(57)【要約】【課題】      混練工程においてコンクリートのスランプ値を早い段階で精度よく算出するスランプ値算出装置等を提供する。【解決手段】  コンクリートの混練工程における混練時間と前記混練時間における混練ミキサーにかかる負荷値から混練中の前記コンクリートのスランプ値を算出するスランプ値算出装置１００であって、前記混練時間と前記負荷値として得られる測定データ間の相互関係を示す第１の関数を決定し、前記第１の関数から導出される測定終了時の算出用混練時間における算出負荷値を算出する第１演算部１１４と、予め得られたコンクリートの配合率が同じ場合におけるスランプ値と前記負荷値のデータに基づいて決定した相互関係を示す第２の関数に前記算出負荷値を代入して最終スランプ値を算出する第２演算部１１６とを備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリートの混練工程における混練時間と前記混練時間における混練ミキサーにかかる負荷値から混練中の前記コンクリートのスランプ値を算出するスランプ値算出装置であって、
前記混練時間と前記負荷値として得られる測定データ間の相互関係を示す第１の関数を決定し、前記第１の関数から導出される測定終了時の算出用混練時間における算出負荷値を算出する第１演算手段と、
予め得られたコンクリートの配合率が同じ場合におけるスランプ値と前記負荷値のデータに基づいて決定した相互関係を示す第２の関数に前記算出負荷値を代入して最終スランプ値を算出する第２演算手段とを備えるスランプ値算出装置。
【請求項２】
前記測定データとして得られる前記負荷値の少なくとも１つの値と予め得られたコンクリートの配合率が同じ場合における負荷値とを用いて補間処理することで予測データを算出する予測手段を備える、請求項１記載のスランプ値算出装置。
【請求項３】
前記第１演算手段は前記負荷値を表すＹと前記混練時間を表すＸの関係を示す関数を下記式に示す３次関数で近似して決定することを特徴とする、請求項１または２記載のスランプ値算出装置。
2008008629.tif 000009
【請求項４】
前記第２演算手段は前記スランプ値を表すＳと前記負荷値を表すＹの関係を示す関数を下記式に示す２次関数で近似して決定することを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載のスランプ値算出装置。
2008008629.tif 000010
【請求項５】
前記第１演算手段及び第２演算手段は、最小二乗法により前記第１の関数及び第２の関数を近似して決定することを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載のスランプ値算出装置。
【請求項６】
前記第１の関数の式に関連付けて前記測定データを記憶するデータ管理手段を備える、請求項１から５のいずれかに記載のスランプ値算出装置。
【請求項７】
コンクリートの混練工程における混練時間と前記混練時間における混練ミキサーにかかる負荷値から混練中の前記コンクリートのスランプ値を算出するスランプ値算出方法であって、
第１演算手段が前記混練時間と前記負荷値として得られる測定データ間の相互関係を示す第１の関数を決定し、前記第１の関数から導出される測定終了時の算出用混練時間における算出負荷値を算出する第１演算ステップと、
第２演算手段が、予め得られたコンクリートの配合率が同じ場合におけるスランプ値と前記負荷値のデータに基づいて決定した相互関係を示す第２の関数に前記算出負荷値を代入して最終スランプ値を算出する第２演算ステップとを含むスランプ値算出方法。
【請求項８】
予測手段が前記測定データとして得られる前記負荷値の少なくとも１つの値と予め得られたコンクリートの配合率が同じ場合における負荷値とを用いて補間処理することで予測データを算出するステップを含む、請求項７記載のスランプ値算出方法。
【請求項９】
前記第１演算ステップは前記負荷値を表すＹと前記混練時間を表すＸの関係を示す関数を下記式に示す３次関数で近似して決定することを特徴とする、請求項７または８記載のスランプ値算出方法。
2008008629.tif 000011
【請求項１０】
前記第２演算ステップは前記スランプ値を表すＳと前記負荷値を表すＹの関係を示す関数を下記式に示す２次関数で近似して決定することを特徴とする、請求項７から９のいずれかに記載のスランプ値算出装置。
2008008629.tif 000012
【請求項１１】
前記第１演算ステップ及び第２演算ステップは、最小二乗法により前記第１の関数及び第２の関数を近似して決定することを特徴とする、請求項７から１０のいずれかに記載のスランプ値算出装置。
【請求項１２】
前記第１の関数の式に関連付けて前記測定データを記憶するデータ管理ステップを含む、請求項７から１１のいずれかに記載のスランプ値算出方法。
