ブロック打ち固め機械
本発明によれば、（ａ）充填ポート開口部５１、長手方向の孔５２、圧縮端部５３、及び押し出し端部５７を有する細長い開口した打ち固めチャンバ５０と、（ｂ）打ち固めチャンバ５０の圧縮端部５３内の材料を長手方向の孔５２に沿って押圧する打ち固めヘッド２０と、（ｃ）以前に圧縮されたすべての材料からなり、打ち固めチャンバ５０の押し出し端部５７の大部分を占有し、締め固めユニット１００の一構成部分として機能する連続した均質なブロック４０と、（ｄ）打ち固めヘッド２０を移動させて軟質なブロック形成材料４０Ａ（土など）をブロック４０に対して圧縮する油圧シリンダ１０（アクチュエータの一部）とを有する締め固めユニット１００が提供される。これによって、以前のリフト４０Ｃと効果的に融合される新たなリフト４０Ｂが形成されて、締め固めユニット１００を出る比較的高密度な材料の連続した均質なブロック４０が形成される。剪断チャンバ６０はブロックを任意の所望の長さに砕き、支持プラットフォーム７０はブロックを用いられるまでの間支持及び保管する。標準的な建設装置及び改良された巻上げ装置を用いて、建築システム内でブロックを吊り上げ、配置する手順について説明する。さらに、チャンバ５０内で圧縮される材料の「摩擦しきい」を増大させるための、特殊設計の形体２２が打ち固めヘッド２０に組み込まれる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に圧縮土ブロック（Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ Ｅａｒｔｈ Ｂｌｏｃｋ）、安定化圧縮土ブロック（Ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ Ｅａｒｔｈ Ｂｌｏｃｋ）、及びその他の類似の材料ユニットの製造に使用される打ち固め機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
来る２０年間に、世界の人口は２倍になると予想されている。世界の生態系に何がもたらされるかを考慮すると、食料及び繊維に対するこの需要の増加は、我々の天然資源の多くにとって致命的打撃となる可能性がある。この地球における生活の質を維持しようものなら、自然環境の保護に役立つ技術を急速に開発し且つ実施することが不可欠である。かかる技術の１つは、各地方で利用可能な表土又は土から建築用ブロックを製造することである。圧縮土ブロック（ＣＥＢ）及び安定化圧縮土ブロック（ＳＣＥＢ）建設は、長年かけて有効性が実証されている、環境に配慮した建築システムである。これらのブロックは、コンクリート、木製フレーム、又は鉄筋建造法とは異なり、製造に必要となるエネルギー入力が極めて小さい。これによって、ＣＥＢ及びＳＣＥＢは、その他の建造法と比較すると、製造及び利用の費用が約７０％廉価となる。５５．８８ｃｍ（２２インチ）厚を超えるＣＥＢ壁又はＳＣＥＢ壁は、また、無給電ソーラーハウジングに対する優れた「蓄熱ユニット」を提供する。太陽光の取り込み又は遮断がなくとも、この重厚な壁システムは、暖房及び冷房において、その他の建設技術よりも７０％エネルギー効率に優れている。ＣＥＢ及びＳＣＥＢ建設のその他の利点には、耐火性、防虫性、及び低アレルギー性がある。さらに、５５．８８ｃｍ（２２インチ）超のＣＥＢ壁及びＳＣＥＢ壁が適切に構築されると、その結果として得られる構造物は、トルネード、ハリケーン、及び地震にも耐えることができる。また、新規な防水システムと共にＣＥＢ及びＳＣＥＢは、熱帯地方の雨林から高地砂漠まで、世界中のあらゆる場所で建造することができる。したがって、ＣＥＢ及びＳＣＥＢの製造方法及び利用技術において全面的な改良がなされれば、人類の貴重な天然資源を保護する一方で、さらに何十億もの人々に住まいを提供することができる。
【０００３】
従来技術の説明
技術の現状の機械はすべて、共通する特徴を共有している。それらは、一般にチャンバに圧縮力を与えて一度に１つのブロックを製造する油圧シリンダを備えた、完全に密閉された成型チャンバ又は圧縮チャンバを利用する。少数の機械は、圧縮ストロークの長さを変化させることによって、製造されるブロックの一方の寸法を変化させることができる。しかしながら、基本的なブロック寸法は常に、個々の機械の成型チャンバ又は圧縮チャンバの寸法に制限される。また、圧縮下に置かれた土は本発明者が呼ぶ「架橋効果」を示すことから、これは、これらの機械が製造することができる基本的なブロック寸法を著しく制限する。
【０００４】
この「架橋効果」とは、簡単に説明すると、打ち固め又は作用した力に最も接近した土が圧縮するとき、互いに結合して事実上の「橋」を形成することである。この密な材料の層は、作用された付加的なエネルギー又は圧力を効果的に外側に（チャンバ内からチャンバ壁へ）伝達して、内在する材料を加圧力から効果的に遮蔽する。このようにして「架橋効果」によって、一度に効果的に圧縮又は締め固めることができる土の量が制限される。同じ原理が、その他の土の建設計画にも当てはまる。高速道路技術者は、路床建設の際、軟質な土の最大「リフト」深度を２０．３２ｃｍ（８インチ）に制限している。２０．３２ｃｍ（８インチ）を超える軟質な土を単一のリフトで締め固めようと試みても、高密度（９８％の標準密度）の路床を実現することはほぼ不可能であることを、彼らは経験により理解している。同様のことがＣＥＢ及びＳＣＥＢの製造にも当てはまる。軟質な土壌は、締め固め過程の際に空気が除去されることによりおよそ５０％収縮するので、これは、締め固めた路床の約１０．１６ｃｍ（４インチ）をそのまま放置する。したがって、圧縮した材料の１０．１６ｃｍ（４インチ）が集積した後、「架橋効果」が締め固め効率に重大な影響を与え始めることになると結論付けることができる。また、ＣＥＢ機械においては、チャンバ内で土の締め固めは路床での土の閉め固めよりも効率的となるが、加圧力の大きさから測定した時、最大ブロック寸法は１５．２４ｃｍ（６インチ）（締め固め厚さ）を超えるべきではない、そうしないと密度が著しく減じられることとなろう。この１５．２４ｃｍ（６インチ）の限界を克服する唯一の方法は、過剰量のさらなる締め固め圧力を作用させることであるが、これは完全に可能ではあるが全く経済的ではない。現在の（最新の）ＣＥＢ機械において、加圧力の大きさから測定する時、一般に１０．１６ｃｍ（４インチ）未満の厚さの小型のブロックにその製造が限定されるのはこれが主な原因である。これにより、それらの機械は、１８．１４ｋｇ（４０ポンド）未満、及び一般に９．０７２ｋｇ（２０ポンド）未満のブロックの製造に限られている。現在製造されているブロックはすべて、手作業によって敷設されていることに留意されたい。実際に、従来技術の焦点は常に、ブロック寸法ではなく製造の速度を増すことに向けられていた。
【０００５】
不都合にも、このようにブロック寸法に欠けることにより、途上国におけるＣＥＢ及びＳＣＥＢの建設計画は、手作業の高額な費用が含まれるため、大部分が高所得者向けの特注計画に限定されている。また、それによって、大部分のＣＥＢ計画の壁の厚さは３５．５６ｃｍ（１４インチ）未満に限定されている。これは構造的には許容されるものであるが、ＣＥＢ壁及びＳＣＥＢ壁は、それらの蓄熱特性を完全に発揮するには、少なくとも５５．８８ｃｍ（２２インチ）であることが必要である。これは、現在構築されている大部分のＣＥＢ壁及びＳＣＥＢ壁は、他の建築システムと同様に断熱処理を施す必要があることを意味する。したがって、現在の最新技術によって強いられる制限により、ＣＥＢ及びＳＣＥＢ建設は、本来あるべきエネルギー効率に優れた低コスト建築システムとしては工業文化で利用されず、また認められていない。
【０００６】
この技術を現代化し、工業社会でさらに受け入れられるものにするには、ブロックを敷設する手作業を機械的装置で置き換えることが必要である。これには、効率的に扱うことができ且つ標準的な建造装置を用いて配置することができる大型のブロックの製造が可能なＣＥＢ及びＳＣＥＢ機械が必要となる。これには、標準的な寸法のバックホーによって経済的に配置するために、４５．３６ｋｇ（１００ポンド）と２２６．８ｋｇ（５００ポンド）の間のブロックの製造が可能なＣＥＢ機械が必要となる。大型の商用計画では、大型の掘削機、クレーン、又はこの環境に対して一般的なその他の装置を用いて経済的に配置するために、１トンと５トンの間のＣＥＢブロックが必要となることもある。これによってＣＥＢ及びＳＣＥＢ建設の設備費が削減されるだけでなく、これらの重厚なブロックは、土建設の熱効率要件に完全に適合する。
【０００７】
したがって、現在の（技術の現状）機械に関して言えることは、それらがＣＥＢ及びＳＣＥＢ製造の品質及び速度を向上させたということに過ぎない。しかしながら、建築システム内にブロックを手作業で配置するには、６，０００年前の技術を用いることが依然として必要である。この点については、多くの古代文化は土の建造物の利用において我々よりもはるかに発展していたことから、我々は後退している。これによって彼らは、自然環境に生じる損害を最小にしながらも、数十万人もの人々を収容する広大な文化施設を建設することができた。我々は古代エジプト人、インカ人、アステカ人を、岩を用いた偉大な建築者であると考えているが、彼らの文明の繁栄を可能にしたのは重厚な土の家であった。現代人は過去を模倣する必要はないが、過去の中の最良なものを現代の中の最良なものと組み合わせて、未来に最良なものを生み出す心構えは必要である。
【０００８】
本発明者の発明には、現在の（技術の現状）機械と共通することが１つのみある。それらはいずれも、締め固められた土ブロックを製造できるということである。しかしながら、これを達成する手段及び方法は完全に異なるものである。実際に、本発明者が従来技術として記載することができるものはすべて、異なる設計及び方法の実施例である。このことは、従来技術を調査すれば容易に明らかとなる。
【０００９】
従来技術の記載
Ｕｎｄｅｒｗｏｏｄによる２０００年２月３日発行の米国特許第６３４７９３１号には、ヘッドゲートによって閉塞される打ち固め（すなわち圧縮）チャンバが追従する充填チャンバを特徴とする、建築ブロックを形成する装置が記載されている。この土ブロックは、材料をヘッドゲートに対して押圧する油圧打ち固めによって圧縮され、次いでヘッドゲートが開口してブロックを排出する。
【００１０】
Ｋｏｆａｈｌによる１９９９年７月発行の米国特許第５９１９４９７号には、建築ブロックを形成する装置が記載されている。動作時には、表土／セメントの混合物が圧縮チャンバの上端部に装填され、摺動ゲートが摺動して閉塞し、ラムがゲートに対して混合物を圧縮する。
【００１１】
Ｅｌｋｉｎｓによる１９８６年４月発行の米国特許第４５７９７０６号には、土、表土又は同様の材料からブロックを作製する装置が記載されている。この特許では、密閉された２つの圧縮チャンバを用い、それらを交替して製造を高速化している。
【００１２】
容易に明らかとなるが、上記の発明はすべて、完全に密閉された圧縮チャンバを用いて特定の寸法のブロックを形成している。
【００１３】
市販されている現在の（技術の現状）機械の実施例には、テキサス州サン・アントニオのＡｄｖａｎｃｅｄ Ｅａｒｔｈｅｎ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．によって製造されている「Ｉｍｐａｃｔ ２００２」、及び「Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ ５０ｉｌ Ｂｌｏｃｋ Ｍａｃｈｉｎｅ」が挙げられる。ＣＥＢ機械のその他の実施例には、フロリダ州のＴｅｒｒａ Ｂｌｏｃｋ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｉｎｃ．によって製造されている「Ｔｅｒｒａ Ｂｌｏｃｋ ２５０」、及びアイオワ州のＶｅｒｍｅｅｒ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ，Ｉｎｃ．によって製造されている「ＦＩＢＰ ２５０」が挙げられる。
【００１４】
上述の機械はすべて、マイクロプロセッサで制御される自動化された製造サイクル及び高出力機能を特徴としているが、建築システム内でのブロックの扱い及び敷設に手作業を必要とするような小型のブロックを製造するものである。上述の機械のいずれも、４５．３６ｋｇ（１００ポンド）を超えるブロックの製造に適合することはできない。また、上述の機械のいずれも、圧縮チャンバ内の押型を交換することなく、様々な長さのブロックを製造することはできない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の目的はしたがって、非常に一定した高さ及び幅と、無限に変更可能で且つ制御可能な長さとを有する、比較的高密度なブロックを製造することができる、簡潔な設計の圧縮ユニットを提供することである。
【００１６】
本発明の目的はまた、以前に締め固められた材料（リフト）を圧縮機の一構成部分として用いる締め固めユニットを提供することである。
【００１７】
本発明のさらなる目的は、設計及び機能によって「摩擦しきい値」すなわち打ち固めチャンバ内で圧縮される材料の移動に対する抵抗を増大させる打ち固め・ヘッドを備える圧縮ユニットを提供することである。
【００１８】
本発明のさらなる他の目的は、ワイヤ、補強鋼材、又は管材を輸送するための連動機能又はチャネル／溝を備えたブロックを製造することができる圧縮ユニットを提供することである。
【００１９】
本発明の他の目的は、（個々に）効率的に扱うことができ且つ標準的な建設装置によって建築システム内に配置することができる、十分な寸法のブロックを製造することができる比較的小型の機械を提供することである。
【００２０】
本発明のさらなる目的は、据置きの製造設備として使用することができる、又は作業現場に及び作業現場の周辺に容易に輸送するためにトレーラに装着することができる機械を提供することである。
【００２１】
本発明のさらなる他の目的は、単一の動力源によって駆動される少なくとも２つの圧縮機を用いて製造の速度を向上させる打ち固め機械を提供することである。
【００２２】
本発明の他の目的は、手動、半自動で制御することができる、又は完全に自動化することができる、プログラム可能な製造スケジュール及び無線入力機能を備えるマイクロプロセッサを有する打ち固め機械を提供することである。
【００２３】
本発明のさらなる他の目的は、本打ち固め機械によって製造されるブロックが、標準的な建設装置を用いて建築システム内で効率的に（個々に）配置される手順を記述することである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明によれば、基本的な締め固めユニットは、単一の細長い打ち固めチャンバ、１つの打ち固めヘッド、及び１つの油圧シリンダからなる。締め固められる材料（土など）の固有特性を利用することによって、以前に締め固められた材料は締め固めユニットの一構成部分として機能する。これによって基本締め固めユニットは、一連の「リフト」を互いに融合して、比較的高密度の連続した均質なブロックを製造することが可能になる。本発明の基本締め固めユニットにホッパー、剪断チャンバ、ブロック支持プラットフォームを追加することによって、本発明者は、無限に可変であり且つ制御可能な長さのブロックを製造することができる、比較的小型のブロック打ち固め機械を創案している。本発明者のブロック打ち固め機械によって製造されるブロックは通常、人による作業で扱うには大きすぎるものとなる。したがって、一般的な建設装置を用いて建設システム内でブロックを効率的に吊り上げ且つ配置する、簡潔ながらも効果的な手順についても説明する。
【００２５】
本発明の上記及びその他の目的及び利点は、添付の図面と関連させた以下の詳細な説明を考慮すれば明らかとなろう。ここでは、全体を通して同じ参照符号は同じ部品を示すために使用され、密接に関連する図はアルファベットの添え字は異なるが同じ番号を有する。
【００２６】
通常の構成要素は、図面においては矩形の囲み線内に表示し、文書の明細書においては括弧内の大文字で表す。
【実施例】
【００２７】
本発明者の設計の基本圧縮ユニットの説明
本発明人のブロック・打ち固め機械の基本圧縮ユニット１００の側断面図を図面の図１Ａに示す。
【００２８】
次のものが備えられた基本締め固めユニット１００が提供される。
【００２９】
長手方向の孔５２と、圧縮端部５３と、押し出し端部５７とを有する細長い打ち固めチャンバ５０。充填ポート開口部５１は、圧縮端部５３のおよそ中点で打ち固めチャンバ５０の上側に切られている。これによって、軟質なブロック形成材料４０Ａ（土など）は打ち固めチャンバ５０の圧縮端部５３内に進入することが可能になる。
【００３０】
打ち固めヘッド２０は、打ち固めチャンバ５０の内径に緊密に嵌合するが、チャンバ５０の孔５２に沿って自在に移動することができる。ヘッド２０は、チャンバ５０の圧縮端部５３内に収容され、移動時にはブロック形成材料をチャンバ５０の長手方向の孔５２に沿って押圧する。
【００３１】
油圧シリンダ１０（アクチュエータの一部）は、通常の方法によってチャンバ５０の圧縮端部５３に取り付けられ且つ支持される。この配置によって、ピストン・ロッド１３はチャンバ５０の孔５２と平行に位置合わせされる。ピストン・ロッド１３は通常、打ち固めヘッド２０の裏側に取り付けられる。シリンダ１０が液圧及び流動によって作動されるとき、ピストン・ロッド１３が伸び、ヘッド２０を、圧縮端部５３内のより遠方に存在するブロック形成材料４０Ａと共に押す。
【００３２】
本発明者の設計から完全に失われている１つの構造部材は、それに対してブロックが通常圧縮されるテールゲート又はヘッドゲートである。圧縮された土又は類似の材料の固有特性を利用することによって、本発明者は、構造的なテールゲートを本発明者の設計から完全に排除することを可能にしている。テールゲートの代わりに、本発明者は、本発明者の打ち固めチャンバ５０の押し出し端部５７内にある以前に圧縮された材料すべてを締め固めユニットの一構成部分として用いている。したがって、連続した均質なブロック４０が、効果的にこれまでのテールゲートの代わりとなることができる。これによって、基本ユニットの建設が簡潔になるだけでなく、非常に独特な特性が製造サイクルにもたらされる。この独特な設計では、本発明者が「リフト」と呼ぶ特異な高密度ブロックがユニットの各締め固めサイクルで製造されるだけでなく、新たなリフト４０Ｂが以前に締め固められたリフト４０Ｃと共に融合又は結合して、ユニットから出る連続した均一なブロック４０が形成される。ブロック４０は、極めて大きな圧力及び摩擦力を打ち固めチャンバ５０の内壁に作用させて、押し出し端部５７を完全に充填する。本発明者は、この摩擦力又は移動に対する抵抗力を特定の締め固めユニットの「摩擦しきい」値と呼ぶ。ある締め固めユニットに対する摩擦しきいの量は、初期の建設の際に押し出し端部５７の長さを単に調節することによって容易に調整することができる。押し出し端部５７が長くなるにつれて摩擦しきい値が高くなり、逆に、押し出し端部５７を短くするにつれて摩擦しきいの量が減少する。したがって、相当に一定な量のブロック生成材料（土など）に作用させる油圧力の程度を制御することによって、及びそれを特定のユニットの比較的一定な摩擦しきいに対して調和させることによって、多数の異なるブロック寸法に対する締め固めユニットを建設することができ、各ユニットごとに、高密度リフトを形成する最適条件を確実に再現することができる。このプロセスの際に、新たな各リフト４０Ｂは以前のリフト４０Ｃと融合して、本発明者の締め固めユニットから出る連続した均質なブロック４０が形成される。したがって、ＣＥＢブロック及びＳＣＥＢブロックを形成する本発明者の手段及び方法は、従来技術とは全く異なるものである。
【００３３】
従来の構成要素
