JP4017144B2 - 土質改良装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、製作した改良土を搬出コンベヤ等で外部に搬出し、ダンプトラック等に積み込む作業に好適な土質改良装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
道路を掘削したときの土等の原料土と、石灰などの改良材とを解砕、混合して製作する改良土は、前記掘削した溝などの埋め戻しに用いられている。この改良土を製作する、例えば自走式の土質改良装置等は埋め戻し現場の設置スペースの広さや、最大必要処理量の大小の関係から、前記現場から離れた場所に設置されることも多く、従ってこの場合、土質改良装置で製作した改良土をダンプトラック等に積載して現場に運搬する必要がある。
一般的に、土質改良装置からは、改良土を搬出コンベヤで外部に搬出し、ダンプトラックに積み込むことが行なわれている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ダンプトラックへの改良土積載重量が最大積載重量をオーバーしないようにするために、ダンプトラックに積載後、専用測定機器（例えば、車両全体の重量を測定する測定機器）を用いて測定する必要があるので、積込作業の能率が良くないという問題がある。
また、このため、積載重量オーバーにならない程度に少なめに積載して上記による測定をせず運搬することもあり、このときには、ダンプトラックの最大積載重量よりも少ないから、運搬の往復回数が多くなり、運搬コストが高くなると共に、作業能率が低下する。
【０００４】
本発明は、上記の問題点に着目してなされたもので、改良土の遠隔地への運搬作業の能率を向上し、運搬コストを低減できる土質改良装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記目的を達成するため、第１発明は、土質改良装置において、改良土の目標処理重量又は目標処理体積である目標処理量Ｗ、及び該目標処理量を１台の運搬車両に分割して排出するときの該目標処理量の積込完了までに前記運搬車両に移動の要求を報知する回数である途中報知回数ｎを設定する目標処理量設定手段と、改良土の実処理重量または実処理体積を測定または算出により求める実処理量検出手段と、予め、前記設定した改良土の目標処理量Ｗ、及び途中報知回数ｎを記憶し、前記記憶した目標処理量Ｗ及び途中報知回数ｎに基づき、排出をｍ回目に途中停止する累積処理量閾値Zmを式「Zm＝W×m／(n＋1)」により演算し、前記求めた改良土の実処理重量または実処理体積の積算値が前記累積処理量閾値に達したとき、報知指令を出力し、前記求めた改良土の実処理重量または実処理体積の積算値が前記目標処理量に達したとき、改良土の搬出を停止させる指令を出力する制御部とを備えた構成としている。
また、第２発明は、土質改良装置において、改良土の目標処理重量又は目標処理体積である目標処理量、及び該目標処理量を１台の運搬車両に分割して排出するときの該目標処理量の積込完了までに前記運搬車両に移動の要求を途中報知する報知処理量を設定する目標処理量設定手段と、改良土の実処理重量または実処理体積を測定または算出により求める実処理量検出手段と、予め、前記設定した改良土の目標処理量、及び報知処理量を記憶し、前記求めた改良土の実処理重量または実処理体積の積算値が前記報知処理量に達したとき、報知指令を出力し、前記求めた改良土の実処理重量または実処理体積の積算値が前記目標処理量に達したとき、改良土の搬出を停止させる指令を出力する制御部とを備えた構成としている。
【０００６】
第１発明または第２発明によると、改良土実処理量（重量または体積）を測定または演算により求め、求めた改良土実処理量の積算値が、目標処理量（例えば、改良土運搬用のダンプトラックの最大積載重量に相当する量）を１台の運搬車両に分割して排出するときの排出を途中停止する累積処理量閾値または報知処理量に達したとき、警報等により報知して土質改良装置のオペレータに手動停止させるように促す、及び目標処理量に達したとき、土質改良装置の搬出コンベヤを自動的に停止させるので、積載後にダンプトラックの積載重量を測定する必要がなく、作業能率を向上できる。しかも、最大積載重量限度まで積載して運搬できるので、運搬効率が良く、運搬コストを低減できる。
また、従来、改良土の搬出量を、搬出コンベヤの先端部に装着したレベルセンサ（光や超音波の反射波で高さ検出）によって、搬出コンベヤから搬出された改良土が積み上がったときのその山の高さ（レベル）として検出するものがあったが、これに比べて、埃による誤動作がなく、搬出コンベヤの先端部に装着したセンサは外部障害物との干渉により破損し易かったが、この恐れも無くなる。
【０００７】
第３発明は、第１または第２発明において、前記制御部が、改良土の実処理重量または実処理体積の積算値が前記累積処理量閾値または前記報知処理量、及び目標処理量に達したとき、改良土積込車両の運転手に報知する報知手段を有する構成としている。
【０００８】
第３発明によると、ダンプトラック等の運搬車両の運転手は、累積処理量閾値または報知処理量、及び積載目標値に達したことを運転席から離れることなく容易に知ることができ、よって分割積込時の排出途中停止時及び積込完了時から短時間の間にダンプトラックをスタートさせることができ、能率的に作業できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明に係る土質改良装置の適用例としての自走式土質改良装置の側面図である。図１において、自走式土質改良装置１はクローラ式走行装置を有する下部走行体２を備え、下部走行体２の上部に基台３を取付けている。そして、該基台３の前後方向一側上部には原料土ホッパ５を備え、原料土ホッパ５の下方には原料土を搬送するコンベヤ等からなる原料土フィーダ８を配設している。また、基台３の略中央上部には混合機７が搭載されており、前記原料土フィーダ８の搬送下流側端部は前記混合機７の投入口に向けて配設されている。
【００１０】
原料土ホッパ５と混合機７との間で、原料土フィーダ８の上方には、改良材を貯溜する改良材ホッパ６が設けられている。また、改良材ホッパ６の下部には図示しない回転フィーダの回転速度を制御することにより改良材供給量を制御可能とされた改良材フィーダ６ｂが配設され、さらに該改良材フィーダ６ｂの図示しない改良材排出口には改良材シュータ６ａが設けられており、原料土フィーダ８で搬送される原料土に改良材シュータ６ａを経由して改良材が供給されるようになっている。
【００１１】
また、混合機７の下方には、混合機７で原料土と改良材とを解砕、混合して製作した改良土を外部に搬出する搬出コンベヤ９が配設されており、該搬出コンベヤ９の下流側は基台３より前後方向他端側外方に向けて上向きに設けられている。そして、搬出コンベヤ９の中間部の所定区間には、該区間のコンベヤ上の改良土の重量を測定するコンベヤスケール１２が設けられている。
【００１２】
図２〜図６に基づき、第１実施形態を説明する。
まず、図２に示す制御装置のハード構成ブロック図により、ハード構成を説明する。
目標処理量設定手段２１は、バッチ処理でのトータルの改良土の目標処理重量又は目標処理体積（以下、両者を総称して目標処理量と呼ぶ）や、途中報知回数ｎを設定するものであり、例えばキーボード、設定専用スイッチ、ダイヤル付設定ボリュームなどで構成されている。ここで、バッチ処理とは、ダンプトラック等の運搬車両の１台に１回運搬分の改良土を積み込む作業のことであり、途中報知回数ｎとは、積込完了までの途中で所定量に達したときに報知する回数のことである。設定された目標処理量データおよび途中報知回数ｎは、制御器１０に入力される。
前記コンベヤスケール１２の測定した改良土重量値は、制御器１０に入力される。
【００１３】
第１流量制御弁１３ａは、制御器１０が後述の制御処理に基づき演算して求めた原料土フィーダ８の駆動油圧モータ１４の流量指令を受けて、図示しない油圧ポンプから吐出された圧油を制御して前記流量指令（停止指令も含む）に応じた流量を出力し、駆動油圧モータ１４の回転数を制御している。また、第２制御弁１３ｂは、制御器１０から改良材フィーダ６ｂの駆動油圧モータ１５の流量指令を受けて、図示しない油圧ポンプから吐出された圧油を制御して前記流量指令（停止指令も含む）に応じた流量を出力し、駆動油圧モータ１５の回転数を制御している。これらの駆動油圧モータ１４，１５の回転数は速度センサ１６，１７によりそれぞれ検出され、制御器１０にフィードバックされている。
また、切換弁２３は搬出コンベヤ９の駆動油圧モータ２４を駆動または停止するものであり、制御器１０からの駆動または停止指令を受けて、図示しない油圧ポンプから吐出された圧油を制御して前記駆動または停止指令に応じた流量を出力し、駆動油圧モータ２４を駆動している。
【００１４】
制御器１０はコンピュータ等の高速演算装置及び図示しない記憶装置を有しており、前記目標処理量設定手段２１から入力した目標処理量データをこの記憶装置に予め記憶する。そして、実制御時には、前記コンベヤスケール１２が所定時間毎に測定した改良土重量値を入力し、この入力データに基づき後述の所定の演算処理を行ない、改良土重量積算値が前記記憶した目標処理量に達したかの比較結果に基づいて、原料土フィーダ８、改良材フィーダ６ｂ及び搬出コンベヤ９の起動、停止を制御し、また報知手段２２に報知指令を出力している。
【００１５】
報知手段２２は、制御器１０からの報知指令を受けて、土質改良装置のオペレータに、改良土重量積算値が前記目標処理量設定値に対して所定の判定閾値に達したかを報知するものであり、ブザーやチャイム等の警報器、パトライトやランプ表示器等の表示器、及び報知メッセージやエラー番号等を表示する文字表示器の組み合わせにより構成されている。また、この報知手段２２はダンプトラック等の運転手にも上記同様に報知が可能なように、前記警報器の設置位置や音量、前記表示器や文字表示器の設置位置や向きがそれぞれ設定されている。なお、この報知手段２２として、ダンプトラック等の運転室に上記の警報器や表示器等を設け、前記報知指令を無線送受信によって該運転室の警報器や表示器等に送信して報知するようにしてもよい。
【００１６】
次に、図３に示す制御機能ブロック図により、制御装置の各制御機能を説明する。
実処理量検出手段は実作業での改良土の処理重量（実処理重量と言う）または処理体積（実処理体積と言う）を検出するもので、本実施例ではコンベヤスケール１２により実処理重量を測定しており、以後、簡易のため、実処理量検出手段１２と言う。また、処理重量及び処理体積を総称して処理量と呼ぶ。
なお、処理体積を測定する場合には、原料土の供給体積を、例えば原料土フィーダ８の搬送原料土高さを一定値に制限して、その原料土高さとそのときの搬送速度とから算出し、また改良材フィーダ６ｂの改良材添加体積を、改良材フィーダ６ｂの回転速度から算出し、これらの原料土の供給体積と改良材処理体積とを加算して測定することができる。
【００１７】
