(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022106187
(43)【公開日】2022-07-19
(54)【発明の名称】研掃方法
(51)【国際特許分類】
E01H 1/00 20060101AFI20220711BHJP
【ＦＩ】
E01H1/00 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021001027
(22)【出願日】2021-01-06
(71)【出願人】
【識別番号】000140292
【氏名又は名称】株式会社奥村組
(74)【代理人】
【識別番号】100101971
【弁理士】
【氏名又は名称】大畑 敏朗
(72)【発明者】
【氏名】石井 敏之
(72)【発明者】
【氏名】栗本 雅裕
(57)【要約】 （修正有）
【課題】ハンチ面を有する枠型構造体の壁面の研掃処理に際して、研掃ヘッドを壁面に接触させることなく、枠型構造体のハンチ面および天井面を研掃する研掃方法を提供する。
【解決手段】ハンチ面ＷＳｈを有するトンネルの研掃処理に際して、ハンチ面ＷＳｈの研掃終了位置Ｐｈｅを研掃ヘッド１７の外周端部が天井面ＷＳｔに接触しない位置に設定するとともに、天井面ＷＳｔの研掃開始位置Ｐｔｓ１を研掃ヘッド１７の外周端部がハンチ面ＷＳｈに接触しない位置に設定してハンチ面ＷＳｈおよび天井面ＷＳｔを自動研掃する。これにより、研掃ヘッド１７がハンチ面ＷＳｈの研掃終了位置Ｐｈｅに到達したときに研掃ヘッド１７の外周端部が天井面ＷＳｔに接触しないようにできる。また、研掃ヘッド１７を天井面ＷＳｔの研掃開始位置Ｐｔｓ１に押し付けたときに研掃ヘッド１７の外周端部がハンチ面ＷＳｈに接触しないようにできる。
【選択図】図２５
【解決手段】ハンチ面ＷＳｈを有するトンネルの研掃処理に際して、ハンチ面ＷＳｈの研掃終了位置Ｐｈｅを研掃ヘッド１７の外周端部が天井面ＷＳｔに接触しない位置に設定するとともに、天井面ＷＳｔの研掃開始位置Ｐｔｓ１を研掃ヘッド１７の外周端部がハンチ面ＷＳｈに接触しない位置に設定してハンチ面ＷＳｈおよび天井面ＷＳｔを自動研掃する。これにより、研掃ヘッド１７がハンチ面ＷＳｈの研掃終了位置Ｐｈｅに到達したときに研掃ヘッド１７の外周端部が天井面ＷＳｔに接触しないようにできる。また、研掃ヘッド１７を天井面ＷＳｔの研掃開始位置Ｐｔｓ１に押し付けたときに研掃ヘッド１７の外周端部がハンチ面ＷＳｈに接触しないようにできる。
【選択図】図２５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
側壁面と、天井面と、前記側壁面と前記天井面との間に形成されたハンチ面とを有する枠型構造体の研掃処理に際して、
（ａ）前記枠型構造体の横断方向に水平な第１方向および前記枠型構造体の縦断方向に水平な第２方向に移動自在の状態で設けられているとともに、研掃面の角度が変更自在の状態で設けられている研掃ヘッドを備えた研掃装置によって前記ハンチ面を研掃する過程と、
（ｂ）前記研掃装置によって前記天井面を研掃する過程と、
を有し、
前記（ａ）工程は、
（ａ１）前記ハンチ面の研掃開始位置の真下に前記研掃ヘッドを移動する過程と、
（ａ２）前記研掃ヘッドを前記ハンチ面に接触させる過程と、
（ａ３）前記研掃ヘッドを前記第２方向に移動しながら前記ハンチ面を研掃する過程と、
（ａ４）前記研掃ヘッドが前記第２方向の移動範囲の限界に達したら前記研掃ヘッドを前記第１方向に移動する過程と、
（ａ５）前記（ａ３）過程と、前記（ａ４）過程とを繰り返し、前記研掃ヘッドが前記ハンチ面の研掃終了位置に達したら前記ハンチ面の研掃処理を終了し、前記研掃ヘッドを前記ハンチ面から離間させる過程と、
を有し、
前記（ｂ）工程は、
（ｂ１）前記天井面の研掃開始位置の真下に前記研掃ヘッドを移動する過程と、
（ｂ２）前記研掃ヘッドを前記天井面に接触させる過程と、
（ｂ３）前記研掃ヘッドを前記第２方向に移動しながら前記天井面を研掃する過程と、
（ｂ４）前記研掃ヘッドが前記第２方向の移動範囲の限界に達したら前記研掃ヘッドを前記第１方向に移動する過程と、
（ｂ５）前記（ｂ３）過程と、前記（ｂ４）過程とを繰り返し、前記研掃ヘッドが前記天井面の研掃終了位置に達したら前記天井面の研掃処理を終了し、前記研掃ヘッドを前記天井面から離間させる過程と、
を有し、
前記（ａ５）過程において、前記ハンチ面の研掃終了位置は、前記研掃ヘッドの端部が前記天井面に接触しないように前記ハンチ面と前記天井面との交差部から離れた位置に設定し、
前記（ｂ１）過程において、前記天井面の研掃開始位置は、前記研掃ヘッドの端部が前記ハンチ面に接触しないように前記ハンチ面と前記天井面との交差部から離れた位置に設定することを特徴とする研掃方法。
（ａ）前記枠型構造体の横断方向に水平な第１方向および前記枠型構造体の縦断方向に水平な第２方向に移動自在の状態で設けられているとともに、研掃面の角度が変更自在の状態で設けられている研掃ヘッドを備えた研掃装置によって前記ハンチ面を研掃する過程と、
（ｂ）前記研掃装置によって前記天井面を研掃する過程と、
を有し、
前記（ａ）工程は、
（ａ１）前記ハンチ面の研掃開始位置の真下に前記研掃ヘッドを移動する過程と、
（ａ２）前記研掃ヘッドを前記ハンチ面に接触させる過程と、
（ａ３）前記研掃ヘッドを前記第２方向に移動しながら前記ハンチ面を研掃する過程と、
（ａ４）前記研掃ヘッドが前記第２方向の移動範囲の限界に達したら前記研掃ヘッドを前記第１方向に移動する過程と、
（ａ５）前記（ａ３）過程と、前記（ａ４）過程とを繰り返し、前記研掃ヘッドが前記ハンチ面の研掃終了位置に達したら前記ハンチ面の研掃処理を終了し、前記研掃ヘッドを前記ハンチ面から離間させる過程と、
を有し、
前記（ｂ）工程は、
（ｂ１）前記天井面の研掃開始位置の真下に前記研掃ヘッドを移動する過程と、
（ｂ２）前記研掃ヘッドを前記天井面に接触させる過程と、
（ｂ３）前記研掃ヘッドを前記第２方向に移動しながら前記天井面を研掃する過程と、
（ｂ４）前記研掃ヘッドが前記第２方向の移動範囲の限界に達したら前記研掃ヘッドを前記第１方向に移動する過程と、
（ｂ５）前記（ｂ３）過程と、前記（ｂ４）過程とを繰り返し、前記研掃ヘッドが前記天井面の研掃終了位置に達したら前記天井面の研掃処理を終了し、前記研掃ヘッドを前記天井面から離間させる過程と、
を有し、
前記（ａ５）過程において、前記ハンチ面の研掃終了位置は、前記研掃ヘッドの端部が前記天井面に接触しないように前記ハンチ面と前記天井面との交差部から離れた位置に設定し、
前記（ｂ１）過程において、前記天井面の研掃開始位置は、前記研掃ヘッドの端部が前記ハンチ面に接触しないように前記ハンチ面と前記天井面との交差部から離れた位置に設定することを特徴とする研掃方法。
【請求項2】
前記（ａ１）過程において、前記ハンチ面の研掃開始位置は、前記研掃ヘッドの端部が前記側壁面に接触しないように前記側壁面と前記ハンチ面との交差部から離れた位置に設定することを特徴とする請求項１記載の研掃方法。
【請求項3】
前記（ｂ５）過程において、前記天井面の研掃終了位置は、前記研掃ヘッドが前記第１方向の移動範囲の限界に達した位置であることを特徴とする請求項１または２記載の研掃方法。
【請求項4】
前記枠型構造体がトンネルであることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の研掃方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、研掃方法に関し、例えば、トンネルの内壁面の研掃方法に適用して有効な技術に関するものである。
【背景技術】
【0002】
高速道路や一般道に構築されているトンネルにおいては、供用開始から所定期間経過したならば、トンネル補修工事が実行される。トンネル補修工事においては、劣化したトンネル表面を削り取って目荒しや塗膜除去を行う下地処理を施した後、トンネル表面にコンクリート改質剤を塗布する表面処理を行う。
【0003】
