JPH0417873B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、物上げ機械によつて吊下された吊
荷が、風その他の影響で振れまわるのを、ジヤイ
ロの作用によつて戻すことにより、吊荷の姿勢を
制御する装置に関する。

〔従来の技術及び問題点〕

最近、建設工事等において、作業環境の向上や
危険作業の排除、作業能率の向上等の目的で種々
の建設機械の自動化が進められているが、その中
で物上げ機械における吊荷の振れまわりを防止す
る手段が解決を要する問題として残されている。

吊荷は通常、クレーンのフツクからワイヤロー
プ等を介して吊持されて移動するため、吊荷の姿
勢を修正する装置を固定すべき場所を設定するこ
とはほとんど不可能であつた。但し、特殊な場合
として、一部ではリジツドアームを持つクレーン
等が作られ使用されているものの、吊能力に対し
て自重が大きすぎるという欠点があつた。

この発明はこのような従来の問題点にかんがみ
てなされたものであつて、物上げ機械のフツクに
吊荷と一体的に吊持した姿勢制御装置によつて、
上記問題点を解決することを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、物上げ機械によつて吊下された吊
荷の振れまわり量を検出する姿勢検出部と、前記
吊荷の姿勢を修正するための修正用ジヤイロスコ
ープと、前記姿勢検出部が検出した振れまわり量
に基づいてこの振れまわり量を解消する方向に前
記修正用ジヤイロスコープの回転軸を傾ける機構
とを備え、全体が吊荷と一体の運動をするように
物上げ機械に吊下される構成の吊荷の姿勢制御装
置としたものである。

前記ジヤイロスコープは、吊荷の振れまわり中
心を狭む両側位置に個別に配置されてもよいし、
また、前記振れまわり中心に配置されるものであ
つてもよい。

〔作用〕

吊荷の姿勢制御装置は物上げ機械によつて吊荷
と一体に吊られるものであり、吊荷に振れまわり
が生じると、この姿勢制御装置も一体に振れまわ
るから、その姿勢検出部が吊荷の振れまわり量を
検出する。そこでこの検出された振れまわり量に
基づいて、修正用ジヤイロスコープの回転軸を傾
ける機構が、前記姿勢検出部が検出した振れ回り
量を解消する方向に前記回転軸を傾ける。する
と、修正用ジヤイロスコープには前記回転軸の傾
きに対抗する修正モーメントが発生し、これによ
り姿勢制御装置が前記振れまわり量を解消する方
向に振れまわつて、これと一体の吊荷の前記振れ
まわりを解消させ、以て吊荷の姿勢を修正する。

ここで、前記修正用ジヤイロスコープを、吊荷
の振れまわり中心を狭む両側位置に個別に配置し
た場合には、両修正用ジヤイロスコープの回転軸
の傾きを、前記振れまわり中心を介して対称とな
るように傾ければよい。このように対称に配置す
ることによつて、修正用ジヤイロスコープを傾動
させるときの反作用モーメントを姿勢制御装置全
体として打ち消すことができる。

また、前記修正用ジヤイロスコープを吊荷の振
れまわり中心に配置した場合にも、前記修正用ジ
ヤイロスコープは外力が加わらない限り同一の角
度を維持したまま回転し、吊荷に振れまわりが発
生した場合にも前記修正用ジヤイロスコープは従
前の角度を維持したまま回転するが、ここで回転
軸を傾ける機構によつて修正用ジヤイロスコープ
の回転軸を傾けることにより、前記回転軸の傾き
に対抗する修正モーメントが発生し、これにより
姿勢制御装置が前記同様に振れまわり量を解消す
る方向に振れまわる。このときの修正用ジヤイロ
スコープは吊荷の振れまわり中心に配置されるも
のであるから、１つのジヤイロスコープでもよい
し、前記振れまわり中心に複数のジヤイロスコー
プを配置してもよい。

さらに、前記修正用ジヤイロスコープを単独で
用いる場合にも、その配置は前記振れまわり中心
でなくても同じ作用を得ることができる。この場
合には、振れまわり中心を介して対称位置に複数
配置した前記の場合よりもジヤイロスコープの質
量や回転数を大きくすればよい。

〔実施例〕

以下、この発明を図面に基づいて説明する。第
１〜６図はこの発明の一実施例を示すものであ
る。

なお、吊荷の姿勢については吊荷の吊下げ方に
よつて吊荷の水平面内における姿勢の振れ（吊荷
の鉛直軸まわの振れ）と鉛直面内における振れ
（吊荷の水平軸まわりの振れ）の二つの場合があ
り、以下そのそれぞれについて説明を行う。

