(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吹付け装置によって吹付け面上に吹付け層を形成する吹付け工法であって、
前記吹付け装置は、
前記吹付け層を成す吹付け材を前記吹付け面に噴射する吹付けノズルと、
前記吹付けノズルに対して相対的に固定され、前記吹付けノズルを中心とする円周上に配置された複数の光源から前記吹付け面に光を照射して、当該吹付け面上に各々の前記光源による複数の光点が環状に配列されて描写される光像を形成する光照射部と、
前記吹付けノズル及び前記光照射部を駆動するノズル駆動部と、
前記ノズル駆動部を駆動させ前記吹付けノズルの姿勢を制御するノズル制御部と、
前記光照射部により前記吹付け面上に形成された前記光像を撮像する撮像部と、を備えており、
前記ノズル制御部が、前記撮像部により取得され楕円形をなす前記光像の画像の長径と短径との比に基づいて、前記吹付け面に対する前記吹付けノズルの姿勢を制御するノズル調整工程を備えたことを特徴とする吹付け工法。
【請求項２】
前記光照射部の複数の前記光源は、
前記吹付けノズルを中心とし前記吹付け材の噴射方向に進むに従って径が拡大する円錐面上に光軸が存在するように、前記噴射方向に対し傾いて設けられ、
前記ノズル調整工程では、前記ノズル制御部が、
前記撮像部により取得され楕円形をなす前記光像の画像の大きさに基づいて、前記吹付け面に対する前記吹付けノズルの距離を制御することを特徴とする請求項１に記載の吹付け工法。
【請求項３】
吹付け工法において吹付け面上に吹付け層を形成する吹付け装置であって、
前記吹付け層を成す吹付け材を前記吹付け面に噴射する吹付けノズルと、
前記吹付けノズルに対して相対的に固定され、前記吹付けノズルを中心とする円周上に配置された複数の光源から前記吹付け面に光を照射して当該吹付け面上に各々の前記光源による複数の光点が環状に配列されて描写される光像を形成する光照射部と、
前記吹付けノズル及び前記光照射部を駆動するノズル駆動部と、
前記ノズル駆動部を駆動させ前記吹付けノズルの姿勢を制御するノズル制御部と、
前記光照射部により前記吹付け面上に形成された前記光像を撮像する撮像部と、を備えており、
前記ノズル制御部は、
前記撮像部により取得され楕円形をなす前記光像の画像の長径と短径との比に基づいて、前記吹付け面に対する前記吹付けノズルの姿勢を制御することを特徴とする吹付け装置。
【請求項４】
前記光照射部の複数の前記光源は、
前記吹付けノズルを中心とし前記吹付け材の噴射方向に進むに従って径が拡大する円錐面上に光軸が存在するように、前記噴射方向に対し傾いて設けられ、
前記ノズル制御部が、
前記撮像部により取得され楕円形をなす前記光像の画像の大きさに基づいて、前記吹付け面に対する前記吹付けノズルの距離を制御することを特徴とする請求項３に記載の吹付け装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吹付け工法及び吹付け装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、このような分野の技術として、下記特許文献１に記載の吹付け工法が知られている。この吹付け工法に用いる装置は、トンネル壁面より内側にほぼ一定の離間距離をおいてトンネル周方向に沿って形成された走行レール面を有し、かつトンネル長手方向に沿って移動自在とされる周方向レール部材と、この周方向レール部材に搭載され上記走行レール面に沿ってトンネル周方向回りに走行自在とされる吹付けノズル保持装置と、から構成されている。