ここで、トンネル補修工事における下地処理作業においては、作業箇所に高所作業台を設置し、当該作業台に作業員が乗って人力で行っていた。しかしながら、この作業は、重量のある工具を用いて上向き姿勢で行わなければならないために、人力では、作業効率が低く、時間がかかる上、費用も嵩むことになる。
【0004】
そこで、例えば、特許文献１に記載のように、人力によらず、自動的にトンネルの天井面の研掃を行うトンネル天井面研掃装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０１７－０４０１０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ところで、特許文献１のトンネル天井面研掃装置は、ボックスカルバート型のトンネルの平面天井の研掃に使用されているが、研掃ヘッドの傾きを変えることができないので、トンネルのハンチ面を研掃することができない。トンネルの断面形状にもよるが、ハンチ面はかなりの面積となるので、如何にしてハンチ面を研掃するかが重要な課題である。
【0007】
一方、曲面天井研掃用の研掃装置においては、研掃ヘッドの傾きを変えることができるので、ハンチ面を研掃することができるが、ハンチ面と天井面との交差部分では角度を持って交差しているため、ハンチ面と天井面とを単純に自動研掃してしまうと、研掃ヘッドがハンチ面と天井面との交差部に近づき過ぎると研掃ヘッドの外周端部がハンチ面または天井面に接触してしまう結果、研掃ヘッドの破損や研磨剤漏れ等のような不具合が生じるおそれがある。
【0008】
本発明は、上述の技術的背景からなされたものであって、枠型構造体の壁面の研掃処理に際して、研掃ヘッドを壁面に接触させることなく、枠型構造体のハンチ面および天井面を研掃することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
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方法は、側壁面と、天井面と、前記側壁面と前記天井面との間に形成されたハンチ面とを有する枠型構造体の研掃処理に際して、（ａ）前記枠型構造体の横断方向に水平な第１方向および前記枠型構造体の縦断方向に水平な第２方向に移動自在の状態で設けられているとともに、研掃面の角度が変更自在の状態で設けられている研掃ヘッドを備えた研掃装置によって前記ハンチ面を研掃する過程と、（ｂ）前記研掃装置によって前記天井面を研掃する過程と、を有し、前記（ａ）工程は、（ａ１）前記ハンチ面の研掃開始位置の真下に前記研掃ヘッドを移動する過程と、（ａ２）前記研掃ヘッドを前記ハンチ面に接触させる過程と、（ａ３）前記研掃ヘッドを前記第２方向に移動しながら前記ハンチ面を研掃する過程と、（ａ４）前記研掃ヘッドが前記第２方向の移動範囲の限界に達したら前記研掃ヘッドを前記第１方向に移動する過程と、（ａ５）前記（ａ３）過程と、前記（ａ４）過程とを繰り返し、前記研掃ヘッドが前記ハンチ面の研掃終了位置に達したら前記ハンチ面の研掃処理を終了し、前記研掃ヘッドを前記ハンチ面から離間させる過程と、を有し、前記（ｂ）工程は、（ｂ１）前記天井面の研掃開始位置の真下に前記研掃ヘッドを移動する過程と、（ｂ２）前記研掃ヘッドを前記天井面に接触させる過程と、（ｂ３）前記研掃ヘッドを前記第２方向に移動しながら前記天井面を研掃する過程と、（ｂ４）前記研掃ヘッドが前記第２方向の移動範囲の限界に達したら前記研掃ヘッドを前記第１方向に移動する過程と、（ｂ５）前記（ｂ３）過程と、前記（ｂ４）過程とを繰り返し、前記研掃ヘッドが前記天井面の研掃終了位置に達したら前記天井面の研掃処理を終了し、前記研掃ヘッドを前記天井面から離間させる過程と、を有し、前記（ａ５）過程において、前記ハンチ面の研掃終了位置は、前記研掃ヘッドの端部が前記天井面に接触しないように前記ハンチ面と前記天井面との交差部から離れた位置に設定し、前記（ｂ１）過程において、前記天井面の研掃開始位置は、前記研掃ヘッドの端部が前記ハンチ面に接触しないように前記ハンチ面と前記天井面との交差部から離れた位置に設定することを特徴とする。
【0010】
請求項２に記載の本発明の研掃方法は、上記請求項１に記載の発明において、前記（ａ１）過程において、前記ハンチ面の研掃開始位置は、前記研掃ヘッドの端部が前記側壁面に接触しないように前記側壁面と前記ハンチ面との交差部から離れた位置に設定することを特徴とする。
【0011】
請求項３に記載の本発明の研掃方法は、上記請求項１または２に記載の発明において、前記（ｂ５）過程において、前記天井面の研掃終了位置は、前記研掃ヘッドが前記第１方向の移動範囲の限界に達した位置であることを特徴とする。
【0012】
請求項４に記載の本発明の研掃方法は、上記請求項１～３のいずれか一項に記載の発明において、前記枠型構造体がトンネルであることを特徴とする。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、枠型構造体の壁面の研掃処理に際して、研掃ヘッドを壁面に接触させることなく、枠型構造体のハンチ面および天井面を研掃することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【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、（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。
【図2】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、（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12】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。
【図13】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。
【図14】本発明の第１の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。
【図15】本発明の第１の実施の形態のトンネル研掃装置による研掃作業の一連の流れの中での架台と研掃装置本体との動きを示す説明図である。
【図20】本発明の第１の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。
【図21】本発明の第１の実施の形態の研掃作業におけるトンネル研掃装置の側面図である。
【図29】本発明の第２の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。
【発明を実施するための形態】
【0015】
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。
【0016】
（第１の実施の形態）
【0017】
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。
【0018】
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、曲面やハンチ面を有するトンネルの内壁面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。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
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（支持ロッド）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。
【0022】
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。なお、図２等に示すように、トンネルの内壁面ＷＳは、内側面（側壁面）ＷＳｓと、天井面ＷＳｔと、それらの間に設けられたハンチ面ＷＳｈとを有している。ハンチ面ＷＳｈは、天井面ＷＳｔに対して所定の角度を持って傾斜した状態で形成されている。
【0023】
