(57)【要約】【課題】作業効率を向上させることができる船舶載置用のコンクリート計量装置および打設装置並びに作業船を提供する。【解決手段】生コンクリート計量装置２と、生コンクリート打設装置１２とが作業船１に搭載され、計量装置１２を構成する計量タンク３および計量器４を６自由度モーションベース５により支持される天板１０ａの上面に載置して、計量タンク３に収容された生コンクリート材料の重量を計量器４により測定し、打設装置１２を構成するコンクリートディストリビュータ１４を６自由度モーションベース５により支持される天板１０ａの上面に載置して、貯留タンク１３に収容された生コンクリートを、コンクリートディストリビュータ１４のブーム１４ａ、１４ｂ、１４ｃに保持される配管１５を通じて圧送して所定位置に打設する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
船舶に設置される６自由度モーションベースと、この６自由度モーションベースにより支持される天板と、この天板の上面に載置される計量タンクおよびこの計量タンクに収容された生コンクリートの材料の重量を測定する計量器とを備えたことを特徴とする船舶載置用の生コンクリート計量装置。
【請求項２】
前記計量タンクに攪拌機が内設された請求項１に記載の船舶載置用の生コンクリート計量装置。
【請求項３】
船舶に設置される６自由度モーションベースと、この６自由度モーションベースにより支持される天板と、この天板の上面に載置される生コンクリート圧送用のコンクリートディストリビュータとを備えたことを特徴とする船舶載置用の生コンクリート打設装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の生コンクリート計量装置と、請求項３に記載の生コンクリート打設装置とを搭載したことを特徴とする作業船。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は船舶載置用の生コンクリート計量装置および打設装置並びに作業船に関し、さらに詳しくは、作業効率を向上させることができる船舶載置用の生コンクリート計量装置および打設装置並びに作業船に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
海上でコンクリート構造物を構築する場合、例えば、コンクリートミキサー船の上でセメントや水、骨材等の材料の重量を測定し、これら材料を所定割合で混練して生コンクリートを製造する。そして、この生コンクリートを施工に使用する。ところで、船上に載置された計量器は船の揺動の影響を受けるため、材料を精度よく測定するには、船の揺動が無い、或いは、小さい時に行なう必要がある。それ故、計量器を使用できる時間が制約されることになり、この事が作業効率向上を妨げる一因になっている。
【０００３】
また、船上に載置されたコンクリートディストリビュータを用いて生コンクリートを所定位置に打設する場合は、コンクリートディストリビュータを構成するブームが船の揺動に伴って揺動するので、所定位置に安定して打設することが困難になる。それ故、船の揺動が無い、或いは、小さい時に打設を行わなければならず、この事も作業効率向上を妨げる一因になっている。
【０００４】
例えば、船舶に設置した生コンクリートプラントにおいて、船舶が揺動する環境下であっても計量誤差の小さい生コンクリートの製造方法および装置が提案されている（特許文献１参照）。この提案では、特定原料について基準計量目標値と実際の計量値の偏差に基づいて２バッチ目の計量目標値を修正し、１バッチ目と２バッチ目とで計量した各原料を混合攪拌することによって１ロットの生コンクリートを製造する。この提案の方法では、１バッチ目の計量誤差を２バッチ目の計量によって相殺する。即ち、２バッチ目における特定原料の計量値が正しいことを前提としているが、２バッチ目の計量値を正しくするには船の揺動が無い、或いは、小さい時に行なう必要がある。それ故、依然として計量器を使用できる時間が制約されることになり、作業効率を向上させるには改善の余地がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−４７４２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、作業効率を向上させることができる船舶載置用のコンクリート計量装置および打設装置並びに作業船を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため本発明の船舶載置用の生コンクリート計量装置は、船舶に設置される６自由度モーションベースと、この６自由度モーションベースにより支持される天板と、この天板の上面に載置される計量タンクとおよびこの計量タンクに収容された生コンクリートの材料の重量を測定する計量器とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
