(57)【要約】【課題】大規模地震の発生時の大変位を吸収し、支持脚に大きな応力が発生することを防止でき、且つ上下のフランジ部の衝撃的な接触を回避して支持脚の高周波振動発生をも確実に抑制し得る免震装置及び免震装置を備えたクレーンを提供する。【解決手段】支持脚１の上側脚部１ａと下側脚部１ｂの対向した端部間に、鉛直方向の荷重を支点ピン２を介して伝達する上下のフランジ部３，４を設け、下側のフランジ部４の両幅端部上面に、上側脚部１ａと下側脚部１ｂの相対的な傾動を許容する傾斜面５を形成する。上下のフランジ部３，４は、該上下のフランジ部３，４を互いに近接させる方向へ付勢する弾性材６を介して連結具７により連結し、上下のフランジ部３，４の傾斜面５部分に、地震発生時における上側脚部１ａと下側脚部１ｂの相対的な傾動に伴う傾斜面５部分の上下方向の拡縮に追従して幅方向へ移動自在な楔状衝撃緩和機構８を介装する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物の支持脚を途中で分割した上側脚部と下側脚部の対向した端部間に備えられる免震装置であって、
前記支持脚の上側脚部と下側脚部の対向した端部間に設けられ、鉛直方向の荷重を伝達し且つ両幅端部に前記上側脚部と下側脚部の相対的な傾動を許容する傾斜面が形成された上下のフランジ部と、
該上下のフランジ部を、互いに近接させる方向へ付勢する弾性材を介して連結する連結具と、
前記上下のフランジ部の傾斜面部分に介装され、地震発生時における前記上側脚部と下側脚部の相対的な傾動に伴う傾斜面部分の上下方向の拡縮に追従して幅方向へ移動自在な楔状衝撃緩和機構と
を備えたことを特徴とする免震装置。
【請求項２】
前記楔状衝撃緩和機構は、
前記上下のフランジ部の傾斜面部分に介装される楔本体と、
該楔本体に対し前記フランジ部の幅方向と直角な水平方向へ延びる連結ピンを支点として回動自在に連結された角度変化追従用補助楔部材と、
前記楔本体及び角度変化追従用補助楔部材を前記上下のフランジ部に押し付けるよう、前記楔本体と角度変化追従用補助楔部材との間に予圧縮された状態で配設された角度変化追従用弾性材と、
前記楔本体を前記フランジ部の幅方向中央部側に移動させる方向へ付勢するスライド用弾性材と
を有している請求項１記載の免震装置。
【請求項３】
前記傾斜面の水平面に対する傾斜角度を、地震発生時に想定される前記下側脚部下端の水平方向最大変位Ｘと下側脚部の脚長Ｌとで決定される最大傾斜角θを基準に２θとし、
前記楔本体に対する角度変化追従用補助楔部材の前記連結ピンを支点とした回動に伴う該楔本体及び角度変化追従用補助楔部材の上下面のなす角度がθ〜３θの範囲で変化するよう設定した請求項２記載の免震装置。
【請求項４】
前記楔本体及び角度変化追従用補助楔部材に、前記上下のフランジ部に沿って転動する転動体を取り付けた請求項２又は３記載の免震装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一つに記載の免震装置を支持脚に備えたことを特徴とするクレーン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クレーン、ボイラ鉄骨、倉庫、エレベータ等の構造物の支持脚に備えることにより構造物の揺れを免震する免震装置及び免震装置を備えたクレーンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コンテナクレーン等の走行クレーンは、レールを跨ぐ門型のクレーン本体を有しており、該クレーン本体における四隅部の支持脚の下端に備えた走行装置により、岸壁等に設けられたレール上を走行する。
【０００３】
