JP3489465B2 - コンクリート打設制御システム - Google Patents

コンクリート打設制御システム

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JP3489465B2
JP3489465B2 JP30435198A JP30435198A JP3489465B2 JP 3489465 B2 JP3489465 B2 JP 3489465B2 JP 30435198 A JP30435198 A JP 30435198A JP 30435198 A JP30435198 A JP 30435198A JP 3489465 B2 JP3489465 B2 JP 3489465B2
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pouring
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哲也 三好
慶三 風間
暉一郎 田中
良一 岩崎
通夫 中尾
彰 富岡
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、コンクリート打設
制御システムに関する。
【0002】
【従来の技術】ダム構築に伴うコンクリートの打設は、
従来、RCD工法(ローラー・コンパクテッド・ダムコ
ンクリート工法)と呼ばれ、バケット運搬用ケーブルク
レーン、ベルトコンベヤ及びダンプトラックなどの各種
コンクリート搬送機器を用いて、流動性の少ないゼロス
ランプコンクリートを打設現場に搬送し、その後振動ロ
ーラ等により敷き均しや転圧作業を実施して、層状にコ
ンクリートを打設していくといった方法により行われて
いる。
【0003】また、柱状工法と呼ばれ、大量のコンクリ
ートを一度に打設すると生じる過大な水和熱による温度
ひび割れを防止する為に、ダム堤体を柱状に分割して考
え、それにぞれに型枠を形成して鋸歯状にコンクリート
を打設するといった方法などによっても行われてきた。
【0004】上記のうち、例えばRCD工法は、打設に
要するコンクリートの搬送のうち、バケットへのコンク
リート供給ポイントであるバンカー線と、ダム堤体上に
備えられ、バケットから供給されたコンクリートを各種
敷き均し用機器等に供給するグランドホッパーとの間の
搬送については、ケーブルクレーンでその固定2点間を
結び、バケットを定点往復させてコンクリート搬送を行
うといった定点往復搬送のみであり、その完全自動化の
手法は、本出願人により開発され実用にも供されてい
る。(特開平6−115875号公報、及び特開平6−
115876号公報参照) 一方、上記の柱状工法など、コンクリートが充填された
バケットを、バンカー線より任意のコンクリート打設領
域までケーブルクレーン等により搬送し、コンクリート
打設領域上方より打設領域に向けてバケット内のコンク
リートを放出させるといった直打設を行う工法において
は、ケーブルクレーンによりコンクリート放出位置まで
自動搬送されたバケットをそこで一旦停止させ手動制御
に切り替えた後、ダム堤体上で打設状況を確認する係員
がコンクリート打設領域内及び周辺の作業員や重機等の
安全を確認した後、リモコンによりバケットを開放しコ
ンクリート放出を行っていた。
【0005】係るコンクリート放出後は、再び自動制御
に切り替えてバケットの再搬送を行い、以後上記の様に
コンクリートの搬送と打設とを繰り返すことでダム堤体
のコンクリート打設を行っていた。
【0006】上記の他に、搬送中のバケットとコンクリ
ート打設面との距離を自動計測して、設定距離以上の場
合にはコンクリート放出を行わないよう自動制御すると
いったシステム(特開平6−127885号公報参照)
も考案されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
如く、バケットをコンクリート放出位置まで自動制御に
より搬送して一旦停止させ、続いて自動制御から手動制
御に切り替えた後、堤体上係員による打設領域の安全確
認を経てリモコン等でコンクリート放出を行い、その後
再び手動制御から自動制御に切り替えてバケットの自動
搬送を行うといった従来のコンクリート打設制御システ
ムによれば、自動制御から手動制御への切り替え手順
と、係員により行われる安全確認手順と、手動制御から
自動制御への切り替え手順とを非連続的に、バケット搬
送毎に繰り返すこととなる。
