(57)【要約】【課題】ローラ周囲の温度変化、路面の傾き等にかかわらず精度のよい縦断プロファイルを得ることができる路面縦断プロファイルの測定装置を提供する。【解決手段】測定ブロックは、同一直線上に所定間隔を隔ててかつ回転方向を合わせて第１，第２及び第３ローラ１１，１２，１３を進行方向に対して前、中、及び後に順次配設し、第１及び第２ローラの各回転軸に取り付けられて両ローラを連結する第１連結棒１４と、第２及び第３ローラの各回転軸に取り付けられて両ローラを連結する第１連結棒と同一長さの第２連結棒１５と、ローラの移動距離を測定する距離センサ１７と、第１連結棒と第２連結棒とのなす連結角を検出するロータリエンコーダ１６とを設ける。各ローラは、熱膨張係数の小さい窒化珪素等の材質からなる円板状のローラ本体Ｒと、ローラ本体の外周面に挿嵌されると共に軸方向に沿って配列された複数の環状のＯリングＳとを備える。【選択図】　　図１
2004101371.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一直線上に所定間隔を隔ててかつ回転方向を合わせて円盤状の同一外径の第１，第２及び第３のローラを進行方向に対して前、中、及び後に順次配設し、前記第１及び第２のローラの各回転軸に取り付けられて第１及び第２のローラを回転自在に連結する所定長さの第１連結棒と、前記第２及び第３のローラの各回転軸に取り付けられて該第２及び第３のローラを回転自在に連結する前記第１連結棒と同一長さの第２連結棒と、前記ローラの移動距離を測定する距離測定手段と、前記第１連結棒に取り付けられて該第１連結棒と前記第２連結棒とのなす連結角を検出する角度検出手段とを設けてなる測定ブロックと、前記いずれかのローラの回転軸に回動自在に取りつけられた操作棒とを備え、該操作棒を介して前記測定ブロックを路面に向けて押し付けることにより路面を移動させて、該測定ブロックが所定距離を移動する毎に、前記角度検出手段により連結角を検出し、該連結角検出値に基づいて路面の縦断プロファイルを作成する路面縦断プロファイルの測定装置において、
前記各ローラを、熱膨張係数の小さい材質からなる円板状のローラ本体と、該ローラ本体の外周面に同軸状に配設された弾性材料製の薄肉のリング部とにより構成したことを特徴とする路面縦断プロファイルの測定装置。
【請求項２】
前記リング部の外周面が、前記ローラ本体の軸方向中央から軸方向端部にかけて該リング部の外径がわずかに小さくなるように傾斜していることを特徴とする前記請求項１に記載の路面縦断プロファイルの測定装置。
【請求項３】
前記リング部を、前記ローラ本体の外周面に嵌合されると共に軸方向に沿って配列された複数の環状のゴムリング部材により構成したことを特徴とする前記請求項１又は２に記載の路面縦断プロファイルの測定装置。
【請求項４】
前記リング部の材質が、ポリウレタンを母材ポリマーとし、該母材ポリマーに該ポリマーの双極子モーメント量を増加させる活性成分としてベンゾチアジル基を含む化合物、ベンゾトリアゾール基を含む化合物、ジフェニルアクリレート基を含む化合物あるいはベンゾフェノン基を含む化合物の中から選ばれた１種又は２種以上が配合されたポリマー組成物であり、かつ該ポリマー組成物の総重量に対して前記活性成分が３〜３０重量％の割合で配合されたものであり、その衝撃吸収率が９７％以上であることを特徴とする前記請求項１から３のいずれか１項に記載の路面縦断プロファイルの測定装置。
【請求項５】
同一直線上に所定間隔を隔ててかつ回転方向を合わせて円盤状の同一外径の第１，第２及び第３のローラを進行方向に対して前、中、及び後に順次配設し、前記第１及び第２のローラの各回転軸に取り付けられて該第１及び第２のローラを回転自在に連結する所定長さの第１連結棒と、前記第２及び第３のローラの各回転軸に取り付けられて該第２及び第３のローラを回転自在に連結する前記第１連結棒と同一長さの第２連結棒と、前記ローラの移動距離を測定する距離測定手段と、前記第１連結棒に取り付けられて該第１連結棒と前記第２連結棒とのなす連結角を検出する角度検出手段とを設けてなる測定ブロックと、前記いずれかのローラの回転軸に回動自在に取りつけられた操作棒とを備え、該操作棒を介して前記測定ブロックを路面に向けて押し付けることにより路面を移動させて、該測定ブロックが所定距離を移動する毎に、前記角度検出手段により連結角を検出し、該連結角検出値に基づいて路面の縦断プロファイルを作成する路面縦断プロファイルの測定装置において、
前記ローラの周囲の温度を検出する温度検出手段と、
該温度検出手段の検出値に基づいて前記ローラを移動させる所定距離を補正する距離補正手段と、
前記距離測定手段により測定した距離が、該距離補正手段により補正された所定距離の補正値になったときに、前記角度検出手段により連結角を検出するように制御する角度検出制御手段と
を設けたことを特徴とする路面縦断プロファイルの測定装置。
【請求項６】
同一直線上に所定間隔を隔ててかつ回転方向を合わせて円盤状の同一外径の第１，第２及び第３のローラを進行方向に対して前、中、及び後に順次配設し、前記第１及び第２のローラの各回転軸に取り付けられて該第１及び第２のローラを回転自在に連結する所定長さの第１連結棒と、前記第２及び第３のローラの各回転軸に取り付けられて該第２及び第３のローラを回転自在に連結する前記第１連結棒と同一長さの第２連結棒と、前記ローラの移動距離を測定する距離測定手段と、前記第１連結棒に取り付けられて該第１連結棒と前記第２連結棒とのなす連結角を検出する角度検出手段とを設けてなる測定ブロックと、前記いずれかのローラの回転軸に回動自在に取りつけられた操作棒とを備え、該操作棒を介して前記測定ブロックを路面に向けて押し付けることにより路面を移動させて、該測定ブロックが所定距離を移動する毎に、前記角度検出手段により連結角を検出し、該連結角検出値に基づいて路面の縦断プロファイルを作成する路面縦断プロファイルの測定装置において、
