JP5260624B2 - コンクリートの締固め作業装置 - Google Patents

Description

本発明は、コンクリートの締固め作業を均一化することにより床版コンクリートの品質を向上させるコンクリートの締固め作業装置に関する。

橋梁では、例えば複数本の鋼桁が支承を介して橋脚または橋台によって支持され、鋼桁上に床版が敷設されている。その床版は、鋼桁上に足場や型枠が設けられ、その型枠内には複数の鉄筋が格子状に配置される。そして、型枠内へコンクリートが打設されるが、その際、コンクリートが流し込まれてバイブレータ（内部振動機）による締固め作業が行われる。

特開２００６−１９２８４１号公報

しかし、従来から行われている床版コンクリートの締固め作業は、作業員がバイブレータを持って行う方法がとられているため、作業のバラツキが生じやすい。コンクリートの品質は、打設後の締固め作業の影響を受け、例えば締固め不足の場合には床版コンクリート中に空隙を残してしまい、充填不足になって耐久性を低下させる。また、逆に加振時間が長すぎた場合には、コンクリートの材料分離が起こってしまい、やはり耐久性を低下させてしまう。作業員が行う締固め作業には一定の基準はあるものの、個々の作業員の経験や勘によるところが大きい。そのため、従来の締固め作業はバラツキが生じやすく、場合によってはそれが品質に影響するおそれがあった。

そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、締固め作業を均一化してコンクリートの品質を向上させるコンクリートの締固め作業装置を提供することを目的とする。

本発明に係るコンクリートの締固め作業装置は、橋梁の幅方向に架け渡された架台と、橋梁の長手方向に沿って前記架台を移動させるための走行部と、前記架台に対して昇降可能に取り付けられたコンクリートの締固めを行うための複数のバイブレータと、前記バイブレータを前記架台に対して昇降させる複数の昇降手段と、前記昇降手段の駆動を制御する制御手段とを有し、前記昇降手段は、回転軸にカムを備えた昇降用モータを備え、前記カムに前記バイブレータ側に設けられたローラが上方から当てられ、前記昇降用モータの回転により前記カムとローラとを介して前記バイブレータを昇降させるようにしたものであり、前記制御手段は、前記バイブレータがコンクリート内に所定時間挿入されるように、前記昇降用モータを駆動制御するようにしたものであることを特徴とする。
また、本発明に係るコンクリートの締固め作業装置は、前記制御手段が、抜き差しによってコンクリート表面に穴が形成されない速度で前記バイブレータを昇降させるように、前記昇降用モータを駆動制御するようにしたものであることが好ましい。

また、本発明に係るコンクリートの締固め作業装置は、前記走行部が、橋梁の長手方向に沿って車輪を回転させて移動するものであり、前記車輪には走行用モータが取り付けられ、前記架台の停止位置を検出するための検出手段とを備え、前記制御手段が、前記バイブレータの上昇時に走行し、前記検出手段からの検出信号に基づいて予め決められた停止位置で停止するように、前記走行用モータを駆動制御するようにしたものであることが好ましい。

本発明によれば、制御手段によって昇降手段を駆動制御し、自動でバイブレータをコンクリート内に所定時間挿入するようにしたため、これまで複数の作業員が個々に行っていた作業を、橋梁全体に渡って均一化することができ、コンクリートの品質を向上させることができる。

橋梁におけるコンクリートの締固め作業装置を示した概念図であり、橋梁の一部を長手方向に見た図である。 架台を示した図１のＡ−Ａ断面図である。 バイブレータ昇降機構を示した図１のＢ−Ｂ断面図である。 図４は、バイブレータ昇降機構の一部を示した図３のＣ−Ｃ断面図である。 締固め作業装置を示したブロック図である。

