(57)【要約】【課題】運搬車両に安定した状態で土砂を積み込むことができる土砂積込み装置の提供。【解決手段】この土砂積込み装置１は、ホッパ４にその長手方向に向けた溝状に形成された吐出部３１，３１が多列に配置され、各列の吐出部３１，３１に開閉可能な吐出口５を備えていることによって、運搬車両の荷台８ａに積み込まれた土砂の高さを抑制することができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面視矩形状のホッパと、該ホッパの長手方向に向けて対向する一対の側部フレームを有し、前記ホッパを支持する門型のゲートフレームとを備え、前記ゲートフレーム下に進入した運搬車両に前記ホッパ内に貯留された土砂を積み込むようにした土砂積込み装置において、
前記ホッパは、その長手方向に向けた溝状の吐出部が多列に配置され、前記各列の吐出部に開閉可能な吐出口を備えていることを特徴とする土砂積込み装置。
【請求項２】
前記ホッパ下に前記運搬車両に積み込まれた土砂の形状を計測する形状計測手段を備え、該形状計測手段の計測結果に基づいて前記吐出口の開放量を調節するようにした請求項１に記載の土砂積込み装置。
【請求項３】
前記運搬車両に積み込まれた土砂を整形するための均し用ブレードを有する均し手段を備え、前記運搬車両の荷台の高さに基づいて定めた高さで前記均し用ブレードが前記ホッパの長手方向に沿って移動するようにした請求項１又は２に記載の土砂積込み装置。
【請求項４】
前記均し手段は、前記側部フレームに上下移動可能に支持された軌道用梁材を備え、該軌道用梁材に前記均し用ブレードを移動可能に支持させてなる請求項３に記載の土砂積込み装置。
【請求項５】
前記ホッパは、前記ゲートフレーム上に荷重計を介して支持されている請求項１〜４の何れか一に記載の土砂積込み装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工事現場等で発生した土砂をダンプトラック等の輸送車両に積み込むための自走式土砂積込み装置及び土砂積込み方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、工事現場等で発生した土砂の積込み作業は、発生した土砂を所定の場所に集め、門型のフレームにホッパを支持させた積込み装置を使用し、ホッパ内に一時的に貯留した土砂を門型フレーム下に移動させた運搬車両の荷台に投入するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
一方、ダンプトラック等による土砂運搬作業においては、過積載を原因とする事故や道路の損傷が社会問題化していることから、積載物の重量を厳しく管理する必要があり、過積載防止対策においては、土砂を運搬車両の荷台高さ程度に整形することが求められている。
【０００４】
そこで、従来では、ダンプトラックが通過可能な門型ゲートと、門型ゲートに移動可能に支持された均し板とを備え、ダンプトラックの荷台に積載された土砂を均す装置も使用されている（特許文献２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−４１６４４号公報
【特許文献２】特開２００４−２４４１３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の如き従来の積込み装置では、ホッパの上面に開口した投入口の位置が高い位置にあるため、バックホウによって直接土砂をホッパに投入することが困難であり、ホッパ投入用にグラブバケット等の設備が必要となるという問題があった。
【０００７】
また、従来の積込み装置では、ホッパに貯留された土砂を一つの吐出口から運搬車両の荷台に投入するため、一点が高い山形状に積載され、積載された土砂を均す作業が煩雑であるという問題があった。
【０００８】
さらに、特許文献２に記載の従来の技術では、積込み装置と別に設けられるため、山形の不安定な状態のまま均し手段まで移動しなければならず、また、積載された土砂の高さが高いと土砂が均し板に押しやられ、荷台から脱落するおそれがあった。
【０００９】
そこで、本発明は、このような従来の問題に鑑み、運搬車両に安定した状態で土砂を積み込むことができる土砂積込み装置の提供を目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述の如き従来の問題を解決するための請求項1に記載の発明の特徴は、平面視矩形状のホッパと、該ホッパの長手方向に向けて対向する一対の側部フレームを有し、前記ホッパを支持する門型のゲートフレームとを備え、前記ゲートフレーム下に進入した運搬車両に前記ホッパ内に貯留された土砂を積み込むようにした土砂積込み装置において、前記ホッパは、その長手方向に向けた溝状の吐出部が多列に配置され、前記各列の吐出部に開閉可能な吐出口を備えていることにある。
