特許 7596988 架線利用システムおよび架線移動装置

(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】2024-12-02

(45)【発行日】2024-12-10

(54)【発明の名称】架線利用システムおよび架線移動装置

(51)【国際特許分類】

   B66C 21/00 20060101AFI20241203BHJP

   B61B 7/02 20060101ALI20241203BHJP

   B61B 12/00 20060101ALI20241203BHJP

【ＦＩ】

B66C21/00 F

B61B7/02

B61B12/00 Z

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2021147638

(22)【出願日】2021-09-10

(65)【公開番号】P2023040567

(43)【公開日】2023-03-23

【審査請求日】2023-10-26

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100105924

【弁理士】

【氏名又は名称】森下 賢樹

(74)【代理人】

【識別番号】100109047

【弁理士】

【氏名又は名称】村田 雄祐

(74)【代理人】

【識別番号】100109081

【弁理士】

【氏名又は名称】三木 友由

(72)【発明者】

【氏名】中村 和正

(72)【発明者】

【氏名】原尻 勝二

(72)【発明者】

【氏名】陶山 和夫

【審査官】太田 義典

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０２０／００７１１３５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開平１０－３３８１２６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６６Ｃ １９／００－２３／９４

Ｂ６１Ｄ １／００－１５／００

Ｂ６１Ｂ ７／０２

Ｂ６１Ｂ １２／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の支柱と、
前記支柱に支持され、両端を固定された主索と、
前記主索に沿って移動可能に設けられる作業索と、
前記作業索を巻き上げ可能な巻き上げ装置と、
前記主索に移動可能に支持され、前記作業索に連結され、前記巻き上げ装置により前記作業索を巻かれることで空中を移動可能な移動装置と、
前記主索に支持され、前記作業索の移動にともなって移動し、前記主索に対して移動することで発電する発電装置と、を備え、
前記移動装置は、
前記主索に上方から回転可能に係合する一対の主索滑車と、
一対の前記主索滑車を支持し、前記主索の下方に位置するフレームと、を有し、
前記発電装置は、
一対の主索滑車の間に配置され、前記主索に下方から回転可能に係合する回転体と、
前記回転体を回転可能に支持する支持壁部と、
前記主索の下方に位置し、前記支持壁部が立設される台座部と、
前記フレームおよび前記台座部の間に介在し、前記回転体を前記主索に向かって上方に付勢するばね部と、
前記回転体の回転をもとに発電するジェネレーターと、を有することを特徴とする架線利用システム。

【請求項2】

前記フレームから立設し、前記主索を挟む一対のローラーを備えることを特徴とする請求項１に記載の架線利用システム。

【請求項3】

両端を固定された主索と前記主索に沿って移動可能に設けられる作業索とによって空中で移動可能に設けられる架線移動装置であって、
前記主索に移動可能に支持され、前記作業索に連結されて前記作業索とともに移動可能な移動装置と、
前記主索に支持され、前記作業索の移動にともなって移動し、前記主索に対して移動することで発電する発電装置と、を備え、
前記移動装置は、
前記主索に上方から回転可能に係合する一対の主索滑車と、
一対の前記主索滑車を支持し、前記主索の下方に位置するフレームと、を有し、
前記発電装置は、
一対の主索滑車の間に配置され、前記主索に下方から回転可能に係合する回転体と、
前記回転体を回転可能に支持する支持壁部と、
前記主索の下方に位置し、前記支持壁部が立設される台座部と、
前記フレームおよび前記台座部の間に介在し、前記回転体を前記主索に向かって上方に付勢するばね部と、
前記回転体の回転をもとに発電するジェネレーターと、を有することを特徴とする架線移動装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、架線を利用して、架線に吊した装置を空中で移動させる技術に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、山林などの斜面に設けられた索道軌道と、索道軌道に案内されて移動する移動体と、索道軌道に沿って配置されて移動体に固定される牽引ワイヤーと、牽引ワイヤーに連結された電動機と、電動機の回生制動によって蓄電する蓄電用電池とを備えるシステムが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００６－０１５９６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

