JP7481079B2 - 研掃装置および研掃ヘッドの押付方法 - Google Patents

Description

本発明は、研掃装置および研掃ヘッドの押付方法に関するものである。

高速道路や一般道に構築されているトンネルには、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。

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。

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。

特開２０１７－０４０１０３号公報

トンネル補修工事における研掃処理においては、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、研掃装置の研掃ヘッドを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。

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。

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。

ここで、研掃作業においては、研掃ヘッドが適正な押圧力でトンネルの内壁面に押し付けられていることが重要になる。すなわち、押圧力が不足した状態で研掃を行うと、走行中において研掃ヘッドがトンネル内壁面から浮き気味になって研削材（ブラスト）が研掃ヘッドから外部に飛散して適正な研掃が行われなくなる。一方、押圧力が過大になった状態で研掃を行うと、研掃ヘッドがスムーズに走行できなくなってしまう。

本発明は、上述の技術的背景からなされたものであって、研掃ヘッドを適正な押圧力でトンネルの内壁面に押し付けることができる技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の本発明の研掃装置は、トンネルの湾曲した内壁面を研掃する研掃ヘッド、前記研掃ヘッドの前記内壁面に面する側に取り付けられた複数のキャスタ、前記キャスタに装着された荷重計、前記研掃ヘッドの上下方向の揺動角を設定する揺動角設定手段、および前記研掃ヘッドを昇降する昇降手段を備えた研掃装置本体と、前記研掃装置本体の動作制御を行う制御手段とを有し、前記制御手段は、前記揺動角設定手段により、研掃ヘッドを前記内壁面の研掃位置に対応した揺動角に設定して保持する揺動角設定工程と、前記昇降手段により前記研掃ヘッドを上昇させ、複数の前記キャスタの少なくとも１つが前記内壁面に接触したならば前記揺動角設定手段による前記研掃ヘッドの保持を解除する保持解除工程と、前記昇降手段によりさらに前記研掃ヘッドを上昇させ、全ての前記キャスタを所定の荷重で前記内壁面に当接させる当接工程と、を順次実行し、前記保持解除工程では、前記荷重計により第１の荷重が計測されたことで前記キャスタの前記内壁面への接触を判断し、前記当接工程では、前記荷重計により第２の荷重が計測されたことで前記キャスタの前記内壁面への当接を判断する、ことを特徴とする。

請求項２に記載の本発明の研掃装置は、上記請求項１記載の発明において、前記キャスタは前記研掃ヘッドの４カ所に取り付けられており、前記第２の荷重は、何れか対角の２カ所の前記キャスタの荷重の合計が所定値以上であるとの第１の条件を満たした荷重、または、何れか３カ所の前記キャスタの荷重の合計が所定値以上であるとの第２の条件を満たした荷重である、ことを特徴とする。

請求項３に記載の本発明の研掃ヘッドの押付方法は、研掃装置本体の先端に揺動可能に取り付けられた研掃ヘッドをトンネルの湾曲した内壁面に押し付ける研掃ヘッドの押付方法であって、揺動角設定手段により、前記研掃ヘッドを前記内壁面の研掃位置に対応した上下方向の揺動角に保持し、前記研掃ヘッドを上昇させ、当該研掃ヘッドに取り付けられるとともに荷重計が装着された複数のキャスタの少なくとも１つが前記内壁面に接触したならば前記揺動角設定手段による前記研掃ヘッドの保持を解除し、さらに前記研掃ヘッドを上昇させ、全ての前記キャスタを所定の荷重で前記内壁面に当接させ、前記研掃ヘッドの保持を解除するときには、前記荷重計により第１の荷重が計測されたことで前記キャスタの前記内壁面への接触を判断し、前記キャスタを前記内壁面に当接させるときには、前記荷重計により第２の荷重が計測されたことで前記キャスタの前記内壁面への当接を判断する、ことを特徴とする。

