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JP2688332B2 - Attitude control method and device for suspended loads - Google Patents

Attitude control method and device for suspended loads

Info

Publication number
JP2688332B2
JP2688332B2 JP6293339A JP29333994A JP2688332B2 JP 2688332 B2 JP2688332 B2 JP 2688332B2 JP 6293339 A JP6293339 A JP 6293339A JP 29333994 A JP29333994 A JP 29333994A JP 2688332 B2 JP2688332 B2 JP 2688332B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
suspended load
posture
flywheel
suspended
load
Prior art date
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Expired - Fee Related
Application number
JP6293339A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH07252087A (en
Inventor
正宏 西村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taisei Corp
Original Assignee
Taisei Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Taisei Corp filed Critical Taisei Corp
Priority to JP6293339A priority Critical patent/JP2688332B2/en
Publication of JPH07252087A publication Critical patent/JPH07252087A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2688332B2 publication Critical patent/JP2688332B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Load-Engaging Elements For Cranes (AREA)
  • Control And Safety Of Cranes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】この発明は、物上げ機械等によっ
て吊下された吊荷等(吊荷とその直上に位置する吊治具
をいう。)の姿勢(水平,垂直方向の角度)を、ジャイ
ロのプレセッション作用によって発生する偶力を用いて
変化するように制御する吊荷等の姿勢制御方法及びその
装置に関する。 【0002】 【従来の技術】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等の振れまわりを防止する手段や吊
荷等の姿勢を希望の姿勢に制御する手段が解決を要する
問題として残されている。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】吊荷等は通常、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、吊荷等の姿勢を制御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、一部ではリ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。 【0004】この発明は前記従来の問題点に着目してな
されたものであって、他の構造物等に反力を支持させる
ことなく、ジャイロの角運動量を利用して吊荷等の姿勢
単純かつ簡便な手法で自動的に制御することを目的と
している。 【0005】 【課題を解決するための手段】この発明にかかる吊荷等
の姿勢制御方法は、物上げ機械によって吊下された吊荷
等の姿勢を、該吊荷と一体的に吊持された吊治具上に配
設され大地に対する吊荷等の方位を直接的に検出する姿
勢検出器(一般的に知られている絶対方位を検出するジ
ャイロコンパス、あるいは基準方位からのずれ量を検出
するレートジャイロ等)によって検出し、その検出値
と、希望する吊荷等の姿勢を設定する設定値との差値に
対応して、前記吊荷等と1次の自由度をもって一体的に
保持され常時一定速度で回転している1個のフライホイ
ールを備えたジャイロの該フライホイールの回転軸を傾
け、該ジャイロに生じる偶力を前記吊治具を介して吊荷
に伝達し、前記吊荷等の姿勢を希望する姿勢に制御する
ことを特徴としている。尚、 ここで言う「1次の自由
度」とはフライホイールの回転軸と直交する軸まわりの
回転自由度をいう。 【0006】また、前記方法の発明の実施に直接使用す
る吊荷等の姿勢制御装置は、物上げ機械によって吊下さ
れた吊荷等と一体の動きをする治具に1次の自由度をも
って回転自在に支持されて吊荷等の姿勢をジャイロのプ
レセッション作用に基づく偶力を吊治具に直接伝え、そ
の力をさらに吊荷に伝えることにより制御する1個のフ
ライホイールを備えたジャイロと、フライホイールを回
転させるフライホイールの回転用モータと、フライホイ
ールを傾動させる傾動用モータと、前記吊荷等の大地に
対する姿勢を検出してその姿勢に対応する信号を出力す
る姿勢検出器と、吊荷等の希望姿勢を設定してこれに対
応する信号を出力する姿勢設定器と、前記姿勢検出器及
び前記姿勢設定器の各出力信号に基づいて前記フライホ
イール回転用モータの回転は常時一定速度に保持し、前
記傾動用モータの回転はフライホイールの回転軸に吊荷
等の希望姿勢に対応した傾き角度を与えるように制御す
る制御装置とを備えたことを特徴としている。 【0007】 【作用】姿勢検出器が吊荷等の姿勢を検出してその姿勢
に対応する信号を出力し、姿勢設定器が予め設定された
吊荷等の希望の姿勢に対応する信号を出力し、制御装置
では、前記両信号に基づいてフライホイール回転用モー
タと傾動用モータとを作動させて、フライホイール回転
用モータは常時一定速度でフライホイールを回転させ、
また傾動用モータはフライホイールの回転軸を吊荷等の
希望姿勢に対応する角度に傾動させる。かかるフライホ
イールの回転と傾動とによってジャイロには前記傾動に
対抗する偶力が発生する。このためジャイロが支持され
治具と吊荷とは一体の動きをなすことから、この偶
力がゼロになるまで吊荷等はジャイロのプレセッション
作用に基づく偶力によりその姿勢を変更される。吊荷等
の姿勢が変更される方向は、ジャイロが複数ある場合に
はそのフライホイールの回転軸の回転方向と傾動方向と
ジャイロの相対位置によって決定され、またジャイロが
単数、つまり1つのフライホイールと1つのフライホイ
ール回転用モータと1つの傾動用モータの場合にはその
回転軸の回転方向と傾動方向とによって決定される。 【0008】 【実施例】以下、この発明を図面に基づいて説明する。
図1〜図7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制御(吊荷の鉛直軸まわり
の制御)と、鉛直面内における制御(吊荷の水平軸まわ
りの制御)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。 『水平面内における姿勢の制御を行う場合』 図1は要部を切欠した実施例の一例の全体図で、ジャイ
(下記の構成部品9〜20からなる)が2セット含ま
れた装置のものである。同図(a)はその正面図、同図
(b)は同図(a)におけるI−I断面図である。1セット
のジャイロは、それぞれ1個のフライホイール10を備
えている。先ず構成を説明すると、1は吊荷であって、
短いワイヤロープ2によってシャックル3を介して吊治
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プ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。吊治具4には、吊荷
1の大地に対する方位を検出するための姿勢検出用ジャ
イロを用いた姿勢検出器8と、吊荷1の希望姿勢を設定
