JP2022089036A - Suspended load turning apparatus - Google Patents

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徳彦 阿藻
Norihiko Aso
雅次 夛田
Masatsugu Tada
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Abstract

To provide a suspended load turning apparatus capable of reliably limiting turning speed of suspended load even when disturbance such as wind occurs.SOLUTION: There is provided a suspended load turning apparatus 10 comprising a flywheel 11, a flywheel rotating electric motor 12 for driving the flywheel 11, a gimbal 13 for pivotally supporting the flywheel 11, and a gimbal inclining electric motor 14 for driving the gimbal 13, the apparatus causing suspended load 50 to turn by a gyroidal effect generated when the gimbal 13 is inclined while rotating the flywheel 11. The apparatus is provided with turning speed controlling means 15 for suppressing increase in the turning speed of the suspended load 50 by, when an inclination torque T of the gimbal inclining electric motor 14 exceeds a limiting value Tr, holding input current to the gimbal inclining electric motor 14 with the value at that time, and suspending the inclination by the gimbal inclining electric motor 14.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、クレーン等の吊荷を旋回させるための吊荷旋回装置に関する。 The present invention relates to a suspended load swivel device for swiveling a suspended load such as a crane.

クレーンを用いた荷役作業では、吊荷を所定の向きになるまで旋回(水平旋回)させてから目的の場所に降ろすことが行われている。吊荷の旋回は、通常、近くに立った補助者が吊荷を介錯する(吊荷を引っ張ったり押したりする)ことで行われる。しかし、吊荷が大きい場合や重い場合には、複数人の補助者が意思疎通しながら作業しなければならず、作業効率が著しく低下するという問題があった。また、吊荷の近くで作業員が介錯していると、旋回中の吊荷が当たって作業員が転倒する等の事故が生じるおそれもあった。 In cargo handling work using a crane, the suspended load is swiveled (horizontally swiveled) until it is in a predetermined direction and then unloaded at a target location. The turning of the suspended load is usually performed by an assistant standing nearby intervening (pulling or pushing the suspended load). However, when the suspended load is large or heavy, a plurality of assistants must work while communicating with each other, which causes a problem that the work efficiency is significantly lowered. In addition, if a worker is involved near the suspended load, the suspended load during turning may hit the worker and cause an accident such as the worker tipping over.

このような実状に鑑みて、吊荷を人力によらず機械的に旋回させる装置(吊荷旋回装置)が開発され、当該装置は、荷役作業で用いられている。吊荷旋回装置としては、特許文献1の第1図に示されるように、ジャイロ装置(同図の符号10を参照。)を組み込んだものが知られている。ジャイロ装置は、特許文献1の第2図に示されるように、「フライホイール」と呼ばれる円盤状の部材(同図における符号10aを参照。)と、フライホイールを軸支する「ジンバル」と呼ばれる部材(同図における符号11を参照。)を備えている。この種の吊荷旋回装置は、クレーンのフックと吊荷との間に介在され、フライホイールを高速で回転させながらジンバルを傾動(傾転)させることで生ずるジャイロ効果によって吊荷を旋回させる。 In view of such an actual situation, a device (suspended load swivel device) for mechanically swiveling a suspended load without human power has been developed, and the device is used in cargo handling work. As the suspended load swivel device, as shown in FIG. 1 of Patent Document 1, a device incorporating a gyro device (see reference numeral 10 in the same figure) is known. As shown in FIG. 2 of Patent Document 1, the gyro device is called a disk-shaped member called a "flywheel" (see reference numeral 10a in the figure) and a "gimbal" that pivotally supports the flywheel. It includes a member (see reference numeral 11 in the figure). This type of suspended load swivel device is interposed between the hook of the crane and the suspended load, and swivels the suspended load by the gyro effect caused by tilting (tilting) the gimbal while rotating the flywheel at high speed.

しかし、上記の吊荷旋回装置では、ジンバルを一方向に傾転し続けている間、フライホイールからジンバルにジャイロ効果が及ぼされ続け、吊荷の旋回速度が上昇し続ける。このため、吊荷が軽負荷なものである場合には、吊荷の旋回速度が速くなりすぎてしまい、危険を招くおそれがある。この点、これまでには、吊荷の旋回速度をフィードバック制御するようにした吊荷旋回装置も提案されている。例えば、特許文献2の段落0022~0032及び図1には、ジャイロ効果を利用して吊荷を旋回させる吊荷姿勢制御装置(吊荷旋回装置)において、吊荷角速度φ’(吊荷の旋回速度)をジャイロセンサ101で読み取り、角速度指令値φ’と吊荷角速度φ’との偏差がゼロになるようにトルクコントローラ206で制御することが記載されている。 However, in the above-mentioned suspended load turning device, the gyro effect is continuously exerted from the flywheel to the gimbal while the gimbal is continuously tilted in one direction, and the turning speed of the suspended load continues to increase. Therefore, when the suspended load is a light load, the turning speed of the suspended load becomes too fast, which may lead to danger. In this regard, so far, a suspended load swivel device has been proposed in which the swiveling speed of the suspended load is feedback-controlled. For example, in paragraphs 0022 to 0032 of Patent Document 2 and FIG. 1, in a suspended load attitude control device (suspended load swivel device) that swivels a suspended load by utilizing the gyro effect, the suspended load angular velocity φ'M (suspended load). It is described that the turning speed) is read by the gyro sensor 101 and controlled by the torque controller 206 so that the deviation between the angular velocity command value φ'and the suspended load angular velocity φ'M becomes zero.

