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骨材種別判定方法およびその装置 - 特開2008−114459 | j-tokkyo
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【発明の名称】 骨材種別判定方法およびその装置
【発明者】 【氏名】深光 良治

【氏名】甲谷 昌弘

【氏名】大平 信吾

【氏名】小笠原 剛

【氏名】鶴見 哲也

【要約】 【課題】骨材種別の判定の際の人為的なミスを未然に防止するとともに、発生したミスを発見し易くし、さらにまた、骨材製造時等の粒径監視にも用いることのできる骨材種別判定方法およびその装置の提供。

【解決手段】種別を判定しようとする骨材7の上面に対向させて配置されその骨材7との距離を骨材距離データとして検出する距離センサ8により上記骨材7の上面を走査し、複数の骨材距離データを連続的に検出することによりその凹凸形状を検出して骨材の種別を判定する骨材種別判定方法およびその装置。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
種別を判定しようとする骨材の上面に対向させて配置されその骨材との距離を骨材距離データとして検出する距離センサにより上記骨材の上面を走査し、複数の骨材距離データを連続的に検出することによりその凹凸形状を検出して骨材の種別を判定することを特徴とする骨材種別判定方法。
【請求項2】
上記距離センサにより検出された複数の骨材距離データの平均偏差に基づいて骨材の種別を判定することを特徴とする請求項1記載の骨材種別判定方法。
【請求項3】
粒径を異にする各種の骨材の種別ごとに、予め所定の範囲の閾値を設定しておき、上記複数の骨材距離データの平均偏差が、いずれの閾値の範囲に含まれるかによって骨材の種別を判定することを特徴とする請求項2記載の骨材種別判定方法。
【請求項4】
上記距離センサを、骨材を搬送するコンベアの上方に設置するとともに、そのコンベアにより搬送される骨材の上面を走査することを特徴とする請求項1,2または3記載の骨材種別判定方法。
【請求項5】
上記距離センサを移動可能に支持し、これを移動させることによって、骨材の上面を走査することを特徴とする請求項1,2または3記載の骨材種別判定方法。
【請求項6】
種別を判定しようとする骨材の上面との間の距離を骨材距離データとして検出する距離センサと、この距離センサにおいて検出した複数の骨材距離データについて求めた平均偏差に基づいて骨材の種別を判定する演算手段とからなることを特徴とする骨材種別判定装置。
【請求項7】
上記演算手段は、上記複数の骨材距離データの平均偏差が、粒径を異にする各種の骨材の種別ごとに予め設定された所定の範囲の閾値のうち、いずれの閾値の範囲に含まれるかによって骨材の種別を判定することを特徴とする請求項6記載の骨材種別判定装置。
【請求項8】
上記距離センサが、骨材を搬送するコンベアの上方に設置され、そのコンベアにより搬送される骨材の上面を走査し、複数の骨材距離データを連続的に検出することを特徴とする請求項6または7記載の骨材種別判定装置。
【請求項9】
上記距離センサが移動可能に支持され、骨材上において移動されることにより、骨材の上面を走査し、複数の骨材距離データを連続的に検出することを特徴とする請求項6または7記載の骨材種別判定装置。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、ダム建設工事等の工事現場においてコンクリートの製造に使用される複数種の骨材の種別を判定する骨材種別判定方法およびその装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、コンクリートの製造には粒径を異にする複数種の骨材(たとえば、G1の骨材(粒径150〜80mm)、G2の骨材(粒径80〜40mm)、G3の骨材(粒径40〜20mm)、G4の骨材(粒径20〜5mm)、および、Sの骨材(粒径5mm以下)の5種別の骨材)が用いられるが、ダム建設工事等においては、図4に示すように、骨材は、工事現場内の骨材貯蔵設備1内に並設された複数の骨材ビン2a〜2fに種別ごとに仕分けされて一定量が貯蔵保管されるとともに、コンクリートの製造に際しては、各骨材ビンから同現場内のコンクリート製造設備(バッチャープラント)へ必要な骨材を必要な量だけ送給して各骨材を配合することが行われている。
