JP3913761B2 - 舗装道路における音溝形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、アスファルトやコンクリートなどで舗装された路面に対し、路上通行車両の走行により所定のメロディーとして聴取される振動音を発生する複数条の音溝を形成するための装置に関する。

従来、一般の車両が所定速度で路上走行したときに、その走行振動が車両の搭乗者などに所定のメロディーとして聴取されるような道路（特公平５−９５６１号公報に開示される本件出願人提案の音響道路）が知られる。

係る音響道路は、車両の走行中にタイヤと路面との接触により発生する振動が所定の音として聴取されるようにしたもので、振動の発生源を路面に形成される溝（音溝）としている。その溝は舗装道路の横断方向に沿って複数平行に形成されるもので、その溝間隔によって音の高さを変化させることができるものの、路上を走行する車両は速度が個々に相違し、これによって音程も変化するので、所定のメロディーとして聴取可能とするには車両の走行速度を一定とする条件が伴う。

逆に、車両が一定速度の下で走行した場合に、所定のメロディーとして聴取される振動音を発生するには、溝の間隔が重要で、その誤差が１ｍｍ以上であれば、異周波数の混在により、うなり現象が発生してしまい、所定のメロディーと認識し難く、雑音となってしまうために目的に達しない。このため、音溝の形成にあたってはミリ単位の正確性が求められる。

ところで、空港滑走路や急斜面路、あるいは高速道路において、路面に複数条の溝を切削形成する場合もあるが、それらはスリップや居眠り運転を防止することを目的としたもので、メロディーを奏でるような機能は無い。

尚、路面に所定間隔の切削溝を形成する装置として、自走車両の底部に設置されて該車両の車体と一体となって上下に移動する切削装置と、連結部材を介して車体に固定される支持部材と、この支持部材の下端部に回転可能に係合される案内輪とを有し、その案内輪が上下動することにより、これに連動して切削装置が上下移動する構成の路面切削機が知られる（例えば、特許文献１）。

特開２００３−２５３６１９号公報

しかしながら、特許文献１の路面切削機は、切削装置が自走車両に一体的に設けられ、その切削装置により車両の移動方向に切削溝が形成されるものであるから、上記音響道路の音溝形成用としては適さない。

つまり、切削溝の形成を自走車両の移動により行うものでは、正確な間隔で溝を形成することができず、これによって舗装道路の横断方向に沿って複数条の切削溝を形成したとしても、音響道路となり得ない。

又、工事に際して交通規制した車線の端から端まで溝を形成するため、自走車両を規制車線の横断方向にそのまま移動させれば、車体が交通規制されない共用車線にはみ出してしまう。このため、規制車線の中央から端部へと自走車両を移動させる方法を採らざるを得なくなるが、度々の位置決め作業は作業効率の低下を招くだけでなく、溝の間隔に大きな誤差を生ずる要因となる。

本発明は以上のような事情に鑑みて成されたものであり、その目的はアスファルトやコンクリートなどで舗装された路面に対し、路上通行車両の走行により所定のメロディーとして聴取される振動音を発生する複数条の音溝を正確に形成することのできる装置を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するため、
舗装道路の路面に、路上通行車両の走行により所定のメロディーとして聴取される振動音を発生する複数条の音溝を形成するための装置であって、
所定の施工車両における車体下部に装置されて舗装道路の横断方向に移動されつつ同方向に前記音溝を形成するカッターブレードを有する溝形成ヘッドと、
前記施工車両を舗装道路上に停止させた状態で舗装道路の横断方向に対する前記溝形成ヘッドの向きを修正可能とする姿勢修正手段と、
前記施工車両を舗装道路上に停止させた状態で前記溝形成ヘッドを舗装道路の横断方向に移動させるヘッド送り機構と、
前記溝形成ヘッドを上下方向に移動させるためのヘッド昇降機構と、
前記施工車両を舗装道路上に停止させた状態で前記溝形成ヘッドを舗装道路の長手方向に移動させるヘッド位置変更機構と、を備え、
前記ヘッド位置変更機構は、第１のガイドレールを形成する上部フレームと、前記第１のガイドレールにより移動案内される左右一対の可動側板と、該可動側板を前記第１のガイドレールに沿って移動させる左右一対のアクチュエータとを有し、
前記ヘッド送り機構は、前記第１のガイドレールに直交する第２のガイドレールを形成して前記可動側板に結合される下部フレームと、前記第２のガイドレールに沿って移動する前後一対の下部可動側板とを有し、
その下部可動側板に前記溝形成ヘッドが保持されると共に、
前記姿勢修正手段は、前記一対のアクチュエータにより個別に回転駆動される一対の平行なネジ軸と、その両ネジ軸が螺入する一対のナットと、その両ナットを回動自在にして取り付けた一対の保持具とを有し、その両保持具が前記一対の可動側板を連結する連結板にアジャスタボルトにて取り付けられる構成とされることを特徴とする。