特開昭63-074891号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 63-074891 特開2014-133600号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-133600

ところが、吊荷の旋回速度をフィードバック制御するタイプの吊荷旋回装置では、吊荷の旋回速度の補正処理が後追いとなってしまうため、風等の外乱が生じた場合には、修正処理が追いつくまでの間、制限値を超えた旋回速度で吊荷が旋回し続けるおそれがある。また、吊荷の旋回速度を検出するセンサ(ジャイロセンサ等)を設ける必用があるだけでなく、様々な演算が必要となる等、複雑な制御を行う必要もある。 However, in the type of suspended load swivel device that feedback-controls the swiveling speed of the suspended load, the correction process of the swiveling speed of the suspended load is followed up, so if a disturbance such as wind occurs, the correction process catches up. Until then, the suspended load may continue to rotate at a turning speed that exceeds the limit value. Further, it is necessary not only to provide a sensor (gyro sensor or the like) for detecting the turning speed of the suspended load, but also to perform complicated control such as requiring various calculations.

本発明は、上記課題を解決するために為されたものであり、風等の外乱が生じた場合であっても、吊荷の旋回速度を確実に制限することができる吊荷旋回装置を提供するものである。また、吊荷の旋回速度を検出するセンサを別途用いないシンプルな方法で、吊荷の旋回速度を制限することも本発明の目的である。 The present invention has been made to solve the above problems, and provides a suspended load turning device capable of reliably limiting the turning speed of a suspended load even when a disturbance such as wind occurs. Is what you do. It is also an object of the present invention to limit the turning speed of the suspended load by a simple method that does not separately use a sensor for detecting the turning speed of the suspended load.

上記課題は、
フライホイールと、
フライホイールを回転駆動するフライホイール回転用電動機と、
フライホイールを軸支するジンバルと、
ジンバルを傾転駆動するジンバル傾転用電動機と
を備え、
フライホイールを回転させながらジンバルを傾転させたときに生じるジャイロ効果によって、吊荷を旋回させるようにした吊荷旋回装置であって、
ジンバル傾転用電動機の傾転トルクTが制限値Tを超えると、ジンバル傾転用電動機への入力電流をそのときの値で保持して、ジンバル傾転用電動機による傾転を停止することで、吊荷の旋回速度(吊荷の旋回の角速度のこと。以下同じ。)を制限する旋回速度制限手段を備えたことを特徴とする吊荷旋回装置
を提供することによって解決される。
The above issues are
With a flywheel,
A flywheel rotation motor that drives the flywheel to rotate,
The gimbal that supports the flywheel and
Equipped with a gimbal tilting motor that tilts and drives the gimbal,
It is a suspended load swivel device that swivels the suspended load by the gyro effect that occurs when the gimbal is tilted while rotating the flywheel.
When the tilt torque T of the gimbal tilting motor exceeds the limit value Tr , the input current to the gimbal tilting motor is held at that value, and the tilting by the gimbal tilting motor is stopped to suspend the gimbal. It is solved by providing a suspension swivel device characterized by providing a swivel speed limiting means for limiting the swivel speed of the load (the angular velocity of the swivel of the suspended load; the same shall apply hereinafter).

既に述べたように、ジャイロ効果を利用した吊荷旋回装置では、ジンバルを一方向に傾転し続けている間、フライホイールからジンバルに及ぼされるジャイロ効果によって、吊荷の旋回速度が上昇し続ける。このため、吊荷が旋回を開始すると、吊荷の旋回によるジャイロ効果が発生し、ジンバル傾転用電動機の出力軸には、当該出力軸が回転(傾転)している向きとは逆向きのトルクが加わるようになる。以下においては、この逆向きのトルクを、「吊荷旋回によって生じるトルク」と呼び、記号「T’」を用いて「トルクT’」と表記することがある。また、ジンバル傾転用電動機がジンバルを傾転させるために出力軸に出力するトルクを「傾転トルク」と呼び、記号「T」を用いて「傾転トルクT」と表記することがある。 As already mentioned, in the suspended load swivel device using the gyro effect, the swivel speed of the suspended load continues to increase due to the gyro effect applied from the flywheel to the gimbal while the gimbal continues to tilt in one direction. .. Therefore, when the suspended load starts to turn, a gyro effect is generated by the turning of the suspended load, and the output shaft of the gimbal tilting motor is in the direction opposite to the direction in which the output shaft is rotated (tilted). Torque will be applied. In the following, this torque in the opposite direction is referred to as "torque generated by turning the suspended load", and may be expressed as "torque T'" using the symbol "T'". Further, the torque output to the output shaft by the gimbal tilting motor for tilting the gimbal is called "tilt torque", and may be expressed as "tilt torque T" using the symbol "T".

吊荷旋回によって生じるトルクT’は、吊荷の旋回速度が上昇するにつれて大きくなる。トルクT’は、ジンバル傾転用電動機の傾転トルクTから見ると、抵抗力(抵抗トルク)となる。このため、吊荷の旋回速度が速くなるにつれて、ジンバル傾転用電動機の出力軸には大きな抵抗トルク(トルクT’)が加わるようになり、ジンバル傾転用電動機の傾転トルクTが大きくなっていく。逆に、吊荷の旋回速度が遅くなるにつれて、ジンバル傾転用電動機に加わる抵抗トルク(トルクT’)が小さくなり、ジンバル傾転用電動機の傾転トルクTが小さくて済むようになる。このように、吊荷の旋回速度は、シンバル傾転用電動機の傾転トルクTに直に反映される。 The torque T'generated by the turning of the suspended load increases as the turning speed of the suspended load increases. The torque T'is a resistance force (resistance torque) when viewed from the tilt torque T of the gimbal tilting motor. Therefore, as the turning speed of the suspended load increases, a large resistance torque (torque T') is applied to the output shaft of the gimbal tilting motor, and the tilt torque T of the gimbal tilting motor increases. .. On the contrary, as the turning speed of the suspended load becomes slower, the resistance torque (torque T') applied to the gimbal tilting motor becomes smaller, and the tilting torque T of the gimbal tilting motor becomes smaller. In this way, the turning speed of the suspended load is directly reflected in the tilting torque T of the cymbal tilting motor.

