JP7579819B2 - 壁面作業装置 - Google Patents

Description

本発明は、壁面作業装置に関する。

高圧水を用いた洗浄や表面剥離、はつり作業を行う場合に、ノズルユニットが用いられる。ノズルユニットは、例えば、噴射ガンや洗浄装置である。作業者は、噴射ガンを用いて、高圧水を噴射する。また、洗浄装置は、筐体内を吸引した状態で高圧水を噴射する。
例えば、従来のノズルユニットは、トリガレバー式噴射ガンである。従来のノズルユニットの一例は、ＯＦＦ時に高圧水を逃がすパージ式のバルブガンやダンプガン、ＯＦＦ時に高圧水の流れを止めるプランジャ式のグリップジェットガンである。

洗浄や表面剥離、はつり作業を行う施工箇所が手動で施工できる高さであれば、手動で作業を行うことができる。一方、施行箇所が高所である場合、足場を設置して作業を行う。また、手動ではなく、ＸＹＺ軸等の支柱を用いて、作業を自動化または半自動化できる。

特開平０６－２９４２２１号公報（以下、特許文献１）に開示される高圧水の噴射部操作方法によれば、高圧水のエネルギーを有効利用して作業能率を向上させるとともに、作業者に負担をかけることなく、安全に構築物の表面を処理できる。

特許第５０７０４０３号公報（以下、特許文献２）に開示される壁面のはつり工法によれば、レール軌道を敷設する方式でありながら、はつり壁面への直接敷設により、軌道レール敷設用の常設足場を必要とせず、且つ、はつり面積を容易に拡張できる。

特開２０２０－１３３３１６号公報（以下、特許文献３）に開示されるウォータージェットを用いたコンクリート構造物等の施工方法によれば、施工面に従来のようなアンカーボルトや箱型の吸着支持装置を用いることなしに、確実に簡易に、迅速にレールを取り付けることができ、施工面にウォータージェットを円滑に施行できる。

特許文献１の高圧水の噴射部操作方法では、駆動走行体を一対のガイドレールの上下両面に当接させることが開示される。レールを上下両面で把持する場合、駆動走行体が比較的軽量であることや、レールおよびレールを固定する壁面が堅固なことが必要となる。

特許文献２の壁面のはつり工法では、ウォータージェット噴射装置が一対のＩ型鋼レールのフランジを転動輪で狭持することが開示される。一対のレールにそれぞれ転動輪や駆動源を含めた駆動機構を配置すると、重量のあるウォータージェット噴射装置を保持した状態で、互いの動作を誤差なく駆動させることが困難となる。

特許文献３のウォータージェットを用いたコンクリート構造物等の施工方法では、複数の電動式の真空吸着パッドをレールに取り付け、真空吸着パッドのスイッチのワンタッチ操作で着脱可能に敷設することが開示される。ウォータージェット噴射装置や駆動機構の重量が比較的軽量である必要があり、壁面等の施工箇所における作業を省力化するためには、改良の余地がある。

本発明は、足場が既に配置されている作業現場においても、狭隘な箇所に配置可能な壁面作業装置を提供することを目的とする。

本発明の壁面作業装置は、
第１方向に延びるレールであって、
レール内側面と、
下部に配置されるフランジと、
を有するレールと、
前記第１方向に直交する第２方向に延びる移動軸と、
高圧水を壁面に噴射する処理ユニットと、
前記処理ユニットを前記レールに沿って前記第１方向に移動する移動ユニットであって、
主回転体と、
前記主回転体の回転によって回転する従回転体と、
前記従回転体の回転によって、前記レールを走行するレール走行ローラと、
前記レール内側面に接した状態で、前記移動ユニットの姿勢を維持する第１のレール走行補助ローラと、
を有する移動ユニットと、
前記処理ユニットを前記移動軸に沿って前記第２方向に移動する昇降ユニットと、
を有する。

本発明の壁面作業装置によれば、足場が既に配置されている作業現場においても、狭隘な箇所に配置できる。

実施形態の壁面作業装置の斜視図 実施形態の壁面作業装置の側面断面図 実施形態の壁面作業装置の正面断面図 （ａ）第１実施例の移動ユニットの上面図、（ｂ）第２実施例の移動ユニットの上面図 実施形態の移動ユニットの正面断面図 （ａ）第１実施例の昇降ユニットの側面断面図、（ｂ）第２実施例の昇降ユニットの側面断面図 実施形態の壁面作業装置の側面断面図 実施形態の壁面作業装置の斜視図

