(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動源及び前記回転駆動源によって回転駆動される走行用のタイヤを備え、流動体からなる床面上を走行する走行駆動車と、
平面状のこて台座及び前記こて台座の上面に直接的又は間接的に取り付けられた超音波振動子を有してなる超音波こて、前記超音波こてを回動可能に支持するこて姿勢保持機構、前記こて姿勢保持機構に作用して前記こて台座の下面と前記床面とのなす角度を調整するためのこて角度調整機構、及び前記超音波こての姿勢を維持した状態で前記超音波こての上下移動を許すパンタグラフ機構を備えてなるこてユニットと、
を有してなる、
ことを特徴とする経時硬化性流動体からなる床面の仕上げ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、コンクリート、セメント、モルタル、漆喰、又は壁土などの経時硬化性流動体からなる床面の仕上げ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ビルディング、劇場、競技場、道路、滑走路、その他種々の土木建築工事において、コンクリート工事が施工されている。また、工場においても、コンクリートによる壁材、建材、その他種々の構造部材が生産されている。一般にこれらのコンクリート工事においては、セメント、骨材、水、及び各種の混和材料などが適当な割合で混合された生コンクリートが、打込み、締固め、表面仕上げ、養生などの施工を経て固められる。
【０００３】
従来において、コンクリート工事における床面の締固め又は表面仕上げ工程では、打込まれた生コンクリートの表面がこて（左官こて）によって均され、硬化後のコンクリートの表面が光沢のある平面となるように仕上げられる。このような左官作業は、その専門職である左官工によって手作業で行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、工事の大型化にともなって、左官工による手作業では工期が長く要することとなり、これに加えて左官作業に要するコストも増大することとなる。さらに、近年においては左官工が不足しているため、左官作業に必要な工期及びコストがともに一層増大する傾向にある。
【０００５】
したがって、左官作業の作業能率を向上させて工期及びコストの低減を図るために、従来の左官工による手作業に代えて機械により自動的に左官作業を行わせることが必要である。
【０００６】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、コンクリートなどの経時硬化性流動体からなる床面の仕上げ作業などを、左官工の手作業に代えて自動的に行うことを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係る装置は、回転駆動源及び前記回転駆動源によって回転駆動される走行用のタイヤを備え、流動体からなる床面上を走行する走行駆動車と、平面状のこて台座及び前記こて台座の上面に直接的又は間接的に取り付けられた超音波振動子を有してなる超音波こて、前記超音波こてを回動可能に支持するこて姿勢保持機構、前記こて姿勢保持機構に作用して前記こて台座の下面と前記床面とのなす角度を調整するためのこて角度調整機構、及び前記超音波こての姿勢を維持した状態で前記超音波こての上下移動を許すパンタグラフ機構を備えてなるこてユニットと、を有してなる。
【００１７】
【作用】
超音波振動子の振動がこて台座に伝達され、こて台座は超音波振動を行う。こて台座の下面又はエッジが流動体からなる床面に接触することにより、流動体に超音波振動が伝達され、加重荷圧と合成され、流動体の表面が均され、又は仕上げられる。
【００１８】
走行駆動車は、回動駆動源によってタイヤが回動駆動されることにより走行する。走行駆動車の走行によって、超音波こてが床面上を牽引され、床面の広い範囲にわたって仕上げなどが行われる。
【００１９】
走行駆動車の走行にともなう上下動は、パンタグラフ機構によって吸収される。こて昇降機構の作動によって、超音波こてが持ち上げられ、床面から離される。この状態で、超音波こてを使用することなく、走行駆動車を走行して移動することができる。こて角度調整機構によって、超音波こての床面に対する角度が調整される。
【００２０】
超音波こてが走行駆動車の前後にそれぞれ取り付けられた場合には、走行駆動車の前進時又は後退時のいずれにおいても、可逆反転のための構成によって床面の施工を行うことができる。
【００２１】
なお、本明細書において、流動体には、生コンクリート、セメント、モルタル、漆喰、又は壁土などを含む。床面には、ほぼ水平な平面状の表面を有する建造物又は構造部材を含む。
【００２２】
【実施例】