このような走行式クレーンにおいて地震が発生し、走行クレーンの走行方向と平行な方向に振動した場合は、走行装置がレール上を移動するためクレーン本体に大きな応力が作用することは防止される。一方、走行クレーンの走行方向と直角方向（走行クレーンの幅方向）に振動した場合は、その揺れが外力としてクレーン本体に作用することになる。ここで、走行式クレーンを構成するクレーン本体は所要の柔軟性を有しているため、小規模な地震が発生して走行方向と直角方向の荷重が作用しても、クレーン本体は柔軟に変形して荷重による揺れを吸収することができ、よって大きな問題を生じることはない。
【０００４】
しかし、大規模な地震が発生して、走行クレーンの走行方向と直角方向の大きな荷重が作用した場合には、クレーンが大きく揺れることによって支持脚が上昇し、浮き上がった車輪がレール上に戻らずに外部へ着地する脱輪を生じる可能性が考えられる。このため、車輪の浮き上がりや脱輪といった問題の発生を防止することが求められている。
【０００５】
又、前記走行クレーン以外の固定クレーン、ボイラ鉄骨、倉庫、エレベータ等の構造物においても、大規模な地震が発生した場合には、これらの構造物に支持脚を介して大きな荷重が作用して揺れるため、支持脚には過大な応力が作用することが考えられる。従って、このように支持脚に対して大きな応力が作用する問題を防止することが求められている。
【０００６】
クレーンに作用する荷重を低減するための従来の技術を示すものとしては、クレーンの支持脚の途中に、積層ゴムと油圧ダンパ等のダンパを組み合わせた免震装置を設置したものがある（特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−３０２３７７号公報
【特許文献２】特開２０１１−１４４０４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１、２に示すように下側脚部と上側脚部の間に積層ゴムを備えた免震装置の場合には、大規模地震の発生時に大変位を吸収することが難しく、そのために支持脚に大きな応力が発生する可能性がある。
【０００９】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなしたもので、大規模地震の発生時の大変位を吸収し、支持脚に大きな応力が発生することを防止できる免震装置及び免震装置を備えたクレーンを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、構造物の支持脚を途中で分割した上側脚部と下側脚部の対向した端部間に備えられる免震装置であって、
前記支持脚の上側脚部と下側脚部の対向した端部間に設けられ、鉛直方向の荷重を伝達し且つ両幅端部に前記上側脚部と下側脚部の相対的な傾動を許容する傾斜面が形成された上下のフランジ部と、
該上下のフランジ部を、互いに近接させる方向へ付勢する弾性材を介して連結する連結具と、
前記上下のフランジ部の傾斜面部分に介装され、地震発生時における前記上側脚部と下側脚部の相対的な傾動に伴う傾斜面部分の上下方向の拡縮に追従して幅方向へ移動自在な楔状衝撃緩和機構と
を備えたことを特徴とする免震装置にかかるものである。
【００１１】
前記免震装置において、前記楔状衝撃緩和機構は、
前記上下のフランジ部の傾斜面部分に介装される楔本体と、
該楔本体に対し前記フランジ部の幅方向と直角な水平方向へ延びる連結ピンを支点として回動自在に連結された角度変化追従用補助楔部材と、
前記楔本体及び角度変化追従用補助楔部材を前記上下のフランジ部に押し付けるよう、前記楔本体と角度変化追従用補助楔部材との間に予圧縮された状態で配設された角度変化追従用弾性材と、
前記楔本体を前記フランジ部の幅方向中央部側に移動させる方向へ付勢するスライド用弾性材と
を有していることが好ましい。
【００１２】
又、前記傾斜面の水平面に対する傾斜角度を、地震発生時に想定される前記下側脚部下端の水平方向最大変位Ｘと下側脚部の脚長Ｌとで決定される最大傾斜角θを基準に２θとし、
