JP6348280B2

JP6348280B2 - グラブバケットおよびグラブバケットの容積変更方法

Info

Publication number: JP6348280B2
Application number: JP2013264182A
Authority: JP
Inventors: 弘幸小椋; 仁久杉浦
Original assignee: Toyo Construction Co Ltd
Current assignee: Toray Engineering Co Ltd
Priority date: 2013-12-20
Filing date: 2013-12-20
Publication date: 2018-06-27
Anticipated expiration: 2033-12-20
Also published as: JP2015121022A

Description

本発明は、海底等に堆積した泥や土砂を浚渫し、掘削する際に用いるグラブバケットに関し、特に、密閉型のグラブバケットに関するものである。

グラブバケットは、上フレームと、下フレームと、下フレームに軸支されて開閉する左右一対のシェルと、上フレームとシェルとを連結するロッドとを備える。浚渫船などのクレーンからグラブバケットを吊り下げる。開状態のシェルを海底等や水底へ落下させる。シェルを閉状体にすると、左右のシェルの刃先部により浚渫し、閉状態のままシェルを引き上げる。土砂運搬船上にてシェルを再び開状態とし、泥や土砂を土砂運搬船に積み込む。

このとき、シェル上部が開放されていると、シェル上部から汚泥や汚水が漏れて濁水を引き起こす。したがって、水質環境保護の観点から、密閉型のグラブバケットが用いられることが多い。

ところで、グラブバケットの容積が多い程、一度に浚渫できる泥や土砂の量が多くなる。したがって、一般にグラブバケットの容積が多いと、効率のよい作業が可能となる。一方で、水底を平坦に仕上げることは難しく、仕上げ掘りの際には薄層掘削を行なう。すなわち、一掴み当たりの土砂量が少なくなる。

土砂量が少なくなる結果、バケット内の余水の量が多くなり、含泥率（バケット容積に対する浚渫対象となる土砂量の割合）が低くなってしまう。余分な水分は、土運船の運搬回数が増加するなど、土砂の運搬効率を低下させる。更に、土砂処理場での処理量が増加し、処理効率を低下させる。

これに対し、薄層掘削の際に、容積の少ないグラブバケットに付け替えることも、考え得る。しかし、浚渫船のスペース上の制約や付け替えの作業負担の観点から、容積の異なるグラブバケットを複数用意し、付け替えることは、好ましくない。付け替え作業に終日要することもある。

上記の問題を解決するため、容積可変型のグラブバケットが提案されている。特許文献１記載のグラブバケットは、シェル内に設置された仕切り板により、減容している。特許文献２記載のグラブバケットは、シェル内に設置されたブロックにより、減容している。

特開２０１３−５７１８６号公報特開２０１３−５７１８６号公報

しかしながら、特許文献１および２記載のグラブバケットは、以下の様な課題があった。

仕切り板やブロックの材質に関する記載はないが、おそらく鉄製であると推測される。これらはグラブバケットに別途重量物を取付けるため、吊荷総重量が増加し、浚渫船のクレーンの負荷が増加する。すなわち、吊荷重に係る課題がある。

また、仕切り板やブロックは、シェル内側に設ける。そのため、浚渫船のクレーン操作と連動してシェルを開状態として、作業員がシェル内で作業する。シェル内では充分な作業スペースを確保できず、作業性に係る課題がある。たとえば、仕切り板やブロックをシェル内部に設置する作業に、半日を要する可能性もある。グラブバケット自体を付け替える作業に比べれば、作業性が向上しているが、更なる作業性向上が求められる。

さらに、シェル内にて重量物（仕切り板やブロック）を作業員の頭上まで持ち上げる作業は、安全上の配慮が必要である。すなわち、安全に係る課題がある。

本発明は上記課題を解決するものであり、吊荷重を増やすことなく、作業性および安全性を向上させつつ、容積を変更できるグラブバケットを提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の一態様は、上フレームと、下フレームと、前記下フレームに軸支されて開閉するシェルと、前記上フレームと前記シェルとを連結するロッドと、前記シェル上側を密閉するシェルカバーと、前記シェルカバーを、通常位置と減容位置とに切り替える切替手段と、を備えるグラブバケットである。

シェルカバーの位置を切り替えることにより、吊荷重を増やすことなく、作業性および安全性を向上させつつ、容積を変更できる。

好ましくは上記発明において、前記切替手段は、前記シェルに対し、前記シェルカバーを回動させる回動機構と、前記シェルカバーを通常位置に固定する通常位置固定機構と、前記シェルカバーを減容位置に固定する減容位置固定機構と、とを有する。

