特許 7532209 アンカー打設ツール及びそれを用いたアンカー打設工法並びにアンカー打設ユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-02

(45)【発行日】2024-08-13

(54)【発明の名称】アンカー打設ツール及びそれを用いたアンカー打設工法並びにアンカー打設ユニット

(51)【国際特許分類】

   B25J 15/08 20060101AFI20240805BHJP

【ＦＩ】

B25J15/08 S

B25J15/08 L

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2020181264

(22)【出願日】2020-10-29

(65)【公開番号】P2022072055

(43)【公開日】2022-05-17

【審査請求日】2023-10-20

(73)【特許権者】

【識別番号】000232955

【氏名又は名称】株式会社日立ビルシステム

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】波田野 利昭

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 雅人

【審査官】杉山 悟史

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－１２５１９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平８－１９３３２０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２５Ｊ １／００ ～ ２１／０２

Ｅ０２Ｄ ３／００

Ｅ２１Ｄ ２０／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

打設装置に接続され、壁面に穿孔された穴にアンカーを打設するアンカー打設ツールであって、
前記アンカー打設ツールは、前記アンカーを打撃する打撃部と、前記アンカーを把持する把持部と、該把持部における前記アンカーの把持状態を制御する把持制御部とを備え、
前記把持制御部では、前記把持部が前記アンカーを把持する把持モードと、前記把持部が前記アンカーの把持を解放する解放モードとに切り替える切替制御が行なわれ、
前記把持部は、把持部ホルダに取り付けられ、空圧で膨張或いは収縮させて前記把持部の内径を変化させるゴム袋と、該ゴム袋に空気を供給或いは排出するためのエア配管を接続するエア配管継手とから成り、
前記ゴム袋に前記空気が供給されてなく、前記ゴム袋が膨張していない状態が前記解放モードであり、前記ゴム袋に前記空気が供給されて前記ゴム袋が膨張して前記把持部の内径が小さくなった状態が前記把持モードであることを特徴とするアンカー打設ツール。

【請求項2】

打設装置に接続され、壁面に穿孔された穴にアンカーを打設するアンカー打設ツールであって、
前記アンカー打設ツールは、前記アンカーを打撃する打撃部と、前記アンカーを把持する把持部と、該把持部における前記アンカーの把持状態を制御する把持制御部とを備え、
前記把持制御部では、前記把持部が前記アンカーを把持する把持モードと、前記把持部が前記アンカーの把持を解放する解放モードとに切り替える切替制御が行なわれ、
前記把持部は、少なくとも２本のフィンガと、該フィンガを開閉駆動するフィンガベースと、前記フィンガを開閉駆動するために前記フィンガベースに圧縮空気を供給するためのエア配管継手とから成り、
前記フィンガベースに前記圧縮空気が供給されてなく、前記フィンガが“開”の状態が前記解放モードであり、前記フィンガベースに前記圧縮空気が供給されて前記フィンガが“閉”動作して前記把持部の内径が狭くなった状態が前記把持モードであることを特徴とするアンカー打設ツール。

【請求項3】

打設装置に接続され、壁面に穿孔された穴にアンカーを打設するアンカー打設ツールであって、
前記アンカー打設ツールは、前記アンカーを打撃する打撃部と、前記アンカーを把持する把持部と、該把持部における前記アンカーの把持状態を制御する把持制御部とを備え、
前記把持制御部では、前記把持部が前記アンカーを把持する把持モードと、前記把持部が前記アンカーの把持を解放する解放モードとに切り替える切替制御が行なわれ、
前記把持部は、複数本の爪と、複数本の前記爪を軸方向へ送り出し可能に支持すると共に、複数本の前記爪の間隔を狭く或いは広くなるように支持するチャックと、該チャックを支持するベースと、該ベースに設置され、複数本の前記爪の軸方向への送り出し量及び複数本の前記爪の間隔を制御するサーボモータとから成り、
複数本の前記爪の軸方向への送り出し量及び複数本の前記爪の間隔を前記サーボモータで制御して、複数本の前記爪で囲まれた内径（前記アンカーを把持する径）を変化させ、複数本の前記爪の軸方向への送り出し量及び複数本の前記爪の間隔に変化がない状態が前記解放モードであり、複数本の前記爪の軸方向への送り出し量が大きく、かつ、複数本の前記爪の間隔が狭くなった状態が前記把持モードであることを特徴とするアンカー打設ツール。

【請求項4】

請求項１乃至３のいずれか１項に記載のアンカー打設ツールであって、
前記アンカーを把持する把持部は、前記把持制御部からの信号によって、前記アンカーを把持する前記把持モードと、前記アンカーの把持を解放する前記解放モードに切り替えられることを特徴とするアンカー打設ツール。

【請求項5】

請求項１乃至４のいずれか１項に記載のアンカー打設ツールであって、
前記アンカー打設ツールは打設装置に接続され、前記打設装置はロボットに装着され、前記ロボットに前記把持制御部が設置されていることを特徴とするアンカー打設ツール。