図１は本発明に係る仕上げ装置１を示す正面図、図２は仕上げ装置１の平面図、図３は図２に示す仕上げ装置１のこてユニット１２Ａの近辺を拡大して示す図、図４は図２に示す仕上げ装置１の走行駆動車１１の近辺を拡大して示す図、図５は走行駆動車１１の連結部３１ｂの近辺を拡大して示す断面図、図６は図１に示す仕上げ装置１の右側面図、図７はこてユニット１２を拡大して示す正面図、図８はこてユニット１２の一部を拡大して示す平面図、図９はこてユニット１２の一部を拡大して示す右側面図である。
【００２３】
なお、本実施例で説明する仕上げ装置１は本発明の施工装置に対応する。図２においては仕上げ装置１が簡略化されて示されており、図４においては、走行駆動車１１に搭載される制御装置１３の内部及び電源装置１４が省略され且つ一部が断面されている。
【００２４】
図１〜図５を参照して、仕上げ装置１は、走行駆動車１１、２つのこてユニット１２Ａ，１２Ｂ、制御装置１３、及び電源装置１４からなる。なお、２つのこてユニット１２Ａ，１２Ｂの両方又は一方を指して「こてユニット１２」と記載することがある。
【００２５】
図４によく示されるように、走行駆動車１１は、車体２１、走行用の４つのタイヤ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ、回転駆動源としてのモータ２３ａ，２３ｂ及び伝導機構２４ａ，２４ｂを備えている。なお、４つのタイヤ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄの全部又は一部を指して「タイヤ２２」と記載することがある。同様に、モータ２３ａ，２３ｂ又は伝導機構２４ａ，２４ｂの両方又は一方を指して「モータ２３」又は「伝導機構２４」と記載することがある。
【００２６】
車体２１は、金属板によって、上面が開口した直方体の箱状に形成されている。車体２１の左右両側の側板は、前方及び後方に延び、こてユニット１２を連結するための連結部３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，３１ｄを形成している。
【００２７】
図５によく示されるように、連結部３１ｂは、その先端部３２が直角に折り曲げられ、こてユニット１２に形成された連結溝３３に嵌まり込むようになっている。他の連結部３１ａ，３１ｃ，３１ｄも連結部３１ｂと同様な構造である。
【００２８】
走行駆動車１１とこてユニット１２Ａとの実際の連結に当たっては、こてユニット１２Ａに形成された２つの連結溝３３を、走行駆動車１１の２つの連結部３１ａ，３１ｂに上方から下方に向かって挿入し、穴３４と穴３５が一致したときに、これらの穴３４，３４にピン３６を挿入する。ピン３６によって、走行駆動車１１とこてユニット１２Ａとの鉛直方向の位置決めが行われる。他方のこてユニット１２Ｂについても、同様に連結される。
【００２９】
図４において、４つのタイヤ２２はいずれも低圧用のゴム膜からなるバルンタイヤ（低内圧膜タイヤ）である。バルンタイヤを用いることによって、接地圧を低減して床面への沈み込みを減少させている。これらのタイヤ２２には、その表面に、スリップ防止用の凹凸が設けられている。凹凸によって、コンクリートの剪断抵抗力を利用し、走行駆動車１１による牽引力を増大させている。
【００３０】
図１０はタイヤ２２の表面に設けられた凹凸の模様の例を示す図、図１１は凹凸の断面形状を示す図である。
図１０（Ａ）に示す凹凸模様ＵＰ１は、斜めに交差する２種類の直線状の多数の線からなる。図１０（Ｂ）に示す凹凸模様ＵＰ２は、互いに平行な多数の直線状の線からなる。図１０（Ｃ）に示す凹凸模様ＵＰ３は、多数の小円からなる。図１１に示すように、これら凹凸模様ＵＰ１〜３の各線の線幅Ｗは１〜３ｍｍ、深さｄは０．５〜１ｍｍ程度が適当である。
【００３１】
各タイヤ２２は、車体２１に取り付けられた軸受けを介して互いに独立して回転可能なように支持された車軸４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄに取り付けられている。各車軸４１ａ，４１ｄには１つのスプロケットが、各車軸４１ｂ，４１ｃには２つのスプロケットが、それぞれ取り付けられている。
【００３２】
モータ２３ａ，２３ｂは、いずれも減速用のギヤを内蔵した直流モータである。モータ２３ａ，２３ｂの各出力軸には、スプロケット４３ａ，４３ｂが取り付けられている。
【００３３】
伝導機構２４ａ，２４ｂは、車軸４１ａ〜ｄ及びモータ２３ａ〜ｂの出力軸に取り付けられたスプロケットと、これらのスプロケットに掛け渡されたチェーンとから構成されている。モータ２３ａ，２３ｂの回転駆動によって、走行駆動車１１は、０．３ｍ／ｓｅｃ程度の速度で走行する。モータ２３ａ，２３ｂの回転制御によって、前進、後進、左旋回、右旋回、及び速度制御などが行われ、走行駆動車１１は、生コンクリートの床面上を自在に走行することができる。
【００３４】
次に、主として図１〜図５を参照し、こてユニット１２の概略の構成を説明する。
