JP6497795B1 - 三次元施工工法及び三次元施工システム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、これまでにない、施工自由度を画期的に向上することができる施工工法及び施工システムを提供することを目的とする。【解決手段】本発明の一の実施形態は、三次元空間で施工を行うための三次元施工工法であって、略水平方向に相互に所定の間隔をおいて、第１、第２及び第３の支柱を設置し、第1、第２及び第３の支柱の各々に、第１、第２及び第３の滑車を設置し、第１、第２及び第３の支柱の、第１、第２及び第３の滑車が設置される位置に対して所定の距離だけ下方の位置に、第１、第２及び第３のロープ巻き取り機を設置し、第１、第２及び第３の滑車に各々第１、第２及び第3のロープを通し、第１、第２及び第３のロープの一端は、各々前記第１、第２及び第３のロープ巻き取り機に接続され、他端は作業者の着用具に接続され、第１、第２及び第３の滑車が各々設置される位置、及び第１、第２及び第３の支柱の当該第１、第２及び第３の滑車が設置される位置の下方において地面と各々接する位置で定義される平面、及び上方から地面を見て、第１、第２及び第３の支柱が地面と接する点を結んで定義される平面で定義される三次元空間の所望の位置に作業者が移動可能なように、第１、第２及び第３の巻き取り機の、第１、第２及び第３のロープ各々の送り出し及び巻き取り長さ、及び、送り出し及び巻き取り速度を制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、三次元施工工法及び三次元施工システムに関し、特に、繊維ロープまたはワイヤーロープ（ロープ、ワイヤー等を総称して以下「ロープ」という）を使って空中における作業者の施工及び造形の自由度を自在に拡げることを可能とする施工工法及びシステムに関する。

従来、家屋、ビル、橋梁ダム等の建築物や工作物（これらを総称して、以下「構造物」という）の施工に際し、特に高所において作業員が作業を行うため、または、通路として使用するために足場またはゴンドラ等の昇降装置（以下これらを総称して「仮設足場等」という）を設置している。

仮設足場等を設置するには相応のコストと時間を要し、また、仮設足場等施工時及び施工後の落下事故が起こる可能性がある。さらに、ランヤード等の命綱の付け忘れにより事故のよる影響が甚大となる危険性もある。

例えば、構造が複雑な構造物に対して、移動作業車を利用することで、足場を組み直すことなく対応を可能とする技術が開示されている。（例えば、特許文献１）

また、家屋の外壁を伝って屋根までロープを設置することで、足場を必要とすることなく、屋根を修理し、落下時の家屋の損傷を防止する技術が開示されている。（例えば、特許文献２）。

特許２０１８−１１２０２７号 特許２０１３−１４４８７３号

しかしながら、上記特許文献１は、依然として足場の設置は必須であり、抜本的にコストの問題を解決することは難しい。また、上記特許文献２は、足場を不要とするものの、家屋の屋根の修理に特化した技術であり、構造物の施工に幅広く対応する技術を提供するという課題を解決していない。

このように、仮設足場の施工を不要としつつ、構造物の施工の自由度を維持する技術は開示されていない。

そこで、本発明は、これまでにない、施工自由度を画期的に向上することができる施工工法及び施工システムを提供することを目的とする。

本発明の一の実施形態は、三次元空間で施工を行うための三次元施工工法であって、同一又は異なる構造物の略水平方向に所定の間隔をおいて、第１及び第２の滑車を設置し、前記構造物の、当該第１及び第２の滑車が設置される位置に対して所定の距離だけ下方の位置に、第１及び第２のロープ巻き取り機を設置し、前記第１及び第２の滑車に各々第１及び第２のロープを通し、当該第１及び第２のロープの一端は、各々前記第１及び第２のロープ巻き取り機に接続され、他端は作業者の着用具に接続され、前記第１及び第２の滑車が各々設置される位置、及び前記構造物の当該第１及び第２の滑車が設置される位置の下方において地面と各々接する位置で定義される空間において、所望の位置に作業者が移動可能なように、前記第１及び第２の巻き取り機の、前記第１及び第２のロープ各々の送り出し及び巻き取り長さ、及び、送り出し及び巻き取り速度を制御する。

また、本発明の一の実施形態は、本発明の一の実施形態は、三次元空間で施工を行うための三次元施工工法であって、略水平方向に相互に所定の間隔をおいて、第１、第２及び第３の支柱を設置し、第1、第２及び第３の支柱の各々に、第１、第２及び第３の滑車を設置し、第１、第２及び第３の支柱の、第１、第２及び第３の滑車が設置される位置に対して所定の距離だけ下方の位置に、第１、第２及び第３のロープ巻き取り機を設置し、第１、第２及び第３の滑車に各々第１、第２及び第3のロープを通し、第１、第２及び第３のロープの一端は、各々前記第１、第２及び第３のロープ巻き取り機に接続され、他端は作業者の着用具に接続され、第１、第２及び第３の滑車が各々設置される位置、及び第１、第２及び第３の支柱の当該第１、第２及び第３の滑車が設置される位置の下方において地面と各々接する位置で定義される平面、及び上方から地面を見て、第１、第２及び第３の支柱が地面と接する点を結んで定義される平面で定義される三次元空間の所望の位置に作業者が移動可能なように、第１、第２及び第３の巻き取り機の、第１、第２及び第３のロープ各々の送り出し及び巻き取り長さ、及び、送り出し及び巻き取り速度を制御する。。

