JPH10252269A - コンクリートバイブレータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コンクリートの投入開始時は自動的に高回転
数となって脱泡を迅速に行い、一応満足できる締め固め
強度が得られたら自動的に低回転数となってコンクリー
トの脱泡を緩やかに継続しかつコンクリート成分の分離
の促進を抑制し得るコンクリートバイブレータ。 【構成】 コンクリートバイブレータのモータの速度指
令制御回路７を、モータ電流に比例した電圧ｅ₉ を検出
し閾値電圧₁₁と比較し検出電圧ｅ₉ が閾値電圧₁₁よりも
大きいときは脱泡が短い締め固め時間で終了し得るよう
にモータを高回転数させる速度指令信号ｅ_5Hを出力し、
また検出電圧ｅ₉ が閾値電圧ｅ₁₁よりも小さいときはモ
ータを低回転させる速度指令信号ｅ_5Lを出力するように
構成した。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、投入したばかりのコン
クリートに振動を与えてコンクリート内の気泡を浮上さ
せることにより空隙を消失させもってコンクリートを締
め固めるコンクリートバイブレータに関する。 【０００２】 【従来の技術】投入したばかりのコンクリートに振動を
与えると、コンクリート内の気泡が浮上して空隙が消失
するとともに比重の違いから成分分離が生じる。コンク
リートの締め固め強度は、脱泡量及び成分分離量と密接
な関係がある。脱泡が大きければコンクリート強度は増
すが、同時に成分分離が始まり、成分分離が大きくなる
と脱泡が十分に行われたにも係わらずコンクリート強度
は小さくなる。このように、コンクリートに振動を与え
ると脱泡と成分分離が同時に進行する以上、振動を与え
る時間が長すぎると脱泡による締め固め強度の増大が図
れず成分分離によるコンクリート強度の減小の影響が大
きくなるから、振動を与える時間を必要最小限にして効
果的な脱泡を行うとともに成分分離の増大を未然に回避
することがコンクリートの打設に際して要求される。従
来のコンクリートバイブレータには、特開昭59−216386
3 号と実開昭60−150261号がある。特開昭59−2163863
号は、生コンクリートのスランプ値に対応した設定信号
を入力するとともに、打ち継ぎ時間に対応した設定信号
を入力することにより、コンクリートの種類に応じた振
幅と振動数と時間を決定して、打ち継ぎ時間が長い場合
には小さな振動を与えて脱泡を行い、また打ち継ぎ時間
が短い場合には大きな振動を与えて脱泡を行うものであ
る。実開昭60−150261号は、時間の開始を自動的に決定
できるようになっていてコンクリート、砂利等の配合条
件に応じた締め固め時間を入力設定して時間管理を適切
に行い締め固めするものである。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
59−2163863 号は、コンクリートのスランプ値に対応
した設定信号を入力する面倒、及び打ち継ぎ時から次の
打ち継ぎ時までの時間に対応した設定信号を入力する面
倒があり、スランプ値及び締め固め時間に対応した設定
信号を入力するには経験が必要であり誰でもが適当に時
間設定できるものではない、コンクリートの打ち継ぎ
量が変わったときは設定してある打ち継ぎ時間が不適切
になり、脱泡が不完全となるか、脱泡が終了しても振動
を加え続ける結果になり成分分離が大きく進行してしま
う。また、実開昭60−150261号は、コンクリート、砂
利等の配合条件に対応した締め固め時間を設定する面倒
があり、締め固め時間を設定するには経験が必要であり
誰でもが適当に時間設定できるものではない、設定時
間が適切でなく設定時間が短い場合には脱泡が十分でな
く、また設定時間が長い場合には成分分離が大きく進行
するから脱泡が十分で締め固めができてもかえって脆く
なる、締め固め時間が経過するとモータが駆動停止す
るので分かるが、コンクリート、砂利等の配合条件が変
わったときはその都度に締め固め時間を変更設定してモ
ータを再駆動する面倒がある。要するに、いずれの場合
も同様の問題点が存在している。 【０００４】これらのことから、開発テーマとして以下
の項目が提起された。 コンクリートの種類に応じたスランプ値を入力設定す
る必要がなく、また打設量が変わって締め固め時間が変
わっても振動時間を入力設定する必要がないこと。 振動時間等の入力設定が全くないのに打設開始時・締
め固め終了時が判別できるものであること。 脱泡が一応終了しかつ成分分離が大きく進行する前ま
での締め固め時間が、打設時間よりも短くなるように、
脱泡できるモータ回転数に設定されていて、コンクリー
トの種類及び打設量にいかんにかかわらず脱泡が迅速に
行われること。 脱泡が一応終了するまでの締め固め時間が経過した後
は停止することなく振動を抑えて成分分離の進行を回避
できること。 締め固め開始及び終了が判別できること。 コンクリートの打設を行うと、振動が大きく復帰して
次の作業ができること。 【０００５】本願の発明者らは、気泡量及び分離量と時
間との関係、仕事量及び電圧値と時間との関係について
考察したところ、図５に示すグラフを得た。図５(a),
(b) はコンクリートバイブレータのモーターを12,000r.
