(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カッタを壁面に押し付けて該壁面の表面形状に沿わせて移動させながら機械切削する際に、カッタトルクを監視して該カッタトルクが所定の基準トルクより大きければカッタを退動し且つ小さければカッタを進出させ、しかも、その進退動の速度を基準トルクとカッタトルクとの差が大きくなるほど速く制御し、更に、カッタトルクが前記基準トルクより高く設定されたトルクを超えた際にカッタの進退動の制御を緊急停止することを特徴とする壁面切削方法。
【請求項２】
カッタユニットを壁面の表面形状に沿い移動し得るよう支持し且つ前記カッタユニットに装備したカッタを前記壁面に向け進退動し得るよう構成した壁面切削機であって、カッタを駆動するカッタ駆動モータの電圧値を入力してカッタトルクを監視し、該カッタトルクが所定の基準トルクより大きければカッタを退動し且つ小さければカッタを進出させるようカッタを進退動操作するカッタ進退モータを制御し、しかも、その進退動の速度を基準トルクとカッタトルクとの差が大きくなるほど速く制御し、更に、カッタトルクが前記基準トルクより高く設定されたトルクを超えた際にカッタの進退動の制御を緊急停止するようにした制御装置を備えたことを特徴とする壁面切削機。
【請求項３】
カッタユニットを、該カッタユニットの移動方向及びカッタの進出方向に対し弾撥力に抗して退動し得るよう弾性緩衝機構を介して支持したことを特徴とする請求項２に記載の壁面切削機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、壁面切削方法及び壁面切削機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、下水道マンホールにおけるマンホール内壁の表層部は、年数の経過により腐食して劣化する為、劣化したマンホール内壁の表層部を健全面が現れるまで切削した上で補修する必要があるが、従来、劣化した表層部を切削する作業は、マンホール内に作業員が侵入してディスクグラインダによる手作業で行うようにしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、異臭や切削粉塵の立ち籠める狭いマンホール内で体を支えながら長時間に亘って約６ｍ余りの深さを有するマンホール内壁の全域を手作業で切削する作業は極めて苛酷であり、作業員の負担が肉体的にも精神的にも極めて大きかった為、斯かる切削作業を機械化して作業員の負担を軽減することが考えられているが、マンホール内壁の表面には凹凸があり、しかも、マンホール内壁の上側部分は上向きに徐々に縮径するコニカル形状となっているので、マンホール内壁に対しカッタを押し付けてマンホール内壁の表面形状に沿わせてカッタを移動しながら機械切削する過程でカッタに過負荷がかかったり、空転が生じる等といった不具合が発生する虞れがあり、カッタを常に同等な押付力でマンホール内壁に押し付け得るようにする具体的な手段の提供が望まれている。
【０００４】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、マンホール内壁等の壁面を機械切削する際に、カッタに過負荷がかかったり、空転が生じる等といった不具合を回避し得る壁面切削方法及び壁面切削機を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の発明は、カッタを壁面に押し付けて該壁面の表面形状に沿わせて移動させながら機械切削する際に、カッタトルクを監視して該カッタトルクが所定の基準トルクより大きければカッタを退動し且つ小さければカッタを進出させ、しかも、その進退動の速度を基準トルクとカッタトルクとの差が大きくなるほど速く制御し、更に、カッタトルクが前記基準トルクより高く設定されたトルクを超えた際にカッタの進退動の制御を緊急停止することを特徴とする壁面切削方法、に係るものである。
【０００６】