本発明によれば、これまでにない、施工自由度を画期的に向上することができる施工工法及び施工システムを提供することができる。

本発明の第１の実施形態による三次元空間施工工法及び施工システムの構成の一例を示す図である。 本発明の第１の実施形態による三次元空間施工工法及び施工システムのうち、作業員による移動指示機器の一例を示す図である。 本発明の第１の実施形態による三次元空間における作業員の移動制御を説明するフローチャート図である。 本発明の第１の実施形態による三次元空間施工工法及び施工システムのうち、三次元空間における作業員の移動の一例を示す図である。 本発明の第１の実施形態による三次元空間施工工法及び施工システムのうち、三次元空間における作業員の移動の他の一例を示す図である。 本発明の第１の実施形態による三次元空間施工工法及び施工システムの構成の他の一例を示す図である。 本発明の第２の実施形態による三次元空間施工工法及び施工システムの構成の一例を示す図である。 本発明の第３の実施形態による三次元空間施工工法及び施工システムの構成の概念を説明する図である。 本発明の第３の実施形態による三次元空間施工工法及び施工システムの構成の一例を示す図である。 本発明の第４の実施形態による三次元空間施工工法及び施工システムの構成の一例を示す図である。 本発明の第５の実施形態による三次元空間施工工法及び施工システムの構成の一例を示す図である。 本発明の第５の実施形態による三次元空間施工工法及び施工システムの構成の一例を示す図である。

本発明の実施形態の内容を列記して説明する。本発明の実施の形態による三次元空間施工工法及び施工システムは以下のとおりである。
［項目１］
三次元空間で施工を行うための三次元施工工法であって、
略水平方向に相互に所定の間隔をおいて、第１、第２及び第３の支柱を設置し、
当該第1、第２及び第３の支柱の各々に、第１、第２及び第３の滑車を設置し、
前記第１、第２及び第３の支柱の、当該第１、第２及び第３の滑車が設置される位置に対して所定の距離だけ下方の位置に、第１、第２及び第３のロープ巻き取り機を設置し、
前記第１、第２及び第３の滑車に各々第１、第２及び第3のロープを通し、
当該第１、第２及び第３のロープの一端は、各々前記第１、第２及び第３のロープ巻き取り機に接続され、他端は作業者の着用具に接続され、
前記第１、第２及び第３の滑車が各々設置される位置、及び前記第１、第２及び第３の支柱の当該第１、第２及び第３の滑車が設置される位置の下方において地面と各々接する位置で定義される平面、及び上方から地面を見て、前記第１、第２及び第３の支柱が地面と接する点を結んで定義される平面で定義される三次元空間の所望の位置に作業者が移動可能なように、前記第１、第２及び第３の巻き取り機の、前記第１、第２及び第３のロープ各々の送り出し及び巻き取り長さ、及び、送り出し及び巻き取り速度を制御する、三次元施工工法。
［項目２］
前記第１、第２及び第３のロープ巻き取り機は、各々前記第１、第２及び第３の支柱の地面の接する位置に設置される、項目１に記載の三次元施工工法。
［項目３］
前記第１、第２及び第２の支柱の各々の間に、略水平方向に所定の間隔をおいて、第４、第５及び第６の支柱を設置し、
当該第４、第５及び第６の支柱の各々に第４、第５及び第６の滑車を設置し、
前記第４、第５及び第６の支柱の、当該第４、第５及び第６の滑車が設置される位置に対して所定の距離だけ下方の位置に、第４、第５及び第６のロープ巻き取り機を設置し、
前記第４、第５及び第６の滑車に各々第４、第５及び第６のロープを通し、
当該第４、第５及び第６のロープの一端は、各々第４、第５及び第６のロープ巻き取り機に接続される、項目１に記載の三次元施工工法。
［項目４］
当該第４、第５及び第６のロープの他端は運搬物に接続される、項目３に記載の三次元施工工法。
［項目５］
三次元空間で施工を行うための三次元施工システムであって、
略水平方向に相互に所定の間隔をおいて設置される、第１、第２及び第３の支柱と、
当該第１、第２及び第３の支柱に設置される、第１、第２及び第３の滑車と、
前記第１、第２及び第３の支柱の、当該第１、第２及び第３の滑車が設置される位置に対して所定の距離だけ下方の位置に設置される第１、第２及び第３のロープ巻き取り機と、
前記第１、第２及び第３の滑車に各々通される第１及び第２の第１、第２及び第３のロープと、
当第１、第２及び第３のロープ巻き取り機の各々の第１、第２及び第３のロープの送り出し及び巻き取りを制御する制御装置と、を有し、
当該第１、第２及び第３のロープの一端は、各々前記第１、第２及び第３のロープ巻き取り機に接続され、他端は作業者の着用具に接続され、
前記制御装置は、前記第１及び第２の滑車が各々設置される位置、及び前記構造物の当該第１及び第２の滑車が設置される位置の下方において地面と各々接する位置で定義される平面、及び上方から地面を見て、前記第１、第２及び第３の支柱が地面と接する点を結んで定義される平面で定義される三次元空間の所望の位置に作業者が移動可能なように、前記第１、第２及び第３の巻き取り機の、前記第１、第２及び第３のロープ各々の送り出し及び巻き取り長さ、及び、送り出し及び巻き取り速度を制御する、三次元施工システム。
［項目６］
前記第１、第２及び第３のロープ巻き取り機は、各々前記第１、第２及び第３の支柱の地面の接する位置に設置される、項目５に記載の三次元施工システム。
［項目７］
前記第１、第２及び第２の支柱の各々の間に、略水平方向に所定の間隔をおいて設置される、第４、第５及び第６の支柱と、
当該第４、第５及び第６の支柱の各々に設置される、第４、第５及び第６の滑車と、
前記第４、第５及び第６の支柱の、当該第４、第５及び第６の滑車が設置される位置に対して所定の距離だけ下方の位置に設置される、第４、第５及び第６のロープ巻き取り機と、
前記第４、第５及び第６の滑車に各々通される第４、第５及び第６のロープと、を有し、
当該第４、第５及び第６のロープの一端は、各々第４、第５及び第６のロープ巻き取り機に接続される、項目５に記載の三次元施工システム。
［項目８］
当該第４、第５及び第６のロープの他端は運搬物に接続される、項目７に記載の三次元施工工法。

