JP3370643B2 - 自走式土質改良機械 - Google Patents

自走式土質改良機械

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JP3370643B2
JP3370643B2 JP2000119581A JP2000119581A JP3370643B2 JP 3370643 B2 JP3370643 B2 JP 3370643B2 JP 2000119581 A JP2000119581 A JP 2000119581A JP 2000119581 A JP2000119581 A JP 2000119581A JP 3370643 B2 JP3370643 B2 JP 3370643B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、軟弱な地盤を改良
して地盤強化を行うため等に用いられ、土砂の品質を所
定の目的に適うように改良するために、土砂と土質改良
材とを混合して改良土を生成する自走式土質改良機械に
関するものであり、特に生成した改良土における土砂と
土質改良材との混合比を正確に制御できるようにした自
走式土質改良機械に関するものである。
【0002】
【従来の技術】例えば、地盤の改良や強化等を行うに当
って、土砂に固化材等からなる土質改良材を均一に混合
した改良土を生成するために、土質改良機械が用いられ
る。この土質改良機械は、土砂と土質改良材とを攪拌・
混合するための混合手段と、この混合手段に土砂と土質
改良材とを供給する手段とを備える構成としたものであ
り、土砂の混合方式としては、例えば特開2000−4
563号公報に示されているミキシング方式のものと、
例えば特開平9−195265号公報に示されている解
砕式のものとが従来から知られている。
【0003】ミキシング方式であれ、また解砕方式であ
れ、土砂と土質改良材とを連続的に供給し、混合手段で
それらを混合するようにしている。土質改良材は所定の
容積を有する土質改良材ホッパから供給されるが、土砂
は、例えば油圧ショベル等の土砂投入手段を用いて間欠
的に投入されるようになっている。従って、所定の容積
を有する土砂ホッパを搬入ベルトに設置して、この土砂
ホッパ内に間欠的に投入された土砂を搬入ベルトにより
連続的に搬送するように構成している。また、土質改良
材の供給は、土質改良材を貯留する貯留タンクを備えた
土質改良材ホッパと、この貯留タンクから制御した量の
土質改良材を連続的またはほぼ連続的に供給するフィー
ダとから大略構成され、フィーダから供給される土質改
良材は、搬入ベルトに供給されて、土質改良材を添加し
た土砂を混合手段に供給する。
【0004】土質改良機械で生成される改良土は、土砂
と土質改良材とが均一に混合させる必要があるのは当然
として、それらの混合比が一定であることは極めて重要
である。土砂の種類,改良土の用途等により土砂と土質
改良材との混合比が異なるものであり、土質改良に先立
って、土砂の状態や性質等に基づいて土質改良材の混合
比を予め設定しておくのが一般的である。ここで、ミキ
シング方式の混合手段と解砕方式の混合手段とでは、ミ
キシング方式の方が土砂と土質改良材とがより均一に混
合できる。また、土質改良材は貯留タンク内からフィー
ダを介して搬入ベルトに供給されることから、このフィ
ーダに定量ずつ供給する手段を設けることによって、そ
の供給量を制御することは可能である。これに対して、
土砂は土砂ホッパから搬入コンベアを介して混合手段に
供給されるようになっており、土砂の供給量は土砂ホッ
パ内の土砂の量や、土砂の性質や状態等により搬入ベル
トでの搬送条件等により変化することになる。従って、
土砂と土質改良材との混合比を制御するのは困難にな
る。
【0005】搬入ベルトにおける土砂ホッパの供給部に
土砂の供給量を一定化するために、例えばゲートと搬送
高さを調整する押圧ローラを設ける等の構成とすること
が提案されているが、このような機構をもってしても、
なお土砂の供給量が変化するのを防止できない。また、
土砂の性質や状態によっては、その嵩密度が異なってく
るが、搬入ベルト上での土砂の高さ位置を一定化したと
しても、搬送される土砂の重量にばらつきが生じる。土
砂と土質改良材との混合比を容積比で制御することもで
きるが、重量比で制御する方が望ましい。
【0006】特開2000−4563号公報では、搬入
ベルトにおいて、土砂ホッパと土質改良材ホッパとの間
の位置にコンベアスケールを設置して、このコンベアス
ケールにより土砂の供給量を測定するように構成してい
る。このように、供給される土砂の重量を測定するよう
になし、このようにして測定された土砂の重量に基づい
て土質改良材ホッパのフィーダから供給される土質改良
材の供給量を制御することによって、土砂と土質改良材
との混合比が、予め設定された値となるように正確に制
御することができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】前述したように、搬入
ベルトにおける土砂ホッパと土質改良材ホッパとの間の
位置にコンベアスケールを配置すると、搬入ベルトの搬
送距離が長くなってしまう。而して、土質改良機械を自
走式とした場合には、走行手段を装着した本体フレーム
上に、少なくとも土砂ホッパ,搬入ベルト,土質改良材
ホッパ及び混合手段を設置する構成とするが、搬入ベル
