JP2023094900A - 鉄筋組立システム及び組立方法 - Google Patents

Abstract

【課題】上下２段に配置される鉄筋を組み立てることのできる鉄筋組立システム及び組立方法を提供する。【解決手段】鉄筋組立システムは、ループ筋１９を配置し、ループ筋１９の下段部２３に交差する第２鉄筋２１を配置し、ガイド部２９を配置し、ガイド部２９に第３鉄筋２２配置する。鉄筋組立システムは、ガイド部２９を上方に移動させて、第３鉄筋２２をループ筋１９の上段部２５に当接させる。鉄筋組立システムは、第１鉄筋２０を第３鉄筋２２上に配置する。【選択図】図７

Description

特許法第３０条第２項適用申請有り （１）掲載日：令和３年９月３日、掲載アドレス：ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｓｍｃｏｎ．ｃｏ．ｊｐ／ｔｏｐｉｃｓ／２０２１／０９０３１３００／ （２）集会名：２０２１年度新居浜一水会 若手技術者との交流会、開催日：２０２１年１１月１６日 （３）展示会名：ハイウェイテクノフェア２０２１、開催日：２０２１年１０月６日及び７日 （４）展示会名：建設技術展２０２１近畿、開催日：２０２１年１０月２７日及び２８日 （５）展示会名：建設技術展２０２１関東、開催日：２０２１年１１月２５日及び２６日 （６）展示会名：建設技術フェア２０２１ｉｎ中部、開催日：２０２１年１２月１４日及び１５日 （７）実施日：２０２１年８月４日、同年９月１４日、同年１０月２０日、同年１２月６日、実施場所：三井住友建設（株） 能登川工場 （８）発行者名：株式会社オフィス・スペース、刊行物名：総合土木技術誌土木施工，Ｖｏｌ．６３，Ｎｏ．１、発行日：２０２１年１２月２２日

本発明は、上下２段に配置される鉄筋を含む鉄筋構造を組み立てるための鉄筋組立システム及び組立方法に関する。

従来、鉄筋を所定の位置に配置して結束する鉄筋の組立作業は、作業員による手作業で行われてきた。このような鉄筋の組立作業の効率を改善するための様々な手段が提案されている。

例えば、特許文献１には、ロボットアーム等によって、鉄筋の供給、配筋及び結束を自動で行う鉄筋組立システムが開示されている。

特開２０２１－０４９５６７号公報

特許文献１に記載の鉄筋組立システムでは、自動で組み立てられるのは１段（１層）の鉄筋のみである。このため、上下２段に配置される鉄筋を組み立てるには、１層の鉄筋を自動で組み立てた後、補助作業エリアに運搬し、作業員が手動で補助鉄筋等を入れて、再度、自動組立エリアに移動させ、２層目を自動で組み立てる必要があった。

従来の上下２段に配置される鉄筋を含むプレキャストコンクリート部材は、他のプレキャストコンクリート部材の鉄筋と継手を形成するために、コンクリート部分から露出するループ筋を含むことがある。ループ筋は、Ｊ字形状の２つの鉄筋を組み合わせて環状にすることにより形成される。このようなループ筋を含む鉄筋の組立は、下方に配置されるＪ字形状の鉄筋を配置後、これに直交する鉄筋を配置し、上方に配置されるＪ字形状の鉄筋をその延在方向から挿入することによって行われる。しかし、自動的に鉄筋を組み立てるシステムにおいて、鉄筋を側方から挿入することは困難であった。

本発明は、以上の背景に鑑み、上下２段に配置される鉄筋を組み立てることのできる鉄筋組立システム及び組立方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために本発明のある態様は、上下２段に配置される鉄筋（３）を組み立てるための鉄筋組立システム（１）であって、前記鉄筋（３）を支持するべき鉄筋架台（１１）と、上段に配置された前記鉄筋（３）を結束する上筋結束装置（１３）と、下段に配置された前記鉄筋（３）を結束する下筋結束装置（１５）とを備え、前記鉄筋架台（１１）は、下段に配置されるべき部分を含む前記鉄筋（３）を支持するように構成された基部（２８）と、上段に配置されるべき前記鉄筋（３）を支持するように前記基部（２８）よりも上方の載置位置に配置可能であり、かつ前記載置位置から上方に変位可能に構成されたガイド部（２９）とを含む。

