JP3771866B2 - 土壌攪拌機 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は土壌攪拌機に係り、パワーショベル、油圧ショベル、ショベルローダなどのショベル系の土木建設機械のアームの先端に連結され、地盤の土質改良工事などの際に使用される土壌攪拌機に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば土木工事において、現場の地盤が軟弱である場合には、セメントや石灰を混合して作製された固化材を土の表面に散布し、これらを現場で攪拌した後、埋め戻すという埋め戻しの技術が開発されている。
これらの作業には、ショベル系の土木建設機械が用いられる場合がある。一般に、このような土木建設機械には、アームの先端に、攪拌機能を備えた土壌攪拌機が取り付けられている。
従来、この土壌攪拌機として、例えば図5に示すものが知られている。図5は、従来手段に係る土壌攪拌機の使用状態を示す側面図である。
図5に示す従来の土壌攪拌機100は、ショベルカーのアーム101の先端に着脱自在に取り付けられる装置本体102と、この装置本体102の両側面から回転自在に突設され、多数本の攪拌羽根103a…が外周面に配設された1対の攪拌ローラ103,103と、装置本体102に収納され、攪拌ローラ103,103を回転させる油圧モータ(回転手段)Mと、装置本体102の攪拌ローラ103,103の設置位置よりショベルカーの操縦席側(図5の矢印側)とは反対側の部分に、連結部材104を介して元部が固定された土壌掘り起こし用のフォーク105とを備えている。
【0003】
土質改良作業を行う際には、改良される土壌の表面に固化材を散布し、次いで操縦者がアーム101を回動操作し、図5に示す攪拌ローラ103,103の下方にフォーク105を配置した姿勢で、フォーク105の先端部を土壌の表層に突き刺し、その状態のまま、アーム101を操縦席方向に引き寄せると、フォーク105により土が掘り起こされる。その直後、この掘り起こされた土は、回転中の攪拌ローラ103,103の各攪拌羽根103a…によって攪拌される。その結果、固化材と土壌とが混合される。その後、この固化材が混入された土は、土壌の掘り起こし部分に落下し、埋め戻される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術の土壌攪拌機100によれば、使用時、フォーク105が攪拌ローラ103,103より後方に配置される構成であったため、回転中の攪拌ローラ103,103が、掘り起こされた土中に存在する岩や大木などの大型の異物に接触し、破損するおそれがあった。
【0005】
そこで、発明者は、鋭意研究の結果、装置本体の異物除去フォークの設置位置より土壌掘り起こし側とは反対側の部分に攪拌ローラを設ければ、攪拌ローラによる攪拌の前に、掘り起こした土中に含まれる大型の異物を除去することができ、その結果、接触しても攪拌羽根が破損しない状態となった土と固化材だけを攪拌ローラで円滑に攪拌混合できることを知見し、この発明を完成させた。
【0006】
【発明の目的】
この発明は、大型の異物による攪拌ローラの破損のおそれを解消することができ、また低トルクでの安定した土壌攪拌が可能で、しかも攪拌の作業効率が高く、異物除去フォークの交換が容易で、コンパクトに分解することができ、これにより保管時や輸送時のスペースが小さくなる土壌攪拌機を提供することを、その目的としている。
また、この発明は、土壌の攪拌効率をそれほど低下させず、攪拌ローラによる土壌攪拌の障害となる大きな異物を確実に除去することができる土壌攪拌機を提供することを、その目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、ショベル系の土木建設機械のアームの先端に取り付けられる装置本体と、該装置本体に回転自在に設けられ、外周面に土壌の攪拌羽根が突設された攪拌ローラと、該攪拌ローラを回転させる回転手段とを備えた土壌攪拌機において、前記装置本体に、先部が土壌掘り起こし方向に曲がり土壌中の異物を除去する異物除去フォークを着脱自在に突設し、前記装置本体の異物除去フォークの設置位置より土壌掘り起こし側とは反対側の部分に、前記攪拌ローラを設けた土壌攪拌機である。
【0008】
