JP4010466B2 - 重量物用ジャッキ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大型発・変電機、大型産業機械、化学プラント機械などの据付け工事、車両への積め込み作業などに使用される５００ｔｏｎクラスの重量物用ジャッキ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の重量物用ジャッキ装置は、図８に示すように、所定間隔をもって平行に設置されたレール１１、１１の上に、それぞれ台車１０、１０が車輪１２、１２によって移動可能に載せられ、前記台車１０、１０には、それぞれ垂直方向に伸縮する多段の油圧シリンダ１３、１３が４本ずつ設けられ、これらの油圧シリンダ１３、１３の上端部が載台１４で連結され、全体をツインタワーとしたものである。
【０００３】
このような重量物用ジャッキ装置において、多段の油圧シリンダ１３を全て縮めて載台１４を下方位置へ下げ、載台１４に重量物を吊り下げ、または、その上に載せ、油圧により油圧シリンダ１３を押し上げると、例えば、油圧シリンダ１３の１段目で５００ｔｏｎ、２段目で４００ｔｏｎ、３段目で３００ｔｏｎなどの重量物が吊りさげられ、または、押し上げられ、その状態で移動する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような重量物用ジャッキ装置は、押し上げには十分であるが、わが国のような地震の発生する国では、耐水平震度の安全基準上問題があった。このような従来装置の問題点を以下に考察する。
【０００５】
１．従来装置の全体構想の認識
（１）水平力に対する応答
以上のようなツインタワー方式が、水平力に弱いという理由を図９により説明する。
図９において、４本の油圧シリンダ１３に垂直荷重４Ｖと水平力４Ｈが働くものとすると、各油圧シリンダ１３には、軸力Ｓ、剪断力（ここでは無視）および曲げモーメントＭが発生し、各台車１０には、垂直反力Ｒ、水平反力Ｈｒおよび転倒モーメントが発生する。
【０００６】
▲１▼油圧シリンダ１３
多段の油圧シリンダ１３の重複部には、曲げモーメントを伝達するために格間剪断力Ｆが発生する。この剪断力は、Ｆ＝Ｍ÷ｌで表わされ、重複長さｌが短いほど大きく、これを支える部位は、一方は補強リングであるが、他方は、油圧シリンダ１３のパイプだけなので問題になる。油圧シリンダ１３の上昇が、エンドストップまで達しているとすれば、円環に大きな集中荷重を掛けたに等しく、脆弱である。
【０００７】
▲２▼台車１０
ここで、Ｒｍｉｎ≧０、すなわち、Ｖ−９．４４Ｈ≧０とすると、
Ｈ≦Ｖ÷９．４４＝０．１０５９Ｖとなり、１０％の水平力が作用すると、一方の車輪は浮き上がり直前となり、他方の車輪の反力が２倍となり、転倒するおそれがある。これも、実際は、ＶやＨは、不均等に作用するから、これより少ない値、場合によっては、５％以下でも転倒するおそれがある。
【０００８】
なお、実際は、油圧シリンダ１３と台車１０の自重分が車輪１２に作用するから、それだけが余裕となる。
この全体構造系について、図９では、あたかも地上が固定点であり、油圧シリンダ１３と載台１４がピン結合で載っているかのように見えるが、重複部の格間剪断力で油圧シリンダ１３がつぶれるか、転倒モーメントにより台車１０の車輪１２が０圧になった途端に構造系が成立しなくなり、倒壊するおそれがある。
【０００９】
（２）荷重の不均等性に対する配慮
油圧のばらつきは無視できるとしても、片側４本の油圧シリンダ１３の摩擦抵抗は、エコライズ機能を備えていない以上、相当量を見込まなければならない。また、走行装置については、台車１０が１台につき８個の車輪１２を固定的に取り付けている上、レール１１は、通常のフレームワークの一体型に近く、２〜４倍の不均等荷重が発生する。
【００１０】
（３）最終評価
応力的には特に問題がないような印象を与えるが、実際は少ない水平荷重で転倒する危険がある。
【００１１】
２．従来装置の応力度検算
（１）検算内容
検算内容の算定には、軸応力、周辺応力の他に、軸直角応力（油圧）や剪断応力も含めるべきである。
【００１２】
（２）構造規格の適用条件
本装置における強度は、「常時（使用時）」と「地震時」で決定される。
▲１▼常時（使用時）
作用荷重は、つぎの組み合わせによる。この場合の許容応力度比は、１．００であり、詳細検算を必要とする。
ａ）死荷重（自重） Ｄ
ｂ）活荷重（上載荷重） Ｌ
なお、Ｄ＋Ｌ＝Ｖである。
ｃ）垂直動荷重 ＩＶ（＝ｋ1Ｖ）
ｄ）水平動荷重 ＩＨ（＝ｋ2Ｈ）
ｅ）風荷重 Ｗ
【００１３】
この中で、垂直動荷重ＩＶは、レール継ぎ目通過時に発生し、係数ｋ1＝０．１０を見込み、また、水平動荷重ＩＨは、起動時は電動機の種類により、ｋ2＝０．１０〜０．２０、走行時は上載荷重の揺動で、ｋ2＝０．０５〜０．１０程度を見込む。風荷重Ｗは、本装置では自体に作用する量は前記水平動荷重に比べごくわずかで、上載物の風荷重をどう設定するかが支配する。また、熱荷重（温度変化の影響）は、車輪１２や油圧シリンダ１３の固定部に適当なガタを設けた場合は考慮しなくてもよい。適当なガタがないと、強度以前の問題としてロックされ作動しない。
【００１４】
▲２▼地震時
作用荷重は、つぎの組み合わせによる。この場合の許容応力度比は、１．３０であり、詳細検算を必要とする。
ａ）死荷重（自重） Ｄ
ｂ）活荷重（上載荷重） Ｌ
ｃ）地震荷重 ＥＱ
この中で、地震荷重ＥＱは、通常０．２０としている。
【００１５】
▲３▼暴風時
作用荷重は、つぎの組み合わせによる。この場合の許容応力度比は、１．３０であり、地震荷重を下回る。
ａ）死荷重（自重） Ｄ
ｂ）活荷重（上載荷重） Ｌ
ｃ）暴風荷重 ＷＷ
【００１６】
（３）検算応力度の種類
各部品の各部位には、荷重の組み合わせと、部品に生じる作用力の種類により複雑な応力度が発生する。これを正確に解き、かつ、正確に合成させないと、実応力度が求められない。