前記楔本体に対する角度変化追従用補助楔部材の前記連結ピンを支点とした回動に伴う該楔本体及び角度変化追従用補助楔部材の上下面のなす角度がθ〜３θの範囲で変化するよう設定することが好ましい。
【００１３】
更に又、前記楔本体及び角度変化追従用補助楔部材に、前記上下のフランジ部に沿って転動する転動体を取り付けることが好ましい。
【００１４】
前記免震装置をクレーンの支持脚に設けることにより、免震機能を備えたクレーンが得られる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の免震装置及び免震装置を備えたクレーンによれば、大規模地震の発生時の大変位を吸収し、支持脚に大きな応力が発生することを防止でき、且つ上下のフランジ部の衝撃的な接触を回避して支持脚の高周波振動発生をも確実に抑制し得るという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】支持脚に適用した本発明の免震装置の実施例を示す概要構成図であって、（ａ）は支持脚の通常時における状態を示す正断面図、（ｂ）はその平断面図である。
【図２】（ａ）は地震発生時に支持脚に大きな荷重が作用して下側脚部が傾いた状態を示す正断面図、（ｂ）はその平断面図である。
【図３】支持脚に適用した本発明の免震装置の実施例における楔状衝撃緩和機構を示す概要構成図であって、（ａ）は楔状衝撃緩和機構の側面図、（ｂ）はその平面図、（ｃ）はその正面図である。
【図４】本発明の免震装置を走行クレーンの支持脚に適用した場合を示す正面図である。
【図５】一般的な走行クレーンの全体概要構成図であって、クレーン本体にレールと直角方向に揺れが発生する状態を示す図である。
【図６】支持脚に適用した本発明の免震装置の実施例における楔状衝撃緩和機構の変形例を示す概要構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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。
【００１８】
図１〜図３は本発明の免震装置の実施例であって、図中、１は、本発明を適用するクレーン、ボイラ鉄骨、倉庫、エレベータ等の構造物に備えられている鉛直方向の荷重を支持する支持脚である。
【００１９】
前記支持脚１は、途中で分割された上側脚部１ａと下側脚部１ｂを有している。
【００２０】
前記支持脚１の上側脚部１ａと下側脚部１ｂの対向した端部間には、鉛直方向の荷重を支点ピン２を介して伝達する上下のフランジ部３，４を設けてある。該下側のフランジ部４の両幅端部上面には、前記上側脚部１ａと下側脚部１ｂの相対的な傾動を許容する傾斜面５を形成してある。
【００２１】
前記上下のフランジ部３，４は、該上下のフランジ部３，４を互いに近接させる方向へ付勢する皿ばねや圧縮ばね等の弾性材６を介して連結具７により連結し、前記上下のフランジ部３，４の傾斜面５部分には、地震発生時における前記上側脚部１ａと下側脚部１ｂの相対的な傾動に伴う傾斜面５部分の上下方向の拡縮に追従して幅方向へ移動自在な楔状衝撃緩和機構８を介装してある。
【００２２】
前記楔状衝撃緩和機構８は、図３に示す如く、前記上下のフランジ部３，４の傾斜面５部分に介装される楔本体８ａを有している。該楔本体８ａに対しては、前記フランジ部３，４の幅方向と直角な水平方向へ延びる連結ピン８ｂを支点として角度変化追従用補助楔部材８ｃを回動自在に連結してある。前記楔本体８ａと角度変化追従用補助楔部材８ｃとの間には、予圧縮された圧縮ばね等の角度変化追従用弾性材８ｄを配設し、前記楔本体８ａ及び角度変化追従用補助楔部材８ｃを前記上下のフランジ部３，４に押し付けるようにしてある。前記楔本体８ａと上側のフランジ部３下面に取り付けたブラケット９との間には、引張ばね等のスライド用弾性材８ｅを介装し、前記楔本体８ａを前記フランジ部３，４の幅方向中央部側に移動させる方向へ付勢するようにしてある。前記楔本体８ａの上面には、前記上側のフランジ部３下面に沿って転動するローラ等の転動体８ｆを取り付けると共に、前記角度変化追従用補助楔部材８ｃの下面には、前記下側のフランジ部４の傾斜面５及び上面に沿って転動するローラ等の転動体８ｇを取り付けてある。
