JP2016176203A - コンクリート床面の不陸調整ロボット - Google Patents
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Abstract
Description
しかしながら、このような作業は人手で行うことから、コンクリートの上面には5mm〜10mm程度の凸部が部分的に形成されることが避けられない。
そのため、従来は、コンクリートが硬化したのち、凸部を工具によってはつったり、あるいは、床掃除用のポリッシャーに鋼製のワイヤブラシを装着して凸部を削ることにより、コンクリート床面の不陸調整を行っている。
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、自動的にコンクリート床面の凸部を切削することでコンクリート床面の不陸調整を行ない工期の短縮を図る上で有利なコンクリート床面の不陸調整ロボットを提供することにある。
請求項2記載の発明は、前記制御部による前記切削部の制御は、前記高さ検出部で検出された前記シャーシの高さが予め定められた許容範囲を上回った場合に前記切削部による前記コンクリート床面の切削を行ない、前記シャーシの高さが前記許容範囲内となった場合に前記切削部による前記コンクリート床面の切削を停止するようになされることを特徴とする。
請求項3記載の発明は、前記シャーシに、障害物を検出する障害物検出部が設けられ、前記移動部による移動は、前記障害物検出部で検出された障害物の検出結果に基づいて前記コンクリート床面のうち前記障害物を除く範囲の全域にわたってなされることを特徴とする。
請求項4記載の発明は、前記シャーシに、予め定められた波長の光線を検出する光線検出部が設けられ、前記移動部は、前記光線検出部で検出される前記光線を横切る前記不陸調整ロボットの移動を禁止することを特徴とする。
請求項5記載の発明は、前記シャーシに、前記切削部で切削されたコンクリートの粉塵を吸引して回収する吸引部が設けられていることを特徴とする。
請求項6記載の発明は、前記切削部は、金属製のブラシと、前記ブラシを回転させるモータとを有し、前記モータにより前記ブラシを回転させて前記コンクリート床面の切削を行うことを特徴とする。
請求項7記載の発明は、前記高さ検出部は、前記シャーシの上部に設けられ、予め定められた高さで水平面に沿って形成されるレーザー基準面を検出することで前記シャーシの高さを検出することを特徴とする。
請求項8記載の発明は、前記移動部、前記切削部、前記制御部に電力を供給するバッテリと、前記バッテリに充電を行う充電部と、充電装置から発信される誘導信号を受信する誘導信号受信部とが設けられ、前記移動部は、前記誘導信号受信部で受信された前記誘導信号に基づいて前記不陸調整ロボットを前記充電装置に移動させ、前記充電部は、前記不陸調整ロボットが前記充電装置に移動した状態で前記充電装置から供給される電力により前記バッテリを充電することを特徴とする。
請求項2記載の発明によれば、コンクリート床面の不陸調整を確実に行う上で有利となる。
請求項3記載の発明によれば、不陸調整ロボットと障害物の干渉を回避しつつ、コンクリート床面の不陸調整を確実に行う上で有利となる。
請求項4記載の発明によれば、不陸調整ロボットが移動することが好ましくない範囲を自由に設定することができ、不陸調整ロボットによるコンクリート床面の不陸調整動作を安定して確実に行う上で有利となる。また、コンクリート床面を複数の領域に区切るように光線を投射させておくと共に、各領域に不陸調整ロボットを配置すれば、各不陸調整ロボットが、それぞれに割り当てられた領域内で移動しつつ不陸調整を行うため、複数の不陸調整ロボットを用いて広大な面積のコンクリート床面の不陸調整を効率的に行うことができ、工期を短縮する上で有利となる。
請求項5記載の発明によれば、不陸調整後にコンクリート床面の粉塵を清掃する必要がなく、作業性の向上を図る上で有利となる。
請求項6記載の発明によれば、簡単な構成でコンクリート床面の切削を行なうことができ、不陸調整ロボットの構成の簡素化、低コスト化を図る上で有利となる。
請求項7記載の発明によれば、コンクリート床面の面積や形状に拘わらず、レーザー基準面を形成するといった極めて簡単な準備を行うだけで足り、不陸調整に要する手間の簡素化を図る上で有利となる。
