JP2014037690A - コンクリート締め固め管理システム - Google Patents

Abstract

【課題】締め固め時間および締め固め箇所を定量的かつ面的に管理するコンクリート締め固め管理システムを提供する。
【解決手段】バイブレータ１４を有するコンクリート用の締め固め機械１２の施工領域１における位置を測位する測位手段２８と、締め固め機械１２を操作する操作場所３８に配置され、オペレータに操作支援情報を表示する表示手段４０とを備える。操作支援情報は、施工領域１を表す平面図と、測位手段２８の測位に基づいて得られる施工領域１内における締め固め機械１２の現在位置と、施工管理情報とを含む。施工管理情報は、測位手段２８の測位およびバイブレータ１４のオンオフ信号に基づいて求められる締め固め時間を表す情報と当該締め固め箇所を表す情報とからなる。表示手段４０は、締め固め時間を表す情報と締め固め箇所を表す情報とを関連付けて施工領域１を表す平面図上に表示する。
【選択図】図１

Description

本発明は、打設した生コンクリートにバイブレータによる振動を加えて行う締め固め作業を管理するためのコンクリート締め固め管理システムに関するものである。

一般にダム用のコンクリートでは、使用骨材の最大寸法が百ミリメートル前後と通常のコンクリートに比べて大きく、さらに、その施工領域は広大なものであることが多い。このため、打設直後の生コンクリートを締め固める目的でコンクリートに振動を与えるバイブレータとしては、省力化を図るためバイバック（登録商標）などのダム用のコンクリート締め固め機械が用いられる。

このバイバックは、車両系建設機械に属するクローラー型のバックホウをベースマシンとし、バケット取付け部分を改造して複数本の棒状バイブレータを装着したものであり、油圧装置を動力源として駆動するものである。

一方、一般的なコンクリートの締め固め管理に関する従来技術としては、例えば特許文献１〜４に示される技術が知られている。また、ダムコンクリートの打設に関する従来技術としては、例えば特許文献５〜８に示される技術が知られている。

ここで、特許文献１に示される締め固め管理システムは、ＧＰＳ固定局と、この固定局と通信可能な機能を有する振動ローラ式の締め固め施工装置とからなる。締め固め施工装置には加速度センサが設けてあり、加速度センサに基づく締め固めデータを位置データとともにディスプレイに表示して運転者に提示するものである。

また、特許文献２は、施工領域のうち無人区域にＧＰＳ（人工衛星による測位システム）アンテナを具備した振動ローラからなる遠隔操作式締め固め機械を配備して、有人区域に居るオペレータが、テレビカメラによる締め固め機械の画像情報と施工情報とがリアルタイムで表示されるモニタ画面を見ながら、締め固め機械を遠隔操作するものである。そして、締め固め機械が所定の帯状通過判定領域を通過すると転圧回数を加算し、上記施工情報における締め固め範囲内の所定のブロックの表示色を、当該加算後の新しい転圧回数に対応した色にリアルタイムに置き換えるようにしている。

特許第３５４２７８０号公報 特許第２８７９６６４号公報 特許第３９８７８０６号公報 特許第４０８４６０８号公報 特許第４５４８６８６号公報 特許第３４８９４６５号公報 特許第３３０６４３３号公報 特許第３３９５５６５号公報

ところで、上記の棒状バイブレータからなる締め固め機械による締め固め作業管理は、機械を運転操作するオペレータ等の技量によるところが大きく、明確な管理はなされていなかった。このため、オペレータによって締め固めの品質差が生じるおそれがあった。

例えばオペレータは、締め固めが済んだ場所か、未だの場所かを把握しづらいことから、オペレータによっては締め固めの欠落箇所や重複箇所が発生する。欠落箇所が発生するとコンクリートの品質低下に繋がり、重複箇所が発生すると作業が非効率となる。また、締め固め時間が場所によって大きく異なったり、締め固め時間が過不足する場合には、締め固め不足や過度の締め固めとなってコンクリートの品質低下を招くおそれがある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、締め固め時間および締め固め箇所を定量的かつ面的に管理するコンクリート締め固め管理システムを提供することを目的とする。

