JP6171551B2 - クレーンの巻き上げ装置 - Google Patents

Description

本発明は、取鍋等の重量物をフックを介して吊り下げ移動するのに使用するクレーンにつき、そのクレーンの巻き上げ装置の改良に関するものである。

取鍋等の重量物を吊り下げて移動するのに使用されるクレーンの巻き上げ装置としては、従来、吊り下げ用フックに直結する下部シーブと、この下部シーブの上方に配置される上部シーブとを備え、該下部シーブおよび該上部シーブの相互間に巻き回されたワイヤロープを回転ドラムを介して巻き取り、繰り出すことにより該下部シーブを吊り下げ用フックとともに昇降移動させる構造のものが使用されている。

図５は、従来のクレーンの巻き上げ装置を模式的に示した図である。図における符号１は、取鍋等の重量物を吊り下げるフック、２はフック１に直結する下部シーブ、３は、下部シーブ２の上方に配置された上部シーブである。また、４は、架台であり、この架台４の下側には上部シーブ３が設置されており、その上側には、減速機５を介して駆動源６につながる回転ドラム７が配置されている。８は、回転ドラム７、下部シーブ２、上部シーブ３にそれぞれ巻き回され、該下部シーブ２および回転ドラム７にそれぞれ固定端を有するワイヤローブである。かかる構成の巻き上げ装置においては、駆動源６により回転ドラム７を適宜、正回転、逆回転させてワイヤロープ８を該回転ドラム７に巻き取るか、あるいは該回転ドラム７から繰り出すことによって下部シーブ２をフック１とともに昇降移動させている。

従来のこの種の巻き上げ装置では、下部シーブ２や上部シーブ３との間でワイヤロープ８が摺動するためその摩耗が避けられない状況にある。また、該ワイヤロープ８は、下部シーブ２、上部シーブ３を通過する度に繰り返し湾曲する（シーブの設置個数が増えるほど湾曲回数は増加する）ことから、その際に付加される曲げ応力に対する影響も大きく、その断線等を確実に回避して安定的な操業を図るために、通常は、ワイヤロープを定期的に交換している。

しかし、ワイヤロープの交換は、操業の一時停止につながり、生産性を低下させる原因にもなっており、ワイヤロープの使用寿命のより一層の延長が望まれている。

この点に関する先行技術として、特許文献１には、重量物を吊り下げたワイヤから伝達されるシーブの軸受荷重の作用によって油圧を発生する油圧装置と、この油圧装置に接続されて油圧の変動を減衰させる油圧変動吸収装置とを設け、該油圧装置によりワイヤの荷重変動を油圧変動に変換し、油圧変動吸収装置により該油圧変動を吸収することによりワイヤの荷重変動を低減してその寿命の延長を図るようにしたクレーンが提案されている。

また、特許文献２には、港湾等において船からの荷役において使用されるアンローダクレーンにつき、シーブとの摺動により所定のレベルまで摩耗が進行したときに、ワイヤに捻りを付与して摩耗面の位置を捻る前に位置していた摩耗面の位置から相対的に移動させるワイヤ寿命延長方法が提案されている。

特開２００５―１７０６６８号公報 特開２０１１−１７３６６３号公報

しかしながら、上記先行文献１に開示されたクレーンは、ワイヤにかかる荷重変動に起因した寿命劣化を抑制するものであり、先行文献２に開示された方法は、ワイヤの表面に生じる偏磨耗の位置を変更することによってワイヤの寿命を延長するものであって、シーブを通過するときの繰り返し曲げに起因した寿命劣化を回避することついては何も言及されていない。

本発明の課題は、シーブを通過するときの曲げや摺動によるワイヤロープのダメージを極力軽減して、その寿命を延長するのに有効なクレーンの巻き上げ装置を提案するところにある。

本発明は、重量が４０トン以上の重量物を、該重量物の吊り下げ用フックを介して吊り下げ移動するのに使用するクレーンにおいて、該重量物の吊り下げ用フックに直結する下部シーブ（動滑車）と、この下部シーブの上方に配置される架台に設けられた上部シーブ（固定滑車）と、該下部シーブおよび該上部シーブの相互間に巻き回され該下部シーブに一方の固定端を有し該架台に設置された回転ドラムに他方の固定端を有するワイヤロープとを備え、該下部シーブおよび該上部シーブの相互間に巻き回されたワイヤロープを回転ドラムを介して巻き取り、繰り出すことによって該下部シーブを重量物の吊り下げ用フックとともに昇降移動させるクレーンの巻き上げ装置であって、
前記下部シーブまたは前記上部シーブは、他方のシーブの１．１〜１．３倍の径を有するものとすることにより前記ワイヤロープの寿命の延長を図ることを特徴とするクレーンの巻き上げ装置である。

上記の構成からなるクレーンの巻き上げ装置においては、前記下部シーブ、前記上部シーブは、いずれにおいてもその径と前記ワイヤロープの径との比が、３０〜４０であることが課題解決のための具体的手段として好ましい。

