JP2015059401A - 道路舗装機械における発電制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】道路舗装機械の動作モードをコントローラに認識させ、舗装機械が施工モードに切り替えられた後は、発電機用油圧モータの回転速度を固定し、スクリードプレートを加熱させる電気ヒータの加熱出力を安定させることができるようにした道路舗装機械における発電制御装置を提供する。
【解決手段】舗装機械の動作モードを検出する制御判定部３１を有し、この制御判定部３１が道路舗装機械の動作が施工モードに切り替えられたと判定した場合に、発電機用油圧モータ２７における以後の回転速度を施工モード用に固定し、電気ヒータ２８の加熱出力を一定に保持するコントローラ２０を設けた、道路舗装機械における発電制御装置。
【選択図】図３

Description

本発明は道路舗装機械における発電制御装置に関するものであり、特に、エンジンにより駆動される油圧ポンプの駆動力で発電機を回転させ、その発電機で生成された電力を電気ヒータに供給し、その電気ヒータでスクリードプレートを加熱する道路舗装機械における発電制御装置に関するものである。

従来、この種の道路舗装機械における発電制御装置は、例えば特許文献１等で知られている。

特許文献１における道路舗装機械の発電制御装置は、エンジンの動力取り出し口、すなわちＰＴＯ(Power takeoff)からＶベルト等を介して発電機を直接駆動し、エンジンの回転時に発電機を常時回転させておく方式が採用されている。このように、エンジンの動力取り出し口からＶベルトを介して発電機を直接駆動する方法では、発電機の回転がエンジンの回転数に依存するため、エンジンがアイドリング状態にあるような場合には、発電機の回転が不足し、十分な電力を出力できない場合がある。

図５は、従来の道路舗装機械であるアスファルトフィニッシャに搭載された発電制御系統の回路ブロック図である。同図において、この発電制御系統の回路では、道路舗装機械全体を、決められた手順に従って制御するコントローラ１００を備えている。該コントローラ１００は、主としてマイクロコンピュータからなる。

エンジン１０１の出力軸(図示せず)には、油圧ポンプ１０２が接続されている。その油圧ポンプ１０２の吐出ライン１０３は、電磁比例式の流量制御弁である電磁比例弁１０４を介して、スクリュ１０５を駆動するアクチュエータ用油圧モータ１０６に作動油を供給するための吐出ライン１０３ａと、コンベア１０７を駆動するアクチュエータ用油圧モータ１０８に作動油を供給するための吐出ライン１０３ｂと、発電機１０９を駆動する発電機用油圧モータ１１０に作動油を供給するための吐出ライン１０３ｃとに分岐されている。

また、発電機１０９には、スクリード装置１１１のスクリードプレート(図示せず)を加熱するための電気ヒータ１１２が接続されており、その発電機１０９で生成された電力を電気ヒータ１１２に供給して、その電気ヒータ１１２でスクリードプレートを加熱できるようになっている。

前記電磁比例弁１０４は、コントローラ１００からの指令信号により制御されるものであり、コントローラ１００からの指令信号が出力されると、そのコントローラ１００の指令信号に対応した弁開度をもって開弁し、前記油圧ポンプ１０２からの作動油を各油圧モータ１０６，１０８，１１０側にそれぞれ流して、各油圧モータ１０６，１０８，１１０を回転させる。

また、発電機用油圧モータ１１０は、高速回転と低速回転の２段階に切り替え可能な２速油圧モータである。そして、コントローラ１００は、運転席に配置された運転席パネル１１４のコンベア・スクリュのスイッチ１１４ａがオペレータによりオン操作されていないとき、すなわちスクリュ１０５及びコンベア１０７が作動されていない作動休止中には、発電機用油圧モータ１１０を高速で回転させるモードに切り替え、反対に、コンベア・スクリュを起動・停止するためのスイッチ、すなわちコンベア・スクリュ関連スイッチ１１４ａが操作されて、スクリュ１０５及びコンベア１０７が作動している施工中は発電機用油圧モータ１１０が低速で回転するモードに切り替えるように、電磁比例弁１０４及び電機用油圧モータ１１０をそれぞれ制御する。

