(57)【要約】【課題】  クレーンが設置される地域において発生が想定されている大規模地震動の周期特性に対応して、免震及び制振装置の設計ができるクレーンを提供する。特に、縦ねじれ振動（ロッキング）を減衰することができるクレーンを提供する。【解決手段】  脚構造物３と走行装置２を有する岸壁クレーン１において、岸壁クレーン１が少なくとも、振動解析用モデルにおいて質点と見なせる第１質量体ｍ１及び第２質量体ｍ２を有し、地表面５と第１質量体ｍ１の間であって、クレーン構造物の海側又は陸側のいずれか一方に第１免震装置１１を設置し、第１質量体ｍ１と第２質量体ｍ２の間であって、クレーン構造物の海側又は陸側のいずれか一方に第２免震装置１２を設置し、他方に第２ヒンジ部８を設け、第１免震装置１１及び第２免震装置１２が垂直方向に摺動するように構成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
脚構造物と走行装置を有する岸壁クレーンにおいて、前記岸壁クレーンが少なくとも、振動解析用モデルにおいて質点と見なせる第１質量体及び第２質量体を有し、地表面と前記第１質量体の間であって、クレーン構造物の海側又は陸側のいずれか一方に第１免震装置を設置し、
前記第１質量体と前記第２質量体の間であって、クレーン構造物の海側又は陸側のいずれか一方に第２免震装置を設置し、他方に第２ヒンジ部を設け、前記第１免震装置及び前記第２免震装置が垂直方向に摺動するように構成したことを特徴とする岸壁クレーン。
【請求項２】
前記地表面と前記第１質量体の間であって、クレーン構造物の海側又は陸側のいずれか一方に第１免震装置を設置し、
前記第１質量体と前記第２質量体の間であって、前記第１免震装置を設置した方に第２ヒンジ部を設け、他方に第２免震装置を設置し、前記第１免震装置及び前記第２免震装置が垂直方向に摺動するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の岸壁クレーン。
【請求項３】
脚構造物と走行装置を有する岸壁クレーンにおいて、前記岸壁クレーンが少なくとも、振動解析用モデルにおいて質点と見なせる第１質量体、第２質量体及び第３質量体を有し、地表面と前記第１質量体の間であって、クレーン構造物の海側又は陸側のいずれか一方に第１免震装置を設置し、
前記第１質量体と前記第２質量体の間であって、前記第１免震装置を設置した方に第２ヒンジ部を設け、他方に第２免震装置を設置し、
前記第２質量体と前記第３質量体の間であって、前記第２免震装置を設置した方に第３ヒンジ部を設け、他方に第３免震装置を設置し、前記第１免震装置、前記第２免震装置及び前記第３免震装置が垂直方向に摺動するように構成したことを特徴とする岸壁クレーン。
【請求項４】
前記脚構造物を、前記第１質量体を形成する下部構造物、及び前記第２質量体を形成する上部構造物に分割し、前記下部構造物が、上端に前記第２ヒンジ部を有する海側脚の一部と、陸側脚を有しており、前記上部構造物が、下端に前記第２ヒンジ部を有する海側脚の一部と、前記海側脚に固定した斜材と、前記斜材に固定した追加ビームを有しており、
前記下部構造物の前記海側脚の下端と、海側走行装置の間に前記第１免震装置を設置し、前記陸側脚と前記追加ビームの間に前記第２免震装置を設置したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の岸壁クレーン。
【請求項５】
前記免震装置をバネ機構及びダンパー機構で構成し、第１の条件下では前記免震装置の摺動を固定し、第２の条件下では少なくとも前記バネ機構のバネ定数又は前記ダンパー機構の粘性定数を制御して、前記免震装置の摺動を制御するように構成したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の岸壁クレーン。
【請求項６】
少なくとも前記免震装置のいずれか１つに、ロック機能付き油圧ダンパーを設置し、前記ロック機能付き油圧ダンパーが、端部に可変流量ピストンを有する軸と、内部に前記可変流量ピストンを摺動自在に配置して且つ流体を充填したケーシングを有しており、
第１の条件下では、前記可変流量ピストンに形成した貫通孔を閉止し、前記軸を前記ケーシングに対して固定し、前記免震装置の摺動を禁止する制御を行い、第２の条件下では、前記可変流量ピストンに形成した貫通孔を連通し、前記軸を前記ケーシングに対して摺動自在とし、前記免震装置の摺動を自在とする制御を行うことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の岸壁クレーン。
【請求項７】
脚構造物と走行装置を有する岸壁クレーンにおいて、前記岸壁クレーンが少なくとも、
振動解析用モデルにおいて質点と見なせる第１質量体及び第２質量体を有し、地表面と前記第１質量体の間であって、クレーン構造物の海側又は陸側のいずれか一方に第１免震装置を設置し、
前記第１質量体と前記第２質量体の間であって、前記第１免震装置を設置した方に第２ヒンジ部を設け、他方に第２免震装置を設置し、前記第１免震装置及び前記第２免震装置が垂直方向に摺動するように構成した岸壁クレーンの制御方法であって、
