地盤攪拌装置
【課題】 回転軸に攪拌プレート７を設け、支持アームの下部延長部分の掘削や攪拌を十分に行うことができるようにした地盤攪拌装置を提供する。
【解決手段】 回転軸４に攪拌プレート７を回動自在に取り付ける。回転軸４が回転し、攪拌プレート７の一端１１の先端１１ａが支持アーム３に接触すると、攪拌プレート７が回転軸４と斜めになるように回動する。回転軸４が更に回転し、攪拌プレート７の一端１１の先端１１ａが支持アーム３と接触しなくなると、攪拌プレート７は回転軸４と平行になるように回動する。この状態で、回転軸４が回転すると、攪拌プレート７は、支持アームの下部延長部分の土壌２０中を通過するので、下部延長部分の土壌が掘削および攪拌される。
【解決手段】 回転軸４に攪拌プレート７を回動自在に取り付ける。回転軸４が回転し、攪拌プレート７の一端１１の先端１１ａが支持アーム３に接触すると、攪拌プレート７が回転軸４と斜めになるように回動する。回転軸４が更に回転し、攪拌プレート７の一端１１の先端１１ａが支持アーム３と接触しなくなると、攪拌プレート７は回転軸４と平行になるように回動する。この状態で、回転軸４が回転すると、攪拌プレート７は、支持アームの下部延長部分の土壌２０中を通過するので、下部延長部分の土壌が掘削および攪拌される。
【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セメントミルク等の土壌改質材とを攪拌混合して軟弱地盤等を強化するための地盤攪拌装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、地盤強化のための地盤攪拌装置として、例えば特許文献１に示されるように、回転軸の両端に、複数の攪拌ロッドが放射状に配設された回転筒体を設け、この回転筒体を回転させて、攪拌ロッドを地中で周回させて泥を攪拌するとともに、セメントミルク等の土壌改質材を地中に供給することによって、掘削した土壌と土壌改質材とを攪拌混合するように構成したものが知られている。
【０００３】
図１１および図１２は、このような従来の地盤攪拌装置を示す図である。図１１および図１２において、本体フレーム２１の基端部には、本装置を移動作業車両当のアーム先端部に着脱自在に取り付けるためのブラケット２２が一体的に設けられている。
【０００４】
本体フレーム２１の先端部には、油圧モータ２３が一体的に取り付けられている。油圧モータ２３の左右からは回転軸２４が延出される。回転軸２４の左右には、それぞれ回転筒体２５が着脱自在に取り付けられている。回転筒体２５の外周面には、多数の攪拌ロッド２６が着脱自在に取り付け固定されている。また、本体フレーム２１の下端部には噴射ノズル３１が設けられる。噴射ノズル３１には、輸送管３０を介してセメントミルク等の土壌改質材が供給される。
【０００５】
軟質土壌の地盤強化を行う時には、油圧モータ２３が回転し、回転軸２４が左右の回転筒体２５を回転させる。回転筒体２５が回転すると、回転筒体２５から放射状に植設された複数の攪拌ロッド２６により、地盤が攪拌される。また、噴射ノズル３１には、輸送管３０を介して土壌改質材が供給され、噴射ノズル３１からは、土壌に、土壌改質材が噴射される。
【特許文献１】特開２００２−６６２９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
かかる従来の地盤攪拌装置では、回転軸２４の両端に設けられた回転筒体２５を回転させることで、複数の攪拌ロッド２６を回転させて、土壌の掘削と攪拌が行われるとともに、噴射ノズル３１から土壌中に、土壌改質材が噴射される。これにより、地盤を掘削しながら、土壌中に土壌改質剤が攪拌混合され、軟弱地盤等の改質が行われる。
【０００７】
ところが、このような従来の地盤攪拌装置では、回転軸２４の両端の回転筒体２５に設けられた攪拌ロッド２６により、回転筒体２５の下方の土壌については十分に掘削や攪拌が行われるが、本体フレーム２１の下部延長部分については、攪拌ロッド２６が届かないため、掘削や攪拌が十分に行うことができないという問題がある。
【０００８】
本発明は、上述の課題に鑑み、回転軸に設けられた攪拌プレートを回転させ、支持アームの下部延長部分の掘削や攪拌を十分に行うことができるようにした地盤攪拌装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の課題を解決するために、本発明は、可動アームの先端に装着された支持アームと、
前記支持アームの先端部分に設けられた回転軸と、前記回転軸の両端に設けられ、前記回転軸の回転に伴って回転して土壌の掘削および攪拌を行う複数の攪拌翼と、前記回転軸上に取り付けられた攪拌プレートとを備え、前記攪拌プレートは、前記回転軸の回転に伴って回転し、その一端が前記支持アームに接触すると、第１の方向に回動して回転軸に対して傾斜した状態で回転し、前記回転軸が更に回転し、前記攪拌プレートの一端が前記支持アームとの接触を脱出すると、第２の方向に回動して前記回転軸に対して平行な状態で回転し、前記攪拌プレートは、その一端が前記回転軸に対して平行な状態で前記支持アームの下部延長部分を通過するときに、支持アームの下部延長部分の土壌を攪拌する地盤攪拌装置である。
【００１０】
好ましくは、攪拌プレートは、くの字状に屈曲された形状であることを特徴とする。
好ましくは、回転軸には、前記攪拌プレートを取り付けるための支持柱が設けられることを特徴とする。
【００１１】
好ましくは、回転軸には、攪拌プレートを摺動させるガイド部材が設けられることを特徴とする。
【００１２】
好ましくは、ガイド部材には、攪拌プレートの回動を制限するためのストッパが設けられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、可動アームの先端に装着された支持アームと、支持アームの先端部分に設けられた回転軸と、回転軸の両端に設けられ、回転軸の回転に伴って回転して土壌の掘削および攪拌を行う複数の攪拌翼と、回転軸上に取り付けられた攪拌プレートとを備え、攪拌プレートは、回転軸の回転に伴って回転し、その一端が支持アームに接触すると、第１の方向に回動して回転軸に対して傾斜した状態で回転し、回転軸が更に回転し、攪拌プレートの一端が支持アームとの接触を脱出すると、第２の方向に回動して回転軸に対して平行な状態で回転するようにしているので、支持アームの下部延長部分の掘削、攪拌を行うことができる。
【００１４】
本発明によれば、攪拌プレートは、くの字状（ブーメラン形状）に形成されるので、攪拌プレートの一端側が支持アーム３との接触を脱出したときに、攪拌プレートの一端側は支持アーム３からの反力が無くなるので、攪拌プレートを回転軸に対して平行状態に戻すことができる。
【００１５】
本発明によれば、回転軸には、前記攪拌プレートを取り付けるための支持柱が設けられその上に攪拌プレートが設けられるので、攪拌プレートの回転半径を攪拌翼の回転半径とほぼ同じくできるので、攪拌プレートは攪拌翼が取り残した土壌の部分を掘削することができる。
