JP2000064789A - ローラーカッタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 カッタ本体１２外周の切刃部１８の摩耗を抑
制して切刃チップ２０の脱落を防止することができ、掘
削効率の低下を抑えてその寿命の延長を図ることが可能
なローラーカッタを提供する。 【解決手段】 外周に切刃部１８が設けられたカッタ本
体１２がその中心軸線Ｏ回りに回転自在に支持軸１１に
取り付けられてなるローラーカッタにおいて、カッタ本
体１２の切刃部１８に、中心軸線Ｏを含む仮想平面Ｐに
沿って切刃部１８を中心軸線Ｏ方向に向けて横切る凹溝
１９を周方向に間隔をあけて形成するとともに、この凹
溝１９には、板状をなす切刃チップ２０を、その側面２
０ａを切刃部１８の側面１８ａに露出させてろう付けに
より取り付ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シールドマシン等
の掘削機械に取り付けられてトンネル等の掘削に用いら
れるローラーカッタに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種のローラーカッタとしては、外周
に切刃部が形成されたカッタ本体が支持軸に回転自在に
取り付けられるとともに、この支持軸の端部が、シール
ドマシン等の掘削機械の回転可能な先端面に設けられた
取付座に取り付けられ、この掘削機械の先端面の回転に
伴い上記カッタ本体が回転しながら上記切刃部によって
岩盤等を切り出してトンネル等を掘削するものが一般的
に知られている。図８ないし図１０はこのようなローラ
ーカッタのカッタ本体１の外周部を示すものであって、
これらの図に示すカッタ本体１は外形が概ね円筒形をな
しており、その外周には断面山形をなす３条の切刃部２
…が該カッタ本体１の中心軸線方向に並んで該軸線回り
に周回するように形成されていて、このようなカッタ本
体１がこの軸線回りに回転自在に図示されない上記支持
軸に取り付けられることにより、上記切刃部２…によっ
て岩盤等を切り出して行く。

【０００３】ここで、上記切刃部２の断面がなす山形
は、その刃先側において山の斜面の勾配が一段緩やかに
なるように形成されるとともに、この刃先側の部分に
は、上記山形の頂部に、上記軸線に対する径方向に凹む
断面円形の凹穴３がカッタ本体１の周方向に多数等間隔
に形成されており、これらの凹穴３…には超硬合金等の
硬質材料よりなる略円柱状の切刃チップ４…が圧入され
て装着されている。なお、この切刃チップ４の刃先側に
露出する先端部は、切刃部２の刃先側がなす山形形状と
面一となるように形成されている。また、切刃部２の表
面には、図８ないし図１０に網掛け線や斜線で示すよう
に、上記凹穴３…の周りを除いて硬化肉盛り５が施され
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
カッタ本体１を備えたローラーカッタによって掘削を行
う際には、岩盤等への上記切刃部２の刃先側だけが使用
されるようなことは少なく、むしろ通常は切刃部２の全
体を岩盤等に切り込ませて掘削を行う場合が一般的であ
って、このような場合には、硬化肉盛り５を施している
にも拘わらず、カッタ本体１の切刃部２の側面部分、す
なわち該切刃部２の断面がなす山形の斜面部分が、高硬
度の切刃チップ４を避けるようにして、岩盤との接触に
より削り取られて摩耗してしまうことが避けられない。
しかしながら、このように切刃部２の側面部分が摩耗し
て該切刃部２がなす山形の高さが低くなると、これに伴
い上記切刃チップ４が圧入された凹穴３の深さも浅くな
り、切刃チップ４を保持することができなくなって切刃
チップ４が脱落してしまい、掘削効率の著しい低下を招
いてその寿命が短縮されてしまうおそれがあった。

【０００５】本発明は、このような事情を鑑みてなされ
たもので、カッタ本体外周の切刃部の摩耗を抑制して切
刃チップの脱落を防止することができ、掘削効率の低下
を抑えてその寿命の延長を図ることが可能なローラーカ
ッタを提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決して、こ
のような目的を達成するために、本発明は、外周に切刃
部が設けられたカッタ本体がその中心軸線回りに回転自
在に支持軸に取り付けられてなるローラーカッタにおい
て、上記カッタ本体の切刃部に、この切刃部を上記中心
軸線方向に向けて横切る凹溝を周方向に間隔をあけて形
成するとともに、この凹溝には、板状をなす切刃チップ
を、その側面を上記切刃部の側面に露出させて取り付け
たことを特徴とする。従って、このような構成のローラ
ーカッタによれば、高硬度の切刃チップの側面が切刃部
の側面に露出しているため、この切刃チップが露出した
部分の間の部分においては切刃部の摩耗が抑制され、こ
れにより切刃チップの脱落を防止することができる。

