JPH07116845B2 - 建設装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 本発明は、低層から高層に至る各種構造物の建設を人手
を要せずに（すなわちできる限り無人にて）行う際に好
ましく適用できる省人化を図った建設装置に関するもの
である。

《従来の技術》 一般に、中高層ビル等各種建造物の建設は、最上階まで
柱を建築した後、地上で組立てたスラブ等をウィンチで
順次引上げ取付けている方法、あるいはクレーン等で駆
体部材を持上げ、下層階から上層階まで１階分毎に構築
し、積上げていく方法等により行われている。

第５図は、後者の方法を説明するためのもので、この図
は、既に１階と２階部分が構築され、３階部分を構築し
ている様子を示している。すなわち、作業員Ｈが３階部
分の床に乗り、クレーンＣで引き上げられた駆体部材Ｓ
を受け、３階部分の所定の位置に溶接，ボルト，その他
の手段で取付けるのである。

また最近、地下１階に設置したプラントで１階分の建物
をロボット等の機械を用いて集中的に構築し、１階分の
駆体工事の完了後に、階高分だけ上方にプッシュアップ
することを繰返して建造物全体を建設する方法が提案さ
れている（特開昭62−244941号公報参照）。

《発明が解決しようとする課題》 しかし、前述した最上階までの柱構築後スラブをウィン
チで引上げ取付ける方法、下層階から上層階まで１階分
毎に構築していく方法は、いずれも多数の人手を要し、
天候に左右されたり作業時間等の制約が大きく、しばし
ば工事期間の延長を招くのみならず、作業員の保安に関
しても多大の配慮が必要であった。

また、前述の先提案の方法では、このような問題は相当
解消されるものの、構築途上の構造物を支持する部材、
すなわちプッシュアップする部材の強度等からして建造
物の高さに限界があるという問題があった。

さらに、施工が進むにつれて建造物の階高が相当高くな
り重量的にも重くなることから、プラントを地上１階に
設置して建築してゆくのでは、上方へプッシュアップさ
れた建造物の支持が不安定になるおそれがあり、建設途
上の耐震性に問題があった。

本発明は、以上の問題を解消し、低層から高層までの各
種建造物をできる限り無人にて建設する際に好ましく適
用でき、しかも建設時の耐震性を向上できる建設装置を
提案することを目的とするものである。

《課題を解決するための手段》 本発明は、構築すべき建造物の上方に設けられ、その下
方の建造物との間に本設柱の立設その他の構築作業が施
される施工作業空間が形成される梁構造と、建造物に着
脱自在に支持されて立設される柱体と、梁構造に設けら
れこれを建造物に保持すべく柱体に係脱自在に錠止され
ると共に解除されて柱体に沿って梁構造を上昇させ建造
物との間に施工作業空間を形成する上昇止錠手段と、梁
構造に設けられ施工作業空間内で構築作業を施す施工手
段とを備えたことを特徴とする。

また本発明は上記構成において、梁構造が施工作業空間
を覆う覆部を有することを特徴とする。

さらにまた本発明は上記構成において、柱体がラック部
を有すると共に、上昇止錠手段がピニオンを有すること
を特徴とする。

《作 用》 本発明の作用について述べると、梁構造に備えられた上
昇止錠手段は建造物に支持された柱体に錠止されてお
り、これにより梁構造が建造物上方に強固に保持され
る。この上昇止錠手段と柱体とが錠止関係にあることか
ら、建設途上においても充分な耐震強度を確保でき耐震
性を向上させることができる。

そして、上昇止錠手段を柱体から解除することにより、
柱体に沿って梁構造が上昇させれてこれと建造物との間
に施工作業空間が形成され、この施工作業空間が形成さ
れたならば、再び柱体に上昇止錠手段を錠止させる。す
なわち柱体は、上昇止錠手段と錠止されることにより施
工作業空間を形成する柱として機能する。ここで、形成
された施工作業空間において施工手段により本設柱を立
設し、この本設柱に予め一体化し、または後付けにより
梁を取付け、これらを固定する。そして、この作業を全
ての本設柱および本設梁について反復することにより、
当該階を形成する施工作業空間内に本設柱および本設梁
が全数施工されることとなり、建造物の当該階を構築す
ることができる。

