グラブバケット式浚渫船とこれを用いた浚渫方法
【課題】グラブバケットにより薄層浚渫を確実に行うことができるグラブバケット式浚渫船とこれを用いた浚渫方法を提供する。
【解決手段】ブーム７，アーム８及びこのアーム８に連結したグラブバケット３を備えたバックフォーを浚渫船１に搭載する。グラブバケット３のバケット本体21の刃先22の位置を検出する刃先位置検出手段と、アーム８とグラブバケット３を連結し、該アーム８に対してグラブバケット３を昇降するバケット昇降手段40と、このバケット昇降手段40を制御するグラブバケット開閉制御手段とを備える。刃先位置検出手段により刃先22の位置を確認して水底面に対し刃先22を合わせ、バケット本体21を閉めながら、グラブバケット開閉制御手段の制御により水底面を薄層浚渫するように、グラブバケット３を昇降して浚渫を行うことができる。また、刃先位置検出手段は、浚渫船１に設けたＧＰＳ装置の位置情報を用いるから、刃先位置を正確に設定できる。
【解決手段】ブーム７，アーム８及びこのアーム８に連結したグラブバケット３を備えたバックフォーを浚渫船１に搭載する。グラブバケット３のバケット本体21の刃先22の位置を検出する刃先位置検出手段と、アーム８とグラブバケット３を連結し、該アーム８に対してグラブバケット３を昇降するバケット昇降手段40と、このバケット昇降手段40を制御するグラブバケット開閉制御手段とを備える。刃先位置検出手段により刃先22の位置を確認して水底面に対し刃先22を合わせ、バケット本体21を閉めながら、グラブバケット開閉制御手段の制御により水底面を薄層浚渫するように、グラブバケット３を昇降して浚渫を行うことができる。また、刃先位置検出手段は、浚渫船１に設けたＧＰＳ装置の位置情報を用いるから、刃先位置を正確に設定できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グラブバケットを備えた浚渫船とこれを用いた浚渫方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
グラブバケット式浚渫船では、バケット本体を開閉して水底の泥土を浚渫するため、バケット本体の回動軌跡に倣って浚渫面に凹凸が生じる。
【０００３】
このような問題を考慮して、センサーからの信号を処理してグラブバケットの掘削軌跡を演算する演算手段と、この演算手段で演算されたグラブバケットの掘削軌跡を表示する表示部材とを備えるグラブバケットの掘削軌跡表示装置において、前記のセンサーが、グラブバケットを開閉させる開閉ワイヤーの移動量を検出する開閉センサーと、グラブバケットを上下させる支持ワイヤーの移動量を検出する支持センサーとを備え、開閉センサーと支持センサーからの信号を演算手段が演算してグラブバケットの掘削軌跡を計算し、演算されたグラブバケットの掘削軌跡が表示部材に表示されるグラブバケットの掘削軌跡表示装置があり、オペレーターは、表示部材を見て、シェルの掘削軌跡を簡単かつ正確に確認できる。このため、オペレーターは、表示部材をみながら、シェルの掘削軌跡が水平になるように、支持ワイヤーの繰り出し量を調整して、海底を簡単かつ容易に、しかも正確に水平堀できる（例えば特許文献１）。
【０００４】
また、グラブバケット浚渫装置のバケットの刃先位置を画像表示する装置において、バケットを上下移動させる支持ワイヤの繰出入れ量を検出する支持ワイヤ繰出し計と、バケットを開閉させる開閉ワイヤの繰出入れ量を検出する開閉ワイヤ繰出し計と、この支持ワイヤ繰出し計および開閉ワイヤ繰出し計が検出した検出データからバケットの側面方向における刃先位置を算出するデータ処理装置と、このデータ処理装置が算出したバケットの側面方向における刃先位置を画像表示する表示装置とを備え、この表示装置は、リアルタイムでバケットの側面方向における刃先位置の移動軌跡を画像表示するようにしたので、オペレータは土砂の中にあるバケットの側面方向における刃先位置の移動軌跡をリアルタイムで把握しながら、刃先位置を調整して水平に移動させることができるので、容易に水底を平らに浚渫することができる（例えば特許文献２）。
【０００５】
しかし、上記各特許文献のように、グラブバケットの掘削軌跡を表示できても、水底を水平に掘削するには、作業者の熟練を要し、掘削精度のばらつきを生じ易いという問題があり、特に、５０ｃｍ以下程度の表面層を浚渫する薄層浚渫では、操作が難しく、さらに、前記グラブバケットは支持ワイヤーにより吊設されているから、バケットが振れ易く、しかも、吊設されたグラブバケットを開閉ワイヤーにより開閉するものであるから、浚渫動作が不安定になり易い。
【特許文献１】実公平７−２０２０８号公報
【特許文献２】特開２００６−２７８３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は、グラブバケットにより薄層浚渫を確実に行うことができるグラブバケット式浚渫船とこれを用いた浚渫方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、ブーム，アーム及びこのアームに連結したグラブバケットを備えた浚渫手段を浚渫船に搭載したグラブバケット式浚渫装置において、前記グラブバケットのバケット本体の刃先位置を検出する刃先位置検出手段と、前記アームとグラブバケットを連結し、該アームに対して前記グラブバケットを昇降するバケット昇降手段と、このバケット昇降手段を制御する制御手段とを備えるものである。
【０００８】
また、請求項２の発明は、ブーム，アーム及びこのアームに連結したグラブバケットを備えた浚渫手段を浚渫船に搭載したグラブバケット式浚渫装置において、前記グラブバケットのバケット本体の刃先位置を検出する刃先位置検出手段と、前記浚渫船に対して前記グラブバケットを昇降するバケット昇降手段と、このバケット昇降手段を制御する制御手段とを備えものである。
【０００９】
また、請求項３の発明は、前記刃先位置検出手段は、前記バケット本体の位置を検出するバケット位置検出手段と、前記グラブバケットの開度検出手段とを備えるものである。
【００１０】
また、請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載のグラブバケット式浚渫装置を用いた浚渫方法であって、バケット本体を開いた浚渫開始位置から前記グラブバケットを上昇しながら前記バケット本体を閉める浚渫方法である。
【００１１】
また、請求項５の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載のグラブバケット式浚渫装置を用いた浚渫方法であって、バケット本体を開いた浚渫開始位置から前記グラブバケットを上昇しながら前記バケット本体を所定角度閉める開始行程と、この開始行程の高さ位置で前記バケット本体を所定角度閉め、バケット本体の回転中心と刃先位置とが略垂直となる垂直位置を含む中間行程と、前記グラブバケットを降下しながら前記バケット本体を全閉位置まで閉める終了行程とを備える浚渫方法である。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の構成によれば、刃先位置検出手段により刃先の位置を確認して水底面に対し刃先を合わせ、バケット本体を閉めながら、制御手段の制御により水底面を薄層浚渫するように、グラブバケットを昇降して浚渫を行うことができる。
【００１３】
この場合、グラブバケットは、アームに連結され、バケット昇降手段によりアームに対して昇降するから、グラブバケット上部からの掘削力を、グラブバケットの自重のみでなく、アーム側からも加わえることができ、浚渫面の強度に係らず、グラブバケットの刃先の軌跡を制御することができる。また、ブームとアームを用いるから、浚渫装置全体が小型化でき、高さも低くできるため、上部に障害物のある箇所などでも施工が可能となる。
【００１４】
また、請求項２の構成によれば、刃先位置検出手段により刃先の位置を確認して水底面に対し刃先を合わせ、バケット本体を閉めながら、制御手段の制御により水底面を薄層浚渫するように、バケットを昇降して浚渫を行うことができる。
【００１５】
この場合、グラブバケットは、アームに連結され、バケット昇降手段により浚渫船に対して昇降するから、グラブバケット上部からの掘削力を、ラブバケットの自重のみでなく、アーム側からも加わえることができ、浚渫面の強度に係らず、グラブバケットの刃先の軌跡を制御することができる。また、ブームとアームを用いるから、浚渫装置全体が小型化でき、高さも低くできるため、上部に障害物のある箇所などでも施工が可能となる。
【００１６】
また、請求項３の構成によれば、アームの位置とバケットの開度とにより、刃先位置を検出することができる。
【００１７】
また、請求項４の構成によれば、バケット本体の開度に応じて刃先が略水平方向に移動する。
【００１８】
また、請求項５の構成によれば、開始行程では、浚渫開始位置からバケット本体を閉めるために回動すると、刃先の軌跡は降下するから、これに対応してグラブバケットを上昇することにより、刃先がほぼ水平方向に移動する。次に、前記垂直位置を含む中間行程では、高さ位置をそのままにし、前記垂直位置を挟んで刃先は略水平方向に円弧を描いて移動する。この後の最終行程では、前記垂直位置より閉まる側にグラブバケット本体を回動すると、刃先の軌跡は上昇するから、これに対応してグラブバケットを降下することにより、刃先がほぼ水平方向に移動する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明における好適な実施の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また、以下に説明される構成の全てが、本発明の必須要件であるとは限らない。各実施例では、従来とは異なる新規なグラブバケット式浚渫船とこれを用いた浚渫方法を採用することにより、従来にない機能を付加したグラブバケット式浚渫船とこれを用いた浚渫方法が得られ、そのグラブバケット式浚渫船とこれを用いた浚渫方法を夫々記述する。
【実施例１】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して説明する。図１〜図１２は本発明の実施例１を示す。図１に示すように、本発明の浚渫装置は、グラブバケット式浚渫船１を備え、このグラブバケット式浚渫船１は、河川、湖沼あるいは港湾等で浚渫を行うものである。この浚渫船１は、泥土の浚渫場所Ａの底に打設された固定用ストッパ２により位置固定され、先端に密閉式グラブバケット３が装置された浚渫手段たる周知のバックホー４を搭載している。
【００２１】
このバックホー４は、走行手段たるクローラ５の上部に車体６を旋回可能に設け、この車体６にブーム７をブームシリンダ（図示せず）により上下回動自在に設け、そのブーム７にアーム８をアームシリンダ９で上下回動自在に設け、そのアーム８に前記グラブバケット３を設け、ブーム７，アーム８を上下回動することでグラブバケット３を昇降する。また、前記バックホー４のクローラ５は、図示しない固定手段により浚渫船１に固定されている。
【００２２】
さらに、浚渫船１は、前記バックホー４が水底面10から浚渫した泥土から木やビニール等を分離する分離槽11と、この分離槽11を通過した泥土から、更に雑物や砂利等を分離するホッパー12と、このホッパー12からの泥土を貯めて攪拌する攪拌手段たる攪拌槽13と、この攪拌槽13から管路14へ泥土を連続圧送するポンプであるマルスポンプ15等が搭載されている。前記管路14は、水面、更には陸上に渡って敷設され、泥土処理装置設置場所まで延びており、この設置場所は、浚渫場所の水上の処理船や、地上の処理場所などが例示される。なお、ポンプは、マルスポンプ15以外に各種のものを用いることができる。
【００２３】
