JP2009162315A - 油圧回路 - Google Patents

Abstract

【課題】トンネル掘進機に搭載される油圧機器の油圧回路を簡素化する。
【解決手段】油タンク２からの圧油を油圧機器１に供給する供給流路５と、油圧機器１からの圧油を油タンク２に戻す戻し流路６と、供給流路５から分岐するリリーフ流路７と、リリーフ流路７に設けられリリーフ流路７内の油圧が所定のリリーフ圧を超えると供給流路５の圧油をリリーフ流路７を通して解放するリリーフ弁１６と、戻し流路６に設けられた圧力制御弁１７とを備え、リリーフ弁１６は、上記リリーフ圧が調整可能であり、圧力制御弁１７は、戻し流路６内の油圧がリリーフ弁１６のリリーフ圧よりも低い所定圧力を超えると開いて戻し流路６の圧油を解放する第一機能と、戻し流路６内の油圧に関わらず閉じて戻し流路６を閉塞する第二機能とを切換可能であり、油圧機器１の運転時に上記第一機能に切り換えられ、リリーフ弁１６のリリーフ圧を調整するときに上記第二機能に切り換えられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、油圧回路に係り、特に、トンネル掘進機の油圧回路に関する。

トンネル掘進機（シールド掘進機等）には、切羽を切削するカッタを駆動する油圧モータや、カッタ室内の掘削土砂を排出して後方の坑内に搬送するスクリュコンベアを駆動する油圧モータ等、様々な油圧機器が搭載されている。これら油圧機器は、トンネル掘進機の後方に配置された後方台車から圧油が供給され、駆動されるようになっている（特許文献１及び２等参照）。

ところで、従来のトンネル掘進機の油圧回路は、油圧機器の過負荷防止用のリリーフ弁（リリーフ圧が調整可能）や、そのリリーフ弁のリリーフ圧を調整する際に油圧回路内の油の流れを遮断するためのストップ弁を備えている。

特開２００７−４６３６８号公報 特開２００７−４６３６９号公報

ところで、上記ストップ弁は油圧機器が大流量になるほど大型となり、油圧回路の後方台車に対する搭載スペースが大型化するという問題がある。また、狭い後方台車では、上記ストップ弁と他の弁等とを結ぶ配管の取り回しに苦慮するという問題がある。

そこで、本発明の目的は、トンネル掘進機に搭載される油圧機器の油圧回路を簡素化して、油圧回路の後方台車に対する搭載スペースを小型化することにある。

上記目的を達成するために本発明は、油タンクからの圧油を油圧機器に供給する供給流路と、上記油圧機器からの圧油を上記油タンクに戻す戻し流路と、上記供給流路から分岐するリリーフ流路と、該リリーフ流路に設けられ、上記リリーフ流路内の油圧が所定のリリーフ圧を超えると上記供給流路の圧油を上記リリーフ流路を通して解放するリリーフ弁と、上記戻し流路に設けられた圧力制御弁とを備えた油圧回路において、上記リリーフ弁は、上記所定のリリーフ圧が調整可能であり、上記圧力制御弁は、上記戻し流路内の油圧が上記リリーフ弁のリリーフ圧よりも低い所定圧力を超えると開いて上記戻し流路の圧油を解放する第一機能と、上記戻し流路内の油圧に関わらず閉じて上記戻し流路を閉塞する第二機能とを切換可能であり、上記油圧機器の運転時に上記第一機能に切り換えられ、上記リリーフ弁のリリーフ圧を調整するときに上記第二機能に切り換えられるものである。

ここで、上記油圧機器は、トンネル掘進機に搭載され、上記油タンク、上記供給流路、上記戻し流路、上記リリーフ流路、上記リリーフ弁及び上記圧力制御弁は、上記トンネル掘進機の後方に配置された後方台車に搭載されても良い。

また、上記油圧機器は、上記トンネル掘進機のカッタを駆動する油圧モータ又は上記トンネル掘進機のカッタ室から掘削土砂を排出するスクリュコンベアを駆動する油圧モータであっても良い。

