JP4585704B2

JP4585704B2 - 土質改良機の混合装置の回転速度制御装置

Info

Publication number: JP4585704B2
Application number: JP2001064640A
Authority: JP
Inventors: 安洋鴨志田; 泰弘吉田; 種明藤野; 勝博池上
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2001-03-08
Filing date: 2001-03-08
Publication date: 2010-11-24
Anticipated expiration: 2021-03-08
Also published as: JP2002266372A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土質改良機の混合装置の回転速度制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、建設発生土の再利用のために現場で土質を改良する土質改良機が使用されることが多い。図３に例として自走式の土質改良機１を示す。油圧ショベル（図示せず）等の積込機で原料土ホッパ１６に投入された土は、供給ベルトコンベア３０上で搬送されながら掻き出しロータ４９により所定の厚さにされて、固化材ホッパ２の下方を通過する。供給ベルトコンベア３０上に土があるときには、固化材フィーダ４８が開き固化材ホッパ２から固化材が土に降り注ぐ。土及び固化材は、供給ベルトコンベア３０の搬送出口近傍に設けてある回転する回転切削混合機としてのソイルカッタ４７で切削され混ぜ合わされながら排出ベルトコンベア５０上に落下する。落下するときに回転する回転衝撃混合機としてのロータリーハンマ２７の衝撃により固化材が被覆された土の粒径はさらに細かくなる。そして、固化材と混合された土は排出ベルトコンベア５０で機体外に搬送される。土質改良機１は、走行装置３により現場間を移動する。なお、ソイルカッタ４７、ロータリーハンマ２７のそれぞれを混合機と呼び、二つ併せて混合装置と呼ぶ。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、以上のような土質改良機１には下記のような問題がある。
ソイルカッタ４７及びロータリーハンマ２７は、油圧モータで駆動されているが、油圧モータに圧油を供給する切換弁は流量制御できないオンオフ弁であるために油圧モータの回転速度はゼロ値又は予め設定された所定値である。このため、被改良土の種類が変化すると改良土の希望する粒径が得られにくく、用途目的に合致した改良土の品質を得ることが困難であるという問題がある。
【０００４】
本発明は、上記従来技術の問題点に着目し、改良土の任意の品質が得られる土質改良機の混合装置の回転速度制御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】
上記の目的を達成するために、第１発明は、被改良土を混合して改良する土質改良機の混合装置の回転速度制御装置において、回転して被改良土を混合する混合機と、混合機を回転駆動する駆動手段と、入力される回転速度指令値に基づき駆動手段の回転速度を制御する制御手段と、被改良土の種類を設定する作業モード信号を出力する作業モード設定手段と、作業モード信号に応じた回転速度指令値を制御手段に出力するコントローラとを備え、前記混合機として、被改良土を切削するカッタで混合する回転切削混合機及びハンマーで衝撃を与えて混合する回転衝撃混合機のうちの少なくとも何れか一方を備えた構成としている。
【０００６】
