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特開2024-42181構造物形成システム、構造物形成方法及び構造物形成プログラム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024042181
(43)【公開日】2024-03-28
(54)【発明の名称】構造物形成システム、構造物形成方法及び構造物形成プログラム
(51)【国際特許分類】
B28B 1/30 20060101AFI20240321BHJP
E04G 21/02 20060101ALI20240321BHJP
B33Y 30/00 20150101ALI20240321BHJP
B33Y 10/00 20150101ALI20240321BHJP
B33Y 50/02 20150101ALI20240321BHJP
【ＦＩ】
B28B1/30
E04G21/02 ESW
B33Y30/00
B33Y10/00
B33Y50/02
【審査請求】未請求
【請求項の数】3
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022146713
(22)【出願日】2022-09-15
(71)【出願人】
【識別番号】000000549
【氏名又は名称】株式会社大林組
(74)【代理人】
【識別番号】100105957
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100068755
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 博宣
(72)【発明者】
【氏名】中村 允哉
(72)【発明者】
【氏名】池田 雄一
(72)【発明者】
【氏名】坂上 肇
(72)【発明者】
【氏名】大川 悠奈
【テーマコード（参考）】
2E172
4G052
【Ｆターム（参考）】
2E172AA07
2E172DC08
2E172DE06
2E172HA03
4G052DA01
4G052DB12
4G052DC06
(57)【要約】
【課題】形状の自由度が高い構造物を効率的に形成するための構造物形成システム、構造物形成方法及び構造物形成プログラムを提供する。
【解決手段】構造物形成システムＣＳ１は、モルタルをノズル１１から吐出させながらノズル１１を移動させて、モルタルを積層させたモルタル枠を形成するプリンタ１０と、補強材をノズル２１から吐出させながらノズル２１を移動させて、補強材を積層させた補強部材を形成するプリンタ２０と、プリンタ１０とプリンタ２０とを制御する管理装置３０と、を含んで構成される。管理装置３０は、プリンタ１０の積層状況に応じて、プリンタ２０による積層を制御するとともに、プリンタ２０の積層状況に応じて、プリンタ１０による積層条件を制御する。
【選択図】図１
【解決手段】構造物形成システムＣＳ１は、モルタルをノズル１１から吐出させながらノズル１１を移動させて、モルタルを積層させたモルタル枠を形成するプリンタ１０と、補強材をノズル２１から吐出させながらノズル２１を移動させて、補強材を積層させた補強部材を形成するプリンタ２０と、プリンタ１０とプリンタ２０とを制御する管理装置３０と、を含んで構成される。管理装置３０は、プリンタ１０の積層状況に応じて、プリンタ２０による積層を制御するとともに、プリンタ２０の積層状況に応じて、プリンタ１０による積層条件を制御する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
モルタルを第１ノズルから吐出させながら前記第１ノズルを移動させて、前記モルタルを積層させたモルタル枠を形成する第１プリンタと、
補強材を第２ノズルから吐出させながら前記第２ノズルを移動させて、前記補強材を積層させた補強部材を形成する第２プリンタと、
前記第１プリンタと前記第２プリンタとを制御する管理装置と、を含んで構成される構造物形成システムであって、
前記管理装置は、
前記第１プリンタの積層状況に応じて、前記第２プリンタによる積層を制御するとともに、
前記第２プリンタの積層状況に応じて、前記第１プリンタによる積層条件を制御することを特徴とする構造物形成システム。
補強材を第２ノズルから吐出させながら前記第２ノズルを移動させて、前記補強材を積層させた補強部材を形成する第２プリンタと、
前記第１プリンタと前記第２プリンタとを制御する管理装置と、を含んで構成される構造物形成システムであって、
前記管理装置は、
前記第１プリンタの積層状況に応じて、前記第２プリンタによる積層を制御するとともに、
前記第２プリンタの積層状況に応じて、前記第１プリンタによる積層条件を制御することを特徴とする構造物形成システム。
【請求項2】
モルタルを第１ノズルから吐出させながら前記第１ノズルを移動させて、前記モルタルを積層させたモルタル枠を形成する第１プリンタと、
補強材を第２ノズルから吐出させながら前記第２ノズルを移動させて、前記補強材を積層させた補強部材を形成する第２プリンタと、
前記第１プリンタと前記第２プリンタとを制御する管理装置と、を含んで構成される構造物形成システムを用いて、構造物を形成するための方法であって、