請求項8記載の発明によれば、バッテリの充電が自動的に行なわれるため、不陸調整ロボットの休止時間を最小限にしつつ長時間にわたって不陸調整ロボットを稼動させることができ、広大な面積のコンクリート床面の不陸調整を効率的に行うことができ、工期を短縮する上でより有利となる。
図1〜図4に示すように、不陸調整ロボット10は、シャーシ12と、左右の車輪14A、14Bと、左右の車輪用モータ16A、16Bと、補助輪18と、ブラシ20と、ブラシ用モータ22と、吸引部24と、障害物センサ26と、レベルセンサ28と、光線センサ30と、誘導信号受信部32と、バッテリ34と、充電部36と、ロボット側端子部37と、基準高さ設定用スイッチ38と、動作スイッチ40と、制御部42などを含んで構成されている。
左右の車輪14A、14Bは、底板1202にシャーシ12の直径方向に間隔をおいて設けられ、同一軸線を中心に回転可能に設けられている。
左右の車輪用モータ16A、16Bは、シャーシ12内部に設けられ、左右の車輪14A、14Bを独立して回転駆動するものである。
補助輪18は、左右の車輪14A、14Bからそれぞれ同一距離離れた底板1202の箇所に設けられて底板1202と直交する軸線回りに回転可能に支持されている。
本実施の形態では、左右の車輪14A、14B、左右の車輪用モータ16A、16B、補助輪18によってシャーシ12を支持しコンクリート床面2上を移動する移動部が構成されている。
ブラシ用モータ22は、シャーシ12内部に設けられ、ブラシ20を回転駆動させるものである。
本実施の形態では、ブラシ20とブラシ用モータ22によってシャーシ12の下部に設けられコンクリート床面2の切削を可能とした切削部が構成されている。
本実施の形態では、吸引部24は、ブラシ20近傍の底板1202の箇所に設けられた吸引口2402と、吸引口2402に接続されファンにより空気を吸引する吸引用モータ2404と、吸引される空気に含まれる粉塵を除去する不図示の着脱可能なフィルタを含んで構成されている。
障害物センサ26として以下に例示するものが使用可能である。また、障害物センサ26として以下に例示するものを1種類設けてもよいし、複数種類のセンサを組み合わせてもよい。
1)検知光をシャーシ12の半径方向外方に照射し、検知光が障害物で反射された反射光を受光することで障害物を検出する光電センサ。
2)超音波の送信波をシャーシ12の半径方向外方に放射し、送信波が障害物で反射された反射波を受信することで障害物を検出する超音波センサ。
3)電磁波の送信波をシャーシ12の半径方向外方に放射し、送信波が障害物で反射された反射波を受信することで障害物を検出するレーダーセンサ。
4)シャーシ12の側壁1202に設けられ、障害物に物理的に接触したことを検出するタッチセンサ。
レベルセンサ28は、例えば、高さ方向に並べられた複数の受光素子を含んで構成されており、レーザー基準面44を検出(受光)した受光素子の位置に基づいてシャーシ12の高さを検出する。
本実施の形態では、各受光素子は、平面視してレベルセンサ28の中心を中心として周方向の全周にわたって光を検出可能に構成されている。
光線センサ30は、予め定められた波長の光線が赤外線であれば、赤外線が検出可能な受光素子で構成される。
ロボット側端子部37は、シャーシ12の側板1204に露出して設けられており、充電部36に接続され、充電装置46の充電装置側端子部52と接続可能に設けられている。
基準高さ設定用スイッチ38が操作されると、後述する制御部42によるシャーシ12の基準高さHの設定動作が実行される。
動作スイッチ40が操作されると、制御部42による制御が開始され、移動しつつコンクリート床面2の凸部4(図6)を切削する不陸調整動作が実行される。
コンピュータは、CPUと、バスラインを介して接続されたROM、RAM、入出力インターフェースなどを含んでいる。
ROMは所定の制御プログラムなどを格納し、RAMはワーキングエリアを提供するものである。
入出力インターフェースは、左右の車輪用モータ16A、16B、ブラシ用モータ22、吸引用モータ2404、障害物センサ26、レベルセンサ28、光線センサ30、基準高さ設定用スイッチ38、動作スイッチ40と接続されている。
また、制御部42は、光線センサ30で検出される光線を横切る不陸調整ロボット10の移動を禁止するように左右の車輪用モータ16A、16Bを制御する。
