(57)【要約】【課題】建築が高層化する一方で、外壁作業は屋上から懸架されたゴンドラでの作業者による手作業が多い。従来、外壁作業機械化は外壁レール設置や機械専用ゴンドラへの交換などが考案されてきたが容易ではない。【解決手段】作業用ゴンドラの骨格構造に設置したレールに沿って能動的に移動する１台以上の架台に作業ユニットを装着し横方向作業域を拡大する。能動的に移動する作業ユニット相互の位置を制御することでゴンドラ全体の重心位置を許容範囲内に補正することと、複数のレールを設置し、同一ゴンドラ内で複数種類の作業ユニットを並列運用する機能を提供する。また、移動架台への作業ユニット装着規格を提示することで各種作業用ユニット製作者による高所作業分野への参入を容易にする。【選択図】図１５
2020092800.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
建築物に設置された外壁作業用途の人員用ゴンドラの構造に固定されたレール上を能動的に移動可能で、作業ユニット装置を装着可能な架台を２台以上設置し、相互に協調的に動作させることで、架台に装着した作業ユニットの作業対象領域をゴンドラ全幅に提供し、架台とそれに装着された作業ユニットの合計重量が移動することに伴うゴンドラ全体の重心位置の動揺を最小化することを特徴とする外壁作業支援システム。
【請求項２】
１種類以上の複数台数の作業ユニット装置を、それが装着可能な同数の能動的に移動可能な架台を設置した、２本以上のレールを備え、各架台を協調的に移動させることで架台に装着した作業ユニットの作業対象領域をゴンドラ全幅に提供し、架台とそれに装着された作業ユニットの合計重量が移動することに伴うゴンドラ全体の重心位置の動揺を最小化することを特徴とする外壁作業支援システム。
【請求項３】
請求項１と請求項２の移動架台システムに、能動的にレール上を移動できる外壁作業に関与しないバランス用ウェイト、またはバランス用ウェイトを装着した能動的にレール上を移動できる架台を備え、ゴンドラ全体の重心位置の動揺を抑制することを特徴とする外壁作業支援システム。
【請求項４】
請求項１と請求項２と請求項３に記載されたゴンドラ内レール構造の両端における支持構造に、荷重センサーを備えることで各点における荷重を測定し、装置全体の重心位置の変動を評価して、複数個の作業ユニット用架台またはバランス用ウェイトの位置を能動的に変化させて、ゴンドラ内作業ユニット全体の重心位置を所定の範囲内になるように補正することを特徴とする外壁作業支援システム。
【請求項５】
懸架用ゴンドラの４側面の中で少なくとも建物側に面する１面の側板構造の全部または一部を除去して、請求項１と請求項２と請求項３と請求項４に記載した外壁作業システムを積み重ねて配置することを特徴とする外壁作業支援システム。
【請求項６】
懸架機構によって懸架が可能で、請求項１と請求項２と請求項３と請求項４と請求項５に記載された外壁作業支援システムを実装可能な構造に、請求項１と請求項２と請求項３と請求項４と請求項５に記載された外壁作業支援システムを装着することを特徴とする外壁作業支援システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
建築構造物の外壁作業機械化に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高層建築構造物における、窓拭きなど外壁作業を行うユニットに関する技術提案がなされてきたが、提案された技術の多くは建築物の外壁に敷設したガイドレールに昇降車輪をかみあわせながら昇降するもの、または人員用ゴンドラをそれと同様の大きさで、それ自体が被懸架体となる専用作業ユニットと取り替える技術、または吸盤で外壁に自身を吸着固定しながら移動する技術である。
【０００３】
ガイドレールを使う場合、既存建築物では外壁構造を改変する必要がある。ゴンドラ型作業ユニットでは既設ゴンドラは清掃など特定の用途目的だけではなく他の用途に供される場合があり、人員用ゴンドラの併存を余儀なくされることがある。既設の人員用ゴンドラとあわせて複数台のゴンドラを保有、待機させる必要が生じると屋上などの留置用スペースを無駄に占拠してしまう。また高所懸架体としてのゴンドラは安全性維持のため保守点検を要し、このための経費が複数生じることは経済的にも不利である。吸盤で外壁に吸着する技術は、固定力が外壁素材表面の平坦性に影響される懸念がある。
【０００４】
