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JP2839178B2 - ジャイロスコープによる吊荷姿勢制御装置 - Google Patents
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JP2839178B2 - ジャイロスコープによる吊荷姿勢制御装置 - Google Patents

ジャイロスコープによる吊荷姿勢制御装置

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Publication number
JP2839178B2
JP2839178B2 JP6064127A JP6412794A JP2839178B2 JP 2839178 B2 JP2839178 B2 JP 2839178B2 JP 6064127 A JP6064127 A JP 6064127A JP 6412794 A JP6412794 A JP 6412794A JP 2839178 B2 JP2839178 B2 JP 2839178B2
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gimbal
flywheel
axis
gyroscope
suspended load
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博 神吉
善続 猫本
達也 脇坂
文宏 井上
敦弘 堂山
幸次 渡辺
衆司 大八木
一成 福田
泰邦 上村
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66CCRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C13/00Other constructional features or details
    • B66C13/04Auxiliary devices for controlling movements of suspended loads, or preventing cable slack
    • B66C13/08Auxiliary devices for controlling movements of suspended loads, or preventing cable slack for depositing loads in desired attitudes or positions

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Gyroscopes (AREA)
  • Load-Engaging Elements For Cranes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、ワイヤーロープ等で
吊り下げられた吊荷を水平面内で適宜に旋回させる吊荷
姿勢制御装置に関し、特に、ワイヤーロープ等により水
平な姿勢で吊り下げられる吊り治具にジャイロスコープ
を搭載し、そのジャイロ効果を利用して吊り治具の水平
旋回力を得るシステムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】揚重作業における吊荷の旋回作業を自動
化することを目的として、リジットアームを持ったクレ
ーンや、ロープの捻れを反力とした旋回装置が提案され
ているが、前者は装置の重量が吊能力に対して過大であ
り、後者は吊荷の旋回挙動が不安定であるため、これら
の装置に代えてジャイロスコープを用いた吊荷の旋回姿
勢制御装置が開発されている(例えば特公平4−178
73号公報参照)。
【0003】この公報に記載された吊荷の旋回姿勢制御
装置は、クレーンから吊下されたワイヤーロープに水平
な姿勢で吊下げられその下方に吊荷が取り付けられる吊
り治具に対し水平な回転軸を中心として回転可能なジン
バルと、このジンバルに対し該ジンバルの回転軸と直交
するスピン軸を中心としてスピン可能なフライホイール
とを備えている。
【0004】フライホイールを所定方向に高速でスピン
させた状態で、ジンバルを適宜方向に適宜速度で強制回
転させると、その回転に対するジャイロスコープのジャ
イロ効果により鉛直軸まわりの旋回力が発生し、この旋
回力により吊り治具を介して吊荷が鉛直軸を中心とした
水平面内で旋回する。
【0005】ジンバルに回転力が伝達されていないフリ
ー状態において、風等の外乱により吊荷を旋回する力が
加わった場合には、その旋回力が吊り治具、ジンバルを
介してフライホイールに伝達される結果、フライホイー
ルのジャイロ効果によりジンバルが回転され、このとき
