(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】P2024099296
(43)【公開日】2024-07-25
(54)【発明の名称】コンクリート供給システムとコンクリート供給方法
(51)【国際特許分類】
E04G 21/04 20060101AFI20240718BHJP
B60P 3/16 20060101ALI20240718BHJP
F04B 15/02 20060101ALI20240718BHJP
【ＦＩ】
E04G21/04 ESW
B60P3/16 A
F04B15/02 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023003138
(22)【出願日】2023-01-12
(71)【出願人】
【識別番号】000206211
【氏名又は名称】大成建設株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(72)【発明者】
【氏名】丸山 修
(72)【発明者】
【氏名】吉井 康宏
【テーマコード（参考）】
2E172
3H075
【Ｆターム（参考）】
2E172AA05
2E172BA05
2E172BA25
2E172CA04
2E172CA33
2E172CA44
3H075AA13
3H075BB24
3H075CC30
3H075CC36
3H075DA14
3H075DA24
3H075DB04
3H075DB10
3H075EE12
3H075EE17
(57)【要約】
【課題】作業員の常時監視や操作を不要にしながら、ホッパ内のコンクリートの貯留量の特定に際してコンクリートの高さを精度よく特定でき、ホッパ内のコンクリートの貯留量を適正に自動管理することのできるコンクリート供給システムとコンクリート供給方法を提供する。
【解決手段】コンクリート供給システム１００であり、コンクリート圧送装置１０は、ホッパ１８内にあるコンクリートＣの高さを連続的に検出自在なセンサ３０、制御装置４０、第１通信部５０を備え、ミキサー車２０は、ドラム２１、ドラム２１を回転させる油圧モータ６６、油圧モータ６６に対して作動油を供給する油圧ポンプ６４、作動油の油量を調整する油量調整装置７０、第２通信部８０を備え、制御装置４０は、センサ３０による計測データに基づいてコンクリートの供給量を算定し、第１通信部５０から第２通信部８０に送信された供給量データに基づいて油量調整装置７０を制御する。
【選択図】図２
【解決手段】コンクリート供給システム１００であり、コンクリート圧送装置１０は、ホッパ１８内にあるコンクリートＣの高さを連続的に検出自在なセンサ３０、制御装置４０、第１通信部５０を備え、ミキサー車２０は、ドラム２１、ドラム２１を回転させる油圧モータ６６、油圧モータ６６に対して作動油を供給する油圧ポンプ６４、作動油の油量を調整する油量調整装置７０、第２通信部８０を備え、制御装置４０は、センサ３０による計測データに基づいてコンクリートの供給量を算定し、第１通信部５０から第２通信部８０に送信された供給量データに基づいて油量調整装置７０を制御する。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
コンクリートを圧送するコンクリート圧送装置の備えるホッパに対して、ミキサー車からコンクリートを供給する、コンクリート供給システムであって、
前記コンクリート圧送装置は、前記ホッパ内にあるコンクリートの高さを連続的に検出自在なセンサと、制御装置と、第１通信部とを備え、
前記ミキサー車は、コンクリートを撹拌して前記ホッパにコンクリートを供給するドラムと、該ドラムを回転させる油圧モータと、該油圧モータに対して油圧回路を介して作動油を供給する油圧ポンプと、該作動油の油量を調整する油量調整装置と、第２通信部とを備えており、
前記制御装置は、前記センサによる計測データに基づいて、前記ホッパへ供給するコンクリートの供給量を算定し、前記第１通信部から前記第２通信部に送信された供給量データに基づいて、前記油量調整装置が制御されることを特徴とする、コンクリート供給システム。
前記コンクリート圧送装置は、前記ホッパ内にあるコンクリートの高さを連続的に検出自在なセンサと、制御装置と、第１通信部とを備え、
前記ミキサー車は、コンクリートを撹拌して前記ホッパにコンクリートを供給するドラムと、該ドラムを回転させる油圧モータと、該油圧モータに対して油圧回路を介して作動油を供給する油圧ポンプと、該作動油の油量を調整する油量調整装置と、第２通信部とを備えており、
前記制御装置は、前記センサによる計測データに基づいて、前記ホッパへ供給するコンクリートの供給量を算定し、前記第１通信部から前記第２通信部に送信された供給量データに基づいて、前記油量調整装置が制御されることを特徴とする、コンクリート供給システム。
【請求項2】
コンクリートを圧送するコンクリート圧送装置の備えるホッパに対して、ミキサー車からコンクリートを供給する、コンクリート供給システムであって、
前記コンクリート圧送装置は、前記ホッパ内にあるコンクリートの高さを連続的に検出自在なセンサと、第１通信部を備え、
前記ミキサー車は、コンクリートを撹拌して前記ホッパにコンクリートを供給するドラムと、該ドラムを回転させる油圧モータと、該油圧モータに対して油圧回路を介して作動油を供給する油圧ポンプと、該作動油の油量を調整する油量調整装置と、制御装置と、第２通信部とを備えており、
前記センサによる計測データが、前記第１通信部から前記第２通信部に送信され、前記制御装置は、該第２通信部にて受信した該計測データに基づいて、前記ホッパへ供給するコンクリートの供給量を算定し、供給量データに基づいて該油量調整装置を制御することを特徴とする、コンクリート供給システム。
前記コンクリート圧送装置は、前記ホッパ内にあるコンクリートの高さを連続的に検出自在なセンサと、第１通信部を備え、
前記ミキサー車は、コンクリートを撹拌して前記ホッパにコンクリートを供給するドラムと、該ドラムを回転させる油圧モータと、該油圧モータに対して油圧回路を介して作動油を供給する油圧ポンプと、該作動油の油量を調整する油量調整装置と、制御装置と、第２通信部とを備えており、
