JP7256584B2 - 送電線延線作業用ドローンのパイロットロープ着脱装置 - Google Patents

Description

本発明は、鉄塔間の送電線の架設工事において、送電線に先立ってパイロットロープを鉄塔間に渡すにあたり、パイロットロープを装着してドローンを飛行させ、到達した鉄塔上で作業者がロープを受け取ってドローンから切り離すためのロープ着脱装置に関するものである。

高圧送電線の延線工事において、送電鉄塔間に送電線を架設するのに先立って送電線を接続するパイロットロープを送電鉄塔間に渡すことが行われる。送電鉄塔が長径間になり、作業者の立ち入り困難な山林、河川、渓谷など地形上や近隣住民の生活環境上の障害物を越える延線工事の場合、従来，実機やリモコンのヘリコプタを使用して行われる。しかし、費用面、安全面や住民の生活環境への影響面で必ずしも適切でない場合がある。
このため昨今では、無線操縦によるドローンを利用した延線が行われる。ドローンによる作業手順は、ロープの先端部をドローンに接続し、ロープの浮き上がりによるプロペラとの干渉を防ぐため、ロープにウェイトを取り付け、隣接鉄塔へ向けてドローンを飛行操作する。当該鉄塔に接近したら、鉄塔上で作業者がドローンとの間隔を保ちつつ吊り下げられたロープを受け取り高枝バサミ等でロープを切断してドローンから分離し、鉄塔上からロープの末端部を地上へ下し、ウインチでロープを巻取り、ロープに接続した送電線を渡す（特許文献１，２）。

特開2016-208625 特開平06-276634

上記従来のドローンによるロープの延線作業においては、ロープを切断してドローンから切り離すのでロープが短縮されて再利用に支障を来し、これに対してロープの短縮を少なくするために作業者にドローンを接近させると、作業者との接触の危険があり、またロープを保持しながら切り離し操作をするためロープを手放して落下させるおそれがある。
そこで本発明は、ドローンとロープの接続部分を遠隔操作で切り離すことで、ロープの切断を伴わず、作業者にドローンを接近させることなく、しかも飛行中の誤操作によるロープ落下を防止して、安全確実にロープを受け取るロープ着脱装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明の延線作業用ドローンのパイロットロープ着脱装置は、ロープＲを接続したドローンＤを鉄塔Ｔ１，Ｔ２の径間に飛行させてロープＲを渡し、このロープＲに接続された送電線を架設する延線工事において、ドローンＤに吊り下げる支持枠３に、ロープＲを掛け留め可能な吊り下げ位置と、ロープＲを離脱可能な解放位置との間を移動可能にフック４を支持し、無線通信手段２により電池駆動のモータ５を遠隔操作してフック４を移動させる。ロープロック機構は、フック４にかかる所定の荷重変化を検知して、フック４にロープＲを掛け留めた荷重の増加に基づいて無線通信手段２によるロープＲの離脱操作を妨げてフック４を吊り下げ位置にロックする一方、作業者がロープＲを受け取った荷重の減少に基づいてロック解除する。

本発明は、ロープを切断することなく遠隔操作でドローンから切り離すので、ロープの再利用に何ら支障を来さないし、ドローンとの距離をおいたまま、頭上から吊り下げたロープを受け取ればよく、これによって作業者にドローンを接近させる必要がなく、作業者が安全で、確実にロープを受け取ることができる。また、フックにロープを吊り留めると、ドローンの飛行中、誤ってロープを離脱操作しても、ロック手段がロープＲの離脱操作を妨げて、ドローンからロープが脱落させず、また到達した鉄塔付近で作業者がロープを受け取れば、ロック解除されてフックからロープを切り離すことができる。

本発明の実施形態に係るパイロットロープ着脱装置の斜視図である。 図１の本体の正面図である。 図１の本体の側面図である。 フックが吊り位置にある本体の一部を切り欠いた背面図である。 ロープロック機構の動作を示す説明図である。 図１のパイロットロープ着脱装置の使用状態の概略図である。

本発明の実施の一形態を図面に基づいて説明する。
図１，図６において、パイロットロープ着脱装置は、ドローンＤに接続される本体１と、本体１を遠隔操作するために本体１とＷｉ－Ｆｉ接続可能なリモコン２とを具備する。
図１ないし図４において、本体１は、水平の中心軸を有する概略円筒状のケース３と、ケース３内に中心軸に沿った枢軸３ａに回転自在に支持されたフック４と、フック４を回転躯動するモータ５と、これを駆動する電源部６と、モータ５の回転をフック４に伝える歯車機構７と、ドローンＤに接続された吊りワイヤＷの接続金具であるアイクレビス８と、フック４にかけたロープＲの荷重変化に応じてロープをロックするロープロック機構９と、フック４の位置を検出するリミットスイッチ１０，１１と、制御基板１２とを具備する。

