(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
大小複数種類のクレーンフックに共用することができ、２本の平行な直線棒と半円形湾曲部とを連設した逆Ｕ字形の形状をなし、該逆Ｕ字の湾曲部の内側にクレーンフックを係止して、該クレーンフックにより前記直線棒の方向に引き上げられる吊り金具において、
前記逆Ｕ字の湾曲部上端が楕円形断面であり、
該楕円形断面の長径方向を前記直線棒と平行な方向とし、
前記大小複数種類のクレーンフックのうちの開口寸法が最も小さいクレーンフックの開口寸法よりも前記楕円形断面の短径の寸法を小さくして、前記楕円形断面の短径部を開口寸法が最も小さいクレーンフックの開口部に通過可能とし、
前記大小複数種類のクレーンフックのうち開口寸法が最も小さいクレーンフックの開口寸法よりも前記楕円形断面の長径の寸法を大きくし、
前記湾曲部上端以外の部分は、前記楕円形断面の長径の寸法と直径が等しい円形断面としたことを特徴とする吊り金具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クレーンフックが係合するクレーン吊下物の吊り金具に関する。
【背景技術】
【０００２】
クレーンに吊下されるバケットその他の容器とか作業用機器治具等の吊下物は、当該クレーンフックに係合する適切な吊り金具を備えている。この場合に、作業の内容や作業現場の条件等により大小複数のクレーンによって取り扱われる吊下物では、吊り金具はクレーンフックの寸法等によりいずれか一方のクレーンフックに適合し、他のクレーンフックに対しては適合しない場合がある。
【０００３】
このような場合に、補助の吊り金具を用いたり、台付ワイヤ等を用いて作業を行うことが多いが、作業手間がかかると共に、補助の吊り金具や台付ワイヤ等の適切な治具を常に準備、保管しておくことが必要であり、煩雑な玉掛け作業等が避けられず、治具等の保守管理の良否によって作業の制約を受けることも避けられない。
【０００４】
また、大小のクレーンフックに合わせて複数個の吊り金具を取付けておくことも可能ではあるが、吊位置が変ることにより、吊下物の重心位置から外れ、アンバランス等の不具合を生ずる場合も多い。
【０００５】
クレーンフックと吊下物の吊り手との間に、特定の補助吊り装置を用いる技術がある（例えば、特許文献１参照。）。この技術は、特殊な装置専用の補助吊り装置であって、特定作業位置に常備するものである。しかし各種の吊下物や各種の作業に使用する汎用のクレーンでは、特殊な補助吊り装置を準備しておくことは、徒らに作業を複雑にする弊害がある。
【０００６】
例えば、鋼材や鋼管等の圧延工程で生ずるスケールを搬送するスケール搬送バケットは、工場内の大型天井クレーンによって搬送されるが、スケール集積場等では、小型クレーンによって操作され、内容物を放出するようになっている。このため、従来は何れかのクレーンのフックに適合しない吊り金具に対しては台付けワイヤ等を用いており、大小クレーンのフックに適合する吊り金具が望まれている。
【特許文献１】実開昭６１−６７９５６号公報（第１−２頁、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記のような実情に鑑みて開発されたもので、クレーン吊下物の吊り金具が大小複数種類のクレーンフックに適合し、吊下物の重心位置に対して同一性を有し、格別な治具や手間を要しない吊り金具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、大小複数種類のクレーンフックに共用することができ、２本の平行な直線棒と半円形湾曲部とを連設した逆Ｕ字形の形状をなし、該逆Ｕ字の湾曲部の内側にクレーンフックを係止して、該クレーンフックにより前記直線棒の方向に引き上げられる吊り金具において、前記逆Ｕ字の湾曲部上端が楕円形断面であり、該楕円形断面の長径方向を前記直線棒と平行な方向とし、前記大小複数種類のクレーンフックのうちの開口寸法が最も小さいクレーンフックの開口寸法よりも前記楕円形断面の短径の寸法を小さくして、前記楕円形断面の短径部を開口寸法が最も小さいクレーンフックの開口部に通過可能とし、前記大小複数種類のクレーンフックのうち開口寸法が最も小さいクレーンフックの開口寸法よりも前記楕円形断面の長径の寸法を大きくし、前記湾曲部上端以外の部分は、前記楕円形断面の長径の寸法と直径が等しい円形断面としたことを特徴とする吊り金具である。