請求項４に記載の本発明の研掃ヘッドの押付方法は、上記請求項３記載の発明において、前記キャスタは前記研掃ヘッドの４カ所に取り付けられ、前記第２の荷重は、何れか対角の２カ所の前記キャスタの荷重の合計が所定値以上であるとの第１の条件を満たした荷重、または、何れか３カ所の前記キャスタの荷重の合計が所定値以上であるとの第２の条件を満たした荷重である、ことを特徴とする。

本発明によれば、研掃ヘッドを適正な押圧力でトンネルの内壁面に押し付けることが可能になる。これにより、研掃ヘッドをスムーズに走行させながら、適正な研掃を行うことができる。

（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、（ｂ）は図１（ａ）のトンネル研掃システムを構成する高所作業車のデッキ部上昇時の概念図である。 本発明の第１の実施の形態であるトンネル研掃装置の正面図である。 図２のトンネル研掃装置の側面図である。 図２のトンネル研掃装置に設けられた研掃ヘッドの主面の平面図である。 （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、（ｂ）は図５（ａ）のトンネル研掃装置の要部側面図である。 （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、（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、（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。 図２および図３のトンネル研掃装置の架台の平面図である。 （ａ）は図７の架台のベースフレームの平面図、（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である。 （ａ）は図７のＩ－Ｉ線の断面図、（ｂ）は図７のＩＩ－ＩＩ線の断面図である。 図７の架台における回動フレームの回動時の平面図である。 図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。 本発明の第１の実施の形態である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。 本発明の第１の実施の形態であるトンネル研掃装置が搭載されたトンネル研掃システムおよび後続車両システムのトンネル内での配置を平面で示す説明図である。 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である。 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である。 本実施の形態のトンネル研掃装置による研掃ヘッドのトンネル内壁面への押付動作を示すフローチャートである。 本実施の形態のトンネル研掃装置による研掃作業の開始から終了までの流れの中の一部における架台と研掃装置本体の動きを示す説明図である。 本実施の形態のトンネル研掃装置による研掃作業の開始から終了までの流れの中での架台と研掃装置本体の図１７に続く動きを示す説明図である。 本実施の形態のトンネル研掃装置による研掃作業の開始から終了までの流れの中での架台と研掃装置本体の図１８に続く動きを示す説明図である。 本実施の形態のトンネル研掃装置による研掃作業の開始から終了までの流れの中での架台と研掃装置本体の図１９に続く動きを示す説明図である。 本実施の形態のトンネル研掃装置による研掃作業の開始から終了までの流れの中での架台と研掃装置本体の図２０に続く動きを示す説明図である。 本実施の形態のトンネル研掃装置による研掃作業の開始から終了までの流れの中での架台と研掃装置本体の図２１に続く動きを示す説明図である。 本実施の形態のトンネル研掃装置による研掃作業の開始から終了までの流れの中での架台と研掃装置本体の図２２に続く動きを示す説明図である。 本実施の形態のトンネル研掃装置による研掃作業の開始から終了までの流れの中での架台と研掃装置本体の図２３に続く動きを示す説明図である。 本実施の形態のトンネル研掃装置による研掃作業の開始から終了までの流れの中での架台と研掃装置本体の図２４に続く動きを示す説明図である。 本実施の形態のトンネル研掃装置による研掃作業の開始から終了までの流れの中での架台と研掃装置本体の図２５に続く動きを示す説明図である。 本実施の形態のトンネル研掃装置による研掃作業の開始から終了までの流れの中での架台と研掃装置本体の図２６に続く動きを示す説明図である。 本実施の形態のトンネル研掃装置による研掃作業の開始から終了までの流れの中での架台と研掃装置本体の図２７に続く動きを示す説明図である。 本実施の形態のトンネル研掃装置による研掃作業の開始から終了までの流れの中での架台と研掃装置本体の図２８に続く動きを示す説明図である。 本実施の形態のトンネル研掃装置による研掃作業の開始から終了までの流れの中での架台と研掃装置本体の図２９に続く動きを示す説明図である。 本実施の形態のトンネル研掃装置による研掃作業の開始から終了までの流れの中での架台と研掃装置本体の図３０に続く動きを示す説明図である。 本実施の形態のトンネル研掃装置による研掃作業の開始から終了までの流れの中での架台と研掃装置本体の図３１に続く動きを示す説明図である。 本実施の形態のトンネル研掃装置による研掃作業の開始から終了までの流れの中での架台と研掃装置本体の図３２に続く動きを示す説明図である。 本実施の形態のトンネル研掃装置による研掃作業の開始から終了までの流れの中での架台と研掃装置本体の図３３に続く動きを示す説明図である。 本実施の形態のトンネル研掃装置による研掃作業の開始から終了までの流れの中での架台と研掃装置本体の図３４に続く動きを示す説明図である。 本実施の形態のトンネル研掃装置による研掃作業の開始から終了までの流れの中での架台と研掃装置本体の図３５に続く動きを示す説明図である。 本実施の形態のトンネル研掃装置による研掃作業の開始から終了までの流れの中での架台と研掃装置本体の図３６に続く動きを示す説明図である。 本実施の形態のトンネル研掃装置による研掃作業の終了に続いて高所作業車をトンネルの延伸方向へ移動して研掃作業を行う場合の架台と研掃装置本体の図３７に続く動きを示す説明図である。 本実施の形態のトンネル研掃装置による研掃作業の終了に続いて高所作業車をトンネルの横断方向内側へ移動して掃作業を行う場合の架台と研掃装置本体の図３７に続く動きを示す説明図である。 本発明の第２の実施の形態であるトンネル研掃装置が取り付けられたトンネル研掃システムを示す概念図である。

