JP3113208B2 - ジャイロスコープによる吊荷姿勢制御装置およびその制御方法 - Google Patents
ジャイロスコープによる吊荷姿勢制御装置およびその制御方法Info
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- JP3113208B2 JP3113208B2 JP08162087A JP16208796A JP3113208B2 JP 3113208 B2 JP3113208 B2 JP 3113208B2 JP 08162087 A JP08162087 A JP 08162087A JP 16208796 A JP16208796 A JP 16208796A JP 3113208 B2 JP3113208 B2 JP 3113208B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ワイヤーロープ
等で吊り下げられた吊荷を水平面内で適宜に旋回させる
吊荷姿勢制御装置に関し、特に、ワイヤーロープ等によ
り水平な姿勢で吊り下げられる吊り治具にジャイロスコ
ープを搭載し、そのジャイロスコープにより吊り治具の
水平旋回力を得るシステムに関するものである。
等で吊り下げられた吊荷を水平面内で適宜に旋回させる
吊荷姿勢制御装置に関し、特に、ワイヤーロープ等によ
り水平な姿勢で吊り下げられる吊り治具にジャイロスコ
ープを搭載し、そのジャイロスコープにより吊り治具の
水平旋回力を得るシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】揚重作業における吊荷の旋回作業を自動
化することを目的として、リジットアームを持ったクレ
ーンや、ロープの捻れを反力とした旋回装置が提案され
ているが、前者は装置の重量が吊能力に対して過大であ
り、後者は吊荷の旋回挙動が不安定であるため、これら
の装置に代えてジャイロ効果を用いた吊荷の旋回姿勢制
御装置が開発されている（例えば特公平４−１７８７３
号公報参照）。
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用いた吊荷の旋回姿勢制
御装置が開発されている（例えば特公平４−１７８７３
号公報参照）。
【０００３】この公報に記載された吊荷の旋回姿勢制御
装置は、クレーンから吊下されたワイヤーロープに水平
な姿勢で吊下げられその下方に吊荷が取り付けられる吊
り治具と、この吊り治具に固定されたフレームと、該フ
レームに対し吊り治具の延長方向と平行な回転軸を中心
として回転可能なケースと、このケースに対し該ケース
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ている。前記ケースお
よびフライホイールはジンバル構造となっており、フレ
ームを含めて擬似的なジャイロスコープを形成してい
る。そして、風等の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。
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、この吊り治具に固定されたフレームと、該フ
レームに対し吊り治具の延長方向と平行な回転軸を中心
として回転可能なケースと、このケースに対し該ケース
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ている。前記ケースお
よびフライホイールはジンバル構造となっており、フレ
ームを含めて擬似的なジャイロスコープを形成してい
る。そして、風等の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。
【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、装置の再使用時におけるジンバルの回転位置が一
定ではないし、また、吊荷（吊り治具）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
で前記外乱による旋回を抑えるが、ジンバルがその回転
によりオフセット位置がずれて傾斜した状態を保持する
ことになる。
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、装置の再使用時におけるジンバルの回転位置が一
定ではないし、また、吊荷（吊り治具）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
で前記外乱による旋回を抑えるが、ジンバルがその回転
によりオフセット位置がずれて傾斜した状態を保持する
ことになる。
【０００５】ここで、オフセット位置とは、ジンバルの
回転モータが未起動状態にあり、かつ、ジンバルがロッ
クされていないときの当該ジンバルの回転位置をいう
（以下の説明において同じ）。
回転モータが未起動状態にあり、かつ、ジンバルがロッ
