JP2001116012A - 複数本の液圧シリンダの制御方法と、制御装置と、トンネル掘削機のカッタ駆動装置 - Google Patents
複数本の液圧シリンダの制御方法と、制御装置と、トンネル掘削機のカッタ駆動装置Info
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Abstract
らないように、しかも複数の押しと複数の引きが位相を
ずらして重なるように取り付けた状態で、押し側から引
き側へ、または引き側から押し側へスムーズに切り換え
ることができ、かつその切り換え時において衝撃の発生
を防止し得る複数本の液圧シリンダの制御方法を提供す
ること。 【解決手段】 複数本の液圧シリンダ4a,4b,…に
よりそれぞれのピストンロッド7を往復動させ、回転体
を回転駆動する装置における液圧シリンダの制御方法に
おいて、各液圧シリンダ4a,4b,…をそのピストン
ロッド7が死点近傍に到達するまでは押しまたは引きに
駆動させ、ピストンロッド7が死点近傍から当該死点に
到達した後,この死点を脱するまでは他の液圧シリンダ
の力で移動させ、当該死点から脱したときは反対側の方
向に駆動させるように制御するようにした。
Description
ンダを往復動させ、回転体を回転駆動する装置における
液圧シリンダの制御方法と、この制御方法を実施するた
めの制御装置と、前記制御方法によりカッタを回転さ
せ、地山を掘削するトンネル掘削機のカッタ駆動装置に
関する。
回転させる技術としては、油圧ピストンモータを用いる
技術と、方向切換弁によって液圧シリンダを押し側と引
き側に切り換える技術とが知られている。
1個のケーシングの中にピストンが複数個納められてお
り、連続的な油の流れ方向または流量によって回転運動
を発生させるようにしている。
ピストンロッドを押しと引きに切り換える方式の従来技
術を示す図である。
しての回転軸1にクランク2が連接されている。このク
ランク2には、連結部材である連結板3が連結ピン10
を介し取り付けられている。
4本の液圧シリンダ4a〜4dが配置されている。各液
圧シリンダ4a〜4dは、シリンダ本体5と、ピストン
6と、ピストンロッド7とを有している。そして、各液
圧シリンダ4a〜4dのシリンダ本体5の端部は、固定
部材に取り付けられたシリンダブラケット8に取り付け
ピン9を介して取り付けられ、ピストンロッド7の端部
は前記連結板3にピン結合により取り付けられている。
の中心Oを通る一直線X−X上に取り付けられ、液圧シ
リンダ4bと4dは、同じく回転軸1の中心Oを通る他
の一直線Y−Y上に取り付けられている。
11′に接続されている。この液圧回路11′は、液圧
ポンプ12と、タンク13と、二位置方向切換弁14
a,14bとを備えている。
換弁14aには、前記液圧シリンダ4a,4cが接続さ
れ、他方の二位置方向切換弁14bには前記液圧シリン
ダ4b,4dが接続されている。
弁14a,14bをイ位置またはロ位置に切り換え、一
方の二位置方向切換弁14aにより2本の液圧シリンダ
4a,4cを押し側と引き側に制御し、他方の二位置方
向切換弁14bにより他の2本の液圧シリンダ4b,4
dを押し側と引き側に制御するようにしている。
示す従来技術では、回転体である回転軸1の中心Oを通
る一直線X−X上に液圧シリンダ4aと4cを取り付
け、同回転軸1の中心Oを通る他の一直線Y−Y上に液
圧シリンダ4bと4dを取り付けているので、液圧シリ
ンダ4a〜4dの複数の死点が重ならないように、液圧
シリンダ4a〜4dを制御することが難しい。したがっ
て、従来技術では4本の液圧シリンダ4a〜4dの合成
トルクの変動が大きいという課題がある。
個の二位置方向切換弁14aに2本の液圧シリンダ4
a,4cを接続し、他の1個の二位置方向切換弁14b
に2本の液圧シリンダ4b,4dを接続している。した
がって、液圧シリンダ4a〜4dを複数の押しと複数の
引きが位相をずらして重なるように制御することが困難
である。このため、4本の液圧シリンダ4a〜4dの合
成トルクの変動を小さく抑えることができないという課
題があり、二位置方向切換弁を使用しているため、液圧
シリンダが押し側から引き側へ、または引き側から押し
側へ瞬時に切り換えられるので、衝撃が発生するという
課題もある。
で、その目的とするところは、複数本の液圧シリンダ
を、複数の死点が重ならないように、しかも複数の押し
と複数の引きが位相がずれながら重なるように取り付け
た状態で、押し側から引き側へ、または引き側から押し
側へスムーズに切り換えることができ、かつその切り換
え時において衝撃の発生を防止し得る複数本の液圧シリ
ンダの制御方法を提供することにある。
法を簡潔な装置で確実に実施化し得る複数本の液圧シリ
ンダの制御装置を提供することにある。
いトルクでカッタを回転駆動し、地山を効率よく掘削し
得るトンネル掘削機を提供することにある。
め、本発明では複数本の液圧シリンダ4a,4b,…に
よりそれぞれのピストンロッド7を往復動させ、回転体
を回転駆動する装置における液圧シリンダの制御方法に
おいて、各液圧シリンダ4a,4b,…のピストンロッ
ド7を、ピストンロッド7が死点近傍に到達するまでは
作業液供給により押しまたは引きの何れか一方の方向に
移動させ、ピストンロッド7が死点近傍から当該死点に
到達した後,この死点を脱するまでは他の液圧シリンダ
の力で移動させ、当該死点から脱したときは他の方向へ
移動させるように制御するようにしている。
は複数本の液圧シリンダ4a,4b,…によりそれぞれ
のピストンロッド7を往復動させ、回転体を回転駆動す
