JP2911761B2 - Hanging posture control device using gyro effect and its control method - Google Patents

Hanging posture control device using gyro effect and its control method

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JP2911761B2
JP2911761B2 JP25575694A JP25575694A JP2911761B2 JP 2911761 B2 JP2911761 B2 JP 2911761B2 JP 25575694 A JP25575694 A JP 25575694A JP 25575694 A JP25575694 A JP 25575694A JP 2911761 B2 JP2911761 B2 JP 2911761B2
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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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  • Load-Engaging Elements For Cranes (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[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
姿勢制御装置及びその制御方法に関し、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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a suspended load attitude control device and a control method for appropriately rotating a suspended load suspended by a wire rope or the like in a horizontal plane, and more particularly to a suspended attitude control method using a wire rope or the like. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a system in which a gyro is mounted on a suspended jig and a horizontal turning force of the hanging jig is obtained by using the gyro effect.

【0002】[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効果を利用した吊荷の旋回姿勢
制御装置が開発されている(例えば特公平4−1787
3号公報参照)。
2. Description of the Related Art For the purpose of automating a swinging operation of a suspended load in a lifting operation, a crane having a rigid arm and a turning device using a twist of a rope as a reaction force have been proposed. Is too large relative to the lifting capacity, and in the latter case, the swinging behavior of the suspended load is unstable. Therefore, instead of these devices, a rotating posture control device for the suspended load utilizing the gyro effect has been developed ( For example, Japanese Patent Publication No.4-1787
No. 3).

【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
り治具と、この吊り治具に対し平行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
ルの回転軸を含む面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、外乱により吊荷が
自然旋回した角度を検出し、旋回角が比較的小さい間
に、ジンバルをモータによって回転することにより、そ
れまでに旋回した分だけ逆に吊荷を旋回させることで、
常に所定の方位角を保つようにするものである。
[0003] The swinging load posture control device described in this publication is a hanging jig in which a hanging rope is hung in a horizontal posture on a wire rope suspended from a crane, and a hanging load is attached below the hanging jig. A gimbal rotatable about a rotation axis parallel to the tool, and a flywheel capable of spinning about a spin axis orthogonal to a plane including the rotation axis of the gimbal with respect to the gimbal, and a suspended load due to disturbance. By detecting the angle of spontaneous turning and rotating the gimbal by the motor while the turning angle is relatively small, the suspended load is turned in reverse by the amount of turning so far,
A predetermined azimuth is always maintained.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
ジャイロ効果を利用した吊荷の旋回姿勢制御装置にあっ
ては、吊荷(吊り治具)の旋回軸に風等の外乱が加わる
と、外乱の力に応じてフライホイールのスピン軸が垂直
に近い角度となるようにジンバルが回転することで前記
外乱に対抗し、その結果、ジンバルが傾斜した状態を保
持することになる。その後、ジンバルをスピン軸が水平
となるオフセット位置(以下、単に「オフセット位置」
という)となるように回転すると、外乱方向に旋回が加
速されることとなる。
By the way, in such a suspended load turning attitude control device utilizing the gyro effect, when a disturbance such as wind is applied to the pivot axis of the suspended load (suspension jig), it becomes difficult to control the load. By rotating the gimbal so that the spin axis of the flywheel becomes an angle close to the vertical in response to the force of the disturbance, the gimbal opposes the disturbance, and as a result, the gimbal maintains a tilted state. Then, move the gimbal to the offset position where the spin axis is horizontal (hereinafter simply referred to as the “offset position”).
), The turning is accelerated in the direction of disturbance.

【0005】このようなプレセッション力は、その時点
で吊荷を外乱による旋回方向に旋回させるならば好都合
であるが、反対方向に旋回力を付与する場合には、オフ
セット位置にジンバルを傾転して戻す必要があり、その
際、吊荷に同一方向の旋回力を付与してしまうといった
問題がある。
[0005] Such a precession force is convenient if the suspended load is turned in the turning direction due to disturbance at that time, but if the turning force is applied in the opposite direction, the gimbal is tilted to the offset position. In this case, there is a problem that a turning force in the same direction is applied to the suspended load.

【0006】また、オフセット位置でジンバルを回転す
るモータの駆動を停止すると、加速旋回した成分をジン
バルが回転することで対抗吸収するため、結果的にジン
バルを単に逆方向に回転するだけではジンバルをオフセ
ット位置に戻すことはできない。
Further, when the drive of the motor that rotates the gimbal is stopped at the offset position, the gimbal rotates and absorbs the component that has been accelerated and swirled. As a result, simply rotating the gimbal in the opposite direction results in the gimbal being rotated. It cannot be returned to the offset position.

