特許 7348856 トンネル掘削機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-09-12

(45)【発行日】2023-09-21

(54)【発明の名称】トンネル掘削機

(51)【国際特許分類】

   E21D 9/093 20060101AFI20230913BHJP

   E21D 9/06 20060101ALI20230913BHJP

【ＦＩ】

E21D9/093 G

E21D9/06 302G

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020023445

(22)【出願日】2020-02-14

(65)【公開番号】P2021127630

(43)【公開日】2021-09-02

【審査請求日】2022-11-02

(73)【特許権者】

【識別番号】521478094

【氏名又は名称】地中空間開発株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000000549

【氏名又は名称】株式会社大林組

(74)【代理人】

【識別番号】100104433

【弁理士】

【氏名又は名称】宮園 博一

(72)【発明者】

【氏名】花岡 泰治

(72)【発明者】

【氏名】石黒 剣二

【審査官】高橋 雅明

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－０５７６０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０８６０４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－３２７５９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１７２１６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－２６４０３４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ２１Ｄ ９／０９３

Ｅ２１Ｄ ９／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

掘削機本体と、
移動方向の一方側および他方側にそれぞれ受圧部およびロッドを有するピストンと、ヘッド側油圧室と、ロッド側油圧室とを含み、前記掘削機本体に設けられた複数の推進用油圧ジャッキと、
前記掘削機本体を前進させるために、前記ヘッド側油圧室に油を供給し、前記ピストンに力を加えて、前記ロッドの後方に設置されたセグメントを押圧して掘進方向への反力が得られるように前記推進用油圧ジャッキを伸長する際に縮小する前記ロッド側油圧室の油圧を制御して、前記ピストンの移動に対する抵抗を発生または変化させて、前記推進用油圧ジャッキの振動を抑制する振動抑制手段とを備える、トンネル掘削機。

【請求項2】

前記振動抑制手段は、
前記ロッド側油圧室から流出する油の流量を制御して、前記ピストンの移動に対する抵抗を発生または変化させる絞り弁と、
前記ロッド側油圧室から流出する油の油圧自体を制御して、前記ピストンの移動に対する抵抗を発生または変化させる油圧制御弁との少なくとも一方を含む、請求項１に記載のトンネル掘削機。

【請求項3】

前記振動抑制手段により前記推進用油圧ジャッキの振動を抑制する際に、前記ロッド側油圧室に油を強制的に供給して、前記ロッド側油圧室の油圧を上昇させることが可能な油圧源をさらに備える、請求項１または２に記載のトンネル掘削機。

【請求項4】

前記ピストンの移動が加減速するタイミングに合わせて、前記振動抑制手段により、前記ピストンの移動に対する抵抗を発生または変化させることによって、前記推進用油圧ジャッキの振動を抑制するように構成されている、請求項１～３のいずれか１項に記載のトンネル掘削機。

【請求項5】

前記推進用油圧ジャッキの近傍に設けられ、前記推進用油圧ジャッキの振動を検知する振動センサをさらに備え、
前記振動センサの検知結果に基づいて、前記ピストンの移動が加減速する際に、前記振動抑制手段により、前記ピストンの移動に対する抵抗を発生または変化させることによって、前記推進用油圧ジャッキの振動を抑制するように構成されている、請求項１～４のいずれか１項に記載のトンネル掘削機。

【請求項6】

前記複数の推進用油圧ジャッキは、２個以上の前記推進用油圧ジャッキにより各々が構成される複数の制御グループに分けられており、
前記振動センサは、前記複数の制御グループの各々に対して１個ずつ設けられ、
前記振動センサの各々の検知結果に基づいて、前記ピストンの移動が加減速する際に、前記複数の制御グループごとに独立して前記振動抑制手段により、前記ピストンの移動に対する抵抗を発生または変化させることによって、前記推進用油圧ジャッキの振動を抑制するように構成されている、請求項５に記載のトンネル掘削機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、推進用油圧ジャッキを備えるトンネル掘削機に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、推進用油圧ジャッキを備えるトンネル掘削機が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

【0003】

上記特許文献１には、掘進機本体と、掘進機本体を推進させる複数の推進ジャッキとを備えるシールド掘進機が開示されている。このシールド掘進機は、推進ジャッキを伸長している途中において、掘進機本体の振動が大きくなった場合に、推進ジャッキの伸長を中断して振動を抑制するように構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第６４２６５７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上記特許文献１のシールド掘進機では、推進ジャッキの伸長に伴う振動を抑制するために、推進ジャッキの伸長を中断しなければならないという問題点がある。すなわち、カッタヘッドによる掘削を中断しなければならない。

