JP2023520090A - 電気機械式アクチュエータを使用して生コンクリートをモニタリングするためのプローブ及び方法 - Google Patents
電気機械式アクチュエータを使用して生コンクリートをモニタリングするためのプローブ及び方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2023520090A JP2023520090A JP2022519622A JP2022519622A JP2023520090A JP 2023520090 A JP2023520090 A JP 2023520090A JP 2022519622 A JP2022519622 A JP 2022519622A JP 2022519622 A JP2022519622 A JP 2022519622A JP 2023520090 A JP2023520090 A JP 2023520090A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ready
- drum
- mixed concrete
- response
- probe
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000523 sample Substances 0.000 title claims abstract description 86
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims abstract description 43
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 18
- 230000004044 response Effects 0.000 claims abstract description 138
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 39
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 claims description 12
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 6
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 6
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 6
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 5
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 4
- 230000003466 anti-cipated effect Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 2
- JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N Ethyl urethane Chemical compound CCOC(N)=O JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 239000002671 adjuvant Substances 0.000 description 1
- 239000012615 aggregate Substances 0.000 description 1
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000004883 computer application Methods 0.000 description 1
- 238000013480 data collection Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000004898 kneading Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
- B28C—PREPARING CLAY; PRODUCING MIXTURES CONTAINING CLAY OR CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
- B28C7/00—Controlling the operation of apparatus for producing mixtures of clay or cement with other substances; Supplying or proportioning the ingredients for mixing clay or cement with other substances; Discharging the mixture
- B28C7/02—Controlling the operation of the mixing
- B28C7/022—Controlling the operation of the mixing by measuring the consistency or composition of the mixture, e.g. with supply of a missing component
- B28C7/024—Controlling the operation of the mixing by measuring the consistency or composition of the mixture, e.g. with supply of a missing component by measuring properties of the mixture, e.g. moisture, electrical resistivity, density
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
- B28C—PREPARING CLAY; PRODUCING MIXTURES CONTAINING CLAY OR CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
- B28C5/00—Apparatus or methods for producing mixtures of cement with other substances, e.g. slurries, mortars, porous or fibrous compositions
- B28C5/42—Apparatus specially adapted for being mounted on vehicles with provision for mixing during transport
- B28C5/4203—Details; Accessories
- B28C5/4206—Control apparatus; Drive systems, e.g. coupled to the vehicle drive-system
- B28C5/422—Controlling or measuring devices
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N11/00—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties
- G01N11/10—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by moving a body within the material
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N11/00—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties
- G01N11/10—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by moving a body within the material
- G01N11/16—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties by moving a body within the material by measuring damping effect upon oscillatory body
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/38—Concrete; Lime; Mortar; Gypsum; Bricks; Ceramics; Glass
- G01N33/383—Concrete or cement
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N9/00—Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity
