JP4007436B2 - 土質改良機の混合装置及びその混合装置を用いた自走式土質改良機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建設現場等から出る残土や水分の多い土を良質土に改良する土質改良機の混合装置及びその混合装置を用いた自走式土質改良機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
建設現場等から出る残土は支持力を失って埋め戻し等に使えないので、最近、この残土を土質改良材を加えて良質土に改良して再利用することが一般に行われている。土質の改良は、掘削により強度の低下した土及び粘土質の土等の軟弱な残土に所定量の土質改良材を加え、混合装置により混合することにより行われている。
【０００３】
上記のような土質改良機の混合装置の一例としては特開平９−１９５２６６号公報に開示されたものがある。図２２は、その混合装置１ａの側面断面図である。箱型形状の枠体２には、ベルトコンベア３により搬送される残土４及び土質改良材５を受け入れる開口部６が設けられている。開口部６の近傍には１個の回転カッタ１０が配設され、その斜め下方には３個の回転打撃子３０が所定の位置に配設されている。回転カッタ１０は、枠体２に回転自在に支持された駆動シャフト１１と、駆動シャフト１１の外周部に取着された複数個のカッタ２０とを有している。また、枠体２の下部には排出口７が設けられている。回転カッタ１０及び回転打撃子３０は、図示しない駆動モータにより回転駆動される。
【０００４】
上記構成による作動について説明する。ベルトコンベア３により開口部６に搬送された所定量の残土４及び土質改良材５は、先ず回転駆動される回転カッタ１０のカッタ２０によって、所定の大きさに切削、破砕されると共に、１次混合される。次に、落下して３個の回転打撃子３０によって２次混合され、良質土となって排出口７より排出される。
【０００５】
つぎに、特開平９−１９５２６６号公報には、混合装置の回転カッタのカッタの駆動シャフトへの取付方法について特に説明は無いが、従来実施されているカッタの駆動シャフトへの取付方法について以下に説明する。
図２３は従来例の回転カッタ１０ｃを示す正面断面図、図２４は図２３のＥ−Ｅ断面図である。これらの図において、駆動シャフト１１の両端部は混合装置１ａの枠体２に軸受け３１，３２により回転自在に支持されている。また、駆動シャフト１１の外周部には、カッタ２０を取着するカッタ取付部材１２ａが軸方向に所定数列（本例では６列）固設されており、各列毎に所定個数（本例では４個、図１４参照）のカッタ取付部材１２ａが駆動シャフト１１の円周方向に同位相で取着されている。各カッタ取付部材１２ａは、駆動シャフト１１に軸に直角に固設された板状部材１３と、板状部材１３の一面側に固設され、かつカッタ２０の基端部が挿入され固定される支持部材１４ａとから構成される。支持部材１４ａは、板状部材１３の幅方向端部に固設された一対の側板１５，１５とこの一対の側板１５，１５間に固設された蓋板１６ａとによりコの字形状に形成されている。板状部材１３にはボルト孔１７が設けられ、カッタ２０の基端部にはメネジ５０が設けられている。
【０００６】
カッタ２０を駆動シャフト１１に装着する場合には、カッタ２０の基端部を支持部材１４ａに挿入し、ねじ込みボルト５１をボルト孔１７に挿入してカッタ２０のメネジ５０に螺合し、締着する。カッタ２０は、支持部材１４ａの１箇所毎に１個装着される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成においては、以下のような問題点がある。
建設現場等から出る残土の被改良土には様々な種類のものがあり、例えば、比較的にさらさらとしてほぐし易い土、粘土質のもので比較的にほぐし難い土、あるいはいわゆるケーキと称する、水に溶けた粘土質の土を脱水、圧縮して硬く固めたような土等を、切削したり破砕し、さらに混合する必要がある。ところが、従来の混合装置では、上記のように、回転カッタ１０に所定形状のカッタ２０を装着し、同一の回転カッタ１０を様々な種類の被改良土に対して同様に使用しているので、混合性や作業効率が低下する場合が多く発生している。
【０００８】
すなわち、比較的にさらさらとしてほぐし易い土に対しては充分に混合性を満足できるが、前述のようなケーキと称する粘土質の固まりで、かつ比較的硬い土に対しては細かく切削されずに大きな固まりが残って混合性の面で充分な品質が得られない場合が多くある。
また、カッタ２０の並び方（刃先パターン）によっては、水分が多くて粘土質の土に対しては、土詰まりが発生する。例えば、図２５は回転カッタ１０ｃのカッタ２０ｃを配列した例の展開図である。図示するように、ケーキを細かく切削するために多数のカッタを細かいピッチで配設している。隣接したカッタ２０ｃ，２０ｃを並列して配置しており、本従来例で示す混合装置ではその軸方向の隙間Ｍは略４０mmに設定されている。このような回転カッタ１０ｃにおいて、矢印の方向に回転させると、先ず図の右側に示すように並列に隣接するカッタ２０ｃ，２０ｃの間のａ部に土が詰まり、その後カッタ２０ｃの根本近傍のｂ部にも土詰まりが発生するようになる。そして次第に図の中央部に示すｃ部のように土詰まりは成長し、カッタ根本のｄ部の土詰まりも成長する。さらに、末期には、ｅ部のように土の塊となり、回転カッタ１０ｃ全体がドラム状となって切削、混合の機能を発揮しなくなり、よって混合性及び作業効率が低下するという問題もある。
さらに、図２４において、ねじ込みボルト５１の頭部が欠損した場合、カッタ２０を箱型断面形状のカッタ取付部材１２ａから外すことは困難であり、交換作業に極めて時間がかかるという問題もある。
【０００９】
本発明は上記の問題点に着目し、被改良土の土質の種類に応じて混合性及び作業効率を向上でき、取付ボルト破損時にも短時間でカッタを交換できる土質改良機の混合装置及びその混合装置を用いた自走式土質改良機を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記の目的を達成するために、本発明に係る土質改良機の混合装置の第１発明は、枠体と、枠体内に回転自在に取着され、かつ外周部に複数のカッタを取り付けた駆動シャフトを回転させ、枠体内に投入された土及び土質改良材を切削、混合する回転カッタとを備えた土質改良機の混合装置において、駆動シャフトの外周部に軸方向に複数列、かつ各列に少なくとも１箇所以上設けられ、カッタを着脱自在に取り付ける複数のカッタ取付部を有し、同一のカッタ取付部に２個以上のカッタを取り付けた構成としている。
【００１１】
上記構成によれば、回転カッタの同一のカッタ取付部に２個以上のカッタを取り付けるようにしたので、土質に応じて、限られた個数のカッタ取付部の同一箇所に種類や個数の異なるカッタを取着することで対応可能となる。これにより、例えばケーキ質の場合には刃数を増加して、かつ形状を変えて刃の間隔を所定の小さい値にして土を細分化できるようにし、通常の土質の場合には刃を１個にして所定大きさに切削するなど、各種の土質に適合して土の細分化可能な回転カッタを得ることができる。したがって、各種の土質に対応して混合性能を向上でき、また小型で、かつ軽量のカッタを取り扱うだけなので交換作業が容易となる。
【００１２】
第２発明は、第１発明に基づき、同一のカッタ取付部に取り付ける複数個のカッタの刃先部を、それぞれ回転カッタの円周方向に位相をずらして配設した構成としている。
【００１３】
上記構成によれば、請求項１と同様の作用及び効果に加え、同一箇所に取り付けた複数個のカッタの刃先部を円周方向に位相をずらして配設するので、刃先が所定の斜めのラインを形成し、そのラインに沿って土が移動する。したがって、土詰まりが防止されるので、切削能力が良好な状態に維持できると共に、土の塊を斜めに細かく切削、破砕するので、その塊が砕け易く、混合性を向上できる。
【００１４】
第３発明は、第１又は第２発明に基づき、カッタは、カッタ取付部に通しボルト及びナットにより締着されている。
【００１５】
上記構成によれば、請求項１と同様の作用及び効果に加え、カッタを通しボルト及びナットにより締着しているため、カッタを単品で交換したり、あるいは種類や刃数の異なるカッタと交換したりする作業を容易に行うことができる。また、ボルト頭部が欠損しても、カッタの交換を容易にできる。
【００１８】
第４発明は、第２発明に基づき、複数のカッタの刃先部を回転カッタの円周方向にハの字形状に配置すると共に、ハの字形状の一方のラインの先端部のカッタと他方のラインの近接するカッタとの隙間を略９０mm以上とした構成としている。
【００１９】
上記構成によれば、カッタの刃先部の配列を円周方向にハの字形状にしたため、切削された土はハの字形状ラインに沿って回転カッタの軸方向の中央部に集められながら混合され、また側方に飛散し難いので、混合性が向上する。また、斜めに切削されるので土の塊が砕け易くなって切削、混合性をさらに向上する。さらに、ハの字形に配設された先端部のカッタとカッタとの間隔を略９０mm以上としたため、土がスムーズに移動して土詰まりが防止され、作業効率が向上する。
