JPH11108013A - 伸縮装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 流体圧シリンダによって被動体を伸縮操作す
る伸縮装置において、この伸縮装置が損傷した場合や、
操作力不足の場合にも、容易に伸縮操作を行うことがで
きるようにする。 【解決手段】 オーバカッタ装置５におけるシリンダ８
の外周面とそのシリンダ８を摺動自在に支持するハウジ
ング７の内周面との間に形成されるチャンバー１７内に
別系統の油圧を供給することによりシリンダ８をハウジ
ング７に対して摺動させる構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流体圧シリンダに
よって被動体を伸縮操作する伸縮装置に関し、例えばシ
ールド掘進機のオーバカッタ装置もしくは親子シールド
掘進機における親シールド機と子シールド機との連結部
材等に適用して好適な伸縮装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、シールド掘進機において余掘りを
行う際に使用されるオーバカッタ装置として、例えば実
公平５−４２１５６号公報に記載のものが知られてい
る。この公報に記載のオーバカッタ装置は、図７に示さ
れているように、カッタヘッド１０１の本体側に設けら
れる筒状のガイド１０２内にシリンダ１０３を摺動自在
に嵌挿するとともに、このシリンダ１０３内にピストン
ロッド１０４を摺動自在に嵌挿し、かつそのピストンロ
ッド１０４の基端部をカッタヘッド１０１の本体側に固
定してなり、前記シリンダ１０３の先端部にカッタ１０
５を取り付けてなる構造とされている。また、前記ピス
トンロッド１０４の内部にはピストン１０６によって仕
切られたシリンダ１０３内の第１圧力室１０７および第
２圧力室１０８にそれぞれ圧力油を給排する第１給排通
路１０９および第２給排通路１１０が形成されている。
このオーバカッタ装置においては、第１給排通路１０９
からシリンダ１０３内の第１圧力室１０７に圧力油を供
給しつつ第２給排通路１１０から第２圧力室１０８の圧
力油を排出すると、カッタ１０５が突出移動し、第２給
排通路１１０から第２圧力室１０８に圧力油を供給しつ
つ第１給排通路１０９から第１圧力室１０７の圧力油を
排出すると、カッタ１０５が引き込まれることになる。
なお、このカッタ１０５の伸縮操作は、例えば掘進機が
曲線施工する場合や、２基のシールド掘進機を地中接合
する場合などに行われる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このオ
ーバカッタ装置は、容易に修理のできないカッタヘッド
内に設けられているために、カッタ伸縮用油圧シリンダ
の油圧配管が損傷したり、カッタが地山に拘束されてカ
ッタ伸縮用油圧シリンダの持つ引き込み力だけではその
カッタを引き込むことができないといった不測の事態が
生じたときに、このカッタがカッタヘッド外径から外方
へ突出したままになってしまうという不具合を生じるこ
とになる。この結果、シールド機が正規の施工線形を維
持できなくなったり、地中接合を行うシールド機の場合
には、接合相手側のシールド機のフード部内に自らのカ
ッタヘッドを挿入することができなくなるといった問題
点が発生する。同様に、油圧配管不良の場合には、カッ
タが引き込んだ状態のままになって所要時に突出させる
ことができなくなるという問題点がある。

【０００４】また、同様の問題は、親子シールド掘進機
における親シールド機と子シールド機との連結部材を操
作する油圧シリンダや、カッタヘッドに設けられるスリ
ット状の開口部を開閉操作する油圧シリンダ等のカッタ
ヘッド内に配される油圧シリンダのみならず、シールド
ジャッキ，アーティキュレートジャッキ等の他の油圧シ
リンダについても起こり得る。

【０００５】本発明は、このような問題点を解消するた
めになされたもので、流体圧シリンダによって被動体を
伸縮操作する伸縮装置において、この伸縮装置が損傷し
た場合や、操作力不足の場合にも、容易に伸縮操作を行
うことができるようにすることを目的とするものであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段および作用・効果】前述さ
れた目的を達成するために、本発明による伸縮装置は、
流体圧シリンダによって被動体を伸縮操作する伸縮装置
において、前記流体圧シリンダの伸動作もしくは縮動作
を支援する伸縮支援手段を設けることを特徴とするもの
である。

