JP2020059159A - スランプ値推定システム及びこれを備えたミキサ車 - Google Patents

Abstract

【課題】ミキサドラム内の生コンクリートのスランプ値の推定精度を向上させる。【解決手段】スランプ値推定システム１００のコントローラ２０は、スランプ値とミキサドラム２の回転数と駆動装置４の駆動トルクとの関係を予め統計分析することによって得られた関係式が記憶された記憶部２１と、ミキサドラム２が２つの異なる回転数で回転しているときにそれぞれ検出された第１及び第２駆動トルクと第１及び第２回転数とを用いて関係式によりスランプ値を演算する演算部２２と、を有する。【選択図】図３

Description

本発明は、ミキサドラム内の生コンクリートのスランプ値を推定するスランプ値推定システム及びこれを備えたミキサ車に関するものである。

特許文献１には、ミキサ車のミキサドラムに投入された生コンクリートのスランプ値を推定する方法として、ミキサ車のミキサドラムを回転駆動する油圧モータの駆動油圧を計測し、その計測値に基づいてスランプ値を推定する方法が開示されている。この方法では、生コンクリートの流動性の大小によってミキサドラムの回転負荷が増減することから、油圧モータの駆動油圧の計測値をスランプ値に換算している。

特開平１１−１９４０８３号公報

特許文献１に記載のスランプ値推定方法では、油圧モータの駆動油圧のみに基づいてスランプ値が推定されている。しかしながら、同じスランプ値の生コンクリートであっても骨材や配合が異なることによってミキサドラム内で撹拌される際の生コンクリートの挙動は多少なりとも異なることから、油圧モータの駆動油圧のみに基づいてスランプ値を推定した場合、推定誤差が大きくなるおそれがある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ミキサドラムに投入された生コンクリートのスランプ値の推定精度を向上させることを目的とする。

本発明は、ミキサ車のミキサドラムに投入された生コンクリートのスランプ値を推定するスランプ値推定システムが、ミキサドラムを回転駆動する駆動装置の駆動トルクを検出するトルク検出部と、ミキサドラムの回転数を検出する回転数検出部と、トルク検出部で検出された駆動トルクと回転数検出部で検出された回転数とに基づいてスランプ値を推定するコントローラと、を備え、コントローラは、スランプ値とミキサドラムの回転数と駆動装置の駆動トルクとの関係を予め統計分析することによって得られた関係式が記憶された記憶部と、回転数検出部で検出された互いに異なる第１及び第２回転数と、第１及び第２回転数時のそれぞれにおいてトルク検出部で検出された第１及び第２駆動トルクと、を用いて関係式によりスランプ値を演算する演算部と、を有することを特徴とする。

この発明では、ミキサドラムが異なる２つの回転数で回転しているときにそれぞれ検出された第１及び第２駆動トルクと第１及び第２回転数との４つの値を用いて、スランプ値とミキサドラムの回転数と駆動装置の駆動トルクとの関係を予め統計分析することによって得られた関係式によって、スランプ値が演算される。このように統計分析によって予め求められた関係式によってスランプ値を演算することで、スランプ値の推定精度を向上させることができる。

本発明は、関係式が、ミキサドラムの回転数と駆動装置の駆動トルクと生コンクリートの降伏値と生コンクリートの塑性粘度とを変数とする第１関係式と、スランプ値と降伏値と塑性粘度とを変数とする第２関係式と、であり、演算部が、第１及び第２駆動トルクと、第１及び第２回転数と、を用いて第１関係式により降伏値及び塑性粘度を演算し、演算された降伏値及び塑性粘度を用いて第２関係式によりスランプ値を演算することを特徴とする。

この発明では、ミキサドラムが異なる２つの回転数で回転しているときにそれぞれ検出された第１及び第２駆動トルクと第１及び第２回転数との４つの値を用いて、統計分析によって予め求められた第１関係式によって、スランプ値の大きさに影響を及ぼす降伏値と塑性粘度とが演算され、さらに、演算された降伏値と塑性粘度とを用いて第２関係式によりスランプ値が演算される。このようにスランプ値の大きさに影響を及ぼす降伏値と塑性粘度を統計分析によって予め求められた第１関係式によって精度よく演算し、演算された降伏値と塑性粘度を用いて、統計分析によって予め求められた第２関係式によってスランプ値を演算することで、スランプ値の推定精度を向上させることができる。

本発明は、第２関係式は、生コンクリートの積載量、ミキサドラムの角度及び生コンクリートの呼び強度の少なくとも１つをさらに変数とすることを特徴とする。

この発明では、生コンクリートの積載量、ミキサドラムの角度及び生コンクリートの呼び強度の少なくとも１つが第２関係式の変数とされる。このように統計分析によって予め求められた第２関係式の変数として、スランプ値の大きさに影響を及ぼす変数を追加することによって、第２関係式を用いて演算されるスランプ値の推定精度を向上させることができる。

