JP6933516B2 - バラスト装置およびクレーン - Google Patents

Description

本発明は、クレーン上部旋回体、特にクレーン上部旋回体の旋回台に実装するための少なくとも１つのバラストフレームを備えるバラスト装置であって、さらに、バラストフレームを実装位置まで上昇させる少なくとも２つの昇降シリンダを含むバラスト装置に関する。

バラスト装置は、クレーン、特に移動式クレーンを安定化させるためのものである。このバラスト装置は、クレーンのクレーン旋回台にボルト締結される接続箇所を有するバラストフレームにより構成される。また、バラスト板を受けるための１または複数のベース板が設けられていてもよい。

陸上輸送中でもクレーンの可搬重量や物理的寸法を維持するために、このようなバラスト装置は、よく上部旋回体から分離解体され建設現場に搬送される。バラスト装置におけるいわゆるバラストシリンダによって、目標地点への実装が行われ、これらのバラストシリンダにより、バラストフレームがクレーン上部旋回体における所望のボルト締結位置まで自ら上昇可能となる。実装には、バラスト装置全体をクレーンの下部走行体に載せ、バラストフレームを移動式クレーンの旋回台にボルト締結できるくらいバラストシリンダが伸長することにより、バラスト装置全体が持ち上げられる。

これまで、バラスト装置は、２つのバラストシリンダにより構成されていた。昇降中のバラスト装置の転倒をできる限り抑制するために、バラスト装置の重心を両バラストシリンダを結ぶ線上の中心に置く必要がある。

しかし、上記条件は、構造上、すべてのバラスト装置において確実に満たされるわけではない。さらに、位置調整可能なバラスト装置の場合、さらなる問題として、バラスト板の走行動作によって、バラスト装置の重心がばらつくことがある。

本発明の課題は、改善された実装プロセス用の昇降装置を備えるバラスト装置を提示することにある。

上記課題は、請求項１に記載の特徴を有するバラスト装置により解決される。バラスト装置の好適な構成は、従属項の主題となる。

先行技術における、バラストフレームを実装位置まで上昇させるための少なくとも２つの昇降シリンダを備える公知のバラスト装置に鑑み、本発明においては、昇降シリンダの上昇動作に伴って動く少なくとも１つの支持シリンダが設けられる。昇降シリンダは、公知の従来のバラストシリンダに相当する。支持シリンダを追加することで、上昇したバラスト装置の安定性がさらに向上し、バラスト装置の特定の構造に関係なく転倒の虞をできる限り回避できる。バラスト重心の様々なずれも、少なくとも１つの支持シリンダにより相殺できる。これまで、２シリンダ様式では転倒耐性を向上するために、常にベース板が必要であったが、ベース板は、本願における問題の解決によって省略できる。

実装位置までの上昇プロセスにおいて、バラストフレームは、いわゆるシリンダユニットからなる安定した三脚上に配置される。適切なシリンダユニット制御により、バラスト装置を傾けることなく確実に均一に上昇させることができる。

少なくとも２つの昇降シリンダは、バラスト装置の中心軸と直交する軸上に位置してもよい。上記中心軸は、好ましくは、少なくとも２つの昇降シリンダ間の接続軸の中心において交差し、この場合、上記少なくとも１つの支持シリンダは、好ましくは中心軸上、さらに好ましくは後方、少なくとも２つの昇降シリンダ側へずれて配置される。これにより、バラスト装置の上昇作業のための安定した三角形の三脚が得られる。

本発明の範囲においては、４つ以上のシリンダが用いられてもよい。この場合、シリンダの構成は四角形であることが好ましい。

特に好適には、上記少なくとも２つの昇降シリンダと、上記少なくとも１つの支持シリンダとは、互いに直接油圧連結される。この油圧連結によって、各ピストンロッドが同時に均一に延び、それに伴って、バラストフレームを均一に上昇させることができる。バラスト装置を均一に上昇させることにより、バラストフレームの片側への転倒または傾きが防止でき、これにより、シリンダユニットにおける動作中のピストンロッドの曲げ荷重が増加するのを防止できる。

巧みに油圧連結することや内蔵シリンダを適切に寸法設計することにより、高価なセンサおよび／または規則を用いることなく、バラストフレームを自動並列化できる。好ましくは、油圧連結はたとえば、上昇動作中に排出される、上記昇降シリンダのうち少なくとも１つ、理想的には両方またはすべての昇降シリンダの圧油が少なくとも１つの支持シリンダを加圧する役割を果たすことにより行われる。好適には、たとえば、上記少なくとも２つの昇降シリンダの環状面が、上記少なくとも１つの支持シリンダのピストン面に接続される。両昇降シリンダのピストン面は、上昇動作のために少なくとも１つの圧力源により直接加圧される。

