クレーン用ジブ
【課題】クレーン用ジブの斜材の座屈強度を向上させる。
【解決手段】主ジブ１（クレーン用ジブ）は、上面１Ｕおよび下面１Ｂのうち少なくともいずれか一方の面で、隣り合う２本の斜材４４（４４ａ〜４４ｅ）の間を連結する補強材４５（４５ｂｃおよび４５ｄｅ）を備えている。または、上面１Ｕおよび下面１Ｂのうち少なくともいずれか一方の面で、隣り合う１本の斜材４４（４４ａ）および１本の枠材４３（４３ａ）の間を連結する補強材４５（４５ａ）を備えている。
【解決手段】主ジブ１（クレーン用ジブ）は、上面１Ｕおよび下面１Ｂのうち少なくともいずれか一方の面で、隣り合う２本の斜材４４（４４ａ〜４４ｅ）の間を連結する補強材４５（４５ｂｃおよび４５ｄｅ）を備えている。または、上面１Ｕおよび下面１Ｂのうち少なくともいずれか一方の面で、隣り合う１本の斜材４４（４４ａ）および１本の枠材４３（４３ａ）の間を連結する補強材４５（４５ａ）を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クレーンの本体に取り付けられるラチス構造のジブに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば特許文献１〜３に示すように、移動式クレーンの本体に取り付けられるラチス構造のジブ（ブームとも呼ばれる）が知られている。ラチス構造のジブにはその長手方向に直交する断面が四角形のものがあり、断面の四隅に配置された主材と、隣り合う主材の間を連結する斜材とを備える。
【０００３】
ジブは、吊荷重、ケーブル張力、旋回時の慣性力および風荷重に対して、降伏強度および座屈強度を満足した構造になるよう設計する必要がある。具体的には、ジブの主材および斜材の降伏強度および座屈強度を確保できるように、斜材を設置する間隔、ジブ断面の枠寸、主材、枠材および斜材のパイプ径、パイプ厚、および鋼材を決定する。
【０００４】
特に、ジブ（主ジブ）の先端に補ジブが取り付けられた場合（ラッフィング仕様の場合）は、主ジブ中心軸周りのねじりモーメントが主ジブに大きくかかる。このねじりモーメントにより大きな圧縮応力および引張応力が特に斜材に発生する。よって、設計時には斜材の座屈強度を考えることが重要である。
【０００５】
特許文献１には下部ジブ基端側面に補強板を設けたジブが記載されている。特許文献２にはジブの上面と側面とで隣り合う斜材同士を補強材で結合したジブが記載されている。特許文献３にはジブ上面の２本の主材を補強部材で連結したジブが記載されている。また、斜材の座屈強度を向上させる方法として、（１）ジブ断面の枠寸の拡大、（２）ジブを構成するパイプ外径の増加、（３）同パイプ厚の増加、（４）同パイプ鋼材の高強度化、および（５）ジブの長手方向における斜材の設置間隔を狭める技術が従来より知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実開昭６２−１８６８８８号公報（第１図）
【特許文献２】実公平５−１１２７８号公報（第３図）
【特許文献３】実開昭６３−１８３１８８号公報（第２図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の技術には次の問題がある。
特許文献１及び３に記載の技術では、主材は補強され得るが、斜材は補強されない。
特許文献２に記載の技術では、ジブ断面の内側に補強材が設けられる。よって、ジブ断面の内側に機械（例えばロープ巻上げウインチ）等を設置する際に、補強材が設置の妨げとなる場合がある。
【０００８】
（１）ジブ断面枠寸を拡大する技術は具体的には、ジブの長手方向に沿って配置される４本の主材間の間隔を広くするものである。これによりジブ中心軸周りのねじりモーメントによって斜材に生じる圧縮荷重を低減し得る。しかし、輸送規制（ジブをトレーラ等に積んで輸送する際の寸法制限）によってジブの幅と高さの寸法は制限されているため、この方法には限界がある。
【０００９】
（２）斜材のパイプ外径を増加させると、斜材の細長比が小さくなるため、座屈許容応力を向上させ得る。しかしジブの自重が大幅に増加する。その結果、ガイケーブル張力が同じであるならば、吊荷として吊り上げられる荷重が小さくなり、クレーンとしての吊能力が低くなる。
【００１０】
（３）斜材のパイプ厚を増加させると、パイプの断面積が大きくなるため、パイプに発生する応力を減少させ得る。しかし（２）と同様にジブの自重も大幅に増加し、クレーンとしての吊能力が低くなる。
【００１１】
（４）斜材の鋼材を高強度化すると、降伏応力が大きくなるため、座屈許容応力も向上させ得る。しかし現存する高強度鋼パイプの上限までしか降伏応力を上げることができず、また高強度鋼を使用すればコストが大きくなる。
【００１２】
（５）ジブの長手方向における斜材の設置間隔を狭め、斜材の長さを短くすることで、斜材の有効座屈長が短くなる。その結果、斜材の座屈強度を向上させ得る。しかしこの場合、斜材の本数が増加するので、ジブの自重が大幅に増加し、クレーンとしての吊能力が低くなる。
【００１３】
本発明の目的は、斜材の座屈強度を向上させたクレーン用ジブを提供することである。さらに詳しくは、ジブ断面の内側に補強材を設けることなく、ジブの断面を大きくすることなく、ジブの自重を大幅に増加させることなく、斜材の座屈強度を向上させたクレーン用ジブを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
第１の発明は、起伏可能に移動式クレーンの本体に取り付けられるラチス構造のクレーン用ジブであって、ジブ長手方向に直交する断面は四角形であり、前記断面の四隅に配置された主材と、前記断面の四辺に配置された枠材と、隣り合う前記主材の間を当該主材と同一面内において連結する複数の斜材と、倒伏した状態における上面および下面のうち少なくともいずれか一方の面で隣り合う２本の前記斜材の間、または、当該面内で隣り合う１本の前記斜材と１本の前記枠材との間、を連結する補強材と、を備えている。
【００１５】
このクレーン用ジブは、隣り合う２本の斜材の間を連結する補強材を備えている。または、隣り合う１本の斜材と１本の枠材との間を連結する補強材を備えている。よって、補強材を備えない場合に比べ、斜材の有効座屈長が短くなり、斜材の座屈強度が向上する。すなわち、斜材のパイプ厚やパイプ径を大きくすることで座屈強度を向上させる場合に比べてジブの質量を大幅に増加させることなく、ジブの断面を大きくすることなく、斜材の座屈強度を向上できる。
【００１６】
また、このクレーン用ジブは、ジブが倒伏した状態における上面および下面のうち少なくともいずれか一方の面に補強材を備えている。すなわちジブの断面の内側に補強材を配置する必要がない。よって、ジブ断面内側への機械の設置を妨げることなく斜材の座屈強度を向上できる。
【００１７】
第２の発明は、隣り合う２本の前記斜材のそれぞれの長手方向の中央間、または、隣り合う１本の前記斜材および１本の前記枠材のそれぞれの長手方向の中央間、が前記補強材で連結されている。
【００１８】
このクレーン用ジブでは、斜材の長手方向における中央よりも両端側に補強材が設けられている場合に比べ、斜材の座屈強度を向上できる。
【００１９】
第３の発明は、１本の前記斜材に前記補強材が１本のみ接続されている（すなわち、ジブの長手方向に隣り合う斜材の間が「１つ飛ばし」で連結されている）。
【００２０】
このクレーン用ジブでは、１本の斜材に２本以上の補強材が接続されている場合に比べ、ジブが軽量である。すなわちジブを起伏するのに要する力が小さい。よってクレーンの吊り能力を向上できる。
【００２１】