【請求項１３】
請求項７から１２のいずれかに記載のスランプ値算出方法をコンピュータに実行させることが可能なプログラム。
【請求項１４】
請求項１３記載のプログラムをコンピュータが実行することが可能にて記録した記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スランプ値算出装置、スランプ値算出方法、スランプ値算出方法をコンピュータに実行させることが可能なプログラム、及び、このプログラムを記録した記録媒体に関し、特に、コンクリートの混練工程における混練時間とミキサーに掛かる電力量から混練中のコンクリートのスランプ値を算出するスランプ値算出装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンクリートは、主として含水率が高いか低いかにより、軟度や流動性が異なってくる。この軟度や流動性の程度を示す試験の一つとしてスランプ値により試験する方法がある。スランプ値とは、上面の内径が１０ｃｍ、下面の内径が２０ｃｍ、高さが３０ｃｍのコーンに詰めたコンクリートに対して、コーンを引き抜いた際の高さと引き抜く前の高さの差である。スランプ値が大きいとコンクリートは、軟らかいコンクリートということになる。
【０００３】
従来、コンクリートの混練工程においてコンクリートのスランプ値を測定する方法として、実際に目で見てスランプ値を測定する方法や、混練するミキサー羽根の消費電力や回転軸に取り付けたトルクメーターの回転トルクを測定してスランプ値に変換する方法が知られている（特許文献１参照）。
【０００４】
また、特許文献２に示す技術では、生コンクリートの配合率（以下、配合番号とする）及び混練量が同じ場合で、且つ、混練工程のある時点以降という条件で以下に示す方法でスランプ値を推定するものである。
【０００５】
生コンクリートの混練に使用されるミキサー駆動モーターの負荷値の無負荷状態からの偏差量（ＳＭＬ）と、該偏差量（ＳＭＬ）の単位時間当たりの変化量（ΔＳＭＬ）とを測定し、この測定したΔＳＭＬが最大値となった以降に、予め測定されたスランプ値（ＳＬＸ）が既知のミキサー駆動モーターの負荷値の無負荷状態からの偏差量（ＳＭＬＸ）の時系列データと、該偏差量（ＳＭＬＸ）の単位時間当たりの変化量（ΔＳＭＬＸ）の時系列データから、上記測定されたΔＳＭＬと一致するΔＳＭＬＸに対応するＳＭＬＸの値（ＭＬＸ）を求め、このスランプ値（ＳＬＸ）が既知のＭＬＸと測定されたＳＭＬとを比較することにより、混練中にある生コンクリートのスランプ値（ＳＬ）を推定する技術である。
【０００６】
【特許文献１】特開平１−１１３６６１号公報
【特許文献２】特許第３１１０５９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、実際に目で見てスランプ値を測定する方法では、熟練者であれば高い精度のスランプ値の推定が可能であるが、そうでない者は正確に推定することは困難である。
【０００８】
また、特許文献１に示す技術では、混練する際に原料の量（混練量）や、その日の湿度による原料の含水率の違いにより消費電力量やトルク値が変動して、正確なスランプ値を推定できないという問題がある。
【０００９】
さらに、特許文献２に示す技術では、ΔＳＭＬが最大となった時点（偏曲点）以降にしか精度良く推定を行うことができないため、測定の終了間際にならないと正確なスランプ値を得ることができない。また、配合番号及び混練量が同じ場合には予め測定されたデータからスランプ値を推定できるが、混練量が違った場合には適用ができない。
【００１０】
ゆえに、本発明は、混練工程においてコンクリートのスランプ値を早い段階で精度よく算出するスランプ算出装置、スランプ算出方法、スランプ算出方法をコンピュータが実行することが可能なプログラム、及び、そのプログラムを記録した記録媒体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１に係る発明は、コンクリートの混練工程における混練時間と前記混練時間における混練ミキサーにかかる負荷値から混練中の前記コンクリートのスランプ値を算出するスランプ値算出装置であって、前記混練時間と前記負荷値として得られる測定データ間の相互関係を示す第１の関数を決定し、前記第１の関数から導出される測定終了時の算出用混練時間における算出負荷値を算出する第１演算手段と、予め得られたコンクリートの配合率が同じ場合におけるスランプ値と前記負荷値のデータに基づいて決定した相互関係を示す第２の関数に前記算出負荷値を代入して最終スランプ値を算出する第２演算手段とを備えるスランプ値算出装置である。
【００１２】
