JP3775794B2 - ブレード組立体及びグルービング装置 - Google Patents

Description

本発明は、コンクリート製又はアスファルト製の舗装路面に連続的な複数の溝条を並行に形成する路面溝条形成法の実施に使用するブレード組立体及びグルービング装置に関する。

降雨時に車両及び航空機が高速で路面上を走行すると、路面とタイヤとの間に形成される水膜によって、タイヤが浮いて路面に直接接触せず、ブレーキもハンドルも効かない制御不能状態となるハイドロプレーニング現象が発生する。空港での航空機のハイドロプレーニング現象による事故及びスリップ事故を防止して航空機の離着陸の滑走距離を減少させるために、舗装路面に複数の溝条を形成するグルービング（安全溝）工法がアメリカで考案された。近年日本国内の一般道路、高速道路又は空港の滑走路等でも急速にグルービング工法が普及している。グルービング工法によって、路面の長さ方向又は幅方向に連続的な複数の溝条を並行に形成すると、タイヤと路面との摩擦力増加に伴うスリップ事故の防止、制動距離の短縮化、カーブでは操縦安定性向上、路面の排水性の向上及び凍結防止、雨天時の横滑り防止を図ることができ、事故防止に優れた効果を発揮する。また、グルービング工法では、路面の異なる状況及び環境、予想される事故の種類に応じて、溝条の幅、深さ、溝ピッチの組み合わせを適宜変更して、多様な溝条パターンを路面に形成することができる。また、最近では、舗装を行なった商店街の歩道及び通路に、縦及び横のマス目状に溝条を形成して、舗装面を一見タイル貼りの様に見せて、歩行を容易にするグルービングも施工されている。

図１０に示すように、グルービングを行うブレード組立体(30)は同一の外径を有する複数の研削ブレード(31)と、研削ブレード(31)間に配置されるスペーサ(32)とをシャフト(33)に装着して、研削ブレード(31)をシャフト(33)上に一定間隔で固定した構造を有する。ブレード組立体(30)は図示しないフレームに回転可能に取り付けられ、フレームは、複数の車輪を有する移動可能な研削装置に垂直方向に調節可能に取り付けられる。フレーム上でブレード組立体(30)を一体回転させながら、路面(20)に接触させる研削ブレード(31)によって、溝条(21)を路面(20)に連続的に形成することができる。

１度グルービングを行った路面でも路面上を通過する車輌のタイヤとの接触及び摩耗により、図１１に示すように、数年後には溝条(21)が圧潰され又は損耗すると共に、タイヤ又は路面の摩耗屑(24)、砂又はアスファルト片等が研削溝内に堆積し、溝条(21)本来の機能が減殺され又は消失する。そこで再びグルービングを行う必要があるが、１度グルービングを行った路面(20)に更にグルービングを行うと、図１２に示すように、既存の溝条(21)又はグルービング痕を有する路面(20)に新たな溝条(21)が重複して段差状又は不規則な溝間隔で形成される。

また、舗装路面には、時間の経過と共に車両の通行に伴う凹凸、亀裂、轍、目地付近の段差が形成され、このような不陸の路面(20)にグルービングを行うと、図１３に示すように、路面(20)の平坦面には溝条(21)が形成されても凹面にはグルービング装置の研削ブレード(31)が届かず、充分に溝条(21)を形成できない難点がある。

従って、グルービング痕、不陸を有する路面(20)では、既存の路面(20)上にコンクリート又はアスファルトを重ねて塗るオーバーレイ又は路面の表層を除去する路面表層除去法を施す必要がある。現在最も普及している路面修復法であるオーバーレイ工法では、コンクリート又はアスファルトにより不陸を埋めて平坦な路面(20)に修復した後、グルービングを行えば所望の溝条を形成できる。しかしながら、オーバーレイ工法では、重ね塗りしたコンクリート又はアスファルトが乾燥硬化するまで路面の交通を中止しなければならないため、施工期間も長く建設コストも高くなる。また、コンクリート又はアスファルトの重ね塗りにより形成される表皮層が薄いと、表皮層の剥離又は亀裂が発生し、逆に表皮層が厚いと、排水性の低下又は流去溜りが減少するなど多くの欠点がある。

