JP2020016047A - Green cut device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、打ち込み済みのコンクリートの表層のレイタンス層を削り取るグリーンカット装置に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a green cut device for shaving a surface latence layer of concrete that has been poured.
ダム堤体等の大規模なコンクリート構造物を建設するにあたっては、コンクリート構造物を複数の層に分けて、下から順にコンクリートを打ち込んでいく。各層のコンクリートの打ち込み後には、コンクリート中の重い粒子が沈下し、軽い粒子が浮上するため、コンクリートの表層には脆弱なレイタンス層が形成される。打継ぎ目に十分な強度、耐久性及び水密性を持たせるためには、下層のコンクリートの表層に形成されたレイタンス層を除去した後、上層にコンクリートを打ち込む必要がある。レイタンス層を除去することをグリーンカットいう。 When constructing a large-scale concrete structure such as a dam embankment, the concrete structure is divided into a plurality of layers, and concrete is poured in order from the bottom. After the concrete is poured into each layer, the heavy particles in the concrete sink and the light particles float, so that a fragile latence layer is formed on the surface of the concrete. In order to provide sufficient strength, durability and watertightness at the joint, it is necessary to remove the latence layer formed on the surface layer of the lower concrete layer and then drive concrete into the upper layer layer. Removing the latency layer is called green cutting.
グリーンカットの種類としては、ウォータージェット法及びブラッシング法等がある。ウォータージェット法は、高圧水をレイタンス層の表面に噴射することによってレイタンス層を削り取る方法である。ブラッシング法は、回転ブラシによってレイタンス層の表面を削り取る方法である。何れの方法でも労力と時間を要する。また、作業員が防護服を着用してグリーンカット作業を行うため、夏季には作業員が暑さによる大きな負担を受けてしまう。また、グリーンカット作業には洗浄水を用いるため、冬季には作業員が寒さによる大きな負担を受けてしまう。そのため、グリーンカットの作業を機械によって自動化する試みがなされている(例えば、特許文献1参照)。 The types of green cut include a water jet method and a brushing method. The water jet method is a method of shaving the latence layer by injecting high-pressure water onto the surface of the latence layer. The brushing method is a method of scraping the surface of the latency layer with a rotating brush. Either method requires labor and time. In addition, since the worker wears protective clothing and performs the green cutting work, the worker is subjected to a heavy load due to heat in summer. In addition, since cleaning water is used for the green cutting work, workers are subjected to a heavy load due to cold in winter. For this reason, attempts have been made to automate the green cutting operation by a machine (for example, see Patent Document 1).
グリーンカット作業を自動化しても、レイタンス層が適切に除去されたことを検査する必要があるが、そのような検査作業は人手で行っていたので、作業員の技術力と経験と勘に頼ったものとなってしまう。また、検査作業は煩雑であり、作業員の負担も大きい。
そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、レイタンス層が適切に除去されたか否かの検査を自動化できるようにすることを目的とする。
Even if the green cutting work is automated, it is necessary to inspect that the latence layer has been properly removed, but since such inspection work was performed manually, it was necessary to rely on the skills, experience and intuition of the workers. It will be. In addition, the inspection work is complicated, and the burden on the operator is large.
Therefore, the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to make it possible to automate inspection of whether or not a latency layer has been appropriately removed.
以上の課題を解決すべく、グリーンカット装置が、コンクリートの表層のレイタンス層を削り取る回転削取機と、前記回転削取機を前記レイタンス層の表面に押し付けつける作業機械と、前記回転削取機の回転速度を検出して、検出した回転速度を表す信号を出力する回転速度検出器と、前記回転削取機のトルクを検出して、検出したトルクを表す信号を出力するトルク検出器と、前記作業機械によって前記回転削取機が前記レイタンス層の表面に押し付けられる押付荷重を検出して、検出した押付荷重を表す信号を出力する荷重検出器と、前記回転速度検出器の出力信号に基づいて前記回転削取機を定速制御しながら、前記荷重検出器の出力信号に基づいて前記作業機械を定荷重制御することによって、前記回転削取機を一定荷重で前記レイタンス層の表面に押し付けることを前記作業機械に行わせる制御装置と、を備え、前記制御装置が前記回転削取機の定速制御及び前記作業機械の定荷重制御中に前記トルク検出器の出力信号を監視する。 In order to solve the above problems, a green cutting device is a rotary cutting machine for shaving a latence layer on a concrete surface, a working machine for pressing the rotary cutting machine against a surface of the latence layer, and a rotary cutting machine. A rotation speed detector that detects a rotation speed of the rotation cutter and outputs a signal indicating the detected rotation speed, and a torque detector that detects a torque of the rotary cutter and outputs a signal indicating the detected torque. A load detector that detects a pressing load against which the rotary cutting machine is pressed against the surface of the latence layer by the work machine, and outputs a signal representing the detected pressing load, based on an output signal of the rotation speed detector. The work machine is controlled at a constant load based on the output signal of the load detector while the rotary cutter is controlled at a constant speed, thereby controlling the rotary cutter at a constant load. A control device for causing the work machine to press the work machine against the surface of the tongue layer, wherein the control device controls the output of the torque detector during the constant speed control of the rotary cutter and the constant load control of the work machine. Monitor the signal.
以上によれば、回転削取機が一定荷重でレイタンス層の表面に押し付けられた状態で定速制御されると、回転削取機のトルクはレイタンス層の状態や強度などの影響を受ける。そのため、制御装置がトルク検出器の出力信号を監視することは、レイタンス層の状態や強度を観察することと同等といえる。従って、レイタンス層が除去されている状況を制御装置が認識でき、強いてはレイタンス層が適切に除去されたか否かも制御装置が認識できる。よって、レイタンス層が適切に除去されたか否かの検査を自動化できる。そのような検査がレイタンス層の削り取り中に行われるので、作業の効率化が図れる。 According to the above description, when the rotary cutter is controlled at a constant speed while being pressed against the surface of the latence layer with a constant load, the torque of the rotary cutter is affected by the state and strength of the latence layer. Therefore, it can be said that monitoring the output signal of the torque detector by the control device is equivalent to observing the state and strength of the latency layer. Therefore, the control device can recognize the situation in which the latency layer has been removed, and in other words, the control device can also recognize whether the latency layer has been properly removed. Therefore, the inspection as to whether the latency layer has been properly removed can be automated. Since such an inspection is performed during the scraping of the latency layer, work efficiency can be improved.