また、上記圧力制御弁は、上記第二機能を発揮するために、リリーフ弁をシーケンス弁として使用したものであっても良い。

本発明によれば、トンネル掘進機に搭載される油圧機器の油圧回路を簡素化して、油圧回路の後方台車に対する搭載スペースを小型化することができるという優れた効果を奏する。

以下、本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて詳述する。

トンネル掘進機（シールド掘進機等）は、掘進機本体と、掘進機本体の前部に配設され、掘進方向に沿った軸廻りに回転駆動されるカッタと、掘進機本体の内部に設けられ、セグメントをリング状に組み立てるエレクタと、掘進機本体の内部に設けられ、リング状に組み立てられたセグメントに反力を取って掘進機本体を前進させるシールドジャッキとを有している。

トンネル掘進機には、上記カッタを駆動する油圧モータや、トンネル掘進機のカッタ室から掘削土砂を排出して後方の坑内に搬送するスクリュコンベアを駆動する油圧モータ等、各種油圧機器が設けられている。

本発明に係る油圧回路をカッタ系油圧回路に適用した例を説明する。

カッタ系油圧回路の回路図を図１に示す。

図１中、１はトンネル掘進機に複数（図示例では、三つ）搭載され、カッタを駆動する油圧モータ（カッタ系油圧モータ）、２は油を貯留する油タンク、３、４は油圧モータ１側の油圧配管、５は油タンク２からの圧油を油圧モータ１に供給する供給流路（供給配管）、６は油圧モータ１からの圧油を油タンク２に戻す戻し流路（戻し配管）、７は供給流路５から分岐するリリーフ流路（リリーフ配管）である。

図１に示すように、トンネル掘進機の後方には、後方台車Ｄが複数連結されて配置されており、本実施形態では、後方台車Ｄは、第一台車（オペレーション台車）８、第二台車９、第三台車１０及び第四台車１１を切羽側（トンネル掘進機側）から順に連結して構成されており、トンネル掘進機に連結されるようになっている。後方台車Ｄは、トンネル掘進機の前進に応じて坑内に敷設されたレール上を走行し、トンネル掘進機に搭載された油圧モータ１等の各種油圧機器に圧油を供給するようになっている。なお、後方台車Ｄは、トンネル底部を直接走行するものであっても良い。

第一台車８には、操作盤１２等が搭載されている。操作盤１２は、シールド掘進機に搭載された油圧モータ１等の各種油圧機器を制御するためのものである。

第二台車９には、油圧モータ１の作動・不作動を切り換えると共に油圧モータ１の回転方向（右転・左転）を切り換えるためのバルブユニット（カッタ系バルブユニット）１３と、供給流路５から分岐するパイロット流路１４に設けられ、パイロット流路１４内の油圧（カッタ圧）を測定するカッタ圧測定用のゲージ１５とが搭載されている。

バルブユニット１３は、リリーフ流路７に設けられ、リリーフ流路７内の油圧が所定のリリーフ圧（本実施形態では、３２．３ＭＰａ）を超えると開いて供給流路５の圧油をリリーフ流路７を通して解放するリリーフ弁１６と、戻し流路６に設けられた圧力制御弁１７と、油圧モータ１の作動・不作動を切り換えるための切換弁１８とから主に構成されている。バルブユニット１３は、内部に油が流れる複数の流路（供給流路５、戻し流路６及びリリーフ流路７等）を収容するマニホールドブロック１９を有し、マニホールドブロック１９上に、上記リリーフ弁１６、圧力制御弁１７及び切換弁１８が配設されている。

リリーフ弁１６は、上記所定のリリーフ圧を圧力調整ハンドル或いは圧力調整ネジ（図示せず）によって調整可能なものである。

圧力制御弁１７は、戻し流路６内の油圧がリリーフ弁１６のリリーフ圧よりも低い所定圧力（本実施形態では、２．０ＭＰａ）を超えると開いて戻し流路６の圧油を解放して油タンク２に戻す第一機能と、戻し流路６内の油圧に関わらず閉じて戻し流路６を閉塞する第二機能とを切換可能なものである。本実施形態では、圧力制御弁１７として、上記所定圧力を圧力調整ハンドル或いは圧力調整ネジ１７ａによって調整可能なシーケンス弁、或いはリリーフ弁をシーケンス弁と同機能にしたものを用いている。詳しくは、圧力制御弁１７は、油圧モータ１の運転時に上記第一機能に切り換えられ、リリーフ弁１６のリリーフ圧を調整するときに上記第二機能に切り換えられるようになっている。

