JP2010090541A - コンクリート吹付装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トンネルの壁面ではね返ったコンクリートの影響を受けることのない、適正な吹付け距離でコンクリートを吹付けることができるコンクリート吹付装置を提供する。
【解決手段】コンクリート吹付装置１０は、先端にコンクリートを噴射するノズル２０が取付けられたマニピュレータ１４と、マニピュレータ１４の先端に取付けられ、少なくともノズル２０の吹出し方向が透明な箱状の防護ケース３０と、防護ケース３０に収容され、ノズル２０の吹出し方向に向けてレーザを照射するレーザ距離計３１と、レーザ距離計３１による測定結果に基づき、ノズル２０の先端からコンクリート壁面までの距離を算出し、算出した距離が所定の範囲内であるか否かを判定する判定手段と、判定手段により算出した距離が所定の範囲内ではないと判定された場合に、警報を発する警報手段とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、マニピュレータの先端に取付けられたノズルから吹付けコンクリートを噴射するコンクリート吹付装置に関する。

従来より、地盤を削孔して形成したトンネルの壁面に吹付けコンクリートを吹付けて、トンネル壁面を補強する方法が用いられている。また、この際、トンネルの内周面にコンクリートを吹付ける装置として、マニピュレータの先端に吹付けコンクリートを吹付けるノズルが取付けられ、作業員が操作盤によりマニピュレータを操作可能な装置が用いられることがある。

このようにコンクリートをトンネルの内周面に吹付ける場合には、吹付け距離を適正な距離（１．５ｍ程度）に設定しないと、コンクリートの品質が劣化してしまう。そこで、例えば、特許文献１には、コンクリートを吹付けるノズルを、吹付け方向に進退可能に設けるとともに、ノズルの近傍に吹付け面との距離を測地する超音波距離計を取付けておき、超音波距離計により測定された距離に基づき、吹付け距離が適正な距離となるようにノズルを進退させる制御手段とを備えたコンクリート吹付装置が記載されている。
特開昭６１―１０９８９８号公報

ここで、コンクリートをトンネルの壁面に向けて吹付けると、トンネルの壁面ではね返ったコンクリートが超音波距離計に付着し、超音波距離計による測定が正しく行えなくなってしまう虞がある。そこで、はね返ったコンクリートが超音波距離計に付着しないように、はね返ったコンクリートをよけるための防護シールドを設置することが考えられるが、防護シールドを設置すると超音波距離計によりトンネル壁面までの距離を正確に測定できなくなるため、取付けることができない。

本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、トンネルの壁面ではね返ったコンクリートの影響を受けることなく、適正な吹付け距離でコンクリートを吹付けることができるコンクリート吹付装置を提供することである。

本発明のコンクリート吹付装置は、吹付けコンクリートを噴射するノズルが先端に取付けられたマニピュレータを備え、前記ノズルからトンネルの内周面にコンクリートを吹付けるコンクリート吹付装置であって、前記ノズルの吹出し方向と同じ方向に直線光を照射することにより吹付け対象面までの距離を測定する光学式距離計と、前記マニピュレータの先端に取付けられ、前記光学式距離計を収容するとともに、少なくとも前記直線光が通過する部分が透明な防護ケースと、前記光学式距離計による測定結果に基づいて、前記ノズルの先端からコンクリートの吹付け対象面が、所定の範囲内であるか否かを判定する判定手段と、前記判定手段により、前記算出した距離が前記所定の範囲外であると判定された場合に、警報を発する警報手段とを備えることを特徴とする。

上記のコンクリート吹付装置において、前記防護ケースの、前記光学式距離計により照射された直線光が通過する部分の外部に向けて、空気を噴射するエアノズルを備えてもよい。

また、前記防護ケースの少なくとも直線光が通過する部分の外面にはコンクリート剥離剤が塗布されていてもよい。

本発明によれば、レーザ距離計を透明な保護ケース内に収容することで、トンネル壁面でコンクリートがはね返ってもレーザ距離計にコンクリートが付着するのを防止しつつ、壁面までの距離を正確に測定することができる。

