KEK-B 陽電子源建設のための高揚程化クレ－ン設置
PHE STRUCTURAL STUDY OF THE CRANE FOR THE POSITRONCONVERTER AREA.
Yoshio Arakida
KEK, High Energy Accelerator Research Organization
1-1 Oho, Tsukuba-shi, Ibaraki 305--0801

Abstract
KEKB is going to be upgraded to SuperKEKB. Linac division is installing the new positron converter. On operation,positron converter will be high-level radiation source. The 500mm iron shield is required, overhead of the beam line.
To construction of shield, architecture of extend lifting height was studied and proposed for the design of the newcrane. The place of the new positron converter is originally normal acceleration unit. For construction and maintenancecrane is requested. But a popular overhead type crane has no performance to assembling the shield.

1.

はじめに

本稿は特別教育で操作できる 1t 天井クレ－ンの高揚程化である。
KEK 電子陽電子加速器は Supper-B への改装されている。 Linac においては従来の 2 セクション 1ユニット（以下他所も 2-1 の形式で表記）より上流の位置 1-5、6 に新陽電子源が設置される。 陽電子源は電子を標的にあてて陽電子源を発生させるために強度の放射線が発生し、そのため放射線シ－ルドが要請される。トンネルの 1-5 の位置は当初は電子と陽電子の合流点として建設され平面上の余裕はあるが天井までの高さはトンネル内と同等である。
旧陽子源 2-1 には 1t の一般的な構造のホイスト式
天井クレ－ン 1)が設置されている。 新陽子源では要請されているシ－ルドの大きさにホイスト式を当てはめると揚程が不足のみならずクレ－ン下部とシ－ルドが重なりシ－ルド構築には役に立たないことになる。
残留放射線下で重量物を扱うのに機械力は必須である。 一般のホイスト式クレ－ンの機材を使用しつつ要求の揚程の取れるクレ－ンの設置を行った。

2.

クレ－ンの仕様

2.1

クレ－ンの設置条件規定される建物と機器の主要寸法は以下である。
1) ライナックトンネルの床－天井高さ： 3m2) ビ－ムライン：
床上 1.2m
3) ソレノイドコイル（加速管外周）
ビ-ムライン中心に直径 600mm
したがって最上部は床上 1.5m___________________________________________#yoshio.arakida@kek.jp

4) シ－ルドの要請厚さ
ビ－ムライン上方に鉄 500mm
2.2

想定荷の概略重量

クレ－ンの荷となる陽電子源と加速と収束の機器重量は以下である。
1) 加速管 L-band 案
350kg2) 加速管 C-Las 案
200kg3) ソレノイドコイル
600kg
4) フラックス・コンセントレ－タ－（以下 FC）（ブリッジコイル組み込み状態） 900kg
5) 架台
未定
6) 放射線シ－ルド
幅 1.6m 天井方向に厚さ 500mm 鉄を想定、ビ－ム方向に FC 前面より 6～10m
ビ－ム方向に 6.3t/m、 構造材含まず。
2.3

機能範囲の要求

通路側より台車等で搬入した機材を FC～1-5 のビ－ムライン建設に使用できること。 ビ－ムラインより右の通路側 1.5m 左 1m は可動範囲であること。
FC についてはビ－ムライン上設置位置、通路側より搬入と上流側左の仮設置き場と相互に移動できること。
2.3

揚程の要求

シ－ルドに厚さ 500mm の鉄が要求されている。
機器の縦方向の寸法を合わせるとソレノイドコイル上端が床より 1500mm、と合わせて 2000mm。 余裕がほとんどないと思われるので、ソレノイド～シ－ルド間とシ－ルド～クレ－ンのフック間それぞれを隙間を各 100mm としておく。 床天井の建物の起伏他の誤差吸収分も含む。 合計 2200mm となる。
2.4

