JP7164998B2 - 自走式土砂積込み装置及び土砂積込み方法 - Google Patents

Description

本発明は、工事現場等で発生した土砂をダンプトラック等の輸送車両に積み込むための自走式土砂積込み装置及び土砂積込み方法に関する。

従来、工事現場等で発生した土砂の積込み作業は、作業区域にダンプトラック等の運搬車両を移動させ、その場でバックホウ等を使用して運搬車両の荷台に土砂の積み込む場合と、発生した土砂を所定の場所に集め、門型のフレームにホッパを支持させた積込み装置を使用し、ホッパ内に一時的に貯留した土砂を門型フレーム下に移動させた運搬車両の荷台に投入する場合とがある。

一方、ダンプトラック等による土砂運搬作業においては、過積載を原因とする事故や道路の損傷が社会問題化していることから、積載物の重量を厳しく管理する必要がある。

そのため、大型ダンプトラック等では、車両自体に積載量を自動的に計量する計量装置の設置が義務付けられているが、この種の車両に設置される計量装置は、精度が低くあまり活用できていないのが現状であった。

そこで、土砂運搬を必要とする工事現場等では、現場の所定個所にトラックスケール等の車両用計量装置を設置し、当該工事現場の積込み時において、ダンプトラック等の車両の積載重量を車両用計測装置によって計測し、厳密に管理する場合が多くなっている。

また、土砂を貯留するホッパを有する積込み装置下にトラックスケール等の車両用計量装置を設置し、車両用計量装置上にダンプトラック等の運搬車両を載置させた状態でホッパの下端開口部を開放して積込み作業を行い、積込みと同時に積込み量を計測する方法も考えられている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００６－１７７７２２号公報 特開平１０－１４８５６５号公報

しかしながら、上述の如き従来の技術では、トラックスケール等の車両用計量装置の設置に際し、荷重を計測するロードセルの反力確保及び鉄筋コンクリート造の安定したピットを設ける必要があるため、車両用計量装置の設置個所が限定される。

よって、運搬車両は、所定の箇所に設置された車両用計量装置を経由しなければならず、敷地の広い現場や土砂の発生個所が一定しない現場においては、運搬車両の走行距離が長くなり、作業効率が悪いという問題があった。

また、トラックスケール等の従来の車両用計量装置は、土砂を積み込んだ状態の運搬車両の重量を計測するため、過積載が生じた場合、積込み場に戻り、土砂を荷下ろししなければならず、その分の作業時間が余計に必要となるという問題があった。

尚、特許文献２に記載の従来の技術では、積み込み作業を行いながら積載量を計測することができ、過積載を防止することができるが、積込み装置及び車両用計量装置を所定の位置に設置し、移動ができないため、一定しない土砂発生個所において土砂を積み込む場合に適応できないという問題があった。

そこで、本発明は、このような従来の問題に鑑み、積み込まれる土砂の計量を行え、且つ、工事の進捗に合わせて移動可能な自走式土砂積込み装置及び土砂積込み方法の提供を目的としてなされたものである。

上述の如き従来の問題を解決するための請求項1に記載の発明の特徴は、側部フレームが対向配置された自走可能なゲートフレームと、該ゲートフレーム上に荷重計を介して支持されたホッパと、該ホッパの吐出口を開閉させる開閉手段と、前記ゲートフレームに接近する運搬車両を判別し、該運搬車両の積載可能量を特定する車両判別手段とを備え、前記ホッパ内に収容した土砂の重量を計量し、前記ゲートフレーム下に進入した前記運搬車両に前記ホッパより土砂を投入するようにした自走式土砂積込み装置にある。

請求項２に記載の発明の特徴は、請求項１の構成に加え、前記車両判別手段は、前記運搬車両のナンバープレートを撮影するカメラと、該撮影されたナンバープレートの画像を基に運搬車両を特定する車両判断部とを備えていることにある。

請求項３に記載の発明の特徴は、側部フレームが対向配置された自走可能なゲートフレームと、該ゲートフレーム上に荷重計を介して支持されたホッパと、該ホッパの吐出口を開閉させる開閉手段と、前記ゲートフレームに接近する運搬車両を判別し、該運搬車両の積載可能量を特定する車両判別手段とを備えた自走式土砂積込み装置を使用し、
土砂積み込み位置に前記自走式土砂積込み装置を移動させた後、前記ホッパ内に土砂を投入し、前記荷重計によって前記ホッパ内の土砂重量を計測するとともに、前記ゲートフレームに前記運搬車両を進入させ、前記ホッパの吐出口を開放して運搬車両に土砂を積み込む土砂積込み方法にある。