【００１６】
本発明によれば、回転軸に攪拌プレートを摺動させるガイド部材が設けられるので、攪拌プレートをガタツキなくスムーズに回動させることができる。
【００１７】
本発明によれば、ガイド部材には、攪拌プレートの回動を制限するためのストッパが設けられるので、攪拌プレートを回転軸に対して平行な状態に戻すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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。図１は、本発明の実施形態の地盤攪拌装置の全体構成を示すものである。図１において、作業車両１には、可動アーム２が延設される。可動アーム２は、折曲可能に連結されたアーム２ａおよび２ｂとからなる。可動アーム２の先端に、支持アーム３が取り付けられる。支持アーム３は、可動アーム２の操作により、地盤に対して垂直上下方向に動かすことができる。
【００１９】
支持アーム３の先端部には、回転軸４が取り付けられる。図１に示すように、左右に延出する回転軸４の一方には、放射状に突出する複数の攪拌翼６ａ〜６ｃが設けられるとともに、攪拌プレート７が取り付けられる。回転軸４の他方には、放射状に突出する複数の攪拌翼６ｄ〜６ｇが設けられる。これらの攪拌翼６ａ〜６ｃおよび６ｄ〜６ｇは、土壌の掘削や攪拌を行うものであり、攪拌翼６ａ〜６ｃおよび６ｄ〜６ｇは、その先端が櫛歯状に形成される。
【００２０】
攪拌プレート７は、支持アーム３の下部延長部分の掘削や攪拌を行うものである。攪拌プレート７は、回転軸４の一方に回動自在に取り付けられる。なお、攪拌プレート７は、回転軸４の両方に回動自在に取り付けるようにしてもよい。このように、回転軸４の両方に取り付けると掘削速度が上昇するのでさらに好ましい。攪拌プレート７の働きについては、後に説明する。
【００２１】
図１において、支持アーム３内には、図示しないモータやチェーン、スプロケット等の回転機構が設けられている。この回転機構により、回転軸４を回転させ、それに伴って攪拌翼６ａ〜６ｃおよび６ｄ〜６ｇを回転させる。
【００２２】
図２は、本発明の実施形態の地盤攪拌装置を用いた攪拌作業の説明図である。軟質土壌の地盤強化を行う場合には、図２（Ａ）に示すように、支持アーム３の先端を土壌２０の上方に位置させる。そして、図２（Ｂ）に示すように、攪拌翼６ａ〜６ｃおよび６ｄ〜６ｇを回転させながら、可動アーム２を駆動することにより、支持アーム３を下方に移動させる。支持アーム３を下方に移動させると、支持アーム３の移動に伴って、攪拌翼６ａ〜６ｃおよび６ｄ〜６ｇにより、土壌２０が掘削される。また、このとき、支持アーム３の図示されていない先端には、作業車両１から、スラリー状または粉体状のセメント等の土壌改質材が導かれる。この土壌改質材が支持アーム３の先端から地中に吐出される。これにより、土壌が掘削されながら、土壌と土壌改質材とが攪拌混合される。
【００２３】
このように、本発明の実施形態の地盤攪拌装置では、支持アーム３の先端部に設けられた回転軸４の両端に、複数の攪拌翼６ａ〜６ｃおよび６ｄ〜６ｇが放射状に配設され、これらの攪拌翼６ａ〜６ｃおよび６ｄ〜６ｇを回転させることで、土壌を掘削しながら攪拌して、軟質土壌の地盤改良を行うことができる。
【００２４】
回転軸４の両端に取り付けられた複数の攪拌翼６ａ〜６ｃおよび６ｄ〜６ｇにより、回転軸４の両端付近の土壌の掘削や攪拌は十分に行われるが、支持アーム３の下部延長部分は、攪拌翼６ａ〜６ｃおよび６ｄ〜６ｇによって掘削や攪拌を行うことができない。
【００２５】
そこで、本発明の実施形態では、回転軸４の一方４ａに攪拌プレート７を回動自在に取り付け、この攪拌プレート７を回転軸４と連動して回転させることによって、支持アーム３の下部延長部分が攪拌できる。
【００２６】
図３は、本発明の実施形態の地盤攪拌装置における攪拌プレートの構成を示す平面図である。攪拌プレート７は板状であり、攪拌プレート７には、孔１０が形成されている。孔１０の位置は、攪拌プレート７の孔１０からその一端１１の先端１１ａまでの距離をＬ１、孔１０から攪拌プレート７の他端１２までの距離をＬ２とすると、Ｌ２＞Ｌ１であり、しかもＬ２＝（１．５〜２）×Ｌ１程度に設定される。また、距離Ｌ１は、攪拌プレート７を支持柱１６に取り付けたときに、攪拌プレート７の一端１１の先端１１ａが支持アーム３の下部延長部分まで十分に届く長さに設定される。
【００２７】
また、図３では、攪拌プレート７の先端１１ａは、その頂点が尖っているが、丸みを帯びるように形成しても良い。これは、攪拌プレート７が回転すると、攪拌プレート７の一端１１が支持アーム３に接触し支持アーム３の軸側側面３ａ上を摺動し易くするためである。
【００２８】
また、攪拌プレート７の他端１２側は、くの字状に屈曲されている。攪拌プレート７の他端側が屈曲しているのは、後に説明するように、攪拌プレートの一端側が支持アーム３に接触しなくなったときに、その他端側が土壌から受ける反力によって攪拌プレートを平衡状態に戻すためである。
【００２９】
図４は、攪拌プレート７の取り付け機構を示すものである。図４に示すように、回転軸４の一方の回転軸４ａ上に、ガイド部材１５および支持柱１６が固着される。支持柱１６には、雌ネジ１９が設けられる。また、ガイド部材１５には、攪拌プレート７の回動範囲を制限するためのストッパ１７が設けられる。ガイド部材１５は、攪拌プレート７がガタツキなくスムーズに回動するように、攪拌プレート７の他端１２側を支持するものである。攪拌プレート７は、その一端１１が支持アーム３側を向き、その他端１２は攪拌翼側６ａ〜６ｃを向くように配設され、雄ネジ１８により、支持柱１６の雌ネジ１９に回動自在に取り付けられる。なお、本実施形態では攪拌プレート７は雄ネジ１８によって支持柱１６の雌ネジ１９に取り付けるように記述されるが、この取り付け方はこのような構造に限定されることはなく、雄ネジ１８を支持柱１６に直接溶接等で接着しても良い。
【００３０】
この攪拌プレート７の動作の概要について、図５および図６を参照して説明する。図５および図６は、本発明の実施形態の地盤攪拌装置における攪拌翼および攪拌プレートの説明に用いる斜視図である。図５および図６に示すように、攪拌プレート７は、回転軸４と連動して、矢印Ｒ方向に回転する。図５（Ａ）に示すように、支持柱１６が図の前側横にある状態から、図５（Ｂ）に示すような支持柱１６が図の下側に位置する状態まで回転軸４が回転すると、攪拌プレート７が支持アーム３の下部延長部分の土壌を通過するので、回転軸４の下部延長部分の土壌の掘削および攪拌が行われる。
【００３１】