上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の請求項１に係るコンクリート締め固め管理システムは、バイブレータを有するコンクリート用の締め固め機械の施工領域における位置を測位する測位手段と、前記締め固め機械を操作するための操作場所に配置され、オペレータに操作支援情報を表示する表示手段とを備え、前記操作支援情報は、前記施工領域を表す平面図と、前記測位手段の測位に基づいて得られる前記施工領域内における前記締め固め機械の現在位置と、前記締め固め機械による施工管理情報とを含み、前記施工管理情報は、前記測位手段の測位および前記バイブレータのオンオフ信号に基づいて求められる締め固め時間を表す情報と当該締め固め箇所を表す情報とからなり、前記表示手段は、前記締め固め時間を表す情報と前記締め固め箇所を表す情報とを関連付けて前記施工領域を表す平面図上に表示することを特徴とする。

また、本発明の請求項２に係るコンクリート締め固め管理システムは、上述した請求項１において、前記バイブレータは、前記バイブレータに対する接触を検知する触覚センサを有し、前記締め固め時間を表す情報は、前記触覚センサの検知に基づいて求められることを特徴する。

また、本発明の請求項３に係るコンクリート締め固め管理システムは、上述した請求項２において、前記バイブレータは、前記締め固め機械に備わる傾動可能なアームの先端に回動可能に装着され、前記アームの傾斜を検知する傾斜センサと、前記バイブレータの回動を検知するロータリエンコーダとを有し、前記締め固め箇所を表す情報は、前記傾斜センサ、前記ロータリエンコーダの各検知に基づいて求められることを特徴する。

本発明によれば、バイブレータを有するコンクリート用の締め固め機械の施工領域における位置を測位する測位手段と、前記締め固め機械を操作するための操作場所に配置され、オペレータに操作支援情報を表示する表示手段とを備え、前記操作支援情報は、前記施工領域を表す平面図と、前記測位手段の測位に基づいて得られる前記施工領域内における前記締め固め機械の現在位置と、前記締め固め機械による施工管理情報とを含み、前記施工管理情報は、前記測位手段の測位および前記バイブレータのオンオフ信号に基づいて求められる締め固め時間を表す情報と当該締め固め箇所を表す情報とからなり、前記表示手段は、前記締め固め時間を表す情報と前記締め固め箇所を表す情報とを関連付けて前記施工領域を表す平面図上に表示する。このため、締め固め時間および締め固め箇所を定量的かつ面的に管理することができる。したがって、オペレータは表示手段を見ることで締め固め実績（締め固め時間と締め固め箇所）を容易に把握することができ、以後の操作が支援される。

図１は、本発明の実施例１に係るコンクリート締め固め管理システムの実施例を示す概略構成図である。 図２は、本発明の実施例１に用いる締め固め機械の概略斜視図である。 図３は、本発明の実施例１に係るコンクリート締め固め管理システムの概略ブロック図である。 図４は、本発明に係るコンクリート締め固め管理システムの表示手段による表示例を示す図である。 図５は、本発明に係るコンクリート締め固め管理システムの表示手段による表示例を示す図である。 図６は、本発明の実施例２に係るコンクリート締め固め管理システムの実施例を示す概略構成図である。 図７は、本発明の実施例２に用いる締め固め機械の概略斜視図である。 図８は、本発明の実施例２に係るコンクリート締め固め管理システムの概略ブロック図である。

以下に、本発明に係るコンクリート締め固め管理システムの実施の形態（実施例１および実施例２）を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。

［実施例１］
まず、本発明の実施例１について図１〜図５を参照しながら説明する。
この実施例１は、測位手段とバイブレータのオンオフ時間のみによって締め固め管理を行うように構成した簡易なシステムである。

図１に示すように、本発明の実施例１に係るコンクリート締め固め管理システム１０は、バイブレータ１４を有するコンクリート用の締め固め機械１２の施工領域１における位置を測位する測位手段としてのＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite Systemsの略で、全地球航法衛星システムをいう。）移動局２８と、締め固め機械１２を操作するための操作席３８（操作場所）に配置され、オペレータに操作支援情報を表示するモニタ４０（表示手段）とを備える。本実施例ではＧＮＳＳ移動局２８はバイブレータ１４上に設けてあるが、この限りではなく、できるだけバイブレータ１４の近くに設置することが測位精度を高める上で好ましい。

ここで、本実施例の測位手段では、ＧＮＳＳ衛星２４および施工領域１外に設けたＧＮＳＳ基地局２６との通信を利用して、締め固め機械１２のバイブレータ１４の施工領域１における位置情報をリアルタイムに求める。なお、本実施例では測位手段としてＧＮＳＳを用いた例を示すが、ＧＮＳＳの代わりにトータルステーションを用いて締め固め機械１２のバイブレータ１４の位置をリアルタイムに測位してもよい。

