(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-07-10
(45)【発行日】2024-07-19
(54)【発明の名称】研掃装置および研掃方法
(51)【国際特許分類】
E01H 1/00 20060101AFI20240711BHJP
E21D 11/00 20060101ALI20240711BHJP
【ＦＩ】
E01H1/00 B
E21D11/00 Z
【請求項の数】
13
(21)【出願番号】P 2020174164
(22)【出願日】2020-10-15
(65)【公開番号】P2022065530
(43)【公開日】2022-04-27
【審査請求日】2023-05-30
(73)【特許権者】
【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
【審査官】五十幡 直子
(56)【参考文献】
【文献】特開２０２０－１５７３９１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｅ０１Ｈ １／００－１５／００
Ｅ２１Ｄ １１／００－１９／０６
Ｅ２１Ｄ ２３／００－２３／２６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
トンネルの内壁面を研掃する研掃ヘッドと、前記研掃ヘッドを支持する支持ロッドと、を備え、
前記研掃ヘッドは、
前記支持ロッドに取り付けられる支持治具と、
前記支持治具に支持されるヘッド本体と、を備え、
前記内壁面のうちの側壁を研掃するときは、前記支持治具として第１の支持治具が設けられ、
前記内壁面のうちの天端面を研掃するときは、前記支持治具として第２の支持治具が設けられるように、
前記支持治具が前記支持ロッドおよび前記ヘッド本体に着脱自在の状態で設けられており、
前記第１の支持治具は、
前記内壁面に対して交差するように配置される第１の面を有する第１のベース板と、
前記第１のベース板の前記第１の面の第１の方向両端に設けられ、前記ヘッド本体を挟み込むようにして支持する第１のアーム板と、を備え、
前記第１のアーム板において、前記ヘッド本体が支持される第１の支持部は、前記トンネルの側部に向かって前記支持ロッドの斜め上方に配置されており、
前記第２の支持治具は、
前記側壁に対して交差するように配置される第２の面を有する第２のベース板と、
前記第２のベース板の前記第２の面の前記第１の方向両端に設けられ、前記ヘッド本体を挟み込むようにして支持する第２のアーム板と、を備え、
前記第２のアーム板において、前記ヘッド本体が支持される第２の支持部は、前記側部とは反対方向に向かって前記支持ロッドの斜め上方に配置されており、
前記側壁を研掃するときには、前記ヘッド本体が前記側部に向かって前記支持ロッドの斜め上方に位置し、
前記天端面を研掃するときは、前記ヘッド本体が前記側部とは反対方向に向かって前記支持ロッドの斜め上方に位置するように、
前記ヘッド本体の位置を変更自在とした、
ことを特徴とする研掃装置。
【請求項2】
前記第１のアーム板は、前記側壁に近づくように傾斜した状態で設けられ、前記第２のアーム板は、前記トンネルの幅方向中央に近づくように傾斜した状態で設けられている、
ことを特徴とする請求項１記載の研掃装置。
【請求項3】
前記第１のベース板は、前記側壁に対向する第１の辺と、
前記第１の辺とは反対側の第２の辺と、を有し、
前記第１のベース板には、前記第２の辺から前記第１のベース板の前記第１の面の中央に向かって凹む第１の凹部が設けられている、
ことを特徴とする請求項１または２記載の研掃装置。
【請求項4】
前記第２のベース板は、前記側壁に対向する第３の辺と、
前記第３の辺とは反対側の第４の辺と、を有し、
前記第２のベース板には、前記第４の辺から前記第２のベース板の前記第２の面の中央に向かって凹む第２の凹部が設けられている、
ことを特徴とする請求項３記載の研掃装置。
【請求項5】
前記支持ロッドと前記第１の支持部とを結ぶ線と前記第１のベース板の前記第１の面とで形成される鋭角側の角度は、前記支持ロッドと前記第２の支持部とを結ぶ線と前記第２のベース板の前記第２の面とで形成される鋭角側の角度と等しい、ことを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の研掃装置。
【請求項6】
前記支持ロッドと前記第２の支持部とを結ぶ線と前記第２のベース板の前記第２の面とで形成される鋭角側の角度は、前記支持ロッドと前記第１の支持部とを結ぶ線と前記第１のベース板の前記第１の面とで形成される鋭角側の角度より小さい、ことを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の研掃装置。
【請求項7】
前記研掃ヘッドから延びる配線は、切り離しおよび接続が自在の状態で設けられている、ことを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載の研掃装置。
【請求項8】
前記研掃ヘッドから延びる吐出ホースおよび吸引ホースは、切り離しおよび接続が自在の状態で設けられている、ことを特徴とする請求項１～７のいずれか一項に記載の研掃装置。
【請求項9】
支持ロッド上に支持治具を介して着脱自在の状態で支持された研掃ヘッドにより、トンネルの内壁面を研掃する際に、前記内壁面のうちの側壁を研掃する側壁研掃過程と、
前記内壁面のうちの天端面を研掃する天端面研掃過程と、
前記側壁研掃過程と前記天端面研掃過程との間に、前記研掃ヘッドの前記支持治具に支持されたヘッド本体の位置を変える変更過程と、を有し、
前記側壁研掃過程に際しては、前記支持治具として、
前記側壁に対して交差するように配置される第１の面を有する第１のベース板と、
前記第１のベース板の前記第１の面の第１の方向両端に設けられ、前記ヘッド本体を挟み込むように支持する第１のアーム板と、を備え、
前記第１のアーム板において、前記ヘッド本体が支持される第１の支持部が前記トンネルの側部に向かって前記支持ロッドの斜め上方に配置されている第１の支持治具を用い、
前記天端面研掃過程に際しては、前記支持治具として、
前記側壁に対して交差するように配置される第２の面を有する第２のベース板と、
前記第２のベース板の前記第２の面の前記第１の方向両端に設けられ、前記ヘッド本体を挟み込むようにして支持する第２のアーム板と、を備え、
前記第２のアーム板において、前記ヘッド本体が支持される第２の支持部が前記側部とは反対方向に向かって前記支持ロッドの斜め上方に配置されている第２の支持治具を用い、
前記変更過程において、
前記側壁を研掃するときは、前記側部に向かって前記支持ロッドの斜め上方に前記ヘッド本体を配置し、
前記天端面を研掃するときは、前記側部とは反対方向に向かって前記支持ロッドの斜め上方に前記ヘッド本体を配置する、
ことを特徴とする研掃方法。
【請求項10】
前記第１のアーム板は、前記側壁に近づくように傾斜した状態で設けられ、前記第２のアーム板は、前記トンネルの幅方向中央に近づくように傾斜した状態で設けられている、
ことを特徴とする請求項９記載の研掃方法。
【請求項11】
前記変更過程においては、前記支持治具のみを交換する、
ことを特徴とする請求項９または１０記載の研掃方法。
【請求項12】
前記変更過程においては、前記研掃ヘッド全体を交換する、
ことを特徴とする請求項９または１０記載の研掃方法。
【請求項13】
前記変更過程においては、前記研掃ヘッドを交換する前に、交換対象の前記研掃ヘッドから延びる配線、吐出ホースおよび吸引ホースを切り離す過程と、
前記研掃ヘッドを交換した後に、交換後の前記研掃ヘッドから延びる配線、吐出ホースおよび吸引ホースを接続する過程と、
を有することを特徴とする請求項１２記載の研掃方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、研掃装置および研掃方法に関し、例えば、トンネルの内壁面の補修工事に適用して有効な技術に関するものである。
【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（特開２０１７－０４０１０３号公報）に記載のように、人力によらず、自動的にトンネル天井面の研掃を行うトンネル天井面研掃装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】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】
図５６は、本発明者が検討したトンネル研掃装置５０の一例の部分正面図である。なお、符号ＷＳｓはトンネルの側壁、符号ＷＳｔはトンネルの天端面、符号ＣＬはトンネル幅方向（横断方向）中央のセンターラインを示している。
【0007】
トンネル研掃装置５０は、研掃ヘッド５１と、これを支持する鉛直棒状のロッド５２とを備えている。研掃ヘッド５１は、ヘッド本体５１ａと、これを支持し治める支持治具５５１ｂとを備えている。
【0008】
支持治具５１ｂは、ベース板５１ｂ－１と、その長手方向の両端の各々に接合されたアーム板５１ｂ－２とを備えている。ベース板５１ｂ－１は、平面略長方形状の平板からなり、その主面が研掃対象の側壁ＷＳｓに交差するように配置される。
【0009】
アーム板５１ｂ－２は、ベース板５１ｂ－１の主面から研掃対象の側壁ＷＳｓに次第に近づくように傾斜した状態でヘッド本体５１ａに向かって延びている。このようにアーム板５１ｂ－２を傾斜させることにより、研掃対象の側壁ＷＳｓに対してヘッド本体５１ａを良好に押し当てることができる。
【0010】
ところで、トンネルの研掃対象の側壁ＷＳｓを研掃した後、支持治具５１ｂの状態をそのままでトンネルの天端面ＷＳｔを研掃すると、その天端面ＷＳｔの幅方向中央部分（センターラインＣＬ上部分）を研掃するときに、トンネル研掃装置５０の一部が反対車線（センターラインＣＬより左側の車線）に入り込んでしまう。
【0011】
これは、図５６の左に示すように、支持治具５１ｂのアーム板５１ｂ－２が研掃対象の側壁ＷＳｓに近づくように傾斜しているために、ヘッド本体５１ａをセンターラインＣＬに位置させると、ロッド１５（トンネル研掃装置の下部）がヘッド本体５１ａ（センターラインＣＬ）よりも左（反対車線）に位置してしまうことに起因している。
【0012】
このため、トンネルの天端面ＷＳｔの幅方向中央部分を研掃する場合には、反対車線も通行規制しなければならないが、現実的には、反対車線を通行規制することはできないので、トンネルの天端面ＷＳｔの幅方向中央部分を研掃することができない、という問題がある。
【0013】
本発明は、上述の技術的背景からなされたものであって、トンネルの天端面の幅方向中央部分をも研掃することができる研掃装置および研掃方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0014】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の本発明の研掃装置は、トンネルの内壁面を研掃する研掃ヘッドと、前記研掃ヘッドを支持する支持ロッドと、を備え、前記研掃ヘッドは、前記支持ロッドに取り付けられる支持治具と、前記支持治具に支持されるヘッド本体と、を備え、前記内壁面のうちの側壁を研掃するときは、前記支持治具として第１の支持治具が設けられ、前記内壁面のうちの天端面を研掃するときは、前記支持治具として第２の支持治具が設けられるように、前記支持治具が前記支持ロッドおよび前記ヘッド本体に着脱自在の状態で設けられており、前記第１の支持治具は、前記内壁面に対して交差するように配置される第１の面を有する第１のベース板と、前記第１のベース板の前記第１の面の第１の方向両端に設けられ、前記ヘッド本体を挟み込むようにして支持する第１のアーム板と、を備え、前記第１のアーム板において、前記ヘッド本体が支持される第１の支持部は、前記トンネルの側部に向かって前記支持ロッドの斜め上方に配置されており、前記第２の支持治具は、前記側壁に対して交差するように配置される第２の面を有する第２のベース板と、前記第２のベース板の前記第２の面の前記第１の方向両端に設けられ、前記ヘッド本体を挟み込むようにして支持する第２のアーム板と、を備え、前記第２のアーム板において、前記ヘッド本体が支持される第２の支持部は、前記側部とは反対方向に向かって前記支持ロッドの斜め上方に配置されており、前記側壁を研掃するときには、前記ヘッド本体が前記側部に向かって前記支持ロッドの斜め上方に位置し、前記天端面を研掃するときは、前記ヘッド本体が前記側部とは反対方向に向かって前記支持ロッドの斜め上方に位置するように、前記ヘッド本体の位置を変更自在とした、ことを特徴とする。
【0016】
請求項２に記載の本発明の研掃装置は、上記請求項１に記載の発明において、前記第１のアーム板は、前記側壁に近づくように傾斜した状態で設けられ、前記第２のアーム板は、前記トンネルの幅方向中央に近づくように傾斜した状態で設けられている、ことを特徴とする。
【0017】
請求項３に記載の本発明の研掃装置は、上記請求項１または２に記載の発明において、前記第１のベース板は、前記側壁に対向する第１の辺と、前記第１の辺とは反対側の第２の辺と、を有し、前記第１のベース板には、前記第２の辺から前記第１のベース板の前記第１の面の中央に向かって凹む第１の凹部が設けられている、ことを特徴とする。