切換弁１８は、第一台車８に搭載された操作盤１２に電気的に接続されており、操作盤１２からの操作で作動されるようになっている。切換弁１７は、作動（ＯＮ）に切り換えられることで、油圧モータ１側の油圧配管３を供給流路５に接続すると共に油圧モータ１側の油圧配管４を戻し流路６に接続し、或いは、油圧モータ１側の油圧配管３を戻し流路６に接続すると共に油圧モータ１側の油圧配管４を供給流路５に接続するようになっており、作動に切り換えられたとき、油圧モータ１をその回転方向を右転或いは左転として作動するようになっている。また、切換弁１８は、不作動（ＯＦＦ）に切り換えられることで油圧モータ１側の油圧配管３、４をそれぞれ戻し流路６に接続すると共に供給流路５を戻し流路６に接続するようになっており、不作動に切り換えられたとき、後述する油圧ポンプ２０からの圧油を戻し流路６を通して油タンク２に戻すようになっている。

ゲージ１５は、パイロット配管１４に設けられた圧力計２１及びストップ弁２２を有している。圧力計２１は直結式のものである。また、圧力変換器２６が第一台車８に搭載された操作盤１２に電気的に接続されており、操作盤１２で油圧モータ１に供給する油圧（上記カッタ圧）を確認できるようになっている。本実施形態では、圧力計２１及び圧力変換器２６を併設しているが、どちらか片方のみを設けても良い。

第三台車１０には、油タンク２が搭載されている。

第四台車１１には、圧油を油圧モータ１に供給するためのポンプユニット（カッタ系ポンプユニット）２３が複数（図示例では、二つ）搭載されている。各ポンプユニット２３は、油圧ポンプ２０と、油圧ポンプ２０を駆動する電動機２４とから構成されている。

本実施形態の作用を説明する。

リリーフ弁１６のリリーフ圧を調整する際には、切換弁１８を不作動に切り換えた状態で、戻し流路６に設けた圧力制御弁１７の圧力調整ハンドル或いは圧力調整ネジ１７ａを目一杯締め込むことで、戻し流路６内の油圧に関わらず圧力制御弁１７が閉じて、圧力制御弁１７が戻し流路６を閉塞する第二機能を発揮するように切り換えられる。リリーフ弁１６のリリーフ圧の調整は、油圧ポンプ２０を電動機２４により駆動して、リリーフ流路７内の油圧を３２．３ＭＰａ以上とした状態で行う。

一方、リリーフ弁１６のリリーフ圧の調整が終了したら、戻し流路６に設けた圧力制御弁１７の圧力調整ハンドル或いは圧力調整ネジ１７ａを適宜緩めることで、圧力制御弁１７が戻し流路６の圧油を解放する第一機能を発揮するように切り換えられる。これにより、油圧モータ１が駆動されないときには油圧モータ１の吐出側の油圧が２．０ＭＰａに保持される。

要するに本実施形態によれば、圧力制御弁１７にリリーフ弁１６のリリーフ圧を調整する際に油圧回路内の油の流れを遮断する機能をもたせることで、油圧回路内の油の流れを遮断するためのストップ弁を省略することができ、油圧回路を簡素化して、油圧回路の後方台車Ｄに対する搭載スペースを小型化することができる。

また、油圧回路内の油の流れを遮断するためにストップ弁を設けると戻し流路６とリリーフ流路７との合流部をバルブユニット１３のマニホールドブロック１９外に設けなければならないところ、本実施形態では上記ストップ弁を省略できるので、戻し流路６とリリーフ流路７との合流部（図１中の符号２５参照）をマニホールドブロック１９内に収容することができ、油圧機器の油圧回路を簡素化することができ、狭い後方台車であっても配管の取り回しに苦慮することはない。

