JPH0735863Y2 - 水中作業装置における軸心調整機構 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は範囲の限定された水中作業に有用な水中作業装
置に関するものである。

本発明の水中作業装置は、例えば、水中ケーソンの底面
清掃や水中コンクリート打継目処理作業や水中掘削のよ
うな今後進展が期待される大規模水中土木建設工事に適
用できる。

〔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
回に分け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
が表面にうき出していわゆるグリーンカットを生じてし
まう。また、水中に舞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じ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があ
る。このような作業は大深度の水中で行われるものであ
るから人手にたよることはできず、機械を用いて行うこ
とになる。

このような作業に応用しう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、履帯方式の移動機構を有す
る排砂ロボットや水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〕

前述した従来の水中作業機械は、何れも遠隔操作される
ようになっており、自律的な移動動作を行なう機能は持
っていない。このため、正確・迅速な位置制御や十分な
作業速度が得られなかった。従って、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、大深度の水底において所定面積の打継目全体を
くまなく清掃するといった前記設置ケーソン工法の打継
目処理作業などは、従来の水中作業機機には不向きであ
った。

そこで本考案者らは、例えば上記作業のような移動範囲
が限定された水中での作業に適し、自律的な移動機能を
備えた水中作業装置を考案した。

この水中作業装置は、水中に支柱を立設し、索体を半径
として水中移動体を支柱の回りに旋回させて作業を行う
もので、さらに支柱の上端には各種設備を搭載できる旋
回台を回動自在に設け、前記水中移動体の旋回に追従で
きるようにしてある。

ところが、このような構成の水中作業装置によれば、支
柱を立設する際の傾き誤差が大きかったり、工事の進展
に伴うコンクリートの打設によって支柱が傾斜してくる
と、支柱の上端に設けられた旋回台が円滑に回転できな
くなっていしまうという問題点があった。

〔課題を解決するための手段〕

本考案は、前述した水中作業装置において、旋回台と支
柱の軸心狂いを調整できるようにすることを目的として
いる。

この目的を達成するため、本考案の水中作業装置におけ
る軸心調整機構は、水底の円形の作業範囲の中心に立設
されて上端が水上に突出した支柱と、前記支柱を中心と
し、長さを自在に調節できる索体を半径として、前記作
業範囲において任意の半径で旋回移動する水中移動体
と、前記支柱の上端に回動自在に設けられた旋回台とを
備えた水中作業装置に設けられ、前記旋回台と前記支柱
の中心軸のずれを修正するための軸心調整機構におい
て、前記旋回台の中央に設けられ、前記支柱との間に隙
間が生じるよう該支柱の上端を受け入れる案内孔と、前
記支柱の上端に設けられ、前記旋回台に転動自在に接触
して該旋回台の旋回運動を案内する複数個の案内ローラ
と、前記旋回台の旋回運動の半径方向に関する前記案内
ローラの位置を調整する調整手段とを有することを特徴
とする。

〔作用〕

旋回台は、案内孔を挿通している支柱を中心とし、該支
柱の上端に設けられた案内ローラに案内されて旋回す
る。旋回台の中心軸に対して支柱の中心軸が偏心した場
合には、前記案内ローラの位置を前記旋回運動の半径方
向に移動させ、案内ローラと旋回台の当り具合を調節す
ればよい。これによって、支柱の偏心によって発生する
旋回台の運動の負荷を吸収することができ、旋回台は前
記案内ローラに当接して円滑に旋回することができるよ
うになる。

〔実施例〕

本考案の一実施例を第１図から第10図によって説明す
る。

本実施例は、前述した設置ケーソン工法において、水中
コンクリートの打継目の清掃に用いられる水中作業装置
に関するものである。

第10図に示すように、このケーソン１は下端面が開口し
た円筒形であり、海中に沈められて海底２上の所定位置
に設定されている。ケーソン１の上端面を閉止している
上部覆工板３は界面とほぼ同じレベルにあり、その中央
には開口４が形成されてケーソン１内部の水面５が覗い
ている。

