JPH03200693A - タワークレーン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、タワークレーンに関するものである。

［従来の技術］ 従来のタワークレーンを第８図を用いて説明する。

図中２はタワークレーン本体、３はタワークレーン本体
２を支持する基礎、４は基礎３から立設されたマスト、
５はマスト４の頂部に取付けられた旋回可能なジブ支持
フレーム、６はジブ支持フレーム５前部に起伏可能に取
付けられたジブ、７はジブ支持フレーム５の後部に固定
されたカウンタウェイト、８はジブ支持フレーム５から
立設されたフレーム、９はジブ６を起伏させるためのウ
ィンチ、ＩＯはジブ６の先端にフック１１を昇降自在に
吊下げるためのウィンチである。

ウィンチ９を巻上げたり巻戻したりすることによりジブ
６を起伏することができる。

ウィンチ１０を巻上げたり巻戻したりすることによりフ
ック１１を昇降することができる。

従って上記の動きとジブ支持フレーム５の旋回を組合せ
て荷を吊り上げることにより、建築物等を構築して行く
。

この際、ジブ支持フレーム５後部に固定したカウンタウ
ェイト７によってジブ支持フレーム５の重心を後方へ移
動してマスト４に極端な偏荷重が掛かるのを防止してい
る。

［発明が解決しようとする課題〕 しかしなから上記従来のタワークレーンでは、カウンタ
ウェイト７をジブ支持フレーム５の後部へ固定していた
の−Ｃ１地震力や風力等の外力を受けて、タワークレー
ン本体２か振動するときに、重量の大きなカウンタウェ
イト７もタワクレーン本体２の振動質量として作用して
しまい、マスト４や基礎３に対して大きな力を及はして
しまう。

このため、マスト４や基礎３の強度を地震特写に備えて
必要以上に大きくしなければならなかった。

本発明は上述の問題点を解決し得るようにしたタワーク
レーンを提供することを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明はマスト上部にシブ支持フレームを取付け、該ジ
ブ支持フレームの前部にジブを揺動自在に支持してタワ
ークレーン本体を形成し、前記ジブ支持フレームの後部
に、タワークレーン本体の自重の５％以上の重量のカウ
ンタウェイトを有し、タワークレーン本体と略等しい固
有振動数を有する振り子式制振装置を、タワークレーン
本体の前後方向へ揺動自在に取付けたことを特徴とする
タワークレーンにかがるものである。

［作　　　用コ 振り子式制振装置のカウンタウェイトがジブ支持フレー
ムの重心を後方へ移動してマストに極端な偏荷重が掛か
るのを防止する。

地震力や風力等の外力がタワークレーンに作用した場合
には、タワークレーン本体と略等しい固有振動数を有す
る振り子式制振装置がタワークレーンと反対方向に揺動
して外力を吸収し、タワークレーンの揺れを減衰する。

［実　施　例〕 以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。

第１図〜第７図（ａ）（ｂ）は本発明の一実施例であり
、図中第８図と同一の符号を付した部分は同一物を表わ
している。

タワークレーン本体２のジブ支持フレーム５にカウンタ
ウェイト２１を利用した振り子式制振装置１２を取付け
る。

即ち、ジブ支持フレーム５後部に延長部１３を形成し、
該延長部１３に、軸受１４を介して、タワークレーン本
体２の左右方向１５に延びる軸１６を回転自在に支持し
、該軸１６に上下方向に延びる揺動アームＩ７の上端を
一体に回転し得るよう固定すると共に、揺動アーム１７
を前記延長部１３に形成した前後方向１８に延びる開口
１９に貫通させて、前記延長部１３の下方に引き出し、
前記軸１６を中心として揺動アーム１７を前後方向１８
に揺動し得るようにする。

揺動アーム１７に左右方向１５に延びるピン孔２０を上
下方向に沿って多数穿設し、タワークレーン本体２の自
重の５％以上好ましくは５％から２０％程度の重はを有
するカウンタウェイト２１を設けて、前記揺動アーム１
７にカウンタウェイト２１に形成した挿通孔２２を嵌め
合せ、且っカウンタウェイト２１に形成した左右方向１
５に延びるピン孔２３と揺動アーム１７のピン孔２０と
を、位置合せしてピン２４を差し込むことにより、カウ
ンタウェイト２１と揺動アームｉ７を一体化する。

この時、揺動アーム１７上端の軸１６からカウンタウェ
イト２１までの距離！を調節して振り子式制振装置１２
の固有振動数がタワークレーン本体２の固有振動数と一
致するようにする。

揺動アーム１７の下端にストッパ部材２５を取付け、前
記延長部１３の下部に架構２６を形成して、該架構２Ｂ
の前後の位置に所要の間隔を置き前記ストッパ部材２５
を係止して振り子式制振装置１２の振動領域を規定する
一対のストッパ２７を設ける。