架線利用システムでは、両端が支柱に固定された主索と、主索に支持される作業索とが用いられ、作業索の巻き上げまたは巻き下げによって主索に吊した装置を移動させる。この作業索にかけられる荷重が大きくなると、作業索の直径および重量の増大を招き、作業索を巻き上げる装置が高出力になり、コストがかかる。

【0005】

本発明の目的は、作業索にかかる荷重を低減する技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明のある態様の架線利用システムは、複数の支柱と、支柱に支持され、両端を固定された主索と、主索に沿って移動可能に設けられる作業索と、作業索を巻き上げ可能な巻き上げ装置と、主索に移動可能に支持され、作業索に連結され、巻き上げ装置により作業索を巻かれることで空中を移動可能な移動装置と、主索に支持され、作業索の移動にともなって移動し、主索に対して移動することで発電する発電装置と、を備える。移動装置は、主索に上方から回転可能に係合する一対の主索滑車と、一対の主索滑車を支持し、主索の下方に位置するフレームと、を有する。発電装置は、一対の主索滑車の間に配置され、主索に下方から回転可能に係合する回転体と、回転体を回転可能に支持する支持壁部と、主索の下方に位置し、支持壁部が立設される台座部と、フレームおよび台座部の間に介在し、回転体を主索に向かって上方に付勢するばね部と、回転体の回転をもとに発電するジェネレーターと、を有する。

【0007】

本発明の別の態様は、架線移動装置である。この装置は、両端を固定された主索と主索に沿って移動可能に設けられる作業索とによって空中で移動可能に設けられる架線移動装置であって、主索に移動可能に支持され、作業索に連結されて作業索とともに移動可能な移動装置と、主索に支持され、作業索の移動にともなって移動し、主索に対して移動することで発電する発電装置と、を備える。移動装置は、主索に上方から回転可能に係合する一対の主索滑車と、一対の主索滑車を支持し、主索の下方に位置するフレームと、を有する。発電装置は、一対の主索滑車の間に配置され、主索に下方から回転可能に係合する回転体と、回転体を回転可能に支持する支持壁部と、主索の下方に位置し、支持壁部が立設される台座部と、フレームおよび台座部の間に介在し、回転体を主索に向かって上方に付勢するばね部と、回転体の回転をもとに発電するジェネレーターと、を有する。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、作業索にかかる荷重を低減する技術を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】架線利用システムについて説明するための図である。

【図2】架線利用システムに取り付けた状態の架線移動装置の斜視図である。

【図3】取付状態の発電装置の斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

図１は、架線利用システム１について説明するための図である。架線利用システム１は、第１支柱１０ａ、第２支柱１０ｂ、第３支柱１０ｃ、第４支柱１０ｄ（これらを区別しない場合「支柱１０」という）、第１主索１２ａ、第２主索１２ｂ（これらを区別しない場合「主索１２」という）、第１作業索１４ａ、第２作業索１４ｂ（これらを区別しない場合「作業索１４」という）、第１巻上索１５ａ、第４巻上索１５ｂ（これらを区別しない場合「巻上索１５」という）、第１移動装置１６ａ、第２移動装置１６ｂ（これらを区別しない場合「移動装置１６」という）、吊り下げ装置１８、把持装置１９、ガイド滑車２２、巻き上げ装置２４および発電装置２８を備える。

【0011】

架線利用システム１は、いわゆるＨ型の架線利用システムであって、森林にて伐採された樹木２０を、空中に張った主索１２、作業索１４および巻上索１５（これらの索を架線という）で吊り上げ、集材場所２６付近に搬送することが可能である。これにより、道路を作成しなくても、森林から樹木２０を搬送できる。

