フック固定解除装置
【課題】フック部を固定対象物に確実に固定し、当該固定解除を遠隔操作することができるフック固定解除装置を提供することにある。
【解決手段】筒状の本体部11、本体部の一端に旋回自在に軸支された爪状の１つのフック部12、本体部の他端から本体内部に挿入されて、フック部の略中央に繋留されたテザー13、本体内部のテザーの途中に固着されたストッパ14、ストッパを係止・係止解除可能なトリガ15を備える。トリガをストッパに係止させてフック部を本体部に対し折れ曲げた状態で固定対象物に固定させ、トリガをストッパから係止解除させてフック部を本体部に対し直線状態にして固定対象物から外して回収する。投擲装置の場合は投擲の軌道が固定対象物の上方を越えるように射出することにより、テザーを巻き取るのみでフック部を固定対象物に引っ掛けて確実に固定することができ、また、当該固定解除を遠隔で操作することができる。
【解決手段】筒状の本体部11、本体部の一端に旋回自在に軸支された爪状の１つのフック部12、本体部の他端から本体内部に挿入されて、フック部の略中央に繋留されたテザー13、本体内部のテザーの途中に固着されたストッパ14、ストッパを係止・係止解除可能なトリガ15を備える。トリガをストッパに係止させてフック部を本体部に対し折れ曲げた状態で固定対象物に固定させ、トリガをストッパから係止解除させてフック部を本体部に対し直線状態にして固定対象物から外して回収する。投擲装置の場合は投擲の軌道が固定対象物の上方を越えるように射出することにより、テザーを巻き取るのみでフック部を固定対象物に引っ掛けて確実に固定することができ、また、当該固定解除を遠隔で操作することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定対象物に対し固定されたテザー先端のフック部を遠隔操作で固定解除するフック固定解除装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、人荷の運搬等に用いられる移動機械には様々な種類のものが存在しており、これらは運用する環境に応じて使い分けられている。例えば車輪による移動機械である自動車等は、平地の移動は容易であるが、荒地では移動が困難となる。一方、クローラによる移動機械であるトラクタ等は、車輪に比べて低速であるが、荒地での走行性能は高い。しかし、このクローラ方式でも、急斜面や沼地などの険しい不整地の走破は困難である。そこで、斜面上方や沼地対岸の立木等にケーブル、ワイヤ、ロープ等のテザーを固定してロボットに牽引させることにより、急斜面であっても登坂可能となる。テザーを立木等の固定対象物に固定する際は、テザーに連結されたグリッパを備えた投擲装置が用いられる。この投擲装置は、グリッパが開いた状態で射出装置から固定対象物に向かって投擲されることにより、装置先端が固定対象物に当たった衝撃でグリッパが閉じてロックされる構造となっている（非特許文献１参照）。
【０００３】
【非特許文献１】中本，福島，広瀬：“ハイパー・テザーの研究 その１２ グリッパ型投擲・投錨機構の開発”，日本機械学会 ロボティクス・メカトロニクス講演会’０２ 講演論文集，２Ａ１−Ｊ１０，ｐｐ．１−２，２００２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した投擲装置では、固定対象物に直接狙いを定めて投擲を行うため、射出装置側の再現性が高くなければ命中精度が低くなってしまうという問題がある。また、仮に固定対象物に命中したとしても、グリッパが異方性を持っているため、固定対象物を把持できる確率も低くなるという問題もある。そして、固定対象物に固定されたグリッパを固定解除する際は、人が固定対象物まで移動し、人手によりグリッパを開いて固定対象物から外さなければならないという問題もある。
【０００５】
本発明は、上記のような課題に鑑みなされたものであり、その目的は、フック部を固定対象物に確実に固定することができると共に、当該固定解除を遠隔操作することができるフック固定解除装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的達成のため、本発明のフック固定解除装置では、筒状の本体部と、当該本体部の一端に旋回自在に軸支された爪状の１つのフック部と、前記本体部の他端から当該本体内部に挿入されて、前記フック部の略中央に繋留されたテザーとを備え、前記フック部を固定対象物に対し固定した後に固定解除するフック固定解除装置であって、前記本体内部の前記テザーの途中に固着されたストッパと、当該ストッパを係止・係止解除可能なトリガとを備え、前記トリガを前記ストッパに係止させて前記フック部を前記本体部に対し折れ曲げた状態で前記固定対象物に固定させ、前記トリガを前記ストッパから係止解除させて前記フック部を前記本体部に対し直線状態にして前記固定対象物から固定解除することを特徴としている。これにより、例えば本体部とフック部とテザーを備えた投擲装置の場合は、投擲の軌道が固定対象物の上方を越えるように射出することにより、テザーを巻き取るのみでフック部を固定対象物に引っ掛けて確実に固定することができ、また、フック部を固定対象物から外して固定解除する操作を遠隔で行うことができる。
【０００７】
また、前記フック部は、前記本体部に対し直線状態となる方向に付勢されていることを特徴としている。これにより、フック部を固定解除した後はフック部と本体部を直線状態で維持することができるので、投擲装置を地上においてスムーズに引き摺って回収することができる。
【０００８】
また、前記トリガによる前記ストッパの係止状態を継続・継続解除させる電動機構を備えたことを特徴としている。より具体的には、前記電動機構は、前記トリガと接触・離間可能なロッドと、当該ロッドに固定されたナットと、当該ナットと噛み合うスクリューと、当該スクリューを回転させるモータとを備え、当該モータを駆動して前記スクリューを回転させて前記ナットと共に前記ロッドを移動させることにより、前記ロッドを前記トリガに対し接触させて前記トリガを前記ストッパの係止状態で押さえ込み、一方、前記ロッドを前記トリガに対し離間させて前記トリガを前記ストッパの係止解除状態とすることを特徴としている。これにより、フック部を固定対象物に確実に引っ掛けて固定しておくことができ、また、フック部を固定対象物から外して固定解除する操作を遠隔で行うことができる。
【０００９】
また、前記モータに電流を供給する電線と前記テザーを組み合わせ、前記本体内部の他端から前記モータに至る前記電線をコイル状に形成したことを特徴としている。これにより、フック部を固定対象物から外して固定解除する際のテザーの移動に伴うストッパの移動をスムーズに行うことができる。
【００１０】
また、前記トリガによる前記ストッパの係止状態を継続・継続解除させる空圧機構を備えたことを特徴としている。より具体的には、前記空圧機構は、前記トリガを前記ストッパの係止方向へ付勢するスプリングと、前記ストッパに装着され、前記トリガを前記ストッパの係止解除方向へ押圧するエアバッグとを備え、当該エアバッグから空気を排出させて前記スプリングにより前記トリガを前記ストッパの係止状態で押さえ込み、一方、前記エアバッグに空気を供給して前記トリガを押圧することにより前記ストッパの係止解除状態とすることを特徴としている。これにより、フック部を固定対象物に確実に引っ掛けて固定しておくことができ、また、フック部を固定対象物から外して固定解除する操作を遠隔で行うことができる。
【００１１】
エアバッグに空気を供給するチューブと前記テザーを組み合わせたことを特徴としている。これにより、投擲装置自体にエア供給源を搭載する必要が無いので、投擲装置を小型化することができる。
【００１２】
また、前記本体部の他端は弾性のある部材が取り付けられていることを特徴としている。これにより、テザーを巻き取ってフック部を固定対象物に引っ掛ける際に弾性部材が固定対象物に沿って変形するので、投擲装置に掛かるテザーの引張力及びその変動を小さくして投擲装置の跳ね上がりによる固定対象物からの脱落を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。尚、以下に説明する実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１４】
図１及び図２は、本発明の一実施の形態に係るフック固定解除装置を備えた投擲装置を示す一部断面平面図である。この投擲装置はフック１０とテザー１３を備えており、フック１０は筒状の柄（本体部）１１の一端（先端）に１本の爪（係止部）１２の一端（後端）が旋回自在に軸支されている。そして、テザー１３は、柄１１の他端（後端）から挿入されて柄１１の内部を通され、柄１１の一端手前で外部に引き出されて爪１２の後端から他端（先端）側へ所定距離離れた略中央の位置に繋留されている。更に、柄１１の内部には、図１に示す爪１２を柄１１に対し折り曲げられた状態に保持・保持解除するロック機構（フック固定解除装置）が設けられている。このロック機構は、爪１２を柄１１に対し折り曲げた状態で維持するストッパ１４と、このストッパ１４を係止・係止解除するトリガ１５を備えている。