以下、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら説明する。
図１～図８に示すように、本実施形態の壁面作業装置１は、処理ユニット２と、移動軸７と、移動ユニット８と、昇降ユニット１９と、を有する。

移動ユニット８は、レールＬに沿って移動する。これにより、処理ユニット２は、左右方向に位置決めされる。昇降ユニット１９は、移動軸７に沿って移動する。これにより、処理ユニット２は、上下方向に位置決めされる。処理ユニット２を上下左右方向に位置決めし、壁面Ｗの洗浄や表面剥離、はつり作業を行う。

図２に示すように、処理ユニット２は、ノズル３と、筐体４と、ロータリーユニット５と、を有する。処理ユニット２は、高圧ポンプＰから供給される１０～２４５ＭＰａの高圧水Ｑを、ノズル３から噴射する。これにより、壁面Ｗの洗浄や表面剥離、はつり作業を行う。また、吸引装置Ａが洗浄後の処理水を回収してもよい。
ノズル３は、高圧水Ｑを噴射させる筒である。ノズル３の噴射口径、配置数等は、適宜選択できる。

筐体４は、筒状であり、壁面Ｗとの間に内部空間を画定する。筐体４は、例えば、円筒状、多角形状である。壁面Ｗの洗浄や剥離等の作業中、筐体４の内部空間は、吸引装置Ａの吸引によって、負圧状態になる。また、筐体４の内部空間には、ノズル３から噴射される高圧水Ｑや、処理後の屑や廃液が存在する。そのため、筐体４の材質は、金属等の高い硬度を有することが好ましい。また、筐体４の内部空間の容積に応じて、筐体４の厚みを調整してもよい。

ロータリーユニット５は、少なくとも１つのノズル３を回転させる。筐体４内で少なくとも１つのノズル３を回転させることで、筐体４の開口部に位置する壁面Ｗに、高圧水Ｑを適切に噴射できる。

筐体４の外周面に、処理ユニット用補助ローラ６を配置してもよい。処理ユニット用補助ローラ６は、壁面Ｗを転動する。処理ユニット２を移動させる場合、筐体４が壁面Ｗの凹凸等に引っかかり、停止する可能性がある。少なくとも１つの処理ユニット用補助ローラ６により、処理ユニット２が円滑に移動できる。

筐体４は、昇降ユニット１９と連結可能である。具体的には、筐体４の周縁に処理ユニット周縁部２ａが形成される。処理ユニット周縁部２ａと昇降ユニット１９は、処理ユニット固定部材２ｂで固定される。昇降ユニット１９の上下移動に伴い、処理ユニット２も上下に移動する。

図３および図７に示すように、処理ユニット２および昇降ユニット１９は、移動軸７に沿って上下方向に移動する。移動軸７は、移動軸溝７ａと、移動用歯車７ｂと、移動軸調整部７ｃと、を有する。移動軸溝７ａは、移動軸７の側部に形成される。昇降用モータＭ２の駆動に伴う回転力を、移動用歯車７ｂの回転に変換する。これにより、移動軸溝７ａと移動用歯車７ｂがかみ合い、処理ユニット２および昇降ユニット１９が上下方向に移動する。移動軸溝７ａと移動用歯車７ｂのピッチ等は適宜選択できる。

移動軸調整部７ｃは、移動軸７の高さを調整する。これにより、様々な高さの作業対象の壁面Ｗに対して、処理ユニット２の位置を調整できる。移動軸調整部７ｃは、例えば、ボルトとナット、ボールネジ、圧力シリンダーである。

図２～図５に示すように、移動ユニット８は、移動軸７を左右方向に移動させる。移動ユニット８は、移動軸７に配置される処理ユニット２や昇降ユニット１９の重量に耐えうる構造を有する。
移動ユニット８は、移動ユニット本体９と、主回転体１０と、従回転体１１と、レール走行ローラ１２と、第１のレール走行補助ローラ１３と、第２のレール走行補助ローラ１４と、を有する。移動用モータＭ１の駆動に伴い、主回転体１０が回転する。そして、ベルトＢを介して主回転体１０の回転に伴い従回転体１１が回転する。そして、レール走行ローラ１２やレール走行補助ローラ１３、１４が回転しながら、移動ユニット８は、レールＬ内を走行する。

図１、図２、図７に示すように、レールＬは、レール支持部Ｌａと、単管レールＬｂと、フランジＬｃと、を有する。レール支持部Ｌａは、壁面Ｗに固定される。レール支持部Ｌａは、単管レールＬｂを支持する。レール支持部Ｌａは、アンカーボルト等の固定具である。
単管レールＬｂは、Ｕ字形状を有し、内部に空洞を有する。フランジＬｃは、Ｕ字形状の開口箇所に形成される。レール走行ローラ１２は、フランジＬｃ上を走行する。レール走行補助ローラ１３、１４は、レール内側面Ｌｄに沿って走行する。

