JP2021147852A - 研掃装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トンネル研掃装置の設置上の安定性を向上させる。
【解決手段】研削材噴射型のトンネル研掃装置１０の研掃装置本体を搭載する架台１８に、トンネルの内壁面ＷＳに接近する方向およびトンネルの内壁面ＷＳから離間する方向にスライド（水平移動）するスライドフレーム１８Ｃを設けた。トンネル研掃装置１０の研掃装置本体の研掃ヘッド１７をトンネルの内壁面ＷＳに近づける場合には、トンネル研掃装置１０の架台１８のスライドフレーム１８Ｃ自体をトンネルの内壁面ＷＳに向かって近づけるようにスライドさせる。これにより、トンネル研掃装置１０を搭載した高所作業車Ｖの荷台の面内の重量の偏りを緩和することができるので、トンネル研掃装置１０の設置上の安定性を向上させることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、研掃装置に関し、例えば、トンネルの補修工事に適用して有効な研掃装置に関するものである。

高速道路や一般道に構築されているトンネルにおいては、供用開始から所定期間経過したならば、トンネル補修工事が実行される。トンネル補修工事においては、劣化したトンネル表面を削り取って目荒しや塗膜除去を行う下地処理を施した後、下地処理後のトンネル表面にコンクリート改質剤を塗布する表面処理を行う。

ここで、トンネル補修工事における下地処理作業においては、作業箇所に高所作業台を設置し、当該作業台に作業員が乗って人力で行っていた。しかしながら、人力での作業は、重量のある工具を用いて上向き姿勢で行わなければならないために作業効率が低く、時間がかかるのみならず費用も嵩むことになる。

そこで、例えば、特許文献１（特開２０１７−０４０１０３号公報）に記載のように、人力によらず、自動的にトンネル天井面の研掃を行うトンネル天井面研掃装置が提案されている。

特開２０１７−０４０１０３号公報

トンネル補修工事における下地処理においては、トンネル研掃装置が搭載されたトラック等をトンネルの内壁面の近傍にその内壁面に沿って横付けし、トンネル研掃装置の研掃ヘッドをトンネルの内壁面に接近させ押し当ててから、研掃ヘッドを内壁面に沿って水平に移動させることでトンネルの壁面を研掃している。

ところで、本発明者が検討したトンネル研掃装置においては、トンネルの内壁面の研掃処理に際して、トンネル研掃装置の研掃ヘッドをトンネルの内壁面に押し当てるために、トンネル研掃装置の架台に設けられた水平移動台を水平移動することで研掃ヘッドをトンネルの内壁面の近くまで送りトラックの荷台の幅方向一端側に配置している。このため、トラックの荷台の面内に重量の偏りが生じ、トンネル研掃装置の設置上の安定性が損なわれる虞がある。

本発明は、上述の技術的背景からなされたものであって、トンネル研掃装置の設置上の安定性を向上させることのできる技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の本発明の研掃装置は、壁面を研掃する研掃ヘッドを有する研掃装置本体と、前記研掃装置本体を搭載する第１の移動体と、前記第１の移動体を前記壁面に対して接近および離間する第１の水平方向に移動させる第１の移動手段と、前記第１の移動体を搭載する第２の移動体と、前記第２の移動体を前記第１の水平方向に対して交差する第２の水平方向に移動させる第２の移動手段と、前記第２の移動体を搭載する第３の移動体と、前記第３の移動体を前記第１の水平方向に移動させる第３の移動手段と、前記第３の移動体を搭載する回動体と、前記回動体を前記第３の移動体の搭載面内に沿って回動させる回動手段と、前記回動体を搭載する固定体と、を備えることを特徴とする。

請求項２に記載の本発明の研掃装置は、上記請求項１に記載の発明において、前記第１の移動手段は、前記第１の移動体が横行自在に載置される第１のレールと、前記第１のレール上の前記第1の移動体を前記第１の水平方向に往復移動させる第１の駆動体と、を備え、前記第２の移動手段は、前記第２の移動体が走行自在に載置される第２のレールと、前記第２のレール上の前記第２の移動体を前記第２の水平方向に往復移動させる第２の駆動体と、を備え、前記第３の移動手段は、前記第３の移動体が横行自在に載置される第３のレールと、前記第３のレール上の前記第３の移動体を前記第１の水平方向に往復移動させる第３の駆動体と、を備えることを特徴とする。

請求項３に記載の本発明の研掃装置は、上記請求項２に記載の発明において、前記第１の駆動体、前記第２の駆動体および前記第３の駆動体が電動式モータで構成されていることを特徴とする。

請求項４に記載の本発明の研掃装置は、上記請求項１〜３の何れか一項に記載の発明において、前記固定体、前記回動体、前記第２の移動体および前記第３の移動体は、平面視で矩形枠状に形成されていることを特徴とする。

請求項５に記載の本発明の研掃装置は、上記請求項１〜４の何れか一項に記載の発明において、前記固定体、前記回動体および前記第３の移動体は、平面視で前記第２の水平方向の寸法が、前記第１の水平方向の寸法よりも長いことを特徴とする。

本発明によれば、トンネル研掃装置の安定性を向上させることが可能になる。

（ａ）は本発明の一実施の形態であるトンネル研掃装置が取り付けられたトンネル研掃システムを示す概念図、（ｂ）は図１（ａ）のトンネル研掃システムを構成する高所作業車のデッキ部上昇時の概念図である。 本発明の一実施の形態であるトンネル研掃装置の正面図である。 図２のトンネル研掃装置の側面図である。 図２のトンネル研掃装置に設けられた研掃ヘッドの主面の平面図である。 図２のトンネル研掃装置の研掃ヘッドの昇降機構部の説明図である。 図２のトンネル研掃装置の架台の平面図である。 （ａ）は図６の架台の固定フレームの平面図、（ｂ）は図６の架台の回動フレームおよびスライドフレームの平面図である。 （ａ）は図６のＩ−Ｉ線の断面図、（ｂ）は図６のＩＩ−ＩＩ線の断面図である。 図６の架台における回動フレームの回動時の平面図である。 図６の架台におけるスライドフレームのスライド時の平面図である。 （ａ），（ｂ）は図２のトンネル研掃装置の研掃作業準備時の架台の平面図である。 （ａ）は図１１（ｂ）の後のトンネル研掃装置の研掃作業準備時の架台の平面図、（ｂ）は図１２（ａ）の後のトンネル研掃装置の研掃作業時の架台の平面図である。 本発明の他の実施の形態であるトンネル研掃装置が取り付けられたトンネル研掃システムを示す概念図である。

以下、本発明の一例としての実施の形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための図面において、同一の構成要素には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

（第１の実施の形態）

図１（ａ）は本発明の一実施の形態であるトンネル研掃装置が取り付けられたトンネル研掃システムを示す概念図、図１（ｂ）は図１（ａ）のトンネル研掃システムを構成する高所作業車のデッキ部上昇時の概念図である。なお、図１（ａ），（ｂ）においては、説明を分かり易くするためにトンネル研掃装置１０の下部も透かして見せている。

本実施の形態のトンネル研掃システムＳは、例えば、曲面状に形成されたトンネルの内壁面を研掃可能なシステムであり、高所作業車Ｖと、トンネル研掃装置１０とを備えている。

高所作業車Ｖは、トンネル研掃装置１０を所定の場所に移動するとともに、トンネル研掃装置１０の高さを所定の高さに設定することが可能な特殊車両であり、その荷台側には、パンタグラフ部Ｖｐと、その上に設置されたデッキ部Ｖｂとを備えている。パンタグラフ部Ｖｐは、デッキ部Ｖｂを昇降させるための昇降機構部であり、これによりデッキ部Ｖｂ上に搭載されたトンネル研掃装置１０を所定の高さに設定することでトンネル研掃装置１０によるトンネルの研掃作業を行うことが可能になっている。

この図１の高所作業車Ｖにおいては、トンネル研掃装置１０を搭載したときに低振動数の揺れがなく、たわみも１５ｍｍ程度に抑えることができるので、トンネル研掃装置１０の搭載車両として適用できる。また、図１の高所作業車Ｖの場合、トンネル研掃装置１０を安定した状態で搭載でき、トンネル研掃装置１０が搭載されたデッキ部Ｖｂ上を上昇させたままでも走行移動することができるので、研掃作業を効率的に実施することができる。

