JP2015190195A - 充填形鋼管コンクリート柱の管理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】鋼管内へのコンクリート充填を効率的に行うこと。
【解決手段】管理装置２０は、鋼管１２内部に充填されたコンクリート１４の天端１４Ａの表面形状を測定する深度センサ３０と、鋼管１２外部に設けられ、深度センサ３０で測定された天端１４Ａの表面形状を表示する表示手段５０と、を備える。また、天端の表面形状とコンクリート１４の正常充填時における天端１４Ａの表面形状モデルとの一致度に基づいて充填作業の品質を評価する充填評価手段５２や、深度センサ３０と天端１４Ａとの距離が所定値以上となるように深度センサ３０が格納されたケース３８を鋼管１２内部で昇降させるよう昇降手段２６を制御する昇降制御手段５４を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は充填形鋼管コンクリート柱の管理装置に関する。

鋼管内部にコンクリートを充填する充填形鋼管コンクリート柱（ＣＦＴ（Ｃｏｎｃｒｅｔｅ Ｆｉｌｌｅｄ Ｔｕｂｅ））の施工に際しては、コンクリートの充填状況を正確に管理することが重要である。
例えば、下記引用文献１の管理装置は、照明装置と撮像装置とレーザ距離計とがケースに格納されたカメラユニットを備え、カメラユニットを吊り下げたケーブルを鋼管内で鉛直方向に移動可能としている。この管理装置では、ケースが鋼管内部で最も上方の位置となる上限位置に上昇された状態でケースの下端が開口Ａの下縁よりも高い位置となるように構成されている。これにより、鋼管の開口の直下までコンクリートを充填しつつ鋼管の内部の状況およびコンクリートの天端の高さを的確に管理可能としている。

特開２０１３−１８９８１０号公報

しかしながら、上述の従来技術では、鋼管内におけるケースの移動は作業者等が手動で行っている。このため、コンクリートの天端とケースとが接触してカメラユニットが汚れてしまい、測定ができなくなる可能性があるという課題がある。
また、コンクリートの充填圧（充填速度）等も作業者が手動で行うため、管理装置による測定結果等の活用に改善の余地がある。

本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、鋼管内へのコンクリート充填を効率的に行うことができる充填形鋼管コンクリート柱の管理装置を提供することにある。