また、制御部42は、誘導信号受信部32で受信される誘導信号に基づいて、後述の充電装置46に向かって不陸調整ロボット10が移動するように、左右の車輪用モータ16A、16Bを制御する。
なお、制御部42の制御により左右の車輪用モータ16A、16Bをそれぞれ個別に正逆回転させ、あるいは、停止させることで、不陸調整ロボット10は、直線あるいは曲線に沿って移動し、また、任意の場所で停止する。
すなわち、制御部42は、レベルセンサ28で検出されたシャーシ12の高さΔhが予め定められた許容範囲を上回った場合にブラシ用モータ22を駆動してブラシ20によりコンクリート床面2の切削を行ない、シャーシ12の高さΔhが許容範囲内となった場合にブラシ用モータ22を止めてブラシ20によるコンクリート床面2の切削を停止する。
例えば、予め設定された基準高さH(mm)とし、許容範囲をH(mm)≦Δh≦H+2(mm)と規定した場合、検出されたシャーシ12の高さΔhがH+2(mm)を上回った場合にコンクリート床面2の切削を行い、検出されたシャーシ12の高さΔhがH+2(mm)以下になった場合にコンクリート床面2の切削を停止する。
なお、コンクリート床面2の基準高さHは、後述するように、不陸調整ロボット10によるコンクリート床面2の不陸調整動作を開始する前に制御部42に対して予め設定しておく。
また、制御部42は、ブラシ用モータ22を駆動している期間、吸引用モータ2404を駆動させ、ブラシ20で切削されたコンクリートの粉塵を吸引口2402から吸引させ、ブラシ用モータ22を停止させると、吸引用モータ2404を停止させ粉塵の吸引動作を停止する。
充電装置46は、誘導信号発信部48と、給電部50と、充電装置側端子部52とを含んで構成されている。
誘導信号発信部48は、誘導信号を発信するものである。誘導信号は、例えば赤外線信号であり、充電装置46の位置を不陸調整ロボット10に認識させ、不陸調整ロボット10を充電装置46に向かって誘導させるためのものである。
充電装置側端子部52は、充電装置46まで移動した不陸調整ロボット10のロボット側端子部37に接続可能に設けられている。
給電部50は、充電装置側端子部52に接続されたロボット側端子部37を介して充電部36に電力を給電することでバッテリ34の充電を行わせるものである。
充電装置46は、図6に示すように、不陸調整を行うコンクリート床面2に設置される。
図6に示すように、後打ちコンクリートが打設されて矩形状のコンクリート床面2が形成されており、コンクリート床面2の四隅にはそれぞれ柱6が立設されている。
また、コンクリート床面2の四辺には、コンクリート床面2に接続された壁部8が立設されており、コンクリート床面2は壁部8によって囲まれている。
コンクリート床面2は、後打ちコンクリートが打設されたのち作業者がコテにより床面をならしているため、大半の部分が平坦面となっているものの、複数の凸部4が生じている。
そして、各柱6には、水平面と平行に投光されるレーザー光を鉛直方向の軸周りに旋回して走査することで水平面と平行なレーザー基準面44を形成するレーザーレベル54がそれぞれ取着されている。
各レーザーレベル54は、それらが形成する複数のレーザー基準面44の高さが互いに同一の高さとなり、それらレーザー基準面44が不陸調整ロボット10のレベルセンサ28で検出可能な高さとなるように位置決めされている。
このように、複数のレーザーレベル54により複数のレーザー基準面44を形成すると、レベルセンサ28がレーザー基準面44を確実に検出する上で有利となる。
なお、単一のレーザーレベル54により単一のレーザー基準面44を形成するようにしてもよく、この場合は、レーザーレベル54が1台で済むため、設置作業の効率を高める上で有利となる。
レーザーレベル54の設置が完了したならば、シャーシ12の基準高さHの設定を行う(ステップS10)。
すなわち、不陸調整ロボット10をコンクリート床面2のうち凸部4を除く平坦面上に載置した状態で基準高さ設定用スイッチ38を操作する。
制御部42は、レベルセンサ28で検出したレーザー基準面44の位置をシャーシ12の基準高さHとして設定する。
本実施の形態では、壁部8が障害物となるため、壁部8で囲まれたコンクリート床面2の範囲の全域にわたって不陸調整ロボット10が移動する。
シャーシ12の高さΔhが許容範囲を上回っていると、制御部42は、ブラシ用モータ22を駆動してブラシ20によりコンクリート床面2の切削を行なうと共に、吸引用モータ2404を駆動して粉塵の吸引を行う(ステップS16)。