次に、本発明に係るコンクリートの締固め作業装置について、その実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１は、橋梁におけるンクリートの締固め作業装置を示した概念図であり、橋梁の一部を長手方向（図面を貫く方向）に見た図である。橋梁は、複数本の鋼桁が支承を介して橋脚または橋台によって支持され、鋼桁上に床版が敷設されている。本実施形態の場合、鋼桁の上に合成床版鋼板パネル５が横に張り渡され、側部には側鋼板６が起立して型枠を構成している。合成床版鋼板パネル５にはスタッドジベル７が複数突き立てられ、コンクリートと合成床版鋼板パネル５との結合を良くしている。

そして、図１には示していないが、合成床版鋼板パネル５の上にはスタッドジベル７を避けるようにして、複数の鉄筋が橋梁の長手方向と幅方向（図面の左右方向）に沿って格子状に組まれて配置されている。合成床版鋼板パネル５及び側鋼板６からなる型枠内へはコンクリートが流し込まれ、バイブレータ（内部振動機）１１を備えた締固め作業装置１による床版コンクリートの締固めが行われる。

締固め作業装置１は、複数のバイブレータ１１を備えた架台１２が左右の側鋼板６に掛け渡され、橋梁の長手方向に移動可能に構成されている。ここで図２は、架台１２を示した図１のＡ−Ａ断面図である。架台１２は、橋梁の幅方向に溝形鋼３１が架け渡され、その両端が横板３２に接合されている。溝形鋼３１は、図示するように上下に２本ずつが同じ高さに配置され、鋼板の上面板３３と下面板３４によって接続されている。

横板３２は、図１に示すように、断面がＬ字形のフレーム３５の上に接合され、そのフレーム３５には鋼製の車輪３６を備えた走行部が構成されている。車輪３６は、橋梁の型枠を構成する側鋼板６の上端に載せられ、その側鋼板６に沿って転動するようにボビン形に形成されたものである。架台１２には、こうした車輪３６を備えた走行部が左右対称に構成され、左右それぞれにおいて前後の車輪３６の一方に走行用モータ３７が車軸に連結されている。そのため、架台１２は、走行用モータ３７を制御することによって自動による走行が可能になっている。

次に、その架台１２に取り付けられたバイブレータ１１について説明する。バイブレータ１１は、架台１２の長手方向（橋梁の幅方向）に複数設けられ、隣り合うものとの間隔が５００ｍｍ以内になるように設定されている。本実施形態では、バイブレータ１１毎に上下動を自動で行うようにバイブレータ昇降機構が構成されている。図３は、バイブレータ昇降機構を示した図１のＢ−Ｂ断面図であり、図４は、図３のＣ−Ｃ断面図である。

バイブレータ１１が配置された位置には、架台１２に昇降用モータ４１が取り付けられ、その回転軸にカム４２が固定されている。カム４２は、回転軸の回転角度に対応した曲面が形成された円板カムであり、その円周形状が卵形をしている。カム４２の周面にはバイブレータ１１側に取り付けられたローラ４３が上から載せられており、バイブレータ１１は、このカム４２に支持された状態で架台１２の上面板３３と下面板３４を貫通している。従って、カム４２の回転によりローラ４３が上下に移動し、それに併せて上面板３３と下面板３４の貫通孔に案内された状態でバイブレータ１１が上下動するよう構成されている。

次に、図５は、締固め作業装置１を示したブロック図である。架台１２を走行させる走行用モータ３７や、バイブレータ１１を昇降させる昇降用モータ４１には、これらの回転を制御するモータ駆動装置５１が接続され、バイブレータ１１にはバイブレータ駆動装置５２が接続されている。モータ駆動装置５１やバイブレータ駆動装置５２には、走行用モータ３７や昇降用モータ４１、更にバイブレータ１１を駆動させるための電源５３が接続されている。また、モータ駆動装置５１やバイブレータ駆動装置５２には、これらを制御するコントローラ５５が接続されている。そして、コントローラ５５には、スイッチ５６から入力されるＯＮ／ＯＦＦ信号や、回転検出センサ５７からの検出信号によってモータ駆動装置５１やバイブレータ駆動装置５２を制御するためのプログラムが格納されている。

