JP4198526B2 - ニューマチックケーソン作業室内機器の自動点検方法及び点検装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建設分野における、ニューマチックケーソン作業室内機器の自動点検方法及び点検装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
地上での掘削作業に際して作業機械のメンテナンスが必要であるのと同様に、地下深い場所での掘削作業であるニューマチックケーソン工法による建設工事においても、ケーソン作業室内での機器類のメンテナンスが必要である。メンテナンス項目は多岐にわたり、その一例を上げれば、▲１▼機器類（掘削機本体、走行機、バケット等）の取付ボルトの弛み、脱落の補修、▲２▼各部材の破損、亀裂、損傷、磨耗の修理、▲３▼給脂系統の損傷、油漏れの修理、▲４▼給脂状況の不良の修理、▲５▼油量、油圧の不正常の修理などがある。
【０００３】
前記の補修、修理に際しては、先ず作業者がケーソン作業室に入室して直接目視により点検作業を行うことによって前記▲１▼〜▲５▼等の修理、補修必要箇所を調べ、補修、修理の必要個所を発見したとき、必要な対応処置を採るという手順を踏んでいるのが現状である。
【０００４】
この場合、ニューマチックケーソン工法は地下深い場所で、かつ高気圧という厳しい環境下での掘削作業であることから、作業者の健康管理ため作業室内での作業時間が制限されると共に、作業室からの退室に際しても減圧室にて体を大気圧環境まで順応させてから地上に戻るという過程を経る必要があり、これには一定の時間が必要とされる。
【０００５】
本出願人は、前記の問題点である大深度下での人体に与える労働負荷を減少することの工夫を既に行っている。すなわち、これにより、人体への労働負荷低減策および高気圧作業終了後の減圧過程における減圧症（高気圧障害）の発症防止対策として、呼吸ガスによりヘリウムなどの不活性ガスを酸素と併用する混合ガス呼吸システムが本出願人により開発されている。
【０００６】
さらに、作業者が作業室から退室するに際し、より短時間で円滑に高気圧環境から大気圧環境まで身体を慣らす工夫につき従来から種々の提案を行っている。その一つに、潜水分野における呼吸技術を応用し、特に人体負荷への軽減および安全性などの面で新技術を提案しており、かつ実用化することで問題解決に貢献している。
【０００７】
また本出願人により、極力人間を高気圧環境下におかないように、ケーソン作業室内に設備する掘削機をはじめとする機器類を地上の大気圧環境である地上から遠隔操作可能とすべく、遠隔操作システムが既に複数構築されており一般技術として認識されてきた。（前記に関連する先行技術として特許文献１〜３）。
【０００８】
前述のとおり本出願人は、機器類は地上から遠隔操作することを基本的施工法とし、混合ガス呼吸システムについては、日常的に発生する始業時の点検整備などに活用することで、極力作業室内での有人作業を排除（低減）するよう努めている。
【０００９】
【特許文献１】
特開平０１−１４６０２５号公報
【特許文献２】
特開平０２−０８８０８２号公報
【特許文献３】
実開昭６３−１４１２３６号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年のニューマチックケーソン工事は、大深度化（地下４０ｍ以深を大深度という）の傾向が顕著になってきたが、作業者がこの大深度にある作業室に入室することは、人体に与える労働負荷が大きくなるだけではなく、函内作業終了後に、作業者が作業室から退室するに際し、高気圧環境から大気圧環境まで環境圧力を減少させるまでの時間が非常に長くなってきている。これは作業室内での正味作業時間の一層の減少を意味するものである。前記に関連し法的制約もなされており、大深度化の傾向にあることは、つまるところ高気圧障害発症防止の面から、函内に作業者が滞在できる延べ時間（高圧下の時間）の減少につながる。
【００１１】
本発明者らは、ケーソンの大深度化に伴う問題点を整理した結果、次の点を確認した。▲１▼厳しい環境下での正味作業時間の確保のための工夫が求められる。▲２▼前記に伴い、ケーソン作業室内での有人作業を排除する必要性が一層の増大する。▲１▼については、前述のように、潜水分野の技術応用や混合ガス呼吸システム開発による、大気圧下での作業者の作業環境の改善、ケーソン作業室からの退室に関する安全性の向上などが図られている。
【００１２】
▲２▼については、ケーソン作業室内の監視用カメラとコンピュータ制御により遠隔操作で掘削機を操作することが主目的とされていて、機器の故障など不具合の際は、作業者が大深度のケーソン作業室内に入って修理点検などのメンテナンスを行っているのが現状である。
【００１３】
前記の現状認識を踏まえて、ケーソン工法の大深度化に伴う問題点改善に付き、更なる検討の結果、次の知見を得た。すなわち、ケーソン工法における掘削機の遠隔操作による無人化ができても、機器の故障など修理点検などに際して作業者が大深度のケーソン作業室内に入って行っている現状を改善しなければ、前述の▲１▼、▲２▼の利点を十分に生かしきれないとの結論に達した。
【００１４】
前述の問題を解決するための一つの指針は、（イ）機器類のメンテナンスの内容を大別すると、▲１▼機器類の修理、補修すべき箇所を発見する点検作業と、▲２▼修理、補修すべき箇所が発見された場合、その箇所を修理、補修する作業に分けられることである。前記▲２▼の作業は函内での有人作業に頼らざるを得ないことが多いが、前記▲１▼の点検作業は、目視やセンサでの監視に頼ることができる。このことは地上での遠隔作業が可能であることを示唆しており、仮に▲１▼と▲２▼の作業に要する時間が半分ずつとすれば、▲１▼を地上作業とすることで、▲２▼の作業可能時間を２倍に増やすことができる。
【００１５】
（ロ）さらに、▲２▼の函内での有人作業に頼ることが多い作業であっても、遠隔操作で可能な作業もあるのではないか。仮に遠隔操作可能なものは遠隔操作で修理、補修できれば、人体に与える労働負荷を大幅に低減できる。
