浚渫用グラブバケット
【課題】浚渫用グラブバケットにおいて、簡単な構成で以って、シェルの先端軌跡を略一直線的とする。
【解決手段】上フレーム３とシェル８・８とを連結する連結機構９を、上フレーム３の上部とシェル８・８とを連結する屈折リンク３０と、上フレーム３の下部とシェル８・８とを連結する連結アーム３１とで構成する。連結アーム３１の上端を上フレーム３に形成された上下に長い長穴で形成した軸受穴４０と、該軸受穴４０に係合するピン４１とを介して上フレーム３に連結して、該軸受穴４０内でピン４１が上下方向に移動できるように構成する。
【解決手段】上フレーム３とシェル８・８とを連結する連結機構９を、上フレーム３の上部とシェル８・８とを連結する屈折リンク３０と、上フレーム３の下部とシェル８・８とを連結する連結アーム３１とで構成する。連結アーム３１の上端を上フレーム３に形成された上下に長い長穴で形成した軸受穴４０と、該軸受穴４０に係合するピン４１とを介して上フレーム３に連結して、該軸受穴４０内でピン４１が上下方向に移動できるように構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、海底等に堆積した土砂やヘドロを浚渫する際に用いられる浚渫用グラブバケットに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の浚渫用のグラブバケットの課題に、シェルの先端軌跡が円弧状となることに起因して、浚渫掘削跡が凹溝状となることがある。すなわち、シェルが円弧状の先端軌跡を描いて土砂やヘドロをすくい取るようになっていると、浚渫作業によりシェルの先端軌跡に応じた深い凹溝が海底に形成されることが避けられない。このように海底に凹溝が形成されると、海底を平坦にならす作業が別途必要となり、作業効率の低下を招く。
【０００３】
このため、浚渫用のグラブバケットにおいては、シェルの先端軌跡を略一直線状とする工夫が従来から種々なされており、例えば特許文献１では、下部フレームに回転自在に装着された一対の油圧シリンダによりシェルを開閉操作させるとともに、下部フレームとシェルとをリンク手段により連結することにより、開閉動作時におけるシェルの先端軌跡を略一直線状としている。特許文献２では、下部フレームを上下動させる油圧シリンダの伸縮と、バケットの上下変位により、シェルの先端軌跡を一直線状としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３０５６０２０号公報（請求項１、段落番号００２３、図１）
【特許文献２】特開２００８−７５４４１号公報（請求項１、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載のグラブバケットでは、比較的に高価な油圧シリンダをシェルの開閉用のアクチュエータとしているため、グラブバケットの製造コストが増加することが避けられない。また、下部フレームとシェルとの間の連結機構として、複雑なリンク機構を採用しているため、この点でもグラブバケットの製造コストが増加することが避けられない。特許文献２に記載のグラブバケットにおいても同様であり、油圧シリンダをシェルの開閉用のアクチュエータとして採用したぶんだけ、グラブバケットの製造コストが増加することが避けられない。加えて、油圧シリンダの伸縮変位とバケットの上下変位の両者を厳密に制御することが必要であり、制御が極めて複雑である点にも不利がある。
【０００６】
本発明は、以上のような従来のグラブバケットの抱える問題を解決するためになされたものであり、より簡単な構成で以ってシェルの先端軌跡を略一直線的にすることが可能な浚渫用グラブバケット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】
本発明に係る浚渫用グラブバケット１は、吊支ワイヤ２で吊支される上フレーム３と、滑車機構５を介して上フレーム３に吊支される下フレーム６と、前後方向に伸びるシェル軸７を介して下フレーム６に開閉自在に軸支される左右一対のシェル８・８と、上フレーム３とシェル８・８とを連結する連結機構９とを含む。滑車機構５は、上フレーム３に設けられた上シーブ１４と、下フレーム６に設けられた下シーブ２０と、上下シーブ１４・２０に掛け回される開閉ワイヤ４とを含み、該開閉ワイヤ４により下フレーム６を昇降操作することによってシェル８・８を開閉操作することができる。
連結機構９は、上フレーム３の上部と左右のシェル８・８とを連結する左右一対の屈折リンク３０と、上フレーム３の下部と左右のシェル８・８とを連結する連結アーム３１とからなる。連結アーム３１の上端は、上下に長い長穴で形成した軸受穴４０と、該軸受穴４０に係合するピン４１とを介して上フレーム３に連結されており、連結アーム３１の下端は各シェル８・８に転回軸４２を介して連結されている。ピン４１は、軸受穴４０の下端内縁に受け止められる下端位置と、軸受穴４０の下端内縁および上端内縁と非接触となる中途位置と、軸受穴４０の上端内縁に受け止められる上端位置との間で変位できるように、上フレーム３で支持されている。左右のシェル８・８は、その対向面が下方に指向する全開姿勢と、対向面どうしが接触する全閉姿勢との間でシェル軸７まわりに揺動可能に構成されている。そして、シェル８・８が全開姿勢および全閉姿勢にあるとき、ピン４１は軸受穴４０内で下端位置に位置し、シェル８・８が全開姿勢と全閉姿勢との間にあるとき、ピン４１が軸受穴４０内で中途位置或いは上端位置に位置するように構成されていることを特徴とする。
【０００８】
屈折リンク３０は、上フレーム３に上転回軸３２を介して固定した第１アーム３３と、シェル８に下転回軸３４を介して固定した第２アーム３５と、両アーム３３・３５の遊端どうしを屈折自在に連結する屈折ピン３６とで構成されており、屈折リンク３０の下転回軸３４が、連結アーム３１の転回軸４２を兼ねている形態を採ることができる。
【０００９】
上フレーム３の前後面に、下フレーム６の昇降移動を許すガイド溝１６が設けられるとともに、該ガイド溝１６の左右外縁に沿って、昇降移動時における下フレーム６の左右方向の遊動を規制するための規制体１７が設けられている形態を採ることができる。
【００１０】
前後縁および左右縁に沿う上フレーム３の上面四箇所に、吊支ワイヤ２が接続される吊環を支持するための吊持ブラケット１０が設けられている形態を採ることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明者等は、従来のグラブバケット１００における、全開姿勢から全閉姿勢に至るシェルの先端軌跡（図７参照）を検討した結果、該先端軌跡は、以下の三つの段階に大別できるとの知見を得た。すなわち、シェル１０１・１０１の先端軌跡は、閉操作開始直後（開操作序盤）から閉操作中盤において、下フレーム１０２のシェル軸１０３の上昇よりもシェル１０１の先端軌跡の下降具合の方が大きく、従って、シェル１０１の先端軌跡が下がる第１段階（図８（ａ）〜（ｃ）参照）と、該第１段階からさらにシェル１０１を閉状態に近づけたとき（閉操作中盤から終盤）、閉操作に伴うシェル１０１の先端軌跡の下降度合いとシェル軸１０３の上昇度合いとが略一致して、シェル１０１の先端軌跡が略一直線状となる第２段階（図８（ｃ）〜（ｄ））と、閉操作終盤においてシェル１０１が略全閉姿勢になったときに、閉操作に伴うシェル１０１の先端軌跡の下降度合いよりもシェル軸１０３の上昇度合いの方が大きくなり、シェル１０１の先端軌跡が上昇する第３段階（図８（ｄ）〜（ｆ））に大別できるとの知見を得た。
そのうえで、特に、先の第１段階と第３段階におけるシェル１０１の先端軌跡を制御することができれば、全開姿勢から全閉姿勢に至るシェル１０１の先端軌跡を略一直線状とすることができるとの知見を得て本発明を完成するに至った。
【００１２】
具体的には、本発明においては、滑車機構５を使って上フレーム３に対する下フレーム６の昇降操作を行う浚渫用グラブバケット１において、上フレーム３とシェル８・８とを連結する連結機構９を、上フレーム３の上部とシェル８・８とを連結する屈折リンク３０と、上フレーム３の下部とシェル８・８とを連結する連結アーム３１とで構成した。そして、連結アーム３１の上端を上フレーム３に形成された上下に長い長穴で形成した軸受穴４０と、該軸受穴４０に係合するピン４１とを介して上フレーム３に連結して、該軸受穴４０内でピン４１が上下方向に移動できるように構成した。
【００１３】
