JPH05133104A - 材料供給源の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 作業ロボットの吹付け動作に合わせて材料供
給源からの材料を輸送配管を通し過不足なく最適に自動
供給する。 【構成】 吹付け開始時点より、輸送配管２０内に材料
を充填するのに要する時間ΔＴ分早いタイミングでロッ
クウール供給機１５を動作して材料をロボット１１へ供
給できるように制御装置２４により制御するとともに、
作業ロボット１１による被吹付け体の吹付け領域の残り
が輸送配管２０内の吹付け材料総量と一致するタイミン
グでロックウール供給機１５からの材料供給を停止し輸
送配管２０内に残留する材料を送り出すよう制御装置２
４により制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鉄骨などに耐火物を吹
付けるときのように作業ロボットの吹付け動作に合わせ
て材料供給源を制御する制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】鉄骨構造の高層建築物においては、梁な
どの表面にロックウールとセメントスラリー等を混合し
た耐火物を吹付ける構造になっており、この耐火物の吹
付けには、床面上等を自走する作業用ロボットが利用さ
れている。ところで、吹付け用作業ロボットと、これに
耐火物を供給するプラント設備は互いに離れた位置にそ
れぞれ設置され、両者間は配管により接続される。そし
て、この配管長は、建設現場により異なるものの、一般
に５０〜１５０ｍ位である。

【０００３】また、作業ロボットの吹付け動作時はプラ
ント設備から作業ロボットのノズルガンに対し耐火物を
供給し、作業ロボット非吹付け時およびステップ走行時
は耐火物の供給を停止させる方式を採用している。さら
に、耐火物のうち、ロックウールなどは時間の経過と共
に固化するので、ノズルガンからの耐火物の吹出しが終
了する時点では、配管内の耐火物が全て送り出された空
の状態として、配管内が残留耐火物によって閉塞されな
いようにしておく必要がある。従来、このような耐火物
の供給制御に際しては、作業ロボットの吹付け開始タイ
ミングおよび作業ロボットの吹付け終了タイミングを目
視により計ってプラント設備のコンプレッサ、スラリー
圧送ポンプ、ロックウール吹付機等をオン・オフ制御す
るようにしていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような従来の制御方法では、吹付け用作業ロボットの動
作状況を目視しながら吹付け開始タイミングおよび、吹
付け終了のタイミングを人間が判断し、このタイミング
でプラント設備の各部をオン・オフ制御するものである
ため、プラント設備のオン・オフ制御タイミングが一定
せず、オペレータの個人差が生じるとともに、吹付けむ
らが生じ易い。

【０００５】例えば、プラントのオンタイミングが早過
ぎた場合には、作業ロボットが吹付け体勢に入る前にノ
ズルガンから耐火物が不用意に噴出されてしまい、ま
た、オンタイミングが遅れた場合には、耐火物が吹付け
られない部分が生じてしまう。さらにプラントのオフタ
イミングが早過ぎたときは、耐火物が不足して吹付けら
れない部分が生じてしまい、また、オフタイミングが遅
れた場合には、余分な耐火物が供給されることになり、
耐火物の無駄が多くなる問題があった。

【０００６】本発明は、上述のような事情に鑑みなされ
たもので、作業ロボットの動きに合わせて材料供給源か
らの材料を輸送配管を通し過不足なく最適に自動供給で
きるようにした材料供給源の制御装置を提供することを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、被吹付け体に対しノズルを操作して材料を
吹付ける作業ロボットと、前記作業ロボットのノズルに
吹付け材料を供給する材料供給源と、前記ノズルと前記
材料供給源間を吹付け材料圧送手段を介して接続する材
料輸送配管と、前記材料輸送配管の長さおよび前記圧送
手段の圧送能力に基づいて前記材料輸送配管内を全長に
亘り吹付け材料により充填するのに要する時間ΔＴを求
める第１の演算手段と、前記作業ロボットの吹付け開始
時点より前記時間ΔＴ分早いタイミングで前記材料圧送
手段を自動的に起動して材料供給源から吹付け材料を作
業ロボット側へ供給制御するとともに、前記作業ロボッ
トによる被吹付け体の吹付け領域の残りが前記輸送配管
内の吹付け材料総量と一致するタイミングで前記材料供
給源から材料圧送手段への材料供給を停止し材料輸送配
管内に残留する吹付け材料を送り出すように制御する制
御手段とを備えたことを特徴とする。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は、本発明を耐火物の供給プラントに適用し
た場合の一例を示す構成図である。図１において、１１
は耐火物吹付け用の作業ロボットであり、この作業ロボ
ット１１は自走台車１２上に設置されている。また、作
業ロボット１１は、多関節アーム１１ｂを有し、多関節
アーム１１ｂの先端には、耐火物を建造物の梁１０など
に吹付けるためのノズル１３が取り付けられている。

