JP6892342B2

JP6892342B2 - 荷下ろし方法、及び、荷下ろし装置

Info

Publication number: JP6892342B2
Application number: JP2017135838A
Authority: JP
Inventors: 悠安田; 英明小森
Original assignee: Globeride Inc
Current assignee: Globeride Inc
Priority date: 2017-07-12
Filing date: 2017-07-12
Publication date: 2021-06-23
Anticipated expiration: 2037-07-12
Also published as: JP2019018930A

Description

本発明は、ワイヤ、チェーン、ロープ、釣糸などの牽引部材によって吊り下げられる各種の荷物を、所望の位置で人手を要することなく確実に下ろすことを可能にする荷下ろし方法、及び、荷下ろし装置に関する。

上記したような荷下ろし装置（ウインチとも称される）を使用して、各種の荷物を下ろす際には、スプールに巻回された牽引部材の先端にフックを締結しておき、フックに荷物を掛けた状態でスプールに巻回された牽引部材を繰り出すことが行われている。通常、フックには、例えば、特許文献１に開示されているように、掛けた荷物が運搬時に外れないようにロック機構が設けられており、荷物が地面に到達（接地）したときにロック機構が外れるようになっている。また、例えば、特許文献２には、フック部分を回動駆動することで、フック部分に掛けた荷物を開放することが可能なフック装置が開示されている。

特開２００２−１２８４５５号特開２０００−３３５８７０号

上記したように、従来のフック装置は、荷物を掛けて所望の位置に運搬し、それが接地して荷重が作用しなくなったことを検知するとフックが開いて荷物を開放したり、或いは、荷物が接地したことを確認した後、フック部分を回動駆動して、フックから荷物を開放するように構成されている。

ところで、最近では、ドローンのような無人飛行体を利用して、荷物をフックに掛けて運搬し、ＧＰＳ機能を使って目的の位置に到着すると、フックに締結した締結部材を繰り出して荷下ろしするような使用態様が実現化されている。このような使用態様では、無人で荷物を搬送することから、荷物が接地してフックから荷物が確実に外れていることを目視して確認することはできない。すなわち、フック部分に荷物の荷重が無くなったことを検知してロックを解除するような機構が設けられていても、確実に荷物が外れて搬送が遂行されたかどうかを確認することはできない。特に、作業者がいないポイントに荷下ろしする場合、迅速かつ確実に荷下ろし作業を実行して出発地に帰還する上でトラブルが生じる可能性がある。

本発明は、上記した問題に着目してなされたものであり、フックに掛けられた荷物を確実に下すことを可能にする荷下ろし方法、及び、荷下ろし装置を提供することを目的とする。

上記した目的を達成するために、本発明は、荷物が掛けられるフックを備えた牽引部材が巻回され、モータの駆動によって前記牽引部材を引き出し／巻き取り駆動されるスプールと、前記フックに掛けられた荷物の接地状況を検出する検出手段と、を有する荷下ろし装置による荷下ろし方法であって、前記スプールに巻回された牽引部材を引き出してフックに掛けられた荷物を下ろす荷下ろし工程と、前記検出手段によって荷物が接地したことを検出した後、引き続き、前記検出手段で検出される検出結果に基づいてフックが荷物を開放したか否かを判断する荷外し工程と、前記荷外し工程によって荷物が開放されたと判断した後、前記スプールに巻回された牽引部材を巻き取る巻き上げ工程と、を有することを特徴とする。

上記した荷下ろし方法によれば、荷下ろし工程によって荷物を地面に向けて下ろし、荷物が接地したことを検出手段によって検出した後に、その検出手段によってフックが荷物を開放したか否かを判断する荷外し工程を有するため、荷物を確実に地面に下ろすことが可能となる。したがって、巻き上げ工程では、荷物の接地状況を視認しなくてもフックが荷物を掛けたまま巻き上げることがなくなるため、接地ポイントに作業者がいない地域に荷物を搬送しても、確実な荷下ろし作業を行なうことが可能となる。

