JP4245945B2

JP4245945B2 - 解砕コンベア装置

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Publication number: JP4245945B2
Application number: JP2003073618A
Authority: JP
Inventors: 泰典太田; 吉弘星野
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2003-03-18
Filing date: 2003-03-18
Publication date: 2009-04-02
Anticipated expiration: 2023-03-18
Also published as: JP2004278216A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、搬送中の改質対象土砂を添加材とともに解砕する解砕コンベア装置に係り、詳細には、高い処理効率を確保し、安定した土質改良作業に寄与することができる解砕コンベア装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、例えば、各種工事現場等において発生する建設発生土砂等を土質改良材と共に混合処理し、再利用可能な改良土製品とする自走式土質改良機の活躍の場が増えてきている。今日では、この自走式土質改良機が改質対象とする土砂の性状も、廃棄物再利用促進の気運上昇に伴って多種多様化してきており、例えば、比較的大きな土塊を多く含む土砂や高粘性の粘性土等を改質対象とするケースも増えてきている。
【０００３】
一般に、この種の自走式土質改良機には、土砂に含まれるレキ（石）等を予め除去するため、土砂を受け入れるホッパ上方に篩が設けてある場合が多い。この場合、比較的大きな土塊を含む土砂を自走式土質改良機に直接投入すると、篩により、本来改質されるべき土塊が除去されてしまう傾向がある。また、粘性土等を改質対象とした場合には、篩の格子面に土砂が付着して篩に目詰まりが生じ易い傾向がある。そこで、確実に土砂を改質するために、自走式土質改良機の前段に、搬送コンベアに対し上下動又は揺動可能に支持した回転羽根を備えた解砕機を配置し、搬送コンベア上の搬送土砂を土質改良前に解砕するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−４５３２６号公報（５−６頁、第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記解砕機には、次のような課題が存在する。
すなわち、前述したように改質対象土砂の性状は多種多様であり、例えばレキ（石）が多く含まれる土砂や特に高粘性の土砂を扱う場合、土砂の付着やレキの噛み込み等によって回転羽根の回転負荷が過大になり、回転数が低下し、延いては運転不能となる可能性がある。この場合、有人運転下にあり、しかも作業者が常に運転状態を確認できる状況にあれば良いが、無人運転下にある場合、又は有人運転であっても解砕機の運転状態が確認できない場合には、解砕機の運転状態が変動又は停止しても迅速に対処できず、処理効率を低下させてしまう場合がある。
【０００６】
本発明は、上記の事柄に鑑みてなされたものであり、その目的は、高い処理効率を確保し、安定した土質改良作業に寄与することができる解砕コンベア装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１の発明は、土砂を受け入れるホッパと、このホッパに受け入れた土砂を搬送する搬送コンベアと、この搬送コンベア上の搬送土砂に、土砂の塑性を下げる添加材を供給する添加材供給装置と、前記搬送コンベア上の搬送土砂を、前記添加材供給装置から供給された添加材とともに解砕する少なくとも１つの解砕装置と、この解砕装置が過負荷状態に陥り予め設定した初期状態から減速した場合に、前記搬送コンベアによる土砂搬送速度及び添加材供給装置による添加材供給速度を減速する第１の手順、この第１の手順を行っても前記解砕装置の運転状態が初期状態に復帰しない場合に、土砂搬送及び添加材供給を停止した状態で前記解砕装置を正転方向及び逆転方向に繰り返し駆動させる第２の手順を実行可能な制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
まず、本発明においては、解砕装置によって、搬送コンベア上の搬送土砂を、添加材供給装置から供給された添加材とともに解砕する。こうして改質対象土砂は効率的に細粒化され、たとえ粘性が高く土塊を多く含んだものであっても、添加材と均一に混合されて塑性が低下し、土砂粒子同士が付着し難い状態となるため、土塊を再形成し難い。したがって、土質改良の前処理としては勿論のこと、改良土を更に細粒化する土質改良の後処理、更には添加材として土質改良材を用いることにより、単独で土質改良を行うことも可能である。
【０００９】
