JP3816771B2 - 管推進機用土砂圧送ポンプの油圧制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土砂取り込み手段と土砂押し込み手段とを有する土砂圧送ポンプを用いて、土砂溜めタンクの掘削土砂を土砂取込み用のシリンダとしての外側シリンダに取り込んだ後にこの取り込んだ掘削土砂を土砂圧送パイプに押し込んで圧送する管推進機用土砂圧送装ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
管を地中に埋設する工法として、管推進工法が従来から知られている。この管推進工法では、前方にカッタを設けた管推進機本体の後方にヒューム管等で形成した埋設管を順次連結し、これらの埋設管を発進立坑内の元押しジャッキで推進しながら前方の地山をカッタで掘削して管推進機本体で地山内を掘進するとともに、各埋設管を順次地中に押し込んで埋設して行く方法が通常用いられている。管推進機は、こうした管推進工法を実施するため、管推進機本体と元押しジャッキとで構成された装置である。カッタで掘削した掘削土砂は、管推進機本体や埋設管の内部に取り込んで地上に排出するが、その掘削土砂の排土方式には、スクリューオーガ排土方式、泥水方式等の流体輸送排土方式、吸引（バキューム）排土方式、圧送排土方式等の種々の方式がある。
【０００３】
本発明は、こうした排土方式のうち圧送排土方式を用いた管推進機について土砂圧送ポンプの制御装置を改良しようとするものである。この圧送排土方式を用いた管推進機では、管推進機本体で地山を掘進する際、カッタで掘削した掘削土砂にベントナイト溶液等の粘性付与材を注入、撹拌混合して塑性流動性のある泥土を生成する。そして、こうして生成された泥土は、管推進機本体の外周側を通過し、一部が管推進機本体後方の埋設管の外周側に導かれるとともに、残りが管推進機本体乃至は埋設管の内部に設置した土砂溜めタンクに送り込まれて一時的に溜められる。
【０００４】
このように、掘削土砂は、泥土として土砂溜めタンクに溜められるが、その土砂溜めタンクの掘削土砂は、後述する土砂圧送ポンプにより、埋設管内部に敷設した土砂圧送パイプを通じて地上に圧送する。圧送排土方式を用いた管推進機では、塑性流動性のある泥土を埋設管の外周側に導くようにしているため、管推進時における埋設管外周面と周辺地山との摩擦抵抗を低減して埋設管の貫入抵抗を軽減することができるという利点がある。こうした圧送排土方式の管推進機は、人が入れないような小口径の管を地中に埋設する小口径管推進機に多用されていて、これまで好結果を収めている。
【０００５】
本発明は、こうした圧送排土方式の管推進機に用いられる土砂圧送ポンプの土砂取込み用のシリンダや土砂圧送用のピストンを所定のプロセスで駆動するための制御装置を改良しようとするものである。そこで、後述する本発明の技術内容の理解を容易にするため、図５及び図６に基づき、従来から一般的に知られている管推進機用土砂圧送ポンプ及びその制御装置について概説する。図５は、管推進機用土砂圧送装置を駆動するプロセスを説明するための一般的な管推進機用土砂圧送ポンプの周辺の縦断面図、図６は、図５に示した管推進機用土砂圧送ポンプの従来例の油圧制御装置の油圧回路図である。
【０００６】
まず、図５及び図６に基づき、従来の一般的な管推進機用土砂圧送ポンプについて説明する。なお、この種の管推進機用土砂圧送ポンプは、例えば、特開昭５９ー５１１７１号公報や後述する特開平４−３６０９２０号公報に開示されているので、その詳細については、これらの公報を参照されたい。
【０００７】
これらの図において、１は側壁１ａで仕切られて形成され泥土化した掘削土砂ｓを一時的に溜める土砂溜めタンク、１ｂは側壁１ａの開口部周辺に設けられこの開口部に当接する後記外側シリンダ５の前端部５ｂをシールする環状のシール部材、１ｃは土砂溜めタンク１に設けられ管推進機本体の外周側を通過した泥土状の掘削土砂が導かれる土砂吸込み口、２は土砂溜めタンク１の掘削土砂ｓを土砂圧送ポンプで地上に圧送する管路となる土砂圧送パイプ、３は側壁１ａと側壁３ａとで仕切られて形成され外側シリンダ５と後記土砂圧送ピストン６ｂとの摺動面を潤滑するための潤滑油を貯溜する油タンク、４は前端を開放し後端部に底部を設けた筒状のケーシングである。
【０００８】
土砂溜めタンク１は、通常は管推進機本体の内部に設置され、場合によっては埋設管の内部にも設置される。土砂圧送パイプ２は、側壁１ａの開口部に開口するように取り付けられ埋設管内に固定されて敷設される。土砂圧送パイプ２は、埋設管と同様、継ぎ足されて発進立坑内に導かれる。ケーシング４は、土砂溜めタンク１と同様、管推進機本体又は埋設管２の内部に設置して固定される。
【０００９】
５はケーシング４内に摺動可能に嵌挿されて前進及び後退するように油圧で駆動される土砂取込み用のシリンダとしての外側シリンダ、５ａは外側シリンダ５の後端部をなす外側シリンダ押進用ピストン、６は外側シリンダ５内に摺動可能に嵌挿されて前進及び後退するように油圧で駆動される内側シリンダ、６ａは内側シリンダ６の後端部をなす内側シリンダ押進用ピストン、６ｂは外側シリンダ５内に摺動可能に嵌挿されて外側シリンダ５に取り込まれた掘削土砂ｓを前進時に土砂圧送パイプ２に押し込んで圧送する内側シリンダ６の土砂圧送用のピストン、７は内側シリンダ押進用ピストン６ａのストッパである。
【００１０】
外側シリンダ５は、前端部に開口を有し、前進時にその開口から土砂溜めタンク１内の掘削土砂ｓを内部に取り込み、前進終了時に環状のシール部材１ｂに当接して土砂圧送パイプ２に接続される。図には明示していないが、外側シリンダ５の後端部の外側シリンダ押進用ピストン５ａは、実際には外側シリンダ５の他の円筒部よりも大径に形成しており、これにより、同円筒部の外周面とケーシング４の内周面の間に、第２の油室Ｒ２となる環状間隙を形成している。土砂圧送用のピストン６ｂは、内側シリンダ６の前端部に設けられて外側シリンダ５に取り込んだ掘削土砂ｓを前進時に土砂圧送パイプ２に押し込んで圧送し、その前進終了時には、内側シリンダ押進用ピストン６ａがストッパ７に当接する。
【００１１】
Ｐ１はケーシング４の後端部に設けられた作動油給排用の第１のポート、Ｐ２はケーシング４の側部に設けられた作動油給排用の第２のポート、Ｒ１は作動油が第１のポートＰ１から直接導かれるケーシング４の前面と外側シリンダ押進用ピストン５ａの後面の間の第１の油室、Ｒ２は作動油が第２のポートＰ２から直接導かれるケーシング４の内周面と外側シリンダ５の外周面の間の第２の油室、Ｒ３は第１の油室Ｒ１内の作動油が図示していない内部流路を通じて導かれる外側シリンダ押進用ピストン５ａの前面と内側シリンダ押進用ピストン６ａの後面の間の第３の油室、Ｒ４は第２の油室Ｒ２内の作動油が図示していない内部流路を通じて導かれる外側シリンダ５の内周面と内側シリンダ６の外周面の間の第４の油室である。
【００１２】
この土砂圧送ポンプを駆動するときには、外側シリンダ５及び内側シリンダ６が後退している図５（ａ）に示す状態において、第１のポートＰ１及び第２のポートＰ２からそれぞれ圧油を供給及び排出することにより、図５（ｂ）に示すように、土砂取込み用のシリンダとしての外側シリンダ５を前進させて土砂溜めタンク内の掘削土砂ｓを取り込み、次いで、図５（ｃ）に示すように、内側シリンダ６を前進させて土砂圧送用のピストン６ｂを前進させ、外側シリンダ５に取り込んだ掘削土砂ｓを土砂圧送パイプ２に押し込んで圧送する。こうして外側シリンダ５及び土砂圧送用のピストン６ｂの前進工程が終了した後は、圧油を供給及び排出するポートを切り換えて第２のポートＰ２及び第１のポートＰ１からそれぞれ圧油を供給及び排出することにより、外側シリンダ５を後退させて原位置に復帰させ、次いで、土砂圧送用のピストン６ｂを後退させて原位置に復帰させ、外側シリンダ５及び土砂圧送用のピストン６ｂの後退工程が終了する。
【００１３】
土砂圧送ポンプは、このように、第１のポートＰ１及び第２のポートＰ２を通じて圧油の供給及び排出を交互に行うことにより、外側シリンダ５及び土砂圧送用のピストン６ｂの前進工程及び後退工程を繰り返すことを要するため、圧油を供給及び排出するポートを切り換え制御するための油圧制御装置が必要となる。そこで、その油圧制御装置を図６に基づいて説明する。
【００１４】
図６において、１１は油圧発生源としての油圧ポンプ、１２はこの油圧ポンプ１１を駆動するための電動機、１３は作動油を溜めるための油タンク、１４は油圧供給用管路内６３の圧油が設定圧まで上昇すると同管路６３内の圧油を油タンク１３に逃がすリリーフ弁、１６は電気信号により圧油供給用管路６３及び圧油排出用管路６４をそれぞれ油圧管路６１，６２の一方及び他方に選択的に接続したりその接続を停止したりするように圧油の流れを切り換え得る電磁式の方向切換弁、４１は第１の油圧管路６１の油圧上昇を検出して土砂圧送用のピストン６ｂの前進の終了を検出する第１の検出器、４２は第２の油圧管路６２の油圧上昇を検出して土砂圧送用のピストン６ｂの後退の終了を検出する第２の検出器、６１は第１のポートＰ１に接続する第１の油圧管路、６２は第２のポートＰ２に接続する第２の油圧管路、６３は油圧ポンプ１１の圧油を供給するための圧油供給用管路、６４は圧油を油タンク１３に排出するための圧油排出用管路である。
【００１５】
方向切換弁１６は、４ポート３位置の電磁式の方向切換弁であり、左側のソレノイド１６ａ及び右側のソレノイド１６ｂに電気信号を出力されたとき、それぞれ I位置及びII位置に切り換えられ、それ以外のときは中立位置を保持する。そして、 I位置に切り換えられたときには、ポートＰをポートＢに連通させるとともにポートＡをポートＴに連通させることにより、圧油供給用管路６３の圧油を第１の油圧管路６１に供給するとともに第２の油圧管路６２の圧油を圧油排出用管路６４に排出する。また、II位置に切り換えられたときには、ポートＰをポートＡに連通させるとともにポートＢをポートＴに連通させることにより、圧油供給用管路６３の圧油を第２の油圧管路６２に供給するとともに第１の油圧管路６１の圧油を圧油排出用管路６４に排出する。一方、中立位置においては、図示の通り、ポートＰをポートＴに連通させて圧油供給用管路６３を圧油排出用管路６４に接続するため、圧油供給用管路６３に送られる油圧ポンプ１１からの圧油を圧油排出用管路６４を通じて油タンク１３に戻す。
【００１６】
土砂圧送用のピストン６ｂの前進及び後退が終了すると、それぞれ第１の油圧管路６１及び第２の油圧管路６２の油圧が所定の値まで上昇するが、図６の油圧回路では、この所定の値に近似する値を設定値として予め設定しておく。第１の検出器４１及び第２の検出器４２は、それぞれ、第１の油圧管路６１及び第２の油圧管路６２の油圧がその予め設定した設定値まで上昇したことを検出して方向切換弁１６をII位置及び I位置に切り換える。
【００１７】
こうした第１の検出器４１及び第２の検出器４２での油圧上昇の検出に基づいて方向切換弁１６を切り換えるように制御するため、図示しない電気回路を図６の油圧回路に付設している。この電気回路は、第１の検出器４１及び第２の検出器４２と連動して作動し方向切換弁１６のソレノイド１６ａ，１６ｂに電気信号を出力する図示しないタイマを備えている。このタイマは、第１の油圧管路６１及び第２の油圧管路６２の油圧が設定値まで上昇したことを第１の検出器４１及び第２の検出器４２が検出した後、設定した時間を経過すると、方向切換弁１６のソレノイド１６ａ，１６ｂに電気信号を出力する。
【００１８】
したがって、第１の検出器４１は、第１の油圧管路６１の油圧が設定値まで上昇したことを検出した場合において所定時間経過すると、タイマを通じて方向切換弁１６の右側のソレノイド１６ｂに電気信号を出力して、方向切換弁１６をII位置に切り換える。また、第２の検出器４２は、第２の油圧管路６２の油圧が設定値まで上昇したことを検出した場合において所定時間経過すると、タイマを通じて方向切換弁１６の左側のソレノイド１６ａに電気信号を出力して、方向切換弁１６を I位置に切り換える。
【００１９】
図６に図示の油圧制御装置は、人が入れない小口径の管推進機に適用されるため、方向切換弁１６を含む油圧操作部を手狭な管推進機本体内に設置しないで、発進立坑内を含む地上側に設置している。また、これに伴って、第１の油圧管路６１及び第２の油圧管路６２に可撓性の油圧ホースを使用して所要長の油圧ホースを予めリールに巻いておき、第１の油圧管路６１及び第２の油圧管路６２を管推進機の推進に応じて適宜繰り出すことができるようにしている。
【００２０】
次に、以上述べた管推進機用土砂圧送ポンプ及びその油圧制御装置の動作を系統的に説明する。
【００２１】
外側シリンダ５及び内側シリンダ６が後退している図５（ａ）に示す状態において、方向切換弁１６を I位置に切り換えると、第１の油圧管路６１及び第２の油圧管路６２がそれぞれ圧油供給用管路６３及び圧油排出用管路６４に接続されるため、油圧ポンプ１１の圧油が第１のポートＰ１から第１の油室Ｒ１内に供給されて外側シリンダ押進用ピストン５ａの後側受圧面に作用するとともに第２の油室Ｒ２内の圧油が第２のポートＰ２から排出されて、外側シリンダ５が前進する。外側シリンダ５は、こうして前進する過程で土砂溜めタンク１内の掘削土砂ｓを取り込み、前進終了時には、図５（ｂ）に示すように、前端部５ｂがシール部材１ｂに当接して土砂圧送パイプ２に接続され、これにより、土砂圧送パイプ２を土砂溜めタンク１から隔離する。
【００２２】
外側シリンダ５の前進が終了すると、第１の油室Ｒ１と第３の油室Ｒ３の間の図示していない内部流路が周知の機構により開放されるため、油圧ポンプ１１の圧油が第１のポートＰ１から第１の油室Ｒ１に引き続き供給されながら第１の油室Ｒ１内の圧油が第３の油室Ｒ３に導かれて内側シリンダ押進用ピストン６ａの後側受圧面に作用し、内側シリンダ６が前進する。この間、第２の油室Ｒ２の圧油が第２のポートＰ２から排出されながら、第４の油室Ｒ４内の作動油が、図示していない内部流路を通じて第２の油室Ｒ２内に導かれて、第２のポートＰ２から排出される。内側シリンダ６の土砂圧送用のピストン６ｂは、こうして前進する過程で、外側シリンダ５内の掘削土砂ｓを土砂圧送パイプ２に押し込んで圧送し、その前進終了時には、内側シリンダ押進用ピストン６ａの前面が図５（ｃ）に示すようにストッパ７に当接する。
【００２３】
以上の過程により外側シリンダ５及び土砂圧送用のピストン６ｂの前進工程が終了すると、第１の油圧管路６１の油圧が上昇する。そうすると、第１の検出器４１は、第１の油圧管路６１の油圧が設定値まで上昇したことを検出して、図示していないタイマを作動させ、所定時間経過後に方向切換弁１６をII位置に切り換える。
【００２４】
方向切換弁１６をII位置に切り換えると、第１の油圧管路６１及び第２の油圧管路６２がそれぞれ圧油排出用管路６４及び圧油供給用管路６３に接続されるとともに、第１の油室Ｒ１と第３の油室Ｒ３の間の図示していない内部流路が周知の機構により閉鎖されるため、油圧ポンプ１１の圧油が第２のポートＰ２から第２の油室Ｒ２内に供給されて外側シリンダ押進用ピストン５ａの前側受圧面に作用するとともに、第１の油室Ｒ１及び第３の油室Ｒ３のうちの第１の油室Ｒ１内の圧油だけが第１のポートＰ１から排出される。その結果、外側シリンダ５は、内側シリンダ押進用ピストン６ａをストッパ７で係止して牽引しながら、後退して原位置に復帰する。
【００２５】
外側シリンダ５の後退が終了すると、前記の閉鎖された第１の油室Ｒ１と第３の油室Ｒ３の間の内部流路が周知の機構により開放されるため、第１の油室Ｒ１の圧油が第１のポートＰ１から排出されながら、第３の油室Ｒ３内の作動油が、その内部流路を通じて第１の油室Ｒ１内に導かれて、第１のポートＰ１から排出される。このとき、油圧ポンプ１１の圧油が第２のポートＰ２から第２の油室Ｒ２に引き続き供給されながら第２の油室Ｒ２内の圧油が第４の油室Ｒ４に導かれて内側シリンダ押進用ピストン６ａの前側受圧面に作用するため、土砂圧送用のピストン６ｂは、内側シリンダ６と共に後退して原位置に復帰する。
【００２６】
以上の過程により外側シリンダ５及び土砂圧送用のピストン６ｂが図５（ａ）に示す状態に戻って両者の後退工程が終了すると、第２の油圧管路６２の油圧が上昇する。そうすると、第２の検出器４２は、第２の油圧管路６２の油圧が設定値まで上昇したことを検出して、図示していないタイマを作動させ、所定時間経過後に方向切換弁１６を I位置に切り換える。その結果、最初に述べた外側シリンダ５の前進工程に移行し、以後、以上述べたような外側シリンダ５及び土砂圧送用のピストン６ｂの前進工程及び後退工程を繰り返すことにより、土砂溜めタンク１の掘削土砂ｓを土砂圧送パイプ２を通じて圧送する。管推進機は、こうして掘削土砂を地上に排出しながら掘進するが、図６の油圧制御装置では、方向切換弁１６を含む油圧操作部を前述したように地上側に設置しているため、第１の油圧管路６１や第２の油圧管路６２を管推進機の掘進に応じて適宜延長する。
