JP6191988B2 - コンクリート構造物表面の補修装置 - Google Patents

Description

本発明は、コンクリート構造物の表面の劣化部分をはつって除去したり、はつった部分に補修剤を供給したりするための補修装置に関する。

コンクリート構造物は、長期間の使用によって表面が劣化するので、劣化部分が発生した場合は補修が必要になる。補修を行う場合は、高圧水を噴射して劣化部分を破砕して除去するはつり作業、はつった部分にモルタル等を充填する補修剤充填作業などが行われる。

例えば、コンクリート構造物が高架道路や橋梁等の場合、橋脚上方のコンクリート床板の下面部分など非常に狭くて奥行きのある箇所があるので、作業者の手が届きにくいという問題がある。そこで従来から、狭隘な箇所を補修するのに適した装置が複数提案されている。

例えば、特許文献１に開示されているように、高圧水を被処理面に向けて噴射するノズルヘッドと、ノズルヘッドに高圧水を導くための長尺筒状のシャフト部と、シャフト部を支持し該軸方向に移動させる移動手段と、シャフト部を該軸回転方向に回転させる噴射角可変手段とを備えたはつり装置があった。噴射角可変手段は、図７（ａ）に示すように、シャフト部１を所定の角度範囲内で連続的に往復回転させることによって、ノズルヘッド２を揺動させる働きをする。例えば、ノズルヘッド２を固定して高圧水３が被処理面に対してほぼ直角に噴射されるようにすると、図７（ｂ）に示すように、単位時間当たりの高圧水噴射面積が狭くなるため、一定の面積をはつる際、シャフト部１の軸方向の移動回数を多くしなければならない。これに対して、噴射角可変手段を駆動してノズルヘッド２を揺動させると、図７（ｃ）に示すように、単位時間当たりの高圧水噴射面積が広くなり、シャフト部の軸方向の移動回数を少なくできるので、作業効率がよくなる。

また、特許文献２に開示されているように、高圧水を被処理面に向けて噴射する複数の噴射口（ノズル）を有するノズルヘッドと、ノズルヘッドに高圧水を導くための高圧水パイプとを備え、複数の噴射口を被処理面と平行な平面に沿って回動させるはつり装置があった。このはつり装置の場合、複数の噴射口を回動させることによって単位時間当たりの高圧水噴射面積を広くし、作業効率を向上させている。

特開平１１−２１８１１号公報 特開２０１１−１２４２１号公報

特許文献１のはつり装置の場合、ノズルヘッド２が揺動することによって、噴射口から被処理面までの距離や高圧水Ｗが被処理面に衝突する角度が変化するので、図７（ｃ）に示すように、はつった部分４の深さが不均一になり、劣化したコンクリート層をムラなく均等に除去するのが難しい。しかも、はつった部分４の両端の側面が斜めになる（深くなるほど幅が広くなる）ので、後の補修剤充填作業がやりにくくなる。

特許文献２のはつり装置の場合、高圧水パイプから複数の噴射口に高圧水を分流させる部分に、高圧対応のロータリージョイントを設けなければならないので、構造が複雑になり外形も大きくなり、流路の圧力損失や流路による圧力のばらつきが大きいものである。さらに、駆動用に大容量の動力源が必要になったり、シール材等の寿命が短いのでメンテナンスの手間が掛かったりする等の問題が発生する。また、複雑な流路による乱流の発生や圧力のばらつきにより、複数の噴射口ごとの高圧水噴射圧力のバランスが崩れやすく、上記と同様に、劣化したコンクリート層をムラなく均等に除去するのが難しくなる。

本発明は、上記背景技術に鑑みて成されたものであり、被処理面のはつり作業や補修剤充填作業を効率よく行うことができ、小型でシンプルな構造のコンクリート構造物表面の補修装置を提供することを目的とする。

本発明は、コンクリート構造物表面に向けて液状体を噴射するノズルヘッドと、先端部に前記ノズルヘッドが取り付けられ、前記ノズルヘッドに前記液状体を送る液状体供給パイプと、前記液状体供給パイプを前記コンクリート構造物表面に対向させて支持するパイプ支持装置と、前記パイプ支持装置を前記コンクリート構造物表面に対して略平行に移動させる移動装置とを備え、前記パイプ支持装置には第一の平行クランク機構が設けられ、前記液状体供給パイプは、前記第一の平行クランク機構を介して前記パイプ支持装置に支持され、前記第一の平行クランク機構が駆動されると、前記ノズルヘッドが前記コンクリート構造物の表面と略平行な平面に沿って回転移動するコンクリート構造物表面の補修装置である。