【００２０】
第５発明は、第１〜４発明のいずれか一項に基づき、カッタ取付部は、駆動シャフトの外周部に固設された板状部材と、断面凹形状の開口側が板状部材の一面側に固設され、カッタの基端部が挿入可能とされる支持部材と、板状部材の他面側の幅方向両端部にそれぞれ固設され、両者間にカッタの基端部が挿入可能とされる一対の突起部材とを有する構成としている。
【００２１】
上記構成によれば、カッタの回転方向に加わる曲げ力を支持部材又は突起部材により支持するため、カッタを締着している通しボルトに加わる上記曲げ力は非常に小さくなる。したがって、通しボルトの破損の恐れは少なく、耐久性を向上できる。
【００２２】
第６発明は、走行体を有する車体に搭載された土ホッパと、土質改良材ホッパと、土ホッパからの土及び土質改良材ホッパからの土質改良材を混合する第１〜５発明のいずれか一項に記載の混合装置とを備えた自走式土質改良機である。
【００２３】
上記構成によれば、多種の土質に対応して回転カッタのカッタ取付部の同一箇所に取り付けるカッタの種類及び刃数を変更し、カッタ取付部のカッタの着脱を容易とし、また軸方向に隣接するカッタの刃先を円周方向に位相をずらして配置し、あるいは回転カッタの円周方向にハの字形状に配置した一方のラインの先頭のカッタと他方のラインの近接するカッタとの隙間を所定値以上に大きくした回転カッタを有する混合機を備えたので、異なる土質に容易に対応でき、かつランニングコストを低減できる自走式土質改良機を提供できる。カッタが破損したときに、カッタの交換作業が容易なので、メンテナンス性が良い自走式土質改良機が得られる。したがって、任意の作業現場に移動し、その場所の土質に合わせた品質の高い土質改良が効率的にできるので、作業性が極めて良い。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る土質改良機の混合装置の実施形態について、図１〜図２１を参照して詳述する。
本発明に係る混合装置は、被改良土をほぐしたり、切削したりした後、その被改良土と土質改良材とを混合するものであるから、その構成は図２２に示したものと同様であってもよいし、あるいは図１に示すように、被改良土となる残土４をベルトコンベア３により開口部６から投入し、土質改良材５を混合装置１の上面や側面に設けられた、前記開口部６とは異なる他の改良材投入口から投入するようにしたものでもよい。改良材投入口へは、図示しない改良材供給装置からコンベアやシュータ等の図示しない搬送装置により土質改良材５が供給される。開口部６の近傍には所定数（同図では１個）の回転カッタ１０が配設され、その斜め下方には所定数（同図では３個）の回転打撃子３０が所定の位置に配設されている。回転カッタ１０は、枠体２に回転自在に支持された駆動シャフト１１と、駆動シャフト１１の外周部に取着された複数個のカッタ２０とを有している。また、枠体２の下部には排出口７が設けられている。回転カッタ１０及び回転打撃子３０は、図示しない駆動モータにより回転駆動される。
【００２５】
図２は標準カッタ２０ａを装着した第１実施形態の回転カッタ１０の側面断面図であり、図３は図２のＡ−Ａ矢視図である。駆動シャフト１１は混合装置１の枠体２に軸受３１，３２により回転自在に支持されている。駆動シャフト１１の外周部には、標準カッタ２０ａを装着するための所定個数（本例では６個）のカッタ取付部材１２が軸方向に所定間隔で固設されている。また、各カッタ取付部材１２は図３に示すように、駆動シャフト１１の半径方向に放射状に、かつ回転カッタ１０の円周方向にそれぞれ位相を１２０°ずつずらして、３個の標準カッタ２０ａの取付部（以後、カッタ取付部と言う）１２Ａを有しており、隣接するカッタ取付部材１２と円周方向にそれぞれ６０°ずつ位相をずらして取着されている。さらに、図２及び図３に示すように、駆動シャフト１１には、標準カッタ２０ａをカッタ取付部材１２に取着するときに、標準カッタ２０ａの底部を当接させて位置決めするストッパ１９が固設されている。
【００２６】
図４は、図３のＢ−Ｂ断面図である。図３及び図４において、カッタ取付部材１２は、駆動シャフト１１の円周方向に１２０°ずつ位相をずらして、かつ半径方向に突出して設けられた板状部材１３と、板状部材１３の一面側に設けられた支持部材１４とから構成され、板状部材１３にはボルト孔１７が設けられている。支持部材１４は板状部材１３の幅方向端部に固設された一対の側板１５，１５とこの一対の側板１５，１５間に固設された蓋板１６とよりなり、標準カッタ２０ａの基端部を挿入可能なコの字形状を形成している（すなわち、断面凹形状の開口部を有している）。蓋板１６には、締付孔１８が設けられている。また、標準カッタ２０ａの基端部にはボルト孔２２が穿設されている。図３に示すように、前述のストッパ１９の幅は一対の側板１５，１５間の距離よりも狭く、ストッパ１９の両側には隙間２５が設けられている。そして、本実施形態ではこれらの板状部材１３と支持部材１４によりカッタ取付部１２Ａを形成している。
【００２７】
標準カッタ２０ａを駆動シャフト１１に取着する場合には、標準カッタ２０ａの基端部をカッタ取付部１２Ａの支持部材１４に挿入し、その底部をストッパ１９に当接させて位置決めする。このとき、支持部材１４内の土は隙間２５から排出される。次に、通しボルト２１をカッタ取付部材１２の板状部材１３のボルト孔１７及び標準カッタ２０ａのボルト孔２２に挿入して貫通させ、支持部材１４の蓋板１６に設けられた締付孔１８からナット２３により締着する。したがって、１箇所のカッタ取付部１２Ａには１個の標準カッタ２０ａが取着され、回転カッタ１０は１８枚の標準カッタ２０ａを有する。
【００２８】
図５は本実施形態に係わる回転カッタ１０ａのカッタ取付部１２Ａの同一箇所に複数のカッタを取着する例を示す側面断面図であり、図６は図５のＣ−Ｃ矢視図である。駆動シャフト１１及びカッタ取付部材１２は前述の標準カッタ２０ａを装着したものと同一なのでこの部分の説明は省略する。ケーキカッタ２０ｂは図５に示すように４枚のケーキカッタ２０ｂ1 ，２０ｂ2 ，２０ｂ3 ，２０ｂ4 よりなり、６個のカッタ取付部材１２の各カッタ取付部１２Ａ（支持部材１４と板状部材１３）一箇所毎にそれぞれ４枚ずつ取着されている。４枚のケーキカッタ２０ｂ1 ，２０ｂ2 ，２１ｂ3 、２０ｂ4 は図６に示すように、刃先を互いに円周方向に位相をずらして取着されている。
【００２９】
図７は図６のＤ−Ｄ断面図であり、第１実施形態におけるケーキカッタ２０ｂのような複数のカッタのカッタ取付部１２Ａの詳細を示す。ケーキカッタ２０ｂの２枚のケーキカッタ２０ｂ1 ，２０ｂ2 はカッタ取付部材１２の板状部材１３の一面側に設けられた支持部材１４に挿入され、残り２枚のケーキカッタ２０ｂ3 ，２０ｂ4 は板状部材１３の他面側に位置し、通しボルト２１及びナット２３により各ケーキカッタ２０ｂ1 ，２０ｂ2 , ２０ｂ3 ，２０ｂ4 を貫通して板状部材１３に締着されている。したがって、本実施形態では、回転カッタ１０ａは合計７２枚のケーキカッタ２０ｂを有する。なお、各ケーキカッタ２０ｂ1 ，２０ｂ2 , ２０ｂ3 ，２０ｂ4 の板厚ｔ２は標準カッタ２０ａの厚さｔ１（図４参照）より薄くなっている。
【００３０】
図８は、本本実施形態に係る７２枚のケーキカッタ２０ｂを取着した回転カッタ１０ａの刃先パターン例を示した展開面である。同図に示すように、４枚のケーキカッタ２０ｂ1 ，２０ｂ2 ，２０ｂ3 ，２０ｂ4 の刃先は互いに駆動シャフト１１の円周方向に所定角度ずつ位相をずらして配設されていると共に、隣接するケーキカッタ２０ｂの刃先は上記４枚ずつの刃先がずれるように円周方向にさらに大きく位相をずらして配設されている。また、本実施形態においては、それぞれのケーキカッタ２０ｂ1 ，２０ｂ2 ，２０ｂ3 ，２０ｂ4 の刃先は複数のケーキカッタ２０ｂにわたって円周方向にハの字形状になるように配設されており、図示の矢印方向に回転させた場合に土が回転カッタ１０ａの幅方向の中央部に集まるように配置されている。そして、ハの字形状の一方のラインの先端に位置するカッタ２０ｂ1 と、他方のラインのカッタ２０ｂ1 に近接して配設されているカッタ（同図では、隣接するケーキカッタ２０ｂのカッタ２０ｂ4 ）との間隔Ｌは、略９２mmに設定してある。本発明者らは、所定の実験を行い、上記配置の回転カッタ１０ａによりケーキを切削した場合、土詰まりを起こすことなく細かく切削、混合することができることを確認している。
【００３１】
次に、上記のような構成による作用及び効果を説明する。