この構成により、吹付け面に対して常に垂直にかつ一定の吹付け距離を保持したまま吹付けを連続して行うことが、特許文献１では提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許３２４９７８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この種の吹付け工法では、吹付け面に対し垂直に近い角度で吹付け材を噴射することで、吹付け材のリバウンドを低減できると考えられる。そして、リバウンドの低減により、リバウンド材の回収工程の負担を低減し、吹付けスピードを向上し、低コスト化を図ることができる。しかしながら、特許文献１の工法では、トンネル壁面に沿って各レールを設置するなど、前処理に大きな手間が必要であり、施工全体としては効率化・低コスト化が十分に図られるとは言い難い。吹付け工法においては、施工全体として効率化・低コスト化を図るべく、更に簡易な手法でリバウンドの低減を図ることが望まれる。
【０００５】
本発明は、簡易な手法で吹付け材のリバウンドの低減を図る吹付け工法及び吹付け装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の吹付け工法は、吹付け装置によって吹付け面上に吹付け層を形成する吹付け工法であって、吹付け装置は、吹付け層を成す吹付け材を吹付け面に噴射する吹付けノズルと、吹付けノズルに対して相対的に固定され、吹付けノズルを中心とする円周上に配置された複数の光源から吹付け面に光を照射して当該吹付け面上に各々の前記光源による複数の光点が環状に配列されて描写される光像を形成する光照射部と、吹付けノズル及び光照射部を駆動するノズル駆動部と、ノズル駆動部を駆動させ吹付けノズルの姿勢を制御するノズル制御部と、光照射部により吹付け面上に形成された光像を撮像する撮像部と、を備えており、ノズル制御部が、撮像部により取得され楕円形をなす光像の画像の長径と短径との比に基づいて、吹付け面に対する吹付けノズルの姿勢を制御するノズル調整工程を備えたことを特徴とする。
また、光照射部の複数の光源は、吹付けノズルを中心とし吹付け材の噴射方向に進むに従って径が拡大する円錐面上に光軸が存在するように、噴射方向に対し傾いて設けられ、ノズル調整工程では、ノズル制御部が、撮像部により取得され楕円形をなす光像の画像の大きさに基づいて、吹付け面に対する吹付けノズルの距離を制御することとしてもよい。
【０００７】
上記吹付け工法に用いられる吹付け装置には、吹付け面上に光像を形成する光照射部が設けられている。光照射部は吹付けノズルに対し固定されているので、吹付けノズルの姿勢や位置に応じて吹付け面上の光像の状態（例えば、光像の形状や大きさ）が変化する。従って、光像の状態に基づいて、吹付けノズルを所望の姿勢や位置に調整することができる。そして、吹付けノズルの姿勢や位置を、リバウンド低減のための適切な姿勢や位置に調整することにより、吹付け材のリバウンドが低減される。このように、吹付け装置に光照射部を設けるといった簡易な手法で、吹付け材のリバウンドの低減を図ることができる。
【０００８】
また、本発明の吹付け工法では、吹付け装置は、吹付けノズル及び光照射部を駆動するノズル駆動部と、ノズル駆動部を駆動させ吹付けノズルの姿勢及び／又は位置を制御するノズル制御部と、光照射部により吹付け面上に形成された光像を撮像する撮像部と、を更に備えており、ノズル調整工程では、ノズル制御部が、撮像部により取得される光像の画像に基づいて、吹付け面に対するノズルの姿勢及び／又は位置を制御することとしてもよい。この構成によれば、撮像部によって光像の形状が画像として取得され、ノズル制御部が上記画像に基づいてノズルの姿勢や位置を自動的に制御するといった吹付けを実行することができる。
【０００９】