【００２７】
従来の一般的な管推進機用土砂圧送ポンプは、以上のような仕組みにより掘削土砂ｓを圧送するため、土砂圧送用のピストン６ｂの前進工程及び後退工程が終了してから方向切換弁１６をII位置及び I位置に切り換えるまでの間に、油圧ホースによる第１の油圧管路６１又は第２の油圧管路６２内の油圧がリリーフ弁１４のリリーフ設定圧まで上昇して油圧ホースを膨張させる。その結果、油圧ホースの膨張分のエネルギーが油圧ホース内に蓄積されるとともに、油圧ホースが膨張により体積を変化させて管推進機本体側に引き込まれる。そのため、方向切換弁１６の切換時に油圧ホース内の油圧が瞬間的に消圧されると、油圧ホース内の大きな蓄積エネルギーが瞬時に解放されて、油圧ホースが飛び跳ねたりとぐろを巻いたりするというような油圧ホースの暴れが生じる。
【００２８】
こうした問題を解決するための技術として、特開平４−３６０９２０号公報に記載の管推進機用土砂圧送ポンプの油圧制御装置を挙げることができる。この従来の技術に係る油圧制御装置は、土砂圧送ポンプを前進工程及び後退工程へ移行させるように油路を切り換える油路切換手段としての方向切換弁１６を地上側に設置することを前提にして、次のように構成している。
【００２９】
すなわち、「第１の油圧管路６１及び第２の油圧管路６２をなす油圧ホースの圧油をロジック弁の開放により油タンク１３に逃がすことのできる消圧用の排油路を設けて、油圧ホース内の油圧が設定値まで上昇したことを第１の検出器４１又は第２の検出器４２で検出したときに、方向切換弁１６を特に中立位置に切り換えるとともにロジック弁を開放し、方向切換弁１６をタイマでII位置又は I位置に切り換えるまでの間に、油圧ホース内の圧油を、前記の消圧用の排油路を通じて油タンク１３に逃がして消圧する」ようにしている。その場合、ロジック弁が瞬間的に全開しないように全開するまでの時間を調整することにより、油圧ホース内の圧油を油タンク１３に徐々に逃がすようにしているため、油圧ホース内の油圧が瞬間的に消圧されることはなくなって、油圧ホースの暴れが生じるのを防止することができる。
【００３０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、土砂圧送ポンプを前進工程や後退工程へ移行させるための油路切換手段としての方向切換弁１６を地上側に設置した場合には、既述したように、第１の油圧管路６１や第２の油圧管路６２が地上側と管推進機本体側とを結ぶ油圧ホースによる油の管路となり、この油圧ホースの暴れを防ぐには、方向切換弁１６での油路の切換時に第１の油圧管路６１や第２の油圧管路６２内の油圧を緩やかに消圧することが必要になる。また、油路切換手段としての方向切換弁１６を管推進機本体側に設置した場合には、圧油供給用管路６３や圧油排出用管路６４が地上側と管推進機本体側とを結ぶ油圧ホースによる油の管路となり、方向切換弁１６での油路の切換時に油圧ホースが暴れないように特に圧油供給用管路６３内の油圧を緩やかに消圧することが必要になる。仮に、この圧油供給用管路６３内の油圧を緩やかに消圧しないで瞬間的に消圧した場合には、圧油供給用管路６３内にその膨張により蓄積された油圧が、方向切換弁１６での油路の切換時に、前工程で圧油排出用管路６４に接続されていた第１の油圧管路６１又は第２の油圧管路６２に瞬間的に導かれて解放されるため、圧油供給用管路６３となる油圧ホースに、暴れが生じることとなる。
【００３１】
前述したように、従来の技術に係る管推進機用土砂圧送ポンプの油圧制御装置は、方向切換弁１６を地上側に設置することを前提にして構成している。そのため、第１の油圧管路６１及び第２の油圧管路６２に消圧用の排油路を設けて、方向切換弁１６での油路の切換時に第１の油圧管路６１や第２の油圧管路６２内の油圧だけを緩やかに消圧するようにしており、圧油供給用管路６３内の油圧を緩やかに消圧することはできない。こうしたことから、この従来の技術に係る油圧制御装置は、方向切換弁１６を管推進機本体側に設置した場合に、地上側と管推進機本体側とを結ぶ圧油供給用管路６３が油路の切換時に暴れるのを防ぐことができず、そのため、利用範囲が限定されて有効に利用することができない。
【００３２】
本発明は、こうした従来の技術にみられる問題を解決しようとするものであって、その技術課題は、土砂圧送ポンプを前進工程及び後退工程へ移行させるように油路を切り換える油路切換手段を地上側及び管推進機本体側の何れに設置しても、地上側と管推進機本体側とを結ぶ油の管路が油路切換手段での油路の切換時に暴れるのを防ぐことができる管推進機用土砂圧送ポンプの油圧制御装置を提供することにある。
【００３３】
【課題を解決するための手段】
本発明のこうした技術課題は、
前端が開放された筒状のケーシング内に摺動可能に嵌挿されて前進及び後退するように油圧で駆動され前進時に土砂溜めタンク内の掘削土砂を前端側から取り込む土砂取込み用のシリンダと、この土砂取込み用のシリンダ内に摺動可能に嵌挿されて前進及び後退するように油圧で駆動され土砂取込み用のシリンダの内部に取り込んだ掘削土砂を前進時に土砂圧送パイプに押し込んで圧送する土砂圧送用のピストンとを備え、ケーシングに設けられた第１のポート及び第２のポートからそれぞれ圧油を供給及び排出することにより、土砂取込み用のシリンダを前進させた後に土砂圧送用のピストンを前進させるとともに、第２のポート及び第１のポートからそれぞれ圧油を供給及び排出することにより、土砂取込み用のシリンダを後退させた後に土砂圧送用のピストンを後退させる管推進機用土砂圧送ポンプを駆動するため、第１のポートに接続する第１の油圧管路と、第２のポートに接続する第２の油圧管路と、油圧ポンプの圧油を供給するための圧油供給用管路と、圧油を油タンクに排出するための圧油排出用管路と、第１の油圧管路の油圧上昇を検出して土砂圧送用のピストンの前進の終了を検出する第１の検出器と、第２の油圧管路の油圧上昇を検出して土砂圧送用のピストンの後退の終了を検出する第２の検出器とを備え、第１の検出器での油圧上昇の検出に基づいて第１の油圧管路及び第２の油圧管路をそれぞれ圧油排出用管路及び圧油供給用管路に接続し、第２の検出器での油圧上昇の検出に基づいて第１の油圧管路及び第２の油圧管路をそれぞれ圧油供給用管路及び圧油排出用管路に接続するように制御する管推進機用土砂圧送ポンプの油圧制御装置において、
第１の油圧管路及び圧油供給用管路の間の流路を開閉する第１の圧油供給用ロジック弁と、第２の油圧管路及び圧油供給用管路の間の流路を開閉する第２の圧油供給用ロジック弁と、第１の油圧管路及び圧油排出用管路の間の流路を開閉する第１の圧油排出用ロジック弁と、第２の油圧管路及び圧油排出用管路の間の流路を開閉する第２の圧油排出用ロジック弁と、パイロット圧を第１の圧油供給用ロジック弁に絞りを介して付与したりその付与を解除したりするように切り換えて第１の圧油供給用ロジック弁を開閉する第１の絞り付きの圧油供給用切換弁と、パイロット圧を第２の圧油供給用ロジック弁に絞りを介して付与したりその付与を解除したりするように切り換えて第２の圧油供給用ロジック弁を開閉する第２の絞り付きの圧油供給用切換弁と、パイロット圧を第１の圧油排出用ロジック弁に絞りを介して付与したりその付与を解除したりするように切り換えて第１の圧油排出用ロジック弁を開閉する第１の絞り付きの圧油排出用切換弁と、パイロット圧を第２の圧油排出用ロジック弁に絞りを介して付与したりその付与を解除したりするように切り換えて第２の圧油排出用ロジック弁を開閉する第２の絞り付きの圧油排出用切換弁とを設け、第１の絞り付きの圧油供給用切換弁で第１の圧油供給用ロジック弁を開き第１の絞り付きの圧油排出用切換弁で第１の圧油排出用ロジック弁を閉じるとともに、第２の絞り付きの圧油供給用切換弁で第２の圧油供給用ロジック弁を閉じ第２の絞り付きの圧油排出用切換弁で第２の圧油排出用ロジック弁を開くことにより、土砂取込み用のシリンダ及び土砂圧送用のピストンを順次前進させ、第２の絞り付きの圧油供給用切換弁で第２の圧油供給用ロジック弁を開き第２の絞り付きの圧油排出用切換弁で第２の圧油排出用ロジック弁を閉じるとともに、第１の絞り付きの圧油供給用切換弁で第１の圧油供給用ロジック弁を閉じ第１の絞り付の圧油排出用切換弁で第１の圧油排出用ロジック弁を開くことにより、土砂取込み用のシリンダ及び土砂圧送用のピストンを順次後退させ、第１の検出器で第１の油圧管路の油圧上昇を検出したときには、第２の絞り付きの圧油供給用切換弁で第２の圧油供給用ロジック弁を開いて圧油供給用管路の圧油をこの第２の圧油供給用ロジック弁から開放状態にある第２の圧油排出用ロジック弁を経て圧油排出用管路に戻すとともに、第１の絞り付きの圧油供給用切換弁で第１の圧油供給用ロジック弁を閉じて第１の油圧管路の油圧を保持した後に、第１の絞り付きの圧油排出用切換弁で第１の圧油排出用ロジック弁を開いて第１の油圧管路の圧油を圧油排出用管路に逃がし、第２の検出器で第２の油圧管路の油圧上昇を検出したときには、第１の絞り付きの圧油供給用切換弁で第１の圧油供給用ロジック弁を開いて圧油供給用管路の圧油をこの第１の圧油供給用ロジック弁から開放状態にある第１の圧油排出用ロジック弁を経て圧油排出用管路に戻すとともに、第２の絞り付きの圧油供給用切換弁で第２の圧油供給用ロジック弁を閉じて第２の油圧管路の油圧を保持した後に、第２の絞り付きの圧油排出用切換弁で第２の圧油排出用ロジック弁を開いて第２の油圧管路の圧油を圧油排出用管路に逃がすようにしたこと、
により達成される。
【００３４】
本発明の管推進機用土砂圧送ポンプの油圧制御装置は、こうした手段を採用していて、第１の検出器で第１の油圧管路の油圧上昇を検出したときに、特に、第１の絞り付きの圧油供給用切換弁で第１の圧油供給用ロジック弁を閉じて第１の油圧管路の油圧を保持した後に、第１の絞り付きの圧油排出用切換弁で第１の圧油排出用ロジック弁を開いて第１の油圧管路の圧油を圧油排出用管路に逃がすようにしているので、第１の油圧管路及び第２の油圧管路をそれぞれ圧油排出用管路及び圧油供給用管路に接続するまでの間に、第１の絞り付きの圧油排出用切換弁の絞りの作用で第１の圧油排出用ロジック弁を徐々に開いて第１の油圧管路の圧油を圧油排出用管路に逃がすことにより、第１の油圧管路の油圧を緩やかに消圧することができる。
【００３５】
同様にして、第２の検出器で第２の油圧管路の油圧上昇を検出したときに、特に、第２の絞り付きの圧油供給用切換弁で第２の圧油供給用ロジック弁を閉じて第２の油圧管路の油圧を保持した後に、第２の絞り付きの圧油排出用切換弁で第２の圧油排出用ロジック弁を開いて第２の油圧管路の圧油を圧油排出用管路に逃がすようにしているので、第１の油圧管路及び第２の油圧管路をそれぞれ圧油供給用管路及び圧油排出用管路に接続するまでの間に、第２の絞り付きの圧油排出用切換弁の絞りの作用で第２の圧油排出用ロジック弁を徐々に開いて第２の油圧管路の圧油を圧油排出用管路に逃がすことにより、第２の油圧管路の圧油を緩やかに消圧することができる。こうしたことから、第１・第２の圧油供給用ロジック弁、第１・第２の圧油排出用ロジック弁、第１・第２の絞り付きの圧油供給用切換弁及び第１・第２の絞り付きの圧油排出用切換弁による油路切換手段を地上側に設置した場合には、地上側と管推進機本体側とを結ぶ油の管路である第１の油圧管路や第２の油圧管路が油路切換手段での油路の切換時に暴れるのを防ぐことができる。
【００３６】
また、第１の検出器で第１の油圧管路の油圧上昇を検出したときに、特に、第２の絞り付きの圧油供給用切換弁で第２の圧油供給用ロジック弁を開いて圧油供給用管路の圧油をこの第２の圧油供給用ロジック弁から開放状態にある第２の圧油排出用ロジック弁を経て圧油排出用管路に戻すようにしているので、第１の油圧管路及び第２の油圧管路をそれぞれ圧油排出用管路及び圧油供給用管路に接続するまでの間に、第２の絞り付きの圧油供給用切換弁の絞りの作用で第２の圧油供給用ロジック弁を徐々に開いて圧油排出用管路に戻すことにより、圧油供給用管路の油圧を緩やかに消圧することができる。
【００３７】
同様にして、第２の検出器で第２の油圧管路の油圧上昇を検出したときに、特に、第１の絞り付きの圧油供給用切換弁で第１の圧油供給用ロジック弁を開いて圧油供給用管路の圧油をこの第１の圧油供給用ロジック弁から開放状態にある第１の圧油排出用ロジック弁を経て圧油排出用管路に戻すようにしているので、第１の油圧管路及び第２の油圧管路をそれぞれ圧油供給用管路及び圧油排出用管路に接続するまでの間に、第１の絞り付きの圧油供給用切換弁の絞りの作用で第１の圧油供給用ロジック弁を徐々に開いて圧油排出用管路に戻すことにより、圧油供給用管路の油圧を緩やかに消圧することができる。こうしたことから、油路切換手段を管推進機本体側に設置しても、地上側と管推進機本体側とを結ぶ油の管路である圧油供給用管路が油路切換手段での油路の切換時に暴れるのを防止することができる。以上のように、本発明の管推進機用土砂圧送ポンプの油圧制御装置によれば、油路切換手段を地上側及び管推進機本体側の何れに設置しても、地上側と管推進機本体側とを結ぶ油の管路が油路切換手段での油路の切換時に暴れるのを防ぐことができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明が実際上どのように具体化されるのかを示す具体化例を図１乃至図４に基づいて説明することにより、本発明の実施の形態を明らかにする。図１は、本発明の具体化例に係る管推進機用土砂圧送ポンプの油圧制御装置を示す油圧回路図、図２は、図１の管推進機用土砂圧送ポンプの油圧制御装置中の油路切換手段を構成する弁の動作の推移及び油圧回路の圧力の推移を示す図、図３は、油路切換手段を地上側に設置した場合の図１と同様の油圧回路図、図４は、油路切換手段を管推進機本体側に設置した場合の図１と同様の油圧回路図である。これらの図において図６と同一の符号を付けた部分は、同図と同等の部分を表すので、詳述しない。
【００３９】
図１の油圧制御装置は、前端が開放された筒状のケーシング４内に摺動可能に嵌挿され前進時に土砂溜めタンク１内の掘削土砂ｓを前端側から取り込む土砂取込み用のシリンダとしての外側シリンダ５と、内側シリンダ６の前端部に設けられて外側シリンダ５内に摺動可能に嵌挿され外側シリンダ５の内部に取り込んだ掘削土砂ｓを前進時に土砂圧送パイプ２に押し込んで圧送する土砂圧送用のピストン６ｂとを備え、ケーシング４に設けられた第１のポートＰ１及び第２のポートＰ２からそれぞれ圧油を供給及び排出することにより、外側シリンダ５を前進させた後に土砂圧送用のピストン６ｂを前進させるとともに、第２のポートＰ２及び第１のポートＰ１からそれぞれ圧油を供給及び排出することにより、外側シリンダ５を後退させた後に土砂圧送用のピストン６ｂを後退させる図５に示したものと同様の管推進機用土砂圧送ポンプを駆動するためのものである。
【００４０】
この油圧制御装置は、こうした管推進機用土砂圧送ポンプを駆動するため、第１のポートＰ１に接続する第１の油圧管路６１と、第２のポートＰ２に接続する第２の油圧管路６２と、油圧ポンプ１１の圧油を供給するための圧油供給用管路６３と、圧油を油タンク１３に排出するための圧油排出用管路６４と、第１の油圧管路６１の油圧上昇を検出して土砂圧送用のピストン６ｂの前進の終了を検出する第１の検出器４１と、第２の油圧管路６２の油圧上昇を検出して土砂圧送用のピストン６ｂの後退の終了を検出する第２の検出器４２とを備え、第１の検出器４１での油圧上昇の検出に基づいて、所定時間経過後に第１の油圧管路６１及び第２の油圧管路６２をそれぞれ圧油排出用管路６４及び圧油供給用管路６３に接続し、第２の検出器４２での油圧上昇の検出に基づいて、所定時間経過後に第１の油圧管路６１及び第２の油圧管路６２をそれぞれ圧油供給用管路６３及び圧油排出用管路６４に接続するように制御するものであり、この点では、図６の従来例の油圧制御装置と変わらない。
【００４１】
このように、図１の油圧制御装置は、管推進機用土砂圧送ポンプの構成要素のうちの土砂圧送用のピストン６ｂの前進及び後退が終了したとき、換言すると、内側シリンダ押進用ピストン６ａの前進及び後退が終了したときに働くものであって、外側シリンダ５の動作とは直接関係をもたない。こうしたことから、図１には、外側シリンダ内５を前進、後退するように摺動する内側シリンダ押進用ピストン６ａを図示することにより、管推進機用土砂圧送ポンプを模式的に表し、この管推進機用土砂圧送ポンプに符号５１を付けている。この図１に示す管推進機用土砂圧送ポンプ５１については、その右側が内側シリンダ押進用ピストン６ａの前進方向（掘削土砂の圧送方向）を意味し、左側が内側シリンダ押進用ピストン６ａの後退方向を意味する。
【００４２】
以上を確認の上、本発明の具体化例に係る管推進機用土砂圧送ポンプの油圧制御装置の特徴的な技術内容について説明する。
【００４３】
