クレーン（機械）

中世において、ペルシャの技術者たちは揚重技術を大きく進歩させ、古代の力学と現代の工学の間のギャップを埋めた。アルトゥク朝の宮廷で働いていたアル・ジャザリ（1136～1206年）は、著書『巧妙な機械装置の知識の書』 （西暦1206年）の中で、クランクシャフト、カムシャフト、往復ポンプの初期バージョンを含む革新的な揚重機構を記録している。これらの革新により、揚水は手動システムから半自動機構へと変化した。注目すべき応用例としては、ダマスカスの水力システムがあり、そこでは水力で動くサキヤチェーンポンプが何世紀にもわたって主要な施設に水を供給し、回転運動を往復運動に変換するなどの機械的原理を導入し、後に現代のクレーンウインチの中心となった。^{[ 24 ]}

中世盛期には、西ローマ帝国の滅亡に伴い西ヨーロッパで廃れていた踏み車式クレーンが大規模に再導入された。^{[ 25 ]}踏み車（ magna rota ）に関する最古の記述は、1225年頃のフランスの古文書に再び現れ、^{[ 26 ]}続いて、おそらく同じくフランス起源と思われる1240年の写本に彩色された描写がある。^{[ 27 ]}航海においては、港湾クレーンの初期の使用例は、1244年のユトレヒト、1263年のアントワープ、1288年のブルージュ、1291年のハンブルクで記録されているが、^{[ 28 ]}イングランドでは1331年以前には踏み車は記録されていない。^{[ 29 ]}

一般的に、垂直方向の運搬は、従来の方法よりもクレーンを使った方が安全かつ安価に行うことができた。典型的な応用分野としては、港湾、鉱山、そして特に建設現場があり、そこでは踏み車式クレーンが、そびえ立つゴシック様式の大聖堂の建設において極めて重要な役割を果たした。

しかしながら、当時の記録資料や絵画資料からは、踏み車や手押し車といった新しく導入された機械が、はしご、積み込み機、手押し車といったより労働集約的な方法を完全に置き換えたわけではないことが示唆されている。むしろ、中世の建設現場^{[ 30 ]}や港^{[ 28 ]}では、古い機械と新しい機械が共存し続けていた。

踏み車以外にも、中世の描写では、放射状のスポークを持つ巻き上げ機やクランクによって手動で動かされるクレーンが描かれており、 15世紀には船の舵輪のような形をした巻き上げ機も使われていた。揚力の不規則性を滑らかにし、吊り上げ過程の「デッドスポット」を克服するために、フライホイールは1123年には既に使われていたことが知られている。^{[ 31 ]}

踏み車式クレーンが再導入された正確な過程は記録されていないが、^{[ 26 ]}建設現場へのその復活は、ゴシック建築の同時的な隆盛と密接に関連して見なされるべきであることは間違いない。踏み車式クレーンの再出現は、構造的にも機械的にも踏み車式クレーンの原型となった巻き上げ機の技術的発展の結果である可能性がある。あるいは、中世の踏み車式クレーンは、多くの修道院図書館で入手可能であったウィトルウィウスの『建築十書』から着想を得たローマ時代のクレーンを意図的に再発明したものかもしれない。また、初期の踏み車式クレーンと多くの構造的類似点を共有していた水車の省力性への観察が、その再導入のきっかけとなった可能性もある。^{[ 29 ]}

中世の踏み車は、中央の軸を中心に回転する大きな木製の車輪で、2人の作業員が並んで歩けるほどの広い踏み幅がありました。初期の「コンパスアーム」式の車輪は、スポークが中央の軸に直接打ち込まれていましたが、より進歩した「クラップアーム」式は、車輪の縁に弦のようにアームが配置されており、^{[ 32 ]}より細い軸を使用することが可能になり、より大きな機械的利点が得られました。^{[ 33 ]}

一般に信じられていることとは異なり、中世の建築現場のクレーンは、当時使用されていた非常に軽量な足場や、クレーンと荷物の両方の重量を支えることができないゴシック教会の薄い壁の上には設置されませんでした。むしろ、クレーンは建設の初期段階で、多くの場合建物の内部の地面に設置されました。新しい床が完成し、屋根の巨大な梁が壁を繋ぐと、クレーンは解体され、屋根の梁の上に再組み立てされ、そこからヴォールトの建設中にベイからベイへと移動されました。^{[ 34 ]}このように、クレーンは建物とともに「成長」し「移動」し、その結果、今日イングランドに現存するすべての建設用クレーンは、ヴォールトの上、屋根の下の教会の塔にあり、建物の建設後も修理用の資材を上方に運ぶためにそこに残されています。^{[ 35 ]}

あまり一般的ではないが、中世の挿絵には、機械のスタンドがプットログに固定された状態で壁の外側に取り付けられたクレーンが描かれているものもある。^{[ 36 ]}

現代のクレーンとは対照的に、中世のクレーンやホイストは 、ギリシャやローマのクレーンやホイストと同様に^{[ 37 ]} 、主に垂直方向の吊り上げに特化しており、荷物を水平方向にかなりの距離移動させることはなかった^{[ 34 ]} 。そのため、吊り上げ作業は、現代とは異なる方法で作業現場で組織されていた。例えば、建築工事では、クレーンは石ブロックを底部から直接所定の位置に吊り上げるか^{[ 34 ]}、壁の中心の反対側から吊り上げて、壁の両端で作業する2つのチームにブロックを供給していたと考えられている^{[ 37 ]} 。さらに、通常はクレーンの外側から踏み車作業員に指示を出していたクレーンマスターは、荷物に取り付けられた小さなロープで横方向の動きを操作することができた。^{[ 38 ]}荷物を回転させることができ、そのため特に埠頭での作業に適した旋回式クレーンは、早くも1340年には登場していた。^{[ 39 ]}切石ブロックはスリング、ルイス、または悪魔のクランプ（ドイツ語でTeufelskralle ）で直接吊り上げられたが、他の物体はパレット、かご、木箱、樽などの容器に事前に入れられていた。^{[ 40 ]}