本発明の吹付け装置は、吹付け工法において吹付け面上に吹付け層を形成する吹付け装置であって、吹付け層を成す吹付け材を吹付け面に噴射する吹付けノズルと、吹付けノズルに対して相対的に固定され、吹付けノズルを中心とする円周上に配置された複数の光源から吹付け面に光を照射して当該吹付け面上に各々の前記光源による複数の光点が環状に配列されて描写される光像を形成する光照射部と、吹付けノズル及び光照射部を駆動するノズル駆動部と、ノズル駆動部を駆動させ吹付けノズルの姿勢を制御するノズル制御部と、光照射部により吹付け面上に形成された光像を撮像する撮像部と、を備えており、ノズル制御部は、撮像部により取得され楕円形をなす光像の画像の長径と短径との比に基づいて、吹付け面に対する吹付けノズルの姿勢を制御することを特徴とする。
また、光照射部の複数の光源は、吹付けノズルを中心とし吹付け材の噴射方向に進むに従って径が拡大する円錐面上に光軸が存在するように、噴射方向に対し傾いて設けられ、ノズル制御部が、撮像部により取得され楕円形をなす光像の画像の大きさに基づいて、吹付け面に対する吹付けノズルの距離を制御することとしてもよい。
【００１０】
この吹付け装置には、吹付け面上に光像を形成する光照射部が設けられている。光照射部は吹付けノズルに対し固定されているので、吹付けノズルの姿勢や位置に応じて吹付け面上の光像の状態が変化する。従って、光像の状態に基づいて、吹付けノズルを所望の姿勢や位置に調整することができる。そして、吹付けノズルの姿勢や位置を、リバウンド低減のための適切な姿勢や位置に調整することにより、吹付け材のリバウンドが低減される。このように、吹付け装置に光照射部を設けるといった簡易な手法で、吹付け材のリバウンドの低減を図ることができる。
【００１１】
また、本発明の吹付け装置は吹付けノズル及び光照射部を駆動するノズル駆動部と、ノズル駆動部を駆動させ吹付けノズルの姿勢及び／又は位置を制御するノズル制御部と、光照射部により吹付け面上に形成された光像を撮像する撮像部と、を更に備え、ノズル制御部は、撮像部により取得される光像の画像に基づいて、吹付け面に対するノズルの姿勢及び／又は位置を制御することとしてもよい。この構成によれば、撮像部によって光像の形状が画像として取得され、ノズル制御部が上記画像に基づいてノズルの姿勢や位置を自動的に制御するシステムを構築することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の吹付け工法及び吹付け装置によれば、簡易な手法で吹付け材のリバウンドの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の吹付け工法及び吹付け装置が用いられる構造物の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の吹付け装置の第１実施形態を示す側面図である。
【図３】図２の吹付け装置を示す正面図である。
【図４】（ａ）は、図２の吹付け装置のノズルユニットの正面図であり、（ｂ）はそのIV-IV断面図である。
【図５】（ａ），（ｂ）は、図４のノズルユニットにより形成される光像を示す図である。
【図６】本発明の吹付け工法が実行される充填予定空間を示す側面図である。
【図７】吹付け角と吹付け材のロス率との関係を示すグラフである。
【図８】本発明の吹付け工法及び吹付け装置の第２実施形態における制御を示す図である。
【図９】本発明の吹付け装置の第３実施形態を示す断面図である。
【図１０】本発明の吹付け装置の第４実施形態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
〔第１実施形態〕
以下、図面を参照しつつ本発明の吹付け工法及び吹付け装置の第１実施形態について説明する。まず、図１を参照しながら、本実施形態の吹付け工法及び吹付け装置が施工に用いられる構造物の一例として、低レベル放射性廃棄物余裕深度処分施設１０１について説明する。
【００１５】