クされていないときの当該ジンバルの回転位置をいう
（以下の説明において同じ）。
【０００６】その後、ジンバルをスピン軸が水平姿勢と
なるリセット位置（以下、単に「リセット位置」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
れることとなり、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。
なるリセット位置（以下、単に「リセット位置」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
れることとなり、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。
【０００７】また、このときの制御においてジンバルを
回転するモータの駆動を停止すると、加速旋回させられ
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リセット位置に戻す
ことはできない。
回転するモータの駆動を停止すると、加速旋回させられ
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リセット位置に戻す
ことはできない。
【０００８】このような挙動を示すジンバルの回転位置
をリセット位置まで戻すにはかなりの習熟を必要とする
とともに、オペレータは装置から離れた場所にいること
が多く、一人でのリセット作業はなおさら困難である。
をリセット位置まで戻すにはかなりの習熟を必要とする
とともに、オペレータは装置から離れた場所にいること
が多く、一人でのリセット作業はなおさら困難である。
【０００９】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、容易
に、ジャイロ効果を封殺しつつジンバルをリセット位置
に戻すことのできるジャイロスコープによる吊荷姿勢制
御装置およびその制御方法を提供することにある。
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、容易
に、ジャイロ効果を封殺しつつジンバルをリセット位置
に戻すことのできるジャイロスコープによる吊荷姿勢制
御装置およびその制御方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１にかかる発明は、吊荷を吊下するための吊
り治具に固定されたジャイロフレーム内に吊荷の旋回面
と平行な回転軸を中心として回転可能なジンバルと、こ
のジンバル軸に軸同士が直交方向をなすよう配置された
スピン軸を中心としてスピン可能なフライホイールと、
前記ジンバルフレーム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、ジンバルの回転
範囲を制限するストッパとを備えた吊荷姿勢制御装置で
あって、前記ジンバルの回転位置を検出する回転位置検
出センサを設け、前記回転駆動部は、該回転位置検出セ
ンサの出力に基づいて、当該ジンバルの回転位置からこ
れをリセット位置に向けて回転制御するものであり、該
ジンバルの回転位置がほぼリセット位置となったときに
これを停止させる制動手段を設けたことを特徴とするも
のである。
め、請求項１にかかる発明は、吊荷を吊下するための吊
り治具に固定されたジャイロフレーム内に吊荷の旋回面
と平行な回転軸を中心として回転可能なジンバルと、こ
のジンバル軸に軸同士が直交方向をなすよう配置された
スピン軸を中心としてスピン可能なフライホイールと、
前記ジンバルフレーム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、ジンバルの回転
範囲を制限するストッパとを備えた吊荷姿勢制御装置で
あって、前記ジンバルの回転位置を検出する回転位置検
出センサを設け、前記回転駆動部は、該回転位置検出セ
ンサの出力に基づいて、当該ジンバルの回転位置からこ
れをリセット位置に向けて回転制御するものであり、該
ジンバルの回転位置がほぼリセット位置となったときに
これを停止させる制動手段を設けたことを特徴とするも
のである。
【００１１】この装置発明によれば、回転位置検出セン
サからの回転位置信号に基づいて、ジンバルを回転制御
してその位置をリセット位置にリセットする一連の制御
が自動で行えるため、経験や習熟を必要とせずにオペレ
ータ１人の作業でジンバルのリセットが行える。
サからの回転位置信号に基づいて、ジンバルを回転制御
してその位置をリセット位置にリセットする一連の制御
が自動で行えるため、経験や習熟を必要とせずにオペレ
ータ１人の作業でジンバルのリセットが行える。
【００１２】また、請求項２にかかる発明は、請求項１
に記載のジャイロスコープによる吊荷制御装置によりジ
ンバルのリセット制御をする方法であって、前記吊荷，
吊り治具またはジャイロフレームを固定部に固定するこ
とにより、前記ジンバルを強制回転しても旋回不能な状
