JP2608809B2 - コンクリートホッパゲートの開度調整方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、生コンクリートを製造
するバッチャープラントに装備されるコンクリートホッ
パゲートの開度調整方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】生コンクリートを製造するバッチャープ
ラントにおいては、製造する生コンクリートの配合に応
じて砂利、砂、セメント、水及び混和剤を所定量計量
し、これら計量した材料をミキサに順次投入して所定時
間混練することによって生コンクリートを製造してい
る。そして、混練が完了すると生コンクリートをミキサ
下位に配設したコンクリートホッパに一旦落とし込み、
それからコンクリートホッパ下部に取り付けたホッパゲ
ートを開放して下位に待機しているミキサー車に積み込
んでいる。

【０００３】生コンクリートをコンクリートホッパから
払い出してミキサー車に積み込む場合、ホッパよりの排
出量は迅速に積み込める程度に、しかもミキサー車の受
け入れホッパから生コンクリートをあふれ出すことなく
調整することが好ましい。

【０００４】そこで、製造する生コンクリートのスラン
プ値に応じてコンクリートホッパのゲート開度をどの程
度にするかをバッチャープラントの制御装置であるコン
ピュータに予め記憶させておき、製造する生コンクリー
トのスランプ値に応じてゲート開度を決定するようにし
ている。例えば、スランプ値を０〜７ｃｍ、８〜１４ｃ
ｍ、１５〜１７ｃｍ、１８ｃｍ以上というように４段階
に区分し、これらの区分毎にコンクリートホッパのゲー
ト開度を設定している。このときスランプ値が大きくな
るほど（生コンが柔らかいほど）ゲート開度は大きくな
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
ようにスランプ値を４段階程度の大まかに区分してコン
クリートホッパのゲート開度を調整するだけではその排
出量にむらが生じる欠点がある。また、コンクリートホ
ッパ内の貯留量が多くなるとゴム製のホッパゲートはそ
の重量によって大きく開いて排出量も変わるので、スラ
ンプ値のみに応じてゲート開度を調整するだけでは排出
量の調整は無理である。本発明は上記の点に鑑み、コン
クリートホッパのホッパゲートを生コンクリートのスラ
ンプ値とコンクリートホッパ内の貯留量とに応じて適正
な開度に調整する方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、ミキサにより混練された生コンクリート
を一時貯留して払い出すコンクリートホッパのホッパゲ
ートにゲート開度を調整する開度調整手段を備えると共
に、前記コンクリートホッパ内の生コンクリート貯留量
を検出する手段を備えておき、更に予めコンピュータに
混練する生コンクリートの配合番号に対応させて混練完
了時の設定スランプ値を記憶させておくと共に、基準ス
ランプ値に対する生コンクリートのスランプ値の偏差量
と、コンクリートホッパの基準貯留量に対する生コンク
リートの貯留量の偏差量とをファジィ推論規則の前件部
とし、前記ホッパゲートの開度補正量をファジィ推論規
則の後件部としたファジィ推論規則を記憶させておき、
製造した生コンクリートをホッパゲートから排出する時
に、排出する生コンクリートの配合番号により読み出し
た設定スランプ値とコンクリートホッパ内の生コンクリ
ート貯留量とに基づいてファジィ推論を行ない、ホッパ
ゲートの開度補正量を推定して予め設定した標準開度を
補正してゲートの適正開度を決定し、ホッパゲートの開
度を調整するようにしたものである。

【０００７】

【作用】本発明に係るコンクリートホッパゲートの開度
調整方法によれば、予め設定した生コンクリートの基準
スランプ値に対するコンクリートホッパ内の生コンクリ
ートの設定スランプ値の偏差量と、予め設定したコンク
リートホッパの基準貯留量に対するコンクリートホッパ
内の生コンクリートの貯留量の偏差量とをファジィ推論
規則の前件部とし、ホッパゲートの開度をファジィ推論
規則の後件部としたファジィ推論規則をコンピュータの
記憶部に予め記憶させておく。そして、ホッパゲートを
開放する時には、先ずコンクリートホッパ内に貯留して
いる生コンクリートの設定スランプ値と基準スランプ値
との偏差量を算出する。またコンクリートホッパ内に貯
留している生コンクリートの量を求め、基準貯留量との
偏差量を算出する。続いて、これらのスランプ値及び貯
留量の偏差量をファジィ推論の前件部として前記記憶し
ているファジィ推論規則に基づいて推論を行ない、適正
なコンクリートホッパのホッパゲートの開度を推定す
る。そしてホッパゲートの開度データを開度調整手段に
送り込み、ホッパゲートを自動的に適正量開放して生コ
ンクリートを排出するのである。

