JPH0414408A - コンクリート製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明屯　コンクリート製造技術に係り、特に最適な水
分供給の自動化に関する。

〔従来の技術〕

コンクリート頃　ポルトランドセメント等の接合材に対
して砂・砂利等の粗骨材および水を所定比率で配合して
製造される。

製造されたコンクリートは、スランプ値と呼ばれる流動
特性値によってその性質が決定される。

すなわち、配合される水分量が多くスランプ値が高いほ
ど生成されるコンクリートの初期強度は低く、逆にスラ
ンプ値が低いほど初期強度は高くなる。

前記スランプ値（戴　その需要現場によって要求される
値も異なってくる。たとえｉ戴　　ダム建設等の用途に
用いられる場合には、比較的低いスランプ値を有するコ
ンクリートが要求さ瓢　一般の建築現場等ではこれに較
べて比較的高いスランプ値のものが要求される。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、前記混練作業に先だって、事前に砂の含水量
および砂利の表面水量を測定した上で、混練部内への水
供給量を算出しているが、これらの材料が混練部内に供
給された状態では水分が混練部の下部近傍に浸漬してい
くため、混練部内における水分量が測定箇所によって不
均一となり、混練前の砂および砂利に含まれる正確な水
分量の測定は困難であった　そのため、混練部内への最
終的な供給水量の決定は、熟練オペレータによる目視に
基づいて行われているのが現状であったこのような点に
鑑みて、混練部におけるモータのトルクから内部のコン
クリートの流動状態を換算する方法も考えられている。

この方法で（戴攪拌時に駆動源であるモータの電力量が
トルクと回転数との積に比例することに着目して電力値
と回転数とからトルクを計算することでスランプ値に換
算してい九 ところが、前者のオペレータの目視による場合には、オ
ペレータのいわば勘に依存する部分が大きく、オペレー
タによってその判断が区々となる可能性があり、安定し
た品質のコンクリートを大量に提供できないという難点
があつ九 また、後者の技術では、モータの回転数が一定であると
いう前提にその電力量からトルク計測を行っているカー
　モータには電圧変動の影響があり、単純に電力量を積
算してトルクを算出しただけでは誤差が多く、正確なス
ランプ値への換算が困難であった 本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、
その目的は、水分含有量の安定したコンクリートを大量
に製造可能とすることにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明（戴　接合材と粗骨材と水とが供給される混練部
と、混練部内でのコンクリートの流動特性値を検出する
検出部と、検出部からの検出値を予めサンプリングされ
設定された目標値と比較して水供給量を決定し　前記混
練部への水供給通路を開閉制御する制御部とで構成した
コンクリート製造装置を要旨とする。

前記において、流動特性値の検出に際して（戴たとえば
下記のような方法が考えられる。

第１に、混練部内での攪拌羽根の回転によるコンクリー
トの隆起状態を画像認識して、この撮像画素の分析によ
りスランプ値を換算する方法、第２に、混練部内のコン
クリート表面に対して超音波信号を射出し、この反射波
の状態によってスランプ値を換算する方法、 第３に、混練部からの排出口に光電スイッチを設け、コ
ンクリートの流下時間を検出することによってこれをス
ランプ値に換算する方法、第４に、混練部から排出さｔ
Ｌ、ミキサー車の受は口に流し込まれた状態の形状を画
像認識してこの撮像画素の分析によりスランプ値を換算
する方法、 第５＆ミ　混練部のモータの電力量とともにモータシャ
フトの回転から直接パルス検出等を行い正確な回転数を
計測し　この回転数変動分を補正して正確なトルク値を
算出し、このトルク値からスランプ値を換算する方法等
がある。

スランプ値の検出方法として前記のものはいずれも例示
であり、これらに限定されるものではない。また、前記
スランプ値の決定方法としては前記第１〜第５の全てを
備えている必要はなく、いずれかひとつの方法あるいは
２以上の組み合わせによるものであってもよい。

〔作用〕

前記した手段によれば、前記検出部における検出結果と
、制御部においてあらかじめサンプリングされたデータ
との比較から最適な水供給量とするための制御量が算出
さ瓢　この制御量に基づいて混練部への水供給が制御さ
れる。

このため、常に安定した水分を含有したコンクリートを
大量かつ安定的に供給することができる。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例であるコンクリート製造装置
の構成を示しており、第２図はこの制御ブロック図を示
している。

本実施例でミ　混練部１内あるいはここから流出するコ
ンクリートの流動特性を検出するための検出部Ａ−Ｅを
備えている。以下、各検出部の構成について説明する。

（検出部Ａ） 混練部１内での攪拌羽根１９の周辺および混練部内壁際
のコンクリートの挙動を画像認識する検出部である。す
なわち、攪拌シャフト２の局面に付着するコンクリート
３の形状はその水分含有量によって異なることに着目し
たものである。水分量が多い場合には第３図に示すよう
＆ミ　攪拌シャフト２に付着されるコンクリート３の隆
起形状ｌおよびｈは比較的滑らかで小さな値となり、こ
れに対して水分量が少ない場合には粘性が高くなるため
、大きな隆起形状となる。したがって、この攪拌シャフ
ト２の周辺のコンクリート形状をＣＣＤカメラ４で撮像
し　この画像を一旦画像メモリに取り込べ　制御部５に
よって前記隆起形状を多値化処理してこの構成画素を分
析することによって混練部１内のコンクリート３のスラ
ンプ値を換算することができる。このようなスランプ値
の具体的な決定方法として哄　まず撮像画素を二値化あ
るいは多値化処理して、画面内においてコンクリート３
の画素が占める割合を計算する。そして画素数に対応し
てあらかじめ実測データを基に記憶されているパラメー
タ・を読み出してこれをスランプ値とする。

