JP7406296B2 - Cleaning equipment and method for cleaning tunnel inner walls - Google Patents
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Description
本発明は、研掃装置およびトンネル内壁面の研掃方法に関し、トンネルの湾曲した内壁面の補修工事に適用して有効な技術に関するものである。 The present invention relates to a cleaning device and a method for cleaning an inner wall surface of a tunnel, and relates to a technique that is effective when applied to repair work on a curved inner wall surface of a tunnel.
高速道路や一般道に構築されているトンネルには、ボックスカルバートなどを使用した断面が矩形のトンネルや、湾曲したセグメントなどを使用した断面が円形や馬蹄形のトンネルがある。そして、前者のトンネルは、天井や壁が平面で構成されているのに対して、後者のトンネルは曲面で構成されている。 Tunnels built on expressways and local roads include tunnels with a rectangular cross section using box culverts, etc., and tunnels with a circular or horseshoe-shaped cross section using curved segments. The former tunnel has a flat ceiling and walls, while the latter tunnel has a curved surface.
トンネルは、供用開始から所定期間経過したならば、劣化した表面を削り取って目荒しや塗膜除去を行う研掃処理(下地処理)をした後、コンクリート改質剤を塗布する表面処理を行う補修工事が実行される。 After a specified period of time has elapsed since the start of service, tunnels undergo a cleaning process (base treatment) that involves scraping off the deteriorated surface, roughening the surface, and removing the paint film, followed by surface treatment that involves applying a concrete modifier. Construction work is carried out.
なお、研掃装置については、例えば特許文献1(特開2017-040103号公報)に記載のように、トンネル天井面の研掃を行うトンネル天井面研掃装置が知られている。 As for the cleaning device, a tunnel ceiling surface cleaning device for cleaning a tunnel ceiling surface is known, for example, as described in Patent Document 1 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 2017-040103).
トンネル補修工事における研掃処理においては、トンネル研掃装置が搭載されたトラック等をトンネル内の研掃位置まで走行させて停車した後、トンネル研掃装置の研掃ヘッドをトンネル研掃装置の昇降装置によってトンネル内壁面の研掃位置まで上昇させ、トンネル内壁面に押し当ててからトンネル内壁面に沿って水平に移動(走行)することでトンネル内壁面を研掃している。 During the cleaning process in tunnel repair work, a truck equipped with a tunnel cleaning device is driven to a cleaning position in the tunnel and stopped, and then the polishing head of the tunnel cleaning device is moved up and down the tunnel cleaning device. The device is raised to a cleaning position on the tunnel inner wall surface, pressed against the tunnel inner wall surface, and then moved (traversed) horizontally along the tunnel inner wall surface, thereby cleaning the tunnel inner wall surface.
研掃ヘッドは、トンネル内壁面を研掃するための機器であり、鉛直棒状の支持ロッドによって支持されている。この支持ロッドは、上下動自在の状態で保持フレーム内に収納されている。研掃ヘッドを昇降させる昇降装置は、保持フレーム内に設置されたエアシリンダで構成されている。このエアシリンダのシリンダロッドは支持ロッドの下部と接続されており、エアシリンダに供給されるエアの量を調節することにより研掃ヘッドを昇降させている。 The cleaning head is a device for cleaning the inner wall surface of the tunnel, and is supported by a vertical support rod. This support rod is housed within the holding frame in a vertically movable state. The elevating device for elevating and lowering the polishing head is composed of an air cylinder installed within the holding frame. The cylinder rod of this air cylinder is connected to the lower part of the support rod, and the cleaning head is raised and lowered by adjusting the amount of air supplied to the air cylinder.
このようなトンネル研掃装置により、湾曲したトンネル内壁面に沿って研掃ヘッドを走行(水平に移動)させてトンネル内壁面を研掃する。そして、走行端まで到達したならば、研掃ヘッドをトンネル内壁面から離れる方向に移動(横行)させておいてエアシリンダを伸長させ、研掃ヘッドを上昇させて次の研掃高さに移動させ、新たな研掃ラインを走行して研掃を行う。このような研掃ヘッドの走行方向への移動による研掃と横行方向への移動による研掃ラインの変更とを繰り返しなら研掃作業が行われる。 Such a tunnel cleaning device cleans the tunnel inner wall surface by moving the polishing head (moves horizontally) along the curved tunnel inner wall surface. When it reaches the end of the travel, the cleaning head is moved in a direction away from the tunnel inner wall surface (traversing), the air cylinder is extended, and the cleaning head is raised to move to the next cleaning height. and run on a new grinding line to perform the grinding. The cleaning work is performed by repeating such cleaning by moving the polishing head in the running direction and changing the polishing line by moving it in the transverse direction.
ここで、横行に際しては、研掃が終了した研掃ラインとこれから研掃を行う研掃ラインの2つのラインの間隔が開いて研掃されない領域が発生することのないように、ライン変更時において研掃ヘッドを伸長させるエアシリンダのロッドのストローク管理が重要になる。 Here, when changing the line, in order to prevent the gap between the two lines, the one that has finished cleaning and the one that will be polished from now on, from becoming unpolished, to avoid creating an area that will not be polished. Stroke management of the air cylinder rod that extends the polishing head is important.
しかしながら、エアシリンダに対するエアの供給を制御することでロッドのストロークを精度よく制御することは困難である。一方、エアシリンダに換えてモータで昇降装置を構成すれば、モータの回転数を制御することでストロークを高精度に制御することができるものの、ロッドを必要な高さまで伸長させるには一定の時間を要することから、横行後に直ちに研掃ヘッドを走行させて次の研掃ラインの作業を開始することができない。 However, it is difficult to accurately control the stroke of the rod by controlling the supply of air to the air cylinder. On the other hand, if the lifting device is configured with a motor instead of an air cylinder, the stroke can be controlled with high precision by controlling the rotation speed of the motor, but it takes a certain amount of time to extend the rod to the required height. Therefore, it is not possible to immediately run the polishing head after traversing and start work on the next polishing line.
本発明は、上述の技術的背景からなされたものであって、トンネル研掃装置に設けられた研掃ヘッドの研掃高さを精度よく且つ速やかに変更することができる技術を提供することを目的とする。 The present invention was made from the above-mentioned technical background, and an object of the present invention is to provide a technique that can accurately and quickly change the cleaning height of a cleaning head provided in a tunnel cleaning device. purpose.
上記課題を解決するため、請求項1に記載の本発明の研掃装置は、トンネルの湾曲した内壁面を研掃する研掃ヘッド、前記研掃ヘッドを昇降する第1の昇降手段、前記第1の昇降手段を昇降する第2の昇降手段を備えた研掃装置本体と、前記研掃装置本体を搭載し、前記内壁面に対して接近および離間する第1の水平方向および前記第1の水平方向に交差する第2の水平方向に移動する移動手段を備えた架台と、前記研掃装置本体および前記移動手段の動作制御を行う制御手段とを有し、前記第1の昇降手段および前記第2の昇降手段のうちの一方の昇降手段が、駆動源としてエアコンプレッサを用いた空圧式昇降機器により構成され、他方の昇降手段が、駆動源としてモータを用いた回転式昇降機器により構成されており、前記制御手段は、前記移動手段で前記研掃装置本体を前記第2の水平方向である走行方向に移動させて前記研掃ヘッドで前記内壁面を押圧しつつ所定の研掃ラインを研掃しながら、前記回転式昇降機器を所定の高さ伸長させて前記空圧式昇降機器を前記回転式昇降機器の伸長分縮める走行工程と、前記走行工程が終了したならば、前記移動手段で前記研掃装置本体を前記第1の水平方向である横行方向に移動させるとともに、前記空圧式昇降機器に圧縮空気を供給して前記研掃ヘッドを次の研掃ラインの高さに移動する横行工程と、を繰り返して前記内壁面の研掃作業を行う制御を実行する、ことを特徴とする。
In order to solve the above problems, the cleaning device of the present invention according to
請求項2に記載の本発明の研掃装置は、上記請求項1に記載の発明において、前記架台から前記内壁面までの距離を検出する距離センサと、前記架台に備えられ、前記研掃装置本体を当該研掃装置本体の搭載面内に沿って回動させる回動手段とをさらに有し、前記制御手段は、前記距離センサの検出結果から、前記研掃ヘッドの研掃面が前記内壁面に対して平行になるように前記回動手段により前記研掃装置本体を回動させた後に、前記内壁面の研掃作業を行う制御を実行する、ことを特徴とする。
The polishing device of the present invention according to
請求項3に記載の本発明のトンネル内壁面の研掃方法は、トンネルの湾曲した内壁面を研掃する研掃ヘッド、前記研掃ヘッドを昇降する第1の昇降手段、前記第1の昇降手段を昇降する第2の昇降手段を備えた研掃装置本体と、前記研掃装置本体を搭載し、前記内壁面に対して接近および離間する第1の水平方向および前記第1の水平方向に交差する第2の水平方向に移動する移動手段を備えた架台とを有し、前記第1の昇降手段および前記第2の昇降手段のうちの一方の昇降手段が、駆動源としてエアコンプレッサを用いた空圧式昇降機器により構成され、他方の昇降手段が、駆動源としてモータを用いた回転式昇降機器により構成された研掃装置を用い、前記移動手段で前記研掃装置本体を前記第2の水平方向である走行方向に移動させて前記研掃ヘッドで前記内壁面を押圧しつつ所定の研掃ラインを研掃しながら、前記回転式昇降機器を所定の高さ伸長させて前記空圧式昇降機器を前記回転式昇降機器の伸長分縮める走行工程と、前記走行工程が終了したならば、前記移動手段で前記研掃装置本体を前記第1の水平方向である横行方向に移動させるとともに、前記空圧式昇降機器に圧縮空気を供給して前記研掃ヘッドを次の研掃ラインの高さに移動する横行工程と、を繰り返しながら研掃を行う、ことを特徴とする。
A method for polishing a tunnel inner wall surface according to the present invention according to
請求項4に記載の本発明のトンネル内壁面の研掃方法は、上記請求項3に記載の発明において、前記研掃装置を昇降させる昇降機を備え、前記横行工程において、研掃高さが前記第1の昇降手段および前記第2の昇降手段の伸長範囲内ではない場合には、前記昇降機で前記研掃装置を上昇させる、ことを特徴とする。
The tunnel inner wall surface polishing method of the present invention according to
本発明においては、研掃ヘッドを走行方向に移動してトンネル内壁面を研掃する際に、回転式昇降機器で構成された昇降手段が上昇動作を行うと、空圧式昇降機器で構成された昇降手段は、エア圧が一定に保たれながら縮む。そして、トンネル内壁面から離間する横行方向に研掃ヘッドが移動すると、エアコンプレッサからエア圧を一定に保つための圧縮空気が空圧式昇降機器に供給されて上昇する。よって、当該空圧式昇降機器に取り付けられた研掃ヘッドは、トンネル内壁面に押圧されたままで、トンネル内壁面に沿って上昇して次の研掃高さに移動する。 In the present invention, when the polishing head is moved in the traveling direction to polish the inner wall surface of the tunnel, when the lifting means composed of a rotary lifting device performs a rising operation, the lifting means made of a pneumatic lifting device The elevating means retracts while the air pressure is kept constant. Then, when the polishing head moves in the transverse direction away from the inner wall surface of the tunnel, compressed air for keeping the air pressure constant is supplied from the air compressor to the pneumatic lifting device and it ascends. Therefore, the polishing head attached to the pneumatic lifting device moves up along the tunnel inner wall surface to the next polishing height while remaining pressed against the tunnel inner wall surface.
これにより、トンネル研掃装置に設けられた研掃ヘッドの研掃高さを精度よく且つ速やかに変更することが可能になる。 This makes it possible to accurately and quickly change the cleaning height of the cleaning head provided in the tunnel cleaning device.
以下、本発明の一例としての実施の形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための図面において、同一の構成要素には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment as an example of this invention will be described in detail based on drawing. In addition, in the drawings for explaining the embodiments, the same components are designated by the same reference numerals in principle, and repeated explanation thereof will be omitted.
(第1の実施の形態) (First embodiment)
図1(a)は本発明の第1の実施の形態であるトンネル研掃装置が取り付けられたトンネル研掃システムを示す概念図、図1(b)は図1(a)のトンネル研掃システムを構成する高所作業車のデッキ部上昇時の概念図である。なお、図1(a),(b)においては、説明を分かり易くするためにトンネル研掃装置の下部も透かして見せている。 FIG. 1(a) is a conceptual diagram showing a tunnel cleaning system to which a tunnel cleaning device according to the first embodiment of the present invention is attached, and FIG. 1(b) is the tunnel cleaning system of FIG. 1(a). FIG. 2 is a conceptual diagram when the deck section of the aerial work vehicle that constitutes the vehicle is raised. In addition, in FIGS. 1(a) and 1(b), the lower part of the tunnel cleaning device is also shown through to make the explanation easier to understand.
本実施の形態のトンネル研掃システム(研掃システム)Sは、例えば、曲面状に形成されたトンネルの内壁面WSを研掃可能なシステムであり、自走可能な高所作業車(作業車両)Vと、高所作業車Vに搭載されたトンネル研掃装置(研掃装置)10とを備えている。 The tunnel cleaning system (cleaning system) S of the present embodiment is a system capable of cleaning, for example, the inner wall surface WS of a tunnel formed in a curved shape, and is a self-propelled aerial work vehicle (work vehicle ) V, and a tunnel cleaning device (grinding device) 10 mounted on the aerial work vehicle V.