【0007】この発明は、前述した従来の問題に鑑みな
されたもので、その目的は、外乱により回転させられた
ジンバルを吊荷の旋回に影響を与えることなく、ジャイ
ロ効果を利用してジンバルをオフセット位置に戻すこと
のできる吊荷姿勢制御装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in consideration of the above-described conventional problems, and has as its object to use a gyro effect to control a gimbal rotated by a disturbance without affecting the swing of a suspended load. It is an object of the present invention to provide a suspended load attitude control device that can return to an offset position.

【0008】[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にかかる装置発明は、吊荷を吊下するため
に水平な姿勢で吊り下げられる吊り治具と、この吊り治
具に固定されたジャイロ枠と、このジャイロ枠に対し鉛
直な旋回軸を中心として旋回可能なジンバル枠と、この
ジンバル枠に対し該ジンバル枠の旋回軸を含む面と直交
する回転軸を中心として回転可能なジンバルと、このジ
ンバルに対し前記回転軸を含む面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、前記ジンバ
ル枠に搭載されてジンバルを正逆回転する回転駆動部
と、前記ジンバルに搭載されてフライホイールをスピン
させるスピン駆動部とを備えた吊荷姿勢制御装置であっ
て、前記ジャイロ枠とジンバル枠との間に両者を離接可
能とする吊荷旋回用クラッチを設けるとともに、前記ジ
ンバル枠から回転駆動部への反力トルクを封殺する機構
を設けたことを特徴とする。
In order to achieve the above object, an apparatus according to the first aspect of the present invention includes a hanging jig suspended in a horizontal posture for suspending a suspended load, and a suspension jig. A fixed gyro frame, a gimbal frame that can rotate around a vertical axis perpendicular to the gyro frame, and a gimbal frame that can rotate about a rotation axis orthogonal to a plane including the axis of rotation of the gimbal frame. A gimbal, a flywheel capable of spinning around a spin axis orthogonal to a plane including the rotation axis with respect to the gimbal, a rotation drive unit mounted on the gimbal frame and rotating the gimbal in a normal / reverse direction, and A load attitude control device provided with a spin drive unit for spinning a flywheel mounted thereon, wherein the load swing rotation clamp allows the two to be separated and attached between the gyro frame and the gimbal frame. Provided with a pitch, characterized in that a mechanism for force out the reaction torque of the rotary drive unit from said gimbal frame.

【0009】請求項2にかかる装置発明は、前記ジンバ
ルをオフセット位置に戻すときに該ジンバルを傾転させ
るオフセット用傾転駆動部と、このオフセット用傾転駆
動部に接続されるウォームギヤ機構と、このウォームギ
ヤ機構と前記ジンバルまたは前記回転駆動部との間に設
けられ両者を離接可能とするオフセット用傾転クラッチ
と、前記スピン駆動部,回転駆動部,オフセット用傾転
駆動部の駆動、並びに吊荷旋回用クラッチ,オフセット
用傾転クラッチの離接を制御して前記吊り治具に吊下さ
れる吊荷の旋回を制御する制御手段とを備えたことを特
徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided an offset tilt drive unit for tilting the gimbal when returning the gimbal to the offset position, a worm gear mechanism connected to the offset tilt drive unit, An offset tilting clutch that is provided between the worm gear mechanism and the gimbal or the rotation driving unit and that allows the two to be separated from each other; and drives the spin driving unit, the rotation driving unit, and the offset tilting driving unit; A control means is provided for controlling the turning of the suspended load turning clutch and the offset tilting clutch to control the turning of the suspended load suspended by the hanging jig.

【0010】請求項3にかかる装置発明は、前記ジャイ
ロ枠とジンバル枠との間に、可変定トルク伝達機を設け
たことを特徴とする。
[0010] According to a third aspect of the present invention, a variable constant torque transmitter is provided between the gyro frame and the gimbal frame.

【0011】請求項4にかかる方法発明は、前記吊荷姿
勢制御装置を用いて前記吊り治具に吊下される吊荷の旋
回を制御する方法であって、通常の旋回動作時には、前
記吊荷旋回用クラッチを接続状態とするとともに、前記
オフセット用傾転クラッチを切断状態とし、前記スピン
駆動部及び回転駆動部を駆動する一方、前記ジンバルを
オフセット位置に戻すときには、前記オフセット用傾転
クラッチを接続状態とするとともに、前記吊荷旋回用ク
ラッチを切断状態とし、前記オフセット用傾転駆動部を
駆動することを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a method for controlling a swing of a suspended load suspended by the suspending jig using the suspended posture control device. While the load turning clutch is in the connected state, the offset tilt clutch is in the disconnected state, and the spin drive unit and the rotation drive unit are driven, while returning the gimbal to the offset position, the offset tilt clutch is used. In the connected state, and the hanging load turning clutch is set in the disconnected state, and the offset tilt drive unit is driven.