【００１６】
本発明は、前記の観点から創案されたもので、特に、（イ）、（ロ）の問題を自動的な手段とすることで解決し、もって、点検に要する作業室内の有人作業時間を短縮し、点検状況を意識せずに機器類のメンテナンスがなされるようにしたものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、函内に設備する機器類の必要箇所に監視用カメラを設置し、この画像情報を地上の遠隔操作室でモニタし、人間による目視点検の代替とするほか、地上のコンピュータ操作で点検作業を可能とし、さらに、機器類の必要とする給脂箇所には、地上から指令を発信することで給脂装置を作動させることでチェックフリーの機構とする。これらより、監視装置を用いたニューマチックケーソン作業室内機器の自動点検システムを提供するものである。
【００１８】
本発明を具体的に説明すると次のとおりである。
【００１９】
第１の発明は、ニューマチックケーソン作業室内機器の自動点検方法であって、作業室内機器に設置したセンサにより検知された当該作業室内機器の関節部への給脂についての情報を地上の遠隔操作室に設置されるモニタで監視し、前記モニタの監視により給脂を必要とされた作業室内機器の関節部に対して、前記作業室内機器に設けられた自動給脂装置を遠隔操作室での遠隔操作により作動させて油脂を供給することを特徴とする。
第２の発明は、第１の発明において、ケーソン作業室内または作業機械に設置される複数の監視用カメラにより、作業室内機器の点検状況を監視用カメラを通じて地上の遠隔操作室に設置される監視用カメラ用モニタで監視すると共に、監視用カメラを通じて遠隔操作室に設置されるコンピュータに画像情報を送信し、当該画像解析により作業室内機器の正常状態記録画像との比較から差分情報を抽出することでその正否の状態を監視し、さらに、作業室内機器に設置したセンサにより地上の遠隔操作室に設置されるモニタで給脂、油圧系統を監視すること等の作業点検記録簿における複数点検事項につき、人間が作業室に入室することなく地上の遠隔操作室にて点検作業を行うことを特徴とする。
【００２０】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記遠隔操作室に設置されるコンピュータに送信される画像情報が、監視用カメラを通じて視覚的に検知される、前記作業機械に配置締結されるボルトとナットの緩みを伴う回転変位であることを特徴とする。
【００２１】
第４の発明は、第１〜第３の何れかの発明の自動点検方法における作業室内機器の自動点検項目の一つである給脂系統について機能する自動給脂装置であって、作業機械に載置する給脂用ポンプがタイマー動作または地上からの遠隔操作により作動し、ケーソン機械の各給脂箇所に一様に給脂することを特徴とする。
【００２２】
第５の発明は、第１〜第４の何れかの発明により地上の遠隔操作室に設置されるコンピュータに取り込んだ、作業点検記録簿に記載すべき複数点検情報にもとづき自動的に点検記録簿を作表することを特徴とする。
【００２３】
【作用】
本発明によると、ニューマチックケーソン作業室内機器の点検作業において、従来作業者が入室し、目視確認により行うケーソン機器類の点検作業を、作業室内またはケーソン作業機械に設備される監視用カメラを通じて得られる画像情報により、機器類が正常であるときの元画像と比較し差分を抽出することが可能となり、予め設定した管理基準値に対して整備の必要があるか否かを、地上からコンピュータプログラミング上、または設置したモニタの画像を監視者の目視により判断し、整備の必要がない場合には作業者を大深度の作業室に入室させずに済む。
【００２４】
また、機器類の必要箇所に自動的に動作する給脂装置を設備し、これをタイマー動作または地上からの遠隔操作にて作動させることで、日常的に発生するメンテナンス作業時に作業者を大深度の入室させずに済む。
【００２５】
さらに、機器類の点検記録簿を、前述の画像情報の比較やモニタ上の画像を監視者が目視確認し、各ケーソン機器に備えるセンサからの情報も含めてその結果をコンピュータ上で処理し、作表することで、作業室内機器の点検記録簿を半ば自動的に生成することが可能となる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。
【００２７】
図１は、第１発明の実施形態の説明図、図２は、第２発明の実施形態の説明図で、同図（ａ）は、ケーソン作業室内機器の正常状態記録画像をモニタした状態図、同図（ｂ）は、ケーソン作業室内機器を監視用カメラを通じてモニタした状態図、同図（ｃ）は、同図（ａ）、（ｂ）の比較から差分情報を抽出した解析図、図３は、第３発明の実施形態の説明図、図４は、第１発明および第４発明の実施形態の説明図、図５は、自動点検用自動給脂装置をケーソンショベルに搭載時のシステム系統例の図である。
【００２８】
図１、図２、図４は、本発明を実施する場合の第１実施形態を示す。図１に示すように、ニューマチックケーソン躯体１における作業室２の天井スラブ１８の下面に、平行に延長するように２組の走行用レール１９が固定され、そのレール１９に沿って走行する掘削機（ケーソン作業機械）２０が設けられる。掘削機２０には、走行用駆動装置およびブレーキ装置（いずれも図を省略）が設けられ、かつ掘削機２０の下部に旋回用駆動装置（図を省略）により旋回される旋回フレーム２１が取付けられ、さらに、第１アーム２２とこれに摺動自在に嵌挿された第２アーム２３とが伸縮用液圧シリンダーにより連結されて伸縮式掘削アーム２４が構成される。この伸縮式掘削アーム２４の基端部は前記旋回フレーム２１に対し横軸２５により枢着され、また第１アーム２２の先端部分と旋回フレーム２１とは俯抑液圧シリンダー（図示省略）を介して連結されている。
【００２９】
前記第２アーム２３の先端部に掘削バケットからなる掘削具２６が横軸２７により枢着され、その掘削具２６と第２アーム２３とは掘削具回動用液圧シリンダ（図示省略）を介して連結される。前記掘削機２０における機械本体には、掘削具２６による掘削部付近を含む掘削状況や、掘削機２０その他ケーソン作業室内の機器類を監視する監視用カメラ５が複数台設置されている。監視用カメラ５は、ケーソン作業室２の上方部の他の場所にも監視方向に向けて設けられてる。