この態様によれば、ガイド部に鉄筋を載置した後、ガイド部を上方に変位させることにより、その上方に配置された鉄筋とガイド部に載置された鉄筋とを結束できるように互いに当接させることができる。このため、２段に配置される鉄筋を組み立てることができる。

上記の態様において、前記上筋結束装置（１３）を取り付け可能なロボットアーム本体（１４）を更に備え、前記上筋結束装置（１３）は、結束する前記鉄筋（３）の交点を撮影可能に構成された３次元カメラ（３５）を含み、前記ロボットアーム本体（１４）は、設計上の前記鉄筋（３）を結束するべき位置に前記上筋結束装置（１３）を移動させるとともに、前記３次元カメラ（３５）に撮影された前記鉄筋（３）の画像に基づき、前記鉄筋（３）を結束するために前記上筋結束装置（１３）を配置するべき位置を修正するように構成されても良い。

この態様によれば、３次元カメラによる撮影画像に基づいて、実際の鉄筋の位置の設計上の鉄筋の位置に対するずれを把握でき、このずれに対応するように上筋結束装置を移動させて、鉄筋を結束することができる。

本発明のある態様は、上下２段に配置される鉄筋（３）の組立方法であって、ロボットアーム本体（１４）によって鉄筋架台（１１）の上方を移動可能な把持装置（１２）によって、前記鉄筋架台（１１）上に前記鉄筋（３）を配置する配筋ステップと、前記鉄筋架台（１１）上に配置された前記鉄筋（３）の下方を移動可能な下筋結束装置（１５）によって、下段に位置する前記鉄筋（３）を結束する下段結束ステップと、前記ロボットアーム本体（１４）によって前記鉄筋架台（１１）の上方を移動可能な上筋結束装置（１３）によって上段に位置する前記鉄筋（３）を結束する上段結束ステップとを備え、前記鉄筋（３）は、下段部（２３）、前記下段部（２３）の両端部からその延在方向の外方に膨らむように上方に向かって半円状に延出する湾曲部（２４）、及び先端部が互いに近づくように前記湾曲部（２４）の上端部から延出し、かつ前記先端部間に開口（２６）を画定する１対の上段部（２５）を有するループ筋（１９）と、前記ループ筋（１９）の前記開口を塞ぐように１対の前記上段部（２５）に重ねて配置される第１鉄筋（２０）と、前記ループ筋（１９）の前記下段部（２３）に交差して結束される第２鉄筋（２１）と、前記ループ筋（１９）の前記上段部（２５）及び／又は前記第１鉄筋（２０）に交差して結束される第３鉄筋（２２）とを含み、前記鉄筋架台（１１）は、前記ループ筋（１９）の前記下段部（２３）を支持するように構成された基部（２８）と、前記第３鉄筋（２２）を支持するように構成されたガイド部（２９）とを含み、前記配筋ステップは、前記鉄筋架台（１１）の前記基部（２８）に前記ループ筋（１９）を載置するステップと、前記ループ筋（１９）の前記下段部（２３）に前記第２鉄筋（２１）を載置するステップと、前記ループ筋（１９）の前記下段部（２３）よりも上方かつ前記上段部（２５）よりも下方に前記ガイド部（２９）を配置するステップと、前記ガイド部（２９）に前記第３鉄筋（２２）を載置するステップと、前記第３鉄筋（２２）を前記ループ筋（１９）の前記上段部（２５）に押し付けるように、前記ガイド部（２９）を上方に移動させるステップと、前記第１鉄筋（２０）の両端部が前記ループ筋（１９）の１対の前記上段部（２５）に重なるように、前記第３鉄筋（２２）に前記第１鉄筋（２０）を載置するステップとを含む。

この態様によれば、ループ筋を設置した後に、第２鉄筋及び第３鉄筋を上方から下方に向けて移動させることにより、所定の位置に配置することができ、上下２段の鉄筋を組み立てることができる。

上記の態様において、前記上段結束ステップは、前記上筋結束装置（１３）を、設計上の結束位置の近傍に移動させるステップと、３次元カメラ（３５）で結束するべき前記鉄筋（３）を撮影するステップと、撮影された画像に基づいて、結束されるべき前記鉄筋（３）の実際の位置の設計上の位置に対するずれを算出し、前記ずれが許容範囲を超えている場合には、前記上筋結束装置（３５）を結束されるべき前記鉄筋（３）を結束できる位置に移動させるステップとを含んでも良い。

