JP2020020206A - 吹付け装置および吹付け方法 - Google Patents

Abstract

【課題】作業環境の影響を受けることなく、吹付け施工を高精度かつ作業効率よく実施することの可能な、吹付け装置及び吹付け方法を提供する。【解決手段】施工対象面を吹付け材で被覆するための吹付け装置であって、吹付け手段を備える多関節構造のロボットアームと、該ロボットアームを支持する走行部と、を有し、該走行部に、前記ロボットアームを昇降する昇降装置と、前記ロボットアームを前記走行部上で少なくとも前記施工対象面に沿う方向に移動させる横行装置と、が備えられている。【選択図】図２

Description

本発明は、施工対象面を吹付け材で被覆するための吹付け装置及び吹付け装置を用いた吹付け方法に関する。

鉄骨構造の建築物では、高所作業の可能な作業ロボットを用いて鉄骨梁等の表面を耐火被覆材で被覆することにより、耐火仕上げを行っている。例えば、特許文献１では、耐火仕上げに板状の乾式耐火被覆材を採用し、この乾式耐火被覆材を建設作業用ロボットを用いて、天井梁に取り付けている。

特許文献１の建設作業用ロボットは、先端部分にエンドエフェクタが装着されたマニピュレータと、マニピュレータを搭載した走行台車とにより構成され、エンドエフェクタに、板状の乾式耐火被覆材を吸着して保持可能な保持手段を採用している。そして、乾式耐火被覆材を天井梁に取り付ける際には、走行台車を作業エリアへ移動させて据え付けた後、マニピュレータを作動させてエンドエフェクタに吸着保持された状態の乾式耐火被覆材を、鉄骨梁の取り付け予定位置に設置している。また、耐火仕上げに半湿式耐火被覆材を採用する場合には、吹付けに好適な機構をエンドエフェクタに採用するとしている。

特開２０１７−１１０４６６号公報

上記の建設作業用ロボットは、エンドエフェクタによる作業を規定された固定点で実施する際には好適である。しかし、吹付け工のような、エンドエフェクタによる作業が横方向に連続的に実施するものである場合、マニピュレータによるエンドエフェクタの制御が煩雑となり、また、施工対象範囲が広域に渡る等してマニピュレータの動作可能範囲を超える場合には、その都度走行台車を移動させて作業を実施しなくてはならない。このため、作業に多大な手間を要するとともに、施工期間が長期化しやすいだけでなく、走行台車の位置移動により、施工対象面において先行吹付け部分と後行吹付け部分との間に吹付け残しや吹付けムラが生じやすい。

本発明は、かかる課題に鑑みなされたものであって、その主な目的は、作業環境の影響を受けることなく、吹付け施工を高精度かつ作業効率よく実施することの可能な、吹付け装置及び吹付け方法を提供することである。

かかる目的を達成するため本発明の吹付け装置は、施工対象面を吹付け材で被覆するための吹付け装置であって、吹付け手段を備える多関節構造のロボットアームと、該ロボットアームを支持する走行部と、を有し、該走行部に、前記ロボットアームを昇降する昇降装置と、前記ロボットアームを前記走行部上で少なくとも前記施工対象面に沿う方向に移動させる横行装置と、が備えられていることを特徴とする。

また、本発明の吹付け装置は、前記走行部に、自己の平面視位置及び進行方向を検出するための自己位置検出センサと、自己の姿勢角を検出する姿勢検知センサと、前記走行部に備えられ前記ロボットアームを支持するベース部の高さ位置を検出するための高さ検出センサと、が備えられることを特徴とする。

本発明の吹付け方法は、本発明の吹付けき装置を用いて施工対象面を吹付け材で被覆する吹付け方法であって、前記吹付け装置を走行させ、目標位置近傍で進行方向を前記ロボットアームが前記横行装置上を前記施工対象面に沿って移動可能な方向に方向転換したのち、目標位置を中心とする許容値範囲内に位置決めする据え付け工程と、前記ロボットアームに備えた吹付け手段を、吹付け開始位置及び向きに配置する吹付け準備工程と、前記吹付け手段の横方向の移動を、前記ロボットアームの動作と該ロボットアームを前記横行装置上で移動させることにより制御するとともに、前記吹付け手段の高さ方向の移動を、前記ロボットアームの動作と前記昇降装置の昇降により制御し、前記施工対象面に対して前記吹付け材を連続的に吹き付ける吹付け作業工程と、を備えることを特徴とする。