前記管理装置が、
前記第１プリンタの積層状況に応じて、前記第２プリンタによる積層を制御するとともに、
前記第２プリンタの積層状況に応じて、前記第１プリンタによる積層条件を制御することを特徴とする構造物形成方法。
補強材を第２ノズルから吐出させながら前記第２ノズルを移動させて、前記補強材を積層させた補強部材を形成する第２プリンタと、
前記第１プリンタと前記第２プリンタとを制御する管理装置と、を含んで構成される構造物形成システムを用いて、構造物を形成するための方法であって、
前記管理装置が、
前記第１プリンタの積層状況に応じて、前記第２プリンタによる積層を制御するとともに、
前記第２プリンタの積層状況に応じて、前記第１プリンタによる積層条件を制御することを特徴とする構造物形成方法。
【請求項3】
モルタルを第１ノズルから吐出させながら前記第１ノズルを移動させて、前記モルタルを積層させたモルタル枠を形成する第１プリンタと、
補強材を第２ノズルから吐出させながら前記第２ノズルを移動させて、前記補強材を積層させた補強部材を形成する第２プリンタと、
前記第１プリンタと前記第２プリンタとを制御する管理装置と、を含んで構成される構造物形成システムを用いて、構造物を形成するためのプログラムであって、
前記管理装置を、
前記第１プリンタの積層状況に応じて、前記第２プリンタによる積層を制御するとともに、
前記第２プリンタの積層状況に応じて、前記第１プリンタによる積層条件を制御する手段として機能させることを特徴とする構造物形成プログラム。
補強材を第２ノズルから吐出させながら前記第２ノズルを移動させて、前記補強材を積層させた補強部材を形成する第２プリンタと、
前記第１プリンタと前記第２プリンタとを制御する管理装置と、を含んで構成される構造物形成システムを用いて、構造物を形成するためのプログラムであって、
前記管理装置を、
前記第１プリンタの積層状況に応じて、前記第２プリンタによる積層を制御するとともに、
前記第２プリンタの積層状況に応じて、前記第１プリンタによる積層条件を制御する手段として機能させることを特徴とする構造物形成プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、３次元プリンタを用いて形成したモルタルの枠部を備える構造物形成システム、構造物形成方法及び構造物形成プログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
立体の構造物を形成する場合、３次元（３Ｄ）プリンタを利用することがある。この３Ｄプリンタは、水平移動するノズルから材料を吐出させて形成した各層を積み重ねることにより立体形状を形成する（例えば、特許文献１、非特許文献１参照。）。特許文献１の構造物形成システムは、ノズルの吐出口からモルタルを下方に吐出させながら、ノズルを移動させることにより、構造物を形成する。また、非特許文献１には、３Ｄプリンタで形成した枠で囲まれた領域内に、超高強度高靭性の補強コンクリートを注入する技術が記載されている。
【0003】
一方、３Ｄプリンタで形成した型枠内に、補強コンクリートを注入する場合、注入された補強コンクリートによって、枠の側方から圧力（側圧）が加わる。この側圧が大きい場合、型枠が破損することがある。そこで、枠内に注入したモルタルの側圧に対抗するための技術も検討されている（例えば、特許文献２参照。）。この文献に記載された技術では、外枠と内枠のモルタルの積層途中にリング部を埋め込む。そして、外枠のリング部と内枠のリング部とを結合したセパレータを内部構造体に埋め込む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１８－６９６６１号公報
【特許文献2】特開２０２１－６２４８８号公報
【非特許文献】
【0005】
【非特許文献1】大林組、「３Ｄプリンター用特殊モルタルと超高強度繊維補強コンクリートとの複合構造を開発しました」、［online］、［令和４年９月１１日検索］、インターネット〈ＵＲＬ：https://www.obayashi.co.jp/news/detail/news20190829_1.html〉
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上述したモルタルの積層技術では、モルタルに由来する引張力の負担に課題がある。非特許文献１に記載されているように、補強コンクリートとして超高強度高靭性のコンクリートを用いる場合には、材料コストが高くなる。また、モルタルの積層後に、鉄筋やＰＣ鋼棒を型枠内に挿入した後で、コンクリートを打設することも可能である。しかしながら、後から鉄筋やＰＣ鋼棒を挿入する場合には、挿入可能な形状に制限される。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するための構造物形成システムは、モルタルを第１ノズルから吐出させながら前記第１ノズルを移動させて、前記モルタルを積層させたモルタル枠を形成する第１プリンタと、補強材を第２ノズルから吐出させながら前記第２ノズルを移動させて、前記補強材を積層させた補強部材を形成する第２プリンタと、前記第１プリンタと前記第２プリンタとを制御する管理装置と、を含んで構成される。そして、前記管理装置は、前記第１プリンタの積層状況に応じて、前記第２プリンタによる積層を制御するとともに、前記第２プリンタの積層状況に応じて、前記第１プリンタによる積層条件を制御する。