前記第一の平行クランク機構は、前記パイプ支持装置の筺体に回転自在に取り付けられた第一主軸と、前記筺体の前記第一主軸から離れた位置に回転自在に取り付けられ、前記第一主軸と互いに平行な第二主軸と、前記第一主軸に固定された第一リンク部材と、前記第二主軸に固定された第二リンク部材と、自己の特定箇所が前記第一リンク部材の前記第一主軸から離れた位置に軸着され、前記自己の特定箇所から離れた位置が第二リンク部材の前記第二主軸から離れた箇所に軸着され、前記第一リンク部材と前記第二リンク部材とを連結する第三リンク部材と、前記第一及び第二主軸を連動回転させる主軸駆動装置とで構成され、前記液状体供給パイプが第三リンク部材に固定されている構造であることが好ましい。前記第三リンク部材は、前記液状体供給パイプの外形の一部として設けられてもよい。

また、上記の構成に加え、前記パイプ支持装置には第二の平行クランク機構が設けられ、前記第二の平行クランク機構は、前記第一主軸と、前記第二主軸と、前記第一主軸に固定された第四リンク部材と、前記第二主軸に固定された第五リンク部材と、自己の特定箇所が前記第四リンク部材の前記第一主軸から離れた位置に軸着され、前記自己の特定箇所から離れた位置が第五リンク部材の前記第二主軸から離れた箇所に軸着され、前記第四リンク部材と前記第五リンク部材とを連結する第六リンク部材と、前記主軸駆動装置とで構成され、前記第六リンク部材には所定重さの重錘が一体に取り付けられ、前記主軸駆動装置によって前記第一及び第二の平行クランク機構が駆動されると、前記前記第三リンク部材及び前記第六リンク部材は、前記第一主軸と第二主軸とを結ぶ直線の中点を挟んで互いに反対側を移動する構成であることが好ましい。

また、コンクリート構造物表面をはつるための高圧水を供給する前記液状体供給パイプと、はつった部分に充填する補修剤を供給する前記液状体供給パイプとが、前記第一の平行クランク機構に着脱交換可能に設けられていることが好ましい。

本発明のコンクリート構造物表面の補修装置によれば、コンクリート構造物の狭隘な箇所でも、はつり作業や補修剤充填作業を効率よく行うことができる。また、装置の構造がシンプルで、メンテナンスも容易である。

本発明のコンクリート構造物表面の補修装置の一実施形態を示す正面図である。 ノズルヘッド、液状体供給パイプ、及びパイプ支持装置の外観を示す平面図（ａ）、正面図（ｂ）である。 パイプ支持装置の内部構造を示す横断面図である。 パイプ支持装置の内部構造を示す縦断面図である。 ノズルヘッドが回転移動する動作を説明する平面図である。 パイプ支持装置の変形例の内部構造を示す縦断面図である。 従来のはつり装置ではつり作業を行う現場の様子を示す正面図（ａ）、ノズルヘッドが揺動しない場合のＡ−Ａ断面図（ｂ）、ノズルヘッドが揺動する場合のＡ−Ａ断面図（ｃ）である。

以下、本発明のコンクリート構造物表面の補修装置の一実施形態について、図１〜図５に基づいて説明する。この実施形態の補修装置１０は、図１に示すように、コンクリート構造物Ｋの狭隘な箇所にある被処理面Ｋ１を補修するのに適した装置である。ここでは、高圧水Ｗを用いてはつり作業を行う装備になっている。

補修装置１０は、被処理面Ｋ１に向けて高圧水Ｗを噴射するノズルヘッド１２を有し、ノズルヘッド１２は長尺の液状体供給パイプ１４の先端部に取り付けられている。液状体供給パイプ１４は、内側に中空の配管部が設けられた剛性のある構造物であり、後端部に図示しない高圧水発生装置がホース等を介して接続され、高圧水Ｗを配管部内に通してノズルヘッド１２まで送る働きをする。液状体供給パイプ１４は、パイプ支持装置１６よって被処理面Ｋ１と略平行に支持され、ノズルヘッド１２の噴射口１２ａから噴射される高圧水Ｗが、被処理面Ｋ１にほぼ直角に衝突するよう角度調節されている。

パイプ支持装置１６には、図３、図４に示すように、略矩形の筺体１８の内側に第一の平行クランク機構２０が設けられ、液状体供給パイプ１４を第一の平行クランク機構２０を介して支持している。

