JP2022041785A - 振動ローラの制御装置、制御方法および振動ローラ - Google Patents

Abstract

【課題】アスファルト舗装の施工時における既設アスファルト路面の損傷を防ぎつつ、新設アスファルト路面に対して所望の振動をより確実に与えることが可能な振動ローラの制御装置、制御方法および振動ローラを提供する。【解決手段】進行方向に対する前輪及び後輪の内部に設けられた偏心錘Ｙ１，Ｙ２を備えた起振軸Ｘ１，Ｘ２を起振用モータＭ３，Ｍ４によって回転させて前輪及び後輪に振動を発生させる振動ローラの制御装置１は、単位長の施工対象路面に対して所定の回数で振動を与えるように前輪の振動を開始させる前輪振動開始信号を出力する前輪振動開始信号出力部３と、後輪が振動を開始してから所定の回数で施工対象路面に対して振動を与え得る振動数で振動するまでに要する時間幅に基づいて後輪振動開始タイミングを算出する演算部４と、後輪振動開始タイミングで後輪の振動を開始させる後輪振動開始信号を出力する後輪振動開始信号出力部５とを備える。【選択図】図３

Description

本発明は、ドラムを振動させて舗装路面等を締め固める振動ローラの制御装置、制御方法および振動ローラに関する。

舗装路面を締め固める振動ローラとして、前輪および後輪の一方または両方のドラムの内部に設けられた偏心錘を備えた起振軸を油圧モータによって回転させてドラムに振動を発生させるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。当該振動ローラは、振動による力と車両重量とによって舗装路面の締め固めを行っている。

特開２０１７－１２８８８０号公報

このような振動ローラによるアスファルト舗装の施工場所には、既設アスファルト路面と施工対象の新設アスファルト路面とが存在するが、振動ローラが既設アスファルト路面を走行中に振動を開始してしまうと、既設アスファルト路面を振動で損傷してしまう虞があった。

本発明は、振動ローラの制御に用いることで、振動ローラの起振用モータへのピーク負荷を軽減させることが可能な制御装置、制御方法、および当該制御装置を備えた振動ローラを提供することを目的とする。

上記目的を達成することのできる本発明の一態様は、進行方向に対する前輪および後輪の内部に設けられた偏心錘を備えた起振軸を起振用モータによって回転させることで前記前輪および前記後輪に振動を発生させる振動ローラを制御するための制御装置であって、前記前輪の振動を開始させる前輪振動開始タイミングおよび前記後輪の振動を開始させる後輪振動開始タイミングを算出する振動開始タイミング算出部と、前記振動開始タイミング算出部によって算出された前記前輪振動開始タイミングに基づいて前記前輪の振動を開始させる前輪振動開始信号を出力する前輪振動開始信号出力部と、前記振動開始タイミング算出部によって算出された前記後輪振動開始タイミングに基づいて前記後輪の振動を開始させる後輪振動開始信号を出力する後輪振動開始信号出力部と、を備え、前記振動開始タイミング算出部は、施工対象路面に対して同じ位置を前記前輪および前記後輪が通過するタイミングを前記前輪振動開始タイミングおよび前記後輪振動開始タイミングとすることを特徴とする。
このような構成の制御装置を備えた振動ローラは、施工対象路面に対する所定の位置で前輪の振動を開始させた後、当該所定の位置を後輪が通過するタイミングで後輪の振動を開始させるので、前輪および後輪の両方を同時に振動させる場合と比べて、起振用モータへのピーク負荷が軽減することができる。

また、上記の制御装置において、前記振動開始タイミング算出部は、前記前輪および前記後輪が前記施工対象路面の境界位置に達したタイミングで前記前輪および前記後輪が振動を開始するように、前記前輪振動開始タイミングおよび前記後輪振動開始タイミングを算出してもよい。
このような構成の制御装置を備えた振動ローラは、例えばアスファルト舗装等の施工時において、施工対象である新設アスファルト路面の手前にある既設アスファルト路面の損傷を防ぎつつ、新設アスファルト路面に対して確実に振動による締固めを行うことができる。

また、上記の制御装置において、前記振動開始タイミング算出部は、前記前輪および前記後輪が前記施工対象路面に達したタイミングに対して、前記前輪および前記後輪の各々が振動を開始してから前記施工対象路面に対して所定の回数で振動を与え得る振動数で振動するまでに要する時間幅だけ前のタイミングで前記前輪および前記後輪が振動を開始するように、前記前輪振動開始タイミングおよび前記後輪振動開始タイミングを算出してもよい。
このような構成の制御装置を備えた振動ローラは、例えばアスファルト舗装等の施工時において、施工対象である新設アスファルト路面の手前にある既設アスファルト路面の損傷をできるだけ防ぎつつ、施工対象路面に対して所定回数の振動をより確実に与えることで締固め密度を一定にすることができる。

また、上記の制御装置において、前記振動開始タイミング算出部は、前記振動ローラの走行速度および前記前輪および前記後輪の軸間距離に基づいて、前記前輪振動開始タイミングから前記後輪振動開始タイミングまでの時間幅を算出してもよい。

また、上記の制御装置において、前記所定の回数は、前記施工対象路面１フィートあたり１０～１５回の間で設定されもよい。
施工対象路面が新設アスファルト路面である場合は、締固め施工の振動回数は、上記の範囲に設定されることが好ましい。

また、上記の制御装置において、前記所定の回数は、前記施工対象路面１フィートあたり１０～１２回の間で設定されることがより好ましい。
施工対象路面が新設アスファルト路面である場合は、締固め施工の振動回数は、上記の範囲に設定されることがより好ましい。

また、本発明の他の一態様は、振動ローラであって、各々が内部に偏心錘を有する起振軸を備えた前輪および後輪としての一対のドラムと、前記一対のドラムの一方または両方を振動させる起振用モータと、上記のいずれかの特徴を有する制御装置と、を備える。