本発明の装置によれば、施工車両を停止させた状態で溝形成ヘッドを道路の横断方向および長手方向に移動させる構成としていることから、音溝を正確な位置に正確な間隔で形成することができ、ひいては、うなり現象などを発生しない所定のメロディーと認識することのできる音溝を仕上げることができる。

又、施工車両による位置決めに比べて作業効率が大幅に向上し、しかも施工車両を停止させた状態で音溝を形成することから、限られた範囲内で装置の一部をはみ出さずに施工することができる。

以下、本発明を図面に基づき詳しく説明する。図１は、本発明に係る装置の構成例を示した側面図である。図１において、１は施工車両であり、この施工車両１は車体２の前後両側に油圧シリンダなどから成る伸縮脚３を有し、その各下端にはクローラ式の下部走行体４が設けられる。尚、施工車両１は図示例のようなものに限らず、前後に走行可能で、ステアリング装置を有し、かつ後述するユニットを作動させるための原動機、発電機、並びに油圧装置などの駆動源を搭載したものであれば、既存の各種建設車両を利用することができる。

そして、本発明に係る溝形成装置は、上記のような施工車両１における車体２の下部に溝形成ユニット１０を着脱自在に装置して構成される。

係る溝形成ユニット１０は、施工車両１を構成する車体２の下部にボルトなどを用いて着脱自在に取り付けられる上部フレーム１１と、その下に吊支される下部フレーム１２とを有し、下部フレーム１２の下には後述する溝形成ヘッド１３が設けられる。

図２は上部フレームを示した平面図、図３は溝形成ユニットを部分的に拡大して示した側面図であり、図４には図３のＡ−Ａ線における部分拡大断面を示す。

図２から明らかなように、上部フレーム１１は構造用鋼などを結合して成る長方形状の枠体であり、その長尺側の２部材はＨ型鋼、Ｃ型鋼、Ｉ型鋼などから成るガイドレール１１Ａ（本例においてＨ型鋼）とされ、これが短尺側のクロスメンバ１１Ｂにより結合されて平行状態を維持する構成とされている。そして、係る上部フレーム１１の内側には、ガイドレール１１Ａにより移動案内される左右一対の可動側板１４が設けられ、その可動側板１４に対して下部フレーム１２が上部フレーム１１と直交する状態に結合されるようになっている。

特に、上部フレーム１１のクロスメンバ１１Ｂには、可動側板１４をガイドレール１１Ａに沿って移動させるためのアクチュエータ１５（本例において制御モータ）が取り付けられ、これにより可動側板１４に結合される下部フレーム１２を介して上記溝形成ヘッド１３を舗装道路の長手方向（施工車両１の前後方向）に移動させるためのヘッド位置変更機構が構成される。

ヘッド位置変更機構の構造を詳しく説明すると、左右一対の可動側板１４は連結板１６により結合されており、その連結板１６にナット１７が取り付けられると共に、ナット１７にはアクチュエータ１５により回転駆動するネジ軸１８（本例において角ねじ）が螺入される構成としてある。

特に、アクチュエータ１５、ネジ軸１８、およびナット１７はそれぞれ２つが並行に設けられる。このうち、ナット１７は調心構造を有して舗装道路の横断方向に対する溝形成ヘッド１３の傾きを修正する姿勢修正手段を構成する。

