JP2614534B2 - 生コンクリートの混練方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、砂利、砂、セメント、水、混和剤の各種コ
ンクリート材料を計量、混練して生コンクリートを製造
する生コン製造プラントにおける生コンクリートの混練
方法に関するものである。

［従来の技術］ 生コンクリートを製造する場合、生コンクリートの品
質に関係するスランプ値を配合設計通りに維持すること
が重要である。そのためには各種コンクリート材料を配
合設計通りに計量して混練する必要があるがコンクリー
ト材料の一つである砂には表面水が付着しており、材料
計量時には計量した砂の表面水量を差し引いて水を計量
するようにしなければならない。そしてこの砂表面水率
の変動によりスランプ値も大きく変動するため、試験室
の係員は定期的に砂の表面水率を測定して操作盤上の砂
表面水率設定値の補正を行なっており、また水分計を取
り付けて刻々と変化する砂の表面水率を把握することに
努めている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、試験室の係員にとっては定期的に砂の
表面水率を測定することは大変な負担であり、また測定
した砂の表面水率と実際に計量する砂の表面水率にはば
らつきがあることも十分に考えられ、その場合には製造
する生コンクリートのスランプ値もばらついて所望の品
質のものを得ることができない。そこで、プラントの操
作員はミキサ内で混練している生コンクリートを目視ま
たはスランプ計にて所望のスランプの製品ができ上がっ
ているかを絶えず確認する必要があり、その負担も大き
い。

また水分計によって砂の表面水率を測定し、この値を
フィードバックして砂表面水率設定値を自動補正するこ
とができれば良いのだが、砂の表面水率を連続的に高精
度で測定する水分計がなく、実際に取り付けられている
水分計の多くは操作員の判断の参考のために取り付けら
れており、操作員はそれを参考にして操作盤上の砂表面
水率設定値を手動にて適正に補正しており、熟練した操
作員でないと運転操作できない欠点もあった。

本発明は上記の点に鑑み、熟練した操作員の経験が生
かせるファジィ推論を適用して実計量水の不足分を自動
的に補正できるようにすることを目的とするものであ
る。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記目的を達成するために、材料混練中のミ
キサ駆動用モータの負荷電力値を検出し、配合毎に設定
したミキサ駆動用モータの基準負荷電力値に対する混練
中の負荷電力値の偏差量とバッチ毎の混練量とに基づい
てファジィ推論を行ない実計量水量に対する補正水量を
推定して適正な水の添加を行なうものである。

［作 用］ 本発明に係る生コンクリートの混練方法にあっては、
予めミキサ駆動用モータの負荷電力値と配合毎に設定し
た基準負荷電力値との偏差量と、１バッチ当たりの生コ
ンクリートの混練容量とをファジィ推論規則の前件部と
し、更にファジィ推論規則の後件部として実計量水量に
対する補正水量を記憶部に記憶しておき、混練中にミキ
サ駆動用モータの負荷電力値を検出し、先に設定記憶し
た基準負荷電力値との偏差量を算出すると共に、該偏差
量と生コンクリートの混練容量とから、ファジィ推論を
行ない、実計量水量に対する補正水量を推論する。そし
てこのとき、混練中のミキサ駆動用モータの負荷電力値
が基準負荷電力値を上回り、混練中の生コンクリートの
スランプが所定の値より低い場合には、先に推定した実
計量水量に対する補正水量に見合う補正水を混練中の生
コンクリートに添加して配合設計に適合した生コンクリ
ートを得るのである。

［実施例］ 以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

１は各種コンクリート材料を混練するミキサであっ
て、内部に配設した混練羽根２をミキサ駆動用モータ３
によって所定の速度で回転させている。ミキサ１の上位
には砂利、砂、セメント等の各種計量槽（図示せず）と
重量検出器４により支持した水計量槽５とが配設してあ
る。水計量槽５の上位には貯水槽６が配設してあり、該
貯水槽６の下部には水計量弁７を有する主排水管８と、
主排水管８から分岐させ、補正水制御弁９を有する副排
水管10を配設している。そして、水計量弁７の開閉制御
により排出される水を前記水計量槽５で所定量計量して
計量水としてミキサ１に投入すると共に、水量の不足分
は補正水制御弁９を開閉制御することにより所定量をミ
キサ１に投入できるようにしてある。

