(57)【要約】【課題】施工面に格子状に敷設した複数の鉄筋を効率良く安定して結束するとともに保守メンテンナンスが簡便な鉄筋結束用自走ロボットを提供すること。【解決手段】施工面に格子状に敷設した複数の鉄筋のうちの任意の１本の鉄筋ＬＲ上を走行する前輪６１０および後輪６２０を有するとともに前輪６１０と後輪６２０との間に位置して鉄筋相互の交差部ＣＰを結束する鉄筋結束機ＢＤを搭載する車輪ユニット６００と、車輪ユニット６００の走行動作と結束動作を制御する制御ユニット５００とを備え、車輪ユニット６００が、走行方向を向いて複数並設され、制御ユニット５００が、車輪ユニット６００に搭載した鉄筋結束機ＢＤを複数同時に駆動制御する結束制御部を有している鉄筋結束用自走ロボット１００。【選択図】図１
2020076256.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
施工面に格子状に敷設した複数の鉄筋のうちの任意の１本の鉄筋上を走行する前輪および後輪を有するとともに前記前輪と後輪との間に位置して鉄筋相互の交差部を結束する鉄筋結束機を搭載する車輪ユニットと、該車輪ユニットの走行動作と結束動作を制御する制御ユニットとを備えた鉄筋結束用自走ロボットにおいて、
前記車輪ユニットが、走行方向を向いて複数並設され、
前記制御ユニットが、前記車輪ユニットに搭載した鉄筋結束機を複数同時に駆動制御する結束制御部を有していることを特徴とする鉄筋結束用自走ロボット。
【請求項２】
前記鉄筋結束機の結束動作領域が前記走行方向と直交する一直線上に配列されるように、前記車輪ユニットが配設されていることを特徴とする請求項１記載の鉄筋結束用自走ロボット。
【請求項３】
前記走行方向に沿って伸びる鉄筋が一対の前記車輪ユニットの間に少なくとも１本配置されるように、前記車輪ユニットが配設されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の鉄筋結束用自走ロボット。
【請求項４】
前記制御ユニットが、前記車輪ユニットの前進動作と後退動作とを切り替える前進後退切替制御部を有していることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の鉄筋結束用自走ロボット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、施工面に格子状に敷設した複数の鉄筋上を自動走行するとともに鉄筋相互の交差部を結束する鉄筋結束機を搭載した鉄筋結束用自走ロボットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉄筋コンクリートにより構造体を建築する際、型枠にコンクリートを流し込む前に鉄筋を格子状に配筋する。そして、格子状に配筋された鉄筋どうしが動かないように、結束線で鉄筋の交差部を結束する結束作業が発生する。
この結束作業は、等間隔に設けられた鉄筋の交差部ごとに行う必要があり、使用する鉄筋の数が多いほど増える作業である。
さらに、結束作業は直射日光などがあたる屋外での作業や固定されていない不安定な鉄筋の足場上などの過酷な環境下で行われるものであるため、結束作業を行う作業者の労働環境には改善の余地があった。
【０００３】
そこで、結束作業を行う作業者の労働環境を改善するために、鉄筋平面上を自動で走行しつつ結束作業が可能な鉄筋結束用自走ロボットが考案された（例えば、非特許文献１）。この鉄筋結束用自走ロボットは、鉄筋平面上を前後方向および左右方向に移動自在であると共に鉄筋の交差部を結束する一基の鉄筋結束機構を備えている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】伊東稔明、外３名、「自動鉄筋結束用自走ロボットの開発―移動機構と結束機構の設計開発―」、ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集、一般社団法人日本機械学会、２０１７年１１月２５日公開
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の鉄筋結束用自走ロボットの鉄筋結束機構は、鉄筋結束用自走ロボットに一基のみ組み込まれているため、一度の結束作業において鉄筋交差部を一か所ずつしか結束することができず、施工面全体の結束作業を早急に行うには、鉄筋結束用自走ロボット自体の投入台数を増加して対応しなければならないという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、前述したような従来技術の問題を解決するものであって、すなわち、本発明の目的は、施工面に格子状に敷設した複数の鉄筋を効率良く安定して結束する鉄筋結束用自走ロボットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本請求項１に係る発明は、施工面に格子状に敷設した複数の鉄筋のうちの任意の１本の鉄筋上を走行する前輪および後輪を有するとともに前記前輪と後輪との間に位置して鉄筋相互の交差部を結束する鉄筋結束機を搭載する車輪ユニットと、該車輪ユニットの走行動作と結束動作を制御する制御ユニットとを備えた鉄筋結束用自走ロボットにおいて、前記車輪ユニットが、走行方向を向いて複数並設され、前記制御ユニットが、前記車輪ユニットに搭載した鉄筋結束機を複数同時に駆動制御する結束制御部を有していることにより、前述した課題を解決するものである。
【０００８】
本請求項２に係る発明は、請求項１に記載された鉄筋結束用自走ロボットの構成に加えて、前記鉄筋結束機の結束動作領域が前記走行方向と直交する一直線上に配列されるように、前記車輪ユニットが配設されていることにより、 前述した課題をさらに解決するものである。
【０００９】
本請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載された鉄筋結束用自走ロボットの構成に加えて、前記走行方向に沿って伸びる鉄筋が一対の前記車輪ユニットの間に少なくとも１本配置されるように、前記車輪ユニットが配設されていることにより、前述した課題をさらに解決するものである。 
【００１０】
本請求項４に係る発明は、請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載された鉄筋結束用自走ロボットの構成に加えて、前記制御ユニットが、前記車輪ユニットの前進動作と後退動作とを切り替える前進後退切替制御部を有していることにより、前述した課題をさらに解決するものである。 
【発明の効果】
【００１１】
本発明の鉄筋結束用自走ロボットは、施工面に格子状に敷設した複数の鉄筋のうちの任意の１本の鉄筋上を走行する前輪および後輪を有するとともに前記前輪と後輪との間に位置して鉄筋相互の交差部を結束する鉄筋結束機を搭載する車輪ユニットと、車輪ユニットの走行動作と結束動作を制御する制御ユニットとを備えていることにより、施工面に格子状に敷設した複数の鉄筋上を自走しながら鉄筋相互の交差部を結束することができるばかりでなく、以下のような特有の効果を奏することができる。
【００１２】
本請求項１に係る発明の鉄筋結束用自走ロボットによれば、車輪ユニットが、走行方向を向いて複数並設され、制御ユニットが、車輪ユニットに搭載した鉄筋結束機を複数同時に駆動制御する結束制御部を有していることにより、それぞれの車輪ユニットに搭載された鉄筋結束機がそれぞれ鉄筋相互の交差部を結束するため、従来のような手作業による鉄筋結束作業や一基の鉄筋結束機構を備えた鉄筋結束用自走ロボットによる鉄筋結束作業に比較すると、車輪ユニットの並設台数分だけ鉄筋結束効率が増加し、その結果、施工面に対する鉄筋結束作業を大幅に時間短縮することができる。
さらに、制御ユニットが車輪ユニットに搭載した鉄筋結束機を複数同時に駆動制御する結束制御部を有していることにより、１つの車輪ユニットに搭載した鉄筋結束機による結束作業が終了した後に他の車輪ユニットに搭載した鉄筋結束機による結束作業を開始するような場合に比べて、結束作業時における他の車輪ユニットの待機時間が少ないため、車輪ユニットを複数並設した場合において、さらに効率よく結束作業を行うことができる。
【００１３】
