JP2017007114A - コンクリート二次製品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】短期間・低コストで自然物の意匠を模したコンクリート二次製品を製造することができ、しかも自然物の意匠を高い精度で再現することができるコンクリート二次製品の製造方法を提供する。【解決手段】自然物１０をスキャンして３次元データを取得するステップと、前記３次元データを加工して３次元パターンを作成するステップと、前記３次元パターンを使用して凸型を作成するステップと、前記凸型を型取りしてゴム製の凹型を作成するステップと、前記凹型にコンクリートまたはモルタルを流し込んでコンクリート二次製品２０を得るステップと、を含む。【選択図】図１

Description

この発明は、自然物の意匠を模したコンクリート二次製品の製造方法に関する。

近年、住宅スタイルの多様化が進み、それに伴いコンクリート二次製品のデザインも多様化している。庭で使用されることが多いコンクリート二次製品は、周辺の樹木や草花との調和が重要視されるため、石調や木調などの自然物を模したデザインの製品に対しての需要が高い。

また、コンクリート二次製品を使用すれば自然物を使用した場合の問題点を解決することができるため、コンクリート二次製品で自然物を代替するケースが増えている。すなわち、エクステリアに自然の木材を使用した場合、風雨にさらされることで腐食が発生するという問題があった。また、自然の石材を使用した場合、石材の寸法のバラツキが大きいためコンクリートに比べて施工に手間がかかるという問題があった。このような問題点を解決する手段として、耐用年数が長く寸法精度の高いコンクリート二次製品の需要が高まっている。

従来、こうした自然物を模したコンクリート二次製品は以下のような手順で製造されていた。まず自然物を型取りして凹型を作成する。次に、この凹型に石膏を流し込んで石膏型（凸型）を作製し、この石膏型の形状や寸法を手作業で調整する。そして、この石膏型を型取りして製造用の凹型を作製し、これにコンクリートまたはモルタルを流し込むことでコンクリート二次製品を製造していた。

しかしながら、このような従来の方法では、石膏型の形状や寸法を手作業で調整する必要があるため、正確な直線、平面の造形、目標高さ寸法への調整が困難であった。また、作業も煩雑であり、作業者の技術スキルも求められることから、時間や費用がかかるとともに、仕上がりの品質を一定に保つことも困難であった。

こうした問題を解決する方法として、例えば特許文献１には、自然物を３Ｄスキャンして成型表面を作り出す技術が開示されている。この特許文献１記載の技術では、３Ｄスキャンしたデータのミラーイメージを使用して金属製の圧力版に切削加工を施し、この圧力版をコンクリート表面に押し当てることで自然物の外観を有するコンクリートブロックを製造している。

特開２００９−１１３５００号公報

しかし、上記した特許文献１記載の技術は、金属製の圧力版をコンクリート表面に押し当てるものであり、大がかりな設備を必要とするものであった。また、金属型を作成しなければならないため、金型製作にかかる費用や日数がかさむという問題があった。しかも、コンクリートを養生し終わるまで金型や設備を再利用できないため、コンクリート二次製品を短期間で大量に製造するためには金型や設備の数を増やす必要があり、さらに製造コストが嵩んでしまうという問題があった。

コンクリート二次製品の分野においては、良質なデザインとともに低価格化へのニーズが高い。すなわち、より短期間・低コストでコンクリート二次製品を製造できる技術が求められているが、特許文献１記載の技術はこうしたニーズに対応できるものではなかった。

そこで、本発明は、短期間・低コストで自然物の意匠を模したコンクリート二次製品を製造することができ、しかも自然物の意匠を高い精度で再現することができるコンクリート二次製品の製造方法を提供することを課題とする。