前記ミキサ駆動用モータ３にはモータの負荷電力（ま
たは負荷電流）を検出する負荷電力検出器11が接続して
あり、負荷電力検出器11により検出した信号は計量水補
正装置12に入力させてある。計量水補正装置12は後述す
るファジィ集合のメンバーシップ関数とファジィ推論規
則によりファジィ推論を行なうファジィ制御部13と、入
力される各種信号を演算する演算部14及に入力されたフ
ァジィ推論規則の前件部となる諸データや推論のために
入力するデータを記憶する記憶部15等から成っている。
また計量水補正装置12は操作盤16に接続してあり、計量
水補正装置12は前記操作盤16で演算された今回バッチの
混練量を受取り、記憶部15に一時記憶する。

次に、負荷電力検出器11により検出したミキサ駆動用
モータ２の負荷電力値と、今回バッチの混練容量によっ
て実計量水量に対する補正水量をファジィ推論する方法
を説明する。

操作盤16を操作して生コンクリートの製造を開始する
と計量水補正装置12は操作盤16より材料計量開始信号と
ともに配合番号と混練容量を受信し、記憶部15に格納す
る。続いて操作盤16より混練開始信号を受信すると負荷
電力検出器11よりミキサ駆動用モータ３の負荷電力値を
一定周期で検出し、記憶部15に格納する。この間に予め
記憶部15に設定記憶させた基準負荷電力値の内、操作盤
16より受信した配合番号及び混練容量に該当する基準負
荷電力値を演算部14に取り出すと共に、逐次記憶部15に
格納される負荷電力値を演算部14に取り出し、所定時間
経過後の負荷電力値とそれに対応する前記基準負荷電力
値とを比較し、負荷電力値の偏差量ΔＰ（KW）を算出す
る。そして該負荷電力値の偏差量ΔＰと今回混練する混
練容量Ｍとをファジィ制御部13に入力する。

ファジィ制御部13においては入力した信号から適正な
実計量水量に対する補正水量Ｗ（Kg）を推定するために
ファジィ集合のメンバーシップ関数と推論規則に基づい
てファジィ推論を行なう。第２図は負荷電力値の偏差量
ΔＰの大きさを定性的に評価するためのメンバーシップ
関数である。図中のΔＰ（ｉ）（ｉ＝１〜７）はメンバ
ーシップ関数の形を規定する定数であって適宜決定す
る。PB、PM、PS、ZR、NS、NM、NBは負荷電力値の偏差量
ΔＰの大きさを定性的に評価するためのメンバーシップ
関数に与えた名称であり、それぞれ下記の意味を持つ。

PB:Positive Big PM:Positive Medium PS:Positive Small ZR:Zero NS:Negative Small NM:Negative Medium NB:Negative Big また、図の縦軸はメンバーシップ値である。このメン
バーシップ値を用いて負荷電力値の偏差量ΔＰを定性的
に評価する。

第３図は１バッチ当たりの混練容量Ｍの大きさを定性
的に評価するためのメンバーシップ関数である。図中Ｍ
（ｉ）（ｉ＝１〜７）はメンバーシップ関数の形を規定
する定数であって適宜決定する。PB、PM、PS、ZR、NS、
NM、NBは１バッチ当たりの混練容量Ｍの大きさを定性的
に評価するためにメンバーシップ関数に与えた名称であ
る。

第４図は、負荷電力値の偏差量ΔＰと１バッチ当たり
の混練容量Ｍの定性的関係から実計量水量に対する補正
水量Ｗを定性的に決定するための推論規則である。例え
ば、左上の推論規則は、IF（ΔＰ is PB and Ｍ i
s PB）THEN Ｗ is PBという意味を表わす。