上述の目的を達成するため、請求項１の発明にかかる充填形鋼管コンクリート柱の管理装置は、鋼管内部に充填されたコンクリートの天端の表面形状を測定する深度センサと、前記鋼管外部に設けられ、前記深度センサで測定された前記天端の表面形状を表示する表示手段と、を備えることを特徴とする。
また、請求項２の発明にかかる充填形鋼管コンクリート柱の管理装置は、前記深度センサで測定された前記天端の表面形状と前記コンクリートの正常充填時における前記天端の表面形状モデルとの一致度に基づいて充填作業の品質を評価する充填評価手段と、前記充填評価手段によって前記一致度が所定値未満と判定された場合に、前記コンクリートの充填状況に関する報知を行う報知手段と、を備えることを特徴とする。
また、請求項３の発明にかかる充填形鋼管コンクリート柱の管理装置は、前記深度センサは、前記天端の各点からの鉛直方向における距離を測定して前記天端の表面形状を測定するとともに、前記天端の各点からの鉛直方向における距離の平均値を第１の距離情報とし、前記鋼管内部に昇降可能に配置され、前記深度センサを保持するケースと、前記鋼管に形成された開口を介して前記鋼管外部から前記鋼管内部に導入され前記ケースを吊り下げるケーブルと、前記鋼管内部で前記ケーブルを昇降することで前記ケースを前記鋼管内部で昇降させる昇降手段と、前記第１の距離情報が所定値以上となるように前記ケースを前記鋼管内部で昇降させるよう前記昇降手段を制御する昇降制御手段と、を備える、ことを特徴とする。
また、請求項４の発明にかかる充填形鋼管コンクリート柱の管理装置は、基準位置と前記深度センサとの間の鉛直方向における距離を測定し第２の距離情報を生成する第２の距離測定手段と、前記第１の距離情報と、前記第２の距離情報とに基づいて前記基準位置からの前記鋼管内部に充填されたコンクリートの天端の高さを算出する天端高さ算出手段と、を備え、前記昇降手段は、前記ケースが前記鋼管内部で最も上方の位置となる上限位置に上昇された状態で前記ケースの下端が前記開口の下縁よりも高い位置となるように構成されている、ことを特徴とする。
また、請求項５の発明にかかる充填形鋼管コンクリート柱の管理装置は、前記鋼管内部への前記コンクリートの充填圧を制御する充填制御手段を備え、前記鋼管内部には、鋼管の長手方向において予め定められた位置に補強板が形成され、前記補強板には予め定められた内径の打設孔が形成されており、前記充填制御手段は、前記鋼管内部に充填されたコンクリートの天端の高さと前記補強板の位置とに基づいて、前記コンクリートの充填圧を制御する、ことを特徴とする。
また、請求項６の発明にかかる充填形鋼管コンクリート柱の管理装置は、前記ケーブルは、その延在方向に沿って予め定められた基準間隔で指標が形成され、前記第２の距離測定手段は、前記ケーブルの移動量を検出するエンコーダと、前記指標を検出する指標検出手段と、前記エンコーダで検出された移動量に基づいて前記第２の距離情報を生成すると共に、前記指標検出手段により前記指標が検出される毎に前記基準間隔を用いて前記第２の距離情報を補正する補正手段と、を備えることを特徴とする。
また、請求項７の発明にかかる充填形鋼管コンクリート柱の管理装置は、前記表示手段は、前記天端高さに基づいて前記鋼管の全高に対する充填された前記コンクリートの天端高さの割合を、図形を用いてリアルタイムに表示する、ことを特徴とする。
また、請求項８の発明にかかる充填形鋼管コンクリート柱の管理装置は、前記図形は、前記鋼管の断面形状に対応する鋼管表示部と、各階のスラブに対応するスラブ表示部と、前記コンクリート天端の上昇に伴い一次元的に変化する棒グラフとして表示されるコンクリート表示部とで構成されている、ことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、コンクリートの天端の表面形状を深度センサで測定し、測定した表面形状を表示手段に表示する。深度センサでは、目視では判定困難な表面の凹凸を測定することができ、鋼管内にコンクリートが均一に充填できているかを精度よく判定することができる。また、画像撮影用のカメラや照明装置等を用いる従来技術と比較して装置を小型化することができ、鋼管が細い場合にも適用することができる。また、コンクリート充填中の天端の表面形状を３次元モデルとして記録することができ、建築物のトレーサビリティを向上させることができる。
請求項２の発明によれば、深度センサで測定された天端の表面形状とコンクリートの正常充填時における天端の表面形状モデルとの一致度に基づいて充填作業の品質を評価するので、作業者が目視で作業状態を確認する場合と比較して、作業状態を客観的に評価することができる。また、作業者が目視で作業状態を確認する場合と比較して、作業者の作業負担を軽減することができる。
請求項３の発明によれば、深度センサと天端との距離を第１の距離情報とし、第１の距離情報が所定値以上となるようにケースを鋼管内部で昇降させるよう昇降手段を制御するので、深度センサがコンクリートと接触するのを防止することができる。また、作業者が手動で昇降手段を操作する場合と比較して、作業負担を軽減することができる。
請求項４の発明によれば、昇降手段はケースが鋼管内部で最も上方の位置となる上限位置に上昇された状態でケースの下端が開口の下縁よりも高い位置となるように構成されているので、コンクリートの充填を鋼管の開口Ａの直下まで行え、開口の直下まで鋼管の内部の状況およびコンクリートの天端の高さを的確に管理する上で有利となる。
請求項５の発明によれば、鋼管内部に充填されたコンクリートの天端の高さと補強板の位置とに基づいて、コンクリートの充填圧を制御するので、補強板周辺にも確実にコンクリートを充填することができ、充填作業の品質を向上させることができる。また、充填圧の制御を手動で行う場合と比較して、作業者の作業負担を軽減することができる。
請求項６の発明によれば、エンコーダで検出されたケーブルの移動量に基づいて第２の距離情報を生成すると共に、指標検出器により指標が検出される毎に補正手段が基準間隔を用いて第２の距離情報を補正するようにしたので、ケーブルの移動量に対するエンコーダの回転量に誤差が生じたとしても、その誤差を補正することにより第２の距離情報を正確に得ることができる。したがって、天端の高さを正確に得ることができ、コンクリートの天端の高さを的確に管理する上で有利となる。
請求項７の発明によれば、天端高さに基づいて鋼管の全高に対する充填されたコンクリートの天端高さの割合を、図形を用いてリアルタイムに表示するようにしたので、天端の高さを直感的に把握する上で有利となる。
請求項８の発明によれば、図形は、鋼管の断面形状に対応する鋼管表示部と、各階のスラブに対応するスラブ表示部と、天端の上昇に伴い一次元的に変化する棒グラフとして表示されるコンクリート表示部とで構成されているため、天端とスラブとの位置関係も直感的に把握することができコンクリートの天端の高さを的確に管理する上でより有利となる。

本実施の形態に係る管理装置２０の使用状況を説明する説明図である。 （Ａ）はカメラユニット２２の構成を示す斜視図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ矢視図である。 （Ａ）はケーブル案内機構４０の斜視図、（Ｂ）は（Ａ）の部分拡大図である。 （Ａ）はケーブル巻き取り機構４２の斜視図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ矢視図である。 本実施の形態に係る管理装置２０の接続関係を示す説明図である。 パーソナルコンピュータ２８の構成を示すブロック図である。 本実施の形態に係る管理装置２０の機能ブロック図である。 本実施の形態に係る管理装置２０の管理画面の一例を示す説明図である。

次に本発明の実施の形態の管理装置について説明する。
まず、図１を参照して充填形鋼管コンクリート柱１０の施工方向について説明する。
充填形鋼管コンクリート柱１０は、建築構造物の柱部材を構成するものである。
鋼管１２の内部空間にコンクリート１４を圧入充填し、固化することで充填形鋼管コンクリート柱１０が構築される。
ここで使用される鋼管１２は四角筒で複数階に亘り延在する長さを有し、この鋼管１２の内部には、圧入されたコンクリート１４が通過する打設孔を有する複数の補強板（ダイヤフラム板）が鋼管１２の全長に亘り一定の間隔で固設されている。
さらに、鋼管１２の側壁には、例えば各階床に対応してコンクリート圧入口１２０２が設けられている。このコンクリート圧入口１２０２は、コンクリート１４が圧入充填された後に塞ぎ鋼板により閉塞されるものである。
このような鋼管１２は、地上に構築された基礎部２上に立設される。そして、鋼管１２内には、建築構造物の地上階に相当する搬入階Ｆ１に搬入されたコンクリート圧送用ポンプ車１６からコンクリート１４がコンクリート圧入口１２０２を通して圧入充填される。
コンクリート圧送用ポンプ車１６からのコンクリート１４の充填圧は、後述する充填制御手段５９によって制御されている。
また、鋼管１２の各階床に対応する箇所には梁部材が連結されている。