前記センサによる計測データが、前記第１通信部から前記第２通信部に送信され、前記制御装置は、該第２通信部にて受信した該計測データに基づいて、前記ホッパへ供給するコンクリートの供給量を算定し、供給量データに基づいて該油量調整装置を制御することを特徴とする、コンクリート供給システム。
【請求項3】
前記油量調整装置はフロー制御バルブを含み、
前記制御装置により、前記フロー制御バルブの制御が実行されることを特徴とする、請求項１又は２に記載のコンクリート供給システム。
前記制御装置により、前記フロー制御バルブの制御が実行されることを特徴とする、請求項１又は２に記載のコンクリート供給システム。
【請求項4】
前記制御装置では、随時受信する前記計測データに基づいて、前記ホッパ内に貯留するコンクリートの変化量もしくは変化速度を算定し、算定された該変化量もしくは該変化速度に基づいて前記油量調整装置をＰＩＤ制御することを特徴とする、請求項１又は２に記載のコンクリート供給システム。
【請求項5】
前記センサが、レーザ距離計、超音波距離計のいずれか一種であることを特徴とする、請求項１又は２に記載のコンクリート供給システム。
【請求項6】
山岳トンネルにおいて吹付けコンクリートを施工する際に適用され、
前記ミキサー車から前記コンクリート圧送装置に対して、コンクリートの自動供給を実行することを特徴とする、請求項１又は２に記載のコンクリート供給システム。
前記ミキサー車から前記コンクリート圧送装置に対して、コンクリートの自動供給を実行することを特徴とする、請求項１又は２に記載のコンクリート供給システム。
【請求項7】
コンクリートを圧送するコンクリート圧送装置の備えるホッパに対して、ミキサー車からコンクリートを供給する、コンクリート供給方法であって、
前記ミキサー車は、コンクリートを撹拌して前記ホッパにコンクリートを供給するドラムと、該ドラムを回転させる油圧モータと、該油圧モータに対して油圧回路を介して作動油を供給する油圧ポンプと、該作動油の油量を調整する油量調整装置とを備え、前記コンクリート圧送装置と前記ミキサー車のいずれか一方が制御装置を備えており、
前記ホッパ内にあるコンクリートの高さを連続的に検出自在なセンサにより検出する、Ａ工程と、
前記制御装置において、前記センサによる計測データに基づいて、前記ホッパへ供給するコンクリートの供給量を算定し、算定された供給量に基づいて前記油量調整装置を制御しながらコンクリートを供給する、Ｂ工程とを有することを特徴とする、コンクリート供給方法。
前記ミキサー車は、コンクリートを撹拌して前記ホッパにコンクリートを供給するドラムと、該ドラムを回転させる油圧モータと、該油圧モータに対して油圧回路を介して作動油を供給する油圧ポンプと、該作動油の油量を調整する油量調整装置とを備え、前記コンクリート圧送装置と前記ミキサー車のいずれか一方が制御装置を備えており、
前記ホッパ内にあるコンクリートの高さを連続的に検出自在なセンサにより検出する、Ａ工程と、
前記制御装置において、前記センサによる計測データに基づいて、前記ホッパへ供給するコンクリートの供給量を算定し、算定された供給量に基づいて前記油量調整装置を制御しながらコンクリートを供給する、Ｂ工程とを有することを特徴とする、コンクリート供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、コンクリート供給システムとコンクリート供給方法に関する。
【背景技術】
【0002】
コンクリート打設においては、コンクリートを圧送するコンクリート圧送装置のホッパに対してミキサー車からコンクリートが供給され、コンクリートの打設が行われる。このコンクリート圧送装置には、コンクリートポンプ車や、移動手段を備えていない定置式のコンクリートポンプ、山岳トンネルの施工に供されるコンクリート吹付け機等、様々な圧送装置が含まれる。
【0003】
コンクリート圧送装置の後方にあるホッパに対して、ミキサー車の後方に設けられているシュートを近接させて位置合わせし、ミキサー車のドラムを逆転させることにより、ホッパに対してコンクリートが吐出される。ここで、ドラムの内部には螺旋状ブレードが設けられており、コンクリート撹拌時はドラムを正転させ、コンクリート吐出時はドラムを逆転させる回転切替制御が実行されるようになっている。ホッパには、ピストン式では油圧式ピストンポンプ等が装備されており、ホッパ内に貯留されているコンクリートがピストンポンプにより圧送され、スクイーズ式ではポンピングチューブが復元する際に発生する負圧により圧送され、コンクリート圧送装置の備えるノズル等に供給されることにより、コンクリートの打設が実施される。
【0004】
上記するコンクリート圧送装置によるコンクリートの圧送の際には、コンクリート圧送装置によるコンクリートの圧送量や圧送速度の変化に応じて、ホッパ内にあるコンクリートの貯留量を作業員が都度確認し、ホッパ内の貯留量を適正な状態に維持するようにドラムの回転制御を行っている。すなわち、ホッパ内の貯留量が少な過ぎると、コンクリート圧送装置に対するコンクリートの供給不足の恐れがあり、ホッパ内の貯留量が多過ぎると、ホッパからコンクリートが溢れ出てしまう恐れがあることから、これらの課題を解消するためにドラムの回転制御が実行される。そのため、ミキサー車からコンクリート圧送装置のホッパ等に対してコンクリートが供給される際には、ホッパ内のコンクリートの貯留量を常時監視してドラムの回転速度を制御する作業員が必要になる。
【0005】
ここで、特許文献１，２には、ミキサー車からコンクリートポンプ車への自動的なコンクリート供給を実行するシステムやコンクリートポンプ車が提案されている。特許文献１に記載のコンクリートミキサー車とコンクリートポンプ車との連係システムは、コンクリートミキサー車の排出操作系統とコンクリートポンプ車の移送操作系統を連係して、排出量と移送量を同時調整可能にしたシステムである。このコンクリートポンプ車には、ホッパ内のコンクリート量を検出するためのセンサが設けられている。