ショベル系の土木建設機械としては、パワーショベル、油圧ショベル、ショベルローダ(ホイールローダ)などが挙げられる。ショベル系の土木建設機械は、クローラ式またはホイール式の走行部の上に、操縦席が設置された水平旋回体が搭載され、この水平旋回体の一部分に、油圧シリンダにより屈曲自在なアームが垂直面内で回動自在に設けられた構成を有している。
攪拌ローラの大きさは限定されない。また、攪拌羽根の大きさ、形状および攪拌ローラの外周面における突設本数も限定されない。
異物除去フォークの大きさ、形状、突設本数は限定されない。
ここでいう装置本体の異物除去フォークの設置位置より土壌掘り起こし側とは反対側の部分というのは、例えば土壌を掘り起こして攪拌する際に、アームをショベルカーの操縦席方向に移動させる場合にあっては、装置本体の攪拌ローラ設置位置より操縦席側の部分となる。反対に、例えばこの土壌を掘り起こして攪拌する際にアームをショベルカーの操縦席とは反対方向に移動させる場合には、装置本体の攪拌ローラ設置位置よりも操縦席とは反対側の部分となる。
攪拌ローラの設置数は、1つまたは複数でもよい。
【0009】
異物の種類は限定されない。例えば岩、大木などが挙げられる。要は、土中に埋まっている異物であればよい。異物の大きさは限定されない。異物除去フォークの大きさは、異物を除去できれば限定されない。
回転手段としては、例えば油圧モータ、電動モータなどを駆動源としたものを採用することができる。また、ショベル系の土木建設機械のエンジンまたは土壌攪拌機が装着されるアームの駆動部を駆動源としてもよい。
この回転手段は、装置本体に収納してもよい。また、装置本体の外部に取り付けてもよい。さらに、攪拌ローラの内部または外部に取り付けてもよい。
【0010】
請求項2に記載の発明は、前記攪拌ローラが、前記装置本体の異物除去フォークの幅方向の両側部に1対配設された請求項1に記載の土壌攪拌機である。
回転手段は、1つの攪拌ローラに対して1つ設けてもよい。また、1つの回転手段でそれぞれの攪拌ローラを回転させてもよい。
【0011】
請求項3に記載の発明は、前記異物除去フォークが複数本の爪部を有し、隣接する爪部と爪部との間に、直径20cm以上の異物を除去可能な隙間が形成された請求項1または請求項2に記載の土壌攪拌機である。
爪部の形成本数は限定されない。爪部の形状、大きさも限定されない。
異物除去フォークにより除去可能な異物の大きさは直径20cm以上である。20cm未満の異物を除去するようにすれば、フォーク間隔が狭くなり過ぎて、土壌掘り起こし時の異物除去フォークの移動負荷が大きくなる。
【0012】
【作用】
この発明によれば、土壌を攪拌する際には、操縦者がアームを回動操作して異物除去フォークの先部を土壌の表層に突き刺し、この状態のまま、アームを例えばショベルカーの操縦席方向に移動させて土壌を掘り起こす。これと同時に、異物除去フォークにより掘り起こされて隙間を通り抜けた土が、回転中の攪拌ローラの各攪拌羽根により攪拌される。すなわち、掘り起こされた土中に含まれる大きな異物は、異物除去フォークによって掻き取られる。その結果、この異物による攪拌ローラの破損のおそれが解消される。しかも、攪拌ローラにより攪拌される土の中には大きな異物が存在しない。そのため、攪拌中の攪拌ローラに作用する負荷は小さく、よって低トルクで安定した土壌の攪拌が可能になる。しかも、その土壌攪拌の作業効率も高くなる。
また、異物除去フォークが着脱自在であるので、例えば異物除去フォークの損傷時や別種の異物除去フォークを利用したい時には、土壌攪拌機全体を交換するのではなく、異物除去フォークだけを部分的に交換することができる。さらに、異物除去フォークが着脱自在であるので、土壌攪拌機をコンパクトに分解することができ、これにより保管時や輸送時のスペースが小さくなる。さらにまた、分離された異物除去フォークを、別の土壌攪拌機に単独で使用することもできる。
【0013】
特に、請求項2に記載の発明によれば、攪拌ローラを装置本体の両側部に1対配設したので、土壌の攪拌作業の効率をさらに高めることができる。