このようにすれば、カッタを壁面に押し付けて該壁面の表面形状に沿わせて移動させる過程で、カッタトルクが所定の基準トルクを超えた時にカッタが退動されてカッタトルクが低減され、カッタトルクが所定の基準トルクを下まわった時にカッタが進出されてカッタトルクが高められるので、カッタトルクが常に所定の基準トルクに維持されるようカッタが進退動されることになり、しかも、その進退動の速度を基準トルクとカッタトルクとの差が大きくなるほど速く制御するようにしているので、緊急性を要する時ほどカッタが速い速度で進退動されてカッタトルクが早急に基準トルクに戻されることになる。更に、万一、カッタトルクが前記基準トルクより高く設定されたトルクを超えた際には、カッタの進退動の制御が緊急停止され、切削が中断される。
【０００７】
また、本発明の請求項２に記載の発明は、カッタユニットを壁面の表面形状に沿い移動し得るよう支持し且つ前記カッタユニットに装備したカッタを前記壁面に向け進退動し得るよう構成した壁面切削機であって、カッタを駆動するカッタ駆動モータの電圧値を入力してカッタトルクを監視し、該カッタトルクが所定の基準トルクより大きければカッタを退動し且つ小さければカッタを進出させるようカッタを進退動操作するカッタ進退モータを制御し、しかも、その進退動の速度を基準トルクとカッタトルクとの差が大きくなるほど速く制御し、更に、カッタトルクが前記基準トルクより高く設定されたトルクを超えた際にカッタの進退動の制御を緊急停止するようにした制御装置を備えたことを特徴とする壁面切削機、に係るものである。
【０００８】
斯かる壁面切削機によれば、カッタをカッタ駆動モータにより駆動しながらカッタ進退モータによりカッタユニットから進出させて壁面に押し付け、カッタユニットを壁面の表面形状に沿わせて移動させつつ前記カッタにより壁面の機械切削を行うと、カッタ駆動モータの電圧値に基づいて制御装置によりカッタトルクが監視され、カッタトルクが所定の基準トルクを超えた時に前記制御装置からの制御を受けたカッタ進退モータによりカッタが退動されてカッタトルクが低減され、カッタトルクが所定の基準トルクを下まわった時に前記制御装置からの制御を受けたカッタ進退モータによりカッタが進出されてカッタトルクが高められるので、カッタトルクが常に所定の基準トルクに維持されるようカッタが進退動されることになり、しかも、その進退動の速度を基準トルクとカッタトルクとの差が大きくなるほど速く制御するようにしているので、緊急性を要する時ほどカッタが速い速度で進退動されてカッタトルクが早急に基準トルクに戻されることになる。更に、万一、カッタトルクが前記基準トルクより高く設定されたトルクを超えた際には、カッタの進退動の制御が緊急停止され、切削が中断される。
【０００９】
更に、本発明の請求項３に記載の発明は、前述した壁面切削機において、カッタユニットを、該カッタユニットの移動方向及びカッタの進出方向に対し弾撥力に抗して退動し得るよう弾性緩衝機構を介して支持したことを特徴とするものである。
【００１０】
このようにすれば、壁面の大きな凹凸や該壁面の表面形状の急激な変化等によって、カッタがカッタユニットの移動方向及びカッタの進出方向に対し壁面側から過剰な反力を受け、カッタ進退モータによるカッタの退動操作で間に合わないほどの急激なカッタトルクの増加が起こり得る状況になったとしても、弾性緩衝機構に設定された弾撥力の予圧バネ特性を超えるような大きな反力に対しては、カッタユニット全体がカッタユニットの移動方向及びカッタの進出方向に退動して前記反力を緩衝することが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１２】
図１〜図８は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図中１はマンホール、２は地面に開口したマンホール口、３はマンホール内壁（壁面）を示し、前記マンホール口２には、下部開口の中空構造とした支持フレーム４が設置されており、該支持フレーム４内には、前記マンホール内壁３の切削作業を行う為のカッタユニット５が収容されるようになっている。
【００１３】