当該高さ階の施工作業が終了したならば、その後再び上
昇止錠手段により梁構造を上昇させ、更に上方の建設作
業を進めていくことになる。

すなわち、柱体及び上昇止錠手段による梁構造の上昇及
び錠止を繰り返すことにより、施工作業空間を確保しつ
つ順次上方へ建設作業を進行して行くことができるの
で、このような規則的な上方への建設作業並びに常に施
工作業空間に位置する梁構造に施工手段を設置して構築
作業を進めてゆく上で、梁構造の上昇制御、伸長手段の
駆動制御並びに施工手段の制御の自動化を導入すること
が容易であり、他の自動建設機器と組合せての建設作業
の自動化に好適である。

また、梁構造に設けた覆部により施工作業空間が外部か
ら遮蔽されるので、建設作業が天候に左右されるといっ
た不都合はなくなり、また周辺環境を阻害することなく
建設作業を実施することができる。

《実 施 例》 第１図（Ａ）〜（Ｇ）は、本発明装置の原理を説明する
ための概略斜視図である。

本発明は基本的には、構築すべき建造物10の上方に設け
られ、その下方の建造物10との間に本設柱６が立設され
ると共に構築作業が施される施工作業空間14が形成され
る梁構造２と、建造物10に着脱自在に支持されて施工作
業空間14内に立設される柱体40と、梁構造３に設けられ
これを建造物10に保持すべく柱体40に係脱自在に錠止さ
れると共に解除されて柱体40に沿って梁構造３を上昇さ
せ建造物10との間に施工作業空間14を形成する上昇止錠
手段50と、梁構造３に設けられ立設された本設柱６を上
方から押圧して固定するために下方へ伸長される伸長手
段１と、梁構造３に設けられ施工作業空間14内で構築作
業を施す施工手段とを備えて構成され、施工手段は柱組
み立て用ロボット9,柱溶接用ロボット4,梁溶接用ロボッ
ト12および外壁取付け用ロボット（図示せず）などから
成る。また梁構造３に、施工作業空間14を覆う覆部16を
設けても良い。さらにまた、柱体40にはその高さ方向に
沿ってラック41を設けると共に、上昇止錠手段50として
はラック41に噛合可能なピニオン51を備えて構成しても
良い。

同図において、複数本（ここでは４本）の柱状の伸長手
段、本実施例では油圧シリンダ１は、建造物10の１階分
の高さより若干長いストロークのロッド２を有してい
る。

伸長手段としてはこの油圧シリンダ１に替えて、第２図
（Ａ）に示すように、ロッド２の側面に全長に亘ってコ
ーム20を取付けると共に、このコーム20に噛合うラック
ギア21を、後述する梁構造たる梁組３に固定したシース
13を適宜個所に取付け、ラックギア21を回転させること
によりシース13をガイドとしてロッド２の伸長（抜
出）、短縮（収納）を行なうように構成したものを採用
しても良い。また、第２図（Ｂ）に示すように、ロッド
２の側面全周にスパイラル状のネジ溝22を設けると共
に、このネジ溝22に対応するネジ溝23をシース13の内側
面に設け、ロッド２を回転させることによりこれらネジ
溝22,23に沿ってロッド２の伸長（抜出），短縮（収
納）が行えるネジジャッキ様に構成したものを採用して
も良い。

このような構成の油圧シリンダ１は、建設しようとする
建造物10の上面形状（図示例では矩形）と概略同形に組
まれた梁構造たる梁組３に、その周方向に沿って適宜間
隔を隔てて取付けられる。

またここでは、梁組３の相対する梁3aと3b間に移動クレ
ーン５が配設され、この移動クレーン５に施工手段の一
つである柱組み立て用ロボット９が着脱自在に配備され
ている。