本発明の巻き上げ装置によれば、該巻き上げ装置を構成する下部シーブまたは上部シーブは、他方のシーブの１．１〜１．３倍の径を有するもので構成したため、下部シーブ、上部シーブに巻き掛けられたワイヤロープの曲げ度合い（湾曲度合い）を小さくすることができる。その結果、ワイヤロープへ及ぼす曲げ応力の影響を緩和し得る。

また、本発明の巻き上げ装置によれば、下部シーブ、上部シーブは、いずれにおいてもその径と前記ワイヤロープの径との比を、３０〜４０としたため、該ワイヤロープが下部シーブ、上部シーブを通過するときの曲げを小さくでき、その際に付加される曲げ応力を小さくすることが可能となる。

本発明にしたがうクレーンの巻き上げ装置の構成を模式的に示した図である。 下部シーブ、上部シーブにワイヤロープが巻き掛けられた状態を模式的に示した図である。 下部シーブが上部シーブに最も近接した状態を示した図である。 シーブの要部断面を拡大して示した図である。 従来のクレーンの巻き上げ装置の構成を模式的に示した図である。 ワイヤロープの寿命延長倍率と径アップ比（Ｄ_１／Ｄ）の関係を示した図である。

以下、本発明を図面を用いてより具体的に説明する。
図１は、本発明に従うクレーンの巻き上げ装置の実施の形態を模式的に示した図である。上部シーブ、下部シーブの設置個数は、巻き上げ装置の吊り下げ要領に応じて増減するが、ここでは、単一の下部シーブと単一の上部シーブが備えつけられた構成からなる巻き上げ装置を例として示してある。

本発明に従うクレーンの巻き上げ装置は、駆動源６により回転ドラム７を適宜、正回転、逆回転させてワイヤロープ８を該回転ドラム７に巻き取るか、あるいは該回転ドラム7から繰り出すことによって下部シーブ２をフック１とともに昇降移動させるものであり、巻き上げ装置の基本構造については従来のもと変わるところはない。

しかし、下部シーブ２、上部シーブ３は、そのいずれか一方が、他方のシーブの１．１〜１．３倍の径に設定されている。ここに、下部シーブ２、上部シーブ３につき、そのいずれか一方の径が、他方のシーブの径の１．１倍未満では、ワイヤロープ８の負担の軽減を図るのは困難でありその寿命延長効果は少ない。一方、１．３倍を超えると、図２に示すように、ワイヤロープ８の傾斜角度θ（傾斜角度θとは、床面に平行な直線に直交する向きの直線を垂直線Ｐとした場合に、この垂直線Ｐとワイヤロープ８とのなす角度をいう）が大きくなり、これによりやはりワイヤロープ８の曲げ度合いが大きくなってその寿命に影響を与えることになる。下部シーブ２、上部シーブ３は、そのいずれか一方を、他方のシーブの１．１〜１．３倍の径に設定することにより、ワイヤロープ８の曲げによる寿命への影響を軽減することができる。

本発明においては、下部シーブ２の径を上部シーブ３の１．１〜１．３倍とするか、あるいは、上部シーブ３の径を下部シーブ２の径の１．１〜１．３倍とすることができるが、稼働している既設のクレーンの改造を最小限に留めてそれにかかるコストの軽減を図る観点から下部シーブ２の径を上部シーブ３の１．１〜１．３倍とするのが好ましい。すなわち、新設のクレーンについては、当初からシーブの径を適正に設定しておくことができるため、とくに問題はない。しかし、稼働している既設のクレーンのワイヤロープの寿命延長を図るためにシーブ径のサイズをアップする場合において、とくに、上部シーブ３を対象とする場合にあってはクラブ本体（クラブ本体とは、巻き上げ装置および横行装置を備えた機械構造体であり、それぞれを駆動させるためのモーター、減速機、ドラム、上部シーブ等、多くの機器が配置されている）との干渉、取り合いの関係から下部シーブ２を改造する場合に比較して大掛かりな改造が余儀なくされ、また、それにかかるコストの上昇も避けられない不利があるからである。シーブの改造等については、設備との取り合いや干渉等を考慮し、改造し易いほうを選択してワイヤロープの寿命延長を図るのが好ましい。

図３は、下部シーブ２、上部シーブ３においてワイヤロープ８が巻き掛けられた状態を模式的に示した図である。

下部シーブ２の径（ＰＣＤ）をＤ_１とし、上部シーブ３の径をＤ、ワイヤロープ８の径をｄとした場合において、下部シーブ２の径Ｄ_１、上部シーブ３の径Ｄは、いずれにおいてもその径Ｄ、Ｄ_１とワイヤロープ８の径ｄとの比（Ｄ_１／ｄ、Ｄ／ｄ）を３０〜４０とするのがよく、これにより、ワイヤロープ８が下部シーブ２、上部シーブ３を通過するときの曲げを小さくすることができる。なお、Ｄ_１／ｄ、Ｄ／ｄの上限値を４０としたが、この値を超えても曲げに起因したワイヤロープの寿命劣化の改善効果が飽和状態に達するからである。