このとき、解砕装置の運転状態は、例えばその駆動装置の回転数や負荷等の検出値を、制御手段によって、予め設定したしきい値と比較すれば検知できる。その結果、解砕装置が過負荷により減速していると判定した場合には、例えば、過負荷状態を脱するための１つの措置として、搬送コンベアによる土砂搬送速度を減速し、それに応じて土砂に対する所定の添加率を維持するべく添加材供給速度を減じる。これにより、供給土砂量が減少し解砕装置の負担が軽減され、その結果、解砕装置が過負荷状態を脱すれば、土砂搬送速度及び添加材供給速度を初期値に戻す。一方、これでもなお過負荷状態から抜け出せない場合、制御手段は、例えば、続く措置として、土砂搬送及び添加材供給を一時的に停止させ、解砕装置を正転方向及び逆転方向に繰り返し駆動させる。これにより、付着した土砂や噛み込んだレキ等が除去され、過負荷状態を解消し解砕装置を安定した運転状態に復帰させることができる。
【００１０】
このように、本発明によれば、無人運転下で解砕装置が過負荷状態に陥ったとしても、制御手段によって、この過負荷状態を脱するよう、搬送コンベアや添加材供給速度、あるいは必要に応じて解砕装置を動作制御することで、事態に自動的に迅速対処することができるので、高い処理効率を確保し、安定した土質改良作業に寄与することができる。
【００１３】
また、第２の発明は、上記第１の発明において、前記制御手段は、前記解砕装置を駆動する駆動装置の回転数又は負荷を基に、前記解砕装置の運転状態が過負荷状態に陥り予め設定した初期状態から減速したか、或いは前記初期状態に復帰したかを判定することを特徴とする。
【００１４】
また、第３の発明は、上記第１又は第２の発明において、前記解砕装置の駆動装置は油圧モータであり、前記制御手段は、この油圧モータの入口圧を基に、前記解砕装置の運転状態が過負荷状態に陥り予め設定した初期状態から減速したか、或いは前記初期状態に復帰したかを判定することを特徴とする。
【００１５】
また、第４の発明は、上記第１乃至第３のいずれかの発明において、少なくとも前記搬送コンベア、添加材供給装置、及び解砕装置に動力を供給する動力装置を更に備えたことを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の解砕コンベア装置の実施の形態を図面を用いて説明する。
図１は、本発明の解砕コンベア装置の一実施の形態を配置した土質改良システムの一構成例の全体配置を表す側面図である。この図１において、１００は改質対象土砂を添加材とともに解砕し細粒化する解砕コンベア装置、２００は受け入れた土砂を土質改良材とともに混合する自走式土質改良機である。図１では、例えば図示しない油圧ショベル（あるいはベルトコンベア）等により、改質対象土砂を解砕コンベア装置１００に供給して前処理（予解砕）し、自走式土質改良機２００により再利用可能な改良土として改質する土質改良システムを表しているが、解砕コンベア装置１００は、自走式土質改良機２００と配置を入れ替え、自走式土質改良機２００からの改良土を後処理（細粒化）したり、あるいは単独で改質対象土砂を改質する場合もある。なお、後処理に用いる場合は、添加材を供給せず、単なる改良土の細粒化に用いる場合もある。
【００１９】
図２は上記解砕コンベア装置１００の全体構造を表す側面図、図３は図２のIII−III断面図、図４は図２の紙面直交方向奥側から見た側面図である。これら図２乃至図４において、１０１は本体フレームで、この本体フレーム１０１は、コンベアフレーム１０３（後述）と連結する支持ビーム１０１ａと、支持ビーム１０１ａの長手方向一方側（図２中左側）に設けた複数の支持ポスト１０１ｂと、支持ビーム１０１ａの長手方向（図１中左右方向）ほぼ中央上に設けた架台１０１ｃとで構成され、支持部材１１０により長手方向に傾斜させて支持してある。
【００２０】
１０２は改質対象土砂を搬送する搬送コンベアで、この搬送コンベア１０２のコンベアフレーム１０３は、上記支持ビーム１０１ａにより、搬送方向下流側（図２中右側）に向かって上り傾斜に支持されている。１０４，１０５は、コンベアフレーム１０３の両端に回転自在に支持された従動輪及び駆動輪、１０６はこれら従動輪１０４及び駆動輪１０５に掛け回した搬送ベルトである。１０７は搬送コンベア１０２の駆動装置で、この駆動装置１０７は、駆動輪１０５に直結しており、後述する制御装置（図示せず）によって回転速度を制御される。１０８は搬送ベルト１０６の搬送面を支持する支持ローラで、この支持ローラ１０８は、コンベアフレーム１０３に対し長手方向に所定の間隔で複数設けてある。なお、１０９は公知の構成のベルト張力調整装置で、このベルト張力調整装置１０９は、従動輪１０４のコンベアフレーム１０３に対する長手方向（図２中左右方向）の取り付け位置を調節するようになっている。
【００２１】
１１５は改質対象土砂を受け入れるホッパで、このホッパ１１５は、コンベアフレーム１０３の土砂搬送方向上流側（図１中左側）端部上方に位置するよう、支持部材１１６を介し上記支持ポスト１０１ｂで支持してある。このホッパ１１５は、上下が開口しており、下部開口に対し上部開口が広くなっている。下部開口の幅は、搬送ベルト１０６の幅とほぼ同かそれよりも僅かに狭い程度である。また、ホッパ１１５の下流側側壁には、搬送ベルト１０６に対向して土砂切出口（図示せず）が切り欠いてあり、搬送コンベア１０２によってホッパ１１５外に切出される単位時間当りの改質対象土砂量（土砂搬送量）は、この土砂切出口の開口面積と搬送ベルト１０６の搬送速度とで定まる。
【００２２】
１２０は搬送ベルト１０６上の搬送土砂に添加材を供給する添加材供給装置で、この添加材供給装置１２０は、ホッパ１１５よりも下流側（図２中右側）に位置するよう、上記架台１０１ｃで支持してある。なお、土砂に対する添加材に特別な限定はないが、例えば石灰等、土砂の塑性を下げる性質を有するものが好ましい。
