JPH02169493A - Attitude controller for suspended load - Google Patents

Attitude controller for suspended load

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JPH02169493A
JPH02169493A JP32371288A JP32371288A JPH02169493A JP H02169493 A JPH02169493 A JP H02169493A JP 32371288 A JP32371288 A JP 32371288A JP 32371288 A JP32371288 A JP 32371288A JP H02169493 A JPH02169493 A JP H02169493A
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gyro
control
jig
hanging
suspended load
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JP32371288A
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Kyoichi Hishikawa
菱河 恭一
Koji Watanabe
幸次 渡辺
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Obayashi Corp
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Obayashi Corp
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66CCRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C13/00Other constructional features or details
    • B66C13/04Auxiliary devices for controlling movements of suspended loads, or preventing cable slack
    • B66C13/08Auxiliary devices for controlling movements of suspended loads, or preventing cable slack for depositing loads in desired attitudes or positions

Abstract

PURPOSE:To carry out two kinds of control, i.e., direction control and tilt control by one controller and obtain the small-sized controller by arranging the rotary shaft of a gyro onto a suspending jig so as to be positioned in a plane crossing at right angles with a shaft in the longitudinal direction of a suspending jig and permitting the gyro to be tilted in the plane. CONSTITUTION:In the direction control, a gyro 2 is tilted in a prescribed direction F by driving a control motor, strongly revolving the rotary shaft 3 of the gyro 2 in the nearly horizontally positioned state. Then, a revolution moment (precession effect) is generated, having the direction crossing at right angles with the the rotary shaft 3 and the output shaft of the gyro 2, i.e., the vertical direction as shaft, and then a suspending jig 1 and also a suspended load turn by a prescribed angle in the horizontal plane. In the tilt control, the control motor is operated, strongly revolving the gyro 2 in a prescribed direction G in the state where the rotary shaft 3 of the gyro 2 is nearly erected, and the gyro 2 is tilted H by a prescribed angle. Then, the suspending jig 1 and also the suspended load connected with the suspended jig 1 turn by a prescribed angle in the vertical plane by the precession effect.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は吊荷の方向角制御装置に関するものである。[Detailed description of the invention] (Industrial application field) The present invention relates to a device for controlling the direction and angle of a suspended load.

(従来の技術) 従来、1本のワイヤローブ等で回転自在に吊られた吊荷
の方位角を制御するには、そのままではその吊荷を水平
方向に回転させるためのモーメントの反力を吊荷部分で
取ることができないため、吊荷に介しやくローブの一端
を取り付けそのロープの他端を人力で引っ張ることで方
位角を変える方法が一般的に行なわれていた。しかしこ
の方法は高所作業などにおいては非常に危険である。
(Prior art) Conventionally, in order to control the azimuth of a suspended load rotatably suspended by a single wire lobe, etc., the reaction force of the moment for horizontally rotating the suspended load must be Since it is not possible to remove the rope in sections, the common method was to attach one end of the rope to the suspended load and manually pull the other end to change the azimuth. However, this method is extremely dangerous when working at heights.

一方、凹型クレーン等のようにクレーン側の定滑車の取
り付は間隔が十分に取れ、また吊荷側の動滑車の取り付
けも間隔も十分に取れ、かつ定滑車と動滑車との距離が
その距離に対して十分に小さい場合に限ってモーターを
使用した姿勢制御装置はあるが、制約条件が多く一般的
ではない。
On the other hand, as with recessed cranes, the fixed pulleys on the crane side are installed with sufficient spacing, and the movable pulleys on the suspended load side are installed with sufficient spacing, and the distance between the fixed pulley and the movable pulley is the same. There are attitude control devices that use motors only when the distance is sufficiently small, but there are many constraints and they are not common.

そこで、近年ジャイロスコープのプレセツション効果を
利用した吊荷の姿勢制御装置が提案されている(特開昭
63−1695号)。このプレセツション効果というの
はジャイロの回転軸に外部からトルクを加えると、その
トルクの方向(ベクトル方向)と直角な方向(ベクトル
方向)の偶力が前記回転軸に生じることをいう。従って
吊治具に一体的にジャイロを取付け、前記プレセツショ
ン効果の偶力が吊ワイヤ回りに生ずるようにすることに
より吊治具ひいては吊荷の姿勢を制御するようにしてい
る。
Therefore, in recent years, a hanging load attitude control device that utilizes the preset effect of a gyroscope has been proposed (Japanese Patent Application Laid-open No. 1695-1983). This preset effect means that when a torque is externally applied to the rotating shaft of the gyro, a force couple is generated on the rotating shaft in a direction (vector direction) perpendicular to the direction of the torque (vector direction). Accordingly, a gyro is integrally attached to the hanging jig so that the couple of the preset effect is generated around the hanging wire, thereby controlling the posture of the hanging jig and, in turn, the suspended load.