【0018】
請求項４に記載の本発明の研掃装置は、上記請求項３記載の発明において、前記第２のベース板は、前記側壁に対向する第３の辺と、前記第３の辺とは反対側の第４の辺と、を有し、前記第２のベース板には、前記第４の辺から前記第２のベース板の前記第２の面の中央に向かって凹む第２の凹部が設けられている、ことを特徴とする。
【0019】
請求項５に記載の本発明の研掃装置は、上記請求項１～４の何れか一項に記載の発明において、前記支持ロッドと前記第１の支持部とを結ぶ線と前記第１のベース板の前記第１の面とで形成される鋭角側の角度は、前記支持ロッドと前記第２の支持部とを結ぶ線と前記第２のベース板の前記第２の面とで形成される鋭角側の角度と等しい、ことを特徴とする。
【0020】
請求項６に記載の本発明の研掃装置は、上記請求項１～４の何れか一項に記載の発明において、前記支持ロッドと前記第２の支持部とを結ぶ線と前記第２のベース板の前記第２の面とで形成される鋭角側の角度は、前記支持ロッドと前記第１の支持部とを結ぶ線と前記第１のベース板の前記第１の面とで形成される鋭角側の角度より小さい、ことを特徴とする。
【0021】
請求項７に記載の本発明の研掃装置は、上記請求項１～６のいずれか一項に記載の発明において、前記研掃ヘッドから延びる配線は、切り離しおよび接続が自在の状態で設けられている、ことを特徴とする。
【0022】
請求項８に記載の本発明の研掃装置は、上記請求項１～７の何れか一項に記載の発明において、前記研掃ヘッドから延びる吐出ホースおよび吸引ホースは、切り離しおよび接続が自在の状態で設けられている、ことを特徴とする。
【0023】
請求項９に記載の本発明の研掃方法は、支持ロッド上に支持治具を介して着脱自在の状態で支持された研掃ヘッドにより、トンネルの内壁面を研掃する際に、前記内壁面のうちの側壁を研掃する側壁研掃過程と、前記内壁面のうちの天端面を研掃する天端面研掃過程と、前記側壁研掃過程と前記天端面研掃過程との間に、前記研掃ヘッドの前記支持治具に支持されたヘッド本体の位置を変える変更過程と、を有し、前記側壁研掃過程に際しては、前記支持治具として、前記側壁に対して交差するように配置される第１の面を有する第１のベース板と、前記第１のベース板の前記第１の面の第１の方向両端に設けられ、前記ヘッド本体を挟み込むように支持する第１のアーム板と、を備え、前記第１のアーム板において、前記ヘッド本体が支持される第１の支持部が前記トンネルの側部に向かって前記支持ロッドの斜め上方に配置されている第１の支持治具を用い、前記天端面研掃過程に際しては、前記支持治具として、前記側壁に対して交差するように配置される第２の面を有する第２のベース板と、前記第２のベース板の前記第２の面の前記第１の方向両端に設けられ、前記ヘッド本体を挟み込むようにして支持する第２のアーム板と、を備え、前記第２のアーム板において、前記ヘッド本体が支持される第２の支持部が前記側部とは反対方向に向かって前記支持ロッドの斜め上方に配置されている第２の支持治具を用い、前記変更過程において、前記側壁を研掃するときは、前記側部に向かって前記支持ロッドの斜め上方に前記ヘッド本体を配置し、前記天端面を研掃するときは、前記側部とは反対方向に向かって前記支持ロッドの斜め上方に前記ヘッド本体を配置する、ことを特徴とする。
ることを特徴とする。
ることを特徴とする。
【0025】
請求項１０に記載の本発明の研掃方法は、上記請求項９に記載の発明において、前記第１のアーム板は、前記側壁に近づくように傾斜した状態で設けられ、前記第２のアーム板は、前記トンネルの幅方向中央に近づくように傾斜した状態で設けられている、ことを特徴とする。
【0026】
請求項１１に記載の本発明の研掃方法は、上記請求項９または１０に記載の発明において、前記変更過程においては、前記支持治具のみを交換する、ことを特徴とする。
【0027】
請求項１２に記載の本発明の研掃方法は、上記請求項９または１０に記載の発明において、前記変更過程においては、前記研掃ヘッド全体を交換する、ことを特徴とする。
【0028】
請求項１３に記載の本発明の研掃方法は、上記請求項１２に記載の発明において、前記変更過程においては、前記研掃ヘッドを交換する前に、交換対象の前記研掃ヘッドから延びる配線、吐出ホースおよび吸引ホースを切り離す過程と、前記研掃ヘッドを交換した後に、交換後の前記研掃ヘッドから延びる配線、吐出ホースおよび吸引ホースを接続する過程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【0029】
本発明によれば、トンネルの天端面の幅方向中央部分を研掃することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0030】
【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】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16】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開始から終了までの流れの中の一部における架台と研掃装置本体の動きを示す説明図である。
【図39】第１の実施の形態のトンネル天端面の研掃準備段階におけるトンネル研掃装置の正面図である。
【図46】本発明の第２の実施の形態におけるトンネル天端面の研掃準備段階におけるトンネル研掃装置の正面図である。
【図50】本発明の第３の実施の形態におけるトンネル天端面の研掃準備段階におけるトンネル研掃装置の正面図である。
【図53】（ａ）は本発明の第５の実施の形態のトンネル研掃装置におけるトンネル側壁の研掃時のアーム部の正面図、（ｂ）はトンネル天端面の研掃時のアーム部の正面図である。
【図54】（ａ）は本発明の第６の実施の形態のトンネル研掃装置におけるトンネル側壁の研掃時のアーム部の正面図、（ｂ）はトンネル天端面の研掃時のアーム部の正面図である。
【図55】本発明の第７の実施の形態におけるトンネル研掃装置が取り付けられたトンネル研掃システムを示す概念図である。
【図56】本発明者が検討したトンネル研掃装置の一例の部分正面図である。
【発明を実施するための形態】
【0031】
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。
【0032】
（第１の実施の形態）
【0033】
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。
【0034】
本実施の形態のトンネル研掃システム（研掃システム）Ｓは、例えば、曲面状に形成されたトンネルの内壁面ＷＳを研掃可能なシステムであり、自走可能な高所作業車（作業車両）Ｖと、高所作業車Ｖに搭載されたトンネル研掃装置（研掃装置）１０とを備えている。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
このような高所作業車Ｖのデッキ部Ｖｂ上に搭載されたトンネル研掃装置１０は、トンネルの湾曲した内壁面ＷＳに対して研削材（ブラスト）を吹き付けることで当該内壁面ＷＳを研掃する研削材噴射型の研掃装置であり、架台１８と、架台１８に搭載された研掃装置本体ＢＥとを備えている。この研掃装置本体ＢＥは、例えば、昇降機構部（昇降手段）１２と、その昇降機構部１２に保持されたロッド（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。
【0038】
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。
【0039】
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（ヘッド本体）１７ａと、アーム部（支持治具、第１の支持治具）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。ここでは、トンネルの内壁面ＷＳのうちの側壁ＷＳｓを研掃する時の研掃ヘッド１７が示されている。トンネルの内壁面ＷＳのうちの天端面ＷＳｔを研掃する時の研掃ヘッド１７については後述する。
【0040】
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。
【0041】
研掃機１７ｂは、トンネルの内壁面ＷＳの劣化部分を研削するために、その内壁面ＷＳに研削材を吹き付ける研削材噴射部である。ここでは、図３および図４に示すように、研掃機１７ｂが、例えば、２台設置されている。各研掃機１７ｂには、図４に示すように、内側から外側に向かって、噴射口（噴射口部）１７ｂ－１と、吸引口（吸引口部）１７ｂ－２と、第１のリングブラシ１７ｓ－１とが同心円状に配置されている。
【0042】
研掃機１７ｂの噴射口１７ｂ－１は、上記した研削材を噴射するための開口部であり、平面視で、例えば、円形状に形成されている。噴射口１７ｂ－１の直径は、例えば、８０ｍｍ程度である。噴射口１７ｂ－１の平面形状は円形状に限定されるものではなく、例えば、楕円形や長円等、種々変更可能である。取付台１７ａ－１の裏面において噴射口１７ｂ－１の後方には、図２および図３に示すように、研掃ヘッド１７に研削材を供給する吐出ホース（研削材供給管）１７ｂ－３が機械的に接続されている。この吐出ホース１７ｂ－３を通じて送られた研削材は、噴射口１７ｂ－１（図４参照）から噴射されてトンネルの内壁面ＷＳに吹き付けられるようになっている。
【0043】
図４に示すように、研掃機１７ｂの吸引口１７ｂ－２は、研掃処理によりトンネルの内壁面ＷＳから剥がれた剥離片や吹き付け後の研削材を負圧吸引する開口部であり、例えば、噴射口１７ｂ－１の外周を取り囲むように平面視で円環状に形成されている。取付台１７ａ－１の裏面において吸引口１７ｂ－２の後方には、吸引口１７ｂ－２から吸引された剥離片や研削材を流す吸引ホース（吸引管）１７ｂ－４（図２参照）が機械的に接続されている。なお、図３では図面を見易くするため吸引ホース１７ｂ－４の図示を省略した。
【0044】
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。
【0045】
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。
【0046】
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。
【0047】
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。
【0048】
さらに、それぞれのキャスタ１７ｃには荷重計ＳＬ３（図１２）が装着されており、研掃作業時にキャスタ１７ｃに加わる荷重（つまり、トンネルの内壁面ＷＳに圧接されたときの荷重）を計測することが可能になっており、限界値（例えば、１０Ｎ（１００ｋｇｆ））を超えた過大な荷重が加わらないようになっている。なお、キャスタ１７ｃの個数、取付位置または材料等は、上記したものに限定されるものではなく、種々変更可能である。
【0049】
また、図４に示すように、第１のリングブラシ１７ｓ－１は、剥離片や研削材等のような飛散物が、取付台１７ａ－１の主面内より外方に漏れるのを遮蔽するための遮蔽部材であり、各研掃機１７ｂの外周を取り囲むように平面視で円環状に形成されている。また、図２～図４に示すように、第２のリングブラシ１７ｓ－２は、上記飛散物が取付台１７ａ－１の主面より外方に漏れるのを遮蔽するための遮蔽部材であり、図４に示すように、２台の研掃機１７ｂ，１７ｂを取り囲むように平面視で、例えば、矩形枠状に形成されている。このように第２のリングブラシ１７ｓ－２を設けることで、上記飛散物が外部に漏れるのをより一層抑制または防止することができる。
【0050】
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。
【0051】
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。
【0052】
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（第１のベース板）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（第１の面）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。このベース板１７ｒ－１は、その主面および裏面が研掃対象の側壁ＷＳｓに対して交差するように配置されている。このベース板１７ｒ－１の主面においてベース板１７ｒ－１の長手方向（第１の方向）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（第１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。
【0053】
２枚のアーム板１７ｒ－２は、ベース板１７ｒ－１から研掃対象の側壁ＷＳｓに近づくように傾斜した状態で延び、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。
【0054】