図２および図３に示すように、本実施の形態のトンネル研掃装置１０の研掃ヘッド１７は、トンネルの内壁面ＷＳを研掃するための手段であり、取付部１７ａと、アーム部１７ｒと、ロータリアクチュエータ１７ｒａ（図３参照）と、エアシリンダ１７ｐ（図３参照）とを備えている。
【0024】
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に対向する主面と、その裏側の裏面とを有している。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。
【0025】
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１７ｂ－１と、吸引口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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
また、図２～図４に示すように、キャスタ１７ｃは、研掃作業に際して、取付台１７ａ－１の主面とトンネルの内壁面ＷＳとの間に一定の間隔を確保するとともに、研掃ヘッド１７を内壁面ＷＳに沿って移動させる部材であり、図４に示すように、例えば、取付台１７ａ－１の主面の四隅に配置されている。研掃作業時には、当該キャスタ１７ｃがトンネルの内壁面ＷＳと接することで取付台１７ａ－１とトンネルの内壁面ＷＳとが一定の間隔に保たれつつ、研掃ヘッド１７の移動に伴って当該キャスタ１７ｃがトンネルの内壁面ＷＳに沿って回転するようになっている。
【0031】
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。
【0032】
さらに、それぞれのキャスタ１７ｃには荷重計ＳＬ３（図１２参照）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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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枚のアーム板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枚の支持板１７ｒ－３が設けられている。
【0037】
２枚のアーム板１７ｒ－２は、ベース板１７ｒ－１から研掃対象の内側面ＷＳｓに近づくように傾斜した状態でロッド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のアーム板１７ｒ－２と、取付台１７ａ－１の回動板１７ａ－２とは、それらを貫通する貫通孔に設けられた締結部材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）に揺動自在および着脱自在の状態でアーム部１７ｒに取り付けられている。なお、締結部材１７ｘ－１は、例えば、取付部１７ａ－１に設けられた支持軸と、これに螺合されるナットとで構成されている。
【0038】
図３に示したロータリアクチュエータ１７ｒａは、研掃ヘッド１７の研掃面を最適な角度でトンネルの内壁面ＷＳに押し付けるために、取付部１７ａの第１の揺動方向ＰＲ１（図２参照）の揺動角度を調整（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。研掃ヘッド１７を研掃対象の内壁面ＷＳに押し付けた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を研掃対象の内壁面ＷＳに沿って揺動させながら研掃処理を実施するようになっている。
【0039】
また、上記のようにアーム板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。
【0040】
一方、アーム部１７ｒのベース板１７ｒ－１の裏面の２枚の支持板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枚の支持板１７ｒ－３と、ロッド１５の凸部１５－１とは、それらを貫通する貫通孔に設けられた締結部材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。なお、締結部材１７ｘ－２は、例えば、ボルトと、これに螺合されるナットとで構成されている。
【0041】
このように本実施の形態によれば、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、曲面やハンチ面ＷＳｈを有するトンネルの内壁面ＷＳであっても良好に研掃することができる。
【0042】
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。
【0043】
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。
【0044】
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。
【0045】
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。
【0046】
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および図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１２ａｃ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。
【0047】
図２に示すように、昇降機構部１２は、第１の昇降機構部１２ａと、その隣に並んで設置された第２の昇降機構部１２ｂとを備えている。
【0048】
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１２参照）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の先端部を上に向け、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）。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。このローラ対により、ロッド１５を安定させた状態で滑らかに上下動させることができる。
【0049】
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。
【0050】
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。
【0051】
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）。
【0052】
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。ただし、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。
【0053】
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。
【0054】
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。
【0055】
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。
【0056】
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、トンネルの内壁面ＷＳに押圧されたままで（つまり、トンネルの内壁面ＷＳに対する押圧力が維持された状態で）、トンネルの内壁面ＷＳに沿って上昇して次の研掃高さに移動する。
【0057】
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。
【0058】
