JPS631695A - 吊荷の姿勢制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 物上げ機械等によって吊下された吊荷の姿勢を、ジャイ
ロの作用によって修正する吊荷の姿勢制御装置に関する
。

［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１作業能率の向上環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、クレーンのフッ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
あった。但し、特殊な場合として、−部ではりジッドア
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った。

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
たものであって、物上げ機械のフックに吊荷と一体的に
吊持した姿勢制御装置によって、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、物上げ機械によって吊下された吊荷の姿勢
を吊荷と一体的に吊持された姿勢検出用ジャイロによっ
て検出し、その検出値に対応して前記吊荷と一体的に吊
持された主ジャイロの回転軸を傾けることにより生じる
主ジャイロの偶力を利用して吊荷の修正を行う吊荷の姿
勢制御方法及び該方法の実施に直接使用する装置の発明
として、前記吊荷の姿勢を検出するためのジャイロスコ
ープを備えた姿勢検出部と前記吊荷の姿勢を修正するた
めのジャイロスコープと、前記姿勢検出部が検出した値
に基づいて前記ジャ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吊荷の姿勢制御装置とした
ものである。

〔作用〕 物上げ機械によって吊荷と一体的に吊持された姿勢制御
装置の姿勢検出用ジャイロは、吊荷の振れまわり量をそ
の回転軸の傾きによって検出し、その検出した値、すな
わち回転軸の傾き量を主ジでゼロに伝達する。そしてそ
の傾き量を伝達された主ジャイロは別途手段によって主
ジャイロの回転軸をその傾き量に対応して傾けようとす
ると、それに対抗する偶力を生じる。そして、主ジャイ
ロは吊荷と一体的に吊持されているため、前記偶力によ
ってこの偶力がゼロになるまで吊荷と共にその姿勢を修
正される。

（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って吊
荷の水平面内における姿勢の振れ（吊荷の鉛直軸まわり
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（ａｌはそ
の正面図、同図（ｂ）は同図ｆａｔにおけるＩ−■断面
図である。先ず構成を説明すると、１は吊荷であって、
短いワイヤローブ２によって姿勢制御装置４（以下、吊
治具という）のシャックル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はシャックル５を
介してワイヤローブ６により物上げ機械のフック７に吊
下されている。フック７は通常、鉛直軸まわりに回動自
在の構造となっている。従って吊荷１に何らかの外力（
風力、フッフッ上部の捩じれ力等）が加わると、吊荷Ｉ
は吊治具４及びフック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
の回動量を検出し、且つ修正するために吊治具４の中に
姿勢検出用ジャイロを用いた姿勢検出部８及び主ジャイ
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ャイロスコープを
、吊治具４の鉛直軸まわりの回動量を検出するように装
着しである。

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ャイロであって、車１０
ａ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っている。１２は軸受１
１を挾持するごとく固定した円板であって、同形のもの
が２個対向しており、−方の円板１２にはその円周に沿
って環状のラック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は主ジャイロ１０を回転させるためのブレーキ付モ
ータであって、円板１２に取付けられている。１６はブ
レーキ付モータ１５側のスプロケット、１７は主ジャイ
ロの回転軸１０ｂに固定されたスプロケット、１日はモ
ータ１５の回転を伝えるために両スプロケットに巻掛け
たチェーンである。１９は吊治具４に取付けられたブレ
ーキ付モータであって、その回転軸には前記環状のラン
ク１３と噛合するビニオン２０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
２４に関して対称に且つ重量及びモーメントが平衡する
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）。

主ジャイロ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Ｌ７た姿勢制御部９全
体をモータ１９によってビニオン２０．ラック１３を介
して軸２２まわりに矢印口方向から見て時計まわりにあ
る角度だけ回動させると、主ジャイロ１０はジャイロス
コープの有する特性によって軸２１まわりに矢印凸方向
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、主ジャイロ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′ＪＩＩ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、ＩＯＬ、ＩＯＲは何
れも同じ主ジャイロ１０を有する姿勢制御部９を示すも
ので、吊治具４の一方側をし、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、主ジャイロＩＯＬ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、主ジャイロＩＯ
Ｒは軸２３Ｒまわりに矢印二方向から見て時計まわりに
回転しているとき、主ジャ・ｆ口ＩＱＬを軸２２Ｌまわ
りに矢印口方向から見て時計まわりにある角度だけ回動
させ、また同時に主ジャイロＩＯＲ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ャイロＩＯＬ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
ことにより、主ジャイロ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ャイロＩＯＬ、ＩＯＲは、その
角運動量を保存しようとして軸２ＬＬ、２１Ｒのまわり
に矢印ハ、へ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１
４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
主ジャイロＩＯＬ、ＩＯＲ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のまわりの主ジャイロＩＯＬ、Ｌ
ＯＲの回転方向を逆にするか、あるいは軸２２Ｌ、２２
Ｒ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
フック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、フック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によって連結
されており、軸２８のまわりに互いに自由に回転できる
ようになっている。また、吊治具４ｂは通常の取付は手
段（玉掛用ワイヤ、クランプ、ボルト等）によって吊荷
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、主ジャイロＩＯＬ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、主ジャイロ
ＩＯＲは軸２９Ｒのまわりに矢印口方向から見て反時計
まわりに回転しているとき、主ジャイロＩＯＬを軸３０
Ｌのまわりに矢印／’を方向から見て時計まわりにある
角度だけ回転させ、同時に主ジャイロ９Ｒを軸３０Ｒの
まわりに矢印二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３ＯＲのまわりの
各回転の向きを互に逆にすることにより、主ジャイロＩ
ＯＬ及びＩＯＲ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
主ジャイロＩＯＬ、１０Ｒはそれぞれその角運動量を保
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。そして主シャイ０ＩＯＬ、ＩＯＲ
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−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２
９Ｌ、２９Ｒのまわりの主ジャイロ１０Ｌ、１０Ｒの回
転方向を逆にするか、あるいは軸３０Ｌ１及び３０Ｒの
まわりの回転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、吊治具の中にジャイロを
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、ユニッ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ックに挟持された吊
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によって
フック３３に吊下されており、この状態ではフック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
っても軸３４のまわりに回動して姿勢が不安定となる。