図１ないし図７は前記グラブバケット３を示し、全閉時に内部を密閉できる密閉式であり、前記グラブバケット３は、左右のバケット本体21，21を開閉可能に有し、これらバケット本体21，21は、先端に刃先22，22を有する底板23，23と、左右の側板24，24と、上板25，25とを連続して備えると共に、それらバケット本体21，21は、前後を側壁26，26によりそれぞれ塞いでいる。尚、左右のバケット本体21，21は、左右対称であり、閉成状態で、底板23，23の刃先22，22が突き合わされると共に、側壁26，26の合せ目26Ａ，26Ａが突き合わされて閉まる。前記バケット本体21の上部には、前後に枢軸27，27が設けられ、これら枢軸27，27により、バケット本体21がグラブバケット３の基部28に枢支され、前記枢軸27の上方に作動部29が設けられ、左右のバケット21，21の作動部29，29が油圧シリンダなどの開閉手段30に連結されている。そして、開閉手段30が収縮，伸張すると共に、図示しない同期機構により、左右のバケット本体21，21が左右対称に開閉するようになっている。
【００２４】
前記基部28には、４節平行リンク機構31により、前記アーム８先端のアタッチメント32が連結され、前記４節平行リンク機構31は、前記基部28に設けた第１節33の両側に第１リンク片34，34Ａの基端を回動可能に連結し、それらリンク片34，34Ａの先端を第２節35と第３節35Ａに回動可能に連結し、それら第２節35と第３節35Ａに、第２リンク片36，36Ａの基端を回動可能に連結し、それら第２リンク片36，36Ａの先端を、前記アタッチメント32に設けた第４節37に回動可能に設け、それら第１リンク片34と第２リンク片36Ａとが平行をなし、それら第１リンク片33Ａと第２リンク片36とが平行をなす。
【００２５】
前記第２節35と第３節35Ａとの間には、伸縮駆動手段39を設け、この伸縮駆動手段39の両端を前記第２節35と第３節35Ａに連結し、伸縮駆動手段39の伸張によりアタッチメント32に対してグラブバケット３が上昇し、伸縮駆動手段39の収縮によりアタッチメント32に対してグラブバケット３が降下する。そして、それら４節平行リンク機構31と伸縮駆動手段39とにより、バケット昇降手段40を構成している。前記伸縮駆動手段39には、流体圧シリンダである油圧シリンダが用いられたり、モータによるねじの回転を伸縮に変えるねじ式伸縮装置を用いたりできる。尚、前記アタッチメント32は、その上部が枢軸８Ａにより、前記アーム８の先端に連結されている。
【００２６】
前記浚渫装置は、グラブバケット３のバケット本体21の開度を検出する開度検出手段41と、バケット昇降制御手段42とを備え、このバケット昇降制御手段42は、前記開度検出手段41により検出したバケット本体21，21の開度により水底の泥土を所定厚さの範囲で薄層浚渫するようにアーム８に対するグラブバケット３の高さを制御する。
【００２７】
また、図１０に示すように、この例では、前記開閉手段30は、２つの油圧シリンダ51，51を備え、この油圧シリンダ51は、シリンダ本体51Ａとロッド付きのピストン51Ｂとを備える。そして、前記バケット開閉度検出手段41は、前記油圧シリンダ51に追従するバケット開閉追従シリンダ52により構成され、この油圧シリンダ52は、シリンダ本体52Ａとロッド付きのピストン52Ｂとを備える。図１０に示すように、シリンダ本体51Ａ，51Ａにヘッド側流路53を接続し、このヘッド側流路53には、切換弁54を介して、油圧供給源55と返送部56とが切換可能に接続される。また、前記切換弁54と前記バケット開閉追従シリンダ52のシリンダ本体52Ａとがロッド側流路57により接続されている。さらに、前記シリンダ本体51Ａ，51Ａに接続したロッド側流路58と、前記シリンダ本体52Ａに接続したヘッド側流路59とが接続されている。
【００２８】
また、前記ピストン52Ｂのロッドには、作動片60が設けられ、この作動片60の移動位置に検出手段たる第１〜３のリミットスイッチ61，61Ａ，61Ｂが設けられている。尚、前記バケット開閉追従シリンダ52及びリミットスイッチ61，61Ａ，61Ｂは、浚渫船１側に設けられ、例えばバックフォー４の車体６側に設けられる。尚、図中62は、流路（油圧回路）における供給流量を調節する操作用可変絞り部であり、63は操作用可変絞り部62と並列に配置された逆止弁である。
【００２９】
したがって、切換弁54を切り換えることにより、油供給源55からヘッド側流路53を通してシリンダ本体51Ａ，51Ａ内に油を供給すると共に、ロッド側流路57から返送部56への油の返送を許容する状態とする。この状態では、シリンダ本体51Ａ内のヘッド側に油が送られることにより、ピストン51Ｂが外側に移動して油圧シリンダ51が伸長し、図４に示す全開の位置からバケット本体21，21が閉動作を開始する。ピストン51Ｂが外側に移動して油圧シリンダ51が伸長すると、シリンダ本体51Ｂ内のロッド側から油がロッド側流路58に押し出され、その油はヘッド側流路59からバケット開閉追従シリンダ52のシリンダ本体52Ａ内に送られ、これにより開閉手段30のピストン51Ｂの移動量に応じて、開度検出手段41のビストン52Ｂが移動する。したがって、ピストン52Ｂの移動量からバケット本体21，21の開度を検出することができる。尚、バケット本体21，21を開く場合は、切換弁54を切り換え、油圧供給源55からロッド側流路57を通して、シリンダ本体52Ａ内のロッド側に油を送り込むと、ピストン52Ｂがヘッド側に移動し、シリンダ本体52Ａ内のヘッド側の油が、ヘッド側流路59とロッド側流路58を通って、シリンダ本体51Ｂ内のロッド側に送られ、油圧シリンダ51，51が収縮し、バケット本体21，21が開く。
【００３０】
次に、図２などを用いてバケット本体21の開度について説明する。尚、図２において、二点鎖線は、枢軸27を中心とした刃先22の移動軌跡を示し、破線は、その刃先22の移動軌跡に対応するグラブバケットの昇降を説明する昇降動作線であり、同昇降動作線と逆向きにグラブバケット３を昇降する。そして、左右のバケット本体21，21の左右の枢軸27，27は、左右に間隔をおいて設けられており、その枢軸27の中心と刃先22の先端（下端）とを結ぶ開閉基準線Ｋにより開度を表す。開度基準線Ｋが垂直の状態で、刃先22は最下限位置となり、この位置の開度θを０度と規定し、ここから閉まる方向に回動する角度を（−）、開く方向に回動する角度を（＋）で表す。この例では、開度θが−３０度でバケット本体21，21が全閉し、開度が＋４８度でバケットが全開する。
【００３１】
バケット本体21の全開位置で、刃先22を浚渫面たる水底面10の高さ位置に合わせる。この全開位置からバケット本体21，21を所定角度閉める開始行程では、所定角度は開度＋４８度〜＋１５度であり、バケット本体21の回動に応じて、アーム８に対してグラブバケット３が上昇する。この場合、バケット本体21が等角速度で回動する場合は、これに対応して、ブラケットを等速で上昇し、水底面10からの深さである浚渫深さＨが４０ｍｍ以下で浚渫を行い、開度θが＋１５度で、刃先22は水底面10より高さＴ（Ｔ＜Ｈ）まで上昇するように、開度検出手段41とバケット昇降制御手段42とによる制御が行われる。尚、全開位置からバケット本体21，21を閉める動作を開始すると、同時にバケット昇降手段40が作動し、アーム８に対して、グラブバケット３が降下する。
【００３２】
続いて、開度θが＋１５度〜−１５度の中間工程では、バケット昇降手段40は駆動せず、グラブバケット３はそのままの高さ位置で、バケット本体21，21が回動し、開度θが０度で、浚渫深さＨとなり、開度θが−１５度で、刃先22は水底面10より高さＴ（Ｔ＜Ｈ）まで上昇する。
【００３３】
続いて、開度θが−１５度〜−３０度（全閉）の終了工程では、バケット本体21の回動に応じて、アーム８に対してグラブバケット３が降下する。この場合も、バケット本体21が等角速度で回動する場合は、これに対応して、ブラケットは等速で降下し、開度θが−３０度で、刃先22は水底面10と同じ高さ位置になるように、開度検出手段41とバケット昇降制御手段42とによる制御が行われる。
【００３４】
このような制御を行うため、第１〜３のリミットスイッチ61，61Ａ，61Ｂは以下のように配置され、その検出信号により、バケット昇降制御手段42が制御を行う。また、第１のリミットスイッチ61は、開度θが＋１５度で作動片60により切り替わる位置に配置され、第１のリミットスイッチ61が切り替わると、バケット昇降制御手段42がバケット昇降手段40を停止するように制御する。第２のリミットスイッチ61Ａは、開度θが−１５度で作動片60により切り替わる位置に配置され、第２のリミットスイッチ61Ａが切り替わると、バケット昇降制御手段42がバケット昇降手段40を駆動してグラブバケット３をアーム８に対して上昇するように制御する。
【００３５】
次に、前記グラブバケット３の位置を検出する位置検出手段について説明する。前記バックフォー４は、このバックフォー４の基準位置Ｐ４に対して、アーム８の先端の位置を検出するアーム位置検出手段71を備える。尚、基準位置Ｐ４は、本体４の旋回中心上に設けることが好ましい。そして、ブーム７とアーム８の長さは既知であり、これらブーム７とアーム８の角度はブームシリンダとアームシリンダ９の伸張データなどから検出できるから、それらの検出センサなどを備えるアーム位置検出手段71によりアーム８の先端の高さ位置を検出することができ、また、車体６の旋回位置を検出する検出センサを備えるアーム位置検出手段71によりアーム８の平面位置を検出できる。
【００３６】
さらに、浚渫装置は、位置管理のために、ＧＰＳ装置72を備え、以下、このＧＰＳ装置72について説明すると、移動局である浚渫船１の後部には、作業者の居住区１Ａが設けられており、この居住部１Ａの天井部には所要の高さ位置に一対のＧＰＳアンテナ161，171が配設されている。なお、図８に示すように、ＧＰＳ受信機160，170は、浚渫船１の操作室に設けられ、ＧＰＳアンテナ161，171とはそれぞれ信号線を介して接続されている。また、ＧＰＳアンテナ161，171の配置位置は、居住部１Ａの天井に限定されず、浚渫船１上の適宜の２か所であればよい。本実施形態においては、ＧＰＳアンテナ161，171は互いに距離Ｌだけ離間した位置関係を有して配置されている。
【００３７】
181は、地上に般けられた図外の基地局からの、後述する送信データを受信するデータアンテナである。なお、ＧＰＳアンテナ161，171は、マルチバス等による電波干渉の影響を極力防止するべく、適宜な高さ位置に搭載されている。
【００３８】
図１１は、本装置に用いるデイファレンシヤルＧＰＳ装置のブロック図を示している。図において、基地局200は港湾近くの地上の特定の既地点に設置され、ＧＰＳアンテナ181及びＧＰＳ受信機180からなる固定ＧＰＳを備えると共に、この固定ＧＰＳで測位されたデータを移動局である浚渫船に向けて伝送するためのデータ送信機182及びデータアンテナ183を備えている。
【００３９】
一方、移動局である浚渫船１は、前述したＧＰＳ受信機160，170及びＧＰＳアンテナ161，171を備えるとともに、基地局200から伝送されてくるデータを受信するデータアンテナ191及び受信データをデコードするデータ受信機190を備える。
【００４０】
100は管理システム部であって、制御部101及び測位値監視部102を備える。前記制御部101には、船体位置表示部103と、グラブバケット３の刃先22の位置情報を算出する刃先位置検出手段104とが設けられている。そして、前記制御部101には、前記アーム位置検出手段71，リミットスイッチ61，61Ａ，61Ｂが電気的に接続され、それぞれの検出データが取り込まれるようになっている。
【００４１】
制御部101は、ＧＰＳ受信機160，170からの測位データ１，２であるＧＰＳアンテナ161，171の３次元位置から、浚渫船１の所定位置（例えば基準位置Ｐ４）を算出し、アーム位置検出手段71からの検出データにより、刃先22の位置を計算し、前記船体位置表示部103のディスプレーなどに表示するものである。そして、刃先22の位置を示す表示データは、浚渫船１でのバックフォー４の操作指示に供される。
【００４２】