【００２３】
図５は添加材供給装置１２０の詳細構造を一部断面で表す側面図、図６は添加材供給装置１２０の詳細構造を表す上面図である。但し、図５は、図４と同方向から見た状態を表してある。これら図５及び図６に示すように、添加材供給装置１２０は、水平断面が略方形の添加材の貯留部１２１と、この貯留部１２１内の添加材を下方に導出する供給部１２２と、貯留部１２１内の添加材を供給部１２２に導く略四角錐形状のシュート１２３とで構成されている。この添加材供給装置１２０は、シュート１２３の上部に設けたフランジ状の枠板１２３Ａを介し、上記架台１０１ｃに支持されている。
【００２４】
貯留部１２１は、枠板１２３Ａ上に連設した胴部を成す蛇腹部１２１Ａと、この蛇腹部１２１Ａの上部カバー１２１Ｂとで構成してある。蛇腹部１２１Ａは、伸縮自在なフレキシブルな材料（例えばポリエチレン系ゴム材料等）で構成されており、内部に貯留した添加材の重量が作用するため、複数の補強リング１２４で補強してある。これら補強リング１２４の取付けピッチは、蛇腹部１２１Ａに加わる添加材の側圧が下方ほど高くなることから、図５に示すように下側ほど狭くしてある。
【００２５】
１３１は上部カバー１２１Ｂの外周部に複数設けたブラケット、１３２は各ブラケット１３１に垂設したポストである。各ポスト１３２は、上記枠板１２３Ａに設けたガイド筒１３４に挿通され、枠板１２３Ａの下方にまで突出可能となっており、ポスト１３２が上下にスライドすることにより、前述の蛇腹部１２１Ａが伸縮し貯留部１２１の高さが変化する。１３５はポスト１３２をガイド筒１３４に固定するストッパピンで、このストッパピン１３５は、ガイド筒１３４のピン穴（図示せず）を介し、ポスト１３２の上下いずれかのピン穴１３３（上側のもののみ図５に図示）に挿入される。これにより、例えば稼動時等には、蛇腹部１２１Ａを伸長させ貯留部１２１の内部容積が確保され、解砕コンベア装置１００をトレーラ等で輸送するとき等には、蛇腹部１２１Ａを縮めて輸送制限をクリアする高さまで全高が低減する。
【００２６】
１２５は上部カバー１２１Ｂのほぼ中央に設けた添加材の充填口、１２６はこの充填口１２５の開閉蓋で、この開閉蓋１２６は、上部カバー１２１Ｂに蝶番１２７を介して取付けてあり、全開時には図示しないストッパにより上方に傾斜した状態で保持され、添加材充填時、クレーン等で吊り下げたフレキシブルコンテナ（図示せず）を充填口１２５に向かってガイドする役割も果たす。１２８は貯留部１２１内に設けたカッタで、このカッタ１２８は、上部カバー１２１Ｂに垂設した支持部材１２８Ａから充填口１２５に向かって突設されており、添加材充填時、充填口１２５に挿入されたフレキシブルコンテナの下部を切り裂き、添加材を貯留部１２１内に流出させる。なお、１２６Ａは開閉蓋１２６の把手、１２６Ｂは開閉蓋１２６を閉じた状態でロックするためのコンテナハンドル、１２９は作業者が枠板１２３Ａ上の作業フロア１３０に上るための梯子である。
【００２７】
図７は、上記供給部１２２及びシュート１２３の詳細構造を表す側断面図である。この図７において、シュート１２３は、下方の下部開口１２３Ｂに向かって縮径となる略四角錐状に形成されており、その内側の各コーナ部における添加材の滞留防止策として、各コーナー部には、いわゆるＲ材が張ってある（溶接ビードを盛ってＲを付けても良い）。
【００２８】
１３６は上記供給部１２２の略円筒形状のケーシングで、このケーシング１３６は、添加材の移送方向上流側（図７中左側）及び下流側（図７中右側）に、それぞれ添加材の導入口１３６ａ及び導出口１３６ｂを有している。このケーシング１３６は、搬送コンベア１０２とほぼ平行に傾斜しており、これが水平である場合に比べ、添加材供給装置１２０の高さが低くしてある。１３７ａ，１３７ｂはケーシング１３６のエンドブラケットで、これらエンドブラケット１３７ａ，１３７ｂには、それぞれ軸受１３８ａ，１３８ｂが設けてあり、これら軸受１３８ａ，１３８ｂによって、外周に螺旋状のスクリュ（オーガ）１４０を有する中空（中実でも構わない）の回転軸１３９が回転自在に支持されている。
【００２９】
１４１は供給部１２２の駆動装置で、この駆動装置１４１は、支持部材１４２に固定され、出力軸は回転軸１３９に直結しており、駆動装置１４１の駆動力は直接回転軸１３９に伝達され、回転するスクリュ１４０によって、添加材が導出口１３６ｂに順次移送され、搬送コンベア１０２上の搬送土砂に一定量づつ供給される。駆動装置１４１の回転速度は、後述する制御装置（図示せず）により制御され、これにより添加材の供給速度が調整される。
なお、スクリュ１４０のピッチは、上記導入口１３６ａ側から導出口１３６ｂ側に向かって徐々に大きくなっており、下流側ほどスクリュ１４０の受け入れ容量を大きくすることで、導入口１３６ａからの添加材の流入を均一化し、いわゆるラットホール現象の発生を抑制するようになっている。
【００３０】
図２乃至図４に戻り、１５０は搬送コンベア１０２上の搬送土砂を添加材とともに解砕する解砕装置である。以下に、図８乃至図１１を用いてこの解砕装置１５０の詳細構造を説明する。
【００３１】
