知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-09-22
(45)【発行日】2023-10-02
(54)【発明の名称】吊荷の旋回制御補助装置及びその方法
(51)【国際特許分類】
B66C 13/08 20060101AFI20230925BHJP
B66C 1/34 20060101ALI20230925BHJP
【ＦＩ】
B66C13/08 L
B66C1/34 D
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2019192739
(22)【出願日】2019-10-23
(65)【公開番号】P2021066556
(43)【公開日】2021-04-30
【審査請求日】2022-08-31
(73)【特許権者】
【識別番号】509328928
【氏名又は名称】株式会社日立プラントコンストラクション
(74)【代理人】
【識別番号】100091306
【弁理士】
【氏名又は名称】村上 友一
(74)【代理人】
【識別番号】100174609
【弁理士】
【氏名又は名称】関 博
(72)【発明者】
【氏名】和田 政臣
(72)【発明者】
【氏名】森 敬仁
(72)【発明者】
【氏名】横川 穣
(72)【発明者】
【氏名】宮尾 卓行
【審査官】今野 聖一
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１２－１１１５７０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０６－０８０３８３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１０－００７３７８（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開平０６－０２５２７６（ＪＰ，Ｕ）
【文献】実開昭５０－０１２４７０（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開２０１９－１５１４７０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０６－１５６９７０（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第０５８７１２４９（ＵＳ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ６６Ｃ １／００－３／２０；
１３／００－１５／０６
Ｇ０１Ｃ １９／３０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
吊上げた吊荷を旋回させる旋回手段と、前記吊荷の旋回時に作用する反力をジャイロ効果でキャンセルする旋回制御手段を備え、前記旋回制御手段は、高速回転するフライホイールと、前記フライホイールを回転自在に支持するジンバルを有し、前記フライホイールが釣り合う基本位置から所定角度に傾斜可能とし、前記ジャイロ効果により前記基本位置に戻ろうとする力を補助する第１補助手段と、旋回軸回りに沿って正又は逆回転方向に送風して前記ジャイロ効果により前記基本位置に戻ろうとする力を補助する第２補助手段を有し、
前記第２補助手段は、
前記旋回制御手段の旋回軸回りを正又は逆回転方向に切り替えて送風可能な送風ファンと、
前記ジンバルの傾斜角を検出する傾斜センサと、
前記吊荷が地面に対して垂直をなす軸回りの角速度を検出する角速度センサと、
前記傾斜センサ及び角速度センサの検出値に基づいて前記フライホイールが所定角度傾斜したときに前記吊荷の回転を戻す方向に前記送風ファンで送風する制御を行う制御部を備えたことを特徴とする吊荷の旋回制御補助装置。
【請求項2】
請求項１に記載された吊荷の旋回制御補助装置であって、前記第１補助手段は、
一端が前記ジンバルを回転自在に支持するジンバルサポートに接続し、他端が前記ジンバルの回転軸より上側に接続する第１引張コイルばねと、一端が前記ジンバルを回転自在に支持するジンバルサポートに接続し、他端が前記ジンバルの回転軸より下側に接続する第２引張コイルばねであることを特徴とする吊荷の旋回制御補助装置。
【請求項3】
請求項１又は２に記載された吊荷の旋回制御補助装置であって、前記旋回手段は、前記吊荷を吊り上げるダブルフックを備え、
前記ダブルフックと係止する係止ピンを中心に備え、前記中心を通る水平面に沿って直線方向に延出する天秤を有することを特徴とする吊荷の旋回制御補助装置。
【請求項4】
吊上げた吊荷を旋回手段で旋回させる工程と、前記吊荷の旋回時に作用する反力をジャイロ効果でキャンセルする旋回制御を行う工程と、
前記旋回制御を行う工程のとき、高速回転するフライホイールが釣り合う基本位置から所定角度に傾斜して前記ジャイロ効果により前記基本位置に戻ろうとする力を補助する工程を有し、
前記補助する工程は、一端が前記フライホイールを回転自在に支持するジンバルに接続し、他端が前記ジンバルを回転自在に支持するジンバルサポートに接続する引張コイルばねの伸縮運動と、
傾斜センサで前記ジンバルの傾斜角を検出する工程と、