本発明者は、多数の従来の構成要素を使用して本発明の打ち固め機械の様々な実施例を完成させているため、それらの一般的な構成要素は、図面においては矩形内に、文章中では括弧内の大文字で示している。このようにして、モーターは（Ｍ）で示し、これは電気モーター、ディーゼル・エンジン、又は任意の内燃機関を表すことができる。（ＨＰ）は油圧ポンプを示し、これはギヤ・ポンプ、アキシアル・ピストン・ポンプ、２段式ポンプ、可変行程ピストン・ポンプなどを表す。（ＳＤ）はセンサー装置を表し、これは一例を挙げると圧力計、動作感知器及び温度計などである。（ＭＤ）は測定装置を表し、これには物理的視覚ロッド又はトリップ・スイッチ付のロッド、ローラー・カウンタ及びレーザー測定装置があり、（ＨＹ）は油圧弁を表し、これにはとりわけ、デテント付の手動４方向制御弁、１つから４つのスプール弁、電気ソレノイド弁、マスタ制御弁、圧力リリーフ弁、比例弁、及びデテント弁がある。（ＣＰ）は制御パネルを表し、これはスタート／ストップ・スイッチ付のマスタ制御パネル、非常停止スイッチとすることができ、マイクロプロセッサを含んでもよい。（ＭＰ）は関連する制御装置付きのマイクロプロセッサを表し、これはデータ記憶装置、オペレーティング・システム、及びより大型の複合式ブロック打ち固め機械の動作機能全体を完全に制御するのに必要な入力装置を含む。無線受信機は（ＲＲ）で示し、これは携帯電話技術、「ブルー・トゥース」技術、又は無線インターネット技術とすることができる。物理的停止具は（ＰＳ）で表す。攪拌装置（ＡＧ）は、油圧オーガ、コンベヤ・ベルト送り装置、振動機、又は歯付きの回転ビーター軸を表すことができる。微粉機／混合機（Ｐ／Ｍ）は、組み合わされた微粉機／混合機、ふるいプラント／混和機又はハンマーミル／混合機の組合せを表すことができる。制御装置は（ＣＤ）で示し、これはスイッチ、トグル、タイミング装置、及びその他のアクチュエータを含む。ライナは（Ｌ）で示し、これには完全なライナ・システム、簡潔なレール、又は当板を挙げることができる。
【００３４】
さらなる望ましい特徴
剪断チャンバ６０は、押し出したブロック４０を所望の長さに切断する最も好ましい方法である。図６Ａを参照する。ブロック４０はチャンバ５０を出て、直ちに剪断チャンバ６０に進入する。チャンバ６０は、チャンバ６０を１つの平面又は軸線方向にのみ移動させる摺動機構によって、所定位置に剛的に保持される。移動はロープロファイル油圧シリンダ（アクチュエータの一部）によってもたらされ、ロープロファイル油圧シリンダはレバー６８を支点６４上で作動させてチャンバ６０を移動させ、２つのチャンバ間の接触位置に沿ってブロック４０を正確に砕く又は割る。
【００３５】
ブロック支持プラットフォーム７０は、頑丈な支持プラットフォームからなるものとすることができる。又は、ローラーを基礎とした支持プラットフォームとすることができる。又は、コンベヤ・ベルト形式のプラットフォームとすることができる。すべては当技術分野で一般的であり且つよく知られているものである。最も好ましいローラー支持プラットフォーム７０のみを図面の図４及び図６Ａに示す。
【００３６】
本発明者のブロック打ち固め機械によって使用されるまでブロック生成材料を大量に格納するために、通常のホッパー８０が充填ポート５１に取り付けられている。
【００３７】
トレーラ９０に装着された単一の締め固めユニット１００を備えるブロック打ち固め機械の基本的な変種は、ガソリン・エンジン（Ｍ）及び２段式油圧ポンプ（ＨＰ）、並びに油圧（アクチュエータ）システムのその他の必要なすべての通常の構成要素を特徴とする。図４は、ホッパー８０、剪断チャンバ６０及び支持プラットフォーム７０を追加して極めて望ましく且つ有用なブロック打ち固め機械を完成させることによって、この好ましい実施例を詳細に示している。
【００３８】
本発明者のブロック打ち固め機械の最も好ましい市販規模の実施例は、複数の締め固めユニット１００を有する。各圧縮ユニット１００は、独自の剪断チャンバ６０及び支持プラットフォーム７０を備えて完成される。この複数の締め固めユニット・ブロック打ち固め機械の実施例として、図５を参照されたい。複数の可変行程アキシアル・ピストン・ポンプ（ＨＰ）を備えた単一の大型のディーゼル・エンジン（Ｍ）を用いて、必要な油圧流れ及び圧力をすべての締め固めユニット１００に供給することが好ましい。各締め固めユニットのサイクル制御は、関連するセンサー装置（ＳＤ）、及び制御装置（ＣＤ）を備える単一のマイクロプロセッサ（ＭＰ）によって管理される。ＳＣＥＢの製造用に安定化添加剤を混合するための、一体型の微粉機／混合機（Ｐ／Ｍ）を備える単一の大型のホッパー８０は、様々な圧縮ユニット１００にブロック生成材料４０Ａを供給する。攪拌装置（ＡＧ）によって、適量のブロック生成材料４０Ａが個別の圧縮ユニットそれぞれに確実に進入する。この複数の締め固めユニットのブロック打ち固め機械は、作業現場へ及びその周辺への搬送を容易にするために大型の市販のトレーラ９０に装着することができる。これはまた、自走式（ＳＰ）の車輪を基礎とした運搬ユニット又は軍用タンクを基礎とした（軌道）搬送体の変種とすることもできる。自走式ユニット（ＳＰ）は通常のものであり、図面には詳細に示していない。
【００３９】
本発明者の設計は、農用トラクタ、スキッド・ローダー、バックホー、トラック掘削機などを含む遠隔式油圧動力源を利用するよう適合することができることは理解されよう。しかしながら、最も好ましい実施例は、特別仕様の油圧動力源を機械の一構成部分として有する。据置きユニットには電動式油圧システムが好ましい。
【００４０】
あらゆる打ち固めチャンバ５０の締め固めサイクルの制御には、当技術分野でよく知られている一般的な構成要素が使用される。これは、手動式の油圧制御弁（ＨＶ）で締め固めサイクルを制御することと同様に簡潔なものである。或いは、半自動操作用に、電気ソレノイド弁（ＨＶ）及びスタート／ストップ・スイッチ付のマスタ制御パネル（ＣＰ）が必要となることもある。完全に自動化された打ち固め機械はまた、当技術分野でよく知られた通常のサイクル制御構成要素を用いて製造シーケンスを計画し、機械の性能パラメータを監視する。これらのユニットでは、通常のマイクロプロセッサ（ＭＰ）、感知装置（ＳＤ）、測定装置（ＭＤ）、制御装置（ＣＤ）及び無線受信機（ＲＲ）を用いて、一定距離離れた位置から製造シーケンスを入力することが可能である。
【００４１】
打ち固めチャンバ５０の詳細な説明
図１Ａから図１Ｄを参照する。本発明者の設計の締め固めユニットは、長手方向の孔５２を有する細長い開放端打ち固めチャンバ５０で構成される。絶対に必要ではないが、打ち固めチャンバ５０の孔５２全体にわたって一様な断面寸法を維持して構造を簡潔にすることが好ましい。これは、ある長さの矩形の管など、長い構造的な箱の形状を取ることができる。ただし、図２Ａから図２Ｄで最もよく分かるような極めて多様な異なる細長い形状に建設することもできる。当然ながら、製造するブロックの寸法及び形状を決定するのは、内側の断面寸法である。またチャンバ５０は、実質的に水平な平面内に存在することが好ましい。
【００４２】
図１Ａから図１Ｄを再び参照する。チャンバ５０は、溶接によって重量鋼板から構築することができる。耐摩耗性を有するため、焼入れされた工具を使用することが好ましい。ただし、複雑な又は精巧な形状が望まれる場合、鋳造鍛造による製造が利用可能である。チャンバの壁の厚さ又は質量は、油圧システムによって作用される内部打ち固め圧力に歪むことなく耐えるものであることが必要である。また、磨耗を許容するよう過剰な質量を含み、それによって締め固めユニットの耐用寿命を延長することが推奨される。さらに、ライナ（Ｌ）でチャンバの内面５０を覆い、１つの締め固めユニットから複数の異なるブロック寸法を生成することができる。ライナ（Ｌ）はまた、連動機能又はチャネル／溝を、製造されたＣＥＢの側部に施すように設計することもできる。さらに、レール又は当板をチャンバ５０の内面に取り付けることができる。これらの部品は通常のものであり、図面には示されていない。
【００４３】
充填ポート開口部５１は単に、打ち固めヘッド２０によって占有される領域をちょうど越えたところで細長い打ち固めチャンバ５０の上部に切り込まれた開口部である。図１Ａを参照する。充填ポート５１は通常、チャンバ５０の圧縮端部５３に沿っておよそ５０．８ｃｍ（２０インチ）のところから始まる。通常は、長さがおよそ３０．４８ｃｍ（１２インチ）（圧縮されたリフトの最大の厚さ１５．２４ｃｍ（６インチ）の２倍）の穴部を切る。充填ポート５１の幅は、強度の目的により、常に特定の打ち固めチャンバ５０の全幅よりも少なくとも５．０８ｃｍ（２インチ）狭い。
【００４４】
打ち固めヘッド２０の詳細な説明
打ち固め・ヘッド２０の構築には、強固な鋼材を用いることが好ましい。ヘッド２０の長さは通常、特殊な摩擦力増大機能を考慮せずにおよそ５０．８ｃｍ（２０インチ）である。その断面寸法はチャンバ５０に緊密に嵌合する必要があるが、ヘッド２０は束縛されることなく打ち固めチャンバ５０の圧縮端部５３内で自在に移動することが必要である。当然ながら、ヘッド２０は一塊の鋼材から構成する必要はない。これは、互いに溶接された複数個の鋼材から構成してよい。このことは、図３Ａで最もよく分かる。面板２１は厚い鋼板で構成され、チャンバ５０の内径に極めて類似している。シール上板２４は、チャンバの孔と平行に延在し、板２１の上部に沿って溶接されており、その結果、ピストン・ロッド１３が最大に延長した位置にあるときに充填ポート５１を閉じる。これによって、軟質の材料がヘッド２０の後方でチャンバ５０に入り込むことが防止される。板２１をさらに支持し、チャンバ５０の孔５２に対して垂直に維持するために、鋼製の角度固定棒２６が用いられる。プレート２１の背後に溶接された円筒形のカラー２８はピストン・ロッド１３に取り付けられる。これは、穴部１５を通るボルト又は鋼製のピンを用いて達成することができ、或いは螺刻されたカラー機構を採用することもできる。一体の鋼製ヘッド２０の取付けには同じ方法を用いる。ヘッド２０は、摩擦が過剰となった場合に容易に交換することができるよう、その頂面及び底面にボルトで締結された摩擦板を有する設計とすることができる。
【００４５】
本発明者の発明に固有のもう１つの設計仕様は、本発明者が打ち固めヘッド２０の面２１に組み入れた特殊形状である。かかる１つの特殊設計の形体２２は、ヘッド２０の板２１の全幅にわたって取り付けられた１つの楔又は複数の楔とすることができる。これは図３Ｂで最もよく分かる。これらの楔状の形体２２を板２１に合体させることによって、締め固められる材料は、図３Ａで最もよく分かるように、チャンバの壁の外側に向かって力（Ｆ→）を受ける。これによって、新たなリフト４０Ｂとチャンバ５０の内壁との間の摩擦力が著しく増大する。実際に、新たなリフト４０Ｂを形成する材料は内側から外側に圧縮されている。これによって、ユニットの摩擦しきい値が極めて増大し、打ち固めチャンバ５０の押し出し端部５７の全長を相当に縮小することが可能となる。この設計形体のもう１つの実施例は、図面の図３Ｃで最もよく分かる円錐形状の付属体２２とすることができる。
【００４６】
油圧シリンダ１０の詳細な説明
１つ又は複数の油圧シリンダ１０（アクチュエータの一部）は、ピストン・ロッド１３がチャンバ５０の孔５２と平行に位置合わせされるように構造的に支持される。支持構造１９はチャンバ５０の頂部及び底部に溶接され、シリンダ１０の近傍を越えて延在する。ここで鋼製の端板１７がシリンダ１０を完全に支持する。シリンダ１０のこの端部の標準的な（通常の）タイ・ロッド・イヤー及び鋼製のピン並びに板１７の穴部１５によって支持構造が完成される。油圧シリンダ１０に対する支持構造１９を構成する方法は多数あり、すべては当技術分野でよく知られている。図４は代替のＩビーム支持構造１９及び端板１７を示す。
【００４７】
ロッド１３は通常、打ち固めヘッド２０の裏側に取り付けられる。これは単に、図３Ａで分かるようなピン機構を備えた穴部とするか、又はねじによる取付け方式（図面には示していない）とすることができ、いずれの方法も通常のものであり、当技術分野でよく知られている。打ち固めヘッド２０は、シリンダ１０が完全に後退されたとき、安全のためチャンバ５０内に依然として完全に密閉（収容）されていることが重要であると考えられる。ロッド１３は延長されたとき、チャンバ５０の長手方向の軸線５２に沿ってヘッド２０を押圧する。
【００４８】
本発明者の設計に対するアクチュエータ油圧システムの要件
本発明において、本発明者の目的は、相当に一定な量の材料（土又は安定化された土）を締め固めて本発明者が「リフト」と呼ぶものにするために最適化された締め固めユニットを提供することである。先に述べた架橋効果により、最大の締め固めリフトの厚さは１５．２４ｃｍ（６インチ）を超えないようにすることを強調して提案する。高密度ＣＥＢブロックを製造するためには、９６．９９％標準密度の締め固め値を達成することが必要である。本発明者のユニットがこの値を達成するためには、リフト１つにつき締め固められた体積の１６．３９立方センチメートル（１立方インチ（ＰＣＩ））当たり１３６．１ｋｇ（３００ポンド）から１８１．４ｋｇ（４００ポンド）圧の圧縮力が提案される。
【００４９】
ある締め固めユニットの設計手順は、油圧の必要条件を計算することから開始される。あるリフトの圧縮後の全体積を所望の圧縮係数で単純に乗算する。例えば、高さ１２．７０ｃｍ（５インチ）、幅２７．９４ｃｍ（１１インチ）のブロックを製造すると仮定する。この計算はまた、先に述べた理由により、製造されるリフトの最大厚さを使用して計算することが望まれるが、本発明者のユニットにおいては常に１５．２４ｃｍ（６インチ）となるため、本発明者はこの値を使用している。したがって、リフト１つ当たりの圧縮後の全体積は１２．７０ｃｍ（５インチ）×２７．９４ｃｍ（１１インチ）×１５．２４ｃｍ（６インチ）＝５，４０７．７３立方センチメートル（３３０立方インチ）となる。本発明者の場合、非常に高密度なＣＥＢが得られるよう、６，５５４．８３立方センチメートル（４００ＰＣＩ）を用いることが好まれる。したがって、５，４０７．７３立方センチメートル（３３０立方インチ）に１１．０７２ｋｇ／立方センチメートル（４００ＰＣＩ）を乗算して５９，８７４ｋｇ（１３２，０００ポンド）の圧力を得る。これは「リフト」の締め固めに必要な量の圧力のみであるため、本発明者の圧力計算はこの時点では完了していない。摩擦しきい値又は結合したリフト４０の移動に対する抵抗を克服するには、さらなる量の圧力がまた必要である。系全体の圧力が十分となるようにするには、必要な締め固め圧力を少なくとも２０％上回ることが望まれる。この場合、５９，８７４ｋｇ（１３２，０００ポンド）を１２０％で乗算して７１８，５０２ｋｇ（１５８，４００ポンド）の合計圧力要件が得られる。
【００５０】
本発明者は、本発明者の油圧システムを、１１３４ｋｇ（２５００ポンド）から２７２２ｋｇ（６０００ポンド）の間の動作圧力で設計することを好み、２２６８ｋｇ（５０００ポンド）が本発明者の好ましいシステム動作圧力である。本発明者は、本発明者の設計として、特定の期間内に締め固めサイクル（１つのリフトの形成）を完了することを好む。３０．４８ｃｍ（１２インチ）以下のブロック高さを製造するよう設計されたユニットの場合、本発明者は、そのユニットは３秒から６秒の期間内にサイクルを完了することを好む。高さが３０．４８ｃｍ（１２インチ）よりも大きいブロック寸法の場合、より大量の土をチャンバ５０に送給するのにより時間を要するため、それに応じてサイクル時間を延長することを本発明者は好む。これらの締め固めユニットは４秒から１０秒の期間内にサイクルを完了することを本発明者は好む。
【００５１】
残りの油圧システムについて多数の複雑な工学的計算を要する代わりに、本発明の設計で特定の機械（ブロック寸法）に必要となるもの（動作圧力及び流速）を比較し、油圧システムを最新の油圧掘削機から本発明者の構成要素に適合させることを本発明者は好む。これは、油圧システム構成要素（モーター及び油圧ポンプの組合せを含む）は油圧掘削機の設計技術者によって既に調整されているからである。問題となるのは単に、特定のブロック寸法を製造するのに必要な要求される使用圧力及び流速を確立することである。次いで、様々な寸法の掘削機の仕様を比較して正しい油圧システム構成要素を選択する。例えば、小型のＫｕｂｏｔａ製掘削機のモデルＫｘ−９２−２は、それぞれ定格４１．３１リットル／分（１０．９ガロン／分（ＧＰＭ））の２つの可変行程ピストン・ポンプと単一の１８．５７リットル／分（４．９ＧＰＭ）のギヤ・ポンプとを備える２７．２馬力のディーゼル・エンジンを特徴とする。システム動作圧力は３１６．４ｋｇ／平方センチメートル（４５００ＰＳＩ）である。この特定の掘削機の油圧システムは、本発明者による設計の複数の小型ブロックの単一締め固めユニットに適合可能である。本発明者による大型の複数締め固めユニット機械には、Ｎｅｗ Ｈｏｌｌａｎｄ製掘削機のモデルＥＣ３５０コンポーネントを用いることができる。これは、定格１９５．２リットル／分（５１．５ＧＰＭ）の単一のポンプと共に、それぞれが２８５．４リットル／分（７５．３ＧＰＭ）を供給する３つの可変行程アキシアル・ピストン・ポンプを備えた２４９馬力のターボ過給ディーゼル・エンジンを特徴とする。システム動作圧力は３５６．９ｋｇ／平方センチメートル（５０７５ＰＳＩ）である。油タンク容量、手動及び電気制御システム、ろ過システムなどを含め、掘削機の油圧システムのその他すべての構成要素を同様に用いることができる。当技術分野の技術者であれば、必要な様々な油圧システム構成要素については既知であるため、油圧システム全体については詳細な説明はしないことにする。本発明者の発明に対する特殊な仕様を有する構成要素についてのみ、詳細に説明することにする。
【００５２】
例えば、本発明者による設計の特定のブロック寸法に必要な油圧シリンダの直径は、次の公式を用いることによって決定される。すなわち、０．７８４５×直径×直径×油圧システムの使用圧力＝生成される全圧力である。単純に油圧シリンダ製造業者のカタログを使用して、正しい直径の１つ以上のシリンダを必要に応じて選択する。次いで、選択した１つ以上のシリンダの容積を決定して、推奨期間内にユニットのサイクルを完了するために必要な流速を計算する。流速計算を実行するためには油圧シリンダの最大ストローク長を知る必要があるため、次のように提案する。圧縮されたリフトは１５．２４ｃｍ（６インチ）、又は最大のリフトの厚さと同じだけ前進させることが好ましい。軟質な材料の３０．４８ｃｍ（１２インチ）を前進分の１５．２４ｃｍ（６インチ）に追加することから、本発明者による設計のいずれに対しても最大のストローク長は、いかに（断面寸法が）大型のブロックを製造しようとも、４５．７２ｃｍ（１８インチ）を超えることはないと結論付けることができる。
【００５３】
上記の油圧システム仕様を用いると、当技術分野の技術者であれば、本発明者の発明の締め固めユニットを設計し、本発明者の設計仕様を満たすよう油圧システム構成要素を調整することができる。当然ながら、これはＣＥＢ機械及びＳＣＥＢ機械についての本発明者による推奨事項に過ぎない。本発明のその他の用途では、異なる油圧システム仕様が必要となることがある。したがって、仕様は限定するものではなく手引きとするものとして提供されている。
【００５４】
打ち固めチャンバ内の軟質なリフトの体積の制御
適切な締め固めを生じさせるには、相当に一定な量のブロック形成材料（土など）が打ち固めチャンバに入ることが非常に重要である。土は粘稠度が広範に変動することがあるため、変動する条件に適合するようチャンバ内で量（軟質なリフトが占める量）を調節できることが必要である。本発明者の設計は３つの方式で容易に調整することができる。打ち固めチャンバの容積は、外方の圧縮ストロークを縮小することによって低減することができる。また、後退ストロークを縮小することもできる。又は、それらを組み合わせることもできる。いかなる方法によっても、軟質なリフトが占める全体的な面積又は容積は小さくなる。
【００５５】
手動制御のユニットにおいては一般に、油圧シリンダの後退ストロークを縮小することが好ましい。これは、打ち固めヘッド２０の後方に物理的停止具（ＰＳ）を配置することによって達成することができる。ロッド１３が後退されると、打ち固めヘッド２０は物理的停止具（ＰＳ）と係合する。したがって、外部の測定装置を用いなくとも、チャンバ内の土の量の調整が容易となる。半自動及び全自動のシステムにおいては、物理的停止具（ＰＳ）と測定装置（ＭＤ）を組み合わせたものを用いて、全体的なストロークの長さを、及びそれによってチャンバ容積を制御することができる。
【００５６】
剪断チャンバ６０の詳細な説明