図１に示す低レベル放射性廃棄物余裕深度処分施設１０１は、放射性廃棄物の地層処分を行うための施設である。施設１０１で処理される廃棄体１０３は、放射性廃棄物が鉄鋼製の容器に封入されて形成されており、トンネル１０５内に収容される。廃棄体１０３同士の隙間に充填材１０７が充填され、更にその周囲を多層に囲むように順に、コンクリートピット１０９、低拡散層１１１、緩衝層１１３が形成されている。緩衝層１１３とトンネル１０５の壁面との間の空間には埋め戻し層１１５が設けられている。
【００１６】
以下では、図に示すように、トンネル１０５の幅方向にＸ軸、トンネル１０５の長手方向（図１の紙面に直交する方向）にＹ軸、鉛直方向にＺ軸を取ったＸＹＺ座標系を設定し、各構成要素の位置関係の説明にＸ，Ｙ，Ｚを用いるものとする。また、「前方」、「後方」といったような「前後」の概念をもつ文言を用いる場合には、＋Ｙ方向を「前」、−Ｙ方向を「後」とする。
【００１７】
上記の施設１０１の緩衝層１１３は、ベントナイトで形成され遮水層として機能する。緩衝層１１３のうちＹＺ平面に平行な側壁部分である側部緩衝層１１３ａは、本実施形態の吹付け工法及び吹付け装置で施工される。例えば、側部緩衝層１１３ａの寸法は、Ｘ方向１ｍ、Ｙ方向に１３０ｍ、Ｚ方向に８ｍである。側部緩衝層１１３ａの施工時には、既に、低拡散層１１１及び埋め戻し層１１５が完成済みであるので、側部緩衝層１１３ａの施工においては、低拡散層１１１と埋め戻し層１１５との間の狭隘な空間での作業を強いられ、重機等を用いることができない。更に、側部緩衝層１１３ａの施工は、ベントナイトを高密度に締固めする必要があるので、ベントナイトの吹付け工法が好適に採用される。以下、側部緩衝層１１３ａとしてベントナイトが充填される予定の上記空間（幅１ｍ、長さ１３０ｍ、高さ８ｍの空間）を、「充填予定空間」と称し、符号「Ｒ」を付して表すものとする。
【００１８】
図２及び図３を参照し、本実施形態の吹付け装置１について説明する。図に示すように、吹付け装置１は、ホイスト５と、吹付け本体部３と、吹付け材供給部１７と、を備えている。吹付け本体部３は、ホイスト５によりワイヤー７を介して充填予定空間Ｒ内に吊り下げられる。充填予定空間Ｒの上方には、Ｙ方向に延在しホイスト５を支持するレール９が設けられており、ホイスト５はレール９に案内されてＹ方向に移動可能である。更にホイスト５がワイヤー７を巻き上げ／巻き出しすることにより、吹付け本体部３が上下移動する。以上の構成により、吹付け本体部３は、充填予定空間Ｒ内においてＹ，Ｚ方向に平行移動可能である。
【００１９】
吹付け材供給部１７は、チューブ１５を通じてベントナイト（吹付け材）を吹付け本体部３に供給する部分である。吹付け材供給部１７は、通常の吹付け工法で用いられる公知の吹付け機１７ａ、コンプレッサ１７ｂ及び材料供給機１７ｃで構成されている。
【００２０】
吹付け本体部３は、前方の妻面（吹付け面）１１に対してベントナイト（吹付け材）を噴射する部分である。なお、妻面１１は、緩衝層１１３のうち側部緩衝層１１３ａの前方に設けられたＸＺ平面に平行な壁の壁面である。詳細は後述するが、妻面１１の上にベントナイトを繰り返し吹付け、１３０ｍの厚さまで積み重ねていくことにより、最終的には、Ｙ方向に１３０ｍの長さをもつ側部緩衝層１１３ａが完成する。
【００２１】
吹付け本体部３は、ワイヤー７が掛けられる吊り下げ治具２１と、吊り下げ治具２１の下面に取り付けられたロボットアーム２３と、ロボットアーム２３のアーム先端に取り付けられたノズルユニット２５と、を備えている。ロボットアーム２３の基部側が吊り下げ治具２１の下面に固定されており、多関節をもつアームが下方に延びている。ノズルユニット２５は、ベントナイトを噴射するノズル３１（図５参照）を備えている。また、吊り下げ治具２１の上面には、ロボットアーム２３を制御するための制御コンピュータ（ノズル制御部）２７が搭載されている。ロボットアーム２３は、制御コンピュータ２７からの制御信号に基づいて動作し、ノズルユニット２５の姿勢及び位置を自在に変更することができる。すなわち、ロボットアーム２３は、ノズルユニット２５を駆動しノズルユニット２５の姿勢及び位置を決めるアクチュエータ（ノズル駆動部）として機能する。ロボットアーム２３によるノズルユニット２５の可動範囲の上下幅は、例えば０．９ｍである。