これに対し、嵩上げせずに、損傷した凹凸のある路面(20)の表面を薄く研削して路面(20)を平坦に修復する路面表層除去法は、グラインディング工法と呼ばれ、欧米では１９８０年代より導入されている。路面表層除去法に使用する路面の表層除去装置は、グルービング装置と同様の駆動装置を使用するが、図１０に示すブレード組立体(30)に比べ、隣り合うブレード間の間隔が小さくかつ研削深さも浅く細い幅の直線縞状に路面を研削する。また、隣り合う研削溝間には、ブレード間に配置されるスペーサに対応して未研削の線状舗装面が路面に残り、直線縞状の鋭い凹凸によってスリップ防止効果を発揮する。路面表層除去法は、コンクリート又はアスファルトによって新規舗装を行うオーバーレイとは異なり、研削のみによって路面を再生することができる。しかしながら、路面表層除去法により路面に形成される溝条は比較的浅いため、短期間で摩滅又は圧潰して本来の機能が低下する上、空港滑走路又は高速道路のように、高速で走行する航空機又は車両のスリップ事故及びハイドロプレーニング現象を確実に抑制し、防止するには、路面表層除去法のみでは不十分であり、路面の表層除去とグルービングとを施工しなければならない。しかしながら、現在では、路面の表層除去及びグルービングを施すには、路面の表層除去装置により路面(20)を研削した後、グルービング装置により路面(20)に溝条を形成するしかなく、施工期間の長期化及び高コスト化となる。

従って、本発明は、路面の表層除去及びグルービングを路面に同時に施す路面溝条形成法の実施に使用するブレード組立体及びグルービング装置を提供することを目的とする。

グルービング痕又は不陸を有する路面(20)に車両又は航空機のタイヤが接触する複数の溝条(21)を形成して、タイヤと路面との摩擦力を増加させるグルービング工法に使用する本発明のブレード組立体は、シャフト(3)と、シャフト(3)の長さ方向に沿ってシャフト(3)に固定されたキー(25)と、シャフト(3)を挿通する中心孔(6)及び中心孔(6)の一部に形成されかつキー(25)が嵌合するキー溝(6a)が形成された複数の浅削ブレード(1)と、シャフト(3)を挿通する中心孔(6)及び中心孔(6)の一部に形成されかつキー(25)が嵌合するキー溝(6a)が形成された複数の深削ブレード(2)とを備えている。深削ブレード(2)は、浅削ブレード(1)より大きい直径を有しかつ複数の浅削ブレード(1)を介して一定間隔で規則的にシャフト(3)に取り付けられる。シャフト(3)と共に浅削ブレード(1)と深削ブレード(2)とを同時にかつ一体に回転することにより複数の研削面(22)と複数の溝条(21)とを路面(20)に同時にかつ並行に形成する。
本発明のグルービング装置は、複数の車輪(13)上に懸架されたシャーシ(11)と、シャーシ(11)上に設けられかつ車輪(13)に作動連結された動力装置(14)と、シャーシ(11)上に取り付けられたフレーム(12)と、ブレード組立体(4)と、回転駆動装置(16)とを備えている。ブレード組立体(4)のシャフト(3)をフレーム(12)により回転可能に支持し、回転駆動装置(16)によりブレード組立体(4)のシャフト(3)を回転することにより、浅削ブレード(1)と深削ブレード(2)とを路面(20)に接触させて、研削面(22)と溝条(20)とを路面(20)に同時にかつ連続的に形成することができる。

これにより、路面(20)の表面に形成されたクラック、水溜り、凹凸等の不陸、目地付近の段差又は轍を除去し、路面(20)を平坦に再生することができ、研削面(22)と溝条(21)とにより路面(20)の排水及びスリップ防止を図ることができる。