前記第１及び第３のローラが、径方向の中間位置で径方向内外に内側輪部と外側輪部とに分離されており、該内側輪部と外側輪部の境界にて該外側輪部を回転軸に取り付けられた該内側輪部に対して軸心を中心として軸方向に所定角度の範囲内で摺動可能なように連結する連結摺動部を設けたことを特徴とする路面縦断プロファイルの測定装置。
【請求項７】
前記連結摺動部が、ベアリングにより構成されていることを特徴とする前記請求項６に記載の路面縦断プロファイルの測定装置。
【請求項８】
前記内側輪部及び外側輪部が、熱膨張係数の小さい材質により構成されていることを特徴とする前記請求項６又は７に記載の路面縦断プロファイルの測定装置。
【請求項９】
前記外側輪部の外周面側又は径方向内側の少なくとも１部にて同軸状に配置された所定厚さの環状部分を構成する材質が、ポリウレタンを母材ポリマーとし、該母材ポリマーに該ポリマーの双極子モーメント量を増加させる活性成分としてベンゾチアジル基を含む化合物、ベンゾトリアゾール基を含む化合物、ジフェニルアクリレート基を含む化合物あるいはベンゾフェノン基を含む化合物の中から選ばれた１種又は２種以上が配合されたポリマー組成物であり、かつ該ポリマー組成物の総重量に対して前記活性成分が３〜３０重量％の割合で配合されたものであり、その衝撃吸収率が９７％以上であることを特徴とする前記請求項６から８のいずれか１項に記載の路面縦断プロファイルの測定装置。
【請求項１０】
同一直線上に所定間隔を隔ててかつ回転方向を合わせて円盤状の同一外径の第１，第２及び第３のローラを進行方向に対して前、中、及び後に順次配設し、前記第１及び第２のローラの各回転軸に取り付けられて該第１及び第２のローラを回転自在に連結する所定長さの第１連結棒と、前記第２及び第３のローラの各回転軸に取り付けられて該第２及び第３のローラを回転自在に連結する前記第１連結棒と同一長さの第２連結棒と、前記ローラの移動距離を測定する距離測定手段と、前記第１連結棒に取り付けられて該第１連結棒と前記第２連結棒とのなす連結角を検出する角度検出手段とを設けてなる測定ブロックと、前記いずれかのローラの回転軸に回動自在に取りつけられた操作棒とを備え、該操作棒を介して前記測定ブロックを路面に向けて押し付けることにより路面を移動させて、該測定ブロックが所定距離を移動する毎に、前記角度検出手段により連結角を検出し、該連結角検出値に基づいて路面の縦断プロファイルを作成する路面縦断プロファイルの測定装置において、
前記ローラの少なくとも１部にて同軸状に配置された所定厚さの環状部分を構成する材質が、ポリウレタンを母材ポリマーとし、該母材ポリマーに該ポリマーの双極子モーメント量を増加させる活性成分としてベンゾチアジル基を含む化合物、ベンゾトリアゾール基を含む化合物、ジフェニルアクリレート基を含む化合物あるいはベンゾフェノン基を含む化合物の中から選ばれた１種又は２種以上が配合されたポリマー組成物であり、かつ該ポリマー組成物の総重量に対して前記活性成分が３〜３０重量％の割合で配合されたものであり、その衝撃吸収率が９７％以上であることを特徴とする路面縦断プロファイルの測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、道路の路面等の凹凸を有する平面のプロファイルを計測する路面縦断プロファイルの測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の路面縦断プロファイルを測定する測定装置は、同一直線上に所定間隔を隔ててかつ回転方向を合わせて円盤状の同一外径のゴム等の弾性材料製の第１，第２及び第３のローラを進行方向に対して前、中、及び後に順次配設し、第１及び第２のローラの各回転軸に取り付けられて第１及び第２のローラを回転自在に連結する所定長さの第１連結棒と、第２及び第３のローラの各回転軸に取り付けられて第２及び第３のローラを回転自在に連結する第１連結棒と同一長さの第２連結棒と、ローラの移動距離を測定する距離測定手段と、第１連結棒に取り付けられて第１連結棒と第２連結棒とのなす連結角を検出する角度検出手段とを設けてなる測定ブロックと、いずれかのローラの回転軸に回動自在に取りつけられた操作棒とを備えている。
【０００３】
この測定ブロックが、路面の縦方向に各ローラの間隔である１ピッチずつ移動することにより、移動前の第１及び第２のローラの位置に、移動後の第２及び第３のローラが位置することになる。従って、このような測定ブロックの１ピッチずつの移動毎に、第１及び第２の連結棒のなす連結角を角度検出手段により検出することにより、第１連結棒及び第２連結棒の角度変化を逐次求めることができる。この連結角データに基づいて、容易にかつ精度良く路面の縦断プロファイルを作成することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記路面縦断プロファイル測定装置の場合、路面との良好な密着を保つことが必要であるため、ローラの材質として弾性を有する硬質ゴム材料あるいは硬質エラストマ材料を採用する必要がある。しかし、これらの材料は熱膨張係数が大きいため、ローラの周囲の温度によってその外径にかなりの程度のバラツキが生じ、そのため、ローラの回転数に基づいて距離測定手段により計測される測定ブロックの移動距離に無視することができないバラツキが生じる。そのため、各測定位置で得られた角度検出値の信頼性が低下し、それに基づいて得られた路面縦断プロファイルの精度も低下するという問題がある。
【０００５】
また、上記路面縦断プロファイル測定装置においては、路面の一部が傾斜している場合、３つのローラが全て路面に良好に密着することができず、そのため、各測定位置で得られた角度検出値の信頼性が低下し、それに基づいて得られた路面縦断プロファイルの精度も低下するという問題がある。
【０００６】