【００１０】
この吊り金具は、補助吊り装置や台付ワイヤ等を用いる必要がなく、また、複数のクレーンフックの吊部が吊下物の重心に対して同一の関係位置を有することとなるので、非常に好都合である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、大小複数種類のクレーンフックに適合し、重心位置に対して同一性を保つ１個の吊り金具を得ることができ、複数個の吊り金具を設けたり、補助吊り装置などの格別な治具を準備・管理したりする必要がなく、また作業の都度、台付ワイヤ等を使用するなどの手間を要しないという優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明が適用される一例としてスケール搬送バケットの例を挙げて、本発明の実施の形態を説明する。
【００１３】
図５〜図８は本発明の吊り金具１０を装着したスケール搬送バケット１００の説明図である。
【００１４】
適用されるスケール搬送バケット１００は、大型の天井クレーンが設置されている屋内と、小型のトロリークレーン等が設置されているスケール集積場との間を往復する容器であって、スケール搬送姿勢とスケール排出姿勢とを容易に変更することができる機構を備えている。
【００１５】
図５はこのスケール搬送バケット１００の全体側面図、図６はその吊り手１１０の正面図である。バケット１００は、上面開放で広い面積の底板１０４を有する箱形の函体１０１と、函体１０１の上方を跨ぐ鳥居形でバケットの函体１０１の両側面に取付けた吊り手１１０を備えている。
【００１６】
吊り手１１０は、バケットの函体１０１を水平姿勢で搬送する態様と函体１０１内の内容物を放出する鉛直姿勢で吊上げる機構を有している。この吊り手１１０の中央上端に吊り金具１０が取付けられている。
【００１７】
バケットの函体１０１の側面にはピン１０２と突起１０３が設けられ、吊手１１０は前記ピン１０２に回動自在に係合する長孔の係合孔１１１を備えている。また、この係合孔１１１と離れた位置に設けられた二股部１１２を備えている。この二股部１１２はバケットの函体１０１を水平姿勢で吊るとき前期突起１０３に係止する。二股部１１２はバケットの函体１０１の内容物を放出するとき突起１０３から離脱してピン１０２のみで吊上げる。
【００１８】
この吊り金具１０の吊り点はバケットの函体１０１を水平状態で吊上げて搬送するときバケット１００の重心のほぼ鉛直上方位置となっており、函体１０１の内容物を放出するとき、バケットの函体１０１を転回させて鉛直状態で吊上げることができるように重心から偏った吊り位置となるようになっている。
【００１９】
ピン１０２と突起１０３に係止された吊り手１１０は、バケットの函体１０１の広い面積の底板１０４が安定的に地上に着床する。着床後、さらに吊り手１１０をゆるめると、吊り手１１０は上記長孔１１１が下方に移動して二股部１１２が突起１０３から外れる。二股部１１２が突起１０３から外れたとき吊り手１１０は１１０ｂで示す姿勢となり、さらに吊り手１１０をゆるめると、吊り手１１０はピン１０２を中心に傾動し、図５に仮想線で示す１１０ａのように傾動し待機状態となり、スケールを函体１０１内に投入することが容易になる。
【００２０】