具体例として、図１０を挙げて説明する。なお、Ｖには、Ｄ、Ｌ、ＩＶが含まれ、Ｈには、ＩＨ、Ｗ、ＷＷ、ＥＱなどが含まれる。
図１０において、
Ｖ：垂直荷重、Ｈ：水平荷重、Ｈr：環状半力、ｈ1：作用高さ、ｈ2：作用高さ、ｒ：作用距離、ａ：上載高さ、ｂ：重複位置、ｃ：重複位置、ｄ：基部高さ、である。
【００１７】
▲１▼台車１０固定部の油圧シリンダ１３（および溶接継ぎ手）
σx＝油圧×内面積÷Ａd±Ｈ×ｈ2÷Ｚd
ただし、Ａd：油圧シリンダ１３断面積、Ｚd：油圧シリンダ１３断面係数
σy＝油圧で発生するフープテンション
σz＝油圧
τ＝Ｔ÷Ａd
σmaxおよびτmax→以上のσx、σy、σz、τから算定する。
【００１８】
▲２▼重複部ｃ点の油圧シリンダ１３
重複部ｃ点の油圧シリンダ１３には、▲１▼と同様に算定したσx、σy、σz、τが発生する他、重複部の格間曲げモーメントの影響が加算される。
ａ）重複部の格間曲げモーメント
Ｍr＝Ｍb＝Ｈ×ｈ1
ｂ）環状半力
Ｈr＝Ｍr÷ｒ＝Ｈ×ｈ1÷ｒ
ｃ）環状半力応力度
σz’＝Ｈr÷第１の油圧シリンダ１３内径
τ’＝Ｈr÷Ａb
ｄ）σmaxおよびτmax→以上のσx、σy、σz、τ、σz、τ’から算定する。
【００１９】
▲３▼事例のまとめ
各部品の各部位には、以上の事例に示すような複雑な応力が発生するから、充分に検討すべきである。
【００２０】
▲４▼その他の部分
車軸、車輪、フレーム等については、σx、σy、τの３要素を必ず検算することにより、安全、かつ、最小の諸元を得ることができる。これを怠ると、危険部位を補完できる効果はないのが実状である。
【００２１】
３．総合評価
以上の検討結果で従来装置の問題点は、つぎの通りである。
（１）使用上の問題点
▲１▼地震に弱いこと。改造して使用するとしても、つぎの処置が必要である。
ａ）レール１１間隔を拡幅する。
ｂ）揚程を制限する。
ｃ）もやいロープを追従させて転倒防止を図る。
【００２２】
▲２▼足回りが不備なこと。
ａ）車輪１２には、不均衡荷重が加わっていると考えられること。
ｂ）台車１０の軸数を半減させるか、ボギー式にしないと、レール１１の製作、据付け精度が厄介であること。
ｃ）走行装置や油圧シリンダ１３の定着部の開放点検が困難で、使用中の故障に対応しにくいこと。
【００２３】
（２）製作時に予測される問題点
▲１▼載台１４〜油圧シリンダ１３〜台車１０のセット
載台１４〜油圧シリンダ１３〜台車１０のセットは、組立て後、油圧シリンダ１３〜台車１０間をロック（台車１０天端の押え金具で調整）すれば特に問題はない。ただし、台車１０の構造は、開放点検に向いていなく、メンテナンスアセスメント上、問題がある。
【００２４】
▲２▼台車１０とレール１１
前述の通り、１つの台車１０に、８個の車輪を固定取付けすると、精密レール１１（路面を機械加工）でも不均等係数は、２〜３倍におよぶ。さらに、通常の軌条桁では、８個中３個（負担荷重は５０％＋２５％＋２５％）だけが有効である。このことは、天井走行クレーンのように、中間ガーダーが比較的捩じれ易いものですら、両端の走行クラブは、各２輪、合計４輪されていることからも容易に理解できる。
【００２５】
本発明は、安全性、特に耐震性にすぐれ、しかも経済的で、使い勝手のよい重量物用ジャッキ装置を提供することを目的とするものである。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、移動台車に、油圧シリンダを介して載台を連結し、前記油圧シリンダの伸縮により載台の重量物を昇降するようにした重量物用ジャッキ装置において、前記台車と載台との間に、２本を１対として３角トラスを構成するための油圧シリンダを、少なくとも４対取付け、これら少なくとも４対のうちのいずれかの対をなす２本の油圧シリンダのうちの少なくともいずれか一方の油圧シリンダの方向と、他のいずれかの対をなす２本の油圧シリンダのうちの少なくともいずれか一方の油圧シリンダの方向とが平面から見て互いに略直交するように配置され、かつ、この複数対の油圧シリンダが平面的に点対称又は線対称となるように配置し、３角トラスは、上方に広がる３角、下方に広がる３角、途中で交差する３角のうちの１または２以上の組み合わせからなることを特徴とする重量物用ジャッキ装置である。
【００２７】
以上のように構成したので、水平力に対して強くなり、地震の多いところでも安全である。３角トラスは、上方に広がる３角、下方に広がる３角、途中で交差する３角の１または２以上の組み合わせにより構成しただけなので、従来装置に比較して特に部品の追加を必要とせず、経済的な装置を提供できる。
揚程の制限が緩やかになり、機高の高いものを得ることができるとともに、もやいロープがなくとも転倒することがない。
走行装置や油圧シリンダ１３の定着部の開放点検が可能となり、使用中の故障に対応でき、使い勝手のよい重量物用ジャッキ装置を提供することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
本発明の基本的構想を従来装置と比較して説明する。
従来装置は、耐水平力性に問題があることは、前述の通りであるが、複雑な形式でこれを解決すると、不均等性を増し、逆効果になるので、安定・静定構造形式を挙げ、これについて検討する。
【００２９】
図１１は、従来装置の構造説明図であり、油圧シリンダ１３には、伸縮の自由度があり、軸方向には、「ばねを持った半静定系」となる。しかし、各油圧シリンダ１３の曲げ剛性は、セッテング時の内力が導入されているため、かなりの不均等性が発生する。したがって、水平力に対する不静定次数は、４または８である。
【００３０】
図１２は、従来装置のセッテング内力を除去するため、油圧シリンダ１３と台車１０の連結部および油圧シリンダ１３と載台１４の連結部に、鋼の拘束とは桁違いに弱いばね支承を入れ、半固定式としたものである。理論上は、４または８の不静定次数を持つが、重箱の隅なので、引っ包めて一定のばね定数とみなせば、不静定次数は１となる。