【0003】
上記骨材貯蔵設備1には、骨材を受入するホッパ3と、そのホッパ3に受入された骨材を搬送する搬送コンベア4と、その搬送コンベア4の終端から落下供給される骨材をその種別に応じて上記各骨材ビン2a〜2fのいずれかに投入できるよう、上記各骨材ビン2a〜2fの上方に左右移動可能に設置されかつコンベアベルトを正逆転可能にしたシャトルコンベア5が設置されており(図4)、上記ホッパ3より投入される上記各種別の骨材は、作業員がその種別を判定したうえで、上記搬送コンベア4およびシャトルコンベア5を適宜操作することによって、上記各骨材ビン2a〜2fへ仕分けられる。
【0004】
近年、上記のように骨材貯蔵設備1において貯蔵される骨材は、工事現場内で生産されるほか、工事現場外部の骨材納入業者から購入して搬入されることもあるが、外部から搬入された場合に骨材を上記各骨材ビン2a〜2fに仕分けて投入する手順は、具体的には以下のようなものである。
【0005】
まず、骨材を搬入するダンプトラックの運転手は、当該ダンプトラックに積載してきた骨材の種別を記載した伝票を、上記骨材貯蔵設備の作業員に手渡しし、これを受け取った作業員はその伝票に記載された骨材の種別に基づいて、その骨材を投入すべき骨材ビン2a〜2fを特定する。
【0006】
そして、上記作業員が、上記ホッパ3に受入される骨材が、その種別のものを貯蔵する所定の骨材ビン2a〜2fに投入されるよう、シャトルコンベア5を操作しその位置を調整して骨材投入準備を行う。
たとえば、図4において右方の骨材ビン2d〜2fに骨材を投入する場合には、シャトルコンベア5を移動させてその右端を該当する骨材ビン2d〜2fの上方に位置させる。また、左方の骨材ビン2a〜2dに骨材を投入する場合には、シャトルコンベア5を移動させてその左端を該当する骨材ビン2a〜2cの上方に位置させる。
【0007】
そして、骨材投入準備が完了した後、ダンプトラックに積載した骨材を上記ホッパ3に投入し搬送コンベア4とシャトルコンベア5を運転することにより、骨材は、所定の骨材ビン2a〜2fに仕分けられる。
なお、従来上記のように伝票を用いて骨材の種別を判定し、シャトルコンベア5の操作をしていたことについて、出願人において適当な文献を発見することはできなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかし、この、ホッパ3に投入される骨材をその種別に応じて所定の骨材ビン2a〜2fに投入する作業は、上記のように、作業員がその都度伝票に基づいて骨材の種別を判定し、シャトルコンベア5を操作するという人為的方法により行わざるを得なかったので、その伝票の読み違いや、シャトルコンベア5の操作ミス等によって、骨材を、本来投入すべき骨材ビン2a〜2f以外の他の骨材ビン2a〜2fに投入してしまうおそれがあった。
【0009】
特に、ダム等の建設にあたって使用するコンクリートは、その打設箇所に応じて骨材の配合を調整して所要の強度にして製造する必要があり、骨材の配合ミスは許されないものであるところ、特定の種別の骨材が貯蔵されているべき骨材ビンに他種別の骨材が混入していると、コンクリート製造に際して骨材の配合ミスが生じてしまうことになる。
仮に、他種別の骨材が混入していることが判明した場合であっても、その分級には多大な労力と時間が必要となり、工事の進捗にも影響を与えるだけでなく工事コストも上昇する。
【0010】
また、骨材製造プラントにおいては、製造される骨材の粒径を常時監視することができれば、骨材の品質の向上に資するし、また、骨材貯蔵設備からコンクリート製造設備への骨材供給に際しても、骨材の粒径を監視することができれば、コンクリートの品質の向上に資する。
【0011】
そこで、本発明は、骨材種別の判定の際の上記のような人為的なミスを未然に防止するとともに、発生したミスを発見し易くし、さらにまた、骨材製造時等の粒径監視にも用いることのできる骨材種別判定方法およびその装置の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0012】
