JP7115122B2 - Spraying device and spraying method - Google Patents
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本発明は、施工対象面を吹付け材で被覆するための吹付け装置及び吹付け装置を用いた吹付け方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a spraying device for coating a surface to be applied with a spraying material and a spraying method using the spraying device.
鉄骨構造の建築物では、高所作業の可能な作業ロボットを用いて鉄骨梁等の表面を耐火被覆材で被覆することにより、耐火仕上げを行っている。例えば、特許文献1では、耐火仕上げに板状の乾式耐火被覆材を採用し、この乾式耐火被覆材を建設作業用ロボットを用いて、天井梁に取り付けている。 In a building with a steel frame structure, a work robot capable of working in high places is used to coat the surfaces of steel beams with a fireproof coating material to provide a fireproof finish. For example, in Patent Literature 1, a plate-shaped dry fireproof covering material is used for fireproof finishing, and this dry fireproof covering material is attached to ceiling beams using a construction robot.
特許文献1の建設作業用ロボットは、先端部分にエンドエフェクタが装着されたマニピュレータと、マニピュレータを搭載した走行台車とにより構成され、エンドエフェクタに、板状の乾式耐火被覆材を吸着して保持可能な保持手段を採用している。そして、乾式耐火被覆材を天井梁に取り付ける際には、走行台車を作業エリアへ移動させて据え付けた後、マニピュレータを作動させてエンドエフェクタに吸着保持された状態の乾式耐火被覆材を、鉄骨梁の取り付け予定位置に設置している。また、耐火仕上げに半湿式耐火被覆材を採用する場合には、吹付けに好適な機構をエンドエフェクタに採用するとしている。 The construction work robot disclosed in Patent Document 1 is composed of a manipulator with an end effector attached to its tip, and a traveling carriage on which the manipulator is mounted. It employs a holding means. When the dry fireproof covering material is attached to the ceiling beam, the traveling truck is moved to the work area and installed, and then the manipulator is operated to attach the dry fireproof covering material adsorbed and held by the end effector to the steel frame beam. installed at the planned installation position. In addition, when a semi-wet refractory coating material is used for refractory finishing, a mechanism suitable for spraying should be adopted for the end effector.
上記の建設作業用ロボットは、エンドエフェクタによる作業を規定された固定点で実施する際には好適である。しかし、吹付け工のような、エンドエフェクタによる作業が横方向に連続的に実施するものである場合、マニピュレータによるエンドエフェクタの制御が煩雑となり、また、施工対象範囲が広域に渡る等してマニピュレータの動作可能範囲を超える場合には、その都度走行台車を移動させて作業を実施しなくてはならない。このため、作業に多大な手間を要するとともに、施工期間が長期化しやすいだけでなく、走行台車の位置移動により、施工対象面において先行吹付け部分と後行吹付け部分との間に吹付け残しや吹付けムラが生じやすい。 The construction work robot described above is suitable for performing work with an end effector at a defined fixed point. However, when the end effector is used for continuous lateral work, such as spraying, the control of the end effector by the manipulator becomes complicated. If the operable range is exceeded, the traveling carriage must be moved each time to carry out the work. For this reason, the work requires a great deal of time and effort, and not only does the work period tend to be prolonged, but due to the positional movement of the traveling carriage, there is no spray left between the preceding sprayed part and the following sprayed part on the surface to be worked. and uneven spraying are likely to occur.
本発明は、かかる課題に鑑みなされたものであって、その主な目的は、作業環境の影響を受けることなく、吹付け施工を高精度かつ作業効率よく実施することの可能な、吹付け装置及び吹付け方法を提供することである。 The present invention has been made in view of such problems, and its main purpose is to provide a spraying apparatus capable of performing spraying work with high accuracy and work efficiency without being affected by the working environment. and to provide a spraying method.
かかる目的を達成するため本発明の吹付け装置は、施工対象面を吹付け材で被覆するための吹付け装置であって、吹付け手段を備える多関節構造のロボットアームと、該ロボットアームを支持する走行部と、を有し、該走行部に、前記ロボットアームを昇降する昇降装置と、前記ロボットアームを前記走行部上で少なくとも前記施工対象面に沿う方向に移動させる横行装置と、走行手段を設けた走行台車と、を備え、前記横行装置は、前記ロボットアームを支持する走行架台と、該走行架台が移動するフレームとを有し、該フレームは、前記走行架台の移動方向が前記走行台車の進行方向と平行となるように、前記走行台車に設けられていることを特徴とする。また、前記走行手段と前記フレームとの間に、前記昇降装置が設けられているとともに、前記フレームは、前記走行台車の平面視における重心位置を通過するように配置されることを特徴とする。 In order to achieve such an object, the spraying apparatus of the present invention is a spraying apparatus for covering a surface to be applied with a spraying material, comprising a multi-joint robot arm having a spraying means, and the robot arm. a moving part for supporting the moving part, a lifting device for lifting and lowering the robot arm in the moving part; a traversing device for moving the robot arm on the moving part at least in a direction along the construction target surface; The traversing device includes a traveling platform for supporting the robot arm, and a frame on which the traveling platform moves, the frame being configured such that the moving direction of the traveling platform is the above-described movement direction. It is characterized in that it is provided on the traveling truck so as to be parallel to the traveling direction of the traveling truck . Further, the lifting device is provided between the traveling means and the frame, and the frame is arranged so as to pass through the center of gravity of the traveling carriage in a plan view .
