JP2015124496A - Remote control type repair system and repair method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高所、高温、放射線環境等、人の立ち入りが困難なエリアで、遠隔操作にて対象の補修作業を行う遠隔操作型補修システム及び補修方法に関する。 The present invention relates to a remotely operated repair system and a repair method for repairing an object by remote operation in an area where human access is difficult, such as high places, high temperatures, and radiation environments.
高度経済成長期以降、トンネル、ダム、橋等の土木構造物が数多く建造されてきたが、近年、これらの土木構造物が老朽化し、補修のニーズが高まっている。また、化学、発電等の各種プラントにおいても、これらの建屋、建屋内のタンク、配管等が長期にわたって、使用されているため、老朽化しており、補修等のメンテナンスが不可欠とされている。
しかし、トンネル等の構造物において、高所、高温といった危険等の理由で、人の立ち入りが困難な場所も存在する。そのような場所で、対象を補修するのに、有効な施工方法が必要とされており、これまで、作業員に代わって、遠隔操作により、作業装置(ロボット)を用いて、補修等の作業を行うことが検討されている。
Many civil engineering structures such as tunnels, dams, and bridges have been built since the high economic growth period. In recent years, these civil engineering structures have become obsolete, and the need for repairs is increasing. Also, in various plants such as chemical and power generation, these buildings, tanks in the building, piping, etc. have been used for a long time, so they are aging and maintenance such as repair is indispensable.
However, in structures such as tunnels, there are places where it is difficult for people to enter due to dangers such as high places and high temperatures. In such places, effective construction methods are required to repair the target. So far, on behalf of the workers, work such as repair using a work device (robot) by remote control. Is under consideration.
遠隔操作により補修作業を行うものとして特許文献1に記載される装置が知られている。特許文献1では、トンネル内を自走する無人移動体に設置された垂直方向に昇降自在な昇降シャフト、その上端にトンネルの軸線方向(水平方向)に延縮自在な伸縮シャフト、伸縮シャフトの先端に取り付けられ、垂直方向に延伸自在であり且つその先端がトンネル内壁面と接触後、トンネル内壁面の周方向に沿って回転可能な伸縮回転ブームを備えている。そして、伸縮回転ブームにスプレーガンと共に取り付けられたモニタカメラで監視しつつ、スプレーガンよりコーティング剤を塗布するものである。
An apparatus described in
しかしながら、特許文献1では、カメラ搭載スプレーガンの移動は、垂直方向および水平方向に伸縮するシャフトにて行うものであり、例えば、補修対象箇所が障害物の近傍ないしは障害物の背面側に位置する場合、障害物と干渉することなくスプレーガンを補修対象箇所へ移動させることが困難となる。
本発明は、作業員の遠隔操作により、土木構造物内の移動が可能で、補修対象箇所が障害物の近傍に存在する場合であっても、障害物との干渉を回避しつつ補修作業を可能とする補修システム及び補修方法を提供することにある。
However, in
The present invention allows the operator to move in the civil engineering structure by remote control, and even if the repair target location is in the vicinity of the obstacle, repair work can be performed while avoiding interference with the obstacle. An object of the present invention is to provide a repair system and a repair method that can be performed.
上記課題を解決するため、本発明の補修システムは、構造体の補修対象箇所へ補修材を吐出する注入ガンと、複数の関節部を支点とし任意の方向に変位可能であって、前記注入ガンを把持して所望の位置に移動可能とする多関節マニピュレータと、前記多関節マニピュレータを下方より支持し垂直方向に昇降可能とする昇降機構を備えた自走式移動体と、前記自走式移動体と通信回線を介して接続され、前記自走式移動体の走行、前記昇降機構及び前記多関節マニピュレータの動作を遠隔制御する制御装置からなり、前記注入ガン又は前記多関節マニピュレータに設置され、前記多関節マニピュレータにより移動される前記注入ガンの移動方向前方に位置する対象物との距離又は形状を測定する計測装置を設け、前記計測装置による測定距離又は形状に基づき前記多関節マニピュレータを操作可能とすることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a repair system of the present invention includes an injection gun that discharges a repair material to a repair target portion of a structure, and a displacement that can be displaced in an arbitrary direction with a plurality of joints as fulcrums. A self-propelled moving body provided with a multi-joint manipulator capable of gripping and moving to a desired position, a lifting mechanism which supports the multi-joint manipulator from below and can be vertically moved, and the self-propelled movement Connected to the body via a communication line, comprising a control device for remotely controlling the movement of the self-propelled mobile body, the lifting mechanism and the operation of the articulated manipulator, installed in the injection gun or the articulated manipulator, A measuring device for measuring a distance or shape with respect to an object positioned in front of a moving direction of the injection gun moved by the articulated manipulator, and a measuring distance by the measuring device; It is characterized in that to enable operating the articulated manipulator based on the shape.
本発明によれば、作業員の遠隔操作により、土木構造物内の移動が可能で、補修対象箇所が障害物の近傍に存在する場合であっても、障害物との干渉を回避しつつ補修作業を可能とする補修システム及び補修方法を提供できる。 According to the present invention, it is possible to move in a civil engineering structure by remote operation of a worker, and even if the repair target location exists in the vicinity of the obstacle, the repair is performed while avoiding interference with the obstacle. A repair system and a repair method that enable work can be provided.
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。 Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of embodiments.
以下、本発明の実施例について図面を参照し説明する。本明細書において遠隔操作型補修システムによる補修対象としてトンネルを例示するが、これに限られず、ダム、橋梁等の土木構造物、各種プラント設備における建屋、建屋内に設置されるタンク及び配管等の補修作業にも同様に適用可能である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In this specification, a tunnel is exemplified as a repair target by a remote control type repair system, but is not limited thereto, such as civil engineering structures such as dams and bridges, buildings in various plant facilities, tanks and pipes installed in buildings, etc. The same applies to repair work.