生ずるフライホイールの慣性の反作用により、吊荷の旋
回を阻止しようとする抵抗力が働き、吊荷の旋回を抑え
て外乱を受ける前の吊姿勢を保持する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のジャイロスコープによる吊荷姿勢制御装置に
あっては、フライホイールのスピン軸,ジンバルの回転
軸,鉛直軸はフライホイールの重心点で相互に直交する
ように設定されているので、吊荷が旋回停止中などジン
バルの駆動を停止し、または、その後に外乱を受けてジ
ンバルが回転した場合には、フライホイールのスピン軸
が水平でない姿勢を保持したままとなる。このため、次
にジンバルをいずれかの方向に強制回転して吊荷を強制
旋回させる際の起動時におけるジャイロ効果が減殺さ
れ、鉛直軸回りの回転力すなわち旋回力が悪くなるとい
った問題がある。
【0007】この発明は前述した従来の問題点に鑑みな
されたもので、その目的は、スピン軸が水平でない状態
でジンバルの駆動を停止した後、次にジンバルを強制回
転して吊荷を強制旋回させる場合の旋回力を向上させる
ことができるジャイロスコープによる吊荷姿勢制御装置
を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1にかかる発明は、ワイヤーロープ等で水平
な姿勢で吊り下げられる吊り治具と、水平な回転軸を中
心として回転可能なジンバルと、このジンバルに対し該
ジンバルの回転軸と同一または平行な軸と直交するスピ
ン軸を中心としてスピン可能なフライホイールとを備え
た吊荷姿勢制御装置であって、前記ジンバルの回転軸を
前記フライホイールを含むジンバルの重心より上方に偏
心して設定したことを特徴とする。
【0009】また、請求項2にかかる発明は、請求項1
に記載のジャイロスコープによる吊荷姿勢制御装置出会
って、前記ジンバルの回転軸を前記フライホイールのス
ピン軸より上方に偏心して設定したことを特徴とする。
【0010】
【作用】上記構成において、ジンバルの回転軸がフライ
ホイールを含むジンバルの重心(ジンバルの重心とスピ
ン軸とが一致しているときはスピン軸)より上方に偏心
して設定されているので、吊荷が旋回停止中などジンバ
ルの駆動を停止し、または、その後に外乱を受けてジン
バルが回転した場合には、ジンバルの重心がその回転軸
より下方に位置していることから自重によりスピン軸が
水平姿勢に復元する。このため、次にジンバルを強制回
転して吊荷を旋回させる場合の旋回力を向上させること
ができる。
【0011】また、吊荷を旋回するためにジンバルを強
制回転しているときにジンバルの回転をフリー状態にす
ると、慣性により継続している吊荷の旋回を阻止しよう
とするフライホイールの慣性力が作用し、吊荷の旋回は
やがて止まるが、このときジンバルが復元力で逆回転
し、僅かではあるが吊荷の旋回停止までの時間を短縮す
ることができる。
【0012】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面を用いて詳細
に説明する。図1から図3はこの発明にかかるジャイロ
スコープによる吊荷姿勢制御装置を示し、同図では、ク
レーンにより水平な姿勢で吊り下げられたH形鋼よりな
る吊り治具4と、吊り治具4の中央底部にボルト5によ
って取付け固定されたジャイロフレーム6と、ジャイロ
フレーム6内にあって回転軸7を中心として回転可能な
ジンバルフレーム(ジンバル)8と、ジンバルフレーム
8内にあってスピン軸9を中心としてスピン可能なフラ
イホイール10とを備えている。ジャイロフレーム6は
吊荷全体のほぼ中心部で且つ吊り治具4の底部に位置し
ているため、吊作業をバランスよく行うことができる。
また、高速でスピンするフライホイール10の周囲をジ
ンバルフレーム8で覆い、さらにジンバルフレーム8の
周囲をジャイロフレーム6で覆うことにより、安全性を
確保している。
【0013】ジンバルフレーム8はジャイロフレーム6
に設けられた回転モータ11により、タイミングベルト
11aを介して吊り治具4と平行な軸を中心として適宜
方向に適宜速度で回転可能となっている。また、フライ
ホイール10は、ジンバルフレーム8に設けられた一対
のスピンモータ12により、ジンバルフレーム8の回転
軸7と同一または平行な軸と直交するスピン軸9を中心
として高速スピン可能となっている。これらの回転モー
タ11、スピンモータ12は、それぞれの回転軸7、ス
ピン軸9に対して非接触状態でこれらを回転駆動する電
磁モータが採用されている。従って、各モータ11,1
2の電力供給を断つことで回転軸7、スピン軸9を自由
回転状態(フリー状態)とすることができる。
【0014】上記吊り治具4、ジンバルフレーム8、フ