以上のような構成からなる本発明に係るグラブバケットにおいては、図６（ａ）に示すように、下フレーム６が下方に位置し、シェル８・８が全開姿勢にある状態においては、シェル８・８の荷重を受けて、連結アーム３１のピン４１は軸受穴４０の下端内縁に受け止められる下端位置にある。この状態から、滑車機構５により開閉ワイヤ４を巻き上げて下フレーム６を上昇させると（閉操作を開始すると）、シェル軸７が上昇し、図６（ｂ）、（ｃ）に示すように、シェル８・８は閉じていく。また、かかるシェル８・８の閉じ操作に伴って、連結アーム３１の下端の転回軸４２がグラブバケットの左右方向の中心に近付くとともに、連結アーム３１の角度姿勢が立直姿勢に近付いて行く。このため、転回軸４２を起点とする連結アーム３１の突っ張り作用により、軸受穴４０内でピン４１は上昇移動されて、軸受穴４０の下端内縁および上端内縁と非接触となる中途位置に移動する。
【００１４】
上述のように、従来のグラブバケットにおいては、閉操作序盤から閉操作中盤の第１段階ではシェル１０１・１０１の先端の下降度合が大きく円弧状の軌跡を描く。これに対して、本発明に係るグラブバケットにおいては、連結アーム３１のピン４１を上下に長い長穴状の軸受穴４０内で移動可能に構成したので、下フレーム６の上昇に伴ってシェル軸７のみならず、ピン４１も上昇移動させることができる。以上より、閉操作序盤から中盤におけるシェル８・８の先端の大きな下降度合いを、これらシェル軸７の上昇とピン４１の上昇により吸収することができるので、シェル８・８の先端軌跡を略一直線状とすることができる。
【００１５】
図６（ｃ）に示す状態から、さらに下フレーム６を上昇させると、ピン４１は、軸受穴４０の上端内縁と接触する上端位置に変位する（図６（ｄ）（ｅ）参照）。換言すれば、ピン４１の軸受穴４０内の上方限界が規制され、下フレーム６の上昇に伴って、シェル軸７のみが上昇する。かかる閉操作中盤から閉操作終了直前におけるシェル８・８の先端の下降具合は、シェル軸７の上昇により吸収されるため、シェル８・８の先端軌跡は略一直線状となる。
【００１６】
閉操作終了直前となると、連結アーム３１の角度姿勢が立直姿勢に近付くため、転回軸４２を起点とする突っ張り作用が解けて、ピン４１は軸受穴４０内で上端位置から下端位置に下降移動する（図６（ｆ）参照）。かかるピン４１の下降移動により、シェル軸７の上昇に伴うシェル８・８の先端の上昇を吸収することができるため、シェル８・８の先端軌跡を略一直線状とすることができる。すなわち、従来のグラブバケットにおいては不可避であった、閉操作終盤の第３段階におけるシェル８・８の先端の上昇を、本発明においては、ピン４１が下降移動することで吸収して、シェル８・８の先端軌跡を略一直線状とすることができる。
【００１７】
以上のように、本発明においては、上フレーム３に上下に長い長穴状の軸受穴４０を形成し、該軸受穴４０内で、上フレーム３の下端とシェル８・８とを連結する連結アーム３１のピン４１を上下方向に移動可能に構成したので、従来においては、シェル８・８の先端軌跡を一直線状とすることが困難であった、閉操作序盤から中盤（第１段階）、および閉操作終盤（第３段階）におけるシェル８・８の先端軌跡を略一直線状にすることができる。これらにより、シェル８・８の全開姿勢から全閉姿勢に至るまでの閉操作全体における、下フレーム６の昇降移動に伴うシェル軸７の位置と、軸受穴４０内におけるピン４１の位置とで規定される、シェル８・８の先端軌跡を略一直線状にすることができるので、従来の浚渫用グラブバケットでは不可避であった、シェル８・８の先端軌跡が円弧状となることに起因して、海底に凹溝が形成される不具合を確実に解消することができる。これにて、海底を平坦に浚渫することができるので、海底を平坦にならす作業が不要となり、浚渫作業をより作業効率良く行なうことができる。
【００１８】
また、本発明に係るグラブバケット１においては、下フレーム６を降下させてシェル８・８を開閉操作するための滑車機構５からのトルクを、ピン４１が軸受穴４０内で遊動することで逃がすことができ、該トルクがシェル８・８に直接的に加わることが無い。このため、本発明によれば、シェル８・８の先端が海底面を大きく掘り下げることは無く、換言すれば、海底面に凹溝状の浚渫掘削跡ができることも無く、海底面をなぞるように浚渫を行って所定厚みの土砂やヘドロをすくい取ることができ、所謂「薄層浚渫」を確実に行うことができる点でも優れている。
【００１９】
なお、本発明においては、上フレーム３の上端とシェル８・８とを屈折リンク３０により連結したため、該屈折リンク３０により、シェル８・８のシェル軸７まわりの揺動回転が阻害される不具合は生じない。
【００２０】
また、特許文献１、２に示すように、シェルの開閉要素（アクチュエータ）を油圧シリンダとするグラブバケットでは、下フレームの位置を正確に制御して、シェルの先端軌跡を正確に制御することが可能であるが、これら特許文献１，２の形態では、油圧シリンダを採用した分だけコストが高く付き、グラブバケットの全体コストの上昇を招来する不利がある。これに対して、本発明によれば、シェル８・８の開閉要素として、油圧シリンダよりも低廉な滑車機構５を採用したので、グラブバケット１の製造コストの上昇を抑えることができる。加えて、従来のグラブバケットには無い、上フレーム３の下部とシェル８・８とを連結する連結アーム３１を採用するとともに、連結アーム３１と上フレーム３との連結機構として、上フレーム３に長穴状の軸受穴４０を採用し、これらによりシェル８・８の先端軌跡を略一直線状に制御する簡単な構成であるから、製造コストを抑えながら、シェル８・８の先端軌跡の制御機能を備えるグラブバケット１を得ることができる点でも優れている。
【００２１】
屈折リンク３０の下転回軸３４が、連結アーム３１の転回軸４２を兼ねていると、連結アーム３１の転回軸４２を下転回軸３４とは別に設ける形態に比べて、部品点数の削減を図って、より安価にグラブバケット１を得ることができる。
【００２２】
本発明に係るグラブバケット１においては、上フレーム３の上部とシェル８・８とを屈折リンク３０で連結したため、該屈折リンク３０を介して上フレーム３にシェル８・８の荷重は殆ど受け止められず、シェル８・８の荷重の多くは、下フレーム６および連結アーム３１を介して上フレーム３に受け止められる。つまり、本発明においては、下フレーム６にも多くの荷重が掛かる。また、本発明においては、連結アーム３１のピン４１を軸受穴４０内で移動可能に構成したため、上フレーム３に対して下フレーム６が左右方向に位置ずれすると、ピン４１の軸受穴４０内でのスムーズな移動が阻害されるおそれがある。そこで、本発明のように、上フレーム３の前後面に下フレーム６の昇降移動を許すガイド溝１６を設けるとともに、該ガイド溝１６の左右外縁に沿って、昇降移動時における下フレーム６の左右方向の遊動を規制するための規制体１７を設けていると、多くの荷重を受ける下フレーム６を、規制体１７に沿って位置ずれすることなく昇降操作させることができるので、軸受穴４０内においてピン４１をスムーズに移動させることができる。これにて、ピン４１が軸受穴４０内で不用意に停止することを防ぐことができるので、動作不良の発生を抑えて、信頼性に優れたグラブバケット１を得ることができる。
【００２３】
前後縁および左右縁に沿う上フレーム３の上面四箇所に、吊支ワイヤ２が接続される吊環を支持するための吊持ブラケット１０ａ〜１０ｄが設けられていると、これら四つの吊持ブラケット１０ａ〜１０ｄから選択される、前後一対、或いは左右一対の二つの吊支ブラケット１０の吊環に吊支ワイヤ２を接続することで、クレーンに対するグラブバケット１の吊姿勢を９０度ずつ姿勢変位させることができる。従って、クレーンの姿勢を変位させることなく、グラブバケット１の吊姿勢を変更して、浚渫作業を進めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る浚渫用グラブバケットの正面図である。
【図２】本発明に係る浚渫用グラブバケットの要部の側面図である。
【図３】本発明に係る浚渫用グラブバケットの側面図である。
【図４】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】本発明に係る浚渫用グラブバケットの動作を説明するための概略正面図である。
【図６】（ａ）〜（ｆ）は、本発明に係る浚渫用グラブバケットの動作を説明するための概略正面図である。
【図７】従来の浚渫用グラブバケットの動作を説明するための概略正面図である。