図１および図２に示すように、締め固め機械１２は車両系建設機械であり、例えばバイバック（登録商標）を用いることができる。締め固め機械１２は、傾動可能な第一アーム１６と、第二アーム１８と、これらを回動自在に固定する軸支部２０とを備える。第一アーム１６の先端には、回動部２２を介してバイブレータ１４が回動可能に装着してある。バイブレータ１４は、縦に延びた棒状バイブレータ１４ａが横方向に４本配列したフォーク状の形態としてある。各バイブレータ１４ａには接触を検知する触覚センサ３６が取り付けてある。

図３は本実施例１のブロック図である。この図３に示すように、締め固め機械１２は、コンピュータからなる制御手段４４と、施工管理情報などのデータを記憶する記憶手段４６とを有している。制御手段４４は、ＧＮＳＳ移動局２８からの測位情報と、触覚センサ３６の各検知およびバイブレータ１４のスイッチ４２のオンオフ信号を受信する一方、所定の処理を行ってモニタ４０に操作支援情報を表示させる制御を行う。

モニタ４０に表示される操作支援情報は、施工領域１を表す平面図と、ＧＮＳＳ移動局２８の測位に基づいて得られる施工領域１内における締め固め機械１２の現在位置と、締め固め機械１２による施工管理情報とを含む。

この施工管理情報は、締め固め時間を表す情報と当該締め固め箇所を表す情報とからなり、ＧＮＳＳ移動局２８の測位情報、触覚センサ３６の各検知およびバイブレータ１４のスイッチ４２のオンオフ信号に基づいて求められる。

より具体的には、制御手段４４は、ＧＮＳＳ移動局２８の測位情報から施工領域１における締め固め機械１２のバイブレータ１４の現在位置を得る。そして、バイブレータ１４がコンクリート内部に挿入されることで触覚センサ３６が接触を検知し、かつ、バイブレータ１４のスイッチ４２のオン信号が検知された場合に、締め固め作業開始時刻とその時のバイブレータ１４の現在位置を検知する。この現在位置が締め固め箇所となる。そして、バイブレータ１４のスイッチ４２のオフ信号が検知された場合に、締め固め作業終了時刻を検知する。締め固め作業終了時刻から締め固め作業開始時刻を差し引いたものが締め固め時間となる。

このようにして、制御手段４４は、締め固め時間と締め固め箇所とを把握する。そして、この締め固め時間と締め固め箇所とを関連付けて、モニタ４０内の施工領域１を表す平面図上に表示する。

このため、本発明の実施例１によれば、締め固め時間および締め固め箇所を定量的かつ面的に管理することができる。したがって、オペレータは操作席３８のモニタ４０を見ることで締め固め実績（締め固め時間と締め固め箇所）を容易に把握することができ、以後の操作が支援されることになる。

次に、モニタ４０に表示される施工管理情報の一例について図４および図５を参照しながら説明する。
図４に示すように、図の左側には、施工領域１を表す平面図が示されている。この平面図では領域１を格子状のブロックに分割してあり、締め固め機械１２のバイブレータ１４の現在位置をＸで示してある。図の右側には凡例が示してあり、締め固め時間が十分な箇所はＡ判定、不十分な箇所はＢ判定、全く実施していない箇所はＣ判定と設定されている。Ａ、Ｂ、Ｃの間の閾値は施工条件等に応じてあらかじめ定めておく。図４の例では、左上の領域はＡ判定となっており、締め固め時間が十分であることが一目でわかる。一方、右下の領域はＣ判定であることから、締め固めを全く実施していないことが一目でわかる。現在、締め固め機械１２はＢ判定のブロックに位置しており、この位置でもう少し締め固め作業を継続する必要があることがわかる。

図４の状態から時間を少し経過したものが図５である。この図５に示すように、締め固め機械１２は一つ下のブロックに移動しており、このブロックはＢ判定であることがわかる。したがって、この位置でもう少し締め固め作業を継続する必要がある。なお、直前に居たブロックは締め固め時間がＡ判定に改善したことがわかる。

このように、本発明の実施例１によれば、ＧＮＳＳ等の測位手段とバイブレータのオンオフ時間のみを用いた締め固め箇所および時間の管理により、定量的な管理を面的に行えるため、締め固め状況の確認や締め固め不足場所を容易に把握することができる。締め固め不足の起きない施工が可能となるのでコンクリートの品質低下を防止し、品質向上を図ることができる。また、オペレータによる人為的ミスや、オペレータによる品質差の発生も減らすことができる。

