(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピストン式のコンクリートポンプとスクリューフィーダ式の急結剤供給装置とを備えたコンクリート吹付機において、コンクリートポンプのピストンがストロークエンドに到達したことを検出するストロークエンド検出センサーと、急結剤供給装置のスクリュー回転数を検出するスクリュー回転数検出センサーと、前記ストロークエンド検出センサーとスクリュー回転数検出センサーの検出データに基づいてコンクリート吐出量と急結剤添加率とを算出する演算処理部と、演算処理部の算出したコンクリート吐出量と急結剤添加率とを表示する表示部とを備えてなるコンクリート吹付機の表示装置。
【請求項２】
演算処理部へ急結剤吐出量の補正値を入力する補正値入力器を設けたことを特徴とする請求項１記載のコンクリート吹付機の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ＮＡＴＭ工法を用いたトンネル掘削工事等で使用されるコンクリート吹付機の表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＮＡＴＭ工法では、トンネルの支保に吹付コンクリートとロックボルトが使用される。吹付コンクリートを施工する際には、コンクリートの吐出量と急結剤添加率は、トンネルの天盤、肩、側壁部等の吹付方向、湧水の有無、岩盤の強度等の吹付面の状態や、１次吹付け、２次吹付け、仕上吹付け等の吹付工程によって、それぞれ適切に選択しなければならない。
【０００３】
ところが、従来のコンクリート吹付機やコンクリート吹付機にコンクリートを供給するコンクリートポンプ車には、コンクリート吐出量を表示する手段がなく、コンクリートポンプを駆動している油圧ポンプの制御圧やエンジンの回転数などが表示されるだけであったため、オペレータは、対応グラフ等を用いて油圧ポンプの制御圧やエンジンの回転数などからコンクリート吐出量を読み取っていた。また、急結剤添加率についても表示する手段がなく、急結剤添加装置を駆動する軸の回転数が表示されるだけでであったため、オペレータは、対応グラフ等を用いて急結剤吐出量を読み取り、更にコンクリート吐出量と急結剤吐出量とから急結剤添加率を計算しなければならなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、コンクリート吹付機におけるかかる問題を解決するものであって、オペレータが、面倒な対応グラフによるコンクリート吐出量や急結剤吐出量の読み取り、急結剤添加率の計算などを行う必要がなく、オペレータが目視するだけで容易にコンクリート吐出量や急結剤添加率を認識でき、適切にコンクリート吹付作業を行えるようにするコンクリート吹付機の表示装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のコンクリート吹付機の表示装置では、上記課題を解決するため、ピストン式のコンクリートポンプとスクリューフィーダ式の急結剤供給装置とを備えたコンクリート吹付機において、コンクリートポンプのピストンがストロークエンドに到達したことを検出するストロークエンド検出センサーと、急結剤供給装置のスクリュー回転数を検出するスクリュー回転数検出センサーと、ストロークエンド検出センサーとスクリュー回転数検出センサーの検出データに基づいてコンクリート吐出量と急結剤添加率とを算出する演算処理部と、演算処理部の算出したコンクリート吐出量と急結剤添加率とを表示する表示部とを備えている。
【０００６】
また、演算処理部へ急結剤吐出量の補正値を入力する補正値入力器を設けることで、急結剤の性状の変化による急結剤添加率の演算の補正ができる。
【０００７】
【作用】
コンクリート吹付作業を行う場合、ストロークエンド検出センサーが、コンクリートポンプのピストンのストロークエンド到達を検出し、スクリュー回転数検出センサーが急結剤供給装置の回転数を検出して、それぞれその検出データを演算処理部へ送る。
【０００８】
ピストン式のコンクリートポンプでは、ピストンの１ストローク当たりのコンクリートの吐出量が一定であるので、ストロークエンド検出センサーの検出データから得られる単位時間当たりのストローク数または、１ストロークに要する時間から、コンクリートの吐出量が算出できる。
スクリューフィーダ式の急結剤供給装置では、急結剤の吐出量がスクリュー回転数に比例するので、スクリュー回転数検出センサーで検出される回転数から急結剤の吐出量が算出できる。