本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであり、以下を特徴とする。

請求項１記載の発明は、自然物をスキャンして３次元データを取得するステップと、前記３次元データを加工して３次元パターンを作成するステップと、前記３次元パターンを使用して凸型を作成するステップと、前記凸型を型取りしてゴム製の凹型を作成するステップと、前記凹型にコンクリートまたはモルタルを流し込んでコンクリート二次製品を得るステップと、を含むことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、上記した請求項１に記載の発明の特徴点に加え、前記凸型はケミカルウッド製であることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、上記した請求項１又は２に記載の発明の特徴点に加え、前記コンクリート二次製品は、表面側に設けられて自然物を模した意匠部と、裏面側に設けられた土台部と、を備え、前記意匠部に係る前記３次元パターンは、前記３次元データを使用して作成され、前記土台部に係る前記３次元パターンは、前記３次元データを使用せずに作成されることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、上記した請求項１〜３のいずれかに記載の発明の特徴点に加え、単一の自然物の異なる位置をスキャンすることで複数の３次元データを取得し、前記複数の３次元データを使用してコンクリート二次製品を得ることを特徴とする。

請求項１に記載の発明は上記の通りであり、自然物をスキャンして３次元データを取得するステップと、前記３次元データを加工して３次元パターンを作成するステップと、前記３次元パターンを使用して凸型を作成するステップと、前記凸型を型取りしてゴム製の凹型を作成するステップと、前記凹型にコンクリートまたはモルタルを流し込んでコンクリート二次製品を得るステップと、を含む。

このような構成によれば、自然物をスキャンしたデータを使用してコンクリート二次製品を製造できるので、手作業で石膏型を作成する必要がない。よって、石膏型を作成するための時間や費用を削減できるとともに、作業者の技術スキルにかかわらず品質を一定に保つことができる。

また、データを保存しておけば簡単に凹型を再現できるので、石膏型を保管する必要がない。よって、石膏型の保管に伴う問題点、例えば、保管スペースの確保や、移動時の破損、保管時の変形、経年変化による破損などを考慮する必要がない。

また、スキャンしたデータを加工して使用するので、例えば全体や一部を拡大縮小することなどにより、寸法調整も容易である。すなわち、不均一な自然物の意匠を製品に合わせて調整することができるので、寸法精度が悪い自然物を基にコンクリート二次製品を作成した場合でも、思い通りのコンクリート二次製品を得ることができる。

また、ゴム製の凹型にコンクリートまたはモルタルを流し込んでコンクリート二次製品を得るようにしているため、金属型を作成する必要がなく、費用や製作日数を抑制することができる。また、ゴム型を使用することで自然物の意匠を高い精度で再現することができる。

また、請求項２に記載の発明は上記の通りであり、前記凸型はケミカルウッド製であるので、加工が容易であり、また、ケミカルウッドは耐熱性・耐薬品性・耐摩耗性に優れているため、ゴム型作成に使用しても破損や収縮膨張の心配がない。

また、請求項３に記載の発明は上記の通りであり、前記コンクリート二次製品は、表面側に設けられて自然物を模した意匠部と、裏面側に設けられた土台部と、を備え、前記意匠部に係る前記３次元パターンは、前記３次元データを使用して作成され、前記土台部に係る前記３次元パターンは、前記３次元データを使用せずに作成される。このような構成によれば、意匠部においては３次元データを使用して自然物を的確に再現させるとともに、土台部においては点群数の少ないＣＡＤデータを作成することができる。すなわち、意匠部においては、３次元データを基に細かく調整して３次元パターンを作成し、径の小さい切削工具で加工することで自然物を的確に再現することができる。一方、土台部においては、３次元データを使用しないので、調整作業を簡素化できるとともに、点群数が少ないＣＡＤデータを使用して径の大きい切削工具で加工できるので、切削作業をも簡素化することができる。

また、請求項４に記載の発明は上記の通りであり、単一の自然物の異なる位置をスキャンすることで複数の３次元データを取得し、前記複数の３次元データを使用してコンクリート二次製品を得る。このような構成によれば、自然物を複数用意しなくても異なる意匠を容易に作成することができるので、デザインのバリエーションを容易に増やすことができる。バリエーションに富んだコンクリート二次製品を使用することで、施工した際に自然物の不規則な印象を与えることができる。

