(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダの駆動により動作するアームを有する作業車両と、前記アームの先端に取り付けられる地盤攪拌装置とを備え、前記シリンダの駆動により前記地盤攪拌装置を上下動させ、前記地盤攪拌装置により地盤を改良する地盤改良工機において、
前記地盤攪拌装置は、
地盤を攪拌する本体装置と、
前記アームの先端に回動自在に連結され、前記シリンダの駆動により上下動させる取付部と、
一端部に前記本体装置が固定され、前記取付部に形成された支持軸に他端部が回動自在に連結される長尺の支持体と、
前記取付部を下方に回動させて、前記支持軸を前記アームの先端に対して最下位置に位置付けた場合に、前記取付部の一部と前記支持体の一部とを係合させて、前記取付部に対する前記支持体の回動を規制する回動規制部と、
前記取付部を上方に回動させて、前記アームの先端を水平方向に対して上方に向けて所定角度傾斜させた場合に、前記取付部の一部と前記支持体の一部とを係合させて、前記取付部と前記支持体を連結するロック部と、を備えることを特徴とする地盤改良工機。
【請求項２】
前記支持体は、他端部に前記支持軸が挿入され、前記支持体に沿って延びる長孔を有し、
前記回動規制部は、前記支持体の他端から突出するＴ字状の突起と、前記取付部における前記支持軸と前記アームの先端の連結部位との間に形成され、前記突起を挿入する開放部を有する筒状に突出する受け部と、を有し、
前記取付部を下方に回動させて、前記支持軸を前記アームの先端に対して最下位置に位置付けた場合に、前記突起が前記開放部に対向し、前記取付部を下げて前記支持軸を前記長孔の最下位置に位置付けた場合に、前記突起が前記受け部の内部に位置することを特徴とする請求項１記載の地盤改良工機。
【請求項３】
前記ロック部は、前記受け部における、前記取付部を上方に回動させた場合に前記支持体に当接する部位の近傍から延出する係合片と、前記支持体に形成され、前記取付部を上方に回動させて前記支持体に当接させた場合に、前記係合片に対向する鉤状の突出片と、を有し、
前記取付部を上方に回動させて前記支持体に当接させ、前記取付部を下げて前記支持軸を前記長孔の最下位置に位置付けた場合に、前記係合片が前記突出片に係合することを特徴とする請求項２記載の地盤改良工機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤を掘削しながら土壌と土質改良材とを攪拌混合して地盤改良する地盤改良工機に関する。
【背景技術】
【０００２】
図７は、従来の地盤改良工機１を示す側面図である。地盤改良工機１００は、各種作業用の作業車両２に、地盤攪拌装置９を取り付けて構成される。ここで作業車両２は、アタッチメントの交換により油圧シャベル、解体装置等に使用できる工機であり、いわゆるバックホウである。
【０００３】
作業車両２は、走行部３と、作業員が乗車して各種の操作を行う本体部４と、ブーム５と、シリンダ６と、アーム７と、シリンダ８と、シリンダ１０と、を備える。
【０００４】
走行部３は、いわゆるキャタピラからなり、無限軌道によって地上を走行する。本体部４は、走行部３に回転可能に設けられ、作業員が乗車してブーム５やアーム７を動作させるための各種の操作を行うための機材を備えている。ブーム５は、後端部が本体部に回動自在に固定され、先端部が上下方向に移動する。アーム７は、ブーム５の先端部に回動自在に軸支される。
【０００５】