態とした後、前記回転駆動部により該ジンバルを回転さ
せることでリセット位置に戻すことを特徴とするもので
ある。
に記載のジャイロスコープによる吊荷制御装置によりジ
ンバルのリセット制御をする方法であって、前記吊荷，
吊り治具またはジャイロフレームを固定部に固定するこ
とにより、前記ジンバルを強制回転しても旋回不能な状
態とした後、前記回転駆動部により該ジンバルを回転さ
せることでリセット位置に戻すことを特徴とするもので
ある。
【００１３】この方法発明によれば、まずフライホイー
ルを所定の方向に高速でスピンさせた状態で吊荷を吊上
げ、吊荷の姿勢を強制的に変える際には、回転駆動部に
よりジンバルを強制回転させることにより、その回転に
より生ずるジャイロ効果により、吊荷の重力成分に疎外
されない方向に吊り治具（吊荷）旋回させることができ
る。
ルを所定の方向に高速でスピンさせた状態で吊荷を吊上
げ、吊荷の姿勢を強制的に変える際には、回転駆動部に
よりジンバルを強制回転させることにより、その回転に
より生ずるジャイロ効果により、吊荷の重力成分に疎外
されない方向に吊り治具（吊荷）旋回させることができ
る。
【００１４】また、強制旋回させた旋回を停止させるに
は、回転モータの電力供給を断つことにより、吊荷の旋
回慣性力がジンバルに作用することで、旋回運動を妨げ
るようにジャイロ効果によりジャイロモーメントが生じ
旋回は停止する。
は、回転モータの電力供給を断つことにより、吊荷の旋
回慣性力がジンバルに作用することで、旋回運動を妨げ
るようにジャイロ効果によりジャイロモーメントが生じ
旋回は停止する。
【００１５】装置が風等による外乱を受けてジンバルが
回転しそのオフセット位置が大きくずれた場合、あるい
は、ジンバルをリセットする場合は、ジャイロフレー
ム，吊り治具または吊荷を構造物や地上等の固定部に載
置したり、これらに別のアンカー手段を介して固定する
ことにより、ジンバルをどのように回転させても旋回不
能な状態とした後、回転位置検出センサにより検出され
たジンバルの回転位置に基づいて、リセット位置付近ま
での回転量の少ない方向にジンバルを回転させ、ジンバ
ルの回転位置がリセット位置付近に到達したことを検出
した時点でジンバルをロックする。これにより、ジャイ
ロ効果を封殺しつつジンバルのリセットを行えるので、
新たに、旋回作業をともなう吊荷の揚重作業を継続する
ことができる。
回転しそのオフセット位置が大きくずれた場合、あるい
は、ジンバルをリセットする場合は、ジャイロフレー
ム，吊り治具または吊荷を構造物や地上等の固定部に載
置したり、これらに別のアンカー手段を介して固定する
ことにより、ジンバルをどのように回転させても旋回不
能な状態とした後、回転位置検出センサにより検出され
たジンバルの回転位置に基づいて、リセット位置付近ま
での回転量の少ない方向にジンバルを回転させ、ジンバ
ルの回転位置がリセット位置付近に到達したことを検出
した時点でジンバルをロックする。これにより、ジャイ
ロ効果を封殺しつつジンバルのリセットを行えるので、
新たに、旋回作業をともなう吊荷の揚重作業を継続する
ことができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施例を図面を
用いて詳細に説明する。
用いて詳細に説明する。
【００１７】図１はこの発明にかかるジャイロスコープ
による吊荷姿勢制御装置を示し、同図では、クレーンフ
ック１によって吊下されるワイヤーロープ２を介して水
平な姿勢で吊り下げられたＨ形鋼などよりなる吊り治具
３と、吊り治具３の中央底部に取付け固定されたジャイ
ロフレーム４と、ジャイロフレーム４内にあって吊り治
具３の長手方向と平行な回転軸５を中心として回転可能
なジンバルフレーム６（ジンバル）と、ジンバルフレー
ム６内にあって回転軸５と直交方向をなすスピン軸７を
中心としてスピン可能なフライホイール８とを備えてい
る。吊り治具３の両端部からは吊りワイヤ９の一端が連
結され、吊りワイヤ９の他端に吊荷（図示しない）が吊
下される。上記吊り治具３、ジンバルフレーム６、フラ
イホイール８はジャイロスコープを構成している。
による吊荷姿勢制御装置を示し、同図では、クレーンフ
ック１によって吊下されるワイヤーロープ２を介して水
平な姿勢で吊り下げられたＨ形鋼などよりなる吊り治具
３と、吊り治具３の中央底部に取付け固定されたジャイ
ロフレーム４と、ジャイロフレーム４内にあって吊り治
具３の長手方向と平行な回転軸５を中心として回転可能
なジンバルフレーム６（ジンバル）と、ジンバルフレー
ム６内にあって回転軸５と直交方向をなすスピン軸７を
中心としてスピン可能なフライホイール８とを備えてい
る。吊り治具３の両端部からは吊りワイヤ９の一端が連
結され、吊りワイヤ９の他端に吊荷（図示しない）が吊
下される。上記吊り治具３、ジンバルフレーム６、フラ
イホイール８はジャイロスコープを構成している。
【００１８】ジャイロフレーム４は吊荷全体のほぼ中心
部で且つ吊り治具３の底部に位置しているため、吊作業
