JP2637154B2

JP2637154B2 - ロープ張力調整装置

Info

Publication number: JP2637154B2
Application number: JP8539788A
Authority: JP
Inventors: 俊行青山; 輝男野呂; 英次郎瀬戸
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd; Nippon Hodo Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd; Nikko Corp Ltd
Priority date: 1988-04-08
Filing date: 1988-04-08
Publication date: 1997-08-06
Anticipated expiration: 2012-08-06
Also published as: JPH01260104A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、自動車テストコースのコーナー部のような
法面の舗装層の転圧を行なう際に用いられる法面作業装
置において、自走式転圧ローラやアスファルトフィニッ
シャ等の法面作業車を自走式サポート車により支持ロー
プを介して支持しながら伴走する場合、支持ロープの張
力が所定の値になるように調整する装置に関する。

（従来の技術）第５図に示すように、自動車テストコースのコーナー
部等の法面１のアスファルト舗装層の転圧を自走式転圧
ローラ２により行なう場合、法面１の上部の平面部３上
に自走式サポート車４を伴走させながら、支持ロープ５
を介して転圧ローラ２を支持する。この場合、従来は転
圧ローラ２の動きに追従してサポート車４のオペレータ
と転圧ローラ２のオペレータとが連絡をとりながら支持
ロープ５の張力が一定となるように支持ロープ巻取り用
ウインチ６をサポート車４のオペレータが操作し、支持
ロープ５の巻取り繰出しを行なっていた。そして転圧作
業は、転圧ローラ２を例えばＡ、Ｂ、Ｃ、…の高さの部
分についてそれぞれ横方向に数十ｍあるいは数百ｍずつ
転圧することにより行なっていた。

なお、前記転圧ローラ２は、第６図に示すように、運
転席７を有し、車体側面部の重心Ｇ（第３図参照）に相
当する位置に一端を接続し、他端に前記支持ロープ５を
接続するシーブ８を取付けたブラケット９を有する。ま
た、10,11はそれぞれ転圧用の前輪10および後輪11であ
り、前輪10により転圧し残した部分を後輪11で転圧する
と共に、法面１の曲線に沿うように、分割された車輪は
それぞれ転圧圧力が可及的に均一となるように、各車輪
毎に設けられた油圧シリンダを車輪荷重により自動調整
する上下位置調整装置（図示せず）を介して車体に取付
けられている。

また、サポート車４は、下部走行体12上に旋回装置13
を介して上部旋回体14を設置し、上部旋回体14に運転室
15を設置すると共に、上部旋回体14の前部に前記支持ロ
ープ５を掛けるシーブ16を取付けたブラケット１を取付
けたものである。

なお、第７図に示すように、サポート車４を法面１の
下面にて走行させ、上部旋回体14にブーム18を起伏ウイ
ンチ24およびロープ25により起伏自在に取付け、該ブー
ム18の先端にＴ字形をなすようにジブ20を取付け、支持
ロープ５をブーム18、ジブ20および転圧ローラ２にそれ
ぞれ取付けたシーブ21,22,16,8に掛け、ブーム18の傾斜
角を起伏ウインチ24および起伏ロープ25を介して調整
し、かつ転圧ローラ支持用ウインチ６をオペレータが操
作して支持ロープ５の張力が一定になるように制御する
方式を採用する場合もある。

上述のように、従来は、サポート車４のオペレータが
転圧ローラ２のオペレータと連絡しあいながらローラ支
持用ウインチ６を操作することにより、支持ロープ５の
張力が一定となるようになし、これにより転圧ローラ２
の転圧圧力が走行幅全域にわたって均一となるようにし
ているが、オペレータの感に依存した作業であるため、
車輪の上下位置調整装置が備えてあるともいえども、上
下動範囲や追従速度等の関係から転圧圧力を均一とする
ことが困難であり、仕上げ面に凹凸を生じ、作業のしな
おしを行なう必要が生じることが多々あり、作業能率が
低下する上、前記ウインチ６の操作に高度の熟練を要す
るという問題点があった。

