JP6722544B2 - 荷役装置 - Google Patents

Description

本発明は、長尺鋼材を吊り上げて運搬する荷役装置に関する。

長尺レールなど一方向に長い長尺鋼材をクレーンで吊り上げて運搬する場合、ビームをクレーンで懸吊し、当該ビームに取り付けた複数の吊り具で長尺鋼材を保持することが一般的である。例えば、特許文献１には、中央部に吊点を有し、長尺リンク（長尺鋼材）に対応する長さを有するフレーム（ビーム）と、フレームに配設され、フレームの幅方向に開閉することによって長尺リンクを下面から支持する複数対のアーム（吊り具）とを備える長尺リンク吊具の技術が開示されている。また、同長尺リンク吊具は、フレームの幅方向両端付近からそれぞれ垂下して長尺リンクを挟むことによってフレームと長尺リンクとの幅方向の位置を調整するガイド部材を備えている。

特開２０１４−７３８９８号公報

メーカーの工場から出荷されたレールは鉄道会社の工場で溶接された後、軌道に敷設されているが、レールの溶接作業を削減するため、５０ｍを超える長尺レールの出荷が要望されている。しかしながら、長尺レールなど一方向に長い長尺鋼材の場合、以下のような問題が発生することが判明した。

長尺鋼材は幅方向に容易に曲がる断面形状をしているため、長尺鋼材の幅方向に蛇行しやすい。また、長尺鋼材の高さ方向についても一様ではなく偏差を有しているため、長尺鋼材を段積みすると偏差が累積し、高さ方向にも蛇行しやすくなる。
特許文献１記載の技術の場合、長尺リンク（長尺鋼材）の蛇行量がアームの開閉幅より大きかったり、長尺リンクを挟むガイド部材の外側に長尺リンクが蛇行したりすると、長尺リンクを吊り上げることができないという課題がある。
さらに、長尺鋼材は常に一定の形状で蛇行するものではなく、長尺鋼材の品種やロット等による差、保管場所に載置したときの状態などにより多様な蛇行形態となる。そのため、それら蛇行形態に応じて長尺鋼材を保持し吊り上げることが求められる。

従来のように作業員が玉掛け作業を行う場合でも、長尺鋼材が大きく蛇行すると、ビームと長尺鋼材との距離が大きくなり、玉掛け作業ができなくなる。仮に玉掛作業ができたとしても、ビームと長尺鋼材とを繋ぐワイヤーの長さが一定ではなくなるため、バランス良く長尺鋼材を吊り上げることができなくなる。その状態で長尺鋼材を吊り上げようとすると、各吊り具に掛かる重量負荷が異なることから、長尺鋼材が不安定な姿勢となるおそれがある。また、ワイヤーが長い箇所では長尺鋼材が横転しやすくなり、横転した長尺鋼材が垂れ下がるおそれがある。さらに、長尺鋼材が横転すると、長尺鋼材を段積みできない問題も生じる。

長尺鋼材の長さが長くなるほど、長尺鋼材全体としての蛇行量も大きくなることに加えて、長尺鋼材は相当な重量があり、運搬中に大きく波打つように揺れるおそれもある。また、クレーンや巻き上げ機が個別に稼働することから、運搬中に位置ずれが生じる場合もあり、長尺鋼材を安全に運搬するために運搬時の姿勢制御も重要となる。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、多様な形態で蛇行し蛇行量も大きな長尺鋼材でもバランス良く吊り上げて安全に運搬することが可能な荷役装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る荷役装置は、
長尺鋼材を保持する複数の吊り具と、複数の前記吊り具を懸吊するビームと、前記ビームを懸吊する複数のクレーンと、前記吊り具に設置され、長尺鋼材に接触すると作動するストライカと、前記ストライカによる検知信号に基づいて前記クレーンに搭載されたクレーン巻き上げ機を制御し、該クレーンと前記ビームとの間の鉛直距離を調節するクレーン制御部とを備える荷役ユニットが長尺鋼材の長手方向に隣接して配置され、
前記荷役ユニットのビーム端部が、隣接する前記荷役ユニットのビーム端部と連結部を介して連結され、前記各ビームが該ビームの材軸を含む鉛直面内及び／又は該ビームの材軸を含み前記鉛直面と直交する面内で回動自在とされていることを特徴としている。