湾曲部を有するループ筋は、その形状にバラつきが生じやすいため、下段部に対する上段部の位置が設計とはずれている可能性がある。この態様によれば、３次元カメラで設計上の鉄筋の位置に対する実際の鉄筋の位置のずれを把握することができ、そのずれに応じて上筋結束装置を移動させることにより、上段に配置された鉄筋を確実に結束することができる。

以上の態様によれば、上下２段に配置される鉄筋を組み立てることのできる鉄筋組立システム及び組立方法を提供することができる。

実施形態に係る鉄筋組立システムが設置された工場を示す模式的斜視図 実施形態に係る鉄筋組立システムを示す斜視図 実施形態に係る鉄筋組立システムによって組み立てられた鉄筋を含む鉄筋コンクリート部材の斜視図 実施形態に係る鉄筋組立システムによって組み立てられた鉄筋を含む鉄筋コンクリート部材の配筋図 実施形態に係る鉄筋組立システムの把持装置を示す正面図 実施形態に係る鉄筋組立システムの上筋結束機を示す正面図 実施形態に係る鉄筋組立システムによる鉄筋の配筋手順を示す説明図

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。

図１は、鉄筋組立システム１が配置された工場２を示す模式的な斜視図である。工場２には、鉄筋３等の資材を仮置きする資材仮置きエリア４と、鉄筋３を組み立てる鉄筋組立エリア５と、組立済みの鉄筋３を仮置きする組立鉄筋仮置きエリア６とが設けられている。資材仮置きエリア４から鉄筋組立エリア５、及び鉄筋組立エリア５から組立鉄筋仮置きエリア６への資材等の運搬は、門型クレーン７によってなされる。

図２は、鉄筋組立エリア５に配置された鉄筋組立システム１を示す斜視図である。鉄筋組立システム１は、組立て前の鉄筋３を貯蔵して供給する複数の鉄筋供給機８と、鉄筋供給機８から供給された鉄筋３を運搬する個別鉄筋用コンベア９と、組立鉄筋用コンベア１０と、組立鉄筋用コンベア１０に支持された鉄筋架台１１と、鉄筋３を把持可能な把持装置１２と、上段に配置された鉄筋３を結束する上筋結束装置１３（図６参照）と、基端側が不動であり、遊端側に把持装置１２及び上筋結束装置１３を選択的に取り付け可能なロボットアーム本体１４と、下段に配置された鉄筋３を結束する下筋結束装置１５とを備える（図２の左方の鉄筋供給機８及び個別鉄筋用コンベア９は図示を省略している）。ロボットアーム本体１４に、把持装置１２又は上筋結束装置１３を取り付けることによってロボットアーム１６が構成される。ロボットアーム１６は、把持装置１２が取り付けられた状態において、個別鉄筋用コンベア９によって運搬されてきた鉄筋３を把持して、組立鉄筋用コンベア１０上の鉄筋架台１１に載置し、上筋結束装置１３が取り付けられた状態において、上段に配置された鉄筋３の互いに交差する部分や、重ね継手を構成する部分を結束する。

図３は、鉄筋組立システム１（図２参照）によって組み立てられた鉄筋３を含むプレキャストコンクリート部材１７を示し、図４は、その配筋図を示す。プレキャストコンクリート部材１７は、同一構造のものが多数製造される部材であって、例えば、コンクリート床版等を構成する部材である。プレキャストコンクリート部材１７のコンクリート部分１８は、平面視で概ね矩形の外輪郭を有する。鉄筋３は上下２段に配置され、上段に配置される鉄筋３と下段に配置される鉄筋３とは、継手の配置を除いて、上下方向から見て略重なるように配置される。プレキャストコンクリート部材１７の短手方向に延在するループ筋１９の両側部は、コンクリート部分１８から露出している。プレキャストコンクリート部材１７は、プレストレストコンクリート構造であっても良い。

