JPH04297660A - ３次元位置決め自動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、その仕上がりに高い精
度が要求されるコンクリート側壁等を施工するための３
次元位置決め自動制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、軌道敷用等のコンクリート側壁は
図１２に示すような方法で施工されていた。図中、１は
型枠基盤であり、その上面のピット２の左右に対向して
、コンクリート側壁（以降、側壁と略称する）３が打設
により形成される。側壁３はそれぞれ一対の内型枠４と
外型枠５との間に形成され、左右の内型枠４は複数の支
保工６により連結されて位置決めがなされる。支保工６
の両端にはねじ部７が形成される一方、内型枠４側には
ねじ穴を有するボス８が取り付けられており、支保工６
を回転させることにより間隔の調整が行われる。図中、
９はロックナットであり、１０は内型枠４に外型枠５を
連結・固定するアンカボルトである。尚、内型枠４と外
型枠５の型枠基盤１への据付けは、クレーン等により吊
り下げて行われる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】側壁を形成するための
従来の型枠設置方法には以下の問題点があった。型枠４
，５の設置を作業員が行っていたため、側壁３の寸法精
度、特に内面側の位置精度の確保が困難であった。すな
わち内型枠４の設置誤差が少なからず生じるため、必要
とされる所定の基準範囲内に入れることが難しかった。 その結果、製作後の補修工事等に多大の工数を要し、コ
ストアップの要因となっていた。

【０００４】本発明は上記状況に鑑みなされたもので、
型枠設置作業の高精度化を実現すると共に、自動化を可
能ならしめる３次元位置決め自動制御装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明ではこの
課題を解決するために、内型枠を保持する型枠保持手段
と、当該型枠保持手段を左右方向に揺動自在に支持する
ローリングテーブルと、当該型枠保持手段を前後方向に
揺動自在に支持するピッチングテーブルと、当該両テー
ブルを駆動するテーブル駆動手段と、前記型枠保持手段
の基準位置からの偏差を検出する位置検出手段と、当該
位置検出手段の出力信号を受け、当該偏差を零にするべ
く、前記テーブル駆動手段を駆動制御する誘導装置とを
具えたことを特徴とする３次元位置決め自動制御装置を
提案するものである。

【０００６】

【作用】型枠保持手段すなわち内型枠と基準位置とのず
れがなくなるため、側壁内面の位置誤差が予め設定され
た基準範囲内に入り、仕上り精度が確保される。

【０００７】

【実施例】本発明の実施例を図面に基づき具体的に説明
する。尚、実施例の説明にあたっては前述した従来の例
における部材と同一の部材には同一の符号を付し、重複
する説明を省略する。

【０００８】図１には本発明に係る３次元位置決め自動
制御装置の第１実施例を平面視により示し、図２にはレ
ーザナビゲータの斜視を示し、図３にはレーザ光による
位置検出の原理を示してある。図４には誘導装置を平面
視により示し、図５にはその正面視を示し、図６には図
５中Ａ部拡大視を示してある。図７には型枠搬送装置を
正面視により示し、図８には型枠固定装置を正面視によ
り示してある。図９にはコンクリート側壁の製作手順を
フローチャートにより示してある。

【０００９】図１において、１１は測距機能を有したレ
ーザナビゲータ（以下、単にレーザナビゲータと称する
）であり、ピット２にマーキングされた基準点Ｐ１　上
に設置されている。レーザナビゲータ１１からは２軸の
レーザ光が後方に向けて発射され、誘導装置１２の上部
に取り付けられた姿勢検出センサ１３がこれを受光する
。すなわち、本実施例では位置検出手段がレーザナビゲ
ータ１１と姿勢検出センサ１３とから成っているのであ
る。尚、誘導装置１２は自走台車１４の上面に搭載され
ており、レーザナビゲータ１１との間に所定の間隔をと
るようにピット２上を走行することができる。同図中、
１５は２軸の傾斜センサである。