【0006】

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、推進ジャッキの伸長を中断することなく推進ジャッキの振動を抑制することが可能なトンネル掘削機を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために、この発明のトンネル掘削機は、掘削機本体と、移動方向の一方側および他方側にそれぞれ受圧部およびロッドを有するピストンと、ヘッド側油圧室（受圧部側油圧室）と、ロッド側油圧室とを含み、掘削機本体に設けられた複数の推進用油圧ジャッキと、掘削機本体を前進させるために、ヘッド側油圧室に油を供給し、ピストンに力を加えて、ロッドの後方に設置されたセグメントを押圧して掘進方向への反力が得られるように推進用油圧ジャッキを伸長する際に縮小するロッド側油圧室の油圧を制御して、ピストンの移動に対する抵抗を発生または変化させて、推進用油圧ジャッキの振動を抑制する振動抑制手段とを備える。

【0008】

この発明のトンネル掘削機では、上記のように、掘削機本体を前進させるために、ヘッド側油圧室に油を供給し、ピストンに力を加えて推進用油圧ジャッキを伸長する際に縮小するロッド側油圧室の油圧を制御して、ピストンの移動に対する抵抗を発生または変化させることにより、推進用油圧ジャッキの振動を抑制する振動抑制手段を設ける。これによって、振動抑制手段により、推進用油圧ジャッキを伸長させながら、ピストンの移動に対する抵抗（ブレーキ抵抗）を発生または変化させて、ピストンの移動の加減速を緩やかにして、ピストンの急激な移動を抑制することができる。その結果、推進用油圧ジャッキの伸長を中断することなく推進用油圧ジャッキの振動（脈動）を抑制することができる。また、ロッド側油圧室の断面積は、ヘッド側油圧室の断面積よりも小さいため、ヘッド側油圧室の流量（油圧）を制御する場合と比較して、ロッド側油圧室の流量（油圧）を制御する方が、少ない油の流量で、推進用油圧ジャッキの振動（脈動）を抑制する制御を行うことができる。このため、装置の小型化を図ることができる。

【0009】

上記トンネル掘削機において、好ましくは、振動抑制手段は、ロッド側油圧室から流出する油の流量を制御して、ピストンの移動に対する抵抗を発生または変化させる絞り弁と、ロッド側油圧室から流出する油の油圧自体を制御して、ピストンの移動に対する抵抗を発生または変化させる油圧制御弁との少なくとも一方を含む。このように構成すれば、絞り弁および油圧制御弁の少なくとも一方により、ピストンの移動に対する抵抗を発生または変化させることができるので、推進用油圧ジャッキの振動を抑制することを実現することができる。

【0010】

上記トンネル掘削機において、好ましくは、振動抑制手段により推進用油圧ジャッキの振動を抑制する際に、ロッド側油圧室に油を強制的に供給して、ロッド側油圧室の油圧を上昇させることが可能な油圧源をさらに備える。このように構成すれば、油圧源により、ロッド側油圧室の圧力をより高くしたり、適切な値に安定して維持または変化させることができるので、より大きな抵抗（ブレーキ抵抗）を得ることや、安定した抵抗および抵抗の変化を与えることができる。このため、より効果的に、推進用油圧ジャッキの振動（脈動）を抑制することができる。

【0011】

上記トンネル掘削機において、好ましくは、ピストンの移動が加減速するタイミングに合わせて、振動抑制手段により、ピストンの移動に対する抵抗を発生または変化させることによって、推進用油圧ジャッキの振動を抑制するように構成されている。このように構成すれば、振動抑制手段により、ピストンが加減速（振動）するタイミングに合わせてピストンの移動に対する抵抗を発生または変化させることができるので、効率的に推進用油圧ジャッキの振動を抑制することができる。

【0012】

上記トンネル掘削機において、好ましくは、推進用油圧ジャッキの近傍に設けられ、推進用油圧ジャッキの振動を検知する振動センサをさらに備え、振動センサの検知結果に基づいて、ピストンの移動が加減速する際に、振動抑制手段により、ピストンの移動に対する抵抗を発生または変化させることによって、推進用油圧ジャッキの振動を抑制するように構成されている。このように構成すれば、振動センサにより、推進用油圧ジャッキが振動するタイミングを精度よく検知することができるので、振動抑制手段により、推進用油圧ジャッキが振動するタイミングに合わせて、ピストンの移動に対する抵抗（ブレーキ抵抗）を発生または変化させることができる。その結果、より効果的に、推進用油圧ジャッキの振動（脈動）を抑制することができる。