- G01N9/10—Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity by observing bodies wholly or partially immersed in fluid materials
- G01N9/12—Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity by observing bodies wholly or partially immersed in fluid materials by observing the depth of immersion of the bodies, e.g. hydrometers
- G01N9/16—Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity by observing bodies wholly or partially immersed in fluid materials by observing the depth of immersion of the bodies, e.g. hydrometers the body being pivoted
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N11/00—Investigating flow properties of materials, e.g. viscosity, plasticity; Analysing materials by determining flow properties
- G01N2011/0046—In situ measurement during mixing process
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Preparation Of Clay, And Manufacture Of Mixtures Containing Clay Or Cement (AREA)
Abstract
生コンクリートミキサーのドラムに入った生コンクリートをモニタリングするためのプローブが記載される。プローブは、概して電気機械式アクチュエータと測定ユニットとを有し、該電気機械式アクチュエータが、ドラム内に取り付けたフレームとフレームに作動可能に取り付けた可動要素とを有し、該可動要素が、ドラム内に露出させた生コンクリートインターフェースを有して電気信号で電気機械式アクチュエータが作動するとドラム内で移動に対する抵抗を受け、該測定ユニットが、作動中の抵抗応答を測定して測定抵抗応答に基づく応答信号を発生させ、該発生させた応答信号が、ドラム内に生コンクリートがあれば、これに関するモニタリング情報を含む。【選択図】図1
Description
技術分野
本改良技術は、概して生コンクリートミキサーのドラムに入った生コンクリートの取扱いに関し、より具体的には、ドラム回転時の生コンクリートに関する情報の測定に関する。
本改良技術は、概して生コンクリートミキサーのドラムに入った生コンクリートの取扱いに関し、より具体的には、ドラム回転時の生コンクリートに関する情報の測定に関する。
背景
生コンクリートは、少なくともセメントベースの材料と水を所定の割合で含む材料の混合物で形成される。材料は、一般的には、生コンクリート排出前に練り混ぜられるミキサー車のドラム内に入れた状態で輸送される。
生コンクリートは、少なくともセメントベースの材料と水を所定の割合で含む材料の混合物で形成される。材料は、一般的には、生コンクリート排出前に練り混ぜられるミキサー車のドラム内に入れた状態で輸送される。
ミキサー車は生コンクリートの寿命を延ばすことができるが、生コンクリートの状態を永久に保つことはできない。通常は、コンクリートミキサー内の生コンクリートの粘度、収量、スランプ、空気量及び密度等の特性は、時間の経過で変化し得る。また、運搬途中でミキサー車が一部を排出することも通常であり、ドラム内に入れた生コンクリートの量も変化し得る。生コンクリートの取扱い方に関する十分な情報に基づく決定は、測定された情報に基づいてなされるべきであるので、ミキサー車専用に設計されたプローブが存在する。そのようなプローブは、例えば米国特許公報10,156,547B2及び国際特許出願番号PCT/IB2010/054542の公報に記載されている。
ミキサー車その他の生コンクリートミキサー用の既存のプローブは、ある程度満足できるものではあるが、まだ改善の余地がある。
概要
ある側面において、例えば、ミキサー車等の生コンクリートミキサーのドラムに入った生コンクリートをモニタリングするためのプローブが説明される。プローブは、概して、ドラム内に取り付けたフレームとフレームに作動可能に取り付けた可動要素とを有する電気機械式アクチュエータを有している。可動要素は、ドラム内に露出させた生コンクリートインターフェースを有し、これが、電気信号で電気機械式アクチュエータが作動するとドラム内で移動に対する抵抗を受ける。作動中に生コンクリートインターフェースが受ける抵抗は、生コンクリートの存在下でより強くなり、水の存在下でより弱くなり、そして空気の存在下では最も弱くなり得る。また、測定ユニットも備え得る。使用中は、測定回路が可動要素の作動中の抵抗応答を測定し、測定した抵抗応答(以下、「測定抵抗応答」という。)に基づく応答信号を発生させる。発生させた応答信号は、ドラム内に生コンクリート及び/または水があれば、これに関するモニタリング情報を有することが意図されている。いくつかの実施態様では、測定回路が生コンクリートインターフェースの機械的応答を測定する加速度計を含み、その場合は、測定抵抗応答は機械的である。追加的にまたは代替的に、測定回路が、作動中に電気機械式が消費した電力の量を測定する電力メーターを含み、その場合は、測定抵抗応答は電気的である。
ある側面において、例えば、ミキサー車等の生コンクリートミキサーのドラムに入った生コンクリートをモニタリングするためのプローブが説明される。プローブは、概して、ドラム内に取り付けたフレームとフレームに作動可能に取り付けた可動要素とを有する電気機械式アクチュエータを有している。可動要素は、ドラム内に露出させた生コンクリートインターフェースを有し、これが、電気信号で電気機械式アクチュエータが作動するとドラム内で移動に対する抵抗を受ける。作動中に生コンクリートインターフェースが受ける抵抗は、生コンクリートの存在下でより強くなり、水の存在下でより弱くなり、そして空気の存在下では最も弱くなり得る。また、測定ユニットも備え得る。使用中は、測定回路が可動要素の作動中の抵抗応答を測定し、測定した抵抗応答(以下、「測定抵抗応答」という。)に基づく応答信号を発生させる。発生させた応答信号は、ドラム内に生コンクリート及び/または水があれば、これに関するモニタリング情報を有することが意図されている。いくつかの実施態様では、測定回路が生コンクリートインターフェースの機械的応答を測定する加速度計を含み、その場合は、測定抵抗応答は機械的である。追加的にまたは代替的に、測定回路が、作動中に電気機械式が消費した電力の量を測定する電力メーターを含み、その場合は、測定抵抗応答は電気的である。
本願開示の第1の側面に従えば、生コンクリートミキサーのドラムに入った生コンクリートをモニタリングするためのプローブが提供され、該プローブが、電気機械式アクチュエータを含み、該電気機械式アクチュエータが、ドラム内に取り付けたフレームとフレームに作動可能に取り付けた可動要素とを有し、該可動要素が、ドラム内に露出させた生コンクリートインターフェースを有して電気信号で電気機械式アクチュエータが作動するとドラム内で移動に対する抵抗を受け、及び、該プローブが、測定ユニットを含み、該測定ユニットが、作動中の抵抗応答を測定して測定抵抗応答に基づく応答信号を発生させ、該発生させた応答信号が、ドラム内に生コンクリートがあれば、これに関するモニタリング情報を含む。
さらに本願開示の第1の側面に従えば、フレームが、例えば、可動要素を囲い込むハウジングであってもよく、ハウジングが、例えば、可動要素に機械的に連結された内側面と生コンクリートインターフェースとして作用する外側面とを有する所定の壁を少なくとも有していてもよい。
またさらに本願開示の第1の側面に従えば、所定の壁が、例えば、所定の厚さの閾値未満の厚さを有する膜の形態で備えられていてもよい。
またさらに本願開示の第1の側面に従えば、測定ユニットが、例えば、作動中の電気機械式アクチュエータの電気的応答を測定する電気的応答センサを有していてもよい。
またさらに本願開示の第1の側面に従えば、電気的応答センサが、例えば、作動中の電気機械式アクチュエータが消費した電力を示す電力値を測定する電力メーターを有していてもよい。
またさらに本願開示の第1の側面に従えば、測定ユニットが、例えば、作動中の電気機械式アクチュエータの機械的応答を測定する機械的応答センサを有していてもよい。
またさらに本願開示の第1の側面に従えば、機械的応答センサが、例えば、作動中の可動要素の移動の振幅を示す振幅値を測定する位置センサを有していてもよい。
またさらに本願開示の第1の側面に従えば、プローブが、例えば、測定ユニットに通信可能に連結された制御装置をさらに有していてもよく、制御装置が、プロセッサと指令を記憶した非一時的なメモリを有して、プロセッサが指令を実行した場合に、発生させた応答信号に基づいてドラムに入った生コンクリートをモニタリングするステップを実行する。