図６は、従来の道路舗装機械における発電制御系統におけるコントローラの一動作例を示すタイムチャートである。なお、図６中、横軸は時間Ｔを示し、縦軸は電気ヒータ１１２の加熱出力(％)を示す。

図６に示すように、従来の発電制御装置の動作は、コンベア・スクリュ関連スイッチ１１４ａが操作されて、スクリュ１０５及びコンベア１０７が共に作動された道路舗装機械の施工モードの期間(c/s・on)、コントローラ１００は、アクチュエータ用油圧モータ１０６、１０８と並行して駆動させるために、発電機用油圧モータ１１０を低速で回転させて、電気ヒータ１１２の加熱出力を約５０％に抑えている。一方、コンベア・スクリュ関連スイッチ１１４ａが操作されずに、スクリュ１０５及びコンベア１０７が作動を休止している未施工モードの期間(c/s ・off)は、発電機用油圧モータ１１０を高速で回転させて、電気ヒータ１１２の加熱出力を約１００％に開放している。

また、施工モードの期間(c/s・on)から未施工モードの期間(c/s ・off)に切り替える際、及び、施工モードの期間(c/s ・off)から未施工モードの期間(c/s・on)に切り替える際には、発電機１０９の周波数が変動し、その変動によって発電機１０９や電気回路が破損をする虞がある。このため、施工モードの期間(c/s・on)から未施工モードの期間(c/s ・off)に切り替える際、及び、未施工モードの期間(c/s ・off)から施工モードの期間(c/s・on)に切り替える際には、発電機用油圧モータ１１０の回転を一度停止させ、再度立ち上げ直すことが必要となる。

したがって、施工モードの期間(c/s・on)から未施工モードの期間(c/s ・off)、未施工モードの期間(c/s ・off)から施工モードの期間(c/s・on)に切り替える際には、その立ち上げ直すための時間ｔが各々必要となる。また、施工モードの期間(c/s・on)から未施工モードの期間(c/s ・off)への切り替え、未施工モード期間(c/s ・off)から施工モード期間(c/s・on)への切り替えが頻繁に行われると、切り替わっている時間だけ発電機用油圧モータ１１０の回転が停止し、発電機１０９の電力も止まる。これにより、電気ヒータ１１２への電力供給が止まり、切り替わっている時間ｔだけ加熱されない時間となってしまうため、十分な加熱ができないことになる。

特開平１０−２５２０１２号公報。

上述したように、従来の道路舗装機械における発電制御装置の動作は、施工モードの期間(c/s・on)から未施工モードの期間(c/s ・off)に切り替える際、及び、未施工モードの期間(c/s ・off)から施工モードの期間(c/s・on)に切り替える際には、発電機用油圧モータの回転を一度停止させ、その後、再度立ち上げ直すようにしている。このため、例えば施工モードの期間(c/s・on)中に、オペレータが材料の量を調整するのに、コンベア・スクリュ関連スイッチ１１４ａを切る等、コンベア・スクリュ関連スイッチ１１４ａの切り替え操作が頻繁に行われると、切り替わっている時間ｔだけ発電機用油圧モータ１１０及び発電機１０９の回転が止まる。また、電気ヒータ１１２への電力供給も停止し、電気ヒータ１１２を安定して加熱している時間が短くなり、その結果、電気ヒータ１１２によるスクリードプレートの十分な加熱ができないという問題点があった。

そこで、本発明では、道路舗装機械の動作モードをコントローラに認識させ、舗装機械が施工モードに切り替えられた後は、発電機用油圧モータの回転速度を固定し、スクリードプレートを加熱させる電気ヒータの加熱出力を安定させることができるようにした道路舗装機械における発電制御装置を提供するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、路面に敷いたアスファルト合材を、電気ヒータで加熱されたスクリードプレートで敷き均すスクリード装置と、車両用エンジンにより駆動される油圧ポンプと、該油圧ポンプから吐出される作動油で駆動される発電機用油圧モータ及び各種のアクチュエータを駆動するためのアクチュエータ用油圧モータと、該発電機用油圧モータの駆動力で回転し発電する発電機と、を備え、前記発電機で生成された電力を前記電気ヒータに供給する道路舗装機械における発電制御装置において、前記舗装機械の動作モードを検出する制御判定部を有し、該制御判定部が道路舗装機械の動作が施工モードに切り替えられたと判定した場合に、前記発電機用油圧モータにおける以後の回転速度を施工モード用に固定し、前記電気ヒータの加熱出力を一定に保持するコントローラを設けた、道路舗装機械における発電制御装置を提供する。