剪断チャンバ６０を図６Ａに示す。特にこの方法は、半自動ユニット及び自動ユニットに推奨される。この方法では、剪断チャンバ６０は基本的に打ち固めチャンバ５０と同じ断面形状を有する。剪断チャンバ６０は打ち固めチャンバ５０の端に剛的に取り付けられ、互いにほぼ完全に位置合わせされた状態に維持される。ブロック４０はチャンバ５０を出ると、直ちに剪断チャンバ６０に進入する。チャンバ６０は、およそ２０．３２ｃｍ（８インチ）から３０．４８ｃｍ（１２インチ）の長さであり、チャンバ５０と同様に端が開口している。チャンバ６０の内部表面から数百分の１を除去して、摩擦装填を軽減することを本発明者は好む。これによって、ブロック４０はチャンバ６０を通じて進行し、極めてわずかな抵抗を伴いながら支持構造７０の上方を進むことが可能になる。剪断チャンバ６０は、摺動機構によって打ち固めチャンバ５０に対して剛的に整合して保持される。図６Ｂを参照すると、アーク溶接の箇所が最も黒い縫い目状の線で示されている。重量鋼支持板６１の一部は、図示のように剪断チャンバ６０の側部に溶接される。板６１のもう一方の端部は棒材６２にのみ溶接される。重厚なチャネル構造６３は打ち固めチャンバ５０の側部に溶接される。これによって、チャネル６３内を自在に移動する棒材６２は、打ち固めチャンバ５０に対して平面的に接する。この配置によって、チャンバ６０はチャンバ５０の端に対して密着して維持されるが、チャンバ６０は１つの平面又は軸線方向に短い距離だけ移動することが可能になる。この距離は、この動作平面に沿って最大のＣＥＢブロック４０を正確に砕く又は割るために、「Ａ」を超える必要はない。チャンバ６０がブロックを砕くために上方へ押進され、次いでその元の位置に（重力を受けて）戻され、ここで再びチャンバ５０と完全に整合する垂直の動作が好ましい。チャンバ６０への移動は、レバー／支点装置によってもたらされる。レバー６８は支点６４に取り付けられており、この支点６４は一対のピロー・ブロック・ベアリング６５によって支持される。ベアリング６５は、一連のボルト６６によってチャンバ５０の底部に取り付けられる。レバー６８は、ロープロファイル油圧シリンダ１０Ａ（アクチュエータの一部）が作動されたとき、円筒ころ６７をチャンバ６０の底部と強制的に接触させる。レバー６８は円筒ころ６７にエネルギーを伝達して剪断チャンバ６０を上方に押進する。この力によってブロック４０は、打ち固めチャンバ５０と剪断チャンバ６０との間の接触位置に沿って正確に砕かれるか又は割られる。最も好ましい実施例においては、電子測定装置（ＭＤ）が所望のブロック長さに事前設定され、所望の長さが得られたときにソレノイド弁（ＭＶ）を作動させる。作動されると、ソレノイド弁（ＨＶ）は剪断サイクルすべてを自動的に実行する。この処理は完了に数ミリ秒しか要さないため、ユニットの締め固めサイクルを停止する必要はなく、それによって締め固めユニットの製造効率が向上する。マイクロプロセッサ（ＭＰ）を備えた完全に自動化されたシステムにおいては、製造スケジュール全体を完全に制御するために、所望の長さはマクロプロセッサ（ＭＰ）に事前にプログラムするか、又は手動入力若しくは無線入力（ＲＲ）によって任意に変更することができる。さらに、単純に所望のパターンを個々のチャンバの端部に複製することによって、剪断されたブロックの端部に様々な噛合い機能を形成することができる。
【００５７】
通常のブロック支持プラットフォーム７０は、剪断チャンバ６０の出力端に直接取り付けることが極めて好ましい。図６Ａを参照する。これによってプラットフォーム７０は、剪断サイクルによる上方及び下方への移動を受けるときにチャンバ６０とほぼ完全に整合された状態に維持され、ブロックが別の形式で破壊されることが防止される。プラットフォーム７０は、製造されるブロックの重量を扱うよう設計する必要がある。これはまた、予想される最大のブロック長さを支持するに十分な長さであることが必要である。本発明者のユニットでは約３０４．８ｃｍ（１０フィート）の支持プラットフォーム７０が好ましいが、６０９．６ｃｍ（２０フィート）を超えるものはまた大部分の用途に実用的でないと考えられる。しかしながら、本発明者のユニットは極めて長いブロックを製造することが可能である。ブロック長さを唯一制限するのは、支持プラットフォームが特定のブロックの重量及び長さを扱う能力である。当然ながら、より短い長さの多数のブロックを製造し、支持プラットフォーム７０上に蓄積することができる。
【００５８】
動作シーケンス
再び図１Ａから図１Ｄを参照して、圧縮サイクルを受ける本発明者の設計の基本圧縮ユニットについて最もよく観察する。幅１２．７ｃｍ（５インチ）、長さ２７．９４ｃｍ（１１インチ）のブロック寸法を形成するように設計された締め固めユニットでは次のようになる。手動制御システムを使用しており、したがって油圧制御弁（ＨＶ）の作動レバーを引くと仮定する。これによって油圧液がシリンダ１０に送られ、チャンバ５０内で打ち固めヘッド２０が前進し始める。打ち固めヘッド２０は軟質な材料４０Ａをさらにチャンバ５０内に押す。油圧シリンダ・ピストン・ロッド１３は、最大伸長に達するまで、通常約４５．７２ｃｍ（１８インチ）の長さだけ前進する。油圧制御弁（ＨＶ）をニュートラルに配置することによって、シリンダ１０をこの位置で停止させる。これはチャンバ５０内に配置される最初のリフトであるため、これに対して圧縮するものが無く、したがってヘッド２０の前方にチャンバ５０内に単純に滑り込む。したがって、第１のリフトを締め固めることによってユニットを準備する必要がある。これは非常に簡潔に行われる。ある種の打ち固めロッド、ショベル・ハンドル、５．０８ｃｍ（２インチ）×１０．１６ｃｍ（４インチ）の木製の厚板、又はその他の手段をチャンバ５０の押し出し端部５７の内部に挿入し、ヘッド２０に対して軟質なリフトを詰め込む。軟質な材料４０Ａを所定位置に詰め込むと、次に進む準備ができる。ここで、リフト４０Ｃが打ち固めチャンバ５０の内部で締め固められ、次のリフトをそれに対して締め固める小さな摩擦しきいが得られた。締め固められた新たなリフト４０Ｃがそれぞれ追加されると、その特定の長さのチャンバに対して最大圧力に達するまでの間、摩擦しきい圧力が増加することになる。前述のように、この圧力は、単純に初期の構成の間にチャンバ５０の押し出し端部５７の長さを制御することによって調整することができる。押し出し端部５７が長くなるにつれて、摩擦しきい圧力が高くなる。より大型の機械においては通常、バックホー・バケットなどの１台の機械的装置を使用してユニットの排出端を閉鎖し、締め固めプロセスを開始する。
【００５９】
ここで、製造プロセスにおける、打ち固めチャンバ５０の押し出し端部５７が最大密度のブロック４０で満たされる段階に達したため、次にどのようなことが発生するかについて説明する。サイクルの開始から説明を始める。図１Ａを参照する。一般にホッパー８０内に格納された、４０Ａで表される軟質な材料（土など）が、以前のリフト４０Ｃが締め固められたことにより現在は空となったチャンバの領域内に、重力（小型の機械の場合は、大型のブロック機械に対して与えられた力）によって供給される。油圧システムが作動する。ヘッド２０が新たなリフト４０Ｂを以前のリフト４０Ｃに対して圧縮する。図１Ｂを参照する。ヘッド２０が前進し、リフトを圧縮し始めると、チャンバ内の圧力が上昇し始める。
【００６０】
油圧システムは２２６８ｋｇ（５０００ポンド）のシステム動作圧力に対して設計されていると仮定する。圧縮圧力を監視することができるように、２２６８ｋｇ（５０００ポンド）の圧力計（ＳＤ）を油圧システムの高圧側に取り付けることを本発明者は好む。２，２６８ｋｇ（５，０００ＰＳＩ）の動作圧力で少なくとも５９，８７５ｋｇ（１３２，０００ポンド）の圧力を生成する必要があることが本発明者により判明している。既製の構成要素を使用することが好まれるため、油圧シリンダ１０には直径１７．７８ｃｍ（７インチ）のシリンダを選択する。同様に、ユニットには直径６．３５ｃｍ（２．５インチ）のシリンダを容易に選択することができた。２，２６８ｋｇ（５，０００ポンド）のシステム圧力で、この直径１７．７８ｃｍ（７インチ）のシリンダは８７，２８３ｋｇ（１９２，４２３ポンド）の全圧を生成することができる。ここで、必要となる５９，８７５ｋｇ（１３２，０００ポンド）の締め固め圧力を直径１７．７８ｃｍ（７インチ）のピストンの面積、すなわち２４８．１６平方センチメートル（３８．４８平方インチ）で除算することによって圧力計の読みを計算することができ、２４１．１８ｋｇ平方センチメートル（３，４３０．３５ＰＳＩ）が得られる。これによって、摩擦しきいを克服するには圧力計（ＳＤ）がおよそ２４６．０８ｋｇ平方センチメートル（３５００ＰＳＩ）を示すことが必要であることが分かる。言い換えれば、打ち固めチャンバ５０の押し出し端部５７内に配置された、締め固められた材料からなるブロック４０は、圧力計が２４６．０８ｋｇ平方センチメートル（３５００ＰＳＩ）を示すまで前方に移動しないことが必要である。
【００６１】
この時点で、本発明者の締め固めユニット１００は非常に重要な２つの機能を達成している。すなわち、リフトの所望の密度を達成するのに必要な締め固め圧力を生成しているが、それと共に、その同じ締め固め圧力を用いて新たなリフト４０Ｂを以前のリフト４０Ｃと融合又は結合して、望まれる連続した均質なブロック４０を製造している。
【００６２】
システム内の油圧が引き続き２４６．０８ｋｇ平方センチメートル（３５００ＰＳＩ）超を生成すると、最終的に、ブロックの摩擦しきい値を超えることになる。これが発生するとき、打ち固めチャンバ５０内のブロック４０は前進し始める。これは図１Ｃで最もよく分かる。この理由により、常に油圧システムは摩擦しきい値よりも少なくとも２０％高い圧力を供給することが望まれる。これによって、シリンダ１０は連続した均質なブロック４０をチャンバ５０内で容易に前進させることが可能となる。シリンダ１０は、図面にて４０Ｃで示すように、締め固められた１つのリフトの厚さ又は概ね１５．２４ｃｍ（６インチ）だけ、ブロック４０を前進させることになる。これはまた、本発明者の設計の締め固めユニットが各締め固めサイクルを完了する間に、概ね１５．２４ｃｍ（６インチ）のブロック４０がユニットを出ることを意味する。
【００６３】
ロッド１３が最大伸長に達した直後に圧力リリーフ弁（ＨＶ）が係合し、この場合は値をおよそ３１６．３９ｋｇ／平方センチメートル（４５００ＰＳＩ）に事前設定する。これが生じるとき奇妙な悲鳴のような類の音が聞こえるが、これは極めて通常のことである。これを合図に、油圧制御レバーを後退位置に配置して打ち固めヘッド２０の後退を開始する。これは図１Ｄで最もよく分かる。ロッド１３が完全に後退するか、又はヘッド２０が物理的停止具（ＰＳ）と接触するとき、事前設定された圧力（一般に３５．１５ｋｇ／平方センチメートル（５００ＰＳＩ）未満）が達成され、油圧制御弁（ＨＶ）が自動的に（移動止めされ）ニュートラルとなる。これが生じるとき、軟質なブロック形成材料４０Ａは充填ポート開口部５１を介して圧縮端部５３に重力により供給される。すべてが適切に調整された状態にあれば、チャンバに入る軟質な材料４０Ａの量は、第１のリフトの４０Ａの体積とほぼ同一となる。このような小型のブロック寸法では、締め固めユニットは本発明者が指定した３秒から６秒の期間内にサイクルを完了する必要がある。これによって、手動制御ユニットの１つの全サイクルが完了する。そして、制御弁を再び作動させることによって、新たな締め固めサイクルを開始する準備ができる。
【００６４】
半自動ユニットの説明
半自動締め固めユニットにおいて、締め固めサイクルは基本的に同じである。唯一の差異は、本発明者がユニットの締め固めサイクルを制御する方式にある。半自動ユニットにおいては、ユニットを起動してサイクルを行うことができる一方で非常事態の場合にはサイクル中の任意の時点でユニットを直ちに停止することができるマスタ・スタート／ストップ・ボタン（ＣＤ）を備えたメイン制御パネル（ＣＰ）を有することが好まれる。物理的停止具（ＰＳ）、圧力計（ＳＤ）及び電子測定装置（ＭＤ）を組み合わせて用いることにより、これらのユニットの締め固めストロークの長さと後退ストロークの長さとの双方を制御及び調整することができる。これらの値は、ユニットが製造用に配置される前に事前設定される。また、電気ソレノイド弁（ＨＶ）を用いてこれらのユニットへの油圧流れを制御する。作動されると、ソレノイド弁はサイクルすべてを自動的に制御することができる。開始ボタンが作動されると、電気ソレノイド弁（ＨＶ）が開いて流体を油圧シリンダ１０に供給し、事前設定された長さに締め固めストロークを伸長する。この長さが確保されるとき、感知装置（ＳＤ）はソレノイド弁（ＨＶ）に信号を送ってこの段階を終了し、流れの方向を反転させてサイクルの後退段階を開始することができる。又は、電気ソレノイド弁（ＨＶ）における事前設定された動作圧力制限によって弁を作動させて、自動的に油圧流れを反転させて後退段階を開始することもできる。後退段階の間には、感知装置（ＳＤ）又は物理的停止具（ＰＳ）を用いて、後退ストロークを停止する信号を発することができる。いずれの方式においても、電気ソレノイド弁（ＭＶ）はもう一度締め固めサイクルを自動的に開始する。以下同様にして、誰かが停止ボタンを押すことによって手動でユニットの締め固めサイクルを停止するまでの間、大型の締め固めユニットにおいては、締め固めチャンバに強制供給して軟質な土が充填ポート開口部５１を閉鎖することを防止することが好まれる。攪拌装置（ＡＧ）は、ホッパー８０内に配置された油圧式で駆動されるオーガ、コンベヤ・ベルト・システム、振動装置、又は歯付きの回転軸とすることができ、適量の軟質な材料４０Ａが打ち固めチャンバ５０に確実に入るようにするのに役立つ。本発明者の設計の市販規模の機械では、微粉機／混合機（Ｐ／Ｍ）はホッパー８０に直接合体させて、ＳＣＥＢすなわち安定化圧縮土ブロックを製造するための土に安定化添加剤（ポルトランドセメント又はアスファルト乳剤）を全体的に混合することができる。
【００６５】
全自動ユニットの説明
全自動ユニットにおいては、様々な送信装置、及びスイッチを含む関連する制御装置（ＣＤ）を備えたマイクロプロセッサ（ＭＰ）によってすべてが制御されることになる。電子感知装置（ＳＤ）は、ブロック長さを含めてサイクルのすべての様相を監視する。マイクロプロセッサ（ＭＰ）によって締め固めサイクルは、締め固めサイクルの装填段階の間に一時的に停止することが可能となる。充填ポート５１の上方に垂直に装着された油圧オーガなどの攪拌装置（ＡＧ）と連動したこの停止は、特に大型のブロック・ユニットにおいて適量の土がチャンバ５０に入ることを保証するために計画されたものである。この停止は、長くとも１秒間又は２秒間継続する。次いでサイクルがこれまでどおり継続する。マイクロプロセッサ（ＭＰ）は、製造のタイミング、ブロック長さ、ブロック寸法の生産（複数寸法の締め固めユニット機械において）を制御し、性能及び保全パラメータについてすべてのシステムを監視することが可能となるようプログラムすることができる。また、マイクロプロセッサ（ＭＰ）は、現在の携帯電話技術、「ブルー・トゥース」技術又は無線インターネット技術を用いることができる無線受信機（ＲＲ）を有することが好ましい。それによって、操作者又は指定された人物は、ブロック打ち固め機械を停止する必要なく、近隣のオフィス・トレーラ又は車両からなど一定の距離から製造計画を変更することができる。一般的な手順では、操作者が単純に標準的な携帯電話番号に電話をかけることによって打ち固め機械を呼び出す。マイクロプロセッサが応答した後、係員は製造計画にアクセスするためのセキュリティ・コードを入力する。操作者は次いで、タッチ・トーン電話の入力を用いてその他の自動応答サービスと同じ方式で製造計画を変更することができる。別の手順では、コンピュータ間の無線リンクを使用して計画の変更を達成する。マイクロプロセッサを有するすべての設計は、操作者が直接ブロック打ち固め機械から手動で製造計画を変更することができる基本的なキーパッド入力システムを有することになる。無線受信機を備えたブロック打ち固め機械は、図５に示す複合式の複数締め固めユニットのブロック打ち固め機械において最も好ましい。
【００６６】
本発明者の設計は簡潔であることから、当技術分野の技術者には、本発明者が説明した半自動及び全自動の制御システムを容易に構成することが可能であることは理解されよう。実際に、現在の最新のＣＥＢ機械はその製造サイクルにおいて極めてより複雑である。これには、マイクロプロセッサによって制御される全自動ユニットを特徴とする大多数の米国のモデルが含まれる。
【００６７】
機械的装置を用いて個々のブロックを扱う手順
従来技術の重要な不利な点の１つは、大型のブロック寸法を製造することが不可能であることである。このように寸法の欠けは、手でブロックを配置するには問題はなく且つ望ましいことでもあるが、これによって工業化文化におけるＣＥＢ建設の利用が著しく制限されてきた。しかし、本発明者のブロック打ち固め機械の大いなる潜在的製造能力を利用するには、一般に重量が４５．３６ｋｇ（１００ポンド）から５トンとなり、したがって建築システム内に手で配置するには過度な重量となるブロックを効率的に扱う方法が必要である。この目的で、本発明者は大型で重厚なブロックを建築システム内で吊り上げ、操作し、且つ配置する手順を開発した。まずクラムシェル把持器、又は高重量な貨物を巻き上げる掘削機及びバックホーに現在使用されているものなどの類似の巻上げ装置を改良することから始める。回転クラムシェル把持器は極めて好ましい巻上げ装置であり、大型の岩を容易に扱うものである。クラムシェル把持器は、岩を把持する表面につり腕を追加することによって、巨大なＣＥＢブロックを支持し且つ吊り上げるよう容易に改良することができる。バリヤ・リフトはもう１つの好ましい巻上げ装置であり、数トンもの重量のコンクリート壁を輸送するために油圧掘削機と共に使用されている。機械的装置と巻上げ装置のこの組合せは、建築システム内で巨大なＣＥＢブロックを吊り上げ、操作し、且つ配置するのに極めて好ましい。
【００６８】
本発明者は、２つの（表面積の大きい）つり腕を通常のクラムシェル把持器、バリヤ・リフト、トング又は類似の巻上げ装置に追加することによって、特殊な巻上げ装置を創案している。つり腕は通常、厚さ１．９０５ｃｍ（３／４インチ）、幅１５．２４ｃｍ（６インチ）、長さ１２１．９２ｃｍ（４フィート）から１８２．８８ｃｍ（６フィート）の鋼材から作製することが好まれる。つり腕は、巻き上げるブロックの側部と係合するか又は接触する。これらの腕は、小さな円弧内で枢動又は移動するような方式で旋回機構を介して巻上げ装置に取り付けられる。これによって、つり腕の表面は多種多様な幅のブロックの側部に対して平面的に接することが可能となる。巻上げ装置がブロックの上方に下降されたときに、つり腕の広い表面積でブロックの側部を衝撃から緩和するよう、ゴムに似た材料がつり腕の表面に追加される。高密度なブロックはそれ自体を支持し、つり腕からある距離だけはみ出すため、巻上げ装置は、幅を１２１．９２ｃｍ（４フィート）から１８２．８８ｃｍ（６フィート）とすることにより、長さが３０４．８ｃｍ（１０フィート）までの大部分のブロックを扱うことが可能となる。この距離は、特定のブロックの厚さに依存する。言い換えれば、幅９１．４４ｃｍ（３フィート）、長さ９１．４４ｃｍ（３フィート）のブロックはそれ自体を支持し、ブロックのうちの最大１２１．９２ｃｍ（４フィート）が巻上げ装置の各端部におけるつり腕の接触面からはみ出すことが可能となる。厚さ２０．３２ｃｍ（８インチ）、幅６０．９６ｃｍ（２４インチ）のブロックは、巻上げ装置の各端部を３０．４８ｃｍ（１フィート）を超えてはみ出してそれ自体を支持することはできない。したがって、つり腕の全長は扱うブロックの寸法に応じて調整しなければならない。同じ巻上げ装置は、長さがわずか３０．４８ｃｍ（１フィート）のブロックを取り上げ且つ移動させるために使用することができる。
【００６９】
動力回転装置を使用しない場合、機械的装置と巻上げ装置の間に取り付けられた手動操作の旋回装置を有し、したがって積荷を手で調整して壁と位置合わせすることができることが好ましい。機械的装置が、その高重量の巻上げ能力及び３６０度の範囲の旋回動作により極めて好ましい動力源となる油圧掘削機であると仮定する。また、巻上げ装置はつり腕が取り付けられた回転クラムシェル把持器であると仮定する。これによって、巻上げ装置の上方に達すること、それをブロック長さに沿って位置合わせすること、及びそれをブロックの上方に緩やかに下降させることが簡潔な作業となる。操作者は次いで、クラムシェル把持器を閉じ、それによってつり腕をブロックの側部に緩やかに且つ堅固に強制的に係合させる。掘削機は、巻上げ装置を操作し、ブロックを吊り上げ、必要に応じて掘削機を操作し、ブロックを壁システムと位置合わせし、ブロックを所定位置に緩やかに下降させるための動力を供給する。掘削機は、巻上げ装置を開くことによってブロックを解放し、周囲で回転して別のブロックを取り上げ、この手順を繰り返す。当然ながら、ブロックは壁システム内に直接配置する必要はない。それらは、硬化又は保管の目的でパレット上に配置してもよい。これによって、主要な障害すなわち手作業による高コストを排除する一方で、ＣＥＢ及びＳＣＥＢ建設の利用における高度な柔軟性が実現する。本発明者の設計による、トレーラに装着された又は自走式のブロック形成機械は高度な移動性を有するため、この手順全体は、単純に作業現場の周囲で装置を移動させることによって繰り返される。この手順の効率は、作業条件を最良に扱う適切な種類の機械的建設装置の選択と共に、装置の操作者の技能に依存する。