【図８】（ａ）〜（ｆ）は、従来の浚渫用グラブバケットの動作を説明するための概略正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１乃至図６に、本発明に係る浚渫用グラブバケットの実施形態を示す。図１および図３に示すように、グラブバケット１は、図示しない起重機船のクレーンから垂下される２本の吊支ワイヤ２で吊持される。グラブバケット１は、２本の吊支ワイヤ２が接続される上フレーム３と、上フレーム３で開閉ワイヤ４を含む滑車機構５を介して吊持される下フレーム６と、下フレーム６に設けたシェル軸７で開閉自在に支持される左右一対のシェル８・８と、上フレーム３と左右のシェル８・８とを連結する連結機構９などで構成される。吊支ワイヤ２および開閉ワイヤ４は、それぞれクレーンを介してウインチに接続されており、ウインチを巻き上げ、或いは巻き下げ操作することにより、グラブバケット１の昇降操作、およびシェル８・８の開閉操作を行うことができる。なお、本発明における前後、左右、上下とは、図中に示す交差矢印と、各矢印の近傍に表記した前後、左右、上下の表示に従う。
【００２６】
図１および図３に示すように、上フレーム３の上面四箇所には、吊支ワイヤ２・２が接続される吊環を支持するための吊持ブラケット１０ａ〜１０ｄが設けられている。これら４つの吊持ブラケット１０ａ〜１０ｄのうちの前後一対の吊持ブラケット１０ａ・１０ｂは、上フレーム３の上面の前後縁に沿って設けられており、左右一対の吊持ブラケット１０ｃ・１０ｄは、上フレーム３の上面の左右縁に沿って設けられている。図１および図３には、左右一対の吊持ブラケット１０ｃ・１０ｄに吊環を固定するとともに、これら各吊環に吊支ワイヤ２を接続した形態を示す。このように、上フレーム３の上面の前後および左右に、計四つの吊持ブラケット１０ａ〜１０ｄが設けられていると、これら四つの吊持ブラケット１０ａ〜１０ｄから選択される、前後一対、或いは左右一対の二つの吊支ブラケット１０の吊環に吊支ワイヤ２を接続することで、クレーンに対するグラブバケット１の吊姿勢を簡単且つ確実に９０度ずつ姿勢変位させることができる。従って、クレーンの姿勢を変位させることなく、グラブバケット１の吊姿勢を変更して、浚渫作業を進めることができる。
【００２７】
図１および図４に示すように、上フレーム３は、前後一対の前後フレーム１１・１２と、前後方向に伸びて前後フレーム１１・１２を接続する不図示のスペーサと、前後フレーム１１・１２の上端を接続する天板フレーム１３とからなり、平面視で中央部に開口を有する四角枠状に形成されている。天板フレーム１３の上面には、先の吊持ブラケット１０が固定され、天板フレーム１３の下面には、上シーブ１４が固定されている。天板フレーム１３には、開閉ワイヤ４の挿通を許す開口が形成されている。前後フレーム１１・１２のそれぞれは、二枚の板体１５・１５を不図示のスペーサを介して接続してなる二重板構造に形成されている。また、前後フレーム１１・１２のそれぞれには、下フレーム６の軸受ブラケット２２の前後外方向への突出を許して、下フレーム６の昇降移動を許すガイド溝１６が設けられている。また、前後フレーム１１・１２の外面には、昇降移動時における下フレーム６の左右方向の遊動を規制するための規制体１７が設けられている。規制体１７は上下方向に伸びるバーであり、ガイド溝１６の左右それぞれの外縁に沿って前後フレーム１１・１２の外面に装着固定されている。
【００２８】
上フレーム３の上端には、後述の屈折リンク３０が接続されており、上フレーム３の下端には連結アーム３１が接続されている。これら屈折リンク３０および連結アーム３１からなる連結機構９の詳細については後述する。
【００２９】
図１乃至図４に示すように、下フレーム６は、下シーブ２０が装着されるベースフレーム２１と、ベースフレーム２１から前後方向に伸びる、前後一対の軸受ブラケット２２・２２とからなる。ベースフレーム２１の上面には下シーブ２０が固定されており、かかる下シーブ２０と、上フレーム３に設けられた上シーブ１４と、上下シーブ１４・２０に掛け回された開閉ワイヤ４とにより、滑車機構５が構成される。そして、かかる開閉ワイヤ４を介して下フレーム６を昇降操作することにより、シェル８・８を開閉操作することができる。
【００３０】
図２および図４に示すように、軸受ブラケット２２・２２は、上フレーム３の前後フレーム１１・１２に設けられたガイド溝１６・１６を介して、前後外方向に突出している。軸受ブラケット２２のそれぞれには、前後方向に伸びるシェル軸７が装着されており、これらシェル軸７まわりに左右一対のシェル８・８が開閉自在に装着されている。
【００３１】
各シェル８は、シェル本体２４と、シェル本体２４を下フレーム６に連結するための前後一対のシェルアーム２５・２５と、連結機構９を構成する屈折リンク３０および連結アーム３１の下端を、転回軸３４・４２を介して連結するための四本のアームブラケット２６ａ〜２６ｄとを備える。四つのアームブラケット２６ａ〜２６ｄのうちの前後両端のアームブラケット２６ａ・２６ｄは、シェル本体２４の前後縁に設けられている。
【００３２】
先に述べたように、上フレーム３の上部とシェル８との間は屈折リンク３０により接続されており、上フレーム３の下部とシェル８との間は連結アーム３１により接続されている。詳しくは、図３に示すように、上フレーム３の上部と左右それぞれのシェル８との間は、一本の屈折リンク３０により接続されており、図２に示すように、上フレーム３の下部と左右それぞれのシェル８との間は、前後一対の連結アーム３１・３１により接続されている。
【００３３】
図１および図３に示すように、各屈折リンク３０は、上フレーム３に前後一対の上転回軸３２・３２を介して固定した第１アーム３３と、シェル８に下転回軸３４を介して固定した第２アーム３５と、両アーム３３・３５の遊端どうしを屈折自在に連結する前後一対の屈折ピン３６・３６とで構成されている。各上転回軸３２は、上フレーム３の前後それぞれのフレーム１１・１２を構成する二枚の板体１５・１５の間に装着されている。図３に示すように、各第１アーム３３は、上転回軸３２・３２まわりに揺動自在に構成されて上下方向に伸びる前後一対の縦ロッド３３ａ・３３ａと、これら縦ロッド３３ａ・３３ａを繋ぐように水平方向に伸びる上下二本の横ロッド３３ｂ・３３ｃとで構成される。縦ロッド３３ａ・３３ａの下端に設けられた屈折ピン３６・３６まわりに揺動自在に構成される第２アーム３５は、水平方向に伸びる中空台形状のベース３５ａと、ベース３５ａの前後四箇所から下方に伸びて、下転回軸３４（３４ａ〜３４ｄ）を介してシェル８のアームブラケット２６（２６ａ〜２６ｄ）に連結される四本の連結ロッド３７（３７ａ〜３７ｄ）とで構成される。
【００３４】
上フレーム３の下部と左右の各シェル８とを連結する二本の連結アーム３１の上端は、上フレーム３に設けられた上下方向に長い長穴で形成した軸受穴４０と、該軸受穴４０に係合するピン４１とを介して上フレーム３に連結されており、該軸受穴４０内でピン４１が上下方向に移動できるように構成されている。また、連結アーム３１の下端は、シェル８に転回軸４２を介して連結されている。図２に示すように、軸受穴４０は、上フレーム３の前後フレーム１１・１２を構成する二枚の板体１５のそれぞれに開設されている。ここでは、屈曲リンク３０の前後中央部に位置する二つの下転回軸３４ｂ・３４ｃが連結アーム３１の転回軸４２を兼ねている。
【００３５】
以上のような構成からなる浚渫用グラブバケット１においては、浚渫作業位置の真上にグラブバケット１を移動させて、開閉ワイヤ４を巻き下げて、シェル８・８を全開姿勢とする（図６（ａ）参照）。さらに吊支ワイヤ２を巻き下げて、海中の浚渫作業位置までグラブバケット１を降下させる。次に、グラブバケット１を浚渫作業位置に停止させた状態で、開閉ワイヤ４を巻き上げることにより、シェル８・８を海底の堆積物をつかみ取りながら閉じ操作する。シェル８・８が堆積物をつかみ取ったのち、開閉ワイヤ４が緩むことがないように、吊支ワイヤ２および開閉ワイヤ４を同時に巻き上げてグラブバケット１を海上へと引き上げる。引き上げたグラブバケット１を運搬船上に移動し、開閉ワイヤ４を巻き下げてシェル８・８を開き操作し、つかみ取った堆積物を積載する。順次、浚渫位置を変更しながら、上記作業を繰り返すことによって浚渫作業を行なう。
【００３６】
そのうえで、本実施形態に係る浚渫用グラブバケット１においては、全開姿勢から全閉姿勢に至るまでのシェル８・８の先端で規定される軌跡（先端軌跡）が、略一直線状となっている点が着目される。かかるシェル８・８の開閉動作について、図５および図６を参照して説明する。図６（ａ）に示すように、下フレーム６が下方に位置し、シェル８・８が全開姿勢にある状態においては、シェル８・８の荷重を受けて、連結アーム３１のピン４１は軸受穴４０の下端内縁に受け止められる下端位置にある。この状態から、滑車機構５により開閉ワイヤ４を巻き上げて下フレーム６を上昇させると（閉操作を開始すると）、シェル軸７が上昇し、図６（ｂ）、（ｃ）に示すように、シェル８・８は閉じていく。また、かかるシェル８・８の閉じ操作に伴って、連結アーム３１の下端の転回軸４２がグラブバケット１の左右方向の中心に近付くとともに、連結アーム３１の角度姿勢が立直姿勢に近付いて行く。このため、転回軸４２を起点とする連結アーム３１の突っ張り作用により、軸受穴４０内でピン４１は上昇移動される。このように、連結アーム３１のピン４１を上下に長い長穴状の軸受穴４０内で移動可能に構成してあると、下フレーム６の上昇に伴ってシェル軸７のみならず、ピン４１をも上昇移動させることができるので、閉操作序盤から中盤におけるシェル８・８の先端の大きな下降度合いを、これらシェル軸７の上昇とピン４１の上昇により吸収することができ、従ってシェル８・８の先端軌跡を略一直線状とすることができる。