高所作業車Vは、トンネル研掃装置10を所定の場所に移動するとともに、トンネル研掃装置10の高さを所定の高さに設定することが可能な特殊車両であり、その荷台側には、パンタグラフ部(昇降機)Vpと、その上に設置されたデッキ部Vbとを備えている。パンタグラフ部Vpは、デッキ部Vbを昇降させるための昇降機構部であり、これによりデッキ部Vb上に搭載されたトンネル研掃装置10を所定の高さに設定することでトンネル研掃装置10によるトンネルの研掃作業を行うことが可能になっている。
The aerial work vehicle V is a special vehicle that can move the
この図1の高所作業車Vにおいては、トンネル研掃装置10を搭載したときに低振動数の揺れがなく、たわみも15mm程度に抑えることができるので、トンネル研掃装置10の搭載車両として適用できる。また、図1の高所作業車Vの場合、トンネル研掃装置10を安定した状態で搭載でき、トンネル研掃装置10が搭載されたデッキ部Vb上を上昇させたまま走行移動することができるので、研掃作業を効率的に実施することができる。
In the aerial work vehicle V shown in FIG. 1, when the
このような高所作業車Vのデッキ部Vb上に搭載されたトンネル研掃装置10は、トンネルの湾曲した内壁面WSに対して研削材(ブラスト)を吹き付けることで当該内壁面WSを研掃する研削材噴射型の研掃装置であり、架台18と、架台18に搭載された研掃装置本体BEとを備えている。この研掃装置本体BEは、例えば、昇降機構部(昇降手段)12と、その昇降機構部12に保持されたロッド15と、ロッド15の先端に着脱自在および揺動自在の状態で支持された研掃ヘッド17とを備えている。
The
まず、本実施の形態のトンネル研掃装置10の研掃ヘッド17について図2~図4を参照して説明する。図2は本発明の第1の実施の形態であるトンネル研掃装置の正面図、図3は図2のトンネル研掃装置の側面図、図4は図2のトンネル研掃装置に設けられた研掃ヘッドの主面の平面図である。
First, the cleaning
図2および図3に示すように、本実施の形態のトンネル研掃装置10の研掃ヘッド17は、トンネルの内壁面WSを研掃するための手段であり、取付部17aと、アーム部17rと、ロータリアクチュエータ17ra(図3参照)と、エアシリンダ17p(図3参照)とを備えている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the cleaning
研掃ヘッド17の取付部17aは、取付台17a-1と、回動板17a―2と、背面板17a-3とを備えている。取付台17a-1は、トンネルの内壁面WSに対向する主面(第1面)と、その裏側の裏面(第2面)とを有している。この取付台17a-1の主面には、図2~図4に示すように、研掃機(研掃部)17bと、キャスタ17cと、第1のリングブラシ17s-1と、第2のリングブラシ17s-2とが設置され、取付台17a-1の裏面側において取付台17a-1の長手方向の両端には、2枚の回動板17a-2が取付台17a-1と一体的に立設されている。
The mounting
研掃機17bは、トンネルの内壁面WSの劣化部分を研削するために、その内壁面WSに研削材を吹き付ける研削材噴射部である。ここでは、図3および図4に示すように、研掃機17bが、例えば、2台設置されている。各研掃機17bには、図4に示すように、内側から外側に向かって、噴射口(噴射口部)17b-1と、吸引口(吸引口部)17b-2と、第1のリングブラシ17s-1とが同心円状に配置されている。
The
研掃機17bの噴射口17b-1は、上記した研削材を噴射するための開口部であり、平面視で、例えば、円形状に形成されている。噴射口17b-1の直径は、例えば、80mm程度である。噴射口17b-1の平面形状は円形状に限定されるものではなく、例えば、楕円形や長円等、種々変更可能である。取付台17a-1の裏面において噴射口17b-1の後方には、図2および図3に示すように、研掃ヘッド17に研削材を供給する吐出ホース(研削材供給管)17b-3が機械的に接続されている。この吐出ホース17b-3を通じて送られた研削材は、噴射口17b-1(図4参照)から噴射されてトンネルの内壁面WSに吹き付けられるようになっている。
The
図4に示すように、研掃機17bの吸引口17b-2は、研掃処理によりトンネルの内壁面WSから剥がれた剥離片や吹き付け後の研削材を負圧吸引する開口部であり、例えば、噴射口17b-1の外周を取り囲むように平面視で円環状に形成されている。取付台17a-1の裏面において吸引口17b-2の後方には、吸引口17b-2から吸引された剥離片や研削材を流す吸引ホース(吸引管)17b-4(図2参照)が機械的に接続されている。なお、図3では図面を見易くするため吸引ホース17b-4の図示を省略した。
As shown in FIG. 4, the
このような2台の研掃機17bは、図2~図4に示すように、各々の研掃機17bの噴射口17b-1および吸引口17b-2を、トンネルの内壁面WSに対向させることが可能な状態で取付台17a-1に設置されている。また、2台の研掃機17bは、図4に示すように、研掃方向に沿って並んで配置されている。そして、図4の左側または右側から取付台17a-1の側面を見たときに、2台の研掃機17b,17bは、その各々の噴射口17b-1,17b-1同士が一部重なり(オーバーラップし)つつも、研掃機17b,17bの並設方向に対して交差(直交)する方向に互いにずれた状態で配置されている。この噴射口17b-1,17b-1の位置ずれにより、研削材の噴射幅が設定されている。本実施の形態では、2台の研掃機17b,17bの噴射口17b-1,17b-1のオーバーラップ寸法が、例えば、40mmとなっているので、トンネルの内壁面WSに対して研削材が120mm(=80mm×2-40mm)の幅で噴射されることになる。但し、これらの数値は例示に過ぎず、本発明がこれらの数値に拘束されるものではない。
As shown in FIGS. 2 to 4, these two
なお、研掃機17bの設置台数は自由に設定でき、1台でも3台以上でもよい。また、研掃機17bを3台以上設ける場合、研掃機17bの並設方向に沿って研掃機17bを千鳥状に配置してもよいし、相互にずらして配置しなくてもよい。さらに、研掃機17bは、本実施の形態のような研削材噴射型ではなく、加圧された水流でトンネルの内壁面WSを研掃するウォータージェット型などでもよい。
Note that the number of installed
また、図2~図4に示すように、キャスタ17cは、研掃作業に際して、取付台17a-1の主面とトンネルの内壁面WSとの間に一定の間隔を確保するとともに、研掃ヘッド17を内壁面WSに沿って移動させる部材であり、図4に示すように、例えば、取付台17a-1の主面の四隅に配置されている。研掃作業時には、当該キャスタ17cがトンネルの内壁面WSと接することで取付台17a-1とトンネルの内壁面WSとが一定の間隔に保たれつつ、研掃ヘッド17の移動に伴って当該キャスタ17cがトンネルの内壁面WSに沿って回転するようになっている。
Further, as shown in FIGS. 2 to 4, the
キャスタ17cの車輪部は、例えば、ゴムまたはウレタンやナイロン等のようなプラスチックで構成されている。これにより、キャスタ17cが内壁面WSに接触したときに内壁面WSに損傷等を生じさせない上、キャスタ17cを軽量化できるので研掃ヘッド17を軽量化することができる。また、キャスタ17cは、取付台17a-1の主面内(すなわち、内壁面WSの研掃面内)において360°回転自在な構成になっている。これにより、研掃時に研掃ヘッド17の移動方向の自由度を向上させることができる。
The wheel portion of the
さらに、それぞれのキャスタ17cには荷重計SL3(図12)が装着されており、研掃作業時にキャスタ17cに加わる荷重(つまり、トンネルの内壁面WSに圧接されたときの荷重)を計測することが可能になっており、限界値(例えば、10N(100kgf))を超えた過大な荷重が加わらないようになっている。なお、キャスタ17cの個数、取付位置または材料等は、上記したものに限定されるものではなく、種々変更可能である。
Further, each
また、図4に示すように、第1のリングブラシ17s-1は、剥離片や研削材等のような飛散物が、取付台17a-1の主面内より外方に漏れるのを遮蔽するための遮蔽部材であり、各研掃機17bの外周を取り囲むように平面視で円環状に形成されている。また、図2~図4に示すように、第2のリングブラシ17s-2は、上記飛散物が取付台17a-1の主面より外方に漏れるのを遮蔽するための遮蔽部材であり、図4に示すように、2台の研掃機17b,17bを取り囲むように平面視で、例えば、矩形枠状に形成されている。このように第2のリングブラシ17s-2を設けることで、上記飛散物が外部に漏れるのをより一層抑制または防止することができる。
Further, as shown in FIG. 4, the
このような第1のリングブラシ17s-1および第2のリングブラシ17s-2は、着脱自在の状態で取付台17a-1に取り付けられている。したがって、第1のリングブラシ17s-1や第2のリングブラシ17s-2が劣化したら交換すればよいので、第1のリングブラシ17s-1や第2のリングブラシ17s-2の寿命によって研掃ヘッド17の寿命が決められてしまうこともない。なお、図2および図3においては、研掃機17bを見易くするため、第1のリングブラシ17s-1の図示を省略し、第2のリングブラシ17s-2を断面で示した。
The
図2および図3に示すように、上記した背面板17a-3は、主に研掃機17bを固定する板材であり、取付台17a-1の裏面に対向する主面とその裏側の裏面とを有している。この背面板17a-3は、その主面を取付台17a-1の裏面に対向させた状態で取付台17a-1の長手方向両端の2枚の回動板17a-2間に設置されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the above-mentioned back
また、上記したアーム部17rは、取付部17aを揺動自在の状態で支持する揺動部であり、ベース板17r-1を備えている。ベース板17r-1は、取付台17a-1の裏面に対向する主面と、その裏側のロッド15の先端面に対向する裏面とを有している。ベース板17r-1の主面においてベース板17r-1の長手方向の両端には、ベース板17r-1の主面に対して直交する方向に延びる2枚の第1の支持板17r-2が設けられ、ベース板17r-1の裏面においてベース板17r-1の長手方向の中央には、ベース板17r-1の裏面に対して直交する方向に延びる2枚の第2の支持板17r-3が設けられている。
Further, the
このアーム部17rの2枚の第1の支持板17r-2は、ロッド15に対して斜め方向に延在し、その延在端部が上記した取付台17a-1の2枚の回動板17a-2と平面視で重なっている。このアーム部17rの第1の支持板(第1の揺動部)17r-2と、取付台17a-1の回動板(第1の揺動部)17a-2とは、それらを貫通するように設けられた締結部材(第1の揺動部)17x-1によって互いに回動自在の状態で接続されている。これにより、取付部17aは、第1の揺動方向PR1(図2参照)に揺動自在の状態でアーム部17rに取り付けられている。
The two
なお、図3に示したロータリアクチュエータ17raは、取付部17aの第1の揺動方向PR1(図2参照)の揺動角度を制御するための機器であり、研掃ヘッド17の片側側面に設置されている。ロータリアクチュエータ17raは、研掃ヘッド17を最適な角度でトンネルの内壁面WSに押し付けるため研掃ヘッド17の角度調整を行うためのものである。そして、押し付け後はロータリアクチュエータ17raを開放することで、研掃ヘッド17は内壁面WSに沿って揺動しながら研掃を行う。
The rotary actuator 17ra shown in FIG. 3 is a device for controlling the swing angle of the mounting
また、上記したようにアーム部17rの第1の支持板17r-2をロッド15の延在方向に対して斜め方向に延在させたことにより取付台17a-1がロッド15に対して斜め上方に取り付けられている。これにより、研掃作業時に曲面形状のトンネルの内壁面WSに対して研掃ヘッド17の研掃面を大きな力で押し付けることができるようになっている。
Further, as described above, by extending the
一方、アーム部17rのベース板17r-1の裏面の2枚の第2の支持板17r-3の先端面は弧状に形成されている。この2枚の第2の支持板17r-3の間には、ロッド15の先端面に形成された1枚の凸部15-1が介在されている。この凸部15-1の先端面も弧状に形成されている。そして、ベース板17r-1の裏面の2枚の第2の支持板(第2の揺動部)17r-3と、ロッド15の凸部(第2の揺動部)15-1とは、それらを貫通するように設けられた締結部材(第2の揺動部)17x-2(図2参照)によって互いに回動自在の状態で接続されている。これにより、研掃ヘッド17(取付台17a-1およびアーム部17r)は、第1の揺動方向PR1(図2参照)に対して交差(直交)する第2の揺動方向PR2(図3参照)に揺動自在の状態でロッド15に取り付けられている。このベース板17r-1の第2の支持板17r-3とロッド15の凸部15-1とを締結する締結部材17x-2は、取り外しが可能になっており、この締結部材17x-2を取り外すことで研掃ヘッド17を取り外すことが可能になっている。
On the other hand, the tip surfaces of the two
このように本実施の形態によれば、曲面形状に形成されたトンネルの内壁面WSに追従して研掃ヘッド17を第1の揺動方向PR1(図2参照)およびこれに交差(直交)する第2の揺動方向PR2(図3参照)に揺動させることができるので、曲面形状に形成されたトンネルの内壁面WSであっても良好に研掃することができる。
As described above, according to the present embodiment, the polishing
図3に示すように、上記したエアシリンダ17pは、研掃機17bを上下動可能な状態で支持する部材である。このエアシリンダ17pは、そのシリンダロッド17p-1の先端部を背面板17a-3の裏面側に固定させた状態で、支持フレーム17eの長手方向の中央に取り付けられている。これにより、エアシリンダ17pは、反力をとるように設置されている。
As shown in FIG. 3, the above-mentioned
また、この支持フレーム17eの長手方向の両端部と取付台17a-1の裏面との間には、例えば、2本の伸縮ロッド17d,17dが設置されている。この2本の伸縮ロッド17d,17dにより、エアシリンダ17pから2台の研掃機17bに対して適切な圧力が加わるように調整され、2台の研掃機17bの主面内に対して均一な圧力が加わるように調整されている。
Further, for example, two
また、図4に示すように、2本の伸縮ロッド17d,17dは、取付台17a-1の裏面内においてエアシリンダ17pを中央にして互いに斜めになるように配置されている。このような配置にすることで2本の伸縮ロッド17d,17dでも2台の研掃機17bに対して充分な圧力を加えられるようにできる。すなわち、伸縮ロッド17d,17dを2本で済ませることができるので、研掃ヘッド17を軽量化することができる。
Further, as shown in FIG. 4, the two
研掃作業時には、図3に示すように、エアシリンダ17pのシリンダロッド17p-1を伸長させると、取付台17a-1の主面のキャスタ17cがトンネルの内壁面WSに適切な圧力で押し付けられるとともに、取付台17a-1の主面の第1のリングブラシ17s-1および第2のリングブラシ17s-2が内壁面WSに適切な圧力で押し付けられるようになっている。
During the cleaning operation, as shown in FIG. 3, when the
次に、トンネル研掃装置10のロッド15および昇降機構部12について図2、図3、図5および図6を参照して説明する。図5(a)は図2のトンネル研掃装置の研掃ヘッドの昇降機構部を説明するためのトンネル研掃装置の要部正面図、図5(b)は図5(a)のトンネル研掃装置の要部側面図、図6(a)は研掃ヘッドを最下部に設置した状態を示したトンネル研掃装置の要部正面図、図6(b)は研掃ヘッドを第1の昇降機構部で上昇させた状態を示したトンネル研掃装置の要部正面図、図6(c)は研掃ヘッドを第2の昇降機構部で上昇させた状態を示したトンネル研掃装置の要部正面図である。なお、図5おおび図6では、説明を分かり易くするため昇降機構部12の内部を透かして見せているとともに、エアシリンダのシリンダを断面で示しハッチングを付した。また、図5および図6では、図面を見易くするため架台18(図2および図3参照)を省略した。また、図5(b)では図面を見易くするためロータリアクチュエータ17ra(図3参照)を省略した。
Next, the
図2に示すように、昇降機構部12は、第1の昇降機構部(第1の昇降手段)12aと、その隣に並んで設置された第2の昇降機構部(第2の昇降手段)12bとを備えている。
As shown in FIG. 2, the elevating
図5に示すように、第1の昇降機構部12aは、中空状の保持フレーム12afと、その中空内に上下動自在の状態で設置されたエアシリンダ(空圧式昇降機器)12acとを備えている。エアシリンダ12acは、エアコンプレッサCP(図12)を駆動源とし、当該エアコンプレッサCPから供給される圧縮空気によって研掃ヘッド17を上下動させるための空圧式昇降機器であり、シリンダロッド12arを上に向け、起立した状態で設置されている。シリンダロッド12arの先端は、上記したロッド15の取付板15fに機械的に接続されている。これにより、図6に示すように、エアシリンダ12acのシリンダロッド12arを上方に延ばすとロッド15および研掃ヘッド17が上昇し(図6(b)参照)、シリンダロッド12acを下方に縮めるとロッド15および研掃ヘッド17が下降する(図6(a)参照)ようになっている。なお、上記したロッド15の下部側は、保持フレーム12afの中空内に挿入された状態で設置されている。また、ロッド15の側面と、保持フレーム12afの中空内側面との間に、ロッド15の側面部を支持するローラ対(図示せず)を設けてもよい。これにより、ロッド15をローラ対により安定させた状態で上下動させることができる。
As shown in FIG. 5, the first elevating
一方、図5に示すように、第2の昇降機構部12bは、中空状の保持フレーム12bfと、その中空内に設置されたボールネジ(回転式昇降機器)12bnと、保持フレーム12bfの外部に設置されたスクリュモータ(モータ)12bmとを備えている。ボールネジ12bnは、スクリュモータ12bmを駆動源とし、エアシリンダ12ac自体を上下動させることで研掃ヘッド17を上下動させるための回転式昇降機器であり、ネジ軸12bn1と、ナット12bn2とを備えている。
On the other hand, as shown in FIG. 5, the
ネジ軸12bn1は、鉛直方向に沿って起立した状態で設置されている。ナット12bn2は、上下動自在の状態でネジ軸12bn1の外周に螺合されている。このネジ軸12bn1とナット12bn2との間には、図示しない、複数個のボールと、ボールを循環させる循環部品(デフレクタおよびリターンプレート等)とが介在されている。また、ナット12bn2は、支持部12bn3と一体的に接続されている。この支持部12bn3は、エアシリンダ12acを支持するようにエアシリンダ12acと機械的に接続されている。 The screw shaft 12bn1 is installed in an upright state along the vertical direction. The nut 12bn2 is screwed onto the outer periphery of the screw shaft 12bn1 in a vertically movable state. A plurality of balls and circulation parts (deflector, return plate, etc.) that circulate the balls (not shown) are interposed between the screw shaft 12bn1 and the nut 12bn2. Further, the nut 12bn2 is integrally connected to the support portion 12bn3. This support portion 12bn3 is mechanically connected to the air cylinder 12ac so as to support the air cylinder 12ac.