この点、本発明の吊荷旋回装置は、ジンバル傾転用電動機の傾転トルクTが制限値Tを超えたとき(吊荷の旋回速度が上限を超えそうなとき)に、ジンバル傾転用電動機による傾転を停止することで、吊荷の旋回速度がそれよりも上昇しない(旋回速度を制限する)ようになっている。吊荷の旋回速度が直に反映される傾転トルクTに基づいて吊荷の旋回速度を制限することによって、風等の外乱が生じている場合であっても、吊荷の旋回速度が上限を超えそうなときには、速やか且つ確実に吊荷の旋回速度を制限することができる。また、複雑な演算を行う必要がなく、シンプルな方法で吊荷の旋回速度を制限することもできる。 In this respect, the suspended load turning device of the present invention is a gimbal tilting motor when the tilt torque T of the gimbal tilting motor exceeds the limit value Tr (when the swing speed of the suspended load is likely to exceed the upper limit). By stopping the tilting due to the above, the turning speed of the suspended load does not increase more than that (the turning speed is limited). By limiting the turning speed of the suspended load based on the tilt torque T that directly reflects the turning speed of the suspended load, the turning speed of the suspended load is the upper limit even when disturbance such as wind occurs. When it is likely to exceed the above, the turning speed of the suspended load can be quickly and surely limited. In addition, it is not necessary to perform complicated calculations, and the turning speed of the suspended load can be limited by a simple method.

本発明の吊荷旋回装置において、上記の一連の動作(傾転トルクTが制限値Trを超えたときに吊荷の旋回速度を制限する動作)は、旋回速度制限手段によって実行される。この旋回速度制限手段としては、電流制限式のトルクリミッターが挙げられる。ジンバル傾転用電動機(交流モーター)と電源との間には、通常、ジンバル傾転用電動機に入力する交流電流の周波数を制御するインバータ装置が介在されるところ、電流制限式のトルクリミッターは、このインバータ装置による制御で実現することができる。このため、本発明の吊荷旋回装置では、吊荷の旋回速度を検出するためのセンサ(ジャイロセンサ等)を別途設ける必用がない。したがって、吊荷旋回装置の構成をシンプルにすることもできる。 In the suspended load turning device of the present invention, the above-mentioned series of operations (operation of limiting the turning speed of the suspended load when the tilt torque T exceeds the limit value Tr) is executed by the turning speed limiting means. As the turning speed limiting means, a current limiting type torque limiter can be mentioned. An inverter device that normally controls the frequency of the AC current input to the gimbal tilting motor is interposed between the gimbal tilting motor (AC motor) and the power supply. This can be achieved by controlling with a device. Therefore, in the suspended load turning device of the present invention, it is not necessary to separately provide a sensor (gyro sensor or the like) for detecting the turning speed of the suspended load. Therefore, the configuration of the suspended load swivel device can be simplified.

好ましくは、制限値Tを調節する制限値調節手段を備えた吊荷旋回装置が提供される。 Preferably, a suspended load swivel device provided with a limit value adjusting means for adjusting the limit value Tr is provided.

好ましくは、ジンバル傾転用電動機の傾転トルクTが制限値T未満になると、旋回速度制限手段による吊荷の旋回速度の制限が解除されて、ジンバル傾転用電動機の入力電流が上昇し、ジンバル傾転用電動機の傾転が再開される吊荷旋回装置が提供される。 Preferably, when the tilt torque T of the gimbal tilting motor becomes less than the limit value Tr, the limitation of the swing speed of the suspended load by the swing speed limiting means is released, the input current of the gimbal tilting motor increases, and the gimbal A suspended load swivel device is provided in which the tilting of the tilting motor is restarted.

以上のように、本発明によって、風等の外乱が生じた場合であっても、吊荷の旋回速度を確実に制限することができる吊荷旋回装置を提供することが可能になる。また、吊荷の旋回速度を検出するセンサを別途用いないシンプルな方法で、吊荷の旋回速度を制限することも可能になる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a suspended load turning device capable of reliably limiting the turning speed of a suspended load even when a disturbance such as wind occurs. Further, it is possible to limit the turning speed of the suspended load by a simple method that does not separately use a sensor for detecting the turning speed of the suspended load.

吊荷旋回装置を用いてクレーンの吊荷を旋回させている様子を示した斜視図である。It is a perspective view which showed the state that the suspended load of a crane is swiveled by using the suspended load swivel device. 吊荷旋回装置による吊荷の旋回動作の一例を示したフロー図である。It is a flow chart which showed an example of the turning operation of the suspended load by the suspended load turning device. 吊荷旋回装置において、制限値Tを変化させたときのジンバル傾転用電動機への通電時間と吊荷の旋回速度との関係を示したグラフである。It is a graph which showed the relationship between the energization time to the gimbal tilting motor and the turning speed of a suspended load when the limit value Tr is changed in the suspended load turning device.

吊荷旋回装置の好適な実施形態について、図面を用いてより具体的に説明する。図1は、吊荷旋回装置10を用いてクレーンの吊荷50を旋回させている様子を示した斜視図である。図1の丸囲み拡大部分は、吊荷旋回装置10の内部構造を透視した状態で描いている。 A preferred embodiment of the suspended load swivel device will be described more specifically with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing a state in which the suspended load 50 of a crane is swiveled by using the suspended load swivel device 10. The circled enlarged portion in FIG. 1 is drawn in a state where the internal structure of the suspended load swivel device 10 is seen through.