［実施例２］
次に、本発明の実施例２について図６〜図８、図４、図５を参照しながら説明する。
この実施例２は、上記の実施例１の構成において、アームの姿勢変化に伴うバイブレータの位置変化を求めるための傾斜センサやロータリエンコーダを加えたシステムである。

図６に示すように、本発明の実施例２に係るコンクリート締め固め管理システム１００は、バイブレータ１４を有するコンクリート用の締め固め機械１２の施工領域１における位置を測位する測位手段としてのＧＮＳＳ移動局２８と、締め固め機械１２を操作するための操作席３８（操作場所）に配置され、オペレータに操作支援情報を表示するモニタ４０（表示手段）とを備える。本実施例ではＧＮＳＳ移動局２８は締め固め機械１２の操作席３８の後部上に設けてあるが、この限りではなく、できるだけバイブレータ１４の近くに設置することが測位精度を高める上で好ましい。

ここで、本実施例の測位手段では、ＧＮＳＳ衛星２４および施工領域１外に設けたＧＮＳＳ基地局２６との通信を利用して、締め固め機械１２の施工領域１における位置情報をリアルタイムに求める。なお、本実施例では測位手段としてＧＮＳＳを用いた例を示すが、ＧＮＳＳの代わりにトータルステーションを用いて締め固め機械１２の位置をリアルタイムに測位してもよい。

図６および図７に示すように、締め固め機械１２は車両系建設機械であり、例えばバイバック（登録商標）を用いることができる。締め固め機械１２は、傾動可能な第一アーム１６と、第二アーム１８と、これらを回動自在に固定する軸支部２０とを備える。第一アーム１６の先端には、回動部２２を介してバイブレータ１４が回動可能に装着してある。バイブレータ１４は、縦に延びた棒状バイブレータ１４ａが横方向に４本配列したフォーク状の形態としてある。

第一アーム１６、第二アーム１８にはそれぞれ水平に対する傾斜角度を検知する傾斜センサ３２、３０が取り付けてある。また、回動部２２にはその回転変位を検知するロータリエンコーダ３４が取り付けてあり、各バイブレータ１４ａには接触を検知する触覚センサ３６が取り付けてある。

図８は本実施例２のブロック図である。この図８に示すように、締め固め機械１２は、コンピュータからなる制御手段４４と、施工管理情報などのデータを記憶する記憶手段４６とを有している。制御手段４４は、ＧＮＳＳ移動局２８からの測位情報と、傾斜センサ３０、３２、ロータリエンコーダ３４、触覚センサ３６の各検知およびバイブレータ１４のスイッチ４２のオンオフ信号を受信する一方、所定の処理を行ってモニタ４０に操作支援情報を表示させる制御を行う。

モニタ４０に表示される操作支援情報は、施工領域１を表す平面図と、ＧＮＳＳ移動局２８の測位に基づいて得られる施工領域１内における締め固め機械１２の現在位置と、締め固め機械１２による施工管理情報とを含む。

この施工管理情報は、締め固め時間を表す情報と当該締め固め箇所を表す情報とからなり、ＧＮＳＳ移動局２８の測位情報、傾斜センサ３０、３２、ロータリエンコーダ３４、触覚センサ３６の各検知およびバイブレータ１４のスイッチ４２のオンオフ信号に基づいて求められる。

より具体的には、制御手段４４は、ＧＮＳＳ移動局２８の測位情報から施工領域１における締め固め機械１２の現在位置を得る。そして、この現在位置を基準として、傾斜センサ３０、３２、ロータリエンコーダ３４の検知に基づいてバイブレータ１４の現在位置を求める。そして、バイブレータ１４がコンクリート内部に挿入されることで触覚センサ３６が接触を検知し、かつ、バイブレータ１４のスイッチ４２のオン信号が検知された場合に、締め固め作業開始時刻とその時のバイブレータ１４の現在位置を検知する。この現在位置が締め固め箇所となる。そして、バイブレータ１４のスイッチ４２のオフ信号が検知された場合に、締め固め作業終了時刻を検知する。締め固め作業終了時刻から締め固め作業開始時刻を差し引いたものが締め固め時間となる。

このようにして、制御手段４４は、締め固め時間と締め固め箇所とを把握する。そして、この締め固め時間と締め固め箇所とを関連付けて、モニタ４０内の施工領域１を表す平面図上に表示する。

