JP6958370B2 - 自己推進式吹付機および吹付方法 - Google Patents

Description

本発明は、自己推進式吹付機および吹付方法に関する。

工場建屋などの大型構造物において壁や天井などを再塗装する場合、事前の下地処理の工程と塗膜生成の工程とが実施される。下地処理では、例えば高圧水を吹き付けることによって、塗装面の汚れや錆などを除去する。塗膜生成では、例えば塗料を吹き付けることによって、塗装面に塗膜を生成する。通常の場合、これらの工程は足場に乗った作業員の手で実施されるが、特に塗装面が高所にある場合には足場の組立および解体の作業量が膨大になり、塗装そのものの作業量を上回ることも多かった。

この点に関し、特許文献１および特許文献２には、回転翼を有する飛翔機を用いて塗装を行うことができることが記載されている。飛翔機を用いて塗装を行うことによって、作業員が乗るための足場が必要なくなれば、足場の組立および解体にかかる膨大な作業量を削減できる。しかしながら、これらの文献には、例えば上述したような下地処理および塗膜生成のような塗装の具体的な工程については言及がなく、従ってこれらの文献の記載から飛翔機を用いて足場を不要とした塗装工程を実現することは現実的ではない。

特開２０１７−１７１０３２号公報 特開２０１７−３９３３４号公報

具体的には、飛翔機で塗装工程を実現しようとした場合、塗装面に流体を吹き付けたときの反力に対処することが必要になる。例えば、下地処理において塗装面の汚れや錆を十分に除去するためには吹き付ける高圧水の圧力を高くする必要があるが、圧力を高くするほど反力も大きくなる。反力は、飛翔機を塗装面から離隔させる方向に作用するため、何らかの方法で飛翔機の位置を維持しなければ、吹き付けた流体が塗装面に届かなくなってしまう。特許文献１および特許文献２では、飛翔機が作業面に衝突しないように車輪を取り付けることは記載されているものの、飛翔機が作業面から離れすぎることによって生じる問題については何ら記載されていない。

一方、飛翔機が有するプロペラなどの空気推力装置によって塗装面に近接する方向の推力を発生させることも考えられるが、流体を吹き付けるためのノズルを塗装面に向けたまま飛翔機の姿勢を変更して上記のような推力を発生させることは必ずしも容易ではなく、また一般的に空気推力装置は比較的軽量の飛翔機を飛行させるのに十分な程度の推力を発生させるように設計されているため、発生させられる推力自体も反力に対して十分な大きさではない可能性がある。

そこで、本発明は、空気推力装置を用いることによって噴射装置を任意の作業位置に容易に移動させ、かつ流体の吹き付けに伴う反力に安定して対処することが可能な、新規かつ改良された自己推進式吹付機および吹付方法を提供することを目的とする。

本発明のある観点によれば、空気推力装置を有する自己推進式吹付機は、作業面に流体を吹き付けることが可能な第１の噴射装置と、第１の噴射装置とは逆向きに流体を吹き付けることが可能な第２の噴射装置とを備える。
上記の構成によれば、第２の噴射装置からの流体の吹き付けに伴う反力が第１の噴射装置からの流体の吹き付けに伴う反力とは逆向きに自己推進式吹付機に作用し、これらの反力が互いに打ち消し合うことによって自己推進式吹付機の位置の維持が容易になる。

上記の自己推進式吹付機において、第２の噴射装置は、第１の噴射装置と同等の流量で流体を吹き付けることが可能であってもよい。
それぞれの噴射装置が同等の流量で流体を吹き付ければ、発生する反力がほぼ同じ大きさになり、空気推力装置を用いて反力に対抗する推力を発生させなくても自己推進式吹付機の位置を維持することが可能になりうる。

上記の自己推進式吹付機は、第１の噴射装置および第２の噴射装置に流体を供給する流体供給手段に接続される供給管と、第１の噴射装置に供給される流体に研磨剤を混合する研磨剤混合手段とをさらに備えてもよい。
例えば流体供給手段を地上に固定設置して供給管を介してそれぞれの噴射装置に接続することによって、自己推進式吹付機を軽量化することができる。また、研磨剤混合手段を自己推進式吹付機に搭載することによって、流体供給手段および供給管をそれぞれの噴射装置の間で共用でき、自己推進式吹付機の周辺装置を含む構成が簡略化される。