【発明の効果】
【0008】
本開示によれば、形状の自由度が高い構造物を効率的に形成できる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】実施形態のシステムの説明図である。
【図2】実施形態のハードウェア構成の説明図である。
【図3】実施形態の処理手順の説明図である。
【図4】実施形態の積層の説明図であって、（ａ）は１回目のモルタルの積層、（ｂ）は１回目の金属の積層、（ｃ）は２回目のモルタルの積層、（ｄ）は２回目の金属の積層の説明図である。
【図5】実施形態の積層の説明図であって、（ａ）は３回目のモルタルの積層、（ｂ）は３回目の金属の積層、（ｃ）はコンクリートの打設の説明図である。
【図6】別例の処理手順の説明図であって、（ａ）は１回目のモルタルの積層、（ｂ）は連結部材の配置、（ｃ）は１回目の金属の積層、（ｄ）は３回目の金属の積層、（ｅ）はコンクリートの打設の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、図１～図５を用いて、構造物形成システム、構造物形成方法及び構造物形成プログラムを具体化した一実施形態を説明する。
図１に示すように、構造物形成システムＣＳ１は、ネットワークを介して接続されたプリンタ１０，２０、管理装置３０を用いる。本実施形態では、プリンタ１０，２０を用いて、木製の台座５００上に、構造物を形成する。この台座５００の積層領域５０１内には、金属マーカ５０２が配置される。この金属マーカ５０２は、後述する金属積層時の母材となる。
図１に示すように、構造物形成システムＣＳ１は、ネットワークを介して接続されたプリンタ１０，２０、管理装置３０を用いる。本実施形態では、プリンタ１０，２０を用いて、木製の台座５００上に、構造物を形成する。この台座５００の積層領域５０１内には、金属マーカ５０２が配置される。この金属マーカ５０２は、後述する金属積層時の母材となる。
【0011】
プリンタ１０は、モルタルを積層する３次元プリンタである。このプリンタ１０は、第１ノズルとしてのノズル１１、ロボットアーム１２、圧送ポンプ１３、調整装置１４を備える。
ノズル１１は、取付部を介して、移動手段としてのロボットアーム１２に取り付けられる。ノズル１１は、このロボットアーム１２に支持され、このロボットアーム１２の動きに従って水平方向や上下方向に移動する。ロボットアーム１２は、後述する管理装置３０の制御部３１からの指示によって移動が制御される。本実施形態では、移動時においてもノズル１１からのモルタルの吐出方向が常に下方になるように、ロボットアーム１２を制御する。
ノズル１１は、取付部を介して、移動手段としてのロボットアーム１２に取り付けられる。ノズル１１は、このロボットアーム１２に支持され、このロボットアーム１２の動きに従って水平方向や上下方向に移動する。ロボットアーム１２は、後述する管理装置３０の制御部３１からの指示によって移動が制御される。本実施形態では、移動時においてもノズル１１からのモルタルの吐出方向が常に下方になるように、ロボットアーム１２を制御する。
【0012】
ノズル１１の先端には、モルタルを下方に吐出する吐出口を備える。ノズル１１の吐出口と反対側の端部には、ホースｈ１の端部が接続されている。ホースｈ１には、圧送ポンプ１３、調整装置１４が直列に接続される。この圧送ポンプ１３は、圧力により、ホースｈ１を介して、モルタルをノズル１１に供給する。調整装置１４は、モルタルの硬化速度を調整するために凝結遅延剤（添加剤）の添加量（積層条件）を調節する。
【0013】
プリンタ２０は、金属（補強材）を積層する３次元プリンタである。このプリンタ２０は、例えば、ＷＡＡＭ（Wire Arc Additive Manufacturing）方式により実現される。ＷＡＡＭ方式としては、例えば、母材とワイヤとの間のアークを形成しながら、溶滴を母材に移行させることにより、金属線を３次元形状で積層（形成）するＣＭＴ（Cold Metal Transfer）技術を用いることができる。
【0014】
このプリンタ２０は、金属ワイヤを吐出する第２ノズルとしてのノズル２１、ロボットアーム２２を備える。
ノズル２１は、取付部を介して、移動手段としてのロボットアーム２２に取り付けられる。ノズル２１は、このロボットアーム２２に支持され、このロボットアーム２２の動きに従って水平方向や上下方向に移動する。ロボットアーム２２は、後述する管理装置３０の制御部３１からの指示によって移動が制御される。
ノズル２１は、取付部を介して、移動手段としてのロボットアーム２２に取り付けられる。ノズル２１は、このロボットアーム２２に支持され、このロボットアーム２２の動きに従って水平方向や上下方向に移動する。ロボットアーム２２は、後述する管理装置３０の制御部３１からの指示によって移動が制御される。
【0015】
