JP6633720B1 - 鉄筋結束用自走ロボット - Google Patents
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Abstract
Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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の前輪610と後輪620との間には、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。
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。
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。
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)。
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)。
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)。
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が、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。
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。
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。
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。
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。
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)
- 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。 - 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。
- 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。
- 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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