【００３７】
図６（ｃ）に示す状態から、さらに下フレーム６を上昇させると、ピン４１は、軸受穴４０の上端内縁と接触する上端位置に変位する（図６（ｄ）参照）。換言すれば、ピン４１の軸受穴４０内の上方限界が規制され、下フレーム６の上昇に伴って、シェル軸７のみが上昇する。かかる閉操作中盤から閉操作終了直前におけるシェル８・８の先端の下降具合はシェル軸７の上昇により吸収されるため、シェル８・８の先端軌跡は略一直線状となる。
【００３８】
閉操作終了直前となると、連結アーム３１の角度姿勢が立直姿勢に近付くため、転回軸４２を起点とする突っ張り作用が解けて、ピン４１は軸受穴４０内で上端位置から下端位置に下降移動する（図６（ｆ）参照）。かかるピン４１の下降移動により、シェル軸７の上昇に伴うシェル８・８の先端の上昇を吸収することができるため、シェル８・８の先端軌跡を略一直線状とすることができる。すなわち、閉操作終盤におけるシェル８・８の先端の上昇を、ピン４１が下降移動することで吸収して、シェル８・８の先端軌跡を略一直線状とすることができる。
【００３９】
以上のように、本実施形態に係る浚渫用グラブバケットにおいては、上フレーム３に上下に長い長穴状の軸受穴４０を形成し、該軸受穴４０内で、上フレーム３の下端とシェル８・８とを連結する連結アーム３１のピン４１を上下方向に移動可能に構成したので、従来においては、シェル８・８の先端軌跡を一直線状とすることが困難であった、閉操作序盤から中盤（第１段階）、および閉操作終盤（第３段階）におけるシェル８・８の先端軌跡を略一直線状にすることができる（図５、６参照）。これらにより、シェル８・８の全開姿勢から全閉姿勢に至るまでの閉操作全体における、下フレーム６の昇降移動に伴うシェル軸７の位置と、軸受穴４０内におけるピン４１の位置とで規定される、シェル８・８の先端軌跡を略一直線状にすることができるので、従来の浚渫用グラブバケットでは不可避であった、シェル８・８の先端軌跡が円弧状となることに起因して、海底に凹溝が形成される不具合を確実に解消することができる。これにて、海底を平坦に浚渫することができるので、海底を平坦にならす作業が不要となり、浚渫作業をより作業効率良く行なうことができる。
【００４０】
また、本実施形態に係る浚渫用グラブバケット１においては、下フレーム６を降下させてシェル８・８を開閉操作するための滑車機構５からのトルクを、ピン４１が軸受穴４０内で遊動することで逃がすことができ、該トルクがシェル８・８に直接的に加わることが無い。このため、本実施形態によれば、シェル８・８の先端が海底面を大きく掘り下げることは無く、換言すれば、海底面に凹溝状の浚渫掘削跡ができることも無く、海底面をなぞるように浚渫を行って所定厚みの土砂やヘドロをすくい取ることができ、所謂「薄層浚渫」を確実に行うことができる点でも優れている。
【００４１】
また、本実施形態に係る発明によれば、シェル８・８の開閉要素として、油圧シリンダよりも低廉な滑車機構５を採用したので、グラブバケット１の製造コストの上昇を抑えることができる。加えて、上フレーム３の下部とシェル８・８とを連結する連結アーム３１を採用するとともに、連結アーム３１と上フレーム３との連結機構として、上フレーム３に長穴状の軸受穴４０を採用し、これらによりシェル８・８の先端軌跡を略一直線状に制御する簡単な構成であるから、製造コストを抑えながら、シェル８・８の先端軌跡の制御機能を備えるグラブバケット１を得ることができる点でも優れている。
【００４２】
屈折リンク３０の下転回軸３４が、連結アーム３１の転回軸４２を兼ねていると、連結アーム３１の転回軸４２を下転回軸３４とは別に設ける形態に比べて、部品点数の削減を図って、より安価にグラブバケット１を得ることができる。
【００４３】
上フレーム３の前後面に、下フレーム６の昇降移動を許すガイド溝１６を設けるとともに、該ガイド溝１６の左右外縁に沿って、昇降移動時における下フレーム６の左右方向の遊動を規制するための規制体１７を設けていると、多くの荷重を受ける下フレーム６を、規制体１７に沿って位置ずれすることなく昇降操作させることができるので、軸受穴４０内においてピン４１をスムーズに移動させることができる。これにて、ピン４１が軸受穴４０内で不用意に停止することを防ぐことができるので、動作不良の発生を抑えて、信頼性に優れたグラブバケット１を得ることができる。
【００４４】
上フレーム３、下フレーム６等の構成は、上記実施形態に示したものに限られない。屈折リンク３０を構成する第１、第２アーム等の構成は、上記実施形態に示したものに限られない。
【符号の説明】
【００４５】
１ グラブバケット
２ 吊支ワイヤ
３ 上フレーム
４ 開閉ワイヤ
５ 滑車機構
６ 下フレーム
７ シェル軸
８ シェル
９ 連結機構
１０ 吊持ブラケット
１４ 上シーブ
１６ ガイド溝
１７ 規制体
２０ 下シーブ
３０ 屈折リンク
３１ 連結アーム
３２ 上転回軸
３３ 第１アーム
３４ 下転回軸
３５ 第２アーム
３６ 屈折ピン
４０ 軸受穴
４１ ピン
４２ 転回軸
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、海底等に堆積した土砂やヘドロを浚渫する際に用いられる浚渫用グラブバケットに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の浚渫用のグラブバケットの課題に、シェルの先端軌跡が円弧状となることに起因して、浚渫掘削跡が凹溝状となることがある。すなわち、シェルが円弧状の先端軌跡を描いて土砂やヘドロをすくい取るようになっていると、浚渫作業によりシェルの先端軌跡に応じた深い凹溝が海底に形成されることが避けられない。このように海底に凹溝が形成されると、海底を平坦にならす作業が別途必要となり、作業効率の低下を招く。
【０００３】
このため、浚渫用のグラブバケットにおいては、シェルの先端軌跡を略一直線状とする工夫が従来から種々なされており、例えば特許文献１では、下部フレームに回転自在に装着された一対の油圧シリンダによりシェルを開閉操作させるとともに、下部フレームとシェルとをリンク手段により連結することにより、開閉動作時におけるシェルの先端軌跡を略一直線状としている。特許文献２では、下部フレームを上下動させる油圧シリンダの伸縮と、バケットの上下変位により、シェルの先端軌跡を一直線状としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３０５６０２０号公報（請求項１、段落番号００２３、図１）
【特許文献２】特開２００８−７５４４１号公報（請求項１、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載のグラブバケットでは、比較的に高価な油圧シリンダをシェルの開閉用のアクチュエータとしているため、グラブバケットの製造コストが増加することが避けられない。また、下部フレームとシェルとの間の連結機構として、複雑なリンク機構を採用しているため、この点でもグラブバケットの製造コストが増加することが避けられない。特許文献２に記載のグラブバケットにおいても同様であり、油圧シリンダをシェルの開閉用のアクチュエータとして採用したぶんだけ、グラブバケットの製造コストが増加することが避けられない。加えて、油圧シリンダの伸縮変位とバケットの上下変位の両者を厳密に制御することが必要であり、制御が極めて複雑である点にも不利がある。
【０００６】
本発明は、以上のような従来のグラブバケットの抱える問題を解決するためになされたものであり、より簡単な構成で以ってシェルの先端軌跡を略一直線的にすることが可能な浚渫用グラブバケット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】
本発明に係る浚渫用グラブバケット１は、吊支ワイヤ２で吊支される上フレーム３と、滑車機構５を介して上フレーム３に吊支される下フレーム６と、前後方向に伸びるシェル軸７を介して下フレーム６に開閉自在に軸支される左右一対のシェル８・８と、上フレーム３とシェル８・８とを連結する連結機構９とを含む。滑車機構５は、上フレーム３に設けられた上シーブ１４と、下フレーム６に設けられた下シーブ２０と、上下シーブ１４・２０に掛け回される開閉ワイヤ４とを含み、該開閉ワイヤ４により下フレーム６を昇降操作することによってシェル８・８を開閉操作することができる。