第１発明によると、作業モード設定手段により、被改良土の種類を設定できるので土質改良機で改良される改良土は常に所定の粒径となる。また、改良土の品質として被改良土をほぐす程度でいいときには、混合機を小さい回転速度に設定し、細かい粒度の改良土にしたいときには、大きい回転速度に設定する。このように、被改良土の種類に拘らず改良土の粒径を任意に設定できるので、用途目的に合致した品質が選べる回転速度制御装置が得られる。また、被改良土の種類に応じて混合機の回転速度を制御し常に必要十分の回転速度で運転できるので混合機の摩耗速度を抑えることができて混合機の交換周期が長くなるので運転コストを低減できる。さらに、作業モード設定手段を操作するだけで改良土の品質を設定できるので、操作が簡便となり優れた運転感覚を有する土質改良機が得られる。
【０００７】
第２発明は、第１発明に基づき、前記混合機として、前記回転切削混合機及び前記回転衝撃混合機を備え、前記コントローラは、各混合機別に作業モード設定手段の作業モード信号に応じた回転速度指令値により各混合機の回転速度を制御する構成としている。
【０００８】
第２発明によると、混合機が複数台あり、各混合機別に回転速度が制御されるので、改良土の粒径をきめ細かに設定できる。すなわち、回転切削混合機と回転衝撃混合機とを有しているので、被改良土の土質及び粒径の大小に拘らず改良土は常に確実に所定の粒径となる。
【０００９】
第３発明は、第１又は２発明に基づき、作業モード設定手段は、被改良土の種類を設定する複数の選択スイッチを備えた構成としている。
【００１０】
第３発明によると、作業モード設定手段は複数の選択スイッチを有しているので、操作された選択スイッチに対応して改良土の粒径がきめ細かに得られる。
【００１１】
第４発明は、第３発明に基づき、コントローラは、前記複数の選択スイッチにそれぞれ対応した混合機別の回転速度指令値を予め記憶した回転速度テーブルを有し、複数の選択スイッチの内いずれか選択されたスイッチに対応して前記回転速度テーブルで求めた回転速度指令値を前記制御手段に出力する構成としている。
【００１２】
第４発明によると、回転速度テーブルは、実機テストで改良土の品質が確認された回転速度が設定されているので、改良土は常に確実に所定の粒径となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明に係る実施形態を図を参照して説明する。なお、図３で説明した要素と同一の要素には同一番号を付して説明する。
図１に本発明に係る回転速度制御装置１９の実施形態の構成図を示す。回転速度制御装置１９は、操作手段１８、作業モード設定手段８及びコントローラ６を有している。ソイルカッタ４７及びロータリーハンマ２７の起動・停止を制御する操作手段１８は、混合装置釦７及びソイルカッタ低速釦４３を有している。混合装置釦７は、オン釦とオフ釦とを有していてソイルカッタ４７及びロータリーハンマ２７の起動・停止を指令する操作信号Ｓｍをコントローラ６に出力する。また、ソイルカッタ低速釦４３は、オン操作されるとソイルカッタ４７を低速回転速度に制御する操作信号Ｓｓをコントローラ６に出力する。作業モード設定手段８は、改良土の所望の粒径に対応して操作されるスイッチであり、所望する粒径が小さいときに選択されるハイモードＨ、所望する粒径が大きくなるにしたがってミドルモードＭ、ローモードＬ、また原料土が砂のように粘性の少ない土質のときに選択されるサンドモードＳのそれぞれの選択スイッチ８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄを有している。また、作業モード設定手段８は、各モードの順で作業モード信号Ｈ，Ｍ，Ｌ，Ｓをコントローラ６に出力する。
【００１６】