【0012】[0012]

【作用】上記構成において、通常の旋回動作時には、吊
荷旋回用クラッチを接続状態とする。この状態で、スピ
ン駆動部及び回転駆動部を駆動することにより、吊荷の
旋回及び旋回停止が行われる。
In the above construction, during normal turning operation, the suspended load turning clutch is brought into the connected state. In this state, by rotating the spin drive unit and the rotation drive unit, the suspended load turns and stops turning.

【0013】吊荷の旋回軸に風等の外乱が加わると、外
乱の力に応じてフライホイールのスピン軸が垂直に近い
角度となるようにジンバルが回転する。その後、ジンバ
ルをオフセット位置に戻すときは、吊荷旋回用クラッチ
を切断状態とするとともに、回転駆動部を逆回転させ
る。すると、ジンバルが傾転するが、このとき、フライ
ホイールが回転しているため、ジャイロ効果を生じ、ジ
ンバル枠がこれまでと同方向に旋回しようとする。しか
し、ジンバル枠とジャイロ枠(吊り治具)との間が離間
しているため、ジャイロ枠には影響を与えることなしに
ジンバル枠だけが旋回する。従って、吊荷に同方向の旋
回力を付与することなくジンバルをオフセット位置に戻
すことができる(請求項1、4)。
When a disturbance such as wind is applied to the swing axis of the suspended load, the gimbal rotates so that the spin axis of the flywheel becomes a nearly vertical angle according to the force of the disturbance. Thereafter, when returning the gimbal to the offset position, the suspended load turning clutch is disengaged, and the rotation drive unit is rotated in the reverse direction. Then, the gimbal tilts, but at this time, since the flywheel is rotating, a gyro effect occurs, and the gimbal frame tries to turn in the same direction as before. However, since the gimbal frame and the gyro frame (suspension jig) are spaced apart, only the gimbal frame turns without affecting the gyro frame. Therefore, the gimbal can be returned to the offset position without applying a turning force in the same direction to the suspended load (claims 1 and 4).

【0014】なお、オフセット位置に戻ったときに回転
駆動部のスイッチを切るとジンバル枠が慣性により旋回
を継続しようとするので逆のジャイロ効果を生じ、ジン
バルをオフセット位置から遠ざける(元に戻す)方向に
傾転させようとする力(トルク)が回転駆動部に働く
が、反力トルクを封殺する機構が設けられてあるため、
この作用により、ジンバルをオフセット位置に留めてお
くことができる。
When the rotary drive unit is switched off when returning to the offset position, the gimbal frame tries to continue turning due to inertia, so that a reverse gyro effect occurs, and the gimbal moves away from the offset position (returns to the original position). A force (torque) that tries to tilt in the direction acts on the rotation drive unit, but since a mechanism that blocks the reaction torque is provided,
This action allows the gimbal to remain at the offset position.

【0015】請求項2の構成を採用した場合には、通常
の旋回動作時には、吊荷旋回用クラッチが接続状態とさ
れることに加え、さらにオフセット用傾転クラッチが切
断状態とされる。ジンバルをオフセット位置に戻すよう
に傾転させる際は、オフセット用傾転クラッチを接続状
態とし、吊荷旋回用クラッチを切断状態とする。この状
態で、オフセット用傾転駆動部を駆動すると、請求項1
の場合と同様に、吊荷に旋回力を付与することなく、ジ
ンバルを回転することができる。(請求項2、請求項
4)。
In the case of adopting the configuration of claim 2, during a normal turning operation, the suspended load turning clutch is set to the connected state, and further, the offset tilting clutch is set to the disconnected state. When tilting the gimbal to return to the offset position, the tilting clutch for offset is set to the connected state, and the clutch for swinging the suspended load is set to the disconnected state. In this state, when the tilting drive unit for offset is driven, claim 1
As in the case of (1), the gimbal can be rotated without applying a turning force to the suspended load. (Claims 2 and 4).

【0016】請求項3の構成を採用した場合には、ジン
バルをオフセット位置に戻すように傾転させる際に、ジ
ャイロ効果によりジンバル枠が旋回させられるが、この
旋回力は可変定トルク伝達機により設定された比較的小
さなトルクのみがジャイロ枠に伝達されるので、ジャイ
ロ枠、ひいては吊り治具(吊荷)に殆ど影響を与えるこ
とはない。この際、吊荷の慣性モーメントを反力場とし
て、ジャイロ枠とジンバル枠間での小さな伝達トルク
は、ジンバル枠の旋回を制動する力として作用する。
When the gimbal is tilted so as to return to the offset position, the gimbal frame is turned by the gyro effect, and the turning force is controlled by the variable constant torque transmitter. Since only the set relatively small torque is transmitted to the gyro frame, it hardly affects the gyro frame and, consequently, the hanging jig (suspended load). At this time, the small transmission torque between the gyro frame and the gimbal frame acts as a force for braking the turning of the gimbal frame, using the moment of inertia of the suspended load as a reaction force field.