前記制御装置が前記トルク検出器の出力信号を下しきい値及びそれよりも高い上しきい値と比較する。 The controller compares the output signal of the torque detector with a lower threshold and a higher upper threshold.
レイタンス層の強度が不均一であるため、回転削取機によってレイタンス層が削り取られている時には、回転削取機のトルクが変動しやすい。正常なコンクリート層の強度はレイタンス層と比較しても均一であるため、レイタンス層が除去されることによって回転削取機が正常なコンクリート層にまで至ると、回転削取機のトルクが変動しにくい。従って、制御装置がトルク検出器の出力信号を下しきい値及び上しきい値と比較することによって、レイタンス層が除去されたか否か判別することができる。よって、レイタンス層が適切に除去されたか否かの検査を自動化できる。 Since the strength of the latence layer is not uniform, the torque of the rotary cutter is liable to fluctuate when the latence layer is being removed by the rotary cutter. Since the strength of the normal concrete layer is uniform compared to the latence layer, the torque of the rotary cutter changes when the rotary cutter reaches the normal concrete layer by removing the latence layer. Hateful. Therefore, by comparing the output signal of the torque detector with the lower threshold value and the upper threshold value, it is possible to determine whether or not the latency layer has been removed. Therefore, the inspection as to whether the latency layer has been properly removed can be automated.
前記トルク検出器の出力信号が前記下しきい値と前記上しきい値の間に所定時間収まったことを前記制御装置が検出した場合に、前記制御装置が前記作業機械を制御することによって、前記回転削取機の押付を解除することを前記作業機械に行わせる。 When the control device detects that the output signal of the torque detector falls within the predetermined time between the lower threshold value and the upper threshold value, the control device controls the work machine, The work machine releases the pressing of the rotary cutter.
レイタンス層が除去されることによって回転削取機が正常なコンクリート層にまで至ると、回転削取機のトルクが変動しにくいため、トルク検出器の出力信号が下しきい値と上しきい値の間に収まった時間が所定時間を超えれば、レイタンス層が除去されたと判別できる。所定時間経過後に回転削取機の押付が解除されると、正常なコンクリート層の過度な削り取りを防止できる。 When the rotating machine reaches the normal concrete layer by removing the latency layer, the torque of the rotating machine is less likely to fluctuate. If the time settled during the period exceeds a predetermined time, it can be determined that the latency layer has been removed. When the pressing of the rotary cutting machine is released after the elapse of the predetermined time, it is possible to prevent excessive concrete cutting of the concrete layer.
前記制御装置が前記回転削取機の定速制御中に前記作業機械を制御することによって前記作業機械に前記回転削取機を前記コンクリートの表面に沿って往復移動させ、前記トルク検出器の出力信号が前記下しきい値と前記上しきい値の間に所定時間収まったことを前記制御装置が検出した場合に、前記制御装置が前記作業機械を制御することによって、前記作業機械に前記回転削取機を往復移動の軌道からずらすことを前記作業機械に行わせる。 The control device controls the work machine during the constant speed control of the rotary grinder, thereby causing the work machine to reciprocate the rotary grinder along the surface of the concrete, and output the torque detector. When the control device detects that the signal has fallen between the lower threshold value and the upper threshold value for a predetermined time, the control device controls the work machine, thereby causing the work machine to rotate the work machine. The work machine is caused to shift the cutting machine from the reciprocating path.
以上によれば、トルク検出器の出力信号が下しきい値と上しきい値の間に収まった時間が所定時間を超えれば、レイタンス層が除去されたと判別できる。所定時間経過後に回転削取機が往復移動の軌道からずれると、正常なコンクリート層の過度な削り取りを防止できる。 According to the above, if the time during which the output signal of the torque detector falls between the lower threshold and the upper threshold exceeds the predetermined time, it can be determined that the latency layer has been removed. If the rotary cutting machine deviates from the reciprocating trajectory after the lapse of a predetermined time, it is possible to prevent excessive concrete cutting of the concrete layer.
前記トルク検出器の出力信号が前記下しきい値と前記上しきい値の間に所定時間収まったことを前記制御装置が検出した場合に、前記制御装置が前記回転削取機を停止させる。 When the control device detects that the output signal of the torque detector falls within the predetermined time between the lower threshold value and the upper threshold value, the control device stops the rotary cutter.
以上によれば、トルク検出器の出力信号が下しきい値と上しきい値の間に収まった時間が所定時間を超えれば、レイタンス層が除去されたと判別できる。所定時間経過後に回転削取機が停止すると、正常なコンクリート層の過度な削り取りを防止できる。 According to the above, if the time during which the output signal of the torque detector falls between the lower threshold and the upper threshold exceeds the predetermined time, it can be determined that the latency layer has been removed. When the rotary cutter is stopped after a lapse of a predetermined time, it is possible to prevent excessive removal of the normal concrete layer.
本発明によれば、レイタンス層が適切に除去されたか否かの検査を自動化できる。そのような検査がレイタンス層の削り取り中に行われるので、作業の効率化が図れる。 According to the present invention, it is possible to automate the inspection of whether or not the latency layer has been properly removed. Since such an inspection is performed during the scraping of the latency layer, work efficiency can be improved.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the embodiments described below are provided with various technically preferable limits for carrying out the present invention, but the scope of the present invention is not limited to the following embodiments and illustrated examples.