【０００７】本発明においては、被動体を伸縮操作する
流体圧シリンダの油圧配管等が損傷したり、この流体圧
シリンダのみでは操作力が不足したときに、伸縮支援手
段によってその流体圧シリンダの伸縮操作が支援され
る。したがって、この伸縮装置を、例えばシールド掘進
機のオーバカッタ装置に用いた場合に、流体圧シリンダ
の縮側の油圧配管が損傷したときや、カッタが地山に拘
束されることにより流体圧シリンダの持つ引き込み力だ
けでは縮めることができなくなったときにも、カッタヘ
ッド外径からオーバカッタが突出したままとなって正規
の施工線形を維持できなくなる事態の発生を回避するこ
とができる。また、この伸縮装置を、例えば地中接合を
行うシールド機に用いた場合に、自らのオーバカッタを
カッタヘッド内に引き込んでそのカッタヘッドを相手方
シールド機のフード部内に挿入する際にも、このオーバ
カッタが突出したままとなって地中接合が不能になると
いった事態の発生も回避することができる。このよう
に、本発明の伸縮装置は、カッタヘッド内のように作業
者によって簡単に修理のできない部位に用いられるシリ
ンダに適用するのが特に好適である。なお、この伸縮装
置は、これ以外に、親子シールド掘進機における親シー
ルド機と子シールド機との連結部材を操作する油圧シリ
ンダや、カッタヘッドに設けられるスリット状の開口部
を開閉操作する油圧シリンダ等のカッタヘッド内に配さ
れる油圧シリンダのほか、シールドジャッキ，アーティ
キュレートジャッキ等の他の油圧シリンダ等に対しても
適用することができる。

【０００８】本発明において、前記伸縮支援手段は、前
記流体圧シリンダにおける摺動体の外周面とその摺動体
を摺動自在に支持するハウジングの内周面との間に形成
されるチャンバー内に流体圧を供給することにより前記
摺動体を前記ハウジングに対して摺動させるように構成
されるものとすることもできる。このような構成によれ
ば、元々ある流体圧シリンダに対して、その外径を少し
大きくするだけで全長を変えずに伸縮支援手段を組み込
むことができるので、伸縮装置を全体としてコンパクト
にし、小口径〜中口径のシールド機に対しても容易に適
用することが可能となる。

【０００９】この場合、前記伸縮支援手段は、前記被動
体の縮動作方向にのみ前記摺動体を摺動させるものとす
ることができる。この伸縮装置を、例えばシールド掘進
機のオーバカッタ装置に用いた場合には、流体圧シリン
ダの引き込み不能の事態の発生が最も危惧すべき点であ
るから、前記伸縮支援手段を被動体の縮動作方向のみの
操作を支援するように構成するのが好ましい。

【００１０】また、前記伸縮支援手段は、前記流体圧シ
リンダとは別の他の流体圧シリンダであって、これら２
つの流体圧シリンダが直列に配置されてなるものとする
ことができる。このように２つの流体圧シリンダを直列
に配置するようにすれば、元々ある流体圧シリンダに大
きな加工を施さなくてもそのまま利用することができる
ので、この伸縮支援手段の構成を簡単に付加することが
できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に、本発明による伸縮装置の具
体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明す
る。

【００１２】（第１実施例）第１実施例は、本発明の伸
縮装置をシールド掘進機のオーバカッタ装置に適用した
例に関するものである。図１に、この第１実施例に係る
シールド掘進機の正面図が、図２に、同実施例における
オーバカッタ装置の部分断面図がそれぞれ示されてい
る。

【００１３】本実施例のシールド掘進機において、シー
ルドフレームの前面に回転自在に設けられるカッタヘッ
ド１には、スリット２を有する面板３がカッタスポーク
４の骨組みに取り付けられており、カッタスポーク４に
は複数基（本実施例では４基）のオーバカッタ装置５が
設けられ、面板３には複数基（本実施例では４基）の予
備オーバカッタ装置６が設けられている。

