JP2009209584A - 屋根面の作業方法及び作業ロボット - Google Patents

Abstract

【課題】屋根面に直線の凹凸を有する波板スレート製屋根等の塗装，ケレン作業その他の屋根面作業に適した屋根面の作業方法及び作業ロボットを提供する。
【解決手段】本発明は、表面に直線状に凹凸を配置形成した屋根２上に、屋根面に対して作業を行う作業部６と屋根面上を走行する走行部５とを備えた走行機体４を載置し、上記走行機体４を走行させながら作業部６による屋根面に対する作業を行う作業方法に関する。上記走行部５の周面を前記屋根面上の凹凸に適合又は係合させることにより走行機体４を上記凹凸の方向に沿って走行させながら上記作業を行う。
【選択図】図４

Description

この発明は特に屋根面に直線の凹凸を有する波板スレート製屋根等の塗装，ケレン作業その他の屋根面作業に適した屋根面作業方法及びロボットに関する。

従来波板スレート屋根の塗装やケレン作業用ロボットとして走行用キャタピラを備え、それぞれの作業機を搭載した自走式台車が特許文献１に示すように公知である。
そして上記特許文献１の作業ロボットは遠隔操作により波板スレート面の凹凸に走行方向を規制されることなく、前後左右いずれの方向にも自走させるように幅広のキャタピラを備えている。
特開昭６４−９０８８３号公報

しかし上記特許文献の作業ロボットは、石綿製波板スレートのケレン作業や塗装作業を行う際に、作業者が屋根上を歩行したり、歩行時の踏み抜きや落下防止のための足場を組む必要がない等の利点を有するものの、走行方向を自在にするために左右各側に駆動用モーターを設ける必要があるほか、キャタピラの幅を広くする必要がある等、全体重量及び機体幅が大きくなり屋根面上への揚げ降ろしが不便であり、安全性やコスト面でも難点がある。
また走行方向の自在性は屋根面の塗装作業では既塗装域とこれに隣接する次の塗装域との境界が重なり過ぎたり、不連続となって未塗装部分が残されたりする欠点がある。

上記課題を解決するための本発明は、第１に、表面に直線状に凹凸を配置形成した屋根２上に、屋根面に対して作業を行う作業部６と屋根面上を走行する走行部５とを備えた走行機体４を載置し、上記走行機体４を走行させながら作業部６による屋根面に対する作業を行う作業方法において、上記走行部５の周面を前記屋根面上の凹凸に適合又は係合させることにより走行機体４を上記凹凸の方向に沿って走行させながら上記作業を行うことを特徴としている。

第２に、凹凸を上下方向に向けて波板スレートにより形成した屋根２に対し、走行機体４を上端側又は下端側より他端側に向って走行させながら順次連続的に作業を行うことを特徴としている。

第３に、屋根２上の一工程の走行による作業の終了後、作業の終端側において、走行機体４を既作業域から隣接する左右いずれかの側の未作業域に順次移動配置しながら作業を進行することを特徴としている。

第４に、屋根２上の作業終端側において走行機体４と作業部６の配置構成によって形成される残存未作業域３５に対する作業を手作業によって行うことを特徴としている。

第５に、表面に所定間隔毎に直線状に凹凸を配置形成した屋根２上を回転又は回動によって走行する左右の走行部５を備えた走行機体４に、塗装作業，ケレン作業その他の屋根面作業を行う作業部６を備えた作業ロボットにおいて、上記走行部５の接地する周面を前記直線状の凹凸に係合又は適合する形状とし、走行機体４を凹凸の直線方向に沿って走行させながら屋根面作業を行うことを特徴としている。

第６に、走行部５の周面が屋根面の凹部２ａに収容される山型形状又は凸部２ｂを収容する谷型形状であることを特徴としている。

第７に、左右の走行部５が波板スレートよりなる屋根２の波形の凹部２ａ又は凸部２ｂに適合することを特徴としている。

第８に、左右の走行部５が平行に形成された複数の凹凸間に跨って係合又は適合して走行することを特徴としている。

第９に、左右の走行部５のトレッドを屋根面上の凹凸の間隔に合わせて左右移動調節可能に構成したことを特徴としている。

第１０に、左右の走行部５が波板スレート表面に対して所定の摩擦力を備えたゴム又は合成樹脂製のキャタピラ１８又は車輪であることを特徴としている。

以上のように構成される本発明は次に述べるような効果を奏するものである。
（１）走行機体を屋根面の凹凸に沿って直線状に走行させながら、屋根面作業をするので、作業もスムースで作業幅及び仕上りも均一になり、隣接する未作業域に対する次工程の屋根面作業との境界（重なり部）の連続性もむらなく確保される利点がある。

