JPS6034645B2 - ラック・ピニオン式昇降装置のイコライジング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は昇降式海上作業台のラック・ピニオン式昇降装
置のィコラィジング装置に係るものである。

従来この種作業台は第１図に示す如く、海底１から水面
上に直立した支持脚２に沿って、昇降菱置３を作動して
船体４を海面上適当な高さに移動保持せしめ、所要の海
上作業を行なうように構成されている。

この種作業台に装備されるラック・ピニオン式昇降装置
は作業台の支持脚に設けられたラック列と噛合ったピニ
オンを減速装置を介して、電動機で減速、回転させるこ
により、支持脚２と船体４を相対的に昇降させる装置で
ある。海上作業台の稼動水深が７０〜１００肌にもなる
と、作業台も大型のものとなり、支持脚２の全長Ｌも９
０〜１２０のに達し、その横断面形状も大きくなる。こ
の大きな横断面形状を有する支持脚２は波浪、潮流によ
る外力を減ずるため、一般的に支柱２′を水平材２″で
結合したトラス構造に作られ、大型のものになると、支
柱２′の間隔が９〜１０肌にも達する。この種大型のト
ラス構造の支持脚２に対して、昇降装置３は支柱２′に
設けられたラック６に噛合うように各支柱２′ごとに独
立して設けられる。この昇降装置３は、通常複数個のピ
ニオン駆動装置からなり、第４図、第５図においては一
体構造のピニオンフレーム７に上下方向に一定間隔毎に
２組の主ピニオン軸８が一対の逆向きラック６に対して
、相対向して設けられている。

各組の主ピニオン軸８には前記ラック６と噛合う主ピニ
オン９が１組一体に装着され、またこの主ピニオン軸８
には大歯車１０が一体に装着されている。大歯車１川こ
は前記ピニオンフレーム７に支承された平歯車減速機１
１の中間ピニオン（図示せず）が噛合ってり、この平歯
車減速機１１には独立減速機１２のピニオン（図示せず
）が噛合い、更にこの独立減速機にはスプリングセット
式のブレーキ付電動機１３が連結されている。以上のよ
うな構造であるので、電動機１３を駆動すると、その回
転力は独立減速機１２、平歯車減速機１１を通じて、回
転速度は減速され、回転力は増大されて、主ピニオン９
に伝わり、船体４と支持脚２を相対的に昇降させる。作
業時あるいは曳航時、すなわち電動機停止時には、電動
機に取付けられたスプリングセット式のディスクブレー
キによりピニオンにかかる荷重を支持する。従来この種
昇降装置３の船体４への取付方法としては、ピニオンフ
レーム７を船体４に直接溶接し接合するか、第５図に示
すように、ピニオンフレーム７に取付けられたフレーム
ガイド１４でラック６をはさみ込み、ピニオンフレーム
７がラック６からはずれないようにするとともに、ピニ
オンフレーム７の上下にゴムクッション１５ａ，１５ｂ
を船体４とジャッキングフレーム５との間に介装して、
ラック６からの荷重が支持脚２の重量一を支えるときに
は主ピニオン９、ピニオンフレーム７、下部ゴムクッシ
ョン１５ｂを通じて船体４に、船体４の重量を支えると
きには主ピニオン９、ピニオンフレーム７、上部ゴムク
ッション１５ａ、ジャッキングフレーム５を通じて船体
４に伝わるように据え付けるのが一般的である。ゴムク
ッション１５ａ，１５ｂは昇降停止時、支持脚２の周り
に設けられた複数の独立昇降装置３に加わる荷重を均等
化させるとともに、昇降停止時、ピニオンに加わる衝撃
を緩和することの効果を期待して設けられている。しか
しながら、最近のように作業台の作業条件が厳しくなる
と、第６図に示すように波浪、潮流、風勢等による外力
Ｐによって、支持脚２に作用する垂直変動荷重Ｒ，，Ｒ
２も当然増大する。