【0008】そのため、各手順間毎に必ず冗長な時間を
費やすこととなって、バンカー線よりのバケットによる
コンクリート搬送から、ダム堤体上のコンクリート打設
領域へのコンクリート打設、そして空のバケットを再び
バンカー線まで搬送するといった作業全体を一連の流れ
をもって円滑に行うことが困難であり、かかる作業間毎
の遅延が累積されればダム全体のコンクリート打設に要
する作業時間の大幅な増大につながる。
【0009】また、搬送中のバケットとコンクリート打
設面との距離を自動計測して、設定距離以上の場合には
コンクリート放出を行わないよう自動制御するコンクリ
ート打設制御システムによっても、バケット下方のコン
クリート打設領域に存在する人や重機などを自動識別
し、その存在の有無に応じてコンクリート打設を停止さ
せたり、または再進行させたりといった制御を行うこと
は出来ないので、結局バケットからのコンクリート放出
は人員による安全確認を経なければならない。
【0010】つまり、いずれの従来技術によってもコン
クリート打設に要する時間が大幅に増大することにより
施工効率の低下を招き、さらには、打設領域の安全確認
を行いバケットの遠隔操作を行う人員を配置しなければ
ならないことにより人件コストの増大をも招いてしまう
のである。
【0011】そこで、本発明は、このような従来の課題
に着目してなされたもので、コンクリートを擁した打設
機器のコンクリート打設領域上方までの搬送から、打設
領域上方でのコンクリート放出、その後打設機器の再搬
送に至る一連の作業を円滑かつ自動的に進行可能ならし
め、それにより施工性及び経済性の向上を図ることの出
来るコンクリート打設制御システムを提供するものであ
る。
【0012】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記目的を
達成するためになされたもので、コンクリート打設領域
上方への打設機器運搬工程と、かかる打設機器による下
方のコンクリート打設領域に向けたコンクリート放出工
程とを制御するコンクリート打設制御システムであっ
て、前記打設機器に取付けられた超音波の発信手段から
発せられる超音波が、人または作業機械が備えた応答器
にて受信され、該応答器が送信した応答信号を前記打設
機器に取り付けられた超音波センサが検知することによ
コンクリート打設領域もしくは打設機器運搬経路下に
存在する人または作業機械の有無を検知する、人・作業
機械検知手段と、該人・作業機械検知手段より送出され
る検知信号を処理する信号処理手段と、前記信号処理手
段により処理された人または作業機械の検知結果に基づ
き、前記打設機器運搬工程もしくはコンクリート放出工
程の進行と停止とを制御する制御手段とを備えることを
特徴とする。
【0013】
【0014】
【0015】
【0016】 また、この発明は、コンクリート打設領
域上方への打設機器運搬工程と、かかる打設機器による
下方のコンクリート打設領域に向けたコンクリート放出
工程とを制御するコンクリート打設制御システムであっ
て、前記打設機器に取付けられ、分光偏光器により人ま
たは作業機械に塗布した特定色の波長を検知することで
コンクリート打設領域もしくは打設機器運搬経路下に存
在する人または作業機械の有無を検知する波長処理シス
テムである人・作業機械検知手段と、該人・作業機械検
知手段より送出される検知信号を処理する信号処理手段
と、前記信号処理手段により処理された人または作業機
械の検知結果に基づき、前記打設機器運搬工程もしくは
コンクリート放出工程の進行と停止とを制御する制御手
段とを備えることを特徴とする。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態につき、添付図面を参照して詳細に説明する。
【0018】図1は、本発明のコンクリート打設制御シ
ステムを適用して、ダム堤体のコンクリート打設を行う
様子を示す説明図であり、図2は、本発明のコンクリー
ト打設制御システムを適用したバケットが、打設領域上
にて下方の人を検知識別する概念を示す概念図である。
【0019】一般的に、ダム堤体10のコンクリート打
設に際して、図に示すコンクリート打設用バケット20
(以下バケットとする)は、ダム堤体10を構築する谷
間に架設されたケーブルクレーン30によって、バケッ
ト20へコンクリートを供給するコンクリート供給施設
40から、バケット20の擁するコンクリートを放出す
る任意のコンクリート打設領域A上空に至る経路間を往