p.m.で回転させた場合であり、図５(c),(d) はコンクリ
ートバイブレータのモーターを6,000r.p.m.で回転させ
た場合である。なお、図５中、気泡量とはコンクリート
の単位体積当たりの残留気泡のことであり、分離量とは
砂利と、砂と、セメントとがミキサーで万遍なく混練さ
れた分散状態から打設後コンクリートバイブレータの振
動によって比重が相違する成分毎に分かれていく度合で
あり、仕事量とはモータの振動エネルギーと等量ではな
く該振動エネルギーが締め固めに寄与した分であり、電
圧値とはコンクリートバイブレータのモータ電流に対応
する電圧値のことである。なお、振動エネルギーの計算
式は以下の式で示される。 振動エネルギー＝（偏芯振り子の角速度）² ×（偏芯振
り子の重さ）×（偏芯振り子の回転中心から重心までの
変位）÷（重力加速度） 図５(a) と図５(b) について考察し以下の知見を得た。
12,000r.p.m.のときの気泡量及び仕事量はそれぞれ略双
曲線変化を示して短時間に０％近くまで減少する。電圧
値も気泡量及び仕事量に略対応して短時間に略双曲線変
化を示して減少し一定値に安定する。図５(c) と図５
(d) について考察し以下の知見を得た。6,000 r.p.m.の
ときの気泡量は、二倍以上の時間をかけてゆっくりと減
少していき長時間経ってもかなりの量が残留する。仕事
量及び電圧値はそれぞれ初期値が小さくて長時間にわた
りゆるやかな傾斜で曲線変化して０％近くまで減少す
る。 図５(a) と図５(c) について考察し以下の知見を
得た。分離量はいずれの場合も時間に略比例する。線の
勾配係数は、振動エネルギーの大きさと略比例し、図５
(a) の勾配係数と図５(c) の勾配係数は、約３対１の比
になる。図５(a) において、コンクリートバイブレータ
を駆動して時間ｅが経過すると気泡量を示す線ａと分離
量を示す線ｂが点ｃで交わる。点ｃでの分離量ｄは、締
め固め強度に悪影響を及ぼすことはない。点ｃでの気泡
量ｄを除くにはさらに時間ｆが経過するまでコンクリー
トバイブレータを駆動しなければならない。時間ｆが経
過するまでコンクリートバイブレータを駆動して気泡量
を０％としても、このときの分離量ｇは、点ｃでの分離
量ｄの約二倍となって締め固め強度を低下させることと
なる。従って、コンクリートバイブレータを駆動して時
間ｅが経過した後の分離量の増大を回避する必要があ
る。12,000回転で打設工事をする場合は、コンクリート
バイブレータを駆動して時間ｅが経過した後、駆動停止
すると、打設時にモータを再起動しなければならない。
コンクリートの打設工事をする場合は、コンクリートバ
イブレータを6,000 r.p.m.で駆動すると、打設時間がか
かり過ぎるし、長時間かけて締め固めを終了しても脱泡
が不完全となる。図５(b) と図５(d) を考察し以下の知
見を得た。12,000r.p.m.のときの電圧値が気泡量に略対
応した略双曲線変化を示すのに対して、6,000 r.p.m.の
ときの気泡量と仕事量と電圧値は短時間に減少すること
はなく、電圧値が気泡量に対応した変化曲線を示さな
い。 【０００６】本発明は、上記の知見に基づいて従来技術
の欠点を解消したものであり、コンクリートを打設する
種々の建設工事においてコンクリートを打設開始時には
自動的に高回転数となってコンクリートに高振動エネル
ギーを与えてコンクリートの脱泡を迅速に行わせる一
方、脱泡が促進し一応満足できる締め固め強度が得られ
る状況になったら自動的に低回転数となってコンクリー
トの脱泡を緩やかに継続しかつコンクリート成分の分離
の促進を抑制することができてかつコンクリート投入時
が判断できるコンクリートバイブレータを提供するもの
である。 【０００７】 【課題を解決するための手段】本願発明は、上記の課題
を解決するために、速度指令制御回路７から出力する速
度指令信号に基づいてモータ回転数を可変し得るコンク
リートバイブレータにおいて、前記速度指令制御回路７
は、モータ電流に比例した電圧ｅ₉ を検出し検出電圧ｅ
₉ がコンクリートの投入により一定値以上に高くなると
きは振動が大きくなり脱泡が短い締め固め時間Ａで終了
し得るようにモータを高回転させる速度指令信号ｅ_5Hを
出力し、締め固め時間が経過して検出電圧ｅ₉ が一定値
以下に低くなるときは振動が小さくなるようにモータを
低回転させる速度指令信号ｅ_5Lを出力するように構成さ
れていることを特徴とするコンクリートバイブレータを
提供するものである。 【０００８】本願発明は、前記速度指令制御回路７は、
モータ電流に比例した電圧ｅ₉ を検出し閾値電圧ｅ₁₁と
比較し検出電圧ｅ₉ が閾値電圧ｅ₁₁よりも大きいときは
モータを高回転させる速度指令信号ｅ_5Hを出力し、また
検出電圧が閾値電圧ｅ₁₁よりも小さいときはモータを低
回転させる速度指令信号ｅ_5Lを出力するように構成する
のが好ましく、さらに具体的には、速度指令制御回路７
は、モータ電流に比例した電圧ｅ₉ を検出し検出電圧ｅ
₉ を平均化するフィルタ回路７１と、前記平均化電圧ｅ
₁₀を入力して該平均化電圧ｅ₁₀が予め入力設定される単
一の閾値電圧ｅ₁₁と比較して大きいときは高レベルの速
度指令切替信号ｅ_12H を出力しまた小さいときは低レベ
ルの速度指令切替信号ｅ_12L を出力する速度指令切替回
路７２と、前記速度指令切替回路７２から速度指令切替