吊荷旋回装置10は、図1に示すように、クレーンのフック60等から吊り下げられた吊荷50を、鉛直軸線Lを中心として矢印Aの方向に旋回させるものである。吊荷旋回装置10は、それ自身が鉛直軸線L回りに旋回したときにその旋回力を吊荷50に伝達できる場所に設けられる。図1に示した例では、吊荷50とクレーンのフック60との間に吊荷旋回装置10を介在させており、吊荷旋回装置10が吊荷50よりも上側に取り付けられているが、吊荷50の下側に取り付けられても、吊荷50を旋回させることができる。 As shown in FIG. 1, the suspended load swivel device 10 swivels a suspended load 50 suspended from a hook 60 or the like of a crane in the direction of arrow A1 about a vertical axis L1. The suspended load swivel device 10 is provided at a place where the swivel force can be transmitted to the suspended load 50 when it swivels around the vertical axis L1. In the example shown in FIG. 1, the suspended load swivel device 10 is interposed between the suspended load 50 and the hook 60 of the crane, and the suspended load swivel device 10 is attached above the suspended load 50. Even if it is attached to the lower side of the suspended load 50, the suspended load 50 can be swiveled.

吊荷旋回装置10は、フライホイール11と、フライホイール回転用電動機12と、ジンバル13と、ジンバル傾転用電動機14と、旋回速度制限手段15とを、筐体16内に収めている。フライホイール11は、円盤状を為しており、その中心部を、軸線Lを中心として矢印Aの方向に回転可能な状態でジンバル13に軸支されている。フライホイール回転用電動機12は、フライホイール11を軸線L回りに回転駆動させる。ジンバル13は、フライホイール11を囲うフレーム状を為しており、その両端部を、軸線Lを中心として矢印Aの方向に傾転可能な状態で軸支されている。ジンバル13の傾転中心となる軸線Lと、フライホイール11の回転中心となる軸線Lは、互いに非平行(交差した状態)とされ、通常、直交した状態とされる。ジンバル傾転用電動機14は、ジンバル13を軸線L回りに傾転駆動させる。旋回速度制限手段15は、吊荷50の旋回速度(吊荷50の旋回の角速度)を制限するものである。 The suspended load swivel device 10 houses the flywheel 11, the flywheel rotation motor 12, the gimbal 13, the gimbal tilting motor 14, and the swivel speed limiting means 15 in the housing 16. The flywheel 11 has a disk shape, and its central portion is pivotally supported by the gimbal 13 in a state where it can rotate in the direction of the arrow A2 about the axis L2. The flywheel rotation motor 12 rotationally drives the flywheel 11 around the axis L2. The gimbal 13 has a frame shape surrounding the flywheel 11, and both ends thereof are pivotally supported in a state in which the gimbal 13 can be tilted in the direction of the arrow A3 with the axis L3 as the center. The axis L3, which is the center of tilt of the gimbal 13, and the axis L2 , which is the center of rotation of the flywheel 11, are non - parallel (crossed) to each other and are usually orthogonal to each other. The gimbal tilting motor 14 tilts and drives the gimbal 13 around the axis L3. The turning speed limiting means 15 limits the turning speed of the suspended load 50 (the angular velocity of the turning of the suspended load 50).

本実施形態の吊荷旋回装置10においては、フライホイール回転用電動機12及びジンバル傾転用電動機14を、いずれも電気モーターとしている。このうち、ジンバル傾転用電動機14を構成する電気モーター(交流モーター)には、ジンバル傾転用電動機14に入力する交流電流の周波数を制御するインバータ装置(図示省略)が接続され、このインバータ装置には、電流制限式のトルクリミッターが備えられている。このトルクリミッターは、後述するように、旋回速度制限手段15として機能する。いずれの電気モーター(フライホイール回転用電動機12及びジンバル傾転用電動機14)にも電流が入力されていない非稼働状態にあっては、フライホイール11は、軸線L回りに自由に回転できる状態であり、ジンバル13は、軸線L回りに自由に傾転できる状態である。この非稼働状態においては、フライホイール11が鉛直方向に立つ(フライホイール11の回転中心である軸線Lが水平に寝る)ように、フライホイール11及びジンバル13等のバランスがとられている。 In the suspended load swivel device 10 of the present embodiment, both the flywheel rotation electric motor 12 and the gimbal tilting electric motor 14 are electric motors. Of these, an inverter device (not shown) that controls the frequency of the AC current input to the gimbal tilting motor 14 is connected to the electric motor (AC motor) that constitutes the gimbal tilting motor 14, and this inverter device is connected. , A current-limited torque limiter is provided. This torque limiter functions as a turning speed limiting means 15 as described later. In a non-operating state in which no current is input to any of the electric motors (flywheel rotation motor 12 and gimbal tilting motor 14), the flywheel 11 can freely rotate around the axis L2. Yes, the gimbal 13 is in a state where it can freely tilt around the axis L3. In this non-operating state, the flywheel 11 and the gimbal 13 are balanced so that the flywheel 11 stands in the vertical direction (the axis L 2 which is the center of rotation of the flywheel 11 lies horizontally).

