JP2019143421A - 自動締固め装置 - Google Patents

Abstract

【課題】再締固めを効率よく行うことができる自動締固め装置の提供。【解決手段】自動締固め装置２は、軌道３上を移動するフレーム４と、フレーム４の型枠内側に昇降可能に支持された振動体を有する振動ロッド５，５と、フレーム４の型枠外側に昇降可能に支持された計測ロッド６と、フレーム４を移動させる移動制御手段７と、振動ロッド５，５及び計測ロッド６を動作させるロッド制御手段８，９とを備え、計測ロッド６の下端に支持された伸縮装置２０の伸長によって振動センサ２１が型枠１の側壁外面に接触するようにし、振動センサ２１の情報に基づいて最適な締固め時間を制御する【選択図】図１

Description

本発明は、打設後のコンクリートに振動を加えて締め固める自動締固め装置に関する。

コンクリート構造物の構築においては、型枠内に打設された直後のコンクリートにバイブレータを挿入し振動を加えることでコンクリートを締固めが行われている。

しかし、コンクリートは、打設から１時間程度の時間が経過するとブリージングが発生し、これを放置するとコンクリート表面の劣化、沈下及びひび割れの原因となる。

そこで、従来では、コンクリートの打設から一定時間が経過した適切な時期にコンクリートに再度振動を加えることによって、コンクリートを再び流動化させ、コンクリート中にできた空隙を埋めるとともに余剰水の減少を図り、コンクリートの品質向上が図られている。

このようなコンクリートの再締固めは、フレキシブルタイプの棒状振動器をコンクリートに挿入し振動を加える方法や型枠の外側にバイブレータを設置し、型枠を介してコンクリートに振動を与える方法（例えば、特許文献１を参照）等が知られている。

また、コンクリートの締固めにおいては、型枠に振動センサを設置し、バイブレータによる加振状態やコンクリートの打設状態を検知できるようにしたものも知られている（特許文献１を参照）。

特公平７−６８７６５号公報

しかしながら、上述の如き従来のフレキシブルタイプのバイブレータを使用する再締固めでは、既に締固められているコンクリートにバイブレータを挿入することが困難な場合があった。

また、従来では、バイブレータを挿入するタイミングやバイブレータの挿入ピッチを作業員の判断に依存していたため、再度振動を加える適切なタイミングを把握することが難しく、ピッチが大きく十分に締固めがされていない個所が生じる所謂かけ忘れが生じるという問題があった。

一方、型枠の外面より振動を加える方式では、型枠を介して振動を加えるため、振動エネルギーが不足し、十分な締固め効果が得にくいという問題があった。

さらに、従来の締固めにおいては、振動センサを型枠に設置し、振動センサによって加振状態や締固め状態を把握するため、打設範囲が広い場合、振動センサの設置個数が増加し、その分、費用が増大するという問題があった。

そこで、本発明は、このような従来の問題に鑑み、再締固めを効率よく行うことができる自動締固め装置の提供を目的としてなされたものである。

上述の如き従来の問題を解決するための請求項1に記載の発明の特徴は、型枠内に挿入され、打設されたコンクリートを振動させる振動体を備えている自動締固め装置において、前記型枠の側壁上に設置される軌道と、該軌道上を移動するフレームと、該フレームの型枠内側に昇降可能に支持された前記振動体を有する振動ロッドと、前記フレームの型枠外側に昇降可能に支持された計測ロッドと、前記フレームを移動させる移動制御手段と、前記振動ロッド及び計測ロッドを動作させるロッド制御手段とを備え、前記計測ロッドは、前記型枠の振動を計測する振動センサと、該振動センサを水平方向に移動させる伸縮装置とを備え、該振動センサが伸縮装置の伸長によって前記型枠の側壁外面に接触するようにしたことにある。

請求項２に記載の発明の特徴は、請求項１の構成に加え、前記移動制御手段は、前記振動センサによる計測結果に基づいて前記振動ロッドの挿入ピッチを変更するようにしたことにある。