まず、図８は解砕装置１５０の詳細構造を表す側面図、図９は図８中のVIII−VIII断面による断面図である。これら図８及び図９において、１５１は解砕装置１５０の支持架台で、この支持架台１５１は、コンベアフレーム１０３上に設けたベースフレーム１５１ａと、このベースフレーム１５１ａに立設した複数のポスト１５１ｂと、これらポスト１５１ｂ上に設けたブラケット１５１ｃとで構成されている。１５２は支持部材１５１に揺動可能に支持された揺動部材で、この揺動部材１５２の上端は、ブラケット１５１ｃに対し支軸１５３を介して連結してある。１６８は揺動部材１５２の下向きの動作範囲を制限するストッパピンで、このストッパピン１６８は、ブラケット１５１ｃの内側に突出し、下限位置にある揺動部材１５２に当接する。
【００３２】
１５５は土砂を添加材と共に解砕する回転体（図９参照）で、この回転体１５５は、揺動部材１５２の先端に回転可能に保持された回転軸１５６と、この回転軸１５６に放射状（後の図１０参照）に設けた複数の解砕羽根１５７とで構成されており、その回転軌跡は、搬送ベルト１０６に近接する。回転軸１５６は、搬送ベルト１０６上方において、コンベアフレーム１０３とほぼ直交する形で略水平に設けてある。また、この回転軸１５６は、軸受１５８，１５８を介して揺動部材１５２に支持された両端の支持部１５６ａ，１５６ａと、両端がこれら支持部１５６ａ，１５６ａに連結する中間部１５６ｂとで構成されている。これら中間部１５６ｂと支持部材１５６ａ，１５６ａは、互いのフランジ１５６ｃ，１５６ｃをボルト締結しており、中間部１５６ｂは容易に着脱される。
【００３３】
図１０は、図９中IX−IX断面による断面図である。この図１０に示すように、稼働時において回転体１５５は、土砂搬送方向と対向して回転し、これにより、搬送物（つまり土砂及び添加材）が適度に跳ね戻され、搬送物と解砕羽根１５７との接触頻度が十分に確保される。解砕羽根１５７は、その回転方向と逆向きに傾斜している。また、各解砕羽根１５７の先端は、回転軸１５６の軸方向に向かって、隣り合うもの同士で互い違いの向きに湾曲しており、これにより、搬送物と解砕羽根１５７との接触面積が確保される。
【００３４】
なお、１５９は回転軸１５６の中間部１５６ｂに軸方向にほぼ等間隔で取り付けられた取付板で、各解砕羽根１５７は、実際にはこの取付板１５９に対し、ボルト１６０により着脱可能に取付けられ、容易に交換可能である。そして、前述のように、この中間部１５６ｂは、回転軸１５６の支持部１５６ａ，１５６ａに対して着脱可能であるため、解砕羽根１５７を交換する際には、中間軸１５６ごと取外し可能な構成となっている。
【００３５】
１６１は解砕装置１５０の駆動装置で、この駆動装置１６１は、ブラケット１５１ｃ上に設けられており、その駆動速度は後述する制御装置（図示せず）によって制御される。１６２，１６３は駆動装置１６１の出力軸１６１ａ及び回転軸支持部１５６ａにそれぞれ取付けたスプロケット、１６４はこれらスプロケット１６２，１６３に掛け回したチェーンで、駆動装置１６１の駆動力がチェーン１６４を介し伝達され、図１０に示したように回転体１５５が回転駆動する。
【００３６】
１６５は回転体１５５を覆うカバーで、このカバー１６５によって、回転体１５５により跳ね上げられる土砂や添加材の飛散が防止される。このカバー１６５は、回転軸１５６（支持部１５６ａ）により回転可能に支持され、揺動部材１５２に相対して回転する。このとき、カバー１６５には、図８において時計回りに回転する力が作用するよう、支点（つまり回転軸の支持部１５６ｂ）が重心よりも上流側（図８中左側）に位置している（又は下流側が重くしてある）。これに対し、カバー１６５の側面（図９中紙面直交方向側面）には、回転軸の支持部１５６ａと同心円状に形成した溝１６６ａを有するプレート１６６が取り付けてあり、このプレート１６６の溝１６６ａに、揺動部材１５２の内側に設けたピン１６７を嵌合させることにより、カバー１６５の回転範囲を制限してある。
【００３７】
ここで、図１１（ａ）乃至図１１（ｃ）は、揺動部材１５２及びカバー１６５の揺動動作の説明図である。まず、図１１（ａ）に示すように、無負荷時には、揺動部材１５２は、自重によってストッパピン１６８（図８参照）に受け止められた状態となる。このとき、カバー１６５は、搬送ベルト１０６の搬送面の近接に位置し、搬送面との間にほとんど隙間のない状態になる。
【００３８】
次に、稼働中、搬送土砂がカバー１６５内に導かれると、搬送土砂の解砕反力によって解砕羽根１５７に搬送方向の力が作用する。すると、土砂の解砕反力に応じ、図１１（ｂ）のように、揺動部材１５２が搬送方向に揺動し、カバー１６５が揺動部材１６８の揺動動作に相対して回転する。この場合、カバー１６５は、ピン１６７が溝１６６ａに当接するまでの間は、揺動部材１５２の揺動状態に関わらず、下流側下端部が搬送面に当接する。
【００３９】
そして、更に解砕反力が大きくなったり、或いは大きな石等が噛み込む等して、揺動部材１５２が図１１（ｃ）のように大きく揺動した場合、カバー１６５は、上記のピン１６７によって回転を制限され、ほぼ平行する形で搬送面から離間する。このように、解砕反力に応じて揺動部材１５２が揺動し、回転体１５５を逃がすことによって、レキ等の噛み込みをある程度防止して作業の円滑化を図るとともに、カバー１６５が、搬送ベルト１０６との間隙が著しく広がらないよう、揺動部材１５２の揺動に相対して回転することにより、飛散防止の効果を損なわないよう構成されている。
【００４０】