コントローラ６は、回転速度演算部４１及び電流指令値演算部４２を有している。回転速度演算部４１には、図２に示す、ソイルカッタ回転速度Ｎｓ及びロータリーハンマ回転速度Ｎｒを作業モード信号Ｈ，Ｍ，Ｌ，Ｓ別に示す回転速度テーブル１０ａ，１０ｂ，１０ｃが予め記憶されている。回転速度テーブル１０ａ、１０ｂ、１０ｃの順に、操作信号Ｓｍがオンでかつ操作信号Ｓｓがオフのとき、操作信号Ｓｍがオンでかつ操作信号Ｓｓがオンのとき、操作信号Ｓｍがオフのときのソイルカッタ回転速度Ｎｓ及びロータリーハンマ回転速度Ｎｒをそれぞれ示している。回転速度テーブル１０ａにおいては、各回転速度Ｎｓ及びＮｒは作業モード信号のＨ，Ｍ，Ｌ，Ｓの順にａ１，ａ２，ａ３，ａ４及びｂ１，ｂ２，ｂ３，ｂ４であり、作業モード信号Ｈのときに最大値で、Ｈ，Ｍ，Ｌ，Ｓの順に小さくなるように設定されている。また、回転速度テーブル１０ｂにおいては、ロータリーハンマ回転速度Ｎｒは回転速度テーブル１０ａのＮｒと同一であるが、ソイルカッタ回転速度Ｎｓは作業モード信号Ｈ，Ｍ，Ｌ，Ｓに拘らず、回転速度テーブル１０ａの作業モード信号Ｓのときの値と同一に設定してある。また、回転速度テーブル１０ｃにおいては、各回転速度Ｎｓ，Ｎｒはゼロ値に設定してある。
【００１７】
電流指令値演算部４２は、回転速度演算部４１で演算されたソイルカッタ回転速度Ｎｓ及びロータリーハンマ回転速度Ｎｒに応じた回転速度指令値としての電流指令値Ｓ４７，Ｓ２７を演算し、電流指令値に応じた油圧を発生する制御手段としてのソイルカッタ油圧制御弁４７ｐ及びロータリーハンマ油圧制御弁２７ｐに出力する。
各油圧制御弁４７ｐ，２７ｐのそれぞれから出力する油圧指令値Ｐ４７，Ｐ２７は、ソイルカッタ切換弁４７ｖ及びロータリーハンマ切換弁２７ｖの受圧部４７ｃ，２７ｃに入力される。開口面積が油圧指令値Ｐ４７，Ｐ２７に応じた値に制御される各切換弁４７ｖ，２７ｖは、ソイルカッタモータ４７ｂ及びロータリーハンマモータ２７ｂのそれぞれと油圧配管で連通されている。そして、各油圧モータ４７ｂ，２７ｂの回転部にはソイルカッタ４７及びロータリーハンマ２７が取着されている。各切換弁４７ｖ，２７ｖは、負荷圧に拘らず常に開口面積に対応する流量を吐出する圧力補償機能を備えている。なお、ソイルカッタモータ４７ｂをソイルカッタ４７の駆動手段、ロータリーハンマモータ２７ｂをロータリーハンマ２７の駆動手段とそれぞれ呼ぶ。
【００１８】
以上の構成を備えた回転速度制御装置１９の作動及び効果を説明する。
混合装置釦７がオン操作され、かつソイルカッタ低速釦４３がオフ操作されているとすると、オンの操作信号Ｓｍ、オフの操作信号Ｓｓがコントローラ６に入力される。作業モード信号ＳからＨの順で各混合機４７，２７の回転速度を大きくするにしたがって改良土の粒径は小さくなるので、小さい粒径とするために作業モード設定手段８の選択スイッチ８ａをオン操作すると、作業モード信号Ｈがコントローラ６に入力される。そして、回転速度演算部４１の回転速度テーブル１０ａに示す作業モード信号Ｈの欄のロータリーハンマ回転速度Ｎｒがｂ１、ソイルカッタ回転速度Ｎｓがａ１と演算される。電流指令値演算部４２で各回転速度ｂ１，ａ１に応じた電流指令値Ｓ４７，Ｓ２７が演算されて各油圧制御弁４７ｐ，２７ｐに入力されると、各油圧制御弁４７ｐ，２７ｐは各油圧指令値Ｐ４７，Ｐ２７を各受圧部４７ｃ，２７ｃに出力して各切換弁４７ｖ，２７ｖは各油圧指令値Ｐ４７，Ｐ２７に対応した流量を各油圧モータ４７ｂ，２７ｂに吐出する。そして、各混合機４７，２７が取着されている各油圧モータ４７ｂ，２７ｂは回転速度ａ１，ｂ１で回転する。
【００１９】