スクリュモータ12bmは、ボールネジ12bnのネジ軸12bn1を回転させるための駆動手段であり、例えば、電動式モータで構成されている。これにより、トンネル研掃装置10を軽量化することができるので、トンネル研掃装置10を運搬し易くすることができる。このスクリュモータ12bmによってネジ軸12bn1を回転させると、その回転方向に応じてナット12bn2が上下に移動するようになっている。そして、ナット12bn2が上下動するとエアシリンダ12acも上下動するようになっている。これにより、図6に示すように、ボールネジ12bnのネジ軸12bn1を回転させてナット12bn2を上昇させると、エアシリンダ12ac、ロッド15および研掃ヘッド17が上昇し(図6(c)参照)、ボールネジ12bnのネジ軸12bn1を回転させてナット12bn2を下降させると、エアシリンダ12ac、ロッド15および研掃ヘッド17が下降する(図6(b)参照)ようになっている。
The screw motor 12bm is a driving means for rotating the screw shaft 12bn1 of the ball screw 12bn, and is composed of, for example, an electric motor. Thereby, the weight of the
このように第1の昇降機構部12aおよび第2の昇降機構部12bによって研掃ヘッド17の高さ位置を調整することにより、研掃ヘッド17のキャスタ17cをトンネルの内壁面WSに押し付けることができる。ここで、研掃ヘッド17のキャスタ17cをロッド15の上昇のみで内壁面WSに押し付ける場合には、上記した研掃ヘッド17のエアシリンダ17p(図3参照)を省略することができる。但し、ロッド15の上下動で研掃ヘッド17の大まかな高さを調節し、エアシリンダ17pで研掃ヘッド17のキャスタ17cをトンネルの内壁面WSに押し付けるようにすれば、研掃ヘッド17の押圧精度を向上させることができるので、トンネルの内壁面WSに対して研掃ヘッド17をより適切な圧力で押し付けることができる。
By adjusting the height position of the cleaning
ここで、研掃ヘッド17を昇降させるのみの観点からは、第1の昇降機構部12aおよび第2の昇降機構部12bを、例えば、ボールネジ、チェーンを用いた昇降機器または油圧シリンダで構成することができる。また、第1の昇降機構部12aとして、ロッド15自体を伸縮自在な構成とし、ロッド15全体ではなく、ロッド15の一部を上下動させる構成にすることができる。さらに、第1の昇降機構部12aおよび第2の昇降機構部12bを、例えば、エアシリンダで構成することができる。
Here, from the viewpoint of only raising and lowering the polishing
しかしながら、第1の昇降機構部12aをエアシリンダ12acで構成し、第2の昇降機構部12bをボールネジ12bnで構成することにより、ある高さの研掃位置からそれより高い研掃位置に移動する際の研掃ヘッド17の移動(つまり、研掃ヘッド17の研掃高さの変更)を正確且つ速やかに行うことができる。
However, by configuring the first elevating
すなわち、研掃ヘッド17の高さを同一にした状態で研掃ヘッド17を走行方向に移動してトンネル内壁面を研掃する際に、第2の昇降機構部12b(ボールネジ12bn)を伸長させる。第1の昇降機構部12a(エアシリンダ12ac)のシリンダロッド12ar先端の研掃ヘッド17はトンネル内壁面WSに押圧されていることから、第2の昇降機構部12b(ボールネジ12bn)が伸長した分だけシリンダロッド12arが後退し、第1の昇降機構部12a(エアシリンダ12ac)が縮む。このとき、シリンダロッド12arが後退してシリンダ室の容積が減少した分のエアが図示しないリリーフ式減圧弁(またはリリーフ弁)から大気へ放出され、第1の昇降機構部12a(エアシリンダ12ac)内のエア圧が一定に保たれる。
That is, when the cleaning
そして、研掃ヘッド17が横行方向(つまり、トンネル内壁面WSから離間する方向)に移動して第1の昇降機構部12a(エアシリンダ12ac)内のエア圧が低下しそうになると、エアコンプレッサCPからエア圧を一定に保つための圧縮空気が供給されて当該第1の昇降機構部12a(エアシリンダ12ac)が上昇する。よって、第1の昇降機構部12aの先端に取り付けられた研掃ヘッド17は、トンネル内壁面WSに押圧されたままで(つまり、トンネル内壁面WSに対する押圧力が維持された状態で)、トンネル内壁面WSに沿って上昇して次の研掃高さに移動する。
Then, when the cleaning
これにより、トンネル研掃装置10に設けられた研掃ヘッド17の研掃高さを精度よく且つ速やかに変更することが可能になる。なお、この観点からは、例えば、第1の昇降機構部12aをボールネジで構成し、第2の昇降機構部12bをエアシリンダで構成してもよい。
This makes it possible to accurately and quickly change the cleaning height of the cleaning
次に、トンネル研掃装置10の架台18について図2、図3および図7~図11を参照して説明する。図7は図2のトンネル研掃装置の架台の平面図、図8(a)は図7の架台のベースフレームの平面図、図8(b)は図7の架台の回動フレームおよびスライドフレームの平面図、図9(a)は図7のI-I線の断面図、図9(b)は図7のII-II線の断面図、図10は図7の架台における回動フレームの回動時の平面図、図11は図7の架台におけるスライドフレームのスライド時の平面図である。
Next, the
なお、図7、図8、図10および図11は平面図であるが、図面を見易くするためハッチングを付した。また、図7、図8、図10および図11において符号D1はトンネルの内壁面WSに交差する第1の水平方向を示し、符号D2はトンネルの内壁面WSに沿う第2の水平方向を示している。さらに、図9では図面を見易くするために簡略化して示すとともに、走行フレーム18D、ベースプレート18Eおよびそれらの移動に関係する移動手段の図示を省略した。
Note that although FIGS. 7, 8, 10, and 11 are plan views, hatching is added to make the drawings easier to see. Further, in FIGS. 7, 8, 10, and 11, the symbol D1 indicates a first horizontal direction intersecting the inner wall surface WS of the tunnel, and the symbol D2 indicates a second horizontal direction along the inner wall surface WS of the tunnel. ing. Further, in FIG. 9, the drawing is simplified for ease of viewing, and illustrations of the traveling
図2および図3に示すように、トンネル研掃装置10に設けられた研掃装置本体BEを移動させるための架台18は、下方から順に、ベースフレーム18Aと、回動フレーム18Bと、スライドフレーム18Cと、走行フレーム18Dと、ベースプレート18Eとを備えている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
ベースフレーム18Aは、図8(a)に示すように、回動フレーム18B、スライドフレーム18Cおよび走行フレーム18Dを搭載するための基台の躯体であり、例えば、平面視で矩形枠状のメタルフレームで構成されている。このベースフレーム18Aは、第1の水平方向D1に延びる一対の短枠部18A1と、一対の短枠部18A1の長手方向両端部に一対の短枠部18A1間を橋渡すように設けられた一対の長枠部18A2と、図7および図8(a)に示すように、一対の長枠部18A2の長手方向中央に一対の長枠部18A2間を橋渡すように設けられた梁枠部18A3と、一方の長枠部18A2の長手方向一端側の近傍に接合された支持部18A4とを一体的に備えている。図8(a)および図9(a)に示すように、ベースフレーム18Aの梁枠部18A3の長手方向中央(平面視でベースフレーム18Aの面内中央)には、回動軸受部18A5が設けられている。
As shown in FIG. 8A, the
このベースフレーム18A上には、図2および図3に示すように、回転支承体18Rを介して回動フレーム18Bが搭載されている。回動フレーム18Bは、回動手段の躯体(回動体)であり、図7および図8(b)に示すように、例えば、平面視で矩形枠状のメタルフレームで構成されている。この回動フレーム18Bは、第1の水平方向D1に延びる一対の短枠部18B1と、一対の短枠部18B1の長手方向両端部に一対の短枠部18B1間を橋渡すように設けられた一対の長枠部18B2と、一対の長枠部18B2の長手方向中央に一対の長枠部18B2間を橋渡すように設けられた梁枠部18B3とを一体的に備えている。図7、図8(b)および図9(a)に示すように、回動フレーム18Bの梁枠部18B3の長手方向中央(平面視で回動フレーム18Bの面内中央)には、回動軸部18B4が設けられている。この回動軸部18B4は、図9(a)に示すように、ベースフレーム18Aの回動軸受部18A5に篏合されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, a
回動フレーム18Bは、図9に示すように、定位置のときに平面視でベースフレーム18Aに一致した状態で重なるように配置されている。すなわち、回動フレーム18Bが定位置のときに、回動フレーム18Bの一対の短枠部18B1は、ベースフレーム18Aの一対の短枠部18A1上に、その各々の一対の短枠部18A1に平面視で重なるように配置されている。また、回動フレーム18Bが定位置のときに、回動フレーム18Bの一対の長枠部18B2は、ベースフレーム18Aの一対の長枠部18A2上に、その各々の一対の長枠部18A2に平面視で重なるように配置されている。
As shown in FIG. 9, the
この回動フレーム18Bは、回動軸部18B4を中心にして回動フレーム18Bの搭載面内に沿って正逆両方向に回動自在の状態でベースフレーム18A上に搭載されている。本実施の形態においては、上記したようにベースフレーム18Aおよび回動フレーム18Bを枠体としたことにより、トンネル研掃装置10を軽量化することができる。このためトンネル研掃装置10を運搬し易くすることができる。また、回動フレーム18Bを軽量化することができるとともに、回動フレーム18Bの回動時にベースフレーム18Aとの接触面積を低減することができるので、回動フレーム18Bをより一層滑らかに回動させることができる。なお、回動フレーム18Bを回動させると、回動フレーム18B上のスライドフレーム18C、走行フレーム18D、ベースプレート18Eおよび上記研掃装置本体BEも一緒に回動するようになっている。
The
ここで、トンネルの内壁面WSを研掃するために、トンネル研掃装置10を搭載した高所作業車V(図1参照)をトンネルの内壁面WSに横付けしたときに高所作業車Vがトンネルの内壁面WSに対して若干斜めに配置されてしまう場合がある。この場合、トンネルの内壁面WSの研掃処理に際し、当該内壁面WSに対してトンネル研掃装置10の研掃ヘッド17の研掃面が斜めに傾いてしまうので、トンネルの内壁面WSに対して研掃ヘッド17を適度に押し付けた状態で移動させることができなくなり、トンネルの内壁面WSに対して良好な研掃処理を施すことができなくなる場合がある。これに対して本実施の形態においては、回動フレーム18Bを回動させることにより、トンネルの内壁面WSに対して研掃ヘッド17の研掃面が平行になるように設定することができる。このため、トンネルの内壁面WSに対して研掃ヘッド17を適度に押し付けた状態で移動させることができるので、トンネルの内壁面WSの研掃処理を良好に実施することができる。
Here, in order to grind the inner wall surface WS of the tunnel, when the aerial work vehicle V (see FIG. 1) equipped with the
図7および図9に示すように、回動フレーム18Bの一方の短枠部18B1の内側近傍には、ジャッキ18Jが、そのロッド部18J1を回動フレーム18Bの一方の長枠部18B2に向けた状態で、ベースフレーム18Aの支持部18A4に固定されている。ジャッキ18Jは、回動フレーム18Bを回動させるための回動手段であり、例えば、電動式ジャッキで構成されている。ジャッキ18Jを電動式ジャッキで構成したことにより、ジャッキ18Jを油圧式ジャッキで構成した場合に比べて、トンネル研掃装置10を軽量化することができる。
As shown in FIGS. 7 and 9, a
ジャッキ18Jのロッド部18J1の先端部は、回動フレーム18Bの一方の長枠部18B2の内側に揺動自在の状態で接合されている。ジャッキ18Jのモータ部18J2を正逆方向に回動するとロッド部18J1が第1の水平方向D1に沿って伸縮するようになっており、このロッド部18J1の伸縮により回動フレーム18Bが回動するようになっている。なお、本実施の形態において、回動フレーム18Bの回動角度は、ベースフレーム18Aに一致した状態で重なった定位置を0°として、例えば±5°となっている。
The tip of the rod portion 18J1 of the
例えば、図10に示すように、高所作業車V(図1参照)がトンネルの内壁面WSに対して若干右に傾斜して横付けされてしまった場合(トンネルの内壁面WSがトンネル研掃装置10に対して左に傾斜している場合)は、ジャッキ18Jのロッド部18J1を矢印A1に示す方向に所定長さだけ延ばす。すると、回動フレーム18Bは、ジャッキ18Jのロッド部18J1に押されて矢印A2に示す方向に所定回動量だけ回動し、回動フレーム18Bの長枠部18B2(研掃ヘッド17の研掃面)がトンネルの内壁面WSに対してほぼ平行になったところで停止する。
For example, as shown in Fig. 10, if the aerial work vehicle V (see Fig. 1) is inclined slightly to the right with respect to the inner wall surface WS of the tunnel (the inner wall surface WS of the tunnel is If the
一方、回動フレーム18Bを元の位置に戻す場合は、ジャッキ18Jのロッド部18J1を矢印A3に示す方向に所定長さだけ縮める。すると、回動フレーム18Bは、ジャッキ18Jに引かれて図10の矢印A4に示す方向に所定回動量だけ回動し、回動フレーム18Bは元の位置に戻る。また、高所作業車Vがトンネルの内壁面WSに対して若干左に傾斜して横付けされてしまった場合(トンネルの内壁面WSはトンネル研掃装置10に対して右に傾斜している場合)は、ジャッキ18Jのロッド部18J1を矢印A3に示す方向にさらに所定長さだけ縮める。すると、回動フレーム18Bは、ジャッキ18Jに引かれて図10の矢印A4に示す方向にさらに所定回動量だけ回動し、回動フレーム18Bの長枠部18B2(研掃ヘッド17の研掃面)がトンネルの内壁面WSに対してほぼ平行になったところで停止する。
On the other hand, when returning the
また、図7に示すように、回動フレーム18Bにおいて、トンネルの内壁面WSに対向する長枠部18B2の長手方向両端部近傍には、距離センサ(センサ)SL1,SL2が設置されている。この距離センサSL1,SL2は、回動フレーム18Bの回動量やスライドフレーム18Cおよびベースプレート18Eの移動量を算出するために、各距離センサSL1,SL2からトンネルの内壁面WSまでの水平方向の距離を測定するのに使用される非接触型のセンサである。すなわち、トンネル研掃装置10は、各距離センサSL1,SL2の発光部からトンネルの内壁面WSにレーザ光LLを照射したときに、トンネルの内壁面WSから反射された反射光RLを距離センサSL1,SL2の受光部で受光することで得られた検出情報に基づいて、各距離センサSL1,SL2からトンネルの内壁面WSまでの距離を算出することが可能になっている。そして、その算出結果に基づいてトンネル研掃装置10と内壁面WSとの平行度を算出し、さらにその算出結果に基づいて回動フレーム18Bの回動量を算出することが可能になっている。また、各距離センサSL1,SL2からトンネルの内壁面WSまでの距離の算出結果に基づいて、スライドフレーム18Cおよびベースプレート18Eの移動量を算出することが可能になっている。
Further, as shown in FIG. 7, in the
