特許 7567312 吊荷旋回装置及び吊荷旋回方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-07

(45)【発行日】2024-10-16

(54)【発明の名称】吊荷旋回装置及び吊荷旋回方法

(51)【国際特許分類】

   B66C 13/08 20060101AFI20241008BHJP

【ＦＩ】

B66C13/08 L

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2020157762

(22)【出願日】2020-09-18

(65)【公開番号】P2022051337

(43)【公開日】2022-03-31

【審査請求日】2023-08-02

(73)【特許権者】

【識別番号】000000549

【氏名又は名称】株式会社大林組

(74)【代理人】

【識別番号】100105957

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100068755

【弁理士】

【氏名又は名称】恩田 博宣

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 和哉

(72)【発明者】

【氏名】河野 いづみ

【審査官】今野 聖一

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０２５７５３３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開平０１－２６２２９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５９－００６０１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】登録実用新案第３０６６５４７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００３－０５６９６０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６６Ｃ １３／００ － １５／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

クレーンに吊り下げられ、前記クレーンに持ち上げられる吊荷を旋回させる吊荷旋回装置であって、
環状に配置されたホースと、
前記ホースに充填された流体を流動させるポンプと、
前記流体を貯蔵するタンクと、
前記ポンプの稼働を制御する制御部とを備え、
前記タンクの上方で配置固定される支持部材に、前記ホースを環状に載置し、
前記ポンプを前記タンク内に配置することを特徴とする吊荷旋回装置。

【請求項2】

クレーンに吊り下げられ、前記クレーンに持ち上げられる吊荷を旋回させる吊荷旋回方法であって、
ホースに充填される流体を貯蔵するタンク内に、前記流体を流動させるポンプを配置し、
前記タンクの上方で配置固定される支持部材に、前記ホースを環状に載置し、
前記ポンプの稼働制御に応じて前記流体を流動又は停止させることにより発生した力を用いて、前記吊荷を旋回させることを特徴とする吊荷旋回方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、クレーン等によって吊り上げられた吊荷を旋回させる吊荷旋回装置及び吊荷旋回方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ワイヤで吊られた吊荷の方向を変更するために、吊荷を旋回させる吊荷旋回装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この文献に記載の吊荷旋回装置は、フライホイルが回転し、ジンバルがフライホイルを傾動させることにより生じるジャイロ効果を利用して、ワイヤにより吊られた吊荷を旋回させる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１２－１１１５９４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、この吊荷旋回装置は、吊荷を旋回させる前に、電力により、フライホイルを予め高速回転させておく必要がある。従って、高速回転の起動に時間がかかるとともに、消費電力も大きい。更に、この吊荷旋回装置は金属等で構成されており、重量が重くなる。このため、比較的軽量な吊荷を旋回する場合も、全体の重量負荷が大きく、利用するための手間が大きかった。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記課題を解決する吊荷旋回装置は、クレーンに吊り下げられ、前記クレーンに持ち上げられる吊荷を旋回させる吊荷旋回装置であって、環状に配置されたホースと、前記ホースに充填された流体を流動させるポンプと、前記ポンプの稼働を制御する制御部とを備える。
また、上記課題を解決する吊荷旋回方法は、クレーンに吊り下げられ、前記クレーンに持ち上げられる吊荷を旋回させる吊荷旋回方法であって、環状に配置されたホースに充填された流体を流動又は停止させることにより発生した力を用いて、前記吊荷を旋回させる。

【発明の効果】

【0006】

本発明によれば、吊荷を効率的に旋回させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】実施形態の吊荷旋回装置の斜視図。

【図2】実施形態の吊荷旋回装置の原理を説明する概念図。

【図3】実施形態の吊荷旋回装置の旋回方法を示す流れ図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図１～図３を用いて、吊荷旋回装置及び吊荷旋回方法を具体化した一実施形態を説明する。本実施形態の吊荷旋回装置は、クレーンのフックと吊荷の間に配置される。そして、この吊荷旋回装置を、所望の角度に旋回させることにより、吊り下げた吊荷を所望の角度に配置させる。

