阅读说明：本技术 带怠速模式的混凝土振动器 (Concrete vibrator with idling mode ) 是由 铃木祯久 上田伸治 牛岛弘贵 山下和弘 铃木真辉 安藤友和 于 2018-04-27 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种根据振动筒的状态能够自动地变更电动机的转速,从而能够适当地避免因电动机的过热状态及由此引起的故障的混凝土振动器。构成为在控制单元(8)的控制下,在将能够使电动机(2)以适合去除气泡作业的转速进行旋转的频率的驱动电力提供给电动机(2)的通常模式、或者将能够使电动机(2)以比通常模式要低的转速进行旋转的频率的驱动电力提供给电动机(2)的怠速模式下运行,控制单元(8)构成为每单位时间对输入至控制单元(8)或者电动机(2)的电流值进行测量并记录于存储器,并且将最新电流值与基于过去的测量值计算出的基准值进行比较,进一步将比较值的绝对值与阈值进行比较来掌握振动筒的状态,适当地切换运行模式。(The invention provides a concrete vibrator which can automatically change the rotating speed of a motor according to the state of a vibration cylinder, thereby properly avoiding the overheat state of the motor and the faults caused by the overheat state. The control unit (8) is configured to operate in a normal mode in which drive power of a frequency at which the motor (2) can be rotated at a rotation speed suitable for the operation of removing air bubbles is supplied to the motor (2) or an idle mode in which drive power of a frequency at which the motor (2) can be rotated at a rotation speed lower than that in the normal mode is supplied to the motor (2), under the control of the control unit (8), and the control unit (8) is configured to measure a current value input to the control unit (8) or the motor (2) per unit time and record the measured current value in a memory, compare the latest current value with a reference value calculated based on the past measured value, further compare the absolute value of the comparison value with a threshold value to grasp the state of the vibration cylinder, and appropriately switch the operation mode.)

带怠速模式的混凝土振动器

技术领域

本发明涉及一种从浇筑后的混凝土中对气泡进行去除时所使用的混凝土振动器，特别涉及一种采用如下结构的混凝土振动器：能够以“通常模式”和“怠速模式”这两种模式进行运行，且在控制单元的控制下，对这些运行模式进行自动地切换。

背景技术

在建筑工地等进行混凝土的浇筑作业时，使用混凝土振动器实施将气泡从混凝土中去除的作业。混凝土振动器具有以下结构：在前端部具有内置了电动机和偏心锤的振动筒，通过将该振动筒***至未固化的混凝土中，从而对混凝土施加振动，能够使存在于混凝土中的气泡上升并得以去除。

若使内置于振动筒的电动机持续高速旋转的状态，则可能由于积蓄了摩擦热、电阻等产生的热而成为过热状态，但是在将振动筒***至混凝土中的期间，通过周围的混凝土会使电动机冷却，因此即使持续高速旋转的状态，电动机也不会达到过热状态。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本专利特开平成10-252269号公报

专利文献2:日本专利特开2005－348502号公报

专利文献3:日本专利特开2007－089284号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

但是，在进行混凝土浇筑作业的工地，由于泵送混凝土需要花费较多时间等的理由，无法利用混凝土振动器连续地实施去除气泡作业，因此，有时在去除气泡作业中会存在产生间歇的情况(必需将振动筒从混凝土中拔出且保持在空气中的时间段)。在这种去除气泡作业的间隙中，在不切断混凝土振动器的开关并且在空气中长时间地持续电动机的高速旋转状态时，仅依靠周围空气不能充分地冷却振动筒，存在电动机处于过热状态并发生故障的可能性。

本发明解决上述现有技术中的问题，其目的在于提供一种混凝土振动器，根据振动筒的状态能够自动地变更电动机的转速，从而能够适当地避免电动机的过热状态以及由此过热状态引起的故障。

