(57)【要約】      （修正有）【課題】作業員が吹付対象面上で吹付装置を人力で保持する必要がなく、かつ、所望する吹付作業に自在に対応可能である無人吹付システムを提供する。【解決手段】吹付材料を吹付対象面５に無人で吹付けるための無人吹付システムであって、クローラとクローラの上方に水平旋回可能に設置された本体と本体から一方向に延在し鉛直面内で伸縮旋回可能なアームとアームの先端に装着され吹付ノズルを具備する吹付作業アタッチメント１１とを有しかつ遠隔制御される無人吹付作業機械1と、無人吹付作業機械１の動作を遠隔制御するための制御装置４５と、吹付対象面の下方又は上方に設置され吹付材料を圧送する圧送装置２１と、圧送装置２１と無人吹付作業機械１における吹付作業アタッチメント１１とを接続する材料ホース２２と、作業機械１を吊り下げ支持する吊り装置３と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吹付材料を吹付対象面（5）に無人で吹付けるための無人吹付システムであって、
クローラ（13）と前記クローラ（13）の上方に水平旋回可能に設置された本体（12）と前記本体（12）から一方向に延在し鉛直面内で伸縮旋回可能なアーム(14)と前記アーム（14）の先端に装着され吹付ノズル（11a）を具備する吹付作業アタッチメント（11）とを有しかつ遠隔制御される無人吹付作業機械（1）と、
前記無人吹付作業機械（1）の動作を遠隔制御するための制御装置（45）と、
吹付対象面より下方又は上方に設置され吹付材料を圧送する圧送装置（21）と、
前記圧送装置（21）と前記無人吹付作業機械（1）における前記吹付作業アタッチメント（11）との間に接続された材料ホース（22）と、
前記無人吹付作業機械（1）を吊り下げ支持するために前記無人吹付作業機械（1）にそれぞれ一端を接続された一対の吊りワイヤー（32,32）を有する吊り装置（3）と、を備えたことを特徴とする無人吹付システム。
【請求項２】
前記吊り装置（3）が、
前記一対の吊りワイヤー（32,32）の各々の他端が固定され各吊りワイヤー（32,32）をそれぞれ巻き取り可能な一対のウィンチ（31,31）と、
吹付対象面（5）の少なくとも略頂上位置にそれぞれ設置され前記一対の吊りワイヤー（32,32）の各々の中間位置を支持する一対のワイヤー支持具（35,35）と、を有することを特徴とする請求項１に記載の無人吹付システム。
【請求項３】
前記吊り装置（3）が、
吹付対象面より下方又は上方に本体が配置されブームの先端に前記一対の吊りワイヤー（32,32）の他端を接続されたクレーン（36）を有することを特徴とする請求項１に記載の無人吹付システム。
【請求項４】
前記吊り装置（3）が、
吹付対象面より下方又は上方に本体が配置されアームの先端に前記一対の吊りワイヤー（32,32）の他端を接続された建設作業機械（37）を有することを特徴とする請求項１に記載の無人吹付システム。
【請求項５】
吹付作業状況及び／又は吹付層状態を検知するためのカメラ（41,42）及び／又はセンサ（43）を備え、
前記カメラ（41,42）及び／又はセンサ（43）により取得されたデータが前記制御装置（45）へ無線送信されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の無人吹付システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建設土木工事において資材、基材、薬剤、塗料等の吹付材料を法面、斜面、壁面等の吹付対象面に無人作業により吹付ける無人吹付システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
吹付対象面に対する吹付施工は、法面等におけるモルタルや植生基材等の吹付け、壁面等における塗料や被膜等の吹付け、斜面におけるマルチング材や防草材の吹付けなど多岐にわたる。こうした吹付施工は、高所という立地条件に加えて、設計された所定の厚みや単位面積当たりの吹付容量を満足するように施工する必要がある。従って、古くから、作業員が高所の吹付対象面で吹付装置を人力で保持して施工する吹付作業が行われてきた。人力による高所での吹付作業は、定められた墜落防止対策を講じて行われるが、常に墜落という重大事故発生リスクを有している。 
【０００３】
また、近年では作業員の高齢化等により、高所吹付作業という特殊技能の伝承が困難となってきており、人力に頼らざるを得ない吹付施工自体が将来的にできなくなることが危惧されている。