こてユニット１２Ａ，１２Ｂは、超音波こて７１Ａ，７２Ａ，７１Ｂ，７２Ｂ、バイブロプレート７３Ａ，７３Ｂ、連結支持機構８１Ａ，８１Ｂ、パンタグラフ機構８２Ａ，８２Ｂ、こて姿勢保持機構８３Ａ，８３Ｂ、こて角度調整機構８４Ａ，８４Ｂ、こて昇降機構８５Ａ，８５Ｂなどから構成されている。
【００３５】
なお、これらのこてユニット１２Ａ，１２Ｂは、互いに同一の構造のものであるので、主として一方のこてユニット１２Ａについてのみ説明する。以降の説明において、特に必要のない限り符号「Ａ」又は「Ｂ」を省略する。
【００３６】
また、こてユニット１２は、作業を行うことなく走行駆動車１１を走行するときには、内蔵されたこて昇降機構８５によって、超音波こて７１，７２が床面に接しないように上昇位置ＰＵに上昇させられる。作業時には、超音波こて７１，７２が床面に接する作動位置ＰＥまで重力によって下降させる。作業時において、２つのこてユニット１２は、両方が同時に使用される。走行駆動車１１の走行方向に応じて超音波こて７１，７２の角度α１，α２が調整される。ただし、走行方向の前方に連結されるバイブロプレート７３は、上昇位置ＰＵに上昇して使用されない。
【００３７】
超音波こて７１，７２は、こて姿勢保持機構８３によって支持され、それぞれの姿勢が保持されている。こて姿勢保持機構８３は、４つの頂点が回動可能な平行四辺形からなるパンタグラフ機構８２を介して連結支持機構８１に支持されている。したがって、こて姿勢保持機構８３は、パンタグラフ機構８２が変形することによって、その姿勢を保持した状態で上下方向（鉛直方向）に移動が可能である。連結支持機構８１は、パンタグラフ機構８２、こて姿勢保持機構８３、及びこて角度調整機構８４を、走行駆動車１１の車体２１に対して走行駆動車１１の走行方向に沿う軸ピン１２５の回りに回転可能に連結して支持し、且つ、こて昇降機構８５を、走行駆動車１１の車体２１に対して連結して支持する。
【００３８】
こて角度調整機構８４は、パンタグラフ機構８２に対するこて姿勢保持機構８３の位置を可変調整し、超音波こて７１，７２と床面との角度を設定するものである。こて昇降機構８５は、こて姿勢保持機構８３及び超音波こて７１，７２を昇降させるものである。超音波こて７１，７２の使用時には、こて昇降機構８５とパンタグラフ機構８２及びこて姿勢保持機構８３との係合が解かれ、こて姿勢保持機構８３及び超音波こて７１，７２は、それらの重量によって下降して床面に接する。超音波こて７１，７２の不使用時には、こて昇降機構８５によってこて姿勢保持機構８３が持ち上げられ、超音波こて７１，７２が床面に接しないような上昇位置ＰＵに上昇させられる。
【００３９】
次に、主として図３、図５〜図９、及び図１２を参照し、こてユニット１２の詳細な構造を説明する。
まず、超音波こて７１，７２は、それぞれ、平面状のこて台座１０１Ａ，１０１Ｂ、及びこて台座１０１Ａ，１０１Ｂの上面にキール部材１０２を介して弾性結合により取り付けられた超音波振動子１０３を有してなる（図１２参照）。超音波振動子１０３の振動によってこて台座１０１Ａ，１０１Ｂに面振動が生じ、振動するこて台座１０１Ａ，１０１Ｂの下面又はエッジによって、生コンクリートの床面が均され、仕上げられる。超音波こて７１，７２の詳細は後述する。
【００４０】
バイブロプレート７３は、振動によって生コンクリートを予め均すものである。
次に、連結支持機構８１について説明する。連結支持機構８１は、外側の基板１２１、基板１２１の背面側の中央に固着された背面板１２２、基板１２１の背面側の両側に固着された板部材１２３，１２４、基板１２１の前面側に軸ピン１２５によって回動可能に連結された回動板１２６などからなっている。
【００４１】
図３によく示されるように、基板１２１は、左右両側（図３の上側及び下側）に、それぞれ直角に折り曲げられて形成されたブラケット部１２１ａ，１２１ｂを有している。基板１２１の上方には、その一部を覆う天板１２１ｃが固着されている。
【００４２】
図５によく示されるように、基板１２１及び板部材１２３，１２４によって連結溝３３が形成されており、その連結溝３３に連結部３１ｂ又は３１ａの先端部３２が挿入されて連結される。軸ピン１２５は、タイヤ２２の回転中心位置よりも僅かに高い位置にある。連結支持機構８１が連結部３１ａ，３１ｂに連結された状態で、回動板１２６は、軸ピン１２５により引っ張られて牽引される。回動板１２６に、パンタグラフ機構８２が連結されている。
【００４３】
特に図７及び図８を参照して、パンタグラフ機構８２は、平行四辺形の４つの辺が、４つの頂点ＰＧ１〜４の位置において回動可能に連結されている。頂点ＰＧ１及び頂点ＰＧ４の位置は、回動板１２６に対して固定的に設けられている。つまり、頂点ＰＧ１と頂点ＰＧ４は、回動板１２６自体によって連結されている。頂点ＰＧ１と頂点ＰＧ２、及び頂点ＰＧ３と頂点ＰＧ４は、それぞれアーム部材１３１，アーム部材１３２によって連結されている。頂点ＰＧ２と頂点ＰＧ３とは、こて姿勢保持機構８３の一部であるアーム部材１４４，１４５によって連結されている。なお、アーム部材１４４とアーム部材１４５とは、逆Ｔ字状に互いに固定されている。