解决技术问题所采用的技术方案

本发明所涉及的混凝土振动器，其特征在于，由内置有电动机和偏心锤的振动筒、向电动机提供驱动电力的电源部、对驱动电力的提供和停止进行切换的开关、将振动筒与电源部进行电连接的供电电缆、以及对电动机的驱动电力进行控制的控制单元构成，构成为在控制单元的控制下，在将使电动机以适合去除气泡作业的转速进行旋转的频率的驱动电力提供给电动机的通常模式、或者将使电动机以比通常模式要低的转速进行旋转的频率的驱动电力提供给电动机的怠速模式下运行，控制单元在电动机驱动的期间，每单位时间对输入至控制单元或电动机的电流值进行测量并将该测量值记录于存储器，并且将输入至控制单元或电动机的最新电流值与基于记录在存储器中的过去的测量值计算出的基准值进行比较并计算出比较值，进一步将比较值的绝对值与预先设定的阈值进行比较，在以通常模式运行的情况下，当所述比较值的绝对值低于所述阈值，并且该状态持续且该持续时间超过了基准时间时，运行模式变更为怠速模式，在以怠速模式运行的情况下，当所述比较值的绝对值大于所述阈值时，运行模式变更为通常模式。

另外，在该混凝土振动器中，优选为，将输入至控制单元或电动机的电流的最新测量值与就在该最新测量值之前的多个测量值的平均值作为最新电流值，将在用于计算出最新电流值的多个测量值之前测量出的多个测量值的平均值作为第一基准值，将在用于计算出第一基准值的多个测量值之前测量出的多个测量值的平均值作为第二基准值，将最新电流值与第一基准值进行比较来计算出第一比较值，并且将最新电流值与第二基准值进行比较来计算出第二比较值，分别将第一比较值的绝对值和第二比较值的绝对值与预先设定的阈值进行比较，另外，优选为，在以怠速模式运行时，将使电动机以即使在空气中连续驱动也不会使电动机处于过热状态的转速进行旋转的频率的驱动电力提供给电动机。

此外，优选为，与比较值的绝对值比较的阈值,根据振动筒的大小(电动机的输出)，设定在0.3～2.0A范围内的值，另外，优选为，在以通常模式运行的情况下，当比较值的绝对值大于阈值的状态持续时、以及当比较值的绝对值暂时小于阈值但该持续时间未超过基准时间时，持续通常模式，在以怠速模式运行的情况下，当比较值的绝对值小于阈值的状态持续时，持续怠速模式。

发明效果

本发明所涉及的混凝土振动器构成为，在去除气泡作业的间隙等中，将电动机处于驱动中的振动筒从混凝土中拔出时，自动地变更至电动机的转速较低的运行模式，并且将振动筒再次***至混凝土中时，自动地恢复至通常的运行模式，在去除气泡作业中断时，即使在将振动筒从混凝土中拔出并保持在空气中的情况下，也能够适当地避免电动机处于过热状态，另外，能够防止发生因电动机的过热而引起的故障。

此外，本发明所涉及的混凝土振动器能够总体地抑制功耗，从而能够期待有助于节能的效果。另外，本发明所涉及的混凝土振动器不受个体差异的影响，能够对振动筒的状态进行正确的判定。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的混凝土振动器1的基本结构的框图。

具体实施方式

以下，针对本发明所涉及「混凝土振动器」的实施方式进行说明。本实施方式的混凝土振动器1如图1所示，由如下部件构成：振动筒4，该振动筒4内置有电动机2以及偏心锤3；电源部5，该电源部5向电动机2提供驱动电力；开关6，开关6对驱动电力的提供和停止(开/关)进行切换；供电电缆7，该供电电缆7将振动筒4与电源部5电连接；以及控制单元8，该控制单元8对电动机2的驱动电力进行控制。另外，供电电缆7在振动筒4和开关6之间，被保护管9覆盖并保护。

电源部5与未图示的商用电源(或者、其它的电源)相连接，通过内置的控制单元8以及频率转换电路10，将输入的电力转换成适当的频率的电流并输出，以使得电动机2以所期望的转速来进行驱动。振动筒4内的电动机2接受从电源部5输出且经由供电电缆7提供的电力来进行驱动，偏心锤3高速旋转，从而振动筒4进行振动。

