JP4288766B2

JP4288766B2 - 天井クレーンの制振構造

Info

Publication number: JP4288766B2
Application number: JP18631399A
Authority: JP
Inventors: 章仁大谷
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1999-06-30
Filing date: 1999-06-30
Publication date: 2009-07-01
Anticipated expiration: 2019-06-30
Also published as: JP2001010779A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工場、原子炉建屋等の構造物の天井に据え付けられて屋内の荷役を行う天井クレーンの制振構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
工場等においては、屋内での荷役を行うための天井クレーンを装備する場合が多く、こうした天井クレーンは、一般に図９に示すような構造のものが多用されている。
【０００３】
図９に示す天井クレーンは、屋内の天井付近に固定された一対のレール１，１間に、断面矩形で内部中空のガーダ２を走行車輪３を介して走行自在に架け渡し、更に、このガーダ２に、昇降用フック４を備えたトロリ５をガーダ２の長手方向に沿って走行自在に備えたものである。ガーダ２は、上板材６と下板材７、及び左右の縦梁９とにより内部が中空に形成されており、ガーダ２の内部には、長さ方向に沿って複数に区画するようにした仕切り板８が設けられている。
【０００４】
ガーダ２側に備えた図示しない駆動手段によりその両端の走行車輪３を駆動することでガーダ２を図９の紙面と直角な方向に走行させると共に、トロリ５をガーダ２に沿って矢印で示すように走行させることで、昇降用フック４の位置をレール１，１間に形成される平面の任意の位置に移動させることができるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した天井クレーンは、ガーダ２の両端部の走行車輪３がレール１，１上に乗ることのみによって支持されていることから、鉛直方向の地震が作用して上下方向に大きな揺れが加わりその応答が大きくなると、上下方向の減衰比が小さいために、図１０に示すようにその中央部が大きく撓み、その勢いで走行車輪３がレール１，１から浮き上がって脱輪してしまう虞れがある。
【０００６】
そのため、従来では、ガーダ２の両端に外れ防止用のクランプ具や、フック（図示せず）等を取付けることが考えられているが、その場合には、ガーダ２の上下方向の揺れによってクランプ具やフック及びレール側に過大な応力が加わり、その固定部が破損したり、レールを支持している構造物（建屋）が湾曲する等の問題が考えられる。
【０００７】
本発明は、かかる従来の問題を有効に解決すべくなしたもので、小型の構成にて大きな免震耐荷力を備えて天井クレーンの振動を抑制し、走行車輪がレールから脱輪するような問題を防止できる天井クレーンの制振構造を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、天井に固定されたレール間に走行自在に掛け渡された上板材と下板材及び左右の縦梁とを有する内部中空のガーダに、その内部を長さ方向に沿って区画する複数の仕切り板を備えている天井クレーンにおいて、仕切り板の上下中間位置に横方向に延びるダンパ支持部材を固定し、ダンパ支持部材の先端と上板材及び下板材との間に、上下方向の振動を抑制するダンパを備えたことを特徴とする天井クレーンの制振構造、に係るものである。
【０００９】
上記手段において、ダンパ支持部材が、仕切り板の上下中間位置から横方向に延びる横材と、仕切り板の上端部及び下端部と横材の先端部との間を連結する斜材とから構成されていてもよい。
【００１０】
本発明によれば、仕切り板の上下中間位置に横方向に延びるダンパ支持部材を固定し、このダンパ支持部材の先端と、上板材及び下板材との間に、上下方向の振動を抑制するダンパを設けた構成としているので、上下振動によってガーダが上下に湾曲したときのダンパ作動量を大きくとることができ、よって、特殊なダンパを用いることなしに従来から一般的に用いられているダンパを利用しても、大きな減衰力が得られ、小型の装置にて上下方向の高い耐震性と高い信頼性とが備えられる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１２】
図１〜図４は、本発明の天井クレーンの制振構造の形態の一例を示したものであり、図中図９と同一のものには同一の符号を付することにより説明を省略する。
【００１３】
