JPH09303078A - 中折式シールド掘進機の中折制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シールド掘進機の中折制御装置において、中
折ジャッキの容量を大きくしたり中折ジャッキの本数を
増やすことなしに、中折中心をシールド中心軸上の一点
に実質的に固定した状態でシールド本体を中折させるこ
とができる。 【解決手段】 可変容量形油圧ポンプ５Ａ，５Ｂはそれ
ぞれ中折ジャッキ３_J1〜３_J4の伸び側及び縮み側にそれ
らの受圧面積比Ａｂ：Ａｒと同一の吐出流量比Ｑ１：Ｑ
２で作動油を供給するように制御されている。左右中折
操作部１２Ｐ及び上下中折操作部１２Ｑが操作される
と、コントローラ１５は、それらの操作信号に基づいて
中折ジャッキ３_J1，３_J2の伸び量（縮み量）と中折ジャ
ッキ３_J3，３_J4の縮み量（伸び量）を等しくし、シール
ド本体１０を中折操作部１２Ｐ，１２Ｑで指示した方向
にシールド中心軸Ｚと直交する軸を中折回転中心軸とし
て中折させるような指令信号を生成して切換弁７Ａ_J1〜
７Ｂ_J4に出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、中折式シールド掘
進機に設けられた中折制御装置に係り、特に前方ハルと
後方ハルとを結合する複数の中折ジャッキの伸縮により
シールド本体を中折させる中折式シールド掘進機の中折
制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に中折式シールド掘進機は、シール
ド本体を前方ハルと後方ハルとに分割し、これら前方ハ
ルと後方ハルとを複数の中折ジャッキで回動可能に連結
することによりシールド本体が中折できるように構成さ
れている。このような中折式シールド掘進機には、シー
ルド本体の中折方向を制御する中折制御装置が設けられ
ている。この中折制御装置は、例えばオペレータが中折
方向を指示するための手段を有し、シールド本体がその
指示した方向に中折するよう複数の中折ジャッキを制御
するものである。

【０００３】以上のような中折式シールド掘進機の中折
制御装置において、シールド本体の中折部の強度を十分
確保しかつその中折部のシールを十分に行うために、中
折中心ピンを有しないにも拘らず中折中心をシールド中
心軸上の一点に実質的に固定した状態でシールド本体を
中折させることを可能にしたものが、特開昭６３−１７
１９９５号公報や特開平７−１５０８８７号公報に記載
されている。

【０００４】特開昭６３−１７１９９５号公報に記載の
ものは、前方ハルと後方ハルの連結部の内面に配設され
た複数の中折ジャッキを４つの中折ジャッキ群に分割
し、１組の対向する中折ジャッキ群をロッド側同士およ
びボトム側同士をそれぞれ連通した閉回路とし、その対
向する中折ジャッキ群の中心を通る線を対称線とした伸
縮のみを行い、この状態で残りの１組の対向する中折ジ
ャッキ群を伸縮させることにより、中折中心をシールド
中心軸上の一点に実質的に固定した状態でシールド本体
を中折させるものである。

【０００５】一方、特開平７−１５０８８７号公報に記
載のものは、４つの中折ジャッキのうち２組の対向する
中折ジャッキのボトム側同士を連通し、対向する中折ジ
ャッキのうち一方のものに引き動作させ、他方のものに
押し動作させることにより、中折中心をシールド中心軸
上の一点に実質的に固定した状態でシールド本体を中折
させるものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術においては、以下の問題点が存在する。特開昭６
３−１７１９９５号公報に記載のものにおいては、４つ
の中折ジャッキ群のうち対向する２つの中折ジャッキ群
はそれぞれ閉回路として中折中心を生成するのに使用し
ているため、シールド本体の屈曲動作に使用できる中折
ジャッキ群は残りの対向する２つの中折ジャッキ群のみ
となる。つまり、全ての中折ジャッキをシールド本体の
屈曲のために使用できないという不具合がある。このた
め、半数の中折ジャッキのみの使用でもシールド本体の
屈曲に支障がないように、容量の大きい中折ジャッキを
選定するか、中折ジャッキの本数を増やす必要があり、
その結果、中折ジャッキにかかる費用が高くなる、他の
機器と干渉しないように中折ジャッキを設置するのが困
難である等の問題が生じる。

【０００７】一方、特開平７−１５０８８７号公報に記
載のものにおいては、対向する２つの中折ジャッキのボ
トム側同士を接続し、一方の中折ジャッキのロッド側と
油圧ポンプを接続し、他方の中折ジャッキのロッド側と
タンクを接続するというように、中折ジャッキが直列に
接続されている構成となっているため、油圧ポンプを最
大限の能力で使用している場合は、中折ジャッキを通常
の並列接続したときに比べて中折ジャッキの推力が目減
りしてしまう。従って、シールド本体の屈曲に支障がな
いようにするには、やはり容量の大きい中折ジャッキを
選定するか、中折ジャッキの本数を増やす必要があり、
上述したような問題が生じる。

【０００８】本発明の目的は、中折ジャッキの容量を大
きくしたり中折ジャッキの本数を増やすことなしに、中
折中心をシールド中心軸上の一点に実質的に固定した状
態でシールド本体を中折させることができるシールド掘
進機の中折制御装置を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