また、本発明のさらに他の一態様は、進行方向に対する前輪および後輪の一方または両方の内部に設けられた偏心錘を備えた起振軸を起振用モータによって回転させてドラムに振動を発生させる振動ローラを制御するための制御方法であって、前記前輪の振動を開始させる前輪振動開始タイミングおよび前記後輪の振動を開始させる後輪振動開始タイミングを算出し、単位長さ当たりの施工対象路面に対して所定の回数で振動を与えるように前輪のドラムの振動を開始させ、算出された前記前輪振動開始タイミングに基づいて前記前輪の振動を開始し、算出された前記後輪振動開始タイミングに基づいて前記後輪の振動を開始し、前記前輪のドラムの振動が開始してから、前記後輪のドラムが前記所定の回数で前記施工対象路面に対して振動を与え得るタイミングを算出し、算出された前記タイミングで前記後輪のドラムの振動を開始させ、施工対象路面に対して同じ位置を前記前輪および前記後輪が通過するタイミングを前記前輪振動開始タイミングおよび前記後輪振動開始タイミングとする。

本発明に係る振動ローラの制御装置、制御方法および振動ローラよれば、例えばアスファルト舗装の施工時において、振動ローラの起振用モータへのピーク負荷を軽減させることができる。

本発明の実施形態に係る振動ローラの平面図である。 本発明の実施形態に係る振動ローラの側面図である。 振動ローラが備える制御装置の機能ブロック図である。 振動ローラによる新設アスファルト路面に対する締固め施工動作のフローチャートである。 従来の振動ローラが施工対象路面上を走行して締め固める様子を時系列で示す図である。 従来の振動ローラの走行時における原動機の回転数およびトルクを示すグラフである。 本発明の実施形態に係る振動ローラが施工対象路面上を走行して締め固める様子を時系列で示す図である。 本発明の実施形態に係る振動ローラが施工対象路面上を走行して締め固める様子を時系列で示す図である。 本発明の実施形態に係る振動ローラの走行時における原動機の回転数およびトルクを示すグラフである。

本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態に係る振動ローラ１０の平面図を示す。図２は、振動ローラ１０の側面図を示す。図１及び図２に示すように、振動ローラ１０は、第一ドラム１１と、第二ドラム１２と、前部車体１３と、後部車体１４と、前部車体１３と後部車体１４とを連結する連結部１５と、を備えている。後部車体１４の上部には運転席１６が設けられている。なお、第一ドラムとは、運転席に座ったオペレータから見て、振動ローラ１０の前側に取り付けられているドラムのことであり、第二ドラムとは、振動ローラ１０の後側に取り付けられているドラムのことである。

第一ドラム１１は、前部車体１３に取り付けられている（軸装されている）。第二ドラム１２は、後部車体１４に取り付けられている（軸装されている）。振動ローラ１０は、前部車体１３と後部車体１４とが連結部１５を中心に鉛直軸Ｃ周りに回動可能なアーティキュレート式の振動ローラである。振動ローラ１０は、転圧輪としての第一ドラム１１と第二ドラム１２を前進または後進させることで、新設のアスファルト路面等を締め固める締固め施工が可能である。

また、後部車体１４には、駆動源としてのエンジンＥと、第一ドラム１１を走行させるための前走行用モータＭ１と、第二ドラム１２を走行させるための後走行用モータＭ２と、第一ドラム１１を振動させるための前起振用モータＭ３と、第二ドラム１２を振動させるための後起振用モータＭ４と、走行用モータＭ１，Ｍ２及び起振用モータＭ３，Ｍ４の動作を制御する制御装置１とが設けられている。走行用モータＭ１，Ｍ２及び起振用モータＭ３，Ｍ４は、例えば油圧モータで構成されている。

運転席１６の座席脇には、車両の前進または後進を切り替えることが可能な前後進レバーＲ１が設けられている。前後進レバーＲ１は、前進位置と中立位置と後進位置とに切り替えられるように構成されている。運転席１６のハンドル脇には、エンジンＥの回転数を変化させることが可能なレバーＲ２が設けられている。エンジンＥの回転数は、レバーＲ２の傾斜角度に応じて変化させることができる。なお、振動ローラ１０が施工対象路面上を走行して締め固め動作を行う際は、レバーＲ２の傾斜角度は、通常はエンジンＥが最大出力となるように設定される。前後進レバーＲ１およびレバーＲ２は、制御装置１に接続されている。

運転席１６の操作パネル上には、振動ローラ１０の動作情報が表示される表示部Ｄと、オペレータが振動ローラ１０に対する各種の操作を行うための操作部Ｕが設けられている。操作部Ｕには、第一ドラム１１及び第二ドラム１２の振動のＯＮ／ＯＦＦを切り替えることが可能な振動スイッチＳ１と、設定振動数を切り替えることが可能な切替スイッチＳ２とが設けられている。操作部Ｕの振動スイッチＳ１および切替スイッチＳ２は、制御装置１に接続されている。

前部車体１３は、第一ドラム１１を回転および振動可能に支持している。第一ドラム１１の内部には、起振機ケースが設けられており、当該起振機ケースに第一ドラム１１を振動させる起振軸Ｘ１が内蔵されている。起振軸Ｘ１には、偏心錘Ｙ１（図３参照）が固定されている。偏心錘Ｙ１が固定された起振軸Ｘ１を前起振用モータＭ３によって回転させることにより、第一ドラム１１を振動させることができる。

後部車体１４は、第二ドラム１２を回転および振動可能に支持している。第二ドラム１２の内部には、起振機ケースが設けられており、当該起振機ケースに第二ドラム１２を振動させる起振軸Ｘ２が内蔵されている。起振軸Ｘ２には、偏心錘Ｙ２（図３参照）が固定されている。偏心錘Ｙ２が固定された起振軸Ｘ２を後起振用モータＭ４によって回転させることにより、第二ドラム１２を振動させることができる。

制御装置１は、走行用モータＭ１，Ｍ２を駆動させることにより、振動ローラ１０の第一ドラム１１および第二ドラム１２を回転駆動させる。また、制御装置１は、起振用モータＭ３，Ｍ４を駆動させることにより、振動ローラ１０の第一ドラム１１および第二ドラム１２を振動させる。また、制御装置１は、例えば、起振用モータＭ３によって開始される第一ドラム１１の振動開始タイミングと、起振用モータＭ４によって開始される第二ドラム１２の振動開始タイミングとを、第一ドラム１１および第二ドラム１２の振動数、１フィートあたりの打撃数（振動数）であるＩＰＦ（Ｉｍｐａｃｔ Ｐｅｒ Ｆｏｏｔ）、振動ローラ１０の走行速度等に基づいて算出する。