本発明では、長尺鋼材を吊り上げて運搬する荷役ユニットが長尺鋼材の長手方向に隣接して配置されている。各荷役ユニットのクレーン制御部は、吊り具に設置されているストライカが長尺鋼材に接触すると、当該ストライカと連動しているクレーンによるビームの下降を停止させる。このとき、荷役ユニットのビームは、隣接する荷役ユニットのビームと端部が連結され、三次元空間内で回動自在とされているので、長尺鋼材の蛇行状態に応じて傾斜することができる。

また、本発明に係る荷役装置では、前記連結部は、前記ビームの材軸を含む鉛直面と直交する第１の回動軸と、前記ビームの材軸と前記第１の回動軸の双方に直交する第２の回動軸とを有し、前記連結部が前記第１及び第２の回動軸回りに回動自在とされていてもよい。
当該構成により、各荷役ユニットのビームは三次元空間内で自由に傾斜することができる。

また、本発明に係る荷役装置では、前記各クレーンと前記ビームとの間の鉛直距離に基づいて前記クレーン間の鉛直距離の偏差を演算し、前記クレーン間の鉛直距離の偏差を維持するように前記クレーン制御部を制御する中央制御部を備えていてもよい。

長尺鋼材を吊り上げて運搬する際、長尺鋼材に無理な力が加わり長尺鋼材が変形する場合がある。そこで、当該構成では、吊り具が長尺鋼材を保持した当初のビームの傾斜状態を維持したまま長尺鋼材を吊り上げて運搬することにより、長尺鋼材の変形を防止する。

また、本発明に係る荷役装置では、前記吊り具に設置された前記ストライカによる検知信号に基づいて、該吊り具を昇降させる吊り具巻き上げ機を制御し、該吊り具と前記ビームとの間の鉛直距離を調節する吊り具制御部を備えていてもよい。

当該構成では、吊り具制御部は、吊り具が長尺鋼材を保持可能な位置に到達すると、吊り具巻き上げ機を制御し、当該吊り具の下降を停止させる。
長尺鋼材の大きな傾向としての蛇行に対してビームの傾斜で対応し、長尺鋼材の局所的な蛇行に対して各吊り具制御部で対応することが可能となる。

また、本発明に係る荷役装置では、前記吊り具は、長尺鋼材の側部に当接して該長尺鋼材の幅方向の位置決めを行うストッパを備えていてもよい。
当該構成により、長尺鋼材の幅方向の位置決めを正確且つ迅速に行うことができる。

本発明に係る荷役装置では、長尺鋼材を吊り上げて運搬する荷役ユニットが長尺鋼材の長手方向に隣接して配置されている。荷役ユニットのビームは、隣接する荷役ユニットのビームと端部が連結され、三次元空間内で回動自在とされている。これにより、長尺鋼材の蛇行状態に応じて各ビームを傾斜させることができ、ビーム自身に無理な力がかかったり、損傷したりすることなく、多様な形態で蛇行し蛇行量も大きな長尺鋼材でもバランス良く吊り上げて安全に運搬することができる。

本発明の一実施の形態に係る荷役装置の模式図である。 （Ａ）は連結部の平面図、（Ｂ）は連結部の側面図である。 荷役ユニットの模式図である。 （Ａ）は吊り具平断面の模式図、（Ｂ）は吊り具を長尺鋼材の長手方向から見た模式図である。 ストッパによる長尺鋼材の位置決めを説明するための模式図である。 長尺鋼材の荷役作業における荷役ユニットの動作を示したフロー図である。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態について説明し、本発明の理解に供する。

