(57)【要約】      （修正有）【課題】負荷状態の異常を検知したときは過負荷状態の継続状況に応じて駆動部を一旦停止して再駆動するなどのリトライを行い、装置の稼動効率を低下させることなく土質改良機全体を保護する。【解決手段】羽根の回転により、土と土質改良剤を混合・撹拌処理する土質改良機の撹拌ミキサにおいて、従動部と駆動部の間に過負荷保護装置１１を設け、軸トルクが所定値以上になって過負荷状態になると、前記過負荷保護装置１１が従動部と駆動部の連結を外すように構成し、さらに、前記過負荷保護装置１１の従動部側の回転状態を検出するセンサ１６の検出信号に基づいて負荷状態の異常を検知し、過負荷状態になったときは駆動部の駆動を一旦停止させ、所定の微小時間経過後に再び駆動部の駆動を開始し、さらに、過負荷状態が継続する場合は駆動部の駆動を停止する信号処理手段を備える。【選択図】図３
2007107299.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
羽根と一体に回転する撹拌軸を有する従動部と、前記撹拌軸に回転を付与する駆動部とを備え、前記羽根の回転により、土と土質改良剤を混合・撹拌処理する土質改良機の撹拌ミキサにおいて、
前記従動部と前記駆動部の間に過負荷保護装置を設け、軸トルクが所定値以上になって過負荷状態になると、前記過負荷保護装置が従動部と駆動部の連結を外すように構成し、
さらに、前記過負荷保護装置の従動部側の回転状態を検出するセンサと、該センサの検出信号に基づいて負荷状態の異常を検知し、過負荷状態になったときは駆動部の駆動を一旦停止させ、所定の微小時間経過後に再び駆動部の駆動を開始し、さらに、過負荷状態が継続する場合は駆動部の駆動を停止する信号処理手段を備えたことを特徴とする土質改良機の撹拌ミキサにおける異常検知装置。
【請求項２】
羽根と一体に回転する撹拌軸を有する従動部と、前記撹拌軸に回転を付与する駆動部とを備え、前記羽根の回転により、土と土質改良剤を混合・撹拌処理する土質改良機の撹拌ミキサにおいて、
前記従動部と前記駆動部の間に過負荷保護装置を設け、軸トルクが所定値以上になって過負荷状態になると、前記過負荷保護装置が従動部と駆動部の連結を外すように構成し、
さらに、前記過負荷保護装置の従動部側の回転状態を検出するセンサと、該センサの検出信号に基づいて負荷状態の異常を検知し、過負荷状態になったときは駆動部を一旦逆転駆動させ、所定の微小時間経過後に再び駆動部を正転駆動開始し、さらに、過負荷状態が継続する場合は駆動部の駆動を停止する信号処理手段を備えたことを特徴とする土質改良機の撹拌ミキサにおける異常検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は土質改良機の撹拌ミキサに関するものであり、特に、土質改良機の撹拌ミキサにおける負荷状態の異常を検知する異常検知装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、埋め立て地等の軟弱地盤に土木建築等の構造物を建設する際、軟弱地盤に固化剤を撒布して脱水し、締め固めにより地盤を改良することが行われて来た。しかし、この方法は、土が水分の多い粘土や粘性のある土質の場合、十分な支持力が得られないことや、土が乾いたときに埃が多く出るという問題等があった。
【０００３】
このような問題を解決するために、現在では、軟弱地盤を掘削し、ここで掘削した土に土質改良剤を混ぜて土質の改良を行い、この改良処理をした土を再び建設箇所に戻す方法も行われており、そのための土質改良機も知られている。
【０００４】
