JP3198315B2 - 締固め機および締固め方法 - Google Patents
締固め機および締固め方法Info
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Description
能なローラを備えた締固め機に関し、詳しくは、前記ロ
ーラがローラ軸芯に平行に配置されるとともに駆動回転
される不均衡励起軸との相互作用により、剪断負荷又は
押し付け負荷に重点を置きながら地面を締固める締固め
機および締固め方法に関する。
報53598号から知られており、同方向に回転する2
つの励起軸が180°位相をずらせて配置されている。
励起軸は偏心軸であり、回転により不均衡な力が生じる
ようになっている。つまり、回転体の重心が回転軸芯よ
り変位している。この構造により、励起軸によって生み
出される垂直力が相殺され、反対方向を向いた水平力は
ローラ軸芯周りのローラに対する回転モーメントを作り
出す。この回転モーメントは地面への剪断力を増強し、
浅い整地層の締固めに効果がある。もっとも、この種の
締固め機は、深い整地層の締固めが主であるため、ロー
ラが地面を押し付けるように作用することが必要とな
る。このため前述の締固め機では、2つの励起軸の間の
位相のずれを180°から0°にしなければならない。
この不均衡によって生み出される励起力は同じ向きをも
っており、励起軸の角度に応じて地面に垂直な押し付け
力を及ぼすことができる。
願人は次のような考察を行った。ローラ軸芯周りの純粋
な回転モーメントの生成は、車両フレームの振動をある
程度軽減することになり、これはローラと地面との間で
滑りをもたらす。このことにより、ローラ式の締固め機
を斜面や坂道で用いる場合、走行性に問題が生じる。2
つの振動ローラからなる締固め機の場合、ゴムローラを
備えていないので、この問題は一層大きくなる。
になってしまうことがある。しかも、所望の回転モーメ
ントを作り出すためには励起軸をローラ軸芯から遠ざけ
て枢支しなければならないし、その内1本の励起軸を調
整可能な遠心力を生成するように構成しなければならな
いので、その構造が大かがりになる。
のように、繰り返し剪断力を生成する機能を与えながら
も、上述したような滑りが発生しにくい構造の締固め機
および締固め方法を提供することにある。更に、その締
固め機は深い整地層の締固めの場合、動的な押し付け力
に重きをおいて作業でき、その構造もコンパクトなもの
でなければならない。
れば、励起軸を互いに反対方向に回転させ、その位相配
置に関してはこの励起軸を垂直に重なり合うように配置
させた際その遠心力がほぼ水平で同じ方向に作用するよ
うに対向配置し、モーメントの生じないように水平力を
ローラ軸芯に作用させることによって解決される。
項1)は、少なくとも1つの走行可能なローラを備えた
締固め機であって、前記ローラが、ローラ軸芯に平行に
配置されると共に、駆動回転される不均衡励起軸との相
互作用により、剪断負荷又は押し付け負荷に重点を置き
ながら地面を締固めるようになっていて、前記励起軸は
互いに反対方向に回転し、その位相配置に関し、前記励
起軸を垂直に重なり合うように配置させた際、その遠心
力がほぼ水平で同じ方向に作用するように対向配置さ
れ、モーメントの生じないように水平力が前記ローラ軸
芯に作用するように構成され、前記不均衡励起軸が前記
垂直に重なり合う垂直位置を基準にして、この垂直位置
における不均衡励起軸の上方の軸を前進側にして夫々の
軸が水平に並ぶ前水平位置と、この上方の軸を後進側に
して夫々の軸が水平に並ぶ後水平位置とに亘る領域にお
いて位置調節可能となるよう、不均衡励起軸が前記ロー
ラ軸芯周りで回転自在に支持され、前進時には前記不均
衡励起軸を前記垂直位置と前記前水平位置との間の角度
領域に設定し、後進時には前記不均衡励起軸を前記垂直