本発明の一実施の形態に係る荷役装置１０を図１に示す。本実施の形態に係る荷役装置１０では、長尺鋼材Ｓを吊り上げて運搬する荷役ユニット１１が長尺鋼材Ｓの長手方向に隣接して配置されている。
長尺鋼材Ｓは長尺レールなど一方向に長い鋼材であり、荷役装置１０は、長さが５０ｍ以上、好ましくは７０ｍ以上の長尺鋼材Ｓを運搬対象とする。長尺鋼材Ｓの長さの上限は特にないが、現実的には５００ｍ以下程度である。

各荷役ユニット１１は、長尺鋼材Ｓを保持する複数の吊り具２０と、複数の吊り具２０を懸吊する１本のビーム１５と、ビーム１５を懸吊する複数のクレーン１２（本実施の形態では２台）とを備えている。
荷役ユニット１１のビーム１５の端部は、隣接する荷役ユニット１１のビーム１５の端部と連結部１６を介して連結されている。

連結部１６は、ビーム１５の材軸１７を含む鉛直面と直交する第１の回動軸１８と、ビーム１５の材軸１７と第１の回動軸１８の双方に直交する第２の回動軸１９とを有するピン接合構造とされ、連結部１６が第１及び第２の回動軸１８、１９回りに回動自在とされている（図２（Ａ）、（Ｂ）参照）。これにより、各ビーム１５は、ビーム１５の材軸１７を含む鉛直面内及びビーム１５の材軸１７を含み前記鉛直面と直交する面内で回動することができる。即ち、各ビーム１５は長尺鋼材Ｓの蛇行状態に応じて傾斜することができる。

連結部１６を図２（Ａ）、（Ｂ）に示すような構成とすれば、ピン接合による回動軸回りの回動であるため、ビーム１５間（荷役ユニット１１間）の距離を一定に保ったまま、長尺鋼材Ｓの蛇行に対応して各ビーム１５が傾斜することができる。また、運搬時における長尺鋼材Ｓの高さ方向の偏差は第１の回動軸１８で対応するため、長尺鋼材Ｓを保持した際における長尺鋼材Ｓの高さ方向の傾斜を維持したまま運搬することができる。一方、運搬時における長尺鋼材Ｓの幅方向の偏差については、第２の回動軸１９によって、長尺鋼材Ｓの幅方向の傾きを無くして直線状としたり、あるいは長尺鋼材Ｓの幅方向の傾斜に随時連動させて運搬することができる。因って、本実施の形態における連結部１６の構成は、より安定した長尺鋼材Ｓの運搬及び載置に資するものである。
なお、第１の回動軸１８と第２の回動軸１９との間に棒状材などが介装されていてもよい。

長尺鋼材Ｓを運搬する際、１台のクレーン１２でビーム１５の中央のみを懸吊すると、運搬姿勢が不安定となるおそれがある。そのため、複数のクレーン１２でビーム１５を懸吊する。ビーム１５の傾斜角度や高さを調節するため、１本のビーム１５を２台のクレーン１２で懸吊することが好ましい。
なお、本実施の形態では、クレーン１２として門型クレーンや天井クレーンを想定しているが、これに限定されるものではなく、ジブクレーンなど他の機構のクレーンでもよい。

ビーム１５の長さは、長尺鋼材Ｓの長さや荷役ユニット１１の数に合わせて調整すればよいが、例えば１０ｍ以上６０ｍ以下程度である。ビーム１５の長さが短すぎる場合、制御が複雑になるおそれがある一方、ビーム１５の長さが長くなり過ぎると、長尺鋼材Ｓの蛇行状態に合わせてビーム１５を変形させることができない。連結するビーム１５の本数に制限はなく、例えば２本以上１０本以下程度である。