実処理量積算手段５２は、上記実処理量検出手段１２にて求めた実処理量をバッチ処理開始時より積算した積算値ΣＷｉを求める。
【００１８】
目標処理量設定手段は、バッチ処理の目標処理量Ｗと、途中で警報等により報知する回数ｎ（ただし、ｎ≧０）とを設定するものである。前記目標処理量設定手段２１で構成され、以下同一符号２１で呼ぶ。
閾値演算手段５１は、前記設定された目標処理量Ｗと警報回数ｎとから、各ｍ回目の累積処理量閾値Ｚｍを次式により求める。
Ｚｍ＝Ｗ×ｍ／（ｎ＋１） （１）
ただし、ｍ＝１〜ｎの整数とする。
【００１９】
次に、処理量比較手段５３は、制御が進むに伴って上記で求めた実処理量積算値ΣＷｉと前記累積処理量閾値Ｚｍとを順次比較してゆき、実処理量積算値ΣＷｉが累積処理量閾値Ｚｍに達したかをチェックする。そして、累積処理量閾値Ｚｍに達したとき、報知指令を出力する。また、目標処理量Ｗに達したとき、原料土フィーダ８、改良材フィーダ６ｂ及び搬出コンベヤ９を停止させ、改良土の搬出を停止させる。
【００２０】
次に、図４に示すフローチャートに基づき、図５および図６を参照して、制御手順を説明する。なお、図５は、分割積込時の運搬車両移動説明図であり、土質改良装置１およびダンプトラック６０の平面図で示している。また、図６は、分割積込時の運搬車両の積込位置説明図であり、警報回数ｎ＝２の例である。
まず、ステップＳ１では、予め目標処理量Ｗ及び警報回数ｎを設定しておく。（目標処理量設定手段２１）そして、ステップＳ２で、ｎ≧１と設定されている場合、バッチ処理途中でｍ回目の警報を発するときの判定のための累積処理量閾値Ｚｍを、前記（１）式で求める。（閾値演算手段５１）さらに、ステップＳ３で、引数ｍの初期値を１にセットする。（処理量比較手段５３）
【００２１】
次に、実作業での制御時には、まずステップＳ４で、原料土フィーダ８、改良材フィーダ６ｂ、混合機７および搬出コンベヤ９をそれぞれ駆動して土質改良作業を行い、製作した改良土を搬出コンベヤ９で搬出して、ダンプトラックに積み込む。（処理量比較手段５３、各駆動部１３ａ，１３ｂ，２３）このとき、ダンプトラックは、図５及び図６に示すように、搬出コンベヤ９の先端部がベッセル（荷台）の前側位置になるように停車させておく。そして、ステップＳ５で、改良土の実処理量を検出する。（実処理量検出手段１２）さらに、ステップＳ６で、この検出した実処理量を積算し、積算値ΣＷｉを演算する。（実処理量積算手段５２）
【００２２】
次に、ステップＳ７でｎが０かチェックし、０のときには途中での報知は無いのでステップＳ１２へ処理を移行し、ｎが０でないとき、即ちｎ≧１のときは、ステップＳ８でｍ＝ｎ＋１かをチェックする。そして、ｍ＝ｎ＋１のときには、ステップＳ１２へ処理を移行し、ｍ≠ｎ＋１のときには、ステップＳ９で前記積算値ΣＷｉが累積処理量閾値Ｚｍに達したかをチェックする。積算値ΣＷｉが累積処理量閾値Ｚｍに達していないときには、ステップＳ４へ戻って処理を繰り返し、積算値ΣＷｉが累積処理量閾値Ｚｍに達した（すなわちΣＷｉ≧Ｚｍ）ときには、ステップＳ１０で、土質改良装置のオペレータおよびダンプトラックの運転手へ、報知手段２２によりｍ回目の累積処理量閾値Ｚｍに達したことを報知する。ダンプトラックの運転手は、これを受けて図５の矢印方向にダンプトラックを前進させて２点鎖線で示す位置に停車させ、図６に示すように次の積込位置に搬出コンベヤ９から搬出される改良土を積み込む。なお、このとき、土質改良装置のオペレータは改良土の搬出を手動で停止させてもよいし、または継続させてもよい。次に、ステップＳ１１で、引数ｍを１だけ増加して累積処理量閾値Ｚｍのレベルを上げ、ステップＳ４へ戻る。（処理量比較手段５３）
【００２３】
ステップＳ１２では、前記実処理量積算値ΣＷｉが目標処理量Ｗに達したかチェックし、達してないときにはステップＳ４に戻る。そして、達しているときには、土質改良装置のオペレータおよびダンプトラックの運転手へ、報知手段２２により目標処理量Ｗに達したことを報知すると共に、原料土フィーダ８、改良材フィーダ６ｂおよび搬出コンベヤ９を自動停止して、改良土の搬出を停止させる。（処理量比較手段５３）なお、このとき、土質改良装置のオペレータが、改良土の搬出を手動停止するようにしてもよい。
【００２４】
上記第１実施形態によると、以下の効果が得られる。
各ダンプトラックの積載重量や容積に応じて、バッチ処理毎の改良土の目標処理量（重量または体積）を設定可能とし、このバッチ処理中の実処理量積算値がこの設定された目標処理量に達したら、警報等でオペレータに報知して改良土搬出を手動停止させるように促したり、または自動的に改良土搬出を停止させるので、ダンプトラックの積載重量を精度良く管理できる。このため、積込み後に積載重量の測定の必要がないので、積込作業が能率良く行なえる。また、ダンプトラック等の運搬車両の最大積載重量限度まで積み込み可能となるので、運搬効率が良くなり、運搬コストを低減できる。
【００２５】
また、従来、搬出コンベヤの先端部に装着したレベルセンサ（光や超音波の反射波で高さ検出するもの）によって、搬出コンベヤから搬出された改良土が積み上がったときのその山の高さ（レベル）を検出し、このレベルに基づき改良土の搬出量を検出するものがあったが、これに比べて、埃や振動等による誤動作がなく、さらに搬出コンベヤの先端部にセンサが装着してあることによるセンサと外部障害物との干渉による破損も発生しなくなる。
【００２６】
目標処理量を所定回数に分割してその分割した処理量に実処理量積算値が達したときに警報等で土質改良装置のオペレータに報知するようにし、このとき分割する警報回数ｎを設定可能としたので、運搬車両のベッセルの大きさや形状に応じて上記警報回数ｎを設定することにより、報知手段からの途中の報知の度に運搬車両の積込位置を順次変えて、目標処理量を分割してベッセルに積み込むことができる。したがって、積込後のベッセル上の改良土の均し作業の手間を最小限にできて積込作業の能率向上ができると共に、ベッセルに略均一に万遍無く積み込めるので、ダンプトラックの最大積載重量まで確実に積み込むことができる。
【００２７】
また、途中の分割処理量に達したとき、またはダンプトラック等の運搬車両の最大積載量（重量または体積）に達したときに、報知手段２２で運搬車両の運転手にも報知するようにしたため、運転手は運転席から離れなくてもこれを容易に知ることができ、報知に従ってすぐに運搬車両を次の積込位置へ移動させる、または運搬目的地に向けて出発できるので、積込作業を短時間で終了でき、作業能率を向上できる。
【００２８】
次に、図７〜図１３により第２実施形態を説明する。
図７は、第２実施形態に係る改良材ホッパ取付部の正面図であり、図１のＸ視図である。本実施形態の土質改良装置１の構成は、前記図１に示したものに対して、さらに図７に示すように、改良材ホッパ６の下部には改良材添加重量を測定するロードセル１１が設けられており、改良材ホッパ６はロードセル１１を介して基台３上に搭載されている。このロードセル１１は、改良材ホッパ６及び改良材フィーダ６ｂの重量と該改良材ホッパ６及び改良材フィーダ６ｂ内の改良材の重量とを測定している。
【００２９】
図８は、第２実施形態に係る制御装置の構成ブロック図であり、ここでは図２に示す第１実施形態と異なる構成のみを説明する。
前記ロードセル１１により所定時間毎に測定した重量値は、制御器１０に入力される。
制御器１０は、この測定した重量値及び前記コンベヤスケール１２が所定時間毎に測定した改良土重量値をそれぞれ入力し、これらの入力データに基づき後述の所定の演算処理を行ない、改良材フィーダ６ｂの回転数及び原料土フィーダ８の搬送速度を制御する。また、このときの演算により求めた改良土の実処理量積算値が前記記憶した目標処理量に達したかの比較結果に基づいて、原料土フィーダ８、改良材フィーダ６ｂ及び搬出コンベヤ９の起動、停止を制御し、また報知手段２２に報知指令を出力している。
なお、本例では、原料土フィーダ８の搬送速度及び改良材フィーダ６ｂの回転数の制御を行う場合について説明するが、いずれか一方のみの制御でもよい。
【００３０】
また、データ入力のための操作部１８を備えており、オペレータの操作によって操作部１８から後述のような作業量（単位時間当りの原料土処理量）目標値、原料土比重、添加率（原料土処理重量に対する改良材添加重量の比）、原料土の含水比（単位重量の原料土に含まれる水の重量）、及び改良材比重（改良材比重の初期値）などの値が入力され、作業開始前に予め制御器１０に設定される。
【００３１】
次に、図９に示す制御機能ブロック図に基づき、制御器１０の演算処理手順を説明する。なお、図９で、各機能を表すブロック内にはオペレータにより設定されるデータ、演算により求められるそれぞれのデータ名、またはその機能等を記載している。
【００３２】
オペレータは、予め原料土重量Ｗｊ、原料土密度ｑ、重量添加率Ｖｊ、含水比ｊ、原料土体積修正係数Ｋｗ、改良材比重Ｃ及び改良材比重修正係数Ｋｖを制御器１０に設定しておく。ここで、原料土重量Ｗｊは目標作業量の時間当りの原料土重量Ｗｊ（単位：例えばｔ／Ｈ）であり、原料土密度ｑは単位体積当りの原料土重量（単位：例えばｔ／ｍ３）を表し、重量添加率Ｖｊは単位重量の原料土に対する改良材の重量添加割合（単位：例えば％）を表し、また含水比ｊは単位重量の原料土内の水分の重量比（単位：例えば％）を表している。また、原料土体積修正係数Ｋｗは、詳細は後述するように使用原料土重量の実績（実測値に略近い）と計算値とのずれに応じて目標作業量の原料土体積を修正するための係数で、その初期値は通常１に設定される。さらにまた、改良材比重Ｃは単位体積当りの改良材の重量（単位：例えばｔ／ｍ３）であり、改良材比重修正係数Ｋｖは、目標改良材添加体積を演算するために用いる前記改良材比重Ｃを、改良材添加重量の実測値と計算値とのずれに応じて修正するための係数で、その初期値は通常１に設定される。
【００３３】
制御器１０は制御開始時に、まず、原料土体積演算部２７で、前記設定された原料土重量Ｗｊ及び原料土密度ｑに基づき、目標作業量として、時間当り処理する原料土体積ＷＴ（単位：例えばｍ３／Ｈ）を数式「ＷＴ＝Ｗｊ／ｑ」により求める。
【００３４】
そして、制御時は、まず理論原料土体積演算部２８で、この時間当り処理する原料土体積ＷＴと、前記設定された原料土体積修正係数Ｋｗとに基づき、時間当り処理する理論原料土体積Ｗ０を数式「Ｗ０＝ＷＴ／Ｋｗ」によって求める。
次に、原料土フィーダ目標速度演算部２９で、前記求めた時間当りの理論原料土体積Ｗ０を満たす原料土フィーダ８の目標速度を演算し、これを速度指令Ｃａとして出力する。そして、原料土フィーダ速度制御部３０は、この速度指令Ｃａと、原料土フィーダ８の速度センサ１６からの速度フィードバック信号との偏差値に応じて前記流量制御弁１３の第１制御弁１３ａの流量を制御し、原料土フィーダ８の駆動油圧モータ１４の回転数を制御する。
【００３５】
また、制御器１０は制御開始時に、まず改良材添加重量比演算部３２で、前記設定された原料土密度ｑ、重量添加率Ｖｊ及び含水比ｊに基づき、単位体積当りの原料土から水分を除いた真の原料土に対する改良材の添加重量比Ｖ（単位：例えばｋｇ／ｍ３）を、数式「Ｖ＝ｑ×Ｖｊ×（１−ｊ）」によって求める。