一方、特許文献２に記載のコンクリートポンプ車は、コンクリートポンプの運転状態を検出する運転状態検出手段と、運転状態検出手段によって検出されたコンクリートポンプの運転状態から、ホッパ内への生コンクリートの要求供給量を求める要求供給量演算手段と、要求供給量演算手段によって求められた要求供給量にて生コンクリート供給装置からホッパへ生コンクリートを供給させるべく、生コンクリート供給装置へ運転指令を発信する発信手段とを有している。ここで、運転状態検出手段は、ホッパ内における生コンクリートの貯留量を検出するセンサである。
一方、特許文献２に記載のコンクリートポンプ車は、コンクリートポンプの運転状態を検出する運転状態検出手段と、運転状態検出手段によって検出されたコンクリートポンプの運転状態から、ホッパ内への生コンクリートの要求供給量を求める要求供給量演算手段と、要求供給量演算手段によって求められた要求供給量にて生コンクリート供給装置からホッパへ生コンクリートを供給させるべく、生コンクリート供給装置へ運転指令を発信する発信手段とを有している。ここで、運転状態検出手段は、ホッパ内における生コンクリートの貯留量を検出するセンサである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開昭５９－１６１５６１号公報
【特許文献2】特開２００２－２０６３４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
特許文献１に記載の連係システムと特許文献２に記載のコンクリートポンプ車を適用することにより、ホッパ内のコンクリートの貯留量を常時監視する作業員を不要にできる。ところで、いずれの技術もセンサにてコンクリートの貯留量を計測することとしているが、具体的なセンサに関する記載はない。
また、コンクリート圧送の作業環境が例えばトンネル内である場合は、トンネル内におけるコンクリート吹付け作業が高濃度粉塵環境下で行われ、屋外の場合は高温や低温の作業環境下で行われることから、上記する作業員による常時監視の際に作業員の受ける負担は極めて大きい。
また、コンクリート圧送の作業環境が例えばトンネル内である場合は、トンネル内におけるコンクリート吹付け作業が高濃度粉塵環境下で行われ、屋外の場合は高温や低温の作業環境下で行われることから、上記する作業員による常時監視の際に作業員の受ける負担は極めて大きい。
【0008】
本発明は、コンクリートを圧送するコンクリート圧送装置の備えるホッパに対して、ミキサー車からコンクリートを供給する、コンクリート供給システムと方法に関し、作業員の常時監視や操作を不要にしながら、ホッパ内のコンクリートの貯留量の特定に際してコンクリートの高さを精度よく特定でき、ホッパ内のコンクリートの貯留量を適正に自動管理することのできる、コンクリート供給システムとコンクリート供給方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0009】
前記目的を達成すべく、本発明によるコンクリート供給システムの一態様は、
コンクリートを圧送するコンクリート圧送装置の備えるホッパに対して、ミキサー車からコンクリートを供給する、コンクリート供給システムであって、
前記コンクリート圧送装置は、前記ホッパ内にあるコンクリートの高さを連続的に検出自在なセンサと、制御装置と、第１通信部とを備え、
前記ミキサー車は、コンクリートを撹拌して前記ホッパにコンクリートを供給するドラムと、該ドラムを回転させる油圧モータと、該油圧モータに対して油圧回路を介して作動油を供給する油圧ポンプと、該作動油の油量を調整する油量調整装置と、第２通信部とを備えており、
前記制御装置は、前記センサによる計測データに基づいて、前記ホッパへ供給するコンクリートの供給量を算定し、前記第１通信部から前記第２通信部に送信された供給量データに基づいて、前記油量調整装置が制御されることを特徴とする。
コンクリートを圧送するコンクリート圧送装置の備えるホッパに対して、ミキサー車からコンクリートを供給する、コンクリート供給システムであって、
前記コンクリート圧送装置は、前記ホッパ内にあるコンクリートの高さを連続的に検出自在なセンサと、制御装置と、第１通信部とを備え、
前記ミキサー車は、コンクリートを撹拌して前記ホッパにコンクリートを供給するドラムと、該ドラムを回転させる油圧モータと、該油圧モータに対して油圧回路を介して作動油を供給する油圧ポンプと、該作動油の油量を調整する油量調整装置と、第２通信部とを備えており、
前記制御装置は、前記センサによる計測データに基づいて、前記ホッパへ供給するコンクリートの供給量を算定し、前記第１通信部から前記第２通信部に送信された供給量データに基づいて、前記油量調整装置が制御されることを特徴とする。
【0010】
本態様によれば、コンクリート圧送装置が、ホッパ内にあるコンクリートの高さを連続的に検出自在なセンサを備えていることにより、作業員の常時監視や操作を不要にしながら、ホッパ内のコンクリートの高さを高精度に測定することができ、このことによってホッパ内のコンクリートの貯留量を高精度に特定することができる。従って、例えば作業環境がトンネル内である場合においても、作業員の常時監視や操作が不要であることから、作業員が大きな負担を受けるといった課題は解消される。
さらに、ホッパ内にあるコンクリートの高さを連続的に検出自在なセンサにて計測することにより、トンネル内の高粉塵環境下にあっても、ホッパ内のコンクリートの高さを高精度に測定することができ、このことによってホッパ内のコンクリートの貯留量を高精度に特定することができる。このセンサには、レーザ距離計や超音波距離計等が適用できる。尚、プローブ等を用いた測定では、粉塵の影響を受け易く、高精度な高さ測定は困難となる。
さらに、制御装置において、受信したホッパ内のコンクリートの高さに関する計測データに基づいて、ホッパへ供給するコンクリートの供給量を算定し、算定された供給量に基づいて油圧回路を形成する油量調整装置を制御することにより、様々に変化するコンクリート圧送装置からのコンクリートの圧送量や圧送速度に応じながら、ホッパ内のコンクリートの貯留量を適正に自動管理することができる。このようなコンクリートの貯留量の適正な自動管理により、ミキサー車のドラムの回転操作を行う作業員を不要にできる。