【００４４】
こて姿勢保持機構８３は、平行四辺形の４つの辺が、４つの頂点ＨＭ１〜４の位置において回動可能に連結されている。頂点ＨＭ１と頂点ＨＭ２、頂点ＨＭ２と頂点ＨＭ３、頂点ＨＭ３と頂点ＨＭ４、頂点ＨＭ４と頂点ＨＭ１は、それぞれ、アーム部材１４１、アーム部材１４２、アーム部材１４３、アーム部材１４４によって連結されている。アーム部材１４２及びアーム部材１４４の下端部は、頂点ＨＭ３及び頂点ＨＭ４のそれぞれの位置に水平方向に配置された回転可能な軸部材１４６，１４７にそれぞれ固定されている。各軸部材１４６，１４７の下方に、軸部材１４６，１４７に沿って超音波こて７１，７２が配置されている。各超音波こて７１，７２は、各軸部材１４６，１４７の両端において、それぞれパッチン錠などの止め金具１５１，１５２によって容易に着脱可能に取り付けられている。
【００４５】
また、回動板１２６には、複数個のアーム部材１５７がそれぞれピン１５６によって回動可能に取り付けられている。アーム部材１５７の下端部には、水平方向の１つの軸部材１５８が固定されている。軸部材１５８の両端において、バイブロプレート７３が、それぞれ止め金具１５３によって容易に着脱可能に取り付けられている。
【００４６】
アーム部材１４１とアーム部材１４５との間には、これらの互いの位置を可変してこて角度α１，α２を調整するためのこて角度調整機構８４が取り付けられている。
【００４７】
すなわち、アーム部材１４１の先端側の下部には、こて角度調整用のモータ１６１が取り付けられている。モータ１６１は減速用のギヤを内蔵した直流モータである。モータ１６１の出力軸にはリンクアーム１６２が固定されている。リンクアーム１６２の先端部とアーム部材１４５の上端部（頂点ＰＧ２）との間には、リンクアーム１６３がそれぞれの連結点において回動可能に取り付けられている。また、モータ１６１の出力軸には、回転角度を検出するための角度センサー１６４が取り付けられている。
【００４８】
したがって、モータ１６１が回転駆動すると、リンクアーム１６２が回転し、リンクアーム１６２の回転角度に応じてリンクアーム１６３が左右に直線状に移動する。すると、アーム部材１４５はパンタグラフ機構８２によって姿勢が固定されているから、モータ１６１の回転にともなって、アーム部材１４１が左右に移動する。その結果、こて姿勢保持機構８３の平行四辺形が変形し、アーム部材１４２及びアーム部材１４４は頂点ＨＭ３及び頂点ＨＭ４を中心として回動し、超音波こて７１，７２を矢印ＡＲ１方向及び矢印ＡＲ２方向に回動させる。これによって、超音波こて７１，７２のこて台座１０１の下面と床面とのなす角度α１，α２が調整され、モータ１６１の回転量に応じた角度位置に位置決めされる。
【００４９】
アーム部材１４５には外方へ突出する係合ピン１４８が取り付けられており、この係合ピン１４８に下方から係合してこて姿勢保持機構８３及び超音波こて７１，７２を持ち上げるためのこて昇降機構８５が、基板１２１などに取り付けられている。
【００５０】
すなわち、基板１２１のブラケット部１２１ａには、リンク１７１がピン１７２によって回動可能に取り付けられている。リンク１７１の上端部には、リンク１７３の一端部がピン１７４によって回動可能に連結されている。リンク１７３の他端部には、リンク１７５の一端部がピン１７６によって回動可能に連結されている。リンク１７５の他端部は、基板１２１に対してピン１７７によって回動可能に取り付けられている。これらのリンク１７１，１７３，１７５などによるリンク機構と同様のリンク機構が、基板１２１の他方のブラケット部１２１ｂにも設けられている。
【００５１】
ブラケット部１２１ａとブラケット部１２１ｂとに設けられた２つのリンク１７５，１７５の間には、水平方向のロッド１７８が固定的に取り付けられている。２つのリンク１７５，１７５がロッド１７８により連結されているので、それらのリンク機構は一体的に運動する。
【００５２】
図３，図７，及び図８によく示されるように、基板１２１の天板１２１ｃの上部には、こて昇降用のモータ１８１ａ，１８１ｂが取り付けられている。モータ１８１ａ，１８１ｂは、いずれも減速用のギヤを内蔵した直流モータである。モータ１８１ａ，１８１ｂの各出力軸には、リンクアーム１８２ａ又は１８２ｂが固定されている。リンクアーム１８２ａ，１８２ｂの先端部とロッド１７８との間には、リンクアーム１８３ａ又は１８３ｂが、それぞれの連結点において回動可能に取り付けられている。リンクアーム１８３ａ及び１８３ｂは、それぞれ、２本のアームがボルトで連結されてなっており、ボルトを緩めて２本のアームの互いの位置を可変することにより、長さを調整することが可能である。また、一方のモータ１８１ａの出力軸には、回転角度を検出するための角度センサー１８４が取り付けられている。
【００５３】
