JPH085019B2 - プッシュアップシステムにおける柱搬送ロボット及び配筋ロボット - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、地上１階に設置したプラントにおいて、１
階分の建物をロボット等の機械を用いて集中的に生産
し、１階分の躯体工事完了後に階高分だけ上方にプッシ
ュアップすることを繰り返すことによって建物全体を生
産するプッシュアップシステムにおける柱搬送及び配筋
ロボットに関する。

〔従来の技術〕

一般に、中高層のコンクリート建物を建築する場合、
最上階まで柱を建て、梁、ブレースを取り付けてから各
階の配筋、コンクリート打設、壁部材取り付け等が行わ
れる。このような従来の工法では、重量2t前後の柱や15
0kg前後の先組鉄筋を所定の位置に運搬するには専らク
レーンが使われてきた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このような従来の工法では、機械を用
いてシステム的に建物を生産し、建築における自動化率
を向上させ、労働生産性の向上を図ることは困難であっ
た。

そこで、ロボット等の機械や制御技術などを大幅に導
入して建築生産を自動化する為に、地上１階に設置した
プラントにおいて、１階分の建物をロボット等の機械を
用いて集中的に生産し、１階分の躯体工事完了後に階高
分だけ上方にプッシュアップすることを繰り返すことに
よって建物全体を生産するプッシュアップシステムが考
えられるが、このプッシュアップシステムにおいては、
既に出来上がっている建物が空間的制約を与えるため、
柱や先組鉄筋を運搬するのにクレーンを使用することは
出来ない。

本発明は上記問題点を解決しようとするもので、建築
法方としてプッシュアップシステムを採用し、柱搬送や
配筋作業を機械化することにより人手による作業を不要
にし、建築の生産性を向上することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

そのために本発明のプッシュアップシステムにおける
柱搬送ロボットは、型枠昇降架台により上階と下階に分
けられ、柱生産を下階で、床生産及び構造壁生産を型枠
昇降架台上で行うようにしたプラントにより１階部分の
建物を生産し、柱の数に対応した数のプッシュアップ装
置により柱を把持して階高分だけ上方へプッシュアップ
し、順次、このサイクルを繰り返して建築生産するプッ
シュアップシステムで使用する柱搬送ロボットであっ
て、タイヤを有する台車、台車上に旋回可能に設けられ
た本体、本体に設けられた垂直方向の第１のガイドに沿
って上下動する作業盤、及び作業盤に着脱可能に取り付
けられたエンドエフェクターを備え、本体には、走行位
置、走行方向、走行速度及びエンドエフェクターの位置
を検出するセンサ及びセンサ出力によりタイヤの駆動、
本体の旋回、作業盤、エンドエフェクターの駆動を制御
する駆動制御部が設けられ、前記エンドエフェクター
が、回転盤と、回転盤に設けられた第２のガイドに沿っ
て可動で、互いの間隔を変えることのできる２個の柱把
持片からなり、柱把持片で柱を把持して所定のプッシュ
アップ装置まで経路を認識して走行し、位置制御、柱の
姿勢制御を行ってプッシュアップ装置に柱を引き渡すよ
うにしたことを特徴とする。

また、本発明のプッシュアップシステムにおける配筋
ロボットは、型枠昇降架台により上階と下階に分けら
れ、柱生産を下階で、床生産及び構造壁生産を型枠昇降
架台上で行うようにしたプラントにより１階部分の建物
を生産し、柱の数に対応した数のプッシュアップ装置に
より柱を把持して階高分だけ上方へプッシュアップし、
順次、このサイクルを繰り返して建築生産するプッシュ
アップシステムで使用する配筋ロボットであって、タイ
ヤを有する台車、台車上に旋回可能に設けられた本体、
本体に設けられた垂直方向のガイドに沿って上下動する
作業盤、及び作業盤に着脱可能に取り付けられたエンド
エフェクターを備え、本体には、走行位置、走行方向、
走行速度及びエンドエフェクターの位置を検出するセン
サ及びセンサ出力によりタイヤの駆動、本体の旋回、作
業盤、エンドエフェクターの駆動を制御する駆動制御部
が設けられ、前記エンドエフェクターが、水平方向に突
出する伸縮可能な水平アーム、水平アームの先端から垂
下する垂直アーム、垂直アームの先端に設けられた回転
可能なシャフト、シャフトの先端に設けられた複数のロ
ッド、ロッドの先端に設けられたリフティングマグネッ
トからなり、リフティングマグネットで先組鉄筋を吸着
して型枠昇降架台上を所定位置まで搬送し、位置制御、
吸着した先組鉄筋の角度調節を行って、順次、型枠昇降
架台上に先組鉄筋を配筋することを特徴とする。