この形式は、不均等性が緩和された分だけ耐水平力性は向上するが、抜本的解決にはならない。
【００３１】
図１３は、従来装置における油圧シリンダ１３に曲げを生じさせないために、油圧シリンダ１３でトラスを構成したものである。この図１３における全ての油圧シリンダ１３は、伸縮の自由度を持っているから、安定、かつ、静定する。
問題点は、トラスのステイに相当するサブジャッキであって、交番水平力に対し片効きのため、一方のみ有効とするか、両方に有効とするためには、たすき掛けとしなければならない。
【００３２】
図１は、本発明の基本原理を示すもので、サブジャッキを省略し、主油圧シリンダ１３だけで３角トラスを組んだものである。油圧シリンダ１３の数は最小となり、製作・組立て面でも有効である。ただし、油圧シリンダ１３の取付け間隔が狭いと、水平力の抗力が過大になり成立しない。
台車１０の幅が広い場合には、図１の３角トラスを逆にし、台車１０に載せた形式とすることもできる。
【００３３】
図３は、図１に示した油圧シリンダ１３の取付け間隔を力学的に拡大したもので、食い違い配列としている。台車１０と載台１４における上下の取付け間隔を、図１における載台１４の取付け間隔と同一とすると、耐水平力は２倍に向上する。しかし、外観が奇異に感じられる上、昇降制御を誤ると斜めに昇降する危険がある。
【００３４】
図２は、図１に示した本発明の基本原理を具体化した実施例である。
この図２において、所定間隔をもって平行に第１のレール１１と第２のレール２１を設置し、これらの第１のレール１１と第２のレール２１の上に、それぞれ第１の台車１０と第２の台車２０が第１の車輪１２と第２の車輪２２によって移動可能に載せられている。
前記第１の台車１０と第２の台車２０には、それぞれ２本１対で３角トラスを組んだ多段の第１の油圧シリンダ１３と第２の油圧シリンダ２３が２対ずつ台車側ヒンジ１５と台車側ヒンジ２５によって取り付けられている。前記第１の油圧シリンダ１３と第２の油圧シリンダ２３の上端部は、載台側ヒンジ１６と載台側ヒンジ２６にて載台１４で連結され、全体でツインタワーを構成している。
【００３５】
前記第１の油圧シリンダ１３は、油圧シリンダ１３ａと１３ｂによって、１対の３角トラスを組み、油圧シリンダ１３ｃと１３ｄによって、１対の３角トラスを組んでいる。すなわち、これら油圧シリンダ１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄは、その下端の台車側ヒンジ１５が第１の台車１０の移動方向と同一方向の略中央位置に一直線上に配置され、また、油圧シリンダ１３ａの上端の載台側ヒンジ１６が第１の台車１０の移動方向に対して約４５度の角度をもって連結され、油圧シリンダ１３ｂの上端の載台側ヒンジ１６が油圧シリンダ１３ａに対して略１８０度逆方向に配置されている。油圧シリンダ１３ｃと１３ｄの対についても同様であるが、油圧シリンダ１３ａと１３ｂの対と、油圧シリンダ１３ｃと１３ｄの対は、互いに略９０度の角度をもって配置されている。
【００３６】
前記第２の油圧シリンダ２３についても、油圧シリンダ２３ａと２３ｂによって、１対の３角トラスを組み、油圧シリンダ２３ｃと２３ｄによって、１対の３角トラスを組んでいるが、ツインタワーを構成したときの中心点Ｐを中心として、第１の油圧シリンダ１３ａと第２の油圧シリンダ２３ｄ、第１の油圧シリンダ１３ｂと第２の油圧シリンダ２３ｃ、第１の油圧シリンダ１３ｃと第２の油圧シリンダ２３ｂ、第１の油圧シリンダ１３ｄと第２の油圧シリンダ２３ａが、それぞれ点対称の位置に配置されている。
【００３７】
図４は、図３に示した本発明の基本原理の具体的実施例である。
この図４において、３角トラスの取付け間隔を力学的に拡大するため、第１の油圧シリンダ１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄの下端の各台車側ヒンジ１５および第２の油圧シリンダ２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄの下端の各台車側ヒンジ２５は、それぞれ第１の台車１０と第２の台車２０に、その移動方向に対して食い違い配列としている。点Ｐを中心として、第１の油圧シリンダ１３ａと第２の油圧シリンダ２３ｄ、第１の油圧シリンダ１３ｂと第２の油圧シリンダ２３ｃ、第１の油圧シリンダ１３ｃと第２の油圧シリンダ２３ｂ、第１の油圧シリンダ１３ｄと第２の油圧シリンダ２３ａが、それぞれ点対称の位置に配置されていること、その他の構成は、図２と同様である。
【００３８】
図２および図４において、一方の群では、油圧シリンダ１３ａと１３ｂからなる３角トラスと、油圧シリンダ１３ｃと１３ｄからなる３角トラスが、互いに略９０度の角度をもって配置されていることによって、油圧シリンダ１３ａと１３ｄがハ字形に配置され、油圧シリンダ１３ｂと１３ｃがハ字形に配置されており、また、他方の群の油圧シリンダ２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄについても同様である。
しかし、台車１０、２０の長さをできるだけ短くする必要がある場合には、図５に示すように、一方の群の油圧シリンダ１３ａと１３ｂからなる３角トラスと、１３ｃと１３ｄからなる３角トラスがすべて同一方向となるように配置し、また、他方の群については、一方の群と同様にすべて同一方向で、かつ、一方の群と略９０度の角度をもって配置することにより、図５（ａ）からも明らかなように、平面的に点Ｐを通る線対称の位置に配置し、油圧シリンダ１３ａと２３ａ、１３ｂと２３ｂ、１３ｃと２３ｃ、１３ｄと２３ｄがそれぞれハ字形となるようにするとともに、図５（ｂ）の側面図側から見て、油圧シリンダ１３ｂと１３ｃ、２３ｂと２３ｃが互いに交差するように配置する。このような構成とすることによって、台車１０、２０の長さを図２および図４に比較して約半分の長さにすることができる。