さらに、上記路面縦断プロファイル測定装置においては、ローラの移動による固有振動数が９２Ｈｚ程度となるが、測定装置の計測速度である時速５ｋｍ（＝１５ｍｍ／ｓｅｃ）の場合、路面のアスファルト骨材が１３．５ｍｍ程度であるため、共振する可能性が高い。それにより、路面に対してローラの飛び跳ねが生じるため、連結角の測定精度が低下するという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記した問題を解決しようとするもので、ローラ周囲の温度変化にかかわらず精度のよい縦断プロファイルを得ることができる路面縦断プロファイルの測定装置を提供することを第１の目的とする。また、路面の傾きにかかわらず精度のよい縦断プロファイルを得ることができる路面縦断プロファイルの測定装置を提供することを第２の目的とする。さらに、ローラの飛び跳ねが抑えられて精度のよい縦断プロファイルを得ることができる路面縦断プロファイルの測定装置を提供することを第３の目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために上記請求項１の発明の構成上の特徴は、同一直線上に所定間隔を隔ててかつ回転方向を合わせて円盤状の同一外径の第１，第２及び第３のローラを進行方向に対して前、中、及び後に順次配設し、第１及び第２のローラの各回転軸に取り付けられて第１及び第２のローラを回転自在に連結する所定長さの第１連結棒と、第２及び第３のローラの各回転軸に取り付けられて第２及び第３のローラを回転自在に連結する第１連結棒と同一長さの第２連結棒と、ローラの移動距離を測定する距離測定手段と、第１連結棒に取り付けられて第１連結棒と第２連結棒とのなす連結角を検出する角度検出手段とを設けてなる測定ブロックと、いずれかのローラの回転軸に回動自在に取りつけられた操作棒とを備え、操作棒を介して測定ブロックを路面に向けて押し付けることにより路面を移動させて、測定ブロックが所定距離を移動する毎に、角度検出手段により連結角を検出し、連結角検出値に基づいて路面の縦断プロファイルを作成する路面縦断プロファイルの測定装置において、各ローラを、熱膨張係数の小さい材質からなる円板状のローラ本体と、ローラ本体の外周面に同軸状に配設された弾性材料製の薄肉のリング部とにより構成したことにある。なお、熱膨張係数の小さい材質としては、セラミックス特に窒化珪素が好ましい。
【０００９】
上記のように構成した請求項１の発明においては、第１、第２及び第３ローラが、熱膨張係数の小さい材質からなる円板状のローラ本体と、ローラ本体の外周面に同軸状に配設された薄肉のリング部とにより構成されている。そのため、ローラの周囲の温度が大きく変化しても、ローラの径方向の寸法の大部分を占めるローラ本体の寸法変化はほとんどなく、従ってローラ全体の外径の寸法変化もほとんどない。
【００１０】
その結果、請求項１の発明によれば、距離測定手段による距離測定精度が確保され、角度検出手段による信頼性の高い連結角データが得られ、それに基づき常に信頼性のより路面プロファイルデータが得られる。また、リング部の摩耗によりローラ全体の径の変化が無視できない大きさになったときは、ローラ本体はそのままにして、リング部のみを交換すればよいので、交換コストが低減する。
【００１１】
また、上記請求項２の発明の構成上の特徴は、前記請求項１に記載の路面縦断プロファイルの測定装置において、リング部の外周面が、ローラ本体の軸方向中央から軸方向端部にかけてリング部の外径がわずかに小さくなるように傾斜していることにある。
【００１２】
上記のように構成した請求項２の発明においては、このようにリング部の外周面が、ローラ本体の軸方向中央と軸方向両端部との間でリング部の外径がわずかに小さくなるように傾斜が設けられていることにより、路面が横方向にわずかに傾斜していたり、また曲った路面のコーナ部分をローラが通過する場合に、ローラが路面に適正に密着することにより、路面凹凸の測定精度が保持される。
【００１３】
また、上記請求項３の発明の構成上の特徴は、前記請求項１又は２に記載の路面縦断プロファイルの測定装置において、リング部を、ローラ本体の外周面に嵌合されると共に軸方向に沿って配列された複数の環状のゴムリング部材により構成したことにある。
【００１４】
上記のように構成した請求項３の発明においては、ゴムリング部材の摩耗によりローラ全体の径の変化が無視できない大きさになったときは、ローラ本体はそのままにして、ゴムリング部材のみを交換すればよいので、交換コストが低減する。また、ゴムリング部材の交換は容易であり、ユーザーが簡単に交換を行うことができる。
【００１５】
また、上記請求項４の発明の構成上の特徴は、前記請求項１から３のいずれか１項に記載の路面縦断プロファイルの測定装置において、リング部の材質が、ポリウレタンを母材ポリマーとし、母材ポリマーにポリマーの双極子モーメント量を増加させる活性成分としてベンゾチアジル基を含む化合物、ベンゾトリアゾール基を含む化合物、ジフェニルアクリレート基を含む化合物あるいはベンゾフェノン基を含む化合物の中から選ばれた１種又は２種以上が配合されたポリマー組成物であり、かつポリマー組成物の総重量に対して活性成分が３〜３０重量％の割合で配合されたものであり、その衝撃吸収率が９７％以上であることにある。
【００１６】
上記のように構成した請求項４の発明においては、リング部の材質が、ポリウレタンを母材ポリマーとし、母材ポリマーにポリマーの双極子モーメント量を増加させる活性成分としてベンゾチアジル基を含む化合物等が所定量配合されたポリマー組成物でその衝撃吸収率が９７％以上であることにより、ローラが路面の突起等によって飛び跳ねた場合でも、路面に戻る際の衝撃がローラによって吸収されるため、連続的な跳びはねが抑えられる。そのため、角度検出手段により精度の良い連結角検出値が得られ、それにより精度の良い路面プロファイルが得られる。また、母材ポリマーをポリウレタンとすることにより、部材の耐磨耗性が高められる。
【００１７】