またさらに本願開示の第1の側面に従えば、作動と測定が、例えば、ドラムの少なくとも1回転の間に複数回実行されてもよく、モニタリングが、例えば、ドラムの少なくとも1回転の間に受けた抵抗応答に基づいて、ドラム内部の生コンクリートの量を決定することを含んでいてもよい。
またさらに本願開示の第1の側面に従えば、モニタリングが、例えば、生コンクリートの流動学的特性を決定することを含んでいてもよく、流動学的特性が、例えば、粘度、収量及びスランプを含む流動学的特性の群から選択されてもよい。
またさらに本願開示の第1の側面に従えば、モニタリングが、例えば、生コンクリートの物理的特性を決定することを含んでいてもよく、物理的特性が、例えば、空気量と密度を含む物理的特性の群から選択されてもよい。
またさらに本願開示の第1の側面に従えば、モニタリングが、例えば、生コンクリートの異なる特性の関数としての異なる抵抗応答に関する較正データに基づいていてもよい。
またさらに本願開示の第1の側面に従えば、電気信号が、時間の経過に従い振幅振動する振動電気信号であり、生コンクリートインターフェースが受ける抵抗応答が、振動電気信号で作動中、時間の経過に従い振動する。
またさらに本願開示の第1の側面に従えば、振動電気信号が、例えば、約20Hz~約20kHzの範囲の周波数を有していてもよい。
またさらに本願開示の第1の側面に従えば、生コンクリートミキサーが、例えば、ミキサー車であってもよい。
本願開示の第2の側面に従えば、生コンクリートミキサーのドラムに入った生コンクリートをモニタリングする方法が提供され、その方法は、生コンクリートインターフェースをドラム内に露出させることを含み、電気機械式アクチュエータの可動要素を生コンクリートインターフェースに機械的に連結することを含み、電気信号で電気機械式アクチュエータを作動させることを含み、該作動させることが、生コンクリートインターフェースに対して可動要素を移動させることを含み、該可動要素がこれにより生コンクリートインターフェースを経由して移動に対する抵抗を受け、及び作動中の抵抗応答を測定して測定抵抗応答に基づく応答信号を発生させることを含み、該発生させた応答信号が、ドラム内に生コンクリートがあれば、これに関するモニタリング情報を含む。
さらに本願開示の第2の側面に従えば、抵抗応答を測定することが、例えば、作動中の電気機械式アクチュエータの電気的応答を測定することを含んでいてもよい。
またさらに本願開示の第2の側面に従えば、電気的応答を測定することが、例えば、作動中の電気機械式アクチュエータが消費した電力を示す電力値を測定することを含んでいてもよい。
またさらに本願開示の第2の側面に従えば、抵抗応答を測定することが、例えば、作動中の電気機械式アクチュエータの機械的応答を測定することを含んでいてもよい。
またさらに本願開示の第2の側面に従えば、機械的応答を測定することが、例えば、作動中の可動要素の移動の振幅を示す振幅値を測定することを含んでいてもよい。
またさらに本願開示の第2の側面に従えば、方法が、例えば、発生させた応答信号に基づいて生コンクリートをモニタリングすることをさらに含んでいてもよい。
またさらに本願開示の第2の側面に従えば、作動させることと測定することが、例えば、ドラムの少なくとも1回転の間に複数回実行されてもよく、モニタリングすることが、例えば、ドラムの少なくとも1回転の間に受けた抵抗応答に基づいて、ドラム内部の生コンクリートの量を決定することを含んでいてもよい。
またさらに本願開示の第2の側面に従えば、モニタリングすることが、例えば、生コンクリートの流動学的特性を決定することを含んでいてもよく、流動学的特性が、例えば、粘度、収量及びスランプを含む流動学的特性の群から選択されてもよい。
またさらに本願開示の第2の側面に従えば、モニタリングすることが、生コンクリートの物理的特性を決定することを含み、物理的特性が、例えば、空気量と密度を含む物理的特性の群から選択されてもよい。
またさらに本願開示の第2の側面に従えば、電気信号が、例えば、時間の経過に従い振幅振動する振動電気信号であってもよく、作動させることが、例えば、生コンクリートインターフェースに向かって少なくとも前後交互の順序で可動要素を移動させることを含んでいてもよい。
またさらに本願開示の第2の側面に従えば、生コンクリートミキサーが、例えば、ミキサー車であってもよい。
本改良技術の多くのさらなる特徴及びその組み合わせが、本願の開示を読んだ当業者には明白となるであろう。
詳細な説明
図1は、生コンクリート12を取り扱うための生コンクリートミキサー車10(以下、「ミキサー車10」という。)の例を示す。図に示す通り、ミキサー車10は、トラックのフレーム14と、トラックのフレーム14に回転可能に取り付けた回転ドラム16を有する。こうして、ドラム16は、鉛直20に対して少なくとも部分的に水平方向の回転軸18の周りを回転することができる。
図1は、生コンクリート12を取り扱うための生コンクリートミキサー車10(以下、「ミキサー車10」という。)の例を示す。図に示す通り、ミキサー車10は、トラックのフレーム14と、トラックのフレーム14に回転可能に取り付けた回転ドラム16を有する。こうして、ドラム16は、鉛直20に対して少なくとも部分的に水平方向の回転軸18の周りを回転することができる。
図に示す通り、ドラム16は、ドラム16の内部に取り付けた内側に突き出たブレード22を有し、ドラム16が荷下ろし方向に回転されると、生コンクリート12が排出方向24に沿ってドラム16の排出口26に向けて押し出され、例えば、作業場所に排出される。逆に、ドラム16が、荷下ろし方向とは逆の練り混ぜ方向に回転されると、生コンクリート12はドラム16の内部に保たれて練り混ぜられる。
いくつかの実施態様では、コンクリートの構成要素(例、セメント、骨材及び水)をドラム16に積み込んでから、ドラム16を練り混ぜ方向に所定の回転速度で回転してコンクリートの構成要素が互いに適切に練り混ぜられるようにして、生コンクリート12が出来上がる。他の実施態様では、既に練り混ぜられた生コンクリートがドラム16の内部に積み込まれ、この場合、排出するまで生コンクリート12はドラム16の内部でさらに練り混ぜられる。
図に示す通り、ミキサー車は、ミキサー車10のドラム16に入った生コンクリート12をモニタリングするためのシステム100を有する。後述する通り、システム100は、ドラム16に入った生コンクリート12に関する情報の測定に使用できる。そして、測定された情報が、生コンクリート12を思い通りに取り扱うために使用され得る。システム100が測定する情報の例としては、物理的特性(例、空気量、密度、温度)、流動学的特性(例、粘度、収量、スランプ)、または所定の時点でドラム16に入った生コンクリート12の量等の生コンクリート12に関するその他の情報を含むが、これに限定されない。モニタリングされた情報に基づく生コンクリート12の取扱いが可能であり、例えば、水をドラム16内に加えたり、コンクリートの構成要素をドラム16内に加えたり、補助剤をドラム16内に加えたり、コンクリートの構成要素を所定のドラム回転で高速で練り混ぜたり、生コンクリートを所定の時間低速で振動撹拌したり、生コンクリート12を作業場所で全部または一部排出したり、といった取扱いが可能である。
この実施態様において図示する通り、システム100は、生コンクリート12の中で作動可能な電気機械式アクチュエータ104と、作動中の電気機械式アクチュエータ104の応答を測定する測定ユニット106とを有するプローブ102を有している。また、システム100は、測定された応答に基づいて生コンクリート12をモニタリングするためにプローブ102に通信可能に連結された、制御装置108も組み込んでいる。
図に示す通り、制御装置108は、トラックのフレーム14に取り付けられる。この具体的な実施例において、制御装置104は、ミキサー車10のキャビンの内側に取り付けられ、この実施例において情報または警告を受信する及び/または表示するユーザーインターフェース110を有する。制御装置108は、図に示す実施態様ではトラックに搭載され、しかもキャビン内にあるが、制御装置108はミキサー車10から離れた位置にあり、この場合、制御装置108とプローブ102との間の通信は無線でもよいことが留意される。いくつかの実施態様では、制御装置108が省略され得る。
図2から最もよく分かる通り、電気機械式アクチュエータ104は、ドラム16に固定して取り付けられたプローブフレーム112を有する。よって、ドラム16を回転させると、それとともに電気機械式アクチュエータ104が連続した円周上の位置を通って円弧を描いて回転する。参考として、図2に示すプローブは、円周上の任意位置180°(即ち、ドラム16の底)に位置している。この実施例において、ドラム16は、プローブフレーム112を部分的にまたは全体的に受ける開口114を有していてもよい。ただし、他の実施態様では、プローブフレーム112自体がドラムの内壁30に固定して取り付けられる。
電気機械式アクチュエータ104は、プローブフレーム112に作動可能に取り付けた可動要素116を有する。よって、電気機械式アクチュエータ104が電気信号で作動すると、電気機械式アクチュエータ104が、電気信号によって運ばれる電気エネルギーを可動要素116の移動を通して機械的エネルギーに変換できる。そのような電気機械式アクチュエータ104の例は、直線運動アクチュエータ、回転運動モータ、振動アクチュエータ、音声コイル、圧電性要素、カム軸、クランク軸等を含むがこれに限定されない。