図４及び図７に示すように、鉄筋３は、短手方向に延在するように配置された複数のループ筋１９と、短手方向に延在して上段に配置される複数の第１鉄筋２０と、プレキャストコンクリート部材１７の長手方向に延在するように下段に配置される複数の第２鉄筋２１と、長手方向に延在するように上段に配置される複数の第３鉄筋２２とを含む。

ループ筋１９は、短手方向に延在する下段部２３と、下段部２３の両端部から短手方向の外方に膨らむように上方に向かって半円状に延出する湾曲部２４と、先端部が互いに近づくように湾曲部２４の上端部から短手方向に延出する１対の上段部２５とを有する。１対の上段部２５の先端部間に開口２６が画定される。換言すると、ループ筋１９は、陸上競技のトラック型の環形状から上部の直線状部分の一部を切り欠いて開口２６を設けた形状をなす。第１鉄筋２０は、ループ筋１９の開口２６を塞ぎ、その両端部が１対の上段部２５と重ね継手を形成するように配置される。第２鉄筋２１及び第３鉄筋２２は、ループ筋１９及び第１鉄筋２０によって形成される環形状の内側に配置される。ループ筋１９及び第１鉄筋２０の各々は、１本の鋼棒部材によって構成されることが好ましい。第２鉄筋２１及び第３鉄筋２２の各々は、１本の鋼棒部材によって構成されても良く、複数の鋼棒部材が重ね継手によって連結されて構成されても良い。第２鉄筋２１及び第３鉄筋２２の一方は、両端部において、第２鉄筋２１及び第３鉄筋２２の他方に向かって９０°曲がったフック形状になっていることが好ましい。

図２を参照する。鉄筋供給機８は、複数設けられており、鉄筋３は、その形状（長さ）毎に互いに異なる鉄筋供給機８に貯蔵されている。鉄筋供給機８は、鉄筋３を貯蔵する貯蔵部２７と、貯蔵部２７から鉄筋３を取り出して個別鉄筋用コンベア９に移動させる供給用鉄筋把持装置（図示せず）とを備える。図示しない供給用鉄筋把持装置は、把持装置１２と同様の構造を有し、貯蔵部２７の上方と個別鉄筋用コンベア９の上方との間を移動可能である。

個別鉄筋用コンベア９及び組立鉄筋用コンベア１０は、例えば、ローラーコンベアであり、載置物をその延在方向に移動させる。個別鉄筋用コンベア９及び組立鉄筋用コンベア１０の延在方向及び幅方向は、組み立てられる鉄筋３の長手方向及び短手方向に一致する。以下、個別鉄筋用コンベア９及び組立鉄筋用コンベア１０の延在方向及び幅方向を長手方向及び短手方向と記す。個別鉄筋用コンベア９は、鉄筋供給機８から供給された鉄筋３を、把持装置１２を取り付けた状態のロボットアーム１６が把持できる位置まで運搬する。組立鉄筋用コンベア１０は、鉄筋３の組み立て中にロボットアーム１６に連動する。個別鉄筋用コンベア９上に、個々の鉄筋３が載置される個別鉄筋用架台４７が載置される。

図２及び図７に示すように、鉄筋架台１１は、組立鉄筋用コンベア１０に支持された基部２８と、ガイド部２９と、ガイド部２９を上下に変位させるアクチュエーター３０とを含む。基部２８は、平面視で矩形の枠形状をなし、その上縁でループ筋１９と第２鉄筋２１とを支持する。長手方向に配置された第２鉄筋２１の各々が複数の鋼棒部材を重ね継手することにより構成されている場合は、各々の鋼棒部材が２か所以上で支持されるように、基部２８は、枠形状の長手方向に延在する２つの側縁部２８ａの中間部分に連結して短手方向に延在する部分（図示せず）を有する。ガイド部２９は、互いに長手方向に離間して配置された、短手方向に延在する複数の棒状又は板状の部材からなり、第３鉄筋２２を支持する。基部２８及びガイド部２９の上縁には、支持する鉄筋３を受容する溝３１が設けられている。アクチュエーター３０は、連結部材４８によって基部２８に連結され、例えば電動シリンダー等を含む。連結部材４８の上縁には、第１鉄筋２０の長手方向への移動を規制するため、溝３１よりも短手方向の外方にて上方に突出する突起４９が設けられている。なお、第２鉄筋２１は、ループ筋１９の下段部２３を介して基部２８に支持されても良く、この場合、第２鉄筋２１は、溝３１の底部には当接せず、溝３１の側縁によって短手方向への移動を規制される。