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

（第１の実施の形態）

図１（ａ）は本発明の第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。

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。

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。

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。

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。

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。

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（揺動角設定手段）１７ｒａ（図３参照）と、エアシリンダ１７ｐ（図３参照）とを備えている。

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

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

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

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

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

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

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

キャスタ１７ｃの車輪部は、例えば、ゴムまたはウレタンやナイロン等のようなプラスチックで構成されている。これにより、キャスタ１７ｃが内壁面ＷＳに接触したときに内壁面ＷＳに損傷等を生じさせない上、キャスタ１７ｃを軽量化できるので研掃ヘッド１７を軽量化することができる。また、キャスタ１７ｃは、取付台１７ａ－１の主面内（すなわち、内壁面ＷＳの研掃面内）において３６０°回転自在な構成になっている。これにより、研掃時に研掃ヘッド１７の移動方向の自由度を向上させることができる。

さらに、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。

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。

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

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

また、上記したアーム部１７ｒは、取付部１７ａを揺動自在の状態で支持する揺動部であり、ベース板１７ｒ－１を備えている。ベース板１７ｒ－１は、取付台１７ａ－１の裏面に対向する主面と、その裏側のロッド１５の先端面に対向する裏面とを有している。ベース板１７ｒ－１の主面においてベース板１７ｒ－１の長手方向の両端には、ベース板１７ｒ－１の主面に対して直交する方向に延びる２枚の第１の支持板１７ｒ－２が設けられ、ベース板１７ｒ－１の裏面においてベース板１７ｒ－１の長手方向の中央には、ベース板１７ｒ－１の裏面に対して直交する方向に延びる２枚の第２の支持板１７ｒ－３が設けられている。

このアーム部１７ｒの２枚の第１の支持板１７ｒ－２は、ロッド１５に対して斜め方向に延在し、その延在端部が上記した取付台１７ａ－１の２枚の回動板１７ａ－２と平面視で重なっている。このアーム部１７ｒの第１の支持板（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。

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（上下方向の揺動角度）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。

