JP2023170995A - Turn control device for hoisted load - Google Patents

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JP2023170995A JP2022083148A JP2022083148A JP2023170995A JP 2023170995 A JP2023170995 A JP 2023170995A JP 2022083148 A JP2022083148 A JP 2022083148A JP 2022083148 A JP2022083148 A JP 2022083148A JP 2023170995 A JP2023170995 A JP 2023170995A
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均 浅野
Hitoshi Asano
佳隆 沖田
Yoshitaka Okita
幸嗣 可児
Yukitsugu Kani
孝彦 大河内
Takahiko Okochi
慎也 北原
Shinya Kitahara
徳彦 阿藻
Norihiko Aso
清道 河本
Kiyomichi Kawamoto
雅次 夛田
Masatsugu Tada
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Kitagawa Iron Works Co Ltd
Toda Corp
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Kitagawa Iron Works Co Ltd
Toda Corp
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Abstract

To provide a turn control device for a hoisted load, which can be made compact and which can suppress power consumption and perform stable control.SOLUTION: The attitude of a hoisted load 3 which has been suspended is turn-controlled through a gyro effect generated by tilting the rotary axis of a rotating flywheel 4. A plurality of flywheels 4 is provided. These flywheels 4 are integrally tilted about one tilting axis (Y axis). Accordingly, as an output is acquired through the gyro effect at each flywheel 4, turn control performance can be enhanced while reducing the size of a turn control device 1. The turn control performance can be adjusted to be suitable for the hoisted load 3 by adjusting the number of rotary-driven flywheels 4. Thus, power consumption can be suppressed. The number of tilting control systems can be one, and stable control can be performed.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、クレーンなどで吊り下げられた吊荷の姿勢を、高速回転するフライホイールの回転軸を強制的に傾動させることで生じるジャイロ効果により旋回制御する吊荷の旋回制御装置に関する。 The present invention relates to a swing control device for a suspended load, which controls the attitude of a suspended load suspended by a crane or the like using a gyroscopic effect produced by forcibly tilting the rotating shaft of a flywheel rotating at high speed.

従来より、クレーンなどで吊り下げられた吊荷の姿勢を制御する吊荷の旋回制御装置として、高速回転するフライホイールのジャイロ効果を利用して、吊荷を旋回させたり、吊荷を目的の位置で正確に静止させたり、風などの外乱に抵抗して吊荷の姿勢を一定に保ったりして、クレーンを用いた揚重作業の効率化を図ったものが知られている。 Conventionally, a swing control device for a suspended load that controls the attitude of a suspended load by a crane, etc. utilizes the gyroscopic effect of a flywheel that rotates at high speed to rotate the suspended load, or to move the suspended load to its intended purpose. Cranes are known that aim to improve the efficiency of lifting operations using cranes, by allowing the load to stop accurately in position, and by resisting external disturbances such as wind to maintain a constant posture of the load.

このような吊荷の旋回制御装置は、1つのフライホイールで構成されたものが広く用いられていたが、近年では、例えば下記の特許文献1に示されるように、複数のフライホイールを備えたものも開発されている。 Such hanging load swing control devices have been widely used that are configured with one flywheel, but in recent years, as shown in Patent Document 1 below, for example, devices equipped with multiple flywheels have been used. Things are also being developed.