る装置における液圧シリンダの制御装置において、各液
圧シリンダ4a,4b,…のシリンダ本体5とピストン
ロッド7の一方の部材に、ピストンロッド7の死点近傍
への到達と、当該死点への到達と、当該死点を脱したこ
とを検出するセンサ23a,23bを設け、他方の部材
には被検出体22を設け、液圧シリンダ4a,4b,…
の液圧回路11に、三位置方向切換弁15a,15b,
…を設置し、前記センサ23a,23bと、三位置方向
切換弁15a,15b,…とを制御器25に接続すると
ともに、前記制御器25を、センサによりピストンロッ
ド7が死点近傍まで到達したことを検出するまでは、ピ
ストンロッド7を当該三位置方向切換弁の位置を保持
し、センサによりピストンロッド7が死点近傍に到達し
たことを検出したときは、当該三位置方向切換弁を中立
位置に切り換え、ピストンロッド7が当該死点に到達し
た後,この死点を脱するまでは、当該三位置方向切換弁
を中立位置に保持し、センサによりピストンロッド7が
当該死点を脱したことを検出したときは、ピストンロッ
ド7を他の方向へ移動させるべく当該三位置方向切換弁
を切り換え制御するように構成している。
では複数本の液圧シリンダ4a,4b,…によりそれぞ
れのピストンロッド7を往復動させ、回転体を回転駆動
する装置における液圧シリンダの制御装置において、各
液圧シリンダ4a,4b,…のシリンダ本体5とピスト
ンロッド7の一方の部材に、ピストンロッド7の死点へ
の到達を検出するセンサ23a,23bを設け、他方の
部材には被検出体22を設け、液圧シリンダ4a,4
b,…の液圧回路11に、三位置方向切換弁15a,1
5b,…を設置し、前記センサ23a,23bと、三位
置方向切換弁15a,15b,…とを制御器25に接続
するとともに、前記制御器25に、個々の液圧シリンダ
4a,4b,…の伸縮方向と揺動方向の初期設定を記憶
するプログラムコントローラ46a,46b,…と、回
転体の回転方向を指示するスイッチ47とを設け、前記
センサ23a,23bからの信号により各三位置方向切
換弁15a,15b,…を液圧シリンダ4a,4b,…
の固有の初期設定に従って切り換える機能を持たせてい
る。
ではカッタ31にカッタ回転軸を取り付け、このカッタ
回転軸の少なくとも入力側端部にクランクを設け、この
クランクに直接または連結部材を介して複数本の液圧シ
リンダ4a,4b,…を連結し、これら複数本の液圧シ
リンダ4a,4b,…を往復動させ、カッタ31を回転
させるカッタ駆動装置において、各液圧シリンダ4a,
4b,…のシリンダ本体5とピストンロッド7の一方の
部材に、ピストンロッド7の死点近傍への到達と、当該
死点への到達を検出するセンサ23a,23bを設け、
他方の部材には被検出体22を設け、液圧シリンダ4
a,4b,…の液圧回路11に、三位置方向切換弁15
a,15b,…を設置し、前記センサ23a,23b
と、三位置方向切換弁15a,15b,…とを、センサ
によりピストンロッド7が死点近傍まで到達したことを
検出するまでは、ピストンロッド7を当該三位置方向切
換弁の位置を保持し、センサによりピストンロッド7が
死点近傍に到達したことを検出したときは、当該三位置
方向切換弁を中立位置に切り換え、ピストンロッド7が
当該死点に到達した後,この死点を脱するまでは、当該
三位置方向切換弁を中立位置に保持し、センサによりピ
ストンロッド7が当該死点を脱したことを検出したとき
は、ピストンロッド7を他の方向へ移動させるべく当該
三位置方向切換弁を切り換え制御するように構成した制
御器25、または個々の液圧シリンダ4a,4b,…の
伸縮方向と揺動方向の初期設定を記憶するプログラムコ
ントローラ46a,46b,…と、回転体の回転方向を
指示するスイッチ47とを設け、前記センサ23a,2
3bからの信号により各三位置方向切換弁15a,15
b,…を液圧シリンダ4a,4b,…の固有の初期設定
に従って切り換える機能を持った制御器25に接続して
いる。
づいて説明する。
るための制御装置の一例を示すもので、図1は液圧回路
図、図2は1本の液圧シリンダとその液圧回路とピスト
ンロッドの位置検出手段の詳細を示す図ある。そして、
図3,図5,図7および図9はピストンロッドの位置検
出手段の作用説明図であり、図4,図6,図8および図
10は図3,図5,図7および図9に示す状態における
三位置方向切換弁の位置を示す図である。
す従来技術と同様、回転体である回転軸1にクランク2
が連接されている。このクランク2には、連結部材であ
る連結板3が取り付けられている。
と同様、複数本としての4本の液圧シリンダ4a〜4d
が連結されている。なお、図2では1本の液圧シリンダ
をとりあげて符号4で示す。各液圧シリンダ4a〜4d
は、シリンダ本体5と、ピストン6と、ピストンロッド
7とを有している。そして、各液圧シリンダ4a〜4d
のシリンダ本体5の端部は、固定側の部材に取り付けら
れたシリンダブラケット8に、取り付けピン9を介して
取り付けられている。また、各液圧シリンダ4a〜4d
のピストンロッド7の端部は、前記連結板3に連結ピン
10を介して連結されている。連結板3は連結ピン10
を有し、かつ回転軸1とクランク2を介し連結されてい
る。
軸1の中心Oを通る一直線上に二つの液圧シリンダの取
り付け位置が重ならないように、つまり複数の死点が重
ならないように、しかも複数の押しと引きが位相をずら
して重なるように配置され、取り付けられている。
11に接続されている。この液圧回路11は、液圧ポン
プ12と、タンク13と、各液圧シリンダ4a〜4dに