本請求項２に係る発明の鉄筋結束用自走ロボットによれば、請求項１に係る発明が奏する効果に加えて、鉄筋結束機の結束動作領域が前記走行方向と直交する一直線上に配列されるように、車輪ユニットが配設されていることにより、走行方向の鉄筋に対して直交方向に敷設された複数の鉄筋のそれぞれの交差部に対する結束位置が同時に位置決めされるため、複数の交差部を正確かつ確実に同時に結束することができる。
【００１４】
本請求項３に係る発明の鉄筋結束用自走ロボットによれば、請求項１または請求項２に係る発明が奏する効果に加えて、走行方向に沿って伸びる鉄筋が一対の前記車輪ユニットの間に少なくとも１本配置されるように、車輪ユニットが配設されていることにより、走行方向に沿って伸びる鉄筋のうち結束する複数の鉄筋の隣に結束しない鉄筋を残すため、ある鉄筋の交差部を一つおきに結束した後、結束していない隣の鉄筋上に鉄筋結束用自走ロボットを乗せ換えて鉄筋の交差部を一つおきに結束するだけで千鳥状の結束が可能となるため、千鳥結束をする際の結束効率を高めることができる。
【００１５】
本請求項４に係る発明の鉄筋結束用自走ロボットによれば、請求項１ないし請求項４のいずれか１つに係る発明が奏する効果に加えて、制御ユニットが、車輪ユニットの前進動作と後退動作とを切り替える前進後退切替制御部を有していることにより、施工現場において折り返しで結束作業を行う際に鉄筋結束用自走ロボットの走行方向が前進動作と後退動作との間で切り替えられるため、鉄筋結束用自走ロボット自体の向きを転回する必要が無く、折り返して行う結束作業を簡便かつ効率よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施例である鉄筋結束用自走ロボットを示す右前方斜視図。
【図２】本発明の実施例である鉄筋結束用自走ロボットを示す左前方斜視図。
【図３】図１に示す鉄筋結束用自走ロボットの自走状態を示す説明図。
【図４】図１に示す鉄筋結束用自走ロボットの制御フローを示すフロー図。
【図５】図１に示す鉄筋結束用自走ロボットによる結束パターンを示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明は、施工面に格子状に敷設した複数の鉄筋のうちの任意の１本の鉄筋上を走行する前輪および後輪を有するとともに前輪と後輪との間に位置して鉄筋相互の交差部を結束する鉄筋結束機を搭載する車輪ユニットと、該車輪ユニットの走行動作と結束動作を制御する制御ユニットとを備えた鉄筋結束用自走ロボットにおいて、車輪ユニットが、走行方向を向いて複数並設され、制御ユニットが、車輪ユニットに搭載した鉄筋結束機を複数同時に駆動制御する結束制御部を有して、施工面に格子状に敷設した複数の鉄筋を効率良く結束するものであれば、その具体的な実施態様は、いかなるものであっても構わない。
【００１８】
例えば、鉄筋結束用自走ロボットにおける車輪ユニットの具体的な並設数については、少なくとも２基以上の複数であれば良く、操作性などの観点から２ないし３基が好ましい。例えば、フランジ型車輪で構成された前輪および後輪を有する１基の車輪ユニットと平ロールで構成された前輪および後輪を有する１基の車輪ユニットとを有する鉄筋結束用自走ロボット、フランジ型車輪で構成された前輪および後輪を有する１基の車輪ユニットと平ロールで構成された前輪および後輪を有する２基の車輪ユニットとからなる鉄筋結束用自走ロボット、フランジ型車輪で構成された前輪および後輪を有する２基の車輪ユニットからなる鉄筋結束用自走ロボットなどのいずれであっても良い。
【００１９】
そして、本発明の鉄筋結束用自走ロボットにおいて車輪ユニット毎に搭載する鉄筋結束機は、着脱自在に搭載できる既存の鉄筋結束機、すなわち市販の手持ち電動鉄筋結束機であれば如何なる鉄筋結束機であっても良く、例えば、ＭＡＸ社製の鉄筋結束機「ＴＷＩＮＴＩＥＲ（登録商標）」ＲＢ−４４０Ｔであっても良い。
車輪ユニット毎に鉄筋結束機を着脱自在に搭載するように構成すれば、鉄筋結束機に装填された結束線の補充、摩損部品の交換、鉄筋結束機自体の何らかの故障が生じた場合であっても車輪ユニット毎に鉄筋結束機を取り外すことが可能になるため、鉄筋結束用自走ロボットの保守メンテンナンスを簡便に達成することができる。
【実施例１】
【００２０】
以下、本発明の実施例である鉄筋結束ロボット１００について、図１ないし図５に基づいて説明する。ここで、図１は、本発明の実施例である鉄筋結束ロボットを示す右前方斜視図であり、図２は、本発明の実施例である鉄筋結束ロボットを示す左前方斜視図であり、図３は、図１に示す鉄筋結束ロボットの自走状態を示す説明図であり、図４は、図１に示す鉄筋結束ロボットの制御フローを示すフロー図であり、図５は、図１に示す鉄筋結束ロボットによる結束パターンを示す説明図である。
【００２１】
本実施例に係る鉄筋結束ロボット１００は、図１ないし図３に示すように、フレームユニット２００と結束機保持機構３００と制御ユニット４００と駆動ユニット５００と左右一対の車輪ユニット６００と鉄筋検知ユニット７００と電源ユニット８００とを備えている。
【００２２】
フレームユニット２００は、各所に他のユニットを配置固定できる枠材から構成されている。
【００２３】
結束機保持機構３００には、それぞれ鉄筋結束機ＢＤが装着されている。本実施例では、結束機保持機構３００に装着する鉄筋結束機ＢＤとして、マックス株式会社製の手持ち電動鉄筋結束機「ＴＷＩＮＴＩＥＲ（登録商標）」ＲＢ−４４０Ｔを採用している。
【００２４】
また、結束機保持機構３００は、鉄筋結束機ＢＤを装着した際に、それぞれの鉄筋結束機ＢＤの結束を行う部位、すなわち鉄筋の交差部に対して結束動作を行うアームＡＭおよびカールガイドＣＧの間の空間として規定される結束動作領域ＢＡが、左右に横並びに、すなわち走行方向と直交する一直線上に配列するように構成されている。
【００２５】
制御ユニット４００は、ＣＰＵやメモリ等からなり、メモリの例えばＲＯＭに格納されている各種プログラムやデータをＲＡＭにロードし、各種プログラムを実行することにより、鉄筋結束ロボット１００の動作を制御することができる。
制御ユニット４００は、入力部４１０と電源スイッチとスタートボタンを有しており、作業者が鉄筋結束ロボット１００の進行方向を例えば「前進」や「後退」のように選択可能に構成されている。
制御ユニット４００は、その内部に車輪駆動制御部４２０を備えており、車輪駆動制御部４２０は、車輪駆動部５１０における加減速および停止に係る走行動作を制御する走行制御部４２１と、車輪駆動部５１０における前進動作と後退動作とを切り替えるよう制御する前進後退切替制御部４２２を備え、さらに、結束機駆動部５２０における結束動作を制御する結束制御部４３０を備えている。
【００２６】
駆動ユニット５００は、車輪駆動部５１０と結束機駆動部５２０とを備えている。
車輪駆動部５１０は、搬送モータ５１１と伝達ベルト５１２からなり、搬送モータ５１１の駆動力が伝達ベルト５１２を介して車輪ユニット６００に伝達されるように構成されている。
結束機駆動部５２０は、駆動モータ５２１と駆動ギア５２２と駆動ラック５２３とトリガ駆動ピン５２４とを備えており、駆動モータ５２１の動力が駆動ギア５２２および駆動ラック５２３を介して結束機保持機構３００に伝達されて結束機保持機構３００が上下に駆動される。そして、アームＡＭおよびカールガイドＣＧの間の空間として規定される結束動作領域ＢＡが鉄筋の交差部ＣＰまで下降した時に、結束機保持機構３００に装着されている鉄筋結束機ＢＤのトリガＢＴが、結束動作位置においてトリガ駆動ピン５２４により駆動され、結束動作を行うように構成されている。
【００２７】
車輪ユニット６００は、前輪６１０と後輪６２０を備えている。一対の車輪ユニット６００のうち、左側の車輪ユニット６００を構成する左側の前輪６１０は前輪フランジ６１１と前輪踏面６１２とを備え、左側の後輪６２０は後輪フランジ６２１と後輪踏面とを備えて、それぞれフランジ型の車輪となっている。
車輪ユニット６００は、前輪６１０と後輪６２０との間に、さらに結束機保持機構３００を備えている。
車輪ユニット６００は、走行方向を向いてフレームユニット２００に配置されており、結束対象となる走行鉄筋ＬＲの配列間隔に対応して固定配置位置を左右に調整できるように構成されている。
鉄筋検知ユニット７００は、進行方向の鉄筋の有無を検知するために、前輪６１０の前方および後輪６２０の後方に突出して設けられている。