（ハードウェア構成の説明）
図２を用いて、プリンタ１０，２０、管理装置３０を構成する情報処理装置Ｈ１０のハードウェア構成を説明する。情報処理装置Ｈ１０は、通信装置Ｈ１１、入力装置Ｈ１２、表示装置Ｈ１３、記憶部Ｈ１４、プロセッサＨ１５を備える。なお、このハードウェア構成は一例であり、他のハードウェアにより実現することも可能である。
図２を用いて、プリンタ１０，２０、管理装置３０を構成する情報処理装置Ｈ１０のハードウェア構成を説明する。情報処理装置Ｈ１０は、通信装置Ｈ１１、入力装置Ｈ１２、表示装置Ｈ１３、記憶部Ｈ１４、プロセッサＨ１５を備える。なお、このハードウェア構成は一例であり、他のハードウェアにより実現することも可能である。
【0016】
通信装置Ｈ１１は、他の装置との間で通信経路を確立して、データの送受信を実行するインタフェースであり、例えばネットワークインタフェースや無線インタフェース等である。
【0017】
入力装置Ｈ１２は、各種情報の入力を受け付ける装置であり、例えばマウスやキーボード等である。表示装置Ｈ１３は、各種情報を表示するディスプレイ等である。
記憶部Ｈ１４は、プリンタ１０，２０、管理装置３０の各種機能を実行するためのデータや各種プログラムを格納する記憶装置である。記憶部Ｈ１４の一例としては、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク等がある。
記憶部Ｈ１４は、プリンタ１０，２０、管理装置３０の各種機能を実行するためのデータや各種プログラムを格納する記憶装置である。記憶部Ｈ１４の一例としては、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク等がある。
【0018】
プロセッサＨ１５は、記憶部Ｈ１４に記憶されるプログラムやデータを用いて、プリンタ１０，２０、管理装置３０における各処理を制御する。プロセッサＨ１５の一例としては、例えばＣＰＵやＭＰＵ等がある。このプロセッサＨ１５は、ＲＯＭ等に記憶されるプログラムをＲＡＭに展開して、各処理のための各種プロセスを実行する。
【0019】
プロセッサＨ１５は、自身が実行するすべての処理についてソフトウェア処理を行なうものに限られない。例えば、プロセッサＨ１５は、自身が実行する処理の少なくとも一部についてハードウェア処理を行なう専用のハードウェア回路（例えば、特定用途向け集積回路：ＡＳＩＣ）を備えてもよい。すなわち、プロセッサＨ１５は、以下で構成し得る。
【0020】
〔１〕コンピュータプログラム（ソフトウェア）に従って動作する１つ以上のプロセッサ
〔２〕各種処理のうち少なくとも一部の処理を実行する１つ以上の専用のハードウェア回路、或いは
〔３〕それらの組み合わせ、を含む回路（circuitry）
プロセッサは、ＣＰＵ並びに、ＲＡＭ及びＲＯＭ等のメモリを含み、メモリは、処理をＣＰＵに実行させるように構成されたプログラムコード又は指令を格納している。メモリ、すなわちコンピュータ可読媒体は、汎用又は専用のコンピュータでアクセスできるあらゆる利用可能な媒体を含む。
〔２〕各種処理のうち少なくとも一部の処理を実行する１つ以上の専用のハードウェア回路、或いは
〔３〕それらの組み合わせ、を含む回路（circuitry）
プロセッサは、ＣＰＵ並びに、ＲＡＭ及びＲＯＭ等のメモリを含み、メモリは、処理をＣＰＵに実行させるように構成されたプログラムコード又は指令を格納している。メモリ、すなわちコンピュータ可読媒体は、汎用又は専用のコンピュータでアクセスできるあらゆる利用可能な媒体を含む。
【0021】
【0022】
制御部３１は、構造物形成プログラムを実行することにより、第１制御部３１１、第２制御部３１２、連携制御部３１３として機能する。
第１制御部３１１は、構造物の型枠（モルタル枠）を形成するために、ロボットアーム１２の動きを制御する処理を実行する。このロボットアーム１２の動きによって、積層させるモルタルの経路に応じてノズル１１を移動させる。
更に、第１制御部３１１は、圧送ポンプ１３、調整装置１４を制御する処理を実行する。具体的には、第１制御部３１１は、圧送ポンプ１３の駆動を制御することにより、モルタルの吐出量を調節する。また、第１制御部３１１は、調整装置１４を制御することにより、添加剤の添加量を調節する。
第１制御部３１１は、構造物の型枠（モルタル枠）を形成するために、ロボットアーム１２の動きを制御する処理を実行する。このロボットアーム１２の動きによって、積層させるモルタルの経路に応じてノズル１１を移動させる。
更に、第１制御部３１１は、圧送ポンプ１３、調整装置１４を制御する処理を実行する。具体的には、第１制御部３１１は、圧送ポンプ１３の駆動を制御することにより、モルタルの吐出量を調節する。また、第１制御部３１１は、調整装置１４を制御することにより、添加剤の添加量を調節する。
【0023】
第２制御部３１２は、型枠内の補強部材を形成するために、ロボットアーム２２の動きを制御する処理を実行する。このロボットアーム２２の動きによって、積層させる金属の経路に応じてノズル２１を移動させる。