【０００８】

【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。

【０００９】生コンクリートを製造するバッチャープラ
ントに搭載した二軸式のミキサ１は、二本の平行な混練
軸に対して半径方向に放射状にアームを固着し、該アー
ムの先端に混合羽根を配設し、前記混練軸を駆動モータ
２によって相反する方向に駆動回転してコンクリート材
料を混練している。

【００１０】前記ミキサ１の下位にはミキサから落とし
込んだ生コンクリートを一時貯留するコンクリートホッ
パ３を配設しており、該コンクリートホッパ３の排出部
には筒状をした可撓性材料からなるホッパゲート４を取
り付けている。ホッパゲート４にはその開口部を開放、
閉塞するために両側より挟持押圧する一対のローラ５を
配設している。このローラ５は支持材６に固着した部材
７に軸体８によって回転自在にとりつけたアーム９の下
端に取り付けてあり、ローラ５は軸体８を支点として回
転自在となっている。そして、支持材６に固着した部材
１０に取り付けたシリンダ１１のピストンロッド１２の
先端を前記アーム９の下端部に取り付け、ピストンロッ
ド１２の伸縮によりローラ５を前進、後退させてホッパ
ゲート４を両側より挟持したり、挟持を解除するように
している。

【００１１】前記ホッパゲート挟持用のローラ５を動作
するシリンダ１１は、ピストンロッド１２を任意の位置
に停止することができる中間停止型シリンダを採用して
あり、ホッパゲート４の開度を無段階に調整することが
できるようにしてある。

【００１２】上記装置を制御するプラント制御装置１３
は、後述するファジィ集合のメンバーシップ関数とファ
ジィ推論規則によりファジィ推論を行なうファジィ制御
部１４を備えている。また記憶部１５も備え、生コンク
リートの製造時に材料計量器に設定する各種材料の配合
設定値と、設計スランプ値とを配合番号に関連づけて記
憶させると共に、ファジィ推論規則の前件部となる諸デ
ータや推論のために必要なデータを記憶させている。更
に、ファジィ推論時に各種演算を行なう演算部１６を備
えている。また、混練に必要な混練容量等の各種設定値
やデータ等を入力設定する設定入力部１７とホッパゲー
ト４を開閉するシリンダ１１の動作を制御する開閉制御
器１８を備えている。

【００１３】そして、コンクリートホッパ３から生コン
クリートを排出する時には、先ずコンクリートホッパ３
内に貯留している生コンクリートの設定スランプ値を記
憶部１５から演算部１６に読み込む。この設定スランプ
値は、材料計量時に出荷する生コンクリートの配合番号
に基づいて記憶部１５から呼び出された設計スランプ値
である。また混練完了後、ミキサからコンクリートホッ
パ３に今回バッチ分の生コンクリートを落とし込んだ時
点で混練時に設定した混練容量を演算部１６に読み込
む。このときコンクリートホッパ３内に前回バッチの生
コンクリートが排出されずにそのまま残留しておれば、
今回落とし込んだ量を前回バッチ分に加算し、また前回
バッチの生コンクリートが既に排出されておれば加算せ
ずに今回バッチ分を貯留量とする。なお、コンクリート
ホッパ３内の生コンクリートの貯留量はプラント制御装
置１３に設定される混練容量より算出するようにした
が、コンクリートホッパ３に貯留量を計測するセンサを
取り付けて実測値を採用するようにしても良い。演算部
１６ではこれらのデータの内、設定スランプ値について
は基準スランプ値（例えば８ｃｍ）との偏差量を算出
し、貯留量については基準貯留量（例えばコンクリート
ホッパ容量の１／２）との偏差量を算出してファジィ制
御部１４に送り込む。

【００１４】ファジィ制御部１４では設定スランプ値の
偏差量と貯留量の偏差量とからホッパゲート４の開度補
正量をファジィ推論により推定し、該開度補正量により
予め設定入力している標準開度を補正し、決定した開度
データを開閉制御器１８に出力してシリンダ１１を動作
させてホッパゲート４を適正量開放する。