1個宛設置された三位置方向切換弁15a〜15dと、
アプローチ側通路16と、リターン側通路17とを有し
ている。なお、図2では1個の三位置方向制御弁をとり
あげて符号15で示す。前記アプローチ側通路16は、
三位置方向切換弁15a〜15dのAポートと、当該液
圧シリンダ4a〜4dのシリンダ本体5内のピストンヘ
ッド側室とを結んでいる。前記リターン側通路17は、
三位置方向切換弁15aのBポートと、当該液圧シリン
ダ4a〜4dのシリンダ本体5内のピストンロッド側室
とを結んでいる。
ンロッドの位置検出手段18a〜18dが付設されてい
る。なお、図2では1個の位置検出手段をとりあげて符
号18で示す。各ピストンロッドの位置検出手段18a
〜18dは、各液圧シリンダ4a〜4dのピストンロッ
ド7の端部からシリンダ本体5方向に延設されたガイド
ブラケット19と、このガイドブラケット19に設けら
れたガイド20および被検出体22と、各液圧シリンダ
4a〜4dのシリンダ本体5に固定されかつ前記ガイド
20を係合しているセンサブラケット21と、このセン
サブラケット21に所定の間隔をおいて設けられたセン
サ23a,23bとを有している。前記センサ23a,
23bはいわゆる磁気センサであり、磁束が発せられ、
磁場が形成されている。そして、ピストンロッドの位置
検出手段18a〜18dは、センサ23a,23bと被
検出体22とによりピストンロッド7の押し側と引き側
の位置の死点を検出し、その検出信号を制御器25に送
り込むようになっている。
〜18dと、三位置方向切換弁15a〜15dとは、制
御器25に共通に接続されている。この制御器25は、
少なくとも次の機能を持っている。 (1)ピストンロッドの位置検出手段18a〜18dの
センサ23aにより、当該液圧シリンダ4a〜4dのピ
ストンロッド7が押し側の死点で折り返し、この死点を
脱したことを検出したとき、その検出信号により当該三
位置方向切換弁15a〜15dをハ位置(中立位置)か
らロ位置に切り換える。 (2)ピストンロッドの位置検出手段18a〜18dの
センサ23bにより、当該液圧シリンダ4a〜4dのピ
ストンロッド7が引き側の死点近傍に到達したことを検
出したとき、その検出信号により当該三位置方向切換弁
15a〜15dをロ位置からハ位置に切り換える。 (3)当該液圧シリンダ4a〜4dのピストンロッド7
が引き側の死点に到達した後、この死点で折り返し、ピ
ストンロッドの位置検出手段18a〜18dのセンサ2
3bにより、当該ピストンロッド7が引き側の死点を脱
したことを検出するまでは当該三位置方向切換弁15a
〜15dをハ位置に保持する。 (4)ピストンロッドの位置検出手段18a〜18dの
センサ23bにより、ピストンロッド7が引き側の死点
を脱したことを検出したとき、その検出信号により当該
三位置方向切換弁15a〜15dをハ位置からイ位置に
切り換える。 (5)ピストンロッドの位置検出手段18a〜18dの
センサ23aにより、当該液圧シリンダ4a〜4dのピ
ストンロッド7が押し側の死点近傍に到達したことを検
出したとき、その検出信号により当該三位置方向切換弁
15a〜15dをイ位置からハ位置に切り換える。 (6)当該液圧シリンダ4a〜4dのピストンロッド7
が押し側の死点に到達した後、この死点で折り返し、ピ
ストンロッドの位置検出手段18a〜18dのセンサ2
3aにより、当該ピストンロッド7が押し側の死点を脱
したことを検出するまでは当該三位置方向切換弁15a
〜15dをハ位置に保持する。
圧シリンダの制御装置の作用に関連して、本発明制御方
法の一実施例を説明する。
る4本の液圧シリンダ4a〜4dは、互いに死点が重な
らないように配置され、かつ当該シリンダブラケット8
に取り付けられている。その理由は、液圧シリンダ4a
〜4dの複数の死点が重なると、4本の液圧シリンダ4
a〜4dにより発生されるトルクにおける合成トルクの
変動が大きくなるからである。
しと引きが位相をずらして重なるように設定されてい
る。その理由は、変動が小さく、かつ大きなトルクで回
転軸1を回転させるためである。
ピストンロッドの位置検出手段18a〜18dの一つを
とりあげて符号18で示し、図4,図6,図8および図
10では、三位置方向切換弁15a〜15dの一つをと
りあげて符号15で示す。
ちの、ある液圧シリンダ4の三位置方向切換弁15が図
4に示すように、ロ位置に切り換えられているものとす
ると、リターン側通路17を通じて液圧シリンダ4のシ
リンダ本体5内のピストンロッド側室に作動液が供給さ
れ、ピストン6を介してピストンロッド7が図3に矢印
で示すように、引き側に積極的に移動操作される。
に移動するに伴い、ピストンロッドの位置検出手段18
の被検出体22がピストンロッド7と一緒に引き側に移
動する。そして、図5に示すように、前記被検出体22
がピストンロッドの位置検出手段18のセンサ23bの
磁束24で形成された磁場に入ると、このセンサ23b
によりピストンロッド7が引き側の死点近傍の所定位置
に到達したことを検出し、その検出信号を制御器25に
送出する。
ンロッド7の検出信号を受け取ると、当該三位置方向切
換弁15をロ位置から図6に示すように、ハ位置に切り
換える。
換えられると、当該液圧シリンダ4のピストンロッド7
が自由に移動できるように解放される。その結果、当該
ピストンロッド7は他の液圧シリンダの力により引き側
の死点まで移動した後、この死点で折り返し、押し側に
移動する。
り返して押し側に移動し、この引き側の死点を脱したと
き、つまり図9に示すように、ピストンロッドの位置検