【０００９】１４は、ロックウールおよびセメントスラ
リー等の混合体からなる耐火物を作業ロボット１１のノ
ズル１３に供給するための耐火物供給プラントであり、
この耐火物供給プラント１４は、ロックウールを粉砕し
て定量供給するロックウール供給機１５と、ロックウー
ル供給機１５から定量供給されるロックウールをノズル
１３へ圧送するブロア１６と、セメントスラリーミキサ
１７と、セメントスラリーミキサ１７からのセメントス
ラリーをノズル１３へ圧送するスラリーポンプ１８と、
耐火物噴射用のエアーコンプレッサ１９とから構成され
る。ロックウール供給機１５とノズル１３間は、比較的
径の太いロックウール輸送配管２０により接続され、さ
らに、スラリーポンプ１８とノズル１３、およびエアー
コンプレッサ１９とノズル１３間は、比較的径の細い可
撓性ホース２１、２２により接続されている。また、ホ
ース２１、２２の途中には、その経路を開閉するための
バルブボックス２３が設けられている。

【００１０】図１において、２４は、プラント１４およ
びバルブボックス２３を制御するプラント制御装置であ
り、このプラント制御装置２４には、ロックウール供給
機１５、スラリーポンプ１８、エアーコンプレッサ１
９、バルブボックス２３がそれぞれ接続され、ロックウ
ール供給機１５、スラリーポンプ１８、エアーコンプレ
ッサ１９およびバルブボックス２３を制御するプログラ
ム、または配管長、作業ロボットの吹付け速度、作業ロ
ボットが所定領域を吹付けるのに要する吹付け時間、ロ
ックウール圧送用ブロアの圧送能力および吹付けパター
ン経路データなどのデータを格納するメモリ２５と、プ
ログラム、その他のデータを入力する入力部２６が接続
されている。２７は作業ロボット１１および自走台車１
２を制御するロボット制御装置であり、このロボット制
御装置２７とプラント制御装置２４間はデータの授受が
可能に接続され、さらに、ロボット制御装置２７には、
作業ロボット１１および自走台車１２にマニュアル指令
を与える簡易型の入力部２８が接続されている。

【００１１】図２は、バルブボックス２３の詳細を示す
回路図である。図２において、２３１は、スラリーポン
プ１８とノズル１３を接続するホース２１の途中に介在
されたパイロット操作式の切換弁であり、この切換弁２
３１のパイロット圧供給ポートには、切換弁２３１を開
閉操作するソレノイド操作式の電磁弁２３２が接続され
ている。２３３は、エアーコンプレッサ１９とノズル１
３間を接続するホース２２の途中に介在されたソレノイ
ド操作式の電磁切換弁であり、この電磁切換弁２３３
は、そのソレノイドの非励磁時はノズル１３に連通さ
れ、ソレノイドの励磁時は電磁弁２３２に連通され、こ
の電磁弁２３２を励磁することにより、切換弁２３１を
閉方向に切り換えるようになっている。なお、上記実施
例において、プラント１４が吹付け材料供給源を、プラ
ント制御装置２４およびメモリ２５が第１の演算手段お
よび制御手段をそれぞれ構成する。

【００１２】次に動作について説明する。作業ロボット
１１により、被吹付け体、例えば梁１０に耐火物を吹付
ける場合は、まず、入力部２８を操作することにより、
自走台車１２にロボット制御装置２７から動作指令信号
を与え、自走台車１２を梁１０に近接する吹付位置へ移
動させる。その後、昇降機構１２ａを入力部２８からの
指令により動作させて作業ロボット１１を指定された高
さまでリフトアップし、ノズル１３を梁の吹付面に正対
させる。このとき、不図示の超音波センサにより検出さ
れたノズル１３と梁１０間の距離データおよび不図示の
走行距離エンコーダなどにより検出された自走台車１２
の移動距離データはロボット制御装置２７にフィードバ
ックされる。その後、入力部２６からプラントスタート
指令が入力されると、プラント１４が動作を開始すると
ともに作業ロボット１１も動作を開始して、梁１０に耐
火物を吹付ける。