【0017】[0017]

【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。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0018】図1,図2はこの発明にかかるジャイロ効
果を利用した吊荷姿勢制御装置を示し、この吊荷姿勢制
御装置は、クレーン(図示しない)によって吊下された
箱型のジャイロ枠1と、このジャイロ枠1の底部に水平
状態で固定され吊ロープ2,2によって吊荷3(同図で
はH型鋼)を吊下するためのH型鋼よりなる吊り治具4
と、ジャイロ枠1内にあって鉛直な旋回軸5を中心とし
て旋回可能なジンバル枠6と、このジンバル枠6に対し
回転軸7を中心として回転可能なジンバル8と、このジ
ンバル8に対しスピン軸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。
FIG. 1 and FIG. 2 show a suspended attitude control device utilizing the gyro effect according to the present invention. The suspended attitude control device is a box-shaped gyro frame 1 suspended by a crane (not shown). And a suspending jig 4 made of H-shaped steel fixed to the bottom of the gyro frame 1 in a horizontal state for suspending a suspended load 3 (H-shaped steel in FIG.
A gimbal frame 6 in the gyro frame 1 that can rotate about a vertical rotation axis 5, a gimbal 8 that can rotate about the rotation axis 7 with respect to the gimbal frame 6, and a spin with respect to the gimbal 8. A flywheel 10 capable of spinning about an axis 9.

【0019】ジンバル8はジンバル枠6に搭載されたジ
ンバル回転モータ11(回転駆動部)により、ジンバル
枠6の旋回軸5を含む面と直交する回転軸7(吊り治具
4と平行な軸)を中心として正逆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8に搭載された図示しないスピンモータ(スピン駆
動部)により、ジンバル8の回転軸7を含む面と直交す
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。ジンバル回転モータ11、スピンモータは、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
を回転またはスピン駆動する電磁モータが採用されてい
る。
The gimbal 8 is rotated by a gimbal rotation motor 11 (rotation drive unit) mounted on the gimbal frame 6. A rotation axis 7 (axis parallel to the hanging jig 4) perpendicular to a plane including the turning axis 5 of the gimbal frame 6. Can be rotated at appropriate speeds in the forward and reverse directions with respect to. Further, the flywheel 10 is capable of spinning at high speed about a spin axis 9 orthogonal to a plane including the rotation axis 7 of the gimbal 8 by a spin motor (spin driving unit) (not shown) mounted on the gimbal 8. As the gimbal rotation motor 11 and the spin motor, an electromagnetic motor that rotates or spin-drives the rotation shaft 7 and the spin shaft 9 in a non-contact state is adopted.

【0020】ジンバル8の回転機構を更に具体的に説明
する。すなわち、ジンバル8の回転軸7の一端部に従動
プーリ12が連結され、回転軸7と平行に配設された回
転駆動軸13の一端部に駆動プーリ14が連結され、両
プーリ12,14間にタイミングベルト15が巻き掛け
られているとともに、回転駆動軸13の中間部にはヘリ
カルギヤボックス16(減速機)を介して回転駆動軸1
3にジンバル回転モータ11の回転駆動力が伝達される
よう構成されている。さらに、回転駆動軸13の他端部
はオフセット用傾転クラッチ17(電磁クラッチ)並び
にウォームギヤ機構18を介してオフセット用傾転モー
タ19(オフセット用傾転駆動部)に離接可能に連結さ
れている。ジンバル回転モータ11は上述したように非
接触状態で回転駆動軸13を正逆回転可能であり、ウォ
ームギヤ機構18は周知のようにオフセット用傾転モー
タ19からの駆動力を回転駆動軸13側に伝達すること
ができるが、回転駆動軸13からの動力をオフセット用
傾転モータ19側に伝達することができない非可逆特性
を有している。
The rotation mechanism of the gimbal 8 will be described more specifically. That is, the driven pulley 12 is connected to one end of the rotating shaft 7 of the gimbal 8, and the driving pulley 14 is connected to one end of the rotating drive shaft 13 disposed in parallel with the rotating shaft 7. A timing belt 15 is wound around the rotary drive shaft 13, and a rotary drive shaft 1 is provided at an intermediate portion of the rotary drive shaft 13 via a helical gear box 16 (reduction gear).
The rotation driving force of the gimbal rotation motor 11 is transmitted to the motor 3. Further, the other end of the rotary drive shaft 13 is detachably connected to an offset tilt motor 19 (offset tilt drive unit) via an offset tilt clutch 17 (electromagnetic clutch) and a worm gear mechanism 18. I have. The gimbal rotation motor 11 can rotate the rotation drive shaft 13 forward and reverse in a non-contact state as described above, and the worm gear mechanism 18 applies the driving force from the offset tilt motor 19 to the rotation drive shaft 13 as is well known. Although it can transmit power, it has irreversible characteristics in which power from the rotary drive shaft 13 cannot be transmitted to the offset tilting motor 19 side.