コンクリート二次製品の製造方法のフロー図である。 自然物のスキャン位置を示す説明図である。 （ａ）コンクリート二次製品の斜視図、（ｂ）コンクリート二次製品の正面図である。

本発明の実施形態について、図を参照しながら説明する。

本実施形態に係るコンクリート二次製品２０の製造方法は、自然物１０の意匠を模したコンクリート二次製品２０の製造するためのものであり、例えば図３に示すような舗装用のコンクリート二次製品２０を製造するためのものである。本製造方法によって製造されたコンクリート二次製品２０は、石や木などの自然物１０を模した表面を有しているため、施工したときに自然物１０を敷き詰めたような外観を呈するようになっている。

このコンクリート二次製品２０は、図３に示すように、表面側に設けられて自然物１０を模した意匠部２１と、裏面側に設けられた土台部２２と、を備える。土台部２２は、施工の際に固定箇所として使用される。意匠部２１は、土台部２２から突出して形成されており、本実施形態においては略正方形の９つの凸部として形成されている。この意匠部２１が露出するように施工されることで、コンクリート二次製品２０の外観上の特徴が表れる。

上記したコンクリート二次製品２０は図１に示す手順で製造される。
まず、自然物１０をスキャンして３次元データを取得する。例えば図２に示すような天然石を、デジタルスキャナを用いて３Ｄスキャンする。本実施形態においては、スキャンしたデータを加工して使用することができるので、自然物１０の選定に厳密な寸法精度は求められない。

本実施形態においては、単一の自然物１０の異なる位置をスキャンすることで複数の３次元データを取得し、この複数の３次元データを使用してコンクリート二次製品２０を得るようにしている。例えば、図２に示すように、コンクリート二次製品２０の寸法に合わせて３つのスキャン位置Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３でスキャンするようにすれば、異なる３つの３次元データを得ることができる。このように単一の自然物１０の異なる位置をスキャンすることで、単一の自然物１０から複数の異なるデザインのバリエーションを得ることができる。

複数の３次元データは、異なるデザインのコンクリート二次製品２０に使用してもよいし、同じコンクリート二次製品２０に使用してもよい。複数の３次元データを異なるデザインのコンクリート二次製品２０に使用すれば、多様で異なった外観を持ったコンクリート二次製品２０が得られるので、これらのコンクリート二次製品２０を組み合わせて使用することで、不規則で自然な印象の外観とすることができる。また、例えば図３に示すように、意匠部２１が複数の凸部から構成されているような場合には、複数の３次元データを同じコンクリート二次製品２０に使用してもよい。すなわち、複数の３次元データを、複数の凸部それぞれのデザインとして使用してもよい。このようにすれば、複数の凸部をそれぞれ異なる外観にすることができるので、不規則で自然な印象を与えるコンクリート二次製品２０を得ることができる。

なお、自然物１０を型取りして凹型を作成する従来の方法では、例えば３００ｍｍ角の天然石調のコンクリート板を得ようとした場合、寸法精度のよい３００ｍｍ角の天然石を選定して型取りする必要があった。このため、複数のデザインのバリエーションを得るためには、複数の天然石を準備する必要があった。しかしながら、本実施形態によれば、天然石の寸法精度は求められず、コンクリート二次製品２０の寸法よりも大きい天然石を使用して任意の箇所をスキャンすることで単一の自然物１０で複数のデザインのバリエーションを得ることができる。例えば３００ｍｍ角の天然石調のコンクリート板を得ようとした場合、図２に示すように、縦３００ｍｍ（すなわちコンクリート板の縦幅と同程度の縦幅）、横３００ｍｍ以上（のぞましくはコンクリート板の横幅の倍程度の横幅）の天然石を使用し、この天然石の数か所をスキャンする。このとき、天然石の寸法が悪くても、後述するように３次元データを加工すれば容易に寸法調整が行える。このように、単一の天然石から複数の３次元データが得られ、しかも天然石の寸法精度に厳密さが求められないので、天然石の選定に労力をかける必要がない。

