JP3427123B2 - トンネル内壁清掃車 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トンネル内の側壁
を洗浄する回転ブラシをそなえた清掃車に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】自動車が通行するトンネルの内壁は、防
音と照明の反射効果をよくするために内装板を設けてい
るが、この内装板は排気ガスなどで汚れやすく、しばし
ば清掃する必要がある。従来、このようなトンネル内の
清掃を機械化するために、ブラシを搭載した清掃車が用
いられており、清掃車をトンネル内壁から一定の間隔で
低速走行させ、車台から横方向に突出させたアームの先
端に取り付けた洗浄ブラシを壁面に当てて水を供給しな
がら回転させるようにしており、たとえば特開昭６０−
９８１００号や特開平１−１７８６０４号などに示され
ている。

【０００３】しかるに、トンネル内壁は必ずしも平坦で
なく、電灯、電話などのボックスや各種の標示板などが
壁面から突出して設けられており、このような突起物の
個所ではブラシを壁面から離して清掃装置や突起物を損
傷しないようにする必要がある。このため、ブラシより
前方にセンサを設けて、突起物を検知させ、その検出信
号によってブラシを取り付けたアームを車台の方へ後退
させるか、ブラシを支持するアームを回動させて、ブラ
シを洗浄面から離して突起物を越えるようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このようなアームを移
動させる駆動装置には、一般に小形で大きい出力が得ら
れる油圧シリンダが用いられているが、大きな負荷が加
わっている油圧シリンダは動作の立ち上がりが遅く、突
起物を検知してブラシを移動させるまでに時間を要する
ため、センサとブラシとの間隔を大きくしたり、車両の
走行速度を遅くする必要がある。しかし、センサとブラ
シとの間隔は車載による構造上の制約があって長い間隔
にすることは困難であり、車両速度を低速にすると作業
効率が低下し、清掃のための交通規制時間が長くなるな
どの問題を生じる。本発明はセンサによる突起物の検知
を確実にし、検知した場合のブラシの動作を迅速に行わ
せるようにしたものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このため本発明は、主ア
ームの先端に横軸で連結したチルトアームを設け、この
チルトアームの先端にブラシ取付アームを縦軸で枢持さ
せ、ブラシ取付アームが主アームに対して縦軸を中心に
回動できるようにし、ブラシ取付アームの他方端に洗浄
ブラシを取り付けており、このブラシ取付アームを回動
させるために応動の速いエアシリンダをそなえ、アーム
全体を移動操作させる出力の大きい油圧シリンダと、前
記エアシリンダとを、センサにより突起物を検知したと
きの検出信号で同時に操作させ、油圧シリンダにより主
アームが移動後退する前にブラシ取付アームをエアシリ
ンダで回動させて、ブラシを洗浄面から速やかに離すよ
うにしてある。また、ブラシ軸に回転可能に取り付けた
プーリを、センサ取付枠と一体に連結し、このプーリと
チルトアームに固定したプーリとをタイミングベルトで
連結して平行リンク機構を形成させ、ブラシ取付アーム
の回動によってブラシの方向が変わっても、センサ取付
枠の方向を進行方向と平行に保持させ、センサが常にブ
ラシ中心と一定の間隔を保った状態で洗浄面との距離を
正確に検出するようにしている。

【０００６】

【発明の実施の形態】車台上に油圧シリンダによって横
方向に移動するベースをそなえ、このベース上に回動可
能に設けた支柱によって支持される主アームを設け、主
アームの先端に横軸を介して枢持させ、必要に応じてチ
ルトするように取り付けたチルトアームをそなえ、ブラ
シ取付アームの一方端を前記チルトアームの先端に縦軸
で枢持させ、他方端にブラシ軸を取り付けて、このブラ
シ取付アームとチルトアームあるいは主アームとをエア
シリンダで連結し、洗浄面の突起物を検知したときに、
前記油圧シリンダよりも応動の速いエアシリンダによっ
てブラシ取付アームを回動させてブラシを洗浄面から離
すようにしてある。また、ブラシ取付アームとチルトア
ームを連結する縦軸に固定プーリを設け、ブラシ軸に同
径の従動プーリを取り付けて、前記プーリ相互をタイミ
ングベルトで連結し、ブラシ軸の従動プーリと一体にし
たセンサ取付枠を車の進行方向に延ばして、ブラシから
一定の設置間隔でセンサを設けている。