人員用ゴンドラ内で作業ユニットを横方向に能動的に移動させることで、単体の作業ユニットで作業できる範囲をひろげようとする先行技術が存在する。特許文献４では、作業ユニットをゴンドラ内で横方向に能動的に移動させることで、単体では限られた作業域しか有しない作業ユニットを用いて、ゴンドラ幅の全体に対応する技術が記されている。ゴンドラ自体は、通常、両端を懸架するワイヤーを介して屋上に設置されたルーフカーによって懸架および昇降される。特許文献４の技術では、ゴンドラ内で重量物としての作業ユニットが大きく移動すると、両端の懸架機構に対する負荷が大きく変動することが指摘されている。また作業ユニットを能動的に移動する技術は、ゴンドラ全体の重量に占める作業ユニットの重量が無視できるほど小さくない場合には、作業ユニットの能動的な移動によって反作用が生じる。この反作用によってゴンドラ全体が動揺すると、安全性および作業の安定性に関して不利である。特許文献４では作業ユニットとほぼ同等の重量を有する能動的に移動できるバランス用ウェイトを追加して、これを作業ユニットと逆方向かつ作業ユニットと協調的に移動させることで、ゴンドラ全体の重心位置の動揺を低減する技術が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−３４３５８１
【特許文献２】特開平８−２５６９５３
【特許文献３】特開２００３−１９５９４５
【特許文献４】特願２０１７−１９５６４７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
建築物の外壁作業には屋上に設置したルーフカーで作業用ゴンドラを懸架し、この作業用ゴンドラに作業者が搭乗して人為作業で実施される形態が広く採用されている。有人での作業は酷暑や極寒の環境下では作業者の健康に悪影響を及ぼす可能性があるので四季を通して常に実施できるわけではない。また夜間作業も安全性の確保が課題となる。一方、建築技術の発展によって建造構造物は、今後ますます高層化する傾向がある。建築工学の観点からは１０００メートル級建築の可能性が議論されるに至っているが、この高さの作業に際しては単に地表からの距離のみならず、気圧を含めた作業環境に関しても従来とは異なる配慮が求められる。仮に、そのような高所でゴンドラに搭乗した作業者による人為作業が行えたとしても、作業者がゴンドラに乗降する位置と作業位置との間の移動は相当の時間を要するものとなり、作業者の体調不良など緊急事態においては人命にかかわる事態も考えられる。
【０００７】
高所外壁作業の機械化に関する提案がなされており外壁作業の機械化に関して先行技術が存在する。清掃など目的作業そのものに関する先行技術が存在する一方で、高層建築物の外壁という、概ね垂直面に対する装置の固定が大きな課題である。屋上ルーフカーからの懸架を用いる技術がある一方で、吸盤機構で外壁に吸着固定する技術や、外壁に設置した作業ユニット用レールを利用する技術がある。いずれの技術でも、作業ユニット自体が人員用エレベーターのカゴと同様に被懸架物としての安全基準を満足しなくてはならない。清掃など目的とされる作業に特化した機械を開発している企業にとって、高所被懸架物の安全性は別分野の技術であり、参入の障壁となりうる。またルーフカーから懸架する技術では単体の作業ユニットで対応できる範囲が限られる傾向がある。作業ユニット単体での作業対応域を横方向に拡大するためには、ルーフカーを頻繁に動かす必要があってオペレーションが煩雑になる。作業ユニット単体での作業範囲そのものを大きくしようとするとユニットの大型化を伴い、ルーフカーの耐荷重限界によっては導入に制限が生じる。吸盤の利用は外壁素材表面の平坦性によって吸着力が左右されるので利用条件に制限が生じうる。作業ユニット用レール敷設では、建築物の外壁全体に作業用ユニット用のガイドレールを一定間隔で設置する必要があるが、多数のガイドレールを設けたことによって建築物の外観が損なわれることがある。また既存の建築物にガイドレールを追加することは必ずしも容易ではない。また風雨にさらされる外壁に設置したレールの保守点検は新たなコスト要因となる。特許文献４の技術は、係る問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、作業ユニット用のガイドレールの備わっていない既存のビルでも、窓拭き作業などの目的で作業用ゴンドラが既設されている場合には、既設ゴンドラを有効に活用し、ガイドレール設置など外壁改変を追加することなく、ゴンドラ作業の無人化を図ることで、より高い安全性と可用性を提供することにある。