上記のように３次元データを取得したら、次に、この３次元データを加工して３次元パターンを作成する。３次元パターンの作成は、既知の３Ｄモデリングソフトを使用して実行される。具体的には、３次元データをコンピュータに取り込んで３Ｄモデリングソフトで加工し、３次元パターンとしての３Ｄ−ＣＡＤデータを作成する。例えば、３Ｄモデリングソフトを使用して３次元データの寸法調整や一部の拡大縮小などを行い、ＣＡＤデータとして出力することで３次元パターンを作成する。

なお、コンクリート二次製品２０の意匠部２１に係る３次元パターンは３次元データを使用して作成されるが、土台部２２に係る３次元パターンは３次元データを使用せずに作成される。すなわち、意匠部２１については、上記したように３次元データの寸法調整や一部の拡大縮小などを行い、３次元パターンを作成する。一方で、土台部２２に係る３次元パターンについては、３次元データを使用せずに３Ｄモデリングソフト上で作図する。このように、コンクリート二次製品２０のデザインに影響を与える部分についてはスキャンデータを使用して点群数の多いデータを作成し、コンクリート二次製品２０のデザインに影響を与えない部分についてはスキャンデータを使用せずに点群数の少ないデータを作成する。

上記のように３次元パターンを作成したら、次に、３次元パターンを使用した凸型を作成する。例えば、３Ｄモデリングマシンを使用してケミカルウッドを切削加工することにより凸型を作成する。

なお、３Ｄモデリングマシンを使用した切削加工においては、造形する形状や材質に応じて動作速度や使用する削り刃の寸法、回転速度等を調整しなければならない。例えば、削り刃の径が大きい場合には、仕上がりは滑らかだが、掘りが浅く、凹凸感が出ない。逆に、削り刃が小さい場合には、掘りが深く出て、凹凸感がわかるが、削り刃の痕が残る。本実施形態においては、意匠部２１の造形を行う場合には径の小さい削り刃を使用し、土台部２２の造形を行う場合には径の大きい削り刃を使用することで、意匠部２１における自然物１０の再現性を向上させるととともに、土台部２２における作業性を向上させるようにしている。

上記のように凸型を作成したら、次に、凸型を型取りしてゴム製の凹型を作成する。すなわち、凸型の周囲に液状のゴム材を流し込んで硬化させることにより、ゴム製の凹型を作成する。

なお、従来のように石膏型を使用する場合には、石膏型を大量に作成することは困難であるので、少ない石膏型で１つずつ凹型を作成していた。石膏型は凹型が硬化するまで再利用できないため、凹型作成に時間がかかるという問題があった。この点、本実施形態によれば、凸型を迅速かつ安価に作成できるため、必要なだけ凸型を作成することができる。このため、凸型を大量に作成すれば、凹型の硬化を待たなくても凹型を平行して作成することができ、凹型作成の時間を短縮することができる。
上記のように凹型を作成したら、最後に、このように作成したゴム製の凹型にコンクリートまたはモルタルを流し込んで、コンクリート二次製品２０を得る。

以上説明したように、本実施形態によれば、自然物１０をスキャンして３次元データを取得するステップと、前記３次元データを加工して３次元パターンを作成するステップと、前記３次元パターンを使用して凸型を作成するステップと、前記凸型を型取りしてゴム製の凹型を作成するステップと、前記凹型にコンクリートまたはモルタルを流し込んでコンクリート二次製品２０を得るステップと、を含む。

このような構成によれば、自然物１０をスキャンしたデータを使用してコンクリート二次製品２０を製造できるので、手作業で石膏型を作成する必要がない。よって、石膏型を作成するための時間や費用を削減できるとともに、作業者の技術スキルにかかわらず品質を一定に保つことができる。