前記免震装置をバネ機構及びダンパー機構で構成しており、第１の条件下では、前記免震装置の摺動を固定する制御を行い、第２の条件下では、少なくとも前記バネ機構のバネ定数又は前記ダンパー機構の粘性定数を制御して、前記免震装置の摺動を制御するように構成したことを特徴とする岸壁クレーンの制御方法。
【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及びその制御方法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、岸壁クレーンに免震構造を備え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１０に、免震装置１０を設置した従来型の岸壁クレーン１Ｘの１例を示す。岸壁クレーン１Ｘは、陸側走行装置２ｂに、油圧シリンダ等の減衰機構を有する免震装置１０を内蔵している。この免震装置１０は、矢印で示す様に垂直方向に揺動する。
【０００４】
また、岸壁クレーン１Ｘは脚構造物３を有している。この脚構造物３は、海側脚２０ａ及び陸側脚２０ｂと、この脚を連結する水平材であるポータルタイビーム２９と、海側脚２０ａの上方に延伸したマスト２４を有している。更に、脚構造物３は、上方にブーム２６及びガーダ２７を有している。
【０００５】
また、この脚構造物３は、岸壁５に平行な方向（図１０の紙面手前から奥の方向）に、海側シルビーム２１ａ、陸側シルビーム２１ｂ、海側タイビーム２２ａ、及び陸側タイビーム２２ｂを有している。更に、脚構造物３は、海側脚２０ａと、陸側脚２０ｂ又は陸側タイビーム２２ｂを連結する斜材２３を有しており、マスト２４と、ガーダ２７又は陸側タイビーム２２ｂを連結するマスト支持斜材２５を有している。このブーム２６及びガーダ２７に沿って、トロリ６が走行し、コンテナ４１の荷役を行うように構成している。なお、２ａは海側走行装置、４はクレーン１Ｘの機械室、４０はコンテナ船を示している。
【０００６】
図１１に、岸壁クレーン１Ｘの免震構造のモデルを示す。図１１Ａに、コンテナの荷役作業等を行う通常時における岸壁クレーン１Ｘの振動解析用モデルを示す。このモデルは、地表面（岸壁）５上に、免震装置１０（陸側脚に設置した免震装置）を介して、岸壁クレーン１Ｘの重心である質点ｍ０を支持している状態を示している。なお、海側走行装置２ａ及び陸側走行装置２ｂと地表面５は、鉄製の車輪とレールで接触しているため、モデルでは紙面に垂直方向の軸を持つピン支持と見なすことができる。
また、免震装置１０は、バネ機構１４とダンパー機構１５の組合せで示している。更に、岸壁クレーン１Ｘにおける質量体を、振動解析用モデルでは、質点ｍ０としてモデル化している。
【０００７】
図１１Ｂに、岸壁クレーン１Ｘのモデルに地震動として、海側走行装置２ａ及び陸側走行装置２ｂ（図１０参照）を交互に浮き上がらせる（上下移動する）ような縦ねじれ振動Ｓ（ロッキングともいう）を加え、質点ｍ０が振動している様子を示す。この縦ねじれ振動Ｓに対して、免震装置１０が垂直方向に振動を減衰しながら伸縮する。この構造により、質点ｍ０の縦ねじれ振動Ｓを抑制することができる。
【０００８】
しかしながら、上記の構成を有するクレーン１Ｘは、免震ストロークが不十分であるため、強度の強い地震動に対して、十分な免震性能を発揮することができないという問題を有している。つまり、免震装置１０の垂直方向の可動領域（摺動可能な距離）を、大きく構成することが困難であるため、減衰できる縦ねじれ振動Ｓの大きさが限定的となる。ま
た、免震装置１０の他は、クレーン１Ｘの脚構造物３全体が歪んで地震動を吸収しなくてはならないため、大規模地震に対して免震性能を発揮することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−２８４２３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
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、大規模地震に対応した免震構造及び制振構造を有するクレーンを提供することにある。つまり、クレーンが設置される地域において発生が想定されている大規模地震動の周期特性に対応して、免震及び制振装置の設計ができるクレーンを提供することにある。特に、縦ねじれ振動（ロッキング）を減衰することができる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】
【００１１】
上記の目的を達成するための本発明に係る岸壁クレーンは、脚構造物と走行装置を有する岸壁クレーンにおいて、前記岸壁クレーンが少なくとも、振動解析用モデルにおいて質点と見なせる第１質量体及び第２質量体を有し、地表面と前記第１質量体の間であって、クレーン構造物の海側又は陸側のいずれか一方に第１免震装置を設置し、前記第１質量体と前記第２質量体の間であって、クレーン構造物の海側又は陸側のいずれか一方に第２免震装置を設置し、他方に第２ヒンジ部を設け、前記第１免震装置及び前記第２免震装置が垂直方向に摺動するように構成したことを特徴とする。
