JP2525835Y2 - しゅんせつ機における水平掘削制御装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

この考案は、主としてしゅんせつ船に搭載されて、海
底を水平に掘削する装置に関する。

【従来の技術並びにその課題】

従来のグラブバケットで海底をしゅんせつすると、第
５図に示す山形の状態となる。グラブバケットを一定の
位置に吊り下げて、シェルを閉じるからである。グラブ
バケットを吊り下げる支持ワイヤーを緩めてグラブバケ
ットを閉じると、シェルを閉じるに従って、グラブバケ
ットが地中に降下するので、中央が深くなる。この状態
でしゅんせつされた海底は、凹凸があって水平に出来な
い。 シェルが閉じられるに従って、一定量グラブバケット
を降下させるなら、海底を水平にしゅんせつできる。こ
のことを実現する水平掘削制御装置が開発されている
（特公昭56-2170号公報）。 この公報に記載される水平掘削制御装置は、開閉ワイ
ヤーを巻き上げてグラブバケットを閉じるときに、シェ
ルが所定の角度になるまでは、支持ドラムにブレーキを
かけて支持ワイヤーの繰り出しを停止し、シェルが所定
の角度まで閉じられた後は、支持ドラムのブレーキを外
すと共に、支持ドラムと開閉ドラムとの回転軸を歯車で
連結し、支持ドラムと開閉ドラムとを一定の比率で回転
させて、支持ワイヤーを一定の比率で繰り出して海底を
水平に掘削するものである。

【考案が解決しようとする課題】

この水平掘削制御装置は、開閉ドラムと支持ドラムと
を一定の回転比で回転している。すなわち、開閉ドラム
が開閉ワイヤーを巻き取って、グラブバケットがとじる
方向に運動すると、支持ドラムが一定の回転比で逆回転
されて、支持ワイヤーを繰り出し、グラブバケットを降
下させている。 この構造の水平掘削制御装置は、海底を水平近くに掘
削できる特長がある。しかしながら、極めて大きなトル
クで回転させる、開閉ドラムと支持ドラムとを一定の比
率で逆転させる機構が複雑となり、設備コストが高くな
る欠点がある。 また、歯車で開閉ドラムと支持ドラムとを一定の比率
で逆転する装置は、グラブバケットを交換すると、グラ
ブバケットが海底を理想的な状態で水平にしゅんせつ出
来ない欠点がある。グラブバケットを交換するのと一緒
に、開閉ドラムと支持ドラムとを連結する歯車を交換す
ると、グラブバケットは理想の状態で海底をしゅんせつ
するが、強大なトルクを伝達する歯車を変更すること
は、実際には極めて困難である。 さらに、支持ドラムと開閉ドラムを回転させるモータ
を制御して、グラブバケットの開度と上下位置とを調整
する装置も開発されている（特開昭61-45885号公報）。
この公報に記載される装置は、開閉ドラムと支持ドラム
の回転位置から、グラブバケットの開度と上下位置とを
検出する。検出信号を演算して、支持ドラムと開閉ドラ
ムを回転させるモーターを制御し、グラブバケットの開
度に対する上下位置を調整している。この構造の装置
は、開閉ドラムと支持ドラムの回転をモーターで制御す
ることにより、グラブバケットの開度に対する上下位置
を理想的な位置に制御できる特徴がある。 しかしながら、この装置は、グラブバケットの上下位
置を正確に制御するために、グラブバケットを上下させ
る支持ドラムを回転制御する必要がある。このため、支
持ドラムを回転させるモーターに、回転制御できるモー
ターと、このモーターの回転を制御する制御装置とを必
要とする。回転制御できるモーターと、このモーターを
制御する装置は、モーターが小型である場合は比較的安
価である。しかしながら、この種の装置に使用するもの
は、極めて高価になる。制御装置に静止レオナード方式
等の高価な制御装置を使用する必要があり、さらに、モ
ーターにも静止レオナード方式で回転制御できるものを
使用するからである。このため、この公報に記載される
装置は、設備コストが著しく高くなり、安価な装置には
とうてい採用できない欠点がある。 この考案は、さらにこの欠点を解決することを目的に
開発されたもので、この考案の重要な目的は、簡単な機
構で正確に海底を水平にしゅんせつできる水平掘削制御
装置を提供することにある。 また、この考案の他の重要な目的は、グラブバケット
を交換しても、簡単にそれぞれのグラブバケットで理想
的な状態で海底をしゅんせつできる水平掘削制御装置を
提供するにある。

