JP2017179821A - コンクリート表面の自動仕上装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 コンクリート表面の仕上げ作業を行う際に、適切な時期に仕上げ作業を開始するとともに、作業領域内で効率的に仕上げ作業を行う。【解決手段】 打ち込み後のコンクリートの状態を測定して、仕上げ作業の開始時期を判定する作業開始時期判定手段２０と、コンクリート表面の押さえ装置３１と走行装置３２とを有し、打ち込み後のコンクリート上を自走可能な仕上手段３０と、仕上げ作業を行う領域において、仕上手段３０の走行を管理する走行管理手段４０とを備える。走行管理手段４０は、走行制御データに基づいて、あるいは作業領域データと現在位置データとの比較に基づいて、仕上手段３０の走行を管理する。【選択図】図２

Description

本発明は、コンクリート表面の自動仕上装置に関するものであり、コンクリート打ち込み後の表面押さえ作業（所謂、土間押さえ作業）を効率良く行うことが可能な装置に関するものである。

様々な土木建築工事において、コンクリートを打ち込む工程があり、打ち込んだコンクリート表面の仕上げ作業は、左官工による手作業で行われていた。施工面積が狭い場合には左官工による手作業であっても効率が悪くなることはなく、また、手作業でしか仕上げ作業を行うことができない場合もある。しかし、施工面積が広い場合には左官工による手作業では効率が悪く、施工費が嵩むだけではなく、施工品質を高めることができない場合もあった。

そこで、コンクリート表面の仕上げ作業を左官工の手作業に代えて自動的に行うための装置が提案されている（特許文献１参照）。この特許文献１に記載された技術は、打ち込みの行われた生コンクリートの表面を施工する際に、車輪によって自走する走行駆動車を生コンクリートの表面上で１回又は複数回走行させる。そして、走行駆動車の重量を車輪を介して生コンクリートの表面に作用させることにより、生コンクリートの表面を加圧して密度を高める。さらに、走行駆動車に連結された吸水装置により、生コンクリートの表面上に浮き出た水を吸水するようになっている。

特開平１０−８８８０４号公報

ところで、コンクリート表面の仕上げ作業は、コンクリートの打ち込み作業から所定時間経過した後に行わなければならず、作業開始時期は現場作業者により決定されるが、コンクリートの組成、天候、気温、コンクリートを打込んだ部材の形状・寸法等により作業開始時期は変動する。このため、作業開始時期の決定は現場作業者の経験と勘に頼らなければならず、適切な時期にコンクリート表面の仕上げ作業を行うことができない場合もあった。

特許文献１に記載された技術は、自動走行する車両によりコンクリート表面の仕上げ作業をするための技術であるが、その開始時期の決定や、作業場所における車両の走行制御については何ら記載されておらず、その示唆もない。

本発明は、上述した事情に鑑み提案されたもので、コンクリート表面の仕上げ作業を行う際に、適切な時期に仕上げ作業を開始するとともに、作業領域内で効率的に仕上げ作業を行うことが可能なコンクリート表面の自動仕上装置を提供することを目的とする。

本発明に係るコンクリート表面の自動仕上装置は、上述した目的を達成するため、以下の特徴点を有している。すなわち、本発明に係るコンクリート表面の自動仕上装置は、コンクリート打ち込み後に、コンクリート表面の仕上げ作業を行うための装置であって、作業開始時期判定手段と、仕上手段と、走行管理手段とを備えたことを特徴とするものである。

作業開始時期判定手段は、打ち込み後のコンクリートの状態を測定して、仕上げ作業の開始時期を判定するための手段である。仕上手段は、コンクリート表面の押さえ装置と走行装置とを有しており、打ち込み後のコンクリート上を自走可能な手段である。走行管理手段は、仕上げ作業を行う領域において、仕上手段の走行を管理するための手段である。

上述したコンクリート表面の自動仕上装置において、作業開始時期判定手段は、打ち込み後のコンクリートの硬化度を測定し、測定値が所定の閾値を超えた場合に作業開始時期であると判定する構成とすることが可能である。

また、上述したコンクリート表面の自動仕上装置において、仕上げ作業を行う領域における仕上手段の走行制御データを取得する走行制御データ取得手段を備えた構成とすることが可能である。この場合、走行管理手段は、走行制御データに基づいて、仕上手段の走行を管理するように機能する。

また、上述したコンクリート表面の自動仕上装置において、仕上げ作業の対象となる領域に関する作業領域データを取得する作業領域データ取得手段と、仕上手段の現在位置データを取得する現在位置データ取得手段を備えた構成とすることが可能である。この場合、走行管理手段は、作業領域データと現在位置データとを比較して、仕上手段の走行を管理するように機能する。

本発明に係るコンクリート表面の自動仕上装置によれば、打ち込み後のコンクリートの状態（例えば硬化度）を測定して、仕上げ作業の開始時期を判定し、仕上げ作業を行う領域において、押さえ装置と走行装置とを有する仕上手段を自動走行させて、コンクリート表面の仕上げ作業を自動的に実施することができる。