第１図に示すように、前記ケーソン１の中心には、水中
作業装置５の支柱６が垂直に立設されている。該支柱６
は中空円筒であり、その下端はケーソン１内の海底２の
中央に固定されており、その上端は前記上部覆工板３の
開口４から上方に突出している。そして、工事の進展に
伴い、ケーソン１の内部に水中コンクリートが複数層に
分けて打設されていくと、この支柱６は水中コンクリー
ト内に埋れていくようになっている。

次に、第１図に示すように、水中コンクリートが層状に
打設されるケーソン１内の円形の作業範囲７には、水中
作業装置５の水中移動体８が設定されている。この水中
移動体８は、作業時に上部覆工板３の開口４からケーソ
ン１内の水中に吊り降され、作業範囲７上に設定されて
用いられるようになっている。

第２図及び第３図に示すように、この水中移動体８は各
車輪９ごとに油圧モータ10を備えた四輪駆動の車両であ
る。11は水中用の電動機、12はこの電動機11によって駆
動される水中用の油圧ポンプであり、この油圧ポンプ12
が各車輪９の油圧モータ10に作動油を供給する。また、
前の車輪９（前輪9a）には、この油圧ポンプ12からの作
動油で駆動される油圧式の舵取り機構が設けられてい
る。

水中移動体８の前面側には、清掃ユニット13が油圧力で
昇降自在となるように設けられている。この清掃ユニッ
ト13のケーシング14は下面が開放されており、その周囲
には、作業範囲７の水底15に接するブラシ16が植設され
ている。また、ケーシング14の内部には油圧で回転駆動
される回転ブラシ19が設けられている。また、ケーシン
グ14には、吸込み管17を介して電気式の水中ポンプ18が
接続連通されており、前記ブラシ16,19によって水底15
から掻き落された除去物を吸取ることができるようにな
っている。この水中ポンプ18の吐出口には排水ホース20
が接続されていて、吸込んだ除去物等を水上の所定位置
に搬送排出できるようになっている。

このような構成において、清掃ユニット13を水底15に設
定し、ケーシング14のブラシ16及び回転ブラシ19を水底
15に接触させる。そして、回転ブラシ19を回転しながら
水中移動体８を進行させれば、水底15に付着した除去物
は両ブラシ16,19によって掻き落され、水中ポンプ18に
よって吸取られることになる。

この水中移動体８の一側両側には索体21が接続されてい
る。この索体21は水と同比重のケーブルであり、前記電
動機11及び水中ポンプ18に電力を供給するとともに、電
気系統及び油圧系統に制御信号を供給するものである。
また、索体21と水中移動体８の連結部には張力センサ22
が設けられており、索体21に加わ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22からの検出信号に基づいて水中移動体８の前輪9aの
舵取り機構が操作され、索体21に発生する張力が常に所
定の範囲内におさまるように水中移動体８の舵角が制御
されるようになっている。

また、この水中移動体８には、走行限界や障害物を検出
する検出体23,24が設けられている。

次に、第１図に示すように、水底15近傍の前記支柱６に
は、略円筒形状の部材である旋回支点25が回動自在に設
けられている。この旋回支点25には角度センサが設けら
れており、支柱６に対する旋回支点25の回転角度が検出
できるようになっている。また、この旋回支点25は、支
柱６に沿って、必要に応じて昇降動することもできる。

次に、第１図に示すように、水上に突出している前記支
柱６の上端には、前記水中移動体８のための各種支援装
置類等を備えた旋回台26が回動自在に設けられている。
旋回台26は、下面に複数の案内輪27を有している。ま
た、前記上部覆工板３の開口４の周囲には、案内レール
28が周状に設けられている。旋回台26の案内輪27は案内
レール28に転動自在に係合しており、旋回台26は、図示
しない駆動手段によって案内レール28に沿って回動する
ことができる。本実施例では、前記旋回支点25の角度セ
ンサからの信号によって、この駆動手段が操作されるよ
うになっている。即ち、この旋回台26は前記旋回支点25
の旋回に連動し、旋回支点25と同方向に同角度だけ同期
して旋回するように構成されている。