連結機構９は、上フレーム３の上部と左右のシェル８・８とを連結する左右一対の屈折リンク３０と、上フレーム３の下部と左右のシェル８・８とを連結する連結アーム３１とからなる。連結アーム３１の上端は、上下に長い長穴で形成した軸受穴４０と、該軸受穴４０に係合するピン４１とを介して上フレーム３に連結されており、連結アーム３１の下端は各シェル８・８に転回軸４２を介して連結されている。ピン４１は、軸受穴４０の下端内縁に受け止められる下端位置と、軸受穴４０の下端内縁および上端内縁と非接触となる中途位置と、軸受穴４０の上端内縁に受け止められる上端位置との間で変位できるように、上フレーム３で支持されている。左右のシェル８・８は、その対向面が下方に指向する全開姿勢と、対向面どうしが接触する全閉姿勢との間でシェル軸７まわりに揺動可能に構成されている。そして、シェル８・８が全開姿勢および全閉姿勢にあるとき、ピン４１は軸受穴４０内で下端位置に位置し、シェル８・８が全開姿勢と全閉姿勢との間にあるとき、ピン４１が軸受穴４０内で中途位置或いは上端位置に位置するように構成されていることを特徴とする。
【０００８】
屈折リンク３０は、上フレーム３に上転回軸３２を介して固定した第１アーム３３と、シェル８に下転回軸３４を介して固定した第２アーム３５と、両アーム３３・３５の遊端どうしを屈折自在に連結する屈折ピン３６とで構成されており、屈折リンク３０の下転回軸３４が、連結アーム３１の転回軸４２を兼ねている形態を採ることができる。
【０００９】
上フレーム３の前後面に、下フレーム６の昇降移動を許すガイド溝１６が設けられるとともに、該ガイド溝１６の左右外縁に沿って、昇降移動時における下フレーム６の左右方向の遊動を規制するための規制体１７が設けられている形態を採ることができる。
【００１０】
前後縁および左右縁に沿う上フレーム３の上面四箇所に、吊支ワイヤ２が接続される吊環を支持するための吊持ブラケット１０が設けられている形態を採ることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明者等は、従来のグラブバケット１００における、全開姿勢から全閉姿勢に至るシェルの先端軌跡（図７参照）を検討した結果、該先端軌跡は、以下の三つの段階に大別できるとの知見を得た。すなわち、シェル１０１・１０１の先端軌跡は、閉操作開始直後（開操作序盤）から閉操作中盤において、下フレーム１０２のシェル軸１０３の上昇よりもシェル１０１の先端軌跡の下降具合の方が大きく、従って、シェル１０１の先端軌跡が下がる第１段階（図８（ａ）〜（ｃ）参照）と、該第１段階からさらにシェル１０１を閉状態に近づけたとき（閉操作中盤から終盤）、閉操作に伴うシェル１０１の先端軌跡の下降度合いとシェル軸１０３の上昇度合いとが略一致して、シェル１０１の先端軌跡が略一直線状となる第２段階（図８（ｃ）〜（ｄ））と、閉操作終盤においてシェル１０１が略全閉姿勢になったときに、閉操作に伴うシェル１０１の先端軌跡の下降度合いよりもシェル軸１０３の上昇度合いの方が大きくなり、シェル１０１の先端軌跡が上昇する第３段階（図８（ｄ）〜（ｆ））に大別できるとの知見を得た。
そのうえで、特に、先の第１段階と第３段階におけるシェル１０１の先端軌跡を制御することができれば、全開姿勢から全閉姿勢に至るシェル１０１の先端軌跡を略一直線状とすることができるとの知見を得て本発明を完成するに至った。
【００１２】
具体的には、本発明においては、滑車機構５を使って上フレーム３に対する下フレーム６の昇降操作を行う浚渫用グラブバケット１において、上フレーム３とシェル８・８とを連結する連結機構９を、上フレーム３の上部とシェル８・８とを連結する屈折リンク３０と、上フレーム３の下部とシェル８・８とを連結する連結アーム３１とで構成した。そして、連結アーム３１の上端を上フレーム３に形成された上下に長い長穴で形成した軸受穴４０と、該軸受穴４０に係合するピン４１とを介して上フレーム３に連結して、該軸受穴４０内でピン４１が上下方向に移動できるように構成した。
【００１３】
以上のような構成からなる本発明に係るグラブバケットにおいては、図６（ａ）に示すように、下フレーム６が下方に位置し、シェル８・８が全開姿勢にある状態においては、シェル８・８の荷重を受けて、連結アーム３１のピン４１は軸受穴４０の下端内縁に受け止められる下端位置にある。この状態から、滑車機構５により開閉ワイヤ４を巻き上げて下フレーム６を上昇させると（閉操作を開始すると）、シェル軸７が上昇し、図６（ｂ）、（ｃ）に示すように、シェル８・８は閉じていく。また、かかるシェル８・８の閉じ操作に伴って、連結アーム３１の下端の転回軸４２がグラブバケットの左右方向の中心に近付くとともに、連結アーム３１の角度姿勢が立直姿勢に近付いて行く。このため、転回軸４２を起点とする連結アーム３１の突っ張り作用により、軸受穴４０内でピン４１は上昇移動されて、軸受穴４０の下端内縁および上端内縁と非接触となる中途位置に移動する。
【００１４】
上述のように、従来のグラブバケットにおいては、閉操作序盤から閉操作中盤の第１段階ではシェル１０１・１０１の先端の下降度合が大きく円弧状の軌跡を描く。これに対して、本発明に係るグラブバケットにおいては、連結アーム３１のピン４１を上下に長い長穴状の軸受穴４０内で移動可能に構成したので、下フレーム６の上昇に伴ってシェル軸７のみならず、ピン４１も上昇移動させることができる。以上より、閉操作序盤から中盤におけるシェル８・８の先端の大きな下降度合いを、これらシェル軸７の上昇とピン４１の上昇により吸収することができるので、シェル８・８の先端軌跡を略一直線状とすることができる。
【００１５】
図６（ｃ）に示す状態から、さらに下フレーム６を上昇させると、ピン４１は、軸受穴４０の上端内縁と接触する上端位置に変位する（図６（ｄ）（ｅ）参照）。換言すれば、ピン４１の軸受穴４０内の上方限界が規制され、下フレーム６の上昇に伴って、シェル軸７のみが上昇する。かかる閉操作中盤から閉操作終了直前におけるシェル８・８の先端の下降具合は、シェル軸７の上昇により吸収されるため、シェル８・８の先端軌跡は略一直線状となる。
【００１６】
閉操作終了直前となると、連結アーム３１の角度姿勢が立直姿勢に近付くため、転回軸４２を起点とする突っ張り作用が解けて、ピン４１は軸受穴４０内で上端位置から下端位置に下降移動する（図６（ｆ）参照）。かかるピン４１の下降移動により、シェル軸７の上昇に伴うシェル８・８の先端の上昇を吸収することができるため、シェル８・８の先端軌跡を略一直線状とすることができる。すなわち、従来のグラブバケットにおいては不可避であった、閉操作終盤の第３段階におけるシェル８・８の先端の上昇を、本発明においては、ピン４１が下降移動することで吸収して、シェル８・８の先端軌跡を略一直線状とすることができる。
【００１７】
以上のように、本発明においては、上フレーム３に上下に長い長穴状の軸受穴４０を形成し、該軸受穴４０内で、上フレーム３の下端とシェル８・８とを連結する連結アーム３１のピン４１を上下方向に移動可能に構成したので、従来においては、シェル８・８の先端軌跡を一直線状とすることが困難であった、閉操作序盤から中盤（第１段階）、および閉操作終盤（第３段階）におけるシェル８・８の先端軌跡を略一直線状にすることができる。これらにより、シェル８・８の全開姿勢から全閉姿勢に至るまでの閉操作全体における、下フレーム６の昇降移動に伴うシェル軸７の位置と、軸受穴４０内におけるピン４１の位置とで規定される、シェル８・８の先端軌跡を略一直線状にすることができるので、従来の浚渫用グラブバケットでは不可避であった、シェル８・８の先端軌跡が円弧状となることに起因して、海底に凹溝が形成される不具合を確実に解消することができる。これにて、海底を平坦に浚渫することができるので、海底を平坦にならす作業が不要となり、浚渫作業をより作業効率良く行なうことができる。
【００１８】
また、本発明に係るグラブバケット１においては、下フレーム６を降下させてシェル８・８を開閉操作するための滑車機構５からのトルクを、ピン４１が軸受穴４０内で遊動することで逃がすことができ、該トルクがシェル８・８に直接的に加わることが無い。このため、本発明によれば、シェル８・８の先端が海底面を大きく掘り下げることは無く、換言すれば、海底面に凹溝状の浚渫掘削跡ができることも無く、海底面をなぞるように浚渫を行って所定厚みの土砂やヘドロをすくい取ることができ、所謂「薄層浚渫」を確実に行うことができる点でも優れている。