位置と前記後水平位置との間の角度領域に設定するよう
切換え自在に構成してある点にある。
求項8)は、少なくとも1つの走行可能なローラの内部
にローラ軸芯と平行に配置された一対の不均衡励起軸が
互いに反対方向に回転することにより、回転モーメント
を生成しない遠心力の作用によって振動力を作り出し、
剪断負荷又は押し付け負荷に重点を置きながら地面を締
固める締固め方法であって、前記不均衡励起軸が垂直に
重なり合う垂直位置を基準にして、この垂直位置におけ
る不均衡励起軸の上方の軸を前進側にして夫々の軸が水
平に並ぶ前水平位置と、この上方の軸を後進側にして夫
々の軸が水平に並ぶ後水平位置とに亘る領域に位置調節
可能に前記不均衡励起軸を支持してあり、前進時には前
記不均衡励起軸を前記垂直位置と前記前水平位置との間
の角度領域に設定し、後進時には前記不均衡励起軸を前
記垂直位置と前記後水平位置との間の角度領域に設定す
る点にある。
芯周りの回転モーメントを水平力で置き換えて、その水
平力はローラ軸芯に作用し、このローラ軸芯はスライド
運動を受ける。もっとも、変換されたスライド力によっ
て剪断力を生じさせることは、米国特許公報35436
56号により知られている。そこでは、ローラ当り1本
のみの励起軸が備えられていて、対向配置された励起軸
がもたらす回転方向と位相ずれの問題はなくなる。更
に、変換されたスライド運動はローラへの回転モーメン
トに重ねられ、両方の作用が共存し、前進時と後進時と
で走行駆動力のための駆動モーメントを補強する。即
ち、励起軸を夫々の角度領域に設定することにより、励
起軸の位相位置によって遠心力が生じ、この遠心力によ
ってローラと地面との間で回転モーメントが生じ、走行
駆動力のための駆動モーメントを補強するのである(請
求項1)。
回転自在に枢支し、任意の揺動位置で固定可能とするこ
とで、励起軸が横並びの配置だけでなく縦並びの配置、
特にその間の中間の配置で、駆動されるように構成する
ことが好ましい。これにより、レバーを介した操作によ
って水平方向の剪断力締固めに従来の垂直締固めを任意
に組み合わせることばかりでなく、前進と後進に対応し
た角度領域に設定できる(請求項2、3)。
ような組み合わせ力による締固めは、締固め度の改善に
大きく貢献することがわかった。この目的のためには、
請求項5に記載のように、枠体が、励起軸が垂直に重な
り合う位置を基準として、両方向に10°〜80°、好
ましくは約15°〜約75°、特に約20°〜約70°
の角度範囲内で複数の位置に固定可能とすることが好ま
しい。この場合、枠体を一方方向にだけ揺動可能にする
のではなく、両方向に揺動可能にすることで、水平力を
走行方向に適合させることができ、これにより走行駆動
を増強したり、逆に相殺したりすることができる(請求
項4、5)。
において、請求項6に記載のように、進んだ走行距離を
検出する距離センサの信号と、駆動系から予定走行距離
を算出する検出器の信号とを入力する比較器を備え、前
記両信号の間の差である滑りが所定値を越えた場合、動
作手段が作動し、枠体を励起軸によって作り出される水
平力が減少するように揺動させるような構成とすること
もできる。この構成により、許容できないほどの大きな
スリップを防止するため、これの主な原因となる水平力
の軽減とこれを防ぐように作用する垂直力の増強を行う
疑似的なアンチスリップ制御が実現する(請求項6)。
この場合、本発明の範囲内で、このスリップを最大許容
値内に抑さえられるように、このスリップ防止手段を制
御系に組み込むことが可能である。許容できるスリップ
量は地面の状況によって異なるため、この値は設定器に
よって任意に設定可能にするとよい。これによって許容
スリップ量を、地面の凹凸状態や傾斜に応じて最適にす
ることができる(請求項7)。スペース上の問題から、
励起軸を備えた枠体をローラに内蔵し、最もコンパクト