請求項1記載の本発明は、種別を判定しようとする骨材7の上面に対向させて配置されその骨材7との距離を骨材距離データとして検出する距離センサ8により上記骨材7の上面を走査し、複数の骨材距離データを連続的に検出することによりその凹凸形状を検出して骨材の種別を判定する骨材種別判定方法である。
【0013】
請求項2記載の本発明は、上記距離センサ8により検出された複数の骨材距離データの平均偏差に基づいて骨材の種別を判定する請求項1記載の骨材種別判定方法である。
【0014】
請求項3記載の本発明は、粒径を異にする各種の骨材の種別ごとに、予め所定の範囲の閾値を設定しておき、上記複数の骨材距離データの平均偏差が、いずれの閾値の範囲に含まれるかによって骨材の種別を判定する請求項2記載の骨材種別判定方法である。
【0015】
請求項4記載の本発明は、上記距離センサ8を、骨材7を搬送するコンベアの上方に設置するとともに、そのコンベアにより搬送される骨材7の上面を走査する請求項1,2または3記載の骨材種別判定方法である。
【0016】
請求項5記載の本発明は、上記距離センサ8を移動可能に支持し、これを移動させることによって、骨材7の上面を走査する請求項1,2または3記載の骨材種別判定方法である。
【0017】
請求項6記載の本発明は、種別を判定しようとする骨材7の上面との間の距離を骨材距離データとして検出する距離センサ8と、この距離センサ8において検出した複数の骨材距離データについて求めた平均偏差に基づいて骨材の種別を判定する演算手段9とからなる骨材種別判定装置である。
【0018】
請求項7記載の本発明は、上記演算手段9は、上記複数の骨材距離データの平均偏差が、粒径を異にする各種の骨材の種別ごとに予め設定された所定の範囲の閾値のうち、いずれの閾値の範囲に含まれるかによって骨材の種別を判定する請求項6記載の骨材種別判定装置である。
【0019】
請求項8記載の本発明は、上記距離センサ8が、骨材を搬送するコンベアの上方に設置され、そのコンベアにより搬送される骨材の上面を走査し、複数の骨材距離データを連続的に検出する請求項6または7記載の骨材種別判定装置である。
【0020】
請求項9記載の本発明は、上記距離センサ8が移動可能に支持され、骨材上において移動されることにより、骨材の上面を走査し、複数の骨材距離データを連続的に検出する請求項6または7記載の骨材種別判定装置である。
【発明の効果】
【0021】
本発明によれば、骨材種別の判定等の際の人為的なミスを未然に防止するとともに、発生したミスを発見し易くすることができ、また、骨材製造時の粒径監視等も容易に行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【0022】
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれに限定されない。
【実施例】
【0023】
本発明の一実施例として、ダム建設工事の工事現場の骨材貯蔵設備に設置される骨材種別判定装置を、図面に基づいて説明する。
【0024】
本実施例の骨材貯蔵設備1’は、従来の骨材貯蔵設備と同様に、ホッパ3に投入される複数種の骨材を、その種別に応じ、複数の骨材ビン2a〜2fに仕分け投入して貯蔵するものである(なお、図4に示した従来の骨材貯蔵設備と同一の箇所には同一の符号を付した)。
具体的には、G1の骨材(粒径150〜80mm)を上記骨材ビン2aに、G2の骨材(粒径80〜40mm)を上記骨材ビン2bに、G3の骨材(粒径40〜20mm)を上記骨材ビン2cに、G4の骨材(粒径20〜5mm)を上記骨材ビン2dに、また、Sの骨材(粒径5mm以下)を骨材ビン2eまたは2fにそれぞれ仕分け投入し貯蔵する。
【0025】
上記骨材貯蔵設備は、上記骨材ビン2a〜2fの上方に、ホッパ3に受入された骨材を搬送する搬送コンベア4と、その搬送コンベア4の搬送終端から落下供給される骨材を、その種別に応じた所定の上記骨材ビン2a〜2fへ搬送投入するための、左右への水平移動および正逆回転を制御可能にしたシャトルコンベア5とを備えている。
【0026】