これは「もし混練時のミキサの負荷電力値が基準負荷
電力値に対して非常に大きく、かつ混練容量が非常に多
い（今回混練中の生コンクリートが基準のものに対して
スランプが非常に低い）ならば」（前件部）、「補正水
量を非常に多くせよ」（後件部）というルールを示して
いる。

第５図は定性的に決定した実計量水量に対する補正水
量を定量的な値に変換するためのメンバーシップ関数で
ある。図中のＷ（ｉ）（ｉ＝１〜７）はメンバーシップ
関数の形を規定する定数であり、実計量水量に対する補
正水量であって適宜決定する。PB、PM、PS、ZR、NS、N
M、NBは実計量水量に対する補正水量の大きさを定性的
に表わすためのメンバーシップ関数に与えた名称であ
り、第４図で使用した名称に対応している。また図の縦
軸はメンバーシップ値である。そして適用された推論規
則から補正水量が定性的に決定されるのである。また補
正水量が複数の推論規則による複数のメンバーシップ関
数で規定する場合は、各メンバーシップ値に応じた加重
平均値をもって実際の補正水量とする。このようにファ
ジイ推論により求めた補正水は、ミキサ駆動用モータ３
の負荷電力値が基準負荷電力値を上回り、混練中の生コ
ンクリートのスランプが基準より低い場合に混練中のミ
キサ１に投入され、砂表面水率の測定誤差や砂表面水率
のばらつきによる計量誤差を補正して生コンクリートの
配合設計に適合した添加水量とするのである。そして、
補正水のミキサ１への添加方法として、予め補正水量と
補正水制御弁９の開時間の相関関係を求めておき、補正
水量に見合った時間だけ補正水制御弁９を開くようにす
ると良い。また、他の計量手段を採用しても良いことは
勿論である。

なお、本発明方法においては、ミキサ内に補正水を追
加して目的のスランプに合わせるようにするものである
ので、プラント操作盤の砂表面水率設定値を適正値か適
正値よりも少々高めに設定して柔らかめのスランプが出
ないようにすることが好ましい。また、水計量槽５の内
部を仕切り板により大小の室に適宜分割しておき、水計
量槽５で所定量の水を計量し、先ず大の室から放出する
ことにより少なめの水を投入し、次にファジー推論を行
なって小の室の排出バルブを開制御して目的のスランプ
にするようにしても良い。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明に係る生コンクリートの混
練方法によれば、混練中のミキサ負荷電力値の偏差量と
１バッチ当たりの混練容量からファジィ推論を行ない実
計量水量に対する補正水量を決定して投入調整するよう
にしたので、熟練した操作員の経験が行かせるファジィ
推論を適用して配合設計通りのスランプの生コンクリー
トを製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の一実施例を説明する図、第２図は
ミキサの負荷電力値の偏差量評価用メンバーシップ関数
を示す図、第３図は１バッチ当たりの混練容量の大きさ
評価用メンバーシップ関数を示す図、第４図は実計量水
量に対する補正水量予測ルールの一例を示す図、第５図
は実計量水量に対する補正水量用メンバーシップ関数を
示す図である。 １……ミキサ、３……ミキサ駆動用モータ、５……水計
量槽、６……貯水槽、11……負荷電力検出器、12……計
量水補正装置、16……操作盤

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】各種コンクリート材料を混練するミキサに
   装備したミキサ駆動用モータの負荷電力値を検出し、配
   合及び混練容量毎に設定したミキサ駆動用モータの基準
   負荷電力値に対する混練中の負荷電力値の偏差量と、１
   バッチ当たりの混練容量とをファジィ推論規則の前件部
   とし、実計量水量に対する補正水量をファジィ推論規則
   の後件部とし、混練中に検出したミキサ駆動用モータの
   負荷電力値と、今回混練する生コンクリートの混練容量
   とに基づいてファジィ推論を行ない、実計量水量に対す
   る補正水量を推定すると共に、該補正水量に見合う補正
   水を混練中の生コンクリートに添加するようにしたこと
   を特徴とする生コンクリートの混練方法。