そして、図６（Ａ）のときには、攪拌プレート７は支持アーム３の裏側横部分の土壌の掘削および攪拌を行う。一方、回転軸４が回転し、図６（Ｂ）に示すように、攪拌プレート７の一端１１の先端１１ａが支持アーム３の軸側側面３ａの回転軸側面３ａに接触する位置まで回転する。攪拌プレート７が支持アのーム３の後面３ａに接触すると、攪拌プレート７は支持アーム３でその動きが遮られるので反時計廻りにＡ１方向に回動する。このように、攪拌プレート７が反時計廻りにＡ１方向に回動することにより、攪拌プレート７の一端１１の先端１１ａは支持アーム３に接触したまま支持アーム３の軸側側面３ａを軌跡Ｙのように摺動ししながらその回転を維持する。
【００３２】
次に、支持アーム３の下部延長部分の土壌の掘削や攪拌を行う攪拌プレート７の動作について、更に詳述する。
【００３３】
図７は、攪拌プレート７の回転位置の説明図である。攪拌プレート７は、上述のように、矢印Ｒ方向に回転する。回転軸４が回転すると、攪拌プレート７は、図７に示すように、回転位置（ａ）→（ｂ）→（ｃ）→（ｄ）→（ｅ）→（ｆ）→（ｇ）→（ｈ）の順に回転していく。
【００３４】
ここで、回転位置（ａ）は、攪拌プレート７の先端１１ａが支持アーム３に向かって図面右横方向に位置しているときを示し（図５（Ａ）の状態）、回転位置（ｃ）は、攪拌プレート７の先端１１ａが支持アーム３に向かって下方に位置しているときを示し（図５（Ｂ）の状態）、回転位置（ｂ）は、攪拌プレート７の先端１１ａが回転位置（ａ）と（ｃ）の中間に位置しているときの状態を示し、回転位置（ｅ）は攪拌プレート７の先端１１ａが支持アーム３に向かって図面左横方向に位置しているときを示し（図６（Ａ）の状態）、回転位置（ｄ）は、攪拌プレート７の先端１１ａが回転位置（ｃ）と（ｅ）の中間に位置しているときの状態を示し、回転位置（ｇ）は攪拌プレート７の先端１１ａが支持アーム３に向かって図面上方向に位置しているときの状態を示し（図６（Ｂ）の状態）、回転位置（ｆ）は、攪拌プレート７の先端１１ａが回転位置（ｅ）と（ｇ）の中間に位置しているときの状態を示し、回転位置（ｈ）は、攪拌プレート７の先端１１ａが回転位置（ｇ）と（ａ）の中間に位置しているときの状態を示している。図７において、回転位置（ｆ）と（ｈ）の間の角度θは、後述するように、攪拌プレート７の先端１１ａが支持アーム３に接触している間の角度である。なお、回転位置（ｆ）および回転位置（ｈ）の角度θは、支持アーム３の横幅Ｈによって変化するものであり、一定の値を有するものではない。
【００３５】
図８は、攪拌プレート７に加わる力および回動を説明するための図である。図８において、回転軸４が矢印Ｒ方向に回転し、攪拌プレート７が図７における回転位置（ｆ）に来たときに、攪拌プレート７の一端１１の先端１１ａが支持アーム３に接触する。このため、接触時には、図８（Ａ）に示すように、攪拌プレート７の一端１１の先端１１ａは、反時計方向である矢印Ａ１の方向（第１の方向）に反力を受け、孔１０を中心にして回動する。攪拌プレート７の先端１１ａは、回転位置（ｆ）から回転位置（ｈ）までの間、支持アーム３に接触したまま回転軸４の回転と共に回転する。この間では、攪拌プレート７の一端１１は回転軸４と所定の角度θをなし、攪拌プレート７の先端１１ａは、支持アーム３に接触した状態で、図６（Ｂ）に示す軌跡Ｙを描くように回転する。
【００３６】
また、攪拌プレート７が図７の回転位置（ｈ）の位置に来ると、攪拌プレート７は支持アーム３と接触しなり、攪拌プレート７は支持アーム３からの反力がなくなるので、攪拌プレートは回転軸４と平行になろうとする。この原理を以下に説明する。攪拌プレート７が支持アーム３と接触しなくなる瞬間には、攪拌プレート７は図８（Ｂ）の２点鎖線で示すような状態になっている。このとき、攪拌プレート７の他端側１２の側縁１３は、回転軸４に平行になったままの状態で土壌に接触する。このため、攪拌プレート７の他端１２の側縁１３には２本の矢印で示すように土壌からの強い力Ｆ２が加わっている。一方、攪拌プレート７の一端側の側縁１４は傾斜しているのでこの部分で受ける力Ｆ１はＦ２に比べ弱い状況にある。したがって、攪拌プレート７は、図８（Ｂ）において、矢印Ａ２で示す方向（第２の方向）に回動し、実線で示すように、回転軸４に対して平行になる。このとき、攪拌プレート７の回動は、ガイド部材１５のストッパ１７により制限される。最終的には、攪拌プレート７は、図８（Ｃ）の実線で示すように、回転軸４に対して平行な状態となる。このときに、攪拌プレート７は、図３に示すように、Ｌ２＞Ｌ１となるように設計されているので、攪拌プレート７のＬ１の部分が土壌から受ける力Ｆ１と攪拌プレート７のＬ２の部分が土壌から受ける力Ｆ２はほぼ同じになるように設計されるので、攪拌プレート７は回転軸４に対して平行な状態を維持する。
【００３７】
さらに、回転軸４が回転して、攪拌プレート７が図７における回転位置（ａ）〜（ｅ）を通過するときには、攪拌プレート７は、回転軸４に対して平行な状態で、支持アーム３の下方を通過する。このとき、攪拌プレート７の一端側１１の側縁１４および他端側１２の側縁１３が土壌に抗して進み、図８（Ｃ）に示すように、全体として、土壌からの力Ｆ１およびＦ２を受ける。このように、攪拌プレート７に対して、全体的に土壌からの力Ｆ１およびＦ２を受けるため、攪拌プレート７は、上述のように、回転軸４に対して平行な状態を維持して、支持アーム３の側方および下方を通過する。特に、攪拌プレート７が図７における回転位置（ｂ）〜（ｄ）を通過するときには、攪拌プレート７は、支持アーム３の下部延長部分の土壌を掘削および攪拌する。
【００３８】
図９および図１０は、攪拌プレート７の各回転位置において、攪拌プレート７を矢印Ｓ方向から見たときの攪拌プレート７にかかる力の変化を示す図である。図９および図１０においては、攪拌翼６ａ〜６ｃおよび６ｄ〜６ｇが、図２（Ｂ）に示すように、土壌中において回転している場合を想定して以下で説明する。図中Ｘは、攪拌プレート７が支持アーム３に接触していることを示す。
【００３９】
図９（Ａ）〜（Ｄ）および図１０（Ａ）は、攪拌プレート７が図７の回転位置（ａ）〜（ｅ）にあるときの攪拌プレート７にかかる力の変化を示す図である。図９（Ａ）〜図１０（Ａ）において、回転軸４が回転し、攪拌プレート７が回転位置（ａ）→（ｂ）→（ｃ）→（ｄ）→（ｅ）のように回転していくが、攪拌プレート７は、支持アーム３から離れた位置にあるので、支持アーム３には接触していない。したがって、攪拌プレート７が回転位置（ａ）〜（ｅ）にあるときには、攪拌プレート７には攪拌プレートの他端側の側縁１３と攪拌プレートの一端側の側縁１４にそれぞれ土壌からの力Ｆ２およびＦ１が加わりそれらは均衡が取れているので、攪拌プレート７は回転軸４に対して平行な状態を維持したまま回転していく。
【００４０】
回転軸４が更に回転すると、図１０（Ｂ）に示すように、攪拌プレート７は回転位置（ｆ）に達する。このとき、攪拌プレート７の一端１１の先端１１ａは、支持アーム３の軸側側面３ａに接触する。このとき、上述のように、攪拌プレート７の一端１１ａは、矢印Ａ１に示す方向に回動し、攪拌プレート７が支持アーム３に接触した状態で傾斜する。このとき、攪拌プレートの他端側の側縁１３は攪拌プレート７の回転軸方向に平行となり、攪拌プレートの一端側の側縁１４は攪拌プレート７の回転軸方向と傾斜する。したがって、攪拌プレートの他端側の側縁１３に加わる力Ｆ２は、２本の矢印で示すように、攪拌プレートの一端側の側縁１４に加わる力よりも大きくなるので、時計方向に働く回転力を発生する。しかしながら、攪拌プレート７の一端１１ａが支持アーム３の軸側側面３ａに接触しているので、攪拌プレート７は時計方向に回動することはできない。