さらに、ホッパ内にあるコンクリートの高さを連続的に検出自在なセンサにて計測することにより、トンネル内の高粉塵環境下にあっても、ホッパ内のコンクリートの高さを高精度に測定することができ、このことによってホッパ内のコンクリートの貯留量を高精度に特定することができる。このセンサには、レーザ距離計や超音波距離計等が適用できる。尚、プローブ等を用いた測定では、粉塵の影響を受け易く、高精度な高さ測定は困難となる。
さらに、制御装置において、受信したホッパ内のコンクリートの高さに関する計測データに基づいて、ホッパへ供給するコンクリートの供給量を算定し、算定された供給量に基づいて油圧回路を形成する油量調整装置を制御することにより、様々に変化するコンクリート圧送装置からのコンクリートの圧送量や圧送速度に応じながら、ホッパ内のコンクリートの貯留量を適正に自動管理することができる。このようなコンクリートの貯留量の適正な自動管理により、ミキサー車のドラムの回転操作を行う作業員を不要にできる。
【0011】
また、本発明によるコンクリート供給システムの他の態様は、
コンクリートを圧送するコンクリート圧送装置の備えるホッパに対して、ミキサー車からコンクリートを供給する、コンクリート供給システムであって、
前記コンクリート圧送装置は、前記ホッパ内にあるコンクリートの高さを連続的に検出自在なセンサと、第１通信部を備え、
前記ミキサー車は、コンクリートを撹拌して前記ホッパにコンクリートを供給するドラムと、該ドラムを回転させる油圧モータと、該油圧モータに対して油圧回路を介して作動油を供給する油圧ポンプと、該作動油の油量を調整する油量調整装置と、制御装置と、第２通信部とを備えており、
前記センサによる計測データが、前記第１通信部から前記第２通信部に送信され、前記制御装置は、該第２通信部にて受信した該計測データに基づいて、前記ホッパへ供給するコンクリートの供給量を算定し、供給量データに基づいて該油量調整装置を制御することを特徴とする。
コンクリートを圧送するコンクリート圧送装置の備えるホッパに対して、ミキサー車からコンクリートを供給する、コンクリート供給システムであって、
前記コンクリート圧送装置は、前記ホッパ内にあるコンクリートの高さを連続的に検出自在なセンサと、第１通信部を備え、
前記ミキサー車は、コンクリートを撹拌して前記ホッパにコンクリートを供給するドラムと、該ドラムを回転させる油圧モータと、該油圧モータに対して油圧回路を介して作動油を供給する油圧ポンプと、該作動油の油量を調整する油量調整装置と、制御装置と、第２通信部とを備えており、
前記センサによる計測データが、前記第１通信部から前記第２通信部に送信され、前記制御装置は、該第２通信部にて受信した該計測データに基づいて、前記ホッパへ供給するコンクリートの供給量を算定し、供給量データに基づいて該油量調整装置を制御することを特徴とする。
【0012】
本態様によれば、制御装置と油量調整装置の双方がミキサー車に装備され、制御装置にて算定された供給量データに基づいて油量調整装置がダイレクトに制御されることにより、油量調整装置に対する制御性を高めることができる。
【0013】
また、本発明によるコンクリート供給システムの他の態様において、
前記油量調整装置はフロー制御バルブを含み、
前記制御装置により、前記フロー制御バルブの制御が実行されることを特徴とする。
前記油量調整装置はフロー制御バルブを含み、
前記制御装置により、前記フロー制御バルブの制御が実行されることを特徴とする。
【0014】
本態様によれば、油圧回路に介在する油量調整装置に含まれるフロー制御バルブが、制御装置にて制御されることにより、ホッパ内に貯留するコンクリートの高さ（コンクリートの貯留量）に応じて、ドラムを回転させる油圧モータの回転速度を高精度に増減させることができ、ホッパ内のコンクリートの貯留量を適正に自動管理できる。ここで、フロー制御バルブには、作動油の一部を逃がすリリーフ制御バルブや、バルブの開度に応じて作動油の油量を調整する可変制御バルブ等が含まれている。また、可変制御バルブは、バルブの開度を調整する電磁比例弁アンプを備えていてもよい。
【0015】
また、本発明によるコンクリート供給システムの他の態様において、
前記制御装置では、随時受信する前記計測データに基づいて、前記ホッパ内に貯留するコンクリートの変化量もしくは変化速度を算定し、算定された該変化量もしくは該変化速度に基づいて前記油量調整装置をＰＩＤ制御することを特徴とする。
前記制御装置では、随時受信する前記計測データに基づいて、前記ホッパ内に貯留するコンクリートの変化量もしくは変化速度を算定し、算定された該変化量もしくは該変化速度に基づいて前記油量調整装置をＰＩＤ制御することを特徴とする。
【0016】
本態様によれば、制御装置が、ホッパ内に貯留するコンクリートの変化量もしくは変化速度を算定し、算定結果に基づいて油量調整装置をＰＩＤ（Proportional Integral Differential）制御することにより、ハンチングに起因して制御量が一定にならないといった問題がなく、未来予測に基づく安定した制御を実現できる。ＰＩＤ制御では、現在状況と過去状況に応じたそれぞれの操作量の決定がＰ制御（比例制御）とＩ制御（積分制御）にて実行され、未来状況の予測に基づく操作量の決定がＤ制御（微分制御）にて実行される。
【0017】
また、本発明によるコンクリート供給システムの他の態様において、
前記センサが、レーザ距離計、超音波距離計のいずれか一種であることを特徴とする。
前記センサが、レーザ距離計、超音波距離計のいずれか一種であることを特徴とする。
【0018】
本態様によれば、センサが、レーザ距離計と超音波距離計のいずれか一種であることにより、例えばトンネル内の高粉塵環境下にあっても、ホッパ内のコンクリートの高さを高精度に測定することができて好ましい。
【0019】
また、本発明によるコンクリート供給システムの他の態様において、
山岳トンネルにおいて吹付けコンクリートを施工する際に適用され、
前記ミキサー車から前記コンクリート圧送装置に対して、コンクリートの自動供給を実行することを特徴とするる。
山岳トンネルにおいて吹付けコンクリートを施工する際に適用され、