測位値監視部102は、ＧＰＳ受信機160，170の出力側に接続され、測位データ１，２及び予め書き込まれている距離Ｌを用いて、測位データ１，２が真の測位値であるかどうかを判断するものであり、後述する初期化において、特に用いられる。なお、この測位値監視部102は、初期化後においても測位値誤差を監視し、側位データの誤差が、ある閾値を越えたときは、初期化のためのリセット（初期化リセット）を指示するようにしている。
【００４３】
Ｄ−ＧＰＳ（デファレンシャルＧＰＳ）による測位動作を、簡単に説明すると、Ｌ１（波長１９ｃｍ）またはＬ２（波長２４ｃｍ）の搬送波であるＧＰＳ信号は、得られた位相情報がいずれのサイクルのものかを確認する必要があることから、複数個の衛星が用いられ、３次元測位を行う際には少なくとも５個の衛星が用いられ、本発明では、３次元測位と、衛星の時計と各ＧＰＳ受信機の時計間の誤差修正とのために、人工衛屋の内の、少なくとも５つの衛星からのＧＰＳ信号が用いられる。
【００４４】
各ＧＰＳアンテナ181，161，171は、衛星からのＧＰＳ信号、例えばＬ１搬送波（波長１９ｃｍ）を受信する。ＧＰＳ受信機180は、受信されたＧＰＳ信号から搬送波の位相情報をデータ送信機182を介してデータアンテナ183から海上に送信する。同時に、ＧＰＳアンテナ161，171で受信されたＧＰＳ信号はＧＰＳ受信機160，170で、その位相情報が検出され、データアンテナ191で受信された基地局200の位相データとを用いて、それぞれ自己のＧＰＳアンテナ161，171の双曲面内の（波長１９ｃｍ毎の）測位候補点を得る。かかる処理を複数、例えば５個の衛星に対しても行うことで５個の双曲面内での格子点が真の測位点のための候補点として得られる。ＧＰＳ受信機160，170はそれぞれ得られた上記候補点の中から、時間的に位置か変化しない格子点を、公知の解析手法等を利用して求め、真の測位点と見做し得る測位値を決定する。Ｌ１搬送波によるディフアレンシヤル方式を採用することで、測位精度は使用波長の数分の１である、数センチ程度まで向上させることができる。そして、ＧＰＳ受信機160，170で初期化が終了すると、初期化完了信号を出力するようにしている。
【００４５】
測位値監視部102には、このようにして得られた初期化による測位結果である測位値及び初期化完了信号が導かれ、これらの情報を元に、測定値が真の測位値かどうかについて、後述の回路ブロックを用いて判断する。
【００４６】
図１２は、測位値監視部102の内部ブロック図である。321，322はアンド回路で、測位データ１，２と初期化完了信号とが導かれる。323は演算部で、測位データ１，２で得られた両位置間の距離Ｄ1を算出する。324は平均化回路である。325は判断部で、測位データ１，２から得られた両位置間の距離Ｄ1が所定の閾値、すなわち規定値を越えたかどうかを判断する。
【００４７】
以下、図１２を用いて測位値監視処理について説明する。今、ＧＰＳアンテナ161，171の船体上の特定個所（例えばバックフォー４の基準位置Ｐ４）に対する位置を座標（ｘ10，ｙ10，ｚ10），（ｘ20，ｙ20，ｚ20）とすると、２点間の距離Ｄは、
【００４８】
【数１】
【００４９】
で表され、この値は測位値監視部102 内に予め書き込まれている。
【００５０】
一方、アンド回路321，322から出力される測位データ１，２を座標（ｘ1，ｙ1，ｘ1），（ｘ2，ｙ2，ｚ2）とすると、２点間の距離Ｄ1は、演算部323で数２のように計算され、
【００５１】
【数２】
【００５２】
となる。
【００５３】
そして、測位データ１，２による２点間距離Ｄ1は、測位データ１，２が真の測位値であれば、距離Ｄに一致するはずであるから、ここで実測した距離ＤとＧＰＳ測位から得られた値Ｄ1との正誤のための照合を判断部325で行う。すなわち、数３に示す判断式において、Ｄ1が、
【００５４】
【数３】
【００５５】
を満足するかどうかである。
但し、測定精度の向上を図るべく、平均化回路324 において、例えば連続する３回分Ｄ11，Ｄ12，Ｄ13の距離データが平均されている。例えば、Ｄ1の４番目の値は、（Ｄ11＋Ｄ12十Ｄ13）／３、のように平均化される。
【００５６】
そして、値Ｄ1が規定値内、すなわちＤ1がＤ−ｄＤより大きく、かつＤ1がＤ＋ｄＤより小さければ、判断部325からＮＯを示す信号が正常ステータス信号として出力される。逆に、Ｄ1がＤ−ｄＤより小さいが、又はＤ1がＤ＋ｄＤより大きければ、測定値は真の測定値ではないとして、再度の初期化を指示するべく、判断部325からＹＥＳを示す信号が初期化リセット信号として出力される。
【００５７】
そして、かかる測位値監視部102は、測位動作中、常に監視処理を実行することで、初期化時、初期化後の測位中の双方において、誤った測位結果が得られると即座に初期化リセット指示を行うことが可能となる。従って、従来のように、誤った状態で、数１０分も経過しなければそのことが判断し得ない場合に比して極めて高精度で、信頼性の高い装置ということができる。そして、位置をセンチレベルで正確に測定し得るので、例えば５０センチ以下の薄層浚渫の作業精度の要請にも充分対応することが可能となる。
【００５８】
以上のようにして、正常ステータス信号が制御部101に出力されると、制御部101は、得られた測位データ１，２をもとに、ＧＰＳアンテナ161，171のいずれか一方の測位結果を用いてバックフォー４の基準位置Ｐ４を計算し、さらに、刃先22の位置が求められる。すなわち、基準位置Ｐ４から、アーム位置検出手段71によりアーム８の先端の位置を検出し、アーム８の先端の位置から開度検出手段41により開度を検出し、これらのデータにより前記刃先位置検出手段104が刃先22の位置を算出する。
【００５９】
このようにグラブバケット３の上部にバケット昇降手段40を設け、バケット本体21の開度を開度検出手段41により検出し、この検出データをバケット昇降制御手段42に入力し、バケット本体21の開度に応じて、グラブバケット３を昇降することにより、グラブバケットの掘削軌跡（刃先22の移動軌跡）を略同一高さで水平に掘削することができる。したがって、オペレータの熟練度にかかわらず、掘削面である水底面10を略水平に仕上げることができる。
【００６０】
また、開度検出手段41は、本実施例の油圧式以外でも、開度に対応した電気データを検出して制御手段に入力するものでもよい。
【００６１】
さらに、バックフォー４にグラブバケット３を取り付けることで、装置全体が小型化され高さも低くできるため、上部に障害物がある箇所での施工が可能となる。また、装置が小型化され、組立解体移動が容易となるため、移動により河川、湖沼などにおいての浚渫が可能となる。
【００６２】
また、水底面10の高さは、図示しない深度計を用いて測定し、これとＧＰＳ装置72とを組み合わせて使用することで、陸上、水中などの直接オペレータが目視でいない箇所を、略水平で必要な部分のみ掘削、浚渫することができる。
【００６３】
また、ワイヤーで吊下げられたグラブバケット３と異なり、バックフォー４の鋼製のアーム８でグラブバケット３が連結されているので、バケットの振れがすくなく、グラブバケット３の位置決めを早く正確に行うことができ、さらに、グラブバケット３の上部から掘削力が該グラブバケット３の自重のみでなく、浚渫船１全体から荷重を掛けることができるので、対象部分を薄層で浚渫、掘削することができる。
【００６４】
そして、グラブバケット３の容量を浚渫する土量に合せて調整することで、高濃度の浚渫を行うことができる。また、グラブバケット３は密閉式であるから、汚染された土壌等を周囲に汚染物質を拡散せずに薄層で浚渫することができる。
【００６５】
このように本実施例では、請求項に対応して、ブーム７，アーム８及びこのアーム８に連結したグラブバケット３を備えた浚渫手段たるバックフォー４を浚渫船１に搭載したグラブバケット式浚渫装置において、グラブバケット３のバケット本体21の刃先22の位置を検出する刃先位置検出手段104と、アーム８とグラブバケット３を連結し、該アーム８に対してグラブバケット３を昇降するバケット昇降手段40と、このバケット昇降手段40を制御する制御手段たるグラブバケット開閉制御手段42とを備えるから、刃先位置検出手段104により刃先22の位置を確認して水底面10に対し刃先22を合わせ、バケット本体21を閉めながら、グラブバケット開閉制御手段42の制御により水底面10を薄層浚渫するように、グラブバケット３を昇降して浚渫を行うことができる。
【００６６】
この場合、グラブバケット３は、アーム８に連結され、バケット昇降手段40によりアーム８に対してグラブバケット３が昇降するから、グラブバケット３上部からの掘削力を、グラブバケット３の自重のみでなく、アーム８側からも加わえることができ、浚渫面の強度に係らず、グラブバケット３の刃先22の軌跡を制御することができる。また、ブーム７とアーム８を用いるから、浚渫装置全体が小型化でき、高さも低くできるため、上部に障害物のある箇所などでも施工が可能となる。
【００６７】
また、このように本実施例では、請求項に対応して、刃先位置検出手段104は、浚渫装置の基本位置たるアーム８先端の枢軸８Ａを検出する基本位置検出手段たるアーム位置検出手段71と、グラブバケット３の開度検出手段41とを備えるから、アーム８の位置とバケットの開度とにより、刃先22の位置を検出することができる。
【００６８】
また、このように本実施例では、請求項に対応して、請求項１〜３のいずれか１項のグラブバケット式浚渫装置を用いた浚渫方法であって、刃先22が略水平方向に移動するようにバケット本体21の開度に応じてグラブバケット３を昇降するから、水底の泥土を所定厚さの範囲で薄層浚渫することができる。
【００６９】
また、このように本実施例では、請求項に対応して、請求項１〜３のいずれか１項のグラブバケット式浚渫装置を用いた浚渫方法であって、バケット本体22を開いた浚渫開始位置からグラブバケット３を上昇しながらバケット本体21を所定角度閉める開始行程と、この開始行程の高さ位置でバケット本体21を所定角度閉めバケット本体21の回転中心と刃先位置とが略垂直となる垂直位置を含む中間行程と、グラブバケット３を降下しながらバケット本体21を全閉位置まで閉める終了行程とを備えるから、開始行程では、浚渫開始位置からバケット本体21を閉めるために回動すると、刃先22の軌跡は降下するから、これに対応してグラブバケット３を上昇することにより、刃先22がほぼ水平方向に移動する。次に、前記垂直位置を含む中間行程では、グラブバケット３の高さ位置をそのままにし、前記垂直位置を挟んで刃先22は略水平方向に円弧を描いて移動する。この後の最終行程では、前記垂直位置より閉まる側にグラブバケット本体21を回動すると、刃先22の軌跡は上昇するから、これに対応してグラブバケット３を降下することにより、刃先がほぼ水平方向に移動する。
【００７０】
また、実施例上の効果として、既知点に設置された固定ＧＰＳを有する基地局200と、浚渫船１に配置された移動ＧＰＳを有する移動局とで構成され、衛星からのＧＰＳ信号を固定ＧＰＳたるＧＰＳアンテナ181と、移動ＧＰＳたる第１，第２のＧＰＳアンテナ161，171とで受信することにより浚渫船１の測位値を得るデファレンシャルＧＰＳ装置と、刃先位置検出手段104とを備え、移動ＧＰＳの測位値を用いてアーム位置検出手段71の位置情報を算出するから、衛星からのＧＰＳ信号を固定ＧＰＳ及び移動ＧＰＳで受信し、固定ＧＰＳで得られた測位値により補正された移動ＧＰＳの測位値が得られ、この測位値により、アーム71及び刃先22の位置情報を算出することができるため、従来のように固定点からの測定を行う必要がなくなると共に、天候条件等にも左右されず、刃先22の位置管理を容易に行うことができる。
【００７１】