石が多く含まれているが、ほぐれている被改良土の場合には、ソイルカッタ低速釦４３をオン操作する。すると、ソイルカッタ回転速度Ｎｓ及びロータリーハンマ回転速度Ｎｒは回転速度テーブル１０ｂに示すテーブルで演算される。即ち、ロータリーハンマ回転速度Ｎｒは、回転速度テーブル１０ａと同様に入力された作業モード信号Ｈ，Ｍ，Ｌ，Ｓの順で小さくなるように演算されるが、ソイルカッタ回転速度Ｎｓは、作業モード信号Ｈ，Ｍ，Ｌ，Ｓに拘らず、作業モード信号Ｓのときの小さい回転速度に演算される。そして、入力される各速度Ｎｓ，Ｎｒに応じて電流指令値演算部４２で演算された各電流指令値Ｓ４７，Ｓ２７は、各油圧制御弁４７ｐ，２７Ｐに入力され、各混合機４７，２７が取着されている各モータ４７ｂ，２７ｂは回転速度テーブル１０ｂで演算された各速度Ｎｓ，Ｎｒで回転する。
【００２０】
混合装置釦７がオフ操作されているときには、ソイルカッタ回転速度Ｎｓ及びロータリーハンマ回転速度Ｎｒは回転速度テーブル１０ｃに示すテーブルで演算される。即ち、各回転速度Ｎｓ，Ｎｒはゼロ値に設定され、各混合機４７，２７は回転停止する。
【００２１】
このように、例えば硬度の大きい土、粘土質の土が多く含まれている被改良土の場合には、作業モード信号Ｈを選択して、大きなロータリーハンマ回転速度Ｎｒ及びソイルカッタ回転速度Ｎｓを設定し、混合後の粒径が小さくなるようにしている。また、粘性の少ない砂質素が多い被改良土の場合には、作業モード信号Ｓを選択して各回転速度Ｎｓ，Ｎｒを小さく設定し、各混合機４７，２７の摩耗速度を抑える。また、ほぐれているが石が多く含まれている被改良土の場合には、ソイルカッタ低速釦４３をオン操作してソイルカッタ回転速度Ｎｓを小さくしてソイルカッタ４７の摩耗速度を抑える。これにより、オペレータが混合装置釦７及びソイルカッタ低速釦４３を操作することにより、被改良土の種類に拘らず、改良土は略所定の性質となり用途目的に合致した改良土が得られると共に、ソイルカッタ４７又はロータリーハンマ２７の摩耗を抑えることができる。
改良土の品質として被改良土をほぐす程度でいいときには、小さい回転速度Ｎｓ，Ｎｒの作業モード信号Ｌ又はＳを選択し、また、細かい粒度の改良土にするときには、大きい回転速度Ｎｓ，Ｎｒの作業モード信号Ｈを選択して用途目的に合致した改良土の任意の粒径を得る。これにより、改良土の任意の品質が得られる土質改良機の混合装置の回転速度制御装置が得られる。
【００２２】
なお、本実施形態においては、移動式の土質改良機１を例にして説明したが、移動式ではなく定置式の土質改良機であっても同様の効果を発揮することは明らかである。
また、本実施形態においては、作業モード設定手段８の選択スイッチはＨ，Ｍ，Ｌ，Ｓの４段階としているが、２，３段階又は５以上の段階としても差し支えない。
また、本実施形態においては、混合機２７，４７は油圧モータ２７ｂ，４７ｂで駆動されるとしているが、油圧に拘束されることなく、電動モータで駆動してもよい。
【００２３】
以上、本発明によれば、混合機は、作業モード設定手段から出力される被改良土の種類を設定する作業モード信号に応じた回転速度に制御される。これにより、被改良土の種類を設定できるので土質改良機で改良された改良土は常に所定の粒径となり、改良土の不良率が低下する。また、改良土の品質として被改良土をほぐす程度でいいときには、混合機を小さい回転速度に設定し、細かい粒度の改良土にしたいときには、大きい回転速度に設定する。このように、被改良土の種類に拘らず改良土の粒径を任意に設定できるので、用途目的に合致した品質が選べる回転速度制御装置が得られる。また、被改良土の種類に応じて混合機の回転速度を制御し常に必要十分の回転速度で運転できるので混合機の摩耗速度を抑えることができる。これにより、混合機の交換周期が長くなるので運転コストを低減できる。さらに、作業モード設定手段及びソイルカッタ低速釦を操作するだけで改良土の品質を設定できるので、操作が簡便となり優れた運転感覚を有する土質改良機が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る回転速度制御装置の構成図である。