図３は、振動ローラ１０が備える制御装置１の機能ブロック図である。図３に示すように、制御装置１は、走行開始信号出力部２と、前輪振動開始信号出力部３と、演算部４（振動開始タイミング算出部の一例）と、後輪振動開始信号出力部５と、を備えている。なお、「前輪」および「後輪」とは、前進および後進の両方での締固め施工が可能である振動ローラ１０において、進行方向に対する前輪および後輪を意味する。したがって、振動ローラ１０が前進しているときは、第一ドラム１１が前輪であり、第二ドラム１２が後輪である。これに対して、振動ローラ１０が後進しているときは、第二ドラム１２が前輪であり、第一ドラム１１が後輪である。

走行開始信号出力部２は、第一ドラム１１および第二ドラム１２の走行を開始させるための走行開始信号を出力する。走行開始信号出力部２から出力された走行開始信号は、走行用油圧ポンプＰ１に送信される。走行用油圧ポンプＰ１は、エンジンＥを動力源とする油圧ポンプであるが、走行開始信号の受信によって作動する。これにより、走行用モータＭ１，Ｍ２に作動油が供給され、第一ドラム１１および第二ドラム１２が回転を開始する。走行開始信号は、オペレータがレバーＲ２を傾倒させるとともに、前後進レバーＲ１を傾倒させることにより出力される。

前輪振動開始信号出力部３は、オペレータが振動スイッチＳ１をＯＮさせたタイミングで、前輪の振動を開始させるための前輪振動開始信号を、振動用油圧ポンプＰ２に対して出力する。また、前輪振動開始信号出力部３は、後述のように演算部４で算出された前輪振動開始タイミングで前輪振動開始信号を出力してもよい。前輪振動開始信号出力部３から出力された前輪振動開始信号は、振動用油圧ポンプＰ２に送信される。振動用油圧ポンプＰ２は、エンジンＥを動力源とする油圧ポンプであるが、前輪振動開始信号出力部３からの前輪振動開始信号により作動し、前起振用モータＭ３に作動油を供給する。これにより、起振軸Ｘ１が回転して、第一ドラム１１が振動を開始する。

後輪振動開始信号出力部５は、オペレータが振動スイッチＳ１をＯＮさせたタイミングで、後輪の振動を開始させるための後輪振動開始信号を、振動用油圧ポンプＰ２に対して出力する。また、後輪振動開始信号出力部５は、後述のように演算部４で算出された後輪振動開始タイミングで後輪振動開始信号を出力してもよい。後輪振動開始信号出力部５から出力された後輪振動開始信号は、振動用油圧ポンプＰ２に送信される。振動用油圧ポンプＰ２は、後輪振動開始信号出力部５からの後輪振動開始信号により作動し、後起振用モータＭ４に作動油を供給する。これにより、起振軸Ｘ２が回転して、第二ドラム１２が振動を開始する。

オペレータが振動スイッチＳ１をＯＮさせるタイミングは、例えば、前輪である第一ドラム１１および後輪である第二ドラム１２が施工対象路面の境界位置に達したタイミングである。これにより、例えば振動ローラ１０によるアスファルト舗装等の施工時において、施工対象である新設アスファルト路面の手前にある既設アスファルト路面の損傷を防ぎつつ、新設アスファルト路面に対して確実に振動による締固めを行うことができる。

なお、前輪の第一ドラム１１の振動が開始された場合、その振動数は、すぐには予め設定された振動数に到達せず、到達までにある程度のタイムラグが発生する。そこで、オペレータが振動スイッチＳ１をＯＮさせるタイミングを、前輪である第一ドラム１１および後輪である第二ドラム１２が施工対象路面に達するタイミングよりも所定の時間幅だけ前のタイミングとしてもよい。ここで、所定の時間幅とは、前輪である第一ドラム１１および後輪である第二ドラム１２の各々が振動を開始してから振動数が上昇かつ安定した後、施工対象路面の単位長さあたり予め設定した回数で振動を与え得る振動数で安定的に振動するまでに要する時間幅である。これにより、例えば振動ローラ１０によるアスファルト舗装等の施工時において、振動ローラ１０の第一ドラム１１および第二ドラム１２は、施工対象である新設アスファルト路面とその手前にある既設アスファルト路面の境界位置から所定距離（振動ローラ１０が上記時間幅で進む距離）だけ手前で振動を開始し、上記境界位置に達するときに、施工対象路面に対して締固めに必要とされる振動数で振動する。
損傷をできるだけ防ぎつつ、施工対象路面の開始位置から施工対象路面に対して締固めに必要とされる回数の振動をより確実に与えることで締固め密度を一定にすることができる。

なお、前輪である第一ドラム１１および後輪である第二ドラム１２が振動を開始するタイミングは、演算部４によって算出してもよく、この場合、例えば、「施工対象路面の境界位置よりも１ｍ手前で振動スイッチＳ１をＯＮしてください。」などとオペレータに対して振動スイッチＳ１の操作をすべきタイミングを表示部Ｄに表示させてもよい。これにより、オペレータは、第一ドラム１１および第二ドラム１２が施工対象路面の開始位置から施工対象路面に対して締固めに必要とされる回数の振動をより確実に与えるために振動を開始させるタイミング（位置）を容易に認識することができる。また、第一ドラム１１および第二ドラム１２が振動を開始するタイミングを演算部４で算出する場合は、オペレータに操作させることなく、算出したタイミングで自動的に第一ドラム１１および第二ドラム１２を振動させてもよい。

より具体的には、例えば、演算部４は、振動ローラ１０の進行方向（前進方向、後進方向）を検出するための進行方向検知部２１と、振動ローラ１０の走行速度を検出するための走行速度検知部２２とからの検出結果（進行方向、走行速度）に基づいて、前輪である第一ドラム１１が振動を開始させるべきタイミングを算出し、当該タイミングが来た時点で自動的に第一ドラム１１の振動を開始させる。そして、演算部４は、走行速度検知部２２からの検出結果（振動ローラ１０の走行速度）および第一ドラム１１と第二ドラム１２の軸間距離に基づいて、第二ドラム１２が振動を開始させるべきタイミングを算出する。すなわち、演算部４は、第一ドラム１１の振動開始のタイミングから振動ローラ１０が第一ドラム１１と第二ドラム１２の軸間距離に相当する距離だけ走行するために必要な時間だけ経過した後、第二ドラム１２が振動を開始させる。

