JP7745401B2 - 耐火被覆材吹付装置 - Google Patents

Description

本発明は、耐火被覆材吹付装置に係り、特に、Ｈ型鋼からなる梁に対して耐火被覆材を吹き付ける耐火被覆材吹付装置に関する。

鉄骨造の建物の躯体である柱や梁に対して、火災による損傷を防止するために、いわゆる耐火被覆作業が行われている。耐火被覆作業とは、柱や梁の表面に対して、耐火被覆材であるロックウールを吹き付けることによって躯体を被覆する作業をいう。
特許文献１には、耐火被覆材であるロックウールと、結合剤であるセメントスラリーを混合して吹付可能なノズルを備えた耐火被覆材吹付システムが開示されている。

また近年、耐火被覆作業を行う作業現場で大量に飛散する耐火被覆材から作業員を保護する目的で、耐火被覆作業を自動化することが可能な耐火被覆材吹付ロボットの開発が行われている。
図９は、Ｈ型鋼からなる梁Ｂに対して耐火被覆材Ｆを吹き付ける吹付ロボット１００を示している。図９に示すように、吹付ロボット１００は、耐火被覆材（ロックウール）を噴射する噴射ノズル１０１と、噴射ノズル１０１に対してロックウール及びセメントスラリーを供給する供給ホース１０２と、噴射ノズル１０１を保持するとともに、噴射ノズル１０１の位置制御及び角度制御を行うロボットアーム１０３と、ロボットアーム１０３を梁の延長方向に摺動させる横行装置１０４と、を有している。ロボットアーム１０３及び横行装置１０４は、噴射ノズル１０１が、梁Ｂに対して予め設定された経路及び角度で移動するように制御される。

特開２０２１－００４５２５号公報

吹付ロボット１００によって、飛散するロックウールから作業員を保護することができるとともに、吹付作業効率の向上を図ることができる。しかしながら、耐火性を確保するためには、耐火被覆材Ｆを梁Ｂの全体に対して所定の被覆厚以上の厚さで確実に被覆する必要があり、吹付ロボット１００による吹付作業に関して、品質向上の余地が残っていた。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、Ｈ型鋼からなる梁に対して適切な量の耐火被覆材を自動的に吹き付けることができ、吹付作業の効率化と品質の向上を図ることが可能な耐火被覆材吹付装置を提供することにある。

前記課題は、本発明の耐火被覆材吹付装置によれば、Ｈ型鋼からなる梁に前記耐火被覆材を吹き付ける耐火被覆材吹付装置であって、前記耐火被覆材を吹付方向に向けて噴射する吹付口を有する噴射装置と、前記吹付口を保持するとともに、前記吹付口の位置及び前記吹付方向を変更可能な保持装置と、前記梁を含む躯体の三次元データに基づいて前記噴射装置及び前記保持装置を制御する制御装置と、を有し、前記制御装置は、前記梁の被吹付面と前記吹付方向とのなす角度が９０度より小さくなるほど前記吹付口の位置変更速度が小さくなるように前記保持装置を制御し、前記被吹付面と前記吹付方向とのなす角度が、前記吹付対象点と前記吹付口との間の距離と、前記梁の高さ寸法と、前記吹付口の外形寸法と、に基づいて、前記梁の支持物に前記吹付口が当接しない範囲で最大吹付角度となるように、前記保持装置を制御することにより解決される。

上記構成によれば、躯体の三次元データに基づいて、自動的に吹付作業を行うように噴射装置と保持装置が制御される。これにより、吹付作業の効率化が実現される。
また、制御装置は、被吹付面と吹付方向とのなす角度が小さくなるほど吹付口の位置変更速度が小さくなるように保持装置を制御する。これにより、被吹付面と吹付方向のなす角度が小さいことによって被吹付面に対する耐火被覆材の付着性が低下してしまう場合であっても、噴射装置の位置変更速度を小さくすることにより、被吹付面に適切な量の耐火被覆材を付着させることができ、吹付作業の品質の向上を図ることが可能となる。