【００１２】
この構成により、クレーンは、少なくとも２つの質点（質量体）を有し、且つ複数の質点及び地表面の間に、それぞれ免震装置及びヒンジ部を介して連結する構成となる２質点系モデルを構築するため、あらゆる地震動の周期特性に対して免震及び制振することができる。
【００１３】
ここで、クレーンの走行装置に設置した車輪と、地表面に敷設したレールの接触は、ピン支持と同等となるため、モデルにおいて見かけ上、第１ヒンジ部として取り扱うことができる。つまり、地表面と第１質量体の間に、第１免震装置と第１ヒンジ部を設け、第１質量体と第２質量体の間に、第２免震装置と第２ヒンジ部を設けた構成となる。そのため、クレーンが設置される地域において発生が想定されている大規模地震動の周期特性に対応して、免震及び制振装置の設計ができる。特に、縦ねじれ振動（ロッキング）を減衰することができる。
【００１４】
上記の岸壁クレーンにおいて、前記地表面と前記第１質量体の間であって、クレーン構造物の海側又は陸側のいずれか一方に第１免震装置を設置し、前記第１質量体と前記第２質量体の間であって、前記第１免震装置を設置した方に第２ヒンジ部を設け、他方に第２免震装置を設置し、前記第１免震装置及び前記第２免震装置が垂直方向に摺動するように構成したことを特徴とする。
【００１５】
この構成により、クレーンは、更に高い免震及び制振効果を得ることができる。これは、地表面、第１質量体及び第２質量体の間に、第１免震装置と第２免震装置、及び第１ヒンジ部（車輪とレールの接触点）と第２ヒンジ部を、海陸方向で互い違いとなるように配置するためである。
【００１６】
上記の目的を達成するための本発明に係る岸壁クレーンは、脚構造物と走行装置を有する岸壁クレーンにおいて、前記岸壁クレーンが少なくとも、振動解析用モデルにおいて質
点と見なせる第１質量体、第２質量体及び第３質量体を有し、地表面と前記第１質量体の間であって、クレーン構造物の海側又は陸側のいずれか一方に第１免震装置を設置し、前記第１質量体と前記第２質量体の間であって、前記第１免震装置を設置した方に第２ヒンジ部を設け、他方に第２免震装置を設置し、前記第２質量体と前記第３質量体の間であって、前記第２免震装置を設置した方に第３ヒンジ部を設け、他方に第３免震装置を設置し、前記第１免震装置、前記第２免震装置及び前記第３免震装置が垂直方向に摺動するように構成したことを特徴とする。
【００１７】
この構成により、クレーンは、少なくとも３つの質点（質量体）を有し、且つ複数の質点及び地表面の間に、それぞれ免震装置及びヒンジ部を介して連結する多質点系モデルを構築するため、あらゆる地震動の周期特性に対して免震及び制振することができる。なお、モデルにおいて、クレーンの海側又は陸側では、免震装置及びヒンジ部が交互に配置されるように構成している。
【００１８】
上記の岸壁クレーンにおいて、前記脚構造物を、前記第１質量体を形成する下部構造物、及び前記第２質量体を形成する上部構造物に分割し、前記下部構造物が、上端に前記第２ヒンジ部を有する海側脚の一部と、陸側脚を有しており、前記上部構造物が、下端に前記第２ヒンジ部を有する海側脚の一部と、前記海側脚に固定した斜材と、前記斜材に固定した追加ビームを有しており、前記下部構造物の前記海側脚の下端と、海側走行装置の間に前記第１免震装置を設置し、前記陸側脚と前記追加ビームの間に前記第２免震装置を設置したことを特徴とする。
【００１９】
この構成により、地震動を原因として海側脚又は陸側脚の端部にたわみ振動が発生した場合であっても、このたわみ振動が免震装置に与える影響を抑制することができる。そのため、クレーンは、大規模地震に対しても十分な免震及び制振効果を得ることができる。
【００２０】
上記の岸壁クレーンにおいて、前記免震装置をバネ機構及びダンパー機構で構成し、第１の条件下では前記免震装置の摺動を固定し、第２の条件下では少なくとも前記バネ機構のバネ定数又は前記ダンパー機構の粘性定数を制御して、前記免震装置の摺動を制御するように構成したことを特徴とする。
【００２１】
この構成により、クレーンの振動をアクティブに制御することができ、制振効果を向上することができる。つまり、地震動によるクレーンの振動に対して、この振動を打ち消すように免震装置の摺動を制御できるため、積極的にクレーンの振動を減衰することができる。なお、第１の条件下とは、クレーンがコンテナの荷役作業等を行う通常時を想定しており、第２の条件下とは、地震発生時を想定している。なお、免震装置の摺動の固定は、せん断ピン等で構造的に固定する方法、又はダンパー機構等で使用する油圧の流動を閉止する方法等、任意に決定することができる。
【００２２】
上記の岸壁クレーンにおいて、少なくとも前記免震装置のいずれか１つに、ロック機能付き油圧ダンパーを設置し、前記ロック機能付き油圧ダンパーが、端部に可変流量ピストンを有する軸と、内部に前記可変流量ピストンを摺動自在に配置して且つ流体を充填したケーシングを有しており、第１の条件下では、前記可変流量ピストンに形成した貫通孔を閉止し、前記軸を前記ケーシングに対して固定し、前記免震装置の摺動を禁止する制御を行い、第２の条件下では、前記可変流量ピストンに形成した貫通孔を連通し、前記軸を前記ケーシングに対して摺動自在とし、前記免震装置の摺動を自在とする制御を行うことを特徴とする。
