JP3595492B2 - 構造物打音検査装置およびトンネル用打音検査装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、構造物として、例えば、トンネルあるいは橋梁などのコンクリート構造物の検査面を叩き、その際に発生する叩打音に基づいて構造物の状態を検査する構造物検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
構造物として、例えば、道路用トンネル、あるいは鉄道用トンネル１０１などのコンクリート壁１０２の壁面１０２ａおよびその内部１０２ｂの状態を検査する場合、その検査作業は、一般には、特殊な検査作業に熟練した作業員１０３による手作業で行われる。具体的には、図５に示すように、鉄道用トンネル１０１の内部空間１０１ａをレール１０４に沿って移動できる作業用移動車輌１０５を、コンクリート壁１０２の検査開始場所の壁面１０２ａ付近まで移動させる。この作業用移動車輌１０５には、複数の作業員１０３が乗って所定の範囲内で自由に動き回ることができる作業用足場１０６が設けられている。各作業員１０３は、作業用足場１０６の上を歩きまわりつつ、各自が所持する検査用ハンマー１０７を用いてコンクリート壁１０２の検査場所の壁面１０２ａを略まんべんなく、かつ、こまめに叩き、その叩打音の一つ一つを耳で聞き取る。
【０００３】
コンクリート壁１０２の壁面１０２ａに、その表面から肉眼では認識することが困難な微細なひび割れ１０８が生じていたり、あるいはコンクリート壁１０２の内部１０２ｂに空洞１０９などが存在する場合には、そのような異常部１１０を検査用ハンマー１０７で叩いた際の叩打音が、コンクリートが密に充填されて固まっている正常な部分を検査用ハンマー１０７で叩いた際の叩打音と異なる。各作業員１０３は、それらの叩打音のわずかな差異を聞き分けることにより、コンクリート壁１０２の壁面１０２ａおよびその内部１０２ｂの状態の正常あるいは異常を把握する。各作業員１０３が、止まっている作業用移動車輌１０５の作業用足場１０６から検査できる範囲を検査し終わると、次の検査場所に作業用移動車輌１０５ごと各作業員１０３を移動させて、前述と同様の打音検査作業を行う。以後は、検査範囲すべてを検査し終わるまで前述と同様の打音検査作業および移動作業を繰り返す。
【０００４】
また、コンクリート製品、例えば、ＡＬＣ製品などの内部欠陥の有無を、高精度をもって検出することを可能とする非破壊検査方法およびその非破壊検査装置として、特開平７−２００９７号公報に開示の発明が提案されている。
【０００５】
この発明に係るコンクリート製品の内部欠陥の非破壊検査方法は、コンクリート製品をハンマーで軽打し、その時発生された音の音圧を計測して電気信号に変換し、該電気信号の音圧レベルを良品と欠陥品のピーク値の差を検出することにより、コンクリート製品の内部欠陥の有無を判定できるようにしたことを特徴とするものである。それとともに、この発明方法を実施する検査装置として、コンクリート製品が搬送されるコンベアと、該コンクリート製品を検知するセンサーとセンサーの信号によりコンクリート製品の長手方向両側面を等間隔で槌打する打撃装置と、打撃装置に設けられたなだらかな凸面の打撃面を有したハンマーと、該ハンマーで槌打されたコンクリート製品の打音の音圧を検出する装置とを有する検査装置を提案している。
【０００６】
また、建物の外壁の劣化の具合を打音の変化によって自動的に検出する外壁診断方法及び装置として、特許第２９５４４９１号公報に開示の発明が提案されている。
【０００７】
この発明に係る外壁診断方法は、建物の上部に設けられた屋上移動台車からワイヤを介して吊り下げられた昇降移動台車を昇降させ、前記昇降移動台車に設けられた壁面打ち手段により前記建物の壁面を打つことにより前記壁面の診断を行い、前記ワイヤと係合する前記昇降移動台車の各巻取りプーリの回転バランスを差動歯車で行うことを特徴とするものである。それとともに、この発明方法を実施する外壁診断装置は、建物の上部に設けられた横行移動自在な屋上移動台車と、前記屋上移動台車からアーム及び複数のワイヤを介して吊り下げられ上部壁面打ち手段及びマイクロホンを有する昇降移動台車と、前記屋上移動台車に設けられた前記各ワイヤと係合する巻取りプーリと、前記各巻取りプーリに接続された差動歯車機構により前記各巻取りプーリの回転バランスを得る構成としたことを特徴している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
鉄道用トンネル１０１を打音検査する場合、鉄道の運行スケジュールに支障をきたさないように、例えば、深夜から早朝にかけての限られた短い時間内で殆どすべての打音検査作業を済まさなければならない。よって、鉄道用トンネル１０１のコンクリート壁１０２のような重厚長大な構造物を、前述した熟練の作業員１０３による完全な手作業で打音検査する場合、打音検査作業を短時間で行うためには、例えば、単純に作業員１０３の人数を増やすことが考えられる。しかし、一台の作業用移動車輌１０５に乗ることができる作業員１０３の人数には限界がある。それとともに、作業用移動車輌１０５に複数の作業員１０３を乗せた状態においては、作業員１０３の安全を確保するために、検査場所を移動する際の作業用移動車輌１０５の移動速度は、徐行程度が好ましい。
【０００９】
作業速度を上げるために、例えば、一つの鉄道用トンネル１０１内に複数台の作業用移動車輌１０５を配置することが考えられる。しかし、この場合においても、作業員１０３の完全な手作業による打音検査の検査速度の遅さ、および各作業用移動車輌１０５の徐行程度でしかない移動速度の遅さに比べると、作業員１０３の人数および作業用移動車輌１０５の台数を増やしたことによる作業効率を向上させる効果はあまり期待できない。場合によっては、作業員１０３の人数および作業用移動車輌１０５の台数を増やしたことにより、鉄道用トンネル１０１内が混雑し、検査場所の移動を円滑に行うことができなくなるなど、作業効率がかえって低下してしまう。また、過密な鉄道用トンネル１０１内において、手作業で打音検査作業を行わなければならない作業員１０３の安全を確保できなくなるおそれが生じる。
【００１０】
また、鉄道用トンネル１０１の最も高い位置にある検査場所も作業員１０３が手作業で打音検査できるように、作業用足場１０６はその最も高い検査場所付近の高さ位置まで組み上げられている。これにより、高い位置にある作業用足場１０６から作業員１０３が打音検査中に足を滑らせて落ちるおそれがある。
【００１１】
すなわち、作業員１０３の人数および作業用移動車輌１０５の台数を増やしても、検査作業に掛かる人件費や設備費が多くなる割には、その作業効率および安全性は殆ど向上できる見込みがない。
【００１２】
さらに、前述した検査用ハンマー１０７を用いた打音検査作業は、各叩打音のわずかな差異を各作業員１０３が直接自分達の耳で聞いて判別しなければならない極めて特殊な作業であるため、熟練を必要とする。しかも、熟練した作業員１０３の絶対数は少ないので、打音検査に熟練した作業員１０３の人数を安定して確保することが困難である。
【００１３】
また、前述した特開平７−２００９７号公報に開示の発明は、その検査対象がコンベアで搬送される長さ１２００ｍｍ〜６０００ｍｍ、幅３００ｍｍ〜６００ｍｍ、厚さ７５ｍｍ〜１５０ｍｍ程度の大きさのコンクリート製品に限られているため、前述した鉄道用トンネル１０１のような、重厚長大な構造物の内部状態を検査することは殆ど不可能である。
【００１４】
さらに、前述した特許第２９５４４９１号公報に開示の発明は、その診断対象が、殆ど凹凸の無い平面から形成されている建物の外壁に限られていることはもとより、この発明の外壁診断方法および装置においては、建物の屋上に配置される屋上移動台車からワイヤによって吊り下げられる昇降移動台車を上下方向に沿って昇降移動させつつ、建物の各外壁面を、その幅方向の一端部から他端部まで順次診断するものであるので、前述した鉄道用トンネル１０１のように、曲面から構成されている構造物の内部状態を診断することは殆ど不可能である。
【００１５】
よって、本発明が解決しようとする第１の課題は、構造物についての打音検査を効率よく、かつ、安全に検査できる構造物打音検査装置を得ることにある。
【００１６】
また、本発明が解決しようとする第２の課題は、トンネル壁についての打音検査を円滑に、効率よく、かつ、安全に検査できるトンネル用打音検査装置を得ることにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
前記第１の課題を解決するために、本発明に係る構造物打音検査装置は、構造物の検査面を叩く叩打子および叩打音を検出する叩打音検出用センサを有する検査ヘッドと、この検査ヘッドを支持して起倒および旋回可能に形成され、前記検査ヘッドを前記検査面に押し付けつつ移動させるヘッド移動手段と、このヘッド移動手段を搭載した自走車輌とを具備してなり、前記ヘッド移動手段は、前記自走車輌に搭載された移動手段支持架台に旋回可能に設けられた旋回台と、この旋回台上に起倒可能に設けられた起倒アームと、この起倒アームの先端部において前記検査ヘッドを姿勢制御可能に支持するヘッド支持部と、このヘッド支持部と前記検査ヘッドとにわたって設けられたヘッド姿勢制御用シリンダとをさらに具備するとともに、前記検査ヘッドは、前記ヘッド姿勢制御用シリンダによる制御で前記検査面から突出している凸部を回避できるようにその姿勢を変化できることを特徴とするものである。
【００１８】
本発明を実施するにあたり、前記ヘッド移動手段には、前記旋回台と前記起倒アームとにわたってアーム起倒用シリンダがさらに設けられている構成とするとよい。
【００１９】
また、本発明を実施するにあたり、前記ヘッド姿勢制御用シリンダおよび前記アーム起倒用シリンダの少なくとも一方がエアシリンダである構成とするとよい。
【００２０】
また、本発明を実施するにあたり、前記検査ヘッドと前記ヘッド支持部とを連結するヘッド支持軸に取り付けられて前記ヘッド支持部に対する前記検査ヘッドの姿勢を認識するヘッド姿勢検出用センサと、前記起倒アームと前記旋回台とを連結する起倒軸に取り付けられて前記旋回台に対する前記起倒アームの起倒角度を検出する起倒角度検出用センサと、前記旋回台と前記移動手段支持架台とを連結する旋回軸に取り付けられて前記移動手段支持架台に対する前記旋回台の旋回角度を検出する旋回角度検出用センサと、前記自走車輌に取り付けられて前記構造物に対する前記自走車輌の走行位置を検出する車輌位置検出用センサと、前記車軸に取り付けられて前記自走車輌の移動距離を検出する車輌移動距離検出用センサと、をさらに具備する構成とするとよい。
【００２１】
また、本発明を実施するにあたり、前記検査ヘッドに前記検査面に接する回転自在な回転体を複数個設けた構成とするとよい。
【００２２】
また、本発明を実施するにあたり、前記検査ヘッドが、前記叩打子と、これと対をなす前記叩打音検出用センサとを複数組具備している構成とするとよい。
【００２３】
さらに、本発明を実施するにあたり、前記叩打子と、前記叩打音検出用センサとがそれぞれ１個ずつであって、かつ、一体的に連結されていて、この一体物を前記検査ヘッドの長手方向に沿って往復動可能に設けた構成とするとよい。
【００２４】
また、前記第２の課題を解決するために、本発明に係るトンネル用打音検査装置は、トンネルの検査面を叩く叩打子および叩打音を検出する叩打音検出用センサを有する検査ヘッドと、この検査ヘッドを支持して起倒および旋回可能に形成され、前記検査ヘッドを前記検査面に押し付けつつ移動させるヘッド移動手段と、このヘッド移動手段を搭載した自走車輌とを具備してなり、前記ヘッド移動手段は、前記自走車輌に搭載された移動手段支持架台に旋回可能に設けられた旋回台と、この旋回台上に起倒可能に設けられた起倒アームと、この起倒アームの先端部において前記検査ヘッドを姿勢制御可能に支持するヘッド支持部と、このヘッド支持部と前記検査ヘッドとにわたって設けられたヘッド姿勢制御用シリンダとをさらに具備するとともに、前記検査ヘッドは、前記ヘッド姿勢制御用シリンダによる制御で前記検査面から突出している凸部を回避できるようにその姿勢を変化できることを特徴とするものである。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図３に示す本発明の第１の実施の形態に係る構造物打音検査装置は、構造物としてのコンクリート壁２により形成されたトンネル、特に鉄道用トンネル３の打音検査を行うことができるトンネル用打音検査装置１である。
【００２７】
図１および図２を用いた以下の説明において、後述する軌陸車輌７の前後左右上下の向きと、鉄道用トンネル３および本実施形態のトンネル用打音検査装置１の前後左右上下の向きとは同じである。
【００２８】
トンネル用打音検査装置１は、図１および図２に示すように、鉄道用トンネル３の検査面４を叩くことにより打音検査する検査ヘッド５と、この検査ヘッド５を支持して起倒および旋回可能に形成されているとともに、検査ヘッド５を検査面４に押し付けつつ移動させるヘッド移動手段６と、このヘッド移動手段６が搭載される自走車輌７とを具備している。
【００２９】
自走車輌７には、図示しない道路を走行できるとともに、鉄道用トンネル３内に敷設されているレール８上を走行できる軌陸車輌７が用いられる。
【００３０】
この軌陸車輌７は、２本の道路走行用前輪９ａ（図１において、右側の１本のみ図示する。）および２本の道路走行用後輪９ｂ（同じく図１において、右側の１本のみ図示する。）からなる４本の道路走行用車輪９を有している。２本の道路走行用後輪９ｂは、ともに車軸としての１本の道路走行用後輪駆動軸１０によって連結されて支持されている。この軌陸車輌７は、図示しないエンジンおよび駆動力伝達装置によって、２本の道路走行用後輪９ｂが回転駆動される後輪駆動車であり、これら道路走行用後輪９ｂが回転駆動されることにより、前進、あるいは後進できる。
【００３１】
軌陸車輌７は、２本の図示しないレール走行用前輪および２本のレール走行用後輪１１（同じく図１において、右側の１本のみ図示する。）からなる４本のレール走行用車輪を有している。２本のレール走行用前輪は、ともに車軸としての図示しない１本のレール走行用前輪支持軸によって連結されて支持されている。それとともに、２本のレール走行用後輪１１は、ともに車軸としての１本のレール走行用後輪駆動軸１２によって連結されて支持されている。この軌陸車輌７では、レール８上を走行する場合においても、エンジンおよび駆動力伝達装置によって、２本のレール走行用後輪１１が回転駆動される。これらレール走行用後輪１１が回転駆動されることにより、軌陸車輌７は、レール８上を前進、あるいは後進することができる。この場合、各レール走行用車輪がレール８上に載ることにより、これらレール走行用車輪よりも車輌の軸方向外側にある各道路走行用車輪９がレール８上から外れるとともに、鉄道用トンネル３内の地面から浮き上がるように配置され、レール走行時の妨げとはならない。また、エンジンおよび駆動力伝達装置は、図示しない制御部に接続されている。
【００３２】
軌陸車輌７は、運転者が運転席から駆動力伝達装置の切り換え装置を操作することにより、エンジンの駆動力の伝達先を随時、選択して切り換えることができ、それに伴い、道路走行用後輪駆動軸１０、あるいはレール走行用後輪駆動軸１２のいずれか一方に、エンジンの駆動力を伝達させることができる。
【００３３】
また、この軌陸車輌７には、図１に示すように、検査する鉄道用トンネル３に対する軌陸車輌７の走行位置を正確に検出するための車輌位置検出用センサ１３、および軌陸車輌７の移動距離を正確に検出するための移動距離検出用センサ１４が取り付けられている。
【００３４】
車輌位置検出用センサ１３は、この軌陸車輌７が有している前述した道路走行用の車軸およびレール走行用の車軸のそれぞれに接続されているエンコーダ１３ａと、この軌陸車輌７に搭載されている車輌位置同定装置１３ｂとから構成されている。これらエンコーダ１３ａおよび車輌位置同定装置１３ｂは、制御部に接続されている。
【００３５】
エンコーダ１３ａは、道路走行用の車軸としての道路走行用後輪駆動軸１０、およびレール走行用の車軸としてのレール走行用後輪駆動軸１２にそれぞれに接続されており、軌陸車輌７が図示しない自動車用トンネル、あるいは同じく図示しない自動車用橋梁などを含めた道路上などを走行するに伴い、道路走行用後輪駆動軸１０の回転角度、回転数、および角速度などを検出する。同様に、軌陸車輌７がレール８上を走行する場合に使用されるエンコーダ１３ａは、レール走行用後輪駆動軸１２の回転角度、回転数、および各速度などを検出し、軌陸車輌７の検査出発地点からの位置を正確に検出できる。
【００３６】
車輌位置同定装置１３ｂは、その図示しないセンサ部が、鉄道用トンネル３に予め所定の間隔を置いて設けられている図示しない車輌位置検出用マーカ（場所表示用マーカとも称する。）のマーカ位置検出信号を検出できるように軌陸車輌７の所定の位置に配置されて搭載されている。この車輌位置同定装置１３ｂのセンサ部は、例えば、赤外線、あるいはレーザー光線などにより車輌位置検出用マーカのマーカ位置検出信号を検出できるものとする。これにより、軌陸車輌７が鉄道用トンネル３を通過する場合には、車輌位置同定装置１３によって軌陸車輌７の出発地点からの相対的な位置を正確に検出できる。
【００３７】
以上説明したエンコーダ１３ａおよび車輌位置同定装置１３ｂから構成されている車輌位置検出用センサ１３を使用することにより、鉄道用トンネル３に対する軌陸車輌７の相対的な位置をより正確に把握できる。
【００３８】
また、移動距離検出用センサ１４は、前述したエンコーダ１３ａと同様に、道路走行用の車軸としての道路走行用後輪駆動軸１０、およびレール走行用の車軸としてのレール走行用後輪駆動軸１２にそれぞれに接続されている。また、この移動距離検出用センサ１４は、制御部に接続されている。軌陸車輌７が道路上を走行する場合には、移動距離検出用センサ１４は、道路走行用後輪駆動軸１０の回転角度、回転数、および角速度などを検出し、予め設定されている軌陸車輌７の出発地点からの走行方向に沿った移動距離（走行距離）を正確に検出して測定できる。また、軌陸車輌７がレール８上を走行する場合には、移動距離検出用センサ１４は、レール走行用後輪駆動軸１２の回転角度、回転数、および各速度などを検出し、予め設定されている軌陸車輌７の出発地点からの走行方向に沿った移動距離を、正確に検出して測定できる。このトンネル用打音検査装置１においては、移動距離検出用センサ１４には、エンコーダ、あるいはポテンショメータなどの精度の高い角度検出器が用いられることが好ましい。また、この移動距離検出用センサ１４に用いられる角度検出器は、軌陸車輌７が有している図示しないオドメータよりも、軌陸車輌７の走行距離をより精度よく検出して測定できるように設定されているものとする。これにより、鉄道用トンネル３に対する軌陸車輌７の出発地点からの走行方向に沿った移動距離を、より正確に検出して測定できる。
【００３９】
以上説明したように、車輌位置検出用センサ１３および移動距離検出用センサ１４を具備している軌陸車輌７は、鉄道用トンネル３に対する相対的な位置、および移動距離をより正確に把握できるので、この軌陸車輌７を有しているトンネル用打音検査装置１は、後述する打音検査作業によって、鉄道用トンネル３の検査面４、あるいはその内部に異常な箇所を発見した際に、その異常な箇所の位置をより正確に把握できる。よって、このトンネル用打音検査装置１を用いることにより、検査対象としての鉄道用トンネル３の検査面４あるいは内部の状態を記録した図示しないビットマップをより高い精度で作成できる。それとともに、一度この精度の高いビットマップを作成すれば、その後、このビットマップのデータを用いることにより、鉄道用トンネル３の補修作業、あるいは保守・点検作業などをより効率よく行うことができる。
【００４０】
また、トンネル用打音検査装置１は、図１に示すように、軌陸車輌７に、制御部を介して図示しない自立航行用ジャイロ装置を備えたＧＰＳ用受信機４７を取り付けた構成とすることが好ましい。これにより、鉄道用トンネル３に対する軌陸車輌７の相対的な位置、および移動距離をさらに正確に把握できる。それとともに、前述したビットマップをさらに高い精度で作成できる。また、このＧＰＳ用受信機４７を、インターネット、あるいは鉄道用トンネル３の打音検査作業を行う事業主が有するイントラネットなどの専用の無線ＬＡＮなどから、作業現場付近の各種情報をリアルタイムで得ることができるシステムとして構築することが好ましい。これにより、例えば、作業現場付近の台風などの天候情報、あるいは地震情報などを、図示しない現場の作業員などがリアルタイムで知ることができるので、作業員の安全を容易に確保して打音検査作業を行うことができる。
【００４１】
また、トンネル用打音検査装置１は、図１に示すように、軌陸車輌７に、この軌陸車輌７の無線操縦も含めて、トンネル用打音検査装置１の各種動作を制御部を介した無線通信により遠隔操縦可能とするための受信機４８を取り付けた構成とすることが好ましい。それとともに、このトンネル用打音検査装置１に、その各種動作が容易に分かる視野を確保できる所定の複数箇所に、制御部を介した無線通信による遠隔作動が可能な図示しないＣＣＤカメラ、あるいは赤外線カメラなどの監視手段を設置し、これらＣＣＤカメラ、あるいは赤外線カメラなどを図示しないモニタなどに接続することが好ましい。これにより、落盤のおそれがある鉄道用トンネル３などを打音検査する場合、例えば、現場の作業員を鉄道用トンネル３の外に待機させるとともに、このトンネル用打音検査装置１だけを鉄道用トンネル３の内部に入れる。この状態で、鉄道用トンネル３の外部に待機している作業員などが、ＣＣＤカメラ、あるいは赤外線カメラなどから送られてくる鉄道用トンネル３の内部映像をモニタなどで観察しつつ、遠隔操縦用受信機４８を用いた無線通信による遠隔操作で、容易に、かつ、円滑に鉄道用トンネル３の打音検査作業を行うことができる。したがって、このトンネル用打音検査装置１を用いた打音検査の作業効率を殆ど妨げることなく、打音検査作業中における作業員の安全を容易に確保できる。
【００４２】
さらに、トンネル用打音検査装置１は、その打音検査作業中の安定性高めるために、軌陸車輌７の下部に、図示しない油圧シリンダなどにより突没自在の図示しないジャッキを複数本設けた構成とすることが好ましい。例えば、軌陸車輌７が有する２本の道路走行用前輪９ａのそれぞれの前方、および２本の道路走行用後輪９ｂのそれぞれの後方に１本ずつ、合計４本のジャッキを設ける。軌陸車輌７を移動させる際には、現場の作業員が操作部を操作することにより、制御部を介してこれら４本のジャッキすべてが地面などから離れるように、車輌内に収納する。また、軌陸車輌７を検査場所付近まで移動させて打音検査を行う際には、現場の作業員が操作部を操作することにより、制御部を介してこれら４本のジャッキすべてが地面などに確実に設地するように、車輌内から突出させる。これにより、軌陸車輌７の移動性能を殆ど妨げることなく、トンネル用打音検査装置１の作業中の安定性を高めることができる。よって、このトンネル用打音検査装置１を用いた打音検査の作業効率を殆ど妨げることなく、打音検査作業中における作業員の安全を容易に確保できる。
【００４３】
ヘッド移動手段としてのヘッド移動装置６は、図１および図２に示すように、軌陸車輌７の荷台１５の上に搭載されている。このヘッド移動手段６は、軌陸車輌７の荷台１５の上に取り付けられている移動手段支持架台としての移動装置支持架台１６の上に旋回可能に設けられている旋回台１７と、この旋回台１７の上に起倒可能に設けられている起倒アーム１８と、この起倒アーム１８の先端部１８ａにおいて検査ヘッド５を姿勢制御可能に支持するヘッド支持部１９とを具備している。
【００４４】
旋回台１７は、図１および図２に示すように、軌陸車輌７の荷台１５に据え付けられている移動装置支持架台１６の上に、旋回軸２０を介して所定の範囲内で旋回可能に取り付けられている。旋回台１７は、例えば、移動装置支持架台１６の内部に設置されている図示しない旋回駆動力源としての電動モータあるいは油圧モータなどに、同じく図示しない旋回駆動力伝達装置を介して接続されている。これらの電動モータあるいは油圧モータ、および旋回駆動力伝達装置は、制御部を介して操作部に接続されている。作業員が操作部を操作して、旋回駆動力源の駆動力を制御部および旋回駆動力伝達装置を介して旋回台１７に伝達させることによって、旋回台１７は所定の旋回速度で旋回駆動される。旋回駆動力源は、旋回台１７を微少角度ずつ旋回させることができるように、その駆動力の大きさを、操作部および制御部を介して微妙に変化させて設定できるものである。これと同様に、旋回駆動力伝達装置も、旋回台１７を微少角度ずつ旋回させることができるように、旋回駆動力源の駆動力を旋回台１７に伝達する駆動力伝達効率を、操作部および制御部を介して細かく制御して設定できる。また、この旋回台１７の旋回方向は、図１中矢印Ａで示されているように、軌陸車輌７の進行方向と直交する方向、すなわち鉄道用トンネル３の長手方向と直交する方向に設定されている。これにより、旋回台１７は、これに取り付けられている後述する起倒アーム１８を、旋回軸２０を旋回中心として、移動装置支持架台１６の左右両側へ、かつ移動装置支持架台１６と略同等の高さからその上方に向かって、所定の範囲内で旋回させることができる。