また、上記した目的を達成するために、本発明は、荷物が掛けられるフックを備えた牽引部材が巻回されるスプールと、前記スプールを駆動して前記牽引部材を引き出し／巻き取り駆動するモータと、前記フックに掛けられた荷物の接地状況を検出し、前記モータを駆動させる検出信号を発する検出手段と、を有する荷下ろし装置であって、前記モータは、前記スプールに巻回された牽引部材を引き出し駆動してフックに掛けられた荷物を下ろし、前記検出手段によって荷物が接地したことを検出した後、引き続き、引き出し・巻き取り駆動を行なってフックから荷物を開放することを特徴とする。

上記した荷下ろし装置によれば、スプールに巻回された牽引部材を引き出して荷物を地面に向けて下ろし、荷物が接地したことを検出手段によって検出した後、引き続き、モータを引き出し・巻き取り駆動することから、フックを確実に荷物から開放することが可能となる。したがって、荷物の接地状況を視認しなくてもフックが荷物を掛けたまま巻き上げることがなくなるため、接地ポイントに作業者がいない地域に荷物を搬送しても、確実な荷下ろし作業を行なうことが可能となる。

なお、このような荷下ろし装置は、例えば、ドローンに組み込んでおくことで、作業者がいない目的地であっても、容易かつ確実に荷物の配送作業を遂行することが可能になる。

本発明に係る荷下ろし方法、及び、荷下ろし装置よれば、フックに掛けられた荷物を確実に下すことが可能となる。

荷物を所望の地域に運搬して搬送するドローンの概略図。本発明に係る荷下ろし装置の概要を示すブロック図。荷下ろし方法の工程を説明するフローチャート。本発明に係る荷下ろし装置の応用例を示す概略図。

以下、添付図面を参照しながら、本発明に係る荷下ろし方法、及び、荷下ろし装置の実施形態について具体的に説明する。

図１に示すように、本発明に係る荷下ろし装置１は、例えば、コントローラ６０によって遠隔操作されるドローン５０に装着して使用することが可能である。具体的には、ドローン５０に荷下ろし装置１を装着し、例えば、道の無いない山奥に測定機器などを搬送して所望のポイントに荷下ろしする、あるいは、所定の配送ポイントに各種物資を搬送して荷下ろしするなど、配送ポイントに作業者がいない状況で荷下ろしするのに用いることが可能である。

荷下ろし装置１の具体的な構造は、特に限定されることはないが、図２のブロック図で示すように、荷物７０が掛けられるフック３を備えた牽引部材５が巻回されるスプール７と、スプール７を駆動して牽引部材５を引き出し／巻き取り駆動する正逆転駆動可能なモータ８と、フック３に掛けられた荷物７０の接地状況を検出して荷外し工程が実行されるようにモータ８を駆動する検出信号を発する検出手段１５と、を備えている。

前記フック３は、荷物７０に設けられる吊り下げ用のリング部７１を掛けた状態で外れないような構成、例えばカラビナフックで構成することが可能であり、前記牽引部材５は、例えば、ワイヤ、チェーン、ロープ、釣糸などによって構成することが可能である。また、前記スプール７は、荷下ろし装置１の筐体（フレーム）に軸受を介して回転可能に支持されており、筐体に支持される前記モータ８に、ギヤトレインなどの動力伝達機構１３を介して連結されている。なお、モータ８は、例えば、ブラシ付きＤＣモータ、ブラシレスＤＣモータ等によって構成することができ、ＤＣ電源（図示せず）によって電流供給がなされ、モータドライバ１０によって回転方向、駆動タイミング、駆動量等が制御される。

前記検出手段１５は、フック３に掛けられた荷物７０の接地状況を検出できるセンサ等で構成することができ、本実施形態では、牽引部材５と係合して、牽引部材の張力状態を検出するひずみゲージ等を用いた張力センサ（張力検出部材１５Ａ）によって構成されている（以下、検出手段を張力センサ１５と称する）。

また、スプール７から牽引部材５を引き出した後、その引き出し量を検出して、再び、フックを初期状態に復帰させるように、牽引部材検出手段を設けておくことが好ましい。具体的に、本実施形態では、筐体とスプール７との間に配設され、スプール７の回転量を検出可能な回転センサ１７によって構成されており、荷下ろし作業をするに際して、スプール７の繰り出し回転量を検出し、荷下ろし作業が終了した時点で、その繰り出し回転量と同じ量を巻き取り駆動して、フック３を初期状態（初期位置）に復帰させるようにしている。