図1に本発明の一実施例に係る補修システムの全体構成図を示す。図1に示されるように、補修システム1は、土木構造物内環境を移動し、補修対象への補修材7の充填、注入、塗布を主に行う自走式の第1の移動体3、第1の移動体へ補修材7を供給するため、補修材7を収容するタンク9とポンプ10を搭載する自走式の第2の移動体4から構成される。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a repair system according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the
先頭を走行する第1の移動体3は、移動機構2の上方に配置される作業基部47、作業基部47を垂直方向に昇降可能とする昇降機構5、作業基部47に搭載された多関節マニピュレータ6、多関節マニピュレータ6により把持され補修材7を補修対象箇所に吐出する注入ガン8を備えている。多関節マニピュレータ6は、自由度6又は自由度7のものが好適である。すなわち、関節数を6又は7とすることでトンネル内の補修対象箇所近傍において、3次元空間内で注入ガン8を所望の位置に移動できる。図1では、関節数を少なく記載している。
The first moving
第1の移動体3の作業基部47には、補修材7の種類に応じた複数の注入ガン8を収容するツールボックス48が設けられている。多関節マニピュレータ6により所望の補修材用の注入ガン8を選択し把持することにより、補修対象箇所の状況に応じて所望の補修材7を注入可能としている。移動機構2は、例えば、無限軌道を周回するクローラなど踏破性に優れた機構が用いられるが、これに限らず、通常の車輪を用いてもよい。
The
第1の移動体3に追従しその後方を走行する第2の移動体4は、移動機構2の上方に配置された複数種の補修材7をその種類ごとに収容するタンク9、タンク9より第1の移動体3へ補修材7を供給するためのポンプ10を備えている。第1の移動体3及び第2の移動体4は、第1の移動体3に設けられた複数の注入ガン8へ対応する補修材7を供給可能にホース11にて連結されている。また、第1の移動体3及び第2の移動体4間は、通信線14を介して連結されるとともに、第2の移動体4は、後述する制御装置14と通信線12を介して連結されている。これら通信線12を介して制御装置14より、第1の移動体3及び第2の移動体4を遠隔操作可能に構成されている。通信線14は、優先の通信ケーブルに代えて、制御装置14、第1の移動体3及び第2の移動体4に無線通信端末を搭載し、無線通信により制御信号を送受信可能としてもよい。
The second moving
なお、図1に示していないが、補修システム1には、カメラが複数台搭載されており、移動機構2、多関節マニピュレータ6、注入ガン8等の位置、動作、方向を、制御装置14の表示部にて作業員が確認できる構成となっている。
Although not shown in FIG. 1, the
本実施例では第1の移動体3と第2の移動体4とで補修システム1を構成することにより、補修対象箇所へ補修材7の注入作業等を行う第1の移動体3を小型化できる。これにより、仮に、補修対象箇所がトンネル内壁面に形成された任意形状の狭隘部である場合であっても、狭隘部付近まで第1の移動体3が第2の移動体4と共に進行し、その後、狭隘部へ第1の移動体3に搭載された多関節マニピュレータ6により注入ガン8を狭隘部に移動させ作業を行うことが可能となる。
In the present embodiment, the first moving
図2に、本実施例の補修システム1による作業状態を示す。トンネル13の内壁面から内部へ伸展する空隙部(巣)16あるいは亀裂15が存在し、空隙部(巣)16の補修作業を行っている状態を示している。補修システム1を構成する制御装置14はトンネル13の外部に設置され、制御装置14により作業員は、通信線12を介して接続された第2の移動体4及び第1の移動体3を遠隔操作する。トンネル13内の空隙部16付近へ第1の移動体3及び第2の移動体4を移動させ、その後、第1の移動体3に設けられた昇降機構5を駆動し、昇降機構5の上部に配置された作業基部47を空隙部16が存在する高さ付近まで上昇させる。作業基部47に搭載された多関節マニピュレータ6により、注入ガン8を上下及び前後方向に移動させ、補修対象箇所である空隙部16へ到達させる。このとき上述の通り、多関節マニピュレータ6の自由度に応じて、注入ガン8を複数のルートで空隙部16へ到達させることができる。
FIG. 2 shows a working state by the
図2に示すように、トンネル13の内壁面には、亀裂15、空隙部(巣)16 が所々に存在し、作業員が届かないような高さにも存在する。このような亀裂15、空隙部(巣)16から、漏水が発生するが、補修対象箇所は、形状や大きさがさまざまであり、不具合に応じた施工方法が必要である。上記のように、第1の移動体3及び第2の移動体4を遠隔操作し、注入ガン8を補修対象箇所の近傍まで近づけることによって、補修材7を注入することができ、補修作業が可能となる。なお、昇降機構5は、図1に示すように、複数のX字状で構成されるアームを、上下に伸展することで昇降するパンタ方式が望ましいが、同軸で、外径が異なる、複数の円管を上下に伸展することによって、昇降するマスト方式でもよい。
As shown in FIG. 2, cracks 15 and voids (nests) 16 exist in some places on the inner wall surface of the
ここで、注入ガン8を補修対象箇所近傍へ到達させるため用いられる機構について説明する。第1の移動体3に搭載された多関節マニピュレータ6により把持される注入ガン8には、補修対象箇所の形状又は補修対象箇所と注入ガン8との距離を測定する測定装置が設置されている。測定装置として、例えば、レーザーレンジファインダーが用いられる。図3にレーザーレンジファインダー30(以下、LRF30)を注入ガン8に取り付けた例を示す。図3に示されるように、LRF30は、レーザー31を発射する照射部及び対象物から反射されるレーザー32を受光する受光部から構成される。注入ガン8の先端の上部に設置したLRF30の照射部より発射されたレーザー31は、トンネル13の内壁面に発生した空隙部16に照射され、空隙部16により反射されたレーザー32は受光部にて取り込まれる。これにより注入ガン8の先端から空隙部16までの距離と、空隙部16の開口部の形状を計測することができる。この形状計測は寸法(サイズ)を測定できる。寸法計測可能なことにより、後述する補修対象箇所の欠陥形状が、亀裂及び空隙のいずれであるか識別できる。
Here, a mechanism used for causing the