請求項３に記載の発明の特徴は、請求項１又は２の構成に加え、前記フレームの型枠内側にコンクリート表面に露出したブリージング水を検知するブリージング検出手段を備えたことにある。

請求項４に記載の発明の特徴は、請求項１〜３の何れか一の構成に加え、前記振動センサは、前記型枠の側壁に離脱可能に付着する付着手段を備えていることにある。

請求項５に記載の発明の特徴は、請求項１〜４の何れか一の構成に加え、前記型枠の付属物を検知する障害物センサを備え、前記移動制御手段及び前記ロッド制御手段は、前記障害物センサからの信号に基づき、前記フレーム、前記振動ロッド及び計測ロッドが前記付属物を回避するように制御することにある。

本発明に係る自動締固め装置は、請求項１の構成を具備することによって、振動センサの情報に基づいて最適な締固め時間を制御することができるとともに、振動センサが振動体とともに移動するので、複数の振動センサが不要となり、コストの低減を図ることができる。

また、本発明において、請求項２の構成を具備することによって、振動の状態に応じて最適なピッチでコンクリートに振動を与えることができ、所謂振動のかけ忘れが防止できる。

さらに、本発明において、請求項３の構成を具備することによって、最適なタイミングで再締固めを開始することができる。

さらにまた、本発明において、請求項４の構成を具備することによって、振動センサが型枠に安定して固定され、好適に振動を検知することができる。

また、本発明において、請求項５の構成を具備することによって、移動時に振動ロッド及び計測ロッドの型枠やその付属物との干渉を自動的に回避することができ、自動制御が可能となる。

本発明に係る自動締固め装置の実施態様を示す正面図である。 同上の側面図である。 同上の自動締固め装置を構成する移動手段の要部を示す拡大側面図である。 振動センサによる振動の計測状態を説明するための概略平面図である。 （a）標準ピッチによる移動パターンを示すグラフ、（ｂ）は同狭いピッチによる移動パターンを示すグラフである。

次に、本発明に係る自動締固め装置の実施態様を図１〜図５に示した実施例に基づいて説明する。尚、図中符号１は型枠、符号２は自動締固め装置である。

自動締固め装置２は、図１、図２に示すように、型枠１の側壁に設置される軌道３と、軌道３上を移動するフレーム４と、フレーム４の型枠１内側に昇降可能に支持された一対の振動ロッド５，５と、フレーム４の型枠１外側に昇降可能に支持された計測ロッド６と、フレーム４を移動させる移動制御手段７と、振動ロッド５，５及び計測ロッド６を制御するロッド制御手段８，９とを備え、型枠１の側壁に沿って移動しつつ型枠１内に振動ロッド５，５を挿入できるようになっている。

型枠１は、メタルフォーム等の型枠部材１０，１０…からなる側壁を備え、側壁がセパレータ１１によって支持され安定している。

軌道３は、型枠１の側壁上に間隔を置いて固定された複数の支柱１２，１２…と、支柱１２，１２…に支持された軌道本体１３とを備え、型枠１の側壁上面より一定の高さにおいてフレーム４が移動できるようになっている。

また、軌道本体１３の下面には、その長手方向に沿ってラック１３ａが備えられ、後述する移動制御手段７によってフレーム４が軌道本体１３に沿って移動するようになっている。

フレーム４は、軌道本体１３に沿って移動する複数の移動体１４，１４を備え、移動制御手段７によって軌道３上を移動するようになっている。

移動体１４，１４は、軌道３上を回転する上輪１４a、１４aと、軌道３下面に接触した下輪１４ｂ、１４ｂとを備え、上輪１４aと下輪１４ｂとで軌道本体１３を把持しつつ移動するようになっている。