本実施形態の締固め作業装置１では、橋梁の長手方向に沿った架台１２の所定距離の移動と停止とを繰り返し、停止位置でバイブレータ１１が上下動してコンクリートの締固め作業を行うよう構成されている。そうした架台１２の停止位置は、格子状に組まれた鉄筋やスタッドジベル７に当たらないようにする必要があるが、これらの位置データは予め記憶されている。そのため、コントローラ５５では、バイブレータ１１が鉄筋などと干渉しないで、且つ長手方向の間隔が適正値になるように停止位置が決められる。

長手方向の移動間隔は、バイブレータ１１の振動が有効であると認められる範囲の直径以下とし、平均的な流動性および粘性を有するコンクリートに対しては一般には５００ｍｍ以下が望ましい。そこで、前述したように、架台１２に取り付けたバイブレータ１１の間隔も５００ｍｍ以下としているが、移動間隔も５００ｍｍ以下になるように設定される。架台１２の移動距離を計測するため、車輪３６にはロータリーエンコーダなどの回転検出センサ５７が取り付けられ、その検出信号がコントローラ５５に送信されるよう構成されている。

バイブレータ１１は、ゆっくりとコンクリートに挿入され、挿入したコンクリートからはゆっくりと引抜きを行い、締固め後に穴が残らないようにしなければならない。また、バイブレータ１１をコンクリート内に挿入する締固め時間は５〜１５秒程度であって、加振時間が短すぎても長すぎても良くない。そこで本実施形態では、バイブレータ１１の抜き差しや、所定時間コンクリート内に挿入する昇降動作を、昇降用モータ５１の回転によって制御するようにしている。

続いて、締固め作業装置によるコンクリートの締固め作業について説明する。
橋梁は、図１に示すように、鋼桁の上に張り渡した合成床版鋼板パネル５と側部の側鋼板６によって型枠が構成されると、そこにバイブレータ１１を備えた架台１２が走行部を介して搭載される。型枠にはコンクリートが流し込まれ、それに対して締固めが行われる。所定位置に架台１２が配置されると、作業員によってスイッチ５６のＯＮボタンが押される。すると、ＯＮ信号がコントローラ５５に送信され、コントローラ５５のプログラムに従い、架台１２の長手方向に沿った移動と、停止位置でのバイブレータ１１による締固めが実行される。

先ず、所定位置で架台１２が停止し、その架台１２に複数設けられた昇降用モータ４１に回転が与えられる。これによりカム４２が回転し、そのカム４２にローラ４３を介して載せられたバイブレータ１１が上下方向に移動する。カム４２の形状に従ってバイブレータ１１は下降し、その振動部分がコンクリート内に挿入される。このときローラ４３は、カム４２の回転中心からの距離が短い円周部分に当たっている。バイブレータ１１は、カム４２のゆっくりした回転により、或いはカム４２の回転を一時停止させることにより、締固めに必要な時間コンクリート内での振動を継続する。

その後、昇降用モータ４１が回転することで、ローラ４３の位置がカム４２に対して回転中心から距離が遠い円周部分に移り、それに応じてバイブレータ１１が上昇する。このとき、カムの回転が遅いため、バイブレータ１１はゆっくりした速度で上昇してコンクリートから抜き取られる。そして、バイブレータ１１が上限位置まで達した段階で昇降用モータ４１の回転が止められると、次に走行用モータ３７に回転が与えられる。そのため車輪３６が側鋼板６の上を転動し、それによって架台１２が前進する。このとき、車輪３６の回転が回転検出センサ５７によって検出され、その検出信号がコントローラ５５へと送られている。