トの全長を長くすると、その分だけ車両の長さが長くな
ってしまう。その結果、この自走式土質改良機械をトレ
ーラ等で輸送する際に大きな支障を来すだけでなく、作
業現場で自走して、所定の位置に移動させる際に、その
制御を円滑に行えなくなる等といった問題点がある。
【0008】本発明は以上の点に鑑みてなされたもので
あって、その目的とするところは、土砂と土質改良材と
の混合比を正確に制御でき、もって高品質の改良土を生
成できるようにすることにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明は、走行手段と、この走行手段上に設け
た本体フレームと、土砂ホッパと、土質改良材の供給量
を調整可能なフィーダを備えた土質改良材ホッパと、前
記本体フレームに設けられ、前記土砂ホッパから供給さ
れる土砂と前記土質改良材ホッパから供給される土質改
良材とを混合する混合手段と、この混合手段で得た改良
土を搬送する排出用コンベアと、前記排出用コンベアに
より搬送される改良土の重量を測定する改良土重量測定
手段と、前記フィーダによる土質改良材の供給量を検出
する土質改良材供給量検出手段と、前記改良土重量測定
手段により測定した改良土の重量から、前記土質改良材
供給量検出手段で検出され前記混合手段内での滞留時間
分遅延させた土質改良材供給量を減算することにより土
砂の供給量を求め、この求めた土砂の供給量に基づいて
前記フィーダの供給量可変手段を制御するコントローラ
とを備えた構成としたことをその特徴とするものであ
る。
【0010】ここで、改良土重量測定手段は、例えば排
出用コンベアのベルトによる改良土の搬送経路の途中に
設定した測定区間におけるベルトの重量を検出するコン
ベアスケールで構成し、このコンベアスケールにより検
出される改良土の重量と排出用コンベアの搬送速度とに
基づいて生成された改良土の重量を測定することができ
る。また、排出用コンベアによる改良土の搬送速度を検
出するには、この搬出用コンベアは回転数検出手段付き
のモータで駆動するようにすれば良い。なお、排出用コ
ンベアは定速搬送される場合には、必ずしもその駆動用
のモータに回転数検出手段を設ける必要はない。
【0011】一方、土質改良材ホッパから供給される土
質改良材は、その嵩密度がほぼ一定であるから、フィー
ダからの供給量を体積で測定し、この体積に嵩密度を乗
算することによって、土質改良材の供給重量を求めるこ
とができる。ただし、改良土重量測定手段で測定された
改良土の重量中に含まれる土質改良材は、その測定時点
より前のものである。つまり、土質改良材ホッパから供
給された土質改良材は、混合手段により土砂と混合され
た後、排出用コンベアに排出されるから、この混合手段
の滞留時間を差し引かなければ、改良土に含まれている
土質改良材の正確な量を割り出すことができない。そこ
で、本発明においては、コントローラによって、改良土
重量測定手段による改良土から土質改良材供給量を減算
するに当っては、この改良土重量測定手段による改良土
の重量測定時より混合手段での土質改良材の滞留時間だ
け前の供給量とする。これにより、土砂と土質改良材と
の混合比をより正確に制御できる。ただし、土砂の供給
重量の測定は排出用コンベア側で行い、混合手段に供給
される前の段階で土砂の重量を直接測定するものではな
い。従って、土砂の供給量の変動に対して、土質改良材
の供給量の調整は遅れが生じることになり、瞬時値とし
ての混合比を正確に制御することはできない。しかしな
がら、土質改良処理が長い時間連続的に行われるもので
あり、所定のタイムスパンから見て、生成された改良土
の全体としては混合比がほぼ一定になる。
【0012】ところで、何らかの理由で搬入コンベアに
よる土砂の搬送が一時的に停止することもある。この間
も混合手段からは改良土の排出が行われることから、所
定の時間の間はコントローラからの指令でフィーダから
土質改良材が供給され続けることになり、混合手段には
土質改良材だけが供給されることになる。このような事
態が発生するのを防止するには、搬入コンベアにおける
土砂ホッパと土質改良材ホッパとの間に土砂の高さを検
出する搬送土砂高さ検出手段を設けて、少なくともこの
搬送土砂高さ検出手段により搬入コンベアによる土砂の
搬送が実質的に停止したことが検出された時には、フィ
ーダからの土質改良材の供給を停止することができる。
搬送土砂高さ検出手段としては、変位センサを含む接触
式、または超音波センサを含む非接触式で搬送土砂の高
位置を検出するように構成することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態について説明する。まず、図1及び図2に自走
式土質改良機械の全体構成を示す。図中において、1は
下部走行体であって、この下部走行体1は左右の履帯1
aを有するクローラ式手段を備えている。
【0014】下部走行体1の上には車台を構成する本体
フレーム2が設置され、この本体フレーム2に各種の機
構なり機器なりが設けられる。この本体フレーム2に
は、混合材料供給部3,処理機構部4,改良土排出部5
等が装備されている。処理の流れから見て、混合材料供
給部3の配設位置が前方であり、上流側となる。つま
り、本体フレーム2の前方から、混合材料供給部3,処
理機構部4,改良土排出部5が配置され、かつ混合材料
供給部3における混合材料の搬送方向は斜め上方であ
