(57)【要約】【課題】  回転抵抗をできるだけ小さくして折損や曲り等の損傷を抑制するとともに、回転抵抗を少なくしても掘削性能を向上させるようにする。【解決手段】  作業車両１に取付けられるベース体１０と、ベース体１０の左右に突出して設けられベース体１０に回転可能に支持される一対の回転ヘッド１１と、各回転ヘッド１１に突設された複数の掘削撹拌翼２０とを備え、掘削撹拌翼２０を、先端に直線状の稜線２１を有した山形状の爪体２２を備えて構成し、爪体２２の稜線２１が回転ヘッド１１の回転軸Ｐを中心とした円Ｑａ，Ｑｂの接線方向に沿うように掘削撹拌翼２０を回転ヘッド１１に設けた。【選択図】  図２
2014173402.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業車両に取付けられる金属製のベース体と、該ベース体の左右に突出して設けられ該ベース体に回転可能に支持される一対の金属製の回転ヘッドと、該各回転ヘッドに突設された複数の金属製の掘削撹拌翼とを備えた地盤の掘削撹拌装置において、
上記掘削撹拌翼を、先端に直線状の稜線を有した山形状の爪体を備えて構成し、該爪体の稜線が回転ヘッドの回転軸を中心とした円の接線方向に沿うように該掘削撹拌翼を上記回転ヘッドに設けたことを特徴とする地盤の掘削撹拌装置。
【請求項２】
上記掘削撹拌翼を、上記回転ヘッドに固定され上記爪体を支持する支持部材を備えて構成し、上記爪体を上記支持部材に着脱可能に設けたことを特徴とする請求項１記載の地盤の掘削撹拌装置。
【請求項３】
上記爪体を、上記回転ヘッドの回転軸を中心とした円の円周方向に対向する略三角形状の一対の起立壁面と、該起立壁面に連設され上記稜線を形成する一対の傾斜壁面とを備えたブロック状に形成し、該爪体の基端側に係合凹部を形成し、上記支持部材に上記爪体の係合凹部に係合する係合凸部を形成し、上記爪体をその係合凹部を上記支持部材の係合凸部に係合させて該支持部材に取り付け可能にし、上記爪体の係合凹部を構成する壁部及び係合凸部を貫通する貫通孔を設け、該貫通孔に挿通されて上記係合凹部の係合凸部に対する係合をロックするロックキーを備えたことを特徴とする請求項２記載の地盤の掘削撹拌装置。
【請求項４】
上記支持部材を、上記係合凸部の横幅よりも大きな横幅を有した固着板を備えて構成し、該固着板の横幅方向が上記爪体の稜線と平行になるように該固着板の下縁を上記回転ヘッドに溶接固定し、上記係合凸部を凸部本体と該凸部本体に連設され上記固着板を挾持する一対の脚片とを備えて構成し、上記脚片を上記固着板の横幅方向の略中央に上縁側から差し込んで該固着板を挾持して該固着板に取り付けるとともに溶接固定したことを特徴とする請求項３記載の地盤の掘削撹拌装置。
【請求項５】
上記回転ヘッドをその回転軸を軸心とし外周面及び外端面を有した略円柱状に形成し、上記掘削撹拌翼を、上記外周面に所定の螺旋に沿って所定間隔で複数列設したことを特徴とする請求項１乃至４何れかに記載の地盤の掘削撹拌装置。
【請求項６】
上記掘削撹拌翼を、上記回転ヘッドの外端面に所定の円周に沿って所定間隔で複数列設したことを特徴とする請求項５記載の地盤の掘削撹拌装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業車両に取付けられて地盤の掘削を行うとともに掘削した土と流動セメント等の固化材との撹拌混合を行い、軟弱地盤などの改良を行う地盤の掘削撹拌装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、図６に示すように、この種の掘削撹拌装置Ｓａとしては、例えば、図示外の作業車両に取付けられるベース体１００と、ベース体１００の左右に突出して設けられベース体１００に回転可能に支持される一対の回転ヘッド１０１と、各回転ヘッド１０１に突設された複数の掘削撹拌翼１０２とを備えて構成されている。回転ヘッド１０１は例えば油圧モータによって駆動されベース体１００に内装された駆動機構（図示せず）を介して回転させられる。掘削撹拌翼１０２は、断面矩形状の棒状に形成され、回転ヘッド１０１に放射状に設けられている。また、掘削撹拌翼１０２は、摩耗して性能が落ちた際、交換できるように、着脱可能に設けられている。