シリンダ６、８、１０は、油圧によって伸縮するアクチュエータであり、圧力油を収納する筒状部と、筒状部分から油圧によって直線的に往復動するシャフト部とを有する。シリンダ６は、一端部が本体部４に回動自在に取り付けられ、他端部がブーム５の中央部に回動自在に取り付けられる。シリンダ８は、一端部がブーム５の中央部に回動自在に取り付けられ、他端部はアーム７の後端部はブーム５の先端部に回動自在に取り付けられる。シリンダ１０は、シリンダ１０の筒状部分がアーム７の後端部に回動自在に取り付けられ、シリンダ１０の分岐シャフトの先端部にＬ字形の連結部材１０ａの中央部が回動自在に連結されている。また、連結部材１０ａの一端部はアーム７の先端に対して若干後方の部位に回動自在に連結されている。
【０００６】
そして、アーム７の先端部及び連結部材１０ａの他端部に回動自在に地盤攪拌装置９が軸支されることにより、地盤改良工機１００が構成される。地盤改良工機１００は、シリンダ１０を伸縮させることにより地盤攪拌装置９を前後方向に揺動させ、本体部４を回転させることにより、アーム７が旋回する。
【０００７】
地盤攪拌装置９は、棒状に延長する支持体１２、支持体１２の先端に取り付けられた攪拌体１３、土壌改良剤を吐出する噴射ノズル（図示せず）、等を備えている。なお支持体１２は、例えば所定板厚の鋼材によって構成され、攪拌体１３は、駆動機構により回転する多数の攪拌翼を備えている。これらにより地盤改良工機１００は、シリンダ６、８、１０の駆動により、地面に対してほぼ直立するように地盤攪拌装置９を保持した後、攪拌体１３を回転駆動して地盤を掘削しながら地盤攪拌装置９を上下動させる。このとき噴射ノズル（図示せず）から土壌改良剤を噴射して土壌と攪拌、混合することによって、地盤を改良する。
【０００８】
ところで、地盤攪拌装置９の上下動により地盤改良する場合、地盤攪拌装置９の全長を長くすると、深い深度まで地盤改良することができる。しかしながら単純に地盤攪拌装置９の全長を長くする場合には、走行部３、本体部４等も大型化することが必要になり、搬送、運転等の取り扱いが著しく困難になるという問題がある。
【０００９】
この問題を解決するため、従来、特許文献１に記載されている技術のように、アームと地盤攪拌装置とを連結する支持体に、他の支持体を継ぎ足すことによって、より深い深度まで地盤改良することができる地盤改良工機が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１３−２２２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、近年、更に深い深度まで地盤改良することができる地盤改良工機が望まれている。ここで、特許文献１に記載されている技術のように、支持体に継ぎ足す支持体の数を増やすことが考えられる。しかし、支持体の数が増えるにしたがって、作業車両に掛かる負荷が大きくなるため、継ぎ足し可能な支持体の数には限度がある。仮に、支持体の数を増やすのであれば、作業車両の強度を高める必要がある。しかし、この場合、作業車両の大型化に繋がり、作業車両を大型車両に乗せて工事現場に搬送することが困難になる。
【００１２】
本発明は、これらの課題を解決し、作業車両を大型化することなく、しかも更に深く掘削して地盤改良することができる地盤改良工機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】
【００１３】
前記目的を達成するため、本発明は、次に記載する構成を備えている。
【００１４】
（１）  シリンダの駆動により動作するアームを有する作業車両と、前記アームの先端に取り付けられる地盤攪拌装置とを備え、前記シリンダの駆動により前記地盤攪拌装置を上下動させ、前記地盤攪拌装置により地盤を改良する地盤改良工機において、前記地盤攪拌装置は、地盤を攪拌する本体装置と、前記アームの先端に回動自在に連結され、前記シリンダの駆動により上下動させる取付部と、一端部に前記本体装置が固定され、前記取付部に形成された支持軸に他端部が回動自在に連結される長尺の支持体と、前記取付部を下方に回動させて、前記支持軸を前記アームの先端に対して最下位置に位置付けた場合に、前記取付部の一部と前記支持体の一部とを係合させて、前記取付部に対する前記支持体の回動を規制する回動規制部と、前記取付部を上方に回動させて、前記アームの先端を水平方向に対して上方に向けて所定角度傾斜させた場合に、前記取付部の一部と前記支持体の一部とを係合させて、前記取付部と前記支持体を連結するロック部と、を備えることを特徴とする地盤改良工機。