上記構成の解砕コンベア装置１００には、以上の図１乃至図１１では特に図示していないが、解砕装置１５０の運転状態を基に、搬送コンベア１０２の駆動装置１０７、添加材供給部１２２の駆動装置１４１、解砕装置１５０の駆動装置１６１を制御する制御装置が設けてある（その制御手順については、図１３を用いて後述する）。この制御装置の配置は、特に限定するものではないが、例えば本体フレーム１０１に設けても良いし、別置きとして上記駆動装置１０７，１４１，１６１に配線したものでも良い。なお、図２及び図３において、１１１はメンテナンス等の作業用に支持ビーム１０１ａに設けたフロアで、このフロア１１１は、搬送コンベア１０２、ホッパ１１５、解砕装置１５０等といった各機器の周辺に適宜設けてある。
【００４１】
続いて、図１２を用いて図１に示した自走式土質改良機２００の全体構成を説明する。図１２において、２０１は自力走行を可能とする走行体で、この走行体２０１は、トラックフレーム２０２と、このトラックフレーム２０２の両端に設けた従動輪２０３及び駆動輪２０４と、この駆動輪２０４に直結した駆動装置２０５と、従動輪２０３及び駆動輪２０４に掛け回した履帯２０６とで構成されている。２０７はトラックフレーム２０２の上部に設けた本体フレームである。
【００４２】
２０８は投入される土砂を粒度に応じて選別する篩装置で、この篩装置２０８は、所定の目の大きさの格子２０９を内部に装着している。また、この篩装置２０８は、本体フレーム２０７長手方向一方側（図１２中左側）上部にばね２１０を介して振動可能に支持され、振動しつつ格子２０９の目の大きさよりも大きなものを除去し、小さなものを下方へ導くようになっている。２１１はこの篩装置２０８の駆動装置である。
【００４３】
２１２は篩装置２０８で選別された土砂を受け入れるホッパで、このホッパ２１２は、上方拡開の枠状に形成されており、篩装置２０８の下方に位置するように本体フレーム２０７長手方向一方側（図１２中左側）に支持されている。２１３はこのホッパ２１２内の土砂を搬送する搬送コンベアで、この搬送コンベア２１３は、ホッパ２１２の下方から搬送方向（図１２中右方向）に向かって上り傾斜となるように、本体フレーム２０７に支持されている。
【００４４】
２１４は貯留した土質改良材を土砂に添加する土質改良材供給装置で、この土質改良材供給装置２１４は、略円筒箱型の土質改良材の貯留部としての貯留部２１５と、この貯留部２１５の下部に設けられ、搬送コンベア２１３上の土砂に土質改良材を添加する供給部としての供給部２１６とで構成されて、本体フレーム２０７の長手方向（図１２中左右方向）中央付近に立設した複数（例えば３本）の支柱２１７によって支持してある。
【００４５】
２１８は土砂を土質改良材と共に混合し改良土を生成する混合装置で、この混合装置２１８は、本体フレーム２０７の長手方向（図１２中左右方向）中央付近に略水平に設けられており、繁雑防止のため特に図示しないが、その一方側（図１２中左側）上部に搬送コンベア２１３から放出された土砂及び土質改良材の入口を、他方側（図１２中右側）下部に改良土の出口を備えている。繁雑防止のため特に図示していないが、この混合装置２１８は、入口から導入した土砂及び土質改良材を混合処理し、出口に向かって移送するパドル型のミキサ（図示せず）を少なくとも１つ備えている。２１９はこのパドルミキサを駆動する駆動装置である。
【００４６】
２２０はこの混合装置２１８からの改良土を機外に排出する排出コンベアで、この排出コンベア２２０は、混合装置２１８の出口下方から延設され、搬送方向（図１２中右方向）に向かって上り傾斜となるよう、図示しない支持部材によって本体フレーム２０７等から吊り下げ支持されている。
【００４７】
２２１は駆動源を備えた動力装置で、この動力装置２２１は、本体フレーム２０７の長手方向他方側（図１２中右側）端部に支持部材２２２を介して支持されており、エンジンと、このエンジンにより駆動される少なくとも１つの油圧ポンプと、この油圧ポンプから各駆動装置に供給される圧油を制御する複数のコントロールバルブとを内蔵している。
【００４８】
以上の本発明の解砕コンベア装置の一実施の形態を用いた土質改良システムにおいて、例えば図示しない所定のストック場所に集積された改質対象土砂を、別途設けた油圧ショベルやベルトコンベア等（図示せず）により、解砕コンベア装置１００のホッパ１１５に投入すると、ホッパ１１５に投入された改質対象土砂は、搬送コンベア１０２により順次搬送され、その搬送の途中で添加材供給装置１２０から添加材を供給される。更に、解砕装置１５０，１５０により、搬送コンベア１０２上を搬送される搬送土砂は、添加材とともに細かく解砕（細粒化）される。このように細粒化された改質対象土砂は、たとえ粘性が高く土塊を多く含んだものであっても、添加材と均一に混合されて塑性が低下し、土砂粒子同士が付着し難い状態となるため、土塊を再形成し難くなる。そして、図１のシステムにおいては、この解砕混合した土砂及び添加材の混合土は、搬送コンベア１０２の搬送方向下流側（図１中右側）端部から自走式土質改良機２００に導入される。
【００４９】
自走式土質改良機２００に供給された土砂及び添加材の混合土は、その粒度に応じ、篩装置２０８によって篩装置２０８の格子２０９を通過したものが選別されて下方のホッパ２１２へと導入される。ホッパ２１２に導入された混合土は、搬送コンベア２１３によりホッパ２１２外に搬送され、搬送中に土質改良材供給装置２１４から所定割合で添加された土質改良材と共に混合装置２１８に導入される。混合装置２１８に導入された混合土は、ここで土質改良材と均一に攪拌混合され、改良土となって排出コンベア２２０上に導出されると、順次排出コンベア２２０によって搬出される。
