JPH07127017A - 路面仕上機の超音波センサー制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】機械的なトレーサー・スキーの代わりに、垂直
方向に調整自在な路面高さ規定部材のための高さ制御信
号を発信する超音波センサー制御装置を含む路面仕上機
であって、この制御装置は、路面高さ規定部材からかな
りの距離をおいて、路面仕上機の進行方向において配置
された少なくとも３つの超音波センサーを含んでいる。
超音波センサー信号は、各超音波センサーと参照面との
間の距離を測定するために用いられ、その他の距離を測
定した地点によって規定される平面外の所定の距離外に
ある値は、誤った測定値として除外される。評価手段
は、高さ信号、センサー間の相互の距離、及びセンサー
と路面高さ規定部材の後端部との間の距離を基にして、
路面高さ規定部材の後端部の高度を算出する。この高さ
は選択可能な所望の厚みと比較される。評価手段は、路
面高さ規定部材の連接点を制御し、層の厚みが適切に保
たれるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、路面仕上機(road fini
shing machine)のための超音波センサー制御装置に関す
るものであり、この装置は垂直方向に調整自在な路面高
さ規定部材(beam)の高さを調整し、それによって舗装は
行われたがまだ転圧されていない路面の上面位置を規定
するためのものである。

【０００２】

【従来の技術】通常、路面仕上機はキャタピラー型の走
行装置(travelling gear) によって、前処理が施されそ
の上に舗装が行われるべき地面の上を移動する。この進
行方向から見て、路面仕上機の後端にあたる一端部に
は、垂直方向に調整自在な路面高さ規定部材が取付けら
れており、この路面高さ規定部材の前側には、舗装材が
堆積供給されている。この供給は、搬送手段によって搬
送・散布されており、路面高さ規定部材の前側に堆積さ
れる舗装材の量が、常に必要にして十分ではあるが、過
剰にならないようにしている。前処理が施された地表面
や、やむをえず旧舗装面を含む地表面に対する路面高さ
規定部材の後端部の高さは、この舗装面がこの後の転圧
によって更に固められる前に、舗装の厚みを決定するも
のである。路面高さ規定部材は連接アームに保持され、
この連接アームは路面仕上機の中央部に配置された連接
点の回りを回動できるように支持されている。路面高さ
規定部材の高さは、油圧調整装置によって決定される。

【０００３】公知の路面仕上機において、施される舗装
の厚みを決定する路面高さ規定部材の高さは、参照用路
面に沿って路面仕上機の脇を進む機械的なトレーサー装
置によって制御されている。路面高さ規定部材の高さは
評価手段によって検出されたトレーサー・スキーの高さ
に従って、再調整される。

【０００４】トレーサー・スキーが沿って辿る参照用平
面は、その時点の作業状態によって異なってくる。典型
的には、路面仕上機の作業幅は、舗装が施されるべき幅
よりも小さい。舗装を施すべき高さを決定するにあたっ
ては、舗装が施される全路面の最初のレーンの参照用高
さとして、通常ぴんと張ったスチールロープが用いられ
る。次のレーンの舗装を行う時には少しの高低差なく最
初のレーンと隣接していなければならないため、今舗装
を終えたばかりの最初のレーンを今度は参照用平面とし
て用い、その上をトレーサー・スキーに辿らせることに
なる。つまり、この公知の路面仕上機においては、トレ
ーサー・スキーを用いる際に、ぴんと張った参照用ロー
プや舗装を終えたばかりの路面などの、様々な物を参照
用平面として利用できることになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この公
知の路面高さ規定部材の高さ制御方法には、現在に至る
までも解決不可能とされている、システムに伴うのいく
つかの欠陥がある。例えば、既に舗装を施されているレ
ーンを参照用平面として用いてトレーサー・スキーに辿
らせ、次のレーンを舗装した場合、もし最初のレーンに
ある種の不良起伏があった時には、トレーサー・スキー
がサンプルとした区画の舗装の欠陥に対応した形状で、
次のレーンも必然的に欠陥をもって建造されることにな
る。トレーサー・スキーによって機械的に得られるサン
プルは、必然的に、参照用路面の各最高点を結んだ包絡
曲線である。例えば、不良障害物、例を挙げれば石のよ
うな形態のものが参照用路面にあった場合、この地点で
トレーサー・スキーにもたらされる不良の歪みは、次に
建造する舗装路の高さに、それに対応する欠陥をもたら
すものとなるであろう。もう一つの問題点は、トレーサ
ースキーの機械的な感度からくるものであって、不注意
な者が操作すると簡単に損傷を受けるだけでなく、通常
の作業環境であっても急激に摩損してしまうことにあ
る。