バケットの函体１０１を吊り上げるときは、以上と逆順に行う。待機状態にある吊り手１１０ａは、吊り金具１０を引き上げたとき、ピン１０２を中心に起きあがり、ピン１０２が上記係合（長孔）１１１内をスライドし、二股部１１２が突起１０３に係止する方向に移動する。二股部１１２が突起１０３に係止すると、スケール搬送バケット１００の函体１０１は底板１０４が水平の姿勢で吊上げられる。
【００２１】
図７、図８は工場外のスケール堆積場において、バケットの函体１０１内の内容物（スケール）を放出するときの状態を示している。このとき、トロリークレーン等の小型クレーンによって操作される。
【００２２】
図５に示すように待機状態にある吊り手１１０ａを、図５の向って左手側に僅か牽引しながら引上げると、二股部１１２がバケット函体１０１の突起１０３に係合することなく、ピン１０２と長孔１１１のみが係合した状態で引上げられる。図７はこの状態を示すもので吊り金具１０を矢印１１５で示すように引上げると、バケット１００の函体１０１は９０°転回して鉛直姿勢となって引上げられ、函体１０１内のスケールを排出する。
【００２３】
次いで、図８に示すように、吊り金具１０を矢印１１６で示すように降下させると、函体１０１の先端側が地面１０６に着地し、さらに降下させると函体１０１の先端側底面の斜面１０５が地面１０６に接し、さらに、降下により底板１０４が地面１０６上に着地し、図５に示す姿勢となる。
【００２４】
次いで、図５に示す待機状態にある吊り手１１０ａを、図５の向って右側方向に僅か牽引しながら引上げると、吊り手１１０の二股部１１２がバケット函体１０１の突起１０３に係合する。この状態で吊り金具１０をさらに引上げると、吊り手１１０は係合孔１１１と二股部１１２の２点で函体１０１を水平姿勢で引上げる。
【００２５】
図１（ａ）は本発明の実施例の吊り金具１０を示す正面図、図１（ｂ）はそのＡ−Ａ矢視図である。
【００２６】
本発明の吊り金具１０は、吊下物に取付けられた逆Ｕ字形の金具であって、２本の平行な直線棒１１と半円形湾曲部１４とを連接した形状を有し、図１（ｂ）に示すように、半円形湾曲部１４の頂部に楕円形断面１３を形成している。この楕円形断面１３以外の部分は破線で示した円形断面１２を有する。
【００２７】
この吊り金具１０が係着する大型クレーンフック２１を図２に、小型クレーンフック２５を図３に示した。大型クレーンフック２１の開口部２２は吊り金具１０の直径より十分に大きく、多数本のクレーンロープ２３によって吊下げられている。
【００２８】
小型クレーンフック２５の開口部２６は、従来の吊り金具１０の直径より小さく、従来の吊り金具を吊るためには、別途台付ワイヤ等を必要としていた。
【００２９】
本発明の実施例の吊り金具１０では逆Ｕ字形の頂部を楕円形断面１３に変更し、楕円形断面の短径を小型クレーンフック２５の開口部２６の内法寸法より小さくした。
【００３０】
小型クレーンフック２５は単一のワイヤ２７によって吊下されており、吊り金具１０に係合させるとき、小型クレーンフック２５を少し傾動させて吊り金具１０の頂部の楕円形断面１３の短径部を開口部２６の間を通過させて、吊り金具１０をクレーンフック２５に係合させることができる。
【００３１】
本発明の逆Ｕ字形の吊り金具１０では、大型クレーンフックと小型クレーンフックの吊部が同一位置となるから、異なるクレーンで吊り上げたときにも、常に、吊点は吊下物の重心に対して同一の関係位置を有する。
【００３２】
次に、本発明の力学的考察について説明する。一例として、図４に示すような一様断面の吊り金具を考える。この吊り金具は２本の直線棒と半円形湾曲棒とを連接し、直線棒の基部を固定してある。
【００３３】
クレーンフック２１がこの吊り金具１０の湾曲部内側に係止して、引上力Ｐで吊り金具１０を上方に引き上げるものとする。この逆Ｕ字形吊り金具１０の基部（取付部）には、図４に示すように、引張力（軸力Ｑ）としてＰ／２が作用し、かつ引上力Ｐによって生ずる曲げモーメント（固定曲げモーメント）Ｍ0が作用する。
【００３４】
直線棒１１の部分では軸力Ｑ及び曲げモーメントＭ0は全ての位置で同一分布である。