本実施例の骨材種別判定方法に用いる骨材種別判定装置6は、上記搬送コンベア4のコンベアベルト4’の上方たとえば50cmの位置に設置され、該搬送コンベア4上を搬送される骨材7に向けてレーザ光を発射しその反射光を検出することにより上記骨材7の上面までの距離を検出する距離センサたるレーザ変位計8と、このレーザ変位計8を制御するとともに該レーザ変位計8の検出値に基づいて骨材種別の判定のための所要の演算を行う、演算手段たるPLC(Programable logic controler)9とからなる。
なお、演算手段としては、PLCに代えて、パーソナルコンピュータを使用することもできる。
【0027】
上記レーザ変位計8は、上記骨材7の上面との間の距離を所要の微小検出周期ごとに間欠的に、骨材距離データとして検出する。
その検出周期を微小時間とすることにより、上記骨材距離データを連続的に検出し、結果として、搬送コンベア4上を搬送される骨材7の上面を線状に走査し、その凹凸形状(縦断面形状)を検出することができる。
【0028】
上記PLC9は、数秒程度の測定時間のあいだに、上記レーザ変位計8によって連続して検出される多数の上記骨材距離データまたはその骨材距離データから抽出した所要数の抽出データ(以下、「骨材距離データ群」という。)について、下記の数式1により平均偏差(Mdev)を求める。
【0029】
【数1】


(ここで、nは骨材距離データ群に含まれる全骨材距離データの数、Xiはi個目の骨材距離データの値、Xaveはn個の全骨材距離データの平均値である。)
【0030】
上記のようにして求められる平均偏差は、搬送される骨材の上面の凹凸形状についての、上下振動の幅(振幅)の平均値に相当するから、骨材7の粒径との間に強い相関が認められ、骨材7の粒径が大きくなればその値は大きくなり、逆にその粒径が小さくなれば小さくなる。
したがって、その平均偏差が、骨材の各種別ごとに適宜設定した所定の閾値の範囲内にあるか否かを判定することで骨材種別を判定することができる。
【0031】
すなわち、PLC9は、各種別の骨材それぞれについて予め設定される所要範囲の閾値と上記平均偏差とを比較し、その平均偏差が、何れの種別の骨材の閾値の範囲に含まれるかを判断することによって骨材の種別を判定し、その結果を骨材種別信号として出力する。
【0032】
したがって、たとえば上記骨材信号を骨材種別を表示する表示器に入力することとし、その表示器を上記シャトルコンベア5を操作する作業員がその表示を目視できる場所に設置して骨材種別を表示させるようにすれば、従来のように作業員が伝票に基づいてシャトルコンベア5を操作する場合であっても、その表示器の骨材種別の表示を再度確認することで伝票の読み違いやシャトルコンベア5の操作ミスを防止し易くなり、また、仮にミスがあった場合でもそのミスを発見し易い。
【0033】
また、作業員は、その表示器の表示のみによって骨材7の種別を確認し、上記シャトルコンベア5を操作することとすれば、従来のような伝票の受け渡しを省略することが可能である。
【0034】
また、この骨材種別信号を、上記シャトルコンベア5を制御する図示しない制御装置に直接入力し、作業員の操作なしに自動運転させるようにすれば、人為的ミスを発生させることなく骨材7をその種別に基づいて確実に仕分けることができる。
【0035】
図3に、本実施例の骨材種別判定装置6により行った骨材種別判定試験の結果を示した。
この試験では、各種骨材7を上記搬送コンベア4により100m/minのスピードで搬送しつつ、上記レーザ変位計8により、その骨材7の上面までの距離(骨材距離データ)を、検出周期500μ秒間隔で5秒間、10000個の測点において計測した。したがってこの場合、搬送される骨材7の上面の凹凸形状を0.1667mm間隔の測点において計測したことになる。
【0036】
この試験は、図3に示したように、G1の骨材について5回(試験1〜5)、G2の骨材について4回(試験6〜9)、G3の骨材について2回(試験10,11)、G4の骨材について同じく2回(試験12,13)、Sの骨材について2回(試験14,15)行った。なお、試験16は、搬送コンベア4上に骨材がない状態でそのコンベアベルト4’の上面の位置を計測したものである。
なお、図3において、測定された骨材距離データは、コンベアベルト4’上の所定高さに仮想的に設定した基準位置からの距離(単位:mm)で示してある。