復することとなる。
【0020】また、上記のバケット20へ供給されるコ
ンクリートは、ダム構築斜面11中腹台上に設置された
コンクリート材料ストックヤード41より骨材や砂、ま
た水などのコンクリート材料が、隣接するコンクリート
供給施設40(各種混合装置やセメントサイロ等)へ供
給され、続いて係るコンクリート供給施設40がコンク
リート材料を混合し生成するものであり、生成されたコ
ンクリートは、設定された供給量に従ってトランスファ
ーカー42に供給される。
【0021】トランスファーカー42は、コンクリート
供給施設40と、バケット20を一時的に載置してコン
クリートの供給と排出とを行うバケット台車43との短
距離間を往復して、バケット20にコンクリートを供給
する役割を担うコンクリート搬送手段である。
【0022】また、これらコンクリート材料ストックヤ
ード41、コンクリート供給施設40、トランスファー
カー42、及びバケット台車43の設置されたダム構築
斜面11中腹台上には、これらの施設とともに、ダム堤
体10構築に関する全体の作業状況を把握し、各施設や
係員などに適宜指示を発して作業の効率的進行と安全確
保とを図る中央制御室44が設けられる。
【0023】一方、ダム構築斜面11下部のコンクリー
ト打設領域Aには、打設後コンクリートの締固めを行う
締固め機械Mや、散水により適切な水分を補給しコンク
リート養生を行うスプリンクラSなどが配置されてお
り、また、それら諸設備を稼動させ管理する係員も配さ
れている。
【0024】ここで、本発明のコンクリート打設制御シ
ステムの人・作業機械検知手段21が、例えば赤外線セ
ンサ21aであり、かつ、係る人・作業機械検知手段2
1がバケット20に備えられた場合のコンクリート打設
手順を順を追って説明する。
【0025】まず、空のバケット20がダム構築斜面1
1中腹台上のバケット台車43上に載置される。バケッ
ト台車43上のバケット20に、コンクリート供給施設
40よりトランスファーカー42を介してコンクリート
が供給され、バケット20はその内空容積に応じたコン
クリートを擁することになる。
【0026】コンクリートを擁したバケット20は、中
央制御室44の指示の下、過速度や横ぶれなどを抑制し
つつ自動制御されたケーブルクレーン30によって、ダ
ム構築谷間を横断するよう移動し、コンクリート打設領
域A上空に達する。
【0027】続いて、図2に示すように、コンクリート
打設領域A上空にて、バケット20下部に備えられた赤
外線センサ21a(人・作業機械検知手段21として)
によりコンクリート打設領域Aに存在する係員H(また
は作業機械M等)の有無を検知し、もし係員H(または
作業機械M等)が存在すればバケット20内コンクリー
トの放出は行わず、直ちに中央制御室44に通報して係
員H(または作業機械M等)の退避を勧告し、退避が完
了してその存在が検知されなくなればコンクリート放出
を行う。
【0028】始めから係員H(または作業機械M等)の
存在が検知されなければ、コンクリート打設領域A上空
より下方の打設領域Aに向け、直ちにコンクリート放出
が行われる。
【0029】上空より放出され打設されたコンクリート
は、打設領域A周辺に待機していた係員H及び作業機械
Mにより敷き均しや締固めなどの各種フィニッシング作
業が実施され、その後はスプリンクラSによる散水など
適切な養生が施されるのである。
【0030】擁していたコンクリートを放出し、空にな
ったバケット20は、自動制御されたケーブルクレーン
30により、ダム構築斜面11中腹台上のバケット台車
43まで移動し、次回のコンクリート打設に備えて再び
コンクリートの供給を受けることとなる。
【0031】以上の様な、コンクリート供給施設40と
任意のコンクリート打設領域Aとの間のバケット20の
往復が、ダム堤体10構築終了まで繰り返されるのであ
る。
【0032】上記の赤外線センサ21aには、例えば、
応答性と感度とに比較的優れた焦電型赤外線センサが用
いられ、目的以外の周囲の光(例えば太陽光)の影響を
減ずるための干渉フィルタなど、検知対象や周辺環境に
応じた各種フィルタ類や付属の電気回路を適宜選択し組
み合わせて使用するものである。
【0033】図3には係る赤外線センサ21aを用いた
制御手順を示し、コンクリート打設領域Aに人Hまたは
作業機械M等が存在した場合の流れとして、人Hまたは
作業機械M等の有する熱に由来する赤外線を赤外線セン
サ21aの検出部が検知し(手順1及び手順1’)、係