【００３６】
そして、制御時は、まず理論改良材添加体積比演算部３４で、前記求めた真の原料土に対する改良材の添加重量比Ｖと、前記設定された改良材比重修正係数Ｋｖによって修正された改良材比重Ｃｎ（＝Ｃｎ-1×Ｋｖ、但しｎは所定サーボ演算周期時間毎の演算回数を表す）に基づき、原料土に対する改良材添加体積を表す理論改良材添加体積比ＶL （単位：例えばリットル／ｍ３）を数式「ＶL ＝Ｖ／Ｃｎ」によって演算する。次に、改良材添加速度演算部３５で、この求めた理論改良材添加体積比ＶL と、前記求めた時間当り処理する原料土体積Ｗとに基づき、時間当りに要する改良材添加速度Ｑ（単位：例えばリットル／Ｈ）を数式「Ｑ＝Ｗ×ＶL 」によって演算し、これを改良材添加速度目標値として出力する。
【００３７】
次に、改良材フィーダ目標速度演算部３６で、上記改良材添加速度Ｑを満たす改良材フィーダ６ｂの駆動油圧モータ１５の速度を求め、これを速度指令Ｃｂとして出力する。なお、この速度指令Ｃｂは、改良材フィーダ６ｂの駆動油圧モータ１５の回転速度と改良材添加量との関係を表す関係式又はデータテーブルに基づいて求められる。そして、改良材フィーダ速度制御部３７で、この求めた速度指令Ｃｂと、改良材フィーダ６ｂの速度センサ１７からの速度フィードバック信号との偏差値に応じて前記流量制御弁１３の第２制御弁１３ｂの流量を制御し、改良材フィーダ６ｂの駆動油圧モータ１５の回転数を制御する。
【００３８】
さらに、積分器３９で、速度センサ１７からの速度フィードバック信号に基づく改良材フィーダ６ｂの速度の積分値Ｓ１を演算する。
次に、改良材添加重量積算値演算部４０で、この積算値Ｓ１と、前記改良材比重Ｃｎとから、前記駆動油圧モータ１５の回転速度と改良材添加量との関係に基づき、改良材添加重量の積算計算値Ｖｓを数式「Ｖｓ＝Ｓ１×Ｃｎ」によって求める。この改良材添加重量の積算計算値Ｖｓは、図示しない表示器に表示される。
【００３９】
次に、積分器３１で速度センサ１６からの速度フィードバック信号に基づく原料土フィーダの積分値Ｓ２を演算する。そして、原料土体積積算値演算部４２で、この積算値Ｓ２と前記原料土体積修正係数Ｋｗとから、原料土体積積算値Ｗａを数式「Ｗａ＝Ｓ２×Ｋｗ」によって求める。
【００４０】
そして、第１原料土重量積算値演算部４３で、この求めた原料土体積積算計算値Ｗａと前記原料土密度ｑとに基づき、第１原料土重量積算値Ｗｗを数式「Ｗｗ＝Ｗａ×ｑ」によって演算する。
【００４１】
また一方、搬出コンベヤ９に設けられたコンベヤスケール１２により測定された改良土重量値を、改良土測定重量積算値演算部４５で作業開始時から積分して改良土測定重量積算値を求める。そして、次に、第２原料土重量積算値演算部４７で、この求めた改良土測定重量積算値から前記演算した改良材添加重量積算計算値Ｖｓを差し引いた原料土重量の積算値を第２原料土重量積算計算値Ｗｓとして求める。
【００４２】
さらに、原料土重量補正率演算部４８で、この求めた第２原料土重量積算計算値Ｗｓと、前記求めた第１原料土重量積算値Ｗｗとの比Ｍを求める。
次に、原料土体積修正係数演算部２５で、この求めた比Ｍを新たな原料土体積修正係数Ｋｗとして更新する。
これにより、原料土の供給重量が、設定された原料土重量Ｗｊと等しくなるように制御する。
【００４３】
また、実測改良材添加重量積算値演算部４６は、ロードセル１１で測定した重量値から実測改良材添加重量積算値Ｖａを演算する。すなわち、所定時間毎の重量測定値と前回測定値との差がその間の改良材添加重量であり、この添加重量の積算値を求めている。
次に、改良材比重補正率演算部４９で、この求めた実測改良材添加重量積算値Ｖａと、前記求めた改良材添加重量積算計算値Ｖｓとの比Ｐを求める。そして、改良材比重修正係数演算部２６で、この求めた比Ｐを新たな改良材比重修正係数Ｋｖとして更新する。
【００４４】
本実施形態の目標処理量設定手段２１は、バッチ処理の目標処理量Ｗと、バッチ処理途中で報知するための処理量Ｗｍとを設定するものである。ただし、０＜Ｗｍ＜Ｗで、引数ｍは正の整数であり、Ｗｋ＜Ｗk+1 ；ｋ＝１〜(ｎ−１)の整数で、ｎはＷｍの設定個数とする。すなわち、処理量Ｗｍの各設定値は、バッチ処理途中で報知するための判定閾値である。
【００４５】
本実施形態の実処理量積算手段５２は、前記改良材添加重量積算値演算部４０で求めた改良材添加重量積算計算値Ｖｓと、前記第１原料土重量積算値演算部４３で求めた第１原料土重量積算値Ｗｗとを加算して、バッチ処理開始時より積算した改良土実処理量の積算値ΣＷｉを求める。
そして、処理量比較手段５３は、制御が進むに伴って上記で求めた改良土実処理量積算値ΣＷｉと前記途中報知処理量Ｗｍとを順次比較してゆき、実処理量積算値ΣＷｉが処理量Ｗｍに達したかをチェックする。そして、処理量Ｗｍに達したとき、報知指令を報知手段２２に出力する。また、前記目標処理量Ｗに達したとき、原料土フィーダ８、改良材フィーダ６ｂ及び搬出コンベヤ９を停止させ、改良土の搬出を停止させる。
【００４６】
以上の処理を繰り返すことにより、改良材添加重量の実測値と計算値（制御値）とのずれの大きさに応じて、制御演算時に用いる改良材比重の大きさを補正することができ、また改良土重量の実測値と改良材添加重量の実測値との差から求めた原料土重量の実測値と計算値（制御値）とのずれの大きさに応じて、制御演算時に用いる原料土体積すなわち制御作業量目標値の大きさを適正に補正することができる。このため、改良材比重の設定値が実際値と異なっていても、適正値に補正され、これに基づいて改良材添加量及び原料土供給量が補正されて制御されるので、図１１に示すように改良材添加重量すなわち改良材重量実測値の減少カーブが目標に略等しくなるように制御される。この結果、混合比精度が良い改良土を製作できる。
【００４７】
ここで、実測改良材添加重量積算値演算部４６での演算処理方法について図１１〜図１３により詳細に説明する。図１１は、ロードセル１１で測定した重量値の経過時間に対する変化を示している。
ロードセル１１で測定した重量値は改良材ホッパ６と改良材フィーダ６ｂ及びその中に貯溜されている改良材の合計重量を示しており、土質改良作業で改良材が添加されるに従ってその添加量に応じた傾斜角度で減少する。所定のサーボ演算周期時間Δｔの間隔を有する時刻ｔ１，ｔ２の時に読み込まれたロードセル１１の測定値の差値が、前回演算処理時から今回演算処理時までの間の改良材添加重量ΔＶに相当する。そして、この改良材添加重量ΔＶの積算値を実測改良材添加重量積算値Ｖａとする。
【００４８】
一方、改良材ホッパ６内の貯溜改良材量が減少すると、作業員は新たな改良材袋から改良材ホッパ６内に投入するので、重量測定値は図１２に示すようにステップ状に増加する。また、作業員が改良材ホッパ６回りの監視やメンテナンス等を行なう場合には改良材ホッパ６部に昇降して作業することがあり、この場合にも図１３に示すようにステップ状の重量測定値の増減が起こる。また、自走式土質改良装置の場合、走行しながら改良作業を行っている時に車体の振動に伴って重量測定値が変動することもある。このような重量測定値の急激な増減は、前述の実測改良材添加重量積算値Ｖａの演算処理においては誤差要因（ノイズ）となるので、この影響を除去するために以下の処理が成される。
【００４９】
（誤差要因の発生判定）
下記の少なくともいずれかの場合に、誤差要因の発生と判定される。
（１）重量測定値がこれまでの減少傾向による予測ラインから所定値以上大きく外れたとき
（２）重量測定値が所定値以上の傾斜角で急激に変化したとき
【００５０】
（誤差要因の除去処理）
誤差要因の発生と判定したら、次のような処理が行なわれる。
（１）その時の急激な変化分の測定値は無視し、前述の原料土体積修正係数Ｋｗ及び改良材比重修正係数Ｋｖの更新による補正演算を中止し、それまでの係数を用いて制御演算処理を行う。補正演算の中止の間は、チャイム等を鳴らしたり、警告ランプ等を点灯したり、警告メッセージを表示したりなど、オペレータに対して注意を促すようにする。
（２）誤差要因の発生後、重量測定値の急激な変化が安定したら、上記補正演算中止処理を自動的に解除し、測定値に基づく改良材添加重量及び実測改良材添加重量積算値Ｖａの演算を行ない、これによる上記各係数の更新、及びこの更新による補正演算を再開する。
なお、補正演算中止処理の解除方法としては上記に限らず、例えば、図示しない解除スイッチ等を設けてオペレータが改良材投入の完了後やメンテナンスで改良材ホッパ６部から降りた後にこの解除スイッチ等を手動で操作したとき、または所定時間経過後に自動的に、解除するようにしても構わない。
【００５１】
このようにして、改良材重量の測定値に外乱が生じても、この外乱の影響を除去するように演算処理しているので、正確に改良材重量を測定でき、精度の良い混合比の改良土を製作できる。
また、エア圧送によって改良材を投入する場合の比重の変化や、改良材ホッパの上部と下部での比重の変化等があっても、正確に改良材の供給重量を管理できる。
【００５２】
次に、第２実施形態での改良土実処理量の監視に係る制御手順を、図１０に示すフローチャートにより説明する。なお、前述の図４のフローチャートでの処理と同じ処理内容のステップには同一符号を付し、ここでは、簡単に説明する。
まず、ステップＳ２１では、予め目標処理量Ｗ及び途中での報知処理量Ｗｍを設定しておく。ただし、報知処理量Ｗｍの設定個数をｎとする。（目標処理量設定手段２１）そして、ステップＳ２２で、引数ｍの初期値を１にセットする。（処理量比較手段５３）
【００５３】
次に、実作業での制御時には、ステップＳ４で、土質改良作業を行い、製作した改良土を搬出コンベヤ９で搬出してダンプトラックに積み込み（処理量比較手段５３、各駆動部１３ａ，１３ｂ，２３）、そしてステップＳ２３で、この間の原料土重量積算値Ｗｗ及び改良材添加重量積算値Ｖｓを演算により求める。（第１原料土重量積算値演算部４３、改良材添加重量積算値演算部４０）さらに、ステップＳ６で、この求めた各積算値の加算により改良土実処理量の積算値ΣＷｉを演算する。（実処理量積算手段５２）
【００５４】
次に、ステップＳ２４で報知処理量Ｗｍが設定されているかチェックし、設定されていないとき、すなわち設定値が無いときには途中での報知は無いのでステップＳ１２へ処理を移行し、報知処理量Ｗｍが設定されているときは、ステップＳ８でｍ＝ｎ＋１かをチェックする。そして、ｍ＝ｎ＋１のときには、ステップＳ１２へ処理を移行し、ｍ≠ｎ＋１のときには、ステップＳ２５で前記積算値ΣＷｉが報知処理量Ｗｍに達したかをチェックする。積算値ΣＷｉが報知処理量Ｗｍに達していないときには、ステップＳ４へ戻って処理を繰り返し、積算値ΣＷｉが報知処理量Ｗｍに達したときには、ステップＳ１０で、土質改良装置のオペレータおよびダンプトラックの運転手へ、報知手段２２によりｍ回目の報知処理量Ｗｍに達したことを報知する。ダンプトラックの運転手は、これを受けて前述と同様にダンプトラックを所定距離前進させ、次の積込位置に搬出コンベヤ９から搬出される改良土を積み込む。なお、このとき、土質改良装置のオペレータは改良土の搬出を手動で停止させてもよいし、または継続させてもよい。次に、ステップＳ１１で、引数ｍを１だけ増加して報知処理量Ｗｍのレベルを上げ、ステップＳ４へ戻る。（処理量比較手段５３）