上記の自己推進式吹付機を用いた吹付方法は、自己推進式吹付機を空気推力装置が発生させる推力によって作業面の近傍まで移動させる工程と、第１の噴射装置および第２の噴射装置に流体を供給する工程と、自己推進式吹付機を空気推力装置が発生させる推力によって作業面に沿って移動させる工程とを含む。
自己推進式吹付機が空気推力装置の発生させる推力で飛行して作業面の近傍まで移動できることによって、作業面が高所にある場合であっても足場が不要になる。自己推進式吹付機が作業面に沿って飛行して移動できることによって、作業面上の障害物や凹凸についても対応することが容易になる。

以上で説明したように、本発明によれば、空気推力装置を用いることによって噴射装置を任意の作業位置に容易に移動させ、かつ流体の吹き付けに伴う反力に安定して対処することができる。

本発明の一実施形態に係る自己推進式吹付機を示す斜視図である。 図１に示した自己推進式吹付機の周辺装置を含む構成を模式的に示した図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

図１は、本発明の一実施形態に係る自己推進式吹付機を示す斜視図である。図１に示されるように、自己推進式吹付機１は、プロペラ２Ａ〜２Ｄ（空気推力装置）と、作業面Ｗに向けられた正面側ノズル３（第１の噴射装置）と、正面側ノズル３とは逆向きの背面側ノズル４（第２の噴射装置）とを含む。図示された例において、自己推進式吹付機１は、さらに、制御装置５や後述する研磨剤混合手段などが収容されるコンテナ６と、自己推進式吹付機１の各部を互いに連結するフレーム７と、後述する流体供給手段に接続される供給管８とを含む。以下、各部についてさらに説明する。

プロペラ２Ａ〜２Ｄは、制御装置５の制御に従って駆動されるマルチローターを構成し、自己推進式吹付機１を上昇、加工、前進、後進、および旋回させるための推力を発生させる。制御装置５は、ジャイロセンサや加速度センサなどのセンサと、センサに接続されたコンピュータとを含み、センサの検出結果およびオペレータからの指示に基づいて決定される自己推進式吹付機１の姿勢や移動方向、移動速度が実現されるように、プロペラ２Ａ〜２Ｄの駆動を制御する。なお、オペレータからの指示は、例えば供給管８に併設された通信線を介した有線通信によって、または制御装置５に接続されたアンテナを用いた無線通信によって受信される。

正面側ノズル３は、作業面Ｗに流体Ｆ_１を吹き付けることが可能である。流体Ｆ_１は、例えば供給管８を介して供給される水であり、必要に応じて研磨剤混合手段によって珪砂などの研磨剤が混合される。本実施形態において、流体Ｆ_１は、塗装の下地処理の工程において作業面Ｗの汚れや錆などを除去するために吹き付けられる。従って、流体Ｆ_１は作業面Ｗの汚れや錆などを十分に除去できる程度に高い圧力で吹き付けられる。この圧力は、例えば供給管８に接続される流体供給手段を構成するポンプの回転数によって制御される。研磨剤を混合することによって、流体Ｆ_１が作業面Ｗの汚れや錆などを除去する効果を高めることができる。

背面側ノズル４は、正面側ノズル３とは逆向きに流体Ｆ_２を吹き付けることが可能である。流体Ｆ_２は、例えば正面側ノズル３が吹き付ける流体Ｆ_１と同様に供給管８を介して供給される水であるが、流体Ｆ_２は作業面Ｗに吹き付けられないため、研磨剤が混合されなくてもよい。なお、図示された例では、正面側ノズル３および背面側ノズル４が、いずれも自己推進式吹付機１の飛行時の姿勢においてプロペラ２Ａ〜２Ｄよりも高い位置に取り付けられている。これによって、自己推進式吹付機１の飛行時にプロペラ２Ａ〜２Ｄが発生させる気流が、正面側ノズル３および背面側ノズル４からそれぞれ吹き付けられる流体Ｆ_１，Ｆ_２に干渉することが抑制される。

上記のように、正面側ノズル３が吹き付ける流体Ｆ_１は、作業面Ｗの汚れや錆などを十分に除去できる程度に高い圧力で吹き付けられるため、自己推進式吹付機１には流体Ｆ_１の吹き付けに伴う大きな反力Ｒ_１が作用する。背面側ノズル４が正面側ノズル３とは逆向きに流体Ｆ_２を吹き付ければ、流体Ｆ_２の吹き付けに伴う反力Ｒ_２が上記の反力Ｒ_１とは逆向きに自己推進式吹付機１に作用し、反力Ｒ_１と反力Ｒ_２とが互いに打ち消し合う。具体的には、例えば、背面側ノズル４が流体Ｆ１の流量Ｑ_１と同等の流量Ｑ_２で流体Ｆ_２を吹き付けるようにすれば、反力Ｒ_１と反力Ｒ_２とはほぼ同じ大きさになり、プロペラ２Ａ〜２Ｄが反力Ｒ_１に対抗する推力を発生させなくても自己推進式吹付機１の位置を維持することが可能になりうる。あるいは、例えば流量Ｑ_２が流量Ｑ_１よりも小さい場合でも、反力Ｒ_１が減殺されることによって、プロペラ２Ａ〜２Ｄが発生させる比較的小さい推力で反力Ｒ_１に対向して自己推進式吹付機１の位置を維持することが可能になりうる。