【００４５】
旋回軸２０には、移動装置支持架台１６に対する旋回台１７の旋回角度を検出する旋回角度検出用センサとしての旋回角度検出器２１が接続されている。また、この旋回角度検出器２１は制御部に接続されている。このトンネル用打音検査装置１においては、旋回角度検出器２１には、エンコーダ、あるいはポテンショメータなどの精度の高い角度検出器が用いられることが好ましい。これにより、例えば、まず、旋回台１７を、これに搭載されている起倒アーム１８が鉛直面内において起倒する状態、すなわち旋回台１７を移動装置支持架台１６に対して正立させた状態（以下の説明において、この状態を旋回台１７の初期状態と称する。）に設定する。それとともに、この初期状態おける旋回台１７の移動装置支持架台１６に対する旋回角度を０°と初期設定する。すると、その後、移動装置支持架台１６を旋回中心および対称中心として、これに対して旋回台１７を左右に何度旋回させたかを正確かつ容易に知ることができる。すなわち、打音検査作業中において、起倒アーム１８、ひいては後述する検査ヘッド５を鉛直面内から左右に何度旋回させたかを正確かつ容易に知ることができる。
【００４６】
よって、この旋回角度検出器２１と、前述した旋回駆動力源および旋回駆動力伝達装置とを用いることにより、制御部を介して検査ヘッド５の旋回角度を微少な角度ずつ精度よく設定できる。また、鉄道用トンネル３の特定の範囲の検査場所を入念に打音検査したい場合には、その検査範囲をもれなく包含するように検査ヘッド５の旋回角度を設定して、その設定した旋回角度の範囲内で、制御部を介して検査ヘッド５を正確に往復旋回させることができる。
【００４７】
なお、旋回台１７を旋回させるために、旋回駆動力源として、前述した電動モータあるいは油圧モータなどの代わりに、軌陸車輌７が有しているエンジンの駆動力を利用する構成としても構わない。これにより、より強大な駆動力を得ることができるとともに、その駆動力を、旋回台１７を微少角度ずつ旋回させることができるように、前述した旋回駆動力伝達装置を介して旋回台１７に伝達できる。よって、旋回台１７に搭載されている起倒アーム１８および検査ヘッド５の重量が嵩んだ場合においても、旋回台１７を安定した状態で精度よく旋回させることができる。
【００４８】
起倒アーム１８は、図１および図２に示すように、旋回台１７に設けられている起倒アーム支持台２４に起倒軸２２を介して起倒可能に取り付けられている。起倒アーム１８は、その長さが、図２に示すように、打音検査する鉄道用トンネル３の検査面４に検査ヘッド５を押し付けることができる大きさに予め形成されている。起倒アーム１８は、作業員が操作部を操作して、アーム起倒用シリンダ（起伏シリンダとも称する。）２５を作動させることによって起倒される。アーム起倒用シリンダ２５には、エアシリンダが用いられており、以下の説明において、これをアーム起倒用エアシリンダ２５と称する。起倒アーム１８は、様々な大きさおよび形状からなる、うねりや不整などの起伏を有している鉄道用トンネル３の検査面４を、適正な状態で打音検査を行うことができるように、検査面４に対する検査ヘッド５の姿勢を所定の状態に配置して保持できる。すなわち、起倒アーム１８は、検査ヘッド５が検査面４に弾力的（柔軟）に接触できるように押し付けることができるとともに、検査ヘッド５を検査面４の起伏に追従させつつ円滑に移動させることができる。このために、アーム起倒用エアシリンダ２５は、検査ヘッド５が検査面４に接触する際の衝撃、検査ヘッド５が検査面４上を走査する際の振動、あるいは打音検査作業中における検査ヘッド５の作動に伴う振動などを、減衰させて吸収できるだけの十分な弾性を有している空気ばねとしての機能も兼ねている。
【００４９】
アーム起倒用エアシリンダ２５は、アーム起倒用シリンダボディ２５ａと、アーム起倒用シリンダボディ２５ａの一端からその外部に突出したり、あるいはアーム起倒用シリンダボディ２５ａの一端からその内部に没入するアーム起倒用ピストンロッド２５ｂとから構成されている。また、アーム起倒用エアシリンダ２５は、図示しないコンプレッサおよび圧力調整弁などに接続されている。これらのコンプレッサおよび圧力調整弁は、制御部を介して操作部に接続されている。作業員が操作部を操作して、コンプレッサおよび圧力調整弁などを制御部を介して作動させることにより、アーム起倒用シリンダボディ２５ａ内からその外部にアーム起倒用ピストンロッド２５ｂを突出させたり、あるいはアーム起倒用シリンダボディ２５ａ内にその外部からアーム起倒用ピストンロッド２５ｂを没入させることができる。
【００５０】
このアーム起倒用エアシリンダ２５は、起倒アーム１８の後方において、アーム起倒用シリンダボディ２５ａのアーム起倒用ピストンロッド２５ｂが突没する側とは反対側の端部が、アーム起倒用シリンダボディ取り付け軸２６を介して起倒アーム支持台２４に回動可能に取り付けられている。このアーム起倒用シリンダボディ取り付け軸２６は、前述した起倒軸２２よりも後方かつ下方に位置するように、起倒アーム支持台２４に取り付けられている。それとともに、このアーム起倒用エアシリンダ２５は、アーム起倒用ピストンロッド２５ｂのアーム起倒用シリンダボディ２５ａ内に収納されている側とは反対側の端部が、アーム起倒用ピストンロッド取り付け軸２８を介して、起倒アーム１８の後部一側面の長手方向中間部に設けられているアーム起倒用ピストンロッド取り付け部２７に回動自在に取り付けられている。
【００５１】
また、この起倒アーム１８の旋回方向は、図１中矢印Ｂで示されているように、旋回台１７の旋回方向Ａと直行する方向、すなわち、軌陸車輌７の進行方向および鉄道用トンネル３の長手方向、並びに鉄道用トンネル３の高さ方向に設定されている。これにより、起倒アーム１８は、起倒軸２２を起倒中心として、旋回台１７の後方から前方に向かって、かつ旋回台１７と略同等の高さからその上方に向かって、アーム起倒用シリンダボディ２５ａ内から突没するアーム起倒用ピストンロッド２５ｂの長さに応じて、所定の範囲内で起倒できる。
【００５２】
起倒アーム１８は、アーム起倒用エアシリンダ２５のアーム起倒用シリンダボディ２５ａ内に、アーム起倒用ピストンロッド２５ｂがその没入が止められるまで収納されている状態、すなわち、アーム起倒用エアシリンダ２５のシリンダ長が最短となっている状態の角度から、アーム起倒用シリンダボディ２５ａ内から、アーム起倒用ピストンロッド２５ｂがその突出が止められるまで伸びた状態（換言すれば、アーム起倒用エアシリンダ２５のシリンダ長が最長となっている状態）の角度まで起倒できる。もちろん、起倒アーム１８は、アーム起倒用エアシリンダ２５のシリンダ長が最長となる状態の角度まで起倒する間に、その先端側に設けられている検査ヘッド５が鉄道用トンネル３のコンクリート壁２に当接する場合には、その当接状態を保持するように、その起倒角度をアーム起倒用エアシリンダ２５によって保持される。
【００５３】
起倒軸２２には、旋回台１７および起倒アーム支持台２４に対する起倒アーム１８の起倒角度を検出する起倒角度検出用センサとしての起倒角度検出器２３が接続されている。この起倒角度検出器２３は制御部に接続されている。このトンネル用打音検査装置１においては、起倒角度検出器２３には、エンコーダ、あるいはポテンショメータなどの精度の高い角度検出器が用いられることが好ましい。これにより、例えば、まず、アーム起倒用エアシリンダ２５を、アーム起倒用シリンダボディ２５ａ内にアーム起倒用ピストンロッド２５ｂがその没入が止められるまで収納されている状態、すなわち、アーム起倒用エアシリンダ２５を、そのシリンダ長が最短となっている状態（以下の説明において、この状態を起倒アーム１８の初期状態と称する。）に設定する。それとともに、この初期状態における起倒アーム１８の水平方向からの起倒角度を予め測定し、この角度を初期角度として初期設定する。すると、その後、旋回台１７および起倒アーム支持台２４に対して起倒アーム１８を上下方向および前後方向に何度起倒させたかを正確かつ容易に知ることができる。すなわち、打音検査作業中において、起倒アーム１８、ひいては検査ヘッド５を水平方向から上下方向および前後方向に何度起倒させたかを正確かつ容易に知ることができる。よって、この起倒角度検出器２３を用いることにより、検査ヘッド５の起倒角度を微少な角度ずつ精度よく測定して、検査ヘッド５の地面などからの高さ位置などを精度よく測定できる。
【００５４】
なお、この起倒アーム１８を起倒作動させるために、アーム起倒用シリンダ２５には、前述したエアシリンダの代わりに、油圧シリンダを用いる構成としても構わない。これにより、起倒アーム１８に取り付けられている検査ヘッド５の重量が嵩んだ場合においても、起倒アーム１８を安定した状態で円滑に起倒させることができる。また、本実施形態の起倒アーム１８は、検査する鉄道用トンネル３の内部空間の大きさに合わされて、所定の長さの伸縮不可能な形状および構造に予め形成されているが、伸縮可能な形状および構造に形成しても構わない。起倒アーム１８を、例えば、消防用はしご車のはしご部のように、複数段のはしごからなる伸縮可能な多段形の構造とすることにより、鉄道用トンネル３に限らず、様々な大きさの構造物３を打音検査できる。すなわち、起倒アーム１８を伸縮可能な多段形の構造とすることにより、その検査可能対象物の範囲（利用可能範囲）を広げることができる。
【００５５】
ヘッド支持部１９は、図１および図２に示すように、起倒アーム１８の先端部１８ａに支持部支持軸２９を介して回動可能に取り付けられている。ヘッド支持部１９は、その側面視において長手方向一端部付近が直角に折り曲げられたＬ字形状に形成されている。ヘッド支持部１９は、その折れ曲がり部１９ｂに、その折れ曲がり方向とは垂直な方向に支持部支持軸２９が通されることによって、起倒アーム１８の先端部１８ａに回動可能に支持されている。また、旋回台１７の姿勢が前述した初期状態にある場合には、前述した起倒アーム１８の起倒角度に拘らず、ヘッド支持部１９は、その折れ曲がり部１９ｂから遠い側の端部であるヘッド取り付け側端部１９ａに向かう方向が鉛直方向上向きとなるように、その姿勢を保持されて起倒アーム１８の先端部１８ａに回動可能に支持されている。それとともに、ヘッド支持部１９は、その折れ曲がり部１９ｂから近い側の端部であるリンク部材取り付け側端部３１に向かう方向が水平方向前向きとなるように、その姿勢を保持されて起倒アーム１８の先端部１８ａに回動可能に支持されている。
【００５６】
詳しく述べると、ヘッド支持部１９は、支持部支持軸２９を介して起倒アーム１８の先端部１８ａに回動可能に取り付けられているとともに、平行リンク部材３０を介して起倒アーム支持台２４に回動可能に取り付けられている。平行リンク部材３０は、その長手方向一端部であるリンク部材ヘッド側端部３０ａが、リンク部材ヘッド側支持軸３２を介してヘッド支持部１９のリンク部材取り付け側端部３１に回動自在に取り付けられている。それとともに、平行リンク部材３０は、その長手方向他端部であるリンク部材旋回台側端部３０ｂが、リンク部材旋回台側支持軸３３を介して起倒アーム支持台２４に回動自在に取り付けられている。平行リンク部材３０は、長尺の平板形状に形成されており、その長手方向に沿った長さが起倒アーム１８の長手方向に沿った長さと略等しい大きさに形成されている。それとともに、平行リンク部材３０を支持するリンク部材ヘッド側支持軸３２とリンク部材旋回台側支持軸３３との間の距離が、起倒アーム１８に取り付けられている起倒軸２２と支持部支持軸２９との間の距離と略等しい大きさに設定されている。
【００５７】
また、例えば、旋回台１７の姿勢が初期状態にある場合には、リンク部材旋回台側支持軸３３は起倒軸２２に対して常に前方かつ上方に位置しているように起倒アーム支持台２４に回動自在に取り付けられている。同様に、旋回台１７の姿勢が初期状態にある場合には、リンク部材ヘッド側支持軸３２は支持部支持軸２９に対して常に前方かつ上方に位置しているようにヘッド支持部１９のリンク部材取り付け側端部３１に取り付けられている。さらに、旋回台１７の旋回角度および起倒アーム１８の起倒角度に拘らず、起倒軸２２とリンク部材旋回台側支持軸３３とを結ぶ方向は、支持部支持軸２９とリンク部材ヘッド側支持軸３２とを結ぶ方向に常に平行となっているように設定されている。このように、旋回台１７の旋回角度および起倒アーム１８の起倒角度に拘らず、起倒軸２２、リンク部材旋回台側支持軸３３、リンク部材ヘッド側支持軸３２、および支持部支持軸２９は、常に一定の形状の平行四辺形を形成しているように、それぞれが互いに相対的な位置を予め決められて取り付けられている。すなわち、旋回台１７の旋回角度および起倒アーム１８の起倒角度に拘らず、平行リンク部材３０は、その長手方向が起倒アーム１８の長手方向に沿うように、かつ、起倒アーム１８に対して常に平行に位置するように、その起倒アーム１８に対する相対的な姿勢を保持されて、リンク部材取り付け側端部３１および起倒アーム支持台２４に回動自在に取り付けられている。
【００５８】
以上説明した起倒アーム１８に対する平行リンク部材３０の取り付け状態によれば、例えば、旋回台１７の姿勢が初期状態にある場合には、起倒アーム１８の起倒角度に拘らず、ヘッド支持部１９は、その折れ曲がり部１９ｂからヘッド取り付け側端部１９ａに向かう方向が鉛直方向上向きとなるように、その姿勢を保持されて起倒アーム１８の先端部１８ａに回動可能に支持される。同様に、旋回台１７の姿勢が初期状態にある場合には、起倒アーム１８の起倒角度に拘らず、ヘッド支持部１９は、その折れ曲がり部１９ｂからリンク部材取り付け側端部３１に向かう方向が水平方向前向きとなるように、その姿勢を保持されて起倒アーム１８の先端部１８ａに回動可能に支持される。
【００５９】
なお、本実施形態の平行リンク部材３０は、前述した起倒アーム１８と同様に、検査する鉄道用トンネル３の内部空間の大きさに合わされて、所定の長さの伸縮不可能な形状および構造に予め形成されているが、伸縮可能な形状および構造に形成しても構わない。起倒アーム１８を、例えば、前述した消防用はしご車のはしご部のように、複数段のはしごからなる伸縮可能な多段形の構造とするとともに、そのような構造の起倒アーム１８に合わせて平行リンク部材３０を伸縮可能な多段形の構造とすることにより、様々な大きさの構造物３を打音検査する場合にも、ヘッド支持部１９を前述した一定の姿勢に保持できる。
【００６０】
以上説明した旋回台１７、起倒アーム１８、ヘッド支持部１９、旋回角度検出器２１、および起倒角度検出器２３などから構成されているヘッド移動装置６によれば、移動装置支持架台１６に対する検査ヘッド５の相対的な位置を正確かつ容易に把握できる。それとともに、このヘッド移動装置６によれば、軌陸車輌７の進行方向に対して垂直な方向、すなわち、左右方向においては、検査ヘッド５を微少な角度ごとに精度よく旋回させることができるので、鉄道用トンネル３の検査面４を適正な状態で打音検査を行うことができるように、検査面４に対する検査ヘッド５の姿勢を適正な状態に配置できる。したがって、このヘッド移動装置６を有しているトンネル用打音検査装置１は、鉄道用トンネル３の検査面４、あるいはその内部を適正な状態で正確に打音検査できる。それとともに、このヘッド移動装置６を有しているトンネル用打音検査装置１は、打音検査作業を行う際に、後述するヘッド姿勢制御用シリンダ３６を一定の状態に保持しておく限り、検査ヘッド５の姿勢を一定に保持できるので、打音検査作業を安定して行うことができる。
【００６１】
なお、検査場所の移動時など非検査時に軌陸車輌７を走行させる際、あるいは後述するトンネル内障害物４６の回避作業時において大型のトンネル内障害物４６を回避する際には、アーム起倒用エアシリンダ２５を縮めて起倒アーム１８を倒すことにより、検査ヘッド５を鉄道用トンネル３のコンクリート壁面２から大きく引き離す。これにより、検査ヘッド５に過度な衝撃が加わるおそれを回避できるので、検査ヘッド５の機能を正常な状態に保持して、検査ヘッド５の寿命、ひいてはトンネル用打音検査装置１の寿命を延ばすことができる。
【００６２】
また、このヘッド移動装置６は、トンネル用打音検査装置１の周りにいる現場の作業員が直接人手により操作部を操作して操縦するだけでなく、前述した軌陸車輌７の場合と同様に、遠隔操縦用受信機４８、ならびにＣＣＤカメラ、あるいは赤外線カメラなどの監視手段を使用して、無線通信により遠隔操縦することも可能である。
【００６３】
検査ヘッド５は、図１および図２に示すように、ヘッド支持部１９の先端部１９ａにヘッド支持軸３４を介して姿勢制御可能に取り付けられている。検査ヘッド５は、作業員が操作部を操作して、ヘッド姿勢制御用シリンダ３６を作動させることによって回動される。ヘッド姿勢制御用シリンダ３６には、エアシリンダが用いられており、以下の説明において、これをヘッド姿勢制御用エアシリンダ３６と称する。検査ヘッド５は、ヘッド移動装置６によって、様々な大きさおよび形状からなる、うねりや不整などの起伏を有している鉄道用トンネル３の検査面４を、適正な状態で打音検査を行うことができるように、検査面４に対する姿勢を所定の状態に配置されて保持される。すなわち、ヘッド移動装置６によって、検査ヘッド５は、検査面４に弾力的（柔軟）に接触できるように押し付けられるとともに、検査面４の起伏に追従させられつつ円滑に移動させられる。このために、ヘッド姿勢制御用エアシリンダ３６は、前述したアーム起倒用エアシリンダ２５と同様に、検査ヘッド５が検査面４に接触する際の衝撃、検査ヘッド５が検査面４上を走査する際の振動、あるいは打音検査作業中における検査ヘッド５の作動に伴う振動などを、減衰させて吸収できるだけの十分な弾性を有している空気ばねとしての機能も兼ねている。
【００６４】
トンネル用打音検査装置１を用いた打音検査作業中において、現場の作業員などが操作部を操作して、ヘッド移動装置６が有しているアーム起倒用エアシリンダ２５およびヘッド姿勢制御用エアシリンダ３６のそれぞれの伸縮動作（伸縮操作）を適宜組み合わせることにより、検査ヘッド５は、起伏を有している鉄道用トンネル３の検査面４に追従しつつ円滑に移動して、適正な状態で打音検査を行うことができる。これにより、このトンネル用打音検査装置１は、極めて安定した状態で打音検査を行うことができるので、極めて精度よく鉄道用トンネル３の異常箇所を発見してその位置を把握できるとともに、極めて精度の高いビットマップを作成できる。
【００６５】
ヘッド姿勢制御用エアシリンダ３６は、ヘッド姿勢制御用シリンダボディ３６ａと、ヘッド姿勢制御用シリンダボディ３６ａの一端からその外部に突出したり、あるいはヘッド姿勢制御用シリンダボディ３６ａの一端からその内部に没入するヘッド姿勢制御用ピストンロッド３６ｂとから構成されている。また、ヘッド姿勢制御用エアシリンダ３６は、前述したアーム起倒用エアシリンダ２５と同様に、コンプレッサおよび圧力調整弁などに接続されている。これらのコンプレッサおよび圧力調整弁は、制御部を介して操作部に接続されている。作業員が操作部を操作して、コンプレッサおよび圧力調整弁などを制御部を介して作動させることにより、ヘッド姿勢制御用シリンダボディ３６ａ内からその外部にヘッド姿勢制御用ピストンロッド３６ｂを突出させたり、あるいはヘッド姿勢制御用シリンダボディ３６ａ内にその外部からヘッド姿勢制御用ピストンロッド３６ｂを没入させることができる。
【００６６】
ヘッド姿勢制御用エアシリンダ３６は、ヘッド姿勢制御用シリンダボディ３６ａのヘッド姿勢制御用ピストンロッド３６ｂが突没する側とは反対側の端部を、図示しないヘッド姿勢制御用シリンダボディ取り付け軸を介して、軌陸車輌７の進行方向前方に向かって右側であるヘッド支持部１９の右側部に回動可能に取り付けられている。すなわち、ヘッド姿勢制御用シリンダボディ３６ａは、その一端部を、ヘッド支持部１９の長手方向中間部に設けられているヘッド姿勢制御用シリンダボディ取り付け部３７に回動可能に取り付けられている。それとともに、ヘッド姿勢制御用エアシリンダ３６は、ヘッド姿勢制御用ピストンロッド３６ｂのヘッド姿勢制御用シリンダボディ３６ａ内に収納されている側とは反対側の端部を、図示しないヘッド姿勢制御用ピストンロッド取り付け軸を介して、軌陸車輌７の進行方向前方に向かってヘッド支持軸３４よりも右側である検査ヘッド５の起倒アーム１８側の一端面に回動可能に取り付けられている。すなわち、ヘッド姿勢制御用ピストンロッド３６ｂは、その一端部を、検査ヘッド５の長手方向一端部付近に設けられているヘッド姿勢制御用ピストンロッド取り付け部３８に回動自在に取り付けられている。
【００６７】
また、検査ヘッド５の回動方向は、図１中矢印Ｃで示されているように、旋回台１７の旋回方向Ａと同じ方向、すなわち、軌陸車輌７の進行方向および鉄道用トンネル３の長手方向に直交する方向に設定されている。これにより、検査ヘッド５は、ヘッド支持軸３４を回動中心として、ヘッド姿勢制御用シリンダボディ３６ａ内から突没するヘッド姿勢制御用ピストンロッド３６ｂの長さに応じて、所定の範囲内で回動できる。
【００６８】
検査ヘッド５は、ヘッド姿勢制御用エアシリンダ３６のヘッド姿勢制御用シリンダボディ３６ａ内に、ヘッド姿勢制御用ピストンロッド３６ｂがその没入が止められるまで収納された状態の角度から、ヘッド姿勢制御用シリンダボディ３６ａ内から、ヘッド姿勢制御用ピストンロッド３６ｂがその突出が止められるまで突き出された状態の角度まで回動できる。すなわち、検査ヘッド５は、ヘッド姿勢制御用エアシリンダ３６のシリンダ長が最短となっている状態の角度から、ヘッド姿勢制御用エアシリンダ３６のシリンダ長が最長となっている状態の角度まで回動できる。もちろん、検査ヘッド５は、ヘッド姿勢制御用エアシリンダ３６のシリンダ長が最長となる状態の角度まで回動する間に、その両端に設けられている後述する検査ヘッド案内ローラ４５が鉄道用トンネル３のコンクリート壁２に当接する場合には、その当接状態を保持するように、その回動角度をヘッド姿勢制御用エアシリンダ３６によって保持される。
【００６９】
ヘッド支持軸３４には、ヘッド支持部１９に対する検査ヘッド５の回動角度、すなわち検査ヘッド５の姿勢を検出するヘッド姿勢検出用センサとしてのヘッド姿勢検出器３５が接続されている。このヘッド姿勢検出器３５は、制御部に接続されている。このトンネル用打音検査装置１においては、ヘッド姿勢検出器３５には、エンコーダ、あるいはポテンショメータなどの精度の高い角度検出器が用いられることが好ましい。これにより、例えば、まず、ヘッド姿勢制御用エアシリンダ３６を、ヘッド姿勢制御用シリンダボディ３６ａ内にヘッド姿勢制御用ピストンロッド３６ｂがその没入が止められるまで収納されている状態、すなわち、ヘッド姿勢制御用エアシリンダ３６を、そのシリンダ長が最短となっている状態（以下の説明において、この状態を検査ヘッド５の初期状態と称する。）に設定する。また、この初期状態における検査ヘッド５の水平方向からの回動角度が０°となるように、ヘッド姿勢制御用エアシリンダ３６のシリンダ長、ならびに検査ヘッド５およびヘッド支持部１９に対するヘッド姿勢制御用エアシリンダ３６の取り付け位置および取り付け角度を予め設定する。すると、その後、ヘッド支持部１９に対して検査ヘッド５を左右方向に何度回動させたかを正確かつ容易に知ることができる。すなわち、このヘッド姿勢検出器３５を用いることにより、打音検査作業中において、検査ヘッド５の回動角度を微少な角度ずつ精度よく測定できる。
【００７０】
なお、この検査ヘッド５を回動させるために、ヘッド姿勢制御用シリンダ３６には、前述したエアシリンダの代わりに、油圧シリンダを用いる構成としても構わない。これにより、検査ヘッド５の重量が嵩んだ場合においても、検査ヘッド５を安定した状態で円滑に回動させることができる。
【００７１】
検査ヘッド５は、図３に示すように、長尺の直方体形状に形成されている検査ヘッドカバー５０により、その主要部が覆われて保護されている。この検査ヘッドカバー５０の長手方向に沿った一端面は、打音検査する鉄道用トンネル３のコンクリート壁２に対向する構造物対向面５ａとなっており、この構造物対向面５ａから鉄道用トンネル３の検査面４に向けて、後述する叩打子３９のハンマー部４０が突没自在に出入りする。また、この検査ヘッドカバー５０の長手方向両端面の構造物対向面５ａ寄りには、鉄道用トンネル３の検査面４に回転しつつ接触するとともに、検査ヘッド５を検査面４に沿って円滑に案内する回転体としての検査ヘッド案内ローラ４５が、それぞれ１個ずつ回転自在に取り付けられている。検査ヘッド５は、これら一対の検査ヘッド案内ローラ４５、ならびに前述したアーム起倒用エアシリンダ２５およびヘッド姿勢制御用エアシリンダ３６が有している空気ばねの機能によって、鉄道用トンネル３のコンクリート壁２の検査面４に向けて押し付けられた状態のまま、検査面４上をその起伏に沿って円滑に移動しつつ適正な状態で打音検査を行うことができる。
【００７２】
