(57)【要約】【課題】推力比が一般的なアクチュエータと逆になり、引き側の推力を増大させ得る逆機構アクチュエータを提供すると共に、パラレルマニピュレータのアクチュエータの無駄をなくして、該アクチュエータ並びに圧力源を小型化し得、装置全体のコストダウンを図り得るセグメント位置決め装置を提供する。【解決手段】シリンダ本体２７のヘッド側室２７ａに流体圧を作用させた場合に収縮し、シリンダ本体２７のロッド側室２７ｂに流体圧を作用させた場合に伸長する逆機構アクチュエータ２８を構成し、パラレルマニピュレータのアクチュエータのうち、揺動体を支持体側に引き付ける力が必要となるアクチュエータに前記逆機構アクチュエータ２８を用いる。【選択図】図２
2005188715.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ本体のヘッド側室に流体圧を作用させた場合に収縮し、シリンダ本体のロッド側室に流体圧を作用させた場合に伸長するよう構成したことを特徴とする逆機構アクチュエータ。
【請求項２】
ピストンロッドが摺動自在に嵌挿されるシリンダ本体をロッドケース内に摺動自在に嵌挿し、前記ピストンロッド先端をロッドケースの端部に連結固定すると共に、前記シリンダ本体の端部をロッドケースに対するピストンロッドの連結固定部より外方へ延出せしめた請求項１記載の逆機構アクチュエータ。
【請求項３】
掘進機胴部内に設けた支持体と、該支持体の後方側に配置した揺動体と、略掘進機前後方向に延びる複数のアクチュエータを有し且つ揺動体を支持体に対して揺動可能に連結するパラレルマニピュレータと、前記揺動体に装着され且つ掘進機周方向へ回動可能な回転体と、該回転体に取り付けられ且つセグメントを把持可能なセグメント把持機構とを備えてなるセグメント位置決め装置において、
パラレルマニピュレータのアクチュエータのうち、揺動体を支持体側に引き付ける力が必要となるアクチュエータに請求項１又は２記載の逆機構アクチュエータを用いるようにしたことを特徴とするセグメント位置決め装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、逆機構アクチュエータ及びセグメント位置決め装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、トンネル等の掘削にはシールド掘進機が用いられているが、該シールド掘進機にはセグメント位置決め装置が装備されている。
【０００３】
前記セグメント位置決め装置は、図４、図５及び図６に示される如く、前端に地盤掘削用のカッタフェース１を有する円筒状の掘進機本体２の後端に連なる後胴３に内接固着した環状の支持体４と、該支持体４の後端面に対峙するように後胴３内に配置した環状の揺動体５と、該揺動体５と支持体４との間に介在するパラレルマニピュレータ６と、揺動体５の掘進機後方側の端面に枢支した複数のローラ７と、該ローラ７によって支持される回転体８と、該回転体８と共に一体的に変位するセグメント把持機構９とを備えており、前記揺動体５の外径は、後胴３の内径よりも小さく設定されている。
【０００４】
前記パラレルマニピュレータ６は、それぞれが略掘進機前後方向に延びるＮｏ．１〜Ｎｏ．６の六本の油圧サーボシリンダ等のアクチュエータ１１〜１６によって構成されている。
【０００５】
前記Ｎｏ．１とＮｏ．２のアクチュエータ１１，１２のシリンダ基端は、支持体４の第一の箇所に設けた継手１７に枢支され、Ｎｏ．３とＮｏ．４のアクチュエータ１３，１４のシリンダ基端は、支持体４の第二の箇所に設けた継手１８に枢支され、Ｎｏ．５とＮｏ．６のアクチュエータ１５，１６のシリンダ基端は、支持体４の第三の箇所に設けた継手１９に枢支されている。前記継手１７に対する継手１８，１９の間隔、並びに継手１８に対する継手１９の間隔は、等しく設定されている。
【０００６】
又、前記Ｎｏ．２とＮｏ．３のアクチュエータ１２，１３のピストンロッド先端は、揺動体５の第一の箇所に設けた継手２０に枢支され、Ｎｏ．４とＮｏ．５のアクチュエータ１４，１５のピストンロッド先端は、揺動体５の第二の箇所に設けた継手２１に枢支され、Ｎｏ．６とＮｏ．１のアクチュエータ１６，１１のピストンロッド先端は、揺動体５の第三の箇所に設けた継手２２に枢支されている。前記継手２０に対する継手２１，２２の間隔、並びに継手２１に対する継手２２の間隔は、等しく設定されている。
【０００７】
これにより、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６のアクチュエータ１１〜１６のピストンロッドの突出量を等しくした状態では、支持体４に対して揺動体５が同軸に位置し且つ正対する。
【０００８】