【００１１】
請求項２に記載の発明の特徴は、請求項１の構成に加え、前記ホッパ下に前記運搬車両に積み込まれた土砂の形状を計測する形状計測手段を備え、該形状計測手段の計測結果に基づいて前記吐出口の開放量を調節するようにしたことにある。
【００１２】
請求項３に記載の発明の特徴は、請求項１又は２の構成に加え、前記運搬車両に積み込まれた土砂を整形するための均し用ブレードを有する均し手段を備え、前記運搬車両の荷台の高さに基づいて定めた高さで前記均し用ブレードが前記ホッパの長手方向に沿って移動するようにしたことにある。
【００１３】
請求項４に記載の発明の特徴は、請求項３の構成に加え、前記均し手段は、前記側部フレームに上下移動可能に支持された軌道用梁材を備え、該軌道用梁材に前記均し用ブレードを移動可能に支持させてなることにある。
【００１４】
請求項５に記載の発明の特徴は、請求項１〜４の何れか一の構成に加え、前記ホッパは、前記ゲートフレーム上に荷重計を介して支持されていることにある。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る土砂積込み装置は、請求項１に記載の構成を具備することによって、運搬車両の荷台に積載される土砂の高さを抑制することができ、その分、装置全体を低背化することができる。また、吐出される土砂を荷台の側部に好適に振り分けることができ、運搬車両の荷台に積み込まれる土砂の高さを抑制することができる。
【００１６】
さらに、本発明において、請求項２に記載の構成を具備することによって、荷台に積み込まれた土砂の状況を把握し、土砂を平らになるように積み込むことができる。
【００１７】
さらに、本発明において、請求項３に記載の構成を具備することによって、土砂の積込み作業と併せて、荷台に積み込まれた土砂の整形作業を行うことができる。
【００１８】
さらにまた、本発明において、請求項４に記載の構成を具備することによって、運搬車両の荷台に対し均し用ブレードを円滑に移動させることができる。
【００１９】
また、本発明において、請求項５に記載の構成を具備することによって、ダンプトラック等の運搬車両に土砂を積み込む前に、土砂重量を計量することができるので、過積載を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る土砂積込み装置の一例を示す正面図である。
【図２】同上の側面図である。
【図３】同上の土砂積込み装置の断面図である。
【図４】同上の荷重計設置部分を示す部分拡大断面図である。
【図５】同上の駆動体を示す部分拡大断面図である。
【図６】（ａ）は同上の均し用ブレードを示す平面図、（ｂ）は同側面図である。
【図７】同上の運搬車両の認識作業の状態を示す側面図である。
【図８】本発明に係る土砂積込み方法の手順を示す断面図であって、ホッパ内に土砂を投入した状態の図である。
【図９】同上の吐出口の可動板の開口角度を調節した状態を示す断面図である。
【図１０】同上の可動板の開口角度を全開した状態を示す断面図である。
【図１１】同上の均し作業時の状態を示す側面図である。
【図１２】同上の背面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
次に、本発明に係る土砂積込み装置の実施態様を図１〜図１２に示した実施例に基づいて説明する。尚、図中符号１は土砂積込み装置である。
【００２２】
この土砂積込み装置１は、平面視矩形状のホッパ４と、ホッパ４を支持する門型のゲートフレーム２と、ホッパ４の吐出口５を開閉させる開閉手段６と、荷重計３，３で計測された荷重を基にホッパ４内の土砂７の重量を算出する重量算出手段とを備え、ホッパ４内に一時的に貯留した土砂７をゲートフレーム２下に進入した運搬車両８の荷台８ａに積み込むことができるようになっている。
【００２３】
また、この土砂積込み装置１には、運搬車両８の荷台８ａに対し、所望の高さで均し用ブレード４３が車両進行方向で移動する均し手段４０を備え、土砂７の積込みとともに積み込まれた土砂７の整形を行えるようになっている。
【００２４】
さらに、この土砂積込み装置１には、接近する運搬車両８の特徴を認識し、運搬車両８の積載可能量を特定する車両判別手段９を備え、積載量の異なる運搬車両８に対応できるようにしている。
【００２５】
