JP2000144626A - 舗装厚さ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 舗装工事における舗装厚さの管理・制御の自
動化をはかり、安全性を高め、さらに舗装材の消費量を
少なくしてコストを低減することができる舗装厚さ制御
装置を提供する。 【解決手段】 アスファルト舗装を行いレベリングシリ
ンダ７６の作動によりその舗装厚さを調整することがで
きる舗装工事用機械に使用されるものであって、アスフ
ァルト敷均直後のアスファルト舗装部の舗装厚さを測定
し、舗装厚さ計測値信号ｔ２を出力する舗装厚さ計測部
１２と、所望の舗装厚さを設定し、舗装厚さ設定値信号
ｔ１を出力する厚さ設定部１４と、舗装厚さ計測値信号
ｔ２と前記舗装厚さ設定値信号ｔ１に基づき、舗装厚さ
を所望の舗装厚さとなるようにレベリングシリンダ７６
を作動させるための操作指令信号を作成し出力するコン
トローラ１６と、を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、舗装工事用機械
に使用され舗装厚さの制御を行う舗装厚さ制御装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】道路舗装工事用機械としては、図４に示
したように、アスファルト舗装を行うアスファルトフィ
ニッシャーが知られている。アスファルトフィニッシャ
ー５４は、ダンプカー５２の後方に接続され、受け入れ
ホッパ６０、車輪６２１を有するトラクタユニット６
２、オーガ機構６４及びスクリードプレート６６を主に
備えている。スクリードプレート６６の両端は、それぞ
れ軸６８を介して角度調整可能に、レベリングアーム７
０の一端に軸着されている。各レベリングアーム７０の
それぞれの他端はピボット７２により回転可能に、トラ
クタユニット６２に取付けられたレベリングシリンダ７
６のシリンダロッド７４に軸着されている。

【０００３】アスファルト舗装は、このアスファルトフ
ィニッシャー５４を用いて次のような手順で進められ
る。

【０００４】（１） 予め平らに修正された砂利等から
なる路盤５０上を、ダンプカー５２が先行し、ダンプカ
ー５２をアスファルトフィニッシャー５４が追走する。
アスファルトフィニッシャー５４の受け入れホッパ６０
には、ダンプカー５２からアスファルト合材５６が供給
される。

【０００５】（２） 受け入れホッパ６０に供給された
アスファルト合材５６は、トラクタユニット６２内を貫
通するフィーダ機構（図示せず）により後方へ搬送及び
排出される。

【０００６】（３） 排出されたアスファルト合材５６
は、オーガ機構６４の左ネジ及び右ネジが回転すること
により左右に拡げられ、スクリードプレート６６により
平らに成形仕上げされる。

【０００７】（４） アスファルト合材５６を敷きなら
すときに、レベリングアーム７０はスクリードプレート
６６にフローティング作用を与え、スクリードプレート
６６は上下しながらアスファルト舗装部５８を所望の舗
装厚さｔに維持する。

【０００８】即ち、図５（Ａ）に示したように、トラク
タユニット６２が車輪６２１によって路面５１を走行中
に、低い段差Ｈ−にさしかかったとする。すると、図５
（Ｂ）に示すようにレベリングアーム７０及びスクリー
ドプレート６６が傾斜し、スクリードプレート６６が矢
印イの方向へ回動し、段差Ｈ−に対応して舗装厚さｔを
維持する。また、逆に、図５（Ｃ）に示すように、高い
段差にさしかかったときも、レベリングアーム７０及び
スクリードプレート６６が傾斜し、スクリードプレート
６６が矢印ロの方向へ回動し、段差Ｈ＋に対応して舗装
厚さｔを維持する。

【０００９】この舗装厚さｔは次のように管理・制御さ
れている。まず、舗装厚さｔの管理は、作業者がスクリ
ードブレード６６で敷きならされた直後のアスファルト
の厚さを図６（Ａ）及び（Ｂ）に示すピック１００で測
定することにより行われる。ピック１００は、シース１
０１内を摺動する測定ロッド１０２を有しており、シー
ス１０１下部をアスファルト舗装上面に押し当て、測定
ロッド１０２をアスファルト舗装部５８に差し込み、路
盤５０に測定ロッド１０２の先端が当たって止まる位置
を、測定ロッド１０２に刻まれた深さ測定目盛り１０３
で、舗装厚さｔとして読み取るものである。舗装厚さｔ
の測定結果は、アスファルトフィニッシャー５４上の作
業者に伝えられ、ここで目標舗装厚さｔを外れていた場
合、レベリングシリンダ７６のシリンダロッド７４を駆
動してピボット７２の高さ方向位置を調整する。具体的
には、目標舗装厚さより厚い舗装がなされていた場合に
は、ピボット位置を下げる方向に調整し、また逆に目標
舗装厚さより薄い舗装がなされていた場合には、ピボッ
ト位置を上げる方向に調整することで目標舗装厚さにな
るように制御している。