柱体であるガイド柱40は、その下端部が建造物10上面の
梁部分に仮固定されると共に、梁組３の上下一対の梁3
c,3bにそれぞれ設けられたガイド環部31に摺動自在に貫
通されて垂直に立てて設けられる。そしてガイド柱40の
側面には、その高さ方向に沿って所定ピッチにてラック
41が溶接されている。

一方、梁組３の上下一対の梁3c,3bのいずれか一方（こ
こでは梁3d）には、ラック41に噛合されるピニオン51が
設けられ、図示しない駆動モータなどの駆動源とともに
上昇止錠手段たる昇降手段50を構成している。

なお、ガイド柱40を、スパイラル状のネジ溝を表面に設
けた円柱とし、昇降手段50としては、ネジ溝に対応する
ネジ部を有する構成のものとしても良い、いわゆるスク
リューロッド式あるいはセンターホールジャッキ式、油
圧ジャッキ式など適宜変更しても良い。

以上のように構成された本発明では、梁組３に備えられ
た昇降手段50は、そのピニオン51が建造物10に支持され
たガイド柱40のラック41に噛合される構成となってお
り、これにより梁組３が建造物10に対して強固に保持さ
れることになる。そして、昇降手段50とガイド柱40、つ
まりピニオン51とラック41とが噛合関係にあることか
ら、充分な耐震強度を確保でき、これにより建築施工時
における耐震性を向上できる。

ここで、昇降手段50を駆動してガイド柱40のラック41と
の噛合関係をズラすことにより、第１図（Ａ）に示すよ
うに梁組３が上昇されて建造物10との間に施工作業空間
14が形成され、またロッド２が収納された油圧シリンダ
１の直下部分に本設柱６の装着スペース15が形成される
ことになる。

そして、ロッド２が収納されたシリンダ１直下の装着ス
ペース15に、第１図（Ｂ）に示すように施工手段たる柱
組み立て用ロボット９により本設柱６を据付ける。

この本設柱６は、第１図（Ｃ）に示すように、シリンダ
１内に収納したロッド２を若干伸長することにより、そ
の上端部6aが押圧されて位置決めされ、柱溶接用ロボッ
ト４により建造物10上に強固に固定される。なお、この
溶接作業は、移動クレーン５に柱溶接用ロボット４を取
り付けることで行なわれる。

また、油圧シリンダ１のロッド２のストロークは、立設
した本設柱６の上端部6aを押圧して位置決めできるスト
ローク長であれば良いが、前述したストローク長を略全
長に伸長させれば、この油圧シリンダ１を、建造物10上
に梁組３を仮に支持させるための仮設柱として機能させ
ることができるので、前述した設定がなされる。

この後、第１図（Ｄ）に示すように、隣接する本設柱６
を上記と同様の操作で据付けて固定する。そして、第１
図（Ｅ）に示すように、移動クレーン５に取り付けた梁
溶接用ロボット12にて本設梁７の固定作業を行なう。す
なわち、本設柱６には、本設梁７が予め設けられてお
り、隣り合う本設柱６の相対する本設梁７を梁溶接用ロ
ボット12により接合する。この本設梁７は、本設柱６と
別途作成し、柱６のブラケット間に取付けるようにして
も良い。

そして、上記操作を順次繰り返し行ない、第１図（Ｆ）
に示すように全ての本設柱６および本設梁７の取付けを
完了させる。その後、第１図（Ｇ）に示すように、ガイ
ド柱40の盛り替えを行ない、当該階の外壁11（第３図参
照）の取付けおよび図示は省略するが間仕切り作業，各
種ブース（湯沸室，浴室，洗面所等）の組み立て据付け
作業，天井部と床部の施工作業など、その他当該階に必
要な作業を行なう。

次に、再び昇降手段50を駆動して第１図（Ａ）に示すよ
うに梁組３を上昇させ、直上階の施工に移る。すなわ
ち、この施工は、上述した第１図（Ａ）〜（Ｇ）の作業
を繰り返すことにより行なわれる。そして、その施工の
繰り返しにより建造物10の構築を下層階から上層階へと
１階分毎に順次進め、所要階分だけ繰り返した後、梁組
３およびシリンダ１等の本発明装置を解体して撤去し、
最上階部分に必要な各種の作業を行ない、建造物10の建
設を完了する。