【００５５】
ステップＳ１２では、前記実処理量積算値ΣＷｉが目標処理量Ｗに達したかチェックし、達してないときにはステップＳ４に戻る。そして、達しているときには、土質改良装置のオペレータおよびダンプトラックの運転手へ、報知手段２２により目標処理量Ｗに達したことを報知すると共に、原料土フィーダ８、改良材フィーダ６ｂおよび搬出コンベヤ９を自動停止して、改良土の搬出を停止させる。（処理量比較手段５３）なお、このとき、土質改良装置のオペレータが、改良土の搬出を手動停止するようにしてもよい。
【００５６】
なお、上記実施形態では、改良土実処理量の積算値を、演算して求めた原料土重量積算値と改良材添加重量積算値との加算により求めたが、演算により改良土実処理量の積算値を求める方法はこれに限定されず、等価的に求めることができる方法であればよい。
【００５７】
また、改良材重量の測定手段にロードセルを用いた例で説明したが、これに限定されず、例えば歪ゲージ、又はコンベヤスケール等を用いてもよい。
また、自走式土質改良装置としてクローラ式走行装置を有する例で説明したが、車輪式であってもよい。
【００５８】
さらに、実施形態では、改良材重量の実測値と演算値（制御値）とのずれ量に基づいて、このずれ量が小さくなるように改良材添加量の制御量を補正しているが、これに限らず、目標の混合比を満たすように改良材重量の前記実測値に応じた原料土供給重量とする制御を行なっても構わないことは勿論である。
また、改良材の添加重量を測定し、この測定値と改良材添加重量の計算値（制御値）とのずれ量に基づいて、このずれ量が小さくなるように改良材添加の制御量又は原料土供給制御量を補正するための演算方法は、上記に限定するものではない。例えば、改良材添加重量積算値Ｖｓと改良材添加重量比Ｖとに基づき、前記原料土体積積算値Ｗａを求めるようにしてもよい。
【００５９】
第２実施形態によると、演算して求めた原料土重量積算値と改良材添加重量積算値との加算により改良土実処理量の積算値を求め、この積算値が予め設定した目標処理量に達したときに報知するので、第１実施形態と同様の効果が得られ、運搬車両への改良土積込作業の能率向上、運搬効率向上、および運搬コスト低減ができる。このとき、改良材の添加重量の実測値と上記演算値との差異に応じて、上記演算に用いる改良材比重を補正しているため、上記演算により求めた改良土実処理量の積算値の精度が良く、改良土運搬量を精度良く管理できる。
【００６０】
また、積込完了までの途中で報知する処理量レベルをそれぞれ設定可能としたので、積込む対象のダンプトラック等運搬車両の最大積載重量、ベッセルの大きさや形状、積込位置等に応じて前記報知処理量レベルをそれぞれ設定し、積込位置を変更すべき時に適切に報知できるから、積込後のベッセル上の改良土の均し作業の手間を最小限にできて積込作業の能率向上ができると共に、ベッセルに略均一に万遍無く積み込めるので、ダンプトラックの最大積載重量まで確実に積み込むことができる。
さらに、ダンプトラック等の運転手にこのときの積込位置変更時点や、積込完了時点を報知するので、運転手は運転席から離れなくても容易にこれを知り、報知に従って運搬車両を移動できるから、作業性が良い。
その他の効果は、第１実施形態と同様である。
【００６１】
次に、図１４により第３実施形態を説明する。図１４は、第３実施形態に係る制御装置の構成ブロック図である。図２に示した第１実施形態の構成と異なる構成を説明する。
本実施形態は、演算により実処理体積及び実処理重量を求め、この求めた結果に基づいて途中警報を出力する方法である。
制御装置は操作部１８ａを備えており、この操作部１８ａから上記実処理体積及び実処理重量を求めるための以下のような制御定数を入力可能となっている。制御定数としては、原料土フィーダ８のすり切り高さｈ、原料土フィーダ８の幅Ａ、原料土比重α等があり、これらは予め操作部１８ａで設定されて制御器１０内に記憶されている。なお、原料土フィーダ８のすり切り高さｈは、原料土フィーダ８の原料土搬出口の上部に設けたかき出しロータ５ａ（図１参照）によって擦り切られた搬出原料土の高さを表しており、原料土フィーダ８の幅Ａは、原料土フィーダ８の搬送方向に対して左右方向幅を表している。
【００６２】
実作業時に、制御器１０は、原料土フィーダ８の速度センサ１６から入力した原料土フィーダ速度Ｖｆと、前記記憶している原料土フィーダ８のすり切り高さｈおよび幅Ａとに基づき、単位時間時間当りの実処理体積を数式「実処理体積＝ｈ×Ａ×Ｖｆ」により演算して求める。そして、実処理重量積算値ΣＷを、数式「実処理重量積算値ΣＷ＝Σ（実処理体積×原料土比重α）」により求める。次に、以下第１実施形態と同様にして、この求めた実処理重量積算値ΣＷと、前記ｍ回目の累積処理量閾値Ｚｍとを順次比較してゆき、実処理重量積算値ΣＷが累積処理量閾値Ｚｍに達したかをチェックし、累積処理量閾値Ｚｍに達したとき、ｍ回目の報知を行う。なお、本例での累積処理量閾値Ｚｍとしては、混合比を考慮した改良材の累積重量分を差し引いた値を設定している。
【００６３】
本実施形態によると、原料土重量または改良土重量の測定に、コンベヤスケールを用いることなく、所定の演算により求めているので、コンベヤスケールが不要となり、構成が簡単で、製造コストを安くできる。また、演算処理が非常に簡単になり、処理時間がかからない。
なお、改良材の単位時間当りの実処理体積および実処理重量を改良材フィーダ６ｂの回転速度から演算により求め、この改良材の実処理重量積算値と、上記で求めた原料土実処理重量積算値との加算から改良土の実処理重量積算値を求め、これとｍ回目の累積処理量閾値Ｚｍとの比較を行なうようにしてもよい。
【００６４】
以上説明したように、本発明によると、以下の効果を奏する。
土質改良装置において、改良土を運搬する運搬車両の最大積載重量または最大積載容量に応じて、予め目標処理量（重量または体積）を設定しておき、実作業時に改良土の実処理量（重量または体積）を測定または演算により求め、この求めた実処理量が前記目標処理量に達したときに報知するようにしたため、運搬車両の積載重量を精度良く管理することができ、従って、改良土の運搬車両への積込後に運搬車両の積載重量を測定する必要がなくなり、積込作業の能率を向上できると共に、運搬効率向上および運搬コスト低減ができる。また、搬出コンベヤの先端部に装着する処理量レベルセンサが不要となるので、埃等による誤動作がなく、センサ破損もなく、実処理量検出の信頼性を向上できる。
【００６５】
さらに、目標処理量までの途中の報知処理量または報知回数を設定し、これに基づき、前記実処理量が所定の報知処理量に達したときに報知するようにしたため、目標処理量を分割してベッセルに積み込むことが精度良くできる。したがって、積込後のベッセル上の改良土の均し作業の手間を最小限にできて積込作業の能率向上ができると共に、ベッセルに略均一に万遍無く積み込めるので、ダンプトラックの最大積載重量まで確実に積み込むことができる。
また、途中の報知処理量に達したとき、または運搬車両の最大積載量（重量または体積）に達したときに、運搬車両の運転手にも報知するようにしたため、運転手は運転席から離れなくてもこれを容易に知ることができ、報知に従って作業することにより積込作業の能率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る自走式土質改良装置の側面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る制御装置の構成ブロック図である。
【図３】第１実施形態の制御機能ブロック図である。
【図４】第１実施形態の制御フローチャートである。
【図５】本発明に係る分割積込時の運搬車両移動説明図である。
【図６】本発明に係る分割積込時の運搬車両の積込位置説明図である。
【図７】第２実施形態に係る改良材ホッパ取付部の正面図である。
【図８】第２実施形態に係る制御装置の構成ブロック図である。
【図９】第２実施形態の制御機能ブロック図である。
【図１０】第２実施形態の制御フローチャートである。
【図１１】ロードセルで測定した重量値の経過時間に対する変化図である。
【図１２】改良材投入時の重量測定値の変化図である。
【図１３】改良材ホッパ部に人が昇降した場合の重量測定値の変化図である。
【図１４】本発明の第３実施形態に係る制御装置の構成ブロック図である。
【符号の説明】
１…自走式土質改良装置、２…下部走行体、３…基台、５…原料土ホッパ、６…改良材ホッパ、６ａ…改良材シュータ、６ｂ…改良材フィーダ、７…混合機、８…原料土フィーダ、９…搬出コンベヤ、１０…制御器、１１…ロードセル、１２…コンベヤスケール（実処理量検出手段）、１３，１３ａ，１３ｂ…流量制御弁、１４，１５…駆動油圧モータ、１６，１７…速度センサ、１８，１８ａ…操作部、２１…目標処理量設定手段、２２…報知手段、２３…切換弁、２４…駆動油圧モータ、２５…原料土体積修正係数演算部、２６…改良材比重修正係数演算部、２７…原料土体積演算部、２８…理論原料土体積演算部、２９…原料土フィーダ目標速度演算部、３０…原料土フィーダ速度制御部、３２…改良材添加重量比演算部、３４…理論改良材添加体積比演算部、３５…改良材添加速度演算部、３６…改良材フィーダ目標速度演算部、３７…改良材フィーダ速度制御部、３９…積分器、４０…改良材添加重量積算値演算部、４１…、４２…原料土体積積算値演算部、４３…第１原料土重量積算値演算部、４４…、４５…改良土測定重量積算値演算部、４６…実測改良材添加重量積算値演算部、４７…第２原料土重量積算値演算部、４８…原料土重量補正率演算部、４９…改良材比重補正率演算部、５１…閾値演算手段、５２…実処理量積算手段、５３…処理量比較手段（制御部）、６０…ダンプトラック。
【発明の属する技術分野】
本発明は、製作した改良土を搬出コンベヤ等で外部に搬出し、ダンプトラック等に積み込む作業に好適な土質改良装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
道路を掘削したときの土等の原料土と、石灰などの改良材とを解砕、混合して製作する改良土は、前記掘削した溝などの埋め戻しに用いられている。この改良土を製作する、例えば自走式の土質改良装置等は埋め戻し現場の設置スペースの広さや、最大必要処理量の大小の関係から、前記現場から離れた場所に設置されることも多く、従ってこの場合、土質改良装置で製作した改良土をダンプトラック等に積載して現場に運搬する必要がある。
一般的に、土質改良装置からは、改良土を搬出コンベヤで外部に搬出し、ダンプトラックに積み込むことが行なわれている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ダンプトラックへの改良土積載重量が最大積載重量をオーバーしないようにするために、ダンプトラックに積載後、専用測定機器（例えば、車両全体の重量を測定する測定機器）を用いて測定する必要があるので、積込作業の能率が良くないという問題がある。