特に、上記少なくとも２つの昇降シリンダの環状面の総面積は、前記少なくとも１つまたは接続されたすべての支持シリンダのピストン面の面積に相当するように内蔵のシリンダユニットを適切に寸法設計することで、高価なセンサを用いることなく、バラストフレームを自動並列化できる。同一の昇降シリンダを用いる場合、支持シリンダのピストン面の面積は、１つの昇降シリンダの環状面の面積の２倍に相当する。

上記少なくとも２つの昇降シリンダにおける、上昇動作用に作動する圧油流入口が、好ましくは平行に接続され、特にそれらのピストン面が平行に接続され、さらに好ましくは、共通の圧力源によって油圧エネルギーが供給される。特に好ましくは、分流器による接続を行い、共通の圧油から、少なくとも２つの昇降シリンダに同一の油流を供給する。さらに好適には、用いられる少なくとも２つの昇降シリンダは、同一の構成を有する、つまり、少なくとも同一のピストン面積および／または環状面積を有する。

しかし、さらに、上記バラストフレームまたは上記バラスト装置の重心は、上記少なくとも２つの昇降シリンダを結ぶ線上またはその近傍に位置してもよい。特に、上記バラストフレームに回動可能に配置される、バラスト板を受けるための１または複数のベース板を備える調整可能なバラスト装置の場合、好適には、実装プロセスに際し、ベース板における適切なニュートラル位置が設定され、そのニュートラル位置において、上記装置の重心ができる限り常に上記両昇降シリンダを結ぶ線上またはその近傍に位置する。同様に重心位置は、上記シリンダによって形成された三角形内にあってもよい。

本発明におけるバラスト装置の他に、本発明はまた、本発明におけるバラスト装置を備えたクレーン、特に移動式クレーンを含む。したがって、このクレーンは、既に上に示したバラスト装置と同様の効果や特徴を有する。よって、重複する説明は省略する。

以下に、本発明のさらなる効果や特徴を図面に示される実施例を用いて詳しく説明する。
図１は、本発明におけるバラスト装置が実装されたクレーンの旋回台を示す平面斜視図である。 図２は、図１における実装バラスト装置の側面図である。 図３は、本発明におけるバラスト装置の内蔵バラストシリンダを制御するための油圧回路図である。

図１は、クレーン上部旋回体の旋回台４０における実装位置に設けられた本発明におけるバラスト装置１０を示す平面斜視図である。バラスト装置１０は、左右に回動可能に蝶着された複数のベース板３０を備えるバラストフレーム２０によって構成される。ベース板３０は、図１に示される左右方向位置から小さな重心径分、クレーン旋回台４０の後方位置、またはフレーム２０に向けて回動できるように、それぞれ２つのレバー３２、３３を用いた自らのレバー運動によって、２つの別々の上下方向に延びる回動軸周りにフレーム２０に搭載される。この回動運動中に、ベース板３０は同様に、フレームの後方にコンパクトに回動可能なように自身の軸周りに旋回運動を行ってもよい。そのメリットとしては、回動運動によって重心径が拡大するものの、バラスト径は、比較的わずかに拡大するだけである。

しかし、バラスト装置のこのような新規の構成において、同様にクレーンの旋回台４０にバラストフレーム実装するための、バラストシリンダを備えた既存の昇降システムを改良する必要がある。

したがって、本発明においては、合計３つのピストンシリンダユニット２１、２２を備える新規システムが得られ、これらにより、ベース板３０を含むバラストフレーム２０が旋回台４０における実装位置まで上昇する。このピストンシリンダユニットは、２つの昇降シリンダ２１ならびに新規の支持シリンダ２２に分けられる。

図２は、旋回台４０とバラストフレーム２０との間の接続箇所を示す図である。この接続箇所は、ここでは参照符号２４で示される。この図から、旋回台４０の上部および下部ボルト受４１、４１’がフレーム２０における、対応する上部および下部接続部２５、２５’にボルト締結されているのが分かる。フレーム２０を旋回台４０に実装するには、まず、フレーム２０をクレーンの上部旋回体に設置する。適切な油圧供給部を作製した後、接続箇所２５、２５’、４１、４１’が所定の位置にくるように、バラストフレーム２０を両昇降シリンダ２１および支持シリンダ２２を介して均一に上昇させる。