本発明は、ミキサ車が上記スランプ値推定システムを備えることを特徴とする。

この発明では、ミキサ車が、上記スランプ値推定システムを備える。このため、ミキサ車のミキサドラム内の生コンクリートのスランプ値を容易に把握することができる。

本発明によれば、ミキサドラムに投入された生コンクリートのスランプ値の推定精度を向上させることができる。

本発明の実施形態に係るスランプ値推定システムを搭載したミキサ車の側面図である。 本発明の実施形態に係るスランプ値推定システムを示すブロック図である。 本発明の実施形態に係るスランプ値推定システムにおいてスランプ値を推定する際の処理手順を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係るスランプ値推定システムについて説明する。

まず、図１を参照して、スランプ値推定システム１００を備えるミキサ車１の全体構成について説明する。

ミキサ車１は、ミキサドラム２内に投入されたモルタルやレディミクストコンクリート等のいわゆる生コンクリート（以下、「生コン」と称する。）を運搬する車両である。以下の説明では、ミキサ車１が積載物として生コンを積載する場合について説明する。

ミキサ車１は、図１に示すように、運転室１１と架台３とを備える車両であり、架台３に搭載されて生コンを搭載可能なミキサドラム２と、ミキサドラム２を回転駆動する駆動装置４と、ミキサドラム２の回転を制御するコントローラ２０と、を備える。

ミキサドラム２は、架台３に回転可能に搭載される有底円筒形の容器であり、車両後方側の後端部には生コンの投入と排出とが行われる開口部２ａが設けられ、車両前方側の前端部には回転軸Ｃ１に沿って外部に向かって延在する駆動軸２ｂが設けられる。ミキサドラム２は、回転軸Ｃ１が車両の前部から後部に向かって徐々に高くなるように傾斜して搭載される。ミキサドラム２の駆動軸２ｂは、駆動装置４内に設けられる後述の油圧モータ６に図示しない減速機を介して連結される。ミキサドラム２は、ミキサ車１に搭載された走行用の図示しないエンジンを動力源として、駆動装置４を介して回転駆動される。なお、ミキサドラム２を回転駆動させる駆動源としては、油圧モータ６に代えて、電動モータが用いられてもよい。

ミキサドラム２内には、一対のドラムブレード２ｃがドラム内壁面に沿って螺旋状に配設されており、ミキサドラム２とともにドラムブレード２ｃが回転することによって、ミキサドラム２内に積載された生コンの攪拌等が行われる。

ミキサドラム２の開口部２ａの後方上部には、ホッパ１６が設けられる。生コン工場においてミキサ車１に投入される生コンは、ホッパ１６によって開口部２ａへと導かれる。ミキサドラム２の開口部２ａの後方下部には、フローガイド１７及びシュート１８が設けられる。開口部２ａから排出される生コンは、フローガイド１７によってシュート１８に導かれ、シュート１８によって所定の方向に排出される。

駆動装置４は、エンジンによって駆動され作動流体としての作動油を吐出する油圧ポンプ５と、油圧ポンプ５から供給される作動油によって駆動されミキサドラム２を回転駆動する油圧モータ６と、を有する流体圧装置である。なお、駆動装置４では、作動流体として作動油ではなく、他の非圧縮性流体が用いられてもよい。

油圧ポンプ５は、図示しない斜板の傾転角に応じて吐出量及び吐出方向が変更される斜板型アキシャルピストンポンプである。油圧ポンプ５の吐出量及び吐出方向は、図示しない電磁弁等によって変更される。なお、油圧ポンプ５は、斜板の傾転角に応じて吐出量が変更され、吐出方向切換弁により吐出方向が変更される形式の斜板型アキシャルピストンポンプであってもよい。また、油圧ポンプ５は、斜板型に限定されず、吐出容量が可変であればどのような形式のものであってもよく、例えば、可変容量ベーンポンプであってもよい。

油圧モータ６は、図示しない斜板の傾転角に応じて容量が変更される斜板型アキシャルピストンモータである。油圧モータ６の容量は、図示しない電磁弁等によって、高速回転用の小容量と通常回転用の大容量との二段階に切り換えられる。なお、油圧モータ６は、容量を小容量から大容量まで連続的に変更可能な斜板型アキシャルピストンモータであってもよい。また、油圧モータ６は、斜板型に限定されず、供給される作動油の圧力を軸駆動力に変換可能な構成を有していればどのような形式であってもよい。

また、油圧モータ６には、ミキサドラム２の回転数を検出する回転数検出部として、油圧モータ６の図示しない出力軸の回転方向と回転速度とを検出する回転センサ６ａが設けられる。回転センサ６ａは、検出された出力軸の回転方向と回転速度とに応じた信号をコントローラ２０に出力する。