また、上記請求項５の発明の構成上の特徴は、同一直線上に所定間隔を隔ててかつ回転方向を合わせて円盤状の同一外径の第１，第２及び第３のローラを進行方向に対して前、中、及び後に順次配設し、第１及び第２のローラの各回転軸に取り付けられて第１及び第２のローラを回転自在に連結する所定長さの第１連結棒と、第２及び第３のローラの各回転軸に取り付けられて第２及び第３のローラを回転自在に連結する第１連結棒と同一長さの第２連結棒と、ローラの移動距離を測定する距離測定手段と、第１連結棒に取り付けられて第１連結棒と第２連結棒とのなす連結角を検出する角度検出手段とを設けてなる測定ブロックと、いずれかのローラの回転軸に回動自在に取りつけられた操作棒とを備え、操作棒を介して測定ブロックを路面に向けて押し付けることにより路面を移動させて、測定ブロックが所定距離を移動する毎に、角度検出手段により連結角を検出し、連結角検出値に基づいて路面の縦断プロファイルを作成する路面縦断プロファイルの測定装置において、ローラの周囲の温度を検出する温度検出手段と、温度検出手段の検出値に基づいてローラを移動させる所定距離を補正する距離補正手段と、距離測定手段により測定した距離が、距離補正手段により補正された所定距離の補正値になったときに、角度検出手段により連結角を検出するように制御する角度検出制御手段とを設けたことにある。
【００１８】
上記のように構成した請求項５の発明においては、温度検出手段によりローラの周囲の温度が検出され、この温度検出値に基づいて距離補正手段により、ローラを移動させる所定距離が補正される。距離測定手段により測定したローラの距離が、距離補正手段により補正された所定距離の補正値になったときに、角度検出制御手段の制御に基づいて角度検出手段により連結角が検出される。その結果、請求項５の発明によれば、温度変化に応じたローラの径の変化によるその移動距離の変化が補正され、常に適正な距離において正確な連結角が測定される。
【００１９】
また、上記請求項６の発明の構成上の特徴は、同一直線上に所定間隔を隔ててかつ回転方向を合わせて円盤状の同一外径の第１，第２及び第３のローラを進行方向に対して前、中、及び後に順次配設し、第１及び第２のローラの各回転軸に取り付けられて第１及び第２のローラを回転自在に連結する所定長さの第１連結棒と、第２及び第３のローラの各回転軸に取り付けられて第２及び第３のローラを回転自在に連結する第１連結棒と同一長さの第２連結棒と、ローラの移動距離を測定する距離測定手段と、第１連結棒に取り付けられて第１連結棒と第２連結棒とのなす連結角を検出する角度検出手段とを設けてなる測定ブロックと、いずれかのローラの回転軸に回動自在に取りつけられた操作棒とを備え、操作棒を介して測定ブロックを路面に向けて押し付けることにより路面を移動させて、測定ブロックが所定距離を移動する毎に、角度検出手段により連結角を検出し、連結角検出値に基づいて路面の縦断プロファイルを作成する路面縦断プロファイルの測定装置において、第１及び第３のローラが、径方向の中間位置で径方向内外に内側輪部と外側輪部とに分離されており、内側輪部と外側輪部の境界にて外側輪部を回転軸に取り付けられた内側輪部に対して軸心を中心として軸方向に所定角度の範囲内で摺動可能なように連結する連結摺動部を設けたことにある。
【００２０】
上記のように構成した請求項６の発明においては、路面が横方向にわずかに傾斜していたりまた曲った路面のコーナ部分を測定ブックが通過する場合に、第２のローラが路面に密着した状態で、第１及び第３のローラは、連結摺動部を境界として外側輪部が内側輪部に対して軸心を中心として軸方向に所定角度の範囲内で摺動可能となっていることにより、路面の傾斜にスムーズに追従することができる。そのため、横方向に傾斜した路面や路面のコーナ部における連結角度の検出値が適正に確保される。また、ローラの不規則な摩耗が防止される。
【００２１】
また、上記請求項７の発明の構成上の特徴は、前記請求項６に記載の路面縦断プロファイルの測定装置において、連結摺動部が、ベアリングにより構成されていることにある。このように、連結摺動部が、ベアリングにより構成されていることにより、傾斜した路面に対して第１及び第３ローラにおいて、外側輪部が内側輪部に対してベアリングによってスムーズに回動することができ、その結果、路面の傾斜に適正に追従することができる。
【００２２】
また、上記請求項８の発明の構成上の特徴は、前記請求項６又は７に記載の路面縦断プロファイルの測定装置において、内側輪部及び外側輪部が、熱膨張係数の小さい材質により構成されていることにある。このように、内側輪部及び外側輪部が、熱膨張係数の小さい材質により構成されていることにより、ローラの周囲の温度が大きく変化しても、ローラの径方向の寸法の大部分を占める内側輪部及び外側輪部の寸法変化はほとんどなく、従ってローラ全体の外径の寸法変化もほとんどない。その結果、距離測定手段による距離測定精度が確保され、角度検出手段による信頼性の高い連結角データが得られ、それに基づき常に信頼性のより路面プロファイルデータが得られる。
【００２３】
また、上記請求項９の発明の構成上の特徴は、前記請求項６から８のいずれか１項に記載の路面縦断プロファイルの測定装置において、外側輪部の外周面側又は径方向内側の少なくとも１部にて同軸状に配置された所定厚さの環状部分を構成する材質が、ポリウレタンを母材ポリマーとし、母材ポリマーにポリマーの双極子モーメント量を増加させる活性成分としてベンゾチアジル基を含む化合物、ベンゾトリアゾール基を含む化合物、ジフェニルアクリレート基を含む化合物あるいはベンゾフェノン基を含む化合物の中から選ばれた１種又は２種以上が配合されたポリマー組成物であり、かつポリマー組成物の総重量に対して活性成分が３〜３０重量％の割合で配合されたものであり、その衝撃吸収率が９７％以上であることにある。
【００２４】