回動により、通常位置と減容位置とに切り替えることができる。

さらに好ましくは上記発明において、前記シェルの本体頂部に連設される天板をさらに備え、前記通常位置固定機構は、前記シェルカバーと前記天板とを係合させる。

これにより、通常位置における密閉性を確保する。さらに、通常位置固定機構は、シェルカバーを吊支持できる。

また好ましくは上記発明において、前記減容位置固定機構は、前記左右一対のシェルカバーの端面が対向する位置にて、前記シェルカバーを固定する。

これにより、シェルカバー同士が干渉しあうことなく、容積を最小に出来る。また、減容位置における密閉性を確保する。

また好ましくは上記発明において、前記減容位置固定機構は、前記シェルの壁面に設けられる係合孔と前記シェルカバーに設けられる係合孔とを貫通する係合ピンを含む。

これにより、シェル外からの作業となり、作業性、安全性が向上する。

また好ましくは上記発明において、前記シェルカバーは、外面に吊治具を有する。

また好ましくは上記発明において、前記シェルカバーは、外面の周縁にシール材を有する。

これにより、密閉性を確保する。

上記課題を解決する本発明の一態様は、上フレームと、下フレームと、左右一対のシェルと、ロッドと、前記シェル上側を密封するシェルカバーと、前記シェルカバーの一辺を回動軸として、前記シェルカバーを通常位置と減容位置とに切り替える切替手段と、前記シェルカバーの外面に設けられる吊治具と、を備えるグラブバケットの容積変更方法であって、上フレーム、下フレーム、ロッドのいずれかに、前記吊治具を介して、前記シェルカバーを吊支持し、前記シェルカバーを吊支持した状態で回動させ、通常位置と減容位置とに切り替える。

好ましくは上記発明において、前記シェルの壁面に設けられる係合孔と前記シェルカバーに設けられる係合孔とに係合ピンを貫通させ、前記シェルカバーを減容位置に固定する。

本発明のグラブバケットによれば、容易に容積を変更できる。更に、吊荷重を増やすことなく、作業性および安全性を向上させることができる。

グラブバケット概略構成図（通常位置）（第１実施形態）グラブバケット概略構成図（減容位置）（第１実施形態）グラブバケット概略斜視図（通常位置）（第１実施形態）グラブバケット概略斜視図（減容位置）（第１実施形態）切替動作説明図（第１実施形態）グラブバケット概略構成図（通常位置）（第２実施形態）グラブバケット概略構成図（通常位置）（第３実施形態）

＜第１実施形態＞
〜構成〜
本発明は、密閉型のグラブバケットである。グラブバケットにおける密閉とは、汚泥や汚水が漏れて濁水を引き起こすことを防止する程度を意味する。図１および図２にグラブバケットの概略構成を示す。正面図であるが、説明の便宜上、シェルカバー付近については断面図として示している。図３は図１に対応する概略斜視図である。図４は図２に対応する概略斜視図である。

本実施形態の基本構成について説明する。グラブバケットは、上フレーム１と、下フレーム２と、シェル４と、ロッド５とを備える。

上フレーム１は、上部にて吊りワイヤに接続されている。下フレーム２は開閉ワイヤによって上フレーム１に対して上下移動するようになっている。

シェル４は左右一対である。なお、シェル４に対応して、ロッド５やシェルカバー６等も左右一対であるが、以下適宜左右一対の旨を省略する。

シェル４の上端部は、下フレーム２に設けられた回動軸３ａによって回動自在に支持されている。

シェル４は、２枚の対向する側面板４１と底面板４２と２枚の対向する延設板４３とから構成される。側面板４１は略扇形状をしており、扇の中心角は４５〜７５度である。２枚の側面板４１の扇の弧に沿って、底面板４２が連設されている。側面板４１の外縁には、回動軸３ａおよび回動軸３ｃを設けるための延設板４３が延設されている。

ロッド５は上フレーム１とシェル４とを連結する。すなわち、上フレーム１には回動軸３ｂが設けられ、ロッド５の一端部は回動軸３ｂを介して回動自在に支持されている。シェル４外縁には回動軸３ｃが設けられ、ロッド５の他端部には回動軸３ｃを介してシェル４が回動自在に支持されている。

上記構成により、開閉ワイヤによって下フレーム２を下方移動させると、支軸３ａが下方移動して、左右一対のシェル４が支軸３ａを中心に互いに離れる方向に回動して、シェル４は開状態となる。また、開閉ワイヤによって下フレーム２を上方移動させると、支軸３ａが上方移動して、左右一対のシェル４が支軸３ａを中心に互いに近づく方向に回動して、シェル４は閉状態となる。