さらに、これらの距離センサSL1,SL2は、各距離センサSL1,SL2から垂直方向に内壁面WSまでの距離を計測する機能も有している。すなわち、水平方向への距離計測と同様に、垂直方向へもレーザ光LLを放射して、その反射光で得られた検出情報に基づいて各距離センサSL1,SL2から垂直方向の内壁面WSまでの距離を算出することが可能になっている。 Furthermore, these distance sensors SL1, SL2 also have a function of measuring the distance from each distance sensor SL1, SL2 to the inner wall surface WS in the vertical direction. That is, in the same way as distance measurement in the horizontal direction, the laser beam LL is also emitted in the vertical direction, and based on the detection information obtained from the reflected light, it is measured from each distance sensor SL1, SL2 to the inner wall surface WS in the vertical direction. It is now possible to calculate the distance between
なお、トンネル研掃装置10と内壁面WSとの平行度は、平面視でトンネルの内壁面WSに対するトンネル研掃装置10(具体的には、例えば、長枠部18B2)の傾き角度で表される。また、距離センサSL1,SL2の数は2個に限定されるものではなく、例えば、3個以上でもよい。また、距離センサSL1,SL2の設置箇所も上記箇所に限定されるものではなく種々変更可能である。
Note that the parallelism between the
この回動フレーム18B上には、図2および図3に示すように、スライド用リニアガイド18LSを介してスライドフレーム18Cが搭載されている。スライドフレーム18Cは、移動手段の躯体であり、図7に示すように、例えば、平面視で矩形枠状のメタルフレームで構成されている。このスライドフレーム18Cは、第1の水平方向D1に延びる一対の短枠部18C1と、一対の短枠部18C1の長手方向両端部に一対の短枠部18C1間を橋渡すように設けられた一対の長枠部18C2とを一体的に備えている。スライドフレーム18Cの一対の短枠部18C1は、回動フレーム18Bの一対の短枠部18B1に平面視で重なった状態で一対の短枠部18B1上に配置されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, a
図2および図3に示すように、このスライドフレーム18Cの一対の短枠部18C1と、回動フレーム18Bの一対の短枠部18B1との間には、上記したスライド用リニアガイド18LSが設置されている。このスライド用リニアガイド18LSは、ガイドレール18LS1と、その上に設けられた2個のブロック18LS2とを備えている。図2に示すように、ガイドレール18LS1は、回動フレーム18Bの一対の短枠部18B1上に第1の水平方向D1に沿って配置されている。図2および図3に示すように、ブロック18LS2は、ガイドレール18LS1に取り付けられている。ブロック18LS2の内部には、複数のボール(図示せず)が組み込まれており、この複数のボールの転がりにより、ブロック18LS2はガイドレール18LS1に沿って水平に移動することが可能になっている。図2に示すように、ガイドレール18LS1の長手方向の両端近傍側には、ブロック18LS2の移動を制限(阻止)するリミットスイッチ18S1が設置されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the above-mentioned sliding linear guide 18LS is installed between the pair of short frame portions 18C1 of this
このスライド用リニアガイド18LSのブロック18LS2はスライドフレーム18Cの一対の短枠部18C1と接合されている。これにより、スライドフレーム18Cは、第1の水平方向D1(すなわち、トンネルの内壁面WSに接近する方向および内壁面WSから離間する方向)に往復移動することが可能になっている。本実施の形態においては、上記したようにスライドフレーム18Cおよび回動フレーム18Bを枠体としたことにより、トンネル研掃装置10を軽量化することができる。このためトンネル研掃装置10を運搬し易くすることができる。また、スライドフレーム18Cを軽量化することができるとともに、スライドフレーム18Cの移動時に回動フレーム18Bとの接触面積を低減することができるので、スライドフレーム18Cをより一層滑らかに移動させることができる。なお、スライドフレーム18Cを第1の水平方向D1に沿って往復移動させると、スライドフレーム18C上の走行フレーム18D、ベースプレート18Eおよび上記研掃装置本体BEも一緒に第1の水平方向D1に沿って往復移動するようになっている。
The block 18LS2 of this slide linear guide 18LS is joined to a pair of short frame portions 18C1 of the
ここで、本発明者が検討したトンネル研掃装置においては、スライドフレーム18Cが無いので、トンネルの内壁面WSの研掃処理に際して、研掃ヘッドをトンネルの内壁面WSに押し当てるために、トンネル研掃装置の架台に設けられた水平移動台の水平移動により研掃ヘッドをトンネルの内壁面WSの近くまで送り高所作業車V(図1参照)の荷台の幅方向一端側に配置している。このため、高所作業車V(図1参照)の荷台の面内に重量の偏りが生じ、トンネル研掃装置の設置上の安定性が損なわれる虞がある。これに対して、本実施の形態においては、トンネル研掃装置10のスライドフレーム18C自体を水平に移動させてトンネルの内壁面WSに近づけることができるので、高所作業車V(図1参照)の荷台の面内の重量の偏りを緩和することができ、トンネル研掃装置10の設置上の安定性を向上させることができる。
Here, in the tunnel cleaning device studied by the present inventor, since there is no
また、スライドフレーム18Cが無い場合、高所作業車V(図1参照)をトンネルの内壁面WSの近傍に横付けするときに、高所作業車Vの位置がトンネルの内壁面WSに近すぎても遠すぎても、その修正のために高所作業車V自体を移動させなければならず作業効率が下がるので、高所作業車Vの停車位置に高い精度が求められる場合がある。これに対して、本実施の形態においては、高所作業車Vの位置がトンネルの内壁面WSに近すぎたり遠すぎたりしたとしてもトンネル研掃装置10のスライドフレーム18Cのスライド(水平移動)により、作業効率を下げることなく、トンネル研掃装置10とトンネルの内壁面WSとの距離を調整することができるので、高所作業車Vの停車位置の精度を緩和することができる。
In addition, if there is no
図7および図8(b)に示すように、スライドフレーム18Cの一方の短枠部18C1の外側において短枠部18C1の長手方向のトンネル中央側の端近傍には、正逆両方向に回動自在のモータ18MSが設置されている。モータ18MSは、スライドフレーム18Cを第1の水平方向D1に沿って往復移動させるための移動手段であり、例えば、電動式モータで構成されている。モータ18MSを電動式モータで構成したことにより、モータ18MSを油圧モータで構成した場合に比べて、トンネル研掃装置10を軽量化することができる。
As shown in FIGS. 7 and 8(b), on the outside of one of the short frame parts 18C1 of the
図8(b)に示すように、スライドフレーム18Cの一対の短枠部18C1の各々の内側においてトンネルの内壁面WS側の端部近傍の各々には、互いに対向するように一対の回動軸受部18BP1,18BP1が設けられている。この一対の回動軸受部18BP1,18BP1の間には、スライドフレーム18Cの長枠部18C2に沿うように延在する連結棒18CR1が中心軸を中心にして回動可能な状態で設置されている。この連結棒18CR1の長手方向両端近傍の各々には、一対の鎖歯車18CG1,18CG1が取り付けられている。
As shown in FIG. 8(b), inside each of the pair of short frame portions 18C1 of the
一方、スライドフレーム18Cの一対の短枠部18C1の内側においてトンネルの中央側の端部近傍の一方には、上記モータ18MSの回動軸部が配置されている。また、スライドフレーム18Cの一対の短枠部18C1の内側においてトンネルの中央側の端部近傍の他方(モータ18MSの回動軸部に対向する位置)には、回動軸受部18BP2が設けられている。このモータ18MSの回転軸部と回動軸受部18BP2との間には、スライドフレーム18Cの長枠部18C2に沿うように延在する連結棒18CR2が中心軸を中心にして回動可能な状態で設置されている。この連結棒18CR2の一端部はモータ18MSの回動軸部と接続されている。したがって、モータ18MSの回動軸部が回動するとそれに合わせて連結棒18CR2も回動するようになっている。この連結棒18CR2の長手方向の両端近傍の各々には、一対の鎖歯車18CG2,18CG2が取り付けられている。
On the other hand, a rotating shaft portion of the motor 18MS is arranged on one side of the pair of short frame portions 18C1 of the
そして、図8(b)および図9(b)に示すように、連結棒18CR1,18CR2の長手方向両端近傍の鎖歯車18CG1,18CG2の各々には、一対のチェーン18SCが無端状に架け渡されている。各チェーン18SCは、各チェーン18SCの一部に接合された連結体18SJを介してスライドフレーム18Cの短枠部18C1と接合されている。このため、モータ18MSを回動すると、チェーン18SCが回動し、チェーン18SCに接合された連結体18SJが第1の水平方向D1に沿って往復移動することにより、スライドフレーム18Cが第1の水平方向D1に沿って往復移動するようになっている。
As shown in FIGS. 8(b) and 9(b), a pair of chains 18SC are endlessly strung across each of the chain gears 18CG1 and 18CG2 near both longitudinal ends of the connecting rods 18CR1 and 18CR2. ing. Each chain 18SC is connected to a short frame portion 18C1 of the
例えば、図11に示すように、モータ18MSの回転軸部を矢印A5に示す方向に所定回動量だけ回動させると、チェーン18SCの連結体18SJがトンネルの内壁面WSに接近する方向に所定長さだけ移動するので、連結体18SJに接合されたスライドフレーム18C(すなわち、研掃ヘッド17の研掃面)がトンネルの内壁面WSに接近する方向(矢印A6に示す方向)に所定長さだけ移動して停止する。
For example, as shown in FIG. 11, when the rotating shaft portion of the motor 18MS is rotated by a predetermined rotation amount in the direction shown by the arrow A5, the connecting body 18SJ of the chain 18SC moves a predetermined length in the direction approaching the inner wall surface WS of the tunnel. Therefore, the
一方、モータ18MSの回転軸部を矢印A5とは反対の矢印A7に示す方向に所定回動量だけ回動させると、チェーン18SCの連結体18SJが所定長さだけトンネルの内壁面WSから離間する方向に移動するので、連結体18SJに接合されたスライドフレーム18C(すなわち、研掃ヘッド17の研掃面)がトンネルの内壁面WSから離間する方向(矢印8に示す方向)に所定長さだけに移動して停止する。なお、スライドフレーム18Cがトンネルの内壁面WSに向かって水平移動するときの移動量は、上記した距離センサSL1,SL2で測定された各距離センサSL1,SL2からトンネルの内壁面WSまでの距離に基づいて設定される。
On the other hand, when the rotating shaft portion of the motor 18MS is rotated by a predetermined rotation amount in the direction shown by the arrow A7 opposite to the arrow A5, the connecting body 18SJ of the chain 18SC is separated from the inner wall surface WS of the tunnel by a predetermined length. Therefore, the
このスライドフレーム18C上には、図2および図3に示すように、走行用リニアガイド18LLを介して走行フレーム18Dが搭載されている。走行フレーム18Dは、移動手段の躯体(移動体)であり、図7に示すように、例えば、平面視で矩形枠状のメタルフレームで構成されている。この走行フレーム18Dは、第1の水平方向D1に延びる一対の長枠部18D1と、一対の長枠部18D1の長手方向両端部に一対の長枠部18D1間を橋渡すように設けられた一対の短枠部18D2とを一体的に備えている。走行フレーム18Dの平面寸法は、上記したスライドフレーム18Cの平面寸法より小さい。走行フレーム18Dの一対の短枠部18D2は、スライドフレーム18Cの一対の長枠部18C2に平面視で重なった状態で一対の長枠部18C2上に配置されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, a traveling
図2および図3に示すように、この走行フレーム18Dの一対の短枠部18D2と、スライドフレーム18Cの一対の長枠部18C2との間には、上記した走行用リニアガイド18LLが設置されている。この走行用リニアガイド18LLは、上記したスライド用リニアガイド18LSと同様に、ガイドレール18LL1と、その上に設けられた2個のブロック18LL2とを備えている。ガイドレール18LL1は、スライドフレーム18Cの一対の長枠部18C2上に第2の水平方向D2に沿って配置されている。ガイドレール18LL1の長手方向の両端近傍側には、ブロック18LL2の移動を制限(阻止)するリミットスイッチ18S2(図3参照)が設置されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the above-mentioned traveling linear guide 18LL is installed between the pair of short frame portions 18D2 of the traveling
この走行用リニアガイド18LLのブロック18LL2は走行フレーム18Dの一対の短枠部18D2と接合されている。これにより、走行フレーム18Dは、第2の水平方向D2(すなわち、トンネルの内壁面WSに沿う方向)に沿って往復移動することが可能になっている。本実施の形態においては、上記したようにスライドフレーム18Cおよび走行フレーム18Dを枠体とすることにより、トンネル研掃装置10を軽量化することができる。このためトンネル研掃装置10を運搬し易くすることができる。また、走行フレーム18Dを軽量化することができるとともに、走行フレーム18Dの往復走行時にスライドフレーム18Cとの接触面積を低減することができるので、走行フレーム18Dをより一層滑らかに移動させることができる。
The block 18LL2 of this traveling linear guide 18LL is joined to a pair of short frame portions 18D2 of the traveling
また、図7に示すように、スライドフレーム18Cにおいてトンネルの内壁面WSに沿う長枠部18C2の長さを短枠部18C1の長さより長くしたことにより、走行フレーム18D(すなわち、研掃ヘッド17)の走行距離を長くすることができるので、トンネルの内壁面WSの研掃距離を長くすることができる。これにより、トンネル研掃装置10の研掃作業効率を向上させることができるので、研掃作業時間を短縮することができる。なお、走行フレーム18Dを第2の水平方向D2に往復走行させると、走行フレーム18D上のベースプレート18Eおよび上記研掃装置本体BEも一緒に第2の水平方向D2に往復走行するようになっている。
