JPH04128422A - 水中清掃作業車 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、水底の清掃に有用な水中清掃作業車に関する
ものである。

〔従来の技術〕

例えば、明石海峡大橋のような巨大なつり橋の構築にお
いては、主塔基礎の施工法として、設置ケーソン工法が
採用されている。この工法は、中空円筒形の鋼ケーソン
を海中の支持地盤上に設置し、中詰コンクリートを複数
回に分りてケーソン内部に打設していく方法である。

上記工法によれば、ケーソン内に打設される水中コンク
リートは多層状に構成される。しかしながら、コンクリ
ートを打設すると、コンクリート中に含まれる不純物等
が表面につき出していわゆるグリーンカットを生じてし
まう。また、水中に群上がった泥等がコンクリートの表
面に積ることもある。従って、これらを除去しないで次
の層を打設した場合には、コンクリートの層間、即ち打
継目に強度の不連続部分が生してしまうという不都合が
あった。

このような不都合を解消するためには、水中の打継目を
清掃し、除去したグリーンカット等を回収する必要かあ
る。このような作業は大深度の水中で行わわるものであ
るから入手にたよることばてきす、機械を用いて行うこ
とになる。

このような作業に応用しつる従来の水中作業機械として
は、複数のスライド脚から成る尺取り虫式の移動機構を
備えた捨石ならしロボット、履帯力式の移動機構なイ１
−するＩＪＦ砂ロボロボット中ブルドーザ等が知られて
いる。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の水中作業機械によれば、履帯やスライド脚で水底
を走行するため、舵取り機能の柔軟性が１＝分でなく、
限定された範囲内を規定されたコースに従って正確に走
行することが困難であり、清掃作業の能率がよくなかっ
た。また、履帯やスライド脚によると、清掃された水底
面を荒らしてしまうという問題点もあった。さらに、従
来の清掃手段によれば、水底１−のグリーンカッ］・を
散逸さぜることなく除去・回収するのが困難であった。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであ
り、水底面１−の除去物を確実に除去・回収できる清掃
機能を有し、水底面上における舵取り機能か柔軟で清掃
作業の能率が良く、水底面を荒らすことの少い水中清掃
作業−’Ｊｉを提供することを目的とｌノでいる。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の水中清掃作業車は、駆動源を有する本体と、前
記本体を水底上に支え、少くともその部が駆動されて該
本体を水底上で走行させる複数の車輪とを具備しており
、さらに、前記本体には、水底を覆うケーシングと、前
記ケーシングの内部で水底に接して駆動されるブラシと
、前記ケーシングの内部を吸引する回収手段とを備えた
清掃ユニットが設けられている。

また、本発明によれば、前記本体と前記清掃ユニットの
少なくともいずれか一方に、走行限界を認識するための
障害物検出装置を設けてもよい。

（作　　用） この水中清掃作業車は複数の重輪で水底に接地し、これ
ら中輪の少くとも一部が本体の駆動源で駆動されること
にＪ：フて水底を走行移動する。この時、清掃ユニット
のケーシングが水底を覆い、その内部でブラシが水底に
接して回転することにより、水底が清掃される。水底が
ら除去された異物は、水中に散らばることなくケーシン
ク内がら回収手段によって吸引・回収される。

（実施イ勿１〕 本実施例の水中清掃作業車１（以−１・゛、作業車１と
１１ｆぶ。）は、（従来の技術〕で説明した設置ケーソ
ン−ｆ法において、水中コンクリートの打継［■処理に
用いられるものである。

第１図及び第２図に小ずように、この作業１ｊ（１は、
本体２に２木の前輪３，３と２木の後輪４゜４か設けら
れている。（以上°、前輪３及び後輪４を中輪５と総称
１−る。）後輪４は本体２に対してｔト’　、ｊ）向に
所定・１法たけ゛Ｐ−行移動できる。前輪３は本体２に
対してＩＩ・方向には画定されているか、ノ、右に舵取
りをすることかてきる。即ち、第３図に小′４−ように
、各前輪３，３の谷軸受６，６は、水平面内で回動しう
るように本体２に対してそわそわ軸支されており、両者
はタイロッド７で連結されて同方向に連動するようにな
っている。