また、上記のようにアーム板１７ｒ－２を傾斜させたことにより、研掃作業時に曲面形状のトンネルの側壁ＷＳｓ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。なお、アーム板１７ｒ－１を傾斜させたことで取付台１７ａ－１もロッド１５に対して斜め上方（側壁ＷＳｓ側）に取り付けられている。
【0055】
図３に示したロータリアクチュエータ１７ｒａは、取付部１７ａの第１の揺動方向ＰＲ１（図２参照）の揺動角度を制御するための機器であり、研掃ヘッド１７の片側側面に設置されている。ロータリアクチュエータ１７ｒａは、研掃ヘッド１７を最適な角度でトンネルの内壁面ＷＳに押し付けるため研掃ヘッド１７の角度調整を行うためのものである。そして、押し付け後はロータリアクチュエータ１７ｒａを開放することで、研掃ヘッド１７は内壁面ＷＳに沿って揺動しながら研掃を行う。
【0056】
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。
【0057】
このように本実施の形態によれば、曲面形状に形成されたトンネルの内壁面ＷＳに追従して研掃ヘッド１７を第１の揺動方向ＰＲ１（図２参照）およびこれに交差（直交）する第２の揺動方向ＰＲ２（図３参照）に揺動させることができるので、曲面形状に形成されたトンネルの内壁面ＷＳであっても良好に研掃することができる。
【0058】
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。
【0059】
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。
【0060】
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。
【0061】
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。
【0062】
次に、トンネル研掃装置１０のロッド１５および昇降機構部１２について図２、図３、図５および図６を参照して説明する。図５（ａ）は図２のトンネル研掃装置の研掃ヘッドの昇降機構部を説明するためのトンネル研掃装置の要部正面図、図５（ｂ）は図５（ａ）のトンネル研掃装置の要部側面図、図６（ａ）は研掃ヘッドを最下部に設置した状態を示したトンネル研掃装置の要部正面図、図６（ｂ）は研掃ヘッドを第１の昇降機構部で上昇させた状態を示したトンネル研掃装置の要部正面図、図６（ｃ）は研掃ヘッドを第２の昇降機構部で上昇させた状態を示したトンネル研掃装置の要部正面図である。なお、図５おおび図６では、説明を分かり易くするため昇降機構部１２の内部を透かして見せているとともに、エアシリンダのシリンダを断面で示しハッチングを付した。また、図５および図６では、図面を見易くするため架台１８（図２および図３参照）を省略した。また、図５（ｂ）では図面を見易くするためロータリアクチュエータ１７ｒａ（図３参照）を省略した。
【0063】
図２に示すように、昇降機構部１２は、第１の昇降機構部（第１の昇降手段）１２ａと、その隣に並んで設置された第２の昇降機構部（第２の昇降手段）１２ｂとを備えている。
【0064】
図５に示すように、第１の昇降機構部１２ａは、中空状の保持フレーム１２ａｆと、その中空内に上下動自在の状態で設置されたエアシリンダ１２ａｃとを備えている。エアシリンダ１２ａｃは、エアコンプレッサＣＰ（図１２）を駆動源とし、当該エアコンプレッサＣＰから供給される圧縮空気によって研掃ヘッド１７を上下動させるための昇降機器であり、シリンダロッド１２ａｒを上に向け、起立した状態で設置されている。シリンダロッド１２ａｒの先端は、上記したロッド１５の取付板１５ｆに機械的に接続されている。これにより、図６に示すように、エアシリンダ１２ａｃのシリンダロッド１２ａｒを上方に延ばすとロッド１５および研掃ヘッド１７が上昇し（図６（ｂ）参照）、シリンダロッド１２ａｃを下方に縮めるとロッド１５および研掃ヘッド１７が下降する（図６（ａ）参照）ようになっている。なお、上記したロッド１５の下部側は、保持フレーム１２ａｆの中空内に挿入された状態で設置されている。また、ロッド１５の側面と、保持フレーム１２ａｆの中空内側面との間に、ロッド１５の側面部を支持するローラ対（図示せず）を設けてもよい。これにより、ロッド１５をローラ対により安定させた状態で上下動させることができる。
【0065】
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。
【0066】
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。
【0067】
スクリュモータ１２ｂｍは、ボールネジ１２ｂｎのネジ軸１２ｂｎ１を回転させるための駆動手段であり、例えば、電動式モータで構成されている。これにより、トンネル研掃装置１０を軽量化することができるので、トンネル研掃装置１０を運搬し易くすることができる。このスクリュモータ１２ｂｍによってネジ軸１２ｂｎ１を回転させると、その回転方向に応じてナット１２ｂｎ２が上下に移動するようになっている。そして、ナット１２ｂｎ２が上下動するとエアシリンダ１２ａｃも上下動するようになっている。これにより、図６に示すように、ボールネジ１２ｂｎのネジ軸１２ｂｎ１を回転させてナット１２ｂｎ２を上昇させると、エアシリンダ１２ａｃ、ロッド１５および研掃ヘッド１７が上昇し（図６（ｃ）参照）、ボールネジ１２ｂｎのネジ軸１２ｂｎ１を回転させてナット１２ｂｎ２を下降させると、エアシリンダ１２ａｃ、ロッド１５および研掃ヘッド１７が下降する（図６（ｂ）参照）ようになっている。
【0068】
このように第１の昇降機構部１２ａおよび第２の昇降機構部１２ｂによって研掃ヘッド１７の高さ位置を調整することにより、研掃ヘッド１７のキャスタ１７ｃをトンネルの内壁面ＷＳに押し付けることができる。ここで、研掃ヘッド１７のキャスタ１７ｃをロッド１５の上昇のみで内壁面ＷＳに押し付ける場合には、上記した研掃ヘッド１７のエアシリンダ１７ｐ（図３参照）を省略することができる。但し、ロッド１５の上下動で研掃ヘッド１７の大まかな高さを調節し、エアシリンダ１７ｐで研掃ヘッド１７のキャスタ１７ｃをトンネルの内壁面ＷＳに押し付けるようにすれば、研掃ヘッド１７の押圧精度を向上させることができるので、トンネルの内壁面ＷＳに対して研掃ヘッド１７をより適切な圧力で押し付けることができる。
【0069】
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。
【0070】
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。
【0071】
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。
【0072】
そして、研掃ヘッド１７が横行方向（つまり、トンネル内壁面ＷＳから離間する方向）に移動して第１の昇降機構部１２ａ（エアシリンダ１２ａｃ）内のエア圧が低下しそうになると、エアコンプレッサＣＰからエア圧を一定に保つための圧縮空気が供給されて当該第１の昇降機構部１２ａ（エアシリンダ１２ａｃ）が上昇する。よって、第１の昇降機構部１２ａの先端に取り付けられた研掃ヘッド１７は、トンネル内壁面ＷＳに押圧されたままで（つまり、トンネル内壁面ＷＳに対する押圧力が維持された状態で）、トンネル内壁面ＷＳに沿って上昇して次の研掃高さに移動する。
【0073】
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。
【0074】
なお、湾曲したトンネル内壁面ＷＳのトンネル横断方向内側へと研掃ラインを移動させながら研掃する場合、ある研掃位置と次の研掃位置との高さの差は徐々に小さくなることから、横行時における研掃ヘッド１７の上昇量は徐々に小さくなる。したがって、走行時においての第２の昇降機構部１２ｂ（ボールネジ１２ｂｎ）の伸長量も、それに合わせて徐々に小さくするようにする。具体的には、横行時における第１の昇降機構部１２ａ（エアシリンダ１２ａｃ）のストローク長をストローク計で計測し、次の走行時における第２の昇降機構部１２ｂ（ボールネジ１２ｂｎ）の伸長量を、計測したストローク長の所定割合（例えば、ストローク長の３／８）とする。
【0075】
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。
【0076】
なお、図７、図８、図１０および図１１は平面図であるが、図面を見易くするためハッチングを付した。また、図７、図８、図１０および図１１において符号Ｄ１はトンネルの内壁面ＷＳに交差する第１の水平方向を示し、符号Ｄ２はトンネルの内壁面ＷＳに沿う第２の水平方向を示している。さらに、図９では図面を見易くするために簡略化して示すとともに、走行フレーム１８Ｄ、ベースプレート１８Ｅおよびそれらの移動に関係する移動手段の図示を省略した。
【0077】
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。
【0078】
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。
【0079】
このベースフレーム１８Ａ上には、図２および図３に示すように、回転支承体１８Ｒを介して回動フレーム１８Ｂが搭載されている。回動フレーム１８Ｂは、回動手段の躯体（回動体）であり、図７および図８（ｂ）に示すように、例えば、平面視で矩形枠状のメタルフレームで構成されている。この回動フレーム１８Ｂは、第１の水平方向Ｄ１に延びる一対の短枠部１８Ｂ１と、一対の短枠部１８Ｂ１の長手方向両端部に一対の短枠部１８Ｂ１間を橋渡すように設けられた一対の長枠部１８Ｂ２と、一対の長枠部１８Ｂ２の長手方向中央に一対の長枠部１８Ｂ２間を橋渡すように設けられた梁枠部１８Ｂ３とを一体的に備えている。図７、図８（ｂ）および図９（ａ）に示すように、回動フレーム１８Ｂの梁枠部１８Ｂ３の長手方向中央（平面視で回動フレーム１８Ｂの面内中央）には、回動軸部１８Ｂ４が設けられている。この回動軸部１８Ｂ４は、図９（ａ）に示すように、ベースフレーム１８Ａの回動軸受部１８Ａ５に篏合されている。
【0080】
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。
【0081】
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。
【0082】
ここで、トンネルの内壁面ＷＳを研掃するために、トンネル研掃装置１０を搭載した高所作業車Ｖ（図１参照）をトンネルの内壁面ＷＳに横付けしたときに高所作業車Ｖがトンネルの内壁面ＷＳに対して若干斜めに配置されてしまう場合がある。この場合、トンネルの内壁面ＷＳの研掃処理に際し、当該内壁面ＷＳに対してトンネル研掃装置１０の研掃ヘッド１７の研掃面が斜めに傾いてしまうので、トンネルの内壁面ＷＳに対して研掃ヘッド１７を適度に押し付けた状態で移動させることができなくなり、トンネルの内壁面ＷＳに対して良好な研掃処理を施すことができなくなる場合がある。これに対して本実施の形態においては、回動フレーム１８Ｂを回動させることにより、トンネルの内壁面ＷＳに対して研掃ヘッド１７の研掃面が平行になるように設定することができる。このため、トンネルの内壁面ＷＳに対して研掃ヘッド１７を適度に押し付けた状態で移動させることができるので、トンネルの内壁面ＷＳの研掃処理を良好に実施することができる。
【0083】
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。
【0084】
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。
【0085】
例えば、図１０に示すように、高所作業車Ｖ（図１参照）がトンネルの内壁面ＷＳに対して若干右に傾斜して横付けされてしまった場合（トンネルの内壁面ＷＳがトンネル研掃装置１０に対して左に傾斜している場合）は、ジャッキ１８Ｊのロッド部１８Ｊ１を矢印Ａ１に示す方向に所定長さだけ延ばす。すると、回動フレーム１８Ｂは、ジャッキ１８Ｊのロッド部１８Ｊ１に押されて矢印Ａ２に示す方向に所定回動量だけ回動し、回動フレーム１８Ｂの長枠部１８Ｂ２（研掃ヘッド１７の研掃面）がトンネルの内壁面ＷＳに対してほぼ平行になったところで停止する。
【0086】
一方、回動フレーム１８Ｂを元の位置に戻す場合は、ジャッキ１８Ｊのロッド部１８Ｊ１を矢印Ａ３に示す方向に所定長さだけ縮める。すると、回動フレーム１８Ｂは、ジャッキ１８Ｊに引かれて図１０の矢印Ａ４に示す方向に所定回動量だけ回動し、回動フレーム１８Ｂは元の位置に戻る。また、高所作業車Ｖがトンネルの内壁面ＷＳに対して若干左に傾斜して横付けされてしまった場合（トンネルの内壁面ＷＳはトンネル研掃装置１０に対して右に傾斜している場合）は、ジャッキ１８Ｊのロッド部１８Ｊ１を矢印Ａ３に示す方向にさらに所定長さだけ縮める。すると、回動フレーム１８Ｂは、ジャッキ１８Ｊに引かれて図１０の矢印Ａ４に示す方向にさらに所定回動量だけ回動し、回動フレーム１８Ｂの長枠部１８Ｂ２（研掃ヘッド１７の研掃面）がトンネルの内壁面ＷＳに対してほぼ平行になったところで停止する。
【0087】