土質に対応して、カッタ取付部１２Ａの同一箇所に取着するカッタ２０の種類（刃先形状）及び刃数を変更し、土質に適合する刃先パターン及び刃先間隔を設定する。これにより、それぞれの土質に適合した土の塊の大きさ及び形状に切削され、混合される。そして、本発明者らは実験の結果、カッタ相互間の隙間が略４０mm以下では土詰まりを起こし、略９０mm以上であれば土詰まりを起こさないことを確認している。したがって、土質に適合するようにカッタ間の隙間を設定すれば良く、本発明によれば、所望のカッタ間隙間となるように一箇所のカッタ取付部１２Ａに所定数のカッタ２０を適宜選択して取り付けるようにする。すなわち、前述までの説明では、カッタ取付部材１２の各カッタ取付部１２Ａに、標準カッタ２０ａを１個、あるいはケーキカッタ２０ｂを４個取着する例について述べたが、本発明に係るカッタ取付部１２Ａには１個以上の任意の個数のカッタ２０を取着する。一箇所のカッタ取付部１２Ａに取着するカッタ枚数を調整することにより、各種のカッタ隙間に設定可能となる。
【００３２】
また、前述のようにカッタ取付部材１２はそれぞれ６０°位相をずらして取着されているため、通しボルト２１、ナット２３の着脱が容易に行える。したがって、各種の土質に適合するように、カッタ取付部材１２に取着するカッタ種類及びカッタ枚数を調整する際に、カッタ２０の交換作業が容易となる。また、万一通しボルト２１の頭部が折損しても、各カッタ２０及び板状部材１３には通しボルト２１用の貫通孔が設けてあるので、カッタ２０をカッタ取付部材１２から容易に取り外すことができる。
【００３３】
以上のことにより、カッタ２０の交換は容易であり、従来のように土質に対応して回転カッタ１０をセットで交換する必要がなくなるので、土質毎に適合させた回転カッタ１０を用意するためのランニングコストを削減でき、交換作業時間を短縮できる。また、同一の駆動シャフト１１を用いて、異なる種類の土質に最適な回転カッタ１０を得ることができ、汎用性の高い混合装置１を得ることができる。
【００３４】
図９は、本発明の混合装置１を搭載した自走式土質改良機４０の外観図である。履帯式走行体４１を有する車体４２のほぼ中央部に混合装置１を搭載し、前部には前記土質改良材５を投入する土質改良材ホッパ４３、及び土質改良される前記残土４を投入する土ホッパ４４を搭載し、土質改良材ホッパ４３と土ホッパ４４の下方には土質改良材５と残土４を搬送して混合装置１に投入するベルトコンベア３を配設している。また、後部には、エンジンや油圧機器等の動力装置４５、及び混合装置１により土質改良された改良土を車体後方へ排出する排出コンベア４６を搭載している。このような構成の自走式土質改良機４０により、所望の作業現場に自走で移動して土質改良作業を行うことができる。しかも、前述のように、混合装置１は回転カッタ１０のカッタ２０を交換することにより各種の土質に対応可能であり、汎用性の高い自走式土質改良機４０を構成できる。
なお、走行体は車輪式であっても良い。
【００３５】
つぎに、図１０に基づいて第２実施形態を説明する。図１０は、本実施形態の回転カッタ１０ｂの正面図である。図示しないが、カッタ取付部材１２は第１実施形態と同様に駆動シャフト１１の外周部に軸方向に所定間隔で６個固設されている。各カッタ取付部材１２はそれぞれ円周方向に１２０°ずつ位相をずらして３箇所のカッタ取付部１２Ａを有し、各カッタ取付部１２Ａには標準カッタ２０ａが半径方向に向けて取着されている。また、隣接するカッタ取付部材１２と円周方向に４０°ずつ位相をずらして取着されている。同図においては、標準カッタ２０ａはカッタ取付部材１２のカッタ取付部１２Ａの一箇所に１個取着されており、合計１８個の標準カッタ２０ａが取着されている。
【００３６】
図１１は、第２実施形態に係わる回転カッタ１０ｂの刃先パターン例を示す展開図である。図に示すように、隣接する標準カッタ２０ａ（図中のカッタ２０ａ1 とカッタ２０ａ2 ）は円周方向に位相をずらして配置されている。
【００３７】
図１２は、第２実施形態に係わる回転カッタのカッタ取付部の詳細を示す断面図である。カッタ取付部材１２の板状部材１３の一面側には凹形状断面を有する支持部材１４の開口部を固設し、他面側の幅方向両端部には対向する一対の突起部材２４，２４を固設している。この一対の突起部材２４，２４の間には、カッタ２０の基端部が挿入されるようになっている。図１２ではケーキカッタ２０ｂを取着した例を示しているが、カッタ取付部材１２の一面側の支持部材１４にはケーキカッタ２０ｂ1 ，２０ｂ2 を挿入し、他面側の一対の突起部材２４，２４の間にはケーキカッタ２０ｂ3 ，２０ｂ4 を挿入し、通しボルト２１及びナット２３により各ケーキカッタ２０ｂを板状部材１３に締着している。
【００３８】
本実施形態によると、隣接するカッタ（例えば、図１１に示すように各カッタ取付部１２Ａに１個のカッタを取着する場合のカッタ２０ａ1 とカッタ２０ａ2 ）は円周方向に位相をずらして配置されている。そのため、刃先パターンが回転カッタ１０の円周方向に斜めになるラインを形成し、軸方向に近接する２つの刃先間の間隔が所定値より大きくなるので、切削し混合した土が刃先間をスムーズに移動して土詰まりを起こすことはなくなる。この結果、切削能力及び混合能力を低下させることなく、効率的な切削、混合を行うことができる。また、第１実施形態と同様に土質に対応して、刃先形状や刃数を変更することにより、さらに効率的に切削、混合を行うことができる。
また、例えばケーキカッタ２０ｂの場合のようにカッタ取付部１２Ａの同一箇所に複数のカッタを取着する場合に、各カッタに回転カッタ１０の円周方向に加わる曲げ力は支持部材１４及び突起部材２４，２４により支持される。これにより、通しボルト２１に直接外力が加わることはなく、通しボルト２１の折損の恐れが少なくなり、混合装置の耐久性を向上できる。
【００３９】
図１３は、第３実施形態に係わるカッタ取付部の詳細を示す断面図である。同図において、カッタ取付部材１２の板状部材１３の両面にそれぞれ凹形状断面を有する支持部材１４の開口部を固設してカッタ取付部１２Ａを設けたものである。
本実施形態によると、各カッタ（図１３ではケーキカッタ２０ｂ）に回転カッタ１０の円周方向に加わる曲げ力は両側の支持部材１４，１４により支持される。これにより、通しボルト２１に直接外力が加わることはなく、通しボルト２１の折損の恐れが少なくなり、混合装置の耐久性を向上できる。
【００４０】
次に、図１４〜図１７に基づいて第４実施形態を説明する。図１４は本実施形態に係わる回転カッタ１０ｄの外周部のカッタ取付部１２Ａの設置例を示す展開図であり、図１５（ａ），（ｂ）はその回転カッタ１０ｄの側面図である。
これらの図において、回転カッタ１０ｄは所定大きさの径を有する略円筒形の駆動シャフト１１ｄを備えており、この駆動シャフト１１ｄの外周部には、所定の回転角度位置に所定個数の（図１４では、３個ずつの）カッタ取付部１２Ａが軸方向に所定間隔で配設されている。また、このカッタ取付部１２Ａの配設位置は駆動シャフト１１ｄの全周にわたって所定角度ずつ（同図では、略１５度ずつ）位相をずらして設けられており、全体として図１４に示すような刃先パターンを形成するように配置されている。
【００４１】
各カッタ取付部１２Ａは前述までの実施形態で説明したものと同様であり、図４、図１２あるいは図１３で示した構成となっている。そして、図１５（ａ）に示すように、複数のカッタ取付部１２Ａの内、選択したいずれかに所定のカッタを取り付けるようにし、その選択位置を増減してカッタ個数を変えて装着する。あるいは、図１５（ｂ）に示すように、装着するカッタの種類（形状や厚さ等）を変えてもよい。すなわち、各カッタ取付部１２Ａには、図１６に示すように所定刃先形状のカッタ２０を装着してもよいし、あるいは図１７に示すようにカッタ２０を装着しなくてもよい。この装着及び未装着の選択は、被改良土の種類に応じて行われる。また、装着するカッタ２０の種類も被改良土の種類に応じて変更される。
【００４２】
本実施形態の構成によれば、例えば、一般残土などで、比較的粘性がなく、ほぐし易い土（砂質土系の残土等）の場合には、例えば図１４の斜線部Ｂで示すカッタ取付部１２Ａを選択してここにほぐし用のカッタを装着し、その他のカッタ取付部１２Ａは未装着とし、これにより均一にほぐすようにする。また、一般残土よりも粘性があり、ほぐし難い土（比較的水分の少ない粘土まじりの残土等）の場合には、前記のほぐし用のカッタを図１４の斜線部Ｂで示すカッタ取付部１２Ａに装着すると共に、切削用のカッタを図１４の多点部Ａで示すカッタ取付部１２Ａに装着する。これにより、粘土質の土の固まりを細かく切削すると同時に、均一にほぐすようにする。あるいは、また、脱水ケーキ（水分を除去した、粘着性のある固まり状の土）や、水分を含んだ粘土まじりの残土等のほぐし難い土の場合には、図１４の全てのカッタ取付部１２Ａに切削用のカッタを装着する。これにより、カッタの取り付け間隔が小さくなり、粘土質の土の固まりをさらに細かく切削する。
【００４３】
