シールド掘進機の微速掘進制御装置
【課題】大幅なコストアップなしで、高精度の微速掘進制御を実現する。
【解決手段】通常速度で掘進するときには、速度切換弁２９によりオイル導入ライン３０をメインライン２５に接続し、シールドジャッキ１の押し側室３に通常の流量のオイルを導く。微速掘進するときには、速度切換弁２９によりオイル導入ライン３０をサブライン２６に接続し、絞り２７で流量が絞られたオイルをシールドジャッキ１の押し側室３に導く。絞り２７によって流量が絞られたオイルは、以降、オイル漏れが生じない逆止弁３２及び開閉弁８を通ってシールドジャッキ１の押し側室３に導入される。よって、速度切換弁２９や押引切換弁１２においてオイル漏れが生じたとしても、シールドジャッキ１は、絞り２７で絞られたオイル流量が的確に反映された速度（微速）で伸長される。従って、掘進機本体１５を、高精度で微速掘進させることができる。
【解決手段】通常速度で掘進するときには、速度切換弁２９によりオイル導入ライン３０をメインライン２５に接続し、シールドジャッキ１の押し側室３に通常の流量のオイルを導く。微速掘進するときには、速度切換弁２９によりオイル導入ライン３０をサブライン２６に接続し、絞り２７で流量が絞られたオイルをシールドジャッキ１の押し側室３に導く。絞り２７によって流量が絞られたオイルは、以降、オイル漏れが生じない逆止弁３２及び開閉弁８を通ってシールドジャッキ１の押し側室３に導入される。よって、速度切換弁２９や押引切換弁１２においてオイル漏れが生じたとしても、シールドジャッキ１は、絞り２７で絞られたオイル流量が的確に反映された速度（微速）で伸長される。従って、掘進機本体１５を、高精度で微速掘進させることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールドジャッキをセグメント等の反力受け部材に押し当てることで推進反力を得て掘進機本体を前進させるシールド掘進機に係り、特に、掘進機本体を微速で掘進させる制御を行うシールド掘進機の微速掘進制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のシールド掘進機のシールドジャッキの油圧回路を図２に示す。
【０００３】
シールドジャッキ１は、切羽を切削するカッタを備えた掘進機本体内に複数配設されている。これらシールドジャッキ１は、掘進機本体内に取り付けられたシリンダ２と、シリンダ２内に収容されシリンダ２内を押し側室３と引き側室４とに仕切るピストン５と、一端がピストン５に接続され他端がシリンダ２から突出したロッド６とを有し、ロッド６の端部に設けられたシューをセグメント等の反力受け部材に押し当てることで推進反力を得て、掘進機本体を前進させるものである。
【０００４】
各シールドジャッキ１の押し側室３には、押し側ライン（管、ホース等）７が夫々接続されており、各押し側ライン７には、開閉弁８が夫々設けられている。これら押し側ライン７は、押し側集合ライン９に集合されている。また、各シールドジャッキ１の引き側室４には、引き側ライン１０が夫々接続されており、これら引き側ライン１０は、引き側集合ライン１１に集合されている。
【０００５】
押し側集合ライン９と引き側集合ライン１１とには、押引切換弁１２を介して、オイルポンプＰにより加圧されたオイル（加圧オイル）が供給されるオイル供給ライン１３と、オイルをオイルタンクＴに戻すためのオイル戻しライン１４とが、接続されている。押引切換弁１２は、オイル供給ライン１３内の加圧オイルを押し側集合ライン９に導入して引き側集合ライン１１から排出されるオイルをオイル戻しライン１４に導く押しモードと、オイル供給ライン１３内の加圧オイルを引き側集合ライン１１に導入して押し側集合ライン９から排出されるオイルをオイル戻しライン１４に導く引きモードとを切り替える機能を有する。
【０００６】
特定のシールドジャッキ１を伸長させるときには、押引切換弁１２を押しモードとし、伸長させる特定のシールドジャッキ１に接続された開閉弁８のみを開き、他の開閉弁８を閉じる。特定のシールドジャッキ１を収縮させるときには、押引切換弁１２を引きモードとし、収縮させる特定のシールドジャッキ１に接続された開閉弁８のみを開き、他の開閉弁８を閉じる。
【０００７】
ところで、掘進機本体が発進立坑の内部から掘削可能壁を掘り抜いて発進する場合や、掘進機本体が掘削可能壁を掘り抜いて到達立坑に進入する場合や、掘進中に地山の土質が変化して礫等からなる掘削し難い地山を掘進する場合や、掘進中に杭等の障害物が出現した場合等においては、掘進機本体を通常掘進時よりも遅い速度で掘進させると共に、その掘進速度を高精度で制御する必要が生じる。
【０００８】
従来、微速掘進を行うときには、押引切換弁１２を押しモードとし、オイルポンプＰ（可変容量タイプ）の吐出量を通常よりも減少させるようにしたり、或いは、オイルポンプＰに並列に吐出量の小さな小型ポンプ（図示せず）を接続しておき、微速掘進時にはこの小型ポンプに切り替えていた。これにより、シールドジャッキ１の押し側室３に導入されるオイルの流量が通常掘進の場合よりも少なくなり、シールドジャッキ１の伸長速度が遅くなって微速掘進となる。
【０００９】
しかし乍ら、従来は、上述した微速掘進時に、掘進速度を高精度で制御することが困難であった。その理由を述べる。
【００１０】
掘進機本体を所定の微速掘進速度で掘進させる場合、オイルポンプＰや小型ポンプの吐出量を、掘進機本体が所定の微速掘進速度となる所定の吐出量に設定する。ここで、オイルポンプＰ又は小型ポンプから押し側室３までの流路の途中に介在された押引切換弁１２は、構造上、弁１２のケーシングとその内部のスプールとの隙間から或る程度のオイル漏れが生じることが避けられない。このため、掘進機本体の掘進速度が、オイルポンプＰ又は小型ポンプで設定した吐出量に基づく速度とは異なってしまい、高精度の微速掘進制御が困難となる。
【００１１】