(1) 水平面内における姿勢の制御を行う場合 第１図は要部を切欠した実施例の全体図で、
同図ａはその正面図、同図ｂは同図ａにおける
−断面図である。先ず構成を説明すると、
１は吊荷であつて、短いワイヤーロープ２によ
つて姿勢制御装置４（以下、吊治具という）の
シヤツクル３を介して該吊治具４にこれと一体
的に吊持されている。吊治具４はシヤツクル５
を介してワイヤロープ６により物上げ機械のフ
ツク７に吊下されている。フツク７は通常、鉛
直軸まわりに回動自在の構造となつている。従
つて吊荷１に何らかの外力（風力、フツク７上
部の捩じれ力等）が加わると、吊荷１は吊治具
４及びフツク７と共にその外力の大きさに応じ
た量だけ円滑に回転して振れた姿勢となる。そ
こで、この回転量を検出し、且つ修正するため
に吊治具４の中に姿勢検出用ジヤイロを用いた
姿勢検出部８及び主ジヤイロ１０を用いた姿勢
制御部９が組込まれている。姿勢検出部８は通
常市販されている公知のジヤイロスコープを、
吊治具４の鉛直軸まわりの回動量を検出するよ
うに装着してある。

第２図に姿勢制御部９を一部切欠した斜視図
として示す。１０は十分な重量をもつ主ジヤイ
ロであつて、車１０ａが正確にその重心位置に
おいて回転軸１０ｂに固着されており、回転軸
１０ｂはその両端において回転自在に軸受１１
に支承された構成となつている。１２は軸受１
１に挟持するごとく固定した円板であつて、同
形のものが２個対向しており、一方の円板１２
にはその円周に沿つて環状のラツク１３が取付
けられている。さらにこの円板１２はその中心
軸において軸受１４を介して吊治具４に回動自
在に取付けられている。

１５は主ジヤイロ１０を回転させるためのブ
レーキ付モータであつて、円板１２に取付けら
れている。１６はブレーキ付モータ１５側のス
プロケツト、１７は主ジヤイロの回転軸１０ｂ
に固定されたスプロケツト、１８はモータ１５
の回転を伝えるために両スプロケツトに巻掛け
たチエーンである。１９は吊治具４に取付けら
れたブレーキ付モータであつて、その回転軸に
は前記環状のラツク１３と噛合するピニオン２
０が取付けられている。

以上のような構造の姿勢制御部９が第１図に
示すように吊治具４の両端部内に左右１対とし
て吊治具４の中心軸に２４に関して対称に且つ
重量及びモーメントが平衝するごとく設けられ
ている。

次に作動を説明する（第１，２図参照。） 主ジヤイロ１０はモータ１５により軸２３の
まわりに矢印イ方向から見て時計まわりに一定
速度で回転されている。この状態において第２
図に示した姿勢制御部９全体をモータ１９によ
つてピニオン２０、ラツク１３を介して軸２２
まわりに矢印ロ方向から見て時計まわりにある
角度だけ回動させると、主ジヤイロ１０はジヤ
イロスコープの有する特性によつて軸２１まわ
りに矢印ハ方向から見て反時計まわりに回動し
ようとするトルク（偶力）を発生する。そして
このトルクは軸受１１を介して円板１２に伝わ
り、さらに円板１２からその軸受１４を介して
吊治具４に伝わる。また、このトルクの発生す
る向きは、主ジヤイロ１０の回転方向を上記の
回転方向に対して逆にすれば逆向きとなり、ま
た軸２２まわりの回転を逆にしても逆向きとす
ることができる。さらに、このトルクの大きさ
は、車１０ａの質量及び軸２３まわりの回転速
度及び軸２２まわりの回転角度を適当な値にす
ることにより任意に選ぶことができる。

本実施例においては、上記の構成を有する姿
勢制御部９を２個備えた吊治具（姿勢制御装
置）を示したが、２個とは限らず、所要トルク
に応じた数を装着すればよい。

第３図に前記の各回転軸の回転方向と吊治具
４全体として発生するトルクの向き、すなわち
吊荷と一体の吊治具４の振れに対して修正を与
える方向との関係の例を示す。図は第１図を簡
略にしたもので、１０Ｌ，１０Ｒは何れも同じ
主ジヤイロ１０を有する姿勢制御部９を示すも
ので、吊治具４の一方側をＬ、他方側をＲとし
て表示上、区別したものである。

