JPH03200694A - 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、クレーンに関するものである。

［従来の技術］ タワークレーンやクライミングクレーン等のような、建
築用のクレーンでは、従来、地震力や風力等の外力に耐
え得るようにするため、基礎及びマストを強固とする必
要かあった。

［発明か解決しようとする課題］ しかしながら、上記従来のクレーンでは、基礎やマスト
を強固としていても外力によってクレーン本体が大きく
揺れるので、作業員か船酢い現象を起こしたり、吊り荷
か揺れたまま止まらなくなって外力停止後に作業を即座
に再開することができなかったりするという問題があっ
た。

又、基礎及びマストを必要以上に強固にしなければなら
ないために、クレーン本体の背を高くしようとすると、
多大な製作費及び労力が掛り、容易に背の高いクレーン
本体を実現することができないという問題があった。

本発明は上述の実情に鑑み、地震力や風力等の外力によ
る振れを吸収して振れを即座に減衰し得るようにするこ
とにより、上記各問題点を解消することのできるクレー
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、クレーン本体、の所定の位置に、クレーン本
体の前後方向に移動自在なおもりを備えた制振装置を取
付けたことを特徴とするクレーンにかかるものである。

［作　　　用］ クレーン本体に取付けた制振装置か、地震力や風力等の
外力による振れを吸収してクレーン本体の振れを即座に
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６図（ａ）山）は本発明の一実施例であり、
図中２はクレーン本体、３はクレーン本体２の基礎、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
取付けられた旋回フレーム、６は旋回フレーム５前部に
起伏可能に取付けられたジブ、７は旋回フレーム５の後
部に取付けられたカウンタウェイ！・、８は旋回フレー
ム５から立設された支持フレーム、９はジブ６を起伏さ
せるためのウィンチ、ｌＯ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。

クレーン本体２の旋回フレーム５上部に制振装置１２を
取付ける。

即ち、旋回フレーム５上に設置された架台Ｉ３上に、支
持ローラ１４を介してクレーン本体２の自重の００１％
以上好ましくは５％から２０％の重量を有する１型のお
ちり１５を、クレーン本体２の前後方向１Ｂへ振子運動
を行うように支持し、前記おちり１５の側部中央に突起
１７を設け、前記架台１３の前後の位置に所要の間隔を
置き前記突起１７を係止しておもり１５の振動領域を規
定する一対のストッパ１８．１９を設ける。

おもり１５の上面に前後方向１６に沿ってラック２０を
刻設し、該ラック２０にピニオン２１を噛合すると共に
、該ピニオン２１を軸２２を介してサーボモータ２３に
接続する。

クレーン本体２の旋回フレーム５上に加速度計２４を取
付けて、該加速度計２４からのクレーン本体２の振動の
加速度２５を演算制御装置２６に人力するようにし、又
、前記軸２２にポテンショメタ２７を設けて、該ポテン
ショメータ２７からのおもり１５の変位２８を前記演算
制御装置２６に入力するようにし、更１こ、前記軸２２
にタコジェネレタ２９を取付けて、該タコジェネレータ
２９からのおもり１５の速度３０を前記演算制御装置２
６に入力するようにして演算制御装置２６で入力した各
信号（加速度２５、変位２８、速度３０）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ーボモー
タ２３に指令３１を送るようにする。

