JP6633720B1 - 鉄筋結束用自走ロボット - Google Patents

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Abstract

【課題】施工面に格子状に敷設した複数の鉄筋を効率良く安定して結束するとともに保守メンテンナンスが簡便な鉄筋結束用自走ロボットを提供すること。【解決手段】施工面に格子状に敷設した複数の鉄筋のうちの任意の1本の鉄筋LR上を走行する前輪610および後輪620を有するとともに前輪610と後輪620との間に位置して鉄筋相互の交差部CPを結束する鉄筋結束機BDを搭載する車輪ユニット600と、車輪ユニット600の走行動作と結束動作を制御する制御ユニット500とを備え、車輪ユニット600が、走行方向を向いて複数並設され、制御ユニット500が、車輪ユニット600に搭載した鉄筋結束機BDを複数同時に駆動制御する結束制御部を有している鉄筋結束用自走ロボット100。【選択図】図1

Description

本発明は、施工面に格子状に敷設した複数の鉄筋上を自動走行するとともに鉄筋相互の交差部を結束する鉄筋結束機を装着した鉄筋結束用自走ロボットに関するものである。
鉄筋コンクリートにより構造体を建築する際、型枠にコンクリートを流し込む前に鉄筋を格子状に配筋する。
そして、格子状に配筋された鉄筋どうしが動かないように、結束線で鉄筋の交差部を結束する結束作業が発生する。
この結束作業は、等間隔に設けられた鉄筋の交差部ごとに行う必要があり、使用する鉄筋の数が多いほど増える作業である。
さらに、結束作業は直射日光などがあたる屋外での作業や固定されていない不安定な鉄筋の足場上などの過酷な環境下で行われるものであるため、結束作業を行う作業者の労働環境には改善の余地があった。
そこで、結束作業を行う作業者の労働環境を改善するために、鉄筋平面上を自動で走行しつつ結束作業が可能な鉄筋結束用自走ロボットが考案された(例えば、非特許文献1)。
この鉄筋結束用自走ロボットは、鉄筋平面上を前後方向および左右方向に移動自在であるとともに鉄筋の交差部を結束する一基の鉄筋結束機構を備えている。
伊東稔明、外3名、「自動鉄筋結束用自走ロボットの開発―移動機構と結束機構の設計開発―」、ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集、一般社団法人日本機械学会、2017年11月25日公開
しかしながら、上記の鉄筋結束用自走ロボットの鉄筋結束機構は、鉄筋結束用自走ロボットに一基のみ組み込まれているため、一度の結束作業において鉄筋交差部を一か所ずつしか結束することができず、施工面全体の結束作業を早急に行うには、鉄筋結束用自走ロボット自体の投入台数を増加して対応しなければならないという問題があった。
そこで、本発明は、前述したような従来技術の問題を解決するものであって、すなわち、本発明の目的は、施工面に格子状に敷設した複数の鉄筋を結束線により効率良く安定して結束するとともに、鉄筋結束機に生じる結束線の補充、摩損部品の交換などの保守メンテナンスを簡便に達成する鉄筋結束用自走ロボットを提供することである。
本請求項1に係る発明は、施工面に格子状に敷設した複数の鉄筋のうちの任意の1本の鉄筋上を走行する前輪および後輪を有する車輪ユニットと、該車輪ユニットを走行させる鉄筋の配列間隔に対応して前記車輪ユニットを左右に複数並設して搭載するフレームユニットと、前記車輪ユニットの前輪と後輪との間に位置して鉄筋相互の交差部を結束線により結束する鉄筋結束機を前記車輪ユニット毎にそれぞれ着脱自在に装着する複数の結束機保持ユニットと、前記結束機保持ユニットを上下に駆動する結束機駆動部をそれぞれ有する複数の駆動ユニットと、前記車輪ユニットの走行動作と前記鉄筋結束機の結束動作を制御する制御ユニットとを少なくとも備えた鉄筋結束用自走ロボットであって
前記複数の駆動ユニットが、前記鉄筋結束機のアームとカールガイドとの間の空間として規定される結束動作領域が前記鉄筋相互の交差部と重なる状態において前記鉄筋結束機のトリガを当接させて押圧する位置にトリガ駆動ピンをそれぞれ設けているとともに、
前記制御ユニットが、前記複数の結束機保持ユニットを同時に下降させて前記複数の鉄筋結束機のトリガを前記複数の駆動ユニットのトリガ駆動ピンにそれぞれ同時に押圧させる結束制御部を有していることにより、前述した課題を解決するものである。
