【課題を解決するための手段】
【0013】
まず今回考えられた開発による答えは、ミリングマシンの下側に設置される最低限二つの、個別に制御できる可動ミリングヘッドというものです。
【0014】
本発明によるミリングマシンはなるべく自己駆動式ですが、作業員による操作が行われるように継ぎ手もつけられるものです。
【0015】
そこで優先すべきと考えられているオプションは自己駆動式モデルで、なるべく製造中のトラックと似たような設計で、調整できるクロールスピードを有し統一のフォワードフィードレートに設定できるものです。クロールスピードは、例えば斜めに溝を刻む際一定のミリングフォワードフィードレートを保つ機能を果たすだけではなく、同時にミリングヘッドの操作から発生する駆動トルクに対してブレーキの機能も果たすのです。クロールスピードは、なるべくミリングマシンの減衰レベルを含む標準ギアボックスから出され、できるだけミリングマシンのすべての輪を動かせます。それに加わり、この減衰ギアレベルは逆方向にも利用できると望まれています。
【0016】
さらなる開発として本発明によるもう一つの優先すべき提案は、「大型車」という車種の範囲に入らないミリングマシンです。さらに、このようなマシンは建設現場の間、独自にトラックの標準スピードで運転できるものです。そのために、ミリングヘッドをトランスバースレールに並ぶキャリアスライドに設置すると最適です。キャリアスライドも個別に制御・拡張できるもので、ミリングマシンや車両の幅より広く伸びるものです。こういった場合、キャリアスライドの位置は大きくトランスバースレールによります。つまり、例として、(欧州連合の第96/53/EG号規定に沿っている)トラックの最大幅2.55メートルと車線の最大幅3.75メートルと言った状況では、それぞれのキャリアスライドがミリングマシンの両側において少なくとも0.6メートル伸縮する設計が考えられます。そこで本発明を実現させると、 特別許可が必要とせず建設現場の間ミリングマシンの運転が可能になる一方、車線の幅を全部同時にミリングするのに成功するようになります。
【0017】
本発明によるミリングマシンのもう一つの可能な実施態様は、クロールスピードを必要としない、より簡単な機械です。しかし、これは指定された一つのみの角度でのミリング作業に限られているのです。この実施態様の場合、トランスバースレールは進行方向に対してちょうど縦向か横向ではなく、斜めに例えば45度に並ぶ形になります。それで斜めに平行なストリップをミリングする場合、ミリングマシンはブレーキをかけたまま静止位置をとり、ミリングヘッドは斜めのレール沿いに操作します。
【0018】
後者として紹介された本発明によるミリングマシンで斜めのレールを設計した実施態様は、(静止位置が優先される場合)なるべく油圧式か単なる機械的支持脚を使用することで路面にしっかりと固定できます。希望により、マシンの位置を固定する機能は支持脚を伸ばすための距離センサー付き水平調整装置を含むことができます。それに加わり、水平調整装置はミリングマシンの横並びを調整するセンサーやディテクターがついています。それでミリングマシンの静止位置を道路の横断勾配にきちんと沿わせる一方、ミリングマシンが移動・停止している道路の横断勾配を測ることも可能となります。そこで測定の結果をもとに道路において適切な横断勾配が確認された場合は、均一な深度のミリングストリップ・溝が十分である判断につながります。逆に、測定された道路は水に置かれている、つまりちょうど水平であると明確になると、深度の調整を可能とするミリングヘッドを使用しながらなるべくZ文字の方向でミリングストリップ・溝をつくる作業はすすめられてきます。ストリップ・溝の深度を徐々に深くするべきで、横断勾配において0.5〜5%のもの、できるだけ2.5%のものが出来上がると最適です。
【0019】
そして本発明によるミリングマシンで進行方向に対して縦に置かれたトランスバースレールの実施態様は、支持輪を含む安定化装置をつけるのが望ましいと考えられます。支持輪も路面においてなるべく油圧式装置か機械による拡張が可能なもので、操作中路面を走ることができます。希望として最低限に4つの支持輪を含む安定化装置は以上紹介された水平調整装置と一緒に使用するとより効率的です。
