(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
脚構造物の下方に走行装置を有し、上方にガーダ及びブームを有した岸壁クレーンにおいて、
前記ガーダ及び前記ブームにそれぞれ少なくとも１つの制振装置を設置し、
前記制振装置が、前記ガーダ又は前記ブームに対して減衰機構を介して揺動自在に設置した制振マスを有しており、
前記制振マスが、岸壁に沿った方向、前記ガーダ及び前記ブームの長手方向、及び鉛直方向に揺動可能に構成され、
前記制振装置が、前記岸壁クレーンにバネダンパーを介してｘ軸方向に揺動可能に構成されたｘ軸方向台車と、前記ｘ軸台車にバネダンパーを介してｙ軸方向に揺動可能に構成されたｙ軸方向台車と、前記ｙ軸方向台車にバネダンパーを介してｚ軸方向に揺動可能に構成され前記ｙ軸方向台車に形成される穴内をスライドする前記制振マスと、を有することを特徴とする岸壁クレーン。
【請求項２】
前記脚構造物を構成する脚、及び前記脚と脚を連結する脚つなぎ構造物に少なくとも１つの前記制振装置を設置する請求項１に記載の岸壁クレーン。
【請求項３】
前記ガーダ及び前記ブームの少なくとも一方を中空の柱状構造物で構成して、前記中空の柱状構造物の内部に少なくとも１つの前記制振装置を設置する請求項１または２に記載の岸壁クレーン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、港湾や内陸地のコンテナターミナルなどでコンテナの荷役に使用するクレーン等に、地震対策を施した岸壁クレーンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
港湾や内陸地等のコンテナターミナルでは、岸壁クレーン、門型クレーン、コンテナトレーラによって、船舶及びトレーラ間のコンテナの荷役を行っている。このコンテナターミナルにおける地震対策として、岸壁クレーンの機械室を制振マス（おもり）として利用し、制振効果を得るように構成したクレーンが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図５に従来型の地震対策を施した岸壁クレーンの１例を示す。岸壁クレーン１Ｘは、脚構造物２の下端に免震装置（アイソレータ）１３を介して走行装置３０を有し、上方にガーダ３及びブーム４を有している。この脚構造物２は、海側及び陸側の脚２０と、脚２０同士を連結する脚つなぎ構造物２１を有している。
【０００４】
また、このガーダ３及びブーム４に沿って、トロリ３１が走行し、コンテナの荷役作業を行うように構成している。この走行装置３０は、岸壁（地表面１２）に敷設したレール上を走行する車輪を有している。また、免震装置１３は、地表面１２の振動からクレーン１Ｘを絶縁するための装置であり、例えば鋼板とゴムを交互に積層したアイソレータ等を使用している。
【０００５】
更に、このクレーン１Ｘは、ガーダ３上に機械室６を利用した制振装置５Ｘを有している。この制振装置５Ｘは、機械室６の下面に車輪３３を設置し、この機械室６がガーダ３上を海陸方向に移動できるように構成している。なお、ｘ軸は海陸方向（クレーンの横行方向）を、ｙ軸は岸壁に沿った方向（クレーンの走行方向）を、ｚ軸は鉛直方向を示している。
【０００６】
次に、図６に示す振動解析用にモデル化したクレーン１Ｘについて説明する。この振動解析用モデルは、クレーン１Ｘ（質量体）の重心であるクレーン質点Ｍと、制振マスｍｘ（機械室６）の関係を示している。クレーン質点Ｍは、バネ機構９及びダンパー機構１０でモデル化した免震装置１３を介して、地表面１２に設置している。また、制振マスｍｘは、同様にバネ機構９及びダンパー機構１０でモデル化した減衰機構７を介して、ガーダ３に設置している。
【０００７】
次に、このクレーン１Ｘの地震発生時の動作について説明する。地震発生時には、免震装置１３を固定していたせん断ピン等が破断し、免震装置１３が作動する。この免震装置１３は、クレーン構造物を地表面１２の振動から絶縁し、矢印で示すクレーン構造物の海陸方向振動Ｓ１の振動を抑制する。この構造により、クレーン１Ｘは免震効果を得ることができる。