連携制御部３１３は、第１制御部３１１と第２制御部３１２とを連携させる処理を実行する。本実施形態では、連携制御部３１３は、プリンタ１０によるモルタルの積層状況に応じて、プリンタ２０に対して、金属の積層を指示する。ここでは、連携制御部３１３は、プリンタ１０のロボットアーム１２と、プリンタ２０のロボットアーム２２とが干渉しないように制御する。また、連携制御部３１３は、金属の積層状況に応じて、モルタルの積層を制御する。ここでは、連携制御部３１３は、金属の積層により生じる温度上昇（環境温度）を予測して、プリンタ１０の圧送ポンプ１３、調整装置１４を制御する。具体的には、先行積層の下層モルタルが、後続積層の上層モルタルと接合可能なように、モルタルの吐出量、添加剤の添加量によりモルタルの硬化時間を調節する。更に、連携制御部３１３は、金属の積層状況（金属の積層量、積層領域の距離、積層時間等）に応じて環境温度の上昇を予測する温度予測関数を備える。
連携制御部３１３は、第１制御部３１１と第２制御部３１２とを連携させる処理を実行する。本実施形態では、連携制御部３１３は、プリンタ１０によるモルタルの積層状況に応じて、プリンタ２０に対して、金属の積層を指示する。ここでは、連携制御部３１３は、プリンタ１０のロボットアーム１２と、プリンタ２０のロボットアーム２２とが干渉しないように制御する。また、連携制御部３１３は、金属の積層状況に応じて、モルタルの積層を制御する。ここでは、連携制御部３１３は、金属の積層により生じる温度上昇（環境温度）を予測して、プリンタ１０の圧送ポンプ１３、調整装置１４を制御する。具体的には、先行積層の下層モルタルが、後続積層の上層モルタルと接合可能なように、モルタルの吐出量、添加剤の添加量によりモルタルの硬化時間を調節する。更に、連携制御部３１３は、金属の積層状況（金属の積層量、積層領域の距離、積層時間等）に応じて環境温度の上昇を予測する温度予測関数を備える。
【0024】
設計情報記憶部３２には、構造物を積層により形成するために、プリンタの制御情報（プリンタ１０の第１制御情報、プリンタ２０の第２制御情報）が記録される。この制御情報は、積層により構築する構造物の設計を行なった場合に記録される。第１制御情報は、プリンタ１０を動作させることにより、一連のモルタル枠を形成するための情報である。このモルタル枠は、所望の形状の構造物の外面を構成するように設計される。第２制御情報は、プリンタ２０を動作させることにより、一連の補強部材を形成するための情報である。この補強部材は、構造物において所望の構造耐力を有するように設計される。第１制御情報、第２制御情報には、動作開始条件、経路に関する情報等が記録される。
【0025】
動作開始条件情報は、プリンタ１０，２０による積層を開始する条件を示す情報である。例えば、第２制御情報の動作開始条件には、第１制御情報の進捗（所定階層の積層終了等）が記録される。また、第１制御情報の動作開始条件には、第２制御情報の進捗が記録される。この動作開始条件情報により、複数の第１制御情報、第２制御情報を、順次、切り替えたり、併用したりして、プリンタ１０，２０により、一連の所定経路区間毎にモルタル枠、補強部材を積層する。
【0026】
経路情報は、プリンタ１０のノズル１１、プリンタ２０のノズル２１の移動経路を特定するための情報である。この移動情報は、一連の移動経路について、時系列に、ノード位置（３次元座標）が並べられた情報である。この時系列のノード間を結んだリンク（走行経路）上を、ノズル１１，ノズル２１を移動させることにより、それぞれ、モルタル積層処理、金属積層処理を行なう。
【0027】
（構造物の形成方法）
次に、図３～図５を用いて、上述した構造物の形成方法を説明する。この構造物の形成は、モルタル積層処理、金属積層処理により実現される。
まず、管理装置３０の制御部３１は、添加量の制御処理を実行する（ステップＳ１１）。具体的には、制御部３１の第１制御部３１１は、モルタルの積層領域の環境温度に応じて、凝結遅延剤の添加量を決定する。ここでは、第１制御部３１１は、上層の積層までに下層の積層が凝結しないように、硬化速度を調整する添加量を決定する。そして、第１制御部３１１は、調整装置１４に対して、決定した添加量の投入を指示する。
次に、図３～図５を用いて、上述した構造物の形成方法を説明する。この構造物の形成は、モルタル積層処理、金属積層処理により実現される。
まず、管理装置３０の制御部３１は、添加量の制御処理を実行する（ステップＳ１１）。具体的には、制御部３１の第１制御部３１１は、モルタルの積層領域の環境温度に応じて、凝結遅延剤の添加量を決定する。ここでは、第１制御部３１１は、上層の積層までに下層の積層が凝結しないように、硬化速度を調整する添加量を決定する。そして、第１制御部３１１は、調整装置１４に対して、決定した添加量の投入を指示する。
【0028】
次に、管理装置３０の制御部３１は、モルタルノズル移動処理を実行する（ステップＳ１２）。具体的には、制御部３１の第１制御部３１１は、モルタル枠の最下層（第１層）を形成する。ここでは、第１制御部３１１は、プリンタ１０のノズル１１を積層位置に対応させて配置する。そして、第１制御部３１１は、ノズル１１の吐出口からモルタルを吐出させる。そして、第１制御部３１１は、モルタルを吐出させながら、モルタル積層の第１制御情報の経路に従って、ロボットアーム１２を動かすことにより、モルタル枠を形成する第１層を形成する。