以下、本発明のコンクリート吹付装置の一実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、コンクリート吹付装置１０を示す図である。また、図２は、図１におけるＡ部の拡大図であり、図３は、図２におけるＢ部の拡大図である。また、図４は、運転台１６に設置された警報装置４０の構成を示す図である。

図１に示すように、コンクリート吹付装置１０は、下部に車輪等の移動手段１１Ａを備え、トンネル内を移動可能な吹付装置本体１１と、吹付装置本体１１の中央に設けられたコンプレッサー１３と、吹付装置本体１１の後部に設けられたコンクリートポンプ１２と、吹付装置本体１１の前部に設けられたマニピュレータ１４と、吹付装置本体１１の上部に設けられた運転台１６と、マニピュレータ１４の先端に設けられた吹付けノズル２０とを備える。

コンクリートポンプ１２は、コンクリートミキサー車などからコンクリートが供給され、供給されたコンクリートを吹付けノズル２０まで送り出す。
コンプレッサー１３は外部から空気を取り込み、取り込んだ空気を圧縮して吹付けノズル２０へ供給する。

運転台１６には、警報装置（不図示）が搭載されている。吹付装置本体１１には、操作盤１５がケーブルで接続され、操作盤１５を操作することによりマニピュレータ１４の位置及び姿勢を三次元的に制御することができる。

吹付けノズル２０は、コンクリートポンプ１２から供給されたコンクリートを、コンプレッサー１３から供給された圧縮空気により、その軸方向に向かって噴射する。

また、図２に示すように、マニピュレータ１４の先端の吹付けノズル２０の近傍には、例えば、アクリル板などの透明の板が箱型に組まれてなる防護ケース３０が設けられており、防護ケース３０内には、レーザ距離計３１が収容されている。

図３に示すように、防護ケース３０の前面３０Ａ（後述する、レーザ距離計３１の測定用レーザが通過する側の面）の側部には、エアノズル３２が取付けられている。

レーザ距離計３１は、所定の時間間隔で、吹付けノズル２０のコンクリートの吹付け方向と同方向に測定用レーザを照射し、コンクリートの吹付けの対象となるトンネル壁面までの距離を測定する。レーザ距離計３１により測定されたトンネル壁面までの距離は、警報装置に入力される。

エアノズル３２には、吹付けノズル２０に圧縮空気を供給するコンプレッサー１３とは、別途設けられたコンプレッサー（不図示）により圧縮空気が供給され、供給された圧縮空気を防護ケース３０の前面３０Ａの表面に沿うように吐出する。これにより、吹付けノズル２０から吹付けられたコンクリートがトンネル壁面ではね返り、防護ケース３０の前面３０Ａに付着しても、この付着したコンクリートをエアノズル３２から吐出される圧縮空気により吹き飛ばすことができる。

予め、防護ケース３０の前面３０Ａにはコンクリート剥離剤が塗布されている。このため、防護ケース３０の前面３０Ａに付着しコンクリートが圧縮空気で吹き飛ばされなかった場合であっても、これを容易に剥離することができる。

図４に示すように、警報装置４０は、距離判定部４１と、警報部４２とにより構成される。距離判定部４１には、予め、吹付けコンクリートを噴射するのに適した距離の範囲（例えば、１．０〜２．０ｍ：以下、適正距離範囲という）が設定されている。距離判定部４１には、レーザ距離計により測定されたレーザ距離計からトンネル壁面までの距離が入力され、距離判定部４１は、入力されたレーザ距離計からトンネル壁面までの距離と、予め測定されたレーザ距離計３１から吹付けノズル２０の先端までの距離に基づき、吹付けノズル２０の先端からトンネル壁面までの距離を算出する。