【０００９】
急結剤添加率は、コンクリートの吐出量と、コンクリート中の単位セメント量と、急結剤の吐出量とから算出できる。
演算処理部では、ストロークエンド検出センサーとスクリュー回転数検出センサーの検出データに基づいて前記の演算処理を行い、算出されたコンクリートの吐出量と急結剤添加率のデータを表示部へ送り表示させる。
【００１０】
急結剤の性状が変化するような場合には、補正値入力器を設けて、演算処理部へ急結剤吐出量の補正値を入力し、演算処理部ではこの補正値を用いて急結剤添加率の演算の補正を行う。
オペレータは、表示部を目視するだけで直ちにコンクリート吐出量や急結剤添加率を認識できるので、この視認したデータに基づいてコンクリート吹付作業が適切に行なわれる。このとき面倒な対応グラフによるコンクリート吐出量や急結剤吐出量の読み取り、急結剤添加率の計算などを行う必要はなく、オペレータの負担は大幅に軽減される。また、コンクリートや急結剤の浪費が防止でき、適切な強度を備え凹凸が少なく仕上がりのきれいな吹付が可能となる。
【００１１】
【実施例】
図１は本発明の一実施例である表示装置を備えたコンクリート吹付機の側面図、図２はコンクリートポンプの斜視図、図３は急結剤供給装置の側面図、図４は表示部の正面図、図５は表示装置の構成図である。
コンクリート吹付機１は、車輪を備えた走行台車５の前部に、旋回起伏可能なブーム３が設けられており、ブーム３の先端部には、吹付ノズル４を備えたマニピュレータ６が支持されている。走行台車５の後部には、コンクリートポンプ７と制御盤２が設置され、走行台車５の中央部には、急結剤供給装置８が設置されている。
【００１２】
コンクリートポンプ７は、２本の油圧シリンダー７１Ｌ、７１Ｒで駆動される２本のコンクリートシリンダー７２Ｌ、７２Ｒと、コンクリートを貯留するコンクリートホッパー７３と、コンクリートシリンダー７２Ｌ、７２Ｒを吸込側と吐出側とに交互に切替えるスイングバルブ７４と、スイングバルブ７４を駆動するスイングバルブ切替シリンダー７５とを備えた公知の定容量形のピストン式ポンプであり、吐出口７６から吐出されたコンクリートは、コンクリート供給管７８を経て吹付ノズル４へ供給される。このコンクリートポンプ７には、コンクリートポンプ７のピストンがストロークエンドに到達したことを検出するストロークエンド検出センサー７７Ｌ、７７Ｒが取付けられている。
【００１３】
急結剤供給装置８は、急結剤を貯留する急結剤ホッパー８１と、急結剤ホッパー８１の底部に設けたスクリュー８２と、スクリュー８２の回転軸８３を駆動する油圧モータ８４とを備えたスクリューフィーダ式の供給装置であり、急結剤吐出口８５から吐出された急結剤は、コンクリート供給管７８の途中でコンクリート中に供給される。この急結剤供給装置８には、スクリュー８２の回転数を検出するスクリュー回転数検出センサー８７が取付けられている。
【００１４】
制御盤２の後面には、表示部９が設けられており、制御盤２内には、演算処理部であるコンピュータ１０が設置されている。また、制御盤２の後面の表示部９に下方には、補正値入力器２１が設けられている。
表示部９は、コンクリート吐出量表示器９１、スクリュー回転数表示器９２、急結剤添加率表示器９３を備えており、これらの各表示器９１、９２、９３は、コンクリート吐出量、スクリュー回転数、急結剤添加率の値を、オペレータが容易に読み取れるようデジタル表示する。
【００１５】
コンピュータ１０は、走行台車５に搭載可能で、制御、演算、記憶、及び入出力の機能を備えている公知のマイクロコンピュータである。
コンクリート吹付作業を行う場合、ストロークエンド検出センサー７７Ｌ、７７Ｒが、コンクリートポンプ７のピストンのストロークエンド到達を検出し、スクリュー回転数検出センサー８７が急結剤供給装置８のスクリュー８２の回転軸８３の回転数を検出して、それぞれその検出データをコンピュータ１０へ送る。
【００１６】
ピストン式のコンクリートポンプ７では、ピストンの１ストローク当たりのコンクリートの吐出量が一定であるので、ストロークエンド検出センサー７７Ｌ、７７Ｒの検出データから得られる単位時間当たりのストローク数または、１ストロークに要する時間から、コンクリートの吐出量が算出できる。
この実施例では、
１ストロークのコンクリートシリンダーの容積：Ｖ（ｌ）
吐出効率：μ（％）
１ストロークに要する時間：Ｔ（Ｓ）
として、
コンクリート吐出量Ｑ（ｍ３  ／ｈ）を次式により算出する。
Ｑ＝（μＶ／Ｔ）×（３６００／１０００）    ・・・・・・（１）