【００４１】
回転軸４が更に回転すると、図１０（Ｂ）〜（Ｄ）に示すように、回転位置（ｆ）〜（ｈ）の間では、攪拌プレート７の一端１１ａは支持アーム３の軸側側面３ａに接触したまま軸側側面３ａに沿って軌跡Ｙ上を回転する。この状態においても、攪拌プレートの他端側の側縁１３は攪拌プレート７の回転方向に平行になっているので、攪拌プレートの他端側の側縁１３に加わる力Ｆ２は、２本の矢印で示すように、攪拌プレートの一端側の側縁１４に加わる力よりも大きくなり、時計方向に働く回転力が発生するが、攪拌プレート７の一端１１の先端１１ａが支持アーム３の軸側側面３ａに接触しているので、攪拌プレート７は時計方向に回動することはできない。
【００４２】
そして、さらに回転軸４が回転すると、攪拌プレート７が回転位置（ｈ）の端に来ると、図１０（Ｄ）に示すように、攪拌プレート７の攪拌プレート７の一端１１側の先端１３ａは支持アーム３の軸側側面３ａとの接触がはずれる。このときに、上述のように、攪拌プレート７の他端１２の側縁１３には２本の矢印で示すように土壌からの強い力Ｆ２が加わる。一方、攪拌プレート７の一端側の側縁１４は傾斜しているのでこの部分で受ける力Ｆ１はＦ２に比べ弱くなる。これにより、攪拌プレート７は、図１０（Ｄ）において、矢印Ａ２で示す方向（第２の方向）に、実線で示すように、回転軸４に対して平行になるまで回動する。上述のように、攪拌プレート７が回転位置（ａ）→（ｂ）→（ｃ）→（ｄ）→（ｅ）のように回転していく間、攪拌プレート７は、攪拌プレート７は回転軸４に対して平行な状態を維持したまま回転する。
【００４３】
上述のように、攪拌プレート７は、回転位置（ｆ）で、支持アームに接触し、回転位置（ｈ）で支持アームとの接触がなくなるまで、攪拌プレート７は、矢印Ａ１で示す方向に回動しその位置を維持する。よって、この間は、攪拌プレート７は斜めに回動した状態にある。
【００４４】
一方、攪拌プレート７が支持アームに接触していない状態のときには、攪拌プレート７の他端１２は、図９（Ａ）〜（Ｄ）および図１０（Ａ）に示すように、回転軸４とほぼ平行の状態になっている。したがって、本発明においては、攪拌プレート７がこのように回転軸４とほぼ平行の状態で回転するときに、攪拌プレート７が支持アーム３の下部延長部分の土壌を通過し、土壌の掘削および攪拌が行われる。
【００４５】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。
【００４６】
例えば、この例では、左右に延出する回転軸４のうちの一方の回転軸４ａに、９０度間隔で３つの攪拌翼６ａ〜６ｃを配設し、他方の回転軸４ｂに、９０度間隔で４つの攪拌翼６ｄ〜６ｇを配設しているが、攪拌翼の数や配置の仕方は、これに限定されるものではない。また、この例では、一方の回転軸４ａに攪拌プレート７を取り付けているが、他方の回転軸４ｂに攪拌プレート７を取り付けるようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、本発明は、地盤を掘削しながらセメントミルク等の固化材と土壌とを攪拌混合して軟弱地盤等を強化するための地盤攪拌装置として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施形態の地盤攪拌装置の全体構成を示す側面図である。
【図２】本発明の実施形態の地盤攪拌装置を用いた攪拌作業の説明図である。
【図３】本発明の実施形態の地盤攪拌装置における攪拌プレートの構成を示す平面図である。
【図４】本発明の実施形態の地盤攪拌装置における攪拌プレートの取り付けの説明に用いる分解斜視図である。
【図５】本発明の実施形態の地盤攪拌装置における攪拌翼および攪拌プレートの説明に用いる斜視図である。
【図６】本発明の実施形態の地盤攪拌装置における攪拌翼および攪拌プレートの説明に用いる斜視図である。
【図７】本発明の実施形態の地盤攪拌装置における攪拌プレートの回転位置の説明図である。
【図８】本発明の実施形態の地盤攪拌装置における攪拌プレートに加わる力および攪拌プレートの回動を説明するための図である。
【図９】本発明の実施形態の地盤攪拌装置における攪拌プレートの各回転位置で攪拌プレートにかかる力の変化を示す説明図である。
【図１０】本発明の実施形態の地盤攪拌装置における攪拌プレートの各回転位置で攪拌プレートにかかる力の変化を示す説明図である。
【図１１】従来の地盤攪拌装置の説明に用いる断面図である。
【図１２】従来の地盤攪拌装置の説明に用いる断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１ 作業車両
２ａ，２ｂ 可動アーム
３ 支持アーム
３ａ 支持アームの軸側側面
４，４ａ，４ｂ 回転軸
６ａ〜６ｃおよび６ｄ〜６ｇ 攪拌翼
７ 攪拌プレート
１０ 孔
１１ 攪拌プレートの一端
１１ａ 攪拌プレートの一端側の先端
１２ 攪拌プレートの他端
１３ 攪拌プレートの他端側の側縁
１４ 攪拌プレートの一端側の側縁
１５ ガイド部材
１６ 支持柱
１７ ストッパ
１８ 雄ネジ
１９ 雌ネジ
２０ 土壌
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤を掘削しながら土壌とセメントミルク等の土壌改質材とを攪拌混合して軟弱地盤等を強化するための地盤攪拌装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、地盤強化のための地盤攪拌装置として、例えば特許文献１に示されるように、回転軸の両端に、複数の攪拌ロッドが放射状に配設された回転筒体を設け、この回転筒体を回転させて、攪拌ロッドを地中で周回させて泥を攪拌するとともに、セメントミルク等の土壌改質材を地中に供給することによって、掘削した土壌と土壌改質材とを攪拌混合するように構成したものが知られている。
【０００３】
図１１および図１２は、このような従来の地盤攪拌装置を示す図である。図１１および図１２において、本体フレーム２１の基端部には、本装置を移動作業車両当のアーム先端部に着脱自在に取り付けるためのブラケット２２が一体的に設けられている。
【０００４】
本体フレーム２１の先端部には、油圧モータ２３が一体的に取り付けられている。油圧モータ２３の左右からは回転軸２４が延出される。回転軸２４の左右には、それぞれ回転筒体２５が着脱自在に取り付けられている。回転筒体２５の外周面には、多数の攪拌ロッド２６が着脱自在に取り付け固定されている。また、本体フレーム２１の下端部には噴射ノズル３１が設けられる。噴射ノズル３１には、輸送管３０を介してセメントミルク等の土壌改質材が供給される。