上記のような自己推進式吹付機１を用いた吹付方法は、例えば塗装の下地処理の工程において実施され、プロペラ２Ａ〜２Ｄが発生させる推力によって自己推進式吹付機１を作業面Ｗの近傍、具体的には作業面Ｗから所定の距離だけ離隔した位置まで移動させる工程と、その位置で正面側ノズル３および背面側ノズル４に流体Ｆ_１，Ｆ_２を供給する工程と、正面側ノズル３から吹き付けられる流体Ｆ１によって作業面Ｗの汚れや錆などを除去しながら、プロペラ２Ａ〜２Ｄが発生させる推力によって自己推進式吹付機１を作業面Ｗに沿って移動させて作業面Ｗの別の領域でも同様に汚れや錆などを除去する工程とを含む。

図２は、図１に示した自己推進式吹付機の周辺装置を含む構成を模式的に示した図である。図２に示された例では、自己推進式吹付機１の周辺装置は、流体供給手段を構成する水タンク１１およびポンプ１２と、コントローラ１３とを含む。また、図２には、自己推進式吹付機１に搭載される研磨剤混合手段を構成する珪砂タンク９も示されている。

図示された例において、正面側ノズル３が吹き付ける流体Ｆ１および背面側ノズル４が吹き付ける流体Ｆ_２は、いずれも水であり、共通の流体供給手段によって供給される。具体的には、水タンク１１から供給される水が、ポンプ１２によって所定の圧力まで加圧された上で、供給管８を介して自己推進式吹付機１に供給される。正面側ノズル３および背面側ノズル４はいずれも供給管８に接続されており、正面側ノズル３にはさらに珪砂タンク９が接続される。珪砂タンク９は、例えば正面側ノズル３に供給される流体Ｆ_１の流速に応じて自動的に珪砂を送出する送出機構を備え、流体Ｆ_１に研磨剤である珪砂を混合する。コントローラ１３は、ポンプ１２に接続される。ポンプ１２は、コントローラ１３の制御に従って駆動および停止される。コントローラ１３は、ポンプ１２の回転数を調節することが可能であってもよい。また、コントローラ１３は、自己推進式吹付機１にオペレータからの指示を与えるためのコントローラと統合されていてもよい。

上記の例では、水タンク１１およびポンプ１２を含む流体供給手段を地上に固定設置して供給管８を介して自己推進式吹付機１の正面側ノズル３および背面側ノズル４に接続することによって、自己推進式吹付機１を軽量化することができる。また、流体供給手段および供給管８を正面側ノズル３および背面側ノズル４の間で共用できることによって、自己推進式吹付機１の周辺装置を含む構成が簡略化される。加えて、上記の例では、正面側ノズル３が吹き付ける流体Ｆ_１と背面側ノズル４が吹き付ける流体Ｆ_２とが同じポンプ１２によって加圧されるため、流体Ｆ_１の流量Ｑ_１と流体Ｆ_２の流量Ｑ_２とを同等にすることが容易である。具体的には、例えば、供給管８との接続部から正面側ノズル３および背面側ノズル４のそれぞれの先端までの距離を同じにし、かつこれらの区間における流路の管径を同じにすれば、流体Ｆ_１および流体Ｆ_２のそれぞれに発生する水頭損失が等しくなり、結果として流量Ｑ_２が流量Ｑ_１と同等になる。

なお、別の例では、正面側ノズル３が吹き付ける流体Ｆ_１と背面側ノズル４が吹き付ける流体Ｆ_２とを互いに独立した流体供給手段によって供給してもよい。この場合、供給管８は、それぞれの流体供給手段を正面側ノズル３または背面側ノズル４に接続するための２つの流路を含む。また、この場合、正面側ノズル３に流体Ｆ_１を供給する側の流体供給手段に研磨剤混合手段が組み込まれ、自己推進式吹付機１が珪砂タンク９のような研磨剤混合手段を搭載しなくてもよい。あるいは、流体Ｆ_１に研磨剤を混合せずに作業面Ｗの汚れや錆などを除去することが可能である場合には、研磨剤混合手段自体が不要になる。