＜第１の実施形態＞
以下、図面を用いて本発明の第１の実施形態による三次元空間施工工法及び施工システムについて説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態による三次元空間施工工法及び施工システムの構成の一例を示す図である。

図１において、まず、三次元空間施工システム１は、地面に対して略直立して設置される一対の支柱２A及び２Bを有する。支柱２A及び２Bの設置間隔は、施工対象物（例えば、構造物２１）の大きさや施工範囲に応じて所定の距離とすることができる。支柱は、例えば、木製または鋼製の角柱や円柱状のものとすることができる。同様に、支柱の高さ方向の長さについても、施工対象物の大きさや施工範囲に応じて所定の長さとすることができる。

また、支柱は、既知の方法により地面に固定することができるが、例えば、支柱の地面側の端部に車輪を設けることで支柱自体を自走させることもできるし、また、移動作業車の荷台に積載することで、作業車とともに移動することもできる。または、支柱に替えて移動クレーン車を用いることもできる。さらに、施工対象の構造物の一部に後述の滑車及びロープ巻き取り機を設置することが可能であれば、支柱を用いないこともできる。

また、三次元空間施工システム１は、支柱２A及び２Bの地面と接する位置近傍に各々、ロープを巻き取り／送り出しが可能なロープ巻き取り機４A及び４B（例えば、ドラム）を有する。ロープ巻き取り機４A及び４Bは、後述の滑車５A及び５Bに対して下方に位置していれば、支柱２A及び２Bの任意の位置に各々固定されてもよいし、地面に設置されてもよい。ロープ巻き取り機４A及び４Bは、後述するように、ロープの巻き取り及び送り出しを自動で制御するために、電動モータ及びロープの巻き取り／送り出し量をカウントするカウンタ及び速度計を内蔵することが好ましい。

また、三次元空間施工システム１は、支柱２A及び支柱２Bの上端に各々、滑車５A及び５Bを有する。例えば、滑車は、支柱にアンカーを設置し、アンカーから接続部材を介して設置することができるし、他の方法を用いることができる。上述のように、滑車５A及び５Bは、支柱に限らず、施工対象の構造物にも設置可能である。

また、三次元空間施工システム１は、ロープ３A及び３Bを有する。ロープ３A及び３Bとして、任意の種類及び特性を有するロープを使用することが可能だが、引っ張り力に対応可能な強度を有するものが好ましい。ロープ３A及び３Bは各々、滑車５A及び５Bに通され、一端を巻き取り機４A及び４B（以後、「ドラム」という）に接続され、他端を作業員６の着用具（例えば、ハーネス）に接続される。

このように、ロープ全体の構造として、ロープ３A及び３Bが作業員６を中心として、両端をドラムに接続されることで、作業員６は、構造物２１の、滑車５A及び５Bの二点、及び、二点の下方の地面に接する位置で定義される作業空間において、ドラム４A及び４Bが各々、ロープ３A及び３Bを巻き取り、または、送り出すよう作動することで、自由に移動が可能となる。

理論的には、作業員６以外の複数名の作業員がドラム４A及び４Bに待機し、作業員６の指示に従ってドラムによるロープの巻き取り／送り出しの作業を行うことで、作業員６の移動をサポートすることは可能であるが、本三次元空間施工システムにおいては、さらに制御装置７を有することで、作業空間内の移動を自動で行うことができる。