クレ－ンの要求仕様

陽電子源周りの主要な機器は 500kg を超え 1t 以内に収まっている。 シ－ルドの重量を見れば吊り上げ荷重 2)3～5t の能力のクレ－ンが望ましい。 しかし創設期の電子源 1-1 の 2.8t 機は天井からフックま 下げてガ－タ－4)とする。ガ－タ－にホイスト 5)吊りで 1450mm あり 3m のトンネル天井高さでは無理で 下げる現在最も一般的な構造である。天井からフッある。
ク最上位位置でのフック下まで 1250mm、床面から通常の建物建設時に計画的に設置されたクレ－ン は 1750mm である。 これは本件の揚程要求を満たはランウエイ １）と建物鉄骨が結合されている。 本 していない。
機は既設建物天井にアンカ－ボルトのみで固定する。
3.2 KEK の古いクレ－ン
この点からも要求仕様は吊り上げ荷重 2)1t とした。
KEK 構内の古いクレ－ンとは主に旧陽子加速器
2012 年度後半の時点でビ－ムラインの建設は始 （以下 PS）まわりに設置された機種で 1970 年代前まっており、予算措置等の働きかけを早々始めなけ 半の製造である。 PS では 3~10t であるが、それらればならなかった。 未定含み前記の数値で仕様を のガ－タ－は必ず壁からの張出部にレ－ルを敷きその上部を走行する。巻き上げ機構がクラブトロリ－決めることとした。
6)に乗りガ－タ－上を横行するトップランニング式
2.5 放射線シ－ルドについて
ダブルレ－ル型ホイスト式 7)に分類される形式であ陽電子源の 1-5 移設が決まった時点で放射線シ－ りスパン 8)が 5m 以下でも使われている。 80 年代にルドの厚さは天井方向に鉄を 500mm の指標は示さ 建設された電子陽電子リニアックの施設内でも同構れたが側方や構造は未定であった。しかし直線加速 造はあるがスパンが 10m 近い物に限られる。 後器の細長いコンポ－ネント上に相当な重量物を設置 に建設された機種ほど構造が簡素化されている。
するのであるからビ－ムライン両側上方に桁を張り、3.3 揚程を取る構造の考察桁間にシ－ルド材を渡す構造になるであろう。 ま現在の多くの小型天井クレ－ンの構造は旧 1t 機同た天井までの寸法余裕がないので特にシ－ルド最下様で上下方向の寸法はランウエイのI ビ－ムと吊り段は構造材を兼ねる必要もあるであろう。
下られたガ－タ－の I ビ－ムとホイストの寸法の合明確な根拠はないが一般的な構造材を大き目な規 算となる。
KEK 構内、近辺工場などの機種を見比べ小さく作格品例で重さを挙げるとられている機種を探した。
しかし同構造では個々200 X 200 H 型鋼 50kg/m → 2m で 100kg
小型でも大幅に揚程を大きくする方法は見いだせな
300 X 300 H 型鋼
95kg/m → 2m で 190kg
具体的な設計は構造の専門家に依頼するが構造材 かった。
さて各種クレ－ンの見歩きにより、特に陽子加速個々は 1t を超えることはなさそうである。
器のダブルレ－ル構造が参考になり、巻き上げ機構
天井方向は鉄が予定され鉛はクレ－ン計画時点で をトロリ－の上に乗せるのではなく、トロリ－台車に吊り下げランウエイとガ－タ－の桁の間に置けば想定にないが、重量で重い方をみると上下寸法は大きく詰められる。 巻き上げ機構はラ150 X 150 X 2m の鉛角材 510kg
ンウエイとガ－タ－の寸法の合算に収まればよい。
200 X 200 X 2m の鉛角材 907kg
旧 1t 機の場合、ランウエイ、ガ－タ－共に桁材としシ－ルドについて以後の検討で総量が変わるかも て 100-200mm I 型鋼が使われており I 鋼上部の固定しれないが機械力を期待するならば１片 1t 以下とし 金具、下部の車輪合わせて桁１段を 400mm とする。
桁２段重なりで 800mm。 旧 1t 機のホイストを組みて組みたてることが現実的と判断した。
込むことは寸法上は可能である。
この構成ができれば主要部品は一般のホイスト式
3. 揚程についての考察の標準品が使用できる。 本機のための特注部分は鉄骨で作られるホイストを吊り下げるトロリ－のみとなる。 ただしクレ－ンの桁の内側にホイストを置けば両端側で寄り 9)の大きい機械となる代償はある。
以上の見通しを持つに至った。
3.4
Figure 1: The crane at old positron source
3.1