また支持脚２は、ジャッキングフレーム５の上部に設け
られた上部レグガィド１６、船体４の下部に設けられた
下部レグガィド１７にガイドされて、船体４と相対的に
昇降できるようになっているが、前記外力Ｐによって、
支持脚２には海底地盤からの横反力Ｆ、上下レグガィド
１６，１７よりレグガィド反力ｆ，，らが作用する。そ
の結果、支持脚２には曲げモーメントが働くので、支持
脚２は変形し、第７図に示すように、外力Ｐが作用しな
いとき（実線で示す）と、作用するとき（破線で示す）
とでは、昇降装置３の取付位置において６の上下変位を
生ずる。作業条件が厳しくなると、この上下変位６も当
然大きくなる。昇降停止後、第７図の実線で示す支持脚
形状であったものが、外力Ｐの作用によって支持脚２に
作用する垂直変動荷重の増大とともに、第７図の破線で
示す支持脚形状に変化し、昇降装置３の取付位置におい
て上下動変位差８が増大すると、前記ゴムクッション１
５ａのたわみを利用しても、支持脚２の周り‘こ設けら
れた複数の独立昇降装置３に加わる荷重を均等化させる
ことが困難となってくる。このため昇降装置３のピニオ
ン数を昇降荷重によって決定するピニオン数よりも、昇
降停止後、作業状態下で作用すると考えられる外力Ｐの
垂直変動荷重Ｒ，，Ｒ２の支持脚２の周りに設けられた
複数の独立昇降装置３間へのバラッキ具合を考慮して増
大させねばならない等の欠点があた。また前述のピニオ
ン数を増大させる代わりに、ピニオンにかる変動荷重を
ピニオンに均等に支持させるようにした海洋構造物昇降
装置が特関昭５４一４１５０３号公報に提案されている
。

前記昇降装置は、ピニオン駆動装置を支持する枠体とプ
ラットフオームとの間に周径でかつロッド側を揃えた複
数個の油圧シリンダを介装し、上記油圧シリンダのロッ
ド側及びヘッド側をそれぞれ同一油圧源に蓮らなる油圧
回路で並列に接続したものである。しかしながら、前記
昇降装置は枠体とプラットフオームをアィプレート接続
しているために、枠体とプラットフオームの間に大きな
スペースを必要とし、またロッド側を枠体側に接続して
も、プラツトフオーム側に接続してもピニオン間の荷重
の均等化が必要となるプラットフオームを海面上に保持
している状態では、常に有効面積の小さいロッド側で荷
重を支えることになるためシリンダボアー径が大きくな
る。また前記昇降装置では、油圧シリンダーのロッド側
及びヘッド側をそれぞれ同一の油圧源に蓬らなる油圧回
路で並列に接続しているが、これはピニオン駆動装置全
てが、１つの枠体に支持されている場合にのみ成り立つ
回路であり、第３図に示すように１つの支持脚２に複数
個の独立の昇降装置３が配置されている場合に、前記油
圧回路を適用すると、昇降時、昇降装瞳間にわずかでも
負荷のアンバランスが生じた場合には、昇降装置３を全
て油圧シリンダーの中間位置に保持することが困難とな
る等の欠点がある。本発明は上記諸欠点に鑑みてなされ
たので、支持荷重の小さな支持脚を支持している時には
ゴムクッションで各支持脚周りの各独立昇降装置間の荷
重を均等化させ、支持荷重と変動荷重が大きく、かつ各
独立昇降装置間に不均等荷重が生じようとする作業時に
は油圧シリンダのヘッド側を利用して荷重を均等化させ
、各支持脚周りの昇降装置が複数の独立昇降装置で構成
されていても各独立昇降装置間の荷重を均等化させるこ
とができるようなラック・ピニオン式昇降装置のィコラ
ィジング装置を提供することを目的とする。

