JP2549960B2 - コンクリートチッピング制御方法 - Google Patents

コンクリートチッピング制御方法

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JP2549960B2
JP2549960B2 JP3341860A JP34186091A JP2549960B2 JP 2549960 B2 JP2549960 B2 JP 2549960B2 JP 3341860 A JP3341860 A JP 3341860A JP 34186091 A JP34186091 A JP 34186091A JP 2549960 B2 JP2549960 B2 JP 2549960B2
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泰正 荒川
義勝 酒向
隆 中村
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はコンクリートチッピング
制御方法に係り、特にコンクリートのレイタンス除去を
行って、後工程で行われるコンクリート打設時の打継ぎ
面を最適にするためのコンクリートチッピング制御方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、ダムコンリートの打設工事等に
おいては、多量のコンクリートが打設されるため、先行
して打設されたコンクリートの表面部が適正な打ち継ぎ
面を形成するように、先行打設コンクリート表面からレ
イタンスを除去するとともに、その表面粗さが適正にな
るようにチッピング処理が行われる。
【0003】従来のこの種の作業ではブラシやポリッシ
ャーによるカット、あるいは高圧水ノズルを作業員を手
に持って手作業で行っていたが、作業環境上の問題等か
ら機械化を図るようにしており、レイタンス除去領域を
オープンフレームによって囲み、その上部にて直交2軸
駆動装置によって高圧水ノズルを水平駆動させつつジェ
ット水によってレイタンス除去を行うようにしたものが
ある。これはノズルチップをオープンフレーム内で定め
られた駆動経路にしたがってノズルチップ移動させるこ
とによりレイタンス除去を行わせ、この領域の作業が終
了した後、オープンフレームを移動させて同様の作業を
繰り返して進行させるようにしている。そして、チッピ
ング処理が終了した後、スイライムは集排泥装置によっ
て別途に排出させている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
方法では、チッピング作業によって削られたコンクリー
トの表面粗さは作業領域全般にわたって一定しないとい
う問題がある。すなわち、マスコンクリートの場合、コ
ンクリートの初期打設から打設完了までの時間差が長い
ため、同一のチッピング装置によって作業を行うと、硬
化時間の差からチッピング後のコンクリート表面の粗さ
に差が生じてしまう。通常、この種のチッピング装置で
は水圧を可変とし、レイタンス分離力を打設後経過時間
にあわせて調節できるようにしているが、実際の表面粗
さの計測は作業者の目視により定性的に判断しており、
噴射圧変更によるチッピング能力の調整はリアルタイム
に調整することができず、最適な表面粗さにチッピング
制御ができないので問題となっている。
【0005】本発明の目的は、上記従来の問題点に着目
し、リアルタイムにチッピング能力を変更してコンクリ
ート表面粗さが常に最適に形成されるようにチッピング
装置を制御する方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るコンクリートチッピング制御方法は、
チッピングノズルの噴射圧力とノズルの昇降位置によっ
て定まるコンクリートチッピングエネルギを求めておく
とともに、このコンクリートチッピングエネルギで良好
にチッピングされるコンクリートチッピングエネルギ範
囲を求めておき、チッピング表面の計測を行わせ、要求
される最適チッピング条件によって定まる特定噴射圧力
下においてチッピング処理後の表面荒さ検出に基づいて
ノズル位置制御を行わせ、ノズル昇降位置の許容限度位
置に達したときにほぼ同一のコンクリートチッピングエ
ネルギを保持する噴射圧力とノズル位置に変更し、この
変更後の圧力下でノズル位置制御を行わせるようにした
ものである。
【0007】このチッピングエネルギはコンクリートの
種類、打設磁気、打設後の経過時間、またチッピングす
る噴射ノズルの噴霧特性や噴射角度などにより変化す
る。この場合において、前記噴射圧力の変更は高圧流体
の供給路に配設されたバイパス弁によって構成し、段階
的変更を行わせるようにすればよい。
【0008】
【作用】上記構成によれば、チッピングノズルの噴射圧
を可変とするとともに、チッピングノズルの高さを変更
可能とし、噴射圧とノズル位置によって形成されるコン
クリートチッピングエネルギが要求されるチッピング力
に一致するように初期設定する。この状態でチッピング
を行うが、コンクリートの打設後経過時間の差によって
硬化度合いが相違する場合にはチッピングの過不足が生