【０００８】
課題の解決のために特許文献４ではゴンドラに設置したレール上を能動的に移動する架台に作業ユニットを装着し、架台の移動にともなう重心位置の変動を抑制する目的で、同一または別のレール上を作業ユニット架台と逆方向に協調的に移動するバランス用ウェイトを導入することが示されている。しかし重心位置の動揺を最小化するという重要な課題を解決するためとはいえども、目的作業に寄与しない単なる重量物がゴンドラ懸架機構の耐荷重を消費することになる。また作業ユニットと同等の重量増加を勘案すると作業ユニット自体の重量も軽量化が求められる場合も生じうる。作業ユニットの軽量化は、作業速度を含む性能を制限する場合もあるので、作業効率低下を招く可能性がある。
【０００９】
本発明では、特許文献４のバランス用ウェイトの能動的移動によるゴンドラ重心安定化システムをさらに改良し、懸架機構の荷重制限範囲内で作業効率を改善することを課題とする。
【００１０】
外壁作業は清掃に限定されるものではない。外壁のコーティング作業、地震後の損傷検査や窓ガラスのフィルム張替え作業を含む各種外壁作業が存在し、今後も新たなジャンルの作業が出現する可能性がある。これら多種類の作業すべてについて、ゴンドラ製造に長けた者が精通しているとは限らない。逆に各種作業に特化した技術を有する者が、高所懸架体の安全基準確保に精通しているとは限らない。各種作業相互についても同一の開発者があらゆる種類の作業について精通しているとは限らない。しかし、例えばコーティング作業は清掃直後に実施することが望ましい。すなわち時間的近接、さらには同時進行が望まれる組み合わせがある。外壁作業に既存のゴンドラを使用する場合、ゴンドラの装備改装をするのは手間がかかるので、頻繁に作業種類を切り替えることは非効率である。またルーフカーは通常１台なので複数のゴンドラを同時に運用することは困難である。本発明では２種類以上の作業を同一のゴンドラを用いて対応することを課題とする。
【００１１】
２種類以上の作業ユニットを同一ゴンドラで実施する場合、ゴンドラ内の重量配分は複雑に変化する。作業ユニット自体の位置を相互調整するだけで対応できる場合もあるが、許容できないくらいに重量配分が偏る場合も起こりうる。本発明では多数個の作業ユニットを同一ゴンドラ内で運用する場合に生じる重量配分の偏りに対応する手段を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
作業用ゴンドラ長軸方向すなわち横方向にレールを設置し、レール上を能動的に移動する架台を設け、架台に任意の作業ユニットを装着する。架台は複数であってもよい。複数の架台は、互いに独立して位置を制御できる。同一レール上に複数の架台を装着する場合には、架台相互が衝突しないように位置が制御される。
【００１３】
特許文献４では作業ユニットと同等の重量を有するバランス用ウェイトを逆方向に協調的に能動移動させることが示されている。この技術でゴンドラ全体の重心位置の動揺は抑制できるが、バランス用ウェイトは目的作業に寄与する機能を持たず、懸架機構の耐荷重による重量制限を消費する。本発明では作業ユニットを1台以上追加する。すなわち作業ユニット用架台を装着しているレールに、架台を追加して各々に作業ユニットを装着する。
【００１４】
本発明では同一レールに作業ユニット用能動架台を２台以上設置し、複数の作業ユニットが協調的に動作することで重心位置の動揺を低減する。もっとも単純な場合として、２台の同種類作業ユニットが装着されている場合、ある時点では図８のように両端に配置し、図９のように少し中央に移動して、さらに図１０そして図１１と中央方向に移動し、図１２のように左右の中央部で両作業ユニットが最接近するように、協調的に動作させると、両ユニットの重量はほぼ同じと想定すると、重心位置は変動せず、ユニットの動作による反動で生じるゴンドラの動揺も両ユニットの動作方向が逆であるため相殺され低減できる。ゴンドラ全体を上方あるいは下方に移動させたのちに、逆に図１２から図１１、図１０、図９そして図８のように２台の移動架台が協調的に離れるように移動すると、同様に総重量は変化せず、重心位置の動揺も抑制できる。
【００１５】
同一レール上に３台以上の移動架台が装着される場合も各々の重量が既知であれば重心位置の変動を許容範囲内にする最適位置を算出して制御できる。
【００１６】