をバランスよく行うことができる。また、高速でスピン
するフライホイール８の周囲をジンバルフレーム６で覆
い、さらにジンバルフレーム６の周囲をジャイロフレー
ム４で覆うことにより、安全性が確保されている。
部で且つ吊り治具３の底部に位置しているため、吊作業
をバランスよく行うことができる。また、高速でスピン
するフライホイール８の周囲をジンバルフレーム６で覆
い、さらにジンバルフレーム６の周囲をジャイロフレー
ム４で覆うことにより、安全性が確保されている。
【００１９】ジンバルフレーム６は、ジャイロフレーム
４の外側一端に設けられた回転モータ１０により減速機
１１を介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８は、ジンバルフレーム６に
設けられたスピンモータ１２により高速スピン可能とな
っている。これらの回転モータ１０、スピンモータ１２
は、それぞれの回転軸５、スピン軸７に対して非接触状
態でこれらを回転駆動する電磁モータが採用されてい
る。従って、各モータ１０の電力供給を断つことで回転
軸５を自由回転状態（フリー状態）とすることができ
る。なお、回転モータ１０としては、電磁モータを採用
することなく、通常のステッピングモータ等を採用する
こともできるが、この場合にはジンバルフレーム６をフ
リー状態にする必要があることからモータと回転軸との
間にクラッチが設けられる。
４の外側一端に設けられた回転モータ１０により減速機
１１を介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８は、ジンバルフレーム６に
設けられたスピンモータ１２により高速スピン可能とな
っている。これらの回転モータ１０、スピンモータ１２
は、それぞれの回転軸５、スピン軸７に対して非接触状
態でこれらを回転駆動する電磁モータが採用されてい
る。従って、各モータ１０の電力供給を断つことで回転
軸５を自由回転状態（フリー状態）とすることができ
る。なお、回転モータ１０としては、電磁モータを採用
することなく、通常のステッピングモータ等を採用する
こともできるが、この場合にはジンバルフレーム６をフ
リー状態にする必要があることからモータと回転軸との
間にクラッチが設けられる。
【００２０】回転モータ１０のさらに外側には、回転軸
５の回転を制動してジンバルフレーム６の回転を制動す
る制動機１３が設けられている。
５の回転を制動してジンバルフレーム６の回転を制動す
る制動機１３が設けられている。
【００２１】また、この実施例では、ジンバルフレーム
６の回転軸５がフライホイール８を含むジンバル全体の
重心（この実施例では、ジンバル全体の重心とフライホ
イール８のスピン軸７とが一致しているので、スピン軸
７）より所定の偏心量をもって上方に偏心している。
６の回転軸５がフライホイール８を含むジンバル全体の
重心（この実施例では、ジンバル全体の重心とフライホ
イール８のスピン軸７とが一致しているので、スピン軸
７）より所定の偏心量をもって上方に偏心している。
【００２２】ジャイロフレーム４内には、図に示すよう
に、ジンバルフレーム６の回転範囲を規制する一対のス
トッパ１４，１４が固定されている。この実施例におけ
るストッパ１４は、図２に示すように、フライホイール
８のスピン軸７がジンバルフレーム６の回転軸５を０座
標とする鉛直面内において水平軸から左右に４５度の範
囲内においてのみその回転を許容（回転許容角度は９０
度）するような位置に設置されている。ストッパ１４の
先端部は例えばゴム等の弾性体からなり、ジンバルフレ
ーム６が当接するときの衝撃を緩和する。
に、ジンバルフレーム６の回転範囲を規制する一対のス
トッパ１４，１４が固定されている。この実施例におけ
るストッパ１４は、図２に示すように、フライホイール
８のスピン軸７がジンバルフレーム６の回転軸５を０座
標とする鉛直面内において水平軸から左右に４５度の範
囲内においてのみその回転を許容（回転許容角度は９０
度）するような位置に設置されている。ストッパ１４の
先端部は例えばゴム等の弾性体からなり、ジンバルフレ
ーム６が当接するときの衝撃を緩和する。
【００２３】そして、本発明において特徴的な点は、ジ
ンバルの回転軸５の回転位置を検出するための回転位置
検出センサ１５がジャイロフレーム４の外側他端に設け
られていることである。本発明にかかる回転位置検出セ
ンサ１５としては、エンコーダ、ポテンショメータ、ま
たはリミットスイッチを組み合わせたもの、フォトセン
サを組み合わせたもの等、種々のものを用いることがで
きる。また、本発明において、回転位置検出センサ１５
は必須であるが、ジャイロフレーム４の吊り下げ固定、
ストッパ１４を設けること、回転軸５をジンバルの重心
より上方に位置することは必須ではない。
ンバルの回転軸５の回転位置を検出するための回転位置
検出センサ１５がジャイロフレーム４の外側他端に設け
られていることである。本発明にかかる回転位置検出セ
