(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のチャック体を攪拌軸外周面に押し付けて攪拌軸を掴み固定するチャック装置本体と、攪拌軸を構成する軸体同士が継手によって連結されたジョイント部分で上記チャック装置本体が攪拌軸を掴み固定するようにチャック位置を決める位置決め手段とを具備し、この位置決め手段は、チャック装置本体と攪拌軸長さ方向に間隔を置いた位置で攪拌軸の径方向にスライドするピンと、チャック装置本体がジョイント部分に位置する状態で上記ピンに対向するように攪拌軸に設けられたピン係合部と、上記ピンをこのピン係合部に係合する方向に駆動するピン駆動手段とを具備することを特徴とする地盤改良機用攪拌軸のチャック装置。
【請求項２】
ピン駆動手段は、ピンをピン係合部に係合する突出位置とピン係合部から離脱する後退位置との間で往復移動させるように構成されたことを特徴とする請求項１記載の地盤改良機用攪拌軸のチャック装置。
【請求項３】
ピン駆動手段は、駆動源としての流体圧シリンダと、この流体圧シリンダの伸縮力をピンの往復移動力に変換するリンク部材とを具備することを特徴とする請求項２記載の地盤改良機用攪拌軸のチャック装置。
【請求項４】
ピン駆動手段として、ピンを攪拌軸の外周面に弾性的に押圧するバネが設けられたことを特徴とする請求項１記載の地盤改良機用攪拌軸のチャック装置。
【請求項５】
ピンの先端に、攪拌軸の外周面に接触して回転するローラが設けられたことを特徴とする請求項４記載の地盤改良機用攪拌軸のチャック装置。
【請求項６】
ピンがピン係合部に係合したことを外部に対して表示する表示手段が設けられた請求項１乃至５のいずれかに記載の地盤改良機用攪拌軸のチャック装置。
【請求項７】
表示手段として、ピンの移動を検出して電気信号を出力する検出部と、この検出部からの電気信号に基づいてピンの状態をオペレータに報知する報知部とを具備することを特徴とする請求項６記載の地盤改良機用攪拌軸のチャック装置。
【請求項８】
検出部がピン係合部に対するピンの係合を検出しない状態でチャック装置本体の作動を禁止するインターロック手段が設けられたことを特徴とする請求項７記載の地盤改良機用攪拌軸のチャック装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は軟弱地盤に攪拌軸を貫入して地盤安定剤を注入し、攪拌して地盤を改良する地盤改良機において、攪拌軸を掴み固定して昇降体と一体に昇降させるためのチャック装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
地盤改良機の全体構成と作用を図７，８によって説明する。
【０００３】
図７において、１はクローラ式のベースマシンで、このベースマシン１の前部にリーダ２が立てられ、リーダサポート３とステイ４によって支えられる。
【０００４】
このリーダ２には、昇降体５が、図示しない昇降駆動手段（たとえばベースマシン１に搭載されたウィンチとここから引き出されたロープ）によりリーダ２に沿って昇降する状態で設けられ、この昇降体５にチャック装置６が設けられている。
【０００５】
このチャック装置６は、ここでは図示しないが複数のチャックピース（チャック体）を備え、チャック装置６内を貫通する攪拌軸７がこのチャックピースによって外周から掴み固定される。
【０００６】
これにより、チャック装置６を介して攪拌軸７が昇降体５に連結され、昇降体５と一体に昇降する。
【０００７】
一方、リーダ下部には攪拌駆動装置８が設けられ、攪拌軸７がこの攪拌駆動装置８によってその軸心まわりに回転駆動される。
【０００８】
９は攪拌軸７の下端に設けられた攪拌翼、１０は攪拌軸上端を支持しながら攪拌軸７とともに昇降移動するスライダである。
【０００９】
図８の（イ）は攪拌軸７を改良対象地盤上にセットした施工準備状態を示し、この状態から（ロ）に示すように攪拌軸７を地盤中に貫入させ、一定深度で（ハ）に示すように一旦チャック装置６を攪拌軸７から切り離して上昇させ、攪拌軸７の上部をチャックし直した上で（ニ）に示すように再び攪拌軸７を地盤中に貫入させる。