第一の平行クランク機構２０は、第一及び第二主軸２２，２４、第一乃至第三リンク部材２６，２８，３０、主軸駆動装置３２で構成されている。第一主軸２２は、被処理面Ｋ１に対して略直角に配され、筺体１８の上面１８ａにベアリング３４を介して回転自在に取り付けられている。第二主軸２４も同様に、上面１８ａの第一主軸２２から離れた位置に、ベアリング３６を介して回転自在に取り付けられている。

第一リンク部材２６は、低背円柱状の外形を有し、第一主軸２２の筺体１８から突出した上端部にフランジ状に固定されている。第一リンク部材２６には、第一主軸２２から離れた位置に、補助軸３８が外向きに立設されている。第二リンク部材２８も低背円柱状の外形を有し、第二主軸２４の筺体１８から突出した上端部にフランジ状に固定されている。第二リンク部材２８の第二主軸２４から離れた位置にも同様に、補助軸４０が外向きに立設されている。第二主軸２４と補助軸３６のピッチは、第一主軸２２と補助軸３４のピッチと同じである。

第三リンク部材３０は、第一リンク部材２６と第二リンク部材２８とを連結する略長方形の板材であり、一端部がベアリング４２を介して補助軸３８に取り付けられ、第一リンク部材２６に対し回動自在に軸着されている。第三リンク部材１０の他端部は、ベアリング４４を介して補助軸４０に取り付けられ、第二リンク部材２８に対し回動自在に軸着されている。この状態で、補助軸３８と補助軸４０のピッチは、第一主軸２２と第二主軸２４のピッチと同じであり、第三リンク部材３０は被処理面Ｋ１と略平行になっている
主軸駆動装置３２は、モータ４６、モータ４６の回転シャフトに取り付けた駆動スプロケット４８、第一主軸２２に固定した受動スプロケット５０ａ、第二主軸２４に固定した受動スプロケット５０ｂ、３つのスプロケット４８，５０ａ，５０ｂに架け渡された無終端のチェーンベルト５２とで構成されている。つまり、モータ４６が回転すると、チェーンベルト５２が移動し、第一及び第二主軸２２，２４が連動回転する。

液状体供給パイプ１４は、第三リンク部材３０の上面に固定され、第一の平行クランク機構２０を介してパイプ支持装置１６によって支持される。なお、第三リンク部材３０は、液状体供給パイプ１４の外形の一部として設けてもよい。

パイプ支持装置１６は、移動装置５４に取り付けられ、被処理面Ｋ１に対して略平行に移動することができる。移動装置５４は、例えば図１に示すように、基台５６上に設けられ、液状体供給パイプ１４の軸方向と直角に配置された第一レール５８と、第一レール５８に沿って移動可能に設けられ、液状体供給パイプ１４の軸方向に配置された第二レール６０と、第二レール５８に沿って移動可能に設けられた移動部６２と、移動部６２を所定の座標位置に移動させるレール駆動装置６４とで構成されている。パイプ支持装置１６は、移動部６２の上面に取り付けられ、移動部６２と共に移動する。

次に、補修装置１０の動作について説明する。補修装置１０は、図１に示すように、コンクリート床板の下面の被処理面Ｋ１のはつり作業を行う。ノズルヘッド１２は、高圧水供給装置から液状体供給パイプ１４を通じて送られた高圧水Ｗを、被処理面Ｋ１に向けてほぼ直角に噴射する。ノズルヘッド１２は、移動装置５４の移動部６２が移動することにより、直線的に移動する。これと同時に、ノズルヘッド１２は、第一の平行クランク機構２０が駆動されて第三リンク部材３０が移動することにより、図５に示すように、被処理面Ｋ１と略平行な平面に沿って回動する。したがって、ノズルヘッド１２は、移動装置５４による直線的な移動と第一のクランク機構２０による回動とが複合した軌跡を描いて移動し、高圧水Ｗで被処理面Ｋ１をはつって行く。

ノズルヘッド１２が上記の複合した軌跡を描いて移動するので、第一のクランク機構２０による回動が無い場合と比較して、高圧水Ｗの単位時間当たりの噴射面積が広くなり、はつり作業の効率が向上する。しかも、噴射口１２ａから被処理面Ｋ１までの距離がほぼ一定に維持され、高圧水Ｗが被処理面Ｋ１に衝突する角度もほぼ直角に維持されるので、図７（ｂ）に示すように、はつった部分４の深さがほぼ均一になり、劣化したコンクリート層をムラなく均等に除去することができる。