図５は、把持装置１２を示す正面図である。把持装置１２は、ロボットアーム本体１４に取り付けられる取付部３２と、鉄筋３を把持するクランプ３３と、取付部３２及びクランプ３３を互いに接続する連結部３４とを備える。

図２を参照する。ロボットアーム１６は、互いに長手方向にずれた位置に２台設置される。把持装置１２及び上筋結束装置１３（図６参照）は、それぞれ、２台ずつ用意される。工場２の床には、フレーム３６（図１参照）が立設されており、フレーム３６の天井は、組立鉄筋用コンベア１０の上方を部分的に覆っている。フレーム３６の天井に、ロボットアーム本体１４の基端部が固定されている。また、ロボットアーム本体１４は、把持装置１２が把持した鉄筋３を移動できるように複数の関節を備えるとともに、遊端部分において所定の軸回りに回転可能である。

図２に示すように、把持装置１２が取り付けられた状態のロボットアーム１６は、個別鉄筋用コンベア９によって運搬されてきた鉄筋３を、自動で把持して組立鉄筋用コンベア１０上に支持された鉄筋架台１１に載置するように制御される。この時、ロボットアーム１６の移動範囲を小さくするため、組立鉄筋用コンベア１０がロボットアーム１６に連動する。

図６は、上筋結束装置１３を示す正面図である。図６に示すように、上筋結束装置１３は、ロボットアーム本体１４に取り付けられる取付部３７と、結束機本体３８と、取付部３７に結束機本体３８を固定する固定部３９と、３次元カメラ３５とを備える。結束機本体３８として、作業員が携帯して使用する市販の鉄筋結束機を使用できる。結束機本体３８は、固定部３９に固定されるグリップ４０と、トリガー４１と、トリガー４１を引くようにレバー４２を動かす、またはトリガー信号を電気的に結束機本体３８に入力することでワイヤーを鉄筋３に巻き付けてねじる先端結束部４３とを備える。

上筋結束装置１３が取り付けられた状態のロボットアーム１６は、組立鉄筋用コンベア１０上で上段に配置された鉄筋３における結束させるべき部分を自動で結束するように制御される。すなわち、鉄筋３の結束させるべき部分に結束機本体３８の先端結束部４３を上方から挿し入れた後、トリガー４１を引く、またはトリガーＯＮ信号を入力する制御が繰り返し行われる。ロボットアーム１６による配筋及び上段に配置された鉄筋３の結束中は、ロボットアーム１６の移動範囲を小さくするため、鉄筋架台１１を載せた組立鉄筋用コンベア１０がロボットアーム１６に連動する。

図２を参照する。鉄筋組立システム１は、工場２の床に固定されて短手方向に延在する第１レール４４と、短手方向に移動可能に第１レール４４に支持されて長手方向に延在する第２レール４５とを備える。第１レール４４及び第２レール４５は、鉄筋架台１１よりも下方に位置する。下筋結束装置１５は、長手方向に移動可能に第２レール４５に支持された下部４６と、上下方向軸線回りに回転可能かつ上下方向に移動可能に下部４６に支持された結束機本体３８（図６参照）とを含む。結束機本体３８は、下段に配置された鉄筋３における結束させるべき部分に先端結束部４３（図６参照）を下方から差し入れ、その部分を結束させるように制御される。長手方向に延在する第２レール４５の長さは、組立鉄筋用コンベア１０によって鉄筋３が長手方向に移動可能であるため、鉄筋３の長手方向の長さに比べて短くとも良い。第１レール４４及び／又は第２レール４５に代えて、下部４６を関節部を有するアーム構造とし、下部４６によって結束機本体３８を短手方向に動かしても良い。

鉄筋組立システム１の外周には、安全柵（図示せず）を設置し、安全柵に設けられたドアに人の出入りを感知するセンサーを配置することが好ましい。鉄筋供給機８、個別鉄筋用コンベア９，組立鉄筋用コンベア１０、下筋結束装置１５、ロボットアーム１６、並びに、鉄筋架台１１のガイド部２９及びアクチュエーター３０の動きは、制御装置（図示せず）によって制御される。