【０００８】
また、地震発生時には、機械室６を固定していたせん断ピン等が破断し、制振装置５Ｘが作動する。制振装置５Ｘは、機械室６がクレーン１Ｘに対して揺動自在となるように構成している。この機械室６は、クレーン１Ｘの振動と逆位相で、海陸方向（ｘ軸方向）に振動する。
【０００９】
更に、機械室６とクレーン１Ｘの間に設置した減衰機構７（例えばバネ機構とダンパー
機構の組み合わせ）により、機械室６とクレーン１Ｘの相対運動を減衰するように構成している。つまり、機械室６を制振マス（制振用おもり）として利用できるように構成している。
【００１０】
なお、制振装置は、現在、超高層ビル等で利用されている技術であり、建築物の屋上等に数十から数百トンのウエイト（制振マス）を揺動自在に設置して構成している。地震発生時には、ビルの振動が一端を固定し（地表面側）、他方を開放した（天側）梁と同様の振動モードとなる。そのため、ビルの振動と逆位相で振動する制振マスの存在により、ビルの振動を軽減することができる。
【００１１】
クレーン１Ｘは、上記の免震装置１３及び制振装置５Ｘにより、海陸方向（ｘ軸方向）の振動を抑制及び減衰することができる。なお、岸壁に沿った方向（ｙ軸方向）の振動は、走行装置３０に設置した金属製の車輪が、金属製のレール上を転動又は摺動するため、吸収することができる。つまり、岸壁クレーン１Ｘは、海陸方向（ｘ軸方向）及び岸壁に沿った方向（ｙ軸方向）の２方向に対して振動を抑制及び減衰することができる。
【００１２】
しかしながら、上記の構成を有するクレーン１Ｘは以下のような問題点を有している。第１に、クレーン１Ｘは、ガーダ３及びブーム４の端部を交互に上下移動するような縦ねじれ振動ｗ１を抑制することができないという問題を有している。つまり、岸壁に沿った方向（ｙ軸）を中心軸とする回転を抑制することができない。
【００１３】
この縦ねじれ振動ｗ１により、クレーンの海側及び陸側の車輪が交互に浮き上がり、車輪がレールから脱線してしまうという事故が発生する。この事故の発生により、地震発生後のクレーンの復旧作業には膨大な時間がかかっていた。
【００１４】
第２に、クレーン１Ｘは、ガーダ３及びブーム４が水平面内で回転するような横ねじれ振動ｗ２を抑制することができないという問題を有している。つまり、鉛直方向（ｚ軸）を中心軸とする回転を抑制することができない。
【００１５】
これらの問題は、クレーンの主要構造物において、ガーダ３及びブーム４といった重要物を、重心から遠く離れた位置に配置しているために発生する。つまり、梁状の超高層ビル等においては、そのビル全体の重心を通る垂線上に制振マスを設置し、ビルの振動を減衰することが可能であった。しかし、複雑な形状の構造物であるクレーンは、複雑に振動するため１つの制振マスで全ての揺れを減衰することは困難であった。また、クレーンは、クレーン全体の重心を通る垂線上に大型の制振マスを設置するスペースを取れない場合が多かった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００９−２４２０６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、その目的は、岸壁クレーンに発生する水平振動（横行方向振動及び走行方向振動）とねじれ振動（縦ねじれ振動及び横ねじれ振動）を抑制する制振構造を有した岸壁クレーンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記の目的を達成するための本発明にかかる岸壁クレーンは、脚構造物の下方に走行装置を有し、上方にガーダ及びブームを有した岸壁クレーンにおいて、前記ガーダ及び前記ブームにそれぞれ少なくとも１つの制振装置を設置し、前記制振装置が、前記ガーダ又は前記ブームに対して減衰機構を介して揺動自在に設置した制振マスを有しており、前記制振マスが、岸壁に沿った方向、前記ガーダ及び前記ブームの長手方向、及び鉛直方向に揺