はつり作業が終了すると、次に、はつった部分４に補修剤を充填する作業を行う。補修剤充填用の装備は、高圧水Ｗ用のノズルヘッド１２及び液状体供給パイプ１４をパイプ支持装置１６から取り外し、図示しない補修剤用のノズルヘッド及び液状体供給パイプに交換する。補修剤用のノズル及び液状体供給パイプは、補修剤が高圧水Ｗよりも粘度が高いこと、高圧水Ｗほど高圧で噴射する必要が無いことを考慮して設計されている。その他の装備は、特に変更を要しない。補修装置１０が補修剤充填作業を行う動作は、基本的に上記と同様であり、第一のクランク機構２０による回動が無い場合と比較して、効率よく作業を行うことができる。また、図７（ｂ）に示すように、はつった部分４の両端の側面がほぼ直角なので、内側に補修剤を充填する作業がしやすい。

以上説明したように、補修装置１０によれば、コンクリート構造物Ｋの狭隘な箇所でも、はつり作業や補修剤充填作業を効率よく行うことができる。また、装置の構造がシンプルで、メンテナンスも容易である。

次に、上記のパイプ支持装置１６の変形例について、図６に基づいて説明する。ここで、上記実施形態と同様の構成は、同一の符号を付して説明を省略する。変形例に係るパイプ支持装置６６は、パイプ支持装置１６の構成に加えて、第二の平行クランク機構６８が付加されている。

第二の平行クランク機構６８は、上記の第一及び第二主軸２２，２４及び主軸駆動装置３２と、新たに設けられた第四乃至第六リンク部材７０，７２，７４及び重錘７６、で構成されている。

第四リンク部材７０は、低背円柱状の外形を有し、第一主軸２２の下端部にフランジ状に固定されている。第四リンク部材７０には、第一主軸２２から離れた位置に、補助軸７８が下向きに立設されている。第五リンク部材７２も低背円柱状の外形を有し、第二主軸２４の下端部にフランジ状に固定されている。第五リンク部材２８の第二主軸２４から離れた位置にも同様に、補助軸８０が下向きに立設されている。第二主軸２４と補助軸８０のピッチは、第一主軸２２と補助軸７８のピッチと同じである。また、補助軸７８と第一の平行クランク機構２０の補助軸３８は、平面視で、第一主軸２２を間に挟んで互いに反対側に位置している。同様に、補助軸８０と第一の平行クランク機構２０の補助軸４０は、平面視で、第二主軸２４を間に挟んで互いに反対側に位置している。

第六リンク部材７４は、第四リンク部材７０と第五リンク部材７２とを連結する略長方形の板材であり、一端部がベアリング８２を介して補助軸７８に取り付けられ、第四リンク部材７０に対し回動自在に軸着されている。第六リンク部材７４の他端部は、ベアリング８４を介して補助軸８０に取り付けられ、第五リンク部材７２に対し回動自在に軸着されている。この状態で、補助軸７８と補助軸８０のピッチは、第一主軸２２と第二主軸２４のピッチを同じであり、第六リンク部材７４は第三リンク部材３０と略平行になっている。

重錘７６は、第六リンク部材７６の下面に固定されている。重錘７６の重さは、第一及び第二主軸２２，２４の上端部が保持する部材の総重量と、下端部が保持する部材の総重量とがほぼ同じになるように適宜調節されている。ここで、「上端部が保持する部材」とは、ノズルヘッド１２、液状体供給パイプ１４、第一乃至第三リンク部材２６，２８，３０、補助軸３８，４０、ベアリング４２，４４等であり、「下端部が保持する部材」とは、第四乃至第六リンク部材７０，７２，７４、補助軸７８，８０、ベアリング８２，８４等である。なお、第六リンク部材７４は、重錘７６の外形の一部として設けてもよい。

はつり作業や補修剤充填作業を行うとき、主軸駆動装置３２のモータ４６が第一及び第二主軸２２，２４を連動回転させることにより、第一の平行クランク機構２０と第二の平行クランク機構６８とが同時に駆動され、「上端部が保持する部材」と「下端部が保持する部材」が同じ回転数で回動する。このとき、平面視で、補助軸３８と補助軸７８とが第一主軸２２を間に挟んで互いに反対側に位置し、補助軸４０と補助軸８０とが平面視で第二主軸２４を間に挟んで互いに反対側に位置しているので、第三リンク部材３０及び第六リンク部材７４が、第一主軸２２と第二主軸２４とを結ぶ直線の中点を挟んで互いに反対側を移動する。したがって、第三リンク部材３０側の「上端部が保持する部材」に対して外向きに加わる力と、第六リンク部材７４側の「下端部が保持する部材」に対して外向きに加わる力とが、互いに逆向きになって釣り合い、いわゆるカウンターバランスの効果が生じる。したがって、第二の平行クランク機構６８を付加することで、パイプ支持装置１６が第二レール６０上で傾こうとする力が打ち消され、液状体供給パイブ１４の振動やぶれが小さくなり、ノズルヘッド１２の移動軌跡をより安定にすることができる。

