JPH09136786A - 吊荷の方位制御装置 - Google Patents

吊荷の方位制御装置

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Publication number
JPH09136786A
JPH09136786A JP29527395A JP29527395A JPH09136786A JP H09136786 A JPH09136786 A JP H09136786A JP 29527395 A JP29527395 A JP 29527395A JP 29527395 A JP29527395 A JP 29527395A JP H09136786 A JPH09136786 A JP H09136786A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
flywheel
hanging
control device
suspended load
load
Prior art date
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Pending
Application number
JP29527395A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshinari Toyama
良成 外山
Kengo Matsuo
研吾 松尾
Shinya Nakajima
審也 中島
Tatsu Tsuchiya
達 土屋
Shiyuuji Rino
周史 李野
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IHI Corp
Original Assignee
IHI Corp
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Publication date
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Publication of JPH09136786A publication Critical patent/JPH09136786A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡易かつコンパクトな装置で容易に吊荷の方
位を制御することができる吊荷の方位制御装置を提供す
る。 【解決手段】 クレーンなどにより水平に吊り下げられ
るとともに、吊荷1を吊り下げる吊りビーム2と、その
吊りビーム2の中央部近傍の上面に垂直かつ回転可能に
設けられた回転軸3と、その回転軸3に固着された大歯
車4と、その大歯車4と同軸に回転軸3に固着されたフ
ライホイル5と、吊りビーム2上に設けられたモータ6
と、そのモータ6により回転され、大歯車4と噛み合う
小歯車7とからなり、上記フライホイル5を回転させる
ことにより、角運動量保存の法則を利用して上記吊りビ
ーム2および吊荷1をフライホイル5の回転と反対方向
に回転させ、上記吊荷1の方位を制御するものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、クレーンなどによ
り吊り下げられる吊荷の方位制御装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】近年の建設分野においては、工場内で部
品をユニット単位で製作し、そのユニットを現場でクレ
ーンなどにより吊り上げて組み付ける手法が採られるよ
うになってきている。したがって、このユニットを円滑
に組み付けるためには、吊荷であるユニットの方位(姿
勢)を制御することが必要になる。この吊荷の方位制御
には、(1)ロープなど利用して人力で行うもの、
(2)ファン、ガスジェットなどによる空気流を利用す
るもの(例えば特開平7−53178)、(3)ジャイ
ロのプレセッション効果を利用したもの(例えば特公平
6−65594、特開平7−53177)などが提案さ
れている。ここでプレセッション効果とは、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
と垂直な方向の偶力がジャイロの回転軸に生じることを
いう。
【0003】図4に、一般的なジャイロのプレセッショ
ン効果を利用した吊荷の方位制御装置の図を示す。図に
示す吊荷の方位制御装置は、図示しないクレーンなどの
先端であるフック17に、ワイヤロープ8により連結さ
れて水平に吊り下げられるとともに、吊荷1を吊り下げ
る吊治具9と、その吊治具9の中央部分にブラケット1
0を介して回転可能に支持されるジャイロスコープ11
と、そのジャイロスコープ11を回転させるモータ12
とからなる。ジャイロスコープ11のフライホイル13