次に、前記支柱６の上端部には、旋回台26と支柱６の軸
心調整機構が設けられている。まず、第１図、第４図及
び第５図に示すように、前記旋回運動の軸心にあたる前
記旋回台26の中央には前記支柱６の外径よりも大きい内
径の案内孔29が形成されている。そして、この案内孔29
には、前記支柱６の上端が隙間をおいて挿入されてい
る。

該支柱６の上端は開口しており、この開口部には円筒形
の蓋部材100が挿入されている。この蓋部材100は、前記
支柱６の内周面に固設されたストッパ板101に係止して
おり、この位置を下限として、支柱６に対して上方に移
動することができる。この蓋部材100の下端面は開口し
ているが、上端面は円形の蓋板102によって閉止されて
いる。そして、蓋板102の中央には円筒形のストッパ部
材103が設けられている。

次に、前記蓋部材100の蓋板102には、支柱６の軸心を中
心として、前記旋回台26の旋回方向について120°間隔
の３箇所の位置に、矩形のローラ板104がそれぞれ設け
られている。第６図及び第７図に示すように、各ローラ
板104には４本づつの長孔105が形成されており、各ロー
ラ板104は各長孔105を挿通するボルト106によって蓋板1
02に固定されている。また、支柱６の軸心に近い各ロー
ラ板104の一端には、固定ナット部材107が固設されてい
る。固定ナット部材107には調整ボルト108が半径方向に
移動自在となるように設けられており、その先端が前記
ストッパ部材103の外周面に当接している。また、蓋板1
02の外周縁から外方に突出している各ローラ板104の他
端には、支柱６の軸心と平行な回転軸を有する案内ロー
ラ109がそれぞれ回動自在に設けられている。そして、
前記旋回台26の上面には、前記案内孔29の周囲に環状の
ローラ案内110が固設されており、前記各案内ローラ109
が転動自在に内接するようになっている。

次に、第１図において、30は前記索体21の長さ調節手段
としての給送装置である。この給送装置30のドラムに巻
取られた索体21は、旋回台26の開口部31から支柱６に沿
って下方に向けて引き出されている。そして該索体21
は、前記旋回支点25の外周に固設された案内部25aを介
して、作業範囲７の外周に向けて延長され、前記水中作
業車８に接続されている。この給送装置30によって索体
21の繰出し長さを調節すれば、支柱６の旋回支点25と水
中移動体８を結ぶ索体21の長さ、即ち水中移動体８の半
径方向の位置を任意に設定又は調節することができる。

次に、第１図において、32は前記水中移動体８の巻上げ
ドラムであり、水中移動体８とはワイヤ33で連結されて
いる。また、34は排水ホース20の巻取り装置であり、前
記水中移動体８の水中ポンプ18に接続されている排水ホ
ース20の必要長さだけ繰出せるようになっている。この
排水ホース20には所定間隔でフロート35が設けられてい
る。また、この排水ホース20は、水中移動体８を吊上げ
るための前記ワイヤ33と連結されている。次に、36は前
記旋回支点25の巻上げ装置である。この巻上げ装置36
は、前記巻上げドラム32による水中移動体８の昇降動に
伴って駆動され、旋回支点25を図中想像線で示す上の位
置と、実線で示す下の位置との間で昇降させることがで
きる。

次に、以上の構成における作用について説明する。

まず、本水中作業装置の全体としての動作について説明
する。

排水ホース20を水中移動体８に接続した後、図示しない
クレーンによって該水中移動体８を吊り上げ、旋回台26
の開口部31からケーソン１内の水面上に吊り下げる。こ
の位置で巻上げドラム32のワイヤ33を水中移動体８に接
続して荷重を巻上げドラム32にシフトさせる。また、旋
回支点25を（イ）位置に設定しておき、索体21を旋回支
点25の案内部25aに通した後、水中移動体８に接続す
る。