また、油圧モータ６には、駆動装置４の駆動トルクを検出するトルク検出部として、油圧ポンプ５から油圧モータ６に供給される作動油の圧力を検出する圧力センサ６ｂが設けられる。圧力センサ６ｂは、検出された作動油の圧力に応じた信号をコントローラ２０に出力する。なお、圧力センサ６ｂは、油圧ポンプ５に設けられ、油圧ポンプ５の吐出圧を検出するものであってもよい。このように、圧力センサ６ｂは、駆動装置４における作動油の圧力を検知する。

上記構成の駆動装置４において、油圧ポンプ５から吐出された作動油が油圧モータ６に供給されることによって油圧モータ６が回転し、供給される油量や油圧モータ６の斜板の傾転角に応じて、油圧モータ６の回転速度が変更される。また、油圧モータ６の回転方向は、油圧ポンプ５において吐出方向が切り換えられることで切り換わる。

このような駆動装置４の油圧モータ６の回転が減速機を介してミキサドラム２に伝達されることで、ミキサドラム２の回転方向を正回転方向である投入方向と逆回転方向である排出方向とに切り換えることが可能であるとともに、ミキサドラム２の回転速度を増減させることが可能である。

ミキサドラム２が投入方向に回転駆動される場合、ミキサドラム２内の生コンはドラムブレード２ｃにより攪拌されながら前方へと移動する。

一方、ミキサドラム２が排出方向に回転駆動される場合、ミキサドラム２内の生コンはドラムブレード２ｃにより攪拌されながら後方へと移動する。このようにミキサドラム２を投入方向とは反対の方向である排出方向に回転させることで、ミキサドラム２の開口部２ａから生コンを排出することができる。ミキサドラム２から排出された生コンは、フローガイド１７及びシュート１８を介して所定位置に誘導される。

なお、ホッパ１６を介して、ミキサドラム２内へ生コンを投入する場合には、攪拌時よりもミキサドラム２を高速で投入方向に回転させることで、投入された生コンを速やかにミキサドラム２の前方へと移動させる。

なお、上記構成の駆動装置４では、油圧ポンプ５がエンジンによって常時回転駆動されるため、油圧ポンプ５の回転速度は、車両の走行状態に伴うエンジンの回転速度の変化の影響を受ける。したがって、ミキサ車１では、油圧モータ６の回転速度をコントローラ２０により制御することによって、ミキサドラム２の回転数が目標回転数となるように制御している。なお、油圧ポンプ５を回転駆動させる駆動源としては、走行用のエンジンに限定されず、走行に用いられない補機用のエンジンや電動モータであってもよい。

コントローラ２０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）、ＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、及びＩ／Ｏインターフェース（入出力インターフェース）等を備えたマイクロコンピュータで構成されたものであり、運転室１１内に配置される。ＲＡＭはＣＰＵの処理におけるデータを記憶し、ＲＯＭはＣＰＵの制御プログラム等を予め記憶し、Ｉ／Ｏインターフェースは接続された機器との情報の入出力に使用される。ＣＰＵやＲＡＭ等をＲＯＭに格納されたプログラムに従って動作させることによって駆動装置４の作動が制御される。

次に、ミキサドラム２内の生コンのスランプ値を推定するスランプ値推定システム１００について説明する。

図２に示すように、スランプ値推定システム１００は、駆動装置４の駆動トルクを検出するトルク検出部としての上述の圧力センサ６ｂと、ミキサドラム２の回転数を検出する回転数検出部としての上述の回転センサ６ａと、圧力センサ６ｂにより検出された検出値と回転センサ６ａにより検出された検出値とに基づいて生コンのスランプ値を推定する上述のコントローラ２０と、ミキサ車１の傾きを検出する傾斜センサ７と、作業者により生コンに関するデータが入力される入力部３０と、コントローラ２０で推定されたスランプ値を表示する表示部３１と、コントローラ２０で推定されたスランプ値を生コン工場等の外部へと送信可能な通信部３２と、を備える。

傾斜センサ７は、図１に示すように、架台３に設けられ、水平面に対するミキサ車１の傾斜量を車両の前後方向及び車幅方向において検出するセンサである。傾斜センサ７で検出されたミキサ車１の傾斜量は、有線又は無線の通信手段によってコントローラ２０へと入力される。なお、傾斜センサ７は、ミキサ車１の傾きを検出することができれば何処に設けられていてもよく、シャシフレームやミキサドラム２の支持部に設けられていてもよい。

コントローラ２０は、図２に示すように、スランプ値とミキサドラム２の回転数と駆動装置４の駆動トルクとの関係を統計分析の一手法である重回帰分析によって予め得られた関係式が記憶された記憶部２１と、各種センサから出力された検出値に基づいて記憶部２１に記憶された関係式を用いてミキサドラム２内の生コンのスランプ値を推定する演算部２２と、を有する。各部の機能については、後述のスランプ値推定方法の説明において詳述する。なお、記憶部２１及び演算部２２は、コントローラ２０の各機能を、仮想的なユニットとして示したものであり、物理的に存在することを意味するものではない。例えば、演算部２２で行われる演算や推定は、主にＣＰＵにより行われ、記憶部２１で行われる記憶は、ＲＡＭやＲＯＭにより行われる。