Further, as shown in FIG. 7, the length of the long frame portion 18C2 along the inner wall surface WS of the tunnel in the
この走行フレーム18Dの長手方向(第1の水平方向D1)の一端側には、正逆両方向に回動自在のモータ18MLが設置されている。このモータ18MLは、走行フレーム18Dを第2の水平方向D2に往復移動させるための移動手段であり、例えば、電動式モータで構成されている。モータ18MLを電動式モータで構成したことにより、モータ18MLを油圧式モータで構成した場合に比べて、トンネル研掃装置10を軽量化することができる。
A motor 18ML that is rotatable in both forward and reverse directions is installed at one end of the traveling
この走行フレーム18D上には、図2および図3に示すように、横行用リニアガイド18LWを介してベースプレート18Eが搭載されている。ベースプレート18Eは、図7に示すように、例えば、平面視で略正方形状のメタルプレートで構成されており、走行フレーム18Dの長手方向(第1の水平方向D1)に移動可能となった移動手段である。ベースプレート18Eの平面寸法は、走行フレーム18Dの平面寸法より小さい。ベースプレート18Eにおいて第2の水平方向D2の両端部は、走行フレーム18Dの一対の長枠部18D1に平面視で重なった状態で一対の長枠部18D1上に配置されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, a
図2および図3に示すように、このベースプレート18Eと、走行フレーム18Dの一対の長枠部18D1との間には、上記した横行用リニアガイド18LWが設置されている。この横行用リニアガイド18LWは、上記した走行用リニアガイド18LLと同様に、ガイドレール18LW1と、その上に設けられた2個のブロック18LW2とを備えている。ガイドレール18LW1は、走行フレーム18Dの一対の長枠部18D1上に第1の水平方向D1に沿って配置されている。ガイドレール18LW1の長手方向の両端近傍側には、ブロック18LW2の移動を制限(阻止)するリミットスイッチ18S3(図2参照)が設置されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the above-mentioned traverse linear guide 18LW is installed between the
この横行用リニアガイド18LWのブロック18LW2はベースプレート18Eと接合されている。これにより、ベースプレート18Eは、第1の水平方向D1(すなわち、トンネルの内壁面WSに接近する方向および内壁面WSから離間する方向)に沿って往復移動自在の状態で走行フレーム18D上に設置されている。本実施の形態においては、ベースプレート18Eは略正方形状のメタルプレートで形成されているが、上記したようにベースプレート18Eはその平面寸法が走行フレーム18Dの平面寸法より小さいので、トンネル研掃装置10を軽量化することができる。このためトンネル研掃装置10を運搬し易くすることができる。また、ベースプレート18Eを軽量化することができるとともに、ベースプレート18Eの往復横行時に走行フレーム18Dとの接触面積を低減することができるので、ベースプレート18Eをより一層滑らかに移動させることができる。なお、ベースプレート18Eを往復横行させると、ベースプレート18E上の上記研掃装置本体BEも一緒に往復横行するようになっている。
The block 18LW2 of this linear guide for traverse 18LW is joined to the
このベースプレート18Eの1つの角部の近傍には、正逆両方向に回動自在のモータ18MWが設置されている。このモータ18MWは、ベースプレート18Eを第1の水平方向D1に往復移動させるための移動手段であり、例えば、電動式モータで構成されている。モータ18MWを電動式モータで構成したことにより、モータ18MWを油圧式モータで構成した場合に比べて、トンネル研掃装置10を軽量化することができる。
A motor 18MW rotatable in both forward and reverse directions is installed near one corner of the
なお、以上説明した架台18および研掃装置本体BE等の動作は、図示しないコントローラを用いて、作業者により遠隔操作することができるようになっている。
The operations of the
次に、トンネル研掃装置10の動作を制御する制御部の構成例について図12を参照して説明する。図12は本実施の形態のトンネル研掃装置の制御部の要部回路ブロック図である。
Next, a configuration example of a control section that controls the operation of the
制御部(制御手段)MCは、トンネル研掃装置10の動作を制御する制御手段であり、CPU(Central Processing Unit)20aと、ROM(Read Only Memory)20bと、RAM(Random Access Memory)20cと、移動制御回路20d-1,20d-2,20d-3と、回動制御回路20eと、検出回路20f-1,20f-2,20f-3と、研掃ヘッド角制御回路20mと、ロッド伸縮回路20nと、シリンダ昇降回路20pと、表示制御回路20gと、インターフェイス20hと、通信インターフェイス20iと、EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM)20jとを有している。そして、これらの各部は、バスライン20kを通じてCPU20aと電気的に接続されており、CPU20aの管理下において、インターフェイス20hや通信インターフェイス20iから送られた操作データ等に従って各部の動作が実行されるようになっている。
The control unit (control means) MC is a control means that controls the operation of the
CPU20aは、表示制御回路20gおよびインターフェイス20hを通じて表示部DPおよび入力部IPに電気的に接続されているとともに、通信インターフェイス20iを通じて外部の無線通信部CCと無線で通信可能になっている。
The
ROM20bは、トンネル研掃装置10の動作を制御するためのソフトウェア(制御プログラム)が格納されている。RAM20cは、CPU20aが動作する上で必要な各種データを格納するとともに、入力部IPまたは外部の無線通信部CCから受信したデータを一時的に格納する。そして、CPU20aは、ROM20b内の制御プログラムに従って移動制御回路20d-1,20d-2,20d-3、回動制御回路20e、検出回路20f-1,20f-2,20f-3、研掃ヘッド角制御回路20m、ロッド伸縮回路20n、シリンダ昇降回路20p、表示制御回路20g、インターフェイス20hおよび通信インターフェイス20i等の各部の動作を制御する。
The
移動制御回路20d-1は、CPU20aからの指令に基づいてモータ18MLに制御信号を送信し、走行フレーム18Dの移動(第2の水平方向D2への移動)を制御する。また、移動制御回路20d-2は、CPU20aからの指令に基づいてモータ18MWに制御信号を送信し、ベースプレート18Eの移動(第1の水平方向D1への移動)を制御する。また、移動制御回路20d-3は、CPU20aからの指令に基づいてモータ18MSに制御信号を送信し、スライドフレーム18Cの移動(第1の水平方向D1への移動)を制御する。さらに、回動制御回路20eは、CPU20aからの指令に基づいて、ジャッキ18Jに制御信号を送信し、回動フレーム18Bの回動動作を制御する。
The
検出回路20f-1,20f-2は、CPU20aの制御下において、距離センサSL1,SL2の発光部から内壁面WSに向かってレーザ光LLを照射するとともに、距離センサSL1,SL2の受光部で受光され光信号から電気信号に変換されたアナログ信号をデジタル信号に変換してCPU20aに送信する。そして、本実施の形態においてCPU20aは、検出回路20f-1,20f-2から送られたデジタル信号に基づいて、各距離センサSL1,SL2から内壁面WSまでの距離を算出し、その算出結果に基づいて回動フレーム18Bの回動量やスライドフレーム18Cおよびベースプレート18Eの移動量を算出する。また、検出回路20f-3は、研掃ヘッド17のキャスタ17cに設けられた荷重計SL3に計測されたアナログ信号をデジタル信号に変換してCPU20aに送信する。
Under the control of the
研掃ヘッド角制御回路20mは、CPU20aからの指令に基づいてロータリアクチュエータ17raに制御信号を送信し、研掃ヘッド17の第1の揺動方向PR1に対する揺動角を制御する。
The polishing head
ロッド伸縮回路20nは、CPU20aからの指令に基づいてエアコンプレッサCPに制御信号を送信し、エアシリンダ12acによるシリンダロッド12arの伸縮量を制御する。
The rod expansion/
シリンダ昇降回路20pは、CPU20aからの指令に基づいてスクリュモータ12bmに制御信号を送信し、ボールねじ12bnを介してエアシリンダ12acの昇降を制御する。
The
EEPROM20jには、トンネル研掃装置10の各種の設定データや距離センサSL1,SL2からの検出データが記録されている。
Various setting data of the
以上の構成を有するトンネル研掃装置10と、当該トンネル研掃装置10が搭載された高所作業車Vとで構成されるトンネル研掃システムSは、図13に示すように、トンネルの内壁面WSの研掃においては、第1の後続車両システムFS1および第2の後続車両システムFS2が相互に縦列になって配置される。ここで、第1の後続車両システムFS1は、自走可能な運搬車両にエアコンプレッサやブラストタンクやホッパタンクなどが搭載されたシステムであり、第2の後続車両システムFS2は、自走可能な運搬車両に回収機や発電機などが搭載されたシステムである。
As shown in FIG. 13, the tunnel cleaning system S, which is composed of the
トンネル研掃システムSと第2の後続車両システムFS2との間には、発電機で発電した電力をトンネル研掃装置10に供給するための電源ラインL1が着脱可能に設けられている。また、トンネル研掃システムSと第1の後続車両システムFS1との間には、ブラストタンクから研掃装置本体BEに研削材を供給するための供給ラインL2が着脱可能に設けられている。さらに、トンネル研掃システムSと第1の後続車両システムFS1との間、および第1の後続車両システムFS1と第2の後続車両システムFS2との間には、トンネル内壁面WSの剥離片や研掃後の研削材を、ホッパタンクを経由して吸引して回収機に回収するための回収ラインL3が着脱可能に設けられている。
A power line L1 for supplying electric power generated by a generator to the
そして、車線(図示する場合には、センターラインCLから片側の1車線)を通行規制しておき、縦列配置されたトンネル研掃システムS、第1の後続車両システムFS1および第2の後続車両システムFS2をトンネルの延伸方向に移動させながら内壁面WSを研掃する走行動作をトンネルの全長にわたって行う。次に、これら3台の車両をトンネルの横断方向(本実施の形態では、トンネルの横断方向内側)に移動させ、同様にトンネルの全長にわたって研掃を行う。このような作業を繰り返し行い、通行規制エリアのトンネルの内壁面WSの研掃を行う。 Then, traffic is regulated in a lane (in the case shown, one lane on one side from the center line CL), and the tunnel cleaning system S, the first following vehicle system FS1, and the second following vehicle system are arranged in tandem. A traveling operation of cleaning the inner wall surface WS is performed over the entire length of the tunnel while moving the FS2 in the extending direction of the tunnel. Next, these three vehicles are moved across the tunnel (in this embodiment, inside the tunnel in the cross direction), and the entire length of the tunnel is similarly cleaned. Such work is repeated to polish the inner wall surface WS of the tunnel in the traffic restricted area.
次に、本実施の形態のトンネル研掃装置10によるトンネルの内壁面WSの研掃例について図1~図3、図14~図40を用いて説明する。ここで、図14は本実施の形態のトンネル研掃装置による研掃開始から研掃終了までの流れを示すフローチャート、図15は本実施の形態のトンネル研掃装置による研掃作業の流れを示すフローチャート、図16~図38は研掃作業の一連の流れを連続的に示す説明図、図39は本実施の形態のトンネル研掃装置に設けられた研掃装置本体の走行方向への移動時における第1の昇降機構部と第2の昇降機構部との動きを示す説明図、図40は本実施の形態のトンネル研掃装置に設けられた研掃装置本体の横行方向への移動時における研掃ヘッドの高さ位置を示す説明図である。なお、図16~図38において、(a)はトンネルの横断方向断面で示した説明図、(b)は(a)と直交する方向で示した説明図、(c)は平面視で示した説明図である。
Next, an example of cleaning the inner wall surface WS of a tunnel by the
まず、図14のフローチャートおよび図16~図20を用いて、研掃作業の開始までの流れについて説明する。 First, the flow up to the start of the cleaning work will be explained using the flowchart of FIG. 14 and FIGS. 16 to 20.
最初に、図16に示すように、高所作業車Vを研掃エリアに配置する(図14:ステップS01)。具体的には、図1(a)に示した高所作業車Vにトンネル研掃装置10を搭載した状態で高所作業車Vを研掃エリアまで移動してトンネルの内壁面WSに横付けし、トンネル研掃装置10を研掃エリアまで運ぶ。このとき、トンネル研掃装置10が搭載されたデッキ部Vbを下降状態とする。また、トンネル研掃装置10の研掃ヘッド17を最も低い位置に設定した状態とする(図6(a)参照)。これにより、本実施の形態においては、トンネル研掃装置10を研掃エリアまで安定した状態で運搬することができる。なお、図2に示すように、トンネル研掃装置10は、その研掃ヘッド17の研掃面(トンネルの内壁面WSに対向する面であって研掃機17b等が設置された取付台17a-1の主面)がトンネルの内壁面WSを向いている。また、上記した第1の水平方向D1はトンネルの内壁面WSに交差し、第2の水平方向D2はトンネルの延伸方向(走行方向)に沿っている。なお、ここでは研掃装置本体BEの研掃ヘッド17の研掃面がトンネルの内壁面WSに対して傾いている場合を例示している。
First, as shown in FIG. 16, the aerial work vehicle V is placed in the grinding area (FIG. 14: Step S01). Specifically, with the
次に、高所作業車Vの荷台を展開し(図14:ステップS02)、各種の配線や配管を接続して電源を投入する(図14:ステップS03)。そして、電源投入後の動作は、高所作業車Vの荷台(作業床)の昇降を除いて、前述した制御部MCによる制御の下で実行される。 Next, the loading platform of the aerial work vehicle V is unfolded (FIG. 14: Step S02), various wiring and piping are connected, and the power is turned on (FIG. 14: Step S03). The operations after the power is turned on, except for the lifting and lowering of the platform (work floor) of the aerial work vehicle V, are executed under the control of the control unit MC described above.