下部シーブ２が吊り下げ用フック１とともに上昇し、上部シーブ３に最接近した状態において、ワイヤロープ８の傾斜角度θが３°を超えると、その際に付加される曲げ応力の影響によりワイヤロープ８の寿命が著しく劣化することが懸念される（重量物を吊り下げて搬送する場合、下部シーブ２を上部シーブ３に最接近させた状態にすることが多い）。このため、本発明においては、ワイヤロープ８の傾斜角度θについては３°以下とするのが好ましい。

下部シーブ２、上部シーブ３は、通常、金属材料（鋳物）から構成されているが、これら下部シーブ２、上部シーブ３にワイヤロープ８が巻き掛けられると、その相互間での摺動によりワイヤロープ８が摩耗するとともに、シーブの巻き掛け部位における摩耗も避けられない。

図４は、シーブの要部断面を拡大して示した図である。下部シーブ２、上部シーブ３の、ワイヤロープ８が巻き掛け部位（受け部）に樹脂製の受け部９を設けておくことより、ワイヤロープ８の寿命のより一層の延長が可能となる。

樹脂製の受け部９を設けたシーブにおいては、受け部９が摩耗した場合にその取替えによりシーブ本体そのものについては再利用することが可能であり、設備にかかるコストの低減を図ることができる利点がある。

受け部９を構成する樹脂としては、
密度ｇ／ｃｍ^３：１．１〜１．２、
引張強さ（Ｎ／ｍｍ^２）：８０〜１００、
弾性率（常温）（Ｎ／ｍｍ^２）：３０００〜４０００、
曲げ強度（Ｎ／ｍｍ^２）：１００〜１５０、
融点（℃）：２００〜２５０、
吸水率（２３℃）：０．５〜１．５、
のポリアミド系樹脂（ナイロン等）が適用できる。

下部シーブ、上部シーブおよびそれらに巻き掛けられるワイヤロープについてその径を種々変更して巻き上げ装置を構成し、この巻上げ装置を備えたクレーンにより重量３２０トンの重量物（溶銑を収容したレードル）を吊り下げ保持して運搬する操業（３２０トンクレーン）を繰り返して実施してワイヤロープの取替えに至るまでにどの程度の時間（期間）がかかるかについての調査を行った。

また、この実施例では、重量４５トンのスクラップをリフト用マグネットで吸着させて吊り下げ保持して運搬する操業（４５トンクレーン）、さらに、重量４０トンのコイルを電動リフターで吊り下げて運搬する操業（４０トンクレーン）を繰り返し実施してワイヤロープの取替えに至るまでにどの程度の時間（期間）がかかるかについての調査も併せておこなった。その結果を表１、図６に示す。

表１、図６より、３２０トンの重量物を運搬する操業では、現状のクレーンでは、ワイヤロープの使用期間が３．２ヶ月であったのに対して変更後はその使用期間が４．２ヶ月となり、ワイヤロープの寿命が１．３倍程度延長された。

また、４５トンの重量物を運搬する操業では、現状では、１．１ヶ月であったのに対して変更後は、２．０ヶ月となり１．８倍程度寿命が延長され、さらに、４０トンの重量物を運搬する操業では、現状では３．０ヶ月であったのに対して変更後は５．５ヶ月であり、１．８倍程度寿命が延長された。この結果、本発明に従う巻き上げ装置においては、従来の巻き上げ装置（現状の巻き上げ装置）に比較してワイヤロープの使用時間を１．３〜２．０倍程度延長できることが確認された。

本発明によれば、摩耗や湾曲に伴う劣化を回避してワイヤロープの使用寿命をより一層延長できるクレーンの巻き上げ装置が提供できる。

１ フック
２ 下部シーブ
３ 上部シーブ
４ 架台
５ 減速機
６ 駆動源
７ 回転ドラム
８ ワイヤロープ

Claims (2)

1. 重量が４０トン以上の重量物を、該重量物の吊り下げ用フックを介して吊り下げ移動するのに使用するクレーンにおいて、該重量物の吊り下げ用フックに直結する下部シーブと、この下部シーブの上方に配置される架台に設けられた上部シーブと、該下部シーブおよび該上部シーブの相互間に巻き回され該下部シーブに一方の固定端を有し該架台に設置された回転ドラムに他方の固定端を有するワイヤロープとを備え、該下部シーブおよび該上部シーブの相互間に巻き回されたワイヤロープを回転ドラムを介して巻き取り、繰り出すことによって該下部シーブを重量物の吊り下げ用フックとともに昇降移動させるクレーンの巻き上げ装置であって、
   前記下部シーブまたは前記上部シーブは、他方のシーブの１．１〜１．３倍の径を有するものとすることにより前記ワイヤロープの寿命の延長を図ることを特徴とするクレーンの巻き上げ装置。
2. 前記下部シーブ、前記上部シーブは、いずれにおいてもその径と前記ワイヤロープの径との比が、３０〜４０であることを特徴とする請求項１に記載したクレーンの巻き上げ装置。

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