続いて、本発明の実施例について説明する。上述のように、本発明の一実施形態は、自己推進式吹付機１の正面側ノズル３から流体Ｆ_１を吹き付けることによって作業面Ｗの作業面Ｗの汚れや錆などを除去しつつ、背面側ノズル４から流体Ｆ_２を吹き付けることによって反力を打ち消して自己推進式吹付機１の位置を維持することを可能にするものである。以下で説明する実施例では、表１に示すような洗浄機、ホースおよびノズルをそれぞれ流体供給手段、供給管８、ならびに正面側ノズル３および背面側ノズル４として組み込んだ自己推進式吹付機１を用いて作業面Ｗの下地処理を実施した。

上記のような自己推進式吹付機１を、プロペラ２Ａ〜２Ｄが発生させる推力によって鋼板で形成された壁面である作業面Ｗから１０００ｍｍの位置まで移動させた上で、正面側ノズル３および背面側ノズル４に洗浄機の最大圧力で水を供給し、正面側ノズル３から吹き付けられる水には珪砂タンク９から珪砂を混合した。その結果、正面側ノズル３および背面側ノズル４のそれぞれの吹き付けに伴う反力が互いに打ち消し合ったことによって、プロペラ２Ａ〜２Ｄが作業面Ｗに向かう向きの推力を発生させなくても、自己推進式吹付機１から作業面Ｗまでの距離を１０００ｍｍに維持することができた。また、珪砂を混合した水の吹き付けによって、作業面Ｗには動力工具および手工具を併用して旧塗膜および錆を除去し、鋼材の表面を露出させる処理に相当する下地処理を施すことができた。

なお、上記の実施例では鋼板で形成された作業面Ｗの下地処理に自己推進式吹付機１を用いたが、自己推進式吹付機１はコンクリート面など各種の材質の作業面Ｗにおいて利用することが可能である。作業面Ｗは必ずしも壁面でなくてよく、天井面や屋根面などであってもよい。正面側ノズル３および背面側ノズル４が鉛直方向に向けられる場合も、自己推進式吹付機１の自重についてはプロペラ２Ａ〜２Ｄが発生させる推力で支持することにすれば、上記の例と同様に反力Ｒ_２と反力Ｒ_１とが互いに打ち消し合うことによって自己推進式吹付機１の位置を維持することができる。

また、上記の実施例では自己推進式吹付機１を作業面Ｗに高圧水を吹き付ける下地処理の工程に利用したが、高圧水に代えて塗料を吹き付けるようにして、塗膜生成の工程に自己推進式吹付機１を利用することも可能である。さらに、自己推進式吹付機１は、塗装工程に限らず、作業面Ｗに流体を吹き付ける各種の工程において利用することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲内において、各種の変形例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１…自己推進式吹付機、２Ａ〜２Ｄ…プロペラ、３…正面側ノズル、４…背面側ノズル、５…制御装置、６…コンテナ、７…フレーム、８…供給管、９…珪砂タンク、１１…水タンク、１２…ポンプ、１３…コントローラ。

Claims (3)

1. 大型構造物において壁や天井を再塗装する場合の事前の下地処理の工程に用いられ、空気推力装置を有する自己推進式吹付機であって、
   作業面に流体を吹き付けることが可能な第１の噴射装置と、
   前記第１の噴射装置とは逆向きに前記流体を吹き付けることが可能な第２の噴射装置と、
   前記第１の噴射装置および前記第２の噴射装置に前記流体を供給する流体供給手段に接続される供給管と
   を備え、
   前記供給管との接続部から前記第１の噴射装置および前記第２の噴射装置のそれぞれの先端までの区間の長さを同じにし、かつ前記区間における流路の管径を同じにすることによって、前記第２の噴射装置が前記第１の噴射装置と同等の流量で前記流体を吹き付ける自己推進式吹付機。
2. 前記第１の噴射装置に供給される前記流体に研磨剤を混合する研磨剤混合手段をさらに備える、請求項１に記載の自己推進式吹付機。
3. 請求項１または請求項２に記載の自己推進式吹付機を用いた吹付方法であって、
   前記自己推進式吹付機を前記空気推力装置が発生させる推力によって前記作業面の近傍まで移動させる工程と、
   前記第１の噴射装置および前記第２の噴射装置に前記流体を供給する工程と、
   前記自己推進式吹付機を前記空気推力装置が発生させる推力によって前記作業面に沿って移動させる工程と
   を含む吹付方法。

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