【０００７】油圧シリンダでベースを移動させ、主アー
ムを車台の横方向に突出させて、この主アーム先端に連
結した洗浄ブラシをトンネルの壁面に接触させた状態で
進行しているときに、センサが突起物を検知すると、ベ
ースを移動させる油圧シリンダによって主アームを車台
の方へ後退させると同時に、エアシリンダによってブラ
シ取付アームをチルトアームの方に引き付けるように回
動させ、他方端に取り付けたブラシを洗浄面から離し
て、短時間にブラシを洗浄面から突起物を回避するのに
必要なだけ離脱させる。このように突起物を検知したと
きのブラシの回避が、ブラシ取付アームの回動によって
短時間で行われるため、センサとブラシとの設置間隔を
小さくすることができる。なお、ブラシ取付アームによ
るブラシの回動にともなってタイミングベルトとプーリ
との接触位置が変わり、センサ取付枠を常に洗浄面と平
行に保持させる。

【０００８】なお、センサにより洗浄面までの距離を測
定して突起物を検知する場合は、洗浄面の小さな凹凸に
より検出信号が出され、車両の蛇行により距離が変動し
て誤った検出信号が出されることを防止するため、検出
信号と設定値を比較処理するときに不動作域を設けてい
るが、ブラシ中心から前方の不動作域より、後方の不動
作域を小さくし、ブラシの洗浄面からの離れ過ぎをなく
して、洗浄ムラを少なくしている。なお、エアシリンダ
をチルトアームに取り付けるようにすれば、ブラシをチ
ルトさせても、チルトアームとブラシ取付アームの上面
が平行に保たれるので、エアシリンダの取り付けが簡単
であり、チルトアームを主アーム先端から車の進行方向
に傾斜させ、ブラシ取付アームを反対方向に傾斜させ
て、くの字状に構成すれば、ブラシ取付アームとチルト
アームを連結するエアシリンダを短くでき、操作が確実
になる。また、センサ取付枠の方向を保持するため、プ
ーリとタイミングベルトに替えて平行リンク機構を用い
ることができる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明を図に示す実施例について説明
する。図において、１は車台、２は車台１上をレール３
に沿って横方向に移動するベース、４はベース２を横行
させる油圧シリンダ、５は前記ベース２上に回動可能に
設けた支柱、６は支柱５を回動させるアクチュエータ、
７は支柱５の上端に横軸８で支持された主アーム、９は
主アーム７の上下角度を調整する上下動アクチュエー
タ、１０は主アーム７の角度を変えたときのブラシ方向
を調整するチルトアームで、主アーム７の先端に横軸１
１で枢持させ、このチルトアーム１０の軸方向を、図の
実施例では主アーム７の軸方向に対して車の進行方向に
４５゜の角度で傾斜させている。１２は主アーム７とチ
ルトアーム１０を連結したチルト用アクチュエータ、１
３は一方端を前記チルトアーム１０に縦軸１４で枢着
し、他方端にブラシ軸１５を取り付けたブラシ取付アー
ム、１６はチルトアーム１０に取り付け、ブラシ取付ア
ーム１３に連結させたエアシリンダで、ブラシ取付アー
ム１３を縦軸１４を中心にしてスイングさせ、チルトア
ーム１０とブラシ取付アーム１３の取付角度を調整して
ブラシ位置を変えるようにしている。１７はブラシ軸１
５に支持されたブラシ、１８はブラシ取付アームと一体
にしたブラシ枠、１９はブラシカバー、２０は洗浄水ノ
ズルである。２１は前記縦軸１４に嵌合してチルトアー
ムに固着させた固定プーリ、２２はブラシ軸１５に回動
可能に嵌合させた従動プーリで、センサ２３を取り付け
たセンサ取付枠２４を一体に連結させている。このセン
サ取付枠２４に前記ブラシカバー１９や洗浄ノズル２０
が取り付けられ、固定プーリ２１と従動プーリ２２を連
結するタイミングベルト２５により、センサ取付枠２４
に取り付けた前記ブラシカバー１９や洗浄ノズル２０
を、トンネル壁面に対して一定の角度を保つようにして
いる。２６はブラシ１７を回転させるエアモータ、２７
はトンネルの洗浄面である。センサ２３は、図３に示す
ように、ブラシ軸１５に取り付けたセンサ取付枠２４の
先端部に、ブラシ１７の中心から車両の進行方向に一定
の設置間隔に調整して、ブラシ軸方向にブラシの長さに
応じて複数個（図では５個）のセンサ２３を取り付け
て、洗浄面との距離を測定するようにしている。センサ
２３で検出された検出値ｄは、そのいずれかが基準値ｄ
₀から不動作域ａを差し引いた設定値ｄ₁より小さいとき
は、突起物２８があるものとしてブラシ１７を後退させ
る回避指令を出し、基準値ｄ₀に不動作域ｂを加えた設
定値ｄ₂より大きい検出値になると、突起物２８を越え
ブラシと洗浄面との間隔が過大になったものとしてブラ
シを押し出す復帰指令が出され、油圧シリンダ４および
エアシリンダ１６を動作させてブラシ１７を復帰または
押し出すようにする。