（発明が解決しようとする問題点）本発明は、上記の問題点に鑑み、ローラ支持ロープの
張力が自動的に所定の範囲におさまり、オペレタの負担
が軽減されると共に、法面作業車が転圧ローラである場
合には、その全幅について均一に転圧が行なえ、かつ法
面作業車の走行面の上下方向の広い範囲にわたってロー
プ張力調整が可能となる支持ロープ張力調整装置を提供
することを目的とする。

（問題点を解決するための手段）この目的を達成するため、本発明の支持ロープ張力調
整装置は、法面に横方向に転動させる自走式法面作業車
と、該法面作業車に伴走させながらウインチに巻取られ
る支持ロープを介して該法面作業車を支持する自走式サ
ポート車とからなる法面作業装置において、前記支持ロ
ープを掛けるシーブを取付けた張力調整用油圧シリンダ
と、ロープ張力の実測値と目標ロープ張力値との比較結
果からロープ張力調整用油圧シリンダを伸縮させてロー
プ張力が所定範囲内におさまるように制御する制御回路
と、前記油圧シリンダの近傍あるいは該油圧シリンダの
可動部分に取付けられた該油圧シリンダの伸縮限界検出
器と、該油圧シリンダの可動部分あるいは該油圧シリン
ダの近傍に取付けられた前記伸縮限界検出器作動体と、
伸縮限界検出器によって前記油圧シリンダによる支持ロ
ープ引下げ限界あるいは引上げ限界が検出された際に前
記ウインチのコントロール弁をそれぞれロープ繰出し側
あるいは巻取り側に切換える操作回路とを備えたことを
特徴とする。

（実施例）以下本発明の一実施例を第１図ないし第４図により説
明する。第１図は本発明による支持ロープ張力調整装置
の一実施例を示す構成図であり、第５図ないし第７図と
同じ符号は同じ構成要素を示す。第１図において、30は
前記支持ロープ５の張力調整用油圧シリンダであり、該
油圧シリンダ30のピストンロッド30aの先端にシーブ31
を取付け、第５図あるいは第７図のサポート車４に設置
したローラ支持用ウインチ６から繰出された支持ロープ
５を油圧シリンダ30近傍のシーブ32および前記シーブ31
に掛けて折り返し、さらに前記転圧ローラ２に対向する
シーブ16とローラ側シーブ８との間で掛け回すことによ
り、支持ロープ５の向きは、油圧シリンダ30の近傍にお
いてはその軸心の向きに一致するように構成されてい
る。

33はサポート車４に搭載された油圧ポンプ等からなる
油圧源、34は油タンク、35は電磁切換弁、36は前記油圧
シリンダ30のロープ引上げ側回路37と油タンク34との間
に挿入された引上げ側（油圧シリンダ30のボトム室側）
圧力設定用電磁比例弁、38は前記油圧シリンダ30のロー
プ引下げ側回路39と油タンク34との間に挿入された引下
げ側（油圧シリンダ30のロッド室側）圧力設定用電磁比
例弁である。すなわち、これらの電磁比例弁36,38はソ
レノイド36a,38aに流す電流値を変えることによって設
定圧を変えることができるものである。

40はこれらの電磁比例弁36,38および切換弁35を制御
する演算装置（マイクロコンピュータ）を備えた制御盤
であり、その入力側には、前記支持ロープ５の終端に取
付けられた荷重検出器41の出力と、転圧ローラ２の支持
ロープ５の傾斜角α_１を検出する角度検出器42と、前輪
10の両端の車輪10a,10bの傾斜角α_２、α_３を検出する
角度検出器43,44の出力とが入力される。なお、角度検
出器42〜44の信号は無線あるいは有線により制御盤40の
受信回路に送られる。

第２図は前記制御盤40の機能ブロック図、第３図はそ
の原理説明図であり、第２図および第３図において、45
は転圧ローラ２が転圧面全幅を均一に転圧するに必要な
目標ロープ張力W_ROを求める演算手段であり、該演算手
段45は、マイクロコンピュータのCPUによって実現（専
用の演算器を用いてもよい。後述の比較手段46,48につ
いても同様）され、前記ロープ角度検出器42により検出
されるロープ５の垂直線に対する角度α_１と、前輪10の
左右の車輪10a,10b（後輪11の両端あるいは全部または
中間部の３本、もしくは前輪10の全輪あるいは中間部の
２輪の角度を求めてもよい。）の垂直線に対する角度α
₂,α_３によって求められる転圧ローラ傾斜角θと、転圧
ローラ２の重量46とから下記の原理により目標ローラ張
力W_ROを求めるものである。