【０００７】ここで、従来の圧入による切刃チップの保
持に代えて、切刃チップを上記凹溝にろう付けして取り
付けるようにした場合には、切刃チップが凹溝との接触
部分の全体でカッタ本体に接合されるため、該切刃チッ
プが脱落するのをより確実に防ぐことができる。また、
上記凹溝を、上記中心軸線を含む平面に沿って形成した
場合には、掘削時のカッタ本体の回転によって切刃チッ
プに作用する負荷が、該凹溝の回転方向側を向く壁面に
垂直に受け止められることとなるので、かかる負荷に対
して切刃チップを強固に保持することができ、一層確実
に切刃チップの脱落を防止することが可能となる。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１ないし図３は、本発明の第１
の実施形態を示すものである。これらの図において符号
１１で示すのは支持軸であって、この支持軸１１は、そ
の両端部１１ａ，１１ａに対して中央部１１ｂが一段拡
径した多段円柱状をなしており、この中央部１１ｂの外
周に、鋼材等から形成されて外形が概ね円筒状をなすカ
ッタ本体１２が、その中心軸線Ｏを支持軸１１の中心軸
線と同軸として、ベアリング１３，１３を介して該軸線
Ｏ回りに回転自在に取り付けられている。

【０００９】なお、支持軸１１の上記両端部１１ａ，１
１ａには、該端部１１ａに嵌挿可能な有底筒状をなすキ
ャップ部１４ａと円環板状のフランジ部１４ｂとからな
るフランジ部材１４が取付ボルト１５によって取り付け
られており、これらのフランジ部材１４，１４の上記フ
ランジ部１４ｂ，１４ｂの互いに対向する側面の外周側
には環状の凹溝１４ｃが形成されるとともに、この凹溝
１４ｃの内周側には環状の突条部１４ｄが形成されてい
る。また、上記カッタ本体１２の両端面の内周側には、
上記フランジ部１４ｂ，１４ｂを収容可能な凹所１２
ａ，１２ａが形成されるとともに、この凹所１２ａには
上記凹溝１４ｃに収容可能な環状の突条部１２ｂが形成
されており、これらフランジ部１４ｂおよび突条部１２
ｂを凹所１２ａおよび凹溝１４ｃにそれぞれ収容した状
態で、カッタ本体１２はフランジ部材１４に対しても軸
線Ｏ回りに回転可能とされていて、掘削時に生成される
細かなくり粉がカッタ本体１２内周のベアリング１３，
１３に侵入するのを防ぐようにされている。

【００１０】さらに、軸線Ｏ方向において上記ベアリン
グ１３，１３とフランジ部１４ｂ，１４ｂの上記側面と
の間には、該軸線Ｏに対する径方向におけるフランジ部
１４ｂ，１４ｂの上記突条部１４ｄとカッタ本体１２の
内周面との間に断面方形の隙間が軸線Ｏ回りに環状に画
成されており、この隙間にはシール部材１６が介装され
ていて、上述した細かなくり粉の侵入が一層確実に防止
されるように図られている。また、上記フランジ部材１
４のフランジ部１４ｂの上記突条部１４ｄよりも内周側
には、上記ベアリング１３に潤滑剤等を供給するための
貫通孔１４ｅが該フランジ部１４ｂを軸線Ｏに平行に貫
通するように形成されていて、その外側開口部は、埋め
栓１７がねじ込まれることによって封止されている。

【００１１】一方、カッタ本体１２の外周には、軸線Ｏ
を含む断面が山形をなして外周側に凸となる３条の切刃
部１８…が、上記軸線Ｏ方向に等間隔に並んで該軸線Ｏ
回りに周回するように形成されており、これらの切刃部
１８…の断面がなす山形は、その刃先側、すなわち外周
側において、該山形の斜面の勾配、すなわち切刃部１８
の傾斜した両側面１８ａ，１８ａの勾配が一段緩やかに
なるように形成されている。そして、この切刃部１８…
には、該切刃部１８…を上記軸線Ｏ方向に横切るように
延びるスリット状の凹溝１９が周方向に等間隔に多数形
成されており、これらの凹溝１９…に、平板状に形成さ
れた切刃チップ２０が、それぞれその側面２０ａ，２０
ａを切刃部１８の上記側面１８ａ，１８ａに露出させて
取り付けられている。