演算部４には、運転席１６の操作パネル上に設けられている表示部Ｄと、操作部Ｕが接続されている。表示部Ｄには、例えば、振動ローラ１０の走行速度、第一第二ドラム１１，１２の振動状況、ＩＰＦの設定値等が表示される。操作部Ｕには、例えば、第一第二ドラム１１，１２の振動数、ＩＰＦ等を入力することができる。ＩＰＦの設定回数は、好ましくは１０～１５回、より好ましくは１０～１２回の範囲で設定される。

進行方向検知部２１は、例えば、ジャイロセンサや加速度センサ等で構成されている。走行速度検知部２２は、例えば、前後走行用モータＭ１，Ｍ２の回転数を検出可能なロータリエンコーダ等で構成されている。

次に、図４を参照して、振動ローラ１０の動作例を説明する。
図４は、新設アスファルト路面に対して締固め工事を実施する際の振動ローラ１０の動作を説明するフローチャートである。

オペレータによって振動ローラ１０のエンジンＥが起動され、運転席１６の操作パネル上の操作部Ｕを介して第一ドラム１１および第二ドラム１２のＩＰＦと、振動数が入力される。これにより、振動ローラ１０の締固め施工における第一ドラム１１および第二ドラム１２のＩＰＦと振動数とが設定される（ステップＳ１０）。例えば、ＩＰＦが１２回に設定され、振動数が２４００ｒｐｍに設定される。設定された設定情報は、操作パネル上の表示部Ｄに表示される。

演算部４は、入力された第一ドラム１１および第二ドラム１２のＩＰＦと振動数とに基づいて、締固め施工における振動ローラ１０の最適な走行速度（本例では３．６ｋｍ／ｈ）を算出する（ステップＳ１１）。算出された走行速度は、振動ローラ１０の走行速度として設定されるとともに演算部４のメモリに記憶される。なお、この時点では、まだ締固め施工は開始されておらず、振動ローラ１０は既設のアスファルト路面上に位置している。

次に、オペレータによって、レバーＲ２及び前後進レバーＲ１が傾倒される（ステップＳ１２）。本動作例では、前後進レバーＲ１を前進位置側に傾倒して、振動ローラ１０の前進走行による締固めを施工する場合について説明する。前後進レバーＲ１の操作状態は、表示部Ｄに例えば「前進設定」などと表示される。切替スイッチＳ２の操作状態は、表示部Ｄに例えば「設定振動数２４００ｒｐｍ」などと表示される。

レバーＲ２及び前後進レバーＲ１が傾倒されると、制御装置１の走行開始信号出力部２から走行用油圧ポンプＰ１に向けて走行開始信号が送信される。走行開始信号を受信した走行用油圧ポンプＰ１は、走行用モータＭ１，Ｍ２に作動油を供給する。作動油が供給されることで走行用モータＭ１，Ｍ２は、第一ドラム１１および第二ドラム１２を回転させる。これにより、振動ローラ１０は、ステップＳ１１において設定された走行速度になるように走行を開始する（ステップＳ１３）。

次に、オペレータによって、前輪の第一ドラム１１を振動させるための振動スイッチＳ１がＯＮ操作される。振動スイッチＳ１は、前輪の第一ドラム１１が施工対象である路面に到達する時点よりも前の時点でＯＮ操作される。振動スイッチＳ１をＯＮさせるタイミングは、前輪の第一ドラム１１が施工対象である路面に対して予め設定された所定の回数の振動を与えることができるようになるまでに要する時間に基づいて特定することができる。オペレータは、施工対象である新設アスファルト路面の位置を例えば目視で確認しながら振動スイッチＳ１をＯＮ操作する。あるいは、オペレータは、演算部４によって算出され、表示部Ｄに表示される例えば「施工地点よりも１ｍ手前で振動スイッチＳ１をＯＮしてください。」などの算出情報を参照しつつ振動スイッチＳ１をＯＮ操作してもよい。振動スイッチＳ１がＯＮされることにより、前輪振動開始信号出力部３から振動用油圧ポンプＰ２に向けて前輪振動開始信号が送信される。前輪振動開始信号を受信した振動用油圧ポンプＰ２は、エンジンＥからの動力で作動し、振動用油圧ポンプＰ２から前起振用モータＭ３に作動油を流通させる。作動油が流通されることで前起振用モータＭ３が起振軸Ｘ１を回転させて、前輪の第一ドラム１１の振動が開始される（ステップＳ１４）。これにより、前輪の第一ドラム１１は、施工対象である路面に到達した時点で設定された所定の回数で振動するようになる。

演算部４は、前輪の第一ドラム１１の振動開始に基づいて、後輪の第二ドラム１２の振動を開始させる後輪振動開始タイミングＴ１を算出する（ステップＳ１５）。演算部４は、進行方向検知部２１からの情報に基づいて、振動ローラ１０の進行方向を検知する。また、演算部４は、走行速度検知部２２からの情報に基づいて、振動ローラ１０の走行速度を検知する。演算部４は、ステップＳ１０で設定された第二ドラム１２の振動数（本例では２４００ｒｐｍ）に基づいて、第二ドラム１２が振動を開始してからその振動数がステップＳ１０で設定されたＩＰＦ（１２回）で振動を与え得る振動数に達するまでに要する時間ｔ１を算出する。「振動数」と、「ＩＰＦ」と、「時間ｔ１」との関係は、テーブルとして予め演算部４に記憶されている。