信号ｅ_12H , ｅ_12L を入力するようになっていて、高レ
ベルの速度指令切替信号ｅ_12H を入力したときはモータ
を高回転させる速度指令信号ｅ_5Hを出力し、また低レベ
ルの速度指令切替信号ｅ_12L を入力したときはモータを
低回転させる速度指令信号ｅ_5Lを出力するようになって
いる速度指令回路７３とから構成するのが好ましい。 【０００９】本願発明の速度指令制御回路７は、モータ
電流に比例した電圧ｅ₉ を検出し大小二つの閾値電圧ｅ
_11H , ｅ_11L のいずれかと比較するようになっていて、
コンクリートの投入により検出電圧ｅ₉ が閾値電圧
（小）ｅ_11L よりも大きくなるときは、振動が大きくな
って脱泡が短い締め固め時間Ａで終了し得るようにモー
タを高回転させる速度指令信号ｅ_5Hを出力しかつ閾値電
圧（小）ｅ_11L から閾値電圧（大）ｅ_11H に切り替える
とともに、締め固め時間が経過して検出電圧ｅ₉ が閾値
電圧（大）ｅ_11H よりも小さくなるときは、振動が小さ
くなるようにモータを低回転させる速度指令信号ｅ_5Lを
出力しかつ閾値電圧（大）ｅ_11H から閾値電圧（小）ｅ
_11L に切り替えるように構成するのが好ましく、さらに
具体的には、速度指令制御回路７は、モータ電流に比例
した電圧ｅ₉ を検出し検出電圧ｅ₉ を平均化するフィル
タ回路７１と、平均化電圧ｅ₁₀と閾値電圧ｅ_11H , ｅ
_11L を入力して平均化電圧ｅ₁₀が閾値電圧（小）ｅ_11L
よりも大きいときは高レベルの速度指令切替信号ｅ_12H
を、また平均化電圧ｅ₁₀が閾値電圧（大）ｅ_11H よりも
小さいときは低レベルの速度指令切替信号ｅ_12L を出力
する速度指令切替回路７２と、前記速度指令切替回路７
２から高レベルの速度指令切替信号ｅ_12H を入力したと
きはモータを高回転させる速度指令信号ｅ_5Hを出力し、
また前記速度指令切替回路７２から低レベルの速度指令
切替信号ｅ_12L を入力したときはモータを低回転させる
速度指令信号ｅ_5Lを出力する速度指令回路７３と、前記
速度指令切替回路７２から出力する速度指令切替信号ｅ
_12H , ｅ_12L を前記速度指令回路７３に入力する前位置
で分岐入力して、該速度指令切替信号が、モータを高回
転させる速度指令切替信号ｅ_12H から低回転させる速度
指令切替信号ｅ_12L に切り替えるときは遅延時間ｍ₁ 経
過後に閾値電圧（小）ｅ_11L を前記速度指令切替回路７
２に切り替え出力し、またモータを低回転させる速度指
令切替信号ｅ_12L から高回転させる速度指令切替信号ｅ
_12H に切り替えるときは遅延時間ｍ₂ 経過後に閾値電圧
（大）ｅ_11H を前記速度指令切替回路７２に切り替え出
力する閾値電圧切替回路７４とから構成するのが好まし
い。 【００１０】 【実施の形態】本願発明のコンクリートバイブレータの
第一の実施の形態を図１及び図２を参照して説明する。
この実施の形態は、センサレスブラシレスモータを使用
したものを示す。図１に示すように、モータ制御回路
は、永久磁石回転子１と、三本の固定子巻線２１，２
２，２３がＹ結線された三相固定子巻線２と、直流電源
８から給電されて転流制御信号によりトランジスタ群Ｕ
＋，Ｖ＋，Ｗ＋，Ｕ−，Ｖ−，Ｗ−を所要にオン・オフ
制御して出力線３１，３２，３３に交流電圧を出力して
三相固定子巻線２の転流を制御する三相インバータ３
と、三本の抵抗線５１，５２，５３がＹ結線されかつ各
抵抗線５１，５２，５３の非中性点側端子が前記三相固
定子巻線２の三本の固定子巻線２１，２２，２３の対応
する非中性点側端子に接続された三相抵抗回路５ａを有
し、該三相抵抗回路５ａの中性点の電位ｅ₂ と前記三相
固定子巻線２の中性点の電位ｅ₁ とを差動増幅器５ｂに
入力して三相固定子巻線２の各固定子巻線の誘起電圧を
検出し該誘起電圧に含まれる基本波の三×ｎ倍の高調波
の中から永久磁石回転子１の所定回転位置に応じた基本
波の三倍の高調波にのみ対応した所要の回転位置信号ｅ
₃ を出力する回転位置検出回路５と、回転位置信号ｅ₃
を入力してインバータ駆動基準信号ｍと回転速度対応信
号ｅ₄を転流制御回路４へ出力するマイクロコンピュー
タ６と、インバータ駆動基準信号ｍと回転速度対応信号
ｅ₄ を入力してパルス幅変調を行い三相インバータ３へ
転流制御信号ｅ₆ を出力する転流制御回路４と、モータ
電流の大小に基づいてモータを高回転させる速度指令信
号ｅ_5Hと低回転に切り換えるように速度指令信号ｅ_5Lを
転流制御回路４へ出力する速度指令制御回路７とで構成
されている。 【００１１】転流制御回路４は、比較器４１とパルス幅
変調部（ＰＷＭ）４２とリミッタ回路４３を備えてい
る。 【００１２】比較器４１は、速度指令制御回路７から速
度指令信号ｅ_{5H ,}ｅ_5Lを入力するとともに、マイクロコ
ンピュータ６から出力する回転速度対応信号ｅ₄ を入力
して回転速度と速度指令信号ｅ₅ との偏差信号をパルス
幅変調部４２に対して出力する。 【００１３】パルス幅変調部（ＰＷＭ）４２は、前記偏
差信号とインバータ駆動基準信号ｍを入力してインバー
タ３の各トランジスタをパルス幅変調する転流制御信号
とする。 【００１４】リミッタ回路４３は、三相インバータ３の
電流検出抵抗３ａからトランジスタに流れた電流に比例
した電圧ｅ₉ と予め設定されている過電流値と比較し、