そして、２本の前輪３，３の間には、水平面内で回動し
うるように本体２に対して油圧シリンダ８がトラニオン
支持されており、該油圧シリンダ８０ロツド９の先端は
一方の前輪３の軸受６にピン連結されている。従って、
第３図において、前記油圧シリンダ８がロッド９を引込
むと、ロッド９と軸受６の連結点はＰｌからＰ２へ移動
し、作業車１の前進方向について左側の前輪３が図中矢
印ａのように旋回する。この動きがタイロッド７を介し
て右側の前輪３に伝達ざわ、タイロッド７と軸受６の連
結点がＱｌからＱ２へ移動するので、右側の前輪３も図
中矢印すのように左側の前輪３と同方向に旋回する。こ
れによって作業車Ｉは益進方向について左向きに舵取り
される。逆に、ｉ１記油圧シリング８がロッド９を押出
せば、前輪３．３は逆の方向へ舵取りされる。

第１図及び第２図に′おいて、１０は外部から動ノＪ及
び制＠信号を導くためのケーブルである。このケーブル
１０は、操舵輪である１ｉη輪３の近傍に設けられた漏
’＋、状の受旦１１を経て、後述する本体２の電動機２
１等に接続される。また、１１「記受Ｊｌｊ−１，１に
は張力センサ１２が取イ（１けらオｌており、ケーブル
１０に作用する張力を検出できるようになっている。そ
して、本実施例では、この張力センサ１２からの出力信
号によって、１１「輪３の舵取りを行う前記油圧シリン
ダ８の駆動制御を行うように構成さねている。

第４図に示すように、前記各Ｈｉｊ輪５は、円板形のホ
イール１３の外周に設けられたフランジ状の係止部１４
に帯状のクローラ１５を巻き、前記ホイール１３の外側
から環状の固定金具１６を取付けて押えた構造になって
いる。前記クローラ１５は、ホイール１３の係１１一部
１４に列設された複数のビン１７に係ＩＦされ、該係１
Ｆ部１４と前記固定金ＩＬ１６の外周にある押えフラン
ジ１８によって保持されている。

第１図及び第４図に示すように、前記各車輪５の中心軸
は、各車輪５ごどに専用の油圧モータ２０に直結されて
いる。本体２には、こわら油圧モータ２０等の駆動源と
して、水中用の電動機２１と、これによって駆動される
水中用の油圧ポンプ２２が搭載されており、前記各車輪
５の各油１１、千−タ２０に作動油を送るようになって
いる。

なお、図中２３は油圧制御装置であり、油圧タンクを水
圧から保護するためのダイヤフラム２４を有している。

また、前記油圧ポンプ２２は面幅３の舵取り用の前記油
圧シリンダ８にも作動油を供給するようになっている。

第１図、第２図及び第６図に示すように、作業車１の本
体２の前側には、２本のアーム３０゜３０を介して清掃
ユニット３１が取付けられている。清掃ユニット３１と
本体２の間には２台の油圧シリンダ３２．３２が設りら
れており、前記油圧ポンプ２２から作動油を供給されて
、清掃ユニット３１全体を必要に応じて昇降させること
ができるようになっている。

さて、この清掃ユニット３１は、下面側が開放された略
箱形のケーシング３３を有している。

ケーシング３３の開放された下端縁にはブラシ３４がト
−向きに設けられており、ケーシング３３を降し゛Ｃブ
ラシ３４を水底３５に近接させた際に、ケーシング３３
の内と外を水が通過できるｒ。