次に、巻上げドラム32と巻上げ装置36を駆動し、水中移
動体８と旋回支点25を同期して下降させる。この時、下
降に合せて、排水ホース20の巻取り装置34と索体21の給
送装置30を駆動し、排水ホース20及び索体21を繰り出し
ていく。

水中移動体８が支柱６に近い水底15のほぼ中央に着地
し、旋回支点25が支柱６の最も下方の位置に設定された
ところで、作業を開始する。

即ち、清掃ユニット13を着底させた状態で水中移動体８
を走行させ、前述した作用で水底15の清掃を行う。水底
15から掻き落された除去物は、排水ホース20を介して旋
回台26上に搬送・吐出され、図示しない処理施設に回収
される。

水中移動体８が運動を開始すると、第８図に示すように
索体21には張力Ｔが発生し、その周方向分力T_Cによって
旋回支点25が水中移動体８に同期して旋回する。ここで
索体21の張力Ｔと、水中移動体８の舵取り角度との間に
は比較的明確なアルゴリズムがあり、本実施例では、水
中移動体８の張力センサ22で検出した索体21の張力Ｔに
基づいて、水中移動体８の舵角を制御している。このた
め、索体21に発生する張力Ｔは常に適正な一定の範囲に
保たれるので、旋回支点25は、水中移動体８に同期して
円滑に旋回することができる。そして、前記旋回支点25
の回転角度は角度センサによって検出されているので、
この検出信号によって水中移動体８の回転方向位置を正
確に制御することができる。

また、旋回台26は、旋回支点25の旋回角度に合せて同方
向に同期して旋回され、前記ローラ案内110の部分にお
いて各案内ローラ109に案内される。このため、前記索
体21等が支柱６にからみついてしまうことはない。

また、給送装置30によって索体21の繰出し量を適当に変
化させれば、第９図（ｂ）に示すように、水中移動体８
に渦巻き状の経路をたどらせて円形の水底全面を清掃さ
せることができる。この場合、水中移動体８の半径方向
の位置は、給送装置30による索体21の繰出し量から、正
確に割り出すことができる。

このように本実施例によれば、水中移動体８を遠隔操縦
する必要がなく、単にあらかじめ定めておいたパターン
で索体21を繰出す（又は巻取る）とともに水中移動体８
を走行させれば、水中移動体８に自律的な旋回運動を与
えることができ、半径方向及び円周方向の両位置の制御
を容易かつ正確に行うことができる。

水中移動体８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13の右側面に設けられた検出体23
がケーソン１の内壁面に接触して走行限界が認識され、
水中移動体８の走行が停止する。本実施例は支柱６近く
から外側に向けて作業を開始したが、第９図（ｃ）に示
すように逆であってもよい。その場合には、水中移動体
８の左側面に設けた検出体24が支柱６側に接触した時に
走行限界が認識される。さらに、索体21の長さを一定に
固定し、第９図（ａ）に示すように一定の半径で水中移
動体８を旋回させることもできる。以上いずれの場合に
おいても、前記検出体23,24は走行経路上の障害物を検
出することができる。

次に、本実施例の要部である旋回台の軸心狂いを調整す
る軸心調整機構等の作用について説明する。

まず、本実施例の構成によれば、旋回台26は案内レール
28によって半径方向に固定されている。このため、コン
クリートの注入に伴って支柱６の軸心が傾き、第１図中
に示すように支柱６の上端にδのずれが生じてくると、
案内レール28に横力が作用するようになって旋回台26は
円滑な回転ができなくなる。また、本装置を組立てる際
の架設誤差としてこのようなずれがあれば、水中に立設
された支柱６の上端に旋回台26の案内孔29を挿入させる
ことができない。