以下、本発明を前記第１図及び第２図の昇降式海上作業
台のラック・ピニオン式昇降菱層に適用した場合の実施
例について図面に基いて説明する。

第８図は本発明のィコラィジング装置を装備した昇降装
置の正面図、第９図は第８図のＤ一Ｄ矢視図、第１０図
は第９図のＥ−Ｂ矢視図である。

第８図において、３は第４図、第５図で説明したのと同
じ複数個のピニオン駆動装置を内蔵する昇降装置、７は
複数個のピニオン駆動装置を支持するピニオンフレーム
、１８は前記ピニオンフレ−ムの下部に取付けられた上
部接続金物、１９は前記上部接続金物の底板、２０‘ま
前記底板１９を上部接続金物１８に結合するためのピン
、２１は前記底板１９に内蔵し、かつ底板１９が前記ピ
ン２０周りに回転しないように前底板１９の外端を拘束
し、更に前記底板１９の上下動が可能なるように、船体
４に取付けられた下部接続金物、２２は前記下部接続金
物の天板、２３は前記上部接続金物の底板１９と前記下
部接続金物の天板２２との間に介装された油圧シリンダ
ー、２４は前記油圧シリンダーのピストン２５の先端に
取付けられた球面座、２６は前記油圧シリンダー２３を
前記底板１９に据え付けるに際し、油圧シリンダー２３
を位置決めするために前記底板１９の上面に設けられた
位置決め用はめ込み穴、２７は前記油圧シリンダー２３
の回転を防止するために設けられた回り止めピン、２８
は前記上部接続金物の底板１９と船体４の間に介装され
たゴムクツションである。第１１図は本発明のイコラィ
ジング装置を、第３図に示したものと同様のトラス構造
の支持脚２の周りに配置された昇降装置３に適用した場
合における昇降装置と油圧シリンダ２３の配置を示すも
のである。第１２図は油圧シリンダー２３に油圧流を供
給または排出するための油圧制御回路を示すもので、電
動機２９、主油圧ポンプ３０、補助油圧ポンプ３１、圧
力制御弁３２，３３、方向切換弁３４，３５，３６，３
７ａｂ，３７比、チェック弁３８，３，９、パイロット
チェック弁４０ａ，４ｂ，４０ｃ、ストップ弁４１，４
２，４３，４４、流量制御弁４５、蓄圧器４６、圧力計
４７，４８，４９，５０、これらを各々連結する送油管
５１，５２，５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５４ａ，５４ｂ
，５４ｃ，５５、ゴムホース５６ａ，５６ｂ，５６ｃ、
及びオイルタンク５７から構成されている。

なお独立昇降装置３ａ〜ｃに各々対応する油圧シリンダ
ー２３ａ〜ｃのヘッド側ｈのみに送油管は接続され、こ
のヘッド側ｈ‘こ通ずる回路は全て並列に接続されると
ともに、この並列回路を各々独立昇降装置２３ａ〜ｃご
とに独立並列回路５４ａ〜ｃとするため、昇降装置３ａ
，３ｂ間の並列回路５４ａ，５４ｂに方向制御弁３７ａ
ｂが、昇降装置３ｂ，３ｃ間の並列回路５４ｂ，５４ｃ
間に方向制御弁３７ｂｃが設けられている。また各々の
独立並列回路５４ａ〜ｃに対応して送油管５３ａ〜ｃに
パイロットチェック弁４０ａ〜ｃが設けられている。次
に上記構成の場合の作用について説明する。