【００１０】図２に示す如く、レーザナビゲータ１１の
上端にはレーザ投光部１６と２軸の傾斜センサ１７の他
、レーザ投光部１６をθ軸およびψ軸回りにそれぞれ旋
回される電動モータ１８，１９が取り付けられている。 電動モータ１８と円筒状のケーシング２０との間には電
動モータ２１，２２が設けられており、レーザ投光部１
６をＸ軸およびＹ軸方向に移動させるようになっている
。ケーシング２０には、その下端に基準点Ｐ１　を識別
するためのカメラ２３と視覚センサ２４とが、また中央
に信号処理器２５と上下駆動用のモータ２６とが内蔵さ
れている。信号処理器２５には傾斜センサ１７と視覚セ
ンサ２４からの信号が入力し、基準点Ｐ１　に対するレ
ーザ投光部１６の姿勢すなわち２軸レーザ光の照射方向
を自動制御するべく、各モータ１８，１９，２１，２２
，２６への駆動信号が出力される。

【００１１】一方、電動モータ７１により回転駆動され
る姿勢検出センサ１３では、図３に示す如く、レーザ投
光部１６からの２軸レーザ光が光学レンズ２７を通過す
ることによって水準光線となり、バイパスフィルタ２８
に照射される。このバイパスフィルタ２８はレーザ光の
所定波長の光のみを透視するため、誘導装置１２の位置
が基準からずれると結像もずれる。したがって、このず
れが無くなるように誘導装置１２を駆動制御することに
より、位置のずれすなわち偏差を無くして設定位置を求
めることができる。

【００１２】以下、誘導装置１２の構成を説明する。図
４および図５に示すように、自走台車１４の上面には、
２箇所のピボット２９とローリングシリンダ３０とを介
して、ローリングテーブル３１が取り付けられている。 そして、ローリングシリンダ３０が伸縮動することによ
り、ピボット２９を支点としてローリングテーブル３１
が上下方向に揺動する。また、ローリングテーブル３１
の上面には、２箇所のピボット３２とピッチングシリン
ダ３３とを介して、ピッチングテーブル３４が取り付け
られている。そして、ピッチングシリンダ３３が伸縮動
することにより、ピボット３２を支点としてピッチング
テーブル３４が上下方向に揺動する。

【００１３】ピッチングテーブル３４の上面にはレール
３５が敷設されており、このレール３５上にピッチング
テーブル３４と同寸のスライドテーブル３６が摺動自在
に支持されている。スライドテーブル３６は、ローリン
グテーブル３１に取り付けられたスライドシリンダ３７
の伸縮動により、前後に移動する。スライドテーブル３
６の上面には、内外輪を有する旋回軸受３８を介して、
旋回テーブル３９が搭載されている。旋回軸受３８の外
輪には外歯車が形成されており、スライドテーブル３６
に一体化されている。一方、旋回軸受３８の内輪は旋回
テーブル３９に一体化されている。旋回テーブル３９に
は旋回軸受３８の外輪に噛み合う正逆回転可能な旋回モ
ータ４０が取り付けられ、この旋回モータ４０が回転す
ることにより旋回テーブル３９が左右に回転する。

【００１４】旋回テーブル３９の上面には円柱状のコラ
ム４１が一体化され、このコラム４１に型枠保持手段た
るアーム４２が摺動自在に嵌合している。このアーム４
２はコラム４１から左右に水平に突出しており、旋回テ
ーブル３９に取り付けられた一対の昇降シリンダ４３に
よって上下動する。アーム４２にはアームシリンダ４４
が内蔵されており、このアームシリンダ４４が作動する
ことにより、先端にフランジ４５が形成されたアーム内
筒４６が伸縮するようになっている。図６に示すように
、フランジ４５には数本のノックピン４７が一体に形成
されており、内型枠４側に形成されたノックピン穴４８
に嵌合して位置決めを行う。同図中、４９は締結用のボ
ルトである。

【００１５】ローリングテーブル３１を支持する自走台
車１４のフレーム５０の側面には、ピット２上を走行す
るための二対の車輪５１と走行モータ５２とが取り付け
られている。また、フレーム５０の下面には、自走台車
１４を停止時にピット２に固定させるための、ガイドロ
ーラ５３と固定シリンダ５４とが取り付けられている。