（２）屋根材として波板スレートを使用している場合、波板スレートの凹凸を利用して走行機体の直線走行を確保でき且つ左右方向の隣接作業エリアとの境界の連続性も確保できる。

（３）屋根面に対し走行機体を一端側から他端側に順次移動配置しながら且つ作業域を連続させながら作業を進めるので、作業域が良く均一な仕上りが実現できる。

（４）走行機体による屋根面作業の終端側に例えば機体長に応じた未作業域が残ってもこれを最後に手作業で行うことにより、ロボットによる残存未作業域を残さないための特別な機構や工程を準備する必要がない。

（５）ロボットは屋根面上の凹凸に沿って一端側から他端側に直線的に走行又は往復動できるので走行が安定し、屋根材の接合部の凹凸や波板スレートの凹凸を利用できる利点がある。
また走行部のトレッドを調節することにより波板フレートその他の屋根面の凹凸の間隔に適合させて走行軌道を確保できる。

本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る作業ロボット１により屋根２の塗装やケレン作業，洗浄等の各種作業を行う作業方法を示す斜視図である。図２は図１の作業ロボット１の構成を示す全体側面図である。図３は図２の平面図である。図４は図１の作業ロボットの正面構造及び作業の態様を示す正面図である。図５，図６は別実施形態に係る走行体の形状を示す断面図である。尚、図示する屋根２は、縦方向の凹部２ａと凸部２ｂを横方向に連続的に形成した波板スレートからなる波板３を複数敷設して構成された例を示す。

この作業ロボット１は、走行機体４の左右に走行方向に沿う走行部５を備え、機体の前部に塗装や洗浄等の作業を行う作業部６を有して、波板３を敷設して構成される屋根２を走行しながら、人が作業をする手間を省いた屋根作業を能率よく安全に行うことができるようにしている。
先ず図２〜図４参照し作業ロボット１の上記各部の構成を説明する。走行機体４は左右両側に配置する縦板状の機側フレーム７，７を、前後に配置した横フレーム８で接続し箱枠状にしている。上記底部の横フレーム８は、波板３を組み付けて突出させているボルト１０の頭部より高い位置に設けて跨ぐ床板としている。

そして、走行機体４内には走行部５の走行操作及び作業部６の駆動制御などを行う作業制御部１１を設置し、該作業制御部１１の前後に液体ポンプやコンプレッサ等の作業機器類を纏めた機器部１２及び塗料或いは洗浄水等のタンク類を収容するタンク部１３を設置している。尚、上記機器部１２或いはタンク部１３を機外に設置する型式の作業ロボット１では、ホース類で接続することができる。この外付け仕様の場合は上記タンク類の機体への搭載が省略されるため、走行機体４をより小型軽量化することができると共に、各種の屋根作業を行い易くすることができる。

また走行機体４は機側フレーム７の前後方向中央の上部に、走行部５を駆動する駆動輪１４を備えた駆動軸１６を軸支し、左右の駆動輪１４を作業制御部１１に設置される図示しない左右の走行モーターによって、正逆回転及び回転変速可能に駆動するように設けている。
また上記作業制御部１１は無線又は有線手段を介して機外に配置される操縦部を、作業者が遠隔操作できる構成としている。

次に走行部５について説明する。この走行部５は前記駆動輪１４と機体下部の前後と中間に配置される転輪１７・・に無限軌道帯１８（クローラ，キャタピラ）を巻き掛けた構成としており、且つ該無限軌道帯１８の接地面を波板３の凹凸に係合又は適合して案内される構造となし、凹凸の方向に沿って確実に走行できるようにしている。
即ち、図示例の走行部５は、左右の機側フレーム７の外側下部に沿わせて設けた走行フレーム１９に、前記転輪１７・・を遊転自在に軸支し転輪１７・・間に履帯ガイド２１を設けている。そして、履帯１８は転輪１７・・と駆動輪１４に一連に巻き掛けられるチェン２２と、該チェン２２のチェンプレートに接地部材として外周方向に山形をなす半月状のブロック２３を突装着した走行体を構成している。