第４の発明は、前記移動式クレーンの本体に直接取り付けられる下部ジブと、前記下部ジブの先端に取り付けられる中間ジブと、前記中間ジブの先端に取り付けられる上部ジブと、を備え、前記補強部材は、前記下部ジブを構成する前記斜材に取り付けられている。さらに、第４の発明は、第１の発明に係るクレーン用ジブである。
【００２２】
ジブの中心軸周りのねじりモーメントがジブにかかった場合、上部ジブや中間ジブに比べ、下部ジブの上面および下面に特に大きな負荷がかかる。そのため、下部ジブの上面および下面を構成する斜材の座屈強度がジブの吊り荷重を律則する場合がある（斜材の座屈強度がボトルネックとなる場合がある）。このクレーン用ジブでは、この下部ジブの上面および下面のうち少なくとも何れか一方の面の斜材に補強材を備えている。よって、下部ジブの側面、上部ジブ、または中間ジブに補強材を取り付けた場合に比べ、より少ない補強材によりジブの吊り荷重を向上できる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば以下の効果が得られる。
隣り合う２本の前記斜材の間を連結する補強材を備えている、または、隣り合う１本の前記斜材と１本の前記枠材との間を連結する補強材を備えているので、補強材を備えない場合に比べ、斜材の有効座屈長が短くなり、斜材の座屈強度が向上する。すなわち、ジブの質量を大幅に増加させることなく、ジブの断面を大きくすることなく、斜材の座屈強度を向上できる。
また、ジブが倒伏した状態における上面および下面のうち少なくともいずれか一方の面に補強材を備えているので、ジブ断面内側への機械の設置を妨げることなく斜材の座屈強度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】クレーンの全体図である。
【図２】クレーンの本体とジブとの結合部分周辺の側面図である。
【図３】クレーンの本体とジブとの結合部分周辺の平面図である。
【図４】主ジブの斜視図である。
【図５】ねじり荷重を受ける角柱の斜視図である。
【図６】両端固定梁モデルを示す図である。
【図７】変形例１に係る中間ジブを示す斜視図である。
【図８】変形例２に係る図７相当図である。
【図９】変形例３に係る図７相当図である。
【図１０】変形例４に係る図７相当図である。
【図１１】変形例５に係る補強材を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明に係るクレーン用ジブの実施形態について図面を参照して説明する。
【００２６】
図１は主ジブ１（クレーン用ジブ）を備えたクレーン１０の全体図である。図２はクレーン１０の本体１１と主ジブ１との結合部周辺の側面図である。図３はクレーン１０の本体１１と主ジブ１との結合部分周辺の平面図であり、Ｆ３（図２参照）矢視図である。図４は主ジブ１を示す斜視図であり、下面１Ｂ側から見た図である。以下、図１〜図４を参照してクレーン１０の構成について詳細に説明する。
【００２７】
クレーン１０は、図１及び図２に示すように、本体１１と、本体１１に取り付けられるジブ２０とを備える、移動式クレーンである。本体１１は、下部走行体１２と、下部走行体１２の上に旋回ベアリング１３を介して設置される上部旋回体１４とを備える。また、ジブ２０の主ジブ１の下部ジブ３３の上面１Ｕまたは下面１Ｂの斜材４４には、図４に示すように、補強材４５が取り付けられる。
【００２８】
下部走行体１２は、図１及び図２に示すように、クローラ１２ａを備え、クレーン１０を走行させる。なお下部走行体１２をホイール走行式（図示なし）としても良い。
【００２９】
上部旋回体１４は、図１に示す運転室１４ａ（図２では図示なし）、図示しないポンプ装置やエンジン等が設けられ、下部走行体１２に対して旋回可能である。この上部旋回体１４の前端部にはジブ２０の基端（主ジブ１の基端）が取り付けられる。更に詳しくは、図３に示すように、上部旋回体１４の前端部の４枚のブラケット１４ｂで、主ジブ１の基端部の２枚のブラケット１ｂを挟み、ピン１４ｃで固定される。図２に示すように、このピン１４ｃを中心に主ジブ１（ジブ２０）は起伏可能である。
【００３０】
ジブ２０は、図１に示すように、クレーン１０の本体１１に取り付けられるラチス構造のクレーン用ジブである。このジブ２０は本体１１に直接取り付けられる主ジブ１と、主ジブ１の先端に取り付けられる補ジブ２２とを備える。また、補ジブ２２の先端にはワイヤロープを介してフック２２ｆが吊り下げられ、このフック２２ｆに吊荷２１を取り付けることができる。
【００３１】
補ジブ２２は、本体１１の手前にある障害物（図示なし）を越えて吊荷２１を運ぶ作業を行うため、また本体１１から吊荷２１までの距離（作業半径）を大きくするために、主ジブ１の先端に取り付けられる。この補ジブ２２は、主ジブ１の先端を中心として起伏可能である。なお、補ジブ２２の構造は後述する主ジブ１の構造と同様であるので説明を省略する。
【００３２】
主ジブ１（クレーン用ジブ）は、クレーン１０の本体１１に起伏可能に取り付けられる。この主ジブ１は長手方向に分割可能である。具体的には主ジブ１は、本体１１に直接取り付けられる下部ジブ３３と、下部ジブ３３の先端に取り付けられる中間ジブ３２と、中間ジブ３２の先端に取り付けられる上部ジブ３１と、を備える。下部ジブ３３と中間ジブ３２とは連結部３３ｃで連結され、中間ジブ３２と上部ジブ３１とは連結部３１ｃで連結される。
【００３３】
上部ジブ３１は、先端部にアタッチメント取付部３１ａを備え、このアタッチメント取付部３１ａに補ジブ２２の基端が取り付けられる。この上部ジブ３１の先端にワイヤロープを介してフック３１ｆが吊り下げられ、このフック３１ｆに吊荷２１を取り付けることができる。
【００３４】
中間ジブ３２は、長手方向に分割可能である。具体的には、それぞれ直方体状の中間ジブ３２ａ及び３２ｂの２つを長手方向に連結したものが中間ジブ３２である。中間ジブ３２ａと３２ｂとは連結部３２ｃで連結される。また、中間ジブ３２ｂを取り除いて主ジブ１を短くすることや、中間ジブ３２ａと３２ｂとの間に図示しない直方体状の中間ジブを追加して主ジブ１を長くすることが可能である。
【００３５】
下部ジブ３３は、図２に示すように、主ジブ１のうち、本体１１の上部旋回体１４に直接取り付けられる部分である。図２及び図４に示すように、下部ジブ３３は、ジブ長手方向に直交する断面の高さＨ’（図４参照）が、先端側から基端側（根元）に向かって次第に細くなっている。そして下部ジブ３３の基端では同断面の高さは最小となる。また、下部ジブ３３の同断面の幅Ｂ（図４参照）は一定である。下部ジブ３３の上面１Ｕには例えばロープ巻上げウインチ等の機械が設置され（図１参照）、これらの機械は下部ジブ３３の断面の内側にも配置される。
【００３６】
また、主ジブ１は、図４に示すように、ジブ長手方向に直交する断面が四角形であり、この断面の四隅に配置された主材４２またはこの断面の四辺に配置された枠材４３と、隣りあう主材４２の間を連結する複数の斜材４４とを備える（図４に図示していない上部ジブ３１についても同様である）。なお、図１に示す主ジブ１を倒伏した状態（倒した状態。主ジブ１の長手方向が水平方向と一致する状態）において、上の面を上面１Ｕ、下の面を下面１Ｂ、左右方向に対向する２面を側面１Ｓと言う。
【００３７】
主材４２は、図４に示すように、ジブ長手方向に直交する断面の四隅に配置されるパイプである。すなわち、下部ジブ３３は長手方向に延在する三角柱状であるが、この三角柱の各辺のうち、ほぼ長手方向に沿う４辺の位置に配置されるのが主材４２である。また中間ジブ３２は直方体状であるが、この直方体の各辺のうち長手方向に沿う４辺の位置に配置されるのが主材４２である。
【００３８】