をモータ12で回転駆動させ、さらに、モータ15でジ
ャイロスコープ11を回転させると、ジャイロスコープ
11のプレセッション効果により回転軸14と垂直な方
向に旋回力が働く。この旋回力により吊治具9および吊
荷1が水平面内で旋回する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した吊荷
の方位制御では、(1)人力で行う場合、吊荷が重量物
であり、また高所で作業しなければならない場合もあ
る。(2)空気流を利用する場合、空気流の強さを瞬間
的に変化させることができないため、緩慢で応答性が悪
く、正確な方位制御をすることができず、また突風など
の外乱にも弱い。(3)図3に示すようにジャイロのプ
レセッション効果を利用した場合、ジャイロスコープの
回転軸が鉛直に近づくにつれて旋回力が弱まり、鉛直に
なると旋回力はゼロとなり、さらにジャイロスコープを
回転させると前とは逆向きの旋回力が働いてしまう。し
たがって、吊荷を同じ方向に360°回転させるために
は、高速回転しているフライホイルの回転の向きを瞬時
に反転させたり、ジャイロスコープの回転軸の傾きによ
ってジャイロスコープの回転速度を変化させたりしなけ
ればならず、装置が大型化、複雑化してしまう、などの
問題があった。
【0005】本発明は、上記課題を解決するために創案
されたものである。すなわち、簡易かつコンパクトな装
置で容易に吊荷の方位を制御することができる吊荷の方
位制御装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、吊荷を
吊り下げる吊りビームと、その吊りビームの中央部近傍
の上面に垂直かつ回転可能に設けられた回転軸と、その
回転軸に固着された大歯車と、その大歯車と同軸に回転
軸に固着されたフライホイルと、上記吊りビーム上に設
けられたモータと、そのモータにより回転され、上記大
歯車と噛み合う小歯車と、からなり、上記フライホイル
を回転させることにより上記吊りビームを回転させて、
上記吊荷の方位を制御することを特徴とする吊荷の方位
制御装置が提供される。
【0007】本発明の吊荷の方位制御装置によれば、フ
ライホイルの回転軸を吊りビームに回転可能に連結する
とともに、フライホイルと吊りビームとを歯車機構で連
結しているため、フライホイルを回転させると、いわゆ
る角運動量保存の法則により、吊りビームには反作用が
生じ、フライホイルの回転とは反対方向に回転する。し
たがって、フライホイルを回転させるだけで、容易に吊
荷を同じ方向に360°回転させることができ、フライ
ホイルの回転速度や回転方向を変化させるだけで、容易
に吊荷の方位を制御することができる。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態を図1から図3を参照して説明する。なお、各図にお
いて従来と共通する部分には同じ符号を付して説明す
る。
【0009】図1は本発明の吊荷の方位制御装置を示す
側面図である。図に示す吊荷の方位制御装置は、図示し
ないクレーンなどにより水平に吊り下げられるととも
に、吊荷1を吊り下げる吊りビーム2と、その吊りビー
ム2の中央部近傍の上面に垂直かつ回転可能に設けられ
た回転軸3と、その回転軸3に固着された大歯車4と、
その大歯車4と同軸に回転軸3に固着されたフライホイ
ル5と、吊りビーム2上に設けられたモータ6と、その
モータ6により回転され、大歯車4と噛み合う小歯車7
とからなり、上記フライホイル5を回転させることによ
り、角運動量保存の法則を利用して上記吊りビーム2お
よび吊荷1をフライホイル5の回転と反対方向に回転さ
せ、上記吊荷1の方位(姿勢)を制御するものである。
【0010】上記吊りビーム2の下面にはワイヤロープ
16などを介して吊荷1が連結され、吊りビーム2の上
面の両端にはワイヤロープ8が連結され、そのワイヤロ
ープ8が図示しないクレーンなどのフック17に掛けら
れて吊荷1および吊りビーム2が水平に吊り下げられ
る。また、上記回転軸3と吊りビーム2との間には、ベ
アリング18が装着されている。
【0011】上記フライホイル5は、平円板形状や外縁
を厚くした円板形状であり、その半径や重さなどの形状
については、吊荷1(吊りビーム2を含む)の重さや回
転させたい速度に合わせて任意に変更して使用する。フ
ライホイル5の形状を定める方法については、後で詳述
する。
【0012】図2は本発明の吊荷の方位制御装置の上面
模式図である。本図を利用して本発明の作用を説明す
る。なお、吊荷1および吊りビーム2をフラットバー1
9と仮定し、無風状態で、かつ摩擦が無いものとする。
フライホイル5の慣性モーメントをI1 、角速度をω1
とし、フラットバー19の慣性モーメントをI2 、角速
度をω2 とすると、角運動量保存の法則により、I1 ω
1 +I2 ω2 =0が成立する。したがって、静止してい