【００１０】
そして、この貫入工程、または貫入後の引き抜き工程で、攪拌軸７の上端から供給した地盤安定剤を攪拌軸下端から噴出させて地盤中に注入し、同時に攪拌軸７を回転させて地盤と安定剤を攪拌混合させる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
このような地盤改良機において、地盤が硬い場合や粘性土の場合に貫入・引き抜き能力を上げる必要が生じる。
【００１２】
この貫入・引き抜き力は、昇降駆動力を上げながら、それによってチャック装置６での攪拌軸７の滑りが発生しないようにチャック装置６による攪拌軸７の掴み固定力（シリンダでチャックピースを駆動するものではシリンダ推力）をアップさせることで高めることができる。
【００１３】
ところが、複数のチャックピースを攪拌軸外周面に押し付けて掴み固定力を得るチャック形式では、この掴み固定力を強くすると鋼管製で中空の攪拌軸７が損傷するおそれがある。
【００１４】
この点の対策として、攪拌軸７の肉厚を大きくするか内部に補強材を入れることが考えられるが、こうすると攪拌軸７の製作コストが高騰する上に攪拌軸７の重量が増すため、実質的な貫入・引き抜き力が目減りしてしまい、所期の目的が果たせなくなる。
【００１５】
なお、攪拌軸７の外周に凹部を設け、この凹部に係止爪を引っ掛けて昇降させるチャック形式（特開平１０−２８０３８９号参照）をとれば外圧による攪拌軸７の損傷は防止できる。しかし、この構成において昇降能力を上げると、係止爪と凹部が塑性変形するおそれがあるため、係止爪の接触面積を拡大すべく溝を深く、広くする必要がある。そうすると、攪拌軸７の曲げ、ねじり強度が著しく低下し、攪拌軸７が折れ易くなる。従って、結果的に施工能力が落ちるため、根本的な解決策とはならない。
【００１６】
ところで、攪拌軸７は、図９に示すように複数本の軸体７ａ，７ａ同士を継手７ｂ，７ｃで継ぎ足し連結して構成され、この継手７ｂ，７ｃは軸体７ａと比較して遙かに肉厚が大きくて強いため、この継手７ｂ，７ｃによるジョイント部分Ｊでは掴み固定力を大きくしてもその外圧に十分耐えることができる。
【００１７】
しかし、この場合、ジョイント部分Ｊは、リーダ２の前方にあり、かつ、多くの場合は上方にあってベースマシン１内のオペレータから見にくいため、チャック装置６を確実にこのジョイント部分Ｊに位置させてチャック作用を行わせるのは困難となる。このため、チャック位置がジョイント部分Ｊからずれて攪拌軸７（軸体７ａ）が損傷する可能性がある。
【００１８】
なお、ジョイント部分Ｊに塗装で目印を付けても、同部分Ｊは泥等が付着するため、この目印が無駄となる。
【００１９】
そこで本発明は、複数のチャック体を攪拌軸外周面に押し付けて攪拌軸を掴み固定する構成を前提として、確実に攪拌軸のジョイント部分でチャック作用を行うことができる地盤改良機用攪拌軸のチャック装置を提供するものである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、複数のチャック体を攪拌軸外周面に押し付けて攪拌軸を掴み固定するチャック装置本体と、攪拌軸を構成する軸体同士が継手によって連結されたジョイント部分で上記チャック装置本体が攪拌軸を掴み固定するようにチャック位置を決める位置決め手段とを具備し、この位置決め手段は、チャック装置本体と攪拌軸長さ方向に間隔を置いた位置で攪拌軸の径方向にスライドするピンと、チャック装置本体がジョイント部分に位置する状態で上記ピンに対向するように攪拌軸に設けられたピン係合部と、上記ピンをこのピン係合部に係合する方向に駆動するピン駆動手段とを具備するものである。
【００２１】
請求項２の発明は、請求項１の構成において、ピン駆動手段は、ピンをピン係合部に係合する突出位置とピン係合部から離脱する後退位置との間で往復移動させるように構成されたものである。
【００２２】
請求項３の発明は、請求項２の構成において、ピン駆動手段は、駆動源としての流体圧シリンダと、この流体圧シリンダの伸縮力をピンの往復移動力に変換するリンク部材とを具備するものである。
【００２３】