【００１４】次に、本実施例のオーバカッタ装置５の詳
細構造を図２によって説明する。

【００１５】このオーバカッタ装置５は、カッタヘッド
１の本体側に固定される筒状のハウジング７と、このハ
ウジング７の内周側に配されるシリンダ（摺動体）８と
を備える構造とされている。前記シリンダ８には、外側
端面にカッタ９が固着され、内方側に形成されるシリン
ダ室１０内に、ピストン１１と一体に形成されるロッド
１２が挿入されている。このロッド１２の基端部は、カ
ッタヘッド１の本体側に一体に設けられるブラケット１
３にセットピン１４を介して枢支されている。また、前
記ロッド１２の内部にはピストン１１によって仕切られ
たシリンダ８内の第１シリンダ室１０ａおよび第２シリ
ンダ室１０ｂにそれぞれ圧力油を給排する第１給排通路
１５および第２給排通路（図示せず）がそれぞれ形成さ
れている。なお、符号１６にて示されるのは、シリンダ
８、言い換えればカッタ９の突出ストロークを検知する
ストロークセンサである。

【００１６】本実施例においては、前述のような構成に
加えて以下に説明するような伸縮支援手段が設けられて
いる。すなわち、前記シリンダ８は、基端部側が太径で
先端部側が細径になるように段突き形状とされる一方、
前記ハウジング７は、略中央部に内方へ向かう突出部が
形成されてなる形状とされ、これによってシリンダ８の
先端部側の外周面とハウジング７の基端部側の内周面と
の間にチャンバー（空間部）１７が形成されるようにさ
れ、このチャンバー１７内に加圧ポート１８から別系統
の圧力油が供給されるようになっている。

【００１７】また、前記シリンダ８の先端部側の外周面
にはブッシュ１９が介挿されるとともに、最先端部には
キャップ２０が被嵌されている。なお、ハウジング７お
よびキャップ２０の内周面とシリンダ８との摺接面に
は、油圧用シール，土砂シール等の各種シール２１が介
挿されている。

【００１８】このように構成されるオーバカッタ装置５
において、屈曲トンネルを掘削する際の余掘り時もしく
は地中接合用のシールド掘進機等においてカッタヘッド
外径より大きな径の掘削を行う時には、圧力油を第１給
排通路１５からシリンダ８内の第１シリンダ室１０ａ内
に供給するとともに、第２給排通路から第２シリンダ室
１０ｂ内の圧力油を排出すると、カッタ９がカッタヘッ
ド１の掘削外径より外方へ（実線位置から鎖線位置ま
で）突出移動される。一方、このカッタ９をカッタヘッ
ド１内に引き込むには、圧力油を第２給排通路からシリ
ンダ８内の第２シリンダ室１０ｂ内に供給するととも
に、第１給排通路１５から第１シリンダ室１０ａ内の圧
力油を排出すれば良い。

【００１９】また、カッタ９を図２の鎖線位置まで突出
させた状態で、シリンダ８内の第２シリンダ室１０ｂ内
に圧力油を供給する油圧配管が損傷したときや、カッタ
９が地山に拘束されることにより前記第２シリンダ室１
０ｂに供給される油圧力のみではカッタ９を引き込むこ
とができなくなったときには、加圧ポート１８からチャ
ンバー１７内に別系統から圧力油を供給する。このよう
にすることにより、油圧配管が損傷した場合にもカッタ
９を縮めることができる。また、カッタ９が地山に拘束
された場合にも、通常のカッタ伸縮用の油圧力による引
き込み力に加えて、発生する引き込み力を倍増させるこ
とができるので、カッタ９を容易に縮めることができ
る。

【００２０】本実施例によれば、従来のオーバカッタ装
置の外径を少し大きくするだけで全長を変えずに伸縮支
援手段を組み込むことができ、この伸縮支援手段を組み
込んでも全体として装置が大型化することがなく、小口
径〜中口径のシールド機に対しても容易に適用すること
ができるという効果を奏するものである。