【請求項6】

請求項５に記載のアンカー打設ツールであって、
前記ロボットのアーム先端部には、前記壁面に穿孔された前記穴と前記アンカーに掛かる６軸の力を検出する力覚センサと、前記壁面に穿孔された前記穴を認識するカメラと、前記壁面と前記ロボットのアーム先端部間の距離を計測する距離センサと、少なくとも前記打設装置との脱着を可能にするツールチェンジャとが接続され、
前記距離センサを用いて、前記壁面と前記ロボットのアーム先端部との相対角度を算出し、前記ロボットの姿勢を制御すると共に、前記カメラで検出された前記壁面に穿孔された前記穴の中心に前記ロボットのアーム先端部を移動させ、かつ、前記力覚センサは、検出したモーメント値が最小となるように前記ロボットのアーム先端部を制御することを特徴とするアンカー打設ツール。

【請求項7】

請求項６に記載のアンカー打設ツールであって、
前記アンカー打設ツールは前記打設装置に接続され、前記打設装置には、打撃作業を行う打撃軸が内蔵され、この打撃軸を打撃方向に稼働させることにより、前記アンカー打設ツールの打撃部を介して前記アンカーに打撃力を与えることを特徴とするアンカー打設ツール。

【請求項8】

請求項７に記載のアンカー打設ツールと、該アンカー打設ツールが接続された打設装置とから成り、
前記打設装置は打設装置ホルダに取付けられ、ロボットのアーム先端部に接続されているツールチェンジャと接続されていることを特徴とするアンカー打設ユニット。

【請求項9】

請求項１乃至７のいずれか１項に記載のアンカー打設ツールを用いて壁面に穿孔された穴にアンカーを打設するアンカー打設工法であって、
ロボットのアーム先端部に前記アンカー打設ツールを装着した打設装置を接続し、前記ロボットのアームは、少なくとも１本の前記アンカーが装填されたアンカー台座から前記アンカー打設ツールの把持部で前記アンカーを把持し、前記壁面に穿孔された前記穴の位置まで移動させて、前記アンカー打設ツールの打撃部で前記穴に前記アンカーを打撃挿入することを特徴とするアンカー打設工法。

【請求項10】

請求項９に記載のアンカー打設工法であって、
前記アンカーの先端を前記壁面に穿孔された前記穴に挿入する際には、前記アンカー打設ツールの把持部は把持モード、前記アンカーを前記壁面に穿孔された前記穴に打撃挿入する際には、前記アンカー打設ツールの把持部は解放モードとなるように把持制御部で切り替え制御が行われることを特徴とするアンカー打設工法。

【請求項11】

請求項１０に記載のアンカー打設工法であって、
前記アンカーの一端を前記壁面に穿孔された前記穴に挿入した際に、前記アンカー打設ツールの打撃部が前記アンカーの他端側と接触し、前記アンカーを打撃する方向に前記アンカーの他端を押し付けた状態で、前記アンカー打設ツールの把持部を前記把持モードから前記解放モードへ切り替えることを特徴とするアンカー打設工法。

【請求項12】

請求項１乃至７のいずれか１項に記載のアンカー打設ツールを用いて壁面に穿孔された穴にアンカーを打設する際に、
ロボットのアーム先端部に取付けられた距離センサで、前記壁面の任意の異なる３点を複数回計測し、平均値を取った後、前記壁面の任意の異なる３点を直線で結んで得られる三角形の面に対して垂直となるベクトルを算出し、前記壁面と前記ロボットのアーム先端部との相対姿勢を算出する工程Ｓ１と、
前記ロボットのアーム先端部に取付けられたカメラで前記壁面に穿孔された前記穴を探索する工程Ｓ２及び前記穴を検出する工程Ｓ３と、
前記工程Ｓ３で検出した前記穴の中心座標を算出する工程Ｓ４と、
少なくとも１本の前記アンカーが装填されたアンカー台から前記アンカーを把持する工程に移行し、前記アンカー打設ツールの把持モードを解放モードにする工程Ｓ５及び前記ロボットのアーム先端部を前記アンカー台の直上に移動させる工程Ｓ６と、
前記ロボットのアーム先端部の前記カメラで把持する前記アンカーを探索する工程Ｓ７及び前記アンカー打設ツールの把持部で把持する前記アンカーを検出する工程Ｓ８と、
前記アンカー打設ツールの把持部の中心軸と前記アンカーの中心軸を合わせた後、前記アンカー打設ツールを前記アンカーに接近させ、前記アンカー打設ツールの把持部で前記アンカーを所定の長さまで覆い、前記アンカー打設ツールの把持部を把持モードする工程Ｓ９と、
前記アンカー打設ツールの把持部の内径を狭めて前記アンカーを把持し、前記アンカーを前記アンカー台から持ち上げる工程Ｓ１０と、
前記アンカーを把持した状態で、前記壁面に穿孔された前記穴付近まで前記ロボットのアーム先端部を移動させる工程Ｓ１１及び前記アンカーのアーム先端部を前記壁面に穿孔された前記穴へ挿入する工程Ｓ１２と、
前記工程Ｓ１２の時、前記ロボットのアーム先端部に取付けた力覚センサの３軸モーメント値が最小となるように前記ロボットのアーム先端部を制御し、前記壁面に穿孔された前記穴と前記アンカーの先端を嵌合させる工程Ｓ１３と、
前記工程Ｓ１３を行った後、前記力覚センサで前記アンカーの挿入反力が規定値以上になるまで、前記ロボットの押し込み力のみで前記アンカーの先端を前記壁面に穿孔された前記穴に挿入させる工程Ｓ１４と、
前記アンカー打設ツールの把持部を解放モードにし、前記アンカーの拘束を解除する工程Ｓ１５と、
所定の深さまで前記アンカーを前記アンカー打設ツールの打撃部で前記壁面に穿孔された前記穴に打撃挿入する工程Ｓ１６と、
前記アンカーを所定の深さまで打撃挿入する工程Ｓ１７及び前記工程Ｓ１７を行なった後、前記ロボットを前記アンカーの打撃開始位置まで移動させる工程Ｓ１８と、を行うことを特徴とするアンカー打設工法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はアンカー打設ツール及びそれを用いたアンカー打設工法並びにアンカー打設ユニットに係り、特に、目的とする対象物の壁面に穿孔されている穴にアンカーを打設する際にアームを有するロボットで壁面に穿孔された下穴にアンカーボルト（以下、アンカーとする）を打設する際に用いられるアンカー打設ツール及びそれを用いたアンカー打設工法並びにアンカー打設ユニットに関する。

