(57)【要約】【課題】資材供給装置の本体側に改造を行うことなく、ホッパーからバケットに資材を直接払い出す場合における資材の流量を必要十分な誤差範囲内で測定することができるようにする。【解決手段】資材蓄積用のホッパー１１に取り付けられたガイドトレー１２に、ガイドトレー１２上を資材が移動するときの振動を検出する加速度センサ１を設け、加速度センサ１から出力される振動情報に基づいて資材の流量をコンピュータボックス２の演算部にて算出することにより、ガイドトレー１２に加速度センサ１を取り付けるとともに、演算部を資材供給装置の任意の場所に取り付けるだけで流量の測定ができるようにし、ガイドトレー１２上を資材が移動するときの振動の大きさと資材の移動量との相関関係を反映させた演算によって資材の流量を算出することで、資材の流量を必要十分な誤差範囲内で測定することができるようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
資材蓄積用のホッパーにガイドトレーが取り付けられた構成から成る資材供給装置に適用される流量測定装置であって、
上記ガイドトレーに設けられ、上記ガイドトレー上を上記資材が移動するときの振動を検出する加速度センサと、
上記加速度センサから出力される振動情報に基づいて、上記資材の流量を算出する演算部とを備えたことを特徴とする流量測定装置。
【請求項２】
上記演算部は、上記加速度センサから出力される振動情報のうち、第１の大きさ以上の振動を表す基準レベル振動情報だけを用いて上記資材の流量を算出することを特徴とする請求項１に記載の流量測定装置。
【請求項３】
上記演算部は、上記加速度センサから上記基準レベル振動情報が出力された積算時間と、上記資材の種類および上記資材の上記ホッパーへの投入量の２つをパラメータとして定まる基本係数とを乗算する演算によって、上記資材の流量を算出することを特徴とする請求項２に記載の流量測定装置。
【請求項４】
上記演算部は、上記加速度センサから出力される上記基準レベル振動情報を、上記第１の大きさ以上かつ第２の大きさより小さい振動を表す第１レベル振動情報と、上記第２の大きさ以上の振動を表す第２レベル振動情報とに分けて、上記資材の種類および上記資材の上記ホッパーへの投入量の２つをパラメータとして定まる基本係数を用いた以下の演算によって、上記資材の流量を算出することを特徴とする請求項２に記載の流量測定装置。
上記資材の流量＝（上記加速度センサから上記第１レベル振動情報が出力された積算時間）×（上記基本係数）＋（上記加速度センサから上記第２レベル振動情報が出力された積算時間）×（上記基本係数）×（割増係数）
【請求項５】
上記演算部は、上記加速度センサから上記基準レベル振動情報が出力された積算時間と、上記資材の種類をパラメータとして定まる種類係数と、上記資材の上記ホッパーへの投入量をパラメータとして定まる投入量係数とを乗算する演算によって、上記資材の流量を算出することを特徴とする請求項２に記載の流量測定装置。
【請求項６】
上記演算部は、上記加速度センサから出力される上記基準レベル振動情報を、上記第１の大きさ以上かつ第２の大きさより小さい振動を表す第１レベル振動情報と、上記第２の大きさ以上の振動を表す第２レベル振動情報とに分けて、上記資材の種類をパラメータとして定まる種類係数と、上記資材の上記ホッパーへの投入量をパラメータとして定まる投入量係数とを用いた以下の演算によって、上記資材の流量を算出することを特徴とする請求項２に記載の流量測定装置。
上記資材の流量＝（上記加速度センサから上記第１レベル振動情報が出力された積算時間）×（上記種類係数）×（上記投入量係数）＋（上記加速度センサから上記第２レベル振動情報が出力された積算時間）×（上記種類係数）×（上記投入量係数）×（割増係数）
【請求項７】
上記加速度センサは、上記ガイドトレーの裏面に設けられることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の流量測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は流量測定装置に関し、特に、ホッパーにガイドトレーが取り付けられた構成から成る資材供給装置に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、土木や建設の工事現場では、土砂や砕石等の粉体・粒体・塊体（以下「資材」という）を所望量搬送したり供給したりするために、資材の流量を測定することが行われている。ベルトコンベア等を用いた資材供給装置のように、ロードセルによる重量測定やカメラによる形状測定を連続的に行う仕組みを備えるものについては、資材の流量測定を比較的容易に行うことができるが、規模が大がかりになるという欠点がある。