ケース３は各要素を組み込む支持枠を構成し、閉塞された略円筒状箱形をなし、内部を軸方向前後三室に仕切り、枢軸３ａを支持する対向一対の支持板３ｂを含む。ケース３の下端部には、径方向に凹んで軸方向に伸びる断面略山形に切り込まれたロープ通し溝３ｃを備える。ロープ通し溝３ｃの対向する両斜面の中央部には、フック４を出没、挿入させる対向一対の貫通孔３ｄを有する。ケース３の両側部には、一対の取っ手３ｆを備える。ケース３の前面には電源スイッチ１３を、またケース３の前面上部には横方向にほぼ等間隔に四つの異なる点灯色を有する状態表示用のＬＥＤ１４を備える。

フック４は、基端部が枢軸３ａにケース３の支持板３ｂ間で板面に沿ってロープＲを掛け留め可能な吊り下げ位置と、ロープＲを離脱可能な解放位置との間を回転自在に支持される。フック４は、基端部からケース３の径方向に伸びたあと鎌状に屈曲してケース３の周縁に沿って円弧状に湾曲して伸びる。フック４は、ケース３の一方の貫通孔３ｄからロープ通し溝３ｃに突出してロープＲを掛けて他方の貫通孔３ｄに挿入されると、ロープ通し溝３ｃの傾斜面と共にロープＲを取り囲んで離脱不能に掛け留める。

モータ５は、回転軸５ａが枢軸３ａに平行し、ケース３内に固定される。モータ５は、ケース３の前側の支持板３ｂの前面に固定された電源部６のホルダ内の乾電池により電力供給される。

歯車機構７は、モータ５の回転軸５ａ周りに固定された小歯車７ａと、枢軸３ａ周りに回転自在に支持されると共にフック４に固定され、小歯車７ａに噛み合う大歯車７ｂとを具備する。

ロープロック機構９は、アイクレビス８のベース部８ａもろともケース３を貫通することによりアイクレビス８をケース３に旋回自在に固定するスイベルボルト１５と、これにケース３内で螺合する袋ナット１６及びワッシャ１７と、スイベルボルト１５の軸上を軸線に沿って摺動可能なばね受け筒１８と、ばね受け筒１８とワッシャ１７の間に挟まれ、ばね受け筒１８をケース３の内面上部に押し付けるコイルばね１９と、袋ナット１６の位置を検出するリミットスイッチ２０とを具備する。ドローンＤから伸びる吊りワイヤＷがアイクレビス８に接続されると共に、フック４にロープＲが掛けられると、ロープＲの荷重によりコイルばね１９を圧縮しながらケース３と一体に下降するリミットスイッチ２０のヒンジレバー２０ａが袋ナット１６から離れてＯＦＦすることにより、フック４の「開」操作ボタンスイッチの操作を無効にしてロープＲの離脱を阻止する。

リミットスイッチ１０は、フック４がケース３内に収容された解放位置においてヒンジレバー１０ａがフック４に押し当たることによりＯＮし、リミットスイッチ１１は、フック４が貫通孔３ｄを貫通してロープ通し溝３ｃを横断した吊り下げ位置においてヒンジレバー１１ａがフック４に押し当たることによりＯＮする。

制御基板１２は、リモコン２とWi-Fi接続するための通信部を含み、リモコン２の無線操作の指示に基づいて、リミットスイッチ１０，１１によりフック４の回転位置を規制しつつモータ５の電源部６を入り切りすることによりフック４の動作を制御する。

リモコン２は、表面上に電源スイッチ２１、フック４を解放位置に移動させる「開」操作ボタンスイッチ２２ａ、フック４を吊り下げ位置に移動させる「閉」操作ボタンスイッチ２２ｂ、本体１と対応する四つのＬＥＤ２３を備え、図示しない電源及びWi-Fi接続するための通信部を内蔵する。

このロープ着脱装置は、本体１およびリモコン２の電源スイッチ１３，２１を投入すと、電源ＯＮの黄色LED１４，２３とWi-Fi接続確立の緑色LED１４，２３が点灯する。ここで、リモコン２の「開」操作ボタンスイッチ２２ａを押し下げると、モータ５に駆動されてフック４が解放位置に回転し、解放位置のリミットスイッチ１０のヒンジレバー１０ａがフック４に押されてリミットスイッチ１０がＯＮ動作し、青色LED１４，２３が点灯する。この状態でケース３のロープ通し溝３ｃにロープＲの先端部を挿入して、リモコン２の「閉」操作ボタンスイッチ２２を押し下げると、モータ５に駆動されてフック４が吊り下げ位置に回転し、解放位置のリミットスイッチ１０のヒンジレバー１０ａがフック４から離れてリミットスイッチ１０がOFF動作し、青色LED１４，２３が消灯する。一方、フック４が吊り下げ位置に至るとリミットスイッチ１１のヒンジレバーがフック４に押されてＯＮ動作し、赤色LED１４，２３が点灯する。こうしてロープＲを装着した本体１のアイクレビス８をドローンＤの下部に接続された吊りワイヤＷに接続する。