【０００３】
この掘削撹拌装置Ｓａにより、地盤の掘削撹拌を行うときは、例えば、地盤上で作業車両を移動させ、流動セメント等の固化材を供給しながら、回転ヘッド１０１を回転させて掘削撹拌翼１０２を地盤内に入れ、地盤の土を掘削するとともに、この掘削した土と流動セメント等の固化材との撹拌混合を行う（例えば、特開平７−１１６２６号公報（特許文献１）参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１１６２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記従来の掘削撹拌装置Ｓａにおいては、掘削撹拌翼１０２は、断面矩形状の棒状に形成され、先端が矩形状なので、回転抵抗が大きく、そのため、折損したり曲がったりしやすいという問題があった。
本発明は上記の問題点に鑑みて為されたもので、回転抵抗をできるだけ小さくして折損や曲り等の損傷を抑制するとともに、回転抵抗を少なくしても掘削性能を向上させるようにした地盤の掘削撹拌装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するための本発明の地盤の掘削撹拌装置は、作業車両に取付けられるベース体と、該ベース体の左右に突出して設けられ該ベース体に回転可能に支持される一対の回転ヘッドと、該各回転ヘッドに突設された複数の掘削撹拌翼とを備えた地盤の掘削撹拌装置において、
上記掘削撹拌翼を、先端に直線状の稜線を有した山形状の爪体を備えて構成し、該爪体の稜線が回転ヘッドの回転軸を中心とした円の接線方向に沿うように該掘削撹拌翼を上記回転ヘッドに設けた構成としている。
【０００７】
これにより、地盤の掘削撹拌を行うときは、例えば、地盤上で作業車両を移動させ、流動セメント等の固化材を供給しながら、回転ヘッドを回転させて掘削撹拌翼を地盤内に入れ、地盤の土を掘削するとともに、この掘削した土と流動セメント等の固化材との撹拌混合を行う。この場合、掘削撹拌翼は爪体を備え、この爪体においてはその稜線が回転ヘッドの回転軸を中心とした円の接線方向に沿うので、回転抵抗が少なくなり、そのため、摩耗はするものの折損や曲り等の損傷を抑制することができる。また、回転抵抗が少なくなっても、爪体は山形状なので先端コーナー部が鋭利になっており、そのため、地盤によく食い込んで土を削り取り易くなることから、掘削性能を向上させることができる。
【０００８】
そして、必要に応じ、上記掘削撹拌翼を、上記回転ヘッドに固定され上記爪体を支持する支持部材を備えて構成し、上記爪体を上記支持部材に着脱可能に設けた構成としている。爪体が摩耗したとき、新しい爪体に交換できるので、ヘッドごと交換しなくても良いことから、省力化が図られ、効率が良い。
【０００９】
また、必要に応じ、上記爪体を、上記回転ヘッドの回転軸を中心とした円の円周方向に対向する略三角形状の一対の起立壁面と、該起立壁面に連設され上記稜線を形成する一対の傾斜壁面とを備えたブロック状に形成し、該爪体の基端側に係合凹部を形成し、上記支持部材に上記爪体の係合凹部に係合する係合凸部を形成し、上記爪体をその係合凹部を上記支持部材の係合凸部に係合させて該支持部材に取り付け可能にし、上記爪体の係合凹部を構成する壁部及び係合凸部を貫通する貫通孔を設け、該貫通孔に挿通されて上記係合凹部の係合凸部に対する係合をロックするロックキーを備えた構成としている。
