(57)【要約】【課題】建設現場における型枠内の生コンクリートの打設途中での残りの必要充填量測定装置および測定方法を提供する。【解決手段】建設現場における型枠内の生コンクリートの打設途中での残必要充填量を自動的に測定する装置であって、  レーザー距離計と角度センサーとを組み合わせて、充填された生コンクリートまでの距離と角度を同時に測定する機能を具備する測定部（Ａ）と、  該測定部（Ａ）により測定された距離と角度から、生コンクリートの残必要充填量を演算する演算部（Ｂ）と、  数値入力部（Ｃ）と、  モーター制御部（Ｄ）と、  入出力表示部（Ｅ）を、有線、無線または赤外線により連結一体化することを特徴とする生コンクリートの残必要充填量測定装置など。【選択図】図１
2018084131.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
建設現場における型枠内の生コンクリートの打設途中での残必要充填量を自動的に測定する装置であって、
レーザー距離計と角度センサーとを組み合わせて、充填された生コンクリートまでの距離と角度を同時に測定する機能を具備する測定部（Ａ）と、
該測定部（Ａ）により測定された距離と角度から、生コンクリートの残必要充填量を演算する演算部（Ｂ）と、
数値入力部（Ｃ）と、
モーター制御部（Ｄ）と、
入出力表示部（Ｅ）を、
有線、無線または赤外線により連結一体化することを特徴とする生コンクリートの残必要充填量測定装置。
【請求項２】
測定部（Ａ）を用い、数値入力部（Ｃ）に入力された型枠寸法に基づき、モーター制御部（Ｄ）によって、自動的に一定の角度でレーザー照射角度を変化させながら、型枠内部の未充填部内に構成される多数の三角形の面積を計測し、該多数の三角形の面積を演算部（Ｂ）によって積算した面積に、型枠幅を乗じて残必要充填量を算出し、該算出結果を入出力表示部（Ｅ）に表示する、一連の操作を自動連続的に作動させることを特徴とする請求項１に記載の生コンクリートの残必要充填量測定装置。
【請求項３】
建設現場における型枠内の生コンクリートの打設途中での残必要充填量を自動的に測定する方法であって、
測定部（Ａ）を用い、数値入力部（Ｃ）に入力された型枠寸法に基づき、モーター制御部（Ｄ）によって、自動的に一定の角度でレーザー照射角度を変化させながら、型枠内部の未充填部内に構成される多数の三角形の面積を計測し、該多数の三角形の面積を演算部（Ｂ）によって積算した面積に、型枠幅を乗じて、型枠内の生コンクリートの残必要充填量を算出し、該算出結果を入出力表示部（Ｅ）に表示する、一連の操作を自動連続的に作動させることを特徴とする生コンクリートの残必要充填量の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、建設現場における型枠内の生コンクリートの打設途中での残りの必要充填量（以下、残必要充填量ともいう）を測定する装置および測定方法に関し、更に詳しくは、建設現場における型枠内の生コンクリートの打設途中での残りの必要充填量を、正確かつ簡便に測定することができる生コンクリートの残必要充填量測定装置および測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  生コン業界にとっての課題の一つとして、残コンクリート（以下、打設で余って戻された生コンで、残コンともいう）、戻りコンクリート（以下、まったく使われずに持ち返された生コンで、戻りコンともいう）の発生問題がある。建設現場の数量読みの甘さと、多目の発注が戻りコン・残コンの二大発生要因といわれている。すなわち、現場に数量読みの上手な熟練者が少なく、また、時間短縮と現場作業員を遊ばせるよりも、人件費より「安い」生コンを多目に発注しておこうという慣習にあるといわれている。
平成１８年９月に国交省総合政策局が「残コン・戻りコンの発生抑制、有効利用に関するアンケート調査の結果概要について」を公表（非特許文献１参照。）し、その残コン・戻りコンの発生量は、製造量の約１．６％の発生率と報告している。その発生理由は、主として建設会社が余裕をみて、生コンクリートを発注するためといわれている。実際、工事現場（建設会社側）としては、最終打設時に生コン不足で工事のやり直しや工事不良が起こることを避ける必要からとか、その現場での作業時間の関係から、最終計測時間不足を起こしたり、型枠内の距離を実測する際に危険性があったり、測定困難な場所などの場合、現場発注時に生コンクリート購入量を常に余裕を見て発注せざるを得なかった為に、残コン、戻りコンが９５％以上の発生原因となっている。