動可能に構成され、前記制振装置が、前記岸壁クレーンにバネダンパーを介してｘ軸方向に揺動可能に構成されたｘ軸方向台車と、前記ｘ軸台車にバネダンパーを介してｙ軸方向に揺動可能に構成されたｙ軸方向台車と、前記ｙ軸方向台車にバネダンパーを介してｚ軸方向に揺動可能に構成され前記ｙ軸方向台車に形成される穴内をスライドする前記制振マスと、を有することを特徴とする。
【００１９】
この構成により、脚構造物の内側に位置するクレーン重心に対して、離れた少なくとも２つの位置に制振マスを配置する構成となるため、クレーンの縦ねじれ振動及び横ねじれ振動を抑制及び減衰することができる。同時に、クレーンの水平振動を抑制及び減衰することができる。
【００２０】
上記の岸壁クレーンにおいて、脚構造物を構成する脚、及び脚と脚を連結する脚つなぎ構造物に少なくとも１つの制振装置を設置する構成にすることもできる。
【００２１】
この構成により、脚構造物の内部に位置するクレーン重心に対して、ガーダ及びブームに加え、脚構造物に制振装置を設置するため、クレーンのねじれ振動及び水平振動を抑制及び減衰する効果を向上することができる。
【００２５】
上記の岸壁クレーンにおいて、ガーダ及びブームの少なくとも一方を中空の柱状構造物で構成して、中空の柱状構造物の内部に少なくとも１つの制振装置を設置する構成にすることもできる。この構成により、従来のクレーンに大幅な設計変更等を加えずに、制振装置を設置することができる。また、制振装置が風雨に曝されないため、クレーンのねじれ振動及び水平振動を抑制及び減衰する効果を安定的に維持することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明に係るクレーンによれば、岸壁クレーンに発生するねじれ振動（縦ねじれ振動及び横ねじれ振動）を抑制及び減衰する制振構造を有した岸壁クレーンを提供することができる。また、岸壁クレーンに発生する水平振動（横行方向振動及び走行方向振動）を、抑制及び減衰する制振構造を有した岸壁クレーンを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る実施の形態のクレーンの振動解析用側面モデルを示した図である。
【図２】本発明に係る実施の形態のクレーンの振動解析用平面モデルを示した図である。
【図３】本発明に係る実施の形態のクレーンの制振装置を示した図である。
【図４】本発明に係る実施の形態のクレーンの制振装置のモデルを示した図である。
【図５】従来のクレーンの側面の概要を示した図である。
【図６】従来のクレーンの振動解析用側面モデルを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明に係る実施の形態のクレーンについて、図面を参照しながら説明する。図１に、複数の制振装置５を有したクレーン１の振動解析用側面モデルを示す。クレーン１は、ガーダ３及びブーム４（クレーン構造物とも言う）にそれぞれ制振装置５を設置している。制振装置５は、第１制振マスｍ１及び第２制振マスｍ２（以下、総称して制振マスｍという）を、それぞれ減衰機構７を介して構造物に設置して構成している。制振マスｍは、この減衰機構７により、ガーダ３及びブーム４に対して少なくとも鉛直方向（ｚ軸方向）に揺動自在となるように設置している。
【００２９】
この減衰機構７は、制振マスｍを鉛直方向（ｚ軸方向）に移動自在とし、且つ、制振マスｍとクレーン構造物の相対運動を減衰する構造を有している必要がある。例えば、バネ機構とダンパー機構の組み合わせや、鋼板とゴムを積層して構成するアイソレータ等を利用することができる。図１では、減衰機構７をバネ機構及びダンパー機構でモデル化して示している。また、クレーン１は、地表面１２との間に免震装置１３を有している。この免震装置１３もバネ機構及びダンパー機構でモデル化して示している。なお、クレーン１の重心をクレーン質点Mで示し、ｘ軸方向は海陸方向、ｚ軸方向は鉛直方向を示している
。
【００３０】