【００３９】
図２および図４では、対をなす３角トラスは、第１の台車１０および第２の台車２０の移動方向に対し、略４５度の角度で配置したが、図６に示すように、対をなす３角トラスの一方を移動方向に一致させ、他方を直角に配置するようにしてもよい。また、２対のうちの一方の対を直角以外とし、他方の対を直角としてもよく、要するに点Ｐを中心にして点対称に配置されていればよい。
【００４０】
以上の実施例では、一方の第１の台車１０に２対をセットし、他方の第２の台車２０にも２対をセットしたが、第１の台車１０と第２の台車２０の長さが十分長いときには、図７に示すように、それぞれ２対の倍数ずつセットするようにしてもよく、この場合も点Ｐを中心にして点対称に配置すればよい。
【００４１】
以上の実施例では、３角トラスが、第１の台車１０、第２の台車２０側から載台１４側へ広がるようにしたが、これに限られるものではなく、第１の台車１０、第２の台車２０、載台１４が充分広い場合には、３角トラスを逆に載台１４側から第１の台車１０、第２の台車２０側へ広がるようにしてもよいし、また、第１の台車１０、第２の台車２０側から載台１４側へ広がる３角トラスと、逆に載台１４側から第１の台車１０、第２の台車２０側へ広がる３角トラスの組み合わせとすることもでき、この場合も点Ｐを中心にして点対称に配置すればよい。
【００４２】
以上の実施例では、所定間隔をもって平行に設置された第１のレール１１と第２のレール２１の上に、それぞれ第１の台車１０と第２の台車２０を移動可能に載せ、これらの第１の台車１０と第２の台車２０に、それぞれ３角トラスを設け、その上端部を載台１４で連結して、全体をツインタワーとした。すなわち、２台の第１の台車１０と第２の台車２０の２台を有する場合について説明した。
しかし、これに限られるものではなく、幅の広い１台の台車１０に、点Ｐを中心にして点対称となるように４対または４対の倍数の油圧シリンダ１３を配置してもよい。
【００４３】
【発明の効果】
本発明は、以上のように、台車１０と載台１４との間に、２本を１対として３角トラスを構成するための油圧シリンダ１３を、少なくとも４対取付け、これら少なくとも４対のうちのいずれかの対をなす２本の油圧シリンダのうちの少なくともいずれか一方の油圧シリンダの方向と、他のいずれかの対をなす２本の油圧シリンダのうちの少なくともいずれか一方の油圧シリンダの方向とが平面から見て互いに略直交するように配置され、かつ、この複数対の油圧シリンダ１３が平面的に点対称又は線対称となるように配置したので、全方向の水平力に対して強くなり、地震の多いところでも安全である。
【００４４】
油圧シリンダ１３にて上方に広がる３角、下方に広がる３角、途中で交差する３角の１または２以上の組み合わせからなる３角トラスを構成しただけなので、従来装置に比較して特に部品の追加を必要とせず、経済的な装置を提供できる。揚程の制限が緩やかになり、機高の高いものを得ることができるとともに、もやいロープがなくとも転倒することがない。
走行装置や油圧シリンダ１３の定着部の開放点検が可能となり、使用中の故障に対応でき、使い勝手のよい重量物用ジャッキ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による重量物用ジャッキ装置の第１実施例の原理図である。
【図２】図１の具体的実施例を示すもので、（ａ）は、平面図、（ｂ）は、側面図、（ｃ）は、正面図である。
【図３】本発明による重量物用ジャッキ装置の第２実施例の原理図である。
【図４】図３の具体的実施例を示すもので、（ａ）は、平面図、（ｂ）は、側面図、（ｃ）は、正面図である。
【図５】本発明による重量物用ジャッキ装置の第３実施例の説明図である。
【図６】本発明による重量物用ジャッキ装置の第４実施例の説明図である。
【図７】本発明による重量物用ジャッキ装置の第５実施例の説明図である。
【図８】従来の重量物用ジャッキ装置の斜視図である。
【図９】図８に示した従来の重量物用ジャッキ装置の作用説明図である。
【図１０】油圧シリンダ１３の作用説明図である。
【図１１】図８に示した従来の重量物用ジャッキ装置の構造説明図である。
【図１２】図８に示した従来の重量物用ジャッキ装置を一部改良した場合の構造説明図である。
【図１３】図８に示した従来の重量物用ジャッキ装置に可動サブジャッキを付加した場合の構造説明図である。
【符号の説明】
１０…第１の台車、１１…第１のレール、１２…第１の車輪、１３…第１の油圧シリンダ、１４…載台、１５…台車側ヒンジ、１６…載台側ヒンジ、２０…第２の台車、２１…第２のレール、２２…第２の車輪、２３…第２の油圧シリンダ、２５…台車側ヒンジ、２６…載台側ヒンジ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、大型発・変電機、大型産業機械、化学プラント機械などの据付け工事、車両への積め込み作業などに使用される５００ｔｏｎクラスの重量物用ジャッキ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の重量物用ジャッキ装置は、図８に示すように、所定間隔をもって平行に設置されたレール１１、１１の上に、それぞれ台車１０、１０が車輪１２、１２によって移動可能に載せられ、前記台車１０、１０には、それぞれ垂直方向に伸縮する多段の油圧シリンダ１３、１３が４本ずつ設けられ、これらの油圧シリンダ１３、１３の上端部が載台１４で連結され、全体をツインタワーとしたものである。
【０００３】