また、本発明の吹付け方法は、前記施工対象面が、建築物の屋内表面形状の一部を形成しており、前記屋内表面形状を実測して実測値を算出し、該実測値に基づいて前記建築物の建築情報を修正し、修正した前記建築物の建築情報と前記自己位置検出センサにて検出される情報の少なくともいずれか一方の情報に基づいて、前記据え付け工程では、前記吹付け装置を、前記目標位置を中心とする許容値範囲内に位置決めし据え付け、前記吹付け準備工程では、前記ロボットアームに備えた前記吹付け手段の吹付け開始位置及び向きの配置を修正し、前記吹付け作業工程では、前記ロボットアームの動作を修正する、ことを特徴とする。

本発明の吹付け装置および吹付け方法によれば、走行部にて吹付け装置を移動させて据え付けた後、吹付け手段の横方向の移動は、ロボットアームの動作とロボットアームを横行装置上で移動させることにより制御できる。これにより、施工対象面が広域にわたる場合にも、吹付け装置を頻繁に移動させることなく施工でき、施工対象面の吹付け残しや吹付けムラを抑制できるとともに、吹付け装置の移動手間が減ることに伴い工期を大幅に短縮することが可能となる。

また、吹付け手段の高さ方向の移動は、ロボットアームの動作と走行台車に設置した昇降装置の昇降により制御できる。これにより、施工対象面が高所に位置する場合にも、高所作業車を導入することなく、作業効率よく施工対象面を均一に吹付け材で被覆することが可能となる。

さらに、建築物の屋内表面形状の実測値に基づいてその建築情報を修正し、この修正した建築物の建築情報と自己位置検出センサにて検出される情報の少なくともいずれか一方の情報に基づいて、吹付け装置の据え付け位置を調整するだけでなく、ロボットアームの動作を制御するジョブファイルの修正を行って、吹付け手段の吹付け開始位置及び向きの配置を修正し、また、吹付け作作業時のロボットアームの動作を修正する。これにより、施工対象面に対する吹付け手段の吹付け開始位置や向きの位置出し精度がより高まるため、施工対象面に吹付け残しや吹付けムラがより生じにくくなり、施工精度をさらに向上することが可能となる。

本発明によれば、吹付け材で被覆しようとする施工対象面が何れの条件下にあっても、作業環境の影響を受けることなく、高精度かつ作業効率よく吹付け施工を実施することが可能となる。

本実施の形態における吹付け装置を用いた吹付け作業の概略を示す図である。 本実施の形態における吹付け装置の詳細を示す図である。 本実施の形態における吹付け装置が移動する様子を示す図である。 本実施の形態における吹付け装置を用いた吹付け方法のフローを示す図である。

本発明の吹付け装置および吹付け方法は、施工対象面が高所に位置する場合や広範囲にわたる場合に好適な装置および方法である。本実施の形態では、建築物の屋内に位置する天井梁に湿式の耐火被覆材を吹付けて耐火仕上げを施す場合を事例に挙げ、以下にその詳細を説明する。

吹付け装置１は、図１で示すように、建築物１００を構成する梁部材の表面に設定された施工対象面１０１を、吹付け材Ｃで被覆する際に用いる装置であり、ロボットアームＡと、ロボットアームＡを支持する走行部Ｂとを備える。

ロボットアームＡは、図２で示すように、多関節構造のマニピュレータ３と、マニピュレータ３の先端部分にエンドエフェクタとして装着されている吹付け手段２とを備え、吹付け手段２は、吹付け材Ｃを施工対象面１０１に吹付けるためのガンヘッド２１を胴部先端に備えるとともに、胴部中間部に吹付け材Ｃの供給ホースが連結される連結部２２とを備える。

また、マニピュレータ３は、本実施の形態において６軸多関節ロボットを採用しており、後述する制御盤に格納されたジョブファイルに基づいて作動し、その動作により吹付け手段２に備えたガンヘッド２１の位置や向きを制御する。

ロボットアームＡを支持する走行部Ｂは、ベース部４、横行装置５、走行台車６、および昇降装置７を備え、ベース部４は、横行装置５上を長手方向に沿って移動自在に設置されるとともに、上面内でロボットアームＡを回転自在に支持している。