図１及び図２に示す如く、前記支持フレーム４の上部には、中心部に下方向きに延びるボス部６を備えた旋回テーブル７が、軸受８を介しマンホール口２の軸線Ａを中心として回転自在に設けられており、この旋回テーブル７は、その外周部のギヤ歯９に噛合されているピニオン１０を支持フレーム４側の旋回モータ１１で駆動することにより旋回作動されるようになっている。
【００１４】
更に、前記旋回テーブル７のボス部６には、上下方向に延びる懸垂ロッド１２が昇降自在に嵌挿されており、該懸垂ロッド１２の下端部に、前記カッタユニット５が装着されるようになっている。
【００１５】
ここで、前記懸垂ロッド１２の円周方向適宜位置には、上下方向に延びるキー溝１３が凹設されており、該キー溝１３の最深部には、上下方向に連続するラック１４が刻設され、該ラック１４に対しては、旋回テーブル７側に固定された昇降モータ１５により上下方向に向け回転されるピニオン１６が噛合されており、該ピニオン１６を駆動することにより前記懸垂ロッド１２が昇降作動されるようになっている。
【００１６】
また、図１及び図３に示す如く、前記ピニオン１６が配置されている位置の直下には、旋回テーブル７側に固定されたキー部材１７が配置され、該キー部材１７の先端部が、前記キー溝１３の浅い部分に対し前記懸垂ロッド１２の昇降を許容し得るよう嵌挿されており、前記懸垂ロッド１２が旋回テーブル７の回転に従動して共回りするよう係合されている。
【００１７】
尚、前記旋回テーブル７のボス部６の内周面には、懸垂ロッド１２が円滑に摺動されるようベアリングブッシュ１８を装着しておき、また、前記キー溝１３の内側面及びキー部材１７の先端部には、両者の摺動抵抗が緩和されるようメタル材１９，２０を装着しておくことが好ましい（図３参照）。
【００１８】
一方、図１に示す如く、前記懸垂ロッド１２の下端部には、後述する弾性緩衝機構２３を介してカッタユニット５が装備されており、該カッタユニット５には、一対のカッタアーム２１が相反する水平方向に向け進退動し得るよう備えられている。
【００１９】
特に図４に詳細を示す如く、前記各カッタアーム２１はアームホルダ２４内に収納されており、該アームホルダ２４内において、前記カッタアーム２１の基端部に備えたベース部材２５がガイドレール２６に係合され且つスクリューロッド２７に螺着されており、該スクリューロッド２７を前記アームホルダ２４の基端部に装着したカッタ進退モータ２８でギヤ２９，３０を介して駆動することにより前記カッタアーム２１が進退動されるようになっており、該カッタアーム２１の先端部には、カッタ駆動モータ３１によりギヤ３２，３３を介して駆動されるカッタ２２が装備されている。
【００２０】
更に、図中３７はカッタユニット５の制御装置を示し、該制御装置３７は、図５に示す如く、カッタ駆動モータ３１の電圧値３８を入力してカッタトルクを監視し、該カッタトルクが所定の基準トルクより大きければカッタ２２を退動し且つ小さければカッタ２２を進出させるようカッタ進退モータ２８を制御し、しかも、その進退動の速度を基準トルクとカッタトルクとの差が大きくなるほど速く制御するように構成されており、より具体的には、制御装置３７からの制御指令３９により電源４０からの投入電力を調整する電力制御盤４１が制御されるようにしてある。
【００２１】
図６は前記制御装置３７に用いる制御用関数の具体例を示しており、例えば、カッタ２２の定格トルクを１ＴMとした場合に、これより若干低い０.９ＴM程度を基準トルクとし、カッタトルクが０.９ＴMより大きくなるに従いカッタ２２の退動速度が速くなり、カッタトルクが０.９ＴMより小さくなるに従いカッタ２２の進出速度が速くなるようにしてあるが、その退動速度及び進出速度は、カッタ進退モータ２８に無理な負荷をかけない−Ｖａ及びＶａを夫々上限速度としており、しかも、カッタトルクが１.５ＴM程度を超えた際には、カッタ２２の進退動の制御を緊急停止して切削を中断するようにしてある。
【００２２】