じる。このような場合には、ノズル位置の調整により迅
速にコンクリートチッピングエネルギを調整する。そし
て位置調整が困難となったときには、ほぼ同一のコンク
リートチッピングエネルギが保持できるような噴射圧力
とノズル位置にレベルを変更し、もってノズル位置の制
御によるリアルタイムのチッピング制御を行わせること
ができるのである。
【0009】
【実施例】以下に、本発明に係るコンクリートチッピン
グ制御方法の具体的実施例を図面を参照して詳細に説明
する。
【0010】図1は実施例に係るコンクリートチッピン
グ制御を行わせるための制御ブロック図である。まず、
ノズルユニット10は垂直下方に延長されたノズルパイ
プ12を有し、その先端に逆U字形状に形成されたチッ
ピングノズル14を備えている。前記ノズルパイプ12
には旋回モータ16が接続連結されてチッピングノズル
14を旋回駆動させて噴射口が円運動をなすように構成
しており、また、ノズルパイプ12にはロータリジョイ
ント18を介装し、これを通じて固定系に設置された給
水部からの高圧水供給を可能としている。更に、チッピ
ングノズル14はその高さ位置を可変としており、これ
は昇降シリンダ20によってチッピングノズル14を含
む全体を昇降させてノズル位置を調整し、もってチッピ
ング対象のコンクリート打設面22と噴射口との間の高
さを変更することができるようになっている。
【0011】このようなノズルユニット10に対し、ユ
ニット外部には給水タンク24が配置されるとともに、
高圧ポンプ26により高圧水を供給するようにされ、ポ
ンプ出口に接続された供給管路28を前記ロータリジョ
イント18に接続し、チッピングノズル12の各噴射口
からジェット水を噴射可能としている。また、供給管路
28には前記給水タンク24への戻り通路となる第1バ
イパス通路30と第2バイパス通路32が分岐されてお
り、これらには各々第1バイパス弁34、第2バイパス
弁36が介装しされ、バイパス通路30、32の開閉を
可能としている。このため高圧ポンプ26の吐出圧が一
定である場合にはバイパス弁34、36の開閉の組合せ
により4種類の噴射圧力を設定することができるように
なっている。そして、各バイパス弁34、36を開閉駆
動するチッピング圧力制御ドライバ38が設けられてお
り、これを1つの制御対象としている。
【0012】また、ノズルユニット10における昇降シ
リンダ20によるチッピングノズル14の高さ位置も制
御対象とされ、このため当該昇降シリンダ20への圧油
供給経路の途中に電気/油圧変換回路40を介装し、こ
れをノズル位置制御ドライバ42によって駆動させ、昇
降シリンダ20ひいてはチッピングノズル14の高さ位
置の調整を行うようにしている。昇降シリンダ20の昇
降量はこれに付随したストロークセンサ44によって検
出され、これを前記ノズル位置制御ドライバ42にフィ
ードバックするようにしている。
【0013】上記ノズルユニット10は図示しない台車
によって走行移動しながらチッピング処理を行うが、こ
れによってチッピングされたコンクリート打設面22が
適正にチッピングされているか否かが問題となるため、
ノズルユニット10に後続して移動する表面粗さの検出
手段として電磁波レーダ45が設けられている。これは
所定の波長と周波数の電磁波を打設面22に発射し、そ
の反射波との位相差を検出して表面粗さを計測するもの
である。
【0014】このような構成において、チッピング圧力
制御ドライバ38とノズル位置制御ドライバ42を制御
するためのコントローラ46があり、これには初期設定
の条件を格納しているメモリ部48を有している。そし
てこのメモリ部48には最適チッピング条件としてのチ
ッピング圧力とノズル位置のデータがデータベース化さ
れて格納されている。すなわち、チッピング対象のコン
クリート打設面22の表面硬度は打設が行われる季節、
打設後の経過時間、およびコンクリート材料によって変
化するため、予め実験によってこれらに適合するチッピ
ング圧力とノズル位置を求めて、データベースとして格
納しておくのである。データベース構造としては、図2
に示すように、各季節「冬」、「春秋」、「夏」と打設
経過時間(日数)ごとに最適噴射圧力、ノズル位置を決
定し、これをコンクリートの材種ごとにページング化す
るようにしておけばよい。この場合、設定される噴射圧
力は前記ノズルユニットによる噴射される圧力に対応づ
けておくもので、例えば前記第1、第2バイパス弁3
4、36の切換え動作による4段階の圧力(例えば20
0kgf/cm2、150kgf/cm2、100kgf/cm2、65kgf/c
m2)のいずれかに設定しておく。そして、これらの各圧
力下においての最適ノズル位置を実験で求めて初期値と
してメモリ部48に格納するのである。
【0015】ところで、ノズル出口のコンクリートチッ
ピングエネルギE0とコンクリート打設面22の表面で
のコンクリートチッピングエネルギEの比は理論式から
次のように求められる。
【0016】
【数1】E/E0=1/{(1+v0・kt)2・(d0/2+Xtanθ)}
【0017】この場合において、v0:ノズル出口の噴射
