JP6160865B2 - レール走行型クレーンのレールブレーキ装置 - Google Patents

Description

本発明はレール走行型クレーンのレールブレーキ装置に関する。

資材置場や工場、倉庫、港湾等において使用されるクレーンとしてはレール走行型クレーンの一種である橋形クレーンが一般的に用いられている。橋形クレーンを港湾において用いる場合について図４に基づいて説明する。橋形のクレーン２は図４に示すように、その脚部が門形に構成されたクレーン本体３の下端の四隅部に走行装置４が設けられている。
港湾８において岸壁９に沿ってレール１が敷設されており、橋形クレーン２はこの走行装置４によってレール１に沿って走行可能となっている。

ところで、近年、地球温暖化が原因と考えられる異常気象現象が発生している。特に、竜巻、ダウンバースト等による突風が多発しており、この突風によって煽られたレール走行型クレーンが逸走し荷役作業中のコンテナ船に衝突し、コンテナクレーン自体が脱輪、損傷して、港湾におけるコンテナ荷役機能が長期に亘って停止するという事故も起こっている。
一般的にコンテナクレーンには、風による逸走を防止するために特許文献１に記載されているようなレールクランプ装置が設置されている。

このレールクランプ装置は図５に示すように、先端部に挟み部（ブレーキシュー）６０ｂ、６１ｂが形成された一対のリンク（接触子）６０、６１を、その略中間部がカム軸５１を中心として回動自在となるように連結して挟み機構６を構成し、挟み機構６における前記リンクの基端部に、該リンクの基端部間を狭めて前記挟み部が常時レールを挟む閉方向へ前記リンクを回動させるようにしたばね機構７を設け、更に、前記一対のリンク６０、６１の基端部に形成されたカム受部６０ａ，６１ａをその内側から押し開く方向へ駆動して前記挟み部によるレールの挟み付けを解放するための回転カム５を設置してなる構成を有している。ばね機構７は接触子６１の上端に連結したばねロッド７１が、手前側の接触子６０をルーズに通過する配置とされ、その端部に第１のばね受け７２ａが設けられ、接触子６０の外面に、第２のばね受け７２ｂが配置され、両方のばね受け７２ａと７２ｂの間に圧縮型のコイルばね７０が設置されている。

そしてクレーンの走行時に、回転カム５を電動機構によって制動解除位置へ回転させると回転カム５がリンク６０，６１を内側から押し開いてレール１から離れさせ、制動力が解除される。クレーンの停止時には、回転カム５を電動機構によって制動位置まで回転させると、回転カム５と接触子６０，６１との接触が解かれ、ばね機構７によって接触子６０，６１は閉方向へ動作し、一対の接触子６０，６１は挟み機構６によってレール１を挟んで制動力を発生させる。

しかし、レールクランプ装置では、風により逸走し始めた場合、逸走を完全に防ぐことが難しいと考えられている。このような状況に対処するための装置として動摩擦に対応できるレールブレーキ装置がある。

レールブレーキ型の制動装置を設けた逸走防止装置を示すものとしては例えば特許文献２に記載されているものを挙げることができる。レールブレーキ型の制動装置の一般的な構造及び動作を図６に基づいて以下説明する。
レールブレーキ装置１０は、筐体２１と、ばね７０と、ばね７０を保持するばね台座７３と、ばね台座７３の底面に取付けられたロッド７４とロッド７４の下端部に取付けられたブレーキシュー２６と、筐体２１の下板上に設置された油圧シリンダ２２とからなる。筐体２１の上面をクレーン本体３の基端部に取付けることによってレールブレーキ装置１０がクレーン本体３に固定される。また、油圧シリンダ２２のピストンロッド２３はばね台座７３に当接しており、ピストンロッド２３が前進・後退することによってばね台座７３を昇降させてばね７０を圧縮・復元するようになっている。