したがって、モータ１８１ａ，１８１ｂが回転駆動すると、リンクアーム１８２ａ及び１８２ｂが回転し、リンクアーム１８２ａ，１８２ｂの回転角度に応じてリンクアーム１８３ａ，１８３ｂが左右に直線状に移動する。すると、リンク１７５がピン１７７を中心として回動し、且つ、リンク１７１がピン１７２を中心として回動する。
【００５４】
リンク１７５が図７の左方向に回動すると、リンク１７５の下端部に設けられた係合爪１７５ａが、アーム部材１４５に設けられた係合ピン１４８に係合してそれを上方（鉛直方向）へ移動させる。そうすると、パンタグラフ機構８２が変形し、こて姿勢保持機構８３がそのときの形状及び姿勢を保持した状態で持ち上げられる。これによって、超音波こて７１，７２が、床面と接しない上昇位置ＰＵまで持ち上げられる。
【００５５】
これとは逆に、超音波こて７１，７２が持ち上げられている状態で、リンク１７５が図７の右方向に回動すると、こて姿勢保持機構８３及び超音波こて７１，７２は重力によって下降し、超音波こて７１，７２が床面ＦＬに接する作動位置ＰＥまで下降して停止する。その後もリンク１７５は回動するので、やがてリンク１７５の係合爪１７５ａが係合ピン１４８から離れる。
【００５６】
また、リンク１７１が図７の左方向に回動すると、リンク１７１の下端部に設けられた係合爪１７１ａが軸部材１５８に当たり、軸部材１５８を斜め上方へ移動させる。そうすると、バイブロプレート７３が、床面と接しない上昇位置ＰＵまで持ち上げられる。これとは逆に、バイブロプレート７３が持ち上げられている状態で、リンク１７１が図７の右方向に回動すると、バイブロプレート７３は重力によって下降し、バイブロプレート７３が床面ＦＬに接する作動位置ＰＥまで下降して停止する。その後もリンク１７１は回動するので、やがてリンク１７１の係合爪１７１ａが軸部材１５８から離れる。
【００５７】
なお、こて姿勢保持機構８３のアーム部材１４３は、前方に延長されており、その先端部にバンパー１９１が取り付けられている。バンパー１９１の上の両側には、左右方向及び前方向に障害物が存在しないか否かを検知する近接センサー１９２ａ〜ｄが取り付けられている。
【００５８】
次に、超音波こて７１，７２の詳細を説明する。超音波こて７１及び７２は同様の構造であるので、一方の超音波こて７１について説明する。なお、超音波こて７１について、特開平６−１９３２６８号公報を参照することができる。
【００５９】
図１２は超音波こて７１の構造を示す分解斜視図、図１３は超音波振動子１０３を示す図、図１４は超音波振動子１０３の駆動制御回路２０１を示す図である。
【００６０】
図１２において、超音波こて７１は、平面状のこて台座１０１、こて台座１０１の上面に弾性結合により取り付けられるキール部材１０２、キール部材１０２の上面に絶縁状態で且つ弾性結合により取り付けられる６個の超音波振動子１０３ａ〜ｆ、超音波振動子１０３ａ〜ｆを密封して保護するカバー１０４などから構成されている。なお、超音波振動子１０３ａ〜ｆの全部又は一部を指して「超音波振動子１０３」ということがある。
【００６１】
こて台座１０１は、左官こてのこて台座として用いられているものとほぼ同様のものであり、ステンレス鋼板又は硬質の薄銅板などからなって適当にしなやかに撓む弾性を有するものである。こて台座１０１は、長い帯状であって、その長さは、走行駆動車１１の車幅よりも若干大きく設定されている。本実施例では約６０ｃｍである。こて台座１０１は、下面又はエッジによって生コンクリートの表面を幅広く押し又は均すとともに、こて台座１０１が超音波振動を行うことによって、こて台座１０１に接触する物質に弾性波を伝達して振動駆動するためのものである。
【００６２】
キール部材１０２は、こて台座１０１とほぼ同様な板厚のステンレス鋼板などからなり、構造用接着剤又は銀ろう付けなどによって、こて台座１０１の上面に強固に取り付けられている。キール部材１０２は、超音波振動子１０３からの縦波を横波にモード変換し、こて台座１０１の全面に縦波及び横波の両方による振動を有効に生じさせるためのものである。キール部材１０２は、超音波工学的には、カプラー、振動コーン、振動ホーン、又は振動プレートなどと呼称されている。
【００６３】
キール部材１０２は、こて台座１０１の長さが比較的大きい場合に、振動のモード変換を行って振動駆動源として成立させるものである。「キール部材」の名称は、大型タンカーにおいて、肋骨構造によって船体の長さ方向及び幅方向の強度を補強するためのキール構造に類似するためである。つまり、キール部材１０２は振動系のキール構造を構成する。
【００６４】
超音波振動子１０３は、図１３に示すように、例えばＰＺＴ系の圧電セラミックス板と金属板とをはり合わせた円盤状のものである。駆動電力を供給することによって径方向に振動し、例えば４０〜５０ｋＨｚの超音波を発する。超音波振動子１０３は、キール部材１０２と弾性結合するように、構造用接着剤又は銀ろう付けなどによって強固に取り付けられている。超音波振動子１０３は、単体で大出力のものを製造することが電気容量的に困難であるので、６個の超音波振動子１０３が用いられ、それらが一直線状に配列されている。