【００１５】
ストッパ１４は、図１に示すときに柄１１の後端近傍に位置するようにテザー１３に固着されており、テザー１３と共に柄１１の先端側に移動可能となっている。トリガ１５は、柄１１の後端近傍に旋回自在に取り付けられており、ストッパ１４が図１に示す柄１１の後端近傍に位置しているときに係止して、ストッパ１４がテザー１３と共に柄１１の先端側に移動しないように押えている。これにより、爪１２は図１に示すように柄１１に対し折り曲げ状態となる。従って、フック１０を固定対象物に対し引っ掛けて固定することができる。一方、テザー１３が先端側から爪１２により引っ張られることにより、ストッパ１４はトリガ１５を押し上げて係止解除させるので、テザー１３はストッパ１４と共に柄１１の先端側に移動する。これにより、爪１２は図２に示すように柄１１に対し旋回して直線状態となる。従って、フック１０を固定対象物から外して固定解除することができる。
【００１６】
このような構成によれば、本実施形態のフック１０は、爪１２の本数を1本のみの単爪型として爪１２の長さをより長くすることができるので、多本数の爪を備えた複爪型のフックと同様の強度を保ちながら軽量化を実現することができる。また、仮にロック機構を爪１２の一端付近に設けたとすると、このロック機構はモーメント中心から近距離でフック１０に作用する大荷重を支えなければならず、強度を確保するにはロック機構が大型化してしまうが、本実施形態のロック機構は爪１２の一端から遠ざけた位置に設けているので、ロック機構への負担が軽減され、ロック機構を小型化することができる。次に、このフック１０の使用手順について図３を参照して説明する。
【００１７】
図３は、フック１０の固定対象物に対する引掛け状態と取外し状態を示す斜視図である。ここで、フック１０は、投擲、引掛、牽引、固定解除、回収の順で使用される。
【００１８】
（１）投擲：ロボットに搭載された射出装置にフック１０を装填し、立木等の固定対象物１の上方を狙ってフック１０を投擲する。
【００１９】
（２）引掛：フック１０の投擲後、フック１０はテザー１３を介して固定対象物１に吊り下がった状態となるので、テザー１３を巻き取って柄１１を固定対象物１の上に乗り上げさせ、図３に示すように、爪１２を固定対象物１に引っ掛けて固定する。ここで、フック１０を複爪型から単爪型としたことにより、固定対象物１に引掛可能な角度が唯1つの爪１２の方向のみに限定される。しかし、柄１１の中心軸から重心がオフセットしているため、柄１１が固定対象物１に乗り上げる際に爪１２の方向が鉛直下向きとなり、初期の爪１２の方向に拠らず引掛動作は可能である。
【００２０】
（３）牽引：固定対象物１に固定された爪１２に繋がるテザー１３を利用し、ロボットの急斜面登坂や空中移動等を行う。
【００２１】
（４）固定解除：登坂や移動等の後、固定対象物１に引っ掛かっている爪１２のロックを解除して寝かせることにより爪１２の固定を解除し、フック１０を地面に落下させる。このとき、爪１２の移動方向が固定対象物１から受ける力の方向と一致しているため、ロック解除に要する力を抑えることができる。
【００２２】
（５）回収：地面に落下したフック１０を、テザー１３を巻き取ることによって引き摺って射出装置側に回収する。このとき、フック１０全体が一直線状となっているため、地面の凹凸等に爪１２が引っ掛かってしまうようなおそれは無くなる。
【００２３】
（６）形状初期化：回収して射出装置に固定したフック１０を、テザー１３を引くことにより爪１２を折り曲げて次の投擲に向けて形状初期化する。このときの形状初期化は、射出装置側で自動的に行うことができる。
【００２４】
上述したロック機構では、牽引中に誤ってテザー１３が先端側から爪１２により引っ張られてしまった場合は、ストッパ１４がトリガ１５を押し上げて係止解除してしまうおそれがある。そこで、トリガ１５によるストッパ１４の係止状態を継続・継続解除させる仕組みをロック機構に備えることが望ましい。このようなロック機構として、モータで行う電動式ロック機構（フック固定解除装置）と、エアバッグの膨張を利用して行う空圧式ロック機構（フック固定解除装置）についてそれぞれ説明する。
【００２５】
図４及び図５は、電動式ロック機構を備えたフックの詳細を示す一部断面斜視図である。このフック１００は、筒状の柄（本体部）１０１の一端（先端）に付勢機構１１０を介して１本の爪（係止部）１０２の一端（後端）が旋回自在に軸支されている。そして、テザー１０３は、柄１０１の他端（後端）に取り付けられている弾性部材１２０から挿入されて柄１０１の内部を通され、柄１０１の先端手前で外部に引き出されて爪１０２の後端から他端（先端）側へ所定距離離れた略中央の位置に繋留されている。更に、柄１０１の内部には、図４に示すように爪１０２を柄１０１に対し折り曲げられた状態に保持する電動式ロック機構１３０が設けられている。この電動式ロック機構１３０は、爪１０２を柄１０１に対し折り曲げた状態で維持するストッパ１３１と、このストッパ１３１を係止・係止解除するトリガ１３２と、このトリガ１３２と接触・離間可能なロッド１３３と、このロッド１３３に固定されたナット１３４と、このナット１３４と噛み合うスクリュー１３５と、このスクリュー１３５を回転させるモータ１３６を備えている。
【００２６】
ストッパ１３１は、図４に示すときに柄１０１の後端近傍に位置するようにテザー１０３に固着されており、テザー１０３と共に柄１０１の先端側に移動可能となっている。トリガ１３２は、柄１０１の後端近傍に旋回自在に取り付けられており、ストッパ１３１が図４に示す柄１０１の後端近傍に位置しているときに係止して、ストッパ１３１がテザー１０３と共に柄１０１の先端側に移動しないように押えている。これにより、爪１０２は柄１０１に対し折り曲げ状態となる。従って、フック１００を固定対象物に対し引っ掛けて固定することができる。ところが、牽引中に誤ってテザー１３が先端側から爪１２により引っ張られてしまった場合は、ストッパ１３１がトリガ１３２を押し上げて係止解除してしまうおそれがある。そこで、上記電動式ロック機構１３０が設けられている。
【００２７】
図６〜図８は、電動式ロック機構１３０の動作を示す平面図である。モータ１３６を駆動してスクリュー１３５を回転させて、ナット１３４と共にロッド１３３を柄１０１の他端側に移動させることにより、図６に示すように、ロッド１３３をトリガ１３２の上部に挿入する。これにより、トリガ１３２は回転を拘束されてストッパ１３１の係止状態で押さえ込まれ、それに引っ掛かっているストッパ１３１もトリガ１３２１部分を通過することができない。従って、爪１０２を支えているテザー１０３はそのままの状態で維持され、爪１０２は柄１０１に対し折り曲げ状態が維持され、フック１００を固定対象物に引っ掛けたままで固定することができる。
【００２８】
一方、図７に示すように、モータ１３６を先程とは逆駆動してスクリュー１３５を逆回転させて、ナット１３４と共にロッド１３３を柄１０１の先端側に移動させることにより、ロッド１３３をトリガ１３２の上部から引き抜く。これにより、トリガ１３２は回転できるようになるので、テザー１０３を射出装置側に引っ張って爪１０２を固定対象物に押し付けることにより、ストッパ１３１はトリガ１３２を押し上げて係止解除させる。ストッパ１３１とトリガ１３２は互いにテーパ面で接触しているため、ストッパ１３１からトリガ１３２に作用する負荷の一部がトリガ１３２を回転させる動力に利用される。そして、図８に示すように、テザー１０３はストッパ１３１と共に柄１０１の先端側に移動し、爪１０２は柄１０１に対し旋回して直線状態となるので、フック１００を固定対象物から外して固定解除することができる。
【００２９】
このような電動式ロック機構１３０の場合はモータ１３６に電流を供給する必要がある。この電流の供給源として、フック１００の内部にバッテリを搭載しても良く、制御信号を無線式とすれば、万一使用中にテザー１０３が切断された場合でも制御不能となることは無い。しかし、重量物であるバッテリをフック１００に搭載するのはエネルギ面で不利となる。そこで、射出側からフック１００まで繋がるテザー１０３に導線を配線する。導線の電気抵抗による通電効率低下は避けられないが、モータ１３６は消費電流が小さいものを使用するため、効率低下の程度を低く抑えることができる。但し、テザー１０３は爪１０２に連結されているため、爪１０２の旋回動作の際にテザー１０３が柄１０１内部で移動することになる。したがって、モータ１３６に電流供給を行う場合、この移動に対応可能な配線を行わなければならない。そこで、図４及び図５に示すようなコイル状の配線１３７を柄１０１の後端部に取り付ける。そして、テザー１０３内の導線をこのコイル状配線１３７に接続し、コイルの伸縮を利用してテザー１０３の移動に対応する。