【背景技術】

【0002】

日本、北米、欧州をはじめとする先進国では、少子高齢化に伴う施工作業者の減少が問題となっており、汚い、きつい、危険（所謂３Ｋ）作業や技能を有する作業を低減させる装置或いはシステムの導入によって工期短縮を図り、生産性を向上させることが求められている。

【0003】

一般的に、コンクリートを始めとする構造物の壁面にブラケットや照明具等の機材を取付ける際には、アンカー打設作業が行われる。

【0004】

具体的には、ハンマドリル等で、壁面の所定の位置に、所定の深さの下穴を明けた後、その下穴にアンカーを打撃挿入し、アンカーに付設されたボルトとナットを用いて、機材を壁面に固定することが行われる。

【0005】

従来、アンカー打設作業は、作業者がハンマでアンカーを打撃挿入するか、或いは打撃動作を備えるハンマドリル等の電動工具に、専用のアンカー打込棒を接続して実施される。アンカー打設作業は、高所で行われる場合も多く、アンカーの打撃挿入には労力と時間が掛かる。

【0006】

そこで、油圧ショベルを始めとする建設機械やロボットを用いた自動アンカー打設技術が考えられている。

【0007】

このようなアンカー或いは金属製長尺物の打設装置の先行技術文献として、特開平８－１９３３２０号公報（特許文献１）の地盤補強における打設鉄筋逆進防止工法及び抜け落ち防止用ストッパがある。

【0008】

この特許文献１に記載されている地盤補強における打設鉄筋逆進防止工法及び抜け落ち防止用ストッパは、道路などの法面や斜面等の地盤補強安定化或いは地中排水体埋設のため、地盤補強用鉄筋や地中排水体打設用ガイド管などを打設する工法とその装置に関係し、鉄筋等を水平付近から上向きに打設する際の鉄筋等の抜け落ち事故防止に利用するもので、必要に応じてストッパの使用、不使用が任意に選択でき、使用時は確実に効果が期待でき、信頼性が高く、かつ、鉄筋を打設装置に装着するときは、打設装置の前方からでも後方からでも都合のよい方から挿通でき、その後に、ストッパを容易に装着できるようにすると共に、簡単に装着が可能なストッパの構成が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【文献】特開平８－１９３３２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

上述した特許文献１に記載の地盤補強における打設鉄筋逆進防止工法及び抜け落ち防止用ストッパは、油圧ショベルに取付けた前後進推力装置から前進推力と振動を鉄筋へと伝達させ、地盤に強制的に押し込み打設する工法装置、及び把持機構で鉄筋を把持する機構を備え、鉄筋を把持した状態で地盤に貫入していく工法であり、本発明が対象としているロボットで壁面に穿孔された下穴にアンカーを自動で打設する作業と使用環境、条件、課題等の設定が異なる。

【0011】

本発明が対象としているロボットで壁面に穿孔された下穴にアンカーを自動で打設する作業は、アームを有するロボットで壁面に穿孔された下穴にアンカーを打設する際に、壁面に穿孔された下穴の中心軸と、打設されるアンカーの長手方向の軸とにずれがある場合、アンカーを把持した状態で無理に打設すると、アンカーを曲げる力が掛かる。

【0012】

駆動中のロボットの関節部は、一般的に剛であるため、曲ようとする力の逃げ場がなく、大きな曲げモーメントがロボットの関節部に掛かり、結果として、ロボットの許容負荷を超えて、ロボットが停止したり関節部が破損してしまう恐れがある。

【0013】

本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、アンカー打設作業時に、壁面に穿孔された下穴の中心軸と、アンカーの長手方向軸とにずれがある場合に生じる曲げモーメントを低減させ、ロボットの関節軸への負荷を抑えることができるアンカー打設ツール及びそれを用いたアンカー打設工法並びにアンカー打設ユニットを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0014】