また、このため、積載重量オーバーにならない程度に少なめに積載して上記による測定をせず運搬することもあり、このときには、ダンプトラックの最大積載重量よりも少ないから、運搬の往復回数が多くなり、運搬コストが高くなると共に、作業能率が低下する。
【０００４】
本発明は、上記の問題点に着目してなされたもので、改良土の遠隔地への運搬作業の能率を向上し、運搬コストを低減できる土質改良装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記目的を達成するため、第１発明は、土質改良装置において、改良土の目標処理重量又は目標処理体積である目標処理量Ｗ、及び該目標処理量を１台の運搬車両に分割して排出するときの該目標処理量の積込完了までに前記運搬車両に移動の要求を報知する回数である途中報知回数ｎを設定する目標処理量設定手段と、改良土の実処理重量または実処理体積を測定または算出により求める実処理量検出手段と、予め、前記設定した改良土の目標処理量Ｗ、及び途中報知回数ｎを記憶し、前記記憶した目標処理量Ｗ及び途中報知回数ｎに基づき、排出をｍ回目に途中停止する累積処理量閾値Zmを式「Zm＝W×m／(n＋1)」により演算し、前記求めた改良土の実処理重量または実処理体積の積算値が前記累積処理量閾値に達したとき、報知指令を出力し、前記求めた改良土の実処理重量または実処理体積の積算値が前記目標処理量に達したとき、改良土の搬出を停止させる指令を出力する制御部とを備えた構成としている。
また、第２発明は、土質改良装置において、改良土の目標処理重量又は目標処理体積である目標処理量、及び該目標処理量を１台の運搬車両に分割して排出するときの該目標処理量の積込完了までに前記運搬車両に移動の要求を途中報知する報知処理量を設定する目標処理量設定手段と、改良土の実処理重量または実処理体積を測定または算出により求める実処理量検出手段と、予め、前記設定した改良土の目標処理量、及び報知処理量を記憶し、前記求めた改良土の実処理重量または実処理体積の積算値が前記報知処理量に達したとき、報知指令を出力し、前記求めた改良土の実処理重量または実処理体積の積算値が前記目標処理量に達したとき、改良土の搬出を停止させる指令を出力する制御部とを備えた構成としている。
【０００６】
第１発明または第２発明によると、改良土実処理量（重量または体積）を測定または演算により求め、求めた改良土実処理量の積算値が、目標処理量（例えば、改良土運搬用のダンプトラックの最大積載重量に相当する量）を１台の運搬車両に分割して排出するときの排出を途中停止する累積処理量閾値または報知処理量に達したとき、警報等により報知して土質改良装置のオペレータに手動停止させるように促す、及び目標処理量に達したとき、土質改良装置の搬出コンベヤを自動的に停止させるので、積載後にダンプトラックの積載重量を測定する必要がなく、作業能率を向上できる。しかも、最大積載重量限度まで積載して運搬できるので、運搬効率が良く、運搬コストを低減できる。
また、従来、改良土の搬出量を、搬出コンベヤの先端部に装着したレベルセンサ（光や超音波の反射波で高さ検出）によって、搬出コンベヤから搬出された改良土が積み上がったときのその山の高さ（レベル）として検出するものがあったが、これに比べて、埃による誤動作がなく、搬出コンベヤの先端部に装着したセンサは外部障害物との干渉により破損し易かったが、この恐れも無くなる。
【０００７】
第３発明は、第１または第２発明において、前記制御部が、改良土の実処理重量または実処理体積の積算値が前記累積処理量閾値または前記報知処理量、及び目標処理量に達したとき、改良土積込車両の運転手に報知する報知手段を有する構成としている。
【０００８】
第３発明によると、ダンプトラック等の運搬車両の運転手は、累積処理量閾値または報知処理量、及び積載目標値に達したことを運転席から離れることなく容易に知ることができ、よって分割積込時の排出途中停止時及び積込完了時から短時間の間にダンプトラックをスタートさせることができ、能率的に作業できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明に係る土質改良装置の適用例としての自走式土質改良装置の側面図である。図１において、自走式土質改良装置１はクローラ式走行装置を有する下部走行体２を備え、下部走行体２の上部に基台３を取付けている。そして、該基台３の前後方向一側上部には原料土ホッパ５を備え、原料土ホッパ５の下方には原料土を搬送するコンベヤ等からなる原料土フィーダ８を配設している。また、基台３の略中央上部には混合機７が搭載されており、前記原料土フィーダ８の搬送下流側端部は前記混合機７の投入口に向けて配設されている。
【００１０】
原料土ホッパ５と混合機７との間で、原料土フィーダ８の上方には、改良材を貯溜する改良材ホッパ６が設けられている。また、改良材ホッパ６の下部には図示しない回転フィーダの回転速度を制御することにより改良材供給量を制御可能とされた改良材フィーダ６ｂが配設され、さらに該改良材フィーダ６ｂの図示しない改良材排出口には改良材シュータ６ａが設けられており、原料土フィーダ８で搬送される原料土に改良材シュータ６ａを経由して改良材が供給されるようになっている。
【００１１】
また、混合機７の下方には、混合機７で原料土と改良材とを解砕、混合して製作した改良土を外部に搬出する搬出コンベヤ９が配設されており、該搬出コンベヤ９の下流側は基台３より前後方向他端側外方に向けて上向きに設けられている。そして、搬出コンベヤ９の中間部の所定区間には、該区間のコンベヤ上の改良土の重量を測定するコンベヤスケール１２が設けられている。
【００１２】
図２〜図６に基づき、第１実施形態を説明する。
まず、図２に示す制御装置のハード構成ブロック図により、ハード構成を説明する。
目標処理量設定手段２１は、バッチ処理でのトータルの改良土の目標処理重量又は目標処理体積（以下、両者を総称して目標処理量と呼ぶ）や、途中報知回数ｎを設定するものであり、例えばキーボード、設定専用スイッチ、ダイヤル付設定ボリュームなどで構成されている。ここで、バッチ処理とは、ダンプトラック等の運搬車両の１台に１回運搬分の改良土を積み込む作業のことであり、途中報知回数ｎとは、積込完了までの途中で所定量に達したときに報知する回数のことである。設定された目標処理量データおよび途中報知回数ｎは、制御器１０に入力される。
前記コンベヤスケール１２の測定した改良土重量値は、制御器１０に入力される。
【００１３】
第１流量制御弁１３ａは、制御器１０が後述の制御処理に基づき演算して求めた原料土フィーダ８の駆動油圧モータ１４の流量指令を受けて、図示しない油圧ポンプから吐出された圧油を制御して前記流量指令（停止指令も含む）に応じた流量を出力し、駆動油圧モータ１４の回転数を制御している。また、第２制御弁１３ｂは、制御器１０から改良材フィーダ６ｂの駆動油圧モータ１５の流量指令を受けて、図示しない油圧ポンプから吐出された圧油を制御して前記流量指令（停止指令も含む）に応じた流量を出力し、駆動油圧モータ１５の回転数を制御している。これらの駆動油圧モータ１４，１５の回転数は速度センサ１６，１７によりそれぞれ検出され、制御器１０にフィードバックされている。
また、切換弁２３は搬出コンベヤ９の駆動油圧モータ２４を駆動または停止するものであり、制御器１０からの駆動または停止指令を受けて、図示しない油圧ポンプから吐出された圧油を制御して前記駆動または停止指令に応じた流量を出力し、駆動油圧モータ２４を駆動している。
【００１４】
制御器１０はコンピュータ等の高速演算装置及び図示しない記憶装置を有しており、前記目標処理量設定手段２１から入力した目標処理量データをこの記憶装置に予め記憶する。そして、実制御時には、前記コンベヤスケール１２が所定時間毎に測定した改良土重量値を入力し、この入力データに基づき後述の所定の演算処理を行ない、改良土重量積算値が前記記憶した目標処理量に達したかの比較結果に基づいて、原料土フィーダ８、改良材フィーダ６ｂ及び搬出コンベヤ９の起動、停止を制御し、また報知手段２２に報知指令を出力している。
【００１５】
報知手段２２は、制御器１０からの報知指令を受けて、土質改良装置のオペレータに、改良土重量積算値が前記目標処理量設定値に対して所定の判定閾値に達したかを報知するものであり、ブザーやチャイム等の警報器、パトライトやランプ表示器等の表示器、及び報知メッセージやエラー番号等を表示する文字表示器の組み合わせにより構成されている。また、この報知手段２２はダンプトラック等の運転手にも上記同様に報知が可能なように、前記警報器の設置位置や音量、前記表示器や文字表示器の設置位置や向きがそれぞれ設定されている。なお、この報知手段２２として、ダンプトラック等の運転室に上記の警報器や表示器等を設け、前記報知指令を無線送受信によって該運転室の警報器や表示器等に送信して報知するようにしてもよい。
【００１６】
次に、図３に示す制御機能ブロック図により、制御装置の各制御機能を説明する。
実処理量検出手段は実作業での改良土の処理重量（実処理重量と言う）または処理体積（実処理体積と言う）を検出するもので、本実施例ではコンベヤスケール１２により実処理重量を測定しており、以後、簡易のため、実処理量検出手段１２と言う。また、処理重量及び処理体積を総称して処理量と呼ぶ。
なお、処理体積を測定する場合には、原料土の供給体積を、例えば原料土フィーダ８の搬送原料土高さを一定値に制限して、その原料土高さとそのときの搬送速度とから算出し、また改良材フィーダ６ｂの改良材添加体積を、改良材フィーダ６ｂの回転速度から算出し、これらの原料土の供給体積と改良材処理体積とを加算して測定することができる。
【００１７】
実処理量積算手段５２は、上記実処理量検出手段１２にて求めた実処理量をバッチ処理開始時より積算した積算値ΣＷｉを求める。
【００１８】
目標処理量設定手段は、バッチ処理の目標処理量Ｗと、途中で警報等により報知する回数ｎ（ただし、ｎ≧０）とを設定するものである。前記目標処理量設定手段２１で構成され、以下同一符号２１で呼ぶ。
閾値演算手段５１は、前記設定された目標処理量Ｗと警報回数ｎとから、各ｍ回目の累積処理量閾値Ｚｍを次式により求める。
Ｚｍ＝Ｗ×ｍ／（ｎ＋１） （１）
ただし、ｍ＝１〜ｎの整数とする。
【００１９】
次に、処理量比較手段５３は、制御が進むに伴って上記で求めた実処理量積算値ΣＷｉと前記累積処理量閾値Ｚｍとを順次比較してゆき、実処理量積算値ΣＷｉが累積処理量閾値Ｚｍに達したかをチェックする。そして、累積処理量閾値Ｚｍに達したとき、報知指令を出力する。また、目標処理量Ｗに達したとき、原料土フィーダ８、改良材フィーダ６ｂ及び搬出コンベヤ９を停止させ、改良土の搬出を停止させる。
【００２０】
次に、図４に示すフローチャートに基づき、図５および図６を参照して、制御手順を説明する。なお、図５は、分割積込時の運搬車両移動説明図であり、土質改良装置１およびダンプトラック６０の平面図で示している。また、図６は、分割積込時の運搬車両の積込位置説明図であり、警報回数ｎ＝２の例である。