出手段18のセンサ23bの磁界を越えて被検出体22
が移動したとき、センサ23bがこれを検出し、その検
出信号を制御器25に送り込む。
ピストンロッド7が引き側の死点を脱したことの検出信
号を受け取ると、当該三位置方向切換弁15をハ位置か
ら図10に示すように、イ位置に切り換える。
換えられると、アプローチ側通路16を通じて当該液圧
シリンダ4のシリンダ本体5内のピストンロッド側室に
作動液が供給され、ピストン6を介してピストンロッド
7が押し側に積極的に移動操作される。
し、押し側の死点近傍の所定位置に到達すると、ピスト
ンロッド7と一緒に被検出体22がセンサ23aの磁界
に入り、このセンサ23aによりピストンロッド7が押
し側の死点近傍に到達したことを検出し、その検出信号
を制御器25に送り込む。
ンロッド7の検出信号を受け取ると、当該三位置方向切
換弁15をイ位置からハ位置に切り換える。
換えられると、当該液圧シリンダ4のピストンロッド7
が自由に移動できるように解放される。その結果、当該
ピストンロッド7は他の液圧シリンダの力により押し側
の死点まで移動した後、この死点で折り返し、引き側に
移動する。
この引き側の死点を脱したとき、つまりピストンロッド
の位置検出手段18のセンサ23aの磁界を越えて被検
出体22が移動したとき、センサ23aがこれを検出
し、その検出信号を制御器25に送り込む。
ンロッド7が押し側の死点を脱したことの検出信号を受
け取ると、当該三位置方向切換弁15をハ位置からロ位
置に切り換える。
じて当該液圧シリンダ4のシリンダ本体5内のピストン
ヘッド側室に作動液が供給され、ピストンロッド7が引
き側に積極的に移動操作される。
るが、この実施例では各液圧シリンダ4a〜4dに対応
して三位置方向切換弁15a〜15dを設置し、当該当
該液圧シリンダ4a〜4dのピストンロッド7が押し側
の死点近傍の所定位置または引き側の死点近傍の所定位
置に到達したときに、当該三位置方向切換弁15a〜1
5dを中立位置であるハ位置に切り換え、ピストンロッ
ド7が自由に移動できるように解放し、そのピストンロ
ッド7を他の液圧シリンダの力により移動させるように
しているので、4本の液圧シリンダ4a〜4dを、複数
の死点が重ならないように、かつ複数の押しと引きが位
相をずらして重なるように設置しても、ピストンロッド
7を押し側から引き側に、または引き側から押し側にス
ムーズに切り換えることができる。したがって、複数本
の液圧シリンダ4a〜4dの協調により、回転体である
回転軸1を、合成トルクが大きくかつ変動が小さいトル
クで、スムーズに回転駆動することができる。
押し側の死点近傍または引き側の死点近傍で三位置方向
切換弁15をいったん中立位置に切り換え、ピストン6
およびピストンロッド7を自由に移動可能に解放するよ
うにしているので、押し側から引き側に、または引き側
から押し側に直接切り換えることによって発生する衝撃
を防止することができる。
液圧シリンダをとりあげて示した回転方向の指示による
伸縮方向と揺動方向を判断するフローチャートである。
1に示すように、個々の液圧シリンダ4a〜4dの伸縮
方向と揺動方向の初期設定を記憶するプログラムコント
ローラ46a〜46dと、回転体の回転方向を指示する
スイッチ47とが設けられている。そして、この制御器
25はピストンロッドの位置検出手段18a〜18dの
センサ23a,23bからの位置検出信号により各三位
置方向切換弁15a〜15dを当該液圧シリンダ4a〜
4dの固有の初期設定に従って切り換える機能を持って
いる。
手段18a〜18dのセンサ23a,23bの磁束24
により形成された磁界に被検出体22が入ったとき、ま
たは磁界から被検出体22が脱したときに発する信号は
制御器25に入り、各液圧シリンダ4a〜4dは図12
に示すフローチャートに従って、記憶したプログラムコ
ントローラ46a〜46dを介し制御され、また前記セ
ンサ23a,23bからの信号により当該三位置方向切
換弁15a〜15dを制御するようにしている。
チ47からの信号と、センサ23a,23bからの信号
とにより、プログラムコントローラ46a〜46d内
で、各液圧シリンダ4a〜4dのピストンロッド7の位
置を常に認識し、記憶している。
法を適用したトンネル掘削機であるシールド機のカッタ
駆動装置の一実施例を示すもので、図13は縦断側面
図、図14は図13の背面図である。
ルド機27は、シールド筒28と、隔壁29と、フード
30と、カッタ31と、第1のクランク34a〜34d
と、カッタ回転軸35a〜35dと、第2のクランク3
7a〜37dと、4本の液圧シリンダ4a〜4dと、三
位置方向切換弁15a〜15dを含む液圧回路11と、
ピストンロッドの位置検出手段18a〜18dと、液圧
回路の三位置方向切換弁の制御器(図13,図14では
省略)と、掘削土砂のチャンバ39と、排土装置である
スクリューコンベア40とを装備している。これらの部
材の他には、複数本のシールドジャッキと、テールシー
ルと、添加剤注入手段と、裏込め注入手段等を備えてい
るが、図面では省略されている。
と、これの前面に設けられた多数のカッタビット33と
を有して構成されている。
いに平行に配置され、カッタフレーム32の背面に固定
されている。
に平行に配置され、かつ当該第1のクランク34a〜3
4dのクランクアームに連結されている。そして、各カ
ッタ回転軸35a〜35dは、隔壁29に設けられた軸
受36に回転自在に支持されている。
いに平行に配置され、かつ当該カッタ回転軸35a〜3
5dの入力側端部に連接されている。