【００３０】
他方、地上に設けられた遠隔操作室４に運転制御盤および、パーソナルコンピュータ７と監視用モニタ（パソコン画面）８が設けられ、コンピュータ７と監視用カメラ５とは通信ライン６で接続されている。そして、これらを監視者または点検者（以下監視者という）９が監視し、そこで得られる情報に基づき監視者は必要な処置をとることができ、監視用モニタ（パソコン画面）８により目視で監視できる点検項目に関しての点検作業が可能である。
【００３１】
また、図４に函内掘削機点検記録簿１５を示すように、作業時の機器類についての点検事項が列挙されている。図４には、▲１▼固定ボルトの弛み、▲２▼破損・亀裂・損傷、▲３▼油漏れ（ホース）、▲４▼油漏れ（シリンダ）、▲５▼ポンプ油圧、▲６▼極端な汚れ、▲７▼異物の噛み込み、▲８▼動作状態など各種点検事項が記載されており、その中には、画像情報で目視点検可能なものと、センサにより点検するものとがある。
【００３２】
図１の第１実施形態において、パーソナルコンピュータ７は、画像解析機能を有しており、前記監視用カメラ５を通じて遠隔操作室４に設置される前記パーソナルコンピュータ７に画像情報を送信し、当該画像解析により作業室内機器類の正常状態記録画像との比較から差分情報を抽出することでその作業室内機器の正否の状態を監視可能に設けられている。
【００３３】
点検する作業室内機器の具体例が図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示されている。同図には、掘削機（作業室内機器）３または、その他ケーソン機器の接続フランジ１２における複数のボルト１１ａにそれぞれナット１１が締結された状態が監視用カメラ５で撮影されて、監視用モニタ８の画面に写し出されている。ナット１１の外周と接続フランジ１２にはアイマーク１０が付されており、図２（ａ）の状態は、ナット１１の外周側のアイマーク１０と接続フランジ１２側のアイマーク１０が合致しており、ナット１１は締結時と同じ正常状態にあることを示している。パーソナルコンピュータ７には、前記ナット１１のアイマーク１０の位置を入力データとする当該ナット１１の正常締結時の画像情報が取り込んである。
【００３４】
図２（ｂ）は、ナット１１が緩み、ナット１１の外周に付したアイマーク１０と接続フランジ１２側のアイマーク１０がずれた状態が監視用カメラ５で撮影されて、監視用モニタ８の画面に写し出されている。パーソナルコンピュータ７には、ナット１１のアイマーク１０を入力データとする当該ナット１１の締結の緩みの画像情報が取り込まれる。
【００３５】
図２（ｃ）には、図２（ａ）のパーソナルコンピュータ７に取り込まれたナット１１の正常締結時の画像情報と、図２（ｂ）でパーソナルコンピュータ７に取り込まれたナット１１の締結緩み時の画像情報との差分情報１３が画像解析により比較されている状態が模式的に示されている。そして、この画像解析によりナット１１の締結緩みが検知されたときは、音声または目視表示により所定の警告を発し、それにより、監視者（または点検者）９はナット１１の緩みを音または目で確認でき、必要ならばケーソン作業室２に入室して緩んだボルト１１を締結し直す。
【００３６】
この場合、従来であれば、ボルト１１の緩みが有る無しに拘わらず、適当な間隔を置いて定期的に作業室内に入室し、多くのナットを一つひとつ直接目視により確認し、緩みを発見した場合締め直している。この場合、ケーソン作業室内に入室しナットを一つひとつ直接目視により点検する作業に時間が掛かり、作業環境が時間的、身体的に制約される大深度ケーソン作業において、このナット等の点検作業は、施工上各種の面で不利な条件となっていったが、本発明ではこの不利な条件が克服されたものである。
【００３７】
したがって、第１実施形態によると、ケーソン作業室２内に設置された監視用カメラ５、または掘削機３に設置される監視用カメラ５を通じて地上の遠隔操作室４にて人間が作業室に入室することなく、掘削機３その他の作業室内機器を総合的に点検モニタリングすることができ、さらにナット１１の緩みなども点検できる。
【００３８】
なお、図５に示すように、遠隔操作室に設けられたショベル掘削操作機２９を監視者が操作することにより送信機３０を介して無線信号にて掘削機３を遠隔操作することができる。さらに、人間による直接の目視点検に比し、監視用カメラによる手法が有効となる理由として、最近点検不可能な狭溢な箇所も、遠方からでもズーミングして確認できるほか、コンピュータを介して監視モニタ上で映像を見るため、暗く不明瞭な箇所も画質を調整することで、人間の目に映らなかった細部まで点検することが可能である。
【００３９】
図３、図５は第２実施形態を示している。
【００４０】
ケーソン作業室内の機器類点検種類は、図４に函内掘削機点検記録簿１５を示すように各種あるが、このうち油漏れ（ホース）、油漏れ（シリンダ）、ポンプ油圧、機械の関節部への給脂などの給脂関連はその一部を機器類の所定部位に付設した複数のセンサ２８で検知し、その情報を遠隔操作室４でモニタ監視し、かつ、遠隔操作室４での遠隔操作によりモニタ監視で得られた機器類点検箇所に補修・修理・保守等の必要な処置を施すことができるものである。
【００４１】
機械の各部油脂系統に必要な処置を自動的に施す具体例として、図３、図５には関節部の油脂量の不足について遠隔操作で給脂を行う例を示している。
【００４２】
すなわち、図にはケーソン作業機械（掘削機）３には自動メンテナンス用給脂装置１４が設けられていて、この給脂装置１４から給脂パイプ３１を介して複数の関節部に給脂先端部３２が導かれており、この給脂先端部３２が位置する各関節部の状況は前記監視用カメラ５により監視され、コンピュータ７を経て遠隔操作室４の自動給脂モニタ４０に表示される。
【００４３】
また、図５に示すように、ケーソン作業室２内には、グリースポンプ３３、バッテリ式直動グリースポンプ３４その他の機器類が油脂回路４４で接続された油脂供給機構３９が構成されている。