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。

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。

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。

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

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

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

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

次に、トンネル研掃装置１０のロッド１５および昇降機構部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。

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。

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。

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１２ｂｍとを備えている。ボールネジ１２ｂｎは、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昇降機器であり、ネジ軸１２ｂｎ１と、ナット１２ｂｎ２とを備えている。

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。

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。

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。

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してもよい。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してもよい。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してもよい。

ただし、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。

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。

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。

これにより、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。

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、横行時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。具体的には、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所定割合（例えば、ストローク長の３／８）とする。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

そして、図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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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３９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１０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１０による研掃作業の流れを示すフローチャート、図１７～図３９は研掃作業の一連の流れを連続的に示す説明図である。なお、図１７～図３９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。

まず、図１４のフローチャートおよび図１７～図２１を用いて、研掃作業の開始までの流れについて説明する。

最初に、図１７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。

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。

すなわち、電源を投入したならば、図１８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）。

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１９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）。

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。

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）。

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。

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２０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。

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２１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。

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。

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。

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１８（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。

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１７（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。

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。

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。

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。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。

ここで、ステップＳ１７－０１における研掃ヘッド１７のトンネル内壁面ＷＳに対する押付動作について、図１６のフローチャートを用いて説明する。なお、この押付動作は、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、研掃ヘッド１７の揺動角を調整するためのものである。

研掃ヘッド１７のトンネル内壁面ＷＳへの押し付けにあたっては、先ず、内壁面ＷＳの研掃位置における研掃ヘッド１７の揺動角を算出する（図１６：ステップＳ１７－０１ａ）。すなわち、本実施の形態では、設計上のトンネル形状（トンネルの内壁面ＷＳの形状）と研掃ヘッド１７の押付位置とから計算で求めており、研掃ヘッド１７の研掃面中央での垂線がトンネル内壁面ＷＳと交わった点におけるトンネルの接線の角度を用いている。但し、距離センサでトンネルの内壁面ＷＳの研掃位置までの距離を測定して揺動角を算出するようにしてもよい。

ステップＳ１７－０１ａにおいて研掃ヘッド１７の揺動角を算出したならば、ロータリアクチュエータ１７ｒａを駆動して、研掃ヘッド１７を算出した揺動角(詳しくは、研掃ヘッド１７の取付部１７ａの第１の揺動方向ＰＲ１（図２参照）の揺動角）に設定し、当該揺動角に保持する（図１６：ステップＳ１７－０１ｂ）。

次に、研掃ヘッド１７に取り付けられたキャスタ１７ｃに装着された荷重計ＳＬ３を初期化し（図１６：ステップＳ１７－０１ｃ）、昇降機構部１２により研掃ヘッド１７を上昇させる（図１６：ステップＳ１７－０１ｄ）。すなわち、エアシリンダ１２ａｃのシリンダロッド１２ａｒを上方に延ばしてロッド１５を伸長させ、研掃ヘッド１７をトンネル内壁面ＷＳの研掃位置に向かって上昇させる。

そして、研掃ヘッド１７に取り付けられた４個のキャスタ１７ｃの少なくとも１つがトンネルの内壁面ＷＳに接触したならば（図１６：ステップＳ１７－０１ｅ）、ロータリアクチュエータ１７ｒａを開放して当該ロータリアクチュエータ１７ｒａによる研掃ヘッド１７の保持を解除する（図１６：ステップＳ１７－０１ｆ）。なお、キャスタ１７ｃがトンネルの内壁面ＷＳに接触したか否かは、キャスタ１７ｃに装着された荷重計ＳＬ３により所定の荷重（第１の荷重：例えば５Ｎ以上）が計測されたか否かで判断する。つまり、第１の荷重が計測されたならば、当該第１の荷重はキャスタ１７ｃがトンネルの内壁面ＷＳに接触したことによる荷重であると判断する。但し、キャスタ１７ｃがトンネルの内壁面ＷＳに接触したことを検出するセンサを設けておき、当該センサにより接触の有無を判断するようにしてもよい。