【００２２】
ロボットアーム２３は、制御コンピュータ２７に接続された手動コントローラを操作することにより、作業者が手動で操作することもできる。そして、上記の手動操作による一連の動作をプログラムとして制御コンピュータ２７に記憶させ、当該プログラムに従う同じ動作を繰り返し再生することができる。
【００２３】
吊り下げ治具２１には、Ｘ方向の両側に張り出すガイドローラ２９が取り付けられている。一対のガイドローラ２９がそれぞれ両側の壁に押し当てられることで、吹付け圧等に起因する吹付け本体部３の揺動が抑制される。また、吊り下げ治具２１の前端面には、前方の画像を撮像するカメラ（撮像部）３０が取り付けられている。カメラ３０は、撮像した画像を画像信号として制御コンピュータ２７に送信する。
【００２４】
次に、図４（ａ），（ｂ）を参照しながら、ノズルユニット２５について説明する。図４（ａ）は、吹付け材の噴射方向Ａに平行な視線で噴射方向前方から見たノズルユニット２５の図であり、図４（ｂ）は、噴射方向に平行な断面におけるノズルユニット２５の断面図（IV-IV断面図）である。ノズル（吹付けノズル）３１からのベントナイトの噴射方向を符号「Ａ」で表す。図に示すように、ノズルユニット２５は、チューブ１５（図２参照）から供給されるベントナイトを噴射するノズル３１と、ノズル３１を保持し固定すると共にロボットアーム２３のアーム先端に固定されるフレーム３３とを備えている。
【００２５】
更にノズルユニット２５は、ノズル３１の周囲を囲むように配置された複数のレーザ装置（光照射部）３５を備えている。以下では、図に例示されるようにレーザ装置３５の数を１０個として説明するが、これに限定されるものではない。各レーザ装置３５は、フレーム３３に保持され固定されており、ノズル３１を中心とする円周上に等間隔で配列されている。各レーザ装置３５は、それぞれ、噴射方向Ａに向けてレーザ光を照射する。ノズル３１とフレーム３３とは、共にフレーム３３に保持されて姿勢と位置とが固定されているので、各レーザ装置３５の姿勢及び位置は、ノズル３１に対して相対的に固定されている。
【００２６】
上記のノズルユニット２５の構成によれば、図５（ａ），（ｂ）に示すように、１０個のレーザ光の光点が配列されてなる二次元的な光像Ｌが、妻面１１上に描写される。噴射方向Ａが妻面１１に垂直である場合、光像Ｌは、図５（ａ）に例示するように正円形をなす光像Ｌ１となる。一方、噴射方向Ａが妻面１１に垂直でない場合には、光像Ｌは、図５（ｂ）に例示するように楕円形をなす光像Ｌ２となる。従って、制御コンピュータ２７は、妻面１１上に形成される光像Ｌの形状をカメラ３０から認識することにより、ノズル３１の姿勢を判断することができ、噴射方向Ａが妻面１１に垂直であるか否かを判断することができる。また、制御コンピュータ２７は、光像Ｌ２をなす楕円の長径と短径との比に基づいて、噴射方向Ａと妻面１１とがなす角度（以下「吹付け角」）を算出することができる。また、上記光像Ｌが円形であるか否かを、作業者が目視で判断することもでき、吹付け角が９０°であるか否かを確認することもできる。詳細は後述するが、吹付け材のリバウンド低減のための最も適切な吹付け角が９０°である。
【００２７】
なお、吹付け角が９０°の場合、ノズル３１からのベントナイトが付着する妻面１１上の付着領域は、ほぼ正円形をなす。上記付着領域の輪郭に沿って光像Ｌ１の正円が形成されるようにレーザ装置３５の配置を決定することが好ましい。この構成によれば、ベントナイトが付着する予定の範囲を容易に確認しながら、吹付け本体部３の据え付けやロボットアーム２３のプログラミングを行うことができる。