すなわち、第３図において、実際のロープ張力Ｗとロ
ーラ重量W_WとがバランスしてＦに示すように転圧力が転
圧面に対して垂直に作用した場合、転圧ローラ２の傾斜
角θは、左右のローラ車輪の角度α_２、α_３から（１）
〜（３）式により求められる。

θ＝tan^-1（A/B） …（１）Ａ＝sinα_２＋sinα_３ …（２）Ｂ＝cosα_２＋cosα_３ …（３）また、前記Ｆに示すように、転圧面に対して垂直な方
向とロープ張力Ｗの方向とのなす角度γは、（４）式に
より求められる。

γ＝180−α_１−θ …（４）また、ロープ張力Ｗと転圧ローラ重量W_Wとがバランス
する時には、ロープ張力Ｗが転圧ローラ２に作用する転
圧面に沿う上下方向（転圧力Ｆに直角をなす方向）の引
上げ力が、ローラ重量W_Wによって転圧ローラ２が転圧面
に沿って下がろうとする力に等しくなるので、（５）式
が成立する。

ＷRsinγ＝W_Wsinθ …（５）従って、（５）式が成立する時の張力、すなわち目標
ロープ張力W_ROは（６）式で表わされる。

W_RO＝W_W（sinθ/sinγ） …（６） 46は上述したようにして求められた目標ロープ張力W
_ROと前記荷重検出器41により検出された実際のロープ張
力Ｗとを比較し、ロープ張力が過剰であるか否かを判定
する比較手段であり、Ｗ＞W_RO＋ΔW_R1 …（７）（ただし、ΔW_R1はW_ROの数％（例えば５％）程度に設定
される。）であれば前記切換弁35のドライバ47を作動させてそのソ
レノイド35aに通電し、第１図において、切換弁35を図
面上右位置から左位置に切換え、Ｗ≦W_RO＋ΔW_R1 …（８）であれば、右位置に保持するものである。

48はロープ張力が不足であるか否かを判定する比較手
段であり、Ｗ≧W_RO−ΔW_R2 …（９）（ただし、ΔW_R2はΔW_R1と同様に、W_ROの数％程度に設
定される。）であれば（すなわちロープ張力が不足していなけれ
ば）、前記電磁比例弁36のドライバ49が、第１の設定手
段50により設定される電流値が電磁比例弁36のソレノイ
ド36aに流れるように制御する。この電流制御は、ソレ
ノイド36aの電源電圧の制御や、可変抵抗の制御、もし
くはスイッチ素子の駆動数の制御等により行なわれる。
この第１の設定手段50により設定される電流値は、前記
油圧シリンダ30のロープ引上げ側油圧回路37に前記目標
ロープ張力W_ROに相当する油圧を加える値である。

また、比較手段48による比較結果が、Ｗ＜W_RO−ΔW_R2 …（10）であれば（すなわちロープ張力不足であれば）、第２の
設定手段51により設定される電流値が電磁比例弁36のソ
レノイド36aに流れるように制御する。この第２の設定
手段51により設定される電流値は、前記油圧シリンダ30
のロープ引上げ側油圧回路37に前記目標ロープ張力W_RO
に相当する油圧より高い油圧を加える値である。

また、第３の設定手段52は、前記油圧シリンダ30のロ
ープ引下げ側油圧回路39に加える油圧に相当する電流値
を設定するもので、ロープ引上げ装置による損失、すな
わち前記シーブ16,8（第７図の場合には、さらにシーブ
21,22の損失が加わる。）における損失および油圧シリ
ンダ30における損失等の和に相当する油圧以上の高い油
圧を前記ロープ引下げ側油圧回路39に発生するように、
ドライバ53によりソレノイド38aに通電させるものであ
る。実際には、電磁比例弁38に設定させる油圧は、前記
電磁比例弁36に第１の設定手段50により設定される油圧
の２〜３割程度であるのが実状である。