【００２３】
そして、前記上下のフランジ部３，４と、前記弾性材６を有する連結具７と、前記楔状衝撃緩和機構８とから免震装置１０を構成してある。
【００２４】
図４には、本発明の免震装置１０を構造物としての走行クレーン１１の支持脚１に適用した場合を示している。前記傾斜面５の水平面に対する傾斜角度は、地震発生時に想定される前記下側脚部１ｂ下端の水平方向最大変位Ｘと下側脚部１ｂの脚長Ｌとで決定される最大傾斜角θを基準に２θとしてある（図１（ａ）参照）。前記楔本体８ａに対する角度変化追従用補助楔部材８ｃの前記連結ピン８ｂを支点とした回動に伴う該楔本体８ａ及び角度変化追従用補助楔部材８ｃの上下面のなす角度は、図３（ａ）に示す如く、θ〜３θの範囲で変化するよう設定してある。これは、地震発生時に前記下側脚部１ｂが、図４に示す如く、最大傾斜角θだけ傾いた場合、上側のフランジ部３下面（水平面）に対する下側のフランジ部４の幅方向一方の側（図では左側）の傾斜面５のなす角度は、図２（ａ）に示す如く、３θとなり、それと反対側（図では右側）の傾斜面５のなす角度は、θとなるためである。
【００２５】
尚、前記走行クレーン１１は、図５に示す如く、門型のクレーン本体１２の四隅部に前記支持脚１を有し、該支持脚１の下端には、全体の荷重を受けてレール１３上を走行可能な車輪１４を備えた走行装置１５を有している。
【００２６】
次に、上記実施例の作用を説明する。
【００２７】
小規模な地震が発生した場合、又は構造物に強風が作用した場合等において、図１（ａ）に示す支持脚１に左右方向へ設定値以下の加速度の揺れが作用した際には、免震装置１０を構成する予圧縮された弾性材６の付勢力によって、上下のフランジ部３，４は互いに平行な状態に保持される。従って、前記上側脚部１ａと前記下側脚部１ｂは上下一直線の状態に保持される。そして、上記したような設定値以下の加速度の揺れは、構造物の支持脚１全体が柔軟に変形することによって吸収される。
【００２８】
これに対し、大規模地震の発生により構造物に設定値以上の大きな加速度の揺れが作用して前記弾性材６に与えられた予圧縮力を超えると、前記下側脚部１ｂが、図４に示す如く、傾き、その傾斜角は最大でθとなる。この場合、上側のフランジ部３下面（水平面）に対する下側のフランジ部４の幅方向一方の側（図では左側）の傾斜面５のなす角度は、図２（ａ）に示す如く、３θとなり、それと反対側（図では右側）の傾斜面５のなす角度は、θとなる。
【００２９】
このとき、図１（ａ）及び図１（ｂ）の左側に配設された楔状衝撃緩和機構８の楔本体８ａと角度変化追従用補助楔部材８ｃは、角度変化追従用弾性材８ｄの付勢力により転動体８ｆ，８ｇを介して上下のフランジ部３，４に接触した状態を保持しつつ、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示す如く、スライド用弾性材８ｅの付勢力によりフランジ部３，４の幅方向中央部側へ引き込まれるように移動する。一方、図１（ａ）及び図１（ｂ）の右側に配設された楔状衝撃緩和機構８の楔本体８ａと角度変化追従用補助楔部材８ｃは、角度変化追従用弾性材８ｄの付勢力により転動体８ｆ，８ｇを介して上下のフランジ部３，４に接触した状態を保持しつつ、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示す如く、スライド用弾性材８ｅの付勢力に抗してフランジ部３，４の幅方向端部側へ押し出されるように移動する。
【００３０】
そして、その後は前記弾性材６の復元力によって、前記下側脚部１ｂ、並びに楔状衝撃緩和機構８の楔本体８ａと角度変化追従用補助楔部材８ｃは、図１（ａ）及び図１（ｂ）の状態に戻る。
【００３１】