図６（Ａ）は、油圧シリンダ２２のピストンロッド２３が後退した状態を示しており、この時は、ばね７０が伸長してばね台座７３及びロッド７４介してブレーキシュー２６をレール１の上面に押し付けてブレーキがかかった状態となる。
図６（Ｂ）は油圧シリンダ２２のピストンロッド２３が前進した状態を示しており、この時はばね７０が圧縮されてブレーキシュー２６がレール１の上面から離反してブレーキが開放された状態となる。

上記のように、特許文献２に記載のものはブレーキシューの押し付け動力としてばねを用いている。
しかしながら、ばねを用いるとばねの圧縮状態によってブレーキシューの押し付け力が変化し、一定の制動力が得られない。このばねの圧縮状態の変化の要因は、レールの不陸（レール上下方向のうねり）が原因であるが、レールの不陸の修正は困難である。また、ばねを用いると十分な押し付け力が得られない状態でバランスしてしまい十分な制動力が得られない場合がある。また、既設のクレーンに設置する場合には、クレーンの剛性によっては、ブレーキシューの押付反力によりクレーン本体が上方に変形し、ブレーキはばねが更に伸びた状態で使用することになるため、十分な制動力が得られない場合がある。
更にばねの圧縮のために油圧シリンダを用いる場合には、ブレーキ開放の際にばねを圧縮する必要があるため、油圧シリンダは大きな推力が必要となる。

上記の理由からブレーキシューの押し付け駆動力としてばねを用いるものはクレーンの逸走を防止する制動装置としては十分ではない。
油圧で直接ブレーキシューを押し付ける提案もあるが、停電時のように、動力が遮断された場合に自動的に作動する構造とはなっていない。

特開平６−７２６９０号公報 特表２０１３−５１２１３６号公報

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、走行式クレーンの逸走を防止するための十分な制動力を有し、停電で動力が遮断された場合でも自動的に作動するレールブレーキ装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明は以下に記載する通りの特徴を有する。
（１）レール上を移動するレール走行型クレーンの逸走を防止するレールブレーキ装置であって、
前記レールブレーキ装置は駆動手段として油圧シリンダを備えており、前記油圧シリンダのピストンロッドの先端にはブレーキシューが設けられており、
前記油圧シリンダはピストンロッドが前進及び後退運動を行うための二つの油室を有しており、
前記油圧シリンダの作動油を供給する油圧ポンプと、油圧シリンダのピストンロッドの前進時と後退時とで油路の方向を逆方向に切り換える電磁弁とを備えており、
油圧シリンダの二つの油室のそれぞれに連通されたアキュムレータを有し、
前記油圧ポンプは前記アキュムレータに蓄える作動油の圧力に対応して作動し、
前記ピストンロッドが伸長することによって前記ブレーキシューがレールの上面に押し付けられてブレーキが掛かるようにされていることを特徴とするレールブレーキ装置。
（２）アキュムレータに蓄える作動油の圧力を設定する圧力スイッチを備えていることを特徴とする請求項１に記載のレールブレーキ装置。
（３）電磁弁を励磁した時に、油圧シリンダのピストンロッドが後退してブレーキシューをレールから離反させるようにし、電磁弁を無励磁にした時に、アキュムレータに蓄圧された油圧により油圧シリンダのピストンロッドが前進してブレーキシューがレールに押し付けられるようにしたことを特徴とする上記（１）または（２）に記載のレールブレーキ装置。

本発明によれば、走行レールの不陸、設置されるクレーンの剛性によらず、一定の制動力を確保することができる。また、停電時にブレーキが作用するという必要条件を満たすことができる。

クレーン本体に本発明のレールブレーキ装置を取り付けた状態を示す図である。 本発明のレールブレーキ装置の一実施形態を示す図であり、図２（Ａ）はブレーキが掛かった状態を示し、図２（Ｂ）はブレーキが開放された状態を示す。 本発明のレールブレーキ装置における油圧シリンダを作動させる油圧回路の一実施形態を示す図である。 港湾において橋形クレーンを設置した状態を示す図である。 従来のレールクランプ型の制動装置の構造及び動作を示す図である。 従来除レールブレーキ型の制動装置の構造及び動作を示す図である。

