JP3236277U - 法面勾配指示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】非常に廉価で、ＧＰＳが捕捉できない場所等でも、ＩＴＣ施工が可能になる法面勾配指示装置を提供する。【解決手段】中心軸１２と、この中心軸と同軸的に回転自在に取り付けられる、円筒形状の内筒部１４と、中心軸と同軸的に回転自在に取り付けられる、円筒形状の外筒部１６と、この外筒部を保持するために、内筒部との間隙に取り付けられる２つの内側板１８ａ、１８ｂと、外筒部の外周面に取り付けられる、プリズム取り付け用のポール２０と、外筒部１６の内周面側で、内筒部との間隙に取り付けられ、ポールを常時鉛直方向に誘導する錘２２と、外筒部の外周面に設けられる平地用マークと、外筒部の外周面に設けられる盛土用マーク、切土用マークと、各マークが所望の位置にあるか否かをオペレーターに視認させるガイド２６とを備えた構成とした。【選択図】図１

Description

本考案は、盛土や切土等の法面を整形する際、オペレーターの目安になる法面勾配指示装置に係り、特に、非常に廉価で、都市部の高層ビルに挟まれた地域や、高架橋下等のＧＰＳが捕捉できない場所や、運搬経路が狭隘で大型のＩＣＴバックホウが搬入できない場所でも、ＩＴＣ施工が可能になるようにした法面勾配指示装置に関するものである。

近年、土木建設工事の効率化と品質向上、及び、熟練技術者不足等の観点から、土木建設工事の情報化施工が推進されている。
この土木建設の情報化施工として、建設ＩＣＴ（情報通信技術）を導入した施工法が研究開発されている。

この従来の建設ＩＣＴを用いた工法として、例えば、ＧＰＳにより、ブーム・アーム・バケットおよび旋回台に角度センサを、カウンタウェイトに座標を取得するＧＮＳＳ受信機を装着することで、バックホウの位置と方向、傾きを管理し、3次元設計データをもとに、施工面までバケット位置をガイダンス及びコントロールする技術が開発されている。

また、ＧＰＳを用いない施工法としては、例えば、特許文献１にあるように、トータルステーションから、光反射装置に向けて、水平距離、垂直距離を測定するための光波が照射され、光反射装置内に組み込まれたプリズムから平行に反射された光波のデータをもとに、バケット刃先位置をリアルタイムで算出し、予め記憶されていたバケット刃先の設計図面上の計画高さと、このリアルタイムで算出されたバケット刃先の現況地盤高さとの差をモニターに表示させ、当該表示に合わせてオペレーターが法面の整形作業を行う施工法が開発されている。

特許番号 第６２９２５６２号公報

ところで、従来のＧＰＳを用いたＩＣＴ施工法では、数センチメートの精度で、法面勾配の整形作業を行うためには、少なくとも、８機の衛星からのデータの捕捉が必要になる。
しかし、現況では、８機の衛星が揃わない時間帯があり、この時間帯では、高精度の整形作業が行えないという問題があった。
また、８機以上の衛星が揃った時間帯でも、山間部や、都市部においては、崖や高層ビルによって、衛星からの電波が遮断されてしまって、８機以上のデータの捕捉が困難で、やはり、高精度な整形作業に支障をきたすという問題があった。
更に、ＧＰＳを用いた施工法では、衛星からのデータから高精度の作業を行えるようにするシステム装置自体が非常に高額であり、小規模事業所では、対応が困難であるいう問題も抱えていた。
その上、従来のＩＴＣ施工法では、運搬経路が狭隘で大型のＩＣＴバックホウが搬入できない場所では、ＩＴＣ施工ができないという問題もあった。

また、ＧＰＳを用いず、トータルステーションを用いた従来の施工法では、８機の衛星からのデータが必要であるという問題は解決できるが、システム全体の装置がやはり高額であり、小規模事業所では、対応が困難であり、建設ＩＣＴを導入した施工法の普及の障害になっていた。

本考案は、上記従来の問題を解決し、非常に廉価で、都市部の高層ビルに挟まれた地域や、高架橋下等のＧＰＳが捕捉できない場所や、運搬経路が狭隘で大型のＩＣＴバックホウが搬入できない場所でも、ＩＴＣ施工が可能になるようにした法面勾配指示装置を提供することを目的とする。

