JP3084967U - コンクリート劣化・脆弱部の診断研掃装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コンクリート表面の形状にかかわらず、表面
の脆弱部分を効率よく剥離することができ、コンクリー
トの内部欠陥の診断をも行うことができるコンクリート
劣化・脆弱部の診断研掃装置を提供する。 【解決手段】移動手段１上に設けられたロボットアーム
２の先端のケース１２内に、多数の打撃材１７をそれぞ
れの鎖状体１６を介して回転体１５に取付けた打撃部１
３を設ける。打撃部１３は回転手段１４によりコンクリ
ート表面に沿って回転される。ケース１２内は集塵手段
２０により集塵される。打撃部１３を打音発生装置とし
て利用し、収音手段３０で収音した連続打音を音響分析
手段３１で分析して内部欠陥の有無を診断することもで
きる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、トンネルやコンクリート建造物等のコンクリート構造物の表面を診 断することができるコンクリート劣化・脆弱部の診断研掃装置に関するものであ る。

【０００２】

【従来の技術】

近年、トンネルの覆工コンクリートの崩落や橋梁のコンクリート部分の欠け落 ちが度々報告されており、これらの事故を未然に防ぐように崩落や欠け落ちの原 因となりうるコンクリート表面の浮石や剥離部分を事前に除去しておくことが急 務となっている。また、直ぐには危険でないとしても、長期的には重大な事故の 原因となりうるコンクリート内部の深い部位での欠陥を把握し、可及的速やかに 対策を講じておくことも必要となっている。

【０００３】 コンクリート表面の浮石や剥離部分を除去する既存の方法としては、ハンマー やジェットたがねやハンドピックによるはつり等がある。しかしこれらの方法は 人力に依存したものであり、効率的ではない。一方、機械的手段による方法とし ては、ショットブラスト、サンドブラスト、ウォータジェット等によるものがあ る。

【０００４】 ショットブラストは鋼球を高速で吹き付け、その運動エネルギによってコンク リート表面の脆弱な部分を剥離・粉砕し、剥離されたコンクリート片をショット ブラストされた鋼球とともにバキューム下で吸引し、セパレータで両者を分離し て鋼球をブラスト材として再利用するものである。しかし鋼球をバキューム方式 で回収するために、被処理面の形状によっては適用しにくい場合がある。また鋼 球とコンクリート砕片との分離のためのセパレータが必要となり、装置構成が複 雑となる。

【０００５】 またサンドブラストやウォータジェットは、噴出された砂や水のエネルギを利 用してコンクリート表面の脆弱な部分を剥離・粉砕しようとするものである。し かし、サンドブラストでは印加しうる衝撃エネルギが小さいため十分な処理能力 を得られないおそれがある。一方、ウォータジェットは十分な衝撃エネルギを持 つものの、装置が大掛かりでコスト高となるうえ、適用し得る被処理面の形状に 制限があるため、一般的に採用しうるものとはなっていない。

【０００６】 また、コンクリート表面から５〜１５ｃｍ程度の内部欠陥の検出法としては、 作業員がコンクリート壁面をハンマーにより叩き、打音を聴覚で判断する方法が ある。しかしこの方法は長年の経験を必要とし、誰にでもできる方法ではないか ら効率的ではなく、また検査コストが嵩むという問題がある。さらに内部欠陥と コンクリート表面の脆弱部分の剥離とは独立のものと考えられていたため、従来 から内部欠陥の検査は別個に行われていた。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

本考案は上記した従来の問題点を解決して、コンクリート表面の形状にかかわ らず、表面の脆弱部分を効率よく剥離することができるコンクリート劣化・脆弱 部の診断研掃装置を提供することを第１の目的とするものである。また第２の目 的は、コンクリートの内部欠陥の診断をも行うことができるコンクリート劣化・ 脆弱部の診断研掃装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