すなわち、電源を投入したならば、図17に示すように、研掃装置本体BEを原点復帰させて動作する原点位置を確認するとともに、装置の初期診断を行う(図14:ステップS04)。 That is, once the power is turned on, as shown in FIG. 17, the main body BE of the polishing device is returned to its origin, the operating origin position is confirmed, and an initial diagnosis of the device is performed (FIG. 14: Step S04).
次に、研掃装置本体BEの研掃ヘッド17の研掃面がトンネルの内壁面WSに対して平行になるように設定する。すなわち、距離センサSL1,SL2によって距離センサSL1,SL2からトンネルの内壁面WSまでの各々の距離を計測し、高所作業車Vのトンネルの内壁面WSに対するずれ角度を算出する(図14:ステップS05)。そして、その各々の距離の測定値に基づいて高所作業車Vのずれ角度の補正が必要か(つまり、研掃装置本体BEの研掃ヘッド17の研掃面がトンネルの内壁面WSに対して傾いているか)を判断し(図14:ステップS06)、さらにそのずれ角度は補正可能か(つまり、回動角度が±5°である回動フレーム18Bの回動で補正可能か)を判断する(図14:ステップS07)。本実施の形態では、高所作業車Vのずれ角度の補正が必要であり、ずれ角度は補正可能であることから、図18に示すように、回動フレーム18Bを回動させてずれ角度を補正し、研掃装置本体BEの研掃ヘッド17の研掃面がトンネルの内壁面WSに対して平行になるようにする(図14:ステップS08)。
Next, the cleaning surface of the cleaning
なお、ステップS06において補正が必要ないと判断した場合には、次のステップS10に移行する。また、ステップS07において補正が可能ではないと判断した場合には、あらためて高所作業車Vを据え直し(図14:ステップS09)、前述のステップS04に戻る。 Note that if it is determined in step S06 that no correction is necessary, the process moves to the next step S10. If it is determined in step S07 that correction is not possible, the aerial work vehicle V is repositioned (FIG. 14: step S09), and the process returns to step S04.
次に、設計図面等を参照してトンネル形状を算出し(図14:ステップS10)、研掃位置Pを確認する(図14:ステップS11)。 Next, the tunnel shape is calculated with reference to the design drawing etc. (FIG. 14: Step S10), and the grinding position P is confirmed (FIG. 14: Step S11).
そして、ステップS11での確認の結果、研掃装置本体BEを研掃開始位置へ設置可能か(つまり、高所作業車Vをそのままの位置にしておいて、架台18の調整だけで研掃装置本体BEを研掃開始位置へ設置することが可能か)を判断する(図14:ステップS12)。本実施の形態では、研掃装置本体BEを研掃開始位置へ設置可能であることから、続いて、研掃位置Pの天井高さを算出する(図14:ステップS13)。すなわち、距離センサSL1,SL2から真上にレーザ光LLを照射して距離センサSL1,SL2からトンネルの天井の内壁面WSまでの距離を計測し、天井までの高さを算出する。なお、ステップS12において研掃装置本体BEを研掃開始位置へ設置可能ではないと判断した場合には、前述したステップS09に移行して高所作業車Vを据え直し、ステップS04に戻る。
As a result of the confirmation in step S11, it is determined whether the main body BE of the cleaning device can be installed at the cleaning start position (that is, the cleaning device can be installed by simply adjusting the
次に、算出した研掃位置Pの天井高さから、高所作業車Vの荷台(作業床)の上昇が必要か(つまり、荷台を上昇させなくても、研掃ヘッド17の研掃面をトンネルの内壁面WSに当接させることが可能か)を判断する(図14:ステップS14)。本実施の形態では、高所作業車Vの荷台の上昇が必要であるから、図19に示すように、高所作業車Vのデッキ部Vbで荷台を上昇させて研掃装置本体BEを所定の高さに設定する(図14:ステップS15)。なお、ステップS14において荷台の上昇が必要ないと判断した場合には、次のステップS16に移行する。
Next, based on the calculated ceiling height of the grinding position P, determine whether it is necessary to raise the loading platform (work floor) of the aerial work vehicle V (that is, whether it is necessary to raise the loading platform (work floor) of the aerial work vehicle V (in other words, even if the loading platform is not raised, the cleaning surface of the polishing
ステップS15において高所作業車Vの荷台を上昇したならば、研掃装置本体BEを研掃位置Pへセットする(図14:ステップS16)。すなわち、先ず、図20に示すように、研掃装置本体BEを研掃位置Pの直下まで移動させる。具体的には、距離センサSL1,SL2で得られた距離の情報に基づいて、スライドフレーム18Cをトンネルの内壁面WSに接近する方向にスライド(水平移動)して所定位置で止めるとともに、ベースプレート18Eをトンネルの内壁面WSに接近する方向に動かし、さらに必要であれば走行フレーム18Dをトンネルの内壁面WSに沿う方向に動かして、研掃装置本体BEを研掃位置Pの直下まで移動させる。そして、研掃ヘッド17の研掃面が最適な角度でトンネルの内壁面WSに押し付けられるように、ロータリアクチュエータ17raにより取付部17aの第1の揺動方向PR1(図2参照)の揺動角度(あおり角)を調整する。
Once the loading platform of the aerial work vehicle V has been raised in step S15, the cleaning device main body BE is set to the cleaning position P (FIG. 14: step S16). That is, first, as shown in FIG. 20, the cleaning device main body BE is moved to just below the cleaning position P. Specifically, based on the distance information obtained by the distance sensors SL1 and SL2, the
ステップS16において研掃装置本体BEを研掃位置Pへセットしたならば、トンネルの内壁面WSに対する研掃作業を実行する(図14:ステップS17)。すなわち、研掃ヘッド17の研掃機17bから研削材をトンネルの内壁面WSに吹き付けながら研掃装置本体BEをトンネルの延伸方向に移動させ、トンネルの内壁面WSの劣化部分を研削することで当該内壁面WSを研掃する。なお、研掃作業における架台18や研掃装置本体BEなどの動作の詳細については後述する。
Once the cleaning device main body BE is set to the cleaning position P in step S16, the cleaning operation for the inner wall surface WS of the tunnel is executed (FIG. 14: step S17). That is, by moving the polishing device body BE in the extending direction of the tunnel while spraying the abrasive material from the
ステップS17における研掃作業を行ったならば、次の作業の確認をする(図14:ステップS18)。ここで、次の作業としては、高所作業車Vをトンネルの延伸方向へ移動して研掃を行う作業、高所作業車Vをトンネルの横断方向内側へ移動して研掃を行う作業、および研掃終了の3つである。 After the polishing work in step S17 is completed, the next work is confirmed (FIG. 14: step S18). Here, the next work is to move the aerial work vehicle V in the extending direction of the tunnel and perform the cleaning, to move the aerial work vehicle V to the inner side in the transverse direction of the tunnel and perform the cleaning, and the end of cleaning.
ステップS18において、次の作業が高所作業車Vをトンネルの延伸方向へ移動して研掃を行う作業である場合には、高所作業車Vのデッキ部Vbで荷台を下昇させて研掃装置本体BEを当初の高さ(ステップS15で荷台を上昇させる前までの高さ)まで下ろし(図14:ステップS19)、続いて、研掃装置本体BEを原点(図17(c)に示す位置)に移動する(図14:ステップS20)。そして、高所作業車Vを前進(または後退)させ、トンネルの延伸方向へ次の作業位置まで移動する(図14:ステップS21)。その後、前述したステップS05へ移行し、以降の各ステップを順次実行する。 In step S18, if the next work is to move the aerial work vehicle V in the extending direction of the tunnel and perform the grinding, the deck portion Vb of the aerial work vehicle V is lowered to lower the loading platform and the ground is polished. Lower the cleaning device main body BE to the initial height (the height before raising the loading platform in step S15) (FIG. 14: Step S19), and then lower the cleaning device main body BE to the origin (FIG. 17(c)). (FIG. 14: Step S20). Then, the aerial work vehicle V is moved forward (or backward) to move to the next work position in the direction in which the tunnel extends (FIG. 14: Step S21). Thereafter, the process moves to step S05 described above, and the subsequent steps are sequentially executed.
また、ステップS18において、次の作業が高所作業車Vをトンネルの延伸方向へ移動して研掃を行う作業である場合には、配管および配線を切断し、移動作業処理を行う(図14:ステップS22)。すなわち、トンネル研掃装置10および高所作業車Vで構成されるトンネル研掃システムSと、第1の後続車両システムFS1と、第2の後続車両システムFS2との間に設けられた電源ラインL1、供給ラインL2、回収ラインL3を取り外す。また、高所作業車Vのデッキ部Vbで荷台を下昇させて研掃装置本体BEを当初の高さまで下ろし、研掃装置本体BEを運搬時位置(図16(c)に示す位置)に移動し、展開された高所作業車Vの荷台を格納する。そして、高所作業車Vをトンネルの横断方向内側へ次の作業位置まで移動する(図14:ステップS23)。その後、前述したステップS01へ移行し、以降の各ステップを順次実行する。
Further, in step S18, if the next work is to move the aerial work vehicle V in the extending direction of the tunnel and perform cleaning, the piping and wiring are cut and the moving work process is performed (Fig. 14 :Step S22). That is, the power supply line L1 is provided between the tunnel cleaning system S composed of the
そして、ステップS18において、次の作業が研掃終了の場合には、配管および配線を切断し、作業終了処理を行う(図14:ステップS24)。すなわち、電源ラインL1、供給ラインL2および回収ラインL3を取り外し、高所作業車Vのデッキ部Vbで荷台を下昇させて研掃装置本体BEを当初の高さまで下ろし、研掃装置本体BEを運搬時位置に移動し、展開された高所作業車Vの荷台を格納する。そして、工事規制エリアから退出する。 Then, in step S18, if the next work is to finish the cleaning, the piping and wiring are cut, and a work completion process is performed (FIG. 14: step S24). That is, the power line L1, the supply line L2, and the recovery line L3 are removed, and the platform is lowered using the deck section Vb of the aerial work vehicle V to lower the cleaning device main body BE to its original height. Move to the transportation position and store the platform of the unfolded aerial work vehicle V. Then, exit from the construction restricted area.
ここで、ステップS17におけるトンネルの内壁面WSに対する研掃作業について、図15のフローチャートを用いて説明する。 Here, the cleaning work for the inner wall surface WS of the tunnel in step S17 will be explained using the flowchart of FIG. 15.