1. グリーンカット装置
図1は、打ち込まれたコンクリート2上で動作するバックホウ10及び回転削取機30の側面図である。図2は、グリーンカット装置1のブロック図である。
このグリーンカット装置1は、建設予定のダム堤体等のコンクリート構造物を区分した区画ごとにコンクリートを打ち継いでいく建設工事に利用される。具体的には、各区画のコンクリート2の打ち込み後にグリーンカット装置1が自動運転されて、コンクリート2の表層に存在する脆弱なレイタンス層3がグリーンカット装置1によって削り取られる。
1. 1. Green cutting device FIG. 1 is a side view of a
The green cutting device 1 is used for construction work in which concrete is transferred to each section of a concrete structure such as a dam embankment to be constructed. Specifically, the green cutting device 1 is automatically operated after the concrete 2 is driven into each section, and the
グリーンカット装置1はバックホウ10、回転削取機30、位置計測器40、速度・移動量検出器41、旋回角検出器42、ジャイロセンサ43、ロール角・ピッチ角検出器44、傾斜角検出器45〜47、トルク検出器48、回転速度検出器49、押付荷重検出器50、制御装置60、管理サーバ70及び遠隔操作端末80等を備える。
The green cutting device 1 includes a
1−1. バックホウ
バックホウ10は、打ち込み済みのコンクリート2の表面に回転削取機30を押し付けつつ、回転削取機30をコンクリート2の表面に沿って移動させる作業機械である。バックホウ10は、下部走行体12、上部旋回体14、ブーム16、アーム18及び油圧式のアクチュエータ15,17,19等を備える。下部走行体12は、クローラ12aを有しており、そのクローラ12aの回転によりコンクリート2上を走行する。上部旋回体14は、下部走行体12の上部に搭載されていて、下部走行体12に対して鉛直軸回りに旋回する。ブーム16の基端が上部旋回体14に水平軸回りに回転可能に連結されて、ブーム16が上部旋回体14に対して上下に揺動可能となっている。アーム18の基端がブーム16の先端に水平軸回りに回転可能に連結され、アーム18がブーム16に対して前後に揺動可能となっている。回転削取機30はアーム18の先端に上下及び前後に揺動可能に連結されている。上部旋回体14とブーム16との間には、ブーム16を揺動させるアクチュエータ15が設けられている。ブーム16とアーム18との間には、アーム18を揺動させるアクチュエータ17が設けられている。回転削取機30とアーム18との間には、回転削取機30を揺動させるアクチュエータ19が設けられている。アクチュエータ15,17,19は油圧により伸縮する油圧シリンダである。
1-1. The
1−2. 回転削取機
回転削取機30は、コンクリート2の表層に形成されたレイタンス層3を削り取る機器である。回転削取機30はボディ31、回転駆動機32及び回転ブラシ33を備える。ボディ31は、アーム18の先端に前後に揺動可能に連結されていて、アクチュエータ19の伸縮によって揺動する。このボディ31には、回転駆動機32が取り付けられている。回転駆動機32の駆動軸32aには回転ブラシ33の回転盤34が取り付けられており、回転駆動機32が回転ブラシ33を回転駆動する。回転駆動機32は例えば油圧モータであるが、電動モータ又はエンジンであってもよい。回転ブラシ33の回転盤34には多数のワイヤ35が立てられた状態に植え込まれている。
1-2. Rotary cutter The
回転駆動機32の駆動軸32aがコンクリート2の表面に対して立てられて、回転ブラシ33がコンクリート2の表面に押し付けられた状態で、回転駆動機32が回転ブラシ33を回転駆動することで、レイタンス層3が削り取られる。
When the
1−3. 各種の計測器及び検出器
(1)位置計測器
位置計測器40はバックホウ10の上部旋回体14に設けられている。位置計測器40は、バックホウ10の位置(緯度、経度及び高度)を計測して、その計測結果を表す信号を制御装置60に出力する。位置計測器40は、複数の航法衛星から電波を受信することによってバックホウ10の位置を計測する衛星航法受信機である。なお、位置計測器40が三角測量器であってもよい。三角測量器は、バックホウ10の周囲に設置されたターゲットに向けて投光して、反射光を受光することによってターゲットまでの距離と投光角度を計測し、それら距離と投光角度からバックホウ10の位置を演算する機器である。
1-3. Various Measuring Instruments and Detectors (1) Position Measuring Device The
(2)速度・移動量検出器
速度・移動量検出器41はバックホウ10の下部走行体12に設けられている。速度・移動量検出器41は、下部走行体12の速度及び移動距離を検出して、検出結果を表す信号を制御装置60に出力する。速度・移動量検出器41は例えば磁気式のエンコーダである。
(2) Speed / Moving Amount Detector The speed / moving
(3)旋回角検出器
旋回角検出器42は上部旋回体14に設けられている。旋回角検出器42は、下部走行体12に対する上部旋回体14の旋回角(ヨー角)を検出して、その検出結果を表す信号を制御装置60に出力する。旋回角検出器42は例えば磁気式のエンコーダである。
(3) Turning Angle Detector The turning
(4)ジャイロセンサ