【０００５】
軟質土壌の地盤強化を行う時には、油圧モータ２３が回転し、回転軸２４が左右の回転筒体２５を回転させる。回転筒体２５が回転すると、回転筒体２５から放射状に植設された複数の攪拌ロッド２６により、地盤が攪拌される。また、噴射ノズル３１には、輸送管３０を介して土壌改質材が供給され、噴射ノズル３１からは、土壌に、土壌改質材が噴射される。
【特許文献１】特開２００２−６６２９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
かかる従来の地盤攪拌装置では、回転軸２４の両端に設けられた回転筒体２５を回転させることで、複数の攪拌ロッド２６を回転させて、土壌の掘削と攪拌が行われるとともに、噴射ノズル３１から土壌中に、土壌改質材が噴射される。これにより、地盤を掘削しながら、土壌中に土壌改質剤が攪拌混合され、軟弱地盤等の改質が行われる。
【０００７】
ところが、このような従来の地盤攪拌装置では、回転軸２４の両端の回転筒体２５に設けられた攪拌ロッド２６により、回転筒体２５の下方の土壌については十分に掘削や攪拌が行われるが、本体フレーム２１の下部延長部分については、攪拌ロッド２６が届かないため、掘削や攪拌が十分に行うことができないという問題がある。
【０００８】
本発明は、上述の課題に鑑み、回転軸に設けられた攪拌プレートを回転させ、支持アームの下部延長部分の掘削や攪拌を十分に行うことができるようにした地盤攪拌装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の課題を解決するために、本発明は、可動アームの先端に装着された支持アームと、
前記支持アームの先端部分に設けられた回転軸と、前記回転軸の両端に設けられ、前記回転軸の回転に伴って回転して土壌の掘削および攪拌を行う複数の攪拌翼と、前記回転軸上に取り付けられた攪拌プレートとを備え、前記攪拌プレートは、前記回転軸の回転に伴って回転し、その一端が前記支持アームに接触すると、第１の方向に回動して回転軸に対して傾斜した状態で回転し、前記回転軸が更に回転し、前記攪拌プレートの一端が前記支持アームとの接触を脱出すると、第２の方向に回動して前記回転軸に対して平行な状態で回転し、前記攪拌プレートは、その一端が前記回転軸に対して平行な状態で前記支持アームの下部延長部分を通過するときに、支持アームの下部延長部分の土壌を攪拌する地盤攪拌装置である。
【００１０】
好ましくは、攪拌プレートは、くの字状に屈曲された形状であることを特徴とする。
好ましくは、回転軸には、前記攪拌プレートを取り付けるための支持柱が設けられることを特徴とする。
【００１１】
好ましくは、回転軸には、攪拌プレートを摺動させるガイド部材が設けられることを特徴とする。
【００１２】
好ましくは、ガイド部材には、攪拌プレートの回動を制限するためのストッパが設けられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、可動アームの先端に装着された支持アームと、支持アームの先端部分に設けられた回転軸と、回転軸の両端に設けられ、回転軸の回転に伴って回転して土壌の掘削および攪拌を行う複数の攪拌翼と、回転軸上に取り付けられた攪拌プレートとを備え、攪拌プレートは、回転軸の回転に伴って回転し、その一端が支持アームに接触すると、第１の方向に回動して回転軸に対して傾斜した状態で回転し、回転軸が更に回転し、攪拌プレートの一端が支持アームとの接触を脱出すると、第２の方向に回動して回転軸に対して平行な状態で回転するようにしているので、支持アームの下部延長部分の掘削、攪拌を行うことができる。
【００１４】
本発明によれば、攪拌プレートは、くの字状（ブーメラン形状）に形成されるので、攪拌プレートの一端側が支持アーム３との接触を脱出したときに、攪拌プレートの一端側は支持アーム３からの反力が無くなるので、攪拌プレートを回転軸に対して平行状態に戻すことができる。
【００１５】
本発明によれば、回転軸には、前記攪拌プレートを取り付けるための支持柱が設けられその上に攪拌プレートが設けられるので、攪拌プレートの回転半径を攪拌翼の回転半径とほぼ同じくできるので、攪拌プレートは攪拌翼が取り残した土壌の部分を掘削することができる。
【００１６】
本発明によれば、回転軸に攪拌プレートを摺動させるガイド部材が設けられるので、攪拌プレートをガタツキなくスムーズに回動させることができる。
【００１７】
本発明によれば、ガイド部材には、攪拌プレートの回動を制限するためのストッパが設けられるので、攪拌プレートを回転軸に対して平行な状態に戻すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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。図１は、本発明の実施形態の地盤攪拌装置の全体構成を示すものである。図１において、作業車両１には、可動アーム２が延設される。可動アーム２は、折曲可能に連結されたアーム２ａおよび２ｂとからなる。可動アーム２の先端に、支持アーム３が取り付けられる。支持アーム３は、可動アーム２の操作により、地盤に対して垂直上下方向に動かすことができる。
【００１９】
支持アーム３の先端部には、回転軸４が取り付けられる。図１に示すように、左右に延出する回転軸４の一方には、放射状に突出する複数の攪拌翼６ａ〜６ｃが設けられるとともに、攪拌プレート７が取り付けられる。回転軸４の他方には、放射状に突出する複数の攪拌翼６ｄ〜６ｇが設けられる。これらの攪拌翼６ａ〜６ｃおよび６ｄ〜６ｇは、土壌の掘削や攪拌を行うものであり、攪拌翼６ａ〜６ｃおよび６ｄ〜６ｇは、その先端が櫛歯状に形成される。
【００２０】
攪拌プレート７は、支持アーム３の下部延長部分の掘削や攪拌を行うものである。攪拌プレート７は、回転軸４の一方に回動自在に取り付けられる。なお、攪拌プレート７は、回転軸４の両方に回動自在に取り付けるようにしてもよい。このように、回転軸４の両方に取り付けると掘削速度が上昇するのでさらに好ましい。攪拌プレート７の働きについては、後に説明する。
【００２１】
図１において、支持アーム３内には、図示しないモータやチェーン、スプロケット等の回転機構が設けられている。この回転機構により、回転軸４を回転させ、それに伴って攪拌翼６ａ〜６ｃおよび６ｄ〜６ｇを回転させる。
【００２２】
図２は、本発明の実施形態の地盤攪拌装置を用いた攪拌作業の説明図である。軟質土壌の地盤強化を行う場合には、図２（Ａ）に示すように、支持アーム３の先端を土壌２０の上方に位置させる。そして、図２（Ｂ）に示すように、攪拌翼６ａ〜６ｃおよび６ｄ〜６ｇを回転させながら、可動アーム２を駆動することにより、支持アーム３を下方に移動させる。支持アーム３を下方に移動させると、支持アーム３の移動に伴って、攪拌翼６ａ〜６ｃおよび６ｄ〜６ｇにより、土壌２０が掘削される。また、このとき、支持アーム３の図示されていない先端には、作業車両１から、スラリー状または粉体状のセメント等の土壌改質材が導かれる。この土壌改質材が支持アーム３の先端から地中に吐出される。これにより、土壌が掘削されながら、土壌と土壌改質材とが攪拌混合される。