まず、ステップＳ１では、予め目標処理量Ｗ及び警報回数ｎを設定しておく。（目標処理量設定手段２１）そして、ステップＳ２で、ｎ≧１と設定されている場合、バッチ処理途中でｍ回目の警報を発するときの判定のための累積処理量閾値Ｚｍを、前記（１）式で求める。（閾値演算手段５１）さらに、ステップＳ３で、引数ｍの初期値を１にセットする。（処理量比較手段５３）
【００２１】
次に、実作業での制御時には、まずステップＳ４で、原料土フィーダ８、改良材フィーダ６ｂ、混合機７および搬出コンベヤ９をそれぞれ駆動して土質改良作業を行い、製作した改良土を搬出コンベヤ９で搬出して、ダンプトラックに積み込む。（処理量比較手段５３、各駆動部１３ａ，１３ｂ，２３）このとき、ダンプトラックは、図５及び図６に示すように、搬出コンベヤ９の先端部がベッセル（荷台）の前側位置になるように停車させておく。そして、ステップＳ５で、改良土の実処理量を検出する。（実処理量検出手段１２）さらに、ステップＳ６で、この検出した実処理量を積算し、積算値ΣＷｉを演算する。（実処理量積算手段５２）
【００２２】
次に、ステップＳ７でｎが０かチェックし、０のときには途中での報知は無いのでステップＳ１２へ処理を移行し、ｎが０でないとき、即ちｎ≧１のときは、ステップＳ８でｍ＝ｎ＋１かをチェックする。そして、ｍ＝ｎ＋１のときには、ステップＳ１２へ処理を移行し、ｍ≠ｎ＋１のときには、ステップＳ９で前記積算値ΣＷｉが累積処理量閾値Ｚｍに達したかをチェックする。積算値ΣＷｉが累積処理量閾値Ｚｍに達していないときには、ステップＳ４へ戻って処理を繰り返し、積算値ΣＷｉが累積処理量閾値Ｚｍに達した（すなわちΣＷｉ≧Ｚｍ）ときには、ステップＳ１０で、土質改良装置のオペレータおよびダンプトラックの運転手へ、報知手段２２によりｍ回目の累積処理量閾値Ｚｍに達したことを報知する。ダンプトラックの運転手は、これを受けて図５の矢印方向にダンプトラックを前進させて２点鎖線で示す位置に停車させ、図６に示すように次の積込位置に搬出コンベヤ９から搬出される改良土を積み込む。なお、このとき、土質改良装置のオペレータは改良土の搬出を手動で停止させてもよいし、または継続させてもよい。次に、ステップＳ１１で、引数ｍを１だけ増加して累積処理量閾値Ｚｍのレベルを上げ、ステップＳ４へ戻る。（処理量比較手段５３）
【００２３】
ステップＳ１２では、前記実処理量積算値ΣＷｉが目標処理量Ｗに達したかチェックし、達してないときにはステップＳ４に戻る。そして、達しているときには、土質改良装置のオペレータおよびダンプトラックの運転手へ、報知手段２２により目標処理量Ｗに達したことを報知すると共に、原料土フィーダ８、改良材フィーダ６ｂおよび搬出コンベヤ９を自動停止して、改良土の搬出を停止させる。（処理量比較手段５３）なお、このとき、土質改良装置のオペレータが、改良土の搬出を手動停止するようにしてもよい。
【００２４】
上記第１実施形態によると、以下の効果が得られる。
各ダンプトラックの積載重量や容積に応じて、バッチ処理毎の改良土の目標処理量（重量または体積）を設定可能とし、このバッチ処理中の実処理量積算値がこの設定された目標処理量に達したら、警報等でオペレータに報知して改良土搬出を手動停止させるように促したり、または自動的に改良土搬出を停止させるので、ダンプトラックの積載重量を精度良く管理できる。このため、積込み後に積載重量の測定の必要がないので、積込作業が能率良く行なえる。また、ダンプトラック等の運搬車両の最大積載重量限度まで積み込み可能となるので、運搬効率が良くなり、運搬コストを低減できる。
【００２５】
また、従来、搬出コンベヤの先端部に装着したレベルセンサ（光や超音波の反射波で高さ検出するもの）によって、搬出コンベヤから搬出された改良土が積み上がったときのその山の高さ（レベル）を検出し、このレベルに基づき改良土の搬出量を検出するものがあったが、これに比べて、埃や振動等による誤動作がなく、さらに搬出コンベヤの先端部にセンサが装着してあることによるセンサと外部障害物との干渉による破損も発生しなくなる。
【００２６】
目標処理量を所定回数に分割してその分割した処理量に実処理量積算値が達したときに警報等で土質改良装置のオペレータに報知するようにし、このとき分割する警報回数ｎを設定可能としたので、運搬車両のベッセルの大きさや形状に応じて上記警報回数ｎを設定することにより、報知手段からの途中の報知の度に運搬車両の積込位置を順次変えて、目標処理量を分割してベッセルに積み込むことができる。したがって、積込後のベッセル上の改良土の均し作業の手間を最小限にできて積込作業の能率向上ができると共に、ベッセルに略均一に万遍無く積み込めるので、ダンプトラックの最大積載重量まで確実に積み込むことができる。
【００２７】
また、途中の分割処理量に達したとき、またはダンプトラック等の運搬車両の最大積載量（重量または体積）に達したときに、報知手段２２で運搬車両の運転手にも報知するようにしたため、運転手は運転席から離れなくてもこれを容易に知ることができ、報知に従ってすぐに運搬車両を次の積込位置へ移動させる、または運搬目的地に向けて出発できるので、積込作業を短時間で終了でき、作業能率を向上できる。
【００２８】
次に、図７〜図１３により第２実施形態を説明する。
図７は、第２実施形態に係る改良材ホッパ取付部の正面図であり、図１のＸ視図である。本実施形態の土質改良装置１の構成は、前記図１に示したものに対して、さらに図７に示すように、改良材ホッパ６の下部には改良材添加重量を測定するロードセル１１が設けられており、改良材ホッパ６はロードセル１１を介して基台３上に搭載されている。このロードセル１１は、改良材ホッパ６及び改良材フィーダ６ｂの重量と該改良材ホッパ６及び改良材フィーダ６ｂ内の改良材の重量とを測定している。
【００２９】
図８は、第２実施形態に係る制御装置の構成ブロック図であり、ここでは図２に示す第１実施形態と異なる構成のみを説明する。
前記ロードセル１１により所定時間毎に測定した重量値は、制御器１０に入力される。
制御器１０は、この測定した重量値及び前記コンベヤスケール１２が所定時間毎に測定した改良土重量値をそれぞれ入力し、これらの入力データに基づき後述の所定の演算処理を行ない、改良材フィーダ６ｂの回転数及び原料土フィーダ８の搬送速度を制御する。また、このときの演算により求めた改良土の実処理量積算値が前記記憶した目標処理量に達したかの比較結果に基づいて、原料土フィーダ８、改良材フィーダ６ｂ及び搬出コンベヤ９の起動、停止を制御し、また報知手段２２に報知指令を出力している。
なお、本例では、原料土フィーダ８の搬送速度及び改良材フィーダ６ｂの回転数の制御を行う場合について説明するが、いずれか一方のみの制御でもよい。
【００３０】
また、データ入力のための操作部１８を備えており、オペレータの操作によって操作部１８から後述のような作業量（単位時間当りの原料土処理量）目標値、原料土比重、添加率（原料土処理重量に対する改良材添加重量の比）、原料土の含水比（単位重量の原料土に含まれる水の重量）、及び改良材比重（改良材比重の初期値）などの値が入力され、作業開始前に予め制御器１０に設定される。
【００３１】
次に、図９に示す制御機能ブロック図に基づき、制御器１０の演算処理手順を説明する。なお、図９で、各機能を表すブロック内にはオペレータにより設定されるデータ、演算により求められるそれぞれのデータ名、またはその機能等を記載している。
【００３２】
オペレータは、予め原料土重量Ｗｊ、原料土密度ｑ、重量添加率Ｖｊ、含水比ｊ、原料土体積修正係数Ｋｗ、改良材比重Ｃ及び改良材比重修正係数Ｋｖを制御器１０に設定しておく。ここで、原料土重量Ｗｊは目標作業量の時間当りの原料土重量Ｗｊ（単位：例えばｔ／Ｈ）であり、原料土密度ｑは単位体積当りの原料土重量（単位：例えばｔ／ｍ３）を表し、重量添加率Ｖｊは単位重量の原料土に対する改良材の重量添加割合（単位：例えば％）を表し、また含水比ｊは単位重量の原料土内の水分の重量比（単位：例えば％）を表している。また、原料土体積修正係数Ｋｗは、詳細は後述するように使用原料土重量の実績（実測値に略近い）と計算値とのずれに応じて目標作業量の原料土体積を修正するための係数で、その初期値は通常１に設定される。さらにまた、改良材比重Ｃは単位体積当りの改良材の重量（単位：例えばｔ／ｍ３）であり、改良材比重修正係数Ｋｖは、目標改良材添加体積を演算するために用いる前記改良材比重Ｃを、改良材添加重量の実測値と計算値とのずれに応じて修正するための係数で、その初期値は通常１に設定される。
【００３３】
制御器１０は制御開始時に、まず、原料土体積演算部２７で、前記設定された原料土重量Ｗｊ及び原料土密度ｑに基づき、目標作業量として、時間当り処理する原料土体積ＷＴ（単位：例えばｍ３／Ｈ）を数式「ＷＴ＝Ｗｊ／ｑ」により求める。
【００３４】
そして、制御時は、まず理論原料土体積演算部２８で、この時間当り処理する原料土体積ＷＴと、前記設定された原料土体積修正係数Ｋｗとに基づき、時間当り処理する理論原料土体積Ｗ０を数式「Ｗ０＝ＷＴ／Ｋｗ」によって求める。
次に、原料土フィーダ目標速度演算部２９で、前記求めた時間当りの理論原料土体積Ｗ０を満たす原料土フィーダ８の目標速度を演算し、これを速度指令Ｃａとして出力する。そして、原料土フィーダ速度制御部３０は、この速度指令Ｃａと、原料土フィーダ８の速度センサ１６からの速度フィードバック信号との偏差値に応じて前記流量制御弁１３の第１制御弁１３ａの流量を制御し、原料土フィーダ８の駆動油圧モータ１４の回転数を制御する。
【００３５】
また、制御器１０は制御開始時に、まず改良材添加重量比演算部３２で、前記設定された原料土密度ｑ、重量添加率Ｖｊ及び含水比ｊに基づき、単位体積当りの原料土から水分を除いた真の原料土に対する改良材の添加重量比Ｖ（単位：例えばｋｇ／ｍ３）を、数式「Ｖ＝ｑ×Ｖｊ×（１−ｊ）」によって求める。
【００３６】
そして、制御時は、まず理論改良材添加体積比演算部３４で、前記求めた真の原料土に対する改良材の添加重量比Ｖと、前記設定された改良材比重修正係数Ｋｖによって修正された改良材比重Ｃｎ（＝Ｃｎ-1×Ｋｖ、但しｎは所定サーボ演算周期時間毎の演算回数を表す）に基づき、原料土に対する改良材添加体積を表す理論改良材添加体積比ＶL （単位：例えばリットル／ｍ３）を数式「ＶL ＝Ｖ／Ｃｎ」によって演算する。次に、改良材添加速度演算部３５で、この求めた理論改良材添加体積比ＶL と、前記求めた時間当り処理する原料土体積Ｗとに基づき、時間当りに要する改良材添加速度Ｑ（単位：例えばリットル／Ｈ）を数式「Ｑ＝Ｗ×ＶL 」によって演算し、これを改良材添加速度目標値として出力する。
【００３７】
次に、改良材フィーダ目標速度演算部３６で、上記改良材添加速度Ｑを満たす改良材フィーダ６ｂの駆動油圧モータ１５の速度を求め、これを速度指令Ｃｂとして出力する。なお、この速度指令Ｃｂは、改良材フィーダ６ｂの駆動油圧モータ１５の回転速度と改良材添加量との関係を表す関係式又はデータテーブルに基づいて求められる。そして、改良材フィーダ速度制御部３７で、この求めた速度指令Ｃｂと、改良材フィーダ６ｂの速度センサ１７からの速度フィードバック信号との偏差値に応じて前記流量制御弁１３の第２制御弁１３ｂの流量を制御し、改良材フィーダ６ｂの駆動油圧モータ１５の回転数を制御する。