ビーム１５は、クレーン巻き上げ機１３に巻回される線材２８を介してクレーン１２に懸吊されている（図３参照）。クレーン巻き上げ機１３はクレーン制御部１４によって制御されており、クレーン１２とビーム１５間の鉛直距離を調整する。また、吊り具２０は、吊り具巻き上げ機２１に巻回される線材２９を介してビーム１５に懸吊されている。吊り具巻き上げ機２１は吊り具制御部２２によって制御されており、吊り具２０とビーム１５との間の鉛直距離を調整する。各荷役ユニット１１のクレーン制御部１４と吊り具制御部２２は中央制御部３０に接続されている。
なお、線材２８、２９には、可撓性を有するチェーンやワイヤーなどを使用することができる。

吊り具２０の下端部には、長尺鋼材Ｓを挟持して保持する３対の開閉式フック２６が、お互いに干渉しないように、平面視して千鳥状に設置されている（図４（Ａ）参照）。各フック２６は長尺鋼材Ｓの幅方向に開閉する。
また、吊り具２０を平面視して長手方向の一方の端部には、長尺鋼材Ｓに接触すると上下方向にスライドするストライカ２３が設置され、吊り具２０の側面部には、ストライカ２３を検知する接触検知センサ２４と保持位置検知センサ２５が設置されている（図４（Ａ）、（Ｂ）参照）。接触検知センサ２４は、ストライカ２３が長尺鋼材Ｓに接触したかどうか検知し、保持位置検知センサ２５は、接触検知センサ２４の上方に設置され、長尺鋼材Ｓを保持可能な位置に吊り具２０が到達したかどうか検知する。

クレーン巻き上げ機１３を作動させ、ビーム１５を下降させると、吊り具２０に設置されているストライカ２３が長尺鋼材Ｓに接触し、ストライカ２３は接触検知センサ２４の方へスライドする。接触検知センサ２４がストライカ２３を検知すると、接触検知センサ２４の検知信号がクレーン制御部１４に入力され、クレーン制御部１４は、クレーン巻き上げ機１３によるビーム１５の巻き下げを停止させる（図３参照）。
本実施の形態では、ビーム１５の一方側に配置されている２台の吊り具２０の接触検知センサ２４の検知信号が一方のクレーン制御部１４に入力された時点で、ビーム１５の一方側に配置されているクレーン１２によるビーム１５の下降を停止し、ビーム１５の他方側に配置されている２台の吊り具２０の接触検知センサ２４の検知信号が他方のクレーン制御部１４に入力された時点で、ビーム１５の他方側に配置されているクレーン１２によるビーム１５の下降を停止する。

ビーム１５の下降が停止した後、吊り具２０で長尺鋼材Ｓを保持するため、吊り具巻き上げ機２１を作動させ、吊り具２０をさらに下降させる。これにより、ストライカ２３は保持位置検知センサ２５の方へスライドする。長尺鋼材Ｓを保持可能な位置まで吊り具２０が下降し、保持位置検知センサ２５がストライカ２３を検知すると、保持位置検知センサ２５の検知信号が吊り具制御部２２に入力され、吊り具制御部２２は、吊り具巻き上げ機２１による吊り具２０の巻き下げを停止させる（図３参照）。

中央制御部３０は、各クレーン１２とビーム１５との間の鉛直距離に基づいてクレーン１２間の鉛直距離の偏差を演算し、クレーン１２間の鉛直距離の偏差を維持するように各クレーン制御部１４を制御する機能を有している。即ち、吊り具２０が長尺鋼材Ｓを保持した当初のビーム１５の傾斜状態を維持したまま長尺鋼材Ｓを吊り上げて運搬することができる。
また、中央制御部３０は、各吊り具２０が適切な鉛直位置にあるかどうかチェックし、不適切な位置に吊り具２０が存在する場合、吊り具制御部２２を制御して適切な位置に当該吊り具２０を移動させる機能を有している。