【００４４】
したがって、油量油温監視装置２８がケーソン作業室２内の機器類の内油タンクの油量不足を検知し、コンピュータ７を経由して信号を自動給脂モニタ４０で監視したとき、コンピュータ７が必要な指令を発信し、また、給脂を必要とする機器類の関節部は、その機器類の円滑な作動のため極力新しいグリスを供給しなければならないため、Ｉ／Ｏ盤４１、油量油温監視装置２８、油量油温監視装置制御盤４２、グリスポンプ３３、３４、自動給脂制御盤３６、受信機４３、コントロールバルブ３５、分配弁作動スイッチ３８、分配弁３７等からなる油脂供給機構３９を介して、図３に示す自動給脂装置１４から油脂の劣化した機器類の関節部に油脂を供給する。
【００４５】
コンピュータ７内には、例えば図４に示すようなニューマチックケーソン作業室内点検記録簿１５のソフトが搭載されている。この点検記録簿１５には、コンピュータによる自動記録欄１６や監視者または点検者による確認記入欄１７等の記入欄が設けられていて、前記の各種点検項目が実行されるのに伴い、その結果にもとづき自動的に点検記録簿１５を作表するようになっている。
【００４６】
以上説明したように、本発明の実施形態によると、函内に設備する機器類の必要箇所に監視用カメラ５を設置し、この画像情報を地上の遠隔操作室４でモニターし、監視用カメラでもって人間による目視点検の代替とするほか、画像情報を地上のコンピュータ７に送信し、画像解析を行うことで、正常状態との差異を検出して点検作業を行うことができる。また、機器類の必要とする給脂箇所には、給脂回路を設け、給脂用ポンプをタイマー動作させることでチェックフリーの油脂供給機構にでき、これらより監視装置を用いたニューマチックケーソン作業室内機器の自動点検システムを提供できるものである。
【００４７】
こうして、機器類のメンテナンス作業のうち点検作業と一部の保守作業を遠隔操作で達成できるようにしたことにより、自動的な手段をもって点検作業を省略でき、よって、混合ガス呼吸システムを活用してなる機器類の点検に要する作業室内の有人作業時間を短縮でき、作業者は機器類の点検作業にとらわれずにすぐにメンテナンスを行うことができるので、大深度にある作業室内での有人による有効作業時間を延長できる。
【００４８】
【発明の効果】
ニューマチックケーソン作業において、無人遠隔操作でケーソン作業室内機器類を操作し掘削作業する場合、機器類の故障、保守等に伴う、▲１▼修理、▲２▼給脂、▲３▼点検などの際には必ず人がケーソン作業室内に入室しなければならず、大深度施工の場合は作業室内の気圧が高い関係で、作業者の作業室内での作業可能な時間が少なくなり、修理、給脂、点検のうち直接手を施す作業を一つでも省略できれば、それに要する時間を他の作業時間に振り分けられる。この点において本発明によると、前記の▲２▼給脂、▲３▼点検を遠隔操作できるようにしたので、これに要する時間を他の作業、すなわち▲１▼の修理時間に充てることができる。したがって、大深度のケーソン施工を効率化、低コスト化でき、さらに作業室内点検簿のコンピュータによる自動作成を含めて、一層の作業効率化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１発明の実施形態の説明図である。
【図２】第２および第４発明の実施形態の説明図で、（ａ）は、ケーソン作業室内機器の正常状態記録画像をモニタした状態図、（ｂ）は、ケーソン作業室内機器を監視用カメラを通じてモニタした状態図、（ｃ）は、図（ａ）、（ｂ）の比較から差分情報を抽出した解析図である。
【図３】第３発明の実施形態の説明図である。
【図４】第４発明および第５発明の実施形態の説明図である。
【図５】自動点検用自動給脂装置をケーソンショベルに搭載時のシステム系統例の図である。
【符号の説明】
１ ニューマチックケーソン躯体
２ ニューマチックケーソン作業室
３ 掘削機（ケーソン作業機械）
４ 遠隔操作室
５ 監視用カメラ
６ 通信ライン
７ パーソナルコンピュータ
８ 監視用モニタ
９ 監視者または点検者
１０ アイマーク
１１ ナット
１１ａ ボルト
１２ ケーソン機器の接続フランジ
１３ 正常状態記録画像との差分情報
１４ 自動メンテナンス用自動給脂装置
１５ 点検記録簿（の作表例）
１６ コンピュータによる自動記入欄
１７ 監視者または点検者による確認記入欄
１８ 天井スラブ
１９ 走行レール
２０ 掘削機
２１ 旋回フレーム
２２ 第１アーム
２３ 第２アーム
２４ 伸縮式掘削アーム
２５ 横軸
２６ 掘削具
２７ 横軸
２８ センサ（油量油温監視装置）
２９ ショベル掘削操作機
３０ 送信機
３１ 給脂パイプ
３２ 給脂先端部
３３ グリースポンプ
３４ バッテリ直動式グリースポンプ
３５ コントロールバルブ
３６ 自動給脂制御盤
３７ 分配弁
３８ 分配弁作動検出スイッチ
３９ 油脂供給機構
４０ 自動給脂モニタ
４１ Ｉ／Ｏ盤
４２ 油量油温監視装置制御盤
４３ 受信機
４４ 油脂回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、建設分野における、ニューマチックケーソン作業室内機器の自動点検方法及び点検装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
地上での掘削作業に際して作業機械のメンテナンスが必要であるのと同様に、地下深い場所での掘削作業であるニューマチックケーソン工法による建設工事においても、ケーソン作業室内での機器類のメンテナンスが必要である。メンテナンス項目は多岐にわたり、その一例を上げれば、▲１▼機器類（掘削機本体、走行機、バケット等）の取付ボルトの弛み、脱落の補修、▲２▼各部材の破損、亀裂、損傷、磨耗の修理、▲３▼給脂系統の損傷、油漏れの修理、▲４▼給脂状況の不良の修理、▲５▼油量、油圧の不正常の修理などがある。
【０００３】
前記の補修、修理に際しては、先ず作業者がケーソン作業室に入室して直接目視により点検作業を行うことによって前記▲１▼〜▲５▼等の修理、補修必要箇所を調べ、補修、修理の必要個所を発見したとき、必要な対応処置を採るという手順を踏んでいるのが現状である。