鉄筋検知ユニット７００は、進行方向の鉄筋の有無を検知するために、前輪６１０の前方および後輪６２０の後方に突出して設けられている。
電源ユニット８００は、フレームユニット２００の内部に搭載され、各ユニット等に給電する動力源となっている。
【００２８】
次に、図４および図５を参照して、コンクリート構造物の補強用鉄筋格子を敷設する鉄筋工事として、コンクリートを打設する施工面に格子状に敷設した鉄筋を、本発明に係る鉄筋結束ロボット１００を用いて結束する場合の作業の流れと鉄筋結束ロボット１００の動作フローについて説明する。
コンクリート工事として、まず建築現場においてコンクリートを打設する施工面上に不図示のスペーサを所定間隔で配置し、このスペーサの上に直交鉄筋ＴＲを例えば３００ｍｍ間隔で配列して施工面に対するカブリを確保し、さらにその上に直交鉄筋ＴＲに対して直行する向きに走行鉄筋ＬＲを同じ間隔で配置して、全体として格子状に鉄筋を敷設する。
【００２９】
次に、鉄筋結束ロボット１００を持ち上げ、すでに敷設してある走行鉄筋ＬＲのうち最も左側の走行鉄筋ＬＲ上の鉄筋始端部ＲＳの近傍に、左側の車輪ユニット６００を構成する前輪６１０と後輪６２０を載置する。左側の前輪６１０および後輪６２０はフランジ型車輪から構成されているので、走行鉄筋ＬＲ上に載置することにより、走行方向に対する車輪ユニット６００の左右位置を、ひいては鉄筋結束ロボット１００の左右位置を、走行鉄筋ＬＲが規制することとなる。
一方、右側の車輪ユニット６００を構成する前輪６１０と後輪６２０は、左から３本目の走行鉄筋ＬＲ上の鉄筋始端部ＲＳの近傍に載置されるように、車輪ユニット６００間の幅が調整されている。
このため、左側の車輪ユニット６００と右側の車輪ユニット６００とは、走行鉄筋ＬＲを１本跨ぐようにして、相互に離間して敷設されている走行鉄筋ＬＲ上にそれぞれ載置される。換言すれば、走行方向に沿って伸びる鉄筋が一対の車輪ユニットの間に１本配置されるように、車輪ユニット６００が配設されていることとなる。
本実施例に係る右側の車輪ユニット６００を構成する前輪６１０と後輪６２０は、それぞれフランジを有さないドラム状に構成されている。
【００３０】
次に、制御ユニット４００の電源を投入して電源ＯＮの状態にし、入力部４１０を操作して、進行方向を「前進動作」または「後退動作」のうち「前進動作」を選択し、結束モードを「全結束」または「千鳥結束」から選択する。本実施例では、結束モードとして「千鳥結束」を選択した場合を説明する。
なお、千鳥結束とは、図５（Ａ）に示すように、一本の鉄筋に対して交差部を一つおきに、かつ、隣の鉄筋とは互い違いになるよう交差部を結束するパターンを指す。
続いてスタートボタンが押下されると（ステップＳ１。以下、「Ｓ１」などと記載する。）、左右の結束機保持機構３００がそれぞれ最上部に位置しているか否かを、不図示の上端センサからの検出信号の有無により判定し（Ｓ２）、信号を検出した場合には、後述の（Ｓ６）のステップに進み、未検出の場合には、左右の結束機保持機構３００が上昇を開始する（Ｓ３）。
【００３１】
その後、左右の結束機保持機構３００がそれぞれ最上部に位置しているか否かを、上端センサからの検出信号の有無により判定し（Ｓ４）、未検出の場合には、Ｓ３に戻って結束機保持機構３００の上昇が継続し、検出した場合には、結束機保持機構３００の上昇が停止する（Ｓ５）。
【００３２】
次に、左側の前輪６１０および後輪６２０に搬送モータ５１１の動力が伝達され、鉄筋結束ロボット１００全体が定速の前進走行を開始する（Ｓ６）。
定速前進走行中には、不図示の減速センサが直交鉄筋ＴＲを検出したか否かを判定し（Ｓ７）、検出しない場合にはＳ６に戻って定速前進を続け、減速センサが直交鉄筋ＴＲを検出した場合には搬送モータ５１１が減速し、鉄筋結束ロボット１００が減速走行を行う（Ｓ８）。
【００３３】
その後、不図示の停止センサが直交鉄筋ＴＲを検出したか否かを判定し（Ｓ９）、検出しない場合にはＳ８に戻って引き続き定速前進走行を続け、検出した場合には、当初の設定が全結束であったか千鳥結束であったか判定し（Ｓ１０）、本実施例では千鳥結束が選択されているので、Ｓ１２のステップに移行して一本飛ばしビットがＯＮであるかＯＦＦであるかを判定し（Ｓ１２）、ＯＦＦであった場合には、搬送モータ５１１が停止し（Ｓ１１）、ＯＮであった場合には、一本飛ばしビットをＯＦＦにして（Ｓ１３）、Ｓ６のステップに戻る。
【００３４】
Ｓ１１のステップの後、結束機保持機構３００に装着されている鉄筋結束機ＢＤが下降する（Ｓ１４）。
左右の結束機保持機構３００がそれぞれ最下部に位置しているか否かを、不図示の下端センサからの検出信号の有無により判定し（Ｓ１５）、信号を未検出の場合には、Ｓ１４のステップにもどって左右の結束機保持機構３００がそれぞれ下降を続け、検出した場合には。結束機保持機構３００の下降が停止する（Ｓ１６）。
【００３５】
駆動ユニット５００はトリガ駆動ピン５２４を備えており、左右一対の結束機保持機構３００の下降に伴って結束機保持機構３００にそれぞれ装着されている左右一対の鉄筋結束機ＢＤが下降し、走行鉄筋ＬＲと直交鉄筋ＴＲを結束するのに適した結束位置に到達したとき、すなわち、結束動作領域ＢＡが鉄筋の交差部ＣＰと重なったときに、トリガ駆動ピン５２４が鉄筋結束機ＢＤのトリガＢＴに当接し押圧することにより、自動的に結束動作が行われる。
本実施例においては、左右一対の結束機駆動部５２０は、左右一対の結束機保持機構３００をそれぞれ移動させ、鉄筋結束機ＢＤのトリガＢＴにトリガ駆動ピン５２４が当接、押圧するタイミングが同時となるように構成されており、左右に装着されている複数の鉄筋結束機ＢＤが、複数の走行鉄筋ＬＲと交差している同一の直交鉄筋ＴＲに対して、複数の交差部において同時に結束作業を行う。
【００３６】
この鉄筋結束機ＢＤは、トリガＢＴの押圧によりアームの形状に沿って円弧状に曲がる結束線ＢＬをアームＡＭから送り出し、この曲がった結束線ＢＬをカールガイドＣＧで受け止めながら鉄筋の交差部ＣＰに所定回数だけ巻回させ、その後に結束線ＢＬを捩じって鉄筋を結縛して結束線ＢＬを切断することにより、鉄筋の交差部ＣＰを結束するものである。
【００３７】
鉄筋結束機ＢＤが確実に鉄筋結束動作を行うために、結束機保持機構３００はそれぞれ最下部に位置したまま、例えば１．２秒間停止するようタイマーで時間を計測する（Ｓ１７）。所定時間の経過後、結束機保持機構３００は上昇を開始する（Ｓ１８）。
その後、左右の結束機保持機構３００がそれぞれで最上部に位置しているか否かを、上端センサからの検出信号の有無により判定し（Ｓ１９）、未検出の場合には、Ｓ１８に戻って結束機保持機構３００の上昇が継続し、検出した場合には、結束機保持機構３００の上昇が停止する（Ｓ２０）。
そして、当初の設定が全結束であったか千鳥結束であったか判定し（Ｓ２１）、本実施例では千鳥結束であるので、一本飛ばしビットをＯＮにして（Ｓ２２）、Ｓ２のステップに移行する。
以上の動作フローにより、図５（Ａ）に示すように、最も左側の走行鉄筋ＬＲと左から３番目の走行鉄筋ＬＲに沿って、２本の走行鉄筋ＬＲと直交鉄筋ＴＲとの交差部が、それぞれＡ１→Ａ２→Ａ３→Ａ４の順に一つ置きに結束される。
【００３８】
以上のように、鉄筋結束ロボット１００が鉄筋上で、前進動作と結束動作とを交互に行いながら進行し、走行鉄筋ＬＲの奥側の鉄筋終端部ＲGの近傍に到達すると、鉄筋結束ロボット１００の前側に設けられている鉄筋検知ユニット７００が鉄筋終端部ＲGを検知して、検知信号を制御ユニット４００に送信し、割り込み処理として、制御ユニット４００の車輪駆動制御部４２０から車輪駆動部５１０に停止信号が送信され、鉄筋結束ロボット１００が鉄筋上での前進動作および結束動作を全て停止して、入力部４１０からの入力待ち状態となる。
【００３９】
コンクリート工事の作業者は、この段階で鉄筋結束ロボット１００を持ち上げて、図５の（Ａ）の点線矢印のように隣の走行鉄筋ＬＲ、すなわち、左から２番目と４番目の走行鉄筋ＬＲの上に載置する。この際、鉄筋結束ロボット１００の進行方向は、制御ユニット４００内の前進後退切替制御部４２２により、往路では「前進動作」を、復路では「後退動作」となるよう制御することができるので、鉄筋結束ロボット１００を隣の走行鉄筋ＬＲ上に置き換える際に、鉄筋結束ロボット１００自体の向きを変えるために回転させる必要はない。
