JPH0829545B2 - プレストレスト工事用緊張ジャッキの自動制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はプレストレスト工事用緊張ジャッキの自動制
御方法に関し、詳しくは荷重制御の精度を確保でき、コ
ンピュータ等の誤動作に対処でき、更に粘性抵抗による
追加緊張の対処が容易にでき、PC鋼材の塑性化を招くこ
とがない自動制御方法に関する。

［従来の技術］ 従来PC鋼材の緊張工事において、緊張作業は所定の緊
張力をコンクリート構造物に導入してプレストレストコ
ンクリート構造の性能を十分に発揮させる上で重要な工
程の一つである。

しかし、この緊張作業では専門工が勘と経験を頼りに
油圧バルブの開閉を行って、プレッシャーメータで荷重
を計測し、スケールで伸びを計測して、管理グラフ上に
書き込みながらチェックして段階的に荷重を所定の荷重
まで増加しているのが現状である。この様な方法では、
最終の管理が緊張作業後のチェックになるため、グル
ープ管理の値を個々の緊張作業に反映できず、管理グ
ラフの作成が人手によるため、ミスが起こる可能性があ
り、管理グラフを書きながら緊張作業を進めるため、
時間がかかり、更に作業員（緊張管理グラフ作成者を
含め）の人数が多くかかる、などの問題があった。

そこで、上記の問題解決を図ると共に近年特に問題と
なっている専門工の人件費の高騰と原子力発電所のPC格
納容器を中心とした厳しい緊張管理のため、コンピュー
タを使用した自動緊張・自動管理が導入されようとして
いる。こうした自動緊張・自動管理によるプレストレス
ト緊張技術はまだ初期の段階であり、完全なシステム化
が達成されている訳ではなく、開発しやすい自動管理シ
ステムのみが使用され、緊張（油圧ジャッキの運転）は
手動に頼っているのが現状である。大型コンピュータを
導入してオンラインによる自動緊張・自動管理を可能に
することも考えられるが、装置が大型化してコストの増
大を招き、特に専門知識のない現場の作業員が簡易に且
つ迅速に緊張作業ができない欠点がある。

そこで本発明者等は、先に特願昭61−186526号におい
て、大がかりな装置を必要とせずかつ専門技術者を要せ
ず、低コストでプレストレスト緊張を行うことができる
PC鋼材緊張力の自動制御技術を提案した。

本発明者等は、かかる先提案技術を更に改良するため
に研究を継続した所、次のような知見を得た。

即ち、先提案技術においては、緊張荷重（引止め点荷
重）制御は油圧吐出口に設置した圧力セル（油圧力を測
定する機器）からの荷重値（電気信号から変換する）が
引止め点荷重に達したか否かをコンピュータが判断し
て、達していれば油圧吐出口に設置した電磁弁を閉じて
定着する。もしそうでない場合、油圧ジャッキにさらに
油圧を自動的に送って、再度圧力セルでその荷重値を計
測して引止め点荷重と比較する。そしてこの引止め点荷
重になるまでこの動作をコンピュータの自動制御で繰返
す方法が採用されている。

しかし、この先提案に係る方法では、コンピュータ等
の誤動作のために必要以上の緊張力をPC鋼材に導入する
恐れがあり、また電磁弁とコンピュータを組合せただけ
では一般に反応速度が遅いので荷重の増加速度が速い場
合に（ケーブルの長さが短いほど速い）、所定の荷重で
油圧吐出を停止することが難しく荷重制御の精度を確保
できない場合がある。

このため油圧ポンプユニットに第９図に示す作動特
性、即ち、所定の緊張荷重に達したら急に油圧の増加が
停止する作動特性を有するリリーフバルブを使用するこ
とが考えられる。

しかし、かかるリリーフバルブを用いると、該リリー
フバルブの設定値で緊張荷重が決ってしまうため、リリ
ーフバルブの設定が緊張にとって重要となり、設定自体
が煩雑であるという欠点がある。