【００１５】次に、前記設定スランプ値の偏差量と貯留
量の偏差量とからホッパゲート４の開度をファジィ推論
する方法を説明する。

【００１６】ミキサ１により混練した生コンクリートを
コンクリートホッパ３に落とし込み、ホッパ３下位にミ
キサー車が待機していることを確認すればプラント制御
装置１３の生コンクリートの排出開始スイッチを押す。
プラント制御装置１３では排出する生コンクリートの配
合番号に基づいて設定スランプ値Ｌｘ（ｃｍ）を記憶部
１５から読み取り、演算部１６にて予め設定した基準ス
ランプ値Ｌｓ（ｃｍ）との偏差量△Ｌ（ｃｍ）を演算す
る。また、コンクリートホッパ３内に貯留されている生
コンクリートの貯留量Ｗｘ（ｍ³ ）を読み込み、予め設
定した基準貯留量Ｗｓ（ｍ³ ）との偏差量△Ｗ（ｍ³ ）
を演算する。これらのスランプ値の偏差量△Ｌと貯留量
の偏差量△Ｗをファジィ制御部１４に入力する。ファジ
ィ制御部１４では入力されたデータからファジィ集合の
メンバーシップ関数と推論規則に基づいてホッパゲート
４の開度補正量△Ｔ（秒）を推定し、該開度補正量△Ｔ
を予め設定入力している標準開度Ｔｓ（秒）に加算して
適正な開度Ｔｘ（秒）を決定する。なお、開度の単位を
秒として示しているが、これはシリンダ１１のピストン
ロッド１２を縮小駆動する時間のことであり、開度Ｔｘ
（秒）即ち、駆動時間が長くなるほどゲート開度は大き
くなる。

【００１７】図２はスランプ値の偏差量△Ｌの大きさを
定性的に評価するためのメンバーシップ関数である。図
中の△Ｌ（ｉ）（ｉ＝１〜７）はメンバーシップ関数の
形を規定する定数であって適宜決定する。ＰＢ、ＰＭ、
ＰＳ、ＺＲ、ＮＳ、ＮＭ、ＮＢはスランプ値の偏差量△
Ｌの大きさを定性的に評価するためにメンバーシップ関
数に与えた名称であり、それぞれ下記の意味を持つ。

【００１８】 ＰＢ：Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｂｉｇ ＰＭ：Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｍｅｄｉｕｍ ＰＳ：Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｓｍａｌｌ ＺＲ：Ｚｅｒｏ ＮＳ：Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｓｍａｌｌ ＮＭ：Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｍｅｄｉｕｍ ＮＢ：Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｂｉｇ

【００１９】また、図の縦軸はメンバーシップ値であ
る。このメンバーシップ関数を用いて今回読み込んだス
ランプ値の偏差量△Ｌを定性的に評価する。

【００２０】図３は、貯留量の偏差量△Ｗを定性的に評
価するためのメンバーシップ関数である。図中の△Ｗ
（ｉ）（ｉ＝１〜７）はメンバーシップ関数の形を規定
する定数であって適宜決定する。ＰＢ、ＰＭ、ＰＳ、Ｚ
Ｒ、ＮＳ、ＮＭ、ＮＢは貯留量の偏差量△Ｗの大きさを
定性的に評価するためにメンバーシップ関数に与えた名
称であり、その意味は前記のとおりである。

【００２１】図４は、スランプ値の偏差量△Ｌと貯留量
の偏差量△Ｗの定性的関数からホッパゲート４の開度補
正量△Ｔを定性的に推定するための推論規則である。例
えば、左上の推論規則は、ＩＦ（ △Ｌ ｉｓ ＰＢ
ａｎｄ △Ｗ ｉｓ ＰＢ ） ＴＨＥＮ △ＴｉＳ
ＮＢ という意味を表わす。これは、「もし、設定スラ
ンプ値の大きさが基準スランプ値に対して非常に大きく
（生コンクリートが非常に軟らかく）、貯留量が基準貯
留量に対して非常に多い（満量である）ならば」（前件
部）、「ホッパゲート４の開度補正量をマイナス側に非
常に大きく（開度を非常に小さく）せよ」（後件部）と
いうルールを示している。