【００１９】
なお、本発明においては、上フレーム３の上端とシェル８・８とを屈折リンク３０により連結したため、該屈折リンク３０により、シェル８・８のシェル軸７まわりの揺動回転が阻害される不具合は生じない。
【００２０】
また、特許文献１、２に示すように、シェルの開閉要素（アクチュエータ）を油圧シリンダとするグラブバケットでは、下フレームの位置を正確に制御して、シェルの先端軌跡を正確に制御することが可能であるが、これら特許文献１，２の形態では、油圧シリンダを採用した分だけコストが高く付き、グラブバケットの全体コストの上昇を招来する不利がある。これに対して、本発明によれば、シェル８・８の開閉要素として、油圧シリンダよりも低廉な滑車機構５を採用したので、グラブバケット１の製造コストの上昇を抑えることができる。加えて、従来のグラブバケットには無い、上フレーム３の下部とシェル８・８とを連結する連結アーム３１を採用するとともに、連結アーム３１と上フレーム３との連結機構として、上フレーム３に長穴状の軸受穴４０を採用し、これらによりシェル８・８の先端軌跡を略一直線状に制御する簡単な構成であるから、製造コストを抑えながら、シェル８・８の先端軌跡の制御機能を備えるグラブバケット１を得ることができる点でも優れている。
【００２１】
屈折リンク３０の下転回軸３４が、連結アーム３１の転回軸４２を兼ねていると、連結アーム３１の転回軸４２を下転回軸３４とは別に設ける形態に比べて、部品点数の削減を図って、より安価にグラブバケット１を得ることができる。
【００２２】
本発明に係るグラブバケット１においては、上フレーム３の上部とシェル８・８とを屈折リンク３０で連結したため、該屈折リンク３０を介して上フレーム３にシェル８・８の荷重は殆ど受け止められず、シェル８・８の荷重の多くは、下フレーム６および連結アーム３１を介して上フレーム３に受け止められる。つまり、本発明においては、下フレーム６にも多くの荷重が掛かる。また、本発明においては、連結アーム３１のピン４１を軸受穴４０内で移動可能に構成したため、上フレーム３に対して下フレーム６が左右方向に位置ずれすると、ピン４１の軸受穴４０内でのスムーズな移動が阻害されるおそれがある。そこで、本発明のように、上フレーム３の前後面に下フレーム６の昇降移動を許すガイド溝１６を設けるとともに、該ガイド溝１６の左右外縁に沿って、昇降移動時における下フレーム６の左右方向の遊動を規制するための規制体１７を設けていると、多くの荷重を受ける下フレーム６を、規制体１７に沿って位置ずれすることなく昇降操作させることができるので、軸受穴４０内においてピン４１をスムーズに移動させることができる。これにて、ピン４１が軸受穴４０内で不用意に停止することを防ぐことができるので、動作不良の発生を抑えて、信頼性に優れたグラブバケット１を得ることができる。
【００２３】
前後縁および左右縁に沿う上フレーム３の上面四箇所に、吊支ワイヤ２が接続される吊環を支持するための吊持ブラケット１０ａ〜１０ｄが設けられていると、これら四つの吊持ブラケット１０ａ〜１０ｄから選択される、前後一対、或いは左右一対の二つの吊支ブラケット１０の吊環に吊支ワイヤ２を接続することで、クレーンに対するグラブバケット１の吊姿勢を９０度ずつ姿勢変位させることができる。従って、クレーンの姿勢を変位させることなく、グラブバケット１の吊姿勢を変更して、浚渫作業を進めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る浚渫用グラブバケットの正面図である。
【図２】本発明に係る浚渫用グラブバケットの要部の側面図である。
【図３】本発明に係る浚渫用グラブバケットの側面図である。
【図４】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】本発明に係る浚渫用グラブバケットの動作を説明するための概略正面図である。
【図６】（ａ）〜（ｆ）は、本発明に係る浚渫用グラブバケットの動作を説明するための概略正面図である。
【図７】従来の浚渫用グラブバケットの動作を説明するための概略正面図である。
【図８】（ａ）〜（ｆ）は、従来の浚渫用グラブバケットの動作を説明するための概略正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
図１乃至図６に、本発明に係る浚渫用グラブバケットの実施形態を示す。図１および図３に示すように、グラブバケット１は、図示しない起重機船のクレーンから垂下される２本の吊支ワイヤ２で吊持される。グラブバケット１は、２本の吊支ワイヤ２が接続される上フレーム３と、上フレーム３で開閉ワイヤ４を含む滑車機構５を介して吊持される下フレーム６と、下フレーム６に設けたシェル軸７で開閉自在に支持される左右一対のシェル８・８と、上フレーム３と左右のシェル８・８とを連結する連結機構９などで構成される。吊支ワイヤ２および開閉ワイヤ４は、それぞれクレーンを介してウインチに接続されており、ウインチを巻き上げ、或いは巻き下げ操作することにより、グラブバケット１の昇降操作、およびシェル８・８の開閉操作を行うことができる。なお、本発明における前後、左右、上下とは、図中に示す交差矢印と、各矢印の近傍に表記した前後、左右、上下の表示に従う。
【００２６】
図１および図３に示すように、上フレーム３の上面四箇所には、吊支ワイヤ２・２が接続される吊環を支持するための吊持ブラケット１０ａ〜１０ｄが設けられている。これら４つの吊持ブラケット１０ａ〜１０ｄのうちの前後一対の吊持ブラケット１０ａ・１０ｂは、上フレーム３の上面の前後縁に沿って設けられており、左右一対の吊持ブラケット１０ｃ・１０ｄは、上フレーム３の上面の左右縁に沿って設けられている。図１および図３には、左右一対の吊持ブラケット１０ｃ・１０ｄに吊環を固定するとともに、これら各吊環に吊支ワイヤ２を接続した形態を示す。このように、上フレーム３の上面の前後および左右に、計四つの吊持ブラケット１０ａ〜１０ｄが設けられていると、これら四つの吊持ブラケット１０ａ〜１０ｄから選択される、前後一対、或いは左右一対の二つの吊支ブラケット１０の吊環に吊支ワイヤ２を接続することで、クレーンに対するグラブバケット１の吊姿勢を簡単且つ確実に９０度ずつ姿勢変位させることができる。従って、クレーンの姿勢を変位させることなく、グラブバケット１の吊姿勢を変更して、浚渫作業を進めることができる。
【００２７】
図１および図４に示すように、上フレーム３は、前後一対の前後フレーム１１・１２と、前後方向に伸びて前後フレーム１１・１２を接続する不図示のスペーサと、前後フレーム１１・１２の上端を接続する天板フレーム１３とからなり、平面視で中央部に開口を有する四角枠状に形成されている。天板フレーム１３の上面には、先の吊持ブラケット１０が固定され、天板フレーム１３の下面には、上シーブ１４が固定されている。天板フレーム１３には、開閉ワイヤ４の挿通を許す開口が形成されている。前後フレーム１１・１２のそれぞれは、二枚の板体１５・１５を不図示のスペーサを介して接続してなる二重板構造に形成されている。また、前後フレーム１１・１２のそれぞれには、下フレーム６の軸受ブラケット２２の前後外方向への突出を許して、下フレーム６の昇降移動を許すガイド溝１６が設けられている。また、前後フレーム１１・１２の外面には、昇降移動時における下フレーム６の左右方向の遊動を規制するための規制体１７が設けられている。規制体１７は上下方向に伸びるバーであり、ガイド溝１６の左右それぞれの外縁に沿って前後フレーム１１・１２の外面に装着固定されている。
【００２８】
上フレーム３の上端には、後述の屈折リンク３０が接続されており、上フレーム３の下端には連結アーム３１が接続されている。これら屈折リンク３０および連結アーム３１からなる連結機構９の詳細については後述する。
【００２９】
図１乃至図４に示すように、下フレーム６は、下シーブ２０が装着されるベースフレーム２１と、ベースフレーム２１から前後方向に伸びる、前後一対の軸受ブラケット２２・２２とからなる。ベースフレーム２１の上面には下シーブ２０が固定されており、かかる下シーブ２０と、上フレーム３に設けられた上シーブ１４と、上下シーブ１４・２０に掛け回された開閉ワイヤ４とにより、滑車機構５が構成される。そして、かかる開閉ワイヤ４を介して下フレーム６を昇降操作することにより、シェル８・８を開閉操作することができる。
【００３０】
図２および図４に示すように、軸受ブラケット２２・２２は、上フレーム３の前後フレーム１１・１２に設けられたガイド溝１６・１６を介して、前後外方向に突出している。軸受ブラケット２２のそれぞれには、前後方向に伸びるシェル軸７が装着されており、これらシェル軸７まわりに左右一対のシェル８・８が開閉自在に装着されている。