ジャイロセンサ43は上部旋回体14に設けられている。ジャイロセンサ43は、下部走行体12に対する上部旋回体14の旋回角、その角速度及びその角加速度を検出して、それらの検出結果を表す信号を制御装置60に出力する。
(4) Gyro sensor The
(5)ロール角・ピッチ角検出器
ロール角・ピッチ角検出器44は上部旋回体14に設けられている。ロール角・ピッチ角検出器44は、上部旋回体14のロール角及びピッチ角を検出して、それらの検出結果を表す信号を制御装置60に出力する。ピッチ角とは、ブーム16の基端の回転軸に対して平行な軸の回りの上部旋回体14の傾斜角をいい、ロール角とは、ブーム16の基端の回転軸と上部旋回体14の旋回軸の両方に対して直交する軸の回りの上部旋回体14の傾斜角をいう。
(5) Roll Angle / Pitch Angle Detector The roll angle /
(6)ブームの傾斜角の検出器
傾斜角検出器45はブーム16に設けられている。傾斜角検出器45はブーム16の傾斜角を検出して、その検出結果を表す信号を制御装置60に出力する。傾斜角検出器45によって検出される傾斜角は、上部旋回体14に対するブーム16の相対傾斜角であってもよいし、水平面に対するブーム16の絶対傾斜角であってもよい。
(6) Boom tilt angle detector The
(7)アームの傾斜角の検出器
傾斜角検出器46はアーム18に設けられている。傾斜角検出器46はアーム18の傾斜角を検出して、その検出結果を表す信号を制御装置60に出力する。傾斜角検出器46によって検出される傾斜角は、ブーム16に対するアーム18の相対傾斜角であってもよいし、水平面に対するアーム18の絶対傾斜角であってもよい。
(7) Detector of tilt angle of arm The
(8)回転削取機の傾斜角の検出器
傾斜角検出器47は、回転削取機30の傾動に連動して傾動するリンク片に設けられている。傾斜角検出器47は回転削取機30の傾斜角を検出して、その検出結果を表す信号を制御装置60に出力する。傾斜角検出器47によって検出される傾斜角は、アーム18に対する回転削取機30の相対傾斜角であってもよいし、水平面に対する回転削取機30の絶対傾斜角であってもよい。
(8) Detector of tilt angle of rotary cutter The
(9)トルク検出器
トルク検出器48は回転削取機30の回転駆動機32に設けられている。トルク検出器48は、回転削取機30の回転駆動機32のトルクを検出して、その検出結果を表す信号を制御装置60に出力する。回転駆動機32が油圧モータである場合、トルク検出器48は回転駆動機32の油圧を検出する油圧計であり、検出油圧から回転駆動機32のトルクを換算出来る。
(9) Torque Detector The
(10)回転速度検出器
回転速度検出器49は回転削取機30の回転駆動機32に設けられている。回転速度検出器49は、回転削取機30の回転駆動機32の回転速度を検出して、その検出結果を表す信号を制御装置60に出力する。回転駆動機32が油圧モータである場合、回転速度検出器49は回転駆動機32のオイル流量を検出する油圧計であり、検出流量から回転駆動機32の回転速度を換算出来る。
(10) Rotation speed detector The
(11)押付荷重検出器
押付荷重検出器50は、回転削取機30又はアーム18に、より具体的には回転削取機30とアーム18の連結部分に設けられている。押付荷重検出器50は、回転削取機30の回転ブラシ33がコンクリート2の表面に押し付けられる荷重を検出して、検出結果を表す信号を制御装置60に出力する。例えばひずみゲージ、圧電素子、電歪素子、ロードセル等を押付荷重検出器50として利用できる。
(11) Pressing Load Detector The
1−4. 管理サーバ
管理サーバ70はインターネット等の通信回線を介して遠隔操作端末80と通信可能である。管理サーバ70は遠隔操作端末80から受信した各種データを蓄積する。
1-4. Management Server The
管理サーバ70には、ダム堤体等の大規模なコンクリート構造物の施工に関する各種のデータが保存されている。例えば、グリーンカット処理を行う複数の区画の範囲をワールド座標系(絶対座標系)の座標によって表した区画範囲データが管理サーバ70に保存されている。ワールド座標系の3本の座標軸、つまりXYZ軸が互いに直交し、X座標が経度を表し、Y座標が緯度を表し、Z座標が高度を表す。各区画範囲データには、グリーンカット処理が完了したか否かを表す出来形データが対応付けられている。
The
1−5. 遠隔操作端末
遠隔操作端末80は、作業員が施工現場において持ち運べる携帯端末であるか、施工現場近くの管理事務所に据え置かれた据置端末である。
遠隔操作端末80は入力デバイス(キーボード、ポインティングデバイス、プッシュスイッチ等)、表示デバイス、無線通信機及びコンピュータ等を有するコンピューターシステムである。遠隔操作端末80のコンピュータと管理サーバ70は相互に通信可能であり、作業員が遠隔操作端末80を利用して管理サーバ70上の区画範囲データ及び出来形データを編集することができる。
1-5. Remote Operation Terminal The
The
遠隔操作端末80のコンピュータと制御装置60は相互に通信可能である。作業員が遠隔操作端末80を利用して、バックホウ10及び回転削取機30の状態を把握できるとともに、これらを遠隔操作することができる。
The computer of the
また、作業員が遠隔操作端末80を利用して各種の施工条件データを入力すると、それら施工条件データに従った動作プログラムが遠隔操作端末80のコンピュータによって作成され、その動作プログラムが遠隔操作端末80のコンピュータから制御装置60に転送され、制御装置60が動作プログラムに従ってバックホウ10及び回転削取機30を動作させる。施工条件データとしては、設定荷重、設定回転速度、下しきい値、上しきい値及び設定作業範囲等である。設定荷重は、バックホウ10によって回転削取機30がコンクリート2の表面に押し付けられる荷重の目標値である。設定回転速度は、回転削取機30の回転速度の目標値である。下しきい値及び上しきい値は、回転削取機30によってレイタンス層3の削り取りが完了したか否かの判別に利用される。上しきい値は下しきい値よりも高い。設定作業範囲は、コンクリート2の表面を削り取る範囲である。