【００７０】
派生的効果
本発明者のブロック打ち固め機械を本発明者の利用手順と共に組み合わせることにより、ＣＥＢ及びＳＣＥＢ建設業界に永久に変革をもたらすことになろうことは理解されよう。これによって、ＣＥＢ業界は、競技場においてもその他の現代建設技術と競争することが可能となる。
【００７１】
例えば、本発明者の設計のブロック打ち固め機械が高さ１２．７ｃｍ（５インチ）、幅２７．９４ｃｍ（１１インチ）のブロックを製造するとしよう。各リフトの厚さが約１５．２４ｃｍ（６インチ）である場合、本発明者の機械を２回サイクル動作させることによって、長さ３０．４８ｃｍ（１フィート）のブロックが製造される。この寸法のブロックは３０．４８ｃｍ（１フィート）でそれぞれ約２２．６８ｋｇ（５０ポンド）の重量であり、したがっておよそ１６秒を要する本発明者の機械の４サイクルを完了することによって、長さが６０．９６ｃｍ（２４インチ）で重量がおよそ４５．３６ｋｇ（１００ポンド）であるブロックを製造することができる。土の壁が所有する固有の熱調整特性を完全に利用するには少なくとも５５．８８ｃｍ（２２インチ）の壁の厚さを要することを考慮すると、これは優れた壁の幅である。本発明者の打ち固め機械を２０回サイクル動作させると、長さが３０４．８ｃｍ（１０フィート）で重量がおよそ２２６．８ｋｇ（５００ポンド）のブロックを製造することができる。この幅２７．９４ｃｍ（１１インチ）のブロックは、構造的な一貫性のみが必要とされる家屋の内壁に、ごく一般的に使用されている。これらのブロック寸法は、標準的なバックホーが非常に効率的に扱うことができる重量の範囲内にある。現在のＣＥＢ技術で建設される家屋に対しては作業員が８名から１２名となる代わりに、本発明者の技術を用いると、同じ家屋をわずか４名で建設することができる。以下にその方法を述べる。
【００７２】
まず、標準的なバックホーから掘削バケットを取り外し、巻上げケーブルと改良されたバリヤ・リフトを取り付けた手動旋回機構とを備えた２４３．８４ｃｍ（８フィート）のトラス突張棒でその掘削バケットを交換する（つり腕の追加）。本発明者のブロック打ち固め機械のいずれかを３．３４５平方メートル（４平方ヤード）のホッパーを取り付けて用いることによって、一般的な利用手順は次のようになる。バックホーの操作者がバックホーのフロント・ローダ・バケットを用いて、３．３４５平方メートル（４平方ヤード）のホッパーを軟質なブロック形成材料で充填する。次いで操作者が、ブロック打ち固め機械とブロックが配置される壁との間にバックホーを配置又は設置する（安定脚を下方にして配置）。第２の作業者がブロック打ち固め機械を操作し、バックホー操作者が改良されたバリヤ・リフトをブロックに引っ掛けるのを援助する。バックホーが突張棒と取り付けられたバリヤ・リフトとを所定位置に回転させ、ブロックの上方に緩やかに下降させる。所定位置に配置すると、バックホー操作者はバリヤ・リフトを閉じて、つり腕をブロックの側部と係合させる。バックホーは次いで、ブロックを空中に吊り上げ、壁に向かって突張棒を旋回させ、壁システム内の所定位置にブロックを緩やかに下降させる。２名のさらなる作業者が、壁システム内に配置されるブロックを位置合わせするのを援助し、必要に応じてその他の作業を支援する。ブロックは緩やかに解放され、バックホーは旋回してこの手順を繰り返す。トラス突張棒の範囲を余分に設けることにより、バックホーは７６２ｃｍ（２５フィート）の作業半径内でブロックを配置することが可能となり、この作業半径は内壁に達するのに便利であると共に、１つの設置位置からブロックを最大で６０９．６ｃｍ（２０フィート）の高さに配置することを可能にする。３．３４５平方メートル（４平方ヤード）のホッパーによって、この７６２ｃｍ（２５フィート）の作業半径内で建設シーケンスを完了するのに十分なブロックの製造が可能となる。次いでブロック打ち固め機械（トレーラに装着された）はさらに壁区画に沿って再配置される。バックホーがホッパーを土で再装填し、手順が再び繰り返される。本発明者のブロック打ち固め機械は非常に一定なブロックの高さ及び幅を製造するので、配置の「乾式排煙法」を用いることができる。ＣＥＢ配置のこの方法においては、少量の水がブロックの各層の間に噴霧される。これによって、ブロックが実質的にその上で浮かぶ又は摺動する水のクッションが形成され、非常に大型のブロックを水の上で手で操作することが非常に容易となる。この水はまた、わずか１分後又は２分後にブロックを互いに融合する薬剤として機能する。これによって、ブロックを壁と適切に（手動で）位置合わせするのに過不足のない時間が得られる。補助者が手動位置合わせを実行する（ブロックを持ち上げるのではなく押す又は引くことによって）間に、バックホーは腕を伸ばし、別のブロックを支持プラットフォームから引き離し、所定位置に回転させる。大型のブロックと比較すると小型のブロックを物理的に位置合わせするのに要する時間はより短くなるので、これは、１６秒ごとに６０．９６ｃｍ（２４インチ）のブロックを、８０秒ごとに２５．４ｃｍ（１０インチ）のブロックを、又は相当する割合で両者の間の任意のブロックを排出することができるブロック打ち固め機械の製造速度と完全に適合する。配置サイクルの間にバックホーを活動状態に維持する多数の製造方法、並びに労働力及び機械類の非常に効率的な使用を本発明の方法と比較した。したがって、この手順は、手作業を機械動力に置き換える極めて効果的且つコスト効率に優れた方法を提示する。これによって、その他の家屋建築の活動、特に家屋又は建造物内のより芸術的な創作のために、人は手作業から解放される。
【００７３】
機械的装置が絶対的に必要となるもう１つの一般的な用途では、本発明者の設計による市販の複数締め固めユニットのブロック打ち固め機械が必要となる。大型の市販のトラクタ・トレーラ・リグに装着された、本発明者による設計の複数締め固めユニットのブロック打ち固め機械について考えることにする。これは３つの個別の締め固めユニットを有し、各締め固めユニットは幅９１．４４ｃｍ（３フィート）、長さ９１．４４ｃｍ（３フィート）のブロックを製造するよう設計されている。この機械は、時間差式の製造シーケンスで３０４．８ｃｍ（１０フィート）のブロックを生産するよう事前プログラムすることができる。故に、１つの締め固めユニットがブロックを完成させるとき、もう１つの締め固めユニットはブロック製造サイクルの２／３を完了し、最後の締め固めユニットはブロック形成サイクルの１／３を完了する。この設計のブロック打ち固め機械は、長さが３０４．８ｃｍ（１０インチ）で重量がおよそ５トンのブロックを６６秒ごとに製造することができる。これは、厚さ９１．４４ｃｍ（３インチ）、高さ２７４．３２ｃｍ（９インチ）、長さ５５．１７ｍ（１８１フィート）の壁をわずか１時間で構築するに十分なＣＥＢブロックである。したがって、これらの大型のブロックを効率的に扱うための大型の軌道掘削機及び適切な巻上げ装置などが絶対的に必要となる。この場合には、巻上げ装置に対する改良された（つり腕が取り付けられた）クラムシェル把持器が好ましい。この把持器は、把持器に組み込まれた独自の油圧駆動式の回転機能を有する。これによって、掘削機の操作者は、ブロックの壁システムとの位置合わせを完全に制御することが可能になる。
【００７４】
さらに、本発明者のブロック打ち固め機械は、これらの大型のＣＥＢブロックの頂部及び底部に噛合いＶ字形状を有するＣＥＢブロックを製造することが好ましい。これらの形体の図示については、図面の図７Ａを参照されたい。また、ブロックの端部は噛合い設計を同様に有することが好ましい。これらの設計は剪断プロセスの間に与えられ、図７Ｂに示す。
【００７５】
再び乾式排煙法を用いる。したがって、噛合いブロック表面では、監視員又は係員が掘削機操作者にブロックを所定位置に解放するよう指示する前に、少量の水を噴霧するだけでよい。ただし、数トンものブロックを壁と位置合わせするよう物理的に操作する必要がない代わりに、噛合い形体によって配置の間に自動位置合わせがもたらされる。ブロックが下降されるとき、Ｖ字の山の側部がＶ字の谷の側部に対して摺動してそれら自体を溝内に位置合わせする。静止したとき、ブロックはほぼ完全に位置合わせされた状態にあり、手動の調整を必要としない。Ｖ字の山の頂部はまた、Ｖ字の谷で配線、配管又は鋼材による補強が可能になるように切り取ることができる。ブロックをその直前のブロックの端部の噛合い形体に対して密閉するために、掘削機を使用して５トンのブロックを所定位置に緩やかに押し付けることができる。約４５秒後にブロック間の水が吸収され、ブロックは互いに堅固に融合される。これによってブロックは所定位置に係止され、次のブロックをそれに抗して押圧するための硬質なバックストップとなる。
【００７６】
ＣＥＢ製造能力、自動位置合わせ特性及び扱いの効率がこのように組み合わされることにより、軍用の工業ユニットを配備して複合施設全体を非常に迅速に建設することができる。これには、病院、学校、仮設小屋、武器倉庫、供給室、擁壁、防護室、バリケード、及びその他の様々な用途が挙げられる。原材料の大部分は現地で入手できるため（土）、大量の建設材料を世界の遠隔地へ輸送する必要性、すなわち極めてコストを要する労力が大幅に削減される。また大型の建造物を建築するのに要する時間が短縮され、軍事要員はその他の任務へと解放される。さらに、敵の領地において９１．４４ｃｍ（３フィート）厚のＣＥＢ壁は非常に安心感を与えるものとなる。これは、現地環境の温度を緩和して暖房費及び冷房費を節約するだけではない。高密度な９１．４４ｃｍ（３フィート）厚のＣＥＢ壁により、５０口径マシンガンの一斉射撃やロケット推進式のてき弾もこの壁の厚みを突破することはできず、おそらくは多数の人命が救われることになる。もう１つの付加的な利点は、闘争が終了したときブルドーザによって建造物を容易に元の土壌に戻すことができ、現地環境への影響が最小となることである。又は簡潔な防水技術を用いて、建造物は数百年にわたり存続するように形成することもできる。
【００７７】
本発明は上述の実施例に限定されることはなく、特許請求の範囲内のあらゆる実施例を包含することが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１Ａ】様々な完了段階における内部の詳細及び締め固めサイクルを示す、基本的な締め固めユニットの側断面図である。
【図１Ｂ】様々な完了段階における内部の詳細及び締め固めサイクルを示す、基本的な締め固めユニットの側断面図である。
【図１Ｃ】様々な完了段階における内部の詳細及び締め固めサイクルを示す、基本的な締め固めユニットの側断面図である。
【図１Ｄ】様々な完了段階における内部の詳細及び締め固めサイクルを示す、基本的な締め固めユニットの側断面図である。
【図２Ａ】想定することができるいくつかの可能な形状を示す、打ち固めチャンバの背面図である。
【図２Ｂ】想定することができるいくつかの可能な形状を示す、打ち固めチャンバの背面図である。
【図２Ｃ】想定することができるいくつかの可能な形状を示す、打ち固めチャンバの背面図である。
【図２Ｄ】想定することができるいくつかの可能な形状を示す、打ち固めチャンバの背面図である。
【図３Ａ】摩擦しきい値増大機能（楔）を備えた代替打ち固めヘッドを特徴とする例示的実施例の側断面図である。
【図３Ｂ】摩擦しきい値増大機能を備えた打ち固めヘッドを示す図である。
【図３Ｃ】摩擦しきい値増大機能を備えた打ち固めヘッドを示す図である。
【図４】トレーラに装着された単一の締め固めユニットのブロック打ち固め機械の好ましい実施例を示す図である。
【図５】単一の大型ホッパー、単一の動力源及び複数のマイクロプロセッサ制御器を備えたトレーラに装着された複式締め固めユニット機械の例示的実施例の背面図である。
【図６Ａ】摺動機構、レバー及び支点の機構、アクチュエータ、並びにブロック支持プラットフォームを示す、剪断チャンバの例示的実施例の側面図である。
【図６Ｂ】剪断チャンバを打ち固めチャンバに取り付ける摺動機構の拡大図である。
【図６Ｃ】レバー及び支点の機構と、剪断チャンバを作動させるためのロープロファイル油圧シリンダ（アクチュエータの一部）とを示す、例示的実施例の底面図である。
【図７Ａ】極めて好ましい自動位置合わせ噛合いブロック設計を示す図である。
【図７Ｂ】上方から見たＣＥＢブロックの端部における噛合い設計を示す図である。
【符号の説明】
【００７９】
１０ 油圧シリンダ
１３ ピストン・ロッド
１５ 穴部
１７ 網製と端板
１９ 支持構造
２０ 打ち固めヘッド
２１ 打ち固め面板
２２ 特殊設計形体
２４ 密閉上板
２６ 鋼製の角度固定棒
２８ 円筒形のカラー
４０ 連続した均質なブロック
４０Ａ 軟質なブロック形成材料
４０Ｂ 新たに締め固められたリフト
４０Ｃ 以前に締め固められたリフト
５０ 細長い打ち固めチャンバ
５１ 充填ポート開口部
５２ 長手方向の孔
５３ 圧縮端部
５７ 押し出しロッド
６０ 剪断チャンバ
６１ 側部支持板
６２ 鋼製の棒材
６３ チャネル構造
６４ 支点（鋼製の軸）
６５ ピロー・ブロック・ベアリング
６６ ボルト
６７ 円筒ころ
６８ レバー（鋼製の板）
７０ ブロック支持プラットフォーム
８０ ホッパー
９０ トレーラ
１００ 締め固めユニット
（Ｍ） 電気モーター又は任意の内燃機関。
（ＨＰ） ギヤ、アキシアル・ピストン、２段式可変行程ピストンなどを含む油圧ポンプ
（ＭＤ） 電気測定装置、ローラー型の測定装置、レーザー距離計、トリップ・スイッチ付の物理ロッドなど
（ＳＤ） 圧力計、感知スイッチ、温度計、動作感知器、赤外線装置。
（ＭＰ） 関連する制御装置を備えたマイクロプロセッサ、又は無線ネットワーク機能を備えたコンピュータ
（ＣＤ） 制御装置にはスイッチ、比例アクチュエータ、ラッチ・アクチュエータ及び流体制御アクチュエータが挙げられる
（ＣＰ） マスタ・スタート／ストップ・スイッチ、非常停止スイッチ、及び場合によってはマイクロプロセッサを含むことができる制御パネル
（ＨＶ） デテント付の４方向制御弁、電気ソレノイド制御弁、１つから４つのスプール弁、圧力リリーフ弁などが挙げられる油圧制御弁
（ＰＳ） 物理的停止具
力→は力の方向を示す
（Ｐ／Ｍ） 副柱頭／混合機、ふるい／混和機、又はハンマーミル／混合機の組合せ
（Ｌ） 完全なライナ、部分的なライナ、１つ若しくは複数のレール、又は１つ若しくは複数の当板
（ＲＲ） 無線受信機、「ブルー・トゥース」技術、無線コンピュータ・ネットワーク技術、又は無線インターネット技術
（ＳＰ） トラックなどの自走ユニット又は車輪駆動の変種
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に圧縮土ブロック（Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ Ｅａｒｔｈ Ｂｌｏｃｋ）、安定化圧縮土ブロック（Ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ Ｅａｒｔｈ Ｂｌｏｃｋ）、及びその他の類似の材料ユニットの製造に使用される打ち固め機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
来る２０年間に、世界の人口は２倍になると予想されている。世界の生態系に何がもたらされるかを考慮すると、食料及び繊維に対するこの需要の増加は、我々の天然資源の多くにとって致命的打撃となる可能性がある。この地球における生活の質を維持しようものなら、自然環境の保護に役立つ技術を急速に開発し且つ実施することが不可欠である。かかる技術の１つは、各地方で利用可能な表土又は土から建築用ブロックを製造することである。圧縮土ブロック（ＣＥＢ）及び安定化圧縮土ブロック（ＳＣＥＢ）建設は、長年かけて有効性が実証されている、環境に配慮した建築システムである。これらのブロックは、コンクリート、木製フレーム、又は鉄筋建造法とは異なり、製造に必要となるエネルギー入力が極めて小さい。これによって、ＣＥＢ及びＳＣＥＢは、その他の建造法と比較すると、製造及び利用の費用が約７０％廉価となる。５５．８８ｃｍ（２２インチ）厚を超えるＣＥＢ壁又はＳＣＥＢ壁は、また、無給電ソーラーハウジングに対する優れた「蓄熱ユニット」を提供する。太陽光の取り込み又は遮断がなくとも、この重厚な壁システムは、暖房及び冷房において、その他の建設技術よりも７０％エネルギー効率に優れている。ＣＥＢ及びＳＣＥＢ建設のその他の利点には、耐火性、防虫性、及び低アレルギー性がある。さらに、５５．８８ｃｍ（２２インチ）超のＣＥＢ壁及びＳＣＥＢ壁が適切に構築されると、その結果として得られる構造物は、トルネード、ハリケーン、及び地震にも耐えることができる。また、新規な防水システムと共にＣＥＢ及びＳＣＥＢは、熱帯地方の雨林から高地砂漠まで、世界中のあらゆる場所で建造することができる。したがって、ＣＥＢ及びＳＣＥＢの製造方法及び利用技術において全面的な改良がなされれば、人類の貴重な天然資源を保護する一方で、さらに何十億もの人々に住まいを提供することができる。
【０００３】
従来技術の説明
技術の現状の機械はすべて、共通する特徴を共有している。それらは、一般にチャンバに圧縮力を与えて一度に１つのブロックを製造する油圧シリンダを備えた、完全に密閉された成型チャンバ又は圧縮チャンバを利用する。少数の機械は、圧縮ストロークの長さを変化させることによって、製造されるブロックの一方の寸法を変化させることができる。しかしながら、基本的なブロック寸法は常に、個々の機械の成型チャンバ又は圧縮チャンバの寸法に制限される。また、圧縮下に置かれた土は本発明者が呼ぶ「架橋効果」を示すことから、これは、これらの機械が製造することができる基本的なブロック寸法を著しく制限する。
【０００４】
この「架橋効果」とは、簡単に説明すると、打ち固め又は作用した力に最も接近した土が圧縮するとき、互いに結合して事実上の「橋」を形成することである。この密な材料の層は、作用された付加的なエネルギー又は圧力を効果的に外側に（チャンバ内からチャンバ壁へ）伝達して、内在する材料を加圧力から効果的に遮蔽する。このようにして「架橋効果」によって、一度に効果的に圧縮又は締め固めることができる土の量が制限される。同じ原理が、その他の土の建設計画にも当てはまる。高速道路技術者は、路床建設の際、軟質な土の最大「リフト」深度を２０．３２ｃｍ（８インチ）に制限している。２０．３２ｃｍ（８インチ）を超える軟質な土を単一のリフトで締め固めようと試みても、高密度（９８％の標準密度）の路床を実現することはほぼ不可能であることを、彼らは経験により理解している。同様のことがＣＥＢ及びＳＣＥＢの製造にも当てはまる。軟質な土壌は、締め固め過程の際に空気が除去されることによりおよそ５０％収縮するので、これは、締め固めた路床の約１０．１６ｃｍ（４インチ）をそのまま放置する。したがって、圧縮した材料の１０．１６ｃｍ（４インチ）が集積した後、「架橋効果」が締め固め効率に重大な影響を与え始めることになると結論付けることができる。また、ＣＥＢ機械においては、チャンバ内で土の締め固めは路床での土の閉め固めよりも効率的となるが、加圧力の大きさから測定した時、最大ブロック寸法は１５．２４ｃｍ（６インチ）（締め固め厚さ）を超えるべきではない、そうしないと密度が著しく減じられることとなろう。この１５．２４ｃｍ（６インチ）の限界を克服する唯一の方法は、過剰量のさらなる締め固め圧力を作用させることであるが、これは完全に可能ではあるが全く経済的ではない。現在の（最新の）ＣＥＢ機械において、加圧力の大きさから測定する時、一般に１０．１６ｃｍ（４インチ）未満の厚さの小型のブロックにその製造が限定されるのはこれが主な原因である。これにより、それらの機械は、１８．１４ｋｇ（４０ポンド）未満、及び一般に９．０７２ｋｇ（２０ポンド）未満のブロックの製造に限られている。現在製造されているブロックはすべて、手作業によって敷設されていることに留意されたい。実際に、従来技術の焦点は常に、ブロック寸法ではなく製造の速度を増すことに向けられていた。
【０００５】
不都合にも、このようにブロック寸法に欠けることにより、途上国におけるＣＥＢ及びＳＣＥＢの建設計画は、手作業の高額な費用が含まれるため、大部分が高所得者向けの特注計画に限定されている。また、それによって、大部分のＣＥＢ計画の壁の厚さは３５．５６ｃｍ（１４インチ）未満に限定されている。これは構造的には許容されるものであるが、ＣＥＢ壁及びＳＣＥＢ壁は、それらの蓄熱特性を完全に発揮するには、少なくとも５５．８８ｃｍ（２２インチ）であることが必要である。これは、現在構築されている大部分のＣＥＢ壁及びＳＣＥＢ壁は、他の建築システムと同様に断熱処理を施す必要があることを意味する。したがって、現在の最新技術によって強いられる制限により、ＣＥＢ及びＳＣＥＢ建設は、本来あるべきエネルギー効率に優れた低コスト建築システムとしては工業文化で利用されず、また認められていない。