本請求項2に係る発明は、請求項1に記載された鉄筋結束用自走ロボットの構成に加えて、前記結束動作領域が前記走行方向と直交する一直線上に配列されるように、前記複数の結束機保持ユニットが配設されていることにより、前述した課題をさらに解決するものである。
本請求項3に係る発明は、請求項1または請求項2に記載された鉄筋結束用自走ロボットの構成に加えて、前記車輪ユニットを走行させる鉄筋の鉄筋終端部を検知する鉄筋検知ユニットが、前記車輪ユニットの前輪の前方および後輪の後方に設けられていることにより、前述した課題をさらに解決するものである。
本請求項4に係る発明は、請求項1乃至請求項3のいずれか1つに記載された鉄筋結束用自走ロボットの構成に加えて、前記制御ユニットが、前記複数の車輪ユニットの前進動作と後退動作とを切り替える前進後退切替制御部を有していることにより、前述した課題をさらに解決するものである。
本発明の鉄筋結束用自走ロボットは、施工面に格子状に敷設した複数の鉄筋のうちの任意の1本の鉄筋上を走行する前輪および後輪を有する車輪ユニットと、この車輪ユニットを走行させる鉄筋の配列間隔に対応して車輪ユニットを左右に複数並設して搭載するフレームユニットと、車輪ユニットの前輪と後輪との間に位置して鉄筋相互の交差部を結束線により結束する鉄筋結束機を車輪ユニット毎にそれぞれ着脱自在に装着する複数の結束機保持ユニットと、結束機保持ユニットを上下に駆動する結束機駆動部をそれぞれ有する複数の駆動ユニットと、車輪ユニットの走行動作と鉄筋結束機の結束動作を制御する制御ユニットとを少なくとも備えていることにより、施工面に格子状に敷設した複数の鉄筋上を自走しながら鉄筋相互の交差部を結束線により結束することができるとともに、複数の鉄筋結束機がそれぞれ鉄筋相互の交差部を結束するため、従来のような手作業による結束作業や一基の鉄筋結束機構を備えた鉄筋結束用自走ロボットによる結束作業に比較すると、車輪ユニットの並設台数分だけ鉄筋結束効率が増加し、その結果、施工面に対する結束作業の所要時間を大幅に短縮することができる。
また、車輪ユニット毎に鉄筋結束機を着脱自在に装着することにより、鉄筋結束機に装填された結束線の補充、摩損部品の交換、鉄筋結束機自体の何らかの故障が生じた場合であっても鉄筋結束機を取り外すことが可能になるため、鉄筋結束用自走ロボットに着脱自在に装着された鉄筋結束機に生じる結束線の補充、摩損部品の交換などの保守メンテンナンスを簡便に達成することができるばかりでなく、以下のような特有の効果を奏することができる。
本請求項1に係る発明の鉄筋結束用自走ロボットによれば、複数の駆動ユニットが、鉄筋結束機のアームとカールガイドとの間の空間として規定される結束動作領域が鉄筋相互の交差部と重なる状態において鉄筋結束機のトリガを当接させて押圧する位置にトリガ駆動ピンをそれぞれ設けていることにより、結束機保持ユニットを下降させて結束動作領域が交差部と重なる位置まで鉄筋結束機を下降させると鉄筋結束機のトリガがトリガ駆動ピンにより押圧されるため、結束機保持ユニットを下降させるのみで鉄筋結束機に自動的に結束動作を行わせることができる。
そして、制御ユニットが、複数の結束機保持ユニットを同時に下降させて複数の鉄筋結束機のトリガを複数の駆動ユニットのトリガ駆動ピンにそれぞれ同時に押圧させる結束制御部を有していることにより、複数の結束機保持ユニットに装着された複数の鉄筋結束機が同時に結束動作を行うため、従来のようなある1つの結束機保持ユニットに搭載装着された鉄筋結束機による結束作業が終了した後に他の結束機保持ユニットに搭載装着された鉄筋結束機による結束作業を開始するような場合に比べて、結束作業時における他の結束機保持ユニットの待機時間がなくなり、効率良く安定して結束作業を行うことができる。
本請求項2に係る発明の鉄筋結束用自走ロボットによれば、請求項1に係る発明が奏する効果に加えて、結束動作領域が走行方向と直交する一直線上に配列されるように、複数の結束機保持ユニットが配設されていることにより、走行方向の鉄筋に対して直交方向に敷設された一の鉄筋の複数の交差部の結束位置がまとめて位置決めされるため、複数の交差部を正確かつ確実に結束することができる。
本請求項3に係る発明の鉄筋結束用自走ロボットによれば、請求項1または請求項2に係る発明が奏する効果に加えて、車輪ユニットを走行させる鉄筋の鉄筋終端部を検知する鉄筋検知ユニットが、車輪ユニットの前輪の前方および後輪の後方に設けられていることにより、車輪ユニットを走行させる鉄筋の鉄筋終端部を検知した検知信号が制御ユニットに送信されるため、制御ユニットが前進動作または後退動作の走行動作を停止制御することができる。