図において、主ジヤイロ１０Ｌは軸２３Ｌの
まわりに矢印イ方向から見て時計まわりに回転
し、主ジヤイロ１０Ｒは軸２３Ｒまわりに矢印
ニ方向から見て時計まわりに回転していると
き、主ジヤイロ１０Ｌを軸２２Ｌまわりに矢印
ロ方向から見て時計まわりにある角度だけ回動
させ、また同時に主ジヤイロ１０Ｒを軸２２Ｒ
まわりに矢印ホ方向から見て反時計まわりに主
ジヤイロ１０Ｌと同じ角度だけ回動させる。す
なわち、軸２２Ｌまわりの回動と軸２２Ｒまわ
りの回動とを同量かつ逆向きにすることによ
い、主ジヤイロ１０Ｌ，１０Ｒを軸２２Ｌ及び
２２Ｒまわりに回動するときの反作用のモーメ
ントを吊治具４全体として打消し合うようにす
る。そしてこのように回動させられた主ジヤイ
ロ１０Ｌ，１０Ｒは、その角運動量を保存しよ
うとして軸２１Ｌ，２１Ｒのまわりに矢印ハ、
ヘ方向から見て反時計まわりに回動しようとす
るトルクを発生する。このトルクは円板１２の
軸受１４を介して吊治具４に伝わり、吊治具４
は軸２４のまわりに矢印方向から見て反時計ま
わりに回動する。そして主ジヤイロ１０Ｌ，１
０Ｒが角運動量を保存できる限度まで吊治具４
全体が回動すると、トルクの発生はなくなる。

また、吊治具４の軸２４まわりの回動を逆向
きにするには、軸２３Ｌ，２３Ｒのまわりの主
ジヤイロ１０Ｌ，１０Ｒの回転方向を逆にする
か、あるいは軸２２Ｌ，２２Ｒのまわりの回動
方向を逆にすればよい。

(2) 鉛直面内における姿勢の制御を行う場合 第４図にフツク７から吊治具４を介して吊下
された吊荷１に対する鉛直方向回動による姿勢
制御装置の１列を示す。先ず構成を説明する
と、４ａは吊治具４ｂを支持する支持フレーム
で、フツク７に吊持される。吊治具４ｂは吊荷
１をその重心において吊持するよう吊荷１の両
側に装着される。吊治具４ｂの中には第２図に
示した姿勢制御部９が組込まれており、これを
吊荷１の両側において９Ｌ，９Ｒで示す。この
場合も全体の重量とモーメントのバランスが得
られるように軸２５と２６とを含む面に関して
対称になるように姿勢制御部９Ｌ，９Ｒが配置
されている。支持フレーム４ａと吊治具４ｂと
は軸受２７によつて連結されており、軸２８の
まわりに互いに自由に回転できるようになつて
いる。また、吊治具４ｂは通常の取付け手段
（玉掛用ワイヤ、クランプ、ボルト等）によつ
て吊荷１に固定されているものとする。

次に作動を説明する。

第４図において、主ジヤイロ１０Ｌは軸２９Ｌ
のまわりに矢印イ方向から見て時計まわりに回転
し、主ジヤイロ１０Ｒは軸２９のまわりに矢印ロ
方向から見て反時計まわりに回転しているとき、
主ジヤイロ１０Ｌを軸３０Ｌのまわりに矢印ハ方
向から見て時計まわりにある角度だけ回転させ、
同時に主ジヤイロ９Ｒを軸３０Ｒのまわりに矢印
ニ方向から見て反時計まわりに同じ角度だけ回転
させる。すなわち、軸３０Ｌと３０Ｒのまわりの
各回転の向きを互いに逆にすることにより、主ジ
ヤイロ１０Ｌ及び１０Ｒの回転時のそれぞれの反
作用モーメントを吊治具４ｂと一体の支持フレー
ム４ａ全体として打消し合うようにする。そし
て、このように回転させられた主ジヤイロ１０
Ｌ，１０Ｒはそれぞれの角運動量を保存しようと
して、軸２８のまわりに矢印ホ方向から見て時計
まわりに回動しようとするトルクを発生する。こ
のトルクは円板１２の軸受１４（第２図参照）を
介して吊治具４ｂ及び支持フレーム４ａに伝わ
り、その結果、吊荷１は軸２８のまわりに矢印ホ
方向から見て時計まわりに回動しようとする。そ
して主ジヤイロ１０Ｌ，１０Ｒがそれぞれ角運動
量を保存できる位置まで吊治具４ｂが回動すると
トルクの発生はなくなる。

支持フレーム４ａ及びこれと一体の吊治具４ｂ
全体に発生させるトルクの向きを上記と逆向きに
するには、軸２９Ｌ，２９Ｒのまわりの主ジヤイ
ロ１０Ｌ，１０Ｒの回転方向を逆にするか、ある
いは軸３０Ｌ、及び３０Ｒのまわりの回動方向を
逆向きにすればよい。