したがって、コンクリート表面の仕上げ作業を行う際に、作業者の経験や勘に頼ることなく、適切な時期に仕上げ作業を開始することが可能となる。また、コンクリート表面の仕上げ作業を行う領域内で効率的に作業を行うことが可能となる。

本発明の実施形態に係るコンクリート表面の自動仕上装置の概略外観図。 本発明の実施形態に係るコンクリート表面の自動仕上装置のブロック図。 本発明の実施形態に係るコンクリート表面の自動仕上装置による仕上動作の説明図。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るコンクリート表面の自動仕上装置を説明する。図１〜図３は本発明の実施形態に係るコンクリート表面の自動仕上装置を説明するもので、図１は概略外観図、図２は装置構成を示すブロック図、図３は仕上動作の説明図である。

＜コンクリート表面の自動仕上装置の概要＞
本発明の実施形態に係るコンクリート表面の自動仕上装置１０は、図２に示すように、主要な構成要素として、作業開始時期判定手段２０、仕上手段３０、走行管理手段４０を備えている。さらに、走行管理を行うための付加的手段として、走行制御データ取得手段５０を備えていてもよいし、作業領域データ取得手段６０及び現在位置データ取得手段７０を備えていてもよい。

走行管理を行うための付加的手段としては、走行制御データ取得手段５０のみを備えていてもよいし、走行制御データ取得手段５０に代えて、作業領域データ取得手段６０及び現在位置データ取得手段７０を備えていてもよいし、すべての手段を備えていてもよい。図１において、作業開始時期判定手段２０、走行管理手段４０、走行制御データ取得手段５０、作業領域データ取得手段６０、現在位置データ取得手段７０は、制御装置１４０の構成要素となっているが、各手段を別個の装置として構成してもよい。

本発明の実施形態に係るコンクリート表面の自動仕上装置１０は、所謂、土間押さえ作業を行うための装置であり、コンクリート打ち込み直後の均し作業や定規作業は人手で行うようになっている。また、当該自動仕上装置１０の作業対象領域はスラブ等の平面であるが、必ずしも水平面である必要はなく、若干の傾斜は許容される。

＜作業開始時期判定手段＞
作業開始時期判定手段２０は、打ち込み後のコンクリートの状態を測定して、仕上げ作業の開始時期を判定するための手段である。この作業開始時期判定手段２０は、図示しないが、コンクリート表面のコンクリートの硬化度を測定する測定器と、測定器による測定値が所定の閾値を超えた場合に作業開始時期であると判定するための判定部とからなる。判定部は、コンピュータ及びこれにインストールされたアプリケーションプログラムにより構成する。なお、判定部をコンピュータ及びアプリケーションプラグラムにより構成するのではなく、これと同等の機能を有する論理回路により構成してもよい。

図示しないが、測定器は、例えば、コンクリート表面に押し当てる押当部と、押当部をコンクリート表面に押し当てる際の抵抗値を測定する測定部とにより構成することができる。この場合、予め、仕上げ作業の開始時期として最適な抵抗値を測定しておき、当該最適な抵抗値を閾値とすればよい。

＜仕上手段＞
仕上手段３０は、図１及び図２に示すように、コンクリート表面の仕上げ作業を行う主要な装置であり、押さえ装置３１と走行装置３２とを備えており、これらの装置は基台１００に取り付けてある。押さえ装置３１は、図１に示すように、回転軸１１０を回転中心として、３つあるいは４つの翼状部材１２０（例えば、スクレーパー）を回転可能に取り付けることにより構成する。また、押さえ装置３１の回転軸１１０には回転駆動装置１３０（例えば、電動モーター）を連結してある。なお、回転駆動装置１３０の駆動は回転駆動制御手段（図示せず）により制御するが、回転駆動制御手段を別個に設けるのではなく、走行管理手段４０の構成要素としてもよい。また、押さえ装置３１は回転軸を回転中心として回転する翼状部材１２０を備えた構成に限られず、コンクリート表面の押さえ作業を行うことができればどのような装置であってもよく、例えば、基台１００に固定したスクレーパーや、基台１００に回転可能に取り付けたローラーであってもよい。

走行装置３２は、自動仕上装置１０を自走させるための装置であり、基台１００に取り付けた複数の車輪１５０と、車輪１５０のいずれか１つ以上を駆動輪として駆動する走行駆動装置１６０（例えば、電動モーター）とを備えている。なお、走行駆動装置１６０の駆動は走行管理手段４０により制御する。また、走行装置３２の構成要素は車輪１５０に限られず、無端ベルト等であってもよい。

＜走行管理手段＞
走行管理手段４０は、仕上げ作業を行う領域において、仕上手段３０の走行を管理するための手段であり、コンピュータ及びこれにインストールされたアプリケーションプログラムからなる。なお、走行管理手段４０をコンピュータ及びアプリケーションプラグラムにより構成するのではなく、これと同等の機能を有する論理回路により構成してもよい。走行管理手段４０による仕上手段３０の走行管理には種々の方法を用いることができる。