また、図７に示すように、回動フレーム１８Ｂにおいて、トンネルの内壁面ＷＳに対向する長枠部１８Ｂ２の長手方向両端部近傍には、距離センサ（センサ）ＳＬ１，ＳＬ２が設置されている。この距離センサＳＬ１，ＳＬ２は、回動フレーム１８Ｂの回動量やスライドフレーム１８Ｃおよびベースプレート１８Ｅの移動量を算出するために、各距離センサＳＬ１，ＳＬ２からトンネルの内壁面ＷＳまでの水平方向の距離を測定するのに使用される非接触型のセンサである。すなわち、トンネル研掃装置１０は、各距離センサＳＬ１，ＳＬ２の発光部からトンネルの内壁面ＷＳにレーザ光ＬＬを照射したときに、トンネルの内壁面ＷＳから反射された反射光ＲＬを距離センサＳＬ１，ＳＬ２の受光部で受光することで得られた検出情報に基づいて、各距離センサＳＬ１，ＳＬ２からトンネルの内壁面ＷＳまでの距離を算出することが可能になっている。そして、その算出結果に基づいてトンネル研掃装置１０と内壁面ＷＳとの平行度を算出し、さらにその算出結果に基づいて回動フレーム１８Ｂの回動量を算出することが可能になっている。また、各距離センサＳＬ１，ＳＬ２からトンネルの内壁面ＷＳまでの距離の算出結果に基づいて、スライドフレーム１８Ｃおよびベースプレート１８Ｅの移動量を算出することが可能になっている。
【0088】
さらに、これらの距離センサＳＬ１，ＳＬ２は、各距離センサＳＬ１，ＳＬ２から垂直方向に内壁面ＷＳまでの距離を計測する機能も有している。すなわち、水平方向への距離計測と同様に、垂直方向へもレーザ光ＬＬを放射して、その反射光で得られた検出情報に基づいて各距離センサＳＬ１，ＳＬ２から垂直方向の内壁面ＷＳまでの距離を算出することが可能になっている。
【0089】
なお、トンネル研掃装置１０と内壁面ＷＳとの平行度は、平面視でトンネルの内壁面ＷＳに対するトンネル研掃装置１０（具体的には、例えば、長枠部１８Ｂ２）の傾き角度で表される。また、距離センサＳＬ１，ＳＬ２の数は２個に限定されるものではなく、例えば、３個以上でもよい。また、距離センサＳＬ１，ＳＬ２の設置箇所も上記箇所に限定されるものではなく種々変更可能である。
【0090】
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。
【0091】
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。
【0092】
このスライド用リニアガイド１８ＬＳのブロック１８ＬＳ２はスライドフレーム１８Ｃの一対の短枠部１８Ｃ１と接合されている。これにより、スライドフレーム１８Ｃは、第１の水平方向Ｄ１（すなわち、トンネルの内壁面ＷＳに接近する方向および内壁面ＷＳから離間する方向）に往復移動することが可能になっている。本実施の形態においては、上記したようにスライドフレーム１８Ｃおよび回動フレーム１８Ｂを枠体としたことにより、トンネル研掃装置１０を軽量化することができる。このためトンネル研掃装置１０を運搬し易くすることができる。また、スライドフレーム１８Ｃを軽量化することができるとともに、スライドフレーム１８Ｃの移動時に回動フレーム１８Ｂとの接触面積を低減することができるので、スライドフレーム１８Ｃをより一層滑らかに移動させることができる。なお、スライドフレーム１８Ｃを第１の水平方向Ｄ１に沿って往復移動させると、スライドフレーム１８Ｃ上の走行フレーム１８Ｄ、ベースプレート１８Ｅおよび上記研掃装置本体ＢＥも一緒に第１の水平方向Ｄ１に沿って往復移動するようになっている。
【0093】
ここで、本発明者が検討したトンネル研掃装置においては、スライドフレーム１８Ｃが無いので、トンネルの内壁面ＷＳの研掃処理に際して、研掃ヘッドをトンネルの内壁面ＷＳに押し当てるために、トンネル研掃装置の架台に設けられた水平移動台の水平移動により研掃ヘッドをトンネルの内壁面ＷＳの近くまで送り高所作業車Ｖ（図１参照）の荷台の幅方向一端側に配置している。このため、高所作業車Ｖ（図１参照）の荷台の面内に重量の偏りが生じ、トンネル研掃装置の設置上の安定性が損なわれる虞がある。これに対して、本実施の形態においては、トンネル研掃装置１０のスライドフレーム１８Ｃ自体を水平に移動させてトンネルの内壁面ＷＳに近づけることができるので、高所作業車Ｖ（図１参照）の荷台の面内の重量の偏りを緩和することができ、トンネル研掃装置１０の設置上の安定性を向上させることができる。
【0094】
また、スライドフレーム１８Ｃが無い場合、高所作業車Ｖ（図１参照）をトンネルの内壁面ＷＳの近傍に横付けするときに、高所作業車Ｖの位置がトンネルの内壁面ＷＳに近すぎても遠すぎても、その修正のために高所作業車Ｖ自体を移動させなければならず作業効率が下がるので、高所作業車Ｖの停車位置に高い精度が求められる場合がある。これに対して、本実施の形態においては、高所作業車Ｖの位置がトンネルの内壁面ＷＳに近すぎたり遠すぎたりしたとしてもトンネル研掃装置１０のスライドフレーム１８Ｃのスライド（水平移動）により、作業効率を下げることなく、トンネル研掃装置１０とトンネルの内壁面ＷＳとの距離を調整することができるので、高所作業車Ｖの停車位置の精度を緩和することができる。
【0095】
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。
【0096】
図８（ｂ）に示すように、スライドフレーム１８Ｃの一対の短枠部１８Ｃ１の各々の内側においてトンネルの内壁面ＷＳ側の端部近傍の各々には、互いに対向するように一対の回動軸受部１８ＢＰ１，１８ＢＰ１が設けられている。この一対の回動軸受部１８ＢＰ１，１８ＢＰ１の間には、スライドフレーム１８Ｃの長枠部１８Ｃ２に沿うように延在する連結棒１８ＣＲ１が中心軸を中心にして回動可能な状態で設置されている。この連結棒１８ＣＲ１の長手方向両端近傍の各々には、一対の鎖歯車１８ＣＧ１，１８ＣＧ１が取り付けられている。
【0097】
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。
【0098】
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。
【0099】
例えば、図１１に示すように、モータ１８ＭＳの回転軸部を矢印Ａ５に示す方向に所定回動量だけ回動させると、チェーン１８ＳＣの連結体１８ＳＪがトンネルの内壁面ＷＳに接近する方向に所定長さだけ移動するので、連結体１８ＳＪに接合されたスライドフレーム１８Ｃ（すなわち、研掃ヘッド１７の研掃面）がトンネルの内壁面ＷＳに接近する方向（矢印Ａ６に示す方向）に所定長さだけ移動して停止する。
【0100】
一方、モータ１８ＭＳの回転軸部を矢印Ａ５とは反対の矢印Ａ７に示す方向に所定回動量だけ回動させると、チェーン１８ＳＣの連結体１８ＳＪが所定長さだけトンネルの内壁面ＷＳから離間する方向に移動するので、連結体１８ＳＪに接合されたスライドフレーム１８Ｃ（すなわち、研掃ヘッド１７の研掃面）がトンネルの内壁面ＷＳから離間する方向（矢印８に示す方向）に所定長さだけに移動して停止する。なお、スライドフレーム１８Ｃがトンネルの内壁面ＷＳに向かって水平移動するときの移動量は、上記した距離センサＳＬ１，ＳＬ２で測定された各距離センサＳＬ１，ＳＬ２からトンネルの内壁面ＷＳまでの距離に基づいて設定される。
【0101】
このスライドフレーム１８Ｃ上には、図２および図３に示すように、走行用リニアガイド１８ＬＬを介して走行フレーム１８Ｄが搭載されている。走行フレーム１８Ｄは、移動手段の躯体（移動体）であり、図７に示すように、例えば、平面視で矩形枠状のメタルフレームで構成されている。この走行フレーム１８Ｄは、第１の水平方向Ｄ１に延びる一対の長枠部１８Ｄ１と、一対の長枠部１８Ｄ１の長手方向両端部に一対の長枠部１８Ｄ１間を橋渡すように設けられた一対の短枠部１８Ｄ２とを一体的に備えている。走行フレーム１８Ｄの平面寸法は、上記したスライドフレーム１８Ｃの平面寸法より小さい。走行フレーム１８Ｄの一対の短枠部１８Ｄ２は、スライドフレーム１８Ｃの一対の長枠部１８Ｃ２に平面視で重なった状態で一対の長枠部１８Ｃ２上に配置されている。
【0102】
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。
【0103】
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。
【0104】
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。
【0105】
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。
【0106】
この走行フレーム１８Ｄ上には、図２および図３に示すように、横行用リニアガイド１８ＬＷを介してベースプレート１８Ｅが搭載されている。ベースプレート１８Ｅは、図７に示すように、例えば、平面視で略正方形状のメタルプレートで構成されており、走行フレーム１８Ｄの長手方向（第１の水平方向Ｄ１）に移動可能となった移動手段である。ベースプレート１８Ｅの平面寸法は、走行フレーム１８Ｄの平面寸法より小さい。ベースプレート１８Ｅにおいて第２の水平方向Ｄ２の両端部は、走行フレーム１８Ｄの一対の長枠部１８Ｄ１に平面視で重なった状態で一対の長枠部１８Ｄ１上に配置されている。
【0107】
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。
【0108】
この横行用リニアガイド１８ＬＷのブロック１８ＬＷ２はベースプレート１８Ｅと接合されている。これにより、ベースプレート１８Ｅは、第１の水平方向Ｄ１（すなわち、トンネルの内壁面ＷＳに接近する方向および内壁面ＷＳから離間する方向）に沿って往復移動自在の状態で走行フレーム１８Ｄ上に設置されている。本実施の形態においては、ベースプレート１８Ｅは略正方形状のメタルプレートで形成されているが、上記したようにベースプレート１８Ｅはその平面寸法が走行フレーム１８Ｄの平面寸法より小さいので、トンネル研掃装置１０を軽量化することができる。このためトンネル研掃装置１０を運搬し易くすることができる。また、ベースプレート１８Ｅを軽量化することができるとともに、ベースプレート１８Ｅの往復横行時に走行フレーム１８Ｄとの接触面積を低減することができるので、ベースプレート１８Ｅをより一層滑らかに移動させることができる。なお、ベースプレート１８Ｅを往復横行させると、ベースプレート１８Ｅ上の上記研掃装置本体ＢＥも一緒に往復横行するようになっている。
【0109】
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。
【0110】
なお、以上説明した架台１８および研掃装置本体ＢＥ等の動作は、図示しないコントローラを用いて、作業者により遠隔操作することができるようになっている。
【0111】
【0112】
制御部（制御手段）ＭＣは、トンネル研掃装置１０の動作を制御する制御手段であり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２０ａと、ＲＯＭ（Read Only Memory）２０ｂと、ＲＡＭ（Random Access Memory）２０ｃと、移動制御回路２０ｄ－１，２０ｄ－２，２０ｄ－３と、回動制御回路２０ｅと、検出回路２０ｆ－１，２０ｆ－２，２０ｆ－３と、研掃ヘッド角制御回路２０ｍと、ロッド伸縮回路２０ｎと、シリンダ昇降回路２０ｐと、表示制御回路２０ｇと、インターフェイス２０ｈと、通信インターフェイス２０ｉと、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable ROM）２０ｊとを有している。そして、これらの各部は、バスライン２０ｋを通じてＣＰＵ２０ａと電気的に接続されており、ＣＰＵ２０ａの管理下において、インターフェイス２０ｈや通信インターフェイス２０ｉから送られた操作データ等に従って各部の動作が実行されるようになっている。
【0113】
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。
【0114】
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。
【0115】
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。
【0116】
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。
【0117】
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。
【0118】
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。
【0119】
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。
【0120】
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。
【0121】
以上の構成を有するトンネル研掃装置１０と、当該トンネル研掃装置１０が搭載された高所作業車Ｖとで構成されるトンネル研掃システムＳは、図１３に示すように、トンネルの内壁面ＷＳの研掃においては、第１の後続車両システムＦＳ１および第２の後続車両システムＦＳ２が相互に縦列になって配置される。ここで、第１の後続車両システムＦＳ１は、自走可能な運搬車両にエアコンプレッサやブラストタンクやホッパタンクなどが搭載されたシステムであり、第２の後続車両システムＦＳ２は、自走可能な運搬車両に回収機や発電機などが搭載されたシステムである。