【００２３】
このように、本発明の実施形態の地盤攪拌装置では、支持アーム３の先端部に設けられた回転軸４の両端に、複数の攪拌翼６ａ〜６ｃおよび６ｄ〜６ｇが放射状に配設され、これらの攪拌翼６ａ〜６ｃおよび６ｄ〜６ｇを回転させることで、土壌を掘削しながら攪拌して、軟質土壌の地盤改良を行うことができる。
【００２４】
回転軸４の両端に取り付けられた複数の攪拌翼６ａ〜６ｃおよび６ｄ〜６ｇにより、回転軸４の両端付近の土壌の掘削や攪拌は十分に行われるが、支持アーム３の下部延長部分は、攪拌翼６ａ〜６ｃおよび６ｄ〜６ｇによって掘削や攪拌を行うことができない。
【００２５】
そこで、本発明の実施形態では、回転軸４の一方４ａに攪拌プレート７を回動自在に取り付け、この攪拌プレート７を回転軸４と連動して回転させることによって、支持アーム３の下部延長部分が攪拌できる。
【００２６】
図３は、本発明の実施形態の地盤攪拌装置における攪拌プレートの構成を示す平面図である。攪拌プレート７は板状であり、攪拌プレート７には、孔１０が形成されている。孔１０の位置は、攪拌プレート７の孔１０からその一端１１の先端１１ａまでの距離をＬ１、孔１０から攪拌プレート７の他端１２までの距離をＬ２とすると、Ｌ２＞Ｌ１であり、しかもＬ２＝（１．５〜２）×Ｌ１程度に設定される。また、距離Ｌ１は、攪拌プレート７を支持柱１６に取り付けたときに、攪拌プレート７の一端１１の先端１１ａが支持アーム３の下部延長部分まで十分に届く長さに設定される。
【００２７】
また、図３では、攪拌プレート７の先端１１ａは、その頂点が尖っているが、丸みを帯びるように形成しても良い。これは、攪拌プレート７が回転すると、攪拌プレート７の一端１１が支持アーム３に接触し支持アーム３の軸側側面３ａ上を摺動し易くするためである。
【００２８】
また、攪拌プレート７の他端１２側は、くの字状に屈曲されている。攪拌プレート７の他端側が屈曲しているのは、後に説明するように、攪拌プレートの一端側が支持アーム３に接触しなくなったときに、その他端側が土壌から受ける反力によって攪拌プレートを平衡状態に戻すためである。
【００２９】
図４は、攪拌プレート７の取り付け機構を示すものである。図４に示すように、回転軸４の一方の回転軸４ａ上に、ガイド部材１５および支持柱１６が固着される。支持柱１６には、雌ネジ１９が設けられる。また、ガイド部材１５には、攪拌プレート７の回動範囲を制限するためのストッパ１７が設けられる。ガイド部材１５は、攪拌プレート７がガタツキなくスムーズに回動するように、攪拌プレート７の他端１２側を支持するものである。攪拌プレート７は、その一端１１が支持アーム３側を向き、その他端１２は攪拌翼側６ａ〜６ｃを向くように配設され、雄ネジ１８により、支持柱１６の雌ネジ１９に回動自在に取り付けられる。なお、本実施形態では攪拌プレート７は雄ネジ１８によって支持柱１６の雌ネジ１９に取り付けるように記述されるが、この取り付け方はこのような構造に限定されることはなく、雄ネジ１８を支持柱１６に直接溶接等で接着しても良い。
【００３０】
この攪拌プレート７の動作の概要について、図５および図６を参照して説明する。図５および図６は、本発明の実施形態の地盤攪拌装置における攪拌翼および攪拌プレートの説明に用いる斜視図である。図５および図６に示すように、攪拌プレート７は、回転軸４と連動して、矢印Ｒ方向に回転する。図５（Ａ）に示すように、支持柱１６が図の前側横にある状態から、図５（Ｂ）に示すような支持柱１６が図の下側に位置する状態まで回転軸４が回転すると、攪拌プレート７が支持アーム３の下部延長部分の土壌を通過するので、回転軸４の下部延長部分の土壌の掘削および攪拌が行われる。
【００３１】
そして、図６（Ａ）のときには、攪拌プレート７は支持アーム３の裏側横部分の土壌の掘削および攪拌を行う。一方、回転軸４が回転し、図６（Ｂ）に示すように、攪拌プレート７の一端１１の先端１１ａが支持アーム３の軸側側面３ａの回転軸側面３ａに接触する位置まで回転する。攪拌プレート７が支持アのーム３の後面３ａに接触すると、攪拌プレート７は支持アーム３でその動きが遮られるので反時計廻りにＡ１方向に回動する。このように、攪拌プレート７が反時計廻りにＡ１方向に回動することにより、攪拌プレート７の一端１１の先端１１ａは支持アーム３に接触したまま支持アーム３の軸側側面３ａを軌跡Ｙのように摺動ししながらその回転を維持する。
【００３２】
次に、支持アーム３の下部延長部分の土壌の掘削や攪拌を行う攪拌プレート７の動作について、更に詳述する。
【００３３】
図７は、攪拌プレート７の回転位置の説明図である。攪拌プレート７は、上述のように、矢印Ｒ方向に回転する。回転軸４が回転すると、攪拌プレート７は、図７に示すように、回転位置（ａ）→（ｂ）→（ｃ）→（ｄ）→（ｅ）→（ｆ）→（ｇ）→（ｈ）の順に回転していく。
【００３４】
ここで、回転位置（ａ）は、攪拌プレート７の先端１１ａが支持アーム３に向かって図面右横方向に位置しているときを示し（図５（Ａ）の状態）、回転位置（ｃ）は、攪拌プレート７の先端１１ａが支持アーム３に向かって下方に位置しているときを示し（図５（Ｂ）の状態）、回転位置（ｂ）は、攪拌プレート７の先端１１ａが回転位置（ａ）と（ｃ）の中間に位置しているときの状態を示し、回転位置（ｅ）は攪拌プレート７の先端１１ａが支持アーム３に向かって図面左横方向に位置しているときを示し（図６（Ａ）の状態）、回転位置（ｄ）は、攪拌プレート７の先端１１ａが回転位置（ｃ）と（ｅ）の中間に位置しているときの状態を示し、回転位置（ｇ）は攪拌プレート７の先端１１ａが支持アーム３に向かって図面上方向に位置しているときの状態を示し（図６（Ｂ）の状態）、回転位置（ｆ）は、攪拌プレート７の先端１１ａが回転位置（ｅ）と（ｇ）の中間に位置しているときの状態を示し、回転位置（ｈ）は、攪拌プレート７の先端１１ａが回転位置（ｇ）と（ａ）の中間に位置しているときの状態を示している。図７において、回転位置（ｆ）と（ｈ）の間の角度θは、後述するように、攪拌プレート７の先端１１ａが支持アーム３に接触している間の角度である。なお、回転位置（ｆ）および回転位置（ｈ）の角度θは、支持アーム３の横幅Ｈによって変化するものであり、一定の値を有するものではない。
【００３５】
図８は、攪拌プレート７に加わる力および回動を説明するための図である。図８において、回転軸４が矢印Ｒ方向に回転し、攪拌プレート７が図７における回転位置（ｆ）に来たときに、攪拌プレート７の一端１１の先端１１ａが支持アーム３に接触する。このため、接触時には、図８（Ａ）に示すように、攪拌プレート７の一端１１の先端１１ａは、反時計方向である矢印Ａ１の方向（第１の方向）に反力を受け、孔１０を中心にして回動する。攪拌プレート７の先端１１ａは、回転位置（ｆ）から回転位置（ｈ）までの間、支持アーム３に接触したまま回転軸４の回転と共に回転する。この間では、攪拌プレート７の一端１１は回転軸４と所定の角度θをなし、攪拌プレート７の先端１１ａは、支持アーム３に接触した状態で、図６（Ｂ）に示す軌跡Ｙを描くように回転する。
