(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のシールドフレームを前胴と後胴とに分割し、これら前胴と後胴とをシールドフレームの周方向に間隔を隔てて配置した複数の中折れジャッキを介して連結したシールド掘進機の中折れ装置において、
上記複数のジャッキを上記シールドフレームの周方向に９０度間隔で４つのブロックに分け、
対称位置にあるブロックのジャッキ同士の間に、一方のブロックのジャッキの伸長量と他方のブロックのジャッキの収縮量とを一致させるべく、伸び側のジャッキから押し出された作動油を縮み側のジャッキに導くための油圧配管を設け、
前記対称位置にある一方のブロックのジャッキの伸縮量が過不足状態となったとき、一方のブロックのジャッキを伸縮させ、他方のブロックのジャッキのストロークを固定し、前記対称位置以外のブロックのジャッキのストロークをフリーとするための油圧回路を設けたことを特徴とするシールド掘進機の中折れ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールド掘進機の中折れ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シールド掘進機として、筒状のシールドフレームを前胴と後胴とに分割し、これら前胴と後胴とをその内部に周方向に沿って配置した複数の中折れジャッキを介して連結してなる所謂中折れシールドが知られている。従来、かかる中折れシールドの中折れは、前胴と後胴とを直径方向に配置された中折れピンを介して連結し、そのピンを挟んで一方側の中折れジャッキを伸長させると共に他方側の中折れジャッキを収縮させることにより、前胴と後胴とをピン廻りに屈曲させて行っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記中折れピンは、前胴と後胴とを偏芯させることなく各胴の中心軸を基準として屈曲させるために必要不可欠な部材であるが、小口径のシールドの場合にはスペース上の問題から中折れピンを設置することができず、実機として成立しない場合がある。また、前胴と後胴とは中折れピン廻りにしか屈曲しないため、屈曲方向が限定されてしまい、例えば、屈曲方向を左右方向に設定すると、上下方向には屈曲できない。
【０００４】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、上記中折れピンを廃止でき全方向に屈曲自在なシールド掘進機の中折れ装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、筒状のシールドフレームを前胴と後胴とに分割し、これら前胴と後胴とをシールドフレームの周方向に間隔を隔てて配置した複数の中折れジャッキを介して連結したシールド掘進機の中折れ装置において、上記複数のジャッキを上記シールドフレームの周方向に９０度間隔で４つのブロックに分け、対称位置にあるブロックのジャッキ同士の間に、一方のブロックのジャッキの伸長量と他方のブロックのジャッキの収縮量とを一致させるべく、伸び側のジャッキから押し出された作動油を縮み側のジャッキに導くための油圧配管を設け、前記対称位置にある一方のブロックのジャッキの伸縮量が過不足状態となったとき、一方のブロックのジャッキを伸縮させ、他方のブロックのジャッキのストロークを固定し、前記対称位置以外のブロックのジャッキのストロークをフリーとするための油圧回路を設けたものである。
【０００６】