【０００３】
一方、ベルトコンベア等を用いず、資材蓄積用のホッパーから容器（バケット）に資材を直接払い出すような場合には、規模は小さくても済むが、別の方法で流量を測定する必要がある。この場合の測定方法として、ホッパー内の資材の重量を計測してその減少量を流量として扱う方法（ロスインウェイト方式）や、資材がバケットに落下するときの衝突エネルギーを力学的に測定する方法（インパクト方式）が知られている。
【０００４】
しかし、これらの方式では、測定のための機器を設置するための制約が大きいという問題があった。なお、この問題を解決することを目的として、超音波マイクを用いて、資材がバケットに移動するときに発生する振動音を測定し、この振動音から資材の流量を計測するようにした技術も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−３３２８０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、ホッパーから吐き出された資材がバケットに移されるときに振動音を意図的に発生させるために、資材供給装置の本体側に設けられた振動式供給機に検出板を取り付ける必要がある。そのため、本体側の改造が必要になるという問題があった。特に、工事現場では、ホッパーにガイドトレーが取り付けられただけの簡単な構成から成る資材供給装置が用いられることも多いのだが、これに検出板を取り付けるといった改造を行うことは、導入の簡便さを損ない、コスト増にもつながることから、現場での採用が進まない可能性がある。
【０００７】
本発明は、このような問題を解決するために成されたものであり、資材供給装置の本体側に改造を行うことなく、ホッパーからバケットに資材を直接払い出す場合における資材の流量を必要十分な誤差範囲内で測定することができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記した課題を解決するために、本発明の流量測定装置では、資材蓄積用のホッパーに取り付けられたガイドトレーに、ガイドトレー上を資材が移動するときの振動を検出する加速度センサを設け、加速度センサから出力される振動情報に基づいて資材の流量を算出するようにしている。
【発明の効果】
【０００９】
上記のように構成した本発明によれば、資材供給装置が元々備えているガイドトレーに加速度センサを取り付け、その出力情報に基づいて流量を算出する演算部を資材供給装置の任意の場所に取り付けるだけで良いので、資材供給装置の本体側に改造を行う必要がない。また、ガイドトレー上を資材が移動するときの振動の大きさと資材の移動量との間には相関関係があるので、その相関関係を捉えた演算を行うことにより、ホッパーからバケットに資材を直接払い出す場合における資材の流量を必要十分な誤差範囲内で測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態の流量測定装置を取り付けた資材供給装置の構成例を示す図である。
【図２】本実施形態の演算部が流量の演算に用いる基本係数の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態の流量測定装置を取り付けた資材供給装置の構成例を示す図である。図１に示すように、資材供給装置は、資材蓄積用のホッパー１１と、その資材排出口１１ａに取り付けられたガイドトレー１２とを備えて構成されている。
【００１２】
この資材供給装置に取り付けられる本実施形態の流量測定装置は、加速度センサ１およびコンピュータボックス２を備えて構成されている。加速度センサ１４とコンピュータボックス２との間は配線３によって接続されている。コンピュータボックス２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどを有するマイクロコンピュータにより構成された演算部（図示せず）を内部に備えるとともに、ディスプレイ２ａおよびスイッチ２ｂを備えている。