この実施例が示す通り、可動要素116は、ドラム16内に露出させた生コンクリートインターフェース118を有する。生コンクリートインターフェース118は、ドラム16内で生コンクリート12に暴露されるように意図されている。実際、ドラム16が時間の経過に従って回転するにつれて、電気機械式アクチュエータ104が、生コンクリートインターフェース118が生コンクリート12に埋没される(例、プローブ102がドラム16の底の場合)円周上のいずれかの位置に移動してゆく。ただし、円周上の他の位置では、生コンクリートインターフェース118が空気に暴露されることもある(例、プローブ102がドラム16の頂上にある場合)。よって、生コンクリートインターフェース118がそれを取り囲む物質に常に暴露されることになり、それはドラム16の円周上の位置次第で生コンクリート12であったり空気32であったりする。いずれの場合も、電気機械式アクチュエータ104が電気信号で作動すると、可動要素116の生コンクリートインターフェース118がドラム16内で取り囲む物質を通って移動されるので、移動に対する抵抗を受ける。
測定ユニット106は、作動中のこの抵抗に対する電気機械式アクチュエータ104の応答(以下、「抵抗応答」という。)を測定し、測定抵抗応答に基づく応答信号を発生させる。抵抗応答が取り囲む物質に対する生コンクリートインターフェース118の移動に対する抵抗を示すので、発生させた応答信号は、ドラム16内に生コンクリート12があれば、これに関する情報を運ぶ。所定の電気信号で作動する抵抗応答が強いか弱いかということが、以下の段落で説明する通り、ドラム16内の生コンクリート12のモニタリングに役立つ。
プローブ102を使用して測定されモニタリングされ得る例示的情報について、以下に説明する。
いくつかの実施態様では、測定抵抗応答が、プローブ102がドラム16内で生コンクリート12と空気32のいずれに暴露されているかの決定に使用され得る。例えば、測定抵抗応答が所定の閾値t1より上(または、下)の場合は、制御装置が、プローブ102が生コンクリート12に暴露されている、と決定し得る。逆に、測定抵抗応答が所定の閾値t1より下(または、上)の場合は、制御装置が、プローブ102が空気32に暴露されていると決定し得る。いくつかの実施態様では、この所定の閾値t1は、0.2(正規化した任意単位)であり得るが、この場合、プローブ102は、測定抵抗応答が0.5(または0.1)であれば生コンクリート12に、測定抵抗応答が0.1(または0.5)であれば空気32に、暴露されていると決定し得る。実施態様によっては、例えば、プローブ102が空気に暴露されていると決定すると、制御装置が警告を発生させるようにしてもよい。
いくつかの実施態様では、測定抵抗応答は、プローブ102が、ドラム16内で生コンクリート12、水または空気のいずれに暴露されているかの決定に使用され得る。例えば、測定抵抗応答が第1及び第2の閾値t1及びt2の両方より上(または下)の場合は、制御装置が、プローブ102が生コンクリート12に暴露されている、と決定し得る。逆に、測定抵抗応答が第1及び第2の閾値t1及びt2の両方より下(または上)の場合は、制御装置が、プローブ102が空気に暴露されている、と決定し得る。測定抵抗応答が第1及び第2の閾値t1及びt2の間の場合は、水の密度は空気の密度よりも大きいが生コンクリートの密度よりも小さいので、制御装置が、プローブ102が水に暴露されている、と決定し得る。実施態様によっては、例えば、プローブ102が空気または水に暴露されていると決定すると、制御装置が警告を発生させるようにしてもよい。
いくつかの実施態様では、測定抵抗応答をドラム16の回転に合わせてモニタリングすることができる。したがって、所定の数の測定抵抗応答を対応するタイムスタンプの数またはドラム16の円周上の位置で測定することができる。プローブ102が、対応する測定抵抗応答との関連付けのために、任意の所定の時間におけるプローブ102の円周上の位置を直接または間接に測定する1以上の加速度計等の、プローブ位置センサを組み込んでいてもよい。これらの実施態様において、プローブ102が生コンクリート12に入って出る円周上の位置は、ドラム16の1回転の間に測定して、抵抗応答を所定の閾値t1を超えて行く及び超えて戻る円周上の位置でモニタリングすることで決定され得る。ただし、その他の実施態様では、プローブ位置センサが省略されてもよい。プローブ位置センサの使用の有無に関わらず、測定抵抗応答は、ドラム16のどの円周上の位置θ入及びθ出でプローブ102が生コンクリート12に入って出るかの決定に使用され得る。例えば、制御装置は、ドラム16の所定の1回転中に、所定の継続時間Δtの間プローブ102が生コンクリート12の中に埋没したままであったことを測定抵抗応答が示していると決定し得る。いくつかの実施態様では、継続時間Δtは、ドラム16の1回転の中で測定された抵抗応答について、測定された応答が所定の閾値t1を超えて行くタイムスタンプと、測定された応答が所定の閾値t1を超えて戻る他のタイムスタンプとの間のタイムスタンプ差を示す。その他の実施態様では、測定抵抗応答を曲線にあてはめて所定の閾値t1との交点を求めるために解釈されてもよい。継続時間Δtは、有利には、必要と認めるならばドラム16の回転速度に基づいて正規化されてもよい。いくつかの実施態様では、そのような情報は、その後、プローブ102が生コンクリート12に入って出る円周上の位置θ入及びθ出を検索するために較正データと比較されてもよい。以下に提示する表1は、そのような測定のための例示的な較正データを示す。
いくつかの実施態様では、プローブ102が生コンクリート12に入って出る円周上の位置θ入及びθ出は、ドラム16内の生コンクリート12の量を示す体積値を検索するために較正データと比較され得る。以下に提示する表2は、そのような測定のための例示的な較正データを示す。
いくつかの実施態様では、測定抵抗応答は、生コンクリートインターフェース118が暴露される生コンクリート12の特性の決定に使用され得る。例えば、実験では、ドラム16に入った生コンクリート12について、ドラム16の回転速度、プローブ102より上のコンクリートの量、生コンクリート12の粘度、収量及び温度が一定であると仮定して、ドラム16内の生コンクリート12の空気量を示す空気量値を決定するために、測定抵抗応答が較正データと比較できることを確認した。以下に提示する表3は、そのような測定のための例示的な較正データを示す。
少なくともいくつかの状況では、生コンクリート12は、空気混入されたものであり得るが、これは生コンクリート12が1立方フィートあたり有意な数(例、数十億)の微細な空隙を含んでいることを意味する。これらの空隙は、生コンクリート12中に小さな穴を提供して生コンクリート12内の内圧を緩和できることが知られている。これらの小さな穴は、例えば、その量及び/または密度が、プローブ102の生コンクリートインターフェース118の移動に対する、生コンクリート12の抵抗に影響し得ることが分かった。なお、これらの小さな穴には水が入りこんで凍結温度で膨張し得ることが留意される。そのため、生コンクリートの所定のバッチ内の空気量のモニタリングが、凍結解凍のサイクルの影響が無視できない北方の気候との関係で特に関連性があることが分かっている。
いくつかの実施態様では、測定抵抗応答が、生コンクリートインターフェース118が暴露される生コンクリート12の他の種類の特性の決定にも使用し得ることが予測される。例えば、ドラム16に入った生コンクリート12について、ドラム16の回転速度、プローブ102より上のコンクリートの量、生コンクリート12の空気量、収量及び温度が一定であると仮定して、ドラム16内の生コンクリート12の粘度を示す粘度値を決定するために、測定抵抗応答を較正データと比較できることが予測される。以下に提示する表4は、そのような測定のための例示的な較正データを示す。
その他の実施態様では、ドラム16に入った生コンクリート12について、ドラム16の回転速度、上部のコンクリートの量、生コンクリート12の空気量、粘度及び温度が一定であると仮定して、ドラム16内の生コンクリート12の収量を示す収量値を決定するために、測定抵抗応答を較正データと比較できることが予測される。以下に提示する表5は、そのような測定のための例示的な較正データを示す。
測定ユニット106の実施態様によっては、抵抗応答が、機械的応答及び電気的応答の一方または両方として測定できることが留意される。
抵抗応答が機械的な場合、測定ユニット106が、作動中の電気機械式アクチュエータ104の機械的応答を測定する位置センサを有していてもよい。そのような場合において、機械的応答は、通常、作動中の可動要素の移動の振幅を示す振幅値を有する。生コンクリート12は空気32の場合よりも移動に対して大きい抵抗を提示する可能性が高いので、所定の電気信号について、可動要素116の移動の振幅は、取り囲む物質が空気32のときの方が生コンクリート12のときよりも大きくなり得る。よって、測定された応答が、例えば、プローブ102が生コンクリート12または空気32のいずれに埋没しているかを示すことができる。