する設定器8a(図3(a) 参照)と、姿勢検出器8と設
定器8aとの信号に基づき後述のフライホイール回転
モータ15と傾動用モータ19との回転を制御する制御
装置45と、フライホイール10を主要な構成要素とす
る姿勢制御部9とが構成される。姿勢検出器8には公知
のジャイロスコープ又はジャイロコンパスを用いて、吊
治具4の鉛直軸まわりの大地に対する方位を検出するよ
うにしているが、吊治具4の方位を検出できる器具であ
れば他の器具を使用することも可能である。 【0009】図2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フライホイール
あってはずみ0a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
る。12は、軸受11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、一方の円板
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。つまり、フライホイール10はそれ自身の回転軸1
0bを除けば前記軸受14に関する1次の自由度のみを
もって吊治具4と連結されている。 【0010】15はフライホイール10を回転させるた
めのフライホイール回転用モータであって、円板12に
取付けられている。16はフライホイール回転用モータ
15側のスプロケット、17はフライホイールの回転軸
10bに固定されたスプロケット、18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に取付けられた傾動用モータで
あって、その回転軸には前記環状のラック13と噛合す
るピニオン20が取付けられている。 【0011】以上のような構造の姿勢制御部9が図1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。なお、前記制御装置
45の一例が図3(a) に示される。即ち、この制御装置
45は、姿勢検出器8及び設定器8aからの信号を比較
する比較器45aと、比較器45aの比較結果に基づい
て姿勢検出器8の検出値と姿勢設定器8aの設定値とが
一致するように前記両モータ15,19の各回転の是非
及び回転方向を判断する判断回路45bと、判断回路4
5bの判断結果に基づいて両モータ15,19に指令信
号を出力する出力回路45cとからなり、出力回路45
cからの出力信号に基づいて両モータ15,19が回転
して、後述の作動をなす。以上の制御装置45をマイク
ロコンピュータで構成した場合の制御手順は、例えば図
3(b)に示すようになる。ここで、ステップが比較器
45aに対応し、ステップ,が判断回路45bに対
応している。 【0012】前記設定器8aに、吊荷の希望する姿勢を
設定する手段としては、設定器8aの操作ダイヤル等を
予め手で直接操作する手段や、荷役作業中に有線又は無
線等で信号を設定器8aに送出して遠隔操作する手段が
ある。次に前記9〜10の構成部品からなるジャイロの
作動を説明する。図1,図2において、フライホイール
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を保持するように回転され
ている。この状態において図2に示した姿勢制御部9全
体をモータ19を正転することによってピニオン20,
ラック13を介して軸22まわりに矢印ロ方向から見て
時計まわりに吊荷1の希望姿勢に対応する角度だけ傾動
させると、ジャイロはジャイロスコープの有するプレセ
ッション特性によって軸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、
フライホイール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、はずみ車10aの質量及び軸23まわ
りの回転速度及び軸22まわりの傾き角度を適当な値に
することにより任意に選ぶことができる。 【0013】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。図4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の制御を与える方向(回転させたい向き)
に対する各フライホイール10及びその軸を傾ける向き
との関係を示す。図4は図1を簡略にしたもので、10
L,10Rは何れも同じフライホイール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。 【0014】図4において、フライホイール10Lは軸
23Lのまわりに矢印イ方向から見て時計まわりに一定
速度で回転し、ジャイロ10Rは軸23Rまわりに矢印
ニ方向から見て時計まわりに一定速度で回転していると
き、フライホイール10Lを軸22Lまわりに矢印ロ方
向から見て時計まわりに吊荷の希望姿勢に対応する角度
だけ傾動させ、また同時にフライホイール10Rを軸2
2Rまわりに矢印ホ方向から見て反時計まわりに10L
と同じ角度だけ傾動させる。すなわち、軸22Lまわり
傾動と軸22Rまわりの傾動とを同量かつ逆向きにす
ることにより、フライホイール10L,10Rを軸22
L及び22Rまわりに傾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
このように傾動させられたフライホイール10L,10
Rは、その角運動量を保存しようとして軸21L,21
R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1
2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、傾動用モータ19によって、フライホイー
10の回転軸を傾動することをやめると、吊治具4に
発生していたトルクの発生はなくなり、吊治具4及び吊
荷の回動が止まり、希望する方向に吊荷を向けることが
できる。 【0015】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のまわりフライホイ
ール10L,10Rの回転方向を逆にするか、あるいは
軸22L,22Rのまわりの傾動方向を逆にすればよ
い。 『鉛直面内における姿勢の制御を行う場合』 図5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例を示
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の中には図2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
常の取付け手段(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。 【0016】次に作動を説明する。図5において、フラ
イホイール10Lは軸29L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し、フライホイール
0Rは軸29Rのまわりに矢印ロ方向から見て反時計ま
わりに一定速度で回転しているとき、フライホイール
0Lを軸30Lのまわりに矢印ハ方向から見て時計まわ
りに吊荷1の希望姿勢に対応する角度だけ傾動させ、同
時にフライホイール10R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傾動させる。
すなわち、軸30Lと30Rのまわりの各傾動の向きを
互に逆にすることにより、フライホイール10L及び1
0Rの傾動時のそれぞれの反作用モーメントを吊治具4
b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フライホイ
ール10L,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(図2参照)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、傾動用モータ19によってフライ
ホイールの回転軸を傾動することを止めると、吊治具4
bに発生していたトルクの発生はなくなり、吊治具4b
及び吊荷の回動が止まり、希望する方向に吊荷を向ける
ことができる。 【0017】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のまわりのフライホイール
0L,10Rの回転方向を逆にするか、あるいは軸30
L、及び30Rのまわりの傾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、吊治具の中にフライ