特に、微速掘進中に、切羽の土圧や土質が変化してシールドジャッキ１に加わる切羽からの反力が変動すると、押し側室３から押引切換弁１２に加わるオイルの圧力が変動し、押引切換弁１２でのオイルの漏れ量も変動する。このため、オイルポンプＰ又は小型ポンプを一定の吐出量に設定しても、押引切換弁１２でのオイルの漏れ量が変動するために、シールドジャッキ１の押し側室３に導入されるオイルの流量が変動し、シールドジャッキ１の伸長速度が変動してしまう。
【００１２】
そして、このようにシールドジャッキ１の伸長速度が変動すると、それに応じて切羽からシールドジャッキ１に加わる反力も変動することになり、押し側室３から押引切換弁１２に加わるオイルの圧力が変動し、押引切換弁１２でのオイルの漏れ量が変動し、シールドジャッキ１の伸長速度が更に変動してしまうという、負の連鎖が生じる。このため、高精度の微速掘進制御が困難であった。
【００１３】
また、掘進機本体を高精度で微速掘進させることができる発明として、掘進機本体内に、油圧式のシールドジャッキの他に、ネジ送り機構が内蔵された機械式のシールドジャッキを設けておき、微速掘進時には、油圧式のシールドジャッキを用いずに、機械式のシールドジャッキを用いるようにした発明が知られている（特許文献１参照）。
【００１４】
【特許文献１】特開２００３−８２９８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
この発明によれば、微速掘進時には、機械式のシールドジャッキのネジ送り機構を電動モータで作動させて伸縮させており、油圧を用いないので、上述した押引切換弁１２におけるオイルの漏れに基づく種々の問題は生じない。しかし乍ら、通常の油圧式のシールドジャッキの他にネジ送り機構を有する機械式のシールドジャッキを設ける必要があるので、大幅なコストアップが避けられない。
【００１６】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、大幅なコストアップが生じることなく、高精度の微速掘進制御が可能なシールド掘進機の微速掘進制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するために本発明は、掘進機本体内に、セグメント等の反力受け部材に反力を取って上記掘進機本体を前進させるシールドジャッキを複数設け、該シールドジャッキは、内部がピストンによって押し側室と引き側室とに仕切られたシリンダを有するシールド掘進機の微速掘進制御装置であって、上記各シールドジャッキの押し側室に夫々接続された押し側ラインと、各押し側ラインに夫々開閉可能に設けられた開閉弁と、各押し側ラインを集合する押し側集合ラインと、一端が上記押し側集合ラインに接続されたメインラインと、一端が上記メインライン又は上記押し側集合ラインに接続されたサブラインと、該サブラインに設けられた絞りと、加圧オイルが導入されるオイル導入ラインと、該オイル導入ラインを上記メインラインの他端に接続する通常速度モードと、上記オイル導入ラインを上記サブラインの他端に接続する微速掘進モードとを切り替える速度切換弁とを備えたものである。
【００１８】
上記サブラインに、上記押し側室から上記速度切換弁への方向のオイルの流れを妨げる逆止弁を設け、上記メインラインに、上記押し側室から上記速度切換弁への方向のオイルの流れを妨げる逆止弁を設けてもよい。
【００１９】
上記絞りが、可変絞りであってもよい。
【００２０】
上記サブラインの内部を流れるオイルの流量を表示する表示部を有していてもよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係るシールド掘進機の微速掘進制御装置によれば、大幅なコストアップが生じることなく、高精度の微速掘進制御が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の好適実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２３】
図１は、本実施形態に係るシールド掘進機の微速掘進制御装置を具備したシールドジャッキ１の油圧回路の概略図である。図３は、上記シールド掘進機が地山を掘進している様子を示す側断面図である。
【００２４】
図１、図３に示すように、本実施形態に係る微速掘進制御装置が具備されたシールド掘進機は、切羽１９を切削するカッタを有する掘進機本体１５と、掘進機本体１５内に設けられ、セグメント２０等の反力受け部材に反力を取って掘進機本体１５を前進させる複数のシールドジャッキ１とを有する。
【００２５】
これらシールドジャッキ１は、掘進機本体１５内に取り付けられたシリンダ２と、シリンダ２内に収容されシリンダ２内を押し側室３と引き側室４とに仕切るピストン５と、一端がピストン５に接続され他端がシリンダ２から突出したロッド６とを有し、ロッド６の端部に設けられたシュー２１を、立坑からの発進時には立坑に設けられた反力受け部材に押し当て、通常掘進時にはセグメント２０に押し当てることで推進反力を得て、掘進機本体１５を前進させる。
【００２６】
本実施形態に係る微速掘進制御装置の油圧回路は、各シールドジャッキ１の押し側室３に夫々接続された押し側ライン７と、各押し側ライン７に夫々開閉可能に設けられた開閉弁８と、押し側ライン７を集合させた押し側集合ライン９と、各シールドジャッキ１の引き側室４に夫々接続された引き側ライン１０と、これら引き側ライン１０を集合させた引き側集合ライン１１とを備えている。
【００２７】
また、この油圧回路は、一端が押し側集合ライン９に接続されたメインライン２５と、一端がメインライン２５（又は押し側集合ライン９）に接続されたサブライン２６と、サブライン２６に設けられた絞り２７とを備えている。サブライン２６には、その内部を流れるオイルの流量を検出するセンサが設けられ、センサには、検出した流量を表示する表示部２８が接続されている。なお、絞り２７は、本実施形態では可変絞りとなっているが、可変機構は備えていなくても構わない。また、上記センサ及び表示部２８は省略してもよい。