次に、本発明に係る油圧回路をスクリュコンベア系油圧回路に適用した例を説明する。

スクリュコンベア系油圧回路の回路図を図２に示す。

図１と同様の構成については説明を省略し、同符号を付す。

図２中、３１はトンネル掘進機に搭載され、スクリュコンベアを駆動する油圧モータ（スクリュ系油圧モータ）であり、３２、３３は油圧モータ３１側の油圧配管、３４は油タンク２からの圧油を油圧モータ３１に供給する供給流路（供給配管）、３５は油圧モータ３１からの圧油を油タンク２に戻す戻し流路（戻し配管）、３６は供給流路３４から分岐するリリーフ流路（リリーフ配管）である。

第二台車９には、油圧モータ３１の作動・不作動を切り換えると共に油圧モータ３１の回転方向（正転・逆転）を切り換えるためのバルブユニット（スクリュ系バルブユニット）３７と、供給流路３４から分岐するパイロット流路３８に設けられ、パイロット流路３８内の油圧（スクリュ圧）を測定するスクリュ圧測定用のゲージ３９と、圧油を油圧モータ３１に供給するためのポンプユニット（スクリュ系ポンプユニット）４０と、供給流路３４に設けられた圧力制御弁４２とが搭載されている。

バルブユニット３７は、リリーフ流路３６に設けられ、リリーフ流路３６内の油圧が所定のリリーフ圧（本実施形態では、３２．３ＭＰａ）を超えると開いて供給流路３４の圧油をリリーフ流路３６を通して解放するリリーフ弁４３と、戻し流路３５に設けられた圧力制御弁４４と、油圧モータ３１の作動・不作動を切り換えるための切換弁４５とから主に構成されている。バルブユニット３７は、内部に油が流れる複数の流路（供給流路３４、戻し流路３５及びリリーフ流路３６等）が収容されたマニホールドブロック４６を有し、マニホールドブロック４６上に、上記リリーフ弁４３、圧力制御弁４４及び切換弁４５が配設されている。

リリーフ弁４３は、リリーフ圧を圧力調整ハンドル或いは圧力調整ネジ（図示せず）によって調整可能なものである。

戻し流路３５に設けられた圧力制御弁４４は、戻し流路３５内の油圧がリリーフ弁４３のリリーフ圧よりも低い所定圧力（本実施形態では、２．０ＭＰａ）を超えると開いて戻し流路３５の圧油を解放して油タンク２に戻す第一機能と、戻し流路３５内の油圧に関わらず閉じて戻し流路３５を閉塞する第二機能とを切換可能なものである。本実施形態では、圧力制御弁４４として、上記所定圧力を圧力調整ハンドル或いは圧力調整ネジ４４ａによって調整可能なシーケンス弁、或いはリリーフ弁をシーケンス弁と同機能にしたものを用いている。詳しくは、圧力制御弁４４は、油圧モータ３１の運転時に上記第一機能に切り換えられ、リリーフ弁４３のリリーフ圧を調整するときに上記第二機能に切り換えられるようになっている。

切換弁４５は、第一台車８に搭載された操作盤１２に電気的に接続されており、操作盤１２からの操作で作動されるようになっている。切換弁４５は、作動（ＯＮ）に切り換えられることで、油圧モータ３１側の油圧配管３２を供給流路３４に接続すると共に油圧モータ３１側の油圧配管３３を戻し流路３５に接続し、或いは、油圧モータ３１側の油圧配管３２を戻し流路３５に接続すると共に油圧モータ３１側の油圧配管３３を供給流路３４に接続するようになっており、作動に切り換えられたとき、油圧モータ３１をその回転方向を正転或いは逆転として作動するようになっている。また、切換弁４５は、不作動（ＯＦＦ）に切り換えられることで油圧モータ３１側の油圧配管３２、３３をそれぞれ閉塞すると共に供給流路３４を戻し流路３５に接続するようになっており、不作動に切り換えられたとき、油圧ポンプ４１からの圧油を戻し流路３５を通して油タンク２に戻すようになっている。

ゲージ３９は、パイロット配管３８に設けられた圧力計４７及びストップ弁４８を有している。圧力計４７は直結式のものである。また、圧力変換器５０が第一台車８に搭載された操作盤１２に電気的に接続されており、操作盤１２で油圧モータ３１に供給する油圧（上記スクリュ圧）を確認できるようになっている。本実施形態では、圧力計４７及び圧力変換器５０を併設しているが、どちらか片方のみを設けても良い。