【0021】オフセット用傾転クラッチ17は、これを
切断状態とすると、ジンバル回転モータ11の回転駆動
力が回転駆動軸13に伝達されて駆動プーリ14、タイ
ミングベルト15、従動プーリ12を順に介してジンバ
ル8の回転軸7に伝達される。一方、オフセット用傾転
クラッチ17を接続状態とすると、オフセット用傾転モ
ータ19の傾転駆動力が回転駆動軸13に伝達されてこ
れがジンバル8の回転軸7に伝達されることになる。従
って、ジンバル回転モータ11はジンバル8を正逆方向
に回転させるものであるのに対し、オフセット用傾転モ
ータ19はジンバル8をオフセット位置に戻すときにジ
ンバル8を傾転させるものである。
When the offset tilting clutch 17 is disengaged, the rotational driving force of the gimbal rotary motor 11 is transmitted to the rotary driving shaft 13 and is sequentially transmitted through the driving pulley 14, the timing belt 15, and the driven pulley 12. It is transmitted to the rotation shaft 7 of the gimbal 8. On the other hand, when the offset tilting clutch 17 is in the connected state, the tilting driving force of the offset tilting motor 19 is transmitted to the rotary drive shaft 13 and transmitted to the rotary shaft 7 of the gimbal 8. Accordingly, the gimbal rotation motor 11 rotates the gimbal 8 in the forward and reverse directions, while the offset tilt motor 19 tilts the gimbal 8 when returning the gimbal 8 to the offset position.

【0022】なお、オフセット用傾転クラッチを、オフ
セット用傾転モータに接続せず、直接、従動プーリ12
を介してジンバルに接続してもよい。
It is to be noted that the offset tilting clutch is not connected to the offset tilting motor but is directly connected to the driven pulley 12.
May be connected to the gimbal.

【0023】さらに、ジャイロ枠1の底面とジンバル枠
6の底部上面との間には、両者を離接可能とする吊荷旋
回用クラッチ20が設けられている。吊荷旋回用クラッ
チ20を接続状態とすると、ジンバル枠6とジャイロ枠
1、すなわち吊り治具4(吊荷3)とが一体的に旋回す
ることとなる一方、切断状態とすると、ジンバル8の回
転がジンバル枠6に伝達されてもジャイロ枠1、すなわ
ち吊り治具4(吊荷3)に影響を与えることがなくな
る。
Further, between the bottom surface of the gyro frame 1 and the top surface of the bottom portion of the gimbal frame 6, there is provided a lifting load turning clutch 20 which allows the two to be separated from and connected to each other. When the suspended load turning clutch 20 is in the connected state, the gimbal frame 6 and the gyro frame 1, that is, the hanging jig 4 (the suspended load 3) are turned integrally. Even if the rotation is transmitted to the gimbal frame 6, it does not affect the gyro frame 1, that is, the hanging jig 4 (the suspended load 3).

【0024】ジャイロ枠1の天井部下面とジンバル枠6
の天井部上面との間には、可変定トルク伝達機21が設
けられている。可変定トルク伝達機21は、ジンバル枠
6の旋回力のうち予め小さく設定されたトルクのみをジ
ャイロ枠1側に伝達するものである。
The lower surface of the ceiling of the gyro frame 1 and the gimbal frame 6
A variable constant torque transmitter 21 is provided between the upper and lower ceiling portions. The variable constant torque transmitter 21 transmits only the torque set in advance to a small value in the turning force of the gimbal frame 6 to the gyro frame 1 side.

【0025】上記ジンバル枠6、ジンバル8、フライホ
イール10等はジャイロを構成している。なお、ジンバ
ル8の回転軸7の他端位置にはジンバル8の傾転状態を
検出する傾転検出器22が設置され、ジャイロ枠1内に
は、上記ジャイロ、傾転検出器22の他、ジンバル回転
モータ11,スピンモータ,オフセット用傾転モータ1
9の回転駆動を制御するとともに、オフセット用傾転ク
ラッチ17,吊荷旋回用クラッチ21の離接駆動を制御
する制御コントローラ23等が備えられている。
The gimbal frame 6, gimbal 8, flywheel 10 and the like constitute a gyro. A tilt detector 22 for detecting the tilt state of the gimbal 8 is installed at the other end position of the rotating shaft 7 of the gimbal 8. In the gyro frame 1, in addition to the gyro and the tilt detector 22, Gimbal rotation motor 11, spin motor, tilting motor 1 for offset
9 is provided with a controller 23 for controlling the rotational drive of the drive unit 9 and controlling the detachment / contact drive of the offset tilting clutch 17 and the suspended load turning clutch 21.