制御装置７は、制御部８、記憶部７及び送受信部８を少なくとも有する。

制御部８は、システム全体の動作を制御し、各要素間におけるデータの送受信の制御、及びアプリケーションの実行及び認証処理に必要な情報処理等を行う演算装置である。例えば制御部１０はＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）であり、記憶部９に展開されたプログラム等を実行して各情報処理を実施する。

記憶部９は、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の揮発性記憶装置で構成される主記憶と、フラッシュメモリやＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｃ Ｄｒｉｖｅ）等の不揮発性記憶装置で構成される補助記憶と、を含む。メモリ１１は、プロセッサ１０のワークエリア等として使用され、また、ゲームサーバ１の起動時に実行されるＢＩＯＳ（Ｂａｓｉｃ Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ Ｓｙｓｔｅｍ）、及び各種設定情報等を格納する。

また、図示しないが、制御装置７は、ストレージを有することもできる。ストレージは、アプリケーション・プログラム等の各種プログラムを格納する。各処理に用いられるデータを格納したデータベース（図示せず）がストレージに構築されていてもよい。

送受信部１０は、制御装置７をインターネット等のネットワークに接続する。なお、送受信部１０は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）及びＢＬＥ（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙ）の近距離通信インターフェースを備えていてもよい。送受信部１０は、作業員６が、移動指示機器１１を携帯して、作業空間内の移動を制御装置に指示する場合、移動指示機器からの指示信号を、ネットワークを介して受信する。

また、図示しないが、制御装置７は、入出力部を備えることもできる。入出力装置は、例えば、作業員が作業空間内を移動するため、システムを操作するために指示を入力するキーボード・マウス類、タッチパネル等の情報入力機器、及びディスプレイ等の出力機器である。または、別途、特に緊急時に、作業空間内の移動その他の処理を指示する入力指示装置１２を備えることもできる。

また、図示しないが、制御装置７は、上記各要素に共通に接続され、例えば、アドレス信号、データ信号及び各種制御信号を伝達するバスを備えることができる。

また、図１において、作業員６が、構造物２１の屋根で施工を行う場合、本施工システム１によれば、仮設足場が不要となる分、作業員の施工性の確保及びそれに伴う安全性の確保が必要となってくる。ここで、作業員の施工性を確保するために、（図示しない）作業員のウェイト制御装置を設けることができる。ウェイト制御装置は、ロープで作業者の体重を軽減する装置であり、例えば、入力指示器１１または入力指示部１２にウエイトコントロールダイヤルを追加し、作業員の体重を５０％に軽減するよう指示すると、例えば、作業員の体重８０ｋｇが４０ｋｇにまで軽減される。例えば、作業員が屋根に立っている場合、ロープの引っ張り力が付加されていない状態では、作業員の体重８０ｋｇはそのまま屋根に作用するのに対し、ロープにより重力と反対方向に引っ張り力を付加することで屋根に作用する力を軽減し、かつ、その力を調整することが可能となる。引っ張り力の調整は、制御装置７とドラム４Ａ及び４Ｂが連携して実行することができる。このように、作業員のウェイト制御をすることで、作業員は、仮設足場に立つような感覚で、屋根面を足掛かりに施工することができつつ、その自重を軽減することができるので、急こう配の屋根においても施工することが可能である。

また、作業員６が屋根で作業を行う場合、作業員の安全性を確保するために、本施工システム１は、（図示しない）落下速度制御装置を備えることができる。落下速度制御装置は、屋根面端部より落下した場合でも、指定した速度以下（例：秒速１ｍ以下）での低降下速度を確保し、墜転落事故を防止することが可能な装置であり、制動機構付きのウィンチ等を用いることができる。

図２に、本発明の第１の実施形態による三次元空間施工工法及び施工システムのうち、作業員による移動指示機器の一例を示す図である。図２に示すように、移動指示機器１１は、例えば、作業員が携帯可能なように、腕時計のような形態を有することができる。移動指示機器１１は、作業空間内を移動するための指示を行う操作パネルを有し、操作パネルは、例えば、地面に対して上下（高さ）・水平方向に移動するよう指示するボタン２２、斜め方向に移動するよう指示するボタン２３、指示を確定するための確定ボタン２４、及び移動速度を調節するための移動速度調節ボタン２５を備えることができる。

特に、移動指示の誤操作を防止するため、移動指示を、方向ボタン２２と確定ボタン２４とを同時に押下することにより確定する仕様とすることもできる。また、移動速度は、例えば、作業空間における細かい移動に対応し得るために、低速域において、０．１ｍ／ｓ〜０．３ｍ／ｓの範囲で調節可能とし、また、通常の移動速度として、１．０ｍ／ｓ、さらに、高速（プロフェッショナル用）の移動速度として、２ｍ／２まで調節可能とすることが好ましい。また、速度に対応して、例えば、レベル１（０．１ｍ／ｓ）、レベル２（０．２ｍ／ｓ）、レベル３（０．３ｍ／ｓ）、レベル４（１．０ｍ／ｓ）、レベル５（２．０ｍ／ｓ）というように、作業者が複数のレベルに速度調節を指示できるようにすることもできる。