【００３１】
各シェル８は、シェル本体２４と、シェル本体２４を下フレーム６に連結するための前後一対のシェルアーム２５・２５と、連結機構９を構成する屈折リンク３０および連結アーム３１の下端を、転回軸３４・４２を介して連結するための四本のアームブラケット２６ａ〜２６ｄとを備える。四つのアームブラケット２６ａ〜２６ｄのうちの前後両端のアームブラケット２６ａ・２６ｄは、シェル本体２４の前後縁に設けられている。
【００３２】
先に述べたように、上フレーム３の上部とシェル８との間は屈折リンク３０により接続されており、上フレーム３の下部とシェル８との間は連結アーム３１により接続されている。詳しくは、図３に示すように、上フレーム３の上部と左右それぞれのシェル８との間は、一本の屈折リンク３０により接続されており、図２に示すように、上フレーム３の下部と左右それぞれのシェル８との間は、前後一対の連結アーム３１・３１により接続されている。
【００３３】
図１および図３に示すように、各屈折リンク３０は、上フレーム３に前後一対の上転回軸３２・３２を介して固定した第１アーム３３と、シェル８に下転回軸３４を介して固定した第２アーム３５と、両アーム３３・３５の遊端どうしを屈折自在に連結する前後一対の屈折ピン３６・３６とで構成されている。各上転回軸３２は、上フレーム３の前後それぞれのフレーム１１・１２を構成する二枚の板体１５・１５の間に装着されている。図３に示すように、各第１アーム３３は、上転回軸３２・３２まわりに揺動自在に構成されて上下方向に伸びる前後一対の縦ロッド３３ａ・３３ａと、これら縦ロッド３３ａ・３３ａを繋ぐように水平方向に伸びる上下二本の横ロッド３３ｂ・３３ｃとで構成される。縦ロッド３３ａ・３３ａの下端に設けられた屈折ピン３６・３６まわりに揺動自在に構成される第２アーム３５は、水平方向に伸びる中空台形状のベース３５ａと、ベース３５ａの前後四箇所から下方に伸びて、下転回軸３４（３４ａ〜３４ｄ）を介してシェル８のアームブラケット２６（２６ａ〜２６ｄ）に連結される四本の連結ロッド３７（３７ａ〜３７ｄ）とで構成される。
【００３４】
上フレーム３の下部と左右の各シェル８とを連結する二本の連結アーム３１の上端は、上フレーム３に設けられた上下方向に長い長穴で形成した軸受穴４０と、該軸受穴４０に係合するピン４１とを介して上フレーム３に連結されており、該軸受穴４０内でピン４１が上下方向に移動できるように構成されている。また、連結アーム３１の下端は、シェル８に転回軸４２を介して連結されている。図２に示すように、軸受穴４０は、上フレーム３の前後フレーム１１・１２を構成する二枚の板体１５のそれぞれに開設されている。ここでは、屈曲リンク３０の前後中央部に位置する二つの下転回軸３４ｂ・３４ｃが連結アーム３１の転回軸４２を兼ねている。
【００３５】
以上のような構成からなる浚渫用グラブバケット１においては、浚渫作業位置の真上にグラブバケット１を移動させて、開閉ワイヤ４を巻き下げて、シェル８・８を全開姿勢とする（図６（ａ）参照）。さらに吊支ワイヤ２を巻き下げて、海中の浚渫作業位置までグラブバケット１を降下させる。次に、グラブバケット１を浚渫作業位置に停止させた状態で、開閉ワイヤ４を巻き上げることにより、シェル８・８を海底の堆積物をつかみ取りながら閉じ操作する。シェル８・８が堆積物をつかみ取ったのち、開閉ワイヤ４が緩むことがないように、吊支ワイヤ２および開閉ワイヤ４を同時に巻き上げてグラブバケット１を海上へと引き上げる。引き上げたグラブバケット１を運搬船上に移動し、開閉ワイヤ４を巻き下げてシェル８・８を開き操作し、つかみ取った堆積物を積載する。順次、浚渫位置を変更しながら、上記作業を繰り返すことによって浚渫作業を行なう。
【００３６】
そのうえで、本実施形態に係る浚渫用グラブバケット１においては、全開姿勢から全閉姿勢に至るまでのシェル８・８の先端で規定される軌跡（先端軌跡）が、略一直線状となっている点が着目される。かかるシェル８・８の開閉動作について、図５および図６を参照して説明する。図６（ａ）に示すように、下フレーム６が下方に位置し、シェル８・８が全開姿勢にある状態においては、シェル８・８の荷重を受けて、連結アーム３１のピン４１は軸受穴４０の下端内縁に受け止められる下端位置にある。この状態から、滑車機構５により開閉ワイヤ４を巻き上げて下フレーム６を上昇させると（閉操作を開始すると）、シェル軸７が上昇し、図６（ｂ）、（ｃ）に示すように、シェル８・８は閉じていく。また、かかるシェル８・８の閉じ操作に伴って、連結アーム３１の下端の転回軸４２がグラブバケット１の左右方向の中心に近付くとともに、連結アーム３１の角度姿勢が立直姿勢に近付いて行く。このため、転回軸４２を起点とする連結アーム３１の突っ張り作用により、軸受穴４０内でピン４１は上昇移動される。このように、連結アーム３１のピン４１を上下に長い長穴状の軸受穴４０内で移動可能に構成してあると、下フレーム６の上昇に伴ってシェル軸７のみならず、ピン４１をも上昇移動させることができるので、閉操作序盤から中盤におけるシェル８・８の先端の大きな下降度合いを、これらシェル軸７の上昇とピン４１の上昇により吸収することができ、従ってシェル８・８の先端軌跡を略一直線状とすることができる。
【００３７】
図６（ｃ）に示す状態から、さらに下フレーム６を上昇させると、ピン４１は、軸受穴４０の上端内縁と接触する上端位置に変位する（図６（ｄ）参照）。換言すれば、ピン４１の軸受穴４０内の上方限界が規制され、下フレーム６の上昇に伴って、シェル軸７のみが上昇する。かかる閉操作中盤から閉操作終了直前におけるシェル８・８の先端の下降具合はシェル軸７の上昇により吸収されるため、シェル８・８の先端軌跡は略一直線状となる。
【００３８】
閉操作終了直前となると、連結アーム３１の角度姿勢が立直姿勢に近付くため、転回軸４２を起点とする突っ張り作用が解けて、ピン４１は軸受穴４０内で上端位置から下端位置に下降移動する（図６（ｆ）参照）。かかるピン４１の下降移動により、シェル軸７の上昇に伴うシェル８・８の先端の上昇を吸収することができるため、シェル８・８の先端軌跡を略一直線状とすることができる。すなわち、閉操作終盤におけるシェル８・８の先端の上昇を、ピン４１が下降移動することで吸収して、シェル８・８の先端軌跡を略一直線状とすることができる。
【００３９】
以上のように、本実施形態に係る浚渫用グラブバケットにおいては、上フレーム３に上下に長い長穴状の軸受穴４０を形成し、該軸受穴４０内で、上フレーム３の下端とシェル８・８とを連結する連結アーム３１のピン４１を上下方向に移動可能に構成したので、従来においては、シェル８・８の先端軌跡を一直線状とすることが困難であった、閉操作序盤から中盤（第１段階）、および閉操作終盤（第３段階）におけるシェル８・８の先端軌跡を略一直線状にすることができる（図５、６参照）。これらにより、シェル８・８の全開姿勢から全閉姿勢に至るまでの閉操作全体における、下フレーム６の昇降移動に伴うシェル軸７の位置と、軸受穴４０内におけるピン４１の位置とで規定される、シェル８・８の先端軌跡を略一直線状にすることができるので、従来の浚渫用グラブバケットでは不可避であった、シェル８・８の先端軌跡が円弧状となることに起因して、海底に凹溝が形成される不具合を確実に解消することができる。これにて、海底を平坦に浚渫することができるので、海底を平坦にならす作業が不要となり、浚渫作業をより作業効率良く行なうことができる。
【００４０】
また、本実施形態に係る浚渫用グラブバケット１においては、下フレーム６を降下させてシェル８・８を開閉操作するための滑車機構５からのトルクを、ピン４１が軸受穴４０内で遊動することで逃がすことができ、該トルクがシェル８・８に直接的に加わることが無い。このため、本実施形態によれば、シェル８・８の先端が海底面を大きく掘り下げることは無く、換言すれば、海底面に凹溝状の浚渫掘削跡ができることも無く、海底面をなぞるように浚渫を行って所定厚みの土砂やヘドロをすくい取ることができ、所謂「薄層浚渫」を確実に行うことができる点でも優れている。
【００４１】
また、本実施形態に係る発明によれば、シェル８・８の開閉要素として、油圧シリンダよりも低廉な滑車機構５を採用したので、グラブバケット１の製造コストの上昇を抑えることができる。加えて、上フレーム３の下部とシェル８・８とを連結する連結アーム３１を採用するとともに、連結アーム３１と上フレーム３との連結機構として、上フレーム３に長穴状の軸受穴４０を採用し、これらによりシェル８・８の先端軌跡を略一直線状に制御する簡単な構成であるから、製造コストを抑えながら、シェル８・８の先端軌跡の制御機能を備えるグラブバケット１を得ることができる点でも優れている。
【００４２】