電圧ｅ₉ が過電流値以下のときは転流制御信号ｅ₆ を出
力し、電圧ｅ₉ が過電流値以上になると、三相インバー
タ３の全てのトランジスタがオフとなるように転流制御
信号ｅ₆ を出力制御する。 【００１５】速度指令制御回路７は、フィルタ回路７１
と、速度指令切替回路７２と、速度指令回路７３とから
なる。 【００１６】フィルタ回路７１は、三相インバータ３の
電流検出抵抗３ａからトランジスタに流れた電流に比例
した電圧ｅ₉ を入力してコンデンサにより誤動作やチャ
タリングが生じないように安定化させて電圧ｅ₁₀を出力
する。 【００１７】速度指令切替回路７２は、フィルタ回路７
１から出力する平均化電圧ｅ₁₀を入力して該平均化電圧
ｅ₁₀が予め入力設定される閾値電圧ｅ₁₁と比較して大き
いときは高レベルの速度指令切替信号ｅ_12H を出力し、
また平均化電圧ｅ₁₀が予め入力設定される閾値電圧ｅ
_11L と比較して小さいときは低レベルの速度指令切替信
号ｅ₁₂を出力する。 【００１８】速度指令回路７３は、速度指令切替回路７
２から高レベルの速度指令切替信号ｅ_12H を入力したと
きは振動が大きくなりコンクリートの脱泡が短時間で終
了し得る高回転数、例えば12,000r.p.m となるように速
度指令信号ｅ_5Hを出力し、また速度指令切替回路の出力
信号が低レベル信号であるときは振動が小さくなりコン
クリートの脱泡機能が低い低回転数、例えば6,000r.p.m
となるように速度指令信号ｅ_5Lを出力する。 【００１９】次に、作用を説明する。先ず、モータの駆
動を説明する。運転信号ｅ₈ をマイクロコンピュータ６
に入力すると、マイクロコンピュータ６はインバータ時
駆動基準信号ｍを転流制御回路４へ出力する。転流制御
回路４は、インバータ起動時駆動基準信号ｍに対応した
転流制御信号ｅ₆ を三相インバータ３へ出力する。三相
インバータ３は、転流制御回路４からの転流制御信号ｅ
₆ を入力し、トランジスタ群Ｕ＋，Ｖ＋，Ｗ＋，Ｕ−，
Ｖ−，Ｗ−を所要にオン・オフ制御し、出力線３１，３
２，３３より二−三相励磁（または二相励磁）の交流電
圧を出力する。三相固定子巻線２には、初期励磁電流が
流れて永久磁石回転子１が制振され、次いで励磁電流が
流れて回転磁界が発生し、該回転磁界に同期して永久磁
石回転子１が起動回転する。 【００２０】起動後は、マイクロコンピュータ６は回転
位置検出回路５から入力する回転位置信号ｅ₃ に基づい
てインバータ駆動基準信号ｍと回転速度対応信号ｅ₄ を
転流制御回路４へ出力し、転流制御回路４は回転速度対
応信号ｅ₄ と速度指令信号ｅ₅ を入力して回転速度対応
信号ｅ₄ が速度指令信号ｅ_5H又はｅ_5Lとの偏差を解消す
るように、パルス幅変調部４２においてパルス幅変調の
変調幅を決定する。パルス幅変調信号は、リミッタ回路
４３を通して転流制御信号ｅ₆ として三相インバータ３
へ出力し、三相インバータ３は、内部のトランジスタ群
Ｕ＋，Ｖ＋，Ｗ＋，Ｕ−，Ｖ−，Ｗ−をオン・オフ制御
して出力線３１，３２，３３より二相励磁の交流電圧を
出力してセンサレスブラシレスモータ駆動を行い、直流
モータと等価の電気−機械エネルギー変換が行われ、永
久磁石回転子１が所定回転速度に加速されていき、実速
度を速度指令信号ｅ_5H又はｅ_5Lの指令速度に一致させ
る。 【００２１】速度指令信号ｅ_5H ,ｅ_5Lは、三相インバー
タ３の電流検出抵抗３ａからトランジスタに流れた電流
に比例した電圧ｅ₉ の変化に依存するようになってい
る。今、コンクリートを打って運転信号ｅ₈ をマイクロ
コンピュータ６に入力してコンクリートバイブレータを
駆動すると、三相インバータ３の電流検出抵抗３ａから
トランジスタに流れた電流に比例した電圧ｅ₉ は、図２
(b) において、ａ⇒ｂのように短時間に最大値まで立ち
上がる。点ｂの電圧ｅ₉ は最大値を示し閾値電圧ｅ₁₁よ
りも高いので、速度指令切替回路７２は高レベル信号ｅ
₁₂を出力する。従って、高レベル信号ｅ₁₂を入力した速
度指令回路７３は、12,000r.p.m となるように速度指令
信号ｅ_5Hを出力するから、コンクリートバイブレータの
モータは12,000r.p.m となる。このため、脱泡に必要な
振動エネルギーが十分な大きさとなり、脱泡が短時間に
行われ、コンクリートに残留する気泡量は、図２(a) に
おいて、ｃ−ｄのように短時間に略双曲線変化を示して
減少する。すると、図２(a) のｃ−ｄの気泡量の変化に
対応するように、電圧値及び仕事量は、図２(b)におい
て、ｂ−ｅまたはｂ’−ｅ’のように双曲線変化を示し
て減少する。速度指令切替回路７２に設定される閾値電
圧ｅ₁₁は電圧ｅ₉ が点ｅに降下したときの値としてあ
る。電圧ｅ₉ が閾値電圧ｅ₁₁まで降下する時点は、図２
(a) において気泡量がｄに減少した時点であり、この時
点でコンクリートの締め固めが一応終了することにな
る。この時点のコンクリートの成分の分離量は、図２
(a) のＱ₁で十分に小さな量である。この時点以降は、
何時でも次のコンクリート打設に入ることができる。 【００２２】電圧ｅ₉ が閾値電圧ｅ₁₁まで降下すると、
速度指令切替回路７２は低レベル信号ｅ₁₂を出力する。
従って、低レベル信号ｅ₁₂を入力した速度指令回路７３
は、6,000r.p.mとなるように速度指令信号ｅ_5Lを出力す
るから、コンクリートバイブレータのモータは 6,000r.