【0012】

４つの支柱１０は、立木の配置や集材場所２６の位置をもとに定められた架設に適した位置に立設される。支柱１０は、架線利用システム１の大きさ等に応じて５メートルから１０メートル程度の大きさに設定される。

【0013】

主索１２、作業索１４および巻上索１５は、架線として支柱１０に固定され、または支柱１０の滑車に掛けられる。第１主索１２ａは、第１支柱１０ａおよび第２支柱１０ｂに固定され、第２主索１２ｂは、第３支柱１０ｃおよび第４支柱１０ｄに固定され、空中でのレールとして機能する。なお、主索１２の固定位置は、支柱１０を介して支柱１０の近傍の地面に固定されてもよい。第１主索１２ａおよび第２主索１２ｂは交差しないように設けられる。主索１２の長さは、３００メートルから２０００メートル程度である。

【0014】

作業索１４および巻上索１５は、巻き上げ装置２４により巻き上げられる動索として機能し、移動装置１６および吊り下げ装置１８を移動させる。作業索１４は、移動装置１６を移動させるために用いられ、巻上索１５は、吊り下げ装置１８を主索１２の間を移動させるために用いられる。

【0015】

第１作業索１４ａおよび第２作業索１４ｂは、支柱１０に設けられた滑車に掛けられ、一端が移動装置１６に連結され、他端が巻き上げ装置２４に連結される。第１作業索１４ａは、巻き上げ装置２４から、第２支柱１０ｂと第１移動装置１６ａと第１支柱１０ａとを介して第１移動装置１６ａに連結される作業索と、第２支柱１０ｂを介して第１移動装置１６ａに連結される作業索とを含む。つまり、第１作業索１４ａの一方は第２支柱１０ｂから第１移動装置１６ａを通って第１支柱１０ａで折り返して第１移動装置１６ａに連結される。

【0016】

第２作業索１４ｂは、巻き上げ装置２４から、第４支柱１０ｄと第２移動装置１６ｂと第３支柱１０ｃとを介して第２移動装置１６ｂに連結される作業索と、第４支柱１０ｄを介して第２移動装置１６ｂに連結される作業索を含む。つまり、第２作業索１４ｂの一方は、第４支柱１０ｄから第２移動装置１６ｂを通って第３支柱１０ｃで折り返して第２移動装置１６ｂに連結される。

【0017】

第１巻上索１５ａは、巻き上げ装置２４から第２支柱１０ｂと第１移動装置１６ａと吊り下げ装置１８と第１移動装置１６ａとを介して第１支柱１０ａに固定される。つまり、第１巻上索１５ａは、第２支柱１０ｂから第１移動装置１６ａで屈曲して吊り下げ装置１８で折り返して第１移動装置１６ａで再び屈曲して第１支柱１０ａに連結される。第４巻上索１５ｂは、巻き上げ装置２４から第４支柱１０ｄと第２移動装置１６ｂと吊り下げ装置１８と第２移動装置１６ｂとを介して第３支柱１０ｃに固定される。つまり、第４巻上索１５ｂは、第４支柱１０ｄから第２移動装置１６ｂで屈曲して吊り下げ装置１８で折り返して第２移動装置１６ｂで再び屈曲して第２支柱１０ｂに連結される。

【0018】

一対の移動装置１６は、一対の主索１２にそれぞれ支持され、主索１２に沿って移動可能である。吊り下げ装置１８は、昇降用のワイヤによって把持装置１９に連結し、把持装置１９を吊り下げる。吊り下げ装置１８には、衛星測位システムを用いて吊り下げ装置１８の位置情報を検出する位置検出装置が設けられてよい。把持装置１９は、樹木２０を把持可能である。ガイド滑車２２は、掛けられた作業索１４の方向を変える。

【0019】

発電装置２８は、移動装置１６に設けられた位置検出装置に電力を供給する。発電装置２８は、移動装置１６に取り付けられ、移動装置１６を介して主索１２に移動可能に吊り下げられ、作業索１４の巻き上げにともなって移動する。

