WO2023233765A1 - 建設機械 - Google Patents

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Publication number
WO2023233765A1
WO2023233765A1 PCT/JP2023/010872 JP2023010872W WO2023233765A1 WO 2023233765 A1 WO2023233765 A1 WO 2023233765A1 JP 2023010872 W JP2023010872 W JP 2023010872W WO 2023233765 A1 WO2023233765 A1 WO 2023233765A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
traveling
peeling
construction machine
control device
machine according
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/010872
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
朝倉健夫
関口政一
小幡博志
Original Assignee
日本国土開発株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日本国土開発株式会社 filed Critical 日本国土開発株式会社
Publication of WO2023233765A1 publication Critical patent/WO2023233765A1/ja

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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21D—SHAFTS; TUNNELS; GALLERIES; LARGE UNDERGROUND CHAMBERS
    • E21D9/00—Tunnels or galleries, with or without linings; Methods or apparatus for making thereof; Layout of tunnels or galleries

Definitions

  • the present invention relates to construction machinery.
  • Patent Document 1 discloses that approximately 1/3 to 1/2 of the thickness of existing concrete is removed using a drum cutter provided on a movable support. .
  • an object of the present invention is to provide a construction machine that can shorten the time required for construction (particularly repair work) inside a tunnel.
  • a construction machine includes a traveling device that causes a main body device provided above to travel, a movable part that is connected to the main body device and moves, and a processing unit that is connected to the movable part and performs processing.
  • the vehicle includes a processing device, and a control device that performs processing by the processing device while the traveling device is traveling.
  • the processing device since the processing device performs processing while the traveling device is traveling, it is possible to realize a construction machine that can shorten the construction period.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a construction machine representing a first embodiment of the present invention, in which FIG. 1(a) is a top view, FIG. 1(b) is a front view, and FIG. 1(c) is a side view.
  • FIG. 2 is a block diagram of main parts of the first embodiment.
  • 3(a) is a diagram showing the state before the stripping work according to the first embodiment, and FIG. 3(b) shows the state in which the upper part of the tunnel is being stripped. It is a diagram. It is a flowchart executed by the heavy equipment control device of the first embodiment.
  • FIG. 5(a) is a diagram schematically showing a region to be peeled off, and FIG.
  • FIG. 5(a) is a case where the traveling speed of the traveling device is high
  • FIG. 5(b) is a diagram showing a case where the traveling speed of the traveling device is medium speed
  • FIG. 5(c) shows a case where the traveling speed of the traveling device is low
  • 6(a) is a diagram showing a modification of the first embodiment
  • FIG. 6(a) shows how the turning device turns clockwise
  • FIG. 6(b) shows a reset operation and turning clockwise
  • FIG. 6(c) is a diagram showing the reset operation.
  • 7(a) is a diagram schematically showing a region to be peeled off
  • FIG. 7(a) is a case where the traveling speed of the traveling device is high
  • FIG. 7(b) is a diagram when the traveling speed of the traveling device is medium speed.
  • FIG. 8A is a schematic diagram of a construction machine representing the second embodiment; FIG. 8A shows a state in which the actuator is retracted, and FIG. 8B shows a state in which the actuator is extended.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a peeling system 1 representing the first embodiment, in which FIG. 1(a) is a top view, FIG. 1(b) is a front view, and FIG. 1(c) is a side view. It is.
  • FIG. 2 is a block diagram of the main parts of the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing the state of the stripping work according to the first embodiment, FIG. 3(a) is a diagram showing the state before the stripping work, and FIG. 3(b) is a diagram showing the state before the stripping work is performed.
  • FIG. 3 shows only half (one side) of the tunnel.
  • the vertical direction is referred to as the Z direction
  • the two axial directions perpendicular to each other in the horizontal plane are referred to as the X direction and the Y direction.
  • the peeling system 1 of this embodiment is of an automatic operation type without a driver's seat.
  • the peeling system 1 may run automatically at construction sites, and may be transported on public roads by being placed on a trailer.
  • the peeling system 1 may be operated automatically or remotely at a remote location away from the construction site.
  • the peeling system 1 may be of a manned type with a driver's seat.
  • the base machine is a backhoe type, and includes a drive system 10 (see FIG. 2), a traveling device 20, a turning device 30, a main device 40, and a working device 60. have.
  • the drive system 10 includes an engine 11, a fuel tank 12, and a generator 13.
  • the engine 11 is an internal combustion engine, and in this embodiment, a diesel engine is used.
  • the engine 11 burns fuel supplied from a fuel tank 12 to drive a generator 13.
  • the fuel tank 12 stores liquid ammonia (NH3), and is provided with a fuel gauge (not shown) inside. Ammonia in a liquid state is vaporized by a vaporizer (not shown), and the vaporized ammonia is combusted by the engine 11 together with air.
  • a plurality of fuel tanks 12 may be provided to serve as an ammonia storage tank and a light oil storage tank.
  • the engine 11 may be a co-combustion type engine that co-combusts ammonia and light oil.
  • the generator 13 is connected to the output shaft of the engine 11 and generates electricity using the rotational driving force of the output shaft of the engine 11.
  • the electric power generated by the generator 13 is supplied to various cylinders, various motors, etc. as shown in the block diagram of FIG.
  • the traveling device 20 includes a pair of crawler belts 23 around which an idler wheel 21 and a driving wheel 22 are wrapped, and a traveling motor (not shown) that drives the driving wheel 22, and the pair of crawler belts 23 are driven by the driving wheel 22.
  • the travel motor 24 is driven by electric power supplied from the generator 13, and in this embodiment, an in-wheel motor installed coaxially with the drive wheel 22 or the hub of the drive wheel 22 is used. . Note that a hydraulic motor may be used as the travel motor 24.
  • the turning device 30 is disposed between the traveling device 20 and the main device 40.
  • the swing device 30 includes a bearing (not shown) and a swing motor 31 to which electric power is supplied from the generator 13, and swings the main body device 40 and the working device 60. Note that the rotation of the main body device 40 and the working device 60 by the rotation device 30 may be performed by a hydraulic motor using oil pressure instead of the rotation motor 31.
  • the main body device 40 has a cylindrical shape, and a groove portion 41, which is a groove for avoiding interference with the working device 60, is formed on the top surface.
  • the area and depth of the groove may be appropriately set according to the movable range of the working device 60.
  • the upper surface of the main body device 40 has a flat shape except for the groove portion 41.
  • the shape of the main body device 40 is not limited to a cylindrical shape, but can be any shape.
  • the main body device 40 houses therein an engine 11, a fuel tank 12, a generator 13, and a counter mass (not shown).
  • the main device 40 is connected to a working device 60 via a connecting portion 42 .
  • the connecting portion 42 includes a base portion 42a connected to the main device 40, a pair of holding portions 42b that hold a boom 53 and a boom cylinder 54 (described later), and a fixing member such as a pin.
  • a position detection device 45 Inside the main device 40, in addition to the engine 11, fuel tank 12, and generator 13 described above, as shown in the block diagram of FIG. 2, there is a position detection device 45 and a global positioning system.
  • a first GNSS 47 Global Navigation Satellite System
  • a first communication device 48 a first communication device 48
  • a first memory 49 a first memory 49
  • a heavy equipment control device 50 that controls the entire stripping system 1 are provided.
  • the position detection device 45 detects the position of the peeling system 1 within the tunnel 100.
  • Wireless access points are provided in the tunnel 100 at predetermined intervals, and beacon signals indicating the location of the access points are transmitted from the access points.
  • the position detecting device 45 includes a receiving section that receives this beacon signal and a detecting section that detects the radio field intensity of the beacon signal, and detects the position of the stripping system 1 in the tunnel 100 from the received beacon signal.
  • the position detection device 45 may transmit the reception result of the receiving section and the detection result of the detection section to the heavy machinery control device 50, and the heavy machinery control device 50 may calculate the position of the stripping system 1.
  • the heavy equipment control device 50 can calculate the position of the peeling system 1 with higher accuracy by calculating the position of the peeling system 1 based on the moving speed of the peeling system 1.
  • the position detection of the stripping system 1 in the tunnel 100 by the position detection device 45 is not limited to the beacon signal method, and may be any other method as long as the position of the stripping system 1 in the tunnel 100 can be detected. You can also use
  • the first GNSS 47 measures the position of the separation system 1 using an artificial satellite.