【００３０】
また、固定対象物に引っ掛かっているフック１００を落下させて回収する場合、爪１０２と柄１０１を直線状にする必要がある。これに要する力は、フック１００が固定対象物に引っ掛かった状態からテザー１０３を引っ張ることによって発生させることができるため、爪１０２の旋回軸はフリー状態とすれば十分ということになる。しかし、テザー１０３が爪１０２に直結しているため、フック１００を固定対象物から落下させて回収する際には、柄１０１が何らかの抵抗を受ける度に爪１０２が折れ曲がってしまうおそれがある。そこで、回収時のテザー１０３の張力程度では爪１０２が折れ曲がらないようにするため、爪１０２の旋回軸に付勢機構１１０を設けた。
【００３１】
この付勢機構１１０は、図４及び図５に示すように、固定軸部１１１、可動軸部１１２、圧縮コイルバネ１１３、プーリ１１４及びワイヤ１１５を備えている。固定軸部１１１は、一端側に爪１０２が旋回軸１０２ａを介して取り付けられ、他端側に柄１０１が挿入固定されている。更に、固定軸部１１１の他端側には、圧縮コイルバネ１１３と可動軸部１１２が挿入可能な中空部が穿設されている。可動軸部１１２は、一端側に圧縮コイルバネ１１３が挿入可能な中空部が穿設され、他端側にプーリ１１４が回転自在に軸支されている。そして、ワイヤ１１５は、爪１０２に一端が繋留され、旋回軸１０２ａに沿って引き回され、固定軸部１１１に沿って引き回されてプーリ１１４に掛けられ、可動軸部１１２に他端が繋留されている。
【００３２】
図９及び図１０は、付勢機構１１０の動作を示す断面図である。図９に示すように、爪１０２が柄１０１に対し折り曲げ状態にあるときは、ワイヤ１１５が爪１０２に引っ張られてプーリ１１４を押すので、可動軸部１１２が固定軸部１１１の他端側の中空部に押し込まれて圧縮コイルバネ１１３が圧縮される。そして、図１０に示すように、爪１０２が柄１０１に対し旋回して直線状態になると、ワイヤ１１５が緩むので、圧縮コイルバネ１１３が復元して可動軸部１１２を固定軸部１１１の他端側の中空部から押し上げ、プーリ１１４がワイヤ１１５を柄１０１の後端方向へ引っ張る。このため、爪１０２の柄１０１に対する直線状態は維持されるので、回収時のテザー１０３の張力程度では爪１０２が折れ曲がらないようにすることができる。
【００３３】
また、フック１００を射出装置により投擲して固定対象物を越えさせた後、テザー１０３をウインチにより引っ張って柄１０１を固定対象物に乗り上げさせる際、テザー１０３には非常に大きな牽引力が掛かる。このため、ウインチに大きな負荷が掛かり、また負荷の変動も大きくなるので、フック１００が固定対象物で跳ね上がって落下するおそれがある。そこで、このフック１００の後端部には、例えばウレタン樹脂でなる柔軟な円錐状の弾性部材１２０が取り付けられている。これにより、テザー１０３をウインチにより引っ張ると弾性部材１２０が固定対象物に沿って曲がるので、柄１０１を固定対象物に確実に乗り上げさせ、爪１０２を固定対象物に確実に引っ掛けて固定することができる。
【００３４】
図１１及び図１２は、空圧式ロック機構を備えたフックの詳細を示す一部断面斜視図である。このフック２００は、筒状の柄（本体部）２０１の一端（先端）に付勢機構２１０を介して１本の爪（係止部）２０２の一端（後端）が旋回自在に軸支されている。そして、テザー２０３は、柄２０１の他端（後端）に取り付けられている弾性部材２２０から挿入されて柄２０１の内部を通され、柄２０１の先端手前で外部に引き出されて爪２０２の後端から他端（先端）側へ所定距離離れた略中央の位置に繋留されている。更に、柄２０１の内部には、図１１に示すように爪２０２を柄２０１に対し折り曲げられた状態に保持する空圧式ロック機構２３０が設けられている。この空圧式ロック機構２３０は、爪２０２を柄２０１に対し折り曲げた状態で維持するストッパ２３１と、このストッパ２３１を係止・係止解除するトリガ２３２と、このトリガ２３２をストッパ２３１の係止方向へ付勢する板バネ（スプリング）２３３と、ストッパ２３１に内蔵され、トリガ２３２をストッパ２３１の係止解除方向へ押圧する押圧ブロック２３４を有するエアバッグ２３５を備えている。
【００３５】
ストッパ２３１は、図１１に示すときに柄２０１の後端近傍に位置するようにテザー２０３に固着されており、テザー２０３と共に柄２０１の先端側に移動可能となっている。トリガ２３２は、柄２０１の後端近傍に旋回自在に取り付けられており、ストッパ２３１が図１１に示す柄２０１の他端近傍に位置しているときに係止して、ストッパ２３１がテザー２０３と共に柄２０１の先端側に移動しないように押えている。これにより、爪２０２は柄２０１に対し折り曲げ状態となる。従って、フック２００を固定対象物に対し引っ掛けて固定することができる。ところが、牽引中に誤ってテザー１３が先端側から爪１２により引っ張られてしまった場合は、ストッパ２３１がトリガ２３２を押し上げて係止解除してしまうおそれがある。そこで、上記空圧式ロック機構２３０が設けられている。
【００３６】
図１３〜図１５は、空圧式ロック機構２３０の動作を示す平面図である。図１３に示すように、エアバッグ２３５から空気を排出させて板バネ２３３によりトリガ２３２をストッパ２３１の係止状態で押さえ込む。これにより、トリガ２３２は回転を拘束されてストッパ２３１の係止状態で押さえ込まれ、それに引っ掛かっているストッパ２３１もトリガ２３２部分を通過することができない。従って、爪２０２を支えているテザー２０３はそのままの状態で維持され、爪２０２は柄２０１に対し折り曲げ状態が維持され、フック２００を固定対象物に引っ掛けたままで固定することができる。
【００３７】
一方、図１４に示すように、エアバッグ２３５に射出装置に搭載されているコンプレッサから空気を供給してエアバッグ２３５を膨張させ、押圧ブロック２３４によりトリガ２３２を押圧する。これにより、トリガ２３２は板バネ２３３の付勢力に反して回転するので、テザー２０３を射出装置側に引っ張って爪２０２を固定対象物に押し付けることにより、図１５に示すように、テザー２０３はストッパ２３１と共に柄２０１の先端側に移動し、爪２０２は柄２０１に対し旋回して直線状態となるので、フック２００を固定対象物から外して固定解除することができる。
【００３８】
このような空圧式ロック機構２３０の場合はエアバッグ２３５に高圧の空気を供給する必要がある。そこで、テザー２０３にチューブの機能を持たせ、そのテザー２０３から空気の供給を行う。これにより、投擲装置２００自体にエア供給源を搭載する必要が無いので、投擲装置２００を小型化することができる。このテザー２０３には主に３つの性能、即ち耐圧性、耐摩性、耐荷重性が求められる。このため、一般的な例えばポリウレタン製耐圧チューブに高強度・低伸度の例えば超高強度ポリエチレン繊維やアラミド繊維を並列に配置する。このような配置のテザー２０３として、チューブの横に繊維を並べた構造、繊維がチューブの肉内部に埋め込まれた構造、チューブ内の空隙に繊維を通した構造がある。これらのうち、チューブ内の空隙に繊維を通した構造のテザー２０３は、チューブ内の空隙の一部を繊維が占有するため有効断面積の点では不利であるが、エアバッグ２３５が膨張し終えるまでの過渡状態でしか空気を流さないことから問題は無く、繊維が中心軸上に位置するのでチューブの屈曲を阻害せず、また外部環境からも保護されている点で優れている。
【００３９】
また、固定対象物に引っ掛かっているフック２００を落下させて回収する場合、爪２０２と柄２０１を直線状にする必要がある。これに要する力は、フック２００が固定対象物に引っ掛かった状態からテザー２０３を引っ張ることによって発生させることができるため、爪２０２の旋回軸はフリー状態とすれば十分ということになる。しかし、テザー２０３が爪２０２に直結しているため、フック２００を固定対象物から落下させて回収する際には、柄２０１が何らかの抵抗を受ける度に爪２０２が折れ曲がってしまうおそれがある。そこで、回収時のテザー２０３の張力程度では爪２０２が折れ曲がらないようにするため、爪２０２の旋回軸に付勢機構２１０を設けた。
【００４０】
この付勢機構２１０は、図１１及び図１２に示すように、固定軸部２１１、引張コイルバネ２１２及びワイヤ２１３を備えている。固定軸部２１１は、一端側に爪２０２が旋回軸２０２ａを介して取り付けられ、他端側に柄２０１が挿入固定されている。引張コイルバネ２１２は、一端が柄２０１の内部に係止されている。そして、ワイヤ２１３は、爪２０２に一端が繋留され、旋回軸に沿って引き回され、固定軸部２１１に沿って引き回され、引張コイルバネ２１２の他端に他端が繋留されている。