［発明の目的］ そこで本発明の目的は、大がかりな装置を必要とせず
かつ専門技術者を要せず、低コストでプレストレスト緊
張を行うことができるプレストレスト工事用緊張ジャッ
キの自動制御方法を提供することにある。

また本発明の他の目的は、荷重制御の精度を確保で
き、コンピュータ等の誤動作に対処でき、更にリリーフ
バルブの設定自体における煩雑さがないプレストレスト
工事用緊張ジャッキの自動制御方法を提供することにあ
る。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は上記目的を達成するため鋭意研究を重ねた結
果、本発明に至ったものである。

即ち、本発明に係るプレストレスト工事用緊張ジャッ
キの自動制御方法は、所定位置に配設されたPC鋼材に油
圧ジャッキをセットし、該油圧ジャッキにリリーフバル
ブ付油圧ポンプユニットより油圧を供給して該PC鋼材に
所定の緊張力を付与するに際し、マイクロコンピュータ
機器を緊張現場に設置し、該マイクロコンピュータ機器
に少なくとも管理限界値を含む緊張管理情報を入力し、
次いで自動測定された緊張力のデータと前記油圧ジャッ
キのストローク移動量の測定データ等を導入し、前記マ
イクロコンピュータ機器により、前記管理限界値と比較
判断した後、緊張力制御信号を前記油圧ポンプユニット
に送信して緊張力を制御する自動制御方法において、 前記リリーフバルブの作動特性を所定の緊張荷重の５
〜30％手前の低い荷重から徐々に圧力増加を押える構成
となし、該作動特性をガイドラインとして前記マイクロ
コンピュータで所定の緊張荷重まで管理し制御していく
ことを特徴とする。

本発明において「所定位置に配設されたPC鋼材に油圧
ジャッキをセットし」とは、油圧ジャッキの下部に設け
られるグリップ等にPC鋼材（アンボンドPC鋼線を含む）
を固定することである。

「マイクロコンピュータ機器を緊張現場に設置し」と
は、油圧ジャッキがセットされている現場あるいはその
近傍（例えば現場事務所等）にマイクロコンピュータ機
器が設置されていることであり、例えば、現場事務所
等にマイクロコンピュータ機器を設置して測定データを
入力し、必要な判断処理をして緊張力制御信号を油圧系
統に送信する方法があり、また油圧系統に送信する方法
にも、油圧ポンプに送信し該油圧ポンプからの油量を制
御する方法と油圧供給配管に設けた電磁弁等を作動させ
て油量を制御する方法がある。

またマイクロコンピュータ機器を直接油圧系統に組
み込む方法もある。直接油圧系統に組み込む方法にも油
圧ポンプに組み込む方法と供給配管に組み込む方法があ
る。

「マイクロコンピュータ機器に少なくとも管理限界値
を含む緊張管理情報を入力し」とは、Ｐ−δ管理または
μ管理をするための管理限界値を含む緊張管理情報を入
力することである。ここにＰ−δ管理とは、緊張時のジ
ャッキの荷重示度（プレストレスト量）とPC鋼材の伸び
による管理で、μ管理とはPC鋼材とシースとの摩擦係数
により管理限界を定めて管理することをいう。

「自動測定された緊張力のデータを入力し」とは管理
方式によって異なるが、例えばＰ−δ管理の場合緊張時
のジャッキの荷重示度（プレストレスト量）とPC鋼材の
伸びを自動測定して入力することである。

本発明において「リリーフバルブの作動特性」とは、
圧力−時間履歴が一定の曲線上にあることを意味し、本
発明はこのリリーフバルブの作動特性を所定の緊張荷重
（引止め点荷重）の５〜30％手前、好ましくは約10％手
前の低い荷重から徐々に圧力増加を押える構成となした
点に一つの特徴を有している。即ち、５％未満ではすぐ
に引止め点荷重に到達してしまうためリリーフバルブの
制御が難しく、一方30％を越えると、引止め点荷重に到
達するまでの時間がかかり実用的でない。