また、本形態例において、懸垂ロッド１２の下端部とカッタユニット５との間に介在されている弾性緩衝機構２３は、各アームホルダ２４ごとに個別に設けられ、カッタユニット５の移動方向（懸垂ロッド１２による上昇方向又は下降方向）及びカッタ２２の進出方向（図１中に実線で示した手前側のカッタ２２については図中の左方向）に対し前記カッタユニット５を所定の弾撥力に抗して退動し得るようになっており、アームホルダ２４を下面に一体に装着した下部フレーム４２と、懸垂ロッド１２の下端部に制御装置３７と共に一体に装着された上部フレーム４３と、該上部フレーム４３及び前記下部フレーム４２を連結する中間フレーム４４とにより構成されている。
【００２３】
ここで、上部フレーム４３に対し中間フレーム４４は、水平ガイド部４５を介して水平方向に移動自在に連結されており、且つ水平バネ４６によりカッタ２２の進出方向に所定の弾撥力で付勢されている。
【００２４】
図７は前記水平バネ４６に設定された弾撥力の予圧バネ特性を示しており、切削時にカッタユニット５がマンホール内壁３側から受ける水平方向反力が所定の大きさＦ1を超えた場合にだけ圧縮変位して上部フレーム４３に対し中間フレーム４４を退動し得るようになっている。
【００２５】
尚、水平バネ４６のバネ変位量が限界のＳ1に達した際には、図示しないリミットスイッチ等によりカッタ２２の進退動の制御を緊急停止して切削を中断し得るようにしておくと良い。
【００２６】
また、中間フレーム４４に対し下部フレーム４２は、昇降ガイド部４７を介して上下方向に移動自在に連結されており、且つ自重支持バネ４８により前記昇降ガイド部４７に上方にも下方にも移動し得るような余裕が残るように支持され、この自重支持バネ４８により設定された下部フレーム４２と中間フレーム４４との相対的な上下方向の位置関係が、互いに逆向きに所定の弾撥力を設定された上向バネ４９と下向バネ５０とにより保持されるようになっている。
【００２７】
即ち、前記上向バネ４９と下向バネ５０とは、中間フレーム４４側に取り付けられたシリンダ５１，５２内に抱持され、該シリンダ５１，５２内には、下部フレーム４２側に下端を固定して上方に延びるピストンロッド５３，５４が挿通されており、前記上向バネ４９は、シリンダ５１に対しピストンロッド５３が相対的に上昇する時にのみ該ピストンロッド５３の所定部位に係合して追従するピストン５５をシリンダ５１内の下端に押し付けるよう付勢し、一方、前記下向バネ５０は、シリンダ５２に対しピストンロッド５４が相対的に下降する時にのみ該ピストンロッド５４の所定部位に係合して追従するピストン５６をシリンダ５２内の上端に押し付けるよう付勢している。
【００２８】
図８は前記上向バネ４９と下向バネ５０とに設定された弾撥力の予圧バネ特性を示しており、図８の上半分に図示する上向バネ４９の予圧バネ特性は、カッタユニット５を懸垂ロッド１２により下降しながら切削を行う際に、カッタユニット５がマンホール内壁３側から受ける上向き反力が所定の大きさＦ2を超えた場合にだけ圧縮変位して中間フレーム４４に対し下部フレーム４２を上昇（カッタユニット５の移動方向に対し退動）し得るようになっており、一方、図８の下半分に図示する下向バネ５０の予圧バネ特性は、カッタユニット５を懸垂ロッド１２により上昇しながら切削を行う際に、カッタユニット５がマンホール内壁３側から受ける下向き反力が所定の大きさＦ2を超えた場合にだけ圧縮変位して中間フレーム４４に対し下部フレーム４２を下降（カッタユニット５の移動方向に対し退動）し得るようになっている。
【００２９】
尚、前述した水平バネ４６の場合と同様に、上向バネ４９及び下向バネ５０のバネ変位量が限界のＳ2に達した際には、図示しないリミットスイッチ等によりカッタ２２の進退動の制御を緊急停止して切削を中断し得るようにしておくことが好ましい。
【００３０】
また、図中３４は前述したカッタユニット５における各種の電気機器や図示しない防塵用散水器に対して給電や給水を行う為のケーブル類、３５は該ケーブル類３４をカッタユニット５の昇降に対応して巻き取ったり巻き出したりする為に旋回テーブル７上に配置されたドラム、３６は支持フレーム４上部に取り付けられたカバーである。
【００３１】