請求項４に記載の発明の特徴は、請求項３の構成に加え、前記運搬車両の進入前に前記ホッパに概算積載量の土砂を投入しておき、前記車両判別手段によって特定された積載可能量に基づいて前記ホッパへの土砂投入量を調整することにある。

本発明に係る自走式土砂積込み装置は、請求項１に記載の構成を具備することによって、積込み装置自体に計量機構を備えたことによって、ダンプトラック等の運搬車両に土砂を積み込む前に、土砂重量を計量することができるので、過積載を防止することができる。また、その場で積載量を計量することができ、所定の箇所に設置されたトラックスケール等の車両計量装置を経由する必要がない。また、それぞれ実際の積載量が異なる多様な運搬車両に対応し、適正な積載量とすることができる。

さらに、本発明において、請求項２に記載の構成を具備することによって、的確に車両を判別することができる。

また、本発明に係る砂積込み方法は、請求項３に記載の構成を具備することによって、工事の進捗に合わせて積込み装置を移動させることができ、一定しない土砂発生個所において土砂を積み込む作業にも対応することができる。

さらに、本発明において、請求項４に記載の構成を具備することによって、積込み作業に伴う運搬車両の待機時間を軽減し、車両毎の積載量の調整を効率よく行うことができる。

本発明に係る自走式土砂積込み装置の一例を示す正面図である。 同上の側面図である。 同上の荷重計設置部分を示す部分拡大断面図である。 同上の自走式土砂積込み装置の断面図である。 同上のホッパを開放した状態を示す断面図である。 本発明に係る土砂積込み方法の手順を示す概略平面図である。 同上の運搬車両の認識作業の状態を示す側面図である。 同上の土砂積み込み時の状態を示す側面図である。 同上の背面図である。

次に、本発明に係る自走式土砂積込み装置１の実施態様を図１～図５に示した実施例に基づいて説明する。尚、図中符号１は自走式土砂積込み装置である。

この自走式土砂積込み装置１は、自走可能な門型のゲートフレーム２と、ゲートフレーム２上に荷重計３，３を介して支持されたホッパ４と、該ホッパ４の吐出口５を開閉させる開閉手段６と、荷重計３，３で計測された荷重を基にホッパ４内の土砂７の重量を算出する重量算出手段とを備え、ホッパ４内に一時的に貯留した土砂７をゲートフレーム２下に進入した運搬車両８の荷台８ａに投入できるようになっている。

また、この自走式土砂積込み装置１には、ゲートフレーム２に接近する運搬車両８の特徴を認識し、運搬車両８の積載可能量を特定する車両判別手段９を備え、積載量の異なる運搬車両８に対応できるようにしている。

ゲートフレーム２は、互いに幅方向に間隔をおいて対向する一対の側部フレーム１０，１０と、両側部フレーム１０，１０を連結する連結梁部１１とを備え、両側部フレーム１０，１０間にダンプトラック等の運搬車両８が進入可能な門型フレーム状を成している。

側部フレーム１０，１０は、クローラーベルト又は車輪等の駆動体１２ａによって自走する自走ユニット１２と、自走ユニット１２に立設された角鋼等からなる支柱部１３と、支柱部１３間を連結する横梁部１４，１４とを備え、矩形フレーム状を成している。

自走ユニット１２は、特に図示しないが、電動機、原動機等の駆動源を備え、駆動源によってクローラーベルト又は車輪等の駆動体１２ａを駆動させるようになっている。

また、この自走ユニット１２は、無線等の遠隔操作によって駆動源及び操舵を制御できるようになっている。尚、自走ユニット１２の操作装置は、例えば、自走式土砂積込み装置１に土砂７を投入するバックホウ等の土砂投入手段１５の操縦席に設ける。

各支柱部１３には、図に示すように、上端部に荷重計３，３を支持する荷重計支持部１６を備え、荷重計支持部１６に荷重計３，３を介してホッパ４が支持されるようになっている。

尚、本実施例では、荷重計支持部１６を貫通した固定用シャフト１７を備え、荷重計支持部１６上にセンターホール型の荷重計３を介してホッパ４の支持用プレート１８を固定用シャフト１７が貫通した状態で支持させている。尚、図中符号１９は、抜け止め用のストッパーである。

ホッパ４は、下端に開閉可能な吐出口５を備え、吐出口５が開閉手段６によって開閉できるようになっている。

開閉手段６は、例えば、無線又は有線によって遠隔操作可能な開閉用ウインチ２０を備え、開閉用ウインチ２０を動作させ操作索２１を繰り出し・巻取り動作させることによって吐出口５を塞ぐ可動板２６が開閉するようになっている。