また、本発明の吹付け装置は、前記走行部に、自己の平面視位置及び進行方向を検出するための自己位置検出センサと、自己の姿勢角を検出する姿勢検知センサと、前記走行部に備えられ前記ロボットアームを支持するベース部の高さ位置を検出するための高さ検出センサと、が備えられることを特徴とする。 Further, in the spraying device of the present invention, the traveling portion includes a self-position detection sensor for detecting its own position in plan view and its traveling direction, an attitude detection sensor for detecting its own attitude angle, and the traveling portion. and a height detection sensor for detecting a height position of a base portion that is provided and supports the robot arm.
本発明の吹付け方法は、本発明の吹付けき装置を用いて施工対象面を吹付け材で被覆する吹付け方法であって、前記吹付け装置を走行させ、目標位置近傍で進行方向を前記ロボットアームが前記横行装置上を前記施工対象面に沿って移動可能な方向に方向転換したのち、目標位置を中心とする許容値範囲内に位置決めする据え付け工程と、前記ロボットアームに備えた吹付け手段を、吹付け開始位置及び向きに配置する吹付け準備工程と、前記吹付け手段の横方向の移動を、前記ロボットアームの動作と該ロボットアームを前記横行装置上で移動させることにより制御するとともに、前記吹付け手段の高さ方向の移動を、前記ロボットアームの動作と前記昇降装置の昇降により制御し、前記施工対象面に対して前記吹付け材を連続的に吹き付ける吹付け作業工程と、を備えることを特徴とする。 The spraying method of the present invention is a spraying method for covering a surface to be applied with a spraying material using the spraying device of the present invention, wherein the spraying device is run and the traveling direction is changed in the vicinity of a target position. an installation step of positioning the robot arm within an allowable value range centered on a target position after the robot arm changes its direction in a direction in which it can move along the construction target surface on the traversing device; A spraying preparation step of placing the spraying means in a spraying start position and orientation, and lateral movement of the spraying means being controlled by movement of the robot arm and moving the robot arm on the traversing device. A spraying work step in which the movement of the spraying means in the height direction is controlled by the operation of the robot arm and the elevation of the lifting device, and the spraying material is continuously sprayed onto the surface to be applied. and.
また、本発明の吹付け方法は、前記施工対象面が、建築物の屋内表面形状の一部を形成しており、前記屋内表面形状を実測して実測値を算出し、該実測値に基づいて前記建築物の建築情報を修正し、修正した前記建築物の建築情報と前記自己位置検出センサにて検出される情報の少なくともいずれか一方の情報に基づいて、前記据え付け工程では、前記吹付け装置を、前記目標位置を中心とする許容値範囲内に位置決めし据え付け、前記吹付け準備工程では、前記ロボットアームに備えた前記吹付け手段の吹付け開始位置及び向きの配置を修正し、前記吹付け作業工程では、前記ロボットアームの動作を修正する、ことを特徴とする。 Further, in the spraying method of the present invention, the surface to be applied forms a part of the indoor surface shape of the building, the indoor surface shape is measured to calculate the measured value, and based on the measured value and correcting the architectural information of the building, and based on at least one of the corrected architectural information of the building and the information detected by the self-position detection sensor, in the installation step, the spraying The apparatus is positioned and installed within an allowable value range centered on the target position, and in the spraying preparation step, the arrangement of the spraying start position and direction of the spraying means provided on the robot arm is corrected, The spraying work step is characterized in that the operation of the robot arm is corrected.
本発明の吹付け装置および吹付け方法によれば、走行部にて吹付け装置を移動させて据え付けた後、吹付け手段の横方向の移動は、ロボットアームの動作とロボットアームを横行装置上で移動させることにより制御できる。これにより、施工対象面が広域にわたる場合にも、吹付け装置を頻繁に移動させることなく施工でき、施工対象面の吹付け残しや吹付けムラを抑制できるとともに、吹付け装置の移動手間が減ることに伴い工期を大幅に短縮することが可能となる。 According to the spraying device and the spraying method of the present invention, after the spraying device has been moved and installed in the travel section, the lateral movement of the spraying means is controlled by the movement of the robot arm and the movement of the robot arm on the traversing device. It can be controlled by moving with As a result, even if the surface to be sprayed extends over a wide area, the spraying device can be sprayed without having to move it frequently. As a result, the construction period can be greatly shortened.
また、吹付け手段の高さ方向の移動は、ロボットアームの動作と走行台車に設置した昇降装置の昇降により制御できる。これにより、施工対象面が高所に位置する場合にも、高所作業車を導入することなく、作業効率よく施工対象面を均一に吹付け材で被覆することが可能となる。 Further, the movement of the spraying means in the height direction can be controlled by the movement of the robot arm and the elevation of the lifting device installed on the traveling carriage. As a result, even when the surface to be worked is located at a high place, it is possible to uniformly coat the surface to be worked with the spraying material with good working efficiency without introducing an aerial work vehicle.
さらに、建築物の屋内表面形状の実測値に基づいてその建築情報を修正し、この修正した建築物の建築情報と自己位置検出センサにて検出される情報の少なくともいずれか一方の情報に基づいて、吹付け装置の据え付け位置を調整するだけでなく、ロボットアームの動作を制御するジョブファイルの修正を行って、吹付け手段の吹付け開始位置及び向きの配置を修正し、また、吹付け作作業時のロボットアームの動作を修正する。これにより、施工対象面に対する吹付け手段の吹付け開始位置や向きの位置出し精度がより高まるため、施工対象面に吹付け残しや吹付けムラがより生じにくくなり、施工精度をさらに向上することが可能となる。 Furthermore, the architectural information is corrected based on the measured values of the indoor surface shape of the building, and based on at least one of the corrected architectural information of the building and the information detected by the self-position detection sensor In addition to adjusting the installation position of the spraying device, the job file that controls the operation of the robot arm is corrected to correct the arrangement of the spraying start position and direction of the spraying means, and the spraying work is performed. Modify the behavior of the robot arm when working. As a result, the positioning accuracy of the spraying start position and the direction of the spraying means on the surface to be applied is further improved, so that the surface to be applied is less likely to be left unsprayed or unevenly sprayed, and the application accuracy is further improved. becomes possible.
