JPH0559899A - シールド掘削機のエレクタ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 左右の昇降ジヤツキのストロークを一致させ
られて、把持セグメントの面を既に１リングの組立てを
終わっている既設セグメントの面と現に組み立てている
リングの隣接リングの面とに対して容易に面合わせでき
るようにする。 【構成】 パワーユニツト１から吐出した圧油を電磁切
換弁４→右側の昇降ジヤツキ７の伸側圧力室へ送り両ロ
ッド型ピストン７ｄを伸び方向に移動させる。また同昇
降ジヤツキ７の縮側圧力室の作動油を左側の昇降ジヤツ
キ６の伸側圧力室へ送り、両ロッド型ピストン６ｄを伸
び方向に移動させる。また昇降ジヤツキ６の縮側圧力室
の作動油を電磁切換弁４→オイルタンク２へ戻す。従っ
て左右の昇降ジヤツキ６、７のストロークを一致させら
れて、把持セグメント３１の面を、既に１リングの組立
てを終わっている既設セグメント３３の面と現に組み立
てているリングの隣接リング３２の面とに対して容易に
面合わせできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シールド掘削機のエレ
クタ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のシールド掘削機のエレクタ装置を
図４〜図６により説明すると、図４，５の１４が旋回リ
ングで、同旋回リング１４は、掘削機本体のテール部の
スキンプレート（図示せず）の内周面に掘削機本体の中
心軸線を中心とする旋回を可能に取付けられている。

【０００３】図４の１６が同旋回リング１４を旋回させ
るための旋回油圧モータ、図４，５の１５が同旋回リン
グ１４の左右に取付けた昇降ガイド部材、２２が同各昇
降ガイド部材１５に取付けたガイド用摺動金具、２１が
同ガイド用摺動金具２２により昇降可能に支持された内
筒、２０が同各内筒２１を覆う内筒カバーで、同各内筒
カバー２０が上記各昇降ガイド部材１５に取付けられて
いる。

【０００４】図４〜図６の５が上記各内筒２１に取付け
たアーム、６，７が左右の昇降装置の昇降ジヤツキで、
同昇降ジヤツキ６、７のシリンダ部が上記各昇降ガイド
部材１５の先端部に枢支され、同昇降ジヤツキ６、７の
ピストンロツドが上記アーム５の左右両端部に枢支され
ている。１７がセグメント把持機構、１８が姿勢制御機
構、３１が把持セグメントで、セグメント把持機構１７
が姿勢制御機構１８を介してアーム５に取付けられてい
る。

【０００５】図６の１がパワーユニツト、２がオイルタ
ンク、３がリリーフ弁、４が上記パワーユニツト１と上
記昇降ジヤツキ６、７との間の油圧回路に介装した電磁
切換弁、４ａ、４ｂが同電磁切換弁４のコイル、２３，
２４が上記油圧回路の分岐点，９が上記昇降ジヤツキ
６、７の伸側ポート、８が同昇降ジヤツキ６、７の縮側
ポートである。

【０００６】電磁切換弁４のコイル４ａを励磁し、同電
磁切換弁４のスプールを左方へ移動して、パワーユニツ
ト１からの圧油を電磁弁４→昇降ジヤツキ６、７の伸側
ポート９→昇降ジヤツキ６、７のヘツド側圧力室へ送る
とともに、昇降ジヤツキ６、７のロツド側圧力室の作動
油を縮側ポート８→電磁切換弁４→オイルタンク２へ戻
し、昇降ジヤツキ６、７を伸び方向に作動して、アーム
５を半径方向外方へ移動させる。

【０００７】そしてパワーユニツト１の油圧がリリーフ
弁３の設定値を越えたときには、パワーユニツト１から
電磁切換弁４に向かう圧油をリリーフ弁３を経てオイル
タンク２へ戻す。また上記とは逆に、電磁切換弁４のコ
イル４ｂを励磁し、同電磁切換弁４のスプールを右方へ
移動して、パワーユニツト１からの圧油を電磁弁４→昇
降ジヤツキ６、７の縮側ポート８→昇降ジヤツキ６、７
のロツド側圧力室へ送るとともに、昇降ジヤツキ６、７
のヘツド側圧力室の作動油を伸側ポート９→電磁切換弁
４→オイルタンク２へ戻し、昇降ジヤツキ６、７を縮み
方向に作動して、アーム５を半径方向内方へ移動させ
る。