该混凝土振动器1构成为在控制单元8的控制下，在“通常模式”或“怠速模式”的任意一种模式下运行。“通常模式”是假设将振动筒4***至混凝土中且执行去除气泡作业的运行模式，在该运行模式中，将驱动电力调整成适当的频率并提供给电动机2，以使得电动机2以适合去除气泡作业的转速进行驱动。在本实施方式中，将输入至电源部5的电力输入至控制单元8的驱动器中，且由频率转换电路10将频率转换为360Hz，从控制单元8的驱动器以及电源部5输出。

另一方面，“怠速模式”是假设将振动筒4从混凝土中拔出至空气中且使去除气泡作业中断的运行模式，在该模式中，将驱动电力调整成适当的频率并提供给电动机2，以使得电动机2以即使连续驱动也不会处于过热状态的转速(比“通常模式”的转速要低的转速)进行驱动。在本实施方式中，输入至电源部5的电力通过控制单元8的驱动器将频率转换为250Hz，从电源部5输出。

另外，控制单元8构成为：根据振动筒4的状态(***至混凝土中、或者保持在空气中)将运行模式自动地从“通常模式”变更到“怠速模式”、或者从“怠速模式”变更到“通常模式”。具体而言，在电动机2驱动的期间，控制单元8对输入至控制单元8的驱动器的电流值持续地进行监视，基于该输入电流值的变化的大小来判定振动筒4的状态，适当地选择与振动筒4的状态相匹配的运行模式并进行切换。

在此，针对输入至控制单元8的驱动器的输入电流值与振动筒4的状态之间的关系进行说明，混凝土振动器1的振动筒4在通过来自电源部5的驱动电力的提供对电动机2进行驱动从而偏心锤3旋转以进行振动时，输入至电源部5中的控制单元8的驱动器的电流的连续值会根据振动筒4***至混凝土中、或者使振动筒4保持在空气中而成为不同形态的波形。

具体而言，若在将振动筒4***至混凝土中的状态下使电动机2驱动，则会由存在于周围的混凝土对电动机2施加较大的负荷，因此输入至控制单元8的驱动器的输入电流值成为比较大振幅的波形。另一方面，在将振动筒4保持在空气中的状态下使电动机2驱动时，不会施加由混凝土产生的负荷，因此输入至控制单元8的驱动器的输入电流值成为更微小振幅的波形。因此，通过对输入至控制单元8的驱动器的输入电流值持续地进行监视来掌握该变化的大小，从而能够对振动筒4的状态、即、将振动筒4***至混凝土中、或者使振动筒4保持在空气中进行判定。

另外，这样的振动筒4的状态的判定还可以通过对输入至电动机2的电流的值(即、从控制单元8的驱动器输出的电流的值)持续地进行监视，掌握对于该电动机2的输入电流值的变化的大小来进行。

在本实施方式的混凝土振动器1中，为了判定振动筒4的状态，执行如下的步骤。首先，在电动机2进行驱动的期间，无论在哪个运行模式下，控制单元8的驱动器都以每单位时间(本实施方式中「0.1秒」)对输入至控制单元8的驱动器的电流值进行测量，且将该测量值记录于存储器。另外，与此并行地，控制单元8的驱动器以每单位时间(本实施方式中「0.5秒」)将基于输入至控制单元8的驱动器中的电流的最新测量值等计算出的最新电流值与基于已记录在存储器中的过去的测量值计算出的基准值进行比较(从最新电流值减去基准值、或者从基准值减去最新电流值)。

另外，在本实施方式中，将输入至控制单元8的驱动器中的电流的最新测量值和就在该最新测量值之前的多个测量值的平均值(例如，从0.4秒前的测量值到最新测量值为止的平均值)作为最新电流值，将在用于计算最新电流值的多个测量值之前测量到的多个测量值的平均值(例如，从0.9秒前的测量值到0.5秒前的测量值为止的平均值)作为第一基准值，进一步将在用于计算第一基准值的多个测量值之前测量到的多个测量值的平均值(例如，从1.4秒前的测量值到1.0秒前的测量值为止的平均值)作为第二基准值，将最新电流值和第一基准值进行比较(计算出第一比较值)，并且将最新电流值与第二基准值进行比较(计算出第二比较值)。