本発明によれば、吹付け材で被覆しようとする施工対象面が何れの条件下にあっても、作業環境の影響を受けることなく、高精度かつ作業効率よく吹付け施工を実施することが可能となる。 According to the present invention, regardless of the conditions of the surface to be coated with the spraying material, the spraying can be performed with high accuracy and work efficiency without being affected by the working environment. It becomes possible.
本発明の吹付け装置および吹付け方法は、施工対象面が高所に位置する場合や広範囲にわたる場合に好適な装置および方法である。本実施の形態では、建築物の屋内に位置する天井梁に湿式の耐火被覆材を吹付けて耐火仕上げを施す場合を事例に挙げ、以下にその詳細を説明する。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The spraying device and spraying method of the present invention are suitable devices and methods when the surface to be applied is located at a high place or covers a wide area. In the present embodiment, a fire-resistant finish is applied by spraying a wet fire-resistant coating material on ceiling beams located indoors of a building as an example, and details thereof will be described below.
吹付け装置1は、図1で示すように、建築物100を構成する梁部材の表面に設定された施工対象面101を、吹付け材Cで被覆する際に用いる装置であり、ロボットアームAと、ロボットアームAを支持する走行部Bとを備える。 The spraying device 1 is, as shown in FIG. and a traveling portion B that supports the robot arm A.
ロボットアームAは、図2で示すように、多関節構造のマニピュレータ3と、マニピュレータ3の先端部分にエンドエフェクタとして装着されている吹付け手段2とを備え、吹付け手段2は、吹付け材Cを施工対象面101に吹付けるためのガンヘッド21を胴部先端に備えるとともに、胴部中間部に吹付け材Cの供給ホースが連結される連結部22とを備える。
As shown in FIG. 2, the robot arm A includes a manipulator 3 having a multi-joint structure and a spraying means 2 attached as an end effector to the tip of the manipulator 3. The spraying means 2 is a spray material. A
また、マニピュレータ3は、本実施の形態において6軸多関節ロボットを採用しており、後述する制御盤に格納されたジョブファイルに基づいて作動し、その動作により吹付け手段2に備えたガンヘッド21の位置や向きを制御する。 In this embodiment, the manipulator 3 employs a 6-axis articulated robot, which operates based on a job file stored in a control panel to be described later. control the position and orientation of
ロボットアームAを支持する走行部Bは、ベース部4、横行装置5、走行台車6、および昇降装置7を備え、ベース部4は、横行装置5上を長手方向に沿って移動自在に設置されるとともに、上面内でロボットアームAを回転自在に支持している。
A traveling section B that supports the robot arm A includes a
横行装置5は、長尺のフレーム51とフレーム51の長手方向に沿って移動自在な走行架台52とを備え、この走行架台52に前述のベース部4が設置されている。走行架台52はいずれの手段によりフレーム51上を移動する構成としてもよく、例えばフレーム51内に、走行架台52と接続したローラーチェーン、スプロケット及びモーターを内蔵しておき、ローラーチェーンの回動に応じて走行架台52を移動させる構造としてもよい。
The traversing
走行台車6は、建築物100の床面を走行自在な構造を有し、上述の横行装置5が載置される矩形天板61と台車本体62を備えるとともに、台車本体62の下面に走行手段63とアウトリガ装置64が設置されている。走行手段63には、全方向移動が可能なメカナムホイールを採用しているが、必ずしもこれに限定されるものではなく、走行台車6を全方向移動可能とするものであれば例えばオムニクローラー等、いずれを採用してもよい。
The
また、矩形天板61と台車本体62との間には、昇降装置7が介装されている。昇降装置7は、矩形天板61を押し上げ可能な伸縮機構を備えた装置であればいずれを用いてもよく、本実施の形態ではパンタグラフジャッキを採用している。
A lifting device 7 is interposed between the
さらに、台車本体62には、端末装置65が設置されている。端末装置65は、演算処理装置651、入力部652、出力部653及び記憶部654等を備えた、いわゆるノート型パソコンやタブレット端末である。演算処理装置651は、CPU、GPU、ROM、RAM及びハードウェアインタフェース等を有するコンピュータである。
Furthermore, a
演算処理装置651には、詳細は後述するが少なくとも、図4のフロー図で示す吹付け装置1の据え付け工程(STEP1)で実施する、吹付け装置1の移動及び据え付けに係る機能と、吹付け作業の準備工程(STEP2)及び吹付け作業工程(STEP3)で用いる、ロボットアームAを制御する制御盤として機能するロボットアーム制御部6517が備えられている。また、吹付け作業工程(STEP3)で用いる、ロボットアームAを横行装置5上で移動させる機能と昇降装置7を昇降させる機能を有するロボットアーム位置移動制御部6518が備えられている。
Although the details will be described later, the
