(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クレーンのジブ先端から繰り出されたワイヤロープに重量物を吊り下げる吊り下げ装置において、
前記ワイヤロープとケーシングを連結する上部連結手段と、
ケーシングに固定された固定シーブと、
上下方向に伸縮自在のロッドを備え、下端がケーシングに固定されたラムシリンダと、
このラムシリンダに接続されたアキュムレータと、
上下方向に伸縮自在のロッドを備え、下端がケーシングに固定されたダンパシリンダと、
このダンパシリンダの伸縮に伴い作動流体が流通する減衰力制御弁と、
前記ラムシリンダのロッド先端及び前記ダンパシリンダのロッド先端が固定される移動部材と、
この移動部材に固定された移動シーブと、
この移動シーブから前記固定シーブにかけて掛け回され前記ケーシング下方に垂下されるワイヤロープと、
このケーシング下方に垂下されたワイヤロープと前記重量物とを連結する下部連結手段と、を備え、
前記ラムシリンダと前記ダンパシリンダとは並列に設けられ、前記移動部材を介して一体に伸縮することを特徴とする動揺減少装置。
【請求項２】
前記減衰力制御弁は比例電磁弁であってコントローラにより弁開度が制御されるとともに、前記ジブ先端の上下振動速度を検出するジブ先端速度検出手段と、前記重量物の上下振動速度を検出する重量物速度検出手段とを備え、前記減衰力制御弁の弁開度はこれらの検出手段からの検出結果に基づいて制御されることを特徴とする請求項１に記載の動揺減少装置。
【請求項３】
前記減衰力制御弁において発生する減衰力は、前記重量物が上昇中であり前記ジブ先端の上下振動速度が前記重量物の上昇速度よりも大きなときには比較的小さな値に制御され、前記重量物が上昇中であり前記ジブ先端の上下振動速度が前記重量物の上昇速度よりも小さなときには比較的大きな値に制御され、前記重量物が下降中であり前記ジブ先端の上下振動速度が前記重量物の下降速度よりも小さなときには比較的小さな値に制御され、前記重量物が下降中であり前記ジブ先端の上下振動速度が前記重量物の下降速度よりも大きなときには比較的大きな値に制御されることを特徴とする請求項２に記載の動揺減少装置。
【請求項４】
前記ジブ速度検出手段は、前記上部フックまたはケーシングの上下振動加速度を検出する加速度検出手段と、演算手段とからなり、加速度検出手段からの検出信号を積分演算することにより前記ジブ先端の上下振動速度を算出することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の動揺減少装置。
【請求項５】
前記重量物速度検出手段は、前記ラムシリンダまたはダンパシリンダの伸縮変位を検出する変位検出手段と、演算手段とからなり、変位検出手段からの検出信号を微分することにより算出したシリンダ速度と前記ジブ先端速度検出手段により検出されたジブ先端速度とから前記重量物の上下振動速度を算出することを特徴とする請求項２から請求項４のいずれかひとつに記載の動揺減少装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワイヤロープでブロックを吊り下げるブロック吊り下げ装置において、ブロックの動揺を低減する動揺減少装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ブロック（重量物）を吊り下げて海中に運び入れ、海底の所定の場所に据え付けるためのブロック吊り下げ装置としては、従来から、例えば図８に示すようなものが知られている。
【０００３】
このブロック据え付け装置１は、起重機船２の甲板上に設けられたクレーン３と、このクレーン３のジブ４先端から繰り出されるワイヤロープ５からなり、ブロック６はワイヤロープ５先端に吊され、起重機船２の甲板上から海底７まで運ばれる。海底７においては、ブロック６は潜水士による手作業により所定の位置に据え付けられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなブロック吊り下げ装置においては、ブロック６はジブ４からワイヤロープ５を介して直接的に吊り下げられるため、起重機船２の波浪などによる動揺が直接的にブロック６に伝達されてしまう。このため、起重機船２が大きく動揺したときには、ブロック６も大きく動揺してしまい、その据え付け作業に支障が生じ、作業効率が低下してしまう。