【0122】
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。
【0123】
そして、車線（図示する場合には、センターラインＣＬから片側の１車線）を通行規制しておき、縦列配置されたトンネル研掃システムＳ、第１の後続車両システムＦＳ１および第２の後続車両システムＦＳ２をトンネルの延伸方向に移動させながら内壁面ＷＳを研掃する走行動作をトンネルの全長にわたって行う。次に、これら３台の車両をトンネルの横断方向（本実施の形態では、トンネルの横断方向内側）に移動させ、同様にトンネルの全長にわたって研掃を行う。このような作業を繰り返し行い、通行規制エリアのトンネルの内壁面ＷＳの研掃を行う。
【0124】
次に、本実施の形態のトンネル研掃装置１０によるトンネルの内壁面ＷＳの研掃例について図１～図３、図１４～図３８を用いて説明する。ここで、図１４は本実施の形態のトンネル研掃装置１０による研掃開始から研掃終了までの流れを示すフローチャート、図１５は本実施の形態のトンネル研掃装置１０による研掃作業の流れを示すフローチャート、図１６～図３８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１６～図３８において、（ａ）はトンネルの横断方向断面で示した説明図、（ｂ）は（ａ）と直交する方向で示した説明図、（ｃ）は平面視で示した説明図である。
【0125】
【0126】
最初に、図１６に示すように、高所作業車Ｖを研掃エリアに配置する（図１４：ステップＳ０１）。具体的には、図１（ａ）に示した高所作業車Ｖにトンネル研掃装置１０を搭載した状態で高所作業車Ｖを研掃エリアまで移動してトンネルの内壁面ＷＳに横付けし、トンネル研掃装置１０を研掃エリアまで運ぶ。このとき、トンネル研掃装置１０が搭載されたデッキ部Ｖｂを下降状態とする。また、トンネル研掃装置１０の研掃ヘッド１７を最も低い位置に設定した状態とする（図６（ａ）参照）。これにより、本実施の形態においては、トンネル研掃装置１０を研掃エリアまで安定した状態で運搬することができる。なお、図２に示すように、トンネル研掃装置１０は、その研掃ヘッド１７の研掃面（トンネルの内壁面ＷＳに対向する面であって研掃機１７ｂ等が設置された取付台１７ａ－１の主面）がトンネルの内壁面ＷＳを向いている。また、上記した第１の水平方向Ｄ１はトンネルの内壁面ＷＳに交差し、第２の水平方向Ｄ２はトンネルの延伸方向（走行方向）に沿っている。なお、ここでは研掃装置本体ＢＥの研掃ヘッド１７の研掃面がトンネルの内壁面ＷＳに対して傾いている場合を例示している。
【0127】
次に、高所作業車Ｖの荷台を展開し（図１４：ステップＳ０２）、各種の配線や配管を接続して電源を投入する（図１４：ステップＳ０３）。そして、電源投入後の動作は、高所作業車Ｖの荷台（作業床）の昇降を除いて、前述した制御部ＭＣによる制御の下で実行される。
【0128】
【0129】
次に、研掃装置本体ＢＥの研掃ヘッド１７の研掃面がトンネルの内壁面ＷＳに対して平行になるように設定する。すなわち、距離センサＳＬ１，ＳＬ２によって距離センサＳＬ１，ＳＬ２からトンネルの内壁面ＷＳまでの各々の距離を計測し、高所作業車Ｖのトンネルの内壁面ＷＳに対するずれ角度を算出する（図１４：ステップＳ０５）。そして、その各々の距離の測定値に基づいて高所作業車Ｖのずれ角度の補正が必要か（つまり、研掃装置本体ＢＥの研掃ヘッド１７の研掃面がトンネルの内壁面ＷＳに対して傾いているか）を判断し（図１４：ステップＳ０６）、さらにそのずれ角度は補正可能か（つまり、回動角度が±５°である回動フレーム１８Ｂの回動で補正可能か）を判断する（図１４：ステップＳ０７）。本実施の形態では、高所作業車Ｖのずれ角度の補正が必要であり、ずれ角度は補正可能であることから、図１８に示すように、回動フレーム１８Ｂを回動させてずれ角度を補正し、研掃装置本体ＢＥの研掃ヘッド１７の研掃面がトンネルの内壁面ＷＳに対して平行になるようにする（図１４：ステップＳ０８）。
【0130】
なお、ステップＳ０６において補正が必要ないと判断した場合には、次のステップＳ１０に移行する。また、ステップＳ０７において補正が可能ではないと判断した場合には、あらためて高所作業車Ｖを据え直し（図１４：ステップＳ０９）、前述のステップＳ０４に戻る。
【0131】
【0132】
そして、ステップＳ１１での確認の結果、研掃装置本体ＢＥを研掃開始位置へ設置可能か（つまり、高所作業車Ｖをそのままの位置にしておいて、架台１８の調整だけで研掃装置本体ＢＥを研掃開始位置へ設置することが可能か）を判断する（図１４：ステップＳ１２）。本実施の形態では、研掃装置本体ＢＥを研掃開始位置へ設置可能であることから、続いて、研掃位置Ｐの天井高さを算出する（図１４：ステップＳ１３）。すなわち、距離センサＳＬ１，ＳＬ２から真上にレーザ光ＬＬを照射して距離センサＳＬ１，ＳＬ２からトンネルの天井の内壁面ＷＳまでの距離を計測し、天井までの高さを算出する。なお、ステップＳ１２において研掃装置本体ＢＥを研掃開始位置へ設置可能ではないと判断した場合には、前述したステップＳ０９に移行して高所作業車Ｖを据え直し、ステップＳ０４に戻る。
【0133】
次に、算出した研掃位置Ｐの天井高さから、高所作業車Ｖの荷台（作業床）の上昇が必要か（つまり、荷台を上昇させなくても、研掃ヘッド１７の研掃面をトンネルの内壁面ＷＳに当接させることが可能か）を判断する（図１４：ステップＳ１４）。本実施の形態では、高所作業車Ｖの荷台の上昇が必要であるから、図１９に示すように、高所作業車Ｖのデッキ部Ｖｂで荷台を上昇させて研掃装置本体ＢＥを所定の高さに設定する（図１４：ステップＳ１５）。なお、ステップＳ１４において荷台の上昇が必要ないと判断した場合には、次のステップＳ１６に移行する。
【0134】
ステップＳ１５において高所作業車Ｖの荷台を上昇したならば、研掃装置本体ＢＥを研掃位置Ｐへセットする（図１４：ステップＳ１６）。すなわち、先ず、図２０に示すように、研掃装置本体ＢＥを研掃位置Ｐの直下まで移動させる。具体的には、距離センサＳＬ１，ＳＬ２で得られた距離の情報に基づいて、スライドフレーム１８Ｃをトンネルの内壁面ＷＳに接近する方向にスライド（水平移動）して所定位置で止めるとともに、ベースプレート１８Ｅをトンネルの内壁面ＷＳに接近する方向に動かし、さらに必要であれば走行フレーム１８Ｄをトンネルの内壁面ＷＳに沿う方向に動かして、研掃装置本体ＢＥを研掃位置Ｐの直下まで移動させる。そして、研掃ヘッド１７の研掃面が最適な角度でトンネルの内壁面ＷＳに押し付けられるように、ロータリアクチュエータ１７ｒａにより取付部１７ａの第１の揺動方向ＰＲ１（図２参照）の揺動角度（あおり角）を調整する。
【0135】
ステップＳ１６において研掃装置本体ＢＥを研掃位置Ｐへセットしたならば、トンネルの内壁面ＷＳに対する研掃作業を実行する（図１４：ステップＳ１７）。すなわち、研掃ヘッド１７の研掃機１７ｂから研削材をトンネルの内壁面ＷＳに吹き付けながら研掃装置本体ＢＥをトンネルの延伸方向に移動させ、トンネルの内壁面ＷＳの劣化部分を研削することで当該内壁面ＷＳを研掃する。なお、研掃作業における架台１８や研掃装置本体ＢＥなどの動作の詳細については後述する。
【0136】
ステップＳ１７における研掃作業を行ったならば、次の作業の確認をする（図１４：ステップＳ１８）。ここで、次の作業としては、高所作業車Ｖをトンネルの延伸方向へ移動して研掃を行う作業、高所作業車Ｖをトンネルの横断方向内側へ移動して研掃を行う作業、および研掃終了の３つである。
【0137】
ステップＳ１８において、次の作業が高所作業車Ｖをトンネルの延伸方向へ移動して研掃を行う作業である場合には、高所作業車Ｖのデッキ部Ｖｂで荷台を下昇させて研掃装置本体ＢＥを当初の高さ（ステップＳ１５で荷台を上昇させる前までの高さ）まで下ろし（図１４：ステップＳ１９）、続いて、研掃装置本体ＢＥを原点（図１７（ｃ）に示す位置）に移動する（図１４：ステップＳ２０）。そして、高所作業車Ｖを前進（または後退）させ、トンネルの延伸方向へ次の作業位置まで移動する（図１４：ステップＳ２１）。その後、前述したステップＳ０５へ移行し、以降の各ステップを順次実行する。
【0138】
また、ステップＳ１８において、次の作業が高所作業車Ｖをトンネルの延伸方向へ移動して研掃を行う作業である場合には、配管および配線を所定箇所で切り離し、移動作業処理を行う（図１４：ステップＳ２２）。すなわち、トンネル研掃装置１０および高所作業車Ｖで構成されるトンネル研掃システムＳと、第１の後続車両システムＦＳ１と、第２の後続車両システムＦＳ２との間に設けられた電源ラインＬ１、供給ラインＬ２、回収ラインＬ３を取り外す。また、高所作業車Ｖのデッキ部Ｖｂで荷台を下昇させて研掃装置本体ＢＥを当初の高さまで下ろし、研掃装置本体ＢＥを運搬時位置（図１６（ｃ）に示す位置）に移動し、展開された高所作業車Ｖの荷台を格納する。そして、高所作業車Ｖをトンネルの横断方向内側へ次の作業位置まで移動する（図１４：ステップＳ２３）。その後、前述したステップＳ０１へ移行し、以降の各ステップを順次実行する。
【0139】
そして、ステップＳ１８において、次の作業が研掃終了の場合には、配管および配線を所定箇所で切り離し、作業終了処理を行う（図１４：ステップＳ２４）。すなわち、電源ラインＬ１、供給ラインＬ２および回収ラインＬ３を取り外し、高所作業車Ｖのデッキ部Ｖｂで荷台を下昇させて研掃装置本体ＢＥを当初の高さまで下ろし、研掃装置本体ＢＥを運搬時位置に移動し、展開された高所作業車Ｖの荷台を格納する。そして、工事規制エリアから退出する。
【0140】
ここで、ステップＳ１７におけるトンネルの内壁面ＷＳに対する研掃作業について、図１５のフローチャートを用いて説明する。
【0141】
研掃作業の開始にあたっては、先ず、研掃ヘッド１７をトンネルの内壁面ＷＳに押し付ける（図１５：ステップＳ１７－０１）。すなわち、トンネルの内壁面ＷＳに対して最適な角度に調整しておいた研掃ヘッド１７を昇降機構部１２で上昇させ、研掃ヘッド１７の研掃面をトンネルの内壁面ＷＳに押し付ける。なお、このとき、研掃ヘッド１７の研掃面のキャスタ１７ｃがトンネルの内壁面ＷＳに押し付けられるが、上記したように研掃ヘッド１７がトンネルの内壁面ＷＳの曲面形状に追従して揺動することで、その研掃ヘッド１７の研掃面がトンネルの内壁面ＷＳに対して最適な状態で当接されて向き合うようになる。
【0142】
ステップＳ１７－０１において研掃ヘッド１７をトンネルの内壁面ＷＳに押し付けたならば、エアシリンダ１７ｐにより２台の研掃機１７ｂを押圧して、（図１５：ステップＳ１７－０２）、研掃機１７ｂから研削材を噴射する（図１５：ステップＳ１７－０３）。
【0143】
そして、走行フレーム１８Ｄをトンネルの延伸方向（走行方向）に沿ってスライドフレーム１８Ｃの一方端から他方端へと動かし、研削材をトンネルの内壁面ＷＳに吹き付けながら研掃装置本体ＢＥをトンネルの延伸方向に走行させる（走行動作）（図１５：ステップＳ１７－０４）。これにより、トンネルの内壁面ＷＳの劣化部分を研削することで当該内壁面ＷＳを研掃する。なお、走行動作時においては、トンネルの内壁面ＷＳの研掃の際に剥離片や研削材が外部に漏れないように、研掃ヘッド１７の吸引口１７ｂ－２から剥離片や研削材を吸引する。本実施の形態においては、上記したように研掃ヘッド１７の第１のリングブラシ１７ｓ－１および第２のリングブラシ１７ｓ－２が壁となり剥離片や研削材が外部に漏れないようになっている。
【0144】
走行フレーム１８Ｄをスライドフレーム１８Ｃの他方端まで動かして１ラインの走行動作が終了したならば（図１５：ステップＳ１７－０５）、走行したラインが予め設定された最終走行ライン（つまり、最終研掃ライン）かどうかを判断する（図１５：ステップＳ１７－０６）。
【0145】
ステップＳ１７－０６において最終走行ラインでなければ、スライドフレーム１８Ｃをトンネルの横断方向内側へスライドさせることで研掃装置本体ＢＥの研掃高さ（研掃ライン）を変更する横行動作が可能かどうかを判断する（図１５：ステップＳ１７－０７）。また、ステップＳ１７－０６において最終走行ラインであれば、ステップＳ１７の研掃作業を終了して（戻って）、前述したステップＳ１８に移行する。
【0146】
さて、ステップＳ１７－０７においてスライドフレーム１８Ｃで横行動作が可能でなければ、研掃装置本体ＢＥで横行量の確保が可能か（つまり、研掃装置本体ＢＥを搭載したベースプレート１８Ｅをトンネルの横断方向内側へと動かすことにより研掃装置本体ＢＥの研掃高さ（研掃ライン）を変更する横行動作が可能か）を判断する（図１５：ステップＳ１７－０８）。また、ステップＳ１７－０７においてスライドフレーム１８Ｃで横行動作が可能であれば、後述するステップＳ１７－０９に移行する。
【0147】
ステップＳ１７－０８においてベースプレート１８Ｅで横行量の確保が可能であれば、あるいは、ステップＳ１７－０７においてスライドフレーム１８Ｃで横行動作が可能であれば、研掃高さはロッド１５の伸長範囲内か（つまり、昇降機構部１２によってロッド１５を伸長させれば研掃ヘッド１７が研掃位置に届く範囲内か）を判断する（図１５：ステップＳ１７－０９）。また、ステップＳ１７－０８においてベースプレート１８Ｅで横行量の確保が可能でなければ、ステップＳ１７の研掃作業を終了して（戻って）、前述したステップＳ１８に移行する。