【０００４】
例えば特許文献１〜６には、法面上で土木作業を行う無人作業機械と、作業機械を吊り下げる一対のワイヤーと、作業機械上に設置されワイヤーの長さを調整する一対のウィンチとを備えた法面上の土木作業方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１０６５００号公報
【特許文献２】特開２００８−０４５２９５号公報
【特許文献３】特開２００７−１９１９３２号公報
【特許文献４】特開２００７−１９１９３４号公報
【特許文献５】特開２００８−２８０８３０号公報
【特許文献６】特開２００８−２８０８３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１〜６に記載の無人土木作業方法は、間伐材の伐採や掘削等の土木作業を行うためのものである。一方、吹付作業の場合、地上に設置された施工プラントで生成された吹付材料を吹付対象面に供給しつつ行う必要があるため、特許文献１〜６の方法をそのまま適応しても対応できない。
【０００７】
本発明の目的は、作業員が吹付対象面上で吹付装置を人力で保持する必要がなく、かつ、所望する吹付作業に自在に対応可能である無人吹付システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明は、以下の構成を提供する。なお括弧内の数字は、後述する図面中の符号であり、参考のために付するものであり本発明を図面の実施例に限定する意図はない。
【０００９】
・  本発明の態様は、吹付材料を吹付対象面（5）に無人で吹付けるための無人吹付システムであって、
クローラ（13）と前記クローラ（13）の上方に水平旋回可能に設置された本体（12）と前記本体（12）から一方向に延在し鉛直面内で伸縮旋回可能なアーム(14)と前記アーム（14）の先端に装着され吹付ノズル（11a）を具備する吹付作業アタッチメント（11）とを有しかつ遠隔制御される無人吹付作業機械（1）と、
前記無人吹付作業機械（1）の動作を遠隔制御するための制御装置（45）と、
吹付対象面の下方又は上方に設置され吹付材料を圧送する圧送装置（21）と、
前記圧送装置（21）と前記無人吹付作業機械（1）における前記吹付作業アタッチメント（11）との間に接続された材料ホース（22）と、
前記無人吹付作業機械（1）を吊り下げ支持するために前記無人吹付作業機械（1）にそれぞれ一端を接続された一対の吊りワイヤー（32,32）を有する吊り装置（3）と、を備えたことを特徴とする。
・  上記態様において、前記吊り装置（3）が、
前記一対の吊りワイヤー（32,32）の各々の他端が固定され各吊りワイヤー（32,32）をそれぞれ巻き取り可能な一対のウィンチ（31,31）と、
吹付対象面（5）の少なくとも略頂上位置にそれぞれ設置され前記一対の吊りワイヤー（32,32）の各々の中間位置を支持する一対のワイヤー支持具（35,35）と、を有することが、好適である。
・  上記態様において、前記吊り装置（3）が、
吹付対象面より下方又は上方に本体が配置されブームの先端に前記一対の吊りワイヤー（32,32）の他端を接続されたクレーン（36）を有することが、好適である。
・  上記態様において、前記吊り装置（3）が、
吹付対象面より下方又は上方に本体が配置されアームの先端に前記一対の吊りワイヤー（32,32）の他端を接続された建設作業機械（37）を有することが、好適である。
・  上記態様において、吹付作業状況及び／又は吹付層状態を検知するためのカメラ（41,42）及び／又はセンサ（43）を備え、
前記カメラ（41,42）及び／又はセンサ（43）により取得されたデータが前記制御装置（45）へ無線送信されることが、好適である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、作業員が高所の吹付対象面において人力で吹付装置を保持する必要がなく、安全に吹付作業を行うことが可能となる。また、災害現場など、人が入れない危険な場所でも吹付施工でき、大型機械が入らない場所でも吹付施工が可能である。さらに、人力による施工よりも１日当たりの施工量を大きくすることができるので、生産性が向上する。また、人力による施工よりも高圧での吹付が可能であるので、品質の向上も期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の無人吹付システムの第１実施例を適用した吹付対象面を概略的に示した正面図である。