図３は、本発明の第１の実施形態による三次元空間施工工法及び施工システムのうち、三次元空間における作業員の移動の一例を示す図である。

上述のように、作業空間における作業員の移動は、制御装置７の制御部８で実行されるプログラムによる処理により、作業員に指示に応じて、ドラムがロープの巻き取り／送り出しを制御することにより、実現することができる。以下、図３乃至図５を例に挙げながら、制御部８によって実行される処理を、手順を追って説明する。

まず、図４に示すように、例えば、作業員が、施工作業を開始するため、地面の地点Ａから作業空間中央の所定の高さＢまで移動するよう、移動指示器１１の上方向のボタン２２を用いて指示する。

当該指示信号は、ネットワークを介して制御装置７の送受信部１０において受信される（Ｓ１０１）。受信した指示信号は、制御装置７内において、制御部８に送信される。

制御部８は、指示信号を基に、指示が示す移動方向を確認し、移動方向に応じて、ドラム４Ａ及び４Ｂによる、各々ロープ３Ａ及び３Ｂの巻き取り及び送り出し制御を決定する。まず、ドラム４Ａ及び４Ｂが各々、ロープの巻き取り制御を行うか、送り出し制御を行うか、を決定し、移動距離に応じたロープの巻き取り／送り出し長さを決定する（Ｓ１０２）。

例えば、図４に示すように、作業員が、地点Ａから地点Ｂまで真上方向に移動する指示を行う場合、制御部８は、ドラム４Ａ及び４Ｂが、ロープ３Ａ及び３Ｂを各々巻き取る制御を行うよう決定し、地点Ａから地点Ｂまでの移動距離に応じたロープの巻き取り長さを、移動前後の滑車５Ａ及び５Ｂから作業員６を結ぶロープ３Ａ及び３Ｂの各々の長さを比較することで演算し、決定する。

次に、制御部８は、指示信号を基に、移動方向に応じて、ドラム４Ａ及び４Ｂによる、各々ロープ３Ａ及び３Ｂの巻き取り及び送り出し速度を決定する（Ｓ１０３）。

図４の例の場合、作業員は、地点Ａから地点Ｂ、または、地点Ｂから地点Ｃに真上方向に移動する指示を行っているので、制御部８は、ドラム４Ａ及び４Ｂが、等速でロープ３Ａ及び３Ｂを巻き取るよう決定する。ここで、作業員からの速度調節の指示に応じて、速度を調節することもできる。地点Ｂから地点Ｃまで移動する指示を行う場合の巻き取り速度もまた同様である。

次に、制御部８は、決定された、ドラム４Ａ及び４Ｂによる、ロープの巻き取り／送り出し方向及び長さ、及び速度を制御する信号をドラム４Ａ及び４Ｂに対して送信する（Ｓ１０４）。

図４の例において、制御部８は、ドラム４Ａ及び４Ｂが各々、等速で、演算により算出した長さだけロープを巻き取るよう制御信号を、ドラム４Ａ及び４Ｂに対して各々送信する。ドラム４Ａ及びドラム４Ｂは、制御信号に基づいて、指示された速度及び長さだけロープを巻き取るよう動作する。

これにより、図４において、ロープ３Ａ及び３Ｂが等速で決められた長さだけ巻き取られ、これに伴い、作業者は地点Ａから地点Ｂに移動することができる。

ここで、作業者が、ロープ３Ａ及びロープ３Ｂが限りなく水平な関係となる高さに近い位置（例えば、図４における地点Ｃ）まで移動しようと試みると、ドラム４Ａによるロープ３Ａに対する引っ張り力及びドラム４Ｂによるロープ３Ｂに対する引っ張り力が増大し、最終的には、ロープの強度を上回り、ロープが破断する可能性がある。したがって、制御部８は、例えば、ロープ３Ａ及び３Ｂがなす角度αが所定角度以下（例えば、１２０°以下）になったときに、ドラム４Ａ及び４Ｂによるロープの巻き取りを停止するよう制御することができる。または、支柱２Ａまたは２Ｂの所定の高さの位置にセンサを設け、作業者が所定の高さの位置にまで上昇したことを検出し、ドラム４Ａ及び４Ｂの動作を停止させるよう制御することもできる。