このような高所作業車Ｖのデッキ部Ｖｂ上に搭載されたトンネル研掃装置１０は、例えば、曲面状に形成されたトンネルの内壁面に対して研削材を吹き付けることで当該内壁面を研掃する研削材噴射型の研掃装置である。このトンネル研掃装置１０の研掃装置本体は、例えば、保持フレーム（保持手段）１２と、その保持フレーム１２に保持されたロッド１５と、そのロッド１５の先端に着脱自在および揺動自在の状態で支持された研掃ヘッド１７とを備えており、架台１８上に搭載されている。

まず、トンネル研掃装置１０の研掃ヘッド１７について図２〜図４を参照して説明する。図２は本発明の一実施の形態であるトンネル研掃装置の正面図、図３は図２のトンネル研掃装置の側面図、図４は図２のトンネル研掃装置に設けられた研掃ヘッドの主面の平面図である。

図２および図３に示すように、本実施の形態のトンネル研掃装置１０の研掃ヘッド１７は、トンネルの内壁面ＷＳを研掃するための手段であり、取付部１７ａと、アーム部１７ｒと、エアシリンダ１７ｐ（図３参照）とを備えている。

研掃ヘッド１７の取付部１７ａは、取付台１７ａ−１と、回動板１７ａ―２と、背面板１７ａ−３とを備えている。取付台１７ａ−１は、トンネルの内壁面ＷＳに対向する主面（第１面）と、その裏側の裏面（第２面）とを有している。この取付台１７ａ−１の主面には、図２〜図４に示すように、研掃機（研掃部）１７ｂと、キャスタ１７ｃと、第１のリングブラシ１７ｓ−１と、第２のリングブラシ１７ｓ−２とが設置され、取付台１７ａ−１の裏面側において取付台１７ａ−１の長手方向の両端には、２枚の回動板１７ａ−２が取付台１７ａ−１と一体的に立設されている。

研掃機１７ｂは、トンネルの内壁面ＷＳの劣化部分を研削するために、その内壁面ＷＳに研削材を吹き付ける研削材噴射部である。ここでは、図３および図４に示すように、研掃機１７ｂが、例えば、２台設置されている。各研掃機１７ｂには、図４に示すように、内側から外側に向かって、噴射口（噴射口部）１７ｂ−１と、吸引口（吸引口部）１７ｂ−２と、第１のリングブラシ１７ｓ−１とが同心円状に配置されている。

研掃機１７ｂの噴射口１７ｂ−１は、上記した研削材を噴射するための開口部であり、平面視で、例えば、円形状に形成されている。噴射口１７ｂ−１の直径は、例えば、８０ｍｍ程度である。噴射口１７ｂ−１の平面形状は円形状に限定されるものではなく、例えば、楕円形や長円等、種々変更可能である。取付台１７ａ−１の裏面において噴射口１７ｂ−１の後方には、図２および図３に示すように、研掃ヘッド１７に研削材を供給する吐出ホース（研削材供給管）１７ｂ−３が機械的に接続されている。この吐出ホース１７ｂ−３を通じて送られた研削材は、噴射口１７ｂ−１（図４参照）から噴射されてトンネルの内壁面ＷＳに吹き付けられるようになっている。

図４に示すように、研掃機１７ｂの吸引口１７ｂ−２は、研掃処理によりトンネルの内壁面ＷＳから剥がれた剥離片や吹き付け後の研削材を負圧吸引する開口部であり、例えば、噴射口１７ｂ−１の外周を取り囲むように平面視で円環状に形成されている。取付台１７ａ−１の裏面において吸引口１７ｂ−２の後方には、吸引口１７ｂ−２から吸引された剥離片や研削材を流す吸引ホース（吸引管）１７ｂ−４（図２参照）が機械的に接続されている。なお、図３では図面を見易くするため吸引ホース１７ｂ−４の図示を省略した。

このような２台の研掃機１７ｂは、図２〜図４に示すように、各々の研掃機１７ｂの噴射口１７ｂ−１および吸引口１７ｂ−２を、トンネルの内壁面ＷＳに対向させることが可能な状態で取付台１７ａ−１に設置されている。また、２台の研掃機１７ｂは、図４に示すように、研掃方向に沿って並んで配置されている。そして、図４の左側または右側から取付台１７ａ−１の側面を見たときに、２台の研掃機１７ｂ，１７ｂは、その各々の噴射口１７ｂ−１，１７ｂ−１同士が一部重なり（オーバーラップし）つつも、研掃機１７ｂ，１７ｂの並設方向に対して交差（直交）する方向に互いにずれた状態で配置されている。この噴射口１７ｂ−１，１７ｂ−１の位置ずれにより、研削材の噴射幅が設定されている。本実施の形態では、２台の研掃機１７ｂ，１７ｂの噴射口１７ｂ−１，１７ｂ−１のオーバーラップ寸法が、例えば、４０ｍｍとなっているので、トンネルの内壁面ＷＳに対して研削材が１２０ｍｍ（＝８０ｍｍ×２−４０ｍｍ）の幅で噴射されることになる。但し、これらの数値は例示に過ぎず、本発明がこれらの数値に拘束されるものではない。

なお、研掃機１７ｂの設置台数は自由に設定でき、１台でも３台以上でもよい。また、研掃機１７ｂを３台以上設ける場合、研掃機１７ｂの並設方向に沿って研掃機１７ｂを千鳥状に配置してもよいし、相互にずらして配置しなくてもよい。さらに、研掃機１７ｂは、本実施の形態のような研削材噴射型ではなく、加圧された水流でトンネルの内壁面ＷＳを研掃するウォータージェット型などでもよい。

また、図２〜図４に示すように、キャスタ１７ｃは、研掃作業に際して、取付台１７ａ−１の主面とトンネルの内壁面ＷＳとの間に一定の間隔を確保するとともに、研掃ヘッド１７を内壁面ＷＳに沿って移動させる部材であり、図４に示すように、例えば、取付台１７ａ−１の主面の四隅に配置されている。研掃作業時には、当該キャスタ１７ｃがトンネルの内壁面ＷＳと接することで取付台１７ａ−１とトンネルの内壁面ＷＳとが一定の間隔に保たれつつ、研掃ヘッド１７の移動に伴って当該キャスタ１７ｃがトンネルの内壁面ＷＳに沿って回転するようになっている。

キャスタ１７ｃの車輪部は、例えば、ゴムまたはウレタンやナイロン等のようなプラスチックで構成されている。これにより、キャスタ１７ｃが内壁面ＷＳに接触したときに内壁面ＷＳに損傷等を生じさせない上、キャスタ１７ｃを軽量化できるので研掃ヘッド１７を軽量化することができる。また、キャスタ１７ｃは、取付台１７ａ−１の主面内（すなわち、内壁面ＷＳの研掃面内）において３６０°回転自在な構成になっている。これにより、研掃時に研掃ヘッド１７の移動方向の自由度を向上させることができる。さらに、キャスタ１７ｃには荷重計（図示せず）が装着されており、研掃作業時にキャスタ１７ｃに加わる荷重を計測することが可能になっている。なお、キャスタ１７ｃの個数、取付位置または材料等は、上記したものに限定されるものではなく、種々変更可能である。

また、図４に示すように、第１のリングブラシ１７ｓ−１は、剥離片や研削材等のような飛散物が、取付台１７ａの主面内より外方に漏れるのを遮蔽するための遮蔽部材であり、各研掃機１７ｂの外周を取り囲むように平面視で円環状に形成されている。また、図２〜図４に示すように、第２のリングブラシ１７ｓ−２は、上記飛散物が取付台１７ａの主面より外方に漏れるのを遮蔽するための遮蔽部材であり、図４に示すように、２台の研掃機１７ｂ，１７ｂを取り囲むように平面視で、例えば、矩形枠状に形成されている。このように第２のリングブラシ１７ｓ−２を設けることで、上記飛散物が外部に漏れるのをより一層抑制または防止することができる。

