JP2006138154A - スタンプ式マーキング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】遠隔操作される無人の建設機械により土砂掘削線等のマーキングポイントにマーキングを行う場合に、従来のようなノズル詰まり等が無くマーキングを常に確実に行え、また建設機械の移動によるマーキング装置の振れを短時間に確実に抑止できるスタンプ式マーキング装置を提供する。
【解決手段】昇降ロッドの下端に、マーキング材を染み込ませたスポンジ等のスタンプ部を設けたスタンプ式マーキング装置２をバックホウ等の建設機械のアーム先端に設けられた支持部８にＸＹテーブル２５と鉛直を保持するジンバル機構を介して取付け、電動シリンダ等のＺ軸シリンダにより昇降ロッドを下降させ、スタンプ部を地面等に押し付けてマーキングを行う。ジンバル機構の回転軸には振れ止めダンパーを接続し、制動により直交２方向の振れを抑制する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば遠隔操作される無人の建設機械を用いて砂防堰堤を築造する工事などにおいて、無人の建設機械により土砂掘削ライン等のマーキングポイントにマーキングを行うスタンプ式マーキング装置に関するものである。

例えば、危険地帯などに砂防堰堤を築造する工事においては、遠隔操作される無人のバックホウ等の建設機械が使用されており、土砂掘削を行う前に、掘削位置が分かるように、バックホウ等のアームの先端に取付けたマーキング装置により、予め測量で位置決め設定された土砂掘削ライン等のマーキングポイントに塗料でマーキングを行っている。

この種のマーキングに関しては、従来、特許文献１に記載されているようなマーキング方法が用いられていた。このマーキング方法は、バックホウ等の建設機械のアーム先端に、ノズルから塗料を噴射するスプレー方式等のマーキング装置を取付け、作業現場から離れた位置の測量部には光波方式のトータルステーションを設置し、マーキング装置の上部に設けたターゲットの測距・測角を行い、ターゲット即ちマーキング装置の位置を計測し、遠隔制御部での遠隔操作により建設機械を走行移動させ、マーキング装置を遠隔操作で移動させ、マーキングポイトにマーキング装置を位置させて塗料噴射によりマーキングを行っている。また、マーキング装置の下端の塗料噴射部は、電動モータを用いラック・ピニオン方式等で昇降させている。
特開２００３−２９５９４９号公報

（1）従来のマーキング装置でノズルから塗料を噴射するスプレー方式を採用した場合、塗料が乾燥してノズルが詰まり、マーキングを行えない場合があった。

（2）マーキング装置はユニバーサル機構を介して支持部に取付け、常に鉛直を保持できるようにされているが、振れ止め機構がないため、バックホウ等を移動させる際に、その振動でマーキング装置が揺れ、装置の故障等が発生する恐れがある。また、マーキング装置の微細移動用のＸＹテーブルを用いた場合には、マーキング装置が大きく揺れてそれがＸ軸・Ｙ軸のずれにつながり、装置原点(ソフト上)のずれ等が発生し、作業に支障がでる。また、振れが大きいためＸＹテーブルの移動速度を遅くしている。

(3) マーキング装置の昇降に電動モータとラック・ピニオンによる昇降方式を用いた場合には、Ｚ軸方向のブレーキ等のロック機構が必要となる。

本発明は、このような課題を解決すべくなされたもので、その目的は、遠隔操作される無人の建設機械により土砂掘削線等のマーキングポイントにマーキングを行う場合に、従来のようなノズル詰まり等が無くマーキングを常に確実に行うことができ、また建設機械の移動によるマーキング装置の振れを短時間に確実に抑止することができるスタンプ式マーキング装置を提供することにある。

本発明の請求項１に係る発明は、建設機械に取付けられて地面などの施工面における所望のマーキングポイントにマーキングを施すマーキング装置であり、建設機械に設けられた支持部に昇降ロッドが昇降可能に保持され、この昇降ロッドの下端には、マーキング材を染み込ませたスタンプ部が設けられ、このスタンプ部を施工面に押し付けることによりマーキングを施すように構成されていることを特徴とするスタンプ式マーキング装置である。