次に、距離判定部４１は、算出した吹付けノズル２０の先端からトンネル壁面までの距離が、最適距離範囲内であるか、最適距離範囲の最大値を超えるか、最適距離範囲の最小値よりも小さいかどうかを判定する。そして、距離判定部４１は、吹付けノズル２０の先端からトンネル壁面までの距離が、最適距離範囲内であると判定した場合には、警報部４２に最適距離である旨の信号（以下、適正信号という）を送信する。一方、距離判定部４１は、吹付けノズル２０の先端からトンネル壁面までの距離が、最適距離範囲よりも大きいと判定した場合には、その旨の信号（以下、第１警報信号という）を警報部４２へ送信する。また、距離判定部４１は、吹付けノズル２０の先端からトンネル壁面までの距離が、最適距離範囲よりも小さいと判定した場合には、その旨の信号（以下、第２警報信号という）を警報部４２へ送信する。

警報部４２は、吹付けノズル２０の先端とトンネル壁面との距離が最適距離範囲よりも大きい旨を示す第１の警報ランプ４３と、吹付けノズル２０の先端とトンネル壁面との距離が最適距離範囲よりも小さい旨を示す第２の警報ランプ４４と、吹付けノズル２０の先端とトンネル壁面との距離が適切な状態である旨を示す適正ランプ４５とを備える。これら、第１、第２の警報ランプ４３、４４及び適正ランプ４５は、異なる色に彩色されており、識別可能である。

警報部４２は、距離判定部４１から適正信号が入力された場合には、適正ランプ４５を点灯させる。また、警報部４２は、距離判定部４１から第１の警報信号が入力された場合には第１の警報ランプ４３を、第２の警報信号が入力された場合には第２の警報ランプ４４を、夫々点灯させる。

本実施形態のコンクリート吹付装置１０を用いて、トンネルの壁面にコンクリートの吹付け作業を行う際には、作業員が操作盤１５を操作することにより、マニピュレータ１４を、吹付けノズル２０からコンクリートを吹き出しながら、吹付けノズル２０がトンネル壁面に向けた状態でトンネルに沿って移動させることにより行う。

この際、吹付けノズル２０の先端とトンネル壁面との距離が適正距離範囲に含まれる場合には、距離判定部４１により算出される吹付けノズル２０の先端からトンネル壁面までの距離は適正距離範囲内となる。このため、距離判定部４１から警報部４２へ適正信号が送信され、警報部４２は適正ランプ４５を点灯させる。作業員は、このように適正ランプ４５が点灯することにより、吹付けノズル２０の先端とトンネル壁面との間に適正な距離に保たれていることを確認できる。

また、吹付けノズル２０の先端がトンネル壁面に離間した場合には、距離判定部４１により算出される吹付けノズル２０の先端からトンネル壁面までの距離が適正距離範囲より大きくなる。このため、距離判定部４１から警報部４２へ第１の警報信号が送信され、警報部４２は第１の警報ランプ４３を点灯させる。このように第１の警報ランプ４３が点灯した場合には、作業員は操作盤１５によりマニピュレータ１４を操作して、吹付けノズル２０の先端をトンネル壁面に近接させる。これにより、吹付けノズル２０の先端とトンネル壁面との距離が適正距離範囲に含まれるようになると、適正ランプ４５が点灯することとなり、作業員はこの状態を保つことにより、吹付けノズル２０の先端とトンネル壁面との距離を適正距離範囲内に保つことができる。

また、吹付けノズル２０の先端がトンネル壁面に近接した場合には、距離判定部４１により算出される吹付けノズル２０の先端からトンネル壁面までの距離が適正距離範囲より小さくなる。このため、距離判定部４１から警報部４２へ第２の警報信号が送信され、警報部４２は第２の警報ランプ４４を点灯させる。このように第２の警報ランプ４４が点灯した場合には、作業員は操作盤１５によりマニピュレータ１４を操作して、吹付けノズル２０の先端をトンネル壁面から離間させる。これにより、吹付けノズル２０の先端とトンネル壁面との距離が適正距離範囲に含まれるようになると、適正ランプ４５が点灯することとなり、作業員はこの状態を保つことにより、吹付けノズル２０の先端とトンネル壁面との距離を適正距離範囲内に保つことができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、吹付けノズル２０の側部に設けられたレーザ距離計３１によりトンネル壁面までの距離を測定し、レーザ距離計３１の測定結果に基づき算出された吹付けノズル２０の先端とトンネル壁面との距離が適正距離範囲から外れた場合には、第１又は第２の警報ランプ４３、４４が点灯するため、これに基づき、吹付けノズル２０の先端とトンネル壁面との距離が適正距離範囲に含まれるようにマニピュレータ１４を操作することができ、吹付けコンクリートの質を保つことができる。