【図２】回転速度テーブルの説明図である。
【図３】土質改良機の説明図である。
【符号の説明】
１…土質改良機、２…固化材ホッパ、３…走行装置、６…コントローラ、７…混合装置釦、８…作業モード設定手段、１０…回転速度テーブル、１６…原料土ホッパ、１８…操作手段、１９…回転速度制御装置、２７…ロータリーハンマ、３０…供給ベルトコンベア、４１…回転速度演算部、４２…電流指令値演算部、４３…ソイルカッタ低速釦、４７…ソイルカッタ、４８…固化材フィーダ、４９…掻き出しロータ、５０…排出ベルトコンベア、２７ｐ…ロータリーハンマ油圧制御弁、４７ｐ…ソイルカッタ油圧制御弁、２７ｖ…ロータリーハンマ切換弁、４７ｖ…ソイルカッタ切換弁、２７ｂ…ロータリーハンマモータ、４７ｂ…ソイルカッタモータ、４７ｃ，２７ｃ…受圧部、Ｎｓ…ソイルカッタ回転速度、Ｎｒ…ロータリーハンマ回転速度、Ｓｓ，Ｓｍ…操作信号、Ｈ，Ｍ，Ｌ，Ｓ…作業モード信号、Ｓ４７，Ｓ２７…電流指令値、Ｐ４７，Ｐ２７…油圧指令値。

Claims

被改良土を混合して改良する土質改良機の混合装置の回転速度制御装置において、
回転して被改良土を混合する混合機（２７，４７）と、
混合機（２７，４７）を回転駆動する駆動手段（２７ｂ，４７ｂ）と、
入力される回転速度指令値（Ｓ２７，Ｓ４７）に基づき駆動手段（２７ｂ，４７ｂ）の回転速度を制御する制御手段（２７ｐ，４７ｐ）と、
被改良土の種類を設定する作業モード信号（Ｈ，Ｍ，Ｌ，Ｓ）を出力する作業モード設定手段（８）と、
作業モード信号（Ｈ，Ｍ，Ｌ，Ｓ）に応じた回転速度指令値（Ｓ２７，Ｓ４７）を制御手段（２７ｐ，４７ｐ）に出力するコントローラ（６）とを備え、
前記混合機（２７，４７）として、被改良土を切削するカッタで混合する回転切削混合機（４７）及びハンマーで衝撃を与えて混合する回転衝撃混合機（２７）のうちの少なくとも何れか一方を備えた
ことを特徴とする土質改良機の混合装置の回転速度制御装置。
請求項１記載の土質改良機の混合装置の回転速度制御装置において、
前記混合機（２７，４７）として、前記回転切削混合機（４７）及び前記回転衝撃混合機（２７）を備え、
前記コントローラ（６）は、各混合機（２７，４７）別に作業モード設定手段（８）の作業モード信号（Ｈ，Ｍ，Ｌ，Ｓ）に応じた回転速度指令値（Ｓ２７，Ｓ４７）により各混合機（２７，４７）の回転速度を制御する
ことを特徴とする土質改良機の混合装置の回転速度制御装置。
請求項１又は２記載の土質改良機の混合装置の回転速度制御装置において、
作業モード設定手段（８）は、被改良土の種類を設定する複数の選択スイッチ（８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ）を備えた
ことを特徴とする土質改良機の混合装置の回転速度制御装置。
請求項３記載の土質改良機の混合装置の回転速度制御装置において、
コントローラ（６）は、前記複数の選択スイッチ（８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ）にそれぞれ対応した混合機（２７，４７）別の回転速度指令値（Ｓ２７，Ｓ４７）を予め記憶した回転速度テーブル（１０）を有し、複数の選択スイッチ（８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ）の内いずれか選択されたスイッチに対応して前記回転速度テーブル（１０）で求めた回転速度指令値（Ｓ２７，Ｓ４７）を前記制御手段（２７ｐ，４７ｐ）に出力する
ことを特徴とする土質改良機の混合装置の回転速度制御装置。