さて、ステップＳ１７－０１ｆにおいて研掃ヘッド１７の保持を解除したならば、昇降機構部１２により研掃ヘッド１７をさらに上昇させ（図１６：ステップＳ１７－０１ｇ）、全てのキャスタ１７ｃが所定の荷重でトンネルの内壁面ＷＳに当接したか否かを判断する（図１６：ステップＳ１７－０１ｈ）。

本実施の形態において、ステップＳ１７－０１ｈでは、荷重計ＳＬ３により所定の荷重（第２の荷重）が計測されたことによりキャスタ１７ｃのトンネルの内壁面ＷＳへの当接を判断しており、具体的には、次の２つの条件の何れかを満たした荷重（第２の荷重）のときに、全てのキャスタ１７ｃが所定の荷重でトンネルの内壁面ＷＳに当接したと判断している。すなわち、第１の条件は、何れか対角の２カ所のキャスタ１７ｃの荷重の合計が所定値以上（例えば、２００Ｎ以上）であるとの条件である。また、第２の条件は、何れか３カ所のキャスタ１７ｃの荷重の合計が所定値以上（例えば、４５０Ｎ以上であるとの条件である。但し、全てのキャスタ１７ｃに装着された荷重計ＳＬ３で検出された値が何れも所定値以上であるなど、これら以外の条件でキャスタ１７ｃの当接を判断してもよい。

そして、ステップＳ１７－０１ｈにおいて、全てのキャスタ１７ｃが所定の荷重でトンネルの内壁面ＷＳに当接したと判断されたならば、後述する図１５のステップＳ１７－０２に移行して、研掃装置本体ＢＥをトンネルの延伸方向に走行させて内壁面ＷＳの研掃を実行する。

一方、ステップＳ１７－０１ｈにおいて、全てのキャスタ１７ｃが所定の荷重でトンネルの内壁面ＷＳに当接していないと判断されたならば、何れかのキャスタ１７ｃの荷重が限界値（例えば、１ｋＮ）を超えたか否かを判断する（図１６：ステップＳ１７－０１ｉ）。

そして、超えていないと判断されたならば、ステップＳ１７－０１ｇに戻って研掃ヘッド１７を上昇させる。また、超えていると判断されたならば、キャスタ１７ｃがトンネルの内壁面ＷＳに対して片当たりの状態となっていると考えられるために、研掃ヘッド１７を下降させるとともに、研掃ヘッドの揺動角を再計算し（図１６：ステップＳ１７－０１ｊ）、前述したステップＳ１７－０１ｂに戻って、研掃ヘッド１７を算出した揺動角に設定して保持する。

このように、ステップＳ１７－０１ｈにおいて、全てのキャスタ１７ｃが所定の荷重でトンネルの内壁面ＷＳに当接したと判断することにより、結果として、研掃ヘッド１７を適正な押圧力でトンネルの内壁面ＷＳに押し付けることが可能になる。これにより、研掃ヘッド１７をスムーズに走行させながら、適正な研掃を行うことができる。

さて、このようにして研掃ヘッド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）。

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（走行動作）（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。

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）。

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。

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。

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。

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（図１５：ステップＳ１７－１０）。そして、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。

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２２～図３９を用いて説明する。

前述の図２１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２２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２１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。

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２３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。

次に、図２４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。

次に、図２５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２３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。

次に、図２６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。

次に、図２７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２３に示す場合と同一方向で、図２５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。

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２８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。

次に、図２９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。

そして、図３０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。

次に、図３１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。

次に、図３２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。

次に、図３３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。

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３４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。

そして、図３５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。

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３６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。

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。

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３６参照）、図３７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。

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を原点（図１８（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。

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３９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１７（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。