（１）上記の目的を達成するため、本発明は次の構成を
採用する。すなわち、シールド本体の前方ハルと後方ハ
ルとを結合する複数の油圧式の中折ジャッキと、前記シ
ールド本体の中折方向を指示する中折方向指示手段とを
有し、前記複数の中折ジャッキの伸縮により前記シール
ド本体を前記中折方向指示手段で指示した方向に中折さ
せる中折式シールド掘進機の中折制御装置において、第
１油圧源及び第２油圧源と、前記第１油圧源と前記複数
の中折ジャッキのボトム側とをそれぞれ接続する複数の
第１配管を含む第１の配管系統と、前記第２油圧源と前
記複数の中折ジャッキのロッド側とをそれぞれ接続する
複数の第２配管を含む第２の配管系統と、前記複数の第
１配管及び第２配管のうち同じ中折ジャッキに属する第
１及び第２配管にそれぞれ設けられ、前記第１油圧源と
中折ジャッキのボトム側との連通を遮断しかつ前記第２
油圧源と同じ中折ジャッキのロッド側との連通を遮断す
る第１位置と、前記第１油圧源を中折ジャッキのボトム
側に連通させかつ同じ中折ジャッキのロッド側をタンク
に連通させる第２位置と、前記第２油圧源を中折ジャッ
キのロッド側に連通させかつ同じ中折ジャッキのボトム
側をタンクに連通させる第３位置との間でそれぞれ切り
換えられる複数のバルブ手段と、前記第１及び第２油圧
源が前記複数の中折ジャッキのボトム側及びロッド側の
受圧面積比と同一の吐出流量比で作動油を吐出するよう
第１及び第２油圧源の吐出流量を制御する油圧源制御手
段と、シールド中心軸の点対称位置にある２つの中折ジ
ャッキの一方に対応するバルブ手段を前記第２位置に切
り換えるときは他方に対応するバルブ手段を前記第３位
置に切り換え、前記２つの中折ジャッキの一方に対応す
るバルブ手段を前記第３位置に切り換えるときは他方に
対応するバルブ手段を前記第２位置に切り換えるととも
に、前記中折方向指示手段で指示した中折方向に応じて
前記複数のバルブ手段のそれぞれを前記第２位置及び第
３位置のいずれかに切り換える第１バルブ制御手段とを
有する構成とする。

【００１０】以上のように構成した本発明の中折式シー
ルド掘進機の中折制御装置においては、油圧源制御手段
は、第１及び第２油圧源が複数の中折ジャッキのロッド
側及びボトム側の受圧面積比と同一の吐出流量比で作動
油を吐出するよう第１及び第２油圧源の吐出流量を制御
し、バルブ制御手段は、シールド中心軸の点対称位置に
ある２つの中折ジャッキの一方に対応するバルブ手段を
第２位置に切り換えるときは他方に対応するバルブ手段
を第３位置に切り換え、２つの中折ジャッキの一方に対
応するバルブ手段を第３位置に切り換えるときは他方に
対応するバルブ手段を第２位置に切り換えることによ
り、シールド中心軸の点対称位置にある一方の中折ジャ
ッキの伸び量と他方の中折ジャッキの縮み量が等しくな
り、シールド本体がシールド中心軸と直交する軸を中折
回転中心軸として中折方向指示手段で指示した方向に中
折し、これにより、中折ジャッキの容量を大きくしたり
中折ジャッキの本数を増やすことなしに、中折中心をシ
ールド中心軸上の一点に実質的に固定した状態でシール
ド本体を中折させることができる。

【００１１】（２）上記（１）において、好ましくは、
前記第１及び第２油圧源はそれぞれ可変容量形ポンプで
あり、前記油圧源制御手段は、前記各可変容量形ポンプ
の押しのけ容積の比が前記複数の中折ジャッキのボトム
側及びロッド側の受圧面積比と同一になるよう制御する
手段である。

【００１２】（３）また、好ましくは、前記第１及び第
２油圧源はそれぞれ異なる電動機により駆動されるポン
プであり、前記油圧源制御手段は、前記各電動機の回転
速度比が前記複数の中折ジャッキのボトム側及びロッド
側の受圧面積比と同一になるよう制御する手段であって
もよい。

【００１３】（４）さらに、好ましくは、前記複数の中
折ジャッキに対応して設けられ、それぞれの中折ジャッ
キの駆動を個別に指示する複数の中折ジャッキ操作手段
と、前記複数の中折ジャッキ操作手段の指示に応じて対
応するバルブ手段を切り換える第２バルブ制御手段と、
前記第１バルブ制御手段及び第２バルブ制御手段のいず
れか一方を有効化する選択手段とをさらに有する。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。まず、本発明の第１の実施形態を図
１〜図６により説明する。図１において、本実施形態の
中折制御装置が搭載された中折式シールド掘進機はシー
ルド本体１０を有し、このシールド本体１０は前方ハル
１と後方ハル２からなっている。前方ハル１の最前部に
は回転機構７により駆動されるカッター８が設置されて
おり、このカッター８により掘削された土砂は後方ハル
２まで延びたスクリューコンベア９によりシールド後方
に送られる。

【００１５】後方ハル２の前端部には球面加工が施され
た半径Ｒの球面部２ａが設けられ、この球面部２ａに対
して前方ハル１が、図２に示すようにシールド中心軸Ｚ
上の一点Ｏを中心に回動可能である。前方ハル１の後端
部内面には、その回動時に後方ハル２の球面部２ａ外面
との間を密封状態に保持するように中折シール４が設け
られている。