【0020】

巻き上げ装置２４は、作業索１４および巻上索１５をそれぞれ巻き上げるウインチとして機能し、それぞれの作業索１４および巻上索１５を巻き上げまたは巻き下げるドラムと駆動源を有する。

【0021】

架線利用システム１の動作について説明する。巻き上げ装置２４は、第１作業索１４ａの一方を巻き上げて他方を巻き下げることで、第１移動装置１６ａを第１主索１２ａに沿って移動させる。また、巻き上げ装置２４は、第２作業索１４ｂの一方を巻き上げて他方を巻き下げることで、第２移動装置１６ｂを第２主索１２ｂに沿って移動させる。これにより、吊り下げ装置１８が主索１２に沿う方向に変位する。

【0022】

次に、第１主索１２ａおよび第２主索１２ｂの対向方向における、吊り下げ装置１８の移動について説明する。巻き上げ装置２４が、第１巻上索１５ａおよび第４巻上索１５ｂの一方を巻き上げて他方を巻き下げると、第１移動装置１６ａから吊り下げ装置１８までの距離、および第２移動装置１６ｂから吊り下げ装置１８までの距離が変化し、吊り下げ装置１８が第１移動装置１６ａおよび第２移動装置１６ｂの間を変位する。このように作業索１４および巻上索１５の巻き上げおよび巻き下げを組み合わせることで、吊り下げ装置１８が、４つの支柱１０に囲まれた領域内を水平方向に移動できる。

【0023】

なお、図１に示す架線利用システム１の態様では、作業索１４および巻上索１５がまとめられて巻き上げ装置２４によって巻き上げているが、この態様に限られない。例えば、各支柱１０毎に１本の作業索１４を巻き上げる巻き上げ装置が設けられてよい。これにより、作業索１４を折り返して巻き上げ装置２４まで延在させなくてよいため、作業索１４の全長を短くでき、支柱１０にかかる荷重を小さくできる。また、第３支柱１０ｃおよび第４支柱１０ｄの近くに巻き上げ装置がそれぞれ設けられてよい。このように、巻き上げ装置は、一体でもよく、別体であってもよい。また、架線のアレンジはこの態様に限られず、作業索１４および巻上索１５を共通化することも可能であり、作業索１４および巻上索１５の本数を６本で構成することも、４本で構成することも可能である。

【0024】

発電装置２８が、第１主索１２ａに支持されるため、発電装置２８の荷重を吊り下げ装置１８に持たせることを避けることができ、作業索１４にかかる荷重を低減できる。発電装置２８は、移動装置１６に搭載された位置検出装置に電力を供給する。

【0025】

巻き上げ装置２４、吊り下げ装置１８および把持装置１９を遠隔で制御可能にする制御装置（不図示）は、制御室に設けられる。移動装置１６、巻き上げ装置２４、吊り下げ装置１８および把持装置１９は、制御装置と通信可能である。制御装置には、作業員の操作を受け付けるタッチパネルや機械式のコントローラーなどの入力部が設けられる。移動装置１６および吊り下げ装置１８を移動させる制御、把持装置１９を下降させる制御、樹木２０を把持させる制御は、予め設けられたプログラムによって実行されてよく、または作業員が制御装置を操作して実行されてよい。また、架線利用システム１の制御は、プログラムと、作業員の操作との組み合わせであってもよい。例えば、移動装置１６および吊り下げ装置１８を目標位置に移動させる制御は、プログラムによって実行され、把持装置１９を下降させて樹木２０を把持させる制御は、作業員の操作によって実行されてよい。例えば作業員は、吊り下げ装置１８および把持装置１９などに設けられたカメラから送信された画像を見ながら制御する。