【０００５】
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、ワイヤロープでブロック（重量物）を吊り下げる吊り下げ装置において、ワイヤロープの動揺を低減し得る動揺減少装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、クレーンのジブ先端から繰り出されたワイヤロープに重量物を吊り下げる吊り下げ装置において、前記ワイヤロープとケーシングを連結する上部連結手段と、ケーシングに固定された固定シーブと、上下方向に伸縮自在のロッドを備え、下端がケーシングに固定されたラムシリンダと、このラムシリンダに接続されたアキュムレータと、上下方向に伸縮自在のロッドを備え、下端がケーシングに固定されたダンパシリンダと、このダンパシリンダの伸縮に伴い作動流体が流通する減衰力制御弁と、前記ラムシリンダのロッド先端及び前記ダンパシリンダのロッド先端が固定される移動部材と、この移動部材に固定された移動シーブと、この移動シーブから前記固定シーブにかけて掛け回され前記ケーシング下方に垂下されるワイヤロープと、このケーシング下方に垂下されたワイヤロープと前記重量物とを連結する下部連結手段とを備え、前記ラムシリンダと前記ダンパシリンダとは並列に設けられ、前記移動部材を介して一体に伸縮する。
【０００７】
第２の発明は、前記減衰力制御弁は比例電磁弁であってコントローラにより弁開度が制御されるとともに、前記ジブ先端の上下振動速度を検出するジブ先端速度検出手段と、前記重量物の上下振動速度を検出する重量物速度検出手段とを備え、前記減衰力制御弁の弁開度はこれらの検出手段からの検出結果に基づいて制御される。
【０００８】
第３の発明は、前記減衰力制御弁において発生する減衰力は、前記重量物が上昇中であり前記ジブ先端の上下振動速度が前記重量物の上昇速度よりも大きなときには比較的小さな値に制御され、前記重量物が上昇中であり前記ジブ先端の上下振動速度が前記重量物の上昇速度よりも小さなときには比較的大きな値に制御され、前記重量物が下降中であり前記ジブ先端の上下振動速度が前記重量物の下降速度よりも小さなときには比較的小さな値に制御され、前記重量物が下降中であり前記ジブ先端の上下振動速度が前記重量物の下降速度よりも大きなときには比較的大きな値に制御される。
【０００９】
第４の発明は、前記ジブ速度検出手段は、前記上部フックまたはケーシングの上下振動加速度を検出する加速度検出手段と、演算手段とからなり、加速度検出手段からの検出信号を積分演算することにより前記ジブ先端の上下振動速度を算出する。
【００１０】
第５の発明は、前記重量物速度検出手段は、前記ラムシリンダまたはダンパシリンダの伸縮変位を検出する変位検出手段と、演算手段とからなり、変位検出手段からの検出信号を微分することにより算出したシリンダ速度と前記ジブ先端速度検出手段により検出されたジブ先端速度とから前記重量物の上下振動速度を算出する。
【００１１】
【発明の作用および効果】
第１の発明では、ジブから垂下されたワイヤロープには動揺減少装置を介して重量物が吊り下げられるが、クレーンが搭載されている起重機船が波浪で動揺した場合など、ジブが上下に振動すると、ラムシリンダおよびアキュムレータからなる系が作動し、移動シーブが固定シーブに対して上下動するとともに、この上下振動にはダンパシリンダおよび減衰力制御弁から適切な減衰力が与えられるので、ジブの振動は重量物に伝達される前に低減され、重量物が大きく動揺することを防止できる。したがって、吊り下げ装置を用いた重量物の据え付け作業などに支障が生じることはなく、作業効率が低下することはない。また、動揺減少装置は、ラムシリンダおよびアキュムレータからなるバネ要素と、ダンパシリンダおよび減衰力制御弁からなる減衰要素をケーシング内にコンパクトに収容できるので、小型かつ軽量に構成でき、ジブからのワイヤロープと重量物との間に介装できるので、省スペースを図られる。
【００１２】
第２、第３の発明では、減衰力制御弁において発生する減衰力は、ジブ先端の上下振動速度と重量物の上下振動速度の相対関係に応じて適切に設定されるので、例えば、ラムシリンダおよびアキュムレータからなるバネ要素単独での固有振動数に、ジブ先端の振動数が近づいた場合でも、重量物がかえって大きく動揺させられてしまうことはない。