なお、トンネルのハンチ面ＷＳｈに際して、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一定であることから、横行時における研掃ヘッド１７の上昇量は同じになる。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、それに合わせて同じになるようにする。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。
【0059】
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。
【0060】
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はトンネルの内側面ＷＳｓに交差する第１の水平方向（すなわち、トンネルの横断方向に水平な方向：第１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（すなわち、トンネルの縦断方向に水平な方向：第２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。
【0061】
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。
【0062】
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。
【0063】
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。
【0064】
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。
【0065】
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。
【0066】
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）をトンネルの内側面ＷＳｓに横付けしたときに高所作業車Ｖがトンネルの内側面ＷＳｓ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、トンネルの内側面ＷＳｓの研掃処理に際し、当該内側面ＷＳｓ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、トンネルの内側面ＷＳｓ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、トンネルの内側面ＷＳｓ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、トンネルの内側面ＷＳｓ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、トンネルの内側面ＷＳｓ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、トンネルの内側面ＷＳｓの研掃処理を良好に実施することができる。
【0067】
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。
【0068】
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。
【0069】
例えば、図１０に示すように、高所作業車Ｖ（図１参照）がトンネルの内側面ＷＳｓに対して若干右に傾斜して横付けされてしまった場合（トンネルの内側面ＷＳｓ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）がトンネルの内側面ＷＳｓに対してほぼ平行になったところで停止する。
【0070】
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がトンネルの内側面ＷＳｓに対して若干左に傾斜して横付けされてしまった場合（トンネルの内側面ＷＳｓ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）がトンネルの内側面ＷＳｓに対してほぼ平行になったところで停止する。
【0071】
また、図７に示すように、回動フレーム１８Ｂにおいて、トンネルの内側面ＷＳｓ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からトンネルの内側面ＷＳｓ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側面ＷＳｓにレーザ光ＬＬを照射したときに、トンネルの内側面ＷＳｓ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からトンネルの内側面ＷＳｓ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と内側面ＷＳｓ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からトンネルの内側面ＷＳｓ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。
【0072】
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（ハンチ面ＷＳｈや天井面ＷＳｔ）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。
【0073】
なお、トンネル研掃装置１０と内側面ＷＳｓとの平行度は、平面視でトンネルの内側面ＷＳｓ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。
【0074】
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。
【0075】
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。
【0076】
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、トンネルの内側面ＷＳｓに接近する方向および内側面ＷＳｓ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。
【0077】
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側面ＷＳｓ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。
【0078】
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）をトンネルの内側面ＷＳｓ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側面ＷＳｓ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側面ＷＳｓ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とトンネルの内側面ＷＳｓ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。
【0079】
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。
【0080】
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側面ＷＳｓ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。
【0081】
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。
【0082】
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。
【0083】