1,図2等に示したものと同様、それぞれシリンダ本体
5と、ピストン6と、ピストンロッド7とを有してい
る。前記各液圧シリンダ4a〜4dのシリンダ本体5の
端部は、シールド筒28の内周に取り付けられたシリン
ダブラケット8に取り付けピン9を介して取り付けられ
ており、ピストンロッド7の端部は第2のクランク37
a〜37dの当該クランク軸38に枢支されている。
〜4dにより回転駆動すべき回転体はカッタ31であ
る。そして、カッタ駆動装置は前記第1のクランク34
a〜34dと、カッタ回転軸35a〜35dと、第2の
クランク37a〜37dと、複数本としての4本の液圧
シリンダ4a〜4dとを有して構成されている。
は、前述の図1,図2等に示したものと同様、液圧ポン
プ12と、タンク13と、各液圧シリンダ4a〜4dに
1個宛設置された三位置方向切換弁15a〜15dと、
三位置方向切換弁と当該液圧シリンダのシリンダ本体5
のピストンヘッド側室とを結ぶアプローチ側通路16
と、三位置方向切換弁と当該液圧シリンダのシリンダ本
体5のピストンロッド側室とを結ぶリターン側通路17
とを有している。
〜18dも、前述の図1,図2等に示したものと同様、
当該液圧シリンダ4a〜4dのピストンロッド7の端部
からシリンダ本体5方向に延設されたガイドブラケット
19と、これに設けられたガイド20と、被検出体22
と、当該液圧シリンダ4a〜4dのシリンダ本体5に固
定されかつガイド20に係合されたセンサブラケット2
1と、このセンサブラケット21に所定の間隔をおいて
設けられたセンサ23a,23bとを有している。そし
て、各位置検出手段18a〜18dのセンサ23aは被
検出体22を検出することにより、ピストンロッド7が
押し側の死点近傍の所定位置に到達したことを検出した
とき、およびピストンロッド7が押し側の死点から脱し
たことを検出したとき、その検出信号を制御器に送り込
む。また、センサ23bは同じく被検出体22を検出す
ることにより、ピストンロッド7が引き側の死点近傍の
所定位置に到達したことを検出したとき、およびピスト
ンロッド7が引き側の死点から脱したことを検出したと
き、その検出信号を制御器に送り込む。
手段18a〜18dのセンサ23aから、ピストンロッ
ド7が押し側の死点近傍の所定位置に到達したことを検
出した信号を受け取ったとき、当該三位置方向切換弁1
5a〜15dをイ位置からハ位置に切り換え、ピストン
ロッド7が押し側の死点を脱したことを検出した信号を
受け取ったとき、当該三位置方向切換弁15a〜15d
をハ位置からロ位置に切り換える。また、制御器はピス
トンロッドの位置検出手段18a〜18dのセンサ23
bから、ピストンロッド7が引き側の死点近傍の所定位
置に到達したことを検出した信号を受け取ったとき、当
該三位置方向切換弁15a〜15dをロ位置からハ位置
に切り換え、ピストンロッド7が引き側の死点を脱した
ことを検出した信号を受け取ったとき、当該三位置方向
切換弁15a〜15dをハ位置からイ位置に切り換える
ようになっている。
置方向切換弁15aはハ位置に切り換えられていて、液
圧シリンダ4aのピストンロッド7は自由に移動可能に
開放されており、三位置方向切換弁15bはロ位置に切
り換えられていて、液圧シリンダ4bは押し側に移動
し、三位置方向切換弁15cはロ位置に切り換えられて
いて、液圧シリンダ4cのピストンロッド7は押し側に
移動し、三位置方向切換弁15dはロ位置に切り換えら
れていて、液圧シリンダ4dのピストンロッド7は引き
側に移動しているものとする。
位置検出手段18a〜18dのセンサ23a,23bか
ら送り込まれる検出信号に基づいて、三位置方向切換弁
15a〜15dを次のように切り換え、液圧シリンダ4
a〜4dを次のように作動させる。 三位置方向切換弁15aを図14に示すハ位置→ロ
位置→ハ位置→イ位置→再びハ位置の順に切り換える。
これにより、液圧シリンダ4aのピストンロッド7は自
由に移動可能に解放されて他の液圧シリンダの力により
押し側の死点への移動からこの死点を脱するまでの移動
→引き側への積極的な移動→自由に移動可能に解放され
て他の液圧シリンダの力により引き側の死点への移動か
らこの死点を脱するまでの移動→押し側への積極的な移
動→再び自由に移動可能に解放される。 三位置方向切換弁15bを図14に示すロ位置→ハ
位置→イ位置→ハ位置→再びロ位置の順に切り換える。
これにより、液圧シリンダ4bのピストンロッド7は押
し側への積極的な移動→自由に移動可能に解放されて他
の液圧シリンダの力により押し側の死点への移動からこ
の死点を脱するまでの移動→引き側への積極的な移動→
自由に移動可能に解放されて他の液圧シリンダの力によ
り引き側の死点への移動からこの死点を脱するまでの移
動→再び押し側への積極的な移動に制御される。 三位置方向切換弁15cを図14に示すロ位置→ハ
位置→イ位置→ハ位置→再びロ位置の順に切り換える。
これにより、液圧シリンダ4cのピストンロッド7は押
し側への積極的な移動→自由に移動可能に解放されて他
の液圧シリンダの力により押し側の死点への移動からこ
の死点を脱するまでの移動→引き側への積極的な移動→
自由に移動可能に解放されて他の液圧シリンダの力によ
り引き側の死点への移動からこの死点を脱するまでの移
動→再び押し側への積極的な移動に制御される。 三位置方向切換弁15dを図14に示すロ位置→ハ
位置→イ位置→ハ位置→再びロ位置の順に切り換える。
これにより、液シリンダ4dのピストンロッド7は引き
側への積極的な移動→自由に移動可能に解放されて他の
液圧シリンダの力により引き側の死点への移動からこの