ホイール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)を傾動させることにより、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、吊荷の姿勢を変更することができる。 【0018】図6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等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挾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。図6
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は軸3
4のまわりに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、姿勢を変更する方向
に応じて姿勢制御装置35の各部の回転方向を定める。 【0019】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。図7は図6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、フライホイール10L,10R
はいずれも図2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。 【0020】以下、図7によってその作動を説明する。
まず、フライホイール10Lを軸36L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せ、同時
フライホイール10Rを軸36Rのまわりに矢印ロ方
向から見て時計まわりに一定速度で回転させる。この状
態でフライホイール10Lを軸37Lのまわりに矢印ハ
方向から見て時計まわりに、フライホイール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
時に吊荷の希望姿勢に対応する角度だけ傾動させると
フライホイール10L,10Rにはそれぞれ軸38L,
38R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、姿勢を変更する。なお、図7の姿勢制御装置
35を物上げ機械のフック33に取付けて前記実施例と
同様にトルクをフック33に発生させ、このトルクをワ
イヤロープ32を介して吊荷31に作動せしめて吊荷3
1の姿勢を制御することもできる。 【0021】 【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等の姿勢を、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な操
作で簡便に制御することができ、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。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a suspended load suspended by a lifting machine or the like (a suspended load and a suspending jig located directly above it). BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a posture control method for a suspended load and the like, and a device for controlling the posture (horizontal and vertical angles) to change using couples generated by the precession action of a gyro. Recently, in construction work, various construction machines have been automated for the purpose of improving the work environment, eliminating dangerous work, and improving work efficiency. A means for preventing whirling of a suspended load and the like in a lifting machine and a means for controlling the posture of the suspended load to a desired posture remain as problems to be solved. [0003] Since a suspended load or the like normally moves by being suspended from a hook of a crane via a wire rope or the like, a place where a device for controlling the posture of the suspended load or the like should be fixed. Was almost impossible to set. However, as a special case, although a crane or the like having a rigid arm is made and used in some cases, it has a drawback that its own weight is too large for its lifting capacity. The present invention has been made by paying attention to the above-mentioned problems of the prior art, and utilizes the angular momentum of the gyro to maintain the posture of a suspended load or the like without supporting the reaction force on other structures or the like. The purpose is to control automatically by a simple and convenient method . A posture control method for a suspended load or the like according to the present invention is such that the posture of the suspended load or the like suspended by a lifting machine is suspended integrally with the suspended load. A posture detector that is installed on a hanging jig and directly detects the direction of the suspended load with respect to the ground (generally known absolute azimuth gyro compass, or detects the amount of deviation from the reference direction) Corresponding to the difference between the detected value and the set value for setting the desired posture of the suspended load, etc., and hold it integrally with the suspended load etc. with a primary degree of freedom. One flywheel that is constantly rotated at a constant speed