また、図５に示すように、作業者が、地点Ｄから地点Ｅに向けて、真横（水平方向）に移動したい、と考え、移動指示器により指示を行うと、制御部８は、指示信号に基づき、ドラム４Ａについては、ロープ３Ａを移動距離に対応する分だけ巻き取り、ドラム４Ｂについては、ロープ３Ｂを移動距離に対応する分だけ送り出すよう決定する。また、ここで、ドラム４Ａによる、ロープ３Ａの巻き取り速度と、ドラム４Ｂによる、ロープ３Ｂの送り出し速度を等速としてしまうと、作業員を水平方向に移動させることは困難であるので、ドラム４Ａの巻き取り速度とドラム４Ｂの送り出し速度とを制御する必要がある。制御部８は、ドラム４Ａ及びドラム４Ｂの、各々ロープ３Ａの巻き取り速度とロープ３Ｂの送り出し速度を算出し、巻き取り／送り出し速度をドラム４Ａ及びドラム４Ｂを制御する信号を、ドラム４Ａ及びドラム４Ｂに各々送信する。ドラム４Ａ及び４Ｂは、制御信号に基づいて、指示された速度及び長さだけロープを巻き取り、または、送り出すよう制御する（例えば、図５に示す例の場合、ドラム４Ａによるロープ３Ａの巻き取り速度より、ドラム４Ｂによるロープ３Ｂの送り出し速度の方が速くなるよう制御される）。これにより、図５において、ロープ３Ａ及び３Ｂが各々、決められた速度及び長さだけ巻き取られ、または、送り出され、これに伴い、作業者は地点Ｄから地点Ｅに水平移動することができる。

図６は、本発明の第１の実施形態による三次元空間施工工法及び施工システムの構成の他の一例を示す図である。

図６に示すように、三次元空間施工システム１の支柱２Ａと支柱２Ｂとを接続する補強部材３１が更に設けられている。補強部材２２は、例えば、木製または鋼製の角柱や円柱状のものとすることができ、支柱２Ａ及び２Ｂと同じ材料のものを使うことができる。補強部材３１を設けることで、支柱２Ａ及び２Ｂをはじめ、三次元施工空間システム全体の強度を強化することができる。

また、補強部材３１を利用して、ロープ破断等による作業者の転落を防止するためのバックアップ３２を設けることができる。

以上、本実施形態の三次元施工工法及び施工システムによれば、足場の施工を不要とするため工期を削減しつつ、施工構造物による高さを問題とすることなく、施工自由度を顕著に向上させることができ、かつ、安全装置であるロープを着用することが作業の前提となるため、安全装置の着用忘れによる事故が起きる可能性もなく、画期的な施工方法及び施工システムを提供することができる。

＜第２の実施形態＞
図７は、本発明の第２の実施形態による三次元空間施工工法及び施工システムの構成の一例を示す図である。以下に言及する以外の本実施形態の施工システムの構成は、第１の実施形態と基本的に同じであるので、説明を省略する。

図７（ａ）は、第１の実施形態による三次元空間施工システムを真上から見た図である。前述の通り、第１の実施形態においては、施工システムにおいて、一対のロープ３Ａ及び３Ｂを備えており、基本的には、作業者は、ロープ３Ａ及び３Ｂの設けられた範囲でのみ移動することができた。すなわち、真上から見て、一つの直線を往復する範囲で作業することが可能であった。

図７（ｂ）に示すように、本実施形態においては、三次元空間施工システム１は、さらにもう一対のロープ１３Ａ及び１３Ｂを備える。その他の構成は、基本的に第１の実施形態において説明したシステム構成と同じであるため、本実施形態においては説明を省略するが、ロープ１３Ａ及び１３Ｂを備えるにあたり、本施工システムは、一対の支柱、滑車、及びドラムを備える。

図７（ｂ）において、作業者は、ロープ３Ａ及び３Ｂに接続されるが、作業空間を、ロープ１３Ａ及び１３Ｂにより実現される作業空間に移動したいとするときに、自身の着用具（例えば、ハーネス）のロープ接続具（例えば、カラビナ）を使って、ロープ３Ａをロープ１３Ａに付け替え、さらに、ロープ３Ｂをロープ１３Ｂに付け替えることで、ロープ１３Ａ及び１３Ｂによる可動空間に移動することが可能となる。

本実施形態の三次元空間方法及び施工システムによれば、施工対象が複雑な構造物である場合など、より立体的な施工が必要となる場合に、より施工自由度を向上させることができる。

＜第３の実施形態＞
図８は、本発明の第３の実施形態による三次元空間施工工法及び施工システムの概念を説明する図である。以下に言及する以外の本実施形態の施工システムの構成は、第１の実施形態と基本的に同じであるので、説明を省略する。

図８は、第１及び第２の実施形態におけるシステム構成において、作業者が移動可能な作業空間（すなわち、作業者から見て左右方向）に対し、略直交する方向（すなわち、作業者から見て前後方向）にロープが揺動する様子を表している。特に、作業者が作業をする際に水平方向のベクトルが作業者を揺動させ作業がスムーズにいかない可能性が生じる、また、作業者が作業空間を移動する際に、ロープの前後方向への揺れが大きくなり、その結果、移動がスムーズにいかない可能性が生じる。