また、全国生コンクリート工業組合連合会の平成１８年６月〜８月の調査によれば、残コン・戻りコンの量は、月１００ｍ３を超える工場も少なくない状況であった。その廃棄処理費用による経費の圧迫や、環境面での問題は大きなものがある。現在、全国の生コンクリートの製造量は、総量で約１億ｍ３、全国で処理される余ったコンクリートの総量は１５０〜２００万ｍ３程度の試算になる（平成２６年の出荷量で言えば、総出荷量約６，０００万ｍ３のうちの９６万ｍ３にあたる残コン、戻りコン発生量となる。）。【０００３】  残コン、戻りコンの発生を抑制するために、その対策として、「必要充填量の正確な把握」、「打設途中での残必要充填量の再確認」、「最終打設分発注時の必要充填量の精査」等、数量を正確に把握することが挙げられている。
しかしながら、現状では、特に、生コンクリートの打設途中での残りの必要量の算出は、未熟練者によって、メジャー（巻尺など）によるラフな算出方法が採られており、打設途中での残必要充填量や最終打設分発注時の必要充填量が多目にされている。
したがって、残コン、戻りコンの発生を抑制するために、打設途中での残必要充填量や最終打設分発注時の必要充填量を正確に測定する方法や測定装置が求められている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】国土交通省総合政策局「残コン・戻りコンの発生抑制、有効利用に関するアンケート調査の結果概要について」（平成１８年９月１日公表）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  本発明の目的は、上記問題点に鑑み、建設現場における型枠内の生コンクリートの打設途中での残りの必要充填量測定装置および測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、建設現場における型枠内の生コンクリートの打設途中での残りの必要充填量を測定する際に、従来のメジャー（巻尺など）による測定する方法に替えて、レーザー計測により、具体的には、距離を測るレーザー距離計（レーザー測量器ともいう）と、レーザー照射角を一定の微小振り角でもって連続的に変更し制御する装置（振り角制御装置または角度センサーともいう）とを、組み合わせることにより、且つ、測定角度を自動で連続的に変化させ、型枠内の生コンクリートの充填状態を多点連続測定する装置により、型枠内の生コンクリート未充填量が、安全に、正確かつ迅速に測定することができることを見出し、さらに、この知見を応用して、上記の課題を解決できることを見出し、これらの知見に基づき、本発明を完成するに至った。【０００７】  すなわち、本発明の第１の発明によれば、建設現場における型枠内の生コンクリートの打設途中での残必要充填量を自動的に測定する装置であって、
レーザー距離計と角度センサーとを組み合わせて、充填された生コンクリートまでの距離と角度を同時に測定する機能を具備する測定部（Ａ）と、
該測定部（Ａ）により測定された距離と角度から、生コンクリートの残必要充填量を演算する演算部（Ｂ）と、
数値入力部（Ｃ）と、
モーター制御部（Ｄ）と、
入出力表示部（Ｅ）を、
有線、無線または赤外線により連結一体化することを特徴とする生コンクリートの残必要充填量測定装置が提供される。【０００８】  また、本発明の第２の発明によれば、第１の発明において、測定部（Ａ）を用い、数値入力部（Ｃ）に入力された型枠寸法に基づき、モーター制御部（Ｄ）によって、自動的に一定の角度でレーザー照射角度を変化させながら、型枠内部の未充填部内に構成される多数の三角形の面積を計測し、該多数の三角形の面積を演算部（Ｂ）によって積算した面積に、型枠幅を乗じて残必要充填量を算出し、該算出結果を入出力表示部（Ｅ）に表示する、一連の操作を自動連続的に作動させることを特徴とする生コンクリートの残必要充填量測定装置が提供される。【０００９】  また、本発明の第３の発明によれば、建設現場における型枠内の生コンクリートの打設途中での残必要充填量を自動的に測定する方法であって、
測定部（Ａ）を用い、数値入力部（Ｃ）に入力された型枠寸法に基づき、モーター制御部（Ｄ）によって、自動的に一定の角度でレーザー照射角度を変化させながら、型枠内部の未充填部内に構成される多数の三角形の面積を計測し、該多数の三角形の面積を演算部（Ｂ）によって積算した面積に、型枠幅を乗じて、型枠内の生コンクリートの残必要充填量を算出し、該算出結果を入出力表示部（Ｅ）に表示する、一連の操作を自動連続的に作動させることを特徴とする生コンクリートの残必要充填量の測定方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】  本発明の建設現場における型枠内の生コンクリートの打設途中での残必要充填量測定装置によれば、型枠内の生コンクリート未充填量が、安全に、正確かつ迅速に測定することができるという効果を奏する。