具体的には、吊荷を水平平面で旋回(方位制御)させる
場合には第11図(A)に示すように図示しない吊荷に
連結される吊治具1の上面にジャイロ2を水平平面内で
ジャイロ2の回転軸3と直交する方向を軸として、ジャ
イロ2の回転軸を傾動させることができるように配設す
る。このとき、吊治具をその長手方向の傾斜を拘束する
ように吊る。そしてジャイロ2の回転軸3が吊治具1の
長手方向と略一致するようになったときのプレセツショ
ン効果により水平旋回をさせるのである。すなわち、所
定方向(矢印A)に回転駆動させているジャイロ2を水
平平面内で回転軸3と直交する方向を軸として、矢印B
方向に傾動させ、所定のトルクを与える。すると、上記
プレセツション効果の水平成分により吊治具1が矢印C
方向に旋回することになる。
Specifically, when rotating a suspended load on a horizontal plane (direction control), as shown in FIG. The rotation axis of the gyro 2 is arranged such that the rotation axis of the gyro 2 can be tilted about a direction perpendicular to the rotation axis 3 of the gyro 2. At this time, the hanging jig is hung so that its longitudinal inclination is restricted. When the rotation axis 3 of the gyro 2 comes to substantially coincide with the longitudinal direction of the hanging jig 1, the preset effect causes horizontal rotation. That is, the gyro 2, which is rotationally driven in a predetermined direction (arrow A), is rotated in the direction perpendicular to the rotation axis 3 in a horizontal plane, and the gyro 2 is driven to rotate in a predetermined direction (arrow A).
tilt in the direction and apply the specified torque. Then, due to the horizontal component of the preset effect, the hanging jig 1 moves in the direction of arrow C.
It will turn in the direction.

一方、吊治具1を垂直平面内で旋回すなわち、所定の角
度をもって傾斜させる(傾斜制御)場合には、第11図
(B)に示すように、上記とは逆に吊治具をその長手方
向の傾斜を拘束しないように吊り、垂直平面内で回転軸
3と直交する方向を軸としてジャイロ2を矢印り方向に
傾動させることにより行うことができる。
On the other hand, when the hanging jig 1 is to be turned in a vertical plane, that is, to be tilted at a predetermined angle (tilt control), as shown in FIG. This can be done by hanging the gyro 2 so as not to restrict its inclination, and tilting the gyro 2 in the direction indicated by the arrow in a vertical plane, with the direction orthogonal to the rotation axis 3 as the axis.

(発明が解決しようとする課題) しかし、前述したジャイロを利用した装置では方位制御
を行う場合と傾斜制御を行う場合におけるジャイロ2の
傾動の軸が異なる。
(Problems to be Solved by the Invention) However, in the device using the gyro described above, the axis of tilting of the gyro 2 is different when performing azimuth control and when performing tilt control.

したがって、それぞれ別の制御を行える制御装置(制御
モータの取付位置が異なる)を用意し、必要に応じて両
者を使い分けなければならず、その作業が煩雑であり、
コスト高となる。
Therefore, it is necessary to prepare control devices (with different control motor mounting positions) that can perform different controls, and to use both as necessary, which is a complicated process.
The cost will be high.

また、仮に一つの制御装置で方位・傾斜制御を行おうす
れば、ジャイロ2に取り付ける制御モータが2つ必要に
なり、装置が大型化すると共にその重量も大きく実用に
供し得ないという問題があった。
Furthermore, if one control device were to control the orientation and inclination, two control motors would be required to be attached to the gyro 2, which would increase the size and weight of the device, making it impractical for practical use. Ta.

本発明は上記した問題点に鑑みてなされたもので、その
目的とするところは一つの制御装置で方位制御並びに傾
斜制御の2つの制御を行うことができると共に、装置の
小型化を図ることのできる吊荷の姿勢制御装置を提供す
るにある。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and its purpose is to be able to perform two types of control, azimuth control and tilt control, with one control device, and to reduce the size of the device. The purpose of the present invention is to provide an apparatus for controlling the posture of a suspended load.

(課題を解決するための手段) 上記した目的を達成するため、本件発明に係る吊荷の姿
勢制御装置では、鉛直方向に垂下させた索条の下端に水
平な吊治具を介して連結した吊荷を、3次元平面内で旋
回させる吊荷の姿勢制御装置において、該吊治具にジャ
イロの回転軸が該吊治具の長手方向の軸と直交する平面
内に位置するように該ジャイロを配設するとともに、該
ジャイロに制御モータを連繋させ該ジャイロを該平面内
で傾動可能とした。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above-mentioned object, in the hanging load attitude control device according to the present invention, the lower end of the cable suspended in the vertical direction is connected via a horizontal hanging jig. In a suspended load attitude control device that rotates a suspended load within a three-dimensional plane, the gyro is mounted on the lifting jig so that the rotation axis of the gyro is located within a plane perpendicular to the longitudinal axis of the hanging jig. A control motor was connected to the gyro so that the gyro could be tilted within the plane.

(作 用) 方位制御を行う場合には、ジャイロの回転軸を概ね水平
に位置させた状態で強く回転させながら制御モータを駆
動させてジャイロを所定方向に傾動させる。すると、そ
の回転軸とジャイロの出力軸の両軸に直交する方向すな
わち概ね鉛直方向を軸とする回転モーメンが生じ(プレ
セツション効果)、これにより吊治具ひいては吊荷が所
定角度だけ水平平面内で旋回する。
(Function) When performing azimuth control, the gyro is tilted in a predetermined direction by driving the control motor while rotating strongly with the rotation axis of the gyro positioned approximately horizontally. As a result, a rotational moment is generated in a direction perpendicular to both the rotation axis and the output axis of the gyro, that is, approximately in the vertical direction (preset effect), which causes the lifting jig and ultimately the suspended load to move within a horizontal plane by a predetermined angle. rotate.

また、傾斜制御を行うには、ジャイロの回転軸を概ね起
立させた状態でジャイロを所定方向に強く回転させなが
ら、制御モータを作動させてジャイロを所定角度傾動さ
せる。すると、プレセツション効果により吊治具ひいて
は吊治具に連繋された吊荷が所定角度だけ垂直平面内で
旋回する。
Furthermore, to perform tilt control, the gyro is strongly rotated in a predetermined direction with the rotation axis of the gyro generally upright, and the control motor is operated to tilt the gyro by a predetermined angle. Then, due to the preset effect, the hanging jig and the hanging load connected to the hanging jig are rotated by a predetermined angle within the vertical plane.