上記対をなす左右の走行部５は図示しないトレッド調節構造を備え、左右の無限軌道帯１８の走行幅を変更自在にしており、波板３の凹凸ピッチに対し適正な係合又は適合をなし走行案内をスムーズに行うことができる。また実施形態のブロック２３は、ゴム又はプラスッチック材により屋根材に対する摩擦力、弾力性と耐摩耗性を有し、図４の正面視で示すように走行面を波板３の凹溝形状に沿って嵌り接地面を広くして適合する湾曲面に形成している。またブロック３の周面形状には波板の突部上面に適合する形状でも良い。
このような走行部５の構成により作業ロボット１は、左右の無限軌道帯１８が波板３の凹凸に適合し、凹凸の方向に沿ってスリップや横ずれを防止したスムーズな走行を行ない、作業部６による各種の屋根作業を確実に遂行することができる。

次に作業部６について説明する。この作業ロボット１は走行方向の一側に塗装を行なう作業部６を備えており、左右の各機側フレーム７の前端部上側に、前方に延びる作業アーム２６が上下揺動自在に取付支持されている。この左右一対の作業アーム２６，２６の先端間には、塗料吹付け用のノズル２７が所定ピッチで設置された作業バー２８（塗装管）が着脱自在に架設されて作業部６を構成している。

また上記各作業アーム２６は、機側フレーム７と作業アーム２６中途部とを連結するように設けられ、昇降シリンダー２９（アクチュエータ）の伸縮作動によって、上下揺動駆動される。左右の昇降シリンダー２９は、作業制御部１１によって各別に伸縮制御されるため、作業バー２８の左部と右部を別々に高さ調整することができる。これにより例えば作業ロボット１が波板３に対し、一方の走行部５を波板３の凹部２ａに適合させた状態で、他方の走行部５を凸部２ｂの上で走行させ機体傾斜状態で作業をしなければならないとき、この機体傾斜を傾斜検知手段（図示しない）によって検知し、作業バー２８が屋根２に対して所定姿勢（ここでは平行姿勢）で維持させるように、各昇降シリンダー２９の制御を行う。

また作業部６の作業位置制御手段は上記のような方式の他に、例えば左右の走行部５が無限軌道帯１８の走行高さを各別に変更することができるように機体の走行高さを制御する自動制御手段を備える方式でもよい。この場合には一方の走行部５を凹部２ａに適合させた状態で他方の走行部５を凸部２ｂの上を走行させたとしても、機体及び作業バー２８は略平行状態に保持された走行を行うことができる。
また上記の他に、ブロック２３の左右高さを予め異なる高さにすることにより、機体及び作業バー２８を略平行状態に保持させた走行作業を行うことができる。

以上のように構成される作業ロボット１は、走行部５の走行面を波板３の凹凸に係合又は適合して案内される走行断面形状となし、凹凸の方向に沿って走行させる構造としているので、波板３の凹凸を走行部５の軌道として凹凸の方向に沿って確実に走行させることができる。従って、作業ロボット１は小型軽量化されていることと、走行部５が凹凸を軌道としているので、傾斜のある屋根２でもスリップや横ずれを生じ難く、軌道外れや走行不良に伴うトラブルを防止したスムーズな走行を行い、作業精度の高い屋根作業を能率よく行うことができる。

尚、屋根２の水洗浄や清掃等の前処理作業或いは波板スレートのアスベスト封止処理等のケレン作業を行なう場合には、上記各作業に対応する作業バー２８及び関連機器・用品類を取り替えて行うことができる。また塗料やアスベスト封止材を刷毛塗りで行なう場合には刷毛塗り用作業部を設けることもできる。また動力を要するブラシ作業等を行なう場合には、作業アーム２６にブラシ作業部を装着し作業制御部１１に接続して作業することもできる。

次に上記のように構成される作業ロボット１を使用して行なう作業例として塗装作業方法について説明する。この塗装作業に先立ち、必要により手作業又は当該作業ロボット１を用いた洗浄や前処理を行うことが望ましい。また屋根２の両側端に沿って所定高さの防護壁（図示しない）を取付け、ノズル２７から噴出される塗料等の屋根外への飛散を阻止するようにすることが望ましい。また作業部６には必要により防風カバーを設ける。この実施形態ではバケット又はバスケット付の高所作業車等の高所作業機を建物の近傍に配置し、その高所作業台を屋根２の庇側に位置停止し、且つ高所作業台に搭乗した作業者が操縦部を操作し、作業状況を監視しながら作業ロボット１を遠隔操作する作業方法をとる。