る検出部が発した検知データは制御器22に送られ(手
順2)、さらに続く信号処理装置23にて増幅や種々の
変換作業を行って機械制御用の適切な信号化を施される
(手順3)。
【0034】信号化された検知データは、バケット20
のコンクリート放出作業制御用の自動制御装置24にフ
ィードバックされ、さらに、信号処理装置23に併設さ
れた発信器により、コンクリート打設領域A上空のケー
ブルクレーン30の備える自動制御装置24に向け、無
線にて送信され(手順4)、そのことにより人Hまたは
作業機械M等の存在を感知した自動制御装置24は、コ
ンクリート放出作業を未然に停止させる。
【0035】それと同時に、中央制御室44にも上記の
経過は無線にて全て報告され(手順5)、中央制御室4
4は、自動的に打設領域Aに存在する人H(または作業
機械M等を操作する人)に無線や放送手段をもって退避
警告を行い、バケット20による速やかなコンクリート
打設を促す。
【0036】上述の赤外線センサ21aに代えて、超音
波センサ21bを用いてもよく、その場合の制御手順は
図4に示すようになる。
【0037】ここでは例えば、バケット20など打設機
器に取り付けられ超音波を発信する超音波センサ21b
と、人Hまたは作業機械M等に取り付けられ超音波セン
サ21bよりの超音波を受信して応答を返す応答器Rと
により主に構成される超音波トランスポンダ方式を採用
している。
【0038】実際の制御手順としては、バケット20な
どの打設機器に取り付けられた超音波センサ21bより
打設領域Aに向け発信された超音波は、打設領域Aに人
Hまたは作業機械M等が存在した場合、係る人Hまたは
作業機械M等が備えた応答器R(例えば人Hが装着した
ヘルメットや、ベスト及びたすきなどに取付けられ
る。)にて受信され、応答器Rは直ちに応答信号を超音
波センサ21bに送信する(手順1及び手順1’)。
【0039】その際、超音波センサ21bと応答器Rと
の間の距離に応じて、超音波の伝搬にいくらかの遅れが
生じることを利用して超音波センサ21bと応答器R
(人または作業機械M等)との距離を算出し、超音波セ
ンサ21bに予め設定しておいた警戒領域内(ここでは
打設領域A)に応答器R(人または作業機械M等)が存
在すること検知するのである。
【0040】係る検知後、打設領域Aに存在する人Hま
たは作業機械M等に対して応答器Rの備える警報表示器
(図示しない)により直ちに退避警報が発せられる(手
順2’)。
【0041】また、超音波センサ21bの得た検知デー
タは制御器22に送られ(手順2)、さらに続く信号処
理装置23にて増幅や種々の変換作業を行って機械制御
用の適切な信号化を施される(手順3)。
【0042】信号化された検知データは、バケット20
のコンクリート放出作業制御用の自動制御装置24にフ
ィードバックされ、さらに、信号処理装置23に併設さ
れた発信器により、コンクリート打設領域A上空のケー
ブルクレーン30の備える自動制御装置24に向け、無
線にて送信され(手順4)、それにより人Hまたは作業
機械M等の存在を感知した自動制御装置24は、コンク
リート放出作業を未然に停止させる。
【0043】それと同時に、中央制御室44にも上記の
経過は無線にて全て報告される(手順5)。
【0044】その後、打設領域Aに存在していた人Hま
たは作業機械M等の退避が超音波センサ21bにより確
認されれば、再びコンクリート打設作業は進行し、バケ
ット20内のコンクリートは下方の打設領域Aに向け放
出されるのである。
【0045】上記の他に、人・作業機械検知手段21と
して画像処理システムを用いたコンクリート打設制御シ
ステムもあり、制御手順としては、図5に示している。
【0046】この画像処理システムとは、例えばビデオ
カメラ等の撮像手段21cをバケット20などの打設機
器に取付け、打設領域A付近で作業する人Hまたは作業
機械M等には周囲の環境には存在しないかもしくは明ら
かに異なる特定色Cのタグやペイントなどを施して、撮
像手段21cと画像処理器25とにより係る特定色Cの
存在の有無を画像中に確認することにより、人Hまたは
作業機械M等の存在を検知するといったシステムであ
る。
【0047】実際の制御手順としては、バケット20な
どの打設機器に取付けられた例えばビデオカメラ21c
にて打設領域Aを撮影し、そこに人Hまたは作業機械M
等が存在した場合、例えば係る人Hまたは作業機械M等
が備える特定色Cを画像として取り込むことになり(手