このように、回転カッタ１０ｄに予め設けられた複数のカッタ取付部１２Ａの内、被改良土の種類に応じて所定のカッタ間隔となるようにカッタ取付部１２Ａを選択し、この選択したカッタ取付部１２Ａに被改良土の種類に応じた刃先形状を有するカッタを装着するので、被改良土のほぐし、切削等が均一に、しかも効率的に行われる。この結果、土質改良の品質及び効率を向上できる。
【００４４】
図１８〜２０により、第５実施形態を説明する。図１８は本実施形態に係わる回転カッタ１０ｅの外周部の刃先パターン例を示す展開図であり、図１９はその回転カッタ１０ｅの側面図である。
回転カッタ１０ｅの駆動シャフト１１の外周部には、所定個数のカッタ取付部１２Ａが駆動シャフト１１の回りに所定角度ずつ位相をずらして、かつ軸方向に所定間隔で配設されている。すなわち、駆動シャフト１１に直交する同一面内に所定角度ずつ（本実施形態では、略１２０度ずつ）位相をずらしてカッタ取付部１２Ａが配設されており、また、このカッタ取付部１２Ａの配設位置は駆動シャフト１１の軸方向に所定間隔毎に、かつ位相を所定角度ずつ（本実施形態では、６０度ずつ）ずらして設けられている。なお、同一位相では、軸方向３個所にカッタ取付部１２Ａが設けられており、よって軸方向に６列設けられている。これらの各カッタ取付部１２Ａの構成は、前述までの実施形態で説明した図４、図１２あるいは図１３で示した構成と同様である。
【００４５】
各カッタ取付部１２Ａには、被改良土の種類に応じた刃先形状の異なるカッタがそれぞれ所定本数装着される。図１８及び図１９に示した例では、１箇所のカッタ取付部１２Ａ（図示の１２ｂ）に１個の厚めのカッタ２０ｄが装着された列と、１箇所のカッタ取付部１２Ａ（図示の１２ｃ）に４枚の薄いカッタ２０ｅ，２０ｆ，２０ｇ，２０ｈが装着された列とが交互に配置された例を示している。
【００４６】
被改良土が一般残土などで、比較的粘性がなく、ほぐし易い土（砂質土系の残土等）の場合には、ほぐすために図２０に示すカッタ２０ｉのような、刃先が厚めのものが装着されると共に、切削するために図２０に示すカッタ２０ｊのような、刃先が薄めのものも装着される。また、例えば脱水ケーキ等の粘土まじりのほぐし難い残土の場合には、たたいて切削しながらほぐすために図２１に示すカッタ２０ｋのような、刃先が厚めで、かつ切削も可能なものが装着されると共に、細かく切削するために図２１に示すような（前記図１９参照）複数の薄いカッタ２０ｅ，２０ｆ，２０ｇ，２０ｈも装着される。
【００４７】
本実施形態の構成によると、被改良材の種類に応じて、刃先形状の異なるカッタを併用することが可能となる。すなわち、比較的ほぐし易い残土に対しては、カッタ２０ｉ（あるいは、カッタ２０ｋ）と、カッタ２０ｊ（あるいは、カッタ２０ｅ，２０ｆ，２０ｇ，２０ｈ）とを併用することにより、カッタ２０ｉ（あるいは、カッタ２０ｋ）で衝撃を与え、かつ混合し、さらにカッタ２０ｊ（あるいは、カッタ２０ｅ，２０ｆ，２０ｇ，２０ｈ）で細かく切削するので、全体の混合性能を向上できる。複数のカッタ２０ｅ，２０ｆ，２０ｇ，２０ｈを用いると、カッタ間隔を狭くできるので、この装着枚数を変えることにより切削の細かさを調節できる。
【００４８】
以上説明したように、土質に対応して、同一箇所のカッタ取付部１２Ａに、刃先形状や厚さ等のカッタの種類及び個数を変えて少なくとも１個以上のカッタを取着するので、刃先間隔や刃先パターンを任意に設定できる。これによって、混合装置に投入された土と土質改良材とを土質に適合した大きさ及び形状に切削して混合するので、効率的で、かつ均一に切削及び混合を行うことができる。そして、土質に応じてカッタを交換するので、ランニングコスト及び交換作業時間を低減できる。また、近接するカッタ間の刃先間隔を適切に設定することにより、土詰まりが防止され、切削能力及び混合能力を維持できる。さらに、カッタを通しボルトとナットにより着脱自在に取り付けており、これにより万一ボルトの頭部が折損しても容易にカッタを交換できる。
【００４９】
また、複数のカッタ取付部の内、いずれか選択したカッタ取付部のそれぞれの箇所に、異なる個数のカッタを取り付けたり、異なる種類のカッタを取り付けたり、あるいはこれらを組み合わせて取り付けることにより、容易に様々な刃先パターンの回転カッタが得られる。したがって、被改良土の土質に応じて、このような様々なパターンを得て、種々の機能を選択することができるので、効率的に、そして精度良く均一に混合ができる。
【００５０】
また、カッタの厚さ及び/ 又は形状を変えてカッタの種類を変更することにより、被改良土の土質に応じて、大まかに切削するカッタ、細かく切削するカッタ、ほぐすためのカッタ、砕くためのカッタ、あるいは混合するためのカッタ等、様々な機能に対応するカッタを装着できる。したがって、能率的に、そして精度良く均一に混合できる。
【００５１】
以上により、各種の土質に容易に対応でき、かつ効率的に切削、混合でき、コストが安い土質改良機の混合装置及びその混合装置を用いた自走式土質改良機を提供できる。
【００５２】
なお、上記実施形態では複数のカッタ取付部１２Ａを有するカッタ取付部材１２を駆動シャフト１１の軸方向に並列に複数列配置しているが、本発明はこれに限定されることなく、例えばカッタ取付部１２Ａをそれぞれ１個有するカッタ取付部材を各列に複数個固設し、これらの複数個のカッタ取付部材を複数列配設するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る混合装置の構成例を示す側面断面図である。
【図２】第１実施形態に係わる回転カッタの側面断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ矢視図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】第１実施形態に係わる回転カッタのカッタ取付部の同一箇所に複数のカッタを取着する例を示す側面断面図である。
【図６】図５のＣ−Ｃ矢視図である。
【図７】図６のＤ−Ｄ断面図である。
【図８】回転カッタの刃先パターン例を示す展開図である。
【図９】本発明の混合装置を有する自走式土質改良機の外観図である。
【図１０】第２実施形態に係わる回転カッタの正面図である。
【図１１】第２実施形態に係わる回転カッタの刃先パターン例を示す展開図である。
【図１２】第２実施形態に係わる回転カッタのカッタ取付部の詳細を示す断面図である。
【図１３】第３実施形態に係わる回転カッタのカッタ取付部の詳細を示す断面図である。
【図１４】第４実施形態に係わるカッタ取付部の設置例を示す展開図である。
【図１５】（ａ）は第４実施形態に係わる回転カッタのカッタ装着例を示す側面図、（ｂ）は同、他の異なる種類のカッタの装着例を示す側面図である。
【図１６】第４実施形態に係わるカッタ装着図である。
【図１７】第４実施形態に係わるカッタ未装着図である。
【図１８】第５実施形態に係わる回転カッタの刃先パターン例を示す展開図である。
【図１９】第５実施形態に係わる回転カッタの側面図である。
【図２０】第５実施形態に係わるカッタの装着例の説明図である。
【図２１】第５実施形態に係わるカッタの他の装着例の説明図である。
【図２２】混合装置の構成を示す側面断面図である。
【図２３】従来の回転カッタの一例を示す正面断面図である。
【図２４】図２３のＥ−Ｅ断面図である。
【図２５】ケーキカッタ刃先の配列の一例を示す展開図である。
【符号の説明】
１，１ａ…混合装置、２…枠体、１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｄ，１０ｅ…回転カッタ、１１，１１ｄ…駆動シャフト、１２…カッタ取付部材、１２Ａ…カッタ取付部、１３…板状部材、１４…支持部材、１５…側板、１６…蓋板、１９…ストッパ、２０…カッタ、２０ａ…標準カッタ、２０ｂ…ケーキカッタ、２１…通しボルト、２３…ナット、２４…突起部材、４０…自走式土質改良機、４１…走行体、４２…車体、４３…改良材ホッパ、４４…土ホッパ、４６…排出コンベア。
【発明の属する技術分野】
本発明は、建設現場等から出る残土や水分の多い土を良質土に改良する土質改良機の混合装置及びその混合装置を用いた自走式土質改良機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
建設現場等から出る残土は支持力を失って埋め戻し等に使えないので、最近、この残土を土質改良材を加えて良質土に改良して再利用することが一般に行われている。土質の改良は、掘削により強度の低下した土及び粘土質の土等の軟弱な残土に所定量の土質改良材を加え、混合装置により混合することにより行われている。
【０００３】
上記のような土質改良機の混合装置の一例としては特開平９−１９５２６６号公報に開示されたものがある。図２２は、その混合装置１ａの側面断面図である。箱型形状の枠体２には、ベルトコンベア３により搬送される残土４及び土質改良材５を受け入れる開口部６が設けられている。開口部６の近傍には１個の回転カッタ１０が配設され、その斜め下方には３個の回転打撃子３０が所定の位置に配設されている。回転カッタ１０は、枠体２に回転自在に支持された駆動シャフト１１と、駆動シャフト１１の外周部に取着された複数個のカッタ２０とを有している。また、枠体２の下部には排出口７が設けられている。回転カッタ１０及び回転打撃子３０は、図示しない駆動モータにより回転駆動される。