次に、本実施の形態の充填形鋼管コンクリート柱１０の管理装置２０（以下管理装置２０という）につい説明する。
なお、本実施の形態において、鋼管１２に対してコンクリート圧送用ポンプ車１６などが搬入される階床を搬入階Ｆ１とし、鋼管１２のコンクリート圧入口１２０２にコンクリート圧送用ポンプ車１６のコンクリート輸送管１６０２が接続される階床を圧入階Ｆ２とし、また、管理装置２０が配置される階床を計測階Ｆ３として説明する。

管理装置２０は、カメラユニット２２と、ケーブル２４と、昇降手段２６と、パーソナルコンピュータ２８などを含んで構成されている。

図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、カメラユニット２２は、深度センサ３０と、電源回路３６（図５）と、ケース３８とを備えている。

深度センサ３０は、赤外線照射部３０２と、赤外線カメラ３０４と、処理部（図示なし）とを備える。
深度センサ３０は、ケース３８がケーブル２４に吊り下げられた状態で、赤外線照射部３０２および赤外線カメラ３０４の光軸が鉛直方向の下方を向くように構成されている。
赤外線照射部３０２は、光軸方向に対して所定のパターンを有する赤外線を照射する。赤外線照射部３０２から照射された赤外線が光軸方向に位置する物体に当たると、物体の各点の位置（赤外線照射部３０２からの距離）に応じて歪みやずれが生じる。
赤外線カメラ３０４は、物体に当たった赤外線を撮影する。
処理部では、赤外線カメラ３０４で撮影された赤外線を用いて、物体の各点の位置（赤外線照射部３０２からの距離）を特定することにより、物体の表面形状を特定する。
また、処理部は、物体の表面形状のデータをケーブル２４を介してパーソナルコンピュータ２８（図１参照）に送出する。
深度センサ３０は、電源回路３６から供給される電力によって動作する。
なお、電源回路３６ではなく、小型電池を用いて深度センサ３０を動作させるようにしてもよい。
また、深度センサ３０の構成は上記に限らず、従来公知の様々な技術を用いることができる。

本実施の形態において、深度センサ３０は、鋼管１２内部に充填されたコンクリート１４の天端１４Ａの表面形状を測定する。より詳細には、深度センサ３０は、天端１４Ａの各点からの鉛直方向における距離を測定して天端１４Ａの表面形状を測定する。
また、深度センサ３０は、天端１４Ａの各点からの鉛直方向における距離の平均値を第１の距離情報として算出する。第１の距離情報とは、深度センサ３０と天端１４Ａとの間の距離である。なお、第１の距離情報は、天端１４Ａの各点からの距離の平均値ではなく、天端１４Ａの各点からの距離の最小値や、天端１４Ａの中心点からの距離としてもよい。

電源回路３６は、後述するインターフェースユニット４８（図５）の電源回路４８０２からケーブル２４を介して供給される電力を、深度センサ３０に供給するものである。

ケース３８は、鋼管１２内部に昇降可能に配置され、深度センサ３０と電源回路３６とを収容保持するものである。
本実施の形態では、ケース３８は、両端が閉塞された円筒状を呈し、ケース３８の内部は密閉されている。ケース３８の材料は、耐衝撃性を有する金属材料や合成樹脂材料など従来公知の様々な材料が使用可能である。
ケース３８の上部は、ケーブル２４の一端が挿入された状態でケーブル２４に取着されている。
ケース３８の下部は、透明なアクリルなどの合成樹脂材料で形成された窓部３８０２が設けられている。

ケーブル２４は、鋼管１２の側壁に形成された開口１２Ａ（図１）を介して鋼管１２外部から鋼管１２内部に導入されケース３８（カメラユニット２２）を吊り下げるものである。
本実施の形態では、ケーブル２４は、深度センサ３０で得られた天端１４Ａの表面形状情報と、第１の距離情報とをパーソナルコンピュータ２８に伝送する信号ケーブルと、深度センサ３０に電源回路４８０２（図５）からの電力を供給する電源ケーブルとして機能している。
なお、本実施の形態では、ケーブル２４は、信号ケーブル、電源ケーブルを兼用しているが、信号ケーブル、電源ケーブルとは別のケーブルを設けても良い。この場合、ケーブルとは、ケース３８を吊り下げることができ、また、後述するケーブルドラム４２０４（図４）により巻き取り、繰り出し可能なものであればよく、合成樹脂製、または、金属製のロープやワイヤなど従来公知のさまざまな吊り下げ用の部材が使用可能である。

ケーブル２４の表面には、その延在方向に沿って予め定められた基準間隔で指標２５が形成されている。
指標２５は、後述する指標検出器４６（図３（Ａ））で検出可能であればどのような形態であってもよい。
例えば、指標２５は、ケーブル２４の周方向にわたって均一幅の線が印刷により、あるいは塗料を塗布されることにより形成することができる。

昇降手段２６は、鋼管１２内部でケーブル２４を昇降することでケース３８を鋼管１２内部で昇降させるものである。
図３（Ａ）、（Ｂ）、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、昇降手段２６は、ケーブル案内機構４０と、ケーブル巻き取り機構４２とを含んで構成されている。