特許文献1には、姿勢制御装置の一実施例として、図4及び図5に示されるように、姿勢制御装置50が吊荷51に固定され、この姿勢制御装置50内に2個のジャイロ52L、52Rが収容された形態(特許文献1の図6及び図7)が示されている。その作動として、ジャイロ52Lを軸53Lのまわりに矢印イ方向から見て時計回りに回転させ、同時にジャイロ52Rを軸53Rのまわりに矢印ロ方向から見て時計回りに回転させる。この状態でジャイロ52Lを軸54Lのまわりに矢印ハ方向から見て時計回りに、ジャイロ52Rを軸54Rのまわりに矢印ニ方向から見て反時計回りに同時にある角度だけ回転させると、ジャイロ52L、52Rにはそれぞれ軸55L、55Rのまわりに矢印ホ及びヘ方向から見て反時計回りにトルクが発生する。そして、このトルクは姿勢制御装置50を介して吊荷51に伝わり、これを軸56のまわりに矢印ト方向から見て反時計回りに回動させ、姿勢を変更する。このように、特許文献1では、複数のジャイロがそれぞれ独立的に異なった動きをすることによって吊荷の姿勢が制御されるようになっている。 In Patent Document 1, as an example of the attitude control device, as shown in FIGS. 4 and 5, an attitude control device 50 is fixed to a hanging load 51, and two gyros 52L are installed in this attitude control device 50. , 52R are shown (FIGS. 6 and 7 of Patent Document 1). In order to operate, the gyro 52L is rotated clockwise around the shaft 53L when viewed from the direction of arrow A, and at the same time, the gyro 52R is rotated around the shaft 53R clockwise when viewed from the direction of arrow B. In this state, when the gyro 52L is rotated clockwise around the shaft 54L when viewed from the direction of arrow C, and the gyro 52R is simultaneously rotated by a certain angle around the shaft 54R counterclockwise when viewed from the direction of arrow 2, the gyro 52L, 52R, torque is generated counterclockwise around the shafts 55L and 55R, respectively, when viewed from the directions of arrows H and F. This torque is transmitted to the suspended load 51 via the posture control device 50, and the suspended load 51 is rotated counterclockwise as viewed from the direction of arrow H around the shaft 56, thereby changing its posture. In this way, in Patent Document 1, the attitude of the suspended load is controlled by each of the plurality of gyros moving independently and differently.

特開平7-252087号公報Japanese Patent Application Publication No. 7-252087

吊荷の旋回制御装置の旋回制御能力は、フライホイールの慣性モーメントと回転速度によって決定されるものであり、フライホイールの慣性モーメントは、フライホイールの径の大きさ及び重量によって決定される。このため、装置の能力を向上させるには、フライホイールの径を大きくし、回転速度を上げる必要があるが、回転速度は安全性や駆動装置の能力などから上限があるため、装置の能力向上には、フライホイールの径を大きくせざるを得ず、これに伴い装置が大型化する問題があった。 The swing control ability of the suspended load swing control device is determined by the moment of inertia and rotational speed of the flywheel, and the moment of inertia of the flywheel is determined by the diameter and weight of the flywheel. Therefore, in order to improve the capacity of the device, it is necessary to increase the diameter of the flywheel and increase the rotation speed, but since there is an upper limit to the rotation speed due to safety and drive device capacity, improving the capacity of the device In this case, the diameter of the flywheel had to be increased, which resulted in an increase in the size of the device.

また、制御の複雑化を避けるなどの理由から、フライホイールの回転速度は一定に保持する必要があるため、吊荷の重量などに応じて装置の能力を調整することができず、無駄に電力を消費する問題があった。 In addition, because the rotation speed of the flywheel needs to be held constant to avoid complicating control, it is not possible to adjust the equipment capacity according to the weight of the suspended load, which results in wasted power. There was a problem with consuming.

上記特許文献1記載の装置では、対のジャイロ52L、52Rが、それぞれ独立して異なった動きをするように制御されているため、各ジャイロ52L、52Rのジャイロ効果による出力がそれぞれ独立的に作用する。このため、両者の制御を精密に同期させないと、つまり両者の出力のタイミングや量が僅かでもずれると、吊荷に揺れが生じ、制御が安定しないことやジャイロ効果による出力にバラツキが生じ最大限の能力を発揮でない問題があった。 In the device described in Patent Document 1, the pair of gyros 52L and 52R are controlled to move independently and differently, so the output due to the gyro effect of each gyro 52L and 52R acts independently. do. Therefore, if the control of both is not precisely synchronized, that is, if there is even a slight difference in the timing or amount of the output of both, the suspended load will shake, the control will not be stable, and the output will vary due to the gyro effect. There was a problem with not being able to utilize their abilities.

そこで本発明の主たる課題は、装置をコンパクト化でき、消費電力が抑えられ、安定した制御や最大限の能力発揮が可能な吊荷の旋回制御装置を提供することにある。 Therefore, the main object of the present invention is to provide a swing control device for a suspended load that can be made compact, consume less power, and provide stable control and maximum performance.

前記課題を解決するために請求項1に係る本発明として、吊り下げられた吊荷の姿勢を、回転するフライホイールの回転軸を傾動させることで生じるジャイロ効果により旋回制御する吊荷の旋回制御装置であって、
前記フライホイールが複数設けられており、これら複数のフライホイールが一体に1つの傾動軸で傾動されることを特徴とする吊荷の旋回制御装置が提供される。
In order to solve the above problem, the present invention according to claim 1 provides swing control of a suspended load, in which the attitude of a suspended load is controlled by a gyroscopic effect generated by tilting the rotation axis of a rotating flywheel. A device,
There is provided a swing control device for a suspended load, characterized in that a plurality of the flywheels are provided, and the plurality of flywheels are tilted together about one tilting axis.