【００１５】
（１）によれば、取付部を下方に回動させた分だけ深く地盤攪拌装置を下方に降ろすことが可能になる。これにより、作業車両を大型化することなく、しかも更に深く掘削して地盤改良することが可能になる。また、取付部に対して回動可能な状態にある支持体を、回動規制部又はロック部により、アームの先端の位置に応じて支持体の回動規制を行うことが可能になる。これにより、地盤攪拌装置を地盤に沿って移動させるこができる。
【００１６】
（２）  （１）において、前記支持体は、他端部に前記支持軸が挿入され、前記支持体に沿って延びる長孔を有し、前記回動規制部は、前記支持体の他端から突出するＴ字状の突起と、前記取付部における前記支持軸と前記アームの先端の連結部位との間に形成され、前記突起を挿入する開放部を有する筒状に突出する受け部と、を有し、前記取付部を下方に回動させて、前記支持軸を前記アームの先端に対して最下位置に位置付けた場合に、前記突起が前記開放部に対向し、前記取付部を下げて前記支持軸を前記長孔の最下位置に位置付けた場合に、前記突起が前記受け部の内部に位置することを特徴とする地盤改良工機。
【００１７】
（３）  （２）において、前記ロック部は、前記受け部における、前記取付部を上方に回動させた場合に前記支持体に当接する部位の近傍から延出する係合片と、前記支持体に形成され、前記取付部を上方に回動させて前記支持体に当接させた場合に、前記係合片に対向する鉤状の突出片と、を有し、前記取付部を上方に回動させて前記支持体に当接させ、前記取付部を下げて前記支持軸を前記長孔の最下位置に位置付けた場合に、前記係合片が前記突出片に係合することを特徴とする地盤改良工機。
【００１８】
（２）、（３）によれば、作業員が地盤攪拌装置に直接手を触れることなく、作業車両の操作によって取付部に対する支持体の回動が規制されるように、両者の連結及び連結解除を行うことが可能になる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、作業車両を大型化することなく、しかも更に深く掘削して地盤改良することができる地盤改良工機を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の地盤改良工機１を示す側面図である。
【図２】図１の取付部３０付近の動作を示す説明図である。
【図３】図１の取付部３０付近の動作を示す説明図である。
【図４】本発明の地盤改良工機１の使用状態を示す説明図である。
【図５】本発明の地盤改良工機１の使用状態を示す説明図である。
【図６】本発明の地盤改良工機１の使用状態を示す説明図である。
【図７】従来の地盤改良工機１００の使用状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００２２】
図１は、本発明の一実施形態に係る地盤改良工機１を示す側面図である。地盤改良工機１は、作業車両２に、地盤攪拌装置２３を取り付けて形成される。なお、図７に示す従来の地盤改良工機１００における部材等と同一の部材については同一の符号を付して、詳細な説明は省略する。
作業車両２は、シリンダ６、８、１０の駆動により、ブーム５、アーム７、地盤攪拌装置２３を前後方向に回動し、また地盤攪拌装置２３を上下に可動する。
【００２３】
地盤攪拌装置２３は、長尺支持体２４と、本体装置２５と、取付部３０と、回動規制部４０と、ロック部５０と、を備える。