本請求項4に係る発明の鉄筋結束用自走ロボットによれば、請求項1乃至請求項3のいずれか1つに係る発明が奏する効果に加えて、制御ユニットが、複数の車輪ユニットの前進動作と後退動作とを切り替える前進後退切替制御部を有していることにより、施工現場において折り返しで結束作業を行う際に鉄筋結束用自走ロボットの走行方向が前進動作と後退動作との間で切り替えられるため、鉄筋結束用自走ロボット自体の向きを転回する必要が無く、折り返して行う結束作業を簡便かつ効率良く行うことができる。
本発明の実施例である鉄筋結束用自走ロボットを示す右前方斜視図。 本発明の実施例である鉄筋結束用自走ロボットを示す左前方斜視図。 図1に示す鉄筋結束用自走ロボットの自走状態を示す説明図。 図1に示す鉄筋結束用自走ロボットの制御フローを示すフロー図。 図1に示す鉄筋結束用自走ロボットによる結束パターンを示す説明図。
本発明は、施工面に格子状に敷設した複数の鉄筋のうちの任意の1本の鉄筋上を走行する前輪および後輪を有する車輪ユニットと、この車輪ユニットを走行させる鉄筋の配列間隔に対応して車輪ユニットを左右に複数並設して搭載するフレームユニットと、車輪ユニットの前輪と後輪との間に位置して鉄筋相互の交差部を結束線により結束する鉄筋結束機を車輪ユニット毎にそれぞれ着脱自在に装着する複数の結束機保持ユニットと、結束機保持ユニットを上下に駆動する結束機駆動部をそれぞれ有する複数の駆動ユニットと、車輪ユニットの走行動作と鉄筋結束機の結束動作を制御する制御ユニットとを少なくとも備えた鉄筋結束用自走ロボットであって、複数の駆動ユニットが、鉄筋結束機のアームとカールガイドとの間の空間として規定される結束動作領域が鉄筋相互の交差部と重なる状態において鉄筋結束機のトリガを当接させて押圧する位置にトリガ駆動ピンをそれぞれ設けているとともに、制御ユニットが、複数の結束機保持ユニットを同時に下降させて複数の鉄筋結束機のトリガを複数の駆動ユニットのトリガ駆動ピンにそれぞれ同時に押圧させる結束制御部を有し施工面に格子状に敷設した複数の鉄筋を結束線により効率良く安定して結束するとともに、鉄筋結束機に生じる結束線の補充、摩損部品の交換などの保守メンテナンスを簡便に達成するものであれば、その具体的な実施態様は、いかなるものであっても構わない。
例えば、鉄筋結束用自走ロボットにおける車輪ユニットの具体的な並設数については、少なくとも2基以上の複数であれば良く、操作性などの観点から2ないし3基が好ましい。
例えば、フランジ型車輪で構成された前輪および後輪を有する1基の車輪ユニットと平ロールで構成された前輪および後輪を有する1基の車輪ユニットとを有する鉄筋結束用自走ロボット、フランジ型車輪で構成された前輪および後輪を有する1基の車輪ユニットと平ロールで構成された前輪および後輪を有する2基の車輪ユニットとからなる鉄筋結束用自走ロボット、フランジ型車輪で構成された前輪および後輪を有する2基の車輪ユニットからなる鉄筋結束用自走ロボットなどのいずれであっても良い。
そして、本発明の鉄筋結束用自走ロボットにおいて車輪ユニット毎に装着する鉄筋結束機は、着脱自在に装着できる既存の鉄筋結束機、すなわち、市販の手持ち電動鉄筋結束機であれば如何なる鉄筋結束機であっても良く、例えば、MAX社製の鉄筋結束機「TWINTIER(登録商標)」RB−440Tであっても良い。
車輪ユニット毎に鉄筋結束機を着脱自在に装着するように構成すれば、鉄筋結束機に装填された結束線の補充、摩損部品の交換、鉄筋結束機自体の何らかの故障が生じた場合であっても車輪ユニット毎に鉄筋結束機を取り外すことが可能になるため、鉄筋結束用自走ロボットの保守メンテンナンスを簡便に達成することができる。
以下、本発明の実施例である鉄筋結束用自走ロボット100について、図1ないし図5に基づいて説明する。
ここで、図1は、本発明の実施例である鉄筋結束用自走ロボットを示す右前方斜視図であり、図2は、本発明の実施例である鉄筋結束用自走ロボットを示す左前方斜視図であり、図3は、図1に示す鉄筋結束用自走ロボットの自走状態を示す説明図であり、図4は、図1に示す鉄筋結束用自走ロボットの制御フローを示すフロー図であり、図5は、図1に示す鉄筋結束用自走ロボットによる結束パターンを示す説明図である。