横行装置５は、長尺のフレーム５１とフレーム５１の長手方向に沿って移動自在な走行架台５２とを備え、この走行架台５２に前述のベース部４が設置されている。走行架台５２はいずれの手段によりフレーム５１上を移動する構成としてもよく、例えばフレーム５１内に、走行架台５２と接続したローラーチェーン、スプロケット及びモーターを内蔵しておき、ローラーチェーンの回動に応じて走行架台５２を移動させる構造としてもよい。

走行台車６は、建築物１００の床面を走行自在な構造を有し、上述の横行装置５が載置される矩形天板６１と台車本体６２を備えるとともに、台車本体６２の下面に走行手段６３とアウトリガ装置６４が設置されている。走行手段６３には、全方向移動が可能なメカナムホイールを採用しているが、必ずしもこれに限定されるものではなく、走行台車６を全方向移動可能とするものであれば例えばオムニクローラー等、いずれを採用してもよい。

また、矩形天板６１と台車本体６２との間には、昇降装置７が介装されている。昇降装置７は、矩形天板６１を押し上げ可能な伸縮機構を備えた装置であればいずれを用いてもよく、本実施の形態ではパンタグラフジャッキを採用している。

さらに、台車本体６２には、端末装置６５が設置されている。端末装置６５は、演算処理装置６５１、入力部６５２、出力部６５３及び記憶部６５４等を備えた、いわゆるノート型パソコンやタブレット端末である。演算処理装置６５１は、ＣＰＵ、ＧＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びハードウェアインタフェース等を有するコンピュータである。

演算処理装置６５１には、詳細は後述するが少なくとも、図４のフロー図で示す吹付け装置１の据え付け工程（ＳＴＥＰ１）で実施する、吹付け装置１の移動及び据え付けに係る機能と、吹付け作業の準備工程（ＳＴＥＰ２）及び吹付け作業工程（ＳＴＥＰ３）で用いる、ロボットアームＡを制御する制御盤として機能するロボットアーム制御部６５１７が備えられている。また、吹付け作業工程（ＳＴＥＰ３）で用いる、ロボットアームＡを横行装置５上で移動させる機能と昇降装置７を昇降させる機能を有するロボットアーム位置移動制御部６５１８が備えられている。

入力部６５２は、スイッチ、キーボード等の入力装置である。出力部６５３は、画面表示を行うディスプレイである。記憶部６５４は、半導体メモリ又はハードディスクドライブ等からなる記憶装置であり、演算処理装置６５１によって実行可能なプログラムが格納されている。

このような構成の走行部Ｂは、横行装置５を、走行台車６の平面視重心を通るとともに、その長手方向つまりロボットアームＡを支持するベース部４の移動方向が、走行台車６の進行方向に平行となるように走行台車６上に配置している。そして、走行部Ｂの平面視重心をロボットアームＡのホームポジションＰとして設定する。

上記の構成を有する吹付け装置１は、待避時において、ホームポジションＰにロボットアームＡを位置させた状態で、図３で示すような、建築物１００の屋内に設置したロボットステーションＳに配置しておく。そして、吹付け作業の開始時には吹付け装置１を、ロボットステーションＳから施工対象面１０１近傍に設定された目標位置Ｇに向けて走行させ、目標位置Ｇ近傍で進行方向が目標向きとなるように方向転換させる。この後、目標位置Ｇを中心とする許容値範囲内に位置決めする。

据え付けられた吹付け装置１は、走行部Ｂの平面視位置、停止時の進行方向、姿勢角およびベース部４の高さ位置を基準として、マニピュレータ３を動作させることにより、吹付け手段２におけるガンヘッド２１の吹付け開始位置及び向きを制御する。

このため、吹付け装置１の走行部Ｂには、図２で示すように、走行部Ｂの平面視位置と進行方向を把握するための自己位置検出センサ８と、ベース部４の高さ位置を把握するための高さ検出センサ９と、走行部Ｂの姿勢角（ロール、ピッチ）を把握するための姿勢検知センサ１０と、が備えられている。また、端末装置６５の演算処理装置６５１には、走行部Ｂの平面視位置と進行方向、ベース部４の高さ位置、走行部Ｂの姿勢角を算出する自己位置検出部６５１１を備えている。