ポンプユニット４０は、油圧ポンプ４１と、油圧ポンプ４１を駆動する電動機４９とから構成されている。

供給流路３４に設けられた圧力制御弁４２は、油圧ポンプ４１と圧力制御弁４２との間の供給流路３４内の油圧がリリーフ弁４３のリリーフ圧よりも低い所定圧力（本実施形態では、３．９ＭＰａ）を超えると開いて油圧ポンプ４１からの圧油を供給流路３４の油圧モータ３１側に流すようになっている。本実施形態では、圧力制御弁４２として、上記所定圧力を圧力調整ハンドル或いは圧力調整ネジ（図示せず）によって調整可能なシーケンス弁を用いている。

図２に示す実施形態によれば、図１に示す実施形態と同様の効果を得ることが可能である。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態には限定されず他の様々な実施形態を採ることが可能である。

例えば、戻し流路６（３５）に設けた圧力制御弁１７（４４）の制御ハンドル或いは制御ネジ１７ａ（４４ａ）に、戻し流路６（３５）内の油圧がリリーフ弁１６（４３）のリリーフ圧よりも低い所定圧力を超えると開いて戻し流路６（３５）の圧油を解放して油タンク２に戻す第一機能と戻し流路６（３５）内の油圧に関わらず閉じて戻し流路６（３５）を閉塞する第二機能とを切り換えるアクチュエータを接続すると共に、そのアクチュエータを第一台車８に搭載された操作盤１２に電気的に接続し、操作盤１２からの操作で圧力制御弁１７（４４）の第一機能と第二機能とを切り換えるようにしても良い。

本発明の実施形態に係るカッタ系油圧回路の回路図である。 本発明の実施形態に係るスクリュコンベア系油圧回路の回路図である。

符号の説明

１ 油圧モータ（油圧機器）
２ 油タンク
５ 供給流路
６ 戻し流路
７ リリーフ流路
１６ リリーフ弁
１７ 圧力制御弁
３１ 油圧モータ（油圧機器）
３４ 供給流路
３５ 戻し流路
３６ リリーフ流路
４３ リリーフ弁
４４ 圧力制御弁
Ｄ 後方台車

Claims (4)

1. 油タンクからの圧油を油圧機器に供給する供給流路と、上記油圧機器からの圧油を上記油タンクに戻す戻し流路と、上記供給流路から分岐するリリーフ流路と、該リリーフ流路に設けられ、上記リリーフ流路内の油圧が所定のリリーフ圧を超えると上記供給流路の圧油を上記リリーフ流路を通して解放するリリーフ弁と、上記戻し流路に設けられた圧力制御弁とを備えた油圧回路において、
   上記リリーフ弁は、上記所定のリリーフ圧が調整可能であり、
   上記圧力制御弁は、
   上記戻し流路内の油圧が上記リリーフ弁のリリーフ圧よりも低い所定圧力を超えると開いて上記戻し流路の圧油を解放する第一機能と、上記戻し流路内の油圧に関わらず閉じて上記戻し流路を閉塞する第二機能とを切換可能であり、
   上記油圧機器の運転時に上記第一機能に切り換えられ、上記リリーフ弁のリリーフ圧を調整するときに上記第二機能に切り換えられることを特徴とする油圧回路。
2. 上記油圧機器は、トンネル掘進機に搭載され、
   上記油タンク、上記供給流路、上記戻し流路、上記リリーフ流路、上記リリーフ弁及び上記圧力制御弁は、上記トンネル掘進機の後方に配置された後方台車に搭載される請求項１に記載の油圧回路。
3. 上記油圧機器は、上記トンネル掘進機のカッタを駆動する油圧モータ又は上記トンネル掘進機のカッタ室から掘削土砂を排出するスクリュコンベアを駆動する油圧モータである請求項２に記載の油圧回路。
4. 上記圧力制御弁は、上記第二機能を発揮するために、リリーフ弁をシーケンス弁として使用したものである請求項１から３いずれかに記載の油圧回路。

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