なお、制御モータとジャイロモータの関連側Hにより、
方位制御と傾斜制御とを同時に行なうこともできる。
In addition, due to the related side H of the control motor and gyro motor,
Azimuth control and tilt control can also be performed simultaneously.

(実 施 例) 以下、本発明に係る吊荷の姿勢制御装置の好適な実施例
について添付図面を参照にして詳述する。
(Embodiments) Hereinafter, preferred embodiments of the suspended load attitude control device according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

なお、従来と同−或いは相当する部材には同一符号を付
す。
Note that the same reference numerals are given to members that are the same as or correspond to the conventional ones.

第1図は本発明の一実施例を示す概略構成図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing an embodiment of the present invention.

同図に示すように、水平状態に配置された吊治具1の両
端近傍部にそれぞれジャイロ2.2を装着する。そして
、ジャイロ2,2を設ける位置は、吊治具1の長手方向
中央部を対象として左右対象な位置に設定しである。こ
のように2か所にジャイロ2を配置したのは、ジャイロ
の旋回時における傾斜成分および傾斜時における旋回成
分を互いに打消すことによって吊治具1の姿勢安定性を
確保するためのものであり、従来例および第3図のよう
に吊治具1の中心部分に1個ないし数個を設けるように
してもよい。
As shown in the figure, gyros 2.2 are mounted near both ends of the hanging jig 1, which is placed in a horizontal state. The positions where the gyros 2, 2 are provided are set to be symmetrical with respect to the central part in the longitudinal direction of the hanging jig 1. The purpose of arranging the gyro 2 at two locations in this manner is to ensure the posture stability of the lifting jig 1 by canceling out the tilting component when the gyro turns and the turning component when tilting. , as in the conventional example and FIG. 3, one or more may be provided in the center of the hanging jig 1.

また、ジャイロ2の回転軸3は、常に吊治具の長手方向
の軸と直交する平面内に位置するようになっており、具
体的には、方位制御を行う場合は同図(A)に示すよう
に主に回転軸3が水平方向に向いたときのプレセツショ
ン効果による偶力を利用し、また、傾斜制御を行う場合
は同図(B)に示すように主に垂直方向に向いたときの
偶力を利用するようにする。
In addition, the rotation axis 3 of the gyro 2 is always located within a plane perpendicular to the longitudinal axis of the hanging jig. As shown in the figure (B), the couple due to the preset effect is used mainly when the rotating shaft 3 is oriented horizontally, and when tilt control is performed, it is mainly oriented vertically as shown in the same figure (B). Make use of the couple.

そして、ジャイロ2を傾動させるための制御モータ(図
示せず)は、その制御モータの出力軸が吊治具1の長手
方向と一致するように配置されている。そして、この制
御モータは旋回方向および傾斜方向に対応すべく正逆回
転駆動できるようになっており、それに連繋するジャイ
ロ2を所定回転方向に所定量だけ傾動することができる
ようになっている。
A control motor (not shown) for tilting the gyro 2 is arranged such that the output shaft of the control motor coincides with the longitudinal direction of the hanging jig 1. This control motor can be rotated in forward and reverse directions to correspond to the turning direction and the tilting direction, and the gyro 2 connected thereto can be tilted by a predetermined amount in a predetermined rotation direction.

このとき、ジャイロ2の駆動モータ(ジャイロモータ)
を正逆回転駆動できるようにすることが好ましい。すな
わち、回転軸3が吊荷方位制御時に立上がってしまった
り、吊荷傾斜制御時に水平になってしまったときは、ジ
ャイロモータの逆転により、同一方向の吊荷方位制御や
吊荷傾斜制御の続行が容易になるからである。
At this time, the drive motor of gyro 2 (gyro motor)
It is preferable to be able to drive forward and reverse rotation. In other words, if the rotating shaft 3 rises during load direction control or becomes horizontal during load tilt control, the gyro motor is reversed to control the load direction or tilt control in the same direction. This is because it will be easier to continue.

また、ジャイロを第1図のように偶数個用いる場合には
、吊治具の係止部を従来のものを使用した場合でも方位
制御と傾斜制御を明瞭に区別して行うことができる。こ
の場合には、二つのジャイロの制御モータの回転方向を
逆にして同一角速度で回転させる。すると、両者90’
進む毎にジャイロの回転軸が一致するが、この一致する
位置をジャイロの軸が垂直になったときと水平になった
ときとに一致するように定める。そして、垂直になった
ときにジャイロの回転方向を逆になるようにすれば偶力
は傾斜モーメントのみとなり、方位制御モーメントは互
いに打消される。逆に、水平になったときに、ジャイロ
の回転方向が逆になるようにジャイロモータを制御すれ
ば、傾斜モーメントは打消され、方位制御モーメントは
二つのジャイロの分が加算され2倍になるとともに縦ゆ
れが解消される。
Further, when an even number of gyros are used as shown in FIG. 1, azimuth control and tilt control can be clearly distinguished even when a conventional locking part of the hanging jig is used. In this case, the rotation directions of the control motors of the two gyros are reversed and the two gyros are rotated at the same angular velocity. Then, both 90'
The rotational axes of the gyro coincide with each other as it advances, and the positions where the gyro's rotation axes coincide are determined so that they coincide when the gyro axis becomes vertical and when it becomes horizontal. If the rotational direction of the gyro is reversed when it becomes vertical, the only force couple will be the tilting moment, and the azimuth control moments will cancel each other out. Conversely, if the gyro motor is controlled so that the rotation direction of the gyro is reversed when it is horizontal, the tilting moment will be canceled and the azimuth control moment will be doubled by adding the components of the two gyros. Vertical sway is eliminated.