コントローラ５５では、回転検出センサ５７の検出信号によって走行距離が算出され、次の停止位置で走行用モータ３７の回転が止められる。こうして架台１２が移動している間もバイブレータ１１は振動したままであるが、走行中は振動を停止させるようにしてもよい。そして次の停止位置でも、前述したように昇降用モータ４１に回転が与えられ、バイブレータ１１がコンクリートに挿入されて締固めが行われる。このように架台１２の間歇的な走行と、停止位置でのバイブレータ１１による締固めが繰り返される。その後、コンクリートが流し込まれた範囲の締固めが行われると、作業員によってスイッチ５６のＯＦＦボタンが押される。すると、ＯＦＦ信号がコントローラ５５に送信され、走行用モータ３７や昇降用モータ４１、バイブレータ１１への電源が遮断され、締固め作業装置１の駆動が停止する。

本実施形態の締固め作業装置１によれば、コントローラ５５による自動制御によって行うため、橋梁全体に渡ってコンクリートの締固め作業を均一化することができる。従って、これまで複数の作業員が個々に行っていた作業を統一することができ、しかもバイブレータ１１の挿入時間や引抜き速度などを適正な値で実行することで、床版コンクリートの品質を向上させることができる。

また、複数の作業員によって行っていた作業を締固め作業装置１を操作する者だけで対処することが可能になり、作業の少人数化を実現することができる。
また、コンクリートに対してバイブレータをゆっくりと抜き差しするため、密な締固め作業を実現することができる。
更に、架台１２の停止位置を予め特定し、機械的に挿入して締固め作業を行うため、バイブレータ１１を鉄筋に接触させてずらしてしまうようなこともなくなる。

以上、本発明に係るコンクリートの締固め作業装置について実施形態を説明したが、本発明は、これに限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、橋梁の幅方向に対して一度に締固め作業が可能な数のバイブレータ１１を設ける場合について説明したが、架台１２に対してスライド機構を設け、幅方向に対して数回に分けて締固め作業を行うようしてもよい。
また、前記実施形態では、架台１２を走行用モータ３７を使用して自動走行させるものについて説明したが、作業員が押して手動で移動させるようにしたものであってもよい。
また、前記実施形態では、回転検出センサ５７の検出信号を基に走行距離を算出して架台１２を停止させる構成としたが、予め停止位置に目印を付け、それを検出して停止させるように構成してもよい。

１ 締固め作業装置
１１ バイブレータ
１２ 架台
３１ 溝形鋼
３６ 車輪
３７ 走行用モータ
４１ 昇降用モータ
４２ カム
４３ ローラ
５１ モータ駆動装置
５２ バイブレータ駆動装置
５３ 電源
５５ コントローラ
５６ スイッチ
５７ 回転検出センサ

Claims (3)

1. 橋梁の幅方向に架け渡された架台と、橋梁の長手方向に沿って前記架台を移動させるための走行部と、前記架台に対して昇降可能に取り付けられたコンクリートの締固めを行うための複数のバイブレータと、前記バイブレータを前記架台に対して昇降させる複数の昇降手段と、前記昇降手段の駆動を制御する制御手段とを有し、
   前記昇降手段は、回転軸にカムを備えた昇降用モータを備え、前記カムに前記バイブレータ側に設けられたローラが上方から当てられ、前記昇降用モータの回転により前記カムとローラとを介して前記バイブレータを昇降させるようにしたものであり、
   前記制御手段は、前記バイブレータがコンクリート内に所定時間挿入されるように、前記昇降用モータを駆動制御するようにしたものであることを特徴とするコンクリートの締固め作業装置。
2. 請求項１に記載するコンクリートの締固め作業装置において、
   前記制御手段は、抜き差しによってコンクリート表面に穴が形成されない速度で前記バイブレータを昇降させるように、前記昇降用モータを駆動制御するようにしたものであることを特徴とするコンクリートの締固め作業装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載するコンクリートの締固め作業装置において、
   前記走行部は、橋梁の長手方向に沿って車輪を回転させて移動するものであり、前記車輪には走行用モータが取り付けられ、前記架台の停止位置を検出するための検出手段とを備え、
   前記制御手段が、前記バイブレータの上昇時に走行し、前記検出手段からの検出信号に基づいて予め決められた停止位置で停止するように、前記走行用モータを駆動制御するようにしたものであることを特徴とするコンクリートの締固め作業装置。

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