請求項２に係る発明は、請求項１記載のスランプ値算出装置であって、前記測定データとして得られる前記負荷値の少なくとも１つの値と予め得られたコンクリートの配合率が同じ場合における負荷値とを用いて補間処理することで予測データを算出する予測手段を備える。
【００１３】
請求項３に係る発明は、請求項１または２記載のスランプ値算出装置であって、前記第１演算手段は前記負荷値を表すＹと前記混練時間を表すＸの関係を示す関数を下記式に示す３次関数で近似して決定することを特徴とする。
2008008629.tif 000003
【００１４】
請求項４に係る発明は、請求項１から３のいずれかに記載のスランプ値算出装置であって、前記第２演算手段は前記スランプ値を表すＳと前記負荷値を表すＹの関係を示す関数を下記式に示す２次関数で近似して決定することを特徴とする。
2008008629.tif 000004
【００１５】
請求項５に係る発明は、請求項１から４のいずれかに記載のスランプ値算出装置であって、前記第１演算手段及び第２演算手段は、最小二乗法により前記第１の関数及び第２の関数を近似して決定することを特徴とする。
【００１６】
請求項６に係る発明は、請求項１から５のいずれかに記載のスランプ値算出装置であって、前記第１の関数の式に関連付けて前記測定データを記憶するデータ管理手段を備える。
【００１７】
請求項７に係る発明は、コンクリートの混練工程における混練時間と前記混練時間における混練ミキサーにかかる負荷値から混練中の前記コンクリートのスランプ値を算出するスランプ値算出方法であって、第１演算手段が前記混練時間と前記負荷値として得られる測定データ間の相互関係を示す第１の関数を決定し、前記第１の関数から導出される測定終了時の算出用混練時間における算出負荷値を算出する第１演算ステップと、第２演算手段が、予め得られたコンクリートの配合率が同じ場合におけるスランプ値と前記負荷値のデータに基づいて決定した相互関係を示す第２の関数に前記算出負荷値を代入して最終スランプ値を算出する第２演算ステップとを含むスランプ値算出方法である。
【００１８】
請求項８に係る発明は、請求項７記載のスランプ値算出方法であって、予測手段が前記測定データとして得られる前記負荷値の少なくとも１つの値と予め得られたコンクリートの配合率が同じ場合における負荷値とを用いて補間処理することで予測データを算出するステップを含む。
【００１９】
請求項９に係る発明は、請求項７または８記載のスランプ値算出方法であって、前記第１演算ステップは前記負荷値を表すＹと前記混練時間を表すＸの関係を示す関数を下記式に示す３次関数で近似して決定することを特徴とする。
2008008629.tif 000005
【００２０】
請求項１０に係る発明は、請求項７から９のいずれかに記載のスランプ値算出装置であって、前記第２演算ステップは前記スランプ値を表すＳと前記負荷値を表すＹの関係を示す関数を下記式に示す２次関数で近似して決定することを特徴とする。
2008008629.tif 000006
【００２１】
請求項１１に係る発明は、請求項７から１０のいずれかに記載のスランプ値算出装置であって、前記第１演算ステップ及び第２演算ステップは、最小二乗法により前記第１の関数及び第２の関数を近似して決定することを特徴とする。
【００２２】
請求項１２に係る発明は、請求項７から１１のいずれかに記載のスランプ値算出方法であって、前記第１の関数の式に関連付けて前記測定データを記憶するデータ管理ステップを含む。
【００２３】
請求項１３に係る発明は、請求項７から１２のいずれかに記載のスランプ値算出方法をコンピュータに実行させることが可能なプログラムである。
【００２４】
請求項１４に係る発明は、請求項１３記載のプログラムをコンピュータが実行することが可能にて記録した記録媒体である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、実際に目で見ずにスランプ値を算出できるため、熟練者じゃなくてもスランプ値の測定を簡単に行うことができる。
【００２６】
また、本発明によれば、過去の測定データに基づいて最小二乗法により補間してスランプ値を算出するため、様々な原因による測定の誤差を減らすことができる。
【００２７】
さらに、本発明によれば、測定の早い段階で最終のスランプ値を算出できるため、余裕を持って補正等の対応をすることができる。
【００２８】
さらに、混練量が違った場合にも、過去のデータから決定された関数で最小二乗法により補間処理を行うことでスランプ値を算出することができる。
【００２９】
さらに、個々の測定データは測定ごとに値を全部保持するのではなく、式の係数として保存して管理されるため、データ量が少なくて済み、大量のデータを保存することが可能となり、その蓄積されたデータに基づいて精度の高いスランプ値の算出が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明の実施の形態を以下に説明する。