Inclining the rotary shaft of the flywheel of the gyro equipped with a gyro, transmitting the couple force generated in the gyro to the suspended load through the suspension jig, and controlling the posture of the suspended load or the like to a desired posture. Is characterized by. In addition, "primary freedom"
"Degree" is about the axis orthogonal to the axis of rotation of the flywheel
Rotational freedom. Further, the attitude control device for a suspended load or the like used directly for carrying out the invention of the above method has a primary degree of freedom for a jig that moves integrally with a suspended load or the like suspended by a lifting machine. is rotatably supported directly transmitted to couple based attitude such as the suspended load to precession effect of the gyro to Tutsi instrument, one full controlled by telling its power further suspended load
A gyro equipped with a flywheel , a flywheel rotation motor for rotating the flywheel, and a flywheel.
A tilt motor for tilting Lumpur, a posture detector for outputting a signal corresponding to the position to detect the posture against the ground, such as the suspended load, corresponding to the set the desired orientation, such as the suspended load A posture setting device that outputs a signal, and the flywheel based on each output signal of the posture detector and the posture setting device.
The rotation of the wheel rotation motor is always kept at a constant speed.
The rotation of the tilting motor is suspended on the rotary shaft of the flywheel.
And a control device for controlling so as to give a tilt angle corresponding to a desired posture such as . The posture detector detects a posture of a suspended load or the like and outputs a signal corresponding to the posture, and the posture setting device outputs a signal corresponding to a preset desired posture of the suspended load or the like. Then, in the control device, the flywheel rotating motor and the tilting motor are operated based on the both signals, and the flywheel rotating motor always rotates the flywheel at a constant speed ,
The tilting motor of the suspended load, such as a rotary shaft of the flywheel
Tilt to the angle corresponding to the desired posture . Such fly ho
Due to the rotation and tilting of the ear, a couple force against the tilting is generated in the gyro. Therefore since the forming movement integral with hanging jig and the suspended load that the gyro is supported, such as the suspended load until this couple is zero it is changed its posture by couple based on precession effect of the gyro It Direction posture of such a suspended load is changed, the gyro is in some cases more is determined by the relative position in the rotational direction and the tilt direction and the gyro rotation axis of the flywheel, also gyro singular, i.e. one of the flywheel And one fly hoi
In the case of the roll rotation motor and one tilting motor, it is determined by the rotation direction and tilting direction of the rotation shaft. The present invention will be described below with reference to the drawings.
1 to 7 show an embodiment of the present invention. Regarding the posture of the suspended load, etc. , depending on how the suspended load is hung, control of the posture of the suspended load in the horizontal plane (control around the vertical axis of the suspended load) and control in the vertical plane (around the horizontal axis of the suspended load) Control) and each of them will be described below. [Case of Controlling Posture in Horizontal Plane] FIG. 1 is an overall view of an example of an embodiment in which a main part is cut away, and includes two sets of gyros (consisting of the following components 9 to 20). Device. The same figure (a) is the front view and the same figure.
FIG. 6B is a sectional view taken along line I-I in FIG. 1 set
Each gyro is equipped with one flywheel 10
I have. First, the structure will be described.