延線工程において、ドローンを飛行操作して、送電線を延線する鉄塔Ｔ２上までロープＲの先端部を移動させる。このとき、アイクレビス８がケース３に対して回転自在であるからロープＲの捻じれを防止する。図５(Ｂ)に示すように、ロープＲの荷重がフック４にかかり、コイルばね１９が圧縮してケース３と一体に下降したリミットスイッチ２０のヒンジレバー２０ａが袋ナット１６から離れてリミットスイッチ２０がＯＦＦするため、フック４の「開」操作ボタンスイッチ２２ａを含む回路が開き、「開」操作ボタンスイッチ２２ａの操作を不能にしてフック４の開放を阻止する。この状態を青色LED１４，２３および赤色LED１４，２３が点滅して表示する。

ドローンＤが飛行先鉄塔Ｔ２に到達して、当該鉄塔Ｔ２上の作業者Ｐが頭上付近のドローンＤから吊り下げられたロープＲを掴めば、ロープＲの本体にかかる荷重が減少するため、図５(Ａ)に示すように、コイルばね１９が復帰伸長しながらケース３と一体にリミットスイッチ２０が相対的に上昇してヒンジレバー２０ａが袋ナット１６に押し当たってリミットスイッチ２０がＯＮ動作することにより、フック４の「開」操作ボタンスイッチ２２ａの押し下げ操作のロックを解除しロープＲを切り離すことができる。このとき、青色LED１４，２３および赤色LED１４，２３の点滅が消え、赤色LEDが点灯する。この結果、ドローンの飛行中に誤操作により「開」操作ボタンスイッチ２２ａを押されても、ロープＲの落下を防止できる。また、鉄塔Ｔ２上の作業者がロープＲを受け取ることができない場合、ロープロック機構９により荷重変化がないから、フック４の開操作ボタンスイッチを操作しても閉鎖状態にロックされているので、ロープＲの落下を防止する。また、本体１をリモコン２により遠隔操作できるので、ドローンＤとの距離を確保したまま、作業者がドローンＤから吊り下げられたロープＲを受け取ることができるので、接触事故を防止できる。

１ 本体
２ リモコン
３ ケース
３ａ 枢軸
３ｂ 支持板
３ｃ ロープ通し溝
３ｄ 貫通孔
３ｆ 取っ手
４ フック
５ モータ
５ａ 回転軸
６ 電源部
７ 歯車機構
７ａ 小歯車
７ｂ 大歯車
８ アイクレビス
８ａ ベース部
９ ロープロック機構
１０ リミットスイッチ
１１ リミットスイッチ
１２ 制御基板
１３ 電源スイッチ
１４ ＬＥＤ
１５ スイベルボルト
１６ 袋ナット
１７ ワッシャ
１８ ばね受け筒
１９ コイルばね
２０ リミットスイッチ
２１ 電源スイッチ
２２ａ 「開」操作ボタンスイッチ
２２ｂ 「閉」操作ボタンスイッチ
２３ ＬＥＤ
Ｄ ドローン
Ｗ 吊りワイヤ

Claims (4)

1. ロープを接続したドローンを鉄塔間に飛行させてロープを渡し、このロープに接続された送電線を架設する延線工事においてドローンに吊り下げられる支持枠と、
   前記支持枠に支持され、ロープを掛け留め可能な吊り下げ位置と、ロープを離脱可能な解放位置との間を移動可能なフックと、
   前記フックを移動させる電池駆動のモータと、
   前記モータの回転を遠隔で操作して前記フックを移動させることにより前記ロープの掛け留め，離脱を行うための無線通信手段と、
   前記フックにかかる所定の荷重変化を検知して、フックに前記ロープを掛け留めた荷重の増加に基づいて前記無線通信手段によるロープの離脱操作を妨げてフックを吊り下げ位置にロックする一方、作業者がロープを受け取った荷重の減少に基づいてロック解除するロープロック機構とを具備することを特徴とする延線作業用ドローンのパイロットロープ着脱装置。
2. 前記ロープロック機構は、前記フックにかかる所定の荷重により変形するばね部材と、
   このばね部材の変形，復元に応じて変位する変位部材と、
   この変位部材の変位に対応してＯＮまたはＯＦＦしてフックを吊り下げ位置にロックするリミットスイッチとを具備することを特徴とする請求項１に記載の延線作業用ドローンのパイロットロープ着脱装置。
3. 前記変位部材は、ドローンの機体に連結するための接続金具を前記支持枠の上部に縦方向に移動可能に結合し、ロープの挙動に応じて水平方向に旋回自在のスイベルボルトと、
   このスイベルボルトに螺合するナットとを具備し、
   前記ばね部材は、前記ナットと前記支持枠との間に介設されて、前記フックが前記ロープを吊り止めた状態で圧縮変形するコイルばねであり、
   前記リミットスイッチは、前記支持枠と前記スイベルボルトとの相対変位を検知することを特徴とする請求項２に記載の延線作業用ドローンのパイロットロープ着脱装置。
4. 前記フックの吊り下げ位置を検知するリミットスイッチと、
   前記フックの離脱位置を検知するリミットスイッチと、
   前記フックのロープの掛け留め状態、離脱状態及び離脱ロック状態を表示するＬＥＤとを具備することを特徴とする請求項２又は３に記載の延線作業用ドローンのパイロットロープ着脱装置。

Images