図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ケーブル案内機構４０は、フレーム４００２と、第１、第２、第３、第４のプーリ４００４、４００６、４００８、４０１０と、ロータリーエンコーダ４４と、指標検出器４６とを含んで構成されている。
フレーム４００２は、直線状に延在する基部４００２Ａと、基部４００２Ａの一端から起立する起立部４００２Ｂとを備えている。
基部４００２Ａの中間部の両側に２つの取付金具４０２０がそれぞれ取着されている。
各取付金具４０２０に、ケーブル案内機構４０を鋼管１２に取り付けるための吸着用磁石装置４０２２が設けられている。この吸着用磁石装置４０２２は、つまみ４０２４の回転操作により永久磁石を回転させることで磁性体である鋼管１２に吸着する励磁状態と、鋼管１２に吸着しない非励磁状態とに切り替え可能に構成されている。
第１のプーリ４００４は、起立部４００２Ｂの先部に回転可能に設けられている。
第２のプーリ４００６は、起立部４００２Ｂと基部４００２Ａとの接続部に回転可能に設けられている。
第３のプーリ４００８は、基部４００２Ａの中間部に回転可能に設けられている。
第４のプーリ４０１０は、基部４００２Ａの他端に回転可能に設けられている。

図３（Ａ）に示すように、ケーブル案内機構４０は、起立部４００２Ｂが鋼管１２の開口１２Ａから鋼管１２内部に挿入され、起立部４００２Ｂが基部４００２Ａよりも上側に位置し、基部４００２Ａが水平方向に延在した状態となるように、励磁状態とされた吸着用磁石装置４０２２を介して鋼管１２の壁部に取着される。
この状態で、ケーブル２４は、第１、第２、第３、第４のプーリ４００４、４００６、４００８、４０１０に掛け回されることにより移動可能に案内される。図中、符号４０３０、４０３２は、ケーブル２４を第３、第４のプーリ４００８、４０１０のそれぞれに向けて押圧するローラである。
したがって、ケーブル案内機構４０は、鋼管１２に取着された状態でカメラユニット２２を吊り下げたケーブル２４を第１〜第４のプーリ４００４、４００６、４００８、４０１０を用いて移動可能に案内するものである。
そして、ケーブル案内機構４０は、鋼管１２に取着された状態でケース３８が鋼管１２内部で最も上方の位置となる上限位置に上昇された状態でケース３８の下端が開口１２Ａの下縁よりも高い位置となるように構成されている。
また、本実施の形態では、ケーブル案内機構４０を吸着用磁石装置４０２２を介して鋼管１２の壁部に取着するようにした。そのため、ケーブル２４によって吊り下げられたカメラユニット２２（ケース３８）が、鋼管１２の補強板の打設孔の縁部に接触して引っ掛かることがないように、ケーブル案内機構４０の水平方向、垂直方向の位置あるいは傾きを容易に調整する上で有利となる。この場合、気泡の位置で水平度合いを測定する水平器などを用いるなど任意である。
このようにケーブル案内機構４０の水平方向、垂直方向の位置あるいは傾きを容易に調整することができるため、カメラユニット２２の昇降動作を円滑に行え、鋼管１２の内部の監視を効率的に行う上で有利となる。

ロータリーエンコーダ４４は、フレキシブルカップリング４５を介して第３のプーリ４００８と一体的に回転するようにフレーム４００２に取着されている。
したがって、ロータリーエンコーダ４４は、ケーブル２４の移動量に相当する第３のプーリ４００８の回転量を検出し、その検出結果である回転量情報をパーソナルコンピュータ２８に供給する。
指標検出器４６は、ケーブル２４の指標２５を検出して指標検出情報をパーソナルコンピュータ２８に供給する指標検出手段として機能するものである。このような指標検出器４６として、検出光をケーブル２４の表面に照射しその反射光の光量の変化によって指標２５の有無を判定する光センサなど従来公知のさまざまなセンサが使用可能である。

図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ケーブル巻き取り機構４２は、基台４２０２、ケーブルドラム４２０４、モータ４２０６などを含んで構成されている。
基台４２０２は、ケーブル案内機構４０の近傍の計測階Ｆ３の床に固定されるものである。
ケーブルドラム４２０４は、基台４２０２に回転可能に支持されており、ケーブル案内機構４０から導出されたケーブル２４の巻き取り、繰り出しを行うものである。
モータ４２０６は、ケーブルドラム４２０４の回転軸を回転させて、ケーブルドラム４２０４を巻き取り方向、繰り出し方向に回転させるものである。モータ４２０６の回転は、後述する昇降制御手段５４によって制御されている。
なお、ケーブルドラム４２０４には、摩擦板が押し付けられることで回転位置が保持されるように構成されている。したがって、モータ４２０６の回転によりカメラユニット２２を任意の位置に移動させたのち、モータ４２０６の回転が停止してもカメラユニット２２の位置が保持されるようになっている。
したがって、ケーブル巻き取り機構４２のモータ４２０６を正逆方向に回転させることでケーブル２４の巻き取り、繰り出しがなされ、これによりケーブル案内機構４０を介してケーブル２４が移動されることによってカメラユニット２２が鋼管１２内部で昇降される。そして、モータ４２０６の回転を停止することにより、カメラユニット２２の位置が決定される。

図中、符号４２１０は、基台４２０２とケーブルドラム４２０４との間に設けられケーブル２４に電気的に接続されたスリップリングである。
スリップリング４２１０とパーソナルコンピュータ２８との間を接続するインターフェースユニット４８が基台４２０２に取着されている。
図５に示すように、インターフェースユニット４８は、電源回路４８０２と、マイクロコンピュータ４８０４と、ＵＳＢインターフェース４８０６とを備えている。
電源回路４８０２は、商用電源に接続されたＡＣアダプタ４９から供給される電力によって機能するものであり、スリップリング４２１０、ケーブル２４を介してカメラユニット２２側の電源回路３６に電力を供給する。
マイクロコンピュータ４８０４は、深度センサ３０からケーブル２４、スリップリング４２１０を介して供給される天端１４Ａの表面形状情報および第１の距離情報と、ロータリーエンコーダ４４から供給される回転量情報と、指標検出器４６から供給される指標検出情報をパーソナルコンピュータ２８で処理可能な形式に変換するものである。
ＵＳＢインターフェース４８０６は、マイクロコンピュータ４８０４とパーソナルコンピュータ２８との通信をＵＳＢで行うためのものである。
なお、深度センサ３０からケーブル２４、スリップリング４２１０を介して供給される情報は、マイクロコンピュータ４８０４、ＵＳＢインターフェース４８０６を介してパーソナルコンピュータ２８に供給されるものとしたが、深度センサ３０に無線通信機能を設けて、直接パーソナルコンピュータに送信してもよい。