り、処理機構部4には上方から混合材料が供給される。
また、処理機構部4で生成した改良土は下方に排出され
るため、改良土排出部5はこの処理機構部4の下部位置
にまで延在されている。そして、改良土排出部5に排出
された改良土は斜め上方に搬送される。さらに、処理機
構部4の上部位置にはエンジン,油圧ポンプ,方向切換
弁ユニット等、土質改良機械を駆動するための機械類等
を内蔵した機械室6が設けられている。
【0015】混合材料供給部3からは、土砂と土質改良
材とからなる土質改良を行うための混合材料が、混合比
を制御した状態で処理機構部4に供給される。この混合
材料供給部3は搬入コンベア10を有し、この搬入コン
ベア10の搬送方向の上流側に土砂ホッパ20が設置さ
れ、土質改良材を供給する土質改良材ホッパ30は土砂
ホッパ20より下流側に設置されている。
【0016】図3に土質改良機構の構成を分解して示
す。搬入コンベア10は、本体フレーム2の前端側から
所定角度立ち上がるように傾斜して設けられている。搬
入コンベア10は搬送ベルト11を有し、この搬送ベル
ト11はフレーム12に支持された駆動輪13と従動輪
14との間に巻回して設けられ、従動輪14側には周知
の張り調整機構を備えている。また、搬送ベルト11に
おける搬送面を支持するために、この搬送面の下側には
所定のピッチ間隔をもってガイドローラ15が設けられ
ている。さらに、搬送ベルト11の搬送面における左右
の両側部において、土砂ホッパ20の装着部より上流側
の位置には規制板16,16が設けられており、この規
制板16は搬送ベルト11による搬送高さを決定するも
のであり、これによって土砂の搬送量が制御される。
【0017】土砂ホッパ20は概略枠状の部材からな
り、その上下は開口している。この土砂ホッパ20の上
部には振動篩い21が設置されており、この振動篩い2
1により岩石,コンクリート,金属塊等の固形異物を排
除した上で、混合最良搬送コンベア10における搬送ベ
ルト11上に落下させる。振動篩い21は、図4及び図
5から明らかなように、枠体22を有し、この枠体22
には格子部材23を所定のピッチ間隔で縦横に配置する
構成としている。この振動篩い21を概略上下方向に振
動させるようにしている。このために、振動篩い21が
支持部材17に対して上下方向に振動可能に支持されて
いる。枠体23の4つの角隅部にはばね受け部材24が
固定して設けられており、支持部材17とばね受け部材
24との間にばね25が介装されて、枠体22は支持部
材17に弾性的に支持されている。また、格子部材23
には加振手段26が連結されており、この加振手段26
によって、支持枠体22に装着した格子部材23が上下
動駆動されることになる。なお、篩いは固定篩いであっ
ても良く、また振動篩いとして構成する場合の振動機構
の構成は前述のものに限定されない。
【0018】搬入コンベア10による土砂の搬送方向の
下流側に配置される土質改良材ホッパ30は、図6乃至
図9に示したように、本体フレーム2上に立設した4本
(または3本)の支柱31上に連結した枠状の台板32
に支持されている。従って、搬入コンベア10は、支柱
31,31間を通って延在されている。土質改良材ホッ
パ30からは搬入コンベア10上を搬送される土砂に土
質改良材が添加される。ここで、土質改良材は、土質を
改良したり、改質したりするために、土砂に混合される
ものであり、それぞれの土質改良及び改質の目的に応じ
たものが使用される。例えば、地盤改良や埋め戻し土と
する場合には、石灰やセメント、またこれらに固化を促
進するための様々な添加材等を混合したものが用いられ
る。
【0019】土質改良材ホッパ30は、所定量の土質改
良材を貯留する貯留容器33と、この貯留容器33の下
部に連設され、所定量ずつ制御した状態で搬入コンベア
10に土質改良材を供給するフィーダ34とから構成さ
れる。ここで、貯留容器33は内部に土質改良材を貯留
する空間を有するものであるが、本実施の形態では高さ
寸法を可変とすることにより容積が可変な構造となって
いる。ただし、一般的なタンクを用いても良い。高さを
可変にするために、貯留容器33は、下部側が台板32
上に設置され、上端が開口するベース部35と、天板部
36と、これらベース部35と天板部36との間に設け
た蛇腹部37とから構成される。従って、蛇腹部37を
伸長させると、図6に示した作動状態となり、内部に大
量の土質改良材を貯留できるようになる。また、図8に
示した蛇腹部37の格納状態では土質改良機械の高さ寸
法を短縮することができる。
【0020】貯留容器33におけるベース部35は、図
9に示したように、底板35aと周胴部35bとから構
成され、このベース部35にはホッパ内攪拌部材38が
設けられている。ホッパ内攪拌部材38は、ベース部3
5の内部において底板35aの近傍に配置した攪拌翼3
8aと、この攪拌翼38aに連結され、底板35aを貫
通させて下方に延在させた回転軸38bと、この回転軸
38bを回転駆動するモータ38cとから構成される。
ホッパ内攪拌部材38は、貯留容器33のベース部35
に形成した連通孔39を介してフィーダ34への土質改
良材の供給を促進するためのものである。天板部36の
上部には開閉蓋41が形成されている。開閉蓋41の外
側の位置にはフック係止具42が3箇所設けられてい
る。さらに、天板36の開閉蓋41を設けた部位の下方