【００３６】
また、攪拌プレート７が図７の回転位置（ｈ）の位置に来ると、攪拌プレート７は支持アーム３と接触しなり、攪拌プレート７は支持アーム３からの反力がなくなるので、攪拌プレートは回転軸４と平行になろうとする。この原理を以下に説明する。攪拌プレート７が支持アーム３と接触しなくなる瞬間には、攪拌プレート７は図８（Ｂ）の２点鎖線で示すような状態になっている。このとき、攪拌プレート７の他端側１２の側縁１３は、回転軸４に平行になったままの状態で土壌に接触する。このため、攪拌プレート７の他端１２の側縁１３には２本の矢印で示すように土壌からの強い力Ｆ２が加わっている。一方、攪拌プレート７の一端側の側縁１４は傾斜しているのでこの部分で受ける力Ｆ１はＦ２に比べ弱い状況にある。したがって、攪拌プレート７は、図８（Ｂ）において、矢印Ａ２で示す方向（第２の方向）に回動し、実線で示すように、回転軸４に対して平行になる。このとき、攪拌プレート７の回動は、ガイド部材１５のストッパ１７により制限される。最終的には、攪拌プレート７は、図８（Ｃ）の実線で示すように、回転軸４に対して平行な状態となる。このときに、攪拌プレート７は、図３に示すように、Ｌ２＞Ｌ１となるように設計されているので、攪拌プレート７のＬ１の部分が土壌から受ける力Ｆ１と攪拌プレート７のＬ２の部分が土壌から受ける力Ｆ２はほぼ同じになるように設計されるので、攪拌プレート７は回転軸４に対して平行な状態を維持する。
【００３７】
さらに、回転軸４が回転して、攪拌プレート７が図７における回転位置（ａ）〜（ｅ）を通過するときには、攪拌プレート７は、回転軸４に対して平行な状態で、支持アーム３の下方を通過する。このとき、攪拌プレート７の一端側１１の側縁１４および他端側１２の側縁１３が土壌に抗して進み、図８（Ｃ）に示すように、全体として、土壌からの力Ｆ１およびＦ２を受ける。このように、攪拌プレート７に対して、全体的に土壌からの力Ｆ１およびＦ２を受けるため、攪拌プレート７は、上述のように、回転軸４に対して平行な状態を維持して、支持アーム３の側方および下方を通過する。特に、攪拌プレート７が図７における回転位置（ｂ）〜（ｄ）を通過するときには、攪拌プレート７は、支持アーム３の下部延長部分の土壌を掘削および攪拌する。
【００３８】
図９および図１０は、攪拌プレート７の各回転位置において、攪拌プレート７を矢印Ｓ方向から見たときの攪拌プレート７にかかる力の変化を示す図である。図９および図１０においては、攪拌翼６ａ〜６ｃおよび６ｄ〜６ｇが、図２（Ｂ）に示すように、土壌中において回転している場合を想定して以下で説明する。図中Ｘは、攪拌プレート７が支持アーム３に接触していることを示す。
【００３９】
図９（Ａ）〜（Ｄ）および図１０（Ａ）は、攪拌プレート７が図７の回転位置（ａ）〜（ｅ）にあるときの攪拌プレート７にかかる力の変化を示す図である。図９（Ａ）〜図１０（Ａ）において、回転軸４が回転し、攪拌プレート７が回転位置（ａ）→（ｂ）→（ｃ）→（ｄ）→（ｅ）のように回転していくが、攪拌プレート７は、支持アーム３から離れた位置にあるので、支持アーム３には接触していない。したがって、攪拌プレート７が回転位置（ａ）〜（ｅ）にあるときには、攪拌プレート７には攪拌プレートの他端側の側縁１３と攪拌プレートの一端側の側縁１４にそれぞれ土壌からの力Ｆ２およびＦ１が加わりそれらは均衡が取れているので、攪拌プレート７は回転軸４に対して平行な状態を維持したまま回転していく。
【００４０】
回転軸４が更に回転すると、図１０（Ｂ）に示すように、攪拌プレート７は回転位置（ｆ）に達する。このとき、攪拌プレート７の一端１１の先端１１ａは、支持アーム３の軸側側面３ａに接触する。このとき、上述のように、攪拌プレート７の一端１１ａは、矢印Ａ１に示す方向に回動し、攪拌プレート７が支持アーム３に接触した状態で傾斜する。このとき、攪拌プレートの他端側の側縁１３は攪拌プレート７の回転軸方向に平行となり、攪拌プレートの一端側の側縁１４は攪拌プレート７の回転軸方向と傾斜する。したがって、攪拌プレートの他端側の側縁１３に加わる力Ｆ２は、２本の矢印で示すように、攪拌プレートの一端側の側縁１４に加わる力よりも大きくなるので、時計方向に働く回転力を発生する。しかしながら、攪拌プレート７の一端１１ａが支持アーム３の軸側側面３ａに接触しているので、攪拌プレート７は時計方向に回動することはできない。
【００４１】
回転軸４が更に回転すると、図１０（Ｂ）〜（Ｄ）に示すように、回転位置（ｆ）〜（ｈ）の間では、攪拌プレート７の一端１１ａは支持アーム３の軸側側面３ａに接触したまま軸側側面３ａに沿って軌跡Ｙ上を回転する。この状態においても、攪拌プレートの他端側の側縁１３は攪拌プレート７の回転方向に平行になっているので、攪拌プレートの他端側の側縁１３に加わる力Ｆ２は、２本の矢印で示すように、攪拌プレートの一端側の側縁１４に加わる力よりも大きくなり、時計方向に働く回転力が発生するが、攪拌プレート７の一端１１の先端１１ａが支持アーム３の軸側側面３ａに接触しているので、攪拌プレート７は時計方向に回動することはできない。
【００４２】
そして、さらに回転軸４が回転すると、攪拌プレート７が回転位置（ｈ）の端に来ると、図１０（Ｄ）に示すように、攪拌プレート７の攪拌プレート７の一端１１側の先端１３ａは支持アーム３の軸側側面３ａとの接触がはずれる。このときに、上述のように、攪拌プレート７の他端１２の側縁１３には２本の矢印で示すように土壌からの強い力Ｆ２が加わる。一方、攪拌プレート７の一端側の側縁１４は傾斜しているのでこの部分で受ける力Ｆ１はＦ２に比べ弱くなる。これにより、攪拌プレート７は、図１０（Ｄ）において、矢印Ａ２で示す方向（第２の方向）に、実線で示すように、回転軸４に対して平行になるまで回動する。上述のように、攪拌プレート７が回転位置（ａ）→（ｂ）→（ｃ）→（ｄ）→（ｅ）のように回転していく間、攪拌プレート７は、攪拌プレート７は回転軸４に対して平行な状態を維持したまま回転する。
【００４３】
上述のように、攪拌プレート７は、回転位置（ｆ）で、支持アームに接触し、回転位置（ｈ）で支持アームとの接触がなくなるまで、攪拌プレート７は、矢印Ａ１で示す方向に回動しその位置を維持する。よって、この間は、攪拌プレート７は斜めに回動した状態にある。
【００４４】
一方、攪拌プレート７が支持アームに接触していない状態のときには、攪拌プレート７の他端１２は、図９（Ａ）〜（Ｄ）および図１０（Ａ）に示すように、回転軸４とほぼ平行の状態になっている。したがって、本発明においては、攪拌プレート７がこのように回転軸４とほぼ平行の状態で回転するときに、攪拌プレート７が支持アーム３の下部延長部分の土壌を通過し、土壌の掘削および攪拌が行われる。