【００１６】前方ハル１の後端部と後方ハル２の前端部
との間には前方ハル１と後方ハル２とを連結する複数個
（ここでは４個）の油圧式の中折ジャッキ３が取り付け
られ、これらの中折ジャッキ３は、図３に示すように、
シールド本体１０の横断面においてシールド中心軸Ｚを
通る水平方向の直線であるＸ軸と垂直方向の直線である
Ｙ軸とで区分された４つの象限の各々に１個ずつ配置さ
れている。ここで、第１象限に配置された中折ジャッキ
３を３_J1、第２象限に配置された中折ジャッキ３を
３_J2、第３象限に配置された中折ジャッキ３を３_J3、第
４象限に配置された中折ジャッキ３を３_J4と呼ぶ。この
時、中折ジャッキ３_J1，３_J3はシールド中心軸Ｚに対す
る点対称位置に配置され、同様に中折ジャッキ３_J2，３
_J4もシールド中心軸Ｚに対する点対称位置に配置されて
いる。

【００１７】以上のような中折式シールド掘進機に搭載
された本実施形態の中折制御装置は、図４に示すよう
に、斜板５Ａｓ，５Ｂｓを含む可変容量形油圧ポンプ５
Ａ，５Ｂと、ポンプ傾転制御装置６Ａ，６Ｂと、配管系
統３０Ａ，３０Ｂと、アンロード弁９Ａ，９Ｂと、切換
弁７Ａ，７Ｂ（７Ａ_J1，７Ａ_J2，７Ａ_J3，７Ａ_J4，７Ｂ
_J1，７Ｂ_J2，７Ｂ_J3，７Ｂ_J4）と、パイロットチェック
弁８Ａ，８Ｂ（８Ａ_J1，８Ａ_J2，８Ａ_J3，８Ａ_J4，８Ｂ
_J1，８Ｂ_J2，８Ｂ_J3，８Ｂ_J4）と、モード切換スイッチ
１１と、中折方向指示装置１２と、中折ジャッキ操作装
置１３（１３_J1，１３_J2，１３_J3，１３_J4）と、コント
ローラ（制御装置）１５とを有している。

【００１８】可変容量形油圧ポンプ５Ａは電動機１９Ａ
により駆動され、中折ジャッキ３_J1〜３_J4の伸び側（ボ
トム側）に作動油を供給し、可変容量形油圧ポンプ５Ｂ
は電動機１９Ｂにより駆動され、中折ジャッキ３_J1〜３
_J4の縮み側（ロッド側）に作動油を供給する。なお、電
動機１９Ａ，１９Ｂは回転速度が等しくなるように調整
されている。

【００１９】ポンプ傾転制御装置６Ａ，６Ｂは、コント
ローラ１５からの指令信号により可変容量形油圧ポンプ
５Ａ，５Ｂの傾転量（押しのけ容積）の比が中折ジャッ
キ３_J1〜３_J4の伸び側及び縮み側の受圧面積比と同一に
なるように斜板５Ａｓ，５Ｂｓを制御する。

【００２０】従って、可変容量形油圧ポンプ５Ａ，５Ｂ
の吐出流量の比は中折ジャッキ３_J1〜３_J4の伸び側及び
縮み側の受圧面積比と同一になる。すなわち、可変容量
形油圧ポンプ５Ａ，５Ｂの吐出流量をそれぞれＱ１、Ｑ
２とし、中折ジャッキ３_J1〜３_J4の伸び側受圧面積及び
縮み側受圧面積をそれぞれＡｂ、Ａｒとすると、 Ｑ１：Ｑ２＝Ａｂ：Ａｒ となる。

【００２１】配管系統３０Ａは、可変容量形油圧ポンプ
５Ａと接続された吐出管路３１Ａと、この吐出管路３１
Ａと中折ジャッキ３_J1〜３_J4の伸び側とをそれぞれ接続
する配管３２Ａ_J1，３２Ａ_J2，３２Ａ_J3，３２Ａ_J4と、
吐出管路３１Ａとタンク１８とを接続する配管３３Ａと
を有し、配管系統３０Ｂは、可変容量形油圧ポンプ５Ｂ
と接続された吐出管路３１Ｂと、この吐出管路３１Ｂと
中折ジャッキ３_J1〜３_J4の縮み側とをそれぞれ接続する
配管３２Ｂ_J1，３２Ｂ_J2，３２Ｂ_J3，３２Ｂ_J4と、吐出
管路３１Ｂとタンク１８とを接続する配管３３Ｂとを有
している。

【００２２】アンロード弁９Ａ，９Ｂはそれぞれ配管３
３Ａ，３３Ｂに設けられ、通常は開位置（ＯＮ位置）の
状態で可変容量形油圧ポンプ５Ａ，５Ｂにより吐出され
た作動油をタンク１８へ無負荷で逃がし、中折ジャッキ
３_J1〜３_J4を駆動するときにはコントローラ１５からの
指令信号により閉位置（ＯＦＦ位置）に切り換えられ
る。