角速度センサで前記吊荷が地面に対して垂直をなす軸回りの角速度を検出する工程と、
前記傾斜センサ及び角速度センサの検出値に基づいて前記フライホイールが所定角度傾斜したときに前記吊荷の回転を戻す方向に送風ファンで旋回軸回りに沿って正又は逆回転方向に送風することを特徴とする吊荷の旋回制御補助方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、クレーン等で吊り上げた吊荷を旋回する旋回手段を備えた吊荷の旋回制御装置のジャイロをリセット位置に戻すことを補助する手段を有する吊荷の旋回制御補助装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【0002】
吊搬作業において、例えば吊荷下の干渉物を回避するために吊荷を旋回させる動作が必要となる。本発明者らは、クレーンロープの捩じれによる吊荷回転を抑制すると共に、吊荷を自動旋回させる装置を開発した（特許文献１）。
図１１は吊荷旋回制御装置の説明図である。図１２は旋回制御手段の説明図であり、（１）は側面図（高速回転モータ側）、（２）は正面図である。この吊荷旋回制御装置１は、シーブブロック（滑車）型のクレーンフック２を対象とし、吊荷３と、吊荷３の吊上げ手段（クレーン等）の間に、吊荷３を旋回する旋回手段４と、旋回制御手段５を備えている。吊荷３は旋回手段４によって任意の位置に旋回させることができる。このとき、旋回制御手段５によって旋回時の装置１自体にかかる反力をキャンセルして、なおかつ風等の外乱によって生じる吊荷３の旋回を抑制している。
図１１は吊荷旋回制御装置の説明図である。図１２は旋回制御手段の説明図であり、（１）は側面図（高速回転モータ側）、（２）は正面図である。この吊荷旋回制御装置１は、シーブブロック（滑車）型のクレーンフック２を対象とし、吊荷３と、吊荷３の吊上げ手段（クレーン等）の間に、吊荷３を旋回する旋回手段４と、旋回制御手段５を備えている。吊荷３は旋回手段４によって任意の位置に旋回させることができる。このとき、旋回制御手段５によって旋回時の装置１自体にかかる反力をキャンセルして、なおかつ風等の外乱によって生じる吊荷３の旋回を抑制している。
【0003】
より具体的な旋回制御手段５の構成は、フライホイール６の回転軸上の一方に高速回転モータ７を取り付け、他方にモータ７と同質量のカウンタウェイト８を取り付けている。フライホイール６の両側面はジンバル９構造で、ベアリングによって（回転軸９ｂで）両持ち支持してｘ軸回りに自由回転できる構造になっている。フライホイール６の基本位置は、回転面がｚ軸とｘ軸が成す平面と平行（垂直方向）に釣り合っている。そしてフライホイール６は、ｘ軸と直交するｚ軸を０°としたときに±４５°の範囲内でｘ軸回りを回転するようにジンバル９にストッパ９ａを取り付けている。
これによりフライホイール６が上記範囲より傾斜してジャイロ効果が減少することを防止できるが、フライホイール６の可動範囲が限定されること、及びフライホイール６をもとのリセット位置（０°；垂直線上）に戻すまでに時間を要する問題があった。
これによりフライホイール６が上記範囲より傾斜してジャイロ効果が減少することを防止できるが、フライホイール６の可動範囲が限定されること、及びフライホイール６をもとのリセット位置（０°；垂直線上）に戻すまでに時間を要する問題があった。
【0004】
これに対し特許文献２に開示の装置は、ワイヤにより水平な姿勢で吊り下げられる吊り治具にジャイロスコープと、ジンバルの回転軸の回転位置を検出可能な回転位置検出センサを搭載し、そのジャイロ効果を利用して吊り治具の水平旋回力を得ている。また、ジンバル回転軸の検出センサでフライホイールの傾きを検出し、空気の噴射に伴う反作用によるジンバルの回転位置をオフセットする技術を開示しているが、フライホイールをリセットする時間を要するため、短時間にオフセットする技術が望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特許第５８２４２０６号公報
【文献】特許第３１１３２０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明が解決しようとする課題は、上記従来技術の問題点に鑑み、吊荷の旋回手段を備えた旋回制御装置に掛かる外力に対して応答性良く継続的に旋回動作を行える吊荷の旋回制御補助装置及びその方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は、上記課題を解決するための第１の手段として、吊上げた吊荷を旋回させる旋回手段と、前記吊荷の旋回時に作用する反力をジャイロ効果でキャンセルする旋回制御手段を備え、
前記旋回制御手段は、高速回転するフライホイールと、前記フライホイールを回転自在に支持するジンバルを有し、前記フライホイールが釣り合う基本位置から所定角度に傾斜可能とし、前記ジャイロ効果により前記基本位置に戻ろうとする力を補助する第１補助手段と、旋回軸回りに沿って正又は逆回転方向に送風して前記ジャイロ効果により前記基本位置に戻ろうとする力を補助する第２補助手段を有し、
前記第２補助手段は、
前記旋回制御手段の旋回軸回りを正又は逆回転方向に切り替えて送風可能な送風ファンと、