２１は第１の油圧管路６１及び圧油供給用管路６３の間の流路を開閉する第１の圧油供給用ロジック弁、２２は第１の油圧管路６１及び圧油排出用管路６４の間の流路を開閉する第１の圧油排出用ロジック弁、２３は第２の油圧管路６２及び圧油供給用管路６３の間の流路を開閉する第２の圧油供給用ロジック弁、２４は第２の油圧管路６２及び圧油排出用管路６４の間の流路を開閉する第２の圧油排出用ロジック弁、２５は第１の油圧管路６１の油圧及び後記第１の絞り付きの圧油供給用切換弁３１を通過する圧油の油圧うちの高い方の油圧を選択して第１の圧油供給用ロジック弁２１の信号受け部にパイロット圧として作用させる第１のシャトル弁、２６は第２の油圧管路６２の油圧及び後記第２の絞り付きの圧油供給用切換弁３３を通過する圧油の油圧うちの高い方の油圧を選択して第２の圧油供給用ロジック弁２３の信号受け部にパイロット圧として作用させる第２のシャトル弁である。
【００４４】
各ロジック弁２１，２２，２３，２４は、信号受け部に作用するパイロット圧と、このパイロット圧に対向するように先端部（図１でいえば下端部）に作用する油圧が同圧のときには、パイロット圧の受圧面積と油圧の受圧面積との差により内部のポペットが図１の下方に付勢されて流路を閉じている。また、信号受け部に作用するパイロット圧が油タンク１３の油圧と同程度の低い圧であるときには、内部のポペットが図１の上方に付勢されて流路を開く。したがって、例えば第１の圧油供給用ロジック弁２１の信号受け部に油タンク１３の油圧が作用したときには、第１の圧油供給用ロジック弁２１は、流路を開いて圧油供給用管路６３内の油圧ポンプ１１の圧油を第１の油圧管路６１に送る。また、図１に示すように、第１の圧油供給用ロジック弁２１の先端部と信号受け部とに少なくとも同程度の圧が作用しているときには、第１の圧油供給用ロジック弁２１は、第１の油圧管路６１と圧油供給用管路６３との間の流路を閉じる。
【００４５】
３１はパイロット圧を第１の圧油供給用ロジック弁２１に絞りを介して付与したりその付与を解除したりするように切り換えて同圧油供給用ロジック弁２１を開閉する第１の絞り付きの圧油供給用切換弁、３２はパイロット圧を第１の圧油排出用ロジック弁２２に絞りを介して付与したりその付与を解除したりするように切り換えて同圧油排出用ロジック弁２２を開閉する第１の絞り付きの圧油排出用切換弁、３３はパイロット圧を第２の圧油供給用ロジック弁２３に絞りを介して付与したりその付与を解除したりするように切り換えて同圧油供給用ロジック弁２３を開閉する第２の絞り付きの圧油供給用切換弁、３４はパイロット圧を第２の圧油排出用ロジック弁２４に絞りを介して付与したりその付与を解除したりするように切り換えて同圧油排出用ロジック弁２４を開閉する第２の絞り付きの圧油排出用切換弁である。
【００４６】
なお、１５は圧油排出用管路６４で油タンク１３に戻される作動油中の夾雑物を除去するリターンフィルタであり、４３は圧油供給用管路６３の油圧を検出するための第３の検出器である。この第３の検出器４３は、第１の検出器４１及び第２の検出器４２とは異なり、その検出結果に基づいて土砂圧送ポンプの制御を行うものではなく、本油圧制御装置にとって不可欠のものではない。
【００４７】
各絞り付きの圧油供給用切換弁３１，３３及び各圧油排出用切換弁３２，３４は、励磁（信号受け部のソレノイドの付勢）により位置が切り換えられる電磁式の切換弁であり、何れも圧油の流入側及び流出側のポートに図示のように絞りが付設されている。第１の絞り付きの圧油供給用切換弁３１及び第２の絞り付きの圧油供給用切換弁３３は、通常時は、何れも図１のように右位置に切り換えられて流路を圧油供給用管路６３側に連通している。その結果、圧油供給用管路６３の油圧が第１の圧油供給用ロジック弁２１及び第２の圧油供給用ロジック弁２３にパイロット圧として付与されている。その場合、圧油供給用管路６３の油圧が第１の圧油供給用ロジック弁２１及び第２の圧油供給用ロジック弁２３にそれぞれ第１のシャトル弁２５及び第２のシャトル弁２６を介して付与されるため、第１の油圧管路６１及び第２の油圧管路６２の何れかの油圧が圧油供給用管路６３の油圧よりも高いときには、その高い方の油圧が圧油供給用ロジック弁２１，２３中の対応する何れかの弁にパイロット圧として付与される。
【００４８】
また、第１の絞り付きの圧油供給用切換弁３１及び第２の絞り付きの圧油供給用切換弁３３は、何れも、励磁されたときに左位置に切り換えられて流路を圧油排出用管路６４側に連通する。その結果、第１の圧油供給用ロジック弁２１及び第２の圧油供給用ロジック弁２３に付与されていたパイロット圧が油タンク１３に逃がされて、これらの各圧油供給用ロジック弁２１，２３へのパイロット圧の付与が解除される。
【００４９】
第１の絞り付きの圧油排出用切換弁３２及び第２の絞り付きの圧油排出用切換弁３４は、通常時は、何れも図１のように左位置に切り換えられて流路をそれぞれ第１の油圧管路６１側及び第２の油圧管路６２側に連通している。その結果、第１の油圧管路６１及び第２の油圧管路６２の油圧がそれぞれ第１の圧油排出用ロジック弁２２及び第２の圧油排出用ロジック弁２４にパイロット圧として付与されている。また、第１の絞り付きの圧油排出用切換弁３２及び第２の絞り付きの圧油排出用切換弁３４は、何れも、励磁されたときに右位置に切り換えられて流路を圧油排出用管路６４側に連通する。その結果、第１の圧油排出用ロジック弁２２及び第２の圧油排出用ロジック弁２４に付与されていたパイロット圧が油タンク１３に逃がされて、これらの各圧油排出用ロジック弁２２，２４へのパイロット圧の付与が解除される。
【００５０】
以上述べた管推進機用土砂圧送ポンプの油圧制御装置の作用効果について説明する。
【００５１】
まず、管推進機用土砂圧送ポンプを駆動するときの本油圧制御装置の基本的な動作について説明する。外側シリンダ５及び土砂圧送用のピストン６ｂを前進させるための土砂圧送ポンプの前進工程を実施するときには、第１の絞り付きの圧油供給用切換弁３１を励磁することにより左位置に切り換えて第１の圧油供給用ロジック弁２１を開き、第１の絞り付きの圧油排出用切換弁３２の励磁を解除することにより左位置に切り換えて第１の圧油排出用ロジック弁２２を閉じるとともに、第２の絞り付きの圧油供給用切換弁３３の励磁を解除することにより右位置に切り換えて第２の圧油供給用ロジック弁２３を閉じ、第２の絞り付きの圧油排出用切換弁３４を励磁することにより右位置に切り換えて第２の圧油排出用ロジック弁２４を開く。本油圧制御装置は、こうした動作を行うことにより、図６の従来例の油圧制御装置と同様、外側シリンダ５を前進させ、その前進終了後に土砂圧送用のピストン６ｂを前進させる。
【００５２】
また、こうした土砂圧送ポンプの前進工程の終了後に、外側シリンダ５及び土砂圧送用のピストン６ｂを後退させるための土砂圧送ポンプの後退工程を実施するときには、第２の絞り付きの圧油供給用切換弁３３を励磁することにより左位置に切り換えて第２の圧油供給用ロジック弁２３を開き、第２の絞り付きの圧油排出用切換弁３４の励磁を解除することにより左位置に切り換えて第２の圧油排出用ロジック弁２４を閉じるとともに、第１の絞り付きの圧油供給用切換弁３１の励磁を解除することにより右位置に切り換えて第１の圧油供給用ロジック弁２１を閉じ、第１の絞り付の圧油排出用切換弁３２を励磁することにより右位置に切り換えて第１の圧油排出用ロジック弁２２を開く。本油圧制御装置は、こうした動作を行うことにより、図６の従来例の油圧制御装置と同様、外側シリンダ５を後退させ、その後退終了後に土砂圧送用のピストン６ｂを後退させる。
【００５３】
次に、この油圧制御装置で土砂圧送ポンプを制御する過程を、図２に示す土砂圧送ポンプの動作の推移に沿って具体的に説明する。なお、図２では、第１の絞り付きの圧油供給用切換弁３１の動作を「３１電磁弁動作」と表示し、第１の絞り付の圧油排出用切換弁３２の動作を「３２電磁弁動作」、第２の絞り付きの圧油供給用切換弁３３の動作を「３３電磁弁動作」、第２の絞り付の圧油排出用切換弁３４の動作を「３４電磁弁動作」と表示している。また、第１の検出器４１の検出圧力値を「４１圧力値」と略記し、第２の検出器４２の検出圧力値を「４２圧力値」、第３の検出器４３の検出圧力値を「４３圧力値」と略記している。
【００５４】
イ）Ａ時点までの動作
この動作は、土砂圧送ポンプの後退工程における油圧制御装置の動作である。この土砂圧送ポンプの後退工程では、図２に示すように、第１の絞り付の圧油排出用切換弁３２及び第２の絞り付きの圧油供給用切換弁３３を励磁することにより、第１の圧油排出用ロジック弁２２及び第２の圧油供給用ロジック弁２３を開放している。このとき、その他の切換弁である第１の絞り付きの圧油供給用切換弁３１及び第２の絞り付の圧油排出用切換弁３４は、励磁されていない状態にあり、その結果、第１の圧油供給用ロジック弁２１及び第２の圧油排出用ロジック弁２４は、閉鎖している。
【００５５】
この土砂圧送ポンプの後退工程における土砂圧送用のピストン６ｂの後退終了時点付近すなわち図２のＡ時点近付では、第２の油圧管路６２の油圧を検出するための第２の検出器４２の検出圧力値及び圧油供給用管路６３の油圧を検出するための第３の検出器４３の検出圧力値が図２に示すように上昇する。これに対して、第１の油圧管路６１の油圧を検出するための第１の検出器４１の検出圧力値は、終始、油タンク１３の圧力まで低下している。
【００５６】
ロ）Ａ時点からＢ時点までの動作
第２の油圧管路６２の油圧上昇を第２の検出器４２で検出したときには、図２に示すように第１の絞り付きの圧油供給用切換弁３１を励磁することにより第１の圧油供給用ロジック弁２１を開いて、Ａ時点まで第２の油圧管路６２に供給されていた圧油供給用管路６３の圧油を、この第１の圧油供給用ロジック弁２１から前記イ）で開放状態にある第１の圧油排出用ロジック弁２２を経て圧油排出用管路６４に戻す。その場合、第１の絞り付きの圧油供給用切換弁３１の絞りの作用で第１の圧油供給用ロジック弁２１を徐々に開いて圧油排出用管路６４に戻すため、圧油供給用管路６３の油圧は、図２の「４３圧力値」の欄に示すように徐々に低下して油タンク１３の圧力まで下がることとなり、圧油供給用管路６３の油圧を緩やかに消圧することができる。
【００５７】
また、前記のように第１の絞り付きの圧油供給用切換弁３１を励磁するのと同時に、前記イ）で励磁されていた第２の絞り付きの圧油供給用切換弁３３を、励磁を解除することにより右位置に切り換える。そうすると、圧油供給用管路６３の圧油が第２の絞り付きの圧油供給用切換弁３３を通過し、この通過する圧油の油圧及び第２の油圧管路６２の油圧うちの高い方の油圧が第２のシャトル弁２６で選択されて第２の圧油供給用ロジック弁２３にパイロット圧として作用してこの圧油供給用ロジック弁２３を閉じる。図１の例では、こうした手段を採用することにより第２の油圧管路６２の自己圧で第２の圧油供給用ロジック弁２３を閉鎖できるようにしているため、この圧油供給用ロジック弁２３が逆止弁の機能も果たし、圧油供給用管路６３の油圧の消圧時において第２の油圧管路６２内の油圧が圧油供給用管路６３に逆流するのを確実に防ぐことができる。
【００５８】
こうして第２の圧油供給用ロジック弁２３を閉じると、前記イ）で第２の圧油排出用ロジック弁２４を閉鎖していることと相俟って、第２の油圧管路６２の油圧を、図２の「４２圧力値」の欄に示すように十分な値に保持し、土砂圧送ポンプが自由に運動しないようにする。第２の絞り付きの圧油供給用切換弁３３の励磁を解除する場合、ここに示す例では、第１の絞り付きの圧油供給用切換弁３１を励磁するのと同時に励磁を解除するようにしているが、Ａ時点からＣ時点までの間の適当な時点で解除するようにすることもできる。
【００５９】
ハ）Ｂ時点からＣ時点までの動作
このＢ時点からＣ時点までの時間帯では、特に制御指令は発せられないが、第１の圧油供給用ロジック弁２１の開動作の終了により圧油排出用管路６４への圧油供給用管路６３の接続を終了していて、第３の検出器４３の検出圧力値が油タンク圧１３の圧力と等しい無負荷圧力になっている。したがって、油圧ポンプ１１は、完全な無負荷状態で運転されていて無駄なエネルギーを消費しない。Ｂ時点は、このように油圧ポンプ１１を完全な無負荷状態で運転する開始点である。第２の油圧管路６２の油圧が設定値まで上昇したことを第２の検出器４２で検出した後に設定した時間経過するＣ時点までの間は、第２の油圧管路６２の油圧を十分な値に保つことにより土砂圧送用のピストン６ｂを不動の状態に保持する。
【００６０】
ニ）Ｃ時点からＤ時点までの動作
第２の油圧管路６２の油圧上昇を第２の検出器４２で検出した後に設定した時間経過したＣ時点では、第２の絞り付きの圧油排出用切換弁３４を励磁することにより第２の圧油排出用ロジック弁２４を開いて第２の油圧管路６２の圧油を圧油排出用管路６４に逃がす。その場合、第２の絞り付きの圧油排出用切換弁３４の絞りの作用で第２の圧油排出用ロジック弁２４を徐々に開いて圧油排出用管路６４に逃がすため、第２の油圧管路６２の油圧は、図２の「４２圧力値」の欄に示すように徐々に低下して油タンク１３の圧力まで下がることとなり、第２の油圧管路６２の油圧を緩やかに消圧することができる。こうして第２の油圧管路６２の油圧が油タンク１３の圧力まで下がった状態を第２の検出器４２で検出するか、又は第２の油圧管路６２の油圧の消圧時間を予め推定して設定しておくことによりＤ時点を定める。
【００６１】
ホ）Ｄ時点からＥ時点までの動作
Ｄ時点は、土砂圧送ポンプの前進工程を実施するための制御指令を発する開始点である。このＤ時点では、第１の絞り付の圧油排出用切換弁３２の励磁を解除することにより第１の圧油排出用ロジック弁２２を閉じる。このとき、第１の圧油供給用ロジック弁２１及び第２の圧油排出用ロジック弁２４は、既述の工程ですでに開放されており、第２の圧油供給用ロジック弁２３は、既述の工程ですでに閉鎖されているので、第１の油圧管路６１への圧油供給用管路６３の接続及び圧油排出用管路６４への第２の油圧管路６２の接続が完了して、圧油供給用管路６３の圧油を第１の油圧管路６１に供給するとともに第２の油圧管路６２の圧油を圧油排出用管路６４に排出する。そうすると、第１の油圧管路６１の油圧を、土砂圧送ポンプを駆動できる圧力値にまで上昇させ、外側シリンダ５を前進させた後に土砂圧送用のピストン６ｂを前進させる。その場合、第１の絞り付きの圧油排出用切換弁３２の絞りの作用で第１の圧油排出用ロジック弁２２を徐々に閉じるため、第１の油圧管路６１及び圧油供給用管路６３の油圧は、図２の「４１圧力値」及び「４３圧力値」から明らかように徐々に上昇することとなり、これらの管路６１，６３の油圧を緩やかに昇圧することができる。
【００６２】
ヘ）Ｅ時点からＦ時点までの動作
この動作は、土砂圧送ポンプの前進工程における油圧制御装置の動作である。この土砂圧送ポンプの前進工程では、図２に示すように、第１の絞り付の圧油供給用切換弁３１及び第２の絞り付きの圧油排出用切換弁３４は、励磁状態で第１の圧油供給用ロジック弁２１及び第２の圧油排出用ロジック弁２４を開放しており、第１の絞り付きの圧油排出用切換弁３２及び第２の絞り付の圧油供給用切換弁３３は、励磁されていない状態にあって第１の圧油排出用ロジック弁２２及び第２の圧油供給用ロジック弁２３を閉鎖している。この土砂圧送ポンプの前進工程における土砂圧送用のピストン６ｂの前進終了時点付近すなわち図２のＦ時点近付では、第１の油圧管路６１の油圧である第１の検出器４１の検出圧力値及び圧油供給用管路６３の油圧である第３の検出器４３の検出圧力値が図２に示すように上昇する。これに対して、第２の油圧管路６２の油圧である第２の検出器４２の検出圧力値は、終始、油タンク１３の圧力まで低下している。
【００６３】
ト）Ｆ時点からＧ時点までの動作
第１の油圧管路６１の油圧上昇を第１の検出器４１で検出したときには、図２に示すように第２の絞り付きの圧油供給用切換弁３３を励磁することにより第２の圧油供給用ロジック弁２３を開いて、Ｆ時点まで第１の油圧管路６１に供給されていた圧油供給用管路６３の圧油を、この第２の圧油供給用ロジック弁２３から前記ヘ）で開放状態にある第２の圧油排出用ロジック弁２４を経て圧油排出用管路６４に戻す。その場合、第２の絞り付きの圧油供給用切換弁３３の絞りの作用で第２の圧油供給用ロジック弁２３を徐々に開いて圧油排出用管路６４に戻すため、圧油供給用管路６３の油圧は、図２の「４３圧力値」の欄に示すように徐々に低下して油タンク１３の圧力まで下がることとなり、圧油供給用管路６３の油圧を緩やかに消圧することができる。
【００６４】