【００２８】
メインライン２５の端部とサブライン２６の端部とは並列されており、それら端部は、速度切換弁２９を介して、オイル導入ライン３０に接続されている。速度切換弁２９は、オイル導入ライン３０をメインライン２５に接続する通常速度モードと、オイル導入ライン３０をサブライン２６に接続する微速掘進モードとを切り替える機能を有し、掘進機本体１５の掘進速度を通常速度と微速とに切り替えるものである。
【００２９】
メインライン２５には、シールドジャッキ１の押し側室３から速度切換弁２９への方向のオイルの流れを妨げる逆止弁３１が設けられ、同様に、サブライン２６には、押し側室３から速度切換弁２９への方向のオイルの流れを妨げる逆止弁３２が設けられている。
【００３０】
また、この油圧回路は、オイルポンプＰにより加圧されたオイルが供給されるオイル供給ライン１３と、オイルをオイルタンクＴに戻すためのオイル戻しライン１４と、押引切換弁１２とを備えている。押引切換弁１２は、並列されたオイル供給ライン１３及びオイル戻しライン１４の端部と、並列されたオイル導入ライン３０及び引き側集合ライン１１の端部との間に、介設されている。
【００３１】
押引切換弁１２は、オイル供給ライン１３をオイル導入ライン３０に接続すると共に引き側集合ライン１１をオイル戻しライン１４に接続する押しモードと、オイル供給ライン１３を引き側集合ライン１１に接続すると共にオイル導入ライン３０をオイル戻しライン１４に接続する引きモードとを切り替えることが可能な電磁切換弁からなり、シールドジャッキ１の伸長（押し）、収縮（引き）を制御するものである。
【００３２】
また、この油圧回路は、一端が押し側集合ライン９に接続され、他端がオイル導入ライン３０に接続されたオイル返却ライン３３を有する。オイル返却ライン３３には、ライン３３内を開閉する開閉弁３４が設けられている。開閉弁３４は、押引切換弁１２が押しモードのときに閉じられ、押引切換弁１２が引きモードのときに開かれる。
【００３３】
なお、開閉弁８は、漏れのない電磁切換弁であってもよい。
【００３４】
また、速度切換弁２９のシンボルを変え、逆止弁３１をパイロットチェック弁（パイロット油圧が加わると逆止機能が解除されるチェック弁）にすることで、シールドジャッキ１の収縮時におけるオイル返却ライン３３、開閉弁３４の代用とすることができるので、オイル返却ライン３３及び開閉弁３４を省略できる。
【００３５】
本実施形態の作用を述べる。
【００３６】
掘進機本体１５を通常の速度で掘進させるときには、図１に示す押引切換弁１２を押しモードとし、速度切換弁２９を通常速度モードとし、開閉弁３４を閉じる。
【００３７】
これにより、オイル供給ライン１３内の加圧オイル（オイルタンクＴから吸い上げられてオイルポンプＰで加圧されたオイル）は、押しモードとされた押引切換弁１２を介してオイル導入ライン３０に流入し、通常速度モードとされた速度切換弁２９を介してメインライン２５に流入し、押し側集合ライン９、押し側ライン７を通り、シールドジャッキ１の押し側室３に流入する。この結果、ピストン５が図１の上方に通常の速度で押し出され、ロッド６が通常の速度で突出され、掘進機本体１５が通常の速度で掘進する。
【００３８】
このとき、開閉弁３４が閉じられているので、押し側集合ライン９内のオイルがオイル返却ライン３３を通ってオイル導入ライン３０に逆流することはない。また、逆止弁３２は、メインライン２５内のオイルがサブライン２６の絞り２７に逆流することを防止する。
【００３９】
また、ピストン５が図１の上方に移動するに伴って、引き側室４内のオイルが引き側ライン１０に押し出される。このオイルは、引き側ライン１０、引き側集合ライン１１を通って、オイル戻しライン１４に排出され、オイルタンクＴに戻される。
【００４０】
掘進機本体１５を微速で掘進させるときには、押引切換弁１２を押しモードとし、速度切換弁２９を微速掘進モードとし、開閉弁３４を閉じる。
【００４１】
これにより、オイル供給ライン１３内の加圧オイルが、押しモードとされた押引切換弁１２を介してオイル導入ライン３０に流入し、微速掘進モードとされた速度切換弁２９を介し、絞り２７が設けられたサブライン２６に流入し、絞り２７によって流量が制限された後、押し側集合ライン９、押し側ライン７を通り、シールドジャッキ１の押し側室３に流入する。この結果、ピストン５が図１の上方に微速で押し出され、ロッド６が微速で突出され、掘進機本体１５が微速掘進される。
【００４２】
すなわち、微速掘進モードにおいては、押し側室３に流入するオイルの流量が絞り２７で制限されているため、押し側室３に流入するオイルが絞り２７を通過しない通常速度モードと比べると、ロッド６の突出速度が小さくなり、掘進機本体１５の微速掘進が達成される。
【００４３】
ここで、押し側ライン７に設けられた開閉弁８は、ライン７内を開閉する単純な構造の弁であってオイル漏れが生じない。また、逆止弁３２も構造上、オイル漏れが生じない。よって、絞り２７によって流量が絞られたオイルは、以降、オイル漏れが生じない逆止弁３２及び開閉弁８を通ってシールドジャッキ１の押し側室３に導入されることになり、シールドジャッキ１は、絞り２７で絞られたオイル流量が的確に反映された速度（微速）で伸長される。この結果、掘進機本体１５を、高精度で微速掘進させることができる。
【００４４】
すなわち、絞り２７によって流量が絞られる前のオイルが流れる押引切換弁１２、速度切換弁２９は、複数のライン（流路）を繋ぎ変える弁であるため、弁１２、２９のケーシングとその内部のスプールとの隙間からのオイル漏れが不可避である。これに対し、絞り２７によって流量が絞られた後のオイルが流れるサブライン２６の逆止弁３２は、構造上オイル漏れが生じることはなく、また、この逆止弁３２を通過した後のオイルが流れる押し側ライン７の開閉弁８は、流路を開閉するのみであるのでオイル漏れが生じない。