また、請求項3に記載の発明によれば、異物除去フォークが、直径20cm以上の異物を除去可能な隙間を有しているので、土壌の攪拌効率をそれほど低下させず、攪拌ローラによる土壌攪拌の障害となる大きな異物を確実に除去することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。なお、説明の都合上、図1〜図3に示す土壌攪拌時の土壌攪拌機の姿勢を基準に、この土壌攪拌機の前後方向をX方向(殊に、機体の前方向をX1 )、幅方向をY方向、上下方向をZ方向とする。図1は、この発明の一実施例に係る土壌攪拌機の使用状態を示す側面図である。図2は、この発明の一実施例に係る土壌攪拌機の正面図である。図3は、この発明の一実施例に係る土壌攪拌機の異物除去フォークを取り除いた状態を示す要部正面図である。図4は、この発明の一実施例に係る土壌攪拌機における異物除去フォークの着脱状態を示す側面図である。
【0015】
図1〜図4において、10はこの発明の一実施例に係る土壌攪拌機である。この土壌攪拌機10は、図示しないパワーショベルの先端のアーム11に、平行四辺形リンク構造の一部を構成する多数のピン12…および対配置されたリンク13,13を介して着脱自在に取り付けられた装置本体14と、この装置本体14のY方向の両側部に回転自在に対配置され、外周面に土壌を攪拌する棒状の攪拌羽根15…が多数本突設された攪拌ローラ16,16と、装置本体14に収納され、出力軸17を介して両攪拌ローラ16,16を回転させる油圧モータMと、装置本体14の攪拌ローラ設置位置より運転席側(X1 側)の部分に突設され、土壌に含まれる岩aなどの大きな異物を除去する異物除去フォーク18とを備えている。
【0016】
装置本体14はY方向の長さがX方向より短い縦長な直方体のボックスで、その上端に、平面視して矩形状の上板14aが形成されている。上板14aのY方向の両側部上には、2枚の厚肉な鉄板14b,14bが平行に突設されている。これらの鉄板14b,14bは、前記ピン12…によりアーム11に回動自在に連結されている。しかも、この鉄板14b,14bのX1 側の端部に、異物除去フォーク18の元部18c,18cが、上下1対ずつ、合計4本のピン12…により着脱自在に固定されている(図4参照)。
異物除去フォーク18は、先部がX1 方向(土壌掘り起こし方向)に向かって徐々に下方傾斜した厚肉な板部材である。この異物除去フォーク18は、主に11本の爪部18a…により構成されている。各爪部18a…は、Y方向に向かって20cmのピッチで配設されている。しかも、隣接する各爪部18aの隙間には、3本の篩棒18b…がZ方向に20cmのピッチでそれぞれ平行配置されている。
【0017】
隙間の大きさをこのように設定したので、土壌が各隙間を通過するときの抵抗はそれほど大きくなく(通過抵抗に伴う土壌の攪拌効率はそれほど低下しない)、しかも攪拌ローラ16,16による土壌攪拌の障害となる直径20cm以上の大きな異物を確実に除去することができる。そのため、異物除去フォーク18の各隙間b…を通り抜けて攪拌ローラ16,16側まで達した土中の異物は、攪拌ローラ16,16に高い負荷を作用させない大きさに抑えられる。その結果、攪拌羽根15…の破損、異物の衝突による攪拌効率の低下などが抑制される。
図4中、18dは異物除去フォーク18の元部18cに形成されたピン12の挿着孔である。
【0018】
次に、この一実施例の土壌攪拌機10の作動を説明する。
図1に示すように、土壌の土質改良作業時には、改良される土壌の表面に固化材を散布し、次いで操縦者がアーム11を回動操作して異物除去フォーク18の先部を土壌の表層に突き刺す。このとき、攪拌ローラ16,16は油圧モータMにより回転中とする。この状態を維持し、アーム11をパワーショベルの操縦席方向(図1矢印方向)に引き寄せて土壌を掘り起こす。その際、掘り起こされた土の中に含まれている岩aなどの直径20cm以上の大きな異物は、異物除去フォーク18により掻き取られる。一方、異物除去フォーク18の各隙間b…を通り抜けて攪拌ローラ16,16側に達した土は、その後、回転中の攪拌ローラ16,16の各攪拌羽根15…によって攪拌される。こうして、固化材と土とが混合され、それからこの混合物は土壌の掘り起こし部分に落下し、埋め戻される。
【0019】