一方、吊治具を吊る係止部材は、従来のもので差支えな
いが、ジャイロが奇数個であって複雑な制御を避けよう
とする場合には、方位制御と傾斜制御を区別して行うべ
く、第1図に示すように切換可能な係止部材を用いる。
On the other hand, the locking member for hanging the hanging jig may be a conventional one, but if there is an odd number of gyros and complicated control is to be avoided, azimuth control and tilt control should be performed separately. A switchable locking member is used as shown in FIG.

すなわち吊治具1の長手方向両側端部上面には、リング
状の一対の第1係止部5,5が配設され、この第1係上
部5゜5のリング状頭部に第1ワイヤロープ6の下端を
連結するとともに、その第1ワイヤロープ6の上端をリ
ング7を介してクレーンフック8に玉掛けできるように
なっている。なおりレーンフック8のフック部8aは回
転自在になっており、第1ワイヤロープ6に過度のねじ
りを与えない構成になっている。また、吊治具1の長手
方向略中央部の両側面には第2係止部9が配設されてお
り、この第2係止部9に第2ワイヤロープ1oの下端が
装着されている。そして、この第2ワイヤローブ10の
上端部は連結棒11並びにジヤツキ12を介して上記ク
レーンフック8に玉掛けできるようになっている。そし
て、そのジヤツキ12を伸縮作動させることにより吊治
具1の荷重を第1或いは第2のワイヤローブ6.1oに
がけるようになっている。
That is, a pair of ring-shaped first locking parts 5, 5 is provided on the upper surface of both ends in the longitudinal direction of the hanging jig 1, and a first wire is attached to the ring-shaped head of the first locking part 5. The lower ends of the ropes 6 are connected, and the upper ends of the first wire ropes 6 can be hung on a crane hook 8 via a ring 7. The hook portion 8a of the navigating lane hook 8 is rotatable and is configured not to give excessive twist to the first wire rope 6. Further, second locking portions 9 are provided on both side surfaces of the hanging jig 1 approximately in the center in the longitudinal direction, and the lower end of the second wire rope 1o is attached to the second locking portions 9. . The upper end of the second wire robe 10 can be hung on the crane hook 8 via a connecting rod 11 and a jack 12. By telescopically operating the jack 12, the load of the hanging jig 1 is applied to the first or second wire lobe 6.1o.

次に上記した実施例の作用について説明すると、上記し
た吊治具1は図示しない吊荷の上方略中央位置に一体的
に取り付けられる。したがって、吊荷の姿勢と吊治具1
の姿勢とが一致する。そして第2図に示すように、水平
平面内の任意の位置にある吊荷(実線)を、その位置が
ら水平、垂直平面内での異なる角度(水平;角度θa、
垂直−角度θb)を有する位置(−点鎖線)まで旋回さ
せるには、まず、ジヤツキ12を伸長させて吊治具1の
荷重を第1ワイヤロープ6で受けるようにする(第1図
(A))。そしてジャイロ2の回転軸3を水平に位置さ
せたときに回転速度が最大になるようにしながらジャイ
ロ2を所定方向(矢印E)に回転させるとともに、制御
モータを作動させてジャイロ2を所定角度傾動(矢印F
)させる。すると、回転軸3と制御モータの出力軸の両
軸に直交する方向を軸とする回転モーメントが生じ(プ
レセツション効果)、これにより吊治具1ひいては吊荷
が角度θaだけ水平平面内で旋回移動する。
Next, the operation of the above-described embodiment will be described. The above-mentioned hanging jig 1 is integrally attached to a substantially central position above a hanging load (not shown). Therefore, the posture of the suspended load and the lifting jig 1
The posture of As shown in Fig. 2, a hanging load (solid line) located at an arbitrary position in a horizontal plane is placed at different angles (horizontal; angle θa,
In order to swing the vertical angle θb to a position (-dotted chain line), first extend the jack 12 so that the load of the hanging jig 1 is received by the first wire rope 6 (see Fig. 1 (A)). )). Then, the gyro 2 is rotated in a predetermined direction (arrow E) while the rotational speed is maximized when the rotation axis 3 of the gyro 2 is positioned horizontally, and the control motor is operated to tilt the gyro 2 by a predetermined angle. (arrow F
). As a result, a rotational moment is generated around a direction perpendicular to both the rotating shaft 3 and the output shaft of the control motor (preset effect), and as a result, the lifting jig 1 and the hanging load pivot in the horizontal plane by an angle θa. do.

次に、ジヤツキ12を収縮させて吊治具1の荷重を第2
ワイヤローブ10で受けるようにする(同図(B))。
Next, the jack 12 is contracted to reduce the load of the hanging jig 1 to the second
It is made to be received by the wire lobe 10 ((B) in the same figure).