上記の課題を解決するためになされた請求項１の考案は、コンクリート構造物 の劣化・脆弱部を診断研掃する装置であって、多数の打撃材がそれぞれの鎖状体 を介して回転体に取付けられた打撃部と、該打撃部をコンクリート表面に沿って 回転せしめる回転手段と、該コンクリート表面を装置全体が走行可能にした移動 手段とから構成されたことを特徴とするものである。この装置によれば、コンク リート劣化・脆弱部の診断研掃を、能率よく行なうことができる。

【０００９】 請求項２の考案では、コンクリート表面への打撃材の打撃力を可変する可変手 段と、打撃部のケース内を集塵する集塵手段が付加される。これによりコンクリ ート表面の状況に応じた打撃力を与えることができ、また打撃により発生したダ ストが周囲に飛散することが防止される。

【００１０】 請求項３の考案では、鎖状体の回転体側の端部が脱着可能に構成される。これ により打撃部が磨耗した場合に鎖状体とともに容易に交換することができる。

【００１１】 請求項４の考案では、前記打撃部の打撃材は所定の硬さを持ち、打撃面の形状 がほぼ球体とされる。これにより打撃部が耐久性に優れ、かつコンクリート表面 に均等な衝撃エネルギを加えることが可能な構造となる。

【００１２】 請求項５の考案では、前記打撃力の可変手段が打撃材の衝突角度を変更する構 成とされる。これにより現場のコンクリートの状況の応じた打撃力の調整が可能 となる。

【００１３】 請求項６の考案では、前記打撃力の可変手段が回転体の回転数を変更する構成 とされる。これによっても現場のコンクリートの状況に応じて打撃力の調整が可 能となる。

【００１４】 請求項７の考案は、コンクリート構造物の劣化・脆弱部を診断研掃する装置で あって、多数の打撃材がそれぞれの鎖状体を介して回転体に取付けられた打撃部 と、該打撃部をコンクリート表面に沿って回転せしめる回転手段と、コンクリー ト表面の連続打音の収音手段と、該連続打音の音響分析手段と、該打撃部のケー ス内を集塵する集塵手段と、該コンクリート表面を装置全体が走行可能にした移 動手段とから構成されたことを特徴とするものである。この装置によれば、連続 打音を利用して内部欠陥の診断を自動的に行なうことができる。

【００１５】 請求項８の考案では、前記打撃部のケース内面に打撃材の接触音の消音手段を 施す。これによりノイズとなる余分な音を消音し、連続打音の音響分析精度を高 めることができる。

【００１６】 請求項９の考案では、前記連続打音の音響分析手段に記録装置が組込まれ、調 査エリア内の劣化・脆弱部の診断結果が出力処理できるように構成される。これ により調査連続打音エリア内のコンクリート表面状態の管理が容易となる。

【００１７】

【考案の実施の形態】

以下に図面を参照しつつ、本考案の好ましい実施形態を示す。この実施形態は トンネルの覆工コンクリートの表面における劣化・脆弱部の診断研掃に本考案を 適用した例を示すものである。なおこの実施形態は、請求項１〜９の全考案の要 件を備えたものである。

【００１８】 図１と図２は本考案の装置の全体図であり、１は移動手段であるトラック等の 車両、２はその荷台上に設けられたロボットアームである。図３に示すように、 このロボットアーム２は基台３上に第１アーム４、第２アーム５、第３アーム６ を順次枢着したものであって、各アーム４，５，６の下端のモータ７，８，９を アーム制御装置１０で制御することにより、車両１の移動方向に対して垂直な平 面内で自由に動かせるようになっている。この実施形態では、幅６ｍ、高さ６ｍ 程度のトンネルであれば、その全内面にロボットアーム２の先端が到達できるサ イズとなっている。

【００１９】 ロボットアーム２の先端には、診断研掃用のヘッド１１が設けられている。図 ４以下に示すように、このヘッド１１は上面が開放されたケース１２の内部に打 撃部１３を設けたものである。この打撃部１３は、回転体１５の周囲に多数の打 撃材１７を取付けたものである。各打撃材１７はそれぞれの鎖状体１６を介して 回転体に取付けられている。この実施形態では１列１１個の打撃材１７が回転体 １５の周囲に６０°間隔で６列に取付けられているが、その配置は適宜変更でき ることは言うまでもない。