パーソナルコンピュータ２８は、計測階Ｆ３に設置されている。
パーソナルコンピュータ２８は、図６に示すように、ＣＰＵ２８Ａと、ＲＯＭ２８Ｂ、ＲＡＭ２８Ｃ、ハードディスク装置２８Ｄ、ディスク装置２８Ｅ、キーボード２８Ｆ、マウス２８Ｇ、ディスプレイ装置２８Ｈ、プリンタ装置２８Ｉ、入出力インターフェース２８Ｊなどを有している。
ＲＯＭ２８Ｂは所定のデータやプログラムなどを格納し、ＲＡＭ２８Ｃはワーキングエリアを提供するものである。
ハードディスク装置２８Ｄは、管理装置２０の機能を実現するための制御プログラムを格納している。

ディスク装置２８ＥはＣＤやＤＶＤなどの記録媒体に対してデータの記録、再生を行うものである。
なお、本実施の形態において、上記データは、天端１４の表面形状情報、天端１４Ａの高さなどを含む。
キーボード２８Ｆおよびマウス２８Ｇは、操作者による操作入力を受け付けるものである。
ディスプレイ装置２８Ｈはデータを表示出力するものである。
プリンタ装置２８Ｉはデータを印刷出力するものである。
入出力インターフェース２８Ｊは、インターフェースユニット４８を介して深度センサ３０、ロータリーエンコーダ４４、指標検出器４６との間でデータの授受を行うものである。

パーソナルコンピュータ２８は、ＣＰＵ２８Ａが前記の制御プログラムを実行することによって、図７に示すように、表示手段５０（報知手段）と、充填評価手段５２と、昇降制御手段５４と、第２の距離測定手段５６と、天端高さ算出手段５８と、充填制御手段５９とを実現する。

表示手段５０は、深度センサ３０から供給される表面形状情報に基づいて画像を表示するものであり、本実施の形態では、ＣＰＵ２８Ａおよびディスプレイ装置２８Ｈによって構成されている。
また、表示手段５０は、天端高さ算出手段５８で算出される鋼管１２に充填されたコンクリート１４の天端高さに基づいて鋼管１２の全高に対する天端高さの割合を、図８に示す図形６６を用いてリアルタイムに表示するものである。
この場合、表示される図形６６は、鋼管１２に対応する鋼管１２の断面形状に対応する鋼管表示部６６Ａと、各階のスラブに対応するスラブ表示部６６Ｂと、天端１４Ａの上昇に伴い一次元的に変化する棒グラフとして表示されるコンクリート表示部６６Ｃとで構成されている。
したがって、天端１４Ａの位置を直感的に把握する上で有利となっている。

充填評価手段５２は、深度センサ３０で測定された天端１４Ａの表面形状に基づいて、コンクリート１４の充填作業の品質を評価する。
より詳細には、充填評価手段５２は、深度センサで測定された天端１４Ａの表面形状とコンクリート１４の正常充填時における天端１４Ａの表面形状モデルとの一致度に基づいて充填作業の品質を評価する。
コンクリート１４の正常充填時における天端１４Ａの表面形状とは、例えば鋼管１２内の補強版部分以外では、天端１４Ａ内の高さが均一である状態である。このため、充填評価手段５２は、例えば鋼管１２内の補強版部分以外の場所で天端１４Ａの各点の位置のバラつきが所定値以上となった場合には、充填作業の品質が基準を満たしていないと評価する。
また、鋼管１２内の補強板が設けられている箇所では、補強板の形状によって表面形状モデルが異なる。例えば図８の画像情報Ｄ１に示すように、補強板１２１０の中央に打設孔１２１２が設けられると共に、四隅に空気穴１２１４が設けられている場合には、まず四隅の空気穴１２１４部分からコンクリート１４が表出し、追って中央の打設孔１２１２部分からコンクリート１４が表出するのが好ましい。
この場合、充填評価手段５２は、例えば空気穴１２１４より先に打設孔１２１２からコンクリート１４が表出した場合には、充填作業の品質が基準を満たしていないと評価する。

充填評価手段５２によって、深度センサで測定された天端１４Ａの表面形状とコンクリート１４の正常充填時における天端１４Ａの表面形状モデルとの一致度が所定値未満と判定された場合、すなわち充填作業の品質が基準を満たしていないと評価された場合、報知手段はコンクリート１４の充填状況に関する報知を行う。
本実施の形態では、報知手段は表示手段５０であるものとする。この場合、表示手段５０に充填作業の状況を確認するよう表示を行う。
また、パーソナルコンピュータ２８に音声出力部や警報灯などを設けて、音声を出力したり、警報灯を点灯させたりにしてもよい。

