特開 2023-160321 締固め機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023160321

(43)【公開日】2023-11-02

(54)【発明の名称】締固め機械

(51)【国際特許分類】

   E01C 19/41 20060101AFI20231026BHJP

【ＦＩ】

E01C19/41

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022070615

(22)【出願日】2022-04-22

(71)【出願人】

【識別番号】000182384

【氏名又は名称】酒井重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001807

【氏名又は名称】弁理士法人磯野国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】眞壁 淳

(72)【発明者】

【氏名】若松 亨

【テーマコード（参考）】

2D052

【Ｆターム（参考）】

2D052BB10

2D052BC01

(57)【要約】

【課題】転圧対象物の締固め度を高めることができる締固め機械を提供することを課題とする。
【解決手段】車体フレーム２と、車体フレーム２の前側に設けられた前側締固め装置３と、車体フレーム２の後側に設けられた後側締固め装置４と、バッテリ部３２の電力によって回転駆動する回転駆動部３３と、回転駆動部３３の動力を前側締固め装置３に伝達する前側伝達装置６と、回転駆動部３３の動力を後側締固め装置４に伝達する後側伝達装置７と、車体フレーム２に設けられ当該締固め機械を操作する管理部と通信可能な通信装置８と、通信装置８が受信した信号に基づいて各部位を制御する制御部３１と、を備え、前側締固め装置３は左右方向軸に対して回転することで転圧対象物を締め固め、後側締固め装置４は転圧対象物を叩いて締め固めることを特徴とする。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車体フレームと、
前記車体フレームの前側に設けられた前側締固め装置と、
前記車体フレームの後側に設けられた後側締固め装置と、
バッテリ部の電力によって回転駆動する回転駆動部と、
前記回転駆動部の動力を前記前側締固め装置に伝達する前側伝達装置と、
前記回転駆動部の動力を前記後側締固め装置に伝達する後側伝達装置と、
前記車体フレームに設けられ当該締固め機械を操作する管理部と通信可能な通信装置と、
前記通信装置が受信した信号に基づいて各部位を制御する制御部と、を備え、
前記前側締固め装置は左右方向軸に対して回転することで転圧対象物を締め固め、前記後側締固め装置は転圧対象物を叩いて締め固めることを特徴とする締固め機械。

【請求項2】

前記前側締固め装置は振動可能なクローラ式であり、前記後側締固め装置はランマ式であることを特徴とする請求項１に記載の締固め機械。

【請求項3】

前記バッテリ部は、前記車体フレームの外部に設けられた充電装置を含んで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の締固め機械。

【請求項4】

前記車体フレームの前方及び後方の少なくとも一方に設けられ、撮像された画像データを前記制御部に送信する視認装置を備えていることを特徴とする請求項１に記載の締固め機械。

【請求項5】

進行方向を操作する操向装置を備えていることを特徴とする請求項１に記載の締固め機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、締固め機械に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、特許文献１には、地面等の締め固めを行う締固め機械が開示されている。当該締固め機械は、前輪が鉄輪であり、後輪がタイヤローラになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０－１４９７８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来の締固め機械は、いずれも左右方向軸に対して鉄輪及びタイヤローラが回転することで転圧対象物を締め固めるというものであるが、さらなる締固め度の向上が求められている。

【0005】

そこで本発明は、転圧対象物の締固め度を高めることができる締固め機械を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の締固め機械は、車体フレームと、前記車体フレームの前側に設けられた前側締固め装置と、前記車体フレームの後側に設けられた後側締固め装置と、バッテリ部の電力によって回転駆動する回転駆動部と、前記回転駆動部の動力を前記前側締固め装置に伝達する前側伝達装置と、前記回転駆動部の動力を前記後側締固め装置に伝達する後側伝達装置と、前記車体フレームに設けられ当該締固め機械を操作する管理部と通信可能な通信装置と、前記通信装置が受信した信号に基づいて各部位を制御する制御部と、を備え、前記前側締固め装置は左右方向軸に対して回転することで転圧対象物を締め固め、前記後側締固め装置は転圧対象物を叩いて締め固めることを特徴とする。

