(57)【要約】【課題】簡略な形状で、走行式荷役機械全体の動的応答と脚の浮き上がり挙動を精度良く再現して試験できるようにする。【解決手段】上部本体の下部の前後に脚を備えてレール上を走行し前部側に重心を有している走行式荷役機械の縮小試験装置であって、走行式荷役機械の上部本体を模擬するマス５１と、マス５１を支持する前後の脚Ｆ，Ｒとを有し、マス５１の重心Ｗに近い前部に固定した脚Ｆは下端が振動台５２上にヒンジ５３で連結された回動脚５４ａ，５４ｂであり、マス５１の重心Ｗから遠い後部に固定された脚Ｒは下端が振動台５２上に当接した浮脚５５であり、走行式荷役機械に対して１次振動特性、重心位置、総質量、脚間距離の相似則が満たされるようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部本体の下部の前後に脚を備えてレール上を走行し前部側に重心を有している走行式荷役機械に対し、前後方向の振動が作用した時の走行式荷役機械の挙動を試験するための走行式荷役機械の縮小試験装置であって、
走行式荷役機械の上部本体を模擬するマスと、該マスを支持する前後の脚とを有し、
マスの重心に近い前部に固定した脚は下端が振動台上にヒンジ連結された回動脚であり、マスの重心から遠い後部に固定された脚は下端が振動台上に当接した浮脚であり、走行式荷役機械に対して１次振動特性、重心位置、総質量、脚間距離の相似則が満たされている、
ことを特徴とする走行式荷役機械の縮小試験装置。
【請求項２】
前記回動脚が２本であり、浮脚が１本である請求項１に記載の走行式荷役機械の縮小試験装置。
【請求項３】
前記振動台上に浮脚の下端が嵌合する後部レールを有する請求項１又は２に記載の走行式荷役機械の縮小試験装置。
【請求項４】
前記ヒンジに代えて、回動脚の下端が嵌合する前部レールを振動台上に有する請求項１〜３のいずれか１つに記載の走行式荷役機械の縮小試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、港湾に備えられるコンテナクレーン、或いは連続アンローダ等のように平行な２本のレール上を走行するように設けられる大型の走行式荷役機械において、地震の発生時に、レール延設方向と直角方向（前後方向）の水平力によって走行式荷役機械がロッキングを起こし、脚部がレールから浮き上がることにより脱輪するような走行式荷役機械の挙動を、簡単且つ小型の装置によって精度良く再現して試験できるようにした走行式荷役機械の縮小試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
港湾等においては、コンテナ等の船荷の積み込み、積み降ろしのための大型のコンテナクレーンが使用されている。
【０００３】
図６は、港湾で使用されるコンテナクレーン（以下では単に走行クレーンと称す）の一般的な構成例を示す概略側面図である。図６において、港湾に面した岸壁１０には、海側のレール１１（前部レール）と陸側のレール１２（後部レール）が設けられている。走行クレーン１は、トラス構造の架台２と、荷の積み込み等を行うガーダ３、トロリ４等を有するクレーン部５とからなる上部本体６を有しており、該上部本体６の架台２の下部に設けた水平部材２ａの海側（前部）と陸側（後部）には、夫々が対をなした前部脚７と後部脚８が設けてあり、前部脚７と後部脚８の下端に設けた車輪９によって、前記走行クレーン１はレール１１，１２上を走行するようになっている。
【０００４】
一般に走行クレーン１の前部脚７と後部脚８は、上部本体６に対して固定された剛脚構造となっているが、海側の前部脚７が水平部材２ａに対してレール１１，１２と平行な枢支ピンを中心に前後に揺動可能に枢支された揺脚構造の場合もある。このような揺脚構造とすると、走行クレーン１はロッキングを起こし難くなり、更に、海側の前部脚７が折れ曲がることによって海側のレール１１に対する水平負荷を低減し、これによって海に近く強度的に弱い岸壁１０の崩壊を防止する効果が期待される。
【０００５】
地震の発生によって走行クレーン１に、例えばレール１１，１２の延設方向に水平力が作用した場合には、走行クレーン１はレール１１，１２上を滑ることになり、これによって大きな被害の発生は免れることができる。
【０００６】