隣の走行鉄筋ＬＲ上に鉄筋結束ロボット１００を載置した後、入力部４１０を操作して、復路の進行方向を「後退動作」に、結束モードとして往路と同様に「千鳥結束」を選択する。
【００４０】
鉄筋結束ロボット１００は、最も左の走行鉄筋ＬＲと左から３番目の走行鉄筋ＬＲに対して行ってきた、交差部ＣＰに対する一つ置きの結束作業を、復路では後退しながら、左から２番目と４番目の走行鉄筋ＬＲに対して同様に行うことにより、２本の走行鉄筋ＬＲと直交鉄筋ＴＲとの交差部が、それぞれＢ１→Ｂ２→Ｂ３→Ｂ４の順に一つ置きに結束される
鉄筋結束ロボット１００が鉄筋上で、後退動作と結束動作とを交互に行いながら後退し、走行鉄筋ＬＲの手前側の鉄筋終端部ＲGの近傍に到達すると、鉄筋結束ロボット１００の後側に設けられている鉄筋検知ユニット７００が手前側の鉄筋終端部ＲGを検知して、検知信号を制御ユニット４００に送信し、制御ユニット４００の車輪駆動制御部４２０から車輪駆動部５１０に停止信号が送信され、鉄筋結束ロボット１００が鉄筋上の後退動作および結束動作を全て停止して、再び入力部４１０からの入力待ち状態となる。
【００４１】
以上のように、本実施例においては、鉄筋結束ロボット１００が走行鉄筋ＬＲ上を走行して一往復する間に、いわゆる牛耕式の結束順序により、合計４本の走行鉄筋ＬＲに対する千鳥結束を完了することになる。
以下、走行鉄筋ＬＲを４本ずつ組みにして同様の作業を繰り返せば、コンクリートを打設する施工面上に格子状に敷設した走行鉄筋ＬＲと直交鉄筋ＴＲについて、全面にわたり効率的に千鳥結束を完了することができる。
【実施例２】
【００４２】
他の実施例として、制御ユニット４００の電源を投入して電源ＯＮの状態にし、入力部４１０を操作して、結束モードとして「全結束」を選択した場合を説明する。
全結束が選択されている場合には、図４のステップＳ１０においてＳ１１のステップに移行し、搬送モータが停止する（Ｓ１１）点と、Ｓ２１のステップからＳ２のステップに移行する点以外は実施例１の場合と同様に、コンクリートを打設する施工面に格子状に敷設した鉄筋を、本発明に係る鉄筋結束ロボット１００を用いて結束することができる。
【００４３】
なお、この場合の結束パターンは、図５の（Ｂ）のように、往路では、最も左側の走行鉄筋ＬＲと左から３番目の走行鉄筋ＬＲに沿って、２本の走行鉄筋ＬＲと直交鉄筋ＴＲとの交差部が、それぞれＡ１→Ａ２→Ａ３→Ａ４→Ａ５→Ａ６→Ａ７→Ａ８の順にすべて結束され、復路では後退しながら、左から２番目と４番目の走行鉄筋ＬＲに対して同様に行うことにより、２本の走行鉄筋ＬＲと直交鉄筋ＴＲとの交差部が、それぞれＢ１→Ｂ２→Ｂ３→Ｂ４→Ｂ５→Ｂ６→Ｂ７→Ｂ８の順にすべて結束される。
【００４４】
以上説明したように、本実施例の鉄筋結束ロボットによれば、車輪ユニットが、走行方向を向いて複数並設され、制御ユニットが、車輪ユニットに搭載した鉄筋結束機を複数同時に駆動制御する結束制御部を有していることにより、それぞれの車輪ユニットに搭載された鉄筋結束機がそれぞれ鉄筋相互の交差部を結束するため、従来のような手作業による鉄筋結束作業や一基の鉄筋結束機構を備えた鉄筋結束ロボットによる鉄筋結束作業に比較すると、車輪ユニットの並設台数分だけ鉄筋結束効率が増加し、その結果、施工面に対する鉄筋結束作業を大幅に時間短縮することができる。
さらに、制御ユニットが車輪ユニットに搭載した鉄筋結束機を複数同時に駆動制御する結束制御部を有していることにより、１つの車輪ユニットに搭載した鉄筋結束機による結束作業が終了した後に他の車輪ユニットに搭載した鉄筋結束機による結束作業を開始するような場合に比べて、結束作業時における他の車輪ユニットの待機時間が少ないため、車輪ユニットを複数並設した場合において、さらに効率よく結束作業を行うことができ、その効果は絶大である。
【符号の説明】
【００４５】
１００  鉄筋結束ロボット（鉄筋結束用自走ロボット）
２００  フレームユニット
３００  結束機保持機構
３１０  保持部
３２０  カバー部
４００  制御ユニット
４１０  入力部
４２０  車輪駆動制御部
４２１  走行制御部
４２２  前進後退切替制御部
４３０  結束制御部
５００  駆動ユニット
５１０  車輪駆動部
５１１  搬送モータ
５１２  伝達ベルト
５２０  結束機駆動部
５２１  駆動モータ
５２２  駆動ギア
５２３  駆動ラック
５２４  トリガ駆動ピン
６００  車輪ユニット
６１０  前輪
６１１  前輪フランジ
６１２  前輪踏面
６２０  後輪
６２１  後輪フランジ
７００  鉄筋検知ユニット
８００  電源ユニット
ＢＤ  鉄筋結束機
ＢＡ  結束動作領域
ＢＴ  トリガ
ＢＨ  ハンドル
ＡＭ  アーム
ＣＧ  カールガイド
ＬＲ  走行鉄筋
ＴＲ  直交鉄筋
ＲＳ  鉄筋始端部
ＲＧ  鉄筋終端部
【図１】
2020076256.tif 000003
【図２】
2020076256.tif 000004
【図３】
2020076256.tif 000005
【図４】
2020076256.tif 000006
【図５】
2020076256.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】令和1年9月3日(2019.9.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
施工面に格子状に敷設した複数の鉄筋のうちの任意の１本の鉄筋上を走行する前輪および後輪を有する車輪ユニットと、該車輪ユニットを走行させる鉄筋の配列間隔に対応して前記車輪ユニットを左右に複数並設して搭載するフレームユニットと、前記車輪ユニットの前輪と後輪との間に位置して鉄筋相互の交差部を結束線により結束する鉄筋結束機を前記車輪ユニット毎にそれぞれ着脱自在に装着する複数の結束機保持ユニットと、前記結束機保持ユニットを上下に駆動する結束機駆動部をそれぞれ有する複数の駆動ユニットと、前記車輪ユニットの走行動作と前記鉄筋結束機の結束動作を制御する制御ユニットとを少なくとも備えた鉄筋結束用自走ロボットであって、
前記複数の駆動ユニットが、前記鉄筋結束機のアームとカールガイドとの間の空間として規定される結束動作領域が前記鉄筋相互の交差部と重なる状態において前記鉄筋結束機のトリガを当接させて押圧する位置にトリガ駆動ピンをそれぞれ設けているとともに、
前記制御ユニットが、前記複数の結束機保持ユニットを同時に下降させて前記複数の鉄筋結束機のトリガを前記複数の駆動ユニットのトリガ駆動ピンにそれぞれ同時に押圧させる結束制御部を有していることを特徴とする鉄筋結束用自走ロボット。
【請求項２】
前記結束動作領域が前記走行方向と直交する一直線上に配列されるように、前記複数の結束機保持ユニットが配設されていることを特徴とする請求項１に記載の鉄筋結束用自走ロボット。
【請求項３】
前記車輪ユニットを走行させる鉄筋の鉄筋終端部を検知する鉄筋検知ユニットが、前記車輪ユニットの前輪の前方および後輪の後方に設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の鉄筋結束用自走ロボット。
【請求項４】
前記制御ユニットが、前記複数の車輪ユニットの前進動作と後退動作とを切り替える前進後退切替制御部を有していることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の鉄筋結束用自走ロボット。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、施工面に格子状に敷設した複数の鉄筋上を自動走行するとともに鉄筋相互の交差部を結束する鉄筋結束機を装着した鉄筋結束用自走ロボットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉄筋コンクリートにより構造体を建築する際、型枠にコンクリートを流し込む前に鉄筋を格子状に配筋する。
そして、格子状に配筋された鉄筋どうしが動かないように、結束線で鉄筋の交差部を結束する結束作業が発生する。
この結束作業は、等間隔に設けられた鉄筋の交差部ごとに行う必要があり、使用する鉄筋の数が多いほど増える作業である。
さらに、結束作業は直射日光などがあたる屋外での作業や固定されていない不安定な鉄筋の足場上などの過酷な環境下で行われるものであるため、結束作業を行う作業者の労働環境には改善の余地があった。