昇降制御手段５４は、昇降手段２６に対する制御信号を出力し、ケース３８を鋼管１２内部の任意の位置に昇降させる。
昇降制御手段５４は、第１の距離情報（すなわち深度センサ３０と天端１４Ａとの間の距離）が所定値以上となるようにケース３８を鋼管１２内部で昇降させるよう昇降手段２６を制御する。
これは、天端１４Ａとケース３８との間の距離が０になると、コンクリート１４がケース３８に付着して、深度センサ３０による測定に支障をきたすためである。
昇降制御手段５４によって、作業者が手動で昇降手段２６を操作するのと比較して、人為的なミス（例えば作業者がよそ見をしていたなど）による天端１４Ａとケース３８との接触を回避して、作業効率を向上させることができるとともに、作業者の作業負担を軽減することができる。

第２の距離測定手段５６は、予め定められた基準位置と深度センサ３０との間の鉛直方向における距離を測定し第２の距離情報を生成するものである。
本実施の形態では、基準位置は、例えば、基礎部２（図１）の位置である。
本実施の形態では、第２の距離測定手段５２は、ロータリーエンコーダ４４と、指標検出器４６とに加えて、補正手段４７を含んで構成されている。
補正手段４７は、ロータリーエンコーダ４４で検出された回転量情報、すなわち、ケーブル２４の移動量に基づいて第２の距離情報を生成すると共に、指標検出器４６により指標２５が検出される毎に基準間隔を用いて第２の距離情報を補正するように構成されている。

天端高さ算出手段５８は、第１の距離情報と、補正手段４７で補正された第２の距離情報とに基づいて基準位置からのコンクリート１４の天端１４Ａの高さを算出するものである。

充填制御手段５９は、コンクリート圧送用ポンプ車１６に対してコンクリート１４の充填圧を制御する制御信号を送信することにより、鋼管１２内部へのコンクリート１４の充填圧を制御する。
ここで、上述のように鋼管１２内部には、鋼管１２の長手方向において予め定められた位置に補強板１２１０が形成され、補強板１２１０には予め定められた内径の打設孔１２１２（図８参照）が形成されている。
充填制御手段５９は、鋼管１２内部に充填されたコンクリートの天端１４Ａの高さと補強板１２１０の位置とに基づいて、コンクリート１４の充填圧を制御する。
すなわち、補強板１２１０が設けられている箇所は、補強板１２１０が設けられていない箇所と比較して、コンクリート１４が通過できる領域が狭い。また、補強板１２１０の周辺にコンクリート１４が充填しきれない部分が発生すると、鋼管１２の強度に影響を与える可能性がある。
このため、補強板１２１０が設けられている箇所では、補強板１２１０が設けられていない箇所と比較してコンクリート１４の充填速度を遅く（充填圧を低く）して、補強板１２１０周辺に確実にコンクリート１４を充填できるようにする。
一方、補強板１２１０が設けられていない箇所では、充填速度を可能な限り速くして、コンクリートの凝固が始まる前に短時間で充填を完了できるようにする。
これにより、コンクリート１４の充填圧を手動で制御する場合と比較して、コンクリートの充填作業の作業品質を向上させることができる。
なお、充填制御手段５９による充填圧の制御は、補強板１２１０に限らず鋼管１２内の他の障害物の位置に基づいて行ってもよい。

また、本実施の形態では、図１に示すように、圧入階Ｆ２、搬入階Ｆ１にもパーソナルコンピュータ６０、６２が設置されており、これらパーソナルコンピュータ６０、６２と管理装置２０のパーソナルコンピュータ２８とはＬＡＮ５８によって通信可能に接続されている。
そして、監視装置の表示手段５０で表示される情報がＬＡＮ５８を介して圧入階Ｆ２、搬入階Ｆ１のパーソナルコンピュータ６０、６２に供給されることで、それら他のパーソナルコンピュータ６０、６２においても管理装置２０の表示手段５０の表示内容と同一の表示内容が表示されるように構成されている。
さらに、上記ＬＡＮ５８をインターネット６４に接続しており、インターネットを介して現場から離れた事務所や施設、顧客のパーソナルコンピュータ６６、６８、７０にも上記と同様に表示内容を配信できるように構成されている。

次に、本実施の形態の管理装置２０の使用方法について説明する。
まず、計測階Ｆ３に位置する鋼管１２にケーブル案内機構４０を取着し、鋼管１２の開口１２Ａからケーブル２４を介してカメラユニット２２を吊り下げ、計測階Ｆ３にケーブル巻き取り機構４２を設置する。
ケーブル巻き取り機構４２のモータ４２０６を駆動して、コンクリート１４の天端１４Ａが測定可能な位置にカメラユニット２２を降下させ、カメラユニット２２の高さを決める。このとき、深度センサ３０を駆動した状態でカメラユニット２２を降下させていき、赤外線照射部３０２から照射した赤外線が天端１４Ａに投影され、赤外線カメラ３０４で撮影可能な位置、かつ第１の距離（深度センサ３０と天端１４Ａとの距離）が所定値以上となる位置で降下を停止させる。
また、このとき、第２の距離測定手段５２により、ロータリーエンコーダ４４で検出されたケーブル２４の移動量に基づいて第２の距離情報が生成されると共に、指標検出器４６により指標２５が検出される毎に基準間隔を用いて第２の距離情報が補正されることにより、基準位置に対する深度センサ３０の距離である第２の距離情報が正確に得られる。

次に、搬入階Ｆ１に乗り入れたコンクリートミキサー車から生コンクリートをコンクリート圧送用ポンプ車１６の投入口に順次投入する。
同時にコンクリート圧送用ポンプ車１６を起動することにより、生コンクリート１４をコンクリート輸送管１６０２を通して鋼管１２のコンクリート圧入口１２０２から鋼管１２の内部空間内に圧入する。
このとき、充填制御手段５９により、鋼管１２内の補強板１２１０の位置に基づいて充填圧を制御しながら圧入を行う。