【００２３】切換弁７Ａ_J1〜７Ａ_J4はそれぞれ配管３２
Ａ_J1〜３２Ａ_J4に設けられ、切換弁７Ｂ_J1〜７Ｂ_J4はそ
れぞれ配管３２Ｂ_J1〜３２Ｂ_J4に設けられ、それら切換
弁７Ａ_J1〜７Ｂ_J4はドレイン管路３４を介してタンク１
８と接続されている。切換弁７Ａ_J1〜７Ａ_J4は、コント
ローラ１５からの指令信号により、可変容量形油圧ポン
プ５Ａを中折ジャッキ３_J1〜３_J4の伸び側に連通させる
開位置（ＯＮ位置）と、中折ジャッキ３_J1〜３_J4の伸び
側をタンク１８に連通させる閉位置（ＯＦＦ位置）との
間で切り換えられる。切換弁７Ｂ_J1〜７Ｂ_J4は、コント
ローラ１５からの指令信号により、可変容量形油圧ポン
プ５Ｂを中折ジャッキ３_J1〜３_J4の縮み側に連通させる
開位置（ＯＮ位置）と、中折ジャッキ３_J1〜３_J4の縮み
側をタンク１８に連通させる閉位置（ＯＦＦ位置）との
間で切り換えられる。

【００２４】パイロットチェック弁８Ａ_J1〜８Ａ_J4は中
折ジャッキ３_J1〜３_J4の伸び側と切換弁７Ａ_J1〜７Ａ_J4
との間に接続され、パイロット管路８_a1〜８_a4にパイロ
ット圧が立つと中折ジャッキ３_J1〜３_J4の伸び側から切
換弁７Ａ_J1〜７Ａ_J4に作動油を流し、パイロットチェッ
ク弁８Ｂ_J1〜８Ｂ_J4は中折ジャッキ３_J1〜３_J4の縮み側
と切換弁７Ｂ_J1〜７Ｂ_J4との間に接続され、パイロット
管路８_b1〜８_b4にパイロット圧が立つと中折ジャッキ３
_J1〜３_J4の縮み側から切換弁７Ｂ_J1〜７Ｂ_J4に作動油を
流す。

【００２５】モード切換スイッチ１１は中折操作モード
と個別操作モードとを切り換えるスイッチである。中折
方向指示装置１２は左右中折操作部１２Ｐ及び上下中折
操作部１２Ｑからなり、左右中折操作部１２Ｐはシール
ド本体１０の左右中折方向を指示するものであり、上下
中折操作部１２Ｑはシールド本体１０の上下中折方向を
指示するものである。中折ジャッキ操作装置１３_J1〜１
３_J4は中折ジャッキ３_J1〜３_J4に対応して設けられ、そ
れぞれの中折ジャッキ３_J1〜３_J4の駆動を個別に指示す
るものである。なお、左右中折操作部１２Ｐ、上下中折
操作部１２Ｑ及び中折ジャッキ操作装置１３_J1〜１３_J4
は、オペレータが図示しない表示装置によりシールド本
体１０が決められた掘進方向に進んでいるかどうかを確
認しながら操作する。

【００２６】コントローラ１５は、図５に示すように、
ポンプ傾転制御部１５ａと、アンロード制御部１５ｂ
と、中折操作用指令信号生成部１５ｃと、個別操作用指
令信号生成部１５ｄと、指令信号選択部１５ｅとを有し
ている。ポンプ傾転制御部１５ａは、メモリ１５ｍに予
め記憶されている中折ジャッキ３_J1〜３_J4の伸び側及び
縮み側の受圧面積比Ａｂ：Ａｒに応じた指令信号をポン
プ傾転制御装置６Ａ，６Ｂに出力する。

【００２７】アンロード制御部１５ｂは、通常は指令信
号としてＯＮ信号を出力してアンロード弁９Ａ，９Ｂを
開状態に保ち、左右中折操作部１２Ｐ、上下中折操作部
１２Ｑ及び中折ジャッキ操作装置１３_J1〜１３_J4のうち
のいずれかの操作信号を入力したときに、指令信号とし
てＯＦＦ信号を出力してアンロード弁９Ａ，９Ｂを開位
置から閉位置に切り換える。

【００２８】中折操作用指令信号生成部１５ｃは、左右
中折操作部１２Ｐ及び上下中折操作部１２Ｑの操作信号
に基づいて図６に示すようなメモリ１５ｍに予め記憶さ
れている指令信号を生成し出力する。すなわち、通常は
切換弁７Ａ_J1〜７Ｂ_J4を閉状態にするような指令信号
（切換弁７Ａ_J1〜７Ｂ_J4に対してＯＦＦ信号）を出力し
ており、左右中折操作部１２Ｐによりトンネル左方向に
中折させるように指示されたときは、切換弁７Ａ_J1，７
Ａ_J2，７Ｂ_J3，７Ｂ_J4を閉位置から開位置に切り換える
指令信号（切換弁７Ａ_J1，７Ａ_J2，７Ｂ_J3，７Ｂ_J4に対
してＯＮ信号）を出力し、トンネル右方向に中折させる
ように指示されたときは、切換弁７Ｂ_J1，７Ｂ_J2，７Ａ
_J3，７Ａ_J4を閉位置から開位置に切り換える指令信号
（切換弁７Ｂ_J1，７Ｂ_J2，７Ａ_J3，７Ａ_J4に対してＯＮ
信号）を出力し、上下中折操作部１２Ｑによりトンネル
上方向に中折させるように指示されたときは、切換弁７
Ｂ_J1，７Ａ_J2，７Ａ_J3，７Ｂ_J4を閉位置から開位置に切
り換える指令信号（切換弁７Ｂ_J1，７Ａ_J2，７Ａ_J3，７
Ｂ_J4に対してＯＮ信号）を出力し、トンネル下方向に中
折させるように指示されたときは、切換弁７Ａ_J1，７Ｂ
_J2，７Ｂ_J3，７Ａ_J4を閉位置から開位置に切り換える指
令信号（切換弁７Ａ_J1，７Ｂ_J2，７Ｂ_J3，７Ａ_J4に対し
てＯＮ信号）を出力する。