【００３５】
また、半円形湾曲部の任意断面には、次の（１）式で示す曲げモーメントＭ及び（２）式で示す軸力Ｑが作用する。
【００３６】
【数１】
0004691901.tif 000002
【００３７】
ここで、ｒは半円形湾曲部の曲率半径、αは半円形湾曲部の中心を通る水平線から測った角度である。また、上述の固定曲げモーメントＭ0は次の式（３）で示される。
【００３８】
【数２】
0004691901.tif 000003
【００３９】
よって、半円部分の任意断面に生ずる曲げモーメントＭは次の式（４）のようになる。
【００４０】
【数３】
0004691901.tif 000004
【００４１】
上部式（４）で曲げモーメントの最大値、Ｍmaxは、ｃｏｓα＝０、すなわちα＝π／２のところで起こる。その断面は引上力Ｐの作用するＣＤ断面で、曲げモーメントは最大値Ｍmaxとなり、このＭmaxは次の式（５）の通りである。
【００４２】
【数４】
0004691901.tif 000005
【００４３】
ただし、Ａは断面積、κは断面係数である。次に、吊り金具１０に生ずる応力を求める。吊り金具１０の半円形湾曲部に対しては応力σyは次の式（６）のようになる。
【００４４】
【数５】
0004691901.tif 000006
【００４５】
式（６）に式（４）を代入し、その上でｙに所要の値を与えると指定位置における応力を計算することができる。
【００４６】
例えば図４のＣＤ断面におけるσCDは、曲げモーメントＭ＝Ｍmax、軸力Ｑ＝０とおくと、次の式（７）によりを求めることができる。
【００４７】
【数６】
0004691901.tif 000007
【００４８】
なお、式（６）、（７）における曲り棒の断面係数κは円形断面の棒について式（７）のように与えられる。
【００４９】
【数７】
0004691901.tif 000008
【００５０】
ここで  ｙ：曲り棒の断面の中立軸からの距離
ｒ：曲り棒の曲率半径
である。次に、上式（８）において、ｙ＝ｅ（外面までの距離）とおくとＣＤ断面の外側における応力  σCD outを求めることができ、ｙ＝−ｅ（内面までの距離）とおくとＣＤ断面の内側における応力  σCD inを求めることができる。
【００５１】
また、吊り金具１０の直線部分に対しては、固定曲げモーメントＭ0，軸力Ｑ＝Ｐ／２の二つが作用するので応力は次の式（９）となる。
【００５２】
【数８】
0004691901.tif 000009
【００５３】
式（９）において、ｙ＝ｅとおくとＡＢ断面の外側における応力  σAB outを求めることができ、ｙ＝−ｅとおくとＡＢ断面の内側における応力  σAB inを求めることができる。
【００５４】
ところで、作用力の方向に対して断面の楕円形の長軸が一致する楕円断面では円形断面と同一の断面係数κを有し、曲げによる応力は、式（７）から明らかなように、円形断面と比べて断面積のみに逆比例する大きさとなる。
【００５５】
式（２）から明らかなように、図４に示すＣＤ断面では軸力Ｑはゼロである。従って図４に示すＣＤ断面では曲げモーメントによる曲げ応力のみが生じ、その値は断面が円形断面の場合と楕円形断面の場合では、断面積に逆比例する値となる。
【実施例】
【００５６】
図４に示す具体的な寸法の従来の吊り金具１０について検討する。
【００５７】
この吊り金具１０は、前述のスケール搬送用バケット１００（吊り荷重最大３トン）の吊り金具１０として従来使用されていたもので、円形の一様断面の逆Ｕ字形吊り金具であって、工場内の吊荷重１０トンの天井クレーンのフックに適合するものである。この吊り金具１０は２本の平行な直線棒１１と中心半径１３０ｍｍＲの半円形湾曲部１４とを連接した逆Ｕ字形吊り金具である。全体は一様太さ７５ｍｍφの丸鋼から成り、直線棒の間隔は１８５ｍｍ、直線棒の長さは２８０ｍｍである。
【００５８】
半円形湾曲部の半径      ｒ＝１３ｃｍ