本発明の船舶載置用の生コンクリート打設装置は、船舶に設置される６自由度モーションベースと、この６自由度モーションベースにより支持される天板と、この天板の上面に載置される生コンクリート圧送用のコンクリートディストリビュータとを備えたことを特徴とする。
【０００９】
本発明の作業船は、上記の生コンクリート計量装置と、上記の生コンクリート打設装置とを搭載したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の生コンクリート計量装置によれば、船舶に設置される６自由度モーションベースに支持される天板の上面に計量タンクおよび計量器が載置され、計量器が計量タンクに収容された生コンクリート材料の重量を測定するので、船舶が揺動する場合であっても６自由度モーションベースによる計量タンクおよび計量器の姿勢制御によって計量タンクおよび計量器の揺動が抑制されて高精度の測定が可能になる。これに伴い、船舶の揺動に起因する重量測定可能時間の制約がなくなるので作業効率を向上させることができる。
【００１１】
本発明の生コンクリート打設装置によれば、船舶に設置される６自由度モーションベースに支持される天板の上面にコンクリートディストリビュータが載置され、このコンクリートディストリビュータは、貯留タンクに収容された生コンクリートを圧送する配管を保持するので、船舶が揺動する場合であっても６自由度モーションベースによるコンクリートディストリビュータの姿勢制御によってコンクリートディストリビュータの揺動が抑制されて所定位置に安定して生コンクリートを打設することが可能になる。これに伴い、船舶の揺動に起因する生コンクリートの打設可能時間の制約がなくなるので作業効率を向上させることができる。
【００１２】
本発明の作業船によれば、生コンクリート計量装置および打設装置による上記した効果が得られるので、生コンクリート材料の重量測定から生コンクリートの打設までの一連の作業を、船舶の揺動に影響されることなく効率的に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の生コンクリートの計量装置および打設装置が搭載された作業船を例示する正面図である。
【図２】図１の生コンクリート計量装置の概要を例示する説明図である。
【図３】図１の生コンクリート計量装置の別の実施形態の概要を例示する説明図である。
【図４】図１の６自由度モーションベースの動きを例示する説明図である。
【図５】図１の生コンクリート打設装置の概要を例示する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の船舶載置用の生コンクリート計量装置および打設装置並びに作業船を図に示した実施形態に基づいて説明する。
【００１５】
図１に例示する実施形態の作業船１には、本発明の船舶載置用の生コンクリート計量装置２（以下、計量装置２という）および本発明の船舶載置用の生コンクリート打設装置１２（以下、打設装置１２という）が搭載されている。この作業船１にはさらに、生コンクリートＣの材料Ｍ（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３）がストックされる材料タンク１７ａ、１７ｂ、１７ｃと、混合タンク３ｄと、貯留タンク１３とが搭載されている。材料Ｍとしては、セメントＭ１、骨材Ｍ２、水Ｍ３等を例示できる。作業船１にはその他に適宜、必要な機器が搭載される。
【００１６】