上記請求項1記載の発明では、吊荷の旋回制御装置において、回転軸を傾動させることでジャイロ効果による出力を発生させるフライホイールが複数設けられているため、旋回制御装置の大きさを抑えながら、旋回制御能力を向上することができる。 In the invention as set forth in claim 1, the swing control device for a suspended load is provided with a plurality of flywheels that generate output due to a gyro effect by tilting the rotation axis, so the size of the swing control device can be suppressed. , the turning control ability can be improved.

また、吊荷の重量等に対して旋回制御能力が大きすぎる場合は、回転駆動するフライホイールの数を低減し、吊荷の重量等に見合った旋回制御能力が得られる数のフライホールのみを回転駆動し、残りのフライホイールの回転を停止することで、消費電力を抑えることができる。 In addition, if the swing control ability is too large for the weight of the suspended load, reduce the number of flywheels to be rotated, and use only the number of flywheels that provide the swing control ability commensurate with the weight of the suspended load. Power consumption can be reduced by rotating the flywheel and stopping the rotation of the remaining flywheels.

更に、これら複数のフライホイールが1つの傾動軸で一体に傾動するようになっているため、傾動制御系が1つで済み、制御のズレが生じなくなり、安定した制御や最大限の能力発揮が可能となる。 Furthermore, since these multiple flywheels tilt together on one tilting axis, only one tilting control system is required, eliminating control deviations and ensuring stable control and maximum performance. It becomes possible.

請求項2に係る本発明として、前記フライホイールが2つ設けられており、前記2つのフライホイールが回転軸方向に離隔して配置され、これらフライホイール間の離隔幅の中央位置に前記傾動軸が配置される請求項1記載の吊荷の旋回制御装置が提供される。 As the present invention according to claim 2, the two flywheels are provided, the two flywheels are arranged apart from each other in the direction of the rotating shaft, and the tilting shaft is located at the center of the distance between the flywheels. There is provided a swing control device for a suspended load according to claim 1, wherein a swing control device for a suspended load is provided.

上記請求項2記載の発明では、前記フライホイールを2つ配置した場合の具体的な構造について規定しており、2つのフライホイールが回転軸方向に離隔して配置され、これら2つのフライホイール間の離隔幅の中央位置に前記傾動軸が配置されている。 The invention according to claim 2 defines a specific structure in the case where two flywheels are arranged, and the two flywheels are arranged apart from each other in the direction of the rotation axis, and there is a space between these two flywheels. The tilting shaft is arranged at the center of the separation width.

請求項3に係る本発明として、複数の前記フライホイールは、同じ方向に同じ回転速度で回転可能となっている請求項1記載の吊荷の旋回制御装置が提供される。 As a third aspect of the present invention, there is provided the swing control device for a suspended load according to the first aspect, wherein the plurality of flywheels are rotatable in the same direction and at the same rotational speed.

上記請求項3記載の発明では、制御を簡単にするため、複数のフライホイールについては回転方向及び回転速度を同じにしている。 In the invention described in claim 3, in order to simplify control, the rotation direction and rotation speed of the plurality of flywheels are made the same.

請求項4に係る本発明として、前記複数のフライホイールがそれぞれ別の回転軸に支持され、各回転軸が同軸上に直列配置されている請求項1記載の吊荷の旋回制御装置が提供される。 The present invention according to claim 4 provides the swing control device for a suspended load according to claim 1, wherein the plurality of flywheels are each supported by a separate rotating shaft, and the respective rotating shafts are coaxially arranged in series. Ru.

上記請求項4記載の発明では、複数のフライホイールがそれぞれ別の回転軸に支持されているため、複数のフライホイールのうち任意のフライホイールのみを回転駆動し、残りのフライホイールの回転を停止することができる。 In the invention according to claim 4, since the plurality of flywheels are each supported by a separate rotating shaft, only an arbitrary flywheel among the plurality of flywheels is rotationally driven, and the rotation of the remaining flywheels is stopped. can do.