【０００４】
上記構成による作動について説明する。ベルトコンベア３により開口部６に搬送された所定量の残土４及び土質改良材５は、先ず回転駆動される回転カッタ１０のカッタ２０によって、所定の大きさに切削、破砕されると共に、１次混合される。次に、落下して３個の回転打撃子３０によって２次混合され、良質土となって排出口７より排出される。
【０００５】
つぎに、特開平９−１９５２６６号公報には、混合装置の回転カッタのカッタの駆動シャフトへの取付方法について特に説明は無いが、従来実施されているカッタの駆動シャフトへの取付方法について以下に説明する。
図２３は従来例の回転カッタ１０ｃを示す正面断面図、図２４は図２３のＥ−Ｅ断面図である。これらの図において、駆動シャフト１１の両端部は混合装置１ａの枠体２に軸受け３１，３２により回転自在に支持されている。また、駆動シャフト１１の外周部には、カッタ２０を取着するカッタ取付部材１２ａが軸方向に所定数列（本例では６列）固設されており、各列毎に所定個数（本例では４個、図１４参照）のカッタ取付部材１２ａが駆動シャフト１１の円周方向に同位相で取着されている。各カッタ取付部材１２ａは、駆動シャフト１１に軸に直角に固設された板状部材１３と、板状部材１３の一面側に固設され、かつカッタ２０の基端部が挿入され固定される支持部材１４ａとから構成される。支持部材１４ａは、板状部材１３の幅方向端部に固設された一対の側板１５，１５とこの一対の側板１５，１５間に固設された蓋板１６ａとによりコの字形状に形成されている。板状部材１３にはボルト孔１７が設けられ、カッタ２０の基端部にはメネジ５０が設けられている。
【０００６】
カッタ２０を駆動シャフト１１に装着する場合には、カッタ２０の基端部を支持部材１４ａに挿入し、ねじ込みボルト５１をボルト孔１７に挿入してカッタ２０のメネジ５０に螺合し、締着する。カッタ２０は、支持部材１４ａの１箇所毎に１個装着される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成においては、以下のような問題点がある。
建設現場等から出る残土の被改良土には様々な種類のものがあり、例えば、比較的にさらさらとしてほぐし易い土、粘土質のもので比較的にほぐし難い土、あるいはいわゆるケーキと称する、水に溶けた粘土質の土を脱水、圧縮して硬く固めたような土等を、切削したり破砕し、さらに混合する必要がある。ところが、従来の混合装置では、上記のように、回転カッタ１０に所定形状のカッタ２０を装着し、同一の回転カッタ１０を様々な種類の被改良土に対して同様に使用しているので、混合性や作業効率が低下する場合が多く発生している。
【０００８】
すなわち、比較的にさらさらとしてほぐし易い土に対しては充分に混合性を満足できるが、前述のようなケーキと称する粘土質の固まりで、かつ比較的硬い土に対しては細かく切削されずに大きな固まりが残って混合性の面で充分な品質が得られない場合が多くある。
また、カッタ２０の並び方（刃先パターン）によっては、水分が多くて粘土質の土に対しては、土詰まりが発生する。例えば、図２５は回転カッタ１０ｃのカッタ２０ｃを配列した例の展開図である。図示するように、ケーキを細かく切削するために多数のカッタを細かいピッチで配設している。隣接したカッタ２０ｃ，２０ｃを並列して配置しており、本従来例で示す混合装置ではその軸方向の隙間Ｍは略４０mmに設定されている。このような回転カッタ１０ｃにおいて、矢印の方向に回転させると、先ず図の右側に示すように並列に隣接するカッタ２０ｃ，２０ｃの間のａ部に土が詰まり、その後カッタ２０ｃの根本近傍のｂ部にも土詰まりが発生するようになる。そして次第に図の中央部に示すｃ部のように土詰まりは成長し、カッタ根本のｄ部の土詰まりも成長する。さらに、末期には、ｅ部のように土の塊となり、回転カッタ１０ｃ全体がドラム状となって切削、混合の機能を発揮しなくなり、よって混合性及び作業効率が低下するという問題もある。
さらに、図２４において、ねじ込みボルト５１の頭部が欠損した場合、カッタ２０を箱型断面形状のカッタ取付部材１２ａから外すことは困難であり、交換作業に極めて時間がかかるという問題もある。
【０００９】
本発明は上記の問題点に着目し、被改良土の土質の種類に応じて混合性及び作業効率を向上でき、取付ボルト破損時にも短時間でカッタを交換できる土質改良機の混合装置及びその混合装置を用いた自走式土質改良機を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記の目的を達成するために、本発明に係る土質改良機の混合装置の第１発明は、枠体と、枠体内に回転自在に取着され、かつ外周部に複数のカッタを取り付けた駆動シャフトを回転させ、枠体内に投入された土及び土質改良材を切削、混合する回転カッタとを備えた土質改良機の混合装置において、駆動シャフトの外周部に軸方向に複数列、かつ各列に少なくとも１箇所以上設けられ、カッタを着脱自在に取り付ける複数のカッタ取付部を有し、同一のカッタ取付部に２個以上のカッタを取り付けた構成としている。
【００１１】
上記構成によれば、回転カッタの同一のカッタ取付部に２個以上のカッタを取り付けるようにしたので、土質に応じて、限られた個数のカッタ取付部の同一箇所に種類や個数の異なるカッタを取着することで対応可能となる。これにより、例えばケーキ質の場合には刃数を増加して、かつ形状を変えて刃の間隔を所定の小さい値にして土を細分化できるようにし、通常の土質の場合には刃を１個にして所定大きさに切削するなど、各種の土質に適合して土の細分化可能な回転カッタを得ることができる。したがって、各種の土質に対応して混合性能を向上でき、また小型で、かつ軽量のカッタを取り扱うだけなので交換作業が容易となる。
【００１２】
第２発明は、第１発明に基づき、同一のカッタ取付部に取り付ける複数個のカッタの刃先部を、それぞれ回転カッタの円周方向に位相をずらして配設した構成としている。
【００１３】
上記構成によれば、請求項１と同様の作用及び効果に加え、同一箇所に取り付けた複数個のカッタの刃先部を円周方向に位相をずらして配設するので、刃先が所定の斜めのラインを形成し、そのラインに沿って土が移動する。したがって、土詰まりが防止されるので、切削能力が良好な状態に維持できると共に、土の塊を斜めに細かく切削、破砕するので、その塊が砕け易く、混合性を向上できる。
【００１４】
第３発明は、第１又は第２発明に基づき、カッタは、カッタ取付部に通しボルト及びナットにより締着されている。
【００１５】
上記構成によれば、請求項１と同様の作用及び効果に加え、カッタを通しボルト及びナットにより締着しているため、カッタを単品で交換したり、あるいは種類や刃数の異なるカッタと交換したりする作業を容易に行うことができる。また、ボルト頭部が欠損しても、カッタの交換を容易にできる。
【００１８】
第４発明は、第２発明に基づき、複数のカッタの刃先部を回転カッタの円周方向にハの字形状に配置すると共に、ハの字形状の一方のラインの先端部のカッタと他方のラインの近接するカッタとの隙間を略９０mm以上とした構成としている。
【００１９】
上記構成によれば、カッタの刃先部の配列を円周方向にハの字形状にしたため、切削された土はハの字形状ラインに沿って回転カッタの軸方向の中央部に集められながら混合され、また側方に飛散し難いので、混合性が向上する。また、斜めに切削されるので土の塊が砕け易くなって切削、混合性をさらに向上する。さらに、ハの字形に配設された先端部のカッタとカッタとの間隔を略９０mm以上としたため、土がスムーズに移動して土詰まりが防止され、作業効率が向上する。
【００２０】
第５発明は、第１〜４発明のいずれか一項に基づき、カッタ取付部は、駆動シャフトの外周部に固設された板状部材と、断面凹形状の開口側が板状部材の一面側に固設され、カッタの基端部が挿入可能とされる支持部材と、板状部材の他面側の幅方向両端部にそれぞれ固設され、両者間にカッタの基端部が挿入可能とされる一対の突起部材とを有する構成としている。
【００２１】
上記構成によれば、カッタの回転方向に加わる曲げ力を支持部材又は突起部材により支持するため、カッタを締着している通しボルトに加わる上記曲げ力は非常に小さくなる。したがって、通しボルトの破損の恐れは少なく、耐久性を向上できる。
【００２２】
第６発明は、走行体を有する車体に搭載された土ホッパと、土質改良材ホッパと、土ホッパからの土及び土質改良材ホッパからの土質改良材を混合する第１〜５発明のいずれか一項に記載の混合装置とを備えた自走式土質改良機である。
【００２３】