【００１０】工事業者は、舗装工事の契約において定め
られた舗装厚さを厳守する必要があり、それを下回る厚
さで舗装がなされた場合、再舗装工事が必要となる。こ
のため、通常目標舗装厚さは、舗装工事で定められた舗
装厚さよりも厚めに設定されている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
アスファルト舗装厚さの管理・制御は、作業者が敷均し
直後のアスファルト舗装厚さを測定するために工事区域
以外の車線を通り、１００℃以上の高温の舗装面上に立
ち入らなければならず、更には、敷均し作業直後は点圧
ローラー機械が引き続き作業を行っているため、作業者
は注意深く作業を行わなければならないという、安全上
の課題が多々ある。

【００１２】また、舗装厚さを測定する作業者やアスフ
ァルトフィニッシャー５４上でレベリングシリンダ７６
を操作する作業者がそれぞれ必要であり、また、実際の
作業にあっては、舗装厚さを測定し、その結果によりレ
ベリングシリンダ７６を調整操作し、さらに調整後のア
スファルト厚さを確認測定する必要があるなど、人手が
かかり、かつ作業が煩雑であるという課題がある。

【００１３】さらに、上述のように目標舗装厚さは、舗
装工事で定められた舗装厚さよりも厚めに設定されてい
るため、アスファルト合材の消費量が必要量以上となっ
てコスト増となっているという課題がある。

【００１４】本発明はかかる課題に鑑みなされたもの
で、請求項１ないし請求項３記載の発明は、舗装工事に
おける舗装厚さの管理・制御の自動化をはかり、安全性
を高め、さらに舗装材の消費量を少なくしてコストを低
減することができる舗装厚さ制御装置を提供することを
その目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のうち請求項１記載の発明は、アスファルト
舗装を行いアクチュエータの作動によりその舗装厚さを
調整することができる舗装工事用機械に使用される舗装
厚さ制御装置であって、アスファルト敷均直後のアスフ
ァルト舗装部の舗装厚さを測定し、舗装厚さ計測値信号
を出力する舗装厚さ計測部と、所望の舗装厚さを設定
し、舗装厚さ設定値信号を出力する厚さ設定部と、前記
舗装厚さ計測値信号と前記舗装厚さ設定値信号に基づき
舗装厚さを所望の舗装厚さとなるように前記アクチュエ
ータを作動させるための操作指令信号を作成し出力する
コントローラと、を備えることを特徴とする。

【００１６】舗装厚さ計測部から出力される舗装厚さ計
測値信号と、厚さ設定部から出力された舗装厚さ設定値
信号に基づき、コントローラで操作指令信号を作成し
て、前記アクチュエータを自動的に作動させ、舗装厚さ
を所望の舗装厚さになるように制御する。

【００１７】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載のものにおいて、前記厚さ設定部が、マイクロ波送信
用の励振信号を出力する送信回路と、送信回路からの励
振信号を受けてアスファルト敷均直後のアスファルト舗
装部に向けてマイクロ波を送信するマイクロ波送信部
と、アスファルト舗装上面からの反射波及びアスファル
ト舗装部内部を透過しアスファルト舗装下面から反射し
た反射波を受信し受信信号を出力するマイクロ波受信部
と、アスファルト舗装上面からの反射波の受信信号に基
づき、マイクロ波送信部から舗装上面で反射してマイク
ロ波受信部に到達するまでのマイクロ波伝搬時間（Ｔ
１）を求めると共に、アスファルト舗装下面からの反射
波の受信信号に基づき、マイクロ波送信部から舗装下面
で反射してマイクロ波受信部に到達するまでのマイクロ
波伝搬時間（Ｔ２）を求め、それぞれのマイクロ波伝搬
時間（Ｔ１、Ｔ２）より前記アスファルト舗装部の舗装
厚さを求め、舗装厚さ計測値信号を出力する演算回路
と、を備えることを特徴とする。

【００１８】また、請求項３記載の発明は、請求項１ま
たは２記載のものにおいて、前記コントローラが、舗装
厚さ計測部から出力された計測値信号と、厚さ設定部か
ら出力される舗装厚さ設定値信号とを比較演算し、アク
チュエータへの操作指令信号を作成し出力することを特
徴とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態を説明する。