この開閉手段６の操作装置は、自走ユニット１２と同様に、自走式土砂積込み装置１に土砂７を投入するバックホウ等の土砂投入手段１５の操縦席に設ける。

ホッパ４は、上面が開口し、下端側の断面積が小さい四角錘台状等に形成され、外周面に支持用プレート１８が一体に突設され、支持用プレート１８を介して荷重計３，３及び支柱部１３に支持されている。

重量算出手段は、各荷重計３，３の計測値を合算し、土砂７を含むホッパ４の重量を算出し、モニターなどの表示手段２４に出力されるようになっている。また、重量算出手段は、ホッパ４重量を予め差し引くことによって土砂７の重量を算出することができる。

車両判別手段９は、ゲートフレーム２に設置され、運搬車両８のナンバープレート等の識別対象２５を撮像するカメラ２２と、カメラ２２で撮影された識別対象２５の画像に基づき運搬車両８を判別する車両判別部２３とを備え、特定された運搬車両８の情報を表示手段２４に表示するようになっている。

車両判定部２３は、カメラ２２によって撮像された運搬車両８のナンバープレート等の識別対象２５の画像データと、予めクラウド上のデータベースに登録されている識別対象２５の画像データとを人工知能（ＡＩ）等を用いて照合し、識別対象２５の画像データが一致した運搬車両８の車種、車両寸法、積載可能量等のデータを表示手段２４に出力するようになっている。

表示手段２４は、自走土砂積込み装置に土砂７を投入するバックホウ等の投入手段の操縦席等に設置され、表示手段２４によって車両情報、車両の積載可能重量、ホッパ４内の土砂７重量等が表示されるようになっている。

次に、この自走式土砂積込み装置１を使用した土砂の積込み方法について説明する。

先ず、ブルドーザー等によって集土した土砂７の山（以下、土砂山３０という）に対し、バックホウ等の土砂投入手段１５を所定の位置に配置する。本実施例では、図４に示すように、土砂山３０の上部を均し、バックホウを土砂山３０の上に配置する。

次に、自走式土砂積込み装置１をバックホウ等の土砂投入手段１５の近傍に移動させ、ホッパ４に概算積載量の土砂７を投入する。

土砂７にホッパ４が投入されると、土砂７とホッパ４の重量による荷重がホッパ４を介して各荷重計３，３に作用し、重量算出手段が各荷重計３，３の計測値を合算し、土砂７を含むホッパ４の重量を算出し、モニターなどの表示手段２４にリアルタイムで随時出力する。

尚、概算積載量とは、登録されている全運搬車両８の積載量のうち最小のものを超えない量の土砂量をいうものとする。実際の積載量は、規格上の積載量が同一の運搬車両８であっても、車種やその他の条件によって若干異なるため、全ての運搬車両８において積載量を超えない量を概算積載量とし、これを予めホッパ４に貯留しておくことによって、積込み作業に伴う運搬車両８の待機時間を軽減し、車両毎の積載量の調整を効率よく行うことができる。

次に、図７に示すように、運搬車両８を自走式土砂積込み装置１の手前に移動させ、ナンバープレート等の識別対象２５をカメラ２２で撮像し、ナンバープレート等の識別対象２５の画像データと、予めクラウド上のデータベースに登録されている識別対象２５の画像データとを照合し、識別対象２５の画像データが一致した運搬車両８の車種、車両寸法、積載可能量等のデータをバックホウ等に搭載された表示手段２４に出力する。

次に、図８、図９に示すように、運搬車両８をゲートフレーム２のホッパ４下に移動させるとともに、認識された運搬車両８の積載量と概算積算量との差に基づいてホッパ４内の土砂７量を調節する。

例えば、概算積載量を９．６ｔとした場合には、ホッパ４内には既に９．６ｔを超えない量の土砂７が貯留された状態にあり、認識された運搬車両８の積載量が９．８ｔである場合には、その差分の０．２ｔの余裕がある。

よって、バックホウ等の土砂投入手段１５の操縦者は、随時表示手段２４に表示される実際のホッパ４内土砂７重量を確認しながら０．２ｔ分の土砂７を新たに投入することによって、運搬車両８に最適な積載量に調整することができる。

次に、投入土砂７量の調整が完了したら、開閉手段６を操作し吐出口５を開放し、ホッパ４より運搬車両８に土砂７を積み込む。

その際、運搬車両８の積載量に合わせて土砂７重量が調整されているので、ホッパ４内の土砂７を全て投入することによって、過積載となることなく最適量の土砂７が運搬車両８に積み込まれる。