【００４５】
このため、絞り２７によって流量が絞られたオイルは、逆止弁３２を通過する際にオイル漏れによる流量減少が生じず、且つ開閉弁８を通過する際にオイル漏れによる流量減少が生じず、絞られた流量の全てが的確にシールドジャッキ１の押し側室３に導かれる。よって、掘進機本体１５を微速掘進させる際に、押引切換弁１２や速度切換弁２９にてオイル漏れが生じたとしても、シールドジャッキ１は、絞り２７で絞られたオイル流量が的確に反映された速度（微速）で伸長され、掘進機本体１５を絞り２７の絞り度合いに応じた高精度で微速掘進させることができる。
【００４６】
このようにシールドジャッキ１を微速で伸長させる場合、絞り２７から押し側室３に至るオイル流路においてはオイル漏れが生じない。よって、絞り２７（可変絞り）の絞り度合いを、作業員が表示部２８に表示されるサブライン２６を流れるオイル流量を見ながら調節することで、押し側室３に導かれるオイルの流量を表示部２８に表示された流量に的確に制御でき、ロッド６の突出速度（微速突出速度）、すなわち掘進本体１５の掘進速度（微速掘進速度）を高精度で制御できる。
【００４７】
また、本実施形態においては、高コストとなるネジ送り機構が内蔵された機械式のシールドジャッキを用いることなく、一般的な油圧式のシールドジャッキ１のみを用いて、掘進機本体１５を高精度で微速掘進制御できるので、機械式のシールドジャッキを用いたものと比べると大幅にコストダウンできる。
【００４８】
なお、上述のようにシールドジャッキ１を微速で伸長させる場合には、図１に示す開閉弁３４が閉じられているので、押し側集合ライン９内のオイルがオイル返却ライン３３を通ってオイル導入ライン３０に逆流することはない。また、逆止弁３１は、サブライン２６内のオイルがメインライン２５を介して速度切換弁２９に逆流することを防止する。
【００４９】
また、シールドジャッキ１の引き側室４から引き側ライン１０に押し出されたオイルは、引き側集合ライン１１を通って、オイル戻しライン１４に排出され、オイルタンクＴに戻される。
【００５０】
次に、シールドジャッキ１を収縮させる手順を述べる。
【００５１】
シールドジャッキ１を収縮させるときには、押引切換弁１２を引きモードとし、開閉弁３４を開く。なお、このとき速度切換弁２９には、逆止弁３１、３２の逆止機能によってオイルが通過しない。よって、速度切換弁２９は通常速度モードとなっていても微速掘進モードとなっていてもよい。
【００５２】
押引切換弁１２を引きモードとし、開閉弁３４を開くことより、オイル供給ライン１３内の加圧オイルは、引きモードとされた押引切換弁１２を介して引き側集合ライン１１に流入し、引き側ライン１０を通ってシールドジャッキ１の引き側室４に流入する。この結果、ピストン５が図１の下方に押し出され、ピストン５に接続されたロッド６が没入される。
【００５３】
ここで、特定の開閉弁８（１個でも２個以上でもよい）を開き、他の開閉弁８を閉じておくことで、特定の開閉弁８に接続されたシールドジャッキ１のピストン５のみが図１の下方に移動してそれに接続されたロッド６のみが没入される。よって、そのロッド６の端部に設けたシュー２１と既設のセグメント２０との間に、新たなセグメントを組み付けるためのスペースが形成されることになる。
【００５４】
シールドジャッキ１のピストン５が図１の下方に移動すると、押し側室３内のオイルが押し側ライン７に押し出される。押し出されたオイルは、押し側集合ライン９、開かれた開閉弁３４、返却ライン３３を通って、オイル導入ライン３０に至り、引きモードとされた押引切換弁１２を介してオイル戻しライン１４に排出され、オイルタンクＴに戻される。
【００５５】
以上述べたように本実施形態に係るシールド掘進機の微速掘進制御装置によれば、高コストとなる機械式（ネジ送り式）のシールドジャッキを用いることなく、一般的な油圧式のシールドジャッキ１のみを用いて、掘進機本体１５を高精度で微速掘進制御できる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の一実施形態に係るシールド掘進機の微速掘進制御装置を具備したシールドジャッキの油圧回路の概略図である。
【図２】従来例に係るシールド掘進機のシールドジャッキの油圧回路の概略図である。
【図３】図１に示すシールド掘進機が地山を掘進している様子を示す側断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１ シールドジャッキ
２ シリンダ
３ 押し側室
４ 引き側室
５ ピストン
７ 押し側ライン
８ 開閉弁
９ 押し側集合ライン
１５ 掘進機本体
２０ セグメント
２５ メインライン
２６ サブライン
２７ 絞り
２８ 表示部
２９ 速度切換弁
３０ オイル導入ライン
３１ 逆止弁
３２ 逆止弁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールドジャッキをセグメント等の反力受け部材に押し当てることで推進反力を得て掘進機本体を前進させるシールド掘進機に係り、特に、掘進機本体を微速で掘進させる制御を行うシールド掘進機の微速掘進制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のシールド掘進機のシールドジャッキの油圧回路を図２に示す。
【０００３】
シールドジャッキ１は、切羽を切削するカッタを備えた掘進機本体内に複数配設されている。これらシールドジャッキ１は、掘進機本体内に取り付けられたシリンダ２と、シリンダ２内に収容されシリンダ２内を押し側室３と引き側室４とに仕切るピストン５と、一端がピストン５に接続され他端がシリンダ２から突出したロッド６とを有し、ロッド６の端部に設けられたシューをセグメント等の反力受け部材に押し当てることで推進反力を得て、掘進機本体を前進させるものである。
【０００４】