【００２０】 打撃材１７はモータ等の回転手段１４によってコンクリート表面に沿って回転 される。打撃材１７はコンクリートの表面に衝撃エネルギを加え、コンクリート 表面の浮石や剥離部分を除去するためのものであるから、耐磨耗性の観点から所 定の硬さを持たせることが好ましく、ここでは熱処理によりＨＲＣ５２〜５５程 度の表面硬度を持たせたクロムモリブデン鋼が用いられている。またコンクリー ト表面に均等な衝撃エネルギを加えるためにも、図７に示すように打撃材１７の 打撃面の形状はほぼ球状とすることが好ましい。

【００２１】 各打撃材１７の鎖状体１６は、回転体１５の回転力を打撃材１７に伝達すると ともに、打撃材１７がコンクリート表面を打撃した際の反力が直接回転体１５に 伝わらないようにするためのものであり、本実施形態では鋼鉄製の鎖状体を使用 した。なお、打撃材１７や鎖状体１６が損耗した場合に容易に交換できるように 、回転体１５側の端部は脱着可能に構成しておくことが好ましい。

【００２２】 回転手段１４により回転体１５を例えば４００ｒｐｍ程度の速度で連続回転さ せると、遠心力により鎖状体１６は図４に示すように半径方向に延び、その先端 の打撃材１７はコンクリートの表面を打撃し、コンクリート表面の浮石や剥離部 分を除去することができる。

【００２３】 この打撃力（衝撃エネルギ）はコンクリート表面への衝突角度と回転速度とに よって変化する。そこで打撃力の可変手段としては、打撃材１７の衝突角度を変 更する構成や、回転手段１４により回転体１５の回転数を変更する構成を採用す ることができる。衝突角度を変更するためには、ロボットアーム２により回転体 １５とコンクリート表面との間隔を変えればよい。なお、この実施形態ではロボ ットアーム２の先端の第３アーム６は流体圧により伸縮できるフローティング機 構を備えており、コンクリート表面との間隔調整を容易に行なえるようにしてあ る。

【００２４】 図１に示されるように、移動手段である車両１の荷台上には集塵手段２０が搭 載されており、ロボットアーム２に添って設けられたフレキシブルダクト２１が ケース１２まで延びている。図４に示されるように、ケース１２の内部にはこの フレキシブルダクト２１に接続されてケース１２内の粉塵を吸引するノズル手段 ２２が設けられている。このノズル手段２２は打撃部１３で発生するコンクリー ト破砕片やダストを吸引し、集塵手段２０で集塵する。なお、図４に示される２ ３はコンクリート面に接するブラシ、２４は必要に応じてケース１２の外側に設 けられるガイドローラである。

【００２５】 このように構成された請求項１〜６の考案の装置は、ロボットアーム２により 診断研掃用のヘッド１１をトンネル内部の所定位置に保持しながら、移動手段で ある車両１をトンネルの長手方向に走行させる。このようにして診断研掃用のヘ ッド１１をトンネル内部のコンクリート表面に沿って移動させながら、回転手段 １４により回転体１５を回転させ、それぞれの鎖状体１６を介して回転体１５に 連結された打撃材１７で、コンクリート表面を連続的に打撃する。この結果、崩 落や欠け落ちの原因となりうるコンクリート表面の浮石や剥離部分は除去され、 ノズル手段２２を介して吸引されて集塵手段２０に回収される。なお打撃力の調 整は、前記した打撃力の可変手段により行なわれる。また鎖状体１６は自由に屈 曲するので、打撃材１７からの反力が回転体１５に伝わることが防止される。上 記のように車両１をトンネルの長手方向に走行させながら作業すると能率的であ るが、図２のように車両１を停止させてロボットアーム２をトンネル内部のコン クリート表面に沿って移動させることももちろん可能であり、この場合にはロボ ットアーム２が移動手段となる。