并且，控制单元8的驱动器分别将最新电流值与基准值(第一基准值及第二基准值)的比较值(第一比较值及第二比较值)的绝对值与预先设定的阈值(本实施方式中「0.3A」)进行比较。在此，在比较值的绝对值(第一比较值的绝对值、或者第二比较值的绝对值中的任一个)大于阈值的情况下，输入至控制单元8的驱动器的输入电流值以超过阈值的较大振幅进行变化，另外，在比较值的绝对值(第一比较值的绝对值、以及第二比较值的绝对值都)小于阈值的情况下，输入至控制单元8的驱动器的输入电流值的变化极小。

因此，在比较值的绝对值(第一比较值的绝对值、或者、第二比较值的绝对值中的任一个)大于阈值的情况下，控制单元8的驱动器判定为「处于振动筒4***至混凝土中的状态」。另一方面，在比较值的绝对值(第一比较值的绝对值、以及第二比较值的绝对值都)小于阈值的情况下，控制单元8的驱动器判定为「可能振动筒4保持在空气中」，更进一步地在比较值的绝对值小于阈值的状态持续且该持续时间超过基准时间(本实施方式中「60秒」)的情况下，控制单元8的驱动器判定为「振动筒4保持在空气中」。并且，基于与这样的振动筒4的状态相关的判定结果，控制单元8的驱动器决定使当前的运行模式变更还是持续。

具体而言，在混凝土振动器1以“通常模式”运行的情况下，当比较值的绝对值小于阈值，并且该状态持续且该持续时间超过基准时间时，判定为「振动筒4保持在空气中」，且运行模式变更为“怠速模式”。另一方面，在混凝土振动器1以“通常模式”运行的情况下，当比较值的绝对值大于阈值的状态持续时、以及比较值的绝对值暂时小于阈值但该状态未持续时(持续时间未超过基准时间时)，判定为「振动筒4处于持续性地或者间歇性地***至混凝土中的状态」，且运行模式不发生变更，持续“通常模式”。

另外，在混凝土振动器1以“怠速模式”运行的情况下，当比较值的绝对值大于阈值时，判定为「振动筒4被***至混凝土中」，且运行模式变更为“通常模式”。另一方面，在混凝土振动器1以“怠速模式”运行的情况下，当比较值的绝对值小于阈值的状态持续时，判定为「振动筒4仍然被保持在空气中」，且运行模式不变更，持续“怠速模式”。

本发明所涉及的混凝土振动器1涉及如上所说明的结构，在去除气泡作业的间隙等中，将电动机2处于驱动中的振动筒4从混凝土中拔出且不切断开关6而保持在空气中的情况下，在该状态超过基准时间的时间点，由控制单元8的驱动器判定为「振动筒4被保持在空气中」，且将运行模式自动变更为“怠速模式”。

并且，在“怠速模式”下，将从电源部5输出的驱动电力的频率进行转换后提供给电动机2，以使得成为即使连续驱动电动机2也不会处于过热状态的转速(比“通常模式”下的转速要低的转速)，因此即使不切断开关6、即、使电动机2持续旋转，也能够适当地避免电动机2处于过热状态，另外，能够防止产生因电动机2的过热引起的故障。

另外，为了使已中断的去除气泡作业重新开始，将保持在空气中的振动筒4***至混凝土中时，通过控制单元8的驱动器判定为「振动筒4***至混凝土中」，且将运行模式自动地变更为“通常模式”。

更进一步地，“怠速模式”下运行时的功耗比“通常模式”下运行时的功耗要小，因此通过构成为根据振动筒4的状态将运行模式自动地切换为“怠速模式”，从而总体上能够抑制功耗且有助于节能。另外，对于作业者，能够无需频繁对开关6进行切换作业地，对混凝土振动器进行操作。