なお、注入ガン8の先端部には、LRF30に加え撮像装置としてITVカメラを設置することで、注入ガン8の多関節マニピュレータ6による移動途中の前方の画像が制御装置14の表示部に表示され、作業員は、移動途中の注入ガン8の周囲の状況を確認できると共に、注入ガン8の前方(進行方向)の内壁面との距離及び内壁面に存在する障害物等との距離も確認することができる。これにより作業員は、制御装置14の入力部を介して多関節マニピュレータ6へ移動量を指示入力可能となる。
In addition to the
図4にトンネル13の内壁面に設置された障害物60の近傍に位置する空隙部16の補修作業状態を示し、図5に障害物60が存在する領域の拡大図を示す。図4に示されるように、トンネル13の内壁面には、トンネル13内の喚起を行うためファンなどの空調設備が上方に設置されている。図4に示すように、補修対象箇所である空隙部16がこの空調設備の近傍に位置する場合、空調設備は、注入ガン8を空隙部16の近くへ多関節マニピュレータ6により移動する上で障害物60となる。従って、図5に示されるように、障害物60との干渉を回避し注入ガン8を空隙部16付近に移動させる必要がある。
FIG. 4 shows a repairing state of the
本実施例における補修システム1では、制御装置14により、第1の移動体3及び第2の移動体4をトンネル内の空隙部16が存在する内壁面付近まで床面を走行させる。その後、制御装置14の表示部に表示されたITVカメラによる撮像画像及びLRF30により測定された距離を確認しつつ、作業員により指示入力される上昇量に応じて昇降機構5が上昇する。作業基部47、多関節マニピュレータ6及び注入ガン8の全てが障害物60の底面と衝突しない位置まで上昇し停止する。その後、LRF30により逐次測定される注入ガン8の先端部と障害物60の対向面との距離を参照し、注入ガン8の先端部が対向面と接触することなく多関節マニピュレータ6により上方へ移動され、その後、空隙部16へと移動される。これにより、仮に、補修対象箇所付近に障害物60が存在する場合においても、注入ガン8を障害物60と干渉することなく補修対象箇所まで移動させることができる。
In the
図4及び図5では、障害物60の上方に補修対象箇所が存在する場合を例に説明したが、障害物60が補修対象箇所とほぼ同様の高さに位置する場合、すなわち障害物60の後方に補修対象箇所が位置する場合であっても、内壁面と障害物60との間に注入ガン8が通過可能な間隙が存在すれば、上記と同様に、多関節マニピュレータ6により障害物60を乗越えその背面側へ注入ガン8を移動させることができる。
4 and 5, the case where the repair target portion exists above the
補修システム1を用いて、不具合対象に応じた施工方法について説明する。補修方法を自動で選定する補修システムの例を説明する。図6に補修対象となる欠陥形状に応じた補修方法を実行するフロー図を示す。
Using the
LRF30により注入ガン8と補修対象との距離を計測する(ステップS100)。LRF30により計測された距離と、上述のITVカメラによる撮像画像に基づき、補修対象の欠陥形状を測定する(ステップS101)。ステップS101で測定される欠陥形状には、上述のとおり欠陥のサイズ(寸法)も含まれる。
The distance between the
ステップS101で計測された欠陥サイズにより、例えば、欠陥の開口幅が10mm以上か否かを判定する(ステップS102)。ステップS102にて、開口幅が10mm以上と判定された場合、ステップS104へ進み、開口幅が10mm未満の場合ステップS103へ進む。ステップS104では、補修材7に発泡性、充填性が高いウレタンなどの発泡系材料(体積充填材17)を選定する。そして、注入ガン8を発泡材用の注入ガンに変更し(ステップS105)、充填作業を開始する(ステップS106)。ステップS105では、現在、多関節マニピュレータ6に把持されている注入ガン8が発泡材用の注入ガンである場合には、第2の移動体4に設けられたポンプ10を起動し、ホース11を介して体積充填材17を補修対象箇所へ充填する。また、 現在把持されている注入ガン8が発泡材用の注入ガンと異なる場合、ツールボックス48内に収容される発泡材用の注入ガンに取り換えた後、体積充填材17を充填する。
ステップS103では、欠陥の開口幅が2mm以上10mm未満か判定し、開口幅が2mm以上10mm未満と判定されるとステップS107へ進み、2mm未満との判定結果の場合にはステップS110へ進む。ステップS107では、補修材7に流動性が高い接着材18を選定する。同様に、注入ガン8を接着材用の注入ガンに変更し(ステップS108)、注入作業を開始する(ステップS109)。
Based on the defect size measured in step S101, for example, it is determined whether or not the opening width of the defect is 10 mm or more (step S102). If it is determined in step S102 that the opening width is 10 mm or more, the process proceeds to step S104, and if the opening width is less than 10 mm, the process proceeds to step S103. In step S104, a foaming material (volume filler 17) such as urethane having high foamability and high filling property is selected as the
In step S103, it is determined whether the opening width of the defect is 2 mm or more and less than 10 mm. If it is determined that the opening width is 2 mm or more and less than 10 mm, the process proceeds to step S107, and if the determination result is less than 2 mm, the process proceeds to step S110. In step S <b> 107, an adhesive 18 having high fluidity is selected as the
ステップS110では、欠陥の開口幅が2mm未満であることから亀裂と判断し、補修材7に被覆性が高い塗布材20を選定する。同様に、注入ガン8を塗布材用の注入ガンに変更し(ステップS111)、補修対象箇所への塗布作業を開始する(S112)。