このような第１のリングブラシ１７ｓ−１および第２のリングブラシ１７ｓ−２は、着脱自在の状態で取付台１７ａ−１に取り付けられている。したがって、第１のリングブラシ１７ｓ−１や第２のリングブラシ１７ｓ−２が劣化したら交換すればよいので、第１のリングブラシ１７ｓ−１や第２のリングブラシ１７ｓ−２の寿命によって研掃ヘッド１７の寿命が決められてしまうこともない。なお、図２および図３においては、研掃機１７ｂを見易くするため、第１のリングブラシ１７ｓ−１の図示を省略し、第２のリングブラシ１７ｓ−２を断面で示した。

図２および図３に示すように、上記した背面板１７ａ−３は、主に研掃機１７ｂを固定する板材であり、取付台１７ａ−１の裏面に対向する主面とその裏側の裏面とを有している。この背面板１７ａ−３は、その主面を取付台１７ａ−１の裏面に対向させた状態で取付台１７ａ−１の長手方向両端の２枚の回動板１７ａ−２間に設置されている。

また、上記したアーム部１７ｒは、取付部１７ａを揺動自在の状態で支持する揺動部であり、ベース板１７ｒ−１を備えている。ベース板１７ｒ−１は、取付台１７ａ−１の裏面に対向する主面と、その裏側のロッド１５の先端面に対向する裏面とを有している。ベース板１７ｒ−１の主面においてベース板１７ｒ−１の長手方向の両端には、ベース板１７ｒ−１の主面に対して直交する方向に延びる２枚の第１の支持板１７ｒ−２が設けられ、ベース板１７ｒ−１の裏面においてベース板１７ｒ−１の長手方向の中央には、ベース板１７ｒ−１の裏面に対して直交する方向に延びる２枚の第２の支持板（図示せず）が設けられている。

このアーム部１７ｒの２枚の第１の支持板１７ｒ−２は、ロッド１５に対して斜め方向に延在し、その延在端部が上記した取付台１７ａ−１の２枚の回動板１７ａ−２と平面視で重なっている。このアーム部１７ｒの第１の支持板１７ｒ-２と、取付台１７ａ−１の回動板１７ａ−２とは、それらを貫通するように設けられた締結部材１７ｘ−１によって互いに回動可能な状態で接続されている。これにより、取付台１７ａ−１は、第１の揺動方向ＲＲ１（図２参照）に揺動自在の状態でアーム部１７ｒに取り付けられている。また、アーム部１７ｒの第１の支持板１７ｒ−２をロッド１５の延在方向に対して斜め方向に延在させたことにより取付台１７ａ−１がロッド１５に対して斜め上方に取り付けられている。これにより、研掃作業時に曲面形状のトンネルの内壁面ＷＳに対して研掃ヘッド１７の研掃面を大きな力で押し付けることができるようになっている。

一方、アーム部１７ｒのベース板１７ｒ−１の裏面の２枚の第２の支持板の先端面は弧状に形成されている。この２枚の第２の支持板の間には、ロッド１５の先端面に形成された１枚の凸部（図示せず）が介在されている。この凸部の先端面も弧状に形成されている。そして、ベース板１７ｒ−１の裏面の２枚の第２の支持板と、ロッド１５の凸部とは、それらを貫通するように設けられた締結部材（図示せず）によって互いに回動可能な状態で接続されている。これにより、研掃ヘッド１７（取付台１７ａ−１およびアーム部１７ｒ）は、第１の揺動方向ＲＲ１（図２参照）に交差（直交）する第２の揺動方向ＲＲ２（図３参照）に揺動自在の状態でロッド１５に取り付けられている。このベース板１７ｒ−１の第２の支持板とロッド１５の凸部とを締結する締結部材は、取り外しが可能になっており、この締結部材を取り外すことで研掃ヘッド１７を取り外すことが可能になっている。

このように本実施の形態によれば、曲面形状に形成されたトンネルの内壁面ＷＳに追従して研掃ヘッド１７を第１の揺動方向ＲＲ１（図２参照）およびこれに交差（直交）する第２の揺動方向ＲＲ２（図３参照）に揺動させることができるので、曲面形状に形成されたトンネルの内壁面ＷＳであっても良好に研掃することができる。

図３に示すように、上記したエアシリンダ１７ｐは、研掃機１７ｂを上下動可能な状態で支持する部材である。このエアシリンダ１７ｐは、そのシリンダロッド１７ｐ−１の先端部を背面板１７ａ−３の裏面側に固定させた状態で、支持フレーム１７ｅの長手方向の中央に取り付けられている。これにより、エアシリンダ１７ｐは、反力をとるように設置されている。

また、この支持フレーム１７ｅの長手方向の両端部と取付台１７ａ−１の裏面との間には、例えば、２本の伸縮ロッド１７ｄ，１７ｄが設置されている。この２本の伸縮ロッド１７ｄ，１７ｄにより、エアシリンダ１７ｐから２台の研掃機１７ｂに対して適切な圧力が加わるように調整され、２台の研掃機１７ｂの主面内に対して均一な圧力が加わるように調整されている。

また、図４に示すように、２本の伸縮ロッド１７ｄ，１７ｄは、取付台１７ａ−１の裏面内においてエアシリンダ１７ｐを中央にして互いに斜めになるように配置されている。このような配置にすることで２本の伸縮ロッド１７ｄ，１７ｄでも２台の研掃機１７ｂに対して充分な圧力を加えられるようにできる。すなわち、伸縮ロッド１７ｄ，１７ｄを２本で済ませることができるので、研掃ヘッド１７を軽量化することができる。

研掃作業時には、図３に示すように、エアシリンダ１７ｐのシリンダロッド１７ｐ−１を伸長させると、取付台１７ａ−１の主面のキャスタ１７ｃがトンネルの内壁面ＷＳに適切な圧力で押し付けられるとともに、取付台１７ａ−１の主面の第１のリングブラシ１７ｓ−１および第２のリングブラシ１７ｓ−２が内壁面ＷＳに適切な圧力で押し付けられるようになっている。

次に、トンネル研掃装置１０のロッド１５および保持フレーム１２について図２、図３および図５を参照して説明する。図５は図２のトンネル研掃装置の研掃ヘッドの昇降機構部の説明図である。なお、図５では図面を見易くするため吐出ホース１７ｂ−３および吸引ホース１７ｂ−４の図示を省略した。

図２、図３および図５に示すように、上記したロッド１５は、上下動可能な状態で保持フレーム１２に保持されている。図５に示すように、保持フレーム１２は、中空状に形成されており、ロッド１５は、保持フレーム１２の中空状の内部空間内に挿入された状態で設置されている。この保持フレーム１２の中空状の内部空間内においてロッド１５の下方にはエアシリンダ１２ａがシリンダロッド１２ａ−１をロッド１５側に向け起立した状態で設置されている。エアシリンダ１２ａは、ロッド１５を上下動させるための昇降用機器である。このエアシリンダ１２ａのシリンダロッド１２ａ−１は、ロッド１５の下部の取付板１５ｆに取り付けられている。

これにより、エアシリンダ１２ａのシリンダロッド１２ａ−１を延ばすとロッド１５（研掃ヘッド１７）が上昇（図５右）し、エアシリンダ１２ａのシリンダロッド１２ａ−１を引っ込めるとロッド１５（研掃ヘッド１７）が下降（図５左）するようになっている。

このようなエアシリンダ１２ａによってロッド１５の上下位置を調整することで研掃ヘッド１７のキャスタ１７ｃをトンネルの内壁面ＷＳに押し付けることができる。ここで、ロッド１５のみで押し付ける場合には、上記した研掃ヘッド１７のエアシリンダ１７ｐ（図３参照）を省略することができる。

但し、ロッド１５で研掃ヘッド１７の大まかな高さを調節し、エアシリンダ１７ｐで研掃ヘッド１７のキャスタ１７ｃをトンネルの内壁面ＷＳに押し付けるようにすれば、研掃ヘッド１７の押圧精度を向上させることができるので、トンネルの内壁面ＷＳに対して研掃ヘッド１７をより適切な圧力で押し付けることができる。