また、前記のように第２の絞り付きの圧油供給用切換弁３３を励磁するのと同時に、前記ヘ）で励磁されていた第１の絞り付きの圧油供給用切換弁３１を、励磁を解除することにより右位置に切り換える。そうすると、圧油供給用管路６３の圧油が第１の絞り付きの圧油供給用切換弁３１を通過し、この通過する圧油の油圧及び第１の油圧管路６１の油圧うちの高い方の油圧が第１のシャトル弁２５で選択されて第１の圧油供給用ロジック弁２１にパイロット圧として作用してこの圧油供給用ロジック弁２１を閉じる。図１の例では、こうした手段を採用することにより第１の油圧管路６１の自己圧で第１の圧油供給用ロジック弁２１を閉鎖できるようにしているため、この圧油供給用ロジック弁２１が逆止弁の機能も果たし、圧油供給用管路６３の油圧の消圧時において第１の油圧管路６１内の油圧が圧油供給用管路６３に逆流するのを確実に防ぐことができる。
【００６５】
こうして第１の圧油供給用ロジック弁２１を閉じると、前記ヘ）で第１の圧油排出用ロジック弁２２を閉鎖していることと相俟って、第１の油圧管路６１の油圧を、図２の「４１圧力値」の欄に示すように十分な値に保持し、土砂圧送ポンプが自由に運動しないようにする。第１の絞り付きの圧油供給用切換弁３１の励磁を解除する場合、ここに示す例では、第２の絞り付きの圧油供給用切換弁３３を励磁するのと同時に励磁を解除するようにしているが、Ｆ時点からＨ時点までの間の適当な時点で解除するようにすることもできる。
【００６６】
チ）Ｇ時点からＨ時点までの動作
このＧ時点からＨ時点までの時間帯では、特に制御指令は発せられないが、第３の圧油供給用ロジック弁２３の開動作の終了により圧油排出用管路６４への圧油供給用管路６３の接続を終了していて、第３の検出器４３の検出圧力値が油タンク圧１３の圧力と等しい無負荷圧力になっている。したがって、油圧ポンプ１１は、完全な無負荷状態で運転されていて無駄なエネルギーを消費しない。Ｇ時点は、このように油圧ポンプ１１を完全な無負荷状態で運転する開始点である。第１の油圧管路６１の油圧が設定値まで上昇したことを第１の検出器４１で検出した後に設定した時間経過するＨ時点までの間は、第１の油圧管路６１の油圧を十分な値に保つことにより土砂圧送用のピストン６ｂを不動の状態に保持する。
【００６７】
リ）Ｈ時点からＩ時点までの動作
第１の油圧管路６１の油圧上昇を第１の検出器４１で検出した後に設定した時間経過したＨ時点では、第１の絞り付きの圧油排出用切換弁３２を励磁することにより第１の圧油排出用ロジック弁２２を開いて第１の油圧管路６１の圧油を圧油排出用管路６４に逃がす。その場合、第１の絞り付きの圧油排出用切換弁３２の絞りの作用で第１の圧油排出用ロジック弁２２を徐々に開いて圧油排出用管路６４に逃がすため、第１の油圧管路６１の油圧は、図２の「４１圧力値」の欄に示すように徐々に低下して油タンク１３の圧力まで下がることとなり、第１の油圧管路６１の油圧を緩やかに消圧することができる。こうして第１の油圧管路６１の油圧が油タンク１３の圧力まで下がった状態を第１の検出器４１で検出するか、又は第１の油圧管路６１の油圧の消圧時間を予め推定して設定しておくことによりＩ時点を定める。
【００６８】
ヌ）Ｉ時点からＪ時点までの動作
Ｉ時点は、土砂圧送ポンプの後退工程を実施するための制御指令を発する開始点である。このＩ時点では、第２の絞り付の圧油排出用切換弁３４の励磁を解除することにより第２の圧油排出用ロジック弁２４を閉じる。このとき、第１の圧油排出用ロジック弁２２及び第２の圧油供給用ロジック弁２３は、既述の工程ですでに開放されており、第１の圧油供給用ロジック弁２１は、既述の工程ですでに閉鎖されているので、第２の油圧管路６２への圧油供給用管路６３の接続及び圧油排出用管路６４への第１の油圧管路６１の接続が完了して、圧油供給用管路６３の圧油を第２の油圧管路６２に供給するとともに第１の油圧管路６１の圧油を圧油排出用管路６４に排出する。そうすると、第２の油圧管路６２の油圧を、土砂圧送ポンプを駆動できる圧力値にまで上昇させ、外側シリンダ５を後退させた後に土砂圧送用のピストン６ｂを後退させる。その場合、第２の絞り付きの圧油排出用切換弁３４の絞りの作用で第２の圧油排出用ロジック弁２４を徐々に閉じるため、第２の油圧管路６２及び圧油供給用管路６３の油圧は、図２の「４２圧力値」及び「４３圧力値」から明らかように徐々に上昇することとなり、これらの管路６２，６３の油圧を緩やかに昇圧することができる。
【００６９】
ル）Ｊ時点以降の動作
最初に述べたイ）の動作の動作に戻って、以後、このイ）の動作からヌ）の動作を順次行う。そして、こうした動作を反復して管推進機用土砂圧送ポンプの前進工程及び後退工程を繰り返すことにより、土砂溜めタンク１の掘削土砂ｓを土砂圧送パイプ２を通じて圧送する。以上述べた例では、ロジック弁２１，２２，２３，２４を閉鎖させるためのパイロット圧として、油圧管路６１，６２の油圧や圧油供給用管路６３の油圧を利用しているが、こうしたパイロット圧は、パイロット圧発生専用の油圧ポンプを別途設けてこの専用の油圧ポンプで生成するようにしてもよい。
【００７０】
この管推進機用土砂圧送ポンプの油圧制御装置は、以上のような動作を行うので、第１・第２の圧油供給用ロジック弁２１，２３、第１・第２の圧油排出用ロジック弁２２，２４、第１・第２の絞り付きの圧油供給用切換弁３１，３３及び第１・第２の絞り付きの圧油排出用切換弁３２，３４で構成された油路切換手段を、地上側及び管推進機本体側の何れの側に設置した場合でも、地上側と管推進機本体側とを結ぶ油の管路が油路切換手段での油路の切換時に暴れるのを防ぐことができる。
【００７１】
この点について説明すると、図３は、図１の管推進機用土砂圧送ポンプの油圧制御装置において、油路切換手段を、地上ユニットとして油圧ポンプ１１や油タンク１３等と共に地上側に設置した場合の態様を示すものであり、図中、油圧制御バルブ２０が油路切換手段に相当している。このように油路切換手段としての油圧制御バルブ２０を地上側に設置した場合には、第１の油圧管路６１や第２の油圧管路６２が地上側と管推進機本体側とを結ぶ油圧ホースによる油の管路となり、この油圧ホースの暴れを防ぐには、油圧制御バルブ２０での油路の切換時に両油圧管路６１，６２内の油圧を緩やかに消圧することが必要になる。
【００７２】
こうした要求に対応して、本油圧制御装置では、図２のＦ〜Ｉの動作に示すように、第１の検出器４１で第１の油圧管路６１の油圧上昇を検出したときに、特に、第１の絞り付きの圧油供給用切換弁３１で第１の圧油供給用ロジック弁２１を閉じて第１の油圧管路６１の油圧を保持した後に、第１の絞り付きの圧油排出用切換弁３２で第１の圧油排出用ロジック弁２２を開いて第１の油圧管路６１の圧油を圧油排出用管路６４に逃がすようにしている。そのため、第１の油圧管路６１及び第２の油圧管路６２をそれぞれ圧油排出用管路６４及び圧油供給用管路６３に接続するまでの間に、前記リ）で説明したように、第１の絞り付きの圧油排出用切換弁３２の絞りの作用で第１の圧油排出用ロジック弁２２を徐々に開いて第１の油圧管路６１の圧油を圧油排出用管路６４に逃がすことにより、第１の油圧管路６１の油圧を緩やかに消圧することができる。
【００７３】
また、本油圧制御装置では、図２のＡ〜Ｄの動作に示すように、第２の検出器４２で第２の油圧管路６２の油圧上昇を検出したときに、特に、第２の絞り付きの圧油供給用切換弁３３で第２の圧油供給用ロジック弁２３を閉じて第２の油圧管路６２の油圧を保持した後に、第２の絞り付きの圧油排出用切換弁３４で第２の圧油排出用ロジック弁２４を開いて第２の油圧管路６２の圧油を圧油排出用管路６４に逃がすようにしている。そのため、第１の油圧管路６１及び第２の油圧管路６２をそれぞれ圧油供給用管路６３及び圧油排出用管路６４に接続するまでの間に、前記ニ）で説明したように、第２の絞り付きの圧油排出用切換弁３４の絞りの作用で第２の圧油排出用ロジック弁２４を徐々に開いて第２の油圧管路６２の圧油を圧油排出用管路６４に逃がすことにより、第２の油圧管路６２の圧油を緩やかに消圧することができる。
【００７４】
こうしたことから、本油圧制御装置によれば、油圧制御バルブ２０を図３のように地上側に設置した場合には、地上側と管推進機本体側とを結ぶ油の管路である第１の油圧管路６１や第２の油圧管路６２が油圧制御バルブ２０での油路の切換時に暴れるのを防ぐことができる。
【００７５】
図４は、図１の管推進機用土砂圧送ポンプの油圧制御装置において、油路切換手段である油圧制御バルブ２０を管推進機本体側に設置した場合の態様を示すものである。このように油路切換手段としての油圧制御バルブ２０を管推進機本体側に設置した場合には、圧油供給用管路６３や圧油排出用管路６４が地上側と管推進機本体側とを結ぶ油圧ホースによる油の管路となり、油圧制御バルブ２０での油路の切換時に油圧ホースが暴れないようにするには、特に圧油供給用管路６３内の油圧を緩やかに消圧することが必要になる。
【００７６】
こうした要求に対応して、本油圧制御装置では、前記ト）の前段で説明したように、第１の検出器４１で第１の油圧管路６１の油圧上昇を検出したときに、特に、第２の絞り付きの圧油供給用切換弁３３で第２の圧油供給用ロジック弁２３を開いて、圧油供給用管路６３の圧油をこの第２の圧油供給用ロジック弁２３から前工程で開放状態にある第２の圧油排出用ロジック弁２４を経て圧油排出用管路６４に戻すようにしている。そのため、第１の油圧管路６１及び第２の油圧管路６２をそれぞれ圧油排出用管路６４及び圧油供給用管路６３に接続するまでの間に、第２の絞り付きの圧油供給用切換弁３３の絞りの作用で第２の圧油供給用ロジック弁２３を徐々に開いて圧油排出用管路に戻すことにより、圧油供給用管路６３の油圧を緩やかに消圧することができる。
【００７７】
また、本油圧制御装置では、前記ロ）の前段で説明したように、第２の検出器４２で第２の油圧管路６２の油圧上昇を検出したときに、特に、第１の絞り付きの圧油供給用切換弁３１で第１の圧油供給用ロジック弁２１を開いて圧油供給用管路の圧油をこの第１の圧油供給用ロジック弁２１から前工程で開放状態にある第１の圧油排出用ロジック弁２２を経て圧油排出用管路６４に戻すようにしている。そのため、第１の油圧管路６１及び第２の油圧管路６２をそれぞれ圧油供給用管路６３及び圧油排出用管路６４に接続するまでの間に、第１の絞り付きの圧油供給用切換弁３１の絞りの作用で第１の圧油供給用ロジック弁２１を徐々に開いて圧油排出用管路６４に戻すことにより、圧油供給用管路６３の油圧を緩やかに消圧することができる。
【００７８】
こうしたことから、本油圧制御装置によれば、油圧制御バルブ２０を図４のように管推進機本体側に設置しても、地上側と管推進機本体側とを結ぶ油の管路である圧油供給用管路２３が油圧制御バルブ２０での油路の切換時に暴れるのを防止することができる。以上のように、本油圧制御装置によれば、油路切換手段としての油圧制御バルブ２０を地上側及び管推進機本体側の何れに設置しても、地上側と管推進機本体側とを結ぶ油の管路が油圧制御バルブ２０での油路の切換時に暴れるのを防ぐことができる。
【００７９】
こうした効果を発揮することに加え、前記ホ）の説明から分かるように、土砂圧送ポンプの前進工程の開始時に、第１の絞り付きの圧油排出用切換弁３２の絞りの作用で第１の圧油排出用ロジック弁２２を徐々に閉じることにより、第１の油圧管路６１や圧油供給用管路６３の油圧を瞬間的に上昇させることなく緩やかに昇圧することができて、これらの油の管路６１，６３の圧油の流量を円滑に制御することができる。一方、土砂圧送ポンプの後退工程の開始時には、前記ヌ）の説明から分かるように、第２の絞り付きの圧油排出用切換弁３４の絞りの作用で第２の圧油排出用ロジック弁２４を徐々に閉じることにより、第２の油圧管路６２や圧油供給用管路６３の油圧を瞬間的に上昇させることなく緩やかに昇圧することができて、これらの油の管路６２，６３の圧油の流量を円滑に制御することができる。さらに、前記ハ）やチ）の説明から分かるように、土砂圧送ポンプの前進工程と後退工程の相互の切換を行う過渡期に、油圧ポンプ１１を無負荷状態で運転することができて、無駄なエネルギーを消費するようなことがない。
【００８０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明は、「課題を解決するための手段」の項に示した手段を採用しているので、本発明の管推進機用土砂圧送ポンプの油圧制御装置では、土砂圧送ポンプを前進工程及び後退工程へ移行させるように油路を切り換える油路切換手段を地上側及び管推進機本体側の何れに設置しても、地上側と管推進機本体側とを結ぶ油の管路が油路切換手段での油路の切換時に暴れるのを防ぐことができる。その結果、管推進機用土砂圧送ポンプの油圧制御装置の利用範囲を拡大することができてこれを有効に利用することができる。
【００８１】
加えて、土砂圧送ポンプの前進工程及び後退工程の開始時に、それぞれ第１の油圧管路や圧油供給用管路及び第２の油圧管路や圧油供給用管路の油圧を瞬間的に上昇させることなく緩やかに昇圧することができて、これらの油の管路の圧油の流量を円滑に制御することができる。また、土砂圧送ポンプの前進工程と後退工程の相互の切換を行う過渡期に、油圧ポンプを無負荷状態で運転することができて、無駄なエネルギーを消費するようなことがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の具体化例に係る管推進機用土砂圧送ポンプの油圧制御装置を示す油圧回路図である。
【図２】図１の管推進機用土砂圧送ポンプの油圧制御装置中の油路切換手段を構成する弁の動作の推移及び油圧回路の圧力の推移を示す図である。
【図３】油路切換手段を地上側に設置した場合の図１と同様の油圧回路図である。
【図４】油路切換手段を管推進機本体側に設置した場合の図１と同様の油圧回路図である。
【図５】管推進機用土砂圧送装置を駆動するプロセスを説明するための一般的な管推進機用土砂圧送ポンプの周辺の縦断面図である。
【図６】図５に示した管推進機用土砂圧送ポンプの従来例の油圧制御装置の油圧回路図である。
【符号の説明】
１ 土砂溜めタンク
２ 土砂圧送パイプ
４ ケーシング
５ 外側シリンダ
６ 内側シリンダ
６ｂ 土砂圧送用のピストン
１１ 油圧ポンプ
１３ 油タンク
２１ 第１の圧油供給用ロジック弁
２２ 第１の圧油排出用ロジック弁
２３ 第２の圧油供給用ロジック弁
２４ 第２の圧油排出用ロジック弁
３１ 第１の絞り付きの圧油供給用切換弁
３２ 第１の絞り付きの圧油排出用切換弁
３３ 第２の絞り付きの圧油供給用切換弁
３４ 第２の絞り付きの圧油排出用切換弁
４１ 第１の検出器
４２ 第２の検出器
６１ 第１の油圧管路
６２ 第２の油圧管路
６３ 圧油供給用管路
６４ 圧油排出用管路
Ｐ１ 第１のポート
Ｐ２ 第２のポート
Ｒ１ 第１の油室
Ｒ２ 第２の油室
Ｒ３ 第３の油室
Ｒ４ 第４の油室
【発明の属する技術分野】
本発明は、土砂取り込み手段と土砂押し込み手段とを有する土砂圧送ポンプを用いて、土砂溜めタンクの掘削土砂を土砂取込み用のシリンダとしての外側シリンダに取り込んだ後にこの取り込んだ掘削土砂を土砂圧送パイプに押し込んで圧送する管推進機用土砂圧送装ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
管を地中に埋設する工法として、管推進工法が従来から知られている。この管推進工法では、前方にカッタを設けた管推進機本体の後方にヒューム管等で形成した埋設管を順次連結し、これらの埋設管を発進立坑内の元押しジャッキで推進しながら前方の地山をカッタで掘削して管推進機本体で地山内を掘進するとともに、各埋設管を順次地中に押し込んで埋設して行く方法が通常用いられている。管推進機は、こうした管推進工法を実施するため、管推進機本体と元押しジャッキとで構成された装置である。カッタで掘削した掘削土砂は、管推進機本体や埋設管の内部に取り込んで地上に排出するが、その掘削土砂の排土方式には、スクリューオーガ排土方式、泥水方式等の流体輸送排土方式、吸引（バキューム）排土方式、圧送排土方式等の種々の方式がある。
【０００３】
本発明は、こうした排土方式のうち圧送排土方式を用いた管推進機について土砂圧送ポンプの制御装置を改良しようとするものである。この圧送排土方式を用いた管推進機では、管推進機本体で地山を掘進する際、カッタで掘削した掘削土砂にベントナイト溶液等の粘性付与材を注入、撹拌混合して塑性流動性のある泥土を生成する。そして、こうして生成された泥土は、管推進機本体の外周側を通過し、一部が管推進機本体後方の埋設管の外周側に導かれるとともに、残りが管推進機本体乃至は埋設管の内部に設置した土砂溜めタンクに送り込まれて一時的に溜められる。
【０００４】
このように、掘削土砂は、泥土として土砂溜めタンクに溜められるが、その土砂溜めタンクの掘削土砂は、後述する土砂圧送ポンプにより、埋設管内部に敷設した土砂圧送パイプを通じて地上に圧送する。圧送排土方式を用いた管推進機では、塑性流動性のある泥土を埋設管の外周側に導くようにしているため、管推進時における埋設管外周面と周辺地山との摩擦抵抗を低減して埋設管の貫入抵抗を軽減することができるという利点がある。こうした圧送排土方式の管推進機は、人が入れないような小口径の管を地中に埋設する小口径管推進機に多用されていて、これまで好結果を収めている。