移動ユニット本体９は、移動軸７と連結可能である。レール走行補助ローラ１３、１４は、移動ユニット本体９に連結可能である。移動ユニット本体９は、レールＬのＵ字形状の開口箇所を移動できる幅を有する。

主回転体１０は、主回転体用軸１０ａによって、移動用モータＭ１の駆動に伴い回転する。
主回転体１０の回転は、ベルトＢを介して、従回転体１１に伝達される。これにより、従回転体１１が回転する。従回転体１１は、従回転体用軸１１ａを有する。従回転体用軸１１ａの両端には、レール走行ローラ１２が配置される。

レール走行ローラ１２は、フランジＬｃを走行する車輪である。図４に示すように、移動ユニット８は、一対の前輪、一対の後輪の計４つのレール走行ローラ１２を有することが好ましい。

レールＬ（モノレール）に沿って移動ユニット８を移動させる場合、下方に配置される処理ユニット２や昇降ユニット１９の重量で振動の影響を受ける可能性がある。図３～図５に示すように、レール走行補助ローラ１３、１４を配置することにより、防振性が向上する。

防振性を向上させるためには、レールＬの幅方向の振動と、レールＬの高さ方向の振動の一方または双方を考慮する。
第１のレール走行補助ローラ１３により、レール内側面Ｌｄに適切な外圧を維持して、移動ユニット８が左右方向に移動できる。これにより、レールＬの幅方向の振動に対する防振性が向上する。
第２のレール走行補助ローラ１４により、レールＬの下部からフランジＬｃを押し上げる圧を維持したて、移動ユニット８が左右方向に移動できる。これにより、レールＬの高さ方向の振動に対する防振性が向上する。

図３～図５に示すように、一対の前輪、一対の後輪の計４か所に第１のレール走行補助ローラ１３を配置することが好ましい。図３～図５に示すように、前後一対の計２か所、または、一対の前輪と一対の後輪の計４か所に第２のレール走行補助ローラ１４を配置することが好ましい。

第１のレール走行補助ローラ支持部１６は、移動ユニット本体９に連結される。また、第１のレール走行補助ローラ支持部１６は、第１のレール走行補助ローラ１３に連結される。また、第１のレール走行補助ローラ支持部１６や、第１のレール走行補助ローラ支持部１６と移動ユニット本体９の間には、幅調整部１５が配置される。幅調整部１５の伸縮や、幅調整部１５の角度等の調整によって、第１のレール走行補助ローラ１３によって、レール内側面Ｌｄに適切な外圧を維持できる。例えば、図３～図５に示すように、第１のレール走行補助ローラ支持部１６は、アーム式や圧力シリンダー式である。

図４（ａ）は、第１実施例の移動ユニット８の上面図である。図４（ａ）に示す例では、移動ユニット８をレールＬに取り付けた状態で、左右一対の第１のレール走行補助ローラ支持部１６の外側端面がレール内側面Ｌｄと接触する。この状態で、移動ユニット８は動作する。
図４（ｂ）は、第２実施例の移動ユニット８の上面図である。図４（ｂ）に示す例では、移動ユニット８をレールＬに取り付けた状態で、左右一対の第１のレール走行補助ローラ支持部１６の外側端面がレール内側面Ｌｄと接触しない。そのため、幅調整部１５を外側に伸ばして、左右一対の第１のレール走行補助ローラ支持部１６の外側端面がレール内側面Ｌｄと接触するように調整する。この状態で、移動ユニット８は動作する。

また、第２のレール走行補助ローラ１４におけるレールＬの下部からフランジＬｃを押し上げる圧を維持するための機構としては、第２のレール走行補助ローラ支持部１７は、移動ユニット本体９に連結される。また、第２のレール走行補助ローラ支持部１７は、第２のレール走行補助ローラ１４に連結される。第２のレール走行補助ローラ支持部１７の伸縮や、第２のレール走行補助ローラ支持部１７の角度等の調整によって、第２のレール走行補助ローラ１４によって、レールＬの下部からフランジＬｃを押し上げる圧を維持できる。例えば、図３～図５に示すように、第２のレール走行補助ローラ支持部１７は、アーム式や圧力シリンダー式である。