そして、ジャイロ2の回転軸3を起立させたときに回転
速度が最大になるように制御しながらジャイロ2を所定
方向(矢印G方向)に回転させるとともに、制御モータ
を作動させてジャイロ2を所定角度傾動(矢印H)させ
る。すると、プレセツション効果により吊治具1ひいて
は吊荷が角度θbだけ垂直平面内で旋回する。これによ
り、所定の方向に吊荷を向けることができる。但し、吊
荷を角度θbで傾斜させた状態で維持させるには、吊荷
等の自重に伴うモーメントを打ち消す必要があるため、
常時所定の大きさを有する力を吊荷にかけ続ける必要が
ある。
Then, the gyro 2 is rotated in a predetermined direction (in the direction of arrow G) while controlling the rotating shaft 3 of the gyro 2 so that the rotational speed is maximized when the rotating shaft 3 is erected, and the control motor is operated to rotate the gyro 2 in a predetermined direction. Tilt the angle (arrow H). Then, due to the preset effect, the hanging jig 1 and thus the hanging load are rotated by an angle θb within the vertical plane. This allows the suspended load to be directed in a predetermined direction. However, in order to maintain the suspended load at an angle θb, it is necessary to cancel the moment due to the weight of the suspended load, etc.
It is necessary to continue applying a force of a predetermined magnitude to the suspended load at all times.

このため、第1図(C)に示すように、リンクチェーン
7aに代え、これをフック8に係止したブレーキ7Cつ
きのスプロケット7bに係合させる。ブレーキ7Cを解
除した状態で吊荷を所定の角度に傾斜させ、その状態で
ブレーキ7Cを作動させれば、吊荷の傾斜を保持させる
ことができる。
For this reason, as shown in FIG. 1(C), instead of the link chain 7a, this is engaged with a sprocket 7b with a brake 7C that is engaged with a hook 8. If the suspended load is tilted at a predetermined angle with the brake 7C released, and the brake 7C is operated in this state, the suspended load can be maintained at an inclination.

この場合、ブレーキ7Cを解除すれば吊荷の傾斜を拘束
しなくなるので、第2係止部は不要となる。
In this case, if the brake 7C is released, the slope of the suspended load will no longer be restrained, so the second locking portion is not required.

一方、水平旋回ときには、吊荷の傾斜が自重による任意
の傾斜で差支えない場合には、第1係止部は不要となり
、かつ、第2係止部のジヤツキ12も省略できる。
On the other hand, when turning horizontally, if the hanging load can be tilted at any angle due to its own weight, the first locking part becomes unnecessary and the jack 12 of the second locking part can also be omitted.

第2係止部のみで、方位制御および傾斜制御を行うこと
もできる。この場合、方位制御中に回転軸3が垂直に近
ついたとき、回転軸3および出力軸34の回転および回
動を同時に停止させ、かつ、同時に逆方向に回転および
回動をさせる。
Orientation control and tilt control can also be performed using only the second locking portion. In this case, when the rotating shaft 3 approaches vertically during azimuth control, the rotation and rotation of the rotating shaft 3 and the output shaft 34 are simultaneously stopped and simultaneously rotated and rotated in opposite directions.

次に上記した実施例のさらに具体的な構成の一例を説明
する。すなわち、上述したように1箇所に配置するジャ
イロを1個のみとすると、制御可能な旋回角度範囲が狭
いため、以下に示す構成として制御角度を360度とす
るのである。
Next, an example of a more specific configuration of the above embodiment will be described. That is, if only one gyro is disposed at one location as described above, the controllable turning angle range is narrow, so the control angle is set to 360 degrees in the configuration shown below.

すなわち、第3図〜第5図に示す如く制御モータ20、
ケース21.3つのジャイロモータ22およびフライホ
イール23によって主として構成されている。また、3
つのジャイロモータ22の回転軸3は第6図に示す如く
互いにa−120゜の等間隔で配設され、1つの回転軸
3が鉛直方向に延びるZ軸に重なっても残りの2つの回
転軸3が常にZ軸に重ならない構成になっており、これ
により残り2つの回転軸3に制御モータ20のトルクを
作用させることによりZ軸回りの偶力を常に発生させる
ことができるようになっている。
That is, as shown in FIGS. 3 to 5, the control motor 20,
The case 21 is mainly composed of three gyro motors 22 and a flywheel 23. Also, 3
The rotating shafts 3 of the two gyro motors 22 are arranged at equal intervals of a-120° from each other as shown in FIG. 3 is configured so that it does not always overlap the Z-axis, and as a result, by applying the torque of the control motor 20 to the remaining two rotating shafts 3, it is possible to always generate a couple around the Z-axis. There is.

また、本実施例では上記ジャイロモータ22゜フライホ
イル23並びに回転軸3でジャイロ2が構成されている
In this embodiment, the gyro motor 22, the flywheel 23, and the rotating shaft 3 constitute the gyro 2.

一方吊治具2は、その両端部下面に第3図および第4図
に示す如く左右一対のブラケット24を有し、このブラ
ケット24に吊荷であるH型鋼26の一対のブラケット
27をビン28で連結できるようになっている。一方、
吊治具2の上面には左右一対の支持台30.31が一体
的に立設され、一方の支持台30に制御モータ20が配
設され、他方の支持台31に軸受33が配設されている
On the other hand, the lifting jig 2 has a pair of left and right brackets 24 on the lower surface of both ends thereof, as shown in FIGS. It is now possible to connect with. on the other hand,
A pair of left and right support stands 30 and 31 are integrally erected on the upper surface of the hanging jig 2, a control motor 20 is arranged on one support stand 30, and a bearing 33 is arranged on the other support stand 31. ing.