自己位置検出センサ８は、レーザースキャナー等の自己位置推定型の光学式位置計測センサ部であり、走行台車６の台車本体６２に設置されている。自己位置検出センサ８を用いた走行台車６の平面視位置および進行方向は、ＢＩＭデータを基準に算出されるが、その算出方法は後述する。なお、ＢＩＭデータは、建築物１００の設計図等の設計情報が格納され、コンピューター上に現実と同じ建築物１００の立体モデルを再現するために用いるデータである。

自己位置検出部６５１１にて、自己位置検出センサ８により計測されＢＩＭデータを基準とする自己位置検出センサ８の平面視位置に係る測定結果を走行部Ｂの重心に係る平面視位置に換算し、これを記憶部６５４に格納する。また、自己位置検出センサ８の向きに係る測定結果を走行部Ｂの進行方向とし、これを記憶部６５４に格納する。

高さ検出センサ９は、昇降装置７の伸縮量を計測するべく矩形天板６１と台車本体６２に設置されたストロークセンサであり、自己位置検出部６５１１にて、あらかじめ算出した昇降装置７が最も収縮した状態のベース部４の床面からの高さに、高さ検出センサ９の計測結果を足し合わせ、これをベース部４の高さ位置として算出し、記憶部６５４に格納する。

姿勢検知センサ１０は、床面に対する走行部Ｂの姿勢角（ロール、ピッチ）を計測するために用いる傾斜計であり、ベース部４に設置されている。自己位置検出部６５１１にて、姿勢検知センサ１０にて計測したベース部４の姿勢角を走行部Ｂの姿勢角とし、これを記憶部６５４に格納する。

後述する吹付け装置１の据え付け工程（ＳＴＥＰ１）では、上記の計測により算出される、走行部Ｂの重心に係る平面視位置および進行方向、ベース部４の高さおよび走行部Ｂの姿勢角がそれぞれ、あらかじめ設定される走行部Ｂの目標位置Ｇおよび目標向き、ベース部４の目標高さ及び走行部Ｂの目標姿勢角の許容値範囲内に収まっているか否かを検証する。

このため、演算処理装置６５１には、走行部Ｂの重心に係る平面視位置及び進行方向の実測値と目標位置Ｇおよび目標向きとの差（ΔＸ，ΔＹ，Δφ）と、ベース部４の高さ及び走行部Ｂの姿勢角に係る、実測値と目標値との差を検出するとともに、これらの差が許容値範囲内に収まっているか否かを検証する自己位置比較部６５１２を備えている。

また、端末装置６５の記憶部６５４には、ＢＩＭデータ、吹付け装置１の据え付け工程（ＳＴＥＰ１）で必要なＢＩＭデータを基準とする走行部Ｂの目標位置Ｇおよび目標向き、ベース部４の目標高さ、走行部Ｂの目標姿勢角、及びそれぞれ実測値と目標値にズレが生じた際の許容値を格納しておく。また、吹付け装置１の吹付け準備工程（ＳＴＥＰ２）で必要な、ＢＩＭデータから得られる施工対象面１０１の位置、高さ及び施工範囲を含む施工対象面情報、およびロボットアームＡを制御するためのジョブファイルを格納しておく。

≪吹付け装置を用いた吹付け方法≫
上述する構成の吹付け装置１を用いた吹付け方法を、図４のフロー図にしたがって、以下に詳細を説明する。

≪吹付け装置１の準備：ＳＴＥＰ０≫
作業を開始するにあたり、吹付け装置１を建築物１００の屋内に設置したロボットステーションＳに待機させておくとともに、ロボットアームＡが設置されているベース部４を走行部Ｂの平面視重心であるホームポジションＰに設置しておく。

≪吹付け装置１の据え付け工程：ＳＴＥＰ１≫
図３で示すように、ロボットステーションＳから吹付け装置１を、自己位置検出センサ８を用いて走行部Ｂの重心に係る平面視位置および進行方向の計測を行いつつ走行させ、あらかじめ設定した目標位置Ｇ近傍に接近したところで、吹付け装置１をあらかじめ設定した目標向きに移動させ、走行部Ｂを一旦停止させる。