【０００８】電磁切換弁４から延びた油圧回路を分岐点
２３で分けて、昇降ジヤツキ６、７の伸側ポート９，９
に連結し、また同油圧回路を分岐点２４で分けて、昇降
ジヤツキ６、７の縮側ポート８，８に連結すると、ジヤ
ツキのストローク同期を行えないので、分岐点２３、２
４に油量を均等に分配するフロヒデバイスバーを設置し
て、互いのストロークを一層精密に同期させようとする
と、図７に示すように昇降ジヤツキ６に電磁切換弁４
を、昇降ジヤツキ７に電磁切換弁４’を、それぞれ介装
する一方，昇降ジヤツキ６，７にストローク計２５，２
６を設ける必要がある。

【０００９】この場合、パワーユニツト１からの圧油を
電磁切換弁４，４’を経て昇降ジヤツキ６、７へ送っ
て、同昇降ジヤツキ６、７を伸縮方向に作動する一方、
このときの昇降ジヤツキ６，７のストロークをストロー
ク計２５、２６により検出し、その結果得られた検出信
号を電磁切換弁４，４’へフイードバツクし、同電磁切
換弁４，４’を微調整して、昇降ジヤツキ６，７のスト
ロークを同期させる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】前記図４〜図６に示す
従来のシールド掘削機のエレクタ装置には、次の問題が
あった。即ち、図８は、セグメントを組む座標系を示し
ている。把持している把持セグメント３１は、既に１リ
ングの組立てが終わった既設セグメント３３の面と現に
組み立てているリングの隣接リング３２の面とに対して
面合わせを行う必要がある。

【００１１】それには、Ｘ軸を中心とした旋回と、Ｙ軸
方向の昇降と、Ｚ軸方向のスライドと、Θ_X 方向の回転
（ピツチング）と、Θ_Y 方向の回転（ヨーイング）と、
Θ_Z 方向の回転（ローリング）とを制御する必要があ
る。上記制御項目のうち、左右の昇降ジヤツキ６、７に
よるＹ軸方向の昇降制御は、大きな要素であり、昇降ジ
ヤツキ６、７のストロークに差があると、把持セグメン
ト３１が傾いて、同把持セグメント３１の面が、既に１
リングの組立てが終わった既設セグメント３３の面と現
に組み立てているリングの隣接リング３２の面とに対し
て一致しなくて、Θ_Z 方向の修正（ローリング）が必要
になるし、場合によっては、把持セグメント３１が組立
位置にセツトができなくなる。

【００１２】左右の昇降ジヤツキ６、７にストローク差
が生じる理由を図８により説明する。昇降ジヤツキ６、
７を左斜め下方に伸ばそうとするとき、昇降ジヤツキ
６、７により移動するアーム５と姿勢制御機構１８とセ
グメント把持機構１７と把持セグメント３１との重量を
Ｗとし、旋回リング１４の旋回中心をＯとすると，Ｏと
Ｗとの作用点の腕の長さはＬであるから、Ｗにより、ア
ーム５は、Ｏを中心に反時計廻りのモーメントＭ_W ＝Ｗ
×Ｌを受ける。

【００１３】左側の昇降ジヤツキ６を伸ばそうとする伸
力Ｆ_L は、モーメントＭ_W と同じ方向であり、Ｆ_L は小
さくても、左側の昇降ジヤツキ６は十分に伸びることが
できる。むしろジヤツキが停止ているモーメントの釣合
い状態を考えると、左側の昇降ジヤツキ６は、縮む方向
に保持力（縮力）−Ｆ_L を作用させる必要があり、油圧
をフリーにするだけでも、左側の昇降ジヤツキ６は伸び
ようとする。（Ｗの作用点または昇降ジヤツキ７の伸力
Ｆ_R の作用点をモーメントの中心とする昇降ジヤツキ６
は縮力−Ｆ_L になることが判る。） 従って右側の昇降ジヤツキ７を伸ばそうとする伸力Ｆ_R
は、Ｆ_Lよりも大きくする必要があり（Ｆ_R ＞Ｆ_L ）、
図５のように左右の昇降ジヤツキ６、７の伸側ポート９
を分岐点２３を介して連絡すると、油圧の性質から負荷
の少ない側に油が多く流れることになって，つまり図９
の左側のジヤツキ６に多く流れることになって、左右の
昇降ジヤツキ６，７にストローク差が生じる。