【０００６】本出願人の米国特許第４，９６１，１７３
号においては、既に、参照用ロープや案内用ロープをサ
ンプルとして高さ制御信号や方向制御信号を発する、建
設機械用制御センサーが開示されている。この公知の制
御センサーには、複数の超音波トランシーバーが、この
建設機械の進行方向に対してそれを横切るように設けら
れている。これらの超音波トランシーバーは狭い間隔で
並置されているため、案内用ロープや参照用ロープのあ
る測定用平面において、それぞれの放射円錐が重なり合
うような配置になっている。この先行技術を基礎とし
て、本発明は、路面仕上機に用いられる超音波センサー
制御装置を提供すること、及び、路面仕上機の強壮な構
造外観とは反対に、垂直方向に調整自在な路面高さ規定
部材の高さをより精密に調整することを目的としたもの
である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、垂直方向に調整可能な路面高さ規定部材
の高さを調節するための路面仕上機の超音波センサー制
御装置であって、少なくとも二つの超音波センサー及び
評価手段を含み、少なくとも二つの超音波センサーがほ
ぼ路面仕上機の進行方向に互いに距離をおいて配置され
ており、参照面上では、この超音波センサーのそれぞれ
の放射円錐の間に、一定の距離があるように配置されて
おり、評価手段が、超音波センサー信号に基づいて各超
音波センサーと参照面との間の距離を検出し、評価手段
が、各超音波センサーと参照面との間の距離と、路面高
さ規定部材に対する各超音波センサーの所定の幾何学的
位置関係を基にして、参照面に関する路面高さ規定部材
の高さを算出し、この高さ、及び舗装される路面の選択
可能な望ましい厚みから、この路面高さ規定部材を調整
するための高さ制御信号を導き出すことを特徴とする。

【０００８】

【実施例】図１は本発明に関する超音波センサー制御装
置の具体例を備えた路面仕上機の概略図であり、図２は
本発明に関する超音波センサー制御装置のブロック図で
ある。図１から明らかなように、全体として１の参照番
号を付与された路面仕上機は、キャタピラー型の走行装
置２を有し、これによってこの路面仕上機１は、前処理
を施された地面３の上を移動することができる。進行方
向から見て後端部にあたる路面仕上機１の一端部には、
垂直方向に調整自在な路面高さ規定部材４が取付けられ
ており、これは連接アーム５を介して、連接点６で路面
仕上機１に揺動可能に連結されているのである。路面高
さ規定部材４の前側には、アスファルト材の供給部７が
あり、その供給量は、それ自体公知の方法で加熱型コン
ベア手段８の回転速度を適切に制御することによって、
路面高さ規定部材４の全幅にわたってほぼ一定量に保た
れている。

【０００９】路面高さ規定部材４は、舗装が施される路
面のアスファルト上に浮き上がった状態になる。ロード
ローラーがかけられて最終的に固められる前の舗装路面
の厚みは、路面高さ規定部材４の後端部９の高低を調整
することによって決定される。この高さ調整は路面高さ
規定部材４の傾斜角度を変化させることによって行わ
れ、典型的には、連接アーム５の前端部に係合している
作動シリンダーを制御することによって行われるのであ
る。ここまでに説明した路面仕上機１は、先行技術の路
面仕上機と同様であるため、当該技術分野の当業者の知
識をもってすれば、詳細な説明はなしですますことがで
きるであろう。

【００１０】本発明によれば、複数の超音波センサー１
０，１１，１２が装備されており、更に、図１に示す好
適な実施例によれば、３つの超音波センサー１０，１
１，１２がそれぞれ所定の高さに、それぞれ所定の離間
距離ａをおいて、連接アーム５に装着された保持装置５
ａ上に配置されている。３つの超音波センサー１０，１
１，１２は、この３つの超音波センサーの音波円錐が、
路面仕上機１の進行方向において実質的に垂直下方に順
次、キャタピラ型走行装置２の脇の参照用路面に当たる
ように、路面仕上機１の連接アーム５に装着されてい
る。この参照用路面は、例えば、既に準備が施された路
面の一つのレーン、もしくは舗装路面の旧のレーンによ
って規定されている。