上記のように構成した請求項９の発明においては、外側輪部の外周面側又は径方向内側の少なくとも１部にて同軸状に配置された所定厚さの環状部分を構成する材質が、ポリウレタンを母材ポリマーとし、母材ポリマーにポリマーの双極子モーメント量を増加させる活性成分としてベンゾチアジル基を含む化合物等が所定量配合されたポリマー組成物でその衝撃吸収率が９７％以上であることにより、ローラが路面の突起等によって飛び跳ねた場合でも、路面に戻る際の衝撃がローラによって吸収されるため、連続的な跳びはねが抑えられる。そのため、角度検出手段により精度の良い連結角検出値が得られ、それにより精度の良い路面プロファイルが得られる。また、母材ポリマーをポリウレタンとすることにより、部材の耐磨耗性が高められる。
【００２５】
また、上記請求項１０の発明の構成上の特徴は、同一直線上に所定間隔を隔ててかつ回転方向を合わせて円盤状の同一外径の第１，第２及び第３のローラを進行方向に対して前、中、及び後に順次配設し、第１及び第２のローラの各回転軸に取り付けられて第１及び第２のローラを回転自在に連結する所定長さの第１連結棒と、第２及び第３のローラの各回転軸に取り付けられて第２及び第３のローラを回転自在に連結する第１連結棒と同一長さの第２連結棒と、ローラの移動距離を測定する距離測定手段と、第１連結棒に取り付けられて第１連結棒と第２連結棒とのなす連結角を検出する角度検出手段とを設けてなる測定ブロックと、いずれかのローラの回転軸に回動自在に取りつけられた操作棒とを備え、操作棒を介して測定ブロックを路面に向けて押し付けることにより路面を移動させて、測定ブロックが所定距離を移動する毎に、角度検出手段により連結角を検出し、連結角検出値に基づいて路面の縦断プロファイルを作成する路面縦断プロファイルの測定装置において、ローラの少なくとも１部にて同軸状に配置された所定厚さの環状部分を構成する材質が、ポリウレタンを母材ポリマーとし、母材ポリマーにポリマーの双極子モーメント量を増加させる活性成分としてベンゾチアジル基を含む化合物、ベンゾトリアゾール基を含む化合物、ジフェニルアクリレート基を含む化合物あるいはベンゾフェノン基を含む化合物の中から選ばれた１種又は２種以上が配合されたポリマー組成物であり、かつポリマー組成物の総重量に対して活性成分が３〜３０重量％の割合で配合されたものであり、その衝撃吸収率が９７％以上であることにある。
【００２６】
上記のように構成した請求項１０の発明においては、ローラの少なくとも１部にて同軸状に配置された所定厚さの環状部分を構成する材質が、ポリウレタンを母材ポリマーとし、母材ポリマーにポリマーの双極子モーメント量を増加させる活性成分としてベンゾチアジル基を含む化合物等が所定量配合されたポリマー組成物でその衝撃吸収率が９７％以上であることにより、ローラが路面の突起によって飛び跳ねた場合でも、路面に戻る際の衝撃がローラによって吸収されるため、連続的な跳びはねが抑えられる。そのため、角度検出手段により精度の良い連結角検出値が得られ、それにより精度の良い路面プロファイルが得られる。また、母材ポリマーをポリウレタンとすることにより、ローラの耐磨耗性が高められる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について図面を用いて説明すると、図１及び図２は同実施形態である道路の路面Ｄの縦断方向のプロファイルを測定する路面縦断プロファイル測定装置の概略構成を正面図及び平面図により示したものである。路面縦断プロファイル測定装置は、測定ブロック１０と、制御装置２１とにより構成されている。
【００２８】
測定ブロック１０は、図１に示すように、硬質のゴム弾性体あるいは弾性体エラストマ製であり、進行方向（図示矢印方向）に対して前、中及び後に配列された３個の円盤形の第１、第２及び第３ローラ１１，１２，１３を有しており、各ローラ１１，１２，１３は、同一面上でかつ同一直線上に配列されている。各ローラ１１，１２，１３の外径は、本実施形態では１５０ｍｍφになっている。各ローラ１１，１２，１３には、それぞれ回転軸１１Ａ，１２Ａ，１３Ａが貫通固定されている。第１ローラ１１と第２ローラ１２の回転軸１１Ａ，１２Ａの両端側には、長尺板状の一対の第１連結棒１４が、回転軸１１Ａ，１２Ａが回転自在なように固定されている。また、第２ローラ１２と第３ローラ１３の回転軸１２Ａ，１３Ａの両端には、長尺板状の一対の第２連結棒１５が回転軸１２Ａ，１３Ａが回転自在なように固定されている。本実施形態では、第１及び第２ローラ１１，１２間、第２及び第３及ローラ１２，１３間の距離がいずれも測定ピッチである２５０ｍｍに保たれている。
【００２９】
第１、第２及び第３ローラ１１，１２，１３は、図３及び図４に示す構造となっている。各ローラは、同一構造になっており、以下、第１ローラ１１について説明する。ローラ１１は、軸心側から外周側に向けて順次配列された筒状の取付部１１ａと、円環状のスポーク部１１ｂと、筒状の外輪部１１ｃとにより一体で形成されたローラ本体Ｒと、外輪部１１ｃの外周面に挿嵌された複数個のＯリングＳとにより構成されている。取付部１１ａは、所定の軸方向長さを有し、回転軸の外周に圧入により挿嵌される。スポーク部１１ｂは、環状の薄板であり、取付部１１ａの軸方向中心位置に同軸状に固定されている。外輪部１１ｃは、取付部１１ａより軸方向長さが長く、軸方向中間位置にてスポーク部１１ｂの外周に取り付けられている。さらに、外輪部１１ｃの外周面には、周方向全周に沿って形成された溝部１１ｄが、軸方向に沿って複数列設けられている。溝部１１ｄの深さは、軸方向の中心側のものから両端側のものに向けてわずかに小さくなるようにされている。
【００３０】
ローラ１１の取付部１１ａ、スポーク部１１ｂ及び外輪部１１ｃは、軽量で低熱膨張係数を有する材料として、例えば窒化珪素セラミックスが好適に用いられ、窒化珪素セラミックスにより一体で形成されている。そして、溝部１１ｄには、それぞれゴム弾性体製のＯリングＳが挿嵌されている。ＯリングＳの断面の直径については、軸方向の中心側から両端側に向けてわずかに小さくなるようにされている。ただし、溝部１１ｄの深さ及びＯリングＳの径については、必要に応じて均一にすることもできる。
【００３１】