【００１４】本発明は前記の問題点に鑑み提案するもの
であり、その目的とする処は、左右の昇降ジヤツキのス
トロークを一致させることができて、把持セグメントの
面を、既に１リングの組立てを終わっている既設セグメ
ントの面と現に組み立てているリングの隣接リングの面
とに対して容易に面合わせできるシールド掘削機のエレ
クタ装置を提供しようとする点にある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、掘削機本体のテール部のスキンプレー
トの内周面に掘削機本体の中心軸線を中心とする旋回を
可能に取付けた旋回リングと、同旋回リングに左右の昇
降装置を介して旋回リングの径方向への往復動を可能に
取付けたアームと、同アームに姿勢制御機構を介して取
付けたセグメント把持機構とを有するシールド掘削機の
エレクタ装置において、前記各昇降装置の昇降ジヤツキ
のピストンを両ロツドタイプとし、同昇降ジヤツキのう
ち、一方の昇降ジヤツキの縮側ポートと他方の昇降ジヤ
ツキの伸側ポートとを油路により連結している。

【００１６】

【作用】本発明のシールド掘削機のエレクタ装置は前記
のように構成されており、パワーユニツトと各昇降ジヤ
ツキとの間の油圧回路に設けた電磁切換弁を切り換え
て、パワーユニツトから吐出した圧油を電磁切換弁→左
右一方の昇降ジヤツキの伸側ポート→同昇降ジヤツキの
伸側圧力室へ送り、同昇降ジヤツキの両ロツドタイプの
ピストンを伸び方向に移動させる。また同一方の昇降ジ
ヤツキの縮側圧力室の作動油を縮側ポート→油路→他方
の昇降ジヤツキの伸側ポート→同昇降ジヤツキの伸側圧
力室へ送り、同昇降ジヤツキの両ロツドタイプのピスト
ンを伸び方向に移動させる。また同昇降ジヤツキの縮側
圧力室の作動油を電磁切換弁→オイルタンクへ戻す。

【００１７】

【実施例】

（第１実施例）次に本発明のシールド掘削機のエレクタ
装置を図１に示す第１実施例により説明すると、１がパ
ワーユニツト、２がオイルタンク、３がリリーフ弁であ
る。６、７がピストンを両ロツドタイプとした昇降ジヤ
ツキ、６ｄ、７ｄが両ロツドタイプとした昇降ジヤツキ
６，７のピストン、４が上記パワーユニツト１と上記昇
降ジヤツキ６、７との間の油圧回路に介装した電磁切換
弁、４ａ、４ｂが同電磁切換弁４のコイル、９が上記昇
降ジヤツキ６、７の伸側ポート、８が同昇降ジヤツキ
６、７の縮側ポート、１１が左側の伸縮ジヤツキ６の伸
側ポート９と右側の伸縮ジヤツキ７の縮側ポート８とを
連絡する油路、１３が昇降ジヤツキ右単独作動用切換
弁、１４が昇降ジヤツキ左単独作動用切換弁である。

【００１８】次に前記図１に示すシールド掘削機のエレ
クタ装置の作用を具体的に説明する。アーム５を半径方
向外方へ移動させるときには、電磁切換弁４のコイル４
ｂを励磁して、同電磁切換弁４のスプールを右方へ移動
し、パワーユニツト１からの圧油を電磁切換弁４→右側
伸縮ジヤツキ７の伸側ポート９→右側伸縮ジヤツキ７の
伸側圧力室へ導いて、右側伸縮ジヤツキ７のピストン７
ｄを下方（半径方向外方）へ移動させる。

【００１９】また右側伸縮ジヤツキ７の縮側圧力室の作
動油を油路１１→左側伸縮ジヤツキ６の伸側ポート９→
左側伸縮ジヤツキ６の伸側圧力室へ導き、左側伸縮ジヤ
ツキ６のピストン６ｄを下方（半径方向外方）へ移動さ
せて、アーム５を半径方向外方へ移動させる。さらに左
側伸縮ジヤツキ６の縮側圧力室の作動油を電磁切換弁４
→オイルタンク２へ戻す。

【００２０】この場合、油圧回路は、閉回路であり、伸
縮ジヤツキ６，７のピストン６ｄ、，７ｄは、両ロツド
タイプなので、左右の昇降ジヤツキ６，７が完全に同期
して動く。アーム５を半径方向内方へ移動させる場合に
は、電磁切換弁４のコイル４ａを励磁して、同電磁切換
弁４のスプールを左方へ移動し、圧油の流れを上記と逆
にして、伸縮ジヤツキ６，７を同期的に縮み方向に作動
させる。

【００２１】このように左右の昇降ジヤツキ６、７は、
同期して作動するので、油圧回路の配管の修正や油圧回
路の初期の調整中に、油が漏れて、左右の昇降ジヤツキ
６、７のストロークにズレが生じた場合、ズレたままの
状態で同期的に作動してしまう。そのため、左右の昇降
ジヤツキ６、７を縮み限まで動かし、ストロークを零に
する操作を行って、ズレを無くす必要がある。