【図２】図２は、図１の吹付対象面の概略的な側面図である。
【図３】図３は、本発明の無人吹付システムに用いる無人吹付作業機械の一例の概略側面図である。
【図４】図４は、図３の無人吹付作業機械の概略平面図である。
【図５】図５は、本発明の無人吹付システムの第２実施例を概略的に示した図である。
【図６】図６は、本発明の無人吹付システムの第３実施例を概略的に示した図である。
【図７】図７は、本発明の無人吹付システムの第４実施例を適用した吹付対象面を概略的に示した正面図である。
【図８】図８は、図７の吹付対象面の概略的な側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、実施例を示した図面を参照して本発明の実施形態を説明する。各実施例において共通する構成については、同一の符号で示している。
【００１３】
図１は、本発明の無人吹付システムの第１実施例を適用した吹付対象面を概略的に示した正面図である。図２は、図１の吹付対象面の概略的な側面図である。ここでは、一例として、吹付対象面５が急勾配斜面であり、斜面保護及び／又は緑化等のために吹付材料を吹き付ける場合について説明する。例えば、モルタル吹付工、コンクリート吹付工、植生基材吹付工等が含まれる。本発明の対象とする吹付対象面は、法面、斜面、壁面等である。吹付材料は、目的に応じたものが用いられる。
【００１４】
図示の例では、施工プラント２は、吹付対象面５より下方の平地に設置され、吹付材料を調製するための計量器やミキサ等の適宜の装置（図示せず）、調製した吹付材料を高圧で圧送するためのポンプや吹付機等の圧送装置２１、これらの装置を駆動するための発動発電機２３、圧送装置２１に必要なコンプレッサ(図示せず)等から構成される。これらの構成は、基本的に従来の人力による斜面の吹付施工の場合と同様である。
【００１５】
圧送装置２１には、吹付材料を圧送するための材料ホース２２が接続されている。材料ホース２２は、高所にある吹付対象面５が位置する上方に向かって延在している。材料ホース２２の先端は、無人吹付作業機械１に装着された吹付ノズルアタッチメント１１に接続されている。
【００１６】
本発明の無人吹付システムにおいては、吹付対象面５に対し吹付材料を無人で吹き付ける作業を無人吹付作業機械１が行う。吹付作業は、通常、吹付対象面５の頂上位置から順次下方に向かって行い、吹付層６が形成される。好適例では、無人吹付作業機械１は、建設作業機械の１つであるバックホウ等のうち小型のものを改造して用いることができる（詳細は図３及び図４において述べる）。バックホウ等は、走行手段としてのクローラ（無端軌道）と伸縮旋回自在のアームを備え、アーム先端に装着する作業アタッチメントを目的に応じて交換可能である。
【００１７】
無人吹付作業機械１は、油圧又は電気モータにより駆動される。電気モータ駆動の場合、無人吹付作業機械１は、施工プラント２の発動発電機２３と電源ケーブル２４により接続される。電気モータ駆動は、油圧駆動に比べて無人吹付作業機械１を、より小型にできるので好適である。
【００１８】
無人吹付作業機械１は、その移動や作業動作を遠隔制御される。このために、無人吹付作業機械１は通信機能を有し、施工プラント２は適宜の制御装置４５を有する。制御装置４５は、具体的には通信機能を有するコンピュータであり、本発明に必要な機能を実行するための適宜のプログラムを導入されている。制御装置４５は、基本的にオペレータにより操作される。オペレータは、後述するカメラやセンサ等のモニター装置から得られる吹付作業状況及び／又は吹付層状態のデータを参照して制御装置４５を操作し、無人吹付作業機械１に対する制御信号を送信する。しかしながら、自動化可能な要素については自動運転することもできる。
【００１９】
制御装置４５は、無人吹付作業機械１との間で無線通信することが好適である。しかしながら、電源ケーブル２４のように、制御装置４５と無人吹付作業機械１との間を通信ケーブルで接続して有線通信を行ってもよい。
【００２０】
無人吹付作業機械１の走行手段はクローラであるので斜面上でも比較的安定に移動可能であるが、転倒や落下を防止するために、吊り装置３により吊り下げられることによって安定に支持されている。
【００２１】