【0020】
オプションとして紹介されてきた開発点の実現を取り入れると、本発明によるミリングマシンにおいて、車台、走行装置、つまりサスペンションやショックアブソーバーそして可能性として安定装置は左右揺れのない安定した動作位置に置かれるようになります。さらに、ミリング経過中一時的にタイヤの空気圧をあげることも考えられます。これらの手段、又は支持脚か支持輪の使用、それから上記のオプションの組み合わせを利用することで操作中のミリングマシンの左右揺れなどが最低限に低くミリングストリップ・溝が可能な限り正確に出来上がる達成を確保できます。
【0021】
本発明が目的とするミリングマシンにおいて、おすすめのトラック型デザインは水用または生分解性冷却滑剤用のタンクおよび冷却・潤滑装置、そして回収容器にミリング廃材を収容するためのサクション装置がついています。
【0022】
それぞれのミリングヘッドには少なくとも一つのスプレーノズルと一つのサクションノズルをつけ、なるべく位置としてスプレーノズルはミリング経過方向に沿いミリングヘッドの前、そしてサクションノズルは後ろといった設計がすすめられます。さらに、ミリングヘッドを防護スクリーンで囲むことも考えられます。
【0023】
コストの最適化を考慮しながら本発明が目的とするミリングマシンにつけるサクション装置は、なるべくミリングマシンの下側に横断して設置された単品の吸引チャネルを含んでいます。これはキャリアスライドを通じてミリングマシンの拡張された幅と同く伸縮することが可能です。それに加わり、吸引チャネルに一つか多数の回転ブラシをつけることが可能です。
【0024】
本発明の設計に応じ各ミリングヘッドの個別駆動は独自の電気モーターあるいはサーボモーターを通じて行われます。このためにミリングヘッドの回転駆動に対しては一つの電気モーターあるいはサーボモーターを設置しますが、フォワードフィード駆動に対してはもう一つのモーターを設置することが可能です。本発明によるミリングマシンで進行方向に対して縦に置かれたトランスバースレールの実施態様の場合、フォワードフィード駆動はレール駆動方向とミリングマシンの駆動方向のベクトル和から発生します。そして本発明によるミリングマシンで斜めのレールを設計した実施態様の場合、ミリングヘッドのフォワードフィード駆動はレール駆動方向と一致します。
【0025】
さらに、本発明の設計に応じ各ミリングヘッドの個別駆動は油圧ポンプモーターによって発生することが可能です。
【0026】
しかし、本発明によるミリングマシンを完全に機械的実施態様で実現すると、選択的に二つのカルダン継手を使用し、なるべくミリングヘッド上の間隔に主駆動軸を設置することが必要となってきます。
【0027】
主駆動軸は規則としてミリングマシンの縦に装備され、そこから、例えばベベルディファレンシャルギアを使用して独自のミリングドライブに対して一つずつの補機シャフトドライブが90度の角度で分岐します。それに加わり、主駆動軸は規則としてミリングマシンの中心部に設置されているので、主駆動軸の両側において90度の角度で左右対称的に分岐する二つの補機シャフトドライブがあると理想的です。ところが、この場合は、それぞれの補機シャフトドライブの回転方向を同時にするか他の手本の(exemplary)ディファレンシャルギアを使ってその回転を揃わせる必要があります。さらに可能性として、それぞれの補機シャフトドライブのエンドポイントに平歯車を装備し、それはミリングマシンの全体幅で継続的に操作するミリングドライブシャフトを動かします。以上のミリングドライブシャフトには、さらにベベルギアとミリングヘッドがついているドライブハウジングが設置されます。したがって、適切な回転スピードを確保しある方向への主駆動軸の回転は、適切な方向へ適切な回転スピードでミリングヘッドを回転させる効果を果たしています。
【0028】
トランスバースレールかキャリアスライドに置いてあるミリングヘッドの必要なフォワードフィード駆動は(ミリングドライブシャフトの操作と同じく)サーボモーターによって実現されます。ところが、ミリングドライブシャフトと平行に並び、ラック歯車を動かす平歯車付きのラックとピニオンドライブを代わりに使用できます。もう一つの選択は、ラックとピニオンギアを使わずにネジ付きスピンドルにのせたウォーム歯車を使用することができます。