図２に例示するように計量装置２は、作業船１に設置される６自由度モーションベース５と、６自由度モーションベース５により支持される天板１０ａと、天板１０ａの上面に載置される計量タンク３ａ、３ｂ、３ｃおよび計量器４ａ、４ｂ、４ｃとを備えている。それぞれの材料タンク１７ａ、１７ｂ、１７ｃの下部からは計量タンク３ａ、３ｂ、３ｃに向かって供給ラインが延設されている。それぞれの供給ラインには開閉弁１３ａ、１３ｂ、１３ｃが設けられている。開閉弁１３ａ、１３ｂ、１３ｃを開閉制御することにより、それぞれの材料Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３が必要量だけ、それぞれの計量タンク３ａ、３ｂ、３ｃに供給される。それぞれの計量器４ａ、４ｂ、４ｃは計量タンク３ａ、３ｂ、３ｃに収容されたそれぞれの材料Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３の重量を測定する。
【００１７】
混合タンク３ｄは作業船１の甲板上に載置されていて、攪拌機１１が内設されている。それぞれの計量タンク３ａ、３ｂ、３ｃの下部から延びる供給ラインが混合タンク３ｄに延設されている。また、作業船１の揺動を逐次検知する動揺センサ等のセンサ９も備わっている。
【００１８】
計量装置２は、図３に例示する実施形態のように、自由度モーションベース５により支持される天板１０ａの上面に載置される１つの計量タンク３および１つの計量器４を備えた構成にすることもできる。この実施形態では、計量タンク３に攪拌機１１が内設されていて、図２に例示した実施形態とは異なり、計量タンク３を混合タンクとしても機能させている。
【００１９】
図４に例示するように、天板１０ａと基板１０ｂとの間に設置された６自由度モーションベース５は、６本のアクチュエータ６ａ〜６ｆとそれぞれのアクチュエータ６ａ〜６ｆを伸縮させる駆動部７ａ〜７ｆと、これらアクチュエータ６ａ〜６ｆ（駆動部７ａ〜７ｆ）の動作を制御する制御部８とを有している。アクチュエータ６ａ〜６ｆには、高い出力が得られる油圧シリンダを用いるとよい。それぞれのアクチュエータ６ａ〜６ｆは上端部が回転リンクを介して天板１０ａに回転可能に接続され、下端部が回転リンクを介して基板１０ｂに回転可能に接続されていて、それぞれが独立に制御されて伸縮できる構成になっている。
【００２０】
センサ９により検知された揺動データは制御部８に逐次入力される。それぞれのアクチュエータ６ａ〜６ｆの伸縮（伸縮量）は、入力された揺動データに基づいて制御部８により逐次制御されることになる。
【００２１】
作業船１が波動により揺動しても、それぞれのアクチュエータ６ａ〜６ｆの伸縮を制御することにより、６自由度モーションベース５によって支持された天板１０ａは、水平を維持することが可能である。即ち、作業船１に生じるサージ（前後揺）、スウェイ（左右揺）、ヒーブ（上下揺）、ロール（横揺）、ピッチ（縦揺）、ヨー（船首揺）の各揺動を打ち消すように、それぞれのアクチュエータ６ａ〜６ｆを伸縮させることによって天板１０ａを水平に維持することが可能になる。つまり、作業船１の揺動に関わらず計量タンク３（３ａ、３ｂ、３ｃ）および計量器４（４ａ、４ｂ、４ｃ）を水平面に載置した状態に維持することができる。
【００２２】
図５に例示するように打設装置１２は、作業船１に設置される６自由度モーションベース５と、６自由度モーションベース５により支持される天板１０ａと、天板１０ａの上面に載置されるコンクリートディストリビュータ１４とを備えている。コンクリートディストリビュータ１４は、基台１４ｄの上に立設された複数のブーム１４ａ、１４ｂ、１４ｃを有している。それぞれのブーム１４ａ、１４ｂ、１４ｃは回転可能に連結されている。基台１４ｄは天板１０ａに対して旋回可能に載置されているので、基台１４ａを旋回させることにより、連結されているブーム１４ａ、１４ｂ、１４ｃは一体的に旋回する構造になっている。
【００２３】
作業船１の甲板上には貯留タンク１３が載置されている。貯留タンク１３の下部には圧送ポンプ１６が配置されている。圧送ポンプ１６には配管１５が接続されていて、この配管１５はコンクリートディストリビュータ１４まで延設されている。この配管１５は、コンクリートディストリビュータ１４においてブーム１４ａ、１４ｂ、１４ｃに保持されている。配管１５の上端部は最上段のブーム１４ｃの上端から突出している。基台１４ｄを回転させることにより配管１５の上端開口１５ａの向きが旋回し、ブーム１４ａ、１４ｂ、１４ｃを連結部で回転させることにより配管１５の上端開口１５ａの上下位置が変化することになる。
【００２４】