ンサ１５としては、エンコーダ、ポテンショメータ、ま
たはリミットスイッチを組み合わせたもの、フォトセン
サを組み合わせたもの等、種々のものを用いることがで
きる。また、本発明において、回転位置検出センサ１５
は必須であるが、ジャイロフレーム４の吊り下げ固定、
ストッパ１４を設けること、回転軸５をジンバルの重心
より上方に位置することは必須ではない。
【００２４】ジャイロフレーム４内には、上記ジャイロ
スコープの他、回転モータ１０およびスピンモータ１２
の回転駆動を制御する制御ユニット１６、電源ユニット
１７などが備えられている。なお、電源は外部から供給
するよう構成してもよい。また、制御ユニット１６内に
は、遠隔から操作信号を送受信するための無線機（図示
しない）が備えられており、オペレータは、吊荷の旋回
姿勢を目視観察しながら、手元の操作用無線機で無線操
作する。オペレータは複数人でもよく、また、操作場所
も別個の複数箇所でもよい。複数の操作用無線機を用い
る場合は、操作の優先権を設定することで安全性を確保
することが望ましい。
スコープの他、回転モータ１０およびスピンモータ１２
の回転駆動を制御する制御ユニット１６、電源ユニット
１７などが備えられている。なお、電源は外部から供給
するよう構成してもよい。また、制御ユニット１６内に
は、遠隔から操作信号を送受信するための無線機（図示
しない）が備えられており、オペレータは、吊荷の旋回
姿勢を目視観察しながら、手元の操作用無線機で無線操
作する。オペレータは複数人でもよく、また、操作場所
も別個の複数箇所でもよい。複数の操作用無線機を用い
る場合は、操作の優先権を設定することで安全性を確保
することが望ましい。
【００２５】次に作用を説明する。
【００２６】上記構成において、まずスピンモータ１２
によりフライホイール８を所定方向に高速でスピンさせ
る。フライホイール８が高速スピンした状態で、吊りワ
イヤ９を介して吊り治具３に吊下された吊荷の姿勢を強
制的に変える際には、回転モータ１０によりジンバルを
適宜方向に適宜速度で強制回転させることにより、その
回転に対するジャイロスコープのジャイロ効果により鉛
直軸まわりの旋回力が発生し、この旋回力により吊り治
具３（吊荷）を鉛直軸を中心とした水平面内で旋回する
ことができる。この場合、ジンバルフレーム６の回転軸
５（フライホイール８のスピン軸７）は、ストッパ１４
の存在により、４５度を越えて垂直に近づくことがない
ので、常に十分なジャイロ効果を得ることができる。
によりフライホイール８を所定方向に高速でスピンさせ
る。フライホイール８が高速スピンした状態で、吊りワ
イヤ９を介して吊り治具３に吊下された吊荷の姿勢を強
制的に変える際には、回転モータ１０によりジンバルを
適宜方向に適宜速度で強制回転させることにより、その
回転に対するジャイロスコープのジャイロ効果により鉛
直軸まわりの旋回力が発生し、この旋回力により吊り治
具３（吊荷）を鉛直軸を中心とした水平面内で旋回する
ことができる。この場合、ジンバルフレーム６の回転軸
５（フライホイール８のスピン軸７）は、ストッパ１４
の存在により、４５度を越えて垂直に近づくことがない
ので、常に十分なジャイロ効果を得ることができる。
【００２７】また、荷を吊り上げているとき、風等の外
乱により吊荷を旋回する力が加わった場合には、回転モ
ータ１０の電力供給を断ってジンバルフレーム６をフリ
ー状態とすると、外乱による旋回力が吊り治具３、ジン
バルフレーム６を介してフライホイール８に伝達される
結果、フライホイール８のジャイロ効果によりジンバル
フレーム６が回転され、このとき生ずるフライホイール
８のプレセッションによる反作用により、吊荷の旋回を
阻止しようとする抵抗力が働き、吊荷の旋回を抑えて外
乱を受ける前の吊姿勢を保持する。
乱により吊荷を旋回する力が加わった場合には、回転モ
ータ１０の電力供給を断ってジンバルフレーム６をフリ
ー状態とすると、外乱による旋回力が吊り治具３、ジン
バルフレーム６を介してフライホイール８に伝達される
結果、フライホイール８のジャイロ効果によりジンバル
フレーム６が回転され、このとき生ずるフライホイール
８のプレセッションによる反作用により、吊荷の旋回を
阻止しようとする抵抗力が働き、吊荷の旋回を抑えて外
乱を受ける前の吊姿勢を保持する。
【００２８】そして、このように吊荷の揚重中に風等の
外乱の影響を受け、その結果、外乱成分を吸収した分だ
けジンバルのオフセット位置が大きくずれ、旋回方向に
より旋回能力が甚だしくバランスを崩したとき、ジンバ
ルのオフセット位置をリセットする必要がある。
外乱の影響を受け、その結果、外乱成分を吸収した分だ
けジンバルのオフセット位置が大きくずれ、旋回方向に
より旋回能力が甚だしくバランスを崩したとき、ジンバ
ルのオフセット位置をリセットする必要がある。
【００２９】本発明にかかるジンバルのリセット方法
は、まず、ジャイロフレーム４，吊り治具３または吊荷
を地上または構造物等の固定部（図示しない）に固定