まず油圧制御回路について説明する。電動機２９を起動
すると主油圧ポンプ３０、補助油圧ポンプ３１が作動し
、主油圧ポンプの圧油は送油管５１に流れるが、この時
電磁方向制御弁３５が無励磁のときは、圧油は圧力制御
弁３２を通ってオイルタンク５７に戻り、励磁している
ときには、圧油は圧力制御弁３２の設定値ま圧力が高く
なる。補助油圧ポンプの圧油は電磁方向制御弁３６が無
励磁のときは、圧油は圧力制御弁３３の設定値まで高く
なり、蓄圧器４６に蓄えられる。電磁方向制御弁３４の
ｄ側を励磁すると、圧油は送油管５１，５２，５３ａ〜
ｃ、パイロットチェック弁４０ａ〜ｃ、送油管５４ａ〜
ｃ、ゴムホース５６ａ〜ｃを経て、油圧シリンダ２３ａ
〜ｃのヘッド側ｈに流入して、ピストン２５を押し上げ
る。逆に油圧シリンダー２３ａ〜ｃのヘッド側ｈ‘こ圧
力がたっている状態、すなわち船体４の重量を昇降装置
３が支えている状態において、電磁方向制御弁３４のｅ
側及び電磁方向制御弁３６を励磁すると、パイロットチ
ェック弁４０ａ〜ｃは関となり、ヘッド側ｈの圧油はゴ
ムホース５６ａ〜ｃ、送油管５４ａ〜ｃ、パイロットチ
ェック弁４０ａ〜ｃ、送油管５２，５５、流量制御弁４
５を経てタンクへ戻り、油圧シリンダー２３ａ〜ｃのピ
ストン２５は船体４の重量によって押し下げられる。流
量制御弁４５は船体４の重量によってピストン２５が押
し下げられる速度を調節するために設けられている。パ
イロットチェック弁４０ａ〜ｃは、油圧シリンダー２３
ａ〜ｃのヘッド側ｈに圧力がたっている状態において、
方向制御弁３６が無励磁のとき、ヘッド側ｈの圧油が方
向制御弁３４からの油の洩れを防止するために設けられ
ている。電磁方向制御弁３７ａｂ，３７比は昇降装置３
ａ〜ｃのピニオン駆動装置の電動機１３と連動して作動
し、電動機１３が作動しているとき、電磁方向制御弁３
７ａｂ，３７ｂｃは励磁され、ヘッド側ｈの並列回路は
独立昇降装置３ａ〜ｃごとに独立並列回路となる。電動
機１３が停止しているとき、電磁方向制御弁３７ａｂ，
３７ｂｃは無励磁となり、独立昇降装置３ａ〜ｃの油圧
シリンダーのヘッド側ｈは全て並列回路で結ばれること
になる。次にィコラィジング装置の使用方法について説
明する。船体４が海面に浮上している状態においては支
持脚２の重量は、昇降装置３、上部接続金物１８、ゴム
クッション２８を通じて船体４に伝わる。この状態で油
圧ポンプ３０を作動させ油圧シリンダ−２３のピストン
２５が下部接続金物の天板２２に当たり、ヘッド側ｈの
圧力が５〜１０ｋｇ／の上昇するまでピストンを押上げ
る。これで、各独立昇降装置３ａ〜ｃの各油圧シリンダ
ー２３ａ〜ｃのピストンレベルをそろえることができる
。支持脚２が海底１に到達し船体４を持ち上げ始めると
、ラック６からの荷重は、昇降装置３、上部接続金物１
８、油圧シリンダー２３、下部接続金物２１を通じて船
体４に伝わる。第１３図ａは昇降装置３が支持脚２から
船体４の重量を支え始めた状態を示す。

前述のごとく油氏シリンダーのピストンレベルを前もっ
てそろえておいたこと及び方向制御弁３７ａｃ，３７ｂ
が昇降装置３ａ〜ｃのピニオン駆動装置の電動機１３と
運動して作動し、電動機１３が作動しているときは油圧
シリンダー２３ａ〜ｃの並列回路が各独立昇降装置３ａ
〜ｃごとに独立並列回路になることから、各独立昇降装
置間に負荷バランスの違いが生じてもピストンのレベル
が違ってくるこはない。昇降装置３が支持胸２から船体
４の重量を支え始めると、油圧シリンダー２３ａ〜ｃに
は船体４とゴムクッション２８のたわみ反力が加わって
くるので、圧力計５０が所定圧まで上昇すると昇降装置
３の作動を停止し、油圧シリンダー２３ａ〜ｃのヘッド
側ｈの圧油を抜き、上部接続金物の底板１９とゴムクッ
ション２８との間に所要スキマ６，、を設けるとともに
、ピストンレベルを油圧シリンダーの中間位置にそろえ
る。この時、ピニオン駆動装置の電動機１３は停止して
いるので油圧シリンダー２３ａ〜ｃのヘッド側ｈ‘ま全
て並列回路で結ばれるが、支持脚２を基準として船体４
が全体的に下降するので、油圧シリンダー２３ａ〜ｃの
ピストンレベルが違ってくるこはない。第１３図ｂは船
体４を海面上所定高さまで持ち上げた状態で作業中であ
るときのイコライジング装置の状態を示す。

この状態で、波浪、潮流、風勢等外力Ｐにより垂直変動
荷重Ｒ，，Ｒ２が生じ、かつ支持脚２の垂直変位差６が
生じ各独立昇降装置３ａ〜ｃ間のレベルが違ってきても
、油圧シリンダー２３ａ〜ｃのヘッド側ｈは全て並列回
路で結ばれているので各独立昇降装置３ａ〜ｃに均等に
荷重をかけることができる。本発明に係るラック・ピニ
オン式昇降装置のィコラィジング装置は前記のように構
成されているので次の効果がある。