順1及び手順1’)、テレビカメラ21cと接続された
画像処理器25にて特定色Cのみを抽出差別化して人H
または作業機械M等の存在を浮かび上がらせる(手順
2)。
【0048】処理された画像は、検知データとして続く
信号処理装置23にて増幅や種々の変換作業を行って機
械制御用の適切な信号化を施される(手順3)。
【0049】信号化された検知データは、バケット20
のコンクリート放出作業制御用の自動制御装置24にフ
ィードバックされ、さらに、信号処理装置23に併設さ
れた発信器により、コンクリート打設領域A上空のケー
ブルクレーン30の備える自動制御装置24に向け、無
線にて送信され(手順4)、それにより人Hまたは作業
機械M等の存在を感知した自動制御装置24は、コンク
リート放出作業を未然に停止させる。
【0050】それと同時に、中央制御室44には上記の
制御経過は無線にて全て報告される(手順5)ことに加
え、画像伝送装置(図示しない)により打設領域Aに存
在する人Hまたは作業機械M等の映像も送信され常にモ
ニタされる。また、必要に応じて、中央制御室44より
打設領域Aの人Hまたは作業機械M等に対して退避警告
が発せられる。
【0051】その後、打設領域Aに存在していた人Hま
たは作業機械M等の退避が画像処理システムにより確認
されれば、再びコンクリート打設作業は進行し、バケッ
ト20内のコンクリートは下方の打設領域Aに向け放出
されるのである。
【0052】撮像手段21cに代えて、コンクリート打
設制御システムの人・作業機械検知手段21が分光偏光
器21dであってもよく、その実際の制御手順を図6に
示す。
【0053】手順としては、撮像手段21cを人・作業
機械検知手段21として用いた場合と概略同じである
が、相違点として、得られた画像より例えば人または作
業機械が備える特定色Cを画像処理して抽出するのでは
なく、人または作業機械に塗布した特定色の波長を分光
偏光器21dにて検知することで打設領域Aの人Hまた
は作業機械M等の存在の有無を検知する点がある。
【0054】加えて、画像処理システムのように実際の
人Hまたは作業機械M等の打設領域A内での位置を把握
することも可能であるが、画像処理を行わなくとも打設
領域A内の人Hまたは作業機械M等の存在の有無を簡便
確実に確認することが可能である。
【0055】また、上記のように波長を検知すること
で、光の反射や強弱にほとんど影響を受けないといった
画像処理による検知手段と比較して有利な点を有してい
る。
【0056】なお、本実施例においては、打設機器とし
てのバケット20と、それを搬送するケーブルクレーン
30とを挙げたが、それに限らず、種々の打設機器と搬
送機器とに適用することが可能である。
【0057】また、本実施例ではダム堤体10の構築に
即した事例の説明を行ったが、ダムだけでなく、コンク
リート打設を行う様々な工種に採用することが出来る。
【0058】さらに、画像処理システムまたは波長処理
システムを人・作業機械検知手段として用いる際に、周
辺環境には存在しないか、もしくは大きく相違する特定
色を人または作業機械に備えると処理や判別に好適であ
るが、特別に色彩を施さなくとも、撮像手段や分光偏光
器の設定や仕様を適宜選択すれば問題ない。
【0059】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明のコ
ンクリート打設制御システムによれば、バケットなどの
打設機器の打設領域までの搬送と、打設領域に存在する
人または作業機械等の安全確認と、それに続くバケット
内コンクリートの放出とを、人の手を煩わすことなくす
べて自動的、かつ連続的に行うことが可能であり、バケ
ットをコンクリート放出位置まで自動制御により搬送し
て一旦停止させ、続いて自動制御から手動制御に切り替
えた後、堤体上係員による打設領域の安全確認を経てリ
モコン等でコンクリート放出を行い、その後再び手動制
御から自動制御に切り替えてバケットの自動搬送を行う
といった、手順が不連続で、そのため、各手順間毎に必
ず冗長な時間を費やすといった問題は解消される。
【0060】従って、手順間毎の遅延が積算されれてコ
ンクリート打設に要する作業時間の大幅な増大につなが
るといったこともなくなり、コンクリート打設作業全体
の作業効率を大幅に向上させることになるのである。
【0061】また、打設領域に存在する人または作業機
械等の有無を確認し、バケットなどの打設機器にリモコ