６自由度モーションベース５は、図４に示したとおりである。したがって、センサ９により検知された揺動データは制御部８に逐次入力される。それぞれのアクチュエータ６ａ〜６ｆの伸縮（伸縮量）は、入力された揺動データに基づいて制御部８により逐次制御される。これにより、作業船１が波動により揺動しても、それぞれのアクチュエータ６ａ〜６ｆの伸縮を制御することにより、６自由度モーションベース５によって支持された天板１０ａは、水平を維持することが可能になる。即ち、作業船１の揺動に関わらずコンクリートディストリビュータ１４を水平面に載置した状態に維持することができる。
【００２５】
次に、作業船１を用いて、海上でコンクリート構造物を構築する際の施工方法について説明する。
【００２６】
まず、図２に例示した計量装置２を用いて、混合する１バッチ分のそれぞれの材料Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３の重量を測定する。そこで、材料Ｍ１をストックした材料タンク１７ａから予め設定された所定量の材料Ｍ１を計量タンク３ａに供給する。その後、計量器４ａによりその重量を測定する。測定した結果、不足であれば再度開閉弁１３ａを開いて不足量を計量タンク３ａに供給する。計量器４ａによる測定により所定量の材料Ｍ１が計量タンク３ａに供給されたことを確認することができる。同様の手順で、予め設定された所定量の材料Ｍ２、Ｍ３をそれぞれ計量タンク３ｂ、３ｃに供給する。
【００２７】
このようにして、それぞれの材料Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３を予め設定された所定量ずつ計量タンク３ａ、３ｂ、３ｃに供給する。次いで、これら所定量の材料Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３を混合タンク３ｄに移送する。これにより、予め設定された所定割合で材料Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３が配合されることになり、これら材料Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３を混合タンク３ｄにおいて攪拌機１１を用いて攪拌混合して生コンクリートＣを製造する。
【００２８】
計量装置２として図３に例示した実施形態を用いる場合は、材料Ｍ１をストックした材料タンク１７ａから予め設定された所定量の材料Ｍ１を計量タンク３に供給する。その後、計量器４によりその重量を測定する。測定した結果、不足であれば再度開閉弁１３ａを開いて不足量を計量タンク３に供給する。計量器４による測定により所定量の材料Ｍ１が計量タンク３に供給されたことを確認することができる。同様の手順で順次、予め設定された所定量の材料Ｍ２、Ｍ３を計量タンク３に供給する。材料Ｍ２を計量タンク３に供給した後で測定した重量から、先に測定した材料Ｍ１の重量を差し引くことにより、計量タンク３に供給した材料Ｍ２の重量を把握することができる。計量タンク３に供給した材料Ｍ３の重量も同様に把握できる。
【００２９】
このようにして、それぞれの材料Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３を予め設定された所定量ずつ計量タンク３に供給する。即ち、予め設定された所定割合で材料Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３が配合されることになり、これら材料Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３を攪拌機１１により攪拌混合して生コンクリートＣを製造する。
【００３０】
ここで、作業船１はその海域の波動によって揺動する。しかし、本発明の計量装置２では、センサ９により検知された作業船１の揺動データに基づいて、波動による計量タンク３（３ａ、３ｂ、３ｃ）および計量器４（４ａ、４ｂ、４ｃ）の揺動を相殺するように、それぞれのアクチュエータ６ａ〜６ｆの伸縮を制御して計量タンク３（３ａ、３ｂ、３ｃ）および計量器４（４ａ、４ｂ、４ｃ）の姿勢制御を行なう。これにより、計量タンク３（３ａ、３ｂ、３ｃ）および計量器４（４ａ、４ｂ、４ｃ）の揺動が抑制される。
【００３１】