【0013】

この場合において、好ましくは、複数の推進用油圧ジャッキは、２個以上の推進用油圧ジャッキにより各々が構成される複数の制御グループに分けられており、振動センサは、複数の制御グループの各々に対して１個ずつ設けられ、振動センサの各々の検知結果に基づいて、ピストンの移動が加減速する際に、複数の制御グループごとに独立して振動抑制手段により、ピストンの移動に対する抵抗を発生または変化させることによって、推進用油圧ジャッキの振動を抑制するように構成されている。このように構成すれば、トンネル掘削機が１個の振動センサのみを備える場合と比較して、より精度よく推進用油圧ジャッキの振動を検知することができる。また、１個の推進用油圧ジャッキに対して１個の振動センサを設ける場合と比較して、装置構成を簡素化することができる。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、上記のように、推進用油圧ジャッキの伸長を中断することなく推進用油圧ジャッキの振動を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】実施形態によるトンネル掘削機を側方から示した模式的な断面図である。

【図2】実施形態によるトンネル掘削機の掘削機本体、推進用油圧ジャッキおよび振動センサを後方から示した模式的な図である。

【図3】実施形態によるトンネル掘削機の推進用油圧ジャッキに設けられた油圧機構（油圧回路）の図である。

【図4】（Ａ）は実施例による推進用油圧ジャッキのピストン推力、ピストン速度およびピストン変位の各々と時間との関係を示したグラフであり、（Ｂ）は比較例による推進用油圧ジャッキのピストン推力、ピストン速度およびピストン変位の各々と時間との関係を示したグラフである。

【図5】実施形態の第１変形例によるトンネル掘削機の推進用油圧ジャッキに設けられた油圧機構（油圧回路）の図である。

【図6】実施形態の第２変形例によるトンネル掘削機の推進用油圧ジャッキに設けられた油圧機構（油圧回路）の図である。

【図7】実施形態の第３変形例によるトンネル掘削機の推進用油圧ジャッキに設けられた油圧機構（油圧回路）の図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

【0017】

［実施形態］
図１～図４を参照して、実施形態によるトンネル掘削機１００について説明する。

【0018】

各図では、トンネルの掘削方向に沿って延びるトンネル掘削機１００の中心軸線αに平行な方向（前後方向）をＸ方向により示す。Ｘ方向のうち、掘削方向（前方）をＸ１方向とし、掘削方向の反対方向である後方をＸ２方向により示す。なお、Ｘ１方向は、特許請求の範囲の「（ピストンの）移動方向の一方」の一例であり、Ｘ２方向は、特許請求の範囲の「（ピストンの）移動方向の他方」の一例である。

【0019】

また、各図では、Ｘ方向に直交する左右方向をＹ方向により示し、Ｘ方向に直交する上下方向をＺ方向により示す。

【0020】

図１に示すように、トンネル掘削機１００は、掘削機本体１と、複数（３６個）の推進用油圧ジャッキ２と、複数（６個）の振動センサ３と、推進用油圧ジャッキ２を駆動させる油圧機構４（油圧回路）とを備えている。

【0021】

本実施形態のトンネル掘削機１００は、掘削機本体１を前進させるために、ヘッド側油圧室２２ａに油を供給し、ピストン２１に力を加えて推進用油圧ジャッキ２を伸長する際に縮小するロッド側油圧室２３ａの油圧を油圧機構４により制御して、ピストン２１の移動に対する抵抗を発生または変化させることによって、推進用油圧ジャッキ２の振動（脈動）を抑制するように構成されている。トンネル掘削機１００は、推進用油圧ジャッキ２（掘削機本体１）の振動（脈動）を振動センサ３により検知して、油圧機構４により推進用油圧ジャッキ２の振動を抑制するように構成されている。詳細については後述する。

【0022】

本実施形態では、トンネル掘削機１００が泥土圧式のトンネル掘削機である例を示している。泥土圧式のトンネル掘削機１００では、カッタヘッド１１により掘削された土砂と土砂に注入された作泥材とがチャンバＣ内で混合され、掘削土砂が不透水性と塑性流動性とを持つ泥土に変換される。掘削土砂（泥土）は、チャンバＣ内およびスクリュコンベアＳ内に充満する。トンネル掘削機１００は、推進用油圧ジャッキ２によって推進することによって、掘削した土砂をチャンバＣ内に充満させ加圧し、地山側の圧力(土圧および地下水圧)に対抗させる。トンネル掘削機１００は、掘削量と排土量とのバランスによって圧力の平衡を図りながら掘削方向に前進する。

【0023】

（掘削機本体の構成）
掘削機本体１は、円筒状の胴体１０と、カッタヘッド１１と、カッタヘッド１１を支持する旋回支持部１２と、複数のカッタヘッド駆動装置１３とを備えている。

【0024】

胴体１０の内側には、隔壁１０ａが設けられている。隔壁１０ａは、掘削方向（Ｘ１方向）と直交する方向に延びており、前方側の空間であるチャンバＣと、後方側の空間である作業空間とに、胴体１０の内部空間を区画している。