たフライホイル5を回転させると、フラットバー19は
上式に従って、それぞれの角運動量の和を0にすべくフ
ライホイル5とは反対方向に回転する。また、回転して
いるフライホイル5を静止させれば、フラットバー19
も静止することになる。つまり、フライホイル5の回転
を制御することが、吊荷1の回転(方位)を制御するこ
とになる。
【0013】ここで、リング形状のフライホイル5の質
量をM1 (Kg)、その半径をr1(m)とし、フラッ
トバー19の質量をM2 (Kg)、その中心から端まで
の長さをr2 (m)とし、フラットバー19をt(秒)
でθ(°)回転させたいときには、以下の計算により求
まる角速度ω1 でフライホイル5を回転させればよい。
なお、フラットバー19の中心からrの距離の微少部分
dr の単位長さ当たりの質量をσとする。 (1)I1 =M11 2 (2)I2 =∫r2 σ dr =(2σr2 )r2 2/3=M
22 2/3 (3)ω2 =θ/t (4)I1 ω1 +I2 ω2 =0より、ω1 =−I2 ω2
/I1 =−θM22 2/3tM11 2となり、フライホ
イル5の角速度を決定することができる。
【0014】例えば、M1 =100Kg、r1 =1m、
2 =2000Kg、r2 =5m、t=15秒、θ=1
80°としてω1 を求めると、ω1 ≒2000(°/
秒)となる。したがって、吊荷1を所望の角速度で回転
することができる。すなわち、吊荷1の方位を制御する
ことができる。
【0015】次に、フライホイル5の形状を定める方法
について説明する。図3に示すように、外縁を厚くした
円板形状のフライホイルを、断面が正方形であるリング
形状のフライホイル5とみなし、そのフライホイル5
が、ある慣性モーメントI1 を満足するように形状を定
めるには以下のようにすればよい。なお、フライホイル
5の単位体積質量をγ、半径をr1 、断面積をS=a
2 、質量をM1 とする。 (1)I1 =M1 1 2 より、所望の慣性モーメントI
1 を満足するように質量M1 および半径r1 を任意に定
める。このとき、質量M1 は半径r1 の2乗に反比例す
る。 (2)M1 =2πr1 2 γより、a2 =M1 /2πr
1 γとなり、フライホイル5の断面の形状を決定するこ
とができる。
【0016】例えば、I1 =100×106 (Kgmm
2 )、γ=7.86×10-6(Kg/mm3 )、M1
100(Kg)、r1 =1000(mm)としてaを求
めると、a≒45(mm)となる。したがって、フライ
ホイル5の形状を所望の慣性モーメントを満足するよう
に任意に決定することができる。
【0017】また、平円板形状のフライホイル5が、あ
る慣性モーメントI1 を満足するように、その形状を定
めるには以下のようにすればよい。なお、フライホイル
5の単位体積質量をγ、半径をr1 、厚さをd、質量を
1 とする。 (1)I1 =M1 1 2 /2より、所望の慣性モーメン
トI1 を満足するように質量M1 および半径r1 を任意
に定める。このとき、質量M1 は半径r1 の2乗に反比
例する。 (2)M1 =πr1 2 dγより、d=M1 /πr1 2 γ
となり、フライホイル5の厚さを決定することができ
る。
【0018】例えば、I1 =100×106 (Kgmm
2 )、γ=7.86×10-6(Kg/mm3 )、M1
200(Kg)、r1 =1000(mm)としてdを求
めると、d≒8.1(mm)となる。したがって、フラ
イホイル5の形状を所望の慣性モーメントを満足するよ
うに任意に決定することができる。
【0019】なお、本発明は上述した実施の形態に限定
されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更でき
ることは勿論である。
【0020】
【発明の効果】上述したように、本発明の吊荷の方位制
御装置によれば、フライホイルの回転軸を吊りビームに
回転可能に連結するとともに、フライホイルと吊りビー
ムとを歯車機構で連結しているため、フライホイルを回
転させるだけで、角運動量保存の法則により、簡易かつ
コンパクトな装置で容易に吊荷を回転させることがで
き、フライホイルの回転速度や回転方向を変化させるだ
けで、容易に吊荷の方位を制御することができる。ま
た、フライホイルの形状も任意に変更することができる
ため、吊荷に対して所望の回転を与えることができる、
などの優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の吊荷の方位制御装置を示す側面図であ
る。
【図2】本発明の吊荷の方位制御装置の上面模式図であ
る。
【図3】フライホイルの形状を示す図である。
【図4】一般的なジャイロのプレセッション効果を利用
した吊荷の方位制御装置の図である。
【符号の説明】