本実施例に係る鉄筋結束用自走ロボット100は、図1ないし図3に示すように、フレームユニット200と結束機保持ユニット300と制御ユニット400と駆動ユニット500車輪ユニット600と鉄筋検知ユニット700と電源ユニット800とを備えている。
フレームユニット200は、各所に他のユニットを配置固定できる枠材から構成されている。
結束機保持機構ともいうべき結束機保持ユニット300の保持部310には、それぞれ鉄筋結束機BDが装着され、カバー部320でカバーされている。
本実施例では、結束機保持ユニット300に装着する鉄筋結束機BDとして、マックス株式会社製の手持ち電動鉄筋結束機「TWINTIER(登録商標)」RB−440Tを採用している。
また、結束機保持ユニット300の保持部310に鉄筋結束機BDのハンドルBHを装着した際に、この結束機保持ユニット300は、それぞれの鉄筋結束機BDの結束を行う部位、すなわち、鉄筋の交差部CPに対して結束動作を行うアームAMおよびカールガイドCGの間の空間として規定される結束動作領域BAが、左右に横並びに、すなわち、走行方向と直交する一直線上に配列するように構成されている。
制御ユニット400は、CPUやメモリ等からなり、メモリの例えばROMに格納されている各種プログラムやデータをRAMにロードし、各種プログラムを実行することにより、鉄筋結束用自走ロボット100の動作を制御することができる。
制御ユニット400は、入力部410と電源スイッチとスタートボタンを有しており、作業者が鉄筋結束用自走ロボット100の進行方向を例えば「前進」や「後退」のように選択可能に構成されている。
制御ユニット400は、その内部に車輪駆動制御部420を備えており、この車輪駆動制御部420は、後述する駆動ユニット500の車輪駆動部510における加減速および停止に係る走行動作を制御する走行制御部421と、後述する駆動ユニット500の車輪駆動部510における前進動作と後退動作とを切り替えるよう制御する前進後退切替制御部422を備え、さらに、後述する駆動ユニット500の結束機駆動部520における結束機保持ユニット300の上下駆動を制御する結束制御部430を備えている。
駆動ユニット500は、車輪駆動部510と結束機駆動部520とを備えている。
車輪駆動部510は、搬送モータ511と伝達ベルト512からなり、搬送モータ511の駆動力が伝達ベルト512を介して車輪ユニット600に伝達されるように構成されている。
結束機駆動部520は、駆動モータ521と駆動ギア522と駆動ラック523とトリガ駆動ピン524とを備えている。
結束機駆動部520は、駆動モータ521の動力を駆動ギア522および駆動ラック523を介して結束機保持ユニット300に伝達して結束機保持ユニット300を上下に駆動する
そして、結束機保持ユニット300が下降し、アームAMおよびカールガイドCGの間の空間として規定される結束動作領域BAが鉄筋の交差部CPまで下降した時に、結束機保持ユニット300に装着されている鉄筋結束機BDのトリガBTが、結束機駆動部520のトリガ駆動ピン524に当接し、押圧されることにより、鉄筋結束機BDが自動的に結束動作を行うように構成されている。
車輪ユニット600は、前輪610と後輪620を備えている。
左右一対の車輪ユニット600、600のうち、左側の車輪ユニット600を構成する左側の前輪610は、前輪フランジ611と前輪踏面612とを備え、左側の後輪620は、後輪フランジ621と後輪踏面とを備えて、それぞれフランジ型の車輪となっている。
さらに、左右一対のそれぞれの車輪ユニット600前輪610と後輪620との間に、結束機保持ユニット300が位置している。
左右一対の車輪ユニット600は、走行方向を向いてフレームユニット200に配置されており、結束対象となる走行鉄筋LRの配列間隔に対応して固定配置位置を左右に調整できるように構成されている。
鉄筋検知ユニット700は、進行方向の鉄筋の有無を検知するために、前輪610の前方および後輪620の後方に突出して設けられている。
鉄筋検知ユニット700は、進行方向の鉄筋の有無を検知するために、前輪610の前方および後輪620の後方に突出して設けられている。
電源ユニット800は、フレームユニット200の内部に搭載され、各ユニット等に給電する動力源となっている。
次に、図4および図5を参照して、コンクリート構造物の補強用鉄筋格子を敷設する鉄筋工事として、コンクリートを打設する施工面に格子状に敷設した鉄筋を、本発明に係る鉄筋結束用自走ロボット100を用いて結束する場合の作業の流れと鉄筋結束用自走ロボット100の動作フローについて説明する。