【００１３】
第４、第５の発明では、ジブ先端の上下振動速度と重量物の上下振動速度は、それぞれ加速度検出手段と変位検出手段からの検出に基づく演算により求められるので、ジブ速度検出手段および重量物速度検出手段は、動揺減少装置のケーシング内にコンパクトに収容することができ、装置の小型化および簡略化が図れる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。
【００１５】
図１には、動揺減少装置１０がブロック吊り下げ装置１に備えられた全体構成図を示す。
【００１６】
図示されるように、起重機船２の甲板に備えられたクレーン３のジブ４先端からはワイヤロープ５が繰り出されるが、このワイヤロープ５の先端には動揺減少装置１０の上端が連結され、さらに、この動揺減少装置１０の下端にブロック６が支持される。
【００１７】
図２〜図４には、この動揺減少装置１０の構成を示す。
【００１８】
図示されるように、動揺減少装置１０は、ワイヤロープ５と連結される上部フック１１を備えたケーシング１２内に、一対の固定シーブ１３、一対の移動シーブ１４、ラムシリンダ１５、アキュムレータ１７、およびバルブユニット１８を備えている。
【００１９】
一対の固定シーブ１３およびラムシリンダ１５の下端は、ケーシング１２の下部に固定される。このラムシリンダ１５は上方に向かって伸縮自在のロッド１５Ａを備え、一対の移動シーブ１４は、このロッド１５Ａ先端に固定された移動部材１９に固定される。そして、これら移動シーブ１４から固定シーブ１３にかけてはワイヤロープ２１が掛け回される。このワイヤロープ２１は固定シーブ１３の下方に垂下され、その下端に設けられた下部フック２２において、ブロック６を吊り下げる。
【００２０】
さらに、ラムシリンダ１５の油室はアキュムレータ１７と接続され（図５参照）、ラムシリンダ１５の伸張に伴うロッド１５Ａのシリンダへの浸入体積分の作動油はアキュムレータ１７に流れ込み、また、ラムシリンダ１５の収縮に伴うロッド１５Ａのシリンダからの抜け出し体積分の作動油はアキュムレータ１７から補給されるようになっている。
【００２１】
このような構成により、ジブ４が振動して動揺減少装置１０の上部フック１１と下部フック２２の間に張力が生じるとラムシリンダ１５が伸縮作動し、移動シーブ１４が固定シーブ１３に対して、すなわち下部フック２２がケーシング１２（上部フック１１）に対して上下動し、ジブ４側の振動がブロック６側に伝わる前に吸収されるようになっている。
【００２２】
一方、ダンパシリンダ１６は、ラムシリンダ１５と並列に設けられ（図４参照）、下端がケーシング下部に、また上下に伸縮するロッド１６Ａ先端が移動部材１９に、それぞれ固定されることにより、ラムシリンダ１５と一体に伸縮する。このダンパシリンダ１６は、バルブユニット１８に接続され、その伸縮に対しては、後述する減衰力制御弁３０（図５参照）により減衰力が与えられるようになっている。
【００２３】
また、ラムシリンダ１５およびダンパシリンダ１６の側方には、ラムシリンダ１５およびダンパシリンダ１６の伸縮ストロークを検出する変位検出装置２３と、上部フック１１およびケーシング１２の上下加速度を検出する加速度検出装置２４とが、それぞれが設けられる（図４および図５参照）。
【００２４】
図５には、バルブユニット１８内の油圧回路構成を含めた動揺減少装置１０の詳細な構成を示す。
【００２５】
以下、このバルブユニット１８内の油圧回路構成について、ダンパシリンダ１６の伸縮に伴う作動油の流れにしたがって説明する。
【００２６】
ダンパシリンダ１６が収縮するときには、ダンパシリンダ１６のロッド側油室１６Ｂが拡大するとともに、このロッド側油室１６Ｂの拡大分とロッド１６Ａの侵入体積分だけ、ダンパシリンダ１６のピストン側油室１６Ｃが縮小する。この場合、ピストン側油室１６Ｃから流出した作動油は、ピストン側油室１６Ｃとロッド側油室１６Ｂとを接続する回路に介装されたチェック弁３２を圧し開いて、ロッド側油室１６Ｂにその拡大分の作動油を補給する。さらに、ロッド１６Ａの侵入体積分に相当する作動油は、このチェック弁３２を通過後の回路から枝分かれして、減衰力制御弁３０を通ってリザーバタンク３１に流れ込む。
【００２７】
