(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ショベル系の土木建設機械のアームの先端に取り付けられる装置本体と、
該装置本体に回転自在に設けられ、外周面に土壌の攪拌羽根が突設された攪拌ローラと、
該攪拌ローラを回転させる回転手段とを備えた土壌攪拌機において、
前記装置本体に、先部が土壌掘り起こし方向に曲がり土壌中の異物を除去する異物除去フォークを着脱自在に突設し、
前記装置本体の異物除去フォークの設置位置より土壌掘り起こし側とは反対側の部分に、前記攪拌ローラを設けた土壌攪拌機。
【請求項２】
前記攪拌ローラが、前記装置本体の異物除去フォークの幅方向の両側部に１対配設された請求項１に記載の土壌攪拌機。
【請求項３】
前記異物除去フォークが複数本の爪部を有し、隣接する爪部と爪部との間に、直径２０ｃｍ以上の異物を除去可能な隙間が形成された請求項１または請求項２に記載の土壌攪拌機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は土壌攪拌機に係り、パワーショベル、油圧ショベル、ショベルローダなどのショベル系の土木建設機械のアームの先端に連結され、地盤の土質改良工事などの際に使用される土壌攪拌機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば土木工事において、現場の地盤が軟弱である場合には、セメントや石灰を混合して作製された固化材を土の表面に散布し、これらを現場で攪拌した後、埋め戻すという埋め戻しの技術が開発されている。
これらの作業には、ショベル系の土木建設機械が用いられる場合がある。一般に、このような土木建設機械には、アームの先端に、攪拌機能を備えた土壌攪拌機が取り付けられている。
従来、この土壌攪拌機として、例えば図５に示すものが知られている。図５は、従来手段に係る土壌攪拌機の使用状態を示す側面図である。
図５に示す従来の土壌攪拌機１００は、ショベルカーのアーム１０１の先端に着脱自在に取り付けられる装置本体１０２と、この装置本体１０２の両側面から回転自在に突設され、多数本の攪拌羽根１０３ａ…が外周面に配設された１対の攪拌ローラ１０３，１０３と、装置本体１０２に収納され、攪拌ローラ１０３，１０３を回転させる油圧モータ（回転手段）Ｍと、装置本体１０２の攪拌ローラ１０３，１０３の設置位置よりショベルカーの操縦席側（図５の矢印側）とは反対側の部分に、連結部材１０４を介して元部が固定された土壌掘り起こし用のフォーク１０５とを備えている。
【０００３】
土質改良作業を行う際には、改良される土壌の表面に固化材を散布し、次いで操縦者がアーム１０１を回動操作し、図５に示す攪拌ローラ１０３，１０３の下方にフォーク１０５を配置した姿勢で、フォーク１０５の先端部を土壌の表層に突き刺し、その状態のまま、アーム１０１を操縦席方向に引き寄せると、フォーク１０５により土が掘り起こされる。その直後、この掘り起こされた土は、回転中の攪拌ローラ１０３，１０３の各攪拌羽根１０３ａ…によって攪拌される。その結果、固化材と土壌とが混合される。その後、この固化材が混入された土は、土壌の掘り起こし部分に落下し、埋め戻される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術の土壌攪拌機１００によれば、使用時、フォーク１０５が攪拌ローラ１０３，１０３より後方に配置される構成であったため、回転中の攪拌ローラ１０３，１０３が、掘り起こされた土中に存在する岩や大木などの大型の異物に接触し、破損するおそれがあった。
【０００５】
そこで、発明者は、鋭意研究の結果、装置本体の異物除去フォークの設置位置より土壌掘り起こし側とは反対側の部分に攪拌ローラを設ければ、攪拌ローラによる攪拌の前に、掘り起こした土中に含まれる大型の異物を除去することができ、その結果、接触しても攪拌羽根が破損しない状態となった土と固化材だけを攪拌ローラで円滑に攪拌混合できることを知見し、この発明を完成させた。
【０００６】
【発明の目的】
この発明は、大型の異物による攪拌ローラの破損のおそれを解消することができ、また低トルクでの安定した土壌攪拌が可能で、しかも攪拌の作業効率が高く、異物除去フォークの交換が容易で、コンパクトに分解することができ、これにより保管時や輸送時のスペースが小さくなる土壌攪拌機を提供することを、その目的としている。