【００４１】
このような構成によれば、爪２０２が柄２０１に対し折り曲げ状態にあるときは、ワイヤ２１３が爪２０２に引っ張られて引張コイルバネ２１２が伸張される。そして、爪２０２が柄２０１に対し旋回して直線状態になると、ワイヤ２１３が緩むので、引張コイルバネ２１２が復元してワイヤ２１３を柄２０１の後端方向へ引っ張る。このため、爪２０２の柄２０１に対する直線状態は維持されるので、回収時のテザー２０３の張力程度では爪２０２が折れ曲がらないようにすることができる。
【００４２】
また、フック２００を射出装置により投擲して固定対象物を越えさせた後、テザー２０３をウインチにより引っ張って柄２０１を固定対象物に乗り上げさせる際、テザー２０３には非常に大きな牽引力が掛かる。このため、ウインチに大きな負荷が掛かり、また負荷の変動も大きくなるので、フック２００が固定対象物で跳ね上がって落下するおそれがある。そこで、このフック２００の後端部には、例えばウレタン樹脂でなる柔軟な円錐状の弾性部材２２０が取り付けられている。これにより、テザー２０３をウインチにより引っ張ると弾性部材２２０が固定対象物に沿って曲がるので、柄２０２を固定対象物に確実に乗り上げさせ、爪２０２を固定対象物に確実に引っ掛けて、テザー２０３を固定することができる。
【００４３】
以上のように、本実施形態のロック機構（電動式ロック機構１３０、空圧式ロック機構２３０）を備えた投擲装置１０、１００、２００によれば、トリガ１５、１３２、２３２をストッパ１４、１３１、２３１に係止させて爪１２、１０２、２０２を柄１１、１０１、２０１に対し折れ曲げた状態で投擲して固定対象物に固定させ、トリガ１５、１３２、２３２をストッパ１４、１３１、２３１から係止解除させて爪１２、１０２、２０２を柄１１、１０１、２０１に対し直線状態にして固定対象物から外して回収するので、投擲の軌道が固定対象物の上方を越えるように射出することにより、テザー１３、１０３、２０３を巻き取るのみで爪１２、１０２、２０２を固定対象物に引っ掛けて確実に固定することができ、また、爪１２、１０２、２０２を固定対象物から外して固定解除する操作を遠隔で行うことができる。また、爪１２、１０２、２０２は、柄１１、１０１、２０１に対し直線状態となる方向に付勢されているので、爪１２、１０２、２０２を固定解除した後は爪１２、１０２、２０２と柄１１、１０１、２０１を直線状態で維持することができ、投擲装置１０、１００、２００を地上においてスムーズに引き摺って回収することができる。
【００４４】
尚、上述した本実施形態の電動式ロック機構１３０のロッド１３３の移動にリニアモータを用いても良く、更には空圧式ロック機構２３０としてエアシリンダや油圧式ロック機構として油圧シリンダ等を用いることも可能である。また、空圧式ロック機構２３０のエアバッグ２３５の代わりに、液圧式ロック機構として水や油でバッグを膨張させるようにしても良く、更には電動式ロック機構１３０としてカムを有するモータ等を用いることも可能である。
【００４５】
また、本実施形態の電動式ロック機構１３０や空圧式ロック機構２３０は投擲装置１０、１００、２００に適用した場合を説明したが、例えば船のアンカー（碇）に適用することにより、碇が珊瑚等に引っ掛かって外れなくなった場合でも従来ように切り離さずに回収することができる。この場合、空圧の代わりに海水等の水圧を利用した水圧式ロック機構とすることができる。また、例えば工事現場等でフックを引っ掛けてワイヤを張った後、従来はフックの引掛け位置まで行ってフックを外し、もしくは、ワイヤを揺らしてフックを無理に外す作業が必要であったが、本実施形態では遠隔操作により簡単にフックを外すことができる。また、本実施形態では爪１２、１０２、２０２を１本としたが、用途によっては複数本で構成しても同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施の形態に係る投擲装置を示す第１の一部断面平面図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る投擲装置を示す第２の一部断面平面図である。
【図３】図１のフックの固定対象物に対する引掛け状態と取外し状態を示す斜視図である。
【図４】電動式ロック機構を備えたフックの詳細を示す第１の一部断面斜視図である。
【図５】電動式ロック機構を備えたフックの詳細を示す第２の一部断面斜視図である。
【図６】電動式ロック機構の動作を示す第１の平面図である。
【図７】電動式ロック機構の動作を示す第２の平面図である。
【図８】電動式ロック機構の動作を示す第３の平面図である。
【図９】付勢機構の動作を示す第１の断面図である。
【図１０】付勢機構の動作を示す第２の断面図である。
【図１１】空圧式ロック機構を備えたフックの詳細を示す第１の一部断面斜視図である。
【図１２】空圧式ロック機構を備えたフックの詳細を示す第２の一部断面斜視図である。
【図１３】空圧式ロック機構の動作を示す第１の平面図である。
【図１４】空圧式ロック機構の動作を示す第２の平面図である。
【図１５】空圧式ロック機構の動作を示す第３の平面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０、１００、２００ フック、１１、１０１、２０１ 柄、１２、１０２、２０２ 爪、１３、１０３、２０３ テザー、１４、１３１、２３１ ストッパ、１５、１３２、２３２ トリガ、１１０、２１０ 付勢機構、１１１ 固定軸部、１１２ 可動軸部、１１３ 圧縮コイルバネ、１１４ プーリ、１１５ ワイヤ、１２０、２２０ 弾性部材、１３０ 電動式ロック機構、１３３ ロッド、１３４ ナット、１３５ スクリュー、１３６ モータ、２１１ 固定軸部、２１２ 引張コイルバネ、２１３ ワイヤ、２３０ 空圧式ロック機構、２３３ 板バネ、２３１ ストッパ、２３４ 押圧ブロック、２３５ エアバッグ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定対象物に対し固定されたテザー先端のフック部を遠隔操作で固定解除するフック固定解除装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、人荷の運搬等に用いられる移動機械には様々な種類のものが存在しており、これらは運用する環境に応じて使い分けられている。例えば車輪による移動機械である自動車等は、平地の移動は容易であるが、荒地では移動が困難となる。一方、クローラによる移動機械であるトラクタ等は、車輪に比べて低速であるが、荒地での走行性能は高い。しかし、このクローラ方式でも、急斜面や沼地などの険しい不整地の走破は困難である。そこで、斜面上方や沼地対岸の立木等にケーブル、ワイヤ、ロープ等のテザーを固定してロボットに牽引させることにより、急斜面であっても登坂可能となる。テザーを立木等の固定対象物に固定する際は、テザーに連結されたグリッパを備えた投擲装置が用いられる。この投擲装置は、グリッパが開いた状態で射出装置から固定対象物に向かって投擲されることにより、装置先端が固定対象物に当たった衝撃でグリッパが閉じてロックされる構造となっている（非特許文献１参照）。
【０００３】
【非特許文献１】中本，福島，広瀬：“ハイパー・テザーの研究 その１２ グリッパ型投擲・投錨機構の開発”，日本機械学会 ロボティクス・メカトロニクス講演会’０２ 講演論文集，２Ａ１−Ｊ１０，ｐｐ．１−２，２００２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した投擲装置では、固定対象物に直接狙いを定めて投擲を行うため、射出装置側の再現性が高くなければ命中精度が低くなってしまうという問題がある。また、仮に固定対象物に命中したとしても、グリッパが異方性を持っているため、固定対象物を把持できる確率も低くなるという問題もある。そして、固定対象物に固定されたグリッパを固定解除する際は、人が固定対象物まで移動し、人手によりグリッパを開いて固定対象物から外さなければならないという問題もある。
【０００５】