これにより、爪体をブロック状に形成したので、摩耗しにくくなり、耐久性が向上させられる。また、爪体は、単純な形状であり、比較的安価に作成できるので、それだけ、省力化を図ることができる。また、摩耗した爪体を交換するときは、ロックキーを外し、摩耗した爪体をその係合凹部において係合凸部から外し、新しい爪体をその係合凹部において係合凸部に係合し、最後にロックキーを挿通する。この場合、単純な作業で爪体の交換ができるので、作業性が良いものとなる。
【００１０】
更に、必要に応じ、上記支持部材を、上記係合凸部の横幅よりも大きな横幅を有した固着板を備えて構成し、該固着板の横幅方向が上記爪体の稜線と平行になるように該固着板の下縁を上記回転ヘッドに溶接固定し、上記係合凸部を凸部本体と該凸部本体に連設され上記固着板を挾持する一対の脚片とを備えて構成し、上記脚片を上記固着板の横幅方向の略中央に上縁側から差し込んで該固着板を挾持して該固着板に取り付けるとともに溶接固定した構成としている。これにより、固着板はその横幅方向が爪体の稜線と平行になるように回転ヘッドに溶接固定されるので、稜線のある爪体と同様に、回転抵抗が少なくなり、この点でも、折損や曲り等の損傷を抑制することができる。また、固着板の幅方向両端部が係合凸部の幅方向より突出するので、この固着板の突出した部分によっても掘削を行うことができ、より一層、掘削性能を向上させることができる。
【００１１】
更にまた、必要に応じ、上記回転ヘッドをその回転軸を軸心とし外周面及び外端面を有した略円柱状に形成し、上記掘削撹拌翼を、上記外周面に所定の螺旋に沿って所定間隔で複数列設した構成としている。掘削撹拌翼が螺旋に沿って列設されることから、回転軸に直交する方向から見たとき掘削撹拌翼が回転軸に沿って所定間隔で複数設けられることになり、そのため、回転ヘッドの回転軸に沿った掘削幅が大きくなり、それだけ、掘削効率が向上させられる。
【００１２】
また、必要に応じ、上記掘削撹拌翼を、上記回転ヘッドの外端面に所定の円周に沿って所定間隔で複数列設した構成としている。回転ヘッドの側方も掘削できるので、掘削範囲が大きくなり、それだけ、掘削効率が向上させられる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、掘削撹拌翼は爪体を備え、この爪体においてはその稜線が回転ヘッドの回転軸を中心とした円の接線方向に沿うので、回転抵抗が少なくなり、そのため、摩耗はするものの折損や曲り等の損傷を抑制することができる。また、回転抵抗が少なくなっても、爪体は山形状なので先端コーナー部が鋭利になっており、そのため、地盤によく食い込んで土を削り取り易くなることから、掘削性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の形態に係る地盤の掘削撹拌装置をこれが装着された作業車両とともに示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る地盤の掘削撹拌装置を示す側面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る地盤の掘削撹拌装置を示す正面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る地盤の掘削撹拌装置の掘削撹拌翼を示す分解斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る地盤の掘削撹拌装置の掘削撹拌翼を示す断面図である。
【図６】従来の掘削撹拌装置の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面に基づいて、本発明の実施の形態に係る地盤の掘削撹拌装置について詳細に説明する。