し、ジンバルをどのように回転させても吊荷（吊り治具
３）旋回不可能な状態とする。次いで、回転軸５の回転
位置検出センサ１５により検出された回転位置に基づい
て、スピン軸７が水平姿勢となるリセット位置までの回
転量の少ない方向に、回転モータ１０を駆動してジンバ
ルを回転させ、その後、回転位置がリセット位置付近に
到達したことを回転位置検出センサ１５が検出した時点
で、モータ１０の駆動を停止してジンバルの回転を停止
させ、これと同時に制動器１３によりジンバルの回転を
ロックすることを特徴としている。これにより、ジャイ
ロ効果を封殺した状態でのジンバルのオフセット位置の
修正、あるいは、リセットを行うことが出来る。
は、まず、ジャイロフレーム４，吊り治具３または吊荷
を地上または構造物等の固定部（図示しない）に固定
し、ジンバルをどのように回転させても吊荷（吊り治具
３）旋回不可能な状態とする。次いで、回転軸５の回転
位置検出センサ１５により検出された回転位置に基づい
て、スピン軸７が水平姿勢となるリセット位置までの回
転量の少ない方向に、回転モータ１０を駆動してジンバ
ルを回転させ、その後、回転位置がリセット位置付近に
到達したことを回転位置検出センサ１５が検出した時点
で、モータ１０の駆動を停止してジンバルの回転を停止
させ、これと同時に制動器１３によりジンバルの回転を
ロックすることを特徴としている。これにより、ジャイ
ロ効果を封殺した状態でのジンバルのオフセット位置の
修正、あるいは、リセットを行うことが出来る。
【００３０】吊荷，吊り治具３またはジャイロフレーム
４を地上または構造物等の固定部に固定する例として
は、吊荷を地上に載置することのみならず、吊荷，吊り
治具３，ジャイロフレーム４をロープ等のアンカー手段
により構造物に拘束することを含む。
４を地上または構造物等の固定部に固定する例として
は、吊荷を地上に載置することのみならず、吊荷，吊り
治具３，ジャイロフレーム４をロープ等のアンカー手段
により構造物に拘束することを含む。
【００３１】また、この実施例では、オフセット位置に
おけるフライホイール８のスピン軸７が水平でない場合
には、ジンバルフレーム６の回転軸５がジンバル全体の
重心より上方に偏心しているので、リセット位置に向け
て復元する力が働く。このため、ジンバルの回転駆動部
を構成する減速機１１、回転モータ１０、制動機１３の
機械損をキャンセルできる。
おけるフライホイール８のスピン軸７が水平でない場合
には、ジンバルフレーム６の回転軸５がジンバル全体の
重心より上方に偏心しているので、リセット位置に向け
て復元する力が働く。このため、ジンバルの回転駆動部
を構成する減速機１１、回転モータ１０、制動機１３の
機械損をキャンセルできる。
【００３２】なお、この発明は上記実施例のものに限定
されるものではなく、例えばジャイロフレーム４を吊荷
全体の中心部または吊り治具３の底部に位置させる必然
性はなく、吊り治具３の上部に設置したりその端部に設
置してもよい。
されるものではなく、例えばジャイロフレーム４を吊荷
全体の中心部または吊り治具３の底部に位置させる必然
性はなく、吊り治具３の上部に設置したりその端部に設
置してもよい。
【００３３】図３は他の実施例として、一つの吊荷に対
して複数の旋回制御装置が用いられたものを示してい
る。この実施例では、吊り治具３が山型に配置されたフ
レームからなり、稜線部分に相当する第１水平片２０の
両端がワイヤロープ２に結合されてクレーンフック１に
吊下されている。また、第１水平片２０の両端から一体
形成されて同じ方向に下向き傾斜する一対の第１傾斜片
２１，２１の端部には、吊荷２２を吊下するための吊り
ワイヤ９，９が結合されている。
して複数の旋回制御装置が用いられたものを示してい
る。この実施例では、吊り治具３が山型に配置されたフ
レームからなり、稜線部分に相当する第１水平片２０の
両端がワイヤロープ２に結合されてクレーンフック１に
吊下されている。また、第１水平片２０の両端から一体
形成されて同じ方向に下向き傾斜する一対の第１傾斜片
２１，２１の端部には、吊荷２２を吊下するための吊り
ワイヤ９，９が結合されている。
【００３４】そして、第１水平片２０の両端からは、第
１傾斜片２１と反対側にて同じ方向に下向き傾斜する一
対の第２傾斜片２３，２３が一体形成されている。第２
傾斜片２３，２３の下端部にはさらに第２水平片２４の
両端部が連結され、第２水平片２４の中央底部には前述
の実施例で説明したものと同じ（旋回制御装置）を構成
するジャイロフレーム４，４が上下に２基設けられてい
る。
１傾斜片２１と反対側にて同じ方向に下向き傾斜する一
対の第２傾斜片２３，２３が一体形成されている。第２
傾斜片２３，２３の下端部にはさらに第２水平片２４の
両端部が連結され、第２水平片２４の中央底部には前述
の実施例で説明したものと同じ（旋回制御装置）を構成
するジャイロフレーム４，４が上下に２基設けられてい
る。
【００３５】２つのジャイロフレーム４，４は、いずれ