移動ユニット本体９と移動軸７は、別部材である。これにより、壁面作業装置１を狭隘な箇所に配置できる。移動ユニット固定部材１８の有無によって、装置の分解を容易なものにすることができる。
移動ユニット固定部材１８は、例えば、ネジやボルトである。移動ユニット本体９の下部端面と移動軸７の上部端面には、それぞれ貫通孔が形成される。移動ユニット固定部材１８は、貫通孔に挿入されて、嵌め合わせる。

図３、図６に示すように、昇降ユニット１９は、昇降用モータＭ２の回転力により、処理ユニット２を上下方向に移動させる。昇降用モータＭ２の駆動に伴う回転力を、移動用歯車７ｂの回転に変換する。これにより、移動軸７の移動軸溝７ａと移動用歯車７ｂがかみ合い、処理ユニット２および昇降ユニット１９が上下方向に移動する。

また、移動軸７の両端に端検知部２０を配置してもよい。これにより、処理ユニット２の無理な配置を防止するとともに、処理ユニット２の各部位との衝突を抑制し、装置寿命が向上する。移動軸７の上方に、上方端検知部２０Ａを配置する。移動軸７の下方に、下方端検知部２０Ｂを配置する。端検知部２０は、各種位置センサを利用できる。

壁面Ｗは、必ずしも平らな面ではない。壁面Ｗには、傾斜、勾配、凹凸、溝等が存在する場合もある。処理ユニット２が同じ位置で壁面Ｗを作業し続けることで、処理ユニット２と壁面Ｗとの距離が変化した場合、洗浄等の作業効率が悪化する。そこで、移動軸７には、距離調整部２１が配置されてもよい。距離調整部２１は、壁面Ｗとの距離を一定に保つ。

処理ユニット周縁部２ａと昇降ユニット１９を処理ユニット固定部材２ｂで固定することに加えて、図６に示すように、距離調整部２１を利用できる。距離調整部２１は、例えば、コイルバネ、皿バネ、板バネや、圧力シリンダーである。
ノズル３から高圧水Ｑを壁面Ｗに噴射した際、壁面Ｗから押し戻される反力が発生し、処理ユニット２が撓む可能性もある。距離調整部２１は、反力に対しても機能する。

移動軸７の下方には、下方支持部２２を配置してもよい。図８に示すように、下方支持部２２は、例えば、Ｕ字形状等、下方に別途配置するレールＬを跨ぐ構成や、吸着パッド等を配置する構成である。下方支持部２２により、振動や反力をより抑えられる。

次に、本実施形態の壁面作業装置１の使用方法を説明する。
まず、作業者は、作業準備段階として、壁面Ｗにおけるレール支持部Ｌａの有無を確認する。壁面Ｗにレール支持部Ｌａがない場合、壁面Ｗにレール支持部Ｌａを固定する。そして、レール支持部ＬａにＵ字形状の単管レールＬｂを配置する。
なお、既に足場のある施工場所では、作業準備段階を省略できる場合もある。

作業者は、単管レールＬｂに、移動ユニット８を取り付ける。そして、移動ユニット８の下部に移動軸７を固定する。移動軸７に昇降ユニット１９を配置する。そして、昇降ユニット１９と処理ユニット２を固定する。そして、壁面Ｗの作業箇所（初期位置）を決め、壁面作業装置１を位置決めする。

移動用モータＭ１を駆動させることで、主回転体１０が回転する。主回転体１０の回転がベルトＢを介して従回転体１１に伝達されることで、フランジＬｃ上をレール走行ローラ１２が走行する。これにより、処理ユニット２を左右方向に位置決めする。
なお、移動用モータＭ１を駆動させる前に、第１のレール走行補助ローラ１３によって、レール内側面Ｌｄに適切な外圧を維持してもよい。また、第２のレール走行補助ローラ１４によって、レールＬの下部からフランジＬｃを押し上げる圧を維持してもよい。これにより、防振性が向上する。

次に、作業段階として、高圧ポンプＰを起動させる。高圧ポンプＰの起動により、高圧水Ｑがノズル３から噴射可能となる。また、吸引装置Ａを起動させることで、筐体４内の空間を負圧とする。そして、処理ユニット２の作動をＯＮにすることで、ノズル３から高圧水Ｑを壁面Ｗに噴射し、洗浄等の作業を行う。所定時間、同じ位置で洗浄等を行ってもよい。また、所定時間経過後、例えば、３０秒後に、移動用モータＭ１や昇降用モータＭ２を駆動させることで、上下左右方向に対して噴射位置を変えながら洗浄等を行ってもよい。