【0029】
そして、モルタル枠の第１層の形成を完了した場合、第１制御部３１１は、ノズル１１の吐出口を一階層分上げて、第１層と同様に、第１層の上層に第２層を形成する。この階層形成を、第１制御情報に従って、所定の階層数まで繰り返す。所定の階層数は、モルタル枠の形状に応じて、内部に補強部材を積層可能な高さにより決定される。ここでは、後続する金属積層処理において、プリンタ２０のロボットアーム２２が動作可能な範囲を実現できるアスペクト比を用いて決定される。ここで、アスペクト比は、プリンタ２０のノズル２１を挿入する開口面の大きさ、及び高さの割合である。この高さは、金属積層を行なう空間のモルタル階層数に対応する。例えば、開口面が大きい場合には、所定の階層数を大きくし、開口面が小さい場合には、所定の階層数を小さくする。
【0030】
所定の階層まで積層した場合、制御部３１の第１制御部３１１は、プリンタ１０のノズル１１からモルタルの吐出を停止する。
例えば、図４（ａ）に示すように、プリンタ１０を用いたモルタル積層により、３階層（所定の階層）のモルタル枠６００を形成する。
例えば、図４（ａ）に示すように、プリンタ１０を用いたモルタル積層により、３階層（所定の階層）のモルタル枠６００を形成する。
【0031】
次に、管理装置３０の制御部３１は、モルタル積層領域の判定処理を実行する（ステップＳ２１）。具体的には、制御部３１の連携制御部３１３は、モルタル積層の第１制御情報に基づいて、モルタルの積層状況を判定する。そして、金属積層の第２制御情報の積層開始条件を満足している場合には、連携制御部３１３は、第２制御部３１２に対して、金属の積層開始を指示する。
【0032】
次に、管理装置３０の制御部３１は、金属ノズル移動処理を実行する（ステップＳ２２）。具体的には、制御部３１の第２制御部３１２は、補強部材を形成する。ここでは、第２制御部３１２は、プリンタ２０のノズル２１を積層位置に対応させて配置する。そして、第２制御部３１２は、ノズル２１の吐出口から金属ワイヤを供給し、溶接を行ないながら、第２制御情報の経路に従って、ロボットアーム２２を動かすことにより、補強部材を形成する。
【0033】
図４（ｂ）に示すように、プリンタ２０を用いた金属積層により、モルタル枠６００で囲まれた領域内において、金属マーカ５０２に接続された補強部材６１０を形成する。
次に、管理装置３０の制御部３１は、終了判定処理を実行する（ステップＳ２３）。具体的には、制御部３１の連携制御部３１３は、後続の積層工程の有無により終了を判定する。この判定は、設計情報記憶部３２を用いて、先行の制御情報を積層開始条件とする後続の制御情報の有無により行なわれる。
次に、管理装置３０の制御部３１は、終了判定処理を実行する（ステップＳ２３）。具体的には、制御部３１の連携制御部３１３は、後続の積層工程の有無により終了を判定する。この判定は、設計情報記憶部３２を用いて、先行の制御情報を積層開始条件とする後続の制御情報の有無により行なわれる。
【0034】
終了判定処理（ステップＳ２３）において、後続の積層工程が残っていると判定した場合には、管理装置３０の制御部３１は、金属積層状況の判定処理を実行する（ステップＳ１３）。具体的には、制御部３１の連携制御部３１３は、金属の第２制御情報による金属の積層状況が、モルタル積層の第１制御情報の積層開始条件を満足していると判定した場合には、第１制御部３１１に対して、モルタルの積層開始を指示する。この場合、後続の第２制御情報による金属の積層状況（金属の積層量、積層領域の距離、積層時間等）に応じて、温度予測関数を用いて環境温度の上昇を予測する。そして、連携制御部３１３は、第１制御部３１１に対して、予測した環境温度に関する情報を提供する。この場合、管理装置３０の制御部３１は、添加量の制御処理（ステップＳ１１）以降の処理を繰り返す。
【0035】
図４（ｃ）に示すように、プリンタ１０を用いたモルタル積層により、モルタル枠６００の上層に、更に３階層を積層したモルタル枠６０１を形成する。
次に、図４（ｄ）に示すように、モルタル積層の終了後、プリンタ２０を用いた金属積層により、先行の金属積層の補強部材６１０を母材として補強部材６１１を形成する。
次に、図４（ｄ）に示すように、モルタル積層の終了後、プリンタ２０を用いた金属積層により、先行の金属積層の補強部材６１０を母材として補強部材６１１を形成する。
【0036】
次に、図５（ａ）に示すように、プリンタ１０を用いたモルタル積層により、モルタル枠６０１の所定領域の上層に、更に３階層を積層したモルタル枠６０２を形成する。
次に、図５（ｂ）に示すように、プリンタ２０を用いた金属積層により、先行の金属積層の補強部材６１１を母材として補強部材６１２を形成する。
次に、図５（ｂ）に示すように、プリンタ２０を用いた金属積層により、先行の金属積層の補強部材６１１を母材として補強部材６１２を形成する。
【0037】
終了判定処理（ステップＳ２３）において、すべての積層工程を終了と判定した場合には、プリンタ１０，２０による積層処理を終了する。
そして、モルタル枠内に、コンクリートの打設（ステップＳ３１）を行なう。