【０００３】
そこで、結束作業を行う作業者の労働環境を改善するために、鉄筋平面上を自動で走行しつつ結束作業が可能な鉄筋結束用自走ロボットが考案された（例えば、非特許文献１）。
この鉄筋結束用自走ロボットは、鉄筋平面上を前後方向および左右方向に移動自在であるとともに鉄筋の交差部を結束する一基の鉄筋結束機構を備えている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】伊東稔明、外３名、「自動鉄筋結束用自走ロボットの開発―移動機構と結束機構の設計開発―」、ロボティクス・メカトロニクス講演会講演概要集、一般社団法人日本機械学会、２０１７年１１月２５日公開
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の鉄筋結束用自走ロボットの鉄筋結束機構は、鉄筋結束用自走ロボットに一基のみ組み込まれているため、一度の結束作業において鉄筋交差部を一か所ずつしか結束することができず、施工面全体の結束作業を早急に行うには、鉄筋結束用自走ロボット自体の投入台数を増加して対応しなければならないという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明は、前述したような従来技術の問題を解決するものであって、すなわち、本発明の目的は、施工面に格子状に敷設した複数の鉄筋を結束線により効率良く安定して結束するとともに、鉄筋結束機に生じる結束線の補充、摩損部品の交換などの保守メンテナンスを簡便に達成する鉄筋結束用自走ロボットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本請求項１に係る発明は、施工面に格子状に敷設した複数の鉄筋のうちの任意の１本の鉄筋上を走行する前輪および後輪を有する車輪ユニットと、該車輪ユニットを走行させる鉄筋の配列間隔に対応して前記車輪ユニットを左右に複数並設して搭載するフレームユニットと、前記車輪ユニットの前輪と後輪との間に位置して鉄筋相互の交差部を結束線により結束する鉄筋結束機を前記車輪ユニット毎にそれぞれ着脱自在に装着する複数の結束機保持ユニットと、前記結束機保持ユニットを上下に駆動する結束機駆動部をそれぞれ有する複数の駆動ユニットと、前記車輪ユニットの走行動作と前記鉄筋結束機の結束動作を制御する制御ユニットとを少なくとも備えた鉄筋結束用自走ロボットであって、
前記複数の駆動ユニットが、前記鉄筋結束機のアームとカールガイドとの間の空間として規定される結束動作領域が前記鉄筋相互の交差部と重なる状態において前記鉄筋結束機のトリガを当接させて押圧する位置にトリガ駆動ピンをそれぞれ設けているとともに、
前記制御ユニットが、前記複数の結束機保持ユニットを同時に下降させて前記複数の鉄筋結束機のトリガを前記複数の駆動ユニットのトリガ駆動ピンにそれぞれ同時に押圧させる結束制御部を有していることにより、前述した課題を解決するものである。
【０００８】
本請求項２に係る発明は、請求項１に記載された鉄筋結束用自走ロボットの構成に加えて、前記結束動作領域が前記走行方向と直交する一直線上に配列されるように、前記複数の結束機保持ユニットが配設されていることにより、前述した課題をさらに解決するものである。
【０００９】
本請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載された鉄筋結束用自走ロボットの構成に加えて、前記車輪ユニットを走行させる鉄筋の鉄筋終端部を検知する鉄筋検知ユニットが、前記車輪ユニットの前輪の前方および後輪の後方に設けられていることにより、前述した課題をさらに解決するものである。
【００１０】
本請求項４に係る発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載された鉄筋結束用自走ロボットの構成に加えて、前記制御ユニットが、前記複数の車輪ユニットの前進動作と後退動作とを切り替える前進後退切替制御部を有していることにより、前述した課題をさらに解決するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の鉄筋結束用自走ロボットは、施工面に格子状に敷設した複数の鉄筋のうちの任意の１本の鉄筋上を走行する前輪および後輪を有する車輪ユニットと、この車輪ユニットを走行させる鉄筋の配列間隔に対応して車輪ユニットを左右に複数並設して搭載するフレームユニットと、車輪ユニットの前輪と後輪との間に位置して鉄筋相互の交差部を結束線により結束する鉄筋結束機を車輪ユニット毎にそれぞれ着脱自在に装着する複数の結束機保持ユニットと、結束機保持ユニットを上下に駆動する結束機駆動部をそれぞれ有する複数の駆動ユニットと、車輪ユニットの走行動作と鉄筋結束機の結束動作を制御する制御ユニットとを少なくとも備えていることにより、施工面に格子状に敷設した複数の鉄筋上を自走しながら鉄筋相互の交差部を結束線により結束することができるとともに、複数の鉄筋結束機がそれぞれ鉄筋相互の交差部を結束するため、従来のような手作業による結束作業や一基の鉄筋結束機構を備えた鉄筋結束用自走ロボットによる結束作業に比較すると、車輪ユニットの並設台数分だけ鉄筋結束効率が増加し、その結果、施工面に対する結束作業の所要時間を大幅に短縮することができる。
また、車輪ユニット毎に鉄筋結束機を着脱自在に装着することにより、鉄筋結束機に装填された結束線の補充、摩損部品の交換、鉄筋結束機自体の何らかの故障が生じた場合であっても鉄筋結束機を取り外すことが可能になるため、鉄筋結束用自走ロボットに着脱自在に装着された鉄筋結束機に生じる結束線の補充、摩損部品の交換などの保守メンテンナンスを簡便に達成することができるばかりでなく、以下のような特有の効果を奏することができる。
【００１２】
本請求項１に係る発明の鉄筋結束用自走ロボットによれば、複数の駆動ユニットが、鉄筋結束機のアームとカールガイドとの間の空間として規定される結束動作領域が鉄筋相互の交差部と重なる状態において鉄筋結束機のトリガを当接させて押圧する位置にトリガ駆動ピンをそれぞれ設けていることにより、結束機保持ユニットを下降させて結束動作領域が交差部と重なる位置まで鉄筋結束機を下降させると鉄筋結束機のトリガがトリガ駆動ピンにより押圧されるため、結束機保持ユニットを下降させるのみで鉄筋結束機に自動的に結束動作を行わせることができる。
そして、制御ユニットが、複数の結束機保持ユニットを同時に下降させて複数の鉄筋結束機のトリガを複数の駆動ユニットのトリガ駆動ピンにそれぞれ同時に押圧させる結束制御部を有していることにより、複数の結束機保持ユニットに装着された複数の鉄筋結束機が同時に結束動作を行うため、従来のようなある１つの結束機保持ユニットに搭載装着された鉄筋結束機による結束作業が終了した後に他の結束機保持ユニットに搭載装着された鉄筋結束機による結束作業を開始するような場合に比べて、結束作業時における他の結束機保持ユニットの待機時間がなくなり、効率良く安定して結束作業を行うことができる。
【００１３】
本請求項２に係る発明の鉄筋結束用自走ロボットによれば、請求項１に係る発明が奏する効果に加えて、結束動作領域が走行方向と直交する一直線上に配列されるように、複数の結束機保持ユニットが配設されていることにより、走行方向の鉄筋に対して直交方向に敷設された一の鉄筋の複数の交差部の結束位置がまとめて位置決めされるため、複数の交差部を正確かつ確実に結束することができる。
【００１４】
本請求項３に係る発明の鉄筋結束用自走ロボットによれば、請求項１または請求項２に係る発明が奏する効果に加えて、車輪ユニットを走行させる鉄筋の鉄筋終端部を検知する鉄筋検知ユニットが、車輪ユニットの前輪の前方および後輪の後方に設けられていることにより、車輪ユニットを走行させる鉄筋の鉄筋終端部を検知した検知信号が制御ユニットに送信されるため、制御ユニットが前進動作または後退動作の走行動作を停止制御することができる。
【００１５】