にするには全て同軸上に配置し、ローラを回転させると
よい。
と位相ずれの問題はなくなるばかりでなく、変換された
スライド運動はローラへの回転モーメントに重ねられ、
両方の作用が共存し、前進時と後進時とで走行駆動力の
ための駆動モーメントを補強する。励起軸を夫々の角度
領域に設定することにより、励起軸の位相位置によって
遠心力が生じ、この遠心力によってローラと地面との間
で回転モーメントが生じ、走行駆動力のための駆動モー
メントを補強する(請求項8)。
ので、締固め機構の構造は簡単となり、励起軸をローラ
軸芯から離して大きなアームをもって組み立てる必要が
なく、ローラ中心の近くで励起軸を駆動することができ
る。このため伝導ベルトその他これに類するものを使う
必要はなく、前進時にも後進時にも走行駆動力を補強し
て登坂力を改善し得る締固め機および締固め方法が提供
された。
つの振動ローラを備えた締固め機が示されている。基本
的には、第1フレーム2aを備えた前側ローラ1と第2
フレーム2bを備えた後側ローラ3とから構成されてい
て、両フレーム2aと2bは車両の操向性を良くするた
めに垂直揺動軸受部4によって互いに連結されている。
る。ローラ軸芯6の周りを回転する枠体たる励起ハウジ
ング5がローラ1の内部に枢支されている。この目的の
ために、励起ハウジングはその一端に突起フランジ7が
設けられていて、ローラベアリング8を介してローラ1
の端面1aに支持されている。同様に、励起ハウジング
の他端も、フランジ9とローラベアリング10を介して
ローラ1のもう1つの端面1bに支持されている。突起
フランジ7は外方に延出しており、その延出したところ
に調整レバー11が設けられている。この調整レバー1
1は、ねじ12又はその種の固着手段により走行軸受フ
ランジ13に異なった回転位置で固定される。その調整
は手動でもよいが、油圧シリンダ等によって自動的に行
うこともできる。
ム部材14を介して第1フレーム2aのフレームサポー
ト15に弾性的に連結される。反対側のローラのところ
でも、フレームサポート16が備えられており、これに
ローラベアリングを内蔵した走行モータ17が支持され
ている。ローラの駆動は、駆動板18及びローラ端面1
bに固定される複数のゴム部材19を介して行われる。
図面に示されているように、励起ハウジング5の中には
ローラ軸芯6に対して平行で等距離に配設されたアンバ
ランスな2本の不均衡励起軸21、22が枢支されてい
る。この2本の不均衡励起軸はギヤ23と24によって
互いにかみ合っており、それぞれ反対方向に回転する。
これらの駆動は、別のギヤとカップリングを介して、突
起フランジ7を軸方向に通して油圧モータ26と連結し
ている軸25によって行われる。
る。両励起軸の位相配置は、不均衡によって作り出され
る遠心力が水平方向には増強され、垂直方向には相殺さ
れるように定められている。このことにより、ローラ軸
芯6に作用し、励起軸の回転に応じて選択的に走行方向
又は反走行方向に働く水平方向の力が生じる。従って、
ローラには所望の水平方向の振動が作用し、生じている
遠心力はそれがローラ中心に作用していることからロー
ラには回転モーメントが作用しない。
み行う場合、調整レバー11を左又は右に90度に揺動
させて、図において、点線で示した位置に持ってくる。
この結果、励起軸21と22は横並びの位置となり、こ
の状態は図3の点線及び図5に示されている。両励起軸
の回転方向と位相配置はそのままであるが、これにより
生じる力は、図5に示すように、水平方向に作用する遠
心力ではなく、垂直方向に作用する遠心力である。従っ
て、締固めは純粋な垂直力によって行われる。又、図
3、図5に示すように両励起軸を横並びの位置に設定す
る場合、両励起軸が垂直に重なり合う垂直位置を基準に
して上方の軸を前進側にして水平に並ぶ前水平位置と、
