覆工自律型打设ロボットを目指して「セントルフューチャーズ?」を现场适用 | 新着情报

新着情报覆工自律型打设ロボットを目指して「セントルフューチャーズ?」を现场适用国内で初めて、従来の缔固めが必要な覆工コンクリートの自动打设を実现

2024/05/21

含羞草传媒(株)（本社：東京都中央区、社長：大谷清介）は、大栄工機(株)（本社：滋賀県長浜市、社長：小林雅彦）、ムネカタインダストリアルマシナリー（株）（本社：福島県福島市、社長：永松孝明）、（株）JUST.WILL（本社：福岡県福岡市、社長：西島茂行）と共同で、山岳トンネルにおける覆工コンクリートの自動打設ロボット「セントルフューチャーズ^TM」を开発し、国土交通省中国地方整备局発注の「令和３年度木与防灾木与第１トンネル工事」に适用しました。

本技术は、コンクリート打设口を自在に切り替える「スイッチャーズ^?※1」にセンサや缔固め机械などを连动させることで、覆工コンクリートで主流な缔固めを必要とするコンクリートにおいても、打込から缔固めまでの一连の打设作业を初めて自动化しました。これにより覆工コンクリート打设作业の効率化、省人化を図ることができます（図-1）。

※当社リリース「コンクリートの打设口を自在に切り替える「スイッチャーズ^TM」を开発」

开発の背景

次のような背景から、一般的な配合のコンクリートを用いた覆工コンクリートの自动打设に取り组んできました。

覆工コンクリートの打设作业は、狭隘な作业空间において、重い打设口の开闭や穷屈な态势でのコンクリートの缔固めなどの苦渋作业を余仪なくされます。
建设业界は慢性的な人手不足が问题となっており、建设工事の効率化、省人化が求められています。
缔固め作业をなくすために自己充填性を有する高流动コンクリート等を用いた场合、自动打设の设备费用と併せると费用が高额になることが想定されます。

本技术の特长

本技术は、覆工コンクリートで一般的に用いられるスランプ15肠尘程度のコンクリートに対して适用可能です。スライド型自动配管切替装置である「スイッチャーズ」を中心として、各种センサやバイブレータを组合せてセントル（覆工コンクリート打设用の移动式钢製型枠）に配置することにより、覆工コンクリートの侧壁部から天端部までを自动で打设することができます。これによって従来人力で行っていた打设ホースの移动、打设口の开闭、コンクリートの缔固めなどの作业が不要になります。

本技术を构成する主な设备

12种类の配管切替装置

ポンプ车から圧送されたコンクリートは自动配管切替装置（分岐4方向）を経由して「スイッチャーズ」により打ち込まれます。「スイッチャーズ」は打设の完了した高さの打设口を自动で闭じて、コンクリートの打ち上がりに合わせて上段の打设口から打ち込むように切り替わります（図-1、写真-1）。
2各种バイブレータ
- センサ付き棒状バイブレータ
  侧壁部のコンクリートの打ち上がりを内蔵のセンサが検知し、自动で一定时间加振することでコンクリートを缔固めます。缔固め后は自动で上方に移动し、次の层を缔固めます（図-1、写真-2）。
- 自动伸缩式バイブレータ
  天端部を缔め固めるためのもので、电动で自动昇降可能です。天端部のコンクリートの充填に合わせて自动で缔固めを行い、缔固め完了后は自动で降下します（図-1、写真-3）。
- 型枠バイブレータ側壁部打込時において、打設口の下方に山形状に溜まったコンクリートに自動的に振動を与えることでコンクリートを水平に均します。天端部においては、コンクリートを妻部まで充填するための補助に用います。
  
  写真-1 スイッチャーズ
  
  写真-2 センサ付き棒状バイブレータ
  
  写真-3 自动伸缩式バイブレータ
3各种センサ
- 打ち上がり位置を把握するセンサ
  セントル全体に打设感知センサを多数配置し、コンクリートの打ち上がり位置を把握します（写真-4）。
- 天端部の充填検知センサ
  天端部の防水シートにシート状の充填検知センサ（ジュウテンミエルカ^?※2）をあらかじめ1本设置しておき、コンクリートが天端部まで充填されたことを把握します（写真-5）。
- 圧力センサ
  セントル全体に多数配置した圧力センサでセントルに掛かる圧力状况を可视化します。
写真-4 打設感知センサと管理画面

写真-5 ジュウテンミエルカのセンサ部と管理画面

※当社リリース「覆工コンクリート打設時の品质管理を飛躍的に向上させる超薄型シート状センサを開発」
3统合管理システム
センサで把握したコンクリート位置に合わせて机器を自动制御するためのシステムです。主に次の制御を行います。
- コンクリートの打ち上がりに合わせて、「スイッチャーズ」、型枠バイブレータ、自动伸缩式バイブレータを自動で稼働させます。
- 天端部の圧力値とジュウテンミエルカのコンクリート検知结果より自动で打设完了を判断し、回転灯で知らせます。

现场适用

セントルフューチャーズ^TMを中国地方整备局発注の「令和３年度木与防灾木与第１トンネル工事」に2023年11月から导入しています。打设开始初期の覆工スパンでは机能の一部分を用いて打设を行っていましたが、2024年2月13日から全机能を用いた自动打设を开始しました。覆工コンクリートの打设を自动化することにより、従来6名程度の人员を要していた打设作业を4名で行っています（写真-6、写真-7）。

今后の展开

当社は今後も現場での適用を継続し、打設作業に要する人員を従来の1/3にあたる2人程度に省人化することを目指し改良を加えていきます。さらに、各种センサから得られるデータの活用の幅を広げるなど、覆工コンクリート打設作業の自動化を推進していくことで、覆工自律型打設ロボットの開発を目指します。