なお、吹付け装置１の停止時の目標向きは、ロボットアームＡが横行装置５上を施工対象面１０１に沿って移動可能な方向、つまり、横行装置５が施工対象面１０１に対して平行となる向きである。

＜走行部Ｂによる吹付け装置の移動・計測：ＳＴＥＰ１１＞
走行中の吹付け装置１における走行部Ｂの重心に係る平面視位置および進行方向について、本実施の形態では、次の方法により計測している。

まず、吹付け装置１の走行部Ｂが走行を開始すると、これと同時に走行台車６に搭載した自己位置検出センサ８はレーザー光線を建築物１００の屋内表面に走査させ、反射されたレーザー光線を受光しつつ屋内表面までの距離および偏心角を順次計測する。これら計測距離及び測偏角は、端末装置６５の記憶部６５４に順次格納される。

一方、演算処理装置６５１には、自己位置計測部６５１３が備えられており、この自己位置計測部６５１３にて、記憶部６５４に格納された計測距離及び計測偏角に基づく物体の表面の輪郭をＢＩＭデータと照合し、自己位置検出センサ８の計測位置及び計測向きを算出する。

こうして算出された自己位置検出センサ８の計測位置は、ワールド座標系ＷのＸ座標及びＹ座標、計測向きはヨー角αによりそれぞれ表される。なお、自己位置計測部６５１３は、自己位置検出センサ８の出力を監視し、計測位置および計測向きを連続的（周期的）に推定する。そして、自己位置検出センサ８の計測位置及び計測向きが算出されるごとに、前述した演算処理装置６５１の自己位置検出部６５１１にて、これらを走行部Ｂの重心に係る平面視位置及び進行方向に換算して記憶部６５４に格納する。

＜走行部Ｂの位置・進行方向の検証：ＳＴＥＰ１２＞
走行部Ｂの重心に係る平面視位置および進行方向が記憶部６５４に格納されるごとに、演算処理装置６５１の自己位置比較部６５１２にて、自己位置検出センサ８による実測値である重心に係る平面視位置および進行方向と目標位置Ｇおよび目標向きとの差（ΔＸ，ΔＹ，Δφ）を検出する。そして、少なくとも走行部Ｂの重心に係る平面視位置と目標位置Ｇとの差（ΔＸ，ΔＹ）が許容値範囲内に収まった時点で一旦走行を停止し、走行部Ｂの進行方向を目標向きに方向転換させる。

＜吹付け装置の据え付けＳＴＥＰ１３〜１４＞
この後、走行部Ｂの重心に係る平面視位置および進行方向と目標位置Ｇおよび目標向きの差（ΔＸ，ΔＹ，Δφ）が許容値範囲内に収まったか否かを検証し、収まった場合にはその位置に走行部Ｂを位置決めし、アウトリガ装置６４を介して走行台車６を据え付ける。収まらない場合には、許容値範囲に収まるまで位置調整を行う。

≪吹付け装置１の吹付け準備工程：ＳＴＥＰ２≫
走行部Ｂを据え付けた後、ロボットアームＡに備えた吹付け手段２のガンヘッド２１を、あらかじめジョブファイルに格納した吹付け開始位置及び向きに位置決めする。

＜ベース部４の高さ調整工程：ＳＴＥＰ２１＞
施工対象面１０１が高所に位置する場合には、ロボットアームＡを支持するベース部４が目標高さに到達するよう、走行部Ｂに備えた昇降装置７を伸長させる。ベース部４の高さ位置を計測するにあたっては、あらかじめ昇降装置７が最も収縮した状態のベース部４の床面からの基本高さを計測しておき、端末装置６５の記憶部６５４に格納しておく。

そのうえで、高さ検出センサ９にて昇降装置７の伸長量を計測するとともに、演算処理装置６５１の自己位置検出部６５１１にて、この計測値と前述の基本高さを足し合わせてベース部４の高さ位置を算出し、記憶部６５４に格納する。また、ベース部４の高さ位置が算出されるごとに、演算処理装置６５１の自己位置比較部６５１２にて、実測値である高さ位置と目標高さとの差を検出し、この差が許容値範囲内に収まったところで、高さ調整作業を停止する。