次に、地震発生時におけるクレーン１の動作を説明する。地震発生に伴い、クレーン１に縦ねじれ振動ｗ１が発生した場合、ガーダ３及びブーム４の両端が破線で示す様に上下する。このガーダ３及びブーム４の縦ねじれ振動ｗ１に対して、制振マスｍは逆位相で振動する。
【００３１】
なお、クレーン１の海陸方向（ｘ軸方向）の海陸方向振動Ｓ１に対しては、通常時は固定状態である免震装置１３を開放し、地表面１２とクレーン構造物を絶縁し、地表面１２の振動をクレーン１に伝えないように制御する。
【００３２】
上記の構成により、縦ねじれ振動ｗ１を抑制及び減衰することができる。これは、制振マスｍが、ガーダ３及びブーム４の縦ねじれ振動ｗ１に対して、逆位相で振動して、クレーン全体が地震動に対してほとんど共振状態とならないためである。この縦ねじれ振動ｗ１の抑制及び減衰により、地震発生時にクレーン１の走行装置３０の車輪が浮き上がり、脱線するという事故を防止することができる。そのため、地震発生後のクレーン復旧が容易になり、荷役作業を迅速に再開することができる。
【００３３】
なお、制振装置５が抑制及び減衰する振動は、地震動に限らず、コンテナ等の荷役作業時に発生するクレーンの振動にも効果を発揮する。つまり、荷役作用時に発生するガーダ３及びブーム４の振動を、従来の岸壁クレーンに比べて、大幅に抑制することができ、それに伴い、クレーン１の操作性を向上することができる。
【００３４】
また、制振マスｍは、ガーダ３及びブーム４の端部に近い場所に設置することが望ましい。これは、制振マスｍをガーダ３及びブーム４の先端に設置した方が、制振マスｍの移動により発生するモーメントが大きくなり、縦ねじり振動ｗ１を抑制及び減衰する効果が大きくなるためである。従って、制振マスｍは、クレーン質点Ｍから離れた位置に設置することが望ましい。
【００３５】
更に、ガーダ３及びブーム４に３つ以上の制振装置５を設置し、制振効果を高めることも可能である。このとき、それぞれの制振マスｍの質量、バネ機構のバネ常数、ダンパー機構の粘性係数を変更し、長周期の地震動に対してもクレーン１が共振状態とならないように構成することもできる。
【００３６】
図２に、図１に示したクレーン１の振動解析用平面モデルを示す。制振マスｍは、減衰機構７により、ガーダ３及びブーム４に対して少なくとも岸壁に沿った方向（ｙ軸方向）に揺動自在となるように設置している。
【００３７】
次に、地震発生時におけるクレーン１の動作を説明する。地震発生に伴い、クレーン１に横ねじれ振動ｗ２が発生した場合、ガーダ３及びブーム４の両端が破線で示す様に振動する。このガーダ３及びブーム４の横ねじれ振動ｗ２に対して、制振マスｍは逆位相で振動する。
【００３８】
上記の構成により、横ねじれ振動ｗ２を抑制及び減衰することができる。これは、ガーダ３及びブーム４の横ねじれ振動ｗ２に対して、制振マスｍが逆位相で振動して、クレーン全体として共振することを抑制できるためである。
【００３９】
以上より、少なくとも２つの制振装置５において、制振マスｍが鉛直方向（ｚ軸方向）に揺動可能であれば縦ねじれ振動ｗ１を、制振マスｍが岸壁に沿った方向（ｙ軸方向）に揺動可能であれば横ねじれ振動ｗ２を、抑制及び減衰することができる。更に、制振マスｍを海陸方向（ｘ軸方向）に揺動可能とし、海陸方向振動Ｓ１を抑制及び減衰するように構成することもできる。
【００４０】
図３に、制振装置５の１例の概略を示す。制振装置５は、中空の柱状構造物であるガーダ３、ブーム４、脚２０、又は脚つなぎ構造物２１等の内部に、減衰機構７（例えばバネダンパー１７）を介して制振マスｍを設置した構成を有している。
【００４１】
制振マスｍは、ｙ軸方向台車１４ｙにバネダンパー１７ｚを介して設置している。この制振マスｍは、ｙ軸方向台車１４ｙに形成した穴１９内をスライドするように構成している。ｚ軸方向に揺動可能に構成している。ｙ軸方向台車１４ｙは、ｘ軸方向台車１４ｘに設置したレール１６ｙ上を、車輪１５ｙで走行可能に構成している。また、ｙ軸方向台車１４ｙは、バネダンパー１７ｙを介してｘ軸方向台車１４ｘと連結している。つまり、ｙ軸方向に揺動可能に構成している。ｘ軸方向台車１４Xは、柱状構造物の内壁１１に形成