本実施形態の特徴的な構成について説明する。

シェル４上側には、シェルカバー６が設けられている。シェルカバー６は、側面板４１端面と底面板４２端面とが形成する開口部に対応する形状であればよいが、一例として矩形形状を示す。シェルカバー６の一端部には蝶番１１が設けられ、シェルカバー６は蝶番１１を介し回動可能にシェル４と連結している。２枚の対向する側面板４１の円弧の外側端部（シェル同士が当接する方を内側とする）付近を結ぶ仮想線を、蝶番１１の回動軸とする。蝶番１１は、シェル４の外縁部に対しシェルカバー６を回動させる回動機構を構成する。

シェル４本体頂部には、天板２１が連設されている。言い換えると、２枚の側面板４１に架け渡すように天板２１が配設されている。

シェルカバー６、天板２１および側面板４１と底面板４２により、シェル閉状態において、密閉空間が形成される。

天板２１外面には、ピン孔１２を有する固定用治具が延設されている。一方、シェルカバー６外面には、ピン孔１３を有する固定用治具が延設されている。さらに、シェルカバー６外面の他端部（蝶番が設けられている側と反対側）と天板２１内面とが係合する状態で、ピン孔１２とピン孔１３とが一致するように構成されている。そして、ピン１６がピン孔１２およびピン孔１３を貫通することにより、シェルカバー６は通常位置に固定される。ピン孔１２，ピン孔１３およびピン１６は、シェルカバー６を通常位置に固定する通常位置固定機構を構成する。

側面板４１にはピン孔１４が設けられ、一方、シェルカバー６内面には、ピン孔１５を有する固定用治具が延設されている。さらに、側面板４１内側には固定位置係合板１７が設けられて、固定位置係合板１７とシェルカバー６内面の他端部とが係合することにより、左右一対のシェルカバー６の端面が対向するように構成されている。また、左右一対のシェルカバー６の端面が対向する状態で、ピン孔１４とピン孔１５とが一致するように構成されている。そして、ピン１６がピン孔１４およびピン孔１５を貫通することにより、シェルカバー６は減容位置に固定される。ピン孔１４，ピン孔１５，ピン１６および固定位置係合板１７は、シェルカバー６を減容位置に固定する減容位置固定機構を構成する。

蝶番１１を介する回動により、シェルカバー６は通常位置と減容位置とに切り替わる。

回動機構１１と、通常位置固定機構１２，１３，１６と、減容位置固定機構１４，１５，１６，１７とは、切替手段を構成する。

本実施形態の付随的な構成について説明する。

シェルカバー６外面中央付近には、エア抜機構（図示省略）が設けられていてもよい。

シェルカバー６外面の周縁にはシール材(図示省略)が設けられている。これにより、シェル内部の密閉性を確保している。

また、シェルカバー６外面には、吊治具２２が設けられている（図５参照）。

一方、ロッド５にも、吊治具２３が設けられている（図５参照）。吊治具２３は、上フレーム１または下フレーム２に設けられていてもよい。

〜浚渫、掘削動作〜
通常掘削時にはシェルカバー６を通常位置に固定する（図１，図３参照）。一般にグラブバケットの容積が多いと、効率のよい作業が可能となる。

一方で、仕上げ掘りの際には薄層掘削を行なう。シェルカバー６を減容位置に固定する（図２，図４参照）。これにより、グラブバケットは減容される。

一例として、1.0ｍ^３の容積を0.8ｍ^３に減容した場合について説明する。通常掘削時には1.0ｍ^３近くの土砂を掘削する。薄層掘削時に減容せずに0.6ｍ^３の土砂を掘削すると、0.4ｍ^３の水分が含まれる。すなわち、含泥率は60％である。

一方、薄層掘削時に0.8ｍ^３に減容した場合、0.6ｍ^３の土砂を掘削すると、0.2ｍ^３の水分が含まれる。すなわち、含泥率は75％となる。

これにより、大幅に含泥率を向上させる（上記例では25％UP）ことができる。

なお、説明を容易にするために数値の一例を示したものであり、この数値に限定されるものではない。

〜切替動作〜
シェルカバー６を通常位置から減容位置に切り替える動作（図１→図２）について説明する。図５は動作説明図である。

チェーンブロック２４のフックを吊治具２２，２３に掛ける。チェーンの長さを調整することによりチェーンに張力を付与し、ロッド５にシェルカバー６を吊支持させる。この状態でピン孔１２，１３からピン１６を抜き、通常位置固定を解除する。