路面に研削面及び溝条を同時に形成できるので、施工時間と手間を大幅に削減でき、施工に伴う交通規制を早期に解除し施工コストを大幅に削減することができる。

以下、本発明によるブレード組立体及びグルービング装置の実施の形態を図１〜図９について説明する。
図１及び図２に示すように、本発明によるブレード組立体(4)は、同一の外径を有する複数枚の浅削ブレード(1)と、浅削ブレード(1)より大きい直径を有する複数枚の深削ブレード(2)と、浅削ブレード(1)と深削ブレード(2)とを取り付けるシャフト(3)とを備えている。シャフト(3)の長さ方向に沿ってキー(25)がシャフト(3)に固定される。各浅削ブレード(1)には、シャフト(3)を挿通する中心孔(6)と、中心孔(6)の一部に形成されかつキー(25)が嵌合するキー溝(6a)とが設けられる。また、各深削ブレード(2)には、シャフト(3)を挿通する中心孔(6)と、中心孔(6)の一部に形成されかつキー(25)が嵌合するキー溝(6a)とが設けられる。図示の実施の形態では、８枚の浅削ブレード(1)と１枚の深削ブレード(2)を１セットとして、複数のセットを一列に配置し、浅削ブレード(1)と深削ブレード(2)の各々に形成された中心孔(6)に同一のシャフト(3)が挿通される。また、浅削ブレード(1)と深削ブレード(2)の各々に同一円周上に形成された貫通孔(7)にロッド(8)を挿通してナット(9)によりロッド(8)を取り付けて、ブレード組立体(4)は強固に一体に形成される。また、深削ブレード(2)は、複数の浅削ブレード(1)を介して一定間隔で規則的にシャフト(3)に取り付けられ、シャフト(3)に固定されたキー(25)により浅削ブレード(1)と深削ブレード(2)はシャフト(3)に一体回転可能に取り付けられ、直径の大きい深削ブレード(2)は、浅削ブレード(1)の外周部から径方向に不連続に突出する。シャフト(3)と共に浅削ブレード(1)と深削ブレード(2)とを同時にかつ一体に回転することにより複数の研削面(22)と複数の溝条(21)とを路面(20)に同時にかつ並行に形成することができる。

図３に示すように、ブレード組立体(4)を備えたグルービング装置(10)は、複数の車輪(13)上に懸架されたシャーシ(11)と、シャーシ(11)上に設けられかつ車輪(13)に作動連結された動力装置(14)と、シャーシ(11)上に取り付けられたフレーム(12)と、フレーム(12)により回転可能に支持されたシャフト(3)を有するブレード組立体(4)と、ブレード組立体(4)を回転する回転駆動装置(16)とを備える。ブレード組立体(4)のシャフト(3)を回転駆動装置(16)に作動連結してブレード組立体(4)を回転させながら、浅削ブレード(1)と深削ブレード(2)とを路面(20)に接触させて、図１及び図４に示すように、研削面(22)と溝条(21)とを路面(20)に同時にかつ連続的に形成できる。隣り合う浅削ブレード(1)の先端チップ(1a)間に間隙(1b)を設けるため、間隙(1b)に対応して、隣り合う研削面(22)間に突条(23)が形成される。図５に示すように、隣り合う浅削ブレード(1)間及び深削ブレード(2)間にスペーサ(5)を配置して、シャフト(3)に一体に固定することができる。更に、図６に示すように、隣り合う幅広の浅削ブレード(1)間に深削ブレード(2)を交互に配置してブレード組立体(4)を構成すると、路面(20)上に突条(23)が形成されない。

また、昇降装置(15)によりシャーシ(11)に対してフレーム(12)の垂直高さを調整し、フレーム(12)の垂直高さを変化させてブレード組立体(4)の研削深さを変えられるので、不陸を有する路面(20)に対し昇降装置(15)によりブレード組立体(4)を十分に下降させて、不陸の最低面又はこれより深くかつ平坦に路面(20)を研削することができる。

また、図８に示す小型のグルービング装置(10)は、複数の車輪(13)上に懸架されたシャーシ(11)と、シャーシ(11)上に設けられかつ車輪(13)に作動連結された動力装置(14)と、シャーシ(11)により回転可能に支持されたシャフト(3)と、動力装置(14)に接続されかつシャフト(3)を回転する回転駆動装置(16)とを備え、図３に示すグルービング装置(10)と同様のブレード組立体(4)がシャフト(3)に取り付けられる。小型のグルービング装置(10)では、フレームはシャーシ(11)と一体に形成され、車輪(13)を支点としてグルービング装置(10)全体を斜めに傾斜させてブレード組立体(4)を路面(20)に接触させて、研削面(22)及び溝条(21)を路面(20)に形成できるので、昇降装置(15)を必要としない。また、グルービング装置(10)では、動力装置(14)から独立した別の回転駆動装置(16)を搭載せずに動力装置(14)によりシャフト(3)を回転させても良い。

また、路面(20)の研削時に発生する浅削ブレード(1)及び深削ブレード(2)の摩擦熱の上昇を抑制すると共に、研削面での潤滑剤となる冷却水を浅削ブレード(1)及び深削ブレード(2)に供給する給水装置を設けても良く、更に、コンクリート又はアスファルトの研削屑を回収する図示しない回収装置を設けても良い。