抵抗応答が電気的な場合、測定ユニット106が、作動中の電気機械式アクチュエータ104の電気的応答を測定する電力メーターを有していてもよい。そうして、電気的応答は、作動中の電気機械式アクチュエータ104が消費した電力を示す電力値を含むことができる。少なくともある状況においては、生コンクリートは空気の場合よりも移動に対してはるかに大きい抵抗を提示しうるから、電気機械式アクチュエータ104が消費した電力は、取り囲む物質が生コンクリートのときの方が空気のときよりも大きくなり得る。なお、振動電気信号が、取り囲む物質に対する生コンクリートインターフェース118の自然共振応答を作り出すことがあり、その場合は、共振がない場合より電気機械式アクチュエータ104が低い電力を消費するので、そのような比例関係が適用できない場合もあり得ることが留意される。
所定の閾値t1と上記で示した較正データは、単なる例示として提示されていることが理解されるであろう。測定抵抗応答が機械的か電気的かによって、較正データが異なり得ることは明らかである。例えば、測定抵抗応答が所定の閾値t1より大きいことは、測定抵抗応答が機械的な場合、所定の電気信号について生コンクリートインターフェース118がその静止位置からより遠くに移動しているといえるので、プローブ102が空気に暴露されていることを示すといえる。ただし、生コンクリートインターフェース118を生コンクリート12に逆らって移動させるにはより多くの電力が必要になるので、測定抵抗応答が電気的な場合、測定抵抗応答が所定の閾値t1より大きいことは、プローブ102が生コンクリート12に暴露されていることを示すといえる。
次段落以降の説明は、プローブ102が測定する抵抗応答が機械的な場合である。電気的抵抗応答を測定する他のプローブの実施態様は、図9を参照して後述する。
図3は、1以上の実施態様に従うプローブのブロック図である。図に示す通り、電気機械式アクチュエータ104の可動要素116は、機械的カップリング132経由で生コンクリートインターフェース118に連結されている。機械的カップリングの例としては、直接または間接の物理的カップリング、ばねで力を加えたカップリング、減衰カップリング等を含むがこれに限定されない。
図に示す通り、プローブフレーム112は、ドラム16の内壁30から内側に突き出たハウジング120の形態で提供される。図に示す通り、ハウジング130は、少なくとも可動要素116と測定ユニット106をその中に含んでいる。この実施例において、ハウジング120は、少なくとも、可動要素116に機械的に連結されている内側面118aと生コンクリートインターフェース118として作用する外側面118bとを備えた所定の壁122を有する。このようにして、電気機械式アクチュエータ104が作動すると、可動要素116が所定の壁122に向かって移動し、これによって、生コンクリートインターフェース118をドラム16内の取り囲む物質(substrate)に向かって移動させる。そのような実施態様において、生コンクリートインターフェース118と可動要素116とは互いに機械的に連結されている(例、一体的に作られている)ので、前者は後者の一部である。いくつかの実施態様では、所定の壁122が、所定の厚さの閾値未満の厚さtを有する振動膜124の形態で提供される。例えば、いくつかの実施態様では、振動膜124は、鋼で作られ、約1mmの厚さtを有する。この実施例において、振動膜124は、所定の壁122に、振動運動を許容するウレタンシールを介して密閉して取り付けられている。そのような実施態様において、電気機械式アクチュエータ104は、電気音響学的振動子等と類似のものであってもよい。
電気機械式アクチュエータ104を作動させる電気信号は、実施態様ごとに異なり得る。例えば、電気信号は、固定された振幅、時間で変化する振幅及び/または振動で変化する振幅を有していてもよい。電気信号が時間の経過に従い振幅振動する振動電気信号であれば、生コンクリートインターフェース118が受ける抵抗応答は、対応して時間の経過に従い振動し得る。電気信号の振動で変化する振幅の周波数は、実施態様ごとに異なり得る。例えば、振動電気信号は、約0Hz~約50kHz、好ましくは約20Hz~約20kHz、より好ましくは約100Hz~約2000Hzの範囲の周波数を有し得る。周波数は、いくつかの実施態様では、所定の周波数域全域に渡っていてもよい。電気機械式アクチュエータ104が電気音響学的振動子の形態で提供される実施態様においては、電気信号の周波数は、20Hzから20kHzまで様々である。
この実施態様では、測定ユニット106は、位置センサ134等の1以上の機械的応答センサを含み、ここではそれが生コンクリートインターフェース118に機械的に連結されている。そのような機械的応答センサの例としては、変位量センサ、速度センサ、加速度計等を含むがこれに限定されない。これらの機械的応答センサは、圧電式、微小電気機械システム(MEMS)式、光学式、容量型及び誘導型、またはこれらの任意の組合せ等の1以上の異なる技術に基づいていてもよい。この例に示す位置センサ134は、生コンクリートインターフェース118が取り囲む物質に向かって移動されて対応する応答信号を発生させているので、1以上の直交する軸における加速度を測定する1以上の加速度計の形態で提供されている。
この具体的な実施態様において、システム100は、位置センサ134が発生させた応答信号を受信し、それを制御装置108の通信ユニット140に向けて送信する通信ユニット136を有し、これがこの実施態様ではトラックに搭載されている。発生させた応答信号を受信すると、制御装置は、生コンクリート12を直ちにまたは後でモニタリングするために、指令を送信し及び/または発生させた応答信号を保存し得る。
図に示す通り、電気機械式アクチュエータ104を作動させる電気信号を発生させる、信号発生器142が備えられている。信号発生器142は、この実施態様ではハウジング120から離れた位置にある。ただし、他の実施態様では、信号発生器142がハウジング120の内部に含まれていてもよい。信号発生器142は、異なる振幅、周波数、継続時間の、及び/または任意の形状の電気信号を発生させるように構成することができる。例えば、電気信号は、インパルス形状、ステップ形状、ハーモニー形状等を含むがこれに限定されない、任意の適切な種類の形状であり得る。いくつかの実施態様では、制御装置108は、信号発生器142と通信可能に連結されて、発生させる電気信号について指令を信号発生器142に送信する。
システム100は、構成要素に電力を供給する電源144を有し得る。この実施例において、電源144はハウジング120から離れた位置にある。ただし、他の実施態様では、電源144がハウジング120の内部に含まれていることがある。そのような実施態様では、電源144がバッテリーまたはバッテリーパック及び/またはソーラーパネルの形態で提供されてもよい。電源144は、信号発生器142、電気機械式アクチュエータ104、測定システム106及び/またはシステム100のその他の構成要素に電力を供給することが意図されている。他の実施態様では、電源144が、ミキサー車のバッテリーから電力を取り出す電力供給装置の形態で提供される。
制御装置108は、ハードウェア構成要素とソフトウェア構成要素の組合せとして提供され得る。ハードウェア構成要素はコンピュータ装置400の形態で実施してもよく、その実施例を図4を参照して説明する。
図4を参照すれば、コンピュータ装置400は、プロセッサ402、メモリ404、及びI/Oインターフェース406を有し得る。生コンクリート12をモニタリングするための指令408は、メモリ404に保存されて、プロセッサ402によってアクセスされ得る。
プロセッサ402は、例えば、汎用マイクロプロセッサまたはマイクロ制御装置、デジタル信号処理(DSP)プロセッサ、集積回路、現場書き込み可能ゲートアレイ(FPGA)、再構成可能プロセッサ、書き込み可能読み取り専用メモリ(PROM)、またはこれらの任意の組合せであり得る。
メモリ404は、内部または外部に位置する、任意の種類のコンピュータ読み取り可能な非一時的メモリの適切な組み合わせを含み得るが、これは例えば、ランダムアクセスメモリ(RAM)、読み取り専用メモリ(ROM)、コンパクトディスク読み取り専用メモリ(CDROM)、電気光学メモリ、磁気光学メモリ、消去可能読み取り専用メモリ(EPROM)及び電気的消去可能読み取り専用メモリ(EEPROM)、強誘電RAM(FRAM)等である。
各I/Oインターフェース406は、コンピュータ装置400を1以上の入力装置(マウス、キーボード、位置センサ、電力メーター等)、または1以上の出力装置(ユーザーインターフェース、非一時的メモリまたは遠隔ネットワーク等)との相互接続を可能にする。いくつかの実施態様では、ユーザーインターフェースが発生させた応答信号に基づいて警告を発生させるように構成されている。これらの警告は、例えば、発生させた応答信号と参照データとの比較に基づいて発生させてもよいことが意図されている。そのような警告は、視覚的、聴覚的、振動的等であり得る。
各I/Oインターフェース406は、インターネット、イーサネット、普通の電話サービス(POTS)線、公衆交換電話網(PSTN)、統合デジタル通信網(ISDN)、デジタル加入者線(DSL)、同軸ケーブル、光ファイバー、衛星、携帯、無線(例、Wi-Fi、WiMAX)、SS7信号ネットワーク、固定線、ローカルエリアネットワーク、広域ネットワーク、その他のネットワーク、及びこれらの任意の組合せを含む、データ伝送可能な単数(または複数)のネットワークに接続することによって、制御装置108が他の構成要素と通信したり、他の構成要素とデータの交換をしたり、ネットワーク資源にアクセスしたり接続したり、アプリケーションを供給したり、他のコンピュータアプリケーションを実行したりできるようにする。