【００１０】つぎに動作を説明する。支柱５上の主アー
ム７は、アクチュエータ６により車台１の縦方向に収納
されており、現場でアクチュエータ６により支柱５を回
動させて主アーム７を横方向に突出させる。なお、図で
は主アーム７を進行方向に対して直角方向に突出させて
いるが、斜め後方に傾斜させてブラシ位置を調整するこ
とができる。油圧シリンダ４でベース２をレール３に沿
って移動させ、ブラシ１７をトンネル内壁の洗浄面２７
に接触させる位置に調整して、車両を洗浄面から一定の
間隔を保って低速走行させながら洗浄を行う。なお、洗
浄位置の高さに応じて上下動アクチュエータ９により主
アーム７の角度を調整してブラシ位置を昇降させ、ブラ
シ１７が洗浄面と平行になるように、チルト用アクチュ
エータ１２でチルトアーム１０を介してブラシの角度を
調整する。

【００１１】自動モードに設定して洗浄走行中に標識な
どの突起物があると、ブラシ中心からたとえば１ｍ前方
の位置でセンサ取付枠２４に取り付けたセンサ２３が、
車両の走行中、洗浄面との距離ｄを測定し、図４のフロ
ーチャートに示すように、突起物２８による距離の変化
を検出すると、設定値ｄ₁ と比較して油圧シリンダ４と
エアシリンダ１６に信号を送る。洗浄車の時速を２ｋｍ
とすれば、毎秒約５５ｃｍ進むため、センサ２３をブラ
シ１７の中心から１ｍの設置間隔で設置しても、突起物
２８を検出してその位置にブラシが到達するまでの時間
は２秒たらずである。このため、油圧シリンダ４の動作
速度が毎秒１０ｃｍでベース２を移動させても、油圧シ
リンダ４はブラシ１７とともに主アーム７や支柱５など
の負荷が加わっており、検出信号と油圧シリンダの動作
までのタイムラグを考慮すると、油圧シリンダ４だけで
ブラシ１７を後退させてもブラシ１７が突起物に当たっ
て損傷する場合が多い。このため、油圧シリンダ４とと
もに、負荷が小さく毎秒３０ｃｍ程度の動作速度が得ら
れるエアシリンダ１６にも同時に信号を送り、ブラシ取
付アーム１３をチルトアーム１０側に引き付けて、ブラ
シ取付アーム１３を縦軸１４を中心に回動させ、ブラシ
１７を洗浄面２７から後退させる。したがって、油圧シ
リンダ４による主アーム７の移動と合わせて、１秒で４
０ｃｍの移動ができ、ブラシ１７が突起物の位置に達す
るまでにブラシ１７を十分に回避させることができる。
なお、ブラシの回避動作は、小さな凹凸によって動作し
ないように、図４に示すように不動作域ａ、ｂを設けて