図１に示すように、実施の形態に係る地盤の掘削撹拌装置Ｓは、作業車両１に取付けられる。作業車両１は、バックフォーの車両が利用され、キャタピラ２を備えたシャシ３と、このシャシ３に回転可能に設けられる車台４と、車台４に揺動可能に設けられるブーム５と、ブーム５に揺動可能に連結されるアーム６とを備えている。そして、バックフォーのバケットに代えて、アーム６の先端に本実施の形態に係る掘削撹拌装置Ｓが取付けられる。
【００１６】
実施の形態に係る掘削撹拌装置Ｓは、図１乃至図５に示すように、作業車両１のアーム６の先端に取付けられる金属製（例えば鉄製）のベース体１０と、ベース体１０の左右に突出して設けられベース体１０に回転可能に支持される一対の金属製（例えば鉄製）の回転ヘッド１１と、各回転ヘッド１１に突設された複数の金属製（例えば鉄製）の掘削撹拌翼２０とを備えて構成されている。
【００１７】
ベース体１０は、アーム６の先端に回動可能に設けられており、作業車両１側の油圧駆動部７により回動させられて、アーム６に対する角度調整が可能になっている。また、ベース体１０には、油圧モータ（図示せず）によって回転ヘッド１１を回転駆動する駆動機構（図示せず）が内挿されている。回転ヘッド１１は、回転軸Ｐを軸心とし外周面１２及び外端面１３を有した略円柱状に形成されている。
【００１８】
掘削撹拌翼２０は、図３に示すように、各回転ヘッド１１において互いに鏡面対称になるように設けられており、先ず、回転ヘッド１１の外周面１２に所定の螺旋（図３中符号１４）に沿って所定間隔で複数列設されている。実施の形態では、１つの回転ヘッド１１当たり８個設けられている。従って、掘削撹拌翼２０は、図２に示すように、回転軸Ｐ方向から見て、等角度関係（θ＝４５°間隔で）配置され、図３に示すように、回転軸Ｐに直交する方向から見て、回転軸Ｐに沿って所定間隔Ｄで配置される。
【００１９】
また、掘削撹拌翼２０は、図２に示すように、回転ヘッド１１の外端面１３に所定の円周（円Ｑａ）に沿って所定間隔で複数列設されている。実施の形態では、１つの回転ヘッド１１当たり３個設けられている。従って、掘削撹拌翼２０は、図２に示すように、回転軸Ｐ方向から見て、等角度関係（α＝１２０°間隔で）配置される。
【００２０】
掘削撹拌翼２０は、図２乃至図５に示すように、先端に直線状の稜線２１を有した山形状の爪体２２を備えて構成されており、爪体２２の稜線２１が回転ヘッド１１の回転軸Ｐを中心とした円Ｑｂの接線方向に沿うように回転ヘッド１１に設けられている。即ち、回転ヘッド１１の外周面１２に設けられる掘削撹拌翼２０においては、図２に示すように、回転軸Ｐ方向から見て、爪体２２の稜線２１が円Ｑｂの接線方向に沿う。また、回転ヘッド１１の外端面１３に設けられる掘削撹拌翼２０においては、図２に示すように、回転軸Ｐ方向から見て、爪体２２の稜線２１が円Ｑａの接線方向に沿う。
【００２１】
また、掘削撹拌翼２０は、回転ヘッド１１に固定され爪体２２を支持する支持部材３０を備えて構成されており、爪体２２は支持部材３０に着脱可能に設けられている。詳しくは、爪体２２は、型成形された鉄製の鋳物で形成されており、回転ヘッド１１の回転軸Ｐを中心とした円（Ｑａ，Ｑｂ）の円周方向に対向する略三角形状の一対の起立壁面２３と、起立壁面２３に連設され稜線２１を形成する一対の傾斜壁面２４とを備えたブロック状に形成されている。爪体２２の基端側には穴からなる係合凹部２５が形成されている。
【００２２】
また、支持部材３０は、爪体２２の係合凹部２５に係合する係合凸部３１と、回転ヘッド１１に固着され係合凸部３１の横幅よりも大きな横幅を有して係合凸部３１を支持する固着板３２とを備えて構成されている。図４及び図５に示すように、係合凸部３１は、爪体２２と同様に型成形された鉄製の鋳物で形成されており、爪体２２の係合凹部２５に係合し係合凹部２５の空所と略同形状の中実の凸部本体３３と、凸部本体３３に連設され固着板３２を挾持する一対の脚片３４とを備えて構成されている。これにより、爪体２２は、その係合凹部２５を、支持部材３０の係合凸部３１の凸部本体３３に係合させて、支持部材３０に取り付け可能になる。