而して、マンホール１内のマンホール内壁３の劣化した表層部を切削する作業を行う際には、カッタユニット５を内部に収容した支持フレーム４をマンホール口２に設置し、昇降モータ１５でピニオン１６を駆動して懸垂ロッド１２を下降させることによりカッタユニット５をマンホール１内に下降し、次いで、カッタユニット５の各カッタ２２をカッタ駆動モータ３１で駆動すると共に、カッタ進退モータ２８でスクリューロッド２７を駆動することによりカッタユニット５の各カッタアーム２１を外側に進出させて各カッタ２２をマンホール内壁３に押し付け、カッタユニット５を懸垂ロッド１２によりマンホール内壁３の表面形状に沿わせて昇降させつつ前記各カッタ２２によりマンホール内壁３の劣化した表層部を切削し、該マンホール内壁３の円周方向に対しカッタユニット５が位置決めされている旋回位置での切削作業が完了したら、各カッタアーム２１を一旦退動させてカッタ２２をマンホール内壁３から離し、次いで、旋回モータ１１でピニオン１０を駆動して旋回テーブル７を回転することにより、該旋回テーブル７に係合されて共回りする懸垂ロッド１２を介しカッタユニット５をカッタ２２の幅に見合う寸法分だけ旋回し、然る後に、各カッタアーム２１を再び進出させて張り出し、前記と同様の切削作業を行い、これ以降は、各旋回位置での切削作業が完了する毎に旋回して切削作業を再開するというサイクルを繰り返してマンホール内壁３の表層部を円周方向に段階的に切削していく。
【００３２】
このとき、カッタ２２をマンホール内壁３に押し付けて該マンホール内壁３の表面形状に沿わせて移動させる過程で、カッタ駆動モータ３１の電圧値３８に基づいて制御装置３７によりカッタトルクが監視され、該制御装置３７からの制御指令３９により電源４０からの投入電力を調整する電力制御盤４１が制御されることになり、カッタトルクが所定の基準トルクを超えた時に前記制御装置３７からの制御を受けたカッタ進退モータ２８によりカッタ２２が退動されてカッタトルクが低減され、カッタトルクが所定の基準トルクを下まわった時には前記制御装置３７からの制御を受けたカッタ進退モータ２８によりカッタ２２が進出されてカッタトルクが高められるので、カッタトルクが常に所定の基準トルクに維持されるようカッタ２２が進退動されることになり、しかも、その進退動の速度を基準トルクとカッタトルクとの差が大きくなるほど速く制御するようにしているので、緊急性を要する時ほどカッタ２２が速い速度で進退動されてカッタトルクが早急に基準トルクに戻されることになる。
【００３３】
また、特に本形態例においては、カッタユニット５を、該カッタユニット５の移動方向及びカッタ２２の進出方向に対し弾撥力に抗して退動し得るよう弾性緩衝機構２３を介して支持するようにしているので、マンホール内壁３の大きな凹凸や該マンホール内壁３の表面形状の急激な変化等によって、カッタ２２がカッタユニット５の移動方向及びカッタ２２の進出方向に対しマンホール内壁３側から過剰な反力を受け、カッタ進退モータ２８によるカッタ２２の退動操作で間に合わないほどの急激なカッタトルクの増加が起こり得る状況になったとしても、弾性緩衝機構２３に設定された弾撥力の予圧バネ特性を超えるような大きな反力に対しては、カッタユニット５全体がカッタユニット５の移動方向及びカッタ２２の進出方向に退動して前記反力を緩衝する。
【００３４】
従って上記形態例によれば、カッタ２２をマンホール内壁３に押し付けて該マンホール内壁３の表面形状に沿わせて移動させる過程で、カッタトルクを監視しながら該カッタトルクが常に一定になるようにカッタ２２を進退動させて制御することができるので、前記マンホール内壁３に凹凸や表面形状の変化があっても、カッタ２２に過負荷がかかったり、空転が生じる等といった不具合を未然に回避することができ、カッタ２２を常に同等な押付力でマンホール内壁３に押し付けて良好に機械切削を行うことができる。
【００３５】