いる。この不動作域を過小にすると、洗浄面の凹凸や車
両の蛇行により頻繁なブラシの動作が行われるだけでな
く、慣性によるオーバーシュートやハンチングを起こし
やすく作業の円滑性が損なわれ、過大であると、後退や
復帰の時期が遅れ、洗浄面との接触具合が大きく変化し
て洗浄ムラを生じるおそれがあるので、適当な値に設定
する必要があるが、後退時の不動作域ａは、僅かな凹凸
により動作しないように設定し、復帰時の不動作域ｂ
は、復帰の時期を早急に行わせるため後退の不動作域よ
り小さくしてある。

【００１２】このように、エアシリンダ１６によりブラ
シ取付アーム１３が縦軸１４を中心にして回動すると、
ブラシ１７を後退させるとともに、チルトアーム１０と
ブラシ取付アーム１３の角度変化に応じてタイミングベ
ルト２５によって従動プーリ２２が図１の時計方向に回
動され、この従動プーリと一体に取り付けられたセンサ
取付枠２４の方向はブラシ取付アーム１３が回動しても
洗浄面と常に平行に保持させる。なお、エアシリンダ１
６は主アーム７に取り付けてブラシ取付アーム１３と連
結するようにしてもよく、この場合は、チルトアーム１
０が主アーム７に対して傾いたときにも追従するよう
に、エアシリンダがチルトアームの傾斜にともなって主
アームとの角度を変えるように支持させる。また、固定
プーリ２１と従動プーリ２２に替えて、チルトアームの
縦軸位置に設けた固定リンクとブラシ軸１５に回動可能
に支持されているセンサ取付枠とを平行リンクで連結す
るようにしてもよい。

【００１３】

【発明の効果】このように本発明は、ブラシ軸を支持す
るブラシ取付アームの、一方端を主アームの先端に設け
たチルトアームに縦軸を介して回動可能に連結し、他方
端にブラシ軸をそなえ、このブラシ取付アームを前記縦
軸を中心にして回動させるエアシリンダを設けており、
センサが洗浄面の突起物を検出したときに、油圧シリン
ダで主アームをブラシが洗浄面から離れる方向に移動さ
せるとともに、前記エアシリンダによりブラシ取付アー
ムを、ブラシが洗浄面から離れる方向に回動させるよう
にしてあるので、油圧シリンダによる動作の遅れを、応
動の速いエアシリンダで補償して、洗浄面の突起物など
に対してブラシを後退、復帰させる移動時間を短縮させ
ることができ、ブラシとセンサとの間隔を小さくし、あ
るいは車両の速度を速くしても、洗浄面の突起物を確実
に回避を行わせ、洗浄器具や突起物を損傷することがな
く、作業効率を増大させる効果が得られる。