しかし、地震の発生によって走行クレーン１に、レール１１，１２の延設方向と直角の前後方向に大きな水平力Ｓが作用した場合には、前記したように前部脚７と後部脚８が剛脚構造の場合は勿論のこと、海側の前部脚７が上部本体６に対して揺脚構造となっている場合においても、脚７，８がレール１１，１２によって拘束されていることにより、走行クレーン１は前後に揺動し、遂には走行クレーン１がロッキングを起こす問題がある。特に図６の走行クレーン１は重心が海側（前部）となっているために、走行クレーン１がロッキングを起こすことによって後部脚８の車輪９がレール１２から浮き上がる現象が生じ、これによって脱輪したり、更には浮き上がり後の着地時の衝撃によって後部脚８が座屈する、或いは後部脚８の浮き上がりにより走行クレーン１の全重量が前部脚７に掛ることによって前部脚７が座屈して走行クレーン１が海側へ前のめりに倒壊するといった問題を生じることが考えられる。
【０００７】
近年の地震頻発状況の中、コンテナクレーンのような大型の走行クレーン等を設計する際に、脚の浮き上がりを含む動的挙動を検証できる装置の開発が急務となっている。このため、コンテナクレーンのような大型の走行クレーン等のサイズを縮小した縮小試験体を製作して脚の浮き上がりを含む動的挙動を検証することが考えられている。
【０００８】
例えば、簡易にクレーン操作に係る危険性を確認できるようにしたクレーン模擬実験装置が特許文献１に示されている。
【特許文献１】特開２００３−０８１５８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、コンテナクレーンのような大型の走行クレーン等のサイズを縮小した縮小試験装置（模型）を製作する場合には、相似則を正確に満たすことが技術的に非常に困難であった。
【００１０】
例えば３０メートル級の前記走行クレーン１において、５０分の１の縮尺比を有する縮小試験装置を作成する場合に必要とされる相似則を表１に示す。
【表１】
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【００１１】
表１に示すように、実機と同じ地球上で試験を実施するため、加速度の縮尺比は実機と模型で１対１である。同様に、模型は実機と同じ材質を使用して製作し、応力度（ヤング率）の縮尺比は実機と模型で１対１にする。これら以外の項目については、表１に示すとおりの縮尺比に合わせる必要がある。
【００１２】
しかし、前記走行クレーン１等の形状を模擬した構成部材の質量分布と断面二次モーメントの両者については、相似則を満たすことが非常に厳しいのが現状である。なお、装置全体の質量（総質量）は実機と模型では縮尺比１／ｎ２を満たすことはできる。
【００１３】
前記走行クレーン１等の上部本体６は、長いガーダ３や複雑なトラス構造を有しているため、前記上部本体６の各構成部材について前記表１の相似則の各要件を満たす縮小試験体を製作しようとすると、設計、製造に非常に多くの時間と手間が掛るという問題があると共に、各構成部材において相似則が満たされていないために製作した縮小試験体全体としての相似則が満たされずに予定と大きくずれてしまうという問題がある。このために、相似則が満たされた縮小試験体を作ろうとした場合には、縮小試験体が非常に大型になってしまい、装置の価格が増大すると共に、実験設備による実験に制限が掛ってしまい実用的でなくなる問題があり、又、小型の縮小試験体を製作しようとすると前記したように相似則を満たすことができないため、実用に供し得られる走行クレーン等の走行式荷役機械の縮小試験体を実際に製作することは困難であった。
【００１４】
本発明は、走行式荷役機械の脚の浮き上がり挙動に関連するモードに着目し、簡略な形状で、走行式荷役機械全体の動的応答と脚の浮き上がり挙動を精度良く再現して試験できるようにした走行式荷役機械の縮小試験装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、上部本体の下部の前後に脚を備えてレール上を走行し前部側に重心を有している走行式荷役機械に対し、前後方向の振動が作用した時の走行式荷役機械の挙動を試験するための走行式荷役機械の縮小試験装置であって、
走行式荷役機械の上部本体を模擬するマスと、該マスを支持する前後の脚とを有し、