本考案の法面勾配指示装置は、上記従来の問題を解決するために、請求項１に記載のものでは、中心軸と、この中心軸と同軸的に回転自在に取り付けられる、円筒形状の内筒部と、この内筒部外周方向に、所定の間隙を隔てて、中心軸と同軸的に回転自在に取り付けられる、円筒形状の外筒部と、この外筒部を保持するために、内筒部との間隙に取り付けられる１又は２以上の内側板と、外筒部の外周面に取り付けられる、プリズム取り付け用のポールと、外筒部の内周面側で、内筒部との間隙に取り付けられ、プリズム取り付け用のポールを常時鉛直方向に誘導する錘と、外筒部の外周面に設けられる平地用マークと、外筒部の外周面に設けられる盛土用マーク、切土用マークのいずれか一方、若しくはそれら双方と、外筒部の外周面に、所定の間隙を隔てて取り付けられ、平地用マークと、盛土用マーク、及び、切土用マークが所望の位置にあるか否かをオペレーターに視認させるスリット部と、このスリット部を中心軸に固定する固定部とを具備したガイドとを、備えたことを特徴とする法面勾配指示装置。

請求項２記載の法面勾配指示装置は、平地用マークは、プリズム取り付け用のポールに対する角度が８０度以上９０度未満に取り付けられ、盛土用マークは、盛土法面の設計勾配に近似の角度になる位置として、プリズム取り付け用のポールに対する角度が５０度以上６０度以下に取り付けられ、切土用マークは、切土法面の設計勾配に近似の角度になる位置として、プリズム取り付け用のポールに対する角度が１２５度以上１３５度以下に取り付けられるようにした。

請求項３記載の法面勾配指示装置は、錘の断面形状は、中心角が１０５乃至１２０度の略扇型である構成とした。

本考案の法面勾配指示装置は、請求項１に記載したように構成したために、以下のような優れた効果を有する。
（１）非常に廉価で、山間部や都市部の高層ビルに挟まれた狭隘地域や、高架橋下等のＧＰＳが捕捉できない場所や、運搬経路が狭隘で大型のＩＣＴバックホウが搬入できない場所でもＩＴＣ施工が可能になり、ＩＴＣ工法の普及に役立つ。
（２）ブルドーザや、小型バックホウの排土板に装着して、盛土敷均しや整地、路床整形や下層路盤工にも応用が可能である。
（３）本装置の取り付け位置を調整することで、側溝の床堀作業や建築基盤の根切作業にも応用が可能である。
（４）大幅にコストを下げたことにより、ＩＣＴ施工を敬遠している小規模事業所でも、チャレンジへのハードルが下がり、これによって、ＩＣＴ施工の普及が格段に進むことが予想される。
（５）プリズム取り付け用のポールを備えたことにより、トータルステーションを用いたＩＴＣ施工法にも対応できる。

（６）請求項２に記載したように構成すると、オペレーターは、平地用マークが平地における整地作業で見やすい位置となり、また、盛土用マーク、切土用マークがスリットに収まっているかどうかを視認するだけで、正確に設計勾配に法面を整形できる。

（７）請求項３に記載したように構成すると、可動部の揺れを速やかに収束させ、プリズム取り付け用のポールを常時鉛直方向に安定化させることができる。

本考案の一実施の形態の法面勾配指示装置の基本構成を説明するための側面図である。 本考案の一実施の形態の法面勾配指示装置の基本構成を説明するための正面図である。 本考案の一実施の形態の法面勾配指示装置の基本構成の一部を説明するための図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。 本考案の一実施の形態の法面勾配指示装置の基本構成の一部を説明するための図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。 同図（ａ）～（ｃ）は、本考案の一実施の形態の法面勾配指示装置の基本動作を説明するための側面図である。

本考案の法面勾配指示装置の一実施の形態：
以下、本考案の法面勾配指示装置の一実施の形態の基本構成及び基本動作を、図１乃至図５を用いて説明する。
図１は、本考案の一実施の形態の法面勾配指示装置の基本構成を説明するための側面図である。
図２は、本考案の一実施の形態の法面勾配指示装置の基本構成を説明するための正面図である。
図３は、本考案の一実施の形態の法面勾配指示装置の基本構成の一部を説明するための図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。
図４は、本考案の一実施の形態の法面勾配指示装置の基本構成の一部を説明するための図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。
図５の（ａ）～（ｃ）は、本考案の一実施の形態の法面勾配指示装置の基本動作を説明するための側面図である。