コンクリート製又はアスファルト製の路面を研削する浅削ブレード(1)及び深削ブレード(2)は、通常のグルービング装置又は路面の表層除去装置に使用される研削刃と同様の方法で製造され、図９に示すように、中心孔(6)が形成された薄い円形板(17)と、円形板(17)の外周に一定の角度間隔で溶接された多数の円弧状のチップ(18)とを有し、隣り合うチップ(18)間にスリット(19)が形成される。円弧状のチップ(18)は、ダイヤモンド砥粒をメタルボンド、レジンボンド又はセラミックスボンドにより所定の形状に硬化させた構造を有する。また、図７に示すブレードのように、隣り合う円形板(17)のチップ(18)を厚さ方向に互いに密着させてシャフト(3)に取り付けると、突条(23)のない溝条(21)のみを有する路面(20)を研削することができる。また、浅削ブレード(1)又は深削ブレード(2)を構成する隣り合う円形板(17)のスリット(19)を円周方向にずらしてシャフト(3)に取り付けると、研削時にスリット(19)が同時に路面(20)に当接せず、路面研磨、研削時のスリット(19)の衝撃を緩和して円滑な研削が可能となる。

複数の浅削ブレード(1)と、単数又は複数の深削ブレード(2)とを規則的にシャフト(3)上に配置してブレード組立体(4)を形成すると、シャフト(3)の長さ方向に規則的に整列される研削面(22)と溝条(21)とを路面(20)に形成することができる。

例えば、図２に示すように、１枚の深削ブレード(2)と８枚の浅削ブレード(1)とを１セットにして６セットを所定の順序で順次シャフト(3)上に取り付けると、図４に示すように、６本の溝条(21)と、溝条(21)間に研削される８本の研削面(22)とを路面(20)に形成できる。図５に示すように、複数の浅削ブレード(1)間及び浅削ブレード(1)と深削ブレード(2)との間にスペーサ(5)を配置したブレード組立体(4)によって路面加工を行うと、スペーサ(5)に対応する路面(20)の位置に突条(23)が形成され、排水機能、スリップ防止機能を向上させることができる。また、図示しないが、複数の浅削ブレード(1)と単一の深削ブレード(2)とによりブレード組立体を構成すれば、融雪溝として１本の溝条(21)を路面(20)に形成することができる。

ブレード組立体(4)を構成する深削ブレード(2)の幅、ピッチ及び浅削ブレード(1)と深削ブレード(2)との外径の差は、路面(20)に形成される安全溝条の幅、ピッチ及び深さとなる。ブレード組立体(4)の幅に制約はないが、３００mm以上３０００mm以下、特に１０００mm以上１２５０mm以下が好ましい。路面(20)を研削する浅削ブレード(1)の幅及びピッチは、研削路面の寿命及び摩擦に大きく影響を及ぼす。本実施の形態では、浅削ブレード(1)の幅は１mm以上２５０mm以下、ピッチは１mm以上３.５mm以下であり、シャフト(3)１００mm当たり１８枚程度での配置が好ましい。これに対し、路面(20)に溝条(21)を形成する深削ブレード(2)の幅は３mm以上５０mm以下、ピッチは３０mm以上２５０mm以下がよいが、施工目的、路面の場所又は環境応じて前記幅値を適宜設定することができる。例えば、緩斜な坂道、ゆるやかなカーブ、横風を受ける箇所では道路の長さ方向に並行な縦溝条を形成するが、深削ブレード(2)の幅は６mm程度、ピッチは４０mm程度である。急勾配箇所、橋上、急カーブ、交差点の手前、トンネル内では道路の長さ方向に直角な横溝条を形成するが、幅は６mm程度、ピッチは５０mm程度である。また、轍に流入する雨水を排除するため交通量の多い高速道路等に形成する排水溝は、幅は２５mm又は３５mm程度、ピッチは２００mm程度である。図６に示すように、深削ブレード(2)の幅に対し、浅削ブレード(1)の幅を大きく設定しても良いが、浅削ブレード(1)及び深削ブレード(2)の幅の大小は適宜選択される。浅削ブレード(1)と深削ブレード(2)との外径寸法の差は、本実施の形態では１mm以上５０mm以下、好ましくは３mm以上２５mm以下とする。