【００１３】
加速度センサ１は、ガイドトレー１２に設けられ、ガイドトレー１２上を資材が移動するときにおけるガイドトレー１２の振動を検出する。本実施形態では、加速度センサ１は、ガイドトレー１２の裏面に設けられている。ガイドトレー１２の側面に加速度センサ１を設けてもよいが、実際に資材が移動する板面の裏側に設けるのが、資材の移動に伴う振動をより正確に捉えることができる点で好ましい。
【００１４】
コンピュータボックス２の演算部は、加速度センサ１から出力される振動情報に基づいて、ホッパー１１から排出されガイドトレー１２を介してバケット（図示せず）へ移動する資材の流量を算出する。そして、算出した流量をディスプレイ２ａに表示させる。ここで、演算部は、加速度センサ１から出力される振動情報のうち、第１の大きさ以上の振動を表す振動情報（以下、基準レベル振動情報という）だけを用いて資材の流量を算出する。すなわち、第１の大きさより小さい振動情報は、ノイズと判断して流量の計算に用いないようにする。
【００１５】
演算部は、具体的には、次の式（１）に示すように、加速度センサ１から基準レベル振動情報が出力された積算時間ｔと、資材の種類および資材のホッパー１１への投入量の２つをパラメータとして定まる基本係数Ａとを乗算する演算によって、資材の流量を算出する。
資材の流量＝積算時間ｔ×基本係数Ａ・・・（１）
【００１６】
図２は、基本係数Ａの一例を示す図である。図２に示すテーブルにおいて、縦軸は１つ目のパラメータである資材の種類を示し、横軸は２つ目のパラメータである資材の投入量を示している。また、Ａ11〜Ａ33が基本係数を示している。図２の例において、資材は砕石であり、砕石の種類として３号砕石、４号砕石、５号砕石の３種類が示されている。砕石の種類は、その大きさによって分類されたものである。
【００１７】
一方、資材の投入量に関しては、０．１２[ｍ3]、０．０７[ｍ3]、０．０５[ｍ3]の３つが示されている。工事現場では、ホッパー１１の資材投入口１１ｂから資材を投入する際にバケットが用いられる。上述の３つの投入量は、３種類のバケットの容量に対応している。すなわち、現場において資材をホッパー１１に投入する際に一々投入量を測定することはなく、サイズの異なるバケットを用いて投入しているだけである。よって、この現場での作業に合わせて適切な係数を設定できるように、資材の投入量に関するパラメータをバケットの容量に合わせて設定している。
【００１８】
実際に資材の流量を測定する際には、ホッパー１１に投入した資材の種類と、ホッパー１１に投入した資材の量（あるいは、投入に用いたバケットのサイズでもよい）とを作業員がパラメータとして設定する。例えば、コンピュータボックス２に設けたスイッチ２ｂの操作によって作業員がパラメータを設定することができるようにする。なおスイッチ２ｂは一例に過ぎず、これ以外の手段でパラメータを設定できるようにしてもよい。
【００１９】
砕石の種類（大きさ）によって、その砕石がガイドトレー１２上を移動するときにガイドトレー１２に生じる振動の大きさは変わる。また、ホッパー１１に投入される砕石の量によっても、ガイドトレー１２に生じる振動の大きさは変わる。すなわち、ホッパー１１に蓄積されている砕石の量によって排出時の圧力が変わり、それによって砕石の流速が変わってガイドトレー１２に生じる振動の大きさが変わる。
【００２０】
このように、砕石の種類およびホッパー１１への投入量は、ガイドトレー１２に生じる振動の大きさに影響を与える。しかし、式（１）では振動の大きさは考慮せず、振動が生じている積算時間ｔだけを見て演算を行っている。そこで、振動の大きさに影響を与える２つのパラメータから基本係数Ａ（Ａ11〜Ａ33の何れか）を特定し、この基本係数Ａを積算時間ｔに乗算することにより、振動の大きさも間接的に考慮して砕石の流量を算出するようにしている。
【００２１】
演算部は、図２に示したテーブル情報を内部のメモリに記憶している。そして、作業員のスイッチ操作に応じて２つのパラメータを設定すると、演算部は基本係数Ａ11〜Ａ33の中から何れか１つを特定する。その後、ホッパー１１の資材排出口１１ａを開けて資材を排出すると、ガイドトレー１２上を資材が移動する。このときガイドトレー１２に生じる振動を加速度センサ１により検出し、その検出した振動情報を演算部に出力する。演算部は、この振動情報に基づいて、上述した式（１）に従って資材の流量を算出する。