【0025】

カッタヘッド１１は、土砂を掘削する複数のカッタビットを有している。カッタヘッド１１は、掘削機本体１の掘削方向の前端に設けられている。カッタヘッド１１は、後方側（Ｘ２方向側）から旋回支持部１２により回転可能に支持されている。旋回支持部１２は、トンネル掘削機１００の中心軸線αを中心として、隔壁１０ａに対して回転可能なように構成されている。カッタヘッド１１は、旋回支持部１２を介してカッタヘッド駆動装置１３によって回転力（トルク）が付与されることにより、トンネル掘削機１００の中心軸線α回りに回転するように構成されている。一例ではあるが、カッタヘッド駆動装置１３は、電気モータにより構成されている。

【0026】

（推進用油圧ジャッキの構成）
複数（３６個）の推進用油圧ジャッキ２は、掘削機本体１に設けられている。複数の推進用油圧ジャッキ２は、胴体１０の内部に外周に沿って円環状に配置され、掘削機本体１を押し進めるように胴体１０に固定されている（図２参照）。

【0027】

推進用油圧ジャッキ２は、シリンダ２０と、受圧部２２およびロッド２３を有するピストン２１と、ヘッド側油圧室２２ａ（受圧部側油圧室）と、ロッド側油圧室２３ａとを含んでいる。

【0028】

シリンダ２０は、Ｘ方向に延びる筒形状を有しており、後方にロッド２３を通す貫通穴を有している。

【0029】

受圧部２２は、Ｘ１方向側のヘッド側油圧室２２ａとＸ２方向側のロッド側油圧室２３ａとに、シリンダ２０内を区画している。ロッド２３は、受圧部２２のＸ２方向側に設けられており、シリンダ２０のＸ２方向端部（貫通穴）から後方に進退移動可能に構成されている。

【0030】

ロッド２３は、ロッド２３の後方に設置されたセグメントＳＧを後方に押圧して掘進方向（Ｘ１方向）への反力を得るように構成されている。その結果、掘削機本体１は、前進する。

【0031】

ヘッド側油圧室２２ａは、油圧機構４の後述する第１ポンプ４０から油が供給されることにより、ピストン２１をシリンダ２０に対して後方（Ｘ２方向）に移動させて、容積を拡大するように構成されている。一方、ロッド側油圧室２３ａは、ヘッド側油圧室２２ａの拡大（ピストン２１のシリンダ２０に対する後方への移動）に伴い、容積を縮小するように構成されている。

【0032】

なお、Ｘ方向に直交する方向において、ロッド側油圧室２３ａの断面形状は、ロッド２３を囲む環状に形成されている。一方、Ｘ方向に直交する方向において、ヘッド側油圧室２２ａの断面形状は、ロッド側油圧室２３ａの断面におけるロッド２３の部分も含む形状である。すなわち、Ｘ方向に直交する方向において、ロッド側油圧室２３ａの断面積は、ヘッド側油圧室２２ａの断面積よりも小さくなる。したがって、シリンダ２０に対してピストン２１を移動させてロッド側油圧室２３ａを縮小させる際に、ロッド側油圧室２３ａから流出する油の量は、ヘッド側油圧室２２ａに供給される油の量よりも小さくなる。

【0033】

図２に示すように、複数（３６個）の推進用油圧ジャッキ２は、複数（６組）の制御グループＧに分けられている。詳細には、複数（３６個）の推進用油圧ジャッキ２は、隣接する６個の推進用油圧ジャッキ２を１つの制御グループＧとして、６組の制御グループＧに分けられている。カッタヘッド１１の回転方向において、各制御グループＧの６個の推進用油圧ジャッキ２は、約６０度の角度範囲内に配置されている。

【0034】

推進用油圧ジャッキ２は、制御グループＧごとに、駆動（伸縮）が制御されるように構成されている。詳細には、推進用油圧ジャッキ２は、グループごとに、専用の振動センサ３が１個ずつ設けられている。また、推進用油圧ジャッキ２は、制御グループＧごとに、専用の油圧機構４がそれぞれ設けられている。

【0035】

（振動センサの構成）
振動センサ３は、推進用油圧ジャッキ２の振動（脈動）を検知するように構成されている。一例ではあるが、振動センサ３は、加速度センサにより構成されている。振動センサ３は、推進用油圧ジャッキ２の近傍に設けられている。

【0036】

詳細には、振動センサ３の各々は、各振動センサ３が設けられる制御グループＧの６個の推進用油圧ジャッキ２の近傍に設けられている。より詳細には、カッタヘッド１１の回転方向において、振動センサ３は、制御グループＧの６個の推進用油圧ジャッキ２が配置される約６０度の角度範囲内の略中間位置に配置されている。また、振動センサ３は、カッタヘッド１１の半径方向において、外周側で、かつ、推進用油圧ジャッキ２の近傍に配置されている。より詳細な一例として、振動センサ３は、推進用油圧ジャッキ２が設置されている胴体１０を構成する構造体に設置されている。すなわち、振動センサ３は、制御対象の推進用油圧ジャッキ２の振動を検知可能な所定の位置に設置されている。