本請求項４に係る発明の鉄筋結束用自走ロボットによれば、請求項１乃至請求項３のいずれか１つに係る発明が奏する効果に加えて、制御ユニットが、複数の車輪ユニットの前進動作と後退動作とを切り替える前進後退切替制御部を有していることにより、施工現場において折り返しで結束作業を行う際に鉄筋結束用自走ロボットの走行方向が前進動作と後退動作との間で切り替えられるため、鉄筋結束用自走ロボット自体の向きを転回する必要が無く、折り返して行う結束作業を簡便かつ効率良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施例である鉄筋結束用自走ロボットを示す右前方斜視図。
【図２】本発明の実施例である鉄筋結束用自走ロボットを示す左前方斜視図。
【図３】図１に示す鉄筋結束用自走ロボットの自走状態を示す説明図。
【図４】図１に示す鉄筋結束用自走ロボットの制御フローを示すフロー図。
【図５】図１に示す鉄筋結束用自走ロボットによる結束パターンを示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明は、施工面に格子状に敷設した複数の鉄筋のうちの任意の１本の鉄筋上を走行する前輪および後輪を有する車輪ユニットと、この車輪ユニットを走行させる鉄筋の配列間隔に対応して車輪ユニットを左右に複数並設して搭載するフレームユニットと、車輪ユニットの前輪と後輪との間に位置して鉄筋相互の交差部を結束線により結束する鉄筋結束機を車輪ユニット毎にそれぞれ着脱自在に装着する複数の結束機保持ユニットと、結束機保持ユニットを上下に駆動する結束機駆動部をそれぞれ有する複数の駆動ユニットと、車輪ユニットの走行動作と鉄筋結束機の結束動作を制御する制御ユニットとを少なくとも備えた鉄筋結束用自走ロボットであって、複数の駆動ユニットが、鉄筋結束機のアームとカールガイドとの間の空間として規定される結束動作領域が鉄筋相互の交差部と重なる状態において鉄筋結束機のトリガを当接させて押圧する位置にトリガ駆動ピンをそれぞれ設けているとともに、制御ユニットが、複数の結束機保持ユニットを同時に下降させて複数の鉄筋結束機のトリガを複数の駆動ユニットのトリガ駆動ピンにそれぞれ同時に押圧させる結束制御部を有し、施工面に格子状に敷設した複数の鉄筋を結束線により効率良く安定して結束するとともに、鉄筋結束機に生じる結束線の補充、摩損部品の交換などの保守メンテナンスを簡便に達成するものであれば、その具体的な実施態様は、いかなるものであっても構わない。
【００１８】
例えば、鉄筋結束用自走ロボットにおける車輪ユニットの具体的な並設数については、少なくとも２基以上の複数であれば良く、操作性などの観点から２ないし３基が好ましい。
例えば、フランジ型車輪で構成された前輪および後輪を有する１基の車輪ユニットと平ロールで構成された前輪および後輪を有する１基の車輪ユニットとを有する鉄筋結束用自走ロボット、フランジ型車輪で構成された前輪および後輪を有する１基の車輪ユニットと平ロールで構成された前輪および後輪を有する２基の車輪ユニットとからなる鉄筋結束用自走ロボット、フランジ型車輪で構成された前輪および後輪を有する２基の車輪ユニットからなる鉄筋結束用自走ロボットなどのいずれであっても良い。
【００１９】
そして、本発明の鉄筋結束用自走ロボットにおいて車輪ユニット毎に装着する鉄筋結束機は、着脱自在に装着できる既存の鉄筋結束機、すなわち、市販の手持ち電動鉄筋結束機であれば如何なる鉄筋結束機であっても良く、例えば、ＭＡＸ社製の鉄筋結束機「ＴＷＩＮＴＩＥＲ（登録商標）」ＲＢ−４４０Ｔであっても良い。
車輪ユニット毎に鉄筋結束機を着脱自在に装着するように構成すれば、鉄筋結束機に装填された結束線の補充、摩損部品の交換、鉄筋結束機自体の何らかの故障が生じた場合であっても車輪ユニット毎に鉄筋結束機を取り外すことが可能になるため、鉄筋結束用自走ロボットの保守メンテンナンスを簡便に達成することができる。
【実施例１】
【００２０】
以下、本発明の実施例である鉄筋結束用自走ロボット１００について、図１ないし図５に基づいて説明する。
ここで、図１は、本発明の実施例である鉄筋結束用自走ロボットを示す右前方斜視図であり、図２は、本発明の実施例である鉄筋結束用自走ロボットを示す左前方斜視図であり、図３は、図１に示す鉄筋結束用自走ロボットの自走状態を示す説明図であり、図４は、図１に示す鉄筋結束用自走ロボットの制御フローを示すフロー図であり、図５は、図１に示す鉄筋結束用自走ロボットによる結束パターンを示す説明図である。
【００２１】
本実施例に係る鉄筋結束用自走ロボット１００は、図１ないし図３に示すように、フレームユニット２００と結束機保持ユニット３００と制御ユニット４００と駆動ユニット５００と車輪ユニット６００と鉄筋検知ユニット７００と電源ユニット８００とを備えている。
【００２２】
フレームユニット２００は、各所に他のユニットを配置固定できる枠材から構成されている。
【００２３】
結束機保持機構ともいうべき結束機保持ユニット３００の保持部３１０には、それぞれ鉄筋結束機ＢＤが装着され、カバー部３２０でカバーされている。
本実施例では、結束機保持ユニット３００に装着する鉄筋結束機ＢＤとして、マックス株式会社製の手持ち電動鉄筋結束機「ＴＷＩＮＴＩＥＲ（登録商標）」ＲＢ−４４０Ｔを採用している。
【００２４】
また、結束機保持ユニット３００の保持部３１０に鉄筋結束機ＢＤのハンドルＢＨを装着した際に、この結束機保持ユニット３００は、それぞれの鉄筋結束機ＢＤの結束を行う部位、すなわち、鉄筋の交差部ＣＰに対して結束動作を行うアームＡＭおよびカールガイドＣＧの間の空間として規定される結束動作領域ＢＡが、左右に横並びに、すなわち、走行方向と直交する一直線上に配列するように構成されている。
【００２５】
制御ユニット４００は、ＣＰＵやメモリ等からなり、メモリの例えばＲＯＭに格納されている各種プログラムやデータをＲＡＭにロードし、各種プログラムを実行することにより、鉄筋結束用自走ロボット１００の動作を制御することができる。
制御ユニット４００は、入力部４１０と電源スイッチとスタートボタンを有しており、作業者が鉄筋結束用自走ロボット１００の進行方向を例えば「前進」や「後退」のように選択可能に構成されている。
制御ユニット４００は、その内部に車輪駆動制御部４２０を備えており、この車輪駆動制御部４２０は、後述する駆動ユニット５００の車輪駆動部５１０における加減速および停止に係る走行動作を制御する走行制御部４２１と、後述する駆動ユニット５００の車輪駆動部５１０における前進動作と後退動作とを切り替えるよう制御する前進後退切替制御部４２２を備え、さらに、後述する駆動ユニット５００の結束機駆動部５２０における結束機保持ユニット３００の上下駆動を制御する結束制御部４３０を備えている。
【００２６】
駆動ユニット５００は、車輪駆動部５１０と結束機駆動部５２０とを備えている。
車輪駆動部５１０は、搬送モータ５１１と伝達ベルト５１２からなり、搬送モータ５１１の駆動力が伝達ベルト５１２を介して車輪ユニット６００に伝達されるように構成されている。
結束機駆動部５２０は、駆動モータ５２１と駆動ギア５２２と駆動ラック５２３とトリガ駆動ピン５２４とを備えている。
結束機駆動部５２０は、駆動モータ５２１の動力を駆動ギア５２２および駆動ラック５２３を介して結束機保持ユニット３００に伝達して結束機保持ユニット３００を上下に駆動する。
そして、結束機保持ユニット３００が下降し、アームＡＭおよびカールガイドＣＧの間の空間として規定される結束動作領域ＢＡが鉄筋の交差部ＣＰまで下降した時に、結束機保持ユニット３００に装着されている鉄筋結束機ＢＤのトリガＢＴが、結束機駆動部５２０のトリガ駆動ピン５２４に当接し、押圧されることにより、鉄筋結束機ＢＤが自動的に結束動作を行うように構成されている。
【００２７】
車輪ユニット６００は、前輪６１０と後輪６２０を備えている。
左右一対の車輪ユニット６００、６００のうち、左側の車輪ユニット６００を構成する左側の前輪６１０は、前輪フランジ６１１と前輪踏面６１２とを備え、左側の後輪６２０は、後輪フランジ６２１と後輪踏面とを備えて、それぞれフランジ型の車輪となっている。
さらに、左右一対のそれぞれの車輪ユニット６００の前輪６１０と後輪６２０との間には、結束機保持ユニット３００が位置している。
左右一対の車輪ユニット６００は、走行方向を向いてフレームユニット２００に配置されており、結束対象となる走行鉄筋ＬＲの配列間隔に対応して固定配置位置を左右に調整できるように構成されている。
鉄筋検知ユニット７００は、進行方向の鉄筋の有無を検知するために、前輪６１０の前方および後輪６２０の後方に突出して設けられている。