ゲートフレーム２は、ホッパ４の長手方向に向けて対向する一対の側部フレーム１０，１０と、両側部フレーム１０，１０を連結する連結梁部１１とを備え、両側部フレーム１０，１０間にダンプトラック等の運搬車両８が進入可能な門型フレーム状を成している。
【００２６】
側部フレーム１０，１０は、クローラーベルト又は車輪等の駆動部１２ａによって自走する自走ユニット１２と、自走ユニット１２に立設された角鋼管等からなる支柱部１３と、支柱部１３間を連結する横梁部１４，１４とを備え、矩形フレーム状を成している。
【００２７】
自走ユニット１２は、特に図示しないが、電動機、原動機等の駆動源を備え、駆動源によってクローラーベルト又は車輪等の駆動部１２ａを駆動させるようになっている。
【００２８】
また、この自走ユニット１２は、無線等の遠隔操作によって駆動源及び進路方向を制御できるようになっている。尚、自走ユニット１２の操作装置は、例えば、土砂積込み装置１に土砂７を投入するバックホウの操縦席に設ける。
【００２９】
各支柱部１３には、図４に示すように、上端部に荷重計３，３を支持する荷重計支持部１６を備え、荷重計支持部１６に荷重計３，３を介してホッパ４が支持されるようになっている。
【００３０】
尚、本実施例では、荷重計支持部１６を貫通した固定用シャフト１７を備え、荷重計支持部１６上にセンターホール型の荷重計３を介してホッパ４の支持用プレート１８を固定用シャフト１７が貫通した状態で支持させている。尚、図中符号１９は、抜け止め用のストッパーである。
【００３１】
ホッパ４は、図３に示すように、平面視矩形状であって、上面が開口し、下端側の断面積が小さい浅底の中空四角錘台状に形成された外殻部３０の底部にホッパ４の長手方向に向けた溝状の吐出部３１，３１が多列（本実施例では二列）配置され、各吐出部３１，３１に開閉可能な吐出口５を備えている。
【００３２】
外殻部３０は、外側面に支持用プレート１８が一体に突設され、支持用プレート１８を介して荷重計３，３及び支柱部１３に支持されている。
【００３３】
各吐出部３１，３１は、互いに下側が狭い断面テーパ状を成す一対の傾斜壁３２，３３からなり、ホッパ４の長手方向に長いテーパ溝状に形成され、外殻部３０の側壁が外側の傾斜壁３２を成し、それと対向する配置に内側の傾斜壁３３が互いに山形を成すように配置されている。
【００３４】
内側の傾斜壁３３は、外殻部３０に固定された固定板３３ａと、固定板３３ａに回動軸３３ｂを介して回動可能に支持された可動板３３ｃとを備え、可動板３３ｃが開閉手段６によって回動することによって内側の斜め向きに開口した吐出口５が開閉されるようになっている。
【００３５】
開閉手段６は、例えば、無線又は有線によって遠隔操作可能な開閉用ウインチ２０を備え、開閉用ウインチ２０を動作させ操作索２１を繰り出し・巻取り動作させることによって吐出口５を塞ぐ可動板３３ｃが開閉するようになっている。
【００３６】
また、この開閉手段６は、ホッパ４下に運搬車両８に積載された土砂の形状を計測する形状計測手段５２を備え、形状計測手段５２の計測結果に基づいて可動板３３ｃの回動角度を調節し、吐出口５の開放量を調節するようになっている。
【００３７】
尚、上述の実施例では、吐出部を構成する可動板３３ｃの回動によって吐出口５が開閉される場合について説明したが、吐出部の態様は、上述の実施例に限定されず、例えば、多列配置された溝状の吐出部の下端に開口した吐出口を備え、吐出口を回動式やスライド式の開閉扉によって開閉できるようにしてもよい。
【００３８】
また、吐出口の開放量は、吐出口の閉鎖状態から全開状態までの各段階における状態であって、実施例における可動板３３ｃの回動角度や、回動式又はスライド式の開閉扉の動作等によって調節できるようになっている。
【００３９】
形状計測手段５２は、例えば、走査式レーザー距離計を使用し、荷台８ａの上面部を順次レーザーで走査し、荷台８ａに積載された土砂７の表面形状を計測するようになっている。
【００４０】
この開閉手段６の操作装置は、自走ユニット１２と同様に、土砂積込み装置１に土砂７を投入するバックホウの操縦席に設ける。
【００４１】
重量算出手段は、各荷重計３，３の計測値を合算し、土砂７を含むホッパ４の重量を算出し、モニターなどの表示手段２４に出力されるようになっている。また、重量算出手段は、ホッパ４重量を予め差し引くことによって土砂７の重量を算出することができる。
【００４２】
車両判別手段９は、ゲートフレーム２に設置され、運搬車両８のナンバープレート等の識別対象２５を撮像するカメラ２２と、カメラ２２で撮影された識別対象２５の画像に基づき運搬車両８を判別する車両判別部２３とを備え、特定された運搬車両８の情報を表示手段２４に表示するようになっている。
