JP4727899B2 - 地盤圧縮のための、スリップ調節装置を備えたローラー装置 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は地盤圧縮のための、請求項１の上位概念に記載の形式のローラー装置に関する。
【０００２】
地盤、路床、道路面若しくは類似のものの圧縮（締め固め）のために、圧縮ローラーが周知であり、圧縮ローラーはドラム状の１つ若しくは複数のいわゆるローラー周壁（ローラーバンデージ）の荷重によって、かつ部分的に付加的な振動によっても地盤、路床、道路面若しくは類似のものを走行中に圧縮する。圧縮ローラーの形式及び構造に関連して、個別のローラー周壁は、非駆動で牽引回転可能なローラー周壁として、若しくは圧縮ローラーの推進駆動のために用いられる駆動可能なローラー周壁として形成されている。
【０００３】
圧縮すべき地盤の特性並びに圧縮ローラーの運転状態のほかに、特にローラー周壁のスリップ（滑り）が圧縮率及び圧縮された表面の質に強い影響を及ぼす。スリップなる用語は、車両技術用語からの借用であり、ローラー周壁の周壁面若しくはローラー面と地盤との間の速度差に相当する。
【０００４】
低すぎる、たいていは負のスリップは、ローラー周壁の周速度がローラー周壁と地盤との間の水平方向の相対移動速度よりも小さいことを意味している。このようなスリップは特に、駆動されずに牽引されるローラー周壁において生じ、それというのは該ローラー周壁は質量慣性並びに転がり抵抗に基づき、地盤に沿った転動のために必要であるよりも低い速度でしか回転しないからである。負のスリップの結果として、ローラーの前に土粒蓄積を生ぜしめ（ブルドーザ・効果）、該土粒蓄積が運転条件に応じて不規則な間隔で乗り越えられ、これによって平らでない波形の表面が生じることになる。さらに負のスリップに際してはローラー周壁の後方で地盤内の引っ張り応力に基づき地盤表面に横方向ひびを生ぜしめることになり、該横方向ひびはローラーひびとも呼ばれ、補足的なローラ掛けによって表面的には閉じられるものの、完全には排除されない。
【０００５】
高すぎる、たいていは正のスリップは駆動式のローラー周壁において生じ、ローラー周壁の後方への押しずらし、若しくははね除けを引き起こすことになる。さらに、高すぎるスリップによって地盤の特性に応じて、圧縮された地盤の、ローラー周壁の後方での緩みのおそれがある。
【０００６】
地盤の圧縮のために最適なスリップは、圧縮ローラーの運転状態にも地盤の特性にも左右される。実際には、異なる運転条件下で異なる地盤にとって最適なスリップのための一義的な一定の値を規定することは不可能である。
【０００７】
駆動式の複数のローラー周壁を備えたローラー装置においてはスリップはさらに複雑であり、それというのはローラー周壁の少なくとも１つが高すぎるスリップ若しくは低すぎるスリップを生ぜしめるようなことも予想されるるからである。
【０００８】
本発明の課題は、地盤圧縮のためのローラー装置を改善して、該ローラー装置が該ローラー装置の運転状態若しくは地盤の状態に左右されずに常に自動的に最適なスリップを生ぜしめるようにすることである。
【０００９】
本発明に基づく解決手段が請求項１に記載してある。本発明の有利な改良が従属請求項に記載してある。
【００１０】
本発明に基づくローラー装置は検出装置を有しており、該検出装置を用いて、地盤の、第１のローラー周壁の後方の、即ちローラー掛けされた直後の表面と第１のローラー周壁の最下位の点との間の垂直方向の間隔が検出（規定）される。該間隔に依存して回転数調節装置が、制御すべきローラー周壁の回転数を調節する。
【００１１】
圧縮された地盤の表面がローラー周壁の最下位の点よりも高い水平レベルに位置し、即ちローラー周壁が後方に蓄積を生ぜしめ、このことが正のスリップに対応する場合に、間隔を正の値として規定すると、回転数調節装置は、該間隔が所定の上限値を上回ると回転数を減少させる。対応して、圧縮された地盤の表面がローラー周壁の最下位の点よりも低い水平レベルに位置する場合に間隔を負の値として規定すると、回転数調節装置は、該間隔が所定の下限値を下回ると回転数を増大させる。
【００１２】
本発明の特に有利な実施態様では、上限値と下限値とが同一であり、かつゼロをかろうじて越えた正の値に相当している。これによって、圧縮された地盤は該地盤の弾性作用に基づきローラー周壁の通過の後にわずかに持ち上がることが考慮されており、その結果、スリップの生じていない場合にも、間隔が小さいものの正の値を有するようになり、それというのは圧縮された地盤の持ち上がった表面がローラー周壁の下側の頂点よりも高い水平レベルに位置するからである。
【００１３】
本発明の別の有利な実施態様では、距離測定装置を設けてあり、該距離測定装置によって、地盤の表面とローラー装置の基準点との間の垂直方向の長さが測定される。次いで検出装置が、前記間隔を、基準点とローラー周壁の最下位の点、即ち下側の頂点との間のローラー装置構成寸法によって規定された垂直方向の距離の、検出装置内に蓄えられた長さ寸法値と、距離測定装置によって測定された垂直方向の距離との間の差異として算出する。