本発明のレールブレーキ装置の一実施形態を図面に基づいて説明する。
本発明の一実施形態に係るレールブレーキ装置は、例えば図４に示したような、クレーン本体３とそのクレーン本体３をレール１に沿って走行させるための走行装置４を備えた走行式クレーン２に設置されて、その走行式クレーン２が突風によって逸走するのを防止するためのものである。

図１はレール１上を走行するクレーン本体３に本発明のレールブレーキ装置１０を設けた状態を示す図である。
図１に示すものにおいては、クレーン本体３の走行台車１１ａと走行台車１１ｂとの間にレールブレーキ装置１０が設けられている。レールブレーキ装置１０は油圧シリンダ２２を備えており、油圧シリンダ２２のピストンロッド端部にはブレーキシュー２６が設けられている。

本発明のレールブレーキ装置１０の詳細な構造及び動作を図２に基づいて示す。
図２は本実施形態のレールブレーキ装置１０の構成及び動作を示す図であり、図２（Ａ）はブレーキをかけた状態を示し、図２（Ｂ）はブレーキを開放した状態を示す。
レールブレーキ装置１０は筐体２１を有しており、この筐体２１の中に油圧シリンダ２２が収容されている。
レールブレーキ装置１０は筐体２１の上板２１ａを介してクレーン本体３に取付けられる。
油圧シリンダ２２は支持部材２４によって筐体２１の横板２１ｂによって支持されている。
また、油圧シリンダ２２のピストンロッド２３は筐体２１の下板２１ｃに設けられたガイド部材２５によって往復運動が案内される。
ピストンロッド２３の下端部にはブレーキシュー２６が設けられている。

図２（Ａ）は油圧シリンダ２２が作動してピストンロッド２３が下降し、ブレーキシュー２６がレール１の上面に押し付けられてブレーキが掛かった状態を示している。この場合、クレーン本体の自重が最大押し付け力となるので、ばねを用いる場合に比べて大きな押し付け力が得られ、クレーンの逸走を十分に防止することができる。
図２（Ｂ）は油圧シリンダ２２が作動してピストンロッド２３が上昇し、ブレーキシュー２６がレール１の上面から離れてブレーキが開放された状態を示す。
なお、上記の実施態様では筐体２１を用いて油圧シリンダを支持する例を示したが、油圧シリンダを支持し、動作させることができれば筐体を用いる必要はなく、筐体に代えて枠体等の支持部材を用いても良い。

図３は油圧シリンダ２２を作動させるための油圧回路の一例を示す図である。
図３において、油圧回路３０は、作動流体である油３１が貯留されたリザーバタンク３２と、油圧シリンダ本体２２の二つのシリンダ室２２ａ、２２ｂへの作動流体の給排路３４ａ、３４ｂとが電磁弁３９を介して作動流体ライン３５及び前記リザーバタンク３２へ作動流体を戻すための循環ライン３８に接続されている。また、作動流体ライン３５と循環ライン３８とはリリーフライン４０によってリリーフ弁４１を介して接続されている。このリリーフ弁４１は作動流体ライン３５における作動流体の圧力が設定圧以上となった際に開いて作動流体を循環ライン３８を介してリザーバタンク３２へ戻す作用をする。

油圧ポンプ３７の吐出側には、逆止弁３３及びアキュムレータ４２を設け、その接続するラインの途中に圧力スイッチ４３を設ける。
圧力スイッチ４３はアキュムレータ４２に蓄える作動油の圧力を設定するもので、アキュムレータ４２に蓄える作動油の圧力が設定値の上限を上回ると油圧ポンプ３７を回転駆動する電動機３６を非通電にし、アキュムレータ４２に蓄える作動油の圧力が設定値の下限を下回ると電動機３６に通電する作用をする。
アキュムレータ４２は、停電時にブレーキシューを作動させる動力源となる。
また、アキュムレータ４２を設けることによりブレーキが動作するまでの時間を油圧ポンプ３７のみを設けた場合に比べて短縮することができる。