【0007】

本発明によれば、前輪と後輪とで締め固める機構が異なるため、両者の良い部分を享受して、転圧対象物の締固め度を高めることができる。

【0008】

また、前記前側締固め装置は振動可能なクローラ式であり、前記後側締固め装置はランマ式であることが好ましい。

【0009】

本発明によれば、過剰な力を地盤に与えることなく深層まで締め固めることができる。また、表層から深層まで均一な締固め品質を確保できる。

【0010】

また、前記バッテリ部は、前記車体フレームの外部に設けられた充電装置を含んで構成されていることが好ましい。

【0011】

充電装置としては、例えば、ソーラーパネルを用いることができる。本発明によれば、充電することで電力を確保することができる。

【0012】

また、前記車体フレームの前方及び後方の少なくとも一方に設けられ、撮像された画像データを前記制御部に送信する視認装置を備えていることが好ましい。

【0013】

本発明によれば、車体フレームの周囲の画像データを取得しつつ、締固め制御を行うことができる。

【0014】

また、進行方向を操作する操向装置を備えていることが好ましい。

【0015】

本発明によれば、操作性を高めることができる。

【発明の効果】

【0016】

本発明の締固め機械によれば、転圧対象物の締固め度を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の実施形態に係る締固め機械の前方上側から見た全体斜視図である。

【図2】本実施形態に係る締固め機械の後方上側から見た一部破断全体斜視図である。

【図3】本実施形態に係る締固め機械の前方下側から見た一部破断全体斜視図である。

【図4】本実施形態に係る締固め機械のブロック図である。

【図5】本実施形態に係る締固め機械の充電装置の動作図である。

【図6】本実施形態に係る締固め機械の充電装置の動作図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

本発明の締固め機械について、図面を参照して詳細に説明する。以下に記載する実施形態等は、あくまで例示であって、本発明を限定するものではない。説明における、上下、左右、前後は締固め機械の進行方向に従う。

【0019】

図１、図２及び図４に示すように、本実施形態に係る締固め機械１は、車体フレーム２と、前側締固め装置３と、後側締固め装置４と、動力部５と、前側伝達装置６と、後側伝達装置７と、通信装置８と、操向装置９と、視認装置１０と、を備えている。締固め機械１は、道路、舗装体、地面、月面等の転圧対象物を締め固める機械である。また、締固め機械１は、有人で操作してもよいが、本実施形態では無人で走行可能な自走式になっている。

【0020】

車体フレーム２は、各装置を保持するとともに各装置を覆う金属製のフレームである。車体フレーム２は、本実施形態では、後側車体フレーム２Ａと、前側車体フレーム２Ｂとを備えている。後側車体フレーム２Ａは、内部に中空部を備えた箱状体である。後側車体フレーム２Ａは、動力部５、後側締固め装置４、後側伝達装置７等を保持している。前側車体フレーム２Ｂは、内部に中空部を備えた箱状体である。前側車体フレーム２Ｂは、後側車体フレーム２Ａの前側に設けられ、前側締固め装置３、前側伝達装置６及び操向装置９等を保持している。

【0021】

前側締固め装置３は、前側車体フレーム２Ｂの内部に設置され、転圧対象物を締め固める装置である。前側締固め装置３は、左右方向軸に対して回転することで前進又は後進しながら転圧対象物を締め固める。前側締固め装置３は、本実施形態では、クローラ式であって側面視三角形状を呈し振動可能になっている。

【0022】

前側締固め装置３は、図２に示すように、クローラベルト１１と、駆動ローラ１２と、従動ローラ１３，１３と、を備えている。クローラベルト１１は、無端の帯状部材であって、駆動ローラ１２及び従動ローラ１３，１３の外側に亘って巻き掛けられ、側面視三角形の経路を周回するように構成されている。

【0023】

駆動ローラ１２は、三角形の上部の頂点部分に位置し、従動ローラ１３，１３は、三角形の底辺側の頂点部分に位置している。駆動ローラ１２及び従動ローラ１３，１３の回転軸は、いずれも左右方向軸に対して平行になっている。駆動ローラ１２は、動力部５の動力によって回転する回転体である。従動ローラ１３，１３は、駆動ローラ１２の回転に伴って回転する回転体である。クローラベルト１１の外面には、複数の凸部１４が設けられている。前側締固め装置３は、三角形の底面部分が転圧対象物と面接触しながら締め固めることができる。また、前側締固め装置３は、具体的な図示は省略するが、起振軸を内装しており、振動させながら締め固めることができる。

【0024】

なお、凸部１４は、本実施形態では錐台形状としたが、どのような形状であってもよいし、省略してもよい。また、前側締固め装置３は、クローラ式ではなく、円筒状のローラで締め固める構成としてもよい。