洗浄等の作業終了後は、処理ユニット２の作動をＯＦＦにして、上記手順とは逆の流れで片付け作業を行う。

また、完全自動化を図る場合、制御装置（不図示）を用いて、高圧ポンプＰから供給する高圧水Ｑの速度や流量、吸引装置Ａからの吸引量、移動ユニット８における移動用モータＭ１の回転数に起因する走行速度や、レール走行補助ローラ１３、１４の位置、昇降ユニット１９における昇降用モータＭ２の回転数に起因する昇降速度等を遠隔で操作してもよい。

以上、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能であることは言うまでもない。

１ 壁面作業装置
２ 処理ユニット
２ａ 処理ユニット周縁部
２ｂ 処理ユニット固定部材
３ ノズル
４ 筐体
５ ロータリーユニット
６ 処理ユニット用補助ローラ
７ 移動軸
７ａ 移動軸溝
７ｂ 移動用歯車
７ｃ 移動軸調整部
８ 移動ユニット
９ 移動ユニット本体
１０ 主回転体
１０ａ 主回転体用軸
１１ 従回転体
１１ａ 従回転体用軸
１２ レール走行ローラ
１３ 第一のレール走行補助ローラ
１４ 第二のレール走行補助ローラ
１５ 幅調整部
１６ 第一のレール走行補助ローラ支持部
１７ 第二のレール走行補助ローラ支持部
１８ 移動ユニット固定部材
１９ 昇降ユニット
２０ 端検知部
２１ 距離調整部
２２ 下方支持部
Ｂ ベルト
Ｍ１ 移動用モータ
Ｍ２ 昇降用モータ
Ｐ 高圧ポンプ
Ａ 吸引装置
Ｌ レール
Ｌａ レール支持部
Ｌｂ 単管レール
Ｌｃ フランジ
Ｌｄ レール内側面

Claims (8)

1. 第１方向に延びるレールであって、
   レール内側面と、
   下部に配置されるフランジと、
   を有するレールと、
   高圧水を壁面に噴射する処理ユニットであって、
   前記高圧水を噴射するノズルと、
   前記壁面との間に内部空間を画定する筐体と、
   を有する処理ユニットと、
   前記処理ユニットを前記レールに沿って前記第１方向に移動する移動ユニットであって、
   主回転体と、
   前記主回転体の回転によって回転する従回転体と、
   前記従回転体の回転によって、前記レールを走行するレール走行ローラと、
   前記レール内側面に接した状態で、前記移動ユニットの姿勢を維持する第１のレール走行補助ローラと、
   を有する移動ユニットと、
   前記移動ユニットのみに支持され、前記第１方向に直交する第２方向に延びる移動軸と、
   前記処理ユニットを前記移動軸に沿って前記第２方向に移動する昇降ユニットと、
   を有する、壁面作業装置。
2. 前記移動ユニットは、前記レールの下部から前記フランジに接した状態で、前記移動ユニットの姿勢を維持する第２のレール走行補助ローラを有する、
   請求項１に記載の壁面作業装置。
3. 前記処理ユニットは、前記壁面との距離を一定に保つ距離調整部を有する、
   請求項１又は２に記載の壁面作業装置。
4. 前記処理ユニットは、前記筐体の周縁に形成される処理ユニット周縁部を有し、
   前記処理ユニット周縁部と前記昇降ユニットとを固定する処理ユニット固定部材を更に有する、
   請求項１～３のいずれかに記載の壁面作業装置。
5. 前記移動軸は、
   前記移動軸の側部に形成される移動軸溝と、
   前記移動軸溝と嵌合する移動用歯車と、
   を有する、請求項１～４のいずれかに記載の壁面作業装置。
6. 前記移動軸の両端に配置される端検知部を更に有する、
   請求項１～５のいずれかに記載の壁面作業装置。
7. 前記レール内側面は、
   前記壁面側に配置される第１のレール内側面と、
   前記第１のレール内側面よりも前記壁面から離れて配置される第２のレール内側面と、
   を有し、
   前記第１のレール走行補助ローラは、
   前記第１のレール内側面に接触する壁面側第１のレール走行補助ローラと、
   前記第２のレール内側面に接触する反壁面側第１のレール走行補助ローラと、
   を有し、
   前記壁面側第１のレール走行補助ローラと前記反壁面側第１のレール走行補助ローラの幅を調整可能な幅調整部を更に有する、
   請求項１～６のいずれかに記載の壁面作業装置。
8. 前記移動ユニットは、前記第１のレール内側面と前記第２のレール内側面との間を移動可能な幅を有する移動ユニット本体を有する、
   請求項７に記載の壁面作業装置。
   

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