そして、モルタル枠内に、コンクリートの打設（ステップＳ３１）を行なう。
【0038】
図５（ｃ）に示すように、モルタル枠６０１，６０２を型枠として用いて、コンクリート７００を打設する。これにより、構造物７１０が完成する。この構造物７１０は、モルタル枠６０２を外面に有し、内部に補強部材６１２を備える。
【0039】
（作用）
本実施形態によれば、プリンタ１０によるモルタル積層と、プリンタ２０を用いた金属積層とを連携させることにより、モルタル枠内に補強部材が形成される。
本実施形態によれば、プリンタ１０によるモルタル積層と、プリンタ２０を用いた金属積層とを連携させることにより、モルタル枠内に補強部材が形成される。
【0040】
本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）本実施形態では、管理装置３０の制御部３１は、添加量の制御処理を実行する（ステップＳ１１）。これにより、次工程のタイミングに応じて、先行積層のモルタルの硬化を調整することができる。モルタル積層においては、先行積層のモルタルが、後続積層までに硬化してしまうと、階層間の接合が困難になる。本実施形態では、プリンタ１０によるモルタル積層とともに、プリンタ２０による金属積層を行なうので、凝結遅延剤の添加量を制御することにより、両積層のタイミングを考慮することができる。
（１）本実施形態では、管理装置３０の制御部３１は、添加量の制御処理を実行する（ステップＳ１１）。これにより、次工程のタイミングに応じて、先行積層のモルタルの硬化を調整することができる。モルタル積層においては、先行積層のモルタルが、後続積層までに硬化してしまうと、階層間の接合が困難になる。本実施形態では、プリンタ１０によるモルタル積層とともに、プリンタ２０による金属積層を行なうので、凝結遅延剤の添加量を制御することにより、両積層のタイミングを考慮することができる。
【0041】
（２）本実施形態では、管理装置３０の制御部３１は、モルタルノズル移動処理を実行する（ステップＳ１２）。これにより、構造物の外面を構成するモルタル枠を形成することができる。ここでは、プリンタ１０を用いることにより、比較的自由度が高い形状を形成することができる。
【0042】
（３）本実施形態では、管理装置３０の制御部３１は、モルタル積層領域の判定処理を実行する（ステップＳ２１）。これにより、モルタルの積層状況に応じて、金属の積層を制御することができる。複数のプリンタ１０，２０を用いるため、ロボットアーム１２，２２間の干渉等を抑制することができる。
【0043】
（４）本実施形態では、管理装置３０の制御部３１は、金属ノズル移動処理を実行する（ステップＳ２２）。これにより、モルタル枠に囲まれた領域に補強部材を形成することができる。モルタル積層の途中段階で、金属積層を行なうので、プリンタ２０を用いることにより、目的に応じた補強部材の形状を形成することができる。
【0044】
（５）本実施形態では、管理装置３０の制御部３１は、金属積層状況の判定処理を実行する（ステップＳ１３）。これにより、金属の積層状況に応じて、次工程のモルタルを積層することができる。金属積層により、温度上昇が生じる可能性があるが、この温度上昇を予測して、添加量の制御処理（ステップＳ１１）を実行することができる。
【0045】
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態では、プリンタ１０，２０を用いる。構造物の形成に用いるプリンタ数は複数であれば、２台に限定されるものではない。
・上記実施形態では、プリンタ１０，２０を用いる。構造物の形成に用いるプリンタ数は複数であれば、２台に限定されるものではない。
【0046】
・上記実施形態では、補強材として金属を積層するが、コンクリートを補強できる材料であれば、金属に限定されるものではない。
・上記実施形態では、モルタル積層後に金属積層を行なう。補強部材６１０が、モルタル積層の障害にならなければ、積層の順番は限定されるものではない。
・上記実施形態では、モルタル積層後に金属積層を行なう。補強部材６１０が、モルタル積層の障害にならなければ、積層の順番は限定されるものではない。
【0047】
・上記実施形態では、木製の台座５００上に金属マーカ５０２を配置する。金属製の台座５００を用いてもよい。この場合には、金属マーカ５０２を用いないで、台座５００を母材として用いることができる。
・上記実施形態では、設計情報記憶部３２に記録された第１制御情報、第２制御情報を用いて、プリンタ１０，２０を制御する。ここでは、動作開始条件情報を用いて、複数の第１制御情報、第２制御情報を、順次、切り替えたり、併用したりして、プリンタ１０，２０により、一連のモルタル枠、補強部材を積層する。これに代えて、動作開始条件情報を用いないで、積層状況を動的に判断して、積層の開始、中断、再開を行なうようにしてもよい。この場合には、積層開始から終了までのすべてのモルタル積層、金属積層についての経路情報を、それぞれ、第１制御情報、第２制御情報に記録しておく。そして、管理装置３０の制御部３１は、プリンタ１０，２０のロボットアーム１２，２２の干渉や積層可能なアスペクト比、環境温度を動的に予測する。この場合、プリンタ１０，２０を考慮して、アスペクト比、環境温度に応じた積層条件を動的に判断しながら、第１制御情報、第２制御情報による積層の中断、再開を繰り返す。