前記ミキサー車から前記コンクリート圧送装置に対して、コンクリートの自動供給を実行することを特徴とするる。
【0020】
本態様によれば、山岳トンネルにおいて吹付けコンクリートを施工する際に適用されることにより、例えば、ミキサー車のオペレータは、コンクリート圧送装置の一例であるコンクリート吹付け機に対してミキサー車を位置決めして本態様のコンクリート供給システムを稼働させた後、坑外にある吹付けコンクリートプラントへ戻り、別のミキサー車を運転してコンクリート吹付け機の近傍に待機させることができ、２台のミキサー車を用いたコンクリート吹付け機へのコンクリートの連続供給を、１人のオペレータのみで実現することが可能になる。
【0021】
また、本発明によるコンクリート供給方法の一態様は、
コンクリートを圧送するコンクリート圧送装置の備えるホッパに対して、ミキサー車からコンクリートを供給する、コンクリート供給方法であって、
前記ミキサー車は、コンクリートを撹拌して前記ホッパにコンクリートを供給するドラムと、該ドラムを回転させる油圧モータと、該油圧モータに対して油圧回路を介して作動油を供給する油圧ポンプと、該作動油の油量を調整する油量調整装置とを備え、前記コンクリート圧送装置と前記ミキサー車のいずれか一方が制御装置を備えており、
前記ホッパ内にあるコンクリートの高さを連続的に検出自在なセンサにより検出する、Ａ工程と、
前記制御装置において、前記センサによる計測データに基づいて、前記ホッパへ供給するコンクリートの供給量を算定し、算定された供給量に基づいて前記油量調整装置を制御しながらコンクリートを供給する、Ｂ工程とを有することを特徴とする。
コンクリートを圧送するコンクリート圧送装置の備えるホッパに対して、ミキサー車からコンクリートを供給する、コンクリート供給方法であって、
前記ミキサー車は、コンクリートを撹拌して前記ホッパにコンクリートを供給するドラムと、該ドラムを回転させる油圧モータと、該油圧モータに対して油圧回路を介して作動油を供給する油圧ポンプと、該作動油の油量を調整する油量調整装置とを備え、前記コンクリート圧送装置と前記ミキサー車のいずれか一方が制御装置を備えており、
前記ホッパ内にあるコンクリートの高さを連続的に検出自在なセンサにより検出する、Ａ工程と、
前記制御装置において、前記センサによる計測データに基づいて、前記ホッパへ供給するコンクリートの供給量を算定し、算定された供給量に基づいて前記油量調整装置を制御しながらコンクリートを供給する、Ｂ工程とを有することを特徴とする。
【0022】
本態様によれば、Ａ工程において、ホッパ内にあるコンクリートの高さを連続的に検出自在なセンサである、レーザ距離計や超音波距離計等にて検出することにより、作業員の常時監視や操作を不要にしながら、ホッパ内のコンクリートの高さを高精度に測定することができ、このことによってホッパ内のコンクリートの貯留量を高精度に特定することができる。
さらに、Ｂ工程において、制御装置にて、受信したホッパ内のコンクリートの高さに関する計測データに基づいて、ホッパへ供給するコンクリートの供給量を算定し、算定された供給量に基づいて油圧回路を形成する油量調整装置を制御することにより、様々に変化するコンクリート吹付け機からのコンクリートの吹付け量や吹付け速度に応じながら、ホッパ内のコンクリートの貯留量を適正に自動管理することができる。
さらに、Ｂ工程において、制御装置にて、受信したホッパ内のコンクリートの高さに関する計測データに基づいて、ホッパへ供給するコンクリートの供給量を算定し、算定された供給量に基づいて油圧回路を形成する油量調整装置を制御することにより、様々に変化するコンクリート吹付け機からのコンクリートの吹付け量や吹付け速度に応じながら、ホッパ内のコンクリートの貯留量を適正に自動管理することができる。
【発明の効果】
【0023】
本発明のコンクリート供給システムとコンクリート供給方法によれば、作業員の常時監視や操作を不要にしながら、ホッパ内のコンクリートの貯留量の特定に際してコンクリートの高さを精度よく特定でき、ホッパ内のコンクリートの貯留量を適正に自動管理することができる。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【図1】実施形態に係るコンクリート供給システムの一例の全体構成図である。
【図2】実施形態に係るコンクリート供給システムの機能ブロック図である。
【図3】制御装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
【図4】制御装置の機能構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0025】
以下、実施形態に係るコンクリート供給システムとコンクリート供給方法について、添付の図面を参照しながら説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の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した説明を省く場合がある。
【0026】
［実施形態に係るコンクリート供給システムとコンクリート供給方法］
図１乃至図４を参照して、実施形態に係るコンクリート供給システムとコンクリート供給方法の一例について説明する。ここで、図１は、実施形態に係るコンクリート供給システムの一例の全体構成図であり、図２は、実施形態に係るコンクリート供給システムの機能ブロック図である。尚、以下の説明では、コンクリート圧送装置としてコンクリート吹付け機を取り上げ、トンネル内におけるコンクリート吹付け施工を取り上げて説明するが、コンクリート圧送装置は、コンクリートポンプ車や定置式のコンクリートポンプ等であってよく、作業環境もトンネル以外の屋外等であってよい。
図１乃至図４を参照して、実施形態に係るコンクリート供給システムとコンクリート供給方法の一例について説明する。ここで、図１は、実施形態に係るコンクリート供給システムの一例の全体構成図であり、図２は、実施形態に係るコンクリート供給システムの機能ブロック図である。尚、以下の説明では、コンクリート圧送装置としてコンクリート吹付け機を取り上げ、トンネル内におけるコンクリート吹付け施工を取り上げて説明するが、コンクリート圧送装置は、コンクリートポンプ車や定置式のコンクリートポンプ等であってよく、作業環境もトンネル以外の屋外等であってよい。