本発明に用いられるリリーフバルブの作動特性は、所
定の緊張荷重に至る前においては上記のように限定的で
あるが、該荷重を越えると限定的ではない。即ち、最終
的な荷重制御はコンピュータによって行われ、リリーフ
バルブは最終荷重付近で荷重上昇速度を押えるために用
いられている。故にリリーフバルブの設定精度はそれほ
ど必要とされない（第５図に示すようにＡとＢの間で任
意に設定できる）。

本発明においては、マイクロコンピュータが電磁弁の
開閉制御を行って、引止め点荷重になるまでこのガイド
ラインに沿うように管理し制御する。本明細書で「ガイ
ドライン」とは、所定の緊張荷重に至るまでのリリーフ
バルブの作動特性によって表される曲線をいう。従っ
て、例えマイクロコンピュータが誤動作をしても、荷重
はこのガイドラインを超えることがないので過緊張には
ならない（ただし、手動によるリリーフバルブの設定を
間違えた場合は除く）。そして引止め点荷重に達した
時、電磁弁を閉めて、その後緊張力が抜けないように定
着を行えばよい。

［実施例］ 第１図に基づき本発明の制御方法を実施するための装
置の一例を説明する。

第１図において、１は油圧ジャッキで、ストローク1A
の往復動（図面上、左右動）に応じて図示しないPC鋼材
グリップを移動させて、一端が固定されたPC鋼材に緊張
を与えるものである。

該油圧ジャッキ１には油供給管２と油排出管３が接続
されている。なお、油圧ジャッキ１には始動用のON/OFF
スイッチと緊張停止用のスイッチが取付けられている。
４は油圧ポンプユニットである。５は入力キーボード及
びディスプレー付きのパーソナルコンピュータ（以下、
パソコンという）、６はコントロールシステム（図示し
ないがプリンターを有していてもよい）。７は後述の圧
力変換器用及び電磁弁用の計測機器、８はプレストレス
ト量及びPC鋼材の伸び量等のデータ挿入部であり、これ
ら５〜８はマイクロコンピュータ機器であり、一体化し
て油圧ポンプユニット４の回路盤の中にシールドして組
み込むか、あるいは外部設置型としてもよい。

９は圧力変換器、10は電磁弁（スイッチ回路及び駆動
装置付き）、10Aはリリーフバルブで、該圧力変換器９
と電磁弁10とリリーフバルブ10Aは前記油圧ポンプユニ
ット４に組み込まれている。電磁弁10の開閉と開閉時間
の制御はパソコンでコントロールシステム６を介して行
われる。

11は変位計であり、該変位計11はストローク出入量を
測定できるものであればよく、例えば電気式、ポテンシ
ョ式の変位計を用いることができ、また光学式のストロ
ーク検出装置（同日付け提出に係る特許願「発明の名
称；プレストレスト工事用緊張ジャッキの自動制御方
法」参照）を用いることができる。12は制御用ケーブル
であり、ここでは電磁弁開閉用信号をコンピュータ５か
ら伝送するために使用している。

本発明においては、以上の装置をユニット化して第２
図に示す如きコンパクトな装置を得ることができる。

第２図において、油圧ポンプユニット４は油圧ポン
プ、油タンク41、油圧ホースコネクター42等を含む。

60は該油圧ポンプユニット４の上部に設けられた制御
装置であり、パソコン、コントロールシステム、計測機
器、データ挿入部等のマイクロコンピューター機器等を
含む。