【課題を解決するための手段】

この考案のしゅんせつ機における水平掘削制御装置
は、前述の目的を達成するために下記の構成を備えてい
る。水平掘削制御装置は、グラブバケット１と、グラブ
バケット１を開閉させる開閉ワイヤー２と、グラブバケ
ット１を上下させる支持ワイヤー４と、開閉ワイヤー２
を巻き取る開閉ドラム３と、支持ワイヤー４を巻き取る
支持ドラム５と、開閉ドラム３および支持ドラム５を回
転駆動する動力源６とを備える。この装置は、支持ワイ
ヤーと開閉ワイヤーの繰り出し量を制御して、グラブバ
ケットの上下位置に対する開度を制御する。 さらに、この考案のしゅんせつ機における水平掘削制
御装置は、グラブバケット１の上下位置に対する開度を
調整する部材を、支持ドラム５の回転を制御するブレー
キ手段７と、このブレーキ手段７を制御する制御手段８
とで構成する。ブレーキ手段７は、支持ドラム５の回転
を正確に調整できるディスクブレーキである。 制御手段８は、グラブバケット１の開度に対応する支
持ワイヤー４の繰り出し量を記憶しているメモリを内蔵
する演算処理部材11を備える。制御手段８の演算処理部
材11は、メモリの記憶値にしたがってディスクブレーキ
であるブレーキ手段７を制御し、ブレーキ手段７が支持
ワイヤー４の繰り出し量を調整して、グラブバケット１
の開度に対する上下位置を制御して水平に掘削する。

【作用】

支持ワイヤーを停止して、開閉ワイヤーでグラブバケ
ットを閉じると、グラブバケットの先端は、第５図に示
すように山形の軌跡を移動する。いいかえると、グラブ
バケットは、閉じるに従って、海底をしゅんせつする先
端縁が上方に移動してしまう。このため、グラブバケッ
トでしゅんせつされた海底は、この図のハッチングで示
すように、山形になってしまう。グラブバケットを閉じ
るにしたがって降下させると、海底を水平にしゅんせつ
できる。この図をみれば明白なように、グラブバケット
は閉じるときに先端が上昇するので、閉じるに従って降
下させればよい。グラブバケットは相当に重いので、自
重で降下できる。自重で降下するグラブバケットは、モ
ーター等で支持ドラムを駆動する必要がない。この考案
のしゅんせつ機における水平掘削制御装置は、グラブバ
ケットを降下して、海底に水平にしゅんせつできること
を有効に利用して、従来の装置では到底推測もできない
低価格な装備で、海底を水平にしゅんせつする。 このことを実現するために、この考案の水平掘削制御
装置は、シェルが閉じられるに従って、グラブバケット
１を自重で降下させて海底を水平に掘削する。グラブバ
ケット１が海底を水平にしゅんせつできるように、グラ
ブバケット１の降下量をブレーキ手段７で制御してい
る。ブレーキ手段７はディスクブレーキで、ブレーキ手
段７は、制御手段８に制御される。制御手段８は、グラ
ブバケット１に対応する支持ワイヤー４の繰り出し量を
記憶しているメモリを内蔵する演算処理部材11を備え
る。演算処理部材11は、グラブバケット１の降下量が決
められた量よりも少ないと、ブレーキ手段７を緩めてグ
ラブバケット１の降下量を多くし、反対に、グラブバケ
ット１の降下量が設定値よりも多いと、ブレーキ手段７
が支持ドラム５の回転を制動して、グラブバケット１の
降下量を少く調整する。グラブバケット１は、シェルの
閉まり度に対する降下量が決められている。シェルの閉
まり度に対するグラブバケット１の降下量はメモリに記
憶される。 メモリに記憶値と、実際のシェルの閉まり度と降下量
とが比較されて、演算処理部材11はブレーキ手段７の支
持ドラム５の制動力を調整する。 この考案の好ましい実施例の水平掘削制御装置は、下
記の状態でグラブバケット１の降下量が調整される。 シェルを開いた状態で、グラブバケット１を一定の
水深に降下させる。その後、支持ドラム５の回転を停止
させる。 開閉ドラム３を回転させて、シェルが閉じる方向に
駆動する。この時、グラブバケット１が一定の位置にあ
ると、第５図に示すように、海底が凹凸状に掘削される
ので、シェルが閉じる方向に動くに従って、グラブバケ
ット１を自重で降下させる。 グラブバケット１の降下量はシェルの開度で決定さ
れる。 シェルの開度は、開閉量検出センサー９で検出され
る。 シェルの開度信号が、開閉量検出センサー９から制
御手段８に入力される。 シェルの開度信号が入力されると、制御手段８の演
算処理部材11は、グラブバケット１の降下位置を演算す
る。シェルの開度に対するグラブバケット１の最適降下
位置は、演算処理部材11のメモリに記憶されている。 グラブバケット１の降下位置が、メモリの記憶値よ
りも高いと、ブレーキ手段７が支持ドラム５の制動力を
緩めて、支持ワイヤー４を繰り出す。グラブバケット１
の降下位置が、メモリの記憶値よりも低いと、ブレーキ
手段７が支持ドラム５の回転を制止して、グラブバケッ
ト１が自重で降下するのを制止する。ブレーキ手段７は
ディスクブレーキである。ディスクブレーキは、極めて
精密に支持ドラムの回転を制御して、グラブバケットの
上下位置を正確に制御する。ディスクブレーキのキャリ
パがディスクを挟着する力を調整して、正確に制動力を
調整できるからである。 グラブバケット１の降下位置は、移動量検出センサ
ー10で検出される。 シェルの開度に対するグラブバケット１の降下量が
設定値に制御されながら、シェルが閉じられて海底を掘
削する。 シェルが完全に閉じられると、支持ドラム５が回転
されて、グラブバケット１を吊り上げる。 〜の動作が繰り返されて、海底がしゅんせつされ
る。 前述のように、この考案の水平掘削制御装置は、グラ
ブバケット１を自重で降下させ、その降下量をブレーキ
手段７と制御手段８とで調整している。また、シェルの
開度とグラブバケット１の降下量とを測定し、測定値を
メモリの記憶値に比較して、グラブバケット１の降下量
を正確に調整している。