第１実施例における吊り装置３は、無人吹付作業機械１にそれぞれ一端を接続された一対の吊りワイヤー３２、３２を有する。一対の吊りワイヤー３２、３２の各々の他端は、一例として吹付対象面５より下方の平地に設置された一対のウィンチ３１、３１にそれぞれ接続されている。無人吹付作業機械１が吹付対象面５上で位置を変える場合、すなわち移動する場合、各ウィンチ３１、３１により吊りワイヤー３２、３２の巻き取り又は送り出しがそれぞれ行われる。ウィンチ３１、３１は、油圧又は電気モータにより駆動される。好適には、ウィンチ３１、３１の巻き取り又は送り出しは、制御装置４５により有線又は無線にて制御することができる。
【００２２】
一対の吊りワイヤー３２、３２の各々は、その中間位置の少なくとも１箇所を、吹付対象面５の略頂上位置においてそれぞれ支持される。このために、吹付対象面５の略頂上位置において少なくとも２箇所にアンカー体３４、３４が設置されており、アンカー体３４、３４にそれぞれワイヤー支持具３５、３５が取り付けられている。本例では、アンカー体３４として現地の樹木を利用しているが、人工的なアンカーを設置してもよい。ワイヤー支持具３５は、例えばワイヤー３２を掛けられる滑車又はワイヤー３２を挿通させる環であり、ワイヤー３２が円滑に滑り動くことができるものとする。
【００２３】
図１の例では、中央の２つのアンカー体３４(1)、３４(2)のワイヤー支持具３５、３５が、直接的に無人吹付作業機械１を吊り下げ支持している。無人吹付作業機械１を安定に支持するために、無人吹付作業機械１から上方に延在する一対のワイヤー３２、３２のなす角度が大きくなりすぎないことが好適である。例えば、吹付対象面５の左側縁に近い領域を施工する場合は、左側の２つのアンカー体３４(3)、３４(1)のワイヤー支持具３５、３５によりワイヤー３２、３２を直接支持して作業を行うことが好ましい。また例えば、吹付対象面５の右側縁に近い領域を施工する場合は、右側の２つのアンカー体３４(2)、３４(4)のワイヤー支持具３５、３５によりワイヤー３２、３２を直接支持して作業を行うことが好ましい。
【００２４】
一対のワイヤー３２、３２を各々のウィンチ３１、３１までそれぞれ誘導するために、必要に応じてアンカー体３４及びワイヤー支持具３５を複数設置することができる。それらのアンカー体３４及びワイヤー支持具３５は、例えば図１及び図２に示すように、吹付対象面５の側縁に沿って配置される。
【００２５】
さらに、好適には、吹付作業の進捗状況及び／又は吹付層８の吹付厚さ等の吹付状態を監視し又は検知するための１又は複数のカメラ４１が、吹付対象面５の周囲又は内側の適宜箇所に設置される。好適には、これらのカメラ４１は無線通信機能を備えており、撮影したデータを制御装置４５に送信することができる。
【００２６】
このようにして、無人吹付作業機械１は、吹付対象面５上を、上下方向又は左右方向に移動してその位置を変えながら吹付作業を行う。図示の例では、無人吹付作業機械１のクローラが上下方向を向いているが、左右方向に移動する際は、クローラは左右方向を向いて移動する。無人吹付作業機械１のクローラと本体とは互いに水平旋回可能であるので、クローラが左右方向を向きながら吹付ノズルアタッチメント１１が上方向を向くことも可能である。
【００２７】
図３は、本発明の無人吹付システムに用いる無人吹付作業機械の一例の概略側面図である。図４は、図３の無人吹付作業機械の概略平面図である。好適例では、例えば重量５５０〜１０００ｋｇ程度の小型のバックホウを改造することにより無人吹付作業機械１として用いることができる。バックホウは、パワーショベルに類似の建設作業機械である。改造としては、少なくとも遠隔制御を可能とする機能を付加する。例えば、制御装置４５からの制御信号を受信する通信機能と、通信機能と連係して駆動系統を制御する制御機能等である。
【００２８】
図３に例示する無人吹付作業機械１は、小型のバックホウを改造したものである。走行手段として左右のクローラ１３、１３を有し、その上方に本体１２が設けられている。クローラ１３、１３と本体１２との間には３６０°の水平旋回可能な台座が介在している。本体１２には、左右両側の適宜の箇所に少なくとも１つずつ吊りワイヤーを接続するための吊り環１５が設けられている。
【００２９】
本体１２から一方向にアーム１４が延在している。アーム１４は、複数の軸で連結された複数のリンク部材と複数の油圧シリンダ等から構成されており、鉛直面内で各軸を中心に旋回可能であり全体として伸縮可能である。アーム１４の先端には、作業アタッチメントを着脱可能に装着可能である。作業アタッチメントもまた、その装着箇所を軸として旋回可能である。本発明では、吹付ノズルアタッチメント１１が作業アタッチメントとして装着される。
【００３０】