遮蔽の状態で区画するようになっている。

前記ケーシング３３の内部の前方側には、回転軸３６を
水上にして略円筒形の回転ブラシ３７が設けられている
。この回転軸３６の一端は、ケーシング３３の外部に突
出しており、ケース３８に覆われたチェン及びスプロケ
ットの伝達機構を介して、油圧モータ３９に連動連結さ
れている。なお、この油圧モータ３９は１１１記油圧ポ
ンプ２２から作動油を供給されるようになっている。ま
た、ケーシング３３の内部の後方側には、支持軸を水＝
ｌ’にして支持輪４０が回動自在に設けられている。即
ち、ケーシング３３を水底３５十に降すと、この支持輪
４０が水底３５に当接し、前記回転ブラシ３７が所定の
接地圧で水底３５に接触するようになっている。

前記ケーシング３３の内部の後方側には、ケーシング３
３と水底３５の間の空間を上部と下部に１分する仕切り
板４１が設けられている。そして、この仕切り板４１及
びケーシング３３には、前記回転ブラシ３７が水底３５
から掻き落した除去物を吸引して回収するための回収手
段として、吸込み管４２が設けられている。該吸引み管
４２は、仕切り板４１の下方に開口しており、第２図に
示すように、本体２に搭載された回収手段である電気式
の水中ポンプ４３に接続されている。そして該氷中ポン
プ４３の吐出１１には排水管４４が接続されており、該
排水管４４は水−トの所定位置にまで延設されている。

このような構成によれば、回転ブラシ３７か水底３５か
ら除去した除去物は、水中ポンプ４３によって水と共に
吸込み管４２から吸込まれ、排水管４４を介して所定の
処理施設に搬送・ｎ−１出されることになる。

前記清掃ユニット３１のケーシング３３には、複数個の
フロー［・５０か所定の配置て取イ・１けら才〕ており
、清掃ユニット３１に所定の浮力を′ノ゛えている。こ
れによって、清掃ユニット３１の自重と１１ｔＩ記イ′
γ力の差に相当する所定の接地圧で、前記回転ブラシ３
７が水底３５に接触することがてきるようになっている
。これらフロート５ｏはケーシンク３３に対して着脱自
在てあり、取（＝１ける位置を任意に設定することもで
きる。

本作業車１の本体２には、２組の障害物検出装置６０．
７０が設けられている。まず、第１図第２図及び第８図
に示すように、作業車１の前進方向の左側面には、串打
リンク６１．６２を介してフレーム状の接触体６３か平
行移動自在に設けられている。前記モ行リンク６１．６
２にはそれぞわばね６４，６５か設けられており、前記
接触体６３は常時外方の中立位置に設定されているが、
外力から押されれば、本体２側に向けて所定寸法たけ平
行にシフトすることができる。そして、　−力の平行リ
ンク６２には検出端部６２ａか設けられ、本体２には近
接スイッチ６６か設けられていて、接触体６３か外方の
中立位置にある時に前記検出端部６２ａか近接スイッチ
６６に近接するようになっている。従って、作業車１の
左側面が壁や障害物に接触し、接触体６３が本体２側に
押されると、平行リンク６２の検出端部６２ａか近接ス
イッチ６６から離れるので、近接スイッチ６６からの出
力信号の変化によって車体と障害物等の接触が検知てき
る。

次に、第１図、第９図及び第１０図に示すように、前進
方向にって前記清掃ユニッ）・３１の右側面には、フレ
ーム状の接触体７１が垂直な軸７２を回転支点として水
平面内で揺動自在に取付りられている。この軸７２とケ
ーシング３３側との間には２本のねしりコイルばね７３
が介装されており、前記接触体７１は常時所定の中立位
置に設定されているが、ねじりコイルばね７３の弾性力
に抗して押されれば、前記接触体７１は所定量だけ回転
方向にシフトすることができる。そして、前記接触体７
１には近接体７４が設けられ、ケーシング３３側には、
近接スイッチ７５が設けられていて、接触体７１か中立
位置にある時に前記近接体７４が前記近接スイッチ７５
に近接するようになフている。従って、作業中１の清掃
ユニッ）・３１の右側が壁や障害物に接触して接触体７
１が回動すると、面記近接体７４が近接スイッチ７５か
ら離れるので、近接スイッチ７５からの出力信号の変化
によって重体と障害物等の接触が検知できる。

