(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直及び水平の各ローラを備えたボギーローラ装置がフレームの前後方向の各端部に配置されて、トンネル壁面に取付けられたガイドレールに前記各ボギーローラ装置を介して吊り下げられ、前記ガイドレールの起立板を挟持した一対の駆動ローラの駆動回転により自走して、トンネル壁面に設置された灯具の交換、清掃等の各種作業を行うためのトンネル内灯具の作業車であって、
前記各ボギーローラ装置は、ボギーアームを介して前記フレームの前後方向の中央部の垂直旋回軸に左右に旋回可能となって支持され、
前記ボギーローラ装置は、曲線走行部において前記作業車の進行方向と交差する異なる対角線方向にそれぞれ配置された２個の水平ローラが一対となって作用して、一対の水平ローラがガイドレールの水平ガイド板に当接した状態で、他の一対の水平ローラと前記ガイドレールの水平ガイド板との間に僅かな隙間が形成可能なように配置された４個１組の水平ローラを備え、
前記ボギーローラ装置は、前記ボギーアームの自由端部に垂直旋回軸を中心にして水平面内で旋回可能に連結されていることを特徴とするトンネル内灯具の作業車。
【請求項２】
各ボギーローラ装置は、フレームの前後方向の中央に設けられた共通の垂直旋回軸に旋回可能に支持されていることを特徴とする請求項１に記載のトンネル内灯具の作業車。
【請求項３】
一対の駆動ローラは、フレームの前後方向の中央部に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のトンネル内灯具の作業車。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガイドレールに対して吊下状態で自走して、トンネル壁面に設置された灯具の交換、清掃等の各種作業を行うためのトンネル内灯具の作業車に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
トンネル内灯具の作業車は、垂直及び水平の各ローラを備えたボギーローラ装置がフレームの前後方向の各端部に配置されて、トンネル壁面に取付けられたガイドレールに前記各ボギーローラ装置を介して吊り下げられ、前記ガイドレールの起立板を挟持した一対の駆動ローラの駆動回転により自走して、トンネル壁面に設置された灯具の交換、清掃等の各種作業を行うためのものである。前記ガイドレールの設置形態の一つとして、図１１に示されるように、一方のトンネル開口でＵ字状にわん曲させて設置して、作業車の一往復により、トンネル壁面の両側に設置されている全ての灯具の交換、清掃等を行うものがある。このようなガイドレールＧの設置形態では、そのＵ字状にわん曲している部分Ｇａの曲線走行部の曲率半径が小さくなる。このため、小さな半径の曲線走行部においても、走行可能な作業車が必要とされる。
【０００３】
本出願人は、上記した曲線走行部においても走行可能な作業車を開発して、特願平8-188549号として出願を行った。この作業車は、図１２及び図１３に示されるように、フレーム５１の前後方向の両端部にそれぞれ垂直旋回軸５２を設けて、各ボギーローラ装置Ｅ’を前記各垂直旋回軸５２を中心にして左右に旋回可能にしたものである。ボギーローラ装置Ｅ’は、水平取付板５３に複数個の水平ローラ５４と垂直ローラ５５とが取付けられた構成で、水平ローラ５４は、ガイドレールＧのガイド板５６を両側から挟持した状態で走行し、垂直ローラ５５は、作業車の重量を支持した状態でガイド板５６の上面を走行する。また、ボギーローラ装置Ｅ’は、ボギーアーム５７を介して前記垂直旋回軸５２に連結され、該垂直旋回軸５２を中心にして左右に旋回可能になっている。なお、図１２及び図１３において、５８は、フレーム５１の前後方向の各端部に設けられた駆動ローラを示す。
【０００４】