この構成によれば、コントローラは、制御判定部が、道路舗装機械が施工モードに切り替えられたことを認識すると、発電機用油圧モータにおける以後の回転速度を施工モード用に固定し、スクリード装置の電気ヒータによる加熱出力を一定に保持する。これにより、道路舗装機械におけるスクリード装置の電気ヒータによるスクリードプレートの加熱が安定的に行えるようになる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の構成において、前記発電機用油圧モータは、道路舗装機械の動作が施工モード中のときに使用される回転速度と、未施工モード中のときに使用される回転速度の、２段階に切り替え可能に形成されている、道路舗装機械における発電制御装置を提供する。

この構成によれば、コントローラは、制御判定部が、道路舗装機械の動作が施工モード中にあるということを認識すると、発電機用油圧モータの回転を施工モード以外のときに使用される回転速度から、施工モード用の回転速度に切り替える。これにより、発電機用油圧モータを道路舗装機械の負荷に応じた回転速度で駆動し、電気ヒータによるスクリードプレートの加熱を安定的に行うことができる。

請求項３記載の発明は、請求項１または２に記載の構成において、前記コントローラは、道路舗装機械の動作が施工モード中のときには、前記電気ヒータの加熱出力を最大加熱出力の約５０パーセントに維持するように制御する、道路舗装機械における発電制御装置を提供する。

この構成によれば、道路舗装機械の動作が施工モード中にあるとき、発電機用油圧モータを他の作業機を駆動するアクチュエータ用油圧モータと並行して駆動できるようにするため、電気ヒータの加熱出力を最大加熱出力の約５０％確保できるように保持し、電気ヒータによるスクリードプレートの加熱を安定させることができる。

請求項４記載の発明は、請求項１、２または３に記載の構成において、前記コントローラは、オペレータが前記スクリード装置を作動させるための切り替え操作と、コンベア・スクリュを作動させるための切り替え操作の、２つの操作が同時に成立したときに、前記道路舗装機械の動作が施工モードに切り替えられたと判定する、道路舗装機械における発電制御装置を提供する。

この構成によれば、オペレータがスクリード装置を作動させるための切り替え操作と、コンベア・スクリュを作動させるための切り替え操作の、２つの操作が同時に行われると、コントローラは道路舗装機械の動作が施工モードに切り替わったと判定し、発電機用油圧モータの回転速度を固定して、電気ヒータの加熱出力を一定に保持する。

請求項５記載の発明は、請求項１、２、３または４に記載の構成において、前記コントローラは、前記道路舗装機械の走行モードが低速、かつ前進走行で、コンベア・スクリュ、及び前記スクリード装置がそれぞれ作動状態に切り替えられたときに、前記道路舗装機械の動作が施工モードに切り替えられたと判定する、道路舗装機械における発電制御装置を提供する。

この構成によれば、走行モードが低速、かつ前進走行で、コンベア・スクリュ及びスクリード装置がそれぞれ作動状態に切り替えられると、コントローラは道路舗装機械の動作が施工モードに切り替えられたと判定し、発電機用油圧モータの回転速度を固定して、電気ヒータの加熱出力を一定に保持する。

本発明は、道路舗装機械が施工モードであるということをコントローラに認識させ、コントローラが施工モードであると認識すると、発電機用油圧モータにおける以後の回転を施工モード以外のときに使用される回転速度から、施工モードのときの回転速度に切り替えて固定し、施工モード中にスクリード装置の電気ヒータによる加熱出力を一定に保持してスクリードプレートを安定的に加熱することができるので、施工品質の向上が期待できる。

本発明を適用したアスファルトフィニッシャの平面図。 同上アスファルトフィニッシャの側面図。 同上アスファルトフィニッシャに搭載している発電制御系統の回路ブロック図。 同上発電制御系統におけるコントローラの一動作例を説明するタイムチャート。 従来のアスファルトフィニッシャに搭載している発電制御系統の回路ブロック図。 従来の発電制御系統におけるコントローラの一動作例を説明するタイムチャート。