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がトンネルの内側面ＷＳｓ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）がトンネルの内側面ＷＳｓ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。
【0084】
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側面ＷＳｓ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）がトンネルの内側面ＷＳｓ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がトンネルの内側面ＷＳｓ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からトンネルの内側面ＷＳｓまでの距離に基づいて設定される。
【0085】
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。
【0086】
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。
【0087】
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。
【0088】
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。
【0089】
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。
【0090】
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）に移動可能な移動手段である。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。
【0091】
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。
【0092】
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、トンネルの内側面ＷＳｓに接近する方向および内側面ＷＳｓ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おり枠状ではないが、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、正方形状であってもトンネル研掃装置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。
【0093】
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。
【0094】
【0095】
【0096】
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（上記したコントローラ）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。
【0097】
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。
【0098】
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。
【0099】
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。
【0100】
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。
【0101】
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。
【0102】
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。
【0103】
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。
【0104】
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。
【0105】
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の研掃時において、相互に縦列配置された第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を有している。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。
【0106】
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。
【0107】
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トンネルの全長にわたってトンネルの内壁面ＷＳを研掃する。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トンネルの内壁面ＷＳを研掃する。このような作業を繰り返し行い、通行規制エリア全域のトンネルの内壁面ＷＳを研掃する。
【0108】
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１４のフローチャートに沿って、図１～図３および図１５～図１９を用いて説明する。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～図１９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１５～図１９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。また、図１５～図１７において符号Ｐｈｓはハンチ面の研掃開始位置を示している。
【0109】
まず、図１５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側面ＷＳｓに横付けし、トンネル研掃装置１０を研掃エリアまで運ぶ。
【0110】
ここで、高所作業車Ｖの移動時には、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。
【0111】
また、高所作業車Ｖの停車時には、トンネル研掃装置１０の研掃ヘッド１７の横行範囲内にハンチ面ＷＳｈの研掃開始位置Ｐｈｓが入るように高所作業車Ｖを停車する。
【0112】
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はトンネルの内側面ＷＳｓ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。
【0113】
続いて、高所作業車Ｖの荷台を展開し、各種の配線や配管を接続して電源を投入し（図１４：ステップＳ０２）、さらに、高所作業車Ｖの荷台を所定の高さに設定する（図１４：ステップＳ０３）。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（図１２参照）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１６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）。
【0114】
次に、研掃装置本体ＢＥの研掃ヘッド１７の平面視での研掃面がトンネルの内側面ＷＳｓに対して平行になるようにトンネル研掃装置１０の位置を設定する。すなわち、距離センサＳＬ１，ＳＬ２によって距離センサＳＬ１，ＳＬ２からトンネルの内側面ＷＳｓまでの各々の距離を計測し、高所作業車Ｖのトンネルの内側面ＷＳｓ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の平面視で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）。