このため、本発明の実施例２によれば、上記の実施例１と同様に、締め固め時間および締め固め箇所を定量的かつ面的に管理することができる。したがって、オペレータは操作席３８のモニタ４０を見ることで締め固め実績（締め固め時間と締め固め箇所）を容易に把握することができ、以後の操作が支援されることになる。

なお、本実施例２においてモニタ４０に表示される施工管理情報は、上記の実施例１において図４および図５を参照しながら説明したものと同様であることから、詳細な説明は省略する。

このように、本発明の実施例２によれば、ＧＮＳＳ等の測位手段とバイブレータのオンオフ時間に加え、傾斜センサやロータリエンコーダを用いた締め固め箇所および時間の管理により、定量的な管理を面的に行えるため、締め固め状況の確認や締め固め不足場所を容易に把握することができる。締め固め不足の起きない施工が可能となるのでコンクリートの品質低下を防止し、品質向上を図ることができる。また、オペレータによる人為的ミスや、オペレータによる品質差の発生も減らすことができる。

以上説明したように、本発明によれば、バイブレータを有するコンクリート用の締め固め機械の施工領域における位置を測位する測位手段と、前記締め固め機械を操作するための操作場所に配置され、オペレータに操作支援情報を表示する表示手段とを備え、前記操作支援情報は、前記施工領域を表す平面図と、前記測位手段の測位に基づいて得られる前記施工領域内における前記締め固め機械の現在位置と、前記締め固め機械による施工管理情報とを含み、前記施工管理情報は、前記測位手段の測位および前記バイブレータのオンオフ信号に基づいて求められる締め固め時間を表す情報と当該締め固め箇所を表す情報とからなり、前記表示手段は、前記締め固め時間を表す情報と前記締め固め箇所を表す情報とを関連付けて前記施工領域を表す平面図上に表示する。このため、締め固め時間および締め固め箇所を定量的かつ面的に管理することができる。したがって、オペレータは表示手段を見ることで締め固め実績（締め固め時間と締め固め箇所）を容易に把握することができ、以後の操作が支援される。

以上のように、本発明に係るコンクリート締め固め管理システムは、ダム、道路、港湾、空港などの施工領域が広大なコンクリート工事において、打設した生コンクリートにバイブレータによる振動を加えて行う締め固め作業を管理するのに有用であり、特に、締め固め時間および締め固め箇所を定量的かつ面的に管理するのに適している。

１０，１００ コンクリート締め固め管理システム
１２ 締め固め機械
１４ バイブレータ
１６ 第一アーム
１８ 第二アーム
２０ 軸支部
２２ 回動部
２４ ＧＮＳＳ衛星
２６ ＧＮＳＳ基地局
２８ ＧＮＳＳ移動局（測位手段）
３０，３２ 傾斜センサ
３４ ロータリエンコーダ
３６ 触覚センサ
３８ 操作席（操作場所）
４０ モニタ（表示手段）
４２ バイブレータのスイッチ
４４ 制御手段
４６ 記憶手段

Claims (3)

1. バイブレータを有するコンクリート用の締め固め機械の施工領域における位置を測位する測位手段と、
   前記締め固め機械を操作するための操作場所に配置され、オペレータに操作支援情報を表示する表示手段とを備え、
   前記操作支援情報は、前記施工領域を表す平面図と、前記測位手段の測位に基づいて得られる前記施工領域内における前記締め固め機械の現在位置と、前記締め固め機械による施工管理情報とを含み、
   前記施工管理情報は、前記測位手段の測位および前記バイブレータのオンオフ信号に基づいて求められる締め固め時間を表す情報と当該締め固め箇所を表す情報とからなり、
   前記表示手段は、前記締め固め時間を表す情報と前記締め固め箇所を表す情報とを関連付けて前記施工領域を表す平面図上に表示することを特徴とするコンクリート締め固め管理システム。
2. 前記バイブレータは、前記バイブレータに対する接触を検知する触覚センサを有し、
   前記締め固め時間を表す情報は、前記触覚センサの検知に基づいて求められることを特徴する請求項１に記載のコンクリート締め固め管理システム。
3. 前記バイブレータは、前記締め固め機械に備わる傾動可能なアームの先端に回動可能に装着され、前記アームの傾斜を検知する傾斜センサと、前記バイブレータの回動を検知するロータリエンコーダとを有し、
   前記締め固め箇所を表す情報は、前記傾斜センサ、前記ロータリエンコーダの各検知に基づいて求められることを特徴する請求項２に記載のコンクリート締め固め管理システム。

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