また、本実施例上の効果として、移動局は、移動ＧＰＳとして浚渫船１で所定の位置関係を有して配置された第１，第２のＧＰＳたるＧＰＳアンテナ161，171を備えると共に、固定ＧＰＳたるＧＰＳアンテナ181と第１の移動ＧＰＳたるＧＰＳアンテナ161との間で実行された初期化で得られた第１の測位結果と、固定ＧＰＳたるＧＰＳアンテナ181との間で実行された初期化で得られた第２の測位結果とが、上記所定の位置関係を満足しているかどうかを判断する判断手段たる測位値監視部102を備えるものであるから、衛星からのＧＰＳ信号が固定ＧＰＳアンテナ181及び第１，第２の移動ＧＰＳアンテナ161，171のそれぞれの受信機180，160，170で受信され、固定ＧＰＳからの測位データは、デファレンシャルＧＰＳの送信機182を介して移動ＧＰＳに送られる。移動局では、固定ＧＰＳと第１の移動ＧＰＳで受信したＧＰＳ信号を用いて所定の初期化処理を実行し、複数の候補点の中から真の解と見做し得る測定点を決定する初期化を行って、第１の測位結果とし、同様に固定ＧＰＳと第２の移動ＧＰＳとの間でも初期化が実行されて、第２の測位結果が得られる。初期値と見做された第１、第２の測位結果は、判断手段に導かれて第１，第２の移動ＧＰＳに対する所定の位置関係を満足しているかどうかが判断される。すなわち、第１，第２の測位結果は、第１，第２の移動ＧＰＳアンテナ161，171の位置を測位したものであるから、これらの測位結果と、前記所定の位置関係を照合することによって、第１，第２の測位結果が真の測位値であることがより高い確率で判断さすることができる。また、前記所定の位置関係は、第１，第２の移動ＧＰＳアンテナ161，171の３次元位置座標であるから、第１，第２の移動ＧＰＳアンテナ161，171の位置を３次元位置座標で記憶しておくと、両者間の距離はベクトル演算で容易に求めることができる。また、ＧＰＳに係わる実施例上の効果として、前記所定の位置関係として、第１の移動ＧＰＳアンテナ161を基準とした第２の移動ＧＰＳアンテナ171の情報を用いるか、第２の移動ＧＰＳアンテナ171を基準とした第１の移動ＧＰＳアンテナ161の情報を用いたので、両移動ＧＰＳの位置関係を規定する情報量、値を小さくでき、記憶容量、計算上都合がよい。また、前記所定の位置関係として、移動ＧＰＳアンテナ161，171間の距離情報を用いたから、直接距離データを記憶しておいてその計算を省くことができる。また、前記判断手段を、前記第１の測定結果と第２の測定結果から第１，第２移動ＧＰＳアンテナ161，171間の距離を算出する距離算出部たる演算部323と、この演算部323で得られた算出距離が前記所定の位置関係と対応するかどうかを判断する一致判断部325とで構成したので、第１，第２の移動ＧＰＳアンテナ161，171間の距離を求めて、この距離情報が所定の位置関係を満足するかどうかの判断のみで、より高い精度で初期化ができる。また、前記距離算出部が、複数回の計算結果を平均する平均手段たる平均化回路324により得られた値を算出距離とするようにして、複数回の計算距離を平均化して判断部325に提供するので、判断精度の信頼性の向上を図ることができる。また、請求項３のディファレンシャルＧＰＳ測位装置において、第１，第２の移動ＧＰＳの少なくとも一方の測位値を用いて移動体の所定箇所（Ｐ４）の位置情報を算出する算出手段たる演算部323を設けたので、浚渫船１の所定箇所を第１，第２の移動ＧＰＳアンテナ161，171との関係で設定しておくだけで、この関係つけられた移動ＧＰＳの測位情報から所定箇所の位置を容易に得ることができる。
【実施例２】
【００７２】
図１３〜図１４は、本発明の実施例２を示し、上記実施例１と同一部分に同一符号を付し、その詳細な説明を省略して詳述すると、この例では、バケット昇降手段40を設けずに、アーム８の先端に、グラブバケット３の基部28を、枢軸32Ａによりアタッチメント32に連結し、すなわち、アーム８の先端に対して、グラブバケット３の高さを一定にしており、前記アーム位置検出手段71によりアーム８の先端（枢軸８Ａ）位置を検出し、このアーム８の先端を垂直に昇降するバケット昇降手段81を備え、このバケット昇降手段81は、前記バックフォー４から構成され、バックフォー４を制御するバックフォー制御手段82は、前記ブーム７とアーム８とブームシリンダとアームシリンダ９などを制御し、前記開度制御手段42と同様に、バケット本体21の開度に応じて、グラブバケット３を昇降・停止・降下させる。
【００７３】
また、この例の開度検出手段41Ａは、前記枢軸27回りに設けられ前記バケット本体21の開度を電気的に検出する開度検出センサ83を備え、この開度検出センサ83のデータによりバケット本体21の開度を検出するものである。
【００７４】
このように本実施例では、請求項に対応して、ブーム７，アーム８及びこのアーム８に連結したグラブバケット３を備えた浚渫手段たるバックフォー４を浚渫船１に搭載したグラブバケット式浚渫装置において、グラブバケット３のバケット本体21の刃先22の位置を検出する刃先位置検出手段104と、前記浚渫船に対して前記グラブバケットを昇降するバケット昇降手段81と、このバケット昇降手段81を制御する制御手段たるグラブバケット開閉制御手段42とを備えるから、刃先位置検出手段104により刃先22の位置を確認して水底面10に対し刃先22を合わせ、バケット本体21を閉めながら、グラブバケット開閉制御手段42の制御により水底面10を薄層浚渫するように、グラブバケット３を昇降して浚渫を行うことができ、また、請求項３及び４に対応して、実施例１と同様な作用・効果を奏する。
【実施例３】
【００７５】
図１５は、本発明の実施例３を示し、上記各実施例と同一部分に同一符号を付し、その詳細な説明を省略して詳述すると、この例では、前記グラブバケット３の内部に撹拌装置91を設けており、前記両方のバケット本体21，21内に従動軸92，92をそれぞれ設け、この従動軸92は、円周方向にほぼ等間隔で、撹拌爪93，93，93，93が突設されている。また、バケット本体21の外側には図示しない気密ケースが設けられ、この気密ケース内に回転駆動手段たる油圧モータ（図示せず）が設けられ、この油圧モータの回転がスプロケットとチェーンにより前記従動軸に伝達される。
【００７６】
このように本実施例においても、請求項に対応して、上記各実施例と同様な作用・効果を奏し、また、このようにバケット本体21内に撹拌装置91を設けることにより、掘削した浚渫土や土砂を撹拌混合することができ、この後の圧送や処理などを容易に行うことができる。
【実施例４】
【００７７】
図１６は、本発明の実施例４を示し、上記各実施例と同一部分に同一符号を付し、その詳細な説明を省略して詳述すると、この例のグラブバケット３Ａは、左右のバケット本体221，221を開閉可能に有し、これらバケット本体221，221は、先端に刃先222，222を有する円弧状の底板223，223を備えると共に、それらバケット本体221，221は、前後を側壁226，226によりそれぞれ塞いでいる。尚、左右のバケット本体221，221は、左右対称であり、閉成状態で、底板223，223の刃先222，222が突き合わされると共に、側壁226，226の合せ目226Ａ，226Ａが突き合わされて閉まる。前記バケット本体221の上部には、前後に枢軸227，227が設けられ、これら枢軸227，227により、バケット本体221がグラブバケット３Ａの開閉伸縮杆251の先端251Ａに枢支され、また、開閉伸縮杆251の基部251Ｂとバケット本体221との間を、アーム252が連結し、このアーム252の両端は枢軸253，253により回動自在に連結されている。また、前記基部251Ｂの上方に、前記枢軸８Ａが設けられている。尚、基部251Ｂと枢軸８Ａとの間に、前記バケット昇降手段40を設けるようにしてもよい。
【００７８】
そして、開閉手段たる開閉伸縮杆251が伸張することにより、バケット本体221，221が開閉し、この例では、バケット本体221，221を開いた浚渫開始位置からバケット本体221，221を閉めると、刃先222，222が降下し、この降下量は開度に対応するから、この開度に対応して、グラブバケット３Ａを上昇することにより、刃先222，222が略水平方向に移動することができる。
【００７９】
このように本実施例では、各請求項に対応して、上記各実施例と同様な作用・効果を奏し、また、請求項１〜３のいずれか１項のグラブバケット式浚渫装置を用いた浚渫方法であって、刃先222が略水平方向に移動するようにバケット本体221の開度に応じてグラブバケット３Ａを昇降するから、水底の泥土を所定厚さの範囲で薄層浚渫することができる。
【００８０】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、刃先位置検出手段は、各種の手段を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の実施例１を示すグラブバケットの正面図である。
【図２】同上、グラブバケットの正面図であり、刃先の移動軌跡と浚渫後の水底面の概略を示す。
【図３】同上、グラブバケットの側面図である。
【図４】同上、開度が＋４８度のグラブバケットの動作説明図であり、図４（Ａ）は正面図、図４（Ｂ）は上部の側面図である。
【図５】同上、開度が＋１５度のグラブバケットの動作説明図であり、図５（Ａ）は正面図、図５（Ｂ）は上部の側面図である。
【図６】同上、開度が−１５度のグラブバケットの動作説明図であり、図６（Ａ）は正面図、図６（Ｂ）は上部の側面図である。
【図７】同上、開度が−３０度のグラブバケットの動作説明図であり、図７（Ａ）は正面図、図７（Ｂ）は上部の側面図である。
【図８】同上、浚渫装置全体の側面図である。
【図９】同上、制御手段関係のブロック図である。
【図１０】同上、油圧回路図である。
【図１１】同上、ディファレンシャルＧＰＳ装置のブロック図である
【図１２】同上、測位値監視部の内部ブロック図である。
【図１３】本発明の実施例２を示すグラブバケットの側面図である。
【図１４】同上、制御手段関係のブロック図である。
【図１５】本発明の実施例３を示すグラブバケットの正面図である。
【図１６】本発明の実施例４を示すグラブバケットの正面図である。
【符号の説明】
【００８２】
Ａ 浚渫場所
１ 浚渫船
３ グラブバケット
３Ａ グラブバケット
４ バックフォー（浚渫手段）
７ ブーム
８ アーム
８Ａ 枢軸（基準位置）
10 水底面
21 バケット本体
22 刃先
40 バケット昇降手段
41 開度検出手段
42 バケット昇降制御手段
71 アーム位置検出手段（基準位置検出手段）
72 ＧＰＳ装置
81 バケット昇降手段
82 バックフォー制御手段
91 撹拌装置
104 刃先位置検出手段
Ｋ 開閉基準線
Ｈ 浚渫深さ
Ｔ 高さ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グラブバケットを備えた浚渫船とこれを用いた浚渫方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
グラブバケット式浚渫船では、バケット本体を開閉して水底の泥土を浚渫するため、バケット本体の回動軌跡に倣って浚渫面に凹凸が生じる。
【０００３】
このような問題を考慮して、センサーからの信号を処理してグラブバケットの掘削軌跡を演算する演算手段と、この演算手段で演算されたグラブバケットの掘削軌跡を表示する表示部材とを備えるグラブバケットの掘削軌跡表示装置において、前記のセンサーが、グラブバケットを開閉させる開閉ワイヤーの移動量を検出する開閉センサーと、グラブバケットを上下させる支持ワイヤーの移動量を検出する支持センサーとを備え、開閉センサーと支持センサーからの信号を演算手段が演算してグラブバケットの掘削軌跡を計算し、演算されたグラブバケットの掘削軌跡が表示部材に表示されるグラブバケットの掘削軌跡表示装置があり、オペレーターは、表示部材を見て、シェルの掘削軌跡を簡単かつ正確に確認できる。このため、オペレーターは、表示部材をみながら、シェルの掘削軌跡が水平になるように、支持ワイヤーの繰り出し量を調整して、海底を簡単かつ容易に、しかも正確に水平堀できる（例えば特許文献１）。
【０００４】