請求項４の発明は、請求項１の構成において、ピン駆動手段として、ピンを攪拌軸の外周面に弾性的に押圧するバネが設けられたものである。
【００２４】
請求項５の発明は、請求項４の構成において、ピンの先端に、攪拌軸の外周面に接触して回転するローラが設けられたものである。
【００２５】
請求項６の発明は、請求項１乃至５のいずれかの構成において、ピンがピン係合部に係合したことを外部に対して表示する表示手段が設けられたものである。
【００２６】
請求項７の発明は、請求項６の構成において、表示手段として、ピンの移動を検出して電気信号を出力する検出部と、この検出部からの電気信号に基づいてピンの状態をオペレータに報知する報知部とを具備するものである。
【００２７】
請求項８の発明は、請求項７の構成において、検出部がピン係合部に対するピンの係合を検出しない状態でチャック装置本体の作動を禁止するインターロック手段が設けられたものである。
【００２８】
上記構成によると、チャック作用を行うチャック装置本体とは別に、同本体を攪拌軸のジョイント部分に位置決めするための位置決め手段を設けたから、チャック装置本体によるチャック作用を確実に攪拌軸ジョイント部分で行わせることができる。
【００２９】
すなわち、チャック装置本体がジョイント部分から外れた位置でチャック作用を行って攪拌軸の軸体が損傷するというおそれがない。
【００３０】
従って、チャック力をアップさせて昇降力を上げ、地盤改良機の貫入・引き抜き能力を高めることが可能となる。
【００３１】
この場合、ピンの状態（ピンの外見長さ。請求項３ではこれに加えて流体圧シリンダの伸び具合）によってピンが攪拌軸側のピン係合部に係合したか否か（チャック装置本体がジョイント部分に位置しているか否か）が外部から容易に判別できるため、たとえば昇降ストローク計でジョイント部の位置を検出する方式のように検出誤差が生じたり、チャック装置本体を攪拌軸から切り離して再度チャックするまでの間に攪拌軸にずれが生じたりするといった誤検出要因がなく、より確実な位置決め作用を行うことができる。
【００３２】
また、請求項２，３の構成によると、ピンをピン係合部に対して係合と離脱の双方でピン駆動手段によって移動させるため、チャック解放時に、ピンがピン係合部から外れずにチャック装置の移動に支障を来す等のおそれがない。
【００３３】
とくに請求項３の構成によると、流体圧シリンダによりリンク部材を回動させてピンを往復移動させるため、ピン係合部に対するピンの係脱を確実に行わせることができるとともに、遠隔操作が容易となる。
【００３４】
一方、請求項４，５の構成によると、バネの力でピンをピン係合部に係合させ、ピンの離脱はチャック装置本体を攪拌軸から切り離して上昇させる動き（ピンとピン係合部の相対移動）によって自動的に行われるため、構造が簡単で設備コストが安くてすむ。
【００３５】
請求項６〜８の構成によると、ピン係合に対するピンの係合・離脱が表示手段によって別途表示されるため、位置決め操作をより簡単、正確に行うことができる。
【００３６】
また、請求項８の構成によると、ピンがピン係合部に係合していない（チャック装置本体がジョイント部分に位置していない）状態ではインターロック手段によってチャック動作が禁止されるため、誤った位置でチャック操作が行われて攪拌軸が損傷するおそれがない。
【００３７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図１〜図６によって説明する。
【００３８】
第１実施形態（図１〜図３参照）
このチャック装置は、ベース１１によって昇降体（ここでは図示しない。図７参照）に一体に昇降可能に結合される。
【００３９】
ベース１１には、ベアリング１２を介してスピンドル１３が攪拌軸７の軸心Ｏまわりに回転自在に結合され、このスピンドル１３内を攪拌軸７が貫通する。
【００４０】
スピンドル１３の上下両端部には、攪拌軸７の外周面に嵌合する角穴１４ａ，１４ａを備えたガイドプレート１４，１４が取付けられ、攪拌軸７の回転力がこのガイドプレート１４，１４を介してスピンドル１３に伝えられる。これにより、ベース１１は静止したままスピンドル１３が攪拌軸７と一体に回転するようになっている。