ライホイール10はジャイロスコープを構成している。
そして、この発明において特徴的な点は、ジンバルフレ
ーム8の回転軸7をフライホイール10を含むジンバル
全体の重心(この実施例では、ジンバル全体の重心とフ
ライホイール10のスピン軸9とが一致しているので、
スピン軸9)より高さh(偏心量)だけ上方に偏心して
設定したことにある。
【0015】ジャイロフレーム6内には、上記ジャイロ
スコープの他、回転モータ11およびスピンモータ12
の回転駆動を制御する旋回制御コントローラ13、コン
トローラ13を遠隔操作するための無線送受信機(図示
しない)、電源用バッテリ14及びその充電器(図示し
ない)が備えられている。作業員は、ジャイロフレーム
6内の無線送受信機との間で無線操作を行うための携帯
用無線送受信機を携行し、吊荷の姿勢を目視観察しなが
らコントローラ13を無線操作する。ここで、作業員が
操作する無線送受信機は、携帯用でなくてもよいし、荷
渡し側と荷受け側とのいずれか、または操作の優先順位
を設定することにより双方から操作することができる。
また、電源は外部から供給するよう構成してもよい。
【0016】次に作用を説明する。
【0017】上記構成において、まずスピンモータ12
によりフライホイール10を所定方向に高速でスピンさ
せる。フライホイール10が高速スピンした状態で荷を
吊上げ、吊荷の姿勢を強制的に変える際には、回転モー
タ11によりジンバルを適宜方向に適宜速度で強制回転
させることにより、その回転に対するジャイロスコープ
のジャイロ効果により鉛直軸まわりの旋回力が発生し、
この旋回力により吊り治具4を介して吊荷を鉛直軸を中
心とした水平面内で旋回することができる。
【0018】また、荷を吊り上げているとき、回転モー
タ11の電力供給を断つことにより、ジンバルフレーム
8をフリー状態とすることができ、風等の外乱により吊
荷を旋回する力が加わった場合には、その旋回力が吊り
治具4、ジンバルフレーム8を介してフライホイール1
0に伝達される結果、フライホイール10のジャイロ効
果によりジンバルフレーム8が回転され、このとき生ず
るフライホイール10の慣性の反作用により、吊荷の旋
回を阻止しようとする抵抗力が働き、吊荷の旋回を抑え
て外乱を受ける前の吊姿勢を保持する。
【0019】この状態で外乱が作用しなくなった場合、
または、その後に外乱を受けてジンバルが回転した場合
には、フライホイール10のスピン軸9が水平でない状
態となるが、ジンバルフレーム8の回転軸7がフライホ
イール10のスピン軸9より上方に偏心して設定されて
いるので、ジンバルフレーム8の重心がその回転軸7よ
り下方に位置していることから自重によりスピン軸9が
水平姿勢に復元する。このため、次にジンバルフレーム
8を強制回転して吊荷を旋回させる場合の旋回力を向上
させることができる。
【0020】また、吊荷を旋回するためにジンバルフレ
ーム8を強制回転しているときにジンバルフレーム8の
回転をフリー状態にすると、慣性により継続している吊
荷の旋回を阻止しようとするフライホイール10の慣性
力が作用し、吊荷の旋回はやがて止まるが、このときジ
ンバルフレーム8が復元力で逆回転し、僅かではあるが
吊荷の旋回停止までの時間を短縮することができる。
【0021】なお、上記実施例では、ジンバル全体の重
心とフライホイール10のスピン軸9とが一致している
ので、ジンバルフレーム8の回転軸7をスピン軸9より
高さhだけ上方に偏心して設定したが、ジンバル全体の
重心とスピン軸9とが一致していない場合の例を図4に
示す。
【0022】(a)では、ジンバルフレーム8の上半部
が切り欠かれてフライホイール10の上半部がジャイロ
フレーム6内にあって露出している。この例では、フラ
イホイール10を含むジンバル全体の重心がスピン軸9
より下方に位置しており、この結果、ジンバルフレーム
8の回転軸7とスピン軸9とを一致させることができ
る。また、(b)では、ジンバルフレーム8の上半部が
切り欠かれていないが、その下部に重り15が設けら
れ、これによりジンバル全体の重心をスピン軸9より下
方に位置させることにより回転軸7とスピン軸9とを一
致させている。さらに、(c)の例は、ジンバルフレー
ム8の回転軸7がスピン軸9より下方に位置しているも
のの、ジンバルフレーム8の下部に設けられた重り15
によってジンバル全体の重心を回転軸7より下方に位置
させている。
【0023】以上のいずれの例であっても、自重により
スピン軸を水平姿勢に復元することができるので、前述
の実施例と同様の作用効果を得ることができる。
【0024】また、この発明は上記実施例のものに限定
されるものではなく、例えばジャイロフレーム6を吊荷
全体の中心部または吊り治具4の底部に位置させる必然
性はなく、吊り治具4の上部に設置したりその端部に設