【0027】
コンクリート供給システム１００は、山岳トンネルＴの切羽Ｋや側面Ｗに対してコンクリートを吹付けるコンクリート吹付け機１０（コンクリート圧送装置の一例）の備えるホッパ１８に対して、ミキサー車２０からコンクリートを供給するシステムである。
【0028】
山岳トンネルＴの施工においては、所定延長の掘削とずり出し、造成されたトンネルＴの側面Ｗと切羽Ｋに対するコンクリートの一次吹付け、不図示の支保工の建て込み、二次吹付けを一連の施工サイクルとし、この施工サイクルを繰り返しながら掘進していく。ここで、二次吹付けの後に、必要に応じて不図示のロックボルトを打設する施工方法もある。
【0029】
図１は、掘削とずり出しが終了し、吹付け面である切羽Ｋに対して、吹付けノズル１３からコンクリートをＸ２方向に吹付けるとともに、ホッパ１８に対してミキサー車２０からコンクリートをＸ１方向に供給している状況を示している。
【0030】
コンクリート吹付け機１０は、クローラ式の走行機構１５とアウトリガ機構１６を備えた吹付け機本体１１と、吹付け機本体１１に取り付けられている複数のブームとを有する。図示例のブームは、吹付けノズル１３を先端に備えた吹付けノズルブーム１２Ａと、マンケージ１４を回動自在に備えたマンケージブーム１２Ｂである。ここで、コンクリート吹付け機１０は、吹付けノズルブーム１２Ａを２基以上備えていてもよいし、支保工の組立てを行うエレクターブーム等を備えていてもよい。
【0031】
コンクリート吹付け機１０の後方には、ミキサー車２０から供給されるコンクリートが貯留されるホッパ１８が設けられている。
【0032】
ここで、図示を省略するが、コンクリート吹付け機１０には、ホッパ１８に連通する輸送管と、ホッパ１８からコンクリートを圧送する油圧式ピストンポンプが装備されており、圧送シリンダの駆動により、ホッパ１８に貯留するコンクリートが輸送管を介して吹付けノズル１３に供給されるようになっている。
【0033】
一方、ミキサー車２０は、コンクリートを撹拌しながら、コンクリート吹付け機１０のホッパ１８にコンクリートを供給する、回転自在なドラム２１を後方の荷台に備えている。ドラム２１の後端部には吐出口２２が設けられ、吐出口２２から吐出されたコンクリートをホッパ１８に案内するシュート２３が設けられている。
【0034】
図２に示すように、ミキサー車２０の備えるエンジン６１の動力取出装置６２（Ｐ．Ｔ．Ｏ：Power Take Off（パワー・テイク・オフ））には、ジョイント６３を介して油圧ポンプ６４が連結しており、ドラム２１には、減速機２４を介して油圧モータ６６が連結している。
【0035】
油圧ポンプ６４と油圧モータ６６は、閉ループのメイン回路６５Ａ，６５Ｂ（油圧回路）を介して接続されており、作動油を油圧モータ６６に供給する側のメイン回路６５Ａには、油量調整装置７０が介在し、油量調整装置７０には第２通信部８０が電気的に接続されている。
【0036】
油量調整装置７０は、作動油の油量を調整するフロー制御バルブであり、フロー制御バルブには、作動油の一部を逃がすリリーフ制御バルブや、バルブの開度に応じて作動油の油量を調整する可変制御バルブ等が含まれる。尚、油圧ポンプ６４が可変式であって、アクチュエータが油圧ポンプ６４の吐出量（ドラム２１の回転速度）を制御する形態もあり、この形態では可変式の油圧ポンプ６４が油量調整装置の一例となり得るが、図示例のように油量調整装置７０がフロー制御バルブである場合は、油圧回路の途中にフロー制御バルブ７０を追加するだけでよく、様々な機種のミキサー車に対応可能であることから好ましい。
【0037】
図示例の油圧回路では、メイン回路６５Ａを油圧モータ６６側へＹ１方向に流れる作動油の一部が、フロー制御バルブ７０にてサブ回路６５ＣへＹ２方向にリリーフされるようになっている。
【0038】
サブ回路６５Ｃは、油圧モータ６６から油圧ポンプ６４へ作動油を戻すメイン回路６５Ｂの途中に接続されており、油圧モータ６６にＹ３方向に供給された作動油と、サブ回路６５Ｃにリリーフされた作動油がメイン回路６５Ｂに合流し、合流した作動油がメイン回路６５ＢをＹ４方向へ流れて油圧ポンプ６４に戻されるようになっている。
【0039】
ここで、フロー制御バルブ７０による作動油のリリーフ量は、以下で詳説するように、制御装置４０により算定されるホッパ１８へ供給するコンクリートの供給量に基づいて設定される。
【0040】
油圧モータ６６に供給される作動油の油量の増減に応じて、ドラム２１の回転速度が増減され、この回転速度の増減によって、ホッパ１８へのコンクリートの供給速度（供給量）が増減される。
【0041】
コンクリート吹付け機１０におけるホッパ１８の上方には超音波距離計３０（センサの一例）が設置されており、超音波距離計３０からホッパ１８内に貯留するコンクリートＣの表面に対してＺ１方向に照射及び反射される超音波により、コンクリートＣの高さが随時計測されるようになっている。尚、例えば屋外におけるコンクリート圧送の際には、超音波距離計に代わり、レーザ距離計が適用されてもよい。
【0042】
コンクリート吹付け機１０は制御装置４０をさらに備えており、超音波距離計３０から送信される計測データは、制御装置４０を構成する第１通信部５０に対してＺ２方向に送信され、制御装置４０では随時送信されてくる計測データを格納する。ここで、超音波距離計３０と制御装置４０は、図示例の無線通信の他に、有線にて電気的に接続されていてもよい。
【0043】
制御装置４０は、受信した計測データに基づいて、ホッパ１８へ供給するコンクリートの供給量を算定し、供給量データを第１通信部５０からミキサー車２０の第２通信部８０に対してＺ３方向に送信する。
【0044】
ミキサー車２０では、第２通信部８０にて受信した供給量データに基づいて油量調整装置７０を制御し、油圧モータ６６に供給される作動油の油量を調整する。
【0045】