【００５０】
次に、図１３を用いて、解砕コンベア装置１００における制御装置の制御手順を説明する。解砕コンベア装置１００の自動運転をスタートすると、制御装置はまず、ステップ１０１にて、解砕コンベア装置１００に積んだ前述の各駆動装置１０７，１４１，１６１の回転速度を初期値に設定し、搬送コンベア１０２、添加材供給装置１２０、解砕装置１５０を駆動させ、ステップ１０２に移る。初期値は、作業者により図示しない入力手段（操作盤等）を介して入力される。
【００５１】
ステップ１０２では、電流計（図示せず）等によって検出された解砕装置１５０の駆動装置１６１の電流値Ｉａを入力する。この電流Ｉａの検出周期は、ＲＯＭ等に予め設定値（変更可能）として格納されており、内蔵したタイマによって計測される。
【００５２】
ここで、改質対象土砂の性状は様々であり、レキ（石）が多く含まれるものや特に粘性の高い土砂を扱う場合、解砕羽根１５７はカバー１６５に対し、土砂が付着したり、レキが衝突あるいは噛み込む等して解砕反力が増大し、解砕装置１５０が過負荷状態に陥り、回転体１５５が減速し、著しくは停止しかねない。続くステップ１０３では、駆動装置１６１の検出電流値Ｉａをしきい値Ｉ₀（駆動装置１６１の定格電流値）と比較し、それより大きいかどうかをみて、解砕装置１５０の運転状態がこうした過負荷状態に陥っていないかどうかを判定する。駆動装置１６１は、前述したようにインバータ制御されているため、駆動モータ１６１の電流値Ｉａが定格電流値Ｉ₀以下の範囲で回転速度が一定に保たれるが、回転速度が低下する場合には電流値Ｉａは定格電流値Ｉ₀を超える。すなわち、Ｉａ＞Ｉ₀の状態は、駆動装置１６１の過負荷状態を意味し、この駆動装置１６１の電流値Ｉａをモニタすることにより駆動装置１６１の運転状態（負荷状態）が検知される。Ｉａ≦Ｉ₀でステップ１０３の判定が満たされなければ、その状態の運転のままステップ１０１に手順を戻し、Ｉａ＞Ｉ₀でステップ１０３の判定が満たされたら、ステップ１０４に移る。
【００５３】
ステップ１０４では、駆動装置１６１が少なくとも減速し、解砕性能が低下していることから、第１の措置（特許請求の範囲に記載の「第１の手順」に相当）として、駆動装置１６１の負荷軽減のために、搬送コンベア１０２の駆動装置１０７を初期値よりも減速させ、解砕装置１５０への土砂供給量を減らす。同時に、この土砂供給量の低下に伴い、設定の添加率に応じて添加材の供給部１２２の駆動装置１４１を減速し、添加材の添加率を一定に保つ。
【００５４】
ステップ１０５では、再び駆動装置１６１の検出電流値Ｉａがしきい値Ｉ₀より大きいかどうかをみて、ステップ１０４の負荷軽減の措置により駆動装置１６１の回転速度が初期値に復帰していれば（つまりＩａ≦Ｉ₀であれば）、ステップ１０６に移って駆動装置１０７，１４１の回転速度の設定を戻し、土砂搬送速度と添加材供給速度を初期値に復帰させてステップ１０２に戻る。一方、駆動装置１６１の回転速度が初期値に復帰せず、このステップ１０５で依然としてＩａ＞Ｉ₀であった場合、ステップ１０７に進んで駆動装置１０７，１４１に停止指令を出力し、土砂の搬送及び添加材の供給を一時停止させる。
【００５５】
ステップ１０８に移り、駆動装置１６１の過負荷解消の第２の措置（特許請求の範囲に記載の「第２の手順」に相当）として、駆動装置１６１に正転・逆転を交互に指令し、回転体１５５の正転・逆転を繰り返し実施すことにより、解砕羽根１５７やカバー１６５に付着した土砂や噛み込んだレキ等を除去する。この駆動装置１６１の正転・逆転の実施回数や時間は、解砕コンベア装置１００の大きさや処理能力を考慮して設定し、設定回数（あるいは設定時間）回転体１５５を正転・逆転させたら、ステップ１０９に移って駆動装置１６１に停止指令を出力し、解砕装置１５０も停止させる。
【００５６】
続くステップ１１０では、解砕装置１５０を一時停止させた状態で駆動装置１０７に起動を指令する。すると、除去された土砂やレキ等が、解砕装置１５０のカバー１６５を押し、図１１（ｃ）のように揺動させて生じる間隙からカバー１６５外に排除される。このとき、停止中、駆動装置１６１は励磁を解かれ、出力軸がニュートラルとなっているため、このステップ１１０において、回転体１５５は搬送土砂に倣って転動し、土砂やレキがより排出され易い状態となる。なお、このステップにおいては、未解砕処理の土砂が解砕装置１５０を通過するため、その間の搬送土砂量が極力少ない方が良い。したがって、ここでの駆動装置１０７の起動時間（本例では、以降のステップに移行するまでの時間）は、解砕装置１５０の容量によって、レキ排出に要する搬送距離を考慮に入れてなるべく短く設定する。
【００５７】
続くステップ１１１では駆動装置１６１を起動（初期値で起動）させてステップ１１２に移り、ステップ１１２にて、再度駆動装置１６１の検出電流値Ｉａがしきい値Ｉ₀より大きいかどうかを判定する。先の第２の措置により過負荷が解消され、駆動装置１６１の回転速度が初期値に復帰していれば（つまりＩａ≦Ｉ₀であれば）、ステップ１０６に移って駆動装置１０７，１４１の回転速度の設定を戻し、土砂搬送速度と添加材供給速度を初期値に復帰させてステップ１０２に戻る。一方、第２の措置を行ってなお駆動装置１６１の回転速度が初期値に復帰せず、このステップ１１２で依然としてＩａ＞Ｉ₀であった場合、エラー処理として、解砕コンベア装置１００のシステムを全停止し、例えば操作盤等に設けたインジケータにエラー表示し、異常を作業者（オペレータ）に知らせ、以上の手順を終了する。これにより、作業者は、フロア１１１上に上がり解砕装置１５０を速やかにメンテナンスでき、レキが除去されて運転が再開されると、制御装置は、再びステップ１０１から以上の手順を繰り返す。