上記した昇降式海上作業台における昇降荷重には支持脚
昇降荷重と船体昇降荷重とがあるが、前者にくらべて後
者の方が数倍〜１ぴ音大きいのが普通である。

また作業時には上記船体荷重に加えて作業時に伴なう荷
重及び波浪、潮流、風勢等の外力による大きな垂直変動
荷重が各独立昇降装置にかかってくると同時に、支持脚
の垂直変位差により各独立昇降装置に不均等荷重がかか
ろうとする。本発のィコラィジング装置によれば、以上
説明したように、支持荷重の４・ごな支持脚を支持して
いる時にはゴムクッショで各支持脚周りの各独立昇降装
置間の荷重を均等化させることができる。

支持荷重と変動荷重が大きく、かつ各独立昇降装置間に
不均等荷重が生じようとする作業時、すなわち船体を支
持している時は、油圧シリンダーのヘッド側を利用して
荷重を均等化させることができる上、各支持脚周りの昇
降装置が複数の独立昇降装置で構成されていても、各独
立昇降装置間の荷重を均等化させることができる。即ち
、昇降装置３の下部に取付けられた上部接続金物の底板
１９と船体４に取付けられた下部接続金物の夫板２２の
間にピストンとチューブから構成されている油圧シリン
ダー２３を介装しているので、支持脚２が海底１に接地
し昇降装置３が支持荷重の大きな船体４を支持している
状態では、船体４の重量は油圧シリンダー２３のヘッド
側ｈの圧力によって支持されることになり、油圧シリン
ダーを昇降装置３と船体４にアィプレート接続する方法
に較べて、油圧シリンダーのボア−径を小さくすること
ができるとともに、昇降装置３と船体４の取付間隔を小
さくすることができ、かつ支持脚長さもその分短かくす
ることがでかきる。

また支持脚２周りの各独立昇降装置３ａ〜ｃの油圧シリ
ンダー２３ａ〜ｃのヘッド側ｈに通ずる回路は全て並列
に接続されると同時に、各独立昇降装置間の並列回路に
方向制御弁３７ａｂ，３７ｂｃが設けられ、この方向制
御弁３７ａｂ，３７比が昇降装置３のピニオン駆動装置
の電動機１３と連動して、電動機が作動している時は並
列回路は各独立昇降装置ごとの並列回路となり、かつ電
動機が停止している時は全ての油圧シリンダーのヘッド
側ｈが並列回路で接続されるので、各油圧シリンダーの
ピストンレべをそろえることができ、各支持脚周りの昇
降装置が複数の独立昇降装置で構成されていても各独立
昇降装置間の荷重を均等化させることができる。また圧
力計５０を設ける場合には、作業時に各支持脚に作用す
る船体荷重は圧力計５川こより、正確にその荷重の大き
さを検出することができる。また本ィコラィジング装置
を装備しない昇降装置と較べれば、ィコラィジング装置
を装備しない昇降装置はピニオン数が外力Ｐの垂直変動
荷重Ｒ，，Ｒ２及びその各支持脚周りの各昇降装置への
不均等荷重で決定され、かつ単に昇降荷重で決定される
ピニオン数よりも多くのピニオン数を必要とするのに対
し、本ィコラィジング装置を装備すれば、ピニオン数は
昇降荷重のみによって決定できることになり、コストの
高いピニオン駆動装置を減ずるこができるばかりでなく
、確実な昇降荷重によって、計画、設計を行なうので装
置が信頼性の高いものとなる。

また本イコラィジング装置を取付けるこにより、船体昇
降時の荷重は昇降装置、本ィコラィジング装置を通して
船体に伝わることになるので、場合によっては、上部レ
グガィド１６を船体上部に設けることにより、ジャッキ
ングフレーム５を省略できる等、本発明は多くの利点を
有している。