【００２８】
続いて、上述の吹付け装置１を用いた吹付け工法及び側部緩衝層１１３ａの施工方法について図６を参照しながら説明する。
【００２９】
（プログラミング工程）
まず、ノズルユニット２５が妻面１１から１ｍ離れて位置するように、吹付け本体部３を設置する。次に、作業者が妻面１１上の光像Ｌを目視で確認しながら、ロボットアーム２３を手動操作してノズルユニット２５を移動させ、ベントナイト吹付けを行う際のノズルユニット２５の移動を行わせる。このとき、作業者は、目視した光像Ｌの形状に基づき、光像Ｌの形状を円形に維持するようにノズル３１の姿勢を調整しながら、ノズルユニット２５を移動させる。例えば、ノズルユニット２５をＸ方向に往復させ更にＹ方向に移動させるといった動作が繰り返される。以上の手動操作によるロボットアーム２３の動作は、プログラムとして制御コンピュータ２７に記憶させる。上記のように、作業者が光像Ｌの形状に基づいてノズル３１の姿勢を調整する工程は、「ノズル調整工程」に該当する。
【００３０】
ここでは、作業者が、妻面１１上の光像Ｌを目視確認しながら操作することができるので、光像Ｌの形状を円形に維持し、妻面１１に対して噴射方向Ａを垂直に維持するようなノズルユニット２５の移動を行わせることができる。
【００３１】
（プログラム動作再生工程）
次に、上記プログラムによるロボットアーム２３の動作を再生しながら、ノズル３１から妻面１１に対するベントナイトの吹付けを行う。そうすると、例えば、Ｘ方向に１ｍ、Ｙ方向に０．２ｍ、Ｚ方向に０．９ｍのベントナイト層１１４が形成される。ここでは、上記のプログラムによるロボットアーム２３の動作が再生されるので、吹付け中における吹付け角が９０°に維持され、ベントナイトのリバウンドが低減される。
【００３２】
（吹付け本体部上昇工程）
次に、ホイスト５（図２参照）を駆動し、吹付け本体部３を上方（Ｚ方向）に０．９ｍ移動させる。
【００３３】
そして、吹付け本体部の上昇後の位置で上記プログラム動作再生工程を行う。そうすると、既に形成されていたベントナイト層１１４の上方において、妻面１１上に新たなベントナイト層１１４が形成される。ここでも、上記のプログラムによるロボットアーム２３の動作が再生されるので、吹付け中における吹付け角が９０°に維持され、ベントナイトのリバウンドが低減される。
【００３４】
その後も、吹付け本体部上昇工程とプログラム動作再生工程とを交互に繰り返すことにより、最終的に、上方に成長したベントナイト層が高さ８ｍまで達し、妻面１１上には、Ｘ方向に１ｍ、Ｙ方向に０．２ｍ、Ｚ方向に８ｍのベントナイト層が形成される。
【００３５】
（吹付け本体部後退工程）
次に、ホイスト５（図２参照）の移動により吹付け本体部３を後方（−Ｙ方向）に０．２ｍ移動させる。そして、ホイスト５のワイヤー７を下方に伸ばして吹付け本体部３を下降させる。
【００３６】
この状態から、上記と同様にしてプログラム動作再生工程と吹付け本体部上昇行程とを繰り返せば、Ｘ方向に１ｍ、Ｙ方向に０．２ｍ、Ｚ方向に８ｍのベントナイト層がさらに−Ｙ方向に積層される。そして、同様の作業を繰り返せば、ベントナイト層が−Ｙ方向に順次積層され成長し、最終的には、充填予定空間Ｒがすべてベントナイトで充填され、側部緩衝層１１３ａが完成する。
【００３７】
続いて、上述の吹付け方法及び吹付け装置１による作用効果について説明する。
【００３８】
ここで、図７に本発明者らによる吹付け試験の結果を示し、吹付け角と、リバウンドによる吹付け材のロス率と、の関係を検討する。図７に示されるように、吹付け角が９０°の場合には、リバウンドによる吹付け材のロス率が約４０％であり、吹付け角が浅くなるほどロス率が増加し、吹付け角が４５°の場合にはロス率が約８０％に達することが判る。なお、図７のグラフ中、ロス率Ａとは、（リバウンド質量）／（総吹付け量）で算出された値であり、ロス率Ｂとは、（リバウンド質量）／（リバウンド質量＋付着質量）で算出された値である。従って、この種の吹付け装置を用いる吹付け工法においては、リバウンドを低減する観点から、吹付け角を９０°にすることが望まれる。