p.m となる。このため、脱泡に必要な振動エネルギーが
12,000r.p.m のときの四分の一となり、脱泡が極端に少
なくなるから気泡量の変化は図２(a) のｄ−ｆのように
変化が少なくなる。また、モータが 6,000r.p.m となる
と、電圧値及び仕事量は図２(b) においてそれぞれｅ−
ｇ−ｈ又はｅ’−ｇ’−ｈ’と変化する。 【００２３】この間に、コンクリートの成分の分離量
は、図２(a) に示すように、Ｑ₂ となるが 6,000r.p.m
のときの勾配係数は12,000r.p.m のときの勾配係数より
も小さいので、図２(a) において時間Ａが経過し時間Ｂ
が時間Ａと略等しくなるまで経過しても、Ｑ₂ がＱ₁ よ
りも僅かに大きくなるだけなので、従来のように振動エ
ネルギーを大きくして短時間に脱泡を行って十分な締め
固めができても打設時間を大きくとってしまったときに
成分分離が大きく進行してコンクリートの強度が脆くな
るという欠点は解消する。なお、経過時間Ｂを確保する
ことは、一応の締め固め時間Ａが経過後にもまとまった
脱泡が起こることがあるので好ましい。そうして、時間
Ａが経過してモータが 6,000r.p.m になった時点以降
は、振動が小さいので作業者は、一応の締め固め時間が
経過したことを知ることができ、次の打設に入っても良
いことを知ることができる。 【００２４】続いて、コンクリートの投入を行うと、三
相インバータ３の電流検出抵抗３ａからトランジスタに
流れた電流に比例した電圧ｅ₉ は、漸次増大し僅少時間
ｐ₁が経過すると閾値電圧ｅ₁₁よりも再び高くなるの
で、速度指令切替回路７２が高レベルの速度指令切替信
号ｅ_12H を切替え出力するから、速度指令回路７３は、
再び12,000r.p.m となるように速度指令信号ｅ_5Hを出力
しコンクリートバイブレータのモータは12,000r.p.m と
なる（図２(b) のｈ−ｉ−ｊで示す）。このため、コン
クリートを投入してから僅少時間ｐ₁ が経過すると、モ
ータは12,000r.p.m となって振動が大きく復帰して脱泡
を短時間に行い、このため、コンクリートに残留する気
泡量は、図２(a) において、ｋ−ｍのように短時間に略
双曲線変化を示して減少し、電圧値及び仕事量は、図２
(b) において、ｊ−ｋまたはｊ’−ｋ’のように双曲線
変化を示して減少する。そうして、電圧ｅ₉ が閾値電圧
ｅ₁₁まで降下すると、再び速度指令切替回路７２が低レ
ベルの速度指令切替信号ｅ_12L を出力し、速度指令回路
７３が6,000r.p.mとなるように速度指令信号ｅ_5Lを出力
するから、コンクリートバイブレータのモータ回転数は
6,000r.p.m となり、振動が小さくなって脱泡が極端に
少なくなるとともにコンクリートの成分の分離量の増加
が抑制される。なお、図２(a) において、三つのピーク
ｃ，ｋ，ｎが相違しているのは、コンクリートの打設量
の相違によるものである。 【００２５】本願発明のコンクリートバイブレータの第
二の実施の形態を図３のブロック回路図及び図４のグラ
フ図を参照して説明する。なお、図３のブロック回路図
において、速度指令制御回路７以外の構成部分は、図１
のブロック回路図と同一であるので説明は省略する。 【００２６】速度指令制御回路７は、フィルタ回路７１
と、速度指令切替回路７２と、速度指令回路７３と、閾
値電圧切替回路７４とからなる。 【００２７】フィルタ回路７１は、三相インバータ３の
電流検出抵抗３ａからトランジスタに流れた電流に比例
した電圧ｅ₉ を入力してコンデンサにより誤動作やチャ
タリングが生じないように安定化させて電圧ｅ₁₀を出力
する。 【００２８】速度指令切替回路７２は、フィルタ回路７
１から出力する平均化電圧ｅ₁₀と閾値電圧切替回路７４
から出力する閾値電圧ｅ_11H , ｅ_11L を入力するように
なっていて、閾値電圧切替回路７４から出力する閾値電
圧が閾値電圧（大）ｅ_11H であるときに平均化電圧ｅ₁₀
が閾値電圧（大）ｅ_11H よりも小さいときは低レベルの
速度指令切替信号ｅ_12L を出力し、また閾値電圧切替回
路７４から出力する閾値電圧が閾値電圧（小）ｅ_11L で
あるときに平均化電圧ｅ₁₀が閾値電圧（小）ｅ_11L より
も大きいときは高レベルの速度指令切替信号ｅ_12H を出
力する。 【００２９】速度指令回路７３は、速度指令切替回路７
２から高レベルの速度指令切替信号ｅ_12H を入力したと
きは振動が大きくなりコンクリートの脱泡が短時間で終
了し得る高回転数、例えば12,000r.p.m となるようにモ
ータを高回転させる速度指令信号ｅ_5Hを出力し、また前
記速度指令切替回路７２から低レベルの速度指令切替信
号ｅ_12L を入力したときは振動が小さくなりコンクリー
トの脱泡機能が低い低回転数、例えば6,000r.p.mとなる
ようにモータを低回転させる速度指令信号ｅ_5Lを出力す
る。 【００３０】閾値電圧切替回路７４は、速度指令切替回
路７２から出力する速度指令切替信号ｅ_12H , ｅ_12L を
速度指令回路７３に入力する前位置で分岐入力して、該
速度指令切替信号が、モータを高回転させる速度指令切
替信号ｅ_12H から低回転させる速度指令切替信号ｅ_12L
に切り替わったときは遅延時間ｍ₁ 経過後に閾値電圧
（小）ｅ_11L を速度指令切替回路７２に切り替え出力
し、またモータを低回転させる速度指令切替信号ｅ_12L
から高回転させる速度指令切替信号ｅ_12H に切り替わっ
たときは遅延時間ｍ₂ 経過後に閾値電圧（大）ｅ_11H を
速度指令切替回路７２に切り替え出力する。 【００３１】従って、速度指令制御回路７は、モータ電
流に比例した電圧ｅ₉ を検出し大小二つの閾値電圧ｅ
_11H , ｅ_11L のいずれかと比較するようになっていて、
コンクリートの投入により検出電圧ｅ₉ が閾値電圧