【００２０】図１は、本実施の形態に係る舗装厚さ制御
装置１０の構成を表すブロック図である。舗装厚さ制御
装置１０は、舗装工事用機械であるアスファルトフィニ
ッシャー５４に搭載されており、舗装厚さ計測部１２
と、厚さ設定部１４と、コントローラ１６と、表示部１
８とを備えている。

【００２１】厚さ設定部１４は、作業者が例えば操作つ
まみを回動させることで手動設定できるようになってお
り、エンコーダまたはポテンショメータにて構成され、
操作つまみの回動角度に対応した舗装厚さ設定値信号ｔ
１を出力するものである。

【００２２】表示部１８は、例えばＬＥＤ等の表示素子
で構成され、舗装厚さ計測部１２から得られた後述の舗
装厚さ計測値を表示するものである。

【００２３】舗装厚さ計測部１２は、アスファルト敷均
直後のアスファルト舗装部５８の舗装厚さを自動的に且
つ非接触、非破壊的に測定し、舗装厚さ計測値信号ｔ２
を出力するものである。この舗装厚さ計測部１２の一例
の構成を図２に示す。

【００２４】図２の舗装厚さ計測部１２は、マイクロ波
を用いて舗装厚さを測定するものであり、送信回路２０
と、マイクロ波送信部２２と、マイクロ波受信部２４
と、演算回路２６とを備える。

【００２５】送信回路２０は、励振信号を出力するため
の発振回路を有しており、この励振信号は送信信号とな
り、マイクロ波送信部２２と演算回路２６とへそれぞれ
送出される。

【００２６】マイクロ波送信部２２は、発信回路及びア
ンテナを有しており、送信回路２０からの送信電気信号
をマイクロ波に変換するものである。

【００２７】また、マイクロ波受信部２４は、受信回路
及びアンテナを有しており、受信されたマイクロ波を電
気信号に変換するものであり、この受信電気信号は、演
算回路２６へと送出される。

【００２８】演算回路２６は、送信信号から受信信号が
得られるまでの時間を測定すると共に、これらの時間か
ら舗装厚さを求めるもので、クロックパルス発生回路、
ゲート回路、カウンタ、ＣＰＵ、ＲＯＭ等を有してい
る。

【００２９】マイクロ波送信部２２及びマイクロ波受信
部２４は、アスファルト敷均直後のアスファルト舗装部
に向けてマイクロ波を送信すると共に、アスファルト舗
装部から反射されたマイクロ波を受信することができる
ように、アスファルトフィニッシャー５４からスクリー
ドプレート６６よりも後方に突出するようにして設けら
れる。

【００３０】この舗装厚さ計測部１２の厚さ測定の作用
を説明する。送信回路２０において所定時間間隔毎に発
振回路から励振信号が生成されると、この信号がマイク
ロ波送信部２２へと入力され、マイクロ波送信部２２か
らアスファルト敷均直後のアスファルト舗装部に向けて
マイクロ波が送信される。送信されたマイクロ波は、ア
スファルト舗装上面４０においてその一部が反射され、
一部がアスファルト舗装部５８内部を透過する。アスフ
ァルト舗装部５８内部を透過したマイクロ波のさらに一
部は、アスファルト舗装下面４２において反射し、アス
ファルト舗装上面４０を透過する。こうして、アスファ
ルト舗装上面４０において反射した反射波４４と、アス
ファルト舗装下面４２において反射した反射波４６と
が、マイクロ波受信部２４に到達する。反射波４４及び
反射波４６は、マイクロ波受信部２４によって電気信号
に変換され増幅されて受信信号として演算回路２６へと
出力される。

【００３１】演算回路２６には、送信回路２０からの送
信信号とマイクロ波受信部２４からの受信信号が図３の
タイムチャートに示したように、それぞれ入力されてい
る。これらの送信信号及び受信信号を用いて、送信信号
と最初に受信された受信信号との間の時間間隔を計時す
ることにより、マイクロ波送信部２２からアスファルト
舗装上面４０で反射してマイクロ波受信部２４に到達す
るまでのマイクロ波伝搬時間Ｔ１を求める。また、送信
信号と２番目に受信された受信信号との間の時間間隔を
計時することにより、マイクロ波送信部２２からアスフ
ァルト舗装下面４２で反射してマイクロ波受信部２４に
到達するまでのマイクロ波伝搬時間Ｔ２を求める。これ
らの測定は、クロックパルス発生回路、ゲート回路及び
カウンタを用いて公知の手段により行うことができる。