【００２１】本実施例においては、オーバカッタ装置５
の縮み側に作動される伸縮支援手段を設けたものを説明
したが、この伸縮支援手段は、オーバカッタ装置５の伸
び側に作動される構造とすることもできる。図３に示さ
れるのは、このような伸び側に作動される本実施例の変
形例である。この例では、シリンダ２２の形状が基端部
側が細径で先端部側が太径になるように段突き形状とさ
れるとともに、ハウジング２３の形状が基端部側が太径
になるような形状とされ、シリンダ２２の細径側の外周
面とハウジング２３の細径側の内周面との間にチャンバ
ー２４が形成されるようにされ、かつそのチャンバー２
４内に加圧ポートから別系統の圧力油が供給されるよう
になっている。これ以外の点については本実施例の構成
等と基本的に異なるところがないので、第１実施例と共
通する部分については図に同一符号を付すに留めてその
詳細な説明は省略することとする。

【００２２】（第２実施例）図４には、本発明の第２実
施例に係るオーバカッタ装置（一部破断して示す正面図
（ａ）および側面方向断面図（ｂ））が示されている。

【００２３】本実施例のオーバカッタ装置２５において
は、ハウジング２６内にシリンダ２７が摺動自在に嵌挿
され、このシリンダ２７内にピストンと一体のロッド２
８が摺動自在に嵌挿され、このロッド２８の基端部がカ
ッタヘッド２９の本体に枢支されるとともに、シリンダ
２７の先端面にカッタ３０が装着されてなる構造とされ
ている。また、このオーバカッタ装置２５と直列に伸縮
支援手段としての支援用油圧シリンダ装置３１が配され
ている。

【００２４】この支援用油圧シリンダ装置３１は、シリ
ンダ３２とそのシリンダ３２内にピストンと一体に摺動
自在に嵌挿されるロッド３３を備え、このロッド３３の
基端部が、カッタヘッド２９の本体側に固着される取付
板３４上に固定されるブラケット３５にセットピン３６
を介して枢支されている。また、前記オーバカッタ装置
２５のシリンダ２７と支援用油圧シリンダ装置３１のシ
リンダ３２とは２本の連結部材３７，３７によって連結
されている。各連結部材３７は、その端部がそれぞれ各
シリンダ２７，３２に枢支されるとともに、中央部の下
面が前記取付板３４の上面に当接して回り止めされた構
造とされている。

【００２５】このように構成されているので、通常動作
時にカッタ３０の突出操作もしくは引き込み操作を行う
際には、支援用油圧シリンダ装置３１を自由に作動でき
る状態にして、シリンダ２７のシリンダ室内に圧力油を
給排すれば良い。

【００２６】一方、カッタ３０を突出させた状態で、シ
リンダ２７に圧力油を供給する油圧配管が損傷したとき
や、カッタ３０が地山に拘束されることによりシリンダ
２７に供給される油圧力のみではカッタ３０を引き込む
ことができなくなったときには、支援用油圧シリンダ装
置３１のシリンダ３２内に別系統から圧力油を供給して
オーバカッタ装置２５の支援を行う。こうして、油圧配
管の損傷時にもカッタ３０を縮めることが可能となる。
また、カッタ３０が地山に拘束された場合にも、通常の
カッタ伸縮用の油圧力による引き込み力に加えて、発生
する引き込み力を倍増させることができるので、カッタ
３０を容易に縮めることができる。なお、オーバカッタ
装置２５の伸び側の動作についても同様である。

【００２７】本実施例によれば、２つの油圧シリンダを
直列に配置するように構成されているので、元々ある油
圧シリンダに大きな加工を施さなくてもそのまま利用し
て、伸縮支援手段を簡単に付加することができるという
効果を奏するものである。

【００２８】（第３実施例）先の第１および第２実施例
においては、本発明の伸縮装置をオーバカッタ装置に適
用したものを説明したが、本第３実施例は、本発明を親
子シールド掘進機における親シールド機と子シールド機
のカッタヘッド連結部材（回転力伝達機構）に適用した
例に関するものである。図５に、この第３実施例に係る
親子シールド掘進機の正面図が、図６に、同実施例にお
ける回転力伝達機構の断面図がそれぞれ示されている。