このような重量物用ジャッキ装置において、多段の油圧シリンダ１３を全て縮めて載台１４を下方位置へ下げ、載台１４に重量物を吊り下げ、または、その上に載せ、油圧により油圧シリンダ１３を押し上げると、例えば、油圧シリンダ１３の１段目で５００ｔｏｎ、２段目で４００ｔｏｎ、３段目で３００ｔｏｎなどの重量物が吊りさげられ、または、押し上げられ、その状態で移動する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような重量物用ジャッキ装置は、押し上げには十分であるが、わが国のような地震の発生する国では、耐水平震度の安全基準上問題があった。このような従来装置の問題点を以下に考察する。
【０００５】
１．従来装置の全体構想の認識
（１）水平力に対する応答
以上のようなツインタワー方式が、水平力に弱いという理由を図９により説明する。
図９において、４本の油圧シリンダ１３に垂直荷重４Ｖと水平力４Ｈが働くものとすると、各油圧シリンダ１３には、軸力Ｓ、剪断力（ここでは無視）および曲げモーメントＭが発生し、各台車１０には、垂直反力Ｒ、水平反力Ｈｒおよび転倒モーメントが発生する。
【０００６】
▲１▼油圧シリンダ１３
【０００７】
▲２▼台車１０
Ｈ≦Ｖ÷９．４４＝０．１０５９Ｖとなり、１０％の水平力が作用すると、一方の車輪は浮き上がり直前となり、他方の車輪の反力が２倍となり、転倒するおそれがある。これも、実際は、ＶやＨは、不均等に作用するから、これより少ない値、場合によっては、５％以下でも転倒するおそれがある。
【０００８】
なお、実際は、油圧シリンダ１３と台車１０の自重分が車輪１２に作用するから、それだけが余裕となる。
この全体構造系について、図９では、あたかも地上が固定点であり、油圧シリンダ１３と載台１４がピン結合で載っているかのように見えるが、重複部の格間剪断力で油圧シリンダ１３がつぶれるか、転倒モーメントにより台車１０の車輪１２が０圧になった途端に構造系が成立しなくなり、倒壊するおそれがある。
【０００９】
（２）荷重の不均等性に対する配慮
油圧のばらつきは無視できるとしても、片側４本の油圧シリンダ１３の摩擦抵抗は、エコライズ機能を備えていない以上、相当量を見込まなければならない。また、走行装置については、台車１０が１台につき８個の車輪１２を固定的に取り付けている上、レール１１は、通常のフレームワークの一体型に近く、２〜４倍の不均等荷重が発生する。
【００１０】
（３）最終評価
応力的には特に問題がないような印象を与えるが、実際は少ない水平荷重で転倒する危険がある。
【００１１】
２．従来装置の応力度検算
（１）検算内容
検算内容の算定には、軸応力、周辺応力の他に、軸直角応力（油圧）や剪断応力も含めるべきである。
【００１２】
（２）構造規格の適用条件
本装置における強度は、「常時（使用時）」と「地震時」で決定される。
▲１▼常時（使用時）
作用荷重は、つぎの組み合わせによる。この場合の許容応力度比は、１．００であり、詳細検算を必要とする。
ａ）死荷重（自重） Ｄ
ｂ）活荷重（上載荷重） Ｌ
なお、Ｄ＋Ｌ＝Ｖである。
ｃ）垂直動荷重 ＩＶ（＝ｋ1Ｖ）
ｄ）水平動荷重 ＩＨ（＝ｋ2Ｈ）
ｅ）風荷重 Ｗ
【００１３】
この中で、垂直動荷重ＩＶは、レール継ぎ目通過時に発生し、係数ｋ1＝０．１０を見込み、また、水平動荷重ＩＨは、起動時は電動機の種類により、ｋ2＝０．１０〜０．２０、走行時は上載荷重の揺動で、ｋ2＝０．０５〜０．１０程度を見込む。風荷重Ｗは、本装置では自体に作用する量は前記水平動荷重に比べごくわずかで、上載物の風荷重をどう設定するかが支配する。また、熱荷重（温度変化の影響）は、車輪１２や油圧シリンダ１３の固定部に適当なガタを設けた場合は考慮しなくてもよい。適当なガタがないと、強度以前の問題としてロックされ作動しない。
【００１４】
▲２▼地震時
作用荷重は、つぎの組み合わせによる。この場合の許容応力度比は、１．３０であり、詳細検算を必要とする。
ａ）死荷重（自重） Ｄ
ｂ）活荷重（上載荷重） Ｌ
ｃ）地震荷重 ＥＱ
この中で、地震荷重ＥＱは、通常０．２０としている。
【００１５】
▲３▼暴風時
作用荷重は、つぎの組み合わせによる。この場合の許容応力度比は、１．３０であり、地震荷重を下回る。
ａ）死荷重（自重） Ｄ
ｂ）活荷重（上載荷重） Ｌ
ｃ）暴風荷重 ＷＷ
【００１６】
（３）検算応力度の種類
各部品の各部位には、荷重の組み合わせと、部品に生じる作用力の種類により複雑な応力度が発生する。これを正確に解き、かつ、正確に合成させないと、実応力度が求められない。
具体例として、図１０を挙げて説明する。なお、Ｖには、Ｄ、Ｌ、ＩＶが含まれ、Ｈには、ＩＨ、Ｗ、ＷＷ、ＥＱなどが含まれる。
図１０において、
Ｖ：垂直荷重、Ｈ：水平荷重、Ｈr：環状半力、ｈ1：作用高さ、ｈ2：作用高さ、ｒ：作用距離、ａ：上載高さ、ｂ：重複位置、ｃ：重複位置、ｄ：基部高さ、である。
【００１７】
▲１▼台車１０固定部の油圧シリンダ１３（および溶接継ぎ手）
σx＝油圧×内面積÷Ａd±Ｈ×ｈ2÷Ｚd
ただし、Ａd：油圧シリンダ１３断面積、Ｚd：油圧シリンダ１３断面係数
σy＝油圧で発生するフープテンション
σz＝油圧
τ＝Ｔ÷Ａd
σmaxおよびτmax→以上のσx、σy、σz、τから算定する。
【００１８】
▲２▼重複部ｃ点の油圧シリンダ１３
重複部ｃ点の油圧シリンダ１３には、▲１▼と同様に算定したσx、σy、σz、τが発生する他、重複部の格間曲げモーメントの影響が加算される。
ａ）重複部の格間曲げモーメント
Ｍr＝Ｍb＝Ｈ×ｈ1
ｂ）環状半力
Ｈr＝Ｍr÷ｒ＝Ｈ×ｈ1÷ｒ
ｃ）環状半力応力度
σz’＝Ｈr÷第１の油圧シリンダ１３内径
τ’＝Ｈr÷Ａb
ｄ）σmaxおよびτmax→以上のσx、σy、σz、τ、σz、τ’から算定する。
【００１９】
▲３▼事例のまとめ
各部品の各部位には、以上の事例に示すような複雑な応力が発生するから、充分に検討すべきである。
【００２０】
▲４▼その他の部分
車軸、車輪、フレーム等については、σx、σy、τの３要素を必ず検算することにより、安全、かつ、最小の諸元を得ることができる。これを怠ると、危険部位を補完できる効果はないのが実状である。
【００２１】