なお制御モータ20の出力軸34はX軸方向を向いてい
る。また支持台30と31の間には、内部が中空のほぼ
三角柱状をなすケース21が配設され、このケース21
の一端壁21aに上記制御モータ20の出力軸34が連
結され、ケース21の他端壁21bに突設された軸部2
1cが前記軸受33に回動自在に挿入されている。
Note that the output shaft 34 of the control motor 20 faces the X-axis direction. Further, a case 21 having a substantially triangular prism shape and having a hollow interior is disposed between the support stands 30 and 31.
The output shaft 34 of the control motor 20 is connected to one end wall 21a, and the shaft portion 2 protrudes from the other end wall 21b of the case 21.
1c is rotatably inserted into the bearing 33.

さらにケース21の中には、第6図に示す如く3つのジ
ャイロモータ22が収納されている。これらジャイロモ
ータ22はケース21の3つの側壁21d〜21fの各
内側面に取付けられており、その回転軸3は制御モータ
20の出力軸34ないし軸部21cに直角でかつ回転軸
3が相互にa −120’の等間隔をなしている。一方
、つ゛−ス21の側壁21d〜21fの外側には3つの
フライホイール23が配設され、これらフライホイール
23の中心は側壁21d〜21fの孔35から突出した
回転軸3に連結されている。なおフライホイール23は
有底円筒状のカバー36で覆われている。
Furthermore, three gyro motors 22 are housed in the case 21 as shown in FIG. These gyro motors 22 are attached to the inner surfaces of the three side walls 21d to 21f of the case 21, and their rotating shafts 3 are perpendicular to the output shaft 34 or the shaft portion 21c of the control motor 20, and the rotating shafts 3 are mutually They are spaced at equal intervals of a-120'. On the other hand, three flywheels 23 are arranged outside the side walls 21d to 21f of the space 21, and the centers of these flywheels 23 are connected to a rotating shaft 3 protruding from a hole 35 in the side walls 21d to 21f. . The flywheel 23 is covered with a cylindrical cover 36 with a bottom.

またジャイロモータ22の回転方向は第7図に示す如く
その回転軸3がZ軸に重なる前後の所定範囲す、d、e
、c内で一旦回転軸3を停止させ次いで逆転するように
なっている。このような回転方向の切換は例えば制御モ
ータ20の出力軸34の角度検出手段とジャイロモータ
22の電気回路とを組合わせることにより簡単に行なえ
る。そして、出力軸34を第7図で時計方向に回動させ
る場合は、範囲す、cでジャイロモータ22にブレーキ
を作用させてその回転を停止し、範囲d。
The rotational direction of the gyro motor 22 is determined within a predetermined range before and after the rotation axis 3 overlaps the Z axis, as shown in FIG.
, c, the rotating shaft 3 is temporarily stopped and then reversed. Such switching of the rotation direction can be easily performed, for example, by combining the angle detection means of the output shaft 34 of the control motor 20 and the electric circuit of the gyro motor 22. When the output shaft 34 is rotated clockwise in FIG. 7, the brake is applied to the gyro motor 22 in ranges 1 and 2 to stop its rotation, and the rotation is stopped in range d.

eでジャイロモータ22を逆方向に始動して定速に達す
るようになっている。なお出力軸34を第7図で反時計
方向に回動させる場合には範囲d。
At e, the gyro motor 22 is started in the opposite direction to reach a constant speed. Note that when the output shaft 34 is rotated counterclockwise in FIG. 7, the range is d.

eでジャイロモータ22にブレーキを作用させ、範囲す
、cでジャイロモータ22を逆始動する。
The brake is applied to the gyro motor 22 at step e, and the gyro motor 22 is started in reverse at ranges s and c.

さらに範囲f1gではジャイロモータ22は一方向に高
速定回転をする。なおまた、ブレーキを作用させる手段
として、例えば発電ブレーキを用いるとエネルギー節約
になる。
Further, in the range f1g, the gyro motor 22 rotates at high speed and constant in one direction. Furthermore, energy can be saved by using, for example, a power generating brake as a means for applying the brake.

次に、上記実施例の作用について説明する。Next, the operation of the above embodiment will be explained.

吊荷の姿勢角制御装置は上述の如く構成されており、第
3図で矢印1方向にH型鋼26を旋回させる場合は次の
ように操作する。すなわち第7図を第3図で矢印H方向
から見た図と仮定し、ジャイロモータ22の回転軸3(
第7図では3a〜3Cで示す)のうち回転軸3aのフラ
イホイールを内端側から見て時計方向に、回転軸3cの
フライホイールを内端側から見て反時計方向にそれぞれ
回転させている場合は、出力軸34を時計方向に回動さ
せる。なお第7図に示す位置では回転軸3bのフライホ
イールはちょうど停止している。このとき制御モータ2
0を作動させて所定角度だけ出力軸34を回動させると
、ジャイロスコープの有する特性により各ジャイロモー
タ22に接続された回転軸3a、3cのフライホイール
23がそれぞれ矢印1方向へ回転しようとするトルク(
プレセツション効果)を発生する。この発生したトルク
が吊治具2を介してH型鋼26に伝わり、これによりH
型n426が所定方向に所定角度だけ旋回する。
The hanging load attitude angle control device is constructed as described above, and when the H-shaped steel 26 is turned in the direction of the arrow 1 in FIG. 3, it is operated as follows. That is, assuming that FIG. 7 is a view seen from the direction of arrow H in FIG.
(shown as 3a to 3C in Fig. 7), the flywheel of the rotating shaft 3a is rotated clockwise when viewed from the inner end, and the flywheel of the rotating shaft 3c is rotated counterclockwise when viewed from the inner end. If so, rotate the output shaft 34 clockwise. Note that at the position shown in FIG. 7, the flywheel of the rotating shaft 3b has just stopped. At this time, control motor 2
0 and rotates the output shaft 34 by a predetermined angle, the flywheels 23 of the rotating shafts 3a and 3c connected to each gyro motor 22 try to rotate in the direction of the arrow 1 due to the characteristics of the gyroscope. torque(
preset effect). This generated torque is transmitted to the H-shaped steel 26 via the hanging jig 2, thereby
The mold n426 rotates by a predetermined angle in a predetermined direction.