一方、ダンパシリンダ１６が伸張するときには、ロッド側油室１６Ｂが縮小するとともに、このロッド側油室１６Ｂの縮小分とロッド１６Ａの抜け出し体積分だけ、ピストン側油室１６Ｃが拡大する。この場合、ロッド側油室１６Ｂから流出した縮小体積分の作動油は、減衰力制御弁３０を通り、チェック弁３３を圧し開いてピストン側油室１６Ｃに流れ込む。さらに、ロッド１６Ａの抜け出し体積分の作動油は、リザーバタンク３１とピストン側油室１６Ｃとを接続する回路に介装されたチェック弁３３を圧し開いて、リザーバタンク３１からピストン側油室１６Ｃに補給される。
【００２８】
減衰力制御弁３０は比例電磁弁であり、制御盤（コントローラ）４０と電気的に接続され、制御盤４０からの指令信号に基づいて作動油の流通に与える抵抗が可変となっており、これにより、ダンパシリンダ１６の伸縮に与えられる減衰力が制御できるようになっている。制御盤４０は、変位検出装置２３および加速度検出装置２４と電気的に接続され、これらの検出装置２３、２４からの検出信号に基づいて、減衰力制御弁３０に指令信号を発信し、減衰力制御弁３０において発生する減衰力を制御する。この減衰力制御の詳細については、動揺減少装置１０の作用として後述する。
【００２９】
つぎに作用を説明する。
【００３０】
ジブ４から垂下されたワイヤロープ５には、動揺減少装置１０を介してブロック６が吊り下げられるが、起重機船２が波浪で動揺した場合など、ジブ４が上下に大きく揺れる場合がある。この場合、ジブ４の上下振動は、ラムシリンダ１５およびアキュムレータ１７からなる系において吸収され、動揺減少装置１０の下方のブロック６にまで直接的に伝達されることはない。
【００３１】
さらに、このラムシリンダ１５にはダンパシリンダ１６が並列に設けられ、ラムシリンダ１５およびダンパシリンダ１６の伸縮に対しては、減衰力制御弁３０による適切な減衰力が与えられる。これにより、ジブ４の上下振動の周波数がラムシリンダ１５およびアキュムレータ１７からなる系の共振周波数と一致する場合でも、ブロック６の動揺が共振によりかえって拡大されてしまうようなことがなくなる。すなわち、減衰力制御弁３０におけるダンパシリンダ１６の伸縮に対する減衰力制御により、ジブ４の上下振動は、動揺減少装置１０を介して、常に適切に弱められてブロック６へと伝達される。
【００３２】
この減衰力制御について説明するために、図６に、動揺減少装置１０を模式的に示す。この模式図においては、固定シーブ１３および移動シーブ１４は同等な機能を持つテコ２５に、またラムシリンダ１５およびアキュムレータ１７は同等な機能を持つバネ要素２６に、それぞれ置き換えられている。そして、ブロック６は、基端を支点とするテコ２５の先端にワイヤロープ２１を介して支持され、バネ要素２６とダンパシリンダ１６は、並列に、このテコ２５の内側部分の一点でテコ２５を支持している。
【００３３】
ところで、この動揺減少装置１０において、ダンパシリンダ１６の減衰力がゼロで、テコ２５はバネ要素２６のみで支持されているとすると、この場合でも、ジブ４の上下振動の振動数がバネ要素２６の共振振動数よりも遥かに高いときには、ジブ４先端の振動はブロック６に伝わる前に低減され、動揺減少装置１０は機能する。
【００３４】
ところが、ジブ４の上下振動の振動数がバネ要素２６の固有振動数に近づくと、バネ要素２６は共振により大きく振動してしまい、ブロック６の振動はかえって大きくなってしまう。この場合には、以下に説明するように、ダンパシリンダ１６の減衰力を変位検出装置２３および加速度検出装置２４からの検出信号に基づいて適切に制御することにより、ジブ４の振動がブロック６に伝わらないようにして、ブロック６の振動を低減することができる。
【００３５】
この制御においては、まず、加速度検出装置２４からの検出信号を積分することによりジブ４の先端速度Ｖｃを算出するとともに、変位検出装置２３からの検出信号を微分することによりシリンダ速度Ｖｄを算出し、このジブ先端速度Ｖｃとシリンダ速度Ｖｄから、ブロック６の速度Ｖｂを
Ｖｂ＝Ｖｃ＋（Ｎ＋１）・Ｖｄ  …（１）
と算出する。なお、この式（１）において、Ｎはシーブ数であり、本実施の形態ではＮ＝３となる。
【００３６】
このように求められたジブ４の先端速度Ｖｃおよびブロック６の速度Ｖｂの比較に基づいて、ダンパシリンダ１６に与える減衰力の大きさを決定する。
【００３７】