図９は、本発明の第３の実施形態による三次元空間施工工法及び施工システムの構成の一例を示す図である。すなわち、本実施形態における三次元空間施工システムは、作業者から見て前後方向に形成される面で定義される領域のいずれかの位置、例えば、支柱や地面等の位置に、ロープ固定用の固定部４１Ａ、４１Ｂ、４２Ａ、４２Ｂ（例えば、アンカー）を設け、ロープ３Ａ及び３Ｂの前後方向への揺れを防止するためのロープ１４Ａ及び１４Ｂ、または、１５Ａ及び１５Ｂの一端を、各々固定部４１Ａ及び４１Ｂ、または、４２Ａ及び４２Ｂに接続させ、他端を各々作業者の着用具（例えば、ハーネス）に接続させる。作業者から見て左右方向のロープ３Ａ及び３Ｂの、作業者からみて前後方向に生じる揺れを防止することが目的でるので、作業者から見て前後方向に構成される面で定義される領域であれば、ロープを接続する固定部の設置位置は上下（高さ）方向のどの位置でも良い。図示しないが、作業者から見て上方に固定部を設け、揺動防止用ロープを設けることも可能である。

＜第４の実施形態＞
図１０は、本発明の第４の実施形態による三次元空間施工工法及び施工システムの構成の一例を示す図である。以下に言及する以外の本実施形態の施工システムの構成は、第１の実施形態と基本的に同じであるので、説明を省略する。

本実施形態の特徴として、図１０に示すように、作業者が、３本のロープ３Ａ、３Ｂ、３Ｃによって接続されており、その施工空間の自由度がより高くなっている。すなわち、作業者は、地面に対する上下（高さ）方向に加えて、水平面全体、すなわち、図１０における、ロープ３Ａ、３Ｂ及び３Ｃを巻き取り／送り出すドラムで囲まれる領域内で作業することが可能である。

さらに、本実施形態の特徴として、本施工システムは、図１０に示すように、ロープ１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃを設けており、これらのロープの一端は、各々のドラムに接続されるが、他端については作業者ではなく、運搬物に接続されている。特に、運搬物については、クレーンを支柱に替えて使用することも積極的に考えられるので、施工コストを削減することができる。

本実施形態の施工システムにおいて、図１０において、作業者が施工空間を移動する際に、運搬物用のロープと交差して移動が阻まれることがある。例えば、図１０において、作業者が、ロープ３Ｃ上の位置からロープ３Ａまたは３Ｂの位置に移動したいとする。このとき、ロープ３Ａまたは３Ｂが、運搬物用ロープ１６Ａまたは１６Ｂと各々交差するため、作業者はこれ以上移動しようとすると、ロープが絡まってしまい、施工に支障が生じることになる。そこで、作業者は、ハーネスに接続されているロープ３Ａ乃至３Ｃのいずれかのロープを一本だけ一旦外して、運搬用ロープと交差しない状態となるよう、外したロープを再接続することができる。特に、作業者はロープを一本外したとしても、残り二本で依然として接続しているため、安定した状態でロープの脱着の作業をすることができる。このように、本実施形態のように、例え作業者用ロープと運搬物用ロープを設けたとしても、作業者は、施工自由度を損ねることなく広範囲で施工をすることができる。また、再接続の際に空間位置が偏っている場合は水平方向のベクトルが大きくなるため、３Ａ乃至３Ｃの作業者側に移動用補助ロープを各々に付け、再接続の際に３つのロープのうち１つのロープの接続が損なわれない移動方式をとることもできる。

＜第５の実施形態＞
図１１は、本発明の第５の実施形態による三次元空間施工工法及び施工システムの構成の一例を示す図である。以下に言及する以外の本実施形態の施工システムの構成は、第１の実施形態と基本的に同じであるので、説明を省略する。

図１１に示すように、本実施形態の施工システムは、複数の作業者が同時に施工を行うことが可能なように、複数の作業者６Ａ、６Ｂにロープ等で接続する接続部材５１を設け、接続部材５１は、ロープ３Ａ及び３Ｂの一端に各々接続する。例えば、複数の作業者が、大きいサイズの平板等を、水平な状態を保ったまま運搬し、構造物の壁面に取り付けたいような場合、接続部材５１に接続される作業者同士の間隔は適宜調整が可能であるので、平板のサイズに応じて、作業者の配置を検討したうえで、作業者を接続部材５１に取り付けることができる。

＜第６の実施形態＞
図１２は、本発明の第５の実施形態による三次元空間施工工法及び施工システムの構成の一例を示す図である。図１２は、三次元空間施工システムのうち、特に、支柱２Ｂ周辺に着目した図である。図１２（ａ）（ｂ）に各々示すように、例えば、破線で描かれた滑車の位置において、屋根軒先等の空中障害物がロープ３Ｂと干渉するのを避けるため、滑車５Ｂ自体を自在に移動させることにより、作業者と吊りポイントの間をクリアにすることができる。

上述した実施の形態は、本発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良することができると共に、本発明にはその均等物が含まれることは言うまでもない。

１ 三次元空間施工システム
２Ａ、２Ｂ 支柱
３Ａ、３Ｂ ロープ
４Ａ、４Ｂ ロープ巻き取り機（ドラム）
５Ａ、５Ｂ 滑車
６ 作業者
７ 制御装置
８ 制御部
９ 記憶部
１０ 送受信部
１１ 入力指示器
２１ 構造物