【００４１】
チャック装置本体Ａは、複数のチャックピース１５…と、この各チャックピース１５…を作動させるチャックホルダー１６…と、このチャックホルダー１６…の駆動源としての流体圧シリンダ（たとえば油圧シリンダ。以下、チャックシリンダという）１７…等から成っている。
【００４２】
チャックホルダー１６…は、ベアリング１８…を介してハウジング１９…に取付けられ、このハウジング１９…とベース１１との間にチャックシリンダ１７…が取付けられている。
【００４３】
こうして、チャックシリンダ１７…の伸縮作動によってハウジング１９…とともにチャックホルダー１６…が攪拌軸７の軸方向に移動するように構成されている。
【００４４】
各チャックピース１５…は、チャックホルダー１６…と対向する位置で、スピンドル１３に設けられたチャックピース穴２０…を介して攪拌軸７の径方向にスライド自在に設けられている。
【００４５】
なお、各チャックピース１５…は、公知（たとえば特開平１１−１９０１８６号参照）のように、スピンドル１３との間に設けられた戻しバネ（図示しない）によって常に解放方向に付勢されている。
【００４６】
チャックピース１５とチャックホルダー１６とは、上下方向に延びる互いの傾斜面１５ａ，１６ａで接触し、チャックホルダー１６の上方移動時に、図１の右側及び図２に示すように、上記傾斜面１５ａ，１６ａのくさび作用によってチャックピース１５が攪拌軸７の外周面に押し付けられてチャック作用が行われ、下方移動時に、図１の左側に示すようにチャックピース１５が前記戻しバネのバネ力によって攪拌軸外周面から離れてチャック作用が解除される。
【００４７】
次に、位置決め手段を説明する。
【００４８】
攪拌軸７を構成する軸体７ａ，７ａは、前記のように図９の継手７ｂ，７ｃによってジョイントされている（図１中のＪはこのジョイント部分を示す）。
【００４９】
チャック装置本体Ａの上方における、このジョイント部分Ｊの長さ寸法よりも短い間隔を置いた位置に、位置決め手段を構成する周方向複数本のピン２１…が、スピンドル１３に取付けられたピンガイド２２…に沿って攪拌軸径方向にスライドし得る状態で設けられている。
【００５０】
一方、スピンドル外側におけるこのピン２１…に対応する位置には、大略三角形のリンク部材２３…が水平軸まわりに回動自在に取付けられ、このリンク部材２３…の作用点部分にピン２１…の基端部がピン連結されている。
【００５１】
リンク部材２３…の力点部分には、ベース１１に取付けられた流体圧シリンダ（たとえば油圧シリンダ。以下、ピンシリンダという）２４…がベアリング２５…を介して連結され、このピンシリンダ２４…の伸縮力がベアリング２５を介してリンク部材２３にこれの回動力として伝えられる。
【００５２】
すなわち、ピンシリンダ２４…の伸縮動作により、リンク部材２３…が回動してピン２１…が攪拌軸７に接近する突出位置（図１右側及び図３に示す位置）と、ピン２１…が攪拌軸７から離間する後退位置（図１左側に示す位置）との間で移動するようになっている。
【００５３】
一方、攪拌軸ジョイント部分Ｊの外周面にはピン係合部（凹部）２６…が設けられ、ピン２１…が、上記突出位置でピン係合部２６…に係合し、上記後退位置でピン係合部２６…から離脱するように構成されている。
【００５４】
この構成により、ピン２１…がピン係合部２６…に係合した状態で、必ずチャックピース１５…が攪拌軸ジョイント部分Ｊに位置するため、この状態でチャック装置本体Ａを作動させることによって確実にジョイント部分Ｊを掴み固定することができる。
【００５５】
いいかえれば、ピン２１…がピン係合部２６…に係合しなければ、チャック装置本体Ａがジョイント部分Ｊからずれていることが判るため、これらが係合するまでこのチャック装置全体を攪拌軸７の軸方向に位置調節すればよい。
【００５６】
そして、ピン２１…がピン係合部２６…に係合しているか否かは、ピン２１…の状態（ピンの外見長さ）、またはピンシリンダ２４の伸び具合によって外部から一目で容易に判別できるため、ジョイント部分Ｊから外れた位置でチャック作用を行って攪拌軸７（中空の軸体）が損傷するおそれがない。