【００２２】この場合には、昇降ジヤツキ右単独作動用
切換弁１３を開方向に励磁して、左側の伸縮ジヤツキ６
の縮側ポート８と伸側ポート９とを同切換弁１３により
連通する一方、電磁切換弁４のコイル４ａを励磁する。
そうすると、左側の伸縮ジヤツキ６の伸側圧力室及び縮
側圧力室の圧力が同じになり、同昇降ジヤツキ６が動作
することがなくて、右側の昇降ジヤツキ７のみが縮むこ
とになる。

【００２３】また昇降ジヤツキ左単独作動用切換弁１４
を開方向に励磁して、右側の伸縮ジヤツキ７の縮側ポー
ト８と伸側ポート９とを同切換弁１４により連通する一
方、電磁切換弁４のコイル４ｂを励磁する。そうする
と、右側の伸縮ジヤツキ７の伸側圧力室及び縮側圧力室
の圧力が同じになり、同昇降ジヤツキ７が動作すること
がなくて、左側の昇降ジヤツキ６のみが縮むことにな
る。

【００２４】このように切換弁１３、１４の操作によ
り、左右の昇降ジヤツキ６、７を単独に動作させること
が可能で、この操作を行うことにより、左右の昇降ジヤ
ツキ６、７のストロークのズレを無くす。 （第２実施例）次に本発明のシールド掘削機のエレクタ
装置を図２、３に示す第２実施例により説明する。この
実施例では、図５の内筒２１をジヤツキ６、７に転用し
て、油圧ジヤツキを不要にしている。即ち、６が左側の
伸縮ジヤツキ、６ａが内筒に相当するシリンダ、６ｂが
シリンダヘツド、６ｃがピストンロツド、６ｄがピスト
ン、６ｅがパツキンで、ピストンロツド６ｃの下端部が
アーム５に取付けられている。

【００２５】次に前記図２、３に示すシールド掘削機の
エレクタ装置の作用を具体的に説明する。アーム５を半
径方向外方へ移動させようとするときの、左右の昇降ジ
ヤツキ６、７の負荷をＦ_L 、Ｆ_R とする。電磁切換弁４
のコイル４ｂを励磁して、同電磁切換弁４のスプールを
右方へ移動させ、パワーユニツト１から吐出される圧油
を電磁切換弁４→右側の昇降ジヤツキ７の伸側ポート９
へ導いて、同昇降ジヤツキ７の伸側圧力室の油圧Ｐ_R を
上昇させる。

【００２６】この油圧Ｐ_R が右側の昇降ジヤツキ７の縮
側圧力室（油路１１）の油圧Ｐ₀ よりも高くなると（Ｐ
_R ＞Ｐ₀ ）、伸側ポート９から右側の昇降ジヤツキ７へ
容量Ｑの油が入って、右側の昇降ジヤツキ７のピストン
が下方に移動する。この右側の昇降ジヤツキ７（及び左
側の昇降ジヤツキ６）のピストンは、両ロツドタイプで
あるから、昇降ジヤツキ７の縮側圧力室→縮側ポート８
→油路１１へ同じ容量Ｑの油が吐出され、これがさらに
左側の昇降ジヤツキ６の伸側ポート９→同昇降ジヤツキ
６の伸側圧力室へ入り、この左側の昇降ジヤツキ６のピ
ストンが下方に移動し、同左側の昇降ジヤツキ６の縮側
圧力室の油が電磁切換弁４→オイルタンク２へ同じ容量
Ｑだけ排出される。即ち、昇降ジヤツキ６，７の油圧回
路は、完全な閉回路であり、昇降ジヤツキ６，７には、
同じ容量Ｑの油が給排されて、昇降ジヤツキ６，７が同
じストロークで正確に作動することになる。

【００２７】また左右の昇降ジヤツキ６，７の負荷
Ｆ_L 、Ｆ_R が異なり、負荷のアンバランスが生じた場合
について説明する。昇降ジヤツキ６，７のピストン有効
面積をＳとすると、右側の昇降ジヤツキ７の推力は、Ｓ
×（Ｐ_R −Ｐ₀ ）になり、左側の昇降ジヤツキ６の推力
は、Ｓ×（Ｐ₀ −Ｐ_L ）になる。Ｐ_L は、オイルタンク
２に直通しているので、非常に低い圧力である。