When the worker inputs various construction condition data using the
1−6. 制御装置
制御装置60はバックホウ10の運転室14a内に設置されている。制御装置60は、遠隔操作端末80と無線通信を行うための無線機と、バックホウ10及び回転削取機30を動作させるための指令信号を出力するコントローラと、コントローラの指令信号に従ってバックホウ10及び回転削取機30を駆動する駆動回路と、位置計測器40、速度・移動量検出器41、旋回角検出器42、ジャイロセンサ43、ロール角・ピッチ角検出器44及び傾斜角検出器45〜47の出力信号を入力するためのインターフェース回路等とを備える。
1-6. Control Device The
制御装置60は、位置計測器40の出力信号からバックホウ10の下部走行体12の位置及び向きを演算するとともに、その位置及び向きを速度・移動量検出器41の出力信号に基づいて補正する。制御装置60によって演算される補正後の位置及び向きはワールド座標系(絶対座標系)によって表現される。
制御装置60が演算した補正後の位置及び向きに基づいて下部走行体12の油圧アクチュエータをフィードバック制御すると、下部走行体12が制御装置60によって指定された経路に沿って自律的に走行する。
The
When the hydraulic actuator of the lower traveling
制御装置60が旋回角検出器42及びジャイロセンサ43の出力信号に基づいて上部旋回体14の油圧アクチュエータをフィードバック制御すると、上部旋回体14が自律的に旋回する。制御装置60が傾斜角検出器45の出力信号に基づいてアクチュエータ15をフィードバック制御すると、ブーム16が自律的に傾動する。制御装置60が傾斜角検出器46の出力信号に基づいてアクチュエータ17をフィードバック制御すると、アーム18が自律的に傾動する。制御装置60が傾斜角検出器47の出力信号に基づいてアクチュエータ19をフィードバック制御すると、回転削取機30が自律的に傾動する。以上のような上部旋回体14の旋回とブーム16の傾動とアーム18の傾動と回転削取機30の傾動との組合せによって回転削取機30が三次元的に変位するとともに、回転削取機30の姿勢も変更される。
When the
回転削取機30の変位及び姿勢変更に際しては、制御装置60が旋回角検出器42、ジャイロセンサ43、ロール角・ピッチ角検出器44、傾斜角検出器45、傾斜角検出器46及び傾斜角検出器47の出力信号から回転削取機30の相対位置及び相対姿勢を算出するとともに、その相対位置及び相対姿勢から回転削取機30の絶対位置及び絶対姿勢を算出する。回転削取機30の相対位置及び相対姿勢とは、下部走行体12の位置及び向きを基準とした回転削取機30の位置及び姿勢であって、ローカル座標系(相対座標系)によって表現される。回転削取機30の絶対位置及び絶対姿勢は、下部走行体12の位置及び姿勢を表現するワールド座標系(絶対座標系)によって表現される。
制御装置60が演算した絶対位置及び絶対姿勢に基づいて上部旋回体14、アクチュエータ15,17,19をフォードバック制御すると、回転削取機30が制御装置60によって指定された位置にまで移動されるとともに、回転削取機30の姿勢が制御装置60によって指定された姿勢になる。
When the displacement and attitude of the
When feedback control of the upper-
制御装置60が回転速度検出器49の出力信号に基づいて回転駆動機32をフィードバック制御する。これにより回転駆動機32の回転速度が一定の設定回転速度に維持される。設定速度は、作業員が遠隔操作端末80に入力したものであって、遠隔操作端末80から制御装置60に転送される動作プログラムに組み込まれている。
The
回転削取機30の回転ブラシ33をバックホウ10によってコンクリート2の表面に押し付けつつ、回転削取機30の回転駆動機32を制御装置60によって定速制御しながら、制御装置60が押付荷重検出器50の出力信号に基づいてアクチュエータ15,17,19をフィードバック制御する。これにより、回転削取機30の回転ブラシ33がコンクリート2の表面に押し付けられる荷重が一定の設定荷重に維持される。設定荷重は、作業員が遠隔操作端末80に入力したものであって、遠隔操作端末80から制御装置60に転送される動作プログラムに組み込まれている。
While the rotating
回転速度及び押付荷重が一定に制御されている最中に、制御装置60がトルク検出器48の出力信号を監視して、トルク検出器48の出力信号を下しきい値及び上しきい値と比較する。下しきい値及び上しきい値は、作業員が遠隔操作端末80に入力したものであって、遠隔操作端末80から制御装置60に転送される動作プログラムに組み込まれている。
While the rotation speed and the pressing load are controlled to be constant, the
2. グリーンカット装置の動作及び使用方法
続いて、図3のフローチャート及び図4の工程図を参照して、グリーンカット装置1の動作及び使用方法について説明する。
2. Operation and Usage of Green Cutting Apparatus Next, the operation and usage of the green cutting apparatus 1 will be described with reference to the flowchart of FIG. 3 and the process chart of FIG.