図２及び図７を参照して鉄筋３の組み立て手順について説明する。まず、門型クレーン７によって鉄筋組立エリア５に運搬された鉄筋３は、作業員によって、その形状ごとに互いに異なる鉄筋供給機８に配置される。その後、作業員は、鉄筋組立システム１を作動させる。鉄筋供給機８は、個別鉄筋用コンベア９上の個別鉄筋用架台４７に組立の対象となる鉄筋３を載置し、個別鉄筋用コンベア９は、把持装置１２が取り付けられたロボットアーム１６が把持できる位置に、その鉄筋３を運搬する。

２台のロボットアーム本体１４には、それぞれ把持装置１２が取り付けられている。２台のロボットアーム１６が配筋作業を行う。把持装置１２が取り付けられたロボットアーム１６は、まず、ループ筋１９を組立鉄筋用コンベア１０上に支持された鉄筋架台１１の基部２８に配置する。ループ筋１９は、短手方向に延在し、上段部２５が下段部２３の上方に位置するように配置される（図７（Ａ））。全てのループ筋１９の配置を終えた後、ロボットアーム１６は、第２鉄筋２１を、鉄筋架台１１の基部２８又はループ筋１９の下段部２３上に配置する（図７（Ｂ））。この時、ロボットアーム１６は、長手方向に延在する第２鉄筋２１を、上方からループ筋１９の開口２６を通るようにループ筋１９の内部に差し入れ、必要に応じて短手方向に移動させ、所定の位置に配置する。

すべての第２鉄筋２１の配置を終えた後、下筋結束装置１５は、下段に配置されたループ筋１９の下段部２３と第２鉄筋２１との交差部や、第２鉄筋２１における重ね継手を構成している部分の結束を開始する。下筋結束装置１５による下段に配置された鉄筋３の結束作業と並行して、以下の作業が行われる。

鉄筋組立システム１は、鉄筋架台１１のガイド部２９を、ループ筋１９の下段部２３及び第２鉄筋２１の上方かつループ筋１９の上段部２５の下方の載置位置に上方向から差し入れ、アクチュエーター３０に支持させる。載置位置は、ガイド部２９の上縁が、ループ筋１９の上段部２５の下縁から、第３鉄筋２２の直径よりも長い距離で離間した位置である。ロボットアーム１６は、第３鉄筋２２を、鉄筋架台１１のガイド部２９に配置する（図７（Ｃ））。この時、ロボットアーム１６は、第２鉄筋２１と同様に、長手方向に延在する第３鉄筋２２を、上方からループ筋１９の開口２６を通るようにループ筋１９の内部に差し入れ、必要に応じて短手方向に移動させ、所定の位置に配置する。

すべての第３鉄筋２２の配置を終えた後、アクチュエーター３０は、ガイド部２９を、載置位置から上方に向けて移動させ、第３鉄筋２２がループ筋１９の上段部２５に当接する当接位置に配置する。ロボットアーム１６は、第１鉄筋２０で、開口２６を塞ぎ、その両端部がループ筋１９の上段部２５と重ね継手を形成するように、第３鉄筋２２上に配置する（図７（Ｄ））。

次に、ロボットアーム本体１４は、把持装置１２を取り外し、上筋結束装置１３をその遊端部に取り付ける。上筋結束装置１３を有するロボットアーム１６は、上段に配置されたループ筋１９の上段部２５及び／又は第１鉄筋２０と第３鉄筋２２との交差部や、第３鉄筋２２における重ね継手を構成している部分を結束する。この時、鉄筋組立システム１は、上筋結束装置１３を結束作業を行う設計上の位置に移動させた後、３次元カメラ３５で結束すべき鉄筋３を撮影する。撮影された画像に基づいて算出した実際の鉄筋３の位置の設計上の鉄筋３の位置に対するずれが許容範囲を超えている場合、上筋結束装置１３は、実際の鉄筋３の位置に合わせて、鉄筋３を結束できる位置に移動してから鉄筋３の結束を行う。

上段及び下段の双方の鉄筋３の結束が終わると、組み立てられた鉄筋３は、組立鉄筋用コンベア１０及び門型クレーン７によって組立鉄筋仮置きエリア６に運搬される。必要に応じて、作業員による追加の配筋及び結束作業が行われても良い。