【００２９】つまり、中折操作用指令信号生成部１５ｃ
は、シールド中心軸Ｚの点対称位置にある２つの中折ジ
ャッキ３の一方に対応する切換弁７Ａを開位置にすると
きは他方に対応する切換弁７Ｂを閉位置にし、２つの中
折ジャッキ３の一方に対応する切換弁７Ａを閉位置にす
るときは他方に対応する切換弁７Ｂを開位置にするとと
もに、左右中折操作部１２Ｐ及び上下中折操作部１２Ｑ
で指示した中折方向に応じて切換弁７Ａ，７Ｂのいずれ
かを開位置に切り換えるような指令信号を生成し出力す
る。

【００３０】個別操作用指令信号生成部１５ｄは、中折
ジャッキ操作装置１３_J1〜１３_J4の操作信号に応じた指
令信号を生成し出力する。すなわち、中折ジャッキ操作
装置１３_J1〜１３_J4により中折ジャッキ３_J1〜３_J4を伸
ばすように指示されたときは、対応する切換弁７Ａを閉
位置から開位置に切り換える指令信号（対応する切換弁
７Ａに対してＯＮ信号）を出力し、中折ジャッキ３_J1〜
３_J4を縮めるように指示されたときは、対応する切換弁
７Ｂを閉位置から開位置に切り換える指令信号（対応す
る切換弁７Ｂに対してＯＮ信号）を出力する。

【００３１】指令信号選択部１５ｅは、モード切換スイ
ッチ１１からの信号を入力し、中折操作モードのときは
中折操作用指令信号生成部１５ｃで生成した指令信号を
切換弁７Ａ_J1〜７Ｂ_J4に出力し、個別操作モードのとき
は個別操作用指令信号生成部１５ｄで生成した指令信号
を切換弁７Ａ_J1〜７Ｂ_J4に出力する。

【００３２】以上において、切換弁７Ａ_J1〜７Ｂ_J4及び
パイロットチェック弁８Ａ_J1〜８Ｂ_J4は、複数の第１配
管３２Ａ_J1〜３２Ａ_J4及び第２配管３２Ｂ_J1〜３２Ｂ_J4
のうち同じ中折ジャッキ３に属する第１及び第２配管に
それぞれ設けられ、第１油圧源５Ａと中折ジャッキ３の
ボトム側との連通を遮断しかつ第２油圧源５Ｂと同じ中
折ジャッキ３のロッド側との連通を遮断する第１位置
と、第１油圧源５Ａを中折ジャッキ３のボトム側に連通
させかつ同じ中折ジャッキ３のロッド側をタンク１８に
連通させる第２位置と、第２油圧源５Ｂを中折ジャッキ
３のロッド側に連通させかつ同じ中折ジャッキ３のボト
ム側をタンク１８に連通させる第３位置との間でそれぞ
れ切り換えられる複数のバルブ手段を構成する。コント
ローラ１５のポンプ傾転制御部１５ａ及びポンプ傾転制
御装置６Ａ，６Ｂは、第１及び第２油圧源５Ａ，５Ｂが
複数の中折ジャッキ３のボトム側及びロッド側の受圧面
積比と同一の吐出流量比で作動油を吐出するよう第１及
び第２油圧源５Ａ，５Ｂの吐出流量を制御する油圧源制
御手段を構成する。コントローラ１５のアンロード制御
部１５ｂ及び中折操作用指令信号生成部１５ｃは、シー
ルド中心軸Ｚの点対称位置にある２つの中折ジャッキ３
の一方に対応するバルブ手段を第２位置に切り換えると
きは他方に対応するバルブ手段を第３位置に切り換え、
２つの中折ジャッキ３の一方に対応するバルブ手段を第
３位置に切り換えるときは他方に対応するバルブ手段を
第２位置に切り換えるとともに、中折方向指示手段１２
Ｐ，１２Ｑで指示した中折方向に応じて複数のバルブ手
段のそれぞれを第２位置及び第３位置のいずれかに切り
換える第１バルブ制御手段を構成する。

【００３３】また、個別操作用指令信号生成部１５ｄ
は、複数の中折ジャッキ操作手段１３_J1〜１３_J4の指示
に応じて対応するバルブ手段を切り換える第２バルブ制
御手段を構成し、指令信号選択部１５ｅは、第１バルブ
制御手段及び第２バルブ制御手段のいずれか一方を有効
化する選択手段を構成する。

【００３４】以上のように構成した本実施形態の動作を
説明する。ここでは、中折回転中心軸を図３に示すＹ軸
としてトンネル左方向に中折させる場合について説明す
る。まず、オペレータはモード切換スイッチ１１により
操作モードを中折操作モードとした後、図示しない表示
装置を見ながらシールド本体１０がトンネル左方向に中
折するように左右中折操作部１２Ｐを操作する。

【００３５】そうすると、コントローラ１５はアンロー
ド弁９Ａ，９ＢにＯＦＦ信号を出力し、アンロード弁９
Ａ，９Ｂを開位置から閉位置に切り換えるとともに、切
換弁７Ａ_J1，７Ａ_J2，７Ｂ_J3，７Ｂ_J4にＯＮ信号を出力
し、切換弁７Ａ_J1，７Ａ_J2，７Ｂ_J3，７Ｂ_J4を開位置か
ら閉位置に切り換える。これにより、可変容量形油圧ポ
ンプ５Ａの作動油が中折ジャッキ３_J1，３_J2の伸び側に
供給され、可変容量形油圧ポンプ５Ｂの作動油が中折ジ
ャッキ３_J3，３_J4の縮み側に供給される。