記憶部２１には、駆動装置４の駆動トルクを目標変数としミキサドラム２の回転数と生コンの降伏値と生コンの塑性粘度との３つの変数を説明変数として重回帰分析によって得られた第１重回帰式が第１関係式として記憶され、スランプ値を目標変数とし生コンの降伏値と塑性粘度と積載量と呼び強度とミキサドラム２の角度との５つの変数を説明変数として重回帰分析によって得られた第２重回帰式が第２関係式として記憶されている。

第１関係式（第１重回帰式）は、駆動装置４の駆動トルクとミキサドラム２の回転数からスランプ値の大きさに影響を及ぼす降伏値と塑性粘度とを求めるために考案された式であり、例えば、以下の式（１）で表される数式である。

Ｔ＝ａ１＊ＹＶ+ａ２＊ＰＶ+ａ３＊Ｎ+ａ４＊ＹＶ＊Ｎ+ａ５＊ＰＶ＊Ｎ+ａ６＊ＹＶ＊ＰＶ+ｂ ・・・（１）

Ｔ：駆動トルク（目標変数）
ＹＶ：降伏値（説明変数）
ＰＶ：塑性粘度（説明変数）
Ｎ：ミキサドラム回転数（説明変数）
ａ１〜ａ６：偏回帰係数
ｂ：定数項

上記式（１）中の偏回帰係数ａ１〜ａ６及び定数項ｂの具体的な数値は、実験により得られた複数のデータ（例えば、降伏値を変化させた場合の他の変数の変化を示すデータや塑性粘度を変化させた場合の他の変数の変化を示すデータ、ミキサドラム２の回転数を変化させた場合の他の変数の変化を示すデータ等）を重回帰分析することによって得られる。

同一生コンが搭載されたミキサドラム２を異なる２つの回転数で回転させたときに検出される第１及び第２駆動トルクと第１及び第２回転数とをそれぞれ上記式（１）に代入することによって、回転数毎に式を作成し、得られた２つの式を連立方程式として、その解を求めることで生コンの降伏値と生コンの塑性粘度とを算出することができる。

なお、第１重回帰式は、駆動装置４の駆動トルクを目標変数としミキサドラム２の回転数と生コンの降伏値と生コンの塑性粘度との３つの変数を説明変数とするものであれば、上記式に限定されず、説明変数の自乗または累乗の項やこれらの項を掛け合わせた項がさらに設けられてもよい。

また、上記式（１）に代入されるミキサドラム２の回転数は、２つの回転数に限定されず、３つ以上の複数の回転数であってもよく、３つ以上の複数の回転数でミキサドラム２を回転させた場合の駆動トルクを検出してもよい。この場合、回転数毎に式を作成し、作成された３つ以上の式を適宜組み合わせて複数の連立方程式を作成し、これら複数の連立方程式を解くことで得られた複数の降伏値及び塑性粘度の平均値を求めることで、より精度よく降伏値及び塑性粘度を算出することができる。

第２関係式（第２重回帰式）は、各種変数がスランプ値の大きさにどの程度の影響を及ぼしているか、その寄与度を予め重回帰分析を行うことによって求められた式であり、例えば、以下の式（２）で表される数式である。

ＳＬ＝ｃ１＊Ｖ+ｃ２＊θ+ｃ３＊ＹＶ+ｃ４＊ＰＶ+ｃ５＊Ｖ²+ｃ６＊θ²+ｃ７＊ＹＶ²+ｃ８＊ＰＶ²+ｃ９＊ＮＳ+ｄ ・・・（２）

ＳＬ：スランプ値（目標変数）
Ｖ：生コン積載量（説明変数）
θ：ミキサドラム角度（説明変数）
ＹＶ：降伏値（説明変数）
ＰＶ：塑性粘度（説明変数）
ＮＳ：呼び強度（説明変数）
ｃ１〜ｃ９：偏回帰係数
ｄ：定数項