本発明の外壁作業支援システムは、建築物に設置された外壁作業用途の人員用ゴンドラの柵や手摺あるいは床などの構造に固定されたレール上を能動的に移動可能で、作業ユニット装置を装備可能な架台を２台以上設置し、協調的に動作させることで、架台に装着した作業ユニットの作業対象領域をゴンドラ全幅に提供し、架台とそれに装着された作業ユニットの合計重量が移動することに伴うゴンドラ全体の重心位置の動揺を最小化することを特徴とするものである。  
【００１７】
レールは単一でもよいし、複数でもよい。単一のレールでは移動架台同士は入れ替わることができない。単一レールのシステムは同一機能の作業ユニットを複数台使用して、ゴンドラ全幅を各々の作業ユニットの分担領域に分けて作業する場合に適している。複数のレールが用意できる場合、異なる機能を有する作業ユニットを、機能ごとに別のレールに装着して同時進行で使用できる。例えば窓拭きユニットが汚れを除去した直後に、コーティングユニットが光触媒コーティングを施す場合に有用である。図１３ではレールを２本用意し、第１のレール１３１上の架台１３３に清掃ユニット１３５を装着し、第２のレール１３２上の架台１３４にコーティングユニット１３６を装着している。
【００１８】
本発明の外壁作業支援システムは、２種類以上の作業ユニットを装着可能で能動的に移動可能な２台以上の架台を設置した、２本以上のレールを備え、各架台を協調的に移動させることで架台に装着した作業ユニットの作業対象領域をゴンドラ全幅に提供し、架台とそれに装着された作業ユニットの合計重量が移動することに伴うゴンドラ全体の重心位置の動揺を最小化することを特徴とするものである。    
【００１９】
レールが２本以上の場合、レールの少なくとも一つはバランス用ウェイト移動に使用してもよい。複数の作業ユニットが前記のように左右対称動作だけで作業が効率化できる場合ばかりとは限らない。汚れが著しいなど作業に時間がかかる場所が不規則に点在する場合には作業ユニット同士の位置が必ずしも協調的動作を実現できない場合がある。バランス用ウェイトが作業用ユニットとは独立したレール上を能動的に移動できるようにすると、作業ユニットの作業効率を優先度の高い条件として位置制御をしながら、変動してしまう重心位置を補正する目的でバランス用ウェイトの位置を制御することで、ゴンドラ全体の重心動揺の低減と架台移動による反動の低減を提供できる。図１４では図１３で示した２種類の作業ユニットに加えて、第３のレール１４７上を移動するバランス用ウェイト１４８を使用している。
【００２０】
本発明の外壁作業支援システムは、複数のレール上を能動的に移動する複数の移動架台システムに、能動的にレール上を移動できる外壁作業に関与しないバランス用ウェイトを装備することで、または能動的にレール上を移動できる架台にバランス用ウェイトを装備することで、ゴンドラ全体の重心位置動揺を抑制することを特徴とするものである。  
【００２１】
前記バランス用ウェイトは、作業用ユニットと同等程度の重量を有することが期待されるが、必ずしも満足される必要はない。ゴンドラと懸架機構には耐荷重限界が規定されている。複数のレールと複数の架台と複数の作業ユニットを含む本発明の構成の重量の総和と耐荷重との差を上回らない範囲の重量のバランス用ウェイトを追加することで、このバランス用ウェイトの重量が仮に重心補正のために望ましい重量より軽い重量であっても、バランス用ウェイトは重心位置の変動を抑制することに寄与できる。例えば２台の作業架台のうちの第１の架台が端に存在し、第２の架台が中央部近くに存在する場合にはバランス用ウェイトが第１の架台の反対側の端点に位置したとしても、重心位置を完全に補正することは難しいものの、重心位置はバランス用ウェイトが存在しない場合に比べて、正中部に近い位置に補正される。第１の架台がゴンドラの端と正中の中途に位置する場合には、バランス用ウェイトの位置を制御することによって、ゴンドラ全体の重心位置をさらに補正できる可能性が高まる。
【００２２】
本発明におけるゴンドラ内構成要素、すなわちレール、能動架台、制御装置そして各種作業ユニットおよび付帯デバイスについて予め重量が分かっている場合には能動架台の位置を変動係数として重心位置の算出が可能である。しかし例えば洗浄液タンクは、作業中に内容物の消費によって重量が変化する。洗浄液タンクと使用後の廃液用タンクが一体であれば、互いの重量はほぼ一定の合計値となるが、必ずしも両タンクが同じ位置にあるとは限らない。定数として扱える移動デバイスに関しては算出で対応できるとしても、例えばコーティング剤は作業が進むにしたがって消費されるので重量は時々刻々変化する。この場合、算出値による制御だけでは現実との乖離が生じうる。本発明では重量配分を実測する機構を備えてもよい。各レールの両端または複数レールをまとめて支持する機構に重量測定装置を備えることで、各構成要素の重量に変動がある場合でも実測値としての重量配分を得ることができる。この機構により得られた重量配分を補正するために、バランス用ウェイトが装備されている場合には、バランス用ウェイトの適正位置を算出し、移動させることで与えられた条件内で重心位置を最も適したものに補正することが可能となる。