枠材４３は、ジブ長手方向に直交する断面の四辺に配置されるパイプである。すなわち、上部ジブ３１（図１参照）、中間ジブ３２、及び下部ジブ３３、の長手方向における両端部に配置されるのが枠材４３である。
【００３９】
斜材４４は、隣り合う主材４２の間を連結する複数本のパイプである。この斜材４４は主ジブ１の上面１Ｕ、下面１Ｂ、及び側面１Ｓ上に配置される。斜材４４の長手方向は、主ジブ１の長手方向に対して斜め方向に配置される（図４に示す角度φは例えば４５度である）。
下部ジブ３３の下面１Ｂには例えば５本の斜材４４（下部ジブ３３の先端側から順に、斜材４４ａ〜４４ｅ）が設けられる。また下部ジブ３３の側面１Ｓには斜材４４ｓが設けられる。
【００４０】
補強材４５は、斜材４４の座屈強度を向上させるために設けられる。具体的には、補強材４５は、下面１Ｂで隣り合う２本の斜材４４の間を連結する。なお下面１Ｂに代えて、または下面１Ｂに加えて、上面１Ｕに補強材４５を設けることもできる（図示なし）。この補強材４５は、隣り合う２本の斜材４４のそれぞれの長手方向の中央間を連結する。さらに具体的には、下部ジブ３３の下面１Ｂの先端側の枠材４３ａの長手方向の中央と、斜材４４ａの長手方向の中央と、を補強材４５ａで連結する。斜材４４ｂの長手方向の中央と、斜材４４ｃの長手方向の中央と、を補強材４５ｂｃで連結する。また同様に斜材４４ｄと４４ｅとを補強材４５ｄｅで連結する。
【００４１】
また、この補強材４５は、１本の斜材４４に対して１本のみ接続されている。言い換えれば主ジブ１の長手方向において「１つ飛ばし」で斜材４４間を補強材４５で連結する。具体的には例えば、斜材４４ａと４４ｂとの間は補強材４５を連結せず、斜材４４ｂと４４ｃとの間は補強材４５ｂｃで連結され、斜材４４ｃと４４ｄとの間は補強材４５を連結していない。
【００４２】
また、この補強材４５のバネ定数は２１π２ＥＩ／Ｌ３以上である。これにより、補強材４５の座屈を抑制できる。
【００４３】
次に、上述した位置に補強材４５を設けたことについて、さらに説明する。
【００４４】
まず、主ジブ１の先端に補ジブ２２を取り付けたジブ２０（例えばラッフィング仕様）では、主ジブ１の中心軸周りのねじりが特に問題となることについて説明する。
【００４５】
図１に示すように、主ジブ１に補ジブ２２を取り付けない仕様のクレーンの場合の、主ジブ１の中心軸と吊荷位置（主ジブ１の先端）との距離をＬ１とする。主ジブ１の中心軸から補ジブ２２の重心２２ｇの位置までのオフセット距離をＬ２とする。主ジブ１の中心軸から吊荷位置（補ジブ２２の先端）までのオフセット距離をＬ３とする。このとき、Ｌ２及びＬ３は、Ｌ１に比べて非常に大きい。
【００４６】
また、補ジブ２２が受ける旋回慣性力をＦｊ、吊荷２１が受ける旋回慣性力をＦｌ、補ジブ２２が受ける風荷重をＦｗｊ、吊荷２１が受ける風荷重をＦｗｌとする。
すると、主ジブ１に加わるねじり荷重は次のようになる。補ジブ２２を備えないクレーンでは旋回慣性力によりＦＬ×Ｌ１、風荷重によりＦｗＬ×Ｌ１、となる。一方で補ジブ２２を備えるクレーンでは旋回慣性力によりＦｊ×Ｌ２＋ＦＬ×Ｌ３、風荷重によりＦｗｊ×Ｌ２＋ＦｗＬ×Ｌ３となる。
【００４７】
よって、主ジブ１が受ける、主ジブ１の中心軸周りのねじりモーメントは次のようになる。補ジブ２２を備えない場合、ねじりモーメントＴ１は、Ｔ１＝（Ｆｗｌ＋Ｆｌ）×Ｌ１となる。一方で補ジブ２２を備える場合、ねじりモーメントＴ２は、Ｔ２＝（Ｆｗｊ＋Ｆｊ）×Ｌ２＋（Ｆｗｌ＋Ｆｌ）×Ｌ３となる。Ｌ１＜＜Ｌ２，Ｌ３であるため、上記のねじり荷重は補ジブ２２を備えるクレーン（ラッフィング仕様）の方が大幅に大きくなる。
【００４８】
次に、主ジブ１がねじり荷重を受けた場合、斜材４４にかかる応力が問題となることについて説明する。
一般に、図５に示す角柱１２０に、角柱１２０の中心軸周りのねじり荷重を加えると、角柱１２０の側面（中心軸を囲む４つの面）に、中心軸に対して４５度の角度で圧縮応力と引張応力とが生じる。これと同様に、図４に示すラチス構造の主ジブ１に、中心軸周りのねじり荷重を加えると、中心軸に対して角度φ（例えば約４５度）で配置された斜材４４に圧縮応力と引張応力とが生じる。したがって、主ジブ１のねじりに対する強度を考える場合は、特に斜材４４の座屈強度を考える必要がある。
【００４９】
次に、下部ジブ３３の上面１Ｕ及び下面１Ｂに発生する応力が特に問題となることについて説明する。
【００５０】
図４に示すように、中間ジブ３２の断面の高さＨは一定である。一方で下部ジブ３３の断面の高さＨ’は先端から基端（根元）に向かって次第に小さく（細く）なっている。下部ジブ３３が受けるねじりモーメントは中心軸方向のどの位置でも一定であるので、ねじりモーメントによって下部ジブ３３に発生する応力は断面の高さが最小となる下部ジブ３３の基端（根元）の上面１Ｕ及び下面１Ｂで最大となる。
【００５１】
さらに詳しくは次のように考えられる。主ジブ１が受けるトルクは上面１Ｕ、下面１Ｂ、および２つの側面１Ｓの計４面で受けるが、発生応力が最大となる状況を考えるために、（１）上面１Ｕ及び下面１Ｂだけでトルクを受ける場合、（２）側面１Ｓだけでトルクを受ける場合、を仮定して応力を計算する。なお図４には補強材４５を示しているが、ここでは補強材４５はないものとして計算する。ここで、ねじりモーメントをＴ、斜材４４の角度（上面１Ｕ及び下面１Ｂにおける左右方向に対する斜材４４の角度、および、側面１Ｓにおける上下方向に対する斜材４４の角度）をφ、斜材４４の断面積（１本のパイプの断面積）をＡ、ジブ２０の幅をＢとする。また、中間ジブ３２の側面１Ｓの斜材４４に発生する応力をσ１、中間ジブ３２の上面１Ｕ及び下面１Ｂに発生する応力をσ２、下部ジブ３３の側面１Ｓの斜材４４に発生する応力をσ３、下部ジブ３３の上面１Ｕ及び下面１Ｂの斜材４４に発生する応力をσ４とする。このときのσ１〜σ４を次の数式１〜４に示す。
【００５２】
【数１】
【００５３】
【数２】
【００５４】
【数３】
【００５５】
【数４】
【００５６】
ねじりモーメントＴ、角度φ、および断面積Ａが一定として、応力σ１〜σ４を比較すると、断面の高さＨ’が小さい場合（Ｈ’＜Ｂの場合）のσ４が最も大きくなる。これにより、下部ジブ３３の上面１Ｕ及び下面１Ｂの斜材４４を補強することが効果的であることがわかる。
【００５７】
次に、斜材４４の長手方向の中央部に補強材４５を取り付ければ効果的であることについて説明する。
【００５８】
一般に、梁の座屈強度Ｐｃｒは次の数式５で表せる。なお、ｋは座屈係数、πは円周率、Ｅは梁（斜材）のヤング率、Ｉは梁（斜材）の断面二次モーメント、Ｌは梁（斜材）の長さである。
【００５９】
【数５】
【００６０】
ここで、両端固定梁の長手方向のいずれかの位置を支持する場合、図６（ｂ）に示すように、梁の長手方向の中央を支持したときに梁の座屈係数ｋが最大となる。このときの座屈係数ｋは、ｋ＝４×２．０４５７である。一方で図６（ａ）に示すように、両端固定梁の長手方向のいずれの位置でも梁を支持をしない場合（同長手方向の中央から最も離れた位置で梁を支持した場合、と言い換えることができる）、梁の座屈係数ｋはｋ＝４である。よって、Ｅ、Ｉ、Ｌを一定としたとき、梁の長手方向の中央部を支持した両端固定梁の座屈強度Ｐｃｒは、梁を支持しない場合に対して約２倍になる。また、同中央部を支持した場合、同中央部よりも端部側で支持した場合よりも座屈強度Ｐｃｒは大きくなる。
【００６１】
（本実施形態のクレーン用ジブの特徴）
本実施形態の主ジブ１（クレーン用ジブ）には以下の特徴がある。
【００６２】