本発明は、砂防堰堤等の土砂掘削ライン等のマーキングポイントにマーキングを施すマーキング装置であり、建設機械にはバックホウ等が用いられるため、そのアーム先端に支持脚を設け、この支持脚に支持部を設け、支持脚を接地したときに支持部が水平になるようにする。この支持部に球面軸受けや直交２軸の回りを回転自在の部材等によるユニバーサル機構を介して昇降ロッドを取付け、昇降ロッドが常に鉛直を保持できるようにする。昇降ロッドは鉛直方向のＺ軸シリンダを用いて昇降させ、インク等のマーキング材を含有するスタンプ部を下降させ、地面に押し付けてマーキングを施す。

このＺ軸シリンダには油圧シリンダや電動シリンダ等を用いることができるが、電動シリンダが好ましい。電動シリンダの場合、下降に際しては、最初下降のための回転を与えれば、その後は昇降ロッド下端のスタンプ部の自重でゆっくりと下降させることができる。なお、上昇後の待機状態では電源をオフにしても待機状態が保持されるため、ロックの必要がない。スタンプ部には、スポンジ等のマーキング材を十分に含有できる多孔質材料等で変形によりマーキング材を十分に放出できる材料を用い、その上に配置したタンクやボトル等の容器からインク等のマーキング材が常に供給されるようにする。

本発明の請求項２に係る発明は、請求項１に記載のスタンプ式マーキング装置において、マーキング装置の支持部には、Ｘ軸ガイドとＹ軸ガイドによるＸＹテーブルが設けられ、このＸＹテーブルに設けられた移動台に昇降ロッドがＺ軸方向に昇降可能に設けられていることを特徴とするスタンプ式マーキング装置である。

この請求項２は、昇降ロッドのユニバーサル機構をＸＹテーブルで支持する場合であり、マーキング装置は建設機械のアームを操作して位置決めできるが、微細な制御ができないため、ＸＹテーブルを用いてマーキング装置の微細な位置決め制御ができるようにしたものである。ＸＹテーブルは、例えば左右一対のＸ軸ガイドの上にＹ軸ガイドを設け、Ｙ軸ガイドの上に移動台を設け、スクリュー軸とモータによりＹ軸ガイドをＸ軸方向に移動させ、移動台をＹ軸方向に移動させる。また、移動台は片持ち方式とし、その突出部分に昇降ロッドのユニバーサル機構を設ける。

本発明の請求項３に係る発明は、請求項２に記載のスタンプ式マーキング装置において、移動台には、直交２軸の回りを回転自在に支持された内ジンバルと外ジンバルからなるジンバル機構が設けられ、内ジンバルに昇降ロッドが設けられ、内ジンバルと外ジンバルの回転軸には、ジンバルの回転を制動する振れ止めダンパーが設けられていることを特徴とするスタンプ式マーキング装置である。

この請求項３は、昇降ロッドの鉛直を保持する機構に直交２軸の回転軸方式のユニバーサル機構であるジンバル機構を用い、このジンバル機構の回転軸に振れ止めダンパーを接続し、昇降ロッドの直交２軸方向の振れを抑制するものである。この振れ止めダンパーには、ブレーキとしても使用できるトルクモータを用いるのが好ましい。その他の油圧式やばね式のダンパーでもよい。

本発明の請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３までのいずれか一つに記載のスタンプ式マーキング装置において、昇降ロッドの上端には、マーキング装置の位置を計測する全地球測位システムのアンテナが設けられていることを特徴とするスタンプ式マーキング装置である。