【００２３】
前項の重量測定装置は、ばね式計量装置に代表される重量計測機器の他に、ひずみセンサーに代表される圧力計測機器を利用することができる。また直接の重量測定だけでなく懸架機構のワイヤーの張力に対する伸張性を計測する目的で傾斜測定機器を用いて重量測定を補助することも可能であるし、傾斜測定のみで重心位置の評価をすることもできる。
【００２４】
本発明の外壁作業支援システムは、ゴンドラ内レール構造の両端における支持構造に圧センサーを備えて各支持構造における荷重を測定し、装置全体の重心位置の変動を評価して、他の作業ユニット用架台またはバランス用ウェイトの位置を能動的に変化させて、ゴンドラ内作業ユニット全体の重心位置を所定の範囲内になるように補正することを特徴とするものである。          
【００２５】
本発明は人員作業用ゴンドラを流用することを主眼とするため、本発明の説明に際して図示した例では、天面のみが解放されたゴンドラを用いてきた。しかし建物側に面する柵板が着脱できるゴンドラであれば、これを外すことで、有効な作業面をより大きく確保できる。図１５はゴンドラ側板４面の中で建物に面する側板の全部または一部を除去した場合に上述のレールを２基作業側の面の近くに設置し、対側に作業に直接寄与しないバランス用ウェイト１６０のためのレール１５３を設置した例を示す。作業用ユニットレール１５１には窓清掃用ユニットが装着され、作業用ユニット１５９は外壁コーティング用ユニットである。窓清掃用ユニットは同一レールに１５７と１５８の２台が装着されており作業効率向上を図っている。
【００２６】
本発明の外壁作業支援システムは、ゴンドラの４側面の中で少なくとも建物側に面する１面の側板構造の全部または一部を除去して前４請求項に記載した外壁作業システムを積み重ねて配置することを特徴とするものである。  
【００２７】
各種作業用ユニットが実用可能で人為作業の必要性がなくなった場合、または人員用ゴンドラとの併存が可能な場合には本発明システム運用専用のゴンドラを用意してもよい。すなわち建造物に装備されたルーフカーを含む懸架機構により懸架が可能で、上述の外壁作業支援システムを実装可能な構造に、上述の外壁作業支援システムを装着することを特徴とするものである。この構造はゴンドラの形状でもよい。また、この構造は骨格構造でもよい。
【発明の効果】
【００２８】
本発明では既設のゴンドラを懸架機構として流用し高所作業の無人化を可能とする。
同種作業に対して２台以上の作業ユニットを運用することで作業効率が改善できる。
複数種類の作業を同一のゴンドラ内に収容することで異種作業の平行実施が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】窓拭きユニット。
【図２】窓拭きユニット１台をゴンドラに装着した様子。
【図３】複数台（この場合は３台）の窓拭きユニットをゴンドラに装着した様子。
【図４】ゴンドラ横幅方向に移動可能なレール架台に作業ユニットを装着した様子。
【図５】ゴンドラ内に設置したバランサーを装備したレール架台に作業ユニットを装着した様子。ゴンドラ柵を一部除去し内部のバランサーが見えるようにしている。
【図６】ゴンドラ内に設置したバランサーを装備したレール架台に作業ユニットを装着し、作業ユニットが左に移動した時にバランサーが右に移動した様子。ゴンドラ柵を一部除去し内部のバランサーが見えるようにしている。
【図７】ゴンドラ内に設置したバランサーを装備したレール架台に作業ユニットを装着し、作業ユニットが右に移動した時にバランサーが左に移動した様子。ゴンドラ柵を一部除去し内部のバランサーが見えるようにしている。
【図８】ゴンドラに設置したレール上を能動的に動く2台の架台に、それぞれ作業ユニットを装着した様子。作業ユニットはゴンドラ両端に位置し重量はバランスし重心はほぼ中央部となる。
【図９】図８において両端に位置していた作業ユニットが協調的に左右中央に向かって移動し始めた様子。総重量は変化しない。重心も図８と同様にほぼ左右の中点であり両端の懸架機構の負荷に大きな変化は生じない。