又、図示は省略しているが、引き続き前記構造物に上記と反対方向へ設定値以上の大きな加速度の揺れが作用して前記弾性材６に与えられた予圧縮力を超えると、前記下側脚部１ｂが、図４とは反対側へ傾き、その傾斜角は前述と同様、最大でθとなる。この場合、上側のフランジ部３下面（水平面）に対する下側のフランジ部４の幅方向一方の側（図では左側）の傾斜面５のなす角度は、図２（ａ）の場合とは逆に、θとなり、それと反対側（図では右側）の傾斜面５のなす角度は、図２（ａ）の場合とは逆に、３θとなる。
【００３２】
このとき、図１（ａ）及び図１（ｂ）の右側に配設された前記楔本体８ａと角度変化追従用補助楔部材８ｃは、角度変化追従用弾性材８ｄの付勢力により転動体８ｆ，８ｇを介して上下のフランジ部３，４に接触した状態を保持しつつ、図２とは左右反対に、スライド用弾性材８ｅの付勢力によりフランジ部３，４の幅方向中央部側へ引き込まれるように移動する。一方、図１（ａ）及び図１（ｂ）の左側に配設された前記楔本体８ａと角度変化追従用補助楔部材８ｃは、角度変化追従用弾性材８ｄの付勢力により転動体８ｆ，８ｇを介して上下のフランジ部３，４に接触した状態を保持しつつ、図２とは左右反対に、スライド用弾性材８ｅの付勢力に抗してフランジ部３，４の幅方向端部側へ押し出されるように移動する。
【００３３】
この結果、前記支持脚１の下側脚部１ｂが上側脚部１ａに対し左右へ傾くように揺動することが繰り返され、これにより、地震の揺れを効率良く吸収することが可能となる。
【００３４】
しかも、前記楔本体８ａと角度変化追従用補助楔部材８ｃは、地震発生時における上側脚部１ａと下側脚部１ｂの相対的な傾動に伴う傾斜面５部分の上下方向の拡縮に追従して幅方向へ移動する。これにより、上下のフランジ部３，４の左右一方の側の間隔が拡張した後、元に戻る際、該上下のフランジ部３，４が支点ピン２を介して衝撃的に接触することが避けられる。このため、上下のフランジ部３，４の幅方向端部の拡縮に伴って支持脚１に生じる高周波振動を抑制することが可能となる。
【００３５】
ここで、一般的に考えた場合、地震発生時に想定される最大傾斜角がθであるならば、前記傾斜面５の水平面に対する傾斜角度もθとすれば良い。しかし、この場合、地震発生時に前記下側脚部１ｂが最大傾斜角θだけ傾くと、上側のフランジ部３下面（水平面）に対する下側のフランジ部４の幅方向一方の側の傾斜面５のなす角度は２θとなり、それと反対側の傾斜面５のなす角度は０°となり、上下のフランジ部３，４の間隔が極端に狭くなってしまう。このように上下のフランジ部３，４の間隔が非常に狭くなってしまうと、楔本体８ａ及び角度変化追従用補助楔部材８ｃを上下のフランジ部３，４の傾斜面５部分に介装することが困難となる。ところが、本実施例では、前記傾斜面５の水平面に対する傾斜角度２θとし、前記楔本体８ａに対する角度変化追従用補助楔部材８ｃの前記連結ピン８ｂを支点とした回動に伴う該楔本体８ａ及び角度変化追従用補助楔部材８ｃの上下面のなす角度を、図３（ａ）に示す如く、θ〜３θの範囲で変化するよう設定してある。このため、上下のフランジ部３，４の間隔が極端に狭くなってしまうことが避けられ、楔本体８ａ及び角度変化追従用補助楔部材８ｃを上下のフランジ部３，４の傾斜面５部分に介装して衝撃緩和に役立てることが可能となる。
【００３６】
又、前記楔本体８ａの上面と角度変化追従用補助楔部材８ｃの下面には、転動体８ｆ，８ｇを取り付けてあるため、上下のフランジ３，４間で楔本体８ａ及び角度変化追従用補助楔部材８ｃを円滑に移動させることが可能となる。但し、前記楔本体８ａの上面並びに角度変化追従用補助楔部材８ｃの下面にそれぞれ、耐摩耗性を有し且つ滑りの良い低摩擦材料を貼り付けたり、或いは塗布したりすることにより、前記転動体８ｆ，８ｇを省略して、前記楔本体８ａの上面並びに角度変化追従用補助楔部材８ｃの下面を上下のフランジ部３，４に直接接触させるようにしても良いことは言うまでもない。