  • the heavy equipment control device 50 detects the position of the separation system 1 based on the positioning result of the first GNSS 47, and the separation system 1 detects the position of the separation system 1 based on the positioning result of the first GNSS 47.
  • the signal from the artificial satellite cannot be received (when the separation system 1 is inside the tunnel 100)
  • the position of the separation system 1 is detected based on the detection result of the position detection device 45.
  • the first GNSS 47 and the position detection device 45 may be omitted.
  • the first communication device 48 is a wireless communication unit that includes a transmitter, a receiver, various circuits, an antenna (not shown), and accesses the above-mentioned access point and a wide area network such as the Internet. In the first embodiment, the first communication device 48 communicates with a host computer located away from the construction site. Note that if a plurality of stripping systems 1 exist within the tunnel 100, the first communication device 48 may communicate with the other stripping systems 1.
  • the first memory 49 is a nonvolatile memory (for example, a flash memory), and stores various data and programs for driving the peeling system 1 and automatically operating the peeling system 1. Further, the first memory 49 stores data regarding the shape of the tunnel 100, position data for performing stripping work within the tunnel 100, and the like.
  • the heavy equipment control device 50 is equipped with a CPU and is a control device that controls the entire peeling system 1.
  • the heavy machinery control device 50 controls the peeling operation of the work device 60, the turning operation, the position detection of the peeling system 1, and the movement control. etc. are controlled.
  • the working device 60 is connected to the main body device 40 via the connecting portion 42.
  • the working device 60 includes a boom 53 , a boom cylinder 54 , an arm 55 , an arm cylinder 56 , a peeling cylinder 58 , and a peeling device 65 .
  • the boom 53 is a rotating L-shaped component connected to the main unit 40 via the connecting portion 42 and is rotated by a boom cylinder 54.
  • the boom cylinder 54 is a cylinder that is extended and contracted by electric power supplied from the generator 13 and drives the boom 53 .
  • the arm 55 is connected to the tip of the boom 53 and is rotated by an arm cylinder 56.
  • the arm cylinder 56 is a cylinder that is extended and contracted by electric power supplied from the generator 13 and drives the arm 55 .
  • the peeling cylinder 58 is a cylinder that expands and contracts with electric power supplied from the generator 13 and drives the peeling device 65.
  • the boom cylinder 54, arm cylinder 56, and peeling cylinder 58 are driven by electric power from the generator 13, but these cylinders may be driven using hydraulic pressure.
  • the peeling device 65 is connected to the tip of the arm 55, rotated by the peeling cylinder 58, and peels off the concrete on the surface of the tunnel 100 and the reinforcing sheet (for example, carbon fiber sheet) adhered to the surface of the concrete. It is.
  • the peeling device 65 includes a telescopic damper 66, a peeling motor 67, a peeling section 68, and a distance sensor 69.
  • the telescopic damper 66 has one end connected to the arm 55 and the peeling cylinder 58, and the other end connected to the peeling section 68 via a peeling motor 67.
  • an oil damper is used as the telescopic damper 66, and the piston rod is configured to expand and contract.
  • the telescopic damper 66 adjusts the distance between the peeling part 68 and the surface of the tunnel 100, and is driven so that the peeling part 68 comes into contact with the surface of the tunnel 100 when peeling the surface of the tunnel 100.
  • the peeling motor 67 is provided between the telescopic damper 66 and the peeling part 68, and is a motor that rotates the peeling part 68 around the X axis in the case of FIG. 1(b).
  • the peeling section 68 has a cutting function, and can employ, for example, a button bit or a drum cutter.
  • the peeling unit 68 peels off deteriorated concrete and deteriorated reinforcing sheets due to rotation by the peeling motor 67 and pressure from the expansion damper 66.
  • the peeling device 65 is rotated from the bottom to the top of the tunnel 100 by the boom cylinder 54 and moved in the Y direction by the traveling device 20, so that the surface of the tunnel 100 can be continuously peeled. .
  • the position of the peeling device 65 can be controlled by rotating the arm cylinder 56 and the peeling cylinder 58 as necessary. I can do it.
  • the peeling section 68 may use a cutting member other than a button bit or a drum cutter. Furthermore, the peeling section 68 may be replaced depending on the hardness of the concrete or reinforcing sheet on the surface of the tunnel 100. Further, a plurality of peeling parts 68 may be provided, and one for rough cutting with a large amount of peeling and one for finishing with a small amount of peeling.
  • the distance sensor 69 is provided above the peeling motor 67, and is a non-contact sensor that detects the distance to the surface of the tunnel 100 in the X direction prior to peeling off the peeling part 68.
  • the distance sensor 69 an ultrasonic sensor or a laser distance sensor can be used.
  • the distance sensor 69 be provided inside a cover (not shown) that has an opening/closing function.
  • FIG. 4 is a flowchart executed by the heavy equipment control device 50 of this embodiment. This flowchart is assumed to be executed when the peeling system 1 arrives near the entrance of the tunnel 100.
  • the heavy equipment control device 50 detects the position within the tunnel 100 using the position detection device 45 (step S1).
  • the heavy equipment control device 50 detects the position of the stripping system 1 by communicating with an access point provided near the entrance of the tunnel 100, recognizes the starting position of the stripping work, and carries out stripping to the starting position of the stripping work. Move system 1.
  • the heavy equipment control device 50 determines whether calibration is necessary before starting the stripping work (step S2).
  • the heavy equipment control device 50 determines whether calibration is necessary when performing stripping work, depending on the presence or absence of data on the radius of curvature of the tunnel 100. Note that even if data on the radius of curvature of the tunnel 100 is known, calibration can be performed when it is desired to check what the radius of curvature actually is, or when the tunnel 100 is not semicircular. Here, it is assumed that calibration is required, and the determination in step S2 is Yes, and the process proceeds to step S3.
  • the heavy equipment control device 50 performs calibration to confirm the inner shape (for example, radius of curvature) of the tunnel 100 using the work device 60 (step S3).
  • the heavy equipment control device 50 drives the working device 60 so that the peeling section 68 approaches the inside of the tunnel 100, as shown in FIG. 3(a).
  • the heavy equipment control device 50 measures the distance to the inside of the tunnel 100 using the distance sensor 69.
  • the heavy equipment control device 50 fixes the X and Y coordinate positions of the distance sensor 69, moves the distance sensor 69 in the Z direction, and measures the distance to the inside of the tunnel 100 using the distance sensor 69.
  • the heavy equipment control device 50 can recognize the shape of the inside of the tunnel 100 by measuring the distance to the inside of the tunnel 100 multiple times while changing the position of the distance sensor 69 in the Z direction.
  • the distance sensor 69 may be moved in the Z direction without fixing the X coordinate of the distance sensor 69.
  • the heavy equipment control device 50 confirms the change in the position of the X coordinate of the distance sensor 69 from the outputs of encoders (not shown) provided in the boom cylinder 54, the arm cylinder 56, and the peeling cylinder 58, respectively. The value detected by the distance sensor 69 may be corrected.
  • step S4 After confirming the shape of the inside of the tunnel 100, the heavy equipment control device 50 proceeds to step S4. Although it is preferable that the calibration in step S3 be performed with the traveling device 20 stopped, it may be performed while the traveling device 20 is moving in the Y direction.
  • the heavy equipment control device 50 sets construction conditions (step S4).
  • setting the construction conditions includes setting the traveling speed of the traveling device 20, setting the working speed of the working device 60, etc. based on the construction area of the tunnel 100.
  • the tunnel construction area can be stored in the first memory 49 or derived from the calibration result in step S3.
  • the round trip time required for the working device 60 to reciprocate is 0.24 min.
  • FIG. 5 is a diagram schematically showing the area to be peeled off, and FIG. 5(a) shows the case where the traveling speed of the traveling device 20 is high (8 m/min), and FIG. 5(b) shows the case where the traveling device 20 5C shows a case where the traveling speed of the traveling device 20 is medium speed (6 m/min), and FIG. 5(c) shows a case where the traveling speed of the traveling device 20 is low speed (4 m/min). is 1 m (radius 0.5 m).
  • the traveling speed of the traveling device 20 is high (8 m/min)
  • the area A11 and the area A12 can be separated, and the area where the area A11 and the area A12 overlap OL1 can be peeled off twice.