【００２２】
なお、加速度センサ１により検出される振動の大きさは様々であり、基準レベル振動情報の中でも、振動の大きさが比較的小さいものから大きいものまで差がある。上記式（１）ではこの振動の大きさを１つの基本係数Ａに反映させているが、測定精度を上げるためには、振動の大きさに応じて係数の値を変えるのがより好ましい。そこで、演算部は、加速度センサ１から出力される基準レベル振動情報を、第１の大きさ以上かつ第２の大きさより小さい振動を表す第１レベル振動情報と、第２の大きさ以上の振動を表す第２レベル振動情報とに分けて、以下の演算によって資材の流量を算出するようにしてもよい。
【００２３】
すなわち、加速度センサから第１レベル振動情報が出力された積算時間をｔ１、加速度センサ１から第２レベル振動情報が出力された積算時間をｔ２とし、演算部は以下の式（２）に従って資材の流量を算出する。
資材の流量＝積算時間ｔ１×基本係数Ａ＋積算時間ｔ２×基本係数Ａ×割増係数Ｂ・・・（２）
【００２４】
この式（２）に従って資材の流量を算出することにより、より高い精度で流量を算出することが可能となる。実際、実験の結果に基づいて基本係数Ａ11〜Ａ33の値および割増係数Ｂの値を特定し、砕石の種類や投入量を変えて流量の測定試験を行ったところ、計量升で測定した正しい流量との誤差が±１０％以内に収まることが分かった。
【００２５】
以上詳しく説明したように、本実施形態では、資材蓄積用のホッパー１１に取り付けられたガイドトレー１２に、ガイドトレー１２上を資材が移動するときの振動を検出する加速度センサ１を設け、加速度センサ１から出力される振動情報に基づいて資材の流量をコンピュータボックス２の演算部にて算出するようにしている。
【００２６】
このように構成した本実施形態によれば、資材供給装置が元々備えているガイドトレー１２に加速度センサ１を取り付け、その出力情報に基づいて演算を行う演算部を資材供給装置の任意の場所に取り付けるだけで良いので、資材供給装置の本体側に改造を行う必要がない。
【００２７】
また、本実施形態では、ガイドトレー１２上を資材が移動するときの振動の大きさと資材の移動量（流量）との相関関係を基本係数Ａや割増係数Ｂに反映させた演算式（１）または（２）によって資材の流量を算出しているので、ホッパー１１からガイドトレー１２を介してバケットに資材を直接払い出す場合における資材の流量を、必要十分な誤差範囲内（±１０％以内の誤差）で測定することができる。
【００２８】
なお、上記実施形態では、加速度センサ１から出力される基準レベル振動情報を第１レベル振動情報と第２レベル振動情報との２つに分けて、基本係数Ａおよび割増係数Ｂを用いた演算によって流量を算出するようにしているが、本発明はこれに限定されない。すなわち、基準レベル振動情報を３段階以上に分けて、３つ以上の係数を用いた演算を行うようにしてもよい。このようにすれば、誤差をより小さくして流量の測定を高精度に行うことができる。
【００２９】
また、上記実施形態では、砕石の種類および投入量の２つのパラメータから基本係数Ａを特定し、この基本係数Ａを用いて砕石の流量を算出する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、砕石の種類から種類係数Ｐを特定するとともに、砕石の投入量から投入量係数Ｑを特定し、これらの係数を用いて以下の式（３）または式（４）から流量を算出するようにしてもよい。
資材の流量＝積算時間ｔ×種類係数Ｐ×投入量係数Ｑ・・・（３）
資材の流量＝積算時間ｔ１×種類係数Ｐ×投入量係数Ｑ＋積算時間ｔ２×種類係数Ｐ×投入量係数Ｑ×割増係数Ｂ・・・（４）
【００３０】
また、上記実施形態では、資材の一例として砕石を用いる例について説明したが、これ以外の資材（粉体・粒体・塊体の何れでもよい）の流量の測定にも適用することが可能である。
【００３１】
その他、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【符号の説明】
【００３２】
１  加速度センサ
２  コンピュータボックス（演算部を含む）
１１  ホッパー
１２  ガイドトレー
【図１】
2015059752.tif 000003
【図２】
2015059752.tif 000004