また、保持フレーム１２の中空状の内部空間においてロッド１５の側面の対向位置には、ロッド１５の側面部を支持するローラ対１２ｂが上下２段に設けられている。したがって、ロッド１５はローラ対１２ｂに支持され安定した状態で上下動することが可能になっている。なお、ロッド１５を上下動させる昇降用機器としては、本実施の形態に示すエアシリンダ１２ａの他に、例えば油圧シリンダやチェーンによる昇降用機器などを用いてもよい。また、伸縮可能なロッドを用い、本実施の形態のようにロッド１５全体ではなく、ロッドの一部を上下動させるようにしてもよい。

次に、トンネル研掃装置１０の架台１８について図２、図３および図６〜図１０を参照して説明する。図６は図２のトンネル研掃装置の架台の平面図、図７（ａ）は図６の架台の固定フレームの平面図、図７（ｂ）は図６の架台の回動フレームおよびスライドフレームの平面図、図８（ａ）は図６のＩ−Ｉ線の断面図、図８（ｂ）は図６のＩＩ−ＩＩ線の断面図、図９は図６の架台における回動フレームの回動時の平面図、図１０は図６の架台におけるスライドフレームのスライド時の平面図である。

なお、図６、図７、図９および図１０は平面図であるが、図面を見易くするためハッチングを付した。また、図６、図７、図９および図１０において符号Ｄ１はトンネルの内壁面ＷＳに交差する第１の水平方向を示し、符号Ｄ２はトンネルの内壁面ＷＳに沿う第２の水平方向を示している。さらに、図８では図面を見易くするために簡略化して示すとともに、走行フレーム１８Ｄ、ベースプレート１８Ｅおよびそれらの移動に関係する移動手段の図示を省略した。

図２および図３に示すように、トンネル研掃装置１０の架台１８は、下方から順に、固定フレーム（固定体）１８Ａと、回動フレーム（回動体）１８Ｂと、スライドフレーム（第３の移動体）１８Ｃと、走行フレーム（第２の移動体）１８Ｄと、ベースプレート（第１の移動体）１８Ｅとを備えている。

固定フレーム１８Ａは、図７（ａ）に示すように、例えば、平面視で矩形枠状のメタルフレームで構成されており、第１の水平方向Ｄ１に延びる一対の短枠部１８Ａ１と、一対の短枠部１８Ａ１の長手方向両端部に一対の短枠部１８Ａ１間を橋渡すように設けられた一対の長枠部１８Ａ２と、図６および図７（ａ）に示すように、一対の長枠部１８Ａ２の長手方向中央に一対の長枠部１８Ａ２間を橋渡すように設けられた梁枠部１８Ａ３と、一方の長枠部１８Ａ２の長手方向一端側の近傍に接合された支持部１８Ａ４とを一体的に備えている。図７（ａ）および図８（ａ）に示すように、固定フレーム１８Ａの梁枠部１８Ａ３の長手方向中央（平面視で固定フレーム１８Ａの面内中央）には、回動軸受部１８Ａ５が設けられている。

この固定フレーム１８Ａ上には、図２および図３に示すように、回転支承体１８Ｒを介して回動フレーム１８Ｂが搭載されている。回動フレーム１８Ｂは、図６および図７（ｂ）に示すように、例えば、平面視で矩形枠状のメタルフレームで構成されており、第１の水平方向Ｄ１に延びる一対の短枠部１８Ｂ１と、一対の短枠部１８Ｂ１の長手方向両端部に一対の短枠部１８Ｂ１間を橋渡すように設けられた一対の長枠部１８Ｂ２と、一対の長枠部１８Ｂ２の長手方向中央に一対の長枠部１８Ｂ２間を橋渡すように設けられた梁枠部１８Ｂ３とを一体的に備えている。図６、図７（ｂ）および図８（ａ）に示すように、回動フレーム１８Ｂの梁枠部１８Ｂ３の長手方向中央（平面視で回動フレーム１８Ｂの面内中央）には、回動軸部１８Ｂ４が設けられている。この回動軸部１８Ｂ４は、図８（ａ）に示すように、固定フレーム１８Ａの回動軸受部１８Ａ５に篏合されている。

回動フレーム１８Ｂは、図８に示すように、定位置のときに平面視で固定フレーム１８Ａに一致した状態で重なるように配置されている。すなわち、回動フレーム１８Ｂが定位置のときに、回動フレーム１８Ｂの一対の短枠部１８Ｂ１は、固定フレーム１８Ａの一対の短枠部１８Ａ１上に、その各々の一対の短枠部１８Ａ１に平面視で重なるように配置されている。また、回動フレーム１８Ｂが定位置のときに、回動フレーム１８Ｂの一対の長枠部１８Ｂ２は、固定フレーム１８Ａの一対の長枠部１８Ａ２上に、その各々の一対の長枠部１８Ａ２に平面視で重なるように配置されている。

この回動フレーム１８Ｂは、回動軸部１８Ｂ４を中心にして回動フレーム１８Ｂの搭載面内に沿って正逆両方向に回動自在の状態で固定フレーム１８Ａ上に搭載されている。本実施の形態においては、上記したように固定フレーム１８Ａおよび回動フレーム１８Ｂを枠体としたことにより、トンネル研掃装置１０を軽量化することができる。また、回動フレーム１８Ｂを軽量化することができるとともに、回動フレーム１８Ｂの回動時に固定フレーム１８Ａとの接触面積を低減することができるので、回動フレーム１８Ｂをより一層滑らかに回動させることができる。なお、回動フレーム１８Ｂを回動させると、回動フレーム１８Ｂ上のスライドフレーム１８Ｃ、走行フレーム１８Ｄ、ベースプレート１８Ｅおよび上記研掃装置本体も一緒に回動するようになっている。

ここで、トンネルの内壁面ＷＳを研掃するために、トンネル研掃装置１０を搭載した高所作業車Ｖ（図１参照）をトンネルの内壁面ＷＳに横付けしたときに高所作業車Ｖがトンネルの内壁面に対して若干斜めに配置されてしまう場合がある。この場合、トンネルの内壁面ＷＳの研掃処理に際し、当該内壁面ＷＳに対してトンネル研掃装置１０の研掃ヘッド１７の研掃面が斜めに傾いてしまうので、トンネルの内壁面ＷＳに対して研掃ヘッド１７を適度に押し付けた状態で移動させることができなくなり、トンネルの内壁面ＷＳに対して良好な研掃処理を施すことができなくなる場合がある。これに対して本実施の形態においては、回動フレーム１８Ｂを回動させることにより、トンネルの内壁面ＷＳに対して研掃ヘッド１７の研掃面が平行になるように設定することができる。このため、トンネルの内壁面ＷＳに対して研掃ヘッド１７を適度に押し付けた状態で移動させることができるので、トンネルの内壁面ＷＳの研掃処理を良好に実施することができる。

図６および図８に示すように、回動フレーム１８Ｂの一方の短枠部１８Ｂ１の内側近傍には、ジャッキ１８Ｊが、そのロッド部１８Ｊ１を回動フレーム１８Ｂの一方の長枠部１８Ｂ２に向けた状態で、固定フレーム１８Ａの支持部１８Ａ４に固定されている。ジャッキ１８Ｊは、回動フレーム１８Ｂを回動させるための回動手段であり、例えば、電動式ジャッキで構成されている。ジャッキ１８Ｊを電動式ジャッキで構成したことにより、ジャッキ１８Ｊを油圧式ジャッキで構成した場合に比べて、トンネル研掃装置１０を軽量化することができる。

ジャッキ１８Ｊのロッド部１８Ｊ１の先端部は、回動フレーム１８Ｂの一方の長枠部１８Ｂ２の内側に揺動自在の状態で接合されている。ジャッキ１８Ｊのモータ部１８Ｊ２を正逆方向に回動するとロッド部１８Ｊ１が第１の水平方向Ｄ１に沿って伸縮するようになっており、このロッド部１８Ｊ１の伸縮により回動フレーム１８Ｂが回動するようになっている。

例えば、図９に示すように、高所作業車Ｖ（図１参照）がトンネルの内壁面ＷＳに対して若干右に傾斜して横付けされてしまった場合（トンネルの内壁面ＷＳがトンネル研掃装置１０に対して左に傾斜している場合）は、ジャッキ１８Ｊのロッド部１８Ｊ１を矢印Ａ１に示す方向に所定長さだけ延ばす。すると、回動フレーム１８Ｂは、ジャッキ１８Ｊのロッド部１８Ｊ１に押されて矢印Ａ２に示す方向に所定回動量だけ回動し、回動フレーム１８Ｂの長枠部１８Ｂ２（研掃ヘッド１７の研掃面）がトンネルの内壁面ＷＳに対してほぼ平行になったところで停止する。