鉄筋検知ユニット７００は、進行方向の鉄筋の有無を検知するために、前輪６１０の前方および後輪６２０の後方に突出して設けられている。
電源ユニット８００は、フレームユニット２００の内部に搭載され、各ユニット等に給電する動力源となっている。
【００２８】
次に、図４および図５を参照して、コンクリート構造物の補強用鉄筋格子を敷設する鉄筋工事として、コンクリートを打設する施工面に格子状に敷設した鉄筋を、本発明に係る鉄筋結束用自走ロボット１００を用いて結束する場合の作業の流れと鉄筋結束用自走ロボット１００の動作フローについて説明する。
コンクリート工事として、まず、建築現場においてコンクリートを打設する施工面上に不図示のスペーサを所定間隔で配置し、このスペーサの上に直交鉄筋ＴＲを例えば３００ｍｍ間隔で配列して施工面に対するカブリを確保し、さらにその上に直交鉄筋ＴＲに対して直行する向きに走行鉄筋ＬＲを同じ間隔で配置して、全体として格子状に鉄筋を敷設する。
【００２９】
次に、鉄筋結束用自走ロボット１００を持ち上げ、すでに敷設してある走行鉄筋ＬＲのうち最も左側の走行鉄筋ＬＲ上の鉄筋始端部ＲＳの近傍に、左側の車輪ユニット６００を構成する前輪６１０と後輪６２０を載置する。
左側の前輪６１０および後輪６２０は、フランジ型車輪から構成されているので、走行鉄筋ＬＲ上に載置することにより、走行方向に対する車輪ユニット６００の左右位置を、ひいては鉄筋結束用自走ロボット１００の左右位置を、走行鉄筋ＬＲが規制することとなる。
一方、右側の車輪ユニット６００を構成する前輪６１０と後輪６２０は、左から３本目の走行鉄筋ＬＲ上の鉄筋始端部ＲＳの近傍に載置されるように、車輪ユニット６００間の幅が調整されている。
このため、左側の車輪ユニット６００と右側の車輪ユニット６００とは、走行鉄筋ＬＲを１本跨ぐようにして、相互に離間して敷設されている走行鉄筋ＬＲ上にそれぞれ載置される。
換言すれば、走行方向に沿って伸びる鉄筋が一対の車輪ユニットの間に１本配置されるように、車輪ユニット６００が配設されていることとなる。
本実施例に係る右側の車輪ユニット６００を構成する前輪６１０と後輪６２０は、それぞれフランジを有さないドラム状に構成されている。
【００３０】
次に、制御ユニット４００の電源を投入して電源ＯＮの状態にし、入力部４１０を操作して、進行方向を「前進動作」または「後退動作」のうち「前進動作」を選択し、結束モードを「全結束」または「千鳥結束」から選択する。
本実施例では、結束モードとして「千鳥結束」を選択した場合を説明する。
なお、千鳥結束とは、図５（Ａ）に示すように、一本の鉄筋に対して交差部を一つおきに、かつ、隣の鉄筋とは互い違いになるよう交差部を結束するパターンを指す。
続いてスタートボタンが押下されると（ステップＳ１。以下、「Ｓ１」などと記載する。）、左右の結束機保持ユニット３００、３００がそれぞれ最上部に位置しているか否かを、不図示の上端センサからの検出信号の有無により判定し（Ｓ２）、信号を検出した場合には、後述の（Ｓ６）のステップに進み、未検出の場合には、左右の結束機保持ユニット３００、３００が上昇を開始する（Ｓ３）。
【００３１】
その後、左右の結束機保持ユニット３００、３００がそれぞれ最上部に位置しているか否かを、上端センサからの検出信号の有無により判定し（Ｓ４）、未検出の場合には、Ｓ３に戻って結束機保持ユニット３００、３００の上昇が継続し、検出した場合には、結束機保持ユニット３００、３００の上昇が停止する（Ｓ５）。
【００３２】
次に、左側の前輪６１０および後輪６２０に搬送モータ５１１の動力が伝達され、鉄筋結束用自走ロボット１００全体が定速の前進走行を開始する（Ｓ６）。
定速前進走行中には、不図示の減速センサが直交鉄筋ＴＲを検出したか否かを判定し（Ｓ７）、検出しない場合には、Ｓ６に戻って定速前進を続け、減速センサが直交鉄筋ＴＲを検出した場合には搬送モータ５１１が減速し、鉄筋結束ロボット１００が減速走行を行う（Ｓ８）。
【００３３】
その後、不図示の停止センサが直交鉄筋ＴＲを検出したか否かを判定し（Ｓ９）、検出しない場合には、Ｓ８に戻って引き続き定速前進走行を続け、検出した場合には、当初の設定が全結束であったか千鳥結束であったか判定し（Ｓ１０）、本実施例では、千鳥結束が選択されているので、Ｓ１２のステップに移行して一本飛ばしビットがＯＮであるかＯＦＦであるかを判定し（Ｓ１２）、ＯＦＦであった場合には、搬送モータ５１１が停止し（Ｓ１１）、ＯＮであった場合には、一本飛ばしビットをＯＦＦにして（Ｓ１３）、Ｓ６のステップに戻る。
【００３４】
Ｓ１１のステップの後、結束機保持ユニット３００、３００に装着されている鉄筋結束機ＢＤ、ＢＤが下降する（Ｓ１４）。
左右の結束機保持ユニット３００、３００がそれぞれ最下部に位置しているか否かを、不図示の下端センサからの検出信号の有無により判定し（Ｓ１５）、信号を未検出の場合には、Ｓ１４のステップにもどって左右の結束機保持ユニット３００、３００がそれぞれ下降を続け、検出した場合には、結束機保持ユニット３００、３００の下降が停止する（Ｓ１６）。
【００３５】
駆動ユニット５００の結束機駆動部５２０、５２０は、トリガ駆動ピン５２４、５２４を備えており、左右一対の結束機保持ユニット３００、３００の下降に伴って結束機保持ユニット３００、３００にそれぞれ装着されている左右一対の鉄筋結束機ＢＤ、ＢＤが下降し、走行鉄筋ＬＲと直交鉄筋ＴＲを結束するのに適した結束位置に到達したとき、すなわち、結束動作領域ＢＡ、ＢＡが鉄筋の交差部ＣＰ、ＣＰと重なったときに、結束機駆動部５２０、５２０のトリガ駆動ピン５２４、５２４が鉄筋結束機ＢＤ、ＢＤのトリガＢＴ、ＢＴに当接し押圧することにより、自動的に結束動作が行われる。
換言すると、結束機駆動部５２０、５２０のトリガ駆動ピン５２４、５２４は、鉄筋結束機ＢＤ、ＢＤのアームＡＭとカールガイドＣＧとの間の空間として規定される結束動作領域ＢＡ、ＢＡが鉄筋の交差部ＣＰ、ＣＰとそれぞれ重なる状態において鉄筋結束機ＢＤ、ＢＤのトリガＢＴ、ＢＴに当接し押圧する位置に配置されている。
本実施例においては、左右一対の結束機駆動部５２０、５２０が左右一対の結束機保持ユニット３００、３００をそれぞれ下方に移動させた際に、左右一対の鉄筋結束機ＢＤ、ＢＤのトリガＢＴ、ＢＴにそれぞれトリガ駆動ピン５２４、５２４が当接、押圧するタイミングが同時となるように構成されており、左右に装着されている鉄筋結束機ＢＤ、ＢＤが、走行鉄筋ＬＲと交差している同一の直交鉄筋ＴＲに対して、左右２か所の交差部ＣＰ、ＣＰにおいて同時に結束作業を行う。
すなわち、左右一対の結束機駆動部５２０、５２０は、左右一対の結束機保持ユニット３００、３００を同時に下降させる駆動を行うが、このとき、左右一対の鉄筋結束機ＢＤ、ＢＤのトリガＢＴ、ＢＴが同時に下降することにより、これらのトリガ駆動ピン５２４、５２４がそれぞれトリガＢＴ、ＢＴに同時に当接し押圧するため、左右一対の鉄筋結束機ＢＤ、ＢＤに対して自動的に同時に結束動作を行わせることができる。
【００３６】
この鉄筋結束機ＢＤは、トリガＢＴの押圧によりアームの形状に沿って円弧状に曲がる結束線ＢＬをアームＡＭから送り出し、この曲がった結束線ＢＬをカールガイドＣＧで受け止めながら鉄筋の交差部ＣＰに所定回数だけ巻回させ、その後に結束線ＢＬを捩じって鉄筋を結縛して結束線ＢＬを切断することにより、鉄筋の交差部ＣＰを結束するものである。
【００３７】
鉄筋結束機ＢＤが確実に鉄筋結束動作を行うために、結束機保持ユニット３００、３００は、それぞれ最下部に位置したまま、例えば、１．２秒間停止するようタイマーで時間を計測する（Ｓ１７）。
所定時間の経過後、結束機保持ユニット３００、３００は、上昇を開始する（Ｓ１８）。
その後、左右の結束機保持ユニット３００、３００がそれぞれで最上部に位置しているか否かを、上端センサからの検出信号の有無により判定し（Ｓ１９）、未検出の場合には、Ｓ１８に戻って結束機保持ユニット３００、３００の上昇が継続し、検出した場合には、結束機保持ユニット３００、３００の上昇が停止する（Ｓ２０）。
そして、当初の設定が全結束であったか千鳥結束であったか判定し（Ｓ２１）、本実施例では、千鳥結束であるので、一本飛ばしビットをＯＮにして（Ｓ２２）、Ｓ２のステップに移行する。
以上の動作フローにより、図５（Ａ）に示すように、最も左側の走行鉄筋ＬＲと左から３番目の走行鉄筋ＬＲに沿って、２本の走行鉄筋ＬＲと直交鉄筋ＴＲとの交差部が、それぞれＡ１→Ａ２→Ａ３→Ａ４の順に一つ置きに結束される。