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。

（第２の実施の形態）

図４０は本実施の形態のトンネル研掃装置が取り付けられたトンネル研掃システムを示す概念図である。

本実施の形態においては、高所作業車Ｖが第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。

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。

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。

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

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

例えば、本実施の形態では、図１６のフローチャートに示す研掃ヘッド１７のトンネル内壁面ＷＳに対する押付動作を制御部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。

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。

以上の説明では、本発明では、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が行われるようになっていてもよい。

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
１７ｄ 伸縮ロッド
１７ｐ エアシリンダ
１７ｒ アーム部（揺動部）
１７ｒａ ロータリアクチュエータ（揺動角設定手段）
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

Claims (4)

1. トンネルの湾曲した内壁面を研掃する研掃ヘッド、前記研掃ヘッドの前記内壁面に面する側に取り付けられた複数のキャスタ、前記キャスタに装着された荷重計、前記研掃ヘッドの上下方向の揺動角を設定する揺動角設定手段、および前記研掃ヘッドを昇降する昇降手段を備えた研掃装置本体と、
   前記研掃装置本体の動作制御を行う制御手段とを有し、
   前記制御手段は、
   前記揺動角設定手段により、研掃ヘッドを前記内壁面の研掃位置に対応した揺動角に設定して保持する揺動角設定工程と、
   前記昇降手段により前記研掃ヘッドを上昇させ、複数の前記キャスタの少なくとも１つが前記内壁面に接触したならば前記揺動角設定手段による前記研掃ヘッドの保持を解除する保持解除工程と、
   前記昇降手段によりさらに前記研掃ヘッドを上昇させ、全ての前記キャスタを所定の荷重で前記内壁面に当接させる当接工程と、
   を順次実行し、
   前記保持解除工程では、前記荷重計により第１の荷重が計測されたことで前記キャスタの前記内壁面への接触を判断し、
   前記当接工程では、前記荷重計により第２の荷重が計測されたことで前記キャスタの前記内壁面への当接を判断する、
   ことを特徴とする研掃装置。
2. 前記キャスタは前記研掃ヘッドの４カ所に取り付けられており、
   前記第２の荷重は、
   何れか対角の２カ所の前記キャスタの荷重の合計が所定値以上であるとの第１の条件を満たした荷重、または、何れか３カ所の前記キャスタの荷重の合計が所定値以上であるとの第２の条件を満たした荷重である、
   ことを特徴とする請求項１記載の研掃装置。
3. 研掃装置本体の先端に揺動可能に取り付けられた研掃ヘッドをトンネルの湾曲した内壁面に押し付ける研掃ヘッドの押付方法であって、
   揺動角設定手段により、前記研掃ヘッドを前記内壁面の研掃位置に対応した上下方向の揺動角に保持し、
   前記研掃ヘッドを上昇させ、当該研掃ヘッドに取り付けられるとともに荷重計が装着された複数のキャスタの少なくとも１つが前記内壁面に接触したならば前記揺動角設定手段による前記研掃ヘッドの保持を解除し、
   さらに前記研掃ヘッドを上昇させ、全ての前記キャスタを所定の荷重で前記内壁面に当接させ、
   前記研掃ヘッドの保持を解除するときには、前記荷重計により第１の荷重が計測されたことで前記キャスタの前記内壁面への接触を判断し、
   前記キャスタを前記内壁面に当接させるときには、前記荷重計により第２の荷重が計測されたことで前記キャスタの前記内壁面への当接を判断する、
   ことを特徴とする研掃ヘッドの押付方法。
4. 前記キャスタは前記研掃ヘッドの４カ所に取り付けられ、
   前記第２の荷重は、
   何れか対角の２カ所の前記キャスタの荷重の合計が所定値以上であるとの第１の条件を満たした荷重、または、何れか３カ所の前記キャスタの荷重の合計が所定値以上であるとの第２の条件を満たした荷重である、
   ことを特徴とする請求項３記載の研掃ヘッドの押付方法。

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