速度 k :空気抵抗 t :コンクリートに衝突するまでの時間 d0:ノズル穴径 X :ノズルとコンクリート面との距離 θ:ノスルの広がり角度
【0018】このような計算式から、図3に示されるよ
うな、各噴射圧力におけるノズル距離とコンクリートチ
ッピングエネルギの特性線図が得られる。したがって、
このような特性線を示す前記「数1」をメモリ部48に
格納しておき、実際のチッピング過不足があればノズル
14とコンクリート打設面22の距離Xを算出して、ノ
ズル位置制御の出力を行わせるようにしている。また、
メモリ部48には各特性線上でノズル14の上限位置
(菱形マーク)、下限位置(三角マーク)を設定してお
き、これを限界位置として格納するようにしている。
【0019】上記メモリ部48に記憶されている各デー
タを読み出して必要な演算を行う演算部50が設けら
れ、ここでは前記各種の演算を行うとともに、ストロー
クセンサ42および電磁波レーダ45からの検出信号を
入力するようになっている。すなわち、演算部50では
データベースに基づいて初期設定値を読み出し、ノズル
位置判定部52に出力させ、位置補正駆動手段54によ
って位置制御ドライバ42に駆動信号を出力するように
している。また、同様に読み出された初期設定圧力を圧
力判定部56に出力し、設定値に一致するように圧力補
正駆動手段58によって前記チッピング圧力制御ドライ
バ38に切換え信号を出力するようにしている。
【0020】また、コントローラ46には前記電磁波レ
ーダ45からの検出信号を入力し、チッピングの過不足
を判定する判定処理部60が設けられている。ここでは
計測信号に基づいてチッピング処理後のコンクリート打
設面22の表面粗さ、いわゆる凹凸度を算出し、これを
基準値と比較してチッピング処理の過不足を判別するよ
うにしている。そしてこの過不足量は加減算器62を介
して前記ノズル位置判定部52に補正信号として入力さ
せている。この結果、位置判定部52では補正信号を加
味してノズル位置の補正駆動をなすように位置補正駆動
手段54を起動し、もって昇降シリンダ20を駆動制御
させるのである。
【0021】更に、演算部50にはストロークセンサ4
2からの検出信号を入力し、ノズル14の高さが制御限
界位置に達したときに噴射圧力を切換える信号を出力さ
せるようにしている。これはストロークセンサ42によ
って検出されたノズル14の高さを現制御状態における
上限位置(菱形マーク)と下限位置(三角マーク)を閾
値として比較し、上限位置にある場合は噴射圧力を一段
階上昇させ、下限位置にある場合には一段階低下させる
ように駆動信号を出力するもので、これを圧力補正駆動
手段58を介してチッピング圧力制御ドライバ38に変
更信号を出力するものとなっている。
【0022】このように構成に基づく作用を図3を参照
して説明する。まず、チッピングの開始に当って、コン
クリートの打設季節、経過時間、およびコンクリートの
種類を設定入力する。この入力によりコントローラ46
はメモリ部48のデータベースを検索し、該当する噴射
圧力とノズル位置データを読み出し設定する。これによ
って例えば、図3に二重丸マークで示すように、設定圧
力が150kgf/cm2、ノズル位置が130mmとされ、バ
イパス弁34、36の切換えと、昇降シリンダ20のス
トロークが設定される。この条件によってチッピング作
業を行いながらノズルユニット10が進行すると同時に
電磁波レーダ45によってチッピングの過不足が検出さ
れる。チッピング不足の場合は、そのコンクリートチッ
ピングエネルギを増大するようにノズル14の高さを低
くするように位置制御を行う。これはチッピング判定部
60からの信号を取込み、昇降シリンダ20を補正駆動
させて行うようになっている(図3破線)。逆にチッピ
ング過多の場合はコンクリートチッピングエネルギを減
少させるようにし、チッピング判定部60によって適正
位置までノズル14を上昇駆動させるのである(図3実
線)。
【0023】このような制御は逐次行われるが、ストロ
ークセンサ44からの信号を入力しているコントローラ
46がノズル位置が許容限界位置に達してその閾値を越
えた場合には、演算部50が噴射圧力の変更信号を出力
する。すなわち、ノズル14が下限位置に達した場合に
はそれ以上のコンクリートチッピングエネルギ増大を期
待できないので、圧力補正信号として一段階高い噴射圧
力レベル200kgf/cm 2になるように変更信号を出力す
るのである。このとき、演算部50はデータベースから
この圧力における初期設定ノズル位置を読み込み、この
値になるように位置判定部52に出力し、図3の噴射圧
力200kgf/cm2における最適ノズル位置(黒丸マー
ク)に制御位置を移行するのである。逆にノズル14が
上限位置に達したときには、一段階低い噴射圧力レベル
100kgf/cm2側に移行するのである。この場合もデー
タベースから噴射圧力レベル100kgf/cm2に対応する
ノズル位置が格納されているので、これを読み出してノ
ズル位置を適合させる(白丸マーク)。以後は電磁波レ
ーダ45からの検出信号に基づくノズル位置制御を行わ
せ、最適なチッピング量となるようにフィードバック制
御をなさせる。