また、前記制御盤40には、荷重検出器41により検出さ
れる実際のロープ張力Ｗおよび前記目標ロープ張力W_RO
をそれぞれ表示する荷重指示計54と目標値指示計55とが
設けてあり、また、目標ロープ張力値に対する実際のロ
ープ張力値の割合を算出する機能と、これを、目標値を
零点として、実測値の過不足を％表示するバランス計56
が設けられ、さらに装置の故障等によりロープ張力が目
標値から大幅にはずれている際にランプやブザーにより
警報を発する警報器57が設けてある。

以上の機構は前記油圧シリンダ30によるロープ張力調
整機構部分であり、本発明はさらに油圧シリンダ30にお
ける伸縮限度を越えた範囲についても、オペレータがウ
ンイチ６の操作を行なうことなく、自動的に支持ロープ
５の巻取り繰出しを行なう機構を備えている。以下この
ウインチ６の自動制御機構について説明する。

第１図において、ウインチ６は油圧モータ61とドラム
62とクラッタ63とを有し、該ウインチ６と油圧源33およ
び油タンク34との間にはコントロール弁64が設けてあ
る。該コントロール弁64は機械操作式のもので、前記油
圧モータ61制御用３位置切換弁65とクラツチ63制御用３
位置切換弁66のスプールを連結し、スプールに連動する
操作ロッド67には手動レバー68を取付けている。該コン
トロール弁64は操作ロッド67の操作量に作動油流量が正
確に比例する内部構成を有している。

また、該操作ロッド67は、両ロッド式でかつスプリン
グ内蔵の複動型油圧シリンダ69のロッド70にクラッチ71
を介して係合されている。72は該油圧シリンダ69のコン
トロール弁であり、該コントロール弁72は電磁操作式の
もので、左右のソレノイド72a,72bはそれぞれ前記油圧
シリンダ30の近傍に間隔を有して設けられた常開式リミ
ットスイッチ73,74を介して共通の手動、自動切換えス
イッチ75と電源76に接続されている。77は前記油圧シリ
ンダ30のピストンロッド30aの先端に取付けられたスト
ライカであり、油圧シリンダ30の最大伸長時またはその
状態に近い時に図面上上方のリミットスイッチ73を作動
させ、最大収縮時またはその上体に近い時には下方のリ
ミットスイッチ74を作動させるものである。

この実施例の作用を説明する。いま、第５図または第
７図のように、転圧ローラ２にサポート車４を伴走させ
ながら支持ロープ５を介して転圧ローラ２を支持しつつ
転圧ローラ２による転圧を行なっている時、荷重検出器
41により検出されるロープ張力Ｗと目標ロープ張力W_RO
との関係が、前記（８），（９）式を満足する場合、す
なわち目標ロープ張力を中心として正負の所定範囲内に
おさまる場合、比較手段46はドライバ47を作動させず、
切換弁35は第１図に示すように右位置にあり、油圧源35
からの圧油はロープ引上げ側回路37に加えられ、また、
比較手段48により設定される電磁比例弁36のソレノイド
36aの電流は、第１の設定手段50により設定された電流
値であり、電磁比例弁36の設定圧は、目標ロープ張力W
_ROに相当する油圧であるから、支持ロープ５の張力は目
標ロープ張力W_ROにほぼ等しくなり、転圧ローラ２は支
持ロープ５により全車輪について均一な転圧がなされる
ように支持される。

一方、転圧ローラ２とサポート車４とが離れる等の理
由により、荷重検出器41により検出されるロープ張力Ｗ
が増大し、（７）式が成立すると、比較手段46により、
ドライバ47が作動し、切換弁35のソレノイド35aに通電
されて切換弁が第１図の右位置から左位置に切換わるの
で、油圧源33からの圧油は、ロープ引下げ側回路39を介
して油圧シリンダ30のロッド室側に加わり、この時、電
磁比例弁38に設定された圧力をシーブ16等からなるロー
プ巻上げ装置の損失に相当する圧力よりやや高い程度に
設定しておくことにより、油圧シリンダ30は滑らかに収
縮し（この時、ロープ引上げ側の電磁比例弁36の設定圧
は、前記第１の設定手段50により設定された圧力であ
り、油圧シリンダ30のボトム室の圧油は該電磁比例弁36
を介して油タンク34に戻される。）これにより支持ロー
プ５は繰出され、ロープ張力Ｗが低下し、（８）式が成
立すると、切換弁35は左位置から右位置に復帰し、ロー
プ繰出しが停止する。