コンクリート工事として、まず、建築現場においてコンクリートを打設する施工面上に不図示のスペーサを所定間隔で配置し、このスペーサの上に直交鉄筋TRを例えば300mm間隔で配列して施工面に対するカブリを確保し、さらにその上に直交鉄筋TRに対して直行する向きに走行鉄筋LRを同じ間隔で配置して、全体として格子状に鉄筋を敷設する。
次に、鉄筋結束用自走ロボット100を持ち上げ、すでに敷設してある走行鉄筋LRのうち最も左側の走行鉄筋LR上の鉄筋始端部RSの近傍に、左側の車輪ユニット600を構成する前輪610と後輪620を載置する。
左側の前輪610および後輪620は、フランジ型車輪から構成されているので、走行鉄筋LR上に載置することにより、走行方向に対する車輪ユニット600の左右位置を、ひいては鉄筋結束用自走ロボット100の左右位置を、走行鉄筋LRが規制することとなる。
一方、右側の車輪ユニット600を構成する前輪610と後輪620は、左から3本目の走行鉄筋LR上の鉄筋始端部RSの近傍に載置されるように、車輪ユニット600間の幅が調整されている。
このため、左側の車輪ユニット600と右側の車輪ユニット600とは、走行鉄筋LRを1本跨ぐようにして、相互に離間して敷設されている走行鉄筋LR上にそれぞれ載置される。
換言すれば、走行方向に沿って伸びる鉄筋が一対の車輪ユニットの間に1本配置されるように、車輪ユニット600が配設されていることとなる。
本実施例に係る右側の車輪ユニット600を構成する前輪610と後輪620は、それぞれフランジを有さないドラム状に構成されている。
次に、制御ユニット400の電源を投入して電源ONの状態にし、入力部410を操作して、進行方向を「前進動作」または「後退動作」のうち「前進動作」を選択し、結束モードを「全結束」または「千鳥結束」から選択する。
本実施例では、結束モードとして「千鳥結束」を選択した場合を説明する。
なお、千鳥結束とは、図5(A)に示すように、一本の鉄筋に対して交差部を一つおきに、かつ、隣の鉄筋とは互い違いになるよう交差部を結束するパターンを指す。
続いてスタートボタンが押下されると(ステップS1。以下、「S1」などと記載する。)、左右の結束機保持ユニット300、300がそれぞれ最上部に位置しているか否かを、不図示の上端センサからの検出信号の有無により判定し(S2)、信号を検出した場合には、後述の(S6)のステップに進み、未検出の場合には、左右の結束機保持ユニット300、300が上昇を開始する(S3)。
その後、左右の結束機保持ユニット300、300がそれぞれ最上部に位置しているか否かを、上端センサからの検出信号の有無により判定し(S4)、未検出の場合には、S3に戻って結束機保持ユニット300、300の上昇が継続し、検出した場合には、結束機保持ユニット300、300の上昇が停止する(S5)。
次に、左側の前輪610および後輪620に搬送モータ511の動力が伝達され、鉄筋結束用自走ロボット100全体が定速の前進走行を開始する(S6)。
定速前進走行中には、不図示の減速センサが直交鉄筋TRを検出したか否かを判定し(S7)、検出しない場合には、S6に戻って定速前進を続け、減速センサが直交鉄筋TRを検出した場合には搬送モータ511が減速し、鉄筋結束ロボット100が減速走行を行う(S8)。
その後、不図示の停止センサが直交鉄筋TRを検出したか否かを判定し(S9)、検出しない場合には、S8に戻って引き続き定速前進走行を続け、検出した場合には、当初の設定が全結束であったか千鳥結束であったか判定し(S10)、本実施例では、千鳥結束が選択されているので、S12のステップに移行して一本飛ばしビットがONであるかOFFであるかを判定し(S12)、OFFであった場合には、搬送モータ511が停止し(S11)、ONであった場合には、一本飛ばしビットをOFFにして(S13)、S6のステップに戻る。
S11のステップの後、結束機保持ユニット300、300に装着されている鉄筋結束機BD、BDが下降する(S14)。
左右の結束機保持ユニット300、300がそれぞれ最下部に位置しているか否かを、不図示の下端センサからの検出信号の有無により判定し(S15)、信号を未検出の場合には、S14のステップにもどって左右の結束機保持ユニット300、300がそれぞれ下降を続け、検出した場合には、結束機保持ユニット300、300の下降が停止する(S16)。