(1)施工条件データの入力:S1
作業者が遠隔操作端末80を操作すると、管理サーバ70に保存された各区画範囲データのうち、グリーンカット処理の未完を表す出来形データが対応付けられた区画範囲データが70から遠隔操作端末80にダウンロードされる。そして、作業者が遠隔操作端末80を操作して、複数の区画範囲データの中から1つを選択して入力すると、遠隔操作端末80が選択区画範囲データに従った設定作業範囲を取得する。更に、作業者が設定荷重、設定回転速度、下しきい値及び上しきい値を遠隔操作端末80に入力すると、遠隔操作端末80がそれら設定荷重、設定回転速度、下しきい値及び上しきい値を取得する。なお、入力前に予め試験を行い、その試験から設定荷重、設定回転速度、下しきい値及び上しきい値を決定する。試験とは、作業者がバックホウ10を操縦することにより施工範囲の隅のコンクリート2に回転削取機30に押し付けながら、回転削取機30を回転駆動することによって、レイタンス層3を削り取ることである。その試験の際には、トルク検出器48、回転速度検出器49及び押付荷重検出器50の出力信号のレベルを記録して、その記録内容から設定荷重、設定回転速度、下しきい値及び上しきい値を算出することになる。
(1) Input of construction condition data: S1
When the operator operates the
(2)動作プログラムの作成:S2
次に、遠隔操作端末80が設定作業範囲、設定荷重、設定回転速度、下しきい値及び上しきい値に基づいて動作プログラムを作成する。この動作プログラムには、設定作業範囲、設定荷重、設定回転速度、下しきい値及び上しきい値に関するデータのほか、下部走行体12の走行経路に関するデータも組み込まれている。走行経路に関するデータは、遠隔操作端末80が設定作業範囲に基づいて作成したデータである。
(2) Creation of operation program: S2
Next, the
(3)動作プログラムの送受及び自動運転開始:S3
次に、作業員が遠隔操作端末80を操作して、自動運転開始の旨の入力を行う。そうすると、遠隔操作端末80が動作プログラムを制御装置60に送信して、制御装置60がその動作プログラムを受信する。そして、制御装置60が位置計測器40、速度・移動量検出器41、旋回角検出器42、ジャイロセンサ43、ロール角・ピッチ角検出器44、傾斜角検出器45〜47、トルク検出器48、回転速度検出器49及び押付荷重検出器50の出力信号に基づいてバックホウ10及び回転削取機30の現状(絶対位置、絶対向き、絶対姿勢、相対位置、相対姿勢、移動速度、回転速度、旋回速度、旋回角、ロール角、ピッチ角、傾斜角等)を認識する。以後、制御装置60は、バックホウ10及び回転削取機30の状態をリアルタイムに認識するとともに、その状態を表す状態データを遠隔操作端末80にリアルタイムに送信する。遠隔操作端末80が状態データに従ってバックホウ10及び回転削取機30の状態を表示する。更に、遠隔操作端末80が状態データを管理サーバ70にリアルタイムに送信し、管理サーバ70が状態データを蓄積する。これにより、バックホウ10及び回転削取機30の稼働状態が管理サーバ70によって管理される。
(3) Transmission and reception of operation program and start of automatic operation: S3
Next, the operator operates the
(4)経路の始点まで移動:S4
次に、制御装置60が、位置計測器40及び速度・移動量検出器41の出力信号に基づいて下部走行体12の位置及び向きを認識しつつ、その位置及び向きに基づいて下部走行体12をフィードバック制御する。これにより、制御装置60が、図4(a)に示すように、動作プログラムに組み込まれた経路の始点にまで下部走行体12を移動させるように下部走行体12を制御する。下部走行体12が経路の始点まで移動したら、下部走行体12が一旦停止する。
(4) Move to the starting point of the route: S4
Next, the
(5)押付:S5
次に、制御装置60が、旋回角検出器42、ジャイロセンサ43、ロール角・ピッチ角検出器44、傾斜角検出器45、傾斜角検出器46及び傾斜角検出器47の出力信号に基づいて回転削取機30の絶対位置及び絶対姿勢を認識しながら、その絶対位置及び絶対姿勢に基づいて上部旋回体14、アクチュエータ15,17,19をフィードバック制御する。そうすると、回転削取機30の回転ブラシ33がバックホウ10によってコンクリート2の表面に押し付けられる。
(5) Pressing: S5
Next, the
(6)回転開始:S6
次に、制御装置60が回転削取機30の回転駆動機32を作動させる。そうすると、回転ブラシ33が回転し始めて、コンクリート2の表面が削り取られ始める。その後、制御装置60が以下の(7)〜(9)の定速制御処理、定荷重制御処理及び往復旋回運動処理を並行して行いつつ、トルク検出器48の出力信号を監視する。
(6) Start of rotation: S6
Next, the
(7)定速制御処理:S7
制御装置60が、回転駆動機32の回転速度を一定の設定回転速度に維持するようにして、回転速度検出器49の出力信号に基づいて回転駆動機32をフィードバック制御する。設定回転速度は動作プログラムに組み込まれている。
(7) Constant speed control processing: S7
The
(8)定荷重制御処理:S8
制御装置60が、回転削取機30の回転ブラシ33がコンクリート2の表面に押し付けられる荷重を一定の設定荷重に維持するようにして、押付荷重検出器50の出力信号に基づいてアクチュエータ15,17,19をフィードバック制御する。設定荷重は動作プログラムに組み込まれている。
(8) Constant load control processing: S8
The
(9)往復旋回運動処理:S9
制御装置60が、旋回角検出器42及びジャイロセンサ43の出力信号に基づいて上部旋回体14の旋回角を認識しつつ、図4(b)に示すように上部旋回体14を所定範囲で往復旋回させるように上部旋回体14を制御する。従って、回転削取機30がコンクリート2の表面上で往復移動し、コンクリート2の表面のうち回転削取機30の往復軌道に重なる部分が回転削取機30によって削り取られる。
(9) Reciprocating turning motion processing: S9
The
(10)トルクの監視:S10
制御装置60がトルク検出器48の出力信号を監視する。回転削取機30が一定荷重でコンクリート2の表面に押し付けられた状態で定速制御されると、回転削取機30のトルクはレイタンス層3の状態や強度等の影響を受ける。そのため、制御装置60がトルク検出器48の出力信号を監視することは、コンクリート2の表面の状態や強度を観察することと同等といえる。よって、レイタンス層3が除去されている状況を制御装置60が認識できる。
(10) Monitoring of torque: S10
The
ここで、レイタンス層3が回転削取機30によって削り取られている最中は、回転駆動機32のトルクが安定せずに大きく変動したり、振動したりする。これは、レイタンス層3が多孔質で脆弱であるが故にレイタンス層3の強度が不均一であるためである。ところが、レイタンス層3が除去された後、回転削取機30の回転ブラシ33が正常なコンクリート層4に到達すると、回転駆動機32のトルクが安定して変動が非常に小さくなる。そこで、回転駆動機32のトルクの安定性を検出すべく、制御装置60がトルク検出器48の出力信号の監視に際して、トルク検出器48の出力信号を下しきい値及び上しきい値と比較する。
Here, while the
比較の結果、トルク検出器48の出力信号が下しきい値と上しきい値の間に収まった場合、制御装置60が計時を開始する。計時開始時から所定時間経過したら、制御装置60がトルク検出器48の出力信号の監視及び計時を終了する。但し、計時開始時から所定時間経過する前にトルク検出器48の出力信号が下しきい値と上しきい値の間から外れた場合、制御装置60が計時を終了して、計時時間をリセットする。リセット後、トルク検出器48の出力信号が下しきい値と上しきい値の間に再度収まった場合、制御装置60が計時を再度開始する。
As a result of the comparison, when the output signal of
以上のようにして、トルク検出器48の出力信号が下しきい値と上しきい値の間に収まっている時間が所定時間を超えたことを制御装置60が検出したら、レイタンス層3が除去されたと判別できる。そこで、制御装置60の処理が次の(11)〜(13)の処理に移行する。
As described above, when the