In step S110, since the opening width of the defect is less than 2 mm, it is determined as a crack, and the
以上の各ステップのうち、ステップS100〜ステップS103、ステップS104、及びステップS107は、制御装置14内の図示しない記憶装置に格納されたプログラムにより実行されることにより、補修対象箇所の形状に応じて自動で補修材7の選定が可能となる。
Of the above steps, Steps S100 to S103, Step S104, and Step S107 are executed by a program stored in a storage device (not shown) in the
なお、測定装置としてのLRF30は、注入ガン8に設置しなくても、単独ツールとして、使用してもよい。この場合、LRF30を把持する多関節マニピュレータ6の把持部に支持機構を介して設置し、LRF30と注入ガン8の先端部との間隔を予め記憶装置に記憶することで、LRF30に測定距離を注入ガン8の先端部と補修対象箇所との距離に変換できる。また、同様に撮像装置としてのITVカメラも単独ツールとして使用してもよい。
Note that the
次に、図6の選定フローで示した、欠陥の開口幅に応じた各補修方法を図7(a)〜7 (c)で説明する。図7(a)は、補修対象である欠陥の開口部が10mm以上(空隙部(巣)16と大きい場合の補修方法の一例を示しており、注入ガン8から、空隙部(巣)16に体積充填材17を充填注入する施工方法である。図7(b)は、欠陥の開口部が2mm以上10mm未満(空隙部(隙間)16)と小さい場合の補修方法の例を示しており、注入ガン8から、空隙部(隙間)16に接着材18を注入する施工方法である。また、図7(c)は、欠陥の開口部が2mm未満(亀裂15)とさらに小さい場合の補修方法の例を示しており、 例えば、コンクリート外壁など、構造物の壁19の表面に注入ガン8からのスプレーにより、塗布材20を噴きつける施工方法である。この施工は、狭隘箇所へ補修材7を塗布するだけでなく、広範囲に塗布することも可能である。
Next, each repair method according to the defect opening width shown in the selection flow of FIG. 6 will be described with reference to FIGS. FIG. 7A shows an example of a repair method in the case where the opening of the defect to be repaired is 10 mm or more (the void portion (nest) 16 is large). Fig. 7 (b) shows an example of a repair method when the opening of the defect is as small as 2 mm or more and less than 10 mm (gap (gap) 16), This is a construction method for injecting the adhesive 18 into the gap (gap) 16 from the
上述したように、1種の補修材7毎に、注入ガン8、ホース11、ポンプ10及び補修材7を収容するタンク9からなるセットを複数備えた構成とし、複数の補修材7を各々に対応する注入ガン8を使い分け、注入ガンを持ち替えることによって、空隙(巣)16の欠陥の大きさに応じて、補修材を充填することができ、遠隔操作による補修が可能となる。
As described above, each type of
なお、補修材7を収容するタンク9は、必ずしも第2の移動体4に搭載する必要はなく、トンネル内の床等に固定された状態で配置し、延長ホースに接続して第1の移動体3へ供給する構成としてもよい。例えば、タンク9を固定して設置できる環境であれば、タンク9の容量を増やすことで、液交換の頻度を減らし、長時間の作業も可能となる。
The
さらに、補修システム1を、図8に示すように、第1の移動体3及び第2の移動体4を一体化する構成としてもよい。この場合、1つの移動体に昇降機構5、作業基部47、多関節マニピュレータ6、ツールボックス48、タンク9及びポンプ10を搭載することで装置全体をコンパクトにすることができる。また1つの移動体のみを走行操作すればよいため、操作性も容易となり、また、部品点数も減るため、コストを抑えることができる。
Furthermore, the
本実施例によれば、作業員の遠隔操作により、トンネル等の土木構造物内の移動が可能で、任意形状の狭隘路または補修対象箇所との間の障害物との干渉を回避しつつ補修作業を行うことが可能な補修システムを実現できる。 According to the present embodiment, it is possible to move in a civil engineering structure such as a tunnel by remote operation of a worker, and repairing while avoiding interference with an obstacle between an arbitrarily shaped narrow road or a repair target part. A repair system capable of performing work can be realized.
図9に本発明の実施例2に係る複数台の注入ガンを収容するガンホルダーの正面図を示し、図10にその斜視図を示す。
FIG. 9 shows a front view of a gun holder that accommodates a plurality of injection guns according to
本実施例では、複数台の注入ガンを1つガンホルダー内に収容し、コンパクト化した点が実施例1と異なる。その他の構成は、実施例1と同様であり、以下では、ガンホルダーの構成及びその操作について説明する。 The present embodiment is different from the first embodiment in that a plurality of injection guns are accommodated in one gun holder and are made compact. Other configurations are the same as those in the first embodiment, and the configuration and operation of the gun holder will be described below.
