(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリートの表面を打撃して打音の発生をさせる打音発生手段、発生した該打音の採取をする打音採取手段及び採取した該打音に基づいて該コンクリートの状態測定をする状態測定手段を含み、少なくとも該打音発生手段及び該打音採取手段が円筒形状を呈するケーシング部材で一体化された状態測定器の複数を箱形状を呈するフレーム部材で一体に形成してなる状態測定器ユニットと、
コンクリートの表面に対して前記状態測定器ユニットを所定の力の大きさで押し当てるユニット押当手段と、
コンクリートの表面に対して前記状態測定器ユニットの各状態測定器を均等な力の大きさで押し当てる測定器押当手段とを含み、
前記状態測定器ユニットの各状態測定器は、コンクリートの表面に対して垂直に押し当てられるようコンクリートの表面の形状に追従する測定器形状追従手段を備え、
前記測定器形状追従手段は、前記ケーシング部材を囲う形にピンで前記ケーシング部材が回転自在となるように連結するリング部材と、
一方の端部であるロッドの先端部が回転自在にボールジョイントで前記フレーム部材に連結され、他方の端部が回転自在に他のピンで前記リング部材に連結された油圧シリンダと、を有するとともに、
前記測定器押当手段は、各油圧シリンダの油圧配管を相互に連通し合う連通管としたことを特徴とする、
コンクリートの状態測定装置。
【請求項２】
コンクリートの表面を打撃して打音の発生をさせる打音発生手段、発生した該打音の採取をする打音採取手段及び採取した該打音に基づいて該コンクリートの状態測定をする状態測定手段を含み、少なくとも該打音発生手段及び該打音採取手段が円筒形状を呈するケーシング部材で一体化された状態測定器の複数を箱形状を呈するフレーム部材で一体に形成してなる状態測定器ユニットと、
コンクリートの表面に対して前記状態測定器ユニットを所定の力の大きさで押し当てるユニット押当手段と、
コンクリートの表面に対して前記状態測定器ユニットの各状態測定器を均等な力の大きさで押し当てる測定器押当手段とを含み、
前記状態測定器ユニットの各状態測定器は、コンクリートの表面に対して垂直に押し当てられるようコンクリートの表面の形状に追従する測定器形状追従手段を備え、
前記測定器形状追従手段は、一方の端部であるロッドの先端部が回転自在にボールジョイントで前記フレーム部材に連結され、他方の端部が回転自在にピンで前記ケーシング部材に連結された油圧シリンダと、前記ケーシング部材の振れを一定の範囲に抑止するケーシングガイドと、を有するとともに、
前記測定器押当手段は、各油圧シリンダの油圧配管を相互に連通し合う連通管としたことを特徴とする、
コンクリートの状態測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネルの覆工などのコンクリートの亀裂、空洞、剥離等の状態測定に用いられるコンクリートの状態測定装置に関するもので、特に、機械化による画一的な測定に用いられるコンクリートの状態測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トンネルやボックスカルバートのようなコンクリート構造物や、あるいは建築の外装タイル壁などの構造物は、長期間の間にその壁面の背後に湧水や地盤沈下その他各種の要因により空洞の発生や、施工時にタイル壁裏面への空洞が存在することがある。そのような空洞の存在はコンクリート構造物の強度劣化に大きな影響を与えるものであり、劣化状態のまま放置すると走行車両の振動などにより滑落して車両や人に被害を及ぼすことがあり、空洞の検出はコンクリート構造物やタイル壁などのメンテナンスには欠くことのできない事柄であるので、危険個所、劣化個所、欠陥個所などを検知する調査技術については、現在では、構造物を破壊することなく目視不能な内部欠陥などを検査するのには非破壊検査の手法が採られており、レーダー法、超音波法、反発度法、打音法などが各種の方法が知られているが、本発明は、特には、打音法によるトンネルなどのコンクリート覆工構造物の裏面空洞や剥離などの診断を第一義としているので打音法による従来の技術を詳細に説明する。
【０００３】
打音法は、古くから広範に用いられており、トンネル覆工コンクリートの点検・調査を行う際、コンクリートの表面を概１ｍ２に一箇所人力で５００〜１０００
ｇのハンマーにより打撃して、打撃音で人が亀裂、空洞、剥離を判断していた。打音による検査は古くから行われている基本的な検査の手法であるが、この方法はあくまでも聴覚に頼るので判断が経験的、感覚的になり経験を積んだ技術者でなければ判断できない。
【０００４】