1 吊荷 2 吊りビーム 3 回転軸 4 大歯車 5 フライホイル 6 モータ 7 小歯車 8 ワイヤロープ(クレーン用) 9 吊治具 10 ブラケット 11 ジャイロスコープ 12 フライホイルのモータ 13 ジャイロスコープのフライホイル 14 ジャイロスコープの回転軸 15 ジャイロスコープのモータ 16 ワイヤロープ(吊荷用) 17 フック 18 ベアリング 19 フラットバー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中島 審也 東京都江東区豊洲三丁目1番15号 石川島 播磨重工業株式会社東二テクニカルセンタ ー内 (72)発明者 土屋 達 東京都江東区豊洲三丁目1番15号 石川島 播磨重工業株式会社東二テクニカルセンタ ー内 (72)発明者 李野 周史 東京都江東区豊洲三丁目1番15号 石川島 播磨重工業株式会社東二テクニカルセンタ ー内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 吊荷を吊り下げる吊りビームと、その吊
    りビームの中央部近傍の上面に垂直かつ回転可能に設け
    られた回転軸と、その回転軸に固着された大歯車と、そ
    の大歯車と同軸に回転軸に固着されたフライホイルと、
    上記吊りビーム上に設けられたモータと、そのモータに
    より回転され、上記大歯車と噛み合う小歯車と、からな
    り、上記フライホイルを回転させることにより上記吊り
    ビームを回転させて、上記吊荷の方位を制御することを
    特徴とする吊荷の方位制御装置。
JP29527395A 1995-11-14 1995-11-14 吊荷の方位制御装置 Pending JPH09136786A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP29527395A JPH09136786A (ja) 1995-11-14 1995-11-14 吊荷の方位制御装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP29527395A JPH09136786A (ja) 1995-11-14 1995-11-14 吊荷の方位制御装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH09136786A true JPH09136786A (ja) 1997-05-27

Family

ID=17818468

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP29527395A Pending JPH09136786A (ja) 1995-11-14 1995-11-14 吊荷の方位制御装置

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JP (1) JPH09136786A (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007137649A (ja) * 2005-11-22 2007-06-07 Tobu Jukogyo Co Ltd 荷役機械の旋回制御装置
CN102674133A (zh) * 2012-05-19 2012-09-19 曹先锋 一种重吊梁
KR101312591B1 (ko) * 2011-03-16 2013-09-30 조성식 카톰백용 지게차의 발 삽입구
KR101340870B1 (ko) * 2010-11-26 2013-12-11 박준형 케이블드럼 이송보조장치
EP3541736A4 (en) * 2016-11-21 2020-07-22 Tensa Equipment Pty Ltd DEVICE FOR CONTROLLING THE SUSPENSION OF LOADS

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US11370642B2 (en) 2016-11-21 2022-06-28 Roborigger Pty Ltd Apparatus for controlling orientation of suspended loads
AU2017361137B2 (en) * 2016-11-21 2022-11-24 Roborigger Pty Ltd Apparatus for controlling orientation of suspended loads

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Effective date: 20040614

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