上記実施形態の作用効果について説明する。

組立中の鉄筋３に対して、上方に上筋結束装置１３を取り付け可能なロボットアーム本体１４を配置し、下方に下筋結束装置１５を配置したため、上段及び下段に配置された鉄筋３の結束作業を並行して行うことができる。このため、作業効率が向上するとともに、鉄筋３の組立の自動化率が向上する（特許文献１に記載の鉄筋組立システム１による自動化率が約７５％、作業員数が６人であるのに対して、本実施形態に係る鉄筋組立システム１による自動化率は約８５％、作業員数は２人である）。

下筋結束装置１５による下段に配置された鉄筋３の結束作業は、第３鉄筋２２及び第１鉄筋２０の配筋前に作業を開始できるが、上筋結束装置１３による上段に配置された鉄筋３の結束作業は、第３鉄筋２２及び第１鉄筋２０の配筋後に行う必要がある。先に開始できる作業を行う下筋結束装置１５を１台とし、後から開始される作業を行う上筋結束装置１３と上筋結束装置１３を動かすためのロボットアーム本体１４を２台とすることにより、設備コストの増加を抑制しつつ、上筋結束装置１３及びロボットアーム本体１４、並びに下筋結束装置１５の待機時間を低減でき、効率的に鉄筋３を組み立てることができる。なお、上筋結束装置１３及びロボットアーム本体１４の台数をそれぞれ３台以上とし、下筋結束装置１５の台数を２台以上かつ上筋結束装置１３及びロボットアーム本体１４の台数より少なくしても良い。この場合も、上記と同様の効果を得られる。

下筋結束装置１５が、レール４５に支持されるため、下筋結束装置１５を車輪等で工場２の床を移動させる場合に比べて、下筋結束装置１５の座標を明確に把握することができる。

湾曲部２４を有するループ筋１９は、直線状に延在する鋼棒を湾曲させることによって形成されるが、この時、湾曲部２４の形状に誤差が生じやすく、上段部２５の下段部２３に対する位置にバラつきが生じる。ガイド部２９を用いることにより、上段部２５の位置にバラつきがあっても、第３鉄筋２２をループ筋１９の上段部２５に当接させて、両者の交差部を結束させることができる。

３次元カメラ３５が結束させるべき鉄筋３を撮影することにより、鉄筋組立システム１は、実際の鉄筋３の位置の設計上の鉄筋３の位置に対するずれを把握でき、そのずれに応じて上筋結束装置１３を移動させることができる。

このように構成された鉄筋組立システム１は、ロボットアーム１６の基端側が固定されて工場２に対して不動であるため、ロボットアーム本体１４に取り付けられた把持装置１２及び上筋結束装置１３の座標を明確に把握することができる。このため、鉄筋組立システム１は、組み立てるべき鉄筋３の配置及び結束を正確に行うことができる。また、鉄筋架台１１の溝３１に鉄筋３を配置することによって、配置される鉄筋３の位置の正確性が向上する。

組立鉄筋用コンベア１０がロボットアーム１６に連動するため、ロボットアーム１６の動作範囲外となる鉄筋３についても、配置又は結束することができる。

鉄筋供給機８によって、鉄筋３が自動で供給されるため、作業効率が上がる。また、鉄筋３の形状や長さ毎に互いに異なる鉄筋供給機８を使用しても、個別鉄筋用コンベア９によって、鉄筋供給機８によって供給された鉄筋３が運搬され、ロボットアーム１６の可動範囲を大きくしなくても把持装置１２が鉄筋３を把持できる。

以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。本発明は、現場打ちコンクリートの鉄筋の組立にも適用できる。なお、第２鉄筋及び第３鉄筋が、平面視でループ筋及び第１鉄筋と交差する角度は９０°以外の角度であっても良い。また、第２鉄筋及び第３鉄筋が短手方向に延在し、ループ筋及び第１鉄筋が長手方向に延在しても良い。ガイド部の使用中に組立鉄筋用コンベア１０を動かさない場合は、ガイド部を変位させるアクチュエーターは、鉄筋架台の基部に代えて工場の床等に支持されても良い。レールの延在方向は、直交以外の角度で長手方向に交差していても良い。