【0029】
電気シングルドライブ又は油圧式シングルドライブにおいてさらなる開発としては、なるべくできるだけ簡単に交換できる車輪ハブモーターの設計も可能です。
【0030】
もちろん、ミリングヘッドの回転駆動やフォワードフィード駆動を備える目的で三つの異なったドライブタイプを組み合わせることも考えられます。本発明のアプローチをもとに、それぞれのミリングヘッドによるフォワードフィード駆動はキャリアスライド内のミリングヘッドの並進運動とトランスバースレール内のキャリアスライドの並進運動から成り立つものです。そこで本発明によるミリングマシンで進行方向に対して縦に置かれたトランスバースレールの実施態様の場合では、なるべくクロールスピードでのミリングマシンの前後方向の移動は以上の駆動に加わってくるのです。
【0031】
以上説明されたそれぞれのミリングヘッドのフォワードフィード駆動は、あるいは言い換えますとトランスバースレール内のキャリアスライドとキャリアスライド内のミリングヘッドの並進運動による併用効果は、この二つが正比例である限り、ミリングヘッドの回転駆動とあわせることができます。つまり、結果として高回転スピードが回転駆動で発生すればフォワードフィード駆動も早くなるのです。本発明によるミリングマシンの様々な実施態様で、電気シングルドライブのもの、シングル油圧式ドライブのもの、機械的シングルドライブのもの、それから以上のいずれの組み合わせの場合も同じ効果をもたらしています。ただし、 個別に制御可能なミリングヘッドによるフォワードフィード駆動において回転駆動と独立した状態が望ましく、そのために例えば個別のサーボモーターを扱うことができます。
【0032】
特に本発明による機械的設計のミリングマシンそして可能性としてその他公開された実施態様には耐摩耗・メンテナンスフリーテフロンベアリング、ローラーベアリング又は深溝玉軸受を装備することができます。
【0033】
本発明によるミリングマシンのミリングヘッドはアップカットミリングや同期ミリング両方の目的で設計されています。それから、ミリングヘッドは、両方のインフィードとフォワードフィード駆動がラジアルである条件が満たされればホッブ切削ヘッドの形態をとるのも可能です。又はホッブ切削ヘッドのサイズは必要とされるミリングストリップと同じ幅であり、交換可能なカッタがついている状態が望ましい。ところが、フェースミリングヘッドの使用も考えられます。この場合のインフィードはアキシャルですが、フォワードフィード駆動はラジアルです。フェースミリングヘッドはできるだけ交換可能な多数のカッタがついています。一つのカッタのみ付いている場合、単歯切削方法が適応されます。
【0034】
原則として、ウォータージェットやサンドブラストノズルもミリングツールの中で挙げられます。
【0035】
ミリングヘッドは一般的に交換可能なものであるといい。それで平行にミリングストリップを刻めるだけではなく平面を作ることも可能です。そのために、より広いミリングヘッドを使用しますが、フォワードフィード駆動に対して縦にミリングヘッドを、近くなるように選択的に調整する仕方もあります。
【0036】
それぞれのミリングヘッドのインフィードとフォワードフィード駆動はオプトエレクトロニック位置センサー、ガラス測定バー又はインクリメンタルかアブソリュート位置センサーのいずれ、磁気ストリップによる監視は適切です。さらに、以上述べられた監視装置は希望としてコンピューターにより記録・制御され、乗務員室で表示されます。選択として、このユニットには動軸やミリングヘッドの回転スピードを監視するセンサーも付けられます。それで 位置センサシステムと回転監視システムの組み合わせが実現されるのです。
【0037】