この検査ヘッド５の検査ヘッドカバー５０の内部には、構造物対向面５ａの長手方向に沿って、鉄道用トンネル３の検査面４を叩打する叩打子３９、およびこの叩打子３９と対をなして叩打音を検出する叩打音検出用検査としての叩打音集音用マイク４３がそれぞれ複数個ずつ並べられて取り付けられている。本実施形態の検査ヘッド５においては、それら複数組の叩打子３９および叩打音集音用マイク４３が５組具備されている。
【００７３】
５個の叩打子３９は、検査ヘッドカバー５０の内部において、その長手方向に沿って、その両端に渡って設けられている長尺の叩打用シリンダ固定部材４２に、それぞれが有している後述する叩打用シリンダ４１の側部を固定されることにより、検査ヘッド５に取り付けられている。叩打用シリンダ固定部材４２は、検査ヘッドカバー５０の内部において、叩打用シリンダ４１が有している後述する叩打用ピストンロッド４１ｂの先端に取り付けられているハンマー部４０が、構造物対向面５ａを経て検査ヘッドカバー５０の内部からその外部へ突出して、検査面４を確実に叩打できる位置に設けられている。また、５個の叩打子３９は、構造物対向面５ａの長手方向に沿って、隣接する各叩打用シリンダ４１同士の間隔を互いに所定の大きさだけ離されて、叩打用シリンダ固定部材４２に固定されている。
【００７４】
同様に、５個の叩打音集音用マイク４３は、検査ヘッドカバー５０の内部において、その長手方向に沿って、その両端に渡って設けられている長尺の叩打音集音用マイク固定部材４４に固定されることにより、検査ヘッド５に取り付けられている。叩打音集音用マイク固定部材４４は、検査ヘッドカバー５０の内部において、各叩打子３９が有している各ハンマー部４０が検査面４を叩打する各叩打位置に、各叩打音集音用マイク４３が近接して配置される位置に設けられている。また、５個の叩打音集音用マイク４３は、構造物対向面５ａの長手方向に沿って、隣接する叩打音集音用マイク４３同士の間隔を互いに所定の大きさだけ離されて、叩打音集音用マイク固定部材４４に固定されている。これら隣接する叩打音集音用マイク４３同士の間隔の大きさは、前述した隣接する各叩打用シリンダ４１同士の間隔の大きさに略合わされている。
【００７５】
また、各叩打音集音用マイク４３は、各叩打子３９のハンマー部４０が検査面４を叩打させることにより発生させた叩打音を録音する図示しない録音装置、および録音装置が録音した叩打音を基にしてデータ解析する叩打音解析装置に接続されている。叩打音解析装置には、録音装置が録音した叩打音を基にして、打音検査する構造物３の材質、形状、および厚さ、ならびに各叩打子３９のハンマー部４０の材質、形状、および大きさ、さらに、各ハンマー部４０が検査面４を叩打する際の叩打力の強さ、スピード、および叩打間隔などの諸条件（測定パラメータ）を考慮して、それらの各測定パラメータの任意の組み合わせに応じて構造物３の内部状態を正確に把握できる各種構造解析プログラムが予め多数搭載されている。もしくは、前記各種測定パラメータに合わせて、それらの解析に最適な前記各種構造解析プログラムが記録されている図示しないフロッピーディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、あるいは光磁気ディスクなどの各種記録媒体を選んで叩打音解析装置に挿入することにより、最適な種構造解析プログラムを叩打音解析装置に読み込ませる構成としても構わない。あるいは、前述したインターネット、イントラネット、および専用の無線ＬＡＮなどに接続されているＧＰＳ用受信機４７を介して、前記各種測定パラメータに合わせて、それらの解析に最適な前記各種構造解析プログラムを随時、叩打音解析装置に取り込む構成としても構わない。これにより、叩打音解析装置は、各叩打音集音用マイク４３を通して録音装置が録音した叩打音を基にして、構造物３の検査面４およびその内部状態を正確に評価できるので、その正常箇所、および空洞やクラックなどの異常箇所を正確に解析して把握できる。
【００７６】
また、この叩打音解析装置は、前述した車輌位置検出用センサ１３を構成しているエンコーダ１３ａと車輌位置同定装置１３ｂ、移動距離検出用センサ１４、ＧＰＳ用受信機４７、旋回角度検出器２１、起倒角度検出器２３、およびヘッド姿勢検出器３５などから送られてくる検査ヘッド５の各種位置データおよび各種角度データなども併せて記録できる。よって、打音検査した構造物３の検査面４およびその内部状態の極めて正確なビットマップを作成できる。また、この叩打音解析装置は、後述するトンネル内障害物４６の正確な位置データなども併せて記録できる。これら録音装置および叩打音解析装置は、ともに制御部に接続されている。
【００７７】
以上説明したように、叩打子３９と叩打音集音用マイク４３とを対をなして５組具備するとともに、各叩打音集音用マイク４３を各叩打子３９の叩打位置に近接して取り付けた構成からなる検査ヘッド５によれば、少なくとも検査ヘッド５の構造物対向面５ａと略等しい面積の検査面４を短時間でまんべんなく叩打して打音検査できるとともに、それらの叩打音を正確に集音できる。よって、この検査ヘッド５を有しているトンネル用打音検査装置１は、検査場所としての鉄道用トンネル３の検査面４あるいは内部に異常な箇所を発見した際に、その異常な箇所の位置を迅速に、かつ、より正確に把握できる。よって、このトンネル用打音検査装置１を用いることにより、検査対象としての鉄道用トンネル３の検査面４あるいは内部の状態を記録した図示しないビットマップを迅速に、かつ、より高い精度で作成できる。
【００７８】
本実施形態においては、５個の叩打子３９を、図３に示すように、トンネル用打音検査装置１の進行方向前方に向かって、その右側から左側に向けて、第１叩打子３９ａ、第２叩打子３９ｂ、第３叩打子３９ｃ、第４叩打子３９ｄ、および第５叩打子３９ｅと称する。また、これら第１〜第５の各叩打子３９ａ〜３９ｅがそれぞれ有する、検査面４を叩打する叩打部としてのハンマー部４０を、それぞれ第１ハンマー部４０ａ、第２ハンマー部４０ｂ、第３ハンマー部４０ｃ、第４ハンマー部４０ｄ、および第５ハンマー部４０ｅと称する。それとともに、第１〜第５の各叩打子３９ａ〜３９ｅと対をなして取り付けられている５個の叩打音集音用マイク４３を、図３に示すように、トンネル用打音検査装置１の進行方向前方に向かって、その右側から左側に向けて、第１叩打音集音用マイク４３ａ、第２叩打音集音用マイク４３ｂ、第３叩打音集音用マイク４３ｃ、第４叩打音集音用マイク４３ｄ、および第５叩打音集音用マイク４３ｅと称する。前述した叩打子３９と叩打音集音用マイク４３との相対的な配置状態によれば、第１ハンマー部４０ａが検査面４を叩打して発生させた叩打音の大部分は、主に第１叩打音集音用マイク４３ａにより収集されて録音される（集音される）。同様に、第２ハンマー部４０ｂ、第３ハンマー部４０ｃ、第４ハンマー部４０ｄ、および第５ハンマー部４０ｅのそれぞれが、検査面４を叩打して発生させた各叩打音の大部分は、それぞれ主に第２叩打音集音用マイク４３ｂ、第３叩打音集音用マイク４３ｃ、第４叩打音集音用マイク４３ｄ、および第５叩打音集音用マイク４３ｅにより集音される。
【００７９】
前述した第１〜第５の各叩打子３９ａ〜３９ｅは、第１〜第５の各ハンマー部４０ａ〜４０ｅ、およびこれら第１〜第５の各ハンマー部４０ａ〜４０ｅを検査面４に向けて突出させる叩打用シリンダ４１などから構成されている。叩打用シリンダ４１には、エアシリンダが用いられており、以下の説明において、これを叩打用エアシリンダ４１と称する。
【００８０】
第１〜第５の各ハンマー部４０ａ〜４０ｅは、略球形状に形成されている。これら第１〜第５の各ハンマー部４０ａ〜４０ｅは、検査する構造物３の材質、形状、厚さなどの諸条件を考慮して、検査面４を叩打した際に、それらの特徴を把握し易く、かつ、正常な箇所と異常な箇所とを容易に区別できる打音を得ることができる材質によって形成されることが好ましい。これら第１〜第５の各ハンマー部４０ａ〜４０ｅは、第１〜第５の各叩打子３９ａ〜３９ｅがそれぞれ有している、後述する各叩打用ピストンロッド４１ｂの叩打用エアシリンダ４１側とは反対側の端部に取り付けられている。
【００８１】
各叩打用エアシリンダ４１は、叩打用シリンダボディ４１ａと、叩打用シリンダボディ４１ａの一端からその外部に突出したり、あるいは叩打用シリンダボディ４１ａの一端からその内部に没入する叩打用ピストンロッド４１ｂとから構成されている。また、各叩打用エアシリンダ４１は、前述したアーム起倒用エアシリンダ２５およびヘッド姿勢制御用エアシリンダ３６と同様に、互いに独立に駆動力伝達手段としての図示しないエアーチューブなどを介して、コンプレッサおよび圧力調整弁などにそれぞれ接続されている。これらのコンプレッサおよび圧力調整弁は、制御部を介して操作部に接続されている。これにより、各叩打用エアシリンダ４１は、作業員が操作部を操作して、コンプレッサおよび圧力調整弁などを制御部を介して作動させることにより、各エア圧力（作動空気圧力）を随時、互いに独立に所定の大きさに設定して保持できる。したがって、例えば、各叩打用エアシリンダ４１を、すべて一定のエア圧力に設定して、叩打用シリンダボディ４１ａ内からその外部に叩打用ピストンロッド４１ｂを突出させたり、あるいは叩打用シリンダボディ４１ａ内にその外部から叩打用ピストンロッド４１ｂを没入させることができる。すなわち、これら第１〜第５の各叩打子３９ａ〜３９ｅによれば、それらが有する第１〜第５の各ハンマー部４０ａ〜４０ｅの各叩打力を、打音検査すべき鉄道用トンネル３の材質、形状、厚さなどの諸条件を考慮して、その打音検査に適した所定の大きさに随時設定して、かつ、その大きさに保持しつつ検査面４を叩打できる。
【００８２】
また、これら第１〜第５の各叩打子３９ａ〜３９ｅは、作業員が操作部を操作して、コンプレッサおよび圧力調整弁などを制御部を介して作動させることにより、それらが有する第１〜第５の各ハンマー部４０ａ〜４０ｅのそれぞれが検査面４を叩打する順番およびタイミングなどを随時、互いに独立に設定して保持できる。したがって、例えば、第１〜第５の各叩打子３９ａ〜３９ｅが有する第１〜第５の各ハンマー部４０ａ〜４０ｅが検査面４を叩打する順番を、第１番目が第１ハンマー部４０ａ、第２番目が第２ハンマー部４０ｂ、第３番目が第３ハンマー部４０ｃ、第４番目が第４ハンマー部４０ｄ、第５番目が第５ハンマー部４０ｅ、そして再び第１番目の第１ハンマー部４０ａに戻り、以後はこの順番で繰り返し検査面４を叩打するように設定できる。この設定において、第１〜第５の各ハンマー部４０ａ〜４０ｅのそれぞれが検査面４を叩打する間隔を長くしたり、あるいは短くしたりできる。このような構成からなる各第１〜第５の各叩打子３９ａ〜３９ｅによれば、打音検査すべき鉄道用トンネル３の材質、形状、厚さなどの諸条件を考慮して、それらが有する第１〜第５の各ハンマー部４０ａ〜４０ｅの叩打間隔を随時、その打音検査に適した所定の大きさに設定して、かつ、その大きさに保持しつつ検査面４を叩打できる。
【００８３】
以上説明した構成からなる第１〜第５の各叩打子３９ａ〜３９ｅを有する検査ヘッド５によれば、前述した軌陸車輌７の移動速度と併せて、第１〜第５の各叩打子３９ａ〜３９ｅがそれぞれ有している第１〜第５の各ハンマー部４０ａ〜４０ｅの叩打間隔などを随時、任意の値に設定することにより、打音検査の精度、すなわち打音検査の検査密度を随時、任意の値に設定できる。
【００８４】
なお、第１〜第５の各ハンマー部４０ａ〜４０ｅで検査面４を叩打するために、各叩打用シリンダ４１には、前述したエアシリンダの代わりに、油圧シリンダを用いる構成としても構わない。これにより、第１〜第５の各ハンマー部４０ａ〜４０ｅを剛性および密度の高い重金属などで形成して、それらの重量が嵩んだ場合においても、第１〜第５の各ハンマー部４０ａ〜４０ｅによって安定した状態で円滑に検査面４を叩打できる。
【００８５】
さらに、検査ヘッド５の内部には、図１および図２に示すように、このトンネル用打音検査装置１が有している軌陸車輌７の進行方向前方、すなわち検査ヘッド５の走査方向前方に位置している、鉄道用トンネル３の検査面４から突出している凸部４６を検出するための障害物検出用センサとしての障害物検出器４９を取り付けた構成とすることが好ましい。この障害物検出器４９が凸部４６を検出する手段は、例えば、赤外線、あるいはレーザー光線など、前述した第１〜第５の各ハンマー部４０ａ〜４０ｅが発生させる叩打音と互いに干渉し合わない手段であることが好ましい。このトンネル用打音検査装置１においては、障害物検出器４９が凸部４６を検出する手段には、精度が高く、かつ、遠くまで届かせることができるレーザー光線を用いるものとする。これにより、このトンネル用打音検査装置１が全長数キロもある長い鉄道用トンネル３を打音検査する場合に、そのコンクリート壁２の検査面４から突出している、例えば、架線、あるいは移動通信体用のアンテナなどの凸部としてのトンネル内障害物４６を、その大きさや形状に拘らずに、走査方向の遥か手前側から、十分に余裕を持って検出できる。この障害物検出器４９は、制御部を介して図示しない警告装置、あるいはモニタなどに接続されている。
【００８６】
障害物検出器４９がトンネル内障害物４６を検出すると、そのことが制御部を介して警告装置、あるいはモニタなどに伝えられる。例えば、現場の作業員が打音検査作業中において、警告装置による警告、あるいはモニタによる監視作業により、検査ヘッド５の走査方向前方にトンネル内障害物４６が存在することを検知した場合、作業員が操作部を操作して、前述したヘッド移動装置６を作動させて、検査ヘッド５を、その走査線上からトンネル内障害物４６が外れる位置に達するまでずらす。そして、この状態を保持したまま、トンネル内障害物４６が検査ヘッド５よりも後方に位置するまで軌陸車輌７を前進させる。トンネル内障害物４６が検査ヘッド５よりも後方に位置した状態になったことを軌陸車輌７の近くにいる現場の作業員が確認した後、作業員が操作部を操作して、ヘッド移動装置６を作動させて、検査ヘッド５を再び元の走査線上に戻し、中断した打音検査作業を継続する。以後、障害物検出器４９が、検査ヘッド５の走査方向前方にトンネル内障害物４６が存在することを検出した際には、前述した障害物回避作業を随時行うことにより、トンネル内障害物４６を回避しつつ、目的の検査範囲をむらなく打音検査できる。
【００８７】
また、トンネル内障害物４６からの検査ヘッド５の回避作業は、軌陸車輌７の近くにいる現場の作業員が直接人手により操作部を操作して行うだけでなく、前述したヘッド移動装置６の場合と同様に、遠隔操縦用受信機４８、およびＣＣＤカメラ、あるいは赤外線カメラなどの監視手段、ならびにモニタなどを併用して、無線通信により遠隔操縦することも可能である。特に、鉄道用トンネル３内において、打音検査作業を肉眼で確認しつつ行うことができるような十分な量の可視光線が届く作業現場では、ＣＣＤカメラを用いることにより、現場の作業員が肉眼で確認するのと略同じ程度の正確さでトンネル内障害物４６を検出できる。よって、トンネル内障害物４６からの検査ヘッド５の回避作業を、ＣＣＤカメラを用いて遠隔操縦で行うことが可能な場所においては、トンネル内障害物４６からの検査ヘッド５の回避作業を、その作業効率および検査精度を殆ど妨げることなく、より安全に、かつ、円滑に行うことができる。
【００８８】
あるいは、トンネル内障害物４６からの検査ヘッド５の回避作業は、このトンネル用打音検査装置１が有している制御部による自動制御により行われる構成としても構わない。例えば、障害物検出器４９あるいはＣＣＤカメラ、あるいは赤外線カメラなどの監視手段が、検査ヘッド５の走査方向線上にトンネル内障害物４６を検出した際には、検査ヘッド５がトンネル内障害物４６と接触しない位置に移動するように、制御部が有しているハードウェア（ＲＯＭ、ＲＡＭなどの各種メモリ、あるいはトンネル内障害物４６の回避作業専用のＣＰＵなど）に予め障害物回避用プログラムを搭載しておく。制御部には、軌陸車輌７のエンジン、駆動力伝達装置、旋回台１７を旋回駆動させる電動モータあるいは油圧モータ、および旋回駆動力伝達装置、起倒アーム１８を起倒させるとともに、検査ヘッド５を回動させるコンプレッサおよび圧力調整弁などのトンネル用打音検査装置１の各種駆動装置が接続されている。
【００８９】
これにより、障害物検出器４９などによってトンネル内障害物４６が検出されると、検査ヘッド５がトンネル内障害物４６と接触しない位置まで移動するように、制御部は障害物回避用プログラムに基づいて、これに接続されているトンネル用打音検査装置１の各種駆動装置を作動させる。制御部は、検査ヘッド５を、その走査線上にトンネル内障害物４６が乗っていない位置までずらした状態に保持したまま、トンネル内障害物４６が検査ヘッド５よりも後方に位置するまで軌陸車輌７を前進させる。障害物検出器４９が、トンネル内障害物４６が検査ヘッド５よりも後方に位置した状態になったことを検出すると、そのことが制御部に伝達される。すると、制御部はこれに接続されているトンネル用打音検査装置１の各種駆動装置を作動させて、検査ヘッド５を再び元の走査線上に戻す。その後、制御部は検査ヘッド５などを作動させて、中断した打音検査作業を再開する。以後、障害物検出器４９が、検査ヘッド５の走査方向前方にトンネル内障害物４６が存在することを検出した際には、前述した障害物回避作業を制御部が自動で随時行うことにより、トンネル内障害物４６を回避しつつ目的の検査範囲をむらなく自動で打音検査できる。この制御部によるハードウェア的な自動制御によれば、トンネル内障害物４６からの検査ヘッド５の回避作業をより安全に行うことができる。ひいては、検査ヘッド５がトンネル内障害物４６に接触するのを回避しつつ、目的の検査範囲をむらなく、より安全に打音検査できる。
【００９０】
さらに、後述する打音検査作業により、検査すべき鉄道用トンネル３の内部状態のビットマップを一度作成した後は、その鉄道用トンネル３の打音検査作業におけるトンネル内障害物４６からの検査ヘッド５の回避作業は、ソフトウェアを用いた自動制御により行われる構成とすることも可能である。例えば、制御部に接続されている前述した叩打音解析装置が作成した、所望の鉄道用トンネル３のビットマップのデータを、フロッピーディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、あるいは光磁気ディスクなどの各種記録媒体、もしくはインターネット、イントラネット、および専用の無線ＬＡＮなどに接続されているＧＰＳ用受信機４７を介して、再び叩打音解析装置に読み込ませる。この読み込ませた所望の鉄道用トンネル３のビットマップ・データには、前回打音検査した際の鉄道用トンネル３の検査面４およびその内部状態の正常箇所、および空洞やクラックなどの異常箇所が、検査ヘッド５の詳細な各種位置データおよび各種角度データなどと併せて記録されている。それとともに、この読み込ませた所望の鉄道用トンネル３のビットマップ・データには、前回打音検査した際の鉄道用トンネル３の検査面４から突出しているトンネル内障害物４６の正確な位置データなども記録されている。それとともに、前述した制御部のハードウェア的な自動制御によるトンネル内障害物４６の回避作業と同様の障害物回避用プログラムを、叩打音解析装置に所望の鉄道用トンネル３の過去のビットマップのデータを読み込ませた場合と同様の所定の方法により、制御部に接続されている図示しない記憶装置に読み込ませる。ただし、このソフト的障害物回避用プログラムには、随時、叩打音解析装置に読み込ませた過去のビットマップ・データにアクセスして、トンネル内障害物４６の正確な位置を確認し、これと検査ヘッド５とが接触しないようにトンネル用打音検査装置１の各種駆動装置を作動させるコマンドが具備されているものとする。
【００９１】
この制御部によるソフトウェア的な自動制御によれば、前述した制御部のハードウェア的な自動制御によるトンネル内障害物４６の回避作業と同様に、トンネル内障害物４６からの検査ヘッド５の回避作業をより安全に行うことができる。ひいては、検査ヘッド５がトンネル内障害物４６に接触するのを回避しつつ、目的の検査範囲をむらなく、より安全に打音検査できる。また、打音検査を行う毎に予め検査範囲を設定してプログラムに盛り込んでおくことが容易なので、複数の不連続な検査場所を検査する際にも、それらの検査場所を予め設定することにより、所定の検査範囲をきめ細かに、かつ、無駄、あるいはむらなく自動で打音検査できる。
【００９２】
それとともに、一度ビットマップを作成した後は、打音検査する鉄道用トンネル３に合わせて、その過去のビットマップ・データを叩打音解析装置に読み込ませればよい。これにより、極めて多数の鉄道用トンネル３に対応できる。実際には、このようなトンネル用打音検査装置１は、ある一定の地域を管轄している所定の車輌保管場所（区）に所有されている。すなわち、１台のトンネル用打音検査装置１が検査する鉄道用トンネル３は、予め略決まっている。よって、それらの鉄道用トンネル３を、それぞれ一度ずつ打音検査して、それぞれのビットマップ・データを作成すれば、その後は、検査する鉄道用トンネル３が大幅な改修工事などを受けない限り、その過去のビットマップ・データを基に、このトンネル用打音検査装置１を用いて無人で打音検査できる。
【００９３】
以上説明した構成からなるトンネル用打音検査装置１によれば、打音検査する構造物としての鉄道用トンネル３のコンクリート壁２に沿った広い範囲の任意の検査場所の打音検査データを、所定の安定した条件下において、まんべんなく、かつ、効率よく収集して解析できる。すなわち、このトンネル用打音検査装置１によれば、鉄道用トンネル３の検査面４、あるいはその内部の状態を円滑に、効率よく、安全に、かつ正確に打音検査できる。また、このトンネル用打音検査装置１によれば、鉄道用トンネル３の検査面４、あるいはその内部にクラックや空洞などの異常な箇所が存在する場合、それらの異常な箇所の位置を極めて正確に検出できる。さらに、このトンネル用打音検査装置１によれば、鉄道用トンネル３の検査面４、あるいはその内部の状態を記録したビットマップを極めて高い精度で作成できるので、鉄道用トンネル３の異なる検査部分ごとの対比を極めて容易に、かつ、極めて高い精度で行うことができる。それとともに、このトンネル用打音検査装置１によれば、鉄道用トンネル３の同一の検査部分を、所定の時間間隔を置いて定期的に打音検査して、その同一の検査部分のビットマップを極めて高い精度で作成することにより、時間経過に伴うその同一部分の状態変化などを極めて容易に、かつ、極めて高い精度で把握できる。したがって、このトンネル用打音検査装置１によれば、このトンネル用打音検査装置１が作成した鉄道用トンネル３のビットマップを、鉄道用トンネル３の劣化診断などに極めて有効に役立てることができるので、一度この精度の高いビットマップを作成すれば、その後、このビットマップのデータを用いることにより、鉄道用トンネル３の修理作業、あるいは保守・点検作業などをより効率よく行うことができる。
【００９４】
次に、トンネル用打音検査装置１を用いたトンネルの打音検査作業の一実施例についての概略を、図１および図２に基づいて説明する。
【００９５】
まず、トンネル用打音検査装置１の旋回台１７、起倒アーム１８、および検査ヘッド５を、それぞれ前述した初期状態に保持して、鉄道用トンネル３のコンクリート壁面２から検査ヘッド５を引き離した状態のまま、軌陸車輌７をレール８上を走行させて、打音検査を行う検査開始場所付近までトンネル用打音検査装置１を移動させる。次に、現場の作業員が操作部を操作して、ヘッド移動装置６の各可動部を作動させて、図１に示すように、検査ヘッド５を、適正な状態で打音検査を行うことができる姿勢に配置して保持する。すなわち、現場の作業員が操作部を操作して、前記初期状態からそれぞれ慎重に角度調整を行いつつ、旋回台１７を旋回させ、起倒アーム１８を起こし、検査ヘッド５を回動させる。これにより、検査ヘッド５を、その構造物対向面５ａが検査面４に略正対するようにその姿勢を保持するとともに、２個の検査ヘッド案内ローラ４５がコンクリート壁２と回転可能に接触するように、コンクリート壁２に向けて押し付ける。この状態において、検査ヘッド５は、検査開始位置、もしくは検査方向に沿って、検査開始位置よりも僅かに後方に位置しているものとする。
【００９６】
この後、所望の検査精度が得られるように予め計算されて設定された一定の低速度で、軌陸車輌７をレール８上を検査方向前方に向かって走行させる。それとともに、現場の作業員が操作部を操作して、所望の検査精度が得られるように予め計算されて設定されたエア圧力（作動空気圧力）、および叩打順番、叩打間隔、およびタイミングなどで、検査ヘッド５が有している５個の第１〜第５の各叩打子３９ａ〜３９ｅをそれぞれ作動させる。この打音検査作業においては、第１〜第５の各叩打子３９ａ〜３９ｅが有する第１〜第５の各ハンマー部４０ａ〜４０ｅが検査面４を叩打する順番を、第１番目が第１ハンマー部４０ａ、第２番目が第２ハンマー部４０ｂ、第３番目が第３ハンマー部４０ｃ、第４番目が第４ハンマー部４０ｄ、第５番目が第５ハンマー部４０ｅ、そして再び第１番目の第１ハンマー部４０ａに戻り、以後はこの順番で繰り返し検査面４を叩打するように設定する。第１〜第５の各ハンマー部４０ａ〜４０ｅが検査面４を叩打することにより発生する各叩打音を、第１〜第５の各叩打子３９ａ〜３９ｅとそれぞれ対をなして検査ヘッド５の内部に取り付けられている５個の第１〜第５の各叩打音集音用マイク４３ａ〜４３ｅにより順次集音する。以後は、前述のように設定された検査ヘッド５を打音検査する一定区間の検査面４に追従させつつ、その開始端から終了端まで、鉄道用トンネル３の長手方向に沿って走査させればよい。