【００１１】いずれにしても、複数の超音波センサー
は、路面仕上機の進行方向において、このセンサー間の
距離ができるだけ広くなるようにして位置決めされる。
以下に詳細に説明するように、本発明によって達成され
る目的のためには、互いに距離をおいて配置された超音
波センサーが少なくとも三つ、即ち進行方向において実
質的に互いに間隔を置き、それぞれの音波円錐が実質的
に下方向に向けられている必要がある。超音波センサー
の数をこれ以上に増やすことも可能である。

【００１２】図２から明らかなように、図１でも示され
る３つの超音波センサー１０，１１，１２は、（及び、
もし必要があれば、破線で示しただけの追加の超音波セ
ンサー１３及び１４も）評価手段１５に接続されてい
る。この評価手段１５は、超音波センサー１０，１１，
１２，１３，１４の数に対応した、相当数の送信及び受
信回路１６，１７，１８，１９，２０を含んでいる。こ
の送信及び受信回路１６〜２０は電算装置２１に接続さ
れており、この電算装置２１は例えばマイクロコンピュ
ータなどで構成されていてもよい。この電算装置２１は
送信及び受信回路１６〜２０を、超音波センサー１０〜
１４が順次周期的に起動され、超音波パルスを発するよ
うに制御する。それぞれの超音波センサーの起動から参
照用平面で反射された超音波パルスの受信までの経過時
間に基づいて、電算装置２１が超音波センサー１０，１
１，１２，１３，１４と参照路用面上の各測定点との間
の距離ｓ１，ｓ２，ｓ３，ｓ４，ｓ５を算出することに
なる。

【００１３】本発明の好適な実施例に関する評価手段
は、３つの超音波センサー１０，１１，１２のみを用い
ているので、以下に示す制御は、距離ｓ１，ｓ２，ｓ３
に基づいて行われることになる。もし、当該の測定点の
一つが、その他の距離を測定した地点によって規定され
る平面外の所定の距離外にある場合は、評価手段がこれ
らの測定距離ｓ１，ｓ２，ｓ３のうちの一つを拒絶する
ことになる。測定された距離が誤った測定値であるか、
もしくは有効な測定値であるかを見分けるための実施可
能な方法は、例を挙げて、以下に詳細に説明していくも
のとする。

【００１４】誤った測定値として拒絶されなかった距離
を基にして、評価手段１５はそれぞれの測定値と互いの
距離を換算して、後端部９での結論としての高さを算出
する。言い換えれば、評価手段１５は距離ｓ１，ｓ２，
ｓ３、及び路面高さ規定部材４の後端部９に対する超音
波センサー１０，１１，１２の所定の幾何学的位置関係
を基にして、この評価手段１５が算出した参照用路面に
対する路面高さ規定部材４の後端部９での高さ、及び舗
装される路面の選択可能な望ましい厚みから、路面高さ
規定部材４の調整のための高さ制御信号を導き出すので
ある。即ち、路面高さ規定部材４の後端部９に関して上
記のように算出された参照用平面の位置と、操作者が自
在に選択できる舗装される路面の望ましい厚みを基にし
て、路面高さ規定部材４の後端部９の高さを制御するた
めの制御信号が発信されることになる。この制御信号
は、例えば電算装置２１の下流側に接続されるデジタル
−アナログ変換器２２を介在させて、路面高さ規定部材
４の高さ制御のために用いられる公知の電磁式油圧制御
手段に供給される。デジタル出力端子２３を通じて、デ
ジタル制御信号の形で制御信号を出力することも又、可
能である。それ自体公知である連接点調整手段を介在さ
せることにより、制御信号は路面仕上機１上の連接アー
ム５の連接点６の高さ調整を行うことになる。

【００１５】本発明の好適な実施例において、測定され
た距離が誤った距離であるか、もしくは有効な距離であ
るかを判断し、有効な距離に基づいて平均値を算出し、
更に制御信号を算出するためには、非常に簡単な測定器
で十分である。好適な実施例においては、超音波センサ
ー１０，１１，１２が、一定の高さで、互いに同一の間
隔ａをおいて保持装置５ａに取付けられている。この実
施例においては、評価手段が二つの距離、ｓ１とｓ２、
ｓ１とｓ３、もしくはｓ２とｓ３のそれぞれの場合の差
ｄ１２，ｄ１３，ｄ２３を測定する。この評価手段によ
って有効な距離として分類される距離は、その差が制限
値よりも小さいものである。もし例えば、第三の超音波
センサー１２の音波円錐が、地表にある例えば石のよう
な形の障害物に当たって誤った距離測定信号ｓ３を発し
た場合、第一及び第二の距離ｓ１，ｓ２の間の差ｄ１２
だけが、参照用路面の起伏としての許容範囲内にある制
限値よりも小さいものとなり、その結果、この第一及び
第二の距離ｓ１，ｓ２は評価手段によって有効な距離と
して分類され、一方、第三の距離ｓ３は誤った測定値と
して拒絶されてしまう。その後、有効な距離に基づいて
平均値を算出し、この平均値に基づいて路面高さ規定部
材４の高さ制御を行えば、参照用路面の起伏を平滑化し
た状態でサンプリングでき、より平坦な路面に仕上げる
ことができる。