また、演算部４は、検知された振動ローラ１０の走行速度と、前輪の第一ドラム１１から後輪の第二ドラム１２までの距離Ｌとに基づいて、後輪の第二ドラム１２が距離Ｌを移動するのに要する時間ｔ２を算出する。演算部４は、算出された時間ｔ２に基づいて、後輪の第二ドラム１２が施工対象である新設アスファルト路面に到達するタイミングＴ２を、前輪の第一ドラム１１を振動させるために振動スイッチＳ１がＯＮ操作されたタイミングＴ０を基準として算出する。演算部４は、後輪の第二ドラム１２が新設アスファルト路面に到達するタイミングＴ２から、後輪の第二ドラム１２の振動数が設定されたＩＰＦ（１２回）で振動を与え得る振動数に達するまでに要する時間ｔ１だけ前のタイミングを、後輪の第二ドラム１２の振動を開始させる後輪振動開始タイミングＴ１として算出する。演算部４は、算出された後輪振動開始タイミングＴ１を後輪振動開始信号出力部５に送信する。

後輪振動開始信号出力部５は、演算部４から受信した後輪振動開始タイミングＴ１に基づいて、後輪の振動を開始させるための後輪振動開始信号を振動用油圧ポンプＰ２に向けて送信する。後輪振動開始信号を受信した振動用油圧ポンプＰ２は、エンジンＥからの動力で作動し、振動用油圧ポンプＰ２から後起振用モータＭ４に作動油を流通させる。作動油が流通されることで後起振用モータＭ４は、起振軸Ｘ２を回転させて第二ドラム１２を振動させる。これにより、演算部４によって算出された後輪振動開始タイミングＴ１において、後輪の第二ドラム１２の振動が開始される（ステップＳ１６）。また、後輪の第二ドラム１２は、新設アスファルト路面の位置に到達したときに、当該路面に対して設定されているＩＰＦ（１２回）で振動を与え得る振動数に達する。

なお、演算部４は、例えば、ステップＳ１５において、前輪の第一ドラム１１が振動を開始したタイミングＴ０から後輪の第二ドラム１２が距離Ｌを移動するのに要する時間ｔ２だけ経過したタイミングを後輪の第二ドラム１２の振動を開始させる後輪振動開始タイミングＴ１として算出するようにしてもよい。

また、図４のフローチャートには示さないが、前輪の第一ドラム１１が締固め施工区間である新設アスファルト路面の走行方向における終端部に達するタイミングで、前輪の第一ドラム１１の振動を停止させるために、オペレータによって振動スイッチＳ１がＯＦＦ操作される。振動スイッチＳ１がＯＦＦされることにより、振動用油圧ポンプＰ２の作動が停止し、前起振用モータＭ３による起振軸Ｘ１の回転が停止して前輪の第一ドラム１１の振動が停止される。前輪の第一ドラム１１の振動が停止されると、演算部４は、後輪の第二ドラム１２が締固め施工区間である新設アスファルト路面の走行方向における終端部に到達するタイミングを、振動ローラ１０の走行速度と前輪の第一ドラム１１から後輪の第二ドラム１２までの距離とに基づいて算出する。そして、演算部４によって算出されたタイミング、すなわち、後輪の第二ドラム１２が締固め施工区間の走行方向における終端部に到達したタイミングで後輪の第二ドラム１２の振動が停止される。

また、締固め施工区間の走行方向における終端部に到達した振動ローラ１０は、続いて、後進走行による締固め工事の実施へと移行する。後進走行による締固め施工の場合、振動ローラ１０は、第二ドラム１２を前輪として動作させ、第一ドラム１１を後輪として動作させて、上記ステップＳ１２からステップＳ１６までと同様の処理を実行する。

次に、振動ローラの走行時におけるエンジンの回転数とエンジンのトルクについて説明する。
図５は、従来の振動ローラ１００が施工対象路面上を走行して締め固める様子を時系列で示す図である。図６は、従来の振動ローラ１００の走行時におけるエンジンの回転数とトルクを示すグラフである。図７Ａは、本発明の実施形態に係る振動ローラ１０が施工対象路面上を走行して締め固める様子を時系列で示す図である。図７Ｂは、図７Ａに続く締め固める様子を時系列で示す図である。図８は、本発明の実施形態に係る振動ローラ１０の走行時におけるエンジンＥの回転数とトルクを示すグラフである。なお、図５および図６を参照して行う従来の振動ローラ１００に関する説明、および図７Ａ、図７Ｂおよび図８を参照して行う本発明の実施形態に係る振動ローラ１０に関する説明の何れにおいても、エンジンＥが定常状態で最大の回転数（約２２００ｒｐｍ）となるようにレバーＲ２の傾斜角度を設定している。

図５及び図６に示す従来の振動ローラ１００では、オペレータによって、ドラムを振動させるための振動スイッチがＯＮ操作されると、前起振用モータと後起振用モータが同時に各起振軸を回転させて、前輪のドラムと後輪のドラムとが同時に振動を開始するように構成されている。
これに対して、図７Ａ，図７Ｂ及び図８に示す本発明の実施形態に係る振動ローラ１０では、上述したように、前輪の第一ドラム１１が施工対象である新設アスファルト路面に到達する手前で、オペレータによって、前輪の第一ドラム１１を振動させるための振動スイッチＳ１がＯＮ操作され、前起振用モータＭ３のみが起振軸Ｘ１を回転させて、前輪の第一ドラム１１のみが振動を開始する。そして、その後に、演算部４によって算出された後輪振動開始タイミングＴ１、すなわち、後輪の第二ドラム１２が施工対象である新設アスファルト路面に達するタイミングＴ２から、後輪の第二ドラム１２が振動を開始してから施工対象である路面に対して所定の回数で振動を与え得る振動数で振動するまでに要する時間幅だけ前のタイミングで、後起振用モータＭ４が起振軸Ｘ２を回転させて、後輪の第二ドラム１２が振動を開始するように構成されている。

図５において、タイミングαに示される振動ローラ１００は、前進走行による締固め施工において、前輪のドラム１１１が新設アスファルト路面の位置に到達し、オペレータの操作に基づいて前輪のドラム１１１と後輪のドラム１１２が同時に振動を開始した状態を示す。この状態は、図６において、矢印αで示されるタイミングの状態であり、前輪のドラム１１１と後輪のドラム１１２が同時に振動を開始したことによりエンジンの回転数が低下している。