マスの重心に近い前部に固定した脚は下端が振動台上にヒンジ連結された回動脚であり、マスの重心から遠い後部に固定された脚は下端が振動台上に当接した浮脚であり、走行式荷役機械に対して１次振動特性、重心位置、総質量、脚間距離の相似則が満たされている、
ことを特徴とする走行式荷役機械の縮小試験装置、に係るものである。
【００１６】
上記走行式荷役機械の縮小試験装置において、前記回動脚が２本であり、浮脚が１本であることは好ましい。
【００１７】
又、上記走行式荷役機械の縮小試験装置において、前記振動台上に浮脚の下端が嵌合する後部レールを有することは好ましい。
【００１８】
又、上記走行式荷役機械の縮小試験装置において、前記ヒンジに代えて、回動脚の下端が嵌合する前部レールを振動台上に有することは好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の走行式荷役機械の縮小試験装置は、走行式荷役機械の上部本体を模擬するマスと、該マスを支持する前後の脚とを有し、マスの重心に近い前部に固定した脚は下端が振動台上にヒンジ連結された回動脚であり、マスの重心から遠い後部に固定された脚は下端が振動台上に当接した浮脚であり、走行式荷役機械に対して１次振動特性、重心位置、総質量、脚間距離の相似則が満たされ、振動台による加速度の付与により振動し、重心の応答加速度が浮き上がり限界加速度を超えると浮脚が浮き上がるようになるので、簡単な構成によって、走行式荷役機械全体の動的応答と脚の浮き上がり挙動を精度良く再現して試験できるという優れた効果を奏し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００２１】
図１は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図中５０は、３０メートル級の図６に示した走行クレーン１の実機に対して５０分の１の縮尺比を有して製作した縮小試験装置である。この縮小試験装置５０は、地震によって走行クレーン１に発生する挙動にうち、脚の浮き上がり挙動に関連するモードのみに制限して試験するようにしたものであり、前記縮小試験装置５０は、実機に対応した重心Ｗを有するマス５１と、マス５１の重心Ｗに近い前部に固定した脚Ｆとマス５１の重心Ｗから遠い後部に固定し脚Ｒとを有し、前部脚Ｆの下端は振動台５２上にヒンジ５３により連結された回動脚５４ａ，５４ｂとし、後部脚Ｒは下端が振動台５２上に当接した浮脚５５としてあり、振動台５２により前後方向へ水平力Ｓを付与することによって、回動脚５４ａ，５４ｂを介してマス５１に振動を与えられるように構成している。
【００２２】
図１のように簡略化した縮小試験装置５０においては、相似則を満たすための設定要件を縮小することができる。
【００２３】
即ち、縮小試験装置５０では、製作に必要な設定要件である１次振動特性である前後方向固有振動数及び前後方向周期、重心位置、質量、脚間距離の相似則をすべて満たすことができる。ここで、２次以降の振動特性はこの発明の浮き上がり挙動には影響しないため、１次振動特性のみを設定した。尚、前記回動脚５４ａ，５４ｂ及び浮脚５５については表１に示される質量及び断面二次モーメントの相似則を満たすことは困難であるが、本発明では、脚の浮き上がり挙動に関連するモードのみに制限したために、質量及び断面二次モーメントは脚の浮き上がり挙動に寄与する１次振動特性から設定するため相似則からは外すことができ、よって縮小試験装置５０は、満足できる相似則を達成することができた。
【００２４】
前記脚Ｆ，Ｒは、実機と同様に対で２本ずつ備えるようにしてもよいが、図１の例では回動の支点となる回動脚５４ａ，５４ｂは２本とし、浮脚を２本とした場合には、浮き上がり挙動及び着地挙動にずれを生じて計測が複雑になるため、１本の浮脚５５とすることによって計測の簡素化を図っている。
【００２５】
前記振動台５２の近傍には、浮脚５５の浮き上がり挙動を計測するために浮脚５５に設けた突出片５６との距離を計測するレーザ変位計或いはカメラ等からなる浮き上がり挙動検出器５７、及び浮脚５５の前後の変位を計測するためのレーザ変位計等の前後変位検出器５８、及び浮脚５５が振動台５２上に着地する際に生じる衝撃力を計測するためのロードセル、歪みゲージ等の衝撃荷重検出器５９、及び浮脚５５の浮き上がりの大きさに応じて回動脚５４ａ，５４ｂに掛る荷重の大きさを計測するためのロードセル、歪みゲージ等の荷重検出器５９'等を備えている。