コンクリート供給システム１００では、コンクリート吹付け機１０が、ホッパ１８内にあるコンクリートＣの高さを検出する超音波距離計を備えていることにより、山岳トンネルＴ内の高粉塵環境下にあっても、ホッパ１８内のコンクリートＣの高さを高精度に測定することができ、このことによってホッパ１８内のコンクリートの貯留量を高精度に特定することが可能になる。
【0046】
ここで、図示例は、コンクリート吹付け機１０が制御装置４０を備えている形態を示しているが、例えば、ミキサー車２０が制御装置を備えている形態であってもよい。この形態では、超音波距離計３０による計測データが第１通信部５０を介して第２通信部８０に送信され、第２通信部８０を介して制御装置が計測データを取り込み、取り込んだ計測データに基づいて供給量を算定し、供給量データを油量調整装置７０に送信して作動油の油量を調整する。
【0047】
【0048】
図３に示すように、制御装置４０は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ：Personal Computer）やＰＬＣ(Programmable Logic Controller)等の情報処理装置により構成される。
【0049】
制御装置４０を構成する情報処理装置は、接続バス４６により相互に接続されているＣＰＵ（Central Processing Unit）４１、主記憶装置４２、補助記憶装置４３、入出力ＩＦ（interface）４４、及び通信ＩＦ４５を備えている。主記憶装置４２と補助記憶装置４３は、コンピュータが読み取り可能な記録媒体である。尚、上記の構成要素はそれぞれ個別に設けられてもよいし、一部の構成要素を設けないようにしてもよい。
【0050】
ＣＰＵ４１は、ＭＰＵ（Microprocessor）やプロセッサとも呼ばれ、ＣＰＵ４１は、単一のプロセッサであってもよいし、マルチプロセッサであってもよい。ＣＰＵ４１は、コンピュータからなる制御装置４０の全体の制御を行う中央演算処理装置である。ＣＰＵ４１は、例えば、補助記憶装置４３に記憶されたプログラムを主記憶装置４２の作業領域にて実行可能に展開し、プログラムの実行を通じて周辺機器の制御を行うことにより、所定の目的に合致した機能を提供する。
【0051】
主記憶装置４２は、ＣＰＵ４１が実行するコンピュータプログラムや、ＣＰＵ４１が処理するデータ等を記憶する。主記憶装置４２は、例えば、フラッシュメモリ、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）を含む。補助記憶装置４３は、各種のプログラム及び各種のデータを読み書き自在に記録媒体に格納し、外部記憶装置とも呼ばれる。補助記憶装置４３には、例えば、ＯＳ（Operating System）、各種プログラム、各種テーブル等が格納される。ＯＳは、例えば、通信ＩＦ４５を介して接続される外部装置等とのデータの受け渡しを行う通信インターフェースプログラムを含む。制御装置４０に対する外部装置等には、超音波距離計３０や油量調整装置７０に接続される第２通信部８０が含まれる。
【0052】
補助記憶装置４３は、例えば、主記憶装置４２を補助する記憶領域として使用され、ＣＰＵ４１が実行するコンピュータプログラムや、ＣＰＵ４１が処理するデータ等を記憶する。補助記憶装置４３は、不揮発性半導体メモリ（フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable ROM））を含むシリコンディスク、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ：Hard Disk Drive）装置、ソリッドステートドライブ装置等である。また、補助記憶装置４３として、ＣＤドライブ装置、ＤＶＤドライブ装置、ＢＤドライブ装置といった着脱可能な記録媒体の駆動装置が例示され、着脱可能な記録媒体として、ＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤ、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ、ＳＤ（Secure Digital）メモリカード等が例示される。
【0053】
入出力ＩＦ４４は、制御装置４０に接続する機器との間でデータの入出力を行うインターフェイスである。入出力ＩＦ４４には、例えば、キーボード、タッチパネルやマウス等のポインティングデバイス、マイクロフォン等の入力デバイス等が接続する。制御装置４０は、入出力ＩＦ４４を介して、入力デバイスを操作する操作者からの操作指示等を受け付ける。
【0054】
また、入出力ＩＦ４４には、例えば、液晶パネル（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）や有機ＥＬパネル（ＥＬ：Electroluminescence）等の表示デバイス、プリンタ、スピーカ等の出力デバイスが接続される。
【0055】
通信ＩＦ４５は、制御装置４０が接続するネットワークとのインターフェイスである。通信ＩＦ４５は、インターネット等の公衆ネットワーク、携帯電話網等の無線ネットワーク、ＶＰＮ（Virtual Private Network）等の専用ネットワーク、ＬＡＮ（Local Area Network）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、赤外線通信等、様々なネットワークを介して、超音波距離計３０から計測データを受信し、同様にネットワークを介して、制御装置４０にて算定された供給量データを第２通信部８０に送信する。
【0056】
また、通信ＩＦ４５はＬＰＷＡ無線通信モジュールであってもよく、ＬＰＷＡの主な通信方式（通信プロトコル）には、Ｓｉｇｆｏｘ、ＬｏＲａＷＡＮ（Long Range Wide Area Network）、ＮＢ－ＩｏＴ等がある。ここで、ＬｏＲａＷＡＮは、９２０ＭＨｚ帯のＩＳＭバンドを使用し、１３ｄＢｍ以下の低い出力でも遠距離通信を可能とする、ＬｏＲａ変調を採用した通信方式である。上記するように、様々な通信プロトコルがある中で、例えばライセンスを必要とせず、携帯電話通信の波が届き難い山岳地帯でもトンネル坑内（工事現場の一例）に自営の基地局を設置することができ、低コストの通信システムを構築可能なプライベートＬｏＲａを適用するのが好ましい。