本発明は、上記のような課題に鑑みなされたものであり、その目的は、フック部を固定対象物に確実に固定することができると共に、当該固定解除を遠隔操作することができるフック固定解除装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的達成のため、本発明のフック固定解除装置では、筒状の本体部と、当該本体部の一端に旋回自在に軸支された爪状の１つのフック部と、前記本体部の他端から当該本体内部に挿入されて、前記フック部の略中央に繋留されたテザーとを備え、前記フック部を固定対象物に対し固定した後に固定解除するフック固定解除装置であって、前記本体内部の前記テザーの途中に固着されたストッパと、当該ストッパを係止・係止解除可能なトリガとを備え、前記トリガを前記ストッパに係止させて前記フック部を前記本体部に対し折れ曲げた状態で前記固定対象物に固定させ、前記トリガを前記ストッパから係止解除させて前記フック部を前記本体部に対し直線状態にして前記固定対象物から固定解除することを特徴としている。これにより、例えば本体部とフック部とテザーを備えた投擲装置の場合は、投擲の軌道が固定対象物の上方を越えるように射出することにより、テザーを巻き取るのみでフック部を固定対象物に引っ掛けて確実に固定することができ、また、フック部を固定対象物から外して固定解除する操作を遠隔で行うことができる。
【０００７】
また、前記フック部は、前記本体部に対し直線状態となる方向に付勢されていることを特徴としている。これにより、フック部を固定解除した後はフック部と本体部を直線状態で維持することができるので、投擲装置を地上においてスムーズに引き摺って回収することができる。
【０００８】
また、前記トリガによる前記ストッパの係止状態を継続・継続解除させる電動機構を備えたことを特徴としている。より具体的には、前記電動機構は、前記トリガと接触・離間可能なロッドと、当該ロッドに固定されたナットと、当該ナットと噛み合うスクリューと、当該スクリューを回転させるモータとを備え、当該モータを駆動して前記スクリューを回転させて前記ナットと共に前記ロッドを移動させることにより、前記ロッドを前記トリガに対し接触させて前記トリガを前記ストッパの係止状態で押さえ込み、一方、前記ロッドを前記トリガに対し離間させて前記トリガを前記ストッパの係止解除状態とすることを特徴としている。これにより、フック部を固定対象物に確実に引っ掛けて固定しておくことができ、また、フック部を固定対象物から外して固定解除する操作を遠隔で行うことができる。
【０００９】
また、前記モータに電流を供給する電線と前記テザーを組み合わせ、前記本体内部の他端から前記モータに至る前記電線をコイル状に形成したことを特徴としている。これにより、フック部を固定対象物から外して固定解除する際のテザーの移動に伴うストッパの移動をスムーズに行うことができる。
【００１０】
また、前記トリガによる前記ストッパの係止状態を継続・継続解除させる空圧機構を備えたことを特徴としている。より具体的には、前記空圧機構は、前記トリガを前記ストッパの係止方向へ付勢するスプリングと、前記ストッパに装着され、前記トリガを前記ストッパの係止解除方向へ押圧するエアバッグとを備え、当該エアバッグから空気を排出させて前記スプリングにより前記トリガを前記ストッパの係止状態で押さえ込み、一方、前記エアバッグに空気を供給して前記トリガを押圧することにより前記ストッパの係止解除状態とすることを特徴としている。これにより、フック部を固定対象物に確実に引っ掛けて固定しておくことができ、また、フック部を固定対象物から外して固定解除する操作を遠隔で行うことができる。
【００１１】
エアバッグに空気を供給するチューブと前記テザーを組み合わせたことを特徴としている。これにより、投擲装置自体にエア供給源を搭載する必要が無いので、投擲装置を小型化することができる。
【００１２】
また、前記本体部の他端は弾性のある部材が取り付けられていることを特徴としている。これにより、テザーを巻き取ってフック部を固定対象物に引っ掛ける際に弾性部材が固定対象物に沿って変形するので、投擲装置に掛かるテザーの引張力及びその変動を小さくして投擲装置の跳ね上がりによる固定対象物からの脱落を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。尚、以下に説明する実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１４】
図１及び図２は、本発明の一実施の形態に係るフック固定解除装置を備えた投擲装置を示す一部断面平面図である。この投擲装置はフック１０とテザー１３を備えており、フック１０は筒状の柄（本体部）１１の一端（先端）に１本の爪（係止部）１２の一端（後端）が旋回自在に軸支されている。そして、テザー１３は、柄１１の他端（後端）から挿入されて柄１１の内部を通され、柄１１の一端手前で外部に引き出されて爪１２の後端から他端（先端）側へ所定距離離れた略中央の位置に繋留されている。更に、柄１１の内部には、図１に示す爪１２を柄１１に対し折り曲げられた状態に保持・保持解除するロック機構（フック固定解除装置）が設けられている。このロック機構は、爪１２を柄１１に対し折り曲げた状態で維持するストッパ１４と、このストッパ１４を係止・係止解除するトリガ１５を備えている。
【００１５】
ストッパ１４は、図１に示すときに柄１１の後端近傍に位置するようにテザー１３に固着されており、テザー１３と共に柄１１の先端側に移動可能となっている。トリガ１５は、柄１１の後端近傍に旋回自在に取り付けられており、ストッパ１４が図１に示す柄１１の後端近傍に位置しているときに係止して、ストッパ１４がテザー１３と共に柄１１の先端側に移動しないように押えている。これにより、爪１２は図１に示すように柄１１に対し折り曲げ状態となる。従って、フック１０を固定対象物に対し引っ掛けて固定することができる。一方、テザー１３が先端側から爪１２により引っ張られることにより、ストッパ１４はトリガ１５を押し上げて係止解除させるので、テザー１３はストッパ１４と共に柄１１の先端側に移動する。これにより、爪１２は図２に示すように柄１１に対し旋回して直線状態となる。従って、フック１０を固定対象物から外して固定解除することができる。
【００１６】
このような構成によれば、本実施形態のフック１０は、爪１２の本数を1本のみの単爪型として爪１２の長さをより長くすることができるので、多本数の爪を備えた複爪型のフックと同様の強度を保ちながら軽量化を実現することができる。また、仮にロック機構を爪１２の一端付近に設けたとすると、このロック機構はモーメント中心から近距離でフック１０に作用する大荷重を支えなければならず、強度を確保するにはロック機構が大型化してしまうが、本実施形態のロック機構は爪１２の一端から遠ざけた位置に設けているので、ロック機構への負担が軽減され、ロック機構を小型化することができる。次に、このフック１０の使用手順について図３を参照して説明する。
【００１７】
図３は、フック１０の固定対象物に対する引掛け状態と取外し状態を示す斜視図である。ここで、フック１０は、投擲、引掛、牽引、固定解除、回収の順で使用される。
【００１８】
（１）投擲：ロボットに搭載された射出装置にフック１０を装填し、立木等の固定対象物１の上方を狙ってフック１０を投擲する。
【００１９】
（２）引掛：フック１０の投擲後、フック１０はテザー１３を介して固定対象物１に吊り下がった状態となるので、テザー１３を巻き取って柄１１を固定対象物１の上に乗り上げさせ、図３に示すように、爪１２を固定対象物１に引っ掛けて固定する。ここで、フック１０を複爪型から単爪型としたことにより、固定対象物１に引掛可能な角度が唯1つの爪１２の方向のみに限定される。しかし、柄１１の中心軸から重心がオフセットしているため、柄１１が固定対象物１に乗り上げる際に爪１２の方向が鉛直下向きとなり、初期の爪１２の方向に拠らず引掛動作は可能である。
【００２０】
（３）牽引：固定対象物１に固定された爪１２に繋がるテザー１３を利用し、ロボットの急斜面登坂や空中移動等を行う。
【００２１】
（４）固定解除：登坂や移動等の後、固定対象物１に引っ掛かっている爪１２のロックを解除して寝かせることにより爪１２の固定を解除し、フック１０を地面に落下させる。このとき、爪１２の移動方向が固定対象物１から受ける力の方向と一致しているため、ロック解除に要する力を抑えることができる。
【００２２】
（５）回収：地面に落下したフック１０を、テザー１３を巻き取ることによって引き摺って射出装置側に回収する。このとき、フック１０全体が一直線状となっているため、地面の凹凸等に爪１２が引っ掛かってしまうようなおそれは無くなる。
【００２３】
（６）形状初期化：回収して射出装置に固定したフック１０を、テザー１３を引くことにより爪１２を折り曲げて次の投擲に向けて形状初期化する。このときの形状初期化は、射出装置側で自動的に行うことができる。
【００２４】
上述したロック機構では、牽引中に誤ってテザー１３が先端側から爪１２により引っ張られてしまった場合は、ストッパ１４がトリガ１５を押し上げて係止解除してしまうおそれがある。そこで、トリガ１５によるストッパ１４の係止状態を継続・継続解除させる仕組みをロック機構に備えることが望ましい。このようなロック機構として、モータで行う電動式ロック機構（フック固定解除装置）と、エアバッグの膨張を利用して行う空圧式ロック機構（フック固定解除装置）についてそれぞれ説明する。