上記式（２）中の偏回帰係数ｃ１〜ｃ９及び定数項ｄの具体的な数値は、実験により得られた複数のデータ（例えば、スランプ値を変化させた場合の他の変数の変化を示すデータや生コン積載量を変化させた場合の他の変数の変化を示すデータ、ミキサドラム角度を変化させた場合の他の変数の変化を示すデータ等）を重回帰分析することによって得られる。上記式（２）中の降伏値及び塑性粘度は、上記式（１）から求められる値である。生コン積載量は、ミキサドラム２内に積載された生コンの量であり、生コン工場で生コンを投入する際に計測された投入量に相当する。なお、他の打設現場で所定量の生コンが排出された後であれば、投入量から排出量が差し引かれた量となる。また、ミキサドラム角度は、ミキサ車１が停車する路面の傾きに応じて変化する水平面に対するミキサドラム２の回転軸Ｃ１の傾斜角度であり、回転軸Ｃ１の設計上の傾斜角度と傾斜センサ７により検出されたミキサ車１の傾きとに基づいて算出される値である。また、呼び強度は、ＪＩＳ（Japanese Industrial Standards）で規定される生コンの圧縮強度を示すものであり、生コンを注文する際に指定される値である。

なお、第２重回帰式は、生コンのスランプ値を目標変数とし少なくとも生コンの降伏値と生コンの塑性粘度との２つの変数を説明変数とするものであれば、上記式に限定されず、生コン投入量やミキサドラム角度、呼び強度といった生コンに関連する他のパラメータをさらに説明変数として有するものであってもよく、また、説明変数の自乗または累乗の項やこれらの項を掛け合わせた項がさらに設けられてもよい。

また、上記式（１）及び上記式（２）における生コンの「降伏値」とは、生コンが流動し始める時の応力値といった一般的な降伏値に限定されず、例えば、生コンが静止した状態からの流動のしにくさを示すパラメータであって降伏値に相当する他のパラメータや降伏値を測定する方法によって得られた降伏値に相関するパラメータ等であってもよい。つまり、上記式（１）及び上記式（２）における生コンの「降伏値」としては、一般的な降伏値そのものが用いられてもよいし、一般的な降伏値に相関ないし相当するパラメータが用いられてもよい。

同様に、上記式（１）及び上記式（２）における生コンの「塑性粘度」とは、生コンが流動を開始した後の粘度といった一般的な塑性粘度に限定されず、例えば、流れ始めた生コンがどれだけ容易に流れるかを示すパラメータであって塑性粘度に相当する他のパラメータや塑性粘度を測定する方法によって得られた塑性粘度に相関するパラメータ等であってもよい。つまり、上記式（１）及び上記式（２）における生コンの「塑性粘度」としては、一般的な塑性粘度そのものが用いられてもよいし、一般的な塑性粘度に相関ないし相当するパラメータが用いられてもよい。

入力部３０は、作業者が生コンの投入量や生コンの呼び強度といった生コンに関するデータ等を入力する入力パネルであり、ミキサドラム２の回転を操作する図示しない操作装置の近くまたは運転席に設けられる。また、入力部３０には、スランプ値推定システム１００によるスランプ値の推定を開始させるための図示しないスランプ値推定スイッチが設けられる。入力部３０を介して入力された生コン量等の情報は、有線又は無線の通信手段によってコントローラ２０に送信され記憶部２１に記憶される。なお、入力部３０は、作業者が携帯可能な携帯端末であってもよい。なお、スランプ値推定スイッチは、ミキサドラム２を自動的に攪拌回転させるための自動攪拌スイッチやミキサドラム２の回転方向及び回転速度を切り換える操作スイッチ、ミキサドラム２の回転を非常停止させるための停止スイッチ等とともに上述の操作装置に設けられていてもよく、自動攪拌スイッチがスランプ値推定スイッチを兼ねていてもよい。

表示部３１は、演算部２２で推定されたスランプ値を数値やグラフで表示するモニタであり、入力部３０と一体的に設けられる。演算部２２で推定されたスランプ値は、有線又は無線の通信手段によって表示部３１に送信され、作業者は、表示部３１に表示された内容を見ることによってミキサドラム２内の生コンのスランプ値を把握することができる。なお、表示部３１は、入力部３０とは別に設けられていてもよい。

通信部３２は、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）等の無線ＬＡＮに対応する無線通信部や第三世代移動通信（３Ｇ）等の携帯電話通信網に対応する無線通信部であり、コントローラ２０の内部に設けられる。演算部２２で推定されたスランプ値は、記憶部２１に記憶された後、通信部３２を介して生コン工場等の外部施設へ送信される。また、生コン工場等の外部施設から送信されたデータ、例えば、生コン工場においてミキサドラム２に投入された生コンの投入量や呼び強度のデータが通信部３２を介して記憶部２１に記憶される。なお、通信部３２は、外部との通信状態を良好な状態とするために、コントローラ２０とは別に、外部に露出される場所に配置されてもよい。

次に、図３のフローチャートを参照して、スランプ値推定システム１００のコントローラ２０によってミキサドラム２内の生コンのスランプ値の推定が行われる際の処理手順について説明する。

まず、ステップＳ１１において、スランプ値推定スイッチがオンになったか否かが判定される。スランプ値推定スイッチがオンであると判定された場合はステップＳ１２に進んでスランプ値の推定を開始し、スランプ値推定スイッチがオンではないと判定された場合は一旦処理を終了する。