【0115】
ここで、高所作業車Ｖのずれ角度の補正が必要な場合で、ずれ角度が補正可能である場合には、図１７（ｃ）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側面ＷＳｓに対して平行になるようにする（図１４：ステップＳ０８）。
【0116】
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Ｓ０９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を据え直した後（図１４：ステップＳ１０）、前述のステップＳ０３に戻る。
【0117】
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Ｓ０９）、研掃開始位置Ｐｈｓ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）。
【0118】
研掃装置本体ＢＥを研掃開始位置へ設置可能の場合は、研掃装置本体ＢＥを研掃開始位置Ｐｈｓへセットする（図１４：ステップＳ１３）。すなわち、図１７に示すように、研掃装置本体ＢＥを研掃開始位置Ｐｈｓ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をトンネルの内側面ＷＳｓ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をトンネルの内側面ＷＳｓ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をトンネルの内側面ＷＳｓに沿う方向に動かして、研掃装置本体ＢＥを研掃開始位置Ｐｈｓの直下まで移動させる。そして、研掃ヘッド１７の研掃面が最適な角度でトンネルのハンチ面ＷＳｈに押し付けられるように、ロータリアクチュエータ１７ｒａにより取付部１７ａの第１の揺動方向ＰＲ１（図２参照）の揺動角度（あおり角）を調整する。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Ｐｈｓ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Ｓ１０に移行して高所作業車Ｖを据え直した後、ステップＳ０３に戻る。
【0119】
ステップＳ１３において研掃装置本体ＢＥを研掃開始位置Ｐｈｓへセットしたならば、トンネルのハンチ面ＷＳｈに対する研掃作業を実行する（図１４：ステップＳ１４）。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ハンチ面ＷＳｈ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、トンネルのハンチ面ＷＳｈの劣化部分を研削することで当該ハンチ面ＷＳｈ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。
【0120】
ステップＳ１４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Ｓ１５）。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（第２の水平方向Ｄ２）へ移動（Ｄ２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（第１の水平方向Ｄ１）内側へ移動（Ｄ１移動）して研掃を行う作業および研掃終了の３つである。
【0121】
ステップＳ１５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（Ｄ２移動の場合）には、図１８に示すように、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（図１４：ステップＳ１６）、続いて、研掃装置本体ＢＥを原点（図１６（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（図１４：ステップＳ１７）。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する（図１４：ステップＳ１８）。その後、前述したステップＳ０３へ移行し、以降の各ステップを順次実行する。
【0122】
一方、ステップＳ１５において、次の作業が高所作業車Ｖをトンネルの横断方向へ移動して研掃を行う作業である場合（Ｄ１移動の場合）または作業終了の場合には、配管および配線を所定箇所で切り離す（図１４：ステップＳ１９）。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、図１９に示すように、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１５（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。
【0123】
続いて、研掃作業が終了か否かを判定し（図１４：ステップＳ２０）、終了でない場合は、高所作業車Ｖをトンネルの横断方向に移動するときの作業手続きに移行し（図１４：ステップＳ２１）、さらに、高所作業車Ｖをトンネルの横断方向内側の次の作業位置まで移動する（図１４：ステップＳ２２）。そして、その後、前述したステップＳ０３へ移行し、以降の各ステップを順次実行する。なお、ステップＳ２０において研掃作業が終了の場合には、作業終了手続きを行い（図１４：ステップＳ２３）、工事規制エリアから退出する。
【0124】
次に、図１４のステップＳ１４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２０のフローチャートに沿って図２および図３を用いて説明する。図２０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である。
【0125】
まず、研掃作業の開始にあたっては、研掃ヘッド１７をトンネルの内壁面ＷＳに押し付ける（図２０：ステップＳ１４－０１）。すなわち、トンネルの内壁面ＷＳに対して最適な角度に調整しておいた研掃ヘッド１７を昇降機構部１２で上昇させ、研掃ヘッド１７の研掃面をトンネルの内壁面ＷＳに押し付ける。なお、このとき、研掃ヘッド１７の研掃面のキャスタ１７ｃがトンネルの内壁面ＷＳに押し付けられるが、上記したように研掃ヘッド１７がトンネルの内壁面ＷＳの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。
【0126】
ステップＳ１４－０１において研掃ヘッド１７をトンネルの内壁面ＷＳに押し付けたならば、エアシリンダ１７ｐにより２台の研掃機１７ｂを押圧して（図２０：ステップＳ１４－０２）、研掃機１７ｂから研削材を噴射する（図２０：ステップＳ１４－０３）。
【0127】
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２０：ステップＳ１４－０４）。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。
【0128】
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２０：ステップＳ１４－０５）、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２０：ステップＳ１４－０６）。
【0129】
ステップＳ１４－０６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２０：ステップＳ１４－０７）。また、ステップＳ１４－０６において最終走行ラインであれば、ステップＳ１４の研掃作業を終了して（戻って）、前述した図１４のステップＳ１５に移行する。
【0130】