屈折リンク３０の下転回軸３４が、連結アーム３１の転回軸４２を兼ねていると、連結アーム３１の転回軸４２を下転回軸３４とは別に設ける形態に比べて、部品点数の削減を図って、より安価にグラブバケット１を得ることができる。
【００４３】
上フレーム３の前後面に、下フレーム６の昇降移動を許すガイド溝１６を設けるとともに、該ガイド溝１６の左右外縁に沿って、昇降移動時における下フレーム６の左右方向の遊動を規制するための規制体１７を設けていると、多くの荷重を受ける下フレーム６を、規制体１７に沿って位置ずれすることなく昇降操作させることができるので、軸受穴４０内においてピン４１をスムーズに移動させることができる。これにて、ピン４１が軸受穴４０内で不用意に停止することを防ぐことができるので、動作不良の発生を抑えて、信頼性に優れたグラブバケット１を得ることができる。
【００４４】
上フレーム３、下フレーム６等の構成は、上記実施形態に示したものに限られない。屈折リンク３０を構成する第１、第２アーム等の構成は、上記実施形態に示したものに限られない。
【符号の説明】
【００４５】
１ グラブバケット
２ 吊支ワイヤ
３ 上フレーム
４ 開閉ワイヤ
５ 滑車機構
６ 下フレーム
７ シェル軸
８ シェル
９ 連結機構
１０ 吊持ブラケット
１４ 上シーブ
１６ ガイド溝
１７ 規制体
２０ 下シーブ
３０ 屈折リンク
３１ 連結アーム
３２ 上転回軸
３３ 第１アーム
３４ 下転回軸
３５ 第２アーム
３６ 屈折ピン
４０ 軸受穴
４１ ピン
４２ 転回軸
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吊支ワイヤ（２）で吊支される上フレーム（３）と、滑車機構（５）を介して上フレーム（３）に吊支される下フレーム（６）と、前後方向に伸びるシェル軸（７）を介して下フレーム（６）に開閉自在に軸支される左右一対のシェル（８・８）と、上フレーム（３）とシェル（８・８）とを連結する連結機構（９）とを含み、
前記滑車機構（５）が、上フレーム（３）に設けられた上シーブ（１４）と、下フレーム（６）に設けられた下シーブ（２０）と、上下シーブ（１４・２０）に掛け回される開閉ワイヤ（４）とを含み、該開閉ワイヤ（４）により下フレーム（６）を昇降操作することによってシェル（８・８）を開閉操作する浚渫用グラブバケットにおいて、
連結機構（９）は、上フレーム（３）の上部と左右のシェル（８・８）とを連結する左右一対の屈折リンク（３０）と、上フレーム（３）の下部と左右のシェル（８・８）とを連結する連結アーム（３１）とからなり、
連結アーム（３１）の上端は、上下に長い長穴で形成した軸受穴（４０）と、該軸受穴（４０）に係合するピン（４１）とを介して上フレーム（３）に連結されており、連結アーム（３１）の下端は各シェル（８・８）に転回軸（４２）を介して連結されており、
ピン（４１）は、軸受穴（４０）の下端内縁に受け止められる下端位置と、軸受穴（４０）の下端内縁および上端内縁と非接触となる中途位置と、軸受穴（４０）の上端内縁に受け止められる上端位置との間で変位できるように、上フレーム（３）で支持されており、
左右のシェル（８・８）は、その対向面が下方に指向する全開姿勢と、対向面どうしが接触する全閉姿勢との間でシェル軸（７）まわりに揺動可能に構成されており、
シェル（８・８）が全開姿勢および全閉姿勢にあるとき、ピン（４１）は軸受穴（４０）内で下端位置に位置し、シェル（８・８）が全開姿勢と全閉姿勢との間にあるとき、ピン（４１）が軸受穴（４０）内で中途位置或いは上端位置に位置するように構成されていることを特徴とする浚渫用グラブバケット。
【請求項２】
屈折リンク（３０）は、上フレーム（３）に上転回軸（３２）を介して固定した第１アーム（３３）と、シェル（８）に下転回軸（３４）を介して固定した第２アーム（３５）と、両アーム（３３・３５）の遊端どうしを屈折自在に連結する屈折ピン（３６）とで構成されており、
屈折リンク（３０）の下転回軸（３４）が、連結アーム（３１）の転回軸（４２）を兼ねている、請求項１記載の浚渫用グラブバケット。
【請求項３】
上フレーム（３）の前後面に、下フレーム（６）の昇降移動を許すガイド溝（１６）が設けられるとともに、該ガイド溝（１６）の左右外縁に沿って、昇降移動時における下フレーム（６）の左右方向の遊動を規制するための規制体（１７）が設けられている、請求項１又は２記載の浚渫用グラブバケット。
【請求項４】
前後縁および左右縁に沿う上フレーム（３）の上面四箇所に、吊支ワイヤ（２）が接続される吊環を支持するための吊持ブラケット（１０）が設けられている、請求項１乃至３のいずれかに記載の浚渫用グラブバケット。
【請求項１】
吊支ワイヤ（２）で吊支される上フレーム（３）と、滑車機構（５）を介して上フレーム（３）に吊支される下フレーム（６）と、前後方向に伸びるシェル軸（７）を介して下フレーム（６）に開閉自在に軸支される左右一対のシェル（８・８）と、上フレーム（３）とシェル（８・８）とを連結する連結機構（９）とを含み、
前記滑車機構（５）が、上フレーム（３）に設けられた上シーブ（１４）と、下フレーム（６）に設けられた下シーブ（２０）と、上下シーブ（１４・２０）に掛け回される開閉ワイヤ（４）とを含み、該開閉ワイヤ（４）により下フレーム（６）を昇降操作することによってシェル（８・８）を開閉操作する浚渫用グラブバケットにおいて、
連結機構（９）は、上フレーム（３）の上部と左右のシェル（８・８）とを連結する左右一対の屈折リンク（３０）と、上フレーム（３）の下部と左右のシェル（８・８）とを連結する連結アーム（３１）とからなり、
連結アーム（３１）の上端は、上下に長い長穴で形成した軸受穴（４０）と、該軸受穴（４０）に係合するピン（４１）とを介して上フレーム（３）に連結されており、連結アーム（３１）の下端は各シェル（８・８）に転回軸（４２）を介して連結されており、
ピン（４１）は、軸受穴（４０）の下端内縁に受け止められる下端位置と、軸受穴（４０）の下端内縁および上端内縁と非接触となる中途位置と、軸受穴（４０）の上端内縁に受け止められる上端位置との間で変位できるように、上フレーム（３）で支持されており、
左右のシェル（８・８）は、その対向面が下方に指向する全開姿勢と、対向面どうしが接触する全閉姿勢との間でシェル軸（７）まわりに揺動可能に構成されており、
シェル（８・８）が全開姿勢および全閉姿勢にあるとき、ピン（４１）は軸受穴（４０）内で下端位置に位置し、シェル（８・８）が全開姿勢と全閉姿勢との間にあるとき、ピン（４１）が軸受穴（４０）内で中途位置或いは上端位置に位置するように構成されていることを特徴とする浚渫用グラブバケット。
【請求項２】
屈折リンク（３０）は、上フレーム（３）に上転回軸（３２）を介して固定した第１アーム（３３）と、シェル（８）に下転回軸（３４）を介して固定した第２アーム（３５）と、両アーム（３３・３５）の遊端どうしを屈折自在に連結する屈折ピン（３６）とで構成されており、
屈折リンク（３０）の下転回軸（３４）が、連結アーム（３１）の転回軸（４２）を兼ねている、請求項１記載の浚渫用グラブバケット。
【請求項３】
上フレーム（３）の前後面に、下フレーム（６）の昇降移動を許すガイド溝（１６）が設けられるとともに、該ガイド溝（１６）の左右外縁に沿って、昇降移動時における下フレーム（６）の左右方向の遊動を規制するための規制体（１７）が設けられている、請求項１又は２記載の浚渫用グラブバケット。
【請求項４】
前後縁および左右縁に沿う上フレーム（３）の上面四箇所に、吊支ワイヤ（２）が接続される吊環を支持するための吊持ブラケット（１０）が設けられている、請求項１乃至３のいずれかに記載の浚渫用グラブバケット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−２４６７１０（Ｐ２０１２−２４６７１０Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２０７０６（Ｐ２０１１−１２０７０６）
【出願日】平成２３年５月３０日（２０１１．５．３０）
【特許番号】特許第４９５８３２１号（Ｐ４９５８３２１）
【特許公報発行日】平成２４年６月２０日（２０１２．６．２０）
【出願人】（３９５０２３８７５）ミノツ鉄工株式会社 (6)
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月３０日（２０１１．５．３０）
【特許番号】特許第４９５８３２１号（Ｐ４９５８３２１）
【特許公報発行日】平成２４年６月２０日（２０１２．６．２０）
【出願人】（３９５０２３８７５）ミノツ鉄工株式会社 (6)
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