請求項5に係る本発明として、前記複数のフライホイールが連続する回転軸に支持されている請求項1記載の吊荷の旋回制御装置が提供される。 A fifth aspect of the present invention provides the swing control device for a suspended load according to the first aspect, wherein the plurality of flywheels are supported by a continuous rotating shaft.

上記請求項5記載の発明では、複数のフライホイールが連続する回転軸に支持されているため、複数のフライホイールの回転速度が完全に一致し、ジャイロ効果の出力が同一となり、制御の安定性が高まるとともに、機械損失が低減し、かつ回転軸を回転駆動する駆動装置が1つで済むため、消費エネルギーが低減できる。 In the invention according to claim 5, since the plurality of flywheels are supported by the continuous rotating shaft, the rotational speeds of the plurality of flywheels completely match, the output of the gyro effect is the same, and the stability of control is improved. In addition, mechanical loss is reduced, and only one drive device is required to drive the rotary shaft, so energy consumption can be reduced.

以上詳説のとおり本発明によれば、装置をコンパクト化でき、消費電力が抑えられ、安定した制御や最大限の能力発揮が可能な吊荷の旋回制御装置が提供できるようになる。 As described in detail above, according to the present invention, it is possible to provide a swing control device for a suspended load that can be made compact, consume less power, and provide stable control and maximum performance.

本発明に係る旋回制御装置1を用いて吊荷3を吊り上げた状態を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing a state in which a suspended load 3 is lifted using the swing control device 1 according to the present invention. フライホイール4及びジンバル6の配置を示す平面図である。3 is a plan view showing the arrangement of a flywheel 4 and a gimbal 6. FIG. 他の形態例に係るフライホイール4及びジンバル6の配置を示す平面図である。FIG. 7 is a plan view showing the arrangement of a flywheel 4 and a gimbal 6 according to another embodiment. 従来の姿勢制御装置50を用いて吊荷51を吊り上げた状態を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing a state in which a hanging load 51 is lifted using a conventional attitude control device 50. 従来の姿勢制御装置50を示す模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a conventional attitude control device 50. FIG.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。 Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

本発明に係る吊荷の旋回制御装置1は、図1に示されるように、クレーン等の揚重装置のフック2からワイヤロープ等を介して吊り下げられた吊荷3の姿勢を、水平面内で旋回制御するためのものである。 As shown in FIG. 1, a hanging load swing control device 1 according to the present invention adjusts the attitude of a hanging load 3 suspended from a hook 2 of a lifting device such as a crane via a wire rope or the like in a horizontal plane. This is for turning control.

前記旋回制御装置1は、フック2と吊荷3との間に配されており、それぞれワイヤロープを介して吊持されている。旋回制御装置1の設置は、吊荷3を旋回制御できればどのような形態、位置としてもよく、例えば旋回制御装置1を吊治具に固定し、この吊治具をワイヤロープを介して吊持してもよいし、旋回制御装置1を吊荷3に直接固定してもよい。 The swing control device 1 is disposed between a hook 2 and a suspended load 3, and each is suspended via a wire rope. The swing control device 1 may be installed in any form or position as long as the hanging load 3 can be controlled to swing.For example, the swing control device 1 may be fixed to a lifting jig, and the hanging jig may be hung via a wire rope. Alternatively, the swing control device 1 may be directly fixed to the suspended load 3.

前記旋回制御装置1は、回転するフライホイール4の回転軸を強制的に傾動させることで生じるジャイロ効果により吊荷3を水平面内で旋回制御するものである。 The swing control device 1 controls the swing of the suspended load 3 in a horizontal plane using a gyroscopic effect produced by forcibly tilting the rotation axis of the rotating flywheel 4.