另外，作为本发明的一个变形例，可以考虑到构成为以“通常模式”运行中的混凝土振动器在满足一定条件的情况下，运行模式不变更为“怠速模式”，而是自动地变更为“停止模式”(即，开关6自动地切换为断开)，切断提供给电动机的驱动电力从而停止电动机，从该状态开始作业者将振动筒***至混凝土中，且通过将开关6切换为导通，从而重新开始电动机的旋转，在此情况下，在停止状态的电动机重新开始旋转时，会产生较大的起动电流，从而存在对电动机带来负担的问题。

对此，如上述实施方式的混凝土振动器1那样，在将保持在空气中的振动筒4***至混凝土中的情况下，当运行模式构成为自动地从“怠速模式”变更为“通常模式”时，能够使得变更为“通常模式”前后的电流的变化幅度变得较小，从而能够减小对电动机2的负担。另外，在切换至“通常模式”之后，在短时间内能够将电动机2的转速上升至规定的转速(适合于去除气泡作业的转速)，对于作业者的操作性也良好。这一点与如下情况相似：与使停止中的汽车前进并达到规定速度的情况相比较，使低速行驶中的汽车达到规定速度的情况对发动机产生的负担较小，从而也缩短了达到规定速度为止所需的时间。

另外，在同一机种的多个混凝土振动器1中，即使在以同一条件向电动机2提供驱动电力的情况下，实际输入至各控制单元8的驱动器的电流值也会产生个体差异，因此在对输入至控制单元8的驱动器的电流值进行测量并对振动筒4的状态进行判定时，作为与测量值进行比较的基准值，在使用预先设定的固定值的情况下，存在由于如上述那样的个体差异而产生误判定的可能性，然而在本实施方式中，作为与最新电流值进行比较的基准值，由于使用基于该混凝土振动器1中的之前不久的多个测量值计算出的平均值，因此不受个体差异的影响，能够正确地对振动筒4的状态进行判定。

另外，在本实施方式中，将由频率转换电路10以及控制单元8的驱动器所转换的电动机2的驱动电力的频率设定成“通常模式”下为「360Hz」、“怠速模式”下为「250Hz」，但不限于该频率，根据采用的电动机2的性能，能够设定为适当的值(例如，“通常模式”的频率设为「400Hz」，“怠速模式”的频率设为「300Hz」等)。

另外，在本实施方式中，将由控制单元8的驱动器所执行的输入至控制单元8的驱动器的输入电流值的测量的间隔(单位时间)设定为「0.1秒」，但也可构成为以更长的时间间隔、或者以更短的时间间隔来执行输入电流值的测量。另外，在本实施方式中，将由控制单元8的驱动器所执行的最新电流值与基准值的比较的间隔(单位时间)设定为「0.5秒」，也可构成为以更长的时间间隔、或者以更短的时间间隔来执行最新电流值与基准值的比较。

而且，在本实施方式中，在对振动筒4的状态进行判定时，将与基于输入至控制单元8的驱动器的电流的测量值等计算出的最新电流值进行比较的基准值(第一基准值以及第二基准值)设为「从1.4秒前的测量值到1.0秒前的测量值为止的平均值」及「从0.9秒前的测量值到0.5秒前的测量值为止的平均值」，但不限于这些，也能够将这些以外的过去的测量值的平均值作为基准值来使用。另外，在本实施方式中，将「从0.4秒前的测量值到最新测量值为止的平均值」作为与基准值进行比较的最新电流值，但并不限于此，也能够使用这些以外的测量值、即、相比于用于计算基准值的测量值更新的多个测量值的平均值、或者最新测量值本身作为最新电流值。

另外，在本实施方式中，在对振动筒4的状态进行判定时，将与最新电流值与基准值的比较值的绝对值进行比较的阈值设为「0.3A」，也可设定为更大、或者更小的值。而且，当最新电流值与基准值的比较值的绝对值小于阈值的状态持续时，为了使控制单元8的驱动器判定为「振动筒4保持在空气中」所附条件的持续时间的基准时间设定为「60秒」，但也可设定为更长、或者更短的时间。另外，也可构成为用户自由地设定基准时间以使得能够进行变更。

标号说明

1：混凝土振动器

2：电动机

3：偏心锤

4：振动筒

5：电源部

6：开关

7：供电电缆

8：控制单元

9：保护管

10：频率转换电路