死点を脱するまでの移動→押し側への積極的な移動→自
由に移動可能に解放されて他の液圧シリンダ力により押
し側の死点への移動からこの死点を脱するまでの移動→
再び引き側への積極的な移動に制御される。
作動を繰り返し行わせることにより、第2のクランク3
7a〜37d→カッタ回転軸35a〜35d→第1のク
ランク34a〜34d→カッタ31にトルクを伝達し、
カッタ31を図14に矢印で示す時計方向に、平行リン
ク的に回転させる。
せず)によりカッタ31に推力を与え、カッタフレーム
32の前面に設けられた多数のカッタビット33により
地山を掘削する。ついで、その掘削土砂をチャンバ39
に取り込み、チャンバ39内を所定の圧力に保持しつつ
スクリューコンベア40により掘削土砂をシールド機2
7の後方へ搬出する。
進して行く。
27においても、前述のごとく、複数本としての4本の
液圧シリンダ4a〜4dを、ピストンロッド7が死点近
傍の所定位置に到達したとき、自由に移動可能に解放
し、他の液圧シリンダの力により押し側の死点への到達
を経てこの死点を脱するまで、または引き側の死点への
到達を経てこの死点を脱するまで、移動させるようにし
ている。
数の死点が重ならないように、しかも複数の押しと引き
が位相をずらして重なるように設定しても、各液圧シリ
ンダ4a〜4dを押し側から引き側に、または引き側か
ら押し側にそれぞれスムーズに切り換えることができ
る。
31を液圧シリンダ4a〜4dにより発生される大きな
合成トルクで、しかも変動の小さいトルクで回転駆動す
ることができるので、回転体であるカッタ31を大きな
トルクでスムーズに回転させ、地山を効率よく掘削する
ことができる。
削機であるシールド機の他の実施例を示すもので、図1
5は縦断側面図、図16は図15の背面図である。
第2のクランク37a〜37dのクランク軸38に共通
に、連結部材である連結板41が取り付けられている。
介して、液圧シリンダ4a〜4dのピストンロッド7の
端部が連結されている。
施例では、液圧シリンダ4a〜4dによって発生したト
ルクが連結板41→第2のクランク37a〜37d→カ
ッタ回転軸35a〜35d→第1のクランク34a〜3
4d→カッタ31に伝達され、カッタ31が平行リンク
的に回転される。
構成,作用については、前記図13,図14に示す実施
例と同様である。
多軸型のものに限らず、単軸型のものにも適用すること
ができる。
リンダは4本に限らないこと勿論である。
気を利用したものに限らず、光センサまたはリミットス
イッチ等を用いてもよい。
は複数本の液圧シリンダ4a,4b,…によりそれぞれ
のピストンロッド7を往復動させ、回転体を回転駆動す
る装置における液圧シリンダの制御方法において、各液
圧シリンダ4a,4b,…を、それらのピストンロッド
7が死点近傍に到達するまで液圧供給により移動させ、
ピストンロッド7が死点近傍から当該死点に到達した
後,この死点を脱するまでは他の液圧シリンダの力で移
動させ、当該死点から脱したときは反対側の方向へ液圧
供給により移動させるように制御するようにしており、
ピストンロッド7が死点近傍に到達したとき、自由に移
動可能に解放し、当該死点に到達した後、この死点を脱
するまで当該ピストンロッド7を他の液圧シリンダの力
により移動させるようにしているので、複数本の液圧シ
リンダ4a,4b,…を、複数の死点が重ならないよう
に、かつ複数の押しと引きが位相をずらして重なるよう
に設置し、ピストンロッド7を押し側から引き側に、ま
たは引き側から押し側にスムーズに切り換えることがで
き、したがって複数の液圧シリンダ4a,4b,…の協
調により、回転体を合成トルクが大きくかつ変動が小さ
いトルクで、スムーズに回転駆動し得る効果がある。
ド7の押し側の死点近傍または引き側の死点近傍で各三
位置方向切換弁15a,15b,…をいったん中立位置
に切り換え、ピストン6およびピストンロッド7を自由
に移動可能に解放するようにしているので、押し側から
引き側に、または引き側から押し側に直接切り換えるこ
とによって発生する衝撃を防止することができるという
効果もある。
リンダ4a,4b,…によりそれぞれのピストンロッド
7を往復動させ、回転体を回転駆動する装置における液
圧シリンダの制御装置において、各液圧シリンダ4a,
4b,…のシリンダ本体5とピストンロッド7の一方の
部材に、ピストンロッド7の死点近傍への到達と、当該
死点への到達と、当該死点を脱したことを検出するセン
サ23a,23bを設け、他方の部材には被検出体22
を設け、液圧シリンダ4a,4b,…の液圧回路11
に、三位置方向切換弁15a,15b,…を設置し、前
記センサ23a,23bと、三位置方向切換弁15a,
15b,…とを制御器25に接続するとともに、前記制
御器25を、センサによりピストンロッド7が死点近傍
まで到達したことを検出するまでは、ピストンロッド7
を当該三位置方向切換弁の位置を保持し、センサにより
ピストンロッド7が死点近傍に到達したことを検出した
ときは、当該三位置方向切換弁を中立位置に切り換え、
ピストンロッド7が当該死点に到達した後,この死点を
脱するまでは、当該三位置方向切換弁を中立位置に保持
し、センサによりピストンロッド7が当該死点を脱した
ことを検出したときは、ピストンロッド7を他の方向へ
積極的に移動させるべく当該三位置方向切換弁を切り換
え制御するように構成しているので、前記本発明制御方
法を簡潔な装置で確実に実施し得る効果がある。
シリンダ4a,4b,…によりそれぞれのピストンロッ
ド7を往復動させ、回転体を回転駆動する装置における