【００２５】
図４及び図５は、電動式ロック機構を備えたフックの詳細を示す一部断面斜視図である。このフック１００は、筒状の柄（本体部）１０１の一端（先端）に付勢機構１１０を介して１本の爪（係止部）１０２の一端（後端）が旋回自在に軸支されている。そして、テザー１０３は、柄１０１の他端（後端）に取り付けられている弾性部材１２０から挿入されて柄１０１の内部を通され、柄１０１の先端手前で外部に引き出されて爪１０２の後端から他端（先端）側へ所定距離離れた略中央の位置に繋留されている。更に、柄１０１の内部には、図４に示すように爪１０２を柄１０１に対し折り曲げられた状態に保持する電動式ロック機構１３０が設けられている。この電動式ロック機構１３０は、爪１０２を柄１０１に対し折り曲げた状態で維持するストッパ１３１と、このストッパ１３１を係止・係止解除するトリガ１３２と、このトリガ１３２と接触・離間可能なロッド１３３と、このロッド１３３に固定されたナット１３４と、このナット１３４と噛み合うスクリュー１３５と、このスクリュー１３５を回転させるモータ１３６を備えている。
【００２６】
ストッパ１３１は、図４に示すときに柄１０１の後端近傍に位置するようにテザー１０３に固着されており、テザー１０３と共に柄１０１の先端側に移動可能となっている。トリガ１３２は、柄１０１の後端近傍に旋回自在に取り付けられており、ストッパ１３１が図４に示す柄１０１の後端近傍に位置しているときに係止して、ストッパ１３１がテザー１０３と共に柄１０１の先端側に移動しないように押えている。これにより、爪１０２は柄１０１に対し折り曲げ状態となる。従って、フック１００を固定対象物に対し引っ掛けて固定することができる。ところが、牽引中に誤ってテザー１３が先端側から爪１２により引っ張られてしまった場合は、ストッパ１３１がトリガ１３２を押し上げて係止解除してしまうおそれがある。そこで、上記電動式ロック機構１３０が設けられている。
【００２７】
図６〜図８は、電動式ロック機構１３０の動作を示す平面図である。モータ１３６を駆動してスクリュー１３５を回転させて、ナット１３４と共にロッド１３３を柄１０１の他端側に移動させることにより、図６に示すように、ロッド１３３をトリガ１３２の上部に挿入する。これにより、トリガ１３２は回転を拘束されてストッパ１３１の係止状態で押さえ込まれ、それに引っ掛かっているストッパ１３１もトリガ１３２１部分を通過することができない。従って、爪１０２を支えているテザー１０３はそのままの状態で維持され、爪１０２は柄１０１に対し折り曲げ状態が維持され、フック１００を固定対象物に引っ掛けたままで固定することができる。
【００２８】
一方、図７に示すように、モータ１３６を先程とは逆駆動してスクリュー１３５を逆回転させて、ナット１３４と共にロッド１３３を柄１０１の先端側に移動させることにより、ロッド１３３をトリガ１３２の上部から引き抜く。これにより、トリガ１３２は回転できるようになるので、テザー１０３を射出装置側に引っ張って爪１０２を固定対象物に押し付けることにより、ストッパ１３１はトリガ１３２を押し上げて係止解除させる。ストッパ１３１とトリガ１３２は互いにテーパ面で接触しているため、ストッパ１３１からトリガ１３２に作用する負荷の一部がトリガ１３２を回転させる動力に利用される。そして、図８に示すように、テザー１０３はストッパ１３１と共に柄１０１の先端側に移動し、爪１０２は柄１０１に対し旋回して直線状態となるので、フック１００を固定対象物から外して固定解除することができる。
【００２９】
このような電動式ロック機構１３０の場合はモータ１３６に電流を供給する必要がある。この電流の供給源として、フック１００の内部にバッテリを搭載しても良く、制御信号を無線式とすれば、万一使用中にテザー１０３が切断された場合でも制御不能となることは無い。しかし、重量物であるバッテリをフック１００に搭載するのはエネルギ面で不利となる。そこで、射出側からフック１００まで繋がるテザー１０３に導線を配線する。導線の電気抵抗による通電効率低下は避けられないが、モータ１３６は消費電流が小さいものを使用するため、効率低下の程度を低く抑えることができる。但し、テザー１０３は爪１０２に連結されているため、爪１０２の旋回動作の際にテザー１０３が柄１０１内部で移動することになる。したがって、モータ１３６に電流供給を行う場合、この移動に対応可能な配線を行わなければならない。そこで、図４及び図５に示すようなコイル状の配線１３７を柄１０１の後端部に取り付ける。そして、テザー１０３内の導線をこのコイル状配線１３７に接続し、コイルの伸縮を利用してテザー１０３の移動に対応する。
【００３０】
また、固定対象物に引っ掛かっているフック１００を落下させて回収する場合、爪１０２と柄１０１を直線状にする必要がある。これに要する力は、フック１００が固定対象物に引っ掛かった状態からテザー１０３を引っ張ることによって発生させることができるため、爪１０２の旋回軸はフリー状態とすれば十分ということになる。しかし、テザー１０３が爪１０２に直結しているため、フック１００を固定対象物から落下させて回収する際には、柄１０１が何らかの抵抗を受ける度に爪１０２が折れ曲がってしまうおそれがある。そこで、回収時のテザー１０３の張力程度では爪１０２が折れ曲がらないようにするため、爪１０２の旋回軸に付勢機構１１０を設けた。
【００３１】
この付勢機構１１０は、図４及び図５に示すように、固定軸部１１１、可動軸部１１２、圧縮コイルバネ１１３、プーリ１１４及びワイヤ１１５を備えている。固定軸部１１１は、一端側に爪１０２が旋回軸１０２ａを介して取り付けられ、他端側に柄１０１が挿入固定されている。更に、固定軸部１１１の他端側には、圧縮コイルバネ１１３と可動軸部１１２が挿入可能な中空部が穿設されている。可動軸部１１２は、一端側に圧縮コイルバネ１１３が挿入可能な中空部が穿設され、他端側にプーリ１１４が回転自在に軸支されている。そして、ワイヤ１１５は、爪１０２に一端が繋留され、旋回軸１０２ａに沿って引き回され、固定軸部１１１に沿って引き回されてプーリ１１４に掛けられ、可動軸部１１２に他端が繋留されている。
【００３２】
図９及び図１０は、付勢機構１１０の動作を示す断面図である。図９に示すように、爪１０２が柄１０１に対し折り曲げ状態にあるときは、ワイヤ１１５が爪１０２に引っ張られてプーリ１１４を押すので、可動軸部１１２が固定軸部１１１の他端側の中空部に押し込まれて圧縮コイルバネ１１３が圧縮される。そして、図１０に示すように、爪１０２が柄１０１に対し旋回して直線状態になると、ワイヤ１１５が緩むので、圧縮コイルバネ１１３が復元して可動軸部１１２を固定軸部１１１の他端側の中空部から押し上げ、プーリ１１４がワイヤ１１５を柄１０１の後端方向へ引っ張る。このため、爪１０２の柄１０１に対する直線状態は維持されるので、回収時のテザー１０３の張力程度では爪１０２が折れ曲がらないようにすることができる。
【００３３】
また、フック１００を射出装置により投擲して固定対象物を越えさせた後、テザー１０３をウインチにより引っ張って柄１０１を固定対象物に乗り上げさせる際、テザー１０３には非常に大きな牽引力が掛かる。このため、ウインチに大きな負荷が掛かり、また負荷の変動も大きくなるので、フック１００が固定対象物で跳ね上がって落下するおそれがある。そこで、このフック１００の後端部には、例えばウレタン樹脂でなる柔軟な円錐状の弾性部材１２０が取り付けられている。これにより、テザー１０３をウインチにより引っ張ると弾性部材１２０が固定対象物に沿って曲がるので、柄１０１を固定対象物に確実に乗り上げさせ、爪１０２を固定対象物に確実に引っ掛けて固定することができる。
【００３４】
図１１及び図１２は、空圧式ロック機構を備えたフックの詳細を示す一部断面斜視図である。このフック２００は、筒状の柄（本体部）２０１の一端（先端）に付勢機構２１０を介して１本の爪（係止部）２０２の一端（後端）が旋回自在に軸支されている。そして、テザー２０３は、柄２０１の他端（後端）に取り付けられている弾性部材２２０から挿入されて柄２０１の内部を通され、柄２０１の先端手前で外部に引き出されて爪２０２の後端から他端（先端）側へ所定距離離れた略中央の位置に繋留されている。更に、柄２０１の内部には、図１１に示すように爪２０２を柄２０１に対し折り曲げられた状態に保持する空圧式ロック機構２３０が設けられている。この空圧式ロック機構２３０は、爪２０２を柄２０１に対し折り曲げた状態で維持するストッパ２３１と、このストッパ２３１を係止・係止解除するトリガ２３２と、このトリガ２３２をストッパ２３１の係止方向へ付勢する板バネ（スプリング）２３３と、ストッパ２３１に内蔵され、トリガ２３２をストッパ２３１の係止解除方向へ押圧する押圧ブロック２３４を有するエアバッグ２３５を備えている。