又、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６のアクチュエータ１１〜１６のピストンロッドの突出量を適宜調整すると、前後Ｘ、左右Ｙ、上下Ｚ、ローリングα、ピッチングβ、及びヨーイングγの各方向へ揺動体５が変位する。
【０００９】
一方、前記回転体８は、図５に示される如く、揺動体５の掘進機後方側に同軸に位置する環状部８ａと、該環状部８ａの外縁から掘進機前方側に突出し且つローラ７に転動可能に当接するフランジ部８ｂと、該フランジ部８ｂの内面に一体的に形成したリングギヤ８ｃとを有しており、回転体８中心部分の貫通口８ｄには、スクリューコンベヤ（図示せず）が挿通されている。
【００１０】
前記リングギヤ８ｃには、揺動体５に取り付けた油圧モータ２３によって駆動されるピニオン２４が噛合しており、該油圧モータ２３を作動させると、回転体８が掘進機周方向へ回転する。
【００１１】
前記セグメント把持機構９は、前記回転体８から掘進機後方側へ突出する保持板２５に、トンネル内周面に対峙するように取り付けられている。
【００１２】
尚、図５中、２６は掘進機本体２内の後端寄り部分に周方向に等間隔に配置された複数のシールドジャッキである。
【００１３】
上述したセグメント位置決め装置では、揺動体５に対する回転体８の掘進機周方向への回動で、セグメント把持機構９に把持されているセグメントＳをその定置場所に応じた向きへ移動させ、次いで、パラレルマニピュレータ６により、該セグメントＳを定置場所に対峙近接させると共に、前後Ｘ、左右Ｙ、上下Ｚ、ローリングα、ピッチングβ、及びヨーイングγの各方向についての姿勢を、組み付けが完了しているセグメントＳに応じて調整する。
【００１４】
このように、図４、図５及び図６に示すセグメント位置決め装置においては、略掘進機前後方向に延びる複数のアクチュエータ１１〜１６を有するパラレルマニピュレータ６によって揺動体５を変位させるので、アクチュエータ１１〜１６のストロークを大きくして、支持体４に対する揺動体５の可動範囲を拡げても、回転体８に挿通されるスクリューコンベヤ（図示せず）にセグメント位置決め装置の構成部材が干渉しない。
【００１５】
又、揺動体５に対する回転体８の回動と、パラレルマニピュレータ６による揺動体５の変位とで、セグメントＳを定置場所へ搬送し且つその姿勢を調整するので、セグメントＳの位置決め操作を容易に行なうことができる。
【００１６】
更に、パラレルマニピュレータ６のアクチュエータ１１〜１６が掘進機周方向へ移動しない構造であり、後胴３に位置固定される圧力源としての油圧源とアクチュエータ１１〜１６との間にロータリジョイント等を介在させることや、特殊な油圧制御装置を用いることを必要とせず、油圧配管系及び油圧制御系の単純化を図ることが可能になる。
【００１７】
尚、前述したような構造のセグメント位置決め装置を示すものとしては、例えば、特許文献１がある。
【特許文献１】特開２００１−１４６８９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
ところで、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６の各アクチュエータ１１〜１６に必要な最大推力は、配設される位置によって、図７に示されるように、揺動体５を押す側或いは引く側のいずれかに偏る傾向があり、この図７からも明らかなように、特に上側に配設されるＮｏ．１とＮｏ．２の二本のアクチュエータ１１，１２には、負の推力即ち揺動体５を支持体４側に引き付ける力が主に必要となっている。
【００１９】
ここで、通常のアクチュエータ１１〜１６の推力は、図８に示される如く、ピストンロッドのヘッド側室とロッド側室における受圧面積の大小関係から、ピストンロッドを押す側（伸長側）の力の方がピストンロッドを引き付ける側（収縮側）の力より大きくなっており、ピストンロッドを引き付ける側の力を大きくするためには、その分だけ容量の大きなアクチュエータを選定する必要がある。
【００２０】
しかしながら、従来のセグメント位置決め装置の場合、各アクチュエータ１１〜１６として同一推力のものを選定するようにしているため、必要以上の推力を有するアクチュエータが使用される形となり、結果的に無駄が生じて、該アクチュエータ１１〜１６並びに圧力源の大型化の要因となり、延いては装置全体のコストアップにつながるという欠点を有していた。
【００２１】
因みに、図７に示される必要推力をもとにアクチュエータ１１〜１６を選定する場合について考察すると、必要推力は、
押し側：１２５０００［Ｎ］以上、引き側：９００００［Ｎ］以上
となっているため、一般的なアクチュエータの推力比（引き側／押し側）が１／２である場合、選定されるアクチュエータは、引き側を基準として、
押し側：１８００００［Ｎ］
引き側：  ９００００［Ｎ］