なお、図中、７は撮像用の黒味　８はＣＣＤカメラ４の
ための電ＭＬ　９は静止画生成装置、１０はこれを記録
するためのＶＴＲ，１１はカメラセレクタ、　１２はＣ
ＲＴモニタである。なお、このＣＲＴモニタ１２への画
像信号はそのまま制御部５にも入力されている。

ＣＣＤカメラ４による撮像は動画である必要はなく、一
定時間毎（たとえば０．５秒毎）の静止画像でよい。ま
た、撮像は前記攪拌シャフト２の回転に同期させて攪拌
羽根１９の角度変化に対応した撮像を行うことが好まし
い。

また、ＣＣＤカメラ４による撮像Ｅｌ　　がならすＬも
攪拌シャフト２の局面部分に限らず、スランプ値の差異
によって形状変化が顕著となる部分、たとえば混練部１
内の内壁際を撮像対象としてもよい。

（検出部Ｂ） 混練部Ｉ内のコンクリート３の挙動を超音波レベル計６
によって計測する検出部である。

すなわち、前記攪拌羽根１９の回動にともなって、コン
クリート面も変位する力で、この変位状態は水分の含有
量によって異なっているという特性を利用している。

このため、第４図（ａ）に示すようへ　超音波受発信器
１３が混練部１の天井に設置さ汰　この超音波受発信器
１３には同軸ケーブル１４を介して超音波レベル計６が
接続されている。そしてこの超音波レベル計６のレベル
信号はペン記録計１６および制御部５に出力される。

ここで、第４図（ｂ）に示す如く、コンクリート３の水
分含有量が少なく硬度の高い場合にはレベルの高低差が
大きく、水分含有量が多く軟質性の場合にはレベルの高
低差は小さくなる。したがって、このレベルの高低差を
計測することによってコンクリート３のスランプ値を換
算することができる。

（検出部Ｃ） 混練部１から流出されるコンクリート３の流下時間を計
測する検出部である。

この検出部Ｃで４４　　発光部１７ａおよび受光部１７
ｂとが一対となった光電スイッチ１７が混練部１の流出
口３５の下部に設けられている。

すなわち、ホッパ１８が開かれて混練部１の内部で収容
・攪拌されていたコンクリート３がミキサー基２０に供
給される際＆へ　水分の含有量が少なく硬度の高いコン
クリート３はと流下時間が長く、逆に水分の含有量が多
いものほど流動的であるため流下時間も短い点に着目し
たものである。

ホッパ１８が開かれて混練部１の内部のコンクリート３
が流出されると光電スイッチ１７の発光部１７ａと受光
部１７ｂとの間が落下するコンクリート３によって遮光
さＬ　コンクリート３の落下が終了すると光電スイッチ
１７は再度受光状態となる。この間の時間を制御部５の
基準クロックで計数してあらかじめ制御部５内に格納さ
れているパラメータと比較してスランプ値に換算する。

（検出部Ｄ） 混練部１から流出さ汰　ミキサー基２０の受は口２１に
おけるコンクリート３の挙動を画像認識する検出部であ
る。

ミキサー基２ｏの受は口２１に対して照射されるレーザ
スリット光源２２と、ＣＣＤカメラ２３とを有しており
、混練部１から流出さ瓢　ミキサー基２０の受は口２１
に流し込まれる際のコンクリート３の形状が撮像される
。ここで、たとえばコンクリート３の特徴形状として、
流出管２４の口端部からコンクリート面までの高さｈと
、管側面と隆起状態のコンクリート面との角度θが撮影
画像の画素分析により算出される。そしてこれらの特徴
量りとθとよりコンクリート３のスランプ値を換算する
。

たとえ番！、水分量が比較的少ないコンクリート３でｉ
Ｌ　　コンクリート３は隆起状態となるため、θはより
鋭角となり、ｈも犬となる（第５図（ａ））。

一方、水分量が多い場合には隆起はなだらかになるため
、特徴量θは鈍角となり、ｈも小さくなる（第５図（Ｃ
））。そして、水分量が両者の中間である場合に（戴　
θおよびｈもこれらの中間の値となる。

（検出部Ｅ） 混練部１内の攪拌羽根１９の回転数Ｎを検出するための
検出部である。

第６図〜第７図において、混練部１は一対のモータＭを
駆動源として、　このモータＭの回転を伝えるギアボッ
クス２５と、減速機２６とを経て混練部１内で回動され
る攪拌羽根１９と連動されている。