本実施の形態の法面勾配指示装置１０の主要構成は、図１及び図２に示すように、中心軸１２、内筒部１４、外筒部１６、2つの内側板１８ａ、１８ｂ、プリズム取り付け用のポール２０、錘２２、また、図５（ａ）～（ｃ）に示すように、平地用マーク２４ａ、盛土用マーク２４ｂ、切土用マーク２４ｃ、図４（ａ），（ｂ）に示すようにガイド２６である。

以下、上記した各主要構成につき、図１乃至図５を用いて順次説明する。
先ず、図１に示すように、中心軸１２は、本実施の形態の法面勾配指示装置１０の中心となる略棒状の部位である。
また、内筒部１４は、円筒形状で、図示しないベアリングにより、中心軸１２と同軸的に回転自在に取り付けられる。
外筒部１６は、円筒形状で、内筒部外周方向に、所定の間隙を隔てて、中心軸１２と同軸的に回転自在に取り付けられる。
この外筒部１６を保持するために、図３（ａ）に示すように、2つの内側板１８ａ、１８ｂが内筒部１４との間隙に取り付けられる。
なお、2つの内側板１８ａ、１８ｂの形状は、図３（ｂ）に示すように、錘２２を取り付けるための一部切り欠きを有する、略中空円板形状をしている。

内筒部１４、外筒部１６の材質については、市販されている塩化ビニル管を用いると、入手や加工が容易である。
また、内側板１８ａ、１８ｂの素材としては、アクリル板を用いるとよい。
なお、図示による説明は省略するが、ガイド２６を取り付ける反対側の側面に、強度補強のため、円板状のステンレス製の外側板を取り付ける場合もある。

図１及び図２に示すように、外筒部１６の外周面には、プリズム取り付け用のポール（以下、単に「ポール」という場合がある）２０がボルトナット２０ａで、外周面に対して垂直方向に取り付け固定されている。
このプリズムは、段落番号［０００４］に記載したように、図示しないトータルステーションからの光波を反射して、バケットの刃先位置位置情報を提供する。
これにより、プリズムを装着した場合は、トータルステーションを用いたＩＣＴ施工に対応できる。
また、外筒部の内周面側で、内筒部との間隙に取り付けられ、ポール２０を常時鉛直方向に誘導する錘２２が取り付けられている。
これにより、本考案の法面勾配指示装置１０では、トータルステーションを用いたＩＣＴ施工にも対応できる。

また、錘２２は図２に示すように、ポール２０とは中心軸１２を中心とした対面方向に取り付けられ、その断面形状は略扇型である。
この錘２２は、可動部３０の重心を常時最下点となるように誘導する作用があるので、バケットの移動で可動部３０が揺らいだとしても、ポール２０を常時鉛直方向に誘導する役割を果たす。
なお、可動部３０の揺れを速やかに収束させるには。略扇型の錘２２の中心角を１０５乃至１２０度とすることが好適である。
ここで、可動部３０とは、内筒部１４、外筒部１６、2つの内側板１８ａ、１８ｂ、ポール２０、錘２２で構成され、中心軸１２に対して同軸的に回転自在に取り付けられている部位である。

また、図５（ａ）～（Ｃ）に示すように、外筒部１６の外周面には、平地用マーク２４ａと、盛土用マーク２４ｂ、切土用マーク２４ｃが設けられる。
これら各マーク２４ａ～２４ｃは、外筒部１６の外周面に３色の色違いのテープを貼ることで構成され、色違いの３色とすることで、オペレーターが識別しやすくなる。

平地用マーク２４ａは、プリズム取り付け用のポール２０に対する角度が８０度以上９０度未満に取り付けられ、盛土用マーク２４ｂは、盛土法面の設計勾配に近似の角度になる位置として、ポール２０に対する角度が５０度以上６０度以下に取り付けられ、切土用マーク２４ｃは、切土法面の設計勾配に近似の角度になる位置として、ポール２０に対する角度が１２５度以上１３５度以下に取り付けられるようにした。