次に作動について説明する。

地震力や風力等の外力かクレーン本体２に作用すると、
クレーン本体２は振動する。

そこで、クレーン本体２の振動に対しておもり１５を９
０度位相を遅らせて揺動させ、外力によるクレーン本体
２の振動エネルギーをおちり１５の揺動のエネルギーで
吸収して、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５図を参照して説明する
。第５図中、３７はアクチュエータ３８によって加振さ
れる振動台、３９は該振動台３７上に移動目在に載置し
た供試体（第１図のクレン本体２に相当）、４０はおも
り（第２図のおもり１５に相当）　、４１．４２はブラ
ケットである。今、供試体３９に作用する空気力（風荷
重）をＰとし、供試体３９の質量をＭ、供試体３９の換
算ばね定数をＫ、供試体３９の減衰係数（付加減衰定数
：２Ｍｈω）をＣ１供試体３９の水平方向の直線変位量
（絶対座標）をＸとし、おもり４０の質量をｍｌおもり
４０のばね定数をに１おもり４０の振動を制御する制御
力をｐｌおもり４０の水平方向の直線変位量（供試体３
９に対する相対座標）をＸとしたとき、供試体３９とお
もり４０の運動方程式％式％（１） ：） （２） ここで、供試体３９及びおもり４０が単弦運動をしてい
るものとすると、 Ｘ−Ａｓ１ｎ　ＣＩＪ　ｔ　　　　　　　　　　　　　
・（３）（Ａ：振幅） ｘ＋Ｂｓ１ｎ　（ωｔ＋ａ）　　　　　　　　　　＝・
（４）（Ｂ：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３９、おもり４０との間に
は、 Ｋ−（Ｍ＋ｍ）ω２　　　　　　　　　　・・・（５）
ｋ　−ｍω２　　　　　　　　　　　　　　　　　・・
・（６）の関係がある。したがって、（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十ＫＸ−−（Ｍ＋ｍ）Ａ（Ｌ１２ｓｉｎ　
（ＬＪｔ＋　（Ｍ＋ｍ）　Ａω２ｓｉｎ　ωｔ　−０−
（７）ｍＭ＋ｋｘ＝−ｍＢω’　ｓｉｎ　　（ωｔ＋ａ
）＋ｍＢω２ｓｉｎ　　（ωｔ＋ａ）　＝０　　　　　
・（８）（７八（８ン式を（１）、（２）式に代入すれ
ば、Ｐｅｏｓ　（ＩＪ　ｔ　−ＣＸ＋ｍＭ −２ＭｈＡω’　ｃｏｓ　ωｔ −ｍＢω２ｓｉｎ　（（ＩＪ　ｔ　＋ａ）　　　・・・
（９）ｐ　（ｔ　）　−ｍＸ　−−ｍＡω２ｓｉｎ　ω
ｔ　　　　−Ｑｌここて、（９）式は、右辺の第１項と
第２項の位相か同じときに、供試体３９の減衰とおもり
４０の運動による力か空気力Ｐと釣り合っていることを
示している。すなわち、おもり４ｏの運動が供試体３９
の運動に対して９０度遅れた形（−９０度）で動作した
ときに、供試体３９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。したがって、α−−９０度
として（９）式を書き直すと、Ｐｃｏｓ　（ＩＪ　ｔ　
−２ＭｈＡω２ｍＢｃｕ’　ｃｏｓ　（ＪＪｔ−（２Ｍ
ｈＡ十ｍＢ）　ω”　ｃｏｓ　ωｔ・Ｃ１１１となる。

又、おもり４０の振幅Ｂは０１１式より、ｍ−Ｂ−（Ｐ
／ω’）−２ＭｈＡ　　　　’　　−０２となる。

これらの式は、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、−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、クレーン本体２に入ってくる空気力
等の振動エネルギーは制振装置１２の運動エネルギーに
変換され、これを制振装置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ーン本
体２の揺れを抑えることができるというのが、制振の原
理である。

以上の制振原理に基づき、演算制御装置２６を用いてお
もり１５の動きを制御する。

即ち、クレーン本体２の旋回フレーム５に取付けた加速
度計２４からのクレーン本体２の振動の加速度２５を演
算制御装置２６に入力して、演算制御装置２６で加速度
２５を１回積分してクレーン本体２の振動の速度を求め
、加速度２５を２回積分してクレーン本体２の振動の変
位を求める。