【００５８】
以上のように、本実施の形態によれば、制御装置によって、解砕装置１５０の運転状態に応じ、搬送コンベア１０２や添加材供給装置１２０、また必要に応じて解砕装置１５０を動作制御することで、無人運転下で解砕装置１５０が過負荷状態に陥ったとしても、この過負荷状態を自動的に解消することができる。また、解砕羽根１５７やカバー１６５等に対する土砂の居付きやレキ等の噛み込みが著しく、結果的に過負荷状態を解消できなかった場合でも、その異常をインジケータ表示して作業者に報知することにより、作業者に迅速な対処を促すことができる。したがって、解砕コンベア装置１００の稼働率を向上させ、高い処理効率を確保し、その結果、安定した土質改良作業に寄与することができる。
【００５９】
なお、図２乃至図４においては、定置式の解砕コンベア装置１００を図示したが、これに限られず、その構成は本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内であれば、如何様にも変形可能であり、例えば、図１４に示すように、解砕コンベア装置を自力走行可能に構成しても良い。この図１４に示した解砕コンベア装置１００Ａの構成を次に簡単に説明する。但し、先の各図と同様の部分及び同様と見なせる部分には同符号を付し説明を省略する。
【００６０】
図１４において、１７０は自力走行を可能とする走行体で、この走行体１７０は、トラックフレーム１７１と、このトラックフレーム１７１の両端に設けた従動輪１７２及び駆動輪１７３と、この駆動輪１７３に直結した駆動装置１７４と、従動輪１７２及び駆動輪１７３に掛け回した履帯１７５とで構成されている。１７６は走行体１７０のトラックフレーム１７１と本体フレーム１０１とを回転可能に接続する旋回フレーム、１７７は本体フレーム１０１を走行体１７０に対して旋回駆動させる駆動装置である。
【００６１】
１７８は動力装置で、この動力装置１７８は、本体フレーム１０１上に設けられている。この動力装置１７８内には、搬送コンベア１０２、添加材供給装置１２０、解砕装置１５０、走行体１７０、駆動装置１７７等の動カ源となるエンジン（図示せず）や、このエンジンによって駆動される少なくとも１つの油圧ボンプ（図示せず）、この油圧ボンプからの圧油の方向及び流量を制御する複数のコントロールバルブからなる制御弁装置（図示せず）等が備えられている。１７９は解砕コンベア装置１００Ａの運転席で、この運転席１７９は、動力装置１７８の前側（図１４中左側）の区画に設けられており、走行体１７０を操作する操作レバー１８０等が配してある。その他の構成は、先に説明した解砕コンベア装置１００と同様である。
【００６２】
この以上の構成の本実施の形態においても、制御装置によって、図１３で説明した制御手順を実行することにより、同様の効果を得ることができる。また、この図１４の解砕コンベア装置１００Ａは、動力装置１７８を備えているので、各機器の駆動装置を外部電源等を使用することなく単体で作動させることが可能となり、持ち込んだ現場で即座に作業が可能となる。また、走行体１７０を備えているため、現場内で高い機動性を発揮し、レイアウト変更が容易となり、また、クレーン等といった特別な作業機械を用意しなくても、トレーラの荷台に自力で上り下りできるので、現場間搬送が容易となる。更に、走行体１７０は履帯１７５を備えたいわゆるクローラ式のものであるため、工事現場等において、軟弱な地盤に対しても容易に乗り入れることができ、現場の地盤の条件にあまり制限されず、作業スペースを有効に活用できる。また、仮に搬送コンベア１０２の旋回機能がない場合、解砕コンベア装置１００Ａの土砂の受入位置や放出位置を変更するためには、走行体１７０を駆使してピボットターンさせ、解砕コンベア装置１００Ａ自体の位置を微動制御しなければならず、作業者にとって大変煩わしい作業となるが、搬送コンベア１０２が走行体１７０に対して旋回するため、土砂の受入位置や搬出位置を容易に変更することができる。
【００６３】
なお、以上において、最終的に解砕装置１５０の過負荷が解消できなかった場合、異常をインジケータ表示する例を説明したが、例えば、警告音を発したり警告灯表示を行う構成に代えても、またこれらを適宜組合せても良い。また、解砕装置１５０の運転状態は、駆動装置１６１の電流値の他、駆動装置１６１の回転数や回転速度を直接検出することも考えられ、この場合には、検出した回転数や回転速度が、予め設定したしきい値を下回ったとき、前述の負荷軽減の措置を行うようにすれば足りる。また、駆動装置１６１を電動モータとしたが、油圧モータとした場合には、回転数や回転速度の他に、油圧モータの入口圧を圧力スイッチ等によって検出し、駆動装置の負荷状態を運転状態として検知することも考えられる。この場合は、検出したモータ入口圧が、予め設定したしきい値を超えたときに、前述の負荷軽減の措置を行うようにすれば良い。
【００６４】