天井クレーンは、天井に固定されたレール１，１間に走行自在に掛け渡された内部中空のガーダ２を備えており、ガーダ２は、図４に示すように、上板材６と、下板材７と、左右の縦梁９とで矩形断面形状に形成されており、その内部には長さ方向に沿って区画する複数の仕切り板８が備えられている。
【００１４】
上記天井クレーンにおいて、仕切り板８の上下中間位置に、先端が隣接する仕切り板８に近付くように横方向に延びたダンパ支持部材１０を固定している。
【００１５】
図２、図３に示すダンパ支持部材１０は、仕切り板８の上下中間位置から横方向に延びた横材１１と、仕切り板８の上端部及び下端部と横材１１の先端部近傍との間を連結するように設けた斜材１２とにより構成している。
【００１６】
そして、上記ダンパ支持部材１０の先端部と、上板材６及び下板材７との間に、上下方向の振動を抑制するベローズダンパ等のダンパ１３，１４を設けている。
【００１７】
図５はダンパ１３，１４の一例であるベローズダンパを示しており、このようなベローズダンパは、原子力施設等の大口径配管や機器の制振部材として既に採用されているものであり、メカニカルギャップがなく、振幅１ｍｍ以下の微小振幅振動も制振可能であり、粘性流体、ノズル形状等を選定することにより大きな減衰力が得られる特長を有しているものである。
【００１８】
図５は上側のダンパ１３のベローズダンパを示したものであり、上板材６に一端が固定されたロッド体１５と、ダンパ支持部材１０の横材１１の先端に一端が固定されたロッド体１６との間に設けられている。
【００１９】
ベローズダンパは、ロッド体１５，１６の各他端に固定された一対のフランジ１７，１７と、一方のフランジ１７側に設けられた伸縮自在な金属ベローズ１８と、他方のフランジ１７側に設けられたノズル部材１９とにより構成されている。そして、金属ベローズ１８内には粘性流体２０が封入されており、この粘性流体２０が、振動によりガーダ２が曲ることによってフランジ１７，１７間の距離が変化する際に金属ベローズ１８の中央部に位置するノズル部材１９のノズル１９ａを通過し、このときの抵抗によってロッド体１５，１６即ち、このロッド体１５，１６が固定された上板材６に対して制振作用を与えるようになっている。また、下板材７とダンパ支持部材１０との間に設けられるダンパ１４であるベローズダンパも同様に構成されている。
【００２０】
以下に、上記形態例の作用を説明する。
【００２１】
仕切り板８の上下中間位置に横方向に延びるダンパ支持部材１０が固定され、このダンパ支持部材１０の先端部と、上板材６及び下板材７との間に、上下方向の振動を抑制するダンパ１３，１４が設けられ天井クレーンのガーダ２に鉛直方向の振動が加わって、ガーダ２が図３に示すように鉛直下方に撓むと、ダンパ支持部材１０より上側のダンパ１３には引張荷重が加わると同時に、ダンパ支持部材１０より下側のダンパ１４には圧縮荷重が加わり、また図３と反対に天井クレーンのガーダ２が鉛直上方に撓むと、ダンパ支持部材１０より上側のダンパ１３には圧縮荷重が加わると同時に、ダンパ支持部材１０より下側のダンパ１４には引張荷重が加わることになるが、圧縮荷重及び引張荷重のいずれもダンパ１３，１４により制振されて大きな減衰力が得られ、鉛直方向の振動が効果的に抑制されることになる。なお、図面では説明を分かり易くするために、ガーダ２の撓み及びダンパ１３，１４の動きを誇張して表現したが、実際にはその動きは数ミリ程度の小さな動きとなることは言うまでもない。
【００２２】
また、図４ではガーダ２内の左右に２箇所にダンパ１３，１４を備えた場合を示しているが、ダンパの設置数や設置場所は任意に選定し得る。
【００２３】
上記した本発明のように、仕切り板８の上下中間位置に横方向に延びるダンパ支持部材１０を固定し、このダンパ支持部材１０の先端と、上板材６及び下板材７との間に、上下方向の振動を抑制するダンパ１３，１４を設けた天井クレーンによれば、振動によってガーダ２が曲った際のダンパ１３，１４の作動量を大きく取ることができ、よって図５に示したようなベローズダンパのような特殊なダンパ以外にも従来から用いられている一般的なダンパを利用することもできる。
【００２４】
以下に、本発明における天井クレーンの制振構造におけるダンパ作動量δと減衰比ηについて説明する。
【００２５】
図６において、上下振動によってガーダ２が曲ったときの圧縮応力σuとその撓みεu、及び引張応力σdとその撓みεdは
【数１】
σu＝−Ｍ／Ｚ，εu＝σu／Ｅ＝−Ｍ／ＥＺ
σd＝＋Ｍ／Ｚ，εd＝σd／Ｅ＝＋Ｍ／ＥＺ
Ｅ：ヤング率
Ｚ：断面係数
である。
【００２６】
また、図７に示すように、上下振動によってガーダ２が曲ったときのダンパ支持部材１０が固定された仕切り板８と、ダンパ支持部材１０へのダンパ１３，１４の固定部との間の距離ｌに対する圧縮側距離ｌuと引張側距離ｌdと撓み角θは
【数２】