前記ジンバルの傾斜角を検出する傾斜センサと、
前記吊荷が地面に対して垂直をなす軸回りの角速度を検出する角速度センサと、
前記傾斜センサ及び角速度センサの検出値に基づいて前記フライホイールが所定角度傾斜したときに前記吊荷の回転を戻す方向に前記送風ファンで送風する制御を行う制御部を備えたことを特徴とする吊荷の旋回制御補助装置を提供することにある。
上記第１の手段によれば、吊荷の旋回手段を備えた旋回制御装置に外力が作用しても旋回反力を打ち消すジャイロ効果の迅速な復元が可能となり応答性の良い旋回動作が行える。
また、吊荷の旋回手段を備えた旋回制御装置に風などの外的要因が連続的に作用してもフライホイールの傾斜角度に基づいて反力を打ち消す方向へ装置を旋回軸回りで容易に回転でき、応答性良く継続的な旋回動作が行える。また角速度センサは、吊荷が地面に対して垂直をなす軸回りの角速度を検出可能とし、装置と一体となった吊荷の揺れを検知し、角速度が０となるようにファン駆動を制御することにより吊荷の揺れを停止させることができる。
前記旋回制御手段は、高速回転するフライホイールと、前記フライホイールを回転自在に支持するジンバルを有し、前記フライホイールが釣り合う基本位置から所定角度に傾斜可能とし、前記ジャイロ効果により前記基本位置に戻ろうとする力を補助する第１補助手段と、旋回軸回りに沿って正又は逆回転方向に送風して前記ジャイロ効果により前記基本位置に戻ろうとする力を補助する第２補助手段を有し、
前記第２補助手段は、
前記旋回制御手段の旋回軸回りを正又は逆回転方向に切り替えて送風可能な送風ファンと、
前記ジンバルの傾斜角を検出する傾斜センサと、
前記吊荷が地面に対して垂直をなす軸回りの角速度を検出する角速度センサと、
前記傾斜センサ及び角速度センサの検出値に基づいて前記フライホイールが所定角度傾斜したときに前記吊荷の回転を戻す方向に前記送風ファンで送風する制御を行う制御部を備えたことを特徴とする吊荷の旋回制御補助装置を提供することにある。
上記第１の手段によれば、吊荷の旋回手段を備えた旋回制御装置に外力が作用しても旋回反力を打ち消すジャイロ効果の迅速な復元が可能となり応答性の良い旋回動作が行える。
また、吊荷の旋回手段を備えた旋回制御装置に風などの外的要因が連続的に作用してもフライホイールの傾斜角度に基づいて反力を打ち消す方向へ装置を旋回軸回りで容易に回転でき、応答性良く継続的な旋回動作が行える。また角速度センサは、吊荷が地面に対して垂直をなす軸回りの角速度を検出可能とし、装置と一体となった吊荷の揺れを検知し、角速度が０となるようにファン駆動を制御することにより吊荷の揺れを停止させることができる。
【0008】
本発明は、上記課題を解決するための第２の手段として、第１の手段において、前記第１補助手段は、一端が前記ジンバルを回転自在に支持するジンバルサポートに接続し、他端が前記ジンバルの回転軸より上側に接続する第１引張コイルばねと、一端が前記ジンバルを回転自在に支持するジンバルサポートに接続し、他端が前記ジンバルの回転軸より下側に接続する第２引張コイルばねであることを特徴とする吊荷の旋回制御補助装置を提供することにある。
上記第２の手段によれば、フライホイールを基本位置に戻す際に、引張コイルばねの伸縮力によりフライホイールのリセットを補助することができる。従って、応答性良く短時間でジャイロ効果を復元させることができる。
上記第２の手段によれば、フライホイールを基本位置に戻す際に、引張コイルばねの伸縮力によりフライホイールのリセットを補助することができる。従って、応答性良く短時間でジャイロ効果を復元させることができる。
【0011】
本発明は、上記課題を解決するための第５の手段として、第１ないし第４のいずれか１の手段において、前記旋回手段は、前記吊荷を吊り上げるダブルフックを備え、
前記ダブルフックと係止する係止ピンを中心に備え、前記中心を通る水平面に沿って直線方向に延出する天秤を有することを特徴とする吊荷の旋回制御補助装置を提供することにある。
上記第５の手段によれば、旋回手段のフック下のねじり剛性を高めて、旋回時にフックと吊荷を同期させることができる。また旋回停止時に荷振れすることがなく、任意位置に停止させることができる。
前記ダブルフックと係止する係止ピンを中心に備え、前記中心を通る水平面に沿って直線方向に延出する天秤を有することを特徴とする吊荷の旋回制御補助装置を提供することにある。
上記第５の手段によれば、旋回手段のフック下のねじり剛性を高めて、旋回時にフックと吊荷を同期させることができる。また旋回停止時に荷振れすることがなく、任意位置に停止させることができる。
【0012】
本発明は、上記課題を解決するための第４の手段として、吊上げた吊荷を旋回手段で旋回させる工程と、
前記吊荷の旋回時に作用する反力をジャイロ効果でキャンセルする旋回制御を行う工程と、
前記旋回制御を行う工程のとき、高速回転するフライホイールが釣り合う基本位置から所定角度に傾斜して前記ジャイロ効果により前記基本位置に戻ろうとする力を補助する工程を有し、
前記補助する工程は、一端が前記フライホイールを回転自在に支持するジンバルに接続し、他端が前記ジンバルを回転自在に支持するジンバルサポートに接続する引張コイルばねの伸縮運動と、