【0026】次に作用を説明する。Next, the operation will be described.

【0027】通常の旋回動作時には、吊荷旋回用クラッ
チ21を接続状態とし、オフセット用傾転クラッチ17
を切断状態としておく。この状態で、スピン駆動モータ
及びジンバル回転モータ11を駆動してジンバル8を回
転駆動すればジャイロ効果が生じ、ジンバル枠6、ジャ
イロ枠1、吊り治具4を介して吊荷3を旋回させること
ができる。また、ジンバル8の回転駆動を停止すれば、
吊荷3の旋回力によりジンバル8を回転させることとな
り、これにより生じるジャイロ効果によって吊荷3の旋
回力が相殺されて吊荷3の旋回は停止する。
At the time of a normal turning operation, the suspended load turning clutch 21 is connected and the offset tilting clutch 17
In a disconnected state. In this state, if the gimbal 8 is rotated by driving the spin drive motor and the gimbal rotation motor 11, a gyro effect is generated, and the suspended load 3 is turned through the gimbal frame 6, the gyro frame 1, and the suspension jig 4. Can be. Also, if the rotation drive of the gimbal 8 is stopped,
The gimbal 8 is rotated by the turning force of the suspended load 3, and the gyro effect generated thereby cancels out the turning force of the suspended load 3, and the turning of the suspended load 3 is stopped.

【0028】吊荷3に風等の外乱が加わると、外乱の力
に応じてフライホイール10のスピン軸9が垂直に近い
角度となるようにジンバル8が回転する。その後、ジン
バル8をオフセット位置に戻すように傾転させる際に
は、オフセット用傾転クラッチ17を接続状態とし、吊
荷旋回用クラッチ20を切断状態とする。この状態で、
オフセット用傾転モータ19が駆動されると、ウォーム
ギヤ機構18、回転駆動軸13を介してジンバル8が傾
転される。ジンバル枠6をオフセット方向に傾転させる
と、ジャイロ効果により外乱と同方向にジンバル枠6が
旋回させられる。このとき、ジャイロ枠6(吊り治具
4)とジンバル枠6との間が離間しているため、ジャイ
ロ効果によるジンバル6の旋回力はジャイロ枠1に伝達
されない。従って吊り治具4にも伝達されない。
When a disturbance such as wind is applied to the suspended load 3, the gimbal 8 rotates so that the spin axis 9 of the flywheel 10 becomes an almost vertical angle in accordance with the force of the disturbance. Thereafter, when the gimbal 8 is tilted to return to the offset position, the offset tilting clutch 17 is set to the connected state, and the suspended load turning clutch 20 is set to the disconnected state. In this state,
When the offset tilt motor 19 is driven, the gimbal 8 is tilted via the worm gear mechanism 18 and the rotary drive shaft 13. When the gimbal frame 6 is tilted in the offset direction, the gimbal frame 6 is turned in the same direction as the disturbance by the gyro effect. At this time, since the gyro frame 6 (the suspension jig 4) and the gimbal frame 6 are separated from each other, the turning force of the gimbal 6 due to the gyro effect is not transmitted to the gyro frame 1. Therefore, it is not transmitted to the hanging jig 4.

【0029】なお、オフセット用傾転駆動モータ19は
非可逆特性を有するウォームギヤ機構18に連結されて
いるので、ジンバル枠6の慣性モーメントによる反力ジ
ャイロモーメントを封殺することができる。従って、ジ
ンバル枠6に遅い回転速度で大きなトルクを加えれば、
ジャイロモーメントによりジンバル枠6が旋回させられ
るが、ジャイロ枠1に伝達される旋回力は可変定トルク
伝達機21の作用により小さな旋回トルクのみとなるた
め、ジャイロ枠1に殆ど影響を与えることはない。
Since the offset tilt drive motor 19 is connected to the worm gear mechanism 18 having irreversible characteristics, the reaction gyro moment due to the inertia moment of the gimbal frame 6 can be sealed off. Therefore, if a large torque is applied to the gimbal frame 6 at a low rotation speed,
The gimbal frame 6 is turned by the gyro moment. However, since the turning force transmitted to the gyro frame 1 is only a small turning torque due to the action of the variable constant torque transmitter 21, the gyro frame 1 is hardly affected. .

【0030】さらに、ジンバル枠6を傾転する際に加減
速制御(速度の台形制御等)を行えば、上述した可変定
トルク伝達機21とウォームギヤ機構18の作用が、ジ
ンバル8の傾転速度及びトルク並びにジンバル枠6の旋
回速度に応じて連鎖的に生じるので、吊荷3の旋回に大
きな影響を与えることなく、ジンバル8を所定の位置に
傾転させるとともにジンバル枠6をも制動制御できる。
Further, if acceleration / deceleration control (trapezoidal control of speed, etc.) is performed when the gimbal frame 6 is tilted, the action of the variable constant torque transmitting device 21 and the worm gear mechanism 18 will increase the tilt speed of the gimbal 8. In addition, the gimbal 8 is tilted to a predetermined position and the braking of the gimbal frame 6 can be controlled without significantly affecting the swiveling of the suspended load 3 because the gimbal frame 6 is generated in a chain according to the torque and the turning speed of the gimbal frame 6. .