液圧シリンダの制御装置において、各液圧シリンダ4
a,4b,…のシリンダ本体5とピストンロッド7の一
方の部材に、ピストンロッド7の死点への到達を検出す
るセンサ23a,23bを設け、他方の部材には被検出
体22を設け、液圧シリンダ4a,4b,…の液圧回路
11に、三位置方向切換弁15a,15b,…を設置
し、前記センサ23a,23bと、三位置方向切換弁1
5a,15b,…とを制御器25に接続するとともに、
前記制御器25に、個々の液圧シリンダ4a,4b,…
の伸縮方向と揺動方向の初期設定を記憶するプログラム
コントローラ46a,46b,…と、回転体の回転方向
を指示するスイッチ47とを設け、前記センサ23a,
23bからの信号により各三位置方向切換弁15a,1
5b,…を液圧シリンダ4a,4b,…の固有の初期設
定に従って切り換える機能を持たせており、回転体がど
の位置で停止しても、制御器25内のプログラムコント
ローラ46a,46b,…に当該液圧シリンダに固有の
制御シーケンスでピストンロッド7の位置を記憶してい
るので、各液圧シリンダ4a,4b,…のピストンロッ
ド7を停止した位置からスタートさせ、回転体をスムー
ズに回転駆動させ得る効果がある。
タ31にカッタ回転軸を取り付け、このカッタ回転軸の
少なくとも入力側端部にクランクを設け、このクランク
に直接または連結部材を介して複数本の液圧シリンダ4
a,4b,…を連結し、これら複数本の液圧シリンダ4
a,4b,…を往復動させ、カッタ31を回転させるカ
ッタ駆動装置において、各液圧シリンダ4a,4b,…
のシリンダ本体5とピストンロッド7の一方の部材に、
ピストンロッド7の死点近傍への到達と、当該死点への
到達を検出するセンサ23a,23bを設け、他方の部
材には被検出体22を設け、液圧シリンダ4a,4b,
…の液圧回路11に、三位置方向切換弁15a,15
b,…を設置し、前記センサ23a,23bと、三位置
方向切換弁15a,15b,…とを、センサによりピス
トンロッド7が死点近傍まで到達したことを検出するま
では、ピストンロッド7を当該三位置方向切換弁の位置
を保持し、センサによりピストンロッド7が死点近傍に
到達したことを検出したときは、当該三位置方向切換弁
を中立位置に切り換え、ピストンロッド7が当該死点に
到達した後,この死点を脱するまでは、当該三位置方向
切換弁を中立位置に保持し、センサによりピストンロッ
ド7が当該死点を脱したことを検出したときは、ピスト
ンロッド7を他の方向へ積極的に移動させるべく当該三
位置方向切換弁を切り換え制御するように構成した制御
器25、または個々の液圧シリンダ4a,4b,…の伸
縮方向と揺動方向の初期設定を記憶するプログラムコン
トローラ46a,46b,…と、回転体の回転方向を指
示するスイッチ47とを設け、前記センサ23a,23
bからの信号により各三位置方向切換弁15a,15
b,…を液圧シリンダ4a,4b,…の固有の初期設定
に従って切り換える機能を持った制御器25に接続して
いるので、複数本の液圧シリンダ4a,4b,…の死点
が重ならないように、かつ複数の押しと引きが位相をず
らして重なるように設置しても、各液圧シリンダ4a,
4b,…を押し側から引き側に、または引き側から押し
側にそれぞれスムーズに切り換えることができるため、
カッタ31を合成トルクが大きく、かつ変動の小さいト
ルクでスムーズに回転駆動することができ、したがって
地山を効率よく掘削し得る効果がある。
例を示す図である。
液圧回路とピストンロッドの位置検出手段の詳細を示す
図である。
段の作用説明図である。
置を示す図である。
ときの位置検出手段の作用説明図である。
置を示す図である。
の位置検出手段の作用説明図である。
置を示す図である。
の死点を脱したときの位置検出手段の作用説明図であ
る。
位置を示す図である。
概念図である。
ンダの伸縮方向と揺動方向を制御するフローチャートで
ある。
であるシールド機のカッタ駆動装置の一実施例を示す縦
断側面図である。
す縦断側面図である。
ログラムコントローラ 47 回転体の回転方向を指示するスイッチ
Claims (4)
- 【請求項1】 複数本の液圧シリンダ(4a),(4
b),…によりそれぞれのピストンロッド(7)を往復
動させ、回転体を回転駆動する装置における液圧シリン
ダの制御方法において、 各液圧シリンダ(4a),(4b),…のピストンロッ
ド(7)を、ピストンロッド(7)が死点近傍に到達す
るまでは作業液供給により押しまたは引きの何れか一方
の方向に移動させ、ピストンロッド(7)が死点近傍か
ら当該死点に到達した後,この死点を脱するまでは他の
液圧シリンダの力で移動させ、当該死点から脱したとき
は他の方向へ移動させるように制御する、ことを特徴と
する複数本の液圧シリンダの制御方法。 - 【請求項2】 複数本の液圧シリンダ(4a),(4
b),…によりそれぞれのピストンロッド(7)を往復
動させ、回転体を回転駆動する装置における液圧シリン
ダの制御装置において、 各液圧シリンダ(4a),(4b),…のシリンダ本体
(5)とピストンロッド(7)の一方の部材に、ピスト
ンロッド(7)の死点近傍への到達と、当該死点への到
達と、当該死点を脱したことを検出するセンサ(23
a),(23b)を設け、他方の部材には被検出体(2
2)を設け、 液圧シリンダ(4a),(4b),…の液圧回路(1
1)に、三位置方向切換弁(15a),(15b),…
を設置し、 前記センサ(23a),(23b)と、三位置方向切換
弁(15a),(15b),…とを制御器(25)に接