このため、曲線走行部においては、ボギーローラ装置Ｅ’が垂直旋回軸５２を中心に旋回するために、作業車の曲線走行が可能となる。しかし、ボギーローラ装置Ｅ’と垂直旋回軸５２との間の長さである旋回半径が短いために、フレーム５１の幅方向に沿ったボギーローラ装置Ｅ’の移動量に対する旋回角度が大きくなって、ガイドレールＧと水平ローラ５４とが干渉し易くなる。
【０００５】
ここで、「ガイドレールと水平ローラの干渉」とは、ボギーローラ装置の全体の方向と、該装置が走行中のガイドレールの部分の接線方向とのなす交叉角度が一定角度を超える結果、４個１組の水平ローラのうち、一方の対角線方向に配置された２個の水平ローラがガイド板の両端面を押し付け合うと同時に、他方の対角線方向に配置された残りの２個の水平ローラのガイド板の端面との間に隙間が生じて、大きな走行抵抗が生ずる現象をいう。しかも、この「干渉現象」は、ガイドレールの曲線走行部において、前後の各ボギーローラ装置の相互間においても生ずることになる。このため、個々のボギーローラ装置では、大きな干渉は生じていなくても、前後の各ボギーローラ装置が相互に干渉し合って、大きな走行抵抗になることがある。そして、前記交叉角度が一定角度を超えると、一方の対角線方向の２個の水平ローラのガイド板に対する押付力が極度に大きくなって、作業車は走行不能となる。
【０００６】
よって、旋回半径の小さなボギーローラ装置を備えた上記作業車の曲線走行可能なガイドレールＧの曲率は、一定以上の大きなものに限定され、上記したようにトンネルの一方の開口でＵ字状にわん曲されたガイドレールＧの小さな曲率には対応できない。なお、片側２車線のトンネルにおいて、ガイドレールＧのＵ字状部分Ｇａの最小曲率半径は、約２ｍである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、上記したトンネル内灯具の作業車において、ボギーローラ装置の旋回半径を極力大きくして、半径の小さな曲線走行部における走行を可能にすることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するための請求項１の発明は、垂直及び水平の各ローラを備えたボギーローラ装置がフレームの前後方向の各端部に配置されて、トンネル壁面に取付けられたガイドレールに前記各ボギーローラ装置を介して吊り下げられ、前記ガイドレールの起立板を挟持した一対の駆動ローラの駆動回転により自走して、トンネル壁面に設置された灯具の交換、清掃等の各種作業を行うためのトンネル内灯具の作業車であって、前記各ボギーローラ装置は、ボギーアームを介して前記フレームの前後方向の中央部の垂直旋回軸に左右に旋回可能となって支持され、前記ボギーローラ装置は、曲線走行部において前記作業車の進行方向と交差する異なる対角線方向にそれぞれ配置された２個の水平ローラが一対となって作用して、一対の水平ローラがガイドレールの水平ガイド板に当接した状態で、他の一対の水平ローラと前記ガイドレールの水平ガイド板との間に僅かな隙間が形成可能なように配置された４個１組の水平ローラを備え、前記ボギーローラ装置は、前記ボギーアームの自由端部に垂直旋回軸を中心にして水平面内で旋回可能に連結されていることを特徴としている。
ボギーローラ装置の旋回中心は、フレームの前後方向の中央部に設けられているために、２本のボギーアームが重ならない範囲内において、その旋回半径を最大にすることができる。このため、フレームの幅方向に沿ったボギーローラ装置の移動量が大きくなるのに加えて、当該移動量に対するボギーアームの旋回角度を小さくできて、ボギーローラ装置全体の走行方向を、当該装置が走行中のガイドレールの接線方向に近い方向に沿わせることができる。このことは、フレームの幅方向に沿ったボギーローラ装置の移動量を大きくしても、これを構成する各水平ローラがガイドレールの水平ガイド板と干渉しなくなることを意味する。しかも、ボギーローラ装置の旋回半径が大きいと、上記「干渉現象」を回避できるのみならず、ボギーローラ装置の旋回半径の大きさに比例して、ガイドレールの曲線走行部におけるボギーローラ装置の追随性が高まって、スムーズに走行できることにもなる。従って、本発明に係るボギーローラ装置の支持構造によれば、半径の小さな曲線走行部における走行が可能となる。