にはカッタ43が設けられ、土質改良材のフレキシブル
コンテナを貯留容器33に設置した時に、このフレキシ
ブルコンテナの下端部はカッタ43により切り裂かれ
る。そして、フレキシブルコンテナを吊り上げるため
に、本体フレーム2には車載用のクレーン44を備えて
いる(図1参照)。
【0021】貯留容器33に連結したフィーダ34は土
質改良材を調整された供給量で供給するためのものであ
る。即ち、図10乃至図12に示したように、フィーダ
34は貯留容器33における連通孔39の下面に固着し
たケーシング50を有し、このケーシング50には連通
孔39に通じる流入口51aと下方に開口した供給口5
1bとを有し、その中間部の壁面は円弧状の定量供給部
51cとなっており、この定量供給部51cの内部に
は、ロータ52が回転軸53に嵌合させて設けられ、ロ
ータ52は回転軸53により回転駆動される。ロータ5
2には定量供給部51cの内壁面に対してほぼ摺接する
複数の隔壁52aが放射状に設けられており、ロータ5
2が所定角度回転する毎に相隣接する隔壁52a,52
a間の空間に相当する分の土質改良材が分離される。従
って、ロータ52の回転速度を制御することにより、土
質改良材の供給量を制御することができる。フィーダ3
4を駆動するために、ケーシング50から回転軸53が
導出され、この回転軸53の端部にプーリ53aが連結
して設けられ、このプーリ53aとモータ54の出力軸
54aとの間には、伝達ベルト等からなる動力伝達部材
55が介装されている。ここで、ロータ52の回転によ
る土質改良材の供給量を厳格に制御するには、モータ5
4としては可変速電動モータを用いるのが望ましいが、
流量調整弁等により回転速度を可変にする構成とすれ
ば、油圧モータで構成しても良い。
【0022】搬入コンベア10の端部は処理機構部4に
おける土砂と土質改良材との攪拌・混合を行う機構とし
ての混合容器60に接続されている。混合容器60は本
体フレーム2の長手方向、つまり概略水平方向に配置し
た長方形状の容器であり、その前後の位置には、それぞ
れ左右に張り出した取付部61が連設されており、これ
ら取付部61はボルト等により本体フレーム2の上面に
固定的に設置されている。図13乃至図15に混合容器
60の内部構成の一例を示す。
【0023】まず、図13から明らかなように、混合容
器60の前方側の上部には導入部を構成する導入口62
が、また後方側の下部には排出部を構成する排出口63
がそれぞれ連結して設けられ、これら以外の部位は密閉
されている。図14及び図15に示したように、混合容
器60内には2本のパドルミキサ64が平行に設けられ
ている。パドルミキサ64は回転軸65を有し、この回
転軸65にはパドル66が所定の角度(例えば90°
毎)となるようにして多数植設されており、回転軸65
を回転させることによって、パドル66が回転駆動され
て混合容器60内が攪拌され、かつこの混合容器60内
に導かれた土砂と土質改良材とが攪拌されて均一に混合
されながら、排出口63側に向けて移送されることにな
る。そして、この移送量及び移送速度はパドル66の角
度に応じて変化する。
【0024】混合容器60は本体フレーム2上に他の機
器等と共に設置されることから、その全体の寸法には制
約があり、この制約された容器内で効率的に攪拌及び混
合を行うために、パドルミキサ64を用いている。そし
て、各パドルミキサ64の回転軸65の両端は、図14
に示したように、軸受67,67により回転自在に支持
されており、また回転軸65の先端部は、混合容器60
の前端部に設けた駆動部68のハウジング内に延在され
ている。各回転軸65の先端には伝達ギア69が連結さ
れており、両伝達ギア69,69は相互に噛合してい
る。そして、一方の伝達ギアには油圧モータ70の出力
軸に連結されており、この油圧モータ70を回転駆動す
ることによって、図15に矢印で示したように、それぞ
れパドル66を設けた両回転軸65,65を同時に、相
互に反対方向に回転駆動される。ここで、混合容器60
の底部は、パドル66の回転軌跡と概略一致する曲面形
状となし、もって土砂や土質改良材が混合容器60の下
端部の角隅部等に滞留するのを防止している。
【0025】以上の構成を有する混合容器60では、そ
の導入口62から導入された土砂と土質改良材とがパド
ルミキサ64の作用で均一に攪拌・混合されると共に、
排出口63に向けて移送される間に改良土が製造され
る。このようにして製造された改良土は排出口63から
自重の作用で改良土排出部5に排出される。ここで、改
良土排出部5は排出用コンベア80を有するものであ
る。
【0026】以上の構成を有する土質改良機械を用いて
土質改良処理を行っている状態の一例を図16に示す。
同図に示したのは小規模なヤードに土質改良機械を配置
して、予めこのヤードに堆積した土砂の土質改良を行う
が、土質改良を行うには、土砂ホッパ20に土砂が投入
する手段が必要となる。この土砂の投入手段としては、
例えば油圧ショベルPSが好適に用いられる。
【0027】而して、ヤード内で土質改良を行うには、
所定の広がりをもって堆積されている土砂を端から順に
油圧ショベルPSのバケットBですくい上げて、土質改
良機械のの土砂ホッパ20に投入する。この土砂ホッパ
20から搬入コンベア10により土砂が搬送される間
に、土質改良材ホッパ30から土質改良材が供給され
て、土砂の表面上に供給される。そして、搬入コンベア