図9に示されるように、ガンホルダー21は、例えば直方体状の形状を有する筐体内に横方向に3台の注入ガン、第1の注入ガン22、第2の注入ガン23及び第3の注入ガン24を横方向に相互に間隔を狭めて整列配置し収容する。ガンホルダー21の一側面、すなわち、補修対象箇所と対向する面には、3つの開口が形成されたノズル出口33が設けられている。各ノズル出口33に対応する位置に、第1の注入ガン22の先端ノズル28−1、第2の注入ガン23の先端ノズル28−2及び第3の注入ガン24の先端ノズル28−3が配置されている。図10に示されるように、第1の注入ガン22の側面にスライドバー25、第2の注入ガン23の上面にスライドバー26、第3の注入ガン24の側面にスライドバー27が取り付けられている。これらスライドバーが相互に干渉しないよう、ガンホルダー21の両側面及び上面より各スライドバーの一方端がガンホルダー21の外部へ延伸するよう配置されており、第1の注入ガン22、第2の注入ガン23及び第3の注入ガン24を前後方向に移動できるよう構成されている。なお、ガンホルダー21内には、各注入ガンがそれぞれのスライドバーにより前後方向に移動できるようガイドが設けられている。
As shown in FIG. 9, the
ガンホルダー21内では、第1の注入ガン22〜第3の注入ガン24が横方向に整列配置されるため、各注入ガンの間隔が狭いと、隣接配置される注入ガンの間に多関節マニピュレータ6の把持部である指が入らず、注入ガンの持ち手を握ることが困難となる。そのため、上述のように注入ガンに取り付けられるスライドバーを、注入ガンの持ち手がその外部へ延伸するガンホルダー21の下面以外の両側面及び上面にスライドバーの一方端が外部へ延伸するよう配置している。
In the
このような構成とすることによって、各注入ガンから補修対象箇所へ吐出される補修材の吐出方向を同一方向とし、ガンホルダー21を固定すれば、多関節マニピュレータ6により所望の注入ガンに取り付けられたスライドバーを操作することで、所望の注入ガンのみを前方向に、注入ガンの持ち手が多関節マニピュレータ6で握られる位置まで、スライドさせることができる。そして、注入ガンの持ち手を握り、補修材を噴射することができる。なお、第1の注入ガン22の背面には補修材を供給するホース40が接続されている。また、第2の注入ガン23の背面には同様にホース41が、また、第3の注入ガン24の背面にはホース43が接続されており、これらホースを束ねておくと、ホース同士が絡まるのを防止することができ、ホースのハンドリングが容易となる。
By adopting such a configuration, if the discharge direction of the repair material discharged from each injection gun to the repair target portion is the same direction and the
以下、ガンホルダー21を操作し所望の注入ガンを使用可能とするツールチェンジの方法を説明する。図10では、ガンホルダー21内に全ての注入ガンの先端ノズルが収容された状態、すなわち、第1の注入ガン22の先端ノズル28−1、第2の注入ガン23の先端ノズル28−2及び第3の注入ノズル24の先端ノズル28−3がノズル出口33に到達することなく収容された初期状態(セットポジション)を示した。
Hereinafter, a method of changing the tool by operating the
ガンホルダー21のノズル出口33側の一部を、図示しない、例えば、作業基部47上に固定配置された治具(ツールボックス相当)等に一時的に載置し、載置した状態で多関節マニピュレータ6によるスライドバーの操作及び注入ガンの持ち替えが可能に構成されている。治具は、例えは、ガンホルダー21が載置されたとき、少なくともガンホルダー21の前後の移動を阻止し得るようガンホルダー21と係合する構造を備えていればよい。
A part on the
図11に第1の注入ガン22が選択され使用可能な状態を示す。例えば、図6において説明したステップS102及びステップS104にて、使用すべき補修材として体積充填材17が選定され、体積充填材17を吐出可能な注入ガンが第1の注入ガン22である場合を想定する。多関節マニピュレータ6は、ガンホルダー21を上述の治具に載置し、第1の注入ガン22に取り付けられたスライドバー25のみをノズル出口33へ向かう前方へ移動させる。このときの移動量は、第1の注入ガン22の先端ノズル28−1がノズル出口33よりガンホルダー21の外部へ突出し、第1の注入ガン22の持ち手を多関節マニピュレータ6により把持することが可能な位置まで移動させるのに十分な移動量が設定される。その後、多関節マニピュレータ6により第1の注入ガン22の持ち手を把持し、ガンホルダー21を治具より取り外すことで、補修対象箇所へ体積充填材17を注入することが可能となる。
FIG. 11 shows a state where the
図12は第2の注入ガン23が選択され使用可能な状態を示す。ここで例えば、第1の注入ガン22による体積充填材17の作業が終了し、その後、図6に示すステップS103及びステップS107にて補修材として接着材18が選定され、接着材用の注入ガンが第2の注入ガン23である場合を想定する。第1の注入ガン22の先端ノズル28−1がノズル出口33より突出した状態のガンホルダー21を多関節マニピュレータ6により把持し治具に載置する。その後、スライドバー25を把持し後方へ移動させることで、第1の注入ガン22の先端ノズル28−1をガンホルダー21内に収容状態とする。
FIG. 12 shows a state where the
次に、多関節マニピュレータ6によりスライドバー26のみをノズル出口33へ向かう前方へ移動させ、先端ノズル28−2をノズル出口33より突出させる。その後、多関節マニピュレータにより第2の注入ガン23の持ち手も把持し、治具より取り外すことで、補修対象箇所へ接着材を注入することが可能となる。
Next, only the
本実施例では、ガンホルダー21内で所望の注入ガンを多関節マニピュレータ6により移動可能とするため、スライドバーを備える構成としたが、これに限られず、例えば、各注入ガンの背面にホースと干渉しないよう電動アクチュエータ等を配置し、各注入ガンガンホルダー内で前後に移動可能とするよう構成してもよい。この場合、多関節マニピュレータ6による注入ガンの移動操作は不要とできる。
In the present embodiment, in order to enable a desired injection gun to be moved by the articulated
以上のように、本実施例によれば、複数台の注入ガンをガンホルダー21内に収容することによりコンパクト化が可能となり、実施例1におけるツールボックス48へのアクセスが不要となり、ホースの絡みもなくなり、ハンドリング性を向上できる。
As described above, according to the present embodiment, a plurality of injection guns can be accommodated in the
本実施例では、実施例1または実施例2の補修システム1を用い、補修対象箇所に複数種の補修材を組み合わせて適用し、漏水のような不具合に対して、止水効果を向上できる補修方法の例を説明する。
In the present embodiment, the
図13(a)〜 図13(c)に、複数種の補修材を用いて補修作業を実施する補修工程を示す。例えば、第一段階では、図13(a)に示すように、補修対象箇所の空隙部(巣)16に、軽量で、充填性の高い体積止水材49を注入ガン8により充填する。さらに、第二段階では、図13(b)に示すように、注入ガン8を変更し、体積止水材49と空隙部(巣)16の内壁との隙間に侵入可能な接着止水材50を注入することによって、空隙部(巣)16全体を止水材で固める。さらに、第三段階では、図13(c)に示すように、注入ガン8を変更し、空隙部(巣)16の表面に塗布止水材51を塗布し、補修対象箇所を補修する。なお、注入ガン8の変更操作については、上述の実施例1または実施例2と同様に実行される。