【０００５】
本発明は、こうした圧送排土方式の管推進機に用いられる土砂圧送ポンプの土砂取込み用のシリンダや土砂圧送用のピストンを所定のプロセスで駆動するための制御装置を改良しようとするものである。そこで、後述する本発明の技術内容の理解を容易にするため、図５及び図６に基づき、従来から一般的に知られている管推進機用土砂圧送ポンプ及びその制御装置について概説する。図５は、管推進機用土砂圧送装置を駆動するプロセスを説明するための一般的な管推進機用土砂圧送ポンプの周辺の縦断面図、図６は、図５に示した管推進機用土砂圧送ポンプの従来例の油圧制御装置の油圧回路図である。
【０００６】
まず、図５及び図６に基づき、従来の一般的な管推進機用土砂圧送ポンプについて説明する。なお、この種の管推進機用土砂圧送ポンプは、例えば、特開昭５９ー５１１７１号公報や後述する特開平４−３６０９２０号公報に開示されているので、その詳細については、これらの公報を参照されたい。
【０００７】
これらの図において、１は側壁１ａで仕切られて形成され泥土化した掘削土砂ｓを一時的に溜める土砂溜めタンク、１ｂは側壁１ａの開口部周辺に設けられこの開口部に当接する後記外側シリンダ５の前端部５ｂをシールする環状のシール部材、１ｃは土砂溜めタンク１に設けられ管推進機本体の外周側を通過した泥土状の掘削土砂が導かれる土砂吸込み口、２は土砂溜めタンク１の掘削土砂ｓを土砂圧送ポンプで地上に圧送する管路となる土砂圧送パイプ、３は側壁１ａと側壁３ａとで仕切られて形成され外側シリンダ５と後記土砂圧送ピストン６ｂとの摺動面を潤滑するための潤滑油を貯溜する油タンク、４は前端を開放し後端部に底部を設けた筒状のケーシングである。
【０００８】
土砂溜めタンク１は、通常は管推進機本体の内部に設置され、場合によっては埋設管の内部にも設置される。土砂圧送パイプ２は、側壁１ａの開口部に開口するように取り付けられ埋設管内に固定されて敷設される。土砂圧送パイプ２は、埋設管と同様、継ぎ足されて発進立坑内に導かれる。ケーシング４は、土砂溜めタンク１と同様、管推進機本体又は埋設管２の内部に設置して固定される。
【０００９】
５はケーシング４内に摺動可能に嵌挿されて前進及び後退するように油圧で駆動される土砂取込み用のシリンダとしての外側シリンダ、５ａは外側シリンダ５の後端部をなす外側シリンダ押進用ピストン、６は外側シリンダ５内に摺動可能に嵌挿されて前進及び後退するように油圧で駆動される内側シリンダ、６ａは内側シリンダ６の後端部をなす内側シリンダ押進用ピストン、６ｂは外側シリンダ５内に摺動可能に嵌挿されて外側シリンダ５に取り込まれた掘削土砂ｓを前進時に土砂圧送パイプ２に押し込んで圧送する内側シリンダ６の土砂圧送用のピストン、７は内側シリンダ押進用ピストン６ａのストッパである。
【００１０】
外側シリンダ５は、前端部に開口を有し、前進時にその開口から土砂溜めタンク１内の掘削土砂ｓを内部に取り込み、前進終了時に環状のシール部材１ｂに当接して土砂圧送パイプ２に接続される。図には明示していないが、外側シリンダ５の後端部の外側シリンダ押進用ピストン５ａは、実際には外側シリンダ５の他の円筒部よりも大径に形成しており、これにより、同円筒部の外周面とケーシング４の内周面の間に、第２の油室Ｒ２となる環状間隙を形成している。土砂圧送用のピストン６ｂは、内側シリンダ６の前端部に設けられて外側シリンダ５に取り込んだ掘削土砂ｓを前進時に土砂圧送パイプ２に押し込んで圧送し、その前進終了時には、内側シリンダ押進用ピストン６ａがストッパ７に当接する。
【００１１】
Ｐ１はケーシング４の後端部に設けられた作動油給排用の第１のポート、Ｐ２はケーシング４の側部に設けられた作動油給排用の第２のポート、Ｒ１は作動油が第１のポートＰ１から直接導かれるケーシング４の前面と外側シリンダ押進用ピストン５ａの後面の間の第１の油室、Ｒ２は作動油が第２のポートＰ２から直接導かれるケーシング４の内周面と外側シリンダ５の外周面の間の第２の油室、Ｒ３は第１の油室Ｒ１内の作動油が図示していない内部流路を通じて導かれる外側シリンダ押進用ピストン５ａの前面と内側シリンダ押進用ピストン６ａの後面の間の第３の油室、Ｒ４は第２の油室Ｒ２内の作動油が図示していない内部流路を通じて導かれる外側シリンダ５の内周面と内側シリンダ６の外周面の間の第４の油室である。
【００１２】
この土砂圧送ポンプを駆動するときには、外側シリンダ５及び内側シリンダ６が後退している図５（ａ）に示す状態において、第１のポートＰ１及び第２のポートＰ２からそれぞれ圧油を供給及び排出することにより、図５（ｂ）に示すように、土砂取込み用のシリンダとしての外側シリンダ５を前進させて土砂溜めタンク内の掘削土砂ｓを取り込み、次いで、図５（ｃ）に示すように、内側シリンダ６を前進させて土砂圧送用のピストン６ｂを前進させ、外側シリンダ５に取り込んだ掘削土砂ｓを土砂圧送パイプ２に押し込んで圧送する。こうして外側シリンダ５及び土砂圧送用のピストン６ｂの前進工程が終了した後は、圧油を供給及び排出するポートを切り換えて第２のポートＰ２及び第１のポートＰ１からそれぞれ圧油を供給及び排出することにより、外側シリンダ５を後退させて原位置に復帰させ、次いで、土砂圧送用のピストン６ｂを後退させて原位置に復帰させ、外側シリンダ５及び土砂圧送用のピストン６ｂの後退工程が終了する。
【００１３】
土砂圧送ポンプは、このように、第１のポートＰ１及び第２のポートＰ２を通じて圧油の供給及び排出を交互に行うことにより、外側シリンダ５及び土砂圧送用のピストン６ｂの前進工程及び後退工程を繰り返すことを要するため、圧油を供給及び排出するポートを切り換え制御するための油圧制御装置が必要となる。そこで、その油圧制御装置を図６に基づいて説明する。
【００１４】
図６において、１１は油圧発生源としての油圧ポンプ、１２はこの油圧ポンプ１１を駆動するための電動機、１３は作動油を溜めるための油タンク、１４は油圧供給用管路内６３の圧油が設定圧まで上昇すると同管路６３内の圧油を油タンク１３に逃がすリリーフ弁、１６は電気信号により圧油供給用管路６３及び圧油排出用管路６４をそれぞれ油圧管路６１，６２の一方及び他方に選択的に接続したりその接続を停止したりするように圧油の流れを切り換え得る電磁式の方向切換弁、４１は第１の油圧管路６１の油圧上昇を検出して土砂圧送用のピストン６ｂの前進の終了を検出する第１の検出器、４２は第２の油圧管路６２の油圧上昇を検出して土砂圧送用のピストン６ｂの後退の終了を検出する第２の検出器、６１は第１のポートＰ１に接続する第１の油圧管路、６２は第２のポートＰ２に接続する第２の油圧管路、６３は油圧ポンプ１１の圧油を供給するための圧油供給用管路、６４は圧油を油タンク１３に排出するための圧油排出用管路である。
【００１５】
方向切換弁１６は、４ポート３位置の電磁式の方向切換弁であり、左側のソレノイド１６ａ及び右側のソレノイド１６ｂに電気信号を出力されたとき、それぞれ I位置及びII位置に切り換えられ、それ以外のときは中立位置を保持する。そして、 I位置に切り換えられたときには、ポートＰをポートＢに連通させるとともにポートＡをポートＴに連通させることにより、圧油供給用管路６３の圧油を第１の油圧管路６１に供給するとともに第２の油圧管路６２の圧油を圧油排出用管路６４に排出する。また、II位置に切り換えられたときには、ポートＰをポートＡに連通させるとともにポートＢをポートＴに連通させることにより、圧油供給用管路６３の圧油を第２の油圧管路６２に供給するとともに第１の油圧管路６１の圧油を圧油排出用管路６４に排出する。一方、中立位置においては、図示の通り、ポートＰをポートＴに連通させて圧油供給用管路６３を圧油排出用管路６４に接続するため、圧油供給用管路６３に送られる油圧ポンプ１１からの圧油を圧油排出用管路６４を通じて油タンク１３に戻す。
【００１６】
土砂圧送用のピストン６ｂの前進及び後退が終了すると、それぞれ第１の油圧管路６１及び第２の油圧管路６２の油圧が所定の値まで上昇するが、図６の油圧回路では、この所定の値に近似する値を設定値として予め設定しておく。第１の検出器４１及び第２の検出器４２は、それぞれ、第１の油圧管路６１及び第２の油圧管路６２の油圧がその予め設定した設定値まで上昇したことを検出して方向切換弁１６をII位置及び I位置に切り換える。
【００１７】
こうした第１の検出器４１及び第２の検出器４２での油圧上昇の検出に基づいて方向切換弁１６を切り換えるように制御するため、図示しない電気回路を図６の油圧回路に付設している。この電気回路は、第１の検出器４１及び第２の検出器４２と連動して作動し方向切換弁１６のソレノイド１６ａ，１６ｂに電気信号を出力する図示しないタイマを備えている。このタイマは、第１の油圧管路６１及び第２の油圧管路６２の油圧が設定値まで上昇したことを第１の検出器４１及び第２の検出器４２が検出した後、設定した時間を経過すると、方向切換弁１６のソレノイド１６ａ，１６ｂに電気信号を出力する。
【００１８】
したがって、第１の検出器４１は、第１の油圧管路６１の油圧が設定値まで上昇したことを検出した場合において所定時間経過すると、タイマを通じて方向切換弁１６の右側のソレノイド１６ｂに電気信号を出力して、方向切換弁１６をII位置に切り換える。また、第２の検出器４２は、第２の油圧管路６２の油圧が設定値まで上昇したことを検出した場合において所定時間経過すると、タイマを通じて方向切換弁１６の左側のソレノイド１６ａに電気信号を出力して、方向切換弁１６を I位置に切り換える。
【００１９】
図６に図示の油圧制御装置は、人が入れない小口径の管推進機に適用されるため、方向切換弁１６を含む油圧操作部を手狭な管推進機本体内に設置しないで、発進立坑内を含む地上側に設置している。また、これに伴って、第１の油圧管路６１及び第２の油圧管路６２に可撓性の油圧ホースを使用して所要長の油圧ホースを予めリールに巻いておき、第１の油圧管路６１及び第２の油圧管路６２を管推進機の推進に応じて適宜繰り出すことができるようにしている。
【００２０】
次に、以上述べた管推進機用土砂圧送ポンプ及びその油圧制御装置の動作を系統的に説明する。
【００２１】
外側シリンダ５及び内側シリンダ６が後退している図５（ａ）に示す状態において、方向切換弁１６を I位置に切り換えると、第１の油圧管路６１及び第２の油圧管路６２がそれぞれ圧油供給用管路６３及び圧油排出用管路６４に接続されるため、油圧ポンプ１１の圧油が第１のポートＰ１から第１の油室Ｒ１内に供給されて外側シリンダ押進用ピストン５ａの後側受圧面に作用するとともに第２の油室Ｒ２内の圧油が第２のポートＰ２から排出されて、外側シリンダ５が前進する。外側シリンダ５は、こうして前進する過程で土砂溜めタンク１内の掘削土砂ｓを取り込み、前進終了時には、図５（ｂ）に示すように、前端部５ｂがシール部材１ｂに当接して土砂圧送パイプ２に接続され、これにより、土砂圧送パイプ２を土砂溜めタンク１から隔離する。
【００２２】
外側シリンダ５の前進が終了すると、第１の油室Ｒ１と第３の油室Ｒ３の間の図示していない内部流路が周知の機構により開放されるため、油圧ポンプ１１の圧油が第１のポートＰ１から第１の油室Ｒ１に引き続き供給されながら第１の油室Ｒ１内の圧油が第３の油室Ｒ３に導かれて内側シリンダ押進用ピストン６ａの後側受圧面に作用し、内側シリンダ６が前進する。この間、第２の油室Ｒ２の圧油が第２のポートＰ２から排出されながら、第４の油室Ｒ４内の作動油が、図示していない内部流路を通じて第２の油室Ｒ２内に導かれて、第２のポートＰ２から排出される。内側シリンダ６の土砂圧送用のピストン６ｂは、こうして前進する過程で、外側シリンダ５内の掘削土砂ｓを土砂圧送パイプ２に押し込んで圧送し、その前進終了時には、内側シリンダ押進用ピストン６ａの前面が図５（ｃ）に示すようにストッパ７に当接する。
【００２３】
以上の過程により外側シリンダ５及び土砂圧送用のピストン６ｂの前進工程が終了すると、第１の油圧管路６１の油圧が上昇する。そうすると、第１の検出器４１は、第１の油圧管路６１の油圧が設定値まで上昇したことを検出して、図示していないタイマを作動させ、所定時間経過後に方向切換弁１６をII位置に切り換える。
【００２４】
方向切換弁１６をII位置に切り換えると、第１の油圧管路６１及び第２の油圧管路６２がそれぞれ圧油排出用管路６４及び圧油供給用管路６３に接続されるとともに、第１の油室Ｒ１と第３の油室Ｒ３の間の図示していない内部流路が周知の機構により閉鎖されるため、油圧ポンプ１１の圧油が第２のポートＰ２から第２の油室Ｒ２内に供給されて外側シリンダ押進用ピストン５ａの前側受圧面に作用するとともに、第１の油室Ｒ１及び第３の油室Ｒ３のうちの第１の油室Ｒ１内の圧油だけが第１のポートＰ１から排出される。その結果、外側シリンダ５は、内側シリンダ押進用ピストン６ａをストッパ７で係止して牽引しながら、後退して原位置に復帰する。
【００２５】
外側シリンダ５の後退が終了すると、前記の閉鎖された第１の油室Ｒ１と第３の油室Ｒ３の間の内部流路が周知の機構により開放されるため、第１の油室Ｒ１の圧油が第１のポートＰ１から排出されながら、第３の油室Ｒ３内の作動油が、その内部流路を通じて第１の油室Ｒ１内に導かれて、第１のポートＰ１から排出される。このとき、油圧ポンプ１１の圧油が第２のポートＰ２から第２の油室Ｒ２に引き続き供給されながら第２の油室Ｒ２内の圧油が第４の油室Ｒ４に導かれて内側シリンダ押進用ピストン６ａの前側受圧面に作用するため、土砂圧送用のピストン６ｂは、内側シリンダ６と共に後退して原位置に復帰する。
【００２６】
以上の過程により外側シリンダ５及び土砂圧送用のピストン６ｂが図５（ａ）に示す状態に戻って両者の後退工程が終了すると、第２の油圧管路６２の油圧が上昇する。そうすると、第２の検出器４２は、第２の油圧管路６２の油圧が設定値まで上昇したことを検出して、図示していないタイマを作動させ、所定時間経過後に方向切換弁１６を I位置に切り換える。その結果、最初に述べた外側シリンダ５の前進工程に移行し、以後、以上述べたような外側シリンダ５及び土砂圧送用のピストン６ｂの前進工程及び後退工程を繰り返すことにより、土砂溜めタンク１の掘削土砂ｓを土砂圧送パイプ２を通じて圧送する。管推進機は、こうして掘削土砂を地上に排出しながら掘進するが、図６の油圧制御装置では、方向切換弁１６を含む油圧操作部を前述したように地上側に設置しているため、第１の油圧管路６１や第２の油圧管路６２を管推進機の掘進に応じて適宜延長する。
【００２７】
従来の一般的な管推進機用土砂圧送ポンプは、以上のような仕組みにより掘削土砂ｓを圧送するため、土砂圧送用のピストン６ｂの前進工程及び後退工程が終了してから方向切換弁１６をII位置及び I位置に切り換えるまでの間に、油圧ホースによる第１の油圧管路６１又は第２の油圧管路６２内の油圧がリリーフ弁１４のリリーフ設定圧まで上昇して油圧ホースを膨張させる。その結果、油圧ホースの膨張分のエネルギーが油圧ホース内に蓄積されるとともに、油圧ホースが膨張により体積を変化させて管推進機本体側に引き込まれる。そのため、方向切換弁１６の切換時に油圧ホース内の油圧が瞬間的に消圧されると、油圧ホース内の大きな蓄積エネルギーが瞬時に解放されて、油圧ホースが飛び跳ねたりとぐろを巻いたりするというような油圧ホースの暴れが生じる。
【００２８】
こうした問題を解決するための技術として、特開平４−３６０９２０号公報に記載の管推進機用土砂圧送ポンプの油圧制御装置を挙げることができる。この従来の技術に係る油圧制御装置は、土砂圧送ポンプを前進工程及び後退工程へ移行させるように油路を切り換える油路切換手段としての方向切換弁１６を地上側に設置することを前提にして、次のように構成している。
【００２９】
すなわち、「第１の油圧管路６１及び第２の油圧管路６２をなす油圧ホースの圧油をロジック弁の開放により油タンク１３に逃がすことのできる消圧用の排油路を設けて、油圧ホース内の油圧が設定値まで上昇したことを第１の検出器４１又は第２の検出器４２で検出したときに、方向切換弁１６を特に中立位置に切り換えるとともにロジック弁を開放し、方向切換弁１６をタイマでII位置又は I位置に切り換えるまでの間に、油圧ホース内の圧油を、前記の消圧用の排油路を通じて油タンク１３に逃がして消圧する」ようにしている。その場合、ロジック弁が瞬間的に全開しないように全開するまでの時間を調整することにより、油圧ホース内の圧油を油タンク１３に徐々に逃がすようにしているため、油圧ホース内の油圧が瞬間的に消圧されることはなくなって、油圧ホースの暴れが生じるのを防止することができる。