【００３６】この時、中折ジャッキ３_J1，３_J2の伸びス
トロークＳＴ１，ＳＴ２および中折ジャッキ３_J3，３_J4
の縮みストロークＳＴ３，ＳＴ４の関係は、 ＳＴ１＝ＳＴ２＝Ｑ１／Ａｂ ＳＴ３＝ＳＴ４＝Ｑ２／Ａｒ で表される。従って、可変容量形油圧ポンプ５Ａ，５Ｂ
の吐出流量比を中折ジャッキ３_J1〜３_J4の伸び側受圧面
積と縮み側受圧面積との比としている前述の定義より、
中折ジャッキ３_J1の伸びストロークＳＴ１と中折ジャッ
キ３_J3の縮みストロークＳＴ３は等しくなり、また中折
ジャッキ３_J2の伸びストロークＳＴ２と中折ジャッキ３
_J4の縮みストロークＳＴ４も等しくなる。これにより、
中折回転中心軸はシールド中心軸Ｚと直交するＹ軸に保
持され、シールド本体１０はトンネル左方向に中折す
る。

【００３７】しかし、シールド本体１０の自重や土圧の
影響等によりシールド本体１０が所望の中折方向からず
れてしまう場合もある。この場合には、オペレータはモ
ード切換スイッチ１１により操作モードを中折操作モー
ドから個別操作モードに切り換え、動かしたい中折ジャ
ッキ３に対応する中折ジャッキ操作装置１３を操作する
ことにより中折方向を調整する。コントローラ１５はそ
の中折ジャッキ操作装置１３の操作信号を入力し、中折
ジャッキ３を伸ばすように指示されたときは対応する切
換弁７ＡにＯＮ信号を出力し、中折ジャッキ３を縮める
ように指示されたときは対応する切換弁７ＢにＯＮ信号
を出力する。これにより、操作した中折ジャッキ操作装
置１３に対応する中折ジャッキ３が駆動され、シールド
本体１０は所望の方向に中折する。

【００３８】以上はシールド本体１０をトンネル左方向
に中折れさせる場合についてのものであるが、シールド
本体１０をトンネル右方向に中折れさせる場合も、図６
に示すような指令信号を生成すれば、中折回転中心軸を
シールド中心軸Ｚと直交するＹ軸に保持した中折動作が
可能である。また、シールド本体１０をトンネル上下方
向に中折れさせる場合は、中折回転中心軸をシールド中
心軸Ｚと直交するＸ軸に保持した中折動作が可能であ
る。

【００３９】以上のように構成した本実施形態によれ
ば、コントローラ１５のポンプ傾転制御部１５ａは、可
変容量形油圧ポンプ５Ａ，５Ｂが中折ジャッキ３_J1〜３
_J4の伸び側及び縮み側の受圧面積比Ａｂ：Ａｒと同一の
吐出流量比Ｑ１：Ｑ２で作動油を吐出するような指令信
号をポンプ傾転制御装置６Ａ，６Ｂに出力し、中折操作
用指令信号生成部１５ｃは、左右中折操作部１２Ｐ及び
上下中折操作部１２Ｑの操作信号に基づいて、シールド
中心軸Ｚの点対称位置にある２つの中折ジャッキ３の一
方に対応する切換弁７Ａを開位置にするときは他方に対
応する切換弁７Ｂを閉位置にし、２つの中折ジャッキ３
の一方に対応する切換弁７Ｂを開位置にするときは他方
に対応する切換弁７Ａを閉位置にするような指令信号を
生成して出力するので、中折ジャッキ３_J1の伸びストロ
ーク（縮みストローク）と中折ジャッキ３_J3の縮みスト
ローク（伸びストローク）、及び、中折ジャッキ３_J2の
伸びストローク（縮みストローク）と中折ジャッキ３_J4
の縮みストローク（伸びストローク）が等しくなり、シ
ールド本体１０はシールド中心軸Ｚと直交する軸を中折
回転中心軸として中折する。このため、中折ジャッキの
容量を大きくしたり、中折ジャッキの本数を増やすこと
なしに、中折中心をシールド中心軸Ｚ上の一点に実質的
に固定した状態でシールド本体１０を中折させることが
でき、これにより、中折ジャッキにかかる費用を少なく
することができるとともに、中折ジャッキを他の機器と
干渉することなく設置することができる。

【００４０】また、シールド本体１０の自重や土圧の影
響等によりシールド本体１０が所望の中折方向からずれ
た場合でも、中折ジャッキ３_J1〜３_J4を個別に操作する
ことにより、容易にそのずれを修正することができる。

【００４１】さらに、中折中心ピンを有しないにも拘ら
ず、中折中心をシールド中心軸Ｚ上の一点に実質的に固
定した状態でシールド本体１０を中折させることができ
るので、シールド本体１０の中折部の隙間量は一定とな
り、中折シール４による密封を十分に行うことができ
る。また、中折中心ピンを有していないので、シールド
本体１０の中折部における強度を確保できる。

【００４２】また、可変容量形油圧ポンプ５Ａ，５Ｂの
吐出流量比を変えたい場合は、ポンプ傾転制御部１５ａ
のメモリ１５ｍに記憶した中折ジャッキ３の伸び側及び
縮み側の受圧面積比Ａｂ：Ａｒを書き換えるだけでよ
い。