次に、本実施例の作業車１を、設置ケーソン」１法にお
いて水中コンクリートの打継目処理に使用する場合の構
成について説明する。

ケーソンは中空円筒形の巨大な構造体であり、本−ＩＬ
法によれば、頂部を残して大半が水中に没するように、
海底の所定位置に設定される。そして、水没したケーソ
ンの内部に一層づつ水中コンクリートを打設して、中実
円筒形の巨大なコンクリ−１・基礎を構築していく。

第１１図に示すように、設置されたケーソンの内部の中
央には支社８０が垂直に固設されている。水上に位置し
ているケーソンの」二部覆−Ｌ板には構造体８１が設け
られ、該構造体８１には円形の軌条８２が設けられてい
る。そして支柱８０の上端にはターンテーブル８３が設
けられ、前記軌条８２に沿って回動できるように構成さ
れる。このターンテーブル８３上には、ケーブル給送装
置８４と電源装置８５と操作盤８６と制御盤８７とが設
けられている。

ケーソン内部の水底３５に近い前記支柱８ｏの最下部に
は、支柱８０に対して回動自在となるように旋回シーブ
８８が外挿されている。この旋回シーブ８８は、回転角
度の検出装置を有している。

そして、ケーソン内部の水底３５には前記作業車１が下
され、そのケーブルエ０は前記旋回シーブ８８を経て前
記支柱８０沿いにＬ方に延設され、前記ターンテーブル
８３上のケーブル給送装置８４のドラム８４ａに巻装さ
れている。また、図示はしないが、前記作業車１に接続
されている排水管４４は、上方に延設されてケーソン外
部の処理施設に導かれている。

次に、以上の構成における作用を説明する。

まず、作業車１を支柱８０の近傍に設定する。

そして、ケーソンの円形の底面の中央であるこの位置か
ら作業を開始し、作業車１を駆動すると共にケーブル１
０を徐々に繰り出し、該作業車１に渦巻き状の経路をた
どらせて円形の底面全体を清掃させるようにする。

即ち、作業１１１１が運動を開始するとケーブル１０に
は張力が発生し、この張力の周方向分力によって旋回シ
ーブ８８は回転する。旋回シーブ８８の回転角度は検出
装置によって検出され、この回転角度に合せてターンテ
ーブル８３が同期して旋回される。

また、前記ケーブル１０の張力と、作業車１の舵取り角
度との間には比較的明確なアルゴリズムかあるので、作
業＃１１に搭載された張力センサ１２でケーブル１０の
張力を測定し、前輪３の舵取りを行う油圧シリンダ８を
張力センサ１２からの信号に基づいてフィードバック制
御すれば、ケーブル１０の張力を常に一定範囲内に保つ
ことができる。従って、ケーブル１０の張力の分力に基
づく旋回シーブ８８の回転が円滑かつ均一になす、これ
に対応した作業１１１１の円周方向位置が正確に制御で
きる。

また、ケーブル１０の繰出し量を変化させれば、その長
さの変化から、作業車１の半径方向位置の正確な割り出
しが可能となる。

従って、遠隔操作するのではなく、弔にケーブル１０の
繰出しパターンを設定するだけで、作業車１に自律的な
運動を与えることができ、作業車１の絶対位置の制御を
容易かつ正確に行うことができる。

そして、作業車１が渦巻きを描きながら外側の限界位置
まで来ると、清掃ユニット３１の右側面に設けられた接
触体７１がケーソンの内壁面に接触して押圧され、近接
体７４が近接スイッチ７５から外れる。この近接スイッ
チ７５の出力信号によって走行限界が認識され、作業１
ｔ１の走行か停止する。本実施例は支柱８０近くから外
側に向けて作業を開始したが、逆であってもよい。その
場合には、本体２の左側面に設けた接触体６３が支柱８
０側に接触した時に走行限界が認識される。