  • the moving distance L1 of the peeling system 1 by the traveling device 20 is 1.92 m.
  • the traveling speed of the traveling device 20 when the traveling speed of the traveling device 20 is medium speed (6 m/min), the area A21 and the area A22 can be separated, and the area A21 and the area A22 overlap.
  • Region OL2 can be peeled off twice. Further, the area OL2 is larger than the area OL1.
  • the region B21 that is not peeled off is smaller than the region B11 that is not peeled off, but it still exists.
  • the moving distance L1 of the peeling system 1 by the traveling device 20 is 1.44 m.
  • the traveling speed of the traveling device 20 when the traveling speed of the traveling device 20 is low (4 m/min), the area A21 and the area A22 can be separated, and the area where the area A21 and the area A22 overlap OL3 can be peeled off twice. Further, the area OL3 is larger than the area OL2. Note that there is no area that is not peeled off. Moreover, since the round trip time is 0.24 min, the moving distance L1 of the peeling system 1 by the traveling device 20 is 0.96 m, which is smaller than the peeling width W.
  • the heavy equipment control device 50 sets the traveling speed of the traveling device 20 to 4 m/min, which is slower than the moving speed of the working device 60, 6 m/min, so that there is no area that is not peeled off.
  • the heavy equipment control device 50 sets the traveling speed of the traveling device 20 based on the required reciprocating time, which is the cycle time of the working device 60, and the peeling width W of the peeling section 68.
  • the heavy equipment control device 50 can set the amount by which the telescopic damper 66 is extended (pressure amount), the rotational speed of the peeling motor 67, etc., depending on the material of the inner wall of the tunnel 100. In addition, in step S3, the heavy equipment control device 50 peels off a part of the inner wall of the tunnel 100, and sets the amount of extension (pressure amount) of the telescopic damper 66, the rotation speed of the peeling motor 67, etc. based on the peeling result. You can do it like this.
  • settings such as the amount by which the telescopic damper 66 is extended (pressure amount) and the rotational speed of the peeling motor 67 may be set by the host computer by transmitting the imaging results of an imaging device (not shown) to the host computer, or by the operator. may go.
  • the heavy equipment control device 50 proceeds to step S5.
  • the heavy equipment control device 50 causes the peeling unit 68 to peel off the inner surface of the tunnel 100 by rotating the peeling motor 67 and pressing the telescopic damper 66 while moving the peeling system 1 in the Y direction using the traveling device 20 (step S5). At this time, the heavy equipment control device 50 repeats rotation of the peeling device 65 by the boom cylinder 54. Thereby, the heavy equipment control device 50 can continuously peel off the inner surface of the tunnel 100.
  • the peeling device 65 After the peeling device 65 is rotated by the boom cylinder 54 along the shape of the tunnel 100, for example, from the lower side (see FIG. 3(a)) to the upper side (see FIG. 3(b)), The peeling may be performed from the upper side to the lower side, or the peeling may be performed when the peeling device 65 is returned to the lower side and then rotated upward. Further, on the contrary, the peeling device 65 may be rotated from the upper side to the lower side.
  • the heavy equipment control device 50 communicates with the access point in the tunnel 100 using the position detection device 45, detects the position of the stripping system 1, and detects whether the stripping work has reached the end position (step S6).
  • the heavy equipment control device 50 determines whether the stripping work has been completed based on the detection result in step S6 (step S7). If the end position of the stripping work has not been reached, the heavy equipment control device 50 advances to step S5 and continues the stripping work. On the other hand, if the heavy equipment control device 50 has reached the end position of the stripping work, it ends the stripping work and ends this flowchart.
  • peeling is performed by the peeling device 65 while the peeling system 1 is moved in the Y direction by the traveling device 20, so that the construction period for the peeling work can be shortened.
  • the stripping system 1 reduces exhaust gas emissions and fuel consumption. This makes it possible to realize stripping work with excellent environmental performance.
  • step S5 of the flowchart of FIG. 4 the operation of rotating the working device 60 using the rotating device 30 is performed.
  • the peeled region (for example, region A11) has an inclined rectangular shape as shown in FIG.
  • the heavy equipment control device 50 rotates the swing device 30 and controls the position of the working device 60 so as to offset the amount of movement in the Y direction by the traveling device 20.
  • the heavy equipment control device 50 has a peeled shape having a rectangular shape with almost no slope.
  • FIG. 6 is a diagram showing a modification of the first embodiment, and shows how one peeling system 1 is moving in the Y direction while rotating the turning device 30.
  • FIG. 6(a) shows how the turning device 30 turns clockwise
  • FIG. 6(b) shows the reset operation and turning clockwise
  • FIG. 6(c) shows the reset operation.
  • FIG. 6 is drawn to make the explanation easier to understand, and there are some parts that differ from the actual movement of the peeling system 1 over time.
  • the enclosed area A42 is actually adjacent to the area A42.
  • the heavy equipment control device 50 starts rotating the peeling device 65 from the lower side (see FIG. 3(a)) to the upper side (see FIG. 3(b)) using the boom cylinder 54, and Start rotating the device 30 clockwise.
  • the heavy equipment control device 50 causes the turning device 30 to continue turning clockwise so as to offset the amount of movement in the Y direction by the traveling device 20.
  • the position of the working device 60 is controlled to peel off the area A41 surrounded by the dotted line.
  • the heavy equipment control device 50 starts rotating the peeling device 65 from the upper side to the lower side using the boom cylinder 54, and starts rotating the swing device 30 clockwise.
  • the heavy equipment control device 50 causes the turning device 30 to continue turning clockwise so as to offset the amount of movement in the Y direction by the traveling device 20.
  • the position of the working device 60 is controlled to peel off the area A42 surrounded by the dotted line.
  • FIG. 7 is a diagram schematically showing the area to be peeled off, and FIG. 7(a) shows the case where the traveling speed of the traveling device 20 is high (8 m/min), and FIG. 7(b) shows the case where the traveling device 20 This is a case where the traveling speed of No. 20 is medium speed (6 m/min).
  • the peeling width W of the peeling section 68 is 1 m
  • the peeling length P is 7.85 m
  • the time required to peel the inner wall of the tunnel 100 from the ground to the top is 0. .12 min
  • the time required to peel from the top of the inner wall of the tunnel 100 to the ground is 0.12 min.
  • the traveling device 20 moves 2.56 m in 0.32 min at high speed (8 m/min). Therefore, as shown in FIG. 7A, there is a region B41 that is not peeled off between the region A41 and the area A42 where the peeling is performed.
  • the traveling device 20 moves 1.92 m in 0.32 min at medium speed (6 m/min). Therefore, as shown in FIG. 7B, an overlapping region OL where the regions A41 and A42 overlap is formed between the region A41 and the region A42 where peeling is performed, and there is no region that is not peeled off.
  • the heavy equipment control device 50 can set the traveling speed of the traveling device 20 to 6 m/min, which is faster than in the first embodiment. That is, by turning the working device 60 using the turning device 30 as in this modification, the traveling speed of the traveling device 20 can be increased more than in the first embodiment.
  • the drive speed of the boom cylinder 54 is increased so that the time required to peel from the top of the inner wall of the tunnel 100 to the ground becomes from 0.12 min to 0.09 min. This is because it is easier to increase the driving speed by driving the boom cylinder 54 from above to below than by driving the boom cylinder 54 from below to above.
  • the heavy equipment control device 50 can set the traveling speed of the traveling device 20 to 8 m/min.
  • the heavy equipment control device 50 can set the traveling speed of the traveling device 20 to 4.7 m/min, thereby increasing the traveling speed.
  • the heavy equipment control device 50 turns the swing device 30 so as to offset the amount of movement in the Y direction by the traveling device 20, so the peeling shape is made into a rectangular shape with almost no slope.
  • the traveling speed of the traveling device 20 can be increased.
  • the driving speed for driving the boom cylinder 54 from above to below is faster than the driving speed for driving the boom cylinder 54 from below to above, the time required for one cycle can be shortened, and the time required for the traveling device 20 can be reduced. You can increase your running speed.
  • a swing mechanism that rotates the working device 60 around the Z-axis may be adopted instead of the swing device 30, a swing mechanism that rotates the working device 60 around the Z-axis. Even when a swing mechanism is adopted, if the swing mechanism is rotated so as to offset the amount of movement in the Y direction by the traveling device 20, the peeling shape can be made into a rectangular shape with almost no inclination, and the traveling device 20 can be moved in the Y direction. You can increase your running speed.