入力部652は、スイッチ、キーボード等の入力装置である。出力部653は、画面表示を行うディスプレイである。記憶部654は、半導体メモリ又はハードディスクドライブ等からなる記憶装置であり、演算処理装置651によって実行可能なプログラムが格納されている。
The
このような構成の走行部Bは、横行装置5を、走行台車6の平面視重心を通るとともに、その長手方向つまりロボットアームAを支持するベース部4の移動方向が、走行台車6の進行方向に平行となるように走行台車6上に配置している。そして、走行部Bの平面視重心をロボットアームAのホームポジションPとして設定する。
The travel unit B having such a configuration passes through the
上記の構成を有する吹付け装置1は、待避時において、ホームポジションPにロボットアームAを位置させた状態で、図3で示すような、建築物100の屋内に設置したロボットステーションSに配置しておく。そして、吹付け作業の開始時には吹付け装置1を、ロボットステーションSから施工対象面101近傍に設定された目標位置Gに向けて走行させ、目標位置G近傍で進行方向が目標向きとなるように方向転換させる。この後、目標位置Gを中心とする許容値範囲内に位置決めする。
The spraying device 1 having the above configuration is arranged at the robot station S installed indoors of the
据え付けられた吹付け装置1は、走行部Bの平面視位置、停止時の進行方向、姿勢角およびベース部4の高さ位置を基準として、マニピュレータ3を動作させることにより、吹付け手段2におけるガンヘッド21の吹付け開始位置及び向きを制御する。
The installed spraying device 1 operates the manipulator 3 based on the plan view position of the traveling portion B, the traveling direction when stopped, the attitude angle, and the height position of the
このため、吹付け装置1の走行部Bには、図2で示すように、走行部Bの平面視位置と進行方向を把握するための自己位置検出センサ8と、ベース部4の高さ位置を把握するための高さ検出センサ9と、走行部Bの姿勢角(ロール、ピッチ)を把握するための姿勢検知センサ10と、が備えられている。また、端末装置65の演算処理装置651には、走行部Bの平面視位置と進行方向、ベース部4の高さ位置、走行部Bの姿勢角を算出する自己位置検出部6511を備えている。
For this reason, as shown in FIG. 2, the traveling portion B of the spraying device 1 is provided with a self-
自己位置検出センサ8は、レーザースキャナー等の自己位置推定型の光学式位置計測センサ部であり、走行台車6の台車本体62に設置されている。自己位置検出センサ8を用いた走行台車6の平面視位置および進行方向は、BIMデータを基準に算出されるが、その算出方法は後述する。なお、BIMデータは、建築物100の設計図等の設計情報が格納され、コンピューター上に現実と同じ建築物100の立体モデルを再現するために用いるデータである。
The self-
自己位置検出部6511にて、自己位置検出センサ8により計測されBIMデータを基準とする自己位置検出センサ8の平面視位置に係る測定結果を走行部Bの重心に係る平面視位置に換算し、これを記憶部654に格納する。また、自己位置検出センサ8の向きに係る測定結果を走行部Bの進行方向とし、これを記憶部654に格納する。
In the self-
高さ検出センサ9は、昇降装置7の伸縮量を計測するべく矩形天板61と台車本体62に設置されたストロークセンサであり、自己位置検出部6511にて、あらかじめ算出した昇降装置7が最も収縮した状態のベース部4の床面からの高さに、高さ検出センサ9の計測結果を足し合わせ、これをベース部4の高さ位置として算出し、記憶部654に格納する。
The
姿勢検知センサ10は、床面に対する走行部Bの姿勢角(ロール、ピッチ)を計測するために用いる傾斜計であり、ベース部4に設置されている。自己位置検出部6511にて、姿勢検知センサ10にて計測したベース部4の姿勢角を走行部Bの姿勢角とし、これを記憶部654に格納する。
The
後述する吹付け装置1の据え付け工程(STEP1)では、上記の計測により算出される、走行部Bの重心に係る平面視位置および進行方向、ベース部4の高さおよび走行部Bの姿勢角がそれぞれ、あらかじめ設定される走行部Bの目標位置Gおよび目標向き、ベース部4の目標高さ及び走行部Bの目標姿勢角の許容値範囲内に収まっているか否かを検証する。
In the step of installing the spraying device 1 (STEP 1), which will be described later, the plan view position and traveling direction of the center of gravity of the traveling portion B, the height of the
このため、演算処理装置651には、走行部Bの重心に係る平面視位置及び進行方向の実測値と目標位置Gおよび目標向きとの差(ΔX,ΔY,Δφ)と、ベース部4の高さ及び走行部Bの姿勢角に係る、実測値と目標値との差を検出するとともに、これらの差が許容値範囲内に収まっているか否かを検証する自己位置比較部6512を備えている。
Therefore, the
また、端末装置65の記憶部654には、BIMデータ、吹付け装置1の据え付け工程(STEP1)で必要なBIMデータを基準とする走行部Bの目標位置Gおよび目標向き、ベース部4の目標高さ、走行部Bの目標姿勢角、及びそれぞれ実測値と目標値にズレが生じた際の許容値を格納しておく。また、吹付け装置1の吹付け準備工程(STEP2)で必要な、BIMデータから得られる施工対象面101の位置、高さ及び施工範囲を含む施工対象面情報、およびロボットアームAを制御するためのジョブファイルを格納しておく。
In addition, in the
≪吹付け装置を用いた吹付け方法≫
上述する構成の吹付け装置1を用いた吹付け方法を、図4のフロー図にしたがって、以下に詳細を説明する。
≪Spraying method using a spraying device≫
A spraying method using the spraying apparatus 1 configured as described above will be described in detail below according to the flow chart of FIG.