【0031】以上の説明においては、専用のオフセット
用傾転モータ19を用いた場合(請求項2)について説
明したが、これを用いず、回転駆動部11によりオフセ
ットすることができる(請求項1)。
In the above description, the case where the dedicated offset tilting motor 19 is used (Claim 2) has been described. However, the offset can be performed by the rotation drive unit 11 without using this (Claim 1). ).

【0032】この場合、前述したとおり、反力トルクを
封殺する機構が必要である。この機構としては、図2に
示すように、 回転駆動部11をブレーキ付きモータ11Aとする
(図2(a))。 回転駆動部11とジンバル8との伝達軸に電磁ブレー
キ24を設ける(図2(b))。 回転駆動部11とジンバル8との伝達軸にラチェット
機構25を設け、ラチェットの爪25aをかけ替え可能
にする(図2(c))。 などが可能である。
In this case, as described above, a mechanism for sealing off the reaction torque is required. As this mechanism, as shown in FIG. 2, the rotation drive unit 11 is a motor 11A with a brake (FIG. 2A). An electromagnetic brake 24 is provided on a transmission shaft between the rotation drive unit 11 and the gimbal 8 (FIG. 2B). A ratchet mechanism 25 is provided on the transmission shaft between the rotation drive unit 11 and the gimbal 8, and the ratchet claw 25a can be replaced (FIG. 2C). And so on.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上実施例によって説明したように、こ
の発明によれば、ジンバルを容易にオフセット位置に戻
すことができる(請求項1〜4)。
According to the present invention, as described above, the gimbal can be easily returned to the offset position.

【0034】また、請求項3の構成を採用した場合に
は、ジャイロ枠、ひいては吊り治具(吊荷)に殆ど影響
を与えることなく、より迅速にオフセット位置に戻すこ
とができる。
Further, when the configuration of the third aspect is adopted, it is possible to return to the offset position more quickly without substantially affecting the gyro frame, and eventually the hanging jig (suspended load).

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明のジャイロ効果を利用した吊荷姿勢制
御装置にかかる一実施例の全体構成を示す側断面図であ
る。
FIG. 1 is a side sectional view showing an entire configuration of an embodiment of a suspended load attitude control device using a gyro effect according to the present invention.

【図2】反力トルクを封殺する機構の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a mechanism for blocking a reaction torque.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ジャイロ枠 3 吊荷 4 吊り治具 6 ジンバル枠 8 ジンバル 10 フライホイール 11 ジンバル回転モータ 17 オフセット用傾転クラッチ 18 ウォームギヤ機構 19 オフセット用傾転モータ 20 吊荷旋回用クラッチ 21 可変定トルク伝達機 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gyro frame 3 Suspended load 4 Hanging jig 6 Gimbal frame 8 Gimbal 10 Flywheel 11 Gimbal rotation motor 17 Offset tilting clutch 18 Worm gear mechanism 19 Offset tilting motor 20 Suspended load turning clutch 21 Variable constant torque transmitter

───────────────────────────────────────────────────── 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 大阪府大阪市中央区北浜東4番33号 株 式会社大林組本店内 (72)発明者 福田 一成 大阪府大阪市中央区北浜東4番33号 株 式会社大林組本店内 (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 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B66C 13/08 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Tatsuya Wakisaka 4-640 Shimoseito, Kiyose-shi, Tokyo, Japan Inside the Obayashi Corporation Technical Research Institute (72) Inventor Fumihiro Inoue 4-640 Shimoseito, Kiyose-shi, Tokyo, Japan Obayashi Corporation Within the Technical Research Institute (72) Inventor Atsuhiro Doyama 4-640 Shimoseito, Kiyose-shi, Tokyo Inside the Obayashi Gumi Technical Research Institute, Inc. (72) Inventor Koji Watanabe 4-640 Shimoseito, Kiyose-shi, Tokyo, Japan Obayashi Gumi Technical Research Institute ( 72) Inventor Soji Oyagi 4-33 Kitahama-higashi, Chuo-ku, Osaka-shi, Osaka Inside the Obayashi-gumi head office (72) Inventor Kazunari Fukuda 4-33, Kitahama-higashi, Chuo-ku, Osaka-shi, Osaka In-store (72) Inventor Yasukuni Uemura 2-3-3 Kandaji-cho, Chiyoda-ku, Tokyo Obayashi Corporation Tokyo head office (58) Survey Field (Int.Cl. 6 , DB name) B66C 13/08