【００４３】
車両判別部は、カメラ２２によって撮像された運搬車両８のナンバープレート等の識別対象２５の画像データと、予めクラウド上のデータベースに登録されている識別対象２５の画像データとを人工知能（ＡＩ）等を用いて照合し、識別対象２５の画像データが一致した運搬車両８の車種、車両寸法、積載可能量等のデータを表示手段２４に出力するようになっている。
【００４４】
表示手段２４は、土砂積込み装置に土砂７を投入するバックホウの操縦席等に設置され、表示手段２４によって車両情報、車両の積載可能重量、ホッパ４内の土砂７重量、運搬車両８の荷台高さ等が表示されるようになっている。
【００４５】
均し手段４０は、各側部フレーム１０に上下移動可能に支持されたホッパ４の長手方向に長い軌道用梁材４１と、軌道用梁材４１に移動可能に支持された駆動体４２と、駆動体４２下に支持された均し用ブレード４３と、軌道用梁材４１の高さ及び駆動体４２の移動を制御する制御部とを備え、運搬車両８の荷台８ａに対し、所望の高さで均し用ブレード４３が車両進行方向で相対移動する。
【００４６】
軌道用梁材４１は、Ｈ形鋼等によって形成され、同期して制御される上下動ユニットによって側部フレームの所望の高さに移動できるようになっている。
【００４７】
上下動ユニットは、軌道用梁材４１の両端部にそれぞれ対向する支柱部１３の内側に支持されたラック４４と噛合うピニオン４５と、ピニオン４５を回転させる動力源（図示せず）を備え、ラックアンドピニオン機構によって側部フレーム１０に対し上下移動させるようになっている。
【００４８】
駆動体４２は、図５に示すように、上面が開口した箱状の躯体４６と、躯体４６の両内側面に支持され、軌道用梁材４１の下側フランジ４１ａの両側縁をそれぞれ挟持する複数のコロ４７，４７と、軌道用梁材４１の下面に支持されたラック４８と噛合うピニオン４９と、ピニオン４８を回転させる動力源５０とを備え、ラックアンドピニオン機構によって軌道用梁材４１に沿って移動するようになっている。
【００４９】
均し用ブレード４３は、図６に示すように、前面中央側より側部後方に向けて傾斜した円弧状に凹んだ形状の均し面５１，５１を備え、均し用ブレード４３の荷台８ａに対する相対移動に伴い荷台８ａ上の土砂を外向きに振り分け、整形するようになっている。
【００５０】
制御部は、車両判別手段９の情報に基づいて運搬車両８の荷台８ａの高さに均し用ブレード４３の高さを調節するようになっている。
【００５１】
尚、均し用ブレード４３の態様は、図６に示す実施例に限定されず、例えば、均し用ブレード４３の中央部に、その幅が運搬車両８の荷台８ａの幅より短く、整形時に荷台８ａの両側縁（あおり）間の空間まで下降できる突出部を設けてもよい。
【００５２】
次に、この土砂積込み装置１を使用した土砂の積込み方法について説明する。
【００５３】
先ず、ブルドーザー等によって集土した土砂７の山に対し、バックホウを所定の位置に配置するとともに、土砂積込み装置１をバックホウの近傍に移動させ、ホッパ４に土砂７を投入する。
【００５４】
土砂７にホッパ４が投入されると、土砂７とホッパ４の重量による荷重がホッパ４を介して各荷重計３，３に作用し、重量算出手段が各荷重計３，３の計測値を合算し、土砂７を含むホッパ４の重量を算出し、モニターなどの表示手段２４にリアルタイムで随時出力する。
【００５５】
次に、図７に示すように、運搬車両８を土砂積込み装置１の手前に移動させ、ナンバープレート等の識別対象２５をカメラ２２で撮像し、ナンバープレート等の識別対象２５の画像データと、予めクラウド上のデータベースに登録されている識別対象２５の画像データとを照合し、識別対象２５の画像データが一致した運搬車両８の車種、車両寸法、積載可能量等のデータをバックホウ等に搭載された表示手段２４に出力する。
【００５６】
次に、運搬車両８をゲートフレーム２のホッパ４下に移動させ、開閉手段６を操作し可動板３３ｃを回動させて吐出口５を開放し、ホッパ４より運搬車両８に土砂７を積み込む。
【００５７】
尚、運搬車両８をゲートフレーム２のホッパ４下に移動させる際には、均し用ブレード４３をゲートフレームの前端側又は後端側に退避させ、且つ、トラックの荷台に干渉しない高さに移動させておく。
【００５８】
吐出口５の開放は、形状計測手段５２の計測を開始し、この形状計測手段５２の計測に基づいて可動板３３ｃの回動角度、即ち、吐出口の開放度を調整しながら行う。
【００５９】