【００１４】また、ブラシ取付アームの両端にプーリを
設けてタイミングベルトで連結し、ブラシ取付アームを
回動させてもブラシ軸に設けたセンサ取付枠の方向が変
わらないようにしてあるので、突起物に応じてブラシを
洗浄面から離した場合も、センサの方向を洗浄面に向け
て変化させずに維持させ、確実に洗浄面の突起物を検出
することができ、突起物を過ぎた位置も確実に検出する
ので、ブラシの復帰が速く、洗浄もれを防ぐことができ
る。なお、油圧シリンダに、シリンダの伸縮速度を可変
できる比例弁を設けることによって、主アームの移動時
におけるオーバーシュート量を小さくでき、また、セン
サによる検出値を設定値と比較して、ブラシを後退およ
び押し出しを指令するときに、設定値に不動作域を設け
ることでハンチングを防止させ、押し出しを指令すると
きの不動作域を、後退を指令するときの不動作域より小
さくして、ブラシの復帰の時期を早くしておけば、凹部
や突起物の後端部などの洗浄もれをなくし、洗浄結果を
良好にする効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す上面図である。

【図２】図１の側面図である。

【図３】ブラシ部分とセンサの関係を示す正面図であ
る。

【図４】センサの検出値と設定値との関係を示す説明図
である。

【図５】洗浄作業のタイムチャートである。

【符号の説明】

１ 車台 ４ 油圧シリンダ ７ 主アーム ９ 上下動アクチュエータ １０ チルトアーム １２ チルト用アクチュエータ １３ ブラシ取付アーム １４ 縦軸 １５ ブラシ軸 １６ エアシリンダ １７ ブラシ １８ ブラシ枠 １９ ブラシカバー ２０ 洗浄ノズル ２１ 固定プーリ ２２ 従動プーリ ２３ センサ ２４ センサ取付枠 ２５ タイミングベルト ２６ エアモータ ２７ 洗浄面 ２８ 突起物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 直紀 福岡県久留米市高野町3435番地の５ 建 設省九州地方建設局 九州技術事務所内 (72)発明者 松岡 雅博 福岡県久留米市高野町3435番地の５ 建 設省九州地方建設局 九州技術事務所内 (72)発明者 三浦 成治 福岡県久留米市高野町3435番地の５ 建 設省九州地方建設局 九州技術事務所内 (72)発明者 飯盛 洋 静岡県富士市大淵3154番地 社団法人日 本建設機械化協会 建設機械化研究所内 (72)発明者 清瀧 義毅 福岡県中間市大字上底井野315番地の２ 安川設備技研株式会社内 (72)発明者 有久 靖 福岡県中間市大字上底井野315番地の２ 安川設備技研株式会社内 (56)参考文献 特開 平８−105020（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−338011（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−178604（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−98100（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E01H 1/00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車台上に設け油圧シリンダによって車台
   の横方向に移動する主アームと、主アームの先端に設け
   たチルトアームと、一方端を前記チルトアームに縦軸を
   介して回動可能に連結し、他方端にブラシ軸をそなえた
   ブラシ取付アームをそなえ、このブラシ取付アームを前
   記縦軸を中心にして回動させるエアシリンダを設け、洗
   浄面の突起物を検知したときに、前記油圧シリンダで主
   アームをブラシが洗浄面から離れる方向に移動させると
   ともに、エアシリンダによりブラシ取付アームをブラシ
   が洗浄面から離れる方向に回動させることを特徴とする
   トンネル内壁清掃車。
2. 【請求項２】 前記チルトアームとブラシ取付アームを
   連結する縦軸に嵌合させてチルトアームに固定した固定
   プーリと、ブラシ軸に回転可能に嵌合させた前記固定プ
   ーリと同径の従動プーリを設け、この従動プーリにセン
   サ取付枠を取り付け、前記固定プーリと従動プーリをタ
   イミングベルトで連結した請求項１のトンネル内壁清掃
   車。
3. 【請求項３】 前記油圧シリンダに、シリンダの伸縮速
   度を可変できる比例弁を設けた請求項１のトンネル内壁
   清掃車。
4. 【請求項４】 前記センサによる検出値と比較して、ブ
   ラシを後退および押し出しを指令する設定値に不動作域
   を設け、押し出しを指令するときの不動作域を、後退を
   指令するときの不動作域より小さくした請求項１のトン
   ネル内壁清掃車。