上述のコンピュータ装置400は、単なる例示に過ぎない。当業者に自明であり得る、制御装置108の他の適切な実施態様もまた提供され得る。
図5A及び図6Bは、1以上の実施態様に従う、ミキサー車のドラム16に入った生コンクリートをモニタリングするためのプローブ502の他の実施例を示す。図に示す通り、プローブ502は、ドラム16内の内壁30に取り付けたフレーム512とフレーム512に作動可能に取り付けた可動要素とを有する電気機械式アクチュエータ504を有している。この実施例において、フレーム512は、少なくとも可動要素を取り囲むハウジング520である。
図5Aに最もよく示す通り、ハウジング520は、可動要素に機械的に連結された内側面と電気機械式アクチュエータ504の生コンクリートインターフェース118として作用する外側面とを有する所定の壁522を有している。壁は、所定の厚さの閾値未満の厚さを有する膜524の形態で提供される。このように、ドラム内に露出させた生コンクリートインターフェース118が、使用中に、電気信号で電気機械式アクチュエータ104が作動すると、ドラム16内で移動に対する抵抗を受ける。
図に示す通り、プローブ502は、電気機械式アクチュエータ504の機械的応答を測定する位置センサ534を含む測定ユニット506を有する。より具体的には、この実施態様では、測定される機械的応答は、作動中の可動要素の移動の振幅を示す振幅値を含む。
次に図6を参照すると、プローブ502を組み込んだシステム600のブロック図が示されている。この実施例が図示する通り、システム600は、電気機械式アクチュエータ504と測定ユニット506に通信可能に連結された制御装置608を含む。この実施例では、制御装置608は、ナショナルインスツルメンツ(National Instrument)cDAQ9178仕様のデータ収集システムの形態で提供されている。データ収集システムは、110Vの電力線を使用して電力供給され、ユニバーサルシリアルバス(USB)ポートを有している。この実施例のデータ収集システムは、ナショナルインスツルメンツ9263仕様の信号発生器544を有する。電気増幅器546を使用して、データ収集システムが最初に発生させた電気信号を電気ケーブルを経由して増幅する。電気機械式アクチュエータ504が、増幅された電気信号を電気ケーブルを経由して受信する。そのような構成要素は、無線通信ユニット等の他のあらゆる種類の望ましい電子構成要素を含むことができるカスタムプリント回路基板(PCB)上に集積され得る。
図に示す通り、位置センサ534が、データ収集システムに送り返される応答信号を発生させる。より具体的には、データ収集システムは、ケーブルを経由して位置センサ534に接続されるナショナルインスツルメンツ9234仕様の音響振動検知器548を有する。
図7A~図8Bは、1以上の実験においてシステム600を使用して測定されたデータを示す。
より具体的には、図7Aは異なる空気量値の生コンクリートサンプルについて電気機械式アクチュエータ504が作動される電気信号の周波数の関数としての、可動要素の移動の軸方向に位置センサ534が測定した振幅値を示すグラフである。図に示す通り、各生コンクリートサンプルについて、プローブ502を使用して、250Hzから850Hzの全域の周波数を有する電気信号で作動中の電気機械式アクチュエータ504の機械的抵抗応答を測定する。図から、350Hz~650Hzの範囲の周波数帯において、測定抵抗応答の挙動は、対応する生コンクリートサンプルの空気量値に比較的比例していることが見て取れる。この関係は、この周波数帯に渡る図7Aの曲線の積算値を示す図7Bにより良く示されている。比較的直線的な関係にあることが理解でき、これが上述した較正データの根拠として使用され得る。
なお、この実験において、生コンクリートサンプルは、空気量を除き、一定と仮定される特性を有することが留意される。より具体的には、所定の特性(空気量値2.4%を含む)の第1の生コンクリートサンプルをプローブを使用して試験してから、空気混合補助剤を第1の生コンクリートサンプルに添加して6.1%の第2の空気量値まで空気量を増加させる等を行い、これをさらに2回繰り返した。したがって、4つの生コンクリートサンプルは空気量を除き同様の特性を有していた。よって、少なくとも、空気量以外の生コンクリートの特性が較正データの決定に使用された生コンクリートの特性と一致する状況においては、測定抵抗応答は空気量と関連づけることができる。
上記の実施例は空気量に関するが、粘度、収量等の他の特性についても同様の結論に到達し得ることが予期される。
図8Aは、図7Aと同様のグラフを示すが、生コンクリートサンプルは異なる。ここでも同様に、図8Bに強調する通り、大きさの値と空気量との間には比例関係が得られる。
図9は、ミキサー車のドラム16に入った生コンクリートをモニタリングするためのプローブ902の他の実施例を示す。図に示す通り、プローブ902は、ドラム16に取り付けたフレーム912とフレーム912に作動可能に取り付けた可動要素916とを有する電気機械式アクチュエータ904を有している。上述の実施態様と同様に、可動要素916は、ドラム16内に露出させて電気信号で電気機械式アクチュエータ904が作動するとドラム16内で移動に対する抵抗を受ける、生コンクリートインターフェース918を有している。測定ユニット906が提供されて、作動中の抵抗応答を測定して、対応する応答信号を発生させる。
この具体的な実施態様では、機械的応答の測定に替えて、測定ユニット906は作動の電気的応答を測定する。より具体的には、測定ユニット906は電気的応答センサを有しており、この例では電力メーター950の形態で提供されて、作動中の電気機械式アクチュエータ904の電気的応答を測定する。この実施例において、電気的応答は、作動中の電気機械式アクチュエータ904が消費した電力を示す電力値を有する。電力メーター950は、異なる形状または形態で提供されてもよい。具体的には、この実施態様では、電力メーター950が、例えば電圧計952を使用して、電気機械式アクチュエータに供給される電圧を測定する。さらに、電力メーター950は、例えば電流計954を使用して、電気機械式アクチュエータ904を流れる電流を測定する。関係P=VI(ここで、Pは電力値を表し、Vは電圧値を表し、Iは電流値を表す。)から、制御装置908が電気機械式アクチュエータ904の作動中に消費される電力の量をモニタリングすることができる。
この実施態様に示す通り、フレーム912が、電源944、信号発生器942、電気機械式アクチュエータ904、測定ユニット906及び制御装置908を取り囲むハウジング920の形態で提供される。
理解される通り、所定の測定ユニットは、位置センサと電力メーターの両方を組み込んで、電気機械式アクチュエータの機械的抵抗応答と電気的抵抗応答の両方をモニタリングするようにしてもよい。これらの実施態様において、空気量等の特性は、機械的抵抗応答を使用して決定した後、同一の特性を電気的抵抗応答を使用して決定することで、またはその逆の順序で、確認試験がされる。
理解される通り、上述の実施例と図解は、単なる例示に過ぎない。例えば、本明細書中に説明されるシステムはこの実施例ではミキサー車に搭載されているが、本明細書中に開示されるシステムは、定置式ミキサー、バッチ式ミキサー、ドラムミキサー、傾斜ドラムミキサー、非傾斜ドラムミキサー、反転ドラムミキサー、パンミキサー、連続式ミキサー車等を含むがこれに限定されない、あらゆる種類の生コンクリートミキサーに搭載することができる。測定ユニットの種類は、他の実施態様では電気機械式アクチュエータの機械的応答及び/または電気的応答のモニタリングに他の種類の測定ユニットも使用することができるので、上述の位置センサ及び/または電力メーターに限定されない。この技術的範囲は、添付の特許請求の範囲に示されている。
Claims (26)
- 生コンクリートミキサーのドラムに入った生コンクリートをモニタリングするためのプローブであって、
電気機械式アクチュエータを含み、前記電気機械式アクチュエータが、前記ドラム内に取り付けたフレームと前記フレームに作動可能に取り付けた可動要素とを有し、前記可動要素が、前記ドラム内に露出させた生コンクリートインターフェースを有して電気信号で前記電気機械式アクチュエータが作動すると前記ドラム内で移動に対する抵抗を受け、及び
測定ユニットを含み、前記測定ユニットが、前記作動中の抵抗応答を測定して前記測定抵抗応答に基づく応答信号を発生させ、前記発生させた応答信号が、ドラム内に前記生コンクリートがあれば、これに関するモニタリング情報を含む
プローブ。 - 前記フレームが前記可動要素を囲い込むハウジングであり、前記ハウジングが、前記可動要素に機械的に連結された内側面と前記生コンクリートインターフェースとして作用する外側面とを有する所定の壁を少なくとも有する、請求項1に記載のプローブ。
- 前記所定の壁が、所定の厚さの閾値未満の厚さを有する膜の形態で備えられる、請求項2に記載のプローブ。
- 前記測定ユニットが、前記作動中の前記電気機械式アクチュエータの電気的応答を測定する電気的応答センサを有する、請求項1に記載のプローブ。