ンなどで指示を出す係員を配置する必要もなくなり、人
件コストの低減につながる。
【0062】つまり、コンクリート打設に要する時間を
大幅に低減することにより施工効率を向上させ、さらに
は、人員削減による人件コストの圧縮を図ることができ
るので施工の経済性をも改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のコンクリート打設制御システムを適用
して、ダム堤体のコンクリート打設を行う様子を示す説
明図である。
【図2】本発明のコンクリート打設制御システムを適用
したバケットが、打設領域上にて下方の人を検知識別す
る概念を示す概念図である。
【図3】本発明のコンクリート打設制御システムの人・
作業機械検知手段が赤外線センサである場合の制御手順
を示す流れ図である。
【図4】本発明の本発明のコンクリート打設制御システ
ムのが超音波センサである場合の手順を示す流れ図であ
る。
【図5】本発明の本発明のコンクリート打設制御システ
ムの人・作業機械検知手段が画像処理システムである場
合の手順を示す流れ図である。
【図6】本発明の本発明のコンクリート打設制御システ
ムの人・作業機械検知手段が波長処理システムである場
合の手順を示す流れ図である。
【符号の説明】
A コンクリート打設領域 H 人 M 作業機械 20 バケット(打設機器) 21 人・作業機械検知手段 23 信号処理手段 24 制御手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩崎 良一 東京都千代田区神田司町2丁目3番地 株式会社大林組東京本社内 (72)発明者 中尾 通夫 東京都千代田区神田司町2丁目3番地 株式会社大林組東京本社内 (72)発明者 富岡 彰 東京都千代田区神田司町2丁目3番地 株式会社大林組東京本社内 (56)参考文献 特開 平6−127885(JP,A) 特開 昭61−254496(JP,A) 特開 昭57−90388(JP,A) 特開 昭60−153393(JP,A) 特開 昭63−67377(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E04G 21/02 102,103 E02B 7/00 B66C 15/00,21/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コンクリート打設領域上方への打設機器
    運搬工程と、かかる打設機器による下方のコンクリート
    打設領域に向けたコンクリート放出工程とを制御するコ
    ンクリート打設制御システムであって、 前記打設機器に取付けられた超音波の発信手段から発せ
    られる超音波が、人または作業機械が備えた応答器にて
    受信され、該応答器が送信した応答信号を前記打設機器
    に取り付けられた超音波センサが検知することにより
    ンクリート打設領域もしくは打設機器運搬経路下に存在
    する人または作業機械の有無を検知する、人・作業機械
    検知手段と、該人・作業機械検知手段より送出される検
    知信号を処理する信号処理手段と、前記信号処理手段に
    より処理された人または作業機械の検知結果に基づき、
    前記打設機器運搬工程もしくはコンクリート放出工程の
    進行と停止とを制御する制御手段とを備えることを特徴
    とするコンクリート打設制御システム。
  2. 【請求項2】 コンクリート打設領域上方への打設機器
    運搬工程と、かかる打設機器による下方のコンクリート
    打設領域に向けたコンクリート放出工程とを制御するコ
    ンクリート打設制御システムであって、 前記打設機器に取付けられ、分光偏光器により人または
    作業機械に塗布した特定色の波長を検知することでコン
    クリート打設領域もしくは打設機器運搬経路下に存在す
    る人または作業機械の有無を検知する波長処理システム
    である人・作業機械検知手段と、該人・作業機械検知手
    段より送出される検知信号を処理する信号処理手段と、
    前記信号処理手段により処理された人または作業機械の
    検知結果に基づき、前記打設機器運搬工程もしくはコン
    クリート放出工程の進行と停止とを制御する制御手段と
    を備えることを特徴とするコンクリート打設制御システ
    ム。
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