本発明のアンカー打設ツール台は、上記目的を達成するために、打設装置に接続され、壁面に穿孔された穴にアンカーを打設するアンカー打設ツールであって、前記アンカー打設ツールは、前記アンカーを打撃する打撃部と、前記アンカーを把持する把持部と、該把持部における前記アンカーの把持状態を制御する把持制御部とを備え、前記把持制御部では、前記把持部が前記アンカーを把持する把持モードと、前記把持部が前記アンカーの把持を解放する解放モードとに切り替える切替制御が行なわれ、
前記把持部は、把持部ホルダに取り付けられ、空圧で膨張或いは収縮させて前記把持部の内径を変化させるゴム袋と、該ゴム袋に空気を供給或いは排出するためのエア配管を接続するエア配管継手とから成り、前記ゴム袋に前記空気が供給されてなく、前記ゴム袋が膨張していない状態が前記解放モードであり、前記ゴム袋に前記空気が供給されて前記ゴム袋が膨張して前記把持部の内径が小さくなった状態が前記把持モードであるか、
又は前記把持部は、少なくとも２本のフィンガと、該フィンガを開閉駆動するフィンガベースと、前記フィンガを開閉駆動するために前記フィンガベースに圧縮空気を供給するためのエア配管継手とから成り、前記フィンガベースに前記圧縮空気が供給されてなく、前記フィンガが“開”の状態が前記解放モードであり、前記フィンガベースに前記圧縮空気が供給されて前記フィンガが“閉”動作して前記把持部の内径が狭くなった状態が前記把持モードであるか、
或いは前記把持部は、複数本の爪と、複数本の前記爪を軸方向へ送り出し可能に支持すると共に、複数本の前記爪の間隔を狭く或いは広くなるように支持するチャックと、該チャックを支持するベースと、該ベースに設置され、複数本の前記爪の軸方向への送り出し量及び複数本の前記爪の間隔を制御するサーボモータとから成り、複数本の前記爪の軸方向への送り出し量及び複数本の前記爪の間隔を前記サーボモータで制御して、複数本の前記爪で囲まれた内径（前記アンカーを把持する径）を変化させ、複数本の前記爪の軸方向への送り出し量及び複数本の前記爪の間隔に変化がない状態が前記解放モードであり、複数本の前記爪の軸方向への送り出し量が大きく、かつ、複数本の前記爪の間隔が狭くなった状態が前記把持モードであることを特徴とする。

【0015】

また、本発明のアンカー打設工法は、上記目的を達成するために、上記構成のアンカー打設ツールを用いて壁面に穿孔された穴にアンカーを打設するアンカー打設工法であって、ロボットのアーム先端部に前記アンカー打設ツールを装着した打設装置を接続し、前記ロボットのアームは、少なくとも１本の前記アンカーが装填されたアンカー台座から前記アンカー打設ツールの把持部で前記アンカーを把持し、前記壁面に穿孔された前記穴の位置まで移動させて、前記アンカー打設ツールの打撃部で前記穴に前記アンカーを打撃挿入することを特徴とする。

【0016】

また、本発明のアンカー打設ユニットは、上記目的を達成するために、上記構成のアンカー打設ツールと、該アンカー打設ツールが接続された打設装置とから成り、前記打設装置は打設装置ホルダに取付けられ、ロボットの先端部に接続されているツールチェンジャと接続されていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、アンカー打設作業時に、壁面に穿孔された下穴の中心軸と、アンカーの長手方向軸とにずれがある場合に生じる曲げモーメントを低減させ、ロボットの関節軸への負荷を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明のアンカー打設ツールの実施例１を用いたアンカー打ち込み装置を示し、設置面にアームを有するロボットが設置され、アンカーが装填されたアンカー台からアンカーを１本把持し、壁面に穿孔された下穴にアンカーを移動させ、アンカー先端部を下穴に挿入している状態を示す図である。

【図2】本発明の実施例１のアンカー打設ツールにより壁面に穿孔された下穴に打設されるアンカーの一例を示す図である。

【図3】本発明のアンカー打設ツールの実施例１を示す斜視図である。

【図4】本発明の実施例１のアンカー打設ツールを打設装置に接続し、それをロボットに装着させる際のアンカー打設ユニットを示す構成図である。

【図5】図３の把持部が解放モード状態の断面図である。

【図6】図３の把持部が把持モード状態の断面図である。

【図7】図１で示したロボットによるアンカーの打設作業時におけるアンカー打設ツールを、アンカーが壁面に穿孔された下穴に挿入される前の状態として示す断面図である。

【図8】図７の状態からアンカーが壁面に穿孔された下穴に打撃挿入された状態を示す断面図である。

【図9】本発明のアンカー打設工法の基本的な流れを示すフローチャートである。

【図10】図９に示したアンカー打設工法のフローチャートにおける工程Ｓ６から工程Ｓ１０の動作の様子を表した概略図である。

【図11】図９に示したアンカー打設工法のフローチャートにおける工程Ｓ１１から工程Ｓ１８の動作の様子を表した概略図である。

【図12】本発明のアンカー打設ツールの実施例２に作用される把持部の解放モード状態を示す側面図である。

【図13】図１２の把持モード状態を示す側面図である。

【図14】本発明のアンカー打設ツールの実施例３に作用される把持部の解放モード状態を示す側面図である。

【図15】図１４の把持モード状態を示す側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、図示した実施例に基づいて本発明のアンカー打設ツール及びそれを用いたアンカー打設工法並びにアンカー打設ユニットを説明する。なお、各図において、同一の構成には同一の符号を付し、説明が重複する場合は、その説明を省略する場合がある。