【００９７】
また、打音検査する検査面４が、一回の検査ヘッド５の走査で検査しきれない大きさの幅を有している場合には、鉄道用トンネル３内で軌陸車輌７を往復動させるとともに、その往動、復動を切り替える毎に、現場の作業員が操作部を操作して、ヘッド移動装置６の各可動部を作動させて、検査ヘッド５の高さ位置を、例えば、より低い位置からより高い位置に向けて順次設定し直せばよい。
【００９８】
検査ヘッド５が有している障害物検出器４９が、検査ヘッド５の走査線上の前方に、図２に示すように、トンネル内障害物４６が位置していることを検出すると、これを警告装置などで現場の作業員に警告する。この警告を認識した現場の作業員は、操作部を操作して、ヘッド移動装置６の各可動部を作動させて、検査ヘッド５を、トンネル内障害物４６と接触しない位置までずらして回避させる。トンネル内障害物４６の大きさが、例えば、検査面４と検査ヘッド５の構造物対向面５ａとの隙間程度の大きさである場合には、現場の作業員は操作部を操作して、検査ヘッド５がトンネル内障害物４６に接触しない向きに回動するように、ヘッド姿勢制御用エアシリンダ３６を伸縮させればよい。また、トンネル内障害物４６の大きさが、図２に示すように、検査ヘッド５自体の大きさと同程度、もしくはそれ以上の大きさである場合には、このトンネル用打音検査装置１が有している起倒アーム１８は、伸縮不可の構造となっているため、現場の作業員は操作部を操作して、検査ヘッド５がトンネル内障害物４６と接触しないように、検査ヘッド５が斜め後方に向かって下降するように、ヘッド移動装置６を作動させる。
【００９９】
以下、そのような大型のトンネル内障害物４６の回避作業時における起倒アーム１８の動作を、図２に示すように、複線からなる鉄道用トンネル３内において、軌陸車輌７が走行する側のレール８に近い側のコンクリート壁面２の検査面４を、このトンネル用打音検査装置１を用いて打音検査を行う場合について説明する。
【０１００】
この場合、旋回台１７の旋回中心は、図２中十字印によって示されている鉄道用トンネル３の径方向の中心部から、軌陸車輌７が走行している側に偏心して位置している。この状態において、検査ヘッド５およびヘッド移動装置６の姿勢が、図２中実線で示されている状態にあるとともに、大型のトンネル内障害物４６が検査ヘッド５の走査線上の前方に位置しているとする。起倒アーム１８は、伸縮不可の構造となっているため、その回動半径は一定である。また、起倒アーム１８の回動中心である旋回台１７の旋回軸２０から、このトンネル用打音検査装置１が打音検査している検査面４までの距離は、図２中上方から下方に向かうにしたがって短くなっている。よって、図２中実線で示されている状態の起倒アーム１８の起倒角度を変えることなく、旋回台１７のみを軌陸車輌７の進行方向前方に向かって左側に旋回させると、ある高さ位置において、検査ヘッド５がコンクリート壁２に対して突かえてしまい、移動不可の状態となる。このような事態を回避するために、現場の作業員は操作部を操作して、旋回台１７を検査ヘッド５の高さが低くなる向きに旋回させる以前、あるいは、そのような旋回台１７の旋回動作に並行して、アーム起倒用エアシリンダ２５を、そのシリンダ長が短くなる向きに作動させる。すなわち、アーム起倒用エアシリンダ２５を縮ませて、起倒アーム１８を、その初期状態に戻る向きに倒す。このような操作により、検査ヘッド５は、軌陸車輌７の進行方向前方に向かって、斜め後方に向かって下降されたことになる。
【０１０１】
以上説明したように、検査ヘッド５が斜め後方に向かって下降するように、ヘッド移動装置６を作動させることにより、検査ヘッド５は、大型のトンネル内障害物４６と接触することなく、打音検査を行う検査面４をまんべんなく検査できる。
【０１０２】
検査ヘッド５は、アーム起倒用エアシリンダ２５およびヘッド姿勢制御用エアシリンダ３６が有している空気ばねの作用により、検査面４にうねりや微少な段差などが存在する場合にも、検査面４に追従して移動できる。それとともに、検査ヘッド５が有している５個の第１〜第５の各叩打子３９ａ〜３９ｅを、すべて殆ど同じ条件で作動させることができる。これにより、トンネル用打音検査装置１は、打音検査する鉄道用トンネルの大きさ、あるいは形状などに拘らず、略一定の安定した条件の下で叩打音のデータを収集して解析できる。よって。トンネル用打音検査装置１によれば、鉄道用トンネル３の検査面４、あるいはその内部にクラックや空洞などの異常な箇所が存在する場合、それらの異常な箇所の位置を極めて正確に検出できる。さらに、このトンネル用打音検査装置１によれば、鉄道用トンネル３の検査面４あるいは内部の状態を記録したビットマップを極めて高い精度で作成できる。
【０１０３】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る構造物打音検査装置としてのトンネル用打音装置５１を、図４に基づいて説明する。
【０１０４】
この第２実施形態のトンネル用打音検査装置５１は、これが有している検査ヘッド５２の構造が、前述した第１実施形態のトンネル用打音検査装置１が有している検査ヘッド５の構造と異なっているだけで、その他の構成、作用、および効果は同様である。よって、その異なっている部分について説明し、前述した第１実施形態と同一の構成部分についての説明は省略する。また、図面についても、同一の図面は省略し、本実施形態の検査ヘッド５２の構造の特徴をよく理解することのできる図面のみを示し、この図４において、前述した第１実施形態と同一部分には同一符号を付してある。
【０１０５】
本実施形態のトンネル用打音検査装置５１が有している検査ヘッド５２は、図４に示すように、叩打子３９と、これと対をなす叩打音集音用マイク４３とがそれぞれ１個ずつであって、かつ、一体的に連結されていて、この一体物が検査ヘッド５２の長手方向に沿って往復動可能に設けられている。
【０１０６】
１個の叩打子３９と、１個の叩打音集音用マイク４３とは、側面視がＬ字形状に形成されている叩打音集音用マイク連結部材５３により一体的に連結されている。叩打音集音用マイク４３は、叩打音集音用マイク連結部材５３の一端部に取り付けられている。それとともに、この叩打音集音用マイク連結部材５３は、その他端部が、叩打用エアシリンダボディ４１ｂの側部の所定の位置に固定されている。具体的には、叩打音集音用マイク連結部材５３の他端部は、叩打子３９が有しているハンマー部４０が検査面４を叩打する叩打位置の近傍において、叩打音集音用マイク４３が、その叩打位置に対して常に一定の位置に位置しているように、叩打用エアシリンダボディ４１ｂの側部に固定されている。
【０１０７】
この単一の叩打子３９および叩打音集音用マイク４３から構成されている一体物は、検査ヘッドカバー５０の内部において、その長手方向に沿ってその両端に渡って設けられているとともに、長尺の板形状に形成されている叩打子案内部材としての位置検出機能付きリニアガイド５５に、叩打子支持部材５４を介して摺動自在に嵌め込まれて支持されている。それとともに、単一の叩打子３９および叩打音集音用マイク４３から構成されている一体物は、検査ヘッドカバー５０の内部において、その長手方向に沿ってその両端に渡って設けられているとともに、長尺の丸棒形状に形成されている叩打子摺動部材としての立体カム５６に、叩打子支持部材５４を介して往復動可能に係合されている。
【０１０８】
叩打子支持部材５４は、叩打用エアシリンダボディ４１ａの側部に固定されるとともに、位置検出機能付きリニアガイド５５に嵌め込まれる、略平板形状に形成されている支持部材嵌合部５４ａと、同じく叩打用エアシリンダボディ４１ａの側部に固定されるとともに、立体カム５６が有している後述する叩打子案内溝としての螺旋溝５６ａに溝係合される、略円筒形状に形成されている支持部材係合部５４ｂとから構成されている。
【０１０９】
位置検出機能付きリニアガイド５５は、検査ヘッドカバー５０の内部において、叩打用エアシリンダ４１が有している叩打用ピストンロッド４１ｂの先端に取り付けられているハンマー部４０が、構造物対向面５ａを経て検査ヘッドカバー５０の内部からその外部へ突出して、検査面４を確実に叩打できる位置に設けられている。それとともに、この位置検出機能付きリニアガイド５５には、これに摺動自在に嵌合されている叩打子支持部材５４の支持部材嵌合部５４ａの、位置検出機能付きリニアガイド５５の長手方向に沿った位置を正確に検出できる機能が設けられている。すなわち、この位置検出機能付きリニアガイド５５には、単一の叩打子３９および叩打音集音用マイク４３から構成されている一体物の、位置検出機能付きリニアガイド５５の長手方向に沿った位置を正確に検出できる機能が設けられている。また、この位置検出機能付きリニアガイド５５は、制御部に接続されている。
【０１１０】
立体カム５６は、検査ヘッドカバー５０の内部において、単一の叩打子３９および叩打音集音用マイク４３から構成されている一体物を、位置検出機能付きリニアガイド５５の長手方向に沿って往復動させることができるように、位置検出機能付きリニアガイド５５の近傍に、位置検出機能付きリニアガイド５５と平行に配置されている。この立体カム５６は、その長手方向両端部を、検査ヘッドカバー５０の長手方向両端面の内側に設けられている叩打子摺動部材支持部材としての立体カム支持部材５７によって回転自在に支持されて、検査ヘッドカバー５０の内部に取り付けられている。この立体カム５６の側面には、その略全面に渡って、叩打子支持部材５４を立体カム５６の長手方向に沿って、その全長と略等しい距離を往復動させるための螺旋溝５６ａが形成されている。叩打子支持部材５４は、その支持部材係合部５４ｂの中空部分が立体カム５６の螺旋溝５６ａと溝係合するように、立体カム５６に取り付けられる。
【０１１１】
また、この立体カム５６は、検査ヘッドカバー５０の長手方向の一端面の内側に設けられている叩打子摺動部材駆動装置としての立体カム駆動用モータ５８によって回転駆動される。この立体カム駆動用モータ５８は制御部に接続されており、作業員が操作部を操作することにより、その回転速度および回転トルクなどを任意の大きさに設定して駆動させることができる。これにより、叩打子支持部材５４は、立体カム駆動用モータ５８の回転速度および回転トルクなどに応じた所定の速度で、立体カム５６によって、位置検出機能付きリニアガイド５５の長手方向に沿って往復動される。
【０１１２】
作業員が操作部を操作して、立体カム駆動用モータ５８を駆動させて、例えば、図４中矢印Ｄで示されている向きに、立体カム５６を回転駆動させる。これにより、叩打子支持部材５４は、図４中矢印Ｅで示されているように、立体カム５６の長手方向に沿って、その全長と略等しい距離を往復動できる。したがって、単一の叩打子３９および叩打音集音用マイク４３から構成されている一体物は、位置検出機能付きリニアガイド５５により、その長手方向沿って摺動自在に案内されつつ、立体カム５６により、検査ヘッド５２の構造物対向面５ａの長手方向に沿って、その長さと略等しい距離を連続して往復動できる。
【０１１３】
叩打子３９が有している叩打用エアシリンダ４１の叩打用エアシリンダボディ４１ａには、叩打用シリンダ駆動力伝達手段としての、エアーチューブ５９が接続されている。このエアーチューブ５９は、検査ヘッド５２の内部における叩打用エアシリンダ４１の往復動に追従しつつ、叩打用エアシリンダボディ４１ａにエアーを確実に供給できる可撓性および耐座屈性を有している材質により形成されていることが好ましい。また、このエアーチューブ５９は、そのエアー供給ラインがコンプレッサおよび圧力調整弁としての図示しない電磁弁などに接続されている。これらのコンプレッサおよび電磁弁は、制御部を介して操作部に接続されている。これにより、作業員が操作部を操作して、コンプレッサおよび電磁弁などを制御部を介して作動させることにより、叩打用エアシリンダ４１のエア圧力（作動空気圧力）を随時、任意の大きさに設定して保持できる。したがって、この叩打子３９によれば、ハンマー部４０の叩打力を随時、打音検査すべき構造物３の材質、形状、厚さなどの諸条件を考慮して、その打音検査に適した所定の大きさに設定して、かつ、その大きさに保持しつつハンマー部４０に検査面４を叩打させることができる。
【０１１４】
また、叩打子３９は、作業員が操作部を操作して、コンプレッサおよび電磁弁などを制御部を介して断続的に作動させることにより、叩打用エアシリンダボディ４１ａ内へのエアーの供給、あるいは叩打用エアシリンダボディ４１ａ内からのエアーの排出などを随時、任意の一定の時間間隔に設定して断続的に行うことができる。すなわち、この叩打子３９によれば、ハンマー部４０が検査面４を叩打するタイミングなどを随時、任意の一定の時間間隔に設定して、ハンマー部４０に検査面４を断続的に叩打させることができる。
【０１１５】
なお、ハンマー部４０を、検査面４を叩打させるために、叩打用シリンダ４１には、前述したエアシリンダの代わりに、油圧シリンダを用いる構成としても構わない。これにより、ハンマー部４０を剛性および密度の高い重金属などで形成して、それらの重量が嵩んだ場合においても、ハンマー部４０を安定した状態で円滑に検査面４に叩打させることができる。
【０１１６】
この第２実施形態のトンネル用打音検査装置５１は、以上説明した点以外は、すべて第１実施形態のトンネル用打音検査装置１と同じである。よって、この第２実施形態のトンネル用打音検査装置５１を用いることにより、本発明の第１の課題を解決できるのは勿論であるが、前記構造の検査ヘッド５２を具備している第２実施形態は、以下の点で優れている。
【０１１７】
このトンネル用打音検査装置５１によれば、検査ヘッド５２が有している単一の叩打子３９および叩打音集音用マイク４３を、叩打音集音用マイク連結部材５３により一体的に連結して、一体物を構成した。それとともに、叩打音集音用マイク４３を、叩打子３９が有しているハンマー部４０が検査面４を叩打する叩打位置の近傍において、その叩打位置に対して常に一定の位置に位置しているように、叩打音集音用マイク連結部材５３を介して叩打子３９に取り付けた。これにより、ハンマー部４０が検査面４を叩打する際に発生する叩打音を、その叩打場所に対して相対的に常に一定の位置から、叩打音集音用マイク４３により集音できる。よって、この検査ヘッド５２を用いることにより、叩打音を略一定の条件の下でより確実に、かつ、ばらつきを殆ど無くして集音できる。それとともに、そのばらつきの殆ど無い叩打音を解析データとして用いることにより、叩打音の解析をより高い精度で行うことができるので、構造物としての鉄道用トンネル３の内部構造の状態などを、より高い精度で検査できる。
【０１１８】
また、このトンネル用打音検査装置５１によれば、単一の叩打子３９および叩打音集音用マイク４３から構成されている一体物を、検査ヘッド５２の長手方向に沿って任意の速度で往復動させることができる構成とした。それとともに、ハンマー部４０が検査面４を叩打する時間間隔を任意の大きさに設定できる、すなわち、ハンマー部４０が検査面４を一定の時間間隔で断続的に叩打できるように設定できる構成とした。これにより、単一の叩打子３９および叩打音集音用マイク４３から構成されている一体物の往復速度、およびハンマー部４０の叩打タイミングなどを、それぞれ任意の大きさに設定して組み合わせることにより、打音検査の精度、すなわち打音検査の検査密度を随時、任意の値に設定できる。
【０１１９】
なお、本発明に係るトンネル用打音検査装置（構造物打音検査装置）１，５１は、前述した第１および第２の実施の形態には制約されない。例えば、前記第１および第２の実施の形態の説明においては、構造物打音検査装置１を、構造物としてのコンクリート壁２により形成された鉄道用トンネル３の打音検査に適したトンネル用打音検査装置として説明したが、この構造物打音検査装置１は、鉄道用トンネル以外の構造物３にも当然、適用できる。例えば、この構造物打音検査装置１が有している軌陸車輌７は、レール８上だけではなく、道路なども走行可能な構成を有している。よって、この軌陸車輌７を道路上を走行させることによって、前述した鉄道用トンネル３の場合と同様に、図示しない構造物としての自動車用トンネルの打音検査を行うことも可能である。したがって、この構造物打音検査装置１を用いることにより、自動車用トンネルの劣化診断なども極めて容易、かつ、極めて正確に行うことができる。また、この構造物打音検査装置１を用いることによって、自動車用トンネルのみならず、様々な大きさおよび形状に形成されている構造物３、例えば、一般のコンクリート製の橋梁の橋脚部分や、あるいは高欄部分などの劣化診断も極めて容易、かつ、極めて正確に行うことができるのはもちろんである。
【０１２０】
さらに、この構造物打音検査装置１が有している叩打音解析装置によれば、これが解析する測定パラメータのうち、打音検査する構造物３の材質に関する測定パラメータを、その材質に応じて任意の値に設定できる。これにより、この構造物打音検査装置１は、打音検査する構造物３の材質に拘らずに打音検査を行うことができるので、この構造物打音検査装置１を用いることにより、コンクリート製以外の構造物３、例えば、煉瓦造りの建物、あるいは巨大な石を積み上げて作られている城壁や遺跡などの歴史的建造物の劣化診断も極めて容易、かつ、極めて正確に行うことができる。
【０１２１】
【発明の効果】
本発明に係る構造物打音検査装置においては、構造物を叩いて検査する検査ヘッドを、ヘッド移動手段を用いて構造物の検査面に押し付けつつ移動させるとともに、ヘッド移動手段を搭載した自走車輌を移動させつつ所定の検査範囲を連続した一連の動作で打音検査できる。よって、多くの人手を要することなく、構造物の検査面および内部の状態を効率よく、かつ、安全に検査できる。
【０１２２】
この発明の構造物打音装置において、ヘッド移動手段が、旋回可能な旋回台、起倒可能な起倒アーム、および検査ヘッドを姿勢制御可能に支持するヘッド支持部を具備する構成によれば、たとえ構造物の検査面が曲がっていても、その検査面に沿って検査ヘッドを追従させることができるので、構造物の検査面および内部の状態を効率よく、かつ、安全に検査できる。
【０１２３】
この発明の構造物打音装置において、検査ヘッドの姿勢を制御するヘッド姿勢制御用シリンダ、および起倒アームを起倒させるアーム起倒用シリンダをそれぞれエアシリンダとした構成によれば、検査ヘッドが構造物の検査面と接触する際および起伏した検査面をトレースする際などの衝撃を緩衝しつつ構造物の検査面および内部の状態を効率よく、かつ、安全に検査できる。
【０１２４】
この発明の構造物打音装置において、検査ヘッドが、ヘッド姿勢制御用シリンダによる制御で、構造物の検査面から突出している凸部を回避できるように、その姿勢を変化できる構成によれば、凸部により検査作業中が中断されるおそれを少なくして効率よく、かつ、安全に検査できる。
【０１２５】
この発明の構造物打音装置において、検査ヘッドの姿勢を認識するヘッド姿勢検出用センサ、起倒アームの起倒角度を検出する起倒角度検出用センサ、旋回台の旋回角度を検出する旋回角度検出用センサ、自走車輌の走行位置を検出する車輌位置検出用センサ、および自走車輌の移動距離を検出する車輌移動距離検出用センサを具備する構成によれば、それら各センサにより、構造物の検査場所に対する検査ヘッドの位置、および構造物に対する自走車輌の位置などを正確に検出できるので、構造物の検査面および内部の状態を効率よく、かつ、安全に検査できる。
【０１２６】
この発明の構造物打音装置において、検査ヘッドに検査面に接する回転自在な回転体を複数個設けた構成によれば、検査ヘッドを構造物の検査面に沿ってより円滑に追従させることができるので、構造物の検査面および内部の状態を効率よく、かつ、安全に検査できる。
【０１２７】
この発明の構造物打音装置において、叩打子と、これと対をなす叩打音検出用センサとを複数組具備している構成によれば、構造物の検査面の複数の場所を叩打して、それぞれの叩打音を正確に検出できるので、構造物の検査面および内部の状態を効率よく、かつ、安全に検査できる。
【０１２８】
この発明の構造物打音装置において、それぞれ１個ずつの叩打子と叩打音検出用センサとを一体的に連結するとともに、この一体物を検査ヘッドの長手方向に沿って往復動可能に設けた構成によれば、叩打子に対して、これが発生させた叩打音を検出する叩打音検出用センサの位置を常に一定に保持できるので、構造物の検査面および内部の状態を効率よく、かつ、安全に検査でき、しかも、検査ヘッドの構成部品が少なく、検査ヘッドの構造を簡素化できる。
【０１２９】
また、本発明に係るトンネル用打音検査装置においては、トンネルを叩いて検査する検査ヘッドを、ヘッド移動手段を用いてトンネルの検査面に押し付けつつ移動させるとともに、ヘッド移動手段を搭載した自走車輌を移動させつつ、所定の検査範囲を連続した一連の動作で打音検査できる。よって、多くの人手を要することなく、トンネルの検査面および内部の状態を効率よく、かつ、安全に検査できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るトンネル用打音検査装置を簡略して示す斜視図。
【図２】図１に示されているトンネル用打音検査装置が有している検査ヘッドの作動状態を移動車輌の後部から簡略して示す正面図。
【図３】図１に示されているトンネル用打音検査装置が有している検査ヘッドの内部構造を簡略して示す斜視図。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るトンネル用打音検査装置が有している検査ヘッドの内部構造を簡略して示す斜視図。
【図５】従来の技術に係る構造物の検査作業を簡略して示す正面図。
【符号の説明】
１，５１…トンネル用打音検査装置（構造物打音検査装置）
３…鉄道用トンネル（トンネル、構造物）
４…検査面
５，５２…検査ヘッド
６…ヘッド移動装置（ヘッド移動手段）
７…軌陸車輌（自走車輌）
１０…道路走行用後輪駆動軸（車軸）
１２…レール走行用後輪駆動軸（車軸）
１３…車輌位置検出用センサ
１３ａ…エンコーダ（車輌位置検出用センサ）
１３ｂ…車輌位置同定装置（車輌位置検出用センサ）
１４…移動距離検出用センサ
１６…移動装置支持架台（移動手段支持架台）
１７…旋回台
１８…起倒アーム
１８ａ…起倒アーム先端部
１９…ヘッド支持部
１９ａ…ヘッド支持部先端部
２０…旋回軸
２１…旋回角度検出器（旋回角度検出用センサ）
２２…起倒軸
２３…起倒角度検出器（起倒角度検出用センサ）
２５…アーム起倒用エアシリンダ（アーム起倒用シリンダ）
３４…ヘッド支持軸
３５…ヘッド姿勢検出器（ヘッド姿勢検出用センサ）
３６…ヘッド姿勢制御用エアシリンダ（ヘッド姿勢制御用シリンダ）
３９…叩打子
３９ａ…第１叩打子
３９ｂ…第２叩打子
３９ｃ…第３叩打子
３９ｄ…第４叩打子
３９ｅ…第５叩打子
４３…叩打音集音用マイク（叩打音検出用センサ）
４３ａ…第１叩打音集音用マイク
４３ｂ…第２叩打音集音用マイク
４３ｃ…第３叩打音集音用マイク
４３ｄ…第４叩打音集音用マイク
４３ｅ…第５叩打音集音用マイク
４５…検査ヘッド案内ローラ（回転体）
４６…トンネル内障害物（凸部）
【発明の属する技術分野】
本発明は、構造物として、例えば、トンネルあるいは橋梁などのコンクリート構造物の検査面を叩き、その際に発生する叩打音に基づいて構造物の状態を検査する構造物検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
構造物として、例えば、道路用トンネル、あるいは鉄道用トンネル１０１などのコンクリート壁１０２の壁面１０２ａおよびその内部１０２ｂの状態を検査する場合、その検査作業は、一般には、特殊な検査作業に熟練した作業員１０３による手作業で行われる。具体的には、図５に示すように、鉄道用トンネル１０１の内部空間１０１ａをレール１０４に沿って移動できる作業用移動車輌１０５を、コンクリート壁１０２の検査開始場所の壁面１０２ａ付近まで移動させる。この作業用移動車輌１０５には、複数の作業員１０３が乗って所定の範囲内で自由に動き回ることができる作業用足場１０６が設けられている。各作業員１０３は、作業用足場１０６の上を歩きまわりつつ、各自が所持する検査用ハンマー１０７を用いてコンクリート壁１０２の検査場所の壁面１０２ａを略まんべんなく、かつ、こまめに叩き、その叩打音の一つ一つを耳で聞き取る。
【０００３】
コンクリート壁１０２の壁面１０２ａに、その表面から肉眼では認識することが困難な微細なひび割れ１０８が生じていたり、あるいはコンクリート壁１０２の内部１０２ｂに空洞１０９などが存在する場合には、そのような異常部１１０を検査用ハンマー１０７で叩いた際の叩打音が、コンクリートが密に充填されて固まっている正常な部分を検査用ハンマー１０７で叩いた際の叩打音と異なる。各作業員１０３は、それらの叩打音のわずかな差異を聞き分けることにより、コンクリート壁１０２の壁面１０２ａおよびその内部１０２ｂの状態の正常あるいは異常を把握する。各作業員１０３が、止まっている作業用移動車輌１０５の作業用足場１０６から検査できる範囲を検査し終わると、次の検査場所に作業用移動車輌１０５ごと各作業員１０３を移動させて、前述と同様の打音検査作業を行う。以後は、検査範囲すべてを検査し終わるまで前述と同様の打音検査作業および移動作業を繰り返す。