前記張力センサ１５及び回転センサ１７の検出信号は、荷下ろし装置１を制御するＣＰＵや制御プログラムなどを組み込んだマイコンなどの制御ユニット２０に送信され、制御ユニット２０は、入力された検出信号に基づいて、モータドライバ１０を制御する。この制御ユニット２０は、荷下ろし装置１内に組み込まれていてもよいしドローン５０内に組み込まれていてもよい。また、制御ユニット２０は、ドローン５０を操作するコントローラである操作手段６０側から荷下ろしに関する指示を受け取った後（位置情報を基にして荷下ろしするようにしてもよい）、所定のシーケンスにしたがって荷下ろし作業を実行する。なお、操作手段６０は、ドローン専用のコントローラ以外にも、スマートフォン等の携帯端末で構成してもよく、前記制御ユニットとしての機能の一部（全部）を操作手段６０側に組み込んでもよい。

次に、上記した構成において、ドローン５０によって搬送した荷物を、荷下ろし装置１によって、所定の位置で荷下ろしする際の動作について、図１，２及び図３のフローチャートを参照しながら説明する。なお、この荷下ろし動作は、上記した制御ユニット２０に組み込まれているプログラムのシーケンスにしたがって実行される。

ドローン５０が所定の位置に到達すると、モータ８を駆動してスプール７を引き出し方向に回転駆動して牽引部材５を荷物７０と共に降下させる（Ｓ１）。牽引部材５には、荷物７０の重さによって張力が生じており、荷物７０が接地するとその張力は弱まる。前記張力センサ１５は、牽引部材の張力変化を検出しており、張力が所定の大きさ（閾値）以下になると接地信号を発生する。具体的には、牽引部材５には、フック３の重量と荷物７０の重量が合わさった張力が生じており、荷物７０が接地をし始めて荷物７０からの重量負荷がなくなった状態（フック３の重量のみが作用する状態）を閾値として接地信号を発生するようになっている。モータ８は、この接地信号が制御ユニット２０に受信されるまで駆動される（Ｓ１→Ｓ２のループ処理；荷下ろし工程）。

制御ユニット２０に接地信号が入力されると、引き続きモータ８を微小駆動する（Ｓ３）。この微小駆動は、フックを僅かに下降させる程度、例えば、接地したと判断した荷物７０に結び付けられているフック３が、そこから僅かに下降する程度（垂下しているフック３が垂直状態から倒伏状態に移行する程度でよい）にスプール７を回転駆動する程度であればよく、その後、引き続いてフック３を巻き上げるようにモータ８を反転駆動してスプール７に巻回された牽引部材を巻き上げる（Ｓ４）。

この反転駆動している状態で張力センサ１５から接地信号が発生していれば、それは荷物７０がフック３から解放されたことを意味しており、そのままモータ８を反転駆動してスプール７を巻き取り駆動する（Ｓ５・ＹＥＳ→Ｓ６）。これに対して、反転駆動している状態で張力センサ１５から接地信号が検出されなくなれば、それは荷物７０がフック３から外れてないことを意味しており、この状態では、再び上記したモータの微小駆動と反転駆動を繰り返して、荷物が完全に外れるまではこの処理が繰り返される（Ｓ５・ＮＯ→Ｓ３，４のループ処理；荷外し工程）。

すなわち、上記した荷外し工程が実施されることで、荷物７０を確実に外すことが可能となる。この場合、２回目以降のモータ８の微小駆動（Ｓ３の処理）については、それより前の処理の微小駆動量を適宜変えるようにしてもよく、これにより確実な荷外し処理が行えるようになる。また、所定回数荷外し処理を行なっても、荷物７０が外れたことが検出できなければ、何等かのトラブルが発生したものとして、エラー信号をコントローラ側に送信するような処理を行なってもよい。この場合は、牽引部材５を巻き上げて、そのまま帰還させればよい。