各シールドジャッキ１の押し側室３には、押し側ライン（管、ホース等）７が夫々接続されており、各押し側ライン７には、開閉弁８が夫々設けられている。これら押し側ライン７は、押し側集合ライン９に集合されている。また、各シールドジャッキ１の引き側室４には、引き側ライン１０が夫々接続されており、これら引き側ライン１０は、引き側集合ライン１１に集合されている。
【０００５】
押し側集合ライン９と引き側集合ライン１１とには、押引切換弁１２を介して、オイルポンプＰにより加圧されたオイル（加圧オイル）が供給されるオイル供給ライン１３と、オイルをオイルタンクＴに戻すためのオイル戻しライン１４とが、接続されている。押引切換弁１２は、オイル供給ライン１３内の加圧オイルを押し側集合ライン９に導入して引き側集合ライン１１から排出されるオイルをオイル戻しライン１４に導く押しモードと、オイル供給ライン１３内の加圧オイルを引き側集合ライン１１に導入して押し側集合ライン９から排出されるオイルをオイル戻しライン１４に導く引きモードとを切り替える機能を有する。
【０００６】
特定のシールドジャッキ１を伸長させるときには、押引切換弁１２を押しモードとし、伸長させる特定のシールドジャッキ１に接続された開閉弁８のみを開き、他の開閉弁８を閉じる。特定のシールドジャッキ１を収縮させるときには、押引切換弁１２を引きモードとし、収縮させる特定のシールドジャッキ１に接続された開閉弁８のみを開き、他の開閉弁８を閉じる。
【０００７】
ところで、掘進機本体が発進立坑の内部から掘削可能壁を掘り抜いて発進する場合や、掘進機本体が掘削可能壁を掘り抜いて到達立坑に進入する場合や、掘進中に地山の土質が変化して礫等からなる掘削し難い地山を掘進する場合や、掘進中に杭等の障害物が出現した場合等においては、掘進機本体を通常掘進時よりも遅い速度で掘進させると共に、その掘進速度を高精度で制御する必要が生じる。
【０００８】
従来、微速掘進を行うときには、押引切換弁１２を押しモードとし、オイルポンプＰ（可変容量タイプ）の吐出量を通常よりも減少させるようにしたり、或いは、オイルポンプＰに並列に吐出量の小さな小型ポンプ（図示せず）を接続しておき、微速掘進時にはこの小型ポンプに切り替えていた。これにより、シールドジャッキ１の押し側室３に導入されるオイルの流量が通常掘進の場合よりも少なくなり、シールドジャッキ１の伸長速度が遅くなって微速掘進となる。
【０００９】
しかし乍ら、従来は、上述した微速掘進時に、掘進速度を高精度で制御することが困難であった。その理由を述べる。
【００１０】
掘進機本体を所定の微速掘進速度で掘進させる場合、オイルポンプＰや小型ポンプの吐出量を、掘進機本体が所定の微速掘進速度となる所定の吐出量に設定する。ここで、オイルポンプＰ又は小型ポンプから押し側室３までの流路の途中に介在された押引切換弁１２は、構造上、弁１２のケーシングとその内部のスプールとの隙間から或る程度のオイル漏れが生じることが避けられない。このため、掘進機本体の掘進速度が、オイルポンプＰ又は小型ポンプで設定した吐出量に基づく速度とは異なってしまい、高精度の微速掘進制御が困難となる。
【００１１】
特に、微速掘進中に、切羽の土圧や土質が変化してシールドジャッキ１に加わる切羽からの反力が変動すると、押し側室３から押引切換弁１２に加わるオイルの圧力が変動し、押引切換弁１２でのオイルの漏れ量も変動する。このため、オイルポンプＰ又は小型ポンプを一定の吐出量に設定しても、押引切換弁１２でのオイルの漏れ量が変動するために、シールドジャッキ１の押し側室３に導入されるオイルの流量が変動し、シールドジャッキ１の伸長速度が変動してしまう。
【００１２】
そして、このようにシールドジャッキ１の伸長速度が変動すると、それに応じて切羽からシールドジャッキ１に加わる反力も変動することになり、押し側室３から押引切換弁１２に加わるオイルの圧力が変動し、押引切換弁１２でのオイルの漏れ量が変動し、シールドジャッキ１の伸長速度が更に変動してしまうという、負の連鎖が生じる。このため、高精度の微速掘進制御が困難であった。
【００１３】
また、掘進機本体を高精度で微速掘進させることができる発明として、掘進機本体内に、油圧式のシールドジャッキの他に、ネジ送り機構が内蔵された機械式のシールドジャッキを設けておき、微速掘進時には、油圧式のシールドジャッキを用いずに、機械式のシールドジャッキを用いるようにした発明が知られている（特許文献１参照）。
【００１４】
【特許文献１】特開２００３−８２９８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
この発明によれば、微速掘進時には、機械式のシールドジャッキのネジ送り機構を電動モータで作動させて伸縮させており、油圧を用いないので、上述した押引切換弁１２におけるオイルの漏れに基づく種々の問題は生じない。しかし乍ら、通常の油圧式のシールドジャッキの他にネジ送り機構を有する機械式のシールドジャッキを設ける必要があるので、大幅なコストアップが避けられない。
【００１６】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、大幅なコストアップが生じることなく、高精度の微速掘進制御が可能なシールド掘進機の微速掘進制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するために本発明は、掘進機本体内に、セグメント等の反力受け部材に反力を取って上記掘進機本体を前進させるシールドジャッキを複数設け、該シールドジャッキは、内部がピストンによって押し側室と引き側室とに仕切られたシリンダを有するシールド掘進機の微速掘進制御装置であって、上記各シールドジャッキの押し側室に夫々接続された押し側ラインと、各押し側ラインに夫々開閉可能に設けられた開閉弁と、各押し側ラインを集合する押し側集合ラインと、一端が上記押し側集合ラインに接続されたメインラインと、一端が上記メインライン又は上記押し側集合ラインに接続されたサブラインと、該サブラインに設けられた絞りと、加圧オイルが導入されるオイル導入ラインと、該オイル導入ラインを上記メインラインの他端に接続する通常速度モードと、上記オイル導入ラインを上記サブラインの他端に接続する微速掘進モードとを切り替える速度切換弁とを備えたものである。