【００２６】
図１に示す縮小試験装置５０の作動を説明する。
【００２７】
振動台５２を前後に振動させて水平力Ｓを作用させると、ヒンジ５３及び回動脚５４ａ，５４ｂを介してマス５１に振動が伝達されて、縮小試験装置５０は前後に振動するようになる。この時、前後変位検出器５８により浮脚５５の前後の変位を計測することにより、振動の加速度の大きさに対する浮脚５５の前後の変位量を計測することができる。
【００２８】
付与する振動の加速度を増加していくと、縮小試験装置５０の重心Ｗの応答加速度が浮き上がり限界加速度を超えるところで浮脚５５が図２のように浮き上がるようになる。この時、縮小試験装置５０は重心Ｗに近い側の回動脚５４ａ，５４ｂを中心にして重心Ｗから遠い側の浮脚５５が浮き上がる挙動を生じることになるが、回動脚５４ａ，５４ｂのみをヒンジ５３によって振動台５２に拘束しているので、浮脚５５のみが確実に浮き上がるようになる。従って、浮き上がり挙動検出器５７によって浮脚５５の浮き上がりを計測することにより、振動の加速度の大きさに対する浮脚５５の浮き上がり挙動を計測することができ、このとき、回動脚５４ａ，５４ｂにロードセル、歪みゲージ等の荷重検出器５９'を設けておくことにより、浮脚５５の浮き上がりの大きさに応じて回動脚５４ａ，５４ｂに掛る荷重の大きさを計測することができる。同時に、前後変位検出器５８により浮き上がった際の浮脚５５の前後方向における変位量が計測される。
【００２９】
更に、上記したように浮き上がった浮脚５５が着地する際には、衝撃力を受けることになるが、この衝撃力は衝撃荷重検出器５９によって計測される。
【００３０】
従って、前後変位検出器５８により計測した浮き上がった浮脚５５の前後方向のずれから脱輪を予測することができ、更に、衝撃荷重検出器５９によって計測される浮脚５５が着地する際の衝撃力から浮脚５５の座屈を予測することができる。
【００３１】
図３、図４は、上記縮小試験装置５０において、前記浮脚５５の下端に嵌合する後部レール６０を、回動脚５４ａ，５４ｂと平行に振動台５２上に固定した場合を示している。図３の形態によれば、浮脚５５の浮き上がりの挙動によって浮脚５５が後部レール６０から外れる脱輪の挙動を再現させて計測することができる。
【００３２】
図５は、前記ヒンジ５３に代えて、回動脚５４ａ，５４ｂ側の振動台５２上にも、回動脚５４ａ，５４ｂの下端が嵌合する前部レール６１を設けた場合を示している。図５の形態によれば、浮脚５５の浮き上がり挙動、及び浮脚５５が後部レール６０から外れる脱輪の挙動を更に実機に則した状態で計測することができる。
【００３３】
なお、上記形態では、走行式荷役機械がコンテナクレーンによる走行クレーンである場合について説明したが、コンテナクレーン以外の連続アンローダ等、レール上を走行して荷役を行う走行式荷役機械に適用できること、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。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の形態の一例としての走行式荷役機械の縮小試験装置の全体概要を示す斜視図である。
【図２】縮小試験装置の浮脚が浮き上がった状態を示す側面図である。
【図３】本発明の形態の他の例を示す斜視図である。
【図４】浮脚と後部レールが勘合している状態を示す側面図である。
【図５】本発明の形態の更に他の例を示す斜視図である。
【図６】コンテナクレーンの一般的な構成例を示す概略側面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  走行クレーン（走行式荷役機械）
６  上部本体
７  前部脚（脚）
８  後部脚（脚）
１１  レール
１２  レール
５０  縮小試験装置
５１  マス
５２  振動台
５３  ヒンジ
５４ａ，５４ｂ        回動脚
５５  浮脚
６０  後部レール
６１  前部レール
Ｆ  前部脚
Ｒ  御部脚
Ｓ  水平力（振動）
Ｗ  重心
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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