コンクリート１４が鋼管１２の内部空間内に圧入充填され続けると、その天端１４Ａは内部空間内を図１の矢印に示すように上昇する。
深度センサ３０によって天端１４Ａまでの距離である第１の距離情報がリアルタイムに計測される。
天端高さ算出手段５８は、リアルタイムに得られた第１の距離情報と、第２の距離情報とに基づいて基準位置からのコンクリート１４の天端１４Ａの高さをリアルタイムに算出する。

ディスプレイ装置には、図８に示す管理画面が表示される。
管理画面には、（１）深度センサ３０によって得られた鋼管１２内部での天端１４Ａの表面形状を示す画像情報Ｄ１と、（２）コンクリート１４の天端高さに基づいて鋼管１２の全高に対する天端高さの割合示す図形６６とが表示される。
なお、画像情報のうち、符号１２１０は鋼管１２内部に形成された補強板、符号１２１２は補強板１２１０に形成された打設孔、符号１２１４は補強板１２１０に形成された空気穴を示す。

また、図８に示す管理画面として、符号Ｄ３に示すような時間経過に伴うコンクリート天端高さの上昇速度を示す速さグラフ、符号Ｄ４に示すような時間経過に伴うコンクリート天端高さの位置を示す高さグラフを表示させるようにしてもよい。これらのグラフは、天端高さ算出手段５８で算出されたコンクリート１４の天端高さに基づいてパーソナルコンピュータ２８によりリアルタイムに生成すればよい。
また、搬入階Ｆ１に、撮像装置を設置しておき、その撮像装置で撮像された搬入階Ｆ１の状況を示す画像情報をＬＡＮ５８によって管理装置２０のパーソナルコンピュータ２８に伝送し、符号Ｄ５に示すように、搬入階Ｆ１の状況を示す画像として表示させるようにしてもよい。

以上説明したように、本実施の形態によれば、コンクリート１４の天端１４Ａの表面形状を深度センサ３０で測定し、測定した表面形状を表示手段５０に表示する。深度センサ３０では、目視では判定困難な表面の凹凸を測定することができ、鋼管１２内にコンクリート１４が均一に充填できているかを精度よく判定することができる。また、画像撮影用のカメラや照明装置等を用いる従来技術と比較して装置を小型化することができ、鋼管１２が細い場合にも適用することができる。また、コンクリート充填中の天端１４Ａの表面形状を３次元モデルとして記録することができ、建築物のトレーサビリティを向上させることができる。
また、本実施の形態によれば、深度センサ３０で測定された天端１４Ａの表面形状とコンクリート１４の正常充填時における天端の表面形状モデルとの一致度に基づいて充填作業の品質を評価するので、作業者が目視で作業状態を確認する場合と比較して、作業状態を客観的に評価することができる。また、作業者が目視で作業状態を確認する場合と比較して、作業者の作業負担を軽減することができる。
また、本実施の形態によれば、深度センサ３０と天端１４Ａとの距離を第１の距離情報とし、第１の距離情報が所定値以上となるようにケース３８を鋼管１２内部で昇降させるよう昇降手段２６を制御するので、深度センサ３０がコンクリート１４と接触するのを自動的に防止することができる。また、作業者が手動で昇降手段２６を操作する場合と比較して、作業負担を軽減することができる。
また、本実施の形態によれば、ケーブル案内機構４０（昇降手段２６）は、ケース３８が鋼管１２内部で最も上方の位置となる上限位置に上昇された状態でケース３８の下端が開口１２Ａの下縁よりも高い位置となるように構成されている。そのため、コンクリート１４の充填を鋼管１２の開口１２Ａの直下まで行え、開口１２Ａの直下まで鋼管１２の内部の状況およびコンクリート１４の天端１４Ａの高さを的確に管理する上で有利となる。
また、本実施の形態によれば、鋼管１２内部に充填されたコンクリートの天端１４Ａの高さと補強板１２１０の位置とに基づいて、コンクリート１４の充填圧を制御するので、補強板１２１０周辺にも確実にコンクリート１４を充填することができ、充填作業の品質を向上させることができる。また、充填圧の制御を手動で行う場合と比較して、作業者の作業負担を軽減することができる。
また、本実施の形態によれば、ロータリーエンコーダ４４で検出されたケーブル２４の移動量に基づいて第２の距離情報を生成すると共に、指標検出器４６により指標２５が検出される毎に補正手段４７が基準間隔を用いて第２の距離情報を補正するようにした。そのため、第３のプーリ４００８がケーブル２４に対してスリップするなどして、ケーブル２４の移動量に対するロータリーエンコーダ４４の回転量に誤差が生じたとしても、その誤差を補正することにより第２の距離情報を正確に得ることができる。したがって、天端１４Ａの高さを正確に得ることができ、コンクリート１４の天端１４Ａの高さを的確に管理する上で有利となる。
また、本実施の形態によれば、天端高さに基づいて鋼管１２の全高に対する充填されたコンクリート１４の天端高さの割合を、図形６６を用いてリアルタイムに表示するようにしたので、天端１４Ａの高さを直感的に把握する上で有利となる。
さらに、図形６６は、鋼管１２の断面形状に対応する鋼管表示部６６Ａと、各階のスラブに対応するスラブ表示部６６Ｂと、天端１４Ａの上昇に伴い一次元的に変化する棒グラフとして表示されるコンクリート表示部６６Ｃとで構成されているため、天端１４Ａとスラブとの位置関係も直感的に把握することができコンクリート１４の天端１４Ａの高さを的確に管理する上でより有利となる。