【００４５】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。
【００４６】
例えば、この例では、左右に延出する回転軸４のうちの一方の回転軸４ａに、９０度間隔で３つの攪拌翼６ａ〜６ｃを配設し、他方の回転軸４ｂに、９０度間隔で４つの攪拌翼６ｄ〜６ｇを配設しているが、攪拌翼の数や配置の仕方は、これに限定されるものではない。また、この例では、一方の回転軸４ａに攪拌プレート７を取り付けているが、他方の回転軸４ｂに攪拌プレート７を取り付けるようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、本発明は、地盤を掘削しながらセメントミルク等の固化材と土壌とを攪拌混合して軟弱地盤等を強化するための地盤攪拌装置として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施形態の地盤攪拌装置の全体構成を示す側面図である。
【図２】本発明の実施形態の地盤攪拌装置を用いた攪拌作業の説明図である。
【図３】本発明の実施形態の地盤攪拌装置における攪拌プレートの構成を示す平面図である。
【図４】本発明の実施形態の地盤攪拌装置における攪拌プレートの取り付けの説明に用いる分解斜視図である。
【図５】本発明の実施形態の地盤攪拌装置における攪拌翼および攪拌プレートの説明に用いる斜視図である。
【図６】本発明の実施形態の地盤攪拌装置における攪拌翼および攪拌プレートの説明に用いる斜視図である。
【図７】本発明の実施形態の地盤攪拌装置における攪拌プレートの回転位置の説明図である。
【図８】本発明の実施形態の地盤攪拌装置における攪拌プレートに加わる力および攪拌プレートの回動を説明するための図である。
【図９】本発明の実施形態の地盤攪拌装置における攪拌プレートの各回転位置で攪拌プレートにかかる力の変化を示す説明図である。
【図１０】本発明の実施形態の地盤攪拌装置における攪拌プレートの各回転位置で攪拌プレートにかかる力の変化を示す説明図である。
【図１１】従来の地盤攪拌装置の説明に用いる断面図である。
【図１２】従来の地盤攪拌装置の説明に用いる断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１ 作業車両
２ａ，２ｂ 可動アーム
３ 支持アーム
３ａ 支持アームの軸側側面
４，４ａ，４ｂ 回転軸
６ａ〜６ｃおよび６ｄ〜６ｇ 攪拌翼
７ 攪拌プレート
１０ 孔
１１ 攪拌プレートの一端
１１ａ 攪拌プレートの一端側の先端
１２ 攪拌プレートの他端
１３ 攪拌プレートの他端側の側縁
１４ 攪拌プレートの一端側の側縁
１５ ガイド部材
１６ 支持柱
１７ ストッパ
１８ 雄ネジ
１９ 雌ネジ
２０ 土壌
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動アームの先端に装着された支持アームと、
前記支持アームの先端部分に設けられた回転軸と、
前記回転軸の両端に設けられ、前記回転軸の回転に伴って回転して土壌の掘削および攪拌を行う複数の攪拌翼と、
前記回転軸上に取り付けられた攪拌プレートと
を備え、
前記攪拌プレートは、前記回転軸の回転に伴って回転し、その一端が前記支持アームに接触すると、第１の方向に回動して回転軸に対して傾斜した状態で回転し、前記回転軸が更に回転し、前記攪拌プレートの一端が前記支持アームとの接触を脱出すると、第２の方向に回動して前記回転軸に対して平行な状態で回転し、
前記攪拌プレートは、その一端が前記回転軸に対して平行な状態で前記支持アームの下部延長部分を通過するときに、支持アームの下部延長部分の土壌を攪拌することを特徴とする地盤攪拌装置。
【請求項２】
前記攪拌プレートは、くの字状に屈曲された形状を形成することを特徴とする請求項１に記載の地盤攪拌装置。
【請求項３】
前記回転軸には、前記攪拌プレートを取り付けるための支持柱が設けられることを特徴とする請求項１に記載の地盤攪拌装置。
【請求項４】
前記回転軸には、前記攪拌プレートを摺動させるガイド部材が設けられることを特徴とする請求項１に記載の地盤攪拌装置。
【請求項５】
前記ガイド部材には、前記攪拌プレートの回動を制限するためのストッパが設けられることを特徴とする請求項４に記載の地盤攪拌装置。
【請求項１】
可動アームの先端に装着された支持アームと、
前記支持アームの先端部分に設けられた回転軸と、
前記回転軸の両端に設けられ、前記回転軸の回転に伴って回転して土壌の掘削および攪拌を行う複数の攪拌翼と、
前記回転軸上に取り付けられた攪拌プレートと
を備え、
前記攪拌プレートは、前記回転軸の回転に伴って回転し、その一端が前記支持アームに接触すると、第１の方向に回動して回転軸に対して傾斜した状態で回転し、前記回転軸が更に回転し、前記攪拌プレートの一端が前記支持アームとの接触を脱出すると、第２の方向に回動して前記回転軸に対して平行な状態で回転し、
前記攪拌プレートは、その一端が前記回転軸に対して平行な状態で前記支持アームの下部延長部分を通過するときに、支持アームの下部延長部分の土壌を攪拌することを特徴とする地盤攪拌装置。
【請求項２】
前記攪拌プレートは、くの字状に屈曲された形状を形成することを特徴とする請求項１に記載の地盤攪拌装置。
【請求項３】
前記回転軸には、前記攪拌プレートを取り付けるための支持柱が設けられることを特徴とする請求項１に記載の地盤攪拌装置。
【請求項４】
前記回転軸には、前記攪拌プレートを摺動させるガイド部材が設けられることを特徴とする請求項１に記載の地盤攪拌装置。
【請求項５】
前記ガイド部材には、前記攪拌プレートの回動を制限するためのストッパが設けられることを特徴とする請求項４に記載の地盤攪拌装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００８−７５３４４（Ｐ２００８−７５３４４Ａ）
【公開日】平成２０年４月３日（２００８．４．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２５６２３８（Ｐ２００６−２５６２３８）
【出願日】平成１８年９月２１日（２００６．９．２１）
【特許番号】特許第３９５８３４７号（Ｐ３９５８３４７）
【特許公報発行日】平成１９年８月１５日（２００７．８．１５）
【出願人】（５９７０２８２８７）埼玉八栄工業株式会社 (8)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月３日（２００８．４．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月２１日（２００６．９．２１）
【特許番号】特許第３９５８３４７号（Ｐ３９５８３４７）
【特許公報発行日】平成１９年８月１５日（２００７．８．１５）
【出願人】（５９７０２８２８７）埼玉八栄工業株式会社 (8)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]