【図１０】図９の作業ユニットが協調的に左右中央に向かって、さらに移動した様子。総重量は変化しない。重心も図８、図９と同様にほぼ左右の中点であり両端の懸架機構の負荷に大きな変化は生じない。
【図１１】図１０の作業ユニットが協調的に左右中央に向かって、さらに移動した様子。総重量は変化しない。重心も図８、図９、図１０と同様にほぼ左右の中点であり両端の懸架機構の負荷に大きな変化は生じない。
【図１２】図11の作業ユニットが協調的に左右中央に向かって、さらに移動し、ほぼ接した様子。総重量は変化しない。重心も図８、図９、図１０、図11と同様にほぼ左右の中点であり両端の懸架機構の負荷に大きな変化は生じない。
【図１３】複数のレールを装備した例。この図では２本のレールを装備し、それぞれ窓清掃用ユニットとコーティング作業用ユニットを装着している。
【図１４】図１３の例にバランス用ウェイトを加えた図。
【図１５】ゴンドラの４つの側面のうち建物側に面した１面をはずして、図１３、図１４における２種類の作業用ユニットを積み重ねる様式でレール配置した図。この図では窓清掃用ユニットは同一レール上に２台装着されている。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施形態に係る外壁作業支援システムについて図面を参照しつつ説明する。
【００３１】
本発明は任意の外壁作業ユニットに対して上下左右方向への移動を提供するものである。実現には建造物に既設されているゴンドラおよび屋上に敷設された走行レールと自走するルーフカーを含む既設懸架機構を使用し、ゴンドラに装着する作業ユニットの上下方向昇降および水平方向移動に利用する。作業ゴンドラ内の長軸方向すなわち横方向にレールを設置し、レール上を能動的に移動する架台を設け、架台に任意の作業ユニットを装着する。架台は単数でもよいし、複数であってもよい。架台が複数の場合、各架台は互いに独立してレール上の位置を制御できる。同一レール上に複数の架台を装着する場合には架台相互が衝突しないように位置が制御される。各架台に作業ユニットを装着することで、作業ユニットはゴンドラ全幅に対応して作業を提供できる。
【００３２】
本発明では同一レールに作業ユニット用能動架台を２台以上設置し、複数の作業ユニットが重心位置を動揺させないように協調的に動作することが可能となる。もっとも単純な例として重量はほぼ同じと想定できる２台の同種類作業ユニットが装着されている場合、ある時点では図８のように両端に配置し、図９のように少し中央に移動して作業を提供し、さらに図１０そして図１１と中央方向に移動して作業を提供し、図１２のように左右の中央部で両作業ユニットが最接近する位置に移動して作業を提供するように協調的に動作させることが可能になる。この一連の動作中、重心位置は変動せず、ユニットの動作による反動で生じるゴンドラの動揺も両ユニットの動作方向が逆であるため相殺され低減できる。このゴンドラ位置での作業が完了後、ゴンドラ全体を上方あるいは下方に移動させたのちに逆に図１２から図１１、図１０、図９そして図８のように２台の移動架台が協調的に離れるように移動すると、同様に総重量は変化せず、重心位置の動揺も抑制できる。この動作を繰り返すことで建造物全体に作業を提供する。
【００３３】
同一レール上に３台以上の移動架台が装着される場合も各々の重量が既知であれば重心位置の変動を最小化する動作を算出して制御できる。
【００３４】
レールは単一でもよいし、複数でもよい。単一のレールでは移動架台同士は入れ替わることができないので、同一機能の作業ユニットを複数台使用してゴンドラ全幅を各々の作業ユニットの分担領域に分けて作業する場合に適している。複数のレールが用意できる場合、異なる機能を有する作業ユニットを同時進行で使用できる。例えば窓拭きユニットが汚れを除去した直後に、コーティングユニットが光触媒コーティングを施す場合に有用である。図１３ではレールを２本用意し、第１のレールに清掃ユニット１３５を装着し、第２のレールにコーティングユニット１３６を装着している。
【００３５】