【0148】
そして、ステップＳ１７－０９において研掃高さがロッド１５の伸長範囲内であれば、研削材を噴射したままで研掃装置本体ＢＥの横行動作を行い、併せて昇降機構部１２によってロッド１５を伸長させる（図１５：ステップＳ１７－１０）。そして、前述したステップＳ１７－０４に移行し、次の１ラインについて研掃装置本体ＢＥをトンネルの延伸方向に走行させ（走行動作）、トンネルの内壁面ＷＳを研掃する。また、ステップＳ１７－０９において研掃高さがロッド１５の伸長範囲内でなければ、研削材の噴射を停止し（図１５：ステップＳ１７－１１）、研掃機１７ｂのトンネルの内壁面ＷＳに対する押し付けを解除する（図１５：ステップＳ１７－１２）。そして、研掃装置本体ＢＥの横行動作を行うとともに、昇降機構部１２によってロッド１５を収縮して（図１５：ステップＳ１７－１３）、高所作業車Ｖのデッキ部Ｖｂで荷台を上昇させ（図１５：ステップＳ１７－１４）、あらためて昇降機構部１２によってロッド１５を伸長して（図１５：ステップＳ１７－１５）、前述したステップＳ１７－０１に移行する。
【0149】
【0150】
前述の図２０に示すように、研掃装置本体ＢＥを研掃位置Ｐの直下まで移動させたならば、図２１に示すように、研掃ヘッド１７をトンネルの内壁面ＷＳに押し付ける。つまり、図２０において、トンネルの内壁面ＷＳに対して最適な角度に調整しておいた研掃ヘッド１７をロッド１５を伸長させて上昇させ、さらにエアシリンダ１７ｐにより２台の研掃機１７ｂを押圧して、研掃ヘッド１７の研掃面をトンネルの内壁面ＷＳに押し付ける。
【0151】
次に、走行フレーム１８Ｄをトンネルの延伸方向（走行方向）に沿ってスライドフレーム１８Ｃの一方端から他方端へと設定速度で動かし、図２２に示すように、研掃機１７ｂから研削材を噴射してトンネルの内壁面ＷＳに吹き付けながら研掃装置本体ＢＥをトンネルの延伸方向に走行させ、トンネルの内壁面ＷＳを研掃する。
【0152】
次に、図２３に示すように、スライドフレーム１８Ｃをトンネルの横断方向内側へスライドさせ、研掃装置本体ＢＥをトンネル横断方向内側へ移動（横行）して研掃高さ（研掃ライン）を変更する。また、ロッド１５を伸張させて、変更した研掃ラインのトンネル内壁面ＷＳに研掃ヘッド１７の研掃面を押し付ける。なお、このとき研削材は噴射したままである。
【0153】
次に、図２４に示すように、走行フレーム１８Ｄをトンネルの延伸方向（走行方向）に沿ってスライドフレーム１８Ｃの一方端から他方端（図２２に示す場合とは逆方向の一方端から他方端）へと設定速度で動かし、研掃機１７ｂから研削材を噴射してトンネルの内壁面ＷＳに吹き付けながら研掃装置本体ＢＥをトンネルの延伸方向に走行させ、トンネルの内壁面ＷＳを研掃する。
【0154】
次に、図２５に示すように、スライドフレーム１８Ｃをトンネルの横断方向内側へスライドさせ、研削材を噴射したまま研掃装置本体ＢＥをトンネル横断方向内側へ移動（横行）して研掃高さ（研掃ライン）を変更する。また、ロッド１５を伸張させて、変更した研掃ラインのトンネル内壁面ＷＳに研掃ヘッド１７の研掃面を押し付ける。
【0155】
次に、図２６に示すように、走行フレーム１８Ｄをトンネルの延伸方向（走行方向）に沿ってスライドフレーム１８Ｃの一方端から他方端（図２２に示す場合と同一方向で、図２４に示す場合とは逆方向の一方端から他方端）へと設定速度で動かし、研掃機１７ｂから研削材を噴射してトンネルの内壁面ＷＳに吹き付けながら研掃装置本体ＢＥをトンネルの延伸方向に走行させ、トンネルの内壁面ＷＳを研掃する。
【0156】
このような走行フレーム１８Ｄによる走行での研掃作業とスライドフレーム１８Ｃによる横行での研掃ラインの変更とを繰り返しながらトンネルの内壁面ＷＳの研掃を行う。そして、トンネルの内壁面ＷＳの研掃高さが、昇降機構部１２でロッド１５を伸長させても研掃ヘッド１７が届かない高さになったならば、図２７に示すように、研削材の噴射を停止して研掃機１７ｂのトンネルの内壁面ＷＳに対する押し付けを解除し、ロッド１５を収縮するとともに、ベースプレート１８Ｅをトンネルの横断方向内側へと動かして研掃装置本体ＢＥをスライドフレーム１８Ｃのトンネルの内側端部へ移動する。そして、高所作業車Ｖのデッキ部Ｖｂで荷台を上昇させる。
【0157】
次に、図２８に示すように、スライドフレーム１８Ｃをトンネルの横断方向内側へと動かすとともに、ベースプレート１８Ｅをトンネルの内壁面ＷＳに接近する方向に動かし、研掃装置本体ＢＥを研掃位置Ｐの直下まで移動させる。また、取付部１７ａの第１の揺動方向ＰＲ１の揺動角度（あおり角）を調整して、研掃ヘッド１７の研掃面が最適な角度でトンネルの内壁面ＷＳに押し付けられるようにする。
【0158】
そして、図２９に示すように、昇降機構部１２でロッド１５を伸長させ、エアシリンダ１７ｐで研掃機１７ｂを押圧して、研掃ヘッド１７の研掃面をトンネルの内壁面ＷＳに押し付ける。
【0159】
次に、図３０に示すように、走行フレーム１８Ｄをトンネルの延伸方向（走行方向）に沿ってスライドフレーム１８Ｃの一方端から他方端へと設定速度で動かし、研掃機１７ｂから研削材を噴射してトンネルの内壁面ＷＳに吹き付けながら研掃装置本体ＢＥをトンネルの延伸方向に走行させ、トンネルの内壁面ＷＳを研掃する。
【0160】
次に、図３１に示すように、スライドフレーム１８Ｃをトンネルの横断方向内側へスライドさせ、研削材を噴射したまま研掃装置本体ＢＥをトンネル横断方向内側へ移動（横行）して研掃高さ（研掃ライン）を変更する。また、ロッド１５を伸張させて、変更した研掃ラインのトンネル内壁面ＷＳに研掃ヘッド１７の研掃面を押し付ける。
【0161】
次に、図３２に示すように、走行フレーム１８Ｄをトンネルの延伸方向（走行方向）に沿ってスライドフレーム１８Ｃの一方端から他方端へと設定速度で動かし、研掃機１７ｂから研削材を噴射してトンネルの内壁面ＷＳに吹き付けながら研掃装置本体ＢＥをトンネルの延伸方向に走行させ、トンネルの内壁面ＷＳを研掃する。
【0162】
このような走行フレーム１８Ｄによる走行での研掃作業とスライドフレーム１８Ｃによる横行での研掃ラインの変更とを繰り返しながらトンネルの内壁面ＷＳの研掃を行う。そして、スライドフレーム１８Ｃがトンネルの横断方向内側へのスライド限界まで移動したならば（つまり、スライドフレーム１８Ｃがトンネルの横断方向内側へスライド移動できなくなったならば）、図３３に示すように、ベースプレート１８Ｅをトンネルの横断方向内側へと動かし、研削材を噴射したまま研掃装置本体ＢＥをトンネル横断方向内側へ移動（横行）して研掃高さ（研掃ライン）を変更する。また、ロッド１５を伸張させて、変更した研掃ラインのトンネル内壁面ＷＳに研掃ヘッド１７の研掃面を押し付ける。
【0163】
そして、図３４に示すように、走行フレーム１８Ｄをトンネルの延伸方向（走行方向）に沿ってスライドフレーム１８Ｃの一方端から他方端へと設定速度で動かし、研掃機１７ｂから研削材を噴射してトンネルの内壁面ＷＳに吹き付けながら研掃装置本体ＢＥをトンネルの延伸方向に走行させ、トンネルの内壁面ＷＳを研掃する。
【0164】
次に、スライドフレーム１８Ｃがトンネルの横断方向内側へのスライド限界まで移動していることから、図３５に示すように、ベースプレート１８Ｅをトンネルの横断方向内側へと動かし、研削材を噴射したまま研掃装置本体ＢＥをトンネル横断方向内側へ移動（横行）して研掃高さ（研掃ライン）を変更する。また、ロッド１５を伸張させて、変更した研掃ラインのトンネル内壁面ＷＳに研掃ヘッド１７の研掃面を押し付ける。
【0165】
このような走行フレーム１８Ｄによる走行での研掃作業とベースプレート１８Ｅによる横行での研掃ラインの変更とを繰り返しながらトンネルの内壁面ＷＳの研掃を行う。
【0166】
そして、ベースプレート１８Ｅがトンネル横断方向内側の長枠部１８Ｃ２まで到達してトンネルの横断方向内側への移動限界になる位置まで研掃装置本体ＢＥが移動（横行）したならば（図３５参照）、図３６に示すように、走行フレーム１８Ｄをトンネルの延伸方向（走行方向）に沿ってスライドフレーム１８Ｃの一方端から他方端へと設定速度で動かして研掃装置本体ＢＥをトンネルの延伸方向に走行させ、最後の研掃ラインについて研掃を行う。
【0167】
このようにして一連の研掃作業を終了し、次の作業が高所作業車Ｖをトンネルの延伸方向へ移動して行う研掃作業の場合には、図３７に示すように、高所作業車Ｖの荷台を下昇して研掃装置本体ＢＥを搬入時の高さまで下げるとともに、研掃装置本体ＢＥを原点（図１７（ｃ）に示す位置）に移動し、スライドフレーム１８Ｃを回動フレーム１８Ｂの基準位置に移動する。なお、高所作業車Ｖをトンネルの延伸方向へ移動して行う研掃作業であることから、回動フレーム１８Ｂのトンネル内壁面ＷＳに対する平行度は変化しないため、既にずれ角度を補正している回動フレーム１８Ｂは回動しない。そして、高所作業車Ｖを前進（または後退）させ、トンネルの延伸方向へ次の作業位置まで移動し、研掃作業を再開する。
【0168】
また、次の作業が高所作業車Ｖをトンネルの横断方向内側へ移動して行う研掃作業の場合には、配管および配線を切断する。そして、図３８に示すように、高所作業車Ｖの荷台を下昇して研掃装置本体ＢＥを搬入時の高さまで下げるとともに、研掃装置本体ＢＥを運搬時位置（図１６（ｃ）に示す位置）に移動し、展開された高所作業車Ｖの荷台を格納する。また、スライドフレーム１８Ｃを回動フレーム１８Ｂの基準位置に移動し、回動フレーム１８Ｂをベースフレーム１８Ａの基準位置に回動する。そして、高所作業車Ｖをトンネルの横断方向内側へ次の作業位置まで移動し、研掃作業を再開する。
【0169】
なお、次の作業が研掃終了の場合には、高所作業車Ｖをトンネルの横断方向内側へ移動して行う研掃作業と同様の処理を行った後、工事規制エリアから退出する。
【0170】
このように本実施の形態によれば、制御部ＭＣによる制御下において、距離センサＳＬ１，ＳＬ２で架台１８（を構成する回動フレーム１８Ｂ）の水平方向の角度を調整して、研掃ヘッド１７の研掃面がトンネルの内壁面ＷＳに対して平行になるように補正し、架台１８により研掃装置本体ＢＥを研掃位置Ｐへ移動させ、研掃装置本体ＢＥを伸張させて研掃ヘッド１７をトンネルの内壁面ＷＳの研掃位置Ｐへ押し付け、架台１８による研掃装置本体ＢＥの移動と研掃ヘッド１７の昇降とにより、トンネルの延伸方向に沿って内壁面ＷＳを研掃する走行動作と研掃高さ変更する横行動作とを交互に繰り返して内壁面ＷＳの研掃作業を行っている。
【0171】
これにより、研掃作業の自動化運転を行うことが可能になり、トンネルの内壁面ＷＳを手作業で研掃する場合よりも研掃時間が短縮されて作業効率が向上するとともに、研掃面の施工が安定して仕上がり品質が向上する。
【0172】
次に、本実施の形態のトンネル研掃装置１０によるトンネルの天端面ＷＳｔの研掃例について、上記した図１４のフローに沿って、図３９～図４５を用いて説明する。なお、図３９、図４０、図４２、図４４はトンネル天端面の研掃準備段階におけるトンネル研掃装置の正面図、図４５はトンネル天端面の幅方向中央部の研掃処理時におけるトンネル研掃装置の正面図である。
【0173】
まず、図３９に示すように、トンネルの側壁ＷＳｓの研掃処理が終了した後、高所作業車Ｖ（図１参照）のデッキ部Ｖｂで荷台を下昇させて研掃装置本体ＢＥを当初の高さまで下ろし、研掃装置本体ＢＥを運搬時位置に移動する（図１４のステップＳ３０，Ｓ３１）。
【0174】
ここで、配線Ｌｅは、例えば、研掃ヘッド１７の電気機器（図３に示したロータリアクチュエータ１７ｒａ等）の動作を制御する制御用配線、当該電気機器に電力を供給するための電源用配線および研掃ヘッド１７に設置されたセンサ等に接続された信号用配線等のような各種の配線を示している。この配線Ｌｅは、その延在方向の途中に設けられたコネクタ部Ｊｅにおいて、切り離したり、接続したりすることが自在になっている。なお、配線Ｌｅのうちの電源用配線は、上記電源ラインＬ１（図１３参照）と電気的に接続されている。
【0175】
また、研掃ヘッド１７に接続された吐出ホース１７ｂ－３および吸引ホース１７ｂ－４は、その各々の延在方向の途中（研掃ヘッド１７よりも下方の位置）に設けられた連結部Ｊｈにおいて、切り離したり、接続したりすることが自在になっている。
【0176】
続いて、トンネル研掃装置１０の締結部材１７ｘ－１，１７ｘ－２を取り外すことにより、図４０に示すように、トンネル側壁研掃用のアーム部１７ｒを取り外す。ここで、図４１（ａ）はアーム部１７ｒの正面図、図４１（ｂ）は図４１（ａ）のアーム部１７ｒの上面を示した平面図である。
【0177】
図４０および図４１（ａ）に示すように、アーム部１７ｒのアーム板１７ｒ－２は、ベース板１７ｒ－１から研掃対象の内壁面ＷＳｓに次第に近づくように傾斜した状態で延びている。そして、アーム板１７ｒ－２において、取付部１７ａが支持される貫通孔（第１の支持部）Ｈｓは、トンネルの側部に向かってロッド１５の斜め上方に配置されている。なお、貫通孔Ｈｓには、締結部材１７ｘ－１が設けられる。また、図４１（ａ）の符号θ１は、アーム板１７ｒ－２の鋭角側の傾斜角度（すなわち、ロッド１５と貫通孔Ｈｓとを結ぶ線とベース板１７ｒ－１の主面とで形成される鋭角側の角度）を示している。