長尺支持体２４は、ＳＮ鋼からなる１本の長尺の柱状体からなり、一端部に本体装置２５が固定される。長尺支持体２４の他端部はＵ字状に形成されており、このＵ字を形成する一対の壁面部にそれぞれ、長孔２４ａが形成されている。この長孔２４ａは長尺支持体２４の軸方向に延びている。
本体装置２５は、全体が柱状に形成され、先端に攪拌体２６が設けられる。本体装置２５は、中間軸２７を介して、油圧モータ２８により攪拌体２６を駆動して地盤を攪拌する。また本体装置２５は、この攪拌体２６側に設けられた噴射ノズルから土地改良剤を噴射し、攪拌中の土壌と混合する。
【００２４】
取付部３０は、長方形に近い四角形を底面とする略直方体形の部材であり、取付部３０における長手方向の一方の端部が、Ｕ字状に形成された長尺支持体２４の他端部の内側に配置される。取付部３０は、一方の端部に一対の支持軸３０ａを有している。この一対の支持軸３０ａは、長尺支持体２４の他端部の一対の壁面部にそれぞれ対向する平面からそれぞれ突出している。そして、一対の支持軸３０ａが、長尺支持体２４の他端部に形成された一対の長孔２４ａに挿入されることにより、取付部３０に長尺支持体２４の他端部が回動自在に連結される。
【００２５】
また、取付部３０の他方の端部における２つの角部が、アーム７の先端部及び連結部材１０ａにそれぞれピン等によって回動自在に取付られている。これにより、シリンダ１０を伸縮させることにより、取付部３０はアーム７の先端部において上下方向に揺動する。
【００２６】
回動規制部４０は、Ｔ字突起４０ａと、Ｔ字突起受け部４０ｂとからなる。Ｔ字突起４０ａは、長尺支持体２４の他端部におけるＵ字を形成する一対の壁面部の先端からそれぞれ略Ｔ字形に突出するように形成されている。Ｔ字突起４０ａの中央部は長尺支持体２４から立設しており、Ｔ字突起４０ａの先端部は円弧状に形成されている。なお、Ｔ字突起４０ａの先端部は、長孔２４ａのＴ字突起４０ａ側の端部に支持軸３０ａが位置している場合に、この支持軸３０ａを中心とする円弧となるように形成されている。
【００２７】
Ｔ字突起受け部４０ｂは、取付部３０の両平面の中央部にそれぞれ形成され、支持軸３０ａを軸方向視した場合に扇形形状をなす筒状の突起である。Ｔ字突起受け部４０ｂを形成する扇形形状における内側の円弧面は支持軸３０ａを向いており、支持軸３０ａを軸方向視した場合、支持軸３０ａとＴ字突起受け部４０ｂ内側の円弧の中央とを結ぶ仮想直線に対して、Ｔ字突起受け部４０ｂは線対称の形状である。また、Ｔ字突起受け部４０ｂにおける内側及び外側の円弧は、支持軸３０ａを中心とする円弧である。
【００２８】
また、Ｔ字突起受け部４０ｂにおける内側の円弧面の中央部には、切り欠きによる開放部４０ｃが形成されており、外側の円弧面の中央部には、切り欠きによる開放部４０ｄが形成されている。開放部４０ｃは開放部４０ｄよりも幅が広く形成されており、開放部４０ｃはＴ字突起４０ａが挿入可能な大きさであり、開放部４０ｄはＴ字突起４０ａが挿入不可能な大きさである。
【００２９】
ロック部５０は、Ｔ字突起受け部４０ｂの一部から延出する係合片５０ａと、長尺支持体２４の側面の一部から鉤状に突出する突出片５０ｂとからなる。係合片５０ａは、取付部３０を上方に回動させた場合に長尺支持体２４に当接する部位の近傍、具体的には、Ｔ字突起受け部４０ｂの扇形における外側の円弧面の長尺支持体２４側の端部から、Ｔ字突起受け部４０ｂにおける長尺支持体２４側の平面に沿って延在する。
【００３０】
本体装置２５は、取付部３０及び長尺支持体２４を介して作業車両２に取り付けられ、地盤改良に使用することができる。ここで、地盤改良工機１が、図１に示すように取付部３０の支持軸３０ａを軸として長尺支持体２４が揺動可能な状態では、本体装置２５を水平方向に移動させることができないため、長尺支持体２４と取付部３０とを連結する必要がある。