〔作用〕

本発明のプッシュアップシステムにおける柱搬送及び
配筋ロボットは、本体に設けられたセンサにより走行位
置、走行方向、走行速度、エンドエフェクターの位置等
を検出し、柱又は先組鉄筋を把持又は吸着して自己で判
断しながら走行して柱又は先組鉄筋を所定位置にセット
することができ、またエンドエフェクターは必要に応じ
て取り替えることができるので、プッシュアップシステ
ムにおける建設工事の機械化を図り、生産性の向上を図
ることが可能となる。

〔実施例〕

先ず、本発明によるプッシュアップシステムについて
概略説明する。

第９図は、プッシュアップシステムの全体構成を示す
図である。図中、10は最上階部分、11は上階、12は下
階、13はプッシュアップ装置、14は柱搬送ロボット、15
は柱、16は軌道、17は壁部材搬送ロボット、18は壁部材
取付ロボット、19は梁、20はブレース、21は型わく昇降
架台、22は配筋ロボット、23は先組鉄筋、24はコンクリ
ート打設・均らしロボット、25は多関節アーム、26は荒
均らしプレート、27は支持脚である。

このプッシュアップシステムはロボットや制御技術を
導入して自動化率を高めた建築生産システムで、地上に
設置したプラントで１階部分の建物を集中的に生産し、
これを階高分だけ上方にプッシュアップするというサイ
クルを繰り返すことにより建物を生産する。

先ず、根切り、基礎、B1Fの躯体工事までは従来通り
の建築工程で行う。次に、プッシュアップ装置13、型わ
く昇降架台21、建物外周の軌道16等で構成されるプラン
トを設置し、このプラントを用いてペントハウスから生
産を開始する。このプラントでの生産作業は、作業高さ
によって上階と下階に分けられて、柱生産は下階で行わ
れ、床生産および構造壁生産は上階で行われる。各作業
は次のように行われる。

柱生産…柱搬送ロボット14が現場に搬入された柱をプ
ッシュアップ装置13まで運ぶ。プッシュアップ装置13内
で柱の位置決めが行われ、上階11の柱と溶接接合され
る。

構造壁生産…壁部材搬送ロボット17が建物周囲を移動
して梁仕口、ブレース20、梁19を運ぶ。壁部材取付ロボ
ット18がこれらの部材を１スパン毎に取付けていく。接
合には溶接を用いる。

床生産…型枠昇降架台21を上昇させて型枠を形成す
る。配筋ロボット22が型枠昇降架台21上を走行して先組
鉄筋23を配筋する。先組鉄筋23と柱との接合には、配筋
用溶接ロボットを用いる。その後、コンクリート打設・
均らしロボット24を建設周囲にめぐらしたパイプに接続
し、コンクリート打設と同時に荒均らしを行う。コンク
リートの締め固めは、型枠昇降架台21上の荒均らしプレ
ート26のバイブレータ（図示せず）を作動させて行う。
コンクリートの仕上げには、セルフレベリング材を用い
る。この後コンクリートの養生を待ち、型枠昇降架台21
を下降させ脱型することによって１階分の建物ができあ
がる。

プッシュアップ…柱の数だけ設置したプッシュアップ
装置13により、柱を把持して、階高分だけ、既にでき上
がった部分の建物を上昇させる。

以上、〜の作業を順次繰り返すことにより建物全
体ができ上がる。

なお、このシステムにおいては、自動化施工の観点か
ら、柱は角形鋼管、床は場所打ちコンクリート無梁版構
造、構造壁は建物外周壁の鉄骨梁とブレースであること
が望ましい。

第１図は第９図のプッシュアップシステムにおいて用
いられる本発明の柱搬送・配筋ロボットのブロック構成
図を示している。図中、30は本体、31は走行部、32は作
業部、33はボデー、34はセンサ、35は制御部、36は駆動
部である。