さて、ステップＳ１４－０７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２０：ステップＳ１４－０８）。また、ステップＳ１４－０７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Ｓ１４－０９に移行する。
【0131】
ステップＳ１４－０８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Ｓ１４－０７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２０：ステップＳ１４－０９）。また、ステップＳ１４－０８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Ｓ１４の研掃作業を終了して（戻って）、前述した図１４おステップＳ１５に移行する。
【0132】
そして、ステップＳ１４－０９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２０：ステップＳ１４－１０）。そして、前述したステップＳ１４－０４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。
【0133】
また、ステップＳ１４－０９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２０：ステップＳ１４－１１）、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２０：ステップＳ１４－１２）。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２０：ステップＳ１４－１３）、高所作業車Ｖのデッキ部Ｖｂ（図１参照）で荷台を上昇させ（図２０：ステップＳ１４－１４）、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２０：ステップＳ１４－１５）、前述したステップＳ１４－０１に移行する。
【0134】
次に、ステップＳ１４におけるトンネルの内壁面ＷＳ（ハンチ面ＷＳｈおよび天井面ＷＳｔ）に対する研掃作業における研掃装置本体の具体的な動きについて、図２１～図２８を用いて説明する。図２１、図２５～図２８は研掃過程における研掃装置の側面図、図２２～図２４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２２（ａ），（ｃ）、図２３（ｂ）および図２４（ｂ）は図２１（ａ）と直交する方向で示した説明図、図２２（ｂ），（ｄ）、図２３（ｃ）および図２４（ｃ）は平面視で示した説明図、図２３（ａ）および図２４（ａ）はトンネルの横断方向断面で示した説明図である。
【0135】
ここで、図２１、図２５～図２８において符号ＣＡは研掃可能領域、符号ＮＣＡは研掃不可能領域を示している。また、図２１、図２５～図２８において符号Ｐｃ１は内側面ＷＳｓとハンチ面ＷＳｈとの交点位置、符号Ｐｃ２はハンチ面ＷＳｈと天井面ＷＳｔとの交点位置、符号Ｐａ１は交点位置Ｐｃ１から水平にトンネル横断方向中央に向かって距離ＡＸ１だけ離れた位置、符号Ｐａ２は交点位置Ｐｃ２から水平に内側面ＷＳｓに向かって距離ＡＸ２だけ離れた位置、符号Ｐａ３は交点位置Ｐｃ２から水平にトンネル横断方向中央に向かって距離ＡＸ３だけ離れた位置を示している。また、図２１、図２５～図２８においては、図面を見易くするため、ベースフレーム１８Ａおよび回動フレーム１８Ｂの図示を省略した。
【0136】
まず、前述の図１７および図２１（ａ）に示すように、研掃ヘッド１７の傾斜角度（あおり角度）をトンネルのハンチ面ＷＳｈに対して最適な角度に調整する。研掃ヘッド１７の傾斜角度は、上記したロータリアクチュエータ１７ｒａ（図３参照）によって行う。
【0137】
続いて、研掃ヘッド１７の研掃機１７ｂを研掃開始位置Ｐｈｓの直下に移動させる。すなわち、トンネル研掃装置１０に対して指示を入力するためのタッチパネル等のような入力装置から研掃開始位置Ｐｈｓおよび研掃終了位置Ｐｈｅを入力し、研掃ヘッド１７の研掃機１７ｂを研掃開始位置Ｐｈｓの真下に自動で移動させる。このとき、研掃機１７ｂの研掃開始位置Ｐｈｓが可能な限り交点位置Ｐｃ１に接近した位置になるようにする。研掃開始位置Ｐｈｓは、トンネルの内側面ＷＳｓ（交点位置Ｐｃ１）から研掃開始位置Ｐｈｓまでを水平に測ったときの距離Ｘ１で与えられる。
【0138】
なお、上記したように高所作業車Ｖを停車する時には、研掃ヘッド１７の横行範囲内ＣＲｈに研掃開始位置Ｐｈｓが入るように高所作業車Ｖを停車する。研掃ヘッド１７の横行範囲ＣＲｈは、スライドフレーム１８Ｃの横行可能範囲であり、例えば、１.９ｍ程度である。また、施工横行範囲ＣＲｃは、研掃可能な横行範囲を示している。
【0139】
続いて、図２１（ｂ）および図２２（ａ），（ｂ）に示すように、研掃ヘッド１７をトンネルのハンチ面ＷＳｈに押し付ける。つまり、トンネルのハンチ面ＷＳｈに対して最適な傾斜角度に調整していた研掃ヘッド１７をロッド１５の伸長により上昇させ、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ハンチ面ＷＳｈに押し付ける。
【0140】
ここで、本実施の形態においては、研掃開始位置Ｐｈｓまでの距離Ｘ１が、位置Ｐａ１までの距離ＡＸ１よりも大きな値に設定されている。この距離Ｘ１が距離ＡＸ１よりも大きければ、研掃ヘッド１７をハンチ面ＷＳｈに押し付けたときに研掃ヘッド１７の外周端部が内側面ＷＳｓに接触しないように設定されている。これにより、研掃ヘッド１７を研掃開始位置Ｐｈｓに押し付けたときに研掃ヘッド１７の外周端部が内側面ＷＳｓに接触しないようにすることができるので、研掃ヘッド１７の破損や研磨剤漏れ等のような不具合を防止することができる。
【0141】
続いて、図２２（ｃ），（ｄ）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ハンチ面ＷＳｈ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、トンネルのハンチ面ＷＳｈを研掃する。
【0142】
続いて、図２３に示すように、スライドフレーム１８Ｃをトンネルの横断方向内側へスライドさせ、研掃装置本体ＢＥをトンネル横断方向内側へ移動（横行）して研掃高さ（研掃ライン）を変更する。また、ロッド１５を伸張させて、変更した研掃ラインのトンネルのハンチ面ＷＳｈ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。
【0143】
続いて、図２４に示すように、走行フレーム１８Ｄをトンネルの延伸方向（走行方向）に沿ってスライドフレーム１８Ｃの一方端から他方端（図２２（ｃ），（ｄ）に示した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ハンチ面ＷＳｈ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、トンネルのハンチ面ＷＳｈを研掃する。
【0144】
このような走行と横行とを繰り返しながらハンチ面ＷＳｈを自動で研掃し、図２５（ａ）に示すように、研掃ヘッド１７が研掃終了位置Ｐｈｅに到達すると研掃ヘッド１７が自動で停止し、ハンチ面ＷＳｈの自動研掃処理が終了する。研掃終了位置Ｐｈｅは、トンネルの内側面ＷＳｓ（交点位置Ｐｃ１）から研掃終了位置Ｐｈｅまでを水平に測ったときの距離Ｘ２で与えられる。
【0145】
ここで、本実施の形態においては、内側面ＷＳｓから研掃終了位置Ｐｈｅまでの距離Ｘ２が、内側面ＷＳｓから位置Ｐａ２までの距離Ｘ３よりも小さな値に設定されている。この位置Ｐａ２は、トンネルの内側面ＷＳｓ（交点位置Ｐｃ１）から位置Ｐａ２までを水平に測ったときの距離Ｘ３で与えられ、ハンチ面ＷＳｈと天井面ＷＳｔとの交点位置Ｐｃ２から距離ＡＸ２だけ離れた位置（後退した位置）に設定されている。そして、研掃終了位置Ｐｈｅまでの距離Ｘ２が位置Ｐａ２までの距離Ｘ３よりも小さければ研掃ヘッド１７の外周端部が天井面ＷＳｔに接触しないように設定されている。これにより、研掃ヘッド１７の外周端部が天井面ＷＳｔに接触することなく研掃処理を終了させることができるので、研掃ヘッド１７の破損や研磨剤漏れ等のような不具合を防止することができる。なお、研掃ヘッド１７が研掃終了位置Ｐｈｅに到達した時の研掃ヘッド１７の外周端部と交点位置Ｐｃ２との距離は、例えば、１～２ｃｍ程度である。