上記構成によれば、多種の土質に対応して回転カッタのカッタ取付部の同一箇所に取り付けるカッタの種類及び刃数を変更し、カッタ取付部のカッタの着脱を容易とし、また軸方向に隣接するカッタの刃先を円周方向に位相をずらして配置し、あるいは回転カッタの円周方向にハの字形状に配置した一方のラインの先頭のカッタと他方のラインの近接するカッタとの隙間を所定値以上に大きくした回転カッタを有する混合機を備えたので、異なる土質に容易に対応でき、かつランニングコストを低減できる自走式土質改良機を提供できる。カッタが破損したときに、カッタの交換作業が容易なので、メンテナンス性が良い自走式土質改良機が得られる。したがって、任意の作業現場に移動し、その場所の土質に合わせた品質の高い土質改良が効率的にできるので、作業性が極めて良い。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る土質改良機の混合装置の実施形態について、図１〜図２１を参照して詳述する。
本発明に係る混合装置は、被改良土をほぐしたり、切削したりした後、その被改良土と土質改良材とを混合するものであるから、その構成は図２２に示したものと同様であってもよいし、あるいは図１に示すように、被改良土となる残土４をベルトコンベア３により開口部６から投入し、土質改良材５を混合装置１の上面や側面に設けられた、前記開口部６とは異なる他の改良材投入口から投入するようにしたものでもよい。改良材投入口へは、図示しない改良材供給装置からコンベアやシュータ等の図示しない搬送装置により土質改良材５が供給される。開口部６の近傍には所定数（同図では１個）の回転カッタ１０が配設され、その斜め下方には所定数（同図では３個）の回転打撃子３０が所定の位置に配設されている。回転カッタ１０は、枠体２に回転自在に支持された駆動シャフト１１と、駆動シャフト１１の外周部に取着された複数個のカッタ２０とを有している。また、枠体２の下部には排出口７が設けられている。回転カッタ１０及び回転打撃子３０は、図示しない駆動モータにより回転駆動される。
【００２５】
図２は標準カッタ２０ａを装着した第１実施形態の回転カッタ１０の側面断面図であり、図３は図２のＡ−Ａ矢視図である。駆動シャフト１１は混合装置１の枠体２に軸受３１，３２により回転自在に支持されている。駆動シャフト１１の外周部には、標準カッタ２０ａを装着するための所定個数（本例では６個）のカッタ取付部材１２が軸方向に所定間隔で固設されている。また、各カッタ取付部材１２は図３に示すように、駆動シャフト１１の半径方向に放射状に、かつ回転カッタ１０の円周方向にそれぞれ位相を１２０°ずつずらして、３個の標準カッタ２０ａの取付部（以後、カッタ取付部と言う）１２Ａを有しており、隣接するカッタ取付部材１２と円周方向にそれぞれ６０°ずつ位相をずらして取着されている。さらに、図２及び図３に示すように、駆動シャフト１１には、標準カッタ２０ａをカッタ取付部材１２に取着するときに、標準カッタ２０ａの底部を当接させて位置決めするストッパ１９が固設されている。
【００２６】
図４は、図３のＢ−Ｂ断面図である。図３及び図４において、カッタ取付部材１２は、駆動シャフト１１の円周方向に１２０°ずつ位相をずらして、かつ半径方向に突出して設けられた板状部材１３と、板状部材１３の一面側に設けられた支持部材１４とから構成され、板状部材１３にはボルト孔１７が設けられている。支持部材１４は板状部材１３の幅方向端部に固設された一対の側板１５，１５とこの一対の側板１５，１５間に固設された蓋板１６とよりなり、標準カッタ２０ａの基端部を挿入可能なコの字形状を形成している（すなわち、断面凹形状の開口部を有している）。蓋板１６には、締付孔１８が設けられている。また、標準カッタ２０ａの基端部にはボルト孔２２が穿設されている。図３に示すように、前述のストッパ１９の幅は一対の側板１５，１５間の距離よりも狭く、ストッパ１９の両側には隙間２５が設けられている。そして、本実施形態ではこれらの板状部材１３と支持部材１４によりカッタ取付部１２Ａを形成している。
【００２７】
標準カッタ２０ａを駆動シャフト１１に取着する場合には、標準カッタ２０ａの基端部をカッタ取付部１２Ａの支持部材１４に挿入し、その底部をストッパ１９に当接させて位置決めする。このとき、支持部材１４内の土は隙間２５から排出される。次に、通しボルト２１をカッタ取付部材１２の板状部材１３のボルト孔１７及び標準カッタ２０ａのボルト孔２２に挿入して貫通させ、支持部材１４の蓋板１６に設けられた締付孔１８からナット２３により締着する。したがって、１箇所のカッタ取付部１２Ａには１個の標準カッタ２０ａが取着され、回転カッタ１０は１８枚の標準カッタ２０ａを有する。
【００２８】
図５は本実施形態に係わる回転カッタ１０ａのカッタ取付部１２Ａの同一箇所に複数のカッタを取着する例を示す側面断面図であり、図６は図５のＣ−Ｃ矢視図である。駆動シャフト１１及びカッタ取付部材１２は前述の標準カッタ２０ａを装着したものと同一なのでこの部分の説明は省略する。ケーキカッタ２０ｂは図５に示すように４枚のケーキカッタ２０ｂ1 ，２０ｂ2 ，２０ｂ3 ，２０ｂ4 よりなり、６個のカッタ取付部材１２の各カッタ取付部１２Ａ（支持部材１４と板状部材１３）一箇所毎にそれぞれ４枚ずつ取着されている。４枚のケーキカッタ２０ｂ1 ，２０ｂ2 ，２１ｂ3 、２０ｂ4 は図６に示すように、刃先を互いに円周方向に位相をずらして取着されている。
【００２９】
図７は図６のＤ−Ｄ断面図であり、第１実施形態におけるケーキカッタ２０ｂのような複数のカッタのカッタ取付部１２Ａの詳細を示す。ケーキカッタ２０ｂの２枚のケーキカッタ２０ｂ1 ，２０ｂ2 はカッタ取付部材１２の板状部材１３の一面側に設けられた支持部材１４に挿入され、残り２枚のケーキカッタ２０ｂ3 ，２０ｂ4 は板状部材１３の他面側に位置し、通しボルト２１及びナット２３により各ケーキカッタ２０ｂ1 ，２０ｂ2 , ２０ｂ3 ，２０ｂ4 を貫通して板状部材１３に締着されている。したがって、本実施形態では、回転カッタ１０ａは合計７２枚のケーキカッタ２０ｂを有する。なお、各ケーキカッタ２０ｂ1 ，２０ｂ2 , ２０ｂ3 ，２０ｂ4 の板厚ｔ２は標準カッタ２０ａの厚さｔ１（図４参照）より薄くなっている。
【００３０】
図８は、本本実施形態に係る７２枚のケーキカッタ２０ｂを取着した回転カッタ１０ａの刃先パターン例を示した展開面である。同図に示すように、４枚のケーキカッタ２０ｂ1 ，２０ｂ2 ，２０ｂ3 ，２０ｂ4 の刃先は互いに駆動シャフト１１の円周方向に所定角度ずつ位相をずらして配設されていると共に、隣接するケーキカッタ２０ｂの刃先は上記４枚ずつの刃先がずれるように円周方向にさらに大きく位相をずらして配設されている。また、本実施形態においては、それぞれのケーキカッタ２０ｂ1 ，２０ｂ2 ，２０ｂ3 ，２０ｂ4 の刃先は複数のケーキカッタ２０ｂにわたって円周方向にハの字形状になるように配設されており、図示の矢印方向に回転させた場合に土が回転カッタ１０ａの幅方向の中央部に集まるように配置されている。そして、ハの字形状の一方のラインの先端に位置するカッタ２０ｂ1 と、他方のラインのカッタ２０ｂ1 に近接して配設されているカッタ（同図では、隣接するケーキカッタ２０ｂのカッタ２０ｂ4 ）との間隔Ｌは、略９２mmに設定してある。本発明者らは、所定の実験を行い、上記配置の回転カッタ１０ａによりケーキを切削した場合、土詰まりを起こすことなく細かく切削、混合することができることを確認している。
【００３１】
次に、上記のような構成による作用及び効果を説明する。
土質に対応して、カッタ取付部１２Ａの同一箇所に取着するカッタ２０の種類（刃先形状）及び刃数を変更し、土質に適合する刃先パターン及び刃先間隔を設定する。これにより、それぞれの土質に適合した土の塊の大きさ及び形状に切削され、混合される。そして、本発明者らは実験の結果、カッタ相互間の隙間が略４０mm以下では土詰まりを起こし、略９０mm以上であれば土詰まりを起こさないことを確認している。したがって、土質に適合するようにカッタ間の隙間を設定すれば良く、本発明によれば、所望のカッタ間隙間となるように一箇所のカッタ取付部１２Ａに所定数のカッタ２０を適宜選択して取り付けるようにする。すなわち、前述までの説明では、カッタ取付部材１２の各カッタ取付部１２Ａに、標準カッタ２０ａを１個、あるいはケーキカッタ２０ｂを４個取着する例について述べたが、本発明に係るカッタ取付部１２Ａには１個以上の任意の個数のカッタ２０を取着する。一箇所のカッタ取付部１２Ａに取着するカッタ枚数を調整することにより、各種のカッタ隙間に設定可能となる。
【００３２】
また、前述のようにカッタ取付部材１２はそれぞれ６０°位相をずらして取着されているため、通しボルト２１、ナット２３の着脱が容易に行える。したがって、各種の土質に適合するように、カッタ取付部材１２に取着するカッタ種類及びカッタ枚数を調整する際に、カッタ２０の交換作業が容易となる。また、万一通しボルト２１の頭部が折損しても、各カッタ２０及び板状部材１３には通しボルト２１用の貫通孔が設けてあるので、カッタ２０をカッタ取付部材１２から容易に取り外すことができる。