【００５７】
従って、チャック力をアップさせて昇降力を上げ、地盤改良機の貫入・引き抜き能力を高めることが可能となる。
【００５８】
しかも、上記のようにピン２１…をピン係合部２６に係合させることによってチャック装置本体Ａをジョイント部分Ｊに位置決めするため、昇降ストローク計でジョイント部分Ｊの位置を検出する方式のように検出誤差が生じるおそれもないし、チャック装置本体Ａを攪拌軸７から切り離して再度チャックするまでの間に攪拌軸７にずれが生じる等の誤検出要因が一切ない。このため、位置決め作用の確実性が格段に高いものとなる。
【００５９】
また、ピン２１…をピン係合部２６…に対して係合と離脱の双方でピンシリンダ２４及びリンク部材２３によって駆動するため、チャック解放時に、ピン２１…がピン係合部２６…から外れずにチャック装置の移動に支障を来す等のおそれがない。
【００６０】
加えて、ピンシリンダ２４によりリンク部材２３を回動させてピン２１を往復移動させるため、ピン係合部２６に対するピン２１の係脱を確実に行わせることができる。また、図示しないバルブの操作によってピンシリンダ２４を伸縮制御すればよいため、遠隔操作が容易となる。
【００６１】
第２実施形態（図４参照）
第２実施形態においては、ピン２１がピン係合部２６に係合したことを外部（図７のベースマシン１内のオペレータ）に表示する表示手段として、ピンシリンダ２４が伸長作動したことを検出するリミットスイッチ２７が設けられ、ピン係合時に、このリミットスイッチ２７からの検出信号に基づくコントローラ２８からの信号によって報知部２９が作動し、オペレータに「ピン係合」を報知するように構成されている。
【００６２】
報知部２９は、ブザーやチャイムのような発音体、または振動を発するものでもよいし、ランプでもよい。
【００６３】
こうすれば、オペレータが「ピン係合」を容易に、しかもより正確に確認することができる。
【００６４】
また、この実施形態では、コントローラ２８からインターロック装置３０に信号が送られ、万が一、上記「ピン係合」が検出されない状態で誤ってチャック装置本体Ａが操作されてもチャック動作を禁止する（たとえばチャックシリンダ１７を制御するバルブを閉じる）ように構成されている。
【００６５】
この構成により、誤ったチャック動作によって攪拌軸７が損傷することを防止するという所期の目的をより一層確実に達成することができる。
【００６６】
第３実施形態（図５参照）
第３実施形態においては、ピン２１がピン係合部２６に係合したことを外部に表示する表示手段として、ピンシリンダ２４によって移動する部分（たとえば図示のようにピンシリンダ２４とベアリング２５の連結部分）に、ピンシリンダ２４の伸縮作動に連動して回動するリンク３１が設けられている。
【００６７】
このリンク３１には、リンク３１の動きをより強調して外部に表示できるように先端に表示部（たとえば球体や円板）３２が設けられている。
【００６８】
こうすれば、「ピン係合」を目視で判別する方式をとる場合に、ピン２１そのものの状態を見る場合よりも明確に判別することができる。
【００６９】
第４実施形態（図６参照）
第４実施形態においては、ピン駆動手段としてピン２１を常にジョイント部分Ｊの外周面に弾性的に押し付けるバネ３３が設けられるとともに、ピン２１の先端に、ジョイント部分外周面に接触して水平軸まわりに回転するローラ３４が設けられている。
【００７０】
この構成によると、チャック装置本体Ａがジョイント部分Ｊの適正なチャック位置に達すると、バネ３３の力によってローラ３４がジョイント部分Ｊのピン係合部２６に自動的に係合する。また、ピン係合部２６からのローラ３４の離脱も、チャック装置本体Ａをチャック解除状態で上昇させる動き（ローラ３４とピン係合部２６の相対移動）によって自動的に行われるため、操作が容易になるとともに、構造が簡単で設備コストが安くてすむ。
【００７１】
なお、この場合、ローラ３４がピン係合部２６に抵抗無くスムーズに係脱し得るように、図示のごとくピン係合部２６を、上下に傾斜面を持ったなだらかな凹状に形成するのが望ましい。