モータＭは誘導電動型モータであり、そのモータシャフ
ト２９にはパルスカウントアタッチメント２７が嵌挿さ
れている。パルスカウントアタッチメント２７（戴　第
８図に示すようをミ　その外周面の所定距離毎に外方へ
の突起３０を備えており、この突起３０はたとえば磁性
体で形成されている。

このパルスカウントアタッチメント２７の一部方向には
パルスカウントアタッチメント２７とは非接触の磁力セ
ンサ２８が固定されており、この磁力センサ２８を前記
突起３０が通過する度に生じる磁力線によってパルス検
出が行われるようになっている。

ここで検出されたパルス代　デジタル回転数計３６で計
数さ瓢　このデータはＡ　／　Ｄ　Ｉ換部３７でデジタ
ルデータに変換された後、制御部５に送出される。

制御部５（戴　制御盤３１内に設けられた電力変換器３
２からの電力量ＫＷを前記回転数Ｎで割り、モータＭの
トルクＴを算出する。そしてこのトルクＴより相関関係
にあるスランプ値を計算する。

このように検出部Ｅで（戴　モータＭの正確な回転数Ｎ
が検出可能となるため、単に電力値のみからトルクＴを
積算する従来技術に較べて正確なトルクＴの検出が可能
となる。この結果算出されるスランプ値も実際のコンク
リート３の状態を的確に示す値を得ることが可能となる
。

以上の検出部Ａ−Ｈによって得られたスランプ値に基づ
いて、制御部５ではたとえば第２図に示す下記のような
処理が行われる。

制御部５版　磁気ディスク装置等の記憶部３３を有して
おり、この記憶部３３に憾　あらかじめ設定された理想
スランプ値（目標値）とこれに対応した水分供給のため
の制御パラメータとが格納されている。

制御部Ｓ　ｉ＆　　前記各検出部Ａ−Ｅで得られたスラ
ンプ値を統計処理上　その平均スランプ値を算出し　さ
らにこの平均スランプ値と前記理想スランプ値（目標値
）との差を算出する。そしてこの差を０とするための制
御パラメータ前記記憶部３３から読み出し、制御量を決
定する。

そして制御部５は前記制御量に基づν）て混練部１への
水供給バルブ３４を開閉制御する。

このような制御部５の制御に基づく水供給ノ旬しブ３４
の開閉によって混練部１内のコンクリート３の水分量が
最適量となるように調整される。そして、このようなコ
ンクリート３の状態は再度各検出部Ａ’−Ｅを通じて再
検出さ瓢　これ番二基づｔ、ｘたフィードバック制御が
順次繰り返される。

〔発明の効果〕

本発明によｈ＋！、常に一定の水分含有量を有するコン
クリートを安定的かつ大量に供給できるとともへ　コン
クリート製造の自動イし　特に混練部内への水分供給を
完全自動化でき、効率的なコンクリート製造を実現する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第８図は本発明の実施例を示しており、第１図
はコンクリート製造装置の全体構成を示すブロックは　
第２図はこの制御方法を示すブロックは　第３図はシャ
フトの周辺を示す説明は　第４図（ａ）は超音波レベル
計による計測方法を示す概略Ａ　同図（ｂ）はその測定
結果を示すグラフＡ第５図（ａ）〜（Ｃ）はそれぞれミ
キサー車の受は口におけるコンクリートの状態を示す説
明Ａ　第６図は攪拌羽根の回転数を検出する検出部を示
す説明ｌ　第７図はその動力機構を示すブロック風　第
８図（ａ）〜（ｂ）はパルス検出部を示す説明図である
。 １・・・混練眼　　　　　５・・・制御紙Ａ−Ｅ・・・
検出紙 特許出願人　　　前田建設工業株式会社代　　理　　人
　　　弁理士　佐　藤　宗　徳同 遠出 勉 同 松倉秀実 第２図 第４図 第３図 ゝ２ 第５図 第６図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）接合材と粗骨材と水とが供給される混練部と、 混練部内でのコンクリートの流動特性値を検出する検出
   部と、 検出部からの検出値を予め設定された目標値と比較して
   水供給量を決定し、前記混練部への水供給通路を開閉制
   御する制御部とからなるコンクリート製造装置
2. （２）前記検出部は、混練部内あるいは混練部から流出
   されたコンクリートの挙動形状を画像的に認識してその
   流動特性を検出するものであることを特徴とする請求項
   １記載のコンクリート製造装置。
3. （３）前記検出部は、混練部内のコンクリート表面の位
   置を超音波照射による反射波で認識してこの高低差によ
   って流動特性を検出するものであることを特徴とする請
   求項１記載のコンクリート製造装置。
4. （４）前記検出部は、混練部から流出されるコンクリー
   トの流出時間を計測することによって流動特性を検出す
   るものであることを特徴とする請求項１記載のコンクリ
   ート製造装置
5. （５）前記検出部は、混練部を駆動するモータのシャフ
   トの回転量より直接得られた回転数とモータ駆動のため
   の電力量とからモータのトルクを算出してこのモータの
   トルクの差異によって流動特性を検出するものであるこ
   とを特徴とする請求項１記載のコンクリート製造装置。