また、グラブバケット浚渫装置のバケットの刃先位置を画像表示する装置において、バケットを上下移動させる支持ワイヤの繰出入れ量を検出する支持ワイヤ繰出し計と、バケットを開閉させる開閉ワイヤの繰出入れ量を検出する開閉ワイヤ繰出し計と、この支持ワイヤ繰出し計および開閉ワイヤ繰出し計が検出した検出データからバケットの側面方向における刃先位置を算出するデータ処理装置と、このデータ処理装置が算出したバケットの側面方向における刃先位置を画像表示する表示装置とを備え、この表示装置は、リアルタイムでバケットの側面方向における刃先位置の移動軌跡を画像表示するようにしたので、オペレータは土砂の中にあるバケットの側面方向における刃先位置の移動軌跡をリアルタイムで把握しながら、刃先位置を調整して水平に移動させることができるので、容易に水底を平らに浚渫することができる（例えば特許文献２）。
【０００５】
しかし、上記各特許文献のように、グラブバケットの掘削軌跡を表示できても、水底を水平に掘削するには、作業者の熟練を要し、掘削精度のばらつきを生じ易いという問題があり、特に、５０ｃｍ以下程度の表面層を浚渫する薄層浚渫では、操作が難しく、さらに、前記グラブバケットは支持ワイヤーにより吊設されているから、バケットが振れ易く、しかも、吊設されたグラブバケットを開閉ワイヤーにより開閉するものであるから、浚渫動作が不安定になり易い。
【特許文献１】実公平７−２０２０８号公報
【特許文献２】特開２００６−２７８３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は、グラブバケットにより薄層浚渫を確実に行うことができるグラブバケット式浚渫船とこれを用いた浚渫方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、ブーム，アーム及びこのアームに連結したグラブバケットを備えた浚渫手段を浚渫船に搭載したグラブバケット式浚渫装置において、前記グラブバケットのバケット本体の刃先位置を検出する刃先位置検出手段と、前記アームとグラブバケットを連結し、該アームに対して前記グラブバケットを昇降するバケット昇降手段と、このバケット昇降手段を制御する制御手段とを備えるものである。
【０００８】
また、請求項２の発明は、ブーム，アーム及びこのアームに連結したグラブバケットを備えた浚渫手段を浚渫船に搭載したグラブバケット式浚渫装置において、前記グラブバケットのバケット本体の刃先位置を検出する刃先位置検出手段と、前記浚渫船に対して前記グラブバケットを昇降するバケット昇降手段と、このバケット昇降手段を制御する制御手段とを備えものである。
【０００９】
また、請求項３の発明は、前記刃先位置検出手段は、前記バケット本体の位置を検出するバケット位置検出手段と、前記グラブバケットの開度検出手段とを備えるものである。
【００１０】
また、請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載のグラブバケット式浚渫装置を用いた浚渫方法であって、バケット本体を開いた浚渫開始位置から前記グラブバケットを上昇しながら前記バケット本体を閉める浚渫方法である。
【００１１】
また、請求項５の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載のグラブバケット式浚渫装置を用いた浚渫方法であって、バケット本体を開いた浚渫開始位置から前記グラブバケットを上昇しながら前記バケット本体を所定角度閉める開始行程と、この開始行程の高さ位置で前記バケット本体を所定角度閉め、バケット本体の回転中心と刃先位置とが略垂直となる垂直位置を含む中間行程と、前記グラブバケットを降下しながら前記バケット本体を全閉位置まで閉める終了行程とを備える浚渫方法である。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の構成によれば、刃先位置検出手段により刃先の位置を確認して水底面に対し刃先を合わせ、バケット本体を閉めながら、制御手段の制御により水底面を薄層浚渫するように、グラブバケットを昇降して浚渫を行うことができる。
【００１３】
この場合、グラブバケットは、アームに連結され、バケット昇降手段によりアームに対して昇降するから、グラブバケット上部からの掘削力を、グラブバケットの自重のみでなく、アーム側からも加わえることができ、浚渫面の強度に係らず、グラブバケットの刃先の軌跡を制御することができる。また、ブームとアームを用いるから、浚渫装置全体が小型化でき、高さも低くできるため、上部に障害物のある箇所などでも施工が可能となる。
【００１４】
また、請求項２の構成によれば、刃先位置検出手段により刃先の位置を確認して水底面に対し刃先を合わせ、バケット本体を閉めながら、制御手段の制御により水底面を薄層浚渫するように、バケットを昇降して浚渫を行うことができる。
【００１５】
この場合、グラブバケットは、アームに連結され、バケット昇降手段により浚渫船に対して昇降するから、グラブバケット上部からの掘削力を、ラブバケットの自重のみでなく、アーム側からも加わえることができ、浚渫面の強度に係らず、グラブバケットの刃先の軌跡を制御することができる。また、ブームとアームを用いるから、浚渫装置全体が小型化でき、高さも低くできるため、上部に障害物のある箇所などでも施工が可能となる。
【００１６】
また、請求項３の構成によれば、アームの位置とバケットの開度とにより、刃先位置を検出することができる。
【００１７】
また、請求項４の構成によれば、バケット本体の開度に応じて刃先が略水平方向に移動する。
【００１８】
また、請求項５の構成によれば、開始行程では、浚渫開始位置からバケット本体を閉めるために回動すると、刃先の軌跡は降下するから、これに対応してグラブバケットを上昇することにより、刃先がほぼ水平方向に移動する。次に、前記垂直位置を含む中間行程では、高さ位置をそのままにし、前記垂直位置を挟んで刃先は略水平方向に円弧を描いて移動する。この後の最終行程では、前記垂直位置より閉まる側にグラブバケット本体を回動すると、刃先の軌跡は上昇するから、これに対応してグラブバケットを降下することにより、刃先がほぼ水平方向に移動する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明における好適な実施の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また、以下に説明される構成の全てが、本発明の必須要件であるとは限らない。各実施例では、従来とは異なる新規なグラブバケット式浚渫船とこれを用いた浚渫方法を採用することにより、従来にない機能を付加したグラブバケット式浚渫船とこれを用いた浚渫方法が得られ、そのグラブバケット式浚渫船とこれを用いた浚渫方法を夫々記述する。
【実施例１】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して説明する。図１〜図１２は本発明の実施例１を示す。図１に示すように、本発明の浚渫装置は、グラブバケット式浚渫船１を備え、このグラブバケット式浚渫船１は、河川、湖沼あるいは港湾等で浚渫を行うものである。この浚渫船１は、泥土の浚渫場所Ａの底に打設された固定用ストッパ２により位置固定され、先端に密閉式グラブバケット３が装置された浚渫手段たる周知のバックホー４を搭載している。
【００２１】
このバックホー４は、走行手段たるクローラ５の上部に車体６を旋回可能に設け、この車体６にブーム７をブームシリンダ（図示せず）により上下回動自在に設け、そのブーム７にアーム８をアームシリンダ９で上下回動自在に設け、そのアーム８に前記グラブバケット３を設け、ブーム７，アーム８を上下回動することでグラブバケット３を昇降する。また、前記バックホー４のクローラ５は、図示しない固定手段により浚渫船１に固定されている。
【００２２】
さらに、浚渫船１は、前記バックホー４が水底面10から浚渫した泥土から木やビニール等を分離する分離槽11と、この分離槽11を通過した泥土から、更に雑物や砂利等を分離するホッパー12と、このホッパー12からの泥土を貯めて攪拌する攪拌手段たる攪拌槽13と、この攪拌槽13から管路14へ泥土を連続圧送するポンプであるマルスポンプ15等が搭載されている。前記管路14は、水面、更には陸上に渡って敷設され、泥土処理装置設置場所まで延びており、この設置場所は、浚渫場所の水上の処理船や、地上の処理場所などが例示される。なお、ポンプは、マルスポンプ15以外に各種のものを用いることができる。
【００２３】
図１ないし図７は前記グラブバケット３を示し、全閉時に内部を密閉できる密閉式であり、前記グラブバケット３は、左右のバケット本体21，21を開閉可能に有し、これらバケット本体21，21は、先端に刃先22，22を有する底板23，23と、左右の側板24，24と、上板25，25とを連続して備えると共に、それらバケット本体21，21は、前後を側壁26，26によりそれぞれ塞いでいる。尚、左右のバケット本体21，21は、左右対称であり、閉成状態で、底板23，23の刃先22，22が突き合わされると共に、側壁26，26の合せ目26Ａ，26Ａが突き合わされて閉まる。前記バケット本体21の上部には、前後に枢軸27，27が設けられ、これら枢軸27，27により、バケット本体21がグラブバケット３の基部28に枢支され、前記枢軸27の上方に作動部29が設けられ、左右のバケット21，21の作動部29，29が油圧シリンダなどの開閉手段30に連結されている。そして、開閉手段30が収縮，伸張すると共に、図示しない同期機構により、左右のバケット本体21，21が左右対称に開閉するようになっている。
【００２４】
前記基部28には、４節平行リンク機構31により、前記アーム８先端のアタッチメント32が連結され、前記４節平行リンク機構31は、前記基部28に設けた第１節33の両側に第１リンク片34，34Ａの基端を回動可能に連結し、それらリンク片34，34Ａの先端を第２節35と第３節35Ａに回動可能に連結し、それら第２節35と第３節35Ａに、第２リンク片36，36Ａの基端を回動可能に連結し、それら第２リンク片36，36Ａの先端を、前記アタッチメント32に設けた第４節37に回動可能に設け、それら第１リンク片34と第２リンク片36Ａとが平行をなし、それら第１リンク片33Ａと第２リンク片36とが平行をなす。
【００２５】
前記第２節35と第３節35Ａとの間には、伸縮駆動手段39を設け、この伸縮駆動手段39の両端を前記第２節35と第３節35Ａに連結し、伸縮駆動手段39の伸張によりアタッチメント32に対してグラブバケット３が上昇し、伸縮駆動手段39の収縮によりアタッチメント32に対してグラブバケット３が降下する。そして、それら４節平行リンク機構31と伸縮駆動手段39とにより、バケット昇降手段40を構成している。前記伸縮駆動手段39には、流体圧シリンダである油圧シリンダが用いられたり、モータによるねじの回転を伸縮に変えるねじ式伸縮装置を用いたりできる。尚、前記アタッチメント32は、その上部が枢軸８Ａにより、前記アーム８の先端に連結されている。
【００２６】
前記浚渫装置は、グラブバケット３のバケット本体21の開度を検出する開度検出手段41と、バケット昇降制御手段42とを備え、このバケット昇降制御手段42は、前記開度検出手段41により検出したバケット本体21，21の開度により水底の泥土を所定厚さの範囲で薄層浚渫するようにアーム８に対するグラブバケット３の高さを制御する。
【００２７】
また、図１０に示すように、この例では、前記開閉手段30は、２つの油圧シリンダ51，51を備え、この油圧シリンダ51は、シリンダ本体51Ａとロッド付きのピストン51Ｂとを備える。そして、前記バケット開閉度検出手段41は、前記油圧シリンダ51に追従するバケット開閉追従シリンダ52により構成され、この油圧シリンダ52は、シリンダ本体52Ａとロッド付きのピストン52Ｂとを備える。図１０に示すように、シリンダ本体51Ａ，51Ａにヘッド側流路53を接続し、このヘッド側流路53には、切換弁54を介して、油圧供給源55と返送部56とが切換可能に接続される。また、前記切換弁54と前記バケット開閉追従シリンダ52のシリンダ本体52Ａとがロッド側流路57により接続されている。さらに、前記シリンダ本体51Ａ，51Ａに接続したロッド側流路58と、前記シリンダ本体52Ａに接続したヘッド側流路59とが接続されている。