本発明は、道路舗装機械の動作モードをコントローラに認識させ、舗装機械の施工モードに切り替えられた後は、発電機用油圧モータの回転速度を固定し、スクリードプレートを加熱させる電気ヒータの加熱出力を安定させることができるようにした道路舗装機械における発電制御装置を提供するという目的を達成するために、路面に敷いたアスファルト合材を、電気ヒータで加熱されたスクリードプレートで敷き均すスクリード装置と、車両用エンジンにより駆動される油圧ポンプと、該油圧ポンプから吐出される作動油で駆動される発電機用油圧モータ及び各種のアクチュエータを駆動するためのアクチュエータ用油圧モータと、該発電機用油圧モータの駆動力で回転し発電する発電機と、を備え、前記発電機で生成された電力を前記電気ヒータに供給する道路舗装機械における発電制御装置において、前記舗装機械の動作モードを検出する制御判定部を有し、該制御判定部が道路舗装機械の動作が施工モードに切り替えられたと判定した場合に、前記発電機用油圧モータにおける以後の回転速度を施工モード用に固定し、前記電気ヒータの加熱出力を一定に保持するコントローラを設けた、ことにより実現した。

以下、本発明の道路舗装機械における発電制御装置について、好適な実施例をあげて詳細に説明する。

図１及び図２は本発明を適用した道路舗装機械としてのアスファルトフィニッシャを示し、図１はその平面図、図２はその側面図である。

同図において、アスファルトフィニッシャ１は、前輪２ａと後輪２ｂに支持された車体３と、該車体３のパワーユニット４内に搭載されているエンジン５（図１参照）の動力で走行する自走式の車両(走行車両)６と、該車両６の前部に設けられたアスファルト合材を収容するためのホッパ装置７と、前記車両６の後部に車体３の幅方向(図１で上下方向、図２で紙面に垂直な方向)に向けて支持されているスクリュ(送出装置)８と、前記ホッパ装置７の底部とスクリュ８との間において前記車体３にその前後方向(図１、図２で左右方向)に沿って設けられているコンベア(フィーダ装置)９と、前端を車両６の前後方向における中央の両側部に回動自在に支持され、後端部をシリンダ１０で車体３に上下動可能に支持されているレベリングアーム１１と、該レベリングアーム１１の後端に支持され、かつ、シリンダ(図示せず)で上下に回動可能となっている車両６の幅方向に伸縮自在のスクリード装置１２と、操縦装置１４を有する運転席１５とを備えている。なお、このアスファルトフィニッシャ１の構成は、従来のアスファルトフィニッシャの構成と基本的に同一になっている。

図３は図１及び図２に示したアスファルトフィニッシャ１に搭載された発電機制御装置を構成しているパワー系統の回路図である。同図において、同図において、この制御系では、道路舗装機械であるアスファルトフィニッシャ１の全体を、決められた手順に従って制御するためのコントローラ２０を備えている。該コントローラ２０は、主としてマイクロコンピュータからなる。

前記エンジン５の出力軸(図示せず)には、油圧ポンプ２１が接続されている。その油圧ポンプ２１の吐出ライン２２は、電磁比例式の流量制御弁である電磁比例弁２３を介して、スクリュ８を駆動するアクチュエータ用油圧モータ２４に作動油を供給するための吐出ライン２２ａと、コンベア９を駆動するアクチュエータ用油圧モータ２５に作動油を供給するための吐出ライン２２ｂと、発電機２６を駆動する発電機用油圧モータ２７に作動油を供給するための吐出ライン２２ｃとに分岐されている。

また、発電機２６には、スクリード装置１２のスクリードプレート(図示せず)を加熱するための電気ヒータ２８が接続されており、その発電機２６で生成された電力を電気ヒータ２８に供給して、その電気ヒータ２８でスクリードプレートを加熱できるようになっている。