- 前記電気的応答センサが、前記作動中の前記電気機械式アクチュエータが消費した電力を示す電力値を測定する電力メーターを有する、請求項4に記載のプローブ。
- 前記測定ユニットが、前記作動中の前記電気機械式アクチュエータの機械的応答を測定する機械的応答センサを有する、請求項1に記載のプローブ。
- 前記機械的応答センサが、前記作動中の前記可動要素の移動の振幅を示す振幅値を測定する位置センサを有する、請求項6に記載のプローブ。
- 前記測定ユニットに通信可能に連結された制御装置をさらに含み、前記制御装置が、プロセッサと指令を記憶した非一時的なメモリを有して、プロセッサが指令を実行した場合に、前記発生させた応答信号に基づいてドラムに入った生コンクリートをモニタリングするステップを実行する、請求項1に記載のプローブ。
- 前記作動と測定が、前記ドラムの少なくとも1回転の間に複数回実行され、前記モニタリングは、前記ドラムの前記少なくとも1回転の間に受けた前記抵抗応答に基づいて、ドラム内部の前記生コンクリートの量を決定することを含む、請求項8に記載のプローブ。
- 前記モニタリングが、前記生コンクリートの流動学的特性を決定することを含み、前記流動学的特性は、粘度、収量及びスランプを含む流動学的特性の群から選択される、請求項8に記載のプローブ。
- 前記モニタリングが、前記生コンクリートの物理的特性を決定することを含み、前記物理的特性が、空気量と密度を含む物理的特性の群から選択される、請求項8に記載のプローブ。
- 前記モニタリングが、前記生コンクリートの異なる特性の関数としての異なる抵抗応答に関する較正データに基づいている、請求項8に記載のプローブ。
- 前記電気信号が、時間の経過に従い振幅振動する振動電気信号であり、前記生コンクリートインターフェースが受ける前記抵抗応答が、前記振動電気信号で前記作動中、時間の経過に従い振動する、請求項1に記載のプローブ。
- 前記振動電気信号が、約20Hz~約20kHzの範囲の周波数を有する、請求項13に記載のプローブ。
- 前記生コンクリートミキサーがミキサー車である、請求項1に記載のプローブ。
- 生コンクリートミキサーのドラムに入った生コンクリートをモニタリングする方法であって、
生コンクリートインターフェースを前記ドラム内に露出させることを含み、
電気機械式アクチュエータの可動要素を前記生コンクリートインターフェースに機械的に連結することを含み、
電気信号で前記電気機械式アクチュエータを作動させることを含み、前記作動させることが、前記生コンクリートインターフェースに対して前記可動要素を移動させることを含み、前記可動要素がこれにより前記生コンクリートインターフェースを経由して移動に対する抵抗を受け、及び
前記作動中の抵抗応答を測定して前記測定抵抗応答に基づく応答信号を発生させることを含み、前記発生させた応答信号が、前記ドラム内に前記生コンクリートがあれば、これに関するモニタリング情報を含む
方法。 - 前記抵抗応答を測定することが、前記作動中の前記電気機械式アクチュエータの電気的応答を測定することを含む、請求項16に記載の方法。
- 前記電気的応答を測定することが、前記作動中の前記電気機械式アクチュエータが消費した電力を示す電力値を測定することを含む、請求項17に記載の方法。
- 前記抵抗応答を測定することが、前記作動中の前記電気機械式アクチュエータの機械的応答を測定することを含む、請求項16に記載の方法。
- 前記機械的応答を測定することが、前記作動中の前記可動要素の移動の振幅を示す振幅値を測定することを含む、請求項19に記載の方法。
- 前記発生させた応答信号に基づいて前記生コンクリートをモニタリングすることをさらに含む、請求項16に記載の方法。
- 前記作動させることと前記測定することが、前記ドラムの少なくとも1回転の間に複数回実行され、前記モニタリングすることが、前記ドラムの前記少なくとも1回転の間に受けた前記抵抗応答に基づいて、前記ドラム内部の前記生コンクリートの量を決定することを含む、請求項21に記載の方法。
- 前記モニタリングすることが、前記生コンクリートの流動学的特性を決定することを含み、前記流動学的特性が、粘度、収量及びスランプを含む流動学的特性の群から選択される、請求項21に記載の方法。
- 前記モニタリングすることが、前記生コンクリートの物理的特性を決定することを含み、前記物理的特性が、空気量と密度を含む物理的特性の群から選択される、請求項21に記載の方法。
- 前記電気信号が、時間の経過に従い振幅振動する振動電気信号であり、前記作動させることが、前記生コンクリートインターフェースに向かって少なくとも前後交互の順序で前記可動要素を移動させることを含む、請求項16に記載の方法。
- 前記生コンクリートミキサーがミキサー車である、請求項16に記載の方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US202062983949P | 2020-03-02 | 2020-03-02 | |
US62/983,949 | 2020-03-02 | ||
PCT/US2021/020212 WO2021178278A1 (en) | 2020-03-02 | 2021-03-01 | Probe and method for monitoring fresh concrete using an electromechanical actuator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2023520090A true JP2023520090A (ja) | 2023-05-16 |
Family
ID=77612785
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022519622A Pending JP2023520090A (ja) | 2020-03-02 | 2021-03-01 | 電気機械式アクチュエータを使用して生コンクリートをモニタリングするためのプローブ及び方法 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20230150170A1 (ja) |
EP (1) | EP4114630A4 (ja) |
JP (1) | JP2023520090A (ja) |
CN (1) | CN114929446A (ja) |
CA (1) | CA3149811A1 (ja) |
WO (1) | WO2021178278A1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7536969B1 (ja) | 2023-08-18 | 2024-08-20 | 日本航空電子工業株式会社 | 流動化計測器 |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2020231728A1 (en) * | 2019-05-10 | 2020-11-19 | Gcp Applied Technologies Inc. | Instrument for direct measurement of air content in a liquid using a resonant electroacoustic transducer |
WO2023230314A1 (en) * | 2022-05-27 | 2023-11-30 | Command Alkon Incorporated | Methods of loading concrete ingredients into a drum of a concrete mixer truck and system therefore |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5852546A (ja) * | 1981-09-22 | 1983-03-28 | Niigata Eng Co Ltd | トラツクミキサにおける生コンクリ−トのスランプ値測定方法 |
DE3732231A1 (de) * | 1987-09-24 | 1989-04-13 | Hudelmaier Ingrid | Verfahren zum bestimmen der konsistenz von beton und zugehoeriger betonmischer |
EP0351440B1 (de) * | 1988-07-20 | 1992-12-23 | KLUGE UMWELTSCHUTZ GmbH | Verfahren zum Einbetten von zu deponierendem asbesthaltigem Bauschutt in Betonkörper sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
US6227039B1 (en) * | 1998-01-06 | 2001-05-08 | Moshe Te'eni | System and method for controlling concrete production |
CA2876463C (en) * | 2012-06-13 | 2018-09-18 | Cidra Corporate Services Inc. | Bubble size determination based on bubble stiffness |