この主ジブ１は、図４に示すように、隣り合う２本の斜材４４（４４ａ〜４４ｅ）の間を連結する補強材４５（４５ｂｃおよび４５ｄｅ）を備えている。または、隣り合う１本の斜材４４（４４ａ）と１本の枠材４３（４３ａ）との間を連結する補強材４５（４５ａ）を備えている。よって、補強材４５を備えない場合に比べ、斜材４４の有効座屈長が短くなり、斜材４４の座屈強度が向上する。すなわち、斜材４４のパイプ厚やパイプ径を大きくすることで座屈強度を向上させる場合に比べて主ジブ１の質量を大幅に増加させることなく、さらに主ジブ１の断面を大きくすることなく（輸送制限幅内の寸法のままで）、斜材４４の座屈強度を向上できる。
【００６３】
また、この主ジブ１は、上面１Ｕおよび下面１Ｂのうち少なくともいずれか一方の面に補強材４５を備えている。すなわち主ジブ１の断面の内側に補強材４５を配置する必要がない。よって、主ジブ１断面内側への機械（例えばロープ巻上げウインチ）の設置を妨げることなく斜材４４の座屈強度を向上できる。
【００６４】
また、この主ジブ１では、同一面内で隣り合う２本の斜材４４のそれぞれの長手方向の中央間、または、同一面内で隣り合う１本の斜材４４（４４ａ）および１本の枠材４３（４３ａ）のそれぞれの長手方向の中央間、が補強材４５で連結されている。よって、斜材４４の長手方向における中央よりも両端側に補強材４５が設けられている場合に比べ、斜材４４の座屈強度を向上できる。
【００６５】
また、この主ジブ１では、１本の斜材４４に補強材４５が１本のみ接続されている（すなわち、主ジブ１の長手方向に隣り合う斜材４４の間が「１つ飛ばし」で連結されている）。よって、１本の斜材４４に２本以上の補強材４５が接続されている場合に比べ、主ジブ１が軽量である。すなわち主ジブ１を起伏するのに要する力が小さい。よってクレーン１０の吊り能力を向上できる。
【００６６】
また、主ジブ１の中心軸周りのねじりモーメントが主ジブ１にかかった場合、上部ジブ３１や中間ジブ３２に比べ、下部ジブ３３の上面１Ｕおよび下面１Ｂに特に大きな負荷がかかる（斜材４４に応力σ４がかかる）。また、左右方向の力が主ジブ１にかかったとき（面外曲げを受けたとき）にも下部ジブ３３に大きな負荷がかかる。そのため、下部ジブ３３の上面１Ｕおよび下面１Ｂを構成する斜材４４の座屈強度が主ジブ１の吊り荷重を律則する場合がある。そこで、この主ジブ１では、この下部ジブ３３の上面１Ｕおよび下面１Ｂのうち少なくとも何れか一方の面の斜材４４に補強材４５を備えている。よって、下部ジブ３３の側面１Ｓ、上部ジブ３１、または中間ジブ３２に補強材４５を取り付けた場合に比べ、より少ない補強材４５により主ジブ１の吊り荷重を向上できる。
【００６７】
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
【００６８】
（変形例１）
図７に変形例１に係る主ジブ１の中間ジブ３２を示す。図４に示す上記実施形態では下部ジブ３３の斜材４４に補強材４５を取り付けたが、図７に示すように中間ジブ３２の斜材４４に補強材４５を取り付けても本発明を適用できる。なお、上記実施形態と同様に、主ジブ１の軸方向に「１つ飛ばし」で補強材４５が取り付けられる。また、図７では下面１Ｂに補強材４５を取り付けた形態を示しているが、上面１Ｕに補強材４５を取り付けても良い。
【００６９】
（変形例２）
図８に変形例２に係る主ジブ１の中間ジブ３２を示す。図７に示す変形例１における「１つ飛ばし」を、図８に示すように主ジブ１の長手方向に１つ分ずらした構成としても本発明を適用できる。さらに詳しくは、変形例１において補強材４５を取り付けた位置に補強材４５を取り付けず、変形例１において補強材４５を飛ばした（取り付けなかった）位置に補強材を取り付けても良い。
【００７０】
（変形例３）
図９に変形例３に係る主ジブ１を示す。図４に示す上記実施形態では主ジブ１の左右方向の中央に補強材４５を配置したが、図９に示すように主ジブ１の左右方向の中央からずらした位置に補強材４５を配置しても本発明を適用できる。すなわち、斜材４４（または枠材４３）の長手方向の中央間を補強材４５で連結せずに、斜材４４（または枠材４３）の長手方向の中央よりも端部側の位置を補強材４５で連結しても良い。また、主ジブ１の先端側から基端側に向かって、主ジブ１の左右方向の中央に対して左右に交互に補強材４５を配置しても良い。
【００７１】
（変形例４）
図１０に変形例４に係る主ジブ１を示す。図４に示す上記実施形態では「１つ飛ばし」で補強材４５を取り付けたが、「１つ飛ばし」にしなくても本発明を適用できる。すなわち図１０に示すように１本の斜材に２本の補強材４５を取り付けても良い。さらに主ジブ１の先端側から基端側へ向かって、主ジブ１の左右方向の中央に対して左右に交互に補強材４５を配置しても良い。
【００７２】
（変形例５）
上記実施形態で示した補強材４５は様々な形状にすることができる。例えば図１１（ａ）〜（ｅ）に示すように、平板４５Ａ、丸パイプ４５Ｂ、角パイプ４５Ｃ、アングル材４５Ｄ、または、Ｃチャンネル材４５Ｅなどとすることができる。
【００７３】
また例えば、上記の変形例２〜４（図７〜１１）に示した補強材４５の配置を下部ジブ３３（図４参照）に適用しても本発明を適用できる。
【００７４】
また例えば上記実施形態に示さないクレーンにも本発明を適用できる。
例えば、図１に示す上記実施形態では主ジブ１と補ジブ２２とを備えるクレーン１０を示したが、補ジブ２２を備えないクレーンにも本発明を適用できる。
また例えば、上記実施形態では主ジブ１は起伏可能であったが、主ジブ１が鉛直方向に配置され起伏しないクレーン（タワークレーン）にも本発明を適用できる。
また例えば、上記実施形態では補ジブ２２は主ジブ１に対して起伏可能であったが、主ジブ１のみ起伏して補ジブ２２は起伏しないクレーンにも本発明を適用できる。
【００７５】
また例えば上記実施形態および変形例では下部ジブ３３または中間ジブ３２に補強材４５を設置したが、上部ジブ３１（図１参照）に補強材４５を設置しても本発明を適用できる。
【００７６】
また例えば、上記実施形態では上面１Ｕおよび下面１Ｂの少なくともいずれかに補強材４５を設けたが、さらに側面１Ｓに補強材４５を設けても本発明を適用できる。
【符号の説明】
【００７７】
１ 主ジブ（クレーン用ジブ）
１Ｕ 上面
１Ｂ 下面
１０ クレーン
１１ 本体
３１ 上部ジブ
３２ 中間ジブ
３３ 下部ジブ
４２ 主材
４３ 枠材
４４ 斜材
４５ 補強材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クレーンの本体に取り付けられるラチス構造のジブに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば特許文献１〜３に示すように、移動式クレーンの本体に取り付けられるラチス構造のジブ（ブームとも呼ばれる）が知られている。ラチス構造のジブにはその長手方向に直交する断面が四角形のものがあり、断面の四隅に配置された主材と、隣り合う主材の間を連結する斜材とを備える。
【０００３】
ジブは、吊荷重、ケーブル張力、旋回時の慣性力および風荷重に対して、降伏強度および座屈強度を満足した構造になるよう設計する必要がある。具体的には、ジブの主材および斜材の降伏強度および座屈強度を確保できるように、斜材を設置する間隔、ジブ断面の枠寸、主材、枠材および斜材のパイプ径、パイプ厚、および鋼材を決定する。
【０００４】
特に、ジブ（主ジブ）の先端に補ジブが取り付けられた場合（ラッフィング仕様の場合）は、主ジブ中心軸周りのねじりモーメントが主ジブに大きくかかる。このねじりモーメントにより大きな圧縮応力および引張応力が特に斜材に発生する。よって、設計時には斜材の座屈強度を考えることが重要である。
【０００５】