次に、転圧ローラ２とサポート車４とが近づく等の理
由により、荷重検出器41により検出されるロープ張力Ｗ
が低下し、（10）式が成立すると、比較手段48により設
定される電磁比例弁36のソレノイド36aの電流は、第２
の設定手段51により設定された増大した電流であるか
ら、電磁比例弁36の設定圧は、目標ロープ張力W_ROに相
当する油圧より高い圧力となるから、油圧シリンダ30が
伸長し、これにより支持ロープ５の張力は増大し、これ
により（９）式が成立すると、比較手段48の出力が変わ
り、ソレノイド36aに流れる電流は第１の設定手段50に
よる電流に戻る。このような動作により、支持ロープ５
の張力Ｗは、（８），（９）式が成立するように、すな
わち目標ロープ張力W_ROを中心とする所定範囲内におさ
まり、支持ロープ５の張力が一定化されるから、転圧ロ
ーラ２による転圧圧力は全幅について均一化される。

上記の説明は、油圧シリンダ30の伸縮範囲内の支持ロ
ープ５の引上げ引下げによって張力調整が可能となる場
合であるが、油圧シリンダ30が最大伸長に近い状態から
さらに伸長させる場合、あるいは最大収縮に近い状態か
らさらに収縮させる場合の動作は次のようになる。前記
切換えスイッチ75を閉とした状態において、油圧シリン
ダ30が最大伸長状態になると、ストライカ77がリミット
スイッチ73を作動させてその接点を閉じるため、コント
ロール弁72のソレノイド72bに電源75からの電流が流
れ、コントロール弁72が右位置に切換わり、これにより
複動型油圧シリンダ69の右側室に圧油が供給されるの
で、ロッド70が図面上左行し、クラッチ71を介して操作
ロッド67も左行するので、コントロール弁64の各切換弁
65,66が右位置に切換わり、油圧モータ61がロープ巻取
り側に回転され、かつクラッチ66が投入されるので、支
持ロープ５がドラム62に巻取られ、これによりロープ張
力が増大し、前記（７）式が成立すると、前記のように
切換弁35が左位置に切換わり、油圧シリンダ30が収縮
し、ストライカ77がリミットスイッチ73から離れ、リミ
ットスイッチ73の接点が開となるので、コントロール弁
72、油圧シリンダ69、コントロール弁64が中立位置に復
帰し、支持ロープ５の巻取り動作が停止すると共に、前
記（８），（９）式が成立するので、電磁比例弁36の設
定圧が第１の設定手段50による圧力となるので、油圧シ
リンダ30が停止する。

油圧シリンダ30が収縮してリミットスイッチ74が作動
する場合には、コントロール弁72、油圧シリンダ69、コ
ントロール弁64は左位置に切換わるので、ウインチ６は
ロープ繰出し方向に作動し、これによりロープ張力が弱
まって前記（10）式が成立すると、電磁比例弁36の設定
圧が第２の設定手段51による高い設定圧となり、油圧シ
リンダ30が伸長し、（９）式が成立するまでロープ張力
が回復すると、電磁比例弁36の設定圧が第１の設定手段
50による圧力に変わるので、支持ロープ５の引上げ、引
下げ動作が停止する。なお、支持ロープ５の張力調整装
置の故障時においては、切換えスイッチ75を開としてリ
ミットスイッチ73,74の作動、不作動の如何に拘らず、
コントロール弁72は切換わらないようにし、手動レバー
68によりコントロール弁64を操作してウインチ６の制御
を行なう。

