勝利の舞台を支える「空気の技」 ー川崎重工の床転換システム

世界文化遺産・姫路城を擁する兵庫県姫路市は、多くの武道家を輩出している兵庫県の中でも、特に「武道隆盛の地」といわれています。剣豪・宮本武蔵は姫路藩主と交流があり、講道館柔道の創始者・嘉納治五郎（神戸市の生まれ）の伝道師として「フランス柔道生みの親」といわれた川石酒造之助（みきのすけ）や、「明治の剣客」と表された剣道家、髙橋赴太郎（きゅうたろう）なども姫路の出身です。

つまり、この町に2002年、ウインク武道館（兵庫県立武道館）が開設されたのも、故あってのものだったのです。

ウインク武道館には2つの道場がありますが、第1道場に世界で初めて導入されたのが「床転換システム」です。

剣道場の檜の床の上に、柔道用の畳床を自動的に敷き詰めます。畳32枚が台座に敷かれて「1ユニット」。それを2台の無人搬送台車が運び、4ユニットで柔道場1面ができ、武道場全体では16ユニットで4面を構成できます。畳の枚数では512枚、4面を敷設する時間はわずかに40分です。この柔道場は国際大会を開催できる仕様を備えています。

剣道場に畳を敷いて柔道場にするのは珍しくありませんが、人手と時間と費用がかかります。一般的な武道館の場合、国際大会などの開催基準に準じた高さ50cmの架台上に柔道場をつくるためには10人の作業者で2日、500万〜1,000万円の費用がかかるといいます。

大規模で多用途の公共施設の運営では、フレキシブルな利用を可能にする工夫こそが、施設の持続的な活用、サステナブルな施設経営に貢献します。そのための具体策を提示しているのが、ウインク武道館の床転換システムなのです。

小林二城館長は、「建設当時、国際大会が開ける規模と設備があり、その上で施設の効率的な運用を自動化技術で実現できないかと検討した際、その願いに応えてくれたのが川崎重工でした。開設当時は『魔法のジュータン』と呼ばれていました」と語ります。

鍵となるのは「空気の力」です。川崎重工は、「重量物の空気浮上技術」の成果として、札幌ドームではサッカー場を移動させる「ホヴァリングステージ」を納入。これで2002年のサッカーワールドカップでの試合開催の夢が実りました。また、LNG（液化天然ガス）を貯蔵する地上タンクの建設では、屋根をタンク底部で組み立てた後、空気によって持ち上げて施工する「エアレイジング工法」も確立しています。

さらに、高速・長距離で耐用年数の長い空気浮上式ベルトコンベヤ（FDC）もあり、さまざまな空気浮上技術を蓄積してきた中から、武道館用として開発されたのが床転換システムだったのです。

床転換システムの設置から約20年。半年間をかけた大規模な更新工事が2020年3月に竣工しました。部品交換だけでなく制御システムも見直し、作業スピードを上げる成果も得られています。

それでは、世界初の床転換システムを可能にした、川崎重工の「空気の技」を見ていきましょう。

「床転換システム」は、4つの装置から構成されています。（1）畳を載せた浮上架台「畳ユニット」、（2）ユニットを運び、並べて柔道面にする「無人搬送台車」、（3）ユニットと搬送台車の「収納リフター」、（4）各装置の制御装置と操作盤一式、です。

畳を載せたユニット1つの大きさは、幅約15m×奥行約4m×高さ0.5mで、重さは約4.5t。これほど大きなものを移動させる秘密は、空気にあります。

ユニットの床下には、大きな風船のような袋が据えられ、底には無数の穴が開いています。送風機から袋に空気を吹き込むと、無数の穴から空気が漏れて接地面との間に空気の層ができ、ユニットは4cmほど浮上する。これでユニットの摩擦抵抗は1,000分の1にまで抑えられます。