【０００６】
この技術を現代化し、工業社会でさらに受け入れられるものにするには、ブロックを敷設する手作業を機械的装置で置き換えることが必要である。これには、効率的に扱うことができ且つ標準的な建造装置を用いて配置することができる大型のブロックの製造が可能なＣＥＢ及びＳＣＥＢ機械が必要となる。これには、標準的な寸法のバックホーによって経済的に配置するために、４５．３６ｋｇ（１００ポンド）と２２６．８ｋｇ（５００ポンド）の間のブロックの製造が可能なＣＥＢ機械が必要となる。大型の商用計画では、大型の掘削機、クレーン、又はこの環境に対して一般的なその他の装置を用いて経済的に配置するために、１トンと５トンの間のＣＥＢブロックが必要となることもある。これによってＣＥＢ及びＳＣＥＢ建設の設備費が削減されるだけでなく、これらの重厚なブロックは、土建設の熱効率要件に完全に適合する。
【０００７】
したがって、現在の（技術の現状）機械に関して言えることは、それらがＣＥＢ及びＳＣＥＢ製造の品質及び速度を向上させたということに過ぎない。しかしながら、建築システム内にブロックを手作業で配置するには、６，０００年前の技術を用いることが依然として必要である。この点については、多くの古代文化は土の建造物の利用において我々よりもはるかに発展していたことから、我々は後退している。これによって彼らは、自然環境に生じる損害を最小にしながらも、数十万人もの人々を収容する広大な文化施設を建設することができた。我々は古代エジプト人、インカ人、アステカ人を、岩を用いた偉大な建築者であると考えているが、彼らの文明の繁栄を可能にしたのは重厚な土の家であった。現代人は過去を模倣する必要はないが、過去の中の最良なものを現代の中の最良なものと組み合わせて、未来に最良なものを生み出す心構えは必要である。
【０００８】
本発明者の発明には、現在の（技術の現状）機械と共通することが１つのみある。それらはいずれも、締め固められた土ブロックを製造できるということである。しかしながら、これを達成する手段及び方法は完全に異なるものである。実際に、本発明者が従来技術として記載することができるものはすべて、異なる設計及び方法の実施例である。このことは、従来技術を調査すれば容易に明らかとなる。
【０００９】
従来技術の記載
Ｕｎｄｅｒｗｏｏｄによる２０００年２月３日発行の米国特許第６３４７９３１号には、ヘッドゲートによって閉塞される打ち固め（すなわち圧縮）チャンバが追従する充填チャンバを特徴とする、建築ブロックを形成する装置が記載されている。この土ブロックは、材料をヘッドゲートに対して押圧する油圧打ち固めによって圧縮され、次いでヘッドゲートが開口してブロックを排出する。
【００１０】
Ｋｏｆａｈｌによる１９９９年７月発行の米国特許第５９１９４９７号には、建築ブロックを形成する装置が記載されている。動作時には、表土／セメントの混合物が圧縮チャンバの上端部に装填され、摺動ゲートが摺動して閉塞し、ラムがゲートに対して混合物を圧縮する。
【００１１】
Ｅｌｋｉｎｓによる１９８６年４月発行の米国特許第４５７９７０６号には、土、表土又は同様の材料からブロックを作製する装置が記載されている。この特許では、密閉された２つの圧縮チャンバを用い、それらを交替して製造を高速化している。
【００１２】
容易に明らかとなるが、上記の発明はすべて、完全に密閉された圧縮チャンバを用いて特定の寸法のブロックを形成している。
【００１３】
市販されている現在の（技術の現状）機械の実施例には、テキサス州サン・アントニオのＡｄｖａｎｃｅｄ Ｅａｒｔｈｅｎ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ．によって製造されている「Ｉｍｐａｃｔ ２００２」、及び「Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ ５０ｉｌ Ｂｌｏｃｋ Ｍａｃｈｉｎｅ」が挙げられる。ＣＥＢ機械のその他の実施例には、フロリダ州のＴｅｒｒａ Ｂｌｏｃｋ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｉｎｃ．によって製造されている「Ｔｅｒｒａ Ｂｌｏｃｋ ２５０」、及びアイオワ州のＶｅｒｍｅｅｒ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ，Ｉｎｃ．によって製造されている「ＦＩＢＰ ２５０」が挙げられる。
【００１４】
上述の機械はすべて、マイクロプロセッサで制御される自動化された製造サイクル及び高出力機能を特徴としているが、建築システム内でのブロックの扱い及び敷設に手作業を必要とするような小型のブロックを製造するものである。上述の機械のいずれも、４５．３６ｋｇ（１００ポンド）を超えるブロックの製造に適合することはできない。また、上述の機械のいずれも、圧縮チャンバ内の押型を交換することなく、様々な長さのブロックを製造することはできない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の目的はしたがって、非常に一定した高さ及び幅と、無限に変更可能で且つ制御可能な長さとを有する、比較的高密度なブロックを製造することができる、簡潔な設計の圧縮ユニットを提供することである。
【００１６】
本発明の目的はまた、以前に締め固められた材料（リフト）を圧縮機の一構成部分として用いる締め固めユニットを提供することである。
【００１７】
本発明のさらなる目的は、設計及び機能によって「摩擦しきい値」すなわち打ち固めチャンバ内で圧縮される材料の移動に対する抵抗を増大させる打ち固め・ヘッドを備える圧縮ユニットを提供することである。
【００１８】
本発明のさらなる他の目的は、ワイヤ、補強鋼材、又は管材を輸送するための連動機能又はチャネル／溝を備えたブロックを製造することができる圧縮ユニットを提供することである。
【００１９】
本発明の他の目的は、（個々に）効率的に扱うことができ且つ標準的な建設装置によって建築システム内に配置することができる、十分な寸法のブロックを製造することができる比較的小型の機械を提供することである。
【００２０】
本発明のさらなる目的は、据置きの製造設備として使用することができる、又は作業現場に及び作業現場の周辺に容易に輸送するためにトレーラに装着することができる機械を提供することである。
【００２１】
本発明のさらなる他の目的は、単一の動力源によって駆動される少なくとも２つの圧縮機を用いて製造の速度を向上させる打ち固め機械を提供することである。
【００２２】
本発明の他の目的は、手動、半自動で制御することができる、又は完全に自動化することができる、プログラム可能な製造スケジュール及び無線入力機能を備えるマイクロプロセッサを有する打ち固め機械を提供することである。
【００２３】
本発明のさらなる他の目的は、本打ち固め機械によって製造されるブロックが、標準的な建設装置を用いて建築システム内で効率的に（個々に）配置される手順を記述することである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
本発明によれば、基本的な締め固めユニットは、単一の細長い打ち固めチャンバ、１つの打ち固めヘッド、及び１つの油圧シリンダからなる。締め固められる材料（土など）の固有特性を利用することによって、以前に締め固められた材料は締め固めユニットの一構成部分として機能する。これによって基本締め固めユニットは、一連の「リフト」を互いに融合して、比較的高密度の連続した均質なブロックを製造することが可能になる。本発明の基本締め固めユニットにホッパー、剪断チャンバ、ブロック支持プラットフォームを追加することによって、本発明者は、無限に可変であり且つ制御可能な長さのブロックを製造することができる、比較的小型のブロック打ち固め機械を創案している。本発明者のブロック打ち固め機械によって製造されるブロックは通常、人による作業で扱うには大きすぎるものとなる。したがって、一般的な建設装置を用いて建設システム内でブロックを効率的に吊り上げ且つ配置する、簡潔ながらも効果的な手順についても説明する。
【００２５】
本発明の上記及びその他の目的及び利点は、添付の図面と関連させた以下の詳細な説明を考慮すれば明らかとなろう。ここでは、全体を通して同じ参照符号は同じ部品を示すために使用され、密接に関連する図はアルファベットの添え字は異なるが同じ番号を有する。
【００２６】
通常の構成要素は、図面においては矩形の囲み線内に表示し、文書の明細書においては括弧内の大文字で表す。
【実施例】
【００２７】
本発明者の設計の基本圧縮ユニットの説明
本発明人のブロック・打ち固め機械の基本圧縮ユニット１００の側断面図を図面の図１Ａに示す。
【００２８】
次のものが備えられた基本締め固めユニット１００が提供される。
【００２９】
長手方向の孔５２と、圧縮端部５３と、押し出し端部５７とを有する細長い打ち固めチャンバ５０。充填ポート開口部５１は、圧縮端部５３のおよそ中点で打ち固めチャンバ５０の上側に切られている。これによって、軟質なブロック形成材料４０Ａ（土など）は打ち固めチャンバ５０の圧縮端部５３内に進入することが可能になる。
【００３０】
打ち固めヘッド２０は、打ち固めチャンバ５０の内径に緊密に嵌合するが、チャンバ５０の孔５２に沿って自在に移動することができる。ヘッド２０は、チャンバ５０の圧縮端部５３内に収容され、移動時にはブロック形成材料をチャンバ５０の長手方向の孔５２に沿って押圧する。
【００３１】
油圧シリンダ１０（アクチュエータの一部）は、通常の方法によってチャンバ５０の圧縮端部５３に取り付けられ且つ支持される。この配置によって、ピストン・ロッド１３はチャンバ５０の孔５２と平行に位置合わせされる。ピストン・ロッド１３は通常、打ち固めヘッド２０の裏側に取り付けられる。シリンダ１０が液圧及び流動によって作動されるとき、ピストン・ロッド１３が伸び、ヘッド２０を、圧縮端部５３内のより遠方に存在するブロック形成材料４０Ａと共に押す。
【００３２】
本発明者の設計から完全に失われている１つの構造部材は、それに対してブロックが通常圧縮されるテールゲート又はヘッドゲートである。圧縮された土又は類似の材料の固有特性を利用することによって、本発明者は、構造的なテールゲートを本発明者の設計から完全に排除することを可能にしている。テールゲートの代わりに、本発明者は、本発明者の打ち固めチャンバ５０の押し出し端部５７内にある以前に圧縮された材料すべてを締め固めユニットの一構成部分として用いている。したがって、連続した均質なブロック４０が、効果的にこれまでのテールゲートの代わりとなることができる。これによって、基本ユニットの建設が簡潔になるだけでなく、非常に独特な特性が製造サイクルにもたらされる。この独特な設計では、本発明者が「リフト」と呼ぶ特異な高密度ブロックがユニットの各締め固めサイクルで製造されるだけでなく、新たなリフト４０Ｂが以前に締め固められたリフト４０Ｃと共に融合又は結合して、ユニットから出る連続した均一なブロック４０が形成される。ブロック４０は、極めて大きな圧力及び摩擦力を打ち固めチャンバ５０の内壁に作用させて、押し出し端部５７を完全に充填する。本発明者は、この摩擦力又は移動に対する抵抗力を特定の締め固めユニットの「摩擦しきい」値と呼ぶ。ある締め固めユニットに対する摩擦しきいの量は、初期の建設の際に押し出し端部５７の長さを単に調節することによって容易に調整することができる。押し出し端部５７が長くなるにつれて摩擦しきい値が高くなり、逆に、押し出し端部５７を短くするにつれて摩擦しきいの量が減少する。したがって、相当に一定な量のブロック生成材料（土など）に作用させる油圧力の程度を制御することによって、及びそれを特定のユニットの比較的一定な摩擦しきいに対して調和させることによって、多数の異なるブロック寸法に対する締め固めユニットを建設することができ、各ユニットごとに、高密度リフトを形成する最適条件を確実に再現することができる。このプロセスの際に、新たな各リフト４０Ｂは以前のリフト４０Ｃと融合して、本発明者の締め固めユニットから出る連続した均質なブロック４０が形成される。したがって、ＣＥＢブロック及びＳＣＥＢブロックを形成する本発明者の手段及び方法は、従来技術とは全く異なるものである。
【００３３】
従来の構成要素
本発明者は、多数の従来の構成要素を使用して本発明の打ち固め機械の様々な実施例を完成させているため、それらの一般的な構成要素は、図面においては矩形内に、文章中では括弧内の大文字で示している。このようにして、モーターは（Ｍ）で示し、これは電気モーター、ディーゼル・エンジン、又は任意の内燃機関を表すことができる。（ＨＰ）は油圧ポンプを示し、これはギヤ・ポンプ、アキシアル・ピストン・ポンプ、２段式ポンプ、可変行程ピストン・ポンプなどを表す。（ＳＤ）はセンサー装置を表し、これは一例を挙げると圧力計、動作感知器及び温度計などである。（ＭＤ）は測定装置を表し、これには物理的視覚ロッド又はトリップ・スイッチ付のロッド、ローラー・カウンタ及びレーザー測定装置があり、（ＨＹ）は油圧弁を表し、これにはとりわけ、デテント付の手動４方向制御弁、１つから４つのスプール弁、電気ソレノイド弁、マスタ制御弁、圧力リリーフ弁、比例弁、及びデテント弁がある。（ＣＰ）は制御パネルを表し、これはスタート／ストップ・スイッチ付のマスタ制御パネル、非常停止スイッチとすることができ、マイクロプロセッサを含んでもよい。（ＭＰ）は関連する制御装置付きのマイクロプロセッサを表し、これはデータ記憶装置、オペレーティング・システム、及びより大型の複合式ブロック打ち固め機械の動作機能全体を完全に制御するのに必要な入力装置を含む。無線受信機は（ＲＲ）で示し、これは携帯電話技術、「ブルー・トゥース」技術、又は無線インターネット技術とすることができる。物理的停止具は（ＰＳ）で表す。攪拌装置（ＡＧ）は、油圧オーガ、コンベヤ・ベルト送り装置、振動機、又は歯付きの回転ビーター軸を表すことができる。微粉機／混合機（Ｐ／Ｍ）は、組み合わされた微粉機／混合機、ふるいプラント／混和機又はハンマーミル／混合機の組合せを表すことができる。制御装置は（ＣＤ）で示し、これはスイッチ、トグル、タイミング装置、及びその他のアクチュエータを含む。ライナは（Ｌ）で示し、これには完全なライナ・システム、簡潔なレール、又は当板を挙げることができる。
【００３４】
さらなる望ましい特徴
剪断チャンバ６０は、押し出したブロック４０を所望の長さに切断する最も好ましい方法である。図６Ａを参照する。ブロック４０はチャンバ５０を出て、直ちに剪断チャンバ６０に進入する。チャンバ６０は、チャンバ６０を１つの平面又は軸線方向にのみ移動させる摺動機構によって、所定位置に剛的に保持される。移動はロープロファイル油圧シリンダ（アクチュエータの一部）によってもたらされ、ロープロファイル油圧シリンダはレバー６８を支点６４上で作動させてチャンバ６０を移動させ、２つのチャンバ間の接触位置に沿ってブロック４０を正確に砕く又は割る。
【００３５】
ブロック支持プラットフォーム７０は、頑丈な支持プラットフォームからなるものとすることができる。又は、ローラーを基礎とした支持プラットフォームとすることができる。又は、コンベヤ・ベルト形式のプラットフォームとすることができる。すべては当技術分野で一般的であり且つよく知られているものである。最も好ましいローラー支持プラットフォーム７０のみを図面の図４及び図６Ａに示す。
【００３６】
本発明者のブロック打ち固め機械によって使用されるまでブロック生成材料を大量に格納するために、通常のホッパー８０が充填ポート５１に取り付けられている。
【００３７】
トレーラ９０に装着された単一の締め固めユニット１００を備えるブロック打ち固め機械の基本的な変種は、ガソリン・エンジン（Ｍ）及び２段式油圧ポンプ（ＨＰ）、並びに油圧（アクチュエータ）システムのその他の必要なすべての通常の構成要素を特徴とする。図４は、ホッパー８０、剪断チャンバ６０及び支持プラットフォーム７０を追加して極めて望ましく且つ有用なブロック打ち固め機械を完成させることによって、この好ましい実施例を詳細に示している。
【００３８】
本発明者のブロック打ち固め機械の最も好ましい市販規模の実施例は、複数の締め固めユニット１００を有する。各圧縮ユニット１００は、独自の剪断チャンバ６０及び支持プラットフォーム７０を備えて完成される。この複数の締め固めユニット・ブロック打ち固め機械の実施例として、図５を参照されたい。複数の可変行程アキシアル・ピストン・ポンプ（ＨＰ）を備えた単一の大型のディーゼル・エンジン（Ｍ）を用いて、必要な油圧流れ及び圧力をすべての締め固めユニット１００に供給することが好ましい。各締め固めユニットのサイクル制御は、関連するセンサー装置（ＳＤ）、及び制御装置（ＣＤ）を備える単一のマイクロプロセッサ（ＭＰ）によって管理される。ＳＣＥＢの製造用に安定化添加剤を混合するための、一体型の微粉機／混合機（Ｐ／Ｍ）を備える単一の大型のホッパー８０は、様々な圧縮ユニット１００にブロック生成材料４０Ａを供給する。攪拌装置（ＡＧ）によって、適量のブロック生成材料４０Ａが個別の圧縮ユニットそれぞれに確実に進入する。この複数の締め固めユニットのブロック打ち固め機械は、作業現場へ及びその周辺への搬送を容易にするために大型の市販のトレーラ９０に装着することができる。これはまた、自走式（ＳＰ）の車輪を基礎とした運搬ユニット又は軍用タンクを基礎とした（軌道）搬送体の変種とすることもできる。自走式ユニット（ＳＰ）は通常のものであり、図面には詳細に示していない。
【００３９】
本発明者の設計は、農用トラクタ、スキッド・ローダー、バックホー、トラック掘削機などを含む遠隔式油圧動力源を利用するよう適合することができることは理解されよう。しかしながら、最も好ましい実施例は、特別仕様の油圧動力源を機械の一構成部分として有する。据置きユニットには電動式油圧システムが好ましい。
【００４０】
あらゆる打ち固めチャンバ５０の締め固めサイクルの制御には、当技術分野でよく知られている一般的な構成要素が使用される。これは、手動式の油圧制御弁（ＨＶ）で締め固めサイクルを制御することと同様に簡潔なものである。或いは、半自動操作用に、電気ソレノイド弁（ＨＶ）及びスタート／ストップ・スイッチ付のマスタ制御パネル（ＣＰ）が必要となることもある。完全に自動化された打ち固め機械はまた、当技術分野でよく知られた通常のサイクル制御構成要素を用いて製造シーケンスを計画し、機械の性能パラメータを監視する。これらのユニットでは、通常のマイクロプロセッサ（ＭＰ）、感知装置（ＳＤ）、測定装置（ＭＤ）、制御装置（ＣＤ）及び無線受信機（ＲＲ）を用いて、一定距離離れた位置から製造シーケンスを入力することが可能である。
【００４１】
打ち固めチャンバ５０の詳細な説明
図１Ａから図１Ｄを参照する。本発明者の設計の締め固めユニットは、長手方向の孔５２を有する細長い開放端打ち固めチャンバ５０で構成される。絶対に必要ではないが、打ち固めチャンバ５０の孔５２全体にわたって一様な断面寸法を維持して構造を簡潔にすることが好ましい。これは、ある長さの矩形の管など、長い構造的な箱の形状を取ることができる。ただし、図２Ａから図２Ｄで最もよく分かるような極めて多様な異なる細長い形状に建設することもできる。当然ながら、製造するブロックの寸法及び形状を決定するのは、内側の断面寸法である。またチャンバ５０は、実質的に水平な平面内に存在することが好ましい。
【００４２】
図１Ａから図１Ｄを再び参照する。チャンバ５０は、溶接によって重量鋼板から構築することができる。耐摩耗性を有するため、焼入れされた工具を使用することが好ましい。ただし、複雑な又は精巧な形状が望まれる場合、鋳造鍛造による製造が利用可能である。チャンバの壁の厚さ又は質量は、油圧システムによって作用される内部打ち固め圧力に歪むことなく耐えるものであることが必要である。また、磨耗を許容するよう過剰な質量を含み、それによって締め固めユニットの耐用寿命を延長することが推奨される。さらに、ライナ（Ｌ）でチャンバの内面５０を覆い、１つの締め固めユニットから複数の異なるブロック寸法を生成することができる。ライナ（Ｌ）はまた、連動機能又はチャネル／溝を、製造されたＣＥＢの側部に施すように設計することもできる。さらに、レール又は当板をチャンバ５０の内面に取り付けることができる。これらの部品は通常のものであり、図面には示されていない。
【００４３】
充填ポート開口部５１は単に、打ち固めヘッド２０によって占有される領域をちょうど越えたところで細長い打ち固めチャンバ５０の上部に切り込まれた開口部である。図１Ａを参照する。充填ポート５１は通常、チャンバ５０の圧縮端部５３に沿っておよそ５０．８ｃｍ（２０インチ）のところから始まる。通常は、長さがおよそ３０．４８ｃｍ（１２インチ）（圧縮されたリフトの最大の厚さ１５．２４ｃｍ（６インチ）の２倍）の穴部を切る。充填ポート５１の幅は、強度の目的により、常に特定の打ち固めチャンバ５０の全幅よりも少なくとも５．０８ｃｍ（２インチ）狭い。