図において、ボデー33、センサ34、制御部35、駆動部
36は本体30を形成しており、センサ34は、ジャイロ、エ
ンコーダ、或いはレーザ、超音波センサ等からなり、自
己の位置、走行速度、方向、作業部やボデーの状態等を
検知して、そのデータを制御部35に送る。制御部35はセ
ンサから送られてきたデータをもとにして駆動部36を制
御し、走行部31、作業部32、ボデー33をそれぞれ駆動す
る。走行部31は、後述するようにゴムタイヤを持ち、ス
テアリングにより方向転換される。この動力源として
は、ガソリンエンジンによる発電を利用したモータ駆動
等適宜使用すればよい。作業部32は柱、先組鉄筋を把持
して運搬し、所定の位置にセットできるように２次元又
は３次元的運動ができるように構成されており、運搬す
る物が柱か先組鉄筋かにより物をつかむ部分が取り替え
可能になっている。また、ボデー33は走行部31の上で旋
回可能に構成されている。

第２図は、第１図で機能を説明した本発明による柱搬
送ロボットの一実施例の斜視図であり、図中、40は台
車、41はゴムタイヤ、42はボデー、43はガイド、44は作
業盤、45は回転盤、46はガイド、47は柱把持部である。

この柱搬送ロボットは、前述したようにボデー42が台
車40上で旋回可能であり、作業盤44がガイド43に沿って
上下動する。さらに、作業盤44上で回転盤45が回転し、
回転盤45上のガイド46に沿って２つの柱把持片からなる
柱把持部47が上下動して２つの柱把持片関の間隔を変え
て、任意の大きさの柱を把持できるようになっている。

第３図は柱搬送平面図、第４図は柱搬送ロボットがプ
ッシュアップ装置に鋼製角柱を受け渡す様子を示す図で
ある。図中、50はトラック、51は柱、52は柱搬送ロボッ
ト、53は傾斜構台、54はプッシュアップ装置、55は型枠
昇降架台、56は補助型枠である。

次に、第３図、第４図に基づき柱搬送ロボットによる
作業について説明する。

柱荷降ろし 先ず、トラック50より運ばれてきた構製角柱51を玉掛
け作業員がトラックに備えてあるクレーンを用いて、地
面定位置に数本横向きに姿勢を揃えて置く。この作業
は、鋼製角柱51が取付け場所へ運ばれていくと、逐次繰
り返される。

柱運搬 運搬に際しては、柱搬送ロボット52が鋼製角柱51前に
停止し、鋼製角柱51を横向きの状態で把持し、その場で
角柱51を回転させて、角柱51を立て起こしてから運搬す
る。運搬に際しては、柱搬送ロボット52は、地面から傾
斜構台53を通って型枠昇降架台55上に上がり、所定のプ
ッシュアップ装置54まで経路を認識しながら走行する。

所定のプッシュアップ装置54に到達した柱搬送ロボッ
ト52は、位置制御を行なって、プッシュアップ装置54の
柱引き込み装置57上に角柱を近づけ、柱引き込み装置57
に載せる。

角柱を載せ終わると、柱搬送ロボット52は経路を引き
返し、次の角柱搬送作業に移る。

最上階生産の場合は、上昇した型枠昇降架台55上を柱
搬送ロボット52が走行し、プッシュアップ装置54上よ
り、柱を落とし込んでプッシュアップ装置54に渡す。

なお、上記説明では、柱搬送ロボット52は型枠昇降架
台55上を走行するようにしたが、第４図に示すように地
上を走行するようにしてもよい。

第５図は第１図で説明した構成を持つ本発明による配
筋ロボットの一実施例の斜視図であり、第２図の柱搬送
ロボットとは作業部のみが異なり、他は同じである。図
中、60は作業盤44から前方へ突き出た伸縮自在な水平ア
ーム、61はアーム60から垂下した伸縮自在な垂直アー
ム、62はアーム61の先端に設けられた回転可能なシャフ
ト、63はロッド、64はリフティングマグネットである。

この配筋ロボットは、運搬する先組鉄筋の大きさに応
じて前方へ突き出ている伸縮自在な水平アーム60のリー
チを変えられ、垂直アーム61を伸縮させて、作業盤44が
最下端になっても、さらに下方のものをつかむことがで
きる。またシャフト62を回転させることにより、リフテ
ィングマグネット64で吸着した先組鉄筋の角度を調節し
て適正な位置に配筋することができる。