10の端部から導入口62を経て土砂と土質改良材との
混合物が混合容器60内に送り込まれ、この混合容器6
0に設けたパドルミキサ64の作用により土砂と土質改
良材とが攪拌・混合されながら排出口63の位置にまで
移行する。そして、混合容器60内で土砂と土質改良材
とが均一に混合されて団粒状態となった改良土が生産さ
れる。この改良土は排出口63から排出コンベア80を
経て所定の位置に堆積される。
【0028】堆積部から土砂が土質改良機械に取り込ま
れると、その部位にスペースが生じることになる。この
スペースに順次生産した改良土を堆積させるようにすれ
ば、ヤードにおけるスペースのうちの大半が実質的に土
砂の堆積場所と改良土の堆積場所とを兼ねることがで
き、ヤードのスペースを有効に活用できる。土質改良機
械が下部走行体1により自走可能としたのはこのためで
あり、作業が進み、土砂の堆積場所が後退するのに応じ
て下部走行体1を作動させて、土質改良機械を移動させ
るようにする。
【0029】このように、生産した改良土は改良土排出
手段を構成する排出用コンベア80に搬送されて所定の
位置に堆積するが、その間に改良土の生成量がコンベア
スケール81で測定される。そして、排出用コンベア8
0の搬送端位置には改良土の選別装置90が設けられて
いる。この選別装置90は可搬式のものとして構成し、
篩い91と移送コンベア92とを備えている。篩い91
は、例えば13mm以下,20mm以下,25mm以下
というように、所定の粒径以下のものを通過させるメッ
シュサイズのものであり、かつ振動篩いで構成するのが
望ましい。そして、篩い91を通過し、粒径の揃った改
良土を移送コンベア92で所定の堆積箇所に堆積する。
また、篩い91を通過しなかった粒径の大きい改良土も
固化処理がなされているので、この粒径の大きな改良土
も、そのまま、または粒径を揃える処理を行った上で、
埋め戻し等の混合材料として利用することになる。
【0030】以上のようにして生産された改良土の品質
を向上させるには、土砂と土質改良材とが均一に混合さ
れ、しかもこの土砂と土質改良材との混合比は一定でな
ければならない。混合容器60内に設けたパドルミキサ
64の作用によって、混合材料である土砂と土質改良材
とが均一に攪拌・混合されるから、パドルミキサ64の
作動の安定化を図り、一定の回転速度でパドルミキサ6
4を作動させることにより、土砂と土質改良材とが均一
に混合される。従って、例えば油圧モータ70の負荷を
常時検出して、パドルミキサ64の作動の安定性を図る
ことによって、土砂と土質改良材との混合度合いを一定
化することができる。
【0031】また、土砂と土質改良材との混合比は、土
砂の性質や状態等と、改良土として用いられる用途等を
基準として設定される。従って、通常は、実際に土砂を
サンプリングしてその混合比が設定される。ここで、前
述した構成の土質改良機械において、土砂の供給は土砂
ホッパ20から行われ、この土砂ホッパ20には油圧シ
ョベルPSにより土砂が投入される。土砂は、その性質
や状態、さらに土砂ホッパ20内での土砂の貯留量等に
よっては、その混合材料搬送コンベア10を構成する搬
送ベルト11による搬送量が変化することは避けられな
い。これに対して土質改良材は、土質改良材ホッパ30
から供給されるものであり、実際に供給を行うのはフィ
ーダ34であり、このフィーダ34におけるロータ52
を回転駆動するモータ54により土質改良材の供給量を
変化させることができる。
【0032】以上のことから、供給量を制御できない土
砂の変動に応じて、土質改良材の供給量を変化させるこ
とにより土砂と土質改良材との混合比が一定になる。つ
まり、土砂の供給量を検出して、フィーダ34における
土質改良材の供給量を制御するロータ52の回転数を変
化させることによって、土砂の供給量の変動に応じて土
質改良材が一定の混合比となるようにダイナミックに混
合比制御が行われる。このために、図17に示したよう
に、コントローラ100を設けて、このコントローラ1
00で土砂の供給量と、土質改良材の供給量とを検出し
て、土質改良材の供給量を、土砂に対する混合比が一定
になるように制御する。土砂は、その粒径等に応じて嵩
密度が極端に変化するので、混合比は重量比で制御す
る。
【0033】以上のことから、まず土質改良材の供給量
を検出する。ここで、フレキシブルコンテナから土質改
良材ホッパ30に供給され、かつフィーダ34から混合
材料搬送コンベア10に供給される土質改良材の嵩密度
はほぼ一定である。そして、フィーダ34には定量供給
部51cを構成するロータ52が設けられている。従っ
て、ロータ52の回転数を検出すれば、土質改良材の供
給量を検出することができる。この土質改良材の供給量
は体積として検出されるが、その嵩密度はほぼ一定であ
るから、供給体積に嵩密度を乗算することによって、土
質改良材の供給重量はほぼ正確に検出できる。従って、
ロータ52を回転駆動するモータ54に回転数検出器1
01を設け、この回転数検出器101からの信号をコン
トローラ100に取り込んで、所定の演算を行うことに
よって、土質改良材の供給重量を測定することができ
る。つまり、モータ54の回転数検出器101が土質改
良材供給量検出手段として機能する。
【0034】次に、土砂の供給量を検出するが、このた
めに、図18及び図19に示したように、搬出用コンベ
ア80には改良土の重量を測定するコンベアスケール8