傾斜センサで前記ジンバルの傾斜角を検出する工程と、
角速度センサで前記吊荷が地面に対して垂直をなす軸回りの角速度を検出する工程と、
前記傾斜センサ及び角速度センサの検出値に基づいて前記フライホイールが所定角度傾斜したときに前記吊荷の回転を戻す方向に送風ファンで旋回軸回りに沿って正又は逆回転方向に送風することを特徴とする吊荷の旋回制御補助方法を提供することにある。
上記第４の手段によれば、吊荷の旋回手段を備えた旋回制御装置に外力が連続的に作用しても反力を打ち消すジャイロ効果を復元して、応答性良く継続的な旋回動作が行える。
また吊荷の旋回手段を備えた旋回制御装置に外力が連続的に作用し、または風などの外的要因が連続的に作用しても反力を打ち消す方向へ装置を旋回軸回りに容易に回転でき、継続的な旋回動作が行える。
前記吊荷の旋回時に作用する反力をジャイロ効果でキャンセルする旋回制御を行う工程と、
前記旋回制御を行う工程のとき、高速回転するフライホイールが釣り合う基本位置から所定角度に傾斜して前記ジャイロ効果により前記基本位置に戻ろうとする力を補助する工程を有し、
前記補助する工程は、一端が前記フライホイールを回転自在に支持するジンバルに接続し、他端が前記ジンバルを回転自在に支持するジンバルサポートに接続する引張コイルばねの伸縮運動と、
傾斜センサで前記ジンバルの傾斜角を検出する工程と、
角速度センサで前記吊荷が地面に対して垂直をなす軸回りの角速度を検出する工程と、
前記傾斜センサ及び角速度センサの検出値に基づいて前記フライホイールが所定角度傾斜したときに前記吊荷の回転を戻す方向に送風ファンで旋回軸回りに沿って正又は逆回転方向に送風することを特徴とする吊荷の旋回制御補助方法を提供することにある。
上記第４の手段によれば、吊荷の旋回手段を備えた旋回制御装置に外力が連続的に作用しても反力を打ち消すジャイロ効果を復元して、応答性良く継続的な旋回動作が行える。
また吊荷の旋回手段を備えた旋回制御装置に外力が連続的に作用し、または風などの外的要因が連続的に作用しても反力を打ち消す方向へ装置を旋回軸回りに容易に回転でき、継続的な旋回動作が行える。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、吊り上げた吊荷に外力が作用しても応答性良く継続的に吊荷の旋回動作を行える。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】本発明の吊荷の旋回制御補助装置の説明図である。
【図2】第１補助手段の説明図である。
【図3】天秤の説明図である。
【図4】送風ファンの説明図である。
【図5】変形例の送風ファンの説明図である。
【図6】本発明の吊荷の旋回制御補助方法の処理フロー図である。
【図7】吊荷が地面に対して垂直をなす軸回りの吊荷旋回速度と時間の関係を示すグラフである。
【図8】ジンバルの傾斜角度と時間の関係を示すグラフである。
【図9】ジンバルの傾斜角速度と時間の関係を示すグラフである。
【図10】旋回軸角度と時間の関係を示すグラフである。
【図11】吊荷旋回制御装置の説明図である。
【図12】旋回制御手段の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
本発明の吊荷の旋回制御補助装置及びその方法の実施形態について、図面を参照しながら、以下詳細に説明する。
［吊荷の旋回制御補助装置１０］
図１は、本発明の吊荷の旋回制御補助装置の構成概略図である（第１補助手段２０は省略）。図２は第１補助手段の説明図であり、（１）は正面図、（２）は（１）のＡ－Ａ矢視図である。本発明の吊荷の旋回制御補助装置１０は、クレーン等の吊上げ手段のシーブブロック（滑車）型のクレーンフック２で吊り上げる吊荷の旋回制御手段５に取り付けて、吊荷３の旋回制御を補助するものである。
旋回制御補助装置１０は、第１及び第２補助手段２０，４０を有している。また装置の駆動源となる発電機１２を有している。
［吊荷の旋回制御補助装置１０］
図１は、本発明の吊荷の旋回制御補助装置の構成概略図である（第１補助手段２０は省略）。図２は第１補助手段の説明図であり、（１）は正面図、（２）は（１）のＡ－Ａ矢視図である。本発明の吊荷の旋回制御補助装置１０は、クレーン等の吊上げ手段のシーブブロック（滑車）型のクレーンフック２で吊り上げる吊荷の旋回制御手段５に取り付けて、吊荷３の旋回制御を補助するものである。
旋回制御補助装置１０は、第１及び第２補助手段２０，４０を有している。また装置の駆動源となる発電機１２を有している。
【0018】
［第１補助手段２０］
図２に示すように第１補助手段２０は、旋回制御手段５のジンバルに取り付けた引張コイルばねである。
ここで旋回制御装手段５は主面を水平面に沿って配置したベース３０と、ベース３０から垂直方向に延出するジンバルサポート３２を有し、フライホイール６を回転自在に支持するジンバル９は、ベース３０上の一対のジンバルサポート３２に回転軸９ｂが軸支されている。
図２に示すように第１補助手段２０は、旋回制御手段５のジンバルに取り付けた引張コイルばねである。
ここで旋回制御装手段５は主面を水平面に沿って配置したベース３０と、ベース３０から垂直方向に延出するジンバルサポート３２を有し、フライホイール６を回転自在に支持するジンバル９は、ベース３０上の一対のジンバルサポート３２に回転軸９ｂが軸支されている。