＜走行部Ｂの姿勢角確認：ＳＴＥＰ２２＞
また、高さ調整を終了した後の走行部Ｂの姿勢角（ロール、ピッチ）を姿勢検知センサ１０により計測し、自己位置計測部６５１３にて端末装置６５の記憶部６５４に格納するとともに、演算処理装置６５１の自己位置比較部６５１２にて、実測値である傾斜角と目標傾斜角との差を検出し、記憶部６５４に格納する。

＜ジョブファイルの修正：ＳＴＥＰ２３〜２４＞
前述したように、ロボットアームＡはジョブファイルに基づいて制御され、ジョブファイルには、ロボットアームＡの吹付け装置１上におけるホームポジションＰを起点として、マニピュレータ３の動作を制御するための、パラメータや数値が記述されている。そして、ホームポジションＰは、ＢＩＭデータを基準とする走行部Ｂの目標位置Ｇおよび目標向き、ベース部４の目標高さ、走行部Ｂの目標姿勢角に基づいて、設定されている。

このため、演算処理装置６５１にジョブファイル修正部６５１４を備えて置き、走行部Ｂの重心に係る平面視位置及び進行方向の実測値と目標位置Ｇおよび目標向きとの差（ΔＸ，ΔＹ，Δφ）と、ベース部４の高さ及び走行部Ｂの姿勢角に係る、実測値と目標値との差に基づいてジョブファイルの修正の必要性を確認する。必要と判断した場合には、このジョブファイル修正部６５１４にてジョブファイルに、端末装置６５の記憶部６５４に格納された上記の差を書き込み、ジョブファイルを修正する。

＜吹付け手段の位置決め：ＳＴＥＰ２５＞
吹付け装置１のホームポジションＰに設置されているロボットアームＡについて、演算処理装置６５１に備えたロボットアーム制御部６５１７にてマニピュレータ３を、記憶部６５４に格納した施工対象面情報および修正したジョブファイルに基づいて動作させ、吹付け手段２におけるガンヘッド２１を吹付け開始位置及び向きに位置決めする。

≪吹付け作業工程の実施：ＳＴＥＰ３≫
位置決めされた吹付け手段２のガンヘッド２１より吹付け材Ｃを吐出させつつ、吹付け手段２を演算処理装置６５１に備えたロボットアーム制御部６５１７およびロボットアーム位置移動制御部６５１８にて、施工対象面１０１に沿う横方向および高さ方向に移動させ、施工対象面１０１全体を吹付け材Ｃにて被覆する。

このように連続的に吹付け施工を実施するにあたって、吹付け手段２の横方向の移動は、ジョブファイルに基づくマニピュレータ３の動作と、ベース部４を横行装置５上で移動させることにより制御する。また、高さ方向の移動は、ジョブファイルに基づくマニピュレータ３の動作と、走行台車６に備えた昇降装置７の昇降により制御する。

施工対象面１０１全体を吹付け材Ｃにて被覆した後、ロボットアームＡをホームポジションＰに戻すとともに昇降装置７を収縮し、アウトリガ装置６４を解除して走行部Ｂを走行可能な状態とする。

＜吹付け装置の移動または退避：ＳＴＥＰ３１〜３２＞
この後、他の施工対象面１０１で吹付け作業を実施する場合には、ＳＴＥＰ１に戻って次の目標位置Ｇに向けて吹付け装置１を走行させ、上記の手順を繰り返す。また、吹付け作業が終了した際には、吹付け装置１をロボットステーションＳに向けて走行させ、退避させる。

上述する吹付け装置１および吹付け方法によれば、吹付け装置１を移動させて据え付けた後、吹付け手段２の横方向の移動は、ロボットアームＡのマニピュレータ３の動作とロボットアームＡを横行装置５上で移動させることにより制御できる。これにより、施工対象面１０１が広域にわたる場合にも、吹付け装置１を頻繁に移動させることなく施工でき、吹付け装置１の移動手間が減ることにより工期を大幅に短縮することが可能となる。

また、吹付け手段２の高さ方向の移動は、ロボットアームＡのマニピュレータ３の動作と走行台車６に設置した昇降装置７の昇降により制御できる。これにより、施工対象面１０１が高所に位置する場合にも、高所作業車を導入することなく、作業効率よく施工対象面１０１を均一に吹付け材で被覆することが可能となる。