【００３１】
図２は、長尺支持体２４と取付部３０との連結方法を示す説明図である。
本実施形態によれば、長尺支持体２４と取付部３０との連結方法は２通りある。
【００３２】
一つは、ロック部５０の係合片５０ａと突出片５０ｂとを係合させる方法である。まず、シリンダ１０（図１参照）を伸縮させて取付部３０を上方に回動させ、図２（ａ）に示すように、Ｔ字突起受け部４０ｂを長尺支持体２４に当接させる。この時、係合片５０ａと突出片５０ｂとは互いに対向する。次に、当接状態を維持しながら本体装置２５を下方に降ろし、本体装置２５を地面に当接させる。そして、更に取付部３０を下方に降ろすことにより、係合片５０ａが突出片５０ｂに近づき、支持軸３０ａが長孔２４ａの最下位置に位置付けられた場合において、図２（ｂ）に示すように、係合片５０ａと突出片５０ｂとが係合する。これにより、長尺支持体２４が取付部３０に連結され、取付部３０に対する長尺支持体２４の回動が規制される。
【００３３】
もう一つは、回動規制部４０におけるＴ字突起４０ａをＴ字突起受け部４０ｂに収納させる方法である。まず、シリンダ１０を伸縮させて取付部３０を下方に回動させ、図３（ａ）に示すように、Ｔ字突起４０ａを開放部４０ｃに対向させる。次に、本体装置２５を下方に降ろし、本体装置２５を地面に当接させ、更に取付部３０を下方に降ろすことにより、図３（ｂ）に示すように、Ｔ字突起４０ａがＴ字突起受け部４０ｂに近づき、支持軸３０ａが長孔２４ａの最下位置に位置付けられた場合にＴ字突起４０ａがＴ字突起受け部４０ｂ内に収納される。これにより、長尺支持体２４が取付部３０に係合し、取付部３０に対する長尺支持体２４の回動が規制される。
【００３４】
次に、本実施形態の地盤改良工機を用いた地盤改良方法について説明する。
地盤改良を実施する際には、作業員は、図１又は図４に示すように、本体装置２５を、取付部３０及び長尺支持体２４を介して作業車両２に取り付ける。この時、長尺支持体２４は、取付部３０に対して揺動可能な状態であるため、本体装置２５を下方に降ろし、本体装置２５を地面に当接させた後、作業員は、作業車両２を操作して取付部３０を回動させ、回動規制部４０又はロック部５０によって取付部３０と長尺支持体２４とを連結する。
【００３５】
ここで、浅い深度で地盤改良する場合のように、アーム７の先端が水平方向に対して上方に傾斜した方向を向いている場合には、取付部３０を上方に回動させて、図４に示すように、突出片５０ｂを係合片５０ａに対向させ、Ｔ字突起受け部４０ｂを長尺支持体２４に当接させた状態を維持しながら取付部３０を下方に降ろすことにより、図５に示すように、突出片５０ｂと係合片５０ａとを係合させる。すなわちロック部５０をロック状態にする。そして、長尺支持体２４が鉛直方向を向いた状態を基本姿勢とし、作業員が作業車両２を操作し本体装置２５を揺動させながら地盤を掘削、攪拌し、土地改良剤と土壌とを攪拌混合する。また１箇所の地盤の改良が完了すると、作業車両２の移動等により続く地盤改良箇所に本体装置２５を移動して地盤改良を開始する。
【００３６】
また、本体装置２５が所定の深度まで到達して、アーム７が水平方向に対して下方を向くように傾いた場合には、図２（ｂ）に示すように、突出片５０ｂと係合片５０ａとを係合させた状態を維持しながら、長尺支持体２４の基本姿勢を保つことは困難になる。このような場合には、作業員が作業車両２を操作して、取付部３０を上方に移動させて突出片５０ｂと係合片５０ａとのロック状態を解除する。次に、作業員が作業車両２を操作して、図３（ａ）に示すように、取付部３０を下方に回動させ、Ｔ字突起４０ａを開放部４０ｃに対向させる。この時、支持軸３０ａがアーム７の先端に対して最下位置に位置付けられる。そして、更に取付部３０を下方に降ろすことにより、図３（ａ）に示すように、Ｔ字突起４０ａをＴ字突起受け部４０ｂに収納させる。この際、Ｔ字突起４０ａにおける長尺支持体２４に連結している中央部分が開放部４０ｃの範囲で回動可能であるが、Ｔ字突起４０ａの両端部分の少なくとも一方がＴ字突起受け部４０ｂに係合している。このため、本体装置２５を揺動させた場合に、Ｔ字突起４０ａがＴ字突起受け部４０ｂから外れることはない。