【００３３】
以上のことにより、カッタ２０の交換は容易であり、従来のように土質に対応して回転カッタ１０をセットで交換する必要がなくなるので、土質毎に適合させた回転カッタ１０を用意するためのランニングコストを削減でき、交換作業時間を短縮できる。また、同一の駆動シャフト１１を用いて、異なる種類の土質に最適な回転カッタ１０を得ることができ、汎用性の高い混合装置１を得ることができる。
【００３４】
図９は、本発明の混合装置１を搭載した自走式土質改良機４０の外観図である。履帯式走行体４１を有する車体４２のほぼ中央部に混合装置１を搭載し、前部には前記土質改良材５を投入する土質改良材ホッパ４３、及び土質改良される前記残土４を投入する土ホッパ４４を搭載し、土質改良材ホッパ４３と土ホッパ４４の下方には土質改良材５と残土４を搬送して混合装置１に投入するベルトコンベア３を配設している。また、後部には、エンジンや油圧機器等の動力装置４５、及び混合装置１により土質改良された改良土を車体後方へ排出する排出コンベア４６を搭載している。このような構成の自走式土質改良機４０により、所望の作業現場に自走で移動して土質改良作業を行うことができる。しかも、前述のように、混合装置１は回転カッタ１０のカッタ２０を交換することにより各種の土質に対応可能であり、汎用性の高い自走式土質改良機４０を構成できる。
なお、走行体は車輪式であっても良い。
【００３５】
つぎに、図１０に基づいて第２実施形態を説明する。図１０は、本実施形態の回転カッタ１０ｂの正面図である。図示しないが、カッタ取付部材１２は第１実施形態と同様に駆動シャフト１１の外周部に軸方向に所定間隔で６個固設されている。各カッタ取付部材１２はそれぞれ円周方向に１２０°ずつ位相をずらして３箇所のカッタ取付部１２Ａを有し、各カッタ取付部１２Ａには標準カッタ２０ａが半径方向に向けて取着されている。また、隣接するカッタ取付部材１２と円周方向に４０°ずつ位相をずらして取着されている。同図においては、標準カッタ２０ａはカッタ取付部材１２のカッタ取付部１２Ａの一箇所に１個取着されており、合計１８個の標準カッタ２０ａが取着されている。
【００３６】
図１１は、第２実施形態に係わる回転カッタ１０ｂの刃先パターン例を示す展開図である。図に示すように、隣接する標準カッタ２０ａ（図中のカッタ２０ａ1 とカッタ２０ａ2 ）は円周方向に位相をずらして配置されている。
【００３７】
図１２は、第２実施形態に係わる回転カッタのカッタ取付部の詳細を示す断面図である。カッタ取付部材１２の板状部材１３の一面側には凹形状断面を有する支持部材１４の開口部を固設し、他面側の幅方向両端部には対向する一対の突起部材２４，２４を固設している。この一対の突起部材２４，２４の間には、カッタ２０の基端部が挿入されるようになっている。図１２ではケーキカッタ２０ｂを取着した例を示しているが、カッタ取付部材１２の一面側の支持部材１４にはケーキカッタ２０ｂ1 ，２０ｂ2 を挿入し、他面側の一対の突起部材２４，２４の間にはケーキカッタ２０ｂ3 ，２０ｂ4 を挿入し、通しボルト２１及びナット２３により各ケーキカッタ２０ｂを板状部材１３に締着している。
【００３８】
本実施形態によると、隣接するカッタ（例えば、図１１に示すように各カッタ取付部１２Ａに１個のカッタを取着する場合のカッタ２０ａ1 とカッタ２０ａ2 ）は円周方向に位相をずらして配置されている。そのため、刃先パターンが回転カッタ１０の円周方向に斜めになるラインを形成し、軸方向に近接する２つの刃先間の間隔が所定値より大きくなるので、切削し混合した土が刃先間をスムーズに移動して土詰まりを起こすことはなくなる。この結果、切削能力及び混合能力を低下させることなく、効率的な切削、混合を行うことができる。また、第１実施形態と同様に土質に対応して、刃先形状や刃数を変更することにより、さらに効率的に切削、混合を行うことができる。
また、例えばケーキカッタ２０ｂの場合のようにカッタ取付部１２Ａの同一箇所に複数のカッタを取着する場合に、各カッタに回転カッタ１０の円周方向に加わる曲げ力は支持部材１４及び突起部材２４，２４により支持される。これにより、通しボルト２１に直接外力が加わることはなく、通しボルト２１の折損の恐れが少なくなり、混合装置の耐久性を向上できる。
【００３９】
図１３は、第３実施形態に係わるカッタ取付部の詳細を示す断面図である。同図において、カッタ取付部材１２の板状部材１３の両面にそれぞれ凹形状断面を有する支持部材１４の開口部を固設してカッタ取付部１２Ａを設けたものである。
本実施形態によると、各カッタ（図１３ではケーキカッタ２０ｂ）に回転カッタ１０の円周方向に加わる曲げ力は両側の支持部材１４，１４により支持される。これにより、通しボルト２１に直接外力が加わることはなく、通しボルト２１の折損の恐れが少なくなり、混合装置の耐久性を向上できる。
【００４０】
次に、図１４〜図１７に基づいて第４実施形態を説明する。図１４は本実施形態に係わる回転カッタ１０ｄの外周部のカッタ取付部１２Ａの設置例を示す展開図であり、図１５（ａ），（ｂ）はその回転カッタ１０ｄの側面図である。
これらの図において、回転カッタ１０ｄは所定大きさの径を有する略円筒形の駆動シャフト１１ｄを備えており、この駆動シャフト１１ｄの外周部には、所定の回転角度位置に所定個数の（図１４では、３個ずつの）カッタ取付部１２Ａが軸方向に所定間隔で配設されている。また、このカッタ取付部１２Ａの配設位置は駆動シャフト１１ｄの全周にわたって所定角度ずつ（同図では、略１５度ずつ）位相をずらして設けられており、全体として図１４に示すような刃先パターンを形成するように配置されている。
【００４１】
各カッタ取付部１２Ａは前述までの実施形態で説明したものと同様であり、図４、図１２あるいは図１３で示した構成となっている。そして、図１５（ａ）に示すように、複数のカッタ取付部１２Ａの内、選択したいずれかに所定のカッタを取り付けるようにし、その選択位置を増減してカッタ個数を変えて装着する。あるいは、図１５（ｂ）に示すように、装着するカッタの種類（形状や厚さ等）を変えてもよい。すなわち、各カッタ取付部１２Ａには、図１６に示すように所定刃先形状のカッタ２０を装着してもよいし、あるいは図１７に示すようにカッタ２０を装着しなくてもよい。この装着及び未装着の選択は、被改良土の種類に応じて行われる。また、装着するカッタ２０の種類も被改良土の種類に応じて変更される。
【００４２】
本実施形態の構成によれば、例えば、一般残土などで、比較的粘性がなく、ほぐし易い土（砂質土系の残土等）の場合には、例えば図１４の斜線部Ｂで示すカッタ取付部１２Ａを選択してここにほぐし用のカッタを装着し、その他のカッタ取付部１２Ａは未装着とし、これにより均一にほぐすようにする。また、一般残土よりも粘性があり、ほぐし難い土（比較的水分の少ない粘土まじりの残土等）の場合には、前記のほぐし用のカッタを図１４の斜線部Ｂで示すカッタ取付部１２Ａに装着すると共に、切削用のカッタを図１４の多点部Ａで示すカッタ取付部１２Ａに装着する。これにより、粘土質の土の固まりを細かく切削すると同時に、均一にほぐすようにする。あるいは、また、脱水ケーキ（水分を除去した、粘着性のある固まり状の土）や、水分を含んだ粘土まじりの残土等のほぐし難い土の場合には、図１４の全てのカッタ取付部１２Ａに切削用のカッタを装着する。これにより、カッタの取り付け間隔が小さくなり、粘土質の土の固まりをさらに細かく切削する。
【００４３】
このように、回転カッタ１０ｄに予め設けられた複数のカッタ取付部１２Ａの内、被改良土の種類に応じて所定のカッタ間隔となるようにカッタ取付部１２Ａを選択し、この選択したカッタ取付部１２Ａに被改良土の種類に応じた刃先形状を有するカッタを装着するので、被改良土のほぐし、切削等が均一に、しかも効率的に行われる。この結果、土質改良の品質及び効率を向上できる。
【００４４】
図１８〜２０により、第５実施形態を説明する。図１８は本実施形態に係わる回転カッタ１０ｅの外周部の刃先パターン例を示す展開図であり、図１９はその回転カッタ１０ｅの側面図である。
回転カッタ１０ｅの駆動シャフト１１の外周部には、所定個数のカッタ取付部１２Ａが駆動シャフト１１の回りに所定角度ずつ位相をずらして、かつ軸方向に所定間隔で配設されている。すなわち、駆動シャフト１１に直交する同一面内に所定角度ずつ（本実施形態では、略１２０度ずつ）位相をずらしてカッタ取付部１２Ａが配設されており、また、このカッタ取付部１２Ａの配設位置は駆動シャフト１１の軸方向に所定間隔毎に、かつ位相を所定角度ずつ（本実施形態では、６０度ずつ）ずらして設けられている。なお、同一位相では、軸方向３個所にカッタ取付部１２Ａが設けられており、よって軸方向に６列設けられている。これらの各カッタ取付部１２Ａの構成は、前述までの実施形態で説明した図４、図１２あるいは図１３で示した構成と同様である。