中世のクレーンには、荷物が逆方向に動くのを防ぐためのラチェットやブレーキがほとんど備わっていなかったことは注目に値する。 ^{[ 41 ]}この奇妙な欠落は、中世の踏み車が発揮する高い摩擦力によって説明され、通常は車輪が制御不能なほど加速するのを防いでいた。^{[ 38 ]}

「現在の知識」によれば、古代には存在しなかった固定式港湾クレーンは、中世に新たに開発されたものと考えられている。^{[ 28 ]}典型的な港湾クレーンは、二重の踏み車を備えた旋回構造であった。これらのクレーンは、貨物の積み下ろしのために埠頭に設置され、シーソー、ウインチ、ヤードなどの古い吊り上げ方法に取って代わったり、補完したりした。^{[ 28 ]}

港湾クレーンには、地理的な分布が異なる2つのタイプが識別できます。中央の垂直軸を中心に旋回するガントリークレーンはフランドルとオランダの沿岸でよく見られましたが、ドイツの海港と内陸港では、ウインドラスと踏み車が頑丈な塔の中にあり、ジブアームと屋根だけが回転するタワークレーンが一般的でした。^{[ 42 ]}地中海地域や高度に発達したイタリアの港では、ドックサイドクレーンは採用されず、当局は中世以降もランプによる荷揚げという労働集約的な方法に頼り続けました。^{[ 43 ]}

建設用クレーンでは作業速度が石工の比較的遅い作業速度によって決まるのに対し、港湾クレーンは通常、荷揚げ速度を上げるためにダブルの踏み車を備えていた。直径が4 メートル以上と推定される2つの踏み車は車軸の両側に取り付けられ、一緒に回転した。^{[ 28 ]}容量は2～3トンで、これは明らかに海上貨物の通常のサイズに相当した。^{[ 28 ]}今日、ある調査によると、産業革命以前の踏み車式港湾クレーンがヨーロッパ全土に15基現存している。^{[ 44 ]}グダニスク、ケルン、ブレーメンなどの港湾クレーンの中には、新造帆船にマストを取り付けることに特化したものもあった。^{[ 42 ]}これらの固定式クレーンの他に、港湾全体に柔軟に展開できる浮体式クレーンが14世紀までに使われるようになった。^{[ 42 ]}

帆船の時代には、造船や修理の際に、主に建造中または修理中の船の下部マストを設置するために、浮遊クレーンとしてシアーハルク（またはシアハルク）が使用されました。シアと呼ばれるブームがハルクの下部マストまたはビームの基部に取り付けられ、それらのマストの上部から支えられました。 滑車とタックルは、建造中または修理中の船の下部マストの設置や取り外しなどの作業に使用されました。これらの下部マストは船上で最大かつ最も重い単一の木材であり、シアーハルクまたは陸上のマストシアの助けなしにこれらを立てることは非常に困難でした。^{[ 45 ]}

シアーハルクの概念は1690年代にイギリス海軍で始まり、19世紀初頭までイギリスで存続した。シアーハルクのほとんどは退役した軍艦であり、 1694年に建造されたチャタムは、専用に建造されたわずか3隻のうちの最初の船であった。^{[ 46 ]} 1700年代を通じて、イギリスでは常に少なくとも6隻のシアーハルクが運用されていた。この概念は1740年代にフランスに広がり、ロシュフォール港でシアーハルクが就役した。^{[ 47 ]}

移動式クレーンに関する米国規格では、クローラークレーンの安定性制限定格荷重は転倒荷重の75%、アウトリガー支持式クレーンの安定性制限定格荷重は転倒荷重の85%となっています。これらの要件は、米国機械学会がASME B30.5-2018「移動式および機関車クレーン」で定めています。^{[ 57 ] [ 58 ]}

欧州規格（EN 13000:2010）は同様の原則を採用しているが、リスク許容度に関する規制の考え方の違いを反映して安全係数が異なっている。^{[ 59 ]}アウトリガー付き移動式クレーンの場合、欧州規格における定格容量は通常転倒荷重の80%であるのに対し、クローラークレーンは転倒荷重の70%で定格されている。^{[ 59 ]}

安全マージンは通常、クレーンの定格容量の10～25%の範囲です。ただし、定格容量に近いまたはそれを超える通常の運転は、コンポーネントの摩耗を大幅に増加させ、メンテナンスコストの増加と運用寿命の短縮につながります。設計では疲労サイクルを考慮する必要があり、 ISO 12482-1:2014によると、一般的な設計寿命は20年または200万回の負荷サイクルです。^{[ 60 ]}

アウトリガー付き移動式クレーンの場合、安定性は地盤条件に大きく左右されます。一般的なアウトリガーパッドは50～200 kPa (7～29 psi )の圧力を及ぼします。エンジニアリングガイドラインでは、クレーン設置前に地盤支持力評価を行う必要があり、クレーンが及ぼす圧力が許容地盤支持力を超える場合は、木製マットまたはエンジニアリングされた支保工の使用が義務付けられています。不適切な地盤準備は、特に地盤条件が変化する建設現場で、クレーン転倒事故の主な原因となっています。^{[ 61 ]}

船舶や洋上プラットフォームに搭載されるクレーンの基準は、船舶の動きによるクレーンへの動荷重のため、やや厳しくなっています。^{[ 62 ]}乗組員による作業に関係しない荷重の場合、許容荷重には、垂直方向1.75g、縦方向0.75g、横方向0.75gの加速度を含む動加速度を考慮する必要があり、これは、2000kgの静荷重の場合、海上では3500kgのクレーン容量が必要になることを意味します。さらに、船舶またはプラットフォームの安定性も考慮する必要があります。^{[ 63 ]}