たとえば、図１において、両昇降シリンダ２１は、バラストフレーム２０の中心軸Ｍから左右方向にずれて配置されていることが分かる。両昇降シリンダ２１を結ぶ線は、フレーム２０の中心軸と直交する。この中心軸Ｍ上において、さらなる支持シリンダ２２が両昇降シリンダ２１の後方に位置し、これにより、シリンダユニット２１、２２からなる安定した三脚が得られる。

昇降シリンダ２１と支持シリンダ２２とを巧みに油圧連結すること、シリンダ２１、２２そのものを巧みに寸法設計することにより、高価なセンサや規定を用いることなく、バラストフレーム２０を自動並列化できる。図３にシリンダ２１、２２を接続するための油圧回路図を示す。ここで、３つのシリンダ２１、２２の力分配を以下の原理とする。支持シリンダ２２にかかる力は、両昇降シリンダ２１にフィードバックされる。これにより、両昇降シリンダ２１は、バラストフレーム２０の総重量を担持することとなる。昇降シリンダ２１への総荷重の第１部は静荷重であり、第２部は両昇降シリンダ２１の環状空間２８の環状面への圧力に起因する油圧荷重である。この圧力は、支持シリンダ２２にかかる静的な力によって生じる。

昇降シリンダ２１の両ピストン面２７には、共通の油圧流から分流器５０を介して圧力Ｐが付与される。このとき、分流器は、油源Ｐの油圧流が互いに同じ量の２つの部分流Ａ、Ｂとして両昇降シリンダ２１に分配されるように構成される。両部分流Ａ、Ｂは、ピストン面２７に達する。両昇降シリンダ２１の環状面２８に圧油が排出されることにより、合流して支持シリンダ２２のピストン面２９まで流れる２つのさらなる油流Ｃ、Ｄが発生する。その結果、両昇降シリンダ２１を制御する際や、その結果生じるフレーム２０が上昇動作を行う際に圧油が排出され、この圧油は、同時に支持シリンダ２２に供給され、これに伴って、昇降シリンダ２１の上昇動作が行われる。

尚、オイル圧油は、常にＰ３に貯留され、交換されることはない。圧油は単に往復しているだけである。

このとき、両環状面２８の総面積は、支持シリンダ２２のピストン面２９に相当する。複数の支持シリンダ２２が用いられる場合、支持シリンダ２２のピストン面２９の総面積は、昇降シリンダ２１の環状面２８の総面積に相当する。

以下に、上記の原理を改めて数学的に示す。
（数１）Ｖ_{昇降シリンダ１環状面}＋Ｖ_{昇降シリンダ２環状面}＝Ｖ_{支持シリンダピストン面}

昇降シリンダ２１の環状面２８における排出流量Ｖ_{昇降シリンダ１環状面}、Ｖ_{昇降シリンダ２環状面}は、支持シリンダのピストン面２９における流量Ｖ_{支持シリンダピストン面}に相当する。
（数２）Ａ_{昇降シリンダ１環状面}・ｈ_１＋Ａ_{昇降シリンダ２環状面}・ｈ_２＝Ａ_{支持シリンダピストン面}・ｈ_３

Ａ_{昇降シリンダ１環状面}とＡ_{昇降シリンダ２環状面}とが同じ大きさ（同じ昇降シリンダ２１）であるという事実から、同様にｈ_１＝ｈ_２が得られるが、これは、同様に油流Ａ、Ｂが分流器５０によって同一とされているためである。ｈ_３が同様にｈ_１およびｈ_２に相当するため、数式は下記の通り簡略化できる。
（数３）Ａ_{支持シリンダピストン面}＝２・Ａ_{昇降シリンダ１環状面}＝２・Ａ_{昇降シリンダ２環状面}

したがって、昇降シリンダ２１の環状面２８の面積が支持シリンダ２２のピストン面２９の面積の半分の大きさであるとき、３つのシリンダ２１、２２すべてが同時に延びる。面積比を適切に寸法設計すれば、カウンタウェイトフレーム２０を出発点に対して確実に平行に持ち上げることができる。これにより、その結果シリンダ２１、２２それぞれのピストンロッドにかかる曲げモーメントをできる限り軽減できる。

最後に、２００トンのバラストといった具体的な数値例を用いて機能動作を改めて説明する。重心位置から、次のようにシリンダ２１、２２それぞれにかかる荷重が得られる。支持シリンダ２２には、８４１ｋＮの力Ｆ３がかかり、左側の主昇降シリンダ２１には、５５３ｋＮの力Ｆ１がかかり、右側の主昇降シリンダ２１には、５５３ｋＮの力Ｆ２がかかる。