該油圧ポンプユニット４の下方にキャスター43を取付
け、油圧ポンプユニット４と制御装置60を含む装置ユニ
ットを移動可能に構成することも好ましい。

油圧ジャッキ１は油供給管２と油排出管３に接続され
ており、該油圧ジャッキ１には手元スイッチが設けられ
てもよい。

次に、本発明に採用されるマイクロコンピュータのソ
フトウェアについて概説する。

まず、荷重増加プロセスについて第３図に基き説明す
る。

ｉ）緊張管理情報の入力 管理方式はＰ−δ管理またはμ管理があるが、本実施
例ではＰ−δ管理で説明する。

先ず管理限界線のインプットをする。この限界線の概
略を第４図に基き説明すると、同図において、G₁、G₂は
管理限界線である。P₁は引止め点荷重である。

緊張管理限界の値は複数の緊張材を構成するグループ
毎に決める。最初に緊張するグループの緊張管理限界値
は経験値を考慮して理論計算で求めるが、２回目以降の
グループについて、前回の緊張結果から標準偏差を計算
して新緊張管理限界値を決める場合が多い。この新緊張
管理限界値の決定作業を手計算でやっていると時間がか
かり、次の緊張作業に進めない。本発明ではその作業を
マイクロコンピュータが自動的に行うので短時間にでき
る。

ii）緊張力の導入（プレストレスト量及び伸びの検出） 計測機器７で圧力変換器９と変位計11の値を計測し
て、パソコン１に伝送する。

iii）CRT画面表示あるいはXYRec打出表示あらかじめ管
理グラフ画面に管理限界線G₁、G₂が表示されている。

緊張力の増加（通常ある単位緊張力の増加）毎に荷重
（Ｐ）と伸び（δ）をプロットする。

次いで伝送されてきたデータのうち、初期のスリップ
量を除いた後、計測した荷重と伸びを最小２乗法により
原点修正をして、管理グラフにＰ−δ曲線（第４図参
照）を表示する。

iv）荷重の増加命令 管理グラフの画面上で、計測値が管理値以内ならば、
荷重の増加命令を出す。

管理値を超えていたらワーニング（警告）を表示しな
がら、荷重を増加する。

管理値を超えているか、いないかの判断を１つのプロ
ットのみで行ってもよいし、あるいは前後のプロットを
参照して判断してもよい。

ｖ）所定荷重以上か 所定荷重に達したら、再度管理値と比較して管理値以
内なら（ロックオフ命令を出して）定着し、完了する。
管理値を超えている場合には、エラーを表示して緊急停
止し、（ロックオフ命令を出さずに）そのときの荷重を
保持して次の手動命令を待つ。

vi）データ保存 緊張管理グラフはフロッピー等に記録して保存する。
このデータは緊張作業後にも出力できる。

vii）作業終了 以上のソフトにより所定荷重に達する緊張作業が終了
する。なお上記のソフトに加え、コンピュータ自動制御
中の緊急割込み機能、繰り返し緊張時の盛りかえ機能、
管理限界更新用データの出力機能、緊張管理図の作成出
力と記録の機能、手動による緊張時の自動計測、計測値
の表示、管理値との比較表示、計測値の記録等を加えて
もよい。

次に引止め点荷重の約10％手前から引止め点荷重に至
るまでの荷重増加プロセスの詳細について第５図及び第
６図に基き説明する。

第５図は本発明における油量吐出時間と緊張荷重の関
係を示すグラフであり、第６図は第４図に示す「作業終
了」の詳細プログラム（サブルーチン）を表わした図で
ある。

本発明においては、第５図に示すように引止め点荷重
の約10％手前までは油量吐出時間と緊張荷重の関係は略
々比例関係となる方法が採られるが、引止め点荷重の約
10％を超えると、その直線が緩やかなカーブとなるよう
に、即ち所定の緊張荷重に至るまで時間をかけるように
する。

第５図に示す曲線は、本発明のリリーフバルブ作動特
性に対応するものであり、この曲線のうち所定の緊張荷
重に至るまでの部分が本発明におけるガイドラインとな
るものである。

なお第５図において、曲線A,Bはリリーフバルブの作
動特性を示すが、所定の緊張荷重を越えた部分における
特性は曲線Ａ〜Ｂの間で任意に設定できる。例えば所定
の引止め点荷重の圧力＋０〜＋30kg/cm²のように比較的
ラフな設定でも、荷重の制御には影響しない。

第６図に示すプログラムについて概説すると、荷重を
上昇して引止め点荷重に達したら油圧弁（電磁弁）を閉
じて荷重上昇を停止する。２秒間停止状態にした後荷重
の計測をする。