【００４４】
打ち固めヘッド２０の詳細な説明
打ち固め・ヘッド２０の構築には、強固な鋼材を用いることが好ましい。ヘッド２０の長さは通常、特殊な摩擦力増大機能を考慮せずにおよそ５０．８ｃｍ（２０インチ）である。その断面寸法はチャンバ５０に緊密に嵌合する必要があるが、ヘッド２０は束縛されることなく打ち固めチャンバ５０の圧縮端部５３内で自在に移動することが必要である。当然ながら、ヘッド２０は一塊の鋼材から構成する必要はない。これは、互いに溶接された複数個の鋼材から構成してよい。このことは、図３Ａで最もよく分かる。面板２１は厚い鋼板で構成され、チャンバ５０の内径に極めて類似している。シール上板２４は、チャンバの孔と平行に延在し、板２１の上部に沿って溶接されており、その結果、ピストン・ロッド１３が最大に延長した位置にあるときに充填ポート５１を閉じる。これによって、軟質の材料がヘッド２０の後方でチャンバ５０に入り込むことが防止される。板２１をさらに支持し、チャンバ５０の孔５２に対して垂直に維持するために、鋼製の角度固定棒２６が用いられる。プレート２１の背後に溶接された円筒形のカラー２８はピストン・ロッド１３に取り付けられる。これは、穴部１５を通るボルト又は鋼製のピンを用いて達成することができ、或いは螺刻されたカラー機構を採用することもできる。一体の鋼製ヘッド２０の取付けには同じ方法を用いる。ヘッド２０は、摩擦が過剰となった場合に容易に交換することができるよう、その頂面及び底面にボルトで締結された摩擦板を有する設計とすることができる。
【００４５】
本発明者の発明に固有のもう１つの設計仕様は、本発明者が打ち固めヘッド２０の面２１に組み入れた特殊形状である。かかる１つの特殊設計の形体２２は、ヘッド２０の板２１の全幅にわたって取り付けられた１つの楔又は複数の楔とすることができる。これは図３Ｂで最もよく分かる。これらの楔状の形体２２を板２１に合体させることによって、締め固められる材料は、図３Ａで最もよく分かるように、チャンバの壁の外側に向かって力（Ｆ→）を受ける。これによって、新たなリフト４０Ｂとチャンバ５０の内壁との間の摩擦力が著しく増大する。実際に、新たなリフト４０Ｂを形成する材料は内側から外側に圧縮されている。これによって、ユニットの摩擦しきい値が極めて増大し、打ち固めチャンバ５０の押し出し端部５７の全長を相当に縮小することが可能となる。この設計形体のもう１つの実施例は、図面の図３Ｃで最もよく分かる円錐形状の付属体２２とすることができる。
【００４６】
油圧シリンダ１０の詳細な説明
１つ又は複数の油圧シリンダ１０（アクチュエータの一部）は、ピストン・ロッド１３がチャンバ５０の孔５２と平行に位置合わせされるように構造的に支持される。支持構造１９はチャンバ５０の頂部及び底部に溶接され、シリンダ１０の近傍を越えて延在する。ここで鋼製の端板１７がシリンダ１０を完全に支持する。シリンダ１０のこの端部の標準的な（通常の）タイ・ロッド・イヤー及び鋼製のピン並びに板１７の穴部１５によって支持構造が完成される。油圧シリンダ１０に対する支持構造１９を構成する方法は多数あり、すべては当技術分野でよく知られている。図４は代替のＩビーム支持構造１９及び端板１７を示す。
【００４７】
ロッド１３は通常、打ち固めヘッド２０の裏側に取り付けられる。これは単に、図３Ａで分かるようなピン機構を備えた穴部とするか、又はねじによる取付け方式（図面には示していない）とすることができ、いずれの方法も通常のものであり、当技術分野でよく知られている。打ち固めヘッド２０は、シリンダ１０が完全に後退されたとき、安全のためチャンバ５０内に依然として完全に密閉（収容）されていることが重要であると考えられる。ロッド１３は延長されたとき、チャンバ５０の長手方向の軸線５２に沿ってヘッド２０を押圧する。
【００４８】
本発明者の設計に対するアクチュエータ油圧システムの要件
本発明において、本発明者の目的は、相当に一定な量の材料（土又は安定化された土）を締め固めて本発明者が「リフト」と呼ぶものにするために最適化された締め固めユニットを提供することである。先に述べた架橋効果により、最大の締め固めリフトの厚さは１５．２４ｃｍ（６インチ）を超えないようにすることを強調して提案する。高密度ＣＥＢブロックを製造するためには、９６．９９％標準密度の締め固め値を達成することが必要である。本発明者のユニットがこの値を達成するためには、リフト１つにつき締め固められた体積の１６．３９立方センチメートル（１立方インチ（ＰＣＩ））当たり１３６．１ｋｇ（３００ポンド）から１８１．４ｋｇ（４００ポンド）圧の圧縮力が提案される。
【００４９】
ある締め固めユニットの設計手順は、油圧の必要条件を計算することから開始される。あるリフトの圧縮後の全体積を所望の圧縮係数で単純に乗算する。例えば、高さ１２．７０ｃｍ（５インチ）、幅２７．９４ｃｍ（１１インチ）のブロックを製造すると仮定する。この計算はまた、先に述べた理由により、製造されるリフトの最大厚さを使用して計算することが望まれるが、本発明者のユニットにおいては常に１５．２４ｃｍ（６インチ）となるため、本発明者はこの値を使用している。したがって、リフト１つ当たりの圧縮後の全体積は１２．７０ｃｍ（５インチ）×２７．９４ｃｍ（１１インチ）×１５．２４ｃｍ（６インチ）＝５，４０７．７３立方センチメートル（３３０立方インチ）となる。本発明者の場合、非常に高密度なＣＥＢが得られるよう、６，５５４．８３立方センチメートル（４００ＰＣＩ）を用いることが好まれる。したがって、５，４０７．７３立方センチメートル（３３０立方インチ）に１１．０７２ｋｇ／立方センチメートル（４００ＰＣＩ）を乗算して５９，８７４ｋｇ（１３２，０００ポンド）の圧力を得る。これは「リフト」の締め固めに必要な量の圧力のみであるため、本発明者の圧力計算はこの時点では完了していない。摩擦しきい値又は結合したリフト４０の移動に対する抵抗を克服するには、さらなる量の圧力がまた必要である。系全体の圧力が十分となるようにするには、必要な締め固め圧力を少なくとも２０％上回ることが望まれる。この場合、５９，８７４ｋｇ（１３２，０００ポンド）を１２０％で乗算して７１８，５０２ｋｇ（１５８，４００ポンド）の合計圧力要件が得られる。
【００５０】
本発明者は、本発明者の油圧システムを、１１３４ｋｇ（２５００ポンド）から２７２２ｋｇ（６０００ポンド）の間の動作圧力で設計することを好み、２２６８ｋｇ（５０００ポンド）が本発明者の好ましいシステム動作圧力である。本発明者は、本発明者の設計として、特定の期間内に締め固めサイクル（１つのリフトの形成）を完了することを好む。３０．４８ｃｍ（１２インチ）以下のブロック高さを製造するよう設計されたユニットの場合、本発明者は、そのユニットは３秒から６秒の期間内にサイクルを完了することを好む。高さが３０．４８ｃｍ（１２インチ）よりも大きいブロック寸法の場合、より大量の土をチャンバ５０に送給するのにより時間を要するため、それに応じてサイクル時間を延長することを本発明者は好む。これらの締め固めユニットは４秒から１０秒の期間内にサイクルを完了することを本発明者は好む。
【００５１】
残りの油圧システムについて多数の複雑な工学的計算を要する代わりに、本発明の設計で特定の機械（ブロック寸法）に必要となるもの（動作圧力及び流速）を比較し、油圧システムを最新の油圧掘削機から本発明者の構成要素に適合させることを本発明者は好む。これは、油圧システム構成要素（モーター及び油圧ポンプの組合せを含む）は油圧掘削機の設計技術者によって既に調整されているからである。問題となるのは単に、特定のブロック寸法を製造するのに必要な要求される使用圧力及び流速を確立することである。次いで、様々な寸法の掘削機の仕様を比較して正しい油圧システム構成要素を選択する。例えば、小型のＫｕｂｏｔａ製掘削機のモデルＫｘ−９２−２は、それぞれ定格４１．３１リットル／分（１０．９ガロン／分（ＧＰＭ））の２つの可変行程ピストン・ポンプと単一の１８．５７リットル／分（４．９ＧＰＭ）のギヤ・ポンプとを備える２７．２馬力のディーゼル・エンジンを特徴とする。システム動作圧力は３１６．４ｋｇ／平方センチメートル（４５００ＰＳＩ）である。この特定の掘削機の油圧システムは、本発明者による設計の複数の小型ブロックの単一締め固めユニットに適合可能である。本発明者による大型の複数締め固めユニット機械には、Ｎｅｗ Ｈｏｌｌａｎｄ製掘削機のモデルＥＣ３５０コンポーネントを用いることができる。これは、定格１９５．２リットル／分（５１．５ＧＰＭ）の単一のポンプと共に、それぞれが２８５．４リットル／分（７５．３ＧＰＭ）を供給する３つの可変行程アキシアル・ピストン・ポンプを備えた２４９馬力のターボ過給ディーゼル・エンジンを特徴とする。システム動作圧力は３５６．９ｋｇ／平方センチメートル（５０７５ＰＳＩ）である。油タンク容量、手動及び電気制御システム、ろ過システムなどを含め、掘削機の油圧システムのその他すべての構成要素を同様に用いることができる。当技術分野の技術者であれば、必要な様々な油圧システム構成要素については既知であるため、油圧システム全体については詳細な説明はしないことにする。本発明者の発明に対する特殊な仕様を有する構成要素についてのみ、詳細に説明することにする。
【００５２】
例えば、本発明者による設計の特定のブロック寸法に必要な油圧シリンダの直径は、次の公式を用いることによって決定される。すなわち、０．７８４５×直径×直径×油圧システムの使用圧力＝生成される全圧力である。単純に油圧シリンダ製造業者のカタログを使用して、正しい直径の１つ以上のシリンダを必要に応じて選択する。次いで、選択した１つ以上のシリンダの容積を決定して、推奨期間内にユニットのサイクルを完了するために必要な流速を計算する。流速計算を実行するためには油圧シリンダの最大ストローク長を知る必要があるため、次のように提案する。圧縮されたリフトは１５．２４ｃｍ（６インチ）、又は最大のリフトの厚さと同じだけ前進させることが好ましい。軟質な材料の３０．４８ｃｍ（１２インチ）を前進分の１５．２４ｃｍ（６インチ）に追加することから、本発明者による設計のいずれに対しても最大のストローク長は、いかに（断面寸法が）大型のブロックを製造しようとも、４５．７２ｃｍ（１８インチ）を超えることはないと結論付けることができる。
【００５３】
上記の油圧システム仕様を用いると、当技術分野の技術者であれば、本発明者の発明の締め固めユニットを設計し、本発明者の設計仕様を満たすよう油圧システム構成要素を調整することができる。当然ながら、これはＣＥＢ機械及びＳＣＥＢ機械についての本発明者による推奨事項に過ぎない。本発明のその他の用途では、異なる油圧システム仕様が必要となることがある。したがって、仕様は限定するものではなく手引きとするものとして提供されている。
【００５４】
打ち固めチャンバ内の軟質なリフトの体積の制御
適切な締め固めを生じさせるには、相当に一定な量のブロック形成材料（土など）が打ち固めチャンバに入ることが非常に重要である。土は粘稠度が広範に変動することがあるため、変動する条件に適合するようチャンバ内で量（軟質なリフトが占める量）を調節できることが必要である。本発明者の設計は３つの方式で容易に調整することができる。打ち固めチャンバの容積は、外方の圧縮ストロークを縮小することによって低減することができる。また、後退ストロークを縮小することもできる。又は、それらを組み合わせることもできる。いかなる方法によっても、軟質なリフトが占める全体的な面積又は容積は小さくなる。
【００５５】
手動制御のユニットにおいては一般に、油圧シリンダの後退ストロークを縮小することが好ましい。これは、打ち固めヘッド２０の後方に物理的停止具（ＰＳ）を配置することによって達成することができる。ロッド１３が後退されると、打ち固めヘッド２０は物理的停止具（ＰＳ）と係合する。したがって、外部の測定装置を用いなくとも、チャンバ内の土の量の調整が容易となる。半自動及び全自動のシステムにおいては、物理的停止具（ＰＳ）と測定装置（ＭＤ）を組み合わせたものを用いて、全体的なストロークの長さを、及びそれによってチャンバ容積を制御することができる。
【００５６】
剪断チャンバ６０の詳細な説明
剪断チャンバ６０を図６Ａに示す。特にこの方法は、半自動ユニット及び自動ユニットに推奨される。この方法では、剪断チャンバ６０は基本的に打ち固めチャンバ５０と同じ断面形状を有する。剪断チャンバ６０は打ち固めチャンバ５０の端に剛的に取り付けられ、互いにほぼ完全に位置合わせされた状態に維持される。ブロック４０はチャンバ５０を出ると、直ちに剪断チャンバ６０に進入する。チャンバ６０は、およそ２０．３２ｃｍ（８インチ）から３０．４８ｃｍ（１２インチ）の長さであり、チャンバ５０と同様に端が開口している。チャンバ６０の内部表面から数百分の１を除去して、摩擦装填を軽減することを本発明者は好む。これによって、ブロック４０はチャンバ６０を通じて進行し、極めてわずかな抵抗を伴いながら支持構造７０の上方を進むことが可能になる。剪断チャンバ６０は、摺動機構によって打ち固めチャンバ５０に対して剛的に整合して保持される。図６Ｂを参照すると、アーク溶接の箇所が最も黒い縫い目状の線で示されている。重量鋼支持板６１の一部は、図示のように剪断チャンバ６０の側部に溶接される。板６１のもう一方の端部は棒材６２にのみ溶接される。重厚なチャネル構造６３は打ち固めチャンバ５０の側部に溶接される。これによって、チャネル６３内を自在に移動する棒材６２は、打ち固めチャンバ５０に対して平面的に接する。この配置によって、チャンバ６０はチャンバ５０の端に対して密着して維持されるが、チャンバ６０は１つの平面又は軸線方向に短い距離だけ移動することが可能になる。この距離は、この動作平面に沿って最大のＣＥＢブロック４０を正確に砕く又は割るために、「Ａ」を超える必要はない。チャンバ６０がブロックを砕くために上方へ押進され、次いでその元の位置に（重力を受けて）戻され、ここで再びチャンバ５０と完全に整合する垂直の動作が好ましい。チャンバ６０への移動は、レバー／支点装置によってもたらされる。レバー６８は支点６４に取り付けられており、この支点６４は一対のピロー・ブロック・ベアリング６５によって支持される。ベアリング６５は、一連のボルト６６によってチャンバ５０の底部に取り付けられる。レバー６８は、ロープロファイル油圧シリンダ１０Ａ（アクチュエータの一部）が作動されたとき、円筒ころ６７をチャンバ６０の底部と強制的に接触させる。レバー６８は円筒ころ６７にエネルギーを伝達して剪断チャンバ６０を上方に押進する。この力によってブロック４０は、打ち固めチャンバ５０と剪断チャンバ６０との間の接触位置に沿って正確に砕かれるか又は割られる。最も好ましい実施例においては、電子測定装置（ＭＤ）が所望のブロック長さに事前設定され、所望の長さが得られたときにソレノイド弁（ＭＶ）を作動させる。作動されると、ソレノイド弁（ＨＶ）は剪断サイクルすべてを自動的に実行する。この処理は完了に数ミリ秒しか要さないため、ユニットの締め固めサイクルを停止する必要はなく、それによって締め固めユニットの製造効率が向上する。マイクロプロセッサ（ＭＰ）を備えた完全に自動化されたシステムにおいては、製造スケジュール全体を完全に制御するために、所望の長さはマクロプロセッサ（ＭＰ）に事前にプログラムするか、又は手動入力若しくは無線入力（ＲＲ）によって任意に変更することができる。さらに、単純に所望のパターンを個々のチャンバの端部に複製することによって、剪断されたブロックの端部に様々な噛合い機能を形成することができる。
【００５７】
通常のブロック支持プラットフォーム７０は、剪断チャンバ６０の出力端に直接取り付けることが極めて好ましい。図６Ａを参照する。これによってプラットフォーム７０は、剪断サイクルによる上方及び下方への移動を受けるときにチャンバ６０とほぼ完全に整合された状態に維持され、ブロックが別の形式で破壊されることが防止される。プラットフォーム７０は、製造されるブロックの重量を扱うよう設計する必要がある。これはまた、予想される最大のブロック長さを支持するに十分な長さであることが必要である。本発明者のユニットでは約３０４．８ｃｍ（１０フィート）の支持プラットフォーム７０が好ましいが、６０９．６ｃｍ（２０フィート）を超えるものはまた大部分の用途に実用的でないと考えられる。しかしながら、本発明者のユニットは極めて長いブロックを製造することが可能である。ブロック長さを唯一制限するのは、支持プラットフォームが特定のブロックの重量及び長さを扱う能力である。当然ながら、より短い長さの多数のブロックを製造し、支持プラットフォーム７０上に蓄積することができる。
【００５８】
動作シーケンス
再び図１Ａから図１Ｄを参照して、圧縮サイクルを受ける本発明者の設計の基本圧縮ユニットについて最もよく観察する。幅１２．７ｃｍ（５インチ）、長さ２７．９４ｃｍ（１１インチ）のブロック寸法を形成するように設計された締め固めユニットでは次のようになる。手動制御システムを使用しており、したがって油圧制御弁（ＨＶ）の作動レバーを引くと仮定する。これによって油圧液がシリンダ１０に送られ、チャンバ５０内で打ち固めヘッド２０が前進し始める。打ち固めヘッド２０は軟質な材料４０Ａをさらにチャンバ５０内に押す。油圧シリンダ・ピストン・ロッド１３は、最大伸長に達するまで、通常約４５．７２ｃｍ（１８インチ）の長さだけ前進する。油圧制御弁（ＨＶ）をニュートラルに配置することによって、シリンダ１０をこの位置で停止させる。これはチャンバ５０内に配置される最初のリフトであるため、これに対して圧縮するものが無く、したがってヘッド２０の前方にチャンバ５０内に単純に滑り込む。したがって、第１のリフトを締め固めることによってユニットを準備する必要がある。これは非常に簡潔に行われる。ある種の打ち固めロッド、ショベル・ハンドル、５．０８ｃｍ（２インチ）×１０．１６ｃｍ（４インチ）の木製の厚板、又はその他の手段をチャンバ５０の押し出し端部５７の内部に挿入し、ヘッド２０に対して軟質なリフトを詰め込む。軟質な材料４０Ａを所定位置に詰め込むと、次に進む準備ができる。ここで、リフト４０Ｃが打ち固めチャンバ５０の内部で締め固められ、次のリフトをそれに対して締め固める小さな摩擦しきいが得られた。締め固められた新たなリフト４０Ｃがそれぞれ追加されると、その特定の長さのチャンバに対して最大圧力に達するまでの間、摩擦しきい圧力が増加することになる。前述のように、この圧力は、単純に初期の構成の間にチャンバ５０の押し出し端部５７の長さを制御することによって調整することができる。押し出し端部５７が長くなるにつれて、摩擦しきい圧力が高くなる。より大型の機械においては通常、バックホー・バケットなどの１台の機械的装置を使用してユニットの排出端を閉鎖し、締め固めプロセスを開始する。
【００５９】
ここで、製造プロセスにおける、打ち固めチャンバ５０の押し出し端部５７が最大密度のブロック４０で満たされる段階に達したため、次にどのようなことが発生するかについて説明する。サイクルの開始から説明を始める。図１Ａを参照する。一般にホッパー８０内に格納された、４０Ａで表される軟質な材料（土など）が、以前のリフト４０Ｃが締め固められたことにより現在は空となったチャンバの領域内に、重力（小型の機械の場合は、大型のブロック機械に対して与えられた力）によって供給される。油圧システムが作動する。ヘッド２０が新たなリフト４０Ｂを以前のリフト４０Ｃに対して圧縮する。図１Ｂを参照する。ヘッド２０が前進し、リフトを圧縮し始めると、チャンバ内の圧力が上昇し始める。
【００６０】
油圧システムは２２６８ｋｇ（５０００ポンド）のシステム動作圧力に対して設計されていると仮定する。圧縮圧力を監視することができるように、２２６８ｋｇ（５０００ポンド）の圧力計（ＳＤ）を油圧システムの高圧側に取り付けることを本発明者は好む。２，２６８ｋｇ（５，０００ＰＳＩ）の動作圧力で少なくとも５９，８７５ｋｇ（１３２，０００ポンド）の圧力を生成する必要があることが本発明者により判明している。既製の構成要素を使用することが好まれるため、油圧シリンダ１０には直径１７．７８ｃｍ（７インチ）のシリンダを選択する。同様に、ユニットには直径６．３５ｃｍ（２．５インチ）のシリンダを容易に選択することができた。２，２６８ｋｇ（５，０００ポンド）のシステム圧力で、この直径１７．７８ｃｍ（７インチ）のシリンダは８７，２８３ｋｇ（１９２，４２３ポンド）の全圧を生成することができる。ここで、必要となる５９，８７５ｋｇ（１３２，０００ポンド）の締め固め圧力を直径１７．７８ｃｍ（７インチ）のピストンの面積、すなわち２４８．１６平方センチメートル（３８．４８平方インチ）で除算することによって圧力計の読みを計算することができ、２４１．１８ｋｇ平方センチメートル（３，４３０．３５ＰＳＩ）が得られる。これによって、摩擦しきいを克服するには圧力計（ＳＤ）がおよそ２４６．０８ｋｇ平方センチメートル（３５００ＰＳＩ）を示すことが必要であることが分かる。言い換えれば、打ち固めチャンバ５０の押し出し端部５７内に配置された、締め固められた材料からなるブロック４０は、圧力計が２４６．０８ｋｇ平方センチメートル（３５００ＰＳＩ）を示すまで前方に移動しないことが必要である。