本発明の好ましい態様においては、電磁弁３９を励磁すると、アキュームレータに蓄圧された油圧により油圧シリンダのピストンロッドが後退してブレーキシューがレール上面から離れるようにし、電磁弁３９を無励磁にするとアキュームレータに蓄圧された油圧により油圧シリンダのピストンロッドが前進してブレーキシューがレール上面に押し付けられるようにする。
このように、電磁弁を無励磁にしたときにブレーキが掛かるようにしておくことにより停電時（無励磁時）にブレーキが作動する設備とすることができ、安全を確保することができる。

本発明のブレーキ装置は従来のレールクランプ型ブレーキと併用することもできる。すなわち、通常の運転時にはクレーンの走行・停止にレールクランプ型ブレーキを用い、突風発生時にはレールクランプ型ブレーキと共に本発明のレールブレーキ装置を併用することによって逸走の発生を大幅に少なくすることができる。

１ レール
２ クレーン
３ クレーン本体
４ 走行装置
５ 回転カム
６ 挟み機構
７ ばね機構
８ 港湾
９ 岸壁
１０ レールブレーキ装置
１１ａ、１１ｂ 走行台車
２１ 筐体
２１ａ 上板
２１ｂ 横板
２１ｃ 下板
２２ 油圧シリンダ
２２ａ、２２ｂ シリンダ室
２３ ピストンロッド
２４ 支持部材
２６ ブレーキシュー
３０ 油圧回路
３１ 作動流体（油）
３２ リザーバタンク
３３ 逆止弁
３４ａ、３４ｂ 作動流体の給排路
３５ 作動流体ライン
３６ 電動機
３７ 油圧ポンプ
３８ 循環ライン
３９ 電磁弁
４０ リリーフライン
４１ リリーフ弁
４２ アキュムレータ
４３ 圧力スイッチ
５１ カム軸
６０ｂ、６１ｂ挟 み部（ブレーキシュー）
６０、６１ リンク（接触子）
６０ａ，６１ａ カム受部
７０ コイルばね
７１ ロッド
７２ａ、７２ｂ ばね受け
７３ ばね台座
７４ ロッド

Claims (3)

1. レール上を移動するレール走行型クレーンの逸走を防止するレールブレーキ装置であって、
   前記レールブレーキ装置は駆動手段として油圧シリンダを備えており、前記油圧シリンダのピストンロッドの先端にはブレーキシューが設けられており、
   前記油圧シリンダはピストンロッドが前進及び後退運動を行うための二つの油室を有しており、
   前記油圧シリンダの作動油を供給する油圧ポンプと、油圧シリンダのピストンロッドの前進時と後退時とで油路の方向を逆方向に切り換える電磁弁とを備えており、
   油圧シリンダの二つの油室のそれぞれに連通されたアキュムレータを有し、
   前記油圧ポンプは前記アキュムレータに蓄える作動油の圧力に対応して作動し、
   前記ピストンロッドが伸長することによって前記ブレーキシューがレールの上面に押し付けられてブレーキが掛かるようにされていることを特徴とするレールブレーキ装置。
2. アキュムレータに蓄える作動油の圧力を設定する圧力スイッチを備えていることを特徴とする請求項１に記載のレールブレーキ装置。
3. 電磁弁を励磁した時に、油圧シリンダのピストンロッドが後退してブレーキシューをレールから離反させるようにし、電磁弁を無励磁にした時に、アキュムレータに蓄圧された油圧により油圧シリンダのピストンロッドが前進してブレーキシューがレールに押し付けられるようにしたことを特徴とする請求項１または２に記載のレールブレーキ装置。

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