この請求項４は、マーキング装置の位置決めに全地球測位システム（以降、ＧＰＳと記載）を用いる場合である。マーキング装置の位置をＧＰＳアンテナで常時検出し、無線で遠隔操作室に送信し、マーキング装置の座標値を確認しながらオペレーターがマーキング装置を遠隔操作し、マーキングポイントへ誘導する。自動でマーキングポイントへ誘導することもできる。なお、これに限らずトータルステーション（自動追尾光波測距機）を用いることもでき、またＧＰＳとトータルステーションを併用することもできる。

本発明は、以上のような構成からなるので、次のような効果が得られる。

（1）昇降ロッド下端のマーキング材を染み込ませたスタンプ部を地面等に押し付けてマーキングを施すスタンプ方式であるため、従来のように塗料が乾燥してノズルが詰まるということが無く、マーキングを常に確実に行うことができ、作業の迅速化、省力化等を図ることができる。

（2）昇降ロッドを鉛直に保持するジンバル機構の回転軸に振れ止めダンパーを接続し、昇降ロッドの直交２方向の振れを抑制するようにしたため、従来のように振動でマーキング装置が揺れ、装置の故障等が発生するのを防止することができる。また、マーキング装置の微細移動用のＸＹテーブルを用いた場合には、従来のようにマーキング装置が大きく揺れてＸ軸・Ｙ軸のずれを生じ、装置原点(ソフト上)のずれ等が発生するのを防止することができ、作業に支障がでることがない。また、振れが短時間に確実に抑制されるので、ＸＹテーブルの移動速度を遅くする必要がなく、作業の能率の向上等を図ることができる。
（3）昇降ロッドを昇降させるＺ軸シリンダに電動シリンダを用いた場合には、スタンプ部を自重でゆっくりと下降させて地面等に押し付けることができ、装置の損傷等を無くすことができる。また、上昇させて待機状態とした場合、電源をオフとして待機状態を保持することができ、従来のモータとラック・ピニオン方式のようにＺ軸方向のロック機構が不要となり、装置コストの低減等を図ることができる。

以下、本発明を図示する実施の形態に基づいて説明する。図１は、本発明のスタンプ式マーキング装置を取付けた建設機械と遠隔操作室によるマーキングシステムの全体構成を示す説明図である。図２は、本発明のスタンプ式マーキング装置の一実施形態を示す全体斜視図とその下端のスタンプ部の断面図である。

図１において、本発明に係るマーキングシステムは、主として、バックホウ等の建設機械１と、スタンプ式マーキング装置２と、遠隔操作室３から構成されている。建設機械１は、本体車輌４と、ブーム５と、アーム６などから構成されている。アーム６の先端にはフロントアタッチメントとしての支持脚７と水平の支持部８が取付けられ、支持部８に後に詳述するスタンプ式マーキング装置２が搭載されている。

建設機械１の本体車輌４には、ＧＰＳアンテナ、監視カメラ、無線機（図示省略）などが搭載されている。作業現場から離れた位置に配置された遠隔操作室３には、ＧＰＳアンテナ９、モニター１０、建設機械用無線機１１、マーキング装置用無線機１２等が設置されている。

遠隔操作室３の建設機械用無線機１１による遠隔操作で無人の建設機械１を走行移動させ、アーム６を移動させ、さらにマーキング装置用無線機１２による遠隔操作でスタンプ式マーキング装置２を微細移動させ、砂防堰堤等の土砂掘削ライン（土砂型枠ライン)Ｌ上のマーキングポイントにマーキングを施していく。遠隔操作室３では、オペレーターが固定設置や建設機械搭載の監視カメラの映像をモニターしながら、遠隔操作を行う。また、これに限らず、自動で行うことも可能である。

スタンプ式マーキング装置２は、図２に示すように、昇降ロッド２０と、このロッド下端に設けられるマーキング部２１と、昇降ロッド２０を昇降させるＺ軸シリンダ２２等から構成され、昇降ロッド２０の上端にはＧＰＳアンテナ２３が設置されている。このような昇降ロッド２０がジンバル機構２４を介してＸＹテーブル２５の移動台２６に取付けられる。