また、特に本形態例に示した如く、マンホール内壁３の劣化した表層部を切削する作業に適用した場合には、劣化した表層部が健全部より硬度低下して削れ易くなっているので、カッタ２２を常に同等な押付力でマンホール内壁３に押し付けるように維持するだけで、マンホール内壁３の厚さ方向に劣化進行のばらつきがある劣化部位を、その劣化進行のばらつきに応じて健全面が現れるまで確実に切削することができ、補修後のマンホール内壁３の強度を一様に仕上げることが可能となる。
【００３６】
更に、カッタユニット５を弾性緩衝機構２３を介して支持するようにすれば、該弾性緩衝機構２３に設定された弾撥力の予圧バネ特性を超えるような大きな反力に対し、カッタユニット５全体がカッタユニット５の移動方向及びカッタ２２の進出方向に退動して前記反力を緩衝することができるので、カッタ２２に過負荷がかかるような事態を一層確実に回避することができる。
【００３７】
尚、本発明の壁面切削方法及び壁面切削機は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、マンホール内壁以外のコンクリート壁面、更にはレンガ、石材等から成る壁面の切削作業にも使用できること、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００３８】
【発明の効果】
上記した本発明の壁面切削方法及び壁面切削機によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。
【００３９】
（Ｉ）本発明の請求項１及び２に記載の発明によれば、カッタを壁面に押し付けて該壁面の表面形状に沿わせて移動させる過程で、カッタトルクを監視しながら該カッタトルクが常に一定になるようにカッタを進退動させて制御することができるので、前記壁面に凹凸や表面形状の変化があっても、カッタに過負荷がかかったり、空転が生じる等といった不具合を未然に回避することができ、カッタを常に同等な押付力で壁面に押し付けて良好に機械切削を行うことができる。
【００４０】
（ＩＩ）本発明の請求項３に記載の発明によれば、壁面の大きな凹凸や該壁面の表面形状の急激な変化等によって、カッタがカッタユニットの移動方向及びカッタの進出方向に対し壁面側から過剰な反力を受け、カッタ進退モータによるカッタの退動操作で間に合わないほどの急激なカッタトルクの増加が起こり得る状況になったとしても、弾性緩衝機構に設定された弾撥力の予圧バネ特性を超えるような大きな反力に対し、カッタユニット全体がカッタユニットの移動方向及びカッタの進出方向に退動して前記反力を緩衝することができるので、カッタに過負荷がかかるような事態を一層確実に回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する形態の一例を示す断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ方向の矢視図である。
【図３】図１のキー溝に対するキー部材の嵌挿状態を示す断面図である。
【図４】図１のカッタアームの進退動機構を示す断面図である。
【図５】図１の制御装置の制御系統図である。
【図６】図１の制御装置に用いる制御用関数の具体例を示すグラフである。
【図７】図１の水平バネに設定された弾撥力の予圧バネ特性を示すグラフである。
【図８】図１の上向バネ及び下向バネに設定された弾撥力の予圧バネ特性を示すグラフである。
【符号の説明】
３          マンホール内壁（壁面）
５          カッタユニット
２２          カッタ
２３          弾性緩衝機構
２８          カッタ進退モータ
３１          カッタ駆動モータ
３７          制御装置
３８          電圧値
【図１】
0003899594.tif 000002
【図２】
0003899594.tif 000003
【図３】
0003899594.tif 000004
【図４】
0003899594.tif 000005
【図５】
0003899594.tif 000006
【図６】
0003899594.tif 000007
【図７】
0003899594.tif 000008
【図８】
0003899594.tif 000009