上記の非稼働状態から、フライホイール回転用電動機12を駆動(フライホイール回転用電動機12への電流の入力を開始)すると、フライホイール11が軸線L回りに回転(矢印Aの方向に回転)し始める。また、ジンバル傾転用電動機14を駆動(ジンバル傾転用電動機14への電流の入力を開始)すると、ジンバル13が軸線L回りに傾転(矢印Aの方向に傾転)し始める。このように、フライホイール11が回転しているときにジンバル13を傾転させると、フライホイール11からジンバル13にジャイロ効果が及ぼされるようになり、吊荷旋回装置10の筐体16には、鉛直軸線L回りのジャイロモーメントが生じる。このジャイロモーメントによって、吊荷旋回装置10が鉛直軸線L回りに旋回(矢印Aの方向に旋回)する。吊荷50は吊荷旋回装置10の下側に吊り下げられているため、吊荷旋回装置10が鉛直軸線L回りに旋回すると、吊荷50も鉛直軸線L回りに旋回(矢印Aの方向に旋回)する。 When the flywheel rotation motor 12 is driven (starting the input of current to the flywheel rotation motor 12) from the above non-operating state, the flywheel 11 rotates around the axis L 2 (rotates in the direction of arrow A 2 ). )Begin to. Further, when the gimbal tilting motor 14 is driven (the input of the current to the gimbal tilting motor 14 is started), the gimbal 13 starts tilting around the axis L3 ( tilting in the direction of the arrow A3). In this way, if the gimbal 13 is tilted while the flywheel 11 is rotating, the gyro effect is exerted from the flywheel 11 to the gimbal 13, and the housing 16 of the suspended load swivel device 10 has a gyro effect. A gyro moment around the vertical axis L 1 is generated. Due to this gyro moment, the suspended load turning device 10 turns around the vertical axis L 1 (turns in the direction of arrow A1). Since the suspended load 50 is suspended below the suspended load swivel device 10, when the suspended load swivel device 10 swivels around the vertical axis L 1 , the suspended load 50 also swivels around the vertical axis L 1 (arrow A 3 ). Turn in the direction of).

吊荷50が旋回する向きは、フライホイール11を回転させる向きや、ジンバル13を傾転させる向きを逆にすると、逆転させることができる。吊荷50が所望の向きとなるまで旋回すると、吊荷旋回装置10による旋回を停止し、吊荷50の旋回を止める。本実施形態の吊荷旋回装置10は、リモートコントローラ17によって操作できる。 The direction in which the suspended load 50 turns can be reversed by reversing the direction in which the flywheel 11 is rotated or the direction in which the gimbal 13 is tilted. When the suspended load 50 is swiveled to a desired direction, the suspended load swivel device 10 stops the swivel and stops the swivel of the suspended load 50. The suspended load swivel device 10 of this embodiment can be operated by the remote controller 17.

以上のように、吊荷旋回装置10は、フライホイール11を回転させながらジンバル13を傾転させたときに生じるジャイロ効果によって、吊荷50を旋回させる。しかし、ジンバル13を傾転し続けている間は、フライホイール11からジンバル13にジャイロ効果が及ぼされ続け、吊荷50の旋回速度が上昇し続ける。このため、吊荷50の旋回速度を制限しないと、吊荷50の旋回速度が速くなりすぎてしまい、危険を招くおそれがある。 As described above, the suspended load swivel device 10 swivels the suspended load 50 by the gyro effect generated when the gimbal 13 is tilted while rotating the flywheel 11. However, while the gimbal 13 continues to be tilted, the gyro effect continues to be exerted from the flywheel 11 to the gimbal 13, and the turning speed of the suspended load 50 continues to increase. Therefore, if the turning speed of the suspended load 50 is not limited, the turning speed of the suspended load 50 may become too high, which may lead to danger.

この点、吊荷旋回装置10では、上記の旋回速度制限手段15(トルクリミッター)によって、吊荷50の旋回速度の上昇を制限するようにしている。この旋回速度制限手段15(トルクリミッター)は、ジンバル傾転用電動機14の傾転トルクT(ジンバル傾転用電動機14がジンバル13を軸線L回りに傾転するトルク)が所定の制限値(Tとする。)を超えると、ジンバル傾転用電動機14への入力電流をそのときの値で保持して、ジンバル傾転用電動機による傾転を停止する。 In this respect, in the suspended load swivel device 10, the swivel speed limiting means 15 (torque limiter) is used to limit the increase in the swivel speed of the suspended load 50. In the turning speed limiting means 15 (torque limiter), the tilting torque T (torque in which the gimbal tilting motor 14 tilts the gimbal 13 around the axis L 3 ) of the gimbal tilting motor 14 is a predetermined limit value ( Tr ). If it exceeds), the input current to the gimbal tilting motor 14 is held at the value at that time, and the tilting by the gimbal tilting motor is stopped.

すなわち、吊荷50が旋回しているときには、吊荷50の旋回によるジャイロ効果によって、ジンバル傾転用電動機14の出力軸には、当該出力軸が回転(傾転)している向き(傾転トルクTの向き)とは逆向きのトルクT’が加わるようになるため、ジンバル傾転用電動機14の傾転トルクTが増大する。つまり、吊荷50の旋回速度は、シンバル傾転用電動機14の傾転トルクTに直に反映される。このため、ジンバル傾転用電動機14の傾転トルクTは、吊荷50の旋回速度の指標となる。したがって、シンバル傾転用電動機14を制限することによって、吊荷50の旋回速度の上昇を制限することができる。 That is, when the suspended load 50 is swiveling, the output shaft of the gimbal tilting motor 14 is rotated (tilted) in the direction (tilt torque) due to the gyro effect due to the swivel of the suspended load 50. Since the torque T'opposite to the direction of T) is applied, the tilt torque T of the gimbal tilting motor 14 increases. That is, the turning speed of the suspended load 50 is directly reflected in the tilting torque T of the cymbal tilting motor 14. Therefore, the tilt torque T of the gimbal tilting motor 14 is an index of the turning speed of the suspended load 50. Therefore, by limiting the cymbal tilting motor 14, it is possible to limit the increase in the turning speed of the suspended load 50.