続するとともに、 前記制御器(25)を、センサによりピストンロッド
(7)が死点近傍まで到達したことを検出するまでは、
ピストンロッド(7)を当該三位置方向切換弁の位置を
保持し、センサによりピストンロッド(7)が死点近傍
に到達したことを検出したときは、当該三位置方向切換
弁を中立位置に切り換え、ピストンロッド(7)が当該
死点に到達した後,この死点を脱するまでは、当該三位
置方向切換弁を中立位置に保持し、センサによりピスト
ンロッド(7)が当該死点を脱したことを検出したとき
は、ピストンロッド(7)を他の方向へ移動させるべく
当該三位置方向切換弁を切り換え制御するように構成し
た、ことを特徴とする複数本の液圧シリンダの制御装
置。 - 【請求項3】 複数本の液圧シリンダ(4a),(4
b),…によりそれぞれのピストンロッド(7)を往復
動させ、回転体を回転駆動する装置における液圧シリン
ダの制御装置において、 各液圧シリンダ(4a),(4b),…のシリンダ本体
(5)とピストンロッド(7)の一方の部材に、ピスト
ンロッド(7)の死点への到達を検出するセンサ(23
a),(23b)を設け、他方の部材には被検出体(2
2)を設け、 液圧シリンダ(4a),(4b),…の液圧回路(1
1)に、三位置方向切換弁(15a),(15b),…
を設置し、 前記センサ(23a),(23b)と、三位置方向切換
弁(15a),(15b),…とを制御器(25)に接
続するとともに、 前記制御器(25)に、個々の液圧シリンダ(4a),
(4b),…の伸縮方向と揺動方向の初期設定を記憶す
るプログラムコントローラ(46a),(46b),…
と、回転体の回転方向を指示するスイッチ(47)とを
設け、前記センサ(23a),(23b)からの信号に
より各三位置方向切換弁(15a),(15b),…を
液圧シリンダ(4a),(4b),…の固有の初期設定
に従って切り換える機能を持たせた、ことを特徴とする
複数本の液圧シリンダの制御装置。 - 【請求項4】 カッタ(31)にカッタ回転軸を取り付
け、このカッタ回転軸の少なくとも入力側端部にクラン
クを設け、このクランクに直接または連結部材を介して
複数本の液圧シリンダ(4a),(4b),…を連結
し、これら複数本の液圧シリンダ(4a),(4b),
…を往復動させ、カッタ(31)を回転させるカッタ駆
動装置において、 各液圧シリンダ(4a),(4b),…のシリンダ本体
(5)とピストンロッド(7)の一方の部材に、ピスト
ンロッド(7)の死点近傍への到達と、当該死点への到
達を検出するセンサ(23a),(23b)を設け、他
方の部材には被検出体(22)を設け、 液圧シリンダ(4a),(4b),…の液圧回路(1
1)に、三位置方向切換弁(15a),(15b),…
を設置し、 前記センサ(23a),(23b)と、三位置方向切換
弁(15a),(15b),…とを請求項2に記載の制
御器(25)または請求項3に記載の制御器(25)に
接続した、ことを特徴とするトンネル掘削機のカッタ駆
動装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29755799A JP3551362B2 (ja) | 1999-10-20 | 1999-10-20 | 複数本の液圧シリンダの制御装置と、トンネル掘削機のカッタ駆動装置 |
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JP2001116012A true JP2001116012A (ja) | 2001-04-27 |
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ID=17848101
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JP (1) | JP3551362B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN106015136A (zh) * | 2016-07-29 | 2016-10-12 | 徐州徐工铁路装备有限公司 | 一种多自由度工作装置及其综合控制系统 |
EP2304177B1 (en) * | 2008-05-30 | 2018-01-03 | The Robbins Company | Apparatus and method for monitoring tunnel boring efficiency |
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---|---|---|---|---|
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1999
- 1999-10-20 JP JP29755799A patent/JP3551362B2/ja not_active Expired - Fee Related
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CN106015136A (zh) * | 2016-07-29 | 2016-10-12 | 徐州徐工铁路装备有限公司 | 一种多自由度工作装置及其综合控制系统 |
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JP3551362B2 (ja) | 2004-08-04 |
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