このため、コンクリート表面を油圧ハンマなどで打撃して、コンクリート自体を伝搬した伝搬打撃音を、診断面に押し当てて、受音マイクロホンにより採取して、採取した伝搬打撃音を解析部により解析することでコンクリートの健全度を評価するものであり、聴覚に頼ることなく空洞などの存在と関連付けた解析評価ができるので最近では打音法は上記のシステムが採用されることが一般的である。従来の打音法では、建築の床面タイル剥離などの下向きの診断は受音設備の自重などによりその押し当て力を一定とできるが、タイル壁面やトンネルアーチ部では、人の手によってマイクロホンや振動センサーを手で押し当てて計測がなされていた。
【０００５】
ところが、このような打音法では、横向きや上向きに対する押し当て装置がなく、小型の機械を手に持って行っていたので、トンネル上部の壁面検査は時間と労力がかかっていた。また、空洞などは計測波形と実験値波形との関連から解析・評価なされるので、測定値の信頼性を高めるためには、同一条件での衝撃加震や受音の計測がなされる必要があり、小型の機械を手に持っての計測では、ハンマの打撃力と壁面への直角打撃あるいは集音マイクの設置位置など常に同一条件とすることは困難である。
【０００６】
そこで、これらの不都合を解消する技術的手段として、従来から、コンクリートの表面を打撃して打音の発生をさせる打音発生手段、発生した該打音の採取をする打音採取手段及び採取した該打音に基づいて該コンクリートの状態測定をする状態測定手段を含み、これらの手段が一体化された状態測定器と、コンクリートの表面に対して状態測定器を長手方向に１２ｍ、円周方向に２．５ｍの範囲であって所定の力の大きさ、方向及び作用点で移動自在かつ非接触の状態に支持する走行レールと、走行レールが搭載される上部車体及び下部走行体を含む走行台車と、走行台車が備える上部車体の傾きを一定の範囲に抑える左右一対のアウトリガーとから構成されるコンクリートの状態測定装置がある。
【０００７】
このようなコンクリートの状態測定装置によれば、機械化による画一的なコンクリートの亀裂、空洞、剥離等の状態測定や診断マップの製作などが可能となり、ひいては人間の疲労や劣悪環境下での誤診断を防ぐことが可能となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなコンクリートの状態測定装置では、全体としてのコンクリートの状態測定の迅速化を図るべく、状態測定器の複数を一体に形成してなる状態測定器ユニットとして構成したような場合には、測定対象となるコンクリートの本来的な形状や劣化の程度いかんにより、状態測定器のすべてを垂直に押し当てることができない場合も多いものと考えられる。
【０００９】
すなわち、状態測定器ユニットでコンクリートの状態測定を行う場合には、各状態測定器に対応するすべての測定点について、ハンマの打撃力、打撃角度（コンクリートの表面に対して直角）や集音マイクの設置位置などを同一条件とすることができないので、測定値の中に正確さに欠けるものが不可避的に混在することとなり、測定値に対する信頼性が相当に低下してしまうこととなる。
【００１０】
そこで、本発明の課題は、状態測定器の複数が一体化された状態測定器ユニットでコンクリートの状態測定を行う場合にあっても、測定値に対する信頼性が十分に高まるように、各状態測定器に対応するすべての測定点について同一条件での衝撃加震や受音の計測をなすことが可能となるようなコンクリートの状態測定装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明に係るコンクリートの状態測定装置は、コンクリートの表面を打撃して打音の発生をさせる打音発生手段、発生した該打音の採取をする打音採取手段及び採取した該打音に基づいて該コンクリートの状態測定をする状態測定手段を含み、少なくとも該打音発生手段及び該打音採取手段が円筒形状を呈するケーシング部材で一体化された状態測定器の複数を箱形状を呈するフレーム部材で一体に形成してなる状態測定器ユニットと、コンクリートの表面に対して前記状態測定器ユニットを所定の力の大きさで押し当てるユニット押当手段と、コンクリートの表面に対して前記状態測定器ユニットの各状態測定器を均等な力の大きさで押し当てる測定器押当手段とを含み、前記状態測定器ユニットの各状態測定器は、コンクリートの表面に対して垂直に押し当てられるようコンクリートの表面の形状に追従する測定器形状追従手段を備え、前記測定器形状追従手段は、前記ケーシング部材を囲う形にピンで前記ケーシング部材が回転自在となるように連結するリング部材と、一方の端部であるロッドの先端部が回転自在にボールジョイントで前記フレーム部材に連結され、他方の端部が回転自在に他のピンで前記リング部材に連結された油圧シリンダと、を有するとともに、前記測定器押当手段は、各油圧シリンダの油圧配管を相互に連通し合う連通管としたことを特徴としている。