また、前記制御装置は、前記吹付口が前記梁の上フランジの上面よりも下方に位置し、前記被吹付面上の吹付対象点と前記吹付口との間の距離が一定の距離となるように前記保持装置を制御すると好適である。
上記構成によれば、梁が支持する天井等に吹付口が当接して損傷してしまうことがない。また、吹付口から噴射される耐火被覆材を、結合剤と適切に混合した状態で被吹付面に対して付着させることができる。すなわち、吹付対象点と吹付口との間の距離が小さすぎると、耐火被覆材と結合剤との混合状態が不十分となるとともに、被吹付面に対する耐火被覆材の吹付状態にムラが生じる。一方、吹付対象点と吹付口との間の距離が大きすぎると、耐火被覆材が吹付対象点以外の場所に拡散してしまい、耐火被覆材を必要以上に消費してしまう。そこで、吹付対象点と吹付口との間の距離を適切な距離（例えば、４００ｍｍ～６００ｍｍ）に保持するように保持装置を制御することにより、吹付作業の品質の安定化と耐火被覆材の浪費防止を図ることが可能となる。

また、前記梁は、鉛直面を有するウェブと、前記ウェブの下端で前記ウェブと連結する下フランジと、を備え、前記制御装置は、前記下フランジの上面と前記吹付方向とのなす角度が９０度より小さくなるほど前記吹付口の位置変更速度が小さくなるように前記保持装置を制御すると好適である。
上記構成によれば、天井を支持する梁の下フランジの上面に対して、自動的に吹付作業を行うことができるとともに、吹付作業の品質の向上を図ることが可能となる。

また、前記制御装置は、前記ウェブに対して前記吹付口の位置変更速度が一定の標準速度となるように前記保持装置を制御する第一の吹付制御部と、前記下フランジの上面に対して前記吹付口の位置変更速度が前記標準速度に対して所定の減速係数を乗算した速度となるように前記保持装置を制御する第二の吹付制御部と、を有すると好適である。
上記構成によれば、標準的な位置変更速度に対して所定の減速係数を乗算するという単純な演算を行うことによって、梁に対する吹付作業の品質の向上を図ることが可能となる。

本発明に係る耐火被覆材吹付装置によれば、Ｈ型鋼からなる梁に対して適切な量の耐火被覆材を自動的に吹き付けることができ、吹付作業の効率化と品質の向上を図ることが可能となる。

本実施形態に係る吹付装置の全体構成を示す図である。 耐火被覆材の吹付対象である梁の外観を示す斜視図である。 制御装置の機能構成を示す図である。 ウェブに対する吹付口の位置及び吹付方向を説明するための側面図である。 ウェブに対する吹付口の位置変更制御を説明するための斜視図である。 下フランジの上面に対する吹付口の位置及び吹付方向を説明するための側面図である。 下フランジの上面に対する吹付口の位置変更制御を説明するための斜視図である。 減速係数テーブルの一例を示す図である。 下フランジの上面に対して標準速度で吹き付けた場合の付着状態を示す図である。 下フランジの上面に対して減速速度で吹き付けた場合の付着状態を示す図である。 上フランジの下面に対する吹付口の位置及び吹付方向を説明するための側面図である。 上フランジの下面に対する吹付口の位置変更制御を説明するための斜視図である。 吹付制御処理の流れを示す図である。 従来の耐火被覆材吹付装置を説明するための図である。

以下、図１乃至図８を参照しながら、本発明の一実施形態（以下、本実施形態）に係る吹付装置１について説明する。本実施形態に係る吹付装置１は、耐火被覆材であるロックウールを、予め設定された経路及び角度で梁に対して自動的に吹き付けることによって、吹付作業の自動化と効率化を図るために用いられる。また、本実施形態における吹付装置１は、梁に対する吹付作業の品質向上を図るために用いられる。

なお、以下に説明する実施形態は、本発明の理解を容易にするための一例に過ぎず、本発明を限定するものではない。つまり、本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。

＜＜吹付装置１の全体構成＞＞
図１は、吹付装置１の全体構成を示す図である。吹付装置１は、噴射装置１０と、ロボットアーム２０と、昇降装置３０と、走行装置４０と、制御装置５０と、から主に構成されている。吹付装置１は、噴射装置１０の先端の吹付口１１から、耐火被覆材Ｆを噴射する。このとき吹付口１１は、ロボットアーム２０によって保持された状態で、昇降装置３０及び走行装置４０によって予め定められた経路で移動する。これにより、吹付装置１による耐火被覆材Ｆの自動吹付作業が行われる。

耐火被覆材Ｆは、ロックウールとセメントスラリーから構成されている。ロックウールとは、高炉スラグ、又は玄武岩などの鉱物原料を溶融し繊維状にした人造の鉱物繊維である。結合剤であるセメントスラリーは、セメントとスラリーの混合剤である。ロックウールとセメントスラリーを同時に建物の躯体に対して吹き付けることによって躯体の耐火性、断熱性、及び吸音性を向上させることができる。