レールが２本以上の場合、レールの少なくとも一つはバランス用ウェイト移動に使用してもよい。複数の作業ユニットが前記のように左右対称動作だけで作業が効率化できる場合ばかりとは限らない。汚れが著しいなど作業に時間がかかる場所が不規則に点在する場合には、作業ユニット同士の位置は、ゴンドラ全体の重心が動揺しないように協調的に決定することが困難な場合がある。バランス用ウェイトが作業用ユニットとは独立したレール上を能動的に移動できるようにすることで、作業ユニット群はそれらの作業効率を優先度の高い条件として位置制御をしながら作業を実行し、バランス用ウェイトは変動してしまう重心位置を補正する目的で位置を制御することで、ゴンドラ全体の重心動揺と架台移動による反動の低減を提供できる。図１３では図１４で示した２種類の作業ユニットに加えて、第３のレール上を移動するバランス用ウェイト１４８を使用している。
【００３６】
本発明におけるゴンドラ内構成要素、すなわちレール、能動架台、制御装置そして各種作業ユニットおよび付帯デバイスについて予め重量が分かっている場合には能動架台の位置を変動係数として重心位置の算出が可能である。しかし例えば洗浄液タンクは作業中に内容物が消費されて重量が変化する。洗浄液タンクと使用後の廃液用タンクが一体であれば、互いの重量はほぼ一定の合計値となるが、必ずしも両タンクが同じ位置にあるとは限らない。定数として扱える移動デバイスに関しては算出で対応できるとしても、例えばコーティング剤は消費によって重量は単調に減少するので算出だけでは現実との乖離が生じうる。本発明では重量配分を実測する機構を備えてもよい。各レールの両端または複数レールをまとめて支持する機構に重量測定装置を備えることで、各構成要素の重量に変動がある場合でも実測値としての重量配分を得ることができる。この機構により得られた重量配分を踏まえて
算出値を補正し、バランス用ウェイトが装備されている場合には、バランス用ウェイトの適正位置を算出し、移動させることが可能となり、結果として与えられた条件内で重心位置を最も適したものに補正することが可能となる。
【００３７】
本発明は人員作業用ゴンドラを流用することを主眼とするため、本発明の説明に際して図２から図１４において図示した例では、天面のみが解放されたゴンドラを用いてきた。しかし建物側に面する柵板が着脱できるゴンドラであれば、これを外すことで、有効な作業面をより大きく確保できる。図１５はゴンドラ側板４面の中で建物に面する側板の全部または一部を除去した場合に上述のレールを２基作業側の面の近くに設置し、対側に作業に直接寄与しないバランス用ウェイトのためのレールを設置した例を示す。作業用ユニットレール１５１には窓清掃用ユニットが装着され、作業用ユニット１５９は外壁コーティング用ユニットである。窓清掃用ユニットは同一レールに１５７と１５８の２台が装着されており作業効率向上を図っている。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、建築物に既設されている人員用ゴンドラシステムを有効活用するものである。ゴンドラの無人化は安全性を飛躍的に高める。作業安全性の重要な部分はゴンドラシステムの耐加重を厳守することでほとんど実現できる。外壁作業の大半を占めるのは清掃作業であるが、それ以外の目的たとえばコーティングを含む塗装作業、防水工事、イルミネーションランプの交換など頻度は低いものの重要な外壁作業は多岐にわたるものであり、今後も新たな作業ジャンルが出現する可能性がある。このような多種多様な作業のうち特定の作業に対応する機器の開発を得意とする者が、高所懸架物としての安全性についての認証を得るのは必ずしも容易ではない。しかし安全基準を満たしたゴンドラに載せるのであれば、求められる安全性は動作中に部品の脱落防止や電気的な発火を生じないという類のものであり高所作業以外にも一般的に求められる安全性が中心となるので、さまざまな産業分野からの参入を促すことができる。本発明システムにおける移動架台への装着方法に使用するアタッチメントの規格が定まれば多くの業種の参入を容易なものとできるので、高所作業にも新機能を投入できる環境が提供でき、より多彩なサービスの創出を促すことになる。
【００３９】
完全な自動運用ではなくてもゴンドラ内が無人化できることで建築物によっては夜間の作業が可能となり、例えば高層オフィスビルなどでは就業時間を避けてメンテナンスが可能となる。敷地内の人員数が少ない時間帯の作業はさらなる安全性も期待できる。
【００４０】