【００３７】
図６は、本実施形態の地盤改良工機によって地盤改良可能な最大の深度に本体装置２５が到達した場合を示す。本体装置２５が最大の深度に到達した場合には、図６に示すように、アーム７が鉛直方向に向いており、ブーム５が最大に傾斜した状態となる。言い換えれば、長尺支持体２４の長さに取付部３０及びアーム７の長さを加えた分だけ、従来よりも深い位置に本体装置２５を位置付けることが可能になる。
【００３８】
最大の深度に本体装置２５が到達した場合には、シリンダ８及びシリンダ１０を伸縮させることによって、本体装置２５を揺動させることが可能になる。
【００３９】
以上説明したように構成された本実施形態によれば、長尺支持体２４の長さに取付部３０及びアーム７の長さを加えた分だけ深い位置に、本体装置２５を位置付けることが可能になる。このため、例えば、長尺支持体２４が１本の長尺部材からなる場合、本体装置２５を深い位置に配置することが可能になる。具体的には、図７に示す従来の地盤改良工機１００が、１０ｍの深さまで掘削して土壌改良可能であれば、本実施形態の地盤改良工機１においては、１３ｍの深さまで掘削して土壌改良をすることが可能になる。
【００４０】
また、本実施形態によれば、長尺支持体２４がＳＮ鋼からなる１本の柱状体からなるため、地盤攪拌装置２３の軽量化を図ることができる。また、本実施形態によれば、回動規制部４０及びロック部５０を有することにより、作業員が地盤攪拌装置２３に直接手を触れることなく、作業車両２の操作によって取付部３０に対する長尺支持体２４の回動が規制されるように、両者の連結及び連結解除を行うことが可能になる。
【符号の説明】
【００４１】
１、１００  地盤改良工機
２  作業車両
３  走行部
４  本体部
５  ブーム
６、８、１０  シリンダ
７  アーム
８  シリンダ
９、２３  地盤攪拌装置
１０ａ  連結部材
１２  支持体
１３  攪拌体
２４  長尺支持体
２４ａ  長孔
２５  本体装置
２６  攪拌体
２７  中間軸
２８  油圧モータ
３０  取付部
３０ａ  支持軸
４０  回動規制部
４０ａ  Ｔ字突起
４０ｂ  Ｔ字突起受け部
４０ｃ、４０ｄ  開放部
５０  ロック部
５０ａ  係合片
５０ｂ  突出片
【要約】
【課題】作業車両を大型化することなく、より深く掘削して地盤改良することができる地盤改良工機を提供すること。
【解決手段】シリンダの駆動により動作するアーム７を有する作業車両２と、アーム７の先端に取り付けられる地盤攪拌装置２３とを備える地盤改良工機１において、地盤攪拌装置２３は、地盤を攪拌する本体装置２５と、アーム７の先端に回動自在に取付られ、シリンダの駆動により上下動させる取付部３０と、一端部に本体装置２５が固定され、取付部３０に形成された支持軸３０ａに他端部が回動自在に取付られる長尺支持体２４と、支持軸３０ａがアーム７の先端に対して最下部位に位置した場合に、取付部３０と長尺支持体２４とを係合させて、取付部３０に対する長尺支持体２４の回動を規制する回動規制部４０と、アーム７の先端が水平方向に対して斜め上方に所定角度傾斜した場合に、取付部３０と長尺支持体２４を連結するロック部５０とを備える。
【選択図】図１【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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