しかしながら本実施例によれば、ローラ板104を固定し
ているボルト106を緩めて調整ボルト108を回動させれ
ば、ローラ板104を半径方向の任意の向きに移動させて
案内ローラ109の位置を調整することができる。従っ
て、支柱６と旋回台26の軸心にずれがある場合、又はず
れが生じた場合には、案内ローラ109の半径方向の位置
を調整して各案内ローラ109が旋回台26のローラ案内110
に転動自在の状態で当接するようにすればよい。これに
よって、軸心狂いによる旋回台26の運転中の負荷を吸収
することができる。なお、このような運転中の負荷の増
加は、案内輪27と案内レール28のきしみ音や、旋回用の
電動機等に設けられた過負荷トリップなどの安全装置に
よって確認できる。

また、前記案内ローラ109が設けられた蓋部材100は、支
柱６の上端に対して上下動自在である。従って、本装置
の架設時に発生しうる上下方向の誤差は蓋部材100の部
分において吸収することができる。

以上説明したように、支柱６と旋回台26と水中移動体８
を有する本実施例の旋回式水中作業装置によれば、構造
上の要部である支柱６と旋回台26の軸心狂いを容易に調
整することができるので、装置を常に円滑に作動させる
ことができ、遠隔操作によらない自律的な移動による水
底での無人作業を確実に行うことができる。

〔考案の効果〕

本考案の軸心調整機構によれば、支柱と旋回台と水中移
動体を備えた旋回式の水中作業装置において、支柱の上
端に設けた案内ローラによって旋回台の旋回を案内する
と共に、この案内ローラの位置を旋回運動の半径方向に
ついて調整手段で調整できるようにしたので、架設時及
び運転後の支柱傾斜狂いを調整して旋回台と支柱の中心
軸のずれを修正することができ、以て装置全体の作動を
確実にすることができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である水中作業装置の全体構
成を示す断面図、第２図は同実施例における水中移動体
の平面図、第３図は同側面図、第４図は同実施例におけ
る支柱の上端の平面図、第５図は第４図のＶ−Ｖ切断線
における断面図、第６図は同実施例における案内ローラ
付近の拡大平面図、第７図は同じく案内ローラ付近の拡
大断面図、第８図は同実施例において旋回支点が回転す
る理由を示す図、第９図（ａ），（ｂ）及び（ｃ）は、
それぞれ同実施例における水中移動体の旋回パターンを
示す図、第10図は同実施例の水中作業装置が適用される
ケーソンの断面図である。 ６……支柱、７……作業範囲、８……水中移動体、21…
…索体、26……旋回台、29……案内孔、109……案内ロ
ーラ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 秋山 和夫 新潟県新潟市秋葉１―２―１ 株式会社新 潟鉄工所大山工場内 (72)考案者 黒田 久夫 大阪府大阪市都島区都島通２―１―７― 902 (72)考案者 山田 邦興 埼玉県浦和市大字太田窪2957番地12 (56)参考文献 特開 平２−47423（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】水底の円形の作業範囲の中心に立設されて
   上端が水上に突出した支柱と、 前記支柱を中心とし、長さを自在に調節できる索体を半
   径として、前記作業範囲において任意の半径で旋回移動
   する水中移動体と、 前記支柱の上端に回動自在に設けられた旋回台とを備え
   た水中作業装置に設けられ、前記旋回台と前記支柱の中
   心軸のずれを修正するための軸心調整機構において、 前記旋回台の中央に設けられ、前記支柱との間に隙間が
   生じるよう該支柱の上端を受け入れる案内孔と、 前記支柱の上端に設けられ、前記旋回台に転動自在に接
   触して該旋回台の旋回運動を案内する複数個の案内ロー
   ラと、 前記旋回台の旋回運動の半径方向に関する前記案内ロー
   ラの位置を調整する調整手段と、を有することを特徴と
   する水中作業装置における軸心調整機構。