【0009】

図１に示すように、本実施形態の吊荷旋回装置１０は、クレーンのフック４０に吊り下げられる。そして、吊荷旋回装置１０の下に、吊荷が吊り下げられるが、図１では、吊荷の図示を省略している。吊荷旋回装置１０は、タンク１１、支持部材１５、ホース２０、ポンプ２５，２６及び制御部３０を備える。

【0010】

タンク１１は、上が開口した箱型形状を有する。タンク１１内には、水Ｗ１を収容する。
タンク１１の底面には、離散した位置に複数の載置台１２が設けられている。この載置台１２は、吊荷旋回装置１０から吊荷を取り外した後、吊荷旋回装置１０を地面等に載置する場合に用いられる。

【0011】

タンク１１の上面の離散した４箇所には、係止部１３がそれぞれ設けられている。各係止部１３には、シャックルを介して、両端が輪形状となった各ワイヤ１４の一端部が掛止される。各ワイヤ１４の他端部は、クレーンのフック４０に掛止される。ワイヤ１４の中間部には、クッション部１４ｃが設けられている。クッション部１４ｃは、ワイヤ１４がホース２０と当接する場合に、緩衝材として用いられる。

【0012】

タンク１１の上方には、支持部材１５が配置されている。この支持部材１５は、複数の鋼管１６と２つの鋼管１７とを備える。鋼管１６は、タンク１１の長手方向に延在するように、離間して配置される。鋼管１６の両端部は、固定具（図示せず）によって、タンク１１の上面に固定されている。そして、鋼管１６上にホース２０が載置される。鋼管１７は、支持部材１５の長手方向においてホース２０の位置決めを行なう部材である。鋼管１７は、ホース２０が鋼管１６上に載置された領域の外側に配置される。

【0013】

ホース２０は、螺旋状に積層された状態で、支持部材１５の鋼管１６上で、鋼管１７の間に配置される。ホース２０としては、例えば、直径が５ｃｍ、全長が５０ｍで、凹凸のない滑らかな内面を有し、可撓性のある管を用いる。そして、ホース２０は、直径が約１ｍの円形状に配置される。このホース２０は、積層状態で、固定部材としての複数のバンド２１により、鋼管１６の上に固定される。

【0014】

ホース２０の両端部は、鋼管１６の隙間からタンク１１内に挿入されて、タンク１１の内部の底面付近に配置される。ホース２０の両端部は、タンク１１の内部に設置されたポンプ２５，２６に、それぞれ接続される。

【0015】

ポンプ２５，２６は、一方向の水流を形成し、吐出する水量を変更できる可変容量ポンプである。なお、ポンプ２５とポンプ２６とは、逆方向の水流を形成し、いずれのポンプ２５，２６も、ホース２０内に水Ｗ１を送り込むように接続される。

【0016】

更に、制御部３０は、ポンプ２５，２６の稼働を制御する。この制御部３０は、遠隔操作部３５に無線等により接続される。制御部３０は、遠隔操作部３５から、吊荷の重量や旋回方向及び角度を取得する。

【0017】

制御部３０は、吊荷の重量、吊荷の旋回角度に応じて稼働させるポンプ２５，２６の稼働時の吐出量（吐出流量（ｍ^３／ｍｉｎ））を特定する吐出条件テーブルを記憶している。制御部３０は、遠隔操作部３５から取得した情報に基づいてポンプ２５，２６を稼働させる。

【0018】

遠隔操作部３５は、吊荷旋回装置１０を操作者が遠隔地から操作を行なうために用いられる。この遠隔操作部３５は、操作者によって入力された吊荷の重量や旋回させる方向及び角度を、制御部３０に送信する。

【0019】

（旋回の原理）
次に、図２を用いて、旋回の原理について、説明する。
ここでは、ホース２０が、中心から半径ｒ１の円形状に積層されて螺旋状に配置されている場合を想定する。ホース２０内に充填されている水Ｗ１は、ポンプの起動前には停留し、ポンプ２５又はポンプ２６の起動により、ホース２０内に水流が生じる。