また、以上において、解砕コンベア装置１００，１００Ａは、いずれも解砕装置を２台有する例を図示したがが、解砕装置の台数に限定はなく、少なくとも１台設けてあれば良い。もちろん３台以上設けても良い。また、解砕コンベア装置１００Ａ、自走式土質改良機２００を、ともに履帯を有するいわゆるクローラ式の走行体を備えるものとしたが、これに限られず、例えばいわゆるホイール式の走行体を備えるものとしても良い。また、添加材供給装置１２０の添加材の供給部１２２をスクリュフィーダで構成したが、これにも限られず、例えばロータリフィーダ等を用いても構わない。これらの場合も同様の効果を得る。
【００６５】
また、解砕コンベア装置１００又は１００Ａとともに土質改良システムを構成する自走式土質改良機として、パドルミキサを備えたいわゆるミキシング方式の混合装置を搭載した自走式土質改良機２００を例示したが、当然ながら、解砕コンベア装置１００，１００Ａは、いわゆるスクリュミキサを備えた混合装置、或いは高速回転する回転打撃子等を用いて土砂及び土質改良材を解砕混合するいわゆる解砕方式の混合装置を備えた土質改良機の前段又は後段に配置した土質改良システムも構成可能である。もちろん、定置式の土質改良機と組合せることもある。自走式土質改良機２００の土質改良材供給装置において、土質改良材の供給部２１６としてロータリフィーダを図示したが、スクリュフィーダ等に代えても構わない。また、篩装置２０８を持たない自走式土質改良機を配置して土質改良システムを構成しても良い。逆に、改質対象となる土砂の性状によっては、解砕コンベア装置１００，１００Ａのホッパ１１５上に篩装置やあおりを設けても構わない。これらの場合も同様の効果を得る。
【００６６】
【発明の効果】
本発明によれば、無人運転下で解砕装置が過負荷状態に陥ったとしても、この過負荷状態を脱するよう、搬送コンベアや添加材供給速度、あるいは必要に応じて解砕装置を動作制御することで、事態に自動的に迅速対処することができ、高い処理効率を確保することができ、よって安定した土質改良作業に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の解砕コンベア装置の一実施の形態を配置した土質改良システムの一構成例の全体配置を表す側面図である。
【図２】本発明の解砕コンベア装置の一実施の形態の全体構造を表す側面図である。
【図３】本発明の解砕コンベア装置の一実施の形態の全体構造を表す図２中のIII−III断面図である。
【図４】本発明の解砕コンベア装置の一実施の形態の全体構造を表す図２の紙面直交方向奥側から見た側面図である。
【図５】本発明の解砕コンベア装置の一実施の形態に備えられた添加材供給装置の詳細構造を表す側面図である。
【図６】本発明の解砕コンベア装置の一実施の形態に備えられた添加材供給装置の詳細構造を表す上面図である。
【図７】本発明の解砕コンベア装置の一実施の形態に備えられた添加材供給装置の供給部及びシュートの詳細構造を表す側断面図である。
【図８】本発明の解砕コンベア装置の一実施の形態に備えられた解砕装置の詳細構造を表す側面図である。
【図９】本発明の解砕コンベア装置の一実施の形態に備えられた解砕装置の詳細構造を表す図８中のVIII−VIII断面による断面図である。
【図１０】本発明の解砕コンベア装置の一実施の形態に備えられた解砕装置の詳細構造を表す図９中のIX−IX断面による断面図である。
【図１１】本発明の解砕コンベア装置の一実施の形態に備えられた解砕装置の揺動部材及びカバーの揺動動作の説明図である。
【図１２】図１に示した自走式土質改良機の全体構成を表す側面図である。
【図１３】本発明の解砕コンベア装置の一実施の形態に備えられた制御装置による制御手順のフローチャートである。
【図１４】本発明の解砕コンベア装置の一変形例の全体構造を表す側面図である。
【符号の説明】
１００解砕コンベア装置
１００Ａ解砕コンベア装置
１０２搬送コンベア
１１５ホッパ
１２０添加材供給装置
１５０解砕装置
１６１駆動装置
１７８動力装置

Claims

土砂を受け入れるホッパと、
このホッパに受け入れた土砂を搬送する搬送コンベアと、
この搬送コンベア上の搬送土砂に、土砂の塑性を下げる添加材を供給する添加材供給装置と、
前記搬送コンベア上の搬送土砂を、前記添加材供給装置から供給された添加材とともに解砕する少なくとも１つの解砕装置と、
この解砕装置が過負荷状態に陥り予め設定した初期状態から減速した場合に、前記搬送コンベアによる土砂搬送速度及び添加材供給装置による添加材供給速度を減速する第１の手順、この第１の手順を行っても前記解砕装置の運転状態が初期状態に復帰しない場合に、土砂搬送及び添加材供給を停止した状態で前記解砕装置を正転方向及び逆転方向に繰り返し駆動させる第２の手順を実行可能な制御手段と
を備えたことを特徴とする解砕コンベア装置。
前記制御手段は、前記解砕装置を駆動する駆動装置の回転数又は負荷を基に、前記解砕装置の運転状態が過負荷状態に陥り予め設定した初期状態から減速したか、或いは前記初期状態に復帰したかを判定することを特徴とする請求項１記載の解砕コンベア装置。
前記解砕装置の駆動装置は油圧モータであり、前記制御手段は、この油圧モータの入口圧を基に、前記解砕装置の運転状態が過負荷状態に陥り予め設定した初期状態から減速したか、或いは前記初期状態に復帰したかを判定することを特徴とする請求項１又は２記載の解砕コンベア装置。
少なくとも前記搬送コンベア、添加材供給装置、及び解砕装置に動力を供給する動力装置を更に備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の解砕コンベア装置。