【0020】

また、本発明の各種の構成要素は必ずしも個々に独立した存在である必要はなく、一の構成要素が複数の部品から成ること、複数の構成要素が一の部品から成ること、或る構成要素が別の構成要素の一部であること、或る構成要素の一部と他の構成要素の一部とが重複すること、などを許容する。

【実施例1】

【0021】

図１に、本発明のアンカー打設ツール１００の実施例１を用いたアンカー打ち込み装置を示し、アンカー打設ツール１００を接続した打設装置１０が、アームを有するロボット９に装着された概略図を示す。

【0022】

該図は、設置面３にロボット９が設置され、複数のアンカー４のうち、アンカー台８に付け替え可能に装填された１本のアンカー４ａをアンカー打設ツール１００で把持し、壁面１に穿孔された下穴２にアンカー４ａの先端を挿入させている状態を示す。

【0023】

更に詳述すると、アンカー打設ツール１００を接続した打設装置１０は、打設装置ホルダ１１に取付けられ、打設装置ホルダ１１は後述するツールチェンジャ１２に接続されている。

【0024】

なお、図示していないが、打設装置１０には、打撃作業を行う打撃軸が内蔵され、この打撃軸を打撃方向に稼働させることにより、アンカー打設ツール１００の打撃部１０１を介してアンカー４ａに打撃力を与える。ここでは、打設装置１０の一例として、ハンマドリル（打撃モード）を想定している。

【0025】

ロボット９のアーム先端部には、アンカー４ａを把持している他端、即ち、下穴２とアンカー４ａに掛かる６軸の力を検出する力覚センサ１３と、壁面１に穿孔された下穴２を認識するカメラ１４と、壁面１とロボット９のアーム先端部間の距離を計測する距離センサ１５と、打設装置１０をはじめとする、その他のツールとの脱着を可能にするツールチェンジャ１２が接続されている。

【0026】

そして、距離センサ１５を用いて、壁面１とロボット９のアーム先端部との相対角度を算出し、ロボット９の姿勢を制御し、カメラ１４で検出された壁面１に穿孔された下穴２の中心にロボット９のアーム先端部を移動し、力覚センサ１３は、検出したモーメント値が最小となるようにロボット９のアーム先端部を制御する。

【0027】

また、アンカー打設ツール１００の把持部１０２Ａにおける把持状態を制御する把持制御部１０７が、ロボット９に取付けてられている。

【0028】

次に、図２に、本実施例において、壁面１に穿孔された下穴２に打設されるアンカー４ａ（ウェッジ式アンカー）の概略図を示す。

【0029】

図２に示すように、アンカー４ａは、壁面１に穿孔された下穴２に挿入されるアンカー４ａの端に環装され、開脚可能な３面ウェッジ５と、頭部にナット７を螺合させる雄ネジ部６とから構成されている。

【0030】

そして、アンカー４ａの打設時には、壁面１に穿孔されたアンカー４ａの径と同一径の下穴２に、アンカー４ａをハンマ等で打撃挿入して螺合されたナット７を締め込み、壁面１内で３面ウェッジ５が開脚してアンカー４ａが固定される。

【0031】

続いて、本実施例におけるアンカー打設ツール１００について、図３を用いて説明する。

【0032】

図３に示すように、本実施例におけるアンカー打設ツール１００は、アンカー４ａを打撃する打撃部１０１と、アンカー４ａを把持する把持部１０２Ａと、図１に示した把持制御部１０７とから概略構成され、打撃部１０１と把持部１０２Ａの中心軸は、同軸上になるように配置されている。

【0033】

本実施例におけるアンカー打設ツール１００の把持部１０２Ａは、把持部ホルダ１０３に取り付けられていると共に、打撃部１０１と接続され、空圧で膨張させることで、把持部１０２Ａの内径を変化（収縮）させる浮き輪状のゴム袋１０４と、この浮き輪状のゴム袋１０４に空気を供給或いは排出するためのエア配管１０６（図４参照）を接続するエア配管継手１０５とから概略構成されている。

【0034】

そして、本実施例のアンカー打設ツール１００の把持部１０２Ａは、ゴム袋１０４に空気が供給されてなくゴム袋１０４が膨張していない状態が、把持部１０２Ａがアンカー４ａの把持を解放する解放モードであり、ゴム袋１０４に空気が供給されてゴム袋１０４が膨張して把持部１０２Ａの内径が収縮し、アンカー４ａの雄ネジ部６より小さくなった状態が、把持部１０２Ａがアンカー４ａを把持する把持モードである。

【0035】

図４に、ロボット９に装着される際のアンカー打設ユニット１０８を示す。

【0036】

図４に示すように、アンカー打設ユニット１０８は、上記構成のアンカー打設ツール１００と、このアンカー打設ツール１００が接続された打設装置１０とから成り、打設装置１０は、打設装置ホルダ１１に取付けられ、ロボット９のアーム先端部に接続されているツールチェンジャ１２と接続されている。また、エア配管継手１０５から伸びたエア配管１０６は、ツールチェンジャ１２に接続されている。

