JP2002254349A - 切削工具取付け器具、結合継手、切削工具アセンブリ - Google Patents

切削工具取付け器具、結合継手、切削工具アセンブリ

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JP2002254349A JP2001385422A JP2001385422A JP2002254349A JP 2002254349 A JP2002254349 A JP 2002254349A JP 2001385422 A JP2001385422 A JP 2001385422A JP 2001385422 A JP2001385422 A JP 2001385422A JP 2002254349 A JP2002254349 A JP 2002254349A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 交換が容易で、離脱しにくい切削工具取付け
のための保護用防摩スリーブを提供する。 【解決手段】 採鉱、道路工事、土砂移動に使用される
切削工具を取り付けるための器具であって、ビットホル
ダと、切削工具と前記ビットホルダとの間の摩耗を軽減
するための保護用防摩スリーブとから構成される。保護
用防摩スリーブは、ビットホルダに受容されるようにな
っている外面を有するとともに、円板形後端、環状溝
部、及びテーパ状前部とを含み、これにより、保護用防
摩スリーブがハンマを用いて軸方向に打ち込むことによ
りいったんビットホルダ内に固定されると、保護用防摩
スリーブとビットホルダとの間に相対回転運動又は軸方
向移動が発生することがなく、保護用防摩スリーブがビ
ットホルダ内に留まる、切削工具取付け器具である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ビットホルダ（工
具保持具）と切削工具との間に挿入するための、斜端部
を有するリテーナと組み合わせて使用される、テーパ状
に設計された手動交換できる保護用防摩スリーブに関す
る。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】長年、
鉱業や建設業において、切削ビットホルダをドラム又は
チェーンに取り付ける方法としては、ビット保持ブロッ
クを鉱山機械又は建設機械の切断器に直接溶接するのが
一般的であった。切断器をドラムやチェーンに取り付け
るためのこの溶接法では、切削ビットホルダを取り外す
ための切断トーチ、及び切削ビットホルダをドラムやチ
ェーンに結合するための溶接設備が必要であった。ビッ
トホルダを取り外し、古いものを新品と交換する作業
は、熟練した溶接工により行われる必要があった。経験
豊富な溶接工は数少ない上、ビットホルダの機械への溶
接は現場で行わなくてはならないという問題もあり、ビ
ットホルダ及び切削工具の交換は容易でなかった。この
結果、隣接するビットへの負担が過剰となり、摩耗が加
速度的に進行した。米国特許第4,542,943号及び同第4,0
68,897号には、非熟練作業者でもビットホルダを容易に
交換できるようにするため、典型的には切削機械に溶接
された支持ブロック基台にビットホルダを着脱可能に取
り付けるビットホルダ設計が開示されている。
【０００３】連続採鉱機等の鉱山機械、ロード・プレー
ナ等の道路工事用機械や機械化ショベル等の土砂移動用
機械においては、これらの器具に土層やアスファルト、
舗装、コンクリート等の人造表面を切削するために複数
の切削ビットが取り付けられている。回転ホイール、チ
ェーン、回転アーム又は回転ドラム等の移動手段により
ビットを移動する。鉱山機械自体は、アンダーカット
機、連続採鉱機、長壁用採鉱機等、様々なタイプのもの
がある。ビットは、一般的に切削ビットを保持するため
のビットホルダを有する。ビットホルダは移動する機械
と直接結合されるか、もしくは作業中の機械に溶接され
た支持ブロックに結合される。保護用防摩スリーブは、
切削ビットのシャンク（柄部）とビットホルダボア（空
洞部）との間のフレッチング（擦過）により発生するビ
ットホルダの摩耗を軽減するため、ビットホルダに挿入
される。
【０００４】米国特許第5,498,069号（Siebenhofer等）
及び同第4,057,294号が教示するような従来技術の防摩
スリーブは、保護用防摩スリーブとビットホルダボアと
の間のくさび構造により、ビットホルダ内の適切な位置
に固定されている。このようなくさび構造は、保護スリ
ーブとビットホルダとの間に相対移動がほとんど生じな