【００１６】内型枠４は鋼鉄製で、その内側面にはアー
ム４２側のフランジ４５と接合されるフランジ５５が形
成されている。前出のノックピン穴４８はこのフランジ
５５に形成されている。また、内型枠４の下端には数個
の手動ジャッキ５６が取り付けられている。一方、外型
枠５も鋼鉄製で、内型枠４とは複数本のアンカボルト５
７と補強板５８とで連結される。そして、外型枠５の下
端にも数個の手動ジャッキ５６が取り付けられている。

【００１７】図中、５９は型枠固定装置６０のフレーム
であり、左右の内型枠４の上面に仮設される。フレーム
５９は内型枠４の内側面とステー６１により連結される
と共に、内型枠４のステー６１取付部とピット２との間
には手動ジャッキ６２が設けられている。内型枠４の位
置決めが完了した後は、ノックピン６３を打ち込んで内
型枠４の上部とフレーム５９とを固定する。

【００１８】図７中、６４は型枠搬送装置６５の門型ク
レーンであり、内型枠４、外型枠５を吊り下げた状態で
ピット２の左右に設けられたレール６６上を走行する。 両型枠４，５は門型クレーン６４の上部を走行するホイ
スト６７により左右に移動し、ワイヤロープ６８の巻取
りと繰り出しによって上下に移動する。

【００１９】以下、本実施例における内型枠の位置決め
制御の手順を述べる。本実施例では、先ずレーザナビゲ
ータ１１を基準点Ｐ１　上に据え付ける。これは粗位置
合わせで、手動で行われる。次に、傾斜センサ１７によ
ってレーザナビゲータ１１全体のローリング量とピッチ
ング量を検出し、それらの値が設定値となるように、図
示しないＤＣサーボモータをフィードバック制御してレ
ーザナビゲータ１１の傾きを正す。次に、カメラ２３と
視覚センサ２４によって基準点Ｐ１　の認識画像を処理
し、ずれ量が０となるように、モータ２１，２２をフィ
ードバック制御してレーザ投光部１６をＸ軸およびＹ軸
方向に駆動する。次に、同様にカメラ２３と視覚センサ
２４によって基準点Ｐ１　からの高さを測定し、設定値
からのずれ量が０となるように、モータ２６をフィード
バック制御してレーザ投光部１６の高さを調整する。最
後に、レーザ投光部１６の向き（θ）と投光角度（ψ）
とをそれぞれ調整する。

【００２０】レーザナビゲータ１１の調整が終了したら
、自走台車１４により誘導装置１２を型枠組立位置に据
え付ける。これは粗位置合わせで、手動で走行モータ５
２を操作することにより行われる。次に、既に設置済み
の内型枠４、外型枠５に対し、少しの隙間ができるよう
に予め設定した距離ｌに合わせるように、距離計測用レ
ーザ光により距離を測定しつつ、誘導装置１２のスライ
ドシリンダ３７により、微調整を自動的に行い、誘導装
置１２の精位置決めを行う。次に、レーザナビゲータ１
１のレーザ投光部１６からレーザ光を投光し、誘導装置
１２上の姿勢検出センサ１３により２軸間の位相差を検
出する。そして、そのずれ量が０となるように旋回モー
タ４０をフィードバック制御し、アーム４２の向きを調
整する。次に、誘導装置１２上の傾斜センサ１５の出力
値に基づきピッチング量を求め、設定値とのずれが０と
なるように、ピッチングシリンダ３３をフィードバック
制御してピッチングテーブル３４の傾きを調整する。 同様に、傾斜センサ１５の出力値に基づきローリング量
を求め、設定値とのずれが０となるように、ローリング
シリンダ３０をフィードバック制御してローリングテー
ブル３１の傾きを調整する。

【００２１】次に、姿勢検出センサ１３に投光されたレ
ーザ光と受光板中心点との上下方向のずれがなくなるよ
うに、昇降シリンダ４３をフィードバック制御して旋回
テーブル３９の上下調整を行う。そして、レーザ光と受
光板中心点との左右方向のずれ量を補足することにより
アーム４２の左右への伸び代を設定し、アームシリンダ
４４を駆動してアーム内筒４６の突き出し量を調整する
。