  • FIG. 8 is a schematic diagram of a stripping system 1 representing an example of a construction machine representing the second embodiment, in which FIG. 8(a) shows a state in which the actuator 18b is contracted, and FIG. 8(b) shows a state in which the actuator 18b is contracted.
  • FIG. 3 is a diagram showing a stretched state.
  • the base machine is a trolley type, and the turning device 30 of the first embodiment is omitted.
  • the traveling device 20 is driven by four tires 14, and may be a four-wheel drive.
  • the traveling device 20 has two wheels each having one starting wheel and two rolling wheels inside a triangular crawler track, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-open No. 2017-218105. Alternatively, four may be provided.
  • the four tires 14 are connected to the central frame 16 via a pair of side frames 17 and a pair of link mechanisms 18.
  • the central frame 16 is a frame located between two drive wheels 22 spaced apart in the Y direction, and is connected to a pair of side frames 17 via a pair of link mechanisms 18.
  • the central frame 16 is connected to the main body device 40.
  • the pair of side frames 17 are frames connected to the four tires 14 via bearings (not shown).
  • the pair of link mechanisms 18 have a Z-shape or an inverted Z-shape, and have one end connected to the pair of side frames 17, the other end connected to the central frame 16, and a pair of connecting members 18a, and one end connected to the pair of side frames 17. It has an actuator 18b connected to a connecting member 18a on the side of the central frame 16 and whose other end is connected to the connecting member 18a on the side frame 17 side. Note that two of the pair of connecting members 18a are provided apart from each other in the Z direction.
  • the actuator 18b is provided to be inclined, and drives the pair of side frames 17 in the Z direction and the Y direction by expanding and contracting.
  • the heavy equipment control device 50 changes the state in which the actuator 18b is contracted as shown in FIG. 8(a) to the state in which the actuator 18b is extended as shown in FIG. 8(b). be able to.
  • the heavy equipment control device 50 drives the actuator 18b so that the actuator 18b is in an extended state as shown in FIG. 8(b). By doing so, it becomes possible to make the peeling part 68 reach near the top.
  • the actuator 18b by driving the actuator 18b, the width of the two tires 14 in the Y direction becomes narrower from W1 to W2, and the four tires 14 do not protrude from the main unit 40 in the Y direction, so that the peeling system 1 can be used even in a narrow place. becomes easier to enter.
  • the actuator 18b may be of a type that does not drive in the Y direction.
  • a hydraulic jack or an electric jack can be used, but the present invention is not limited thereto.
  • a swinging device 30 for swinging the main body device 40 may be provided, and a swing mechanism for rotating the working device 60 around the Z-axis may be provided.
  • the peeling shape can be made into a rectangular shape with almost no slope, and the traveling speed of the traveling device 20 can be changed to a rectangular shape with almost no slope. can be made faster.
  • the peeling system 1 may be driven using hydrogen and a fuel cell instead of the internal combustion engine.
  • high-pressure hydrogen gas may be stored in the fuel tank 12 and the hydrogen gas may be supplied to the fuel cell. If a driving system 10 that emits less greenhouse gases is used, a more environmentally friendly peeling system 1 can be realized.

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Abstract

工事に要する時間を短縮するため、建設装置は、上方に設けられた本体装置を走行させる走行装置と、前記本体装置に接続され可動する可動部分と、該可動部分に接続された加工を行う加工部とを備えた加工装置と、前記走行装置による走行中に前記加工装置による加工を行う制御装置と、を備える。

Description

建設機械
　本発明は、建設機械に関する。
　従来より、トンネル内の補修工事を行う場合に、移動支持台に設けられたドラムカッタにより既設のコンクリートの厚みの１／３から１／２程度を除去することが特許文献１に開示されている。
特開２０１７－１９３８８５号公報