【００３２】さらに演算回路２６において、求められた
マイクロ波伝搬時間Ｔ１、Ｔ２と、既知であるアスファ
ルト舗装部５８のマイクロ波伝搬速度Ｖによりアスファ
ルト舗装部５８の舗装厚さｔを次式により算出する。

【００３３】

【数１】 舗装厚さ計測値ｔ２＝（Ｔ２−Ｔ１）・Ｖ／２ （１）

【００３４】この舗装厚さ計測部１２で求められた舗装
厚さ計測値ｔ２は、表示部１８及びコントローラ１６へ
と送られる。

【００３５】コントローラ１６は、差動アンプを有して
おり、舗装厚さ計測部１２と厚さ設定部１４とからの２
入力の差分計算を行い、その結果を油圧バルブユニット
８２の油圧バルブを駆動するための操作指令信号に変換
し、油圧バルブユニット８２へ出力するものである。

【００３６】油圧バルブユニット８２は、電磁切換弁ま
たは比例電磁弁及び流量制御弁を有しており、油圧源及
び圧力制御弁等を備えた油圧パワーユニット８０から供
給される油圧作動油の方向、流量を制御することができ
るものである。

【００３７】以上のように構成される舗装厚さ制御装置
１０において、所定時間毎に舗装厚さ計測部１２から出
力される舗装厚さ計測値信号ｔ２を用いて、以下のよう
に舗装厚さが制御される。

【００３８】厚さ設定部１４において予め所望の舗装厚
さが設定され、設定された舗装厚さ設定値信号ｔ１がコ
ントローラ１６に入力される。

【００３９】コントローラ１６において、舗装厚さ計測
部１２から入力される舗装厚さ計測値信号ｔ２と、厚さ
設定部１４から入力される舗装厚さ設定値信号ｔ１とを
比較演算し、例えばｔ２−ｔ１となる差分信号を油圧バ
ルブユニット８２への操作指令信号として出力する。

【００４０】操作指令信号は、具体的には、ＰＷＭ（パ
ルス幅変調）信号またはアナログ信号とすることができ
る。そして、操作指令信号に基づき、油圧バルブユニッ
ト８２を介してアクチュエータであるレベリングシリン
ダ７６のシリンダロッド７４を上下動させて、シリンダ
ロッド７４の先端にあるピボット７２を上下動させ、ス
クリードプレート６６の制御を行う。

【００４１】より具体的に説明すると、ｔ２−ｔ１の差
分信号の正負により、シリンダロッド７４の上下動は以
下のように決定される。

【００４２】

【数２】ｔ２−ｔ１≧０の場合：シリンダロッド７４を
下降制御する。 ｔ２−ｔ１＜０の場合：シリンダロッド７４を上昇制御
する。

【００４３】これにより、ｔ２−ｔ１≧０の場合、舗装
厚さｔは舗装厚さ設定値ｔ１より厚くなっているので、
図５（Ｂ）に示す矢印イの方向、即ち舗装厚さを減少す
る方向にスクリードプレート６６が制御される。また、
ｔ２−ｔ１＜０の場合、舗装厚さｔは舗装厚さ設定値ｔ
１より薄くなっているので、図５（Ｃ）に示す矢印ロの
方向、即ち舗装厚さを増加する方向にスクリードプレー
ト６６が制御される。

【００４４】ここで、ｔ２−ｔ１なる差分信号をそのま
ま操作指令信号として用いるか、またはゲイン調整や不
感帯を設けるか等の公知の制御手法は、制御する対象で
ある道路舗装工事用機械の応答特性に応じて様々に適応
可能であることは言うまでもない。

【００４５】こうして、自動的に舗装厚さが所望厚さと
なるように制御することができるため、作業者が舗装面
上に立ち入る必要はなく、安全確保、作業の省力化が図
れる。また、マイクロ波による舗装厚さ測定はリアルタ
イムに多数回行うことができ、高精度に制御することが
できるため、舗装厚さ設定値を契約で決められた舗装厚
さよりも多くのマージンを取ったものとする必要はな
く、アスファルト合材の消費量も節約することができ
る。