置してもよい。吊り治具4の端部に設置した場合には、
例えばファンを利用した吊荷姿勢制御装置の補助装置と
して活用することもできる。また、一つの吊り治具4に
はジャイロフレーム6を複数設けてもよく、その数に応
じてジャイロ効果を2倍、3倍にすることができる。
【0025】
【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
ジンバルの回転軸を前記フライホイールのスピン軸より
上方に偏心して設定したので、スピン軸が水平でない状
態でジンバルの駆動を停止し、またはその後に外乱を受
けてジンバルが回転したときには自重によりスピン軸が
水平姿勢に復元するため、次にジンバルを強制回転して
吊荷を強制旋回させる場合の鉛直軸回りの回転力すなわ
ち旋回力を向上させることができる。
【0026】また、吊荷を旋回するためにジンバルを強
制回転しているときにジンバルの回転をフリー状態にす
ると、ジンバルの回転をその自重による復元力が補助す
ることで吊荷の旋回停止までの時間を短縮することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明にかかるジャイロスコープによる吊荷
姿勢制御装置の側面図である。
【図2】図1の側面図である。
【図3】図1の平面図である。
【図4】他の実施例を示す側面図である。
【符号の説明】
4 吊り治具 6 ジャイロフレーム 7 回転軸 8 ジンバルフレーム(ジンバル) 9 スピン軸 10 フライホイール 11 回転モータ 12 スピンモータ 15 重り h 偏心量
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 脇坂 達也 東京都清瀬市下清戸4丁目640番地 株 式会社大林組技術研究所内 (72)発明者 井上 文宏 東京都清瀬市下清戸4丁目640番地 株 式会社大林組技術研究所内 (72)発明者 堂山 敦弘 東京都清瀬市下清戸4丁目640番地 株 式会社大林組技術研究所内 (72)発明者 渡辺 幸次 東京都清瀬市下清戸4丁目640番地 株 式会社大林組技術研究所内 (72)発明者 大八木 衆司 東京都清瀬市下清戸4丁目640番地 株 式会社大林組技術研究所内 (72)発明者 福田 一成 東京都清瀬市下清戸4丁目640番地 株 式会社大林組技術研究所内 (72)発明者 上村 泰邦 東京都千代田区神田司町2丁目3番地 株式会社大林組東京本社内 (56)参考文献 特開 平6−80383(JP,A) 実開 平7−19282(JP,U) 特公 平4−17873(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B66C 13/00 - 15/06

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ワイヤーロープ等で水平な姿勢で吊り下
    げられる吊り治具と、水平な回転軸を中心として回転可
    能なジンバルと、このジンバルに対し該ジンバルの回転
    軸と同一または平行な軸と直交するスピン軸を中心とし
    てスピン可能なフライホイールとを備えた吊荷姿勢制御
    装置であって、前記ジンバルの回転軸を前記フライホイ
    ールを含むジンバルの重心より上方に偏心して設定した
    ことを特徴とするジャイロスコープによる吊荷姿勢制御
    装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のジャイロスコープによ
    る吊荷姿勢制御装置であって、前記ジンバルの回転軸を
    前記フライホイールのスピン軸より上方に偏心して設定
    したことを特徴とするジャイロスコープによる吊荷姿勢
    制御装置。
JP6064127A 1994-03-31 1994-03-31 ジャイロスコープによる吊荷姿勢制御装置 Expired - Lifetime JP2839178B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102408061A (zh) * 2011-08-01 2012-04-11 智奇铁路设备有限公司 高速动车组车轮翻转吊具

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102408061A (zh) * 2011-08-01 2012-04-11 智奇铁路设备有限公司 高速动车组车轮翻转吊具
CN102408061B (zh) * 2011-08-01 2013-08-28 智奇铁路设备有限公司 高速动车组车轮翻转吊具

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