【００３１】
図１は、本発明のスランプ値算出装置の構成の一例を示したブロック図である。
【００３２】
スランプ値算出装置１００は、処理部１１０とデータ部１２０とを備える。処理部１１０は、入力処理部１１２と算出部１１５と予測部１１７と出力処理部１１８とを備える。算出部１１５は、第１演算部１１４と第２演算部１１６とを備える。データ管理部１２０は、蓄積データ部１２２を備える。
【００３３】
実際のスランプ値の測定処理について概要を説明する。測定部１３０が測定した混練中のミキサーの消費電力量に基づく電流値や混練時間と測定の際の配合番号や混練量等の測定情報１５０がスランプ値算出装置１００に入力される。入力されたデータを基に演算処理が行われ、スランプ値が算出されて、表示部１６０にその値及び波形が表示される。次に、スランプ値の予測処理について概要を説明する。まず、測定データがスランプ値算出装置１００に入力される。その測定データと蓄積データ部１２２に記憶された過去の測定データから補間処理により予測データを決定する。その予測データに基づいて、算出部１１５と同じ方法で予測スランプ値が算出され、表示部１６０にその値及び波形が表示される。
【００３４】
次に、本発明のスランプ値算出装置１００の実際のスランプ値の測定処理について詳細に説明する。
【００３５】
図２は、本発明のスランプ値算出装置の処理の一例を示したフロー図である。
【００３６】
まず、ステップＳＴ２０１で、測定処理が行われる。この測定処理では、図１の測定部１３０がコンクリートをミキサーで混練する。電力検出部１４０は、混練中のミキサーからの消費電力を検出する。変換部１６０は、電力検出部１４０が検出した電力を電流値に変換する。変換された電流値は、スランプ値算出装置１００の入力処理部１１２に入力される。この時、混練時間も入力される。さらに、測定の際の配合番号や混練量等の測定情報１５０も入力処理部１１２に入力される。
【００３７】
ステップＳＴ２０２では、入力された情報を基に算出部１１５の第１演算部１１４が第１関数を決定する。
【００３８】
ここで、第１関数の決定処理について詳細に説明する。発明者は、混練時間と電流値との相互関係を示す関数が、下記の式（１）に示す３次関数で近似できることを見出した。
【００３９】
【数１】
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【００４０】
上記式（１）において、Ｘは混練時間でＹは電流値である。測定データから上記（１）式を最小二乗法により近似して係数Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１を算出する。図３は、測定データに対して式（１）に基づいて近似した関数の波形を模式的に示した図である。横軸は混練時間Ｘを示し縦軸は電流値Ｙを示す。波形３００は、測定データを基に式（１）を近似して求められた波形である。また、破線で示す波形３００ａ、３００ｂ、３００ｃは配合番号が同じで混練量が異なる過去のデータが示す波形である。
【００４１】
なお、実際は、同じ配合番号で同じ混練量であっても、湿度や含水率等の外的な要因により異なる波形を示すことが多い。例えば波形３００ａが示すデータと同じ配合番号で同じ混練量で測定した場合には、必ずしも波形３００ａに一致しない。しかし、ここでは説明の便宜上、同じ配合番号で同じ混練量の波形は同じものとして表示する。
【００４２】
図２に戻って、ステップＳＴ２０３では、電流値の算出処理が行われる。図３に示すグラフから所定の混練時間Ｘｎにおける電流値Ｙｎを算出する。所定の混練時間Ｘｎとは混練が終了する時間であり最終スランプ値が決定するタイミングである。ここで算出された電流値Ｙｎは、後に決定される第２関数で補間処理を行う際に使用される。
【００４３】
次に、ステップＳＴ２０４で、図１の第２演算部１１６により蓄積データ部１２２から過去の蓄積データが抽出される。抽出されるデータは、今回の測定条件と同じ配合番号の最終スランプ値と最終スランプ値における電流値のデータである。ステップＳＴ２０５では、ステップＳＴ２０４で抽出した最終スランプ値と電流値のデータに基づいて第２関数が決定される。
【００４４】
ここで、第２関数の決定処理について詳細に説明する。発明者は、最終スランプ値と最終スランプ値における電流値との相互関係を示す関数が、下記の式（２）に示す２次関数で近似できることを見出した。
【００４５】
【数２】
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【００４６】