【0026】

図２は、架線利用システム１に取り付けた状態の架線移動装置３０の斜視図である。架線移動装置３０は、第１移動装置１６ａ、発電装置２８および垂下装置３２を備える。第１移動装置１６ａは、主索滑車３４、支持壁部３６、規制ローラー３８、フレーム４０、作業索連結部４２を備える。フレーム４０は、略水平方向に延在する平板状の座面を有する。

【0027】

主索滑車３４は、一対設けられ、第１主索１２ａの上側から第１主索１２ａに係合する。支持壁部３６は、フレーム４０から立設し、主索滑車３４のそれぞれに一対設けられ、主索滑車３４を挟むように対向して配置される。支持壁部３６は、主索滑車３４を回転可能に軸支する。支持壁部３６が主索滑車３４を挟むように配置されることで、主索滑車３４の軸ブレを抑えることができる。一対の主索滑車３４が第１主索１２ａに上方から係合することで、第１移動装置１６ａの荷重を第１作業索１４ａにかけることなく、第１主索１２ａにかけることができる。

【0028】

規制ローラー３８は、第１主索１２ａを一対のローラーで挟んで、第１主索１２ａを主索滑車３４に案内する。規制ローラー３８は、フレーム４０から立設し、第１主索１２ａによる主索滑車３４の回転軸方向の動きを規制する。規制ローラー３８によって第１主索１２ａが主索滑車３４の溝から外れ難くできる。規制ローラー３８は、第１主索１２ａに沿う方向において、一対の主索滑車３４の外側にそれぞれ配置される。

【0029】

作業索連結部４２は、フレーム４０から主索滑車３４の回転軸方向に張り出し、第１作業索１４ａに連結する。作業索連結部４２は、巻き上げ装置２４による第１作業索１４ａの巻き上げに応じて第１作業索１４ａからの入力を受ける。

【0030】

垂下装置３２は、第１巻上索１５ａに係合して、第１巻上索１５ａを第１主索１２ａに沿う方向から第１主索１２ａに直交する方向に転換させる。垂下装置３２は、フレーム４０に連結するジョイント部４４を有する。ジョイント部４４は、垂下装置３２を２方向に揺動可能にする。

【0031】

位置検出装置４６は、第１移動装置１６ａのフレーム４０に取り付けられ、ＧＰＳ（Global Positioning System）などの衛星測位システムを用いて第１移動装置１６ａの位置情報を取得する。位置検出装置４６は、第１移動装置１６ａの位置情報を架線利用システム１の制御装置に送信する。第１移動装置１６ａの位置情報を送信することで、移動装置１６を精度良く移動させることができる。

【0032】

発電装置２８は、一対の主索滑車３４の間に配置され、フレーム４０に載置される。発電装置２８は、発電機能および蓄電機能を有する。一対の主索滑車３４は、第１移動装置１６ａの安定姿勢を保つため一定の間隔で設けられる。一対の主索滑車３４の間のスペースに発電装置２８を配置することで、第１移動装置１６ａが大型化することを抑えることができる。また、発電装置２８は第１移動装置１６ａのフレーム４０に載置されているため、発電装置２８の荷重は第１主索１２ａにかかる。第１作業索１４ａが高張力に耐えられるよう太くすると、支柱１０を大きくしたり、巻き上げ装置２４の出力を高くしたりするなど処置がいるため、架線利用システム１のコストがかかる。第１作業索１４ａにかかる荷重を増やすことなく発電装置２８を設けることで、巻き上げ装置２４の引張り力の増大を抑えることができる。

【0033】

図３は、取付状態の発電装置２８の斜視図である。発電装置２８は、台座部５０、第１支持壁部５２ａ、第２支持壁部５２ｂ、回転体５４、ばね部５６、第１ギヤ５８、ベルト６０、第２ギヤ６２およびジェネレーター６４を有する。

【0034】

台座部５０は、複数のばね部５６を介してフレーム４０の上に配置される。複数のばね部５６は、例えばコイルばねであって、台座部５０とフレーム４０の間に介在し、台座部５０を上方に付勢する。