噴射装置１０は、吹付口１１と、ホース１２と、タンク１３と、ポンプ１４と、を有しており、タンク１３に収容された耐火被覆材Ｆを、ポンプ１４によってホース１２を介して吹付口１１から噴射することができる。
図１においてタンク１３及びポンプ１４は、走行装置４０に搭載されて移動可能に示されているが、タンク１３及びポンプ１４を走行装置４０に搭載せずに離れた位置に設置し、ホース１２を延長することによって吹付口１１に耐火被覆材Ｆを供給してもよい。

吹付口１１の中央には、ロックウールを噴射するロックウール吹付口が配設され、その外周には、セメントスラリーを噴射する複数のセメントスラリー吹付口が配設されている。ロックウール吹付口とセメントスラリー吹付口とを同心円状に配置し、ロックウールとセメントスラリーを同時に噴射することにより、躯体に対する耐火被覆材Ｆの付着性を高めることができる。ここで、耐火被覆材Ｆを躯体に対して適切に付着させるためには、躯体の被吹付面に対する吹付口１１の距離、吹付角度、及び吹付速度を適切な状態に制御する必要があり、これについては後述する。

ロボットアーム２０は、吹付口保持部２１と，上アーム２２と、下アーム２３と、可動機構２４とを有している。吹付口保持部２１は、吹付口１１を適切な位置及び吹付方向で保持するための保持部材である。上アーム２２及び下アーム２３は、可動機構２４を介して吹付口保持部２１と連結するアーム部材である。可動機構２４は、第一可動機構２４Ａ、及び第二可動機構２４Ｂからなり、吹付口保持部２１によって保持された吹付口１１の位置及び吹付方向を変更することができる。すなわち、ロボットアーム２０によって、吹付口１１の位置及び吹付方向を柔軟に変更することができ、これにより広範なエリアに及ぶ被吹付面に対して耐火被覆材Ｆを吹き付けることが可能となる。

図１において、ロボットアーム２０は、上アーム２２と、下アーム２３と、可動機構２４を有していることとして説明したが、吹付口１１の位置及び吹付方向を柔軟に変更することができればよく、公知の多関節アーム等の可動式保持装置を採用することができる。
ロボットアーム２０は、保持装置に相当する。

昇降装置３０は、伸縮可能なパンタグラフ構造を有し、収縮することによってロボットアーム２０を降下させるとともに、伸長することによってロボットアーム２０を上昇させることができる。昇降装置３０によって、噴射装置１０及びロボットアーム２０を昇降させることができ、これにより高い場所に位置する躯体に対する自動吹付作業が可能となる。

走行装置４０は、車輪４１と、動力源と、動力源によって生成された回転運動を車輪４１に伝える伝達機構と、進行方向を変更可能な方向制御機構とを有し、予め設定された経路に沿って走行することができる。走行装置４０によって、吹付口１１を建物内の広範なエリアに移動させて吹付作業を行うことが可能となる。

制御装置５０は、プロセッサ５１、記憶装置５２、及び通信装置５３などから構成され、吹付装置１全体の制御を司る。すなわち、制御装置５０は、噴射装置１０のポンプ１４を制御して予め定められた一定量の耐火被覆材Ｆが吹付口１１から噴射するように制御する。また制御装置５０は、ロボットアーム２０、昇降装置３０及び走行装置４０を制御して、吹付口１１を後述する梁Ｂの被吹付面に対して適切な位置及び吹付方向となるように制御する。換言すると、制御装置５０は、記憶装置５２に予め記憶された躯体の三次元データに基づいて、吹付口１１の位置（経路）、吹付方向、及び噴射タイミングを制御する。

制御装置５０のプロセッサ５１は、記憶装置５２に格納されたプログラムをロードして順次実行することにより、図３を参照して後述するウェブ吹付制御部５４、下フランジ上面吹付制御部５５、上フランジ下面吹付制御部５６、及び設定入力部５７、として機能する。
通信装置５３は、吹付装置１の設定パラメータを外部から入力可能な通信インターフェースである。

＜＜吹付対象の梁Ｂについて＞＞
図２は、耐火被覆材Ｆの吹付対象であって、Ｈ型鋼からなる梁Ｂを示している。図２に示すように、梁Ｂは、鉛直面を有するウェブＢ１と、ウェブＢ１の上端でウェブＢ１と連結する上フランジＢ２と、上フランジＢ２と対向し、ウェブＢ１の下端でウェブＢ１と連結する下フランジＢ３を有し、水平方向に延びている。