【0019】
より具体的な第１補助手段２０の構成は、ばねの一端がジンバル９を回転自在に支持するジンバルサポート３２（のジンバル９の回転軸９ｂを通る水平線ｙよりも上側）に接続し、他端がジンバルサポート３２から突出した箇所で軸心と直交する方向に延出してジンバル９と一体的に軸回りを回転可能な支持プレート３４の上側（回転軸９ｂよりも上側）に接続する第１引張コイルばね２２と、一端がジンバル９を回転自在に支持するジンバルサポート３２（のジンバル９の回転軸９ｂを通る水平線ｙよりも下側）に接続し、他端がジンバルサポート３２の下側（回転軸９ｂよりも下側）に接続する第２引張コイルばね２４である。
このような構成の第１補助手段２０は、高速回転するフライホイール６が基本位置であるｘ軸（ジンバル９の回転軸９ｂの軸線と同軸）線上の基本位置にあるとき（ｘ軸を通る垂直面）、中立位置（引っ張り荷重がかかっていない状態）にある。
そしてフライホイール６が－Ｙ方向へ傾いたとき第１補助手段２０が伸長する。そして第１補助手段２０の縮小する方向の引っ張り力が作用してフライホイール６が基本位置に戻ろうとする力を補助できる。
またフライホイール６が＋Ｙ方向へ傾いたとき第２補助手段４０が伸長する。そして第２補助手段４０の縮小する方向の引っ張り力が作用してフライホイール６が基本位置に戻ろうとする力を補助できる。
このような構成の第１補助手段２０は、高速回転するフライホイール６が基本位置であるｘ軸（ジンバル９の回転軸９ｂの軸線と同軸）線上の基本位置にあるとき（ｘ軸を通る垂直面）、中立位置（引っ張り荷重がかかっていない状態）にある。
そしてフライホイール６が－Ｙ方向へ傾いたとき第１補助手段２０が伸長する。そして第１補助手段２０の縮小する方向の引っ張り力が作用してフライホイール６が基本位置に戻ろうとする力を補助できる。
またフライホイール６が＋Ｙ方向へ傾いたとき第２補助手段４０が伸長する。そして第２補助手段４０の縮小する方向の引っ張り力が作用してフライホイール６が基本位置に戻ろうとする力を補助できる。
【0020】
［第２補助手段４０］
図１に示すように第２補助手段４０は旋回制御手段５の旋回軸回りを正又は逆回転方向に切り替えて送風可能な送風ファン４２及びダクト４５と、ジンバル９の傾斜角を検出する傾斜センサ４１と、旋回軸の角速度を検出する角速度センサ４４と、傾斜センサ４１及び角速度センサ４４の検出値に基づいてフライホイール６が所定角度傾斜したときに風などの外力をキャンセルする方向に送風ファン４２で送風する制御を行う制御部４６を有している。
図４は送風ファンの説明図であり、（１）は斜視図、（２）及び（３）は上面の断面図である。
送風ファン４２は、旋回制御手段５の旋回軸心から所定距離離れた箇所、本実施形態では、一例として旋回軸から水平方向に延出するフレーム４３の両端に取り付けている。
送風ファン４２は、旋回軸と直交する水平面上で直径方向に送風可能としフレーム４３に固定している。送風ファン４２の排気口はダクト４５に接続している。ダクト４５はフレーム４３の両端に配置し、旋回軸回りの接線方向に排気可能な配管である。ダクト４５は筒状とし、内部中心に電動駆動の仕切板４７を備え配管の両端のいずれか一方に切り替えて排気可能としている。このような構成の送風ファン４２は、図４（２）に示すような仕切板４７の切り替えによって時計回りに旋回できる。また仕切板４７を図４（２）の逆に切り替えることにより半時計回りに旋回できる（図４（３）参照）。
図１に示すように第２補助手段４０は旋回制御手段５の旋回軸回りを正又は逆回転方向に切り替えて送風可能な送風ファン４２及びダクト４５と、ジンバル９の傾斜角を検出する傾斜センサ４１と、旋回軸の角速度を検出する角速度センサ４４と、傾斜センサ４１及び角速度センサ４４の検出値に基づいてフライホイール６が所定角度傾斜したときに風などの外力をキャンセルする方向に送風ファン４２で送風する制御を行う制御部４６を有している。
図４は送風ファンの説明図であり、（１）は斜視図、（２）及び（３）は上面の断面図である。
送風ファン４２は、旋回制御手段５の旋回軸心から所定距離離れた箇所、本実施形態では、一例として旋回軸から水平方向に延出するフレーム４３の両端に取り付けている。
送風ファン４２は、旋回軸と直交する水平面上で直径方向に送風可能としフレーム４３に固定している。送風ファン４２の排気口はダクト４５に接続している。ダクト４５はフレーム４３の両端に配置し、旋回軸回りの接線方向に排気可能な配管である。ダクト４５は筒状とし、内部中心に電動駆動の仕切板４７を備え配管の両端のいずれか一方に切り替えて排気可能としている。このような構成の送風ファン４２は、図４（２）に示すような仕切板４７の切り替えによって時計回りに旋回できる。また仕切板４７を図４（２）の逆に切り替えることにより半時計回りに旋回できる（図４（３）参照）。
【0021】
図５は変形例の送風ファンの説明図である。図示のように変形例の送風ファンは、ダクト４５の両端に着脱可能なエアノズル４８を取り付けている。エアノズル４８の先端は先細り状に形成し、ノズルの軸心をダクト４５の軸心と交差させて斜め上方に排気させている。