の推力を出せるものとしなければならなくなり、かなりの無駄が生じてしまうことが分かる。
【００２２】
本発明は、斯かる実情に鑑み、推力比が一般的なアクチュエータと逆になり、引き側の推力を増大させ得る逆機構アクチュエータを提供すると共に、パラレルマニピュレータのアクチュエータの無駄をなくして、該アクチュエータ並びに圧力源を小型化し得、装置全体のコストダウンを図り得るセグメント位置決め装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明は、シリンダ本体のヘッド側室に流体圧を作用させた場合に収縮し、シリンダ本体のロッド側室に流体圧を作用させた場合に伸長するよう構成したことを特徴とする逆機構アクチュエータにかかるものである。
【００２４】
前述の如く構成すると、推力比が一般的なアクチュエータと逆になり、引き側の推力を増大させることが可能となる。
【００２５】
前記逆機構アクチュエータにおいては、ピストンロッドが摺動自在に嵌挿されるシリンダ本体をロッドケース内に摺動自在に嵌挿し、前記ピストンロッド先端をロッドケースの端部に連結固定すると共に、前記シリンダ本体の端部をロッドケースに対するピストンロッドの連結固定部より外方へ延出せしめることができる。
【００２６】
又、本発明は、掘進機胴部内に設けた支持体と、該支持体の後方側に配置した揺動体と、略掘進機前後方向に延びる複数のアクチュエータを有し且つ揺動体を支持体に対して揺動可能に連結するパラレルマニピュレータと、前記揺動体に装着され且つ掘進機周方向へ回動可能な回転体と、該回転体に取り付けられ且つセグメントを把持可能なセグメント把持機構とを備えてなるセグメント位置決め装置において、
パラレルマニピュレータのアクチュエータのうち、揺動体を支持体側に引き付ける力が必要となるアクチュエータに前記逆機構アクチュエータを用いるようにしたことを特徴とするセグメント位置決め装置にかかるものである。
【００２７】
本発明のセグメント位置決め装置の場合、各アクチュエータとして同一推力のものを選定するのに比べ、必要な推力を有する最適なアクチュエータが使用される形となり、結果的に無駄が生じなくなって、該アクチュエータ並びに圧力源を小型化することが可能となり、装置全体のコストダウンにつながることとなる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の請求項１、２記載の逆機構アクチュエータによれば、推力比が一般的なアクチュエータと逆になり、引き側の推力を増大させ得るという優れた効果を奏し得る。
【００２９】
又、本発明の請求項３記載のセグメント位置決め装置によれば、パラレルマニピュレータのアクチュエータの無駄をなくして、該アクチュエータ並びに圧力源を小型化し得、装置全体のコストダウンを図り得るという優れた効果を奏し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００３１】
図１及び図２は本発明の逆機構アクチュエータを実施する形態の一例であって、シリンダ本体２７のヘッド側室２７ａに流体圧（油圧或いは空圧）を作用させた場合に収縮し、シリンダ本体２７のロッド側室２７ｂに流体圧を作用させた場合に伸長する逆機構アクチュエータ２８を構成したものである。
【００３２】
本図示例の場合、シリンダ本体２７内にピストンロッド２９を摺動自在に嵌挿してシリンダ蓋３０で閉じ、該シリンダ本体２７をロッドケース３１内に摺動自在に嵌挿し、前記ピストンロッド２９先端をロッドケース３１の端部にロッド固定部材３２を介して連結固定すると共に、前記シリンダ本体２７の端部をロッドケース３１に対するピストンロッド２９の連結固定部より外方へ延出せしめてシリンダ座３３を固着するようにしてある。
【００３３】
前記ロッドケース３１は、一端が閉塞され且つ他端が開放された円筒状部材で、該円筒状部材の開放された他端からその軸線方向略中央部分まで延びるスリット３１ａを周方向へ所要間隔をあけて複数本（図の例では四本）形成することにより、四つ又状のロッド櫛歯部３１ｂを設けてなる構成を有し、又、前記ロッド固定部材３２の外周には、前記スリット３１ａと対応させて凹溝３２ａを形成し、更に又、前記シリンダ本体２７の端部には、前記ロッドケース３１と同様に、スリット２７ｃ及び四つ又状のシリンダ櫛歯部２７ｄを一体に形成してあり、これにより、前記シリンダ本体２７のスリット２７ｃ及び四つ又状のシリンダ櫛歯部２７ｄを、前記ロッドケース３１の四つ又状のロッド櫛歯部３１ｂ及びスリット３１ａと対応させて配置することにより、シリンダ櫛歯部２７ｄを前記ロッド固定部材３２の凹溝３２ａに対して摺動自在に係合するようにしてある。
【００３４】