【００６１】
この時点で、本発明者の締め固めユニット１００は非常に重要な２つの機能を達成している。すなわち、リフトの所望の密度を達成するのに必要な締め固め圧力を生成しているが、それと共に、その同じ締め固め圧力を用いて新たなリフト４０Ｂを以前のリフト４０Ｃと融合又は結合して、望まれる連続した均質なブロック４０を製造している。
【００６２】
システム内の油圧が引き続き２４６．０８ｋｇ平方センチメートル（３５００ＰＳＩ）超を生成すると、最終的に、ブロックの摩擦しきい値を超えることになる。これが発生するとき、打ち固めチャンバ５０内のブロック４０は前進し始める。これは図１Ｃで最もよく分かる。この理由により、常に油圧システムは摩擦しきい値よりも少なくとも２０％高い圧力を供給することが望まれる。これによって、シリンダ１０は連続した均質なブロック４０をチャンバ５０内で容易に前進させることが可能となる。シリンダ１０は、図面にて４０Ｃで示すように、締め固められた１つのリフトの厚さ又は概ね１５．２４ｃｍ（６インチ）だけ、ブロック４０を前進させることになる。これはまた、本発明者の設計の締め固めユニットが各締め固めサイクルを完了する間に、概ね１５．２４ｃｍ（６インチ）のブロック４０がユニットを出ることを意味する。
【００６３】
ロッド１３が最大伸長に達した直後に圧力リリーフ弁（ＨＶ）が係合し、この場合は値をおよそ３１６．３９ｋｇ／平方センチメートル（４５００ＰＳＩ）に事前設定する。これが生じるとき奇妙な悲鳴のような類の音が聞こえるが、これは極めて通常のことである。これを合図に、油圧制御レバーを後退位置に配置して打ち固めヘッド２０の後退を開始する。これは図１Ｄで最もよく分かる。ロッド１３が完全に後退するか、又はヘッド２０が物理的停止具（ＰＳ）と接触するとき、事前設定された圧力（一般に３５．１５ｋｇ／平方センチメートル（５００ＰＳＩ）未満）が達成され、油圧制御弁（ＨＶ）が自動的に（移動止めされ）ニュートラルとなる。これが生じるとき、軟質なブロック形成材料４０Ａは充填ポート開口部５１を介して圧縮端部５３に重力により供給される。すべてが適切に調整された状態にあれば、チャンバに入る軟質な材料４０Ａの量は、第１のリフトの４０Ａの体積とほぼ同一となる。このような小型のブロック寸法では、締め固めユニットは本発明者が指定した３秒から６秒の期間内にサイクルを完了する必要がある。これによって、手動制御ユニットの１つの全サイクルが完了する。そして、制御弁を再び作動させることによって、新たな締め固めサイクルを開始する準備ができる。
【００６４】
半自動ユニットの説明
半自動締め固めユニットにおいて、締め固めサイクルは基本的に同じである。唯一の差異は、本発明者がユニットの締め固めサイクルを制御する方式にある。半自動ユニットにおいては、ユニットを起動してサイクルを行うことができる一方で非常事態の場合にはサイクル中の任意の時点でユニットを直ちに停止することができるマスタ・スタート／ストップ・ボタン（ＣＤ）を備えたメイン制御パネル（ＣＰ）を有することが好まれる。物理的停止具（ＰＳ）、圧力計（ＳＤ）及び電子測定装置（ＭＤ）を組み合わせて用いることにより、これらのユニットの締め固めストロークの長さと後退ストロークの長さとの双方を制御及び調整することができる。これらの値は、ユニットが製造用に配置される前に事前設定される。また、電気ソレノイド弁（ＨＶ）を用いてこれらのユニットへの油圧流れを制御する。作動されると、ソレノイド弁はサイクルすべてを自動的に制御することができる。開始ボタンが作動されると、電気ソレノイド弁（ＨＶ）が開いて流体を油圧シリンダ１０に供給し、事前設定された長さに締め固めストロークを伸長する。この長さが確保されるとき、感知装置（ＳＤ）はソレノイド弁（ＨＶ）に信号を送ってこの段階を終了し、流れの方向を反転させてサイクルの後退段階を開始することができる。又は、電気ソレノイド弁（ＨＶ）における事前設定された動作圧力制限によって弁を作動させて、自動的に油圧流れを反転させて後退段階を開始することもできる。後退段階の間には、感知装置（ＳＤ）又は物理的停止具（ＰＳ）を用いて、後退ストロークを停止する信号を発することができる。いずれの方式においても、電気ソレノイド弁（ＭＶ）はもう一度締め固めサイクルを自動的に開始する。以下同様にして、誰かが停止ボタンを押すことによって手動でユニットの締め固めサイクルを停止するまでの間、大型の締め固めユニットにおいては、締め固めチャンバに強制供給して軟質な土が充填ポート開口部５１を閉鎖することを防止することが好まれる。攪拌装置（ＡＧ）は、ホッパー８０内に配置された油圧式で駆動されるオーガ、コンベヤ・ベルト・システム、振動装置、又は歯付きの回転軸とすることができ、適量の軟質な材料４０Ａが打ち固めチャンバ５０に確実に入るようにするのに役立つ。本発明者の設計の市販規模の機械では、微粉機／混合機（Ｐ／Ｍ）はホッパー８０に直接合体させて、ＳＣＥＢすなわち安定化圧縮土ブロックを製造するための土に安定化添加剤（ポルトランドセメント又はアスファルト乳剤）を全体的に混合することができる。
【００６５】
全自動ユニットの説明
全自動ユニットにおいては、様々な送信装置、及びスイッチを含む関連する制御装置（ＣＤ）を備えたマイクロプロセッサ（ＭＰ）によってすべてが制御されることになる。電子感知装置（ＳＤ）は、ブロック長さを含めてサイクルのすべての様相を監視する。マイクロプロセッサ（ＭＰ）によって締め固めサイクルは、締め固めサイクルの装填段階の間に一時的に停止することが可能となる。充填ポート５１の上方に垂直に装着された油圧オーガなどの攪拌装置（ＡＧ）と連動したこの停止は、特に大型のブロック・ユニットにおいて適量の土がチャンバ５０に入ることを保証するために計画されたものである。この停止は、長くとも１秒間又は２秒間継続する。次いでサイクルがこれまでどおり継続する。マイクロプロセッサ（ＭＰ）は、製造のタイミング、ブロック長さ、ブロック寸法の生産（複数寸法の締め固めユニット機械において）を制御し、性能及び保全パラメータについてすべてのシステムを監視することが可能となるようプログラムすることができる。また、マイクロプロセッサ（ＭＰ）は、現在の携帯電話技術、「ブルー・トゥース」技術又は無線インターネット技術を用いることができる無線受信機（ＲＲ）を有することが好ましい。それによって、操作者又は指定された人物は、ブロック打ち固め機械を停止する必要なく、近隣のオフィス・トレーラ又は車両からなど一定の距離から製造計画を変更することができる。一般的な手順では、操作者が単純に標準的な携帯電話番号に電話をかけることによって打ち固め機械を呼び出す。マイクロプロセッサが応答した後、係員は製造計画にアクセスするためのセキュリティ・コードを入力する。操作者は次いで、タッチ・トーン電話の入力を用いてその他の自動応答サービスと同じ方式で製造計画を変更することができる。別の手順では、コンピュータ間の無線リンクを使用して計画の変更を達成する。マイクロプロセッサを有するすべての設計は、操作者が直接ブロック打ち固め機械から手動で製造計画を変更することができる基本的なキーパッド入力システムを有することになる。無線受信機を備えたブロック打ち固め機械は、図５に示す複合式の複数締め固めユニットのブロック打ち固め機械において最も好ましい。
【００６６】
本発明者の設計は簡潔であることから、当技術分野の技術者には、本発明者が説明した半自動及び全自動の制御システムを容易に構成することが可能であることは理解されよう。実際に、現在の最新のＣＥＢ機械はその製造サイクルにおいて極めてより複雑である。これには、マイクロプロセッサによって制御される全自動ユニットを特徴とする大多数の米国のモデルが含まれる。
【００６７】
機械的装置を用いて個々のブロックを扱う手順
従来技術の重要な不利な点の１つは、大型のブロック寸法を製造することが不可能であることである。このように寸法の欠けは、手でブロックを配置するには問題はなく且つ望ましいことでもあるが、これによって工業化文化におけるＣＥＢ建設の利用が著しく制限されてきた。しかし、本発明者のブロック打ち固め機械の大いなる潜在的製造能力を利用するには、一般に重量が４５．３６ｋｇ（１００ポンド）から５トンとなり、したがって建築システム内に手で配置するには過度な重量となるブロックを効率的に扱う方法が必要である。この目的で、本発明者は大型で重厚なブロックを建築システム内で吊り上げ、操作し、且つ配置する手順を開発した。まずクラムシェル把持器、又は高重量な貨物を巻き上げる掘削機及びバックホーに現在使用されているものなどの類似の巻上げ装置を改良することから始める。回転クラムシェル把持器は極めて好ましい巻上げ装置であり、大型の岩を容易に扱うものである。クラムシェル把持器は、岩を把持する表面につり腕を追加することによって、巨大なＣＥＢブロックを支持し且つ吊り上げるよう容易に改良することができる。バリヤ・リフトはもう１つの好ましい巻上げ装置であり、数トンもの重量のコンクリート壁を輸送するために油圧掘削機と共に使用されている。機械的装置と巻上げ装置のこの組合せは、建築システム内で巨大なＣＥＢブロックを吊り上げ、操作し、且つ配置するのに極めて好ましい。
【００６８】
本発明者は、２つの（表面積の大きい）つり腕を通常のクラムシェル把持器、バリヤ・リフト、トング又は類似の巻上げ装置に追加することによって、特殊な巻上げ装置を創案している。つり腕は通常、厚さ１．９０５ｃｍ（３／４インチ）、幅１５．２４ｃｍ（６インチ）、長さ１２１．９２ｃｍ（４フィート）から１８２．８８ｃｍ（６フィート）の鋼材から作製することが好まれる。つり腕は、巻き上げるブロックの側部と係合するか又は接触する。これらの腕は、小さな円弧内で枢動又は移動するような方式で旋回機構を介して巻上げ装置に取り付けられる。これによって、つり腕の表面は多種多様な幅のブロックの側部に対して平面的に接することが可能となる。巻上げ装置がブロックの上方に下降されたときに、つり腕の広い表面積でブロックの側部を衝撃から緩和するよう、ゴムに似た材料がつり腕の表面に追加される。高密度なブロックはそれ自体を支持し、つり腕からある距離だけはみ出すため、巻上げ装置は、幅を１２１．９２ｃｍ（４フィート）から１８２．８８ｃｍ（６フィート）とすることにより、長さが３０４．８ｃｍ（１０フィート）までの大部分のブロックを扱うことが可能となる。この距離は、特定のブロックの厚さに依存する。言い換えれば、幅９１．４４ｃｍ（３フィート）、長さ９１．４４ｃｍ（３フィート）のブロックはそれ自体を支持し、ブロックのうちの最大１２１．９２ｃｍ（４フィート）が巻上げ装置の各端部におけるつり腕の接触面からはみ出すことが可能となる。厚さ２０．３２ｃｍ（８インチ）、幅６０．９６ｃｍ（２４インチ）のブロックは、巻上げ装置の各端部を３０．４８ｃｍ（１フィート）を超えてはみ出してそれ自体を支持することはできない。したがって、つり腕の全長は扱うブロックの寸法に応じて調整しなければならない。同じ巻上げ装置は、長さがわずか３０．４８ｃｍ（１フィート）のブロックを取り上げ且つ移動させるために使用することができる。
【００６９】
動力回転装置を使用しない場合、機械的装置と巻上げ装置の間に取り付けられた手動操作の旋回装置を有し、したがって積荷を手で調整して壁と位置合わせすることができることが好ましい。機械的装置が、その高重量の巻上げ能力及び３６０度の範囲の旋回動作により極めて好ましい動力源となる油圧掘削機であると仮定する。また、巻上げ装置はつり腕が取り付けられた回転クラムシェル把持器であると仮定する。これによって、巻上げ装置の上方に達すること、それをブロック長さに沿って位置合わせすること、及びそれをブロックの上方に緩やかに下降させることが簡潔な作業となる。操作者は次いで、クラムシェル把持器を閉じ、それによってつり腕をブロックの側部に緩やかに且つ堅固に強制的に係合させる。掘削機は、巻上げ装置を操作し、ブロックを吊り上げ、必要に応じて掘削機を操作し、ブロックを壁システムと位置合わせし、ブロックを所定位置に緩やかに下降させるための動力を供給する。掘削機は、巻上げ装置を開くことによってブロックを解放し、周囲で回転して別のブロックを取り上げ、この手順を繰り返す。当然ながら、ブロックは壁システム内に直接配置する必要はない。それらは、硬化又は保管の目的でパレット上に配置してもよい。これによって、主要な障害すなわち手作業による高コストを排除する一方で、ＣＥＢ及びＳＣＥＢ建設の利用における高度な柔軟性が実現する。本発明者の設計による、トレーラに装着された又は自走式のブロック形成機械は高度な移動性を有するため、この手順全体は、単純に作業現場の周囲で装置を移動させることによって繰り返される。この手順の効率は、作業条件を最良に扱う適切な種類の機械的建設装置の選択と共に、装置の操作者の技能に依存する。
【００７０】
派生的効果
本発明者のブロック打ち固め機械を本発明者の利用手順と共に組み合わせることにより、ＣＥＢ及びＳＣＥＢ建設業界に永久に変革をもたらすことになろうことは理解されよう。これによって、ＣＥＢ業界は、競技場においてもその他の現代建設技術と競争することが可能となる。
【００７１】
例えば、本発明者の設計のブロック打ち固め機械が高さ１２．７ｃｍ（５インチ）、幅２７．９４ｃｍ（１１インチ）のブロックを製造するとしよう。各リフトの厚さが約１５．２４ｃｍ（６インチ）である場合、本発明者の機械を２回サイクル動作させることによって、長さ３０．４８ｃｍ（１フィート）のブロックが製造される。この寸法のブロックは３０．４８ｃｍ（１フィート）でそれぞれ約２２．６８ｋｇ（５０ポンド）の重量であり、したがっておよそ１６秒を要する本発明者の機械の４サイクルを完了することによって、長さが６０．９６ｃｍ（２４インチ）で重量がおよそ４５．３６ｋｇ（１００ポンド）であるブロックを製造することができる。土の壁が所有する固有の熱調整特性を完全に利用するには少なくとも５５．８８ｃｍ（２２インチ）の壁の厚さを要することを考慮すると、これは優れた壁の幅である。本発明者の打ち固め機械を２０回サイクル動作させると、長さが３０４．８ｃｍ（１０フィート）で重量がおよそ２２６．８ｋｇ（５００ポンド）のブロックを製造することができる。この幅２７．９４ｃｍ（１１インチ）のブロックは、構造的な一貫性のみが必要とされる家屋の内壁に、ごく一般的に使用されている。これらのブロック寸法は、標準的なバックホーが非常に効率的に扱うことができる重量の範囲内にある。現在のＣＥＢ技術で建設される家屋に対しては作業員が８名から１２名となる代わりに、本発明者の技術を用いると、同じ家屋をわずか４名で建設することができる。以下にその方法を述べる。
【００７２】
まず、標準的なバックホーから掘削バケットを取り外し、巻上げケーブルと改良されたバリヤ・リフトを取り付けた手動旋回機構とを備えた２４３．８４ｃｍ（８フィート）のトラス突張棒でその掘削バケットを交換する（つり腕の追加）。本発明者のブロック打ち固め機械のいずれかを３．３４５平方メートル（４平方ヤード）のホッパーを取り付けて用いることによって、一般的な利用手順は次のようになる。バックホーの操作者がバックホーのフロント・ローダ・バケットを用いて、３．３４５平方メートル（４平方ヤード）のホッパーを軟質なブロック形成材料で充填する。次いで操作者が、ブロック打ち固め機械とブロックが配置される壁との間にバックホーを配置又は設置する（安定脚を下方にして配置）。第２の作業者がブロック打ち固め機械を操作し、バックホー操作者が改良されたバリヤ・リフトをブロックに引っ掛けるのを援助する。バックホーが突張棒と取り付けられたバリヤ・リフトとを所定位置に回転させ、ブロックの上方に緩やかに下降させる。所定位置に配置すると、バックホー操作者はバリヤ・リフトを閉じて、つり腕をブロックの側部と係合させる。バックホーは次いで、ブロックを空中に吊り上げ、壁に向かって突張棒を旋回させ、壁システム内の所定位置にブロックを緩やかに下降させる。２名のさらなる作業者が、壁システム内に配置されるブロックを位置合わせするのを援助し、必要に応じてその他の作業を支援する。ブロックは緩やかに解放され、バックホーは旋回してこの手順を繰り返す。トラス突張棒の範囲を余分に設けることにより、バックホーは７６２ｃｍ（２５フィート）の作業半径内でブロックを配置することが可能となり、この作業半径は内壁に達するのに便利であると共に、１つの設置位置からブロックを最大で６０９．６ｃｍ（２０フィート）の高さに配置することを可能にする。３．３４５平方メートル（４平方ヤード）のホッパーによって、この７６２ｃｍ（２５フィート）の作業半径内で建設シーケンスを完了するのに十分なブロックの製造が可能となる。次いでブロック打ち固め機械（トレーラに装着された）はさらに壁区画に沿って再配置される。バックホーがホッパーを土で再装填し、手順が再び繰り返される。本発明者のブロック打ち固め機械は非常に一定なブロックの高さ及び幅を製造するので、配置の「乾式排煙法」を用いることができる。ＣＥＢ配置のこの方法においては、少量の水がブロックの各層の間に噴霧される。これによって、ブロックが実質的にその上で浮かぶ又は摺動する水のクッションが形成され、非常に大型のブロックを水の上で手で操作することが非常に容易となる。この水はまた、わずか１分後又は２分後にブロックを互いに融合する薬剤として機能する。これによって、ブロックを壁と適切に（手動で）位置合わせするのに過不足のない時間が得られる。補助者が手動位置合わせを実行する（ブロックを持ち上げるのではなく押す又は引くことによって）間に、バックホーは腕を伸ばし、別のブロックを支持プラットフォームから引き離し、所定位置に回転させる。大型のブロックと比較すると小型のブロックを物理的に位置合わせするのに要する時間はより短くなるので、これは、１６秒ごとに６０．９６ｃｍ（２４インチ）のブロックを、８０秒ごとに２５．４ｃｍ（１０インチ）のブロックを、又は相当する割合で両者の間の任意のブロックを排出することができるブロック打ち固め機械の製造速度と完全に適合する。配置サイクルの間にバックホーを活動状態に維持する多数の製造方法、並びに労働力及び機械類の非常に効率的な使用を本発明の方法と比較した。したがって、この手順は、手作業を機械動力に置き換える極めて効果的且つコスト効率に優れた方法を提示する。これによって、その他の家屋建築の活動、特に家屋又は建造物内のより芸術的な創作のために、人は手作業から解放される。
【００７３】
機械的装置が絶対的に必要となるもう１つの一般的な用途では、本発明者の設計による市販の複数締め固めユニットのブロック打ち固め機械が必要となる。大型の市販のトラクタ・トレーラ・リグに装着された、本発明者による設計の複数締め固めユニットのブロック打ち固め機械について考えることにする。これは３つの個別の締め固めユニットを有し、各締め固めユニットは幅９１．４４ｃｍ（３フィート）、長さ９１．４４ｃｍ（３フィート）のブロックを製造するよう設計されている。この機械は、時間差式の製造シーケンスで３０４．８ｃｍ（１０フィート）のブロックを生産するよう事前プログラムすることができる。故に、１つの締め固めユニットがブロックを完成させるとき、もう１つの締め固めユニットはブロック製造サイクルの２／３を完了し、最後の締め固めユニットはブロック形成サイクルの１／３を完了する。この設計のブロック打ち固め機械は、長さが３０４．８ｃｍ（１０インチ）で重量がおよそ５トンのブロックを６６秒ごとに製造することができる。これは、厚さ９１．４４ｃｍ（３インチ）、高さ２７４．３２ｃｍ（９インチ）、長さ５５．１７ｍ（１８１フィート）の壁をわずか１時間で構築するに十分なＣＥＢブロックである。したがって、これらの大型のブロックを効率的に扱うための大型の軌道掘削機及び適切な巻上げ装置などが絶対的に必要となる。この場合には、巻上げ装置に対する改良された（つり腕が取り付けられた）クラムシェル把持器が好ましい。この把持器は、把持器に組み込まれた独自の油圧駆動式の回転機能を有する。これによって、掘削機の操作者は、ブロックの壁システムとの位置合わせを完全に制御することが可能になる。
【００７４】
さらに、本発明者のブロック打ち固め機械は、これらの大型のＣＥＢブロックの頂部及び底部に噛合いＶ字形状を有するＣＥＢブロックを製造することが好ましい。これらの形体の図示については、図面の図７Ａを参照されたい。また、ブロックの端部は噛合い設計を同様に有することが好ましい。これらの設計は剪断プロセスの間に与えられ、図７Ｂに示す。