図５において、タイミングβに示される振動ローラ１００は、前進走行による締固め施工において、振動ローラ１００の後輪のドラム１１２が締固め施工区間である新設アスファルト路面の走行方向における終端部まで到達し、オペレータの操作に基づいて振動ローラ１００が前進走行を停止させるとともに、前輪のドラム１１１及び後輪のドラム１１２の振動が停止した状態を示す。この状態は、図６において、矢印βで示されるタイミングの状態であり、前輪のドラム１１１と後輪のドラム１１２が同時に振動を停止させたことによりエンジンのトルクが低下している。

図５において、タイミングγに示される振動ローラ１００は、後進走行による締固め施工において、前輪のドラム１１２が新設アスファルト路面の位置に到達し、オペレータの操作に基づいて前輪のドラム１１２と後輪のドラム１１１が同時に振動を開始した状態を示す。この状態は、図６において、矢印γで示されるタイミングの状態であり、前輪のドラム１１２と後輪のドラム１１１が同時に振動を開始したことによりエンジンの回転数が低下している。なお、矢印γのタイミングにおけるエンジンの回転数の低下は、矢印αのタイミングにおけるエンジンの回転数の低下よりも低下幅が小さい。これは、前進走行による締固め施工において回転を開始した偏心錘を有する起振軸が振動を停止させる信号を受信した後も慣性により継続して回転しているため、後進走行による締固め施工が開始される矢印γのタイミングにおいてエンジンへの負荷が軽減されるためである。

図５において、タイミングδに示される振動ローラ１００は、後進走行による締固め施工において、振動ローラ１００の後輪のドラム１１１が締固め施工区間である新設アスファルト路面の走行方向における終端部まで到達し、オペレータの操作に基づいて振動ローラ１００が後進走行を停止させるとともに、前輪のドラム１１２及び後輪のドラム１１１の振動が停止した状態を示す。この状態は、図６において、矢印δで示されるタイミングの状態であり、前輪のドラム１１２と後輪のドラム１１１が同時に振動を停止させたことによりエンジンのトルクが低下している。

図７Ａにおいて、タイミングＡに示される振動ローラ１０は、前進走行による締固め施工において、前輪の第一ドラム１１が新設アスファルト路面に到達する手前にあり、オペレータによって前輪の第一ドラム１１を振動させるための振動スイッチＳ１がＯＮ操作され、前輪の第一ドラム１１のみが振動を開始させた状態を示す。この状態は、図８において、矢印Ａで示されるタイミングの状態であり、前輪の第一ドラム１１が振動を開始したことによりエンジンの回転数が低下している。矢印Ａのタイミングにおけるエンジンの回転数の低下は、図６の矢印αのタイミングにおけるエンジンの回転数の低下よりも低下幅が小さい。これは、図６の矢印αのタイミングにおいて前輪のドラム１１１と後輪のドラム１１２が同時に振動を開始したのに対して、矢印Ａのタイミングにおいては後輪の第二ドラム１２の振動は開始されず前輪の第一ドラム１１のみが振動を開始したためである。

図７Ａにおいて、タイミングＢに示される振動ローラ１０は、前進走行による締固め施工において、前輪の第一ドラム１１が新設アスファルト路面の位置に到達した状態を示す。このとき前輪の第一ドラム１１の振動数は、新設アスファルト路面に対して設定された例えばＩＰＦ＝１２回で振動を与え得る振動数に達している。この状態は、図８において、矢印Ｂで示されるタイミングの状態である。

図７Ａにおいて、タイミングＣに示される振動ローラ１０は、前進走行による締固め施工において、後輪の第二ドラム１２が新設アスファルト路面に到達する手前にあり、後輪振動開始タイミングＴ１で振動を開始させた状態を示す。この状態は、図８において、矢印Ｃで示されるタイミングの状態である。

図７Ａにおいて、タイミングＤに示される振動ローラ１０は、前進走行による締固め施工において、後輪の第二ドラム１２が新設アスファルト路面の位置に到達した状態を示す。このとき後輪の第二ドラム１２の振動数は、新設アスファルト路面に対して設定された例えばＩＰＦ＝１２回で振動を与え得る振動数に達している。この状態は、図８において、矢印Ｄで示されるタイミングの状態である。

図７Ａにおいて、タイミングＥに示される振動ローラ１０は、前進走行による締固め施工において、振動ローラ１０の後輪の第二ドラム１２が締固め施工区間である新設アスファルト路面の走行方向における終端部まで到達し、後輪の第二ドラム１２の振動が停止した状態を示す。この状態は、図８において、矢印Ｅで示されるタイミングの状態である。

次に、図７Ｂにおいて、タイミングＦに示される振動ローラ１０は、後進走行による締固め施工において、前輪の第二ドラム１２が新設アスファルト路面に到達する手前にあり、オペレータによって前輪の第二ドラム１２を振動させるための振動スイッチＳ１がＯＮ操作され、前輪の第二ドラム１２のみが振動を開始させた状態を示す。この状態は、図８において、矢印Ｆで示されるタイミングの状態であり、前輪の第二ドラム１２が振動を開始したことによりエンジンの回転数が低下している。なお、矢印Ｆのタイミングにおけるエンジンの回転数の低下は、矢印Ａのタイミングにおけるエンジンの回転数の低下よりも低下幅が小さい。これは、図５におけるタイミングγで説明したのと同様に、前進走行の締固め施工で回転を開始した偏心錘を有する起振軸が慣性により回転を継続し、後進走行による締固め施工が開始される矢印ＦのタイミングにおいてエンジンＥへの負荷が軽減されるためである。

図７Ｂにおいて、タイミングＧに示される振動ローラ１０は、後進走行による締固め施工において、前輪の第二ドラム１２が新設アスファルト路面の位置に到達した状態を示す。このとき前輪の第二ドラム１２の振動数は、新設アスファルト路面に対して設定された例えばＩＰＦ＝１２回で振動を与え得る振動数に達している。この状態は、図８において、矢印Ｇで示されるタイミングの状態である。

図７Ｂにおいて、タイミングＨに示される振動ローラ１０は、後進走行による締固め施工において、後輪の第一ドラム１１が新設アスファルト路面に到達する手前にあり、後輪振動開始タイミングＴ１で振動を開始させた状態を示す。この状態は、図８において、矢印Ｈで示されるタイミングの状態である。