【0025】

後側締固め装置４は、後側車体フレーム２Ａの後部に設置され、転圧対象物を締め固める装置である。後側締固め装置４は、転圧対象物を叩いて締め固める。後側締固め装置４は、本実施形態ではランマ式になっている。

【0026】

後側締固め装置４は、左右方向に並設された左後側締固め装置４Ａと、右後側締固め装置４Ｂと、で構成されている。図２に示すように、左後側締固め装置４Ａは、ロッド２１と、弾性部材２２と、転圧板２３と、を備えている。ロッド２１の上端は、左後側伝達装置７Ａに連結され、下端は転圧板２３に固定されている。弾性部材２２は、ロッド２１の下端側に設けられており、転圧対象物からの衝撃を吸収する部位である。転圧板２３は、鉛直方向軸に対して垂直になっている。一方、ロッド２１は、鉛直方向軸に対して前側に傾斜するように配設されている。右後側締固め装置４Ｂは、左後側締固め装置４Ａと左右対称の構造になっている。後側締固め装置４は、ロッド２１を前側に傾斜させることにより、転圧対象物を締め固めつつ、締め固めた際の反力によって前方への推進力を生むように構成されている。

【0027】

動力部５は、図４に示すように、制御部３１と、バッテリ部３２と、回転駆動部３３とを備えている。動力部５は、動力源になるとともに、各装置を制御する部位である。制御部３１は、演算部（ＣＰＵ：Central Processing Unit）、記憶部、通信部等を備えている。また、制御部３１は、例えば、ＶＣＵ（Vehicle control unit）を含んで構成されている。ＶＣＵは、各装置との間で監視、制御、判定等を行う機器である。制御部３１は、自律走行装置と連動させて、遠隔操作による自律走行が実行できるように構成されている。

【0028】

また、制御部３１は、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）と連動させて、走行記録、位置情報、運転状況等を取得し、活用するようにしてもよい。また、制御部３１は、路面の締固め情報を取得するセンサを備えた締固め管理装置と連動させて、リアルタイムに締固め情報を取得し、活用するようにしてもよい。また、制御部３１は、運行情報(運転時間、異常情報、電池状況など)を、締固め機械１を操作する管理部（図示省略）に送信し、その情報を蓄積・管理することができるようにしてもよい。

【0029】

バッテリ部３２は、例えば、蓄電池と、バッテリ管理部（例えば、ＢＭＵ（Battery Management Unit））と、充電装置３４と、を含んで構成されている。バッテリ部３２は、各装置に電力を供給する部位である。充電装置３４は、ソーラーパネルを備えており、太陽光で発電を行えるようになっている。充電装置３４は、本実施形態では、左側充電装置３４Ａと、右側充電装置３４Ｂとを備えている。左側充電装置３４Ａ及び右側充電装置３４Ｂは、前側車体フレーム２Ｂの上面に設置されている。

【0030】

図１及び図５に示すように、左側充電装置３４Ａ及び右側充電装置３４Ｂは、制御部３１からの信号に基づいて前側車体フレーム２Ｂに対して回動する（上下方向軸に対して回動する）ように構成されている。また、図６に示すように、左側充電装置３４Ａ及び右側充電装置３４Ｂは、制御部３１からの信号に基づいて前側車体フレーム２Ｂに対して所望の角度で傾倒するように構成されている。左側充電装置３４Ａ及び右側充電装置３４Ｂが、回動したり、傾倒したりすることで、ソーラーパネルを太陽の向きに正対させることができ、発電効率を高めることができる。

【0031】

回転駆動部３３は、バッテリ部３２の電力によって回転駆動する装置である。回転駆動部３３は、単数又は複数の電気モータで構成することができる。電気モータは、装置ごとに設けてもよいし、一の電気モータから各装置に動力を伝達させてもよい。

【0032】

前側伝達装置６は、動力部５の動力を前側締固め装置３に伝達する装置である。前側伝達装置６は、例えば、ギヤ装置、ベルト装置で構成することができる。

【0033】

後側伝達装置７は、動力部５の動力を後側締固め装置４に伝達する装置である。後側伝達装置７は、例えば、ギヤ装置、ベルト装置で構成することができる。本実施形態では、後側締固め装置４がランマ式になっているため、後側伝達装置７は、回転駆動部３３の回転力を鉛直方向の往復動作に変換する。後側伝達装置７は、左後側伝達装置７Ａと、右後側伝達装置７Ｂとを備えている。左後側伝達装置７Ａは、動力部５の動力を左後側締固め装置４Ａに伝達する。右後側伝達装置７Ｂは、動力部５の動力を右後側締固め装置４Ｂに伝達する。