【０００４】
この場合、ニューマチックケーソン工法は地下深い場所で、かつ高気圧という厳しい環境下での掘削作業であることから、作業者の健康管理ため作業室内での作業時間が制限されると共に、作業室からの退室に際しても減圧室にて体を大気圧環境まで順応させてから地上に戻るという過程を経る必要があり、これには一定の時間が必要とされる。
【０００５】
本出願人は、前記の問題点である大深度下での人体に与える労働負荷を減少することの工夫を既に行っている。すなわち、これにより、人体への労働負荷低減策および高気圧作業終了後の減圧過程における減圧症（高気圧障害）の発症防止対策として、呼吸ガスによりヘリウムなどの不活性ガスを酸素と併用する混合ガス呼吸システムが本出願人により開発されている。
【０００６】
さらに、作業者が作業室から退室するに際し、より短時間で円滑に高気圧環境から大気圧環境まで身体を慣らす工夫につき従来から種々の提案を行っている。その一つに、潜水分野における呼吸技術を応用し、特に人体負荷への軽減および安全性などの面で新技術を提案しており、かつ実用化することで問題解決に貢献している。
【０００７】
また本出願人により、極力人間を高気圧環境下におかないように、ケーソン作業室内に設備する掘削機をはじめとする機器類を地上の大気圧環境である地上から遠隔操作可能とすべく、遠隔操作システムが既に複数構築されており一般技術として認識されてきた。（前記に関連する先行技術として特許文献１〜３）。
【０００８】
前述のとおり本出願人は、機器類は地上から遠隔操作することを基本的施工法とし、混合ガス呼吸システムについては、日常的に発生する始業時の点検整備などに活用することで、極力作業室内での有人作業を排除（低減）するよう努めている。
【０００９】
【特許文献１】
特開平０１−１４６０２５号公報
【特許文献２】
特開平０２−０８８０８２号公報
【特許文献３】
実開昭６３−１４１２３６号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年のニューマチックケーソン工事は、大深度化（地下４０ｍ以深を大深度という）の傾向が顕著になってきたが、作業者がこの大深度にある作業室に入室することは、人体に与える労働負荷が大きくなるだけではなく、函内作業終了後に、作業者が作業室から退室するに際し、高気圧環境から大気圧環境まで環境圧力を減少させるまでの時間が非常に長くなってきている。これは作業室内での正味作業時間の一層の減少を意味するものである。前記に関連し法的制約もなされており、大深度化の傾向にあることは、つまるところ高気圧障害発症防止の面から、函内に作業者が滞在できる延べ時間（高圧下の時間）の減少につながる。
【００１１】
本発明者らは、ケーソンの大深度化に伴う問題点を整理した結果、次の点を確認した。▲１▼厳しい環境下での正味作業時間の確保のための工夫が求められる。▲２▼前記に伴い、ケーソン作業室内での有人作業を排除する必要性が一層の増大する。▲１▼については、前述のように、潜水分野の技術応用や混合ガス呼吸システム開発による、大気圧下での作業者の作業環境の改善、ケーソン作業室からの退室に関する安全性の向上などが図られている。
【００１２】
▲２▼については、ケーソン作業室内の監視用カメラとコンピュータ制御により遠隔操作で掘削機を操作することが主目的とされていて、機器の故障など不具合の際は、作業者が大深度のケーソン作業室内に入って修理点検などのメンテナンスを行っているのが現状である。
【００１３】
前記の現状認識を踏まえて、ケーソン工法の大深度化に伴う問題点改善に付き、更なる検討の結果、次の知見を得た。すなわち、ケーソン工法における掘削機の遠隔操作による無人化ができても、機器の故障など修理点検などに際して作業者が大深度のケーソン作業室内に入って行っている現状を改善しなければ、前述の▲１▼、▲２▼の利点を十分に生かしきれないとの結論に達した。
【００１４】
前述の問題を解決するための一つの指針は、（イ）機器類のメンテナンスの内容を大別すると、▲１▼機器類の修理、補修すべき箇所を発見する点検作業と、▲２▼修理、補修すべき箇所が発見された場合、その箇所を修理、補修する作業に分けられることである。前記▲２▼の作業は函内での有人作業に頼らざるを得ないことが多いが、前記▲１▼の点検作業は、目視やセンサでの監視に頼ることができる。このことは地上での遠隔作業が可能であることを示唆しており、仮に▲１▼と▲２▼の作業に要する時間が半分ずつとすれば、▲１▼を地上作業とすることで、▲２▼の作業可能時間を２倍に増やすことができる。
【００１５】
（ロ）さらに、▲２▼の函内での有人作業に頼ることが多い作業であっても、遠隔操作で可能な作業もあるのではないか。仮に遠隔操作可能なものは遠隔操作で修理、補修できれば、人体に与える労働負荷を大幅に低減できる。
【００１６】
本発明は、前記の観点から創案されたもので、特に、（イ）、（ロ）の問題を自動的な手段とすることで解決し、もって、点検に要する作業室内の有人作業時間を短縮し、点検状況を意識せずに機器類のメンテナンスがなされるようにしたものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、函内に設備する機器類の必要箇所に監視用カメラを設置し、この画像情報を地上の遠隔操作室でモニタし、人間による目視点検の代替とするほか、地上のコンピュータ操作で点検作業を可能とし、さらに、機器類の必要とする給脂箇所には、地上から指令を発信することで給脂装置を作動させることでチェックフリーの機構とする。これらより、監視装置を用いたニューマチックケーソン作業室内機器の自動点検システムを提供するものである。
【００１８】
本発明を具体的に説明すると次のとおりである。
【００１９】
第１の発明は、ニューマチックケーソン作業室内機器の自動点検方法であって、作業室内機器に設置したセンサにより検知された当該作業室内機器の関節部への給脂についての情報を地上の遠隔操作室に設置されるモニタで監視し、前記モニタの監視により給脂を必要とされた作業室内機器の関節部に対して、前記作業室内機器に設けられた自動給脂装置を遠隔操作室での遠隔操作により作動させて油脂を供給することを特徴とする。