1を備えている。而して、排出用コンベア80は搬送ベ
ルト82を有し、搬送ベルト82はモータ82により駆
動されるものであり、例えば定速送りする油圧モータ8
3(図1参照)で構成される。この搬送ベルトの搬送方
向において、前後に配置した一対の固定ローラ84,8
4が取り付けられており、これら各固定ローラ84は搬
送ベルト82の下面に転動可能に当接している。前後の
固定ローラ84,84間の位置が改良土量測定区間とな
っており、この改良土量測定区間を構成する前後の固定
ローラ84,84間の概略中間位置に、搬送ベルト82
の裏面に当接するように、重量測定ローラ85が装着さ
れている。この重量測定ローラ85はこの搬送ベルト8
2の撓み度合いを検出するためのものである。
【0035】重量測定ローラ85は軸受部材86により
揺動自在にコンベアフレーム等に支持されている揺動板
87に連結して設けられている。揺動板87の他端に重
量測定手段を構成するロードセル等からなる荷重センサ
88が連結して設けられている。従って、搬送ベルト8
2上に所定量の改良土を堆積させた状態で搬送した時
に、この搬送ベルト82に堆積した改良土が固定ローラ
84,84間の改良土量測定区間にまで搬送されると、
搬送ベルト82が沈むように撓む。この結果、重量測定
ローラ85が図19の矢印方向Dに押動されて、この重
量測定ローラ85を連結した揺動板87が同図に矢印U
方向に揺動変位するから、荷重センサ88に対する荷重
が増大することになり、この検出信号に基づいて搬送ベ
ルト82により搬送される改良土の量を測定することが
できる。
【0036】従って、排出用コンベア80の搬送速度を
検出するために、油圧モータ83に回転数検出器102
を設け、この回転数検出器102からの検出信号と、荷
重センサ88からの検出信号とがコントローラ100に
取り込まれて、単位時間当りの改良土の搬送重量が測定
される。つまり、これら回転数検出器102と荷重セン
サ88とで改良土重量測定手段が構成される。
【0037】改良土の重量から土質改良材の量を減算す
ることによって、改良土に含まれている土砂の重量を測
定できる。既に説明したように、土質改良材の重量はモ
ータ54に装着した回転数検出器101からの信号に基
づいて検出される。ただし、コンベアスケール81の測
定時点での改良土に含まれる土質改良材の量は過去のも
のである。つまり、フィーダ34から土質改良材が混合
材料搬送コンベア10に供給された後に、混合容器60
内での滞留時間を経て、排出用コンベア80に移行した
時点でのものである。そこで、フィーダ34から土質改
良材が供給されてから、コンベアスケール81の位置ま
で土質改良材が移行する間の時間を推定して、この推定
時における供給土質改良材量をコンベアスケール81で
測定した改良土量から減算するように設定する。
【0038】従って、コントローラ100では、回転数
検出器102と荷重センサ88とからの信号に基づいて
改良土の重量を演算する改良土重量演算回路103と、
回転数検出器101からの信号に基づいて土質改良材の
供給重量を測定する土質改良材供給重量演算回路104
とを設けると共に、改良土重量演算回路103からの出
力信号と、この土質改良材供給重量演算回路104から
の出力信号を遅延回路105を介して所定時間遅延させ
た信号とを減算器106で減算することによって、土砂
の供給重量が求められる。
【0039】コントローラ100には混合比設定器10
7が付設されており、この混合比設定器107には、土
砂と土質改良材との混合比が設定される。そして、この
混合比設定器107で設定された混合比に関する信号
と、減算器106から出力される土砂重量に関する信号
とが、土質改良材必要量演算回路108に取り込まれ
て、この土砂重量に対して、設定混合比となる土質改良
材の必要量が演算される。また、土質改良材供給重量演
算回路104からはリアルタイムの土質改良材の供給量
が求められているので、この土質改良材供給重量演算回
路104から出力される土質改良材の供給量と土質改良
材の必要量とが比較器109で比較されて、土質改良材
ホッパ30を構成するフィーダ34のロータ52を駆動
するモータ52の作動を制御するモータ制御回路110
に制御信号が入力される。従って、土質改良材の供給量
が必要量以下であると、モータ52の回転数を大きくし
て土質改良材の供給量を増加させ、必要量以上である
と、モータ52の回転数を低下させて、土質改良材の供
給量を減少させる。そこ結果、土砂の供給量が変動して
も、常に混合比が一定になるように土質改良材の供給量
が調整される。
【0040】ここで、機械の作動開始時には、コンベア
スケール81の位置には改良土が供給されない。そこ
で、土砂ホッパ10から混合材料搬送コンベア10を介
して搬送される土砂の推定量を予め設定して、この推定
土砂量から土質改良材の必要量を求めるようにする。こ
のためには、例えば混合比設定器107に通常の状態で
土砂ホッパ10から混合材料搬送コンベア10に搬送さ
れる平均的な土砂の量を予め設定しておき、土質改良材
必要量演算回路107で必要な土質改良材の量が求めら
れない時には、混合比設定器107から得られる土質改
良材の必要量に基づいて、土質改良材の供給量を制御す
るように設定しておけば良い。
【0041】また、機械の作動中に土砂の供給が一時的
に停止することがある。例えば、土砂ホッパ10への土