なお、上記実施例においては、ロープ引上げ側油圧回
路37の油圧設定のために１つの可変リリーフ弁36を用
い、ソレノイド36aに通電する電流値を変えることによ
り設定圧を変えるように構成したが、この代わりに２つ
のリリーフ弁を用いてそれぞれの設定圧を変え、実際の
ロープ張力の大きさに応じて切換弁により切換え使用す
る構成とすることができ、各リリーフ弁の設定圧はバネ
圧の調整により変えるようにしてもよい。また、ロープ
引下げ側油圧回路39の油圧設定もバネ圧の調整により行
なうこともできる。また、第１の設定手段50と第２の設
定手段51による油圧の変化は、上記のように段階的に行
なうのではなく、漸減、漸増させるようにしてもよい。
また、油圧シリンダ30は、図示の反対向き、すなわちシ
ーブ31が転圧ローラ２側になるように設置してもよい。

また、リミットスイッチ73,74は油圧シリンダ30の可
動側（一般的にはピストンロッド30aであるが、チュー
ブ側を可動側としてもよい。）に取付け、２個のストラ
イカ77を油圧シリンダ30の近傍に軸心方向に間隔を持た
せて設けてもよい。また、リミットスイッチのように機
械的に接点を作動させるのではなく、光学式、磁気式、
電磁気式、その他の方式の検出器を用いることができ、
検出器を作動させる作動体もそれぞれに対応して装備さ
れる。また、実測ロープ張力と目標ロープ張力との比較
は、目標ロープ張力に対する実測ロープ張力の割合の比
較により行なうようにしてもよい。また、本発明は、法
面作業車がアスファルトフィニッシャである場合にも適
用できる。

（発明の効果）以上述べたように、本発明の装置は、ロープ張力の実
測値と、目標ロープ張力値との比較結果から、ロープ張
力調整用油圧シリンダを伸縮させてロープ張力が所定範
囲内におさまるように構成したものであるから、ロープ
張力が一定化され、法面作業車が転圧ローラである場合
には、該転圧ローラによる転圧圧力が全幅について均一
化され、平滑化された仕上面が得られる。従って、転圧
不良による作業のやりなおしが減少し、作業能率が上昇
する上、操作に熟練を必要としない。

また、本発明の装置は、伸縮限界検出器によって前記
油圧シリンダによる支持ロープ引下げ限界あるいは引上
げ限界が検出された際に前記ウインチのコントロール弁
をロープ繰出し側、あるいは巻取り側に切換えるように
構成したので、前記油圧シリンダによるロープ張力調整
範囲を越える範囲についてもロープ張力調整が可能とな
り、ロープ張力の自動調整範囲が広がるので、オペレー
タの負担が大幅に軽減される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるロープ張力調整装置の一実施例を
示す構成図、第２図は該実施例の制御盤の機能ブロック
図、第３図は該実施例についての原理説明図、第４図は
該実施例の制御盤の表面図、第５図は従来の作業装置の
一例を作業状態にて示す背面図、第６図は該装置の転圧
ローラの側面図、第７図は従来の作業装置の他の例を作
業状態にて示す背面図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者瀬戸英次郎埼玉県草加市弁天町宮沼216 日立建機株式会社東京サービス工場内 (56)参考文献特開昭57−174503（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】法面に横方向に転動させる自走式法面作業
車と、該法面作業車に伴走させながらウインチに巻取ら
れる支持ロープを介して該法面作業車を支持する自走式
サポート車とからなる法面作業装置において、前記支持
ロープを掛けるシーブを取付けた張力調整用油圧シリン
ダと、ロープ張力の実測値の目標ロープ張力値との比較
結果からロープ張力調整用油圧シリンダを伸縮させてロ
ープ張力が所定範囲内におさまるように制御する制御回
路と、前記油圧シリンダの近傍あるいは該油圧シリンダ
の可動部分に取付けられた該油圧シリンダの伸縮限界検
出器と、該油圧シリンダの可動部分あるいは該油圧シリ
ンダの近傍に取付けられた前記伸縮限界検出器作動体
と、伸縮限界検出器によって前記油圧シリンダによる支
持ロープ引下げ限界あるいは引上げ限界が検出された際
に前記ウインチのコントロール弁をそれぞれロープ繰出
し側あるいは巻取り側に切換える操作回路とを有するこ
とを特徴とするロープ張力調整装置。