FIG. 13A to FIG. 13C show a repair process for performing repair work using a plurality of types of repair materials. For example, in the first stage, as shown in FIG. 13 (a), a lightweight water-filling
本実施例によれば、1つの補修対象箇所に、3種類の補修材を用いて補修作業を行うことにより、遠隔操作により、対象物に止水材を多層に形成して、補修することができ、しかも、止水効果を向上させることができる。なお、補修材の組合せは、3種すべてを用いなくても、欠陥の大きさによって2種であってもよい。例えば、図7(b)に示したように、開口幅の小さな空隙16の場合は、接着止水材50及び塗布止水材51の2種のみ用いればよい。
According to the present embodiment, by performing repair work using three types of repair materials at one repair target location, it is possible to repair by remotely forming a waterproof material on the target object in multiple layers. Moreover, the water stop effect can be improved. Note that the combination of repair materials may be two types depending on the size of the defect, without using all three types. For example, as shown in FIG. 7B, in the case of the
本実施例では、上述の実施例1及び実施例2において用いた複数種類の補修材を注入ガンへ供給するため、個別に設けられたホースの絡まり防止を可能とする構成を説明する。図14に本実施例による補修材供給用ホースの断面を示す。補修材として2種の止水材(主剤と硬化剤)を混合し補修対象箇所に注入する場合、 図14に示すように、主剤を供給するホース35と硬化剤を供給するホース36を所定の間隔で束ねて収容する大ホース34により補修材供給用ホースを形成する。補修材供給用ホースの一方端は対応する注入ガンへ個別に接続可能にホース35及びホース36が分岐し、他方端は主剤、硬化剤に対応する各ポンプへ接続可能にホース35及びホース36が分岐する。
In the present embodiment, since a plurality of types of repair materials used in the first embodiment and the second embodiment described above are supplied to the injection gun, a configuration that can prevent tangling of individually provided hoses will be described. FIG. 14 shows a cross section of a repair material supply hose according to the present embodiment. When two kinds of water-stopping materials (main agent and curing agent) are mixed as a repair material and injected into a repair target location, as shown in FIG. 14, a
図14においては、2種の補修材を用いる例を示すが、実施例1及び実施例2で説明した3種の補修材を用いる場合は、同様に、3種の補修材を供給するホースを大ホース34内に束ねて収容すればよい。
In FIG. 14, an example using two types of repair materials is shown, but when using the three types of repair materials described in the first and second embodiments, similarly, a hose that supplies three types of repair materials is used. What is necessary is just to bundle and accommodate in the
本実施例によれば、複数種の補修材を注入ガンへ供給するホースの絡まりが防止され、多関節マニピュレータ6による注入ガンのハンドリング性を向上できる。
According to the present embodiment, tangling of the hose that supplies a plurality of types of repair materials to the injection gun is prevented, and the handling performance of the injection gun by the articulated
本実施例では、注入ガンの先端上部に加工機を備えた点が実施例1及び実施例2と異なり、その他の構成は実施例1及び実施例2と同様であるため説明を省略する。 This embodiment is different from the first and second embodiments in that a processing machine is provided at the top of the tip of the injection gun, and other configurations are the same as those of the first and second embodiments.
図15に本実施例の注入ガンの外観図を示す。図15に示されるように、注入ガン8の先端上部には電動ドリル38を備える穴あけ加工機37を備えている。土木構造体等の例えば、筐体56の所望の領域55に補修材として止水材を充填する場合、実施例1または実施例2で説明したように、多関節マニピュレータ6により注入ガン8を筐体56の所望の領域55に移動させ、注入ガン8の先端上部に設けられた穴あけ加工機37の電動ドリル38を用いることによって、所望の領域55の表面に穴あけ加工を施すとともに、形成された穴に注入ガン8を移動せることで、補修材としての止水材を注入することが可能となる。
FIG. 15 shows an external view of the injection gun of this embodiment. As shown in FIG. 15, a
なお、穴あけ加工機37は、注入ガン8の周辺に追加しなくても、単独ツールとして、用いてもよい。
The
本実施例によれば、実施例1または実施例2による効果に加え、補修材を注入する領域への前処理としての穴あけ加工等を容易に行うことができる。 According to the present embodiment, in addition to the effects of the first embodiment or the second embodiment, it is possible to easily perform a drilling process or the like as a pretreatment for the region where the repair material is injected.