【実施例】

以下、この考案の一実施例を図面に基づいて説明す
る。 但し、以下に示す実施例は、この考案の技術思想を具
体化する為の装置を例示するものであって、この考案の
装置は、構成部品の材質、形状、構造、配置を下記の構
造に特定するものでない。この考案の装置は、実用新案
登録請求の範囲に記載の範囲を於て、種々の変更が加え
られる。 更に、この明細書は、実案新案登録請求の範囲が理解
し易いように、実施例に示される部材に対応する番号
を、「実用新案登録請求の範囲の欄」、「従来の課題を
解決する為の手段の欄」および「作用の欄」に示される
部材に付記している。ただ、実用新案登録請求の範囲に
示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決し
てない。 第１図ないし第２図に示すしゅんせつ機における水平
掘削制御装置は、 海底の土砂を掘削するグラブバケット１と、 グラブバケット１のシェルを開閉させる開閉ワイヤー
２と、 グラブバケット１を上下させる支持ワイヤー４と、 開閉ワイヤー２を巻き取る開閉ドラム３と 支持ワイヤー４を巻き取る支持ドラム５と、 開閉ドラム３および支持ドラム５を回転駆動する動力
源６と、 支持ドラム５のブレーキ手段７と、 このブレーキ手段７を制御する制御手段８とを備えて
いる。 グラブバケット１は、第４図に示すように、開閉ワイ
ヤー２と支持ワイヤー４との２本のワイヤが連結されて
いる。開閉ワイヤー２はシェルを開閉させる。すなわ
ち、開閉ワイヤー２が引っ張られると、シェルが閉じら
れる。開閉ワイヤー２は、第４図においてシェルの中央
に連結されている。シェル上端は、回動自在に連結され
ている。 支持ワイヤー４はグラブバケット１全体を上下に移動
させる。支持ワイヤー４と開閉ワイヤー２とが一緒に牽
引されると、グラブバケット１は開閉運動されることな
く上下に移動される。 すなわち、支持ワイヤー４に対して、開閉ワイヤー２
を引っ張ると、シェルが閉じられる方向に運動する。支
持ワイヤーに対して開閉ワイヤー２が緩められると、シ
ェルが開かれる。 この水平掘削制御装置は、シェルを閉じて海底の土砂
をすくい取る時に、支持ワイヤー４が繰り出される。支
持ワイヤー４の繰り出し量は、制御手段８で調整され
る。 制御手段８は、シェルの開度を、直接あるいは間接に
検出する開閉量検出センサー９と、 支持ワイヤー４の繰り出し量を検出する移動量検出セ
ンサー10と、 両センサーからの入力信号を処理して、支持ワイヤー
４の繰り出し量を決定する演算処理部材11とを備えてい
る。 シェルの開度を検出するセンサーには、例えば、支持
ワイヤー４に対する開閉ワイヤー２の繰り出し量を測定
するセンサーを使用できる。開閉ワイヤー２の繰り出し
量が、シェルの開度に対応するからである。このセンサ
ーは、グラブバケット１に設ける必要がなく、開閉ワイ
ヤー２の通路、あるいは、開閉ドラム３の回転部分に装
着できるので、簡単に取り付けできて、シェルの開度を
正確に測定できる特長がある。 ただ、この考案は、シェルの開閉量検出センサー９を
このものに特定するものでない。開閉量検出センサー９
には、シェルの開度を測定できる全てのものを使用でき
る。 移動量検出センサー10は、支持ワイヤー４の移動量を
測定する。したがって、移動量検出センサー10は、支持