【００１４】
本発明に基づくスリップ調節装置は、調節可能なローラー周壁のほかに、さらに別の少なくとも１つの回転駆動可能なローラー周壁を備えているローラー装置に特に適している。該別のローラー周壁が殊に、調節可能な第１のローラー周壁のための力支持若しくはトルク支持のために役立てられる。
【００１５】
有利には、調節可能なローラー周壁がローラー装置の走行方向で見て、駆動可能なすべてのローラー周壁の最も後方のローラー周壁である。
【００１６】
次に本発明を図示の実施例に基づき詳細に説明する。
【００１７】
図１は、地盤圧縮のためのローラー装置として用いられる地盤圧縮ローラーを示しており、該地盤圧縮ローラーが回転駆動可能な第１のローラー周壁１及び同じく回転駆動可能な第２のローラー周壁２を有している。
【００１８】
前記形式のローラー装置は、ローラー周壁の振動負荷のためのバイブレーション駆動部を備えるものも、備えないものも、原理的に周知であるので、詳細な説明は省略することにする。
【００１９】
ローラー周壁１，２は、それ自体周知の形式で、機械的、液圧的若しくは電気的な機構を用いて、或いはこれらの機構の組合せによる装置を用いて駆動されるようになっており、これらの機構若しくは装置は駆動回転数の連続的な、若しくは狭い幅での段階的な変化（調節）を可能にするものである。ローラー装置の走行方向が矢印３によって示してある。
【００２０】
図２には第１のローラー周壁１を概略的に拡大して示してあり、ローラー周壁が、圧縮すべき地盤４上を転動する。図面から明らかなように、ローラー周壁１の後方の圧縮された地盤の表面５は、ローラー周壁１の最下位の点６よりも高い水平レベルに位置している。最下位の点６はここでは、ローラー周壁１の下側の頂点、若しくは別の頂点線上の点である。
【００２１】
図２に示す状態から明らかなように、ローラー周壁１が高すぎるスリップに基づき地盤４内に食い込んでいる。この場合に、地盤の表面５と最下位の点６との間の垂直方向の間隔が、正の値であると定義することにする。
【００２２】
ローラー装置が検出装置（図示せず）を備えており、該検出装置が前記間隔７を検出して回転数調節装置（同じく図示せず）に供給するようになっている。回転数調節装置が、ローラー周壁１の回転数を前記間隔７に依存して調節するようになっている。
【００２３】
間隔７が図２に示す状態のように正の値であり、従ってスリップも正の値であるという認識に基づき、回転数調節装置は回転数の減少によってスリップを減少させようとする。このような状況は例えば、ローラー装置の前方のローラー周壁２が過度に低速で回転させられ、その結果、後方のローラー周壁１が地盤４に対する過度に低い水平速度にしか達し得ない場合に発生する。
【００２４】
図３は、ローラー周壁１を負のスリップの状態で示しており、ローラー周壁１の前に地盤４の隆起が生じている。この場合には、ローラー周壁１の前の隆起部が短時間の後に乗り越えられてしまうおそれがあり、これによって、波形の地面若しくは地盤が生じることになる。
【００２５】
図３では明らかなように、ローラー周壁１の後方の圧縮された地盤４の表面５が、ローラー周壁１の最下位の点６よりも低い水平レベルに位置している。従って、前述の定義に対応して、表面５と最下位の点６との間の間隔７が負の値であり、これは負のスリップに相当する。
【００２６】
検出装置が間隔７の負の値を回転数調節装置に与え、回転数調節装置が下限値の下回れた際にローラー周壁１の回転数の増大によって、スリップを高めようとする。
【００２７】
理論的に、間隔７のゼロの値がスリップのない理想的な状態に相当すると想定しようとしても、実地に明らかなことは、ゼロよりもわずかに高い正の値が、有害なスリップを避けるために適していて有利である。このような根拠が地盤４の弾性特性にあり、地盤がローラー周壁１の転動通過の後に弾性的に持ち上がり、従って、スリップのない転動通過に際しては常に間隔７の正の値が生じることになる。
【００２８】
間隔７の検出のために特に有利には、ローラー装置の走行装置に無接触式の測定機構、例えば距離レーダー若しくはレーザーを装着してあり、該測定機構が、基準点として用いられる該測定機構自体と圧縮された地盤４の表面５との間の垂直方向の距離を検出する。別の実施例として、例えば表面に沿って転動するロールを備えた機械式の測定機構も考えられ、ロールの、ローラー装置の走行装置に対する相対的な垂直位置が変化可能であり、かつ検出されるようになっている。定位置の測定機構からローラー周壁の最下位の点６までの垂直方向の距離はローラー装置１の構造によって規定されたものであるので、該規定された垂直方向の距離と前記測定された垂直方向の距離との差異によって簡単に間隔７が算出される。検出装置及び回転数調節装置の実際の構成は、一般的な構成要素を用いて実施され得るものである。従って詳細な説明は省略することにする。