前記旋回制御装置1は、詳細には、図2及に示されるように、フライホイール4と、このフライホイール4を回転軸(X軸)回りに回転駆動する回転用駆動装置5と、前記フライホイール4をX軸回りの回転とY軸回りの傾動とを許容可能に支持するジンバル6(吊枠)と、前記ジンバル6をY軸回りに傾動駆動する傾動用駆動装置7と、前記回転用駆動装置5及び傾動用駆動装置7に電力を供給するバッテリー(図示せず)とを備えている。前記回転用駆動装置5及び傾動用駆動装置7としては、通常、電動機(モータ)が用いられ、このうち、傾動用駆動装置7としては、減速機付電動機を好適に用いることができる。前記フライホイール4の回転軸であるX軸と傾動軸であるY軸とは、非平行な状態とされ、通常、直交した状態とされる。図示例では、傾動用駆動装置7の回転軸が直接ジンバル6に接続されているが、傾動用駆動装置7の動力をベルトやチェーンなどの動力伝達要素によってジンバル6に伝達してもよい。 Specifically, as shown in FIGS. 2 and 2, the swing control device 1 includes a flywheel 4, a rotation drive device 5 that rotates the flywheel 4 around a rotation axis (X axis), and a rotation drive device 5 that rotates the flywheel 4 around a rotation axis (X axis). a gimbal 6 (hanging frame) that supports the wheel 4 in a manner that allows rotation around the X axis and tilting around the Y axis; a tilt drive device 7 that drives the gimbal 6 to tilt around the Y axis; It includes a battery (not shown) that supplies power to the driving device 5 and the tilting driving device 7. As the rotational drive device 5 and the tilting drive device 7, electric motors are usually used, and among these, as the tilting drive device 7, an electric motor with a reduction gear can be suitably used. The X-axis, which is the rotational axis of the flywheel 4, and the Y-axis, which is the tilting axis, are in a non-parallel state, and are usually perpendicular to each other. In the illustrated example, the rotating shaft of the tilting drive device 7 is directly connected to the gimbal 6, but the power of the tilting drive device 7 may be transmitted to the gimbal 6 by a power transmission element such as a belt or a chain.

前記旋回制御装置1では、回転用駆動装置5を稼働してフライホイール4をX軸回りに回転駆動させている状態で、傾動用駆動装置7を稼働し、フライホイール4をY軸回りに傾動駆動させると、ジャイロ効果によりZ軸回りのジャイロモーメントが発生し、旋回制御装置1がZ軸回りに旋回する。旋回制御装置1の旋回に伴って、吊荷3も同様にZ軸回りに旋回する(図1)。吊荷3の旋回方向は、フライホイール4を傾動させる向きによって変化することができる。 In the swing control device 1, the rotation drive device 5 is operated to rotate the flywheel 4 around the X-axis, and the tilting drive device 7 is operated to tilt the flywheel 4 around the Y-axis. When driven, a gyro moment is generated around the Z axis due to the gyro effect, and the turning control device 1 turns around the Z axis. As the swing control device 1 turns, the suspended load 3 also turns around the Z-axis (FIG. 1). The direction of rotation of the suspended load 3 can be changed depending on the direction in which the flywheel 4 is tilted.

本発明に係る旋回制御装置1では、前記フライホイール4が複数設けられている。複数のフライホイール4は、回転軸の軸方向(X軸方向)に互いに所定の間隔を空けて並列して配置されている。これら複数のフライホイール4が配置されたX軸方向の区間の中央部に、傾動軸(Y軸)が通っている。複数のフライホイール4は、全て同じ寸法、同じ重量で形成されており、配置間隔も同じ離隔幅で配置されている。 In the swing control device 1 according to the present invention, a plurality of the flywheels 4 are provided. The plurality of flywheels 4 are arranged in parallel at predetermined intervals in the axial direction of the rotating shaft (X-axis direction). A tilting axis (Y-axis) passes through the center of the section in the X-axis direction in which the plurality of flywheels 4 are arranged. The plurality of flywheels 4 are all formed to have the same dimensions and the same weight, and are arranged at the same interval.

前記フライホイール4を設置する数としては2個以上の任意の数とすることができ特に限定されないが、好ましくは2~10個、特に好ましくは2~5個、図示例では2個である。 The number of flywheels 4 to be installed may be any number greater than or equal to 2 and is not particularly limited, but is preferably from 2 to 10, particularly preferably from 2 to 5, and in the illustrated example is 2.

複数のフライホイール4は、回転駆動する際、同じ方向に同じ回転速度で回転可能なように制御されている。これら複数のフライホイール4は、任意のフライホイール4を単独で回転することもできるし、複数のフライホイール4を同時に回転することも、全てのフライホイール4を同時に回転することもできるようになっている。全てのフライホイール4を同時に回転させたとき以外は、回転駆動するフライホイール4以外のフライホイール4は、回転を停止できるようなっている。 When the plurality of flywheels 4 are driven to rotate, they are controlled so that they can rotate in the same direction and at the same rotational speed. These plurality of flywheels 4 can rotate any flywheel 4 alone, can rotate a plurality of flywheels 4 at the same time, or can rotate all the flywheels 4 at the same time. ing. Except when all the flywheels 4 are rotated at the same time, the flywheels 4 other than the flywheel 4 to be rotationally driven can stop rotating.