ＸＹテーブル２５は、支持脚７を接地させた時に水平となる支持台８の上に載置されており（図１参照）、支持台８上に一対で配置されるＸ軸ガイド２５Ｘと、この一対のＸ軸ガイド２５Ｘに掛け渡されてＸ軸方向に移動可能なＹ軸ガイド２５Ｙから構成され、このＹ軸ガイド２５Ｙの上に移動台２６がＹ軸方向に移動可能に設置される。Ｘ軸ガイド及びＹ軸ガイドには、スクリュー軸とモータが設けられており（図示省略）、モータを駆動することによりＹ軸ガイド２５Ｙ、移動台２６がそれぞれ移動する。

このＸＹテーブル２５は、アーム６による移動制御では微細な制御ができないため、スタンプ式マーキング装置２を微細移動させて精度の高いマーキングを行えるようにするものであり、マーキングポイント付近の例えば約５０ｃｍ×５０ｃｍの範囲をスタンプ式マーキング装置２が移動できるように構成されている。

移動台２６は、Ｙ軸ガイド２５Ｙに片持ち方式で支持されており、その突出部分にジンバル機構２４が配置される。このジンバル機構２４は、直交２軸の回転軸の回りを回転自在な部材によるユニバーサル機構であり、外ジンバル２４Ｘと、内ジンバル２４Ｙとからなり、外ジンバル２４Ｘが軸受け２７ＸによりＸ軸の回りを回転自在に支持され、内ジンバル２４Ｙが外ジンバル２４Ｘの内部に配置され、軸受け２７ＹによりＹ軸の回りを回転自在に支持されている。

昇降ロッド２０とＺ軸シリンダ２２のロッドが内ジンバル２４Ｙを貫通し、Ｚ軸シリンダ２２のシリンダ本体が内ジンバル２４Ｙの裏面に固定され、昇降ロッド２０が常に鉛直に保持され、また鉛直に昇降することができる。Ｚ軸シリンダ２２は、モータとスクリュー軸によりピストンロッドが移動する電動シリンダを用いるのが好ましく、下降に際しては、最初にきっかけの回転を与えれば、マーキング部２１の自重でゆっくりと降下し、地面等にソフトに押し付けることができる。昇降ロッド２０を上昇させて待機させる場合、電源をオフとしても待機状態を保持するため、ロックの必要がない。

また、外ジンバル２４Ｘの軸受け２７Ｘには振れ止めダンパー２８Ｘが設けられ、内ジンバル２４Ｙの軸受け２７Ｙにも振れ止めダンパー２８Ｙが設けられ、スタンプ式マーキング装置２のＸＹ両方向の振れを抑制する。この振れ止めダンパー２８には、ブレーキとしても使用できるトルクモータを用いることができ、うず電流ブレーキで制動を行う。また、このトルクモータに限らず、油圧式やばね式のダンパーでもよい。なお、ジンバル機構は板状のものを例示したが、枠状のものでもよい。

マーキング部２１は、図２（ｂ）に示すように、スポンジ等にインク等を染み込ませて地面等に押し付けることによりマーキングを行うものであり、厚肉の円板状のスポンジ等からなるスタンプ部３０と、このスタンプ部３０にインク等を供給するタンク（ボトル）３１と、円筒状の外筒３２などから構成される。

スタンプ部３０の上には、供給口３３ａを有するキャップ部材３３を配置し、このキャップ部材３３にタンク３１の下端開口部を挿入し、スポンジ等のスタンプ部３０にインク等のマーキング材が常に十分に染み込むようにされている。

外筒３２の上部は昇降ロッド２０の下端に固定し、外筒３２の内部にタンク３１を配置し、外筒３２の下部の拡径部内にスポンジ等のスタンプ部３０を嵌着させる。スポンジ等は外筒３２の下端から例えば１ｃｍ程度突出させ、スポンジ等の収縮によりインク等が絞り出され、マーキング後はスポンジ等の伸びによりタンク３１からインク等が十分に供給されるようにする。