本発明のプレート組立体を使用する溝条形成法では、深削ブレード(2)により路面(20)に新たな溝条(21)を形成すると共に、浅削ブレード(1)により凹凸等の不陸を除去して路面(20)を平坦に再生することができる。通常、舗装路面のコンクリート厚さ又はアスファルト厚さは、高速道路で約１０００mm程度、滑走路では５０mmから６０mm程度であり、路面(20)の研削回数には限度があるが、路面溝条形成法を路面(20)上に複数回施工した後、路面(20)の再舗装を行っても良い。再舗装をした後に研削すれば、長期的な路面(20)の使用が可能である。

本発明の実施の形態では、下記の作用・効果が得られる。
［１］ 浅削ブレード(1)及び深削ブレード(2)により研削面(22)及び溝条(21)を同時にかつ規則的に路面(20)に形成できる。
［２］ 浅削ブレード(1)により路面(20)を平坦に研削して、路面(20)の表面に形成されたクラック、轍、目地付近の段差等の不陸を除去して、路面(20)を再生することができる。
［３］ 研削面(22)及び溝条(21)により路面(20)の排水作用を促進し、スリップを防止することができる。
［４］ ブレード組立体(4)の研削深さを調整でき、研削面(22)及び溝条(21)を任意の深さに形成できる。
［５］ 複数の浅削ブレード(1)間及び浅削ブレード(1)と深削ブレード(2)との間に突条(23)を形成でき、排水機能、スリップ防止機能を向上できる。

本発明によるブレード組立体を示す斜視図 本発明によるブレード組立体の第１の実施の形態を示す断面図 グルービング装置を示す左側面図 図２のブレード組立体により研削された路面の断面図 本発明によるブレード組立体の第２の実施の形態を示す断面図 本発明によるブレード組立体の第３の実施の形態を示す断面図 本発明によるブレード組立体の第４の実施の形態を示す断面図 小型グルービング装置を示す左側面図 浅削ブレード又は深削ブレードに使用される研削刃を示す正面図 従来のブレード組立体を示す斜視図 車輌の通過により圧潰又は損耗した溝条を示す断面図 図１１の路面にグルービングを行った場合の溝条を示す断面図 不陸を有する路面にグルービングを行った場合の溝条を示す断面図

符号の説明

(1)・・浅削ブレード、 (2)・・深削ブレード、 (3)・・シャフト、 (4)・・ブレード組立体、 (5)・・スペーサ、 (6)・・中心孔、 (6a)・・キー溝、 (11)・・シャーシ、 (12)・・フレーム、 (13)・・車輪、 (14)・・動力装置、 (15)・・昇降装置、 (16)・・回転駆動装置、 (19)・・スリット、 (20)・・路面、 (21)・・溝条、 (22)・・研削面、 (25)・・キー、

Claims (4)

1. グルービング痕又は不陸を有する路面に車両又は航空機のタイヤが接触する複数の溝条を形成して、タイヤと路面との摩擦力を増加させるグルービング工法に使用するブレード組立体において、
   シャフトと、
   シャフトの長さ方向に沿ってシャフトに固定されたキーと、
   シャフトを挿通する中心孔及び中心孔の一部に形成されかつキーが嵌合するキー溝が形成された複数の浅削ブレードと、
   シャフトを挿通する中心孔及び中心孔の一部に形成されかつキーが嵌合するキー溝が形成された複数の深削ブレードとを備え、
   深削ブレードは、浅削ブレードより大きい直径を有しかつ複数の浅削ブレードを介して一定間隔で規則的にシャフトに取り付けられ、
   シャフトと共に浅削ブレードと深削ブレードとを同時にかつ一体に回転することにより複数の研削面と複数の溝条とを路面に同時にかつ並行に形成することを特徴とするブレード組立体。
2. 複数の浅削ブレードと複数の深削ブレードとに貫通孔を形成し、貫通孔に挿通するロッドにより、浅削ブレードと深削ブレードとを一体回転可能にシャフトに固定した請求項１に記載のブレード組立体。
3. 複数の浅削ブレードの間にスペーサを配置し、浅削ブレードと深削ブレードとの間にスペーサを配置した請求項１又は２に記載のブレード組立体。
4. 複数の車輪上に懸架されたシャーシと、シャーシ上に設けられかつ車輪に作動連結された動力装置と、シャーシ上に取り付けられたフレームと、請求項１〜３の何れか１項に記載されたブレード組立体と、回転駆動装置とを備え、
   ブレード組立体のシャフトをフレームにより回転可能に支持し、回転駆動装置によりブレード組立体のシャフトを回転することにより、浅削ブレードと深削ブレードとを路面に接触させて、研削面と溝条とを路面に同時にかつ連続的に形成することを特徴とするグルービング装置。

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