【００４３】次に、本発明の第１の実施形態の変形を図
７に示す。この変形実施形態は、第１の実施形態の図４
において、電動機１９Ａ，１９Ｂの代わりに共通の電動
機１９を設けたものである。第１の実施形態では電動機
１９Ａ，１９Ｂの回転速度を等しくしているので、１個
の電動機１９で可変容量形油圧ポンプ５Ａ，５Ｂを駆動
してもよい。

【００４４】次に、本発明の第２の実施形態を図８によ
り説明する。この実施形態は、第１の実施形態におい
て、可変容量形油圧ポンプ５Ａ，５Ｂのポンプ傾転量の
比を中折ジャッキ３_J1〜３_J4の伸び側及び縮み側の受圧
面積比と同じにする代わりに、固定容量形油圧ポンプ２
５Ａ，２５Ｂを設け、この固定容量形油圧ポンプを駆動
する電動機２９Ａ，２９Ｂの回転速度の比を中折ジャッ
キ３_J1〜３_J4の伸び側及び縮み側の受圧面積比と同じに
するものである。図中、第１の実施形態と同等の部材に
は同じ符号を付しその説明を省略する。

【００４５】図８において、本実施形態の中折制御装置
は固定容量形油圧ポンプ２５Ａ，２５Ｂを有し、固定容
量形油圧ポンプ２５Ａは電動機２９Ａにより駆動され、
中折ジャッキ３_J1〜３_J4の伸び側に作動油を供給し、固
定容量形油圧ポンプ２５Ｂは電動機２９Ｂにより駆動さ
れ、中折ジャッキ３_J1〜３_J4の縮み側に作動油を供給す
る。電動機２９Ａ，２９Ｂはインバータモータ等の可変
速モータであり、それぞれ電動機速度制御装置２６Ａ，
２６Ｂにより制御される。

【００４６】電動機速度制御装置２６Ａ，２６Ｂは、コ
ントローラ（制御装置）２７からの指令信号により電動
機２９Ａ，２９Ｂの回転速度の比が中折ジャッキ３_J1〜
３_J4の伸び側及び縮み側の受圧面積比と同一になるよう
に制御する。従って、固定容量形油圧ポンプ２５Ａ，２
５Ｂの吐出流量の比は中折ジャッキ３_J1〜３_J4の伸び側
及び縮み側の受圧面積比と同一になる。その他の構成は
第１の実施形態と同じである。

【００４７】以上のように構成した本実施形態によれ
ば、固定容量形油圧ポンプ２５Ａ，２５Ｂは、その吐出
流量比が中折ジャッキ３_J1〜３_J4の伸び側及び縮み側の
受圧面積比と同一になるように制御されるので、第１の
実施形態と同様に中折ジャッキの容量を大きくしたり中
折ジャッキの本数を増やすことなしに、中折中心をシー
ルド中心軸Ｚ上の一点に実質的に固定した状態でシール
ド本体１０を中折させることができる。

【００４８】なお、本実施形態では、固定容量形油圧ポ
ンプ２５Ａ，２５Ｂを設けるものとしたが、もちろん第
１の実施形態で用いたような可変容量形油圧ポンプとし
ても良く、この場合は２つの可変容量形油圧ポンプの押
し退け容積を等しくし、これら可変容量形油圧ポンプを
駆動する電動機の回転速度の比を中折ジャッキ３の伸び
側及び縮み側の受圧面積比と同じにすればよい。

【００４９】また、以上説明してきた実施形態において
は、モード切換スイッチ１１及び中折ジャッキ操作装置
１３_J1〜１３_J4を設ける構成としたが、シールド本体１
０が所望の中折方向からずれない場合には、それらを設
けずに中折方向指示装置１２の操作だけでシールド本体
１０を中折れさせるようにしてもよい。

【００５０】また、複数の第１配管３２Ａ_J1〜３２Ａ_J4
及び第２配管３２Ｂ_J1〜３２Ｂ_J4に切換弁７Ａ_J1〜７Ｂ
_J4及びパイロットチェック弁８Ａ_J1〜８Ｂ_J4を設ける構
成としたが、バルブ手段は特にそれに限らず、第１油圧
源と該当する中折ジャッキ３のボトム側との連通を遮断
しかつ第２油圧源と同じ中折ジャッキ３のロッド側との
連通を遮断する位置と、第１油圧源を該当する中折ジャ
ッキ３のボトム側に連通させかつ同じ中折ジャッキ３の
ロッド側をタンク１８に連通させる位置と、第２油圧源
を該当する中折ジャッキ３のロッド側に連通させかつ同
じ中折ジャッキ３のボトム側をタンク１８に連通させる
位置との間でそれぞれ切り換えられるものであればよ
い。

【００５１】

【発明の効果】本発明によれば、中折ジャッキの容量を
大きくしたり中折ジャッキの本数を増やすことなしに、
中折中心をシールド中心軸上の一点に実質的に固定した
状態でシールド本体を中折させることができるので、中
折ジャッキにかかる費用を少なくしたり、中折ジャッキ
を他の機器と干渉することなく設置することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態による中折制御装置を
搭載した中折式シールド掘進機の概略図である。