【図面の簡単な説明】

第１図は昇降式海上作業台が作業中の側面図、第２図は
昇降式海上作業台の平面図、第３図は支持脚周りに配置
された従来の昇降装置の平面図、第４図は支持脚に取付
けられた従来の昇降装置の拡大平面図で左図は第５図の
Ａ−Ａ矢視図、右図は第５図のＢ−Ｂ矢視図、第５図は
従来の昇降装置の正面図で第４図のＣ−Ｃ矢視図、第６
図は昇降式海上作業台が作業時に外力を受ける場合の説
明図、第７図は支持胸が変形することを説明する側面図
、第８図は本発明のィコラィジング装置を装備した昇降
装置の正面図、第９図は第８図のＤ−Ｄ矢視図、第１０
図は第９図のＥ−Ｅ矢視図、第１１図は本発明のィコラ
ィジング装置を装備した支持脚の平面図、第１２図は本
発明のィコラィジング装置の油圧制御回路図、第１３図
は本発明のィコライジング装置の使用説明図である。 Ｌ・・・・・・支持脚の全長、Ｐ・…・・外力、Ｆ・・
・・・・横反力、Ｒ，，Ｒ２・・・・・・垂直変動荷重
、ｆ，，ｆ２・・・・・・レグガィド反刀、６・・・・
・・支持脚の垂直変位差、６．・・・・・・スキマ、１
・・・・・・海底面、２・・・・・・支持脚、２′・・
・・・・支柱、２″・・・・・・水平材、３，３ａ，３
ｂ，３ｃ…・・・昇降装置、４・・・・・・船体、５・
・・・・・ジャッキングフレーム、６……ラック、７…
…ピニオンフレーム、８・・・・・・主ピニオン軸、９
…・・・主ピニオン、１０・・・・・・大歯車、１１・
・・・・・平歯車減速機、１２・・・・・・独立減速機
、１３・・・…電動機、１４・・・・・・フレームガイ
ド、１５ａ，１５ｂ……ゴムクツシヨン、１６・・・…
上部レグガィド、１７・・・・・・下部レグガイド、１
８・・・・・・上部接続金物、１９・・・…底板、２０
…・・・ピン、２１・・・・・・下部酸続金物、２２…
…夫板、２３，２３ａ，２３ｂ，２３ｃ・・・・・・油
圧シリンダー、２４・・・・・・球面座、２５・・・・
・・ピストン、２６・・・…はめこみ穴、２７……回り
止めピン、２８・・・・・・ゴムクッション、２９・・
・・・・電動機、３０・・・・・・主油圧ポンプ、３１
・・・…補助油圧ポンプ、３２，３３・・・…圧力制御
弁、３４，３５，３６，３７ａｂ，３７ｂ……方向制御
弁、３８，３９・・…・チェック弁、４０ａ，４０ｂ，
４０ｃ……パイロットチェック弁、４１，４２，４３，
４４……ストップ弁、４５・・・・・・流量制御弁、４
６・・・・・・蓄圧器、４７，４８，４９，５０……圧
力計、５１，５２，５３ａ，５３ｂ，５３ｃ，５４ａ，
５４ｂ，５４ｃ，５５・・…・送油管、５６ａ，５６ｂ
，５６ｃ……ゴムホース、５７……オイルタンク。矛’
図才２図矛３図 矛４図 労よ図 矛６図 矛７図 矛８図 牙０図 矛′１図 オ′２図 オ′３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 船体を貫通する支持脚に長手方向に配設された複数
   のラツクと、上記ラツクに噛み合う複数のピニオン駆動
   装置を各ピニオンフレームに内蔵してなる複数の昇降装
   置とを備えた昇降式海上作業台のラツク・ピニオン式昇
   降装置において、上記各昇降装置のピニオンフレーム下
   部に油圧シリンダを据付けるための底板を有する上部接
   続金物を固着するとともに、船体上部には天板を有する
   下部接続金物を固着して上記上部接続金物の底板を下部
   接続金物の天板の直下で上下動可能に組合わせ、上記各
   上部接続金物の底板と上記各下部接続金物の天板との間
   に油圧シリンダを介装し、上記各上部接続金物の底板と
   船体との間にゴムクツシヨンを介装し、上記支持脚周り
   に配設された上記複数の油圧シリンダの全てのヘツド側
   を同一油圧源に連なる油圧回路で並続に接続するととも
   に、各昇降装置の油圧シリンダに対応する並列回路間に
   ピニオン駆動装置の電動機の作動と連動して作動する方
   向制御弁を設けたことを特徴とするラツク・ピニオン式
   昇降装置のイコライジング装置のイコライジング装置。