既に述べたように、ここで、設定した接続方法により、後方の支持シリンダ２２の力が両主昇降シリンダ２１に分配される。この後方の支持シリンダ２２は、そのピストン面２９にかかる重量力により、２６７バールの圧力Ｐ３を発生させ、その圧力が直接、主昇降シリンダ２１の環状面２８に伝達される。ここで、両主昇降シリンダ２１の環状面２８は、支持シリンダ２２のピストン面２９のちょうど半分の大きさであるため、圧力はそれぞれちょうど半分ずつ主昇降シリンダ２１へ伝達される。各主昇降シリンダ２１にかかる静定重量力Ｆ１、Ｆ２に加え、この環状面２８における圧力荷重Ｐ３についても対応する必要がある。上記ユニットを上昇させるには、少なくとも３１０バールの圧力Ｐを分流器５０にかける必要がある。主昇降シリンダ２１は、合計、ユニットの総重量力に相当する１９６２ｋＮの昇降力を得られる。

Claims (13)

1. クレーン上部旋回体、特にクレーン上部旋回体の旋回台に実装するための少なくとも１つのバラストフレームを備えるバラスト装置であって、
   さらに、前記バラストフレームを実装位置まで上昇させる少なくとも２つの昇降シリンダを含み、
   前記昇降シリンダの上昇動作によって伴って動く、実装プロセス中の転倒耐性を向上するための少なくとも１つの支持シリンダが設けられることを特徴とする。
2. 請求項１に記載のバラスト装置において、
   前記少なくとも２つの昇降シリンダは、前記バラスト装置の中心軸と直交する軸上に位置し、前記少なくとも１つの支持シリンダは、前記中心軸上において、前記中心軸と直交する軸上に位置する前記昇降シリンダの後方に配置されることを特徴とする。
3. 請求項１または２に記載のバラスト装置において、
   前記少なくとも２つの昇降シリンダと、前記少なくとも１つの支持シリンダとは、互いに直接油圧連結されることを特徴とする。
4. 請求項３に記載のバラスト装置において、
   上昇動作中に排出される、前記昇降シリンダのうち少なくとも１つの昇降シリンダの圧油は、前記少なくとも１つの支持シリンダを加圧する、特に支持シリンダの上昇動作を行う役割を果たすことを特徴とする。
5. 請求項４に記載のバラスト装置において、
   前記少なくとも２つの昇降シリンダの環状面は、前記少なくとも１つの支持シリンダのピストン面に接続されることを特徴とする。
6. 請求項４または５に記載のバラスト装置において、
   前記少なくとも２つの昇降シリンダの環状面の総面積は、前記少なくとも１つまたは接続されたすべての支持シリンダのピストン面の面積に相当することを特徴とする。
7. 請求項１〜６のいずれか１つに記載のバラスト装置において、
   前記昇降シリンダは、同一の寸法設計で同一に構成されていることを特徴とする。
8. 請求項５〜７のいずれか１つに記載のバラスト装置において、
   前記昇降シリンダおよび／または前記支持シリンダは、寸法設計が異なることを特徴とする。
9. 請求項１〜８のいずれか１つに記載のバラスト装置において、
   前記少なくとも２つの昇降シリンダ、特にそのピストン面または環状面における、昇降プロセス中に作動する圧油流入口は、油源と並列接続されることを特徴とする。
10. 請求項９に記載のバラスト装置において、
    平列接続される前記昇降シリンダの共通の油源への接続は、好ましくは分流器によって行われ、該分流器によって前記昇降シリンダの両方またはすべてに同一の油流を供給できることを特徴とする。
11. 請求項１〜１０のいずれか１つに記載のバラスト装置において、
    前記バラストフレームに蝶着される１または複数のベース板が、バラスト板を受けるために設けられ、前記１または複数のベース板は、好適には、前記バラストフレームに対して調整可能に該バラストフレームに蝶着され、好ましくは、該バラストフレームに対して回動可能に蝶着されることを特徴とする。
12. 請求項１に記載のバラスト装置において、
    前記バラスト装置の重心は、前記昇降シリンダおよび支持シリンダによって形成された三角形内または、前記少なくとも２つの昇降シリンダを結ぶ線上またはその近傍に位置することを特徴とする。
13. 請求項１から１２のいずれか１つに記載のバラスト装置を備えるクレーン、特に移動式クレーン。

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