駆動ユニット500の結束機駆動部520、520は、トリガ駆動ピン524、524を備えており、左右一対の結束機保持ユニット300、300の下降に伴って結束機保持ユニット300、300にそれぞれ装着されている左右一対の鉄筋結束機BD、BDが下降し、走行鉄筋LRと直交鉄筋TRを結束するのに適した結束位置に到達したとき、すなわち、結束動作領域BA、BAが鉄筋の交差部CP、CPと重なったときに、結束機駆動部520、520のトリガ駆動ピン524、524が鉄筋結束機BD、BDのトリガBT、BTに当接し押圧することにより、自動的に結束動作が行われる。
換言すると、結束機駆動部520、520のトリガ駆動ピン524、524は、鉄筋結束機BD、BDのアームAMとカールガイドCGとの間の空間として規定される結束動作領域BA、BAが鉄筋の交差部CP、CPとそれぞれ重なる状態において鉄筋結束機BD、BDのトリガBT、BTに当接し押圧する位置に配置されている。
本実施例においては、左右一対の結束機駆動部520、520が左右一対の結束機保持ユニット300、300をそれぞれ下方に移動させた際に、左右一対の鉄筋結束機BD、BDのトリガBT、BTにそれぞれトリガ駆動ピン524、524が当接、押圧するタイミングが同時となるように構成されており、左右に装着されている鉄筋結束機BD、BD走行鉄筋LRと交差している同一の直交鉄筋TRに対して、左右2か所の交差部CP、CPにおいて同時に結束作業を行う。
すなわち、左右一対の結束機駆動部520、520は、左右一対の結束機保持ユニット300、300を同時に下降させる駆動を行うが、このとき、左右一対の鉄筋結束機BD、BDのトリガBT、BTが同時に下降することにより、これらのトリガ駆動ピン524、524がそれぞれトリガBT、BTに同時に当接し押圧するため、左右一対の鉄筋結束機BD、BDに対して自動的に同時に結束動作を行わせることができる。
この鉄筋結束機BDは、トリガBTの押圧によりアームの形状に沿って円弧状に曲がる結束線BLをアームAMから送り出し、この曲がった結束線BLをカールガイドCGで受け止めながら鉄筋の交差部CPに所定回数だけ巻回させ、その後に結束線BLを捩じって鉄筋を結縛して結束線BLを切断することにより、鉄筋の交差部CPを結束するものである。
鉄筋結束機BDが確実に鉄筋結束動作を行うために、結束機保持ユニット300、300は、それぞれ最下部に位置したまま、例えば、1.2秒間停止するようタイマーで時間を計測する(S17)。
所定時間の経過後、結束機保持ユニット300、300は、上昇を開始する(S18)。
その後、左右の結束機保持ユニット300、300がそれぞれで最上部に位置しているか否かを、上端センサからの検出信号の有無により判定し(S19)、未検出の場合には、S18に戻って結束機保持ユニット300、300の上昇が継続し、検出した場合には、結束機保持ユニット300、300の上昇が停止する(S20)。
そして、当初の設定が全結束であったか千鳥結束であったか判定し(S21)、本実施例では、千鳥結束であるので、一本飛ばしビットをONにして(S22)、S2のステップに移行する。
以上の動作フローにより、図5(A)に示すように、最も左側の走行鉄筋LRと左から3番目の走行鉄筋LRに沿って、2本の走行鉄筋LRと直交鉄筋TRとの交差部が、それぞれA1→A2→A3→A4の順に一つ置きに結束される。
以上のように、鉄筋結束用自走ロボット100が鉄筋上で、前進動作と結束動作とを交互に行いながら進行し、走行鉄筋LRの奥側の鉄筋終端部RGの近傍に到達すると、鉄筋結束用自走ロボット100の前側に設けられている鉄筋検知ユニット700が鉄筋終端部RGを検知して、検知信号を制御ユニット400に送信し、割り込み処理として、制御ユニット400の車輪駆動制御部420から車輪駆動部510に停止信号が送信され、鉄筋結束用自走ロボット100が鉄筋上での前進動作および結束動作を全て停止して、入力部410からの入力待ち状態となる。
コンクリート工事の作業者は、この段階で鉄筋結束用自走ロボット100を持ち上げて、図5の(A)の点線矢印のように隣の走行鉄筋LR、すなわち、左から2番目と4番目の走行鉄筋LRの上に載置する。
この際、鉄筋結束用自走ロボット100の進行方向は、制御ユニット400内の前進後退切替制御部422により、往路では「前進動作」を、復路では「後退動作」となるよう制御することができるので、鉄筋結束用自走ロボット100を隣の走行鉄筋LR上に置き換える際に、鉄筋結束用自走ロボット100自体の向きを変えるために回転させる必要はない。