また、吹付けノズル２０の近傍にレーザ距離計３１を設置すると、トンネル壁面ではね返った吹付けコンクリートの一部が付着する虞があるが、本実施形態では、レーザ距離計３１を透明のアクリル板からなる防護ケース３０内に収容することとしたため、壁面ではね返った吹付けコンクリートが付着することを防止できる。

さらに、防護ケース３０にエアノズル３２を設置し、エアノズル３２から防護ケース３０の前面３０Ａに向かって圧縮空気を吐出することとしたため、トンネル壁面ではね返った吹付けコンクリートが防護ケース３０の前面３０Ａに付着しても、圧縮空気によりこれを吹き飛ばすことができ、レーザ距離計３１により正確にトンネル壁面までの距離を測定することができる。

また、防護ケース３０の前面３０Ａに剥離剤を塗布しておくことで、たとえ、防護ケース３０の前面３０Ａに付着した吹付けコンクリートが吹き飛ばされなかった場合にも、容易にこれを剥離させて除去することができる。

なお、本実施形態では、警報部４２として、吹付けノズル２０の先端とトンネル壁面との距離が適正距離範囲内の場合には、適正ランプ４５を点灯させ、適正距離範囲外の場合には第１又は第２の警報ランプ４３，４４を点灯させるものとしたが、これに限らず、適正距離範囲外の場合に警報ランプを点灯させるのみでもよい。また、警報の手段も、ランプを点灯させる方法に限らず、警報音を発することとしてもよい。

また、本実施形態では、防護ケース３０を透明のアクリル板を箱状に組み立てることにより構成したが、これに限らず、防護ケース３０は少なくとも前面が透明であれば素材や形状は限定されない。

コンクリート吹付装置を示す図である。 図１におけるＡ部の拡大図である。 図２におけるＢ部の拡大図である。 運転台に設置された警報装置の構成を示す図である。

符号の説明

１０ コンクリート吹付装置
１１ 吹付装置本体
１２ コンクリートポンプ
１３ コンプレッサー
１４ マニピュレータ
１５ 操作盤
１６ 運転台
２０ 吹付けノズル
３０ 防護ケース
３１ レーザ距離計
３２ エアノズル
４０ 警報装置
４１ 距離判定部
４２ 警報部
４３ 第１の警報ランプ
４４ 第２の警報ランプ
４５ 適正ランプ

Claims (3)

1. 吹付けコンクリートを噴射するノズルが先端に取付けられたマニピュレータを備え、前記ノズルからトンネルの内周面にコンクリートを吹付けるコンクリート吹付装置であって、
   前記ノズルの吹出し方向と同じ方向に直線光を照射することにより吹付け対象面までの距離を測定する光学式距離計と、
   前記マニピュレータの先端に取付けられ、前記光学式距離計を収容するとともに、少なくとも前記直線光が通過する部分が透明な防護ケースと、
   前記光学式距離計による測定結果に基づいて、前記ノズルの先端からコンクリートの吹付け対象面が、所定の範囲内であるか否かを判定する判定手段と、
   前記判定手段により、前記算出した距離が前記所定の範囲外であると判定された場合に、警報を発する警報手段とを備えることを特徴とするコンクリート吹付装置。
2. 請求項１記載のコンクリート吹付装置であって、
   前記防護ケースの、前記光学式距離計により照射された直線光が通過する部分の外部に向けて、空気を噴射するエアノズルを備えることを特徴とするコンクリート吹付装置。
3. 請求項１又は２記載のコンクリート吹付装置であって、
   前記防護ケースの少なくとも直線光が通過する部分の外面にはコンクリート剥離剤が塗布されていることを特徴とするコンクリート吹付装置。