≪ＢＩＭデータの修正工程：ＳＵＢＳＴＥＰ１≫
ところで、上記の吹付け装置１による吹付け方法は、建築物１００の屋内表面形状とＢＩＭデータとの間に誤差がないものとして、走行部Ｂの重心に係る平面視位置及び進行方向と、ベース部４の高さ位置及び姿勢角の計測を行っている。両者の間に誤差が生じている可能性がある場合には吹付け方法を実施する前に、以下の手順によりＢＩＭデータが、構築後の建築物１００における屋内表面形状と合致するよう、ＢＩＭデータの修正作業を実施するとよい。

＜屋内表面形状の計測：ＳＵＢＳＴＥＰ１１＞
建築物１００の屋内（例えば、床面、柱、梁、天井面等）の表面にあらかじめ計測点を複数設定したうえで、計測点各々の位置を点群モデル作成装置にて計測し、これら複数の計測点よりなる点群で屋内の表面形状に係る点群モデルを作成する。このとき、所定の位置に原点が設定され、水平方向にＸ軸及びＹ軸を有し、鉛直方向にＺ軸を有するワールド座標系上で計測点の位置を表すことにより、点群モデルもワールド座標系上に作成される。

なお、建築物１００の屋内表面形状を、ワールド座標系上で点群データよりなる点群モデルとして把握させるための点群モデル作成装置および方法は、例えば、特開２０１７-１５０９７７号公報を参照されたい。

また、上記の点群モデル作成装置に搭載されている点群モデルを作成する機能を、吹付け装置１に搭載し、吹付け装置１にて、ＢＩＭデータの修正から吹付け施工に至る一連の作業を実施する構成としてもよい。

＜ＢＩＭデータの修正作業：ＳＵＢＳＴＥＰ１２〜１３＞
上記の点群モデル作成装置で作成した点群モデルを、吹付け装置１に備えた端末装置６５の記憶部６５４に格納し、また、演算処理装置６５１に、屋内表面比較部６５１５を備えて置く。この屋内表面比較部６５１５にて、記憶部６５４に格納した建築物１００の屋内表面形状の実測値である点群モデルと、記憶部６５４に格納されているＢＩＭデータとを比較し、両者の間にズレが生じている場合には、その誤差位置と誤差量を算出し、記憶部６５４に格納する。

さらに、演算処理装置６５１にＢＩＭデータ修正部６５１６を備えておき、点群モデルとＢＩＭデータとの間の誤差位置と誤差量に基づいて、ＢＩＭデータの修正が必要か否かについて確認する。必要と判断した場合には、このＢＩＭデータ修正部６５１６にてＢＩＭデータに、記憶部６５４に格納された点群モデルとＢＩＭデータとの間の誤差位置と誤差量を書き込み、ＢＩＭデータを修正して記憶部６５４に格納する。

こうして修正したＢＩＭデータを吹付け方法に採用することにより、自己位置検出センサ８による走行部Ｂの平面視位置および進行方向の実測値の精度が高まる。これに伴って、建築物１００の屋内表面形状の一部を形成する施工対象面１０１に対する吹付け手段２の吹付け開始位置や向きの位置出し精度がより高まるため、施工対象面１０１に吹付け残しや吹付けムラがより生じにくくなり、施工精度をさらに向上することが可能となる。

なお、ＢＩＭデータが修正されることに伴って、ＢＩＭデータから得られる施工対象面１０１の位置、高さ及び施工範囲を含む施工対象面情報も修正される。したがって、ＢＩＭデータに基づく施工対象面情報における、ＢＩＭデータの修正前後の誤差量に基づいて、ロボットアームＡを制御するジョブファイルを修正してもよい。こうすると、吹付け手段２の吹付け作業開始位置や向き、吹付け作業時のロボットアームＡの動作にも修正を加えることができ、吹付け作業の施工精度をより向上することが可能となる。

本発明の吹付け装置１および吹付け装置１を用いた吹付け方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、本実施の形態では、建築物１００の屋内に位置する天井梁を施工対象面１０１とし、吹付け材Ｃに湿式の耐火被覆材を採用して吹付け施工を実施したが、施工対象面１０１及び吹付け材Ｃともに、上記のものに限定されるものではなく、いずれの対象面を何れの材料にて吹付け施工するものあってもよい。