このフレーム４は、矩形棚状に形成され、振動ロッド５，５、計測ロッド６、移動制御手段７、ロッド制御手段８，９及び制御装置１９が適宜設置されている。

移動制御手段７は、特に限定されないが、例えば、軌道本体１３のラック１３ａと噛合うピニオン１５ａと、軌道本体１３の上面側に配置されたローラー１５ｂと、ピニオン１５ａを回転させる駆動機１６とを備え、ピニオン１５ａとローラー１５ｂとで軌道本体１３を把持し、フレーム４がラックアンドピニオン方式によって移動距離を精密に制御しつつ自走できるようになっている。

また、フレーム４には、その型枠１内側にコンクリート表面に発現したブリージング水を検知するブリージング検出手段１７を備え、ブリージング水の発現を検知し、適切なタイミングで再締固め作業を開始できるようになっている。

尚、ブリージング検出手段１７は、例えば、超音波によって水位を計測する超音波センサと、レーザーによってコンクリート上面の高さを計測するレーザー式位置センサとを備え、水位とコンクリート上面高さとの差によってブリージング水の発現を検知するようになっている。

各振動ロッド５，５は、フレーム４端部の型枠１内側に固定されたガイドレール５aと、ガイドレール５aに上下移動可能に支持された可動ロッド５ｂと、可動ロッド５ｂの下端に固定された振動体５ｃとを備え、可動ロッド５ｂがロッド制御手段８によって上下移動するようになっている。

可動ロッド５ｂは、一定の剛性を有する棒材によって構成され、その表面にロッド制御手段８を構成するラックが形成されている。尚、可動ロッド５ｂの長さは、最上部まで上昇させた際、下端に固定された振動体５ｃが型枠１の上面より上に位置するように設定されている。

振動体５ｃは、高周波バイブレータによって構成され、フレーム４に設置された高周波インバータ１８によって振動するようになっている。

ロッド制御手段８は、フレーム４に設置された昇降用モータ８aを備え、昇降用モータ８aによって、ピニオン８ｂを回転させラックアンドピニオン方式によって可動ロッド５ｂを上下移動させるようになっている。

また、昇降用モータ８aは、制御装置１９によって制御され、可動ロッド５ｂを所定の位置に上下移動させることができるようになっている。

計測ロッド６は、フレーム４の型枠１外側に支持されたガイドレール６aと、ガイドレール６aに移動可能に支持された可動ロッド６ｂと、可動ロッド６ｂの下端に支持された伸縮装置２０と、伸縮装置２０によって水平方向に移動する振動センサ２１とを備え、ロッド制御手段９によって可動ロッド６ｂが上下移動するとともに伸縮装置２０によって振動センサ２１が水平方向移動するようになっている。

可動ロッド６ｂは、棒材によって構成され、その表面にロッド制御手段９を構成するラックが形成されている。

可動ロッド６ｂの長さは、最上部まで上昇させた際、下端に固定された伸縮装置２０及び振動センサ２０が型枠１の上面より上に位置するように設定されている。

ロッド制御手段９は、フレーム４に設置された昇降用モータ９aを備え、昇降用モータ９aによって、ピニオン９ｂを回転させラックアンドピニオン方式によって可動ロッド６ｂを上下移動させるようになっている。

伸縮装置２０は、油圧ホイッスル等のアクチュエータによって構成され、可動ロッド６ｂの下端に固定された本体部２０ａと、本体部２０ａによって水平方向に移動する水平ロッド２０ｂとを備え、水平ロッド２０ｂの先端に振動センサ２１が固定されている。

振動センサ２１は、加速度計によって構成され、伸縮装置２０の伸長によって型枠１の側壁外面に接触し、型枠１を介して振動ロッド５，５の振動（加速度）を計測し、随時、制御装置１９に出力するようになっている。

振動センサ２１は、フレーム４に支持され、振動ロッド５とともに移動し、図３に示すように、振動ロッド５との距離Ｄが常に一定であるので、安定して振動ロッド５の振動を計測できるようになっている。

また、振動センサ２１は、伸縮装置２０の収縮によって型枠１より離脱し、フレーム４の移動時にメタルフォーム等の型枠部材１０，１０…と干渉しない位置に退避できるようになっている。