これら複数のフライホイール4は、一体に1つの傾動軸(Y軸)で傾動するようになっている。すなわち、複数のフライホイール4は、これらが配置されたX軸方向区間の少なくとも両端部で前記ジンバル6に軸支され、このジンバル6が、X軸方向の中央部でY軸回りに傾動可能な状態で旋回制御装置1のフレームFに軸支されている。 These plurality of flywheels 4 are configured to tilt together about one tilting axis (Y-axis). That is, the plurality of flywheels 4 are pivotally supported by the gimbal 6 at least at both ends of the section in the X-axis direction in which they are arranged, and the gimbal 6 is tiltable around the Y-axis at the center in the X-axis direction. In this state, it is pivotally supported by the frame F of the swing control device 1.

従来のように、1つのフライホイールが備えられた旋回制御装置では、旋回制御能力を向上させるには、前述の通り、フライホイールを大径化する必要があり、旋回制御装置が大型化していたが、本発明に係る旋回制御装置1では、フライホイール4が複数設けられているため、旋回制御装置が大型化するのを抑えつつ、旋回制御能力の向上を図ることができる。 As previously mentioned, in a swing control device equipped with one flywheel, in order to improve the swing control ability, it was necessary to increase the diameter of the flywheel, as described above, and the swing control device became larger. However, in the swing control device 1 according to the present invention, since a plurality of flywheels 4 are provided, it is possible to improve the swing control ability while suppressing the enlargement of the swing control device.

また、フライホイール4が小型化できるため、フライホイール4の製作精度が向上し、フライホイール4回転時の低騒音化が可能となる。更に、フライホイール4回転時の抵抗が低減するため、省エネルギー化も図れる。 Furthermore, since the flywheel 4 can be made smaller, the manufacturing precision of the flywheel 4 can be improved, and it is possible to reduce noise when the flywheel rotates four times. Furthermore, since the resistance during four rotations of the flywheel is reduced, energy savings can also be achieved.

フライホイール4の小型化に伴って装置自体もコンパクト化できるため、装置の高さが減少することによるクレーン揚程の損失が減少し、クレーン選定時のサイズダウンが可能となる。また、装置の重量が軽減することによっても、クレーン選定時のサイズダウンが可能となる。 As the flywheel 4 is made smaller, the device itself can be made more compact, which reduces the loss of crane lifting height due to a reduction in the height of the device, making it possible to downsize the crane when selecting a crane. Furthermore, by reducing the weight of the device, it is possible to reduce the size of the crane when selecting it.

複数のフライホイール4は、吊荷3の重量や風などの外乱の受けやすさに応じて、1つ又は複数のフライホイール4を回転駆動させ、残りのフライホイール4を停止した状態とすることができるようになっている。これによって、吊荷3の重量等に見合った最小限の動力でフライホイール4を回転駆動することで、消費電力を抑えることができ、省エネルギー化が実現できる。 The plurality of flywheels 4 are configured to rotate one or more flywheels 4 and keep the remaining flywheels 4 in a stopped state depending on the weight of the suspended load 3 and the susceptibility to disturbances such as wind. is now possible. As a result, by rotating the flywheel 4 with the minimum power commensurate with the weight of the suspended load 3, etc., power consumption can be suppressed and energy saving can be realized.

従来の旋回制御装置では、複数のフライホイールがそれぞれ別個に傾動制御され、これらの傾動制御にズレが生じないように精密に同期させる必要があったが、本発明に係る旋回制御装置1では、複数のフライホイール4が一体に1つの傾動軸(Y軸)で傾動されるため、傾動制御系が1つで済み、制御のズレが生じなくなり、安定した制御が可能となり、制御機器の故障リスクが低減できる。 In the conventional swing control device, the tilting of a plurality of flywheels is controlled separately, and it is necessary to precisely synchronize these tilting controls so that there is no deviation, but in the swing control device 1 according to the present invention, Since multiple flywheels 4 are tilted together on one tilting axis (Y-axis), only one tilting control system is required, eliminating control deviations, enabling stable control, and reducing the risk of failure of control equipment. can be reduced.