なお、本発明装置の油圧シリンダ1,ロッド2,梁組３とし
て、本設柱6,本設梁７と同等以上の強度を有する部材を
用いれば、それらを最上階の梁組に利用できることか
ら、本発明装置の解体，撤去等の作業を省略乃至簡略化
できる。

第３図は実機レベルでの本発明装置の実施例を示す概略
斜視図であり、第１図および第２図と同一の機能を発揮
する部分には同一符号を付してある。また第４図は、第
３図を説明する概略的な断面図である。

同図は、平面断面形状が略多角形ドーナツ状の建造物10
を建設する場合を示しており、内部空間の一部をエレベ
ータシャフトとして使用し、本設柱6,本設梁７など、そ
の他各種建材の搬送のためにエレベータが昇降されるよ
うになっている。

本発明装置は、建造物10の平面断面形状と概略同形に組
立てられ、梁組３には覆部16が取付けられると共に、そ
の覆部16直下の空間部にはコントロールルーム32が設置
される。

本発明装置は、このコントロールルーム32内で作業員が
コンピュータ33を操作することにより自動的に第１図
（Ａ）〜（Ｇ）のような作業を行なうように構成されて
いる。

すなわち、図示しないエレベータで地上から搬送された
本設柱６は、移動クレーン５上を移動する柱組み立て用
ロボット９により、ロッド２がシリンダ１に収納された
個所に移送されて据付けられ、次いで柱溶接用ロボット
４により下の階の本設柱６の上端に溶接固定される。そ
して、本設柱６に予め設けられた本設梁７も、梁溶接用
ロボット12で隣りの本設柱６の本設梁７と接合され、固
定される。

上述のようにして本設柱６と本設梁７の固定作業が終了
したならば、当該階の外壁パネル11の取付作業およびそ
の他当該階における必要な作業を、移動クレーン５上を
移動する作業用ロボットにて行ない、再び昇降手段50を
駆動して梁組３を上昇させ、上述と同じ操作を繰り返し
て直上階の建設，施工を行なう。そして、所要部分の建
設，施工が完了した後、本発明装置およびコントロール
ルーム32等を撤去して屋根部分の施工を行なう。

なお、実機レベルの本発明装置では、覆部16が梁組３に
取付けられており、覆部16は、仮設屋根38と仮設囲い39
とから構成され、建設階における各種の騒音が周囲に漏
れないよう、またコントロールルーム32のコンピュータ
33から作業用ロボットおよびその他の機器へ送られる電
気的命令が周囲の電波などノイズにより影響を受けない
よう、さらにはコントロールルーム32や建設階へ風雨が
入り込まないよう、防音や電磁シールドおよび風雨遮断
として機能されるようになっている。

このように、覆部16を設けて防音・風雨遮断機能や電磁
シールド機能を持たせれば、建設環境を良好に維持でき
ると共に、ノイズの干渉によるコンピュータ33や作業用
ロボットの暴走を防止することができる。

なお、本発明装置において、前述したように油圧シリン
ダ1,ロッド2,梁組３を本設柱6,本設梁７と同等以上の強
度を有する部材で構成すれば、これらをそのまま建造物
10の一部として使用できる。また、上記の仮設屋根38も
建造物10の屋根材と同等の部材で構成すれば、これもそ
のまま建造物10の屋根部として使用できる。

また、ガイド柱40は、仮設柱として所要階分の建設，施
工が完了した後撤去しても良く、あるいは何れかの本設
柱位置に設置しラック41を撤去することでそのまま本設
柱として使用することもできる。

ガイド柱40を本設柱として使用する場合には、いずれか
の本設柱の設置位置において予め建造物10の所要階分の
高さまで組んでおいても良いしあるいは建設作業と並行
して適宜継ぎ足すようにしても良い。継ぎ足す場合に
は、仮設屋根38の上面に開口部60を形成しておき、クレ
ーン等で仮設屋根38の上からその内部へ下すように搬入
して継ぎ足しても良いし、仮設屋根38の高さをガイド柱
40の継ぎ足しに必要な高さ位置に構築しておいて直接施
工作業空間14側から上方に向かって移送して継ぎ足すよ
うにしても良い。