具体的には、図７の特性図の状態Ａにおけるように、ブロック６が上昇中（速度がプラス）であり、かつジブ４先端速度がこのブロック６の速度よりも大きな場合には、減衰力制御弁３０を全開にすることにより、ダンパシリンダ１６の伸縮に伴う減衰力を最小にする。これにより、ジブ４によってブロック６が引き上げられて、かえってブロック６の上昇速度が大きくなってしまうことがないようにする。
【００３８】
また、図７の特性図の状態Ｂにおけるように、ブロック６が上昇中であり、かつジブ４先端速度がこのブロック６の速度よりも小さな場合には、減衰力制御弁３０の開度を狭め、ダンパシリンダ１６の伸縮に伴う（伸側）減衰力を大きくする。これにより、ジブ４先端でブロック６の上昇を押さえつけるようにして、ブロック６の上昇速度を低減する。
【００３９】
また、図７の特性図の状態Ｃにおけるように、ブロック６が下降中（速度がマイナス）であり、かつジブ４先端速度がこのブロック６の速度よりも小さな場合には、減衰力制御弁３０を全開にすることにより、ダンパシリンダ１６の伸縮に伴う減衰力を最小にする。これにより、ジブ４によりブロック６が押し下げられて、かえってブロック６の下降速度が大きくなってしまうことがないようにする。
【００４０】
また、図７の特性図の状態Ｄにおけるように、ブロック６が下降中であり、かつジブ４先端速度がこのブロック６の速度よりも大きな場合には、減衰力制御弁３０の開度を狭め、ダンパシリンダ１６の伸縮に伴う（圧側）減衰力を大きくする。これにより、ジブ４先端でブロック６を引き上げるようにして、ブロック６の下降速度を低減する。
【００４１】
ジブ４先端およびブロック６の相対的な運動状態は、以上の状態Ａ〜Ｄのいずれかであるので、各相対的な運動状態にしたがって、以上のような減衰力制御を繰り返すことにより、ブロック６の動揺を有効に低減することができる。
【００４２】
なお、上記の実施の形態においては、加速度検出装置２４からの検出信号を積分することによりジブ４の先端速度を算出するとともに、変位検出装置２３からの検出信号を微分することにより算出したシリンダ速度とジブ先端速度とからブロック６の速度を算出するようにしたが、ジブ４の先端速度およびブロック６の速度の検出方法はこのような方法に限定されるものではなく、例えば、これらの速度を速度センサで直接的に検出するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の動揺減少装置が吊り下げ装置に適用された状態を示す全体構成図である。
【図２】同じく動揺減少装置を示す断面図である。
【図３】同じく図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】同じく図２のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】同じく動揺減少装置を示す構成図である。
【図６】同じく動揺減少装置を模式的に表した構成図である。
【図７】ジブ先端速度およびブロック速度に対するダンパシリンダの伸縮に与える減衰力の特性を示す特性図である。
【図８】従来の吊り下げ装置を示す構成図である。
【符号の説明】
１  吊り下げ装置
２  起重機船
３  クレーン
４  ジブ
５  ワイヤロープ
６  ブロック
７  海底
１０  動揺減少装置
１１  上部フック
１２  ケーシング
１３  固定シーブ
１４  移動シーブ
１５  ラムシリンダ
１５Ａ  ロッド
１６  ダンパシリンダ
１６Ａ  ロッド
１６Ｂ  ロッド側油室
１６Ｃ  ピストン側油室
１７  アキュムレータ
１８  バルブユニット
１９  移動部材
２１  ワイヤロープ
２２  下部フック
２３  変位検出装置
２４  加速度検出装置
２５  テコ
２６  バネ要素
３０  減衰力制御弁
３１  リザーバタンク
３２  チェック弁
３３  チェック弁
４０  制御盤
【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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【図７】
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【図８】
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