【００２６】 上記したように本考案の装置を用いれば、車両運転者のほか１〜２名のオペレ ータによって、コンクリート劣化・脆弱部の診断研掃作業をきわめて能率よく行 なうことができる。また周囲にコンクリート破砕片やダストが飛散することもな いうえ、コンクリート表面の形状に添って移動手段を走行させることにより、コ ンクリート表面の形状にかかわらず、診断研掃作業が行なえる利点がある。また 装置構成が単純であって、車両搭載型のコンパクトな装置とすることができる。

【００２７】 次に請求項７以下の考案の実施形態を示す。 この実施形態においても、多数の打撃材１７が鎖状体１６を介して回転体１５ に取付けられた打撃部１３と、回転手段１４と、打撃部１３のケース１２内を集 塵する集塵手段２０と、移動手段とがあることは前記の実施形態と変わらない。 しかしこの実施形態では、図１、図３に示すように打撃部１３によるコンクリー ト表面の連続打音を検出する収音手段３０であるマイクロフォンがヘッド１１に 設けられている。

【００２８】 収音手段３０により収音された連続打音は図１に示されるように車両１に搭載 された音響分析手段３１において分析され、コンクリート表面から５〜１５ｃｍ 程度の位置にある内部欠陥の有無を診断する。音響分析の手法自体は本考案の要 部ではないが、例えば収音手段３０により収音された連続打音に帯域フィルタを かけてノイズを除去したうえ、打撃に伴う固有振動数を抽出して振動を行なうと いう既存の手法を取ることができる。本考案においては単打音ではなく連続打音 を利用するので、過渡的な打音の波形変化から内部欠陥の有無を診断することと なる。そのための技術としては高速フーリエ変換やウェーブレット解析等が知ら れているが、これらの技術自体は公知でありかつ本考案の要部ではないため、説 明を省略する。

【００２９】 なお図５に示すように、打撃部１３のケース１２の内面には、吸音材のような 消音手段３２を施し、打撃材１７の接触音等のノイズを減衰させることが好まし い。これにより音響分析の精度を高めることができる。また音響分析手段３１に 記録装置を組込み、調査エリア内の劣化・脆弱部の診断結果が出力処理できるよ うにしておくことが好ましい。これによりコンクリート表面状態の管理が容易と なる。

【００３０】 このように請求項７以下の考案によれば、打撃部１３を打音発生装置として利 用し、収音手段３０により収音された連続打音を音響分析手段３１により分析す ることによって、コンクリートの内部欠陥の有無を自動的に診断することができ る。

【００３１】 なお図１に示す装置は、打撃によるコンクリート構造物の浮石や剥離部分の除 去と、連続打音を音響分析することによる内部欠陥の診断とを同時に行なえる装 置である。さらに照明装置４０やテレビカメラ４１などを搭載することにより、 打撃後のコンクリート表面の外観検査をも行なうことができる。

【００３２】

【考案の効果】

以上に説明したように、請求項１〜６の考案によれば、コンクリート構造物の 劣化・脆弱部の診断研掃作業を誰でもきわめて能率よく行なうことができる。ま たコンクリート表面の形状にかかわらず、診断研掃作業が行なえるうえ、装置構 成が単純であって、車両搭載型のコンパクトな装置とすることができる。また請 求項７以下の考案によれば、コンクリートの内部欠陥の有無を誰でも自動的に診 断することができる。このため本考案はトンネル等のコンクリート構造物の劣化 ・脆弱部の診断研掃を迅速に行ない、事故を未然に防止する上で効果の大きいも のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施形態を示す全体図である。