(11)回転削取機の停止:S11
制御装置60が回転削取機30の回転駆動機32を停止させる。これにより、コンクリート2の表面の削り取りが中断される。
(11) Stop of the rotary cutter: S11
The
(12)上部旋回体の停止:S12
制御装置60が上部旋回体14を停止させる。これにより回転削取機30の往復移動が中断される。
(12) Stop of upper revolving superstructure: S12
The
(13)押付解除:S13
次に、制御装置60がアクチュエータ15,17,19を制御すると、バックホウ10が回転削取機30の回転ブラシ33をコンクリート2の表面から離間させる。従って、回転削取機30が往復移動の軌道から上方に移動する。
(13) Release of pressing: S13
Next, when the
なお、(11)〜(13)の処理の実行順序は任意であり、また(11)〜(13)の処理が並行して行われてもよい。また、(11)〜(13)の何れか又は全てが行われずに、制御装置60の処理が次の(14)の処理に移行してもよい。
The execution order of the processes (11) to (13) is arbitrary, and the processes (11) to (13) may be performed in parallel. Further, the process of the
(14)判定:S14
次に、制御装置60が、動作プログラムに組み込まれた経路の終点にまで下部走行体12を移動させたか否か判定する。否定判定の場合、制御装置60の処理が次の(15)の処理に移行する。肯定判定の場合、制御装置60の処理が次の(16)の処理に移行する。
(14) Judgment: S14
Next, it is determined whether the
(15)経路に沿って所定距離移動:S15
下部走行体12が経路の終点にまで移動していなければ、制御装置60が、位置計測器40及び速度・移動量検出器41の出力信号に基づいて下部走行体12の位置及び向きを認識しつつ、その位置及び向きに基づいて下部走行体12をフィードバック制御する。これにより、制御装置60が、図4(c)に示すように、動作プログラムに組み込まれた経路に沿って所定距離だけ下部走行体12を移動させるように下部走行体12を制御する。下部走行体12の走行に伴い、回転削取機30が往復移動の軌道から移動する。下部走行体12が経路に沿って所定距離走行したら、下部走行体12が一旦停止する。所定距離は例えば回転ブラシ33の直径に等しく、上から見て、回転削取機30が往復移動の軌道に近接している。なお、(11)及び(13)の処理が行われずに、下部走行体12が移動すれば、回転削取機30も回転して押し付けられた状態で往復軌道からずれるため、コンクリート2の表面が継続して削り取られることになる。
(15) Moving a predetermined distance along the route: S15
If the
以後、制御装置60の処理が(5)の処理に戻る。そのため、下部走行体12が経路の終点に移動するまで、図4(d)に示すような回転削取機30による削り取りと図4(c)に示すような下部走行体12の移動とが交互に繰り返される。そして、下部走行体12が経路の終点にまで移動した後の回転削取機30による削り取りが終了すると、(14)の処理において制御装置60が肯定の旨の判定をするので、制御装置60の処理が次の(16)の処理に移行する。
Thereafter, the processing of the
(16)終了通知:S16
制御装置60が遠隔操作端末80に終了の旨のデータを送信する。そうすると、遠隔操作端末80が(1)の処理で選択された区間範囲データの出来形データを未完から完了に変更し、それら区間範囲データ及び出来形データを管理サーバ70に送信する。そのため、管理サーバ70上の区間範囲データ及び出来形データが更新される。
以上により、1区画のグリーンカット処理についての処理が終了する。
(16) End notification: S16
The
Thus, the processing for the green cut processing for one section is completed.
3. 有利な効果
以上の実施形態によれば、以下のような有利な効果が生じる。
3. Advantageous Effects According to the above embodiment, the following advantageous effects are produced.
(1) 制御装置60がトルク検出器48の出力信号を監視することによって、レイタンス層3が除去されている状況が制御装置60によって認識され、強いてはレイタンス層3が適切に除去されたか否かも制御装置60によって認識される。よって、レイタンス層3が適切に除去されたか否かの検査を自動化できる。そのような検査がレイタンス層3の削り取り中に行われるので、作業の効率化が図れる。
(1) By monitoring the output signal of the
(2) 制御装置60がトルク検出器48の出力信号を下しきい値及び上しきい値と比較することによって、レイタンス層3が除去されたか否か、つまり回転ブラシ33が正常なコンクリート層4に至ったか否かを判別することができる。よって、レイタンス層3が適切に除去されたか否かの検査を自動化できる。
(2) The
(3) トルク検出器48の出力信号が下しきい値と上しきい値の間に収まった時間が所定時間を超えれば、回転削取機30のトルクの変動が殆ど無いので、回転削取機30の回転ブラシ33が正常なコンクリート層4に至ったものと判断できる。そのような所定時間経過後に回転削取機30が停止し、往復移動の軌道から移動し、又は押し付けられなくなるため、正常なコンクリート層4の過度な削り取りを防止できる。
(3) If the time during which the output signal of the
(4) 設定荷重、設定回転速度、下しきい値及び上しきい値を遠隔操作端末80に入力可能である。従って、作業員が温度、湿度及び季節等の環境や、コンクリート2の成分、状態及び材質等を考慮して設定荷重、設定回転速度、下しきい値及び上しきい値を最適に設定することできる。
(4) The set load, the set rotation speed, the lower threshold value, and the upper threshold value can be input to the
(5) バックホウ10及び回転削取機30の自動運転によってレイタンス層3が除去されるため、作業員の負担が軽減される。作業効率及び生産性が向上するとともに、人員削減を図れる。更に、一定の質のグリーンカット処理を提供できる。
(5) Since the
4. 変形例
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、上記実施形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。また、本発明はその趣旨を逸脱することなく変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。以上の実施形態からの変更点について以下に説明する。以下に説明する各変更点を組み合わせて適用してもよい。
4. 2. Modifications Although the embodiments for carrying out the present invention have been described above, the embodiments are for the purpose of facilitating the understanding of the present invention, and are not intended to limit and interpret the present invention. Further, the present invention can be changed and improved without departing from the gist thereof, and the present invention also includes equivalents thereof. Changes from the above embodiment will be described below. The modifications described below may be combined and applied.