本発明によれば、シールドフレームの断面中心に対して対称位置にある一方のブロックの中折れジャッキが伸長すると、そのジャッキから押し出された作動油が油圧配管を介して対称位置の他方のブロックの中折れジャッキに導かれ、他方のブロックの中折れジャッキが同量だけ収縮する。これにより、中折れピンがなくとも、各胴の中心軸を基準とした仮想的な中折れ点を中心として、前胴と後胴とが偏芯することなく屈曲する。また、全方向に屈曲自在となる。更に、対称位置にある一方のブロックのジャッキの伸縮量が過不足状態となったとき、一方のブロックのジャッキを伸縮させ、対称位置の他方のブロックのジャッキのストロークを固定し、前記対称位置以外のブロックのジャッキのストロークをフリーとすることで、上記一方のブロックのジャッキの伸縮量の過不足状態を修正でき、中折れ中心のずれが是正される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【０００８】
図２は中折れ式シールド掘進機の側断面図、図１は横断面図を示す。図示するように、掘進機の外郭を形成する円筒状のシールドフレーム１が、前胴１ａと後胴１ｂとに分割されている。前胴１ａには、切羽を掘削する回転カッタ２が設けられ、後胴１ｂには、既設セグメントの端面を押圧して前進させる推進ジャッキ（図示せず）が複数設けられている。
【０００９】
前胴１ａと後胴１ｂとは、シールドフレーム１内に周方向に沿って配置された複数（12本）の中折れジャッキＮ１〜Ｎ１２を介して連結されている。各中折れジャッキＮ１〜Ｎ１２の両端部は、球面継手３や自在継手等を介して前胴１ａまたは後胴１ｂにそれぞれ支持されている。また、前胴１ａと後胴１ｂとは、前胴１ａの後端部に設けられた凹状球面座４に後胴１ｂの前端部に設けられた凸状球面座５が挿入され、接続されている。
【００１０】
凹状球面座４および凸状球面座５の球面は、前胴１ａと後胴１ｂとが屈曲した際に前胴１ａの中心軸６と後胴１ｂの中心軸７とが交わる中折れ中心点８からの距離を半径ｒとして、それぞれバレル状に形成されている。かかる構成によれば、前胴１ａと後胴１ｂとを上記中折れ中心点８を中心として屈曲させれば、全方向に屈曲させたとしても、中折れジャッキＮ１〜Ｎ１２の両端部にコジリが生じることはなく、凹状球面座４と凸状球面座５との間のシール性が変化することもない。
【００１１】
本実施形態の特徴とするところは、シールドフレーム１の断面中心（中折れ中心点８）に対して対称位置にある中折れジャッキＮ１〜Ｎ１２同士の間に、一方のジャッキの伸長量と他方のジャッキの収縮量とを一致させるべく、伸び側のジャッキから押し出された作動油を縮み側のジャッキに導く油圧配管９，９を設けた点にある。
【００１２】
詳しくは、図１に示すように12本の中折れジャッキＮ１〜Ｎ１２が90度間隔で３本ずつ４つのブロックＢ１〜Ｂ４に分けられており、上記断面中心８に対して対称位置にあるブロック同士（Ｂ１とＢ３，Ｂ２とＢ４）が上記油圧配管９を介して接続されている。この構成によれば、例えばブロックＢ１の中折れジャッキＮ１〜Ｎ３が伸長すると、対称位置にあるブロックＢ３の中折れジャッキＮ１〜Ｎ３が同量だけ収縮することになる。
【００１３】
上記油圧配管９を含む中折れジャッキＮ１〜Ｎ１２の油圧回路を図４に示す。図示するように、中折れジャッキＮ１〜Ｎ１２のロッド室１０とヘッド室１１とは、各ブロックＢ１〜Ｂ４ごとに集合管１２，１３により纏められている。ロッド室側集合管１２は、断面中心８に対して対称位置にあるもの同士が、油圧配管９を介して接続されている。各油圧配管９には、管路の開閉を行うシャットオフ弁９１，９２（ノーマルオープン型）が介設されている。
【００１４】
また、各ロッド室側集合管１２には、油圧配管９との接続部から分岐させて、配管１４がそれぞれ接続されている。各配管１４には、シャットオフ電磁弁５１，５２，５３，５４（ノーマルクローズ型）及びこれに並列にチェック弁７１，７２，７３，７４が介設されている。他方、ヘッド室側集合管１３には、シャットオフ電磁弁６１，６２，６３，６４（ノーマルクローズ型）及びこれに並列にチェック弁８１，８２，８３，８４が介設されている。