【００２８】
また、前記ピストン52Ｂのロッドには、作動片60が設けられ、この作動片60の移動位置に検出手段たる第１〜３のリミットスイッチ61，61Ａ，61Ｂが設けられている。尚、前記バケット開閉追従シリンダ52及びリミットスイッチ61，61Ａ，61Ｂは、浚渫船１側に設けられ、例えばバックフォー４の車体６側に設けられる。尚、図中62は、流路（油圧回路）における供給流量を調節する操作用可変絞り部であり、63は操作用可変絞り部62と並列に配置された逆止弁である。
【００２９】
したがって、切換弁54を切り換えることにより、油供給源55からヘッド側流路53を通してシリンダ本体51Ａ，51Ａ内に油を供給すると共に、ロッド側流路57から返送部56への油の返送を許容する状態とする。この状態では、シリンダ本体51Ａ内のヘッド側に油が送られることにより、ピストン51Ｂが外側に移動して油圧シリンダ51が伸長し、図４に示す全開の位置からバケット本体21，21が閉動作を開始する。ピストン51Ｂが外側に移動して油圧シリンダ51が伸長すると、シリンダ本体51Ｂ内のロッド側から油がロッド側流路58に押し出され、その油はヘッド側流路59からバケット開閉追従シリンダ52のシリンダ本体52Ａ内に送られ、これにより開閉手段30のピストン51Ｂの移動量に応じて、開度検出手段41のビストン52Ｂが移動する。したがって、ピストン52Ｂの移動量からバケット本体21，21の開度を検出することができる。尚、バケット本体21，21を開く場合は、切換弁54を切り換え、油圧供給源55からロッド側流路57を通して、シリンダ本体52Ａ内のロッド側に油を送り込むと、ピストン52Ｂがヘッド側に移動し、シリンダ本体52Ａ内のヘッド側の油が、ヘッド側流路59とロッド側流路58を通って、シリンダ本体51Ｂ内のロッド側に送られ、油圧シリンダ51，51が収縮し、バケット本体21，21が開く。
【００３０】
次に、図２などを用いてバケット本体21の開度について説明する。尚、図２において、二点鎖線は、枢軸27を中心とした刃先22の移動軌跡を示し、破線は、その刃先22の移動軌跡に対応するグラブバケットの昇降を説明する昇降動作線であり、同昇降動作線と逆向きにグラブバケット３を昇降する。そして、左右のバケット本体21，21の左右の枢軸27，27は、左右に間隔をおいて設けられており、その枢軸27の中心と刃先22の先端（下端）とを結ぶ開閉基準線Ｋにより開度を表す。開度基準線Ｋが垂直の状態で、刃先22は最下限位置となり、この位置の開度θを０度と規定し、ここから閉まる方向に回動する角度を（−）、開く方向に回動する角度を（＋）で表す。この例では、開度θが−３０度でバケット本体21，21が全閉し、開度が＋４８度でバケットが全開する。
【００３１】
バケット本体21の全開位置で、刃先22を浚渫面たる水底面10の高さ位置に合わせる。この全開位置からバケット本体21，21を所定角度閉める開始行程では、所定角度は開度＋４８度〜＋１５度であり、バケット本体21の回動に応じて、アーム８に対してグラブバケット３が上昇する。この場合、バケット本体21が等角速度で回動する場合は、これに対応して、ブラケットを等速で上昇し、水底面10からの深さである浚渫深さＨが４０ｍｍ以下で浚渫を行い、開度θが＋１５度で、刃先22は水底面10より高さＴ（Ｔ＜Ｈ）まで上昇するように、開度検出手段41とバケット昇降制御手段42とによる制御が行われる。尚、全開位置からバケット本体21，21を閉める動作を開始すると、同時にバケット昇降手段40が作動し、アーム８に対して、グラブバケット３が降下する。
【００３２】
続いて、開度θが＋１５度〜−１５度の中間工程では、バケット昇降手段40は駆動せず、グラブバケット３はそのままの高さ位置で、バケット本体21，21が回動し、開度θが０度で、浚渫深さＨとなり、開度θが−１５度で、刃先22は水底面10より高さＴ（Ｔ＜Ｈ）まで上昇する。
【００３３】
続いて、開度θが−１５度〜−３０度（全閉）の終了工程では、バケット本体21の回動に応じて、アーム８に対してグラブバケット３が降下する。この場合も、バケット本体21が等角速度で回動する場合は、これに対応して、ブラケットは等速で降下し、開度θが−３０度で、刃先22は水底面10と同じ高さ位置になるように、開度検出手段41とバケット昇降制御手段42とによる制御が行われる。
【００３４】
このような制御を行うため、第１〜３のリミットスイッチ61，61Ａ，61Ｂは以下のように配置され、その検出信号により、バケット昇降制御手段42が制御を行う。また、第１のリミットスイッチ61は、開度θが＋１５度で作動片60により切り替わる位置に配置され、第１のリミットスイッチ61が切り替わると、バケット昇降制御手段42がバケット昇降手段40を停止するように制御する。第２のリミットスイッチ61Ａは、開度θが−１５度で作動片60により切り替わる位置に配置され、第２のリミットスイッチ61Ａが切り替わると、バケット昇降制御手段42がバケット昇降手段40を駆動してグラブバケット３をアーム８に対して上昇するように制御する。
【００３５】
次に、前記グラブバケット３の位置を検出する位置検出手段について説明する。前記バックフォー４は、このバックフォー４の基準位置Ｐ４に対して、アーム８の先端の位置を検出するアーム位置検出手段71を備える。尚、基準位置Ｐ４は、本体４の旋回中心上に設けることが好ましい。そして、ブーム７とアーム８の長さは既知であり、これらブーム７とアーム８の角度はブームシリンダとアームシリンダ９の伸張データなどから検出できるから、それらの検出センサなどを備えるアーム位置検出手段71によりアーム８の先端の高さ位置を検出することができ、また、車体６の旋回位置を検出する検出センサを備えるアーム位置検出手段71によりアーム８の平面位置を検出できる。
【００３６】
さらに、浚渫装置は、位置管理のために、ＧＰＳ装置72を備え、以下、このＧＰＳ装置72について説明すると、移動局である浚渫船１の後部には、作業者の居住区１Ａが設けられており、この居住部１Ａの天井部には所要の高さ位置に一対のＧＰＳアンテナ161，171が配設されている。なお、図８に示すように、ＧＰＳ受信機160，170は、浚渫船１の操作室に設けられ、ＧＰＳアンテナ161，171とはそれぞれ信号線を介して接続されている。また、ＧＰＳアンテナ161，171の配置位置は、居住部１Ａの天井に限定されず、浚渫船１上の適宜の２か所であればよい。本実施形態においては、ＧＰＳアンテナ161，171は互いに距離Ｌだけ離間した位置関係を有して配置されている。
【００３７】
181は、地上に般けられた図外の基地局からの、後述する送信データを受信するデータアンテナである。なお、ＧＰＳアンテナ161，171は、マルチバス等による電波干渉の影響を極力防止するべく、適宜な高さ位置に搭載されている。
【００３８】
図１１は、本装置に用いるデイファレンシヤルＧＰＳ装置のブロック図を示している。図において、基地局200は港湾近くの地上の特定の既地点に設置され、ＧＰＳアンテナ181及びＧＰＳ受信機180からなる固定ＧＰＳを備えると共に、この固定ＧＰＳで測位されたデータを移動局である浚渫船に向けて伝送するためのデータ送信機182及びデータアンテナ183を備えている。
【００３９】
一方、移動局である浚渫船１は、前述したＧＰＳ受信機160，170及びＧＰＳアンテナ161，171を備えるとともに、基地局200から伝送されてくるデータを受信するデータアンテナ191及び受信データをデコードするデータ受信機190を備える。
【００４０】
100は管理システム部であって、制御部101及び測位値監視部102を備える。前記制御部101には、船体位置表示部103と、グラブバケット３の刃先22の位置情報を算出する刃先位置検出手段104とが設けられている。そして、前記制御部101には、前記アーム位置検出手段71，リミットスイッチ61，61Ａ，61Ｂが電気的に接続され、それぞれの検出データが取り込まれるようになっている。
【００４１】
制御部101は、ＧＰＳ受信機160，170からの測位データ１，２であるＧＰＳアンテナ161，171の３次元位置から、浚渫船１の所定位置（例えば基準位置Ｐ４）を算出し、アーム位置検出手段71からの検出データにより、刃先22の位置を計算し、前記船体位置表示部103のディスプレーなどに表示するものである。そして、刃先22の位置を示す表示データは、浚渫船１でのバックフォー４の操作指示に供される。
【００４２】
測位値監視部102は、ＧＰＳ受信機160，170の出力側に接続され、測位データ１，２及び予め書き込まれている距離Ｌを用いて、測位データ１，２が真の測位値であるかどうかを判断するものであり、後述する初期化において、特に用いられる。なお、この測位値監視部102は、初期化後においても測位値誤差を監視し、側位データの誤差が、ある閾値を越えたときは、初期化のためのリセット（初期化リセット）を指示するようにしている。
【００４３】
Ｄ−ＧＰＳ（デファレンシャルＧＰＳ）による測位動作を、簡単に説明すると、Ｌ１（波長１９ｃｍ）またはＬ２（波長２４ｃｍ）の搬送波であるＧＰＳ信号は、得られた位相情報がいずれのサイクルのものかを確認する必要があることから、複数個の衛星が用いられ、３次元測位を行う際には少なくとも５個の衛星が用いられ、本発明では、３次元測位と、衛星の時計と各ＧＰＳ受信機の時計間の誤差修正とのために、人工衛屋の内の、少なくとも５つの衛星からのＧＰＳ信号が用いられる。
【００４４】
各ＧＰＳアンテナ181，161，171は、衛星からのＧＰＳ信号、例えばＬ１搬送波（波長１９ｃｍ）を受信する。ＧＰＳ受信機180は、受信されたＧＰＳ信号から搬送波の位相情報をデータ送信機182を介してデータアンテナ183から海上に送信する。同時に、ＧＰＳアンテナ161，171で受信されたＧＰＳ信号はＧＰＳ受信機160，170で、その位相情報が検出され、データアンテナ191で受信された基地局200の位相データとを用いて、それぞれ自己のＧＰＳアンテナ161，171の双曲面内の（波長１９ｃｍ毎の）測位候補点を得る。かかる処理を複数、例えば５個の衛星に対しても行うことで５個の双曲面内での格子点が真の測位点のための候補点として得られる。ＧＰＳ受信機160，170はそれぞれ得られた上記候補点の中から、時間的に位置か変化しない格子点を、公知の解析手法等を利用して求め、真の測位点と見做し得る測位値を決定する。Ｌ１搬送波によるディフアレンシヤル方式を採用することで、測位精度は使用波長の数分の１である、数センチ程度まで向上させることができる。そして、ＧＰＳ受信機160，170で初期化が終了すると、初期化完了信号を出力するようにしている。
【００４５】
測位値監視部102には、このようにして得られた初期化による測位結果である測位値及び初期化完了信号が導かれ、これらの情報を元に、測定値が真の測位値かどうかについて、後述の回路ブロックを用いて判断する。
【００４６】
図１２は、測位値監視部102の内部ブロック図である。321，322はアンド回路で、測位データ１，２と初期化完了信号とが導かれる。323は演算部で、測位データ１，２で得られた両位置間の距離Ｄ1を算出する。324は平均化回路である。325は判断部で、測位データ１，２から得られた両位置間の距離Ｄ1が所定の閾値、すなわち規定値を越えたかどうかを判断する。
【００４７】
以下、図１２を用いて測位値監視処理について説明する。今、ＧＰＳアンテナ161，171の船体上の特定個所（例えばバックフォー４の基準位置Ｐ４）に対する位置を座標（ｘ10，ｙ10，ｚ10），（ｘ20，ｙ20，ｚ20）とすると、２点間の距離Ｄは、
【００４８】
【数１】
【００４９】
で表され、この値は測位値監視部102 内に予め書き込まれている。
【００５０】
一方、アンド回路321，322から出力される測位データ１，２を座標（ｘ1，ｙ1，ｘ1），（ｘ2，ｙ2，ｚ2）とすると、２点間の距離Ｄ1は、演算部323で数２のように計算され、
【００５１】
【数２】
【００５２】
となる。
【００５３】