特許文献１には下部ジブ基端側面に補強板を設けたジブが記載されている。特許文献２にはジブの上面と側面とで隣り合う斜材同士を補強材で結合したジブが記載されている。特許文献３にはジブ上面の２本の主材を補強部材で連結したジブが記載されている。また、斜材の座屈強度を向上させる方法として、（１）ジブ断面の枠寸の拡大、（２）ジブを構成するパイプ外径の増加、（３）同パイプ厚の増加、（４）同パイプ鋼材の高強度化、および（５）ジブの長手方向における斜材の設置間隔を狭める技術が従来より知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実開昭６２−１８６８８８号公報（第１図）
【特許文献２】実公平５−１１２７８号公報（第３図）
【特許文献３】実開昭６３−１８３１８８号公報（第２図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の技術には次の問題がある。
特許文献１及び３に記載の技術では、主材は補強され得るが、斜材は補強されない。
特許文献２に記載の技術では、ジブ断面の内側に補強材が設けられる。よって、ジブ断面の内側に機械（例えばロープ巻上げウインチ）等を設置する際に、補強材が設置の妨げとなる場合がある。
【０００８】
（１）ジブ断面枠寸を拡大する技術は具体的には、ジブの長手方向に沿って配置される４本の主材間の間隔を広くするものである。これによりジブ中心軸周りのねじりモーメントによって斜材に生じる圧縮荷重を低減し得る。しかし、輸送規制（ジブをトレーラ等に積んで輸送する際の寸法制限）によってジブの幅と高さの寸法は制限されているため、この方法には限界がある。
【０００９】
（２）斜材のパイプ外径を増加させると、斜材の細長比が小さくなるため、座屈許容応力を向上させ得る。しかしジブの自重が大幅に増加する。その結果、ガイケーブル張力が同じであるならば、吊荷として吊り上げられる荷重が小さくなり、クレーンとしての吊能力が低くなる。
【００１０】
（３）斜材のパイプ厚を増加させると、パイプの断面積が大きくなるため、パイプに発生する応力を減少させ得る。しかし（２）と同様にジブの自重も大幅に増加し、クレーンとしての吊能力が低くなる。
【００１１】
（４）斜材の鋼材を高強度化すると、降伏応力が大きくなるため、座屈許容応力も向上させ得る。しかし現存する高強度鋼パイプの上限までしか降伏応力を上げることができず、また高強度鋼を使用すればコストが大きくなる。
【００１２】
（５）ジブの長手方向における斜材の設置間隔を狭め、斜材の長さを短くすることで、斜材の有効座屈長が短くなる。その結果、斜材の座屈強度を向上させ得る。しかしこの場合、斜材の本数が増加するので、ジブの自重が大幅に増加し、クレーンとしての吊能力が低くなる。
【００１３】
本発明の目的は、斜材の座屈強度を向上させたクレーン用ジブを提供することである。さらに詳しくは、ジブ断面の内側に補強材を設けることなく、ジブの断面を大きくすることなく、ジブの自重を大幅に増加させることなく、斜材の座屈強度を向上させたクレーン用ジブを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
第１の発明は、起伏可能に移動式クレーンの本体に取り付けられるラチス構造のクレーン用ジブであって、ジブ長手方向に直交する断面は四角形であり、前記断面の四隅に配置された主材と、前記断面の四辺に配置された枠材と、隣り合う前記主材の間を当該主材と同一面内において連結する複数の斜材と、倒伏した状態における上面および下面のうち少なくともいずれか一方の面で隣り合う２本の前記斜材の間、または、当該面内で隣り合う１本の前記斜材と１本の前記枠材との間、を連結する補強材と、を備えている。
【００１５】
このクレーン用ジブは、隣り合う２本の斜材の間を連結する補強材を備えている。または、隣り合う１本の斜材と１本の枠材との間を連結する補強材を備えている。よって、補強材を備えない場合に比べ、斜材の有効座屈長が短くなり、斜材の座屈強度が向上する。すなわち、斜材のパイプ厚やパイプ径を大きくすることで座屈強度を向上させる場合に比べてジブの質量を大幅に増加させることなく、ジブの断面を大きくすることなく、斜材の座屈強度を向上できる。
【００１６】
また、このクレーン用ジブは、ジブが倒伏した状態における上面および下面のうち少なくともいずれか一方の面に補強材を備えている。すなわちジブの断面の内側に補強材を配置する必要がない。よって、ジブ断面内側への機械の設置を妨げることなく斜材の座屈強度を向上できる。
【００１７】
第２の発明は、隣り合う２本の前記斜材のそれぞれの長手方向の中央間、または、隣り合う１本の前記斜材および１本の前記枠材のそれぞれの長手方向の中央間、が前記補強材で連結されている。
【００１８】
このクレーン用ジブでは、斜材の長手方向における中央よりも両端側に補強材が設けられている場合に比べ、斜材の座屈強度を向上できる。
【００１９】
第３の発明は、１本の前記斜材に前記補強材が１本のみ接続されている（すなわち、ジブの長手方向に隣り合う斜材の間が「１つ飛ばし」で連結されている）。
【００２０】
このクレーン用ジブでは、１本の斜材に２本以上の補強材が接続されている場合に比べ、ジブが軽量である。すなわちジブを起伏するのに要する力が小さい。よってクレーンの吊り能力を向上できる。
【００２１】
第４の発明は、前記移動式クレーンの本体に直接取り付けられる下部ジブと、前記下部ジブの先端に取り付けられる中間ジブと、前記中間ジブの先端に取り付けられる上部ジブと、を備え、前記補強部材は、前記下部ジブを構成する前記斜材に取り付けられている。さらに、第４の発明は、第１の発明に係るクレーン用ジブである。
【００２２】
ジブの中心軸周りのねじりモーメントがジブにかかった場合、上部ジブや中間ジブに比べ、下部ジブの上面および下面に特に大きな負荷がかかる。そのため、下部ジブの上面および下面を構成する斜材の座屈強度がジブの吊り荷重を律則する場合がある（斜材の座屈強度がボトルネックとなる場合がある）。このクレーン用ジブでは、この下部ジブの上面および下面のうち少なくとも何れか一方の面の斜材に補強材を備えている。よって、下部ジブの側面、上部ジブ、または中間ジブに補強材を取り付けた場合に比べ、より少ない補強材によりジブの吊り荷重を向上できる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば以下の効果が得られる。
隣り合う２本の前記斜材の間を連結する補強材を備えている、または、隣り合う１本の前記斜材と１本の前記枠材との間を連結する補強材を備えているので、補強材を備えない場合に比べ、斜材の有効座屈長が短くなり、斜材の座屈強度が向上する。すなわち、ジブの質量を大幅に増加させることなく、ジブの断面を大きくすることなく、斜材の座屈強度を向上できる。
また、ジブが倒伏した状態における上面および下面のうち少なくともいずれか一方の面に補強材を備えているので、ジブ断面内側への機械の設置を妨げることなく斜材の座屈強度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】クレーンの全体図である。
【図２】クレーンの本体とジブとの結合部分周辺の側面図である。
【図３】クレーンの本体とジブとの結合部分周辺の平面図である。
【図４】主ジブの斜視図である。
【図５】ねじり荷重を受ける角柱の斜視図である。
【図６】両端固定梁モデルを示す図である。
【図７】変形例１に係る中間ジブを示す斜視図である。
【図８】変形例２に係る図７相当図である。
【図９】変形例３に係る図７相当図である。
【図１０】変形例４に係る図７相当図である。
【図１１】変形例５に係る補強材を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明に係るクレーン用ジブの実施形態について図面を参照して説明する。