【０００４】
また、コンクリート製品、例えば、ＡＬＣ製品などの内部欠陥の有無を、高精度をもって検出することを可能とする非破壊検査方法およびその非破壊検査装置として、特開平７−２００９７号公報に開示の発明が提案されている。
【０００５】
この発明に係るコンクリート製品の内部欠陥の非破壊検査方法は、コンクリート製品をハンマーで軽打し、その時発生された音の音圧を計測して電気信号に変換し、該電気信号の音圧レベルを良品と欠陥品のピーク値の差を検出することにより、コンクリート製品の内部欠陥の有無を判定できるようにしたことを特徴とするものである。それとともに、この発明方法を実施する検査装置として、コンクリート製品が搬送されるコンベアと、該コンクリート製品を検知するセンサーとセンサーの信号によりコンクリート製品の長手方向両側面を等間隔で槌打する打撃装置と、打撃装置に設けられたなだらかな凸面の打撃面を有したハンマーと、該ハンマーで槌打されたコンクリート製品の打音の音圧を検出する装置とを有する検査装置を提案している。
【０００６】
また、建物の外壁の劣化の具合を打音の変化によって自動的に検出する外壁診断方法及び装置として、特許第２９５４４９１号公報に開示の発明が提案されている。
【０００７】
この発明に係る外壁診断方法は、建物の上部に設けられた屋上移動台車からワイヤを介して吊り下げられた昇降移動台車を昇降させ、前記昇降移動台車に設けられた壁面打ち手段により前記建物の壁面を打つことにより前記壁面の診断を行い、前記ワイヤと係合する前記昇降移動台車の各巻取りプーリの回転バランスを差動歯車で行うことを特徴とするものである。それとともに、この発明方法を実施する外壁診断装置は、建物の上部に設けられた横行移動自在な屋上移動台車と、前記屋上移動台車からアーム及び複数のワイヤを介して吊り下げられ上部壁面打ち手段及びマイクロホンを有する昇降移動台車と、前記屋上移動台車に設けられた前記各ワイヤと係合する巻取りプーリと、前記各巻取りプーリに接続された差動歯車機構により前記各巻取りプーリの回転バランスを得る構成としたことを特徴している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
鉄道用トンネル１０１を打音検査する場合、鉄道の運行スケジュールに支障をきたさないように、例えば、深夜から早朝にかけての限られた短い時間内で殆どすべての打音検査作業を済まさなければならない。よって、鉄道用トンネル１０１のコンクリート壁１０２のような重厚長大な構造物を、前述した熟練の作業員１０３による完全な手作業で打音検査する場合、打音検査作業を短時間で行うためには、例えば、単純に作業員１０３の人数を増やすことが考えられる。しかし、一台の作業用移動車輌１０５に乗ることができる作業員１０３の人数には限界がある。それとともに、作業用移動車輌１０５に複数の作業員１０３を乗せた状態においては、作業員１０３の安全を確保するために、検査場所を移動する際の作業用移動車輌１０５の移動速度は、徐行程度が好ましい。
【０００９】
作業速度を上げるために、例えば、一つの鉄道用トンネル１０１内に複数台の作業用移動車輌１０５を配置することが考えられる。しかし、この場合においても、作業員１０３の完全な手作業による打音検査の検査速度の遅さ、および各作業用移動車輌１０５の徐行程度でしかない移動速度の遅さに比べると、作業員１０３の人数および作業用移動車輌１０５の台数を増やしたことによる作業効率を向上させる効果はあまり期待できない。場合によっては、作業員１０３の人数および作業用移動車輌１０５の台数を増やしたことにより、鉄道用トンネル１０１内が混雑し、検査場所の移動を円滑に行うことができなくなるなど、作業効率がかえって低下してしまう。また、過密な鉄道用トンネル１０１内において、手作業で打音検査作業を行わなければならない作業員１０３の安全を確保できなくなるおそれが生じる。
【００１０】
また、鉄道用トンネル１０１の最も高い位置にある検査場所も作業員１０３が手作業で打音検査できるように、作業用足場１０６はその最も高い検査場所付近の高さ位置まで組み上げられている。これにより、高い位置にある作業用足場１０６から作業員１０３が打音検査中に足を滑らせて落ちるおそれがある。
【００１１】
すなわち、作業員１０３の人数および作業用移動車輌１０５の台数を増やしても、検査作業に掛かる人件費や設備費が多くなる割には、その作業効率および安全性は殆ど向上できる見込みがない。
【００１２】
さらに、前述した検査用ハンマー１０７を用いた打音検査作業は、各叩打音のわずかな差異を各作業員１０３が直接自分達の耳で聞いて判別しなければならない極めて特殊な作業であるため、熟練を必要とする。しかも、熟練した作業員１０３の絶対数は少ないので、打音検査に熟練した作業員１０３の人数を安定して確保することが困難である。
【００１３】
また、前述した特開平７−２００９７号公報に開示の発明は、その検査対象がコンベアで搬送される長さ１２００ｍｍ〜６０００ｍｍ、幅３００ｍｍ〜６００ｍｍ、厚さ７５ｍｍ〜１５０ｍｍ程度の大きさのコンクリート製品に限られているため、前述した鉄道用トンネル１０１のような、重厚長大な構造物の内部状態を検査することは殆ど不可能である。
【００１４】
さらに、前述した特許第２９５４４９１号公報に開示の発明は、その診断対象が、殆ど凹凸の無い平面から形成されている建物の外壁に限られていることはもとより、この発明の外壁診断方法および装置においては、建物の屋上に配置される屋上移動台車からワイヤによって吊り下げられる昇降移動台車を上下方向に沿って昇降移動させつつ、建物の各外壁面を、その幅方向の一端部から他端部まで順次診断するものであるので、前述した鉄道用トンネル１０１のように、曲面から構成されている構造物の内部状態を診断することは殆ど不可能である。
【００１５】
よって、本発明が解決しようとする第１の課題は、構造物についての打音検査を効率よく、かつ、安全に検査できる構造物打音検査装置を得ることにある。
【００１６】
また、本発明が解決しようとする第２の課題は、トンネル壁についての打音検査を円滑に、効率よく、かつ、安全に検査できるトンネル用打音検査装置を得ることにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
前記第１の課題を解決するために、本発明に係る構造物打音検査装置は、構造物の検査面を叩く叩打子および叩打音を検出する叩打音検出用センサを有する検査ヘッドと、この検査ヘッドを支持して起倒および旋回可能に形成され、前記検査ヘッドを前記検査面に押し付けつつ移動させるヘッド移動手段と、このヘッド移動手段を搭載した自走車輌とを具備してなり、前記ヘッド移動手段は、前記自走車輌に搭載された移動手段支持架台に旋回可能に設けられた旋回台と、この旋回台上に起倒可能に設けられた起倒アームと、この起倒アームの先端部において前記検査ヘッドを姿勢制御可能に支持するヘッド支持部と、このヘッド支持部と前記検査ヘッドとにわたって設けられたヘッド姿勢制御用シリンダとをさらに具備するとともに、前記検査ヘッドは、前記ヘッド姿勢制御用シリンダによる制御で前記検査面から突出している凸部を回避できるようにその姿勢を変化できることを特徴とするものである。
【００１８】
本発明を実施するにあたり、前記ヘッド移動手段には、前記旋回台と前記起倒アームとにわたってアーム起倒用シリンダがさらに設けられている構成とするとよい。
【００１９】
また、本発明を実施するにあたり、前記ヘッド姿勢制御用シリンダおよび前記アーム起倒用シリンダの少なくとも一方がエアシリンダである構成とするとよい。
【００２０】
また、本発明を実施するにあたり、前記検査ヘッドと前記ヘッド支持部とを連結するヘッド支持軸に取り付けられて前記ヘッド支持部に対する前記検査ヘッドの姿勢を認識するヘッド姿勢検出用センサと、前記起倒アームと前記旋回台とを連結する起倒軸に取り付けられて前記旋回台に対する前記起倒アームの起倒角度を検出する起倒角度検出用センサと、前記旋回台と前記移動手段支持架台とを連結する旋回軸に取り付けられて前記移動手段支持架台に対する前記旋回台の旋回角度を検出する旋回角度検出用センサと、前記自走車輌に取り付けられて前記構造物に対する前記自走車輌の走行位置を検出する車輌位置検出用センサと、前記車軸に取り付けられて前記自走車輌の移動距離を検出する車輌移動距離検出用センサと、をさらに具備する構成とするとよい。
【００２１】
また、本発明を実施するにあたり、前記検査ヘッドに前記検査面に接する回転自在な回転体を複数個設けた構成とするとよい。
【００２２】
また、本発明を実施するにあたり、前記検査ヘッドが、前記叩打子と、これと対をなす前記叩打音検出用センサとを複数組具備している構成とするとよい。
【００２３】
さらに、本発明を実施するにあたり、前記叩打子と、前記叩打音検出用センサとがそれぞれ１個ずつであって、かつ、一体的に連結されていて、この一体物を前記検査ヘッドの長手方向に沿って往復動可能に設けた構成とするとよい。
【００２４】
また、前記第２の課題を解決するために、本発明に係るトンネル用打音検査装置は、トンネルの検査面を叩く叩打子および叩打音を検出する叩打音検出用センサを有する検査ヘッドと、この検査ヘッドを支持して起倒および旋回可能に形成され、前記検査ヘッドを前記検査面に押し付けつつ移動させるヘッド移動手段と、このヘッド移動手段を搭載した自走車輌とを具備してなり、前記ヘッド移動手段は、前記自走車輌に搭載された移動手段支持架台に旋回可能に設けられた旋回台と、この旋回台上に起倒可能に設けられた起倒アームと、この起倒アームの先端部において前記検査ヘッドを姿勢制御可能に支持するヘッド支持部と、このヘッド支持部と前記検査ヘッドとにわたって設けられたヘッド姿勢制御用シリンダとをさらに具備するとともに、前記検査ヘッドは、前記ヘッド姿勢制御用シリンダによる制御で前記検査面から突出している凸部を回避できるようにその姿勢を変化できることを特徴とするものである。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図３に示す本発明の第１の実施の形態に係る構造物打音検査装置は、構造物としてのコンクリート壁２により形成されたトンネル、特に鉄道用トンネル３の打音検査を行うことができるトンネル用打音検査装置１である。
【００２７】
図１および図２を用いた以下の説明において、後述する軌陸車輌７の前後左右上下の向きと、鉄道用トンネル３および本実施形態のトンネル用打音検査装置１の前後左右上下の向きとは同じである。
【００２８】
トンネル用打音検査装置１は、図１および図２に示すように、鉄道用トンネル３の検査面４を叩くことにより打音検査する検査ヘッド５と、この検査ヘッド５を支持して起倒および旋回可能に形成されているとともに、検査ヘッド５を検査面４に押し付けつつ移動させるヘッド移動手段６と、このヘッド移動手段６が搭載される自走車輌７とを具備している。
【００２９】
自走車輌７には、図示しない道路を走行できるとともに、鉄道用トンネル３内に敷設されているレール８上を走行できる軌陸車輌７が用いられる。
【００３０】
この軌陸車輌７は、２本の道路走行用前輪９ａ（図１において、右側の１本のみ図示する。）および２本の道路走行用後輪９ｂ（同じく図１において、右側の１本のみ図示する。）からなる４本の道路走行用車輪９を有している。２本の道路走行用後輪９ｂは、ともに車軸としての１本の道路走行用後輪駆動軸１０によって連結されて支持されている。この軌陸車輌７は、図示しないエンジンおよび駆動力伝達装置によって、２本の道路走行用後輪９ｂが回転駆動される後輪駆動車であり、これら道路走行用後輪９ｂが回転駆動されることにより、前進、あるいは後進できる。
【００３１】
軌陸車輌７は、２本の図示しないレール走行用前輪および２本のレール走行用後輪１１（同じく図１において、右側の１本のみ図示する。）からなる４本のレール走行用車輪を有している。２本のレール走行用前輪は、ともに車軸としての図示しない１本のレール走行用前輪支持軸によって連結されて支持されている。それとともに、２本のレール走行用後輪１１は、ともに車軸としての１本のレール走行用後輪駆動軸１２によって連結されて支持されている。この軌陸車輌７では、レール８上を走行する場合においても、エンジンおよび駆動力伝達装置によって、２本のレール走行用後輪１１が回転駆動される。これらレール走行用後輪１１が回転駆動されることにより、軌陸車輌７は、レール８上を前進、あるいは後進することができる。この場合、各レール走行用車輪がレール８上に載ることにより、これらレール走行用車輪よりも車輌の軸方向外側にある各道路走行用車輪９がレール８上から外れるとともに、鉄道用トンネル３内の地面から浮き上がるように配置され、レール走行時の妨げとはならない。また、エンジンおよび駆動力伝達装置は、図示しない制御部に接続されている。
【００３２】
軌陸車輌７は、運転者が運転席から駆動力伝達装置の切り換え装置を操作することにより、エンジンの駆動力の伝達先を随時、選択して切り換えることができ、それに伴い、道路走行用後輪駆動軸１０、あるいはレール走行用後輪駆動軸１２のいずれか一方に、エンジンの駆動力を伝達させることができる。
【００３３】
また、この軌陸車輌７には、図１に示すように、検査する鉄道用トンネル３に対する軌陸車輌７の走行位置を正確に検出するための車輌位置検出用センサ１３、および軌陸車輌７の移動距離を正確に検出するための移動距離検出用センサ１４が取り付けられている。
【００３４】
車輌位置検出用センサ１３は、この軌陸車輌７が有している前述した道路走行用の車軸およびレール走行用の車軸のそれぞれに接続されているエンコーダ１３ａと、この軌陸車輌７に搭載されている車輌位置同定装置１３ｂとから構成されている。これらエンコーダ１３ａおよび車輌位置同定装置１３ｂは、制御部に接続されている。
【００３５】
エンコーダ１３ａは、道路走行用の車軸としての道路走行用後輪駆動軸１０、およびレール走行用の車軸としてのレール走行用後輪駆動軸１２にそれぞれに接続されており、軌陸車輌７が図示しない自動車用トンネル、あるいは同じく図示しない自動車用橋梁などを含めた道路上などを走行するに伴い、道路走行用後輪駆動軸１０の回転角度、回転数、および角速度などを検出する。同様に、軌陸車輌７がレール８上を走行する場合に使用されるエンコーダ１３ａは、レール走行用後輪駆動軸１２の回転角度、回転数、および各速度などを検出し、軌陸車輌７の検査出発地点からの位置を正確に検出できる。
【００３６】
車輌位置同定装置１３ｂは、その図示しないセンサ部が、鉄道用トンネル３に予め所定の間隔を置いて設けられている図示しない車輌位置検出用マーカ（場所表示用マーカとも称する。）のマーカ位置検出信号を検出できるように軌陸車輌７の所定の位置に配置されて搭載されている。この車輌位置同定装置１３ｂのセンサ部は、例えば、赤外線、あるいはレーザー光線などにより車輌位置検出用マーカのマーカ位置検出信号を検出できるものとする。これにより、軌陸車輌７が鉄道用トンネル３を通過する場合には、車輌位置同定装置１３によって軌陸車輌７の出発地点からの相対的な位置を正確に検出できる。
【００３７】
以上説明したエンコーダ１３ａおよび車輌位置同定装置１３ｂから構成されている車輌位置検出用センサ１３を使用することにより、鉄道用トンネル３に対する軌陸車輌７の相対的な位置をより正確に把握できる。
【００３８】
また、移動距離検出用センサ１４は、前述したエンコーダ１３ａと同様に、道路走行用の車軸としての道路走行用後輪駆動軸１０、およびレール走行用の車軸としてのレール走行用後輪駆動軸１２にそれぞれに接続されている。また、この移動距離検出用センサ１４は、制御部に接続されている。軌陸車輌７が道路上を走行する場合には、移動距離検出用センサ１４は、道路走行用後輪駆動軸１０の回転角度、回転数、および角速度などを検出し、予め設定されている軌陸車輌７の出発地点からの走行方向に沿った移動距離（走行距離）を正確に検出して測定できる。また、軌陸車輌７がレール８上を走行する場合には、移動距離検出用センサ１４は、レール走行用後輪駆動軸１２の回転角度、回転数、および各速度などを検出し、予め設定されている軌陸車輌７の出発地点からの走行方向に沿った移動距離を、正確に検出して測定できる。このトンネル用打音検査装置１においては、移動距離検出用センサ１４には、エンコーダ、あるいはポテンショメータなどの精度の高い角度検出器が用いられることが好ましい。また、この移動距離検出用センサ１４に用いられる角度検出器は、軌陸車輌７が有している図示しないオドメータよりも、軌陸車輌７の走行距離をより精度よく検出して測定できるように設定されているものとする。これにより、鉄道用トンネル３に対する軌陸車輌７の出発地点からの走行方向に沿った移動距離を、より正確に検出して測定できる。
【００３９】
以上説明したように、車輌位置検出用センサ１３および移動距離検出用センサ１４を具備している軌陸車輌７は、鉄道用トンネル３に対する相対的な位置、および移動距離をより正確に把握できるので、この軌陸車輌７を有しているトンネル用打音検査装置１は、後述する打音検査作業によって、鉄道用トンネル３の検査面４、あるいはその内部に異常な箇所を発見した際に、その異常な箇所の位置をより正確に把握できる。よって、このトンネル用打音検査装置１を用いることにより、検査対象としての鉄道用トンネル３の検査面４あるいは内部の状態を記録した図示しないビットマップをより高い精度で作成できる。それとともに、一度この精度の高いビットマップを作成すれば、その後、このビットマップのデータを用いることにより、鉄道用トンネル３の補修作業、あるいは保守・点検作業などをより効率よく行うことができる。
【００４０】
また、トンネル用打音検査装置１は、図１に示すように、軌陸車輌７に、制御部を介して図示しない自立航行用ジャイロ装置を備えたＧＰＳ用受信機４７を取り付けた構成とすることが好ましい。これにより、鉄道用トンネル３に対する軌陸車輌７の相対的な位置、および移動距離をさらに正確に把握できる。それとともに、前述したビットマップをさらに高い精度で作成できる。また、このＧＰＳ用受信機４７を、インターネット、あるいは鉄道用トンネル３の打音検査作業を行う事業主が有するイントラネットなどの専用の無線ＬＡＮなどから、作業現場付近の各種情報をリアルタイムで得ることができるシステムとして構築することが好ましい。これにより、例えば、作業現場付近の台風などの天候情報、あるいは地震情報などを、図示しない現場の作業員などがリアルタイムで知ることができるので、作業員の安全を容易に確保して打音検査作業を行うことができる。
【００４１】
また、トンネル用打音検査装置１は、図１に示すように、軌陸車輌７に、この軌陸車輌７の無線操縦も含めて、トンネル用打音検査装置１の各種動作を制御部を介した無線通信により遠隔操縦可能とするための受信機４８を取り付けた構成とすることが好ましい。それとともに、このトンネル用打音検査装置１に、その各種動作が容易に分かる視野を確保できる所定の複数箇所に、制御部を介した無線通信による遠隔作動が可能な図示しないＣＣＤカメラ、あるいは赤外線カメラなどの監視手段を設置し、これらＣＣＤカメラ、あるいは赤外線カメラなどを図示しないモニタなどに接続することが好ましい。これにより、落盤のおそれがある鉄道用トンネル３などを打音検査する場合、例えば、現場の作業員を鉄道用トンネル３の外に待機させるとともに、このトンネル用打音検査装置１だけを鉄道用トンネル３の内部に入れる。この状態で、鉄道用トンネル３の外部に待機している作業員などが、ＣＣＤカメラ、あるいは赤外線カメラなどから送られてくる鉄道用トンネル３の内部映像をモニタなどで観察しつつ、遠隔操縦用受信機４８を用いた無線通信による遠隔操作で、容易に、かつ、円滑に鉄道用トンネル３の打音検査作業を行うことができる。したがって、このトンネル用打音検査装置１を用いた打音検査の作業効率を殆ど妨げることなく、打音検査作業中における作業員の安全を容易に確保できる。
【００４２】
さらに、トンネル用打音検査装置１は、その打音検査作業中の安定性高めるために、軌陸車輌７の下部に、図示しない油圧シリンダなどにより突没自在の図示しないジャッキを複数本設けた構成とすることが好ましい。例えば、軌陸車輌７が有する２本の道路走行用前輪９ａのそれぞれの前方、および２本の道路走行用後輪９ｂのそれぞれの後方に１本ずつ、合計４本のジャッキを設ける。軌陸車輌７を移動させる際には、現場の作業員が操作部を操作することにより、制御部を介してこれら４本のジャッキすべてが地面などから離れるように、車輌内に収納する。また、軌陸車輌７を検査場所付近まで移動させて打音検査を行う際には、現場の作業員が操作部を操作することにより、制御部を介してこれら４本のジャッキすべてが地面などに確実に設地するように、車輌内から突出させる。これにより、軌陸車輌７の移動性能を殆ど妨げることなく、トンネル用打音検査装置１の作業中の安定性を高めることができる。よって、このトンネル用打音検査装置１を用いた打音検査の作業効率を殆ど妨げることなく、打音検査作業中における作業員の安全を容易に確保できる。
【００４３】
ヘッド移動手段としてのヘッド移動装置６は、図１および図２に示すように、軌陸車輌７の荷台１５の上に搭載されている。このヘッド移動手段６は、軌陸車輌７の荷台１５の上に取り付けられている移動手段支持架台としての移動装置支持架台１６の上に旋回可能に設けられている旋回台１７と、この旋回台１７の上に起倒可能に設けられている起倒アーム１８と、この起倒アーム１８の先端部１８ａにおいて検査ヘッド５を姿勢制御可能に支持するヘッド支持部１９とを具備している。
【００４４】
旋回台１７は、図１および図２に示すように、軌陸車輌７の荷台１５に据え付けられている移動装置支持架台１６の上に、旋回軸２０を介して所定の範囲内で旋回可能に取り付けられている。旋回台１７は、例えば、移動装置支持架台１６の内部に設置されている図示しない旋回駆動力源としての電動モータあるいは油圧モータなどに、同じく図示しない旋回駆動力伝達装置を介して接続されている。これらの電動モータあるいは油圧モータ、および旋回駆動力伝達装置は、制御部を介して操作部に接続されている。作業員が操作部を操作して、旋回駆動力源の駆動力を制御部および旋回駆動力伝達装置を介して旋回台１７に伝達させることによって、旋回台１７は所定の旋回速度で旋回駆動される。旋回駆動力源は、旋回台１７を微少角度ずつ旋回させることができるように、その駆動力の大きさを、操作部および制御部を介して微妙に変化させて設定できるものである。これと同様に、旋回駆動力伝達装置も、旋回台１７を微少角度ずつ旋回させることができるように、旋回駆動力源の駆動力を旋回台１７に伝達する駆動力伝達効率を、操作部および制御部を介して細かく制御して設定できる。また、この旋回台１７の旋回方向は、図１中矢印Ａで示されているように、軌陸車輌７の進行方向と直交する方向、すなわち鉄道用トンネル３の長手方向と直交する方向に設定されている。これにより、旋回台１７は、これに取り付けられている後述する起倒アーム１８を、旋回軸２０を旋回中心として、移動装置支持架台１６の左右両側へ、かつ移動装置支持架台１６と略同等の高さからその上方に向かって、所定の範囲内で旋回させることができる。
【００４５】
旋回軸２０には、移動装置支持架台１６に対する旋回台１７の旋回角度を検出する旋回角度検出用センサとしての旋回角度検出器２１が接続されている。また、この旋回角度検出器２１は制御部に接続されている。このトンネル用打音検査装置１においては、旋回角度検出器２１には、エンコーダ、あるいはポテンショメータなどの精度の高い角度検出器が用いられることが好ましい。これにより、例えば、まず、旋回台１７を、これに搭載されている起倒アーム１８が鉛直面内において起倒する状態、すなわち旋回台１７を移動装置支持架台１６に対して正立させた状態（以下の説明において、この状態を旋回台１７の初期状態と称する。）に設定する。それとともに、この初期状態おける旋回台１７の移動装置支持架台１６に対する旋回角度を０°と初期設定する。すると、その後、移動装置支持架台１６を旋回中心および対称中心として、これに対して旋回台１７を左右に何度旋回させたかを正確かつ容易に知ることができる。すなわち、打音検査作業中において、起倒アーム１８、ひいては後述する検査ヘッド５を鉛直面内から左右に何度旋回させたかを正確かつ容易に知ることができる。
【００４６】
よって、この旋回角度検出器２１と、前述した旋回駆動力源および旋回駆動力伝達装置とを用いることにより、制御部を介して検査ヘッド５の旋回角度を微少な角度ずつ精度よく設定できる。また、鉄道用トンネル３の特定の範囲の検査場所を入念に打音検査したい場合には、その検査範囲をもれなく包含するように検査ヘッド５の旋回角度を設定して、その設定した旋回角度の範囲内で、制御部を介して検査ヘッド５を正確に往復旋回させることができる。
【００４７】