そして、測位データ１，２による２点間距離Ｄ1は、測位データ１，２が真の測位値であれば、距離Ｄに一致するはずであるから、ここで実測した距離ＤとＧＰＳ測位から得られた値Ｄ1との正誤のための照合を判断部325で行う。すなわち、数３に示す判断式において、Ｄ1が、
【００５４】
【数３】
【００５５】
を満足するかどうかである。
但し、測定精度の向上を図るべく、平均化回路324 において、例えば連続する３回分Ｄ11，Ｄ12，Ｄ13の距離データが平均されている。例えば、Ｄ1の４番目の値は、（Ｄ11＋Ｄ12十Ｄ13）／３、のように平均化される。
【００５６】
そして、値Ｄ1が規定値内、すなわちＤ1がＤ−ｄＤより大きく、かつＤ1がＤ＋ｄＤより小さければ、判断部325からＮＯを示す信号が正常ステータス信号として出力される。逆に、Ｄ1がＤ−ｄＤより小さいが、又はＤ1がＤ＋ｄＤより大きければ、測定値は真の測定値ではないとして、再度の初期化を指示するべく、判断部325からＹＥＳを示す信号が初期化リセット信号として出力される。
【００５７】
そして、かかる測位値監視部102は、測位動作中、常に監視処理を実行することで、初期化時、初期化後の測位中の双方において、誤った測位結果が得られると即座に初期化リセット指示を行うことが可能となる。従って、従来のように、誤った状態で、数１０分も経過しなければそのことが判断し得ない場合に比して極めて高精度で、信頼性の高い装置ということができる。そして、位置をセンチレベルで正確に測定し得るので、例えば５０センチ以下の薄層浚渫の作業精度の要請にも充分対応することが可能となる。
【００５８】
以上のようにして、正常ステータス信号が制御部101に出力されると、制御部101は、得られた測位データ１，２をもとに、ＧＰＳアンテナ161，171のいずれか一方の測位結果を用いてバックフォー４の基準位置Ｐ４を計算し、さらに、刃先22の位置が求められる。すなわち、基準位置Ｐ４から、アーム位置検出手段71によりアーム８の先端の位置を検出し、アーム８の先端の位置から開度検出手段41により開度を検出し、これらのデータにより前記刃先位置検出手段104が刃先22の位置を算出する。
【００５９】
このようにグラブバケット３の上部にバケット昇降手段40を設け、バケット本体21の開度を開度検出手段41により検出し、この検出データをバケット昇降制御手段42に入力し、バケット本体21の開度に応じて、グラブバケット３を昇降することにより、グラブバケットの掘削軌跡（刃先22の移動軌跡）を略同一高さで水平に掘削することができる。したがって、オペレータの熟練度にかかわらず、掘削面である水底面10を略水平に仕上げることができる。
【００６０】
また、開度検出手段41は、本実施例の油圧式以外でも、開度に対応した電気データを検出して制御手段に入力するものでもよい。
【００６１】
さらに、バックフォー４にグラブバケット３を取り付けることで、装置全体が小型化され高さも低くできるため、上部に障害物がある箇所での施工が可能となる。また、装置が小型化され、組立解体移動が容易となるため、移動により河川、湖沼などにおいての浚渫が可能となる。
【００６２】
また、水底面10の高さは、図示しない深度計を用いて測定し、これとＧＰＳ装置72とを組み合わせて使用することで、陸上、水中などの直接オペレータが目視でいない箇所を、略水平で必要な部分のみ掘削、浚渫することができる。
【００６３】
また、ワイヤーで吊下げられたグラブバケット３と異なり、バックフォー４の鋼製のアーム８でグラブバケット３が連結されているので、バケットの振れがすくなく、グラブバケット３の位置決めを早く正確に行うことができ、さらに、グラブバケット３の上部から掘削力が該グラブバケット３の自重のみでなく、浚渫船１全体から荷重を掛けることができるので、対象部分を薄層で浚渫、掘削することができる。
【００６４】
そして、グラブバケット３の容量を浚渫する土量に合せて調整することで、高濃度の浚渫を行うことができる。また、グラブバケット３は密閉式であるから、汚染された土壌等を周囲に汚染物質を拡散せずに薄層で浚渫することができる。
【００６５】
このように本実施例では、請求項に対応して、ブーム７，アーム８及びこのアーム８に連結したグラブバケット３を備えた浚渫手段たるバックフォー４を浚渫船１に搭載したグラブバケット式浚渫装置において、グラブバケット３のバケット本体21の刃先22の位置を検出する刃先位置検出手段104と、アーム８とグラブバケット３を連結し、該アーム８に対してグラブバケット３を昇降するバケット昇降手段40と、このバケット昇降手段40を制御する制御手段たるグラブバケット開閉制御手段42とを備えるから、刃先位置検出手段104により刃先22の位置を確認して水底面10に対し刃先22を合わせ、バケット本体21を閉めながら、グラブバケット開閉制御手段42の制御により水底面10を薄層浚渫するように、グラブバケット３を昇降して浚渫を行うことができる。
【００６６】
この場合、グラブバケット３は、アーム８に連結され、バケット昇降手段40によりアーム８に対してグラブバケット３が昇降するから、グラブバケット３上部からの掘削力を、グラブバケット３の自重のみでなく、アーム８側からも加わえることができ、浚渫面の強度に係らず、グラブバケット３の刃先22の軌跡を制御することができる。また、ブーム７とアーム８を用いるから、浚渫装置全体が小型化でき、高さも低くできるため、上部に障害物のある箇所などでも施工が可能となる。
【００６７】
また、このように本実施例では、請求項に対応して、刃先位置検出手段104は、浚渫装置の基本位置たるアーム８先端の枢軸８Ａを検出する基本位置検出手段たるアーム位置検出手段71と、グラブバケット３の開度検出手段41とを備えるから、アーム８の位置とバケットの開度とにより、刃先22の位置を検出することができる。
【００６８】
また、このように本実施例では、請求項に対応して、請求項１〜３のいずれか１項のグラブバケット式浚渫装置を用いた浚渫方法であって、刃先22が略水平方向に移動するようにバケット本体21の開度に応じてグラブバケット３を昇降するから、水底の泥土を所定厚さの範囲で薄層浚渫することができる。
【００６９】
また、このように本実施例では、請求項に対応して、請求項１〜３のいずれか１項のグラブバケット式浚渫装置を用いた浚渫方法であって、バケット本体22を開いた浚渫開始位置からグラブバケット３を上昇しながらバケット本体21を所定角度閉める開始行程と、この開始行程の高さ位置でバケット本体21を所定角度閉めバケット本体21の回転中心と刃先位置とが略垂直となる垂直位置を含む中間行程と、グラブバケット３を降下しながらバケット本体21を全閉位置まで閉める終了行程とを備えるから、開始行程では、浚渫開始位置からバケット本体21を閉めるために回動すると、刃先22の軌跡は降下するから、これに対応してグラブバケット３を上昇することにより、刃先22がほぼ水平方向に移動する。次に、前記垂直位置を含む中間行程では、グラブバケット３の高さ位置をそのままにし、前記垂直位置を挟んで刃先22は略水平方向に円弧を描いて移動する。この後の最終行程では、前記垂直位置より閉まる側にグラブバケット本体21を回動すると、刃先22の軌跡は上昇するから、これに対応してグラブバケット３を降下することにより、刃先がほぼ水平方向に移動する。
【００７０】
また、実施例上の効果として、既知点に設置された固定ＧＰＳを有する基地局200と、浚渫船１に配置された移動ＧＰＳを有する移動局とで構成され、衛星からのＧＰＳ信号を固定ＧＰＳたるＧＰＳアンテナ181と、移動ＧＰＳたる第１，第２のＧＰＳアンテナ161，171とで受信することにより浚渫船１の測位値を得るデファレンシャルＧＰＳ装置と、刃先位置検出手段104とを備え、移動ＧＰＳの測位値を用いてアーム位置検出手段71の位置情報を算出するから、衛星からのＧＰＳ信号を固定ＧＰＳ及び移動ＧＰＳで受信し、固定ＧＰＳで得られた測位値により補正された移動ＧＰＳの測位値が得られ、この測位値により、アーム71及び刃先22の位置情報を算出することができるため、従来のように固定点からの測定を行う必要がなくなると共に、天候条件等にも左右されず、刃先22の位置管理を容易に行うことができる。
【００７１】
また、本実施例上の効果として、移動局は、移動ＧＰＳとして浚渫船１で所定の位置関係を有して配置された第１，第２のＧＰＳたるＧＰＳアンテナ161，171を備えると共に、固定ＧＰＳたるＧＰＳアンテナ181と第１の移動ＧＰＳたるＧＰＳアンテナ161との間で実行された初期化で得られた第１の測位結果と、固定ＧＰＳたるＧＰＳアンテナ181との間で実行された初期化で得られた第２の測位結果とが、上記所定の位置関係を満足しているかどうかを判断する判断手段たる測位値監視部102を備えるものであるから、衛星からのＧＰＳ信号が固定ＧＰＳアンテナ181及び第１，第２の移動ＧＰＳアンテナ161，171のそれぞれの受信機180，160，170で受信され、固定ＧＰＳからの測位データは、デファレンシャルＧＰＳの送信機182を介して移動ＧＰＳに送られる。移動局では、固定ＧＰＳと第１の移動ＧＰＳで受信したＧＰＳ信号を用いて所定の初期化処理を実行し、複数の候補点の中から真の解と見做し得る測定点を決定する初期化を行って、第１の測位結果とし、同様に固定ＧＰＳと第２の移動ＧＰＳとの間でも初期化が実行されて、第２の測位結果が得られる。初期値と見做された第１、第２の測位結果は、判断手段に導かれて第１，第２の移動ＧＰＳに対する所定の位置関係を満足しているかどうかが判断される。すなわち、第１，第２の測位結果は、第１，第２の移動ＧＰＳアンテナ161，171の位置を測位したものであるから、これらの測位結果と、前記所定の位置関係を照合することによって、第１，第２の測位結果が真の測位値であることがより高い確率で判断さすることができる。また、前記所定の位置関係は、第１，第２の移動ＧＰＳアンテナ161，171の３次元位置座標であるから、第１，第２の移動ＧＰＳアンテナ161，171の位置を３次元位置座標で記憶しておくと、両者間の距離はベクトル演算で容易に求めることができる。また、ＧＰＳに係わる実施例上の効果として、前記所定の位置関係として、第１の移動ＧＰＳアンテナ161を基準とした第２の移動ＧＰＳアンテナ171の情報を用いるか、第２の移動ＧＰＳアンテナ171を基準とした第１の移動ＧＰＳアンテナ161の情報を用いたので、両移動ＧＰＳの位置関係を規定する情報量、値を小さくでき、記憶容量、計算上都合がよい。また、前記所定の位置関係として、移動ＧＰＳアンテナ161，171間の距離情報を用いたから、直接距離データを記憶しておいてその計算を省くことができる。また、前記判断手段を、前記第１の測定結果と第２の測定結果から第１，第２移動ＧＰＳアンテナ161，171間の距離を算出する距離算出部たる演算部323と、この演算部323で得られた算出距離が前記所定の位置関係と対応するかどうかを判断する一致判断部325とで構成したので、第１，第２の移動ＧＰＳアンテナ161，171間の距離を求めて、この距離情報が所定の位置関係を満足するかどうかの判断のみで、より高い精度で初期化ができる。また、前記距離算出部が、複数回の計算結果を平均する平均手段たる平均化回路324により得られた値を算出距離とするようにして、複数回の計算距離を平均化して判断部325に提供するので、判断精度の信頼性の向上を図ることができる。また、請求項３のディファレンシャルＧＰＳ測位装置において、第１，第２の移動ＧＰＳの少なくとも一方の測位値を用いて移動体の所定箇所（Ｐ４）の位置情報を算出する算出手段たる演算部323を設けたので、浚渫船１の所定箇所を第１，第２の移動ＧＰＳアンテナ161，171との関係で設定しておくだけで、この関係つけられた移動ＧＰＳの測位情報から所定箇所の位置を容易に得ることができる。
【実施例２】
【００７２】