【００３７】
因みに、図５に示す如く、走行クレーン１１のクレーン本体１２が設置される岸壁において大規模な地震が発生し、その地震の加速度が非常に大きい場合には、海側の支持脚１の車輪１４と陸側の支持脚１の車輪１４がレール１３から交互に浮き上がるようにクレーン本体１２が揺れＲを発生することが想定される。しかし、図１〜図３に示すような免震装置１０を、図４及び図５に示す支持脚１の途中に設ければ、レール１３の長手方向と交差する方向へ非常に大きな加速度の振動が起こったとしても、前記免震装置１０が揺れを吸収することができ、海側の支持脚１の車輪１４と陸側の支持脚１の車輪１４がレール１３から交互に浮き上がるようなことが防止される。このため、浮き上がった車輪１４が次の段階でレール１３上に衝撃的に接地したり、或いは、浮き上がった車輪１４がレール１３上に戻らずに脱輪したりすることを回避可能となる。
【００３８】
こうして、大規模地震の発生時の大変位を吸収し、支持脚１に大きな応力が発生することを防止でき、且つ上下のフランジ部３，４の衝撃的な接触を回避して支持脚１の高周波振動発生をも確実に抑制し得る。
【００３９】
尚、前記支持脚１の途中には、図１に示したような左右方向への揺動が可能な一段の免震装置１０を備えると共に、該免震装置１０と揺動方向が水平面内で９０゜位相の異なる、即ち前後方向に揺動する免震装置を備えて二段としても良い。このように二段の免震装置を備えることにより、固定クレーン、ボイラ鉄骨、倉庫、エレベータ等の構造物において地震による水平全方向に対する揺れを吸収することができる。
【００４０】
図６は支持脚１に適用した本発明の免震装置１０の実施例における楔状衝撃緩和機構８の変形例であって、図中、図１〜図５と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
【００４１】
図６に示す楔状衝撃緩和機構８の変形例では、スライド用弾性材８ｅとして引張ばねの代わりに圧縮ばね等を用い、該スライド用弾性材８ｅの一端を上側のフランジ部３内に固定すると共に、該上側のフランジ部３内に固定されるブラケット１６にメインリンク１７ａを枢着し、該メインリンク１７ａの上端と前記スライド用弾性材８ｅの他端とを補助リンク１７ｂで連結する。更に、前記メインリンク１７ａの下端と前記楔本体８ａとを補助リンク１７ｃで連結し、前記スライド用弾性材８ｅにより、前記メインリンク１７ａと補助リンク１７ｂ，１７ｃとで構成されるリンクユニット１７を介して前記楔本体８ａ及び角度変化追従用補助楔部材８ｃを前記フランジ部３，４の幅方向中央部側に移動させる方向へ付勢するようにしたものである。
【００４２】
図６に示す変形例のように楔状衝撃緩和機構８を構成しても、前述と同様の作用効果が得られる。
【００４３】
尚、本発明の免震装置及び免震装置を備えたクレーンは、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。
【符号の説明】
【００４４】
１    支持脚
１ａ  上側脚部
１ｂ  下側脚部
３    フランジ部
４    フランジ部
５    傾斜面
６    弾性材
７    連結具
８    楔状衝撃緩和機構
８ａ  楔本体
８ｂ  連結ピン
８ｃ  角度変化追従用補助楔部材
８ｄ  角度変化追従用弾性材
８ｅ  スライド用弾性材
８ｆ  転動体
８ｇ  転動体
１０    免震装置
１１    走行クレーン（構造物）（クレーン）
Ｌ    脚長
Ｘ    水平方向最大変位
θ    最大傾斜角
【図１】
2014152007.tif 000003
【図２】
2014152007.tif 000004
【図３】
2014152007.tif 000005
【図４】
2014152007.tif 000006
【図５】
2014152007.tif 000007
【図６】
2014152007.tif 000008