３．総合評価
以上の検討結果で従来装置の問題点は、つぎの通りである。
（１）使用上の問題点
▲１▼地震に弱いこと。改造して使用するとしても、つぎの処置が必要である。
ａ）レール１１間隔を拡幅する。
ｂ）揚程を制限する。
ｃ）もやいロープを追従させて転倒防止を図る。
【００２２】
▲２▼足回りが不備なこと。
ａ）車輪１２には、不均衡荷重が加わっていると考えられること。
ｂ）台車１０の軸数を半減させるか、ボギー式にしないと、レール１１の製作、据付け精度が厄介であること。
ｃ）走行装置や油圧シリンダ１３の定着部の開放点検が困難で、使用中の故障に対応しにくいこと。
【００２３】
（２）製作時に予測される問題点
▲１▼載台１４〜油圧シリンダ１３〜台車１０のセット
載台１４〜油圧シリンダ１３〜台車１０のセットは、組立て後、油圧シリンダ１３〜台車１０間をロック（台車１０天端の押え金具で調整）すれば特に問題はない。ただし、台車１０の構造は、開放点検に向いていなく、メンテナンスアセスメント上、問題がある。
【００２４】
▲２▼台車１０とレール１１
前述の通り、１つの台車１０に、８個の車輪を固定取付けすると、精密レール１１（路面を機械加工）でも不均等係数は、２〜３倍におよぶ。さらに、通常の軌条桁では、８個中３個（負担荷重は５０％＋２５％＋２５％）だけが有効である。このことは、天井走行クレーンのように、中間ガーダーが比較的捩じれ易いものですら、両端の走行クラブは、各２輪、合計４輪されていることからも容易に理解できる。
【００２５】
本発明は、安全性、特に耐震性にすぐれ、しかも経済的で、使い勝手のよい重量物用ジャッキ装置を提供することを目的とするものである。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、移動台車に、油圧シリンダを介して載台を連結し、前記油圧シリンダの伸縮により載台の重量物を昇降するようにした重量物用ジャッキ装置において、前記台車と載台との間に、２本を１対として３角トラスを構成するための油圧シリンダを、少なくとも４対取付け、これら少なくとも４対のうちのいずれかの対をなす２本の油圧シリンダのうちの少なくともいずれか一方の油圧シリンダの方向と、他のいずれかの対をなす２本の油圧シリンダのうちの少なくともいずれか一方の油圧シリンダの方向とが平面から見て互いに略直交するように配置され、かつ、この複数対の油圧シリンダが平面的に点対称又は線対称となるように配置し、３角トラスは、上方に広がる３角、下方に広がる３角、途中で交差する３角のうちの１または２以上の組み合わせからなることを特徴とする重量物用ジャッキ装置である。
【００２７】
以上のように構成したので、水平力に対して強くなり、地震の多いところでも安全である。３角トラスは、上方に広がる３角、下方に広がる３角、途中で交差する３角の１または２以上の組み合わせにより構成しただけなので、従来装置に比較して特に部品の追加を必要とせず、経済的な装置を提供できる。
揚程の制限が緩やかになり、機高の高いものを得ることができるとともに、もやいロープがなくとも転倒することがない。
走行装置や油圧シリンダ１３の定着部の開放点検が可能となり、使用中の故障に対応でき、使い勝手のよい重量物用ジャッキ装置を提供することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
本発明の基本的構想を従来装置と比較して説明する。
従来装置は、耐水平力性に問題があることは、前述の通りであるが、複雑な形式でこれを解決すると、不均等性を増し、逆効果になるので、安定・静定構造形式を挙げ、これについて検討する。
【００２９】
図１１は、従来装置の構造説明図であり、油圧シリンダ１３には、伸縮の自由度があり、軸方向には、「ばねを持った半静定系」となる。しかし、各油圧シリンダ１３の曲げ剛性は、セッテング時の内力が導入されているため、かなりの不均等性が発生する。したがって、水平力に対する不静定次数は、４または８である。
【００３０】
図１２は、従来装置のセッテング内力を除去するため、油圧シリンダ１３と台車１０の連結部および油圧シリンダ１３と載台１４の連結部に、鋼の拘束とは桁違いに弱いばね支承を入れ、半固定式としたものである。理論上は、４または８の不静定次数を持つが、重箱の隅なので、引っ包めて一定のばね定数とみなせば、不静定次数は１となる。
この形式は、不均等性が緩和された分だけ耐水平力性は向上するが、抜本的解決にはならない。
【００３１】
図１３は、従来装置における油圧シリンダ１３に曲げを生じさせないために、油圧シリンダ１３でトラスを構成したものである。この図１３における全ての油圧シリンダ１３は、伸縮の自由度を持っているから、安定、かつ、静定する。
問題点は、トラスのステイに相当するサブジャッキであって、交番水平力に対し片効きのため、一方のみ有効とするか、両方に有効とするためには、たすき掛けとしなければならない。
【００３２】
図１は、本発明の基本原理を示すもので、サブジャッキを省略し、主油圧シリンダ１３だけで３角トラスを組んだものである。油圧シリンダ１３の数は最小となり、製作・組立て面でも有効である。ただし、油圧シリンダ１３の取付け間隔が狭いと、水平力の抗力が過大になり成立しない。
台車１０の幅が広い場合には、図１の３角トラスを逆にし、台車１０に載せた形式とすることもできる。
【００３３】
図３は、図１に示した油圧シリンダ１３の取付け間隔を力学的に拡大したもので、食い違い配列としている。台車１０と載台１４における上下の取付け間隔を、図１における載台１４の取付け間隔と同一とすると、耐水平力は２倍に向上する。しかし、外観が奇異に感じられる上、昇降制御を誤ると斜めに昇降する危険がある。
【００３４】
図２は、図１に示した本発明の基本原理を具体化した実施例である。