【００２６】
図１は主ジブ１（クレーン用ジブ）を備えたクレーン１０の全体図である。図２はクレーン１０の本体１１と主ジブ１との結合部周辺の側面図である。図３はクレーン１０の本体１１と主ジブ１との結合部分周辺の平面図であり、Ｆ３（図２参照）矢視図である。図４は主ジブ１を示す斜視図であり、下面１Ｂ側から見た図である。以下、図１〜図４を参照してクレーン１０の構成について詳細に説明する。
【００２７】
クレーン１０は、図１及び図２に示すように、本体１１と、本体１１に取り付けられるジブ２０とを備える、移動式クレーンである。本体１１は、下部走行体１２と、下部走行体１２の上に旋回ベアリング１３を介して設置される上部旋回体１４とを備える。また、ジブ２０の主ジブ１の下部ジブ３３の上面１Ｕまたは下面１Ｂの斜材４４には、図４に示すように、補強材４５が取り付けられる。
【００２８】
下部走行体１２は、図１及び図２に示すように、クローラ１２ａを備え、クレーン１０を走行させる。なお下部走行体１２をホイール走行式（図示なし）としても良い。
【００２９】
上部旋回体１４は、図１に示す運転室１４ａ（図２では図示なし）、図示しないポンプ装置やエンジン等が設けられ、下部走行体１２に対して旋回可能である。この上部旋回体１４の前端部にはジブ２０の基端（主ジブ１の基端）が取り付けられる。更に詳しくは、図３に示すように、上部旋回体１４の前端部の４枚のブラケット１４ｂで、主ジブ１の基端部の２枚のブラケット１ｂを挟み、ピン１４ｃで固定される。図２に示すように、このピン１４ｃを中心に主ジブ１（ジブ２０）は起伏可能である。
【００３０】
ジブ２０は、図１に示すように、クレーン１０の本体１１に取り付けられるラチス構造のクレーン用ジブである。このジブ２０は本体１１に直接取り付けられる主ジブ１と、主ジブ１の先端に取り付けられる補ジブ２２とを備える。また、補ジブ２２の先端にはワイヤロープを介してフック２２ｆが吊り下げられ、このフック２２ｆに吊荷２１を取り付けることができる。
【００３１】
補ジブ２２は、本体１１の手前にある障害物（図示なし）を越えて吊荷２１を運ぶ作業を行うため、また本体１１から吊荷２１までの距離（作業半径）を大きくするために、主ジブ１の先端に取り付けられる。この補ジブ２２は、主ジブ１の先端を中心として起伏可能である。なお、補ジブ２２の構造は後述する主ジブ１の構造と同様であるので説明を省略する。
【００３２】
主ジブ１（クレーン用ジブ）は、クレーン１０の本体１１に起伏可能に取り付けられる。この主ジブ１は長手方向に分割可能である。具体的には主ジブ１は、本体１１に直接取り付けられる下部ジブ３３と、下部ジブ３３の先端に取り付けられる中間ジブ３２と、中間ジブ３２の先端に取り付けられる上部ジブ３１と、を備える。下部ジブ３３と中間ジブ３２とは連結部３３ｃで連結され、中間ジブ３２と上部ジブ３１とは連結部３１ｃで連結される。
【００３３】
上部ジブ３１は、先端部にアタッチメント取付部３１ａを備え、このアタッチメント取付部３１ａに補ジブ２２の基端が取り付けられる。この上部ジブ３１の先端にワイヤロープを介してフック３１ｆが吊り下げられ、このフック３１ｆに吊荷２１を取り付けることができる。
【００３４】
中間ジブ３２は、長手方向に分割可能である。具体的には、それぞれ直方体状の中間ジブ３２ａ及び３２ｂの２つを長手方向に連結したものが中間ジブ３２である。中間ジブ３２ａと３２ｂとは連結部３２ｃで連結される。また、中間ジブ３２ｂを取り除いて主ジブ１を短くすることや、中間ジブ３２ａと３２ｂとの間に図示しない直方体状の中間ジブを追加して主ジブ１を長くすることが可能である。
【００３５】
下部ジブ３３は、図２に示すように、主ジブ１のうち、本体１１の上部旋回体１４に直接取り付けられる部分である。図２及び図４に示すように、下部ジブ３３は、ジブ長手方向に直交する断面の高さＨ’（図４参照）が、先端側から基端側（根元）に向かって次第に細くなっている。そして下部ジブ３３の基端では同断面の高さは最小となる。また、下部ジブ３３の同断面の幅Ｂ（図４参照）は一定である。下部ジブ３３の上面１Ｕには例えばロープ巻上げウインチ等の機械が設置され（図１参照）、これらの機械は下部ジブ３３の断面の内側にも配置される。
【００３６】
また、主ジブ１は、図４に示すように、ジブ長手方向に直交する断面が四角形であり、この断面の四隅に配置された主材４２またはこの断面の四辺に配置された枠材４３と、隣りあう主材４２の間を連結する複数の斜材４４とを備える（図４に図示していない上部ジブ３１についても同様である）。なお、図１に示す主ジブ１を倒伏した状態（倒した状態。主ジブ１の長手方向が水平方向と一致する状態）において、上の面を上面１Ｕ、下の面を下面１Ｂ、左右方向に対向する２面を側面１Ｓと言う。
【００３７】
主材４２は、図４に示すように、ジブ長手方向に直交する断面の四隅に配置されるパイプである。すなわち、下部ジブ３３は長手方向に延在する三角柱状であるが、この三角柱の各辺のうち、ほぼ長手方向に沿う４辺の位置に配置されるのが主材４２である。また中間ジブ３２は直方体状であるが、この直方体の各辺のうち長手方向に沿う４辺の位置に配置されるのが主材４２である。
【００３８】
枠材４３は、ジブ長手方向に直交する断面の四辺に配置されるパイプである。すなわち、上部ジブ３１（図１参照）、中間ジブ３２、及び下部ジブ３３、の長手方向における両端部に配置されるのが枠材４３である。
【００３９】
斜材４４は、隣り合う主材４２の間を連結する複数本のパイプである。この斜材４４は主ジブ１の上面１Ｕ、下面１Ｂ、及び側面１Ｓ上に配置される。斜材４４の長手方向は、主ジブ１の長手方向に対して斜め方向に配置される（図４に示す角度φは例えば４５度である）。
下部ジブ３３の下面１Ｂには例えば５本の斜材４４（下部ジブ３３の先端側から順に、斜材４４ａ〜４４ｅ）が設けられる。また下部ジブ３３の側面１Ｓには斜材４４ｓが設けられる。
【００４０】
補強材４５は、斜材４４の座屈強度を向上させるために設けられる。具体的には、補強材４５は、下面１Ｂで隣り合う２本の斜材４４の間を連結する。なお下面１Ｂに代えて、または下面１Ｂに加えて、上面１Ｕに補強材４５を設けることもできる（図示なし）。この補強材４５は、隣り合う２本の斜材４４のそれぞれの長手方向の中央間を連結する。さらに具体的には、下部ジブ３３の下面１Ｂの先端側の枠材４３ａの長手方向の中央と、斜材４４ａの長手方向の中央と、を補強材４５ａで連結する。斜材４４ｂの長手方向の中央と、斜材４４ｃの長手方向の中央と、を補強材４５ｂｃで連結する。また同様に斜材４４ｄと４４ｅとを補強材４５ｄｅで連結する。
【００４１】
また、この補強材４５は、１本の斜材４４に対して１本のみ接続されている。言い換えれば主ジブ１の長手方向において「１つ飛ばし」で斜材４４間を補強材４５で連結する。具体的には例えば、斜材４４ａと４４ｂとの間は補強材４５を連結せず、斜材４４ｂと４４ｃとの間は補強材４５ｂｃで連結され、斜材４４ｃと４４ｄとの間は補強材４５を連結していない。
【００４２】
また、この補強材４５のバネ定数は２１π２ＥＩ／Ｌ３以上である。これにより、補強材４５の座屈を抑制できる。
【００４３】
次に、上述した位置に補強材４５を設けたことについて、さらに説明する。
【００４４】
まず、主ジブ１の先端に補ジブ２２を取り付けたジブ２０（例えばラッフィング仕様）では、主ジブ１の中心軸周りのねじりが特に問題となることについて説明する。
【００４５】