旧陽電子源 2-1 の 1t クレ－ン

旧陽電子源 2-1 に 1t のホイスト式天井クレ－ンが設置されている。（以下旧 1t 機） 導入は陽電子源
設置当時と聞く。 ランウエイ 3)の 100-200mm I 型鋼を天井に固定し、同じく同型 I 型鋼を直交して吊り製造社への提案

クレ－ン設置には専業製造会社に発注することになる。 上記考察より Fig.2、3 の状況を想定して以下の提案を行い技術上の成立可否と受け入れ確認を行った。
1) 吊り上げ荷重 1t。 天井およびアンカ－強度は十分か。
2) ガ－タ－2 本のダブルレ－ルとしてトロリ－にホイストを吊り下げて位置を高くして揚程2200mm とする構造は可能か。
3) ガ－タ－間にホイストを置くことにより寄りが大きくなる代償は受け入れる。
4) 高放射線レベルが予想されるので半導体を使用するインバ－タ－制御はしない。

3) なるべく半導体は使用しない方針であったが制御とブレ－キには使用されている。完全な半導体不使は難しい。

Figure 4: The crane for new positron source

5.

補足：現代の天井クレ－ン設置工事

ランウエイの天井固定。
Figure 2: Plain view of Linac 1-5.

天井高さの作業は高所作業車と脚立を足掛かりアンカ－ボルトを打ち、ランウエイ支持具を左右各４個付ける。 チェ－ンブロックを掛けランウエイ本体の 10m 長 I 鋼を引き上げた。
当初設置全域にわたる足場を想定したが無用であった。
ガ－タ－およびトロリ－のランウエイへの組み込み。
一式を組立の上でランウエイにチェ－ンブロックを掛けて引き揚げる。 走行部なのでランウエイ走行車輪を差し込み軸受を固定して完成する。
測定器。

Figure 3: Cross section of Linac 1-5.

4.

完成したクレ－ン
実際の建設は 2014 年３月下旬になった。

1) 完成したクレ－ンは２本のガ－タ－でダブルレ－ルとしてその間にホイストを置いて上下方向寸法を詰める案は受け入れられ揚程 2200mm は確保された。 製造社はランウエイ走行系同等のI 型鋼の下部を動く走行系に柱を渡してトロリ－とし、その上にホイストを乗せるアンダ－ラニングとでも言うべき構造にされた。 車輪部分が共通部品化される。
2) ランウエイは 10m を４か所の固定具で天井コンクリ－トに固定し各固定具の４隅をケミカルア
ンカ－で固定されている。 荷が最も寄ったばあい４本のボルトに約 2t 近くの荷重が掛かることになる。 後年アンカ－の点検を要す。

個々の部品は工場で製造され精度はある。
建設現場で最も精度が要求されるのは左右ランウエイの平行度であろう。 本機はスパン約５m で誤差 5mm 以内とのこと。 巻尺のみで墨出しをしていた。 ランウエイの水平出しには光学のレベルを使用。 I 型鋼を天井に取り付ける金具にシムを挿入して水平を合わせていた。
最後の荷重試験のガ－タ－撓み測定のみレ－ザ－距離計を見かけた。

参照
1)～9) クレ－ン各部の名称について
http://www.crane-club.com/study/crane/crane.html
crane-club 下のクレ－ンの知識、用語のペ－ジを参照した。