この図２において、所定間隔をもって平行に第１のレール１１と第２のレール２１を設置し、これらの第１のレール１１と第２のレール２１の上に、それぞれ第１の台車１０と第２の台車２０が第１の車輪１２と第２の車輪２２によって移動可能に載せられている。
前記第１の台車１０と第２の台車２０には、それぞれ２本１対で３角トラスを組んだ多段の第１の油圧シリンダ１３と第２の油圧シリンダ２３が２対ずつ台車側ヒンジ１５と台車側ヒンジ２５によって取り付けられている。前記第１の油圧シリンダ１３と第２の油圧シリンダ２３の上端部は、載台側ヒンジ１６と載台側ヒンジ２６にて載台１４で連結され、全体でツインタワーを構成している。
【００３５】
前記第１の油圧シリンダ１３は、油圧シリンダ１３ａと１３ｂによって、１対の３角トラスを組み、油圧シリンダ１３ｃと１３ｄによって、１対の３角トラスを組んでいる。すなわち、これら油圧シリンダ１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄは、その下端の台車側ヒンジ１５が第１の台車１０の移動方向と同一方向の略中央位置に一直線上に配置され、また、油圧シリンダ１３ａの上端の載台側ヒンジ１６が第１の台車１０の移動方向に対して約４５度の角度をもって連結され、油圧シリンダ１３ｂの上端の載台側ヒンジ１６が油圧シリンダ１３ａに対して略１８０度逆方向に配置されている。油圧シリンダ１３ｃと１３ｄの対についても同様であるが、油圧シリンダ１３ａと１３ｂの対と、油圧シリンダ１３ｃと１３ｄの対は、互いに略９０度の角度をもって配置されている。
【００３６】
前記第２の油圧シリンダ２３についても、油圧シリンダ２３ａと２３ｂによって、１対の３角トラスを組み、油圧シリンダ２３ｃと２３ｄによって、１対の３角トラスを組んでいるが、ツインタワーを構成したときの中心点Ｐを中心として、第１の油圧シリンダ１３ａと第２の油圧シリンダ２３ｄ、第１の油圧シリンダ１３ｂと第２の油圧シリンダ２３ｃ、第１の油圧シリンダ１３ｃと第２の油圧シリンダ２３ｂ、第１の油圧シリンダ１３ｄと第２の油圧シリンダ２３ａが、それぞれ点対称の位置に配置されている。
【００３７】
図４は、図３に示した本発明の基本原理の具体的実施例である。
この図４において、３角トラスの取付け間隔を力学的に拡大するため、第１の油圧シリンダ１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄの下端の各台車側ヒンジ１５および第２の油圧シリンダ２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄの下端の各台車側ヒンジ２５は、それぞれ第１の台車１０と第２の台車２０に、その移動方向に対して食い違い配列としている。点Ｐを中心として、第１の油圧シリンダ１３ａと第２の油圧シリンダ２３ｄ、第１の油圧シリンダ１３ｂと第２の油圧シリンダ２３ｃ、第１の油圧シリンダ１３ｃと第２の油圧シリンダ２３ｂ、第１の油圧シリンダ１３ｄと第２の油圧シリンダ２３ａが、それぞれ点対称の位置に配置されていること、その他の構成は、図２と同様である。
【００３８】
図２および図４において、一方の群では、油圧シリンダ１３ａと１３ｂからなる３角トラスと、油圧シリンダ１３ｃと１３ｄからなる３角トラスが、互いに略９０度の角度をもって配置されていることによって、油圧シリンダ１３ａと１３ｄがハ字形に配置され、油圧シリンダ１３ｂと１３ｃがハ字形に配置されており、また、他方の群の油圧シリンダ２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄについても同様である。
しかし、台車１０、２０の長さをできるだけ短くする必要がある場合には、図５に示すように、一方の群の油圧シリンダ１３ａと１３ｂからなる３角トラスと、１３ｃと１３ｄからなる３角トラスがすべて同一方向となるように配置し、また、他方の群については、一方の群と同様にすべて同一方向で、かつ、一方の群と略９０度の角度をもって配置することにより、図５（ａ）からも明らかなように、平面的に点Ｐを通る線対称の位置に配置し、油圧シリンダ１３ａと２３ａ、１３ｂと２３ｂ、１３ｃと２３ｃ、１３ｄと２３ｄがそれぞれハ字形となるようにするとともに、図５（ｂ）の側面図側から見て、油圧シリンダ１３ｂと１３ｃ、２３ｂと２３ｃが互いに交差するように配置する。このような構成とすることによって、台車１０、２０の長さを図２および図４に比較して約半分の長さにすることができる。
【００３９】
図２および図４では、対をなす３角トラスは、第１の台車１０および第２の台車２０の移動方向に対し、略４５度の角度で配置したが、図６に示すように、対をなす３角トラスの一方を移動方向に一致させ、他方を直角に配置するようにしてもよい。また、２対のうちの一方の対を直角以外とし、他方の対を直角としてもよく、要するに点Ｐを中心にして点対称に配置されていればよい。
【００４０】
以上の実施例では、一方の第１の台車１０に２対をセットし、他方の第２の台車２０にも２対をセットしたが、第１の台車１０と第２の台車２０の長さが十分長いときには、図７に示すように、それぞれ２対の倍数ずつセットするようにしてもよく、この場合も点Ｐを中心にして点対称に配置すればよい。
【００４１】
以上の実施例では、３角トラスが、第１の台車１０、第２の台車２０側から載台１４側へ広がるようにしたが、これに限られるものではなく、第１の台車１０、第２の台車２０、載台１４が充分広い場合には、３角トラスを逆に載台１４側から第１の台車１０、第２の台車２０側へ広がるようにしてもよいし、また、第１の台車１０、第２の台車２０側から載台１４側へ広がる３角トラスと、逆に載台１４側から第１の台車１０、第２の台車２０側へ広がる３角トラスの組み合わせとすることもでき、この場合も点Ｐを中心にして点対称に配置すればよい。
【００４２】