前記軸１６にカップリング２８、減速歯車機構２９、カ
ップリング２８を介してサーボモータ３０を接続する。

タワークレーン本体２のジブ支持フレーム５に加速度計
３１を取付けて、該加速度計３１からのタワークレーン
本体２の振動の加速度３２を演算制御装置３３に人力す
るようにし、又、前記軸１６に対してポテンショメータ
３４を設けて、該ポテンショメータ３４からのカウンタ
ウェイト２１の変位３５を前記演算制御装置３３に人力
するようにし、更に、前記軸１６にタコジェネレータ３
６を取付けて、該タコジェネレータ３６からのカウンタ
ウェイト２１の速度３７を前記演算制御装置３３に人力
するようにして、演算制御装置３３で人力した各信号（
加速度３２、変位３５、速度３７）に基づいて後述する
演算を行い、演算結果に基づいて前記サボモータ３０に
指令３８を送るようにする。

次に作動について説明する。

クレーン作業については、第８図と同様に行又、ジブ支
持フレーム５後方の延長部１３に取付けた振り子式制振
装置１２のカウンタウェイト２１によって、ジブ支持フ
レーム５の重心を後方へ移動してマスト４に極端な偏荷
重か掛かることを防止する。

地震や風力等の外力がタワークレーン本体２に作用する
と、タワークレーン本体２は振動する。

そこで、タワークレーン本体２の振動に対してカウンタ
ウェイト２１を９００位相を遅らせて揺動させ、外力に
よるタワークレーン本体２の揺動エネルギーをカウンタ
ウェイト２１の揺動エネルギーで吸収して、タワークレ
ーン本体２を制振する。

本発明における制振の原理を第６図を参照して説明する
。第６図中、３９はアクチュエータ４０によって加振さ
れる振動台、４１は該振動台３９上に移動自在に載置し
た供試体（第１図のタワークレーン本体２に相当）、４
２はおもり（第２図のカウンタウェイト２Ｉに相当）　
、４３．４４はブラケットである。今、供試体４１に作
用する空気力（風荷重）をＰとし、供試体４１の質量を
Ｍ、供試体４１の換算ばね定数をに１供試体４１の減衰
係数（付加減衰定数：２Ｍｈω）をＣ１供試体４１の水
平方向の直線変位量（絶対座標）をＸとし、おもり４２
の質量をｍｌおもり４２のばね定数をに１おもり４２の
振動を制御する制御力をｐｌおもり４２の水平方向の直
線変位量（供試体４１に対する相対座標）をＸとしたと
き、供試体４１とおもり４２の運動方程式は、 Ｍ’Ｍ　＋ＣＸ＋ＫＸ＋ｍ　　（Ｘ＋５よ）　　−Ｐｃ
ｏｓ　　（ＩＪ　ｔ　・　（１ン（ω：固有振動数、ｔ
：時間） ｍＸ＋ｍ父＋ｋｘ−ｐ　（ｔ）　　　　　　　　−（２
）ここで、供試体４１及びおもり４２が単弦運動をして
いるものとすると、 Ｘ　−ＡｓＩｎ　ωｔ　　　　　　　　　　　　　　−
（３）（Ａ：振幅） ｘ−Ｂｓｉｎ　　（ωｔ＋α）　　　　　　　　　　　
＝・（４）（Ｂ二振幅、α：ωｔに対する位相差）この
とき、ばね定数Ｋ及びｋと供試体４Ｌおもり４２との間
には、 Ｋ−（Ｍ＋ｍ）ω２　　　　　　　　　　　　・・・（
５）ｋ　−ｍω２　　　　　　　　　　　　　　　・・
・（６）の関係かある。したかって、（３）式及び（４
）式のうち質量とばね定数を含む項は次の如く常に零と
なる。

（Ｍ＋ｍ）Ｘ＋ＫＸ−−（Ｍ＋ｍ）Ａω２ｓｉｎ　（Ｌ
Ｊｔ＋　（Ｍ十ｍ）　ＡＣＬＪ２ｓｉｎ　ωｔ　−０・
−Ｃ７）ｍ５２＋ｋｘ−−ｍＢω２ｓｉｎ　　（ωｔ＋
ａ）　十ｍＢω２ｓｉｎ　　（ωｔ＋α）　−ｏ　　−
（８）（７）、（８）式を（１）、（２）式に代入すれ
ば、Ｐｃｏｓ　（Ｌｌ　ｔ　−ＣＸ＋ｍｘ ＝　２ＭｈＡω２ｃｏｓ　（ＩＪ　ｔ ｍＢω２ｓｉｎ　　（（ＩＪ　ｔ　＋ａ）　　　　＝（
９）ｐ　（ｔ　）　−ｍＸ　−−ｍＡ（１，１２ｓｉｎ
　（ＩＪ　ｔ　　　　　−（３ｍここで、（９）式は、
右辺の第１項と第２項の位相が同じときに、供試体４１
の減衰と、おもり４２の運動による力が空気力Ｐと釣り
合っていることを示している。すなわち、おもり４２の
運動か供試体４１の運動に対して９０°遅れた形（−９
０°）で動作したときに、供試体４１の減衰と同じ方向
に力か働き振動を止めようとすることが判る。