【００１２】ここで、各凹溝１９は、上記軸線Ｏを含む
仮想平面Ｐに平行かつ互いに対向してカッタ本体１２の
周方向を向く一対の壁面１９ａ，１９ａと、軸線Ｏに平
行かつ両壁面１９ａ，１９ａに直交してカッタ本体１２
の外周側を向く底面１９ｂとにより画成されていて、上
述のように切刃部１８の側面１８ａ，１８ａの勾配が一
段緩やかになる位置よりも内周側から、上記仮想平面Ｐ
に沿って外周側に延びるように形成されている。従っ
て、この凹溝１９の上記壁面１９ａは、本実施形態では
等脚台形の上底に偏平した三角形が一体化された偏５角
形状、すなわち将棋の駒形を呈することとなる。

【００１３】また、このような凹溝１９に取り付けられ
る上記切刃チップ２０は、カッタ本体１２を構成する材
質よりも高硬度の超硬合金等の硬質材料により形成され
ており、本実施形態では凹溝１９の上記壁面１９ａがな
す形状と略同形同大の平板状、すなわち将棋の駒形の平
板状をなしている。そして、この切刃チップ２０は、そ
の上記将棋の駒形をなす両端面２０ｂ，２０ｂと下面２
０ｃとが凹溝１９の上記壁面１９ａ，１９ａと底面１９
ｂとにそれぞれろう付けされて接合されることにより該
凹溝１９に取り付けられており、こうして凹溝１９に取
り付けられた状態で、その上記側面２０ａ，２０ａが切
刃部１８の側面１８ａ，１８ａに面一となるようにされ
ている。

【００１４】このように構成されたローラーカッタは、
上記支持軸１１の両端に取り付けられたフランジ部材１
４，１４のキャップ部１４ａ，１４ａが、シールドマシ
ン等の掘削機械の先端面に設けられた取付座に取り付け
られることによって、上記カッタ本体１２が軸線Ｏ回り
に回転自在に支持される。そして、この先端面を回転さ
せながら上記掘削機械が前進することにより、カッタ本
体１２が従動的に回転させられつつその外周の上記切刃
部１８…が岩盤等に切り込まれて該岩盤等を切り出し、
トンネル等を掘削して行く。

【００１５】しかるに、上記構成のローラーカッタにお
いては、上述のようにこのカッタ本体１２の切刃部１８
に、該切刃部１８をカッタ本体１２の軸線Ｏ方向に向け
て横切る凹溝１９…が周方向に間隔をあけて形成される
とともに、これらの凹溝１９…には、板状をなす切刃チ
ップ２０が、その側面２０ａ，２０ａを切刃部１８の側
面１８ａ，１８ａに露出させて取り付けられており、従
ってカッタ本体１２の周方向に隣り合う切刃チップ２
０，２０の露出した側面２０ａ，２０ａ同士の間にあっ
ては、上記切刃部１８の側面１８ａ，１８ａの岩盤等と
の接触による摩耗が硬質の切刃チップ２０によって抑制
されることとなる。このため、上記構成のローラーカッ
タによれば、かかる切刃部１８の摩耗によって切刃チッ
プ２０を保持する凹溝１９の壁面１９ａの面積が失われ
るのを防ぐことができ、長期の使用によっても切刃チッ
プ２０が脱落するを防止してその寿命の延長を図ること
ができる。

【００１６】しかも、上記構成のローラーカッタにおい
ては、平板状の切刃チップ２０が切刃部１８に形成され
た凹溝１９に取り付けられて保持されているので、従来
の円柱状の切刃チップを凹穴に取り付けたローラーカッ
タに比べ、切刃チップ２０の大きさやその切刃部１８の
表面に露出する部分の面積が同じならば、切刃チップ２
０と切刃部１８の凹溝１９との接触面積を大きくするこ
とができ、従って切刃チップ２０の取付強度の向上を図
ることができるので、これによっても切刃チップ２０の
脱落を防いで当該ローラーカッタの寿命の延長を促すこ
とができる。加えて、上記ローラーカッタでは、切刃チ
ップ２０がその側面２０ａ，２０ａを切刃部１８の側面
１８ａ，１８ａに露出させて取り付けられているので、
切刃部の刃先側だけに切刃チップが露出する従来のロー
ラーカッタに比べて切刃チップ２０の露出面積が大き
く、岩盤等への切り込み量が大きくても高い掘削効率が
得られるという利点も得られる。