本実施例では、実施例1または実施例2の補修システム1を用い、補修対象箇所の空隙部の領域が大である場合における補修作業に好適な補修方法を説明する。
In the present embodiment, a repair method suitable for repair work when the
補修対象箇所の空隙の領域が大であり大量の補修材を必要とする場合、例えば、止水材のみを空隙部に充填する補修法では耐震強度の影響を受ける可能性がある。そこで本実施例では、耐震強度の影響を極力抑えることを可能とする補修方法を説明する。図16(a)〜(c)に本実施例による補修工程を示す。本実施例の補修システムでは、体積充填材46を加圧して、ホース内で圧送するコンプレッサー52及び体積充填材46を収容する収容容器54を新たに設けている。
When the area of the gap in the repair target area is large and a large amount of repair material is required, for example, the repair method in which only the waterstop material is filled in the gap portion may be affected by the seismic strength. Therefore, in this embodiment, a repair method that can suppress the influence of seismic strength as much as possible will be described. FIGS. 16A to 16C show a repair process according to this embodiment. In the repair system of the present embodiment, a
図16(a)で示すように、多関節マニピュレータ6に把持され空隙部(巣)16の近くに移動された注入ガン53から、軽石、もしくは、発泡スチロール等の軽量、かつ、塊状の体積充填材46を空隙部(巣)16に向け、噴射し、空隙部(巣)16全体に体積充填材46を充填注入する。体積充填材46は、小石のような塊であり塊同士が密集しても隙間が生じるため、この状態では止水できない。
As shown in FIG. 16 (a), from the
そこで、図16(b)で示すように、このような塊の隙間を埋めるために、隙間に流動性が高い接着止水材50を注入ガン53より注入し、硬化させることによって、止水性を確保することができる。 続いて、図16(c)で示すように、硬化後の接着止水材50にて覆われた空隙部(巣)16の開口部に、注入ガン53により密着性が高い塗布止水材51を塗布する。これにより、さらに、止水効果を高めることが可能となる。
Therefore, as shown in FIG. 16 (b), in order to fill such a lump gap, an
次に、補修対象箇所である空隙部(巣)16の表面に、補修材としての止水材を段差なく、塗布でき、シール性の向上を可能とする補修方法を説明する。図17(a)〜(d)に、本実施例の補修工程を示す。例えば、図17(a)で示すように、空隙部(巣)16に 発泡性のウレタンなどの体積止水材49を注入ガン8より注入すると、図17(b)で示すように、表面にウレタンのはみ出し部45が発生する場合がある。体積止水材49を充填しても、空隙部(巣)16内に隙間が生じる可能性もあるため、図17(b)で示すように、流動性の高い接着止水材50を、体積止水材49と空隙部(巣)16の内壁面との隙間に注入する。接着止水材50が硬化することにより、はみ出し部45が固定されるため、多関節マニピュレータ6により電動カッター等を操作し、図17(c)で示すように、体積止水材49のはみ出し部45を切除する。切除した後、その端面は平坦面46になるので、図17(d)で示すように、表面に塗布止水材51を噴きつけることによって、補修対象表面に段差なく止水材を塗布することができ、止水効果を高めることができる。
Next, a repair method will be described in which a waterproof material as a repair material can be applied to the surface of the void portion (nest) 16 that is a repair target portion without any step, and the sealing performance can be improved. FIGS. 17A to 17D show the repair process of this example. For example, as shown in FIG. 17 (a), when a volume
以上のように本実施例によれば、補修対象箇所の充填に、軽量で塊状の体積充填材46と、体積充填材46を圧送するコンプレッサー52を適用することによって、止水材を充填した後でも、補修後の補修対象箇所に強度を持たせることができ、しかも、材料が軽量であるため、地震等の耐震に対する影響を極力抑えながら、止水することができる。
本発明は上記した実施に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明をわかりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
As described above, according to the present embodiment, after filling the water stop material by applying the light and
The present invention is not limited to the above-described implementation, and includes various modifications. For example, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. Further, a part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of one embodiment. Further, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.
また、ケーブル、ホース等の制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。 In addition, control lines and information lines such as cables and hoses are those that are considered necessary for the explanation, and not all control lines and information lines are necessarily shown on the product.
1・・・補修システム、2・・・移動機構、3・・・第1の移動体、4・・・第2の移動体、5・・・昇降機構、6・・・多関節マニピュレータ、7・・・補修材、8・・・注入ガン、9・・・タンク、10・・・ポンプ、11・・・ホース、12・・・通信線、13・・・トンネル、14・・・制御装置、15・・・亀裂、16・・・空隙部(巣)、17・・・体積充填材、20・・・塗布材、21・・・ガンホルダー、22・・・第1の注入ガン、23・・・第2の注入ガン、24・・・第3の注入ガン、25,26,27・・・スライドバー、28−1,28―2,28−3・・・先端ノズル、33・・・ノズル出口、47・・・作業基部
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記自走式移動体と通信回線を介して接続され、前記自走式移動体の走行、前記昇降機構及び前記多関節マニピュレータの動作を遠隔制御する制御装置からなり、
前記注入ガン又は前記多関節マニピュレータに設置され、前記多関節マニピュレータにより移動される前記注入ガンの移動方向前方に位置する対象物との距離又は形状を測定する計測装置を設け、
前記計測装置による測定距離又は形状に基づき前記多関節マニピュレータを操作可能とすることを特徴とする補修システム。 An injection gun that discharges the repair material to the repair target part of the structure, and a multi-joint that can be displaced in any direction with a plurality of joints as fulcrums and that can hold the injection gun and move to a desired position A self-propelled movable body provided with a manipulator and an elevating mechanism that supports the articulated manipulator from below and can be vertically moved;
Connected to the self-propelled mobile body via a communication line, comprising a control device for remotely controlling the operation of the self-propelled mobile body, the lifting mechanism and the operation of the articulated manipulator,
A measuring device that is installed in the injection gun or the articulated manipulator and that measures the distance or shape of the object located in the moving direction of the injection gun moved by the articulated manipulator;
A repair system characterized in that the articulated manipulator can be operated based on a distance or shape measured by the measuring device.
前記自走式移動体は、複数種類の補修材をそれぞれ収容する複数のタンクと、前記各補修材に対応する複数の注入ガンを備え、
前記制御装置は、前記計測装置による前記補修対象箇所の形状計測結果に基づき、当該補修対象箇所へ注入すべき補修材を選定することを特徴する補修システム。 The repair system according to claim 1,
The self-propelled mobile body includes a plurality of tanks respectively storing a plurality of types of repair materials, and a plurality of injection guns corresponding to the repair materials,
The said control apparatus selects the repair material which should be inject | poured into the said repair object location based on the shape measurement result of the said repair object location by the said measuring device, The repair system characterized by the above-mentioned.
前記自走式移動体は、第1の移動体及び第2の移動体から構成され、
前記第1の移動体は、前記注入ガンを把持し所望の位置に移動させる多関節マニピュレータと前記昇降機構を備え、
前記第2の移動体は、前記複数種類の補修材を収容する複数のタンクと、前記注入ガンに対応する補修材を供給するポンプを備え、
前記第1の移動体及び第2の移動体、前記第2の移動体と前記制御装置は通信回線で相互に接続されたことを特徴とする補修システム。 The repair system according to claim 2,
The self-propelled mobile body includes a first mobile body and a second mobile body,
The first moving body includes an articulated manipulator that holds the injection gun and moves it to a desired position, and the lifting mechanism.