傾斜センサ４１は、ジンバル９の傾斜角を検出可能なジャイロセンサである。本実施形態の傾斜センサ４１は、ジンバル９の回転軸９ｂ回りに内蔵している。
角速度センサ４４は、吊荷が地面に対して垂直をなす軸回りの角速度を検出可能なジャイロセンサである。本実施形態のジャイロセンサは、旋回手段４の旋回軸回りに内蔵している。
制御部４６は、送風ファン４２と傾斜センサ４１と角速度センサ４４と電気的に接続して、傾斜センサ４１及び角速度センサ４４の検出値に基づいてフライホイール６が所定角度傾斜したときに反力をキャンセルする方向に送風ファン４２で送風する制御を行う。
このような構成の第２補助手段４０は、風などの外的要因が継続した場合に特に有効となる。
傾斜センサ４１は、ジンバル９の傾斜角を検出可能なジャイロセンサである。本実施形態の傾斜センサ４１は、ジンバル９の回転軸９ｂ回りに内蔵している。
角速度センサ４４は、吊荷が地面に対して垂直をなす軸回りの角速度を検出可能なジャイロセンサである。本実施形態のジャイロセンサは、旋回手段４の旋回軸回りに内蔵している。
制御部４６は、送風ファン４２と傾斜センサ４１と角速度センサ４４と電気的に接続して、傾斜センサ４１及び角速度センサ４４の検出値に基づいてフライホイール６が所定角度傾斜したときに反力をキャンセルする方向に送風ファン４２で送風する制御を行う。
このような構成の第２補助手段４０は、風などの外的要因が継続した場合に特に有効となる。
【0022】
［天秤５０］
図３は天秤の説明図である。旋回手段４は、吊荷３を吊り上げるダブルフック５２を備えている。図示のように天秤５０は、ダブルフック５２と係止する係止ピン５４を中心に備え、旋回軸心と直交する水平面に沿って直線方向に延出している。天秤５０の両端には吊フック５６を備えている。
このような構成の天秤５０は、旋回手段４のダブルフック５２と係止する係止ピン５４により、ダブルフック５２と一体的に、かつ同期して旋回軸回りを旋回できる。また旋回軸を中心として所定長さ直線方向に延出させたことにより、旋回軸心と吊フック５６が所定距離離れる位置関係にあり、旋回時の捩じり剛性が大きくなる。従って、旋回時にフックと吊荷を同期させることができ、旋回停止時に荷振れすることがなく、任意位置に停止させることができる。
図３は天秤の説明図である。旋回手段４は、吊荷３を吊り上げるダブルフック５２を備えている。図示のように天秤５０は、ダブルフック５２と係止する係止ピン５４を中心に備え、旋回軸心と直交する水平面に沿って直線方向に延出している。天秤５０の両端には吊フック５６を備えている。
このような構成の天秤５０は、旋回手段４のダブルフック５２と係止する係止ピン５４により、ダブルフック５２と一体的に、かつ同期して旋回軸回りを旋回できる。また旋回軸を中心として所定長さ直線方向に延出させたことにより、旋回軸心と吊フック５６が所定距離離れる位置関係にあり、旋回時の捩じり剛性が大きくなる。従って、旋回時にフックと吊荷を同期させることができ、旋回停止時に荷振れすることがなく、任意位置に停止させることができる。
【0023】
［吊荷の旋回制御補助方法］
上記構成による本発明の吊荷の旋回制御補助装置１０を用いた旋回制御補助方法について、以下説明する。
図６は本発明の吊荷の旋回制御補助方法の処理フロー図である。図６は傾斜センサ４１（ジャイロセンサ）を用いた吊荷３の旋回制御補助方法である。
吊上げ手段により吊上げた吊荷を旋回手段４により旋回させる（ステップ１）。
吊荷３の旋回時に、吊荷３の旋回方向と逆方向に反力が発生する。旋回制御手段５のジャイロ効果で反力をキャンセルする旋回制御が行われる（ステップ２）。また、第１補助手段２０により、フライホイール６が基本位置に戻ろうとするのを引張コイルばねの伸縮力により補助することができる。従って、応答性良くジャイロ効果を復元させることができる。
上記構成による本発明の吊荷の旋回制御補助装置１０を用いた旋回制御補助方法について、以下説明する。
図６は本発明の吊荷の旋回制御補助方法の処理フロー図である。図６は傾斜センサ４１（ジャイロセンサ）を用いた吊荷３の旋回制御補助方法である。
吊上げ手段により吊上げた吊荷を旋回手段４により旋回させる（ステップ１）。
吊荷３の旋回時に、吊荷３の旋回方向と逆方向に反力が発生する。旋回制御手段５のジャイロ効果で反力をキャンセルする旋回制御が行われる（ステップ２）。また、第１補助手段２０により、フライホイール６が基本位置に戻ろうとするのを引張コイルばねの伸縮力により補助することができる。従って、応答性良くジャイロ効果を復元させることができる。
【0024】
ジンバル９の傾斜角が所定角度α（例えば１０°）であるか否かを判定する（ステップ３）。本実施形態では傾斜センサ４１でジンバル９の傾斜角を検出して、検出値が傾斜角の所定角度αよりも大きいか否か判定している。
ジンバル９の傾斜角が所定角度α［ｄｅｇ］に達していない場合（ＮＯ）、第２補助手段４０の送風ファン４２による送風の停止状態を保持する（ステップ４）。
旋回制御手段５によるジャイロモーメント及び第１補助手段によるジャイロモーメントを補助する力で反力を抑制する（ステップ５）。