上記理由から、各ボギーローラ装置は、その旋回半径が大きい程、上記効果が顕著となるために、その垂直旋回軸をフレームの前後方向の中央に設けて、前後の各ボギーローラ装置を同一の垂直旋回軸を中心にして左右に旋回可能に支持することが望ましい。
また、ボギーローラ装置、ボギーアームの自由端部に垂直旋回軸を中心にして水平面内で旋回可能に連結されているため、半径の小さな曲線走行部において、４個１組の水平ローラのうち対角線方向に配置された一対の水平ローラがガイドレールの水平ガイド板に当接して、他の一対の水平ローラと前記水平ガイド板との間に隙間が発生して、前記水平ガイド板と当該水平ガイド板に当接している一対の水平ローラとが干渉を開始しようとすると、ボギーローラ装置は、他の一対の水平ローラと水平ガイド板との間の隙間を小さくする方向にボギーアームに対して旋回して、前記干渉が回避される。
このように、ボギーアームの長さが長いことに起因するボギーローラ装置の水平ローラとガイドレールの水平ガイド板との干渉回避作用と、ボギーローラ装置がボギーアームの先端部に旋回可能に連結されていることに起因する前記干渉の回避作用とが相乗して、半径の小さな曲線走行部においても前記干渉を生ずることなく、トンネル内灯具の走行車を走行させられる。
【０００９】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明において、各ボギーローラ装置は、フレームの前後方向の中央に設けられた共通の垂直旋回軸に旋回可能に支持されていることを特徴としている。
請求項２の発明のように、各ボギーローラ装置のボギーアームの垂直旋回軸を共用させると、フレームの走行方向に対するボギーローラ装置の配置位置が一定の場合には、ボギーアームの長さを最大に長くできて、ボギーアームの長さが長いことに起因する前記干渉の回避作用を一層確実に発揮させられる。
【００１０】
また、請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、一対の駆動ローラは、フレームの前後方向の中央部に設けられていることを特徴としている。
上記したように、ボギーアームを長くすると、半径の小さな曲線走行部における走行が可能となる反面、作業車の幅方向に対する規制が少なくなるために、加速、減速時等において、作業車に力が作用すると、作業車が幅方向（左右）に振れ易くなったり、或いは一対一組となった駆動ローラの設置部位に限定が加わる。この駆動ローラの設置部位は、ボギーローラ装置の旋回を阻害しないことを条件とすると、前後に設けられた各ボギーローラ装置の直上部と、その垂直旋回軸が設けられているフレームの中央部との３個所に限定される。ここで、フレームの中央部に一対の駆動ローラを設けると、作業車に作用する力の方向と、作業車の進行方向とが合致するので、作業車に回転力が作用しなくなって、作業車の走行が最もスムーズになると共に、駆動力を最も効率的に使用できる。また、該駆動ローラ自体によって（別の規制部材を設けることなく）、走行中における作業車の幅方向の振れを防止できる利点がある。
【００１１】
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。図１は本発明に係るトンネル内灯具の作業車Ａと、バッテリー車Ｂとが連結された状態の側面図、図２は同じく平面図、図３は作業車Ａの正面図、図４はボギーローラ装置Ｅの拡大平面図、図５は同じく一部を破断した側面図、図６は同じく一部を破断した正面図である。図１ないし図３に示されるように、トンネル内灯具の作業車Ａには、駆動源である主モータＭが搭載されている。この主モータＭの電源であるバッテリー３は、バッテリー車Ｂに搭載されていて、両車Ａ，Ｂは連結器４を介して連結されている。バッテリー車Ｂは、作業車Ａに電源を供給するための車両であり、作業車Ａに追随して走行される。作業車Ａとバッテリー車Ｂは、いずれもトンネルの壁面Ｗにブラケット５を介して該壁面Ｗと平行に取付けられた逆Ｔ字状のガイドレールＧに吊り下げられた状態で走行する。作業車Ａ及びバッテリー車Ｂの各上面における走行方向Ｐの前後部には、それぞれボギーローラ装置Ｅが配設されている。