図１に示すように、主ジブ１に補ジブ２２を取り付けない仕様のクレーンの場合の、主ジブ１の中心軸と吊荷位置（主ジブ１の先端）との距離をＬ１とする。主ジブ１の中心軸から補ジブ２２の重心２２ｇの位置までのオフセット距離をＬ２とする。主ジブ１の中心軸から吊荷位置（補ジブ２２の先端）までのオフセット距離をＬ３とする。このとき、Ｌ２及びＬ３は、Ｌ１に比べて非常に大きい。
【００４６】
また、補ジブ２２が受ける旋回慣性力をＦｊ、吊荷２１が受ける旋回慣性力をＦｌ、補ジブ２２が受ける風荷重をＦｗｊ、吊荷２１が受ける風荷重をＦｗｌとする。
すると、主ジブ１に加わるねじり荷重は次のようになる。補ジブ２２を備えないクレーンでは旋回慣性力によりＦＬ×Ｌ１、風荷重によりＦｗＬ×Ｌ１、となる。一方で補ジブ２２を備えるクレーンでは旋回慣性力によりＦｊ×Ｌ２＋ＦＬ×Ｌ３、風荷重によりＦｗｊ×Ｌ２＋ＦｗＬ×Ｌ３となる。
【００４７】
よって、主ジブ１が受ける、主ジブ１の中心軸周りのねじりモーメントは次のようになる。補ジブ２２を備えない場合、ねじりモーメントＴ１は、Ｔ１＝（Ｆｗｌ＋Ｆｌ）×Ｌ１となる。一方で補ジブ２２を備える場合、ねじりモーメントＴ２は、Ｔ２＝（Ｆｗｊ＋Ｆｊ）×Ｌ２＋（Ｆｗｌ＋Ｆｌ）×Ｌ３となる。Ｌ１＜＜Ｌ２，Ｌ３であるため、上記のねじり荷重は補ジブ２２を備えるクレーン（ラッフィング仕様）の方が大幅に大きくなる。
【００４８】
次に、主ジブ１がねじり荷重を受けた場合、斜材４４にかかる応力が問題となることについて説明する。
一般に、図５に示す角柱１２０に、角柱１２０の中心軸周りのねじり荷重を加えると、角柱１２０の側面（中心軸を囲む４つの面）に、中心軸に対して４５度の角度で圧縮応力と引張応力とが生じる。これと同様に、図４に示すラチス構造の主ジブ１に、中心軸周りのねじり荷重を加えると、中心軸に対して角度φ（例えば約４５度）で配置された斜材４４に圧縮応力と引張応力とが生じる。したがって、主ジブ１のねじりに対する強度を考える場合は、特に斜材４４の座屈強度を考える必要がある。
【００４９】
次に、下部ジブ３３の上面１Ｕ及び下面１Ｂに発生する応力が特に問題となることについて説明する。
【００５０】
図４に示すように、中間ジブ３２の断面の高さＨは一定である。一方で下部ジブ３３の断面の高さＨ’は先端から基端（根元）に向かって次第に小さく（細く）なっている。下部ジブ３３が受けるねじりモーメントは中心軸方向のどの位置でも一定であるので、ねじりモーメントによって下部ジブ３３に発生する応力は断面の高さが最小となる下部ジブ３３の基端（根元）の上面１Ｕ及び下面１Ｂで最大となる。
【００５１】
さらに詳しくは次のように考えられる。主ジブ１が受けるトルクは上面１Ｕ、下面１Ｂ、および２つの側面１Ｓの計４面で受けるが、発生応力が最大となる状況を考えるために、（１）上面１Ｕ及び下面１Ｂだけでトルクを受ける場合、（２）側面１Ｓだけでトルクを受ける場合、を仮定して応力を計算する。なお図４には補強材４５を示しているが、ここでは補強材４５はないものとして計算する。ここで、ねじりモーメントをＴ、斜材４４の角度（上面１Ｕ及び下面１Ｂにおける左右方向に対する斜材４４の角度、および、側面１Ｓにおける上下方向に対する斜材４４の角度）をφ、斜材４４の断面積（１本のパイプの断面積）をＡ、ジブ２０の幅をＢとする。また、中間ジブ３２の側面１Ｓの斜材４４に発生する応力をσ１、中間ジブ３２の上面１Ｕ及び下面１Ｂに発生する応力をσ２、下部ジブ３３の側面１Ｓの斜材４４に発生する応力をσ３、下部ジブ３３の上面１Ｕ及び下面１Ｂの斜材４４に発生する応力をσ４とする。このときのσ１〜σ４を次の数式１〜４に示す。
【００５２】
【数１】
【００５３】
【数２】
【００５４】
【数３】
【００５５】
【数４】
【００５６】
ねじりモーメントＴ、角度φ、および断面積Ａが一定として、応力σ１〜σ４を比較すると、断面の高さＨ’が小さい場合（Ｈ’＜Ｂの場合）のσ４が最も大きくなる。これにより、下部ジブ３３の上面１Ｕ及び下面１Ｂの斜材４４を補強することが効果的であることがわかる。
【００５７】
次に、斜材４４の長手方向の中央部に補強材４５を取り付ければ効果的であることについて説明する。
【００５８】
一般に、梁の座屈強度Ｐｃｒは次の数式５で表せる。なお、ｋは座屈係数、πは円周率、Ｅは梁（斜材）のヤング率、Ｉは梁（斜材）の断面二次モーメント、Ｌは梁（斜材）の長さである。
【００５９】
【数５】
【００６０】
ここで、両端固定梁の長手方向のいずれかの位置を支持する場合、図６（ｂ）に示すように、梁の長手方向の中央を支持したときに梁の座屈係数ｋが最大となる。このときの座屈係数ｋは、ｋ＝４×２．０４５７である。一方で図６（ａ）に示すように、両端固定梁の長手方向のいずれの位置でも梁を支持をしない場合（同長手方向の中央から最も離れた位置で梁を支持した場合、と言い換えることができる）、梁の座屈係数ｋはｋ＝４である。よって、Ｅ、Ｉ、Ｌを一定としたとき、梁の長手方向の中央部を支持した両端固定梁の座屈強度Ｐｃｒは、梁を支持しない場合に対して約２倍になる。また、同中央部を支持した場合、同中央部よりも端部側で支持した場合よりも座屈強度Ｐｃｒは大きくなる。
【００６１】
（本実施形態のクレーン用ジブの特徴）
本実施形態の主ジブ１（クレーン用ジブ）には以下の特徴がある。
【００６２】
この主ジブ１は、図４に示すように、隣り合う２本の斜材４４（４４ａ〜４４ｅ）の間を連結する補強材４５（４５ｂｃおよび４５ｄｅ）を備えている。または、隣り合う１本の斜材４４（４４ａ）と１本の枠材４３（４３ａ）との間を連結する補強材４５（４５ａ）を備えている。よって、補強材４５を備えない場合に比べ、斜材４４の有効座屈長が短くなり、斜材４４の座屈強度が向上する。すなわち、斜材４４のパイプ厚やパイプ径を大きくすることで座屈強度を向上させる場合に比べて主ジブ１の質量を大幅に増加させることなく、さらに主ジブ１の断面を大きくすることなく（輸送制限幅内の寸法のままで）、斜材４４の座屈強度を向上できる。
【００６３】
また、この主ジブ１は、上面１Ｕおよび下面１Ｂのうち少なくともいずれか一方の面に補強材４５を備えている。すなわち主ジブ１の断面の内側に補強材４５を配置する必要がない。よって、主ジブ１断面内側への機械（例えばロープ巻上げウインチ）の設置を妨げることなく斜材４４の座屈強度を向上できる。
【００６４】
また、この主ジブ１では、同一面内で隣り合う２本の斜材４４のそれぞれの長手方向の中央間、または、同一面内で隣り合う１本の斜材４４（４４ａ）および１本の枠材４３（４３ａ）のそれぞれの長手方向の中央間、が補強材４５で連結されている。よって、斜材４４の長手方向における中央よりも両端側に補強材４５が設けられている場合に比べ、斜材４４の座屈強度を向上できる。
【００６５】
また、この主ジブ１では、１本の斜材４４に補強材４５が１本のみ接続されている（すなわち、主ジブ１の長手方向に隣り合う斜材４４の間が「１つ飛ばし」で連結されている）。よって、１本の斜材４４に２本以上の補強材４５が接続されている場合に比べ、主ジブ１が軽量である。すなわち主ジブ１を起伏するのに要する力が小さい。よってクレーン１０の吊り能力を向上できる。
【００６６】
また、主ジブ１の中心軸周りのねじりモーメントが主ジブ１にかかった場合、上部ジブ３１や中間ジブ３２に比べ、下部ジブ３３の上面１Ｕおよび下面１Ｂに特に大きな負荷がかかる（斜材４４に応力σ４がかかる）。また、左右方向の力が主ジブ１にかかったとき（面外曲げを受けたとき）にも下部ジブ３３に大きな負荷がかかる。そのため、下部ジブ３３の上面１Ｕおよび下面１Ｂを構成する斜材４４の座屈強度が主ジブ１の吊り荷重を律則する場合がある。そこで、この主ジブ１では、この下部ジブ３３の上面１Ｕおよび下面１Ｂのうち少なくとも何れか一方の面の斜材４４に補強材４５を備えている。よって、下部ジブ３３の側面１Ｓ、上部ジブ３１、または中間ジブ３２に補強材４５を取り付けた場合に比べ、より少ない補強材４５により主ジブ１の吊り荷重を向上できる。