図2に、吊荷旋回装置10による吊荷50の旋回動作のフロー図の一例を示す。フライホイール11の回転は、図2のステップS1よりも前の段階で既に開始されているものとする。図2に示すように、吊荷50の旋回動作を開始する(ステップS1)と、ジンバル13の傾転が開始される(ステップS2)。具体的には、ジンバル傾転用電動機14への電流入力を開始し、その電流を増大させていく。すると、ジンバル13が初期位置(鉛直方向に立った状態)から一側に徐々に傾転し始め、フライホイール11の回転に起因するジャイロ効果によって、吊荷50が矢印A(図1)の方向に旋回をし始める。ジンバル13の傾転角度が増大するにつれて、吊荷50の旋回速度(吊荷50の旋回の角速度)が徐々に加速されていく。 FIG. 2 shows an example of a flow chart of the swivel operation of the suspended load 50 by the suspended load swivel device 10. It is assumed that the rotation of the flywheel 11 has already started at a stage prior to step S1 in FIG. As shown in FIG. 2, when the turning operation of the suspended load 50 is started (step S1), the tilting of the gimbal 13 is started (step S2). Specifically, the current input to the gimbal tilting motor 14 is started and the current is increased. Then, the gimbal 13 gradually starts to tilt to one side from the initial position (standing in the vertical direction), and the suspended load 50 is indicated by arrow A1 (FIG. 1 ) due to the gyro effect caused by the rotation of the flywheel 11. Start turning in the direction. As the tilt angle of the gimbal 13 increases, the turning speed of the suspended load 50 (angular velocity of turning of the suspended load 50) is gradually accelerated.

このように、ジンバル13が傾転され、吊荷50が旋回しているときに、上記のリモートコントローラ17等によって旋回停止操作が為される(ステップS3の「YES」)と、ジンバル傾転用電動機14への電流入力が停止される(ステップS7)。これにより、ジンバル13は、ジンバル傾転用電動機14による拘束が解かれて、矢印A(図1)の方向に自由に傾転できる状態となる。このため、ジンバル13の一側への傾転が停止され、その後は、慣性で旋回する吊荷50によるジャイロ効果によって、ジンバル13が逆向き(初期位置に復帰する側)に傾転し始め、吊荷50の旋回が停止する。これにより、吊荷50の旋回動作が終了する(ステップS8)。 In this way, when the gimbal 13 is tilted and the suspended load 50 is swiveling, when the swivel stop operation is performed by the remote controller 17 or the like (“YES” in step S3), the gimbal tilting motor The current input to 14 is stopped (step S7). As a result, the gimbal 13 is released from the restraint by the gimbal tilting motor 14 and can be freely tilted in the direction of arrow A3 ( FIG. 1). Therefore, the tilting of the gimbal 13 to one side is stopped, and then the gimbal 13 begins to tilt in the opposite direction (the side that returns to the initial position) due to the gyro effect of the suspended load 50 that swivels due to inertia. The turning of the suspended load 50 stops. As a result, the turning operation of the suspended load 50 is completed (step S8).

これに対し、旋回停止操作が為されることなく、ジンバル13が傾転をし続ける(ステップS3の「NO」)と、吊荷50の旋回速度が上昇し続け、ジンバル傾転用電動機14の傾転トルクTは、制限値Tに達するまで増大し続ける(ステップS4の「NO」)。一方、ジンバル傾転用電動機14の傾転トルクTが制限値Tを超える(ステップS4の「YES」)と、ジンバル13の傾転が停止される(ステップS5)。具体的には、ジンバル傾転用電動機14への入力電流がそのときの値で保持(そのときの通電状態を保持)される。ジンバル傾転用電動機14の傾転トルクTが、吊荷50の旋回によって生じるジャイロ効果によるトルクT’(図1)と釣り合ったときに、ジンバル13の傾転が停止する。 On the other hand, when the gimbal 13 continues to tilt (“NO” in step S3) without the turning stop operation, the turning speed of the suspended load 50 continues to increase, and the gimbal tilting motor 14 continues to tilt. The rolling torque T continues to increase until the limit value Tr is reached (“NO” in step S4). On the other hand, when the tilt torque T of the gimbal tilting motor 14 exceeds the limit value Tr (“YES” in step S4), the tilting of the gimbal 13 is stopped (step S5). Specifically, the input current to the gimbal tilting motor 14 is held at the value at that time (the energized state at that time is held). When the tilting torque T of the gimbal tilting motor 14 is balanced with the torque T'(FIG. 1) due to the gyro effect generated by the turning of the suspended load 50, the tilting of the gimbal 13 is stopped.

ジンバル13の傾転が停止されると、フライホイール11の回転によるジャイロ効果が吊荷50に及ぼされなくなるため、吊荷50の旋回速度の上昇が止まる。ジンバル13の傾転が停止されても、吊荷50は慣性により旋回をし続けるが、摩擦等の抵抗を受けて、その旋回速度は徐々に低下していく。ジンバル傾転用電動機14の傾転トルクTが制限値Tよりも大きい間は、ジンバル13の傾転が停止したままの状態が維持される(ステップS6の「NO」)ものの、ジンバル傾転用電動機14の傾転トルクTが制限値Tよりも小さくなると、再び、ジンバル13の傾転が開始される(ステップS6の「YES」)。 When the tilting of the gimbal 13 is stopped, the gyro effect due to the rotation of the flywheel 11 is not exerted on the suspended load 50, so that the increase in the turning speed of the suspended load 50 stops. Even if the tilting of the gimbal 13 is stopped, the suspended load 50 continues to turn due to inertia, but the turning speed gradually decreases due to resistance such as friction. While the tilt torque T of the gimbal tilting motor 14 is larger than the limit value Tr , the gimbal 13 tilting remains stopped (“NO” in step S6), but the gimbal tilting motor When the tilt torque T of 14 becomes smaller than the limit value Tr , the tilt of the gimbal 13 is started again (“YES” in step S6).