（小）ｅ_11L よりも大きくなるときは、振動が大きくな
り脱泡が短い締め固め時間Ａで終了し得るようにモータ
を高回転させる速度指令信号ｅ_5Hを出力しかつ閾値電圧
（小）ｅ_11L から閾値電圧（大）ｅ_11H に切り替えると
ともに、締め固め時間Ａが経過して検出電圧ｅ₉ が閾値
電圧（大）ｅ_11H よりも小さくなるときは、振動が再び
小さくなるようにモータを低回転させる速度指令信号ｅ
_5Lを出力しかつ閾値電圧（大）ｅ_11H から閾値電圧
（小）ｅ_11L に切り替えるように構成されている。 【００３２】運転信号ｅ₈ をマイクロコンピュータ６に
入力すると、閾値電圧切替回路７４は、最初は閾値電圧
（小）ｅ_11L を速度指令切替回路７２に出力するように
なっており、このため、速度指令切替回路７２は低レベ
ルの速度指令切替信号ｅ_12Lを出力し、速度指令回路７
３は、6,000r.p.mとなるように速度指令信号ｅ_5Lを出力
するから、コンクリートバイブレータのモータは 6,000
r.p.m.で駆動するようになっている。 【００３３】次に、作用を説明する。今、最初のコンク
リートを投入してコンクリートバイブレータを置いて運
転信号ｅ₈ をマイクロコンピュータ６に入力すると、三
相インバータ３の電流検出抵抗３ａからトランジスタに
流れた電流に比例した電圧ｅ₉ は、図４(b) において、
ａ⇒ｂのように短時間に最大値まで立ち上がる。点ｂの
電圧ｅ₉ は最大値を示し閾値電圧（小）ｅ_11L よりも高
いので、速度指令切替回路７２は高レベルの速度指令切
替信号ｅ_12H を出力する。従って、高レベルの速度指令
切替信号ｅ_12Hを入力した速度指令回路７３は、12,000
r.p.m となるように速度指令信号ｅ_5Hを出力するから、
コンクリートバイブレータのモータは12,000r.p.m とな
る。このため、脱泡に必要な振動エネルギーが十分な大
きさとなり、脱泡が短時間に行われ、コンクリートに残
留する気泡量は、図４(a) において、ｃ−ｄのように短
時間に略双曲線変化を示して減少する。すると、図４
(a) のｃ−ｄの気泡量の変化に対応するように、電圧値
及び仕事量は、図４(b) において、ｂ−ｅまたはｂ’−
ｅ’のように双曲線変化を示して減少する。検出電圧ｅ
₉ が閾値電圧（大）ｅ_11H まで降下する時点は、図４
(a) において気泡量がｄに減少した時点であり、この時
点でコンクリートの締め固めが一応終了することにな
る。この時点のコンクリートの成分の分離量は、図４
(a) のＱ₁ で十分に小さな量である。この時点以降は、
何時でも次のコンクリートの投入ができる。 【００３４】締め固め時間Ａが経過して検出電圧ｅ₉ が
閾値電圧（大）ｅ_11H まで降下すると、速度指令切替回
路７２は低レベルの速度指令切替信号ｅ_12L を出力す
る。従って、低レベルの速度指令切替信号ｅ_12L を入力
した速度指令回路７３は、6,000r.p.mとなるように速度
指令信号ｅ_5Lを出力するから、コンクリートバイブレー
タのモータは 6,000r.p.m となる。このため、脱泡に必
要な振動エネルギーが12,000r.p.m のときの四分の一と
なり、脱泡が極端に少なくなるから気泡量の変化は図４
(a) のｄ−ｆのように変化が少なくなる。また、モータ
が 6,000r.p.m となると、電圧値及び仕事量は図４(b)
においてそれぞれｅ−ｇ−ｈ又はｅ’−ｇ’−ｈ’と変
化する。この間に、コンクリートの成分の分離量は、図
４(a) に示すように、Ｑ₂ となるが 6,000r.p.m のとき
の勾配係数は12,000r.p.m のときの勾配係数よりも小さ
いので、図４(a) において時間Ａが経過し時間Ｂが時間
Ａと略等しくなるまで経過しても、Ｑ₂ がＱ₁ よりも僅
かに大きくなるだけなので、従来のように振動エネルギ
ーを大きくして短時間に脱泡を行って十分な締め固めが
できても打設時間を大きくとってしまったときに成分分
離が大きく進行してコンクリートの強度が脆くなるとい
う欠点は解消する。そうして、時間Ａが経過してモータ
が 6,000r.p.m になった時点以降は、振動が小さいので
作業者は、一応の締め固め時間が経過したことを知るこ
とができ、次の打設に入っても良いことを知ることがで
きる。 【００３５】そうして、速度指令回路７３が6,000r.p.m
となるように速度指令信号ｅ_5Lを出力すると、これを閾
値電圧切替回路７４が検出し、該検出時点から遅延時間
ｍ₁が経過すると、閾値電圧切替回路７４が閾値電圧
（小）ｅ_11L を速度指令切替回路７２に切り替え出力
し、このとき速度指令切替回路７２に入力する平均化電
圧ｅ₁₀は閾値電圧（小）ｅ_11L よりも十分に小さくなっ
ている。従って、速度指令信号ｅ_5Lが閾値電圧の切替え
に先行して出力されモータの回転数が6,000r.p.mとなっ
てから閾値電圧が切替わるので、速度指令切替回路７２
が低レベルの速度指令切替信号ｅ_12L を安定して出力す
ることが保障される。 【００３６】続いて、コンクリートの投入を行うと、三
相インバータ３の電流検出抵抗３ａからトランジスタに
流れた電流に比例した電圧ｅ₉ は、殆どタイムラグなく
上昇して閾値電圧（小）ｅ_11L よりも再び高くなるの
で、速度指令切替回路７２が高レベルの速度指令切替信
号ｅ_12H を切替え出力するから、速度指令回路７３は、
再び12,000r.p.m となるように速度指令信号ｅ_5Hを出力
しコンクリートバイブレータのモータは12,000r.p.m と
なる（図４(b) のｈ−ｉ−ｊで示す）。このため、コン
クリートを投入すると、直ぐにモータは12,000r.p.m と
なって振動を大きく復帰して短時間に脱泡を行う。 【００３７】そうして、速度指令回路７３が12,000r.p.