研掃作業の開始にあたっては、先ず、研掃ヘッド17をトンネルの内壁面WSに押し付ける(図15:ステップS17-01)。すなわち、トンネルの内壁面WSに対して最適な角度に調整しておいた研掃ヘッド17を昇降機構部12で上昇させ、研掃ヘッド17の研掃面をトンネルの内壁面WSに押し付ける。なお、このとき、研掃ヘッド17の研掃面のキャスタ17cがトンネルの内壁面WSに押し付けられるが、上記したように研掃ヘッド17がトンネルの内壁面WSの曲面形状に追従して揺動することで、その研掃ヘッド17の研掃面がトンネルの内壁面WSに対して最適な状態で当接されて向き合うようになる。
To start the cleaning work, first, the cleaning
ステップS17-01において研掃ヘッド17をトンネルの内壁面WSに押し付けたならば、エアシリンダ17pにより2台の研掃機17bを押圧して、(図15:ステップS17-02)、研掃機17bから研削材を噴射する(図15:ステップS17-03)。
After the
そして、走行フレーム18Dをトンネルの延伸方向(走行方向)に沿ってスライドフレーム18Cの一方端から他方端へと動かし、研削材をトンネルの内壁面WSに吹き付けながら研掃装置本体BEをトンネルの延伸方向に走行させる(走行工程)(図15:ステップS17-04)。これにより、トンネルの内壁面WSの劣化部分を研削することで当該内壁面WSを研掃する。なお、走行動作時においては、トンネルの内壁面WSの研掃の際に剥離片や研削材が外部に漏れないように、研掃ヘッド17の吸引口17b-2から剥離片や研削材を吸引する。本実施の形態においては、上記したように研掃ヘッド17の第1のリングブラシ17s-1および第2のリングブラシ17s-2が壁となり剥離片や研削材が外部に漏れないようになっている。
Then, the traveling
ここで、図39に示すように、本実施の形態においては、研掃装置本体BEをトンネルの延伸方向に走行させて研掃をする際に、第2の昇降機構部12b(ボールネジ12bn)を徐々に伸長させる。第1の昇降機構部12a(エアシリンダ12ac)のシリンダロッド12ar先端に取り付けられた研掃ヘッド17はトンネル内壁面WSに押圧されていることから、第2の昇降機構部12b(ボールネジ12bn)が伸長した分(図39において符号hで示す長さ)だけシリンダロッド12arが後退し、第1の昇降機構部12a(エアシリンダ12ac)が縮む。また、シリンダロッド12arが後退すると、後退したことでシリンダ室の容積が減少した分のエアが図示しないリリーフ式減圧弁(またはリリーフ弁)から大気へ放出され、第1の昇降機構部12a(エアシリンダ12ac)内のエア圧が一定に保たれる。
Here, as shown in FIG. 39, in the present embodiment, when the main body BE of the grinding device is moved in the direction in which the tunnel extends for cleaning, the second elevating
なお、湾曲したトンネル内壁面WSのトンネル横断方向内側へと研掃ラインを移動させながら研掃する場合、ある研掃位置と次の研掃位置との高さの差は徐々に小さくなることから、後述する横行時(図15:ステップS17-10)における研掃ヘッド17の上昇量は徐々に小さくなる。したがって、走行時においての第2の昇降機構部12b(ボールネジ12bn)の伸長量も、それに合わせて徐々に小さくするようにする。本実施の形態では、横行時における第1の昇降機構部12a(エアシリンダ12ac)のストローク長をストローク計で計測し、次の走行時における第2の昇降機構部12b(ボールネジ12bn)の伸長量を、計測したストローク長の3/8としている。但し、ストローク長に対する伸長割合は3/8に限定されるものではなく、自由に設定できる。
Note that when cleaning the curved tunnel inner wall surface WS while moving the cleaning line inward in the tunnel transverse direction, the difference in height between one cleaning position and the next cleaning position gradually becomes smaller. , the amount of rise of the polishing
走行フレーム18Dをスライドフレーム18Cの他方端まで動かして1ラインの走行動作が終了したならば(図15:ステップS17-05)、走行したラインが予め設定された最終走行ライン(つまり、最終研掃ライン)かどうかを判断する(図15:ステップS17-06)。
When the traveling
ステップS17-06において最終走行ラインでなければ、スライドフレーム18Cをトンネルの横断方向内側へスライドさせることで研掃装置本体BEの研掃高さ(研掃ライン)を変更する横行動作が可能かどうかを判断する(図15:ステップS17-07)。また、ステップS17-06において最終走行ラインであれば、ステップS17の研掃作業を終了して(戻って)、前述したステップS18に移行する。
If it is determined in step S17-06 that it is not the final travel line, is it possible to perform a lateral movement of changing the cleaning height (grinding line) of the cleaning device main body BE by sliding the
さて、ステップS17-07においてスライドフレーム18Cで横行動作が可能でなければ、研掃装置本体BEで横行量の確保が可能か(つまり、研掃装置本体BEを搭載したベースプレート18Eをトンネルの横断方向内側へと動かすことにより研掃装置本体BEの研掃高さ(研掃ライン)を変更する横行動作が可能か)を判断する(図15:ステップS17-08)。また、ステップS17-07においてスライドフレーム18Cで横行動作が可能であれば、後述するステップS17-09に移行する。
Now, if the
ステップS17-08においてベースプレート18Eで横行量の確保が可能であれば、あるいは、ステップS17-07においてスライドフレーム18Cで横行動作が可能であれば、研掃高さはロッド15の伸長範囲内か(つまり、昇降機構部12によってロッド15を伸長させれば研掃ヘッド17が研掃位置に届く範囲内か)を判断する(図15:ステップS17-09)。また、ステップS17-08においてベースプレート18Eで横行量の確保が可能でなければ、ステップS17の研掃作業を終了して(戻って)、前述したステップS18に移行する。
If the amount of traverse movement can be secured with the
そして、ステップS17-09において研掃高さがロッド15の伸長範囲内であれば、研削材を噴射したままで研掃装置本体BEの横行動作を行い、併せて昇降機構部12によってロッド15を伸長させる(横行工程)(図15:ステップS17-10)。
If the grinding height is within the extension range of the
ここで、前述のように、ステップS17-04において研掃装置本体BEをトンネルの延伸方向に走行させて研掃をする際に、第2の昇降機構部12b(ボールネジ12bn)を伸長させてシリンダロッド12arを後退させ、第1の昇降機構部12a(エアシリンダ12ac)を縮めている。このとき、シリンダロッド12arの後退に伴い、シリンダ室のエアが図示しない大気へ放出されて、第1の昇降機構部12a(エアシリンダ12ac)内のエア圧が一定に保たれている。
Here, as described above, when the main body BE of the cleaning device is moved in the extending direction of the tunnel to perform cleaning in step S17-04, the second elevating
したがって、図40において、研掃装置本体BEが長さLだけ横行方向に移動して第1の昇降機構部12a(エアシリンダ12ac)内のエア圧が低下しそうになると、エアコンプレッサCPからエア圧を一定に保つための圧縮空気が供給される。これにより、第1の昇降機構部12a(エアシリンダ12ac)が上昇し、当該第1の昇降機構部12aの先端に取り付けられた研掃ヘッド17は、トンネル内壁面WSに押圧されたままで(つまり、トンネル内壁面WSに対する押圧力が維持された状態で)、トンネル内壁面WSに沿って上昇して研掃が終了したラインの研掃高さP1から高さHだけ上昇して次の研掃高さP2に移動する。
Therefore, in FIG. 40, when the main body BE of the grinding device moves in the transverse direction by a length L and the air pressure in the first elevating
そして、このような動作により、トンネル研掃装置に設けられた研掃ヘッド17の研掃高さが精度よく且つ速やかに変更される。
Through such an operation, the cleaning height of the cleaning
さて、ステップS17-10において研掃装置本体BEの横行動作を行い、さらにロッド15を伸長させたならば、前述したステップS17-04に移行し、次の1ラインについて研掃装置本体BEをトンネルの延伸方向に走行させ(走行動作)、トンネルの内壁面WSを研掃する。また、ステップS17-09において研掃高さがロッド15の伸長範囲内でなければ、研削材の噴射を停止し(図15:ステップS17-11)、研掃機17bのトンネルの内壁面WSに対する押し付けを解除する(図15:ステップS17-12)。そして、研掃装置本体BEの横行動作を行うとともに、昇降機構部12によってロッド15を収縮して(図15:ステップS17-13)、高所作業車Vのデッキ部Vbで荷台を上昇させ(図15:ステップS17-14)、あらためて昇降機構部12によってロッド15を伸長して(図15:ステップS17-15)、前述したステップS17-01に移行する。
Now, in step S17-10, after the lateral movement of the grinding device main body BE is performed and the
ここで、ステップS17におけるトンネルの内壁面WSに対する研掃作業における研掃装置本体の具体的な動きについて、図21~図38を用いて説明する。 Here, specific movements of the cleaning device main body during the cleaning work on the inner wall surface WS of the tunnel in step S17 will be explained using FIGS. 21 to 38.
前述の図20に示すように、研掃装置本体BEを研掃位置Pの直下まで移動させたならば、図21に示すように、研掃ヘッド17をトンネルの内壁面WSに押し付ける。つまり、図20において、トンネルの内壁面WSに対して最適な角度に調整しておいた研掃ヘッド17をロッド15を伸長させて上昇させ、さらにエアシリンダ17pにより2台の研掃機17bを押圧して、研掃ヘッド17の研掃面をトンネルの内壁面WSに押し付ける。
As shown in FIG. 20, when the main body BE of the cleaning device is moved to just below the cleaning position P, the cleaning
次に、走行フレーム18Dをトンネルの延伸方向(走行方向)に沿ってスライドフレーム18Cの一方端から他方端へと設定速度で動かし、図22に示すように、研掃機17bから研削材を噴射してトンネルの内壁面WSに吹き付けながら研掃装置本体BEをトンネルの延伸方向に走行させ、トンネルの内壁面WSを研掃する。
Next, the traveling
次に、図23に示すように、スライドフレーム18Cをトンネルの横断方向内側へスライドさせ、研掃装置本体BEをトンネル横断方向内側へ移動(横行)して研掃高さ(研掃ライン)を変更する。また、ロッド15を伸張させて、変更した研掃ラインのトンネル内壁面WSに研掃ヘッド17の研掃面を押し付ける。なお、このとき研削材は噴射したままである。
Next, as shown in FIG. 23, the
次に、図24に示すように、走行フレーム18Dをトンネルの延伸方向(走行方向)に沿ってスライドフレーム18Cの一方端から他方端(図22に示す場合とは逆方向の一方端から他方端)へと設定速度で動かし、研掃機17bから研削材を噴射してトンネルの内壁面WSに吹き付けながら研掃装置本体BEをトンネルの延伸方向に走行させ、トンネルの内壁面WSを研掃する。
Next, as shown in FIG. 24, the traveling
次に、図25に示すように、スライドフレーム18Cをトンネルの横断方向内側へスライドさせ、研削材を噴射したまま研掃装置本体BEをトンネル横断方向内側へ移動(横行)して研掃高さ(研掃ライン)を変更する。また、ロッド15を伸張させて、変更した研掃ラインのトンネル内壁面WSに研掃ヘッド17の研掃面を押し付ける。
Next, as shown in FIG. 25, the
次に、図26に示すように、走行フレーム18Dをトンネルの延伸方向(走行方向)に沿ってスライドフレーム18Cの一方端から他方端(図22に示す場合と同一方向で、図24に示す場合とは逆方向の一方端から他方端)へと設定速度で動かし、研掃機17bから研削材を噴射してトンネルの内壁面WSに吹き付けながら研掃装置本体BEをトンネルの延伸方向に走行させ、トンネルの内壁面WSを研掃する。
Next, as shown in FIG. 26, the running
このような走行フレーム18Dによる走行での研掃作業とスライドフレーム18Cによる横行での研掃ラインの変更とを繰り返しながらトンネルの内壁面WSの研掃を行う。そして、トンネルの内壁面WSの研掃高さが、昇降機構部12でロッド15を伸長させても研掃ヘッド17が届かない高さになったならば、図27に示すように、研削材の噴射を停止して研掃機17bのトンネルの内壁面WSに対する押し付けを解除し、ロッド15を収縮するとともに、ベースプレート18Eをトンネルの横断方向内側へと動かして研掃装置本体BEをスライドフレーム18Cのトンネルの内側端部へ移動する。そして、高所作業車Vのデッキ部Vbで荷台を上昇させる。
The inner wall surface WS of the tunnel is polished by repeating the cleaning work by traveling by the traveling
次に、図28に示すように、スライドフレーム18Cをトンネルの横断方向内側へと動かすとともに、ベースプレート18Eをトンネルの内壁面WSに接近する方向に動かし、研掃装置本体BEを研掃位置Pの直下まで移動させる。また、取付部17aの第1の揺動方向PR1の揺動角度(あおり角)を調整して、研掃ヘッド17の研掃面が最適な角度でトンネルの内壁面WSに押し付けられるようにする。
Next, as shown in FIG. 28, the
そして、図29に示すように、昇降機構部12でロッド15を伸長させ、エアシリンダ17pで研掃機17bを押圧して、研掃ヘッド17の研掃面をトンネルの内壁面WSに押し付ける。
Then, as shown in FIG. 29, the
次に、図30に示すように、走行フレーム18Dをトンネルの延伸方向(走行方向)に沿ってスライドフレーム18Cの一方端から他方端へと設定速度で動かし、研掃機17bから研削材を噴射してトンネルの内壁面WSに吹き付けながら研掃装置本体BEをトンネルの延伸方向に走行させ、トンネルの内壁面WSを研掃する。
Next, as shown in FIG. 30, the traveling
次に、図31に示すように、スライドフレーム18Cをトンネルの横断方向内側へスライドさせ、研削材を噴射したまま研掃装置本体BEをトンネル横断方向内側へ移動(横行)して研掃高さ(研掃ライン)を変更する。また、ロッド15を伸張させて、変更した研掃ラインのトンネル内壁面WSに研掃ヘッド17の研掃面を押し付ける。
Next, as shown in FIG. 31, the
次に、図32に示すように、走行フレーム18Dをトンネルの延伸方向(走行方向)に沿ってスライドフレーム18Cの一方端から他方端へと設定速度で動かし、研掃機17bから研削材を噴射してトンネルの内壁面WSに吹き付けながら研掃装置本体BEをトンネルの延伸方向に走行させ、トンネルの内壁面WSを研掃する。
Next, as shown in FIG. 32, the traveling
このような走行フレーム18Dによる走行での研掃作業とスライドフレーム18Cによる横行での研掃ラインの変更とを繰り返しながらトンネルの内壁面WSの研掃を行う。そして、スライドフレーム18Cがトンネルの横断方向内側へのスライド限界まで移動したならば(つまり、スライドフレーム18Cがトンネルの横断方向内側へスライド移動できなくなったならば)、図33に示すように、ベースプレート18Eをトンネルの横断方向内側へと動かし、研削材を噴射したまま研掃装置本体BEをトンネル横断方向内側へ移動(横行)して研掃高さ(研掃ライン)を変更する。また、ロッド15を伸張させて、変更した研掃ラインのトンネル内壁面WSに研掃ヘッド17の研掃面を押し付ける。
The inner wall surface WS of the tunnel is polished by repeating the cleaning work by traveling by the traveling
そして、図34に示すように、走行フレーム18Dをトンネルの延伸方向(走行方向)に沿ってスライドフレーム18Cの一方端から他方端へと設定速度で動かし、研掃機17bから研削材を噴射してトンネルの内壁面WSに吹き付けながら研掃装置本体BEをトンネルの延伸方向に走行させ、トンネルの内壁面WSを研掃する。
Then, as shown in FIG. 34, the traveling
次に、スライドフレーム18Cがトンネルの横断方向内側へのスライド限界まで移動していることから、図35に示すように、ベースプレート18Eをトンネルの横断方向内側へと動かし、研削材を噴射したまま研掃装置本体BEをトンネル横断方向内側へ移動(横行)して研掃高さ(研掃ライン)を変更する。また、ロッド15を伸張させて、変更した研掃ラインのトンネル内壁面WSに研掃ヘッド17の研掃面を押し付ける。
Next, since the
このような走行フレーム18Dによる走行での研掃作業とベースプレート18Eによる横行での研掃ラインの変更とを繰り返しながらトンネルの内壁面WSの研掃を行う。
The inner wall surface WS of the tunnel is polished by repeating the cleaning work by traveling by the traveling
そして、ベースプレート18Eがトンネル横断方向内側の長枠部18C2まで到達してトンネルの横断方向内側への移動限界になる位置まで研掃装置本体BEが移動(横行)したならば(図35参照)、図36に示すように、走行フレーム18Dをトンネルの延伸方向(走行方向)に沿ってスライドフレーム18Cの一方端から他方端へと設定速度で動かして研掃装置本体BEをトンネルの延伸方向に走行させ、最後の研掃ラインについて研掃を行う。
Then, when the
このようにして一連の研掃作業を終了し、次の作業が高所作業車Vをトンネルの延伸方向へ移動して行う研掃作業の場合には、図37に示すように、高所作業車Vの荷台を下昇して研掃装置本体BEを搬入時の高さまで下げるとともに、研掃装置本体BEを原点(図17(c)に示す位置)に移動し、スライドフレーム18Cを回動フレーム18Bの基準位置に移動する。なお、高所作業車Vをトンネルの延伸方向へ移動して行う研掃作業であることから、回動フレーム18Bのトンネル内壁面WSに対する平行度は変化しないため、既にずれ角度を補正している回動フレーム18Bは回動しない。そして、高所作業車Vを前進(または後退)させ、トンネルの延伸方向へ次の作業位置まで移動し、研掃作業を再開する。
After completing a series of grinding operations in this way, if the next task is to move the aerial work vehicle V in the direction in which the tunnel extends, then as shown in FIG. Lower the loading platform of the vehicle V to lower the grinding device main body BE to the height at the time of delivery, move the grinding device main body BE to the origin (position shown in Fig. 17(c)), and rotate the
また、次の作業が高所作業車Vをトンネルの横断方向内側へ移動して行う研掃作業の場合には、配管および配線を切断する。そして、図38に示すように、高所作業車Vの荷台を下昇して研掃装置本体BEを搬入時の高さまで下げるとともに、研掃装置本体BEを運搬時位置(図16(c)に示す位置)に移動し、展開された高所作業車Vの荷台を格納する。また、スライドフレーム18Cを回動フレーム18Bの基準位置に移動し、回動フレーム18Bをベースフレーム18Aの基準位置に回動する。そして、高所作業車Vをトンネルの横断方向内側へ次の作業位置まで移動し、研掃作業を再開する。
Moreover, if the next work is a cleaning work to be performed by moving the aerial work vehicle V to the inner side in the cross direction of the tunnel, the piping and wiring are cut. Then, as shown in FIG. 38, the loading platform of the aerial work vehicle V is lowered to lower the grinding device main body BE to the height at the time of delivery, and the grinding device main body BE is moved to the transportation position (FIG. 16(c)). ) and store the cargo platform of the deployed aerial work vehicle V. Further, the
なお、次の作業が研掃終了の場合には、高所作業車Vをトンネルの横断方向内側へ移動して行う研掃作業と同様の処理を行った後、工事規制エリアから退出する。 In addition, when the next work is to finish the grinding, the aerial work vehicle V is moved to the inner side in the cross direction of the tunnel and performs the same process as the grinding work, and then exits from the construction restricted area.