以上のように、ジンバル傾転用電動機14の傾転トルクTを制限する方法で、吊荷50の旋回速度を制限することによって、吊荷50の旋回速度を必要なときに速やかに制限することができる。このため、風等の外乱が生じている場合であっても、旋回速度が上限を超えないように確実に旋回速度の上昇を抑えることができる。また、複雑な演算を行う必要がなく、シンプルな方法で吊荷50の旋回速度を制限することもできる。さらに、吊荷50の旋回速度を検出するためのセンサ(ジャイロセンサ等)を別途設ける必用がない。したがって、吊荷旋回装置10の構成をシンプルにすることもできる。 As described above, by limiting the tilting torque T of the gimbal tilting motor 14 and limiting the turning speed of the suspended load 50, the turning speed of the suspended load 50 can be quickly limited when necessary. can. Therefore, even when a disturbance such as wind occurs, it is possible to surely suppress an increase in the turning speed so that the turning speed does not exceed the upper limit. Further, it is not necessary to perform complicated calculations, and the turning speed of the suspended load 50 can be limited by a simple method. Further, it is not necessary to separately provide a sensor (gyro sensor or the like) for detecting the turning speed of the suspended load 50. Therefore, the configuration of the suspended load swivel device 10 can be simplified.

さらにまた、図2のステップS6に示すように、ジンバル傾転用電動機14の傾転トルクTが制限値Tよりも小さくなったときに、ジンバル傾転用電動機14の傾転が再開されるようにしたことによって、上限を超える直前の旋回速度で吊荷50を旋回させ続けることが可能となり、吊荷50を所望の向きとなるまで短時間で旋回させる等、荷役作業の効率を高めることも可能である。 Furthermore, as shown in step S6 of FIG. 2, when the tilt torque T of the gimbal tilting motor 14 becomes smaller than the limit value Tr , the tilting of the gimbal tilting motor 14 is restarted. By doing so, it is possible to continue turning the suspended load 50 at the turning speed immediately before the upper limit is exceeded, and it is also possible to improve the efficiency of cargo handling work, such as turning the suspended load 50 in a short time until it reaches the desired direction. Is.

ところで、吊荷旋回装置10では、図2のステップS4の処理を実行することからも分かるように、制限値Tによって、吊荷50の旋回速度の最大値(最高角速度)が変化する。図3は、吊荷旋回装置10において、制限値Tを変化させたときのジンバル傾転用電動機14への通電時間と吊荷50の旋回速度との関係を示したグラフである。同グラフにおける曲線Aは、制限値Tをジンバル傾転用電動機14の定格トルクの100%の値に設定したときを、曲線Bは、制限値Tをジンバル傾転用電動機14の定格トルクの70%の値に設定したときを、曲線Cは、制限値Tをジンバル傾転用電動機14の定格トルクの50%の値に設定したときを、曲線Dは、制限値Tをジンバル傾転用電動機14の定格トルクの30%の値に設定したときをそれぞれ示している。図3を見ると、制限値Tを高い値に設定すると、吊荷50の旋回速度の最大値(最高角速度)が高くなり、逆に、制限値Tを低い値に設定すると、吊荷50の旋回速度の最大値(最高角速度)が高くなっている。図3のグラフは、数値計算で求めたものであるが、実測においてもこれに近い結果が得られることを確認している。 By the way, in the suspended load swivel device 10, as can be seen from the execution of the process of step S4 in FIG. 2, the maximum value (maximum angular velocity) of the swivel speed of the suspended load 50 changes depending on the limit value Tr . FIG. 3 is a graph showing the relationship between the energization time of the gimbal tilting motor 14 and the turning speed of the suspended load 50 when the limit value Tr is changed in the suspended load turning device 10. In the graph, the curve A shows the limit value Tr set to 100% of the rated torque of the gimbal tilting motor 14, and the curve B shows the limit value Tr set to 70 of the rated torque of the gimbal tilting motor 14. When the value is set to%, the curve C shows the limit value Tr set to a value of 50% of the rated torque of the gimbal tilting motor 14, and the curve D shows the limit value Tr set to the gimbal tilting motor. It is shown when it is set to the value of 30% of the rated torque of 14. Looking at FIG. 3, when the limit value Tr is set to a high value, the maximum value (maximum angular velocity) of the turning speed of the suspended load 50 becomes high, and conversely, when the limit value Tr is set to a low value, the suspended load is suspended. The maximum value (maximum angular velocity) of the turning speed of 50 is high. The graph in FIG. 3 was obtained by numerical calculation, but it has been confirmed that a result close to this can be obtained even in actual measurement.

このような特性に鑑みて、吊荷旋回装置10では、吊荷50の旋回速度を制限する制限値Tを調節するための制限値調節手段(図示省略)を設けることが好ましい。これにより、吊荷50の旋回速度の最大値(最高角速度)を調節することが可能になる。また、吊荷50の旋回速度の最大値(最高角速度)は、吊荷の負荷(旋回の慣性モーメント)によっても変わるところ、吊荷50が軽負荷なものである場合には、制限値Tを低めに設定し、吊荷50が重負荷なものである場合には、制限値Tを高めに設定するといった具合に、吊荷50の負荷に応じて制限値Tを調節することも可能になる。 In view of such characteristics, it is preferable that the suspended load turning device 10 is provided with a limit value adjusting means (not shown) for adjusting the limit value Tr that limits the turning speed of the suspended load 50. This makes it possible to adjust the maximum value (maximum angular velocity) of the turning speed of the suspended load 50. Further, the maximum value (maximum angular velocity) of the turning speed of the suspended load 50 changes depending on the load of the suspended load (moment of inertia of turning), but when the suspended load 50 is a light load, the limit value Tr. Is set low, and if the suspended load 50 is a heavy load, the limit value Tr may be adjusted according to the load of the suspended load 50, such as setting the limit value Tr to a high value. It will be possible.