【0024】このような実施例によれば、実験により得
られたチッピング条件をデータベース化して制御に利用
するので、初期条件が適正化された状態にノズルユニッ
ト10を設定できる。しかも、電磁波レーダ45により
コンクリート表面粗さを監視しながらコンクリートチッ
ピングエネルギを加減するので、初期設定のチッピング
条件を現状のコンクリート面に対応させることができ、
現場におけるチッピングを常に最適に保持させ、もって
同一のチッピング面であっても時間差による硬化度の相
違が発生するようなダムコンクリートのチッピングに非
常に有効となる。
【0025】なお、上記実施例においてコンクリート打
設面22の表面粗さの検出には電磁波レーダ45を使用
しているが、これはチッピング結果を検出することがで
きるものであればよく、光センサや超音波センサ、ある
いは接触型のセンサを適用することができる。
【0026】また、上記実施例では噴射圧力の変更時に
は変更後の圧力に対応するノズル位置データをデータベ
ースから読み出して設定するようにしているが、これは
変更時のコンクリートチッピングエネルギを算出してお
き、当該エネルギを維持するように図3において平行移
動させ、この平行移動した位置にノズル14の高さを設
定するように制御駆動させてもよい。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
チッピングノズルの噴射圧力とノズルの昇降位置によっ
て定まる噴射エネルギに基づくコンクリートチッピング
エネルギを求めておくとともにチッピング表面の計測を
行わせ、要求される最適チッピング条件によって定まる
特定噴射圧力下においてチッピング処理後の表面荒さ検
出に基づいてノズル位置制御を行わせ、ノズル昇降位置
の許容限度位置に達したときにほぼ同一のコンクリート
チッピングエネルギを保持する噴射圧力とノズル位置に
変更し、この変更後の圧力下でノズル位置制御を行わせ
るようにしたので、ノズル位置を制御可能な位置に維持
させつつ、チッピングの過不足を調整しながら現場のコ
ンクリート面の状況にあったチッピング処理を行わせる
ことができる。
【0028】更に、噴射圧力の変更は高圧流体の供給路
に配設されたバイパス弁によって構成し、段階的変更を
行わせることにより、噴射圧力の変更制御の簡便化を図
りつつチッピングを過不足のない状態で行わせることが
できるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例に係るコンクリートチッピング制御方法
を実施するための構成ブロック図である。
【図2】データベースの構造例の説明図である。
【図3】噴射圧力毎のノズル位置に対するコンクリート
チッピングエネルギの特性線図である。
【符号の説明】
10 ノズルユニット 12 ノズルパイプ 14 チッピングノズル 16 旋回モータ 18 ロータリジョイント 20 昇降シリンダ 22 コンクリート打設面 24 給水タンク 26 高圧水ポンプ 28 供給管路 30 第1バイパス通路 32 第2バイパス通路 34 第1バイパス弁 36 第2バイパス弁 38 チッピング圧力制御ドライバ 40 電気/油圧変換回路 42 ノズル位置制御ドライバ 44 ストロークセンサ 45 電磁波レーダ 46 コントローラ 48 メモリ部 50 演算部 52 ノズル位置判定部 54 位置補正駆動手段 56 圧力判定部 58 圧力補正駆動手段 60 チッピング判定部 62 加減算器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 酒向 義勝 東京都新宿区西新宿1丁目25番1号 大 成建設株式会社内 (72)発明者 中村 隆 東京都新宿区西新宿1丁目25番1号 大 成建設株式会社内 (72)発明者 松本 伸一 東京都新宿区西新宿1丁目25番1号 大 成建設株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−323465(JP,A)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 チッピングノズルの噴射圧力とノズルの
    昇降位置によって定まる噴射エネルギに基づくコンクリ
    ートチッピングエネルギを求めておくとともにチッピン
    グ表面の計測を行わせ、要求される最適チッピング条件
    によって定まる特定噴射圧力下においてチッピング処理
    後の表面荒さ検出に基づいてノズル位置制御を行わせ、
    ノズル昇降位置の許容限度位置に達したときにほぼ同一
    のコンクリートチッピングエネルギを保持する噴射圧力
    とノズル位置に変更し、この変更後の圧力下でノズル位
    置制御を行わせることを特徴とするコンクリートチッピ
    ング制御方法。
  2. 【請求項2】 前記噴射圧力の変更は高圧流体の供給路
    に配設されたバイパス弁によって構成し、段階的変更を
    行わせるようにしたことを特徴とする請求項1に記載の
    コンクリートチッピング制御方法。
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