【００１７】一方、本実施形態のローラーカッタでは、
このような切刃チップ２０が上記凹溝１９にろう付けに
よって接合されて取り付けられており、円柱状の切刃チ
ップを凹穴に圧入した従来のローラーカッタに比べ、切
刃部１８に摩耗が生じても切刃チップ２０の取付強度を
維持して、その脱落をより確実に防止することができ
る。しかも、上記構成のローラーカッタでは、上述のよ
うに切刃部１８を横切るように形成された凹溝１９に平
板状の切刃チップ２０が取り付けられていて切刃チップ
２０と切刃部１８の凹溝１９との接触面積が確保されて
おり、このような凹溝１９の壁面１９ａ，１９ａおよび
底面１９ｂと切刃チップ２０の端面２０ｂ，２０ｂおよ
び下面２０ｃとがろう付けされて切刃チップ２０が取り
付けられているので、切刃チップ２０のろう付け面積も
大きく確保することができ、これによっても切刃チップ
２０の取付強度を維持して切刃チップ２０の脱落を一層
確実に防ぐことができる。

【００１８】また、本実施形態では、この切刃チップ２
０が取り付けられる凹溝１９が、カッタ本体１２の軸線
Ｏを含む仮想平面Ｐに沿って上記切刃部１８に形成され
ていて、カッタ本体１２の回転方向を向く該凹溝１９の
壁面１９ａも、上記仮想平面Ｐに平行に、すなわち該回
転方向に対しては略垂直に形成されており、このため、
掘削時のカッタ本体１２の回転によって切刃チップ２０
に作用する負荷は、この壁面１９ａに垂直に受け止めら
れることとなる。従って、本実施形態によれば、このよ
うな掘削時の負荷に対しても切刃チップ２０をより強固
にかつ安定的に保持することが可能となり、切刃チップ
２０の脱落をさらに確実に防止することができる。

【００１９】なお、本実施形態ではこのように凹溝１９
をカッタ本体１２の軸線Ｏを含む仮想平面Ｐに沿って形
成するようにしているが、例えばこの凹溝をカッタ本体
１２の外周側から見て軸線Ｏに斜交する方向に形成した
り、あるいはＶ字状に形成したりして、このような凹溝
に合致する形状の切刃チップを該凹溝に取り付けるよう
にしてもよい。また、本実施形態では、切刃チップ２０
の側面２０ａ，２０ａを、該切刃チップ２０が凹溝１９
に取り付けられた状態で切刃部１８の側面１８ａ，１８
ａと面一となるようにしているが、これらの側面２０
ａ，２０ａが切刃部１８の側面１８ａ，１８ａに露出し
ていれば、例えば側面２０ａ，２０ａが側面１８ａ，１
８ａから僅かに突出していたりしてもよい。

【００２０】さらに、上記第１の実施形態では、カッタ
本体１２の外周に平板状の切刃チップ２０だけを取り付
けるようにしているが、例えば図４ないし図７に示す本
発明の第２の実施形態のように、カッタ本体１２の周方
向に隣接する上記凹溝１９，１９同士の間隔を大きく設
定するとともに、こうしてあけられた間隔部分に断面円
形の凹穴２１を形成し、この凹穴２１に円柱状の切刃チ
ップ２２を埋設するようにしてもよい。ただし、これら
の図４ないし図７に示す第２の実施形態において、図１
ないし図３に示した第１の実施形態と共通する要素には
同一の符号を配して説明を省略する。

【００２１】ここで、この第２の実施形態においては、
上記凹溝１９の外周側を向く底面１９ｂが、上記軸線Ｏ
を含む断面において該軸線Ｏ方向の両端部から中央部に
向かうに従い緩やかな勾配で外周側に向かう山形に形成
されており、またこれに合わせて切刃チップ２０の下面
２０ｃは、軸線Ｏ方向両端部から中央部に向けて外周側
にＶ字型に凹むように形成されている。一方、上記凹穴
２１は、カッタ本体１２の切刃部１８の側面１８ａ，１
８ａのうち勾配が一段緩やかとなる外周側の部分に、該
切刃部１８の断面がなす山形の頂部を中心として開口
し、上記軸線Ｏに対する径方向に内周側に延びるように
形成されている。また、上記切刃チップ２２は、切刃チ
ップ２０と同様にカッタ本体１２よりも高硬度の超硬合
金等の硬質材料から形成されたものであって、上記凹穴
２１にろう付けあるいは圧入されて取り付けられてお
り、その外周側に露出する部分は、切刃部１８の側面１
８ａ，１８ａに面一となるように形成されている。