【００３０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、土砂圧送ポンプを前進工程や後退工程へ移行させるための油路切換手段としての方向切換弁１６を地上側に設置した場合には、既述したように、第１の油圧管路６１や第２の油圧管路６２が地上側と管推進機本体側とを結ぶ油圧ホースによる油の管路となり、この油圧ホースの暴れを防ぐには、方向切換弁１６での油路の切換時に第１の油圧管路６１や第２の油圧管路６２内の油圧を緩やかに消圧することが必要になる。また、油路切換手段としての方向切換弁１６を管推進機本体側に設置した場合には、圧油供給用管路６３や圧油排出用管路６４が地上側と管推進機本体側とを結ぶ油圧ホースによる油の管路となり、方向切換弁１６での油路の切換時に油圧ホースが暴れないように特に圧油供給用管路６３内の油圧を緩やかに消圧することが必要になる。仮に、この圧油供給用管路６３内の油圧を緩やかに消圧しないで瞬間的に消圧した場合には、圧油供給用管路６３内にその膨張により蓄積された油圧が、方向切換弁１６での油路の切換時に、前工程で圧油排出用管路６４に接続されていた第１の油圧管路６１又は第２の油圧管路６２に瞬間的に導かれて解放されるため、圧油供給用管路６３となる油圧ホースに、暴れが生じることとなる。
【００３１】
前述したように、従来の技術に係る管推進機用土砂圧送ポンプの油圧制御装置は、方向切換弁１６を地上側に設置することを前提にして構成している。そのため、第１の油圧管路６１及び第２の油圧管路６２に消圧用の排油路を設けて、方向切換弁１６での油路の切換時に第１の油圧管路６１や第２の油圧管路６２内の油圧だけを緩やかに消圧するようにしており、圧油供給用管路６３内の油圧を緩やかに消圧することはできない。こうしたことから、この従来の技術に係る油圧制御装置は、方向切換弁１６を管推進機本体側に設置した場合に、地上側と管推進機本体側とを結ぶ圧油供給用管路６３が油路の切換時に暴れるのを防ぐことができず、そのため、利用範囲が限定されて有効に利用することができない。
【００３２】
本発明は、こうした従来の技術にみられる問題を解決しようとするものであって、その技術課題は、土砂圧送ポンプを前進工程及び後退工程へ移行させるように油路を切り換える油路切換手段を地上側及び管推進機本体側の何れに設置しても、地上側と管推進機本体側とを結ぶ油の管路が油路切換手段での油路の切換時に暴れるのを防ぐことができる管推進機用土砂圧送ポンプの油圧制御装置を提供することにある。
【００３３】
【課題を解決するための手段】
本発明のこうした技術課題は、
前端が開放された筒状のケーシング内に摺動可能に嵌挿されて前進及び後退するように油圧で駆動され前進時に土砂溜めタンク内の掘削土砂を前端側から取り込む土砂取込み用のシリンダと、この土砂取込み用のシリンダ内に摺動可能に嵌挿されて前進及び後退するように油圧で駆動され土砂取込み用のシリンダの内部に取り込んだ掘削土砂を前進時に土砂圧送パイプに押し込んで圧送する土砂圧送用のピストンとを備え、ケーシングに設けられた第１のポート及び第２のポートからそれぞれ圧油を供給及び排出することにより、土砂取込み用のシリンダを前進させた後に土砂圧送用のピストンを前進させるとともに、第２のポート及び第１のポートからそれぞれ圧油を供給及び排出することにより、土砂取込み用のシリンダを後退させた後に土砂圧送用のピストンを後退させる管推進機用土砂圧送ポンプを駆動するため、第１のポートに接続する第１の油圧管路と、第２のポートに接続する第２の油圧管路と、油圧ポンプの圧油を供給するための圧油供給用管路と、圧油を油タンクに排出するための圧油排出用管路と、第１の油圧管路の油圧上昇を検出して土砂圧送用のピストンの前進の終了を検出する第１の検出器と、第２の油圧管路の油圧上昇を検出して土砂圧送用のピストンの後退の終了を検出する第２の検出器とを備え、第１の検出器での油圧上昇の検出に基づいて第１の油圧管路及び第２の油圧管路をそれぞれ圧油排出用管路及び圧油供給用管路に接続し、第２の検出器での油圧上昇の検出に基づいて第１の油圧管路及び第２の油圧管路をそれぞれ圧油供給用管路及び圧油排出用管路に接続するように制御する管推進機用土砂圧送ポンプの油圧制御装置において、
第１の油圧管路及び圧油供給用管路の間の流路を開閉する第１の圧油供給用ロジック弁と、第２の油圧管路及び圧油供給用管路の間の流路を開閉する第２の圧油供給用ロジック弁と、第１の油圧管路及び圧油排出用管路の間の流路を開閉する第１の圧油排出用ロジック弁と、第２の油圧管路及び圧油排出用管路の間の流路を開閉する第２の圧油排出用ロジック弁と、パイロット圧を第１の圧油供給用ロジック弁に絞りを介して付与したりその付与を解除したりするように切り換えて第１の圧油供給用ロジック弁を開閉する第１の絞り付きの圧油供給用切換弁と、パイロット圧を第２の圧油供給用ロジック弁に絞りを介して付与したりその付与を解除したりするように切り換えて第２の圧油供給用ロジック弁を開閉する第２の絞り付きの圧油供給用切換弁と、パイロット圧を第１の圧油排出用ロジック弁に絞りを介して付与したりその付与を解除したりするように切り換えて第１の圧油排出用ロジック弁を開閉する第１の絞り付きの圧油排出用切換弁と、パイロット圧を第２の圧油排出用ロジック弁に絞りを介して付与したりその付与を解除したりするように切り換えて第２の圧油排出用ロジック弁を開閉する第２の絞り付きの圧油排出用切換弁とを設け、第１の絞り付きの圧油供給用切換弁で第１の圧油供給用ロジック弁を開き第１の絞り付きの圧油排出用切換弁で第１の圧油排出用ロジック弁を閉じるとともに、第２の絞り付きの圧油供給用切換弁で第２の圧油供給用ロジック弁を閉じ第２の絞り付きの圧油排出用切換弁で第２の圧油排出用ロジック弁を開くことにより、土砂取込み用のシリンダ及び土砂圧送用のピストンを順次前進させ、第２の絞り付きの圧油供給用切換弁で第２の圧油供給用ロジック弁を開き第２の絞り付きの圧油排出用切換弁で第２の圧油排出用ロジック弁を閉じるとともに、第１の絞り付きの圧油供給用切換弁で第１の圧油供給用ロジック弁を閉じ第１の絞り付の圧油排出用切換弁で第１の圧油排出用ロジック弁を開くことにより、土砂取込み用のシリンダ及び土砂圧送用のピストンを順次後退させ、第１の検出器で第１の油圧管路の油圧上昇を検出したときには、第２の絞り付きの圧油供給用切換弁で第２の圧油供給用ロジック弁を開いて圧油供給用管路の圧油をこの第２の圧油供給用ロジック弁から開放状態にある第２の圧油排出用ロジック弁を経て圧油排出用管路に戻すとともに、第１の絞り付きの圧油供給用切換弁で第１の圧油供給用ロジック弁を閉じて第１の油圧管路の油圧を保持した後に、第１の絞り付きの圧油排出用切換弁で第１の圧油排出用ロジック弁を開いて第１の油圧管路の圧油を圧油排出用管路に逃がし、第２の検出器で第２の油圧管路の油圧上昇を検出したときには、第１の絞り付きの圧油供給用切換弁で第１の圧油供給用ロジック弁を開いて圧油供給用管路の圧油をこの第１の圧油供給用ロジック弁から開放状態にある第１の圧油排出用ロジック弁を経て圧油排出用管路に戻すとともに、第２の絞り付きの圧油供給用切換弁で第２の圧油供給用ロジック弁を閉じて第２の油圧管路の油圧を保持した後に、第２の絞り付きの圧油排出用切換弁で第２の圧油排出用ロジック弁を開いて第２の油圧管路の圧油を圧油排出用管路に逃がすようにしたこと、
により達成される。
【００３４】
本発明の管推進機用土砂圧送ポンプの油圧制御装置は、こうした手段を採用していて、第１の検出器で第１の油圧管路の油圧上昇を検出したときに、特に、第１の絞り付きの圧油供給用切換弁で第１の圧油供給用ロジック弁を閉じて第１の油圧管路の油圧を保持した後に、第１の絞り付きの圧油排出用切換弁で第１の圧油排出用ロジック弁を開いて第１の油圧管路の圧油を圧油排出用管路に逃がすようにしているので、第１の油圧管路及び第２の油圧管路をそれぞれ圧油排出用管路及び圧油供給用管路に接続するまでの間に、第１の絞り付きの圧油排出用切換弁の絞りの作用で第１の圧油排出用ロジック弁を徐々に開いて第１の油圧管路の圧油を圧油排出用管路に逃がすことにより、第１の油圧管路の油圧を緩やかに消圧することができる。
【００３５】
同様にして、第２の検出器で第２の油圧管路の油圧上昇を検出したときに、特に、第２の絞り付きの圧油供給用切換弁で第２の圧油供給用ロジック弁を閉じて第２の油圧管路の油圧を保持した後に、第２の絞り付きの圧油排出用切換弁で第２の圧油排出用ロジック弁を開いて第２の油圧管路の圧油を圧油排出用管路に逃がすようにしているので、第１の油圧管路及び第２の油圧管路をそれぞれ圧油供給用管路及び圧油排出用管路に接続するまでの間に、第２の絞り付きの圧油排出用切換弁の絞りの作用で第２の圧油排出用ロジック弁を徐々に開いて第２の油圧管路の圧油を圧油排出用管路に逃がすことにより、第２の油圧管路の圧油を緩やかに消圧することができる。こうしたことから、第１・第２の圧油供給用ロジック弁、第１・第２の圧油排出用ロジック弁、第１・第２の絞り付きの圧油供給用切換弁及び第１・第２の絞り付きの圧油排出用切換弁による油路切換手段を地上側に設置した場合には、地上側と管推進機本体側とを結ぶ油の管路である第１の油圧管路や第２の油圧管路が油路切換手段での油路の切換時に暴れるのを防ぐことができる。
【００３６】
また、第１の検出器で第１の油圧管路の油圧上昇を検出したときに、特に、第２の絞り付きの圧油供給用切換弁で第２の圧油供給用ロジック弁を開いて圧油供給用管路の圧油をこの第２の圧油供給用ロジック弁から開放状態にある第２の圧油排出用ロジック弁を経て圧油排出用管路に戻すようにしているので、第１の油圧管路及び第２の油圧管路をそれぞれ圧油排出用管路及び圧油供給用管路に接続するまでの間に、第２の絞り付きの圧油供給用切換弁の絞りの作用で第２の圧油供給用ロジック弁を徐々に開いて圧油排出用管路に戻すことにより、圧油供給用管路の油圧を緩やかに消圧することができる。
【００３７】
同様にして、第２の検出器で第２の油圧管路の油圧上昇を検出したときに、特に、第１の絞り付きの圧油供給用切換弁で第１の圧油供給用ロジック弁を開いて圧油供給用管路の圧油をこの第１の圧油供給用ロジック弁から開放状態にある第１の圧油排出用ロジック弁を経て圧油排出用管路に戻すようにしているので、第１の油圧管路及び第２の油圧管路をそれぞれ圧油供給用管路及び圧油排出用管路に接続するまでの間に、第１の絞り付きの圧油供給用切換弁の絞りの作用で第１の圧油供給用ロジック弁を徐々に開いて圧油排出用管路に戻すことにより、圧油供給用管路の油圧を緩やかに消圧することができる。こうしたことから、油路切換手段を管推進機本体側に設置しても、地上側と管推進機本体側とを結ぶ油の管路である圧油供給用管路が油路切換手段での油路の切換時に暴れるのを防止することができる。以上のように、本発明の管推進機用土砂圧送ポンプの油圧制御装置によれば、油路切換手段を地上側及び管推進機本体側の何れに設置しても、地上側と管推進機本体側とを結ぶ油の管路が油路切換手段での油路の切換時に暴れるのを防ぐことができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明が実際上どのように具体化されるのかを示す具体化例を図１乃至図４に基づいて説明することにより、本発明の実施の形態を明らかにする。図１は、本発明の具体化例に係る管推進機用土砂圧送ポンプの油圧制御装置を示す油圧回路図、図２は、図１の管推進機用土砂圧送ポンプの油圧制御装置中の油路切換手段を構成する弁の動作の推移及び油圧回路の圧力の推移を示す図、図３は、油路切換手段を地上側に設置した場合の図１と同様の油圧回路図、図４は、油路切換手段を管推進機本体側に設置した場合の図１と同様の油圧回路図である。これらの図において図６と同一の符号を付けた部分は、同図と同等の部分を表すので、詳述しない。
【００３９】
図１の油圧制御装置は、前端が開放された筒状のケーシング４内に摺動可能に嵌挿され前進時に土砂溜めタンク１内の掘削土砂ｓを前端側から取り込む土砂取込み用のシリンダとしての外側シリンダ５と、内側シリンダ６の前端部に設けられて外側シリンダ５内に摺動可能に嵌挿され外側シリンダ５の内部に取り込んだ掘削土砂ｓを前進時に土砂圧送パイプ２に押し込んで圧送する土砂圧送用のピストン６ｂとを備え、ケーシング４に設けられた第１のポートＰ１及び第２のポートＰ２からそれぞれ圧油を供給及び排出することにより、外側シリンダ５を前進させた後に土砂圧送用のピストン６ｂを前進させるとともに、第２のポートＰ２及び第１のポートＰ１からそれぞれ圧油を供給及び排出することにより、外側シリンダ５を後退させた後に土砂圧送用のピストン６ｂを後退させる図５に示したものと同様の管推進機用土砂圧送ポンプを駆動するためのものである。
【００４０】
この油圧制御装置は、こうした管推進機用土砂圧送ポンプを駆動するため、第１のポートＰ１に接続する第１の油圧管路６１と、第２のポートＰ２に接続する第２の油圧管路６２と、油圧ポンプ１１の圧油を供給するための圧油供給用管路６３と、圧油を油タンク１３に排出するための圧油排出用管路６４と、第１の油圧管路６１の油圧上昇を検出して土砂圧送用のピストン６ｂの前進の終了を検出する第１の検出器４１と、第２の油圧管路６２の油圧上昇を検出して土砂圧送用のピストン６ｂの後退の終了を検出する第２の検出器４２とを備え、第１の検出器４１での油圧上昇の検出に基づいて、所定時間経過後に第１の油圧管路６１及び第２の油圧管路６２をそれぞれ圧油排出用管路６４及び圧油供給用管路６３に接続し、第２の検出器４２での油圧上昇の検出に基づいて、所定時間経過後に第１の油圧管路６１及び第２の油圧管路６２をそれぞれ圧油供給用管路６３及び圧油排出用管路６４に接続するように制御するものであり、この点では、図６の従来例の油圧制御装置と変わらない。
【００４１】
このように、図１の油圧制御装置は、管推進機用土砂圧送ポンプの構成要素のうちの土砂圧送用のピストン６ｂの前進及び後退が終了したとき、換言すると、内側シリンダ押進用ピストン６ａの前進及び後退が終了したときに働くものであって、外側シリンダ５の動作とは直接関係をもたない。こうしたことから、図１には、外側シリンダ内５を前進、後退するように摺動する内側シリンダ押進用ピストン６ａを図示することにより、管推進機用土砂圧送ポンプを模式的に表し、この管推進機用土砂圧送ポンプに符号５１を付けている。この図１に示す管推進機用土砂圧送ポンプ５１については、その右側が内側シリンダ押進用ピストン６ａの前進方向（掘削土砂の圧送方向）を意味し、左側が内側シリンダ押進用ピストン６ａの後退方向を意味する。
【００４２】
以上を確認の上、本発明の具体化例に係る管推進機用土砂圧送ポンプの油圧制御装置の特徴的な技術内容について説明する。
【００４３】
２１は第１の油圧管路６１及び圧油供給用管路６３の間の流路を開閉する第１の圧油供給用ロジック弁、２２は第１の油圧管路６１及び圧油排出用管路６４の間の流路を開閉する第１の圧油排出用ロジック弁、２３は第２の油圧管路６２及び圧油供給用管路６３の間の流路を開閉する第２の圧油供給用ロジック弁、２４は第２の油圧管路６２及び圧油排出用管路６４の間の流路を開閉する第２の圧油排出用ロジック弁、２５は第１の油圧管路６１の油圧及び後記第１の絞り付きの圧油供給用切換弁３１を通過する圧油の油圧うちの高い方の油圧を選択して第１の圧油供給用ロジック弁２１の信号受け部にパイロット圧として作用させる第１のシャトル弁、２６は第２の油圧管路６２の油圧及び後記第２の絞り付きの圧油供給用切換弁３３を通過する圧油の油圧うちの高い方の油圧を選択して第２の圧油供給用ロジック弁２３の信号受け部にパイロット圧として作用させる第２のシャトル弁である。
【００４４】
各ロジック弁２１，２２，２３，２４は、信号受け部に作用するパイロット圧と、このパイロット圧に対向するように先端部（図１でいえば下端部）に作用する油圧が同圧のときには、パイロット圧の受圧面積と油圧の受圧面積との差により内部のポペットが図１の下方に付勢されて流路を閉じている。また、信号受け部に作用するパイロット圧が油タンク１３の油圧と同程度の低い圧であるときには、内部のポペットが図１の上方に付勢されて流路を開く。したがって、例えば第１の圧油供給用ロジック弁２１の信号受け部に油タンク１３の油圧が作用したときには、第１の圧油供給用ロジック弁２１は、流路を開いて圧油供給用管路６３内の油圧ポンプ１１の圧油を第１の油圧管路６１に送る。また、図１に示すように、第１の圧油供給用ロジック弁２１の先端部と信号受け部とに少なくとも同程度の圧が作用しているときには、第１の圧油供給用ロジック弁２１は、第１の油圧管路６１と圧油供給用管路６３との間の流路を閉じる。
【００４５】
３１はパイロット圧を第１の圧油供給用ロジック弁２１に絞りを介して付与したりその付与を解除したりするように切り換えて同圧油供給用ロジック弁２１を開閉する第１の絞り付きの圧油供給用切換弁、３２はパイロット圧を第１の圧油排出用ロジック弁２２に絞りを介して付与したりその付与を解除したりするように切り換えて同圧油排出用ロジック弁２２を開閉する第１の絞り付きの圧油排出用切換弁、３３はパイロット圧を第２の圧油供給用ロジック弁２３に絞りを介して付与したりその付与を解除したりするように切り換えて同圧油供給用ロジック弁２３を開閉する第２の絞り付きの圧油供給用切換弁、３４はパイロット圧を第２の圧油排出用ロジック弁２４に絞りを介して付与したりその付与を解除したりするように切り換えて同圧油排出用ロジック弁２４を開閉する第２の絞り付きの圧油排出用切換弁である。