直線部の長さ            ｌ＝２８ｃｍ
吊り金具の直径          ｄ＝７．５ｃｍ
とすると、
固定曲げモーメントＭ0＝（Ｐ／２）×１３×１３×（２−π）／（５６＋１３π）
＝−０．９９×Ｐ
最大曲げモーメントＭmax＝（Ｐ／２）×１３×（５６＋２６）／（５６＋４１）
＝５．４９×Ｐ
α＝４５°における曲げモーメントＭ45＝Ｍ０＋（Ｐ／２）ｒ×０．７０７
＝３．６１×Ｐ
曲り棒の断面係数κ＝０．０２１６
である。断面ＣＤ（α＝９０°）における応力は
σCD in＝−０．１７×Ｐ
σCD out＝０．１０９×Ｐ
α＝４５°における応力は
σ45 in＝−０．０９×Ｐ
σ45 out＝０．０９４×Ｐ
断面ＡＢ（α＝０°）における応力は
σAB in＝−０．０１３×Ｐ
σAB out＝０．０３５×Ｐ
である。
【００５９】
実施例の吊り金具１０では断面ＣＤにおける断面は楕円形であるが、荷重方向に円形断面と同寸法の長径を有するようになっているから、断面係数κは円形断面の断面係数と等しい。また断面ＣＤには軸力Ｑは作用せず、曲げモーメントＭmaxのみが作用するので、σCD in及びσCD outは円形断面のときと楕円形に変更したときの応力の値は断面積の差異による影響のみである。
【００６０】
今楕円形断面の短径を長径の６０％とすれば（上記の具体的実施例では元の吊り金具１０の直径７５ｍｍに対して実施例の吊り金具の楕円形断面の短径は４５ｍｍとなる）、上記断面ＣＤ（α＝９０°）における応力は
σCD in（楕円）＝−０．２８×Ｐ
σCD out（楕円）＝０．１８×Ｐ
となる。因みに最大吊荷重Ｐ＝３０ｋＮとすれば
σCD in＝−５．１ｋＮ／ｃｍ2
σCD out＝３．２７ｋＮ／ｃｍ2
σCD in（楕円）＝−８．４ｋＮ／ｃｍ2
σCD out（楕円）＝５．４ｋＮ／ｃｍ2
となり、安全率は少なくとも５以上である。
【００６１】
そして楕円形断面１３の短径寸法は、図３に示すような小さいクレーンフック２５の開口寸法より小さく、吊り金具１０を容易にこのクレーンフック２５に係合させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１（ａ）】本発明の実施例の吊り金具の側面図である。
【図１（ｂ）】図１（ａ）のＡ−Ａ矢視図である。
【図２】実施例の吊り金具のクレーンフックとの係合を示す説明図である。
【図３】実施例の吊り金具のクレーンフックとの係合を示す説明図である。
【図４】吊り金具の力学的考察の説明図である。
【図５】本発明の適用されるスケール運搬バケットの側面図である。
【図６】吊下部の正面図である。
【図７】放荷姿勢を示すスケール運搬バケットの側面図である。
【図８】放荷姿勢から復帰姿勢に至る過程を示すスケール運搬バケットの側面図である。
【符号の説明】
【００６３】
１０    吊り金具
１１    直線棒
１３    円形断面
１４    半円形湾曲部
２１、２５    クレーンフック
２２、２６    開口部
２３、２７    ロープ
１００    スケール搬送バケット
１０１    函体
１０２    ピン
１０３    突起
１０４    底板
１０５    斜面板
１０６    地面
１１０、１１０ａ、１１０ｂ    吊り手
１１１    係合孔（長孔）
１１２    二股部
１１５、１１６    矢印
【図１（ａ）】
0004691901.tif 000010
【図１（ｂ）】
0004691901.tif 000011
【図２】
0004691901.tif 000012
【図３】
0004691901.tif 000013
【図４】
0004691901.tif 000014
【図５】
0004691901.tif 000015
【図６】
0004691901.tif 000016
【図７】
0004691901.tif 000017
【図８】
0004691901.tif 000018