【0020】

ここで、ポンプ２５の起動により、矢印方向に水流が生じた場合を想定する。この場合、ポンプ２５の起動により、ホース２０内では、ポンプ２５の吐出量とホース２０の断面積によって特定される圧力Ｐ１から、配管抵抗等の圧力損失Ｐ２を引いた圧力ΔＰ（＝Ｐ１－Ｐ２）で水流が生じる。そして、ホース２０の周上（円形状のホース２０の中心から半径ｒ１の位置）では、停止状態から圧力ΔＰを受けることにより生じた加速度と、支持部材１５の上にある物質の質量（ホース２０内の水Ｗ１の質量等）とによって決まる力Ｆ１が発生する。そして、吊荷旋回装置１０とこれに吊り下げた吊荷とには、発生した力Ｆ１と、この力Ｆ１が作用した中心からの距離（半径ｒ１）との乗算で定めるトルクが作用する。

【0021】

詳細には、ホース２０内の水Ｗ１の微小領域の重量をΔｍ、ポンプを起動したときにこの微小領域の水Ｗ１の加速度をαとすると、ホース２０内の微小角度θにおいて発生する力Ｆ（θ）は、Δｍ×αで示される。更に、微小領域のトルクをΔＴ、力Ｆ（θ）が作用する中心点からの半径をｒとすると、ΔＴ＝Ｆ（θ）×ｒ＝Δｍ×α×ｒとなる。そして、全体のトルクＴは、ΔＴを周回積分した積分値で示される。

【0022】

従って、発生した力Ｆ１によって作用するトルクによって、吊荷旋回装置１０と吊荷とは回転する。そして、この回転によって受ける抵抗力と釣り合う旋回角度まで回転した後、吊荷旋回装置１０及び吊荷が停止する。なお、この抵抗力は、回転による空気抵抗や回転時の吊荷旋回装置１０のワイヤ１４とクレーンのフック４０との摩擦力等が含まれる。
以上により、制御部３０によって稼働されるポンプ２５の圧力に応じて発生したトルクによって、吊荷旋回装置１０及び吊荷を、所望の回転角度に旋回させることができる。

【0023】

（吊荷旋回方法）
次に、図１及び図３を用いて、吊荷の旋回を制御する方法について説明する。
まず、吊荷旋回装置１０のワイヤ１４を、クレーンのフック４０に吊り下げた後、ポンプ２５，２６の何れかを稼働して、タンク１１からホース２０内に水Ｗ１を送り込む。そして、ホース２０内を水Ｗ１で充填した後、ポンプを停止する。
更に、吊荷旋回装置１０の下方に、吊荷を吊り下げる。

【0024】

次に、吊荷旋回装置１０は、吊荷の旋回条件の取得処理を実行する（ステップＳ１）。具体的には、操作者は、遠隔操作部３５に、吊荷の重量、吊荷の旋回方向及び旋回角度を入力して、旋回を指示する。そして、吊荷旋回装置１０の制御部３０は、遠隔操作部３５に入力された吊荷の重量、吊荷の旋回方向及び旋回角度を取得し、記憶する。

【0025】

次に、吊荷旋回装置１０は、ポンプの稼働処理を実行する（ステップＳ２）。具体的には、吊荷旋回装置１０の制御部３０は、旋回角度を用いて、吐出条件テーブルから稼働時の吐出量を取得する。更に、旋回方向に応じて、稼働させるポンプを特定する。制御部３０は、特定したポンプを、稼働時の吐出量で動作させるように起動する。

【0026】

この場合、ポンプ２５，２６の何れかにより、ホース２０内に、起動させたポンプに応じた方向及び水量で水流が生じ、上述したトルクが発生する。そして、このトルクによって、吊荷が吊荷旋回装置１０とともに旋回するので、吊荷の操作指示に応じた旋回方向及び旋回角度に、吊荷の姿勢を変更することができる。