ジンバル９の傾斜角が所定角度αに達した場合（ＹＥＳ）、吊荷と装置が一体となって揺れていると認識し、例えば、連続した風などの外的要因により、旋回制御手段５では抑制できなくなるなどの場合、第２補助手段４０の送風ファン４２を起動させる。（ステップ６）。このように本実施形態の傾斜センサ４１は第２補助手段４０を起動させるトリガーとなる。
ジンバル９の傾斜角が所定角度α［ｄｅｇ］に達していない場合（ＮＯ）、第２補助手段４０の送風ファン４２による送風の停止状態を保持する（ステップ４）。
旋回制御手段５によるジャイロモーメント及び第１補助手段によるジャイロモーメントを補助する力で反力を抑制する（ステップ５）。
ジンバル９の傾斜角が所定角度αに達した場合（ＹＥＳ）、吊荷と装置が一体となって揺れていると認識し、例えば、連続した風などの外的要因により、旋回制御手段５では抑制できなくなるなどの場合、第２補助手段４０の送風ファン４２を起動させる。（ステップ６）。このように本実施形態の傾斜センサ４１は第２補助手段４０を起動させるトリガーとなる。
【0025】
外乱と反対方向の風モーメントで連続的な外乱を抑制する（ステップ７）。
旋回軸角速度が±β（例えば０．１）［ｄｅｇ／ｓ］以内であるか否かの判定を行う（ステップ８）。本実施形態では角速度センサ４４で吊荷が地面に対して垂直をなす軸回りの角速度を検出して、検出値が角速度±β以内であるか否か判定している。
旋回軸角速度が±β［ｄｅｇ／ｓ］以内に達していない場合（ＮＯ）、ステップ６に戻って、第２補助手段４０による風モーメントで連続的な外乱を抑制する。
旋回軸角速度が±β［ｄｅｇ／ｓ］以内に達した場合（ＹＥＳ）、第２補助手段４０の送風ファン４２を停止する（ステップ９）。これにより吊荷の揺れを停止させることができる。このように本実施形態の角速度センサ４４は第２補助手段４０を停止させるトリガーとなる。
その後、旋回動作が終了する。
旋回軸角速度が±β（例えば０．１）［ｄｅｇ／ｓ］以内であるか否かの判定を行う（ステップ８）。本実施形態では角速度センサ４４で吊荷が地面に対して垂直をなす軸回りの角速度を検出して、検出値が角速度±β以内であるか否か判定している。
旋回軸角速度が±β［ｄｅｇ／ｓ］以内に達していない場合（ＮＯ）、ステップ６に戻って、第２補助手段４０による風モーメントで連続的な外乱を抑制する。
旋回軸角速度が±β［ｄｅｇ／ｓ］以内に達した場合（ＹＥＳ）、第２補助手段４０の送風ファン４２を停止する（ステップ９）。これにより吊荷の揺れを停止させることができる。このように本実施形態の角速度センサ４４は第２補助手段４０を停止させるトリガーとなる。
その後、旋回動作が終了する。
【0026】
［実験結果］
（吊荷を約１００°旋回させたときの停止精度）
図７は吊荷が地面に対して垂直をなす軸回りの吊荷旋回速度と時間の関係を示すグラフであり、縦軸は吊荷旋回角度（°）、横軸は時間（秒）を示している。
同図中の実線Ａは旋回制御手段のない装置、二点鎖線Ｂは旋回制御手段を有する装置、一点鎖線Ｃは旋回制御手段及び第１補助手段を有する装置をそれぞれ示している。
旋回制御手段のない（非旋回制御）装置（実線Ａ）は、旋回反力がクレーンのフック部の摩擦しかないため１００°に至るまでの時間が二点鎖線Ｂ及び一点鎖線Ｃと比較して遅れている。旋回制御手段を備えた装置（二点鎖線Ｂ）は、１００°旋回して停止できる。このとき、吊荷の停止後の慣性力をジャイロによってキャンセルできるので高精度の制御が可能となる。また旋回制御手段及び第１補助手段を備えた装置（一点鎖線Ｃ）は、旋回制御手段を備えた装置と同様の精度で吊荷を停止することができ、第１補助手段を備えたことによる時間的な遅れは少ない。すなわちジャイロをばねで拘束することによる悪影響な見られない。
（吊荷を約１００°旋回させたときの停止精度）
図７は吊荷が地面に対して垂直をなす軸回りの吊荷旋回速度と時間の関係を示すグラフであり、縦軸は吊荷旋回角度（°）、横軸は時間（秒）を示している。
同図中の実線Ａは旋回制御手段のない装置、二点鎖線Ｂは旋回制御手段を有する装置、一点鎖線Ｃは旋回制御手段及び第１補助手段を有する装置をそれぞれ示している。
旋回制御手段のない（非旋回制御）装置（実線Ａ）は、旋回反力がクレーンのフック部の摩擦しかないため１００°に至るまでの時間が二点鎖線Ｂ及び一点鎖線Ｃと比較して遅れている。旋回制御手段を備えた装置（二点鎖線Ｂ）は、１００°旋回して停止できる。このとき、吊荷の停止後の慣性力をジャイロによってキャンセルできるので高精度の制御が可能となる。また旋回制御手段及び第１補助手段を備えた装置（一点鎖線Ｃ）は、旋回制御手段を備えた装置と同様の精度で吊荷を停止することができ、第１補助手段を備えたことによる時間的な遅れは少ない。すなわちジャイロをばねで拘束することによる悪影響な見られない。
【0027】
（吊荷を約１００°旋回させたときのジャイロの傾斜角度、傾斜角速度を比較）
図８はジンバル（フライホイール又はジャイロ）の傾斜角度と時間の関係を示すグラフであり、縦軸は吊荷旋回角度（°）、横軸は時間（秒）を示している。
同図中の二点鎖線Ｂは旋回制御手段を有する装置、一点鎖線Ｃは旋回制御手段及び第１補助手段を有する装置をそれぞれ示している。
旋回制御手段を備えた装置（二点鎖線Ｂ）は、吊荷停止後（２０秒付近）でジャイロ効果により傾斜角度が０°に戻るときに振動している（２０秒～８０秒）。