また、この発明は、土壌の攪拌効率をそれほど低下させず、攪拌ローラによる土壌攪拌の障害となる大きな異物を確実に除去することができる土壌攪拌機を提供することを、その目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、ショベル系の土木建設機械のアームの先端に取り付けられる装置本体と、該装置本体に回転自在に設けられ、外周面に土壌の攪拌羽根が突設された攪拌ローラと、該攪拌ローラを回転させる回転手段とを備えた土壌攪拌機において、前記装置本体に、先部が土壌掘り起こし方向に曲がり土壌中の異物を除去する異物除去フォークを着脱自在に突設し、前記装置本体の異物除去フォークの設置位置より土壌掘り起こし側とは反対側の部分に、前記攪拌ローラを設けた土壌攪拌機である。
【０００８】
ショベル系の土木建設機械としては、パワーショベル、油圧ショベル、ショベルローダ（ホイールローダ）などが挙げられる。ショベル系の土木建設機械は、クローラ式またはホイール式の走行部の上に、操縦席が設置された水平旋回体が搭載され、この水平旋回体の一部分に、油圧シリンダにより屈曲自在なアームが垂直面内で回動自在に設けられた構成を有している。
攪拌ローラの大きさは限定されない。また、攪拌羽根の大きさ、形状および攪拌ローラの外周面における突設本数も限定されない。
異物除去フォークの大きさ、形状、突設本数は限定されない。
ここでいう装置本体の異物除去フォークの設置位置より土壌掘り起こし側とは反対側の部分というのは、例えば土壌を掘り起こして攪拌する際に、アームをショベルカーの操縦席方向に移動させる場合にあっては、装置本体の攪拌ローラ設置位置より操縦席側の部分となる。反対に、例えばこの土壌を掘り起こして攪拌する際にアームをショベルカーの操縦席とは反対方向に移動させる場合には、装置本体の攪拌ローラ設置位置よりも操縦席とは反対側の部分となる。
攪拌ローラの設置数は、１つまたは複数でもよい。
【０００９】
異物の種類は限定されない。例えば岩、大木などが挙げられる。要は、土中に埋まっている異物であればよい。異物の大きさは限定されない。異物除去フォークの大きさは、異物を除去できれば限定されない。
回転手段としては、例えば油圧モータ、電動モータなどを駆動源としたものを採用することができる。また、ショベル系の土木建設機械のエンジンまたは土壌攪拌機が装着されるアームの駆動部を駆動源としてもよい。
この回転手段は、装置本体に収納してもよい。また、装置本体の外部に取り付けてもよい。さらに、攪拌ローラの内部または外部に取り付けてもよい。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、前記攪拌ローラが、前記装置本体の異物除去フォークの幅方向の両側部に１対配設された請求項１に記載の土壌攪拌機である。
回転手段は、１つの攪拌ローラに対して１つ設けてもよい。また、１つの回転手段でそれぞれの攪拌ローラを回転させてもよい。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、前記異物除去フォークが複数本の爪部を有し、隣接する爪部と爪部との間に、直径２０ｃｍ以上の異物を除去可能な隙間が形成された請求項１または請求項２に記載の土壌攪拌機である。
爪部の形成本数は限定されない。爪部の形状、大きさも限定されない。
異物除去フォークにより除去可能な異物の大きさは直径２０ｃｍ以上である。２０ｃｍ未満の異物を除去するようにすれば、フォーク間隔が狭くなり過ぎて、土壌掘り起こし時の異物除去フォークの移動負荷が大きくなる。
【００１２】
【作用】
この発明によれば、土壌を攪拌する際には、操縦者がアームを回動操作して異物除去フォークの先部を土壌の表層に突き刺し、この状態のまま、アームを例えばショベルカーの操縦席方向に移動させて土壌を掘り起こす。これと同時に、異物除去フォークにより掘り起こされて隙間を通り抜けた土が、回転中の攪拌ローラの各攪拌羽根により攪拌される。すなわち、掘り起こされた土中に含まれる大きな異物は、異物除去フォークによって掻き取られる。その結果、この異物による攪拌ローラの破損のおそれが解消される。しかも、攪拌ローラにより攪拌される土の中には大きな異物が存在しない。そのため、攪拌中の攪拌ローラに作用する負荷は小さく、よって低トルクで安定した土壌の攪拌が可能になる。しかも、その土壌攪拌の作業効率も高くなる。