≪吹付け装置1の準備:STEP0≫
作業を開始するにあたり、吹付け装置1を建築物100の屋内に設置したロボットステーションSに待機させておくとともに、ロボットアームAが設置されているベース部4を走行部Bの平面視重心であるホームポジションPに設置しておく。
<<Preparation of spraying device 1: STEP0>>
At the start of the work, the spraying device 1 is kept waiting at the robot station S installed indoors of the
≪吹付け装置1の据え付け工程:STEP1≫
図3で示すように、ロボットステーションSから吹付け装置1を、自己位置検出センサ8を用いて走行部Bの重心に係る平面視位置および進行方向の計測を行いつつ走行させ、あらかじめ設定した目標位置G近傍に接近したところで、吹付け装置1をあらかじめ設定した目標向きに移動させ、走行部Bを一旦停止させる。
<<Installation process of spraying device 1: STEP 1>>
As shown in FIG. 3, the spraying device 1 from the robot station S is caused to travel while measuring the plane view position and traveling direction related to the center of gravity of the traveling portion B using the self-
なお、吹付け装置1の停止時の目標向きは、ロボットアームAが横行装置5上を施工対象面101に沿って移動可能な方向、つまり、横行装置5が施工対象面101に対して平行となる向きである。
The target orientation of the spraying device 1 when it is stopped is the direction in which the robot arm A can move along the
<走行部Bによる吹付け装置の移動・計測:STEP11>
走行中の吹付け装置1における走行部Bの重心に係る平面視位置および進行方向について、本実施の形態では、次の方法により計測している。
<Movement and measurement of the spraying device by the traveling part B: STEP11>
In the present embodiment, the position of the center of gravity of the running portion B in the running spraying device 1 and the traveling direction thereof in plan view are measured by the following method.
まず、吹付け装置1の走行部Bが走行を開始すると、これと同時に走行台車6に搭載した自己位置検出センサ8はレーザー光線を建築物100の屋内表面に走査させ、反射されたレーザー光線を受光しつつ屋内表面までの距離および偏心角を順次計測する。これら計測距離及び測偏角は、端末装置65の記憶部654に順次格納される。
First, when the traveling section B of the spraying device 1 starts traveling, at the same time, the self-
一方、演算処理装置651には、自己位置計測部6513が備えられており、この自己位置計測部6513にて、記憶部654に格納された計測距離及び計測偏角に基づく物体の表面の輪郭をBIMデータと照合し、自己位置検出センサ8の計測位置及び計測向きを算出する。
On the other hand, the
こうして算出された自己位置検出センサ8の計測位置は、ワールド座標系WのX座標及びY座標、計測向きはヨー角αによりそれぞれ表される。なお、自己位置計測部6513は、自己位置検出センサ8の出力を監視し、計測位置および計測向きを連続的(周期的)に推定する。そして、自己位置検出センサ8の計測位置及び計測向きが算出されるごとに、前述した演算処理装置651の自己位置検出部6511にて、これらを走行部Bの重心に係る平面視位置及び進行方向に換算して記憶部654に格納する。
The measured position of the self-
<走行部Bの位置・進行方向の検証:STEP12>
走行部Bの重心に係る平面視位置および進行方向が記憶部654に格納されるごとに、演算処理装置651の自己位置比較部6512にて、自己位置検出センサ8による実測値である重心に係る平面視位置および進行方向と目標位置Gおよび目標向きとの差(ΔX,ΔY,Δφ)を検出する。そして、少なくとも走行部Bの重心に係る平面視位置と目標位置Gとの差(ΔX,ΔY)が許容値範囲内に収まった時点で一旦走行を停止し、走行部Bの進行方向を目標向きに方向転換させる。
<Verification of the position and traveling direction of the traveling part B: STEP12>
Each time the planar view position and traveling direction related to the center of gravity of the traveling unit B are stored in the
<吹付け装置の据え付けSTEP13~14>
この後、走行部Bの重心に係る平面視位置および進行方向と目標位置Gおよび目標向きの差(ΔX,ΔY,Δφ)が許容値範囲内に収まったか否かを検証し、収まった場合にはその位置に走行部Bを位置決めし、アウトリガ装置64を介して走行台車6を据え付ける。収まらない場合には、許容値範囲に収まるまで位置調整を行う。
<Installation of spraying device STEP13-14>
After that, it is verified whether or not the difference (ΔX, ΔY, Δφ) between the plan view position and traveling direction related to the center of gravity of the traveling portion B and the target position G and target orientation falls within the allowable range. positions the traveling portion B at that position, and installs the traveling
≪吹付け装置1の吹付け準備工程:STEP2≫
走行部Bを据え付けた後、ロボットアームAに備えた吹付け手段2のガンヘッド21を、あらかじめジョブファイルに格納した吹付け開始位置及び向きに位置決めする。
<<Spraying preparation process of spraying device 1:
After installing the traveling part B, the
<ベース部4の高さ調整工程:STEP21>
施工対象面101が高所に位置する場合には、ロボットアームAを支持するベース部4が目標高さに到達するよう、走行部Bに備えた昇降装置7を伸長させる。ベース部4の高さ位置を計測するにあたっては、あらかじめ昇降装置7が最も収縮した状態のベース部4の床面からの基本高さを計測しておき、端末装置65の記憶部654に格納しておく。
<Step of adjusting height of base portion 4:
When the
そのうえで、高さ検出センサ9にて昇降装置7の伸長量を計測するとともに、演算処理装置651の自己位置検出部6511にて、この計測値と前述の基本高さを足し合わせてベース部4の高さ位置を算出し、記憶部654に格納する。また、ベース部4の高さ位置が算出されるごとに、演算処理装置651の自己位置比較部6512にて、実測値である高さ位置と目標高さとの差を検出し、この差が許容値範囲内に収まったところで、高さ調整作業を停止する。
After that, the
<走行部Bの姿勢角確認:STEP22>
また、高さ調整を終了した後の走行部Bの姿勢角(ロール、ピッチ)を姿勢検知センサ10により計測し、自己位置計測部6513にて端末装置65の記憶部654に格納するとともに、演算処理装置651の自己位置比較部6512にて、実測値である傾斜角と目標傾斜角との差を検出し、記憶部654に格納する。
<Confirmation of attitude angle of traveling part B: STEP22>
In addition, the posture angle (roll, pitch) of the traveling unit B after the height adjustment is completed is measured by the
<ジョブファイルの修正:STEP23~24>
前述したように、ロボットアームAはジョブファイルに基づいて制御され、ジョブファイルには、ロボットアームAの吹付け装置1上におけるホームポジションPを起点として、マニピュレータ3の動作を制御するための、パラメータや数値が記述されている。そして、ホームポジションPは、BIMデータを基準とする走行部Bの目標位置Gおよび目標向き、ベース部4の目標高さ、走行部Bの目標姿勢角に基づいて、設定されている。
<Correction of job file: STEP23-24>