【００２３】
この構成により、クレーンの免震装置が作動を開始するタイミングを精密に制御することができる。つまり、予め設定した値を超える大きさの地震動が発生した場合に、免震装
置が速やかに作動するように制御することができる。そのため、確実且つ精密な免震効果を得ることができる。
【００２４】
上記の目的を達成するための本発明に係る岸壁クレーンの制御方法は、脚構造物と走行装置を有する岸壁クレーンにおいて、前記岸壁クレーンが少なくとも、振動解析用モデルにおいて質点と見なせる第１質量体及び第２質量体を有し、地表面と前記第１質量体の間であって、クレーン構造物の海側又は陸側のいずれか一方に第１免震装置を設置し、前記第１質量体と前記第２質量体の間であって、前記第１免震装置を設置した方に第２ヒンジ部を設け、他方に第２免震装置を設置し、前記第１免震装置及び前記第２免震装置が垂直方向に摺動するように構成した岸壁クレーンの制御方法であって、前記免震装置をバネ機構及びダンパー機構で構成しており、第１の条件下では、前記免震装置の摺動を固定する制御を行い、第２の条件下では、少なくとも前記バネ機構のバネ定数又は前記ダンパー機構の粘性定数を制御して、前記免震装置の摺動を制御するように構成したことを特徴とする。この構成により、上記の岸壁クレーンと同様の作用効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係るクレーンによれば、大規模地震動に対応した免震及び制振構造を得ることができる。すなわち、クレーンが設置される地域において発生が想定されている大規模地震動の周期特性に対して、クレーンが共振状態とならず、免震及び制振効果を効率的に得ることができる。特に、縦ねじれ振動（ロッキング）を減衰することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る実施の形態のクレーンの概要を示した図である。
【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振動モードを示した図である。
【図４】本発明に係る実施の形態のクレーンの部分拡大図である。
【図５】本発明に係る実施の形態のクレーンの免振装置を示した図である。
【図６】本発明に係る異なる実施の形態のクレーンの概要を示した図である。
【図７】本発明に係る異なる実施の形態のクレーンの振動解析用モデルを示した図である。
【図８】本発明に係る異なる実施の形態のクレーンの部分拡大図である。
【図９】本発明に係る異なる実施の形態のクレーンの概要を示した図である。
【図１０】従来の免震機構を有したクレーンの概要を示した図である。
【図１１】従来の免震機構を有したクレーンの振動解析用モデルを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
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、本発明に係る実施の形態の岸壁クレーン１を示す。岸壁クレーン１は、クレーン構造物を下部構造物及び上部構造物の２つに分割し、海側走行装置２ａと下部構造物の間に第１免震装置１１を、下部構造物と上部構造物の間に、第２免震装置１２及び第２ヒンジ部８を設けている。なお、上部構造物には斜線を付している。
【００２８】
第１免震装置１１と、第２免震装置１２及び第２ヒンジ部８の間には、海側脚２０ａの一部、陸側脚２０ｂ、海側シルビーム２１ａ、陸側シルビーム２１ｂ、陸側タイビーム２２ｂ、機械室４及びポータルタイビーム２９を配置している（下部構造物）。
【００２９】
第２免震装置１２及び第２ヒンジ部８の上部には、追加ビーム１７、海側脚２０ａの一部、海側タイビーム２２ａ、斜材２３、マスト２４、マスト支持斜材２５、ブーム２６、及びガーダ２７を配置している（上部構造物）。ここで、上部構造物及び下部構造物を構成する部材の構成は、上記に限られるものではなく、クレーン１が見かけ上、２つの構造
物（上部及び下部構造物）にわけられる限りにおいて、適宜変更することができる。
【００３０】
なお、第１免震装置１１を、海側走行装置２ａの内部、又は下部構造物の内部に組み込んでもよい。また、免震装置１１、１２は、油圧シリンダを利用したバネダンパー機構で構成することが望ましいが、他の免震装置を利用することもできる。例えば、垂直スライダー機構、バネ機構、ダンパー機構等を単独又は組み合わせて、垂直方向に摺動可能な免震装置を利用することができる。更に、第２ヒンジ部８は、海側脚２０ａの一部（上部）が海陸方向（図１の左右方向）に傾斜（回転）できる構成を有している。
【００３１】