Ｈ：ガーダの高さ寸法
である。
【００２７】
ダンパ作動量δ₁は
【数３】

である。
【００２８】
また、減衰比ζは
【数４】

Δｅ：減衰エネルギー
ｅ：振動系の全エネルギー
Ｃ：ダンパ減衰容量
Ｋ：クレーン撓み剛性
ω：固有角振動数
ｍ：クレーン撓み振動モードの有効質量
Ｘ：クレーン撓み量
δ₁：ダンパ作動量
である。
【００２９】
一方、図８に示すように上下振動によってガーダ２が下側に湾曲したときには、仕切り板８，８間の距離ｌが、上側と下側とで変化するので、仕切り板８，８の上部間と下部間とに水平方向の距離の変化を抑制するダンパＤを設けて制振する方法がある。
【００３０】
このような水平方向のダンパＤを設けた場合のダンパ作動量δ₂は、
【数５】

である。
【００３１】
従って、この水平方向のダンパＤを設けた場合のダンパ作動量δ₂を、本発明の図２に示したダンパ１３，１４の場合のダンパ作動量δ₁と比較すると
【数６】

となる。
【００３２】
通常は、ガーダ２の高さ寸法Ｈより仕切り板間距離ｌのほうが大きく、Ｈ＜ｌであるので、本発明の方がダンパ作動量が大きくなる。
【００３３】
このように、ダンパ作動量が大きいと、ダンパ１３，１４による制振効果を容易に高めることができ、よって特殊なダンパを用いることなしに従来から一般的に用いられているダンパを利用しても、大きな減衰力が得られ、鉛直方向の振動が効果的に抑制できるようになる。
【００３４】
尚、本発明は上記形態例にのみ限定されるものではなく、ダンパ支持部材の形状は種々変更し得ること、種々のダンパが採用できること、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ること、等は勿論である。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、仕切り板の上下中間位置に横方向に延びるダンパ支持部材を固定し、このダンパ支持部材の先端と、上板材及び下板材との間に、上下方向の振動を抑制するダンパを設けた構成としているので、上下振動によってガーダが上下に湾曲したときのダンパ作動量を大きくとることができ、よって、特殊なダンパを用いることなしに従来から一般的に用いられているダンパを利用しても、大きな減衰力が得られ、小型の装置にて上下方向の高い耐震性と高い信頼性とを備えた天井クレーンの制振構造を安価に提供できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の天井クレーンの制振構造の形態の一例を示す正面図である。
【図２】図１のガーダの一部を拡大して示した正面図である。
【図３】図２のガーダが曲った状態を示す正面図である。
【図４】図１のＩＶ−ＩＶ方向拡大矢視図である。
【図５】ダンパの一例を示す正面図である。
【図６】曲ったガーダの応力と撓みを説明するための線図である。
【図７】本発明のダンパ作動量を説明するための線図である。
【図８】本発明とは異なるダンパ設置方式の場合におけるダンパ作動量を説明するための正面図である。
【図９】従来の天井クレーンの制振構造の一例を示す正面図である。
【図１０】上下振動によってガーダが上下に撓む状態を示した正面図である。
【符号の説明】
１レール
２ガーダ
６上板材
７下板材
８仕切り板
９縦梁
１０ダンパ支持部材
１１横材
１２斜材
１３ダンパ
１４ダンパ

Claims

天井に固定されたレール間に走行自在に掛け渡された上板材と下板材及び左右の縦梁とを有する内部中空のガーダに、その内部を長さ方向に沿って区画する複数の仕切り板を備えている天井クレーンにおいて、仕切り板の上下中間位置に横方向に延びるダンパ支持部材を固定し、ダンパ支持部材の先端と上板材及び下板材との間に、上下方向の振動を抑制するダンパを備えたことを特徴とする天井クレーンの制振構造。
ダンパ支持部材が、仕切り板の上下中間位置から横方向に延びる横材と、仕切り板の上端部及び下端部と横材の先端部との間を連結する斜材とからなることを特徴とする請求項１記載の天井クレーンの制振構造。