【００３５】
ストッパ２３１は、図１１に示すときに柄２０１の後端近傍に位置するようにテザー２０３に固着されており、テザー２０３と共に柄２０１の先端側に移動可能となっている。トリガ２３２は、柄２０１の後端近傍に旋回自在に取り付けられており、ストッパ２３１が図１１に示す柄２０１の他端近傍に位置しているときに係止して、ストッパ２３１がテザー２０３と共に柄２０１の先端側に移動しないように押えている。これにより、爪２０２は柄２０１に対し折り曲げ状態となる。従って、フック２００を固定対象物に対し引っ掛けて固定することができる。ところが、牽引中に誤ってテザー１３が先端側から爪１２により引っ張られてしまった場合は、ストッパ２３１がトリガ２３２を押し上げて係止解除してしまうおそれがある。そこで、上記空圧式ロック機構２３０が設けられている。
【００３６】
図１３〜図１５は、空圧式ロック機構２３０の動作を示す平面図である。図１３に示すように、エアバッグ２３５から空気を排出させて板バネ２３３によりトリガ２３２をストッパ２３１の係止状態で押さえ込む。これにより、トリガ２３２は回転を拘束されてストッパ２３１の係止状態で押さえ込まれ、それに引っ掛かっているストッパ２３１もトリガ２３２部分を通過することができない。従って、爪２０２を支えているテザー２０３はそのままの状態で維持され、爪２０２は柄２０１に対し折り曲げ状態が維持され、フック２００を固定対象物に引っ掛けたままで固定することができる。
【００３７】
一方、図１４に示すように、エアバッグ２３５に射出装置に搭載されているコンプレッサから空気を供給してエアバッグ２３５を膨張させ、押圧ブロック２３４によりトリガ２３２を押圧する。これにより、トリガ２３２は板バネ２３３の付勢力に反して回転するので、テザー２０３を射出装置側に引っ張って爪２０２を固定対象物に押し付けることにより、図１５に示すように、テザー２０３はストッパ２３１と共に柄２０１の先端側に移動し、爪２０２は柄２０１に対し旋回して直線状態となるので、フック２００を固定対象物から外して固定解除することができる。
【００３８】
このような空圧式ロック機構２３０の場合はエアバッグ２３５に高圧の空気を供給する必要がある。そこで、テザー２０３にチューブの機能を持たせ、そのテザー２０３から空気の供給を行う。これにより、投擲装置２００自体にエア供給源を搭載する必要が無いので、投擲装置２００を小型化することができる。このテザー２０３には主に３つの性能、即ち耐圧性、耐摩性、耐荷重性が求められる。このため、一般的な例えばポリウレタン製耐圧チューブに高強度・低伸度の例えば超高強度ポリエチレン繊維やアラミド繊維を並列に配置する。このような配置のテザー２０３として、チューブの横に繊維を並べた構造、繊維がチューブの肉内部に埋め込まれた構造、チューブ内の空隙に繊維を通した構造がある。これらのうち、チューブ内の空隙に繊維を通した構造のテザー２０３は、チューブ内の空隙の一部を繊維が占有するため有効断面積の点では不利であるが、エアバッグ２３５が膨張し終えるまでの過渡状態でしか空気を流さないことから問題は無く、繊維が中心軸上に位置するのでチューブの屈曲を阻害せず、また外部環境からも保護されている点で優れている。
【００３９】
また、固定対象物に引っ掛かっているフック２００を落下させて回収する場合、爪２０２と柄２０１を直線状にする必要がある。これに要する力は、フック２００が固定対象物に引っ掛かった状態からテザー２０３を引っ張ることによって発生させることができるため、爪２０２の旋回軸はフリー状態とすれば十分ということになる。しかし、テザー２０３が爪２０２に直結しているため、フック２００を固定対象物から落下させて回収する際には、柄２０１が何らかの抵抗を受ける度に爪２０２が折れ曲がってしまうおそれがある。そこで、回収時のテザー２０３の張力程度では爪２０２が折れ曲がらないようにするため、爪２０２の旋回軸に付勢機構２１０を設けた。
【００４０】
この付勢機構２１０は、図１１及び図１２に示すように、固定軸部２１１、引張コイルバネ２１２及びワイヤ２１３を備えている。固定軸部２１１は、一端側に爪２０２が旋回軸２０２ａを介して取り付けられ、他端側に柄２０１が挿入固定されている。引張コイルバネ２１２は、一端が柄２０１の内部に係止されている。そして、ワイヤ２１３は、爪２０２に一端が繋留され、旋回軸に沿って引き回され、固定軸部２１１に沿って引き回され、引張コイルバネ２１２の他端に他端が繋留されている。
【００４１】
このような構成によれば、爪２０２が柄２０１に対し折り曲げ状態にあるときは、ワイヤ２１３が爪２０２に引っ張られて引張コイルバネ２１２が伸張される。そして、爪２０２が柄２０１に対し旋回して直線状態になると、ワイヤ２１３が緩むので、引張コイルバネ２１２が復元してワイヤ２１３を柄２０１の後端方向へ引っ張る。このため、爪２０２の柄２０１に対する直線状態は維持されるので、回収時のテザー２０３の張力程度では爪２０２が折れ曲がらないようにすることができる。
【００４２】
また、フック２００を射出装置により投擲して固定対象物を越えさせた後、テザー２０３をウインチにより引っ張って柄２０１を固定対象物に乗り上げさせる際、テザー２０３には非常に大きな牽引力が掛かる。このため、ウインチに大きな負荷が掛かり、また負荷の変動も大きくなるので、フック２００が固定対象物で跳ね上がって落下するおそれがある。そこで、このフック２００の後端部には、例えばウレタン樹脂でなる柔軟な円錐状の弾性部材２２０が取り付けられている。これにより、テザー２０３をウインチにより引っ張ると弾性部材２２０が固定対象物に沿って曲がるので、柄２０２を固定対象物に確実に乗り上げさせ、爪２０２を固定対象物に確実に引っ掛けて、テザー２０３を固定することができる。
【００４３】
以上のように、本実施形態のロック機構（電動式ロック機構１３０、空圧式ロック機構２３０）を備えた投擲装置１０、１００、２００によれば、トリガ１５、１３２、２３２をストッパ１４、１３１、２３１に係止させて爪１２、１０２、２０２を柄１１、１０１、２０１に対し折れ曲げた状態で投擲して固定対象物に固定させ、トリガ１５、１３２、２３２をストッパ１４、１３１、２３１から係止解除させて爪１２、１０２、２０２を柄１１、１０１、２０１に対し直線状態にして固定対象物から外して回収するので、投擲の軌道が固定対象物の上方を越えるように射出することにより、テザー１３、１０３、２０３を巻き取るのみで爪１２、１０２、２０２を固定対象物に引っ掛けて確実に固定することができ、また、爪１２、１０２、２０２を固定対象物から外して固定解除する操作を遠隔で行うことができる。また、爪１２、１０２、２０２は、柄１１、１０１、２０１に対し直線状態となる方向に付勢されているので、爪１２、１０２、２０２を固定解除した後は爪１２、１０２、２０２と柄１１、１０１、２０１を直線状態で維持することができ、投擲装置１０、１００、２００を地上においてスムーズに引き摺って回収することができる。
【００４４】
尚、上述した本実施形態の電動式ロック機構１３０のロッド１３３の移動にリニアモータを用いても良く、更には空圧式ロック機構２３０としてエアシリンダや油圧式ロック機構として油圧シリンダ等を用いることも可能である。また、空圧式ロック機構２３０のエアバッグ２３５の代わりに、液圧式ロック機構として水や油でバッグを膨張させるようにしても良く、更には電動式ロック機構１３０としてカムを有するモータ等を用いることも可能である。
【００４５】
また、本実施形態の電動式ロック機構１３０や空圧式ロック機構２３０は投擲装置１０、１００、２００に適用した場合を説明したが、例えば船のアンカー（碇）に適用することにより、碇が珊瑚等に引っ掛かって外れなくなった場合でも従来ように切り離さずに回収することができる。この場合、空圧の代わりに海水等の水圧を利用した水圧式ロック機構とすることができる。また、例えば工事現場等でフックを引っ掛けてワイヤを張った後、従来はフックの引掛け位置まで行ってフックを外し、もしくは、ワイヤを揺らしてフックを無理に外す作業が必要であったが、本実施形態では遠隔操作により簡単にフックを外すことができる。また、本実施形態では爪１２、１０２、２０２を１本としたが、用途によっては複数本で構成しても同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施の形態に係る投擲装置を示す第１の一部断面平面図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る投擲装置を示す第２の一部断面平面図である。
【図３】図１のフックの固定対象物に対する引掛け状態と取外し状態を示す斜視図である。
【図４】電動式ロック機構を備えたフックの詳細を示す第１の一部断面斜視図である。