例えば、ベルトコンベアで送られて来る泥土と土質改良剤を、羽根の回転により混合・撹拌処理する撹拌ミキサを有し、該撹拌ミキサは、ベルトコンベアの流れ方向に略９０度をなす角度で設けられた羽根と、該羽根を一体回転可能に取り付けた撹拌軸と、該撹拌軸に継ぎ手を介して動力連結された駆動モータを備え、該駆動モータの回転で撹拌軸と羽根を一体に回転させるようにした土質改良機が知られている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−３１６０２８号公報（図４）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１記載の土質改良機の撹拌ミキサは、従動部側における羽根に異物等を噛み込んだ場合、過負荷状態となるが駆動モータは回転を継続しようとするため、従動部側における回転羽根の破損や、従動部側から駆動部側に過負荷トルクが加えられて駆動モータの焼損が生じることがある。また、撹拌ミキサへ原料の送り込みを継続するので、攪拌ミキサの閉塞及びその閉塞により原料の供給側も送り込み不能の異常を引き起こしてしまい、土質改良機全体の異常に繋がる虞があった。
【０００６】
このため、従動部と駆動部の間に過負荷保護装置を設け、軸トルクが所定値以上になって過負荷状態になった場合は、該過負荷保護装置に設けられた摩擦板で滑りを発生させてトルクの上昇を抑えるように構成することが考えられる。しかし、該過負荷保護装置により、従動部側と駆動部側の保護はできるが、異常を検知しないので、いつまでも駆動部が無駄に回転し続けて作業性が悪い。また、過負荷状態を検知したときに直ちに駆動部を停止させると、負荷変動のため短時間だけ過負荷状態になった場合でも、たびたび駆動部が停止するので装置全体の稼働効率が低下することになる。
【０００７】
そこで、従動部側が過負荷状態になると、過負荷保護装置が従動部と駆動部の連結を外すように構成し、そして、負荷状態の異常を検知したときは過負荷状態の継続状況に応じて駆動部を一旦停止して再駆動するなどのリトライを行い、装置の稼動効率を低下させることなく土質改良機全体を保護するために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、羽根と一体に回転する撹拌軸を有する従動部と、前記撹拌軸に回転を付与する駆動部とを備え、前記羽根の回転により、土と土質改良剤を混合・撹拌処理する土質改良機の撹拌ミキサにおいて、前記従動部と前記駆動部の間に過負荷保護装置を設け、軸トルクが所定値以上になって過負荷状態になると、前記過負荷保護装置が従動部と駆動部の連結を外すように構成し、さらに、前記過負荷保護装置の従動部側の回転状態を検出するセンサと、該センサの検出信号に基づいて負荷状態の異常を検知し、過負荷状態になったときは駆動部の駆動を一旦停止させ、所定の微小時間経過後に再び駆動部の駆動を開始し、さらに、過負荷状態が継続する場合は駆動部の駆動を停止する信号処理手段を備えたことを特徴とする土質改良機の撹拌ミキサにおける異常検知装置。
を提供する。
【０００９】
この構成によれば、軸トルクが所定値以上になって過負荷状態になると、過負荷保護装置により従動部と駆動部の連結が外されて従動部側は回転を減速または停止する。そして、過負荷保護装置の従動部側に設置したセンサの検出信号に基づいて、過負荷状態であることを検出すると、駆動部の駆動を一旦停止させ、所定の微小時間経過後に再び駆動部の駆動を開始する。このリトライ動作により、攪拌ミキサの羽根と異物の噛み込み状態に変化が生じ、駆動部を再び駆動したときには異物を噛み込むことなく、通過させることが可能である。もし、過負荷状態が継続していれば、駆動部を完全に停止させる。
【００１０】
請求項２記載の発明は、羽根と一体に回転する撹拌軸を有する従動部と、前記撹拌軸に回転を付与する駆動部とを備え、前記羽根の回転により、土と土質改良剤を混合・撹拌処理する土質改良機の撹拌ミキサにおいて、前記従動部と前記駆動部の間に過負荷保護装置を設け、軸トルクが所定値以上になって過負荷状態になると、前記過負荷保護装置が従動部と駆動部の連結を外すように構成し、さらに、前記過負荷保護装置の従動部側の回転状態を検出するセンサと、該センサの検出信号に基づいて負荷状態の異常を検知し、過負荷状態になったときは駆動部を一旦逆転駆動させ、所定の微小時間経過後に再び駆動部を正転駆動開始し、さらに、過負荷状態が継続する場合は駆動部の駆動を停止する信号処理手段を備えたことを特徴とする土質改良機の撹拌ミキサにおける異常検知装置を提供する。