ここで、ジャイロ機構による旋回力Tは、次式(1)に示されるように、ジンバル6の傾動角度や傾動速度によって異なるところ、本発明に係る旋回制御装置1では、複数のフライホイール4を一体に1つの傾動軸で傾動しているため、全てのフライホイール4の傾動角度と速度が等しくなり、最大限の旋回力を出力することができる。

Figure 2023170995000002
また、ジンバル6を傾動する傾動用駆動装置6が1つで済み、機械損失が減少するとともに、消費電力を抑えることができる。 Here, the turning force T caused by the gyro mechanism varies depending on the tilting angle and tilting speed of the gimbal 6, as shown in the following equation (1). Since the flywheels 4 are tilted together on one tilting axis, the tilting angles and speeds of all the flywheels 4 are equal, and the maximum turning force can be output.
Figure 2023170995000002
Further, only one tilting drive device 6 is required for tilting the gimbal 6, which reduces mechanical loss and reduces power consumption.

前記ジンバル6は、複数のフライホイール4を一体に囲う枠体からなり、X軸と直交する辺部6aにそれぞれ、フライホイール4の回転軸を軸支する軸受部10が設けられるとともに、Y軸と直交する辺部6bの中央部にそれぞれ、外側に突出する傾動中心となる軸部11が備えられている。一方の軸部11には、傾動用駆動装置6が設けられている。前記軸部11は、旋回制御装置1のフレームFに設けられた軸受部に回動自在に支持されている。 The gimbal 6 is composed of a frame body that integrally surrounds a plurality of flywheels 4, and a bearing portion 10 that pivotally supports the rotation axis of the flywheel 4 is provided on each side portion 6a perpendicular to the X-axis, and a bearing portion 10 that pivotally supports the rotation axis of the flywheel 4 A shaft portion 11 that protrudes outward and serves as a center of tilting is provided at the center of each side portion 6b orthogonal to the side portions 6b. One shaft portion 11 is provided with a tilting drive device 6 . The shaft portion 11 is rotatably supported by a bearing portion provided on the frame F of the swing control device 1.

図4に示される形態例では、フライホイール4が2つ設けられており、この2つのフライホイール4がX軸方向に離隔して配置され、これらフライホイール4、4間の離隔幅の中央位置に前記軸部11が配置されることにより、傾動軸(Y軸)が設けられるようになっている。 In the embodiment shown in FIG. 4, two flywheels 4 are provided, these two flywheels 4 are arranged apart from each other in the X-axis direction, and the center position of the separation width between these flywheels 4, 4 is provided. By arranging the shaft portion 11 at , a tilting axis (Y-axis) is provided.

前記複数のフライホイール4は、図4に示されるように、それぞれが別の回転軸13に軸支され、各回転軸13が同軸上に直列配置されることにより、回転軸方向(X軸方向)に間隔を空けて並列して配置されるようになっている。すなわち、各フライホイール4を支持する回転軸13が独立して回転駆動するように配置されている。 As shown in FIG. 4, the plurality of flywheels 4 are each pivotally supported by a different rotating shaft 13, and the respective rotating shafts 13 are coaxially arranged in series, so that the flywheels 4 are rotated in the rotating shaft direction (X-axis direction). ) are arranged in parallel at intervals. That is, the rotary shafts 13 supporting each flywheel 4 are arranged to rotate independently.

隣り合うフライホイール4、4間には、ジンバル6のY軸と直交する辺部6b、6b間に跨がる中間フレーム6cが設けられており、各回転軸13がジンバル6のX軸と直交する辺部6a及び前記中間フレーム6cに対して軸受部10で軸支されている。 An intermediate frame 6c is provided between adjacent flywheels 4, 4, and extends between sides 6b, 6b, which are orthogonal to the Y axis of the gimbal 6, and each rotation axis 13 is orthogonal to the X axis of the gimbal 6. It is pivotally supported by a bearing part 10 with respect to the side part 6a and the intermediate frame 6c.

各回転軸13には、個別的に回転用駆動装置5が備えられ、各回転軸13が独立的に回転用駆動装置5によって回転駆動されている。これによって、吊荷3の重量などに応じて回転駆動するフライホイール4の数を任意に調整することができる。 Each rotation shaft 13 is individually equipped with a rotation drive device 5, and each rotation shaft 13 is independently rotationally driven by the rotation drive device 5. Thereby, the number of flywheels 4 to be rotationally driven can be arbitrarily adjusted depending on the weight of the suspended load 3 and the like.