ウェブＢ１は、鉛直面である側面Ｂ１ａを有し、上フランジＢ２の下面Ｂ２ｂにおいて上フランジＢ２と連結し、下フランジＢ３の上面Ｂ３ａにおいて下フランジＢ３と連結する。
梁Ｂは、上フランジＢ２の上面Ｂ２ａにおいて天井Ｃと当接した状態で天井Ｃを支持している。

以下では、吹付装置１が、ウェブＢ１の側面Ｂ１ａ、下フランジＢ３の上面Ｂ３ａ、及び上フランジＢ２の下面Ｂ２ｂに対して耐火被覆材Ｆを吹き付ける場合について説明し、下フランジＢ３の下面Ｂ３ｂに対する吹付作業については説明を省略する。

＜＜吹付装置１の吹付方法と制御装置５０の機能構成について＞＞
次に、吹付装置１が、梁Ｂに対して耐火被覆材Ｆを吹き付ける場合の吹付方法について、制御装置５０の機能構成とともに説明する。
図３は、制御装置５０の機能構成を示している。図３に示すように、制御装置５０は、ウェブ吹付制御部５４と、下フランジ上面吹付制御部５５と、上フランジ下面吹付制御部５６と、設定入力部５７と、を有し、図８を参照して後述する吹付制御処理を実行する。

最初に、ウェブ吹付制御部５４について説明する。ウェブ吹付制御部５４は、ロボットアーム２０、昇降装置３０、及び走行装置４０を制御することによって噴射装置１０の吹付口１１をウェブＢ１の側面Ｂ１ａに対して適切な位置及び吹付方向となるように制御して、吹付口１１から耐火被覆材Ｆを噴射させる。

図４Ａは、ウェブＢ１の側面Ｂ１ａに対して吹付口１１から耐火被覆材Ｆを吹き付けている状態を示している。図４Ａに示すように、ウェブＢ１に対して耐火被覆材Ｆを吹き付ける場合、被吹付面である側面Ｂ１ａと吹付口１１との間の距離が一定の距離（Ｌ１）となる状態で吹き付けが行われる。ここでＬ１は、吹付口１１から噴射されるロックウールとセメントスラリーとが、適切に混合した状態で被吹付面に付着する距離であって、例えば５００ｍｍである。

仮に被吹付面と吹付口１１との距離がＬ１より小さいと、ロックウールとセメントスラリーとが十分に混合しない状態で被吹付面に到達する。この場合、被吹付面に対する耐火被覆材Ｆの付着性が低下するとともに、耐火被覆材Ｆが被吹付面に均一に付着せずに、ムラが発生する虞がある。一方、被吹付面と吹付口１１との距離がＬ１より大きい場合には、耐火被覆材Ｆの付着密度が低くなることにより吹付品質が低下する。したがって、被吹付面と噴射装置１０の吹付口１１との間の距離がＬ１となるようにロボットアーム２０を制御すると好適である。

そしてウェブ吹付制御部５４は、被吹付面である側面Ｂ１ａと吹付方向とのなす角が最も大きい角度（すなわち９０度）となるようにロボットアーム２０を制御する。これにより、被吹付面に対する耐火被覆材Ｆの付着性が最も高い状態で吹き付けを行うことが可能となり、吹付品質を安定化させることができる。

図４Ｂは、吹付口１１がウェブＢ１の側面Ｂ１ａに対して移動する方向及び速度を示している。図４Ｂに示すように、ウェブ吹付制御部５４は、梁Ｂが延びる水平方向に対して、吹付口１１が予め定められた所定の速度（標準速度Ｖｓ）で移動するようにロボットアーム２０を制御する。標準速度Ｖｓとは、吹付口１１から一定量の耐火被覆材Ｆを噴射した場合に、被吹付面である側面Ｂ１ａに対して適切な量の耐火被覆材Ｆを付着させることが可能であって、予め実験によって求められた速度である。本実施形態において、Ｖｓ＝０．５６ｍ／ｓｅｃである。
ウェブ吹付制御部５４は、第一の吹付制御部に相当する。

次に、下フランジ上面吹付制御部５５について説明する。下フランジ上面吹付制御部５５は、ロボットアーム２０、昇降装置３０、及び走行装置４０を制御することによって吹付口１１を下フランジＢ３の上面Ｂ３ａに対して適切な位置及び吹付方向となるように制御して、耐火被覆材Ｆを噴射させる。