A short wire rope 2 is suspended by a suspension jig 4 via a shackle 3 integrally with the suspension jig 4. The hanging jig 4 is hung by a wire rope 6 via a shackle 5 on a hook 7 of a lifting machine. The hook 7 usually has a structure that is rotatable about a vertical axis. The hanging jig 4 includes a posture detector 8 using a posture detecting gyroscope for detecting the direction of the suspended load 1 with respect to the ground, and a setting device 8a for setting a desired posture of the suspended load 1 (Fig. 3 (a)). And a controller 45 for controlling the rotation of a flywheel rotating motor 15 and a tilting motor 19 described later based on signals from the attitude detector 8 and the setting device 8a, and the flywheel 10 as main constituent elements. The attitude control unit 9 is configured. A known gyroscope or gyro compass is used as the attitude detector 8 to detect the orientation of the hanging jig 4 with respect to the ground around the vertical axis, but any device that can detect the orientation of the hanging jig 4 may be used. However, other instruments can be used. FIG. 2 is a perspective view in which the attitude control unit 9 is partially cut away. 10 is secured to the rotary shaft 10b and a flywheel with sufficient weight momentum wheel 1 0a in exactly the center of gravity position, the rotary shaft 10b is a is supported on rotatable bearing 11 configured at its opposite ends made by Ru had <br/>. 1 2 is a fixed disc as to clamping the bearing 11, that the same shape has two opposed, on one of the disc 12 an annular rack 13 is attached along its circumference There is. Further, the disc 12 is rotatably attached to the hanging jig 4 via a bearing 14 at its center axis. That is, the flywheel 10 has its own axis of rotation 1.
With the exception of 0b, the bearing 14 is connected to the hanging jig 4 only with the primary degree of freedom. Reference numeral 15 denotes a flywheel rotating motor for rotating the flywheel 10, which is attached to the disc 12. Reference numeral 16 is a sprocket on the flywheel rotating motor 15 side, 17 is a sprocket fixed to the rotary shaft 10b of the flywheel , and 18 is a chain wound around both sprockets to transmit the rotation of the motor 15. A tilting motor 19 is attached to the hanging jig 4, and a pinion 20 that meshes with the annular rack 13 is attached to the rotation shaft of the tilting motor 19. As shown in FIG. 1, the attitude control unit 9 having the above-described structure forms a pair of right and left in both ends of the hanging jig 4 symmetrically with respect to the central axis 24 of the hanging jig 4, and the weight and moment are balanced. It is provided as follows. An example of the control device 45 is shown in FIG. That is, the controller 45, setting of the comparators 45a and the detected value and the orientation setter 8a of the posture detector 8 on the basis of a comparison result of the comparator 45a for comparing the signals from the attitude detector 8 and setter 8a A determination circuit 45b for determining whether each rotation of the both motors 15 and 19 and the rotation direction are made so that the values coincide with each other, and a determination circuit 4
The output circuit 45c outputs a command signal to both the motors 15 and 19 based on the determination result of 5b.
Both motors 15 and 19 rotate based on the output signal from c to perform the operation described later. A control procedure when the control device 45 described above is configured by a microcomputer is as shown in FIG. 3B, for example. Here, the step corresponds to the comparator 45a, and the step corresponds to the judgment circuit 45b. As means for setting a desired posture of the suspended load on the setting device 8a, a device for directly operating the operation dial or the like of the setting device 8a in advance or a signal by wire or wireless during the cargo handling work. There is a means for sending the data to the setting device 8a and performing remote control. It will now be described <br/> operation of gyro consisting components of the 9-10. 1 and 2, the flywheel 10 is rotated by a motor 15 around the shaft 23 so as to maintain a constant speed in the clockwise direction when viewed from the direction of arrow a. In this state, the entire posture control section 9 shown in FIG.
When through the rack 13 as viewed about the shaft 22 in the arrow B direction to tilt by an angle corresponding to the desired position of the suspended load 1 clockwise, Purese gyro is included in the gyroscope
A torque (couple force) is generated around the shaft 21 to rotate counterclockwise when viewed from the direction of arrow C. Then, this torque is transmitted through the bearing 11 to the disk 12
And further from the disk 12 to the hanging jig 4 via the bearing 14. The direction in which this torque is generated is
If the rotation direction of the flywheel 10 is reversed with respect to the above rotation direction, the flywheel 10 will be in the opposite direction, and the rotation around the shaft 22 may be reversed. Furthermore, the magnitude of the torque can be arbitrarily selected by the tilt angle of about rotational speed and the shaft 22 around the mass and the axis 23 of the momentum wheel 10a to an appropriate value. In the present embodiment, the hanging jig (attitude control device) provided with the two attitude control units 9 having the above-described configuration is shown, but the number is not limited to two, and the number corresponding to the required torque may be used. Just put it on. FIG. 4 shows the directions of rotation of the respective rotary shafts and the direction of the torque generated by the suspension jig 4 as a whole, that is, the direction in which the suspension jig 4 integrated with the suspended load is controlled (direction to be rotated).