固定式の台座またはキングポストに取り付けられたクレーンの場合、ブーム、ジブ、および荷重によって発生するモーメントは、台座のベースまたはキングポストによって抵抗されます。ベース内の応力は材料の降伏応力よりも小さくなければならず、そうでない場合はクレーンが破損します。 ^{[ 64 ]}設計では、クレーンの運用寿命全体にわたって、疲労荷重、風による振動、および熱膨張の影響を考慮する必要があります。

動的揚力係数（DLF）、別名設計動的係数は、クレーンの設計と操作における重要なパラメータです。これは、吊り上げ作業中にクレーンの構造とコンポーネントにかかる負荷を増加させる可能性のある動的効果を考慮に入れています。^{[ 65 ] [ 66 ]}これらの効果には、荷物の巻き上げ加速と減速、旋回や起伏などのクレーンの動き、吊り下げられた荷物の揺れ、クレーン、荷物、および索具に作用する風力、オペレーターのエラーまたはその他の予期せぬイベントが含まれます。^{[ 67 ] [ 68 ]}

新しいクレーン設計のDLFは、関連する設計仕様に従って解析計算と数理モデルによって決定できます。設計者または認証機関が適切と判断した場合、有限要素解析やその他のシミュレーション技術などのより高度な方法を使用して、さまざまな荷重条件下でのクレーンの挙動をモデル化することもできます。実際のDLFを検証するために、完成したクレーンに対して、ロードセル、加速度計、ひずみゲージなどの計測機器を使用して制御荷重試験を実施できます。このプロセスは通常、クレーンの型式承認の一部です。^{[ 65 ]}

ジブクレーンは通常、DLFが低く（${\textstyle \psi \approx 1.3}$移動式ガントリークレーンと比較して（${\displaystyle \psi \approx 1.6}$）剛性が高いため。^{[ 69 ]}グラブバケットクレーンの場合、吊り上げた材料の解放によって生じる衝撃荷重を反映して、DLF は 20% ～ 30% 増加する可能性があります。 ^{[ 65 ]}クレーンは安全性と安定性を確保するために、より重い荷物に対してはより低い速度で動作する傾向があるため、一般的に吊り上げた物体の質量が増加するにつれて DLF は減少します。

クレーンや吊り上げ対象物が浮体船舶上にあるオフショア吊り上げでは、波の作用による追加的な動きのため、DLF は陸上吊り上げに比べて高くなります。^{[ 65 ] [ 62 ]}波による船の動き（上下動、ピッチング、ロールなど）は吊り上げワイヤーに沿って伝わり、船の動きによって生じる力に応じて水中の荷物が加速され、ピーク張力は重量、慣性効果、抗力効果の合計になります。DLF は、水中または飛沫帯を通過する物体を吊り上げるときにさらに増加し​​ます。^{[ 70 ]}オフショア吊り上げでは、より重い荷物にはよりゆっくりとした、より制御された操作が必要となるため、DLF は通常 100トンで 1.3 から2500 トンで 1.1 に減少します。^{[ 71 ]}

米国土木学会（ASCE）7-16およびISO 4302:2016に基づく設計風速は、使用中は20 m/s（72 km/h ）、使用停止時の耐風速は42 m/s（150 km/h）である。 ^{[ 72 ]}荷重にかかる風力は次のように計算できる。${\displaystyle F_{\text{wind}}=0.613\times C_{d}\times A\times V^{2}}$どこ${\displaystyle C_{d}}$は抗力係数（荷重形状によって通常1.0～2.0）です。${\displaystyle A}$は投影面積（m² ^）であり、${\displaystyle V}$は風速（m/s）です。^{[ 72 ]}

研究によると、クレーン操作中の動的負荷イベントには人的要因が大きく影響することが示されています。 ^{[ 73 ]}最新のクレーンには、 「ソフトスタート」機構によって加速率を制限する電子制御システムが組み込まれており、DLF を低減し、操作のスムーズさを向上させると同時に、クレーン部品への機械的ストレスを軽減します。

作業荷重とは、クレーンが通常の運転条件下で安全に持ち上げられるように設計されている総重量のことです。 ^{[ 65 ]}

${\displaystyle W=g\cdot (m_{\text{wll}}+m_{a})}$

どこ${\displaystyle W}$作業負荷は、${\displaystyle g}$は重力加速度（9.81 m/s²）です。${\displaystyle m_{\text{wll}}}$は最大吊り上げ質量（作業荷重制限または安全作業荷重）であり、${\displaystyle m_{a}}$とは、吊り上げ装置またはクレーンの一部で、吊り上げられた物体と共に移動する部分の質量を指します。

DLFは、クレーン構造とコンポーネントに加わる力を決定するための乗数として使用されます。 ^{[ 65 ]}

${\displaystyle F_{d}=\psi \cdot W}$

どこ${\displaystyle F_{d}}$デザイン力であり、${\displaystyle \psi }$DLFです。

DLFは以下のように計算できます。^{[ 65 ] [ 74 ]}

${\displaystyle \psi =1+V_{R}\cdot {\sqrt {C/(W\cdot g)}}}$

どこ${\displaystyle V_{R}}$は、持ち上げられた物体と持ち上げ装置との間の、持ち上げ時の相対速度であり、${\displaystyle C}$は、吊り上げ点におけるクレーンシステムの剛性です。相対速度はクレーンの運用要件に依存し、システムの剛性は計算または荷重たわみ試験によって決定できます。^{[ 65 ]}