図５Ａは、下フランジＢ３の上面Ｂ３ａに対して吹付口１１から耐火被覆材Ｆを吹き付けている状態を示している。図５Ａに示すように、下フランジＢ３の上面Ｂ３ａに対して耐火被覆材Ｆを吹き付ける場合、被吹付面である下フランジＢ３の上面Ｂ３ａ上の吹付対象点と吹付口１１との間の距離が上述したＬ１となるように制御される。ここで吹付対象点は、例えば下フランジＢ３の先端部と、ウェブＢ１との連結部との間の中間点とすることができる。

そして下フランジ上面吹付制御部５５は、被吹付面である上面Ｂ３ａと吹付方向とのなす角度が最大吹付角Ａ１となるようにロボットアーム２０を制御する。最大吹付角Ａ１は、吹付口１１が天井Ｃに当接しない角度（すなわち、吹付口１１が上フランジＢ２の上面Ｂ２ａより下方に位置する角度）であって、かつ被吹付面と吹付方向とのなす角度が最大となる角度である。最大吹付角Ａ１は、梁せい（梁Ｂの高さ寸法Ｈ）と、吹付口１１の外形寸法と、吹付対象点と吹付口１１との間の距離Ｌ１とに基づいて幾何学的に算出することができる。ただし、最大吹付角Ａ１は、厳密に噴射装置１０が天井Ｃに対して当接しない限界の角度に限定するものではなく、吹付口１１と天井Ｃとの間に所定のクリアランスを確保することができる所定の角度を含んだ角度である。

仮に最大吹付角Ａ１より小さい角度で下フランジＢ３の上面Ｂ３ａに対して吹き付けを行うと、下フランジＢ３の上面Ｂ３ａに対する耐火被覆材Ｆの付着性が低下し、吹付品質が低下する。換言すると、最大吹付角Ａ１で耐火被覆材Ｆの吹付を行うことにより、下フランジＢ３の上面Ｂ３ａに対する耐火被覆材Ｆの付着性の低下を抑制させることができ、安定した吹付品質を確保することが可能となる。

図５Ｂは、吹付口１１が下フランジＢ３の上面Ｂ３ａに対して移動する方向及び速度を示している。図５Ｂに示すように、下フランジ上面吹付制御部５５は、梁Ｂが延びる水平方向に対して、吹付口１１が上述した標準速度Ｖｓに対して予め実験によって得られた減速係数Ｋを乗じた速度で移動するようにロボットアーム２０を制御する。減速係数Ｋは、被吹付面である上面Ｂ３ａと吹付方向とのなす角度が小さくなるほど小さくなるように設定されている。すなわち、下フランジ上面吹付制御部５５は、被吹付面と吹付方向とのなす角度が小さくなるほど吹付口１１の水平方向の位置変更速度が小さくなるようにロボットアーム２０を制御する。

図５Ｃは、梁せいＨと、最大吹付角Ａ１と、減速係数Ｋの関係を定めた減速係数テーブルの一例を示している。図５Ｃの減速係数テーブルでは、設定Ａから設定Ｄの４段階で、梁せいＨが小さくなるほど、最大吹付角Ａ１が小さくなり、減速係数Ｋが小さくなる（吹付口１１の水平方向の位置変更速度が小さくなる）ことが示されている。詳細に説明すると、設定Ａは、梁せいが４５０ｍｍより大きい場合であって、被吹付面と吹付方向とのなす角度は１５度より大きい。このとき、減速係数Ｋは１．０であって、下フランジ上面吹付制御部５５は、吹付口１１が標準速度Ｖｓで移動するようにロボットアーム２０を制御する。

設定Ｂは、梁せいが３５０ｍｍより大きく４５０ｍｍ以下の場合であって、最大吹付角Ａ１は１０度より大きく１５度以下となる。このとき、減速係数Ｋは０．８５であって、下フランジ上面吹付制御部５５は、吹付口１１が標準速度Ｖｓの０．８５倍で移動するようにロボットアーム２０を制御する。

設定Ｃは、梁せいが２００ｍｍより大きく３５０ｍｍ以下の場合であって、最大吹付角Ａ１は５度より大きく１０度以下となる。このとき減速係数Ｋは０．７５であって、下フランジ上面吹付制御部５５は、吹付口１１が標準速度Ｖｓの０．７５倍で移動するようにロボットアーム２０を制御する。

最後に設定Ｄは、梁せいが２００ｍｍ以下の場合であって、最大吹付角Ａ１は５度以下となる。このとき減速係数Ｋは０．６であって、下フランジ上面吹付制御部５５は、吹付口１１が標準速度Ｖｓの０．６倍の速度で移動するようにロボットアーム２０を制御する。
なお、図５Ｃは、吹付対象点と吹付口１１との間の距離がＬ１の場合における減衰係数テーブルを示しているが、吹付対象点と吹付口１１との間の距離に応じて複数の減衰係数テーブルを備えていてもよい。下フランジ上面吹付制御部５５は、吹付対象点と吹付口１１との間の距離と梁せいとに基づく最大吹付度で吹き付けを行うようにロボットアーム２０を制御する。