【００１６】上記実施例は本発明の一例に過ぎず、本発
明の要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。超音波セ
ンサーの取り付け位置は実施例のような連接アームに装
着された保持装置上に限らず、例えば路面高さ規定部材
に結合された部材上でもよく、参照面を検出できる位置
であれば、路面仕上機の任意の部位に取り付けることが
可能である。また、本発明で参照面とは参照用路面に限
らず、超音波センサーで距離を測定できるものであれ
ば、例えば参照用ロープや案内用ロープを用いることも
可能である。なお、上記実施例では超音波センサーの個
数を３個以上としたが、２個でもよい。

【００１７】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
関する超音波センサー装置は、一方で、“有効範囲”外
にある距離測定信号が、参照用平面の既成の高さに対し
て、それに対応する歪んだ影響を与えることを防ぐもの
である。又、他方では、平均値をとることによって参照
用平面も滑らかなものとなり、サンプルとなった参照用
平面の起伏ですらも、一定の制限内に抑えることができ
る。本発明に関する超音波センサー制御装置は、非接触
の状態で作業を行うものであり、従ってサンプルをとる
にあたって、作動中の摩損がないことは言うまでもな
く、これは破損にも耐性があるということである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に関する超音波センサー制御装置の具体
例を備えた路面仕上機の概略図であり。

【図２】図２は本発明に関する超音波センサー制御装置
のブロック図である。

【符号の説明】

１ 路面仕上機 ２ 走行装置 ４ 路面高さ規定部材 ５ 連接アーム ５ａ 保持装置 ９ 後端部 １０〜１２ 超音波センサー １５ 評価手段

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年１月２０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項３

【補正方法】変更

【補正内容】

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】垂直方向に調整可能な路面高さ規定部材の
   高さを調節するための路面仕上機の超音波センサー制御
   装置であって、少なくとも二つの超音波センサー及び評
   価手段を含み、 少なくとも二つの超音波センサーが、ほぼ路面仕上機の
   進行方向に互いに距離をおいて配置されており、参照面
   上では、この超音波センサーのそれぞれの放射円錐の間
   に一定の距離があるように配置されており、 評価手段が、超音波センサー信号に基づいて各超音波セ
   ンサーと参照面との間の距離を検出し、 評価手段が、各超音波センサーと参照面との間の距離
   と、路面高さ規定部材に対する各超音波センサーの所定
   の幾何学的位置関係を基にして、参照面に関する路面高
   さ規定部材の高さを算出し、この高さ、及び舗装される
   路面の選択可能な望ましい厚みから、この路面高さ規定
   部材を調整するための高さ制御信号を導き出すことを特
   徴とする路面仕上機の超音波センサー制御装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の超音波センサー制御装置
   において、 路面仕上機の進行方向において、互いに距離をおいて配
   置された、少なくとも三つの超音波センサーが装着さ
   れ、 当該の測定点の一つが、その他の距離を測定した地点に
   よって規定される平面外の、所定の距離外にある場合
   は、評価手段が測定距離のうちの一つを誤った測定値と
   して除外し、 評価手段によって誤った測定値として除外されなかった
   距離を基にして、高さ制御信号を算出することを特徴と
   する路面仕上機の超音波センサー制御装置。
3. 【請求項３】請求項１または２に記載の超音波センサー
   制御装置において、 超音波センサーが、それぞれ所定の高さで、かつ互いに
   所定の距離をおいて、路面高さ規定部材に連結された保
   持装置に取付けられており、 評価手段が、各超音波センサーと参照面との間の距離の
   うちの二つの距離の差をそれぞれの場合について測定
   し、 評価手段がその差異が制限値よりも小さい距離を有効な
   距離として分類することを特徴とする路面仕上機の超音
   波センサー制御装置。
4. 【請求項４】請求項１に記載の超音波センサー制御装置
   において、 評価手段によって発信される高さ制御信号が、路面仕上
   機の路面高さ規定部材の連接アームの連接点を調整する
   ために用いられることを特徴とする路面仕上機の超音波
   センサー制御装置。