他方、ガイド柱40を仮設柱とする場合にこれらガイド柱
40を順次上方へ伸ばして行く際には、第４図に示すよう
に上方に新設された盛替え用補強梁7a上に、ベース42に
より上方のガイド柱40を支持して下方のベース42による
支持を解除し、下方のガイド柱40を適宜撤去すると共
に、それをガイド柱40の上端に継足したり（図中、矢印
ａ参照）、あるいは油圧シリンダ１のロッド２を伸長さ
せて既に設置した本設柱６を下方へ押圧することによ
り、ガイド柱40が現在支承している荷重をこれら本設柱
６に移行させ、無荷重となったガイド柱40を昇降手段50
で梁組３に対して上昇させ、その後上方に新設された本
設梁７上にベース42を盛り替えるようにすれば良い（図
中、矢印ｂ参照）。

そして、本発明装置のガイド柱40が支持するものは、梁
組３あるいは覆部16、梁組３に設けられる施工手段など
であるため、先提案のように地上１階に設置したプラン
トでその上の建築途上の建造物の全重量を支持するもの
に比し、建造物の建造高さの制限がなく、また耐震性を
向上することができる。

《発明の効果》 以上詳述した本発明装置によれば、次のような効果を奏
する。

（１）梁構造に備えられた上昇止錠手段が建造物に支持
された柱体に錠止されるので、当該梁構造を建造物に強
固に保持することができ、これにより充分な耐震強度を
確保でき、建設途上における耐震性を向上できる。

（２）上昇止錠手段と柱体とにより施工作業空間を確保
しつつ順次上方へ作業を進行して行くので、施工制御の
自動化を導入することが容易であり、他の自動建設機器
と組合せての建設作業の自動化に好ましく適用すること
ができる。

（３）覆部で施工作業空間を覆うことができ、これによ
り雨，風等の天候に左右されずに建設作業を実施でき
る。

（４）作業の省人化を達成できると共に覆部によって天
候に左右されることがなくなって、昼夜の別なく24時間
のフル操業が可能となり、工期を飛躍的に短縮でき、生
産性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）〜（Ｇ）は本発明装置の原理を説明するた
めの概略斜視図、第２図（Ａ），（Ｂ）は本発明装置の
シリンダとロッドの他の構成例を示す断面図、第３図は
実機レベルでの本発明装置の一例を示す概略斜視図、第
４図は第３図の概略断面図、第５図は従来の建設方法を
示す図である。 ３……梁構造（梁組） 4,9,12……施工手段（施工手段柱組み立て用ロボット，
柱溶接用ロボット，梁溶接用ロボット） ６……本設柱 10……建造物 14……施工作業空間 16……覆部 40……柱体（ガイド柱） 41……ラック 50……上昇止錠手段（昇降手段） 51……ピニオン

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】構築すべき建造物の上方に設けられ、その
   下方の該建造物との間の本設柱の立設その他の構築作業
   が施される施工作業空間が形成される梁構造と、上記建
   造物に着脱自在に支持されて立設される柱体と、上記梁
   構造に設けられこれを上記建造物に保持すべく上記柱体
   に係脱自在に錠止されると共に解除されて該柱体に沿っ
   て上記梁構造を上昇させ該建造物との間に上記施工作業
   空間を形成する上昇止錠手段と、上記梁構造に設けられ
   上記施工作業空間内で構築作業を施す施工手段とを備え
   たことを特徴とする建設装置。
2. 【請求項２】前記梁構造が、前記施工作業空間を覆う覆
   部を有する請求項１記載の建設装置。
3. 【請求項３】前記柱体がラック部を有すると共に、前記
   上昇止錠手段がピニオンを有する請求項１または２いず
   れかの項に記載の建設装置。