【００１５】
上記配管１４およびヘッド室側集合管１３には、別の配管１５，１６がそれぞれ接続されており、これら配管１５，１６には、方向切換弁電磁弁４１，４２，４３，４４がそれぞれ設けられている。これら方向切換弁電磁弁４１〜４４には、ポンプ１７で加圧されたタンク１８内の作動油が給油管１９を通って供給され、排油管２０を通って作動油がタンク１８に戻されるようになっている。給油管１９と排油管２０との間には、アンロード電磁弁付リリーフ弁２１が介設されている。
【００１６】
以上の構成からなる本実施形態の作用について述べる。
【００１７】
例えば、図３(a) の基準状態から図３(b) のように左折れ状態とするには、図５に示すように、方向切換弁電磁弁４１，４２をクロス側に切り換えると共に、シャットオフ電磁弁６３，６４をオープン側に切り換える。
【００１８】
すると、ポンプ１７で加圧された作動油は、給油管１９、方向切換弁電磁弁４１，４２、配管１６、チェック弁８１，８２および集合管１３を通ってブロックＢ１，Ｂ２の各中折れジャッキＮ１〜Ｎ６のヘッド室１１に流入する。これにより、各中折れジャッキＮ１〜Ｎ６が伸長してロッド室１０内の作動油が押し出される。
【００１９】
押し出された作動油は、それぞれ油圧配管９，９を通ってブロックＢ３，Ｂ４の中折れジャッキＮ７〜Ｎ１２のロッド室１０に流入する。ここで、各中折れジャッキＮ７〜Ｎ１２のヘッド室１１が、集合管１３、シャットオフ電磁弁６３，６４および排油管２０を介してタンク１８に連通しているため、各中折れジャッキＮ７〜Ｎ１２は伸び側（Ｎ１〜Ｎ６）から供給された油量分だけ縮む。
【００２０】
詳しくは、伸長側の中折れジャッキＮ１〜Ｎ３から押し出された作動油が収縮側の中折れジャッキＮ７〜Ｎ９を作動させ、伸長側の中折れジャッキＮ４〜Ｎ６から押し出された作動油が収縮側の中折れジャッキＮ１０〜Ｎ１２を作動させる。よって、ブロックＢ１の中折れジャッキＮ１〜Ｎ３の伸長量とブロックＢ３の中折れジャッキＮ７〜Ｎ９の収縮量が一致し、ブロックＢ２の中折れジャッキＮ４〜Ｎ６の伸長量とブロックＢ４の中折れジャッキＮ１０〜Ｎ１２の収縮量が一致する。
【００２１】
このため、前胴１ａと後胴１ｂとは、図２に示すように、中折れピンがなくとも、前胴１ａと後胴１ｂとが偏芯することなく、各胴１ａ，１ｂの中心軸６，７を基準として、仮想的な回転軸である中折れ点８を中心として屈曲する。その後、所望の中折れ量（中折れ角）となったならば、方向切換弁電磁弁４１，４２を中立位置にすることにより、各中折れジャッキＮ１〜Ｎ１２の作動油がブロックされて、各中折れジャッキＮ１〜Ｎ１２が固定され、シールドの中折れ姿勢が保持される。
【００２２】
同様に、右折れとするときには、ブロックＢ３，Ｂ４の中折れジャッキＮ７〜Ｎ１２を伸長させ、ブロックＢ１，Ｂ２の中折れジャッキＮ１〜Ｎ６を収縮させる。下折れとするときには、ブロックＢ１，Ｂ４を伸長させ、ブロックＢ２，Ｂ３を収縮させる。上折れとするときには、ブロックＢ２，Ｂ３を伸長させ、ブロックＢ１，Ｂ４を収縮させる。
【００２３】
斜め折れとするときには、ブロックＢ１，Ｂ３（またはＢ２，Ｂ４）を互いに伸縮させ、ブロックＢ２，Ｂ４（またはＢ１，Ｂ３）を中立状態にすればよい。すなわち、４つのブロックＢ１〜Ｂ４のうち、２つの押しブロックと２つの引きブロックの組み合わせを換える、又は中立のブロックを設けることにより、任意の方向（上下、左右、斜め）に中折れできる。
【００２４】
また、図３(b) の左折れ状態から図３(a) の基準状態に戻すには、図６に示すように、方向切換弁電磁弁４３，４４をクロス側に切り換えると共に、シャットオフ電磁弁６１，６２をオープン側に切り換える。これにより、ブロックＢ３，Ｂ４の中折れジャッキＮ７〜Ｎ１２が伸長し、それと同量だけブロックＢ１，Ｂ２の中折れジャッキＮ１〜Ｎ６が収縮し、図３(a) のように直線復帰する。