砂の投入が行われず、土砂ホッパ10が空になることが
ある。また、土砂ホッパ10の内部に詰まりが生じるこ
ともある。土砂の供給が中断しても、混合容器60から
改良土の排出が継続するから、コンベアスケール81で
検出された改良土に含まれる土砂の量に応じた量の土質
改良材が供給される。つまり、混合材料搬送コンベア1
0には土砂が供給されていないにも拘らず、ある時間は
土質改良材のみが供給される。このような事態の発生を
防止するには、混合材料搬送コンベア10における土砂
ホッパ10の出口部近傍に土砂が搬送されているか否か
を検出する手段を設けるようにして、この土砂搬送の有
無の検出手段からの信号に基づいて、土砂の供給が中断
した時には、フィーダ34からの土質改良材の供給を遮
断するように制御するのが望ましい。
【0042】このためには、例えば、図20に示したよ
うに、混合材料搬送コンベア10における土砂ホッパ2
0と土質改良材ホッパ30との間の位置に搬送ベルト1
1上を実際に土砂が搬送されているか否かを検出するた
めのセンサ120を設置する構成とする。このセンサ1
20は搬送ベルト11上の土砂の高さ位置を検出するた
めのものである。図示したセンサ120は超音波センサ
であり、この超音波センサ120は搬送ベルト11上に
設けた取付枠121に取り付けられている。超音波セン
サ120は所定の時間間隔毎に搬送ベルト11に向けて
超音波パルスを送信するものであり、送信された超音波
パルスは搬送ベルト11上の土砂の表面で反射してセン
サ120に受信される。そこで、この超音波パルスの送
信から受信までの時間を測定することにより、搬送ベル
ト11上の土砂の高さ位置を測定することができる。ま
た、この超音波センサに代えて、光学式等、他の非接触
センサや、搬送ベルト11上の土砂の高さ位置に応じて
変位する変位センサ等で構成することもできる。例え
ば、図21に示したように、搬送ベルト11の上部位置
に配置した回転式のエンコーダ130に、この搬送ベル
ト11上の土砂の高さに応じて回動変位する作動棒13
1を連結して設ける構成としても良い。
【0043】このように、センサ120等を設けること
によって、混合材料搬送コンベア10によって土砂が搬
送されているか否かが検出される。従って、このセンサ
120により土砂の搬送が開始されたことが検出された
後に、土質改良材ホッパ30からの土質改良材の供給を
行い、土砂の搬送が中断乃至中止された時には、土質改
良材ホッパ30からの土質改良材の供給を停止するよう
に制御することができる。つまり、センサ120を土質
改良材ホッパ30の作動及び停止のトリガ信号として用
いるようにする。その結果、土砂が混合容器60に供給
される際には、必ずこの土砂に土質改良材が添加され、
また土砂が供給されない時に、土質改良材が単独で混合
容器60に供給されるという不都合を生じることはな
い。
【0044】土質改良機械に設けた混合手段としては、
ミキシング方式のものだけでなく、例えば図22に示し
た解砕方式の処理機構を用いることも可能である。この
処理機構は混合材料搬送コンベア200の端部に開口す
るハウジング201の内部に、回転カッタ202と、上
下方向及び前後方向に位置を違えて複数の回転打撃部材
203を設ける構成としたものであり、ハウジング20
1の下部には排出用コンベア204を設けるように構成
する。そして、土砂と土質改良材とが混合材料搬送コン
ベア200の端部位置にまで搬送されると、土砂が回転
カッタ202で剪断された上で自重で落下する。この落
下途中に設けた回転打撃部材203は、回転軸203a
の外周面に多数の打撃突片203bを設けたものであ
り、回転軸203aをそれぞれ図示の矢印方向に回転さ
せるようにしている。これによって、混合材料搬送コン
ベア200から自重で落下する土砂と土質改良材とが、
その落下の途中で打撃突片203bで打撃されることに
より解砕されて、土砂と土質改良材とが混合される。こ
こで、この解砕方式では、前述した混合容器60におけ
るパドルミキサ64による土砂と土質改良材との攪拌・
混合とは異なり、土砂を打撃により細かく砕いた上で、
土質改良材を混合させるものである。
【0045】以上の構成においても、排出用コンベア2
04に図18及び図19に示したと同様のコンベアスケ
ールを設け、このコンベアスケールにより測定した土砂
の量に応じて土質改良材の供給量を調整する。これによ
って、土砂と土質改良材との混合比を一定になるように
制御できる。
【0046】
【発明の効果】本発明は以上のように構成したので、土
砂と土質改良材との混合比を正確に制御でき、もって高
品質の改良土を生成できる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態を示す自走式土質改良機
械の平面図である。
【図2】図1の正面図である。
【図3】図2における土質改良処理を行う各機構を分解
して示す構成説明図である。
【図4】本発明の実施の一形態における篩いユニットの
平面図である。
【図5】図4の正面図である。
【図6】本発明の実施の一形態における土質改良材ホッ
パの正面図である。
【図7】図6の平面図である。
【図8】土質改良材ホッパの貯留タンクを格納状態にし
て示す図6と同様の正面図である。
【図9】図6の土質改良材ホッパの貯留タンクを構成す
るベース部の断面図である。
【図10】本発明の実施の一形態におけるフィーダの平
面図である。