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 吊荷を吊下するために水平な姿勢で吊り
下げられる吊り治具と、この吊り治具に固定されたジャ
イロ枠と、このジャイロ枠に対し鉛直な旋回軸を中心と
して旋回可能なジンバル枠と、このジンバル枠に対し該
ジンバル枠の旋回軸を含む面と直交する回転軸を中心と
して回転可能なジンバルと、このジンバルに対し前記回
転軸を含む面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、前記ジンバル枠に搭載されてジ
ンバルを正逆回転する回転駆動部と、前記ジンバルに搭
載されてフライホイールをスピンさせるスピン駆動部と
を備えた吊荷姿勢制御装置であって、 前記ジャイロ枠とジンバル枠の間に両者を離接可能とす
る吊荷旋回用クラッチを設けるとともに、前記ジンバル
枠から回転駆動部への反力トルクを封殺する機構を設け
たことを特徴とするジャイロ効果を利用した吊荷姿勢制
御装置。
1. A suspending jig suspended in a horizontal position to suspend a suspended load, a gyro frame fixed to the suspending jig, and a pivot about a pivot axis perpendicular to the gyro frame. A possible gimbal frame, a gimbal rotatable about a rotation axis orthogonal to a plane including a rotation axis of the gimbal frame with respect to the gimbal frame, and a spin axis orthogonal to a plane including the rotation axis with respect to the gimbal. A lifting attitude control device including a flywheel that can be spun as a center, a rotation drive unit mounted on the gimbal frame to rotate the gimbal forward and backward, and a spin drive unit mounted on the gimbal to spin the flywheel. In addition to providing a lifting load turning clutch between the gyro frame and the gimbal frame so that the two can be separated from each other, the reaction torque from the gimbal frame to the rotation drive unit can be reduced. Suspended load attitude control system utilizing a gyro effect, characterized in that a mechanism for killing.
【請求項2】 請求項1に記載のジャイロ効果を利用し
た吊荷姿勢制御装置であって、前記ジンバルをオフセッ
ト位置に戻すときに該ジンバルを傾転させるオフセット
用傾転駆動部と、このオフセット用傾転駆動部に接続さ
れるウォームギヤ機構と、このウォームギヤ機構と前記
ジンバルまたは前記回転駆動部との間に設けられ両者を
離接可能とするオフセット用傾転クラッチと、前記スピ
ン駆動部,回転駆動部,オフセット用傾転駆動部の駆
動、並びに吊荷旋回用クラッチ,オフセット用傾転クラ
ッチの離接を制御して前記吊り治具に吊下される吊荷の
旋回を制御する制御手段とを備えたことを特徴とするジ
ャイロ効果を利用した吊荷姿勢制御装置。
2. An apparatus according to claim 1, wherein the gimbal is tilted when the gimbal is returned to an offset position. A worm gear mechanism connected to the tilt drive unit for rotation; an offset tilt clutch provided between the worm gear mechanism and the gimbal or the rotary drive unit for separating the two; Control means for controlling the driving of the drive unit, the tilting drive unit for offsetting, and controlling the detachment / attachment of the clutch for swinging the suspended load and the tilting clutch for offsetting to control the swinging of the suspended load suspended by the suspending jig; A hanging posture control device using a gyro effect, comprising:
【請求項3】 前記ジャイロ枠とジンバル枠との間に、
可変定トルク伝達機を設けたことを特徴とする請求項1
または2に記載のジャイロ効果を利用した吊荷姿勢制御
装置。
3. Between the gyro frame and the gimbal frame,
2. A variable constant torque transmission device is provided.
Or a hanging posture control device using the gyro effect described in 2.
【請求項4】 請求項1、2、3のいずれかに記載の吊
荷姿勢制御装置を用いて前記吊り治具に吊下される吊荷
の旋回を制御する方法であって、 通常の旋回動作時には、前記吊荷旋回用クラッチを接続
状態とするとともに、前記オフセット用傾転クラッチを
切断状態とし、前記スピン駆動部及び回転駆動部を駆動
する一方、前記ジンバルをオフセット位置に戻すときに
は、前記オフセット用傾転クラッチを接続状態とすると
ともに、前記吊荷旋回用クラッチを切断状態とし、前記
オフセット用傾転駆動部を駆動することを特徴とするジ
ャイロ効果を利用した吊荷姿勢の制御方法。
4. A method for controlling the turning of a suspended load suspended by the suspending jig using the suspended posture control device according to claim 1. In operation, the hanging load turning clutch is set to the connected state, the offset tilting clutch is set to the disconnected state, and the spin drive unit and the rotation drive unit are driven. A method of controlling a load attitude using a gyro effect, wherein the tilt shift clutch for offset is connected, the clutch for turning load is disengaged, and the tilt tilt drive unit is driven.
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