・上記実施形態では、設計情報記憶部３２に記録された第１制御情報、第２制御情報を用いて、プリンタ１０，２０を制御する。ここでは、動作開始条件情報を用いて、複数の第１制御情報、第２制御情報を、順次、切り替えたり、併用したりして、プリンタ１０，２０により、一連のモルタル枠、補強部材を積層する。これに代えて、動作開始条件情報を用いないで、積層状況を動的に判断して、積層の開始、中断、再開を行なうようにしてもよい。この場合には、積層開始から終了までのすべてのモルタル積層、金属積層についての経路情報を、それぞれ、第１制御情報、第２制御情報に記録しておく。そして、管理装置３０の制御部３１は、プリンタ１０，２０のロボットアーム１２，２２の干渉や積層可能なアスペクト比、環境温度を動的に予測する。この場合、プリンタ１０，２０を考慮して、アスペクト比、環境温度に応じた積層条件を動的に判断しながら、第１制御情報、第２制御情報による積層の中断、再開を繰り返す。
【0048】
・上記実施形態では、金属マーカ５０２を母材として、プリンタ２０を用いて補強部材を形成する。ここで、補強部材６１０をモルタル枠６００に接続してもよい。この場合には、所定のモルタル積層を行なった場合に、積層上に金属製の連結部材を配置する。そして、プリンタ２０を用いた金属積層において、連結部材を母材として、補強部材と接合する。この場合、対向するモルタル枠６００に連結部材を配置し、両者を接続する補強部材を、金属積層により形成することにより、セパレータとして機能させることができる。
【0049】
図６（ａ）に示すように、プリンタ１０を用いたモルタル積層により、３階層（所定の階層）のモルタル枠６００を形成する。
次に、図６（ｂ）に示すように、３階層（所定の階層）のモルタル枠６００上に、連結部材８００を載置する。この連結部材８００は、金属積層領域に対して、一部が突起するように載置される。
次に、図６（ｂ）に示すように、３階層（所定の階層）のモルタル枠６００上に、連結部材８００を載置する。この連結部材８００は、金属積層領域に対して、一部が突起するように載置される。
【0050】
次に、図６（ｃ）に示すように、プリンタ２０を用いた金属積層により、金属マーカ５０２、連結部材８００に接続された補強部材６１５を形成する。
そして、図６（ｄ）に示すように、モルタル積層、連結部材８００の配置、金属積層を繰り返すことにより、モルタル枠６０５内に配置された補強部材６１６を形成する。
そして、図６（ｄ）に示すように、モルタル積層、連結部材８００の配置、金属積層を繰り返すことにより、モルタル枠６０５内に配置された補強部材６１６を形成する。
【0051】
図６（ｅ）に示すように、モルタル枠６０５を型枠として用いて、コンクリート７００を打設する。これにより、構造物７２０が完成する。この構造物７２０は、モルタル枠６０５を外面に有し、内部に補強部材６１６を備える。この場合、連結部材８００に接続された補強部材６１６が、コンクリート７００の打設時のセパレータとして機能する。
【0052】
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
（ａ）前記管理装置が、前記第１プリンタによって積層させたモルタル枠で囲まれた領域のアスペクト比に基づいて、前記第２プリンタを動作させることを特徴とする請求項１に記載の構造物形成システム。
（ａ）前記管理装置が、前記第１プリンタによって積層させたモルタル枠で囲まれた領域のアスペクト比に基づいて、前記第２プリンタを動作させることを特徴とする請求項１に記載の構造物形成システム。
【0053】
（ｂ）前記管理装置が、前記第２プリンタによる積層に応じて、環境温度の上昇を予測して、前記第１プリンタの積層条件を調整することを特徴とする請求項１又は（ａ）に記載の構造物形成システム。
【0054】
（ｃ）前記管理装置が、前記予測した環境温度に応じて、モルタルへの凝結遅延剤の添加量を調節することを特徴とする（ｂ）に記載の構造物形成システム。
（ｄ）前記管理装置が、前記モルタル積層の途中の積層モルタル枠上に載置された連結部材を連結する補強部材を、前記第２プリンタを用いて積層することを特徴とする請求項１、（ａ）～（ｃ）に記載の構造物形成システム。
（ｄ）前記管理装置が、前記モルタル積層の途中の積層モルタル枠上に載置された連結部材を連結する補強部材を、前記第２プリンタを用いて積層することを特徴とする請求項１、（ａ）～（ｃ）に記載の構造物形成システム。
【符号の説明】
【0055】
ＣＳ１…構造物形成システム、１０，２０…プリンタ、１１，２１…ノズル、１２，２２…ロボットアーム、１３…圧送ポンプ、１４…調整装置、３０…管理装置、３１…制御部、３１１…第１制御部、３１２…第２制御部、３１３…連携制御部、３２…設計情報記憶部、６００…モルタル枠、６１０…補強部材、７００…コンクリート。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】