このとき屋根面に載置される作業ロボット１は、塗装第１工程位置で作業部６を矢ねの頂上側（棟側）に向けた状態で図４で示すように左右の走行部５を波板３の凹部２ａに適合させて位置決めし、塗布した既作業域を走行しないようにする。そして、操縦操作によって作業ロボット１を頂上側から下降走行させながら作業部６のノズル２７から塗料を噴出させ、走行機体４の後端が屋根２の下端（庇下端，傾斜した屋根面の下降側末端）に至る位置で、塗料の噴出停止と走行停止を行い塗装第１工程を完了する。

次いで高所作業台にいる作業者が、作業ロボット１を人手により又は備え付けの吊り上げ装置（図示しない）等により持ち上げ横移動させて次位の塗装第２工程位置（未作業域）にセットしたのち、再び操縦部を操作し作業ロボット１を上昇走行させて棟側におき、ここから下降走行させて塗装第２工程の塗装を開始し、前記と同様に下降走行端で塗装第３工程へ移行させる。以降同様な作業態様を繰り返すことにより屋根２の他側で塗装最終工程を終えることができる。そして、最終下降走行端において作業ロボット１を屋根２から降ろすと共に、前記防護壁を取り外して一連の作業を終える。

この作業方法によれば、前記作業ロボット１の下降走行端（屋根２の下端）において、下端部の一方側から他方側に向けて帯状の未塗装面３５（未作業域，残存未作業域）を残しながら、屋根２の略全面に対する塗装作業を遂行することができる。
こののち作業者は上記非塗装面３５に対し、刷毛又はスプレーガンを使用した手塗り作業による塗装を、煩雑な足場組みを設置することなく高所作業機を利用して、庇側の１側から他側に向けて順次行ない屋根全面の塗装作業を完了することができる。

以上のように作業ロボット１を使用した屋根における作業方法は、波板３の凹凸に係合又は適合して案内される走行断面形状の走行面を有する走行部５を、凹凸の方向に沿って走行させて屋根作業を行なうので、作業ロボット１を波板３の凹凸を軌道として凹凸の方向に沿って確実に走行させることができ、精度の高い屋根作業を能率よく行うことができる。

また作業ロボット１を、縦方向に往復走行させる復路において塗装等の屋根作業を行ない、下端側で作業停止している軽量構造の作業ロボット１を、待機する高所作業機に搭乗した作業者が横方向に容易に移動させることができるので、速やかに次位作業工程に移行することができる。また作業ロボット１に対し作業工程端で用いる横移動機器を省略することが可能になる。従って、作業ロボット１を簡潔で廉価に製作することができ、且つ機体の小型軽量化を図ることができ、作業者が人為的に行なう次位作業工程の移行及び機体の運搬移動並びに路上等の走行も行い易くなる等の特徴がある。

さらに、作業ロボット１を縦方向に往復走行させる復路において、下端側に作業ロボット１を横移動させる未作業域３５を残置させると共に、該未作業域３５に対し下端側から高所作業機を利用した手作業による仕上げ作業を行う作業方法をとるので、作業ロボット１の小型化及び軽量化を図り作業を行い易くすることができる等の利点がある。

尚、図示例の走行部５のブロック２３は、正面視で波板３の凹溝に沿って適合する湾曲面をなす断面形状にしているが、該湾曲面の頭部（底面）を略水平状に切除した台形状に形成してもよく、この場合には波板３を走行する際に、無限軌道帯１８のブロック２３は底面を凹溝の谷面から離間した状態で走行をすることができる。また作業ロボット１が平坦な屋根面や路上を走行するとき、ブロック２３の平坦な底面を接地させて安定性のよい走行を行うことができる等の利点がある。

また走行部５は無限軌道帯１８に限ることなく、タイヤ型或いはローラ型の車輪（図示しない）によって、同様に自走させることができる。また上記各走行部５は、前記実施形態の形状の他に、図５，図６で示すような断面形状となすことにより、各種の波板３が有する凹凸に沿った走行を行うことができる。
即ち、図５で示す走行部５は、波板３の凸部２ｂに嵌合する凹溝状の案内溝３２を有している。

この場合には少なくとも片側の走行部５が案内溝３２を波板３の凸部２ｂに嵌合又は係合した状態となるので、作業ロボット１を凹凸の方向に沿って走行させることができる。また図示例のように走行部５に複数の案内溝３２及び案内突起３３を形成すると、凹凸ピッチの異なる多様な波板３の凸部２ｂに対し、いずれかの案内溝３２又は案内突起３３が適合又は係合するので、走行部５を変更することなく走行を可能にすることがでる。ちなみに、上記例は、左右の各走行部５が平行に形成された複数の凹凸間に跨って係合又は適合した状態であり、作業ロボット１はこの状態で屋根面を走行する。