第２の発明は、第１の発明において、ケーソン作業室内または作業機械に設置される複数の監視用カメラにより、作業室内機器の点検状況を監視用カメラを通じて地上の遠隔操作室に設置される監視用カメラ用モニタで監視すると共に、監視用カメラを通じて遠隔操作室に設置されるコンピュータに画像情報を送信し、当該画像解析により作業室内機器の正常状態記録画像との比較から差分情報を抽出することでその正否の状態を監視し、さらに、作業室内機器に設置したセンサにより地上の遠隔操作室に設置されるモニタで給脂、油圧系統を監視すること等の作業点検記録簿における複数点検事項につき、人間が作業室に入室することなく地上の遠隔操作室にて点検作業を行うことを特徴とする。
【００２０】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記遠隔操作室に設置されるコンピュータに送信される画像情報が、監視用カメラを通じて視覚的に検知される、前記作業機械に配置締結されるボルトとナットの緩みを伴う回転変位であることを特徴とする。
【００２１】
第４の発明は、第１〜第３の何れかの発明の自動点検方法における作業室内機器の自動点検項目の一つである給脂系統について機能する自動給脂装置であって、作業機械に載置する給脂用ポンプがタイマー動作または地上からの遠隔操作により作動し、ケーソン機械の各給脂箇所に一様に給脂することを特徴とする。
【００２２】
第５の発明は、第１〜第４の何れかの発明により地上の遠隔操作室に設置されるコンピュータに取り込んだ、作業点検記録簿に記載すべき複数点検情報にもとづき自動的に点検記録簿を作表することを特徴とする。
【００２３】
【作用】
本発明によると、ニューマチックケーソン作業室内機器の点検作業において、従来作業者が入室し、目視確認により行うケーソン機器類の点検作業を、作業室内またはケーソン作業機械に設備される監視用カメラを通じて得られる画像情報により、機器類が正常であるときの元画像と比較し差分を抽出することが可能となり、予め設定した管理基準値に対して整備の必要があるか否かを、地上からコンピュータプログラミング上、または設置したモニタの画像を監視者の目視により判断し、整備の必要がない場合には作業者を大深度の作業室に入室させずに済む。
【００２４】
また、機器類の必要箇所に自動的に動作する給脂装置を設備し、これをタイマー動作または地上からの遠隔操作にて作動させることで、日常的に発生するメンテナンス作業時に作業者を大深度の入室させずに済む。
【００２５】
さらに、機器類の点検記録簿を、前述の画像情報の比較やモニタ上の画像を監視者が目視確認し、各ケーソン機器に備えるセンサからの情報も含めてその結果をコンピュータ上で処理し、作表することで、作業室内機器の点検記録簿を半ば自動的に生成することが可能となる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。
【００２７】
図１は、第１発明の実施形態の説明図、図２は、第２発明の実施形態の説明図で、同図（ａ）は、ケーソン作業室内機器の正常状態記録画像をモニタした状態図、同図（ｂ）は、ケーソン作業室内機器を監視用カメラを通じてモニタした状態図、同図（ｃ）は、同図（ａ）、（ｂ）の比較から差分情報を抽出した解析図、図３は、第３発明の実施形態の説明図、図４は、第１発明および第４発明の実施形態の説明図、図５は、自動点検用自動給脂装置をケーソンショベルに搭載時のシステム系統例の図である。
【００２８】
図１、図２、図４は、本発明を実施する場合の第１実施形態を示す。図１に示すように、ニューマチックケーソン躯体１における作業室２の天井スラブ１８の下面に、平行に延長するように２組の走行用レール１９が固定され、そのレール１９に沿って走行する掘削機（ケーソン作業機械）２０が設けられる。掘削機２０には、走行用駆動装置およびブレーキ装置（いずれも図を省略）が設けられ、かつ掘削機２０の下部に旋回用駆動装置（図を省略）により旋回される旋回フレーム２１が取付けられ、さらに、第１アーム２２とこれに摺動自在に嵌挿された第２アーム２３とが伸縮用液圧シリンダーにより連結されて伸縮式掘削アーム２４が構成される。この伸縮式掘削アーム２４の基端部は前記旋回フレーム２１に対し横軸２５により枢着され、また第１アーム２２の先端部分と旋回フレーム２１とは俯抑液圧シリンダー（図示省略）を介して連結されている。
【００２９】
前記第２アーム２３の先端部に掘削バケットからなる掘削具２６が横軸２７により枢着され、その掘削具２６と第２アーム２３とは掘削具回動用液圧シリンダ（図示省略）を介して連結される。前記掘削機２０における機械本体には、掘削具２６による掘削部付近を含む掘削状況や、掘削機２０その他ケーソン作業室内の機器類を監視する監視用カメラ５が複数台設置されている。監視用カメラ５は、ケーソン作業室２の上方部の他の場所にも監視方向に向けて設けられてる。
【００３０】
他方、地上に設けられた遠隔操作室４に運転制御盤および、パーソナルコンピュータ７と監視用モニタ（パソコン画面）８が設けられ、コンピュータ７と監視用カメラ５とは通信ライン６で接続されている。そして、これらを監視者または点検者（以下監視者という）９が監視し、そこで得られる情報に基づき監視者は必要な処置をとることができ、監視用モニタ（パソコン画面）８により目視で監視できる点検項目に関しての点検作業が可能である。
【００３１】
また、図４に函内掘削機点検記録簿１５を示すように、作業時の機器類についての点検事項が列挙されている。図４には、▲１▼固定ボルトの弛み、▲２▼破損・亀裂・損傷、▲３▼油漏れ（ホース）、▲４▼油漏れ（シリンダ）、▲５▼ポンプ油圧、▲６▼極端な汚れ、▲７▼異物の噛み込み、▲８▼動作状態など各種点検事項が記載されており、その中には、画像情報で目視点検可能なものと、センサにより点検するものとがある。
【００３２】