図２に、図１に示した岸壁クレーン１の振動解析用モデルを示す。この振動解析用モデルにおいて、下部構造物及び上部構造物（質量体）の重心を、第１質点（第１質量体）ｍ１、及び第２質点（第２質量体）ｍ２として表している。また、下部構造物である第１質点ｍ１は、第１免震装置１１を介して地表面５と接触し、更に、第２免震装置１２及び第２ヒンジ部８を介して、上部構造物である第２質点ｍ２と接続している。ここで、海側走行装置２ａ及び陸側走行装置２ｂ（図１参照）と地表面５は、鉄製の車輪とレールで接触しているため、モデルでは紙面に垂直方向の軸を持つピン支持と見なすことができる。そのため、陸側走行装置２ｂと地表面５の接触点は、第１ヒンジ部７と見なすことができる。
【００３２】
つまり、岸壁クレーン１は、地表面５、第１質点ｍ１及び第２質点ｍ２を、それぞれ免震装置１１、１２及びヒンジ部７、８で連結するように構成している。更に、免震装置１１、１２とヒンジ部７、８の設置位置は、海陸方向（図２左右方向）で交互となるように構成することが望ましい。具体的には、海側（図２右方）に第１免震装置１１を設置した場合、第２免震装置１２は陸側（図２左方）に設置する。同様に、陸側に第１ヒンジ部７を設けた場合、第２ヒンジ部８は海側に設けるように構成する。また、上記と海陸の方向を入れ替えて構成することもできる。ここで、高さｈ１及びｈ２は、地表面（岸壁）５からそれぞれの質点ｍ１及びｍ２までの高さを示している。また、免震装置１１、１２を、バネ機構１４とダンパー機構１５の組み合わせで表現している。なお、上記では、第１ヒンジ部７を、車輪とレールの接触により実現しているが、第２ヒンジ部８と同様の構造を第１ヒンジ部７として、クレーン脚構造物に設置してもよい。
【００３３】
次に、クレーン１における免震装置の動作について説明する。図２Ａに、クレーン１がコンテナ４１の荷役等を行う通常時（第１の条件下）の状態を示す。このとき、クレーン１の免震装置１１、１２は、せん断ピン等の固定具で固定し、剛の状態とする。この免震装置１１、１２の固定は、例えばダンパー機構１５に付属する油圧回路において、流体の流動を閉止する方法で実現することもできる。更に、第２ヒンジ部８を固定具等で固定してもよい。
【００３４】
図２Ｂに、クレーン１が、地震発生時（第２の条件下）に振動している状態を示す。このとき、免震装置１１、１２は、固定を解除され、柔の状態となる。また、第２ヒンジ部８を固定している場合、第２ヒンジ部８は固定を解除され、柔の状態となる。このときの地震動は、クレーン１の海側の走行装置と陸側の走行装置が、交互に浮き上がるような縦ねじれ振動（ロッキング）Ｓを想定している。
【００３５】
この縦ねじれ振動Ｓにより、第１質点ｍ１及び第２質点ｍ２は、矢印に示す様に海陸方向に回転力を受ける。この縦ねじれ振動を、第１免震装置１１及び第２免震装置１２は、垂直方向に摺動（伸縮）を繰り返して（白抜き矢印参照）減衰する。このとき、第１質点ｍ１が、第２質点ｍ２の振動に対して逆位相モードで振動するように、クレーンを設計する。
【００３６】
図３に、クレーン１の振動モードを示す。図３Ａは、通常時の状態を示しており、第１質点ｍ１及び第２質点ｍ２は、地表面５に対して定位置にある。図３Ｂは、地震発生時の状態を示しており、第１質点ｍ１と第２質点ｍ２が、海陸方向（図３左右方向）において、逆となるように振動している（逆位相モード）。なお、この振動モードは、地震動と、各質点ｍ１、ｍ２の位置及び重量、地表面から質点までの高さｈ１、ｈ２、バネ機構１４のバネ定数ｋ、ダンパー機構１５の粘性定数ｃをパラメータとして設計することができる。
【００３７】
上記の構成により、以下の作用効果を得ることができる。第１に、大きな地震動であっても、小さい免震ストロークで減衰することができる。つまり、第１質点ｍ１及び第２質点ｍ２が、逆位相モードで振動するため、互いの振動を相殺し、高い振動減衰効果を得ることができる。そのため、免震装置１１、１２の免震ストローク（伸縮長さ、又は摺動距離）が小さくても、大きな地震動を減衰することができる。
【００３８】
第２に、クレーン１が、地震動に対して発散型の共振状態となることを、抑制することができる。日本国内においては、港湾法第五六条二の二の２により、特定の岸壁に設置するクレーンは耐震性に関して確認審査が必要となっているため、設置される地域ごとに地震波は予め想定されており、強い揺れ成分の周波数も算定できる。つまり、クレーン１が見かけ上２つの質点ｍ１、ｍ２を有するように構成しているため、クレーン１が地表面５の振動に対して、発散型の共振状態となることを防止又は抑制することができる。
【００３９】
また、クレーン１に設置した免震装置１１、１２をアクティブ制御とし、積極的にクレーン１の振動を減衰するように構成してもよい。つまり、地震発生時に、振動モードを決定するパラメータであるバネ定数ｋ、及び粘性定数ｃ等を変更する制御を行い、積極的に免震装置１１、１２の摺動を制御するように構成してもよい。更に、免震装置１１、１２の固定及び開放において、せん断ピンの代わりに、固定具として油圧駆動ロックピン、電動駆動ロックピン、又は後述するロック機能付き油圧ダンパー等を使用してもよい。なお、油圧駆動ロックピン及び電動駆動ロックピンは、せん断ピンが地震動からの外力により破断するのに対して、油圧及び電気等の動力により、引き抜く構造を有している。また、免震装置１１、１２を油圧機構で構成し、油圧機構の回路に設置したトリガー弁等の開閉制御により、免震装置１１、１２の固定及び開放を行うように構成してもよい。