【0035】

第１支持壁部５２ａおよび第２支持壁部５２ｂは、台座部５０に立設し、互いに対向し、回転体５４を支持する。回転体５４は、第１支持壁部５２ａおよび第２支持壁部５２ｂに回転可能に支持され、第１主索１２ａに下側から係合する。回転体５４は、ばね部５６によって第１主索１２ａに下側から押し当てられる。これによって、回転体５４と第１主索１２ａの係合が維持される。

【0036】

第１ギヤ５８は、第１支持壁部５２ａに回転可能に支持され、回転体５４の回転軸に固定され、回転体５４とともに回転する。第２ギヤ６２は、第１支持壁部５２ａに回転可能に支持され、第１ギヤ５８の上方に位置し、ジェネレーター６４に回転を入力する。第２ギヤ６２は、第１ギヤ５８よりも小径である。

【0037】

ベルト６０は、第１ギヤ５８および第２ギヤ６２に噛合し、第１ギヤ５８の回転を第２ギヤ６２に伝達する。ジェネレーター６４は、第２ギヤ６２の回転をもとに電力を生成する。ジェネレーター６４は、生成した電力を蓄電する蓄電池も有する。ジェネレーター６４は、生成した電力を位置検出装置４６に供給する。これによって、第１移動装置１６ａに電線を引かなくてよいため、１０００メートル長の電線を巻く装置が不要になり、電線の断線のおそれもなくなる。

【0038】

第１移動装置１６ａが第１主索１２ａに対して移動すると、その移動距離に応じて回転体５４が回転し、回転体５４の回転が第１ギヤ５８、ベルト６０、第２ギヤ６２を介してジェネレーター６４に入力され、ジェネレーター６４が発電する。つまり、ジェネレーター６４は、第１移動装置１６ａの移動距離に応じて発電する。なお、第２移動装置１６ｂおよび発電装置２８も第１移動装置１６ａと同様の構成を有する。

【0039】

以上、実施の形態をもとに本発明を説明した。実施の形態はあくまでも例示であり、各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

【0040】

実施例では、把持装置１９が樹木を把持する態様を示したが、この態様に限られない。例えば、吊り下げ装置１８に樹木の状態を検出する検査装置が吊り下げられてよい。また、吊り下げ装置１８に樹木を切断する切断装置が吊り下げられてもよい。このように、吊り下げ装置に吊り下げられる作動装置は、把持装置１９に限られず、所定の動作を実行する装置であり、用途に応じて取り替えられる。

【0041】

また、実施例では、発電装置２８が移動装置１６に支持される態様を示したが、この態様に限られず、発電装置２８が主索１２に直接支持されてもよい。例えば、発電装置２８は主索１２の上方に設置した滑車から吊り下げられてよく、その滑車の回転動作をもとに回生してよい。いずれにしても、発電装置２８の荷重は主索１２にかかるように設けられる。

【符号の説明】

【0042】

１ 架線利用システム、 １０ａ 第１支柱、 １０ｂ 第２支柱、 １０ｃ 第３支柱、 １０ｄ 第４支柱、 １２ａ 第１主索、 １２ｂ 第２主索、 １４ａ 第１作業索、 １４ｂ 第２作業索、 １５ａ 第１巻上索、 １５ｂ 第４巻上索、 １６ａ 第１移動装置、 １６ｂ 第２移動装置、 １８ 吊り下げ装置、 １９ 把持装置、 ２２ ガイド滑車、 ２４ 巻き上げ装置、 ２８ 発電装置、 ３０ 架線移動装置、 ４６ 位置検出装置、 ５０ 台座部、 ５２ａ 第１支持壁部、 ５２ｂ 第２支持壁部、 ５４ 回転体、 ５６ ばね部、 ５８ 第１ギヤ、 ６０ ベルト、 ６２ 第２ギヤ、 ６４ ジェネレーター。

【図1】

【図2】

【図3】