図１の第１実施形態において、パーソナルコンピュータ７は、画像解析機能を有しており、前記監視用カメラ５を通じて遠隔操作室４に設置される前記パーソナルコンピュータ７に画像情報を送信し、当該画像解析により作業室内機器類の正常状態記録画像との比較から差分情報を抽出することでその作業室内機器の正否の状態を監視可能に設けられている。
【００３３】
点検する作業室内機器の具体例が図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示されている。同図には、掘削機（作業室内機器）３または、その他ケーソン機器の接続フランジ１２における複数のボルト１１ａにそれぞれナット１１が締結された状態が監視用カメラ５で撮影されて、監視用モニタ８の画面に写し出されている。ナット１１の外周と接続フランジ１２にはアイマーク１０が付されており、図２（ａ）の状態は、ナット１１の外周側のアイマーク１０と接続フランジ１２側のアイマーク１０が合致しており、ナット１１は締結時と同じ正常状態にあることを示している。パーソナルコンピュータ７には、前記ナット１１のアイマーク１０の位置を入力データとする当該ナット１１の正常締結時の画像情報が取り込んである。
【００３４】
図２（ｂ）は、ナット１１が緩み、ナット１１の外周に付したアイマーク１０と接続フランジ１２側のアイマーク１０がずれた状態が監視用カメラ５で撮影されて、監視用モニタ８の画面に写し出されている。パーソナルコンピュータ７には、ナット１１のアイマーク１０を入力データとする当該ナット１１の締結の緩みの画像情報が取り込まれる。
【００３５】
図２（ｃ）には、図２（ａ）のパーソナルコンピュータ７に取り込まれたナット１１の正常締結時の画像情報と、図２（ｂ）でパーソナルコンピュータ７に取り込まれたナット１１の締結緩み時の画像情報との差分情報１３が画像解析により比較されている状態が模式的に示されている。そして、この画像解析によりナット１１の締結緩みが検知されたときは、音声または目視表示により所定の警告を発し、それにより、監視者（または点検者）９はナット１１の緩みを音または目で確認でき、必要ならばケーソン作業室２に入室して緩んだボルト１１を締結し直す。
【００３６】
この場合、従来であれば、ボルト１１の緩みが有る無しに拘わらず、適当な間隔を置いて定期的に作業室内に入室し、多くのナットを一つひとつ直接目視により確認し、緩みを発見した場合締め直している。この場合、ケーソン作業室内に入室しナットを一つひとつ直接目視により点検する作業に時間が掛かり、作業環境が時間的、身体的に制約される大深度ケーソン作業において、このナット等の点検作業は、施工上各種の面で不利な条件となっていったが、本発明ではこの不利な条件が克服されたものである。
【００３７】
したがって、第１実施形態によると、ケーソン作業室２内に設置された監視用カメラ５、または掘削機３に設置される監視用カメラ５を通じて地上の遠隔操作室４にて人間が作業室に入室することなく、掘削機３その他の作業室内機器を総合的に点検モニタリングすることができ、さらにナット１１の緩みなども点検できる。
【００３８】
なお、図５に示すように、遠隔操作室に設けられたショベル掘削操作機２９を監視者が操作することにより送信機３０を介して無線信号にて掘削機３を遠隔操作することができる。さらに、人間による直接の目視点検に比し、監視用カメラによる手法が有効となる理由として、最近点検不可能な狭溢な箇所も、遠方からでもズーミングして確認できるほか、コンピュータを介して監視モニタ上で映像を見るため、暗く不明瞭な箇所も画質を調整することで、人間の目に映らなかった細部まで点検することが可能である。
【００３９】
図３、図５は第２実施形態を示している。
【００４０】
ケーソン作業室内の機器類点検種類は、図４に函内掘削機点検記録簿１５を示すように各種あるが、このうち油漏れ（ホース）、油漏れ（シリンダ）、ポンプ油圧、機械の関節部への給脂などの給脂関連はその一部を機器類の所定部位に付設した複数のセンサ２８で検知し、その情報を遠隔操作室４でモニタ監視し、かつ、遠隔操作室４での遠隔操作によりモニタ監視で得られた機器類点検箇所に補修・修理・保守等の必要な処置を施すことができるものである。
【００４１】
機械の各部油脂系統に必要な処置を自動的に施す具体例として、図３、図５には関節部の油脂量の不足について遠隔操作で給脂を行う例を示している。
【００４２】
すなわち、図にはケーソン作業機械（掘削機）３には自動メンテナンス用給脂装置１４が設けられていて、この給脂装置１４から給脂パイプ３１を介して複数の関節部に給脂先端部３２が導かれており、この給脂先端部３２が位置する各関節部の状況は前記監視用カメラ５により監視され、コンピュータ７を経て遠隔操作室４の自動給脂モニタ４０に表示される。
【００４３】
また、図５に示すように、ケーソン作業室２内には、グリースポンプ３３、バッテリ式直動グリースポンプ３４その他の機器類が油脂回路４４で接続された油脂供給機構３９が構成されている。
【００４４】
したがって、油量油温監視装置２８がケーソン作業室２内の機器類の内油タンクの油量不足を検知し、コンピュータ７を経由して信号を自動給脂モニタ４０で監視したとき、コンピュータ７が必要な指令を発信し、また、給脂を必要とする機器類の関節部は、その機器類の円滑な作動のため極力新しいグリスを供給しなければならないため、Ｉ／Ｏ盤４１、油量油温監視装置２８、油量油温監視装置制御盤４２、グリスポンプ３３、３４、自動給脂制御盤３６、受信機４３、コントロールバルブ３５、分配弁作動スイッチ３８、分配弁３７等からなる油脂供給機構３９を介して、図３に示す自動給脂装置１４から油脂の劣化した機器類の関節部に油脂を供給する。
【００４５】
コンピュータ７内には、例えば図４に示すようなニューマチックケーソン作業室内点検記録簿１５のソフトが搭載されている。この点検記録簿１５には、コンピュータによる自動記録欄１６や監視者または点検者による確認記入欄１７等の記入欄が設けられていて、前記の各種点検項目が実行されるのに伴い、その結果にもとづき自動的に点検記録簿１５を作表するようになっている。
【００４６】