前記電磁比例弁２３は、コントローラ２０からの指令信号により制御されるものであり、コントローラ２０からの指令信号が出力されると、そのコントローラ２０の指令信号に対応した弁開度をもって開弁し、前記油圧ポンプ２１からの作動油を各油圧モータ２４，２５，２７側にそれぞれ流して、各油圧モータ２４，２５，２７を回転させる。

また、発電機用油圧モータ２７は、高速回転と低速回転の２段階に切り替え可能な２速油圧モータである。そして、コントローラ２０は、運転席に配置された運転席パネル２９のスイッチ３０ａ及スイッチ３０ｂの２つのスイッチが共にオフ状態のときには未施工モードで負荷が少ないと判断して発電機用油圧モータ２７を高速で回転させるモードに切り替え、反対に、スイッチ３０ａ及スイッチ３０ｂの２つのスイッチが共にオン状態に切り替えると施工モードで負荷が大きいと判定し、発電機用油圧モータ２７を低速で回転させるモードとなるように、施工の負荷に応じて電磁比例弁１０４及び電機用油圧モータ２７を制御するようになっている。なお、本実施例では、アスファルトフィニッシャ１における施工負荷に応じて加熱能力を切り替えるために、発電機用油圧モータ２７の回転を高速・低速の２段階に切り替えているが、必ずしも２段階でなく、２段階以上の多段階であってもよい。

また、本実施例では、前記スイッチ３０ａは、スクリュ８及びコンベア９の動作を制御させるための信号をコントローラ２０に入力するためのスイッチであり、コントローラ２０は、スイッチ３０aがオン操作されるとスクリュ１０５及びコンベア１０７の作動を開始させ、オフ操作されると停止させる。前記スイッチ３０ｂは、スクリード装置１２の動作を制御させるための信号をコントローラ２０に入力するためのスイッチであり、コントローラ２０は、スイッチ３０ｂがオン操作されると、スクリード装置１２を路面上に下げて締め固め走行を行う施工モードに切り替え、オフ操作されるとスクリード装置１２を上昇させて路面から離す休止モードに切り換えるようになっている。

図４は、アスファルトフィニッシャ１における発電制御系統におけるコントローラ２０の一動作例を示すタイムチャートである。なお、図４中、横軸は時間Ｔを示し、縦軸は電気ヒータ２８の加熱出力(％)を示す。

コントローラ２０の一動作例を図３、図４と共に説明すると、コントローラ２０は、制御判定部３１により、スイッチ３０ａ、３０ｂの切り替え操作を監視しており、スイッチ３０ａ、３０ｂが共にオン状態にある場合は、コンベア９及びスクリュ８が動作状態で、かつスクリード装置１２も動作状態にあり、コントローラ２０はアスファルトフィニッシャ１のモードが施工モード(c/s・on)と判定する。そして、各種アクチュエータであるコンベア９及びスクリュ８と、スクリード装置１２を並行動作させるために、スクリード装置１２で必要な電力が発電機２６で得られるように、電磁比例弁２３が発電機用油圧モータ２７へ供給する作動油の流量を固定して、発電機用油圧モータ２７を高速モードに切り替え、電気ヒータ２８による加熱出力が例えば５０％以下にならないように固定する。

一方、スイッチ３０ａまたはスイッチ３０ｂの一方、または両方がオフ状態にある場合は、コントローラ２０の制御判定部３１がアスファルトフィニッシャ１のモードが作業休止モード中、すなわち未施工モード（c/s ・off）と判定する。ここでは、各種アクチュエータであるコンベア９及びスクリュ８が休止中であるので、発電機用油圧モータ２７を一旦、低速モードに切り替える。その低速モードに切り換える際には、発電機用油圧モータ２７の回転を一度停止させ、再度立ち上げ直す。これにより、アスファルトフィニッシャ１は、未施工モード（c/s ・off）となり、コントローラ２０は発電機用油圧モータ２７を低速モードに切り換え、一時的に電気ヒータ２８による加熱出力が１００％となるようにする。