図５はナットの取付部分を上方からみた拡大図であり、図６には図５のＢ−Ｂ断面を示す。これらの図で明らかなように、ナット１７は枢軸１９を介して保持具２０に回動自在に取り付けられ、その保持具２０は上下一対のアジャスタボルト２１により連結板１６に取り付けられる。尚、連結板１６と保持具２０には、ネジ軸１８を貫通させるためのルーズホール１６Ａ，２０Ａが穿設される。従って、左右何れかのネジ軸１８に対応するアジャスタボルト２１を手動で回転するか、あるいはアクチュエータ１５の一方を停止させた状態で他方を駆動することにより、保持具２０を枢軸１９回りに回動させることができ、ひいては保持具２０と結合する連結板１６などを介して舗装道路の横断方向に対する溝形成ヘッド１３の傾き（向き）を修正可能とされる。

一方、図３および図４から明らかなように、可動側板１４には、上部フレーム１１のガイドレール１１Ａに形成されるフランジ部を上下方向から挟み込む上下一対のガイドローラ２２Ａ，２２Ｂと、ガイドレール１１Ａの内壁面（ウェブの内側面）に接触するガイドローラ２２Ｃが設けられる。尚、それらガイドローラ２２Ａ〜２２Ｃはガイドレール１１Ａに対する接触圧が調整可能とされ、その調整により可動側板１４をガイドレール１１Ａに沿って円滑に移動させ得るようになっている。

次に、下部フレームの構成を説明すれば、その下部フレーム１２は図７のように構造用鋼などを結合して成る長方形状の枠体であり、その長尺側の２部材はＨ型鋼、Ｃ型鋼、Ｉ型鋼などから成るガイドレール１２Ａ（本例においてＨ型鋼）とされ、これが短尺側のクロスメンバ１２Ｂにより結合されて平行状態を維持する構成とされている。又、係る下部フレーム１２には上方に突出する二枚の取付板１２Ｃが固定され、その取付板１２Ｃがボルトなどを用いて図３の如く可動側板１４に結合されるようになっている。

尚、下部フレーム１２はそのガイドレール１２Ａが上部フレーム１１のガイドレール１１Ａと直交する状態に組み付けられ、係るガイドレール１２Ａの下面にはその長手方向に沿ってラック２３が取り付けられる。又、下部フレームの両端部には下方（路面部）を撮像するセンサ（ＣＣＤカメラＳ）が取り付けられ、これが図示せぬ制御部と接続される構成としてある。

そして、下部フレーム１２には、ガイドレール１２Ａに沿って移動する一対の下部可動側板２４を介して溝形成ヘッド１３が吊支され、これにより溝形成ヘッド１３を舗装道路の横断方向（施工車両の車幅方向）に移動させるためのヘッド送り機構が構成される。

係るヘッド送り機構の構成を詳しく説明すると、図８および図９のように下部可動側板２４には、下部フレーム１２のガイドレール１２Ａに形成されるフランジ部を上下方向から挟み込む上下一対のガイドローラ２５Ａ，２５Ｂと、ガイドレール１２Ａの外壁面（ウェブの外側面）に接触するガイドローラ２５Ｃが設けられる。尚、それらガイドローラ２５Ａ〜２５Ｃはガイドレール１２Ａに対する接触圧が調整可能とされ、その調整により下部可動側板２４をガイドレール１２Ａに沿って円滑に移動させ得るようになっている。

又、下部可動側板２４にはラック２３に噛合うピニオン２６と、ピニオン２６を固定した回転軸２７を回転させるためのアクチュエータ２８（本例において油圧モータ）が設けられる。

従って、アクチュエータ２８の駆動により、下部可動側板２４とこれに保持される溝形成ヘッド１３をガイドレール１２Ａに沿って移動させることができる。

ここで、溝形成ヘッド１３は、一対の下部可動側板２４の間に架設される回転軸２９にカッターブレード３０を取り付けることにより構成される。カッターブレード３０は所定の刃厚を有する円形の回転刃であり、本例では複数（図３において１６枚）のカッターブレード３０がスペーサを介して予め設定された間隔に並設される構成としてある。これによれば、舗装道路の横断方向に対する一回の移動で、カッターブレード３０の数と刃厚に対応した音溝を設定どおりの間隔で平行に形成することができる。