なお、旋回台１７を旋回させるために、旋回駆動力源として、前述した電動モータあるいは油圧モータなどの代わりに、軌陸車輌７が有しているエンジンの駆動力を利用する構成としても構わない。これにより、より強大な駆動力を得ることができるとともに、その駆動力を、旋回台１７を微少角度ずつ旋回させることができるように、前述した旋回駆動力伝達装置を介して旋回台１７に伝達できる。よって、旋回台１７に搭載されている起倒アーム１８および検査ヘッド５の重量が嵩んだ場合においても、旋回台１７を安定した状態で精度よく旋回させることができる。
【００４８】
起倒アーム１８は、図１および図２に示すように、旋回台１７に設けられている起倒アーム支持台２４に起倒軸２２を介して起倒可能に取り付けられている。起倒アーム１８は、その長さが、図２に示すように、打音検査する鉄道用トンネル３の検査面４に検査ヘッド５を押し付けることができる大きさに予め形成されている。起倒アーム１８は、作業員が操作部を操作して、アーム起倒用シリンダ（起伏シリンダとも称する。）２５を作動させることによって起倒される。アーム起倒用シリンダ２５には、エアシリンダが用いられており、以下の説明において、これをアーム起倒用エアシリンダ２５と称する。起倒アーム１８は、様々な大きさおよび形状からなる、うねりや不整などの起伏を有している鉄道用トンネル３の検査面４を、適正な状態で打音検査を行うことができるように、検査面４に対する検査ヘッド５の姿勢を所定の状態に配置して保持できる。すなわち、起倒アーム１８は、検査ヘッド５が検査面４に弾力的（柔軟）に接触できるように押し付けることができるとともに、検査ヘッド５を検査面４の起伏に追従させつつ円滑に移動させることができる。このために、アーム起倒用エアシリンダ２５は、検査ヘッド５が検査面４に接触する際の衝撃、検査ヘッド５が検査面４上を走査する際の振動、あるいは打音検査作業中における検査ヘッド５の作動に伴う振動などを、減衰させて吸収できるだけの十分な弾性を有している空気ばねとしての機能も兼ねている。
【００４９】
アーム起倒用エアシリンダ２５は、アーム起倒用シリンダボディ２５ａと、アーム起倒用シリンダボディ２５ａの一端からその外部に突出したり、あるいはアーム起倒用シリンダボディ２５ａの一端からその内部に没入するアーム起倒用ピストンロッド２５ｂとから構成されている。また、アーム起倒用エアシリンダ２５は、図示しないコンプレッサおよび圧力調整弁などに接続されている。これらのコンプレッサおよび圧力調整弁は、制御部を介して操作部に接続されている。作業員が操作部を操作して、コンプレッサおよび圧力調整弁などを制御部を介して作動させることにより、アーム起倒用シリンダボディ２５ａ内からその外部にアーム起倒用ピストンロッド２５ｂを突出させたり、あるいはアーム起倒用シリンダボディ２５ａ内にその外部からアーム起倒用ピストンロッド２５ｂを没入させることができる。
【００５０】
このアーム起倒用エアシリンダ２５は、起倒アーム１８の後方において、アーム起倒用シリンダボディ２５ａのアーム起倒用ピストンロッド２５ｂが突没する側とは反対側の端部が、アーム起倒用シリンダボディ取り付け軸２６を介して起倒アーム支持台２４に回動可能に取り付けられている。このアーム起倒用シリンダボディ取り付け軸２６は、前述した起倒軸２２よりも後方かつ下方に位置するように、起倒アーム支持台２４に取り付けられている。それとともに、このアーム起倒用エアシリンダ２５は、アーム起倒用ピストンロッド２５ｂのアーム起倒用シリンダボディ２５ａ内に収納されている側とは反対側の端部が、アーム起倒用ピストンロッド取り付け軸２８を介して、起倒アーム１８の後部一側面の長手方向中間部に設けられているアーム起倒用ピストンロッド取り付け部２７に回動自在に取り付けられている。
【００５１】
また、この起倒アーム１８の旋回方向は、図１中矢印Ｂで示されているように、旋回台１７の旋回方向Ａと直行する方向、すなわち、軌陸車輌７の進行方向および鉄道用トンネル３の長手方向、並びに鉄道用トンネル３の高さ方向に設定されている。これにより、起倒アーム１８は、起倒軸２２を起倒中心として、旋回台１７の後方から前方に向かって、かつ旋回台１７と略同等の高さからその上方に向かって、アーム起倒用シリンダボディ２５ａ内から突没するアーム起倒用ピストンロッド２５ｂの長さに応じて、所定の範囲内で起倒できる。
【００５２】
起倒アーム１８は、アーム起倒用エアシリンダ２５のアーム起倒用シリンダボディ２５ａ内に、アーム起倒用ピストンロッド２５ｂがその没入が止められるまで収納されている状態、すなわち、アーム起倒用エアシリンダ２５のシリンダ長が最短となっている状態の角度から、アーム起倒用シリンダボディ２５ａ内から、アーム起倒用ピストンロッド２５ｂがその突出が止められるまで伸びた状態（換言すれば、アーム起倒用エアシリンダ２５のシリンダ長が最長となっている状態）の角度まで起倒できる。もちろん、起倒アーム１８は、アーム起倒用エアシリンダ２５のシリンダ長が最長となる状態の角度まで起倒する間に、その先端側に設けられている検査ヘッド５が鉄道用トンネル３のコンクリート壁２に当接する場合には、その当接状態を保持するように、その起倒角度をアーム起倒用エアシリンダ２５によって保持される。
【００５３】
起倒軸２２には、旋回台１７および起倒アーム支持台２４に対する起倒アーム１８の起倒角度を検出する起倒角度検出用センサとしての起倒角度検出器２３が接続されている。この起倒角度検出器２３は制御部に接続されている。このトンネル用打音検査装置１においては、起倒角度検出器２３には、エンコーダ、あるいはポテンショメータなどの精度の高い角度検出器が用いられることが好ましい。これにより、例えば、まず、アーム起倒用エアシリンダ２５を、アーム起倒用シリンダボディ２５ａ内にアーム起倒用ピストンロッド２５ｂがその没入が止められるまで収納されている状態、すなわち、アーム起倒用エアシリンダ２５を、そのシリンダ長が最短となっている状態（以下の説明において、この状態を起倒アーム１８の初期状態と称する。）に設定する。それとともに、この初期状態における起倒アーム１８の水平方向からの起倒角度を予め測定し、この角度を初期角度として初期設定する。すると、その後、旋回台１７および起倒アーム支持台２４に対して起倒アーム１８を上下方向および前後方向に何度起倒させたかを正確かつ容易に知ることができる。すなわち、打音検査作業中において、起倒アーム１８、ひいては検査ヘッド５を水平方向から上下方向および前後方向に何度起倒させたかを正確かつ容易に知ることができる。よって、この起倒角度検出器２３を用いることにより、検査ヘッド５の起倒角度を微少な角度ずつ精度よく測定して、検査ヘッド５の地面などからの高さ位置などを精度よく測定できる。
【００５４】
なお、この起倒アーム１８を起倒作動させるために、アーム起倒用シリンダ２５には、前述したエアシリンダの代わりに、油圧シリンダを用いる構成としても構わない。これにより、起倒アーム１８に取り付けられている検査ヘッド５の重量が嵩んだ場合においても、起倒アーム１８を安定した状態で円滑に起倒させることができる。また、本実施形態の起倒アーム１８は、検査する鉄道用トンネル３の内部空間の大きさに合わされて、所定の長さの伸縮不可能な形状および構造に予め形成されているが、伸縮可能な形状および構造に形成しても構わない。起倒アーム１８を、例えば、消防用はしご車のはしご部のように、複数段のはしごからなる伸縮可能な多段形の構造とすることにより、鉄道用トンネル３に限らず、様々な大きさの構造物３を打音検査できる。すなわち、起倒アーム１８を伸縮可能な多段形の構造とすることにより、その検査可能対象物の範囲（利用可能範囲）を広げることができる。
【００５５】
ヘッド支持部１９は、図１および図２に示すように、起倒アーム１８の先端部１８ａに支持部支持軸２９を介して回動可能に取り付けられている。ヘッド支持部１９は、その側面視において長手方向一端部付近が直角に折り曲げられたＬ字形状に形成されている。ヘッド支持部１９は、その折れ曲がり部１９ｂに、その折れ曲がり方向とは垂直な方向に支持部支持軸２９が通されることによって、起倒アーム１８の先端部１８ａに回動可能に支持されている。また、旋回台１７の姿勢が前述した初期状態にある場合には、前述した起倒アーム１８の起倒角度に拘らず、ヘッド支持部１９は、その折れ曲がり部１９ｂから遠い側の端部であるヘッド取り付け側端部１９ａに向かう方向が鉛直方向上向きとなるように、その姿勢を保持されて起倒アーム１８の先端部１８ａに回動可能に支持されている。それとともに、ヘッド支持部１９は、その折れ曲がり部１９ｂから近い側の端部であるリンク部材取り付け側端部３１に向かう方向が水平方向前向きとなるように、その姿勢を保持されて起倒アーム１８の先端部１８ａに回動可能に支持されている。
【００５６】
詳しく述べると、ヘッド支持部１９は、支持部支持軸２９を介して起倒アーム１８の先端部１８ａに回動可能に取り付けられているとともに、平行リンク部材３０を介して起倒アーム支持台２４に回動可能に取り付けられている。平行リンク部材３０は、その長手方向一端部であるリンク部材ヘッド側端部３０ａが、リンク部材ヘッド側支持軸３２を介してヘッド支持部１９のリンク部材取り付け側端部３１に回動自在に取り付けられている。それとともに、平行リンク部材３０は、その長手方向他端部であるリンク部材旋回台側端部３０ｂが、リンク部材旋回台側支持軸３３を介して起倒アーム支持台２４に回動自在に取り付けられている。平行リンク部材３０は、長尺の平板形状に形成されており、その長手方向に沿った長さが起倒アーム１８の長手方向に沿った長さと略等しい大きさに形成されている。それとともに、平行リンク部材３０を支持するリンク部材ヘッド側支持軸３２とリンク部材旋回台側支持軸３３との間の距離が、起倒アーム１８に取り付けられている起倒軸２２と支持部支持軸２９との間の距離と略等しい大きさに設定されている。
【００５７】
また、例えば、旋回台１７の姿勢が初期状態にある場合には、リンク部材旋回台側支持軸３３は起倒軸２２に対して常に前方かつ上方に位置しているように起倒アーム支持台２４に回動自在に取り付けられている。同様に、旋回台１７の姿勢が初期状態にある場合には、リンク部材ヘッド側支持軸３２は支持部支持軸２９に対して常に前方かつ上方に位置しているようにヘッド支持部１９のリンク部材取り付け側端部３１に取り付けられている。さらに、旋回台１７の旋回角度および起倒アーム１８の起倒角度に拘らず、起倒軸２２とリンク部材旋回台側支持軸３３とを結ぶ方向は、支持部支持軸２９とリンク部材ヘッド側支持軸３２とを結ぶ方向に常に平行となっているように設定されている。このように、旋回台１７の旋回角度および起倒アーム１８の起倒角度に拘らず、起倒軸２２、リンク部材旋回台側支持軸３３、リンク部材ヘッド側支持軸３２、および支持部支持軸２９は、常に一定の形状の平行四辺形を形成しているように、それぞれが互いに相対的な位置を予め決められて取り付けられている。すなわち、旋回台１７の旋回角度および起倒アーム１８の起倒角度に拘らず、平行リンク部材３０は、その長手方向が起倒アーム１８の長手方向に沿うように、かつ、起倒アーム１８に対して常に平行に位置するように、その起倒アーム１８に対する相対的な姿勢を保持されて、リンク部材取り付け側端部３１および起倒アーム支持台２４に回動自在に取り付けられている。
【００５８】
以上説明した起倒アーム１８に対する平行リンク部材３０の取り付け状態によれば、例えば、旋回台１７の姿勢が初期状態にある場合には、起倒アーム１８の起倒角度に拘らず、ヘッド支持部１９は、その折れ曲がり部１９ｂからヘッド取り付け側端部１９ａに向かう方向が鉛直方向上向きとなるように、その姿勢を保持されて起倒アーム１８の先端部１８ａに回動可能に支持される。同様に、旋回台１７の姿勢が初期状態にある場合には、起倒アーム１８の起倒角度に拘らず、ヘッド支持部１９は、その折れ曲がり部１９ｂからリンク部材取り付け側端部３１に向かう方向が水平方向前向きとなるように、その姿勢を保持されて起倒アーム１８の先端部１８ａに回動可能に支持される。
【００５９】
なお、本実施形態の平行リンク部材３０は、前述した起倒アーム１８と同様に、検査する鉄道用トンネル３の内部空間の大きさに合わされて、所定の長さの伸縮不可能な形状および構造に予め形成されているが、伸縮可能な形状および構造に形成しても構わない。起倒アーム１８を、例えば、前述した消防用はしご車のはしご部のように、複数段のはしごからなる伸縮可能な多段形の構造とするとともに、そのような構造の起倒アーム１８に合わせて平行リンク部材３０を伸縮可能な多段形の構造とすることにより、様々な大きさの構造物３を打音検査する場合にも、ヘッド支持部１９を前述した一定の姿勢に保持できる。
【００６０】
以上説明した旋回台１７、起倒アーム１８、ヘッド支持部１９、旋回角度検出器２１、および起倒角度検出器２３などから構成されているヘッド移動装置６によれば、移動装置支持架台１６に対する検査ヘッド５の相対的な位置を正確かつ容易に把握できる。それとともに、このヘッド移動装置６によれば、軌陸車輌７の進行方向に対して垂直な方向、すなわち、左右方向においては、検査ヘッド５を微少な角度ごとに精度よく旋回させることができるので、鉄道用トンネル３の検査面４を適正な状態で打音検査を行うことができるように、検査面４に対する検査ヘッド５の姿勢を適正な状態に配置できる。したがって、このヘッド移動装置６を有しているトンネル用打音検査装置１は、鉄道用トンネル３の検査面４、あるいはその内部を適正な状態で正確に打音検査できる。それとともに、このヘッド移動装置６を有しているトンネル用打音検査装置１は、打音検査作業を行う際に、後述するヘッド姿勢制御用シリンダ３６を一定の状態に保持しておく限り、検査ヘッド５の姿勢を一定に保持できるので、打音検査作業を安定して行うことができる。
【００６１】
なお、検査場所の移動時など非検査時に軌陸車輌７を走行させる際、あるいは後述するトンネル内障害物４６の回避作業時において大型のトンネル内障害物４６を回避する際には、アーム起倒用エアシリンダ２５を縮めて起倒アーム１８を倒すことにより、検査ヘッド５を鉄道用トンネル３のコンクリート壁面２から大きく引き離す。これにより、検査ヘッド５に過度な衝撃が加わるおそれを回避できるので、検査ヘッド５の機能を正常な状態に保持して、検査ヘッド５の寿命、ひいてはトンネル用打音検査装置１の寿命を延ばすことができる。
【００６２】
また、このヘッド移動装置６は、トンネル用打音検査装置１の周りにいる現場の作業員が直接人手により操作部を操作して操縦するだけでなく、前述した軌陸車輌７の場合と同様に、遠隔操縦用受信機４８、ならびにＣＣＤカメラ、あるいは赤外線カメラなどの監視手段を使用して、無線通信により遠隔操縦することも可能である。
【００６３】
検査ヘッド５は、図１および図２に示すように、ヘッド支持部１９の先端部１９ａにヘッド支持軸３４を介して姿勢制御可能に取り付けられている。検査ヘッド５は、作業員が操作部を操作して、ヘッド姿勢制御用シリンダ３６を作動させることによって回動される。ヘッド姿勢制御用シリンダ３６には、エアシリンダが用いられており、以下の説明において、これをヘッド姿勢制御用エアシリンダ３６と称する。検査ヘッド５は、ヘッド移動装置６によって、様々な大きさおよび形状からなる、うねりや不整などの起伏を有している鉄道用トンネル３の検査面４を、適正な状態で打音検査を行うことができるように、検査面４に対する姿勢を所定の状態に配置されて保持される。すなわち、ヘッド移動装置６によって、検査ヘッド５は、検査面４に弾力的（柔軟）に接触できるように押し付けられるとともに、検査面４の起伏に追従させられつつ円滑に移動させられる。このために、ヘッド姿勢制御用エアシリンダ３６は、前述したアーム起倒用エアシリンダ２５と同様に、検査ヘッド５が検査面４に接触する際の衝撃、検査ヘッド５が検査面４上を走査する際の振動、あるいは打音検査作業中における検査ヘッド５の作動に伴う振動などを、減衰させて吸収できるだけの十分な弾性を有している空気ばねとしての機能も兼ねている。
【００６４】
トンネル用打音検査装置１を用いた打音検査作業中において、現場の作業員などが操作部を操作して、ヘッド移動装置６が有しているアーム起倒用エアシリンダ２５およびヘッド姿勢制御用エアシリンダ３６のそれぞれの伸縮動作（伸縮操作）を適宜組み合わせることにより、検査ヘッド５は、起伏を有している鉄道用トンネル３の検査面４に追従しつつ円滑に移動して、適正な状態で打音検査を行うことができる。これにより、このトンネル用打音検査装置１は、極めて安定した状態で打音検査を行うことができるので、極めて精度よく鉄道用トンネル３の異常箇所を発見してその位置を把握できるとともに、極めて精度の高いビットマップを作成できる。
【００６５】
ヘッド姿勢制御用エアシリンダ３６は、ヘッド姿勢制御用シリンダボディ３６ａと、ヘッド姿勢制御用シリンダボディ３６ａの一端からその外部に突出したり、あるいはヘッド姿勢制御用シリンダボディ３６ａの一端からその内部に没入するヘッド姿勢制御用ピストンロッド３６ｂとから構成されている。また、ヘッド姿勢制御用エアシリンダ３６は、前述したアーム起倒用エアシリンダ２５と同様に、コンプレッサおよび圧力調整弁などに接続されている。これらのコンプレッサおよび圧力調整弁は、制御部を介して操作部に接続されている。作業員が操作部を操作して、コンプレッサおよび圧力調整弁などを制御部を介して作動させることにより、ヘッド姿勢制御用シリンダボディ３６ａ内からその外部にヘッド姿勢制御用ピストンロッド３６ｂを突出させたり、あるいはヘッド姿勢制御用シリンダボディ３６ａ内にその外部からヘッド姿勢制御用ピストンロッド３６ｂを没入させることができる。
【００６６】
ヘッド姿勢制御用エアシリンダ３６は、ヘッド姿勢制御用シリンダボディ３６ａのヘッド姿勢制御用ピストンロッド３６ｂが突没する側とは反対側の端部を、図示しないヘッド姿勢制御用シリンダボディ取り付け軸を介して、軌陸車輌７の進行方向前方に向かって右側であるヘッド支持部１９の右側部に回動可能に取り付けられている。すなわち、ヘッド姿勢制御用シリンダボディ３６ａは、その一端部を、ヘッド支持部１９の長手方向中間部に設けられているヘッド姿勢制御用シリンダボディ取り付け部３７に回動可能に取り付けられている。それとともに、ヘッド姿勢制御用エアシリンダ３６は、ヘッド姿勢制御用ピストンロッド３６ｂのヘッド姿勢制御用シリンダボディ３６ａ内に収納されている側とは反対側の端部を、図示しないヘッド姿勢制御用ピストンロッド取り付け軸を介して、軌陸車輌７の進行方向前方に向かってヘッド支持軸３４よりも右側である検査ヘッド５の起倒アーム１８側の一端面に回動可能に取り付けられている。すなわち、ヘッド姿勢制御用ピストンロッド３６ｂは、その一端部を、検査ヘッド５の長手方向一端部付近に設けられているヘッド姿勢制御用ピストンロッド取り付け部３８に回動自在に取り付けられている。
【００６７】
また、検査ヘッド５の回動方向は、図１中矢印Ｃで示されているように、旋回台１７の旋回方向Ａと同じ方向、すなわち、軌陸車輌７の進行方向および鉄道用トンネル３の長手方向に直交する方向に設定されている。これにより、検査ヘッド５は、ヘッド支持軸３４を回動中心として、ヘッド姿勢制御用シリンダボディ３６ａ内から突没するヘッド姿勢制御用ピストンロッド３６ｂの長さに応じて、所定の範囲内で回動できる。
【００６８】
検査ヘッド５は、ヘッド姿勢制御用エアシリンダ３６のヘッド姿勢制御用シリンダボディ３６ａ内に、ヘッド姿勢制御用ピストンロッド３６ｂがその没入が止められるまで収納された状態の角度から、ヘッド姿勢制御用シリンダボディ３６ａ内から、ヘッド姿勢制御用ピストンロッド３６ｂがその突出が止められるまで突き出された状態の角度まで回動できる。すなわち、検査ヘッド５は、ヘッド姿勢制御用エアシリンダ３６のシリンダ長が最短となっている状態の角度から、ヘッド姿勢制御用エアシリンダ３６のシリンダ長が最長となっている状態の角度まで回動できる。もちろん、検査ヘッド５は、ヘッド姿勢制御用エアシリンダ３６のシリンダ長が最長となる状態の角度まで回動する間に、その両端に設けられている後述する検査ヘッド案内ローラ４５が鉄道用トンネル３のコンクリート壁２に当接する場合には、その当接状態を保持するように、その回動角度をヘッド姿勢制御用エアシリンダ３６によって保持される。
【００６９】
ヘッド支持軸３４には、ヘッド支持部１９に対する検査ヘッド５の回動角度、すなわち検査ヘッド５の姿勢を検出するヘッド姿勢検出用センサとしてのヘッド姿勢検出器３５が接続されている。このヘッド姿勢検出器３５は、制御部に接続されている。このトンネル用打音検査装置１においては、ヘッド姿勢検出器３５には、エンコーダ、あるいはポテンショメータなどの精度の高い角度検出器が用いられることが好ましい。これにより、例えば、まず、ヘッド姿勢制御用エアシリンダ３６を、ヘッド姿勢制御用シリンダボディ３６ａ内にヘッド姿勢制御用ピストンロッド３６ｂがその没入が止められるまで収納されている状態、すなわち、ヘッド姿勢制御用エアシリンダ３６を、そのシリンダ長が最短となっている状態（以下の説明において、この状態を検査ヘッド５の初期状態と称する。）に設定する。また、この初期状態における検査ヘッド５の水平方向からの回動角度が０°となるように、ヘッド姿勢制御用エアシリンダ３６のシリンダ長、ならびに検査ヘッド５およびヘッド支持部１９に対するヘッド姿勢制御用エアシリンダ３６の取り付け位置および取り付け角度を予め設定する。すると、その後、ヘッド支持部１９に対して検査ヘッド５を左右方向に何度回動させたかを正確かつ容易に知ることができる。すなわち、このヘッド姿勢検出器３５を用いることにより、打音検査作業中において、検査ヘッド５の回動角度を微少な角度ずつ精度よく測定できる。
【００７０】
なお、この検査ヘッド５を回動させるために、ヘッド姿勢制御用シリンダ３６には、前述したエアシリンダの代わりに、油圧シリンダを用いる構成としても構わない。これにより、検査ヘッド５の重量が嵩んだ場合においても、検査ヘッド５を安定した状態で円滑に回動させることができる。
【００７１】
検査ヘッド５は、図３に示すように、長尺の直方体形状に形成されている検査ヘッドカバー５０により、その主要部が覆われて保護されている。この検査ヘッドカバー５０の長手方向に沿った一端面は、打音検査する鉄道用トンネル３のコンクリート壁２に対向する構造物対向面５ａとなっており、この構造物対向面５ａから鉄道用トンネル３の検査面４に向けて、後述する叩打子３９のハンマー部４０が突没自在に出入りする。また、この検査ヘッドカバー５０の長手方向両端面の構造物対向面５ａ寄りには、鉄道用トンネル３の検査面４に回転しつつ接触するとともに、検査ヘッド５を検査面４に沿って円滑に案内する回転体としての検査ヘッド案内ローラ４５が、それぞれ１個ずつ回転自在に取り付けられている。検査ヘッド５は、これら一対の検査ヘッド案内ローラ４５、ならびに前述したアーム起倒用エアシリンダ２５およびヘッド姿勢制御用エアシリンダ３６が有している空気ばねの機能によって、鉄道用トンネル３のコンクリート壁２の検査面４に向けて押し付けられた状態のまま、検査面４上をその起伏に沿って円滑に移動しつつ適正な状態で打音検査を行うことができる。
【００７２】
この検査ヘッド５の検査ヘッドカバー５０の内部には、構造物対向面５ａの長手方向に沿って、鉄道用トンネル３の検査面４を叩打する叩打子３９、およびこの叩打子３９と対をなして叩打音を検出する叩打音検出用検査としての叩打音集音用マイク４３がそれぞれ複数個ずつ並べられて取り付けられている。本実施形態の検査ヘッド５においては、それら複数組の叩打子３９および叩打音集音用マイク４３が５組具備されている。
【００７３】
５個の叩打子３９は、検査ヘッドカバー５０の内部において、その長手方向に沿って、その両端に渡って設けられている長尺の叩打用シリンダ固定部材４２に、それぞれが有している後述する叩打用シリンダ４１の側部を固定されることにより、検査ヘッド５に取り付けられている。叩打用シリンダ固定部材４２は、検査ヘッドカバー５０の内部において、叩打用シリンダ４１が有している後述する叩打用ピストンロッド４１ｂの先端に取り付けられているハンマー部４０が、構造物対向面５ａを経て検査ヘッドカバー５０の内部からその外部へ突出して、検査面４を確実に叩打できる位置に設けられている。また、５個の叩打子３９は、構造物対向面５ａの長手方向に沿って、隣接する各叩打用シリンダ４１同士の間隔を互いに所定の大きさだけ離されて、叩打用シリンダ固定部材４２に固定されている。
【００７４】
同様に、５個の叩打音集音用マイク４３は、検査ヘッドカバー５０の内部において、その長手方向に沿って、その両端に渡って設けられている長尺の叩打音集音用マイク固定部材４４に固定されることにより、検査ヘッド５に取り付けられている。叩打音集音用マイク固定部材４４は、検査ヘッドカバー５０の内部において、各叩打子３９が有している各ハンマー部４０が検査面４を叩打する各叩打位置に、各叩打音集音用マイク４３が近接して配置される位置に設けられている。また、５個の叩打音集音用マイク４３は、構造物対向面５ａの長手方向に沿って、隣接する叩打音集音用マイク４３同士の間隔を互いに所定の大きさだけ離されて、叩打音集音用マイク固定部材４４に固定されている。これら隣接する叩打音集音用マイク４３同士の間隔の大きさは、前述した隣接する各叩打用シリンダ４１同士の間隔の大きさに略合わされている。