The relationship between each flywheel 10 and the direction of tilting its axis is shown. FIG. 4 is a simplified version of FIG.
L and 10R each indicate the attitude control unit 9 having the same flywheel 10, and one side of the hanging jig 4 is indicated as L and the other side is indicated as R for distinction on the display. In FIG. 4, the flywheel 10L is fixed around the shaft 23L in a clockwise direction when viewed in the direction of arrow a.
Rotates at a speed, gyro 10R when rotating at a constant speed look around the shaft 23R in the arrow D direction clockwise, the suspended load clockwise looking at the flywheel 10L about the axis 22L in the arrow B direction Tilt by the angle corresponding to the desired posture, and at the same time, flywheel 10R to axis 2.
As viewed from the arrow E direction around 2R 1 0L counterclockwise
Tilt the same angle as. That is, by the tilting about the tilting and axial 22R around the axis 22L in the same amount and opposite, axial flywheel 10L, the 10R 22
The reaction moments when tilting around L and 22R cancel each other out as a whole of the hanging jig 4. And the flywheels 10L and 10 tilted in this way
R tries to save its angular momentum by the axes 21L, 21
A torque is generated around R so as to rotate counterclockwise when viewed from the directions of arrows c and f. This torque is disk 1
It is transmitted to the hanging jig 4 through the two bearings 14, and the hanging jig 4 rotates around the shaft 24 in the counterclockwise direction as seen from the arrow direction. Then, by the tilting motor 19, the flywheel is
When the tilting of the rotary shaft of the tool 10 is stopped, the torque generated in the hanging jig 4 disappears, the rotation of the hanging jig 4 and the hanging load stops, and the hanging load is directed in the desired direction. You can Further, in order to reverse the rotation of the hanging jig 4 around the shaft 24, the fly hoist around the shafts 23L and 23R can be used.
Lumpur 1 0L, 10R direction of rotation or in the opposite, or axis 22L, may be a tilt direction around the 22R reversed. “When controlling the posture in the vertical plane” In FIG. 5, the suspended load 1 suspended from the hook 7 through the suspension jig 4
An example of a posture control device by vertical rotation with respect to is shown. First, the structure will be described. 4a is a support frame for supporting the hanging jig 4b, which is hung from the hook 7. Hanging jig 4b
Are mounted on both sides of the suspended load 1 so as to suspend the suspended load 1 at its center of gravity. The attitude control unit 9 shown in FIG. 2 is incorporated in the hanging jig 4b, and this is indicated by 9L and 9R on both sides of the hanging load 1. Also in this case, the attitude control units 9L and 9R are arranged so as to be symmetrical with respect to the plane including the axes 25 and 26 so as to obtain the balance between the overall weight and moment. The support frame 4a and the hanging jig 4b are bearings 27
Connected by means of which they are free to rotate about axis 28 relative to each other. Also, the hanging jig 4b is an ordinary attachment means (a sling wire, a clamp, a bolt, etc.).
It is assumed to be fixed to the suspended load 1 by. Next, the operation will be described. In FIG. 5, Hula
The a-wheel 10L rotates around the axis 29L at a constant speed in the clockwise direction when viewed from the direction of the arrow a, and the fly-wheel 1
The 0R is the flywheel 1 when rotating around the axis 29R counterclockwise at a constant speed when viewed from the direction of arrow B.
The 0L is tilted clockwise around the shaft 30L as viewed from the direction of arrow C by an angle corresponding to the desired posture of the suspended load 1, and at the same time the flywheel 10R is rotated counterclockwise around the shaft 30R when viewed from the direction of arrow D. Tilt by the same angle.
That is, the flywheels 10L and 1L are rotated by reversing the tilting directions of the axes 30L and 30R.
Each reaction moment when tilting 0R
The supporting frame 4a integrated with b is canceled as a whole. And the fly hoi rotated in this way
In order to preserve the angular momentum of each of the rollers 10L and 10R, a torque is generated around the shaft 28, which tends to rotate clockwise when viewed in the direction of arrow E. This torque is applied to the hanging jig 4b through the bearing 14 (see FIG. 2) of the disk 12.