【００３９】
これに対し、上述の吹付け方法及び吹付け装置１では、プログラミング工程において妻面１１上の光像Ｌの形状を確認するといった簡易な手法により、吹付け角を９０°に維持しながらノズルユニット２５を移動する動作をロボットアーム２３に行わせることができる。そして、このときのロボットアーム２３の動作がプログラムとして記憶され、プログラム動作再生工程において正確に繰り返される。よって、側部緩衝層１１３ａの施工全体において、吹付け角を９０°にしてベントナイト吹付けを行うことができる。その結果、ベントナイトのリバウンドが低減され、リバウンド材の回収工程の負担が低減される。また、吹付けスピードを向上し、低コスト化を図ることができる。
【００４０】
また、側部緩衝層１１３ａの施工は、放射性の廃棄体１０３の近傍で行われるものであるので、作業者の放射線被曝が問題になり易い。これに対し、本実施形態の吹付け方法及び吹付け装置１では、プログラム動作再生工程をロボットアーム２３によって自動的に無人で行うことができる。よって、作業者の放射線被曝を低減させることができ、ひいては、人件費を低減することができる。
【００４１】
〔第２実施形態〕
続いて、本発明の吹付け工法及び吹付け装置の第２実施形態について説明する。本実施形態の吹付け装置は、物理的には第１実施形態で説明した吹付け装置１と同一であるので、図示及び詳細な説明を省略する。また、本実施形態において第１実施形態と同様の構成要素については同一の符号を用いる。
【００４２】
（吹付け角制御工程）
本実施形態の吹付け工法では、吹付け中における吹付け角を９０°に維持すべく、光像Ｌを利用して、次のようなフィードバック制御が行われる。すなわち、ベントナイトの吹付け中に、図８に示すように、ノズルユニット２５の前方にレーザ光が照射され、妻面１１上に光像Ｌが形成される。カメラ３０は、妻面１１からのレーザ反射光を受けて妻面１１上の光像Ｌを撮像し、画像信号を制御コンピュータ２７に送信する。制御コンピュータ２７は、光像Ｌの画像を処理し、光像Ｌ２をなす楕円の長径と短径との比などに基づいて、吹付け角を演算する。そして、制御コンピュータ２７は、吹付け角を９０°に近付けるための制御値を算出して駆動信号を生成し、ロボットアーム２３に送信する。ロボットアーム２３は、駆動信号に従ってノズルユニット２５の姿勢を変更する。以上の制御により、吹付け角をほぼ９０°に維持しながら、妻面１１上に対するベントナイトの吹付けを行うことができる。なお、上記のように、制御コンピュータ２７がカメラ３０で撮像された光像Ｌの形状に基づいてノズル３１の姿勢を調整する工程は、「ノズル調整工程」に該当する。
【００４３】
〔第３実施形態〕
続いて、本発明の吹付け工法及び吹付け装置の第３実施形態について説明する。本実施形態の吹付け装置は、第１実施形態に係る吹付け装置１のノズルユニット２５（図４参照）に代えて、図９に示すノズルユニット３２５を備えている。ノズルユニット３２５が備える各レーザ装置３３５は、ノズル３１の噴射方向Ａに対し傾いてフレーム３３に保持されている。そして、ノズル３１を中心とする円錐面上に各レーザ装置３３５の光軸Ｂが存在し、各レーザ光同士の間隔は前方に行くほど広がる。よって、ノズル３１と妻面１１との距離が大きくなるほど、光像Ｌ全体が相似的に大きくなる。例えば、ノズル３１と妻面１１との距離を１ｍにしたときに、光像Ｌ１の直径が３０ｃｍになるように調整されている。
【００４４】