第６図はスラブ配筋の斜視図、第７図はスラブ配筋平
面図、第８図はスラブ配筋詳細図である。図中、70は配
筋ロボット、71は先組鉄筋、72はトラック、73は仮置用
昇降架台である。

次に、配筋ロボットによる先組鉄筋を配筋について説
明すると、現場にトラック72で搬入された先組鉄筋71を
トラック運転手がトラック上のクレーンを操作して仮置
き用昇降架台73に載せる。仮置き用昇降架台73は建物に
近接して設置され、必要に応じて待避できるように移動
可能なものとする。トラック運転手が仮置き用昇降架台
73を操作し、先組鉄筋71を2F作業床のレベルまで上昇さ
せる。配筋ロボットが仮置き用昇降架台73上の先組鉄筋
を取り出し、ビニールシートが敷設された型枠架台74上
を走行して配筋位置近傍まで運搬する。先組鉄筋71の把
持は電磁吸着による。先組鉄筋の配置は、配筋ロボット
本体の移動およびアームの調整により位置決めを行い、
電磁吸着の把持を解除して行う。先組鉄筋の配置は、仮
置き用昇降架台73より一番遠い所から順次行い、最後に
仮置き用昇降架台73の前を行う。一番最後の配筋以後、
配筋ロボットは仮置き用昇降架台73上に待避する。先組
鉄筋71は、配置作業だけで先組鉄筋同士のラップジョイ
ントがなされる。先組鉄筋と柱との接合は、先組鉄筋の
ジョイントプレートを柱に溶接して行う。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、 柱を所定の姿勢で所定の位置に供給できる。

先組鉄筋を、複数の人手作業によるよりも能率よく配
筋できる。

自動走行のため、作業員が要らない。

等の効果が得られ、その結果、建築の生産性を向上させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はプッシュアップシステムにおいて用いられる本
発明の柱搬送及び配筋ロボットのブロック構成図、第２
図は、第１図で説明した構成を持つ本発明による柱搬送
ロボットの一実施例の斜視図、第３図は柱搬送平面図、
第４図は柱搬送ロボットがプッシュアップ装置に鋼製角
柱を受け渡す様子を示す図、第５図は第１図で説明した
構成を持つ本発明による配筋ロボットの一実施例の斜視
図、第６図はスラブ配筋の斜視図、第７図はスラブ配筋
平面図、第８図はスラブ配筋の詳細図、第９図はプッシ
ュアップシステムの全体構成を示す図である。 10……最上階部分、11……上階、12……下階、13……プ
ッシュアップ装置、14……柱搬送ロボット、15……柱、
16……軌道、17……壁部材搬送ロボット、18……壁部材
取付ロボット、19……梁、20……ブレース、21……型わ
く昇降架台、22……配筋ロボット、23……先組鉄筋、24
……コンクリート打設・均らしロボット、25……多関節
アーム、26……荒均らしプレート、27……支持脚、30…
…本体、31……走行部、32……作業部、33……ボデー、
34……センサ、35……制御部、36……駆動部、50……ト
ラック、51……柱、52……柱搬送ロボット、53……傾斜
構台、54……プッシュアップ装置、55……型枠昇降架
台、56……補助型枠、60……水平アーム、61……垂直ア
ーム、62……回転可能なシャフト、63……ロッド、64…
…リフティングマグネット、70……配筋ロボット、71…
…先組鉄筋、72……トラック、73……仮置用昇降架台