ステップＳ１２では、表示部３１を介して生コンの積載量と生コンの呼び強度の入力を作業者に促し、入力された値を記憶部２１に保存した後、ステップＳ１３に進む。なお、生コンの積載量と生コンの呼び強度とは生コンのスランプ値を推定するにあたって、補助的に利用されるパラメータであるため、特に値が入力されない場合であってもステップＳ１３へと進む。また、生コンの積載量と生コンの呼び強度とは生コン工場において把握される値であることから、通信部３２を介してこれらの値を生コン工場から入手する設定とすることによってステップＳ１２を省略してもよい。

ステップＳ１３では、駆動装置４の作動を制御し、ミキサドラム２を所定の第１回転数Ｎ１で回転させる。具体的には、ミキサドラム２の回転数が第１回転数Ｎ１となるように、回転センサ６ａで検出される回転数に基づいて油圧モータ６の回転数がフィードバック制御される。

続くステップＳ１４では、駆動装置４の駆動トルクの計測とミキサドラム２の回転数の計測とが行われる。具体的には、ミキサドラム２が第１回転数Ｎ１で回転している状態において、圧力センサ６ｂで検出された第１圧力Ｐ１が記憶部２１に記憶されるとともに、このとき回転センサ６ａで検出された油圧モータ６の回転数が、ミキサドラム２の回転数に換算された第１回転数Ｎ１として同時に記憶される。なお、ミキサドラム２が回転している間、ミキサドラム２内の生コンはドラムブレード２ｃによって撹拌されるため、駆動装置４の駆動トルク、すなわち、圧力センサ６ｂで検出される油圧モータ６の圧力は、一定の大きさとはならず、ある程度変動する。このため、記憶部２１に記憶される値は、ミキサドラム２が複数回回転する間に検出される平均値であることが好ましい。

ステップＳ１４において第１圧力Ｐ１及び第１回転数Ｎ１が記憶されると、ステップＳ１５に進み、ミキサドラム２の回転数が第１回転数Ｎ１よりも高い回転数である第２回転数Ｎ２に変更される。例えば、第１回転数Ｎ１が１ｒｐｍ程度である場合は、第２回転数は３〜５ｒｐｍとされる。

ステップＳ１５においてミキサドラム２の回転数が変更されると、ステップＳ１６に進み、再び、駆動装置４の駆動トルクの計測とミキサドラム２の回転数の計測とが行われる。具体的には、ミキサドラム２が第２回転数Ｎ２で回転している状態において、圧力センサ６ｂで検出された第２圧力Ｐ２が記憶部２１に記憶されるとともに、このとき回転センサ６ａで検出された油圧モータ６の回転数が、ミキサドラム２の回転数に換算された第２回転数Ｎ２として同時に記憶される。

続くステップＳ１７では、記憶部２１に記憶された第１圧力Ｐ１、第２圧力Ｐ２、第１回転数Ｎ１及び第２回転数Ｎ２の４つの値を用いて上記式（１）により生コンの降伏値及び塑性粘度が演算される。具体的には、上記式（１）の駆動トルクＴに第１圧力Ｐ１から換算された第１駆動トルクを代入し回転数Ｎに第１回転数Ｎ１を代入した式と、上記式（１）の駆動トルクＴに第２圧力Ｐ２から換算された第２駆動トルクを代入し回転数Ｎに第２回転数Ｎ２を代入した式と、の連立方程式が作成され、この連立方程式を解くことによって降伏値ＹＶ及び塑性粘度ＰＶが求められる。

ステップＳ１８では、ステップ１２で入力された積載量及び呼び強度と、ステップＳ１７で求められた降伏値ＹＶ及び塑性粘度ＰＶと、傾斜センサ７の検出値から算出されたミキサドラム角度と、を用いて上記式（２）により生コンのスランプ値が演算される。

演算されたスランプ値は、ステップＳ１９において、推定スランプ値ＳＬとして、表示部３１に表示される。作業者は、表示部３１に表示された内容を見ることで容易にミキサドラム２内の現在の生コンのスランプ値を把握することができるとともに、表示部３１を打設現場の現場監督へ見せることで生コンのスランプ値を容易に報告することができる。

また、演算されたスランプ値は、記憶部２１に記憶されるとともに、通信部３２を介して生コン工場へと送信される。生コン工場では、受信した情報に基づいて、出荷された生コンが要求される仕様を満たしていたか否かを判断することができる。

このように、圧力センサ６ｂの検出値と回転センサ６ａの検出値とに基づいて演算された推定スランプ値ＳＬが表示部３１に表示されることによって、スランプ値推定システム１００のコントローラ２０により行われる生コンのスランプ値の推定処理は終了する。