したレール１６ｘ上を、車輪１５ｘで走行可能に構成している。また、ｘ軸方向台車１４ｘは、バネダンパー１７ｘを介して、内壁１１と連結している。つまり、ｘ軸方向に揺動可能に構成している。
【００４２】
制振装置５は、制振マスｍがｚ軸方向に、ｙ軸方向台車１４ｙがｙ軸方向に、ｘ軸方向台車１４ｘがｘ軸方向に、それぞれ揺動する構成により、あらゆる方向の振動に対して制振効果を得ることができる。また、ｘ軸方向台車１４ｘ及びｙ軸方向台車１４ｙの質量を制振マスとして利用することもできる。この場合は、ｘ軸方向が最も強い制振効果を得ることができる。そのため、ガーダ３等に設置する場合は、振動の大きい横行方向と、ｘ軸方向台車１４ｘの揺動方向が一致するように、制振装置５を設置することが望ましい。
【００４３】
なお、制振装置５をクレーン構造物の表面に設置することもできる。例えば、ガーダ又はブームの上面側に設置したり、下面側に吊るすように設置することができる。また、脚又は脚つなぎ構造物の側面に設置することもできる。このとき、制振装置の設置場所により、制振装置の揺動可能となる方向を選択してもよい。つまり、例えば脚の側面に設置した制振装置は、ｘ軸方向及びｙ軸方向に揺動可能で、ｚ軸方向には揺動しないように構成してもよい。
【００４４】
図４に、制振装置５のモデルを示す。制振装置５は、制振マスｍと、ガーダ３又はブーム４の内壁１１と、この制振マスｍと内壁１１を接続する減衰機構７を有している。減衰
機構７は、バネ機構９及びダンパー機構１０の組合せで示している。
【００４５】
また、異なる軸方向の減衰機構７は、枠体１８を介してそれぞれ設置することが望ましい。枠体１８を利用する構成により、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸等の方向の振動を、それぞれ独立して減衰することができる。なお、図３に示した制振装置５は、多重枠体構造を採用しており、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向の振動を独立して減衰するように構成している。
【００４６】
次に制振装置５の動作について説明する。この制振装置５は、制振マスｍを岸壁に沿った方向（ｙ軸方向）及び鉛直方向（ｚ軸方向）に揺動自在となるように構成している。なお、制振マスｍの固有振動数は、制振マスｍの質量、バネ機構９のバネ定数ｋ及びダンパー機構１０の粘性係数ｃをパラメータとして任意に決定することができる。
【００４７】
上記の構成により、制振装置５は、予め想定した地震動の周期に対して、最適な制振効果を得られるように設計することができる。つまり、クレーン１の形状及び想定される地震動の周期から、縦ねじれ振動ｗ１及び横ねじれ振動ｗ２を予め推定することができる。この推定されたねじれ振動に対して、制振装置５の最適なパラメータをクレーン１の設計段階で決定することができる。
【００４８】
以上より、縦ねじれ振動ｗ１及び横ねじれ振動ｗ２を抑制及び減衰でき、高い制振効果を得られる岸壁クレーン１を提供することが可能となる。なお、本発明は、岸壁クレーンに限らず、ジブクレーン等の長尺ブーム等を有するクレーンにも同様に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１     クレーン（岸壁クレーン）
２     脚構造物
３     ガーダ
４     ブーム
５     制振装置
７     減衰機構
９     バネ機構
１０   ダンパー機構
１１   内壁
ｍ     制振マス
ｍ１   第１制振マス
ｍ２   第２制振マス
Ｍ     クレーン重心質点
ｗ     ねじれ振動
ｗ１   縦ねじれ振動
ｗ２   横ねじれ振動
【図１】
0005616096.tif 000002
【図２】
0005616096.tif 000003
【図３】
0005616096.tif 000004
【図４】
0005616096.tif 000005
【図５】
0005616096.tif 000006
【図６】
0005616096.tif 000007