ワイヤー４の移動通路に設けられ、あるいは、支持ドラ
ム５の回転軸にセットされて、支持ワイヤー４の繰り出
し量を検出する。 演算処理部材11は、グラブバケット１の掘削工程にお
いて、グラブバケットが海底を水平に掘削できるよう
に、グラブバケット１の開閉量に対する支持ワイヤー４
の繰り出し量を記憶するメモリを備えている。 演算処理部材11は、シェルが閉じられるに従って、グ
ラブバケット１を決められた量降下させるように、開閉
量検出センサー９と移動量検出センサー10からの入力信
号をメモリの記憶値に比較して、ブレーキ手段７を制御
している。 演算処理部材11のメモリは、シェルの開度からグラブ
バケット１の降下量を記憶している。シェルの開度が開
閉量検出センサー９から入力されると、グラブバケット
１の降下量が特定される。グラブバケット１の降下量
は、開閉量検出センサー９で検出される。グラブバケッ
ト１の降下量がメモリの設定値よりも少ないと、ブレー
キ手段７を緩める。反対に、グラブバケット１の降下量
がメモリの設定値よりも大きいと、ブレーキ手段７が支
持ドラム５の回転を制動する。 第３図は、演算処理部材11で制御されるブレーキ手段
７の制御回路図を示している。この図に示されるブレー
キ手段７は、支持ドラム５の回転を制動する制動部材7A
であるディスクブレーキと、このディスクブレーキのキ
ャリパを駆動して、ディスクブレーキの制動力を調整す
る駆動部材7Bとを備えている。 制動部材7Aであるディスクブレーキは、第２図に示す
ように、支持ドラム５の両側に固定されているディスク
と、このディスクを挟着してディスクの回転を制動する
キャリパとを備えている。 駆動部材7Bは、ディスクの制止力を調整する油圧ピス
トン12と、制御弁13と、水平掘削切換弁14と、油圧ポン
プ15とを備えている。 油圧ピストン12が油圧で押し出されると、キャリパが
ディスクを挟着して、ディスクの回転を制動する。 制御弁13は、演算処理部材11で制御される。すなわ
ち、制御弁13の開度が演算処理部材11で制御される。制
御弁13は、水平掘削切換弁14から油圧ピストン12に供給
される油圧をバイパスさせる。 制御弁13の開度が大きい程、多量の油圧がバイパスさ
れて油圧ピストン12の供給油圧が低下され、油圧ピスト
ン12がキャリパを押圧する力が弱くなる。キャリパの押
圧力が弱くなると、ディスクが回転し易い状態、すなわ
ち、ブレーキを緩めた状態となって、支持ドラム５が回
り易くなる。 反対に、制御弁13が閉弁されるほど、油圧ピストン12
に作用する油圧が高くなり、油圧ピストン12がキャリパ
を強い力で押圧する。この状態では、ブレーキを強く閉
めた状態となって、支持ドラム５の回転が制止、また
は、制動される。 水平掘削切換弁14は、グラブバケット１が一定の水深
に降下されるまでは、第３図の位置にある。この状態で
は、油圧シリンダーに油圧ポンプで加圧された差動油が
供給されない。このため、ブレーキ手段７は、支持ドラ
ム５の回転を制動しない。グラブバケット１が海底をし
ゅんせつするまで降下されると、水平掘削切換弁14が第
３図の位置から切り換えられる。水平掘削切換弁14が切
り換えられると、油圧ポンプは、油圧シリンダーに作動
油を供給する。 この状態で制御弁13の開度が調整され、グラブバケッ
ト１は、シェルが閉まるに従って、次第に降下される。