現代の型式承認試験では、クレーン操作中の動的荷重を正確に測定するために高度な計測機器が使用されています。 ^{[ 75 ]}ロードセルはフルスケールで±0.5%の精度で測定値を提供し、最大100gの加速度を測定できる3軸加速度計がジブセクションとロードブロックに取り付けられています。重要な構造部材に接着されたひずみゲージは応力分布を測定し、オフショア用途では、± 2cmの位置精度を持つGPSシステムが波の動きの補償を追跡します。500～ 1000Hzのサンプリングレートを持つ高速データロガーは、低いサンプリングレートでは見逃される可能性のある急速な動的応答のピークを捉えます。

最も基本的なトラック搭載型クレーンの構成は、「ブームトラック」または「ローリーローダー」で、商用トラックシャーシに後部に取り付けられた回転式伸縮ブームクレーンが特徴です。^{[ 76 ] [ 77 ]}

より大型で頑丈な専用設計の「トラック搭載型」クレーンは、キャリア（下部と呼ばれることが多い）と、ブームを含む吊り上げ部（上部と呼ばれる）の2つの部分で構成されています。これらはターンテーブルを介して結合され、上部が左右に旋回できるようになっています。これらの最新の油圧式トラッククレーンは通常、単一エンジン式で、同じエンジンが下部とクレーンを駆動します。上部は通常、下部に取り付けられたポンプからターンテーブルを介して送られる油圧によって駆動されます。油圧式トラッククレーンの旧型モデルでは、2つのエンジンがありました。下部の1つはクレーンを道路に沿って牽引し、アウトリガーとジャッキ用の油圧ポンプを駆動します。上部の1つは、独自の油圧ポンプを介して上部を駆動します。多くのベテランオペレーターは、老朽化し​​た新型クレーンのターンテーブルのシールからの漏れを理由に、2つのエンジンシステムを好みます。 Hiabは1947年に世界初の油圧式トラック搭載クレーンを発明しました。^{[ 78 ]} Hiabという名前は、1944年にスウェーデンのフーディクスヴァルでスキー製造業者のエリック・サンディンによって設立されたHydrauliska Industri ABの略称に由来しています。サンディンは、トラックのエンジンを利用して油圧でローダークレーンを動かす方法を見出しました。

一般的に、これらのクレーンは高速道路を走行できるため、重量やその他のサイズ制限（地方条例など）がない限り、クレーンを輸送するための特別な機器は不要です。この場合、ほとんどの大型クレーンは、荷重をより多くの車軸に分散させるための特別なトレーラーを備えているか、要件を満たすために分解することができます。例として、カウンターウェイトがあります。多くの場合、クレーンの後ろには、移動のために取り外されたカウンターウェイトを運ぶ別のトラックが続きます。さらに、一部のクレーンは上部全体を取り外すことができます。ただし、これは通常、大型クレーンでのみ問題となり、主にLink-Belt HC-238などの従来型クレーンで行われます。作業現場では、アウトリガーはシャーシから水平に、次に垂直に伸ばされ、静止時および吊り上げ時にクレーンを水平にして安定させます。多くのトラッククレーンは、荷物を吊り下げながら低速走行（数マイル/時）が可能です。進行方向から横方向に荷物を振らないように細心の注意を払う必要があります。横方向への振れは、転倒防止の安定性の大部分をシャーシサスペンションの剛性に依存します。このタイプのクレーンのほとんどには、アウトリガーによる安定性に加えて、可動式のカウンターウェイトも備わっています。クレーンの重量の大部分がカウンターウェイトとして機能するため、真後ろに吊り下げられた荷物が最も安定します。工場で計算されたチャート（または電子安全装置）を使用して、クレーンオペレーターは、静止状態（アウトリガー使用時）の作業、および（ゴムタイヤ使用時）の荷物と走行速度における最大安全荷重を決定します。

トラッククレーンの吊り上げ能力は、約14.5ショートトン(12.9ロングトン、13.2 t )から約2,240 ショートトン (2,000 ロングトン、2,032 t)まであります。^{[ 79 ] [ 80 ]}ほとんどのクレーンは約 180 度しか回転しませんが、高価なトラック搭載クレーンは 360 度回転できます。  

• トラック搭載型クレーンの例
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  ロシア鉄道部隊の自動車クレーン
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  トラック搭載クレーンで橋を建設
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  道路走行構成のトラック搭載型クレーン

ローダークレーン（ナックルブームクレーン、関節式クレーンとも呼ばれる）は、トラックやトレーラーに取り付けられた油圧駆動の関節式アームで、車両の積荷の積み下ろしに使用されます。多数の関節部は、クレーンを使用しないときは小さなスペースに折りたたむことができます。一部の関節部は伸縮式になっている場合もあります。多くの場合、クレーンはある程度の自動化機能を備えており、オペレーターの指示なしに荷降ろしや収納を行うことができます。

ほとんどのクレーンとは異なり、オペレーターは荷物を確認するために車両の周囲を移動する必要がある。そのため、最新のクレーンには、クレーンに取り付けられた油圧制御レバーを補完するために、携帯型の有線または無線接続の制御システムが装備されている場合がある。

イギリスとカナダでは、このタイプのクレーンは、このメーカーがローダークレーンを発明し、イギリス市場に最初に参入したことと、特徴的な名前がブームアームに大きく表示されていたことから、口語的に「Hiab」として知られていることが多い。^{[ 81 ]}

ロールローダークレーンとは、車輪付きのシャーシに搭載されたローダークレーンのことです。このシャーシはトレーラーに載せることができます。クレーンがトレーラー上で移動できるため、軽量クレーンとして利用でき、トレーラーでより多くの貨物を運搬することが可能になります。

伸縮式クレーンのブームは、複数のチューブが互いに内接するように配置されています。油圧シリンダーなどの動力機構によってチューブが伸縮し、ブームの全長を増減させます。このようなブームは、短期的な建設プロジェクト、救助活動、船舶の引き上げ・積み下ろしなどによく使用されます。伸縮式ブームは比較的コンパクトなため、様々な移動用途に適しています。