このように、土壌の攪拌時、あらかじめ異物除去フォーク18により土中に存在する岩aなどを掻き取り、その異物除去フォーク18の各隙間b…を通り抜けた固化材を含む土および直径20cm未満の小さな異物だけを攪拌するので、攪拌ローラ16,16の岩aなどとの接触による破損のおそれを解消することができる。しかも、攪拌ローラ16,16により攪拌される土の中には大きな異物が存在しないので、攪拌中の攪拌ローラ16,16に作用する負荷は小さく、油圧モータMを利用した低トルクで安定した土壌の攪拌が可能になる。これにより、小型で低出力の油圧モータを使用しても、従来と略同じ土壌攪拌の作業効率が得られる。その結果、土壌攪拌機10の軽量化およびコスト低下を図ることができる。さらには、パワーショベルの油圧作動機構の作動油循環路から分岐されて土壌攪拌機10に循環供給される油量を減らすことができ、これにより油圧を駆動源として得られるパワーショベルの性能を高めることができる。
【0020】
また、異物除去フォーク18をピン12…を介して装置本体14に着脱自在としたので、異物除去フォーク18の損傷時や別種の異物除去フォークを利用したい時などには、土壌攪拌機10の全体を交換するのではなく、異物除去フォーク18だけを部分的に交換することができる。しかも、異物除去フォーク18が着脱自在であるので、保管時や輸送時のスペースを小さくすることもできる。
また、この一実施例では、攪拌ローラ16,16を装置本体14のY方向の両側部に1対配設したので、単独の攪拌ローラの場合に比べて土壌攪拌の作業効率がさらに高まる。
【0021】
【発明の効果】
この発明によれば、装置本体の異物除去フォークの設置位置より土壌掘り起こし側とは反対側の部分に攪拌ローラを設け、土壌攪拌時に掘り起こした土中に存在する異物をあらかじめ異物除去フォークにより掻き取るので、この異物による攪拌ローラの破損のおそれが解消され、また低トルクでの安定した土壌攪拌も可能となり、これにより土壌の攪拌作業の効率を高めることができる。
また、異物除去フォークを着脱自在としたので、異物除去フォークの損傷時や別種の異物除去フォークの利用時などに、土壌攪拌機全体を交換するのではなく、異物除去フォークだけを部分的に交換することができる。しかも、異物除去フォークが着脱自在であるので、保管時や輸送時のスペースを小さくすることができる。
【0022】
特に、請求項2に記載の発明によれば、攪拌ローラを装置本体の異物除去フォークの幅方向の両側部に1対配設したので、土壌の攪拌作業の効率がさらに高まる。
【0023】
また、請求項3に記載の発明によれば、異物除去フォークが、隣接する爪部と爪部との間に、直径20cm以上の異物を除去可能な隙間を有しているので、土壌の攪拌効率をそれほど低下させず、攪拌ローラによる土壌攪拌の障害となる大きな異物を確実に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例に係る土壌攪拌機の使用状態を示す側面図である。
【図2】この発明の一実施例に係る土壌攪拌機の正面図である。
【図3】この発明の一実施例に係る土壌攪拌機の異物除去フォークを取り除いた状態を示す要部正面図である。
【図4】この発明の一実施例に係る土壌攪拌機における異物除去フォークの着脱状態を示す側面図である。
【図5】従来手段に係る土壌攪拌機の使用状態を示す側面図である。
【符号の説明】
10 土壌攪拌機、
11 アーム、
14 装置本体、
15 攪拌羽根、
16 攪拌ローラ、
18 異物除去フォーク、
M 油圧モータ(回転手段)、
a 岩(異物)、
b 隙間。

Claims (3)

  1. ショベル系の土木建設機械のアームの先端に取り付けられる装置本体と、
    該装置本体に回転自在に設けられ、外周面に土壌の攪拌羽根が突設された攪拌ローラと、
    該攪拌ローラを回転させる回転手段とを備えた土壌攪拌機において、
    前記装置本体に、先部が土壌掘り起こし方向に曲がり土壌中の異物を除去する異物除去フォークを着脱自在に突設し、
    前記装置本体の異物除去フォークの設置位置より土壌掘り起こし側とは反対側の部分に、前記攪拌ローラを設けた土壌攪拌機。
  2. 前記攪拌ローラが、前記装置本体の異物除去フォークの幅方向の両側部に1対配設された請求項1に記載の土壌攪拌機。
  3. 前記異物除去フォークが複数本の爪部を有し、隣接する爪部と爪部との間に、直径20cm以上の異物を除去可能な隙間が形成された請求項1または請求項2に記載の土壌攪拌機。
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