【００４６】
なお、１５は圧油排出用管路６４で油タンク１３に戻される作動油中の夾雑物を除去するリターンフィルタであり、４３は圧油供給用管路６３の油圧を検出するための第３の検出器である。この第３の検出器４３は、第１の検出器４１及び第２の検出器４２とは異なり、その検出結果に基づいて土砂圧送ポンプの制御を行うものではなく、本油圧制御装置にとって不可欠のものではない。
【００４７】
各絞り付きの圧油供給用切換弁３１，３３及び各圧油排出用切換弁３２，３４は、励磁（信号受け部のソレノイドの付勢）により位置が切り換えられる電磁式の切換弁であり、何れも圧油の流入側及び流出側のポートに図示のように絞りが付設されている。第１の絞り付きの圧油供給用切換弁３１及び第２の絞り付きの圧油供給用切換弁３３は、通常時は、何れも図１のように右位置に切り換えられて流路を圧油供給用管路６３側に連通している。その結果、圧油供給用管路６３の油圧が第１の圧油供給用ロジック弁２１及び第２の圧油供給用ロジック弁２３にパイロット圧として付与されている。その場合、圧油供給用管路６３の油圧が第１の圧油供給用ロジック弁２１及び第２の圧油供給用ロジック弁２３にそれぞれ第１のシャトル弁２５及び第２のシャトル弁２６を介して付与されるため、第１の油圧管路６１及び第２の油圧管路６２の何れかの油圧が圧油供給用管路６３の油圧よりも高いときには、その高い方の油圧が圧油供給用ロジック弁２１，２３中の対応する何れかの弁にパイロット圧として付与される。
【００４８】
また、第１の絞り付きの圧油供給用切換弁３１及び第２の絞り付きの圧油供給用切換弁３３は、何れも、励磁されたときに左位置に切り換えられて流路を圧油排出用管路６４側に連通する。その結果、第１の圧油供給用ロジック弁２１及び第２の圧油供給用ロジック弁２３に付与されていたパイロット圧が油タンク１３に逃がされて、これらの各圧油供給用ロジック弁２１，２３へのパイロット圧の付与が解除される。
【００４９】
第１の絞り付きの圧油排出用切換弁３２及び第２の絞り付きの圧油排出用切換弁３４は、通常時は、何れも図１のように左位置に切り換えられて流路をそれぞれ第１の油圧管路６１側及び第２の油圧管路６２側に連通している。その結果、第１の油圧管路６１及び第２の油圧管路６２の油圧がそれぞれ第１の圧油排出用ロジック弁２２及び第２の圧油排出用ロジック弁２４にパイロット圧として付与されている。また、第１の絞り付きの圧油排出用切換弁３２及び第２の絞り付きの圧油排出用切換弁３４は、何れも、励磁されたときに右位置に切り換えられて流路を圧油排出用管路６４側に連通する。その結果、第１の圧油排出用ロジック弁２２及び第２の圧油排出用ロジック弁２４に付与されていたパイロット圧が油タンク１３に逃がされて、これらの各圧油排出用ロジック弁２２，２４へのパイロット圧の付与が解除される。
【００５０】
以上述べた管推進機用土砂圧送ポンプの油圧制御装置の作用効果について説明する。
【００５１】
まず、管推進機用土砂圧送ポンプを駆動するときの本油圧制御装置の基本的な動作について説明する。外側シリンダ５及び土砂圧送用のピストン６ｂを前進させるための土砂圧送ポンプの前進工程を実施するときには、第１の絞り付きの圧油供給用切換弁３１を励磁することにより左位置に切り換えて第１の圧油供給用ロジック弁２１を開き、第１の絞り付きの圧油排出用切換弁３２の励磁を解除することにより左位置に切り換えて第１の圧油排出用ロジック弁２２を閉じるとともに、第２の絞り付きの圧油供給用切換弁３３の励磁を解除することにより右位置に切り換えて第２の圧油供給用ロジック弁２３を閉じ、第２の絞り付きの圧油排出用切換弁３４を励磁することにより右位置に切り換えて第２の圧油排出用ロジック弁２４を開く。本油圧制御装置は、こうした動作を行うことにより、図６の従来例の油圧制御装置と同様、外側シリンダ５を前進させ、その前進終了後に土砂圧送用のピストン６ｂを前進させる。
【００５２】
また、こうした土砂圧送ポンプの前進工程の終了後に、外側シリンダ５及び土砂圧送用のピストン６ｂを後退させるための土砂圧送ポンプの後退工程を実施するときには、第２の絞り付きの圧油供給用切換弁３３を励磁することにより左位置に切り換えて第２の圧油供給用ロジック弁２３を開き、第２の絞り付きの圧油排出用切換弁３４の励磁を解除することにより左位置に切り換えて第２の圧油排出用ロジック弁２４を閉じるとともに、第１の絞り付きの圧油供給用切換弁３１の励磁を解除することにより右位置に切り換えて第１の圧油供給用ロジック弁２１を閉じ、第１の絞り付の圧油排出用切換弁３２を励磁することにより右位置に切り換えて第１の圧油排出用ロジック弁２２を開く。本油圧制御装置は、こうした動作を行うことにより、図６の従来例の油圧制御装置と同様、外側シリンダ５を後退させ、その後退終了後に土砂圧送用のピストン６ｂを後退させる。
【００５３】
次に、この油圧制御装置で土砂圧送ポンプを制御する過程を、図２に示す土砂圧送ポンプの動作の推移に沿って具体的に説明する。なお、図２では、第１の絞り付きの圧油供給用切換弁３１の動作を「３１電磁弁動作」と表示し、第１の絞り付の圧油排出用切換弁３２の動作を「３２電磁弁動作」、第２の絞り付きの圧油供給用切換弁３３の動作を「３３電磁弁動作」、第２の絞り付の圧油排出用切換弁３４の動作を「３４電磁弁動作」と表示している。また、第１の検出器４１の検出圧力値を「４１圧力値」と略記し、第２の検出器４２の検出圧力値を「４２圧力値」、第３の検出器４３の検出圧力値を「４３圧力値」と略記している。
【００５４】
イ）Ａ時点までの動作
この動作は、土砂圧送ポンプの後退工程における油圧制御装置の動作である。この土砂圧送ポンプの後退工程では、図２に示すように、第１の絞り付の圧油排出用切換弁３２及び第２の絞り付きの圧油供給用切換弁３３を励磁することにより、第１の圧油排出用ロジック弁２２及び第２の圧油供給用ロジック弁２３を開放している。このとき、その他の切換弁である第１の絞り付きの圧油供給用切換弁３１及び第２の絞り付の圧油排出用切換弁３４は、励磁されていない状態にあり、その結果、第１の圧油供給用ロジック弁２１及び第２の圧油排出用ロジック弁２４は、閉鎖している。
【００５５】
この土砂圧送ポンプの後退工程における土砂圧送用のピストン６ｂの後退終了時点付近すなわち図２のＡ時点近付では、第２の油圧管路６２の油圧を検出するための第２の検出器４２の検出圧力値及び圧油供給用管路６３の油圧を検出するための第３の検出器４３の検出圧力値が図２に示すように上昇する。これに対して、第１の油圧管路６１の油圧を検出するための第１の検出器４１の検出圧力値は、終始、油タンク１３の圧力まで低下している。
【００５６】
ロ）Ａ時点からＢ時点までの動作
第２の油圧管路６２の油圧上昇を第２の検出器４２で検出したときには、図２に示すように第１の絞り付きの圧油供給用切換弁３１を励磁することにより第１の圧油供給用ロジック弁２１を開いて、Ａ時点まで第２の油圧管路６２に供給されていた圧油供給用管路６３の圧油を、この第１の圧油供給用ロジック弁２１から前記イ）で開放状態にある第１の圧油排出用ロジック弁２２を経て圧油排出用管路６４に戻す。その場合、第１の絞り付きの圧油供給用切換弁３１の絞りの作用で第１の圧油供給用ロジック弁２１を徐々に開いて圧油排出用管路６４に戻すため、圧油供給用管路６３の油圧は、図２の「４３圧力値」の欄に示すように徐々に低下して油タンク１３の圧力まで下がることとなり、圧油供給用管路６３の油圧を緩やかに消圧することができる。
【００５７】
また、前記のように第１の絞り付きの圧油供給用切換弁３１を励磁するのと同時に、前記イ）で励磁されていた第２の絞り付きの圧油供給用切換弁３３を、励磁を解除することにより右位置に切り換える。そうすると、圧油供給用管路６３の圧油が第２の絞り付きの圧油供給用切換弁３３を通過し、この通過する圧油の油圧及び第２の油圧管路６２の油圧うちの高い方の油圧が第２のシャトル弁２６で選択されて第２の圧油供給用ロジック弁２３にパイロット圧として作用してこの圧油供給用ロジック弁２３を閉じる。図１の例では、こうした手段を採用することにより第２の油圧管路６２の自己圧で第２の圧油供給用ロジック弁２３を閉鎖できるようにしているため、この圧油供給用ロジック弁２３が逆止弁の機能も果たし、圧油供給用管路６３の油圧の消圧時において第２の油圧管路６２内の油圧が圧油供給用管路６３に逆流するのを確実に防ぐことができる。
【００５８】
こうして第２の圧油供給用ロジック弁２３を閉じると、前記イ）で第２の圧油排出用ロジック弁２４を閉鎖していることと相俟って、第２の油圧管路６２の油圧を、図２の「４２圧力値」の欄に示すように十分な値に保持し、土砂圧送ポンプが自由に運動しないようにする。第２の絞り付きの圧油供給用切換弁３３の励磁を解除する場合、ここに示す例では、第１の絞り付きの圧油供給用切換弁３１を励磁するのと同時に励磁を解除するようにしているが、Ａ時点からＣ時点までの間の適当な時点で解除するようにすることもできる。
【００５９】
ハ）Ｂ時点からＣ時点までの動作
このＢ時点からＣ時点までの時間帯では、特に制御指令は発せられないが、第１の圧油供給用ロジック弁２１の開動作の終了により圧油排出用管路６４への圧油供給用管路６３の接続を終了していて、第３の検出器４３の検出圧力値が油タンク圧１３の圧力と等しい無負荷圧力になっている。したがって、油圧ポンプ１１は、完全な無負荷状態で運転されていて無駄なエネルギーを消費しない。Ｂ時点は、このように油圧ポンプ１１を完全な無負荷状態で運転する開始点である。第２の油圧管路６２の油圧が設定値まで上昇したことを第２の検出器４２で検出した後に設定した時間経過するＣ時点までの間は、第２の油圧管路６２の油圧を十分な値に保つことにより土砂圧送用のピストン６ｂを不動の状態に保持する。
【００６０】
ニ）Ｃ時点からＤ時点までの動作
第２の油圧管路６２の油圧上昇を第２の検出器４２で検出した後に設定した時間経過したＣ時点では、第２の絞り付きの圧油排出用切換弁３４を励磁することにより第２の圧油排出用ロジック弁２４を開いて第２の油圧管路６２の圧油を圧油排出用管路６４に逃がす。その場合、第２の絞り付きの圧油排出用切換弁３４の絞りの作用で第２の圧油排出用ロジック弁２４を徐々に開いて圧油排出用管路６４に逃がすため、第２の油圧管路６２の油圧は、図２の「４２圧力値」の欄に示すように徐々に低下して油タンク１３の圧力まで下がることとなり、第２の油圧管路６２の油圧を緩やかに消圧することができる。こうして第２の油圧管路６２の油圧が油タンク１３の圧力まで下がった状態を第２の検出器４２で検出するか、又は第２の油圧管路６２の油圧の消圧時間を予め推定して設定しておくことによりＤ時点を定める。
【００６１】
ホ）Ｄ時点からＥ時点までの動作
Ｄ時点は、土砂圧送ポンプの前進工程を実施するための制御指令を発する開始点である。このＤ時点では、第１の絞り付の圧油排出用切換弁３２の励磁を解除することにより第１の圧油排出用ロジック弁２２を閉じる。このとき、第１の圧油供給用ロジック弁２１及び第２の圧油排出用ロジック弁２４は、既述の工程ですでに開放されており、第２の圧油供給用ロジック弁２３は、既述の工程ですでに閉鎖されているので、第１の油圧管路６１への圧油供給用管路６３の接続及び圧油排出用管路６４への第２の油圧管路６２の接続が完了して、圧油供給用管路６３の圧油を第１の油圧管路６１に供給するとともに第２の油圧管路６２の圧油を圧油排出用管路６４に排出する。そうすると、第１の油圧管路６１の油圧を、土砂圧送ポンプを駆動できる圧力値にまで上昇させ、外側シリンダ５を前進させた後に土砂圧送用のピストン６ｂを前進させる。その場合、第１の絞り付きの圧油排出用切換弁３２の絞りの作用で第１の圧油排出用ロジック弁２２を徐々に閉じるため、第１の油圧管路６１及び圧油供給用管路６３の油圧は、図２の「４１圧力値」及び「４３圧力値」から明らかように徐々に上昇することとなり、これらの管路６１，６３の油圧を緩やかに昇圧することができる。
【００６２】
ヘ）Ｅ時点からＦ時点までの動作
この動作は、土砂圧送ポンプの前進工程における油圧制御装置の動作である。この土砂圧送ポンプの前進工程では、図２に示すように、第１の絞り付の圧油供給用切換弁３１及び第２の絞り付きの圧油排出用切換弁３４は、励磁状態で第１の圧油供給用ロジック弁２１及び第２の圧油排出用ロジック弁２４を開放しており、第１の絞り付きの圧油排出用切換弁３２及び第２の絞り付の圧油供給用切換弁３３は、励磁されていない状態にあって第１の圧油排出用ロジック弁２２及び第２の圧油供給用ロジック弁２３を閉鎖している。この土砂圧送ポンプの前進工程における土砂圧送用のピストン６ｂの前進終了時点付近すなわち図２のＦ時点近付では、第１の油圧管路６１の油圧である第１の検出器４１の検出圧力値及び圧油供給用管路６３の油圧である第３の検出器４３の検出圧力値が図２に示すように上昇する。これに対して、第２の油圧管路６２の油圧である第２の検出器４２の検出圧力値は、終始、油タンク１３の圧力まで低下している。
【００６３】
ト）Ｆ時点からＧ時点までの動作
第１の油圧管路６１の油圧上昇を第１の検出器４１で検出したときには、図２に示すように第２の絞り付きの圧油供給用切換弁３３を励磁することにより第２の圧油供給用ロジック弁２３を開いて、Ｆ時点まで第１の油圧管路６１に供給されていた圧油供給用管路６３の圧油を、この第２の圧油供給用ロジック弁２３から前記ヘ）で開放状態にある第２の圧油排出用ロジック弁２４を経て圧油排出用管路６４に戻す。その場合、第２の絞り付きの圧油供給用切換弁３３の絞りの作用で第２の圧油供給用ロジック弁２３を徐々に開いて圧油排出用管路６４に戻すため、圧油供給用管路６３の油圧は、図２の「４３圧力値」の欄に示すように徐々に低下して油タンク１３の圧力まで下がることとなり、圧油供給用管路６３の油圧を緩やかに消圧することができる。
【００６４】
また、前記のように第２の絞り付きの圧油供給用切換弁３３を励磁するのと同時に、前記ヘ）で励磁されていた第１の絞り付きの圧油供給用切換弁３１を、励磁を解除することにより右位置に切り換える。そうすると、圧油供給用管路６３の圧油が第１の絞り付きの圧油供給用切換弁３１を通過し、この通過する圧油の油圧及び第１の油圧管路６１の油圧うちの高い方の油圧が第１のシャトル弁２５で選択されて第１の圧油供給用ロジック弁２１にパイロット圧として作用してこの圧油供給用ロジック弁２１を閉じる。図１の例では、こうした手段を採用することにより第１の油圧管路６１の自己圧で第１の圧油供給用ロジック弁２１を閉鎖できるようにしているため、この圧油供給用ロジック弁２１が逆止弁の機能も果たし、圧油供給用管路６３の油圧の消圧時において第１の油圧管路６１内の油圧が圧油供給用管路６３に逆流するのを確実に防ぐことができる。
【００６５】
こうして第１の圧油供給用ロジック弁２１を閉じると、前記ヘ）で第１の圧油排出用ロジック弁２２を閉鎖していることと相俟って、第１の油圧管路６１の油圧を、図２の「４１圧力値」の欄に示すように十分な値に保持し、土砂圧送ポンプが自由に運動しないようにする。第１の絞り付きの圧油供給用切換弁３１の励磁を解除する場合、ここに示す例では、第２の絞り付きの圧油供給用切換弁３３を励磁するのと同時に励磁を解除するようにしているが、Ｆ時点からＨ時点までの間の適当な時点で解除するようにすることもできる。
【００６６】
チ）Ｇ時点からＨ時点までの動作
このＧ時点からＨ時点までの時間帯では、特に制御指令は発せられないが、第３の圧油供給用ロジック弁２３の開動作の終了により圧油排出用管路６４への圧油供給用管路６３の接続を終了していて、第３の検出器４３の検出圧力値が油タンク圧１３の圧力と等しい無負荷圧力になっている。したがって、油圧ポンプ１１は、完全な無負荷状態で運転されていて無駄なエネルギーを消費しない。Ｇ時点は、このように油圧ポンプ１１を完全な無負荷状態で運転する開始点である。第１の油圧管路６１の油圧が設定値まで上昇したことを第１の検出器４１で検出した後に設定した時間経過するＨ時点までの間は、第１の油圧管路６１の油圧を十分な値に保つことにより土砂圧送用のピストン６ｂを不動の状態に保持する。
【００６７】
リ）Ｈ時点からＩ時点までの動作
第１の油圧管路６１の油圧上昇を第１の検出器４１で検出した後に設定した時間経過したＨ時点では、第１の絞り付きの圧油排出用切換弁３２を励磁することにより第１の圧油排出用ロジック弁２２を開いて第１の油圧管路６１の圧油を圧油排出用管路６４に逃がす。その場合、第１の絞り付きの圧油排出用切換弁３２の絞りの作用で第１の圧油排出用ロジック弁２２を徐々に開いて圧油排出用管路６４に逃がすため、第１の油圧管路６１の油圧は、図２の「４１圧力値」の欄に示すように徐々に低下して油タンク１３の圧力まで下がることとなり、第１の油圧管路６１の油圧を緩やかに消圧することができる。こうして第１の油圧管路６１の油圧が油タンク１３の圧力まで下がった状態を第１の検出器４１で検出するか、又は第１の油圧管路６１の油圧の消圧時間を予め推定して設定しておくことによりＩ時点を定める。