【００１８】
上記サブラインに、上記押し側室から上記速度切換弁への方向のオイルの流れを妨げる逆止弁を設け、上記メインラインに、上記押し側室から上記速度切換弁への方向のオイルの流れを妨げる逆止弁を設けてもよい。
【００１９】
上記絞りが、可変絞りであってもよい。
【００２０】
上記サブラインの内部を流れるオイルの流量を表示する表示部を有していてもよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係るシールド掘進機の微速掘進制御装置によれば、大幅なコストアップが生じることなく、高精度の微速掘進制御が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の好適実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２３】
図１は、本実施形態に係るシールド掘進機の微速掘進制御装置を具備したシールドジャッキ１の油圧回路の概略図である。図３は、上記シールド掘進機が地山を掘進している様子を示す側断面図である。
【００２４】
図１、図３に示すように、本実施形態に係る微速掘進制御装置が具備されたシールド掘進機は、切羽１９を切削するカッタを有する掘進機本体１５と、掘進機本体１５内に設けられ、セグメント２０等の反力受け部材に反力を取って掘進機本体１５を前進させる複数のシールドジャッキ１とを有する。
【００２５】
これらシールドジャッキ１は、掘進機本体１５内に取り付けられたシリンダ２と、シリンダ２内に収容されシリンダ２内を押し側室３と引き側室４とに仕切るピストン５と、一端がピストン５に接続され他端がシリンダ２から突出したロッド６とを有し、ロッド６の端部に設けられたシュー２１を、立坑からの発進時には立坑に設けられた反力受け部材に押し当て、通常掘進時にはセグメント２０に押し当てることで推進反力を得て、掘進機本体１５を前進させる。
【００２６】
本実施形態に係る微速掘進制御装置の油圧回路は、各シールドジャッキ１の押し側室３に夫々接続された押し側ライン７と、各押し側ライン７に夫々開閉可能に設けられた開閉弁８と、押し側ライン７を集合させた押し側集合ライン９と、各シールドジャッキ１の引き側室４に夫々接続された引き側ライン１０と、これら引き側ライン１０を集合させた引き側集合ライン１１とを備えている。
【００２７】
また、この油圧回路は、一端が押し側集合ライン９に接続されたメインライン２５と、一端がメインライン２５（又は押し側集合ライン９）に接続されたサブライン２６と、サブライン２６に設けられた絞り２７とを備えている。サブライン２６には、その内部を流れるオイルの流量を検出するセンサが設けられ、センサには、検出した流量を表示する表示部２８が接続されている。なお、絞り２７は、本実施形態では可変絞りとなっているが、可変機構は備えていなくても構わない。また、上記センサ及び表示部２８は省略してもよい。
【００２８】
メインライン２５の端部とサブライン２６の端部とは並列されており、それら端部は、速度切換弁２９を介して、オイル導入ライン３０に接続されている。速度切換弁２９は、オイル導入ライン３０をメインライン２５に接続する通常速度モードと、オイル導入ライン３０をサブライン２６に接続する微速掘進モードとを切り替える機能を有し、掘進機本体１５の掘進速度を通常速度と微速とに切り替えるものである。
【００２９】
メインライン２５には、シールドジャッキ１の押し側室３から速度切換弁２９への方向のオイルの流れを妨げる逆止弁３１が設けられ、同様に、サブライン２６には、押し側室３から速度切換弁２９への方向のオイルの流れを妨げる逆止弁３２が設けられている。
【００３０】
また、この油圧回路は、オイルポンプＰにより加圧されたオイルが供給されるオイル供給ライン１３と、オイルをオイルタンクＴに戻すためのオイル戻しライン１４と、押引切換弁１２とを備えている。押引切換弁１２は、並列されたオイル供給ライン１３及びオイル戻しライン１４の端部と、並列されたオイル導入ライン３０及び引き側集合ライン１１の端部との間に、介設されている。
【００３１】
押引切換弁１２は、オイル供給ライン１３をオイル導入ライン３０に接続すると共に引き側集合ライン１１をオイル戻しライン１４に接続する押しモードと、オイル供給ライン１３を引き側集合ライン１１に接続すると共にオイル導入ライン３０をオイル戻しライン１４に接続する引きモードとを切り替えることが可能な電磁切換弁からなり、シールドジャッキ１の伸長（押し）、収縮（引き）を制御するものである。
【００３２】
また、この油圧回路は、一端が押し側集合ライン９に接続され、他端がオイル導入ライン３０に接続されたオイル返却ライン３３を有する。オイル返却ライン３３には、ライン３３内を開閉する開閉弁３４が設けられている。開閉弁３４は、押引切換弁１２が押しモードのときに閉じられ、押引切換弁１２が引きモードのときに開かれる。
【００３３】
なお、開閉弁８は、漏れのない電磁切換弁であってもよい。
【００３４】
また、速度切換弁２９のシンボルを変え、逆止弁３１をパイロットチェック弁（パイロット油圧が加わると逆止機能が解除されるチェック弁）にすることで、シールドジャッキ１の収縮時におけるオイル返却ライン３３、開閉弁３４の代用とすることができるので、オイル返却ライン３３及び開閉弁３４を省略できる。
【００３５】
本実施形態の作用を述べる。
【００３６】
掘進機本体１５を通常の速度で掘進させるときには、図１に示す押引切換弁１２を押しモードとし、速度切換弁２９を通常速度モードとし、開閉弁３４を閉じる。
【００３７】