US20170217047A1 (en) * | 2014-07-24 | 2017-08-03 | Gcp Applied Technologies Inc. | Self-Cleaning Concrete Mix Monitoring |
JP6910425B2 (ja) * | 2016-08-31 | 2021-07-28 | コマンド アルコン インコーポレイテッド | レオロジカルプローブ |
WO2019040595A1 (en) * | 2017-08-22 | 2019-02-28 | Cidra Corporate Services Llc | TECHNIQUES FOR MONITORING CONCRETE STIFFENING CHARACTERISTICS IN A ROTARY CONTAINER OR DRUM |
-
2021
- 2021-03-01 JP JP2022519622A patent/JP2023520090A/ja active Pending
- 2021-03-01 CA CA3149811A patent/CA3149811A1/en active Pending
- 2021-03-01 CN CN202180005643.3A patent/CN114929446A/zh active Pending
- 2021-03-01 EP EP21763582.0A patent/EP4114630A4/en active Pending
- 2021-03-01 WO PCT/US2021/020212 patent/WO2021178278A1/en active Search and Examination
- 2021-03-01 US US17/908,160 patent/US20230150170A1/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7536969B1 (ja) | 2023-08-18 | 2024-08-20 | 日本航空電子工業株式会社 | 流動化計測器 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2021178278A1 (en) | 2021-09-10 |
CN114929446A (zh) | 2022-08-19 |
EP4114630A1 (en) | 2023-01-11 |
US20230150170A1 (en) | 2023-05-18 |
CA3149811A1 (en) | 2021-09-10 |
EP4114630A4 (en) | 2024-04-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2023520090A (ja) | 電気機械式アクチュエータを使用して生コンクリートをモニタリングするためのプローブ及び方法 | |
Narayanan et al. | Embedded PZT sensor for monitoring mechanical impedance of hydrating cementitious materials | |
Roy et al. | Fluid density sensing using piezoelectric micromachined ultrasound transducers | |
US12049023B2 (en) | Instrument for direct measurement of air content in a liquid using a resonant electroacoustic transducer | |
KR101369941B1 (ko) | 마이크로-전자기계 시스템들(mems) 기술에 의해 제조되는 마이크로유체-채널 내장형 측방 진동 중량 센서 장치 | |
JP2008537133A (ja) | 材料の動弾性率を超音波的に求めるデバイスおよび方法 | |
JP5110796B2 (ja) | キャリブレ−ション機能付きヘルスモニタリングシステム | |
Lacouture et al. | Study of critical behavior in concrete during curing by application of dynamic linear and nonlinear means | |
CN105842100A (zh) | 一种电磁激励的无线qcm-d传感器检测系统 | |
Han et al. | In situ rheological properties monitoring of cementitious materials through the piezoelectric-based electromechanical impedance (EMI) approach | |
US9074985B2 (en) | Method and device for acoustic analysis of microporosities in a material such as concrete using multiple cMUTs transducers incorporated in the material | |
Li et al. | An AlN Piezoelectric Micromachined Ultrasonic Transducer-Based Liquid Density Sensor | |
US20200171704A1 (en) | Method and apparatus for providing real time air measurement applications in wet concrete | |
Meacci et al. | Compact ultrasound board for measurement of concrete compressive strength | |
JPH1151841A (ja) | 水晶共振子型センサ付きポータブル粘度計 | |
Taha et al. | Insights into the piezoceramic electromechanical impedance response for monitoring cement mortars during water saturation curing | |
Alexander et al. | Evaluation of embedded dual-piezoelectric-based transducer with miniature impedance analyzer for monitoring the curing of cement mortar | |
EP3673265A1 (en) | Method and apparatus for providing real time air measurement applications in wet concrete | |
JP2006322791A (ja) | 膨潤度測定システムとその方法 | |
Büyüköztürk et al. | Characterization of fresh and early age concrete using NDT | |
Kirkendall et al. | Sub-picogram resolution mass sensing in a liquid environment using low-loss quartz crystal microbalance | |
KR20190024310A (ko) | 미소 부피 액체용 점성 측정 장치 및 방법 | |
McGann et al. | Acoustic mode behavior in lateral field excited sensors | |
WO2023105524A1 (en) | Method, system and sensor for determining physical properties of concrete and other materials | |
Basu et al. | Ultrasonic wave characteristics in multiscale cementitious materials at different stages of hydration |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20220509 |
|
A529 | Written submission of copy of amendment under article 34 pct |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A529 Effective date: 20220328 |
|
RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7426 Effective date: 20220509 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20240126 |