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 999999999 佐藤工業株式会社 富山県富山市桜木町１番11号 (71)出願人 999999999 清水建設株式会社 東京都中央区京橋２丁目16番１号 (71)出願人 999999999 大成建設株式会社 東京都新宿区西新宿１丁目25番１号 (71)出願人 999999999 株式会社竹中工務店 大阪府大阪市東区本町４丁目27番地 (71)出願人 999999999 戸田建設株式会社 東京都中央区京橋１丁目７番１号 (71)出願人 999999999 株式会社フジタ 東京都渋谷区千駄ヶ谷４丁目６番15号 (71)出願人 999999999 株式会社小松製作所 東京都港区赤坂２丁目３番６号 (71)出願人 999999999 日立造船株式会社 大阪府大阪市西区江戸堀１丁目６番14号 (72)発明者 長谷川 幸男 東京都新宿区大久保３−４−１ 早稲田大 学システム科学研究所内 (72)発明者 井上 康夫 埼玉県川口市芝園町３丁目４の543 (72)発明者 新井 一彦 埼玉県浦和市仲町２−９−16 (72)発明者 松下 祐輔 東京都新宿区築地町16 ライオンズマンシ ヨン神楽坂第３―102号 (72)発明者 山下 伸二 神奈川県厚木市三田91−１ (72)発明者 奥山 信博 東京都世田谷区代田１−20−８ 清水建設 寮 (72)発明者 坪田 章 東京都江東区南砂２−５−14 株式会社竹 中工務店技術研究所内 (72)発明者 森 正人 神奈川県横浜市港北区小机町246番地 (72)発明者 篠崎 徹 茨城県下妻市下木戸24 (72)発明者 吉武 亮二 東京都町田市能ヶ谷町1521−93 (72)発明者 武田 周 神奈川県平塚市万田18 小松製作所平塚寮 311号 (72)発明者 国塩 和良 大阪府大阪市西区江戸堀１丁目６番14号 日立造船株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−133810（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−66486（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−157798（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】型枠昇降架台により上階と下階に分けら
   れ、柱生産を下階で、床生産及び構造壁生産を型枠昇降
   架台上で行うようにしたプラントにより１階部分の建物
   を生産し、柱の数に対応した数のプッシュアップ装置に
   より柱を把持して階高分だけ上方へプッシュアップし、
   順次、このサイクルを繰り返して建築生産するプッシュ
   アップシステムで使用する柱搬送ロボットであって、 タイヤを有する台車、台車上に旋回可能に設けられた本
   体、本体に設けられた垂直方向の第１のガイドに沿って
   上下動する作業盤、及び作業盤に着脱可能に取り付けら
   れたエンドエフェクターを備え、 本体には、走行位置、走行方向、走行速度及びエンドエ
   フェクターの位置を検出するセンサ及びセンサ出力によ
   りタイヤの駆動、本体の旋回、作業盤、エンドエフェク
   ターの駆動を制御する駆動制御部が設けられ、 前記エンドエフェクターが、回転盤と、回転盤に設けら
   れた第２のガイドに沿って可動で、互いの間隔を変える
   ことのできる２個の柱把持片からなり、 柱把持片で柱を把持して所定のプッシュアップ装置まで
   経路を認識して走行し、位置制御、柱の姿勢制御を行っ
   てプッシュアップ装置に柱を引き渡すようにしたことを
   特徴とするプッシュアップシステムにおける柱搬送ロボ
   ット。
2. 【請求項２】型枠昇降架台により上階と下階に分けら
   れ、柱生産を下階で、床生産及び構造壁生産を型枠昇降
   架台上で行うようにしたプラントにより１階部分の建物
   を生産し、柱の数に対応した数のプッシュアップ装置に
   より柱を把持して階高分だけ上方へプッシュアップし、
   順次、このサイクルを繰り返して建築生産するプッシュ
   アップシステムで使用する配筋ロボットであって、 タイヤを有する台車、台車上に旋回可能に設けられた本
   体、本体に設けられた垂直方向のガイドに沿って上下動
   する作業盤、及び作業盤に着脱可能に取り付けられたエ
   ンドエフェクターを備え、 本体には、走行位置、走行方向、走行速度及びエンドエ
   フェクターの位置を検出するセンサ及びセンサ出力によ
   りタイヤの駆動、本体の旋回、作業盤、エンドエフェク
   ターの駆動を制御する駆動制御部が設けられ、 前記エンドエフェクターが、水平方向に突出する伸縮可
   能な水平アーム、水平アームの先端から垂下する垂直ア
   ーム、垂直アームの先端に設けられた回転可能なシャフ
   ト、シャフトの先端に設けられた複数のロッド、ロッド
   の先端に設けられたリフティングマグネットからなり、 リフティングマグネットで先組鉄筋を吸着して型枠昇降
   架台上を所定位置まで搬送し、位置制御、吸着した先組
   鉄筋の角度調節を行って、順次、型枠昇降架台上に先組
   鉄筋を配筋することを特徴とするプッシュアップシステ
   ムにおける配筋ロボット。