か一つに設けられた無線機をマスタとし、その信号を他
機と同時共有するためのケーブルコネクタ２５をそれぞ
れ備えている。このケーブルコネクタ２５を介して複数
の旋回制御装置をケーブル２６で接続すれば容易に各旋
回制御装置の同期をとることができる。
か一つに設けられた無線機をマスタとし、その信号を他
機と同時共有するためのケーブルコネクタ２５をそれぞ
れ備えている。このケーブルコネクタ２５を介して複数
の旋回制御装置をケーブル２６で接続すれば容易に各旋
回制御装置の同期をとることができる。
【００３６】同図に示されるように、複数の旋回装置を
旋回軸方向（鉛直方向）に沿って配置した場合には、旋
回のための回転ベクトル軸を、同一軸上、あるいは、極
めて近傍に置くことができるため、効率よく、しかも数
に応じてジャイロ効果を２倍、３倍とした旋回力を得る
ことができる。旋回装置を複数設置する場合には、例え
ば、吊り治具３の上下に配置することもできる。
旋回軸方向（鉛直方向）に沿って配置した場合には、旋
回のための回転ベクトル軸を、同一軸上、あるいは、極
めて近傍に置くことができるため、効率よく、しかも数
に応じてジャイロ効果を２倍、３倍とした旋回力を得る
ことができる。旋回装置を複数設置する場合には、例え
ば、吊り治具３の上下に配置することもできる。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように請求項１にかかる装
置発明によれば、回転位置検出センサからの回転位置信
号に基づいて、ジンバルを回転制御してその位置をリセ
ット位置にリセットする一連の制御が自動で行えるた
め、経験や習熟を必要とせずにオペレータ１人の作業で
ジンバルのリセットが行える。
置発明によれば、回転位置検出センサからの回転位置信
号に基づいて、ジンバルを回転制御してその位置をリセ
ット位置にリセットする一連の制御が自動で行えるた
め、経験や習熟を必要とせずにオペレータ１人の作業で
ジンバルのリセットが行える。
【００３８】また、請求項２にかかる方法発明によれ
ば、装置が風等による外乱を受けてジンバルが回転しそ
のオフセット位置が大きくずれた場合、あるいは、ジン
バルをリセットする場合は、吊荷，吊り治具またはジャ
イロフレームを構造物や地上等の固定部に載置したり、
これらに別のアンカー手段を介して固定することによ
り、ジンバルをどのように回転させても旋回不能な状態
とした後、回転位置検出センサにより検出されたジンバ
ルの回転位置に基づいて、リセット位置付近までの回転
量の少ない方向にジンバルを回転させ、ジンバルの回転
位置がリセット位置付近に到達したことを検出した時点
でジンバルをロックする。これにより、ジャイロ効果を
封殺しつつジンバルのリセットを行えるので、新たに、
旋回作業をともなう吊荷の揚重作業を継続することがで
きる。
ば、装置が風等による外乱を受けてジンバルが回転しそ
のオフセット位置が大きくずれた場合、あるいは、ジン
バルをリセットする場合は、吊荷，吊り治具またはジャ
イロフレームを構造物や地上等の固定部に載置したり、
これらに別のアンカー手段を介して固定することによ
り、ジンバルをどのように回転させても旋回不能な状態
とした後、回転位置検出センサにより検出されたジンバ
ルの回転位置に基づいて、リセット位置付近までの回転
量の少ない方向にジンバルを回転させ、ジンバルの回転
位置がリセット位置付近に到達したことを検出した時点
でジンバルをロックする。これにより、ジャイロ効果を
封殺しつつジンバルのリセットを行えるので、新たに、
旋回作業をともなう吊荷の揚重作業を継続することがで
きる。
【図１】この発明にかかる好適な実施例を示す要部を切
り欠いた側面図である。
り欠いた側面図である。
【図２】図１のII−II断面図である。
【図３】他の実施例を示す斜視図である。
３ 吊り治具 ４ ジャイロフレーム ５ 回転軸 ６ ジンバルフレーム ７ スピン軸 ８ フライホイール １０ 回転モータ（回転駆動部） １２ スピンモータ（スピン駆動部） １３ 制動機（制動手段） １５ 回転位置検出センサ
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 池田 雄一 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 (56)参考文献 特開 平７−267579（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−119573（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B66C 13/08
Claims (2)
- 【請求項１】 吊荷を吊下するための吊り治具に固定さ
れたジャイロフレーム内に吊荷の旋回面と平行な回転軸
を中心として回転可能なジンバルと、このジンバル軸に
軸同士が直交方向をなすよう配置されたスピン軸を中心
としてスピン可能なフライホイールと、前記ジンバルフ