吹付ノズルアタッチメント１１は、下方に延在して下端に開口を有する吹付ノズル１１ａと、アーム１４の先端に装着するための取付部１１ｂとを有し、その上面に材料ホース２２の先端を接続可能である。材料ホース２２により供給された材料Ｍが、吹付ノズル１１ａの開口から噴射される。吹付ノズル１１ａの吹付対象面に対する位置、高さ及び傾き等は、本体１２及びアーム１４の向きや姿勢で決定され、これらを駆動することにより調整することができる。
【００３１】
図示の例は、１本の材料ホース２２を接続する場合であるが、例えば固体資材と液体資材を別々の材料ホースを用いて吹き付ける施工も可能である。その場合の吹付ノズルアタッチメント１１は、２本の吹付ノズル１１ａを有し、２本の材料ホースを接続可能な構成とする。
【００３２】
さらに、吹付作業状況を監視するためのカメラ４２を無人吹付作業機械１に設けることができる。図示の例では、カメラ４２は、本体１２の上面に取り付けられている。カメラ４２も無線通信機能を有し、図１の制御装置４５にデータを送信する。
【００３３】
さらに、吹付層の状態を検知するためのセンサ４３を無人吹付作業機械１に設けることができる。図示の例では、センサ４３は、吹付ノズルアタッチメント１１に取り付けられている。センサ４３も無線通信機能を有し、図１の制御装置４５にデータを送信する。
【００３４】
さらに、図１に示した電源ケーブル２４を接続する場合は、そのための電源接続部１６が、無人吹付作業機械１の適宜の箇所に設けられる。
【００３５】
図５は、本発明の無人吹付システムの第２実施例を概略的に示した図である。
吊り装置３は、無人吹付作業機械１にそれぞれ一端を接続された一対の吊りワイヤー３２、３２と、吹付対象面５より下方の平地に本体が配置されブームの先端に一対の吊りワイヤー３２、３２の他端を接続されたクレーン３６とを有する。クレーン３６は、例えば自走式クレーン、固定式クレーン、ケーブルクレーン等があり、ここでは固定式クレーンで示している。
【００３６】
図６は、本発明の無人吹付システムの第３実施例を概略的に示した図である。
吊り装置３は、無人吹付作業機械１にそれぞれ一端を接続された一対の吊りワイヤー３２、３２と、吹付対象面５より下方の平地に本体が配置されアームの先端に一対の吊りワイヤー３２、３２の他端を接続された建設作業機械３７とを有する。建設作業機械３７は、ここでは例えばバックホウである。バックホウ以外の同様な建設作業機械を用いることもできる。
【００３７】
図５及び図６の第２実施例及び第３実施例では、クレーンのブーム又は建設作業機械のアームの長さ、鉛直面内及び／又は水平面内での旋回角度を変更することにより、吹付対象面５の多様な箇所に施工することができる。
【００３８】
図７は、本発明の無人吹付システムの第４実施例を適用した吹付対象面を概略的に示した正面図である。図８は、図７の吹付対象面の概略的な側面図である。
【００３９】
第４実施例では、図１及び図２に示した第１実施例と同様の施工プラント２が、吹付対象面５より上方の平地に設置されている。また、第４実施例における吊り装置３は、無人吹付作業機械１にそれぞれ一端を接続された一対の吊りワイヤー３２、３２の他端が、吹付対象面５の上方の平地に設置された一対のウィンチ３１、３１にそれぞれ接続されている。
【００４０】
無人吹付作業機械１と一対のウィンチ３１、３１との間において、ワイヤー３２、３２の中間位置を支持するために、吹付対象面５の略頂上位置に適宜のアンカー体３４とワイヤー支持具３５が設置されている。
【００４１】
さらに別の実施例として、図５及び図６に示したような建設作業機械を吊り装置として吹付対象面より上方の平地に設置し、吹付対象面上の無人吹付作業機械を吊り下げ支持することもできる。
【符号の説明】
【００４２】
１  無人吹付作業機械
１１  吹付ノズルアタッチメント
１１ａ  吹付ノズル
１１ｂ  取付部
１２  本体
１３  クローラ
１４  アーム
１５  吊り環
１６  電源接続部
２  施工プラント
２１  圧送装置
２２  材料ホース
２３  発電機
２４  電源ケーブル
３  吊り装置
３１  ウィンチ
３２  吊りワイヤー
３４  アンカー体
３５  ワイヤー支持具
３６  クレーン
３７  建設作業機械
４１、４２  カメラ
４３  センサ
４５  制御装置
５  吹付対象面
６  吹付層
【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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