m となるように速度指令信号ｅ_5Hを出力すると、これを
閾値電圧切替回路７４が検出し、該検出時点から遅延時
間ｍ₂ が経過すると、閾値電圧切替回路７４が閾値電圧
（大）ｅ_11H を速度指令切替回路７２に切り替え出力
し、このとき速度指令切替回路７２に入力する平均化電
圧ｅ₁₀は閾値電圧（大）ｅ_11H よりも十分に大きくなっ
ている。従って、速度指令信号ｅ_5Hが閾値電圧の切替え
に先行して出力されモータの回転数が12,000r.p.m とな
ってから閾値電圧が切替わるので、速度指令切替回路７
２が高レベルの速度指令切替信号ｅ_12H を安定して出力
することが保障される。 【００３８】前述のように、コンクリートを投入してモ
ータが12,000r.p.m になると、コンクリートに残留する
気泡量は、図４(a) において、ｋ−ｍのように短時間に
略双曲線変化を示して減少し、電圧値及び仕事量は、図
４(b) において、ｊ−ｋまたはｊ’−ｋ’のように双曲
線変化を示して減少する。そうして、時間が経過し電圧
ｅ₉ が漸次降下し閾値電圧（大）ｅ_11H まで降下する
と、再び速度指令切替回路７２が低レベルの速度指令切
替信号ｅ_12L を出力し、速度指令回路７３が6,000r.p.m
となるように速度指令信号ｅ_5Lを出力し、遅延時間ｍ₁
が経過すると、閾値電圧切替回路７４が閾値電圧（小）
ｅ_11L を切り替え出力するので、コンクリートバイブレ
ータのモータ回転数は確実に 6,000r.p.m となり、振動
が小さくなって脱泡が極端に少なくなるとともにコンク
リートの成分の分離量の増加が抑制される。 【００３９】上記の二つの実施の形態に係るコンクリー
トバイブレータはいずれも三相交流のセンサレスブラシ
レスモータを使用しているが、本願発明は、速度指令信
号に基づいてモータ制御回路がモータ回転数を可変し得
るモータに広く適用することができる。 【００４０】 【発明の効果】以上説明してきたように、本願発明のコ
ンクリートバイブレータによれば、コンクリートを打設
する種々の建設工事においてコンクリートの打設開始時
は自動的に高回転数となってコンクリートに高振動エネ
ルギーを与えてコンクリートの脱泡を迅速に行わせる一
方、脱泡が促進し一応満足できる締め固め強度が得られ
る状況になったら自動的に低回転数となってコンクリー
トの脱泡を緩やかに継続しかつコンクリート成分の分離
の促進を抑制し得る。本願発明のコンクリートバイブレ
ータによれば、コンクリートの種類に応じたスランプ値
を入力設定する必要がなく、また打設量が変わって締め
固め時間が変わっても振動時間を入力設定する必要がな
い。本願発明のコンクリートバイブレータによれば、振
動時間等の入力設定が全くないのに締め固め終了時が判
別できる。本願発明のコンクリートバイブレータによれ
ば、コンクリートの種類及び打設量が多量・少量のいか
んに係わらず、短い時間で締め固めでき、打設時間が長
くなっても成分分離の進行を回避できるので、熟練を要
さずにコンクリートの打設に使用できる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本願発明の第一の実施の形態に係るコンクリー
トバイブレータのブロック回路。 【図２】(a) は本願発明の第一の実施の形態のコンクリ
ートバイブレータを使用してコンクリートの打設工事を
したときの気泡量及び分離量と時間との関係を示すグラ
フ、(b) は同コンクリートバイブレータを使用してコン
クリートの打設工事をしたときの電圧値及び仕事量と時
間との関係を示すグラフ。 【図３】本願発明の第二の実施の形態に係るコンクリー
トバイブレータのブロック回路。 【図４】(a) は本願発明の第二の実施の形態のコンクリ
ートバイブレータを使用してコンクリートの打設工事を
したときの気泡量及び分離量と時間との関係を示すグラ
フ、(b) は同コンクリートバイブレータを使用してコン
クリートの打設工事をしたときの電圧値及び仕事量と時
間との関係を示すグラフ。 【図５】(a) は従来のコンクリートバイブレータを12,0
00r.p.m.で回転させたときの気泡量及び分離量と時間と
の関係を示すグラフ、(b) は従来のコンクリートバイブ
レータを12,000r.p.m.で回転させたときの仕事量及び電
圧値と時間との関係を示すグラフ、(c) は従来のコンク
リートバイブレータを 6,000r.p.m.で回転させたときの
気泡量及び分離量と時間との関係を示すグラフ、(d) は
従来のコンクリートバイブレータを 6,000r.p.m.で回転
させたときの仕事量及び電圧値と時間との関係を示すグ