したがって、作業船１が揺動する場合であっても、計量タンク３（３ａ、３ｂ、３ｃ）に収容された材料Ｍの重量を計量器４（４ａ、４ｂ、４ｃ）により高精度で測定することができる。これに伴い、作業船１の揺動に起因する重量測定可能時間の制約がなくなるので作業効率を向上させることができる。また、材料Ｍが収容された重い状態で計量タンク３（３ａ、３ｂ、３ｃ）が大きく揺動することがなくなるので、計量器４（４ａ、４ｂ、４ｃ）に対する負荷（衝撃）が軽減される。これに伴い、計量器４（４ａ、４ｂ、４ｃ）が故障したり測定精度が悪くなる等の不具合も回避できる。
【００３２】
センサ９が作業船１の揺動を検知してからそれぞれのアクチュエータ６ａ〜６ｆが実際に伸縮作動するまでには若干の時間を要するので、いわゆる追従遅れが生じる。そこで、センサ９により検知した作業船１の揺動データを用いて自己回帰モデルを作成し、このモデルを用いて作業船１の揺動を予測した結果をフィードフォワードするとよい。アクチュエータ６ａ〜６ｆに対して、このようなフィードフォワード制御等を行なうことにより、追従遅れが改善されるので計量タンク３（３ａ、３ｂ、３ｃ）および計量器４（４ａ、４ｂ、４ｃ）の揺動を一段と抑制することができる。即ち、６自由度モーションベース５を用いることにより、ある程度予期可能な波動に対して計量タンク３（３ａ、３ｂ、３ｃ）および計量器４（４ａ、４ｂ、４ｃ）の揺動を抑制できることになる。
【００３３】
製造された生コンクリートＣは、混合タンク３ｄ（図３の計量装置２の場合は計量タンク３）から貯留タンク１３に移送されて貯留される。貯留タンク１３に収容された生コンクリートＣは、圧送ポンプ１６を稼働することにより配管１５を通じて上端開口１５ａから吐出される。コンクリートディストリビュータ１４を構成する基台１４ａの旋回、ブーム１４ａ、１４ｂ、１４ｃの回転により上端開口１５ａを所望の任意の位置に移動させて位置決めする。そして、位置決めした後で生コンクリートＣを吐出して所定位置に打設する。
【００３４】
ここで、作業船１はその海域の波動によって揺動するが、本発明の打設装置１２では、センサ９により検知された作業船１の揺動データに基づいて、波動によるコンクリートディストリビュータ１４の揺動を相殺するように、それぞれのアクチュエータ６ａ〜６ｆの伸縮を制御してコンクリートディストリビュータ１４の姿勢制御を行ない、コンクリートディストリビュータ１４の揺動が抑制される。
【００３５】
作業船１の揺動が小さくても、通常、長く立設されたブーム１４ａ、１４ｂ、１４ｃは大きく揺動するが、本発明の打設装置１２では、作業船１が揺動する場合であっても、コンクリートディストリビュータ１４の揺動が抑制される。それ故、所定位置に安定して生コンクリートＣを打設することが可能になる。これに伴い、作業船１の揺動に起因する生コンクリートＣの打設可能時間の制約がなくなるので作業効率を向上させることができる。
【００３６】
作業船１を用いれば、計量装置２および打設装置１２による上記した効果が得られるので、生コンクリートＣの各材料Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３の計量から打設までの一連の作業が作業船１の揺動に影響されることがなくなる。したがって、極めて効率的に作業を行なうことが可能になる。
【００３７】
尚、本発明に用いる６自由度モーションベース５は、実施形態で例示したものに限定されず、６自由度のすべての動きを与えて、天板１０ａを常に水平な静止状態に維持できるものであればよい。
【符号の説明】
【００３８】
１  作業船
２  計量装置
３、３ａ、３ｂ、３ｃ  計量タンク
３ｄ  混合タンク
４、４ａ、４ｂ、４ｃ  計量器
５  ６自由度モーションベース
６ａ〜６ｆ  アクチュエータ
７ａ〜７ｆ  駆動部
８  制御部
９  センサ
１０ａ  天板
１０ｂ  基板
１１  攪拌機
１２  打設装置
１３  貯留タンク
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ  開閉弁
１４  コンクリートディストリビュータ
１４ａ、１４ｂ、１４ｃ  ブーム
１４ｄ  基台
１５  配管
１５ａ  上端開口
１６  圧送ポンプ
１７ａ、１７ｂ、１７ｃ  材料タンク
Ｃ  生コンクリート
Ｍ、Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３  材料
【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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