【００１３】梁１０に対する耐火物の実際の吹付けは、
図１に示すように上フランジ１０ａ、ウェッブ上部１０
ｂ、ウェッブ下部１０ｃおよび下フランジ１０ｄ（以
下、これらを総称して吹付部１０ａ〜１０ｄと呼ぶこと
がある）に分けて行われる。また、これに対応して作業
ロボット１１およびプラント１４は、図３に示すタイム
チャートにしたがって制御される。まず、図３について
説明する。図３の（ａ）は作業ロボットの動作タイミン
グを示すもので、Ｔ１〜Ｔ４は、梁１０の各吹付部に要
する全体の吹付作業時間である。α１〜α４は、ノズル
１３を吹付基準位置から各吹付部開始点まで移動するの
に要する移動時間であり、また、β１〜β４は、ノズル
１３を各吹付部の吹付終了点から吹付基準位置まで移動
するのに要する移動時間である。なお、これら吹付作業
時間Ｔ１〜Ｔ４、および移動時間α１〜α４、β１〜β
４は、梁１０の種類に応じて予め実験的または計算によ
り求められるもので、これらデータは、ロボット制御装
置２７の内部記憶装置に格納されている。したがって、
梁１０の種類を指定すれば、梁１０に適合した図３の
（ａ）に示すような吹付パターンのデータがメモリから
読み出され、この吹付パターンデータに応じてロボット
が制御されることになる。

【００１４】図３の（ｂ）は、ロックウール供給機１５
の動作タイミングを示す。この図３の（ｂ）において、
ΔＴは、前記配管２０内をロックウールがロックウール
供給機１５からノズル１３まで圧送されるのに要する圧
送時間であり、この圧送時間ΔＴは、前記配管２０の配
管長とブロア１６の圧送能力データに基づいて算出され
る。また、梁１０の各吹付部１０ａ〜１０ｄに対するロ
ックウール供給機１５のオン時間は、図３の（ｂ）に示
すように設定され、このオン時間長は、各吹付部１０ａ
〜１０ｄの吹付作業時間Ｔ１〜Ｔ４からそれぞれのノズ
ル移動時間α１〜α４、β１〜β４を差し引いた実吹付
時間に等しい。

【００１５】図３の（ｃ）は、スラリーポンプ１８の動
作タイミングを示す。この図３の（ｃ）において、各吹
付部１０ａ〜１０ｄにおけるスラリーポンプ１８がオン
されている時間は、それぞれＴ１〜Ｔ４から算出される
もので、各吹付部１０ａ〜１０ｄの吹付作業時間Ｔ１〜
Ｔ４からそれぞれのノズル移動時間α１〜α４、β１〜
β４を差し引いた実吹付時間に等しい。

【００１６】次に、図３を参照して吹付動作の詳細につ
いて述べる。作業ロボット１１を含めた自走台車１２が
梁１０に対し予め決められた位置に移動された状態にお
いて、プラント制御装置２４およびロボット制御装置２
７がイニシャライズされると、まず、プラント制御装置
２４からの起動指令によりブロア１６およびコンプレッ
サ１９が起動されるとともに、電磁弁２３２および電磁
切換弁２３３に対しオン指令信号が送出され、それぞれ
を励磁する。電磁切換弁２３３が励磁されると、ノズル
１３への通路は遮断されると同時に、電磁弁２３２への
通路が開かれる。この状態で電磁弁２３２が励磁される
と、電磁切換弁２３３を通してコンプレッサ１９から圧
送されるエアーが電磁弁２３２を通しパイロット圧とし
て切換弁２３１に加わり、切換弁２３１を閉動作させ
る。これにより、スラリーポンプ１８とノズル１３間を
接続するホース２１の通路は遮断される。その後、プラ
ント制御装置２４がイニシャライズされてから図３の時
点ｔ０に達すると、すなわち、上フランジ１０ａの実吹
付けが開始される時点ｔ１よりΔＴ時間手前の時点ｔ０
になると、プラント制御装置２４からロックウール供給
機１５に対しオン指令が送出される。これによりロック
ウール供給機１５が動作してロックウールを輸送路へ定
量供給する。輸送路に送り出されるロックウールはブロ
ア１６からのエアーによって配管２０内をノズル１３に
向け圧送される。そして、ｔ０の時点からΔＴに相当す
る時間経過すると、プラント制御装置２４から切換弁操
作用電磁弁２３２および電磁切換弁２３３に対しオフ指
令が送出され、これら弁を消磁して切換弁２３１および
電磁切換弁２３３を図２の開状態に切換える。これと同
時にスラリーポンプ１８をｔ１の時点から起動する。