【考案の効果】

この考案のしゅんせつ機における水平掘削制御装置
は、ブレーキ手段で支持ドラムの回転を制動して支持ワ
イヤーの繰り出し量を調整し、グラブバケットの開度に
対する上下位置を制御して水平掘削を実現する。この構
造の水平掘削制御装置は、従来のように、海底を水平に
しゅんせつするために、支持ドラムを回転させるモータ
ーの回転を制御する必要がない。支持ドラムの回転をブ
レーキ手段で制動するこの考案の水平掘削制御装置は、
従来の支持ドラムの回転を制御する方式とは比較になら
ない簡単な構造である。支持ドラムの回転制御が、制止
レオナード方式の制御手段と、回転制御できる極めて大
型のモーターとを必要とするのに対し、この考案の水平
掘削制御装置は、極めて簡単な構造である支持ドラムの
ディスクブレーキで構成されるからである。このため、
本考案の水平掘削制御装置は、グラブバケットで海底を
水平にしゅんせつできるようにして、装置全体を著しく
安価に製造できる特長がある。 とくに、本考案の水平掘削制御装置は、ブレーキ手段
にディスクブレーキを使用するので、支持ドラムの回転
を極めて正確に制御して、グラブバケットの上下位置を
正確に制御できる特長がある。ディスクブレーキは、支
持ドラムや開閉ドラムに装備されるバンドブレーキに比
較して、キャリパの挟着力に対して制動力をよりリニア
にできるからである。バンドブレーキは、弱い締め付け
力で強く制動できるが、締め付け力の変化に対する制動
力の変化が急激で制動力を正確に調整することが難し
い。これに対して、ディスクブレーキはキャリパがディ
スクを挟着する力に対する制動力が直線に近く、極めて
微細に開閉ドラムの制動力を調整できる。このため、こ
の考案の水平掘削制御装置は、ディスクブレーキである
ブレーキ手段で支持ドラムの回転を正確に制御し、グラ
ブバケットが海底を水平にしゅんせつできる最適位置に
降下して、理想的な状態でしゅんせつできる特長があ
る。 さらにまた、この考案の水平掘削制御装置の特筆すべ
き特長は、大きさや形式が異なるグラブバケットに変更
しても、簡単な構造で、それぞれのグラブバケットに最
適の状態でグラブバケットの降下量を制御できる構造に
できることにある。それは、シェルの開度に対するグラ
ブバケットの降下量を演算処理部材のメモリに記憶さ
せ、この記憶値に比較してグラブバケットを自重で降下
できるからである。 従来のように、支持ドラムと開閉ドラムとを歯車で連
結して、両者を特定の比率で逆転するものは、歯車を変
えないとシェルの開度に対するグラブバケットの降下量
を変更できない。ところが、この考案の水平掘削制御装
置は、メモリの接続を変え、あるいは、メモリを交換す
ることは、大きな駆動トルクを伝達する歯車を変更する
のとは比較にならない程簡単である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案のしゅんせつ機における水平掘削制御
装置を示す側面図、第２図は支持ドラムと開閉ドラム部
分を示す平面図、第３図はブレーキ手段の制御回路を示
す油圧回路図、第４図はグラブバケットの側面図、第５
図は従来のグラブバケットでしゅんせつされる海底の状
態を示す断面図である。 １……グラブバケット、２……開閉ワイヤー ３……開閉ドラム、４……支持ワイヤー ５……支持ドラム、６……動力源 ７……ブレーキ手段、7A……制動部材 7B……駆動部材、８……制御手段 ９……開閉量検出センサー、10……移動量検出センサー 11……演算処理部材、12……油圧ピストン 13……制御弁、14……水平掘削切換弁 15……油圧ポンプ

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】グラブバケット（１）と、グラブバケット
   （１）を開閉する開閉ワイヤー（２）と、グラブバケッ
   ト（１）を上下させる支持ワイヤー（４）と、開閉ワイ
   ヤー（２）を巻き取る開閉ドラム（３）と、支持ワイヤ
   ー（４）を巻き取る支持ドラム（５）と、開閉ドラム
   （３）および支持ドラム（５）を回転駆動する動力源
   （６）とを備え、支持ワイヤーと開閉ワイヤーの繰り出
   し量を制御して、グラブバケットの上下位置に対する開
   度を制御するように構成されてなるしゅんせつ機におけ
   る水平掘削制御装置において、 グラブバケット（１）の上下位置に対する開度を調整す
   る部材が、支持ドラム（５）の回転を制御するディスク
   ブレーキであるブレーキ手段（７）と、このブレーキ手
   段（７）を制御する制御手段（８）とを備え、 制御手段（８）は、グラブバケット（１）の開度に対応
   する支持ワイヤー（４）の繰り出し量を記憶しているメ
   モリを有する演算処理部材（11）を備えており、この演
   算処理部材（11）が、メモリの記憶値にしたがってディ
   スクブレーキであるブレーキ手段（７）を制御し、ブレ
   ーキ手段（７）が支持ワイヤー（４）の繰り出し量を調
   整して、グラブバケット（１）の開度に対する上下位置
   を制御して水平に掘削するように構成されてなることを
   特徴とするしゅんせつ機における水平掘削制御装置。