　しかしながら、従来のトンネル内の補修工事では、ドラムカッタの駆動時には移動支持台は停止しているため、補修工事に時間がかかるという課題があった。
　そこで、本発明は、トンネル内の工事（特に、補修工事）に要する時間を短縮することができる建設機械を提供することを目的とする。
　本発明に係る建設機械は、上方に設けられた本体装置を走行させる走行装置と、前記本体装置に接続され可動する可動部分と、該可動部分に接続された加工を行う加工部とを備えた加工装置と、前記走行装置による走行中に前記加工装置による加工を行う制御装置と、を備えている。
　本発明によれば、走行装置による走行中に加工装置による加工を行うので、工期が短縮できる建設機械を実現することができる。
本第１実施形態を表す建設機械の概要図であり、図１（ａ）は上面図であり、図１（ｂ）は正面図であり、図１（ｃ）は側面図である。 本第１実施形態の主要部のブロック図である。 本第１実施形態の剥離工事の様子を示す図であり、図３（ａ）は剥離工事前の様子を示す図であり、図３（ｂ）はトンネル上部の剥離を行っている様子を示す図である。 本第１実施形態の重機制御装置により実行されるフローチャートである。 剥離される領域を模式的に示した図であり、図５（ａ）は走行装置の走行速度が高速の場合であり、図５（ｂ）は走行装置の走行速度が中速の場合であり、図５（ｃ）は走行装置の走行速度が低速の場合である。 第１実施形態の変形例を示す図であり、図６（ａ）は旋回装置により時計方向に旋回する様子を示しており、図６（ｂ）はリセット動作および時計方向に旋回する様子を示しており、図６（ｃ）はリセット動作を示す図である。 剥離される領域を模式的に示した図であり、図７（ａ）は走行装置の走行速度が高速の場合であり、図７（ｂ）は走行装置の走行速度が中速の場合である。 本第２実施形態を表す建設機械の概要図であり、図８（ａ）はアクチュエータが縮んでいる状態を示し、図８（ｂ）はアクチュエータが伸びている状態を示す図である。
　以下に、本発明の第１実施形態の建設機械を添付の図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下で説明する実施形態により、本発明が限定されるものではない。本実施形態では、トンネル１００（図３参照）の補修工事を例に建設機械として剥離システム１を用いる例に説明を続けるが、これに限定されるものではない。
　（第１実施形態）
　図１は本第１実施形態を表す剥離システム１を示す概要図であり、図１（ａ）は上面図であり、図１（ｂ）は正面図であり、図１（ｃ）は側面図である。図２は本第１実施形態の主要部のブロック図である。図３は本第１実施形態の剥離工事の様子を示す図であり、図３（ａ）は剥離工事前の様子を示す図であり、図３（ｂ）はトンネル１００上部の剥離を行っている様子を示す図である。なお、図３ではトンネルの半分（片側）だけを図示している。また、以下の説明では、便宜上、鉛直方向をＺ方向、水平面内において直交する二軸方向をＸ方向及びＹ方向とする。
　以下、図１～図３を用いて剥離システム１の構成を説明していく。また、図１から明らかなように、本実施形態の剥離システム１は、運転席が無い自動運転タイプの物である。なお、剥離システム１は、建設現場での走行を自動運転とし、公道ではトレーラに載置して運搬するようにしてもよい。また、剥離システム１の操作は、自動操作でもよく、工事現場から離れた遠隔地での遠隔操作でもよい。なお、剥離システム１は、運転席のある有人運転タイプの物であってもよい。
　本第１実施形態の剥離システム１は、ベースマシンがバックホウタイプであり、駆動システム１０（図２参照）と、走行装置２０と、旋回装置３０と、本体装置４０と、作業装置６０と、を有している。
　駆動システム１０は、エンジン１１と、燃料タンク１２と、発電機１３とを有している。エンジン１１は、内燃機関であり、本実施形態ではディーゼルエンジンを採用している。エンジン１１は、燃料タンク１２から供給される燃料を燃焼して、発電機１３を駆動している。
　燃料タンク１２は、本実施形態では液体状態のアンモニア（ＮＨ３）を貯蔵するものであり、内部には不図示の残量計が設けられている。液体状態のアンモニアは不図示の気化器により気化され、気化されたアンモニアが空気とともにエンジン１１により燃焼される。なお、燃料タンク１２を複数設けてアンモニアの貯蔵タンクと、軽油の貯蔵タンクとしてもよい。この場合、エンジン１１は、アンモニアと軽油とを混焼する混焼タイプのエンジンとすればよい。
　発電機１３は、エンジン１１の出力軸に接続されており、エンジン１１の出力軸の回転駆動力によって発電を行うものである。発電機１３により発電された電力は、図２のブロック図に示してあるように各種シリンダや各種モータなどに供給されている。
　走行装置２０は、遊動輪２１と駆動輪２２とを巻装した一対の履帯２３と、駆動輪２２を駆動する不図示の走行モータとを有し、駆動輪２２により一対の履帯２３が駆動することにより剥離システム１を走行させている。走行モータ２４は、発電機１３から供給された電力により駆動するものであり、本実施形態では駆動輪２２または駆動輪２２のハブと同軸に繋がるように設けられたインホイールモータが採用されている。なお、走行モータ２４は、油圧モータを用いてもよい。
　旋回装置３０は、走行装置２０と本体装置４０との間に配設されている。旋回装置３０は、不図示のベアリングと、発電機１３から電力が供給される旋回モータ３１とを備え、本体装置４０と作業装置６０とを旋回するものである。なお、旋回装置３０による本体装置４０と作業装置６０との旋回は旋回モータ３１に代えて油圧を用いた油圧モータにより行うようにしてもよい。
　本体装置４０は、円柱形状をしており、上面には作業装置６０との干渉を避けるための溝である溝部４１が形成されている。溝の面積や深さは、作業装置６０の可動範囲に応じて適宜設定すればよい。本体装置４０の上面は、溝部４１を除けばフラットな形状となっている。本体装置４０の形状は、円柱形状に限定されるものではなく、任意の形状とすることができる。本体装置４０は、その内部にエンジン１１と、燃料タンク１２と、発電機１３と、不図示のカウンタマスとを収容している。
　本体装置４０は、接続部４２を介して作業装置６０が接続されている。接続部４２は、本体装置４０に接続されたベース部４２ａと、後述のブーム５３および後述のブームシリンダ５４を保持する一対の保持部４２ｂと、ピンなどの固定部材とから構成されている。
　本体装置４０の内部には、前述したエンジン１１と、燃料タンク１２と、発電機１３とに加えて、図２のブロック図に示すように、位置検出装置４５と、全地球型測位システムである第１ＧＮＳＳ４７（Ｇｌｏｂａｌ　Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ　Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ　Ｓｙｓｔｅｍ）と、第１通信装置４８と、第１メモリ４９と、剥離システム１全体を制御する重機制御装置５０と、が設けられている。
　位置検出装置４５は、トンネル１００内の剥離システム１の位置を検出するものである。トンネル１００には、所定の間隔で無線のアクセスポイントが設けられており、このアクセスポイントからこのアクセスポイントの位置を示すビーコン信号が送信されている。位置検出装置４５は、このビーコン信号を受信する受信部と、ビーコン信号の電波強度を検出する検出部とを備えており、受信したビーコン信号からトンネル１００内の剥離システム１の位置を検出する。
　なお、位置検出装置４５は、受信部の受信結果と検出部の検出結果とを重機制御装置５０に送信し、重機制御装置５０が剥離システム１の位置を演算するようにしてもよい。この場合、重機制御装置５０は、剥離システム１の移動速度に基づいて、剥離システム１の位置を演算すれば、より精度よく剥離システム１の位置を演算することができる。なお、位置検出装置４５によるトンネル１００内の剥離システム１の位置検出は、ビーコン信号方式に限定されるものではなく、トンネル１００内の剥離システム１の位置を検出できるものであれば、他の方式を用いることもできる。
　第１ＧＮＳＳ４７（図２参照）は、人工衛星を利用して剥離システム１の位置を測位するものである。本第１実施形態において、重機制御装置５０は、剥離システム１が人工衛星からの信号を受信できる場合には、第１ＧＮＳＳ４７の測位結果に基づいて剥離システム１の位置を検出し、剥離システム１が人工衛星からの信号を受信できない場合（剥離システム１がトンネル１００内にいる場合）には、位置検出装置４５の検出結果に基づいて剥離システム１の位置を検出する。なお、剥離システム１が有人運転の場合は、第１ＧＮＳＳ４７と、位置検出装置４５と、を省略するようにしてもよい。
　第１通信装置４８は、送信機と、受信機と、各種回路と、不図示のアンテナなどを有し、前述したアクセスポイントやインターネット等の広域ネットワークにアクセスする無線通信ユニットである。本第１実施形態において、第１通信装置４８は、工事現場から離れた場所にあるホストコンピュータとの間で通信を行うものである。なお、トンネル１００内に複数の剥離システム１が存在する場合には、第１通信装置４８は、他の剥離システム１との間で通信を行うようにしてもよい。