第１連結棒１４には、第２連結棒１５に対する第１連結棒１４の回動角度である連結角θを検出するロータリエンコーダ１６が取り付けられている。第２連結棒１５には、第２ローラ１２の回転数から測定ブロックの移動距離を検出する距離センサ１７が取り付けられている。さらに、第２連結棒１５には、第２連結棒１５の初期角度θＢを検出する傾斜角度センサ１８が取り付けられている。
【００３２】
測定ブロック１０の第２ローラ１２には、操作棒１９が回動可能に取り付けられている。路面縦断プロファイル計測に際しては、測定者が、操作棒１９を手で持って測定ブロック１０を路面に軽く押し付けた状態で移動させるようになっている。なお、測定ブロック１０の支持方法については、操作棒１９を測定車に連結させると共に、操作棒１９をコイルバネ等で付勢して測定ブロック１０を道路にわずかに押し付けるようにしてもよい。これにより、測定車の移動に伴って、測定ブロックが移動することにより、自動的に路面縦断プロファイルを計測することが可能になる。
【００３３】
制御装置２１は、ＲＯＭ，ＲＡＭ，ＣＰＵ，Ｉ／Ｏ等からなるマイクロコンピュータ等により構成されており、ＲＯＭに記憶された「路面縦断プロファイル計測制御プログラム」を実行するものである。制御装置２１のＲＯＭには、測定距離であるローラ１１，１２間及び及ローラ１２，１３間の距離に相当する１ピッチのデータ２５０ｍｍ等が記憶されている。制御装置２１の入力側には上記ロータリエンコーダ１６、距離センサ１７及び傾斜角度センサ１８と共に、連結角の計測を停止させる停止スイッチ２２が接続されている。また、制御装置２１の出力側には、路面縦断プロファイルの測定結果等を表示する表示装置２３が接続されている。
【００３４】
つぎに、上記路面縦断プロファイル測定装置による道路のプロファイル測定について、図５、図６を用いて説明する。
測定者が、操作棒１９によって測定ブロック１０を道路の縦方向に合せてかつ第３ローラ１３を基準位置にセットした状態で、測定ブロック１０を路面に軽く押圧した状態で道路前方（縦方向）に進行させることにより計測が開始される。制御装置２１は、まず測定ブロック１０の初期傾斜角θＢを傾斜角度センサ１８から入力して記憶し、その後、測定ブロック１０の移動により、測定ブロック１０が１ピッチである２５０ｍｍ移動すると、制御装置２１は距離センサ１７からの入力に応じて測定点であると認識し、ロータリエンコーダ１６により検出された連結角検出値θｉを記憶する。この繰返しにより、移動距離２５０ｍｍ毎に、第２連結棒１５に対する第１連結棒１４の回動の角度である連結角検出値θｉが逐次得られる。計測が終了すると、測定者が、制御装置２１の停止スイッチ２２をオンし、制御装置２１はこれを受けて、計測終了と判定する。
【００３５】
つぎに、制御装置２１において、連結角検出値θｉに基づいて、以下のように路面縦断プロファイルが求められる。図６に示すように、測定ブロック１０の初期位置＃１における第２連結棒１５の初期角度θＢを求められており、第２連結棒１５に対する第１連結棒１４の回動の角度θ１−１が、ロータリエンコーダ１６の計測値として求められる。次に、測定ブロック１０が１測定ピッチ移動した位置＃２において、第２連結棒１５に対する第１連結棒１４の回動の角度θ１−２が、ロータリエンコーダ１６の計測値として求められる。以下同様に、測定ブロック１０の１測定ピッチ移動した位置＃３，＃４，＃５…において、第２連結棒１５に対する第１連結棒１４の回動の角度θ１−３，θ１−４，θ１−５…が、ロータリエンコーダ１６の計測値として求められる。この１ピッチ２５０ｍｍの距離と連結角θｉのデータからコンピュータ処理により、図７に示すような道路路面の適正な縦断プロファイルｆ（ｘ）が得られＲＡＭに記憶される。すなわち、このように第２連結棒１５に対する第１連結棒１４の連結角θｉを逐次検出する逐次二角法を用いることにより、簡易にかつ精度良く路面の縦断プロファイルを作成することができる。
【００３６】
上記測定ブロックによる連結角θの測定において、第１、第２及び第３ローラ１１，１２，１３が、軽量でかつ熱膨張係数の非常に小さい材質である窒化珪素からなる円板状のローラ本体Ｒと、ローラ本体Ｒの外周面に同軸上に着脱可能に嵌合されると共に軸方向に沿って配列された複数の環状のＯリングＳとにより構成されている。そのため、ローラの周囲の温度が大きく変化しても、ローラの径方向の寸法の大部分を占めるローラ本体Ｒの寸法変化はほとんどなく、従ってローラ全体Ｒの外径の寸法変化もほとんどない。
【００３７】
その結果、第１実施形態においては、距離センサ１７による距離測定精度が確保され、ロータリエンコーダ１６による信頼性の高い連結角データが得られ、それに基づき常に信頼性のより路面プロファイルデータが得られる。また、Ｏリング１９の摩耗によりローラ全体の径の変化が無視できない大きさになったときは、ローラ本体はそのままにして、ＯリングＳのみを交換すればよいので、交換コストが低減する。また、ＯリングＳの交換は容易であり、ユーザーが簡単に交換を行うことができる。なお、第１実施形態においては、ローラ本体Ｒの外周には、複数のＯリングＳの代りに、ゴム等弾性材料の単一の外周リング部材を設けるようにしてもよい。
【００３８】
次に、第２実施形態について説明する。
本実施形態においては、第１、第２及び第３ローラ１１，１２，１３の材質は、従来の所定の熱膨張係数のプラスチック材料により形成されており、ローラ近傍の温度によりローラ外径の変化が大きいものである。そして、いずれかのローラの近傍には、温度センサ（図示しない）が配設される。制御装置２１は、図８及び図９に示す「連結角計測制御プログラム」をＲＯＭに記憶しており、「連結角計測制御プログラム」を実行するものである。ここで、パルス数目標値とは、標準温度（例えば２５℃）において、例えば１ｋｍの長さの路面について、１ピッチ毎の距離センサのカウントするパルス数を示すものである。
【００３９】
つぎに、第２実施形態の動作について説明する。