このため、本発明の残必要充填量測定装置は、残コン、戻りコンの発生を抑制することができるために、経済効果が大であり、また、環境廃棄物を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態例に係る、建設現場における型枠内の生コンクリートの打設途中での残必要充填量測定装置を説明する図（写真）である。
【図２】本発明に係る建設現場における生コンクリートの型枠の外形、及び当該残必要充填量測定装置と生コンクリートの投入位置との関係を説明する図である。
【図３】図２の型枠を縦方向よりみた状況を説明する図である。
【図４】打設された生コンクリートの型枠内の充填状態及び距離、角度などの測定方法を説明する図である。
【図５】測定器の構成部位の連結とデータ入力の関係を説明するシーケンスの概略を説明する図である。
【図６】生コンクリートを土間又は天井に打設する場合の型枠及び測定の位置関係を説明する図である。
【図７】本発明に係る実施例、比較例に用いた型枠の外観写真である。
【図８】本発明に係る比較例における型枠内生コンクリートの残必要充填量を測定する方法の概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】  本発明の建設現場における型枠内の生コンクリート（以下、生コンともいう。）の打設途中での残必要充填量測定装置（以下、「測定装置」ともいう）は、建設現場における型枠内の生コンクリートの打設途中での残必要充填量を測定する装置であって、その構成は、以下の（Ａ）〜（Ｅ）の作動ユニット（以下、部又は部位ともいう）が組み合わされものである。
また、（Ａ）〜（Ｅ）の作動ユニットは、有線、無線または赤外線により、連結一体化され、図５に示すシーケンス作動回路を形成し、作動するものである。
【００１３】  各部（Ａ）〜（Ｅ）の構成と機能は、以下の通りである。
（Ａ）測定部：レーザー距離計と角度センサーとを組み合わせて、充填された生コンクリートまでの距離と角度を同時に測定する機能を具備する部位。
（Ｂ）演算部：測定部（Ａ）により測定された距離と角度から、測定した三点計測数値の面積を算出し、その面積を積算し、これに、数値入力部（Ｃ）において、入力された型枠幅を掛けて、空間容積（すなわち、生コンクリートの残必要充填量）を導き出す、コンピュータのような演算機能を備えた部位。
（Ｃ）数値入力部：入出力表示部（Ｅ）の要求または要請に基づき、型枠寸法、打ち込み深さ、幅、レーザー光の振り角度や角速度などを入力する部位。
（Ｄ）モーター制御部：レーザーの照射角度を一定角度で変更可能とする自動制御機構を有するモーター（例えば、サーボモーターや、ステップモーターなど）を備え、連続的に測定部（Ａ）による多点測定を可能にする部位。
（Ｅ）入出力表示部：入力指示、入力数値及び測定結果（出力）を表示する部位。
【００１４】  次に、本発明の建設現場における型枠内の生コンクリートの打設途中での残必要充填量測定装置や、本発明の「測定装置」により実施される操作手順などについて説明する。
【００１５】  先ず、図１は、本発明の「測定装置」の写真を示す。また、図２は、型枠の形状を示し、併せて「測定装置」の取り付け位置及び生コンの投入位置を示す。さらに、図３は、この型枠及び「測定装置」の取り付け位置を縦（垂直）方向から示した状態を示す。
また、図４は、図２の型枠の横方向からみたレーザー光走査面と走査の状況を透視的に示すものである。図４においては、投入した生コンの流動先端面が破線で示されている。
このような状態で、本発明の「測定装置」を用いた測定方法を、以下に説明する。
【００１６】  本発明の「測定装置」では、以下の操作ステップ（操作−１〜操作−６）が連動し、逐次作動する。
（操作−１）：
図２に示す型枠に生コンクリートが打設されると、型枠内では、生コンクリートの流動先端が図４中の破線で示されるような不規則な曲面を描く。生コンクリートの流動面が不規則な表面となるのは、コンクリートが砂礫と水との混合による構造粘性体であるため、型枠内での流動にムラを生じ、かつ、短時間では流動せず、平坦にならないためである。
（操作−２）：
上記の状態において、「測定装置」（光源位置は０と図示）よりレーザー光が、まず、最初に下方に照射され、レーザー光の着地点１（測定点）からの反射により、距離Ｌ１が計測される。
（操作−３）：
本発明の「測定装置」に、数値を入力する。入力値としては、型枠の寸法（幅，長さ、高さ）、測定角度の全範囲（測定仰角）α、振り角θ（図４内に図示）などである。