【００６５】
なお、超音波振動子１０３とキール部材１０２との間に、絶縁体であって且つ超音波的に弾性結合体となる損失の少ないガラスエポキシ又は炭素系ケープラー薄板を挟んでもよい。また、超音波振動子１０３の個数は６個以外であってもよい。その場合に、例えば、２個、４個、８個、１０個、１２個などのような偶数個とするのが好ましい。
【００６６】
図１４において、駆動制御回路２０１は、間欠発振回路２０３、掃引回路２０４、ＶＣＯ２０５、周波数補正器２０６、直流増幅回路２０７、パルス駆動回路２０８、比較回路２０９、出力トランス２１０、及び切換えスイッチ２１１などからなっている。
【００６７】
駆動制御回路２０１は、超音波振動子１０３に所定の周波数及び電力の駆動電力を供給するためのものであり、超音波振動子１０３の負荷の音響インピーダンスの相違に起因する駆動電力の変化を自動追尾し、常に最良の電力供給が行えるようになっている。
【００６８】
駆動制御回路２０１の動作を簡単に説明すると、パルス駆動回路２０８の出力電流が設定値と比較回路２０９によって比較され、その差に応じてＶＣＯ２０５の発振周波数が決定される。掃引回路２０４は、負荷の変動などにより追従が外れた場合に、ＶＣＯ２０５への制御電圧を初期化した後、下限設定周波数から上限設定周波数に向けて発振するように掃引する。掃引の間において、最適の周波数で安定する。切換えスイッチ２１１を切り換えると、超音波振動子１０３に供給される駆動電力の強弱が調整される。
【００６９】
間欠発振回路２０３は、それ自体の動作と停止とを切り換えることができる。間欠発振回路２０３が動作したときは、パルス駆動回路２０８を間欠的に作動させることとなる。この場合の超音波こて７１の作動状態をタタキモードと言う。これに対し、間欠発振回路２０３が停止しているときは、パルス駆動回路２０８が連続的に作動することとなる。この場合の超音波こて７１の作動状態を均し仕上げモードと言う。
【００７０】
図１４に示す例では、６つの超音波振動子１０３が並列に接続されているが、超音波振動子１０３及び出力トランス２１０のインピーダンスに応じて、直列に接続し、又は直列と並列との混合で接続してもよい。また、こて台座１０１の中央部と比較して両端部の振動が弱くなる傾向にあるから、全体の振動のバランスをとるために、図１５に示すように、両端の超音波振動子１０３ａ，ｆをそれぞれ単体とし、中央部の超音波振動子１０３ｂ〜ｅを２つずつ直列とし、それらを互いに並列に接続してもよい。
【００７１】
なお、左官工による左官こてを用いた床面の左官作業において、木こて仕上げ、馴し仕上げ、均し仕上げ、押さえ磨き仕上げなどの複数種類の左官作業が施工されることに対応して、超音波こて７１，７２及びその駆動制御回路２０１においても、超音波こて７１，７２の構造、寸法、形状、材質、振動周波数、振動強度、縦波及び横波の状態などを異ならせてもよい。
【００７２】
例えば、仕上げ均しこてに対応した場合には、こて台座１０１のエッジ部分の厚さを極めて薄くして、押さえ荷重に対してエッジ部分が撓むように構成する。これによって、こて台座１０１と床面との間に隙間が生じないようにし、床面を平均に均せることができる。また、これとは逆に、エッジ部分の厚さを厚くし、撓むことのないように構成することもできる。
【００７３】
各こてユニット１２において、２つの超音波こて７１，７２が取り付けられるようになっているので、目的に応じて、それぞれ種々のものを取り付けることができ、床面に対して種々の施工を行うことができる。
【００７４】
次に、パンタグラフ機構８２及びこて姿勢保持機構８３の作用を説明する。
図１６〜図１８はパンタグラフ機構８２及びこて姿勢保持機構８３の作用を説明するための図である。
【００７５】
図１６は、図７に示す状態と一致する状態の図である。図１６において、超音波こて７１，７２のこて台座１０１Ａ，１０１Ｂの下面は、床面ＦＬと平行であり且つ床面ＦＬと接した状態である。このとき、超音波こて７１，７２は作動位置ＰＥにある。
【００７６】
こて姿勢保持機構８３のモータ１６１が回転駆動し、リンクアーム１６２が図の矢印ＡＲ３方向に回転すると、アーム部材１４１が図の矢印ＡＲ４方向に移動する。これによって、こて姿勢保持機構８３は各頂点ＨＭ１〜４において回動し、超音波こて７１，７２の姿勢が変化し、図１７に示す状態となる。
【００７７】
図１７において、こて台座１０１Ａ，１０１Ｂの下面は、床面ＦＬに対してそれぞれ角度α１，α２を有している。この角度α１，α２は、モータ１６１の回転量によって制御することができる。このように、床面ＦＬの状態に応じて角度α１，α２を調整しておき、こてユニット１２の全体を走行駆動車１１によって牽引して使用する。
【００７８】