【図２】図１の側面図である。

【図３】移動装置であるロボットアームの全体図であ
る。

【図４】ヘッド部分の断面図である。

【図５】内部を省略したケースの上面図である。

【図６】打撃部の軸線方向の断面図である。

【図７】打撃部の軸に対して垂直方向の断面図である。

【符号の説明】

１ 移動手段としての車両 ２ ロボットアーム ３ 基台 ４ 第１アーム ５ 第２アーム ６ 第３アーム ７ モータ ８ モータ ９ モータ １０ アーム制御装置 １１ 診断研掃用のヘッド １２ ケース １３ 打撃部 １４ 回転手段 １５ 回転体 １６ 鎖状体 １７ 打撃材 ２０ 集塵手段 ２１ フレキシブルダクト ２２ ノズル手段 ２３ ブラシ ２４ ガイドローラ ３０ 収音手段 ３１ 音響分析手段 ３２ 消音手段 ４０ 照明装置 ４１ テレビカメラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 持丸 修一 千葉県松戸市五香西６−12−１ 国土交通 省関東地方整備局 関東技術事務所内 (72)考案者 田中 義光 千葉県松戸市五香西６−12−１ 国土交通 省関東地方整備局 関東技術事務所内 (72)考案者 斎藤 正和 千葉県松戸市五香西６−12−１ 国土交通 省関東地方整備局 関東技術事務所内 (72)考案者 竹之内 博行 静岡県富士市大渕3154 社団法人日本建設 機械化協会 建設機械化研究所内 (72)考案者 榎園 正義 静岡県富士市大渕3154 社団法人日本建設 機械化協会 建設機械化研究所内 (72)考案者 六反田 等 愛知県豊川市穂ノ原３丁目１番 新東サー ブラスト株式会社内 (72)考案者 鈴木 常俊 愛知県豊川市穂ノ原３丁目１番 新東サー ブラスト株式会社内

Claims (9)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンクリート構造物の劣化・脆弱部を診
   断研掃する装置であって、多数の打撃材がそれぞれの鎖
   状体を介して回転体に取付けられた打撃部と、該打撃部
   をコンクリート表面に沿って回転せしめる回転手段と、
   該コンクリート表面を装置全体が走行可能にした移動手
   段とから構成されたことを特徴とするコンクリート劣化
   ・脆弱部の診断研掃装置。
2. 【請求項２】 コンクリート表面への打撃材の打撃力を
   可変する可変手段と、打撃部のケース内を集塵する集塵
   手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載のコンク
   リート劣化・脆弱部の診断研掃装置。
3. 【請求項３】 鎖状体の回転体側の端部が脱着可能に構
   成されたことを特徴とする請求項１または２記載のコン
   クリート劣化・脆弱部の診断研掃装置。
4. 【請求項４】 前記打撃部の打撃材は所定の硬さを持
   ち、打撃面の形状がほぼ球体であることを特徴とする請
   求項１〜３の何れかに記載のコンクリート劣化・脆弱部
   の診断研掃装置。
5. 【請求項５】 前記打撃力の可変手段が打撃材の衝突角
   度を変更する構成であることを特徴とする請求項２記載
   のコンクリート劣化・脆弱部の診断研掃装置。
6. 【請求項６】 前記打撃力の可変手段が回転体の回転数
   を変更する構成であることを特徴とする請求項２記載の
   コンクリート劣化・脆弱部の診断研掃装置。
7. 【請求項７】 コンクリート構造物の劣化・脆弱部を診
   断研掃する装置であって、多数の打撃材がそれぞれの鎖
   状体を介して回転体に取付けられた打撃部と、該打撃部
   をコンクリート表面に沿って回転せしめる回転手段と、
   コンクリート表面の連続打音の収音手段と、該連続打音
   の音響分析手段と、該打撃部のケース内を集塵する集塵
   手段と、該コンクリート表面を装置全体が走行可能にし
   た移動手段とから構成されたことを特徴とするコンクリ
   ート劣化・脆弱部の診断研掃装置。
8. 【請求項８】 前記打撃部のケース内面には、打撃材の
   接触音の消音手段が施されていることを特徴とする請求
   項７記載のコンクリート劣化・脆弱部の診断研掃装置。
9. 【請求項９】 前記連続打音の音響分析手段に記録装置
   が組込まれ、調査エリア内の劣化・脆弱部の診断結果を
   出力処理可能としたことを特徴とする請求項７または８
   記載のコンクリート劣化・脆弱部の診断研掃装置。