隣の走行鉄筋LR上に鉄筋結束用自走ロボット100を載置した後、入力部410を操作して、復路の進行方向を「後退動作」に、結束モードとして往路と同様に「千鳥結束」を選択する。
鉄筋結束用自走ロボット100は、最も左の走行鉄筋LRと左から3番目の走行鉄筋LRに対して行ってきた、交差部CPに対する一つ置きの結束作業を、復路では後退しながら、左から2番目と4番目の走行鉄筋LRに対して同様に行うことにより、2本の走行鉄筋LRと直交鉄筋TRとの交差部が、それぞれB1→B2→B3→B4の順に一つ置きに結束される。
鉄筋結束用自走ロボット100が、鉄筋上で後退動作と結束動作とを交互に行いながら後退し、走行鉄筋LRの手前側の鉄筋終端部RGの近傍に到達すると、鉄筋結束用自走ロボット100の後側に設けられている鉄筋検知ユニット700が、手前側の鉄筋終端部RGを検知して、検知信号を制御ユニット400に送信し、制御ユニット400の車輪駆動制御部420から車輪駆動部510に停止信号が送信され、鉄筋結束用自走ロボット100が、鉄筋上の後退動作および結束動作を全て停止して、再び、入力部410からの入力待ち状態となる。
以上のように、本実施例においては、鉄筋結束用自走ロボット100が走行鉄筋LR上を走行して一往復する間に、いわゆる、牛耕式の結束順序により、合計4本の走行鉄筋LRに対する千鳥結束を完了することになる。
以下、走行鉄筋LRを4本ずつ組みにして同様の作業を繰り返せば、コンクリートを打設する施工面上に格子状に敷設した走行鉄筋LRと直交鉄筋TRについて、全面にわたり効率的に千鳥結束を完了することができる。
他の実施例として、制御ユニット400の電源を投入して電源ONの状態にし、入力部410を操作して、結束モードとして「全結束」を選択した場合を説明する。
全結束が選択されている場合には、図4のステップS10においてS11のステップに移行し、搬送モータが停止する(S11)点と、S21のステップからS2のステップに移行する点以外は、実施例1の場合と同様に、コンクリートを打設する施工面に格子状に敷設した鉄筋を、本実施例の鉄筋結束用自走ロボット100を用いて結束することができる。
なお、この場合の結束パターンは、図5の(B)のように、往路では、最も左側の走行鉄筋LRと左から3番目の走行鉄筋LRに沿って、2本の走行鉄筋LRと直交鉄筋TRとの交差部が、それぞれA1→A2→A3→A4→A5→A6→A7→A8の順にすべて結束され、復路では、後退しながら、左から2番目と4番目の走行鉄筋LRに対して同様に行うことにより、2本の走行鉄筋LRと直交鉄筋TRとの交差部が、それぞれB1→B2→B3→B4→B5→B6→B7→B8の順にすべて結束される。
以上説明したように、本実施例の鉄筋結束用自走ロボット100によれば、施工面に格子状に敷設した複数の鉄筋のうちの任意の1本の鉄筋上を走行する前輪および後輪を有する車輪ユニット600と、この車輪ユニット600を走行させる鉄筋の配列間隔に対応して車輪ユニット600を左右に一対並設して搭載するフレームユニット200と、車輪ユニット600の前輪と後輪との間に位置して鉄筋相互の交差部CPを結束線BLにより結束する鉄筋結束機BDを車輪ユニット600毎にそれぞれ着脱自在に装着する左右一対の結束機保持ユニット300、300と、これらの結束機保持ユニット300、300を上下に駆動する結束機駆動部520、520をそれぞれ有する左右一対の駆動ユニット500、500と、車輪ユニット600、600の走行動作と鉄筋結束機BD、BDの結束動作を制御する制御ユニット400とを少なくとも備えていることにより、施工面に格子状に敷設した複数の鉄筋上を自走しながら鉄筋相互の交差部CP、CPを結束線BLにより結束して、従来のような手作業による結束作業や一基の鉄筋結束機構を備えた鉄筋結束用自走ロボットによる結束作業に比較すると、車輪ユニットの並設台数分だけ鉄筋結束効率が増加し、施工面に対する結束作業の所要時間を大幅に短縮することができる。
そして、車輪ユニット600毎に結束機保持ユニット300に鉄筋結束機BDを着脱自在に装着することにより、鉄筋結束用自走ロボット100の鉄筋結束機BDに生じる結束線BLの補充、摩損部品の交換などの保守メンテンナンスを簡便に達成することができる。