　第１メモリ４９は、不揮発性のメモリ（例えばフラッシュメモリ）であり、剥離システム１を駆動するための各種データやプログラム、剥離システム１を自動運転するための各種データやプログラムが記憶されている。また、第１メモリ４９は、トンネル１００の形状に関するデータや、トンネル１００内の剥離工事を行う位置データなどが記憶されている。
　重機制御装置５０は、ＣＰＵを備えており、剥離システム１全体を制御する制御装置であり、一例を挙げると作業装置６０の剥離動作や、旋回動作や、剥離システム１の位置検出や、移動制御などの制御を行っている。
　前述したように、本体装置４０には、接続部４２を介して作業装置６０が接続されている。作業装置６０は、ブーム５３と、ブームシリンダ５４と、アーム５５と、アームシリンダ５６と、剥離シリンダ５８と、剥離装置６５とを有している。
　ブーム５３は、接続部４２を介して本体装置４０に接続された回転Ｌ字状の部品であり、ブームシリンダ５４により回動するものである。ブームシリンダ５４は、発電機１３から供給される電力により伸縮動作がなされて、ブーム５３を駆動するシリンダである。
　アーム５５は、ブーム５３の先端に接続されており、アームシリンダ５６により回動するものである。アームシリンダ５６は、発電機１３から供給される電力により伸縮動作がなされて、アーム５５を駆動するシリンダである。
　剥離シリンダ５８は、発電機１３から供給される電力により伸縮動作がなされて、剥離装置６５を駆動するシリンダである。なお、本第１実施形態では、発電機１３からの電力によりブームシリンダ５４と、アームシリンダ５６と、剥離シリンダ５８とを駆動させたが、油圧を用いてこれらのシリンダを駆動してもよい。
　剥離装置６５は、アーム５５の先端に接続されており、剥離シリンダ５８により回動し、トンネル１００表面のコンクリートや、コンクリートの表面に接着された補強シート（例えば、炭素繊維シート）を剥離するものである。
　剥離装置６５は、伸縮ダンパ６６と、剥離モータ６７と、剥離部６８と、距離センサ６９とを備えている。
　伸縮ダンパ６６は、一端がアーム５５と剥離シリンダ５８とに接続されており、他端が剥離モータ６７を介して剥離部６８に接続されている。伸縮ダンパ６６は、本第１実施形態において、オイルダンパが採用され、ピストンロッドが伸縮する構成となっている。伸縮ダンパ６６は、剥離部６８とトンネル１００表面との距離を調整するものであり、トンネル１００表面を剥離する際に剥離部６８がトンネル１００表面に接するように駆動される。
　剥離モータ６７は、伸縮ダンパ６６と剥離部６８との間に設けられ、剥離部６８を、図１（ｂ）の場合には、Ｘ軸回りに回転させるモータである。
　剥離部６８は、切削機能を有し、例えばボタンビットやドラムカッタなどを採用することができる。剥離部６８は、剥離モータ６７により回転と、伸縮ダンパ６６による押圧とにより劣化したコンクリートや、劣化した補強シートを剥離する。この際に、ブームシリンダ５４により剥離装置６５をトンネル１００の下部から上部に向け回動するとともに、走行装置２０によりＹ方向に移動することにより、トンネル１００の表面を連続的に剥離することができる。なお、ブームシリンダ５４により剥離装置６５をトンネル１００の下部から上部に向け回動する際に、必要に応じてアームシリンダ５６と剥離シリンダ５８とを回動させて剥離装置６５の位置制御を行うことができる。
　なお、剥離部６８は、ボタンビットやドラムカッタ以外の切削部材を用いても構わない。また、剥離部６８は、トンネル１００表面のコンクリートや補強シートの硬度に応じて、交換できる交換方式としてもよい。また、剥離部６８は、複数設けるようにしてもよく、剥離量が大きな粗削り用と、剥離量が少ない仕上げ用と、を設けるようにしてもよい。
　距離センサ６９は、本第１実施形態では剥離モータ６７の上部に設けられており、剥離部６８の剥離に先立って、Ｘ方向のトンネル１００表面までの距離を検出する非接触センサである。距離センサ６９としては超音波センサや、レーザ距離センサを採用することができる。なお、剥離部６８により剥離されたコンクリートや補強シートが距離センサ６９に当たったりしないように、距離センサ６９は開閉機能をもった不図示のカバー内に設けることが望ましい。
　以上のように構成された本実施形態の重機制御装置５０によるトンネル１００内の剥離工事の制御につき、以下説明を続ける。図４は、本実施形態の重機制御装置５０により実行されるフローチャートである。本フローチャートは、剥離システム１がトンネル１００の入り口付近に到着した際に実行されるものとする。
　（フローチャート）
　重機制御装置５０は、位置検出装置４５によりトンネル１００内の位置を検出する（ステップＳ１）。重機制御装置５０は、トンネル１００の入り口付近に設けられたアクセスポイントと通信することにより、剥離システム１の位置を検出するとともに、剥離工事の開始位置を認識して、剥離工事の開始位置まで剥離システム１を移動させる。
　重機制御装置５０は、剥離工事の開始に先立って、キャリブレーションが必要かどうかの判断を行う（ステップＳ２）。重機制御装置５０は、剥離工事を行うのに際してトンネル１００の曲率半径のデータの有無に応じてキャリブレーションが必要かどうかの判断を行う。なお、トンネル１００の曲率半径のデータが分かっている場合でも実際にどのような曲率半径かを確認したい場合や、トンネル１００が半円形状ではない場合にもキャリブレーションを行うことができる。ここでは、キャリブレーションが必要なものとして、ステップＳ２の判断をＹｅｓとしてステップＳ３に進むものとする。
　重機制御装置５０は、トンネル１００の内側の形状（例えば曲率半径）を確認するためのキャリブレーションを作業装置６０により実施する（ステップＳ３）。重機制御装置５０は、図３（ａ）に示すように、剥離部６８がトンネル１００の内側に近づくように作業装置６０を駆動する。剥離部６８がトンネル１００の内側に近づくと、重機制御装置５０は、距離センサ６９によりトンネル１００の内側までの距離を計測する。
　次いで、重機制御装置５０は、距離センサ６９のＸ座標およびＹ座標の位置を固定して、距離センサ６９をＺ方向に移動させて、距離センサ６９によりトンネル１００の内側までの距離を計測する。重機制御装置５０は、距離センサ６９のＺ方向の位置を変えながら、トンネル１００の内側までの距離を複数回計測することにより、トンネル１００の内側の形状を認識することができる。
　なお、このキャリブレーションにおいて、距離センサ６９のＸ座標を固定せずに、距離センサ６９をＺ方向に移動させてもよい。この場合、重機制御装置５０は、ブームシリンダ５４と、アームシリンダ５６と、剥離シリンダ５８とのそれぞれ設けられた不図示のエンコーダの出力から、距離センサ６９のＸ座標の位置変化を確認して、距離センサ６９が検出した値を補正するようにしてもよい。
　重機制御装置５０は、トンネル１００の内側の形状を確認すると、ステップＳ４へと進む。なお、ステップＳ３のキャリブレーションは、走行装置２０を停止した状態で行ったほうが好ましいが、走行装置２０によりＹ方向に移動しながら行ってもよい。
　重機制御装置５０は、施工条件の設定を行う（ステップＳ４）。本第１実施形態において、施工条件の設定は、トンネル１００の施工領域に基づく、走行装置２０の走行速度の設定や、作業装置６０の作業速度の設定などを含んでいる。
　トンネルの施工領域は、第１メモリ４９に記憶されていたり、ステップＳ３のキャリブレーション結果から導き出したりすることができる。一例を挙げると、トンネル１００が半円形状であり、半径が５ｍの場合にトンネル１００の内壁の地面から頂上部までを施工する場合の剥離長Ｈは以下となる。
　　剥離長Ｐ＝５×π÷２＝７．８５ｍ
　ここで、作業装置６０がトンネル１００の内壁の地面から頂上部まで上昇する速度を６５ｍ／ｍｉｎとすると、トンネル１００の内壁の地面から頂上部までを剥離するのに要する時間は以下となる。
　　所要時間＝７．８５ｍ÷６５ｍ／ｍｉｎ＝０．１２ｍｉｎ
　同様に、作業装置６０がトンネル１００の内壁の頂上部から地面まで下降する速度を６５ｍ／ｍｉｎとすると、作業装置６０が往復するのに要する往復所要時間は０．２４ｍｉｎとなる。
　図５は、剥離される領域を模式的に示した図であり、図５（ａ）は走行装置２０の走行速度が高速（８ｍ／ｍｉｎ）の場合であり、図５（ｂ）は走行装置２０の走行速度が中速の場合（６ｍ／ｍｉｎ）であり、図５（ｃ）は走行装置２０の走行速度が低速（４ｍ／ｍｉｎの場合である。ここで、剥離部６８の剥離幅Ｗが１ｍ（半径０．５ｍ）とする。
　図５（ａ）に示すように、走行装置２０の走行速度が高速（８ｍ／ｍｉｎ）の場合は、領域Ａ１１と領域Ａ１２とを剥離することができ、領域Ａ１１と領域Ａ１２とが重複する領域ＯＬ１を２回剥離することができる。一方、剥離されない領域Ｂ１１が存在してしまう。なお、往復所要時間は０．２４ｍｉｎであるので、走行装置２０による剥離システム１の移動距離Ｌ１は、１．９２ｍとなる。
　図５（ｂ）に示すように、走行装置２０の走行速度が中速（６ｍ／ｍｉｎ）の場合は、領域Ａ２１と領域Ａ２２とを剥離することができ、領域Ａ２１と領域Ａ２２とが重複する領域ＯＬ２を２回剥離することができる。また、領域ＯＬ２は領域ＯＬ１よりも大きくなっている。