そこでユニット化した姿勢制御装置３５を通常の取付は
手段（ロープ。

ワイヤローブ、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、主ジャイロＩＯＬ、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２ｇ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図によってその作動
を説明する。

まず、主ジャイロ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、同時に主ジャイロ１
　’ＯＲを軸３６Ｒのまわりに矢印口方向から見て時計
まわりに回転させる。この状態で主ジャイロＩＯＬを軸
３７Ｌのまわりに矢印凸方向から見て時計まわりに、主
ジャイロＬＯＲを軸３７Ｒのまわりに矢印二方旬から見
て反時計まわりに同時にある角度だけ回動させると、主
ジャイロ１０Ｌ、ＩＯＲにはそれぞれ軸３８Ｌ、３８Ｒ
のまわりに矢印ホ及びへ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、この発明によれば、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（ａｌはその正面図
、同図（ｂｌは同図（ａ）におけるＩ−Ｉ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
ジャイロ、１０、ＩＯＬ、ＩＯＲ・・・・・・主ジャイ
ロ、１０ｂ・・・・・・回転軸 第２図 Ｆ、−１％ ２； 手続補正書（自発） 昭和６２年　６月２９日 特許庁長官　黒　１）明　雄　殿 ２、発明の名称 吊荷の姿勢制御方法及びその装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 名称　　大成建設株式会社 ４、代理人　　　■１００　　電話　０３−２８４−１
８７６住所　東京都千代田区丸の内−丁目４番２号東銀
ビルヂング　６階　６２８区 ５、補正の対象 明細書の特許請求の範囲及び発明の詳細な説明の各欄 ６、補正の内容 （１）　　明細書の特許請求の範囲を別紙のように補正
する。 （２）明細書第３頁第３行目から第４行目の「姿勢検出
用ジャイロ」を「姿勢検出器」と補正する。 （３）明細書第３頁第７行目の「吊荷の修正」、を「吊
荷の姿勢修正」と補正する。 （４）明細書第３頁第９行目から１０行目の「ためのジ
ャイロスコープを備えた」を削除する。 （５）　　明細書第３頁第１８行目の「姿勢検出用ジャ
イロ」を「姿勢検出器」と補正する。 （６）明細書第３頁第１９行目の「その回転軸の傾きに
よって」を削除する。 以上 特許請求の範囲 （１）物上げ機械によって吊下された吊荷の姿勢を、該
吊荷と一体的に吊持された姿勢検出器によって検出し、
その検出値に対応して前記吊荷と一体的に吊持された主
ジャイロの回転軸を傾けることにより生じる主ジャイロ
の偶力を利用して前記吊荷の姿勢修正を行う吊荷の姿勢
修正方決。 （２）物上げ機械によって吊下された吊荷の姿勢を挟置
１ゑ灸算検量皿と、前記吊荷の姿勢を修正するためのジ
ャイロスコープと前記姿勢検出部が検出した値に基づい
て前記ジャ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吊荷の姿勢制御装置。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）物上げ機械によって吊下された吊荷の姿勢を、該
   吊荷と一体的に吊持された姿勢検出用ジャイロによって
   検出し、その検出値に対応して前記吊荷と一体的に吊持
   された主ジャイロの回転軸を傾けることにより生じる主
   ジャイロの偶力を利用して前記吊荷の姿勢修正を行う吊
   荷の姿勢制御方法。
2. （２）物上げ機械によって吊下された吊荷の姿勢を検出
   するためのジャイロスコープを備えた姿勢検出部と、前
   記吊荷の姿勢を修正するためのジャイロスコープと前記
   姿勢検出部が検出した値に基づいて前記ジャイロスコー
   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吊
   荷の姿勢制御装置。