本発明によるミリングマシンは、本発明の狙いに応じ、コンピューター支援による下記の4つの機能を果たすオプトエレクトロニック記録システムを含んでいます。1)隣接した路線においてすでに出来上がったミリングストリップを測定し記録し、その結果によりミリングヘッドを調整し引き続き新しいストリップを以前のものにつなげます;2)ミリングマシンが車線の中心に置かれ車線区分線に対し平行な位置になるように記録し測定し調整を行い、ミリングストリップにおいて適切な角度を確保します;3)車線の横断勾配を記録し測定し、路面において適切な位置やミリングストリップの方向を正確に指摘します;4)路面においての凸凹を記録し測定し、排水が妨げられる場所を確認します。
【0038】
希望により、オプトエレクトロニック記録システムは少なくとも2種類の異なった記録手段、つまり現在センサーとして知られ取り扱われているものを含みます。これらはモノおよびステレオカメラとレーザースキャナの形をとります。そこで夜中記録された画像の有用性を上昇するために赤外線カメラの使用が考えられますが、光センサーとレーダーの組み合わせを優先的に検討すべきです。前記の組み合わせは夜中でも正確に記録を行い、気象の状態とは関係ありません。つまり、そこで光磁気記録システムが想像されています。
【0039】
近接の距離を測定するのに超音波センサーの利用も考慮すべきです。
【0040】
一つの選択肢として、制御コンピューターにGPSモジュールを組み込むことです。それにより、例えばコントロールセンターに送られた座標を正確に確認できるようになります。
【0041】
さらに、ミリング、掃除、吸引排出後ミリングストリップに特定のスプレーノズルから修飾重合体カチオン性のビチューメン乳剤あるいは防水用シリコン樹脂の密閉剤スプレーを吹きかけるのはもう一つのオプションとなります。
【0042】
以上公開された本発明によるミリングマシンの様々な実施態様は、基本機能の面で必要とされない機能を抜きに希望に応じて組み合わせることが可能です。例えば前記の実施態様においては、組み合わせとして紹介されたクロールスピード機能、伸縮式のキャリアスライド機能、又は安定化装置や水平調整装置が付けられます。 こういった形態はサーボモーター、油圧式ポンプモーター、車輪ハブモーター、ラックとピニオンギアあるいはスピンドルの単純な機械的機能モーターをどちらでも選択し装備して利用できます。さらに、以上発表されたすべての実施態様には、冷却・潤滑ユニット、吸引装置およびレーダー有無のオプトエレクトロニック記録システム付きのローラーミリングヘッドかフェースミリングヘッドを設置できます。
【0043】
本稿で発表されている活用事例では、前記公開によるミリングマシンを利用し高速道路において同時に多数の平行なミリングストリップをおこす手順を下記の通り基盤とします。
a)- 事前に特定された作業現場にミリングマシンを移動させる;
b)- 作業現場が事前に指摘されなければ移動中光磁気記録システムを利用し可能な作業現場を記録し測定する;
c)- 道路の横断勾配を記録し測定する;
d)- 車線や区分線の中心を記録し測定する;
e)- 区分線に対して平行に第一車線の中心になるようにミリングマシンの位置を調整する;
f)- 路面に支持脚を伸ばす;
g)- 安定化・水平調整装置を利用しミリングマシンの固定化・水平調整を行う;
h)- ミリングヘッドを第一車線の第一区分線にあわせてミリングヘッドとキャリアスライドを伸ばす;
i)- 冷却・潤滑ユニットをオンにする;
j)- 掃除・吸引ユニットをオンにする;
k)- Z型のミリング規模を設定し路面にミリングヘッドをつかせる;
l)- フォワードフィード駆動をおこす;
m)- 第一車線の第二区分線までストリップのミリングを行う;
n)- Z型方向へミリングヘッドを後ろに移動させる;
o)- 冷却・潤滑ユニットをオフにする;
p)- 掃除・吸引ユニットをオフにする;
q)- ミリングヘッドとキャリアスライドを引っ込める;
r)- 支持脚を引っ込める;
s)- 第一車線の隣接の車線にミリングマシンを移動させる;
t)- 第一車線と第二車線の接続点においてミリングストリップの端を記録し測定する;
u)- 第二車線においてミリングマシンの位置を調整する;
v)- 必要に応じd)〜s)の手順の段階を繰り返す。
【0044】
本稿で発表されている活用事例では、前記公開によるミリングマシンを利用し高速道路において同時に多数の平行なミリングストリップを作成する手順としてもう一つ下記します。
a´)- 事前に特定された作業現場にミリングマシンを移動させる;