また、回転軸3a、、3cまたは出力軸34のどちらか
の回転または回動方向を反対方向にすればH型鋼26は
第1図で矢印J方向に旋回する。これが方位制御である
Furthermore, if the rotation or rotation direction of either the rotating shafts 3a, 3c or the output shaft 34 is reversed, the H-shaped steel 26 will rotate in the direction of arrow J in FIG. This is direction control.

なお、制御モータを一定に回転させたまま傾斜制御を行
う場合には、回転軸3が水平に近つくにつれてフライホ
イールの回転にブレーキをかけて、水平のとき停止させ
、逆始動させる。
In addition, when tilt control is performed while the control motor is constantly rotating, the rotation of the flywheel is braked as the rotating shaft 3 approaches the horizontal position, and when the rotating shaft 3 is horizontal, the flywheel is stopped and reversely started.

このように、フライホイールの回転の停止、逆始動の位
置を代えるだけで、方位制御と傾斜制御とに切換えでき
るのであり、さらには、以下に説明するとおり、これら
を複合した制御も可能となる。すなわち、第8図の如く
、現在向いているOAの方向から、所定の方向OBに吊
荷を向けて停止させ、その姿勢を保持するように制御す
る場合(方位制御+傾斜制御)について説明すると、点
Aと点Bとを結ぶ直線を含む平面内を旋回させ所定の位
置で停止し、旋回中心を通る垂線と点Bとを含む垂直平
面内において、吊り点を中心とする自重によるモーメン
トとバランスするだけのモーメントを加え続けることで
制御する。このように制御する方法を第9図に基づいて
説明する。
In this way, it is possible to switch between azimuth control and inclination control by simply changing the flywheel rotation stop and reverse start positions, and furthermore, as explained below, combined control of these is also possible. . In other words, as shown in Fig. 8, a case will be explained in which the suspended load is directed from the current direction of OA to a predetermined direction OB, stopped, and controlled to maintain that attitude (azimuth control + tilt control). , rotates in a plane that includes a straight line connecting points A and B, stops at a predetermined position, and in a vertical plane that includes a perpendicular line passing through the center of rotation and point B, the moment due to its own weight about the suspension point and It is controlled by continuing to add enough moment to balance. A method of controlling in this manner will be explained based on FIG. 9.

すなわち、吊り点の中心を座標原点とした絶対座標XY
Zを仮想し、その座標軸のX軸と平行に吊荷が安定した
状態で吊られているものとする。
In other words, the absolute coordinates XY with the center of the hanging point as the coordinate origin
Assume that Z is an imaginary coordinate axis, and a suspended load is suspended in a stable state parallel to the X axis of the coordinate axis.

そして、それをZ軸を回転軸として反時計層りに旋回し
て、Z軸からみてY軸と平行ですなわち平面的に一致さ
せ、且つ、Y軸とθの角度をもって停止しているように
制御する場合には、まず、フライホイル23の傾動軸を
X軸とし、その傾動軸とフライホイル23の回転軸との
交点を座標原点とし吊荷に対して垂直方向を2軸とする
座標xy2をさらに仮想する。そして、y軸を含みy軸
とδをなす平面(イ)(当然、xyz座標の原点を含む
。)を仮想し、その平面(イ)に対し、y軸を含む垂直
面°(ロ)を仮想し、さらにその垂直面をフライホイル
23の回転方向を逆転する回転制御面(ロ)の位置とし
、それぞれのフライホイル23の回転方向は回転制御面
(ロ)でフライホイル23の回転方向を代えながら、フ
ライホイル23の傾動ベクトルすなわちy軸が平面(イ
)に沿ってy軸に合致する方向に旋回するように、フラ
イホイル23を傾動させていく。
Then, it is rotated counterclockwise with the Z axis as the rotation axis, so that it is parallel to the Y axis when viewed from the Z axis, that is, it coincides with the Y axis in a plane, and it is stopped at an angle of θ with the Y axis. When controlling, first, the tilt axis of the flywheel 23 is set as the X axis, the intersection of the tilt axis and the rotation axis of the flywheel 23 is the coordinate origin, and the coordinates xy2 are set in the direction perpendicular to the suspended load. further virtualize. Then, imagine a plane (A) that includes the y-axis and forms δ with the y-axis (of course, includes the origin of the xyz coordinates), and draw a perpendicular plane (B) that includes the y-axis to that plane (A). The vertical plane is assumed to be the position of a rotation control surface (b) that reverses the rotation direction of the flywheel 23, and the rotation direction of each flywheel 23 is determined by the rotation control surface (b). At the same time, the flywheel 23 is tilted so that the tilting vector of the flywheel 23, that is, the y-axis rotates along the plane (A) in a direction that coincides with the y-axis.