これにより、オイル供給ライン１３内の加圧オイル（オイルタンクＴから吸い上げられてオイルポンプＰで加圧されたオイル）は、押しモードとされた押引切換弁１２を介してオイル導入ライン３０に流入し、通常速度モードとされた速度切換弁２９を介してメインライン２５に流入し、押し側集合ライン９、押し側ライン７を通り、シールドジャッキ１の押し側室３に流入する。この結果、ピストン５が図１の上方に通常の速度で押し出され、ロッド６が通常の速度で突出され、掘進機本体１５が通常の速度で掘進する。
【００３８】
このとき、開閉弁３４が閉じられているので、押し側集合ライン９内のオイルがオイル返却ライン３３を通ってオイル導入ライン３０に逆流することはない。また、逆止弁３２は、メインライン２５内のオイルがサブライン２６の絞り２７に逆流することを防止する。
【００３９】
また、ピストン５が図１の上方に移動するに伴って、引き側室４内のオイルが引き側ライン１０に押し出される。このオイルは、引き側ライン１０、引き側集合ライン１１を通って、オイル戻しライン１４に排出され、オイルタンクＴに戻される。
【００４０】
掘進機本体１５を微速で掘進させるときには、押引切換弁１２を押しモードとし、速度切換弁２９を微速掘進モードとし、開閉弁３４を閉じる。
【００４１】
これにより、オイル供給ライン１３内の加圧オイルが、押しモードとされた押引切換弁１２を介してオイル導入ライン３０に流入し、微速掘進モードとされた速度切換弁２９を介し、絞り２７が設けられたサブライン２６に流入し、絞り２７によって流量が制限された後、押し側集合ライン９、押し側ライン７を通り、シールドジャッキ１の押し側室３に流入する。この結果、ピストン５が図１の上方に微速で押し出され、ロッド６が微速で突出され、掘進機本体１５が微速掘進される。
【００４２】
すなわち、微速掘進モードにおいては、押し側室３に流入するオイルの流量が絞り２７で制限されているため、押し側室３に流入するオイルが絞り２７を通過しない通常速度モードと比べると、ロッド６の突出速度が小さくなり、掘進機本体１５の微速掘進が達成される。
【００４３】
ここで、押し側ライン７に設けられた開閉弁８は、ライン７内を開閉する単純な構造の弁であってオイル漏れが生じない。また、逆止弁３２も構造上、オイル漏れが生じない。よって、絞り２７によって流量が絞られたオイルは、以降、オイル漏れが生じない逆止弁３２及び開閉弁８を通ってシールドジャッキ１の押し側室３に導入されることになり、シールドジャッキ１は、絞り２７で絞られたオイル流量が的確に反映された速度（微速）で伸長される。この結果、掘進機本体１５を、高精度で微速掘進させることができる。
【００４４】
すなわち、絞り２７によって流量が絞られる前のオイルが流れる押引切換弁１２、速度切換弁２９は、複数のライン（流路）を繋ぎ変える弁であるため、弁１２、２９のケーシングとその内部のスプールとの隙間からのオイル漏れが不可避である。これに対し、絞り２７によって流量が絞られた後のオイルが流れるサブライン２６の逆止弁３２は、構造上オイル漏れが生じることはなく、また、この逆止弁３２を通過した後のオイルが流れる押し側ライン７の開閉弁８は、流路を開閉するのみであるのでオイル漏れが生じない。
【００４５】
このため、絞り２７によって流量が絞られたオイルは、逆止弁３２を通過する際にオイル漏れによる流量減少が生じず、且つ開閉弁８を通過する際にオイル漏れによる流量減少が生じず、絞られた流量の全てが的確にシールドジャッキ１の押し側室３に導かれる。よって、掘進機本体１５を微速掘進させる際に、押引切換弁１２や速度切換弁２９にてオイル漏れが生じたとしても、シールドジャッキ１は、絞り２７で絞られたオイル流量が的確に反映された速度（微速）で伸長され、掘進機本体１５を絞り２７の絞り度合いに応じた高精度で微速掘進させることができる。
【００４６】
このようにシールドジャッキ１を微速で伸長させる場合、絞り２７から押し側室３に至るオイル流路においてはオイル漏れが生じない。よって、絞り２７（可変絞り）の絞り度合いを、作業員が表示部２８に表示されるサブライン２６を流れるオイル流量を見ながら調節することで、押し側室３に導かれるオイルの流量を表示部２８に表示された流量に的確に制御でき、ロッド６の突出速度（微速突出速度）、すなわち掘進本体１５の掘進速度（微速掘進速度）を高精度で制御できる。
【００４７】
また、本実施形態においては、高コストとなるネジ送り機構が内蔵された機械式のシールドジャッキを用いることなく、一般的な油圧式のシールドジャッキ１のみを用いて、掘進機本体１５を高精度で微速掘進制御できるので、機械式のシールドジャッキを用いたものと比べると大幅にコストダウンできる。
【００４８】
なお、上述のようにシールドジャッキ１を微速で伸長させる場合には、図１に示す開閉弁３４が閉じられているので、押し側集合ライン９内のオイルがオイル返却ライン３３を通ってオイル導入ライン３０に逆流することはない。また、逆止弁３１は、サブライン２６内のオイルがメインライン２５を介して速度切換弁２９に逆流することを防止する。
【００４９】
また、シールドジャッキ１の引き側室４から引き側ライン１０に押し出されたオイルは、引き側集合ライン１１を通って、オイル戻しライン１４に排出され、オイルタンクＴに戻される。
【００５０】
次に、シールドジャッキ１を収縮させる手順を述べる。
【００５１】
シールドジャッキ１を収縮させるときには、押引切換弁１２を引きモードとし、開閉弁３４を開く。なお、このとき速度切換弁２９には、逆止弁３１、３２の逆止機能によってオイルが通過しない。よって、速度切換弁２９は通常速度モードとなっていても微速掘進モードとなっていてもよい。
【００５２】
押引切換弁１２を引きモードとし、開閉弁３４を開くことより、オイル供給ライン１３内の加圧オイルは、引きモードとされた押引切換弁１２を介して引き側集合ライン１１に流入し、引き側ライン１０を通ってシールドジャッキ１の引き側室４に流入する。この結果、ピストン５が図１の下方に押し出され、ピストン５に接続されたロッド６が没入される。