一方、図１０のように、下部可動側板２４は上板２４Ａと下板２４Ｂとをピン３１にて接合した構成で、下板２４Ｂがピン３１を中心として上下方向に揺動可動とされる。そして、その下板２４Ｂに溝形成ヘッド１３を回転自在に取り付ける一方、上板２４Ａと下板２４Ｂを直動アクチュエータ３２により連結して溝形成ヘッド１３を上下方向に移動させるためのヘッド昇降機構を構成している。本例において、直動アクチュエータ３２は両端クレビス形の複動シリンダで、その両端は上板２４Ａと下板２４Ｂの部位にピン接合される。

これによれば、直動アクチュエータ３２の伸長により下板２４Ｂを下方揺動させ、その下板２４Ｂよりも下方に突出するカッターブレード３０を路面に対して強力に押し付けることができる。

尚、下板２４Ｂには路面に対するカッターブレード３０の切込量を調整するための転動ローラ３３が取り付けられ、その高さ調整により路面に対するカッターブレード３０の切込量が調整可能とされている。

又、図８および図９のように、下板２４Ｂには溝形成ヘッド１３を回転させるためのアクチュエータ３４（本例において油圧モータ）が取り付けられる。そして、その駆動軸と溝形成ヘッドの回転軸２９にはそれぞれプーリ３５，３６が取り付けられ、それらプーリ３５，３６にベルト３７が巻き掛けられる。このため、アクチュエータ３４の駆動により溝形成ヘッド１３の回転駆動が行われるが、その種の巻掛伝動方式に代えて、歯車伝動方式を採用したり、アクチュエータ３４による直結駆動方式を採用したりする事もできる。

ここで、以上のように構成される装置を用いて舗装道路の路面に音溝を形成する工法を説明する。尚、図１１は音溝形成する工程を順に示した説明図である。
（１）施工車両の位置決め
施工する舗装道路が曲線部の多い場合には、先ず施工区間の車線中央部などに施工車両の移動経路を示す指示線を引く。そして、その指示線に沿って施工車両１を自動操舵移動することで、施工車両１を舗装道路に沿って直進させることができる。尚、直線部であれば、指示線を引かずして目視により施工車両１の前後方向が舗装道路に対して平行しているか否かを確認することができる。しかして、施工車両１を施工開始点（音溝の形成開始位置）まで移動した後、これを停止させ、この時点で伸縮脚３を作動せしめて車体２を全体的に降下させ、溝形成ヘッド１３と路面との間隔を１０〜１５ｍｍ程度とさせておく。
（２）位置調整
上部フレーム１１に設けた一対のアクチュエータ１５を同調駆動して下部フレーム１２を前後方向（舗装道路の長手方向）に移動させ、これにより路面に対する溝形成ヘッド１３の前後位置を調整した後、一対のアクチュエータ１５を個別に動作させて舗装道路の横断方向に対する溝形成ヘッド１３の姿勢を修正する（カッターブレード３０を舗装道路の横断方向に指向させるための調整）。
（３）最終微調整
下部フレーム１２の両端に設けた図示せぬセンサ（ＣＣＤカメラＳ）により得られた路面の画像データを制御部（マイクロコンピュータ）により解析し、その結果に基づきアジャスタボルト２１を操作し、舗装道路の横断方向に対する溝形成ヘッド１３の姿勢の微調整を行う。尚、路面には予め路面の横断方向をあらわすマークなどを示し、これをＣＣＤカメラで捕らえながら上記のような最終微調整を行う。又、アジャスタボルト２１は手動による操作でもよいが、好ましくはステッピングモータ等の制御用モータを用い、これを制御部に繋いでアジャスタボルト２１の回転操作を自動的に行えるようにするとよい。
（４）音溝形成
上記のようにして溝形成ヘッド１３の位置および姿勢を確定したら、カッターブレード３０を回転させるほか、これを直動アクチュエータ３２の作動により路面に押し付け、次いでアクチュエータ２８を駆動して溝形成ヘッド１３を下部フレーム１２に沿って舗装道路の横断方向に移動させる。尚、下部フレーム１２には、溝形成ヘッド１３のオーバーランを防止するため図示せぬリミットスイッチが設けられ、これにより音溝の長さが決められる。又、図では省略しているが、カッターブレード３０による音溝形成作業では、防塵カバー、吸気ブロワ、及び噴煙処理装置などが施工車両１に搭載される。
（５）２回目以降の音溝形成
上記のようにして一回目の音溝形成を行ったら、施工車両１を停止させた状態のまま、直動アクチュエータ３２を作動して溝形成ヘッド１３を路面上に引き上げ、次いでアクチュエータ１５の同調駆動により下部フレーム１２を上部フレーム１１に沿って舗装道路の長手方向に移動し、上記の位置調整（２）、最終微調整（３）を行う。尚、予めプログラムしておくことで、最終微調整のみで位置決めを確定できる。
（６）その他
尚、複数回の音溝形成により、下部フレーム１２が上部フレーム１１の端部まで到達したら、施工車両１を舗装道路の長手方向に移動させた後、上記（１）〜（５）の作業工程を繰り返す。