【0146】
次いで、図２５（ｂ）に示すように、ハンチ面ＷＳｈの研掃処理が終了すると、研掃ヘッド１７がハンチ面ＷＳｈから離れる。ここで、上記したタッチパネルから天井面ＷＳｔの研掃開始位置Ｐｔｓ１を入力する。研掃開始位置Ｐｔｓ１は、内側面ＷＳｓ（交点位置Ｐｃ１）から研掃開始位置Ｐｔｓ１までを水平に測ったときの距離Ｘ４で与えられる。すると、現在の研掃ヘッド１７の位置において天井面ＷＳｔの自動研掃処理の可否がタッチパネルに表示され、研掃可能な場合は研掃開始位置がタッチパネルに表示される。そして、自動研掃が可能な場合には、研掃ヘッド１７を天井面ＷＳｔ側に自動で移動させる。
【0147】
続いて、図２６（ａ）に示すように、上記と同様に、研掃ヘッド１７の傾斜角度をトンネルの天井面ＷＳｔに対して最適な角度に調整した後、研掃ヘッド１７の研掃機１７ｂを天井面ＷＳｔの研掃開始位置Ｐｔｓ１の真下に自動で移動させる。その後、図２６（ｂ）に示すように、研掃ヘッド１７をトンネルの天井面ＷＳｔに押し付ける。
【0148】
ここで、本実施の形態においては、内側面ＷＳｓから研掃開始位置Ｐｔｓ１までの距離Ｘ４は、内側面ＷＳｓから位置Ｐａ３までの距離Ｘ５よりも大きな値に設定されている。この位置Ｐａ３は、トンネルの内側面ＷＳｓ（交点位置Ｐｃ１）から位置Ｐａ３までを水平に測ったときの距離Ｘ５で与えられ、ハンチ面ＷＳｈと天井面ＷＳｔとの交点Ｐｃ２から距離ＡＸ３だけ離れた位置に設定されている。そして、研掃開始位置Ｐｔｓ１までの距離Ｘ４が位置Ｐａ３までの距離Ｘ５よりも大きければ研掃ヘッド１７の外周端部がハンチ面ＷＳｈに接触しないように設定されている。これにより、研掃ヘッド１７を研掃開始位置Ｐｔｓ１に押し付けたときに研掃ヘッド１７の外周端部がハンチ面ＷＳｈに接触しないようにすることができるので、研掃ヘッド１７の破損や研磨剤漏れ等のような不具合を防止することができる。なお、研掃ヘッド１７が研掃開始位置Ｐｔｓ１に押し付けられた時の研掃ヘッド１７の外周端部と交点位置Ｐｃ２との距離は、例えば、１～２ｃｍ程度である。
【0149】
続いて、上記と同様に走行および横行を繰り返しながら天井面ＷＳｔの研掃処理を実施し、図２７（ａ）に示すように、研掃ヘッド１７が横行方向（横断方向内側）に移動できる範囲（横行範囲ＣＲｈ、施工横行範囲ＣＲｃ）の限度に到達すると研掃ヘッド１７が自動で停止し、天井面ＷＳｔの自動研掃処理が終了する。なお、この時の研掃ヘッド１７の研掃機１７ｂの位置を研掃終了位置Ｐｔｅとする。
【0150】
次いで、図２７（ｂ）に示すように、天井面ＷＳｔの自動研掃処理が終了すると、研掃ヘッド１７が天井面ＷＳｔから離れる。ここで、１ブロックの研掃処理が終了したので、図１４に示したＤ２移動に移行する。すなわち、高所作業車Ｖをトンネルの延伸方向に２ｍ程度前進させた後、図２１～図２７で説明した研掃処理を実施する。ただし、最初のブロック後は、上記したタッチパネルから研掃開始位置Ｐｈｓ，Ｐｔｓ１や研掃終了位置Ｐｈｅを入力せず、最初のブロックで設定した研掃開始位置Ｐｈｓ，Ｐｔｓ１や研掃終了位置Ｐｈｅのデータを使用する。これにより、一連の研掃処理の効率を向上させることができる。
【0151】
次いで、図１４に示したＤ２移動による研掃処理が終了した後、図１４に示したＤ１移動に移行する。すなわち、図２８に示すように、研掃ヘッド１７の横行範囲ＣＲｈ内に天井面ＷＳｔの研掃開始位置Ｐｔｓ２が入るように高所作業車Ｖを移動して停車させる。続いて、天井面ＷＳｔの研掃開始位置Ｐｔｓ２を上記したタッチパネルから入力する。研掃開始位置Ｐｔｓ２は、トンネルの内側面ＷＳｓ（交点位置Ｐｃ１）から研掃開始位置Ｐｔｓ２までを水平に測ったときの距離Ｘ６として与えられる。この場合の天井面ＷＳｔの研掃開始位置Ｐｔｓ２は、上記した研掃終了位置Ｐｔｅに等しい。その後、図２６～図２７で説明した研掃処理を実施して天井面ＷＳｔを自動研掃する。なお、研掃不可能領域ＮＣＡについては作業者が手作業で研掃する。
【0152】
このように本実施の形態によれば、ハンチ面ＷＳｈを有するトンネルの内壁面ＷＳの研掃処理に際して、研掃ヘッド１７の外周端部をハンチ面ＷＳｈや天井面ＷＳｔに接触させることなく、ハンチ面ＷＳｈおよび天井面ＷＳｔを研掃することができる。
【0153】
（第２の実施の形態）
【0154】
図２９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。
【0155】
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（図６参照））に設定する。
【0156】
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。
【0157】
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。
【0158】
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。
【0159】
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。
【0160】
例えば、上記実施の形態においては、研掃装置本体ＢＥをトンネル横断方向内側に向かって横行しながら研掃ヘッド１７でトンネルの内壁面ＷＳを研掃するようにしているが、逆に、研掃装置本体ＢＥをトンネル横断方向外側に向かって横行しながら研掃ヘッド１７でトンネルの内壁面ＷＳを研掃するようにしてもよい。
【0161】
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。
【産業上の利用可能性】
【0162】
以上の説明では、本発明の研掃方法を、トンネルの研掃に適用した場合が示されているが、ハンチ面を有する橋脚（枠型構造体）の橋壁の研掃方法に適用することもできる。
【符号の説明】
【0163】
１０ トンネル研掃装置
１２ 昇降機構部
１２ａ 第１の昇降機構部
１２ａｃ エアシリンダ
１２ｂ 第２の昇降機構部
１２ｂｍ スクリュモータ
１２ｂｎ ボールネジ
１５ ロッド
１７ 研掃ヘッド
１７ａ 取付部
１７ｂ 研掃機
１７ｃ キャスタ
１７ｒ アーム部
１８ 架台
１８Ａ ベースフレーム
１８Ｂ 回動フレーム
１８Ｃ スライドフレーム
１８Ｄ 走行フレーム
１８Ｅ ベースプレート
１８Ｊ ジャッキ
１８ＬＬ ガイドレール
１８ＬＷ ガイドレール
ＷＳ 内壁面
ＷＳｓ 内側面
ＷＳｔ 天井面
ＢＥ 研掃装置本体
Ｓ トンネル研掃システム
ＳＬ１，ＳＬ２ 距離センサ
ＳＬ３ 荷重計
Ｖ 高所作業車
Ｖｂ デッキ部
ＭＣ 制御部
Ｄ１ 第１の水平方向
Ｄ２ 第２の水平方向
Ｐｈｓ 研掃開始位置
Ｐｈｅ 研掃終了位置
Ｐｔｓ１ 研掃開始位置
Ｐｔｓ２ 研掃開始位置
Ｐｔｅ 研掃終了位置
１２ 昇降機構部
１２ａ 第１の昇降機構部
１２ａｃ エアシリンダ
１２ｂ 第２の昇降機構部
１２ｂｍ スクリュモータ
１２ｂｎ ボールネジ
１５ ロッド
１７ 研掃ヘッド
１７ａ 取付部
１７ｂ 研掃機
１７ｃ キャスタ
１７ｒ アーム部
１８ 架台
１８Ａ ベースフレーム
１８Ｂ 回動フレーム
１８Ｃ スライドフレーム
１８Ｄ 走行フレーム
１８Ｅ ベースプレート
１８Ｊ ジャッキ
１８ＬＬ ガイドレール
１８ＬＷ ガイドレール
ＷＳ 内壁面
ＷＳｓ 内側面
ＷＳｔ 天井面
ＢＥ 研掃装置本体
Ｓ トンネル研掃システム
ＳＬ１，ＳＬ２ 距離センサ
ＳＬ３ 荷重計
Ｖ 高所作業車
Ｖｂ デッキ部
ＭＣ 制御部
Ｄ１ 第１の水平方向
Ｄ２ 第２の水平方向
Ｐｈｓ 研掃開始位置
Ｐｈｅ 研掃終了位置
Ｐｔｓ１ 研掃開始位置
Ｐｔｓ２ 研掃開始位置
Ｐｔｅ 研掃終了位置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】