ラフ。 【符号の説明】 ７ ・・・速度指令制御回路 ７１ ・・・フィルタ回路 ７２ ・・・速度指令切替回路 ７３ ・・・速度指令回路 ７４ ・・・閾値電圧切替回路 ｅ_5H ・・・モータを高回転させる速度指令信号 ｅ_5L ・・・モータを低回転させる速度指令信号 ｅ₉ ・・・モータ電流に比例した電圧 ｅ₁₀ ・・・平均化電圧 ｅ₁₁ ・・・閾値電圧 ｅ_11H ・・・閾値電圧（大） ｅ_11L ・・・閾値電圧（小） ｅ_12H ・・・高レベルの速度指令切替信号 ｅ_12L ・・・低レベルの速度指令切替信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 智生 埼玉県南埼玉郡白岡町大字下大崎15−１ 三笠産業株式会社技術研究所内 (72)発明者 田中 義一 埼玉県南埼玉郡白岡町大字下大崎15−１ 三笠産業株式会社技術研究所内

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 速度指令制御回路から出力する速度指令
   信号に基づいてモータ回転数を可変し得るコンクリート
   バイブレータにおいて、 前記速度指令制御回路は、モータ電流に比例した電圧を
   検出し検出電圧がコンクリートの投入により一定値以上
   に高くなるときは振動が大きくなり脱泡が短い締め固め
   時間で終了し得るようにモータを高回転させる速度指令
   信号を出力し、締め固め時間が経過して検出電圧が一定
   値以下に低くなるときは振動が小さくなるようにモータ
   を低回転させる速度指令信号を出力するように構成され
   ていることを特徴とするコンクリートバイブレータ。 【請求項２】 前記速度指令制御回路は、モータ電流に
   比例した電圧を検出し閾値電圧と比較し検出電圧が閾値
   電圧よりも大きいときはモータを高回転させる速度指令
   信号を出力し、また検出電圧が閾値電圧よりも小さいと
   きはモータを低回転させる速度指令信号を出力するよう
   に構成されていることを特徴とする〔請求項１〕に記載
   のコンクリートバイブレータ。 【請求項３】 前記速度指令制御回路は、モータ電流に
   比例した電圧を検出し検出電圧を平均化するフィルタ回
   路と、前記平均化電圧を入力して該平均化電圧が予め入
   力設定される単一の閾値電圧と比較して大きいときは高
   レベルの速度指令切替信号を出力しまた小さいときは低
   レベルの速度指令切替信号を出力する速度指令切替回路
   と、前記速度指令切替回路から速度指令切替信号を入力
   するようになっていて、高レベルの速度指令切替信号を
   入力したときはモータを高回転させる速度指令信号を出
   力し、また低レベルの速度指令切替信号を入力したとき
   はモータを低回転させる速度指令信号を出力するように
   なっている速度指令回路とからなることを特徴とする
   〔請求項１〕又は〔請求項２〕に記載のコンクリートバ
   イブレータ。 【請求項４】 前記速度指令制御回路は、モータ電流に
   比例した電圧を検出し大小二つの閾値電圧のいずれかと
   比較するようになっていて、コンクリートの投入により
   検出電圧が閾値電圧（小）よりも大きくなるときは、振
   動が大きくなって脱泡が短い締め固め時間で終了し得る
   ようにモータを高回転させる速度指令信号を出力しかつ
   閾値電圧（小）から閾値電圧（大）に切り替えるととも
   に、締め固め時間が経過して検出電圧が閾値電圧（大）
   よりも小さくなるときは、振動が小さくなるようにモー
   タを低回転させる速度指令信号を出力しかつ閾値電圧
   （大）から閾値電圧（小）に切り替えるように構成され
   ていることを特徴とする〔請求項１〕に記載のコンクリ
   ートバイブレータ。 【請求項５】 前記速度指令制御回路は、モータ電流に
   比例した電圧を検出し検出電圧を平均化するフィルタ回
   路と、平均化電圧と閾値電圧を入力して平均化電圧が閾
   値電圧（小）よりも大きいときは高レベルの速度指令切
   替信号を、また平均化電圧が閾値電圧（大）よりも小さ
   いときは低レベルの速度指令切替信号を出力する速度指
   令切替回路と、前記速度指令切替回路から高レベルの速
   度指令切替信号を入力したときはモータを高回転させる
   速度指令信号を出力し、また前記速度指令切替回路から
   低レベルの速度指令切替信号を入力したときはモータを
   低回転させる速度指令信号を出力する速度指令回路と、
   前記速度指令切替回路から出力する速度指令切替信号を
   前記速度指令回路に入力する前位置で分岐入力して、該
   速度指令切替信号が、モータを高回転させる速度指令切
   替信号から低回転させる速度指令切替信号に切り替える
   ときは遅延時間経過後に閾値電圧（小）を前記速度指令
   切替回路に切り替え出力し、またモータを低回転させる
   速度指令切替信号から高回転させる速度指令切替信号に
   切り替えるときは遅延時間経過後に閾値電圧（大）を前
   記速度指令切替回路に切り替え出力する閾値電圧切替回
   路からなることを特徴とする〔請求項１〕又は〔請求項
   ４〕に記載のコンクリートバイブレータ。