この構成によれば、制御コンピュータ２７は、妻面１１上に形成される光像Ｌの大きさをカメラ３０の画像信号から認識することにより、ノズル３１と妻面１１との距離を算出することができる。よって、制御コンピュータ２７は、ノズル３１と妻面１１との距離（吹付け距離）を、リバウンド低減のための適切な距離に制御することができる。また、上記光像Ｌの大きさを、作業者が目視で判断することもでき、吹付け距離が適切であるか否かを確認することもできる。
【００４５】
本実施形態の吹付け装置を用いた吹付け工法では、前述のプログラミング工程（第１実施形態参照）において、適切な吹付け角の代わりに適切な吹付け距離を維持するロボットアーム２３の動作を記憶させることができる。或いは、前述のプログラミング工程において、適切な吹付け角、且つ適切な吹付け距離を維持するロボットアーム２３の動作を記憶させることができる。また、前述の吹付け角制御工程（第２実施形態参照）において、適切な吹付け角の代わりに適切な吹付け距離を維持するロボットアーム２３の制御を行うことができる。或いは、前述の吹付け角制御工程において、適切な吹付け角、且つ適切な吹付け距離を維持するロボットアーム２３の制御を行うことができる。
【００４６】
〔第４実施形態〕
続いて、本発明の吹付け工法及び吹付け装置の第４実施形態について説明する。本実施形態の吹付け装置は、光像Ｌを形成するための光照射手段として、円周上に配列したレーザ装置３５に代えて、図１０に示すように、円錐状に広がる光Ｍを照射し円形又は楕円径の光像を形成するライト４３５を用いている。ライト４３５は、連結治具４３３を介してノズル３１に取り付けられることで、ノズル３１に対して相対的に姿勢及び位置が固定される。このような構成によっても、第１〜第３実施形態と同様の作用効果が得られる。
【００４７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形したものであってもよい。  例えば、各実施形態で例示した構成要素の具体的な寸法、距離等の数値は、説明の理解を容易にするための一例であって、本発明を限定するものではない。
【００４８】
例えば、プログラム動作再生工程の間に行われる吹付け本体部上昇工程及び吹付け本体部後退工程も、予めプログラム化し無人で自動的に行われるようにしてもよい。無人化された工程を増やすことにより、作業者の放射線被曝を更に低減させることができ、ひいては、人件費を低減することができる。
【００４９】
また、実施形態では、二次元的な形状（正円形、楕円形）の光像Ｌを形成する光照射部を採用しているが、一次元的な形状の光像（例えば、線分）を形成する光照射部を採用してもよい。この場合、光像の線分の長さに基づいて、ノズルの所定方向の成分の傾きを算出するといったことが可能になる。
【００５０】
また、実施形態では、ベントナイトの吹付けを例として説明したが、本発明の吹付け工法及び吹付け装置は、セメント、コンクリート、モルタル等の吹付けや、塗料の吹付け（塗装）、耐火材の吹付け被覆加工、土壌に対する種子の吹付けにも適用が可能である。特に、セメント、コンクリート、モルタルの吹付けでは、リバウンド材において水和反応が進行することから、リバウンド材の再利用ができない。従って、このような吹付けにおいては、コスト低減等の観点から、リバウンドを低減する重要性が高く、本発明の吹付け工法及び吹付け装置がより好適である。
【符号の説明】
【００５１】
１…吹付け装置、１１…妻面（吹付け面）、２３…ロボットアーム（ノズル駆動部）、２７…制御コンピュータ（ノズル制御部）、３０…カメラ（撮像部）、３１…ノズル（吹付けノズル）、３５，３３５…レーザ装置（光照射部）、１１４…ベントナイト層（吹付け層）、４３５…ライト（光照射部）、Ｌ，Ｌ１，Ｌ２…光像。
【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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