また、いずれの場合にも、固接触体６３．７１は障害物
を認識することができる。

このように本実施例の作業車１は、四輪駆動で前輪３を
操舵輪としており、支柱８０との間に張設されたケーブ
ル１０に作用する張力によって舵角を直接制御すること
がてきる。従って、左右の履帯の回転数に変化をつける
ことで方向制御を行う履帯式の走行車両に比較して、方
向制御に関しては良好な追従性と正確さが得られるし、
水底３５の表面をあらずことも少ない。

また、水底３５−にの段差の走破性能については、履帯
方式に劣らない性能を得るために、発明者らの知見に基
〈第１２図によって車輪径等を定めた。例えば本実施例
では、水底面の粘着係数を０．５、面接輪重割合を２／
１、車輪５の半径Ｒを５００ｍｍとし、ステップ段差２
００ｍｍを走破できるようにした。

また、本実施例の作業車１の車輪５は、スリ・ンブ防１
１−用のラグを備えた市販のゴム製履帯をホイール１３
に巻き付けた構成であり、製造コス］・が低く経済的で
ある。特に、岩盤質の路面を走行するような場合にはラ
グが損傷しやすいが、このような場合には巻きイ＼１り
た履帯（クローラ１５）を交換するだけでよく、従来の
一体車輪（ソリッド）のように車輪全体を交換する必要
がないため、運転費用も少なくて済む。

次に、本実施例の作業車１が備えている清掃ユニット３
１の作用について説明する。

この清掃ユニット３１には、所定の浮力を有する複数個
のフロート５０が適当な配置てケーシング３３に取付け
られているので、水中で清掃作業を行う際、清掃ユニッ
ト３１全体の重量とＭｆ記浮浮力差に相当する接地圧で
、回転ブラシ３７とケーシング３３のブラシ３４か水底
３５に接触する。

このフロート５０はケーシング３３に対して着脱自在で
あり、個数や取（＝ｊけ位置を変えることによって、前
記接地圧及び接地圧のアンバランスを調整することかで
きる。なお、適正な接地圧Ｇま実験等によりあらかじめ
求めておくことかてきる。

そして、前記適正な接地圧で清掃ユニット３１を水底３
５Ｆに設定した後、本体２を所定方向に進行させながら
、本体２の油圧ポンプ２２によって油圧モータ３９を駆
動して回転ブラシ３７を回転させる。

即ち第６図において、矢印Ｃで示すように回転ブラシ３
７は進行方向ｄについて正転し、水底３５の表面上の除
去物をケーシング３３内にかき１−げろ。また、作業中
１は進行するので、ケーシング３３のブラシ３４は水底
３５上の除去物をケーシング３３の内外に巻１゛げる。

この時、清掃ユニット３１が水底３５から受ける反力は
、ケーシング３３のブラシ３４と前記回転ブラシ３７に
よって支えている。

そして、前記回転ブラシ３７の駆動に伴って水中ポンプ
４３を駆動し、吸込み管４２を介してケーシング３３の
内部を吸引する。

前記回転ブラシ３７によってケーシング３３内にかきト
げられた除去物は、氷中ポンプ４３の吸用件用によって
吸込み管４２から吸取られる。また、前記ブラシ３４に
よってケーシング３３の外に巻き上げられようとする除
去物は、前記ブラシ３４によるケーシング３３内外の区
画がず遮蔽であることから、該ブラシ３４における首記
水中ポンプ４３のリーク吸引効果によってケーシング３
３内に吸込まれ、吸込み管４２から吸取られる。従って
、ケーシング３３内で回転ブラシ３７がかき取った除去
物たけてなく、清掃ユニット３１自体が移動することに
よってブラシ３４がかき取った除去物についても、周辺
に散逸させることなく確実に回収することができる。そ
して、吸取られた除去物はケーシング３３外に排送され
、排水管４４を経て水上の処理施設に送られる。