【0178】
図４１（ｂ）に示すように、アーム部１７ｒのベース板１７ｒ－１は、研掃対象の側壁ＷＳｓに対向する第１の辺ＳＤ１と、その第１の辺ＳＤ１とは反対側の第２の辺ＳＤ２とを有している。ベース板１７ｒ－１には、第２の辺ＳＤ２の長手方向両端近傍からベース板１７ｒ－１の主面中央に向かって延びる２つの凹部（第１の凹部）ＣＮ１が形成されている。この凹部ＣＮ１は、アーム部１７ｒを研掃ヘッド１７とロッド１５（図４０等参照）とに取り付けたときに、研掃ヘッド１７の吐出ホース１７ｂ－３および吸引ホース１７ｂ－４を収容する窪みである。
【0179】
その後、図４２に示すように、別に用意しておいたアーム部１７ｒ２をアーム部取付位置まで運び込む。ここで、図４３（ａ）は別に用意しておいたアーム部１７ｒ２の正面図、図４３（ｂ）は図４３（ａ）のアーム部１７ｒ２の上面を示した平面図である。
【0180】
図４２および図４３に示すように、アーム部（第２の支持治具）１７ｒ２は、上記アーム部１７ｒとは別に用意しておいたトンネル天端面研掃用の支持治具であり、ベース板（第２のベース板）１７ｒ２－１と、その長手方向両端に設けられたアーム板（第２のアーム板）１７ｒ２－２と、ベース板１７ｒ２－１の裏面に設けられた２枚の支持板１７ｒ２－３とを備えている。なお、ベース板１７ｒ２－１とアーム板１７ｒ２－２とで形成される鋭角部には補強部ＲＰ１が設けられている。
【0181】
図４２および図４３（ａ）に示すように、アーム部１７ｒ２のベース板１７ｒ２－２も傾斜しているが、その傾斜方向は上記したアーム部１７ｒのアーム板１７ｒ－２とは逆に傾斜している。すなわち、アーム板１７ｒ２－２は、ベース板１７ｒ２－１からトンネルの幅方向中央に近づくように傾斜した状態で延びている。そして、アーム板１７ｒ２－２において、取付部１７ａが支持される貫通孔（第２の支持部）Ｈｔは、トンネルの幅方向中央に向かってロッド１５の斜め上方に配置されている。なお、貫通孔Ｈｔには、締結部材１７ｘ－１が設けられる。また、図４３（ａ）の符号θ２は、アーム板１７ｒ２－２の鋭角側の傾斜角度（すなわち、ロッド１５と貫通孔Ｈｔとを結ぶ線とベース板１７ｒ２－１の主面とで形成される鋭角側の角度）を示している。ここでは、アーム板１７ｒ２－２の鋭角側の傾斜角度θ２が、アーム板１７ｒ－２の鋭角側の傾斜角度θ１（図４１（ａ）参照）と等しい場合が例示されている。
【0182】
【0183】
ベース板１７ｒ２－１は、研掃対象の側壁ＷＳｓに対向する第３の辺ＳＤ３と、その第３の辺ＳＤ３とは反対側の第４の辺ＳＤ４とを有している。ベース板１７ｒ２－１には、第４の辺ＳＤ４からベース板１７ｒ２－１の主面中央に向かって延びる凹部（第２の凹部）ＣＮ２が形成されている。
【0184】
この凹部ＣＮ２は、アーム部１７ｒ２を研掃ヘッド１７とロッド１５（図４２等参照）とに取り付けたときに研掃ヘッド１７の吐出ホース１７ｂ－３および吸引ホース１７ｂ－４を収容する窪みである。なお、凹部ＣＮ２は、ベース板１７ｒ－１の凹部ＣＮ１（図４１（ｂ）参照）よりも浅く、ベース板１７ｒ２－１の長手方向一端側から他端側に向かって連続的に延在した状態で形成されている。
【0185】
続いて、図４４に示すように、アーム部１７ｒ２を締結部材１７ｚ－１，１７ｘ－２により取付部１７ａとロッド１５とに取り付ける。このようにして研掃ヘッド１７のアーム部をアーム部１７ｒからアーム部１７ｒ２に交換する。すなわち、研掃ヘッド１７を側壁研掃用から天端面研掃用に交換する（図１４のステップＳ３２）。
【0186】
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して、トンネルの側壁ＷＳｓの研掃処理と同様にトンネルの天端面ＷＳｔを研掃する。トンネルの天端面Ｗｓｔの研掃処理では、トンネルの長手方向（延在方向）に沿って研掃ヘッド１７を移動しながら研掃処理を施す。これをトンネルの幅方向中央（センターラインＣＬ）に向かって１ライン毎に繰り返し施す。なお、トンネルの幅方向の断面が湾曲形状となっているときには、本願において、天端面ＷＳｔとは、その最上部（天端）のみを指すのではなく、最上部の周辺も含まれる。
【0187】
ここで、図５６に示したように、トンネルの側壁ＷＳｓと天端面ＷＳｔとで研掃ヘッド１７を変えない場合、反対車線を通行規制しなければトンネルの天端面ＷＳｔの幅方向中央部分（センターラインＣＬ上部分）を研掃することができない。
【0188】
これに対して本実施の形態においては、図４５に示すように、天端面ＷＳｔの研掃時には研掃ヘッド１７のアーム部をアーム部１７ｒ２に交換したことにより、アーム板１７ｒ２－２がセンターラインＣＬに近づくように傾斜しているので、天端面ＷＳｔの研掃処理においてトンネル研掃装置１０の下部側を反対車線側にはみ出させることなく、研掃ヘッド１７の取付部１７ａをトンネルの幅方向中央（センターラインＣＬ）に配置することができる。これにより、反対車線を通行規制しないでも、トンネルの天端面ＷＳｔの幅方向中央部分（センターラインＣＬ上部分）を研掃することができる。
【0189】
（第２の実施の形態）
【0190】
本本実施の形態においては、トンネル研掃装置１０によるトンネルの天端面ＷＳｔの研掃処理の他の例について、上記した図１４のフローに沿って、図３９、図４６～図４９を用いて説明する。なお、図４６～図４８はトンネル天端面の研掃準備段階におけるトンネル研掃装置の正面図、図４９はトンネル天端面の幅方向中央部の研掃処理時におけるトンネル研掃装置の正面図である。
【0191】
まず、図３９に示したように、トンネルの側壁ＷＳｓの研掃処理が終了した後、高所作業車Ｖ（図１参照）のデッキ部Ｖｂで荷台を下昇させて研掃装置本体ＢＥを当初の高さまで下ろし、研掃装置本体ＢＥを運搬時位置に移動する（図１４のステップＳ３０，Ｓ３１）。
【0192】
続いて、図４６に示すように、配線Ｌｅのコネクタ部Ｊｅ、吐出ホース１７ｂ－３および吸引ホース１７ｂ－４の連結部Ｊｈをそれぞれ切り離した後、トンネル研掃装置１０の締結部材１７ｘ－２を取り外すことにより、研掃ヘッド１７をロッド１５から取り外す。すなわち、研掃ヘッド１７全体を取り外す。
【0193】
その後、図４７に示すように、別途用意しておいた研掃ヘッド１７を研掃ヘッド取付位置まで運び込む。この図４７の研掃ヘッド１７には、アーム部としてアーム部１７ｒ２が取り付けられている。それ以外の研掃ヘッド１７の構成は、図４６の研掃ヘッド１７と同じである。
【0194】
次いで、図４８に示すように、別途用意しておいた研掃ヘッド１７をロッド１５に取り付ける。すなわち、研掃ヘッド１７のアーム部１７ｒ２の支持部１７ｒ２－３とロッド１５の凸部１５－１とを締結部材１７ｘ－２により締結する。
【0195】
続いて、研掃ヘッド１７の配線Ｌｅをコネクタ部Ｊｅで接続し、吐出ホース１７ｂ－３および吸引ホース１７ｂ－４を連結部Ｊｈで接続する。
【0196】
このようにして研掃ヘッド１７を側壁研掃用から天端面研掃用に交換する（図１４のステップＳ３２）。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して、第１の実施の形態と同様に、トンネルの天端面ＷＳｔを研掃する。
【0197】
このような本実施の形態においても、図４９に示すように、トンネルの天端面ＷＳｔの研掃処理に際して、研掃ヘッド１７のアーム板１７ｒ２－２がセンターラインＣＬに近づくように傾斜しているので、トンネル研掃装置１０の下部側を反対車線側にはみ出させることなく、研掃ヘッド１７の取付部１７ａの位置をトンネルの幅方向中央（センターラインＣＬ）に配置することができる。これにより、反対車線を通行規制しないでも、トンネルの天端面ＷＳｔの幅方向中央部分（センターラインＣＬ上部分）を研掃することができる。
【0198】
また、トンネル研掃装置１０の研掃ヘッド１７の交換作業に際して、研掃ヘッド１７全体を交換する（締結部材１７ｘ－２の取り外しおよび取付けで済む）ので、上記第１の実施の形態の研掃ヘッド１７の交換作業の場合よりも作業時間を短縮でき、作業効率を向上させることができる。
【0199】
（第３の実施の形態）
【0200】
本実施の形態においては、研掃ヘッドのアーム部の変形例について図５０および図５１を用いて説明する。なお、図５０は本実施の形態のトンネルの天端面の研掃準備段階におけるトンネル研掃装置の正面図、図５１（ａ）は図５０のトンネル研掃装置のアーム部の正面図、図５１（ｂ）は図５１（ａ）のアーム部の上面を示した平面図である。
【0201】
図５０および図５１に示すように、アーム部（第２の支持治具）１７ｒ３は、アーム部１７ｒとは別に用意しておいたトンネル天端面研掃用の支持治具であり、アーム部１７ｒ２と同様に、ベース板（第２のベース板）１７ｒ３－１と、その長手方向両端に設けられたアーム板（第２のアーム板）１７ｒ３－２と、ベース板１７ｒ３－１の裏面に設けられた２枚の支持板１７ｒ３－３とを備えている。
【0202】
図５０および図５１（ａ）に示すように、アーム部１７ｒ３のアーム板１７ｒ３－２の傾斜方向は、上記したアーム部１７ｒ２のアーム板１７ｒ２－２（図４３（ａ）等参照）と同じであるが、図５１（ａ）に示すように、アーム板１７ｒ３－２の鋭角側の傾斜角度θ３（すなわち、ロッド１５と貫通孔Ｈｔとを結ぶ線とベース板１７ｒ３－１の主面とで形成される鋭角側の角度）が、アーム板１７ｒ２－２の鋭角側の傾斜角度θ２（図４３（ａ）参照）よりも小さくなっている。
【0203】
これにより、図５０に示すように、ロッド１５から研掃ヘッド１７までの水平方向距離を、上記第１、第２の実施の形態のときよりも長くすることができる。したがって、トンネルの天端面ＷＳｔの研掃処理に際して、研掃ヘッド１７の取付部１７ａの位置を、上記第１の実施の形態および第２の実施の形態のときよりもトンネルの幅方向中央（センターラインＣＬ）よりに配置することができる。
【0204】
【0205】
このベース板１７ｒ３－１は、研掃対象の側壁ＷＳｓに対向する第５の辺ＳＤ５と、その第５の辺ＳＤ５とは反対側の第６の辺ＳＤ６とを有している。ただし、上記したように、ロッド１５から研掃ヘッド１７までの距離が長いので、研掃ヘッド１７をロッド１５に取り付けたときに吐出ホース１７ｂ－３および吸引ホース１７ｂ－４がベース板１７ｒ３－１の第６の辺ＳＤ６から離れて配置される。このため、ベース板１７ｒ３－１の第６の辺ＳＤ６には、ホース収容用の凹部ＣＮ１，ＣＮ２（図４１（ｂ）、図４３（ｂ）参照）が形成されていない。
【0206】
これ以外の構成、方法および効果は上記第１の実施の形態および第２の実施の形態と同じである。
【0207】
（第４の実施の形態）
【0208】
本実施の形態においては、研掃ヘッドのアーム部の変形例について図５２を用いて説明する。なお、図５２（ａ）は本実施の形態のトンネル研掃装置におけるアーム部の正面図、図５２（ｂ）は図５２（ａ）のアーム部の上面を示した平面図である。
【0209】
図５２に示すように、本実施の形態のアーム部１７ｒ４は、上記したアーム部１７ｒと同様に、ベース板１７ｒ４－１と、その長手方向両端に設けられたアーム板１７ｒ４－２と、ベース板１７ｒ４－１の裏面に設けられた２枚の支持板１７ｒ４－３とを備えている。
【0210】
ベース板１７ｒ４－１の構成は、上記したベース板１７ｒ－１（図４１参照）と同じである。このため、ベース板１７ｒ４－１は、ベース板１７ｒ－１と同様に、第１の辺ＳＤ１、第２の辺ＳＤ２および凹部ＣＮ１を有している（図５２（ｂ）参照）。
【0211】
本実施の形態においては、図５２（ａ）に示すように、アーム部１７ｒ４のアーム板１７ｒ４－２が、アーム板１７ｒ－２に相当するアーム部分１７ｒ４－２ａと、アーム板１７ｒ２－２に相当するアーム部分１７ｒ４－２ｂとを一体的に備えている。
【0212】
このアーム部分１７ｒ４－２ａ，１７ｒ４－２ｂは、互いに逆方向に傾斜している。すなわち、一方のアーム部分１７ｒ４－２ａは、ベース板１７ｒ４－１から研掃対象の側壁ＷＳｓに向かって次第に近づくように傾斜した状態で延在している。そして、一方のアーム部分１７ｒ４－２ａにおいて、取付部１７ａが支持される貫通孔Ｈｓは、トンネルの側部に向かってロッド１５の斜め上方に配置されている。なお、このときは貫通孔Ｈｓに連結部材１７ｘ－１が取り付けられる。
【0213】
他方のアーム部分１７ｒ４－２ｂは、ベース板１７ｒ４－１からトンネルの幅方向中央に次第に近づくように傾斜した状態で延在している。そして、他方のアーム部分１７ｒ４－２ｂにおいて、取付部１７ａが支持される貫通孔Ｈｔは、トンネルの幅方向中央に向かってロッド１５の斜め上方に配置されている。なお、このときは貫通孔Ｈｔに連結部材１７ｘ－１が取り付けられる。
【0214】
この場合、トンネルの側壁ＷＳｓを研掃する際には、取付部１７ａ（図２等参照）をアーム部分１７ｒ４－２ａに取り付け、トンネルの天端面ＷＳｔを研掃する際には、取付部１７ａをアーム部分１７ｒ４－２ｂに取り付ける。すなわち、アーム部１７ｒ４をロッド１５から取り外さないでも、１つのアーム部１７ｒ４で側壁ＷＳｓと天端面ＷＳｔとの両方の研掃処理に対応することができる。
【0215】