Claims (8)

1. 三次元空間で施工を行うための三次元施工工法であって、
   略水平方向に相互に所定の間隔をおいて、第１、第２及び第３の支柱を設置し、
   当該第1、第２及び第３の支柱の各々に、第１、第２及び第３の滑車を設置し、
   前記第１、第２及び第３の支柱の、当該第１、第２及び第３の滑車が設置される位置に対して所定の距離だけ下方の位置に、第１、第２及び第３のロープ巻き取り機を設置し、
   前記第１、第２及び第３の滑車に各々第１、第２及び第3のロープを通し、
   当該第１、第２及び第３のロープの一端は、各々前記第１、第２及び第３のロープ巻き取り機に接続され、他端は作業者の着用具に接続され、
   前記第１、第２及び第３の滑車が各々設置される位置、及び前記第１、第２及び第３の支柱の当該第１、第２及び第３の滑車が設置される位置の下方において地面と各々接する位置で定義される平面、及び上方から地面を見て、前記第１、第２及び第３の支柱が地面と接する点を結んで定義される平面で定義される三次元空間の所望の位置に作業者が移動可能なように、前記第１、第２及び第３の巻き取り機の、前記第１、第２及び第３のロープ各々の送り出し及び巻き取り長さ、及び、送り出し及び巻き取り速度を制御する、三次元施工工法。
2. 前記第１、第２及び第３のロープ巻き取り機は、各々前記第１、第２及び第３の支柱の地面の接する位置に設置される、請求項１に記載の三次元施工工法。
3. 前記第１、第２及び第２の支柱の各々の間に、略水平方向に所定の間隔をおいて、第４、第５及び第６の支柱を設置し、
   当該第４、第５及び第６の支柱の各々に第４、第５及び第６の滑車を設置し、
   前記第４、第５及び第６の支柱の、当該第４、第５及び第６の滑車が設置される位置に対して所定の距離だけ下方の位置に、第４、第５及び第６のロープ巻き取り機を設置し、
   前記第４、第５及び第６の滑車に各々第４、第５及び第６のロープを通し、
   当該第４、第５及び第６のロープの一端は、各々第４、第５及び第６のロープ巻き取り機に接続される、請求項１に記載の三次元施工工法。
4. 前記第４、第５及び第６のロープの他端は運搬物に接続される、請求項３に記載の三次元施工工法。
5. 三次元空間で施工を行うための三次元施工システムであって、
   略水平方向に相互に所定の間隔をおいて設置される、第１、第２及び第３の支柱と、
   当該第１、第２及び第３の支柱に設置される、第１、第２及び第３の滑車と、
   前記第１、第２及び第３の支柱の、当該第１、第２及び第３の滑車が設置される位置に対して所定の距離だけ下方の位置に設置される第１、第２及び第３のロープ巻き取り機と、
   前記第１、第２及び第３の滑車に各々通される第１及び第２の第１、第２及び第３のロープと、
   当第１、第２及び第３のロープ巻き取り機の各々の第１、第２及び第３のロープの送り出し及び巻き取りを制御する制御装置と、を有し、
   当該第１、第２及び第３のロープの一端は、各々前記第１、第２及び第３のロープ巻き取り機に接続され、他端は作業者の着用具に接続され、
   前記制御装置は、前記第１及び第２の滑車が各々設置される位置、及び前記構造物の当該第１及び第２の滑車が設置される位置の下方において地面と各々接する位置で定義される平面、及び上方から地面を見て、前記第１、第２及び第３の支柱が地面と接する点を結んで定義される平面で定義される三次元空間の所望の位置に作業者が移動可能なように、前記第１、第２及び第３の巻き取り機の、前記第１、第２及び第３のロープ各々の送り出し及び巻き取り長さ、及び、送り出し及び巻き取り速度を制御する、三次元施工システム。
6. 前記第１、第２及び第３のロープ巻き取り機は、各々前記第１、第２及び第３の支柱の地面の接する位置に設置される、請求項５に記載の三次元施工システム。
7. 前記第１、第２及び第２の支柱の各々の間に、略水平方向に所定の間隔をおいて設置される、第４、第５及び第６の支柱と、
   当該第４、第５及び第６の支柱の各々に設置される、第４、第５及び第６の滑車と、
   前記第４、第５及び第６の支柱の、当該第４、第５及び第６の滑車が設置される位置に対して所定の距離だけ下方の位置に設置される、第４、第５及び第６のロープ巻き取り機と、
   前記第４、第５及び第６の滑車に各々通される第４、第５及び第６のロープと、を有し、
   当該第４、第５及び第６のロープの一端は、各々第４、第５及び第６のロープ巻き取り機に接続される、請求項５に記載の三次元施工システム。
8. 前記第４、第５及び第６のロープの他端は運搬物に接続される、請求項７に記載の三次元施工システム。