　一方、剥離されない領域Ｂ２１は、剥離されない領域Ｂ１１よりも小さくなるものの、存在してしまう。なお、往復所要時間は０．２４ｍｉｎであるので、走行装置２０による剥離システム１の移動距離Ｌ１は、１．４４ｍとなる。
　図５（ｃ）に示すように、走行装置２０の走行速度が低速（４ｍ／ｍｉｎ）の場合は、領域Ａ２１と領域Ａ２２とを剥離することができ、領域Ａ２１と領域Ａ２２とが重複する領域ＯＬ３を２回剥離することができる。また、領域ＯＬ３は領域ＯＬ２よりも大きくなっている。なお、剥離されない領域は存在しない。また、往復所要時間は０．２４ｍｉｎであるので、走行装置２０による剥離システム１の移動距離Ｌ１は、０．９６ｍと、剥離幅Ｗよりも小さくなっている。
　重機制御装置５０は、剥離されない領域が存在しないように、走行装置２０の走行速度を作業装置６０の移動速度６ｍ／ｍｉｎよりも遅い４ｍ／ｍｉｎに設定する。
　上述のように、重機制御装置５０は、作業装置６０のサイクルタイムである往復所要時間と、剥離部６８の剥離幅Ｗとに基づいて、走行装置２０の走行速度を設定している。
　重機制御装置５０は、トンネル１００の内壁の材質に応じて、伸縮ダンパ６６を伸ばす量（押圧量）や、剥離モータ６７の回転速度などを設定することができる。なお、重機制御装置５０は、ステップＳ３において、トンネル１００の内壁の一部を剥離して、この剥離結果から伸縮ダンパ６６を伸ばす量（押圧量）や、剥離モータ６７の回転速度などを設定するようにしてもよい。この場合、伸縮ダンパ６６を伸ばす量（押圧量）や、剥離モータ６７の回転速度などの設定は、不図示の撮像装置の撮像結果をホストコンピュータに送信し、ホストコンピュータが行ってもよく、オペレータが行ってもよい。重機制御装置５０は、施工条件の設定を行うと、ステップＳ５へと進む。
　重機制御装置５０は、剥離システム１を走行装置２０によりＹ方向に移動させながら、剥離モータ６７により回転と、伸縮ダンパ６６による押圧とにより剥離部６８によりトンネル１００の内側表面の剥離を行う（ステップＳ５）。この際に、重機制御装置５０は、ブームシリンダ５４による剥離装置６５の回動を繰り返す。これにより、重機制御装置５０は、トンネル１００の内側の表面を連続的に剥離することができる。
　ブームシリンダ５４による剥離装置６５の回動は、トンネル１００の形状に沿って、例えば、下側（図３（ａ）参照）から上側（図３（ｂ）参照）に向けて行われた後に、上側から下側に向けて行うようにしてもよく、剥離装置６５を下側に戻してから、上側に向けて回動する際に剥離するようにしてもよい。また、これとは逆に、剥離装置６５の回動は、上側から下側に向けて行うようにしてもよい。
　重機制御装置５０は、位置検出装置４５によりトンネル１００内のアクセスポイントと通信を行い、剥離システム１の位置を検出するとともに、剥離工事の終了位置に到達したかを検出する（ステップＳ６）。
　重機制御装置５０は、ステップＳ６の検出結果に基づいて、剥離工事が終了したかどうかの判断を行う（ステップＳ７）。重機制御装置５０は、剥離工事の終了位置に到達していなければ、ステップＳ５へと進み剥離工事を継続する。一方、重機制御装置５０は、剥離工事の終了位置に到達していれば、剥離工事を終了し、本フローチャートを終了させる。
　本第１実施形態によれば、走行装置２０により剥離システム１をＹ方向に移動させながら、剥離装置６５による剥離が行われるので、剥離工事の工期を短縮することができる。また、従来の剥離工事のように、走行装置２０の加速、減速、停止を繰り返す必要がないので、剥離システム１は、排気ガスの排出量を低減したり、燃料の使用量を低減したりすることができ、環境性能に優れた剥離工事を実現することができる。
　（第１実施形態の変形例）
　上述の第１実施形態の構成を有した剥離システム１の動作の変形例につき、以下説明を続ける。本変形例では、図４のフローチャートのステップＳ５において、旋回装置３０を用いて、作業装置６０を旋回させる動作を行う。
　第１実施形態では、走行装置２０の走行に伴い、図５に示すように剥離された領域（例えば領域Ａ１１）が傾斜した四角形状となっている。本変形例では、重機制御装置５０が、走行装置２０によるＹ方向への移動量を相殺するように、旋回装置３０を旋回させるとともに、作業装置６０の位置制御を行うものである。これにより、重機制御装置５０は、剥離形状を傾斜がほとんどない四角形状となる。
　図６は、第１実施形態の変形例を示す図であり、１台の剥離システム１がＹ方向に移動しながら、旋回装置３０を旋回させている様子を示している。図６（ａ）は旋回装置３０により時計方向に旋回する様子を示しており、図６（ｂ）はリセット動作および時計方向に旋回する様子を示しており、図６（ｃ）はリセット動作を示す図である。なお、図６は、説明を分かりやすくするために描かれており、実際の剥離システム１の移動の時間経過の様子とは異なっている部分もあり、点線で囲まれた領域Ａ４１と、点線で囲まれた領域Ａ４２とは実際には隣接している。
　図６（ａ）に示すように、時刻ｔ＝１において剥離工事が開始し、走行装置２０により剥離システム１が矢印方向（＋Ｙ方向）に移動を開始する。重機制御装置５０は、時刻ｔ＝１において、ブームシリンダ５４により剥離装置６５を下側（図３（ａ）参照）から上側（図３（ｂ）参照）への回動を開始するとともに、旋回装置３０の時計方向への旋回を開始する。
　時刻ｔ＝１から所定時間経過した時刻ｔ＝２おいて、重機制御装置５０は、走行装置２０によるＹ方向への移動量を相殺するように、旋回装置３０による時計方向への旋回を継続させるとともに、作業装置６０の位置制御を行って、点線で囲まれた領域Ａ４１の剥離を行う。
　ブームシリンダ５４により剥離装置６５を上側まで回動すると、重機制御装置５０は、旋回装置３０を反時計方向に旋回させて、旋回装置３０が工事開始時の時刻ｔ＝１における旋回位置となるようにリセット動作を行う。図６（ｂ）の時刻ｔ＝３は、リセット動作が終わった様子を示している。
　重機制御装置５０は、リセット動作が終了すると、ブームシリンダ５４により剥離装置６５を上側から下側への回動を開始するとともに、旋回装置３０の時計方向への旋回を開始する。
　時刻ｔ＝３から所定時間経過した時刻ｔ＝４おいて、重機制御装置５０は、走行装置２０によるＹ方向への移動量を相殺するように、旋回装置３０による時計方向への旋回を継続させるとともに、作業装置６０の位置制御を行って、点線で囲まれた領域Ａ４２の剥離を行う。
　ブームシリンダ５４により剥離装置６５を下側まで回動すると、重機制御装置５０は、旋回装置３０を反時計方向に旋回させて、旋回装置３０が時刻ｔ＝１における旋回位置となるようにリセット動作を行う。図６（ｃ）の時刻ｔ＝５は、リセット動作が終わった様子を示している。
　本変形例において、重機制御装置５０は、時刻ｔ＝１から時刻ｔ＝５までを１サイクルとしてトンネル１００の内壁の剥離を行っている。なお、重機制御装置５０は、２回のリセット動作の際に、ブームシリンダ５４による剥離装置６５の回動は停止している。
　図７は、剥離される領域を模式的に示した図であり、図７（ａ）は走行装置２０の走行速度が高速（８ｍ／ｍｉｎ）の場合であり、図７（ｂ）は走行装置２０の走行速度が中速の場合（６ｍ／ｍｉｎ）である。
　上述の第１実施形態と同様に、剥離部６８の剥離幅Ｗを１ｍとし、剥離長Ｐ＝７．８５ｍとし、トンネル１００の内壁の地面から頂上部までを剥離するのに要する所要時間を０．１２ｍｉｎとし、トンネル１００の内壁の頂上部から地面までを剥離するのに要する所要時間を０．１２ｍｉｎとする。
　ここで、旋回装置３０の２回のリセット動作にかかる時間をそれぞれ０．０４ｍｉｎとすると、１サイクルに要する時間は、以下のように０．３２ｍｉｎとなる。
　　１サイクル＝０．１２×２＋０．０４×２＝０．３２
　走行装置２０は、高速（８ｍ／ｍｉｎ）の場合に０．３２ｍｉｎで２．５６ｍ移動する。このため、図７（ａ）に示すように、剥離が行われる領域Ａ４１と領域Ａ４２との間に剥離されない領域Ｂ４１が存在してしまう。
　一方、走行装置２０は、中速（６ｍ／ｍｉｎ）の場合に０．３２ｍｉｎで１．９２ｍ移動する。このため、図７（ｂ）に示すように、剥離が行われる領域Ａ４１と領域Ａ４２との間に領域Ａ４１と領域Ａ４２とが重複する重複領域ＯＬが形成され、剥離されない領域は存在しない。
　このため、重機制御装置５０は、走行装置２０の走行速度を第１実施形態よりも速い６ｍ／ｍｉｎに設定することができる。すなわち、本変形例のように旋回装置３０により作業装置６０を旋回することにより、本第１実施形態よりも走行装置２０の走行速度を上げることができる。
　ここで、トンネル１００の内壁の頂上部から地面までを剥離するのに要する所要時間を０．１２ｍｉｎから０．０９ｍｉｎとなるように、ブームシリンダ５４の駆動速度を上げてみる。これは、ブームシリンダ５４を下方から上方に駆動するよりも、ブームシリンダ５４を上方から下方に駆動する方が駆動速度を上げやすいからである。