更に、チェーンブロック２４のチェーン長を調整して、蝶番１１周りにシェルカバー６を回動させる。シェルカバー６を固定位置係合板１７に係合させ、回動をやめる。

ピン孔１４，１５にピン１６を挿通し、シェルカバー６を減容位置に固定する。チェーンの長さを調整することによりチェーン張力を解除し、チェーンブロック２４のフックを吊治具２２，２３から外す。

シェルカバー６を減容位置から通常位置に切り替える動作については、上記と逆の手順で行う。

一連の動作は、シェル閉状態（図５参照）でもシェル開状態でも作業可能である。また、すべてシェル外からの作業であり、作業員がシェル内で作業することはない。

〜効果〜
本実施形態のグラブバケットは容易に減容可能であり、大幅に含泥率を向上させることができる。その結果、浚渫作業を効率よく行なうことができる。

本実施形態のグラブバケットは、一般的なグラブバケットにシェルカバー切替手段を付加したものである。シェルカバー切替手段の各構成は、従来技術における仕切り板やブロックと比べ、その重量を無視できる程度である。すなわち、吊荷重は維持され、浚渫船のクレーン負荷増加となることはない。

本実施形態の切替動作においては、シェル開閉状態を問わない。すなわち、浚渫船のクレーン操作と連動することなく、別個に作業できる。また、すべてシェル外からの作業であり、作業スペースが制約されることはない。更に、切替動作における各作業自体が、従来の各作業と比べて容易である。これらにより、作業性を大幅に向上させることができる。たとえば、従来技術では半日を要するものを、１時間程度で切替できる。

シェルカバー切替手段の各構成は、その重量を無視できる。すなわち、重量物を作業員の頭上まで持ち上げるような作業はない。さらに、充分広いスペースで作業ができる。これらにより、安全性を大幅に向上させることができる。

〜天板による効果〜
本実施形態では、切替手段として回動機構を用いている。回動機構は、角度方向に変位させるものであり、半径方向へ変移させることはできない。言い換えると、シェルカバー６の角度を変えることはできるが、長さを調整することはできない。一方でシェル４の形状は略扇形状であることが一般的である。その結果、減容位置を基準にシェルカバー６の長さを設定すると、通常位置にて長さ不足になる。その結果、密閉性を確保できなくなるおそれがある。

一方、通常位置を基準に左右一対のシェルカバー６端面同士が係合するようにシェルカバー６の長さを設定すると、減容位置にて左右のシェルカバー６の一部が重なり合い、シェル開閉の障害となるおそれがある。

これに対し、本実施形態は、天板２１を備えている。通常位置にてシェルカバー６外面と天板２１内面とが係合する。これにより、シェル内部の密閉性が確保される。

また、天板２１外面にはピン孔１２を有する固定用治具が延設されている。すなわち、天板２１はシェルカバー６を吊支持する。これにより通常位置にて確実に固定できる。

〜変形例〜
本実施形態では、ピン孔１２，ピン孔１３およびピン１６が通常位置固定機構を構成し、ピン孔１４，ピン孔１５，ピン１６および固定位置係合板１７が減容位置固定機構を構成しているが、いくつかの変形を取り得る。

たとえば、側面板４１のピン孔１４の位置を変更することにより、シェルカバー６外面のピン孔１３とシェルカバー６内面のピン孔１５を共通にできる。すなわち、ピン孔１５に係る構成を省略できる。ピン孔１３，ピン孔１４，ピン１６および固定位置係合板１７が減容位置固定機構を構成する。

また、固定位置係合板１７は必須の構成でなく省略してもよい。

さらに、通常位置固定機構、減容位置固定機構の一例としてピン結合と示したが、これに限定されない。

また、回動機構の一例として蝶番構造を示したがこれに限定されない。例えば、ピン結合による回動でもよい。

＜第２実施形態＞
図６に第２実施形態に係るグラブバケットの概略構成を示す。

第１実施形態は、回動機構１１と天板２１を備えることを特徴とするのに対し、第２実施形態は、回動機構１１とシェルカバー伸縮機構６１，６２を備えることを特徴とする。すなわち、天板２１は不要である。

シェルカバー６は、剛性部材６１と弾性部材６２とが交互に繰り返される蛇腹構造になっている。すなわち、弾性部材６２により長さ方向に伸縮自在に構成されている。

通常位置においては、弾性部材６２が伸長している。通常位置固定機構（符号省略）により、シェルカバー６は固定されている。

第１実施形態と同様にチェーンブロック等を介してシェルカバー６を吊支持させる。この状態で、通常位置固定を解除する。これにより、弾性部材６２に付加されていた引張力も解除され、弾性部材６２は短縮する。