伸縮式クレーンのすべてが移動式クレーンというわけではないが、その多くはトラック搭載型である。

伸縮式タワークレーンは、伸縮式のマストを備え、多くの場合、その上部に上部構造（ジブ）が取り付けられており、タワークレーンとして機能します。伸縮式タワークレーンの中には、伸縮式のジブを備えているものもあります。

ラフテレーンクレーンは、オフロードでのピックアップアンドキャリー作業用に設計された4つのゴムタイヤの上に下部構造に取り付けられたブームを備えています。アウトリガーは、吊り上げ時にクレーンを水平にして安定させるために使用されます。^{[ 82 ]}

これらの伸縮式クレーンは、クローラークレーンと同様に、下部構造とクレーン本体を同じエンジンで駆動する単一エンジン式機械です。エンジンは通常、クローラークレーンのように上部構造ではなく下部構造に搭載されています。ほとんどの機種は4輪駆動と4輪操舵を備えており、標準的なトラッククレーンよりも狭く滑りやすい地形を走行しやすく、現場の準備作業も少なくて済みます。

全地形対応クレーンは、トラック搭載型クレーンの走行性能と、不整地走行型クレーンの現場での機動性を兼ね備えたハイブリッド型クレーンです。公道での高速走行はもちろん、全輪駆動と横向き操舵により、作業現場の不整地でも機動的に走行できます。

ATは2～12軸を備え、最大2,000トン（2,205ショートトン、1,968ロングトン）の荷物を持ち上げるように設計されています。^{[ 83 ]}

クローラークレーンは、安定性と機動性の両方を提供する一連のクローラートラックを備えた下部構造にブームが取り付けられています。クローラークレーンの吊り上げ能力は、 XGC88000クローラークレーンに見られるように、約40～4,000ロングトン（44.8～4,480.0ショートトン、40.6～4,064.2トン）の範囲です。^{[ 84 ]} 

クローラークレーンの主な利点は、移動が容易で使いやすいことです。最小限の改良しか施されていない現場でも作業でき、アウトリガーなしでもトラック上で安定して動作します。幅広のトラックは重量を広い範囲に分散させ、柔らかい地面でも沈み込むことなく走行できるため、車輪よりもはるかに優れています。クローラークレーンは荷物を積んで移動することもできます。主な欠点は重量があるため、輸送が困難で費用がかかることです。通常、大型のクローラークレーンは少なくともブームとキャブに分解し、トラック、鉄道車両、または船舶で次の場所に移動する必要があります。^{[ 85 ]}

ピックアンドキャリークレーンは、公道を走行するように設計されている点で移動式クレーンに似ています。ただし、ピックアンドキャリークレーンには安定脚やアウトリガーがなく、狭い範囲内で荷物を持ち上げて目的地まで運び、次の現場まで移動できるように設計されています。ピックアンドキャリークレーンは、現場間の距離が長いオーストラリアで人気があります。オーストラリアで人気のメーカーの1つはFrannaでしたが、その後Terexに買収され、現在では他のメーカーが製造している場合でも、すべてのピックアンドキャリークレーンが一般的に「Franna」と呼ばれています。オーストラリアの中規模および大規模のクレーン会社のほぼすべてが少なくとも1台は所有しており、多くの会社がこれらのクレーンのフリートを所有しています。最大吊り上げ能力は10～40トン（9.8～39.4ロングトン、11～44ショートトン）ですが、荷物がクレーンの前方から離れるにつれて、この能力は大幅に低下します。ピックアンドキャリークレーンは、設置時間がはるかに短いため、従来小型トラッククレーンが行っていた作業に取って代わりました。多くの鉄骨加工工場でもピックアンドキャリークレーンが使用されており、加工済みの鋼材を「歩行」させて必要な場所に比較的容易に設置することができます。 

小型のピックアンドキャリークレーンは、関節式トラクターシャーシをベースに、ブームを前輪の上に取り付けたものもある。オーストラリアでは、これらは一般的に「ぐらぐらクレーン」として知られている。^{[ 86 ]}

キャリーデッキクレーンは、中央に360度回転するブームを備え、そのブームの下の端に運転室がある小型の4輪クレーンです。後部にはエンジンが搭載され、車輪の上部は平らなデッキになっています。アメリカで発明されたキャリーデッキクレーンは、狭い場所で荷物を吊り上げ、運転室やエンジンの周りのデッキスペースに積み込み、その後別の場所に移動させることができます。キャリーデッキの原理は、ピックアンドキャリークレーンのアメリカ版であり、どちらもクレーンで荷物を短距離移動させることができます。

テレスコピックハンドラーは、フォークリフトのようなトラックで、クレーンのように伸縮可能なブームにフォークが取り付けられています。初期のテレスコピックハンドラーは一方向にしか持ち上げられず、回転しませんでしたが、^{[ 87 ]}いくつかのメーカーは、ターンテーブルを介して360度回転するテレスコピックハンドラーを設計しており、これらの機械はラフテレーンクレーンとほぼ同じ外観をしています。これらの新しい360度回転するテレスコピックハンドラー/クレーンモデルには、持ち上げる前に下げる必要があるアウトリガーまたはスタビライザー脚がありますが、より迅速に展開できるように設計が簡素化されています。これらの機械は、多くの新しい建設現場でレンガのパレットを扱ったり、フレームトラスを設置したりするためによく使用され、小型のテレスコピックトラッククレーンの作業の大部分を奪っています。世界の多くの軍隊がテレスコピックハンドラーを購入しており、その中には、はるかに高価な完全回転タイプもあります。オフロード走行性能と、フォークを使ってパレットを荷降ろししたり、クレーンのように持ち上げたりできる現場での汎用性の高さから、これらの機械は非常に価値のあるものとなっている。