【００１１】
この構成によれば、軸トルクが所定値以上になって過負荷状態になると、過負荷保護装置により従動部と駆動部の連結が外されて従動部側は回転を減速または停止する。そして、過負荷保護装置の従動部側に設置したセンサの検出信号に基づいて、過負荷状態であることを検出すると、駆動部の駆動を一旦逆転駆動させ、所定の微小時間経過後に再び駆動部を正転駆動開始する。このリトライ動作により、攪拌ミキサの羽根と異物の噛み込み状態に変化が生じ、駆動部を再び正転駆動したときには異物を噛み込むことなく、通過させることが可能である。もし、過負荷状態が継続していれば、駆動部を完全に停止させる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、上述したように、例えば羽根が異物等を噛み込んで従動部側に過負荷トルクが発生すると、過負荷保護装置により従動部と駆動部の連結が外されて、駆動部側及び従動部側の双方を保護することができる。また、過負荷保護装置の従動部側に設置したセンサの検出信号に基づいて負荷状態の異常を検知し、過負荷状態が所定時間継続したときは駆動部の駆動を一旦停止させるか、あるいは、逆転駆動させる.などのリトライを行うことにより、駆動部の駆動を完全に停止させることなく過負荷状態を解消でき、装置の稼動効率を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の土質改良機の撹拌ミキサについて、好適な実施例をあげて説明する。従動部側が過負荷状態になると、過負荷保護装置が従動部と駆動部の連結を外すように構成し、そして、負荷状態の異常を検知したときは過負荷状態の継続状況に応じて駆動部を一旦停止して再駆動するなどのリトライを行い、装置の稼動効率を低下させることなく土質改良機全体を保護するという目的を達成するために、羽根と一体に回転する撹拌軸を有する従動部と、前記撹拌軸に回転を付与する駆動部とを備え、前記羽根の回転により、土と土質改良剤を混合・撹拌処理する土質改良機の撹拌ミキサにおいて、前記従動部と前記駆動部の間に過負荷保護装置を設け、軸トルクが所定値以上になって過負荷状態になると、前記過負荷保護装置が従動部と駆動部の連結を外すように構成し、さらに、前記過負荷保護装置の従動部側の回転状態を検出するセンサと、該センサの検出信号に基づいて負荷状態の異常を検知し、過負荷状態になったときは駆動部の駆動を一旦停止させ、所定の微小時間経過後に再び駆動部の駆動を開始し、さらに、過負荷状態が継続する場合は駆動部の駆動を停止する信号処理手段を備えたことにより実現した。
【実施例】
【００１４】
図１は、本発明の一実施例である土質改良機の撹拌ミキサの側面図である。同図に示すように、攪拌ミキサ１は、固定基台２の上側に、底部が開放された函体３が固設されている。また、函体３の底部に近接して土質改良機における土搬送用のベルトコンベア４が設けられている。
【００１５】
函体３の内部には、ベルトコンベア４の流れ方向（土及び土質改良剤等原料の移動方向）に対して略９０度をなす角度で撹拌軸６を設け、該撹拌軸６に複数個の撹拌用の羽根７，７…を一体回転可能に取り付けている。撹拌軸６は函体３の左右両側面を貫通して、該函体３の左右両側に突出しており、該函体３から突出している両端が、固定基台２に軸受８，８を介して回転可能に支持されている。
【００１６】
図２は、撹拌用の羽根７の構造例を示す拡大詳細図である。同図において、羽根７は、撹拌軸６の周面に、ホルダー９を介して、複数のブレード１０，１０…が放射状に固設されている。