【００２９】
本発明に基づくスリップ調節装置を用いて、ローラー装置の運転状態が、例えば自動車のABS-制御若しくは牽引力制御におけるような実際のスリップの検出なしに、圧縮すべき地盤の特性に左右されずに調節されて、ローラー装置がスリップを最小限にして地盤の最適な圧縮を可能にし、ひいては圧縮された、即ちローラー掛けされた表面の高い質を可能にする。
【００３０】
本発明を実施例では、１つのローラー周壁にのみ適当なスリップ調節装置の備えられたローラー装置に即して説明してあるものの、本発明は特に、多数のローラー周壁列、例えば回転数の調節可能な少なくとも２つ、即ち最前方及び最後方のローラー周壁を備えたローラー装置において、若しくは前進走行及び後進走行可能なローラー装置において可能である。この場合には、地盤表面と各所属のローラー周壁の最下位の点との間の間隔７が、前述の作動形式と類似して検出される。
【００３１】
ローラー装置の走行方向制御が利用されて、走行方向を変えた場合にもその都度最後方のローラー周壁のみが前述の作動形式でスリップ調節されるようになっている。
【００３２】
複数のローラー周壁においてすべてのローラー周壁にそれぞれスリップ調節装置を備え、かつ必要に応じて個別の回転数調節装置を互いに接続して、個別のローラー周壁を適切に調節することも、特殊な場合に有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に基づくローラー装置の概略側面図。
【図２】 正のスリップの状態の概略図。
【図３】 負のスリップの状態の概略図。
【符号の説明】
１，２ ローラー周壁、 ３ 走行方向、 ４ 地盤、 ５ 表面、 ６ ローラー周壁の最下位の点

Claims (10)

1. 地盤圧縮のためのローラー装置であって、回転駆動可能な第１のローラー周壁（１）を備えており、該ローラー周壁の回転数が少なくとも所定の領域内で調節可能である形式のものにおいて、
   圧縮された地盤（４）の、走行方向（３）で見て前記第１のローラー周壁（１）の後方に位置する表面（５）と該第１のローラー周壁の最下位の点（６）との間の垂直方向の間隔（７）の検出のための検出装置及び、
   該第１のローラー周壁（１）の回転数の、前記間隔に依存した調節のための回転数調節装置を備えていることを特徴とする、地盤圧縮のための、スリップ調節装置を備えたローラー装置。
2. 圧縮された地盤（４）の表面（５）が第１のローラー周壁の最下位の点（６）よりも高い水平レベルに位置する場合に、間隔（７）が正の値として規定されており、逆の場合に間隔（７）が負の値として規定されている請求項１記載のローラー装置。
3. 回転数調節装置は第１のローラー周壁（１）の回転数を、間隔（７）が所定の上限値を上回っている場合に減少させ、かつ間隔（７）が所定の下限値を下回っている場合に増大させるようになっている請求項２記載のローラー装置。
4. 上限値と下限値とが同一であり及び／又は正の値に相当している請求項３記載のローラー装置。
5. 距離測定装置が、地盤（４）の、第１のローラー周壁（１）の後方に位置する表面（５）とローラー装置の所定の基準点との間の垂直方向の距離を測定するために設けられており、検出装置が垂直方向の間隔（７）を、ローラー装置の前記基準点と第１のローラー周壁の最下位の点（６）との間の構造的に規定された垂直方向の距離と、前記距離測定装置によって測定された垂直方向の距離との間の差異として算出するようになっている請求項１から４のいずれか１項記載のローラー装置。
6. 距離測定装置が無接触式の測定機構を有している請求項５記載のローラー装置。
7. 回転駆動可能な別の少なくとも１つのローラー周壁（２）が設けられている請求項１から６のいずれか１項記載のローラー装置。
8. 第１のローラー周壁（１）が、回転駆動可能なすべてのローラー周壁（１，２）の、ローラー装置の走行方向（３）で見て最も後方のローラー周壁である請求項７記載のローラー装置。
9. ローラー装置が前進走行及び後進走行可能であり、回転数の調節可能な少なくとも２つのローラー周壁（１，２）が設けられており、該両方のローラー周壁（１，２）の、その都度の走行方向（３）で見て最も後方のローラー周壁にそれぞれ対応して、圧縮された地盤（４）の、該ローラー周壁（１，２）の後方に位置する表面（５）と該ローラー周壁（１，２）の最下位の点（６）との間の垂直方向の間隔（７）の検出のための検出装置が配置されており、回転数調節装置が、前記両方のローラー周壁（１，２）の回転数を、その都度検出された前記間隔（７）に依存して調節するように形成されている請求項７又は８記載のローラー装置。
10. 回転数調節装置が、両方のローラー周壁（１，２）のうちの後方のローラー周壁の回転数を間隔（７）に依存して調節するようになっている請求項９記載のローラー装置。

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