ブロック設置クレーンはクレーンの一種です。防波堤、防波堤、石造りの桟橋などを建設する際に使用される大きな石ブロックを設置するために用いられました。

1949年、ハンス・リープヘルは最初の移動式タワークレーンTK10を製造した。^{[ 88 ] [ 89 ]}

タワークレーンは、同じ基本部品で構成される現代版のバランスクレーンです。コンクリートスラブ上に地面に固定され（場合によっては構造物の側面に取り付けられる）、タワークレーンは高さと吊り上げ能力の最適な組み合わせを提供することが多く、高層ビルの建設に使用されます。ベースはマストに取り付けられ、クレーンの高さを決定します。さらに、マストは旋回ユニット（ギアとモーター）に取り付けられ、クレーンを回転させることができます。旋回ユニットの上部には、長い水平ジブ（作業アーム）、短いカウンタージブ、オペレーターキャブの3つの主要部分があります。

建設現場におけるタワークレーンの位置最適化は、プロジェクトの資材輸送コストに重要な影響を与えるが、^{[ 90 ]}現場作業員は、ジブが現場上空を回転する際に、他の地主やテナントの土地の上空を通過する場所を確実に評価する必要がある。英国法では、地主は自分の土地の上空の空域も所有しており、開発業者は隣接する土地の上空を通過する前に、隣接する土地所有者と条件について合意する必要がある。^{[ 91 ]}

長い水平ジブは、クレーンで荷物を吊り上げる部分です。カウンタージブには、通常コンクリートブロックなどのカウンターウェイトが取り付けられ、ジブは荷物をクレーンの中心まで吊り下げたり、中心から吊り下げたりします。クレーンオペレーターは、タワー上部のキャブに座るか、地上から無線リモコンでクレーンを操作します。前者の場合、オペレーターのキャブは通常、ターンテーブルに取り付けられたタワー上部にありますが、ジブ上やタワーの途中に設置されることもあります。吊り上げフックは、クレーンオペレーターが電動モーターを使って滑車システムを通してワイヤーロープケーブルを操作することで作動します。フックは、荷物を吊り上げるための長い水平アームに取り付けられており、そのアームにはモーターも内蔵されています。

荷物の吊り上げと吊り下げ解除を行う際、オペレーターは通常、信号係（「ドッガー」「リガー」「スワンパー」などと呼ばれる）と連携して作業します。両者は無線で連絡を取り合うことが多く、常に手信号を使用します。リガーまたはドッガーは、クレーンの吊り上げスケジュールを指示し、索具と荷物の安全管理に責任を負います。

タワークレーンはフック下の高さが100メートルを超えることができる。^{[ 92 ]}

• タワークレーンの例
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  モンブラン山頂のタワークレーン
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  タワークレーンキャビン
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  起伏式ジブを備えたタワークレーン
• タワークレーンは、吊り上げフックを下ろす前に、軸を中心に回転する。
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  プレハブ式骨組み建築現場における遠隔操作式タワークレーン

コンポーネント

タワークレーンは、建設業をはじめとする様々な産業において、資材の吊り上げや運搬に広く用いられています。タワークレーンには多くの種類がありますが、種類は異なっても、主要部品は共通しており、以下の通りです。

• マスト：クレーンの主要な支持塔。鋼鉄製のトラス構造部材で構成されており、設置時にこれらの部材が連結される。
• 旋回装置：旋回装置はマストの最上部に設置されています。これはクレーンを回転させるための動力源です。
• 操作室：ほとんどのタワークレーンでは、操作室は旋回装置のすぐ上に位置しています。操作室には、操作制御装置、荷重モーメント表示システム（LMI）、スケール、風速計などが備えられています。
• ジブ：ジブ、または操作アームは、クレーンから水平方向に伸びています。「ラフィングジブ」は上下に動くことができ、固定ジブには下面に沿って走行するトロリーカーがあり、荷物を水平方向に移動させます。
• カウンタージブ：カウンターウェイト、ホイストモーター、ホイストドラム、電子機器を保持する。（多くの旧型タワークレーンの設計では、ホイスト装置と電子機器はマストの基部に配置されていた。）^{[ 93 ]}
• ホイストウインチ：ホイストウインチアセンブリは、ホイストウインチ（モーター、ギアボックス、ホイストドラム、ホイストロープ、ブレーキ）、ホイストモーターコントローラー、およびプラットフォームなどの支持部品で構成されます。多くのタワークレーンには、2速以上の変速機が搭載されています。
• フック：フックは、クレーンに資材を接続するために使用され、ホイストロープの先端（起伏式ジブクレーンの場合）またはトロリー（ハンマーヘッドクレーンの場合）に通して吊り下げられます。
• 重量：大型の可動式コンクリート製カウンターウェイトがカウンターデッキの後部に設置されており、吊り上げられた貨物の重量を相殺し、重心を支持塔の上に維持する。^{[ 94 ]}

自立式タワークレーン

一般的に歩行者操作式のタワークレーンの一種である自立式タワークレーンは、一体型ユニットとして輸送され、大型移動式クレーンの補助なしに資格のある技術者によって組み立てられます。アウトリガーの上に立つ底部旋回式クレーンで、カウンタージブはなく、カウンターウェイトとバラストはマストの基部にあり、自力で登ることはできず、標準的なタワークレーンに比べて吊り上げ能力が低く、オペレーターキャビンを備えていることはほとんどありません。

場合によっては、小型の自立式タワークレーンでは、現場でのクレーンの操作を容易にするために、車軸がタワー部分に恒久的に取り付けられていることがある。

タワークレーンは、油圧式ジャッキフレームを使用して、最初の組み立て段階以降は他のクレーンの補助なしに、新しいタワーセクションを追加するために自ら上昇することもできます。このようにして、建物が上昇するにつれて建物に連結され、最も高い超高層ビルを建設するために必要なほぼあらゆる高さまで成長することができます。タワークレーンの最大無支持高さは約265 フィートです。^{[ 97 ]}クレーンが上昇するビデオについては、YouTubeの「Crane Building Itself」を参照してください。^{[ 98 ]}