図６Ａ及び図６Ｂは、下フランジＢ３の上面Ｂ３ａに対する耐火被覆材Ｆの付着状況を示している。
図６Ａは、標準速度Ｖｓで吹付口１１が移動するようにロボットアーム２０を制御した場合における耐火被覆材Ｆの付着状態を示している。図６Ａに示すように、吹付口１１が標準速度Ｖｓで位置変更するようにロボットアーム２０を制御した場合、下フランジＢ３の上面Ｂ３ａにおける耐火被覆材Ｆの付着量は、ウェブＢ１の側面Ｂ１ａ、及び上フランジＢ２の下面Ｂ２ｂにおける付着量よりも少ない。すなわち、被吹付面に対する耐火被覆材Ｆの付着性の低下が認められる。

一方、図６Ｂは、標準速度Ｖｓに対して減速係数Ｋを乗じた速度で吹付口１１が移動するようにロボットアーム２０を制御した場合における耐火被覆材Ｆの付着状態を示している。図６Ｂに示すように、吹付口１１を減速された速度で位置変更するようにロボットアーム２０を制御した場合、下フランジＢ３の上面Ｂ３ａに対して十分な量の耐火被覆材Ｆを付着させることができる。

このように、被吹付面に対する吹付口１１の位置変更速度を低下させることで、被吹付面に対する耐火被覆材Ｆの付着性が低下する場合であっても、十分な量の耐火被覆材Ｆを付着させることができ、吹付作業の品質の向上を図ることが可能となる。
なお、図５Ｃでは、減速係数Ｋが設定Ａから設定Ｄの４段階で規定されている場合を示しているが、これに限定されない。すなわち、５段階以上の減速係数Ｋが設定されてもよい。
下フランジ上面吹付制御部５５は、第二の吹付制御部に相当する。

図３に戻って、上フランジ下面吹付制御部５６について説明する。上フランジ下面吹付制御部５６は、ロボットアーム２０、昇降装置３０、及び走行装置４０を制御することによって、吹付口１１を上フランジＢ２の下面Ｂ２ｂに対して適切な位置及び吹付方向となるように制御して、耐火被覆材Ｆを噴射させる。

図７Ａは、上フランジＢ２の下面Ｂ２ｂに対して吹付口１１から耐火被覆材Ｆを吹き付けている状態を示している。図７Ａに示すように、上フランジＢ２の下面Ｂ２ｂに対して耐火被覆材Ｆを吹き付ける場合、被吹付面である下面Ｂ２ｂ上の吹付対象点と吹付口１１との間の距離が上述したＬ１となるようにロボットアーム２０が制御される。ここで吹付対象点は、例えば上フランジＢ２の先端部と、ウェブＢ１との連結部との間の中間点とすることができる。

そして上フランジ下面吹付制御部５６は、被吹付面である下面Ｂ２ｂに対する吹付方向が所定の傾斜角度Ａ２となるようにロボットアーム２０を制御する。ここでＡ２は、被吹付面に対して耐火被覆材Ｆを十分に付着させることができる角度であって、例えば２０度から７０度の間の角度である。

仮にＡ２が小さすぎると、上フランジＢ２の下面Ｂ２ｂに対して十分な量の耐火被覆材Ｆが到達しなくなるため、耐火被覆材Ｆの付着性が低下する。一方、Ａ２が大きすぎると、耐火被覆材Ｆが上フランジＢ２の下面Ｂ２ｂに付着する前に下フランジＢ３の下面Ｂ３ｂに付着することとなり、吹付口１１から噴射された耐火被覆材Ｆが上フランジＢ２の下面Ｂ２ｂに到達しない。したがって上フランジＢ２の下面Ｂ２ｂに対する耐火被覆材Ｆの付着量が低下する。

図７Ｂは、吹付口１１が上フランジＢ２の下面Ｂ２ｂに対して移動する方向及び速度を示している。図７Ｂに示すように、上フランジ下面吹付制御部５６は、梁Ｂが延びる水平方向に対して、吹付口１１が上述した標準速度Ｖｓで移動するようにロボットアーム２０を制御する。これにより、被吹付面である下面Ｂ２ｂに対して適切な量の耐火被覆材Ｆを付着させることができる。
上フランジ下面吹付制御部５６は、第一の吹付制御部に相当する。