【００１７】
図３は、要部を示す拡大詳細図である。同図において、撹拌軸６の一端側には、過負荷保護装置１１を介して、電動モータ１２が動力連結されている。駆動部である電動モータ１２は、従動部側となる撹拌軸６に回転駆動力を付与する。
【００１８】
過負荷保護装置１１は、駆動部側となる電動モータ１２のモータ軸１３と一体回転可能に取り付けている駆動側ハブ１４と、従動部側となる撹拌軸６と一体回転可能に取り付けている従動側ハブ１５と、該駆動側ハブ１４と該従動側ハブ１５との間に設けられている摩擦板(図示せず)等で構成されている。
【００１９】
そして、過負荷保護装置１１は、上記摩擦板の摩擦保持力よりも小さい軸トルクが、従動部側と駆動部側との間に働いているときには、従動部側と駆動部側とが互いに動力連結し合って一体的に回転する。反対に、摩擦板の摩擦保持力よりも大きい軸トルク、すなわち過負荷状態の軸トルクが生じると、摩擦板が滑り(スリップ)を起こして空転し、従動部側と駆動部側との間の動力連結を断つようになっている。なお、ここで述べる摩擦板の空転とは、摩擦板内部に生ずる滑り(スリップ)による空転、及び摩擦板と従動部との間に生ずる滑りによる空転、摩擦板と駆動部との間に生ずる滑りによる空転のいずれをも含むものである。また、摩擦板による摩擦保持力の大きさは、設定により調整できる。
【００２０】
また、過負荷保護装置１１の従動部側には、従動側ハブ１５の回転状態を検出し、軸トルクに対応した信号を出力するセンサ１６を設けている。このセンサ１６は、本例では近接スイッチであり、図４に示すように、先端を従動側ハブ１５に近接させて、固定基台２に取り付けられている。そして、従動側ハブ１５側には、該従動ハブ１５と一体に回転する半月状をした被検出片２３が取り付けられており、被検出片２３が従動側ハブ１５と共に回転されて、被検出片２３がセンサ１６の直前を横切ると、センサ１６から波形信号が出力されるようになっている。したがって、この波形信号を分析することにより、従動側ハブ１５の回転状態を検知することができる。
【００２１】
例えば、電動モータ１２が定速回転されている状態において、過負荷保護装置１１内に摩擦板による滑りがなく、従動部側と駆動部側とが１対１で回転していれば、センサ１６から一定周期の波形信号が得られる。これに対して、例えば過負荷が生じて過負荷保護装置１１内の摩擦板に滑りが発生すると、センサ１６から波形信号に大きな変動が発生し、波形信号が連続出力状態になるか、または、全く得られなくなる。このように、前記センサ１６の波形信号の変化から信号処理手段（図示せず）が過負荷状態の発生を検知することができる。
【００２２】
なお、センサ１６は、近接スイッチに限ることなく、リミットスイッチ、ロータリエンコーダ等を使用することも可能である。また、駆動部として電動モータ１２を使用しているが、油圧モータ、空圧モータ等、回転駆動力を持つものであれば何でもよい。
【００２３】
図５は攪拌ミキサ１の制御構成ブロック図であり、この制御系では信号処理手段１８を備え、該信号処理手段１８に上記電動モータ１２、センサ１６が接続されている。
【００２４】
信号処理手段１８は、マイクロコンピュータや高速数値演算プロセッサ等の高速演算装置を主体に構成されており、演算回路１９と、信号処理手段１８による処理を決められた手順で実行させるためのプログラム等を格納した所定容量のメモリ２０と、計時機能を有するタイマ２１とを有している。
【００２５】
図６および図７は、信号処理手段１８の制御処理(リトライ動作)を示すタイミングチャートである。図５のブロック図および図６〜図７のタイミングチャートに従って、信号処理手段１８の制御処理について説明する。なお、以下に述べるタイミングの数値は制御の一例である。
【００２６】