【００７５】
また、各叩打音集音用マイク４３は、各叩打子３９のハンマー部４０が検査面４を叩打させることにより発生させた叩打音を録音する図示しない録音装置、および録音装置が録音した叩打音を基にしてデータ解析する叩打音解析装置に接続されている。叩打音解析装置には、録音装置が録音した叩打音を基にして、打音検査する構造物３の材質、形状、および厚さ、ならびに各叩打子３９のハンマー部４０の材質、形状、および大きさ、さらに、各ハンマー部４０が検査面４を叩打する際の叩打力の強さ、スピード、および叩打間隔などの諸条件（測定パラメータ）を考慮して、それらの各測定パラメータの任意の組み合わせに応じて構造物３の内部状態を正確に把握できる各種構造解析プログラムが予め多数搭載されている。もしくは、前記各種測定パラメータに合わせて、それらの解析に最適な前記各種構造解析プログラムが記録されている図示しないフロッピーディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、あるいは光磁気ディスクなどの各種記録媒体を選んで叩打音解析装置に挿入することにより、最適な種構造解析プログラムを叩打音解析装置に読み込ませる構成としても構わない。あるいは、前述したインターネット、イントラネット、および専用の無線ＬＡＮなどに接続されているＧＰＳ用受信機４７を介して、前記各種測定パラメータに合わせて、それらの解析に最適な前記各種構造解析プログラムを随時、叩打音解析装置に取り込む構成としても構わない。これにより、叩打音解析装置は、各叩打音集音用マイク４３を通して録音装置が録音した叩打音を基にして、構造物３の検査面４およびその内部状態を正確に評価できるので、その正常箇所、および空洞やクラックなどの異常箇所を正確に解析して把握できる。
【００７６】
また、この叩打音解析装置は、前述した車輌位置検出用センサ１３を構成しているエンコーダ１３ａと車輌位置同定装置１３ｂ、移動距離検出用センサ１４、ＧＰＳ用受信機４７、旋回角度検出器２１、起倒角度検出器２３、およびヘッド姿勢検出器３５などから送られてくる検査ヘッド５の各種位置データおよび各種角度データなども併せて記録できる。よって、打音検査した構造物３の検査面４およびその内部状態の極めて正確なビットマップを作成できる。また、この叩打音解析装置は、後述するトンネル内障害物４６の正確な位置データなども併せて記録できる。これら録音装置および叩打音解析装置は、ともに制御部に接続されている。
【００７７】
以上説明したように、叩打子３９と叩打音集音用マイク４３とを対をなして５組具備するとともに、各叩打音集音用マイク４３を各叩打子３９の叩打位置に近接して取り付けた構成からなる検査ヘッド５によれば、少なくとも検査ヘッド５の構造物対向面５ａと略等しい面積の検査面４を短時間でまんべんなく叩打して打音検査できるとともに、それらの叩打音を正確に集音できる。よって、この検査ヘッド５を有しているトンネル用打音検査装置１は、検査場所としての鉄道用トンネル３の検査面４あるいは内部に異常な箇所を発見した際に、その異常な箇所の位置を迅速に、かつ、より正確に把握できる。よって、このトンネル用打音検査装置１を用いることにより、検査対象としての鉄道用トンネル３の検査面４あるいは内部の状態を記録した図示しないビットマップを迅速に、かつ、より高い精度で作成できる。
【００７８】
本実施形態においては、５個の叩打子３９を、図３に示すように、トンネル用打音検査装置１の進行方向前方に向かって、その右側から左側に向けて、第１叩打子３９ａ、第２叩打子３９ｂ、第３叩打子３９ｃ、第４叩打子３９ｄ、および第５叩打子３９ｅと称する。また、これら第１〜第５の各叩打子３９ａ〜３９ｅがそれぞれ有する、検査面４を叩打する叩打部としてのハンマー部４０を、それぞれ第１ハンマー部４０ａ、第２ハンマー部４０ｂ、第３ハンマー部４０ｃ、第４ハンマー部４０ｄ、および第５ハンマー部４０ｅと称する。それとともに、第１〜第５の各叩打子３９ａ〜３９ｅと対をなして取り付けられている５個の叩打音集音用マイク４３を、図３に示すように、トンネル用打音検査装置１の進行方向前方に向かって、その右側から左側に向けて、第１叩打音集音用マイク４３ａ、第２叩打音集音用マイク４３ｂ、第３叩打音集音用マイク４３ｃ、第４叩打音集音用マイク４３ｄ、および第５叩打音集音用マイク４３ｅと称する。前述した叩打子３９と叩打音集音用マイク４３との相対的な配置状態によれば、第１ハンマー部４０ａが検査面４を叩打して発生させた叩打音の大部分は、主に第１叩打音集音用マイク４３ａにより収集されて録音される（集音される）。同様に、第２ハンマー部４０ｂ、第３ハンマー部４０ｃ、第４ハンマー部４０ｄ、および第５ハンマー部４０ｅのそれぞれが、検査面４を叩打して発生させた各叩打音の大部分は、それぞれ主に第２叩打音集音用マイク４３ｂ、第３叩打音集音用マイク４３ｃ、第４叩打音集音用マイク４３ｄ、および第５叩打音集音用マイク４３ｅにより集音される。
【００７９】
前述した第１〜第５の各叩打子３９ａ〜３９ｅは、第１〜第５の各ハンマー部４０ａ〜４０ｅ、およびこれら第１〜第５の各ハンマー部４０ａ〜４０ｅを検査面４に向けて突出させる叩打用シリンダ４１などから構成されている。叩打用シリンダ４１には、エアシリンダが用いられており、以下の説明において、これを叩打用エアシリンダ４１と称する。
【００８０】
第１〜第５の各ハンマー部４０ａ〜４０ｅは、略球形状に形成されている。これら第１〜第５の各ハンマー部４０ａ〜４０ｅは、検査する構造物３の材質、形状、厚さなどの諸条件を考慮して、検査面４を叩打した際に、それらの特徴を把握し易く、かつ、正常な箇所と異常な箇所とを容易に区別できる打音を得ることができる材質によって形成されることが好ましい。これら第１〜第５の各ハンマー部４０ａ〜４０ｅは、第１〜第５の各叩打子３９ａ〜３９ｅがそれぞれ有している、後述する各叩打用ピストンロッド４１ｂの叩打用エアシリンダ４１側とは反対側の端部に取り付けられている。
【００８１】
各叩打用エアシリンダ４１は、叩打用シリンダボディ４１ａと、叩打用シリンダボディ４１ａの一端からその外部に突出したり、あるいは叩打用シリンダボディ４１ａの一端からその内部に没入する叩打用ピストンロッド４１ｂとから構成されている。また、各叩打用エアシリンダ４１は、前述したアーム起倒用エアシリンダ２５およびヘッド姿勢制御用エアシリンダ３６と同様に、互いに独立に駆動力伝達手段としての図示しないエアーチューブなどを介して、コンプレッサおよび圧力調整弁などにそれぞれ接続されている。これらのコンプレッサおよび圧力調整弁は、制御部を介して操作部に接続されている。これにより、各叩打用エアシリンダ４１は、作業員が操作部を操作して、コンプレッサおよび圧力調整弁などを制御部を介して作動させることにより、各エア圧力（作動空気圧力）を随時、互いに独立に所定の大きさに設定して保持できる。したがって、例えば、各叩打用エアシリンダ４１を、すべて一定のエア圧力に設定して、叩打用シリンダボディ４１ａ内からその外部に叩打用ピストンロッド４１ｂを突出させたり、あるいは叩打用シリンダボディ４１ａ内にその外部から叩打用ピストンロッド４１ｂを没入させることができる。すなわち、これら第１〜第５の各叩打子３９ａ〜３９ｅによれば、それらが有する第１〜第５の各ハンマー部４０ａ〜４０ｅの各叩打力を、打音検査すべき鉄道用トンネル３の材質、形状、厚さなどの諸条件を考慮して、その打音検査に適した所定の大きさに随時設定して、かつ、その大きさに保持しつつ検査面４を叩打できる。
【００８２】
また、これら第１〜第５の各叩打子３９ａ〜３９ｅは、作業員が操作部を操作して、コンプレッサおよび圧力調整弁などを制御部を介して作動させることにより、それらが有する第１〜第５の各ハンマー部４０ａ〜４０ｅのそれぞれが検査面４を叩打する順番およびタイミングなどを随時、互いに独立に設定して保持できる。したがって、例えば、第１〜第５の各叩打子３９ａ〜３９ｅが有する第１〜第５の各ハンマー部４０ａ〜４０ｅが検査面４を叩打する順番を、第１番目が第１ハンマー部４０ａ、第２番目が第２ハンマー部４０ｂ、第３番目が第３ハンマー部４０ｃ、第４番目が第４ハンマー部４０ｄ、第５番目が第５ハンマー部４０ｅ、そして再び第１番目の第１ハンマー部４０ａに戻り、以後はこの順番で繰り返し検査面４を叩打するように設定できる。この設定において、第１〜第５の各ハンマー部４０ａ〜４０ｅのそれぞれが検査面４を叩打する間隔を長くしたり、あるいは短くしたりできる。このような構成からなる各第１〜第５の各叩打子３９ａ〜３９ｅによれば、打音検査すべき鉄道用トンネル３の材質、形状、厚さなどの諸条件を考慮して、それらが有する第１〜第５の各ハンマー部４０ａ〜４０ｅの叩打間隔を随時、その打音検査に適した所定の大きさに設定して、かつ、その大きさに保持しつつ検査面４を叩打できる。
【００８３】
以上説明した構成からなる第１〜第５の各叩打子３９ａ〜３９ｅを有する検査ヘッド５によれば、前述した軌陸車輌７の移動速度と併せて、第１〜第５の各叩打子３９ａ〜３９ｅがそれぞれ有している第１〜第５の各ハンマー部４０ａ〜４０ｅの叩打間隔などを随時、任意の値に設定することにより、打音検査の精度、すなわち打音検査の検査密度を随時、任意の値に設定できる。
【００８４】
なお、第１〜第５の各ハンマー部４０ａ〜４０ｅで検査面４を叩打するために、各叩打用シリンダ４１には、前述したエアシリンダの代わりに、油圧シリンダを用いる構成としても構わない。これにより、第１〜第５の各ハンマー部４０ａ〜４０ｅを剛性および密度の高い重金属などで形成して、それらの重量が嵩んだ場合においても、第１〜第５の各ハンマー部４０ａ〜４０ｅによって安定した状態で円滑に検査面４を叩打できる。
【００８５】
さらに、検査ヘッド５の内部には、図１および図２に示すように、このトンネル用打音検査装置１が有している軌陸車輌７の進行方向前方、すなわち検査ヘッド５の走査方向前方に位置している、鉄道用トンネル３の検査面４から突出している凸部４６を検出するための障害物検出用センサとしての障害物検出器４９を取り付けた構成とすることが好ましい。この障害物検出器４９が凸部４６を検出する手段は、例えば、赤外線、あるいはレーザー光線など、前述した第１〜第５の各ハンマー部４０ａ〜４０ｅが発生させる叩打音と互いに干渉し合わない手段であることが好ましい。このトンネル用打音検査装置１においては、障害物検出器４９が凸部４６を検出する手段には、精度が高く、かつ、遠くまで届かせることができるレーザー光線を用いるものとする。これにより、このトンネル用打音検査装置１が全長数キロもある長い鉄道用トンネル３を打音検査する場合に、そのコンクリート壁２の検査面４から突出している、例えば、架線、あるいは移動通信体用のアンテナなどの凸部としてのトンネル内障害物４６を、その大きさや形状に拘らずに、走査方向の遥か手前側から、十分に余裕を持って検出できる。この障害物検出器４９は、制御部を介して図示しない警告装置、あるいはモニタなどに接続されている。
【００８６】
障害物検出器４９がトンネル内障害物４６を検出すると、そのことが制御部を介して警告装置、あるいはモニタなどに伝えられる。例えば、現場の作業員が打音検査作業中において、警告装置による警告、あるいはモニタによる監視作業により、検査ヘッド５の走査方向前方にトンネル内障害物４６が存在することを検知した場合、作業員が操作部を操作して、前述したヘッド移動装置６を作動させて、検査ヘッド５を、その走査線上からトンネル内障害物４６が外れる位置に達するまでずらす。そして、この状態を保持したまま、トンネル内障害物４６が検査ヘッド５よりも後方に位置するまで軌陸車輌７を前進させる。トンネル内障害物４６が検査ヘッド５よりも後方に位置した状態になったことを軌陸車輌７の近くにいる現場の作業員が確認した後、作業員が操作部を操作して、ヘッド移動装置６を作動させて、検査ヘッド５を再び元の走査線上に戻し、中断した打音検査作業を継続する。以後、障害物検出器４９が、検査ヘッド５の走査方向前方にトンネル内障害物４６が存在することを検出した際には、前述した障害物回避作業を随時行うことにより、トンネル内障害物４６を回避しつつ、目的の検査範囲をむらなく打音検査できる。
【００８７】
また、トンネル内障害物４６からの検査ヘッド５の回避作業は、軌陸車輌７の近くにいる現場の作業員が直接人手により操作部を操作して行うだけでなく、前述したヘッド移動装置６の場合と同様に、遠隔操縦用受信機４８、およびＣＣＤカメラ、あるいは赤外線カメラなどの監視手段、ならびにモニタなどを併用して、無線通信により遠隔操縦することも可能である。特に、鉄道用トンネル３内において、打音検査作業を肉眼で確認しつつ行うことができるような十分な量の可視光線が届く作業現場では、ＣＣＤカメラを用いることにより、現場の作業員が肉眼で確認するのと略同じ程度の正確さでトンネル内障害物４６を検出できる。よって、トンネル内障害物４６からの検査ヘッド５の回避作業を、ＣＣＤカメラを用いて遠隔操縦で行うことが可能な場所においては、トンネル内障害物４６からの検査ヘッド５の回避作業を、その作業効率および検査精度を殆ど妨げることなく、より安全に、かつ、円滑に行うことができる。
【００８８】
あるいは、トンネル内障害物４６からの検査ヘッド５の回避作業は、このトンネル用打音検査装置１が有している制御部による自動制御により行われる構成としても構わない。例えば、障害物検出器４９あるいはＣＣＤカメラ、あるいは赤外線カメラなどの監視手段が、検査ヘッド５の走査方向線上にトンネル内障害物４６を検出した際には、検査ヘッド５がトンネル内障害物４６と接触しない位置に移動するように、制御部が有しているハードウェア（ＲＯＭ、ＲＡＭなどの各種メモリ、あるいはトンネル内障害物４６の回避作業専用のＣＰＵなど）に予め障害物回避用プログラムを搭載しておく。制御部には、軌陸車輌７のエンジン、駆動力伝達装置、旋回台１７を旋回駆動させる電動モータあるいは油圧モータ、および旋回駆動力伝達装置、起倒アーム１８を起倒させるとともに、検査ヘッド５を回動させるコンプレッサおよび圧力調整弁などのトンネル用打音検査装置１の各種駆動装置が接続されている。
【００８９】
これにより、障害物検出器４９などによってトンネル内障害物４６が検出されると、検査ヘッド５がトンネル内障害物４６と接触しない位置まで移動するように、制御部は障害物回避用プログラムに基づいて、これに接続されているトンネル用打音検査装置１の各種駆動装置を作動させる。制御部は、検査ヘッド５を、その走査線上にトンネル内障害物４６が乗っていない位置までずらした状態に保持したまま、トンネル内障害物４６が検査ヘッド５よりも後方に位置するまで軌陸車輌７を前進させる。障害物検出器４９が、トンネル内障害物４６が検査ヘッド５よりも後方に位置した状態になったことを検出すると、そのことが制御部に伝達される。すると、制御部はこれに接続されているトンネル用打音検査装置１の各種駆動装置を作動させて、検査ヘッド５を再び元の走査線上に戻す。その後、制御部は検査ヘッド５などを作動させて、中断した打音検査作業を再開する。以後、障害物検出器４９が、検査ヘッド５の走査方向前方にトンネル内障害物４６が存在することを検出した際には、前述した障害物回避作業を制御部が自動で随時行うことにより、トンネル内障害物４６を回避しつつ目的の検査範囲をむらなく自動で打音検査できる。この制御部によるハードウェア的な自動制御によれば、トンネル内障害物４６からの検査ヘッド５の回避作業をより安全に行うことができる。ひいては、検査ヘッド５がトンネル内障害物４６に接触するのを回避しつつ、目的の検査範囲をむらなく、より安全に打音検査できる。
【００９０】
さらに、後述する打音検査作業により、検査すべき鉄道用トンネル３の内部状態のビットマップを一度作成した後は、その鉄道用トンネル３の打音検査作業におけるトンネル内障害物４６からの検査ヘッド５の回避作業は、ソフトウェアを用いた自動制御により行われる構成とすることも可能である。例えば、制御部に接続されている前述した叩打音解析装置が作成した、所望の鉄道用トンネル３のビットマップのデータを、フロッピーディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、あるいは光磁気ディスクなどの各種記録媒体、もしくはインターネット、イントラネット、および専用の無線ＬＡＮなどに接続されているＧＰＳ用受信機４７を介して、再び叩打音解析装置に読み込ませる。この読み込ませた所望の鉄道用トンネル３のビットマップ・データには、前回打音検査した際の鉄道用トンネル３の検査面４およびその内部状態の正常箇所、および空洞やクラックなどの異常箇所が、検査ヘッド５の詳細な各種位置データおよび各種角度データなどと併せて記録されている。それとともに、この読み込ませた所望の鉄道用トンネル３のビットマップ・データには、前回打音検査した際の鉄道用トンネル３の検査面４から突出しているトンネル内障害物４６の正確な位置データなども記録されている。それとともに、前述した制御部のハードウェア的な自動制御によるトンネル内障害物４６の回避作業と同様の障害物回避用プログラムを、叩打音解析装置に所望の鉄道用トンネル３の過去のビットマップのデータを読み込ませた場合と同様の所定の方法により、制御部に接続されている図示しない記憶装置に読み込ませる。ただし、このソフト的障害物回避用プログラムには、随時、叩打音解析装置に読み込ませた過去のビットマップ・データにアクセスして、トンネル内障害物４６の正確な位置を確認し、これと検査ヘッド５とが接触しないようにトンネル用打音検査装置１の各種駆動装置を作動させるコマンドが具備されているものとする。
【００９１】
この制御部によるソフトウェア的な自動制御によれば、前述した制御部のハードウェア的な自動制御によるトンネル内障害物４６の回避作業と同様に、トンネル内障害物４６からの検査ヘッド５の回避作業をより安全に行うことができる。ひいては、検査ヘッド５がトンネル内障害物４６に接触するのを回避しつつ、目的の検査範囲をむらなく、より安全に打音検査できる。また、打音検査を行う毎に予め検査範囲を設定してプログラムに盛り込んでおくことが容易なので、複数の不連続な検査場所を検査する際にも、それらの検査場所を予め設定することにより、所定の検査範囲をきめ細かに、かつ、無駄、あるいはむらなく自動で打音検査できる。
【００９２】
それとともに、一度ビットマップを作成した後は、打音検査する鉄道用トンネル３に合わせて、その過去のビットマップ・データを叩打音解析装置に読み込ませればよい。これにより、極めて多数の鉄道用トンネル３に対応できる。実際には、このようなトンネル用打音検査装置１は、ある一定の地域を管轄している所定の車輌保管場所（区）に所有されている。すなわち、１台のトンネル用打音検査装置１が検査する鉄道用トンネル３は、予め略決まっている。よって、それらの鉄道用トンネル３を、それぞれ一度ずつ打音検査して、それぞれのビットマップ・データを作成すれば、その後は、検査する鉄道用トンネル３が大幅な改修工事などを受けない限り、その過去のビットマップ・データを基に、このトンネル用打音検査装置１を用いて無人で打音検査できる。
【００９３】
以上説明した構成からなるトンネル用打音検査装置１によれば、打音検査する構造物としての鉄道用トンネル３のコンクリート壁２に沿った広い範囲の任意の検査場所の打音検査データを、所定の安定した条件下において、まんべんなく、かつ、効率よく収集して解析できる。すなわち、このトンネル用打音検査装置１によれば、鉄道用トンネル３の検査面４、あるいはその内部の状態を円滑に、効率よく、安全に、かつ正確に打音検査できる。また、このトンネル用打音検査装置１によれば、鉄道用トンネル３の検査面４、あるいはその内部にクラックや空洞などの異常な箇所が存在する場合、それらの異常な箇所の位置を極めて正確に検出できる。さらに、このトンネル用打音検査装置１によれば、鉄道用トンネル３の検査面４、あるいはその内部の状態を記録したビットマップを極めて高い精度で作成できるので、鉄道用トンネル３の異なる検査部分ごとの対比を極めて容易に、かつ、極めて高い精度で行うことができる。それとともに、このトンネル用打音検査装置１によれば、鉄道用トンネル３の同一の検査部分を、所定の時間間隔を置いて定期的に打音検査して、その同一の検査部分のビットマップを極めて高い精度で作成することにより、時間経過に伴うその同一部分の状態変化などを極めて容易に、かつ、極めて高い精度で把握できる。したがって、このトンネル用打音検査装置１によれば、このトンネル用打音検査装置１が作成した鉄道用トンネル３のビットマップを、鉄道用トンネル３の劣化診断などに極めて有効に役立てることができるので、一度この精度の高いビットマップを作成すれば、その後、このビットマップのデータを用いることにより、鉄道用トンネル３の修理作業、あるいは保守・点検作業などをより効率よく行うことができる。
【００９４】
次に、トンネル用打音検査装置１を用いたトンネルの打音検査作業の一実施例についての概略を、図１および図２に基づいて説明する。
【００９５】
まず、トンネル用打音検査装置１の旋回台１７、起倒アーム１８、および検査ヘッド５を、それぞれ前述した初期状態に保持して、鉄道用トンネル３のコンクリート壁面２から検査ヘッド５を引き離した状態のまま、軌陸車輌７をレール８上を走行させて、打音検査を行う検査開始場所付近までトンネル用打音検査装置１を移動させる。次に、現場の作業員が操作部を操作して、ヘッド移動装置６の各可動部を作動させて、図１に示すように、検査ヘッド５を、適正な状態で打音検査を行うことができる姿勢に配置して保持する。すなわち、現場の作業員が操作部を操作して、前記初期状態からそれぞれ慎重に角度調整を行いつつ、旋回台１７を旋回させ、起倒アーム１８を起こし、検査ヘッド５を回動させる。これにより、検査ヘッド５を、その構造物対向面５ａが検査面４に略正対するようにその姿勢を保持するとともに、２個の検査ヘッド案内ローラ４５がコンクリート壁２と回転可能に接触するように、コンクリート壁２に向けて押し付ける。この状態において、検査ヘッド５は、検査開始位置、もしくは検査方向に沿って、検査開始位置よりも僅かに後方に位置しているものとする。
【００９６】
この後、所望の検査精度が得られるように予め計算されて設定された一定の低速度で、軌陸車輌７をレール８上を検査方向前方に向かって走行させる。それとともに、現場の作業員が操作部を操作して、所望の検査精度が得られるように予め計算されて設定されたエア圧力（作動空気圧力）、および叩打順番、叩打間隔、およびタイミングなどで、検査ヘッド５が有している５個の第１〜第５の各叩打子３９ａ〜３９ｅをそれぞれ作動させる。この打音検査作業においては、第１〜第５の各叩打子３９ａ〜３９ｅが有する第１〜第５の各ハンマー部４０ａ〜４０ｅが検査面４を叩打する順番を、第１番目が第１ハンマー部４０ａ、第２番目が第２ハンマー部４０ｂ、第３番目が第３ハンマー部４０ｃ、第４番目が第４ハンマー部４０ｄ、第５番目が第５ハンマー部４０ｅ、そして再び第１番目の第１ハンマー部４０ａに戻り、以後はこの順番で繰り返し検査面４を叩打するように設定する。第１〜第５の各ハンマー部４０ａ〜４０ｅが検査面４を叩打することにより発生する各叩打音を、第１〜第５の各叩打子３９ａ〜３９ｅとそれぞれ対をなして検査ヘッド５の内部に取り付けられている５個の第１〜第５の各叩打音集音用マイク４３ａ〜４３ｅにより順次集音する。以後は、前述のように設定された検査ヘッド５を打音検査する一定区間の検査面４に追従させつつ、その開始端から終了端まで、鉄道用トンネル３の長手方向に沿って走査させればよい。
【００９７】
また、打音検査する検査面４が、一回の検査ヘッド５の走査で検査しきれない大きさの幅を有している場合には、鉄道用トンネル３内で軌陸車輌７を往復動させるとともに、その往動、復動を切り替える毎に、現場の作業員が操作部を操作して、ヘッド移動装置６の各可動部を作動させて、検査ヘッド５の高さ位置を、例えば、より低い位置からより高い位置に向けて順次設定し直せばよい。
【００９８】
検査ヘッド５が有している障害物検出器４９が、検査ヘッド５の走査線上の前方に、図２に示すように、トンネル内障害物４６が位置していることを検出すると、これを警告装置などで現場の作業員に警告する。この警告を認識した現場の作業員は、操作部を操作して、ヘッド移動装置６の各可動部を作動させて、検査ヘッド５を、トンネル内障害物４６と接触しない位置までずらして回避させる。トンネル内障害物４６の大きさが、例えば、検査面４と検査ヘッド５の構造物対向面５ａとの隙間程度の大きさである場合には、現場の作業員は操作部を操作して、検査ヘッド５がトンネル内障害物４６に接触しない向きに回動するように、ヘッド姿勢制御用エアシリンダ３６を伸縮させればよい。また、トンネル内障害物４６の大きさが、図２に示すように、検査ヘッド５自体の大きさと同程度、もしくはそれ以上の大きさである場合には、このトンネル用打音検査装置１が有している起倒アーム１８は、伸縮不可の構造となっているため、現場の作業員は操作部を操作して、検査ヘッド５がトンネル内障害物４６と接触しないように、検査ヘッド５が斜め後方に向かって下降するように、ヘッド移動装置６を作動させる。
【００９９】