【0037】

なお、ロボット９は、サーボバルブを内蔵し、ロボット９のアーム先端部に接続されたツールチェンジャ１２へ圧縮空気を供給・排出する機能を備えていることを想定している。

【0038】

また、アンカー打設ツール１００の把持部１０２Ａは、把持制御部１０７からの信号によって、能動的にアンカー４ａを把持する把持モードと、アンカー４ａの把持を解放する解放モードを切り替え制御することが可能である。

【0039】

図５に、図３に示したアンカー打設ツール１００の把持部１０２Ａが解放モード状態の断面図を示す。図５は、把持部１０２Ａであるゴム袋１０４に空気が送り込まれていない解放モード状態である。一方、図６は、ゴム袋１０４に空気が送り込まれ、ゴム袋１０４が膨張して把持部１０２Ａの内径が収縮し、アンカー４ａの雄ネジ部６より小さくなった把持モード状態を示すアンカー打設ツール１００の断面図である。

【0040】

続いて、壁面１に穿孔された下穴２の中心軸２ａと、打設されるアンカー４ａの長手方向軸４ｂにずれがある場合におけるアンカー打設ツール１００の効果を説明する。

【0041】

図７に、図１で示したロボット９によるアンカー４ａの打設作業時におけるアンカー打設ツール１００を、アンカー４ａが下穴２に挿入される前の状態を示す。なお、図７では、説明し易くするため、壁面１とアンカー打設ツール１００は断面図で示す。

【0042】

図７は、アンカー打設ツール１００の把持部１０２Ａが、アンカー４ａを把持モード状態（図６の状態）で把持し、壁面１に穿孔された下穴２へアンカー４ａの先端を位置決め挿入し、把持部１０２を把持モードから解放モード（図５の状態）に切り替えた状態を示している。また、図７は、下穴２の中心軸２ａとアンカー４ａの長手方向軸４ｂがわずかにずれている場合である。

【0043】

図７の状態からアンカー４ａを下穴２へ打撃挿入した状態を図８に示す。

【0044】

図８に示すように、壁面１に穿孔された下穴２に、アンカー４ａが打撃挿入されていることが分かる。

【0045】

このように、アンカー４ａを壁面１に穿孔された下穴２に打撃挿入する際には、アンカー打設ツール１００の把持部１０２Ａが解放モード状態のため、把持部１０２Ａはアンカー４ａを拘束しておらず、アンカー４ａの打撃される面４ｃ（図２参照）とアンカー打設ツール１００の打撃部１０１の平面１０１ａ（図７参照）が打撃時に接触（面接触）するだけであるため（アンカー４ａの打撃される面４ｃとアンカー打設ツール１００の打撃部１０１は、面接触だけではなく、点接触或いは線接触もあり得る）、アンカー打設ツール１００と接続される打設装置１０を介してロボット９に大きな曲げモーメントが掛からず、ロボット９を用いてアンカー打設作業が実現可能となる。

【0046】

次に、上述したアンカー打設ツール１００を用いて、アンカー４ａを自動的に壁面１に穿孔された下穴２に打撃挿入するアンカー打設工法を、図９を用いて説明する。

【0047】

図９は、実施例１で説明したアンカー打設ツール１００を用いたアンカー打設工法の基本的な流れを示すフローチャートである。

【0048】

ここでは、図１で示したロボット９のアーム先端部には、すでにアンカー打設ツール１００を接続した打設装置１０が取付けてあることを前提とする。

【0049】

始めに、アンカー４ａを壁面１に対して垂直となるロボット９のアーム先端部の姿勢を算出（後述の工程Ｓ１参照）する。これは、アンカー４ａを壁面１に対して垂直に打設するために必要な作業である。

【0050】

ロボット９のアーム先端部に取付けられた距離センサ１５で、壁面１の任意の異なる３点を複数回計測し、平均値を取った後、３点を直線で結んで得られる三角形の面に対して垂直となるベクトルを算出し、壁面１とロボット９のアーム先端部との相対姿勢を算出する（工程Ｓ１）。以上で、ロボット９のアーム先端部の姿勢が定まる。

【0051】

次に、ロボット９のアーム先端部に取付けられたカメラ１４で壁面１に穿孔された下穴２を探索し（工程Ｓ２）、下穴２を検出する（工程Ｓ３）。なお、工程Ｓ３で下穴２が検出されなかった場合は工程Ｓ２に戻る。その後、検出した下穴２の中心座標を算出する（工程Ｓ４）。

【0052】

続いて、アンカー台８からアンカー４ａを把持する工程に移行する。始めに、アンカー打設ツール１００の把持モードを解放モードにする（工程Ｓ５）。次に、ロボット９のアーム先端部をアンカー台８の直上に移動させる（工程Ｓ６）。

【0053】

そして、ロボット９のアーム先端部のカメラ１４で把持するアンカー４ａを探索し（工程Ｓ７）、アンカー打設ツール１００の把持部１０２で把持するアンカー４ａを検出する（工程Ｓ８）。なお、工程Ｓ８で把持するアンカー４ａが検出されなかった場合は工程Ｓ７に戻る。

【0054】

把持部１０２Ａの中心軸とアンカー４ａの中心軸を合わせた後、アンカー打設ツール１００をアンカー４ａに接近させ、把持部１０２Ａでアンカー４ａを所定の長さまで覆い、アンカー打設ツール１００の把持部１０２Ａを把持モードにし（工程Ｓ９）、把持部１０２Ａの内径を狭めてアンカー４ａを把持し、アンカー４ａをアンカー台８から持ち上げる（工程Ｓ１０）。