As described above, the robot arm A is controlled based on the job file, and the job file contains parameters for controlling the operation of the manipulator 3 starting from the home position P of the robot arm A on the spraying device 1. and numerical values are described. The home position P is set based on the target position G and target orientation of the traveling part B, the target height of the
このため、演算処理装置651にジョブファイル修正部6514を備えて置き、走行部Bの重心に係る平面視位置及び進行方向の実測値と目標位置Gおよび目標向きとの差(ΔX,ΔY,Δφ)と、ベース部4の高さ及び走行部Bの姿勢角に係る、実測値と目標値との差に基づいてジョブファイルの修正の必要性を確認する。必要と判断した場合には、このジョブファイル修正部6514にてジョブファイルに、端末装置65の記憶部654に格納された上記の差を書き込み、ジョブファイルを修正する。
For this reason, a job file correction unit 6514 is provided in the
<吹付け手段の位置決め:STEP25>
吹付け装置1のホームポジションPに設置されているロボットアームAについて、演算処理装置651に備えたロボットアーム制御部6517にてマニピュレータ3を、記憶部654に格納した施工対象面情報および修正したジョブファイルに基づいて動作させ、吹付け手段2におけるガンヘッド21を吹付け開始位置及び向きに位置決めする。
<Positioning of spraying means: STEP25>
Regarding the robot arm A installed at the home position P of the spraying device 1, the manipulator 3 is controlled by the robot arm control unit 6517 provided in the
≪吹付け作業工程の実施:STEP3≫
位置決めされた吹付け手段2のガンヘッド21より吹付け材Cを吐出させつつ、吹付け手段2を演算処理装置651に備えたロボットアーム制御部6517およびロボットアーム位置移動制御部6518にて、施工対象面101に沿う横方向および高さ方向に移動させ、施工対象面101全体を吹付け材Cにて被覆する。
≪Implementation of spraying work process: STEP 3≫
While discharging the spraying material C from the
このように連続的に吹付け施工を実施するにあたって、吹付け手段2の横方向の移動は、ジョブファイルに基づくマニピュレータ3の動作と、ベース部4を横行装置5上で移動させることにより制御する。また、高さ方向の移動は、ジョブファイルに基づくマニピュレータ3の動作と、走行台車6に備えた昇降装置7の昇降により制御する。
In carrying out the spraying operation continuously in this way, the lateral movement of the spraying means 2 is controlled by the operation of the manipulator 3 based on the job file and the movement of the
施工対象面101全体を吹付け材Cにて被覆した後、ロボットアームAをホームポジションPに戻すとともに昇降装置7を収縮し、アウトリガ装置64を解除して走行部Bを走行可能な状態とする。
After covering the entire
<吹付け装置の移動または退避:STEP31~32>
この後、他の施工対象面101で吹付け作業を実施する場合には、STEP1に戻って次の目標位置Gに向けて吹付け装置1を走行させ、上記の手順を繰り返す。また、吹付け作業が終了した際には、吹付け装置1をロボットステーションSに向けて走行させ、退避させる。
<Moving or retracting the spraying device: STEP 31 to 32>
After that, when the spraying work is to be carried out on another
上述する吹付け装置1および吹付け方法によれば、吹付け装置1を移動させて据え付けた後、吹付け手段2の横方向の移動は、ロボットアームAのマニピュレータ3の動作とロボットアームAを横行装置5上で移動させることにより制御できる。これにより、施工対象面101が広域にわたる場合にも、吹付け装置1を頻繁に移動させることなく施工でき、吹付け装置1の移動手間が減ることにより工期を大幅に短縮することが可能となる。
According to the spraying device 1 and the spraying method described above, after the spraying device 1 has been moved and installed, the lateral movement of the spraying means 2 is the movement of the manipulator 3 of the robot arm A and the movement of the robot arm A. It can be controlled by moving on the
また、吹付け手段2の高さ方向の移動は、ロボットアームAのマニピュレータ3の動作と走行台車6に設置した昇降装置7の昇降により制御できる。これにより、施工対象面101が高所に位置する場合にも、高所作業車を導入することなく、作業効率よく施工対象面101を均一に吹付け材で被覆することが可能となる。
Further, the movement of the spraying means 2 in the height direction can be controlled by the operation of the manipulator 3 of the robot arm A and the elevation of the lifting device 7 installed on the traveling
≪BIMデータの修正工程:SUBSTEP1≫
ところで、上記の吹付け装置1による吹付け方法は、建築物100の屋内表面形状とBIMデータとの間に誤差がないものとして、走行部Bの重心に係る平面視位置及び進行方向と、ベース部4の高さ位置及び姿勢角の計測を行っている。両者の間に誤差が生じている可能性がある場合には吹付け方法を実施する前に、以下の手順によりBIMデータが、構築後の建築物100における屋内表面形状と合致するよう、BIMデータの修正作業を実施するとよい。
<<BIM data correction process: SUBSTEP1>>
By the way, the spraying method by the spraying device 1 described above assumes that there is no error between the indoor surface shape of the
<屋内表面形状の計測:SUBSTEP11>
建築物100の屋内(例えば、床面、柱、梁、天井面等)の表面にあらかじめ計測点を複数設定したうえで、計測点各々の位置を点群モデル作成装置にて計測し、これら複数の計測点よりなる点群で屋内の表面形状に係る点群モデルを作成する。このとき、所定の位置に原点が設定され、水平方向にX軸及びY軸を有し、鉛直方向にZ軸を有するワールド座標系上で計測点の位置を表すことにより、点群モデルもワールド座標系上に作成される。
<Measurement of indoor surface shape: SUBSTEP11>
After setting a plurality of measurement points in advance on the surface of the interior of the building 100 (for example, floor surface, pillar, beam, ceiling surface, etc.), the position of each measurement point is measured by a point cloud model creation device, and these multiple Create a point cloud model related to the indoor surface shape with the point cloud consisting of the measurement points of At this time, the origin is set at a predetermined position, and the position of the measurement point is represented on the world coordinate system having the X and Y axes in the horizontal direction and the Z axis in the vertical direction. Created on a coordinate system.