図１３〜図１４は、本発明の実施例２を示し、上記実施例１と同一部分に同一符号を付し、その詳細な説明を省略して詳述すると、この例では、バケット昇降手段40を設けずに、アーム８の先端に、グラブバケット３の基部28を、枢軸32Ａによりアタッチメント32に連結し、すなわち、アーム８の先端に対して、グラブバケット３の高さを一定にしており、前記アーム位置検出手段71によりアーム８の先端（枢軸８Ａ）位置を検出し、このアーム８の先端を垂直に昇降するバケット昇降手段81を備え、このバケット昇降手段81は、前記バックフォー４から構成され、バックフォー４を制御するバックフォー制御手段82は、前記ブーム７とアーム８とブームシリンダとアームシリンダ９などを制御し、前記開度制御手段42と同様に、バケット本体21の開度に応じて、グラブバケット３を昇降・停止・降下させる。
【００７３】
また、この例の開度検出手段41Ａは、前記枢軸27回りに設けられ前記バケット本体21の開度を電気的に検出する開度検出センサ83を備え、この開度検出センサ83のデータによりバケット本体21の開度を検出するものである。
【００７４】
このように本実施例では、請求項に対応して、ブーム７，アーム８及びこのアーム８に連結したグラブバケット３を備えた浚渫手段たるバックフォー４を浚渫船１に搭載したグラブバケット式浚渫装置において、グラブバケット３のバケット本体21の刃先22の位置を検出する刃先位置検出手段104と、前記浚渫船に対して前記グラブバケットを昇降するバケット昇降手段81と、このバケット昇降手段81を制御する制御手段たるグラブバケット開閉制御手段42とを備えるから、刃先位置検出手段104により刃先22の位置を確認して水底面10に対し刃先22を合わせ、バケット本体21を閉めながら、グラブバケット開閉制御手段42の制御により水底面10を薄層浚渫するように、グラブバケット３を昇降して浚渫を行うことができ、また、請求項３及び４に対応して、実施例１と同様な作用・効果を奏する。
【実施例３】
【００７５】
図１５は、本発明の実施例３を示し、上記各実施例と同一部分に同一符号を付し、その詳細な説明を省略して詳述すると、この例では、前記グラブバケット３の内部に撹拌装置91を設けており、前記両方のバケット本体21，21内に従動軸92，92をそれぞれ設け、この従動軸92は、円周方向にほぼ等間隔で、撹拌爪93，93，93，93が突設されている。また、バケット本体21の外側には図示しない気密ケースが設けられ、この気密ケース内に回転駆動手段たる油圧モータ（図示せず）が設けられ、この油圧モータの回転がスプロケットとチェーンにより前記従動軸に伝達される。
【００７６】
このように本実施例においても、請求項に対応して、上記各実施例と同様な作用・効果を奏し、また、このようにバケット本体21内に撹拌装置91を設けることにより、掘削した浚渫土や土砂を撹拌混合することができ、この後の圧送や処理などを容易に行うことができる。
【実施例４】
【００７７】
図１６は、本発明の実施例４を示し、上記各実施例と同一部分に同一符号を付し、その詳細な説明を省略して詳述すると、この例のグラブバケット３Ａは、左右のバケット本体221，221を開閉可能に有し、これらバケット本体221，221は、先端に刃先222，222を有する円弧状の底板223，223を備えると共に、それらバケット本体221，221は、前後を側壁226，226によりそれぞれ塞いでいる。尚、左右のバケット本体221，221は、左右対称であり、閉成状態で、底板223，223の刃先222，222が突き合わされると共に、側壁226，226の合せ目226Ａ，226Ａが突き合わされて閉まる。前記バケット本体221の上部には、前後に枢軸227，227が設けられ、これら枢軸227，227により、バケット本体221がグラブバケット３Ａの開閉伸縮杆251の先端251Ａに枢支され、また、開閉伸縮杆251の基部251Ｂとバケット本体221との間を、アーム252が連結し、このアーム252の両端は枢軸253，253により回動自在に連結されている。また、前記基部251Ｂの上方に、前記枢軸８Ａが設けられている。尚、基部251Ｂと枢軸８Ａとの間に、前記バケット昇降手段40を設けるようにしてもよい。
【００７８】
そして、開閉手段たる開閉伸縮杆251が伸張することにより、バケット本体221，221が開閉し、この例では、バケット本体221，221を開いた浚渫開始位置からバケット本体221，221を閉めると、刃先222，222が降下し、この降下量は開度に対応するから、この開度に対応して、グラブバケット３Ａを上昇することにより、刃先222，222が略水平方向に移動することができる。
【００７９】
このように本実施例では、各請求項に対応して、上記各実施例と同様な作用・効果を奏し、また、請求項１〜３のいずれか１項のグラブバケット式浚渫装置を用いた浚渫方法であって、刃先222が略水平方向に移動するようにバケット本体221の開度に応じてグラブバケット３Ａを昇降するから、水底の泥土を所定厚さの範囲で薄層浚渫することができる。
【００８０】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、刃先位置検出手段は、各種の手段を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の実施例１を示すグラブバケットの正面図である。
【図２】同上、グラブバケットの正面図であり、刃先の移動軌跡と浚渫後の水底面の概略を示す。
【図３】同上、グラブバケットの側面図である。
【図４】同上、開度が＋４８度のグラブバケットの動作説明図であり、図４（Ａ）は正面図、図４（Ｂ）は上部の側面図である。
【図５】同上、開度が＋１５度のグラブバケットの動作説明図であり、図５（Ａ）は正面図、図５（Ｂ）は上部の側面図である。
【図６】同上、開度が−１５度のグラブバケットの動作説明図であり、図６（Ａ）は正面図、図６（Ｂ）は上部の側面図である。
【図７】同上、開度が−３０度のグラブバケットの動作説明図であり、図７（Ａ）は正面図、図７（Ｂ）は上部の側面図である。
【図８】同上、浚渫装置全体の側面図である。
【図９】同上、制御手段関係のブロック図である。
【図１０】同上、油圧回路図である。
【図１１】同上、ディファレンシャルＧＰＳ装置のブロック図である
【図１２】同上、測位値監視部の内部ブロック図である。
【図１３】本発明の実施例２を示すグラブバケットの側面図である。
【図１４】同上、制御手段関係のブロック図である。
【図１５】本発明の実施例３を示すグラブバケットの正面図である。
【図１６】本発明の実施例４を示すグラブバケットの正面図である。
【符号の説明】
【００８２】
Ａ 浚渫場所
１ 浚渫船
３ グラブバケット
３Ａ グラブバケット
４ バックフォー（浚渫手段）
７ ブーム
８ アーム
８Ａ 枢軸（基準位置）
10 水底面
21 バケット本体
22 刃先
40 バケット昇降手段
41 開度検出手段
42 バケット昇降制御手段
71 アーム位置検出手段（基準位置検出手段）
72 ＧＰＳ装置
81 バケット昇降手段
82 バックフォー制御手段
91 撹拌装置
104 刃先位置検出手段
Ｋ 開閉基準線
Ｈ 浚渫深さ
Ｔ 高さ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブーム，アーム及びこのアームに連結したグラブバケットを備えた浚渫手段を浚渫船に搭載したグラブバケット式浚渫装置において、前記グラブバケットのバケット本体の刃先位置を検出する刃先位置検出手段と、前記アームとグラブバケットを連結し、該アームに対して前記グラブバケットを昇降するバケット昇降手段と、このバケット昇降手段を制御する制御手段とを備えること特徴とするグラブバケット式浚渫装置。
【請求項２】
ブーム，アーム及びこのアームに連結したグラブバケットを備えた浚渫手段を浚渫船に搭載したグラブバケット式浚渫装置において、前記グラブバケットのバケット本体の刃先位置を検出する刃先位置検出手段と、前記浚渫船に対して前記グラブバケットを昇降するバケット昇降手段と、このバケット昇降手段を制御する制御手段とを備えること特徴とするグラブバケット式浚渫装置。
【請求項３】
前記刃先位置検出手段は、前記バケット本体の位置を検出するバケット位置検出手段と、前記グラブバケットの開度検出手段とを備えることを特徴とする請求項１又は２記載のグラブバケット式浚渫装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のグラブバケット式浚渫装置を用いた浚渫方法であって、前記刃先が略水平方向に移動するようにバケット本体の開度に応じてグラブバケットを昇降することを特徴とする浚渫方法。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のグラブバケット式浚渫装置を用いた浚渫方法であって、バケット本体を開いた浚渫開始位置から前記グラブバケットを上昇しながら前記バケット本体を所定角度閉める開始行程と、この開始行程の高さ位置で前記バケット本体を所定角度閉め、バケット本体の回転中心と刃先位置とが略垂直となる垂直位置を含む中間行程と、前記グラブバケットを降下しながら前記バケット本体を全閉位置まで閉める終了行程とを備えることを特徴とする浚渫方法。
【請求項１】
ブーム，アーム及びこのアームに連結したグラブバケットを備えた浚渫手段を浚渫船に搭載したグラブバケット式浚渫装置において、前記グラブバケットのバケット本体の刃先位置を検出する刃先位置検出手段と、前記アームとグラブバケットを連結し、該アームに対して前記グラブバケットを昇降するバケット昇降手段と、このバケット昇降手段を制御する制御手段とを備えること特徴とするグラブバケット式浚渫装置。
【請求項２】
ブーム，アーム及びこのアームに連結したグラブバケットを備えた浚渫手段を浚渫船に搭載したグラブバケット式浚渫装置において、前記グラブバケットのバケット本体の刃先位置を検出する刃先位置検出手段と、前記浚渫船に対して前記グラブバケットを昇降するバケット昇降手段と、このバケット昇降手段を制御する制御手段とを備えること特徴とするグラブバケット式浚渫装置。
【請求項３】
前記刃先位置検出手段は、前記バケット本体の位置を検出するバケット位置検出手段と、前記グラブバケットの開度検出手段とを備えることを特徴とする請求項１又は２記載のグラブバケット式浚渫装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のグラブバケット式浚渫装置を用いた浚渫方法であって、前記刃先が略水平方向に移動するようにバケット本体の開度に応じてグラブバケットを昇降することを特徴とする浚渫方法。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のグラブバケット式浚渫装置を用いた浚渫方法であって、バケット本体を開いた浚渫開始位置から前記グラブバケットを上昇しながら前記バケット本体を所定角度閉める開始行程と、この開始行程の高さ位置で前記バケット本体を所定角度閉め、バケット本体の回転中心と刃先位置とが略垂直となる垂直位置を含む中間行程と、前記グラブバケットを降下しながら前記バケット本体を全閉位置まで閉める終了行程とを備えることを特徴とする浚渫方法。
【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１６】
【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１６】
【公開番号】特開２００７−３０８９０４（Ｐ２００７−３０８９０４Ａ）
【公開日】平成１９年１１月２９日（２００７．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１３７０６６（Ｐ２００６−１３７０６６）
【出願日】平成１８年５月１６日（２００６．５．１６）
【出願人】（０００１５５０３４）株式会社本間組 (15)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月２９日（２００７．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年５月１６日（２００６．５．１６）
【出願人】（０００１５５０３４）株式会社本間組 (15)
【Ｆターム（参考）】
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