この上方の軸を後進側にして水平に並ぶ後水平位置とに
亘る領域において位置調節自在に構成されている。
固め方法を組み合わせることによって最適の締固め状態
を得ることができる。そして、剪断力又は動的垂直押し
付け力のいずれに重きをおいて締固めを行うかは、特に
整地層の深さ、整地層の状態、その他のパラメータによ
って左右される。励起ハウジング5の揺動可能な構成
が、励起ハウジングの任意の中間位置への揺動と、その
位置での固着部材12による固着を可能にし、外的な条
件に最適とすることができる。この中間位置は、図4に
おいて、角度領域:αとβで示されている。この角度領
域は、好ましくは、図3で示された夫々純粋な水平力と
純粋な垂直力だけ作り出す2つの限界位置にまで広げる
のではなく、図4に示すところの不均衡軸が垂直に並ぶ
垂直位置を基準にして上方の軸を前進側及び後進側夫々
の側で、約10°〜約20°の角度からスタートして約
70°〜約80°の角度で終わる。この角度領域が、励
起ハウジング5の好ましい調整範囲を表している。つま
り、水平の遠心力に垂直成分を重ね合わせようとする場
合、励起ハウジング5をその垂直位置から時計方向又は
反時計方向に揺動できることが重要である。
すように、角度β’だけ反時計方向に揺動すると、点線
に垂直な線に沿った遠心力が生じる。つまり、励起軸の
位相位置により、径方向矢印Rで図示された左下方に位
置、あるいは右上方の位置により、そのような遠心力が
生じる。その際、径方向矢印Rの方向の力がローラと地
面との間の接触線B周りの所定の回転モーメントが生
じ、前進方向で走行駆動力のための駆動モーメントを補
強する。これとは逆に、右上方への反対方向の力は、地
面へのローラの押し付け力が上方を向いた遠心力成分に
よって大きく減少させられるので、駆動モーメントに大
した影響を与えない。励起ハウジングを前進時にはβ−
領域に、後進時にはα−領域に揺動することが好ましい
ことが分かる。好ましい実施形態では、励起ハウジング
の調整は締固め機の走行方向の転換時に自動的に行われ
る。このことにより、締固めにはほとんど効果のない遠
心力の成分を締固め機の走行のために利用することがで
き、その登坂力が改善される。
この手段により締固め機には、実際に進んだ走行距離を
検出する距離センサ30が設けられている。このために
は、静電式の鉄タイヤ、駆動輪、ローラ列、あるいは測
定輪などが用いられる。又、距離測定はレーザや超音波
によっても可能である。これと共に、検出器たる部材3
1によって駆動系から予定走行距離が測定されるが、こ
れは例えばローラ1、2の回転角から算出することがで
きる。これらの両方の距離信号は比較器32に送られ、
両者の差、つまり滑りが検出される。この滑りが値設定
器たる測定器33によって前設定された限界値を越えた
場合、増幅器34を介して制御手段たる制御モータ35
が作動し、励起軸21と22によって作り出される水平
力を減少させるように励起ハウジング5を揺動操作し、
比較器32によって算出される滑り量を設定値内に維持
する。
パラメータを自動的に設定する機能を付加してもよい。
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構造に限定されるものではない。
子を示す説明図
説明図
Claims (8)
- 【請求項1】 少なくとも1つの走行可能なローラ
(1、3)を備えた締固め機であって、前記ローラが、
ローラ軸芯(6)に平行に配置されると共に、駆動回転
される不均衡励起軸(21、22)との相互作用によ
り、剪断負荷又は押し付け負荷に重点を置きながら地面
を締固めるようになっていて、前記励起軸(21、2
2)は互いに反対方向に回転し、その位相配置に関し、
前記励起軸(21、22)を垂直に重なり合うように配
置させた際、その遠心力がほぼ水平で同じ方向に作用す