【００１２】
本発明に係るコンクリートの状態測定装置によれば、各状態測定器をコンクリートの表面に均等に押し当てる測定器押当手段と、各状態測定器をコンクリートの表面に垂直に押し当てる測定器形状追従手段とを備えることとしたので、状態測定器の複数が一体化された状態測定器ユニットでコンクリートの状態測定を行う場合にあっても、各状態測定器に対応するすべての測定点について同一条件での衝撃加震や受音の計測をなすことが可能となる。
【００１３】
したがって、測定値の中に正確さに欠けるものが混在するということがなくなり、ひいては測定値に対する信頼性を十分に高めることが可能となる。
【００１４】
また、本発明に係るコンクリートの状態測定装置は、コンクリートの表面を打撃して打音の発生をさせる打音発生手段、発生した該打音の採取をする打音採取手段及び採取した該打音に基づいて該コンクリートの状態測定をする状態測定手段を含み、少なくとも該打音発生手段及び該打音採取手段が円筒形状を呈するケーシング部材で一体化された状態測定器の複数を箱形状を呈するフレーム部材で一体に形成してなる状態測定器ユニットと、コンクリートの表面に対して前記状態測定器ユニットを所定の力の大きさで押し当てるユニット押当手段と、コンクリートの表面に対して前記状態測定器ユニットの各状態測定器を均等な力の大きさで押し当てる測定器押当手段とを含み、前記状態測定器ユニットの各状態測定器は、コンクリートの表面に対して垂直に押し当てられるようコンクリートの表面の形状に追従する測定器形状追従手段を備え、前記測定器形状追従手段は、一方の端部であるロッドの先端部が回転自在にボールジョイントで前記フレーム部材に連結され、他方の端部が回転自在にピンで前記ケーシング部材に連結された油圧シリンダと、前記ケーシング部材の振れを一定の範囲に抑止するケーシングガイドと、を有するとともに、前記測定器押当手段は、各油圧シリンダの油圧配管を相互に連通し合う連通管としたことを特徴としている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１６】
◎実施の形態１
図１は本発明の実施の形態１に係るコンクリートの状態測定装置の全体構成を示す側面図、図２は該コンクリートの状態測定装置の部分構成を示す斜視図、図３は該コンクリートの状態測定装置の部分構成を示す平面図である。
【００１７】
この実施の形態１において、コンクリートの状態測定装置は、図１に示すように、状態測定器ユニット１と、ユニット押当手段たるロボットアーム２と、測定器押当手段３とから構成されている。以下、各構成要素について詳細に説明する。
【００１８】
（１）状態測定器ユニット１
状態測定器ユニット１は、打音発生手段と、打音採取手段と、状態測定手段とを含み、打音発生手段及び打音採取手段が円筒形状を呈するケーシング部材１１ａで一体化された状態測定器１１の複数を箱形状を呈するフレーム部材１ａで一体に形成してなるものである。
【００１９】
この実施の形態１における状態測定器ユニット１は、コンクリートＣの表面に対して全体として垂直に押し当てられるようコンクリートＣの表面の形状に追従するユニット形状追従手段１２を備えている。
【００２０】
具体的には、このユニット形状追従手段１２は、図２に示すように、ロボットアーム２に対して状態測定器ユニット１を首振り自在に連結するボールジョイント１２ａと、フレーム部材１ａに対してロボットアーム２から斜め外側方向に放射状に押圧力を付与する首振り安定用スプリング１２ｂとからなっている。
【００２１】
これにより、コンクリートＣの表面に凹凸があるような場合でも、このユニット形状追従手段１２の働きにより、状態測定器ユニット１全体をそのような凹凸のあるコンクリートＣの表面形状に対応させて垂直に押し当てることが可能となっている。見方を変えれば、このようなユニット形状追従手段１２があることで、状態測定器ユニット１の各状態測定器１１に対応するすべての測定点についてさらに確実な同一条件での衝撃加震や受音の計測をなすことが可能となっている。
【００２２】
このような状態測定器ユニット１の各状態測定器１１は、図３に示すように、ケーシング部材１１ａ内において打音発生手段に含まれる油圧ハンマ１１ｂが底板１１ｃに対して固定ボルト１１ｄで取り付けられる形で内包されている。そして、図示しないが、打撃時における油圧ハンマ１１ｂの打撃面とケーシング部材１１ａの開口面とが略等しい位置となるような構造となっている。
【００２３】