以下、そのような大型のトンネル内障害物４６の回避作業時における起倒アーム１８の動作を、図２に示すように、複線からなる鉄道用トンネル３内において、軌陸車輌７が走行する側のレール８に近い側のコンクリート壁面２の検査面４を、このトンネル用打音検査装置１を用いて打音検査を行う場合について説明する。
【０１００】
この場合、旋回台１７の旋回中心は、図２中十字印によって示されている鉄道用トンネル３の径方向の中心部から、軌陸車輌７が走行している側に偏心して位置している。この状態において、検査ヘッド５およびヘッド移動装置６の姿勢が、図２中実線で示されている状態にあるとともに、大型のトンネル内障害物４６が検査ヘッド５の走査線上の前方に位置しているとする。起倒アーム１８は、伸縮不可の構造となっているため、その回動半径は一定である。また、起倒アーム１８の回動中心である旋回台１７の旋回軸２０から、このトンネル用打音検査装置１が打音検査している検査面４までの距離は、図２中上方から下方に向かうにしたがって短くなっている。よって、図２中実線で示されている状態の起倒アーム１８の起倒角度を変えることなく、旋回台１７のみを軌陸車輌７の進行方向前方に向かって左側に旋回させると、ある高さ位置において、検査ヘッド５がコンクリート壁２に対して突かえてしまい、移動不可の状態となる。このような事態を回避するために、現場の作業員は操作部を操作して、旋回台１７を検査ヘッド５の高さが低くなる向きに旋回させる以前、あるいは、そのような旋回台１７の旋回動作に並行して、アーム起倒用エアシリンダ２５を、そのシリンダ長が短くなる向きに作動させる。すなわち、アーム起倒用エアシリンダ２５を縮ませて、起倒アーム１８を、その初期状態に戻る向きに倒す。このような操作により、検査ヘッド５は、軌陸車輌７の進行方向前方に向かって、斜め後方に向かって下降されたことになる。
【０１０１】
以上説明したように、検査ヘッド５が斜め後方に向かって下降するように、ヘッド移動装置６を作動させることにより、検査ヘッド５は、大型のトンネル内障害物４６と接触することなく、打音検査を行う検査面４をまんべんなく検査できる。
【０１０２】
検査ヘッド５は、アーム起倒用エアシリンダ２５およびヘッド姿勢制御用エアシリンダ３６が有している空気ばねの作用により、検査面４にうねりや微少な段差などが存在する場合にも、検査面４に追従して移動できる。それとともに、検査ヘッド５が有している５個の第１〜第５の各叩打子３９ａ〜３９ｅを、すべて殆ど同じ条件で作動させることができる。これにより、トンネル用打音検査装置１は、打音検査する鉄道用トンネルの大きさ、あるいは形状などに拘らず、略一定の安定した条件の下で叩打音のデータを収集して解析できる。よって。トンネル用打音検査装置１によれば、鉄道用トンネル３の検査面４、あるいはその内部にクラックや空洞などの異常な箇所が存在する場合、それらの異常な箇所の位置を極めて正確に検出できる。さらに、このトンネル用打音検査装置１によれば、鉄道用トンネル３の検査面４あるいは内部の状態を記録したビットマップを極めて高い精度で作成できる。
【０１０３】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る構造物打音検査装置としてのトンネル用打音装置５１を、図４に基づいて説明する。
【０１０４】
この第２実施形態のトンネル用打音検査装置５１は、これが有している検査ヘッド５２の構造が、前述した第１実施形態のトンネル用打音検査装置１が有している検査ヘッド５の構造と異なっているだけで、その他の構成、作用、および効果は同様である。よって、その異なっている部分について説明し、前述した第１実施形態と同一の構成部分についての説明は省略する。また、図面についても、同一の図面は省略し、本実施形態の検査ヘッド５２の構造の特徴をよく理解することのできる図面のみを示し、この図４において、前述した第１実施形態と同一部分には同一符号を付してある。
【０１０５】
本実施形態のトンネル用打音検査装置５１が有している検査ヘッド５２は、図４に示すように、叩打子３９と、これと対をなす叩打音集音用マイク４３とがそれぞれ１個ずつであって、かつ、一体的に連結されていて、この一体物が検査ヘッド５２の長手方向に沿って往復動可能に設けられている。
【０１０６】
１個の叩打子３９と、１個の叩打音集音用マイク４３とは、側面視がＬ字形状に形成されている叩打音集音用マイク連結部材５３により一体的に連結されている。叩打音集音用マイク４３は、叩打音集音用マイク連結部材５３の一端部に取り付けられている。それとともに、この叩打音集音用マイク連結部材５３は、その他端部が、叩打用エアシリンダボディ４１ｂの側部の所定の位置に固定されている。具体的には、叩打音集音用マイク連結部材５３の他端部は、叩打子３９が有しているハンマー部４０が検査面４を叩打する叩打位置の近傍において、叩打音集音用マイク４３が、その叩打位置に対して常に一定の位置に位置しているように、叩打用エアシリンダボディ４１ｂの側部に固定されている。
【０１０７】
この単一の叩打子３９および叩打音集音用マイク４３から構成されている一体物は、検査ヘッドカバー５０の内部において、その長手方向に沿ってその両端に渡って設けられているとともに、長尺の板形状に形成されている叩打子案内部材としての位置検出機能付きリニアガイド５５に、叩打子支持部材５４を介して摺動自在に嵌め込まれて支持されている。それとともに、単一の叩打子３９および叩打音集音用マイク４３から構成されている一体物は、検査ヘッドカバー５０の内部において、その長手方向に沿ってその両端に渡って設けられているとともに、長尺の丸棒形状に形成されている叩打子摺動部材としての立体カム５６に、叩打子支持部材５４を介して往復動可能に係合されている。
【０１０８】
叩打子支持部材５４は、叩打用エアシリンダボディ４１ａの側部に固定されるとともに、位置検出機能付きリニアガイド５５に嵌め込まれる、略平板形状に形成されている支持部材嵌合部５４ａと、同じく叩打用エアシリンダボディ４１ａの側部に固定されるとともに、立体カム５６が有している後述する叩打子案内溝としての螺旋溝５６ａに溝係合される、略円筒形状に形成されている支持部材係合部５４ｂとから構成されている。
【０１０９】
位置検出機能付きリニアガイド５５は、検査ヘッドカバー５０の内部において、叩打用エアシリンダ４１が有している叩打用ピストンロッド４１ｂの先端に取り付けられているハンマー部４０が、構造物対向面５ａを経て検査ヘッドカバー５０の内部からその外部へ突出して、検査面４を確実に叩打できる位置に設けられている。それとともに、この位置検出機能付きリニアガイド５５には、これに摺動自在に嵌合されている叩打子支持部材５４の支持部材嵌合部５４ａの、位置検出機能付きリニアガイド５５の長手方向に沿った位置を正確に検出できる機能が設けられている。すなわち、この位置検出機能付きリニアガイド５５には、単一の叩打子３９および叩打音集音用マイク４３から構成されている一体物の、位置検出機能付きリニアガイド５５の長手方向に沿った位置を正確に検出できる機能が設けられている。また、この位置検出機能付きリニアガイド５５は、制御部に接続されている。
【０１１０】
立体カム５６は、検査ヘッドカバー５０の内部において、単一の叩打子３９および叩打音集音用マイク４３から構成されている一体物を、位置検出機能付きリニアガイド５５の長手方向に沿って往復動させることができるように、位置検出機能付きリニアガイド５５の近傍に、位置検出機能付きリニアガイド５５と平行に配置されている。この立体カム５６は、その長手方向両端部を、検査ヘッドカバー５０の長手方向両端面の内側に設けられている叩打子摺動部材支持部材としての立体カム支持部材５７によって回転自在に支持されて、検査ヘッドカバー５０の内部に取り付けられている。この立体カム５６の側面には、その略全面に渡って、叩打子支持部材５４を立体カム５６の長手方向に沿って、その全長と略等しい距離を往復動させるための螺旋溝５６ａが形成されている。叩打子支持部材５４は、その支持部材係合部５４ｂの中空部分が立体カム５６の螺旋溝５６ａと溝係合するように、立体カム５６に取り付けられる。
【０１１１】
また、この立体カム５６は、検査ヘッドカバー５０の長手方向の一端面の内側に設けられている叩打子摺動部材駆動装置としての立体カム駆動用モータ５８によって回転駆動される。この立体カム駆動用モータ５８は制御部に接続されており、作業員が操作部を操作することにより、その回転速度および回転トルクなどを任意の大きさに設定して駆動させることができる。これにより、叩打子支持部材５４は、立体カム駆動用モータ５８の回転速度および回転トルクなどに応じた所定の速度で、立体カム５６によって、位置検出機能付きリニアガイド５５の長手方向に沿って往復動される。
【０１１２】
作業員が操作部を操作して、立体カム駆動用モータ５８を駆動させて、例えば、図４中矢印Ｄで示されている向きに、立体カム５６を回転駆動させる。これにより、叩打子支持部材５４は、図４中矢印Ｅで示されているように、立体カム５６の長手方向に沿って、その全長と略等しい距離を往復動できる。したがって、単一の叩打子３９および叩打音集音用マイク４３から構成されている一体物は、位置検出機能付きリニアガイド５５により、その長手方向沿って摺動自在に案内されつつ、立体カム５６により、検査ヘッド５２の構造物対向面５ａの長手方向に沿って、その長さと略等しい距離を連続して往復動できる。
【０１１３】
叩打子３９が有している叩打用エアシリンダ４１の叩打用エアシリンダボディ４１ａには、叩打用シリンダ駆動力伝達手段としての、エアーチューブ５９が接続されている。このエアーチューブ５９は、検査ヘッド５２の内部における叩打用エアシリンダ４１の往復動に追従しつつ、叩打用エアシリンダボディ４１ａにエアーを確実に供給できる可撓性および耐座屈性を有している材質により形成されていることが好ましい。また、このエアーチューブ５９は、そのエアー供給ラインがコンプレッサおよび圧力調整弁としての図示しない電磁弁などに接続されている。これらのコンプレッサおよび電磁弁は、制御部を介して操作部に接続されている。これにより、作業員が操作部を操作して、コンプレッサおよび電磁弁などを制御部を介して作動させることにより、叩打用エアシリンダ４１のエア圧力（作動空気圧力）を随時、任意の大きさに設定して保持できる。したがって、この叩打子３９によれば、ハンマー部４０の叩打力を随時、打音検査すべき構造物３の材質、形状、厚さなどの諸条件を考慮して、その打音検査に適した所定の大きさに設定して、かつ、その大きさに保持しつつハンマー部４０に検査面４を叩打させることができる。
【０１１４】
また、叩打子３９は、作業員が操作部を操作して、コンプレッサおよび電磁弁などを制御部を介して断続的に作動させることにより、叩打用エアシリンダボディ４１ａ内へのエアーの供給、あるいは叩打用エアシリンダボディ４１ａ内からのエアーの排出などを随時、任意の一定の時間間隔に設定して断続的に行うことができる。すなわち、この叩打子３９によれば、ハンマー部４０が検査面４を叩打するタイミングなどを随時、任意の一定の時間間隔に設定して、ハンマー部４０に検査面４を断続的に叩打させることができる。
【０１１５】
なお、ハンマー部４０を、検査面４を叩打させるために、叩打用シリンダ４１には、前述したエアシリンダの代わりに、油圧シリンダを用いる構成としても構わない。これにより、ハンマー部４０を剛性および密度の高い重金属などで形成して、それらの重量が嵩んだ場合においても、ハンマー部４０を安定した状態で円滑に検査面４に叩打させることができる。
【０１１６】
この第２実施形態のトンネル用打音検査装置５１は、以上説明した点以外は、すべて第１実施形態のトンネル用打音検査装置１と同じである。よって、この第２実施形態のトンネル用打音検査装置５１を用いることにより、本発明の第１の課題を解決できるのは勿論であるが、前記構造の検査ヘッド５２を具備している第２実施形態は、以下の点で優れている。
【０１１７】
このトンネル用打音検査装置５１によれば、検査ヘッド５２が有している単一の叩打子３９および叩打音集音用マイク４３を、叩打音集音用マイク連結部材５３により一体的に連結して、一体物を構成した。それとともに、叩打音集音用マイク４３を、叩打子３９が有しているハンマー部４０が検査面４を叩打する叩打位置の近傍において、その叩打位置に対して常に一定の位置に位置しているように、叩打音集音用マイク連結部材５３を介して叩打子３９に取り付けた。これにより、ハンマー部４０が検査面４を叩打する際に発生する叩打音を、その叩打場所に対して相対的に常に一定の位置から、叩打音集音用マイク４３により集音できる。よって、この検査ヘッド５２を用いることにより、叩打音を略一定の条件の下でより確実に、かつ、ばらつきを殆ど無くして集音できる。それとともに、そのばらつきの殆ど無い叩打音を解析データとして用いることにより、叩打音の解析をより高い精度で行うことができるので、構造物としての鉄道用トンネル３の内部構造の状態などを、より高い精度で検査できる。
【０１１８】
また、このトンネル用打音検査装置５１によれば、単一の叩打子３９および叩打音集音用マイク４３から構成されている一体物を、検査ヘッド５２の長手方向に沿って任意の速度で往復動させることができる構成とした。それとともに、ハンマー部４０が検査面４を叩打する時間間隔を任意の大きさに設定できる、すなわち、ハンマー部４０が検査面４を一定の時間間隔で断続的に叩打できるように設定できる構成とした。これにより、単一の叩打子３９および叩打音集音用マイク４３から構成されている一体物の往復速度、およびハンマー部４０の叩打タイミングなどを、それぞれ任意の大きさに設定して組み合わせることにより、打音検査の精度、すなわち打音検査の検査密度を随時、任意の値に設定できる。
【０１１９】
なお、本発明に係るトンネル用打音検査装置（構造物打音検査装置）１，５１は、前述した第１および第２の実施の形態には制約されない。例えば、前記第１および第２の実施の形態の説明においては、構造物打音検査装置１を、構造物としてのコンクリート壁２により形成された鉄道用トンネル３の打音検査に適したトンネル用打音検査装置として説明したが、この構造物打音検査装置１は、鉄道用トンネル以外の構造物３にも当然、適用できる。例えば、この構造物打音検査装置１が有している軌陸車輌７は、レール８上だけではなく、道路なども走行可能な構成を有している。よって、この軌陸車輌７を道路上を走行させることによって、前述した鉄道用トンネル３の場合と同様に、図示しない構造物としての自動車用トンネルの打音検査を行うことも可能である。したがって、この構造物打音検査装置１を用いることにより、自動車用トンネルの劣化診断なども極めて容易、かつ、極めて正確に行うことができる。また、この構造物打音検査装置１を用いることによって、自動車用トンネルのみならず、様々な大きさおよび形状に形成されている構造物３、例えば、一般のコンクリート製の橋梁の橋脚部分や、あるいは高欄部分などの劣化診断も極めて容易、かつ、極めて正確に行うことができるのはもちろんである。
【０１２０】
さらに、この構造物打音検査装置１が有している叩打音解析装置によれば、これが解析する測定パラメータのうち、打音検査する構造物３の材質に関する測定パラメータを、その材質に応じて任意の値に設定できる。これにより、この構造物打音検査装置１は、打音検査する構造物３の材質に拘らずに打音検査を行うことができるので、この構造物打音検査装置１を用いることにより、コンクリート製以外の構造物３、例えば、煉瓦造りの建物、あるいは巨大な石を積み上げて作られている城壁や遺跡などの歴史的建造物の劣化診断も極めて容易、かつ、極めて正確に行うことができる。
【０１２１】
【発明の効果】
本発明に係る構造物打音検査装置においては、構造物を叩いて検査する検査ヘッドを、ヘッド移動手段を用いて構造物の検査面に押し付けつつ移動させるとともに、ヘッド移動手段を搭載した自走車輌を移動させつつ所定の検査範囲を連続した一連の動作で打音検査できる。よって、多くの人手を要することなく、構造物の検査面および内部の状態を効率よく、かつ、安全に検査できる。
【０１２２】
この発明の構造物打音装置において、ヘッド移動手段が、旋回可能な旋回台、起倒可能な起倒アーム、および検査ヘッドを姿勢制御可能に支持するヘッド支持部を具備する構成によれば、たとえ構造物の検査面が曲がっていても、その検査面に沿って検査ヘッドを追従させることができるので、構造物の検査面および内部の状態を効率よく、かつ、安全に検査できる。
【０１２３】
この発明の構造物打音装置において、検査ヘッドの姿勢を制御するヘッド姿勢制御用シリンダ、および起倒アームを起倒させるアーム起倒用シリンダをそれぞれエアシリンダとした構成によれば、検査ヘッドが構造物の検査面と接触する際および起伏した検査面をトレースする際などの衝撃を緩衝しつつ構造物の検査面および内部の状態を効率よく、かつ、安全に検査できる。
【０１２４】
この発明の構造物打音装置において、検査ヘッドが、ヘッド姿勢制御用シリンダによる制御で、構造物の検査面から突出している凸部を回避できるように、その姿勢を変化できる構成によれば、凸部により検査作業中が中断されるおそれを少なくして効率よく、かつ、安全に検査できる。
【０１２５】
この発明の構造物打音装置において、検査ヘッドの姿勢を認識するヘッド姿勢検出用センサ、起倒アームの起倒角度を検出する起倒角度検出用センサ、旋回台の旋回角度を検出する旋回角度検出用センサ、自走車輌の走行位置を検出する車輌位置検出用センサ、および自走車輌の移動距離を検出する車輌移動距離検出用センサを具備する構成によれば、それら各センサにより、構造物の検査場所に対する検査ヘッドの位置、および構造物に対する自走車輌の位置などを正確に検出できるので、構造物の検査面および内部の状態を効率よく、かつ、安全に検査できる。
【０１２６】
この発明の構造物打音装置において、検査ヘッドに検査面に接する回転自在な回転体を複数個設けた構成によれば、検査ヘッドを構造物の検査面に沿ってより円滑に追従させることができるので、構造物の検査面および内部の状態を効率よく、かつ、安全に検査できる。
【０１２７】
この発明の構造物打音装置において、叩打子と、これと対をなす叩打音検出用センサとを複数組具備している構成によれば、構造物の検査面の複数の場所を叩打して、それぞれの叩打音を正確に検出できるので、構造物の検査面および内部の状態を効率よく、かつ、安全に検査できる。
【０１２８】
この発明の構造物打音装置において、それぞれ１個ずつの叩打子と叩打音検出用センサとを一体的に連結するとともに、この一体物を検査ヘッドの長手方向に沿って往復動可能に設けた構成によれば、叩打子に対して、これが発生させた叩打音を検出する叩打音検出用センサの位置を常に一定に保持できるので、構造物の検査面および内部の状態を効率よく、かつ、安全に検査でき、しかも、検査ヘッドの構成部品が少なく、検査ヘッドの構造を簡素化できる。
【０１２９】
また、本発明に係るトンネル用打音検査装置においては、トンネルを叩いて検査する検査ヘッドを、ヘッド移動手段を用いてトンネルの検査面に押し付けつつ移動させるとともに、ヘッド移動手段を搭載した自走車輌を移動させつつ、所定の検査範囲を連続した一連の動作で打音検査できる。よって、多くの人手を要することなく、トンネルの検査面および内部の状態を効率よく、かつ、安全に検査できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るトンネル用打音検査装置を簡略して示す斜視図。
【図２】図１に示されているトンネル用打音検査装置が有している検査ヘッドの作動状態を移動車輌の後部から簡略して示す正面図。
【図３】図１に示されているトンネル用打音検査装置が有している検査ヘッドの内部構造を簡略して示す斜視図。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るトンネル用打音検査装置が有している検査ヘッドの内部構造を簡略して示す斜視図。
【図５】従来の技術に係る構造物の検査作業を簡略して示す正面図。
【符号の説明】
１，５１…トンネル用打音検査装置（構造物打音検査装置）
３…鉄道用トンネル（トンネル、構造物）
４…検査面
５，５２…検査ヘッド
６…ヘッド移動装置（ヘッド移動手段）
７…軌陸車輌（自走車輌）
１０…道路走行用後輪駆動軸（車軸）
１２…レール走行用後輪駆動軸（車軸）
１３…車輌位置検出用センサ
１３ａ…エンコーダ（車輌位置検出用センサ）
１３ｂ…車輌位置同定装置（車輌位置検出用センサ）
１４…移動距離検出用センサ
１６…移動装置支持架台（移動手段支持架台）
１７…旋回台
１８…起倒アーム
１８ａ…起倒アーム先端部
１９…ヘッド支持部
１９ａ…ヘッド支持部先端部
２０…旋回軸
２１…旋回角度検出器（旋回角度検出用センサ）
２２…起倒軸
２３…起倒角度検出器（起倒角度検出用センサ）
２５…アーム起倒用エアシリンダ（アーム起倒用シリンダ）
３４…ヘッド支持軸
３５…ヘッド姿勢検出器（ヘッド姿勢検出用センサ）
３６…ヘッド姿勢制御用エアシリンダ（ヘッド姿勢制御用シリンダ）
３９…叩打子
３９ａ…第１叩打子
３９ｂ…第２叩打子
３９ｃ…第３叩打子
３９ｄ…第４叩打子
３９ｅ…第５叩打子
４３…叩打音集音用マイク（叩打音検出用センサ）
４３ａ…第１叩打音集音用マイク
４３ｂ…第２叩打音集音用マイク
４３ｃ…第３叩打音集音用マイク
４３ｄ…第４叩打音集音用マイク
４３ｅ…第５叩打音集音用マイク
４５…検査ヘッド案内ローラ（回転体）
４６…トンネル内障害物（凸部）
Claims (8)
- 構造物の検査面を叩く叩打子および叩打音を検出する叩打音検出用センサを有する検査ヘッドと、
この検査ヘッドを支持して起倒および旋回可能に形成され、前記検査ヘッドを前記検査面に押し付けつつ移動させるヘッド移動手段と、
このヘッド移動手段を搭載した自走車輌とを具備してなり、
前記ヘッド移動手段は、前記自走車輌に搭載された移動手段支持架台に旋回可能に設けられた旋回台と、この旋回台上に起倒可能に設けられた起倒アームと、この起倒アームの先端部において前記検査ヘッドを姿勢制御可能に支持するヘッド支持部と、このヘッド支持部と前記検査ヘッドとにわたって設けられたヘッド姿勢制御用シリンダとをさらに具備するとともに、前記検査ヘッドは、前記ヘッド姿勢制御用シリンダによる制御で前記検査面から突出している凸部を回避できるようにその姿勢を変化できることを特徴とする構造物打音検査装置。 - 前記ヘッド移動手段には、前記旋回台と前記起倒アームとにわたってアーム起倒用シリンダがさらに設けられていることを特徴とする請求項１に記載の構造物打音検査装置。
- 前記ヘッド姿勢制御用シリンダおよび前記アーム起倒用シリンダの少なくとも一方がエアシリンダであることを特徴とする請求項１または２に記載の構造物打音検査装置。
- 前記検査ヘッドと前記ヘッド支持部とを連結するヘッド支持軸に取り付けられて前記ヘッド支持部に対する前記検査ヘッドの姿勢を認識するヘッド姿勢検出用センサと、
前記起倒アームと前記旋回台とを連結する起倒軸に取り付けられて前記旋回台に対する前記起倒アームの起倒角度を検出する起倒角度検出用センサと、
前記旋回台と前記移動手段支持架台とを連結する旋回軸に取り付けられて前記移動手段支持架台に対する前記旋回台の旋回角度を検出する旋回角度検出用センサと、
前記自走車輌に取り付けられて前記構造物に対する前記自走車輌の走行位置を検出する車輌位置検出用センサと、
前記車軸に取り付けられて前記自走車輌の移動距離を検出する車輌移動距離検出用センサと、
をさらに具備することを特徴とする請求項１〜３のうちのいずれか１項に記載の構造物打音検査装置。 - 前記検査ヘッドに前記検査面に接する回転自在な回転体を複数個設けたことを特徴とする請求項１〜４のうちのいずれか１項に記載の構造物打音検査装置。
- 前記検査ヘッドが、前記叩打子と、これと対をなす前記叩打音検出用センサとを複数組具備していることを特徴とする請求項１〜５のうちのいずれか１項に記載の構造物打音検査装置。
- 前記叩打子と、前記叩打音検出用センサとがそれぞれ１個ずつであって、かつ、一体的に連結されていて、この一体物を前記検査ヘッドの長手方向に沿って往復動可能に設けたことを特徴とする請求項１〜６のうちのいずれか１項に記載の構造物打音検査装置。
- トンネルの検査面を叩く叩打子および叩打音を検出する叩打音検出用センサを有する検査ヘッドと、
この検査ヘッドを支持して起倒および旋回可能に形成され、前記検査ヘッドを前記検査面に押し付けつつ移動させるヘッド移動手段と、
このヘッド移動手段を搭載した自走車輌とを具備してなり、
前記ヘッド移動手段は、前記自走車輌に搭載された移動手段支持架台に旋回可能に設けられた旋回台と、この旋回台上に起倒可能に設けられた起倒アームと、この起倒アームの先端部において前記検査ヘッドを姿勢制御可能に支持するヘッド支持部と、このヘッド支持部と前記検査ヘッドとにわたって設けられたヘッド姿勢制御用シリンダとをさらに具備 するとともに、前記検査ヘッドは、前記ヘッド姿勢制御用シリンダによる制御で前記検査面から突出している凸部を回避できるようにその姿勢を変化できることを特徴とするトンネル用打音検査装置。
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