〔他の形態例〕
(1)上記形態例では、複数のフライホイール4がそれぞれ別の回転軸に支持されていたが、図3に示されるように、複数のフライホイール4が連続する回転軸14に支持されるようにしてもよい。本形態例では、複数のフライホイール4の回転軸14が連続しているため、吊荷3の重量などに応じて回転駆動するフライホイール4の数を調整することはできないが、複数のフライホイール4の回転速度が完全に一致するため、各フライホイール4の回転軸を傾動させることで生じるジャイロ効果の出力が同一となり、制御の安定性が高まる。また、複数のフライホイール4をそれぞれ別の回転軸で支持した場合に比べて機械損失が低減できるとともに、回転用駆動装置5が1つで済むため、装置の重量が軽減できるとともに消費エネルギーが低減できる。前記回転軸14は、複数のフライホイール4で連続して形成されていればよく、1本の回転軸で形成してもよいし、各フライホイール4を支持する回転軸同士を連結して連続する回転軸としてもよい。
[Other form examples]
(1) In the above embodiment, the plurality of flywheels 4 were each supported by separate rotating shafts, but as shown in FIG. 3, the plurality of flywheels 4 are supported by a continuous rotating shaft 14. You can also do this. In this embodiment, since the rotation axes 14 of the plurality of flywheels 4 are continuous, it is not possible to adjust the number of flywheels 4 to be rotationally driven according to the weight of the suspended load 3, etc.; Since the rotational speeds of the flywheels 4 completely match, the output of the gyro effect produced by tilting the rotational axis of each flywheel 4 becomes the same, increasing the stability of control. In addition, mechanical loss can be reduced compared to the case where multiple flywheels 4 are each supported by separate rotating shafts, and since only one rotational drive device 5 is required, the weight of the device can be reduced and energy consumption can be reduced. can. The rotating shaft 14 may be formed by continuously forming a plurality of flywheels 4, or may be formed by a single rotating shaft, or may be formed by connecting the rotating shafts that support each flywheel 4. It may also be used as a rotation axis.

1…旋回制御装置、2…フック、3…吊荷、4…フライホイール、5…回転用駆動装置、6…ジンバル、7…傾動用駆動装置、10…軸受部、11…軸部、13・14…回転軸 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Swivel control device, 2...Hook, 3...Hanging load, 4...Flywheel, 5...Rotation drive device, 6...Gimbal, 7...Tilt drive device, 10...Bearing section, 11...Shaft section, 13. 14...Rotation axis

Claims (5)

吊り下げられた吊荷の姿勢を、回転するフライホイールの回転軸を傾動させることで生じるジャイロ効果により旋回制御する吊荷の旋回制御装置であって、
前記フライホイールが複数設けられており、これら複数のフライホイールが一体に1つの傾動軸で傾動されることを特徴とする吊荷の旋回制御装置。
A swing control device for a suspended load that controls the swing of a suspended load using a gyroscopic effect generated by tilting the rotation axis of a rotating flywheel,
A swing control device for a suspended load, characterized in that a plurality of the flywheels are provided, and the plurality of flywheels are tilted together by one tilting shaft.
前記フライホイールが2つ設けられており、前記2つのフライホイールが回転軸方向に離隔して配置され、これらフライホイール間の離隔幅の中央位置に前記傾動軸が配置される請求項1記載の吊荷の旋回制御装置。 2. The tilting shaft according to claim 1, wherein two flywheels are provided, the two flywheels are arranged apart from each other in the direction of the rotating shaft, and the tilting shaft is arranged at a center position of a width of separation between the flywheels. Swivel control device for suspended loads. 複数の前記フライホイールは、同じ方向に同じ回転速度で回転可能となっている請求項1記載の吊荷の旋回制御装置。 The hanging load swing control device according to claim 1, wherein the plurality of flywheels are rotatable in the same direction and at the same rotational speed. 前記複数のフライホイールがそれぞれ別の回転軸に支持され、各回転軸が同軸上に直列配置されている請求項1記載の吊荷の旋回制御装置。 2. The hanging load swing control device according to claim 1, wherein each of the plurality of flywheels is supported by a separate rotating shaft, and the rotating shafts are coaxially arranged in series. 前記複数のフライホイールが連続する回転軸に支持されている請求項1記載の吊荷の旋回制御装置。 The hanging load swing control device according to claim 1, wherein the plurality of flywheels are supported by a continuous rotation shaft.
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