【００２３】
固着板３２は、矩形板状に形成されており、その横幅方向が爪体２２の稜線２１と平行になるように固着板３２の下縁３２ａを回転ヘッド１１に溶接固定することにより回転ヘッド１１に固着されている。また、係合凸部３１の脚片３４は、固着板３２の横幅方向の略中央に上縁３２ｂ側から差し込まれ、固着板３２を挾持して固着板３２に取り付けられるとともに、溶接固定されている。これにより、固着板３２の幅方向両端部には、係合凸部３１の幅方向より突出する突出部３５が形成される。
【００２４】
更に、爪体２２の係合凹部２５を構成し起立壁面２３側の壁部及び係合凸部３１には、これらを貫通する貫通孔３６，３７が設けられ、この貫通孔３６，３７に挿通されて係合凹部２５における係合凸部３１の凸部本体３３に対する係合をロックするロックキー４０が備えられている。ロックキー４０の挿通方向に沿う一側面には、波形形状の波形係止部４１が形成されている。また、ロックキー４０には、ロックキー４０の貫通孔３６，３７への挿通時に、ロックキー４０の波形係止部４１に係止する波形被係止部４３を有し、係止時にロックキー４０を貫通孔３６，３７に押圧して押さえるゴム部材４２が付帯される。係合凸部３１の凸部本体３３に形成された貫通孔３７には、ゴム部材４２を保持する保持孔４４が連続形成されている。
【００２５】
従って、この掘削撹拌装置Ｓにおいて、爪体２２を支持部材３０に取付けるときは、図４及び図５に示すように、先ず、係合凸部３１の凸部本体３３に形成した保持孔４４にゴム部材４２を保持し、この状態で、爪体２２の係合凹部２５を凸部本体３３に係合し、その後、ロックキー４０を例えばハンマー等で貫通孔３６，３７に押し込む。これにより、ロックキー４０の波形係止部４１とゴム部材４２の波形被係止部４３が互いに係止し合うとともに、ゴム部材４２の弾性により、ロックキー４０は貫通孔３６，３７に対して押圧されて押えられ、抜け止めされて強固に取り付けられる。
【００２６】
そして、地盤の掘削撹拌を行うときは、図１に示すように、地盤上で作業車両１を移動させ、例えば、流動セメント等の固化材を供給しながら、回転ヘッド１１を回転させて掘削撹拌翼２０を地盤内に入れ、地盤の土を掘削するとともに、この掘削した土と流動セメント等の固化材との撹拌混合を行う。この場合、図２及び図３に示すように、掘削撹拌翼２０は爪体２２を備え、この爪体２２においてはその稜線２１が回転ヘッド１１の回転軸Ｐを中心とした円（Ｑａ，Ｑｂ）の接線方向に沿うので、回転抵抗が少なくなり、そのため、摩耗はするものの折損や曲り等の損傷を抑制することができる。また、回転抵抗が少なくなっても、爪体２２は山形状なので先端コーナー部が鋭利になっており、そのため、地盤によく食い込んで土を削り取り易くなることから、掘削性能を向上させることができる。また、爪体２２はブロック状に形成されているので、摩耗しにくくなり、耐久性が向上させられる。
【００２７】
また、掘削撹拌においては、支持部材３０も機能する。この場合、固着板３２はその横幅方向が爪体２２の稜線２１と平行になるように回転ヘッド１１に溶接固定されるので、稜線２１のある爪体２２と同様に、回転抵抗が少なくなり、この点でも、折損や曲り等の損傷を抑制することができる。また、固着板３２の幅方向両端部には、係合凸部３１の幅方向より突出する突出部３５が形成されているので、この固着板３２の突出部３５によっても掘削を行うことができ、より一層、掘削性能を向上させることができる。
【００２８】