図７Ｂにおいて、タイミングＩに示される振動ローラ１０は、後進走行による締固め施工において、後輪の第一ドラム１１が新設アスファルト路面の位置に到達した状態を示す。このとき後輪の第一ドラム１１の振動数は、新設アスファルト路面に対して設定された例えばＩＰＦ＝１２回で振動を与え得る振動数に達している。この状態は、図８において、矢印Ｉで示されるタイミングの状態である。なお、タイミングＨ－Ｉ間の時間ｔ１１、すなわち、後進走行の締固め施工において後輪の第一ドラム１１が振動を開始してから新設アスファルト路面に対して設定されたＩＰＦ＝１２回で振動を与え得る振動数に達するまでの時間ｔ１１は、タイミングＣ－Ｄ間の時間ｔ１０、すなわち、前進走行の締固め施工において後輪の第二ドラム１２が振動を開始してから新設アスファルト路面に対して設定されたＩＰＦ＝１２回で振動を与え得る振動数に達するまでの時間ｔ１０よりも短い。これは、前進走行による締固め施工において回転を開始した偏心錘を有する起振軸が振動を停止させる信号を受信した後も慣性により継続して回転しているため、後進走行による締固め施工において起振軸が所定の回転数に達するまでに要する時間が短くなるからである。

図７Ｂにおいて、タイミングＪに示される振動ローラ１０は、後進走行による締固め施工において、振動ローラ１０の後輪の第一ドラム１１が締固め施工区間である新設アスファルト路面の走行方向における終端部まで到達し、後輪の第一ドラム１１の振動が停止した状態を示す。この状態は、図８において、矢印Ｊで示されるタイミングの状態である。

図６に示されるように、従来の振動ローラ１００では、矢印αのタイミングにおいて、前輪のドラム１１１と後輪のドラム１１２が同時に振動を開始するため、エンジン（原動機）の回転数が、施工開始前の約２２００ｒｐｍから約１２００ｒｐｍまで下がっている。これに対して、本発明の実施形態に係る振動ローラ１０の場合には、図８に示されるように、矢印Ａのタイミングにおいて、前輪の第一ドラム１１のみの振動が開始され、後輪の第二ドラム１２の振動が開始されないため、エンジンＥ（原動機）の回転数は、施工開始前の約２２００ｒｐｍから１８００ｒｐｍまでしか下がっていない。これにより、本発明の実施形態に係る振動ローラ１０では、従来の振動ローラ１００と比較して、締固め施工の開始時における起振用油圧モータの負荷が大きくなるのを抑えることができる。

なお、図６において、矢印γのタイミングは、前進走行による締固め施工が終了した後に、後進走行による締固め施工が開始されるタイミングであり、振動ローラ１００の後進走行において、前輪のドラム１１２と後輪のドラム１１１とが同時に振動を開始するタイミングである。また、図８において、矢印Ｆのタイミングは、前進走行による締固め施工が終了した後に、後進走行による締固め施工が開始されるタイミングであり、振動ローラ１０の後進走行において、前輪の第二ドラム１２のみが振動を開始するタイミングである。これらのタイミングの場合にも、上記前進走行の場合と同様に、本発明の実施形態に係る振動ローラ１０では、従来の振動ローラ１００と比較して、締固め施工開始時における起振用油圧モータの負荷が大きくなるのを抑えることができる。

以上説明したように、本実施形態の振動ローラ１０によれば、前輪の第一ドラム１１の振動開始タイミングと後輪の第二ドラム１２の振動開始タイミングとを相違させ、前輪の第一ドラム１１の振動が開始されてから所定の時間が経過したタイミングで後輪の第二ドラム１２の振動が開始されるように構成されている。このため、アスファルト舗装の施工時における既設アスファルト路面に対して後輪の第二ドラム１２の振動による打撃を抑制することができ、既設路面に損傷が生じるのを抑制することができる。また、振動ローラ１０によれば、前輪の第一ドラム１１の振動が開始されてから所定の時間が経過したタイミング、すなわち、後輪の第二ドラム１２が新設アスファルト路面に到達するタイミングＴ２から後輪の第二ドラム１２の振動数が設定されたＩＰＦ（１０～１５回）に達するまでに要する時間ｔ１だけ前のタイミングＴ１で後輪の第二ドラム１２の振動が開始される。このため、新設アスファルト路面に対して後輪の第二ドラム１２により所定回数の振動を正確に与えることができるので、施工対象範囲における締固め密度を均一にすることができ、アスファルト舗装の施工品質を向上させることができる。

また、新設アスファルト路面に対する締固め施工の振動回数が、施工対象路面１フィートあたり１０～１５回の間、好ましくは１０～１２回の間となるように管理されるので、さらに施工対象範囲における締固め密度を均一にすることができ、アスファルト舗装の施工品質を向上させることができる。

また、振動ローラ１０によれば、前輪の第一ドラム１１が新設アスファルト路面に到達するタイミングから前輪の第一ドラム１１の振動数が設定されたＩＰＦ（１０～１５回）に達するまでに要する時間だけ前のタイミングで前輪の第一ドラム１１の振動を開始させることも可能である。このため、新設アスファルト路面に対して前輪の第一ドラム１１により所定回数の振動を正確に与えることができるので、施工対象範囲における締固め密度を均一にすることができ、アスファルト舗装の施工品質を向上させることができる。

また、本実施形態に係る振動ローラの制御装置及び制御方法によれば、上記振動ローラ１０と同様に、アスファルト舗装の施工時における既設アスファルト路面に対して後輪の第二ドラム１２の振動による打撃を抑制することができるので、既設路面に損傷が生じるのを抑制することができる。また、演算部４によって算出されたタイミングＴ１に基づいて後輪振動開始信号を出力させるので、新設アスファルト路面に対して所定回数の振動を正確に与えることができ、施工対象範囲における締固め密度を均一にすることができる。

ところで、一般的な振動ローラにおいて、油圧モータが最も大きな動力を必要とするのは、振動ローラの走行を開始するタイミングおよび偏心錘を備えた起振軸を起振用モータによって回転させるタイミングである。一方で、振動ローラが走行を開始した後および起振軸を回転させることでドラムに生じた振動が安定した後は、上記の各タイミングに比べて油圧モータによる大きな動力を必要としない。