【００２２】しかるに、このように構成された第２の実
施形態のローラーカッタにおいても、その側面２０ａ，
２０ａを切刃部１８の側面１８ａ，１８ａに露出させる
ようにして凹溝１９に取り付けられた切刃チップ２０に
より、この切刃部１８の側面１８ａ，１８ａの岩盤等と
の接触による摩耗が抑制されるため、かかる切刃部１８
の摩耗によって切刃チップ２０，２２が脱落してしまう
のを防ぐことができ、当該ローラーカッタの寿命の延長
を図ることができる。また、本実施形態では平板状の切
刃チップ２０と円柱状の切刃チップ２２とが交互に当た
って岩盤等を切り出して行くので、より効率的な掘削を
行うことができる。さらに、本実施形態では上記凹溝１
９の底面１９ｂが山形に形成されるとともに、切刃チッ
プ２０の下面２０ｃはこれに合わせてＶ字型に形成され
ているので、凹溝１９と切刃チップ２０との接合面積を
大きくできるとともに、軸線Ｏ方向に切刃チップ２０を
係止した状態で該切刃チップ２０を保持することがで
き、その脱落を一層確実に防止できるという効果も得ら
れる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
カッタ本体の切刃部を該カッタ本体の中心軸線方向に横
切るように形成された凹溝に、板状をなす切刃チップが
その側面を切刃部の側面に露出させて取り付けられてお
り、この露出した切刃チップの側面の間の部分では切刃
部の摩耗が抑制されることとなるので、かかる切刃部の
摩耗による切刃チップの脱落を防止することができ、こ
の切刃チップの脱落による掘削効率の低下を防いで当該
ローラーカッタの寿命の延長を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施形態を示す断面図であ
る。

【図２】 図１に示す実施形態のカッタ本体１２の切刃
部１８の側面図である。

【図３】 図１に示す実施形態のカッタ本体１２の切刃
部１８を外周側から見た図である。

【図４】 本発明の第２の実施形態を示す断面図であ
る。

【図５】 図４に示す実施形態のカッタ本体１２の切刃
部１８の側面図である。

【図６】 図４に示す実施形態のカッタ本体１２の切刃
部１８を外周側から見た図である。

【図７】 図４に示す実施形態の切刃チップ２０部分の
断面図である。

【図８】 従来のローラーカッタのカッタ本体１の切刃
部２を示す断面図である。

【図９】 図８に示す従来のローラーカッタの切刃部２
の側面図である。

【図１０】 図８に示す従来のローラーカッタの切刃部
２を外周側から見た図である。

【符号の説明】

１１ 支持軸 １２ カッタ本体 １３ ベアリング １４ フランジ部材 １６ シール部材 １８ 切刃部 １８ａ 切刃部１８の側面 １９ 凹溝 ２０ 切刃チップ ２０ａ 切刃チップ２０の側面 ２１ 凹穴 ２２ 切刃チップ Ｏ カッタ本体１２の中心軸線 Ｐ 軸線Ｏを含む仮想平面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤墳 和夫 岐阜県安八郡神戸町大字横井字中新田1528 番地 三菱マテリアル株式会社岐阜製作所 内 Ｆターム(参考） 2D054 BA06 BB06

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外周に切刃部が設けられたカッタ本体が
   その中心軸線回りに回転自在に支持軸に取り付けられて
   なるローラーカッタにおいて、上記カッタ本体の切刃部
   には、この切刃部を上記中心軸線方向に向けて横切る凹
   溝が周方向に間隔をあけて形成されるとともに、この凹
   溝には、板状をなす切刃チップが、その側面を上記切刃
   部の側面に露出させて取り付けられていることを特徴と
   するローラーカッタ。
2. 【請求項２】 上記切刃チップは上記凹溝にろう付けさ
   れて取り付けられていることを特徴とする請求項１に記
   載のローラーカッタ。
3. 【請求項３】 上記凹溝は、上記中心軸線を含む平面に
   沿って形成されていることを特徴とする請求項１または
   請求項２に記載のローラーカッタ。