以上に説明したごとく、水平面内及び鉛直面内
のいずれの場合の姿勢制御においても、吊治具の
中にジヤイロを装着してこれを回転させ、この回
転軸（Ｘ軸）と直交する軸（Ｙ軸）も回転させる
ことにより、この２軸（X.Y軸）に直交する（Ｚ
軸）まわりにトルクが発生し、このトルクを吊治
具を介して吊荷に作動せしめることにより、吊荷
の姿勢を修正することができる。

第５図に他の実施例を示す。

これは前記実施例のように姿勢制御部を吊治具
の内部に収納するのではなく、ユニツト化して箱
又は枠体の中に構成しておき、この箱又は枠体を
フツクに挟持された吊荷に取付けることにより、
吊荷の姿勢制御を行うものである。

第５図において、吊荷３１はワイヤロープ３２
によつてフツク３３に吊下されており、この状態
ではフツク３３は回動自在であるために吊荷３１
はわずかな外力が加わつても軸３４のまわりに回
動して姿勢が不安定となる。そこでユニツト化し
た姿勢制御装置３５を通常の取付け手段（ロー
プ、ワイヤロープ、ボルト等）により吊荷３１に
固定する。そして、姿勢を修正する方向に応じて
姿勢制御装置３５の各部の回転方向を定める。

いま、吊荷３１を軸３４のまわりに矢印方向か
ら見て反時計まわりに回動させる場合について説
明する。

第６図は第５図における姿勢制御装置３５の構
成を簡略化して示したもので、主ジヤイロ１０
Ｌ，１０Ｒはいずれも第２図に示した姿勢制御部
９内に組込まれているものである。また、この姿
勢制御部は図において２個で構成した場合を示し
ているが、前記実施例と同様、２個に限るもので
はない。以下、第６図によつてその作動を説明す
る。

まず、主ジヤイロ１０Ｌを軸３６Ｌのまわりに
矢印イ方向から見て時計まわりに回転させ、同時
に主ジヤイロ１０Ｒを軸３６Ｒのまわりに矢印ロ
方向から見て時計まわりに回転させる。この状態
で主ジヤイロ１０Ｌを軸３７Ｌのまわりに矢印ハ
方向から見て時計まわりに、主ジヤイロ１０Ｒを
軸３７Ｒのまわりに矢印ニ方向から見て反時計ま
わりに同時にある角度だけ回動させると、主ジヤ
イロ１０Ｌ，１０Ｒにはそれぞれ軸３８Ｌ，３８
Ｒのまわりに矢印ホ及びヘ方向から見て反時計ま
わりにトルクが発生する。そして、このトルクは
前記実施例と同様に姿勢制御装置３５の箱又は枠
体を介して吊荷３１に伝わり、これを矢印方向か
ら見て反時計まわりに回動させ、姿勢を修正す
る。

〔発明の効果〕 以上説明したように、この発生によれば、振れ
まわり自在に吊下された吊荷の姿勢を、人手また
は人手に代わる機械設備によることなく自動的に
修正でき、クレーン等による荷の搬送作業の安全
性及び作業能率を大幅に向上できるという効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は吊荷の水平面内における姿勢の制御を
行う一部を切欠した実施例の全体図で、同図ａは
その正面図、同図ｂは同図ａにおける−断面
図、第２図は第１図における部分拡大斜視図、第
３図は第１図に示した実施例の作用説明図、第４
図は吊荷の鉛直面内における姿勢の制御を行う実
施例の全体斜視図、第５図は他の実施例の概要
図、第６図は第５図に示した他の実施例の作用説
明図である。 １，３１……吊荷、８……姿勢検出用ジヤイ
ロ、１０，１０Ｌ，１０Ｒ……主ジヤイロ、１０
ｂ……回転軸。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 物上げ機械によつて吊下された吊荷の振れま
   わり量を検出する姿勢検出部と、前記吊荷の姿勢
   を修正するための修正用ジヤイロスコープと、前
   記姿勢検出部が検出した振れまわり量に基づいて
   この振れ回り量を解消する方向に前記修正用ジヤ
   イロスコープの回転軸を傾ける機構とを備え、全
   体が吊荷と一体の運動をするように物上げ機械に
   吊下される構成としたことを特徴とする吊荷の姿
   勢制御装置。 ２ 物上げ機械によつて吊下された吊荷の振れま
   わり量を検出する姿勢検出部と、吊荷の振れまわ
   り中心を挟む両側位置に個別に配置されて前記吊
   荷の姿勢を修正するための修正用ジヤイロスコー
   プと、前記姿勢検出部が検出した振れまわり量に
   基づいてこの振れ回り量を解消する方向に前記各
   修正用ジヤイロスコープの回転軸を傾ける機構と
   を備え、全体が吊荷と一体の運動をするように物
   上げ機械に吊下される構成としたことを特徴とす
   る吊荷の姿勢制御装置。