【００４０】
次にクレーン１の振動制御に関して説明する。まず、免震装置１１、１２をパッシブ制御とした場合を説明する。免震装置１１、１２をパッシブ制御とする場合は、クレーン１を構成する各パラメータ（質量ｍ、高さｈ、バネ定数ｋ、粘性定数ｃ）を変数として、クレーン１の設計を行う。例えば、このクレーン１の振動が、予め想定した地震動に対して、発散せず、図２Ｂ又は図３Ｂに示す逆位相のモードとなるように設計することが望ましい。
【００４１】
コンテナの荷役等を行う通常時には、クレーン１の免震装置１１、１２はせん断ピン、油圧駆動ロックピン、電動駆動ロックピン、トリガー弁の制御、又はロック機能付き油圧ダンパー等で固定し、剛の状態としている。地震発生時には、せん断ピンの破断等により免震装置１１、１２が開放され、クレーン１が、図２Ｂ又は図３Ｂに示す逆位相モードで振動する。なお、油圧駆動ロックピン、電動駆動ロックピン、ロック機能付き油圧ダンパー、又はトリガー弁等を利用する場合は、地震発生をセンサ等で感知して免震装置１１、１２を開放するように構成する。
【００４２】
次に、免震装置１１、１２をアクティブ制御とした場合を説明する。免震装置１１、１２をアクティブ制御とする場合は、まず、クレーン１を構成する各パラメータを変数として、クレーン１の設計を行う。更に、地震発生時にバネ定数ｋ及び粘性定数ｃを可変とし
て、積極的に制御できるように構成する。地震発生時には、バネ機構１４のバネ定数ｋ及びダンパー機構１５の粘性定数ｃをリアルタイムで制御し、クレーン１が逆位相モードで振動するように制御する。
【００４３】
上記の構成により、以下のような作用効果を得ることができる。第１に、クレーン１が２つの質点ｍ１、ｍ２を有する構成により、大規模地震に対しても十分な免震及び制振効果を得ることができる。特に、縦ねじれ振動（ロッキング）に対して有効な免震及び制振効果を得ることができる。つまり、免震装置１１、１２、及びヒンジ部７、８を介して連結した質点ｍ１、ｍ２は、地表面（岸壁）５で発生した地震動に対して、発散型の共振状態となることがほとんどないため、地震動によるクレーン１の振動を抑制することができる。これは、第２質点ｍ２を、クレーン１に対する制振マス（振動を打ち消すためのおもり）として利用できるためである。
【００４４】
第２に、クレーン１の設計段階において、予め想定される地震動に応じて、各質点ｍ１、ｍ２の重量、地表面５から各質点ｍ１、ｍ２までの高さｈ１、ｈ２、バネ機構１４のバネ定数ｋ、ダンパー機構１５の粘性定数ｃを変更することができる。そのため、例えば、３００ｓｅｃの長時間にわたり、高いエネルギーを放出し続けるような地震を想定した場合であっても、十分な免震及び制振効果を得ることができる。特に従来は対応することができなかった、長周期の地震動に対しても、クレーン１が発散型の共振とならず、十分な免震及び制振効果を得ることができる。また、ヒンジ部の位置の変更により、クレーンの振動の周期特性を変更することができる。
【００４５】
第３に、免震装置１１、１２をアクティブ制御とする場合、あらゆる周波数の地震動に対して、クレーン１の振動を効果的に減衰するように制御することができる。つまり、地震によりクレーン１が振動している間、例えばダンパー機構１５の粘性定数ｃを変更する制御により、逆位相の振動モードとすることができる。この逆位相モードにより、第２質点ｍ２を、クレーン１に対する制振マス（振動を打ち消すためのおもり）として利用することができる。
【００４６】
なお、クレーン１の振動モードの制御において、地震速報等の情報をもとに、免震装置１１、１２をアクティブ制御するように構成してもよい。具体的には、まず、無線等で受信した情報から、地震動の振幅、周期等を取得する。この地震動に対して、逆位相の振動モード（図２Ｂ又は図３Ｂ参照）で振動するように、免震装置１１、１２を構成するバネ機構１４のバネ定数ｋ及びダンパー機構１５の粘性定数ｃ等の制御をそれぞれ開始する。次に、地震動の変化に応じて、２つの免震装置１１、１２のバネ定数ｋ及び粘性定数ｃをリアルタイムでそれぞれ制御するように構成してもよい。この構成により、免震及び制振効果を更に向上することができる。
【００４７】
図４に、第２免震装置１２を中心とする拡大図を示す。この第２免震装置１２は、陸側脚２０ｂの側方に設置した架台１８上に固定している。第２免震装置１２上には、上部構造物側である追加ビーム１７を固定している。この追加ビーム１７に、海側脚２０ａ（図１参照）から延長した斜材２３と、ガーダ２７を連結している。また、ガーダ２７にマスト支持斜材２５を固定している。他方で、下部構造物側は、陸側脚２０ｂと、その上部に陸側タイビーム２２ｂを介して設置した機械室４を有している。
【００４８】
上記の構成により、以下のような作用効果を得ることができる。第１に、クレーン１が２つの質点ｍ１、ｍ２を有する構成により、大規模地震に対しても十分な免震及び制振効果を得ることができる。第２に、脚構造物３を構成する主要な梁部材が、門型あるいは三角形構造を構成しているので、たわみ剛性を高めることが可能となる。そのため、第２免震装置１２に発生する免震ストロークを、梁部材のたわみ変形で相殺してしまう事態を回