先ず、図９に示すように、可動板３３ｃの回動角度が小さい状態で排出を開始すると、吐出される土砂が可動板３３ｃ状で滑動することによって、外側に振り分けられ、土砂は、荷台８ａに対し土砂７が中央側に偏り難くなる。
【００６０】
そして、形状計測手段５２の計測に基づいて可動板３３ｃの回動角度を順次大きくし、図１０に示すように全開にすることによって、荷台中央側への土砂の偏りを抑制することができる。
【００６１】
このように、吐出部３１，３１が多列状に配置され、且つ、可動板３３ｃの回動角度を調節しながら吐出口５を開放することによって、積載される土砂の高さを抑制することができる。
【００６２】
吐出が終了したら、制御部が均し用ブレード４３の高さを調節し、図１１，１２に示すように、その高さで駆動体４２を動作させ、均し用ブレード４３を荷台に対し、ホッパの長手方向で相対移動させる。
【００６３】
その際、荷台８ａに積載された土砂７の高さが抑制されていることによって、円滑に均し作業を行うことができる。
【００６４】
最後に、均し作業を終えたら、運搬車両をゲートフレームより退出させる。
【００６５】
このように構成された土砂積込み装置１は、ホッパ４に吐出部３１，３１を多列に配置したことによって、運搬車両の荷台に吐出される土砂の山を低く抑えることができ、その分、ホッパを含め装置全体の低背化を図ることができ、バックホウを用いて土砂をホッパに投入することができる。
【００６６】
また、積込み装置が自走できるので、工事の進捗に合わせて移動させることができ、一定しない土砂７発生個所において土砂７を積み込む作業にも対応することができる。
【００６７】
また、積込み装置は、均し手段を備えることによって、土砂の積込みと合わせて積載土砂の整形も行うことができ、また、運搬車両８の荷台８ａに吐出される土砂７の山が低く抑えられているので円滑に整形作業を行うことができる。
【００６８】
尚、上述の実施例では、ゲートフレームを自走式とした例について説明したが、ゲートフレームは、地盤上に固定設置されたものであってもよい。
【００６９】
また、上述の実施例では、ゲートフレームに荷重計を介してホッパを支持させた場合について説明したが、荷重計を介さずに支持させてもよい。
【００７０】
さらに、上述の実施例では、ゲートフレーム２に対し均し用ブレード４３がホッパ長手方向に移動する均し手段について説明したが、均し手段は、均し用ブレード４３が上下移動のみできるようにし、均し用ブレード４３に対して運搬車両８を移動させるようにしてもよい。すなわち、ゲートフレーム２内を移動する間に積載土砂の整形が完了し、運搬車両８は、そのまま前進して出場することができる。
【００７１】
尚、上述の実施例では、カメラ２２によって運搬車両８のナンバープレートを撮像し、その画像データを基に判別するようにした車両判別手段９について説明したが、車両判別手段９の態様はこれに限定されず、例えば、バーコード等の識別コードを使用したもの、ＲＦタグから電磁波や電波などを用いた近距離無線通信によって情報をやりとりするＲＦＩＤ（ｒａｄｉｏ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）技術を使用したものであってもよい。
【符号の説明】
【００７２】
１  土砂積込み装置
２  ゲートフレーム
３  荷重計
４  ホッパ
５  吐出口
６  開閉手段
７  土砂
８  運搬車両
９  車両判別手段
１０  側部フレーム
１１  連結梁部
１２  自走ユニット
１３  支柱部
１４  横梁部
１６  荷重計支持部
１７  固定用シャフト
１８  支持用プレート
１９  ストッパー
２０  開閉用ウインチ
２１  操作索
２２  カメラ
２３  車両判別部
２４  表示手段
２５  識別対象
２６  開閉扉
３０  外殻部
３１  吐出部
３２  傾斜壁
３３  傾斜壁
４０  均し手段
４１  軌道用梁材
４２  駆動体
４３  均し用ブレード
４４  ラック
４５  ピニオン
４６  躯体
４７  コロ
４８  ラック
４９  ピニオン
５０  動力源
５１  均し面
５２  形状計測手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2020032966.tif 000007
【図６】
2020032966.tif 000008
【図７】
2020032966.tif 000009
【図８】
2020032966.tif 000010
【図９】
2020032966.tif 000011
【図１０】
2020032966.tif 000012
【図１１】
2020032966.tif 000013
【図１２】
2020032966.tif 000014