【００２５】
また、いずれかのブロックの中折れジャッキが伸び不足となったときの伸び不足の修正は次のようにする。例えば、図３(c) に示すようにブロックＢ１の中折れジャッキＮ１〜Ｎ３が伸び不足で且つそれと対称位置のブロックＢ３のジャッキＮ７〜Ｎ９が適正ストロークで、前胴１ａが斜め上向きとなり、中折れ中心８が中心軸６，７に対してずれている場合、図７に示すようにして修正する。
【００２６】
まず、方向切換弁電磁弁４１をクロス側に切り換えると共に、シャットオフ電磁弁５１をオープン側に切り換え、ブロックＢ１の中折れジャッキＮ１〜Ｎ３を伸長させる。そして、方向切換弁電磁弁４３を中立状態とし、電磁弁９１を閉じる。これにより、相対するブロックＢ３の中折れジャッキＮ７〜Ｎ９のストロークが固定される。そして、シャットオフ電磁弁５２，６２，５４，６４をオープン側に切り換えて、ブロックＢ２，Ｂ４の中折れジャッキＮ４〜Ｎ６，Ｎ１０〜Ｎ１２をフリー状態とする。
【００２７】
これにより、相対するブロックＢ３の位置が固定され、斜めのブロックＢ２，Ｂ４がフリーとなっているため、ブロックＢ１の中折れジャッキＮ１〜Ｎ３の伸び量を正規量まで修正することにより、正規の所定の左折れとなり、中折れ中心８のずれが是正される。中折れ中心８が中心軸６，７に対してずれていると、前胴１ａの凹状球面座４と後胴１ｂの凸状球面座５との間のシール性が悪化するが、上述の修正によってこれを回避できるのである。
【００２８】
同様に、図３(d) に示すように、ブロックＢ１の中折れジャッキＮ１〜Ｎ３が伸び過ぎで、前胴１ａが斜め下向きとなり、中折れ中心８が中心軸６，７に対してずれている場合には、図８に示すように、方向切換弁電磁弁４１をパラレル側に切り換え、シャットオフ電磁弁６１，６２，５２，６４，５４をオープン側に切り換え、電磁弁９１を閉じる。
【００２９】
これにより、ブロックＢ１の中折れジャッキＮ１〜Ｎ３が縮み、ブロックＢ３の中折れジャッキＮ７〜Ｎ９が固定され、ブロックＢ２，Ｂ４の中折れジャッキＮ４〜Ｎ６，Ｎ１０〜Ｎ１２がフリーとなる。よって、ブロックＢ１の中折れジャッキＮ１〜Ｎ３の縮み量を正規量まで修正することにより、正規の所定の左折れとなり、中折れ中心８のずれが是正される。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るシールド掘進機の中折れ装置によれば、中折れピンを廃止できるので、全方向に屈曲自在となると共に、小口径のシールドにも適用できる。また、いずれかのブロックのジャッキのストロークに過不足が生じて中折れ中心がずれたとき、上記ジャッキの過不足状態を修正でき、中折れ中心を正規の位置に修正できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すシールド掘進機の中折れ装置の概略図である（図２の I-I線断面図）。
【図２】上記中折れ装置を備えたシールド掘進機の平断面図である。
【図３】上記中折れ装置を備えたシールド掘進機の中折れの様子を示す図である。
【図４】中折れジャッキの油圧回路を示す図である。
【図５】左折れのときの油圧回路を示す図である。
【図６】直進復帰（右折れ）のときの油圧回路を示す図である。
【図７】伸び不足を修正するときの油圧回路を示す図である。
【図８】伸び過ぎを修正するときの油圧回路を示す図である。
【符号の説明】
１  シールドフレーム
１ａ  前胴
１ｂ  後胴
８  断面中心としての中折れ中心点
９  油圧配管
Ｎ１〜Ｎ１２  中折れジャッキ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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