以上の実施例では、所定間隔をもって平行に設置された第１のレール１１と第２のレール２１の上に、それぞれ第１の台車１０と第２の台車２０を移動可能に載せ、これらの第１の台車１０と第２の台車２０に、それぞれ３角トラスを設け、その上端部を載台１４で連結して、全体をツインタワーとした。すなわち、２台の第１の台車１０と第２の台車２０の２台を有する場合について説明した。
しかし、これに限られるものではなく、幅の広い１台の台車１０に、点Ｐを中心にして点対称となるように４対または４対の倍数の油圧シリンダ１３を配置してもよい。
【００４３】
【発明の効果】
本発明は、以上のように、台車１０と載台１４との間に、２本を１対として３角トラスを構成するための油圧シリンダ１３を、少なくとも４対取付け、これら少なくとも４対のうちのいずれかの対をなす２本の油圧シリンダのうちの少なくともいずれか一方の油圧シリンダの方向と、他のいずれかの対をなす２本の油圧シリンダのうちの少なくともいずれか一方の油圧シリンダの方向とが平面から見て互いに略直交するように配置され、かつ、この複数対の油圧シリンダ１３が平面的に点対称又は線対称となるように配置したので、全方向の水平力に対して強くなり、地震の多いところでも安全である。
【００４４】
油圧シリンダ１３にて上方に広がる３角、下方に広がる３角、途中で交差する３角の１または２以上の組み合わせからなる３角トラスを構成しただけなので、従来装置に比較して特に部品の追加を必要とせず、経済的な装置を提供できる。揚程の制限が緩やかになり、機高の高いものを得ることができるとともに、もやいロープがなくとも転倒することがない。
走行装置や油圧シリンダ１３の定着部の開放点検が可能となり、使用中の故障に対応でき、使い勝手のよい重量物用ジャッキ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による重量物用ジャッキ装置の第１実施例の原理図である。
【図２】図１の具体的実施例を示すもので、（ａ）は、平面図、（ｂ）は、側面図、（ｃ）は、正面図である。
【図３】本発明による重量物用ジャッキ装置の第２実施例の原理図である。
【図４】図３の具体的実施例を示すもので、（ａ）は、平面図、（ｂ）は、側面図、（ｃ）は、正面図である。
【図５】本発明による重量物用ジャッキ装置の第３実施例の説明図である。
【図６】本発明による重量物用ジャッキ装置の第４実施例の説明図である。
【図７】本発明による重量物用ジャッキ装置の第５実施例の説明図である。
【図８】従来の重量物用ジャッキ装置の斜視図である。
【図９】図８に示した従来の重量物用ジャッキ装置の作用説明図である。
【図１０】油圧シリンダ１３の作用説明図である。
【図１１】図８に示した従来の重量物用ジャッキ装置の構造説明図である。
【図１２】図８に示した従来の重量物用ジャッキ装置を一部改良した場合の構造説明図である。
【図１３】図８に示した従来の重量物用ジャッキ装置に可動サブジャッキを付加した場合の構造説明図である。
【符号の説明】
１０…第１の台車、１１…第１のレール、１２…第１の車輪、１３…第１の油圧シリンダ、１４…載台、１５…台車側ヒンジ、１６…載台側ヒンジ、２０…第２の台車、２１…第２のレール、２２…第２の車輪、２３…第２の油圧シリンダ、２５…台車側ヒンジ、２６…載台側ヒンジ。
Claims (4)
- 移動台車に、油圧シリンダを介して載台を連結し、前記油圧シリンダの伸縮により載台の重量物を昇降するようにした重量物用ジャッキ装置において、前記台車と載台との間に、２本を１対として３角トラスを構成するための油圧シリンダを、少なくとも４対取付け、これら少なくとも４対のうちのいずれかの対をなす２本の油圧シリンダのうちの少なくともいずれか一方の油圧シリンダの方向と、他のいずれかの対をなす２本の油圧シリンダのうちの少なくともいずれか一方の油圧シリンダの方向とが平面から見て互いに略直交するように配置され、かつ、この複数対の油圧シリンダが平面的に点対称となるように配置してなることを特徴とする重量物用ジャッキ装置。
- 移動台車に、油圧シリンダを介して載台を連結し、前記油圧シリンダの伸縮により載台の重量物を昇降するようにした重量物用ジャッキ装置において、前記台車と載台との間に、２本を１対として３角トラスを構成するための油圧シリンダを、少なくとも４対取付け、これら少なくとも４対のうちのいずれかの対をなす２本の油圧シリンダのうちの少なくともいずれか一方の油圧シリンダの方向と、他のいずれかの対をなす２本の油圧シリンダのうちの少なくともいずれか一方の油圧シリンダの方向とが平面から見て互いに略直交するように配置され、かつ、この複数対の油圧シリンダが平面的に線対称となるように配置してなることを特徴とする重量物用ジャッキ装置。
- 油圧シリンダからなる３角トラスは、上方に広がる３角、下方に広がる３角、途中で交差する３角のうちの１または２以上の組み合わせからなることを特徴とする請求項１又は２記載の重量物用ジャッキ装置。
- 平行に設置された２本の第１のレールと第２のレールの上に、それぞれ第１の台車と第２の台車の２台を移動可能に載せ、これら２台の第１の台車と第２の台車に、それぞれ伸縮自在の第１の油圧シリンダと第２の油圧シリンダを介して載台を連結し、この載台の重量物を昇降するようにした重量物用ジャッキ装置において、前記第１の台車と載台との間および第２の台車と載台との間に、２本を１対として３角トラスを構成するための第１の油圧シリンダと第２の油圧シリンダを、それぞれ少なくとも２対ずつ４対取付け、これら少なくとも４対のうちのいずれかの対をなす２本の油圧シリンダのうちの少なくともいずれか一方の油圧シリンダの方向と、他のいずれかの対をなす２本の油圧シリンダのうちの少なくともいずれか一方の油圧シリンダの方向とが平面から見て互いに略直交するように配置され、かつ、この複数対の第１の油圧シリンダと第２の油圧シリンダが平面的に点対称又は線対称となるように配置してなることを特徴とする重量物用ジャッキ装置。
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