また、異物除去フォークが着脱自在であるので、例えば異物除去フォークの損傷時や別種の異物除去フォークを利用したい時には、土壌攪拌機全体を交換するのではなく、異物除去フォークだけを部分的に交換することができる。さらに、異物除去フォークが着脱自在であるので、土壌攪拌機をコンパクトに分解することができ、これにより保管時や輸送時のスペースが小さくなる。さらにまた、分離された異物除去フォークを、別の土壌攪拌機に単独で使用することもできる。
【００１３】
特に、請求項２に記載の発明によれば、攪拌ローラを装置本体の両側部に１対配設したので、土壌の攪拌作業の効率をさらに高めることができる。
また、請求項３に記載の発明によれば、異物除去フォークが、直径２０ｃｍ以上の異物を除去可能な隙間を有しているので、土壌の攪拌効率をそれほど低下させず、攪拌ローラによる土壌攪拌の障害となる大きな異物を確実に除去することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。なお、説明の都合上、図１〜図３に示す土壌攪拌時の土壌攪拌機の姿勢を基準に、この土壌攪拌機の前後方向をＸ方向（殊に、機体の前方向をＸ1 ）、幅方向をＹ方向、上下方向をＺ方向とする。図１は、この発明の一実施例に係る土壌攪拌機の使用状態を示す側面図である。図２は、この発明の一実施例に係る土壌攪拌機の正面図である。図３は、この発明の一実施例に係る土壌攪拌機の異物除去フォークを取り除いた状態を示す要部正面図である。図４は、この発明の一実施例に係る土壌攪拌機における異物除去フォークの着脱状態を示す側面図である。
【００１５】
図１〜図４において、１０はこの発明の一実施例に係る土壌攪拌機である。この土壌攪拌機１０は、図示しないパワーショベルの先端のアーム１１に、平行四辺形リンク構造の一部を構成する多数のピン１２…および対配置されたリンク１３，１３を介して着脱自在に取り付けられた装置本体１４と、この装置本体１４のＹ方向の両側部に回転自在に対配置され、外周面に土壌を攪拌する棒状の攪拌羽根１５…が多数本突設された攪拌ローラ１６，１６と、装置本体１４に収納され、出力軸１７を介して両攪拌ローラ１６，１６を回転させる油圧モータＭと、装置本体１４の攪拌ローラ設置位置より運転席側（Ｘ1 側）の部分に突設され、土壌に含まれる岩ａなどの大きな異物を除去する異物除去フォーク１８とを備えている。
【００１６】
装置本体１４はＹ方向の長さがＸ方向より短い縦長な直方体のボックスで、その上端に、平面視して矩形状の上板１４ａが形成されている。上板１４ａのＹ方向の両側部上には、２枚の厚肉な鉄板１４ｂ，１４ｂが平行に突設されている。これらの鉄板１４ｂ，１４ｂは、前記ピン１２…によりアーム１１に回動自在に連結されている。しかも、この鉄板１４ｂ，１４ｂのＸ1 側の端部に、異物除去フォーク１８の元部１８ｃ，１８ｃが、上下１対ずつ、合計４本のピン１２…により着脱自在に固定されている（図４参照）。
異物除去フォーク１８は、先部がＸ1 方向（土壌掘り起こし方向）に向かって徐々に下方傾斜した厚肉な板部材である。この異物除去フォーク１８は、主に１１本の爪部１８ａ…により構成されている。各爪部１８ａ…は、Ｙ方向に向かって２０ｃｍのピッチで配設されている。しかも、隣接する各爪部１８ａの隙間には、３本の篩棒１８ｂ…がＺ方向に２０ｃｍのピッチでそれぞれ平行配置されている。
【００１７】
隙間の大きさをこのように設定したので、土壌が各隙間を通過するときの抵抗はそれほど大きくなく（通過抵抗に伴う土壌の攪拌効率はそれほど低下しない）、しかも攪拌ローラ１６，１６による土壌攪拌の障害となる直径２０ｃｍ以上の大きな異物を確実に除去することができる。そのため、異物除去フォーク１８の各隙間ｂ…を通り抜けて攪拌ローラ１６，１６側まで達した土中の異物は、攪拌ローラ１６，１６に高い負荷を作用させない大きさに抑えられる。その結果、攪拌羽根１５…の破損、異物の衝突による攪拌効率の低下などが抑制される。
図４中、１８ｄは異物除去フォーク１８の元部１８ｃに形成されたピン１２の挿着孔である。
【００１８】
次に、この一実施例の土壌攪拌機１０の作動を説明する。