そして、ステップS14に戻り、シャーシ12の高さΔhが許容範囲以内となるまで、ステップS14、S16を繰り返して行い、これにより、コンクリート床面2の凸部4の高さが許容範囲となるまで切削される。
終了条件としては、例えば、不陸調整ロボット10の動作が開始されてからの経過時間を計時し、経過時間が予め定められた終了時間に到達したことで終了条件が成立するものとする。
ステップS18で終了条件が不成立ならば、制御部42は、充電部36によりバッテリ34の残量を検出し、バッテリ34の残量が予め定められた下限値を下回っているか否か、すなわちバッテリ34の残量が不足か否かを判定する(ステップS20)。
ステップS20でバッテリ34の残量が不足していなければ、ステップS12に戻る。
ステップS20でバッテリ34の残量が不足であれば、制御部42は、誘導信号受信部32による受信される誘導信号に基づいて不陸調整ロボット10を充電装置46に移動させる(ステップS22)。
そして、ロボット側端子部37と充電装置側端子部52とが接続されることで充電装置46によるバッテリ34への充電が実行される(ステップS24)。
充電終了後は、ステップS12に戻る。
一方、ステップS18で終了条件が成立したならば、ステップS22、S24と同様に充電装置46に移動して充電を行なう(ステップS26、S28)。
充電終了後はそのまま待機状態となり一連の動作を終了する。
光線投射装置56は、帯状の光線56Aをその幅方向を鉛直方向に合致させてコンクリート床面2に沿って投射するものであり、光線センサ30によって検出可能となるように帯状の光線56Aの位置が定められている。
制御部42は、光線センサ30によって帯状の光線56Aが検出されたならば、帯状の光線56Aを横切る移動を禁止するように左右の車輪用モータ16A、16Bを制御する。
この結果、不陸調整ロボット10は、壁部8と帯状の光線56Aとで囲まれた範囲内で移動しつつコンクリート床面2の凸部4の切削を行う。
このように光線56Aを用いて不陸調整ロボット10の移動範囲を制限することにより、不陸調整ロボット10が移動することが好ましくない範囲を簡単、確実に設定することができる。
図10に示すように、長方形状のコンクリート床面2の4辺に壁部8が設けられている。
そして、コンクリート床面2を長手方向で3等分するように、2つの長辺のうち一方の長辺を3等分する2箇所においてそれぞれ光線投射装置56をコンクリート床面2上に載置し、各光線投射装置56から他方の長辺に向けて予め定められた波長の光線56Aを投射させる。
これにより、コンクリート床面2は、第1、第2、第3の領域2A、2B、2Cに区分される。
そして、各領域2A、2B、2C毎に不陸調整ロボット10を1台づつ配置して稼働させる。
制御部42は、前述の場合と同様に、光線センサ30によって帯状の光線56Aが検出されたならば、帯状の光線56Aを横切る移動を禁止するように左右の車輪用モータ16A、16Bを制御する。
この結果、第1〜第3の領域2A、2B、2Cに配置された不陸調整ロボット10のそれぞれは、壁部8と帯状の光線56Aとで囲まれた範囲内で移動しつつコンクリート床面2の凸部4の切削を行う。
このように光線56Aを用いて複数の不陸調整ロボット10の移動範囲を制限することにより、各不陸調整ロボット10は、それぞれに割り当てられた範囲内で移動しつつ不陸調整を行うため、不陸調整ロボット10同士が干渉して互いの移動を妨害することがない。
そのため、各領域2A、2B、2Cでの不陸調整を効率的に行うことができ、複数の不陸調整ロボット10を用いて広大な面積のコンクリート床面2の不陸調整を効率的に行うことができ、工期を短縮する上で有利となる。
したがって、コンクリート構造物が物流施設の倉庫のように広大なコンクリート床面2を有するものであった場合、昼夜を問わず不陸調整ロボット10を稼動させることにより、自動的にコンクリート床面2の凸部4を切削することでコンクリート床面2の不陸調整を行なえ、工期の短縮を図る上で有利となる。
したがって、不陸調整ロボット10が移動することが好ましくない範囲を自由に設定することができ、不陸調整ロボット10によるコンクリート床面2の不陸調整動作を安定して確実に行う上で有利となる。