And to the support frame 4a, and as a result, the suspended load 1 tends to rotate clockwise around the shaft 28 when viewed from the direction of arrow E. Then, fly by the tilting motor 19.
If you stop tilting the rotation axis of the wheel ,
The torque generated in b is no longer generated, and the hanging jig 4b
Moreover, the rotation of the suspended load is stopped, and the suspended load can be directed in a desired direction. In order to reverse the direction of the torque generated in the entire support frame 4a and the suspension jig 4b integrated with the support frame 4a, the flywheel 1 around the shafts 29L and 29R can be made to have the opposite direction.
Reverse the rotation direction of 0L and 10R, or use the shaft 30
The tilt directions around L and 30R may be reversed. As described above, the fly control is performed in the hanging jig during attitude control both in the horizontal plane and in the vertical plane.
Attach the wheel and rotate it,
By tilting the axis (Y axis) orthogonal to the (axis), torque is generated around (Z axis) orthogonal to these two axes (X.Y axis), and this torque is applied to the hanging load via the hanging jig. It is possible to change the posture of the suspended load by operating it. FIG. 6 shows another embodiment. This is not to store the attitude control unit and the like inside the hanging jig as in the above embodiment, but unitize it into a box or frame body, and hold this box or frame body by the hook. By mounting it on a suspended load, the posture of the suspended load is controlled. FIG.
In the above, the suspended load 31 is suspended by the wire rope 32 on the hook 33.
Since the load 31 is rotatable around 4, the hanging load 31 rotates around the shaft 34 even if a slight external force is applied, and the posture becomes unstable. Then, the unitized attitude control device 35 is fixed to the suspended load 31 by a normal attachment means (rope, wire rope, bolt, etc.). Then, the rotation direction of each part of the posture control device 35 is determined according to the direction in which the posture is changed. Now, a case where the suspended load 31 is rotated counterclockwise around the shaft 34 as viewed from the direction of the arrow will be described. FIG. 7 shows a simplified configuration of the attitude control device 35 shown in FIG. 6. Flywheels 10L, 10R are shown in FIG.
Are all incorporated in the attitude control unit 9 shown in FIG. In addition, although this posture control unit is shown to be configured with two units in the drawing, it is similar to the above-described embodiment.
It is not limited to individuals. The operation will be described below with reference to FIG.
First, the flywheel 10L is rotated around the shaft 36L clockwise at a constant speed when viewed from the arrow A direction, and at the same time, the flywheel 10R is rotated around the shaft 36R clockwise at a constant speed when viewed from the arrow B direction. . In this state, the flywheel 10L is rotated clockwise around the shaft 37L when viewed in the direction of arrow C, and the flywheel 10R is rotated counterclockwise when viewed from the direction of arrow D around the shaft 37R, which simultaneously corresponds to the desired posture of the suspended load. If you tilt it by an angle ,
The flywheel 10L, 10R has a shaft 38L,
Torque is generated around 38R counterclockwise when viewed from the directions of arrow E and F. Then, this torque is transmitted to the suspended load 31 via the box or frame of the attitude control device 35 as in the above-described embodiment, and is rotated counterclockwise as viewed from the arrow direction to change the attitude. It should be noted that the attitude control device 35 of FIG. 7 is attached to the hook 33 of the lifting machine to generate torque in the hook 33 in the same manner as in the above embodiment, and this torque is applied to the hanging load 31 via the wire rope 32 to hang it. Load 3
It is also possible to control the attitude of 1. As described above, according to the present invention, the posture of a suspended load or the like that is freely swung can be automatically controlled without manpower or mechanical equipment in place of manpower.
It is possible to easily control the operation, and it is possible to obtain an effect that the safety and work efficiency of the work of transferring a load by a crane or the like can be significantly improved.

【図面の簡単な説明】 【図1】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正面図(a)及びI−I線断面図(b)
である。 【図2】図1aの部分拡大斜視図である。 【図3】制御装置を含むブロック図(a) 及び制御装置に
よる制御手順の一例を示すフローチャート(b) である。 【図4】図1に示した実施例の作用説明図である。 【図5】吊荷の鉛直面内における姿勢の制御を行う実施
例の全体斜視図である。 【図6】他の実施例の概要図である。 【図7】図6に示した実施例の作用説明図である。 【符号の説明】 1,31 吊荷 4,4a 吊治具 8 姿勢検出器 8a 姿勢設定器 10,10L,10R フライホイール 10a はずみ車 10b 回転軸 15 フライホイール回転用モータ 19 傾動用モータ 45 制御装置
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a front view (a) and a sectional view taken along the line I-I (b) of an embodiment in which a part of the suspended load for controlling the posture in a horizontal plane is cut away.