次いで荷重落ちのチェックを何回行ったかを判断し、
３回以下の場合には、次に10kg/cm²以上荷重が落ちたか
どうか判断し、落ちていない場合には定着動作にはい
る。

なお荷重落ちに対する対策は、本発明はコンピュータ
で行っている。第５図において、Ｘは所定の緊張荷重に
なるまでに荷重落ちがあり、それをコンピュータが自動
管理補足している状態を示した部分である。

これに対し、従来の手動緊張では、第８図に示すよう
な荷重落ち対策を行っている。

荷重落ちが生ずる原因は、PC鋼材とシースとの粘性抵
抗のため固定端にゆっくり緊張荷重が伝達されるので、
ある時間が経過すると緊張端の荷重が落ちるというアン
ボンド鋼材特有の現象に基くものと考えられる。

この荷重落ちがあると、追加導入が必要であり、従来
では、第８図に示すように予め引止め点荷重よりも高い
荷重にリリーフバルブを設定しておき、油圧メータを見
ながら何回か過緊張して所定の引止め点荷重に収るよう
に油圧バルブを手で開閉操作している。しかし、この方
法によると、引止め点荷重よりもどの程度高い荷重にリ
リーフバルブを設定するか、について専門的判断を必要
とし、また所定の引止め点荷重に近付ける方法が過緊張
しながら行うことになり、PC鋼材の塑性化を誘導する危
険性がある。

なおリリーフバルブは一般的にそこを通過する油温が
上昇するとその設定位置が低い荷重に変化する性質があ
る。この場合、この設定値はコンピュータ制御用の正し
いガイドラインにならなくなり、何時までもコンピュー
タが油圧ポンプに油圧の増加を命令することになる。本
発明では一定時間に油圧の増加がない場合、即ちリリー
フバルブの設定値が低下した場合、警告メッセージを表
示装置に出して作業者にリリーフバルブの再調整を促す
ようにして、これに対処している。

以上本発明の一実施例について説明したが、これに限
定されず、以下の態様であってもよい。

即ち、第７図に示す如く、マイクロコンピュータ機器
を油供給・排出管２、３に設置してもよい。

同図において、13は自動緊張・自動管理システム用マ
イクロコンピュータ機器であり、該機器13にはボードコ
ンピュータ（テンキー付き）、小型ディスプレイ装置、
小型プリンタ装置、小型フロッピーディスク装置（また
は小型磁気テープ装置等）、電磁弁駆動装置、計測器が
内蔵され、圧力変換器９、電磁弁10も含まれる。

14は油圧ポンプユニット回路盤、15は200V電源、16は
100V電源である。なお同図において第１図に示した符号
と同一の符号の部分は同一名称、同一機能の部材又は部
品であるので説明を省略する。

本実施例に用いたボードコンピュータはホストコンピ
ュータの端末機としての機能を有する。このためホスト
コンピュータが（タイミングを取りながら）複数のボー
ドコンピュータを制御でき、両引き緊張など同時緊張が
必要な場合には有効である。

即ち両引き緊張等で連動緊張を行う場合、それぞれの
マイクロコンピュータを集中管理するホストコンピュー
タで自動的にタイミングを取ることができるので、一定
の緊張力の導入が簡単である。

尚、本発明の制御方法は、本出願人が先に提案した
「プレストレスト・フラットプレート構造の柱周りと開
口部周りスラブの補強工法」（特願昭61−117526号）に
好ましく適用できる。

［発明の効果］ 本発明によれば、以下の効果がある。

（１）マイクロコンピュータを現場に持ち込み緊張力の
導入からその管理まで完全自動化できるので低コストで
あり、専門技術者が不要であり、人件費の節約になり、
緊張作業の時間短縮になり、安全に作業できる。

（２）また一定の緊張力を導入でき、品質確保がなされ
る。

（３）従来、緊張管理図と管理表は遅滞なく管理者に提
出しなければならないが、手作業のため全ての緊張工事
が終了してから提出されることが起こりえる。このため
不適当な緊張箇所がそのとき発見しても遅い場合があ
る。これに対し、本発明ではマイクロコンピュータが自
動的に行うので上記の問題が解決できる。