＜走行制御データによる制御＞
第１の方法として、走行制御データによる制御を挙げることができる。すなわち、仕上げ作業を行う領域における仕上手段３０の走行制御データを取得する走行制御データ取得手段５０を備えることにより、走行制御データを取得して、仕上手段３０の走行を制御することができる。走行制御データは、例えば、パーソナルコンピュータに付帯する入力手段（キーボード、マウス等）により入力されたデータや、記憶手段に記憶されたデータであり、仕上げ作業を行う作業領域に基づいて、予め作成しておく。また、作業領域を撮影し、撮影データと仕上手段３０の走行性能データとに基づいて、走行制御データを自動的に作成してもよい。

第２の方法として、作業領域データと現在位置データによる制御を挙げることができる。すなわち、仕上げ作業の対象となる領域に関する作業領域データを取得する作業領域データ取得手段６０と、仕上手段３０の現在位置データを取得する現在位置データ取得手段７０を備えることにより、作業領域データと現在位置データとを比較して、仕上手段３０の走行を制御することができる。

作業領域データは、走行制御データの作成と同様に、パーソナルコンピュータに付帯する入力手段（キーボード、マウス等）により作成してもよいし、作業領域を撮影し、撮影データに基づいて自動的に作成してもよい。現在位置データは、ＧＰＳ受信機を用いて取得してもよいし、作業領域に設置した基準位置信号発生器からの信号を受信することにより現在位置を算出してもよい。

なお、走行管理手段４０を基台１００上に載置するのではなく、自動仕上装置１０から離隔した場所に走行管理手段４０を設置し、自動仕上装置１０と走行管理手段４０との間で無線通信により制御データを送受信することにより、仕上手段３０の走行を制御してもよい。

＜自動運転＞
本発明の実施形態に係るコンクリート表面の自動仕上装置１０では、上述したように、作業開始時期判定手段２０の機能により、打ち込み後のコンクリートの状態（例えば硬化度）を測定して、硬化度と所定の閾値とを比較して仕上げ作業の開始時期を判定する。そして、仕上げ作業の開始時期が到来していると判定された場合に、走行管理手段４０の機能により仕上手段３０を制御して、仕上げ作業を行う領域において自動仕上装置１０を自動走行させて、仕上手段３０の機能によりコンクリート表面の仕上げ作業を行う。

自動仕上装置１０の走行経路は、走行管理手段４０の機能により制御されるが、例えば図３（ａ）に示すように、作業開始位置から順次走行経路をずらしながら、自動仕上装置１０を往復走行させればよい。また、図３（ｂ）に示すように、作業領域の外縁部から中心部へ向かって、あるいは作業領域の中心部から外縁部へ向かって略渦巻き状に走行させてもよい。なお、自動仕上装置１０により仕上げ作業を行うことができない領域は、人手による仕上げ作業を行う。

１０ 自動仕上装置
２０ 作業開始時期判定手段
３０ 仕上手段
３１ 押さえ装置
３２ 走行装置
４０ 走行管理手段
５０ 走行制御データ取得手段
６０ 作業領域データ取得手段
７０ 現在位置データ取得手段
１００ 基台
１１０ 回転軸
１２０ 翼状部材
１３０ 回転駆動装置
１４０ 制御装置
１５０ 車輪
１６０ 走行駆動装置

Claims (4)

1. コンクリート打ち込み後に、コンクリート表面の仕上げ作業を行うための装置であって、
   打ち込み後のコンクリートの状態を測定して、前記仕上げ作業の開始時期を判定する作業開始時期判定手段と、
   コンクリート表面の押さえ装置と走行装置とを有し、前記打ち込み後のコンクリート上を自走可能な仕上手段と、
   前記仕上げ作業を行う領域において、前記仕上手段の走行を管理する走行管理手段と、
   を備えたことを特徴とするコンクリート表面の自動仕上装置。
2. 前記作業開始時期判定手段は、前記打ち込み後のコンクリートの硬化度を測定し、測定値が所定の閾値を超えた場合に作業開始時期であると判定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のコンクリート表面の自動仕上装置。
3. 前記仕上げ作業を行う領域における前記仕上手段の走行制御データを取得する走行制御データ取得手段を備え、
   前記走行管理手段は、前記走行制御データに基づいて、前記仕上手段の走行を管理する、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のコンクリート表面の自動仕上装置。
4. 仕上げ作業の対象となる領域に関する作業領域データを取得する作業領域データ取得手段と、
   前記仕上手段の現在位置データを取得する現在位置データ取得手段と、
   を備え、
   前記走行管理手段は、前記作業領域データと前記現在位置データとを比較して、前記仕上手段の走行を管理する、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のコンクリート表面の自動仕上装置。

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