以上の実施形態によれば、以下に示す効果を奏する。

スランプ値推定システム１００では、ミキサドラム２が異なる２つの回転数で回転しているときにそれぞれ検出された第１及び第２駆動トルクと第１及び第２回転数との４つの値を用いて、重回帰分析によって予め求められた第１重回帰式によってスランプ値の大きさに影響を及ぼす生コンの降伏値と塑性粘度とが演算され、さらに、演算された降伏値と塑性粘度とを用いて、重回帰分析によって予め求められた第２重回帰式によってスランプ値が演算される。このようにスランプ値の大きさに影響を及ぼす変数である降伏値と塑性粘度とを、重回帰分析によって予め求められた第１重回帰式によって精度よく演算し、演算された降伏値と塑性粘度とを用いて、重回帰分析によって予め求められた第２重回帰式によってスランプ値を演算することで、スランプ値の推定精度を向上させることができる。

次に、上記実施形態に係るスランプ値推定システム１００の変形例について説明する。

上記実施形態では、駆動装置４の駆動トルクを検出するトルク検出部として圧力センサ６ｂが用いられる。これに代えて、トルク検出部としては、駆動装置４の駆動軸のねじれ量からトルクを検出するトルクセンサ等が用いられてもよい。また、上記実施形態では、ミキサドラム２の回転数を検出する回転数検出部として、油圧モータ６の回転を検出する回転センサ６ａが用いられる。これに代えて、回転数検出部としては、ミキサドラム２の駆動軸２ｂを直接検出する回転センサが用いられてもよいし、油圧モータ６と駆動軸２ｂとの間に介在する減速機の回転数を検出する回転センサが用いられてもよい。

また、上記実施形態では、ミキサドラム２が異なる２つの回転数で回転しているときにそれぞれ検出された検出値を用いて、スランプ値が推定される。これに代えて、ミキサドラム２が異なる３つ以上の回転数で回転しているときにそれぞれ検出された検出値を用いてスランプ値を推定してもよい。この場合は、ミキサドラム２を異なる３つ以上の回転数で回転させたときに検出される各駆動トルクと各回転数とをそれぞれ上記式（１）に代入することによって、複数の組み合わせの連立方程式を作成し、それらの解の平均値を求めることで算出された降伏値と塑性粘度とを用いて上記式（２）によりスランプ値が演算される。

また、上記実施形態では、第１関係式及び第２関係式は、重回帰分析によって導出される。第１関係式及び第２関係式を導出する際に用いられる統計分析手法としては、重回帰分析に限定されず、他の多変量解析が用いられてもよいし、ニューラルネットワーク等の機械学習アルゴリズムが用いられてもよい。

また、上記実施形態では、ミキサドラム２を回転駆動する駆動装置４は、油圧ポンプ５と油圧モータ６とを有する流体圧装置である。駆動装置４は、流体圧装置に限定されず、電気的に駆動される電動モータであってもよい。この場合、駆動装置４の駆動トルクは、電動モータに供給される電力に基づいて算出される。

また、上記実施形態では、スランプ値推定システム１００によるスランプ値の推定処理は、スランプ値推定スイッチがオンになったことで開始される。これに代えて、打設現場で生コンを排出する前に、自動攪拌スイッチがオンにされたことによってスランプ値推定システム１００によるスランプ値の推定処理を開始してもよい。

また、ミキサドラム２が比較的低回転である待機回転数で回転している状態において圧力センサ６ｂで検出された検出値と回転センサ６ａで検出された検出値と、ミキサドラム２が比較的高回転である排出前混練回転数で回転している状態において圧力センサ６ｂで検出された検出値と回転センサ６ａで検出された検出値と、を記憶部２１に記憶しておき、これらの値に基づいて、スランプ値推定システム１００によるスランプ値の推定処理が行われてもよい。

以下、本発明の実施形態の構成、作用、及び効果をまとめて説明する。

スランプ値推定システム１００は、ミキサドラム２を回転駆動する駆動装置４の駆動トルクを検出するトルク検出部としての圧力センサ６ｂと、ミキサドラム２の回転数を検出する回転数検出部としての回転センサ６ａと、圧力センサ６ｂで検出された圧力から換算される駆動トルクと回転センサ６ａで検出された回転数から換算されるミキサドラム２の回転数とに基づいてスランプ値を推定するコントローラ２０と、を備え、コントローラ２０は、スランプ値とミキサドラム２の回転数と駆動装置４の駆動トルクとの関係を予め重回帰分析することによって得られた関係式（第１重回帰式及び第２重回帰式）が記憶された記憶部２１と、回転センサ６ａで検出された互いに異なる回転数から換算されるミキサドラム２の第１及び第２回転数と、第１及び第２回転数でミキサドラム２が回転しているときのそれぞれにおいて圧力センサ６ｂで検出された圧力から換算される第１及び第２駆動トルクと、を用いて関係式によりスランプ値を演算する演算部２２と、を有する。