一方、回動フレーム１８Ｂを元の位置に戻す場合は、ジャッキ１８Ｊのロッド部１８Ｊ１を矢印Ａ３に示す方向に所定長さだけ縮める。すると、回動フレーム１８Ｂは、ジャッキ１８Ｊに引かれて図９の矢印Ａ４に示す方向に所定回動量だけ回動し、回動フレーム１８は元の位置に戻る。また、高所作業車Ｖがトンネルの内壁面ＷＳに対して若干左に傾斜して横付けされてしまった場合（トンネルの内壁面ＷＳはトンネル研掃装置１０に対して右に傾斜している場合）は、ジャッキ１８Ｊのロッド部１８Ｊ１を矢印Ａ３に示す方向にさらに所定長さだけ縮める。すると、回動フレーム１８Ｂは、ジャッキ１８Ｊに引かれて図９の矢印Ａ４に示す方向にさらに所定回動量だけ回動し、回動フレーム１８の長枠部１８Ｂ２（研掃ヘッド１７の研掃面）がトンネルの内壁面ＷＳに対してほぼ平行になったところで停止する。

また、図６に示すように、回動フレーム１８Ｂにおいて、トンネルの内壁面ＷＳに対向する長枠部１８Ｂ２の長手方向両端部近傍には、センサＳＬ１，ＳＬ２が設置されている。このセンサＳＬ１，ＳＬ２は、回動フレーム１８Ｂの回動量やスライドフレーム１８Ｃおよびベースプレート１８Ｅの移動量を算出するために、各センサＳＬ１，ＳＬ２からトンネルの内壁面ＷＳまでの距離を測定するのに使用される非接触型のセンサである。すなわち、トンネル研掃装置１０は、各センサＳＬ１，ＳＬ２の発光部からトンネルの内壁面ＷＳにレーザ光ＬＬを照射したときに、トンネルの内壁面ＷＳから反射された反射光ＲＬをセンサＳＬ１，ＳＬ２の受光部で受光することで得られた検出情報に基づいて、各センサＳＬ１，ＳＬ２からトンネルの内壁面ＷＳまでの距離を算出することが可能になっている。そして、その算出結果に基づいてトンネル研掃装置１０と内壁面ＷＳとの平行度を算出し、さらにその算出結果に基づいて回動フレーム１８Ｂの回動量を算出することが可能になっている。また、各センサＳＬ１，ＳＬ２からトンネルの内壁面ＷＳまでの距離の算出結果に基づいて、スライドフレーム１８Ｃおよびベースプレート１８Ｅの移動量を算出することが可能になっている。

なお、トンネル研掃装置１０と内壁面ＷＳとの平行度は、平面視でトンネルの内壁面ＷＳに対するトンネル研掃装置１０（具体的には、例えば、長枠部１８Ｂ２）の傾き角度で表される。また、センサＳＬ１，ＳＬ２の数は２個に限定されるものではなく、例えば、３個以上でも良い。また、センサＳＬ１，ＳＬ２の設置箇所も上記箇所に限定されるものではなく種々変更可能である。

この回動フレーム１８Ｂ上には、図２および図３に示すように、スライド用リニアガイド１８ＬＳを介してスライドフレーム１８Ｃが搭載されている。スライドフレーム１８Ｃは、図６に示すように、例えば、平面視で矩形枠状のメタルフレームで構成されており、第１の水平方向Ｄ１に延びる一対の短枠部１８Ｃ１と、一対の短枠部１８Ｃ１の長手方向両端部に一対の短枠部１８Ｃ１間を橋渡すように設けられた一対の長枠部１８Ｃ２とを一体的に備えている。スライドフレーム１８Ｃの一対の短枠部１８Ｃ１は、回転フレーム１８Ｂの一対の短枠部１８Ｂ１に平面視で重なった状態で一対の短枠部１８Ｂ１上に配置されている。

図２および図３に示すように、このスライドフレーム１８Ｃの一対の短枠部１８Ｃ１と、回転フレーム１８Ｂの一対の短枠部１８Ｂ１との間には、上記したスライド用リニアガイド１８ＬＳが設置されている。このスライド用リニアガイド１８ＬＳは、ガイドレール（第３のレール）１８ＬＳ１と、その上に設けられた２個のブロック１８ＬＳ２とを備えている。図２に示すように、ガイドレール１８ＬＳ１は、回動フレーム１８Ｂの一対の短枠部１８Ｂ１上に第１の水平方向Ｄ１に沿って配置されている。図２および図３に示すように、ブロック１８ＬＳ２は、ガイドレール１８ＬＳ１に取り付けられている。ブロック１８ＬＳ２の内部には、複数のボール（図示せず）が組み込まれており、この複数のボールの転がりにより、ブロック１８ＬＳ２はガイドレール１８ＬＳ１に沿って水平に移動することが可能になっている。図２に示すように、ガイドレール１８ＬＳ１の長手方向の両端近傍側には、ブロック１８ＬＳ２の移動を制限（阻止）するリミットスイッチ１８Ｓ１が設置されている。

このスライド用リニアガイド１８ＬＳのブロック１８ＬＳ２はスライドフレーム１８Ｃの一対の短枠部１８Ｃ１と接合されている。これにより、スライドフレーム１８Ｃは、第１の水平方向Ｄ１（すなわち、トンネルの内壁面ＷＳに接近する方向および内壁面から離間する方向）に往復移動することが可能になっている。本実施の形態においては、上記したようにスライドフレーム１８Ｃおよび回動フレーム１８Ｂを枠体としたことにより、トンネル研掃装置１０を軽量化することができる。また、スライドフレーム１８Ｃを軽量化することができるとともに、スライドフレーム１８Ｃの移動時に回動フレーム１８Ｂとの接触面積を低減することができるので、スライドフレーム１８Ｃをより一層滑らかに移動させることができる。なお、スライドフレーム１８Ｃを第１の水平方向Ｄ１に沿って往復移動させると、スライドフレーム１８Ｃ上の走行フレーム１８Ｄ、ベースプレート１８Ｅおよび上記研掃装置本体も一緒に第１の水平方向Ｄ１に沿って往復移動するようになっている。

ここで、本発明者が検討したトンネル研掃装置においては、スライドフレーム１８Ｃが無いので、トンネルの内壁面ＷＳの研掃処理に際して、研掃ヘッドをトンネルの内壁面に押し当てるために、トンネル研掃装置の架台に設けられた水平移動台の水平移動により研掃ヘッドをトンネルの内壁面の近くまで送り高所作業車Ｖ（図１参照）の荷台の幅方向一端側に配置している。このため、高所作業車Ｖ（図１参照）の荷台の面内に重量の偏りが生じ、トンネル研掃装置の設置上の安定性が損なわれる虞がある。これに対して、本実施の形態においては、トンネル研掃装置１０のスライドフレーム１８Ｃ自体を水平に移動させてトンネルの内壁面ＷＳに近づけることができるので、高所作業車Ｖ（図１参照）の荷台の面内の重量の偏りを緩和することができ、トンネル研掃装置１０の設置上の安定性を向上させることができる。

また、スライドフレーム１８Ｃが無い場合、高所作業車Ｖ（図１参照）をトンネルの内壁面ＷＳの近傍に横付けするときに、高所作業車Ｖの位置がトンネルの内壁面ＷＳに近すぎても遠すぎても、その修正のために高所作業車Ｖ自体を移動させなければならず作業効率が下がるので、高所作業車Ｖの停車位置に高い精度が求められる場合がある。これに対して、本実施の形態においては、高所作業車Ｖの位置がトンネルの内壁面ＷＳに近すぎたり遠すぎたりしたとしてもトンネル研掃装置１０のスライドフレーム１８Ｃのスライド（水平移動）によりトンネル研掃装置１０とトンネルの内壁面ＷＳとの距離を作業効率を下げることなく調整することができるので、高所作業車Ｖの停車位置の精度を緩和することができる。