なお、建築物100の屋内表面形状を、ワールド座標系上で点群データよりなる点群モデルとして把握させるための点群モデル作成装置および方法は、例えば、特開2017-150977号公報を参照されたい。
For a point cloud model creation device and method for grasping the indoor surface shape of the
また、上記の点群モデル作成装置に搭載されている点群モデルを作成する機能を、吹付け装置1に搭載し、吹付け装置1にて、BIMデータの修正から吹付け施工に至る一連の作業を実施する構成としてもよい。 In addition, the function of creating a point cloud model installed in the above point cloud model creation device is installed in the spraying device 1, and the spraying device 1 performs a series of operations from BIM data correction to spraying construction. It is good also as a structure which implements an operation|work.
<BIMデータの修正作業:SUBSTEP12~13>
上記の点群モデル作成装置で作成した点群モデルを、吹付け装置1に備えた端末装置65の記憶部654に格納し、また、演算処理装置651に、屋内表面比較部6515を備えて置く。この屋内表面比較部6515にて、記憶部654に格納した建築物100の屋内表面形状の実測値である点群モデルと、記憶部654に格納されているBIMデータとを比較し、両者の間にズレが生じている場合には、その誤差位置と誤差量を算出し、記憶部654に格納する。
<BIM data correction work: SUBSTEP12-13>
The point cloud model created by the above point cloud model creation device is stored in the
さらに、演算処理装置651にBIMデータ修正部6516を備えておき、点群モデルとBIMデータとの間の誤差位置と誤差量に基づいて、BIMデータの修正が必要か否かについて確認する。必要と判断した場合には、このBIMデータ修正部6516にてBIMデータに、記憶部654に格納された点群モデルとBIMデータとの間の誤差位置と誤差量を書き込み、BIMデータを修正して記憶部654に格納する。
Furthermore, the
こうして修正したBIMデータを吹付け方法に採用することにより、自己位置検出センサ8による走行部Bの平面視位置および進行方向の実測値の精度が高まる。これに伴って、建築物100の屋内表面形状の一部を形成する施工対象面101に対する吹付け手段2の吹付け開始位置や向きの位置出し精度がより高まるため、施工対象面101に吹付け残しや吹付けムラがより生じにくくなり、施工精度をさらに向上することが可能となる。
By adopting the corrected BIM data in the spraying method, the accuracy of the actual measurement values of the planar view position and traveling direction of the traveling portion B by the self-
なお、BIMデータが修正されることに伴って、BIMデータから得られる施工対象面101の位置、高さ及び施工範囲を含む施工対象面情報も修正される。したがって、BIMデータに基づく施工対象面情報における、BIMデータの修正前後の誤差量に基づいて、ロボットアームAを制御するジョブファイルを修正してもよい。こうすると、吹付け手段2の吹付け作業開始位置や向き、吹付け作業時のロボットアームAの動作にも修正を加えることができ、吹付け作業の施工精度をより向上することが可能となる。
As the BIM data is corrected, the construction target surface information including the position, height and construction range of the
本発明の吹付け装置1および吹付け装置1を用いた吹付け方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。 The spraying device 1 and the spraying method using the spraying device 1 of the present invention are not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible without departing from the scope of the present invention.