b´)- 作業現場が事前に指摘されなければ移動中光磁気記録システムを利用し可能な作業現場を記録し測定する;
c´)- 道路の横断勾配を記録し測定する;
d´)- 車線や区分線の中心を記録し測定する;
e´)- 区分線に対して平行に第一車線の中心になるようにミリングマシンの位置を調整する;
f´)- 路面に支持輪を伸ばす、又は車台・走行装置と作動位置用安定化装置オンにする;
g´)- 安定化・水平調整装置を利用しミリングマシンの固定化・水平調整を行う;
h´)- ミリングヘッドを第一車線の第一区分線にあわせてミリングヘッドとキャリアスライドを伸ばす;
i´)- 冷却・潤滑ユニットをオンにする;
j´)- 掃除・吸引ユニットをオンにする;
k´)- Z型のミリング規模を設定し路面にミリングヘッドをつかせる;
l´)- 並進運動と同時にクロールスピードをおこす;
m´)- 第一車線の第二区分線までストリップのミリングを行う;
n´)- Z型方向へミリングヘッドを後ろに移動させる;
o´)- 冷却・潤滑ユニットをオフにする;
p´)- 掃除・吸引ユニットをオフにする;
q´)- ミリングヘッドとキャリアスライドを引っ込める;
r´)- 支持輪を引っ込める、又は車台・走行装置と作動位置用安定化装置オフにする;
s´)- 第一車線の隣接の車線にミリングマシンを移動させる;
t´)- 第一車線と第二車線の接続点においてミリングストリップの端を記録し測定する;
u´)- 第二車線においてミリングマシンの位置を調整する;
v´)- 必要に応じd´)〜s´)の手順の段階を繰り返す。
【0045】
本発明によるミリングマシンは次のメリットがあります。
- ミリングストリップ・溝だけではなくより広い路面をミリングできます。- アクアプレーニングや湿気のある路面での凍結の危険に対して交通安全を大きく上昇します。
- 排水の流れを大きく良化し、路面の有用性を長くします。- 厚すぎる路線区分線あたりで排水の流れをよくします。
- 路面の上層部が新しくて平らであるか古くて凸凹であるかと関係せずアスファルトやコンクリート又は路面作りに使用される建材のどちらでも適応されます。- 一つのミリングストリップではなく、機械を使い同時で自動的に多数のストリップが出来上がることで労力と時間を節約します。
- オプトエレクトロニック記録システムが設置されていることで 路面の横断勾配や道路沿いの反りを記録できます。この作業によってミリングストリップをつけるべきである場所を発見することが可能です。
- オプトエレクトロニック記録システムを利用することで、まず第一車線にミリングストリップを削り、その次に第二車線において引き続き正確なストリップをミリングすることができます。その結果として、両方の車線の閉鎖は不必要となります。
- オプトエレクトロニック記録システムのおかげで本発明によるミリングマシンの操作は夜中も可能です。
- 機械の使用によりミリングの結果は最適です。
- 現場と現場の間に独自の運転による移動は可能です。
- 超幅がないため、移動の際特別許可を必要としません。さらに、本発明によるミリングマシンは超幅ではなくても車線の全体幅を同時にミリングできます。
- 適切な装置が付いていると、本発明によるミリングマシンにおいて安定化・水平調整装置により操作中安定化および水平調整が行われます。
- 本発明によるミリングマシンは下降勾配又は上昇勾配のミリングストリップを行うことが可能です。- ミリング過程では冷却潤滑剤が使用され、ミリング廃材がサクション装置により直接に撤去されます。
【0046】
本発明によるミリングマシンにおいては、設計によってさらに役立つ機能を付属請求の内容とします。
【0047】
さらに、参照番号・符号のリストは公開の一部とします。
【0048】
そこで図を使用し本発明の詳細を紹介し徹底的に説明します。図の解説では密着した包括的なアプローチを目的とします。以下の図は手本となる模式図で、個々のコンポーネント関係においても正寸されていないものです。特定の参照番号・符号はいずれの場合同じコンポーネントを示しています。インデックスの異なった参照番号・符号は似たようなコンポーネント又は同じ役割を果たすコンポーネントを示しています。