避することが可能となる。
【００４９】
図５に、ロック機能付き油圧ダンパーとバネ機構（図示しない）で構成した第２免震装置１２の１例を示す。この第２免震装置１２は、陸側脚２０ｂに設置した架台１８と、追加ビーム１７の間に設置している。第２免震装置１２は端部に可変流量ピストン３３を有する二重管状の軸３２と、内部に油等の流体を満たしたケーシング３４を有している。この可変流量ピストン３３は、貫通孔３５を有しており、この貫通孔３５の開口面積を制御することができるように構成している。
【００５０】
具体的には、それぞれ貫通孔３５を形成した円板状部材を重ねて、可変流量ピストン３３を構成する。この円板状部材の一方を回転し、この回転により円板状部材の互いの貫通孔３５を連通又は閉止できるように構成している。
【００５１】
なお、可変流量ピストン３３の回転は、モータ等の動力を設置して制御してもよい。また、バネ等の弾性体と電磁石等の固定部材を組み合わせて設置してもよい。つまり、通常時には、可変流量ピストン３３は、弾性体の復元力に逆らって貫通孔３５を閉止した状態にあり、このピストン３３を固定部材により固定する。そして、地震発生時には、固定部材による固定を解除し、ピストン３３が弾性体により貫通孔３５を連通するように構成してもよい。
【００５２】
次に、ロック機能付き油圧ダンパーの動作に関して説明する。通常時（第１の条件下）は、可変流量ピストン３３の貫通孔３５を閉止し、ケーシング３４内で、充填した流体が移動しないように制御する。この制御により、軸３２はケーシング３４に対して固定した状態となるため、免震装置１２は、固定された状態（剛の状態）となる。
【００５３】
地震発生時（第２の条件下）には、円板状部材を回転し、可変流量ピストン３３の貫通孔３５を連通する。そして、ケーシング３４内で、充填した流体が貫通孔３５を経由して自由に移動するように制御する。この制御により、軸３２はケーシング３４に対して摺動自在（白抜き矢印参照）となるため、免震装置１２は摺動可能となり、その効果を発揮する。
【００５４】
上記のロック機能付き油圧ダンパーを利用する構成により、免震装置１２の動作開始（開放）を正確に制御することができる。せん断ピンを利用した場合、このせん断ピンの破断する力及びタイミングの制御が困難となることがあった。これに対して、ロック機能付き油圧ダンパーは、免震装置１２が作動するタイミングを制御できるため、確実且つ精密な免震及び制振効果を得ることができる。
【００５５】
ここで、可変流量ピストン３３の制御をアクティブに行うように構成しても良い。つまり、地震発生時において、免震装置１２の変位量をもとに、貫通孔３５の開口面積をリアルタイムで制御する。この構成により、ロック機能付き油圧ダンパーにおける可変流量ピストン３３の摺動抵抗を制御できるため、免震装置１２の減衰特性の制御を行うことができる。なお、第２免震装置１２に関して説明したが、他の免震装置（例えば第１免震装置１１）も同様に構成することができる。
【００５６】
図６に、本発明に係る異なる実施の形態の岸壁クレーン１Ａを示す。岸壁クレーン１Ａは、クレーン構造物を下部構造物、中部構造物及び上部構造物の３つに分割している。海側走行装置２ａと下部構造物の間に第１免震装置１１を設置している。また、下部構造物と斜線を付した中部構造物の間に、第２免震装置１２及び第２ヒンジ部８を設置している。更に、中部構造物と上部構造物の間に、第３免震装置１３及び第３ヒンジ部９を設置している。
【００５７】
下部構造物は、海側脚２０ａの一部、陸側脚２０ｂ、海側シルビーム２１ａ、陸側シルビーム２１ｂ、下部斜材２３ａ、ポータルタイビーム２９を有している。中部構造物は、海側脚２０ａの一部、中部斜材２３ｂ、追加ポータルタイビーム２９ａ、陸側タイビーム２２ｂ、機械室４を有している。上部構造物は、ブーム２６、ガーダ２７、マスト２４、海側タイビーム２２ａを有している。ここで、上部構造物、中部構造物及び下部構造物を構成する部材の構成は、上記に限られるものではなく、クレーン１Ａが見かけ上、３つの構造物（上部、中部及び下部構造物）にわけられる限りにおいて、適宜変更することができる。
【００５８】
図７に、図６に示した岸壁クレーン１Ａの振動解析用モデルを示す。この図７Ａに示す振動解析用モデルにおいて、下部構造物、中部構造物及び上部構造物（質量体）の重心を、第１質点（第１質量体）ｍ１、第２質点（第２質量体）ｍ２、及び第３質点（第３質量体）ｍ３として表している。また、下部構造物である第１質点ｍ１は、第１免震装置１１及び第１ヒンジ部７を介して地表面５に接触している。同様に、中部構造物である第２質点ｍ２は、第１ヒンジ部７と同じ側（例えば陸側）に設置した第２免震装置１２、及び第１免震装置１１と同じ側（例えば海側）に配置した第２ヒンジ部８を介して、下部構造物と連結している。同様に、上部構造物である第３質点ｍ３は、第２ヒンジ部８と同じ側（例えば海側）に配置した第３免震装置１３、及び第２免震装置１２と同じ側（例えば陸側）に配置した第３ヒンジ部９を介して、中部構造物と連結している。つまり、地表面５及び各質点ｍ１、ｍ２、ｍ３は、免震装置及びヒンジ部でそれぞれ連結している。そして、免震装置とヒンジ部の海陸方向の位置は、上下で入れ替わるように構成している。