ガイド２６は、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、スリット部２７と、このスリット部２７を中心軸１２に固定する固定金具２８を具備した構成である。
スリット部２７は、図５（ａ）に示すように、ポール２０を鉛直方向にした状態で、平地用マーク２４ａとスリットの中心線が一致するように、平地用マーク２４ａがスリット内で上下対称になるように、回転軸１２に取り付け固定される。
スリット部２７は、図４（ａ）に示すように、外筒部１６の外周面に、所定の間隙を隔てて固定金具２８により中心軸１２に固定され、スリット部２７のスリット幅は、図５（ａ）～（ｃ）に示すように、平地用マーク２４ａ、盛土用マーク２４ｂ、切土用マーク２４ｃのそれぞれの幅よりもやや幅広く形成されている。

以上の構成で、本実施の形態の法面勾配指示装置１０の基本動作を、図５（ａ）～（ｃ）を用いて説明する。
本実施の形態の法面勾配指示装置１０は、先ず、バケットの均し面を平地と平行となるように制御し、ポール２０が鉛直方向になるように、バケットの所定の位置に固定する。
このようにすることで、可動部３０の傾斜角度と、バケットの均し面の傾斜角度が、平行線の同位角の関係になり、可動部３０の傾斜角度と、バケットの均し面の傾斜角度が、常時一致するようになる。
なお、本実施の形態の法面勾配指示装置１０の取り付け位置は、オペレーターが作業中に視認できる位置であれば特に問題はない。

バケットの均し面を平地と平行となるように制御した状態では、ポール２０は鉛直方向を示し、上記したように平地用マーク２４ａは、ポール２０に対する角度が８０度以上９０度未満に取り付けられ、オペレーターには、平地用マーク２４ａが平地における整地作業で見やすい位置となり、図５（ａ）に示すように、ガイド２６のスリット部２７のスリットの中心線が、平地用マーク２４ａの中心線と一致するようになっている。
ここで、各マーク２４ａ～２４ｃをテープとして外筒部１６の外周面に貼り、スリット幅を当該テープよりやや広めとすることで、図５（ａ）～（ｃ）に示すように、各マーク２４ａ～２４ｃをスリットの上下対称位置に合わせることで、中心線の位置合わせが視覚的に容易にすることができる。

次に、図５（ｂ）に示すように、盛土整形する場合は、バケットの傾斜を制御して、スリットと盛土用マーク２４ｂの位置合わせを行う。
この状態では、上述したように、盛土用マーク２４ｂは、盛土法面の設計勾配に近似の角度になる位置として、ポール２０に対する角度が５０度以上６０度以下に取り付けられ、オペレーターは、視覚的に、バケットの均し面の傾斜角度が、盛土の法面の設計勾配に一致していると判断できる。
以降、オペレーターは、盛土用マーク２４ｂがスリットの範囲内にあることを確認しながら、盛土の法面の整形作業を行う。
また、作業中、可動部３０の揺れがあったとしても、錘２２の作用により、盛土用マーク２４ｂがスリット内に速やかに収束するので、作業ロスはほとんどなくなる。

同様に、図５（ｃ）に示すように、切土を整形する場合は、バケットの傾斜を制御して、スリットと切土用マーク２４ｃの位置合わせを行う。
この状態では、上述したように、切土用マーク２４ｃは、切土法面の設計勾配に近似の角度になる位置として、ポール２０に対する角度が１２５度以上１３５度以下に取り付けられ、オペレーターは、視覚的に、バケットの均し面の傾斜角度が、切土の法面の設計勾配に一致していると判断できる。
以降、オペレーターは、切土用マーク２４ｃがスリットの範囲内にあることを確認しながら、切土の法面の整形作業を行う。
なお、図図５（ａ）～（ｃ）において、各マークは、同一幅の色の異なるテープを貼りつけることで構成されているが、円筒形状の外筒部１６の外周面に貼り付けられている関係上、オペレーターが視認した場合、スリットが盛土マーク２４ｂを示している場合は、可動部３０がオペレーター側に傾斜しているため、平地用マーク２４ａ、及び、切土用マーク２４ｃは、縦方向に圧縮して見える。
同様に、切土用マーク２４ｃを示している場合は、平地用マーク２４ａ、盛土用マーク２４ｂは、縦方向に圧縮して見える。

以上のように構成することで、オペレーターは、スリットと各マーク２４ａ～２４ｃとの位置関係を視認するだけで、現況、バケットの均し面の傾斜角度が設計角度に一致しているかどうか容易に識別することができ、作業効率が大幅に向上したＩＣＴ施工とすることができる。
つまり、従来はバケットの角度を法面勾配に合わせる運転技術は、オペレーターの感覚に依存していたが、バケットの角度を、いわゆる「見える化」することで作業精度とともに、作業効率も向上する。
３Ｄ設計データさえあれば、機種やメーカーを問わず、従来型のバックホウでＩＣＴ施工を実現できる。
上記実施の形態では、法面バケットに装着するケースを想定して説明したが、法面バケットは勿論、標準バケット・ロングアームにも装着が可能である。