【図11】図10のA−A断面図である。
【図12】図11のB−B断面図である。
【図13】本発明の実施の一形態における混合容器の平
面図である。
【図14】図13のC−C断面図である。
【図15】図13のD−D断面図である。
【図16】ヤードにおいて、本発明の実施の一形態によ
る自走式土質改良機械により土質改良を行っている状態
を示す作動説明図である。
【図17】本発明の実施の一形態を示す混合比制御機構
のブロック図である。
【図18】本発明の実施の一形態を示す改良土排出部に
装着したコンベアスケールの構成説明図である。
【図19】図18に示したコンベアスケールの作用説明
図である。
【図20】本発明の実施の一形態を示す混合材料搬送コ
ンベア上に搬送される土砂の高さを測定するセンサの構
成説明図である。
【図21】本発明の実施の一形態を示す混合材料搬送コ
ンベア上に搬送される土砂の高さを測定するセンサの他
の構成例を示す構成説明図である。
【図22】本発明の土質改良機械における混合手段の他
の例としての解砕式の混合手段を示す構成説明図であ
る。
【符号の説明】
1 下部走行体 2 本体フレーム 3 混合
材料供給部 4 処理機構部 5 改良土排出部 10,200 混合材料搬送コンベア 11 搬送
ベルト 20 土砂ホッパ 21 振動篩い 30 土
質改良材ホッパ 33 貯留容器 34 フィーダ 52 ロー
タ 54 モータ 60 混合容器 64 パドル
ミキサ 70 油圧モータ 80,204 排出用コンベア 81 コンベアスケール 82 搬送ベルト 83 油圧モータ 85 重量測定ローラ 8
8 荷重センサ 100 コントローラ 101,102 回転数検
出器 103 改良土重量演算回路 104 土質改良材
供給重量演算回路 105 遅延回路 106 減算器 107
混合比設定器 108 土質改良材必要量演算回路 109 比較
器 110 モータ制御回路 120 センサ 1
30 エンコーダ 131 作動棒 202 回転カッタ 203
回転打撃部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 関野 聡 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機 株式会社 土浦工場内 (72)発明者 橋本 久儀 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機 株式会社 土浦工場内 (56)参考文献 特開2000−45263(JP,A) 特開 平9−117799(JP,A) 特開 平9−67830(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E02F 7/00 B01F 15/04 E02D 3/12 102

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】走行手段と、 この走行手段上に設けた本体フレームと、 土砂ホッパと、 土質改良材の供給量を調整可能なフィーダを備えた土質
    改良材ホッパと、 前記本体フレームに設けられ、前記土砂ホッパから供給
    される土砂と前記土質改良材ホッパから供給される土質
    改良材とを混合する混合手段と、 この混合手段で得た改良土を搬送する排出用コンベア
    と、 前記排出用コンベアにより搬送される改良土の重量を測
    定する改良土重量測定手段と、 前記フィーダによる土質改良材の供給量を検出する土質
    改良材供給量検出手段と、 前記改良土重量測定手段により測定した改良土の重量か
    、前記土質改良材供給量検出手段で検出され前記混合
    手段内での滞留時間分遅延させた土質改良材供給量を減
    算することにより土砂の供給量を求め、この求めた土砂
    の供給量に基づいて前記フィーダの供給量可変手段を制
    御するコントローラとを備えたことを特徴とする自走式
    土質改良機械。
  2. 【請求項2】前記土砂ホッパの下方位置から前記混合手
    段にかけて設けられた搬入コンベアにおける前記土砂ホ
    ッパと前記土質改良材ホッパとの間に前記搬入コンベア
    により搬送される土砂の高さを検出する搬送土砂高さ検
    出手段を設けて、少なくともこの搬送土砂高さ検出手段
    により搬入コンベアによる土砂の搬送が実質的に停止状
    態となったことが検出された時には、前記フィーダから
    の土質改良材の供給を停止するようにしたことを特徴と
    する請求項1記載の自走式土質改良機械。
  3. 【請求項3】前記搬送土砂高さ検出手段は変位センサを
    含む接触式、または超音波センサを含む非接触式で搬送
    土砂の高さ位置を検出することを特徴とする請求項
    載の自走式土質改良機械。
  4. 【請求項4】 前記コントローラは、前記改良土重量測定
    手段により測定した改良土の重量と前記土質改良材供給
    量検出手段で検出された土質改良材供給量とから必要な
    土質改良材の量が求められないときには、混合比設定器
    に予め設定した土砂の搬送推定量から必要な土質改良材
    の量を演算することを特徴とする請求項1記載の自走式
    土質改良機。
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