尚、振動センサ２１は、型枠１の側壁に離脱可能に付着する付着手段（図示せず）を備え、計測時には安定して型枠１に固着されるようになっている。

付着手段は、例えば、電磁石によって構成され、電源供給によって適宜型枠１に対し着脱できるようになっている。

制御装置１９は、高周波インバータ１８、移動制御手段７及びロッド制御手段８，９を制御するシーケンス制御機器と、シーケンス制御機器と遠隔地とを無線通信で繋ぐ通信機器と、各部に電源を供給する電源とを備え、シーケンス制御機器、通信機器及び電源が制御ボックスに収容されている。

また、制御装置１９は、フレーム４の所定に位置にセパレータ１１，１１や型枠１背面に配置された単管２２、メタルフォーム１０のリブ１０ａ等の型枠１及びその付属物を検知する障害物センサを備え、障害物センサからの信号に基づき、振動ロッド５，５及び計測ロッド６が付属物を回避するように移動制御手段７及びロッド制御手段８，９を自動で制御するようになっている。

シーケンス制御機器は、振動センサ２１及び障害物センサからの信号に基づく自動制御に替えて、通信機器を介して遠隔操作に切り替えることができるようになっている。

次に、上述した自動締固め装置２を使用したコンクリートの締固め方法について説明する。尚、図中符号Ａは、型枠１内に打設されたコンクリートであって、コンクリートＡは打設後に一度締固められた状態にあり、自動締固め装置２によって再締固めを行う。

自動締固め装置２は、制御装置１９が移動制御手段７を動作させ、フレーム４を所定の初期位置に移動させ、待機させる。

制御装置１９は、振動ロッド５，５及び計測ロッド６の可動ロッド５ｂを最上部まで上昇させ、且つ、伸縮装置２０を型枠１より離脱した位置に移動させ、移動の際に振動ロッド５，５及び計測ロッド６が型枠１と干渉しないようにしている。

また、制御装置１９は、障害物センサの信号に基づき、移動後の位置において振動ロッド５，５及び計測ロッド６がセパレータ等の障害物と干渉しないように移動させるようになっている。

次に、制御装置１９は、待機中にブリージング検知手段がブリージング水の発現を検知すると、初期位置において振動ロッド５，５を下降させ、打設されたコンクリートＡの所定の深さまで振動ロッド５，５を挿入するとともに、計測ロッド６を下降させるとともに伸縮装置２０を動作させ、振動センサ２１を型枠１の背面に付着手段によって付着させる。

その際、コンクリートＡは締固められた状態にあるが、振動体５ｃは、一定の剛性を有する可動ロッド５ｂに支持されているので、ラックアンドピニオン方式により好適に押し込まれる。

そして、制御装置１９は、高周波インバータ１８を動作させ振動体５ｃを高周波で振動させ、コンクリートＡに振動を与える。

その際、振動体５ｃの振動は、コンクリートＡ及び型枠１を介して振動センサ２１で計測され、その計測情報が随時制御装置１９に出力され、制御装置１９は、振動センサ２１による加速度の積算値又は振動時間が所定の値に到達したら、高周波インバータ１８を停止させるとともに、可動ロッド５ｂを上昇させ振動ロッド５，５を初期状態に復帰させる。

また、制御装置１９は、振動ロッド５，５を初期状態に復帰させる動作と同期させ、伸縮装置２０を動作させ、振動センサ２１を型枠１より離脱させるとともに、可動ロッド６ｂを上昇させ、計測ロッド６を初期状態に復帰させる。

次に、制御装置１９は、所定の挿入ピッチに合わせて移動制御手段７を動作させる（移動工程）。

制御装置１９には、複数のピッチ（例えば、振動ロッド５，５の間隔を１２００ｍｍとした場合、図４(ａ)に示す振動ロッド５，５の挿入位置間隔が４００ｍｍとなる標準ピッチと、図４（ｂ）に示す２００ｍｍとなる狭いピッチ）が予め設定されており、制御装置１９は、振動センサ２１による計測結果、即ち、一定の時間内に加速度が所定の積算値に到達しているか否かによって、締固め状態を判断し、その結果に基づいて振動ロッド５，５の挿入ピッチを上記複数のピッチより適宜選択して変更し、変更後の挿入ピッチとなる走行パターンでフレーム４を移動させる。