なお、不陸調整ロボット10が移動することが好ましくない範囲として、例えば、階段などコンクリート床面2よりも高さが低くなっている範囲、あるいは、打設された後打ちコンクリートが硬化していない範囲などが挙げられる。
また、コンクリート床面2を複数の領域に区切るように光線56Aを投射させておくと共に、各領域に不陸調整ロボット10を配置すれば、各不陸調整ロボット10が、それぞれに割り当てられた領域内で移動しつつ不陸調整を行うため、不陸調整ロボット10同士が干渉して互いの移動を妨害することがない。
そのため、各領域での不陸調整を効率的に行うことができ、複数の不陸調整ロボット10を用いて広大な面積のコンクリート床面2の不陸調整を効率的に行うことができ、工期を短縮する上で有利となる。
したがって、バッテリ34の充電が自動的に行なわれるため、不陸調整ロボット10の休止時間を最小限にしつつ長時間にわたって不陸調整ロボット10を稼動させることができ、広大な面積のコンクリート床面2の不陸調整を効率的に行うことができ、工期を短縮する上でより有利となる。
10 不陸調整ロボット
12 シャーシ
14A、14B 左右の車輪(移動部)
16A、16B 左右の車輪用モータ(移動部)
18 補助輪(移動部)
20 ブラシ(切削部)
22 ブラシ用モータ(切削部)
24 吸引部
26 障害物センサ(障害物検出部)
28 レベルセンサ(高さ検出部)
30 光線センサ(光線検出部)
32 誘導信号受信部
34 バッテリ
36 充電部
42 制御部
44 レーザー基準面
46 充電装置
Claims (8)
- シャーシと、
前記シャーシを支持しコンクリート床面上を移動する移動部と、
前記シャーシの下部に設けられ前記コンクリート床面の切削を可能とした切削部と、
前記シャーシの高さを検出する高さ検出部と、
前記高さ検出部で検出された前記シャーシの高さに基づいて前記切削部を制御する制御部と、
を備えることを特徴とするコンクリート床面の不陸調整ロボット。 - 前記制御部による前記切削部の制御は、前記高さ検出部で検出された前記シャーシの高さが予め定められた許容範囲を上回った場合に前記切削部による前記コンクリート床面の切削を行ない、前記シャーシの高さが前記許容範囲内となった場合に前記切削部による前記コンクリート床面の切削を停止するようになされる、
ことを特徴とする請求項1記載のコンクリート床面の不陸調整ロボット。 - 前記シャーシに、障害物を検出する障害物検出部が設けられ、
前記移動部による移動は、前記障害物検出部で検出された障害物の検出結果に基づいて前記コンクリート床面のうち前記障害物を除く範囲の全域にわたってなされる、
ことを特徴とする請求項1または2記載のコンクリート床面の不陸調整ロボット。 - 前記シャーシに、予め定められた波長の光線を検出する光線検出部が設けられ、
前記移動部は、前記光線検出部で検出される前記光線を横切る前記不陸調整ロボットの移動を禁止する、
ことを特徴とする請求項1〜3の何れか1項記載のコンクリート床面の不陸調整ロボット。 - 前記シャーシに、前記切削部で切削されたコンクリートの粉塵を吸引して回収する吸引部が設けられている、
ことを特徴とする請求項1〜4の何れか1項記載のコンクリート床面の不陸調整ロボット。 - 前記切削部は、金属製のブラシと、前記ブラシを回転させるモータとを有し、前記モータにより前記ブラシを回転させて前記コンクリート床面の切削を行う、
ことを特徴とする請求項1〜5の何れか1項記載のコンクリート床面の不陸調整ロボット。 - 前記高さ検出部は、前記シャーシの上部に設けられ、予め定められた高さで水平面に沿って形成されるレーザー基準面を検出することで前記シャーシの高さを検出する、
ことを特徴とする請求項1〜6の何れか1項記載のコンクリート床面の不陸調整ロボット。 - 前記移動部、前記切削部、前記制御部に電力を供給するバッテリと、
前記バッテリに充電を行う充電部と、
充電装置から発信される誘導信号を受信する誘導信号受信部とが設けられ、
前記移動部は、前記誘導信号受信部で受信された前記誘導信号に基づいて前記不陸調整ロボットを前記充電装置に移動させ、
前記充電部は、前記不陸調整ロボットが前記充電装置に移動した状態で前記充電装置から供給される電力により前記バッテリを充電する、
ことを特徴とする請求項1〜7の何れか1項記載のコンクリート床面の不陸調整ロボット。
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