【００５９】
図７Ｂは、隣接する各質点ｍ１、ｍ２、ｍ３がそれぞれ逆方向に振動する様子を示している（逆位相モード）。また、図７Ｃは、第１質点ｍ１及び第２質点ｍ２が同一方向に振動し、これに対して、第３質点ｍ３が逆方向に振動する様子を示している。岸壁クレーン１Ａの振動を、図７Ｂ及び図７Ｃに示す振動モードに制御する構成により、クレーン１Ａの振動を効果的に減衰することができる。これは、各質点が、互いの振動を打ち消すように振動するためである。
【００６０】
クレーン１Ａが３つの質点ｍ１、ｍ２、ｍ３を有する構成により、地震動に対する免震及び制振効果を向上することができる。これは質点の数が多い方が、より適切な振動モードとなるように制御することが容易となるためである。ただし、質点数が増加すると免震装置の数が増加し、これに伴いコストが増加する。
【００６１】
図８に、第２免震装置１２及び第３ヒンジ部９を中心とする拡大図を示す。この第２免震装置１２は、陸側脚２０ｂと陸側タイビーム２２ｂの間に設置している。また、第３ヒンジ部９は、陸側タイビーム２２ｂからガーダ２７を懸吊するように構成している。
【００６２】
図９に、本発明に係る異なる実施の形態の岸壁クレーン１Ｂを示す。岸壁クレーン１Ｂは、クレーン構造物を下部構造物、中部構造物及び上部構造物の３つに分割している。陸側走行装置２ｂと下部構造物の間に第１免震装置１１ｂを設置している。また、下部構造物と斜線を付した中部構造物の間に、第２免震装置１２ｂ及び第２ヒンジ部８ｂを設置している。更に、中部構造物と上部構造物の間に、第３免震装置１３ｂ及び第３ヒンジ部９ｂを設置している。
【００６３】
下部構造物は、海側脚２０ａ、陸側脚２０ｂの一部、海側シルビーム２１ａ、陸側シルビーム２１ｂ、下部斜材２３ａ、ポータルタイビーム２９を有している。中部構造物は、陸側脚２０ｂの一部、中間斜材２３ｂ、追加ポータルタイビーム２９ａ、海側タイビーム２２ａ、陸側タイビーム２２ｂ、機械室４、マスト２４を有している。上部構造物は、ブ
ーム２６、ガーダ２７を有している。
【００６４】
なお、図６及び図９の実施例では、質点を３つとした例を説明したが、質点を４つ以上としても、同様の免震及び制振効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００６５】
１、１Ａ、１Ｂ       クレーン（岸壁クレーン）
２     走行装置
２ａ   海側走行装置
２ｂ   陸側走行装置
３     脚構造物
５     地表面（岸壁）
７     第１ヒンジ部
８     第２ヒンジ部
９     第３ヒンジ部
１１   第１免震装置
１２   第２免震装置
１３   第３免震装置
１４   バネ機構
１５   ダンパー機構
１７   追加ビーム
２０ａ 海側脚
２０ｂ 陸側脚
２３   斜材
２６   ブーム
２７   ガーダ
３１   ロック機能付き油圧ダンパー
３２   軸
３３   可変流量ピストン
３４   ケーシング
３５   貫通孔
ｋ     バネ定数
ｃ     粘性定数
ｍ１   第１質点（第１質量体）
ｍ２   第２質点（第２質量体）
ｍ３   第３質点（第３質量体）
【図１】
2011251794.tif 000003
【図２】
2011251794.tif 000004
【図３】
2011251794.tif 000005
【図４】
2011251794.tif 000006
【図５】
2011251794.tif 000007
【図６】
2011251794.tif 000008
【図７】
2011251794.tif 000009
【図８】
2011251794.tif 000010
【図９】
2011251794.tif 000011
【図１０】
2011251794.tif 000012
【図１１】
2011251794.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成23年10月7日(2011.10.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
第２免震装置１２及び第２ヒンジ部８の上部には、追加ビーム１７、海側脚２０ａの一部、海側タイビーム２２ａ、斜材２３、マスト２４、マスト支持斜材２５、ブーム２６、及びガーダ２７を配置している（上部構造物）。ここで、上部構造物及び下部構造物を構成する部材の構成は、上記に限られるものではなく、クレーン１が見かけ上、２つの構造物（上部及び下部構造物）にわけられる限りにおいて、適宜変更することができる。また、岸壁クレーンが少なくとも、振動解析用モデルにおいて質点と見なせる第１質量体及び第２質量体を有し、地表面と前記第１質量体の間であって、クレーン構造物の海側又は陸側のいずれか一方に第１免震装置を設置し、第１質量体と第２質量体の間であって、クレーン構造物の海側又は陸側のいずれか一方に第２免震装置を設置し、他方に第２ヒンジ部を設け、第１免震装置及び第２免震装置が垂直方向に摺動するように構成することができる。