旋回制御手段及び第１補助手段を備えた装置（一点鎖線Ｃ）は、傾斜角度が０°になった後、第１補助手段のバネの伸縮力により振動が収まっている（２５秒～８０秒）。
図９はジンバルの傾斜角速度と時間の関係を示すグラフであり、縦軸はジンバル傾斜角速度（ｄｅｇ／ｓ）、横軸は時間（秒）を示している。
第１補助手段の有無に関わらず、傾斜角速度がほとんど変わらない同等のジャイロモーメントが発生しており、第１補助手段によるパワーの減少は見られない（３０秒未満）。
図８はジンバル（フライホイール又はジャイロ）の傾斜角度と時間の関係を示すグラフであり、縦軸は吊荷旋回角度（°）、横軸は時間（秒）を示している。
同図中の二点鎖線Ｂは旋回制御手段を有する装置、一点鎖線Ｃは旋回制御手段及び第１補助手段を有する装置をそれぞれ示している。
旋回制御手段を備えた装置（二点鎖線Ｂ）は、吊荷停止後（２０秒付近）でジャイロ効果により傾斜角度が０°に戻るときに振動している（２０秒～８０秒）。
旋回制御手段及び第１補助手段を備えた装置（一点鎖線Ｃ）は、傾斜角度が０°になった後、第１補助手段のバネの伸縮力により振動が収まっている（２５秒～８０秒）。
図９はジンバルの傾斜角速度と時間の関係を示すグラフであり、縦軸はジンバル傾斜角速度（ｄｅｇ／ｓ）、横軸は時間（秒）を示している。
第１補助手段の有無に関わらず、傾斜角速度がほとんど変わらない同等のジャイロモーメントが発生しており、第１補助手段によるパワーの減少は見られない（３０秒未満）。
【0028】
（風速２５ｍ／ｓ相当で押したときの吊荷の振れ止め性能）
図１０は旋回軸角度と時間の関係を示すグラフであり、縦軸は吊荷旋回角度（°）、横軸は時間（秒）を示しており、同図中の実線Ｄは第２補助手段のない装置、一点鎖線Ｅは第２補助手段を有する装置をそれぞれ示している。
第２補助手段のない装置（実線Ｄ）は、吊荷が地面に対して垂直をなす軸回りが２００°以上回って９０秒後に停止している。
第２補助手段を有する装置（一点鎖線Ｅ）は、傾斜センサでジャイロの傾きが４５°になったことを検出してから第２補助手段を起動し、約１５秒後に旋回軸角度２０°で停止している。
図１０は旋回軸角度と時間の関係を示すグラフであり、縦軸は吊荷旋回角度（°）、横軸は時間（秒）を示しており、同図中の実線Ｄは第２補助手段のない装置、一点鎖線Ｅは第２補助手段を有する装置をそれぞれ示している。
第２補助手段のない装置（実線Ｄ）は、吊荷が地面に対して垂直をなす軸回りが２００°以上回って９０秒後に停止している。
第２補助手段を有する装置（一点鎖線Ｅ）は、傾斜センサでジャイロの傾きが４５°になったことを検出してから第２補助手段を起動し、約１５秒後に旋回軸角度２０°で停止している。
【0029】
このような本発明の吊荷の旋回制御補助装置及びその方法によれば、吊り上げた吊荷に外力が作用しても応答性良く継続的に吊荷の旋回動作を行える。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明した。しかしながら、本発明は、上記実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の変更が可能である。
また、本発明は、実施形態において示された組み合わせに限定されることなく、種々の組み合わせによって実施可能である。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明した。しかしながら、本発明は、上記実施形態に何ら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の変更が可能である。
また、本発明は、実施形態において示された組み合わせに限定されることなく、種々の組み合わせによって実施可能である。
【符号の説明】
【0030】
１ 吊荷旋回制御装置
２ クレーンフック
３ 吊荷
４ 旋回手段
５ 旋回制御手段
６ フライホイール
７ モータ
８ カウンタウェイト
９ ジンバル
９ａ ストッパ
９ｂ 回転軸
１０ 吊荷の旋回制御補助装置
１２ 発電機
２０ 第１補助手段
２２ 第１引張コイルばね
２４ 第２引張コイルばね
３０ ベース
３２ ジンバルサポート
３４ 支持プレート
４０ 第２補助手段
４１ 傾斜センサ
４２ 送風ファン
４３ フレーム
４４ 角速度センサ
４５ ダクト
４６ 制御部
４７ 仕切板
４８ エアノズル
５０ 天秤
５２ ダブルフック
５４ 係止ピン
５６ 吊フック
２ クレーンフック
３ 吊荷
４ 旋回手段
５ 旋回制御手段
６ フライホイール
７ モータ
８ カウンタウェイト
９ ジンバル
９ａ ストッパ
９ｂ 回転軸
１０ 吊荷の旋回制御補助装置
１２ 発電機
２０ 第１補助手段
２２ 第１引張コイルばね
２４ 第２引張コイルばね
３０ ベース
３２ ジンバルサポート
３４ 支持プレート
４０ 第２補助手段
４１ 傾斜センサ
４２ 送風ファン
４３ フレーム
４４ 角速度センサ
４５ ダクト
４６ 制御部
４７ 仕切板
４８ エアノズル
５０ 天秤
５２ ダブルフック
５４ 係止ピン
５６ 吊フック
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】