【００６７】
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
【００６８】
（変形例１）
図７に変形例１に係る主ジブ１の中間ジブ３２を示す。図４に示す上記実施形態では下部ジブ３３の斜材４４に補強材４５を取り付けたが、図７に示すように中間ジブ３２の斜材４４に補強材４５を取り付けても本発明を適用できる。なお、上記実施形態と同様に、主ジブ１の軸方向に「１つ飛ばし」で補強材４５が取り付けられる。また、図７では下面１Ｂに補強材４５を取り付けた形態を示しているが、上面１Ｕに補強材４５を取り付けても良い。
【００６９】
（変形例２）
図８に変形例２に係る主ジブ１の中間ジブ３２を示す。図７に示す変形例１における「１つ飛ばし」を、図８に示すように主ジブ１の長手方向に１つ分ずらした構成としても本発明を適用できる。さらに詳しくは、変形例１において補強材４５を取り付けた位置に補強材４５を取り付けず、変形例１において補強材４５を飛ばした（取り付けなかった）位置に補強材を取り付けても良い。
【００７０】
（変形例３）
図９に変形例３に係る主ジブ１を示す。図４に示す上記実施形態では主ジブ１の左右方向の中央に補強材４５を配置したが、図９に示すように主ジブ１の左右方向の中央からずらした位置に補強材４５を配置しても本発明を適用できる。すなわち、斜材４４（または枠材４３）の長手方向の中央間を補強材４５で連結せずに、斜材４４（または枠材４３）の長手方向の中央よりも端部側の位置を補強材４５で連結しても良い。また、主ジブ１の先端側から基端側に向かって、主ジブ１の左右方向の中央に対して左右に交互に補強材４５を配置しても良い。
【００７１】
（変形例４）
図１０に変形例４に係る主ジブ１を示す。図４に示す上記実施形態では「１つ飛ばし」で補強材４５を取り付けたが、「１つ飛ばし」にしなくても本発明を適用できる。すなわち図１０に示すように１本の斜材に２本の補強材４５を取り付けても良い。さらに主ジブ１の先端側から基端側へ向かって、主ジブ１の左右方向の中央に対して左右に交互に補強材４５を配置しても良い。
【００７２】
（変形例５）
上記実施形態で示した補強材４５は様々な形状にすることができる。例えば図１１（ａ）〜（ｅ）に示すように、平板４５Ａ、丸パイプ４５Ｂ、角パイプ４５Ｃ、アングル材４５Ｄ、または、Ｃチャンネル材４５Ｅなどとすることができる。
【００７３】
また例えば、上記の変形例２〜４（図７〜１１）に示した補強材４５の配置を下部ジブ３３（図４参照）に適用しても本発明を適用できる。
【００７４】
また例えば上記実施形態に示さないクレーンにも本発明を適用できる。
例えば、図１に示す上記実施形態では主ジブ１と補ジブ２２とを備えるクレーン１０を示したが、補ジブ２２を備えないクレーンにも本発明を適用できる。
また例えば、上記実施形態では主ジブ１は起伏可能であったが、主ジブ１が鉛直方向に配置され起伏しないクレーン（タワークレーン）にも本発明を適用できる。
また例えば、上記実施形態では補ジブ２２は主ジブ１に対して起伏可能であったが、主ジブ１のみ起伏して補ジブ２２は起伏しないクレーンにも本発明を適用できる。
【００７５】
また例えば上記実施形態および変形例では下部ジブ３３または中間ジブ３２に補強材４５を設置したが、上部ジブ３１（図１参照）に補強材４５を設置しても本発明を適用できる。
【００７６】
また例えば、上記実施形態では上面１Ｕおよび下面１Ｂの少なくともいずれかに補強材４５を設けたが、さらに側面１Ｓに補強材４５を設けても本発明を適用できる。
【符号の説明】
【００７７】
１ 主ジブ（クレーン用ジブ）
１Ｕ 上面
１Ｂ 下面
１０ クレーン
１１ 本体
３１ 上部ジブ
３２ 中間ジブ
３３ 下部ジブ
４２ 主材
４３ 枠材
４４ 斜材
４５ 補強材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
起伏可能にクレーンの本体に取り付けられるラチス構造のクレーン用ジブであって、
ジブ長手方向に直交する断面は四角形であり、
前記断面の四隅に配置された主材と、
前記断面の四辺に配置された枠材と、
隣り合う前記主材の間を当該主材と同一面内において連結する複数の斜材と、
倒伏した状態における上面および下面のうち少なくともいずれか一方の面で隣り合う２本の前記斜材の間、または、当該面内で隣り合う１本の前記斜材と１本の前記枠材との間、を連結する補強材と、を備えたクレーン用ジブ。
【請求項２】
隣り合う２本の前記斜材のそれぞれの長手方向の中央間、または、隣り合う１本の前記斜材および１本の前記枠材のそれぞれの長手方向の中央間、が前記補強材で連結されている、請求項１に記載のクレーン用ジブ。
【請求項３】
１本の前記斜材に前記補強材が１本のみ接続されている、請求項１または２に記載のクレーン用ジブ。
【請求項４】
前記クレーンの本体に直接取り付けられる下部ジブと、
前記下部ジブの先端に取り付けられる中間ジブと、
前記中間ジブの先端に取り付けられる上部ジブと、
を備え、
前記補強部材は、前記下部ジブを構成する前記斜材に取り付けられている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のクレーン用ジブ。
【請求項１】
起伏可能にクレーンの本体に取り付けられるラチス構造のクレーン用ジブであって、
ジブ長手方向に直交する断面は四角形であり、
前記断面の四隅に配置された主材と、
前記断面の四辺に配置された枠材と、
隣り合う前記主材の間を当該主材と同一面内において連結する複数の斜材と、
倒伏した状態における上面および下面のうち少なくともいずれか一方の面で隣り合う２本の前記斜材の間、または、当該面内で隣り合う１本の前記斜材と１本の前記枠材との間、を連結する補強材と、を備えたクレーン用ジブ。
【請求項２】
隣り合う２本の前記斜材のそれぞれの長手方向の中央間、または、隣り合う１本の前記斜材および１本の前記枠材のそれぞれの長手方向の中央間、が前記補強材で連結されている、請求項１に記載のクレーン用ジブ。
【請求項３】
１本の前記斜材に前記補強材が１本のみ接続されている、請求項１または２に記載のクレーン用ジブ。
【請求項４】
前記クレーンの本体に直接取り付けられる下部ジブと、
前記下部ジブの先端に取り付けられる中間ジブと、
前記中間ジブの先端に取り付けられる上部ジブと、
を備え、
前記補強部材は、前記下部ジブを構成する前記斜材に取り付けられている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のクレーン用ジブ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−１５７１７８（Ｐ２０１１−１５７１７８Ａ）
【公開日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９９４１（Ｐ２０１０−１９９４１）
【出願日】平成２２年２月１日（２０１０．２．１）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【出願人】（３０４０２０３６２）コベルコクレーン株式会社 (296)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１日（２０１０．２．１）
【出願人】（０００００１１９９）株式会社神戸製鋼所 (5,860)
【出願人】（３０４０２０３６２）コベルコクレーン株式会社 (296)
【Ｆターム（参考）】
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