図６は、波板３が広幅台形状の凹部２ａと凸部２ｂを有するの場合に対応した走行部５の形状を示している。無限軌道帯１８からなる走行部５は、その幅内に凸部２ｂと面接触状態で当接する凸部走行面３６と、凹部２ａの底面に平行状態で近接又は当接する凹部走行面３７と、これらを接続し上記波板３の凹部２ａと凸部２ｂの間の傾斜面２ｃに沿う係合面３８とからなる断面視階段状に形成されている。そして、対をなす走行部５，５を対称配置することにより、係合面３８が機体両側に位置する係合面３８を対応する波板３の各傾斜面２ｃと接当して走行部５，５が凹凸に係合するため、作業ロボット１が前記実施形態のものと同様に波板３の凹凸上を安定的に走行案内される。

本発明に係る作業ロボットにより屋根の塗装やケレン作業，洗浄等の各種作業を行う作業方法を示す斜視図である。 図１の作業ロボットの構成を示す全体側面図である。 図２の平面図である 図１の作業ロボットの正面構造及び作業の態様を示す正面図である。 走行面の別実施形態を示す断面図である。 走行面のさらに別実施形態を示す断面図である。

符号の説明

１ 作業ロボット
２ 屋根
２ａ 凹部
２ｂ 凸部
４ 走行機体
５ 走行部
１８ 無限軌道帯（キャタピラ，クローラ）
３５ 未作業域（未塗装面，残存未作業域）

Claims (10)

1. 表面に直線状に凹凸を配置形成した屋根（２）上に、屋根面に対して作業を行う作業部（６）と屋根面上を走行する走行部（５）とを備えた走行機体（４）を載置し、上記走行機体（４）を走行させながら作業部（６）による屋根面に対する作業を行う作業方法において、上記走行部（５）の周面を前記屋根面上の凹凸に適合又は係合させることにより走行機体（４）を上記凹凸の方向に沿って走行させながら上記作業を行う屋根面の作業方法。
2. 凹凸を上下方向に向けて波板スレートにより形成した屋根（２）に対し、走行機体（４）を上端側又は下端側より他端側に向って走行させながら順次連続的に作業を行う請求項１の屋根面の作業方法。
3. 屋根（２）上の一工程の走行による作業の終了後、作業の終端側において、走行機体（４）を既作業域から隣接する左右いずれかの側の未作業域に順次移動配置しながら作業を進行する請求項２の屋根面の作業方法。
4. 屋根（２）上の作業終端側において走行機体（４）と作業部（６）の配置構成によって形成される残存未作業域（３５）に対する作業を手作業によって行う請求項１，２又は３の屋根面の作業方法。
5. 表面に所定間隔毎に直線状に凹凸を配置形成した屋根（２）上を回転又は回動によって走行する左右の走行部（５）を備えた走行機体（４）に、塗装作業，ケレン作業その他の屋根面作業を行う作業部（６）を備えた作業ロボットにおいて、上記走行部（５）の接地する周面を前記直線状の凹凸に係合又は適合する形状とし、走行機体（４）を凹凸の直線方向に沿って走行させながら屋根面作業を行う屋根面の作業ロボット。
6. 走行部（５）の周面が屋根面の凹部（２ａ）に収容される山型形状又は凸部（２ｂ）を収容する谷型形状である請求項５の屋根面の作業ロボット。
7. 左右の走行部（５）が波板スレートよりなる屋根（２）の波形の凹部（２ａ）又は凸部（２ｂ）に適合する請求項５又は６の屋根面の作業ロボット。
8. 左右の走行部（５）が平行に形成された複数の凹凸間に跨って係合又は適合して走行する請求項５，６又は７の屋根面の作業ロボット。
9. 左右の走行部（５）のトレッドを屋根面上の凹凸の間隔に合わせて左右移動調節可能に構成した請求項５，６，７又は８の屋根面の作業ロボット。
10. 左右の走行部（５）が波板スレート表面に対して所定の摩擦力を備えたゴム又は合成樹脂製のキャタピラ（１８）又は車輪である請求項５，６，７，８又は９の屋根面の作業ロボット。

Images