このように本実施の形態においては、トンネルの側壁ＷＳｓと天端面ＷＳｔとの研掃処理の移行に際して、アーム部１７ｒ４をロッド１５から取り外すことなく、取付部１７ａの位置だけを移動すればよいので、上記実施の形態の場合よりも、トンネルの側壁ＷＳｓと天端面ＷＳｔとの研掃処理の移行時の作業時間を短縮でき、作業効率を向上させることができる。
【0216】
（第５の実施の形態）
【0217】
本実施の形態においては、研掃ヘッドのアーム部の変形例について図５３を用いて説明する。なお、図５３（ａ）は本実施の形態のトンネル研掃装置におけるトンネル側壁の研掃時のアーム部の正面図、（ｂ）はトンネル天端面の研掃時のアーム部の正面図である。
【0218】
図５３に示すように、本実施の形態のアーム部１７ｒ５は、アーム部１７ｒと同様に、ベース板１７ｒ５－１と、その長手方向両端に設けられたアーム板１７ｒ５－２と、ベース板１７ｒ５－１の裏面に設けた２枚の支持板１７ｒ５－３とを備えている。
【0219】
【0220】
本実施の形態においても、第４の実施の形態と同様に、アーム部１７ｒ５のアーム板１７ｒ５－２が、アーム板１７ｒ－２に相当するアーム部分１７ｒ５－２ａと、アーム板１７ｒ２－２に相当するアーム部分１７ｒ５－２ｂとを一体的に備えている。
【0221】
このアーム部１７ｒ５においては、一方のアーム部分１７ｒ５－２ａに穿孔された貫通孔Ｈｓが、トンネルの側部に向かってロッド１５の斜め上方に配置され、他方のアーム部分１７ｒ５－２ｂに穿孔された貫通孔Ｈｔが、トンネルの幅方向中央に向かって（つまり、側部とは反対方向に向かって）ロッド１５の斜め上方に配置されている。
【0222】
この場合も、トンネルの側壁ＷＳｓを研掃する際には、取付部１７ａをアーム部分１７ｒ５－２ａに取り付け、トンネルの天端面Ｗｓｔを研掃する際には、取付部１７ａをアーム部分１７ｒ５－２ｂに取り付ける。すなわち、側壁ＷＳｓの研掃時には、貫通孔Ｈｓに締結部材１７ｘ－１が配置され、天端面ＷＳｔの研掃時には貫通孔Ｈｔに締結部材１７ｘ－１が配置される。したがって、本実施の形態の場合も、アーム部１７ｒ５をロッド１５から取り外さないでも、１つのアーム部１７ｒ５で側壁ＷＳｓと天端面ＷＳｔとの両方の研掃処理に対応することができる。
【0223】
また、本実施の形態においては、アーム部分１７ｒ５－２ａとアーム部分１７ｒ５－２ｂとの間に補強部ＲＰ２が設けられているとともに、貫通孔Ｈｓ，Ｈｔの上部に、これらを連通するように一方の貫通孔Ｈｓから他方の貫通孔Ｈｔに延びるガイド孔Ｈｇが穿孔されている。この場合、取付部１７ａの移動に際しては、締結部材１７ｘ－１を緩めてガイド孔Ｈｇに沿って移動させる。いずれかの貫通孔Ｈｓ，Ｈｔに締結部材１７ｘ－１を移動させたら締結部材１７ｘ－１を締め直す。これにより、取付部１７ａをいずれかのアーム部分１７ｒ５－２ａ，１７ｒ５－２ｂに設置する。なお、研掃時に取付部１７ａの位置が動かないように、ガイド孔Ｈｇは、貫通孔Ｈｓ，Ｈｔの直上に延びてから水平方向に延びるように形成されている。また、図示はしないが、貫通孔ＨＳ，Ｈｔに配置された締結部材１７ｘ－１が研掃時に動かないように固定部材を設けてもよい。
【0224】
このように本実施の形態においては、取付部１７ａの移動に際して取付部１７ａをガイド孔Ｈｇに沿って移動させることができるので、取付部１７ａを安定した状態で移動させることができる。また、取付部１７ａをアーム部１７ｒ５から取り外す必要もないし、アーム部分１７ｒ５－２ａ，１７ｒ５－２ｂの貫通孔Ｈｓ，Ｈｔと、これに対応する取付部１７ａの回動板１７ａ―１の貫通孔とを位置合わせする必要もないので、上記第４の実施の形態よりも、トンネルの側壁ＷＳｓと天端面ＷＳｔとの研掃処理の移行時の作業時間を短縮でき、作業効率を向上させることができる。
【0225】
（第６の実施の形態）
【0226】
本実施の形態においては、研掃ヘッドのアーム部の変形例について図５４を用いて説明する。なお、図５４（ａ）は本実施の形態のトンネル研掃装置におけるトンネル側壁の研掃時のアーム部の正面図、（ｂ）はトンネル天端面の研掃時のアーム部の正面図である。
【0227】
図５４に示すように、本実施の形態のアーム部１７ｒ６は、ベース板１７ｒ６－１と、その長手方向両端に設けられたアーム板１７ｒ６－２と、ベース板１７ｒ６－１の裏面に設けられた２枚の支持板１７ｒ６－３とを備えている。
【0228】
ベース板１７ｒ６－１の構成は、上記したベース板１７ｒ４－１（図４１参照）と同じである。ベース板１７ｒ６－１の平面構成は、図４１（ｂ）や図５２（ｂ）と同じなので図示および説明を省略する。ただし、ベース板１７ｒ６－１の長手方向両端の各々には、回動板１７ｒ６－４および一対のストッパ１７ｒ６－５が設置されている。一対のストッパ１７ｒ６－５は、各々のアーム板１７ｒ６－２を挟み込むように、各々のアーム板１７ｒ６－２の幅方向（短方向）両端側に設置されている。なお、符号Ｈｘはアーム板１７ｒ６－２に取付部１７ａ（図２等参照）を取り付けるときに締結部材１７ｘ－１（図２等参照）を設ける貫通孔（第１の支持部、第２の支持部）を示している。
【0229】
このような本実施の形態のアーム部１７ｒ６においては、トンネルの側壁ＷＳｓと天端面ＷＳｔとの各々の研掃時にアーム板１７ｒ６－２の傾斜角度を変えられるようになっている。すなわち、アーム板１７ｒ６－２の基部は、上記した回動板１７ｒ６－４と平面的に重なっており、アーム板１７ｒ６－２と回動板１７ｒ６－４とは、それらを貫通する貫通孔に設けられた締結部材１７ｒ６－６によって接続されている。これにより、アーム板１７ｒ６－２は、図５４の左右方向に回動自在の状態で設けられている。なお、締結部材１７ｒ６－６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。
【0230】
ただし、アーム板１７ｒ６－２の回動動作は、上記した一対のストッパ１７ｒ６－５により制限されており、一方の側のストッパ１７ｒ６－５でアーム板１７ｒ６－２が停止した位置が側壁ＷＳｓの研掃時の設定位置となり、他方の側のストッパ１７ｒ６－５でアーム部１７ｒ６－２が停止した位置が天端面ＷＳｔの研掃時の設定位置とになっている。
【0231】
すなわち、図５４（ａ）に示すように、トンネルの側壁ＷＳｓを研掃する際には、アーム板１７ｒ６－２を研掃対象の側壁ＷＳｓに近づくように傾斜させた状態とする（すなわち、貫通孔Ｈｘがトンネルの側部に向かってロッド１５の斜め上方に配置される）。一方、図５４（ｂ）に示すように、トンネルの天端面ＷＳｔを研掃する際には、アーム板１７ｒ６－２を研掃対象の幅方向中央に近づくように傾斜させた状態とする（すなわち、貫通孔Ｈｘがトンネルの幅方向中央（側部とは反対方向）に向かってロッド１５の斜め上方に配置される）。
【0232】
なお、図示はしないが、２枚のアーム板１７ｒ６－２の回動時にその動作を同期させるために２枚のアーム板１７ｒ６－２を連結する連結棒が設けられている。また、アーム板１７ｒ６－２を研掃位置に設定したらその位置を維持させるための固定具が設けられている。その固定具を、上記同期用の連結棒に取り付けることで、アーム板１７ｒ６－２の位置を固定するようにしてもよい。
【0233】
このように本実施の形態においては、トンネルの側壁ＷＳｓと天端面ＷＳｔとの研掃処理の移行に際して、アーム板１７ｒ６－２を回動させれば良く、取付部１７ａおよびアーム部１７ｒ６を取り外す必要がないので、上記第４、第５の実施の形態の場合よりも、トンネルの側壁ＷＳｓと天端面ＷＳｔとの研掃処理の移行時の作業時間を短縮でき、作業効率を向上させることができる。
【0234】
（第７の実施の形態）
【0235】
図５５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。
【0236】
本実施の形態においては、高所作業車Ｖが上記各実施の形態と異なっている。それ以外の構成は上記各実施の形態と同じである。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を所定の高さに設定する。
【0237】
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。
【0238】
また、トンネル研掃装置１０の架台１８（図７等参照）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ても、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。これ以外の効果は上記各実施の形態と同じである。
【0239】
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。
【0240】
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。
【0241】
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。
【0242】
また、上記実施の形態においては、距離センサＳＬ１，ＳＬ２をトンネル研掃装置１０に設置した場合について説明したが、距離センサＳＬ１，ＳＬ２の設置位置はこれに限定されるものではなく種々変更可能であり、例えば、距離センサＳＬ１，ＳＬ２を高所作業車Ｖの一部等に設置してもよい。また、距離センサＳＬ１，ＳＬ２を備える計測装置を用いて作業者がトンネル研掃装置１０とトンネルの内壁面ＷＳとの平面視での平行度（傾斜角度）を計測し、その計測結果を図１２に示した無線通信部ＣＣや入力部ＩＰを通じて制御部ＭＣのＥＥＰＲＯＭ２０ｊに伝送（記録）するようにしてもよい。
【0243】
また、モータ等のような回動手段によりアーム部を水平方向に１８０°回転自在な構成にしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【0244】
以上の説明では、本発明の研掃装置を、内壁面が曲面形状に形成されたトンネルの研掃に適用した場合が示されているが、内壁面が平面形状に形成されたトンネルの研掃や橋脚の橋壁の研掃に適用することもできる。
【符号の説明】
【0245】
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、１７ｒ２，１７ｒ３ アーム部
１７ｒ４，１７ｒ５，１７ｒ６ アーム部
１７ｒ－１，１７ｒ２－１，１７ｒ３－１ ベース板
１７ｒ４－１，１７ｒ５－１，１７ｒ６－１ ベース板
１７ｒ－２，１７ｒ２－２，１７ｒ３－２ アーム板
１７ｒ４－２，１７ｒ５－２，１７ｒ６－２ アーム板
１７ｒ４－２ａ、１７ｒ４－２ｂ アーム部分
１７ｒ５－２ａ、１７ｒ５－２ｂ アーム部分
１７ｒ－３，１７ｒ２－３，１７ｒ３－３ 支持板
１７ｒ４－３，１７ｒ５－３，１７ｒ６－３ 支持板
１７ｒ６－４ 回動板
１７ｒ６－５ ストッパ
１７ｒ６－６ 締結部材
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
ＢＥ 研掃装置本体
Ｄ１ 第１の水平方向
Ｄ２ 第２の水平方向
ＭＣ 制御部
Ｐ 研掃位置
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
ＷＳ 内壁面
ＷＳｓ 側壁
ＷＳｔ 天端面
ＳＤ１ 第１の辺
ＳＤ２ 第２の辺
ＳＤ３ 第３の辺
ＳＤ４ 第４の辺
ＳＤ５ 第５の辺
ＳＤ６ 第６の辺
ＣＮ１ 第１の凹部
ＣＮ２ 第２の凹部
Ｈｓ，Ｈｔ，Ｈｘ 貫通孔
Ｈｇ ガイド孔
ＲＰ１ 補強部
ＲＰ２ 補強部
Ｌｅ 配線
Ｊｅ コネクタ部
Ｊｈ 連結部
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、１７ｒ２，１７ｒ３ アーム部
１７ｒ４，１７ｒ５，１７ｒ６ アーム部
１７ｒ－１，１７ｒ２－１，１７ｒ３－１ ベース板
１７ｒ４－１，１７ｒ５－１，１７ｒ６－１ ベース板
１７ｒ－２，１７ｒ２－２，１７ｒ３－２ アーム板
１７ｒ４－２，１７ｒ５－２，１７ｒ６－２ アーム板
１７ｒ４－２ａ、１７ｒ４－２ｂ アーム部分
１７ｒ５－２ａ、１７ｒ５－２ｂ アーム部分
１７ｒ－３，１７ｒ２－３，１７ｒ３－３ 支持板
１７ｒ４－３，１７ｒ５－３，１７ｒ６－３ 支持板
１７ｒ６－４ 回動板
１７ｒ６－５ ストッパ
１７ｒ６－６ 締結部材
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
ＢＥ 研掃装置本体
Ｄ１ 第１の水平方向
Ｄ２ 第２の水平方向
ＭＣ 制御部
Ｐ 研掃位置
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
ＷＳ 内壁面
ＷＳｓ 側壁
ＷＳｔ 天端面
ＳＤ１ 第１の辺
ＳＤ２ 第２の辺
ＳＤ３ 第３の辺
ＳＤ４ 第４の辺
ＳＤ５ 第５の辺
ＳＤ６ 第６の辺
ＣＮ１ 第１の凹部
ＣＮ２ 第２の凹部
Ｈｓ，Ｈｔ，Ｈｘ 貫通孔
Ｈｇ ガイド孔
ＲＰ１ 補強部
ＲＰ２ 補強部
Ｌｅ 配線
Ｊｅ コネクタ部
Ｊｈ 連結部
【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】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】
【図38】
【図39】
【図40】
【図41】
【図42】
【図43】
【図44】
【図45】
【図46】
【図47】
【図48】
【図49】
【図50】
【図51】
【図52】
【図53】
【図54】
【図55】
【図56】