そして、制御装置１９は、移動後の位置で振動ロッド５，５を下降させ、打設されたコンクリートの所定の深さまで振動ロッド５，５を挿入するとともに、計測ロッド６を下降させるとともに伸縮装置２０を動作させ、振動センサ２１を型枠１の背面に付着手段によって付着させ、上記と同様に振動ロッド５，５によってコンクリートに振動を与える（加振工程）。

そして、制御装置１９は、移動工程と加振工程とを繰り返し、型枠１内のコンクリートに再度振動を与え、締め固める。

このように構成された自動締固め装置２は、振動センサ２１の情報に基づいて最適な締固め時間を制御することができるとともに、振動センサ２１が振動体５ｃとともに移動するので、複数の振動センサ２１が不要となり、コストの低減を図ることができる。

また、振動センサ２１の情報に基づき、最適なピッチでコンクリートに振動を加えることができ、締固めの効果が及ばない個所をなくし、所謂かけ忘れを防止することができる。

さらに、この自動締固め装置２は、ブリージング検知手段を備えたことによって、最適なタイミングで再締固めを開始することができる。

尚、上述の実施例では、一対の振動ロッド５，５を備えた場合について説明したが、振動ロッド５，５の数は、1本でもよく、３本以上であってもよい。

また、上述の実施例では、自動締固め装置１を再締固めに使用した例を説明したが、これに限定されず、コンクリート打設直後において使用してもよい。

１ 型枠
２ 自動締固め装置
３ 軌道
４ フレーム
５ 振動ロッド
６ 計測ロッド
７ 移動制御手段
８ ロッド制御手段
９ ロッド制御手段
１０ 型枠部材（メタルフォーム）
１１ セパレータ
１２ 支柱
１３ 軌道本体
１３ａ ラック
１４ 移動体
１５ａ ピニオン
１５ｂ ローラー
１６ 駆動機
１７ ブリージング検出手段
１８ 高周波インバータ
１９ 制御装置
２０ 伸縮装置
２１ 振動センサ
２２ 単管

Claims (5)

1. 型枠内に挿入され、打設されたコンクリートを振動させる振動体を備えている自動締固め装置において、
   前記型枠の側壁上に設置される軌道と、該軌道上を移動するフレームと、該フレームの型枠内側に昇降可能に支持された前記振動体を有する振動ロッドと、前記フレームの型枠外側に昇降可能に支持された計測ロッドと、前記フレームを移動させる移動制御手段と、前記振動ロッド及び計測ロッドを動作させるロッド制御手段とを備え、
   前記計測ロッドは、前記型枠の振動を計測する振動センサと、該振動センサを水平方向に移動させる伸縮装置とを備え、
   該振動センサが伸縮装置の伸長によって前記型枠の側壁外面に接触するようにしたことを特徴とする自動締固め装置。
2. 前記移動制御手段は、前記振動センサによる計測結果に基づいて前記振動ロッドの挿入ピッチを変更するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の自動締固め装置。
3. 前記フレームの型枠内側にコンクリート表面に露出したブリージング水を検知するブリージング検出手段を備えた請求項１又は２に記載の自動締固め装置。
4. 前記振動センサは、前記型枠の側壁に離脱可能に付着する付着手段を備えている請求項１〜３の何れか一に記載の自動締固め装置。
5. 前記型枠の付属物を検知する障害物センサを備え、
   前記移動制御手段及び前記ロッド制御手段は、前記障害物センサからの信号に基づき、前記フレーム、前記振動ロッド及び計測ロッドが前記付属物を回避するように制御する請求項１〜４の何れか一に記載の自動締固め装置。

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