なお、本発明のコンクリート構造物表面の補修装置は、上記実施形態に限定されるものではない。第一の平行クランク機構は、ノズルヘッドをコンクリート構造物の表面と略平行な平面に沿って回転移動させることができるものであればよく、第一乃至第三リンク部材の形状、各リンク部材を軸着する構造、及びこれらを駆動する装置等は、自由に変更することができる。第二の平行クランク機構の構造についても、カウンターバランスの効果が得られるものであれば、第一平行クランク機構の構造に合わせて変更することができる。

また、パイプ支持装置は、ノズルヘッドを被処理面と略平行な平面に沿って回動させるものであればよく、液状体供給パイプを支持する角度は被処理面に対して斜めでもよい。液状体供給パイプの形状についても、真っ直ぐでもよいし、作業現場（狭隘な箇所）の状況に合うように途中で曲がっていてもよい。

１０ コンクリート構造物表面の補修装置
１２ ノズルヘッド
１４ 液状体供給パイプ
１６，６６ パイプ支持装置
１８ 筺体
２０ 第一の平行クランク機構
２２ 第一主軸
２４ 第二主軸
２６ 第一リンク部材
２８ 第二リンク部材
３０ 第三リンク部材
３２ 回転駆動装置
５４ 移動装置
６８ 第二の平行クランク機構
７０ 第四リンク部材
７２ 第五リンク部材
７４ 第六リンク部材
７６ 重錘
Ｋ コンクリート構造物
Ｋ１ 被処理面
Ｗ 高圧水

Claims (4)

1. コンクリート構造物表面に向けて液状体を噴射するノズルヘッドと、先端部に前記ノズルヘッドが取り付けられ、前記ノズルヘッドに前記液状体を送る液状体供給パイプと、前記液状体供給パイプを前記コンクリート構造物表面に対向させて支持するパイプ支持装置と、前記パイプ支持装置を前記コンクリート構造物表面に対して略平行に移動させる移動装置とを備え、
   前記パイプ支持装置には第一の平行クランク機構が設けられ、前記液状体供給パイプは、前記第一の平行クランク機構を介して前記パイプ支持装置に支持され、前記第一の平行クランク機構が駆動されると、前記ノズルヘッドが前記コンクリート構造物の表面と略平行な平面に沿って回転移動することを特徴とするコンクリート構造物表面の補修装置。
2. 前記第一の平行クランク機構は、前記パイプ支持装置の筺体に回転自在に取り付けられた第一主軸と、前記筺体の前記第一主軸から離れた位置に回転自在に取り付けられ、前記第一主軸と互いに平行な第二主軸と、前記第一主軸に固定された第一リンク部材と、前記第二主軸に固定された第二リンク部材と、自己の特定箇所が前記第一リンク部材の前記第一主軸から離れた位置に軸着され、前記自己の特定箇所から離れた位置が第二リンク部材の前記第二主軸から離れた箇所に軸着され、前記第一リンク部材と前記第二リンク部材とを連結する第三リンク部材と、前記第一及び第二主軸を連動回転させる主軸駆動装置とで構成され、前記液状体供給パイプが第三リンク部材に固定されている請求項１記載のコンクリート構造物表面の補修装置。
3. 前記パイプ支持装置には第二の平行クランク機構が設けられ、前記第二の平行クランク機構は、前記第一主軸と、前記第二主軸と、前記第一主軸に固定された第四リンク部材と、前記第二主軸に固定された第五リンク部材と、自己の特定箇所が前記第四リンク部材の前記第一主軸から離れた位置に軸着され、前記自己の特定箇所から離れた位置が第五リンク部材の前記第二主軸から離れた箇所に軸着され、前記第四リンク部材と前記第五リンク部材とを連結する第六リンク部材と、前記主軸駆動装置とで構成され、前記第六リンク部材には所定重さの重錘が一体に取り付けられ、
   前記主軸駆動装置によって前記第一及び第二の平行クランク機構が駆動されると、前記前記第三リンク部材及び前記第六リンク部材は、前記第一主軸と第二主軸とを結ぶ直線の中点を挟んで互いに反対側を移動する請求項２記載のコンクリート構造物表面の補修装置。
4. コンクリート構造物表面をはつるための高圧水を供給する前記液状体供給パイプと、はつった部分に充填する補修剤を供給する前記液状体供給パイプとが、前記第一の平行クランク機構に着脱交換可能に設けられている請求項１乃至３のいずれか記載のコンクリート構造物表面の補修装置。
   

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