【0037】

振動センサ３の検知信号は、油圧機構４の後述する制御装置４８により取得される。制御装置４８は、振動センサ３の検知結果に基づいて、振動を抑制する手段（後述する高速応答圧力制御弁４５および流量制御弁４６）を適切に駆動するように構成されている。

【0038】

（油圧機構の構成）
図３に示すように、油圧機構４（油圧回路）は、第１ポンプ４０と、第１方向制御弁４１と、逆止弁４２と、タンク４３とを備えている。第１方向制御弁４１および逆止弁４２は、推進用油圧ジャッキ２に対して１個ずつ設けられている。第１方向制御弁４１および逆止弁４２は、第１ポンプ４０からの油を推進用油圧ジャッキ２に供給する供給経路Ｒ１上に設けられている。供給経路Ｒ１は、ヘッド側油圧室２２ａに接続される供給経路Ｒ１０と、ロッド側油圧室２３ａに接続される供給経路Ｒ１１とを含んでいる。また、第１方向制御弁４１は、ヘッド側油圧室２２ａの油をタンク４３に流出させる流出経路Ｒ２上に設けられている。

【0039】

さらに、油圧機構４は、第２ポンプ４４と、高速応答圧力制御弁４５と、流量制御弁４６と、第２方向制御弁４６ａと、安全弁４７とを備えている。高速応答圧力制御弁４５、流量制御弁４６、第２方向制御弁４６ａおよび安全弁４７は、ロッド側油圧室２３ａの油をタンク４３に流出させる流出経路Ｒ３上に配置されている。流出経路Ｒ３は、上流側から順に高速応答圧力制御弁４５、第２方向制御弁４６ａおよび流量制御弁４６が設けられる流出経路Ｒ３０と、安全弁４７が設けられる流出経路Ｒ３１とを含んでいる。流出経路Ｒ３０と流出経路Ｒ３１とは、並列に配置されている。なお、第２ポンプ４４は、特許請求の範囲の「油圧源」の一例である。また、高速応答圧力制御弁４５および流量制御弁４６は、特許請求の範囲の「振動抑制手段」の一例である。

【0040】

さらに、油圧機構４は、制御装置４８を備えている。制御装置４８は、振動センサ３の検知結果に基づいて、第２ポンプ４４、高速応答圧力制御弁４５、第２方向制御弁４６ａおよび流量制御弁４６の駆動を制御するように構成されている。

【0041】

第１ポンプ４０は、ピストン２１をシリンダ２０に対してＸ１方向（前方）およびＸ２方向（後方）に移動させるために、推進用油圧ジャッキ２に油を供給するように構成されている。

【0042】

第１方向制御弁４１は、第１ポンプ４０からの油をヘッド側油圧室２２ａに供給する供給経路Ｒ１０と、第１ポンプ４０からの油をロッド側油圧室２３ａに供給する供給経路Ｒ１１とを切り換えるように構成されている。第１方向制御弁４１により油の供給先がヘッド側油圧室２２ａに切り換えられた場合、ピストン２１は、シリンダ２０に対してＸ２方向に移動する。すなわち、ヘッド側油圧室２２ａが拡大するとともに、ロッド側油圧室２３ａが縮小して、掘削機本体１が前進する。一方、第１方向制御弁４１により油の供給先がロッド側油圧室２３ａに切り換えられた場合、ピストン２１は、シリンダ２０に対してＸ１方向に移動する。すなわち、ヘッド側油圧室２２ａが縮小するとともに、ロッド側油圧室２３ａが拡大して、ピストン２１の後方にセグメントＳＧを設置するスペースが確保される。

【0043】

なお、第１ポンプ４０から油が第１方向制御弁４１を介してロッド側油圧室２３ａに供給される場合には、ヘッド側油圧室２２ａの油は、第１方向制御弁４１を介してタンク４３に流出する。また、第１ポンプ４０から油が第１方向制御弁４１を介してヘッド側油圧室２２ａに供給される場合には、ロッド側油圧室２３ａの油は、第２方向制御弁４６ａまたは高速応答圧力制御弁４５を介してタンク４３に流出する。

【0044】

高速応答圧力制御弁４５は、ロッド側油圧室２３ａの圧力を、第２ポンプ４４の圧力とタンクラインを高速で切り替えることにより、任意の圧力に制御することが可能なように構成されている。すなわち、ロッド側油圧室２３ａの圧力を自由に高速に変化させることができるように構成されている。