制御装置２１は、上記「連結角計測制御プログラム」の実行をステップ４０にて開始し、各種変数の初期化を行った後、測定距離に対する１ピッチ毎のパルス数目標値Ｐｍｋ（ｋ＝１〜ｎ）を決定してＲＡＭに記憶し、さらにｋ＝１とする（ステップ４１〜４３）。つぎに、温度センサからの検出値を入力し、この検出値と標準温度とから温度係数γを求める（ステップ４４，４５）。この温度係数γに基づいてパルス数目標値Ｐｍｋの補正が行われ、パルス数目標補正値Ｐｈｋ（ｋ＝１〜ｎ）が求められる（ステップ４６，４７）。つぎに、距離センサ１７からのパルス入力値Ｐｉｋが入力され、パルス数目標補正値Ｐｈｋとの大きさが比較される（ステップ４８〜５０）。
【００４０】
そして、パルス入力値Ｐｉｋがパルス数目標補正値Ｐｈｋに等しくなると、その時点でロータリエンコーダ１６の入力が読み込まれて連結角検出値θｋが得られ、この連結角θｋがＲＡＭに記憶される（ステップ５１，５２）。つぎに、ｋの値が１プラスされ、さらにｋ＝ｎになるまで（ステップ５３，５４）、制御装置２１によるステップ４６〜５４の処理が繰返し行われ、θｋの読取りが行われる。路面全体に亘って連結角θｋの検出が行われ、ｋ＝ｎになると、制御装置２１はプログラムの実行を終了する（ステップ５４，５５）。
【００４１】
以上に説明したように、本実施形態においては、温度センサによりローラの周囲の温度が検出され、この温度検出値に基づいて制御装置２１により、ローラを移動させる所定距離を表すパルス数目標値Ｐｍｋが補正される。距離センサ１７により測定したローラの距離であるパルス入力値Ｐｉｋが、制御装置２１により補正された所定距離を表すパルス数目標補正値Ｐｈｋになったときに、制御装置２１の制御に基づいてロータリエンコーダ１６により連結角θｋが検出される。その結果、第２実施形態によれば、温度変化によるローラの径の変化によるその移動距離の変化が補正され、常に適正な距離において正確な連結角θｋが測定されるため、この連結角θｋに基づいて適正な路面プロファイルが得られる。
【００４２】
次に、第３実施形態について説明する。
本実施形態においては、測定ブロックの中間に位置する第２ローラ３２については回転軸１２Ａに固定された均一構造であるが、前後の第１及び第３ローラ３１，３３については、図１０に示すように構造が異なっている（第１ローラについて図示する）。第１ローラ３１は、径方向の中間位置で径方向内外に内側輪部３５と外側輪部３６とに分離されており、内側輪部３５と外側輪部３６の境界に連結摺動部３７を設けている。内側輪部３５と外側輪部３６は、プラスチック製で、互いに対向する外周面と内周面が軸方向にわずかに円弧状に湾曲している。内側輪部３５は、その軸孔３５ａにて回転軸１１Ａに圧入により挿嵌固定される。連結摺動部３７は、内側輪部３５の外周面及び外側輪部３６の内周面に設けられた摺動溝に挿嵌されたベアリングであり、内側輪部３５及び外側輪部３６を連結すると共に、回転軸１１Ａに取り付けられた内側輪部３５に対して外側輪部３６を軸心を中心として軸方向に±φの角度の範囲内で摺動可能にしている。第３ローラ１３についても同一構造である。
【００４３】
上記構成の第３実施形態においては、路面が横方向にわずかに傾斜していたりまた曲った路面のコーナ部分を測定ブロックが通過する場合に、第２ローラ３２が路面に密着した状態で、第１及び第３ローラ３１，３３は、連結摺動部３７を境界として外側輪部３６が内側輪部３５に対して軸心を中心として軸方向に所定角度±φの範囲内で摺動可能となっている。そのため、第１及び第３ローラ３１，３３は、路面の傾斜にスムーズに追従することができる。その結果、第３実施形態においては、横方向に傾斜した路面や路面のコーナ部においても、精度の良い連結角の検出が行われ、適正な路面プロファイルの測定が可能になる。また、傾いた路面との接触によっても、各ローラの不規則な摩耗が防止される。
【００４４】
なお、第３実施形態においては、第１及び第３ローラ３１，３３の内側輪部３５及び外側輪部３６と、第２ローラ３２の材質を、第１実施形態に示したように、低衝撃係数の材質である窒化珪素とし、その外周面にＯリング等の弾性材料製の外層を設けることにより、ローラ周囲の温度変化によっても連結角の検出値の精度を高めることができる。また、第３実施形態の測定ブロックに対して、上記第２実施形態の「連結角計測制御プログラム」を適用した制御を適用することが可能であり、それにより、ローラ周囲の温度変化による、連結角の検出値の精度を高めることができる。
【００４５】
次に、第４実施形態について説明する。
本実施形態においては、第１、第２及び第３ローラ１１，１２，１３の少なくとも１部にて同軸状に配置された所定厚さの環状部分を、衝撃吸収率が９７％以上であるポリマー組成物により構成したものである。このポリマー組成物は、ポリウレタンを母材ポリマーとし、母材ポリマーにポリマーの双極子モーメント量を増加させる活性成分としてベンゾチアジル基を含む化合物、ベンゾトリアゾール基を含む化合物、ジフェニルアクリレート基を含む化合物あるいはベンゾフェノン基を含む化合物の中から選ばれた１種又は２種以上が配合されたものであり、かつポリマー組成物の総重量に対して活性成分が３〜３０重量％の割合で配合されたものである。
【００４６】
上記構成の第４実施形態においては、第１、第２及び第３ローラ１１，１２，１３の材質が、ポリウレタンを母材ポリマーとし、母材ポリマーにポリマーの双極子モーメント量を増加させる活性成分としてベンゾチアジル基を含む化合物等が所定量配合されたポリマー組成物でその衝撃吸収率が９７％以上であることにより、ローラが路面の突起等によって飛び跳ねた場合でも、路面に戻る際の衝撃がローラによって吸収されるため、連続的な跳びはねが抑えられる。そのため、路面の突起があっても、ロータリエンコーダ１６により精度の良い連結角検出値が得られ、それにより精度の良い路面プロファイルが得られる。
【００４７】