なお、実施の形態では、第２の距離測定手段５２がケーブル２４の移動量を測定することで第２の距離を測定する場合について説明したが、第２の距離測定手段５２として以下の構成を用いることもできる。
前述したように、鋼管１２内部には、鋼管１２の長手方向において予め定められた位置に補強板が形成され、補強板には予め定められた内径の打設孔が形成されている。
第２の距離測定手段５２は、第１の特定手段と第２の特定手段とを備えている。
第１の特定手段は、深度センサ３０で補強板を測定したときの補強板の表面形状上の打設孔の内径から補強板からの深度センサ３０までの距離ｈ１を特定する。
第２の特定手段は、深度センサ３０で補強板を測定したときの補強板の位置を特定することで補強板の高さ方向の距離ｈ２を特定する。
第２の距離測定手段５２は、距離ｈ１と距離ｈ２との合計によって第２の距離を得る。
このような構成によっても上述した実施の形態と同様の効果が奏される。

１０……充填形鋼管コンクリート柱、１２……鋼管、１２Ａ……開口、１４……コンクリート、１４Ａ……天端、１６……コンクリート圧送用ポンプ車、２０……管理装置、２２……カメラユニット、２４……ケーブル、２６……昇降手段、２８……パーソナルコンピュータ、３０……深度センサ、３０２……赤外線照射部、３０４……赤外線カメラ、３６……電源回路、３８……ケース、４０……ケーブル案内機構、４２……ケーブル巻き取り機構、４４……ロータリーエンコーダ、４６……指標検出器、４７……補正手段、４８……インターフェースユニット、４９……ＡＣアダプタ、５０……表示手段、５２……充填評価手段、５２……距離測定手段、５２……充填評価手段、５４……昇降制御手段、５６……第２の距離測定手段、５８……天端高さ算出手段、５９……充填制御手段。

Claims (8)

1. 充填形鋼管コンクリート柱の管理装置であって、
   鋼管内部に充填されたコンクリートの天端の表面形状を測定する深度センサと、
   前記鋼管外部に設けられ、前記深度センサで測定された前記天端の表面形状を表示する表示手段と、
   を備えることを特徴とする充填形鋼管コンクリート柱の管理装置。
2. 前記深度センサで測定された前記天端の表面形状と前記コンクリートの正常充填時における前記天端の表面形状モデルとの一致度に基づいて充填作業の品質を評価する充填評価手段と、
   前記充填評価手段によって前記一致度が所定値未満と判定された場合に、前記コンクリートの充填状況に関する報知を行う報知手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１記載の充填形鋼管コンクリート柱の管理装置。
3. 前記深度センサは、前記天端の各点からの鉛直方向における距離を測定して前記天端の表面形状を測定するとともに、前記天端の各点からの鉛直方向における距離の平均値を第１の距離情報とし、
   前記鋼管内部に昇降可能に配置され、前記深度センサを保持するケースと、
   前記鋼管に形成された開口を介して前記鋼管外部から前記鋼管内部に導入され前記ケースを吊り下げるケーブルと、
   前記鋼管内部で前記ケーブルを昇降することで前記ケースを前記鋼管内部で昇降させる昇降手段と、
   前記第１の距離情報が所定値以上となるように前記ケースを前記鋼管内部で昇降させるよう前記昇降手段を制御する昇降制御手段と、を備える、
   ことを特徴とする請求項１または２記載の充填形鋼管コンクリート柱の管理装置。
4. 基準位置と前記深度センサとの間の鉛直方向における距離を測定し第２の距離情報を生成する第２の距離測定手段と、
   前記第１の距離情報と、前記第２の距離情報とに基づいて前記基準位置からの前記鋼管内部に充填されたコンクリートの天端の高さを算出する天端高さ算出手段と、を備え、
   前記昇降手段は、前記ケースが前記鋼管内部で最も上方の位置となる上限位置に上昇された状態で前記ケースの下端が前記開口の下縁よりも高い位置となるように構成されている、
   ことを特徴とする請求項３記載の充填形鋼管コンクリート柱の管理装置。
5. 前記鋼管内部への前記コンクリートの充填圧を制御する充填制御手段を備え、
   前記鋼管内部には、鋼管の長手方向において予め定められた位置に補強板が形成され、
   前記補強板には予め定められた内径の打設孔が形成されており、
   前記充填制御手段は、前記鋼管内部に充填されたコンクリートの天端の高さと前記補強板の位置とに基づいて、前記コンクリートの充填圧を制御する、
   ことを特徴とする請求項４記載の充填形鋼管コンクリート柱の管理装置。
6. 前記ケーブルは、その延在方向に沿って予め定められた基準間隔で指標が形成され、
   前記第２の距離測定手段は、
   前記ケーブルの移動量を検出するエンコーダと、
   前記指標を検出する指標検出手段と、
   前記エンコーダで検出された移動量に基づいて前記第２の距離情報を生成すると共に、前記指標検出手段により前記指標が検出される毎に前記基準間隔を用いて前記第２の距離情報を補正する補正手段と、
   を備えることを特徴とする請求項４または５記載の充填形鋼管コンクリート柱の管理装置。
7. 前記表示手段は、前記天端高さに基づいて前記鋼管の全高に対する充填された前記コンクリートの天端高さの割合を、図形を用いてリアルタイムに表示する、
   ことを特徴とする請求項１〜６に何れか１項記載の充填形鋼管コンクリート柱の管理装置。
8. 前記図形は、前記鋼管の断面形状に対応する鋼管表示部と、各階のスラブに対応するスラブ表示部と、前記コンクリート天端の上昇に伴い一次元的に変化する棒グラフとして表示されるコンクリート表示部とで構成されている、
   ことを特徴とする請求項７記載の充填形鋼管コンクリート柱の管理装置。

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