The second moving body includes a plurality of tanks that store the plurality of types of repair materials, and a pump that supplies the repair materials corresponding to the injection gun,
The repair system characterized in that the first mobile body, the second mobile body, the second mobile body and the control device are connected to each other via a communication line.
前記昇降機構は下方より作業基部を介して前記多関節マニピュレータを支持し、
前記作業基部上に前記各補修材に対応する複数の注入ガンを収容する収容部を備え、
前記制御装置により選定された補修材に対応する注入ガンを前記多関節マニピュレータにより把持し、前記補修対象箇所へ補修材を吐出すことを特徴とする補修システム。 The repair system according to claim 2,
The lifting mechanism supports the articulated manipulator from below through a work base,
A storage section for storing a plurality of injection guns corresponding to the respective repair materials on the work base;
A repair system, wherein an injection gun corresponding to a repair material selected by the control device is gripped by the articulated manipulator, and the repair material is discharged to the repair target portion.
前記複数の注入ガンを所定の間隔にて配列し収容するホルダーを備え、
前記ホルダーの一つの側面には、前記各注入ガンの先端ノズルをホルダー外へ突出可能な開口が形成され、
一端が前記注入ガンに接続され、且つ、他端が前記ホルダーの異なる面より外部へ延伸するスライドレバーを前記注入ガン毎に有し、
前記スライドレバーが前記多関節マニピュレータにより前記開口方向へ移動することにより、一の注入ガンの先端ノズルを前記開口より突出させることを特徴とする補修システム。 The repair system according to claim 2,
A holder for arranging and storing the plurality of injection guns at predetermined intervals,
On one side of the holder, an opening is formed so that the tip nozzle of each injection gun can protrude out of the holder,
For each injection gun, one end is connected to the injection gun, and the other end has a slide lever that extends outward from a different surface of the holder.
A repair system in which the tip nozzle of one injection gun protrudes from the opening by moving the slide lever in the opening direction by the articulated manipulator.
前記各補修材をそれぞれ対応する注入ガンへ供給するホースを、1つのホース内に束ねて収容することを特徴とする補修システム。 In the repair system according to any one of claims 3 to 5,
A repair system characterized in that a hose for supplying each repair material to a corresponding injection gun is bundled and accommodated in one hose.
前記複数の補修材は、体積充填材、高流動性の接着材及び塗布材であって、
前記制御装置により選定された前記体積充填材、高流動性の接着材及び塗布材のうち何れか1つに対応する注入ガンに取り付けられたスライドレバーを前記多関節マニピュレータにより前記開口方向へ移動させることを特徴とする補修システム。 In the repair system according to claim 5,
The plurality of repair materials are a volume filler, a high fluidity adhesive, and a coating material,
A slide lever attached to an injection gun corresponding to any one of the volume filling material, the high fluidity adhesive material and the coating material selected by the control device is moved in the opening direction by the articulated manipulator. A repair system characterized by that.
前記計測装置は、前記対象物へレーザーを照射する照射部と前記対象物から反射されるレーザーを受光する受光部を有するレーザーレンジファインダーと、前記対象物を撮像する撮像装置からなることを特徴とする補修システム。 The repair system according to claim 2,
The measuring device includes an irradiation unit that irradiates a laser beam to the object, a laser range finder that has a light receiving unit that receives a laser beam reflected from the object, and an imaging device that images the object. Repair system to do.
前記計測装置により前記注入ガンと補修対象箇所との距離を測定し、
前記測定距離に基づき前記補修対象箇所の欠陥形状を測定し、
前記測定された欠陥形状に対応する補修材を前記複数の補修材より選定し、
前記選定された補修材に対応する注入ガンを前記多関節マニピュレータにより把持し、前記補修対象箇所へ前記選定された補修材を吐出することを特徴とする構造体の補修方法。 A method of repairing a structure using the repair system according to claim 2,
Measure the distance between the injection gun and the location to be repaired by the measuring device,
Measure the defect shape of the repair target location based on the measurement distance,
Select a repair material corresponding to the measured defect shape from the plurality of repair materials,
A repair method for a structure, wherein an injection gun corresponding to the selected repair material is gripped by the articulated manipulator, and the selected repair material is discharged to the repair target portion.
前記測定された欠陥形状のサイズに応じて体積充填材、流動性接着材及び塗布材のうち何れかを前記補修対象箇所へ吐出することを特徴とする構造体の補修方法。 In the repair method of the structure of Claim 9,
A structure repairing method, comprising discharging one of a volume filler, a flowable adhesive, and a coating material to the repair target portion according to the measured size of the defect shape.
前記測定された欠陥形状のサイズが所定値以上のとき、前記補修対象箇所へ体積充填材を吐出し、
前記体積充填材が硬化した後、前記補修対象箇所へ更に流動性接着材を吐出し、
前記流動性接着材が硬化後の前記補修対象箇所へ塗布材を吐出することを特徴とする構造体の補修方法。 In the repair method of the structure according to claim 9, when the size of the measured defect shape is a predetermined value or more, a volume filler is discharged to the repair target location,
After the volume filler is cured, the fluid adhesive is further discharged to the repair target location,
A repair method for a structure, wherein the flowable adhesive material discharges a coating material to the repair target portion after curing.
前記体積充填材はウレタンであることを特徴とする構造体の補修方法。 In the repair method of the structure of Claim 10,
The method for repairing a structure, wherein the volume filler is urethane.
前記体積充填材は軽石または発砲スチロールであることを特徴とする構造体の補修方法。 In the repair method of the structure of Claim 11,
The method for repairing a structure, wherein the volume filler is pumice or foamed polystyrene.
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