　すると１サイクルに要する時間は０．２５ｍｉｎとなり、高速（８ｍ／ｍｉｎ）の場合に０．２５ｍｉｎで２ｍ移動するので、剥離されない領域が存在しなくなる。このため、重機制御装置５０は、走行装置２０の走行速度を８ｍ／ｍｉｎに設定することができる。
　同様に、第１実施形態においてもトンネル１００の内壁の頂上部から地面までを剥離するのに要する所要時間を０．１２ｍｉｎから０．０９ｍｉｎとなるように、ブームシリンダ５４の駆動速度を上げると、１サイクルは０．２１（０，１２＋０．０９）ｍｉｎとなり、重機制御装置５０は、走行装置２０の走行速度を４．７ｍ／ｍｉｎと設定することができ、走行速度を速くすることができる。
　以上のように、本変形例では、重機制御装置５０が走行装置２０によるＹ方向への移動量を相殺するように、旋回装置３０を旋回させるので、剥離形状を傾斜がほとんどない四角形状とするとともに、走行装置２０の走行速度を速くすることができる。
　また、ブームシリンダ５４を下方から上方に駆動する駆動速度よりも、ブームシリンダ５４を上方から下方に駆動する駆動速度を速くしているので、１サイクルに要する時間を短くできるとともに、走行装置２０の走行速度を速くすることができる。
　上述の第１実施形態および変形例において、旋回装置３０に代えて、作業装置６０をＺ軸回りに回動するスイング機構を採用するようにしてもよい。スイング機構を採用する場合においても、走行装置２０によるＹ方向への移動量を相殺するように、スイング機構を回動すれば、剥離形状を傾斜がほとんどない四角形状とするとともに、走行装置２０の走行速度を速くすることができる。
　（第２実施形態）
　以下、図８を用いて第２実施形態につき説明するが、第１実施形態と同じ構成については同じ符号を付し、その説明を割愛もしくは簡略化する。図８は本第２実施形態を表す建設機械の一例を表す剥離システム１の概要図であり、図８（ａ）はアクチュエータ１８ｂが縮んでいる状態を示し、図８（ｂ）はアクチュエータ１８ｂが伸びている状態を示す図である。
　図８に示すように、本第２実施形態の剥離システム１は、ベースマシンが台車タイプであり、第１実施形態の旋回装置３０が省略されている。また、走行装置２０は、４つのタイヤ１４で駆動するものであり、４輪駆動としてもよい。なお、これに代えて、走行装置２０は、特開２０１７―２１８１０５号に開示されているように、三角形状の履帯の内側に１つの起動輪と、２つの転輪を設けたものを２つもしくは４つ設けたものとしてもよい。
　４つのタイヤ１４は、一対のサイドフレーム１７および一対のリンク機構１８を介して、中央フレーム１６に接続されている。
　中央フレーム１６は、Ｙ方向に離間した２つの駆動輪２２の間に位置したフレームであり、一対のリンク機構１８を介して一対のサイドフレーム１７と接続されている。中央フレーム１６は、本体装置４０と接続している。
　一対のサイドフレーム１７は、不図示の軸受けを介して４つのタイヤ１４に接続されたフレームである。
　一対のリンク機構１８は、Ｚ字状または逆Ｚ字状をしており、一端が一対のサイドフレーム１７に接続され、他端が中央フレーム１６に接続された一対の接続部材１８ａと、一端が中央フレーム１６側の接続部材１８ａに接続され、他端がサイドフレーム１７側の接続部材１８ａに接続されたアクチュエータ１８ｂを有している。なお、一対の接続部材１８ａは、Ｚ方向に離間して２つ設けられている。
　アクチュエータ１８ｂは、傾斜して設けられており、伸縮により一対のサイドフレーム１７をＺ方向およびＹ方向に駆動するものである。重機制御装置５０は、アクチュエータ１８ｂを駆動することにより、図８（ａ）に示すようなアクチュエータ１８ｂが縮んでいる状態から、図８（ｂ）に示すようなアクチュエータ１８ｂが伸びている状態にすることができる。
　これにより、地面から本体装置４０の底面までの高さがｈ１からｈ２と高くなり、本体装置４０を鉛直方向（＋Ｚ方向）に沿って移動させている。このため、例えば、重機制御装置５０は、剥離部６８がトンネル１００の頂上部付近に届かない場合に、アクチュエータ１８ｂを駆動して図８（ｂ）に示すようなアクチュエータ１８ｂが伸びている状態にすることにより、剥離部６８を頂上部付近に届かせることが可能となる。
　また、アクチュエータ１８ｂの駆動により、Ｙ方向の２つのタイヤ１４の幅は、Ｗ１からＷ２と狭くなり、Ｙ方向において４つタイヤ１４が本体装置４０からはみ出ることがないので、狭い場所でも剥離システム１が進入しやすくなる。なお、アクチュエータ１８ｂは、Ｙ方向の駆動は行わないタイプのものでもよい。また、アクチュエータ１８ｂとしては、油圧ジャッキや電動ジャッキを用いることができるが、これに限定されるものではない。
　なお、第２実施形態においても、本体装置４０を旋回させる旋回装置３０を設けてもよく、作業装置６０をＺ軸回りに回動するスイング機構を設けるようにしてもよい。これにより、走行装置２０によるＹ方向への移動量を相殺するように、旋回装置３０もしくはスイング機構を回動すれば、剥離形状を傾斜がほとんどない四角形状とするとともに、走行装置２０の走行速度を速くすることができる。
　上述の第１実施形態および第２実施形態の駆動システム１０として、内燃機関に代えて、水素と燃料電池とを用いて剥離システム１を駆動してもよい。この場合、燃料タンク１２に高圧の水素ガスを貯蔵して、燃料電池に水素ガスを供給するようにすればよい。駆動システム１０として、温室効果ガスの排出の少ないものを用いれば、より環境に配慮した剥離システム１を実現することができる。
　１　剥離システム　　２０　走行装置　　３０　旋回装置
　４０　本体装置　　５０　重機制御装置　　６０　作業装置
　６５　剥離装置　　６８剥離部　　６９距離センサ
　

Claims (12)

  1. 　上方に設けられた本体装置を走行させる走行装置と、
    　前記本体装置に接続され可動する可動部分と、該可動部分に接続され、加工を行う加工部とを備えた加工装置と、
    　前記走行装置による走行中に前記加工装置による加工を行う制御装置と、を備えた建設機械。
  2. 　前記制御装置は、前記可動部分の可動速度を前記走行装置の走行速度よりも大きく設定する請求項１記載の建設機械。
  3. 　前記制御装置は、前記可動部分のサイクルタイムと、前記加工部の加工領域とに基づいて、前記走行装置の走行速度を設定する請求項１または請求項２記載の建設機械。
  4. 　前記制御装置は、前記可動部分を下方から上方へ移動させる第１速度を、前記可動部分を上方から下方へ移動させる第２速度よりも小さく設定する請求項１または請求項２記載の建設機械。
  5. 　前記加工が行われる被加工箇所と、前記加工部との距離を検出する距離センサを備えた請求項１記載の建設機械。
  6. 　前記制御装置は、前記加工が行われる前に、前記距離センサにより前記被加工箇所の形状を検出する請求項５記載の建設機械。
  7. 　前記加工部を伸縮させる伸縮部を備えた請求項５または６記載の建設機械。
  8. 　前記加工部は、前記加工が行われる被加工領域の一部を複数回加工する請求項１または請求項２記載の建設機械。
  9. 　前記走行装置による第１方向への走行中に、前記第１方向の移動を相殺するように前記加工装置を移動させる移動装置を備えた請求項１または請求項２記載の建設機械。
  10. 　前記移動装置は、前記本体装置と前記走行装置との間に設けられ、前記本体装置を旋回する旋回装置である請求項９記載の建設機械。
  11. 　前記制御装置は、前記可動部分を下方から上方へ移動させた後に、前記旋回装置の旋回方向を変える請求項１０記載の建設機械。
  12. 　前記本体装置を鉛直方向に沿って移動するアクチュエータを備えた請求項１または請求項２記載の建設機械。
    　
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002332191A (ja) * 2001-05-10 2002-11-22 Sumitomo Heavy Industries Construction Crane Co Ltd 運転室昇降機構を備えた作業機械
JP2020026670A (ja) * 2018-08-10 2020-02-20 コベルコ建機株式会社 作業機械の速度制御装置
JP2020026697A (ja) * 2018-08-15 2020-02-20 鹿島建設株式会社 トンネル施工システム及びトンネル施工の支援方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002332191A (ja) * 2001-05-10 2002-11-22 Sumitomo Heavy Industries Construction Crane Co Ltd 運転室昇降機構を備えた作業機械
JP2020026670A (ja) * 2018-08-10 2020-02-20 コベルコ建機株式会社 作業機械の速度制御装置
JP2020026697A (ja) * 2018-08-15 2020-02-20 鹿島建設株式会社 トンネル施工システム及びトンネル施工の支援方法

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