以上、本発明について説明したが、一般の舗装道路（特に既設の舗装道路）に音溝形成を行う場合には、一般車両の通行を妨げぬよう、作業は車線規制された範囲内で実施される。又、下部フレーム１２の長さは、予め施工する舗装道路の幅員を確認し、アタッチメントを追加することで、作業帯幅員に合わせておくことができる。

一方、上記例では、溝形成ヘッド１３が複数のカッターブレード３０で構成されるものとしたが、これを単一のカッターブレードで構成することもできる。

本発明に係る音溝形成装置の構成例を示す側面図 同装置を構成する上部フレームの平面図 溝形成ヘッドの装置部分を示す正面図 図３のＡ−Ａ線における部分拡大断面図 本装置の一部を拡大して示した説明図 図５のＢ−Ｂ断面図 本装置を構成する下部フレームの平面図 溝形成ヘッドの装置部分を示す側面図 図８のＣ−Ｃ線における部分拡大断面図 溝形成ヘッドの装置部分を示す動作説明図 音溝形成する工程を順に示した説明図

符号の説明

１ 施工車両
１０ 溝形成ユニット
１１ 上部フレーム
１１Ａ ガイドレール（第１のガイドレール）
１２ 下部フレーム
１２Ａ ガイドレール（第２のガイドレール）
１３ 溝形成ヘッド
１４ 可動側板
１５ アクチュエータ（道路の長手方向に対するヘッド移動用モータ）
１８ ネジ軸（送りねじ）
２３ ラック
２４ 下部可動側板
２８ アクチュエータ（道路の横断方向に対するヘッド移動用モータ）
３０ カッターブレード
３２ 直動アクチュエータ（ヘッド昇降用シリンダ）

Claims (1)

1. 舗装道路の路面に、路上通行車両の走行により所定のメロディーとして聴取される振動音を発生する複数条の音溝を形成するための装置であって、
   所定の施工車両における車体下部に装置されて舗装道路の横断方向に移動されつつ同方向に前記音溝を形成するカッターブレードを有する溝形成ヘッドと、
   前記施工車両を舗装道路上に停止させた状態で舗装道路の横断方向に対する前記溝形成ヘッドの向きを修正可能とする姿勢修正手段と、
   前記施工車両を舗装道路上に停止させた状態で前記溝形成ヘッドを舗装道路の横断方向に移動させるヘッド送り機構と、
   前記溝形成ヘッドを上下方向に移動させるためのヘッド昇降機構と、
   前記施工車両を舗装道路上に停止させた状態で前記溝形成ヘッドを舗装道路の長手方向に移動させるヘッド位置変更機構と、を備え、
   前記ヘッド位置変更機構は、第１のガイドレールを形成する上部フレームと、前記第１のガイドレールにより移動案内される左右一対の可動側板と、該可動側板を前記第１のガイドレールに沿って移動させる左右一対のアクチュエータとを有し、
   前記ヘッド送り機構は、前記第１のガイドレールに直交する第２のガイドレールを形成して前記可動側板に結合される下部フレームと、前記第２のガイドレールに沿って移動する前後一対の下部可動側板とを有し、
   その下部可動側板に前記溝形成ヘッドが保持されると共に、
   前記姿勢修正手段は、前記一対のアクチュエータにより個別に回転駆動される一対の平行なネジ軸と、その両ネジ軸が螺入する一対のナットと、その両ナットを回動自在にして取り付けた一対の保持具とを有し、その両保持具が前記一対の可動側板を連結する連結板にアジャスタボルトにて取り付けられる構成とされることを特徴とする舗装道路における音溝形成装置。

Images