前記荷外し工程において、荷物が外れたことが検出されると、モータは引き続き反転駆動され、スプールは巻き取り駆動される（Ｓ５・ＹＥＳ→Ｓ６）。この反転駆動量については、上記したように、スプール７の回転量を回転センサ１７が検出しているため、スプール７の繰り出し回転量と同じ量を巻き取ってフックが初期位置になったことを検出したときにモータ８の駆動を停止することでフックを初期位置に戻すことが可能となる（Ｓ７・ＹＥＳ→Ｓ８；巻き上げ工程）。

上記した構成の荷下ろし方法、及び、荷下ろし装置によれば、以下のような効果が得られる。
荷下ろし工程に続いて、上記したような荷外し工程を設けたことで、荷物を搬送して荷下げする際、荷外しする作業員がいなくても、荷物を確実に外すことができることから、ドローン等を用いて、人がいないようなところに荷物を搬送する場合であっても、トラブルを生じさせることなく確実に届けることが可能となる。

また、本実施形態では、フック３に掛けられた荷物７０の接地状況を検出する検出手段を牽引部材５の張力変化を検出する張力センサ１５で構成しており、そのような張力センサは、スプール７の繰り出し位置、例えば、牽引部材５をスプールに対して均等に巻回するレベルワインド機構等の近傍に配設するなど、荷下ろし装置の筐体に設置することができるため、制御ユニットに対して検出信号を確実に送信することが可能となり、構成も簡略化することができる。本実施形態では、牽引部材５の張力変化を検出する手段は、ひずみゲージによる張力検出部材１５Ａとしたが、このような構成以外にも、モータ８をブラシモータで構成することにより負荷と電流値が比例関係になることから、その電流を検知することによって牽引部材５の張力変化を検出することも可能である。

また、荷外し工程は、スプール７に巻回された牽引部材を僅かに引き出し、引き続き巻き取りを行なって荷物７０による張力の有無を検出することから、確実にフック３から荷物７０が外れているかを検出することが可能となる。特に、荷外し工程は、スプール７に巻回された牽引部材の引き出し・巻き取りを、荷物による張力がなくなるまで繰り返すようにしているため、確実に荷外し処理を行なうことが可能となる。

また、上記したように、荷外し工程で荷物７０がフック３から外れたことが検出されると、モータ８はスプール７を巻き取り駆動するが、本実施形態では、荷下ろし工程が行われる前のフック３の位置を初期状態とし、この巻き取りは、牽引部材検出手段（回転センサ１７）によって、フック３が初期状態になるまで行われることから、牽引部材５が垂下した状態になることはない。すなわち、ドローン５０によって荷物を搬送する場合、荷下ろし後は、牽引部材５が初期の位置に巻き取られるため、抵抗等が生じることはなく、出発地点に安全に帰還させることが可能となる。

なお、牽引部材検出手段については、上記回転センサ１７以外にも、例えば、牽引部材の端部位置を検出する糸端センサを設置して、スプール７から繰り出される牽引部材５の位置を検出するものであってもよい。

上記したような荷下ろし装置、及び、荷下ろし方法は、ドローンのような無人飛行体に装着する以外にも、例えば、図４に示すような態様（引っ越し業者など、住宅のベランダの手すり１００に荷下ろし装置をクランプ装置１１０等で着脱可能に装着して荷物を下ろすことを想定している）で使用することも可能である。
図４の左の図は、上記したような荷外し処理工程がない荷下ろし装置２００による荷下げ作業の状況を示しており、右の図は、上記した荷外し処理工程を備えた荷下ろし装置１Ａによる荷下げ作業の状況を示しており、荷下ろし装置１Ａは、図３のフローチャートで示したシーケンスにしたがって、荷下げ操作が行われるようになっている。

左の荷下ろし装置２００によれば、ベランダの作業者Ｐ１の他に、接地した荷物７０の荷外しを行なうための作業者Ｐ２が必要とされ、また、ベランダの作業者Ｐ１は、荷物が完全に外れたことを目視して確認した上でフックの巻き上げ操作が必要となる。これに対して、右の荷下ろし装置１Ａでは、荷物を下降して接地すると確実に荷外しされることから、荷外しする作業者Ｐ２が不要となり、また、荷下ろし後は、フックが初期状態に復帰するため、効率よく荷下げ操作を行なうことができる。このため、１人の作業者Ｐ１で複数の荷下げ装置１Ａを操作することが容易になり、荷下げ操作の効率化が図れるようになる。