【図２】図１に示すシールド本体の中折動作を示す図で
ある。

【図３】図１に示す中折ジャッキの配置図である。

【図４】本発明の第１の実施形態による中折制御装置の
構成図である。

【図５】図４に示すコントローラの内部構成図である。

【図６】図１に示すシールド本体の中折方向に応じた指
令信号テーブルである。

【図７】本発明の第１の実施形態の変形による中折制御
装置の構成図である。

【図８】本発明の第２の実施形態による中折制御装置の
構成図である。

【符号の説明】

１ 前方ハル ２ 後方ハル ３，３_J1〜３_J4 中折ジャッキ ５Ａ，５Ｂ 可変容量形油圧ポンプ ５Ａｓ，５Ｂｓ 斜板 ６Ａ，６Ｂ ポンプ傾転制御装置 ７Ａ_J1〜７Ｂ_J4 切換弁 ８Ａ_J1〜８Ｂ_J4 パイロットチェック弁 ９Ａ，９Ｂ アンロード弁 １０ シールド本体 １１ モード切換スイッチ １２ 中折方向指示装置 １２Ｐ 左右中折操作部 １２Ｑ 上下中折操作部 １３_J1〜１３_J4 中折ジャッキ操作装置 １５ コントローラ １５ａ ポンプ傾転制御部 １５ｂ アンロード制御部 １５ｃ 中折操作用指令信号生成部 １５ｄ 個別操作用指令信号生成部 １５ｅ 指令信号選択部 １９Ａ，１９Ｂ 電動機 ２５Ａ，２５Ｂ 固定容量形油圧ポンプ ２６Ａ，２６Ｂ 電動機速度制御装置 ２７ コントローラ ２９Ａ，２９Ｂ 電動機 ３０Ａ，３０Ｂ 配管系統 ３１Ａ，３１Ｂ 吐出管路 ３２Ａ_J1〜３２Ｂ_J4 配管 ３３Ａ，３３Ｂ 配管

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シールド本体の前方ハルと後方ハルとを
   結合する複数の油圧式の中折ジャッキと、前記シールド
   本体の中折方向を指示する中折方向指示手段とを有し、
   前記複数の中折ジャッキの伸縮により前記シールド本体
   を前記中折方向指示手段で指示した方向に中折させる中
   折式シールド掘進機の中折制御装置において、 第１油圧源及び第２油圧源と、 前記第１油圧源と前記複数の中折ジャッキのボトム側と
   をそれぞれ接続する複数の第１配管を含む第１の配管系
   統と、 前記第２油圧源と前記複数の中折ジャッキのロッド側と
   をそれぞれ接続する複数の第２配管を含む第２の配管系
   統と、 前記複数の第１配管及び第２配管のうち同じ中折ジャッ
   キに属する第１及び第２配管にそれぞれ設けられ、前記
   第１油圧源と中折ジャッキのボトム側との連通を遮断し
   かつ前記第２油圧源と同じ中折ジャッキのロッド側との
   連通を遮断する第１位置と、前記第１油圧源を中折ジャ
   ッキのボトム側に連通させかつ同じ中折ジャッキのロッ
   ド側をタンクに連通させる第２位置と、前記第２油圧源
   を中折ジャッキのロッド側に連通させかつ同じ中折ジャ
   ッキのボトム側をタンクに連通させる第３位置との間で
   それぞれ切り換えられる複数のバルブ手段と、 前記第１及び第２油圧源が前記複数の中折ジャッキのボ
   トム側及びロッド側の受圧面積比と同一の吐出流量比で
   作動油を吐出するよう第１及び第２油圧源の吐出流量を
   制御する油圧源制御手段と、 シールド中心軸の点対称位置にある２つの中折ジャッキ
   の一方に対応するバルブ手段を前記第２位置に切り換え
   るときは他方に対応するバルブ手段を前記第３位置に切
   り換え、前記２つの中折ジャッキの一方に対応するバル
   ブ手段を前記第３位置に切り換えるときは他方に対応す
   るバルブ手段を前記第２位置に切り換えるとともに、前
   記中折方向指示手段で指示した中折方向に応じて前記複
   数のバルブ手段のそれぞれを前記第２位置及び第３位置
   のいずれかに切り換える第１バルブ制御手段とを有する
   ことを特徴とする中折式シールド掘進機の中折制御装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の中折式シールド掘進機の
   中折制御装置において、前記第１及び第２油圧源はそれ
   ぞれ可変容量形ポンプであり、前記油圧源制御手段は、
   前記各可変容量形ポンプの押しのけ容積の比が前記複数
   の中折ジャッキのボトム側及びロッド側の受圧面積比と
   同一になるよう制御する手段であることを特徴とする中
   折式シールド掘進機の中折制御装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の中折式シールド掘進機の
   中折制御装置において、前記第１及び第２油圧源はそれ
   ぞれ異なる電動機により駆動されるポンプであり、前記
   油圧源制御手段は、前記各電動機の回転速度比が前記複
   数の中折ジャッキのボトム側及びロッド側の受圧面積比
   と同一になるよう制御する手段であることを特徴とする
   中折式シールド掘進機の中折制御装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載の中折式シールド掘進機の
   中折制御装置において、前記複数の中折ジャッキに対応
   して設けられ、それぞれの中折ジャッキの駆動を個別に
   指示する複数の中折ジャッキ操作手段と、前記複数の中
   折ジャッキ操作手段の指示に応じて対応するバルブ手段
   を切り換える第２バルブ制御手段と、前記第１バルブ制
   御手段及び第２バルブ制御手段のいずれか一方を有効化
   する選択手段とをさらに有することを特徴とする中折式
   シールド掘進機の中折制御装置。