図６および図７（ｂ）に示すように、スライドフレーム１８Ｃの一方の短枠部１８Ｃ１の外側において短枠部１８Ｃ１の長手方向のトンネル中央側の端近傍には、正逆両方向に回動自在のモータ（第３の駆動体）１８ＭＳが設置されている。モータ１８ＭＳは、スライドフレーム１８Ｃを第１の水平方向Ｄ１に沿って往復移動させるための移動手段であり、例えば、電動式モータで構成されている。モータ１８ＭＳを電動式モータで構成したことにより、モータ１８ＭＳを油圧モータで構成した場合に比べて、トンネル研掃装置１０を軽量化することができる。

図７（ｂ）に示すように、スライドフレーム１８Ｃの一対の短枠部１８Ｃ１の各々の内側においてトンネルの内壁面ＷＳ側の端部近傍の各々には、互いに対向するように一対の回動軸受部１８ＢＰ１，１８ＢＰ１が設けられている。この一対の回動軸受部１８ＢＰ１，１８ＢＰ１の間には、スライドフレーム１８Ｃの長枠部１８Ｃ２に沿うように延在する連結棒１８ＣＲ１が中心軸を中心にして回動可能な状態で設置されている。この連結棒１８ＣＲ１の長手方向両端近傍の各々には、一対の鎖歯車１８ＣＧ１，１８ＣＧ１が取り付けられている。

一方、スライドフレーム１８Ｃの一対の短枠部１８Ｃ１の内側においてトンネルの中央側の端部近傍の一方には、上記モータ１８ＭＳの回動軸部が配置されている。また、スライドフレーム１８Ｃの一対の短枠部１８Ｃ１の内側においてトンネルの中央側の端部近傍の他方（モータ１８ＭＳの回動軸部に対向する位置）には、回動軸受部１８ＢＰ２が設けられている。このモータ１８ＭＳの回転軸部と回動軸受部１８ＢＰ２との間には、スライドフレーム１８Ｃの長枠部１８Ｃ２に沿うように延在する連結棒１８ＣＲ２が中心軸を中心にして回動可能な状態で設置されている。この連結棒１８ＣＲ２の一端部はモータ１８ＭＳの回動軸部と接続されている。したがって、モータ１８ＭＳの回動軸部が回動するとそれに合わせて連結棒１８ＣＲ２も回動するようになっている。この連結棒１８ＣＲ２の長手方向の両端近傍の各々には、一対の鎖歯車１８ＣＧ２，１８ＣＧ２が取り付けられている。

そして、図７（ｂ）および図８（ｂ）に示すように、連結棒１８ＣＲ１，１８ＣＲ２の長手方向両端近傍の鎖歯車１８ＣＧ１，１８ＣＧ２の各々には、一対のチェーン１８ＳＣが無端状に架け渡されている。各チェーン１８ＳＣは、各チェーン１８ＳＣの一部に接合された連結体１８ＳＪを介してスライドフレーム１８Ｃの短枠部１８Ｃ１と接合されている。このため、モータ１８ＭＳを回動すると、チェーン１８ＳＣが回動し、チェーン１８ＳＣに接合された連結体１８ＳＪが第１の水平方向Ｄ１に沿って往復移動することにより、スライドフレーム１８Ｃが第１の水平方向Ｄ１に沿って往復移動するようになっている。

例えば、図１０に示すように、モータ１８ＭＳの回転軸部を矢印Ａ５に示す方向に所定回動量だけ回動させると、チェーン１８ＳＣの連結体１８ＳＪがトンネルの内壁面ＷＳに接近する方向に所定長さだけ移動するので、連結体１８ＳＪに接合されたスライドフレーム１８Ｃ（すなわち、研掃ヘッド１７の研掃面）がトンネルの内壁面ＷＳに接近する方向（矢印Ａ６に示す方向）に所定長さだけ移動して停止する。

一方、モータ１８ＭＳの回転軸部を矢印Ａ５とは反対の矢印Ａ７に示す方向に所定回動量だけ回動させると、チェーン１８ＳＣの連結体１８ＳＪが所定長さだけトンネルの内壁面ＷＳから離間する方向に移動するので、連結体１８ＪＭに接合されたスライドフレーム１８Ｃ（すなわち、研掃ヘッド１７の研掃面）がトンネルの内壁面ＷＳから離間する方向（矢印８に示す方向）に所定長さだけに移動して停止する。なお、スライドフレーム１８Ｃがトンネルの内壁面ＷＳに向かって水平移動するときの移動量は、上記したセンサＳＬ１，ＳＬ２で測定された各センサＳＬ１，ＳＬ２からトンネルの内壁面ＷＳまでの距離に基づいて設定される。

このスライドフレーム１８Ｃ上には、図２および図３に示すように、走行用リニアガイド１８ＬＬを介して走行フレーム１８Ｄが搭載されている。走行フレーム１８Ｄは、図６に示すように、例えば、平面視で矩形枠状のメタルフレームで構成されており、第１の水平方向Ｄ１に延びる一対の長枠部１８Ｄ１と、一対の長枠部１８Ｄ１の長手方向両端部に一対の長枠部１８Ｄ１間を橋渡すように設けられた一対の短枠部１８Ｄ２とを一体的に備えている。走行フレーム１８Ｄの平面寸法は、上記したスライドフレーム１８Ｃの平面寸法より小さい。走行フレーム１８Ｄの一対の短枠部１８Ｄ２は、スライドフレーム１８Ｃの一対の長枠部１８Ｃ２に平面視で重なった状態で一対の長枠部１８Ｃ２上に配置されている。

図２および図３に示すように、この走行フレーム１８Ｄの一対の短枠部１８Ｄ２と、スライドフレーム１８Ｃの一対の長枠部１８Ｃ１との間には、上記した走行用リニアガイド１８ＬＬが設置されている。この走行用リニアガイド１８ＬＬは、上記したスライド用リニアガイド１８ＬＳと同様に、ガイドレール（第２のレール）１８ＬＬ１と、その上に設けられた２個のブロック１８ＬＬ２とを備えている。ガイドレール１８ＬＬ１は、スライドフレーム１８Ｃの一対の長枠部１８Ｃ２上に第２の水平方向Ｄ２に沿って配置されている。ガイドレール１８ＬＬ１の長手方向の両端近傍側には、ブロック１８ＬＬ２の移動を制限（阻止）するリミットスイッチ１８Ｓ２（図３参照）が設置されている。

この走行用リニアガイド１８ＬＬのブロック１８ＬＬ２は走行フレーム１８Ｄの一対の短枠部１８Ｄ２と接合されている。これにより、走行フレーム１８Ｄは、第２の水平方向Ｄ２（すなわち、トンネルの内壁面ＷＳに沿う方向）に沿って往復移動することが可能になっている。本実施の形態においては、上記したようにスライドフレーム１８Ｃおよび走行フレーム１８Ｄを枠体とすることにより、トンネル研掃装置１０を軽量化することができる。また、走行フレーム１８Ｄを軽量化することができるとともに、走行フレーム１８Ｄの往復走行時にスライドフレーム１８Ｃとの接触面積を低減することができるので、走行フレーム１８Ｄをより一層滑らかに移動させることができる。

また、図６に示すように、スライドフレーム１８Ｃにおいてトンネルの内壁面ＷＳに沿う長枠部１８Ｃ２の長さを短枠部１８Ｃ１の長さより長くしたことにより、走行フレーム１８Ｄ（すなわち、研掃ヘッド１７）の走行距離を長くすることができるので、トンネルの内壁面ＷＳの研掃距離を長くすることができる。これにより、トンネル研掃装置１０の研掃作業効率を向上させることができるので、研掃作業時間を短縮することができる。なお、走行フレーム１８Ｄを第２の水平方向Ｄ２に往復走行させると、走行フレーム１８Ｄ上のベースプレート１８Ｅおよび上記研掃装置本体も一緒に第２の水平方向Ｄ２に往復走行するようになっている。