また、本実施の形態では、施工対象面１０１を有する建築物１００の設計情報として、ＢＩＭデータを採用したが、必ずしもこれに限定するものではなく、例えば３ＤＣＡＤデータ等いずれのデジタルデータを採用してもよい。

さらに、本実施の形態では、ロボットアームＡを走行部Ｂに対して１体のみ搭載したが、必ずしもこれに限定するものではなく複数搭載する構成としてもよい。このとき、ロボットアームＡは、１台の横行装置５に複数設置してもよいし、複数のロボットアームＡごとに横行装置５を複数用意してもよい。

また、横行装置５は、その長手方向を必ずしも走行部Ｂの進行方向と平行にしなくてもよく、さらには、ロボットアームＡが、走行部Ｂ上を進行方向および進行方向に直交する方向の両者に移動できるよう、横行装置５を十字状に形成してもよい。

１ 吹付け装置
２ 吹付け手段
３ マニピュレータ
４ ベース部
５ 横行装置
６ 走行台車
６１ 矩形天板
６２ 台車本体
６３ 走行手段
６４ アウトリガ装置
６５ 端末装置
６５１ 演算処理装置
６５１１ 自己位置検出部
６５１２ 自己位置比較部
６５１３ 自己位置計測部
６５１４ ジョブファイル修正部
６５１５ 屋内表面比較部
６５１６ ＢＩＭデータ修正部
６５１７ ロボットアーム制御部
６５１８ ロボットアーム位置移動制御部
６５２ 入力部
６５３ 出力部
６５４ 記憶部
７ 昇降装置
８ 自己位置検出センサ
９ 高さ検出センサ
１０ 姿勢検知センサ
Ａ ロボットアーム
Ｂ 走行部
Ｃ 耐火被覆材（吹付け材）
Ｇ 目標位置
Ｐ ホームポジション
Ｓ ロボットステーション

Claims (4)

1. 施工対象面を吹付け材で被覆するための吹付け装置であって、
   吹付け手段を備える多関節構造のロボットアームと、
   該ロボットアームを支持する走行部と、を有し、
   該走行部に、
   前記ロボットアームを昇降する昇降装置と、
   前記ロボットアームを前記走行部上で少なくとも前記施工対象面に沿う方向に移動させる横行装置と、
   が備えられていることを特徴とする吹付け装置。
2. 請求項１に記載の吹付け装置において、
   前記走行部に、
   自己の平面視位置及び進行方向を検出するための自己位置検出センサと、
   自己の姿勢角を検出する姿勢検知センサと、
   前記走行部に備えられ前記ロボットアームを支持するベース部の高さ位置を検出するための高さ検出センサと、
   が備えられることを特徴とする吹付け装置。
3. 請求項１または２に記載の吹付けき装置を用いて施工対象面を吹付け材で被覆する吹付け方法であって、
   前記吹付け装置を走行させ、目標位置近傍で進行方向を前記ロボットアームが前記横行装置上を前記施工対象面に沿って移動可能な方向に方向転換したのち、据え付ける据え付け工程と、
   前記ロボットアームに備えた吹付け手段を、吹付け開始位置及び向きに配置する吹付け準備工程と、
   前記吹付け手段の横方向の移動を、前記ロボットアームの動作と該ロボットアームを前記横行装置上で移動させることにより制御するとともに、前記吹付け手段の高さ方向の移動を、前記ロボットアームの動作と前記昇降装置の昇降により制御し、前記施工対象面に対して前記吹付け材を連続的に吹き付ける吹付け作業工程と、
   を備えることを特徴とする吹付け方法。
4. 請求項２を引用する請求項３に記載の吹付け方法であって、
   前記施工対象面が、建築物の屋内表面形状の一部を形成しており、
   前記屋内表面形状を実測して実測値を算出し、該実測値に基づいて前記建築物の建築情報を修正し、
   修正した前記建築物の建築情報と前記自己位置検出センサにて検出される情報の少なくともいずれか一方の情報に基づいて、
   前記据え付け工程では、前記吹付け装置を、前記目標位置を中心とする許容値範囲内に位置決めし据え付け、
   前記吹付け準備工程では、前記ロボットアームに備えた前記吹付け手段の吹付け開始位置及び向きの配置を修正し、
   前記吹付け作業工程では、前記ロボットアームの動作を修正する、
   ことを特徴とする吹付け方法。

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