長尺鋼材Ｓを吊り上げて運搬する際、各クレーン巻き上げ機１３の昇降速度を完全に一致させることが難しい場合がある。この昇降速度差（昇降速度の同期差）により、保持時とは異なるビーム高さの偏差が生じると、保持時からの変位によって長尺鋼材Ｓの高さ方向に負荷が生じて長尺鋼材Ｓが損傷等する場合がある。中央制御部３０は、このビーム高さの保持時からの変位を抑制することで、保持時からの変位による負荷を解消することができる。

なお、図５に示すように、吊り具２０の側面部には、長尺鋼材Ｓの幅方向の位置決めを行うプレート状のストッパ２７が取り付けられている。ストッパ２７を長尺鋼材Ｓの側部に当接させることにより、吊り具２０を適切な保持位置に誘導する。

次に、長尺鋼材Ｓの荷役作業における荷役ユニット１１の動作について、図６を用いて説明する。なお、説明の便宜上、吊り具は２０ａ、２０ｂのみとし、他の吊り具は省略している。
（１）クレーン１２ａ、１２ｂに搭載されているクレーン巻き上げ機１３ａ、１３ｂを横行させ、把持する長尺鋼材Ｓの真上にクレーン巻き上げ機１３ａ、１３ｂを移動させる。

（２）クレーン巻き上げ機１３ａ、１３ｂを作動させ、ビーム１５を降下させる（図６（Ａ）、（ａ）参照）。この状態では、吊り具２０ａ、２０ｂのストライカ２３ａ、２３ｂは長尺鋼材Ｓと接触していない（図６（ａ）参照）。

（３）吊り具２０ａのストライカ２３ａが長尺鋼材Ｓに接触したことを吊り具２０ａの接触検知センサ２４ａが検知すると（図６（ｂ）参照）、クレーン巻き上げ機１３ａはビーム１５の巻き下げを停止する（図６（Ｂ）参照）。一方、クレーン巻き上げ機１３ｂは作動している。この状態では、吊り具２０ｂのストライカ２３ｂは長尺鋼材Ｓと接触していない（図６（ｂ）参照）。

（４）吊り具２０ｂのストライカ２３ｂが長尺鋼材Ｓに接触したことを吊り具２０ｂの接触検知センサ２４ｂが検知すると（図６（ｃ１）参照）、クレーン巻き上げ機１３ｂはビーム１５の巻き下げを停止する（図６（Ｃ）参照）。図６（Ｃ）に示すように、ビーム１５は鉛直面内で傾斜した状態で静止している。

（５）吊り具巻き上げ機２１ａ、２１ｂを作動させ、吊り具２０ａ、２０ｂを降下させる。長尺鋼材Ｓを保持可能な位置に吊り具２０ａ、２０ｂが到達したことを保持位置検知センサ２５ａ、２５ｂが検知すると（図６（ｃ２）参照）、吊り具巻き上げ機２１ａ、２１ｂは吊り具２０ａ、２０ｂの巻き下げを停止する。
あるいは、クレーン巻き上げ機１３ａ、１３ｂを作動させ、ビーム１５の降下に合わせて吊り具２０ａ、２０ｂを降下させる（吊り具巻き上げ機２１ａ、２１ｂは作動させない）。長尺鋼材Ｓを保持可能な位置に吊り具２０ａ、２０ｂが到達したことを保持位置検知センサ２５ａ、２５ｂが検知すると（図６（ｃ２）参照）、クレーン巻き上げ機１３ａ、１３ｂの巻き下げを停止する。

（６）吊り具２０ａ、２０ｂのフック２６ａ、２６ｂで長尺鋼材Ｓを把持する。そして、クレーン巻き上げ機１３ａ、１３ｂを作動させ、ビーム１５を上昇させる（図６（ｃ３）参照）。

なお、把持した長尺鋼材Ｓを載置する際は、クレーン巻き上げ機１３ａ、１３ｂを作動させてビーム１５をある程度降下させた後、吊り具巻き上げ機２１ａ、２１ｂにより、あるいは、クレーン巻き上げ機１３ａ、１３ｂを低速でさらに降下させることにより、吊り具２０ａ、２０ｂをさらに降下させ、保持位置検知センサ２５ａ、２５ｂの信号を検知した時点で、吊り具２０ａ、２０ｂのフック２６ａ、２６ｂを開いて長尺鋼材Ｓを解放する。