【００４５】
各カッタ取付部１２Ａには、被改良土の種類に応じた刃先形状の異なるカッタがそれぞれ所定本数装着される。図１８及び図１９に示した例では、１箇所のカッタ取付部１２Ａ（図示の１２ｂ）に１個の厚めのカッタ２０ｄが装着された列と、１箇所のカッタ取付部１２Ａ（図示の１２ｃ）に４枚の薄いカッタ２０ｅ，２０ｆ，２０ｇ，２０ｈが装着された列とが交互に配置された例を示している。
【００４６】
被改良土が一般残土などで、比較的粘性がなく、ほぐし易い土（砂質土系の残土等）の場合には、ほぐすために図２０に示すカッタ２０ｉのような、刃先が厚めのものが装着されると共に、切削するために図２０に示すカッタ２０ｊのような、刃先が薄めのものも装着される。また、例えば脱水ケーキ等の粘土まじりのほぐし難い残土の場合には、たたいて切削しながらほぐすために図２１に示すカッタ２０ｋのような、刃先が厚めで、かつ切削も可能なものが装着されると共に、細かく切削するために図２１に示すような（前記図１９参照）複数の薄いカッタ２０ｅ，２０ｆ，２０ｇ，２０ｈも装着される。
【００４７】
本実施形態の構成によると、被改良材の種類に応じて、刃先形状の異なるカッタを併用することが可能となる。すなわち、比較的ほぐし易い残土に対しては、カッタ２０ｉ（あるいは、カッタ２０ｋ）と、カッタ２０ｊ（あるいは、カッタ２０ｅ，２０ｆ，２０ｇ，２０ｈ）とを併用することにより、カッタ２０ｉ（あるいは、カッタ２０ｋ）で衝撃を与え、かつ混合し、さらにカッタ２０ｊ（あるいは、カッタ２０ｅ，２０ｆ，２０ｇ，２０ｈ）で細かく切削するので、全体の混合性能を向上できる。複数のカッタ２０ｅ，２０ｆ，２０ｇ，２０ｈを用いると、カッタ間隔を狭くできるので、この装着枚数を変えることにより切削の細かさを調節できる。
【００４８】
以上説明したように、土質に対応して、同一箇所のカッタ取付部１２Ａに、刃先形状や厚さ等のカッタの種類及び個数を変えて少なくとも１個以上のカッタを取着するので、刃先間隔や刃先パターンを任意に設定できる。これによって、混合装置に投入された土と土質改良材とを土質に適合した大きさ及び形状に切削して混合するので、効率的で、かつ均一に切削及び混合を行うことができる。そして、土質に応じてカッタを交換するので、ランニングコスト及び交換作業時間を低減できる。また、近接するカッタ間の刃先間隔を適切に設定することにより、土詰まりが防止され、切削能力及び混合能力を維持できる。さらに、カッタを通しボルトとナットにより着脱自在に取り付けており、これにより万一ボルトの頭部が折損しても容易にカッタを交換できる。
【００４９】
また、複数のカッタ取付部の内、いずれか選択したカッタ取付部のそれぞれの箇所に、異なる個数のカッタを取り付けたり、異なる種類のカッタを取り付けたり、あるいはこれらを組み合わせて取り付けることにより、容易に様々な刃先パターンの回転カッタが得られる。したがって、被改良土の土質に応じて、このような様々なパターンを得て、種々の機能を選択することができるので、効率的に、そして精度良く均一に混合ができる。
【００５０】
また、カッタの厚さ及び/ 又は形状を変えてカッタの種類を変更することにより、被改良土の土質に応じて、大まかに切削するカッタ、細かく切削するカッタ、ほぐすためのカッタ、砕くためのカッタ、あるいは混合するためのカッタ等、様々な機能に対応するカッタを装着できる。したがって、能率的に、そして精度良く均一に混合できる。
【００５１】
以上により、各種の土質に容易に対応でき、かつ効率的に切削、混合でき、コストが安い土質改良機の混合装置及びその混合装置を用いた自走式土質改良機を提供できる。
【００５２】
なお、上記実施形態では複数のカッタ取付部１２Ａを有するカッタ取付部材１２を駆動シャフト１１の軸方向に並列に複数列配置しているが、本発明はこれに限定されることなく、例えばカッタ取付部１２Ａをそれぞれ１個有するカッタ取付部材を各列に複数個固設し、これらの複数個のカッタ取付部材を複数列配設するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る混合装置の構成例を示す側面断面図である。
【図２】第１実施形態に係わる回転カッタの側面断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ矢視図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】第１実施形態に係わる回転カッタのカッタ取付部の同一箇所に複数のカッタを取着する例を示す側面断面図である。
【図６】図５のＣ−Ｃ矢視図である。
【図７】図６のＤ−Ｄ断面図である。
【図８】回転カッタの刃先パターン例を示す展開図である。
【図９】本発明の混合装置を有する自走式土質改良機の外観図である。
【図１０】第２実施形態に係わる回転カッタの正面図である。
【図１１】第２実施形態に係わる回転カッタの刃先パターン例を示す展開図である。
【図１２】第２実施形態に係わる回転カッタのカッタ取付部の詳細を示す断面図である。
【図１３】第３実施形態に係わる回転カッタのカッタ取付部の詳細を示す断面図である。
【図１４】第４実施形態に係わるカッタ取付部の設置例を示す展開図である。
【図１５】（ａ）は第４実施形態に係わる回転カッタのカッタ装着例を示す側面図、（ｂ）は同、他の異なる種類のカッタの装着例を示す側面図である。
【図１６】第４実施形態に係わるカッタ装着図である。
【図１７】第４実施形態に係わるカッタ未装着図である。
【図１８】第５実施形態に係わる回転カッタの刃先パターン例を示す展開図である。
【図１９】第５実施形態に係わる回転カッタの側面図である。
【図２０】第５実施形態に係わるカッタの装着例の説明図である。
【図２１】第５実施形態に係わるカッタの他の装着例の説明図である。
【図２２】混合装置の構成を示す側面断面図である。
【図２３】従来の回転カッタの一例を示す正面断面図である。
【図２４】図２３のＥ−Ｅ断面図である。
【図２５】ケーキカッタ刃先の配列の一例を示す展開図である。
【符号の説明】
１，１ａ…混合装置、２…枠体、１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｄ，１０ｅ…回転カッタ、１１，１１ｄ…駆動シャフト、１２…カッタ取付部材、１２Ａ…カッタ取付部、１３…板状部材、１４…支持部材、１５…側板、１６…蓋板、１９…ストッパ、２０…カッタ、２０ａ…標準カッタ、２０ｂ…ケーキカッタ、２１…通しボルト、２３…ナット、２４…突起部材、４０…自走式土質改良機、４１…走行体、４２…車体、４３…改良材ホッパ、４４…土ホッパ、４６…排出コンベア。
Claims (6)
- 枠体と、枠体内に回転自在に取着され、かつ外周部に複数のカッタを取り付けた駆動シャフトを回転させ、枠体内に投入された土及び土質改良材を切削、混合する回転カッタとを備えた土質改良機の混合装置において、
駆動シャフト(11)の外周部に軸方向に複数列、かつ各列に少なくとも１箇所以上設けられ、カッタ(20)を着脱自在に取り付ける複数のカッタ取付部(12A)
を有し、同一のカッタ取付部(12A)に２個以上のカッタ(20)を取り付けた
ことを特徴とする土質改良機の混合装置。 - 請求項１記載の土質改良機の混合装置において、
同一のカッタ取付部(12A) に取り付ける複数個のカッタ(20)の刃先部を、それぞれ回転カッタ(10)の円周方向に位相をずらして配設した
ことを特徴とする土質改良機の混合装置。 - 請求項１又は２記載の土質改良機の混合装置において、
カッタ(20)は、カッタ取付部(12A) に通しボルト(21)及びナット(23)により締着されている
ことを特徴とする土質改良機の混合装置。 - 請求項２記載の土質改良機の混合装置において、
複数のカッタ(20)の刃先部を回転カッタ(10)の円周方向にハの字形状に配置すると共に、ハの字形状の一方のラインの先端部のカッタ(20)と他方のラインの近接するカッタ(20)との隙間を略９０mm以上とした
ことを特徴とする土質改良機の混合装置。 - 請求項１〜４のいずれか一項に記載の土質改良機の混合装置において、
カッタ取付部(12A) は、駆動シャフト(11)の外周部に固設された板状部材(13)と、断面凹形状の開口側が板状部材(13)の一面側に固設され、カッタ(20)の基端部が挿入可能とされる支持部材(14)と、板状部材(13)の他面側の幅方向両端部にそれぞれ固設され、両者間にカッタ(20)の基端部が挿入可能とされる一対の突起部材(24,24)
とを有する
ことを特徴とする土質改良機の混合装置。 - 走行体を有する車体に搭載された土ホッパと、土質改良材ホッパと、土ホッパからの土及び土質改良材ホッパからの土質改良材を混合する請求項１〜５のいずれか一項に記載の混合装置とを備えた
ことを特徴とする自走式土質改良機。
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