この走行フレーム１８Ｄの長手方向（第１の水平方向Ｄ１）の一端側には、正逆両方向に回動自在のモータ（第２の駆動体）１８ＭＬが設置されている。このモータ１８ＭＬは、走行フレーム１８Ｄを往復移動させるための移動手段であり、例えば、電動式モータで構成されている。モータ１８ＭＬを電動式モータで構成したことにより、モータ１８ＭＬを油圧式モータで構成した場合に比べて、トンネル研掃装置１０を軽量化することができる。

この走行フレーム１８Ｄ上には、図２および図３に示すように、横行用リニアガイド１８ＬＷを介してベースプレート１８Ｅが搭載されている。ベースプレート１８Ｅは、図６に示すように、例えば、平面視で略正方形状のメタルプレートで構成されている。ベースプレート１８Ｅの平面寸法は、走行フレーム１８Ｄの平面寸法より小さい。ベースプレート１８Ｅにおいて第２の水平方向Ｄ２の両端部は、走行フレーム１８Ｄの一対の長枠部１８Ｄ１に平面視で重なった状態で一対の長枠部１８Ｄ１上に配置されている

図２および図３に示すように、この横行フレーム１８Ｅと、走行フレーム１８Ｄの一対の長枠部１８Ｄ１との間には、上記した横行用リニアガイド１８ＬＷが設置されている。この横行用リニアガイド１８ＬＷは、上記した走行用リニアガイド１８ＬＬと同様に、ガイドレール（第１のレール）１８ＬＷ１と、その上に設けられた２個のブロック１８ＬＷ２とを備えている。ガイドレール１８ＬＷ１は、走行フレーム１８Ｄの一対の長枠部１８Ｄ１上に第１の水平方向Ｄ１に沿って配置されている。ガイドレール１８ＬＷの長手方向の両端近傍側には、ブロック１８ＬＷ２の移動を制限（阻止）するリミットスイッチ１８Ｓ３（図２参照）が設置されている。

この横行用リニアガイド１８ＬＷのブロック１８ＬＷ２はベースプレート１８Ｅと接合されている。これにより、ベースプレート１８Ｅは、第１の水平方向Ｄ１（すなわち、トンネルの内壁面ＷＳに接近する方向および内壁面ＷＳから離間する方向）に沿って往復移動自在の状態で走行フレーム１８Ｄ上に設置されている。本実施の形態においては、ベースプレート１８Ｅは略正方形状のメタルプレートで形成されているが、上記したようにベースプレート１８Ｅはその平面寸法が走行フレーム１８Ｄの平面寸法より小さいので、トンネル研掃装置１０を軽量化することができる。また、ベースプレート１８Ｅを軽量化することができるとともに、ベースプレート１８Ｅの往復横行時に走行フレーム１８Ｄとの接触面積を低減することができるので、ベースプレート１８Ｅをより一層滑らかに移動させることができる。なお、ベースプレート１８Ｅを往復横行させると、ベースプレート１８Ｅ上の上記研掃装置本体も一緒に往復横行するようになっている。

このベースプレート１８Ｅの１つの角部の近傍には、正逆両方向に回動自在のモータ（第１の駆動体）１８ＭＷが設置されている。このモータ１８ＭＷは、ベースプレート１８Ｅを往復移動させるための移動手段であり、例えば、電動式モータで構成されている。モータ１８ＭＷを電動式モータで構成したことにより、モータ１８ＭＷを油圧式モータで構成した場合に比べて、トンネル研掃装置１０を軽量化することができる。

次に、本実施の形態のトンネル研掃装置１０によるトンネルの内壁面ＷＳの研掃例について図１〜図３、図１１および図１２を用いて説明する。図１１（ａ），（ｂ）は本実施の形態のトンネル研掃装置の研掃作業準備時の架台の平面図、図１２（ａ）は図１１（ｂ）の後のトンネル研掃装置の研掃作業準備時の架台の平面図、図１２（ｂ）は図１２（ａ）の後のトンネル研掃装置の研掃作業時の架台の平面図である。

まず、図１に示した高所作業車Ｖを研掃エリアへと移動し、トンネルの内壁面ＷＳに横付けする。このとき、トンネル研掃装置１０が搭載されたデッキ部Ｖｂは下降状態である。また、図２に示すように、トンネル研掃装置１０は、その研掃ヘッド１７の研掃面（トンネルの内壁面ＷＳに対向する面であって研掃機１７ｂ等が設置された取付台１７ａの主面）がトンネルの内壁面ＷＳを向いている。また、上記した第１の水平方向Ｄ１はトンネルの内壁面ＷＳに交差し、第２の水平方向Ｄ２はトンネルの延伸方向に沿っている。

続いて、図１（ｂ）に示すように、高所作業車Ｖのデッキ部Ｖｂを上昇させてトンネル研掃装置１０を所定の高さに設定した後、図１１（ａ）に示すように、センサＳＬ１，ＳＬ２によってセンサＳＬ１，ＳＬ２からトンネルの内壁面ＷＳまでの各々の距離を計測する。ここで、その各々の距離の測定値に基づいてトンネル研掃装置１０の研掃ヘッド１７の研掃面がトンネルの内壁面ＷＳに対して傾いていると判断された場合は、上記した回動フレーム１８Ｂを回動させてトンネル研掃装置１０の研掃ヘッド１７の研掃面がトンネルの内壁面ＷＳに対して平行になるように設定する。なお、ここではトンネル研掃装置１０の研掃ヘッド１７の研掃面がトンネルの内壁面ＷＳに対して傾いていない場合を例示している。

その後、上記したセンサＳＬ１，ＳＬ２で得られた距離の情報に基づいて、図１１（ｂ）に示すように、スライドフレーム１８Ｃをトンネルの内壁面ＷＳに接近する方向にスライド（水平移動）して所定位置で止める。ここで、スライドフレーム１８Ｃのスライドでトンネル研掃装置１０の研掃ヘッド１７の研掃面がトンネルの内壁面ＷＳに当接できる場合は、そのまま研掃処理に移行する。一方、スライドフレーム１８Ｃのスライドのみではトンネル研掃装置１０の研掃ヘッド１７の研掃面がトンネルの内壁面ＷＳに当接されない場合は、図１２（ａ）に示すように、上記したセンサＳＬ１，ＳＬ２で得られた距離の情報に基づいてベースプレート１８Ｅをトンネルの内壁面ＷＳに接近する方向に動かしてトンネル研掃装置１０の研掃ヘッド１７の研掃面がトンネルの内壁面ＷＳに当接される位置で止める。

次いで、トンネル研掃装置１０のロッド１５により研掃ヘッド１７を上昇させ、さらにエアシリンダ１７ｐにより２台の研掃機１７ｂを押圧して、研掃ヘッド１７の研掃面をトンネルの内壁面ＷＳに押し付ける。このとき、研掃ヘッド１７の研掃面のキャスタ１７ｃがトンネルの内壁面ＷＳに押し付けられるが、上記したように研掃ヘッド１７がトンネルの内壁面ＷＳの曲面形状に追従して揺動することで、その研掃ヘッド１７の研掃面がトンネルの内壁面ＷＳに対して最適な状態で当接され向き合うようになる。

その後、研掃ヘッド１７の研掃機１７ｂから噴射した研削材をトンネルの内壁面ＷＳに吹き付けながら、図１２（ｂ）に示すように、走行フレーム１８Ｄをトンネルの延伸方向に動かすことにより当該研掃ヘッド１７をトンネルの延伸方向に移動させる。これにより、トンネルの内壁面ＷＳの劣化部分を研削することで当該内壁面ＷＳを研掃する。なお、同時に剥離片や研削材が外部に漏れないように研掃ヘッド１７の吸引口１７ｂ−２から剥離片や研削材を吸引する。本実施の形態においては、上記したように研掃ヘッド１７の第１のリングブラシ１７ｓ−１および第２のリングブラシ１７ｓ−２が壁となり剥離片や研削材が外部に漏れないようになっている。

このように本実施の形態によれば、トンネル研掃装置１０のスライドフレーム１８Ｃ自体を水平移動させてトンネルの内壁面ＷＳに近づけることができるので、高所作業車Ｖ（図１参照）の荷台の面内の重量の偏りを緩和することができ、トンネル研掃装置１０の設置上の安定性を向上させることができる。