例えば、本実施の形態では、建築物100の屋内に位置する天井梁を施工対象面101とし、吹付け材Cに湿式の耐火被覆材を採用して吹付け施工を実施したが、施工対象面101及び吹付け材Cともに、上記のものに限定されるものではなく、いずれの対象面を何れの材料にて吹付け施工するものあってもよい。
For example, in the present embodiment, the ceiling beam located indoors of the
また、本実施の形態では、施工対象面101を有する建築物100の設計情報として、BIMデータを採用したが、必ずしもこれに限定するものではなく、例えば3DCADデータ等いずれのデジタルデータを採用してもよい。
In addition, in the present embodiment, BIM data is used as the design information of the
さらに、本実施の形態では、ロボットアームAを走行部Bに対して1体のみ搭載したが、必ずしもこれに限定するものではなく複数搭載する構成としてもよい。このとき、ロボットアームAは、1台の横行装置5に複数設置してもよいし、複数のロボットアームAごとに横行装置5を複数用意してもよい。
Furthermore, in the present embodiment, only one robot arm A is mounted on the traveling portion B, but the configuration is not necessarily limited to this, and a plurality of robot arms may be mounted. At this time, a plurality of robot arms A may be installed in one
また、横行装置5は、その長手方向を必ずしも走行部Bの進行方向と平行にしなくてもよく、さらには、ロボットアームAが、走行部B上を進行方向および進行方向に直交する方向の両者に移動できるよう、横行装置5を十字状に形成してもよい。
Further, the
1 吹付け装置
2 吹付け手段
3 マニピュレータ
4 ベース部
5 横行装置
6 走行台車
61 矩形天板
62 台車本体
63 走行手段
64 アウトリガ装置
65 端末装置
651 演算処理装置
6511 自己位置検出部
6512 自己位置比較部
6513 自己位置計測部
6514 ジョブファイル修正部
6515 屋内表面比較部
6516 BIMデータ修正部
6517 ロボットアーム制御部
6518 ロボットアーム位置移動制御部
652 入力部
653 出力部
654 記憶部
7 昇降装置
8 自己位置検出センサ
9 高さ検出センサ
10 姿勢検知センサ
A ロボットアーム
B 走行部
C 耐火被覆材(吹付け材)
G 目標位置
P ホームポジション
S ロボットステーション
1 Blowing
G Target position P Home position S Robot station
Claims (5)
吹付け手段を備える多関節構造のロボットアームと、
該ロボットアームを支持する走行部と、を有し、
該走行部に、
前記ロボットアームを昇降する昇降装置と、
吹付け施工時に、前記ロボットアームを前記走行部上で少なくとも前記施工対象面に沿う方向に連続的に移動させる横行装置と、
走行手段を設けた走行台車と、を備え、
前記横行装置は、前記ロボットアームを支持する走行架台と、該走行架台が移動するフレームとを有し、
該フレームは、前記走行架台の移動方向が前記走行台車の進行方向と平行となるように、前記走行台車に設けられていることを特徴とする吹付け装置。 A spraying device for coating a surface to be applied with a spraying material,
an articulated robot arm equipped with spraying means;
a running section that supports the robot arm,
In the running part,
a lifting device for lifting and lowering the robot arm;
a traversing device for continuously moving the robot arm on the traveling portion at least in a direction along the surface to be applied during spraying ;
A traveling carriage provided with traveling means,
The traversing device has a traveling platform that supports the robot arm and a frame on which the traveling platform moves,
The spraying device , wherein the frame is provided on the traveling truck so that the moving direction of the traveling platform is parallel to the traveling direction of the traveling truck .
前記走行手段と前記フレームとの間に、前記昇降装置が設けられているとともに、
前記フレームは、前記走行台車の平面視における重心位置を通過するように配置されることを特徴とする吹付け装置。 The spraying device according to claim 1,
The lifting device is provided between the traveling means and the frame,
The spraying device , wherein the frame is arranged so as to pass through a position of the center of gravity of the traveling carriage in a plan view .
前記走行部に、
自己の平面視位置及び進行方向を検出するための自己位置検出センサと、
自己の姿勢角を検出する姿勢検知センサと、
前記走行部に備えられ前記ロボットアームを支持するベース部の高さ位置を検出するための高さ検出センサと、
が備えられることを特徴とする吹付け装置。 The spraying device according to claim 1,
In the running part,
a self-position detection sensor for detecting its own planar view position and traveling direction;
an attitude detection sensor that detects its own attitude angle;
a height detection sensor for detecting a height position of a base portion provided in the traveling portion and supporting the robot arm;
A spraying device comprising:
前記吹付け装置を走行させ、目標位置近傍で進行方向を前記ロボットアームが前記横行装置上を前記施工対象面に沿って移動可能な方向に方向転換したのち、据え付ける据え付け工程と、
前記ロボットアームに備えた吹付け手段を、吹付け開始位置及び向きに配置する吹付け準備工程と、
前記吹付け手段の横方向の移動を、前記ロボットアームの動作と該ロボットアームを前記横行装置上で移動させることにより制御するとともに、前記吹付け手段の高さ方向の移動を、前記ロボットアームの動作と前記昇降装置の昇降により制御し、前記施工対象面に対して前記吹付け材を連続的に吹き付ける吹付け作業工程と、
を備えることを特徴とする吹付け方法。 A spraying method for coating a surface to be applied with a spraying material using the spraying device according to any one of claims 1 to 3 ,
an installation step of running the spraying device, changing the traveling direction in the vicinity of a target position to a direction in which the robot arm can move along the construction target surface on the traversing device, and then installing the spraying device;
a spraying preparation step of arranging the spraying means provided on the robot arm at a spraying start position and in a direction;
The lateral movement of the spray means is controlled by the movement of the robot arm and movement of the robot arm on the traversing device, and the vertical movement of the spray means is controlled by the robot arm. a spraying operation step of continuously spraying the spraying material onto the surface to be applied by controlling the operation and the lifting and lowering of the lifting device;
A spraying method comprising:
前記施工対象面が、建築物の屋内表面形状の一部を形成しており、
前記屋内表面形状を実測して実測値を算出し、該実測値に基づいて前記建築物の建築情報を修正し、
修正した前記建築物の建築情報と前記自己位置検出センサにて検出される情報の少なくともいずれか一方の情報に基づいて、
前記据え付け工程では、前記吹付け装置を、前記目標位置を中心とする許容値範囲内に位置決めし据え付け、
前記吹付け準備工程では、前記ロボットアームに備えた前記吹付け手段の吹付け開始位置及び向きの配置を修正し、
前記吹付け作業工程では、前記ロボットアームの動作を修正することを特徴とする吹付け方法。 The spraying method according to claim 4 quoting claim 3 ,
The construction target surface forms a part of the indoor surface shape of the building,
actually measuring the indoor surface shape to calculate a measured value, correcting the architectural information of the building based on the measured value;
Based on at least one of the corrected architectural information of the building and the information detected by the self-position detection sensor,
In the installation step, the spraying device is positioned and installed within an allowable value range centered on the target position;
In the spraying preparation step, the arrangement of the spraying start position and direction of the spraying means provided on the robot arm is corrected;
The spraying method, wherein in the spraying operation step, the operation of the robot arm is corrected.
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