【0027】

そして、姿勢を変更した吊荷を降ろした後、吊荷旋回装置１０は、操作者による遠隔操作部３５からの停止指示に応じて、稼働していたポンプを停止する。これにより、ホース２０内の水流が停止する。従って、ホース２０内の水Ｗ１には、減速度（マイナスの加速度）に応じた力が作用して、吊荷旋回装置１０が、吊荷の姿勢変更において回転した方向とは逆方向に回転する。

【0028】

（作用）
吊荷旋回装置１０は、円形状に積層したホース２０に充填した水Ｗ１を流動させる。この水流により生じたトルクを用いて、吊荷旋回装置１０及び吊荷を、所望の角度に旋回させることができる。

【0029】

本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）本実施形態では、吊荷旋回装置１０は、円形状に積層したホース２０に水Ｗ１を流動させることにより力Ｆ１を発生させて、この力Ｆ１に基づくトルクにより吊荷旋回装置１０及び吊荷を、所望の角度に旋回させる。これにより、吊荷旋回装置１０を旋回させるためには、ホース２０に水Ｗ１を流すだけであるため、短時間で、吊荷を効率的に旋回させることができる。

【0030】

（２）本実施形態では、吊荷旋回装置１０は、水Ｗ１を貯留するタンク１１、タンク１１の上に設けた支持部材１５、支持部材１５上において円形状に配置したホース２０、ホース２０に充填した水Ｗ１を流動させるポンプ２５，２６及び制御部３０を備える。これにより、簡易な構成で、吊荷を旋回させることができる。更に、制御部３０は、ポンプ２５，２６を稼働させるだけなので、旋回させるための電力消費を抑えることもできる。

【0031】

（３）本実施形態の吊荷旋回装置１０は、ホース２０の両端に、ホース２０に水Ｗ１を送るポンプ２５，２６をそれぞれ設ける。これにより、ホース２０内において移動する水Ｗ１を両方向に移動させることができるので、吊荷旋回装置１０を両方向に旋回させることができる。

【0032】

（４）本実施形態の吊荷旋回装置１０は、タンク１１の上にホース２０を配置する。これにより、ホース２０の破損等により漏水した場合にも、タンク１１内に受け止めることができる。

【0033】

（５）本実施形態の吊荷旋回装置１０は、ホース２０を載置した支持部材１５を固定したタンク１１を、ワイヤ１４を介して、クレーンのフック４０に吊るす。これにより、円形状に配置したホース２０の形状を変形させずに、吊るすことができる。

【0034】

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態では、吊荷旋回装置１０は、ホース２０の両端部にそれぞれ設けられたポンプ２５，２６を備える。吊荷旋回装置１０は、ポンプ２５，２６を２つ備える構成に限られず、１つのポンプのみを備える構成としてもよい。これにより、吊荷旋回装置１０を軽量化することができる。更に、この場合、液体の吐出方向の流れを反転できるポンプを用いてもよい。

【0035】

更に、ホース２０の両端部を、途中に取り付けられるインラインポンプを介して接続することにより、ホース２０を環状に接続してもよい。この場合には、ホース２０内に予め水を充填させておく。これにより、タンク１１内の貯水を不要にできる。

【0036】

・上記実施形態では、吊荷旋回装置１０は、支持部材１５を複数の鋼管１６，１７により構成した。ホース２０を載置する支持部材１５は、鋼管１６，１７で構成する場合に限られない。例えば、タンク１１の上に配置した板部材を用いて構成してもよい。