るように対向配置され、モーメントの生じないように水
平力が前記ローラ軸芯(6)に作用するように構成さ
れ、 前記不均衡励起軸(21、22)が前記垂直に重なり合
う垂直位置を基準にして、この垂直位置における不均衡
励起軸(21、22)の上方の軸を前進側にして夫々の
軸が水平に並ぶ前水平位置と、この上方の軸を後進側に
して夫々の軸が水平に並ぶ後水平位置とに亘る領域にお
いて位置調節可能となるよう、不均衡励起軸(21、2
2)が前記ローラ軸芯(6)周りで回転自在に支持さ
れ、 前進時には前記不均衡励起軸(21、22)を前記垂直
位置と前記前水平位置との間の角度領域(β)に設定
し、後進時には前記不均衡励起軸(21、22)を前記
垂直位置と前記後水平位置との間の角度領域(α)に設
定するよう切換え自在に構成してある 締固め機。 - 【請求項2】 前記ローラ(1)のローラ軸芯(6)周
りで相対回転自在となるようにローラ(1)の内部に枠
体(5)を枢支し、この枠体(5)に対して前記ローラ
軸芯(6)と平行姿勢の軸芯周りで回転自在に前記不均
衡励起軸(21、22)を支持すると共に、この枠体
(5)をローラ軸芯(6)周り揺動自在に支持し、か
つ、その揺動位置を任意の揺動位置で固定可能に構成し
てある請求項1に記載の締固め機。 - 【請求項3】 前記枠体(5)は端面側に前記ローラ
(1)から突出したレバー(11)を備えており、この
レバー(11)は走行軸受フランジ(13)又は他の固
定部材に固定自在に構成してある請求項2に記載の締固
め機。 - 【請求項4】 前記枠体(5)は、前記不均衡励起軸
(21、22)が垂直に重なり合う垂直位置を基準とし
て両方向に約90°揺動して、前記不均衡励起軸(2
1、22)がほぼ水平に対称となって並ぶように構成さ
れている請求項2又は3に記載の締固め機。 - 【請求項5】 前記枠体(5)は、前記不均衡励起軸
(21、22)が垂直に重なり合う垂直位置を基準とし
て、両方向に10°〜80°、好ましくは約15°〜約
75°、特に約20°〜約70°に設定された前記角度
領域(α)、(β)内で複数の位置に固定可能に構成し
てある請求項2又は3に記載の締固め機。 - 【請求項6】 進んだ走行距離を検出する距離センサ
(30)の信号と、駆動系から予定走行距離を算出する
検出器(31)の信号とを入力する比較器(32)が備
えられていて、前記両信号の間の差である滑りが所定値
を越えた場合、動作手段(35)が作動し、前記枠体
(5)を前記励起軸(21、22)によって作り出され
る水平力が減少して揺動するようになっている請求項1
に記載の締固め機。 - 【請求項7】 前記動作手段(35)が作動し始める滑
り量が、値設定器(33)によって前設定されるように
なっている請求項6に記載の締固め機。 - 【請求項8】 少なくとも1つの走行可能なローラ
(1、3)の内部にローラ軸芯(6)と平行に配置され
た一対の不均衡励起軸(21、22)が互いに反対方向
に回転することにより、回転モーメントを生成しない遠
心力の作用によって振動力を作り出し、剪断負荷又は押
し付け負荷に重点を置きながら地面を締固める締固め方
法であって、 前記不均衡励起軸(21、22)が垂直に重なり合う垂
直位置を基準にして、この垂直位置における不均衡励起
軸(21、22)の上方の軸を前進側にして夫々の軸が
水平に並ぶ前水平位置と、この上方の軸を後進側にして
夫々の軸が水平に並ぶ後水平位置とに亘る領域に位置調
節可能に前記不均衡励起軸(21、22)を支持してあ
り、前進時には前記不均衡励起軸(21、22)を前記
垂直位置と前記前水平位置との間の角度領域(β)に設
定し、後進時には前記不均衡励起軸(21、22)を前
記垂直位置と前記後水平位置との間の角度領域(α)に
設定する締固め方法。
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