また、上記使用に、入手も加工も容易に可能で、構成も少ないことから、非常に廉価とすることができる。
更に、ＧＰＳを用いないため、山間部や都市部の高層ビルに挟まれた狭隘地域や、高架橋下等のＧＰＳが捕捉できない場所や、運搬経路が狭隘で大型のＩＣＴバックホウが搬入できない場所、でもＩＴＣ施工が可能になり、ＩＴＣ工法の普及に役立つ。

また、本装置は、ブルドーザや、小型バックホウの排土板に装着して、盛土敷均しや整地、路床整形や下層路盤工にも応用が可能である。
更に、本装置の取り付け位置を調整することで、側溝の床堀作業や建築基盤の根切作業にも応用が可能である。
大幅にコストを下げたことにより、ＩＣＴ施工を敬遠している小規模事業所でも、チャレンジへのハードルが下がる。
これによって、ＩＣＴ施工の普及が格段に進むことが予想される。
プリズム取り付け用のポールを備えたことにより、トータルステーションを用いたＩＴＣ施工法にも対応できる。

本願考案の法面勾配指示装置の構成は、上記実施の形態には限定されない。
上記実施の形態では、各構成に用いる材質を具体的に例示したが、これら材質に限定されるものではない。ある程度の強度を持ち、加工がやりやすい場合は、他の材質としてもよい。
また、上記実施の形態では、３つのマークを用いるケースで説明したが、盛土専用、切土専用の装置の場合は、平地用マークと、盛土用マーク、或いは、切土用マークの一方を用いた、２つのマークだけを用いたものも、本願考案に含まれる。
上記実施の形態では、ポールにプリズムを装着しない例で説明したが、プリズムを装着した場合は、トータルステーションを用いたＩＣＴ施工にも即座に対応でき、ＩＣＴ施工の幅がさらに拡大する。

１０：法面勾配指示装置
１２：中心軸
１４：内筒部
１６：外筒部
１８ａ、１８ｂ：内側板
２０：プリズム取り付け用のポール（ポール）
２２：錘
２４ａ：平地用マーク
２４ｂ：盛土用マーク
２４ｃ：切土用マーク
２６：ガイド
２７：スリット部
２８：固定金具（固定部）

Claims (3)

1. 中心軸と
   この中心軸と同軸的に回転自在に取り付けられる、円筒形状の内筒部と、
   この内筒部外周方向に、所定の間隙を隔てて、前記中心軸と同軸的に回転自在に取り付けられる、円筒形状の外筒部と、
   この外筒部を保持するために、前記内筒部との間隙に取り付けられる１又は２以上の内側板と、
   前記外筒部の外周面に取り付けられる、プリズム取り付け用のポールと、
   前記外筒部の内周面側で、前記内筒部との間隙に取り付けられ、前記プリズム取り付け用のポールを常時鉛直方向に誘導する錘と、
   前記外筒部の外周面に設けられる平地用マークと、
   前記外筒部の外周面に設けられる盛土用マーク、切土用マークのいずれか一方、又はそれら双方と、
   前記外筒部の外周面に、所定の間隙を隔てて取り付けられ、前記平地用マークと、前記盛土用マーク、及び、前記切土用マークが所望の位置にあるか否かをオペレーターに視認させるスリット部と、このスリット部を前記中心軸に固定する固定部とを具備したガイドとを、
   備えたことを特徴とする法面勾配指示装置。
2. 前記平地用マークは、前記プリズム取り付け用のポールに対する角度が８０度以上９０度未満に取り付けられ、
   前記盛土用マークは、盛土法面の設計勾配に近似の角度になる位置として、前記プリズム取り付け用のポールに対する角度が５０度以上６０度以下に取り付けられ、
   前記切土用マークは、切土法面の設計勾配に近似の角度になる位置として、前記プリズム取り付け用のポールに対する角度が１２５度以上１３５度以下に取り付けられるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の法面勾配指示装置。
3. 前記錘の断面形状は、中心角が１０５乃至１２０度の略扇型であることを特徴とする請求項１又は２に記載の法面勾配指示装置。

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