以上説明したように、本発明の実施形態によると、函内に設備する機器類の必要箇所に監視用カメラ５を設置し、この画像情報を地上の遠隔操作室４でモニターし、監視用カメラでもって人間による目視点検の代替とするほか、画像情報を地上のコンピュータ７に送信し、画像解析を行うことで、正常状態との差異を検出して点検作業を行うことができる。また、機器類の必要とする給脂箇所には、給脂回路を設け、給脂用ポンプをタイマー動作させることでチェックフリーの油脂供給機構にでき、これらより監視装置を用いたニューマチックケーソン作業室内機器の自動点検システムを提供できるものである。
【００４７】
こうして、機器類のメンテナンス作業のうち点検作業と一部の保守作業を遠隔操作で達成できるようにしたことにより、自動的な手段をもって点検作業を省略でき、よって、混合ガス呼吸システムを活用してなる機器類の点検に要する作業室内の有人作業時間を短縮でき、作業者は機器類の点検作業にとらわれずにすぐにメンテナンスを行うことができるので、大深度にある作業室内での有人による有効作業時間を延長できる。
【００４８】
【発明の効果】
ニューマチックケーソン作業において、無人遠隔操作でケーソン作業室内機器類を操作し掘削作業する場合、機器類の故障、保守等に伴う、▲１▼修理、▲２▼給脂、▲３▼点検などの際には必ず人がケーソン作業室内に入室しなければならず、大深度施工の場合は作業室内の気圧が高い関係で、作業者の作業室内での作業可能な時間が少なくなり、修理、給脂、点検のうち直接手を施す作業を一つでも省略できれば、それに要する時間を他の作業時間に振り分けられる。この点において本発明によると、前記の▲２▼給脂、▲３▼点検を遠隔操作できるようにしたので、これに要する時間を他の作業、すなわち▲１▼の修理時間に充てることができる。したがって、大深度のケーソン施工を効率化、低コスト化でき、さらに作業室内点検簿のコンピュータによる自動作成を含めて、一層の作業効率化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１発明の実施形態の説明図である。
【図２】第２および第４発明の実施形態の説明図で、（ａ）は、ケーソン作業室内機器の正常状態記録画像をモニタした状態図、（ｂ）は、ケーソン作業室内機器を監視用カメラを通じてモニタした状態図、（ｃ）は、図（ａ）、（ｂ）の比較から差分情報を抽出した解析図である。
【図３】第３発明の実施形態の説明図である。
【図４】第４発明および第５発明の実施形態の説明図である。
【図５】自動点検用自動給脂装置をケーソンショベルに搭載時のシステム系統例の図である。
【符号の説明】
１ ニューマチックケーソン躯体
２ ニューマチックケーソン作業室
３ 掘削機（ケーソン作業機械）
４ 遠隔操作室
５ 監視用カメラ
６ 通信ライン
７ パーソナルコンピュータ
８ 監視用モニタ
９ 監視者または点検者
１０ アイマーク
１１ ナット
１１ａ ボルト
１２ ケーソン機器の接続フランジ
１３ 正常状態記録画像との差分情報
１４ 自動メンテナンス用自動給脂装置
１５ 点検記録簿（の作表例）
１６ コンピュータによる自動記入欄
１７ 監視者または点検者による確認記入欄
１８ 天井スラブ
１９ 走行レール
２０ 掘削機
２１ 旋回フレーム
２２ 第１アーム
２３ 第２アーム
２４ 伸縮式掘削アーム
２５ 横軸
２６ 掘削具
２７ 横軸
２８ センサ（油量油温監視装置）
２９ ショベル掘削操作機
３０ 送信機
３１ 給脂パイプ
３２ 給脂先端部
３３ グリースポンプ
３４ バッテリ直動式グリースポンプ
３５ コントロールバルブ
３６ 自動給脂制御盤
３７ 分配弁
３８ 分配弁作動検出スイッチ
３９ 油脂供給機構
４０ 自動給脂モニタ
４１ Ｉ／Ｏ盤
４２ 油量油温監視装置制御盤
４３ 受信機
４４ 油脂回路
Claims (5)
- ニューマチックケーソン作業室内機器の自動点検方法であって、作業室内機器に設置したセンサにより検知された当該作業室内機器の関節部への給脂についての情報を地上の遠隔操作室に設置されるモニタで監視し、前記モニタの監視により給脂を必要とされた作業室内機器の関節部に対して、前記作業室内機器に設けられた自動給脂装置を遠隔操作室での遠隔操作により作動させて油脂を供給することを特徴とするニューマチックケーソン作業室内機器の自動点検方法。
- ケーソン作業室内または作業機械に設置される複数の監視用カメラにより、作業室内機器の点検状況を監視用カメラを通じて地上の遠隔操作室に設置される監視用カメラ用モニタで監視すると共に、監視用カメラを通じて遠隔操作室に設置されるコンピュータに画像情報を送信し、当該画像解析により作業室内機器の正常状態記録画像との比較から差分情報を抽出することでその正否の状態を監視し、さらに、作業室内機器に設置したセンサにより地上の遠隔操作室に設置されるモニタで給脂、油圧系統を監視すること等の作業点検記録簿における複数点検事項につき、人間が作業室に入室することなく地上の遠隔操作室にて点検作業を行うことを特徴とする請求項１に記載のニューマチックケーソン作業室内機器の自動点検方法。
- 前記遠隔操作室に設置されるコンピュータに送信される画像情報が、監視用カメラを通じて視覚的に検知される、前記作業機械に配置締結されるボルトとナットの緩みを伴う回転変位であることを特徴とする請求項１又は２に記載のニューマチックケーソン作業室内機器の自動点検方法。
- 請求項１〜３の何れか１項に記載の自動点検方法における作業室内機器の自動点検項目の一つである給脂系統について機能する自動給脂装置であって、作業機械に載置する給脂用ポンプが地上からの遠隔操作により作動し、ケーソン機械の各給脂箇所に一様に給脂することを特徴とするニューマチックケーソン作業室内機器の自動点検用自動給脂装置。
- 請求項１〜４の何れか１項記載の手段により地上の遠隔操作室に設置されるコンピュータに取り込んだ、作業点検記録簿に記載すべき複数点検情報にもとづき自動的に点検記録簿を作表することを特徴とするニューマチックケーソン作業室内機器の自動点検方法。
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