一方、前記逆機構アクチュエータ２８の流体圧系統（油圧系統或いは空圧系統）は、図２に示す如く、ロッドケース３１に、図示していない圧力源を有する流体圧ユニットに接続されるヘッド側ポート３４とロッド側ポート３５を形成し、前記ヘッド側ポート３４とシリンダ本体２７のヘッド側室２７ａとを耐圧ホース３６を介して接続し、前記ロッド側ポート３５とシリンダ本体２７のロッド側室２７ｂとを、ロッド固定部材３２に形成した流路３７と、ピストンロッド２９に形成した流路３８とを介して接続してなる構成を有しており、これにより、ロッドケース３１側だけに流体圧ユニットをつなげるだけで良く、配管系統をシンプルにできるようにしてある。
【００３５】
前述の如く逆機構アクチュエータ２８を構成すると、推力比が一般的なアクチュエータと逆になり、引き側の推力を増大させることが可能となる。
【００３６】
図３は本発明のセグメント位置決め装置を実施する形態の一例であって、図中、図４〜図６と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、基本的な構成は図４〜図６に示す従来のものと同様であるが、本図示例の特徴とするところは、図３に示す如く、パラレルマニピュレータ６のＮｏ．１〜Ｎｏ．６アクチュエータのうち、揺動体５を支持体４側に引き付ける力が必要となるＮｏ．１とＮｏ．２のアクチュエータに前記逆機構アクチュエータ２８を用いるようにした点にある。
【００３７】
本図示例のセグメント位置決め装置の場合、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６の各アクチュエータとして同一推力のものを選定するのに比べ、必要な推力を有する最適なアクチュエータが使用される形となり、結果的に無駄が生じなくなって、該アクチュエータ並びに圧力源を小型化することが可能となり、装置全体のコストダウンにつながることとなる。
【００３８】
因みに、図７に示されるように、Ｎｏ．１とＮｏ．２のアクチュエータに関しては、引き側の推力が主として必要となるため、これら二つのアクチュエータと対応する位置に、図３に示す如く、逆機構アクチュエータ２８を適用すると、Ｎｏ．１とＮｏ．２のアクチュエータは、
押し側：  ４５０００［Ｎ］
引き側：  ９００００［Ｎ］
の推力を出せるものとすれば良く、又、その他のＮｏ．３〜Ｎｏ．６のアクチュエータ１３〜１６は、
押し側：１２５０００［Ｎ］
引き側：  ６２５００［Ｎ］
の推力を出せる一般的なアクチュエータとすれば良いこととなる。
【００３９】
こうして、推力比が一般的なアクチュエータと逆になり、引き側の推力を増大させ得る逆機構アクチュエータ２８を用いることにより、セグメント位置決め装置におけるパラレルマニピュレータ６のアクチュエータの無駄をなくして、該アクチュエータ並びに圧力源を小型化し得、装置全体のコストダウンを図り得る。
【００４０】
尚、本発明の逆機構アクチュエータ及びセグメント位置決め装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の逆機構アクチュエータを実施する形態の一例の概要構成図である。
【図２】本発明の逆機構アクチュエータを実施する形態の一例の流体圧系統図である。
【図３】本発明のセグメント位置決め装置を実施する形態の一例を斜め前方から見た状態を示す斜視図である。
【図４】従来のセグメント位置決め装置の一例を装備したシールド掘進機を斜め後方から見た状態を示す概念図である。
【図５】従来のセグメント位置決め装置の一例を示す縦断面図である。
【図６】従来のセグメント位置決め装置の一例を斜め前方から見た状態を示す斜視図である。
【図７】回転体の旋回角度と各アクチュエータに必要な推力との関係を示す線図である。
【図８】通常のアクチュエータにおける推力の特徴を示す概略図である。
【符号の説明】
【００４２】
３    後胴（掘進機胴部）
４    支持体
５    揺動体
６    パラレルマニピュレータ
８    回転体
９    セグメント把持機構
１１    アクチュエータ
１２    アクチュエータ
１３    アクチュエータ
１４    アクチュエータ
１５    アクチュエータ
１６    アクチュエータ
２７    シリンダ本体
２７ａ  ヘッド側室
２７ｂ  ロッド側室
２８    逆機構アクチュエータ
２９    ピストンロッド
３１    ロッドケース
Ｓ    セグメント
【図１】
2005188715.tif 000003
【図２】
2005188715.tif 000004
【図３】
2005188715.tif 000005
【図４】
2005188715.tif 000006
【図５】
2005188715.tif 000007
【図６】
2005188715.tif 000008
【図７】
2005188715.tif 000009
【図８】
2005188715.tif 000010