その後、スイッチ３０ａ、３０ｂが共にオン状態に切り替えられた場合、コントローラ２０の制御判定部３１は、アスファルトフィニッシャ１のモードが施工モード(c/s・on)に切り替えられたと判定する。そして、エンストを防止するために発電機用油圧モータ２７の回転を一度停止させ、再度立ち上げ直す。その後は、各種アクチュエータであるコンベア９及びスクリュ８と、スクリード装置１２を並行動作させるために、スクリード装置１２で必要な電力が発電機２６で得られるように、発電機用油圧モータ２７の回転速度を高速モードに切り替えて固定し、電気ヒータ２８による加熱出力が例えば５０％以下にならないように固定する。以後は、スファルトフィニッシャ１のモードが施工モード(c/s・on)、未施工モード(c/s ・off)に係わらず、この状態を固定し、電気ヒータ２８による加熱出力を略一定に維持する。

したがって、本実施例によるアスファルトフィニッシャ１によれば、未施工モード(c/s ・off)から施工モード(c/s・on)に切り替えた後は、発電機用油圧モータ２７の回転速度を高速モードに切り替えて固定するので、施工モード後は電気ヒータの出力切り替えがなくなり、切り替え時間ｔが不要になる。そして、電気ヒータ２８による加熱出力が例えば５０％以下にならないように固定するので、スクリード装置１２のスクリードプレートを安定的に加熱することができる。これにより、施工品質の向上が期待できる。

なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。

以上説明したように、本発明は道路舗装機械の発電制御装置以外に、例えば乳剤散布機能付アスファルトフィニッシャの発電制御装置や、建設機械である油圧ショベル等の発電制御装置にも応用できる。

１ アスファルトフィニッシャ（道路舗装機械）
７ ホッパ装置
８ スクリュ
９ コンベア
１２ スクリード装置
１４ 操縦装置
２０ コントローラ
２１ 油圧ポンプ
２２ 吐出ライン
２２ａ〜２２ｃ 吐出ライン
２３ 電磁比例弁
２４ アクチュエータ用油圧モータ(スクリュ)
２５ アクチュエータ用油圧モータ(コンベア)
２６ 発電機
２７ 発電機用油圧モータ
２８ 電気ヒータ
２９ 運転席パネル
３０ａ、３０ｂ スイッチ
３１ 制御判定部

Claims (5)

1. 路面に敷いたアスファルト合材を、電気ヒータで加熱されたスクリードプレートで敷き均すスクリード装置と、
   車両用エンジンにより駆動される油圧ポンプと、
   該油圧ポンプから吐出される作動油で駆動される発電機用油圧モータ及び各種のアクチュエータを駆動するためのアクチュエータ用油圧モータと、
   該発電機用油圧モータの駆動力で回転し発電する発電機と、を備え、
   前記発電機で生成された電力を前記電気ヒータに供給する道路舗装機械における発電制御装置において、
   前記舗装機械の動作モードを検出する制御判定部を有し、該制御判定部が道路舗装機械の動作が施工モードに切り替えられたと判定した場合に、前記発電機用油圧モータにおける以後の回転速度を施工モード用に固定し、前記電気ヒータの加熱出力を一定に保持するコントローラを設けたことを特徴とする道路舗装機械における発電制御装置。
2. 前記発電機用油圧モータは、道路舗装機械の動作が施工モードのときに使用される回転速度と、未施工モードのときに使用される回転速度の、２段階に切り替え可能に形成されていることを特徴とする道路舗装機械における発電制御装置。
3. 前記コントローラは、道路舗装機械の動作が施工モードのときには、前記電気ヒータの加熱出力を最大加熱出力の約５０パーセントに維持するように制御することを特徴とする請求項１または２に記載の道路舗装機械における発電制御装置。
4. 前記コントローラは、オペレータが前記スクリード装置を作動させるための切り替え操作と、コンベア・スクリュを作動させるための切り替え操作の、２つの操作が同時に成立したときに、前記道路舗装機械の動作が施工モードに切り替えられたと判定することを特徴とする請求項１、２または３に記載の道路舗装機械における発電制御装置。
5. 前記コントローラは、前記道路舗装機械の走行モードが低速、かつ前進走行で、コンベア・スクリュ、及び前記スクリード装置がそれぞれ作動状態に切り替えられたときに、前記道路舗装機械の動作が施工モードに切り替えられたと判定することを特徴とする請求項１、２、３または４に記載の道路舗装機械における発電制御装置。

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