【図５】電動式ロック機構を備えたフックの詳細を示す第２の一部断面斜視図である。
【図６】電動式ロック機構の動作を示す第１の平面図である。
【図７】電動式ロック機構の動作を示す第２の平面図である。
【図８】電動式ロック機構の動作を示す第３の平面図である。
【図９】付勢機構の動作を示す第１の断面図である。
【図１０】付勢機構の動作を示す第２の断面図である。
【図１１】空圧式ロック機構を備えたフックの詳細を示す第１の一部断面斜視図である。
【図１２】空圧式ロック機構を備えたフックの詳細を示す第２の一部断面斜視図である。
【図１３】空圧式ロック機構の動作を示す第１の平面図である。
【図１４】空圧式ロック機構の動作を示す第２の平面図である。
【図１５】空圧式ロック機構の動作を示す第３の平面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０、１００、２００ フック、１１、１０１、２０１ 柄、１２、１０２、２０２ 爪、１３、１０３、２０３ テザー、１４、１３１、２３１ ストッパ、１５、１３２、２３２ トリガ、１１０、２１０ 付勢機構、１１１ 固定軸部、１１２ 可動軸部、１１３ 圧縮コイルバネ、１１４ プーリ、１１５ ワイヤ、１２０、２２０ 弾性部材、１３０ 電動式ロック機構、１３３ ロッド、１３４ ナット、１３５ スクリュー、１３６ モータ、２１１ 固定軸部、２１２ 引張コイルバネ、２１３ ワイヤ、２３０ 空圧式ロック機構、２３３ 板バネ、２３１ ストッパ、２３４ 押圧ブロック、２３５ エアバッグ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状の本体部と、当該本体部の一端に旋回自在に軸支された爪状の１つのフック部と、前記本体部の他端から当該本体内部に挿入されて、前記フック部の略中央に繋留されたテザーとを備え、前記フック部を固定対象物に対し固定した後に固定解除するフック固定解除装置であって、
前記本体内部の前記テザーの途中に固着されたストッパと、
当該ストッパを係止・係止解除可能なトリガとを備え、
前記トリガを前記ストッパに係止させて前記フック部を前記本体部に対し折れ曲げた状態で前記固定対象物に固定させ、
前記トリガを前記ストッパから係止解除させて前記フック部を前記本体部に対し直線状態にして前記固定対象物から固定解除することを特徴とするフック固定解除装置。
【請求項２】
前記フック部は、前記本体部に対し直線状態となる方向に付勢されていることを特徴とする請求項１に記載のフック固定解除装置。
【請求項３】
前記トリガによる前記ストッパの係止状態を継続・継続解除させる電動機構を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載のフック固定解除装置。
【請求項４】
前記電動機構は、前記トリガと接触・離間可能なロッドと、当該ロッドに固定されたナットと、当該ナットと噛み合うスクリューと、当該スクリューを回転させるモータとを備え、当該モータを駆動して前記スクリューを回転させて前記ナットと共に前記ロッドを移動させることにより、前記ロッドを前記トリガに対し接触させて前記トリガを前記ストッパの係止状態で押さえ込み、一方、前記ロッドを前記トリガに対し離間させて前記トリガを前記ストッパの係止解除状態とすることを特徴とする請求項３に記載のフック固定解除装置。
【請求項５】
前記モータに電流を供給する電線と前記テザーを組み合わせ、前記本体内部の他端から前記モータに至る前記電線をコイル状に形成したことを特徴とする請求項４に記載のフック固定解除装置。
【請求項６】
前記トリガによる前記ストッパの係止状態を継続・継続解除させる空圧機構を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載のフック固定解除装置。
【請求項７】
前記空圧機構は、前記トリガを前記ストッパの係止方向へ付勢するスプリングと、前記ストッパに装着され、前記トリガを前記ストッパの係止解除方向へ押圧するエアバッグとを備え、当該エアバッグから空気を排出させて前記スプリングにより前記トリガを前記ストッパの係止状態で押さえ込み、一方、前記エアバッグに空気を供給して前記トリガを押圧することにより前記ストッパの係止解除状態とすることを特徴とする請求項６に記載のフック固定解除装置。
【請求項８】
前記エアバッグに空気を供給するチューブと前記テザーを組み合わせたことを特徴とする請求項７に記載のフック固定解除装置。
【請求項９】
前記本体部の他端は弾性のある部材が取り付けられていることを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載のフック固定解除装置。
【請求項１】
筒状の本体部と、当該本体部の一端に旋回自在に軸支された爪状の１つのフック部と、前記本体部の他端から当該本体内部に挿入されて、前記フック部の略中央に繋留されたテザーとを備え、前記フック部を固定対象物に対し固定した後に固定解除するフック固定解除装置であって、
前記本体内部の前記テザーの途中に固着されたストッパと、
当該ストッパを係止・係止解除可能なトリガとを備え、
前記トリガを前記ストッパに係止させて前記フック部を前記本体部に対し折れ曲げた状態で前記固定対象物に固定させ、
前記トリガを前記ストッパから係止解除させて前記フック部を前記本体部に対し直線状態にして前記固定対象物から固定解除することを特徴とするフック固定解除装置。
【請求項２】
前記フック部は、前記本体部に対し直線状態となる方向に付勢されていることを特徴とする請求項１に記載のフック固定解除装置。
【請求項３】
前記トリガによる前記ストッパの係止状態を継続・継続解除させる電動機構を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載のフック固定解除装置。
【請求項４】
前記電動機構は、前記トリガと接触・離間可能なロッドと、当該ロッドに固定されたナットと、当該ナットと噛み合うスクリューと、当該スクリューを回転させるモータとを備え、当該モータを駆動して前記スクリューを回転させて前記ナットと共に前記ロッドを移動させることにより、前記ロッドを前記トリガに対し接触させて前記トリガを前記ストッパの係止状態で押さえ込み、一方、前記ロッドを前記トリガに対し離間させて前記トリガを前記ストッパの係止解除状態とすることを特徴とする請求項３に記載のフック固定解除装置。
【請求項５】
前記モータに電流を供給する電線と前記テザーを組み合わせ、前記本体内部の他端から前記モータに至る前記電線をコイル状に形成したことを特徴とする請求項４に記載のフック固定解除装置。
【請求項６】
前記トリガによる前記ストッパの係止状態を継続・継続解除させる空圧機構を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載のフック固定解除装置。
【請求項７】
前記空圧機構は、前記トリガを前記ストッパの係止方向へ付勢するスプリングと、前記ストッパに装着され、前記トリガを前記ストッパの係止解除方向へ押圧するエアバッグとを備え、当該エアバッグから空気を排出させて前記スプリングにより前記トリガを前記ストッパの係止状態で押さえ込み、一方、前記エアバッグに空気を供給して前記トリガを押圧することにより前記ストッパの係止解除状態とすることを特徴とする請求項６に記載のフック固定解除装置。
【請求項８】
前記エアバッグに空気を供給するチューブと前記テザーを組み合わせたことを特徴とする請求項７に記載のフック固定解除装置。
【請求項９】
前記本体部の他端は弾性のある部材が取り付けられていることを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載のフック固定解除装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００８−２０１５４５（Ｐ２００８−２０１５４５Ａ）
【公開日】平成２０年９月４日（２００８．９．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−４０５２９（Ｐ２００７−４０５２９）
【出願日】平成１９年２月２１日（２００７．２．２１）
【出願人】（３０４０２１４１７）国立大学法人東京工業大学 (1,821)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月４日（２００８．９．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月２１日（２００７．２．２１）
【出願人】（３０４０２１４１７）国立大学法人東京工業大学 (1,821)
【Ｆターム（参考）】
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