【００３８】
さらに、積分器３９で、速度センサ１７からの速度フィードバック信号に基づく改良材フィーダ６ｂの速度の積分値Ｓ１を演算する。
次に、改良材添加重量積算値演算部４０で、この積算値Ｓ１と、前記改良材比重Ｃｎとから、前記駆動油圧モータ１５の回転速度と改良材添加量との関係に基づき、改良材添加重量の積算計算値Ｖｓを数式「Ｖｓ＝Ｓ１×Ｃｎ」によって求める。この改良材添加重量の積算計算値Ｖｓは、図示しない表示器に表示される。
【００３９】
次に、積分器３１で速度センサ１６からの速度フィードバック信号に基づく原料土フィーダの積分値Ｓ２を演算する。そして、原料土体積積算値演算部４２で、この積算値Ｓ２と前記原料土体積修正係数Ｋｗとから、原料土体積積算値Ｗａを数式「Ｗａ＝Ｓ２×Ｋｗ」によって求める。
【００４０】
そして、第１原料土重量積算値演算部４３で、この求めた原料土体積積算計算値Ｗａと前記原料土密度ｑとに基づき、第１原料土重量積算値Ｗｗを数式「Ｗｗ＝Ｗａ×ｑ」によって演算する。
【００４１】
また一方、搬出コンベヤ９に設けられたコンベヤスケール１２により測定された改良土重量値を、改良土測定重量積算値演算部４５で作業開始時から積分して改良土測定重量積算値を求める。そして、次に、第２原料土重量積算値演算部４７で、この求めた改良土測定重量積算値から前記演算した改良材添加重量積算計算値Ｖｓを差し引いた原料土重量の積算値を第２原料土重量積算計算値Ｗｓとして求める。
【００４２】
さらに、原料土重量補正率演算部４８で、この求めた第２原料土重量積算計算値Ｗｓと、前記求めた第１原料土重量積算値Ｗｗとの比Ｍを求める。
次に、原料土体積修正係数演算部２５で、この求めた比Ｍを新たな原料土体積修正係数Ｋｗとして更新する。
これにより、原料土の供給重量が、設定された原料土重量Ｗｊと等しくなるように制御する。
【００４３】
また、実測改良材添加重量積算値演算部４６は、ロードセル１１で測定した重量値から実測改良材添加重量積算値Ｖａを演算する。すなわち、所定時間毎の重量測定値と前回測定値との差がその間の改良材添加重量であり、この添加重量の積算値を求めている。
次に、改良材比重補正率演算部４９で、この求めた実測改良材添加重量積算値Ｖａと、前記求めた改良材添加重量積算計算値Ｖｓとの比Ｐを求める。そして、改良材比重修正係数演算部２６で、この求めた比Ｐを新たな改良材比重修正係数Ｋｖとして更新する。
【００４４】
本実施形態の目標処理量設定手段２１は、バッチ処理の目標処理量Ｗと、バッチ処理途中で報知するための処理量Ｗｍとを設定するものである。ただし、０＜Ｗｍ＜Ｗで、引数ｍは正の整数であり、Ｗｋ＜Ｗk+1 ；ｋ＝１〜(ｎ−１)の整数で、ｎはＷｍの設定個数とする。すなわち、処理量Ｗｍの各設定値は、バッチ処理途中で報知するための判定閾値である。
【００４５】
本実施形態の実処理量積算手段５２は、前記改良材添加重量積算値演算部４０で求めた改良材添加重量積算計算値Ｖｓと、前記第１原料土重量積算値演算部４３で求めた第１原料土重量積算値Ｗｗとを加算して、バッチ処理開始時より積算した改良土実処理量の積算値ΣＷｉを求める。
そして、処理量比較手段５３は、制御が進むに伴って上記で求めた改良土実処理量積算値ΣＷｉと前記途中報知処理量Ｗｍとを順次比較してゆき、実処理量積算値ΣＷｉが処理量Ｗｍに達したかをチェックする。そして、処理量Ｗｍに達したとき、報知指令を報知手段２２に出力する。また、前記目標処理量Ｗに達したとき、原料土フィーダ８、改良材フィーダ６ｂ及び搬出コンベヤ９を停止させ、改良土の搬出を停止させる。
【００４６】
以上の処理を繰り返すことにより、改良材添加重量の実測値と計算値（制御値）とのずれの大きさに応じて、制御演算時に用いる改良材比重の大きさを補正することができ、また改良土重量の実測値と改良材添加重量の実測値との差から求めた原料土重量の実測値と計算値（制御値）とのずれの大きさに応じて、制御演算時に用いる原料土体積すなわち制御作業量目標値の大きさを適正に補正することができる。このため、改良材比重の設定値が実際値と異なっていても、適正値に補正され、これに基づいて改良材添加量及び原料土供給量が補正されて制御されるので、図１１に示すように改良材添加重量すなわち改良材重量実測値の減少カーブが目標に略等しくなるように制御される。この結果、混合比精度が良い改良土を製作できる。
【００４７】
ここで、実測改良材添加重量積算値演算部４６での演算処理方法について図１１〜図１３により詳細に説明する。図１１は、ロードセル１１で測定した重量値の経過時間に対する変化を示している。
ロードセル１１で測定した重量値は改良材ホッパ６と改良材フィーダ６ｂ及びその中に貯溜されている改良材の合計重量を示しており、土質改良作業で改良材が添加されるに従ってその添加量に応じた傾斜角度で減少する。所定のサーボ演算周期時間Δｔの間隔を有する時刻ｔ１，ｔ２の時に読み込まれたロードセル１１の測定値の差値が、前回演算処理時から今回演算処理時までの間の改良材添加重量ΔＶに相当する。そして、この改良材添加重量ΔＶの積算値を実測改良材添加重量積算値Ｖａとする。
【００４８】
一方、改良材ホッパ６内の貯溜改良材量が減少すると、作業員は新たな改良材袋から改良材ホッパ６内に投入するので、重量測定値は図１２に示すようにステップ状に増加する。また、作業員が改良材ホッパ６回りの監視やメンテナンス等を行なう場合には改良材ホッパ６部に昇降して作業することがあり、この場合にも図１３に示すようにステップ状の重量測定値の増減が起こる。また、自走式土質改良装置の場合、走行しながら改良作業を行っている時に車体の振動に伴って重量測定値が変動することもある。このような重量測定値の急激な増減は、前述の実測改良材添加重量積算値Ｖａの演算処理においては誤差要因（ノイズ）となるので、この影響を除去するために以下の処理が成される。
【００４９】
（誤差要因の発生判定）
下記の少なくともいずれかの場合に、誤差要因の発生と判定される。
（１）重量測定値がこれまでの減少傾向による予測ラインから所定値以上大きく外れたとき
（２）重量測定値が所定値以上の傾斜角で急激に変化したとき
【００５０】
（誤差要因の除去処理）
誤差要因の発生と判定したら、次のような処理が行なわれる。
（１）その時の急激な変化分の測定値は無視し、前述の原料土体積修正係数Ｋｗ及び改良材比重修正係数Ｋｖの更新による補正演算を中止し、それまでの係数を用いて制御演算処理を行う。補正演算の中止の間は、チャイム等を鳴らしたり、警告ランプ等を点灯したり、警告メッセージを表示したりなど、オペレータに対して注意を促すようにする。
（２）誤差要因の発生後、重量測定値の急激な変化が安定したら、上記補正演算中止処理を自動的に解除し、測定値に基づく改良材添加重量及び実測改良材添加重量積算値Ｖａの演算を行ない、これによる上記各係数の更新、及びこの更新による補正演算を再開する。
なお、補正演算中止処理の解除方法としては上記に限らず、例えば、図示しない解除スイッチ等を設けてオペレータが改良材投入の完了後やメンテナンスで改良材ホッパ６部から降りた後にこの解除スイッチ等を手動で操作したとき、または所定時間経過後に自動的に、解除するようにしても構わない。
【００５１】
このようにして、改良材重量の測定値に外乱が生じても、この外乱の影響を除去するように演算処理しているので、正確に改良材重量を測定でき、精度の良い混合比の改良土を製作できる。
また、エア圧送によって改良材を投入する場合の比重の変化や、改良材ホッパの上部と下部での比重の変化等があっても、正確に改良材の供給重量を管理できる。
【００５２】
次に、第２実施形態での改良土実処理量の監視に係る制御手順を、図１０に示すフローチャートにより説明する。なお、前述の図４のフローチャートでの処理と同じ処理内容のステップには同一符号を付し、ここでは、簡単に説明する。
まず、ステップＳ２１では、予め目標処理量Ｗ及び途中での報知処理量Ｗｍを設定しておく。ただし、報知処理量Ｗｍの設定個数をｎとする。（目標処理量設定手段２１）そして、ステップＳ２２で、引数ｍの初期値を１にセットする。（処理量比較手段５３）
【００５３】
次に、実作業での制御時には、ステップＳ４で、土質改良作業を行い、製作した改良土を搬出コンベヤ９で搬出してダンプトラックに積み込み（処理量比較手段５３、各駆動部１３ａ，１３ｂ，２３）、そしてステップＳ２３で、この間の原料土重量積算値Ｗｗ及び改良材添加重量積算値Ｖｓを演算により求める。（第１原料土重量積算値演算部４３、改良材添加重量積算値演算部４０）さらに、ステップＳ６で、この求めた各積算値の加算により改良土実処理量の積算値ΣＷｉを演算する。（実処理量積算手段５２）
【００５４】
次に、ステップＳ２４で報知処理量Ｗｍが設定されているかチェックし、設定されていないとき、すなわち設定値が無いときには途中での報知は無いのでステップＳ１２へ処理を移行し、報知処理量Ｗｍが設定されているときは、ステップＳ８でｍ＝ｎ＋１かをチェックする。そして、ｍ＝ｎ＋１のときには、ステップＳ１２へ処理を移行し、ｍ≠ｎ＋１のときには、ステップＳ２５で前記積算値ΣＷｉが報知処理量Ｗｍに達したかをチェックする。積算値ΣＷｉが報知処理量Ｗｍに達していないときには、ステップＳ４へ戻って処理を繰り返し、積算値ΣＷｉが報知処理量Ｗｍに達したときには、ステップＳ１０で、土質改良装置のオペレータおよびダンプトラックの運転手へ、報知手段２２によりｍ回目の報知処理量Ｗｍに達したことを報知する。ダンプトラックの運転手は、これを受けて前述と同様にダンプトラックを所定距離前進させ、次の積込位置に搬出コンベヤ９から搬出される改良土を積み込む。なお、このとき、土質改良装置のオペレータは改良土の搬出を手動で停止させてもよいし、または継続させてもよい。次に、ステップＳ１１で、引数ｍを１だけ増加して報知処理量Ｗｍのレベルを上げ、ステップＳ４へ戻る。（処理量比較手段５３）
【００５５】
ステップＳ１２では、前記実処理量積算値ΣＷｉが目標処理量Ｗに達したかチェックし、達してないときにはステップＳ４に戻る。そして、達しているときには、土質改良装置のオペレータおよびダンプトラックの運転手へ、報知手段２２により目標処理量Ｗに達したことを報知すると共に、原料土フィーダ８、改良材フィーダ６ｂおよび搬出コンベヤ９を自動停止して、改良土の搬出を停止させる。（処理量比較手段５３）なお、このとき、土質改良装置のオペレータが、改良土の搬出を手動停止するようにしてもよい。
【００５６】
なお、上記実施形態では、改良土実処理量の積算値を、演算して求めた原料土重量積算値と改良材添加重量積算値との加算により求めたが、演算により改良土実処理量の積算値を求める方法はこれに限定されず、等価的に求めることができる方法であればよい。
【００５７】
また、改良材重量の測定手段にロードセルを用いた例で説明したが、これに限定されず、例えば歪ゲージ、又はコンベヤスケール等を用いてもよい。