また、高所作業車Ｖの位置がトンネルの内壁面ＷＳに近すぎたり遠すぎたりしたとしてもトンネル研掃装置１０のスライドフレーム１８Ｃのスライド（水平移動）により作業効率を下げることなくトンネル研掃装置１０とトンネルの内壁面ＷＳとの距離を調整することができるので、高所作業車Ｖの停車位置の精度を緩和することができる。

また、曲面形状に形成されたトンネルの内壁面ＷＳの研掃処理に際して、トンネルの内壁面ＷＳの各研掃位置での曲面状態に応じてトンネル研掃装置１０の研掃ヘッド１７を揺動させて研掃ヘッド１７の研掃面をトンネルの内壁面ＷＳに適切な圧で押し付けながら研掃処理を施すことができるので、曲面形状に形成されたトンネルの内壁面ＷＳを良好に研掃することができる。そして、曲面形状に形成されたトンネルの内壁面ＷＳをトンネル研掃装置１０により研掃することができるので、トンネルの内壁面ＷＳを手作業で研掃する場合よりも簡単かつ効率的に研掃処理を実施することができ、研掃費用も大幅に削減することができる。

（第２の実施の形態）

図１３は本実施の形態のトンネル研掃装置が取り付けられたトンネル研掃システムを示す概念図である。

本実施の形態においては、高所作業車Ｖが前記実施の形態とは異なる。本実施の形態の高所作業車Ｖは、その荷台側に設けられたブームＶａと、ブームＶａの先端に、起伏および旋回、さらに直線的に伸縮可能な状態で設けられたデッキ部Ｖｂとを備えている。デッキ部Ｖｂ上には上記トンネル研掃装置１０が搭載されている。

トンネルの内壁面の研掃処理に際しては、ブームＶａの動作により、トンネル研掃装置１０を所定の高さに設定するとともに、トンネル研掃装置１０の研掃ヘッド１７の研掃角度（研掃ヘッド１７の研掃面とトンネルの内壁面との平行度を設定するための角度）を調整するようになっている。これ以外の構成は前記実施の形態と同じである。

なお、高所作業車Ｖは、このような伸縮ブーム型ではなく、ブームが途中で屈折する屈折ブーム型でもよく、デッキ部Ｖｂが垂直に昇降するリフタ型（マストブーム式・シザース式）でもよい。

以上本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本明細書で開示された実施の形態はすべての点で例示であって、開示された技術に限定されるものではない。すなわち、本発明の技術的な範囲は、前記の実施の形態における説明に基づいて制限的に解釈されるものでなく、あくまでも特許請求の範囲の記載に従って解釈されるべきであり、特許請求の範囲の記載技術と均等な技術および特許請求の範囲の要旨を逸脱しない限りにおけるすべての変更が含まれる。

例えば、上記した実施の形態では、回動フレーム１８Ｂを回転させることでトンネルの内壁面ＷＳに対する研掃ヘッド１７の研掃角度を調整していたが、回動フレームに代えて、ベースプレート１８Ｅを水平面内に沿って回転自在な構成として、ベースプレート１８Ｅを回転させることでトンネルの内壁面ＷＳに対する研掃ヘッド１７の研掃角度を調整するようにしてもよい。

以上の説明では、本発明の研掃装置を、内壁面が曲面形状に形成されたトンネルの研掃に適用した場合が示されているが、内壁面が平面形状に形成されたトンネルの研掃や橋脚の橋壁の研掃に適用することもできる。

１０ トンネル研掃装置
１２ 保持フレーム
１２ａ エアシリンダ
１２ａ−１ シリンダロッド
１２ｂ ローラ対
１５ ロッド
１５ｆ 取付板
１７ 研掃ヘッド
１７ａ 取付部
１７ａ−１ 取付台
１７ａ―２ 回動板
１７ａ−３ 背面板
１７ｂ 研掃機
１７ｂ−１ 噴射口
１７ｂ−２ 吸引口
１７ｂ−３ 吐出ホース
１７ｂ−４ 吸引ホース
１７ｃ キャスタ
１７ｓ−１ 第１のリングブラシ
１７ｓ−２ 第２のリングブラシ
１７ｒ アーム部
１７ｒ−１ ベース板
１７ｒ−２ 第１の支持板
１７ｘ-１ 締結部材
１７ｐ エアシリンダ
１７ｐ−１ シリンダロッド
１７ｄ 伸縮ロッド
１７ｅ 支持フレーム
１８ 架台
１８Ａ 固定フレーム
１８Ａ１ 短枠部
１８Ａ２ 長枠部
１８Ａ３ 梁枠部
１８Ａ４ 支持部
１８Ａ５ 回動軸受部
１８Ｂ 回動フレーム
１８Ｂ１ 短枠部
１８Ｂ２ 長枠部
１８Ｂ３ 梁枠部
１８Ｂ４ 回動軸部
１８Ｒ 回転支承体
１８Ｊ ジャッキ
１８Ｊ１ ロッド部
１８Ｊ２ モータ部
１８Ｃ スライドフレーム
１８Ｃ１ 短枠部
１８Ｃ２ 長枠部
１８ＬＳ スライド用リニアガイド
１８ＬＳ１ ガイドレール
１８ＬＳ２ ブロック
１８Ｓ１，１８Ｓ２ リミットスイッチ
１８ＭＳ モータ
１８ＢＰ１，１８ＢＰ２ 回動軸受部
１８ＣＲ１，１８ＣＲ２ 連結棒
１８ＣＧ１，１８ＣＧ２ 鎖歯車
１８ＳＣ チェーン
１８ＳＪ 連結体
１８Ｄ 走行フレーム
１８Ｄ１ 長枠部
１８Ｄ２ 短枠部
１８ＬＬ 走行用リニアガイド
１８ＬＬ１ ガイドレール
１８ＬＬ２ ブロック
１８ＭＬ モータ
１８Ｅ ベースプレート
１８ＬＷ 横行用リニアガイド
１８ＬＷ１ ガイドレール
１８ＬＷ２ ブロック
１８ＭＷ モータ
Ｓ 研掃システム
ＷＳ 内壁面
Ｖ 高所作業車
Ｖａ ブーム
Ｖｂ デッキ部
Ｖｐ パンタグラフ部
ＳＬ１，ＳＬ２ センサ
ＲＲ１ 第１の揺動方向
ＲＲ２ 第２の揺動方向

Claims (5)

1. 壁面を研掃する研掃ヘッドを有する研掃装置本体と、
   前記研掃装置本体を搭載する第１の移動体と、
   前記第１の移動体を前記壁面に対して接近および離間する第１の水平方向に移動させる第１の移動手段と、
   前記第１の移動体を搭載する第２の移動体と、
   前記第２の移動体を前記第１の水平方向に対して交差する第２の水平方向に移動させる第２の移動手段と、
   前記第２の移動体を搭載する第３の移動体と、
   前記第３の移動体を前記第１の水平方向に移動させる第３の移動手段と、
   前記第３の移動体を搭載する回動体と、
   前記回動体を前記第３の移動体の搭載面内に沿って回動させる回動手段と、
   前記回動体を搭載する固定体と、を備えることを特徴とする研掃装置。
2. 前記第１の移動手段は、
   前記第１の移動体が横行自在に載置される第１のレールと、
   前記第１のレール上の前記第1の移動体を前記第１の水平方向に往復移動させる第１の駆動体と、を備え、
   前記第２の移動手段は、
   前記第２の移動体が走行自在に載置される第２のレールと、
   前記第２のレール上の前記第２の移動体を前記第２の水平方向に往復移動させる第２の駆動体と、を備え、
   前記第３の移動手段は、
   前記第３の移動体が横行自在に載置される第３のレールと、
   前記第３のレール上の前記第３の移動体を前記第１の水平方向に往復移動させる第３の駆動体と、を備えることを特徴とする請求項１記載の研掃装置。
3. 前記第１の駆動体、前記第２の駆動体および前記第３の駆動体が電動式モータで構成されていることを特徴とする請求項２記載の研掃装置。
4. 前記固定体、前記回動体、前記第２の移動体および前記第３の移動体は、平面視で矩形枠状に形成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の研掃装置。
5. 前記固定体、前記回動体および前記第３の移動体は、平面視で前記第２の水平方向の寸法が、前記第１の水平方向の寸法よりも長いことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の研掃装置。

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