また、左右一対の駆動ユニット500、500が、鉄筋結束機BDのアームAMとカールガイドCGとの間の空間として規定される結束動作領域BA、BAが鉄筋相互の交差部CP、CPと重なる状態において鉄筋結束機BDのトリガBTを当接させて押圧する位置に結束機駆動部520のトリガ駆動ピン524をそれぞれ設けていることにより、結束機保持ユニット300を下降させるのみで鉄筋結束機BDに自動的に結束動作を行わせることができる
さらに、制御ユニット400が、左右一対の結束機保持ユニット300、300を同時に下降させて左右一対の鉄筋結束機BD、BDのトリガBT、BTを左右一対の駆動ユニット500、500のトリガ駆動ピン524、524にそれぞれ同時に押圧させる結束制御部430を有していることにより、従来のようなある1つの結束機保持ユニット300に搭載装着された鉄筋結束機による結束作業が終了した後に他の結束機保持ユニット300に搭載装着された鉄筋結束機による結束作業を開始するような場合に比べて、結束作業時における他の結束機保持ユニット300の待機時間がなくなり、結束線により効率良く左右に安定して結束作業を行うことができ、その効果は絶大である。
100 ・・・鉄筋結束用自走ロボット
200 ・・・フレームユニット
300 ・・・結束機保持ユニット(結束機保持機構
310 ・・・保持部
320 ・・・カバー部
400 ・・・制御ユニット
410 ・・・入力部
420 ・・・車輪駆動制御部
421 ・・・走行制御部
422 ・・・前進後退切替制御部
430 ・・・結束制御部
500 ・・・駆動ユニット
510 ・・・車輪駆動部
511 ・・・搬送モータ
512 ・・・伝達ベルト
520 ・・・結束機駆動部
521 ・・・駆動モータ
522 ・・・駆動ギア
523 ・・・駆動ラック
524 ・・・トリガ駆動ピン
600 ・・・車輪ユニット
610 ・・・前輪
611 ・・・前輪フランジ
612 ・・・前輪踏面
620 ・・・後輪
621 ・・・後輪フランジ
700 ・・・鉄筋検知ユニット
800 ・・・電源ユニット
BD ・・・鉄筋結束機
BA ・・・結束動作領域
BT ・・・トリガ
BH ・・・ハンドル
AM ・・・アーム
CG ・・・カールガイド
LR ・・・走行鉄筋
TR ・・・直交鉄筋
RS ・・・鉄筋始端部
RG ・・・鉄筋終端部

Claims (4)

  1. 施工面に格子状に敷設した複数の鉄筋のうちの任意の1本の鉄筋上を走行する前輪および後輪を有する車輪ユニットと、該車輪ユニットを走行させる鉄筋の配列間隔に対応して前記車輪ユニットを左右に複数並設して搭載するフレームユニットと、前記車輪ユニットの前輪と後輪との間に位置して鉄筋相互の交差部を結束線により結束する鉄筋結束機を前記車輪ユニット毎にそれぞれ着脱自在に装着する複数の結束機保持ユニットと、前記結束機保持ユニットを上下に駆動する結束機駆動部をそれぞれ有する複数の駆動ユニットと、前記車輪ユニットの走行動作と前記鉄筋結束機の結束動作を制御する制御ユニットとを少なくとも備えた鉄筋結束用自走ロボットであって
    前記複数の駆動ユニットが、前記鉄筋結束機のアームとカールガイドとの間の空間として規定される結束動作領域が前記鉄筋相互の交差部と重なる状態において前記鉄筋結束機のトリガを当接させて押圧する位置にトリガ駆動ピンをそれぞれ設けているとともに、
    前記制御ユニットが、前記複数の結束機保持ユニットを同時に下降させて前記複数の鉄筋結束機のトリガを前記複数の駆動ユニットのトリガ駆動ピンにそれぞれ同時に押圧させる結束制御部を有していることを特徴とする鉄筋結束用自走ロボット。
  2. 前記結束動作領域が前記走行方向と直交する一直線上に配列されるように、前記複数の結束機保持ユニットが配設されていることを特徴とする請求項1に記載の鉄筋結束用自走ロボット。
  3. 前記車輪ユニットを走行させる鉄筋の鉄筋終端部を検知する鉄筋検知ユニットが、前記車輪ユニットの前輪の前方および後輪の後方に設けられていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の鉄筋結束用自走ロボット。
  4. 前記制御ユニットが、前記複数の車輪ユニットの前進動作と後退動作とを切り替える前進後退切替制御部を有していることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1つに記載の鉄筋結束用自走ロボット。
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