【００１７】スラリーポンプ１８が起動すると、セメン
トスラリーがホース２１を通してノズル１３に圧送され
始めると同時に、ノズル１３内に混合されたセメントス
ラリーとロックウールからなる耐火物がエアーコンプレ
ッサ１９からのエアーによってノズル先端から上フラン
ジ１０ａに向け噴出される。これと同時に、作業ロボッ
ト１１が動作することにより、ノズル１３を梁１０の長
手方向に沿い所定の吹付けパターンでスキャン動作させ
て上フランジ１０ａに耐火物を吹付ける。

【００１８】一方、図３の（ｂ）から明らかなように、
ｔ０の時点から上フランジ１０ａの実吹付けに相当する
時間（Ｔ１−α１−β１）経過すると、プラント制御装
置２４からロックウール供給機１５にオフ指令が送出さ
れ、これによりロックウール供給機１５から輸送路への
ロックウールの供給を停止する。そして、配管２０内に
残留するロックウールをブロア１６により、ノズル１３
の方向へ圧送する。このときの配管２０内の全長に亘り
残留するロックウールの量は、ロックウール供給機１５
がオフ動作された後の上フランジ１０ａの残りの吹付け
領域が完全に吹付けられるのに必要なロックウール量に
相当する。

【００１９】上フランジ１０ａへの耐火物の吹付けが終
了する時点ｔ２になると、プラント制御装置２４からス
ラリーポンプ１８にオフ指令が与えられるとともに電磁
切換弁２３３および電磁弁２３２に切換指令が与えられ
る。これにより、スラリーポンプ１８を停止すると同時
に電磁切換弁２３３を切り換えてエアーコンプレッサ１
９のエアーを電磁弁２３２から切換弁２３１にパイロッ
ト圧として加え、切換弁２３１を動作することにより、
セメントスラリー供給用のホース２１の通路を遮断す
る。その後、作業ロボット１１はノズル１３を上フラン
ジ１０ａの吹付終了点から吹付基準点へ移動し、次のウ
ェッブ上部１０ｂの吹付けに待機する。また、ウェッブ
上部１０ｂの実吹付けが開始される時点ｔ３よりΔＴの
時間手前時点になると、プラント制御装置２４から再び
ロックウール供給機１５に対しオン指令が与えられる。
これにより、ロックウール供給機１５が動作されると、
空になった配管２０内をΔＴの間にノズル１３までロッ
クウールにより充満する。したがって、ウェッブ上部１
０ｂへの吹付けが開始されると同時にロックウールもノ
ズル１３からセメントスラリーと混合されて噴出できる
ようになる。

【００２０】ウェッブ上部１０ｂに対し、ノズル１３が
基準吹付点から吹付開始点に移動してｔ３の時点になる
と、スラリーポンプ１８が再び起動されると同時に切換
弁２３１および電磁切換弁２３３が図２に示す開状態に
切り換えられ、同時に作業ロボット１１が吹付動作を開
始してウェッブ上部１０ｂに耐火物を吹付ける。以下、
時間Ｔ３、Ｔ４を基に上記と同様なシーケンス動作を実
行することにより、ウェッブ下部１０ｃおよび下フラン
ジ１０ｄに耐火物が吹付けられる。

【００２１】図３に示す一連の吹付けシーケンス動作が
終了すると、ロボット制御装置２７から自走台車１２に
ステップ指令が与えられる。すると、自走台車１２は梁
１０の長手方向に沿って所定量ステップ走行され停止す
る。それ以後は、図３に示すタイムチャートにしたがっ
て梁１０の上フランジ１０ａ、ウェッブ上部１０ｂ、ウ
ェッブ上部１０ｂ、ウェッブ下部１０ｃおよび下フラン
ジ１０ｄに順次に耐火物を吹付けることになる。

【００２２】このように本実施例においては、梁１０の
上フランジ１０ａ、ウェッブ上部１０ｂ、ウェッブ下部
１０ｃおよび下フランジ１０ｄに対する実吹付時間、吹
付基準位置から吹付開始点へのノズルの移動時間α１〜
α４および吹付終了点から吹付基準位置への移動時間β
１〜β４に基づいて、ロックウール供給機１５のオン・
オフタイミングおよびスラリーポンプ１８のオン・オフ
タイミングを自動的に設定し、このオン・オフタイミン
グに基づいてプラント１４を自動制御するようにしたの
で、作業ロボット１１の動きに応じて梁への耐火物の吹
付けに過不足のない最適量の耐火物をプラントから自動
供給することができるとともに、梁に対する耐火物の吹
付け仕上げを均一にできるほか、耐火物の無駄がなくな
る。また、ロックウールの供給に際しては、梁１０の上
フランジ、ウェッブ上部、ウェッブ下部および下フラン
ジに必要な量のロックウールを実吹付け時点より前に供
給し、かつ吹付終了前に停止する制御方式を採用したの
で、各吹付部の吹付けが終了した時点では配管２０内に
はロックウールが存在せず、このため、配管内がロック
ウールにより閉塞されたり、配管内壁にロックウールが
付着して配管のロックウール輸送能力が低下したりして
耐火物の吹付けに支障を来たすのを未然に防止すること
ができる。