【0057】
図４に示すように、制御装置４０は、ＣＰＵ４１によるプログラムの実行により、少なくとも、第１通信部４０２、算定部４０４、制御部４０６，及び格納部４０８の各種機能を提供する。ここで、上記処理機能の少なくとも一部が、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等によって提供されてもよく、同様に、上記処理機能の少なくとも一部が、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、数値演算プロセッサ、画像処理プロセッサ等の専用ＬＳＩ（large scale integration）やその他のデジタル回路等であってもよい。
【0058】
第１通信部４０２では、超音波距離計３０から発信された、ホッパ１８内のコンクリートＣの高さに関する計測データが随時受信され、格納部４０８に随時格納される。
【0059】
格納部４０８には、ホッパ１８内のコンクリートＣの高さに応じたコンクリートＣの貯留量に関するデータベースが格納されている。さらに、格納部４０８には、施工管理者等により設定されている、ホッパ１８内のコンクリートＣの貯留量に関する基準値が格納されている。ここで、コンクリートＣの高さに応じた貯留量の特定は、データベースを参照することの他に、算定部４０４にて算定してもよい。
【0060】
コンクリート吹付け機１０によるコンクリートの吹付け量が一定の場合は、ミキサー車２０からのコンクリートの供給量も一定に制御することにより、ホッパ１８内のコンクリートＣの貯留量をその基準値もしくは基準値近傍に安定的に維持することができる。一方、コンクリート吹付け機１０によるコンクリートの吹付け量が都度変化する場合は、ホッパ１８内のコンクリートＣの貯留量の減少速度が変化することから、ミキサー車２０からのコンクリートの供給速度も貯留量の減少速度に応じて変化させる必要がある。
【0061】
そこで、算定部４０４では、格納部４０８に随時格納される計測データを参照して、ホッパ１８内に貯留するコンクリートＣの変化量もしくは変化速度を算定する。
【0062】
制御部４０６は、算定部４０４にて算定された、ホッパ１８内に貯留するコンクリートＣの変化量もしくは変化速度に基づいて、油量調整装置７０をＰＩＤ制御するための供給量データを制御信号として第２通信部８０に送信する。油量調整装置７０は、受信した供給量データ（制御信号）に基づいて油圧モータ６６へ供給する作動油の油量を調整し、ドラム２１の回転速度が調整される。このドラム２１の回転速度の調整により、例えば、ホッパ１８へのコンクリートＣの供給量と、ホッパ１８から吹付けノズル１３へ排出される排出量が一致もしくは略一致するように自動管理され、ホッパ１８内のコンクリートＣの貯留量が、基準値前後の一定量に安定的に維持される。
【0063】
コンクリート供給システム１００によれば、制御装置４０において、受信したホッパ１８内のコンクリートＣの高さに関する計測データに基づいて、ホッパ１８へ供給するコンクリートＣの供給量を算定し、算定された供給量に基づいて油圧回路６５Ａ，６５Ｂを形成する油量調整装置７０を制御することにより、様々に変化するコンクリート吹付け機１０からのコンクリートの吹付け量や吹付け速度に応じながら、ホッパ１８内のコンクリートＣの貯留量を適正に自動管理することができる。
【0064】
実施形態に係るコンクリート供給方法は、以下のＡ工程とＢ工程を有する。
【0065】
Ａ工程では、ホッパ１８内にあるコンクリートＣの高さを、超音波距離計３０により検出する。
【0066】
Ｂ工程では、制御装置４０において、超音波距離計３０による計測データに基づいて、ホッパ１８へ供給するコンクリートＣの供給量を算定し、算定された供給量に基づいて油量調整装置７０を制御しながらコンクリートＣをホッパ１８へ供給する。
【0067】
尚、上記実施形態に挙げた構成等に対し、その他の構成要素が組み合わされるなどした他の実施形態であってもよく、ここで示した構成に本発明が何等限定されるものではない。この点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。
【符号の説明】
【0068】
１０：コンクリート吹付け機（コンクリート圧送装置）
１１：吹付け機本体
１２Ａ：吹付けノズルブーム
１２Ｂ：マンケージブーム
１３：吹付けノズル
１４：マンケージ
１５：走行機構
１６：アウトリガ機構
１８：ホッパ
２０：ミキサー車
２１：ドラム
２２：吐出口
２３：シュート
２４：減速機
３０：超音波距離計（センサ）
４０：制御装置
５０：第１通信部
６１：エンジン
６２：動力取出装置（Ｐ．Ｔ．Ｏ）
６３：ジョイント
６４：油圧ポンプ
６５Ａ，６５Ｂ：メイン回路（油圧回路）
６５Ｃ：サブ回路（油圧回路）
６６：油圧モータ
７０：油量調整装置（フロー制御バルブ）
８０：第２通信部
１００：コンクリート供給システム
４０２：第１通信部
４０４：算定部
４０６：制御部
４０８：格納部
Ｔ：トンネル（山岳トンネル）
Ｋ：切羽
Ｗ：側面
Ｃ：コンクリート
１１：吹付け機本体
１２Ａ：吹付けノズルブーム
１２Ｂ：マンケージブーム
１３：吹付けノズル
１４：マンケージ
１５：走行機構
１６：アウトリガ機構
１８：ホッパ
２０：ミキサー車
２１：ドラム
２２：吐出口
２３：シュート
２４：減速機
３０：超音波距離計（センサ）
４０：制御装置
５０：第１通信部
６１：エンジン
６２：動力取出装置（Ｐ．Ｔ．Ｏ）
６３：ジョイント
６４：油圧ポンプ
６５Ａ，６５Ｂ：メイン回路（油圧回路）
６５Ｃ：サブ回路（油圧回路）
６６：油圧モータ
７０：油量調整装置（フロー制御バルブ）
８０：第２通信部
１００：コンクリート供給システム
４０２：第１通信部
４０４：算定部
４０６：制御部
４０８：格納部
Ｔ：トンネル（山岳トンネル）
Ｋ：切羽
Ｗ：側面
Ｃ：コンクリート
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】