【0055】

図１０の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、上述した工程Ｓ６から工程Ｓ１０の動作の様子を表した概略図であり、図１０の（ａ）が工程Ｓ６から工程Ｓ８、図１０の（ｂ）が工程Ｓ９、図１０の（ｃ）が工程Ｓ１０である。

【0056】

その後、アンカー４ａを把持した状態で、壁面１に穿孔された下穴２付近までロボット９のアーム先端部を移動させ（工程Ｓ１１）、アンカー４ａのアーム先端部を下穴２へ挿入する（工程Ｓ１２）。この時、ロボット９のアーム先端部に取付けた力覚センサ１３の３軸モーメント値が最小となるようにロボット９のアーム先端部を制御し、下穴２とアンカー４ａの先端を嵌合させる（工程Ｓ１３）、なお、工程Ｓ１３で力覚センサ１３の３軸モーメント値が最小でなければ工程Ｓ１２に戻る。

【0057】

嵌合後、力覚センサ１３でアンカー４ａの挿入反力が規定値以上になるまで、ロボット９の押し込み力のみでアンカー４ａの先端を下穴２に挿入させる（工程Ｓ１４）。これは、次のアンカー打撃作業時に、アンカー打設ツール１００の把持部１０２Ａを解放モードとした際に、アンカー４ａが下穴２から落下することを防ぐためである。なお、工程Ｓ１４でアンカー４ａの挿入反力が規定値以上でなければ工程Ｓ１２に戻る。

【0058】

次に、アンカー打設ツール１００の把持部１０２Ａを解放モードにし、アンカー４ａの拘束を解除する（工程Ｓ１５）。続いて、所定の深さまでアンカー４ａを、壁面１に穿孔された下穴２に打撃部１０１で打撃挿入する（工程Ｓ１６）。アンカー４ａを所定の深さ（例えば、８０ｍｍ以上）まで打撃挿入した後（工程Ｓ１７）、ロボット９をアンカー４ａの打撃開始位置まで移動させる（工程Ｓ１８）。この際、壁面１に穿孔された下穴２に打設されたアンカー４ａは、壁面１との摩擦で容易に引き抜くことはできない状態となっている。なお、工程Ｓ１７で規定値深さまでアンカー４ａが打設されていない場合は工程Ｓ１６に戻る、
図１１の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、上述した工程Ｓ１１から工程Ｓ１８の動作の様子を表した概略図であり、図１１の（ａ）が工程Ｓ１１、図１１の（ｂ）が工程Ｓ１２から工程Ｓ１６、図１１の（ｃ）が工程Ｓ１７から工程Ｓ１８である。

【0059】

以上で、アンカー打設ツール１００を用いて、アンカー４ａを自動的に壁面１に穿孔された下穴２に打設するアンカー打設作業は完了する。

【0060】

このような本実施例のアンカー打設工法とすることにより、アンカー４ａの把持、打撃挿入の一連の作業を、アンカー打設ツール１００を用いた一台のロボット９で実現可能となる。

【0061】

以上説明した本実施例によれば、アームを有するロボット９で壁面１に穿孔された下穴２にアンカー４ａを打設する際に、アンカー打設ツール１００を能動的に把持モードから解放モードに切り替え、打撃挿入するアンカー４ａの拘束状態を解くことで、壁面１に穿孔された下穴２の中心軸２ａと、打設されるアンカー４ａの長手方向軸４ｂとにずれがある場合であっても、アンカー４ａを曲げる力がアンカー打設ツール１００を介してロボット９に伝わらないため、ロボット９の関節軸への負荷を抑えることが可能となる。

【0062】

そのため、軸にずれがある場合に生じる曲げモーメントを許容する強力な関節構造のアームを有するロボット９や曲げモーメントを低減させる複雑な追加装置、曲げモーメントを抑えながらアンカー４ａを打設する複雑或いは工程数の多いアンカー打設工法、壁面１に穿孔された下穴２を拡張させ、アンカー４ａの打設負荷を減らした一方でアンカー４ａの引抜き強度を落としてしまうことなどを防ぐことができる。

【実施例2】

【0063】

実施例１で説明したアンカー打設ツール１００のアンカー４ａの把持部１０２Ａは、浮き輪状のゴム袋１０４に圧力を掛けた空気を注入し膨張させることで、把持部１０２Ａの内径を収縮させる把持方式であった。

【0064】

アンカー４ａを把持する代替方式（実施例２）として、２本の開閉するフィンガ２００を用いる把持方式を図１２及び図１３に示す。

【0065】

本実施例のアンカー打設ツール１００の把持部１０２Ｂは、２本のフィンガ２００と、このフィンガ２００を開閉駆動する（フィンガ２００の付け根をスライドさせる）フィンガベース２０１と、フィンガ２００を開閉駆動するためにフィンガベース２０１に圧縮空気を供給するためのエア配管継手１０５とから概略構成されている。本実施例の把持部１０２Ｂは、実施例１と同様に打撃部１０１と接続されている。