このようなクレーンの使用に関する別のアニメーションについては、YouTube の「SAS Tower Construction Simulation」を参照してください。^{[ 99 ]}ここでは、クレーンを使用して足場を組み立て、その足場には橋の尖塔のセクションを持ち上げるガントリーが含まれています。

多くのタワークレーンは段階的に「ジャンプ」するように設計されており、実質的に自力で次の階まで上昇します。特殊なクライミングクレーンの例として、ラガーウェイ・ウィンド社とエネルコン社が風力タービンタワーの建設に導入したものがあります。これは、大型クレーンを設置する代わりに、小型のクライミングクレーンが構造物の建設に合わせて自力で上昇し、発電機ハウジングを最上部まで持ち上げ、ローターブレードを取り付け、その後降下するというものです。

リーチスタッカーは、小型ターミナルや中規模港湾において、複合一貫輸送コンテナの取り扱いに使用される車両です。リーチスタッカーは、コンテナを短距離で非常に迅速に輸送し、アクセス状況に応じて様々な列に積み重ねることができます。

サイドリフタークレーンは、ISO規格のコンテナを吊り上げて輸送できる、道路走行可能なトラックまたはセミトレーラーです。コンテナの吊り上げは、平行に配置されたクレーン状のホイストによって行われ、地上または鉄道車両からコンテナを持ち上げることができます。

またがり抱っこ紐

ストラドルキャリアは、インターモーダルコンテナの移動と積み重ねを行う装置です。ガントリークレーンと同様の動作原理ですが、コンテナをある場所から別の場所へ移動させるという用途は、ピックアンドキャリークレーンに似ています。

リングクレーンは、これまでに設計された陸上クレーンの中でも最大級かつ最重量級のものです。リング状のレールが主要な上部構造を支え、数千トンにも及ぶ極めて重い荷物の吊り上げを可能にします。

「ハンマーヘッド」または巨大片持ち式クレーンは、鋼鉄製の支柱タワーの上に大きな水平二重片持ち梁が回転する固定ジブクレーンです。この片持ち梁またはジブの前部には吊り上げトロリーが取り付けられ、ジブは機械とカウンターバランスウェイトの支持部を形成するために後方に延長されています。吊り上げと回転の動作に加えて、いわゆる「ラッキング」動作が設けられており、これにより、吊り上げトロリーを吊り下げたまま、荷物のレベルを変えることなくジブに沿って前後に移動させることができます。このような荷物の水平移動は、後のクレーン設計の顕著な特徴です。^{[ 101 ]}これらのクレーンは一般的に大型で製造され、最大350トンまで吊り上げることができます。^{[ 102 ]} 

ハンマークランの設計は、19世紀末頃にドイツで最初に開発され、 1904年から1914年にかけての戦艦建造計画を支援するためにイギリスの造船所で採用・開発されました。ハンマーヘッドクレーンの重量物を持ち上げる能力は、装甲板や砲身などの戦艦の大型部品の設置に役立ちました。巨大なカンチレバークレーンは、日本やアメリカの海軍造船所にも設置されました。イギリス政府もシンガポール海軍基地（1938年）に巨大なカンチレバークレーンを設置し、後にシドニーのガーデンアイランド海軍ドックヤード（1951年）に同じクレーンが設置されました。これらのクレーンは、イギリスから遠く離れた場所で活動する戦闘艦隊の修理支援を提供しました。

大英帝国では、エンジニアリング会社のサー・ウィリアム・アロール社が巨大カンチレバークレーンの主要メーカーであり、同社は合計14基を製造した。世界中で製造された60基のうち、現存するものは少なく、世界全体で約15基のうち、イングランドとスコットランドに7基が残っている。^{[ 103 ]}

タイタン・クライドバンクは、クライド川に設置されている4つのスコットランド産ツルのうちの1つで、観光名所として保存されている。

通常、ヒンジ付きジブを備えたクレーンは、ジブの動き（または起伏）に合わせてフックも上下に動きます。水平起伏クレーンは、この一般的な設計のクレーンですが、ジブが内側または外側に旋回した際にフックを同じ高さに保つための追加機構を備えています。

天井クレーン（橋形クレーンとも呼ばれる）は、フックとライン機構が水平ビームに沿って動き、そのビーム自体が2本の大きく離れたレールに沿って動くタイプのクレーンです。多くの場合、長い工場建屋に設置され、建屋の2つの長い壁に沿ってレールに沿って動きます。ガントリークレーンに似ています。天井クレーンは通常、シングルビーム構造またはダブルビーム構造のいずれかで構成されます。これらは、一般的な鋼製ビームまたはより複雑なボックスガーダータイプを使用して構築できます。右の写真は、ホイストとシステムが制御ペンダントで操作されるシングルブリッジボックスガーダークレーンです。ダブルガーダーブリッジは、10トン以上のより重い容量のシステムが必要な場合に一般的です。ボックスガーダータイプの構成の利点は、自重が低く、システム全体の整合性が強化されることです。また、アイテムを持ち上げるためのホイスト、クレーンがカバーする領域に架かる橋、および橋に沿って移動するトロリーも含まれます。

天井クレーンの最も一般的な用途は鉄鋼業界です。鉄鋼は、完成品として工場から出荷されるまで、製造工程のあらゆる段階で天井クレーンによって取り扱われます。原材料はクレーンで炉に投入され、熱した鉄は天井クレーンで冷却のために保管され、完成したコイルは天井クレーンで持ち上げられ、トラックや列車に積み込まれます。また、加工業者やプレス業者は、工場内で鉄鋼を扱う際に天井クレーンを使用します。自動車業界では、原材料の取り扱いに天井クレーンが使用されています。小型のワークステーションクレーンは、 CNCフライス盤や鋸盤などの作業エリアで、より軽い荷物を扱います。