【００４６】また、アスファルト舗装工事においては、
舗装箇所毎に、舗装厚さを変えて舗装工事がなされるこ
とがあり、この場合においても作業者は厚さ設定部１４
の設定値を変更することで、簡単に厚さ設定が行える。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１ないし３
記載の発明によれば、舗装厚さ計測部から出力される舗
装厚さ計測値信号と、厚さ設定部から出力された舗装厚
さ設定値信号に基づき、コントローラで操作指令信号を
作成して、前記アクチュエータを作動させるようにした
ため、作業者の安全確保、作業の省力化が図れると共
に、舗装厚さの高精度化が図れよって舗装材の消費量を
少なくすることができる。

【００４８】また、厚さ設定を簡単に行うことができる
ため、舗装厚さの変更にも簡単に対応することができ
る。

【００４９】請求項２記載の発明によれば、マイクロ波
を用いて舗装厚さを測定することができるため、非接触
で測定することができ、敷均したアスファルト舗装部を
破壊する必要がない。

【００５０】請求項３記載の発明によれば、舗装厚さ計
測部からの舗装厚さ計測値信号と、厚さ設定部からの舗
装厚さ設定値信号との比較によって、簡単に操作指令信
号を作成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態に係る舗装厚さ制御装置
の構成を表すブロック図である。

【図２】 図１の舗装厚さ計測部の構成を表すブロック
図である。

【図３】 図２の舗装厚さ計測部の測定動作を説明する
ためのタイムチャート図である。

【図４】 道路舗装工事用機械の一例を表す斜視図であ
る。

【図５】 所定舗装厚さを維持するための動作を表す説
明図である。

【図６】 従来の舗装厚さの測定を表す説明図である。

【符号の説明】

１０ 舗装厚さ制御装置 １２ 舗装厚さ計測部 １４ 厚さ設定部 １６ コントローラ ２０ 送信回路 ２２ マイクロ波送信部 ２４ マイクロ波受信部 ２６ 演算回路 ４０ アスファルト舗装上面 ４２ アスファルト舗装下面 ５４ アスファルトフィニッシャー（舗装工事用機械） ５８ アスファルト舗装部 ７４ シリンダロッド ７６ レベリングシリンダ（アクチュエータ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2D052 AA03 BD03 CA01 2F067 AA27 BB19 CC10 DD10 EE10 HH02 JJ02 KK08 PP07 RR04 RR24

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アスファルト舗装を行いアクチュエータ
   の作動によりその舗装厚さを調整することができる舗装
   工事用機械に使用される舗装厚さ制御装置であって、 アスファルト敷均直後のアスファルト舗装部の舗装厚さ
   を測定し、舗装厚さ計測値信号を出力する舗装厚さ計測
   部と、 所望の舗装厚さを設定し、舗装厚さ設定値信号を出力す
   る厚さ設定部と、 前記舗装厚さ計測値信号と前記舗装厚さ設定値信号に基
   づき、舗装厚さを所望の舗装厚さとなるように前記アク
   チュエータを作動させるための操作指令信号を作成し出
   力するコントローラと、を備えることを特徴とする舗装
   厚さ制御装置。
2. 【請求項２】 前記厚さ設定部は、 マイクロ波送信用の励振信号を出力する送信回路と、 送信回路からの励振信号を受けてアスファルト敷均直後
   のアスファルト舗装部に向けてマイクロ波を送信するマ
   イクロ波送信部と、 アスファルト舗装上面からの反射波及びアスファルト舗
   装部内部を透過しアスファルト舗装下面から反射した反
   射波を受信しそれぞれの受信信号を出力するマイクロ波
   受信部と、 アスファルト舗装上面からの反射波の受信信号に基づ
   き、マイクロ波送信部からアスファルト舗装上面で反射
   してマイクロ波受信部に到達するまでのマイクロ波伝搬
   時間（Ｔ１）を求めると共に、アスファルト舗装下面か
   らの反射波の受信信号に基づき、マイクロ波送信部から
   アスファルト舗装下面で反射してマイクロ波受信部に到
   達するまでのマイクロ波伝搬時間（Ｔ２）を求め、それ
   ぞれのマイクロ波伝搬時間（Ｔ１、Ｔ２）より前記アス
   ファルト舗装部の舗装厚さを求め、舗装厚さ計測値信号
   を出力する演算回路と、を備えることを特徴とする請求
   項１記載の舗装厚さ制御装置。
3. 【請求項３】 前記コントローラは、舗装厚さ計測部か
   ら出力された舗装厚さ計測値信号と、厚さ設定部から出
   力される舗装厚さ設定値信号とを比較演算し、アクチュ
   エータへの操作指令信号を作成し出力することを特徴と
   する請求項１または２記載の舗装厚さ制御装置。