【００２３】なお、上記実施例では、耐火物の供給制御
について述べたが、これに限定されない。例えば、塗
料、その他の配管内を閉塞し易い材料の供給制御にも適
用できることは勿論である。また、材料の供給機構も上
記実施例に示すものに限定されない。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、作
業ロボットの吹付け開始時点より、輸送配管内に材料を
充填するのに要する時間ΔＴ分早いタイミングで材料圧
送手段を起動して材料供給源から材料を作業ロボット側
へ供給制御するとともに、作業ロボットによる被吹付け
体の吹付け領域の残りが前記輸送配管内の吹付け材料総
量と一致するタイミングで材料供給源から材料圧送手段
への材料供給を停止し材料輸送配管内に残留する材料を
送り出すように制御するから、作業ロボットの吹付け動
作に合わせて材料供給源からの材料を輸送配管を通し過
不足なく最適に自動供給できるとともに、材料供給源の
材料の供給開始および供給停止の動作タイミングを自動
的にかつ正確に設定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す全体の構成図である。

【図２】本実施例におけるバルブボックスの詳細を示す
回路図である。

【図３】作業ロボットとプラントの動作を説明するため
のタイムチャートである。

【符号の説明】

１１ 作業ロボット １２ 自走台車 １３ ノズル １４ 耐火物供給プラント １５ ロックウール供給機 １６ ブロア １７ ミキサ １８ スラリーポンプ １９ エアーコンプレッサ ２０ 輸送配管 ２１，２２ ホース ２４ プラント制御装置 ２５ メモリ ２７ ロボット制御装置

フロントページの続き (72)発明者 渡部 幸浩 東京都渋谷区千駄ケ谷４丁目６番15号 株 式会社フジタ内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被吹付け体に対しノズルを操作して材料
   を吹付ける作業ロボットと、 前記作業ロボットのノズルに吹付け材料を供給する材料
   供給源と、 前記ノズルと前記材料供給源間を吹付け材料圧送手段を
   介して接続する材料輸送配管と、 前記材料輸送配管の長さおよび前記圧送手段の圧送能力
   に基づいて前記材料輸送配管内を全長に亘り吹付け材料
   により充填するのに要する時間ΔＴを求める第１の演算
   手段と、 前記作業ロボットの吹付け開始時点より前記時間ΔＴ分
   早いタイミングで前記材料圧送手段を自動的に起動して
   材料供給源から吹付け材料を作業ロボット側へ供給制御
   するとともに、前記作業ロボットによる被吹付け体の吹
   付け領域の残りが前記輸送配管内の吹付け材料総量と一
   致するタイミングで前記材料供給源から材料圧送手段へ
   の材料供給を停止し材料輸送配管内に残留する吹付け材
   料を送り出すように制御する制御手段と、 を備えたことを特徴とする材料供給源の制御装置。
2. 【請求項２】 前記吹付け材料はロックウールおよびセ
   メントスラリーからなる耐火物であって、前記材料供給
   源は、ロックウール供給機とセメントスラリーミキサー
   とを備え、 前記圧送手段は、輸送配管を介してロックウール供給機
   からロックウールをノズルに供給するブロアと、ホース
   を介してセメントスラリーミキサーからセメントスラリ
   ーをノズルに供給するスラリーポンプとを備え、 更に、前記ノズルには耐火物を被吹付け体に噴射させる
   ためのエアーコンプレッサが接続されている請求項１記
   載の材料供給源の制御装置。
3. 【請求項３】 前記ロックウール供給機は前記作業ロボ
   ットの吹付け開始時点よりΔＴ分早いタイミングで起動
   してロックウールを作業ロボット側へ供給するととも
   に、前記作業ロボットによる被吹付け体の吹付け領域の
   残りが前記輸送配管内の吹付け材料総量と一致するタイ
   ミングでロックウール供給機を停止し前記輸送配管内に
   残留するロックウールを前記ブロアにより圧送するよう
   になっていることを特徴とする請求項２記載の材料供給
   源の制御装置。