【００７５】
再び乾式排煙法を用いる。したがって、噛合いブロック表面では、監視員又は係員が掘削機操作者にブロックを所定位置に解放するよう指示する前に、少量の水を噴霧するだけでよい。ただし、数トンものブロックを壁と位置合わせするよう物理的に操作する必要がない代わりに、噛合い形体によって配置の間に自動位置合わせがもたらされる。ブロックが下降されるとき、Ｖ字の山の側部がＶ字の谷の側部に対して摺動してそれら自体を溝内に位置合わせする。静止したとき、ブロックはほぼ完全に位置合わせされた状態にあり、手動の調整を必要としない。Ｖ字の山の頂部はまた、Ｖ字の谷で配線、配管又は鋼材による補強が可能になるように切り取ることができる。ブロックをその直前のブロックの端部の噛合い形体に対して密閉するために、掘削機を使用して５トンのブロックを所定位置に緩やかに押し付けることができる。約４５秒後にブロック間の水が吸収され、ブロックは互いに堅固に融合される。これによってブロックは所定位置に係止され、次のブロックをそれに抗して押圧するための硬質なバックストップとなる。
【００７６】
ＣＥＢ製造能力、自動位置合わせ特性及び扱いの効率がこのように組み合わされることにより、軍用の工業ユニットを配備して複合施設全体を非常に迅速に建設することができる。これには、病院、学校、仮設小屋、武器倉庫、供給室、擁壁、防護室、バリケード、及びその他の様々な用途が挙げられる。原材料の大部分は現地で入手できるため（土）、大量の建設材料を世界の遠隔地へ輸送する必要性、すなわち極めてコストを要する労力が大幅に削減される。また大型の建造物を建築するのに要する時間が短縮され、軍事要員はその他の任務へと解放される。さらに、敵の領地において９１．４４ｃｍ（３フィート）厚のＣＥＢ壁は非常に安心感を与えるものとなる。これは、現地環境の温度を緩和して暖房費及び冷房費を節約するだけではない。高密度な９１．４４ｃｍ（３フィート）厚のＣＥＢ壁により、５０口径マシンガンの一斉射撃やロケット推進式のてき弾もこの壁の厚みを突破することはできず、おそらくは多数の人命が救われることになる。もう１つの付加的な利点は、闘争が終了したときブルドーザによって建造物を容易に元の土壌に戻すことができ、現地環境への影響が最小となることである。又は簡潔な防水技術を用いて、建造物は数百年にわたり存続するように形成することもできる。
【００７７】
本発明は上述の実施例に限定されることはなく、特許請求の範囲内のあらゆる実施例を包含することが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１Ａ】様々な完了段階における内部の詳細及び締め固めサイクルを示す、基本的な締め固めユニットの側断面図である。
【図１Ｂ】様々な完了段階における内部の詳細及び締め固めサイクルを示す、基本的な締め固めユニットの側断面図である。
【図１Ｃ】様々な完了段階における内部の詳細及び締め固めサイクルを示す、基本的な締め固めユニットの側断面図である。
【図１Ｄ】様々な完了段階における内部の詳細及び締め固めサイクルを示す、基本的な締め固めユニットの側断面図である。
【図２Ａ】想定することができるいくつかの可能な形状を示す、打ち固めチャンバの背面図である。
【図２Ｂ】想定することができるいくつかの可能な形状を示す、打ち固めチャンバの背面図である。
【図２Ｃ】想定することができるいくつかの可能な形状を示す、打ち固めチャンバの背面図である。
【図２Ｄ】想定することができるいくつかの可能な形状を示す、打ち固めチャンバの背面図である。
【図３Ａ】摩擦しきい値増大機能（楔）を備えた代替打ち固めヘッドを特徴とする例示的実施例の側断面図である。
【図３Ｂ】摩擦しきい値増大機能を備えた打ち固めヘッドを示す図である。
【図３Ｃ】摩擦しきい値増大機能を備えた打ち固めヘッドを示す図である。
【図４】トレーラに装着された単一の締め固めユニットのブロック打ち固め機械の好ましい実施例を示す図である。
【図５】単一の大型ホッパー、単一の動力源及び複数のマイクロプロセッサ制御器を備えたトレーラに装着された複式締め固めユニット機械の例示的実施例の背面図である。
【図６Ａ】摺動機構、レバー及び支点の機構、アクチュエータ、並びにブロック支持プラットフォームを示す、剪断チャンバの例示的実施例の側面図である。
【図６Ｂ】剪断チャンバを打ち固めチャンバに取り付ける摺動機構の拡大図である。
【図６Ｃ】レバー及び支点の機構と、剪断チャンバを作動させるためのロープロファイル油圧シリンダ（アクチュエータの一部）とを示す、例示的実施例の底面図である。
【図７Ａ】極めて好ましい自動位置合わせ噛合いブロック設計を示す図である。
【図７Ｂ】上方から見たＣＥＢブロックの端部における噛合い設計を示す図である。
【符号の説明】
【００７９】
１０ 油圧シリンダ
１３ ピストン・ロッド
１５ 穴部
１７ 網製と端板
１９ 支持構造
２０ 打ち固めヘッド
２１ 打ち固め面板
２２ 特殊設計形体
２４ 密閉上板
２６ 鋼製の角度固定棒
２８ 円筒形のカラー
４０ 連続した均質なブロック
４０Ａ 軟質なブロック形成材料
４０Ｂ 新たに締め固められたリフト
４０Ｃ 以前に締め固められたリフト
５０ 細長い打ち固めチャンバ
５１ 充填ポート開口部
５２ 長手方向の孔
５３ 圧縮端部
５７ 押し出しロッド
６０ 剪断チャンバ
６１ 側部支持板
６２ 鋼製の棒材
６３ チャネル構造
６４ 支点（鋼製の軸）
６５ ピロー・ブロック・ベアリング
６６ ボルト
６７ 円筒ころ
６８ レバー（鋼製の板）
７０ ブロック支持プラットフォーム
８０ ホッパー
９０ トレーラ
１００ 締め固めユニット
（Ｍ） 電気モーター又は任意の内燃機関。
（ＨＰ） ギヤ、アキシアル・ピストン、２段式可変行程ピストンなどを含む油圧ポンプ
（ＭＤ） 電気測定装置、ローラー型の測定装置、レーザー距離計、トリップ・スイッチ付の物理ロッドなど
（ＳＤ） 圧力計、感知スイッチ、温度計、動作感知器、赤外線装置。
（ＭＰ） 関連する制御装置を備えたマイクロプロセッサ、又は無線ネットワーク機能を備えたコンピュータ
（ＣＤ） 制御装置にはスイッチ、比例アクチュエータ、ラッチ・アクチュエータ及び流体制御アクチュエータが挙げられる
（ＣＰ） マスタ・スタート／ストップ・スイッチ、非常停止スイッチ、及び場合によってはマイクロプロセッサを含むことができる制御パネル
（ＨＶ） デテント付の４方向制御弁、電気ソレノイド制御弁、１つから４つのスプール弁、圧力リリーフ弁などが挙げられる油圧制御弁
（ＰＳ） 物理的停止具
力→は力の方向を示す
（Ｐ／Ｍ） 副柱頭／混合機、ふるい／混和機、又はハンマーミル／混合機の組合せ
（Ｌ） 完全なライナ、部分的なライナ、１つ若しくは複数のレール、又は１つ若しくは複数の当板
（ＲＲ） 無線受信機、「ブルー・トゥース」技術、無線コンピュータ・ネットワーク技術、又は無線インターネット技術
（ＳＰ） トラックなどの自走ユニット又は車輪駆動の変種
【特許請求の範囲】
【請求項１】
土材料の圧縮ブロックを製造する装置であって、
土材料を受容するための入力部、開口した出力端部、及び長手方向の軸線を備える通路を有する圧縮チャンバと、
前記土材料を圧縮し、前記圧縮チャンバの出力端部から押し出すための、前記圧縮チャンバの前記入力部に隣接する後退位置から前記圧縮チャンバ内の延長位置へ前記長手方向の軸線に沿って軸方向に移動可能な打ち固め板と、
前記圧縮チャンバを出る圧縮された前記土材料のブロックを剪断するために前記長手方向の軸線を横断して移動可能な、前記圧縮チャンバの前記出力端部にある剪断装置とを有する、土材料圧縮ブロック製造装置。
【請求項２】
前記剪断装置が、前記圧縮チャンバの前記通路と適合する横断寸法を備える通路を有する、前記長手方向の軸線を横断して移動可能である剪断チャンバを有する、請求項１５に記載の土材料圧縮ブロック製造装置。
【請求項３】
前記入力部の上方に配置されたホッパーをさらに有し、前記ホッパーが前記長手方向の軸線に垂直な方向から前記圧縮チャンバ内に前記土材料を重力により供給する、請求項１５に記載の土材料圧縮ブロック製造装置。
【請求項４】
前記土材料の対抗する摩擦しきい力よりも大きい長手方向の力を前記打ち固め板に作用させ、それによって前記圧縮チャンバを介して前記圧縮土材料を前進させるアクチュエータをさらに有する、請求項１５に記載の土材料圧縮ブロック製造装置。
【請求項５】
前記打ち固め板のストロークの長さが前記圧縮チャンバの軸方向の長さよりも短い、請求項１５に記載の土材料圧縮ブロック製造装置。
【請求項６】
前記土材料に接触する前記打ち固め板の側部から突出する、ある角度をなす構造物をさらに有する、請求項１５に記載の土材料圧縮ブロック製造装置。
【請求項７】
前記ある角度をなす構造物が、三角錐の楔、角錐、及びある角度をなすフランジからなる群から選択された突出部である、請求項２０に記載の土材料圧縮ブロック製造装置。
【請求項８】
前記剪断装置によって剪断された圧縮された土材料の前記ブロックを支持するために、前記圧縮チャンバの反対側の前記剪断チャンバの側部に装着された支持構造をさらに有する、請求項１５に記載の土材料圧縮ブロック製造装置。
【請求項９】
前記剪断チャンバの前記通路の前記長さが１５．２４ｃｍ（６インチ）を超える、請求項１５に記載の土材料圧縮ブロック製造装置。
【請求項１０】
前記剪断チャンバが、４５．３６ｋｇ（１００ポンド）を超える重量を有する複数の圧縮ブロックを製造するよう適合されている、請求項１５に記載の土材料圧縮ブロック製造装置。
【請求項１１】
土の圧縮ブロックを製造する方法であって、
（ａ）開口した排出端を圧縮チャンバに設け且つ長手方向の軸線を得る工程と、
（ｂ）ある量の圧縮されていない土を前記圧縮チャンバ内に案内する工程と、
（ｃ）前記圧縮されていない土を前記排出端に向かって押し、且つ前記圧縮されていない土を前記圧縮チャンバ内で圧縮して圧縮された表にする工程と、
（ｄ）前記圧縮された土のある長さを前記圧縮チャンバの前記排出端から延出させ、且つ前記圧縮された土の選択された増分を前記圧縮チャンバの前記排出端から突出させる工程とを有する、土材料圧縮ブロック製造方法。
【請求項１２】
前記工程（ｃ）が前記圧縮された土を前記排出端から押し出し、剪断チャンバ内に押し込むことを含み、前記工程（ｄ）が前記長手方向の軸線に垂直な方向に前記剪断チャンバを前記圧縮チャンバに対して移動させることを有する、請求項２５に記載の土材料圧縮ブロック製造方法。
【請求項１３】
前記工程（ｂ）が前記長手方向の軸線に垂直な方向に前記圧縮されていない土を前記圧縮チャンバ内に重力により供給することを有する、請求項２５に記載の土材料圧縮ブロック製造方法。
【請求項１４】
前記工程（ｃ）が前記土の対抗する摩擦しきい力よりも強くアクチュエータから打ち固め板に圧力を作用させることを有する、請求項２５に記載の土材料圧縮ブロック製造方法。
【請求項１５】
前記圧力をコンピュータ・システムで監視することと、最大圧力レベルに達した場合に前記工程（ｃ）を停止することをさらに有する、請求項２８に記載の土材料圧縮ブロック製造方法。
【請求項１６】
前記工程（ｄ）が、前記圧縮チャンバから突出する土の前記増分の長さ及び重量を変化させることをさらに有する、請求項２５に記載の土材料圧縮ブロック製造方法。
【請求項１７】
前記工程（ｄ）における前記圧縮チャンバから突出する土の前記増分が１５．２４ｃｍ（６インチ）を超える長さを有する、請求項２５に記載の土材料圧縮ブロック製造方法。
【請求項１８】
前記工程（ｄ）における前記圧縮チャンバから突出する土の前記増分が４５．３６ｋｇ（１００ポンド）を超える重量を有する、請求項２５に記載の土材料圧縮ブロック製造方法。
【請求項１９】
土の圧縮ブロックを製造する方法であって、
（ａ）圧縮チャンバに開口した排出端を設け且つ長手方向の軸線を得る工程と、
（ｂ）前記長手方向の軸線垂直な方向に前記圧縮されていない表土を前記圧縮チャンバ内に重力により供給することによって、ある量の圧縮されていない土を前記圧縮チャンバ内に案内する工程と、
（ｃ）前記土の対抗する摩擦しきい力よりも強くアクチュエータから打ち固め板に圧力を作用させる肯定と、
（ｄ）前記圧縮されていない土を前記排出端に向かって押し、且つ前記圧縮されていない土を前記圧縮チャンバ内で圧縮して圧縮された土にする工程と、
（ｅ）前記圧縮された土のある長さを前記圧縮チャンバの前記排出端から延出させ、且つ前記圧縮された土の選択された増分を前記圧縮チャンバの前記排出端から突出させる工程とを有する、土材料圧縮ブロック製造方法。
【請求項２０】
嵌合するくぼみ部及び突出部を前記ブロックの少なくとも一部に形成することと、ある前記圧縮ブロックの前記くぼみ部を別の前記圧縮ブロックの突出部と位置合わせすることとをさらに有する、請求項３３に記載の方法。
【請求項１】
土材料の圧縮ブロックを製造する装置であって、
土材料を受容するための入力部、開口した出力端部、及び長手方向の軸線を備える通路を有する圧縮チャンバと、
前記土材料を圧縮し、前記圧縮チャンバの出力端部から押し出すための、前記圧縮チャンバの前記入力部に隣接する後退位置から前記圧縮チャンバ内の延長位置へ前記長手方向の軸線に沿って軸方向に移動可能な打ち固め板と、
前記圧縮チャンバを出る圧縮された前記土材料のブロックを剪断するために前記長手方向の軸線を横断して移動可能な、前記圧縮チャンバの前記出力端部にある剪断装置とを有する、土材料圧縮ブロック製造装置。
【請求項２】
前記剪断装置が、前記圧縮チャンバの前記通路と適合する横断寸法を備える通路を有する、前記長手方向の軸線を横断して移動可能である剪断チャンバを有する、請求項１５に記載の土材料圧縮ブロック製造装置。
【請求項３】
前記入力部の上方に配置されたホッパーをさらに有し、前記ホッパーが前記長手方向の軸線に垂直な方向から前記圧縮チャンバ内に前記土材料を重力により供給する、請求項１５に記載の土材料圧縮ブロック製造装置。
【請求項４】
前記土材料の対抗する摩擦しきい力よりも大きい長手方向の力を前記打ち固め板に作用させ、それによって前記圧縮チャンバを介して前記圧縮土材料を前進させるアクチュエータをさらに有する、請求項１５に記載の土材料圧縮ブロック製造装置。
【請求項５】
前記打ち固め板のストロークの長さが前記圧縮チャンバの軸方向の長さよりも短い、請求項１５に記載の土材料圧縮ブロック製造装置。
【請求項６】
前記土材料に接触する前記打ち固め板の側部から突出する、ある角度をなす構造物をさらに有する、請求項１５に記載の土材料圧縮ブロック製造装置。
【請求項７】
前記ある角度をなす構造物が、三角錐の楔、角錐、及びある角度をなすフランジからなる群から選択された突出部である、請求項２０に記載の土材料圧縮ブロック製造装置。
【請求項８】
前記剪断装置によって剪断された圧縮された土材料の前記ブロックを支持するために、前記圧縮チャンバの反対側の前記剪断チャンバの側部に装着された支持構造をさらに有する、請求項１５に記載の土材料圧縮ブロック製造装置。
【請求項９】
前記剪断チャンバの前記通路の前記長さが１５．２４ｃｍ（６インチ）を超える、請求項１５に記載の土材料圧縮ブロック製造装置。
【請求項１０】
前記剪断チャンバが、４５．３６ｋｇ（１００ポンド）を超える重量を有する複数の圧縮ブロックを製造するよう適合されている、請求項１５に記載の土材料圧縮ブロック製造装置。
【請求項１１】
土の圧縮ブロックを製造する方法であって、
（ａ）開口した排出端を圧縮チャンバに設け且つ長手方向の軸線を得る工程と、
（ｂ）ある量の圧縮されていない土を前記圧縮チャンバ内に案内する工程と、
（ｃ）前記圧縮されていない土を前記排出端に向かって押し、且つ前記圧縮されていない土を前記圧縮チャンバ内で圧縮して圧縮された表にする工程と、
（ｄ）前記圧縮された土のある長さを前記圧縮チャンバの前記排出端から延出させ、且つ前記圧縮された土の選択された増分を前記圧縮チャンバの前記排出端から突出させる工程とを有する、土材料圧縮ブロック製造方法。
【請求項１２】
前記工程（ｃ）が前記圧縮された土を前記排出端から押し出し、剪断チャンバ内に押し込むことを含み、前記工程（ｄ）が前記長手方向の軸線に垂直な方向に前記剪断チャンバを前記圧縮チャンバに対して移動させることを有する、請求項２５に記載の土材料圧縮ブロック製造方法。
【請求項１３】
前記工程（ｂ）が前記長手方向の軸線に垂直な方向に前記圧縮されていない土を前記圧縮チャンバ内に重力により供給することを有する、請求項２５に記載の土材料圧縮ブロック製造方法。
【請求項１４】
前記工程（ｃ）が前記土の対抗する摩擦しきい力よりも強くアクチュエータから打ち固め板に圧力を作用させることを有する、請求項２５に記載の土材料圧縮ブロック製造方法。
【請求項１５】
前記圧力をコンピュータ・システムで監視することと、最大圧力レベルに達した場合に前記工程（ｃ）を停止することをさらに有する、請求項２８に記載の土材料圧縮ブロック製造方法。
【請求項１６】
前記工程（ｄ）が、前記圧縮チャンバから突出する土の前記増分の長さ及び重量を変化させることをさらに有する、請求項２５に記載の土材料圧縮ブロック製造方法。
【請求項１７】
前記工程（ｄ）における前記圧縮チャンバから突出する土の前記増分が１５．２４ｃｍ（６インチ）を超える長さを有する、請求項２５に記載の土材料圧縮ブロック製造方法。
【請求項１８】
前記工程（ｄ）における前記圧縮チャンバから突出する土の前記増分が４５．３６ｋｇ（１００ポンド）を超える重量を有する、請求項２５に記載の土材料圧縮ブロック製造方法。
【請求項１９】
土の圧縮ブロックを製造する方法であって、
（ａ）圧縮チャンバに開口した排出端を設け且つ長手方向の軸線を得る工程と、
（ｂ）前記長手方向の軸線垂直な方向に前記圧縮されていない表土を前記圧縮チャンバ内に重力により供給することによって、ある量の圧縮されていない土を前記圧縮チャンバ内に案内する工程と、
（ｃ）前記土の対抗する摩擦しきい力よりも強くアクチュエータから打ち固め板に圧力を作用させる肯定と、
（ｄ）前記圧縮されていない土を前記排出端に向かって押し、且つ前記圧縮されていない土を前記圧縮チャンバ内で圧縮して圧縮された土にする工程と、
（ｅ）前記圧縮された土のある長さを前記圧縮チャンバの前記排出端から延出させ、且つ前記圧縮された土の選択された増分を前記圧縮チャンバの前記排出端から突出させる工程とを有する、土材料圧縮ブロック製造方法。
【請求項２０】
嵌合するくぼみ部及び突出部を前記ブロックの少なくとも一部に形成することと、ある前記圧縮ブロックの前記くぼみ部を別の前記圧縮ブロックの突出部と位置合わせすることとをさらに有する、請求項３３に記載の方法。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図１Ｄ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図２Ｄ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図１Ｂ】
【図１Ｃ】
【図１Ｄ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図２Ｄ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【公表番号】特表２００７−５２８８１４（Ｐ２００７−５２８８１４Ａ）
【公表日】平成１９年１０月１８日（２００７．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５０２９７７（Ｐ２００７−５０２９７７）
【出願日】平成１７年３月１１日（２００５．３．１１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／００７８６８
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０８９１８１
【国際公開日】平成１７年９月２９日（２００５．９．２９）
【出願人】（５０６３０８８７３）
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年１０月１８日（２００７．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月１１日（２００５．３．１１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／００７８６８
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０８９１８１
【国際公開日】平成１７年９月２９日（２００５．９．２９）
【出願人】（５０６３０８８７３）
【Ｆターム（参考）】
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