It is. FIG. 2 is a partially enlarged perspective view of FIG. 1a. FIG. 3 is a block diagram (a) including a control device and a flowchart (b) showing an example of a control procedure by the control device. FIG. 4 is an explanatory view of the operation of the embodiment shown in FIG. FIG. 5 is an overall perspective view of an embodiment for controlling a posture of a suspended load in a vertical plane. FIG. 6 is a schematic view of another embodiment. FIG. 7 is an explanatory view of the operation of the embodiment shown in FIG. [Description of Reference Numerals] 1, 31 suspended load 4,4a Tsuchigu 8 position detector 8a posture setter 10,10L, 10R flywheel 10a flywheel 10b rotary shaft 15 flywheel rotating motor 19 tilting motor 45 controller

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 1.物上げ機械によって吊下された吊荷とその直上に位
置する吊治具(以下、「吊荷等」という。)の姿勢を、
該吊荷等と一体的に吊持された大地に対する吊荷等の方
位を直接的に検出する姿勢検出器によって検出し、その
検出値と、希望する吊荷等の姿勢を設定する設定値との
差値に対応して、前記吊荷等と1次の自由度をもって一
体的に保持され常時一定速度で回転している1個のフラ
イホイールを備えたジャイロの該フライホイールの回転
軸を傾け、該ジャイロに生じる偶力を前記吊治具を介し
吊荷に伝達し、前記吊荷等の姿勢を希望する姿勢に制
御することを特徴とする吊荷等の姿勢制御方法。 2.物上げ機械によって吊下された吊荷等と一体の動き
をする治具に1次の自由度をもって回転自在に支持され
て吊荷等の姿勢をジャイロのプレセッション作用に基づ
く偶力を吊治具に直接伝え、その力をさらに吊荷に伝え
ることにより制御する1個のフライホイールを備えた
ャイロと、フライホイールを回転させるフライホイール
回転用モータと、フライホイールの回転軸を傾動させる
傾動用モータと、前記吊荷等の大地に対する姿勢を検出
してその姿勢に対応する信号を出力する姿勢検出器と、
吊荷等の希望姿勢を設定してこれに対応する信号を出力
する姿勢設定器と、前記姿勢検出器及び前記姿勢設定器
の各出力信号に基づいて前記フライホイール回転用モー
タの回転は常時一定速度に保持し、前記傾動用モータの
回転はフライホイールの回転軸に吊荷等の希望姿勢に対
応した傾き角度を与えるように制御する制御装置とを備
えたことを特徴とする吊荷等の姿勢制御装置。
(57) [Claims] The posture of the suspended load suspended by the hoisting machine and the suspension jig (hereinafter referred to as "suspended load") located directly above it
A posture detector that directly detects the orientation of the suspended load or the like with respect to the ground suspended integrally with the suspended load, and the detected value and a set value for setting the desired posture of the suspended load or the like. corresponding to the difference value of the suspended load and the like and one flag which is rotating at a constant fixed speed are integrally held with the primary degrees of freedom
The rotation axis of the flywheel of the gyro equipped with the a-wheel is tilted, and the couple generated in the gyro is passed through the hanging jig.
Transmitted to the suspended load Te, posture control method such suspended load, characterized by controlling the attitude to the desired attitude, such as the suspended load. 2. It is rotatably supported with a primary degree of freedom by a jig that moves integrally with a suspended load suspended by a hoisting machine, and the posture of the suspended load is suspended by a couple based on the precession action of the gyro. Gyro equipped with one flywheel which is controlled by directly transmitting the force to a tool and further transmitting the force to a suspended load, and a flywheel for rotating the flywheel.
A rotation motor, a tilting motor that tilts the rotation axis of the flywheel, and a posture detector that detects a posture of the suspended load or the like with respect to the ground and outputs a signal corresponding to the posture,
A posture setter for outputting a signal corresponding thereto to set the desired position, such as the suspended load, the flywheel rotating motor based on the output signal of the posture detector, and the posture setter
The rotation of the motor is always kept at a constant speed,
Rotation should be carried out on the rotation axis of the flywheel in accordance with the desired posture such as hanging load.
An attitude control device for a suspended load or the like, comprising: a control device that controls so as to provide a tilt angle that corresponds to the tilt angle .
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