レーム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、ジンバルの回転範囲を制限する
ストッパとを備えた吊荷姿勢制御装置であって、 前記ジンバルの回転位置を検出する回転位置検出センサ
を設け、前記回転駆動部は、該回転位置検出センサの出
力に基づいて、当該ジンバルの回転位置からこれをリセ
ット位置に向けて回転制御するものであり、該ジンバル
の回転位置がほぼリセット位置となったときにこれを停
止させる制動手段を設けたことを特徴とするジャイロス
コープによる吊荷姿勢制御装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載のジャイロスコープによ
る吊荷制御装置によりジンバルのリセット制御をする方
法であって、 前記吊荷，吊り治具またはジャイロフレームを固定部に
固定することにより、前記ジンバルを強制回転しても旋
回不能な状態とした後、前記回転駆動部により該ジンバ
ルを回転させることでリセット位置に戻すことを特徴と
するジャイロスコープによる吊荷姿勢の制御方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08162087A JP3113208B2 (ja) | 1996-06-21 | 1996-06-21 | ジャイロスコープによる吊荷姿勢制御装置およびその制御方法 |
| US08/733,015 US5816098A (en) | 1996-06-21 | 1996-10-16 | Method and system for controlling attitude of lifting load utilizing gyro effect |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08162087A JP3113208B2 (ja) | 1996-06-21 | 1996-06-21 | ジャイロスコープによる吊荷姿勢制御装置およびその制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH107377A JPH107377A (ja) | 1998-01-13 |
| JP3113208B2 true JP3113208B2 (ja) | 2000-11-27 |
Family
ID=15747843
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08162087A Expired - Fee Related JP3113208B2 (ja) | 1996-06-21 | 1996-06-21 | ジャイロスコープによる吊荷姿勢制御装置およびその制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3113208B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106644488A (zh) * | 2016-09-20 | 2017-05-10 | 天津航天瑞莱科技有限公司 | 一种大型火箭发动机及支架整体翻转夹具 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105174021A (zh) * | 2015-08-26 | 2015-12-23 | 上海电气核电设备有限公司 | 一种用于大型压力容器的起吊翻身梁结构 |
| JP6733321B2 (ja) * | 2016-06-02 | 2020-07-29 | 株式会社大林組 | 吊荷方向制御装置 |
| CN106569373A (zh) * | 2016-11-14 | 2017-04-19 | 广州市朝通科技有限公司 | 移动终端及其闪光灯组件、闪光灯控制方法 |
| JP2021055309A (ja) * | 2019-09-27 | 2021-04-08 | 大和ハウス工業株式会社 | 吊り装置、吊り方法および建物躯体への外壁パネルの取付方法 |
| JP7339107B2 (ja) * | 2019-09-27 | 2023-09-05 | 大和ハウス工業株式会社 | 外壁パネルの取付方法 |
-
1996
- 1996-06-21 JP JP08162087A patent/JP3113208B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106644488A (zh) * | 2016-09-20 | 2017-05-10 | 天津航天瑞莱科技有限公司 | 一种大型火箭发动机及支架整体翻转夹具 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH107377A (ja) | 1998-01-13 |
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