更に、掘削撹拌翼２０は、図３に示すように、回転ヘッド１１の外周面１２に所定の螺旋（図３中符号１４）に沿って所定間隔で複数列設されているので、回転軸Ｐに直交する方向から見たとき掘削撹拌翼２０が回転軸Ｐに沿って所定間隔Ｄで複数設けられることになり、そのため、回転ヘッド１１の回転軸Ｐに沿った掘削幅が大きくなり、それだけ、掘削効率が向上させられる。
更にまた、掘削撹拌翼２０は、回転ヘッド１１の外端面１３に所定の円周（円Ｑａ）に沿って所定間隔で複数列設されているので、回転ヘッド１１の側方も掘削できることから、掘削範囲が大きくなり、それだけ、掘削効率が向上させられる。
【００２９】
また、摩耗した爪体２２を交換するときは、図４及び図５に示すように、ロックキー４０を外し、摩耗した爪体２２をその係合凹部２５において係合凸部３１の凸部本体３３から外し、新しい爪体２２をその係合凹部２５において係合凸部３１の凸部本体３３に係合し、再び、貫通孔３６，３７にロックキー４０を挿通する。この場合、単純な作業で爪体２２の交換ができるので、作業性が良いものとなる。着脱可能にしたので、爪体２２が摩耗したとき、新しい爪体２２に交換できるので、ヘッドごと交換しなくても良いことから、省力化が図られ、効率が良い。爪体２２は、単純な形状で、鋳物製であることから、比較的安価に作成でき、それだけ、省力化を図ることができる。
【実施例】
【００３０】
次に、実施例を示す。実施例は、図２及び図３に示すように、掘削撹拌翼２０を設け、回転軸Ｐ方向幅ａを１７００ｍｍ、回転軸Ｐを中心とした直径方向幅ｂを１１５０ｍｍ、掘削撹拌翼２０の長さｃを２７５ｍｍ、掘削撹拌翼２０の最大幅ｄを１００ｍｍ、出力軸トルクを１３７３０Ｎ／ｍ、回転接線力（切削力）を４０２００Ｎ、回転ヘッド１１の回転数を標準で８１ｒｐｍ（油量２２０Ｌ／ｍｉｎ）に設定した。
この実施例において、図１に示すように、標準作業深度を０〜４．５ｍとし、掘削撹拌試験を行った。従来から用いられているバックホーを用いて掘削撹拌した場合を比較例１とし、他社製の掘削撹拌翼のある従来装置を比較例２として比較した。
【００３１】
その結果、比較例１は、一日当たりの施工量は１８０ｍ3／１日、比較例２は、３００〜４００ｍ3／１日であった。これに対し、実施例は、一日当たりの施工量は６００〜８００ｍ3／１日であり、処理能力が大幅に向上することが分かった。また、掘削撹拌の品質においても、比較例１では品質にバラツキが生じやすく、比較例２では、これが解消されるものの、実施例では比較例２以上に掘削攪拌の均一性が向上した。
【００３２】
また、比較例１では、１ｍ2 当りの施工単価は６２６（円／ｍ2）、比較例２では、１ｍ2 当りの施工単価は４６７（円／ｍ2）であった。これに対して、実施例は、１ｍ2 当りの施工単価は２００〜３００（円／ｍ2）にまで施工単価を安くすることができることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明によれば、軟弱地盤などの地盤改良を行うに際し、処理能力が高く、品質も向上することから、工期の短縮を図ることができ、経済性も向上し、極めて有用になる。
【符号の説明】
【００３４】
Ｓ  地盤の掘削撹拌装置
１  作業車両
６  アーム
１０  ベース体
１１  回転ヘッド
Ｐ  回転軸
１２  外周面
１３  外端面
１４  螺旋
Ｑａ，Ｑｂ  円
２１  稜線
２２  爪体
２３  起立壁面
２４  傾斜壁面
２５  係合凹部
３０  支持部材
３１  係合凸部
３２  固着板
３３  凸部本体
３４  脚片
３５  突出部
３６，３７  貫通孔
４０  ロックキー
４２  ゴム部材
４４  保持孔
【図１】
2014173402.tif 000003
【図２】
2014173402.tif 000004
【図３】
2014173402.tif 000005
【図４】
2014173402.tif 000006
【図５】
2014173402.tif 000007
【図６】
2014173402.tif 000008