【００３８】
以上のように、鉄筋結束用自走ロボット１００が鉄筋上で、前進動作と結束動作とを交互に行いながら進行し、走行鉄筋ＬＲの奥側の鉄筋終端部ＲＧの近傍に到達すると、鉄筋結束用自走ロボット１００の前側に設けられている鉄筋検知ユニット７００が鉄筋終端部ＲＧを検知して、検知信号を制御ユニット４００に送信し、割り込み処理として、制御ユニット４００の車輪駆動制御部４２０から車輪駆動部５１０に停止信号が送信され、鉄筋結束用自走ロボット１００が鉄筋上での前進動作および結束動作を全て停止して、入力部４１０からの入力待ち状態となる。
【００３９】
コンクリート工事の作業者は、この段階で鉄筋結束用自走ロボット１００を持ち上げて、図５の（Ａ）の点線矢印のように隣の走行鉄筋ＬＲ、すなわち、左から２番目と４番目の走行鉄筋ＬＲの上に載置する。
この際、鉄筋結束用自走ロボット１００の進行方向は、制御ユニット４００内の前進後退切替制御部４２２により、往路では「前進動作」を、復路では「後退動作」となるよう制御することができるので、鉄筋結束用自走ロボット１００を隣の走行鉄筋ＬＲ上に置き換える際に、鉄筋結束用自走ロボット１００自体の向きを変えるために回転させる必要はない。
隣の走行鉄筋ＬＲ上に鉄筋結束用自走ロボット１００を載置した後、入力部４１０を操作して、復路の進行方向を「後退動作」に、結束モードとして往路と同様に「千鳥結束」を選択する。
【００４０】
鉄筋結束用自走ロボット１００は、最も左の走行鉄筋ＬＲと左から３番目の走行鉄筋ＬＲに対して行ってきた、交差部ＣＰに対する一つ置きの結束作業を、復路では後退しながら、左から２番目と４番目の走行鉄筋ＬＲに対して同様に行うことにより、２本の走行鉄筋ＬＲと直交鉄筋ＴＲとの交差部が、それぞれＢ１→Ｂ２→Ｂ３→Ｂ４の順に一つ置きに結束される。
鉄筋結束用自走ロボット１００が、鉄筋上で後退動作と結束動作とを交互に行いながら後退し、走行鉄筋ＬＲの手前側の鉄筋終端部ＲＧの近傍に到達すると、鉄筋結束用自走ロボット１００の後側に設けられている鉄筋検知ユニット７００が、手前側の鉄筋終端部ＲＧを検知して、検知信号を制御ユニット４００に送信し、制御ユニット４００の車輪駆動制御部４２０から車輪駆動部５１０に停止信号が送信され、鉄筋結束用自走ロボット１００が、鉄筋上の後退動作および結束動作を全て停止して、再び、入力部４１０からの入力待ち状態となる。
【００４１】
以上のように、本実施例においては、鉄筋結束用自走ロボット１００が走行鉄筋ＬＲ上を走行して一往復する間に、いわゆる、牛耕式の結束順序により、合計４本の走行鉄筋ＬＲに対する千鳥結束を完了することになる。
以下、走行鉄筋ＬＲを４本ずつ組みにして同様の作業を繰り返せば、コンクリートを打設する施工面上に格子状に敷設した走行鉄筋ＬＲと直交鉄筋ＴＲについて、全面にわたり効率的に千鳥結束を完了することができる。
【実施例２】
【００４２】
他の実施例として、制御ユニット４００の電源を投入して電源ＯＮの状態にし、入力部４１０を操作して、結束モードとして「全結束」を選択した場合を説明する。
全結束が選択されている場合には、図４のステップＳ１０においてＳ１１のステップに移行し、搬送モータが停止する（Ｓ１１）点と、Ｓ２１のステップからＳ２のステップに移行する点以外は、実施例１の場合と同様に、コンクリートを打設する施工面に格子状に敷設した鉄筋を、本実施例の鉄筋結束用自走ロボット１００を用いて結束することができる。
【００４３】
なお、この場合の結束パターンは、図５の（Ｂ）のように、往路では、最も左側の走行鉄筋ＬＲと左から３番目の走行鉄筋ＬＲに沿って、２本の走行鉄筋ＬＲと直交鉄筋ＴＲとの交差部が、それぞれＡ１→Ａ２→Ａ３→Ａ４→Ａ５→Ａ６→Ａ７→Ａ８の順にすべて結束され、復路では、後退しながら、左から２番目と４番目の走行鉄筋ＬＲに対して同様に行うことにより、２本の走行鉄筋ＬＲと直交鉄筋ＴＲとの交差部が、それぞれＢ１→Ｂ２→Ｂ３→Ｂ４→Ｂ５→Ｂ６→Ｂ７→Ｂ８の順にすべて結束される。
【００４４】
以上説明したように、本実施例の鉄筋結束用自走ロボット１００によれば、施工面に格子状に敷設した複数の鉄筋のうちの任意の１本の鉄筋上を走行する前輪および後輪を有する車輪ユニット６００と、この車輪ユニット６００を走行させる鉄筋の配列間隔に対応して車輪ユニット６００を左右に一対並設して搭載するフレームユニット２００と、車輪ユニット６００の前輪と後輪との間に位置して鉄筋相互の交差部ＣＰを結束線ＢＬにより結束する鉄筋結束機ＢＤを車輪ユニット６００毎にそれぞれ着脱自在に装着する左右一対の結束機保持ユニット３００、３００と、これらの結束機保持ユニット３００、３００を上下に駆動する結束機駆動部５２０、５２０をそれぞれ有する左右一対の駆動ユニット５００、５００と、車輪ユニット６００、６００の走行動作と鉄筋結束機ＢＤ、ＢＤの結束動作を制御する制御ユニット４００とを少なくとも備えていることにより、施工面に格子状に敷設した複数の鉄筋上を自走しながら鉄筋相互の交差部ＣＰ、ＣＰを結束線ＢＬにより結束して、従来のような手作業による結束作業や一基の鉄筋結束機構を備えた鉄筋結束用自走ロボットによる結束作業に比較すると、車輪ユニットの並設台数分だけ鉄筋結束効率が増加し、施工面に対する結束作業の所要時間を大幅に短縮することができる。
そして、車輪ユニット６００毎に結束機保持ユニット３００に鉄筋結束機ＢＤを着脱自在に装着することにより、鉄筋結束用自走ロボット１００の鉄筋結束機ＢＤに生じる結束線ＢＬの補充、摩損部品の交換などの保守メンテンナンスを簡便に達成することができる。
また、左右一対の駆動ユニット５００、５００が、鉄筋結束機ＢＤのアームＡＭとカールガイドＣＧとの間の空間として規定される結束動作領域ＢＡ、ＢＡが鉄筋相互の交差部ＣＰ、ＣＰと重なる状態において鉄筋結束機ＢＤのトリガＢＴを当接させて押圧する位置に結束機駆動部５２０のトリガ駆動ピン５２４をそれぞれ設けていることにより、結束機保持ユニット３００を下降させるのみで鉄筋結束機ＢＤに自動的に結束動作を行わせることができる
さらに、制御ユニット４００が、左右一対の結束機保持ユニット３００、３００を同時に下降させて左右一対の鉄筋結束機ＢＤ、ＢＤのトリガＢＴ、ＢＴを左右一対の駆動ユニット５００、５００のトリガ駆動ピン５２４、５２４にそれぞれ同時に押圧させる結束制御部４３０を有していることにより、従来のようなある１つの結束機保持ユニット３００に搭載装着された鉄筋結束機による結束作業が終了した後に他の結束機保持ユニット３００に搭載装着された鉄筋結束機による結束作業を開始するような場合に比べて、結束作業時における他の結束機保持ユニット３００の待機時間がなくなり、結束線により効率良く左右に安定して結束作業を行うことができ、その効果は絶大である。
【符号の説明】
【００４５】
１００  ・・・鉄筋結束用自走ロボット
２００  ・・・フレームユニット
３００  ・・・結束機保持ユニット（結束機保持機構）
３１０  ・・・保持部
３２０  ・・・カバー部
４００  ・・・制御ユニット
４１０  ・・・入力部
４２０  ・・・車輪駆動制御部
４２１  ・・・走行制御部
４２２  ・・・前進後退切替制御部
４３０  ・・・結束制御部
５００  ・・・駆動ユニット
５１０  ・・・車輪駆動部
５１１  ・・・搬送モータ
５１２  ・・・伝達ベルト
５２０  ・・・結束機駆動部
５２１  ・・・駆動モータ
５２２  ・・・駆動ギア
５２３  ・・・駆動ラック
５２４  ・・・トリガ駆動ピン
６００  ・・・車輪ユニット
６１０  ・・・前輪
６１１  ・・・前輪フランジ
６１２  ・・・前輪踏面
６２０  ・・・後輪
６２１  ・・・後輪フランジ
７００  ・・・鉄筋検知ユニット
８００  ・・・電源ユニット
ＢＤ  ・・・鉄筋結束機
ＢＡ  ・・・結束動作領域
ＢＴ  ・・・トリガ
ＢＨ  ・・・ハンドル
ＡＭ  ・・・アーム
ＣＧ  ・・・カールガイド
ＬＲ  ・・・走行鉄筋
ＴＲ  ・・・直交鉄筋
ＲＳ  ・・・鉄筋始端部
ＲＧ  ・・・鉄筋終端部
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
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