【００１３】
最初に、作業車Ａの構成について説明する。作業車Ａの上面における走行方向Ｐのほぼ中央部には、一対の駆動ローラ６が前記走行方向Ｐに直交して設けられている。該一対の駆動ローラ６は、ガイドレールＧの起立板１を両側から挟んでいて、その少なくとも一方が駆動回転されて、バッテリー車Ｂを牽引、或いは押しながら、作業車Ａを前後方向に走行させる。なお、図１ないし図３において、１１は主モータＭの回転を減速させる減速機、１２は減速機の出力軸からの動力の伝達方向を変換させるためのかさ歯車装置を示す。
【００１４】
次に、ボギーローラ装置Ｅについて説明する。作業車Ａ及びバッテリー車Ｂの各ボギーローラ装置Ｅの構成はほとんど同一なので、以降、作業車Ａについてのみ説明する。作業車Ａのフレーム８の上面で、一対の駆動ローラ６の前後の部分には、それぞれ２つのアーム支点軸１６が立設されている。図５及び図６に示されるように、このアーム支点軸１６には、軸受１７を介してボギーアーム１８の基端部１８ａが装着されている。ボギーアーム１８は、アーム支点軸１６の軸心を中心に旋回可能である。即ち、この軸心が、ボギーアーム１８の旋回中心Ｃ1 である。そして、ボギーアーム１８の自由端部１８ｂは中空の円筒形状を成していて、その中空部分に軸受１９を介して旋回軸２１が装着されている。旋回軸２１は、その軸心（旋回中心Ｃ2 ）を中心に旋回可能である。この旋回軸２１の両側面部には、該旋回軸２１に直交する下側水平軸２２ａが固着している。これらの下側水平軸２２ａは、ボギーアーム１８の自由端部１８ｂに形成された長穴２３を介して外方に突出されている。各下側水平軸２２ａにおいて、ボギーアーム１８の自由端部１８ｂから突出した部分には、それぞれ下側垂直ローラ２４ａが回転可能に装着されている。
【００１５】
更に、各下側水平軸２２ａの先端部には、Ｌ字状のブラケット２５が固着されており、該ブラケット２５の水平部分２５ａには、走行方向Ｐの前後に２本の垂直軸２６が立設されている。各垂直軸２６には、それぞれ水平ローラ２７が回転可能にして装着されている。これら二対の水平ローラ２７は、ガイドレールＧの水平ガイド板２を挟持している。また、ブラケット２５における走行方向Ｐのほぼ中央部には、側板２８が立設されている。各側板２８の上部には、上側水平軸２２ｂが設けられていて、各水平軸２２ｂには上側垂直ローラ２４ｂが装着されている。前述した下側垂直ローラ２４ａと前記上側垂直ローラ２４ｂとは、ガイドレールＧの水平ガイド板２を上下から押圧している。このように、ボギーローラ装置Ｅは、ガイドレールＧの水平ガイド板２の下方に配置されるブラケット２５に、一対の上側及び下側の各垂直ローラ２４a,２４b と、同じく二対の水平ローラ２７とが取付けられた構成である。そして、上側及び下側の各垂直ローラ２４a,２４b がガイドレールＧの水平ガイド板２を垂直方向に押圧し、二対の水平ローラ２７が同じく水平ガイド板２を水平方向に押圧することにより、ガイドレールＧに支持される。しかも該装置Ｅを構成するブラケット２５は、旋回軸２１の軸心（旋回中心Ｃ2 ）を中心に旋回可能である。作業車Ａ及びバッテリー車Ｂは、いずれも走行方向Ｐに沿った両端部に配設された各ボギーローラ装置Ｅを介して、ガイドレールＧに吊り下げられた状態で走行する。
【００１６】