【００６８】
ヌ）Ｉ時点からＪ時点までの動作
Ｉ時点は、土砂圧送ポンプの後退工程を実施するための制御指令を発する開始点である。このＩ時点では、第２の絞り付の圧油排出用切換弁３４の励磁を解除することにより第２の圧油排出用ロジック弁２４を閉じる。このとき、第１の圧油排出用ロジック弁２２及び第２の圧油供給用ロジック弁２３は、既述の工程ですでに開放されており、第１の圧油供給用ロジック弁２１は、既述の工程ですでに閉鎖されているので、第２の油圧管路６２への圧油供給用管路６３の接続及び圧油排出用管路６４への第１の油圧管路６１の接続が完了して、圧油供給用管路６３の圧油を第２の油圧管路６２に供給するとともに第１の油圧管路６１の圧油を圧油排出用管路６４に排出する。そうすると、第２の油圧管路６２の油圧を、土砂圧送ポンプを駆動できる圧力値にまで上昇させ、外側シリンダ５を後退させた後に土砂圧送用のピストン６ｂを後退させる。その場合、第２の絞り付きの圧油排出用切換弁３４の絞りの作用で第２の圧油排出用ロジック弁２４を徐々に閉じるため、第２の油圧管路６２及び圧油供給用管路６３の油圧は、図２の「４２圧力値」及び「４３圧力値」から明らかように徐々に上昇することとなり、これらの管路６２，６３の油圧を緩やかに昇圧することができる。
【００６９】
ル）Ｊ時点以降の動作
最初に述べたイ）の動作の動作に戻って、以後、このイ）の動作からヌ）の動作を順次行う。そして、こうした動作を反復して管推進機用土砂圧送ポンプの前進工程及び後退工程を繰り返すことにより、土砂溜めタンク１の掘削土砂ｓを土砂圧送パイプ２を通じて圧送する。以上述べた例では、ロジック弁２１，２２，２３，２４を閉鎖させるためのパイロット圧として、油圧管路６１，６２の油圧や圧油供給用管路６３の油圧を利用しているが、こうしたパイロット圧は、パイロット圧発生専用の油圧ポンプを別途設けてこの専用の油圧ポンプで生成するようにしてもよい。
【００７０】
この管推進機用土砂圧送ポンプの油圧制御装置は、以上のような動作を行うので、第１・第２の圧油供給用ロジック弁２１，２３、第１・第２の圧油排出用ロジック弁２２，２４、第１・第２の絞り付きの圧油供給用切換弁３１，３３及び第１・第２の絞り付きの圧油排出用切換弁３２，３４で構成された油路切換手段を、地上側及び管推進機本体側の何れの側に設置した場合でも、地上側と管推進機本体側とを結ぶ油の管路が油路切換手段での油路の切換時に暴れるのを防ぐことができる。
【００７１】
この点について説明すると、図３は、図１の管推進機用土砂圧送ポンプの油圧制御装置において、油路切換手段を、地上ユニットとして油圧ポンプ１１や油タンク１３等と共に地上側に設置した場合の態様を示すものであり、図中、油圧制御バルブ２０が油路切換手段に相当している。このように油路切換手段としての油圧制御バルブ２０を地上側に設置した場合には、第１の油圧管路６１や第２の油圧管路６２が地上側と管推進機本体側とを結ぶ油圧ホースによる油の管路となり、この油圧ホースの暴れを防ぐには、油圧制御バルブ２０での油路の切換時に両油圧管路６１，６２内の油圧を緩やかに消圧することが必要になる。
【００７２】
こうした要求に対応して、本油圧制御装置では、図２のＦ〜Ｉの動作に示すように、第１の検出器４１で第１の油圧管路６１の油圧上昇を検出したときに、特に、第１の絞り付きの圧油供給用切換弁３１で第１の圧油供給用ロジック弁２１を閉じて第１の油圧管路６１の油圧を保持した後に、第１の絞り付きの圧油排出用切換弁３２で第１の圧油排出用ロジック弁２２を開いて第１の油圧管路６１の圧油を圧油排出用管路６４に逃がすようにしている。そのため、第１の油圧管路６１及び第２の油圧管路６２をそれぞれ圧油排出用管路６４及び圧油供給用管路６３に接続するまでの間に、前記リ）で説明したように、第１の絞り付きの圧油排出用切換弁３２の絞りの作用で第１の圧油排出用ロジック弁２２を徐々に開いて第１の油圧管路６１の圧油を圧油排出用管路６４に逃がすことにより、第１の油圧管路６１の油圧を緩やかに消圧することができる。
【００７３】
また、本油圧制御装置では、図２のＡ〜Ｄの動作に示すように、第２の検出器４２で第２の油圧管路６２の油圧上昇を検出したときに、特に、第２の絞り付きの圧油供給用切換弁３３で第２の圧油供給用ロジック弁２３を閉じて第２の油圧管路６２の油圧を保持した後に、第２の絞り付きの圧油排出用切換弁３４で第２の圧油排出用ロジック弁２４を開いて第２の油圧管路６２の圧油を圧油排出用管路６４に逃がすようにしている。そのため、第１の油圧管路６１及び第２の油圧管路６２をそれぞれ圧油供給用管路６３及び圧油排出用管路６４に接続するまでの間に、前記ニ）で説明したように、第２の絞り付きの圧油排出用切換弁３４の絞りの作用で第２の圧油排出用ロジック弁２４を徐々に開いて第２の油圧管路６２の圧油を圧油排出用管路６４に逃がすことにより、第２の油圧管路６２の圧油を緩やかに消圧することができる。
【００７４】
こうしたことから、本油圧制御装置によれば、油圧制御バルブ２０を図３のように地上側に設置した場合には、地上側と管推進機本体側とを結ぶ油の管路である第１の油圧管路６１や第２の油圧管路６２が油圧制御バルブ２０での油路の切換時に暴れるのを防ぐことができる。
【００７５】
図４は、図１の管推進機用土砂圧送ポンプの油圧制御装置において、油路切換手段である油圧制御バルブ２０を管推進機本体側に設置した場合の態様を示すものである。このように油路切換手段としての油圧制御バルブ２０を管推進機本体側に設置した場合には、圧油供給用管路６３や圧油排出用管路６４が地上側と管推進機本体側とを結ぶ油圧ホースによる油の管路となり、油圧制御バルブ２０での油路の切換時に油圧ホースが暴れないようにするには、特に圧油供給用管路６３内の油圧を緩やかに消圧することが必要になる。
【００７６】
こうした要求に対応して、本油圧制御装置では、前記ト）の前段で説明したように、第１の検出器４１で第１の油圧管路６１の油圧上昇を検出したときに、特に、第２の絞り付きの圧油供給用切換弁３３で第２の圧油供給用ロジック弁２３を開いて、圧油供給用管路６３の圧油をこの第２の圧油供給用ロジック弁２３から前工程で開放状態にある第２の圧油排出用ロジック弁２４を経て圧油排出用管路６４に戻すようにしている。そのため、第１の油圧管路６１及び第２の油圧管路６２をそれぞれ圧油排出用管路６４及び圧油供給用管路６３に接続するまでの間に、第２の絞り付きの圧油供給用切換弁３３の絞りの作用で第２の圧油供給用ロジック弁２３を徐々に開いて圧油排出用管路に戻すことにより、圧油供給用管路６３の油圧を緩やかに消圧することができる。
【００７７】
また、本油圧制御装置では、前記ロ）の前段で説明したように、第２の検出器４２で第２の油圧管路６２の油圧上昇を検出したときに、特に、第１の絞り付きの圧油供給用切換弁３１で第１の圧油供給用ロジック弁２１を開いて圧油供給用管路の圧油をこの第１の圧油供給用ロジック弁２１から前工程で開放状態にある第１の圧油排出用ロジック弁２２を経て圧油排出用管路６４に戻すようにしている。そのため、第１の油圧管路６１及び第２の油圧管路６２をそれぞれ圧油供給用管路６３及び圧油排出用管路６４に接続するまでの間に、第１の絞り付きの圧油供給用切換弁３１の絞りの作用で第１の圧油供給用ロジック弁２１を徐々に開いて圧油排出用管路６４に戻すことにより、圧油供給用管路６３の油圧を緩やかに消圧することができる。
【００７８】
こうしたことから、本油圧制御装置によれば、油圧制御バルブ２０を図４のように管推進機本体側に設置しても、地上側と管推進機本体側とを結ぶ油の管路である圧油供給用管路２３が油圧制御バルブ２０での油路の切換時に暴れるのを防止することができる。以上のように、本油圧制御装置によれば、油路切換手段としての油圧制御バルブ２０を地上側及び管推進機本体側の何れに設置しても、地上側と管推進機本体側とを結ぶ油の管路が油圧制御バルブ２０での油路の切換時に暴れるのを防ぐことができる。
【００７９】
こうした効果を発揮することに加え、前記ホ）の説明から分かるように、土砂圧送ポンプの前進工程の開始時に、第１の絞り付きの圧油排出用切換弁３２の絞りの作用で第１の圧油排出用ロジック弁２２を徐々に閉じることにより、第１の油圧管路６１や圧油供給用管路６３の油圧を瞬間的に上昇させることなく緩やかに昇圧することができて、これらの油の管路６１，６３の圧油の流量を円滑に制御することができる。一方、土砂圧送ポンプの後退工程の開始時には、前記ヌ）の説明から分かるように、第２の絞り付きの圧油排出用切換弁３４の絞りの作用で第２の圧油排出用ロジック弁２４を徐々に閉じることにより、第２の油圧管路６２や圧油供給用管路６３の油圧を瞬間的に上昇させることなく緩やかに昇圧することができて、これらの油の管路６２，６３の圧油の流量を円滑に制御することができる。さらに、前記ハ）やチ）の説明から分かるように、土砂圧送ポンプの前進工程と後退工程の相互の切換を行う過渡期に、油圧ポンプ１１を無負荷状態で運転することができて、無駄なエネルギーを消費するようなことがない。
【００８０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明は、「課題を解決するための手段」の項に示した手段を採用しているので、本発明の管推進機用土砂圧送ポンプの油圧制御装置では、土砂圧送ポンプを前進工程及び後退工程へ移行させるように油路を切り換える油路切換手段を地上側及び管推進機本体側の何れに設置しても、地上側と管推進機本体側とを結ぶ油の管路が油路切換手段での油路の切換時に暴れるのを防ぐことができる。その結果、管推進機用土砂圧送ポンプの油圧制御装置の利用範囲を拡大することができてこれを有効に利用することができる。
【００８１】
加えて、土砂圧送ポンプの前進工程及び後退工程の開始時に、それぞれ第１の油圧管路や圧油供給用管路及び第２の油圧管路や圧油供給用管路の油圧を瞬間的に上昇させることなく緩やかに昇圧することができて、これらの油の管路の圧油の流量を円滑に制御することができる。また、土砂圧送ポンプの前進工程と後退工程の相互の切換を行う過渡期に、油圧ポンプを無負荷状態で運転することができて、無駄なエネルギーを消費するようなことがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の具体化例に係る管推進機用土砂圧送ポンプの油圧制御装置を示す油圧回路図である。
【図２】図１の管推進機用土砂圧送ポンプの油圧制御装置中の油路切換手段を構成する弁の動作の推移及び油圧回路の圧力の推移を示す図である。
【図３】油路切換手段を地上側に設置した場合の図１と同様の油圧回路図である。
【図４】油路切換手段を管推進機本体側に設置した場合の図１と同様の油圧回路図である。
【図５】管推進機用土砂圧送装置を駆動するプロセスを説明するための一般的な管推進機用土砂圧送ポンプの周辺の縦断面図である。
【図６】図５に示した管推進機用土砂圧送ポンプの従来例の油圧制御装置の油圧回路図である。
【符号の説明】
１ 土砂溜めタンク
２ 土砂圧送パイプ
４ ケーシング
５ 外側シリンダ
６ 内側シリンダ
６ｂ 土砂圧送用のピストン
１１ 油圧ポンプ
１３ 油タンク
２１ 第１の圧油供給用ロジック弁
２２ 第１の圧油排出用ロジック弁
２３ 第２の圧油供給用ロジック弁
２４ 第２の圧油排出用ロジック弁
３１ 第１の絞り付きの圧油供給用切換弁
３２ 第１の絞り付きの圧油排出用切換弁
３３ 第２の絞り付きの圧油供給用切換弁
３４ 第２の絞り付きの圧油排出用切換弁
４１ 第１の検出器
４２ 第２の検出器
６１ 第１の油圧管路
６２ 第２の油圧管路
６３ 圧油供給用管路
６４ 圧油排出用管路
Ｐ１ 第１のポート
Ｐ２ 第２のポート
Ｒ１ 第１の油室
Ｒ２ 第２の油室
Ｒ３ 第３の油室
Ｒ４ 第４の油室
Claims (1)
- 前端が開放された筒状のケーシング内に摺動可能に嵌挿されて前進及び後退するように油圧で駆動され前進時に土砂溜めタンク内の掘削土砂を前端側から取り込む土砂取込み用のシリンダと、この土砂取込み用のシリンダ内に摺動可能に嵌挿されて前進及び後退するように油圧で駆動され土砂取込み用のシリンダの内部に取り込んだ掘削土砂を前進時に土砂圧送パイプに押し込んで圧送する土砂圧送用のピストンとを備え、ケーシングに設けられた第１のポート及び第２のポートからそれぞれ圧油を供給及び排出することにより、土砂取込み用のシリンダを前進させた後に土砂圧送用のピストンを前進させるとともに、第２のポート及び第１のポートからそれぞれ圧油を供給及び排出することにより、土砂取込み用のシリンダを後退させた後に土砂圧送用のピストンを後退させる管推進機用土砂圧送ポンプを駆動するため、第１のポートに接続する第１の油圧管路と、第２のポートに接続する第２の油圧管路と、油圧ポンプの圧油を供給するための圧油供給用管路と、圧油を油タンクに排出するための圧油排出用管路と、第１の油圧管路の油圧上昇を検出して土砂圧送用のピストンの前進の終了を検出する第１の検出器と、第２の油圧管路の油圧上昇を検出して土砂圧送用のピストンの後退の終了を検出する第２の検出器とを備え、第１の検出器での油圧上昇の検出に基づいて第１の油圧管路及び第２の油圧管路をそれぞれ圧油排出用管路及び圧油供給用管路に接続し、第２の検出器での油圧上昇の検出に基づいて第１の油圧管路及び第２の油圧管路をそれぞれ圧油供給用管路及び圧油排出用管路に接続するように制御する管推進機用土砂圧送ポンプの油圧制御装置において、第１の油圧管路及び圧油供給用管路の間の流路を開閉する第１の圧油供給用ロジック弁と、第２の油圧管路及び圧油供給用管路の間の流路を開閉する第２の圧油供給用ロジック弁と、第１の油圧管路及び圧油排出用管路の間の流路を開閉する第１の圧油排出用ロジック弁と、第２の油圧管路及び圧油排出用管路の間の流路を開閉する第２の圧油排出用ロジック弁と、パイロット圧を第１の圧油供給用ロジック弁に絞りを介して付与したりその付与を解除したりするように切り換えて第１の圧油供給用ロジック弁を開閉する第１の絞り付きの圧油供給用切換弁と、パイロット圧を第２の圧油供給用ロジック弁に絞りを介して付与したりその付与を解除したりするように切り換えて第２の圧油供給用ロジック弁を開閉する第２の絞り付きの圧油供給用切換弁と、パイロット圧を第１の圧油排出用ロジック弁に絞りを介して付与したりその付与を解除したりするように切り換えて第１の圧油排出用ロジック弁を開閉する第１の絞り付きの圧油排出用切換弁と、パイロット圧を第２の圧油排出用ロジック弁に絞りを介して付与したりその付与を解除したりするように切り換えて第２の圧油排出用ロジック弁を開閉する第２の絞り付きの圧油排出用切換弁とを設け、第１の絞り付きの圧油供給用切換弁で第１の圧油供給用ロジック弁を開き第１の絞り付きの圧油排出用切換弁で第１の圧油排出用ロジック弁を閉じるとともに、第２の絞り付きの圧油供給用切換弁で第２の圧油供給用ロジック弁を閉じ第２の絞り付きの圧油排出用切換弁で第２の圧油排出用ロジック弁を開くことにより、土砂取込み用のシリンダ及び土砂圧送用のピストンを順次前進させ、第２の絞り付きの圧油供給用切換弁で第２の圧油供給用ロジック弁を開き第２の絞り付きの圧油排出用切換弁で第２の圧油排出用ロジック弁を閉じるとともに、第１の絞り付きの圧油供給用切換弁で第１の圧油供給用ロジック弁を閉じ第１の絞り付の圧油排出用切換弁で第１の圧油排出用ロジック弁を開くことにより、土砂取込み用のシリンダ及び土砂圧送用のピストンを順次後退させ、第１の検出器で第１の油圧管路の油圧上昇を検出したときには、第２の絞り付きの圧油供給用切換弁で第２の圧油供給用ロジック弁を開いて圧油供給用管路の圧油をこの第２の圧油供給用ロジック弁から開放状態にある第２の圧油排出用ロジック弁を経て圧油排出用管路に戻すとともに、第１の絞り付きの圧油供給用切換弁で第１の圧油供給用ロジック弁を閉じて第１の油圧管路の油圧を保持した後に、第１の絞り付きの圧油排出用切換弁で第１の圧油排出用ロジック弁を開いて第１の油圧管路の圧油を圧油排出用管路に逃がし、第２の検出器で第２の油圧管路の油圧上昇を検出したときには、第１の絞り付きの圧油供給用切換弁で第１の圧油供給用ロジック弁を開いて圧油供給用管路の圧油をこの第１の圧油供給用ロジック弁から開放状態にある第１の圧油排出用ロジック弁を経て圧油排出用管路に戻すとともに、第２の絞り付きの圧油供給用切換弁で第２の圧油供給用ロジック弁を閉じて第２の油圧管路の油圧を保持した後に、第２の絞り付きの圧油排出用切換弁で第２の圧油排出用ロジック弁を開いて第２の油圧管路の圧油を圧油排出用管路に逃がすようにしたことを特徴とする管推進機用土砂圧送ポンプの油圧制御装置。
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