【００５３】
ここで、特定の開閉弁８（１個でも２個以上でもよい）を開き、他の開閉弁８を閉じておくことで、特定の開閉弁８に接続されたシールドジャッキ１のピストン５のみが図１の下方に移動してそれに接続されたロッド６のみが没入される。よって、そのロッド６の端部に設けたシュー２１と既設のセグメント２０との間に、新たなセグメントを組み付けるためのスペースが形成されることになる。
【００５４】
シールドジャッキ１のピストン５が図１の下方に移動すると、押し側室３内のオイルが押し側ライン７に押し出される。押し出されたオイルは、押し側集合ライン９、開かれた開閉弁３４、返却ライン３３を通って、オイル導入ライン３０に至り、引きモードとされた押引切換弁１２を介してオイル戻しライン１４に排出され、オイルタンクＴに戻される。
【００５５】
以上述べたように本実施形態に係るシールド掘進機の微速掘進制御装置によれば、高コストとなる機械式（ネジ送り式）のシールドジャッキを用いることなく、一般的な油圧式のシールドジャッキ１のみを用いて、掘進機本体１５を高精度で微速掘進制御できる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の一実施形態に係るシールド掘進機の微速掘進制御装置を具備したシールドジャッキの油圧回路の概略図である。
【図２】従来例に係るシールド掘進機のシールドジャッキの油圧回路の概略図である。
【図３】図１に示すシールド掘進機が地山を掘進している様子を示す側断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１ シールドジャッキ
２ シリンダ
３ 押し側室
４ 引き側室
５ ピストン
７ 押し側ライン
８ 開閉弁
９ 押し側集合ライン
１５ 掘進機本体
２０ セグメント
２５ メインライン
２６ サブライン
２７ 絞り
２８ 表示部
２９ 速度切換弁
３０ オイル導入ライン
３１ 逆止弁
３２ 逆止弁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
掘進機本体内に、セグメント等の反力受け部材に反力を取って上記掘進機本体を前進させるシールドジャッキを複数設け、
該シールドジャッキは、内部がピストンによって押し側室と引き側室とに仕切られたシリンダを有するシールド掘進機の微速掘進制御装置であって、
上記各シールドジャッキの押し側室に夫々接続された押し側ラインと、
各押し側ラインに夫々開閉可能に設けられた開閉弁と、
各押し側ラインを集合する押し側集合ラインと、
一端が上記押し側集合ラインに接続されたメインラインと、
一端が上記メインライン又は上記押し側集合ラインに接続されたサブラインと、
該サブラインに設けられた絞りと、
加圧オイルが導入されるオイル導入ラインと、
該オイル導入ラインを上記メインラインの他端に接続する通常速度モードと、上記オイル導入ラインを上記サブラインの他端に接続する微速掘進モードとを切り替える速度切換弁と
を備えたことを特徴とするシールド掘進機の微速掘進制御装置。
【請求項２】
上記サブラインに、上記押し側室から上記速度切換弁への方向のオイルの流れを妨げる逆止弁を設け、
上記メインラインに、上記押し側室から上記速度切換弁への方向のオイルの流れを妨げる逆止弁を設けた請求項１に記載のシールド掘進機の微速掘進制御装置。
【請求項３】
上記絞りが、可変絞りである請求項１又は２に記載のシールド掘進機の微速掘進制御装置。
【請求項４】
上記サブラインの内部を流れるオイルの流量を表示する表示部を備えた請求項３に記載のシールド掘進機の微速掘進制御装置。
【請求項１】
掘進機本体内に、セグメント等の反力受け部材に反力を取って上記掘進機本体を前進させるシールドジャッキを複数設け、
該シールドジャッキは、内部がピストンによって押し側室と引き側室とに仕切られたシリンダを有するシールド掘進機の微速掘進制御装置であって、
上記各シールドジャッキの押し側室に夫々接続された押し側ラインと、
各押し側ラインに夫々開閉可能に設けられた開閉弁と、
各押し側ラインを集合する押し側集合ラインと、
一端が上記押し側集合ラインに接続されたメインラインと、
一端が上記メインライン又は上記押し側集合ラインに接続されたサブラインと、
該サブラインに設けられた絞りと、
加圧オイルが導入されるオイル導入ラインと、
該オイル導入ラインを上記メインラインの他端に接続する通常速度モードと、上記オイル導入ラインを上記サブラインの他端に接続する微速掘進モードとを切り替える速度切換弁と
を備えたことを特徴とするシールド掘進機の微速掘進制御装置。
【請求項２】
上記サブラインに、上記押し側室から上記速度切換弁への方向のオイルの流れを妨げる逆止弁を設け、
上記メインラインに、上記押し側室から上記速度切換弁への方向のオイルの流れを妨げる逆止弁を設けた請求項１に記載のシールド掘進機の微速掘進制御装置。
【請求項３】
上記絞りが、可変絞りである請求項１又は２に記載のシールド掘進機の微速掘進制御装置。
【請求項４】
上記サブラインの内部を流れるオイルの流量を表示する表示部を備えた請求項３に記載のシールド掘進機の微速掘進制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００９−２３５６９５（Ｐ２００９−２３５６９５Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−８０７８４（Ｐ２００８−８０７８４）
【出願日】平成２０年３月２６日（２００８．３．２６）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２６日（２００８．３．２６）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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