図３に戻り、設定入力部５７は、制御装置５０に対する設定パラメータの入力を受け付ける。ここで設定パラメータには、上述した最大吹付角Ａ１、又は減速係数Ｋを含んでいてもよい。また、梁Ｂに対して耐火被覆材Ｆの吹き付けを行う開始位置や終了位置に関する情報を含んでいてもよい。

設定入力部５７は、通信装置５３を介して設定パラメータの入力を受け付けることができる。また設定入力部５７は、操作部（不図示）を介して設定パラメータの入力を受け付けることとしてもよい。設定入力部５７が受け付けた設定パラメータは、記憶装置５２に記憶される。記憶装置５２に記憶された設定パラメータは、上述したウェブ吹付制御部５４、下フランジ上面吹付制御部５５、及び上フランジ下面吹付制御部５６によって参照される。

＜＜吹付制御処理の流れについて＞＞
次に、吹付制御処理の流れについて説明する。
図８は、制御装置５０によって実行される吹付制御処理の流れを示している。なお、吹付制御処理の実行に先立って、設定パラメータが設定入力部５７を介して入力されて、記憶装置５２に記憶されていることとして説明する。
図８に示すように、制御装置５０のプロセッサ５１は、記憶装置５２から躯体の三次元データと設定パラメータを読み込む（ステップＳ１０）。三次元データは、ＢＩＭ（Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ）データである。すなわち三次元データは、建物の躯体を構成する建材の寸法形状に関するデータを含んでいる。プロセッサ５１は、三次元データに基づいて、梁Ｂに対して耐火被覆材Ｆを吹き付ける経路、順序及び吹付口１１の移動速度等を決定する。

また制御装置５０は、設定パラメータに基づいて吹付開始位置及び吹付終了位置を決定することとしてもよい。そうすることで、制御装置５０は、走行装置４０を制御することによって、吹付装置１を自動的に吹付開始位置に移動させて自動吹付作業を開始することができる。

次にプロセッサ５１は、下フランジＢ３の上面Ｂ３ａに対して耐火被覆材Ｆを吹き付けるように、噴射装置１０、ロボットアーム２０、昇降装置３０、及び走行装置４０を制御する（ステップＳ２０）。上述したように、プロセッサ５１は、標準速度Ｖｓに対して所定の減速係数Ｋを乗じた速度で吹付口１１が水平方向に移動するようにロボットアーム２０を制御して、下フランジＢ３の上面Ｂ３ａに対して耐火被覆材Ｆを噴射する。なお、水平方向に複数回往復しながら耐火被覆材Ｆを下フランジＢ３の上面Ｂ３ａに対して吹き付けてもよい。

続いてプロセッサ５１は、ウェブＢ１に対して耐火被覆材Ｆを吹き付けるように、噴射装置１０、ロボットアーム２０，昇降装置３０、及び走行装置４０を制御する（ステップＳ３０）。上述したように、プロセッサ５１は、標準速度Ｖｓで吹付口１１が水平方向に移動するようにロボットアーム２０を制御して、ウェブＢ１の側面Ｂ１ａに対して耐火被覆材Ｆを噴射する。なお、水平方向に複数回往復しながら耐火被覆材ＦをウェブＢ１の側面Ｂ１ａに対して吹き付けてもよい。

そしてプロセッサ５１は、上フランジＢ２の下面Ｂ２ｂに対して耐火被覆材Ｆを吹き付けるように、噴射装置１０、ロボットアーム２０、昇降装置３０、及び走行装置４０を制御して（ステップＳ４０）、吹付制御処理を終了する。上述したように、プロセッサ５１は、標準速度Ｖｓで吹付口１１が水平方向に移動するようにロボットアーム２０を制御して、上フランジＢ２の下面Ｂ２ｂに対して耐火被覆材Ｆを噴射する。なお、水平方向に複数回往復しながら耐火被覆材Ｆを上フランジＢ２の下面Ｂ２ｂに対して吹き付けてもよい。