以上、本発明の一実施の形態について説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。
例えば、上記実施の形態では、全ての吊り具が接触検知センサ及び保持位置検知センサを備えているが、一部の吊り具は接触検知センサを備えず、保持位置検知センサのみ備えるようにしてもよい。例えば、ビームの一方の端部側に配置されている１台の吊り具の接触検知センサの検知信号に基づいて、ビームの一方側に配置されているクレーンを制御し、ビームの他方の端部側に配置されている１台の吊り具の接触検知センサの検知信号に基づいて、ビームの他方側に配置されているクレーンを制御するようにしてもよい。

また、上記実施の形態では、１台の吊り具に３対のフックが装着されているが、１対以上であればよく、またフックに代えて電磁石で長尺鋼材を保持するようにしてもよい。
さらにまた、上記実施の形態では、フックの配置がお互いに干渉しないように、平面視して千鳥状に配置されているが、フックが同一直線上にないその他の配置としてもよい。

１０：荷役装置、１１：荷役ユニット、１２、１２ａ、１２ｂ：クレーン、１３、１３ａ、１３ｂ：クレーン巻き上げ機、１４：クレーン制御部、１５：ビーム、１６：連結部、１７：材軸、１８：第１の回動軸、１９：第２の回動軸、２０、２０ａ、２０ｂ：吊り具、２１、２１ａ、２１ｂ：吊り具巻き上げ機、２２：吊り具制御部、２３、２３ａ、２３ｂ：ストライカ、２４、２４ａ、２４ｂ：接触検知センサ、２５、２５ａ、２５ｂ：保持位置検知センサ、２６、２６ａ、２６ｂ：フック、２７：ストッパ、２８、２９：線材、３０：中央制御部、Ｓ：長尺鋼材

Claims (5)

1. 長尺鋼材を保持する複数の吊り具と、複数の前記吊り具を懸吊するビームと、前記ビームを懸吊する複数のクレーンと、前記吊り具に設置され、長尺鋼材に接触すると作動するストライカと、前記ストライカによる検知信号に基づいて前記クレーンに搭載されたクレーン巻き上げ機を制御し、該クレーンと前記ビームとの間の鉛直距離を調節するクレーン制御部とを備える荷役ユニットが長尺鋼材の長手方向に隣接して配置され、
   前記荷役ユニットのビーム端部が、隣接する前記荷役ユニットのビーム端部と連結部を介して連結され、前記各ビームが該ビームの材軸を含む鉛直面内及び／又は該ビームの材軸を含み前記鉛直面と直交する面内で回動自在とされていることを特徴とする荷役装置。
2. 請求項１記載の荷役装置において、前記連結部は、前記ビームの材軸を含む鉛直面と直交する第１の回動軸と、前記ビームの材軸と前記第１の回動軸の双方に直交する第２の回動軸とを有し、前記連結部が前記第１及び第２の回動軸回りに回動自在とされていることを特徴とする荷役装置。
3. 請求項１又は２記載の荷役装置において、前記各クレーンと前記ビームとの間の鉛直距離に基づいて前記クレーン間の鉛直距離の偏差を演算し、前記クレーン間の鉛直距離の偏差を維持するように前記クレーン制御部を制御する中央制御部を備えることを特徴とする荷役装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の荷役装置において、前記吊り具に設置された前記ストライカによる検知信号に基づいて、該吊り具を昇降させる吊り具巻き上げ機を制御し、該吊り具と前記ビームとの間の鉛直距離を調節する吊り具制御部を備えることを特徴とする荷役装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の荷役装置において、前記吊り具は、長尺鋼材の側部に当接して該長尺鋼材の幅方向の位置決めを行うストッパを備えることを特徴とする荷役装置。

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