図１に示すように、土壌の土質改良作業時には、改良される土壌の表面に固化材を散布し、次いで操縦者がアーム１１を回動操作して異物除去フォーク１８の先部を土壌の表層に突き刺す。このとき、攪拌ローラ１６，１６は油圧モータＭにより回転中とする。この状態を維持し、アーム１１をパワーショベルの操縦席方向（図１矢印方向）に引き寄せて土壌を掘り起こす。その際、掘り起こされた土の中に含まれている岩ａなどの直径２０ｃｍ以上の大きな異物は、異物除去フォーク１８により掻き取られる。一方、異物除去フォーク１８の各隙間ｂ…を通り抜けて攪拌ローラ１６，１６側に達した土は、その後、回転中の攪拌ローラ１６，１６の各攪拌羽根１５…によって攪拌される。こうして、固化材と土とが混合され、それからこの混合物は土壌の掘り起こし部分に落下し、埋め戻される。
【００１９】
このように、土壌の攪拌時、あらかじめ異物除去フォーク１８により土中に存在する岩ａなどを掻き取り、その異物除去フォーク１８の各隙間ｂ…を通り抜けた固化材を含む土および直径２０ｃｍ未満の小さな異物だけを攪拌するので、攪拌ローラ１６，１６の岩ａなどとの接触による破損のおそれを解消することができる。しかも、攪拌ローラ１６，１６により攪拌される土の中には大きな異物が存在しないので、攪拌中の攪拌ローラ１６，１６に作用する負荷は小さく、油圧モータＭを利用した低トルクで安定した土壌の攪拌が可能になる。これにより、小型で低出力の油圧モータを使用しても、従来と略同じ土壌攪拌の作業効率が得られる。その結果、土壌攪拌機１０の軽量化およびコスト低下を図ることができる。さらには、パワーショベルの油圧作動機構の作動油循環路から分岐されて土壌攪拌機１０に循環供給される油量を減らすことができ、これにより油圧を駆動源として得られるパワーショベルの性能を高めることができる。
【００２０】
また、異物除去フォーク１８をピン１２…を介して装置本体１４に着脱自在としたので、異物除去フォーク１８の損傷時や別種の異物除去フォークを利用したい時などには、土壌攪拌機１０の全体を交換するのではなく、異物除去フォーク１８だけを部分的に交換することができる。しかも、異物除去フォーク１８が着脱自在であるので、保管時や輸送時のスペースを小さくすることもできる。
また、この一実施例では、攪拌ローラ１６，１６を装置本体１４のＹ方向の両側部に１対配設したので、単独の攪拌ローラの場合に比べて土壌攪拌の作業効率がさらに高まる。
【００２１】
【発明の効果】
この発明によれば、装置本体の異物除去フォークの設置位置より土壌掘り起こし側とは反対側の部分に攪拌ローラを設け、土壌攪拌時に掘り起こした土中に存在する異物をあらかじめ異物除去フォークにより掻き取るので、この異物による攪拌ローラの破損のおそれが解消され、また低トルクでの安定した土壌攪拌も可能となり、これにより土壌の攪拌作業の効率を高めることができる。
また、異物除去フォークを着脱自在としたので、異物除去フォークの損傷時や別種の異物除去フォークの利用時などに、土壌攪拌機全体を交換するのではなく、異物除去フォークだけを部分的に交換することができる。しかも、異物除去フォークが着脱自在であるので、保管時や輸送時のスペースを小さくすることができる。
【００２２】
特に、請求項２に記載の発明によれば、攪拌ローラを装置本体の異物除去フォークの幅方向の両側部に１対配設したので、土壌の攪拌作業の効率がさらに高まる。
【００２３】
また、請求項３に記載の発明によれば、異物除去フォークが、隣接する爪部と爪部との間に、直径２０ｃｍ以上の異物を除去可能な隙間を有しているので、土壌の攪拌効率をそれほど低下させず、攪拌ローラによる土壌攪拌の障害となる大きな異物を確実に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例に係る土壌攪拌機の使用状態を示す側面図である。
【図２】この発明の一実施例に係る土壌攪拌機の正面図である。
【図３】この発明の一実施例に係る土壌攪拌機の異物除去フォークを取り除いた状態を示す要部正面図である。
【図４】この発明の一実施例に係る土壌攪拌機における異物除去フォークの着脱状態を示す側面図である。
【図５】従来手段に係る土壌攪拌機の使用状態を示す側面図である。
【符号の説明】
１０  土壌攪拌機、
１１  アーム、
１４  装置本体、
１５  攪拌羽根、
１６  攪拌ローラ、
１８  異物除去フォーク、
Ｍ  油圧モータ（回転手段）、
ａ  岩（異物）、
ｂ  隙間。
【図１】
0003771866.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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