【0045】

流量制御弁４６は、通過する油の流量を比例制御することが可能な絞り弁により構成されている。流量制御弁４６は、ロッド側油圧室２３ａから流出する油の流量を制御して、ピストン２１の移動に対する抵抗を発生または変化させる絞り弁である。したがって、流量制御弁４６は、掘削機本体１を前進させるためにピストン２１を移動させてロッド側油圧室２３ａを縮小させる際に、ピストン２１の移動に対する抵抗（ブレーキ抵抗）を発生させることにより、推進用油圧ジャッキ２の振動を抑制するように構成されている。要するに、流量制御弁４６は、ピストン２１の移動に伴い、即座にロッド側油圧室２３ａの油がタンク４３に流出するのを防止する機能を有している。なお、制御装置４８は、流量制御弁４６による制御と、第２ポンプ４４による制御とを、選択的に切り換えることができるように構成されている。この際、第２方向制御弁４６ａが用いられる。

【0046】

制御装置４８は、振動センサ３の検知結果に基づいて、ピストン２１の移動が加減速するタイミングに合わせて、「高速応答圧力制御弁４５および流量制御弁４６の少なくとも一方」により、ピストン２１の移動に対する抵抗を発生または変化させることによって、推進用油圧ジャッキ２の振動を抑制するように構成されている。

【0047】

また、制御装置４８は、複数の振動センサ３の各々の検知結果に基づいて、ピストン２１の移動が加減速する際に、複数の制御グループＧごとに独立して「高速応答圧力制御弁４５および流量制御弁４６の少なくとも一方」により、ピストン２１の移動に対する抵抗を発生または変化させることによって、推進用油圧ジャッキ２の振動を抑制するように構成されている。

【0048】

安全弁４７は、流出経路Ｒ３の「高速応答圧力制御弁４５および流量制御弁４６」の上流側（推進用油圧ジャッキ２側）の部分の油圧が所定の限界油圧を超えた場合に、油を流通させて限界油圧を超えないように構成されている。

【0049】

（推進用油圧ジャッキのピストン推力、ピストン速度およびピストン変位の各々と時間との関係）
図４を参照して、推進用油圧ジャッキ２のピストン推力、ピストン速度およびピストン変位の各々と時間との関係について説明する。本発明の実施例（図４（Ａ）参照）と、比較例（図４（Ｂ）参照）とを比較して説明する。なお、推進用油圧ジャッキ２は、伸長時において、周囲の土砂からの摩擦力を受けるため、滑らかに一定速度でピストンが移動するのではなく、ピストン推力が最大静止摩擦力を超えるたびに移動を開始するとともに、所定の摩擦力になったら再び停止するという動作を繰り返しながら僅かずつ伸長する。なお、トンネル掘削機１００は、この他の種々の振動についても、ピストン２１の移動の抵抗を発生または変化させることで抑制することが可能である。

【0050】

比較例は、ピストンの移動の抵抗を発生または変化させて振動を抑制する「高速応答圧力制御弁４５および流量制御弁４６」に相当する構成を備えていないトンネル掘削機について説明する。

【0051】

まず、図４（Ｂ）に示されるように、比較例のトンネル掘削機のピストン推力は、ピストンの静止状態では蓄積されて上昇し、ピストンが静止状態から解放されることによって低下する。また、図４（Ｂ）に示されるように、トンネル掘削機のピストン速度は、ピストンの静止状態から解放された直後から急激に上昇し、ピストン推力（Ｆ）が所定の値まで低下した時点でゼロになる。

【0052】

図４（Ａ）に示されるように、実施例のトンネル掘削機１００のピストン推力（Ｆ）（実線で示す）は、ヘッド側油圧室２２ａの油圧（ｐ１）と受圧部面積（ａ１）（図３参照）との積で求まる力（Ｆ１=ｐ１×ａ１）（図３参照）からロッド側油圧室２３ａの油圧（ｐ２）とロッド側油圧室断面積(ａ２) （図３参照）との積で求まる力（Ｆ２=ｐ２×ａ２）（図３参照）を差し引くことにより得られる（Ｆ＝Ｆ１－Ｆ２）。

【0053】

実施例のトンネル掘削機１００のピストン推力は、ピストン２１が移動している間において、「高速応答圧力制御弁４５および流量制御弁４６の少なくとも一方」によりピストン２１に対してブレーキ抵抗が作用することによって、比較例よりも時間変化に対して滑らかに変化している。すなわち、実施例のトンネル掘削機１００のピストン速度の最大値は、比較例のピストン速度の最大値よりも小さくなっている。また、実施例のトンネル掘削機１００のピストン推力の作用する時間幅は、比較例のトンネル掘削機のピストン推力の作用する時間幅よりも大きくなっている。すなわち、実施例のトンネル掘削機１００のピストン２１は、「高速応答圧力制御弁４５および流量制御弁４６の少なくとも一方」によってピストン２１がブレーキ抵抗を受けることにより、比較例のトンネル掘削機のピストンよりも滑らかに移動（変位）することが可能なように構成されている。なお、ピストン変位について、実施例では、１度のピストン動作（１度の動き始めから停止までの間）における移動量が比較例よりも大きい。