ここで、ケーシング３３のブラシ３４にかかる力は前記
フロート５０の浮力作用によって適正に調節されて一定
なので、その力に見合った強度のブラシ３４を選定すわ
ばベタリ等の心配はない。

ブラシ３４の材質は、必要な強度か得られるものであわ
ば何でもよいが、例えばナイロン製や鋼製を用いること
ができる。

このように、本実施例の作業１ト１が備えた清掃ユニッ
ト３１によりば、水底３５をケーシング３３て覆い、移
動しながら回転ブラシ３７を駆動して除去物をかき＋げ
、ケーシング３３内を水中ポンプ４３て吸取って除去物
を回収していくのて、清掃効果が高い。さらに、ケーシ
ング３３が水底３５と接触する部分をブラシ３４によっ
て２ｒ遮蔽の状態にし、ケーシング３３内外の差Ｈによ
って外部に散逸しようとする除去物をケーシング３３内
部にリーク吸引することができるので、除去物が装置の
周辺に散逸することを防止することかできた。

〔発明の効果〕

本発明の水中清掃作業用によれば、Φ輪で水底を走行す
るので、履帯方式に比べて水底をあら１−ことかなく、
舵取り機能に柔軟性があるので位置制御か容易である。

また、水底を覆う清掃ユニットのケーシング内でブラシ
を駆動して水底を清掃し、かき取った除去物を回収手段
によってケーシング内から回収するようにしているのて
、水底での清掃効果が確実で除去物が散逸しにくいとい
う効果がある。

また、障害物検出装置を設ければ、障害物または走行限
界を認識できるのて、あらかじめ決められたパターンに
従って作業用をｆｌｉ制御することか＋ｉｆ能となる。

４、図面の筒中説明 第１図は本発明の一実施例である作業中の平面図、第２
図は同正面図、第３図は同作業東の操舵機構を示す図、
第４図は同作業東の１１を輪の断面図、第５図は固定金
具の断面図、第６図は前記作業車に設けられる清掃ユニ
ットの断面図、第７図は同清掃ユニットにおけるフロー
トの配置をボず図、第８図は前記作業車に設けられる一
方の障害物検出装置の平面図、第９図は同じく他方の障
害物検出装置の平面図、第１０図は同正面図、第１１図
は設置ケーソンゴー法で水中コンクリートの打継目処理
に前記作業１↑ｔを用いる場合の全体構成を示す斜視図
、第１２図は車輪方式の場合の段差走破＋’Ｉｇ　’０
１−１を示すクラフ図である４、１　・・・　水　中７
１′１　　杭　イ１１ど４−弓１　　（イ１７二　申　
）　、２・・・本体、　　　　　　　５・−重輪、２０
・・・伸動源としての油Ｌ−Ｌモータ、３１・・・清掃
ユニット、　　３３・・・ケーシンク、３５・・・水底
、　　　　　３７・・・Ｎ転ブラン、４２・・・回収１
段としての吸込み管、４３・・・回収丁−段としての水
中ポンプ、６０．７０・・・障害物検出装置。

特１□１　出願人　　本州四国連絡橋公団株式会社新潟
鉄工所 鹿島建設株式会ネｌ 大成建設株式会社 代理人・弁理士　　西　　村　　教　　光第 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、駆動源を有する本体と、 前記本体を水底上に支え、少くともその一部が駆動され
   て該本体を水底上で走行させる複数の車輪と、 水底を覆うケーシングと、前記ケーシングの内部で水底
   に接して駆動されるブラシと、前記ケーシングの内部を
   吸引する回収手段とを備え、前記本体に設けられた清掃
   ユニットとを具備することを特徴とする水中清掃作業車
   。 ２、前記本体と前記清掃ユニットの少なくともいずれか
   一方に、走行限界を認識するための障害物検出装置を設
   けた請求項１記載の水中清掃作業車。