（４）本発明によれば、引止め点荷重の５〜30％、好ま
しくは約10％手前から徐々に圧力増加が減少するので、
コンピュータによる（反応速度の遅い）電磁弁の開閉制
御は時間差なく確実にでき、引止め点荷重±5kg/cm²の
精度で制御できる。

（５）リリーフバルブの作動特性をガイドラインとして
緊張作業が行われるので、コンピュータ等が誤動作した
場合でもPC鋼材に過緊張力を導入することがない。

（６）最終的な荷重制御はコンピュータによって行わ
れ、リリーフバルブは最終荷重付近で荷重上昇速度を押
えるために用いられているため、リリーフバルブの設定
精度はそれほど必要とされないので、リリーフバルブの
設定における煩雑さがない。

（７）粘性抵抗による荷重落ちに対して、リリーフバル
ブは荷重落ちが起こりやすい近傍から機械的に徐々に圧
力増加を押えて緩慢な早さで油圧を供給する特性を持つ
ため、必要な荷重が緊張端部から固定端部に伝えること
ができ、従来行われてきたような粘性抵抗による追加緊
張の作業が不要となる。

なお本発明の装置は荷重制御を必要とする各種の産業
用の油圧機器に応用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の制御方法を実施するための装置の一例
を示す概略説明図、第２図は同上の装置をユニット化し
た場合を示す正面図、第３図は本発明に用いられるソフ
トの流れ図、第４図は本発明に採用される緊張管理用の
Ｐ−δ図、第５図は本発明における油量吐出時間と緊張
荷重の関係を示すグラフであり、第６図は第４図に示す
「作業終了」の詳細プログラム（サブルーチン）を表わ
した図である。第７図は本発明の他の例を示す概略説明
図、第８図は従来例における油量吐出時間と緊張荷重の
関係を示すグラフ、第９図は従来のリリーフバルブの作
動特性を示すグラフである。 1:油圧ジャッキ 2:油供給管 3:油排出管 4:油圧ポンプユニット 5:パソコン 6:コントロールシステム 7:計測機器 8:データ挿入部 9:圧力変換器 10:電磁弁 10A:リリーフ弁 11:変位計 12:制御用ケーブル 13:自動緊張・自動管理システム用機器群 14:油圧ポンプユニット回路盤 15:200V電源 16:100V電源 41:油タンク 42:油圧ホースコネクター 43:キャスター 60:制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 朝日 善三 神奈川県厚木市三田47−３ 佐藤工業株式 会社中央技術研究所内 (72)発明者 児玉 一吉 兵庫県尼崎市道意町７丁目２番地 神鋼鋼 線工業株式会社内 (72)発明者 加藤 厳一 東京都世田谷区代沢３丁目14番３号 ジ ー・エス・イー株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−78712（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−43067（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定位置に配設されたPC鋼材に油圧ジャッ
   キをセットし、該油圧ジャッキにリリーフバルブ付油圧
   ポンプユニットより油圧を供給して該PC鋼材に所定の緊
   張力を付与するに際し、マイクロコンピュータ機器を緊
   張現場に設置し、該マイクロコンピュータ機器に少なく
   とも管理限界値を含む緊張管理情報を入力し、次いで自
   動測定された緊張力のデータと前記油圧ジャッキのスト
   ローク移動量の測定データ等を導入し、前記マイクロコ
   ンピュータ機器により、前記管理限界値と比較判断した
   後、緊張力制御信号を前記油圧ポンプユニットに送信し
   て緊張力を制御する自動制御方法において、 前記リリーフバルブの作動特性を所定の緊張荷重の５〜
   30％手前の低い荷重から徐々に圧力増加を押える構成と
   なし、該作動特性をガイドラインとして前記マイクロコ
   ンピュータで所定の緊張荷重まで管理し制御していくこ
   とを特徴とするプレストレスト工事用緊張ジャッキの自
   動制御方法。