屋外作業においては時間帯のみならず、気候条件も作業に影響する。例えば夏季の酷暑や冬季の極寒環境での高所ゴンドラ作業は作業者の体力消耗のみならず生命の危険を伴う健康への悪影響も起こしかねない。通常、そのような時期や季節は避けて作業が予定される。本発明を使うと、ゴンドラ作業者の作業環境は制限用件ではなくなり、作業に使う水が氷結するなど物理法則上の制約が制限用件となる。また、建設技術の発展は目覚ましく、今後は１０００ｍクラスの建築も視野に入りつつあるが、それとともに作業環境は気圧を含めて従来以上に配慮を要する。例えば乗降位置から作業位置までの移動は相当の時間を要し、万一の作業者の急病発症などの緊急事態に際して、救護可能な位置までの移動に時間がかかるため、人命にかかわる状況が生じることも懸念される。しかし本発明を使用すると、作業者は安全な環境からの遠隔操作が可能となるので、上記の環境要因は解決できる。
【符号の説明】
【００４１】
１１  回転ブラシ
１２  伸縮アーム
１３  自在関節
２１  ゴンドラ
２２  懸架ワイヤー
２３、４１  作業ユニット（この図では窓清掃作業ユニット）
４２  レール上を能動的に移動する架台
４３  レール
５１  可動架台に乗せた作業ユニット
５２  レール上を能動的に移動するバランス用ウェイト
５３  バランスウェイト用レール
１３１  第１レール
１３２  第２レール
１３３  第１レール上の能動的に移動する架台
１３４  第２レール上の能動的に移動する架台
１３５  窓清掃作業ユニット
１３６  コーティング作業ユニット
１４１  第１レール
１４２  第２レール
１４３  第３レール
１４４  第１レール上の能動的に移動する架台
１４５  第２レール上の能動的に移動する架台
１４６  窓清掃作業ユニット
１４７  コーティング作業ユニット
１４８  レール上を能動的に移動するバランス用ウェイト
１５１  第１レール
１５２  第２レール
１５３  第３レール
１５４  第１レール上の能動的に移動する架台 その１
１５５  第１レール上の能動的に移動する架台 その２
１５６  第２レール上の能動的に移動する架台
１５７  窓清掃作業ユニット  その１
１５８  窓清掃作業ユニット  その２
１５９  コーティング作業ユニット
１６０  レール上を能動的に移動するバランス用ウェイト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年12月26日(2018.12.26)
【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】
建築物に設置された外壁作業用途の人員用ゴンドラの構造に固定されたレール上を能動的に移動可能で、作業ユニット装置を装着可能な架台を２台以上設置し、相互に協調的に動作させることで、架台に装着した作業ユニット装置の作業対象領域をゴンドラ全幅に提供し、架台に装着された作業ユニット装置と架台の合計重量が移動することに伴うゴンドラ全体の重心位置の動揺を最小化することを特徴とする外壁作業支援システム。
【請求項２】
１種類以上の複数台数の作業ユニット装置を装着することができる、作業ユニット装置と同数の能動的に移動可能な架台を設置した、２本以上のレールを備え、各架台を協調的に移動させることで架台に装着した作業ユニット装置の作業対象領域をゴンドラ全幅に提供し、架台に装着された作業ユニット装置と架台の合計重量が移動することに伴うゴンドラ全体の重心位置の動揺を最小化することを特徴とする外壁作業支援システム。
【請求項３】
請求項１から請求項２のいずれかに記載された移動架台システムに、能動的にレール上を移動できる外壁作業に関与しないバランス用ウェイト、またはバランス用ウェイトを装着した能動的にレール上を移動できる架台を備え、ゴンドラ全体の重心位置の動揺を抑制することを特徴とする外壁作業支援システム。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載されたゴンドラ内レール構造の両端における支持構造に、荷重センサーを備えることで各点における荷重を測定し、装置全体の重心位置の変動を評価して、複数個の作業ユニット用架台またはバランス用ウェイトの位置を能動的に変化させて、ゴンドラ内作業ユニット全体の重心位置を所定の範囲内になるように補正することを特徴とする外壁作業支援システム。
【請求項５】
懸架用ゴンドラの４側面の中で少なくとも建物側に面する１面の側板構造の全部または一部を除去して、請求項１から請求項４のいずれかに記載した外壁作業システムを積み重ねて配置することを特徴とする外壁作業支援システム。
【請求項６】
懸架機構によって懸架が可能で、請求項１から請求項５のいずれかに記載された外壁作業支援システムを実装可能な構造に、請求項１から請求項５のいずれかに記載された外壁作業支援システムを装着することを特徴とする外壁作業支援シス
テム。