各状態測定器１１において、打音発生手段は、油圧ハンマ１１ｂ（図３において図示外）を含むものであり、コンクリートＣの表面を打撃して打音の発生をさせる役割を果たすものである。
【００２４】
油圧ハンマ１１ｂに代替する打撃方式として、インパルスハンマやエアー圧力ハンマも考えられるが、これらの打撃方式では、電気的信号ノイズ、空気波動、ハンマのリバウンド、リバウンド防止マグネット作動音等が解析打音の邪魔となる不具合がある。
【００２５】
また、打音採取手段は、マイクロフォン（図示外）を含むものであり、発生した打音の採取をする役割を果たすものである。
【００２６】
打音採取手段としては、打音発生手段の個数と同数を備えているものとして構成されている。これにより、一度の状態測定器ユニット１の位置決めで、打音発生手段の個数と同数のすべての測定点についての打音測定を漏れなく行うことが可能となり効率がよい。
【００２７】
さらに、状態測定手段は、採取した打音に基づいてコンクリートＣの状態測定をする役割を果たすものである。
【００２８】
具体的には、この状態測定手段は、図示しないが、入力手段、出力手段、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭを含むコンピュータと、採取した打音に基づいてコンクリートＣの状態測定を実行するためのプログラムであってＲＯＭに格納されたものとからなっている。
【００２９】
この状態測定手段により、打音の評価が可能となり、当該評価に基づくコンクリートＣの亀裂、空洞、剥離等の状態測定が定量的かつ客観的に行えることとなっている。
【００３０】
ところで、状態測定器ユニット１の各状態測定器１１は、コンクリートＣの表面に対して垂直に押し当てられるようコンクリートＣの表面の形状に追従する測定器形状追従手段１３を備えている。
【００３１】
具体的には、この測定器形状追従手段１３は、ケーシング部材１１ａを囲う形にピン２１ａでケーシング部材１１ａが回転自在となるように連結するリング部材２１と、一方の端部であるロッドの先端部が回転自在にボールジョイント２２ａでフレーム部材１ａに連結され、他方の端部が回転自在にピン２２ｂでリング部材２１に連結された油圧シリンダ２２と、各油圧シリンダ２２の油圧配管で相互に連通し合う連通管２３とから構成されている（換言すれば、ケーシング部材１１ａは、ユニバーサルジョイントを介して上下方向に伸縮自在に連結されている）。
【００３２】
これにより、コンクリートＣの表面に凹凸があるような場合でも、この測定器形状追従手段１３の働きにより、個々の状態測定器１１をそのような凹凸のあるコンクリートＣの表面形状に対応させて垂直に押し当てることが可能となっている。つまり、前記したユニット形状追従手段１２に加えて、このような測定器形状追従手段１３があることで、各状態測定器１１に対応するすべての測定点についてさらに確実な同一条件での衝撃加震や受音の計測をなすことが可能となっている。
【００３３】
（２）ロボットアーム２
ロボットアーム２は、コンクリートＣの表面に対して状態測定器ユニット１を所定の力の大きさで押し当てる役割を果たすものである。
【００３４】
具体的には、このロボットアーム２としては、走行台車の上に搭載された汎用の多軸独立関節形の産業用のものを用いている。
【００３５】
（３）測定器押当手段３
測定器押当手段３は、コンクリートＣの表面に対して状態測定器ユニット１の各状態測定器１１を均等な力の大きさで押し当てる役割を果たすものである。
【００３６】
具体的には、この測定器押当手段３は、図１に示すように、各油圧シリンダ２２の油圧配管を相互に連通し合う連通管２３としたことである。すなわち、このような測定器押当手段３があることで、各状態測定器１１に対応するすべての測定点について同一条件での衝撃加震をなすことが可能となっている。つまり、このような測定器押当手段３は、状態測定器１１の複数が一体化された状態測定器ユニット１でコンクリートＣの状態測定を行う場合において前提となるものであり、この実施の形態１にとって不可欠な構成要素となっている。
【００３７】
すなわち、このようなコンクリートの状態測定装置を用いて行うコンクリートＣの状態測定は、各状態測定器１１をコンクリートＣの表面に均等な力の大きさで押し当てることを前提として、状態測定器ユニット１全体としても、個々の状態測定器１１としても、コンクリートＣの表面に対して状態測定器ユニット１及び各状態測定器１１を垂直に押し当てながら、コンクリートＣの状態測定を実行するというものである。
【００３８】
以上説明したように、この実施の形態１に係るコンクリートの状態測定装置によれば、各状態測定器１１をコンクリートＣの表面に均等な力の大きさで押し当てる測定器押当手段３と、各状態測定器１１をコンクリートＣの表面に垂直に押し当てる測定器形状追従手段１３とを備えることとしている。