また、自走式土質改良装置としてクローラ式走行装置を有する例で説明したが、車輪式であってもよい。
【００５８】
さらに、実施形態では、改良材重量の実測値と演算値（制御値）とのずれ量に基づいて、このずれ量が小さくなるように改良材添加量の制御量を補正しているが、これに限らず、目標の混合比を満たすように改良材重量の前記実測値に応じた原料土供給重量とする制御を行なっても構わないことは勿論である。
また、改良材の添加重量を測定し、この測定値と改良材添加重量の計算値（制御値）とのずれ量に基づいて、このずれ量が小さくなるように改良材添加の制御量又は原料土供給制御量を補正するための演算方法は、上記に限定するものではない。例えば、改良材添加重量積算値Ｖｓと改良材添加重量比Ｖとに基づき、前記原料土体積積算値Ｗａを求めるようにしてもよい。
【００５９】
第２実施形態によると、演算して求めた原料土重量積算値と改良材添加重量積算値との加算により改良土実処理量の積算値を求め、この積算値が予め設定した目標処理量に達したときに報知するので、第１実施形態と同様の効果が得られ、運搬車両への改良土積込作業の能率向上、運搬効率向上、および運搬コスト低減ができる。このとき、改良材の添加重量の実測値と上記演算値との差異に応じて、上記演算に用いる改良材比重を補正しているため、上記演算により求めた改良土実処理量の積算値の精度が良く、改良土運搬量を精度良く管理できる。
【００６０】
また、積込完了までの途中で報知する処理量レベルをそれぞれ設定可能としたので、積込む対象のダンプトラック等運搬車両の最大積載重量、ベッセルの大きさや形状、積込位置等に応じて前記報知処理量レベルをそれぞれ設定し、積込位置を変更すべき時に適切に報知できるから、積込後のベッセル上の改良土の均し作業の手間を最小限にできて積込作業の能率向上ができると共に、ベッセルに略均一に万遍無く積み込めるので、ダンプトラックの最大積載重量まで確実に積み込むことができる。
さらに、ダンプトラック等の運転手にこのときの積込位置変更時点や、積込完了時点を報知するので、運転手は運転席から離れなくても容易にこれを知り、報知に従って運搬車両を移動できるから、作業性が良い。
その他の効果は、第１実施形態と同様である。
【００６１】
次に、図１４により第３実施形態を説明する。図１４は、第３実施形態に係る制御装置の構成ブロック図である。図２に示した第１実施形態の構成と異なる構成を説明する。
本実施形態は、演算により実処理体積及び実処理重量を求め、この求めた結果に基づいて途中警報を出力する方法である。
制御装置は操作部１８ａを備えており、この操作部１８ａから上記実処理体積及び実処理重量を求めるための以下のような制御定数を入力可能となっている。制御定数としては、原料土フィーダ８のすり切り高さｈ、原料土フィーダ８の幅Ａ、原料土比重α等があり、これらは予め操作部１８ａで設定されて制御器１０内に記憶されている。なお、原料土フィーダ８のすり切り高さｈは、原料土フィーダ８の原料土搬出口の上部に設けたかき出しロータ５ａ（図１参照）によって擦り切られた搬出原料土の高さを表しており、原料土フィーダ８の幅Ａは、原料土フィーダ８の搬送方向に対して左右方向幅を表している。
【００６２】
実作業時に、制御器１０は、原料土フィーダ８の速度センサ１６から入力した原料土フィーダ速度Ｖｆと、前記記憶している原料土フィーダ８のすり切り高さｈおよび幅Ａとに基づき、単位時間時間当りの実処理体積を数式「実処理体積＝ｈ×Ａ×Ｖｆ」により演算して求める。そして、実処理重量積算値ΣＷを、数式「実処理重量積算値ΣＷ＝Σ（実処理体積×原料土比重α）」により求める。次に、以下第１実施形態と同様にして、この求めた実処理重量積算値ΣＷと、前記ｍ回目の累積処理量閾値Ｚｍとを順次比較してゆき、実処理重量積算値ΣＷが累積処理量閾値Ｚｍに達したかをチェックし、累積処理量閾値Ｚｍに達したとき、ｍ回目の報知を行う。なお、本例での累積処理量閾値Ｚｍとしては、混合比を考慮した改良材の累積重量分を差し引いた値を設定している。
【００６３】
本実施形態によると、原料土重量または改良土重量の測定に、コンベヤスケールを用いることなく、所定の演算により求めているので、コンベヤスケールが不要となり、構成が簡単で、製造コストを安くできる。また、演算処理が非常に簡単になり、処理時間がかからない。
なお、改良材の単位時間当りの実処理体積および実処理重量を改良材フィーダ６ｂの回転速度から演算により求め、この改良材の実処理重量積算値と、上記で求めた原料土実処理重量積算値との加算から改良土の実処理重量積算値を求め、これとｍ回目の累積処理量閾値Ｚｍとの比較を行なうようにしてもよい。
【００６４】
以上説明したように、本発明によると、以下の効果を奏する。
土質改良装置において、改良土を運搬する運搬車両の最大積載重量または最大積載容量に応じて、予め目標処理量（重量または体積）を設定しておき、実作業時に改良土の実処理量（重量または体積）を測定または演算により求め、この求めた実処理量が前記目標処理量に達したときに報知するようにしたため、運搬車両の積載重量を精度良く管理することができ、従って、改良土の運搬車両への積込後に運搬車両の積載重量を測定する必要がなくなり、積込作業の能率を向上できると共に、運搬効率向上および運搬コスト低減ができる。また、搬出コンベヤの先端部に装着する処理量レベルセンサが不要となるので、埃等による誤動作がなく、センサ破損もなく、実処理量検出の信頼性を向上できる。
【００６５】
さらに、目標処理量までの途中の報知処理量または報知回数を設定し、これに基づき、前記実処理量が所定の報知処理量に達したときに報知するようにしたため、目標処理量を分割してベッセルに積み込むことが精度良くできる。したがって、積込後のベッセル上の改良土の均し作業の手間を最小限にできて積込作業の能率向上ができると共に、ベッセルに略均一に万遍無く積み込めるので、ダンプトラックの最大積載重量まで確実に積み込むことができる。
また、途中の報知処理量に達したとき、または運搬車両の最大積載量（重量または体積）に達したときに、運搬車両の運転手にも報知するようにしたため、運転手は運転席から離れなくてもこれを容易に知ることができ、報知に従って作業することにより積込作業の能率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る自走式土質改良装置の側面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る制御装置の構成ブロック図である。
【図３】第１実施形態の制御機能ブロック図である。
【図４】第１実施形態の制御フローチャートである。
【図５】本発明に係る分割積込時の運搬車両移動説明図である。
【図６】本発明に係る分割積込時の運搬車両の積込位置説明図である。
【図７】第２実施形態に係る改良材ホッパ取付部の正面図である。
【図８】第２実施形態に係る制御装置の構成ブロック図である。
【図９】第２実施形態の制御機能ブロック図である。
【図１０】第２実施形態の制御フローチャートである。
【図１１】ロードセルで測定した重量値の経過時間に対する変化図である。
【図１２】改良材投入時の重量測定値の変化図である。
【図１３】改良材ホッパ部に人が昇降した場合の重量測定値の変化図である。
【図１４】本発明の第３実施形態に係る制御装置の構成ブロック図である。
【符号の説明】
１…自走式土質改良装置、２…下部走行体、３…基台、５…原料土ホッパ、６…改良材ホッパ、６ａ…改良材シュータ、６ｂ…改良材フィーダ、７…混合機、８…原料土フィーダ、９…搬出コンベヤ、１０…制御器、１１…ロードセル、１２…コンベヤスケール（実処理量検出手段）、１３，１３ａ，１３ｂ…流量制御弁、１４，１５…駆動油圧モータ、１６，１７…速度センサ、１８，１８ａ…操作部、２１…目標処理量設定手段、２２…報知手段、２３…切換弁、２４…駆動油圧モータ、２５…原料土体積修正係数演算部、２６…改良材比重修正係数演算部、２７…原料土体積演算部、２８…理論原料土体積演算部、２９…原料土フィーダ目標速度演算部、３０…原料土フィーダ速度制御部、３２…改良材添加重量比演算部、３４…理論改良材添加体積比演算部、３５…改良材添加速度演算部、３６…改良材フィーダ目標速度演算部、３７…改良材フィーダ速度制御部、３９…積分器、４０…改良材添加重量積算値演算部、４１…、４２…原料土体積積算値演算部、４３…第１原料土重量積算値演算部、４４…、４５…改良土測定重量積算値演算部、４６…実測改良材添加重量積算値演算部、４７…第２原料土重量積算値演算部、４８…原料土重量補正率演算部、４９…改良材比重補正率演算部、５１…閾値演算手段、５２…実処理量積算手段、５３…処理量比較手段（制御部）、６０…ダンプトラック。
Claims (3)
- 土質改良装置において、
改良土の目標処理重量又は目標処理体積である目標処理量(W)
、及び該目標処理量を１台の運搬車両に分割して排出するときの該目標処理量の積込完了までに前記運搬車両に移動の要求を報知する回数である途中報知回数(n) を設定する目標処理量設定手段(21)と、
改良土の実処理重量または実処理体積を測定または算出により求める実処理量検出手段(12)と、
予め、前記設定した改良土の目標処理量(W) 、及び途中報知回数(n)
を記憶し、前記記憶した目標処理量(W) 及び途中報知回数(n) に基づき、排出をｍ回目に途中停止する累積処理量閾値(Zm)を式「Zm＝W×m／(n＋1)」により演算し、前記求めた改良土の実処理重量または実処理体積の積算値が前記累積処理量閾値(Zm)に達したとき、報知指令を出力し、前記求めた改良土の実処理重量または実処理体積の積算値が前記目標処理量(W)に達したとき、改良土の搬出を停止させる指令を出力する制御部(53)とを備えた
ことを特徴とする土質改良装置。 - 土質改良装置において、
改良土の目標処理重量又は目標処理体積である目標処理量、及び該目標処理量を１台の運搬車両に分割して排出するときの該目標処理量の積込完了までに前記運搬車両に移動の要求を途中報知する報知処理量(Wm)を設定する目標処理量設定手段(21)と、
改良土の実処理重量または実処理体積を測定または算出により求める実処理量検出手段(12)と、
予め、前記設定した改良土の目標処理量、及び報知処理量(Wm)を記憶し、前記求めた改良土の実処理重量または実処理体積の積算値が前記報知処理量(Wm)に達したとき、報知指令を出力し、前記求めた改良土の実処理重量または実処理体積の積算値が前記目標処理量に達したとき、改良土の搬出を停止させる指令を出力する制御部(53)とを備えた
ことを特徴とする土質改良装置。 - 前記制御部(53)が、改良土の実処理重量または実処理体積の積算値が前記累積処理量閾値(Zm)または前記報知処理量(Wm)、及び目標処理量に達したとき、改良土積込車両の運転手に報知する報知手段(22)を有する
ことを特徴とする請求項１または２記載の土質改良装置。
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-
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