床転換システムの開発を担い、今回の大規模更新でも責任者を務めた川崎重工 エネルギー・環境プラントカンパニー プラントディビジョン 産業機械総括部 搬送プラント部 設計一課の大串 修己 基幹職は、「剣道用の檜床は、曲尺（かねじゃく）を落とすと刺さるほど柔らかく、ユニットと搬送台車の開発では、裸足で戦う剣道選手の安全を守るために、床をいかに傷つけないかに全精力を注ぎました」と振り返ります。

2台1組でユニットを運び、並べるのが無人搬送台車です。台車は、ユニットの下に潜り込み、索引用ピンをユニットに差し込んで一体化すると同時に、ユニットの送風機に電気を供給して風をつくり出します。ユニットが浮いたところで、台車に据えられた前後・左右用のタイヤが動いてユニットを運ぶのです。

柔道場を何面つくるかでユニットの配置は変わります。台車を誘導するのが床下に埋められている磁石誘導線と停止マーカー。台車は、磁石に導かれる形で決められたコースを辿り、マーカーによって「5cm先で停まる」などの命令を知ります。正式には「磁気誘導式無軌道走行台車」と呼ばれるのも、このためです。

しかし大串基幹職は、「搬送台車によるユニットの搬送と配置で最も難しいのが、2台の搬送台車の『阿吽の呼吸』です」と説明します。

2台の搬送台車は、磁気に誘導されて動くのですが、長さが15mもあるユニットを運ぶ途中では、ちょっとした間合いのズレが大きな誤差につながります。そこで、2つの台車が光通信で互いの位置をつかみ平行に動くように制御する技術を開発しました。

つまり、「阿吽の呼吸技術」です。その結果、「プラスマイナス5mm以内の繰り返し停止精度が実現でき、ユニット同士の噛み合わせを確認する機構を設けたこともあり、畳同士はピタッと隙間なく並びます」（大串基幹職）

もうひとつ大事なのが、ユニットや台車を納める「収納リフター（昇降棚）」です。収納リフターは、道場の対抗面に計4台設けられています。つまり16のユニットと8台の台車は、4分割されて地下部分に隠れているのです。

1つの収納リフターは多段式で自重が約40tあり、その上でユニットや搬送台車など21t分を積載できます。ユニットや搬送台車が乗り移りする際に剣道場床面と各棚のレベルは真っ平らでなければなりませんが、総重量が60t近くにもなる装置でピタリと一致させる位置決め装置も開発しました。

ユニット、搬送台車、リフターなどの各装置の位置や状態は、無線通信でリアルタイムに統括制御され、複数の装置を同時に動かすことで、最短時間での敷設と収納を実現しています。

大串基幹職は、「重い構造体を造り、空気で浮かし、ミリ単位で制御する技術を確立できた点にこそ床転換システムの意義があります。さまざまな重量物の入れ替えに応用でき、省人化対策への貢献も大きいでしょう」と語ります。

川崎重工は、床転換システムの新たな市場創造にも取り組んでいます。全国にある公立の48の武道施設の中には、開設後40年を超えて地域住民の多様なスポーツニーズに対応できないでいるケースがあります。

空気技術を活用する設備の営業を担当している川崎重工 エネルギー・環境プラントカンパニー 営業本部 プラント国内営業部 営業二課の本多 良考 課長代理は、「自動床転換システムの導入は、装置の大きさを考慮すれば設計の前段階から関わらせていただかないと実現しません。しかし、すでに興味を持っていただけるケースが出てきています」と語ります。

その上で、住民スポーツの拡充を効率的に進められる技術の価値は高いと強調します。「床転換システムなど空気の力を生かした技術の活用は、施設の稼働効率を飛躍的に高め、省人化効果も大きい。つまり施設経営に資するものなのです」

武道ゆかりの地で誕生した勝利の舞台を支える「空気の技」。それはスポーツの充実と勝利を願う気持ちに着実に応えようとしています。