(1) 上記実施形態では、作業員が遠隔操作端末80に設定荷重、設定回転速度、下しきい値、上しきい値及び設定作業範囲を入力したが、遠隔操作端末80が予め記憶していてもよい。また、設定荷重、設定回転速度、下しきい値、上しきい値及び設定作業範囲が予め管理サーバ70に格納され、遠隔操作端末80が管理サーバ70からダウンロードするものとしてもよい。何れにおいても、遠隔操作端末80が設定作業範囲、設定荷重、設定回転速度、下しきい値及び上しきい値に基づいて動作プログラムを作成する。
(1) In the above embodiment, the worker inputs the set load, the set rotation speed, the lower threshold value, the upper threshold value, and the set work range to the
(2) 上記実施形態では、遠隔操作端末80が動作プログラムを作成したが、管理サーバ70が動作プログラムを作成するものとしてもよい。この場合、遠隔操作端末80が管理サーバ70から動作プログラムをダウンロードした上で、その動作プログラムを制御装置60に送信する。
(2) In the above embodiment, the
(3) 上記実施形態では、遠隔操作端末80が動作プログラムを作成したが、制御装置60が予め動作プログラムを記憶するものとしてもよい。
(3) In the above embodiment, the
1…グリーンカット装置
2…コンクリート
3…レイタンス層
4…正常なコンクリート層
10…バックホウ(作業機械)
30…回転削取機
48…トルク検出器
49…回転速度検出器
50…押付荷重検出器
60…制御装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Green cutting device 2 ...
Reference numeral 30: rotary cutter 48: torque detector 49: rotational speed detector 50: pressing load detector 60: control device
Claims (5)
前記回転削取機を前記コンクリートの表面に押し付けつける作業機械と、
前記回転削取機の回転速度を検出して、検出した回転速度を表す信号を出力する回転速度検出器と、
前記回転削取機のトルクを検出して、検出したトルクを表す信号を出力するトルク検出器と、
前記作業機械によって前記回転削取機が前記コンクリートの表面に押し付けられる押付荷重を検出して、検出した押付荷重を表す信号を出力する荷重検出器と、
前記回転速度検出器の出力信号に基づいて前記回転削取機を定速制御しながら、前記荷重検出器の出力信号に基づいて前記作業機械を定荷重制御することによって、前記回転削取機を一定荷重で前記コンクリートの表面に押し付けることを前記作業機械に行わせる制御装置と、を備え、
前記制御装置が前記回転削取機の定速制御及び前記作業機械の定荷重制御中に前記トルク検出器の出力信号を監視する
グリーンカット装置。 A rotary cutter that scrapes the latence layer on the concrete surface,
A working machine for pressing the rotary cutter against the surface of the concrete,
A rotation speed detector that detects the rotation speed of the rotary cutter and outputs a signal indicating the detected rotation speed,
A torque detector that detects the torque of the rotary cutter and outputs a signal representing the detected torque.
A load detector that detects a pressing load against which the rotary cutting machine is pressed against the surface of the concrete by the work machine, and outputs a signal representing the detected pressing load.
The constant speed control of the rotary cutting machine based on the output signal of the rotation speed detector, while controlling the work machine constant load based on the output signal of the load detector, the rotary cutting machine A control device that causes the work machine to perform pressing against the surface of the concrete with a constant load,
A green cutting device, wherein the control device monitors an output signal of the torque detector during constant speed control of the rotary cutter and constant load control of the work machine.
請求項1に記載のグリーンカット装置。 The green cut device according to claim 1, wherein the control device compares an output signal of the torque detector with a lower threshold and an upper threshold higher than the lower threshold.
請求項2に記載のグリーンカット装置。 When the control device detects that the output signal of the torque detector falls within the predetermined time between the lower threshold value and the upper threshold value, the control device controls the work machine, The green cutting device according to claim 2, wherein the work machine releases the pressing of the rotary cutter.
前記トルク検出器の出力信号が前記下しきい値と前記上しきい値の間に所定時間収まったことを前記制御装置が検出した場合に、前記制御装置が前記作業機械を制御することによって、前記回転削取機を往復移動の軌道からずらすことを前記作業機械に行わせる
請求項2又は3に記載のグリーンカット装置。 The control device controls the work machine during the constant speed control of the rotary cutter, thereby causing the work machine to reciprocate the rotary cutter along the surface of the concrete,
When the control device detects that the output signal of the torque detector falls within the predetermined time between the lower threshold value and the upper threshold value, the control device controls the work machine, The green cutting apparatus according to claim 2, wherein the work machine shifts the rotary cutter from a reciprocating trajectory.
請求項2から4の何れか一項に記載のグリーンカット装置。 The control device stops the rotary cutter when the control device detects that the output signal of the torque detector falls within the predetermined time between the lower threshold value and the upper threshold value. Item 5. The green cutting device according to any one of Items 2 to 4.
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