演算制御装置２６はこうして求めたクレーン本体２の速
度及び変位を、タコジェネレータ２９及びポテンショメ
ータ２７から人力されたおもり１５の速度３０及〜び変
位２８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２３に指令３１を送り、おもり
１５がクレーン本体２の振動から９０度位相を遅れて揺
動するようにおもり１５の動きを制御する。

この際、おもり１５の動きは、上述のようにサボモータ
２３て完全に制御するようにしても（アクティブ方式）
、おもり１５を自然に振らせておいてサーボモータ２３
ておもり１５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、す〜ボモータ２３等の駆動機
構を設けずに、ｉｌｌにおもり１５を自然に振らせてお
くようにしでも（パッシブ方式）良い。

第６図（ａ）山）は夫々、制振装置１２を取付けた場合
と取付けない場合におけるクレーン本体２の変位と時間
との関係を表わす線図であり、制振装置１２を取付けた
第６図くωの方が取付けない第６回出〉よりもクレーン
本体２の振動を素早く減衰できること、及び振り幅を小
さくできることがわかる。

このように、制振装置１２を取付けることによって、ク
レーン本体２は、外力による振れが減衰されたり、振り
幅が小さくされたりするので、基礎やマストを必要以上
に強固としなくとも済むようになり、背の高いクレーン
本体２を容易に製造することが可能となる。

又、吊り荷の振れが小さくなるので、作業員の船酔い現
象を解消することや外力の停止後作業の再開を素早く行
うことができるようになる。

第７図〜第９図は本発明の他の実施例であり、揺動アー
ム３２を用いておもり１５を揺動自在に吊り下げ支持し
た振子式の制振装置１２を用いた他は前記実施例と略同
様の構成を備えており、第１図〜第３図中３３は揺動ア
ーム３２に設けられたおもりＬ５の位置変更用のピン穴
、３４はピン穴３３に差込んでおもり１５を揺動アーム
３２に固定するピン、３５は減速歯車機構、３６は梯子
である。

このようにしても、前記実施例と同様の作用効果を得る
ことができる。

尚、本発明のクレーンは、上述の実施例にのみ限定され
るものではなく、制振装置はパッシブ型、アクティブ型
、セミ・アクティブ型等型式及び構造を問わないこと、
クレーンはタワークレーン、クライミングクレーン等任
意とし得ること、制振装置の取付位置は任意であること
、その他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。

［発明の効果コ 以上説明したように、本発明のクレーンによれば、クレ
ーン本体に制振装置を設けたので、下記の如き種々の優
れた効果を奏しｉ′７る。

■　地震力や風力等の外力による振れを吸収してクレー
ン本体の振動を素早く減衰することができる。

■　外力によるクレーン本体の振り幅を小さくすること
ができ、従ってクレーン本体を必要以上に強固にしなく
とも済むようになり、容易に背の高いクレーン本体を製
造することが可能となる。

■　クレーン本体の振れが小さく且つ素早く減衰するの
で、作業員の船酔い現象を解消することが可能となり、
且つ、吊り荷の振れが小さくなって外力が停止した後、
作業を素早く再開することができる。

【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
図に用いられる制振装置の側面図、第３図は第２図の平
面図、第４図は第１図〜第３図の実施例に用いる制御回
路図、第５図は本発明の制振原理を説明するモデル図、
第６図（ωは制振装置を取付けた場合におけるクレーン
本体の変位と時間との関係を示す線図、第６図山ンは制
振装置を取付けない場合におけるクレーン本体の変位と
時間との関係を示す線図、第７図は本発明の他の実施例
における制振装置の側面図、第８図は第７図の正面図、
第９図は第７図の平面図である。 図中２はクレーン本体、１２は制振装置、１５はおもり
、１６は前後方向を示す。 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）クレーン本体の所定の位置に、クレーン本体の前後
   方向に移動自在なおもりを備えた制振装置を取付けたこ
   とを特徴とするクレーン。