【0034】

通信装置８は、締固め機械１を操作する管理部（図示省略）との通信を行うことができる装置である。また、通信装置８は、ＧＮＳＳから送信される位置情報及び時刻情報を受信可能になっている。通信装置８は、本実施形態では、パラボラアンテナを用いているが、他の形態のアンテナであってもよい。管理部は、遠隔地で締固め機械１を監視したり、操作したりすることができる。

【0035】

操向装置９は、進行方向を操作する装置である。操向装置９は、図３に示すように、ステアリングヨーク４１と、旋回ベアリング４２とを備えている。ステアリングヨーク４１は、旋回ベアリング４２から左側に延設された左アーム４１ａと、右側に延設された右アーム４１ｂとを備えている。左アーム４１ａ及び右アーム４１ｂの下端は、前側締固め装置３を回転可能に軸支している。操向装置９は、動力部５から信号に基づいて、旋回ベアリング４２を中心に鉛直方向軸回りに旋回するように構成されている。なお、例えば、前側締固め装置３を前後方向に沿って分割させて、各部位を逆回転させるなどして旋回するようにしてもよい。

【0036】

視認装置１０は、画像又は動画を撮像し、撮像データを制御部３１に送信する装置である。視認装置１０は、本実施形態では、左前側視認装置１０Ａと、右前側視認装置１０Ｂと、後側視認装置１０Ｃと、を備えている。左前側視認装置１０Ａは前方左側、右前側視認装置１０Ｂは前方右側、後側視認装置１０Ｃは後方を撮像する。

【0037】

ここで、締固め装置がローラ式（鉄輪、タイヤローラ等）であると、構造は簡素化でき、表層の締固め度を高めることができるという利点がある。しかし、ローラ式であると、転圧部（転圧対象物との接触部分）が線状になるため、深層まで締め固めるのが困難になるという難点がある。

【0038】

一方、締固め装置がクローラ式であると、構造は複雑化するが、転圧部が面状となるため転圧対象物を広範囲で拘束し、深層まで締め固めることができる。また、クローラ式であると、過剰な力を加えなくても深層まで締め固めることができ、施工効率が高い。しかし、クローラ式であると、表層部分の締固め度を高めることができないという難点がある。

【0039】

他方、締固め装置がランマ式であると、プレートコンパクタやハンドガイドローラ等と比べて転圧面積は小さくなるが、鉛直方向に転圧対象物を叩くため表層から深層に至るまでの締固め能力は非常に優れている。

【0040】

前記した本実施形態の締固め機械１は、前側はクローラ式、後側はランマ式になっているため、両者の良いところが協働し、高い締固め能力を発揮することができる。つまり、本実施形態の締固め機械１であると、比較的広い範囲において、表層から深層に至るまで均一で、高い締固め度を発現できる。

【0041】

また、本実施形態では、充電装置（ソーラーパネル）３４を備えているため、太陽光で充電することで電力を確保することができる。

【0042】

また、本実施形態では、視認装置１０で車体フレーム２の周囲の画像データを取得することができるため、画像データを活用して締固め制御を行うことができる。また、本実施形態では、操向装置９を備えているため、操作性を高めることができる。

【0043】

以上本発明の実施形態について説明したが、本発明の趣旨に反しない範囲において適宜設計変更が可能である。例えば、後側締固め装置４は、転圧板２３が1つでもよいし、３つ以上であってもよい。また、本実施形態では、ロッド２１を前側に傾斜させたが、鉛直方向軸と平行であってもよい。また、ロッド２１を後側にも傾斜可能な機構にすれば、後進させる際にも前進と同様の効果を奏することができる。また、視認装置１０は、前側及び後側の少なくとも一方に設置されていればよい。

【符号の説明】

【0044】

１ 締固め機械
２ 車体フレーム
３ 前側締固め装置
４ 後側締固め装置
５ 動力部
６ 前側伝達装置
７ 後側伝達装置
８ 通信装置
９ 操向装置
１０ 視認装置
３１ 制御部
３２ バッテリ部
３３ 回転駆動部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】