この構成では、ミキサドラム２が異なる２つの回転数で回転しているときにそれぞれ検出された第１及び第２駆動トルクと第１及び第２回転数との４つの値を用いて、スランプ値とミキサドラムの回転数と駆動装置の駆動トルクとの関係を予め重回帰分析することによって得られた関係式によって、スランプ値が演算される。このように重回帰分析によって予め求められた関係式によってスランプ値を演算することで、スランプ値の推定精度を向上させることができる。

また、関係式は、ミキサドラム２の回転数と駆動装置４の駆動トルクと生コンの降伏値と生コンの塑性粘度とを変数とする第１重回帰式と、スランプ値と降伏値と塑性粘度とを変数とする第２重回帰式と、であり、演算部２２は、第１及び第２駆動トルクと、第１及び第２回転数と、を用いて第１重回帰式により降伏値及び塑性粘度を演算し、演算された降伏値及び塑性粘度を用いて第２重回帰式によりスランプ値を演算する。

この構成では、ミキサドラム２が異なる２つの回転数で回転しているときにそれぞれ検出された第１及び第２駆動トルクと第１及び第２回転数との４つの値を用いて、重回帰分析によって予め求められた第１重回帰式によって、スランプ値の大きさに影響を及ぼす生コンの降伏値と生コンの塑性粘度とが演算され、さらに、演算された降伏値と塑性粘度とを用いて第２重回帰式によりスランプ値が演算される。このようにスランプ値の大きさに影響を及ぼす降伏値と塑性粘度を重回帰分析によって予め求められた第１重回帰式によって精度よく演算し、演算された降伏値と塑性粘度を用いて、重回帰分析によって予め求められた第２重回帰式によってスランプ値を演算することで、スランプ値の推定精度を向上させることができる。

また、第２重回帰式は、生コンの積載量、ミキサドラム２の角度及び生コンの呼び強度の少なくとも１つをさらに変数とする。

この構成では、生コンの積載量、ミキサドラム２の角度及び生コンの呼び強度の少なくとも１つが第２重回帰式の変数とされる。このように重回帰分析によって予め求められた第２重回帰式の変数として、スランプ値の大きさに影響を及ぼす変数を追加することによって、第２重回帰式を用いて演算されるスランプ値の推定精度を向上させることができる。

また、ミキサ車１は、スランプ値推定システム１００を備える。

この構成では、ミキサ車１が、上記構成のスランプ値推定システム１００を備える。このため、ミキサ車１のミキサドラム２内の生コンのスランプ値を容易に把握することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

１００・・・スランプ値推定システム、１・・・ミキサ車、２・・・ミキサドラム、４・・・駆動装置、５・・・油圧ポンプ、６・・・油圧モータ、６ａ・・・回転センサ（回転数検出部）、６ｂ・・・圧力センサ（トルク検出部）、７・・・傾斜センサ、２０・・・コントローラ、２１・・・記憶部、２２・・・演算部、３０・・・入力部、３１・・・表示部、３２・・・通信部

Claims (4)

1. ミキサ車のミキサドラムに投入された生コンクリートのスランプ値を推定するスランプ値推定システムであって、
   前記ミキサドラムを回転駆動する駆動装置の駆動トルクを検出するトルク検出部と、
   前記ミキサドラムの回転数を検出する回転数検出部と、
   前記トルク検出部で検出された駆動トルクと前記回転数検出部で検出された回転数とに基づいてスランプ値を推定するコントローラと、を備え、
   前記コントローラは、スランプ値と前記ミキサドラムの回転数と前記駆動装置の駆動トルクとの関係を予め統計分析することによって得られた関係式が記憶された記憶部と、
   前記回転数検出部で検出された互いに異なる第１及び第２回転数と、前記第１及び第２回転数時のそれぞれにおいて前記トルク検出部で検出された第１及び第２駆動トルクと、を用いて前記関係式によりスランプ値を演算する演算部と、を有することを特徴とするスランプ値推定システム。
2. 前記関係式は、前記ミキサドラムの回転数と前記駆動装置の駆動トルクと生コンクリートの降伏値と生コンクリートの塑性粘度とを変数とする第１関係式と、スランプ値と前記降伏値と前記塑性粘度とを変数とする第２関係式と、であり、
   前記演算部は、
   前記第１及び第２駆動トルクと、前記第１及び第２回転数と、を用いて前記第１関係式により降伏値及び塑性粘度を演算し、
   演算された降伏値及び塑性粘度を用いて前記第２関係式によりスランプ値を演算することを特徴とする請求項１に記載のスランプ値推定システム。
3. 前記第２関係式は、生コンクリートの積載量、前記ミキサドラムの角度及び生コンクリートの呼び強度の少なくとも１つをさらに変数とすることを特徴とする請求項２に記載のスランプ値推定システム。
4. 請求項１から３のいずれか１つに記載のスランプ値推定システムを備えることを特徴とするミキサ車。

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