【００２８】パワーユニツト１の吐出圧力が低いか、或
いは負荷が大きい場合で、Ｆ_L ＞Ｓ×（Ｐ₀ −Ｐ_L ）の
間は、左側の昇降ジヤツキ６の推力は、負荷Ｆ_L に負け
てしまって、ジヤツキが動かないので、Ｐ_R ＝Ｐ₀ にな
り、右側の昇降ジヤツキ７の推力は零になり、Ｐ_R の全
てが左側の昇降ジヤツキ６の推力に消費される。いまＦ
_L ＝Ｓ×（Ｐ₀ −Ｐ_L ）になったとすると、左側の昇降
ジヤツキ６の推力が負荷と同じになり、ジヤツキが動き
出そうとするが、Ｐ_R の圧力が十分でなかったら、即
ち、Ｆ_R ＞Ｓ×（Ｐ_R −Ｐ₀ ）の間は動くことが。

【００２９】つまりリリーフ弁３の設定圧力とパワーユ
ニツト１の能力とが負荷に対して十分であれば、ジヤツ
キ作動圧（Ｐ_R −Ｐ₀ ）及び（Ｐ₀ −Ｐ_L ）は、負荷Ｆ
_L 、Ｆ_R にバランスした値になりながら、ジヤツキが動
くことになる。このように油圧バランスの特性を利用す
ることにより、負荷Ｆ_L 、Ｆ_R にアンバランスがあって
も、圧力Ｐ₀ 及び圧力Ｐ_R は、負荷に応じた値に変化し
ながら、左右の伸縮ジヤツキ６、７が伸びることにな
る。左右の伸縮ジヤツキ６、７のピストンは、両ロツド
タイプであるから、伸びと縮みとが全く同じになる。

【００３０】

【発明の効果】本発明のシールド掘削機のエレクタ装置
は前記のようにパワーユニツトと各昇降ジヤツキとの間
の油圧回路に設けた電磁切換弁を切り換えて、パワーユ
ニツトから吐出した圧油を電磁切換弁→左右一方の昇降
ジヤツキの伸側ポート→同昇降ジヤツキの伸側圧力室へ
送り、同昇降ジヤツキの両ロツドタイプのピストンを伸
び方向に移動させる。また同一方の昇降ジヤツキの縮側
圧力室の作動油を縮側ポート→油路→他方の昇降ジヤツ
キの伸側ポート→同昇降ジヤツキの伸側圧力室へ送り、
同昇降ジヤツキの両ロツドタイプのピストンを伸び方向
に移動させる。また同昇降ジヤツキの縮側圧力室の作動
油を電磁切換弁→オイルタンクへ戻すので、左右の昇降
ジヤツキのストロークを一致させることができて、把持
セグメントの面を、既に１リングの組立てを終わってい
る既設セグメントの面と現に組み立てているリングの隣
接リングの面とに対して容易に面合わせできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるシールド掘削機のエレクタ装置
の第１実施例を示す油圧回路図である。

【図２】同エレクタ装置の第２実施例を示す正面図であ
る。

【図３】同エレクタ装置の作用説明図である。

【図４】従来のシールド掘削機のエレクタ装置を示す斜
視図である。

【図５】同エレクタ装置の昇降ジヤツキ部分を拡大して
示す縦断側面図である。

【図６】同エレクタ装置の油圧回路図である。

【図７】従来のエレクタ装置の他の例を示す油圧回路図
である。

【図８】セグメント組立て時の座標系を示す説明図であ
る。

【図９】左右の昇降ジヤツキにストローク差ができる理
由の説明図である。

【符号の説明】

５ アーム ６、７ 左右の昇降ジヤツキ ６ｄ、７ｄ 両ロツドタイプのピストン ８ 縮側ポート ９ 伸側ポート １１ 油路 １４ 旋回リング １７ セグメント把持機構 １８ 姿勢制御機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 箭原 憲臣 東京都新宿区西新宿一丁目25番１号 大成 建設株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 掘削機本体のテール部のスキンプレート
   の内周面に掘削機本体の中心軸線を中心とする旋回を可
   能に取付けた旋回リングと、同旋回リングに左右の昇降
   装置を介して旋回リングの径方向への往復動を可能に取
   付けたアームと、同アームに姿勢制御機構を介して取付
   けたセグメント把持機構とを有するシールド掘削機のエ
   レクタ装置において、前記各昇降装置の昇降ジヤツキの
   ピストンを両ロツドタイプとし、同昇降ジヤツキのう
   ち、一方の昇降ジヤツキの縮側ポートと他方の昇降ジヤ
   ツキの伸側ポートとを油路により連結したことを特徴と
   するシールド掘削機のエレクタ装置。