【0054】

［実施形態の効果］
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

【0055】

本実施形態では、上記のように、掘削機本体１を前進させるために、ヘッド側油圧室２２ａ（受圧部側油圧室）に油を供給し、ピストン２１に力を加えて推進用油圧ジャッキ２を伸長する際に縮小するロッド側油圧室２３ａの油圧を制御して、ピストン２１の移動に対する抵抗を発生または変化させることにより、推進用油圧ジャッキ２の振動を抑制する振動抑制手段（高速応答圧力制御弁４５、流量制御弁４６）を設ける。これによって、振動抑制手段（高速応答圧力制御弁４５、流量制御弁４６）により、推進用油圧ジャッキ２を伸長させながら、ピストン２１の移動に対する抵抗（ブレーキ抵抗）を発生または変化させて、ピストン２１の移動の加減速を緩やかにして、ピストン２１の急激（急速）な移動を抑制することができる。推進用油圧ジャッキ２の伸長を中断することなく推進用油圧ジャッキ２の振動（脈動）を抑制することができる。また、ロッド側油圧室２３ａの断面積は、ヘッド側油圧室２２ａの断面積よりも小さいため、ヘッド側油圧室２２ａの流量（油圧）を制御する場合と比較して、ロッド側油圧室２３ａの流量（油圧）を制御する方が、少ない油の流量で、推進用油圧ジャッキ２の振動（脈動）を抑制する制御を行うことができる。このため、装置の小型化を図ることができる。

【0056】

本実施形態では、上記のように、流量制御弁４６は、ロッド側油圧室２３ａから流出する油の流量を制御して、ピストン２１の移動に対する抵抗を発生または変化させる絞り弁を含む。これによって、絞り弁により、ピストン２１の移動に対する抵抗を発生または変化させることができるので、推進用油圧ジャッキ２の振動を抑制することを実現することができる。

【0057】

本実施形態では、上記のように、ロッド側油圧室２３ａに油を強制的に供給して、ロッド側油圧室２３ａの油圧を上昇させる第２ポンプ４４をさらに備える。さらに、この第２ポンプ４４の圧力ラインに高速応答圧力制御弁４５を備える。これによって、第２ポンプ４４により、ロッド側油圧室２３ａの圧力をより高くしたり、適切な値に安定して維持または変化させることができるので、より大きな抵抗（ブレーキ抵抗）を得ることや、安定した抵抗および抵抗の変化を与えることができる。このため、より効果的に、推進用油圧ジャッキ２の振動（脈動）を抑制することができる。

【0058】

本実施形態では、上記のように、ピストンの移動が加減速するタイミングに合わせて、振動抑制手段（高速応答圧力制御弁４５、流量制御弁４６）により、ロッド側油圧室２３ａの圧力を発生または変化させるように構成されている。これによって、振動抑制手段（高速応答圧力制御弁４５、流量制御弁４６）により、ピストン２１が加減速（振動）するタイミングに合わせてピストン２１の移動に対する抵抗を発生または変化させることができるので、効率的に推進用油圧ジャッキ２の振動を抑制することができる。

【0059】

本実施形態では、上記のように、推進用油圧ジャッキ２の近傍に設けられ、推進用油圧ジャッキ２の振動を検知する振動センサ３をさらに備え、振動センサ３の検知結果に基づいて、ピストン２１が加減速する際に、流量制御弁４６により、ピストン２１の移動に対する抵抗を発生または変化させることによって、推進用油圧ジャッキ２の振動を抑制するように構成されている。これによって、振動センサ３により、推進用油圧ジャッキ２が振動するタイミングを精度よく検知することができるので、振動抑制手段（高速応答圧力制御弁４５および流量制御弁４６の少なくとも一方）により、推進用油圧ジャッキ２が振動するタイミングに合わせて、ピストン２１の移動に対する抵抗（ブレーキ抵抗）を発生または変化させることができる。その結果、より効果的に、推進用油圧ジャッキ２の振動（脈動）を抑制することができる。

【0060】

本実施形態では、上記のように複数の推進用油圧ジャッキ２は、２個以上の推進用油圧ジャッキ２により各々が構成される複数の制御グループＧに分けられており、振動センサ３は、複数の制御グループＧの各々に対して１個ずつ設けられ、複数の振動センサ３の各々の検知結果に基づいて、ピストン２１の移動が加減速する際に、複数の制御グループＧごとに独立して振動抑制手段（高速応答圧力制御弁４５および流量制御弁４６の少なくとも一方）により、ピストン２１の移動に対する抵抗を発生または変化させることによって、推進用油圧ジャッキ２の振動を抑制するように構成されている。これによって、トンネル掘削機１００が１個の振動センサ３のみを備える場合と比較してより精度よく、推進用油圧ジャッキ２の振動を検知することができる。また、１個の推進用油圧ジャッキ２に対して１個の振動センサ３を設ける場合と比較して装置構成を簡素化することができる。