走行駆動車１１が生コンクリートの床面ＦＬを走行する場合には、タイヤ２２が重力によって床面ＦＬから沈む。その沈み量は変動するので、走行駆動車１１は上下動する。こてユニット１２の使用中において、走行駆動車１１又はこてユニット１２が上下動した場合であっても、その上下動による高さ位置の互いのずれはパンタグラフ機構８２によって吸収される。したがって、超音波こて７１，７２は常に作動位置ＰＥに維持され、且つ床面ＦＬに対して一定の姿勢に維持される。
【００７９】
図１７の状態から、こて昇降機構８５によってこて姿勢保持機構８３を持ち上げると、パンタグラフ機構８２が変形し、こて姿勢保持機構８３はその姿勢を保持したまま上昇して上昇位置ＰＵに達し、図１８に示す状態となる。
【００８０】
図１８において、超音波こて７１，７２は、角度α１，α２を保持したまま床面ＦＬから離れた状態となっている。この状態で、他方のこてユニット１２を使用状態とし、走行駆動車１１の走行方向を逆にする。又は、こてユニット１２を使用することなく、他の場所へ移動するために走行駆動車１１を走行させる。
【００８１】
なお、回動板１２６は、基板１２１に対して軸ピン１２５によって回動可能に連結されているので、走行駆動車１１又は超音波こて７１，７２が左右に揺れた場合であっても、その揺れによるねじれ角度位置の互いのずれが回動によって吸収され、超音波こて７１，７２は床面ＦＬに沿った状態を維持する。
【００８２】
走行駆動車１１の上部には、制御装置１３が取り付けられ、制御装置１３の上部に、電源装置１４が着脱可能に取り付けられている。
制御装置１３は、走行用のモータ２３ａ，２３ｂ、こて角度調整用のモータ１６１、こて昇降用のモータ１８１ａ，１８１ｂ、超音波こて７１，７２、バイブロプレート７３、各種安全装置などを制御する。また、無線による遠隔操縦のための受信回路及び自動操縦回路を内蔵する。制御装置１３は、上述した駆動制御回路２０１、マイクロコンピュータ、メモリ、インタフェース、その他の周辺素子、操作機器、表示素子、スイッチング電源などから構成されている。
【００８３】
電源装置１４は、ガソリンエンジンとそれによって回転駆動される交流発電機とから構成されている。
仕上げ装置１は、全体の重量が６０ｋｇ程度であり、左官工１人の体重とほぼ同じである。したがって、仕上げ装置１が生コンクリートの上を走行しても、左官工が生コンクリートの上で左官作業を行う際に生コンクリートに与える影響よりも悪い影響を与えない。
【００８４】
しかも、仕上げ装置１は、走行駆動車１１、こてユニット１２Ａ、こてユニット１２Ｂ、制御装置１３、及び電源装置１４の各部に、容易に分解することができる。分解した後の各部は、走行駆動車１１を除いていずれも重量が１０ｋｇ程度以下であり、手で運搬が可能である。
【００８５】
上述の実施例によると、走行駆動車１１を走行させ、超音波こて７１，７２によって生コンクリートの床面ＦＬを容易に美麗に仕上げることができるとともに、コンクリートの表面の強度を向上させることができる。左官工による手作業に取って代わることができ、左官作業の能率の向上、左官作業に要する工期の短縮、及び左官作業に要するコストの低減を図ることができる。
【００８６】
走行駆動車１１の前後にそれぞれこてユニット１２を連結し、それぞれこて昇降機構８５によって超音波こて７１，７２の昇降を行うようにしたので、走行駆動車１１の前進及び後進の両方向の走行時に床面ＦＬの仕上げ作業を行うことができ、作業能率がよい。
【００８７】
なお、上述の実施例において、モータ２３ａ，２３ｂが本発明の回動駆動源に、超音波こて７１，７２、こて姿勢保持機構８３、及びこて角度調整機構８４が本発明のこて装置に、連結支持機構８１及びパンタグラフ機構８２が本発明の連結装置に、仕上げ装置１が本発明の施工装置に、それぞれ対応する。
上述の実施例において、単一のモータによって走行駆動車１１を駆動することも可能である。こてユニット１２として、単一の超音波こてを有したものでもよい。パンタグラフ機構８２、こて姿勢保持機構８３、こて角度調整機構８４、こて昇降機構８５などを省略し、又はこれらに代えて他の機構を用いることも可能である。タイヤ２２を４つ設けたが、５つ、６つ、８つなどでもよい。例えば５つの場合には、走行駆動車１１の平面中央にローラ形のものを設ければよい。
【００８８】
上述の実施例において、超音波振動子１０３として、ランジュバン型のものなど種々のものを使用することができる。超音波振動子１０３を、キール部材１０２を介することなく、こて台座１０１の表面に直接的に固着してもよい。その場合に、キール部材１０２には、超音波振動子１０３よりも大きい穴をあけておけばよい。駆動制御回路２０１として上述以外の種々の回路を用いることができる。超音波こて７１，７２の構造、形状、寸法、材質などは、種々変更することができる。
【００８９】