そして、ホッパ４内の土砂７が全て吐出されたら、開閉手段６によって吐出口５を閉鎖し、運搬車両８の荷台８ａ上に積載された土砂７を均して整形する。

積載が完了した後、運搬車両８をゲートフレーム２より退出させ、運搬車両８は運搬作業に移行する。

その後、積込みによって土砂山３０の地面が露出した部分３０ａをダンプトラック等の運搬車両８や自走式土砂積込み装置１の移動に支障が生じない程度まで整形し、次のステップの作業に備える。

次に、図６（ｂ）に示すように、自走式土砂積込み装置１を遠隔操作によって土砂山３０の隣接する位置に移動させるとともに、バックホウ等の土砂投入手段１５を土砂山３０の隣接する位置に移動させ、同様にして土砂７の積込み作業を行う。

そして、バックホウ等の土砂投入手段１５及び自走式土砂積込み装置の移動を行いながら、一連の土砂積込み作業を土砂山３０全体の土砂７が無くなるまで繰り返す。

このように構成された自走式土砂積込み装置１及びそれを使用した土砂積込み方法は、積込み装置自体に計量機構を備えたことによって、ダンプトラック等の運搬車両８に土砂７を積み込む前に土砂７重量を計量することができるので、その場で積載量を計量することができ、所定の箇所に設置されたトラックスケール等の車両計量装置を経由する必要がなく、適正量の積込みができるので過積載による手戻りが生じない。

また、積込み装置が自走できるので、工事の進捗に合わせて移動させることができ、一定しない土砂７発生個所において土砂７を積み込む作業にも対応することができる。

さらに、この自走式土砂積込み装置１及び土砂積込み方法では、車両判別手段９を備えたことによって、それぞれ積載量の異なる運搬車両８に対し、適正な積載量の土砂７を積み込むことができる。

尚、上述の実施例では、カメラ２２によって運搬車両８のナンバープレートを撮像し、その画像データを基に判別するようにした車両判別手段９について説明したが、車両判別手段９の態様はこれに限定されず、例えば、バーコード等の識別コードを使用したもの、ＲＦタグから電磁波や電波などを用いた近距離無線通信によって情報をやりとりするＲＦＩＤ（ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）技術を使用したものであってもよい。

１ 自走式土砂積込み装置
２ ゲートフレーム
３ 荷重計
４ ホッパ
５ 吐出口
６ 開閉手段
７ 土砂
８ 運搬車両
９ 車両判別手段
１０ 側部フレーム
１１ 連結梁部
１２ 自走ユニット
１３ 支柱部
１４ 横梁部
１５ 土砂投入手段
１６ 荷重計支持部
１７ 固定用シャフト
１８ 支持用プレート
１９ ストッパー
２０ 開閉用ウインチ
２１ 操作索
２２ カメラ
２３ 車両判別部
２４ 表示手段
２５ 識別対象
２６ 開閉扉
３０ 土砂山

Claims (4)

1. 側部フレームが対向配置された自走可能なゲートフレームと、該ゲートフレーム上に荷重計を介して支持されたホッパと、該ホッパの吐出口を開閉させる開閉手段と、前記ゲートフレームに接近する運搬車両を判別し、該運搬車両の積載可能量を特定する車両判別手段とを備え、前記ホッパ内に収容した土砂の重量を計量し、前記ゲートフレーム下に進入した前記運搬車両に前記ホッパより土砂を投入するようにしたことを特徴とする自走式土砂積込み装置。
2. 前記車両判別手段は、前記運搬車両のナンバープレートを撮影するカメラと、該撮影されたナンバープレートの画像を基に運搬車両を特定する車両判断部とを備えている請求項１に記載の自走式土砂積込み装置。
3. 側部フレームが対向配置された自走可能なゲートフレームと、該ゲートフレーム上に荷重計を介して支持されたホッパと、該ホッパの吐出口を開閉させる開閉手段と、前記ゲートフレームに接近する運搬車両を判別し、該運搬車両の積載可能量を特定する車両判別手段とを備えた自走式土砂積込み装置を使用し、
   土砂積み込み位置に前記自走式土砂積込み装置を移動させた後、前記ホッパ内に土砂を投入し、前記荷重計によって前記ホッパ内の土砂重量を計測するとともに、前記ゲートフレームに前記運搬車両を進入させ、前記ホッパの吐出口を開放して運搬車両に土砂を積み込むことを特徴とした土砂積込み方法。
4. 前記運搬車両の進入前に前記ホッパに概算積載量の土砂を投入しておき、前記車両判別手段によって特定された積載可能量に基づいて前記ホッパへの土砂投入量を調整する請求項３に記載の土砂積込み方法。

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