換言すると、制限値Tは、予め定められた1つの値から変更できないものであってもよいが、吊荷50としては、旋回方向の慣性モーメントが小さい軽負荷なものから大きい重負荷なものまで、様々なものが想定される。すなわち、軽負荷な吊荷は、重負荷な吊荷よりも旋回速度が速くなりやすいため、重負荷な吊荷を想定して制限値Tを設定しておくと、吊荷50が軽負荷な(小さな)ものに切り替わった場合に、吊荷50の周速(旋回速度)が必要以上に遅くなりすぎる場合がある。したがって、制限値Tを調節する制限値調節手段15(トルクリミッター)を設けることで、危険速度に達しない範囲で吊荷50の旋回速度を速くすることができる。 In other words, the limit value Tr may not be changed from one predetermined value, but the suspended load 50 is a light load with a small moment of inertia in the turning direction to a heavy load with a large load. Up to, various things are assumed. That is, since the turning speed of a lightly-loaded suspended load tends to be faster than that of a heavy-loaded suspended load, if the limit value Tr is set assuming a heavy-loaded suspended load, the suspended load 50 is lightly loaded. When switching to a small one, the peripheral speed (turning speed) of the suspended load 50 may become too slow. Therefore, by providing the limit value adjusting means 15 (torque limiter) for adjusting the limit value Tr , the turning speed of the suspended load 50 can be increased within a range where the critical speed is not reached.

上記の制限値調節手段は、制限値調節手段は、制限値Tを段階的に調節するもの(予め定められた複数の値のなかから制御値Tを選択するもの)であってもよいし、制限値Tを連続的に調節するものであってもよい。制限値調節手段における操作部分としては、ボタンや、スイッチや、ダイヤルや、レバーや、タッチパネル等、各種のものが例示される。これらの操作部分は、リモートコントローラ17(図1)に設けることもできる。これにより、作業員70が吊荷50の旋回速度を手元で調節することが可能になる。 In the above-mentioned limit value adjusting means, the limit value adjusting means may adjust the limit value Tr step by step (a control value Tr is selected from a plurality of predetermined values). However, the limit value Tr may be continuously adjusted. Examples of the operation portion in the limit value adjusting means include buttons, switches, dials, levers, touch panels, and the like. These operating portions can also be provided in the remote controller 17 (FIG. 1). This allows the worker 70 to adjust the turning speed of the suspended load 50 at hand.

10 吊荷旋回装置
11 フライホイール
12 フライホイール回転用電動機
13 ジンバル
14 ジンバル傾転用電動機
15 旋回速度制限手段
16 筐体
17 リモートコントローラ
50 吊荷
60 フック
70 作業員
吊荷の旋回方向
フライホイールの回転方向
ジンバルの傾転方向
吊荷の旋回中心となる鉛直軸線
フライホイールの回転中心となる軸線
ジンバルの傾転中心となる軸線
10 Suspended load swivel device 11 Flywheel 12 Flywheel rotation motor 13 Gimbal 14 Gimbal tilting motor 15 Swing speed limiting means 16 Housing 17 Remote controller 50 Suspended load 60 Hook 70 Worker A 1 Suspended load turning direction A 2 Fly Wheel rotation direction A 3 Gimbal tilt direction L 1 Vertical axis that is the turning center of the suspended load L 2 Axis line that is the rotation center of the flywheel L 3 Axis line that is the tilt center of the gimbal

Claims (3)

フライホイールと、
フライホイールを回転駆動するフライホイール回転用電動機と、
フライホイールを軸支するジンバルと、
ジンバルを傾転駆動するジンバル傾転用電動機と
を備え、
フライホイールを回転させながらジンバルを傾転させたときに生じるジャイロ効果によって、吊荷を旋回させるようにした吊荷旋回装置であって、
ジンバル傾転用電動機の傾転トルクTが制限値Tを超えると、ジンバル傾転用電動機への入力電流をそのときの値で保持して、ジンバル傾転用電動機による傾転を停止することで、吊荷の旋回速度を制限する旋回速度制限手段を備えたことを特徴とする吊荷旋回装置。
With a flywheel,
A flywheel rotation motor that drives the flywheel to rotate,
The gimbal that supports the flywheel and
Equipped with a gimbal tilting motor that tilts and drives the gimbal,
It is a suspended load swivel device that swivels the suspended load by the gyro effect that occurs when the gimbal is tilted while rotating the flywheel.
When the tilt torque T of the gimbal tilting motor exceeds the limit value Tr , the input current to the gimbal tilting motor is held at that value, and the tilting by the gimbal tilting motor is stopped to suspend the gimbal. A suspended load swivel device provided with a swivel speed limiting means for limiting the swivel speed of a load.
制限値Tを調節する制限値調節手段を備えた請求項1記載の吊荷旋回装置。
The suspended load swivel device according to claim 1, further comprising a limit value adjusting means for adjusting the limit value Tr .
ジンバル傾転用電動機の傾転トルクTが制限値T未満になると、旋回速度制限手段による吊荷の旋回速度の制限が解除されて、ジンバル傾転用電動機の入力電流が上昇し、ジンバル傾転用電動機の傾転が再開される請求項1又は2記載の吊荷旋回装置。 When the tilt torque T of the gimbal tilting motor becomes less than the limit value Tr, the limitation of the turning speed of the suspended load by the turning speed limiting means is released, the input current of the gimbal tilting motor increases, and the gimbal tilting motor The suspended load swivel device according to claim 1 or 2, wherein the tilting of the head is resumed.
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