（操作−４）：
数値入力の後に、モーター（例えば、サーボモーターが用いられる）及びセンサーにより、レーザー光の角度が振り角θで振られ、レーザー光の着地点２及びそこからの距離Ｌ２が計測される。
【００１７】（操作−５）：
次に、測定された距離Ｌ１とＬ２、及び振り角θによって、レーザー光の着地点１、２及び発光源０とで形成される三角形の面積Ｓ１が演算器により算出される。
着地点１、２の間は、振り角θを小さくとれば、直線と近似することができ、これによって、着地点１、２及び発光源０によって決まる近似三角形が形成される。この三角形の面積Ｓ１は、下式１により求められる。
（式１）  Ｓ１＝（１／２）Ｌ１・Ｌ２・Ｓｉｎθ
【００１８】（操作−６）：
次に、レーザー光線が、振り角θで移動し、着地点３からの反射光により距離Ｌ３を計測する。Ｌ３とＬ２及びθとにより、新たな三角形Ｓ２の面積が（式１）によって計算される。
【００１９】  以下、このようにして、順次、着地点ｎまで振り角θによって決まる回数の着地点距離の測定が繰り返され、近似三角形の面積Ｓ１〜Ｓｎが求められる。この近似三角形の面積Ｓ１〜Ｓｎの総和面積Ｓｔは、下式２により求められる。そして、この総和面積Ｓｔに型枠の幅を乗ずれば、残容積すなわち、補充すべき生コンクリート残必要量が求められ、入出力表示部（Ｅ）に表示される。
（式２）  Ｓｔ＝Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３＋・・・・・・Ｓｎ
【００２０】  本発明の「測定装置」は、上記の一連の操作を自動的に連続して実施することに特徴があり、構成各部の一連の操作について、図５に示すようなシーケンスにより、装置各部が連携作動する。
このようなシーケンスにより、本発明では、構成各部を連結、作動させることが、従来のセオドライトとの根本的な相違点である。セオドライト（経緯機ともいう）とは、角度を測量する機器のことを称する。また、角度儀と光波測距儀と組み合わせたものを、俗にトランシット又はトータルステーションと呼ぶ。しかしながら、この測定方法は、単発的に行われ、細かく角度分割を行って、面積を演算する連続操作機能ではないと、考察される。
【００２１】  なお、本発明の「測定装置」による残コンクリートの計量の対象は、図２のようなタイプの型枠に留まらず、平面的に生コンを打ち込む場合にも適用できる。例えば、図６の型枠は、土間や天井に打設する生コンが、水平方向への流し込まれる場合を示しているが、「測定装置」の取り付けや作動は、前述した図２の型枠を用いたものと、本質的な差異はない。
【００２２】  尚、従来の方法において、図８に示すように、建設現場における型枠内の生コンクリートの打設途中での残必要充填量の測定方法は、作業員が型枠内の数ヶ所（ｎ個、例えば６箇所）において、未充填の長さをメジャーなどで計り、各々面積Ｓ１〜Ｓｎを計算して、積算して、型枠の奥行き（ｄ）を掛け、生コンクリートの打設途中での残必要充填量を求めるものである。
【００２３】  一方、本発明の建設現場における型枠内の生コンクリートの打設途中での残必要充填量測定装置では、距離を測るレーザー距離計と角度センサー（振り角制御装置）とを組み合わせることにより、距離と角度を同時に測定する機能を具備する測定部（Ａ）と、該測定部（Ａ）により測定された距離と角度から、生コンクリートの残必要充填量を演算する演算器（Ｂ）と、さらに、数値入力部（Ｃ）と、モーター制御部（Ｄ）と、入出力表示部（Ｅ）を、備えることにより、型枠内の生コンクリート未充填量が、安全に、正確かつ迅速に測定することができる。
【実施例】
【００２４】  以下、実施形態の一態様に基づいて、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、この実施例に限定されるものではない。
先ず、本実施例に用いた「測定装置」の機能および使用方法を説明すると、図１に示す「測定装置」を図２及び図７に示す型枠に装着した後、数値入力部（Ｃ）のキーボードに、型枠の幅を入力して、スタートする。
次に、演算部（Ｂ）は、数値入力部（Ｃ）からの指示により、モーター制御部（Ｄ）に角度を指定して、サーボ機構を動かし、レーザー距離計が型枠内の空隙部分の距離（長さ）を計測して、マイクロコンピータに記憶させ、次の角度に移動して、同様の測定を繰り返す。
次に、図４に示すように、細かな三角形の面積を多数計測して、加算し、最終計測を終了させる。
最後に、多数計測し、加算した総面積に型枠幅を乗じて、残必要充填量を演算部に算出させ、その結果を、入出力表示部（Ｅ）である液晶表示部に表示させる。【００２５】［実施例１］