このとき、第10図かられかるように旋回するにしたが
って、吊荷26の自重によって発生する吊り点を回転中
心としたモーメントMg(吊り荷が元の安定した姿勢に
戻ろうとする方向に働く)が大きくなるため、それに合
わせて回転制御面(ロ)を元の位置からy軸の(−)側
へ傾きαが大きくなるように傾けていくことで、フライ
ホイルの傾倒モーメントのy軸に関するモーメント成分
を大きくする。また、傾きαを太き(しながらフライホ
イルの傾動モーメントNも大きくすることで、モーメン
トMgとバランスさせつつ、吊荷26の旋回角速度が小
さくならないようにする。
At this time, as the hanging load 26 rotates as shown in Fig. 10, a moment Mg about the hanging point generated by the weight of the hanging load 26 (acts in the direction in which the hanging load tries to return to its original stable posture). increases, so by tilting the rotation control surface (b) from its original position toward the (-) side of the y-axis to increase α, the flywheel tilting moment with respect to the y-axis can be reduced. Enlarge the ingredients. Furthermore, by increasing the tilt α (while also increasing the tilting moment N of the flywheel), the turning angular velocity of the suspended load 26 is prevented from becoming small while being balanced with the moment Mg.

そのように制御しなから吊荷26を旋回させて行き、や
がて目的とする制御姿勢に近付いたら、徐々にフライホ
イル23の傾動モーメントNを小さくしつつ、回転制御
面(ロ)の傾きαがさらに大きくなるように傾けて行く
。そして吊荷26が目的とする制御姿勢に至った時点で
、回転制御面(ロ)とy軸とが一致するようにし、且つ
吊荷26が元の安定した姿勢に戻ろうとするモーメント
Mgと同じ大きさの傾動モーメントNでフライホイル2
3を傾動させ続けることによりフライホイル23の傾動
モーメントのy軸に関するモーメント成分とがバランス
し、目的とするi;11ga姿勢を保持することができ
る。
The suspended load 26 is rotated without such control, and when it approaches the desired control attitude, the tilting moment N of the flywheel 23 is gradually reduced, and the inclination α of the rotation control surface (b) is adjusted. Tilt it to become even bigger. Then, when the suspended load 26 reaches the desired control posture, the rotation control surface (b) and the y-axis are made to coincide, and the moment Mg that causes the suspended load 26 to return to its original stable posture is made to match. Flywheel 2 with a tilting moment of size N
By continuing to tilt the flywheel 3, the moment component of the tilting moment of the flywheel 23 with respect to the y-axis is balanced, and the desired i; 11ga attitude can be maintained.

なお、このような複合制御は、本実施例に限らず、ジャ
イロの回転軸が吊治具の長手方向の軸と直交する平面内
に常に位置するものであれば、すべて可能である。
Incidentally, such complex control is not limited to this embodiment, and any control is possible as long as the rotation axis of the gyro is always located within a plane orthogonal to the longitudinal axis of the hanging jig.

(発明の効果) 以上のように本発明にかかる吊荷の姿勢制御装置では、
方位制御は勿論のこと傾斜制御をも行うことができる。
(Effects of the Invention) As described above, in the suspended load attitude control device according to the present invention,
Not only azimuth control but also tilt control can be performed.

すなわち、吊荷を3次元空間内の任意の位置に旋回移動
させるとともにその状態を維持することができる。
That is, the hanging load can be pivoted to any position in three-dimensional space and maintained in that state.

また、本装置では、基本的にはジャイロとそれに配設さ
れた一つの制御モータでもって構成されるため、装置の
小形軽量化を図ることができる。
Furthermore, since this device basically consists of a gyro and one control motor disposed therein, the device can be made smaller and lighter.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明にかかる吊荷の姿勢制御装置の概略構成
を示す図、第2図は作用を説明する図、第3図は本発明
の具体的構成の一例を示す斜視図、第4図は同装置の側
面図、第5図は同装置の縦断面図、第6図は同装置の横
断面図、第7図はジャイロの回転軸と制御モータの出力
軸の回動方向を説明するための説明図、第8図〜第10
図は作用を説明する図、第11図は従来例を示す図であ
る。 1・・・・・・吊治具 3・・・・・・回転軸 9・・・・・・第2係止部 22・・・ジャイロモータ
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a suspended load attitude control device according to the present invention, FIG. 2 is a diagram explaining the operation, FIG. 3 is a perspective view showing an example of a specific configuration of the present invention, and FIG. The figure is a side view of the device, FIG. 5 is a vertical cross-sectional view of the device, FIG. 6 is a cross-sectional view of the device, and FIG. 7 explains the rotating direction of the gyro's rotation axis and the control motor's output shaft. Explanatory diagrams for doing so, Figures 8 to 10
The figure is a diagram explaining the operation, and FIG. 11 is a diagram showing a conventional example. 1... Hanging jig 3... Rotating shaft 9... Second locking part 22... Gyro motor

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 鉛直方向に垂下させた索条の下端に水平な吊治具を介し
て連結した吊荷を、3次元平面内で旋回させる吊荷の姿
勢制御装置において、該吊治具にジャイロの回転軸が該
吊治具の長手方向の軸と直交する平面内に位置するよう
に該ジャイロを配設するとともに、該ジャイロに制御モ
ータを連繋させ該ジャイロを該平面内で傾動可能とした
ことを特徴とする吊荷の姿勢制御装置。
In a hanging load attitude control device that rotates a hanging load connected to the lower end of a vertically hanging cable via a horizontal lifting jig in a three-dimensional plane, the rotation axis of the gyro is connected to the hanging jig. The gyro is arranged so as to be located in a plane perpendicular to the longitudinal axis of the hanging jig, and a control motor is connected to the gyro so that the gyro can be tilted within the plane. A posture control device for suspended loads.
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