なお、このような荷下ろし装置１Ａにおいて、荷物７０をフック３に掛けた後、スプールの引き出し方向の駆動は、作業者Ｐ１がフック３に荷物７０を掛け、フックが閉じた状態で、ある一定以上の荷重が張力センサで検出され続けたときに行なうようにすることが可能である。このような処理方法によれば、作業者Ｐ１がフック３に荷物７０を掛けた後は、自動で荷下ろしが成され、荷物が接地した後は、フック部分が初期位置まで自動で戻って来るため、より作業効率の向上が図れる。勿論、作業者Ｐ１が、荷下ろし装置１Ａに接続されるコントローラ８０等のスイッチを操作することで行なうようにしてもよい。

以上、本発明の荷下ろし装置、及び、荷下ろし方法の実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態に限定されることはなく、種々変形することが可能である。
例えば、フック３に掛けられた荷物７０の接地状況を検出する検出手段については、牽引部材５の張力変化を検出する以外にも、フック３に、荷物７０との間の距離や接触状態を検出する光学式のセンサ（近接センサ）を設けたり、フック３と荷物の接触状態を検出する機械的なセンサを配設したものであってもよい。また、荷下ろし装置については、その大きさ、巻き上げ力、スプールの巻回容量等、その構成については特に限定されることはなく、図４で示すような態様で使用する場合、そのモータについては、３相モータ等、交流電源によって駆動されるものであってもよい。

１，１Ａ荷下ろし装置
３フック
５牽引部材
７スプール
８モータ
５０ドローン
７０荷物

Claims

荷物が掛けられるフックを備えた牽引部材が巻回され、モータの駆動によって前記牽引部材を引き出し／巻き取り駆動されるスプールと、前記フックに掛けられた荷物の接地状況を検出する検出手段と、を有する荷下ろし装置による荷下ろし方法であって、
前記スプールに巻回された牽引部材を引き出してフックに掛けられた荷物を下ろす荷下ろし工程と、
前記検出手段によって荷物が接地したことを検出した後、引き続き、前記検出手段で検出される検出結果に基づいてフックが荷物を開放したか否かを判断する荷外し工程と、
前記荷外し工程によって荷物が開放されたと判断した後、前記スプールに巻回された牽引部材を巻き取る巻き上げ工程と、
を有し、
前記検出手段は、前記牽引部材の張力変化を検出する張力検出部材であり、
前記荷外し工程は、スプールに巻回された牽引部材を僅かに引き出し、引き続き巻き取りを行なって荷物による張力の有無を検出し、
前記荷外し工程は、前記スプールに巻回された牽引部材の引き出し・巻き取りを、荷物による張力がなくなるまで繰り返すことを特徴とする荷下ろし方法。
前記荷下ろし工程が行われる前のフックの位置を初期状態とし、前記巻き上げ工程は、フックを初期状態になるまで牽引部材を巻き取ることを特徴とする請求項１に記載の荷下ろし方法。
荷物が掛けられるフックを備えた牽引部材が巻回されるスプールと、
前記スプールを駆動して前記牽引部材を引き出し／巻き取り駆動するモータと、
前記フックに掛けられた荷物の接地状況を検出し、前記モータを駆動させる検出信号を発する検出手段と、
を有する荷下ろし装置であって、
前記モータは、前記スプールに巻回された牽引部材を引き出し駆動してフックに掛けられた荷物を下ろし、前記検出手段によって荷物が接地したことを検出した後、引き続き、引き出し・巻き取り駆動を行なってフックから荷物を開放し、
前記検出手段は、前記牽引部材の張力変化を検出する張力検出部材であり、
前記モータは、前記スプールに巻回された牽引部材の引き出し・巻き取り駆動を、荷物による張力がなくなるまで繰り返すことを特徴とする荷下ろし装置。
前記フックの初期位置を検出する初期位置検出手段を備え、前記フックを下ろして荷物を開放した後、前記モータは、フックを初期位置に戻すことを特徴とする請求項３に記載の荷下ろし装置。
請求項３又は４に記載の荷下ろし装置を組み込んだことを特徴とするドローン。