このように、本実施の形態によれば、研掃ヘッド17を走行方向に移動してトンネル内壁面WSを研掃する際に、ボールネジ12bnで構成された第2の昇降機構部12bが上昇動作を行うと、エアシリンダ12acで構成された第1の昇降機構部12aは、エア圧が一定に保たれながら縮む。そして、トンネル内壁面WSから離間する横行方向に研掃ヘッド17が移動すると、エアコンプレッサCPからエア圧を一定に保つための圧縮空気がエアシリンダ12acに供給されて上昇する。よって、当該エアシリンダ12acに取り付けられた研掃ヘッド17は、トンネル内壁面WSに押圧されたままで、トンネル内壁面WSに沿って上昇して次の研掃高さに移動する。
As described above, according to the present embodiment, when the cleaning
これにより、トンネル研掃装置10に設けられた研掃ヘッド17の研掃高さを精度よく且つ速やかに変更することが可能になる。
This makes it possible to accurately and quickly change the cleaning height of the cleaning
(第2の実施の形態) (Second embodiment)
図41は本実施の形態のトンネル研掃装置が取り付けられたトンネル研掃システムを示す概念図である。 FIG. 41 is a conceptual diagram showing a tunnel cleaning system to which the tunnel cleaning device of this embodiment is attached.
本実施の形態においては、高所作業車Vが第1の実施の形態とは異なり、それ以外の構成は同じである。本実施の形態の高所作業車Vは、その荷台側に設けられたブームVaと、ブームVaの先端に、起伏および旋回、さらに直線的に伸縮可能な状態で設けられたデッキ部Vbとを備えている。デッキ部Vb上には上記トンネル研掃装置10が搭載されている。トンネルの内壁面WSの研掃処理に際しては、ブームVaを動作させてトンネル研掃装置10を所定の高さ(上記した研掃高さ位置R1~R4(図6参照))に設定する。
In this embodiment, the aerial work vehicle V is different from the first embodiment, but the other configurations are the same. The aerial work vehicle V of the present embodiment has a boom Va provided on the loading platform side, and a deck portion Vb provided at the tip of the boom Va in a state capable of undulation, rotation, and linear expansion and contraction. We are prepared. The
本実施の形態の高所作業車Vにおいては、研掃ヘッド17の研掃角度(研掃ヘッド17の研掃面とトンネルの内壁面WSとの平行度を設定するための角度)をブームVaの動作により調整することができる。
In the aerial work vehicle V of the present embodiment, the cleaning angle of the cleaning head 17 (the angle for setting the parallelism between the cleaning surface of the cleaning
また、トンネル研掃装置10の架台18(図4参照)の構成が、ベースプレート18Eを第1の水平方向D1に移動させることができるが、第2の水平方向D2に移動させることができない構成の場合であっても、ブームVaにより研掃ヘッド17を第2の水平方向D2に移動させることができる。これ以外の効果は前記実施の形態と同じである。
Further, the structure of the mount 18 (see FIG. 4) of the
なお、高所作業車Vは、このような伸縮ブーム型ではなく、ブームが途中で屈折する屈折ブーム型でもよく、デッキ部Vbが垂直に昇降するリフタ型(マストブーム式・シザース式)でもよい。 In addition, the aerial work vehicle V may not be such a telescopic boom type, but may be a refracting boom type in which the boom is bent midway, or a lifter type (mast boom type/scissor type) in which the deck portion Vb rises and lowers vertically. .
以上本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本明細書で開示された実施の形態はすべての点で例示であって、開示された技術に限定されるものではない。すなわち、本発明の技術的な範囲は、前記の実施の形態における説明に基づいて制限的に解釈されるものでなく、あくまでも特許請求の範囲の記載に従って解釈されるべきであり、特許請求の範囲の記載技術と均等な技術および特許請求の範囲の要旨を逸脱しない限りにおけるすべての変更が含まれる。 Although the invention made by the present inventor has been specifically explained based on the embodiments above, the embodiments disclosed in this specification are illustrative in all respects, and are limited to the disclosed technology. isn't it. In other words, the technical scope of the present invention should not be construed in a limited manner based on the description of the embodiments described above, but should be construed solely in accordance with the description of the claims, and the scope of the claims This invention includes techniques equivalent to the techniques described in , and all changes without departing from the gist of the claims.
例えば、本実施の形態では、走行工程(研掃装置本体BEを走行方向に移動させて研掃ヘッド17でトンネル内壁面WSを押圧して所定の研掃ラインを研掃しながら、第2の昇降機構部12b(ボールネジ12bn)を所定の高さ伸長させる工程)と、横行工程(走行工程終了後、研掃装置本体BEを横行方向に移動させるとともに、第1の昇降機構部12a(エアシリンダ12ac)に圧縮空気を供給して研掃ヘッド17を次の研掃ラインの高さに移動する工程)とを制御部MCによる制御下で実行しているが、作業者の操作により手動で実行するようにしてもよい。
For example, in the present embodiment, the traveling process (moving the cleaning device main body BE in the traveling direction and pressing the tunnel inner wall surface WS with the polishing
また、走行工程においては、研掃装置本体BEの走行開始から走行終了までの移動過程の全体で第2の昇降機構部12b(ボールネジ12bn)を徐々に所定の高さ伸長させているが、移動の途中で所定高さの伸長を完了するようにしてもよい。
In addition, in the traveling process, the second elevating
また、上記実施の形態においては、距離センサSL1,SL2をトンネル研掃装置10に設置した場合について説明したが、距離センサSL1,SL2の設置位置はこれに限定されるものではなく種々変更可能であり、例えば、距離センサSL1,SL2を高所作業車Vの一部等に設置してもよい。また、距離センサSL1,SL2を備える計測装置を用いて作業者がトンネル研掃装置10とトンネルの内壁面WSとの平面視での平行度(傾斜角度)を計測し、その計測結果を図12に示した無線通信部CCや入力部IPを通じて制御部MCのEEPROM20jに伝送(記録)するようにしてもよい。
Further, in the above embodiment, a case has been described in which the distance sensors SL1 and SL2 are installed in the
以上の説明では、本発明の研掃装置は、制御手段により研掃が行われるようになっているが、作業者の手動操作により研掃を行う研掃装置でもよい。 In the above description, the cleaning device of the present invention is configured to perform cleaning by the control means, but it may be a cleaning device that performs cleaning by manual operation by an operator.
10 トンネル研掃装置(研掃装置)
12 昇降機構部(昇降手段)
12a 第1の昇降機構部(第1の昇降手段)
12ac エアシリンダ(昇降機器)
12b 第2の昇降機構部(第2の昇降手段)
12bm スクリュモータ
12bn ボールネジ(昇降機器)
15 ロッド
17 研掃ヘッド
17a 取付部
17b 研掃機(研掃部)
17c キャスタ
17r アーム部(揺動部)
17r-2 第1の支持板(第1の揺動部)
17r-3 第2の支持板(第2の揺動部)
18 架台
18A ベースフレーム
18B 回動フレーム(回動手段)
18C スライドフレーム(移動手段)
18D 走行フレーム(移動手段)
18E ベースプレート(移動手段)
18J ジャッキ
18LL ガイドレール
18LW ガイドレール
BE 研掃装置本体
D1 第1の水平方向
D2 第2の水平方向
MC 制御部(制御手段)
P 研掃位置
S トンネル研掃システム(研掃システム)
SL1,SL2 距離センサ(センサ)
SL3 荷重計
V 高所作業車(作業車両)
Vb デッキ部
WS 内壁面
10 Tunnel cleaning equipment (grinding equipment)
12 Lifting mechanism section (lifting means)
12a First elevating mechanism section (first elevating means)
12ac air cylinder (lifting equipment)
12b Second elevating mechanism section (second elevating means)
12bm Screw motor 12bn Ball screw (lifting equipment)
15
17r-2 First support plate (first swinging part)
17r-3 Second support plate (second swinging part)
18
18C Slide frame (movement means)
18D Traveling frame (transportation means)
18E Base plate (transportation means)
18J Jack 18LL Guide rail 18LW Guide rail BE Grinding device main body D1 First horizontal direction D2 Second horizontal direction MC Control unit (control means)
P Grinding position S Tunnel cleaning system (cleaning system)
SL1, SL2 Distance sensor (sensor)
SL3 Load cell V Aerial work vehicle (work vehicle)
Vb Deck part WS Inner wall surface
Claims (4)
前記研掃装置本体を搭載し、前記内壁面に対して接近および離間する第1の水平方向および前記第1の水平方向に交差する第2の水平方向に移動する移動手段を備えた架台と、
前記研掃装置本体および前記移動手段の動作制御を行う制御手段とを有し、
前記第1の昇降手段および前記第2の昇降手段のうちの一方の昇降手段が、駆動源としてエアコンプレッサを用いた空圧式昇降機器により構成され、他方の昇降手段が、駆動源としてモータを用いた回転式昇降機器により構成されており、
前記制御手段は、
前記移動手段で前記研掃装置本体を前記第2の水平方向である走行方向に移動させて前記研掃ヘッドで前記内壁面を押圧しつつ所定の研掃ラインを研掃しながら、前記回転式昇降機器を所定の高さ伸長させて前記空圧式昇降機器を前記回転式昇降機器の伸長分縮める走行工程と、
前記走行工程が終了したならば、前記移動手段で前記研掃装置本体を前記第1の水平方向である横行方向に移動させるとともに、前記空圧式昇降機器に圧縮空気を供給して前記研掃ヘッドを次の研掃ラインの高さに移動する横行工程と、
を繰り返して前記内壁面の研掃作業を行う制御を実行する、
ことを特徴とする研掃装置。 A cleaning device main body comprising a cleaning head for cleaning a curved inner wall surface of a tunnel, a first elevating means for elevating and lowering the cleaning head, and a second elevating means for elevating and lowering the first elevating means;
a pedestal on which the polishing device main body is mounted and is provided with a moving means that moves in a first horizontal direction that approaches and moves away from the inner wall surface and a second horizontal direction that intersects the first horizontal direction;
comprising a control means for controlling the operation of the polishing device main body and the moving means,
One of the first lifting means and the second lifting means is constituted by a pneumatic lifting device using an air compressor as a driving source, and the other lifting means uses a motor as a driving source. It consists of rotary lifting equipment,
The control means includes:
While moving the main body of the polishing device in the running direction, which is the second horizontal direction, with the moving means and pressing the inner wall surface with the polishing head and cleaning a predetermined cleaning line, the rotary a traveling step of extending the lifting device to a predetermined height and contracting the pneumatic lifting device by the amount of extension of the rotary lifting device;
When the traveling step is completed, the moving means moves the main body of the polishing device in the first horizontal direction, that is, the transverse direction, and compressed air is supplied to the pneumatic lifting device to move the cleaning head. a traverse process in which the
repeating the steps to perform a cleaning operation on the inner wall surface;
A grinding device characterized by:
前記架台に備えられ、前記研掃装置本体を当該研掃装置本体の搭載面内に沿って回動させる回動手段とをさらに有し、
前記制御手段は、
前記距離センサの検出結果から、前記研掃ヘッドの研掃面が前記内壁面に対して平行になるように前記回動手段により前記研掃装置本体を回動させた後に、前記内壁面の研掃作業を行う制御を実行する、
ことを特徴とする請求項1記載の研掃装置。 a distance sensor that detects a distance from the mount to the inner wall surface;
further comprising a rotation means provided on the pedestal and configured to rotate the polishing device main body along a mounting surface of the polishing device main body;
The control means includes:
Based on the detection result of the distance sensor, it is determined that after the rotating means rotates the main body of the polishing device so that the cleaning surface of the polishing head becomes parallel to the inner wall surface, the inner wall surface is polished. Execute control to perform cleaning work,
The polishing device according to claim 1, characterized in that:
前記研掃装置本体を搭載し、前記内壁面に対して接近および離間する第1の水平方向および前記第1の水平方向に交差する第2の水平方向に移動する移動手段を備えた架台とを有し、
前記第1の昇降手段および前記第2の昇降手段のうちの一方の昇降手段が、駆動源としてエアコンプレッサを用いた空圧式昇降機器により構成され、他方の昇降手段が、駆動源としてモータを用いた回転式昇降機器により構成された研掃装置を用い、
前記移動手段で前記研掃装置本体を前記第2の水平方向である走行方向に移動させて前記研掃ヘッドで前記内壁面を押圧しつつ所定の研掃ラインを研掃しながら、前記回転式昇降機器を所定の高さ伸長させて前記空圧式昇降機器を前記回転式昇降機器の伸長分縮める走行工程と、
前記走行工程が終了したならば、前記移動手段で前記研掃装置本体を前記第1の水平方向である横行方向に移動させるとともに、前記空圧式昇降機器に圧縮空気を供給して前記研掃ヘッドを次の研掃ラインの高さに移動する横行工程と、
を繰り返しながら研掃を行う、
ことを特徴とするトンネル内壁面の研掃方法。 A cleaning device main body comprising a cleaning head for cleaning a curved inner wall surface of a tunnel, a first elevating means for elevating and lowering the cleaning head, and a second elevating means for elevating and lowering the first elevating means;
a pedestal on which the polishing device main body is mounted and which is provided with a moving means that moves in a first horizontal direction that approaches and moves away from the inner wall surface and a second horizontal direction that intersects the first horizontal direction; have,
One of the first lifting means and the second lifting means is constituted by a pneumatic lifting device using an air compressor as a driving source, and the other lifting means uses a motor as a driving source. Using a grinding device composed of rotary lifting equipment,
While moving the main body of the polishing device in the running direction, which is the second horizontal direction, with the moving means and pressing the inner wall surface with the polishing head and cleaning a predetermined cleaning line, the rotary a traveling step of extending the lifting device to a predetermined height and contracting the pneumatic lifting device by the amount of extension of the rotary lifting device;
When the traveling step is completed, the moving means moves the main body of the polishing device in the first horizontal direction, that is, the transverse direction, and compressed air is supplied to the pneumatic lifting device to move the cleaning head. a traverse process in which the
Clean while repeating
A method for polishing an inner wall surface of a tunnel.
前記横行工程において、研掃高さが前記第1の昇降手段および前記第2の昇降手段の伸長範囲内ではない場合には、前記昇降機で前記研掃装置を上昇させる、
ことを特徴とする請求項3記載のトンネル内壁面の研掃方法。 comprising an elevator that raises and lowers the polishing device,
In the traversing step, if the polishing height is not within the extension range of the first elevating means and the second elevating means, raising the polishing device with the elevator;
4. The method for cleaning a tunnel inner wall surface according to claim 3.
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