まず、駆動モータ１２が回転して攪拌ミキサ１が駆動されると、過負荷保護装置１１の従動部側に設けたセンサ１６が０．２secごとにパルス信号を検出する（t0）。そして、異物の噛み込みなどによって設定トルク以上の過負荷状態になると、過負荷保護装置１１の摩擦板がスリップし始める（t1）。スリップが開始されると前記センサ１６の検出信号の波形が変化して、図６に示すように、波形信号が連続出力状態になるか、あるいは、図７に示すように、波形信号がまったく出力されない状態となる。この波形信号の変化により、前記信号処理手段１８は過負荷状態が発生したものと判定し、駆動部に設けられている電動モータ１２の駆動を一旦停止する（t2）。異物の噛み込みなどが発生してから、スリップを検出して電動モータ１２を一時停止させるまでは、０．５sec程度のタイムラグがあるが、過負荷発生からほとんど瞬時に駆動停止されるものと看做してよい。
【００２７】
そして、過負荷状態になって電動モータ１２の駆動を一旦停止すると同時に、信号処理手段１８がタイマ２１の計時をスタートさせ、所定の微小時間が経過した後（ここでは１．５sec）に、再び電動モータ１２の駆動を開始する（t3）。この間に、攪拌ミキサの羽根と異物の噛み込み状態に変化が生じて過負荷が解消された場合は、リトライ動作の開始から例えば３sec後（t4）に、通常の駆動状態に自動復帰させる。もし、リトライ動作を行っても過負荷状態が継続している場合は、電動モータ１２の駆動を完全に停止させる。
【００２８】
なお、上記リトライ動作は、過負荷状態になったときに電動モータ１２の駆動を一旦停止させ、所定の微小時間（t2〜t3）が経過した後に再び駆動を開始するように制御しているが、リトライ動作の他の一例として、過負荷状態になったときに電動モータ１２を一旦逆転駆動させ、所定の微小時間（t2〜t3）が経過した後に再び正転駆動を開始するように制御してもよい。この場合も、電動モータ１２の正転と逆転により、攪拌ミキサの羽根と異物の噛み込み状態に変化が生じて過負荷が解消される。この場合も、リトライ動作を行っても過負荷状態が継続している場合は、電動モータ１２の駆動を完全に停止させる。
【００２９】
このように、本実施形態の土質改良機の撹拌ミキサ１によれば、例えば羽根が異物等を噛み込んで従動部側に過負荷トルクが発生すると、過負荷保護装置により従動部と駆動部の連結が外されて、駆動部側及び従動部側の双方を保護することができる。また、過負荷保護装置の従動部側に設置したセンサの検出信号に基づいて負荷状態の異常を検知し、過負荷状態が所定時間継続したときは駆動部の駆動を一旦停止させるか、あるいは、逆転駆動させる.などのリトライを行うことにより、駆動部の駆動を完全に停止させることなく過負荷状態を解消でき、装置の稼動効率を改善することができる。
【００３０】
なお、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る土質改良機の撹拌ミキサの断面図。
【図２】本発明の土質改良機の撹拌ミキサにおける羽根の拡大詳細図。
【図３】本発明の土質改良機の撹拌ミキサにおける要部拡大詳細図。
【図４】本発明の土質改良機の撹拌ミキサにおけるセンサの配置状態の詳細図。
【図５】本発明の土質改良機の撹拌ミキサにおける制御構成ブロック図。
【図６】本発明の土質改良機の撹拌ミキサにおける処理タイミングチャートその１。
【図７】本発明の土質改良機の撹拌ミキサにおける処理タイミングチャートその２。
【符号の説明】
【００３２】
１  攪拌ミキサ
６  撹拌軸
７  羽根
１１  過負荷保護装置
１２  電動モータ(駆動部)
１３  モータ軸
１４  駆動側ハブ
１５  従動側ハブ
１６  センサ
１８  信号処理手段
１９  演算回路
２０  メモリ
２１  タイマ 
２３  被検出片  
【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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