１：鉄筋組立システム
３：鉄筋
１０：組立鉄筋用コンベア
１１：鉄筋架台
１２：把持装置
１３：上筋結束装置
１４：ロボットアーム本体
１５：下筋結束装置
１９：ループ筋
２０：第１鉄筋
２１：第２鉄筋
２２：第３鉄筋
２３：下段部
２４：湾曲部
２５：上段部
２６：開口
２８：基部
２９：ガイド部
３５：３次元カメラ
４４：第１レール

Claims (4)

1. 上下２段に配置される鉄筋を組み立てるための鉄筋組立システムであって、
   前記鉄筋を支持するべき鉄筋架台と、
   上段に配置された前記鉄筋を結束する上筋結束装置と、
   下段に配置された前記鉄筋を結束する下筋結束装置と
   を備え、
   前記鉄筋架台は、下段に配置されるべき部分を含む前記鉄筋を支持するように構成された基部と、上段に配置されるべき前記鉄筋を支持するように前記基部よりも上方の載置位置に配置可能であり、かつ前記載置位置から上方に変位可能に構成されたガイド部とを含む、鉄筋組立システム。
2. 前記上筋結束装置を取り付け可能なロボットアーム本体を更に備え、
   前記上筋結束装置は、結束する前記鉄筋の交点を撮影可能に構成された３次元カメラを含み、
   前記ロボットアーム本体は、設計上の前記鉄筋を結束するべき位置に前記上筋結束装置を移動させるとともに、前記３次元カメラに撮影された前記鉄筋の画像に基づき、前記鉄筋を結束するために前記上筋結束装置を配置するべき位置を修正するように構成された、請求項１に記載の鉄筋組立システム。
3. 上下２段に配置される鉄筋の組立方法であって、
   ロボットアーム本体によって鉄筋架台の上方を移動可能な把持装置によって、前記鉄筋架台上に前記鉄筋を配置する配筋ステップと、
   前記鉄筋架台上に配置された前記鉄筋の下方を前記鉄筋架台に対して移動可能な下筋結束装置によって、下段に位置する前記鉄筋を結束する下段結束ステップと、
   前記ロボットアーム本体によって前記鉄筋架台の上方を移動可能な上筋結束装置によって上段に位置する前記鉄筋を結束する上段結束ステップと
   を備え、
   前記鉄筋は、下段部、前記下段部の両端部からその延在方向の外方に膨らむように上方に向かって半円状に延出する湾曲部、及び先端部が互いに近づくように前記湾曲部の上端部から延出し、かつ前記先端部間に開口を画定する１対の上段部を有するループ筋と、前記ループ筋の前記開口を塞ぐように１対の前記上段部に重ねて配置される第１鉄筋と、前記ループ筋の前記下段部に交差して結束される第２鉄筋と、前記ループ筋の前記上段部及び／又は前記第１鉄筋に交差して結束される第３鉄筋とを含み、
   前記鉄筋架台は、前記ループ筋の前記下段部を支持するように構成された基部と、前記第３鉄筋を支持するように構成されたガイド部とを含み、
   前記配筋ステップは、
   前記鉄筋架台の前記基部に前記ループ筋を載置するステップと、
   前記ループ筋の前記下段部に前記第２鉄筋を載置するステップと、
   前記ループ筋の前記下段部よりも上方かつ前記上段部よりも下方に前記ガイド部を配置するステップと、
   前記ガイド部に前記第３鉄筋を載置するステップと、
   前記第３鉄筋を前記ループ筋の前記上段部に押し付けるように、前記ガイド部を上方に移動させるステップと、
   前記第１鉄筋の両端部が前記ループ筋の１対の前記上段部に重なるように、前記第３鉄筋に前記第１鉄筋を載置するステップと
   を含む、組立方法。
4. 前記上段結束ステップは、
   前記上筋結束装置を、設計上の結束位置の近傍に移動させるステップと、
   ３次元カメラで結束するべき前記鉄筋を撮影するステップと、
   撮影された画像に基づいて、結束されるべき前記鉄筋の実際の位置の設計上の位置に対するずれを算出し、前記ずれが許容範囲を超えている場合には、前記上筋結束装置を結束されるべき前記鉄筋を結束できる位置に移動させるステップと
   を含む、請求項３に記載の組立方法。

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