このように、制御装置５０は、下フランジＢ３、ウェブＢ１、上フランジＢ２の順に耐火被覆材Ｆの吹付制御を行う。換言すると、制御装置５０は、吹付作業の開始時において、吹付口１１が、天井Ｃに当接しない範囲（すなわち、吹付口１１が上フランジＢ２の上面Ｂ２ａより下方に位置する範囲）で、最も高い位置にあるようにロボットアーム２０及び昇降装置３０を制御する。そして、下フランジＢ３の上面Ｂ３ａに対する吹付制御の終了後にウェブＢ１、上フランジＢ２の下面Ｂ２ｂ順に吹付制御を行うため、吹付口１１の位置が次第に下方に下がるようにロボットアーム２０及び昇降装置３０を制御する。これにより、吹付作業の開始時において、吹付口１１が天井Ｃに当接していないことを確認すれば、以降の吹付作業中に吹付口１１が天井Ｃに当接していないことに注意を払う必要がない。つまり作業者の負担を軽減することが可能となる。

以上のように、制御装置５０が噴射装置１０、ロボットアーム２０、昇降装置３０、及び走行装置４０を制御することによって、梁Ｂに対して耐火被覆材Ｆを吹き付ける自動吹付作業が実行され、吹付作業の効率化と品質向上の両立を図ることが可能となる。

本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。例えば、耐火被覆材Ｆの吹付対象は建物の躯体であればよく、梁Ｂに限らず、柱であってもよい。
また、上述した実施形態において、下フランジ上面吹付制御部５５は、減速係数テーブルを参照して吹付口１１の位置変更速度を決定することとして説明したが、減速係数テーブルを参照することなく、所定の演算によって位置変更速度求めることとしてもよい。

１ 吹付装置（耐火被覆材吹付装置）
１０ 噴射装置
１１ 吹付口
１２ ホース
１３ タンク
１４ ポンプ
２０ ロボットアーム（保持装置）
２１ 吹付口保持部
２２ 上アーム
２３ 下アーム
２４ 可動機構
２４Ａ 第一可動機構
２４Ｂ 第二可動機構
３０ 昇降装置
４０ 走行装置
４１ 車輪
５０ 制御装置
５１ プロセッサ
５２ 記憶装置
５３ 通信装置
５４ ウェブ吹付制御部
５５ 下フランジ上面吹付制御部
５６ 上フランジ下面吹付制御部
５７ 設定入力部
１００ 吹付ロボット
１０１ 噴射ノズル
１０２ 供給ホース
１０３ ロボットアーム
１０４ 横行装置
Ｂ 梁
Ｂ１ ウェブ
Ｂ１ａ 側面
Ｂ２ 上フランジ
Ｂ２ａ 上面
Ｂ２ｂ 下面
Ｂ３ 下フランジ
Ｂ３ａ 上面
Ｂ３ｂ 下面
Ｃ 天井
Ｆ 耐火被覆材

Claims (4)

1. Ｈ型鋼からなる梁に耐火被覆材を吹き付ける耐火被覆材吹付装置であって、
   前記耐火被覆材を吹付方向に向けて噴射する吹付口を有する噴射装置と、
   前記吹付口を保持するとともに、前記吹付口の位置及び前記吹付方向を変更可能な保持装置と、
   前記梁を含む躯体の三次元データに基づいて前記噴射装置及び前記保持装置を制御する制御装置と、を有し、
   前記制御装置は、前記梁の被吹付面と前記吹付方向とのなす角度が９０度より小さくなるほど前記吹付口の位置変更速度が小さくなるように前記保持装置を制御し、
   前記被吹付面と前記吹付方向とのなす角度が、吹付対象点と前記吹付口との間の距離と、前記梁の高さ寸法と、前記吹付口の外形寸法と、に基づいて、前記梁の支持物に前記吹付口が当接しない範囲で最大吹付角度となるように、前記保持装置を制御することを特徴とする耐火被覆材吹付装置。
2. 前記制御装置は、前記吹付口が前記梁の上フランジの上面よりも下方に位置し、前記被吹付面上の前記吹付対象点と前記吹付口との間の距離が一定の距離となるように前記保持装置を制御することを特徴とする請求項１に記載の耐火被覆材吹付装置。
3. 前記梁は、鉛直面を有するウェブと、前記ウェブの下端で前記ウェブと連結する下フランジと、を備え、
   前記制御装置は、前記下フランジの上面と前記吹付方向とのなす角度が９０度より小さくなるほど前記吹付口の位置変更速度が小さくなるように前記保持装置を制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の耐火被覆材吹付装置。
4. 前記制御装置は、
   前記ウェブに対して前記吹付口の位置変更速度が一定の標準速度となるように前記保持装置を制御する第一の吹付制御部と、
   前記下フランジの上面に対して前記吹付口の位置変更速度が前記標準速度に対して所定の減速係数を乗算した速度となるように前記保持装置を制御する第二の吹付制御部と、を有することを特徴とする請求項３に記載の耐火被覆材吹付装置。