【００７２】
その他の実施形態
（１）上記実施形態では、ピンシリンダ２４の伸縮力をリンク部材２３により攪拌軸径方向のスライド力に変換してピン２１に伝える構成をとったが、ピン２１をシリンダで直接スライド駆動する構成をとってもよい。
【００７３】
（２）上記実施形態では、攪拌軸ジョイント部分Ｊに設けたピン係合部２６にピン２１を係合させて適正なチャック位置を検出する構成をとったが、ジョイント部分Ｊに凸部を設け、リンクの先端がこの凸部に接触して水平軸まわりに回動することによって適正チャック位置を検出する構成をとってもよい。
【００７４】
この場合、リンクの回動を目視で確認するようにしてもよいし、図４に示す第２実施形態で用いたリミットスイッチ等の電気的検出手段で検出するようにしてもよい。また、図６に示す第４実施形態のようにリンクの先端に常に攪拌軸外周面に接触して回転するローラを設けてもよい。
【００７５】
（３）上記実施形態では、複数のチャックピース１５…をチャックシリンダ１７…により攪拌軸７の径方向にスライドさせてジョイント部分Ｊの外周面に押し付けるチャック方式を例にとったが、固定アームと、シリンダによって垂直軸まわりに回動するチャックアームとでジョイント部分Ｊを外周から抱持するチャック方式をとってもよい。
【００７６】
【発明の効果】
上記のように本発明によると、チャック作用を行うチャック装置本体とは別に、同本体を攪拌軸のジョイント部分に位置決めするための位置決め手段を設けたから、チャック装置本体によるチャック作用を確実に攪拌軸ジョイント部分で作用させることができる。
【００７７】
従って、チャック装置本体がジョイント部分から外れた位置でチャック作用を行って攪拌軸の軸体が損傷するというおそれがない。このため、チャック力をアップさせて昇降力を上げ、地盤改良機の貫入・引き抜き能力を高めることが可能となる。
【００７８】
また、ピンの状態によってピンが攪拌軸側のピン係合部に係合したか否かが外部から容易に判別できるため、たとえば昇降ストローク計でジョイント部の位置を検出する方式のように検出誤差が生じたり、チャック装置本体を攪拌軸から切り離して再度チャックするまでの間に攪拌軸にずれが生じたりするといった誤検出要因がなく、より確実な位置決め作用を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施形態にかかるチャック装置の断面図である。
【図２】  図１の一部拡大図である。
【図３】  図２とは別の図１の一部拡大図である。
【図４】  本発明の第２実施形態を示す図３相当図である。
【図５】  本発明の第３実施形態を示す図３相当図である。
【図６】  本発明の第４実施形態を示す図３相当図である。
【図７】  地盤改良機の全体構成を示す概略側面図である。
【図８】  （イ）（ロ）（ハ）（ニ）は地盤改良機による作業工程を示す概略側面図である。
【図９】  地盤改良機における攪拌軸のジョイント部分の拡大断面図である。
【符号の説明】
７  攪拌軸
Ｊ  攪拌軸のジョイント部分
Ａ  チャック装置本体
１５  チャック装置本体を構成するチャックピース（チャック体）
１６  同チャックホルダー
１７  同チャックシリンダ
２１  位置決め用のピン
２３  ピン駆動手段を構成するリンク部材
２４  同ピンシリンダ
２６  ピン係合部
２７  表示手段を構成する検出部としてのリミットスイッチ
２８  表示手段を構成するコントローラ
２９  同報知部
３０  インターロック装置（インターロック手段）
３１  表示手段としてのリンク
３２  リンクの表示部
【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】
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【図８】
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【図９】
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