【0061】

［変形例］
なお、今回開示された実施形態および変形例は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

【0062】

たとえば、上記実施形態では、泥土圧式のトンネル掘削機に本発明を適用した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明を、泥水式のトンネル掘削機に適用してもよい。

【0063】

また、上記実施形態では、カッタヘッドを備える密閉型のトンネル掘削機に本発明を適用した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明を、カッタヘッドを備えない開放型のトンネル掘削機に適用してもよい。

【0064】

また、上記実施形態では、本発明の振動抑制手段を、加圧用ポンプを用い、高速応答の圧力制御弁を用いるとともに、通過する油の流量を比例制御することが可能な絞り弁により構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、図５に示す第１変形例のように、通過する油の流量を所定の割合で絞る単一の絞り弁２０４により構成してもよい。なお、絞り弁２０４の上流側には、絞り弁２０４を通過してタンク４３に油を流す経路と、絞り弁２０４を通過することなくタンク４３に油を直接流す経路とを切り換える方向制御弁２４０が設けられている。なお、絞り弁２０４は、特許請求の範囲の「振動抑制手段」の一例である。

【0065】

また、上記図５に示す第１変形例とは異なる変形例として、図６に示す第２変形例のように、通過する油の流量を第１の割合で絞る１つの絞り弁３０４ａと、通過する油の流量を第１の割合とは異なる第２の割合で絞る１つの絞り弁３０４ｂとにより構成してもよい。なお、絞り弁３０４ａの上流側には、絞り弁３０４ａを通過してタンク４３に油を直接流す経路と、絞り弁３０４ａを通過することなく絞り弁３０４ｂに油を流す経路とを切り換える方向制御弁３４０ａが設けられている。絞り弁３０４ｂの上流側には、絞り弁３０４ｂを通過してタンク４３に油を流す経路と、絞り弁３０４ｂを通過することなくタンク４３に油を直接流す経路とを切り換える方向制御弁３４０ｂが設けられている。なお、絞り弁３０４ａおよび３０４ｂは、特許請求の範囲の「振動抑制手段」の一例である。

【0066】

また、上記図５に示す第１変形例および図６に示す第２変形例とは異なる変形例として、図７に示す第３変形例のように、通過する油の油圧自体を制御する油圧制御弁４０４により構成してもよい。なお、油圧制御弁４０４は、特許請求の範囲の「振動抑制手段」の一例である。

【0067】

本発明では、上記実施形態の振動抑制手段や、図５～図７の変形例に示す各種の振動抑制手段をそれぞれで構成するのではなく、組み合わせにより、本発明の振動抑制手段を構成してもよい。

【0068】

また、上記実施形態では、環状に配置される複数の推進用油圧ジャッキを、３６個備える例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、推進用油圧ジャッキを、３６個とは異なる数（複数個）備えていてもよい。

【0069】

また、上記実施形態では、ロッド側油圧室の油圧のみを制御して、推進用油圧ジャッキの振動を抑制した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ロッド側油圧室の油圧に加えて、ヘッド側油圧室の油圧も制御して、推進用油圧ジャッキの振動を抑制してもよい。

【0070】

また、上記実施形態では、本発明の振動抑制手段により推進用油圧ジャッキの振動を抑制した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、本発明の振動抑制手段により推進用油圧ジャッキの振動を抑制することによって、さらには、推進用油圧ジャッキとは異なる掘削機本体の各部の振動を抑制するように構成されていてもよい。

【0071】

また、上記実施形態では、複数の推進用油圧ジャッキ（制御グループ）に対して１つの振動センサを設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、１つの推進用油圧ジャッキに対して１つの振動センサを設けてもよい。

【0072】

また、上記実施形態では、本発明の振動抑制手段として、高速応答圧力制御弁および流量制御弁の両方を備えるように、トンネル掘削機を構成した例を示したが、本発明では、高速応答圧力制御弁および流量制御弁の一方のみを備えるように、トンネル掘削機を構成してもよい。

【符号の説明】

【0073】

１ 掘削機本体
２ 推進用油圧ジャッキ
３ 振動センサ
２１ ピストン
２２ 受圧部
２２ａ ヘッド側油圧室
２３ ロッド
２３ａ ロッド側油圧室
４４ 第２ポンプ（油圧源）
４５ 高速応答圧力制御弁（振動抑制手段）
４６、２０４、３０４ａ、３０４ｂ 流量制御弁（振動抑制手段）
１００ トンネル掘削機
４０４ 油圧制御弁（振動抑制手段）
Ｇ 制御グループ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】