次に、作業車Ａが、ガイドレールＧの曲線走行部を走行する場合におけるボギーローラ装置Ｅの作用について説明する。図７に示されるように、作業車Ａが、ガイドレールＧの直線部から曲線走行部に進入する場合、最初に作業車Ａのフレーム８の前部に取付けられたボギーローラ装置Ｅが進入する。すると、二対の水平ローラ２７のうち、ガイドレールＧの内側部分（曲率半径Ｒの中心Ｏの存する側）に位置する２個の水平ローラ２７が、ガイドレールＧの水平ガイド板２に押し付けられる。その結果、ボギーアーム１８が、フレーム８に対してアーム支点軸１６の軸心（旋回中心Ｃ1 ）を中心に、曲率半径Ｒの中心Ｏの存する側に向かって旋回される。
【００１７】
前記アーム支点軸１６は、フレーム８の前後方向のほぼ中央部に設けられている。このため、図８に示されるように、フレーム８の幅方向（作業車Ａの走行方向Ｐと直交する方向）に沿ったボギーローラ装置Ｅの移動量が大きくなるのに加えて、当該移動量に対するボギーアーム１８の旋回角度θを小さくすることができ、ボギーローラ装置Ｅ全体の走行方向を、当該装置Ｅが走行中のガイドレールＧの接線方向に近い方向に沿わせることができる。その結果、ボギーローラ装置Ｅがフレーム８の幅方向に沿って移動しても、該装置Ｅを構成する各水平ローラ２７と、ガイドレールＧの水平ガイド板２との干渉が回避できる。しかも、ガイドレールＧの曲線走行部におけるボギーローラ装置Ｅの追随性が高まって、該装置Ｅはスムーズに走行する。
【００１８】
ボギーローラ装置Ｅが旋回中心Ｃ1 を中心に旋回されるに伴い、二対の水平ローラ２７が、ガイドレールＧの水平ガイド板２の両端部を押圧する状態も変化する。即ち、図９に示されるように、二対の水平ローラ２７のうち、いずれか一方の対角線上に位置される水平ローラ２７がガイドレールＧの水平ガイド板２の両端部に押圧され、他方の対角線上に位置される水平ローラ２７と前記両端部との間に隙間ｅが生じることがある。即ち、ガイドレールＧと各水平ローラ２７との干渉が生じる。しかし、本発明の場合、二対の水平ローラ２７を支承するブラケット２５は、旋回軸２１の旋回中心Ｃ2 を中心に旋回可能である。そのため、上記した干渉状態を呈した二対の水平ローラ２７は、前記隙間ｅを消滅させようとする方向に旋回されるため、全ての水平ローラ２７は、ほぼ均一な押圧力でガイドレールＧの水平ガイド板２の両端部に押圧される。即ち、ガイドレールＧの水平ガイド板２と各水平ローラ２７との干渉が回避される。この結果、作業車Ａは、より小さな曲率で曲げられたガイドレールＧの曲線走行部を走行できる。
【００１９】
上記したように、各ボギーローラ装置Ｅは、その旋回半径（ボギーアーム１８の長さ）が長い程、より小さな曲率のガイドレールＧの曲線走行部を走行可能である。そのため、ボギーアーム１８の旋回中心Ｃ1 をフレーム８の中央に設けて、前後の各ボギーローラ装置Ｅが同一のアーム支点軸１６を中心に左右に旋回されることが望ましい。この実施例の作業車を図１０に示す。
【００２０】
このように、ボギーアーム１８を長くすることにより、作業車Ａが曲率の小さな曲線走行部において走行できる。しかし、作業車Ａの幅方向に対する規制が少なくなり、加速、減速時等に、該作業車Ａが幅方向（左右方向）に振れ易くなる。また、一対の駆動ローラ６の設置部位に限定が加わる。一対の駆動ローラ６の設置部位は、ボギーローラ装置Ｅの旋回を阻害しないことを条件とすると、フレーム８の前後に設けられた各ボギーローラ装置Ｅの直上部と、ボギーアーム１８のアーム支点軸１６が設けられているフレーム８の中央部との３箇所に限定される。ここで、いずれかのボギーローラ装置Ｅの直上部に一対の駆動ローラ６を設けた場合、加速、減速時等に作業車Ａが幅方向に振れることを防止するため、フレーム８の中央部に一対のガイドローラ（図示せず）を設ける必要がある。しかし、一対の駆動ローラ６を、フレーム８における走行方向Ｐの中央部に設けると、該駆動ローラ６により、走行中の作業車Ａの幅方向の振れが防止できる。
【００２１】
バッテリー車Ｂにおけるボギーローラ装置Ｅの作用は、作業車Ａにおけるボギーローラ装置Ｅの作用と全く同一である。
【００２２】
【発明の効果】