したかって、α＝−９０°として（９）式を書き直すと
、 ｐ　ｃｏｓ　ωｔ−２ＭｈＡω２ｍＢω２ｃｏｓ　ωｔ
−（２ＭｈＡ十ｍＢ）　（ＩＪ２ｃｏｓ　ωｔ−＝Ｃ＃
ＩＪとなる。又、おもり４２の振幅Ｂは０１式より、ｍ
−Ｂ＝　（Ｐ／ω’　）−２ＭｈＡ　　　　　　　−０
２となる。

これらの式は、振り子穴制振装置１２が能動形であって
も受動形であっても成り立つので、Ｑ（１１式の示す力
ｐは、能動形の場合は制御する力、受動形の場合は減衰
する力と考えればよい。

以上をまとめると、タワークレーン本体２に入ってくる
空気力等のエネルギーは振り子式制振装莢１２の運動エ
ネルギーに変換され、これを振り子穴制振装置１２の減
衰機構が消費する、という間接的なエネルギー消費形式
によってクレン本体２の揺れを抑えることかできるとい
うのか、制振の原理である。

以上の制振原理に基つき、演算制御装置３３を用いてカ
ウンタウェイト２１の動きを制御する。

即ち、タワークレーン本体２に取付けた加速度計３１か
らのタワークレーン本体２の振動の加速度３２を演算制
御装置３３に入力して、演算制御装置３３で加速度３２
を１回積分してタワークレーン本体２の振動の速度を求
め、加速度３２を２回積分してタワークレーン本体２の
振動の変位を求める。

演算制御装置３３はこうして求めたタワークレーン本体
２の速度及び変位を、タコジェネレータ３６及びポテン
シヨメータ３４から入力されたカウンタウェイト２１の
速度３５及び変位３７と夫々比較して（速度と変位の一
方のみの比較でも良い）、サーボモータ３０に指令３８
を送り、カウンタウェイト２１がタワークレーン本体２
の振動と反対方向にＩＪ動するようにカウンタウェイト
２１の動きを制御する。

この際、振り子穴制振装置１２のカウンタウェイト２１
の動きは、上述のようにサーボモータ３０て完全に制御
するようにしても（アクティブ方式）、カウンタウェイ
ト２Ｉを自然に振らせておいてサーボモータ３０てカウ
ンタウェイト２１の動きを調整するようにしても（セミ
・アクティブ方式）良い。又、サーボモータ３０等の駆
動機構を設けずに、単にカウンタウェイト２１を自然に
振らせておくようにしても（パッシブ方式）良い。

第７図（ａ）山）は夫々、カウンタウェイト２１を利用
した振り子穴制振装置１２を取付けた場合と取付けない
場合におけるタワークレーン本体２の変位と時間との関
係を表わす線図てあり、振り子穴制振装置１２を取付け
た第７図（ａ）の方か取付けない第７聞出）よりもタワ
ークレーン本体２の振動を素早く減衰できること、及び
振り幅を小さくてきることがわかる。

尚、本発明のタワークレーンは、上述の実施例にのみ限
定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
内において種々変更を加え得ることは勿論である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明のタワークレンによれば、
下記の如き神々の優れた効果を奏し得る。

■　カウンタウェイトを利用した振り子穴制振装置を用
いたので、地震力や風力等の外力がタワークレーンに作
用したときに、カウンタウェイトが振動質量として作用
することが防止され、しかもカウンタウェイトを振り子
穴制振装置に利用したことによりタワークレーンの制振
を行うことができる。

■　振り子穴制振装置がタワークレーンの制振を行い得
るので、タワークレーンを必要以上に強固としなくとも
良くなり、従って背の高いタワークレーンを容易に作る
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の全体側面図、第２図は第１
図の振り手部分の拡大図、第３図は第２図の正面図、第
４図は第２図の平面図、第５図は第１図〜第４図に用い
る制御回路図、第６図は本発明の制振原理を説明するモ
デル図、第７図（ａｌは振り子穴制振装置を取付けた場
合におけるタワークレーン本体の変位と時間との関係を
示す線図、第７図化〉は振り子式制振装置を取付けない
場合におけるタワークレーン本体の変位と時間との関係
を示す線図、第８図は従来例の全体側面図である。 図中２はタワークレーン本体、４はマスト、５はジブ支
持フレーム、６はジブ、１２は振り子式制振装置、２１
はカウンタウェイトを示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）マスト上部にジブ支持フレームを取付け、該ジブ支
   持フレームの前部にジブを揺動自在に支持してタワーク
   レーン本体を形成し、前記ジブ支持フレームの後部に、
   タワークレーン本体の自重の５％以上の重量のカウンタ
   ウェイトを有し、タワークレーン本体と略等しい固有振
   動数を有する振り子式制振装置を、タワークレーン本体
   の前後方向へ揺動自在に取付けたことを特徴とするタワ
   ークレーン。