【００２２】尚、側壁３のコンクリート養生・固化完了
から型枠位置決めの測定、調整作業、新規コンクリート
打設までの１サイクルは図９による。この図に示すよう
に、作業の流れはコンクリート養生・固化→型枠の離型
・移動→型枠の位置決め→コンクリート打設のパターン
であるが、実際の施工としては型枠の組込みを数組み（
例えば、８組）単位毎のブロック作業で行い、全体工程
のシステム化と装置の自動化を図っている。

【００２３】以上の説明は直線施工の側壁設置作業につ
いて行ったが、曲線施工も可能である。この場合には、
図１０に示す如く、半径Ｒのカーブ中心線上に基準点Ｐ
１　の位置設定と誘導装置１２の型枠設置位置点Ｐ２　
の仮設定を行った後、Ｐ１　，Ｐ２　間の理論上の距離
ｌと角度θ／２とを予め計算値として算出しておく。こ
の誘導装置１２の微調整は、姿勢検出センサ１３を予め
設計基準角度θ／２だけ旋回させて、基準点Ｐ１　より
レーザ光を発信し、レーザナビゲータ１１との連動によ
りレーザ光が姿勢検出センサ１３の中心点に来るように
、またレーザナビゲータ１１と姿勢検出センサ１３間の
距離がｌとなるように、調整装置により自動的に位置調
整を行い、カーブ施工時の位置決めを行うのである。

【００２４】図１１には本発明の第２実施例に係る誘導
装置を正面視により示してある。第２実施例は、既設の
側壁３の内面にシム６９を取付けるための装置であり、
アーム４２の端部にはシム取付枠７０を装着している。 その他の構成は第１実施例と同一であり、アーム内筒４
６とシム取付枠７０の接合も図示しないノックピンとボ
ルトとによって行われる。本実施例では側壁３がラフに
施工されており、側壁３間には予め隙間が設けられてい
る。そして、基準となる位置（幅寸法）を設定し、その
基準内に収まるようにシム調整するのである。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、内型枠の位置決め検知
、調整、据え付けを自動制御することによって作業の省
力化と迅速化とを図ることができ、大幅な作業時間の短
縮と工数の低減が実現される。また、自動制御によって
内型枠の位置を所定の基準範囲内に修正できるため、高
い仕上がり精度が得られると共にばらつきも少なくする
ことができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る３次元位置決め自動制御装置の第
１実施例の全体を示す平面図である。

【図２】レーザナビゲータの斜視図である。

【図３】レーザ光による位置検出の原理を示す説明図で
ある。

【図４】誘導装置を示す平面図である。

【図５】誘導装置を示す正面図である。

【図６】図５中Ａ部拡大図である。

【図７】型枠搬送装置を示す正面図である。

【図８】型枠固定装置を示す正面図である。

【図９】コンクリート側壁の製作手順を示すフローチャ
ートである。

【図１０】曲線施工の手順を示す説明図である。

【図１１】本発明の第２実施例に係る誘導装置を示す正
面図である。

【図１２】従来のコンクリート側壁の施工方法を示す正
面図である。

【符号の説明】

２　　ピット ３　　コンクリート側壁 ４　　内型枠 ５　　外型枠 １１　　レーザナビゲータ １２　　誘導装置 １４　　自走台車 ３１　　ローリングテーブル ３４　　ピッチングテーブル ３７　　スライドテーブル ３９　　旋回テーブル ４１　　コラム ４２　　アーム ６０　　型枠固定装置 ６５　　型枠搬送装置 ７０　　シム取付枠

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　内型枠を保持する型枠保持手段と、当
   該型枠保持手段を左右方向に揺動自在に支持するローリ
   ングテーブルと、当該型枠保持手段を前後方向に揺動自
   在に支持するピッチングテーブルと、当該両テーブルを
   駆動するテーブル駆動手段と、前記型枠保持手段の基準
   位置からの偏差を検出する位置検出手段と、当該位置検
   出手段の出力信号を受け、当該偏差を零にするべく、前
   記テーブル駆動手段を駆動制御する誘導装置とを具えた
   ことを特徴とする３次元位置決め自動制御装置。