【００２２】図５は、定性的に決定された開度補正量△
Ｔを定量的な値に変換するためのメンバーシップ関数で
ある。図中の△Ｔ（ｉ）（ｉ＝１〜７）はメンバーシッ
プ関数の形を規定する定数であり、ホッパゲート４の開
度補正量であって適宜決定する。ＰＢ、ＰＭ、ＰＳ、Ｚ
Ｒ、ＮＳ、ＮＭ、ＮＢは、ホッパゲート４の開度補正量
の大きさを定性的に評価するためにメンバーシップ関数
に与えた名称であり、図４で使用している名称に対応し
ている。また、図の縦軸はメンバーシップ値である。そ
して、適用された推論規則により開度補正量がどのメン
バーシップ関数に属するかが決定される。開度の補正量
が複数の推論規則による複数のメンバーシップで規定さ
れた場合、各メンバーシップ値に応じた加重平均値をも
って実際の開度補正量とする。このファジィ推論された
開度の補正量を予め設定入力して記憶している標準開度
に加算して適正なホッパゲート４の開度を決定する。

【００２３】このように適正なホッパゲート４の開度が
決定されると、この開度データを開閉制御器１８に送り
込み、開閉制御器１８はシリンダ１１を駆動してピスト
ンロッド１２を前記開度データに応じた長さ分だけ縮小
させてホッパゲート４を開放する。そして、コンクリー
トホッパ３から生コンクリートをミキサー車に好ましい
状態で自動的に積み込むことができる。

【００２４】また、本実施例で使用したメンバーシップ
関数は全て三角形としたが、必ずしもこの形に限るもの
でなく、ホッパゲート４の形状やコンクリートホッパ３
の大きさ、更に材料の特性等に応じて種々の曲線を採用
しても本発明の本質が変わるものでなく、その数も任意
に設定しても本発明の本質が変わるものではない。

【００２５】

【発明の効果】以上のように本発明に係るコンクリート
ホッパゲートの開度調整方法によれば、コンクリートホ
ッパ３内に貯留する生コンクリートの基準スランプ値に
対する設定スランプ値の偏差量と、コンクリートホッパ
３の基準貯留量に対する貯留量の偏差量からファジィ推
論によりホッパゲート４の開度補正量を推定し、この開
度補正量からホッパゲート４の適正開度を決定してホッ
パゲート４を開放するようにしたので、従来のホッパゲ
ートの開度調整方法に比べてきめの細かい開度調整を行
なうことができ、ミキサー車の受け入れホッパから生コ
ンクリートをあふれ出すこともなくて効率良く積み込む
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明に係る開度調整方法を適用したコ
ンクリートホッパゲートの構成を示す概要図である。

【図２】設定スランプ値の偏差量評価用メンバーシップ
関数を示す図である。

【図３】貯留量の偏差量評価用メンバーシップ関数を示
す図である。

【図４】ホッパゲートの開度補正量予測ルールの一例を
示す図である。

【図５】ホッパゲートの開度補正量評価用メンバーシッ
プ関数を示す図である。

【符合の説明】１ ミキサ ３ コンクリートホッパ ４ ホッパゲート １１ シリンダ １３ プラント制御装置 １４ ファジィ制御部

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ミキサにより混練された生コンクリートを
   一時貯留して払い出すコンクリートホッパのホッパゲー
   トにゲート開度を調整する開度調整手段を備えると共
   に、前記コンクリートホッパ内の生コンクリート貯留量
   を検出する手段を備えておき、更に予めコンピュータに
   混練する生コンクリートの配合番号に対応させて混練完
   了時の設定スランプ値を記憶させておくと共に、基準ス
   ランプ値に対する生コンクリートのスランプ値の偏差量
   と、コンクリートホッパの基準貯留量に対する生コンク
   リートの貯留量の偏差量とをファジィ推論規則の前件部
   とし、前記ホッパゲートの開度補正量をファジィ推論規
   則の後件部としたファジィ推論規則を記憶させておき、
   製造した生コンクリートをホッパゲートから排出する時
   に、排出する生コンクリートの配合番号により読み出し
   た設定スランプ値とコンクリートホッパ内の生コンクリ
   ート貯留量とに基づいてファジィ推論を行ない、ホッパ
   ゲートの開度補正量を推定して予め設定した標準開度を
   補正してゲートの適正開度を決定し、ホッパゲートの開
   度を調整するようにしたことを特徴とするコンクリート
   ホッパゲートの開度調整方法。