これに対して、本実施形態に係る制御装置１を備えた振動ローラ１０によれば、前輪の第一ドラム１１と後輪の第二ドラム１２との振動開始のタイミングが異なるので、前起振用モータＭ３と後起振用モータＭ４とを作動させる振動用油圧ポンプＰ２および振動用油圧ポンプＰ２を作動させるエンジンＥのピーク負荷を抑えることができる（例えば、図８の矢印Ａのタイミング参照）。このため、振動用油圧ポンプＰ２およびエンジンＥ等の動力源のダウンサイジングも可能になる。

以上、本発明の実施形態について説明をしたが、本発明の技術的範囲が本実施形態の説明によって限定的に解釈されるべきではないのは言うまでもない。本実施形態は単なる一例であって、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内において、様々な実施形態の変更が可能であることが当業者によって理解されるところである。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲に記載された発明の範囲およびその均等の範囲に基づいて定められるべきである。

上記実施形態においては、第一ドラム１１と第二ドラム１２を備える振動ローラ１０を例示したが、これに限定されず、例えば、ドラム（鉄輪）とタイヤを備える振動ローラであってもよい。また、第一ドラム１１と第二ドラム１２の両方に振動を発生させる振動ローラ１０を例示したが、いずれか一方のドラムに振動を発生させるようにしてもよい。また、本発明は、アーティキュレート式だけでなく、リジッドフレーム式に採用することも可能であるし、タイヤローラ、マカダムローラ等に採用してもよい。

１：制御装置
２：走行開始信号出力部
３：前輪振動開始信号出力部
４：演算部（振動開始タイミング算出部の一例）
５：後輪振動開始信号出力部
１０：振動ローラ
１１：第一ドラム
１２：第二ドラム
１３：前部車体
１４：後部車体
１５：連結部
Ｅ：エンジン
Ｍ１：前走行用モータ
Ｍ２：後走行用モータ
Ｍ３：前起振用モータ
Ｍ４：後起振用モータ
Ｐ１：走行用油圧ポンプ
Ｐ２：振動用油圧ポンプ
Ｒ１：前後進レバー
Ｒ２：レバー
Ｓ１：振動スイッチ
Ｓ２：切替スイッチ
Ｘ１，Ｘ２：起振軸
Ｙ１，Ｙ２：偏心錘

Claims (8)

1. 進行方向に対する前輪および後輪の内部に設けられた偏心錘を備えた起振軸を起振用モータによって回転させることで前記前輪および前記後輪に振動を発生させる振動ローラを制御するための制御装置であって、
   前記前輪の振動を開始させる前輪振動開始タイミングおよび前記後輪の振動を開始させる後輪振動開始タイミングを算出する振動開始タイミング算出部と、
   前記振動開始タイミング算出部によって算出された前記前輪振動開始タイミングに基づいて前記前輪の振動を開始させる前輪振動開始信号を出力する前輪振動開始信号出力部と、
   前記振動開始タイミング算出部によって算出された前記後輪振動開始タイミングに基づいて前記後輪の振動を開始させる後輪振動開始信号を出力する後輪振動開始信号出力部と、
   を備え、
   前記振動開始タイミング算出部は、施工対象路面に対して同じ位置を前記前輪および前記後輪が通過するタイミングを前記前輪振動開始タイミングおよび前記後輪振動開始タイミングとすることを特徴とする制御装置。
2. 前記振動開始タイミング算出部は、前記前輪および前記後輪が前記施工対象路面の境界位置に達したタイミングで前記前輪および前記後輪が振動を開始するように、前記前輪振動開始タイミングおよび前記後輪振動開始タイミングを算出することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
3. 前記振動開始タイミング算出部は、前記前輪および前記後輪が前記施工対象路面の境界位置に達したタイミングに対して、前記前輪および前記後輪の各々が振動を開始してから前記施工対象路面に対して所定の回数で振動を与え得る振動数で振動するまでに要する時間幅だけ前のタイミングで前記前輪および前記後輪が振動を開始するように、前記前輪振動開始タイミングおよび前記後輪振動開始タイミングを算出することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
4. 前記振動開始タイミング算出部は、前記振動ローラの走行速度および前記前輪および前記後輪の軸間距離に基づいて、前記前輪振動開始タイミングから前記後輪振動開始タイミングまでの時間幅を算出することを特徴とする請求項１または２に記載の制御装置。
5. 前記所定の回数は、前記施工対象路面１フィートあたり１０～１５回の間で設定されることを特徴とする請求項３に記載の制御装置。
6. 前記所定の回数は、前記施工対象路面１フィートあたり１０～１２回の間で設定されることを特徴とする請求項５に記載の制御装置。
7. 各々が内部に偏心錘を有する起振軸を備えた前輪および後輪としての一対のドラムと、
   前記一対のドラムの一方または両方を振動させる起振用モータと、
   請求項１から６のいずれか一項に記載の制御装置と、
   を備えることを特徴とする振動ローラ。
8. 進行方向に対する前輪および後輪の一方または両方の内部に設けられた偏心錘を備えた起振軸を起振用モータによって回転させてドラムに振動を発生させる振動ローラを制御するための制御方法であって、
   前記前輪の振動を開始させる前輪振動開始タイミングおよび前記後輪の振動を開始させる後輪振動開始タイミングを算出し、
   単位長さ当たりの施工対象路面に対して所定の回数で振動を与えるように前輪のドラムの振動を開始させ、
   算出された前記前輪振動開始タイミングに基づいて前記前輪の振動を開始し、
   算出された前記後輪振動開始タイミングに基づいて前記後輪の振動を開始し、
   前記前輪のドラムの振動が開始してから、前記後輪のドラムが前記所定の回数で前記施工対象路面に対して振動を与え得るタイミングを算出し、
   算出された前記タイミングで前記後輪のドラムの振動を開始させ、
   施工対象路面に対して同じ位置を前記前輪および前記後輪が通過するタイミングを前記前輪振動開始タイミングおよび前記後輪振動開始タイミングとすることを特徴とする制御方法。

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