【0037】

・上記実施形態では、ホース２０を円形状に支持部材１５の上に積層して配置した。円形状のホース２０の配置は、これに限定されず、環状であれば、円形状に配置しなくてもよい。例えば、楕円形状であってもよいし、多角形状であってもよい。これにより、環状のホース２０内を流れる流体に作用する力の合力によって、吊荷旋回装置１０を旋回させることができる。更に、円形状のホース２０を積層せず、１層であってもよいし、同心円状に平面的に複数巻かれた円形状となるように配置してもよい。
また、吊荷を旋回させるためには、ホース２０を、吊荷の旋回方向（円弧方向）を含む旋回面に配置させることにより、旋回方向にトルクを発生させる。ここで、旋回面は、旋回方向に沿って旋回方向を含む水平面だけでなく旋回方向を斜めで含む傾斜面も含む。この場合、旋回させた後に、旋回面に環状で配置したホース２０を、鉛直方向となる向き（姿勢）に変更する機構を設けてもよい。例えば、ホース２０が配置された環状面が、旋回面から鉛直面に配置するように、ホースの姿勢を変更する姿勢変更装置を設ける。そして、吊荷を所望の旋回角度に回転させた後、姿勢変更装置を用いて、環状のホースが鉛直面に配置されるように、ホースの姿勢を変更する。これにより、ホースを鉛直面に環状に配置した状態では、旋回方向にトルクが発生しないため、ホース内の水の流動を停止した際に、吊荷旋回装置が逆方向に戻ることを抑制できる。

【0038】

・上記実施形態では、円形状に積層したホース２０を、複数のバンド２１により固定した。円形状に配置したホース２０の形態を保持する固定部材は、バンド２１に限られない。例えば、ホース２０の直径に対応する間隔となる径が異なる２つの円柱を、同心円状に配置し、２つの円柱の間に、ホース２０を螺旋状に配置してもよい。これにより、ホース２０を効率的に円形状に配置することができる。

【0039】

・上記実施形態では、吊荷旋回装置１０は、ホース２０に送水するためのタンク１１を備える。吊荷旋回装置１０は、タンク１１を省略してもよい。例えば、海の近くで用いる場合には、ホース２０の端部に設けたポンプの給水管を海に接続し、ホース２０を海水で充填させてもよい。この場合には、タンク１１を省略した分だけ、吊荷旋回装置１０を軽量化することができる。

【0040】

・上記実施形態では、吊荷旋回装置１０は、ポンプ２５，２６を稼働することにより、ホース２０内の停止していた水Ｗ１が流動する際の加速度に基づいて発生した力Ｆ１を用いて、吊荷を旋回させた。吊荷旋回装置１０は、円形状のホース２０内の水を停止状態から流動させる際に発生した加速度を用いて、吊荷を旋回する場合に限られない。例えば、予めホース２０内に水を一定速度で流動させた後、停止させる際に発生する減速度を用いて、吊荷を旋回させてもよい。

【0041】

・上記実施形態では、ホース２０内を、水Ｗ１により充填させた。ホース２０内に充填させる流体は、水に限られない。例えば、粉体や気体等の流体であってもよい。ここで、高密度の流体を用いることにより、トルクを大きくすることができる。

【0042】

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、以下に追記する。
（ａ）前記ホースを、螺旋状に積み上げた状態を固定する固定部材を更に備え、
前記タンクを前記クレーンに吊り下げることを特徴とする請求項２に記載の吊荷旋回装置。
（ｂ）前記ポンプを、前記ホースの両端部にそれぞれ設けたことを特徴とする請求項１、２、又は前記（ａ）に記載の吊荷旋回装置。

【0043】

（ｃ）クレーンに吊り下げられ、前記クレーンに持ち上げられる吊荷を旋回させる吊荷旋回装置であって、旋回方向を含む旋回面において回転可能な回転部材と、前記回転部材を前記旋回面において回転及び停止させる駆動源と、前記駆動源の稼働を制御することにより、前記吊荷の旋回角度に応じて前記回転部材の加速度を制御する制御部とを備えたことを特徴とする吊荷旋回装置。

【符号の説明】

【0044】

Ｗ１…水、１０…吊荷旋回装置、１１…タンク、１２…載置台、１３…係止部、１４…ワイヤ、１４ｃ…クッション部、１５…支持部材、１６，１７…鋼管、２０…ホース、２１…固定部材としてのバンド、２５，２６…ポンプ、３０…制御部、３５…遠隔操作部、４０…フック。

【図1】

【図2】

【図3】