【００３９】
それゆえ、状態測定器１１の複数が一体化された状態測定器ユニット１でコンクリートＣの状態測定を行う場合にあっても、各状態測定器１１に対応するすべての測定点について同一条件での衝撃加震や受音の計測をなすことが可能となった。
【００４０】
したがって、測定値の中に正確さに欠けるものが混在するということがなくなり、ひいては測定値に対する信頼性を十分に高めることが可能となった。
【００４１】
◎実施の形態２
図４は本発明の実施の形態２に係るコンクリートの状態測定装置の全体構成を示す側面図、図５は該コンクリートの状態測定装置の部分構成を示す斜視図、図６は該コンクリートの状態測定装置の部分構成を示す平面図である。なお、実施の形態１と同様な構成要素については実施の形態１と同様な符号を付してここではその詳細な説明を省略する。
【００４２】
この実施の形態２に係るコンクリートの状態測定装置は、これらの図に示すように、実施の形態１と略同様であるが、実施の形態１と異なり、ユニバーサルジョイントを含む測定器形状追従手段１３に代えて、一方の端部であるロッドの先端部が回転自在にボールジョイント２２ａでフレーム部材１ａに連結され、他方の端部が回転自在にピンでケーシング部材１１ａに連結された油圧シリンダ２２と、ケーシング部材１１ａの振れを一定の範囲に抑止するケーシングガイド３１と、各油圧シリンダ２２の油圧配管で相互に連通し合う連通管２３とからなる測定器形状追従手段４３を有している。
【００４３】
この実施の形態２における測定器形状追従手段４３も、状態測定器ユニット１の各状態測定器１１をコンクリートＣの表面に対して垂直に押し当てるようにコンクリートＣの表面の形状に追従するものであり、実施の形態１における測定器形状追従手段１３と略同様の作用効果を奏するような技術的手段となっている。
【００４４】
したがって、この実施の形態２に係るコンクリートの状態測定装置によっても、実施の形態１と同様、状態測定器１１の複数が一体化された状態測定器ユニット１でコンクリートＣの状態測定を行う場合にあっても、各状態測定器１１に対応するすべての測定点について同一条件での衝撃加震や受音の計測をなすことが可能となる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明に係るコンクリートの状態測定装置によれば、状態測定器の複数が一体化された状態測定器ユニットでコンクリートの状態測定を行う場合にあっても、測定値に対する信頼性が十分に高まるように、各状態測定器に対応するすべての測定点について同一条件での衝撃加震や受音の計測をなすことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係るコンクリートの状態測定装置の全体構成を示す側面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るコンクリートの状態測定装置の部分構成を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係るコンクリートの状態測定装置の部分構成を示す平面図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係るコンクリートの状態測定装置の全体構成を示す側面図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係るコンクリートの状態測定装置の部分構成を示す斜視図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係るコンクリートの状態測定装置の部分構成を示す平面図である。
【符号の説明】
１…状態測定器ユニット
１ａ…フレーム部材
２…ロボットアーム（ユニット押当手段）
３…測定器押当手段
１１…状態測定器
１１ａ…ケーシング部材
１１ｂ…油圧ハンマ
１１ｃ…底板
１１ｄ…固定ボルト
１２…ユニット形状追従手段
２２ａ…ボールジョイント
１２ｂ…首振り安定用スプリング
１３…測定器形状追従手段
２１…リング部材
２１ａ…ピン
２２…油圧シリンダ
２２ａ…ボールジョイント
２２ｂ…ピン
２３…連通管
３１…ケーシングガイド
４３…測定器形状追従手段
Ｃ…コンクリート
【図１】
0003575008.tif 000002
【図２】
0003575008.tif 000003
【図３】
0003575008.tif 000004
【図４】
0003575008.tif 000005
【図５】
0003575008.tif 000006
【図６】
0003575008.tif 000007