上記式（２）において、Ｙは電流値でＳはスランプ値である。抽出した過去のデータから上記（２）式を最小二乗法により近似して係数Ａ２、Ｂ２、Ｃ２を算出する。図４は、過去の最終スランプ値と電流値のデータに対して式（２）に基づいて近似した関数の曲線を模式的に示した図である。横軸は電流値Ｙを示し縦軸はスランプ値Ｓを示す。曲線４００は、過去に測定した複数の最終スランプ値と電流値データ（図３におけるＳ１、Ｓ２、Ｓ３）を基に式（２）を近似して求められた曲線である。破線が示す曲線４００ａは、過去に測定したデータから得られた曲線であり、曲線４００とは配合番号が異なるものである。
【００４７】
図２に戻って、ステップＳＴ２０６で、ステップＳＴ２０５で決定した関数に対してステップＳＴ２０３で算出した電流値Ｙｎを代入して補間することで、最終スランプ値Ｓｎを算出する。そして、ステップＳＴ２０７で、最終スランプ値と測定グラフが図１の出力処理部１１８により表示部１６０に表示されて処理を終了する。
【００４８】
次に、本発明のスランプ値算出装置１００のスランプ値の予測処理について詳細に説明する。
【００４９】
まず、図１の予測部１１７は、入力処理部１１２に入力された測定データである負荷値の少なくとも１つの値と、蓄積データ部１２２に記憶されている今回の測定条件と配合番号が同じである過去の測定データとを用いて補間処理する。その補間処理により、まだ測定を行っていない所定の混練時間における電流値の予測データを算出する。次に、得られた予測データに基づいて、式（１）に示す３次関数を最小二乗法により求める。以降の処理は、上記に示した実際のスランプ値の測定処理と同様である。
【００５０】
この予測処理により、例えば図３に示す混練時間Ｘ１の時点での電流値Ｙ１の測定データが得られれば、その後の測定データを予測することができ、上記に示した式（１）、式（２）の関数を用いることで、最終スランプ値を予測することが可能となる。
【００５１】
なお、上記補間処理は、過去の測定データから算出される所定の混練時間における負荷値の変化量や、過去のデータから得られる所定の混練時間における負荷値の差分や比率等を用いて、最小二乗法により行われる。
【００５２】
次に、本発明のデータの管理について説明する。本発明において、図１のデータ管理部１２０は、過去の測定データを関数の式の係数として保持する。例えば、図３の波形３００ａのデータは、測定データとして係数Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１を保持しており、実際の測定データである混練時間や電流値を保持しているわけではない。従って、データ量を削減することができ、過去のデータを十分に蓄積することで、精度が高い最終スランプ値を算出することができる。
【００５３】
なお、本発明のスランプ値算出装置は、スランプ値を混練工程中に補正できるような補正手段を備えるようにしてもよい。その場合、例えば水補正手段を備え、水分補正値を補正できるようにしてもよい。
【００５４】
また、本発明の実施の形態においては、ミキサーの電流値を測定データとしたが、混練時間及びスランプ値と相互関係を示す性質のものであれば何でもよい。
【００５５】
さらに、図３において、波形３００ａ、３００ｂ、３００ｃのそれぞれを配合番号が同じで混練量が異なる波形として示したが、それぞれを配合番号が同じで混練量も同じデータの波形として捉えてもよい。その場合、図４の曲線は配合番号、混練量毎に複数表示することができる。
【００５６】
さらに、上記式（１）、式（２）で示す関数の近似の方法、及び、予測スランプ値を算出する際の補間処理の方法は、最小二乗法に限定されず、例えば、状況に応じてラグランジュ補間、ニュートン補間、スプライン補間またはそれらの組合せであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明のスランプ値算出装置の構成の一例を示したブロック図である。
【図２】本発明のスランプ値算出装置の処理の一例を示したフロー図である。
【図３】測定データに対して式（１）に基づいて近似した関数の波形を模式的に示した図である。
【図４】過去の最終スランプ値と電流値のデータに対して式（２）に基づいて近似した関数の波形を模式的に示した図である。
【符号の説明】
【００５８】
１００  スランプ値算出装置
１１４  第１演算部
１１６  第２演算部
【図１】
2008008629.tif 000013
【図２】
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【図３】
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【図４】
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