以上のような構成のスタンプ式マーキング装置２を使用して、次のような手順でマーキングを行う。

（1）建設機械１を遠隔操作で走行移動させ、アーム６を遠隔操作し、スタンプ式マーキング装置２をマーキングポイント付近（約５０ｃｍ×５０ｃｍの範囲）に移動させる。マーキングポイントは、測量により得られており、遠隔操作室３の演算記憶装置に予め設定されている。

（2）ＧＰＳアンテナ２３によりスタンプ式マーキング装置２の位置は常時計測されており、ＸＹテーブル２５によりスタンプ式マーキング装置２が所定のマーキングポイントへ自動的に誘導される。また、遠隔操作で座標値を確認しながら誘導することも可能である。

（3）所定のマーキングポイントに誘導されたスタンプ式マーキング装置２は、Ｚ軸シリンダ２２により昇降ロッド２０が下降し、スポンジ等のスタンプ部３０が地面等に押し付けられ、内部に染み込んでいたインク等のマーキング材によりマーキングがなされる。

なお、以上はスタンプ式マーキング装置の位置の計測にＧＰＳを用いたが、これに限らずトータルステーション（自動追尾光波測距機）を用いてもよく、またＧＰＳとトータルステーションを併用してもよい。また、以上は砂防堰堤の土砂掘削ラインのマーキングについて説明したが、これに限らず、その他の地面等へのマーキングにも本発明を適用できることは言うまでもない。

本発明のスタンプ式マーキング装置を取付けた建設機械と遠隔操作室によるマーキングシステムの全体構成を示す側面図である。 本発明のスタンプ式マーキング装置の一実施形態を示したものであり、（ａ）は全体斜視図、（ｂ）はその下端のスタンプ部の断面図である。

符号の説明

１……建設機械
２……スタンプ式マーキング装置
３……遠隔操作室
４……本体車輌
５……ブーム
６……アーム
７……支持脚
８……支持部
９……ＧＰＳアンテナ
１０…モニター
１１…建設機械用無線機
１２…マーキング装置用無線機
２０…昇降ロッド
２１…マーキング部
２２…Ｚ軸シリンダ
２３…ＧＰＳアンテナ
２４…ジンバル機構
２５…ＸＹテーブル
２６…移動台
２７…軸受け
２８…振れ止めダンパー
３０…スタンプ部
３１…タンク（ボトル）
３２…外筒
３３…キャップ部材

Claims (4)

1. 建設機械に取付けられて地面などの施工面における所望のマーキングポイントにマーキングを施すマーキング装置であり、
   建設機械に設けられた支持部に昇降ロッドが昇降可能に保持され、この昇降ロッドの下端には、マーキング材を染み込ませたスタンプ部が設けられ、このスタンプ部を施工面に押し付けることによりマーキングを施すように構成されていることを特徴とするスタンプ式マーキング装置。
2. 請求項１に記載のスタンプ式マーキング装置において、マーキング装置の支持部には、Ｘ軸ガイドとＹ軸ガイドによるＸＹテーブルが設けられ、このＸＹテーブルに設けられた移動台に昇降ロッドがＺ軸方向に昇降可能に設けられていることを特徴とするスタンプ式マーキング装置。
3. 請求項２に記載のスタンプ式マーキング装置において、移動台には、直交２軸の回りを回転自在に支持された内ジンバルと外ジンバルからなるジンバル機構が設けられ、内ジンバルに昇降ロッドが設けられ、内ジンバルと外ジンバルの回転軸には、ジンバルの回転を制動する振れ止めダンパーが設けられていることを特徴とするスタンプ式マーキング装置。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか一つに記載のスタンプ式マーキング装置において、昇降ロッドの上端には、マーキング装置の位置を計測する全地球測位システムのアンテナが設けられていることを特徴とするスタンプ式マーキング装置。

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