本発明は、フレームの前後方向の中央部に設けられた垂直旋回軸を中心にして２本のボギーアームを左右に旋回可能に支持して、各ボギーアームの自由端部にボギーローラ装置をそれぞれ装着することにより、ボギーローラ装置の旋回半径を大きくしたので、フレームの幅方向に沿ったボギーローラ装置の移動量を大きくしても、ボギーローラ装置全体の走行方向を、当該装置が走行中のガイドレールの接線方向に近い方向に沿わせることが可能となる。また、ボギーローラ装置の旋回半径が大きいために、ガイドレールの曲線走行部におけるボギーローラ装置の追随性も高まって、半径の小さなガイドレールの曲線走行部における作業車のスムーズな走行が可能となる。
また、ボギーローラ装置は、ボギーアームの自由端部に垂直旋回軸を中心にして水平面内で旋回可能に連結されているため、半径の小さな曲線走行部において、４個１組の水平ローラのうち対角線方向に配置された一対の水平ローラがガイドレールの水平ガイド板に当接して、他の一対の水平ローラと前記水平ガイド板との間に隙間が発生して、前記水平ガイド板と当該水平ガイド板に当接している一対の水平ローラとが干渉を開始しようとすると、ボギーローラ装置は、他の一対の水平ローラと水平ガイド板との間の隙間を小さくする方向にボギーアームに対して旋回して、前記干渉が回避される。このため、ボギーアームが長いことに起因する前記干渉の回避作用と、ボギーアームの自由端部にボギーローラ装置が旋回可能に連結されている構成に起因する前記干渉の回避作用とが相乗して、半径の小さな曲線走行部においても、ガイドレールの水平ガイド板とボギーローラ装置の水平ローラとの干渉を回避して、トンネル内灯具の走行車をスムーズに走行させられる。
【００２３】
また、左右に旋回するボギーローラ装置の垂直旋回軸をフレームの前後方向の中央部に設けた場合には、フレームの走行方向に対するボギーローラ装置の配置位置が一定の場合には、ボギーアームの長さを最大に長くできて、ボギーアームの長さが長いことに起因する前記干渉の回避作用を一層確実に発揮させられる。
【００２４】
特に、一対の駆動ローラをフレームの前後方向の中央部に設けた場合には、作業車に作用する力の方向と、作業車の進行方向とが合致するので、作業車に回転力が作用しなくなって、作業車の走行が最もスムーズになると共に、駆動力を最も効率的に使用でき、しかも、駆動ローラ自体によって、作業車の幅方向の振れを防止できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係るトンネル内灯具の作業車Ａと、バッテリー車Ｂとが連結された状態の側面図である。
【図２】  同じく平面図である。
【図３】  作業車Ａの正面図である。
【図４】  ボギーローラ装置Ｅの拡大平面図である。
【図５】  同じく一部を破断した側面図である。
【図６】  同じく一部を破断した正面図である。
【図７】  作業車Ａが、ガイドレールＧの曲線走行部を走行する状態の作用説明図である。
【図８】  図７の要部の拡大図である。
【図９】  ボギーローラ装置Ｅが旋回軸２１の軸心（旋回中心Ｃ2 ）を中心に回動される状態の作用説明図である。
【図１０】  前後のボギーアーム１８の旋回中心Ｃ1 が同一である実施例の側面図である。
【図１１】  一方のトンネル開口においてＵ字状にわん曲させてガイドレールＧをトンネルの両壁面に連続させて設置した状態を示す模式的斜視図である。
【図１２】  従来の作業車がガイドレールＧの曲線部を走行している状態を示す平面図である。
【図１３】  従来の作業車におけるボギーローラ装置Ｅ’の旋回部を示す断面図である。
【符号の説明】
Ａ：作業車
Ｅ：ボギーローラ装置
Ｇ：ガイドレール
Ｗ：トンネル壁面
１：起立板
６：駆動ローラ
８：フレーム
１６：アーム支点軸（垂直旋回軸）
１８：ボギーアーム
１８ｂ：自由端部
２４a,２４b ：垂直ローラ
２７：水平ローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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