なお、上記衝撃吸収率が９７％以上のポリマー組成物を材質とした第１、第２及び第３ローラについては、上記第１、第２、第３実施形態における測定ブロックのローラの該当する部分に適用することができ、それにより第４実施形態に示した効果を合わせて得ることができる。
【００４８】
また、上記衝撃吸収率が９７％以上のポリマー組成物を材質としたローラの用途としては、本発明に係る測定ブロックに限らず、車椅子の前側の小車輪に適用することができる。車椅子は、図１１に示すように、座席部６１と、その前側に垂直な支持軸６２に回動自在に取り付けられた小車輪６３（キャスター輪）と、その後側に垂直な支持軸６４に取り付けられた大車輪６５とを備えている。大車輪６５は衝撃吸収性の高いタイヤであるが、従来の小車輪は硬質材料製のため、道路の段差部分等において跳ねが大きく、そのために車椅子搭乗者に大きな衝撃を与えるという問題がある。この前側の小車輪６３の材質として、上記衝撃吸収率が９７％以上のポリマー組成物を用いることにより、このような段差部分における小車輪６３の跳ねが大幅に抑制されるため、車椅子搭乗者に与える衝撃を緩和できる効果が得られる。
【００４９】
なお、上記各実施形態においては、所定距離として、ローラ間の間隔である１ピッチを用いているが、これに代えて、１ピッチを複数に分割した距離における連結角を検出して、演算処理により路面プロファイルを測定する方法を用いる場合には、所定距離も上記１ピッチを複数に分割した距離とされる。また、上記各実施形態においては、測定装置に取り付けられた制御装置２１により、連結角の読取り及び、縦断プロファイルの演算処理が行われているが、これに限るものではない。たとえば、制御装置２１では、連結角の読取りのみを行い、縦断プロファイルの演算については、別の場所で行うようにしてもよい。特に、多数の測定装置からの連結角データを特定のデータ解析センターに集めて一括してデータ解析を行うことにより、正確かつ迅速なデータ処理が可能になる。その他、上記各実施形態に示したものは一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変更して実施することが可能である。
【００５０】
【発明の効果】
本発明によれば、第１、第２及び第３ローラを、熱膨張係数の非常に小さい材質からなる円板状のローラ本体と、ローラ本体の外周面に同軸状に配設された弾性材料製の薄肉のリング部とにより構成することにより、ローラの温度変化を抑えて信頼性の高い連結角データを得ることができる。また、ローラ周囲の温度変化により、ローラを移動させる所定距離を補正し、補正された所定距離において連結角を求めることにより、常に適正な距離において正確な連結角が測定される。
【００５１】
また、本発明によれば、第２のローラが路面に密着した状態で、第１及び第３のローラが、連結摺動部を境界として外側輪部が内側輪部に対して軸心を中心として軸方向に所定角度の範囲内で摺動可能とすることにより、路面の傾斜にスムーズに追従することができ、そのため、横方向に傾斜した路面や路面のコーナ部における連結角度の検出値が適正に確保される。
【００５２】
また、本発明によれば、ローラの少なくとも１部にて同軸状に配置された所定厚さの環状部分を構成する材質を、ポリウレタンを母材ポリマーとし、母材ポリマーにポリマーの双極子モーメント量を増加させる活性成分としてベンゾチアジル基を含む化合物等が所定量配合されたポリマー組成物でその衝撃吸収率が９７％以上であるものとすることにより、ローラが路面の突起によって飛び跳ねた場合でも、路面に戻る際の衝撃がローラによって吸収されるため、連続的な跳びはねが抑えられる。そのため、角度検出手段により精度の良い連結角検出値が得られ、それにより精度の良い路面プロファイルが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である道路の路面の平坦度を計測するために使用される測定ブロックを概略的に示す正面図である。
【図２】同測定ブロックを概略的に示す平面図である。
【図３】第１実施形態に係るローラの径方向の半分を示す断面図である。
【図４】同ローラの径方向の半分を示す側面図である。
【図５】測定ブロックにより路面の凹凸を測定する過程を説明する説明図である。
【図６】測定ブロックの各測定地点における状態を模式的に示す説明図である。
【図７】測定ブロックによる測定結果を解析して路面形状として示したプロファイル図である。
【図８】第２実施形態である　測定ブロックに設けた制御装置により実行される「連結角計測制御プログラム」のフロチャートの一部である。
【図９】同「連結角計測制御プログラム」のフロチャートの一部である。
【図１０】第３実施形態であるローラを示す軸線位置での断面図である。
【図１１】第３実施形態のローラを適用した車椅子を示す斜視図である。
【符号の説明】
１０…測定ブロック、１１，１２，１３…第１，第２，第３のローラ、１１Ａ，１２Ａ，１３ａ…回転軸、１４…第１連結棒、１５…第２連結棒、１６…ロータリエンコーダ（角度検出装置）、１７…距離センサ、１９…操作棒、２１…制御装置、３１，３２，３３…第１，第２，第３のローラ、３５…内側輪部、３６…外側輪部、３７…連結摺動部、Ｒ…ローラ本体、Ｓ…Ｏリング。
【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】
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【図６】
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【図７】
2004101371.tif 000009
【図８】
2004101371.tif 000010
【図９】
2004101371.tif 000011
【図１０】
2004101371.tif 000012
【図１１】
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