【0037】
上記のようにして得た試験1〜16の各骨材距離データ群について、上記数式1により平均偏差を求めるとともに、さらに、その各骨材距離データ群から1000個の骨材距離データを抽出したデータ群、2000個の骨材距離データをを抽出したデータ群、4000個の骨材距離データを抽出したデータ群、6000個の骨材距離データをを抽出したデータ群、および、8000個の骨材距離データを抽出したデータ群についても、上記数式1により平均偏差を演算した。
【0038】
そして、求められた平均偏差を、予め設定した閾値(図3に示したとおり、G1の骨材については50.0〜25.0、G2の骨材については24.9〜14.0、G3の骨材については13.9〜7.0、G4の骨材については6.9〜4.4、Sの骨材については4.3〜2.0、骨材なしの場合1.9〜0とした。いずれも単位は[mm]。)と比較することにより、骨材の種別(およびその有無)を判定した。
なお、上記の閾値の範囲は、適宜変更して判定の精度をより高めることができる場合がある。
【0039】
G1の骨材について行った試験2と試験5において、2000個および1000個の骨材距離データからなる骨材距離データ群について求めた平均偏差(図3中、*印を付したもの)は、G1の骨材の閾値である50.0〜25.0の範囲から外れたので、これによっては骨材種別を正確に判定できなかった。
しかし、試験1〜試験16の全てにおいて、4000個以上の骨材距離データからなるデータ群について求めた平均偏差は、各骨材の種別に応じた閾値の範囲に収まったので、これに基づいて、正確に骨材種別を判定することができた。
したがって、100m/minのスピードの搬送コンベア4上での骨材種別の判定は、4000個以上の骨材距離データからなる骨材距離データ群に基づいて行うのが好ましい。搬送コンベア4のスピードが異なる場合には、適宜骨材距離データ群のデータ数を増減することで、演算処理すべきデータ量を過大にすることなく十分な精度の判定ができる。
【0040】
上記レーザ変位計8の設置高さ(搬送コンベア4のコンベアベルト4’からの上方への距離)は、適宜変更することが可能である。また、レーザ変位計8に代えて他の各種の距離センサ、例えば赤外線センサ等を使用することも可能である。
【0041】
上記では、距離センサを搬送コンベア4上に設置した例を示したが、距離センサの位置は適宜変更可能である。たとえば、骨材がホッパへ投入される前に、ダンプトラックの荷台に積載されている骨材の種別を判定することも可能である。その場合、たとえば、ロボットアームの腕に距離センサを設けこれを移動可能に支持しておき、このセンサを一定速度で移動させつつ、ダンプトラックの荷台上の骨材の上面を走査すればよい。
【0042】
また、本発明骨材種別判定装置は、骨材貯蔵設備における異種の骨材混入を防止のために用いる他、バッチャープラントへの骨材搬出用コンベア上において骨材の種別を判定することによって、骨材の粒径の監視にも用いることができ、さらには、骨材製造設備においてもコンベア上で粒径を監視して品質管理に役立てることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【0043】
【図1】本発明の実施例に係る骨材種別判定装置を備えた骨材貯蔵設備の説明図である。
【図2】同上の要部拡大断面図である。
【図3】本実施例による実験結果を示した表である。
【図4】従来の骨材貯蔵設備の説明図である。
【符号の説明】
【0044】
1,1’ 骨材貯蔵設備
2a〜2f 骨材ビン
3 ホッパ
4 搬送コンベア
5 シャトルコンベア
6 骨材種別判定装置
7 骨材
8 レーザ変位計(距離センサ)
9 PLC
【出願人】 【識別番号】000235543
【氏名又は名称】飛島建設株式会社
【出願日】 平成18年11月2日(2006.11.2)
【代理人】 【識別番号】100062476
【弁理士】
【氏名又は名称】原田 信市


【公開番号】 特開2008−114459(P2008−114459A)
【公開日】 平成20年5月22日(2008.5.22)
【出願番号】 特願2006−299294(P2006−299294)