吐出効率μは、コンクリートの含む空気量やコンクリートの流動性等により変わるが、通常の作業では９５％程度である。
【００１７】
スクリューフィーダ式の急結剤供給装置８では、急結剤の吐出量がスクリュー８２の回転数に比例するので、スクリュー回転数検出センサー８７で検出される回転数から急結剤の吐出量が算出できる。
この実施例では、
１回転当たりの吐出量：ｑ（ｌ）
スクリュー回転数：ｎ（ｒｐｍ）
嵩比重：γ（ｋｇ／ｌ）
として、
急結剤吐出量Ｑｋ  （ｋｇ／ｈ）を次式により算出する。
【００１８】
Ｑｋ  ＝ｎｑγ×６０                          ・・・・・・（２）
急結剤添加率は、コンクリートの吐出量と、コンクリート中の単位セメント量と、急結剤の吐出量とから算出できる。
コンクリート吐出量：Ｑ（ｍ３  ／ｈ）
急結剤吐出量：Ｑｋ  （ｋｇ／ｈ）
コンクリート中の単位セメント量：β（ｋｇ／ｍ３  ）
から、
急結剤添加率α（％）を次式により算出する。
【００１９】
α＝（Ｑｋ  ／（Ｑ×β））×１００            ・・・・・・（３）
急結剤の吐出量Ｑｋ  は、圧力や湿度や嵩比重γ等が変化することにより（２）式で得られる値と異なる場合があるので、定期的にキャリブレーションテストを行なう。キャリブレーションテストは、例えば、スクリューの回転数を変えて（３パターン程度）単位時間当りの急結剤吐出量を測定する。
得られたデータにより、回転数と吐出量との関係を直線で近似し、次式
Ｑｋ  ＝ａｎ−ｂ                              ・・・・・・（４）
を求め、この係数ａ，ｂを、補正値入力器２１から、コンピュータ１０へ入力し、コンピュータ１０ではこの補正値を用いて急結剤吐出量を求め急結剤添加率αの演算の補正を行う。
【００２０】
コンピュータ１０では、ストロークエンド検出センサー７７Ｌ、７７Ｒとスクリュー回転数検出センサー８７の検出データ、補正値入力器２１からの補正値に基づいて前記の演算処理を行うと、算出されたコンクリート吐出量Ｑ（ｍ３  ／ｈ）と急結剤添加率α（％）のデータを表示部へ送り表示させる。この実施例では、同時にスクリュー回転数も表示するようになっている。
【００２１】
オペレータは、表示部９を目視するだけで直ちにコンクリート吐出量Ｑや急結剤添加率αを認識できるので、この視認したデータに基づいてコンクリート吹付作業が適切に行なわれる。このとき面倒な対応グラフによるコンクリート吐出量や急結剤吐出量の読み取り、急結剤添加率の計算などを行う必要はなく、オペレータの負担は大幅に軽減される。また、コンクリートや急結剤の浪費が防止でき、適切な強度を備え凹凸が少なく仕上がりのきれいな吹付が可能となる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のコンクリート吹付機の表示装置によれば、オペレータが、面倒な対応グラフによるコンクリート吐出量や急結剤吐出量の読み取り、急結剤添加率の計算などを行う必要がなく、オペレータが目視するだけで容易にコンクリート吐出量や急結剤添加率を認識でき、オペレータの負担は大幅に軽減される。また、コンクリートや急結剤の浪費が防止でき、適切な強度を備え凹凸が少なく仕上がりのきれいな吹付が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の表示装置を備えたコンクリート吹付機の側面図である。
【図２】コンクリートポンプの斜視図である。
【図３】急結剤供給装置の側面図である。
【図４】表示装置の正面図である。
【図５】表示装置の構成図である。
【符号の説明】
１      コンクリート吹付機
２      制御盤
３      ブーム
４      吹付ノズル
５      走行台車
６      マニピュレータ
７      コンクリートポンプ
８      急結剤供給装置
９      表示部
１０    コンピュータ
２１    補正値入力器
７２Ｌ、７２Ｒ    コンクリートシリンダー
７７Ｌ、７７Ｒ    ストロークエンド検出センサー
８２    スクリュー
８３    回転軸
８７    スクリュー回転数検出センサー
９１    コンクリート吐出量表示器
９３    急結剤添加率表示器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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