また、データを保存しておけば簡単に凹型を再現できるので、石膏型を保管する必要がない。よって、石膏型の保管に伴う問題点、例えば、保管スペースの確保や、移動時の破損、保管時の変形、経年変化による破損などを考慮する必要がない。

また、スキャンしたデータを加工して使用するので、例えば全体や一部を拡大縮小することなどにより、寸法調整も容易である。すなわち、不均一な自然物１０の意匠を製品に合わせて調整することができるので、寸法精度が悪い自然物１０を基にコンクリート二次製品を作成した場合でも、思い通りのコンクリート二次製品２０を得ることができる。

また、ゴム製の凹型にコンクリートまたはモルタルを流し込んでコンクリート二次製品２０を得るようにしているため、金属型を作成する必要がなく、費用や製作日数を抑制することができる。また、ゴム型を使用することで自然物１０の意匠を高い精度で再現することができる。

また、前記凸型はケミカルウッド製であるので、加工が容易であり、また、ケミカルウッドは耐熱性・耐薬品性・耐摩耗性に優れているため、ゴム型作成に使用しても破損や収縮膨張の心配がない。

また、前記コンクリート二次製品２０は、表面側に設けられて自然物１０を模した意匠部２１と、裏面側に設けられた土台部２２と、を備え、前記意匠部２１に係る前記３次元パターンは、前記３次元データを使用して作成され、前記土台部２２に係る前記３次元パターンは、前記３次元データを使用せずに作成される。このような構成によれば、意匠部２１においては３次元データを使用して自然物１０を的確に再現させるとともに、土台部２２においては点群数の少ないＣＡＤデータを作成することができる。すなわち、意匠部２１においては、３次元データを基に細かく調整して３次元パターンを作成し、径の小さい切削工具で加工することで自然物１０を的確に再現することができる。一方、土台部２２においては、３次元データを使用しないので、調整作業を簡素化できるとともに、点群数が少ないＣＡＤデータを使用して径の大きい切削工具で加工できるので、切削作業をも簡素化することができる。

また、単一の自然物１０の異なる位置をスキャンすることで複数の３次元データを取得し、前記複数の３次元データを使用してコンクリート二次製品２０を得る。このような構成によれば、自然物１０を複数用意しなくても異なる意匠を容易に作成することができるので、デザインのバリエーションを容易に増やすことができる。バリエーションに富んだコンクリート二次製品２０を使用することで、施工した際に自然物１０の不規則な印象を与えることができる。

１０ 自然物
２０ コンクリート二次製品
２１ 意匠部
２２ 土台部
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３ スキャン位置

Claims (4)

1. 自然物をスキャンして３次元データを取得するステップと、
   前記３次元データを加工して３次元パターンを作成するステップと、
   前記３次元パターンを使用して凸型を作成するステップと、
   前記凸型を型取りしてゴム製の凹型を作成するステップと、
   前記凹型にコンクリートまたはモルタルを流し込んでコンクリート二次製品を得るステップと、
   を含むことを特徴とする、コンクリート二次製品の製造方法。
2. 前記凸型はケミカルウッド製であることを特徴とする、請求項１記載のコンクリート二次製品の製造方法。
3. 前記コンクリート二次製品は、表面側に設けられて自然物を模した意匠部と、裏面側に設けられた土台部と、を備え、
   前記意匠部に係る前記３次元パターンは、前記３次元データを使用して作成され、
   前記土台部に係る前記３次元パターンは、前記３次元データを使用せずに作成されることを特徴とする、請求項１又は２記載のコンクリート二次製品の製造方法。
4. 単一の自然物の異なる位置をスキャンすることで複数の３次元データを取得し、
   前記複数の３次元データを使用してコンクリート二次製品を得ることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のコンクリート二次製品の製造方法。

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