ほぼすべての製紙工場では、重いプレスロールやその他の機器を取り外す必要がある定期メンテナンスに橋形クレーンを使用しています。橋形クレーンは、重量のある鋳鉄製の紙乾燥ドラムやその他の巨大な機器（中には70トンにもなるものもある）の設置を容易にするため、製紙機械の初期建設段階でも使用されます。

多くの場合、橋形クレーンの費用は、重量のあるプロセス機器を多く使用する施設の建設において、移動式クレーンをレンタルする必要がなくなることによるコスト削減によって、ほぼ相殺される。

この電動天井走行クレーンは最も一般的なタイプの天井クレーンで、多くの工場で見られます。これらのクレーンは、制御ペンダント、無線/赤外線リモコンペンダント、またはクレーンに取り付けられたオペレーターキャビンから電気的に操作されます。

ガントリークレーンは、固定された機械室またはレールに沿って水平に走行するトロリー上にホイストを備えており、通常は1本の梁（モノガーダー）または2本の梁（ツインガーダー）に取り付けられています。クレーンフレームは、均等に配置された梁と、トロリーの走行方向に対して垂直なガントリーレール上を走行する車輪を備えたガントリーシステムによって支えられています。これらのクレーンはあらゆるサイズがあり、特に造船所や産業施設で使用される非常に大型のものは、非常に重い荷物を移動できます。特殊なバージョンとして、コンテナクレーン（または最初の製造業者によって名付けられた「Portainer」クレーン）があり、港で船積みコンテナの積み下ろし用に設計されています。

コンテナクレーンのほとんどはこのタイプです。

ジブクレーンは、可動式のホイストを支える水平部材（ジブまたはブーム）が壁または床に取り付けられた柱に固定されたタイプのクレーンです。メインブームを伸ばすためのジブを備えたクレーンと混同しないように注意が必要です。ジブクレーンは、工業施設や軍用車両で使用されます。ジブは、横方向の動きを増やすために弧を描くように旋回することも、固定することもできます。同様のクレーンは、単にホイストと呼ばれることが多く、倉庫建物の最上階に設置され、すべての階に荷物を吊り上げられるようにしていました。

ばら積み貨物用クレーンは、フックとスリングを使用するのではなく、最初からシェルグラブやバケットを吊り上げるように設計されています。石炭、鉱物、スクラップ金属などのばら積み貨物の取り扱いに使用されます。

自動化された（コンピュータ制御の）倉庫（自動倉庫システム（AS/RS）として知られる）で使用される、フォークリフト型の機構を備えたクレーン。クレーンは倉庫の通路にあるレール上を移動します。フォークは保管ラックのどの高さにも上げ下げでき、ラック内に伸ばして製品を保管したり取り出したりすることができます。製品は場合によっては自動車ほどの大きさになることもあります。スタッカークレーンは、冷凍食品メーカーの大型冷凍倉庫でよく使用されます。この自動化により、フォークリフトの運転手が毎日氷点下の気温の中で作業する必要がなくなります。

浮きクレーンは主に橋梁建設や港湾建設に使用されますが、特に重い荷物や扱いにくい荷物を船舶に積み下ろしする際にも使用されます。浮きクレーンの中にはポンツーンに搭載されているものもあれば、吊り上げ能力が10,000ショートトン（8,929ロングトン、9,072トン）を超える特殊なクレーンバージもあり、橋梁全体を輸送するために使用された例もあります。また、浮きクレーンは沈没船の引き揚げにも使用されています。 

クレーン船は、オフショア建設でよく使用されます。最大の旋回クレーンはSSCV Sleipnirにあり、それぞれ10,000トン（11,023ショートトン、9,842ロングトン）の容量を持つクレーンが2基あります。50年間、そのような最大のクレーンはロングビーチ海軍造船所の「ヘルマン・ザ・ジャーマン」で、ナチス・ドイツが建造し、戦争で鹵獲した3基のうちの1基です。このクレーンは1996年にパナマ運河に売却され、現在はタイタンとして知られています。^{[ 104 ]}

デッキクレーンは、船上クレーンまたは貨物クレーンとも呼ばれ、^{[ 105 ]}船やボートに設置され、陸上の荷揚げ設備がない場所での貨物作業、貝類浚渫網や漁網などの荷物の水中への昇降、小型ボートの荷揚げと回収に使用されます。ほとんどはディーゼル油圧式または電気油圧式で、ますます自動化された制御インターフェースをサポートしています。^{[ 106 ]}

鉄道クレーンは、鉄道で使用するためにフランジ付きの車輪を備えています。最もシンプルな形態は、平貨車に搭載されたクレーンです。より高性能な装置は専用に設計されています。さまざまな種類のクレーンが、貨物ヤードやスクラップ処理施設での保守作業、復旧作業、貨物の積み込みなどに使用されます。

空中クレーン、または「スカイクレーン」とは、通常、大型の荷物を吊り上げるために設計されたヘリコプターのことです。ヘリコプターは、従来のクレーンでは到達困難な場所へ移動し、荷物を吊り上げることができます。ヘリコプタークレーンは、ショッピングセンターや高層ビルへの荷物の吊り上げに最もよく使用されます。吊り上げ能力の範囲内であれば、エアコン、自動車、ボート、プールなど、あらゆるものを吊り上げることができます。また、自然災害後の復旧作業や、山火事の際に大量の水を運搬して消火活動を行うなど、災害救援活動にも活用されています。

空中クレーンの中には、主にコンセプト段階ではあるものの、飛行船などの軽航空機を使用するものもある。