【００２９】本実施例の親子シールド掘進機は、親シー
ルド機と、この親シールド機の機内から発進できるよう
にその機内に同心的に収容される子シールド機とにより
構成されている。親シールド機においては、環状の親カ
ッタヘッド４０が中心軸回りに回転自在に支承され、子
シールド機においては、略円板状の子カッタヘッド４１
が子カッタヘッド用駆動モータにより回転駆動されるよ
うになっている。

【００３０】前記親カッタヘッド４０と子カッタヘッド
４１との間には、子カッタヘッド４１側の回転トルクを
親カッタヘッド４０側へ伝達するための回転力伝達機構
４２が設けられている。次に、この回転力伝達機構４２
の詳細構造について説明する。

【００３１】この回転力伝達機構４２は、子カッタヘッ
ド４１の本体側に固定される筒状のハウジング４３と、
このハウジング４３の内周側に配されるトルク伝達用の
シリンダ４４とを備えるとともに、このシリンダ４４に
対応して親カッタヘッド４０の内周側に形成される凹部
４５と、前記シリンダ４４をその凹部４５に係合させる
係合部材４６とを備える構造とされている。

【００３２】前記シリンダ４４は、円柱状のロッドの先
端部に先窄まりの円錐テーパ形状部４４ａを有してな
り、内方側に形成されるシリンダ室４７内に、ピストン
４８と一体に形成されるロッド４９が挿入されてなる構
成とされている。このロッド４９の基端部は、子カッタ
ヘッド４１の本体側に一体に設けられるブラケット５０
にセットピン５１を介して枢支されている。また、前記
ロッド４９の内部にはピストン４８によって仕切られた
シリンダ４４内の第１シリンダ室４７ａおよび第２シリ
ンダ室４７ｂにそれぞれ圧力油を給排する第１給排通路
５２および第２給排通路（図示せず）がそれぞれ形成さ
れている。

【００３３】前記シリンダ４４は、基端部側が太径で先
端部側が細径になるように段突き形状とされる一方、前
記ハウジング４３は、略中央部に内方へ向かう突出部が
形成されてなる形状とされ、これによってシリンダ４４
の先端部側の外周面とハウジング４３の基端部側の内周
面との間にチャンバー５３が形成されるようにされ、こ
のチャンバー５３内に図示されない加圧ポートから別系
統の圧力油が供給されるようになっている。また、前記
シリンダ４４先端部側の外周面にはブッシュ５４が介挿
されるとともに、最先端部にはキャップ５５が被嵌され
ている。

【００３４】一方、前記係合部材４６は、外周側がスラ
ストプレート５６に受支されるとともに、回転方向前後
部にラバーパッド５７が固着されてなるスライドボック
ス５８を備え、かつそのスライドボックス５８の内周面
に嵌合するように配され、外周面が球面形状で内周面が
前記シリンダ４４の先端部に嵌合する円錐テーパ穴形状
の球面軸受５９を備えている。

【００３５】このような構成において、大口径トンネル
を掘削する際には、親シールド機と子シールド機とを図
示されない本体連結ピンで互いに連結して一体化すると
ともに、圧力油を第１給排通路５２からシリンダ４４内
の第１シリンダ室４７ａ内に供給するとともに、第２給
排通路から第２シリンダ室４７ｂ内の圧力油を排出する
と、シリンダ４４が伸長してその先端部の円錐テーパ形
状部４４ａが親カッタヘッド４０側に配設される球面軸
受５９の円錐テーパ穴に係合する。この状態で子カッタ
ヘッド用駆動モータにより子カッタヘッド４１および親
カッタヘッド４０を同時に回転させながら、親シールド
機と子シールド機とを一体に掘進させて大口径トンネル
を掘削する。

【００３６】また、この大口径トンネルに連続して小口
径トンネルを掘削する際には、回転力伝達機構４２のシ
リンダ４４を収縮させてその先端部の円錐テーパ形状部
４４ａを親カッタヘッド４０の球面軸受５９から抜き出
すことにより親カッタヘッド４０と子カッタヘッド４１
との間を切り離す。そして、この状態で子カッタヘッド
４１のみを回転させながら子シールド機を掘進させる。