実施にあたり、予め、図７（写真）に示す型枠を準備した。この型枠は、幅３０ｃｍ、長さ１６０ｃｍ、高さ７０ｃｍ（いずれも内寸法）の木製型枠である。従って、この型枠の内容積は３３６Ｌと見積られた。
この型枠に２００Ｌの生コンを投入し、図２〜３に示すように、生コン投入位置と対向する位置に測定装置を取り付けて作動させた。なお、生コンの調製にあたり、組成は、セメント１重量部、砂３重量部、砂利６重量部とし、水セメント比は、５７重量％としたものを用いた。
また、レーザー光線の振り角θは、３度に設定し、型枠の長手方向両端を把握するため、測定仰角αを垂直から生コン投入方向に向かってマイナス６度、プラス９０度の合計９６度に設定した。また、測定時間は、レーザー距離計の測定数値を演算部が取り込むにあたり約０．８秒／測定点、サーボの角移動に約０．１秒を要するので、全体を約３０秒にて走査させ、各振り角θに応じた距離を測定し、演算部により残空間容積を測定した。
この一連の測定を５回繰り返し、その平均の残空間容積を測定した。その結果、測定時間に３０秒を要したが、測定誤差は、１．４％であった（表１参照）。【００２６】［実施例２］
次に、レーザー光線の振り角θを１．５度に設定し、振り幅αは、実施例１と同様に９６度として、実施例１と同様の手順で、残容積の測定（ｎ＝５）を実施した。その結果、測定時間に６０秒を要し、測定誤差は、０．７％であった（表１参照）。【００２７】  以上の結果から、計測された残空間容積は、想定計算値をわずかに下回るものの、短時間で、高精度よく計測が可能であった。なお、実計測値が想定計算容量を、わずかながらも下回ることについては、生コンの表面の不規則な形状に応じて、残容積を近似三角形に分割するためと考えられ、これは、分割数ｎに応じた補正係数を設定し、予め演算部に補正プログラムを組み込むことで修正対応は可能である。【００２８】［比較例１（従来法）］
比較例１は、実際に作業現場で行われている従来の方法を摸して実施したものである。実施例１、２の実験と同じ状況において、図８に示す５か所の測定点にて、手尺にて、生コン表面までの深さを計測し、残必要充填量を測定した。計測と記録と計算に要した時間は、８分であった。また、計算された残必要充填量の誤差は、５．１％であった（表１参照）。【００２９】［比較例２（従来法）］
比較例２は、前記比較例１における測定点を１０か所に増やして測定した。その結果、計測と記録と計算に要した時間は、１４分であった。また、計算された残必要充填量の誤差は、２．２％に減少したが、測定時間は、当然のことながら増加した（表１参照）。【００３０】  比較例１，２にみられる従来法では、型枠内の残必要充填量を人手により、巻き尺を使い、深さを計測するものであるが、測定ポイントｎを増やせば、精度はあがるものの、測定に時間がかかり、また、測定値の記録と積算も、人手によるので時間がさらにかかり、また、人為誤差も紛れ込む余地がある。実際の建設現場での型枠の長さが、本実施例／比較例より長く、さらに、人が入り込みにくい場所では、さらにこれよりも時間がかかり、かつ、誤差も大きいと考えられる。【００３１】
【表１】
2018084131.tif 000003
【００３２】  従来の方法では、比較例１、２に示すように、実際に必要な充填量から大きくずれた数値になった。ところが、本発明の建設現場における型枠内の生コンクリートの打設途中での残必要充填量測定装置を用いることにより、型枠内の生コンクリート未充填量が、安全に、正確かつ迅速に測定することができることが示された。
【産業上の利用可能性】
【００３３】  従来は、高所で危険な型枠現場において、メジャーを使って多点測定し、その数値をもとに容積計算をして、施工時間の関係から短時間内で追加コンクリート量を決めて発注する方式であったが、この方法では、誤差（測定そのものと、人による誤差）があるため、実際に必要な量を水増しすることが行われている。
一方、本発明の残必要充填量測定装置では、建設現場における型枠内の生コンクリートの補充残量を、安全に、正確かつ迅速に測定することができ、残コン、戻りコンの発生を抑制し、経済性及び環境対策上、有用であるため、産業上の利用可能性が高い。
【図１】
2018084131.tif 000004
【図２】
2018084131.tif 000005
【図３】
2018084131.tif 000006
【図４】
2018084131.tif 000007
【図５】
2018084131.tif 000008
【図６】
2018084131.tif 000009
【図７】
2018084131.tif 000010
【図８】
2018084131.tif 000011