【0066】

そして、フィンガベース２０１に圧縮空気が供給されてなく、フィンガ２００が“開”の状態が、本実施例の把持部１０２Ｂがアンカー４ａの把持を解放する解放モードであり、フィンガベース２０１に圧縮空気が供給されてフィンガ２００が“閉”動作して把持部１０２Ｂの内径が狭くなった状態が、本実施例の把持部１０２Ｂがアンカー４ａの把持する把持モードである。

【0067】

図１２は、２本のフィンガ２００が開いた解放モード状態を、図１３は、２本のフィンガ２００が閉じた把持モード状態をそれぞれ示している。

【0068】

このような本実施例の構成でも実施例１と同様な効果を得ることができる。

【0069】

また、実施例１の浮き輪状のゴム袋１０４は、ゴム袋１０４に圧縮空気を入れた把持モード状態であっても、弾力性のあるゴム袋１０４を把持部１０２Ａとして使用しているため、アンカー４ａを把持した状態でロボット９のアーム先端部を高速で駆動させると、ゴム袋１０４で把持しているアンカー４ａが揺れるという課題があった。

【0070】

しかし、本実施例のアンカー打設ツール１００の把持部１０２Ｂにおけるフィンガ把持方式では、フィンガ２００を剛体とすると、アンカー４ａをフィンガ２００で強固に把持することが可能となるため、ロボット９のアーム先端部を高速で駆動させてもアンカー４ａの揺れを防ぐことができる。

【0071】

また、アンカー４ａをフィンガ２００で強固に把持するため、壁面１に穿孔された下穴２にアンカー４ａの先端を嵌合させる際にも、アンカー４ａの先端を介して伝達される反力を、ロボット９の力覚センサ１３で感度よく検出することが可能になるという利点がある。

【0072】

なお、フィンガ２００は、２本以上であればよく、アンカー４ａを把持した際の中心軸を合わせる観点では、３本フィンガの構造が好ましい。また、フィンガ２００を開閉駆動させる動力源としては空圧以外に、水圧、油圧、電動でも構わない。

【実施例3】

【0073】

アンカー４ａを把持する代替方式（実施例３）として、図１４及び１５に示すドリルチャック方式がある。これは、一般的なドリルチャックの構造と同じで、ドリルビットの代わりにドリルチャックでアンカー４ａを把持するものである。

【0074】

即ち、本実施例のアンカー打設ツール１００の把持部１０２Ｃは、複数本（本実施例では３本）の爪３０１と、３本の爪３０１を軸方向へ送り出し可能に支持すると共に、３本の爪３０１の間隔を狭く或いは広くなるように支持するチャック３００と、このチャック３００を支持するベース３０３と、ベース３０３に設置され、３本の爪３０１の軸方向への送り出し量及び３本の爪３０１の間隔を制御するサーボモータ３０２とから概略構成され、チャック３００内の３本の爪３０１の送り出し量で、３本の爪３０１で囲まれた内径（アンカー４ａを把持する径）を変化させている。本実施例の把持部１０２Ｃは、実施例１と同様に打撃部１０１と接続されている。

【0075】

そして、３本の爪３０１の軸方向への送り出し量及び３本の爪３０１の間隔をサーボモータ３０２で制御して、３本の爪３０１で囲まれた内径（アンカー４ａを把持する径）を変化させ、３本の爪３０１の軸方向への送り出し量及び３本の爪３０１の間隔に変化がない状態が、本実施例の把持部１０２Ｃがアンカー４ａの把持を解放する解放モードであり、３本の爪３０１の軸方向への送り出し量が大きく、かつ、３本の爪３０１の間隔が狭くなった状態が、本実施例の把持部１０２Ｃがアンカー４ａを把持する把持モードである。

【0076】

つまり、本実施例の把持部１０２Ｃは、アンカー４ａを把持する際は、図１５のように３本の爪３０１の間隔を狭め、アンカー４ａを打設する際は、図１４のように３本の爪３０１の間隔を広げ、アンカー４ａの拘束を解除した状態で、打撃部１０１の平面部分でアンカー４ａを打撃挿入する。

【0077】

この本実施例のアンカー打設ツール１００の把持部１０２Ｃにおけるドリルチャック方式の把持部１０２Ｃであっても、実施例２と同様に、アンカー４ａを強固に把持することが可能である。

【0078】

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれている。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

【符号の説明】

【0079】

１…壁面、２…下穴、２ａ…下穴の中心軸、３…設置面、４、４ａ…アンカー、４ｂ…アンカーの長手方向軸、４ｃ…アンカーの打撃される面、５…３面ウェッジ、６…雄ネジ部、７…ナット、８…アンカー台、９…ロボット、１０…打設装置、１１…打設装置ホルダ、１２…ツールチェンジャ、１３…力覚センサ、１４…カメラ、１５…距離センサ、１００…アンカー打設ツール、１０１…アンカー打設ツールの打撃部、１０１ａ…打撃部の平面、１０２Ａ、１０２Ｂ、１０２Ｃ…アンカー打設ツールの把持部、１０３…把持部ホルダ、１０４…ゴム袋、１０５…エア配管継手、１０６…エア配管、１０７…把持制御部、１０８…アンカー打設ユニット、２００…フィンガ、２０１…フィンガベース、３００…チャック、３０１…爪、３０２…サーボモータ、３０３…ベース。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】