更に、回動機構１１により、シェルカバー６を回動させる。シェルカバー６を固定位置係合板１７に係合させ、回動をやめる。

減容位置固定機構（符号省略）により、シェルカバー６を減容位置に固定する。シェルカバー６の吊支持を解除する。

これにより、シェルカバー６を、通常位置と減容位置とに切り替えることができる。

＜第３実施形態＞
図７に第３実施形態に係るグラブバケットの概略構成を示す。

第１実施形態および第２実施形態は、切替手段として回動機構を用いることを特徴とするのに対し、第３実施形態は、回動機構を用いない。第１実施形態および第２実施形態では、シェルカバー６の一端が回動軸として固定され、他端が自由開放されているのに対し、第３実施形態では、両端が固定されている。

シェルカバー６は、適度な剛性を兼ね備えた弾性材により伸縮自在に構成されている。

なお、適度な剛性とは、シェルカバー６の濁水抑制機能を損なわない程度を意味する。

通常位置においては、シェルカバー６が伸長している。係止治具６３を含む通常位置固定機構により、シェルカバー６は固定されている。係止治具６３はシェルカバー６外面に設けられ、通常位置においてシェル４本体頂部に係止されている。

第１実施形態と同様にチェーンブロック等を介してシェルカバー６を吊支持させる。この状態で、通常位置固定を解除する。

更に、シェルカバー６を吊支持しながら、吊支点を減容位置までさげる。これに伴い、シェルカバー６に作用していた引張力も徐々に解除され、シェルカバー６は徐々に短縮する。シェルカバー６は、減容位置において密閉するように長さが設定されている。

係止治具６３を含む減容位置固定機構（符号省略）により、シェルカバー６を減容位置に固定する。シェルカバー６の吊支持を解除する。

１上フレーム
２下フレーム
３回動軸
４シェル
５ロッド
６シェルカバー
１１蝶番
１２〜１５ピン孔
１６ピン
１７固定位置係合板
２１天板
２２，２３吊治具
２４チェーンブロック
４１側面板
４２底面板
４３延設板
６１剛性部材
６２弾性部材
６３係止治具

Claims

上フレームと、
下フレームと、
前記下フレームに軸支されて開閉するシェルと、
前記上フレームと前記シェルとを連結するロッドと、
前記シェル上側を密閉するシェルカバーと、
前記シェルカバーを、通常位置と減容位置とに切り替える切替手段と、
を備え、
前記切替手段は、
前記シェルとシェルカバーの連結部を回動軸として、前記シェルに対し、前記シェルカバーを回動させる回動機構と、
前記シェル上側を密閉した状態で、前記シェルカバーを通常位置に固定する通常位置固定機構と、
前記シェル上側を密閉した状態で、前記シェルカバーを減容位置に固定する減容位置固定機構と、
とを有する
ことを特徴とするグラブバケット。
前記シェルの本体頂部に連設される天板をさらに備え、
前記通常位置固定機構は、前記シェルカバーと前記天板とを係合させる
ことを特徴とする請求項１記載のグラブバケット。
前記減容位置固定機構は、前記左右一対のシェルカバーの端面が対向する位置にて、前記シェルカバーを固定する
ことを特徴とする請求項１または２記載のグラブバケット。
前記減容位置固定機構は、前記シェルの壁面に設けられる係合孔と前記シェルカバーに設けられる係合孔とを貫通する係合ピンを含む
ことを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか一項記載のグラブバケット。
前記シェルカバーは、外面に吊治具を有する
ことを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか一項記載のグラブバケット。
前記シェルカバーは、外面の周縁にシール材を有する
ことを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか一項記載のグラブバケット。
上フレームと、下フレームと、左右一対のシェルと、ロッドと、
前記シェル上側を密封するシェルカバーと、
前記シェルとシェルカバーの連結部を回動軸として、前記シェルカバーを通常位置と減容位置とに切り替える切替手段と、
前記シェルカバーの外面に設けられる吊治具と、
を備えるグラブバケットの容積変更方法であって、
上フレーム、下フレーム、ロッドのいずれかに、前記吊治具を介して、前記シェルカバーを吊支持し、
前記シェルカバーを吊支持した状態で回動させ、前記シェル上側を密閉した状態で、通常位置と減容位置とに切り替える
ことを特徴とするグラブバケットの容積変更方法。
前記シェルの壁面に設けられる係合孔と前記シェルカバーに設けられる係合孔とに係合ピンを貫通させ、前記シェルカバーを減容位置に固定する
ことを特徴とする請求項７記載のグラブバケットの容積変更方法。