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

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
さ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
   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２記
   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。