【００３７】円錐テーパ形状部４４ａが親カッタヘッド
４０の球面軸受５９に係合した状態で、シリンダ４４内
の第２シリンダ室４７ｂ内に圧力油を供給する油圧配管
が損傷したときや、第２シリンダ室４７ｂに供給される
油圧力のみではシリンダ４４を引き込むことができなく
なったときには、加圧ポート１８からチャンバー５３内
に別系統の圧力油を供給する。このようにすることによ
り、油圧配管が損傷した場合にも円錐テーパ形状部４４
ａと球面軸受５９との係合状態を解除することができ
る。また、引き込み力不足でシリンダ４４を引き込むこ
とができなくなった場合にも、通常のシリンダ伸縮用の
油圧力による引き込み力に加えて、発生する引き込み力
を倍増させることができるので、シリンダ４４を容易に
縮めることができる。

【００３８】本実施例の説明では、回転力伝達機構４２
の縮み側に作動される伸縮支援手段を設けたものとした
が、この伸縮支援手段は、図３に示されるものと同様の
構造を採用すれば、回転力伝達機構４２の伸び側に作動
される構造とすることもできる。また、この親子シール
ド掘進機における回転力伝達機構についても、前記第２
実施例と同様の構造によって、２つの油圧シリンダを直
列配置した構造を採用することができる。

【００３９】前記各実施例では、本発明の伸縮装置を、
オーバカッタ装置もしくは親子シールド機の連結部材に
適用したものを説明したが、本発明はその他、カッタヘ
ッド内に設けられるスリット状の開口部を開閉操作する
油圧シリンダのほか、シールドジャッキ，アーティキュ
レートジャッキ等の他の油圧シリンダ等の伸縮装置に対
しても適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、第１実施例に係るシールド掘進機の正
面図である。

【図２】図２は、第１実施例におけるオーバカッタ装置
の部分断面図である。

【図３】図３は、第１実施例の変形例に係るオーバカッ
タ装置の部分断面図である。

【図４】図４は、第２実施例に係るオーバカッタ装置を
一部破断して示す正面図（ａ）および側面方向断面図
（ｂ）である。

【図５】図５は、第３実施例に係る親子シールド掘進機
の正面図である。

【図６】図６は、第３実施例における回転力伝達機構の
断面図である。

【図７】図７は、従来のオーバカッタ装置を示す断面図
である。

【符号の説明】

１，２９ カッタヘッド ５，２５ オーバカッタ装置 ７，２３，２６，４３ ハウジング ８，２２，２７，３２，４４ シリンダ（摺動体） ９，３０ カッタ １０，４７ シリンダ室 １１，４８ ピストン １２，２８，３３，４９ ロッド １５，５２ 第１給排通路 １７，２４，５３ チャンバー １８ 加圧ポート ３１ 支援用油圧シリンダ装置 ３７ 連結部材 ４０ 親カッタヘッド ４１ 子カッタヘッド ４２ 回転力伝達機構 ４５ 凹部 ４６ 係合部材 ５８ スライドボックス

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体圧シリンダによって被動体を伸縮操
   作する伸縮装置において、前記流体圧シリンダの伸動作
   もしくは縮動作を支援する伸縮支援手段を設けることを
   特徴とする伸縮装置。
2. 【請求項２】 前記伸縮支援手段は、前記流体圧シリン
   ダにおける摺動体の外周面とその摺動体を摺動自在に支
   持するハウジングの内周面との間に形成されるチャンバ
   ー内に流体圧を供給することにより前記摺動体を前記ハ
   ウジングに対して摺動させるように構成されるものであ
   る請求項１に記載の伸縮装置。
3. 【請求項３】 前記伸縮支援手段は、前記被動体の縮動
   作方向にのみ前記摺動体を摺動させるものである請求項
   ２に記載の伸縮装置。
4. 【請求項４】 前記伸縮支援手段は、前記流体圧シリン
   ダとは別の他の流体圧シリンダであって、これら２つの
   流体圧シリンダが直列に配置されてなるものである請求
   項１に記載の伸縮装置。