上述の実施例においては、超音波こて７１，７２及びこて姿勢保持機構８３はそれらの自重によって下降し、床面ＦＬを押さえるようになっているが、床面ＦＬを押さえる力を調整するために、ウエイトを載せるようにしてもよい。また、昇降機構８５が下降方向に動作するときに、こて昇降機構８５によってこて姿勢保持機構８３を下方へ押さえるようにして荷重をかけてもよい。その場合には、こて昇降機構８５とこて姿勢保持機構８３との間に圧縮バネなどを介在させ、こて昇降機構８５の位置に応じて荷重の大きさが調整されるように構成すればよい。
【００９０】
上述の実施例において、２つの超音波こて７１，７２のこて台座１０１Ａ，１０１Ｂと床面ＦＬとのなす角度α１，α２を、それぞれ個別に調整するように構成することもできる。例えば、長さが固定されたアーム部材１４１に代えて、モータ又はシリンダ装置によって長さ調整の可能なアーム部材を用いればよい。また、アーム部材１４１を除去し、アーム部材１４２及びアーム部材１４４をそれぞれ個別に回動可能としておき、それぞれのアーム部材１４２，１４４に対し、モータ又はシリンダ装置を取り付け、それらの角度位置を調整するように構成してもよい。
【００９１】
２つのこて台座１０１Ａ，１０１Ｂと床面ＦＬとのなす角度α１，α２を個別に調整することによって、１回の走行で内容の異なる２回の均し作業を行うことができ、作業効率が向上する。例えば、こて台座１０１Ｂの角度α２をこて台座１０１Ａの角度α１よりも大きく設定しておくことによって、先に粗仕上げを行い、その直後を精密に仕上げることができる。
【００９２】
さらに、２つの超音波こて７１，７２をそれぞれ独立して支持するように構成することもできる。例えば、一方の超音波こて７２に対し、パンタグラフ機構を介して他方の超音波こて７１を連結するように構成する。このようにすると、超音波こて７１，７２の一方が小石などに当たって浮き上がった場合でも、他方はそれにつられて浮き上がることなく、超音波こて７１，７２による左官作業が安定して行われる。
【００９３】
また、上述の実施例においては、各超音波こて７１，７２は、それぞれ複数のアーム部材１４２又は１４４に固定的に連結されているが、それぞれの連結部分に圧縮バネなどを介する構造としてもよい。このようにすると、こて台座１０１Ａ又は１０１Ｂの一方の一端部が小石に当たって浮き上がった場合でも、他方のこて台座１０１Ａ又は１０１Ｂはそれにつられて浮き上がることがなく、超音波こて７１，７２による左官作業が一層安定して行われる。
【００９４】
上述の実施例において、こて角度調整機構８４及びこて昇降機構８５にモータ１６１，１８１を用いたが、空気圧又は油圧で作動するシリンダ装置を用いてもよい。走行駆動車１１、こてユニット１２、その他仕上げ装置１の各部又は全体の構造、形状、寸法、材質、走行駆動車１１の走行方法などは、本発明の主旨に沿って適宜変更することができる。
【００９５】
なお、本発明は、生コンクリート以外の種々の経時硬化性流動体の床面の仕上げ、その他の流動体からなる床面の仕上げ、その他の種々の施工に利用することができる。
【００９６】
【発明の効果】
本発明によると、コンクリートなどの流動体からなる床面の仕上げ作業などを、左官工の手作業に代えて自動的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る仕上げ装置を示す正面図である。
【図２】仕上げ装置の平面図である。
【図３】図２に示す仕上げ装置のこてユニットの近辺を拡大して示す図である。
【図４】図２に示す仕上げ装置の走行駆動車の近辺を拡大して示す図である。
【図５】走行駆動車の連結部の近辺を拡大して示す断面図である。
【図６】図１に示す仕上げ装置の右側面図である。
【図７】こてユニットを拡大して示す正面図である。
【図８】こてユニットの一部を拡大して示す平面図である。
【図９】こてユニットの一部を拡大して示す右側面図である。
【図１０】タイヤの表面に設けられた凹凸の模様の例を示す図である。
【図１１】タイヤの凹凸の断面形状を示す図である。
【図１２】超音波こての構造を示す分解斜視図である。
【図１３】超音波振動子を示す図である。
【図１４】超音波振動子の駆動制御回路を示す図である。
【図１５】超音波振動子の接続方法の他の例を示す図である。
【図１６】パンタグラフ機構及びこて姿勢保持機構の作用を説明するための図である。
【図１７】パンタグラフ機構及びこて姿勢保持機構の作用を説明するための図である。
【図１８】パンタグラフ機構及びこて姿勢保持機構の作用を説明するための図である。
【符号の説明】
１  仕上げ装置（施工装置）
１１  走行駆動車
１２  こてユニット
２２  タイヤ
２３  モータ（回動駆動源）
７１，７２  超音波こて（こて装置）
８２  パンタグラフ機構（連結装置）
８３  こて姿勢保持機構（こて装置）
８４  こて角度調整機構（こて装置）
１０１  こて台座
１０３  超音波振動子
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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