いような方法で保護用防摩スリーブをビットホルダに固
定するよう設計されている。これらの特許に開示される
ビットホルダはテーパ部を備え、また防摩スリーブのテ
ーパ部を受容するテーパ状キャビティ（空洞）を備え
る。保護用防摩スリーブとビットホルダとの間には接触
及び摩擦が発生し、これにより両者間の相対回転及びフ
レッチングが防止される。
【０００５】産業界では、切削ビットアセンブリの保護
用防摩スリーブは摩耗したら定期的に交換しなくてはな
らない。一方で、鉱山機械/建設機械の通常作業中に発
生する負荷やトルクが加わることで緩むことのないよ
う、保護スリーブはビットホルダに適切に固定されるこ
とが必要である。米国特許第4,337,980号（Kreckler）
及び同第5,370,448号（Sterwarf）に教示されているよ
うに、従来技術の保護スリーブには、くさび構造の他に
も、ピン、ねじ、ボルト等の結合手段を含むものがあ
る。
【０００６】英国特許出願番号2182373A号（Alder）
は、テーパ状のくさびに加えピン及びリテーナクリップ
によりビットホルダに結合された切削工具アセンブリ用
防摩スリーブを開示している。
【０００７】米国特許第5,628,549号（Ritchery等）に
記載されているように、防摩スリーブをビットホルダの
キャビティに固定するための、切削ビットの環状溝付き
シャンク部の周囲に配置された円筒形のスプリットリン
グリテーナが当該技術で知られている。米国特許第3,83
3,265号（Elders）にも、スリーブとボアとの間に配置
されるスプリットスリーブリテーナが記載されている。
スプリットスリーブリテーナは、スプリットスリーブリ
ングでビットホルダのキャビティに軸方向に打ち込まれ
ると圧縮される、弾性のあるバネ状物質で作られてい
る。円筒形のスプリットスリーブは対応するビットホル
ダキャビティボア（空洞部）に対し外方向に付勢され、
スリーブが軸方向移動しないよう堅く固定する。リテー
ナはビットホルダボアの側壁に対し所定位置に摩擦力で
保持され、リテーナの軸方向の移動が防止される。環状
溝を有する防摩スリーブの側壁はスプリットスリーブリ
テーナに当接しているため、スリーブはビットホルダか
ら抜けることがない。しかしながら、このような設計は
切削機械の作業中に分解する可能性が幾分あるため、必
ずしも適切であるとはいえない。
【０００８】米国特許第5,725,283号（O'Neill）は締り
ばめによりビットホルダブロックに固定された防摩スリ
ーブを開示している。ビットホルダのボア寸法（内径寸
法）と、防摩スリーブの外径は正確に切削され、ホーニ
ング加工される。防摩スリーブの外径とビットホルダの
ボアを製作する際に誤差はほとんど許容されない。この
ように高い精度で製造することは費用もかさみ、時間も
かかる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の保護用（防摩）
スリーブは、ビットホルダと保護用防摩スリーブ間の相
対回転を防止するよう、ビットホルダに交換可能に取り
付けられる。本発明の保護用防摩スリーブは、従来技術
のものと比べて、切削作業中に発生する異常な負荷やト
ルクが加わることで誤って抜ける可能性が大幅に低くな
っている。
【００１０】本発明の切削工具アセンブリは、ビットホ
ルダキャビティの対応するテーパ部内で圧縮されるテー
パ状くさび部によりビットホルダキャビティ内に固定さ
れる保護用防摩スリーブと、第２のリテーナ固定手段
と、を含む。
【００１１】本発明の保護用防摩スリーブは、ハンマや
他の適切な工具で軸方向に数回打ちつけることでビット
ホルダ内に固定することができる。従来技術の設計に
は、防摩保護スリーブをビットホルダに固定するため、
ピンやナットを切削工具の後端に結合されたボルトやク
リップに挿入することを必要とするものもあったが、本
発明ではこれらとは異なり、本発明の保護スリーブをビ
ットホルダキャビティ内に固定するために他の組立てス
テップを必要としない。防摩スリーブとビットホルダと
の間に相対的な軸方向移動又は回転が発生しないため、
保護スリーブはこの位置に留まっている。
【００１２】保護用防摩スリーブをビットホルダから取
り外したい場合には、防摩スリーブのショルダとビット
ホルダの露出した採鉱面との間に公知の梃子ホークを押
し込み、梃子の作用で防摩スリーブをビットホルダから
取り外す。防摩スリーブは、例えば従来技術で行ってい
たように、リテーナやスプリット安全リングを取り外し
たり、ボルトを抜いたりすることなく、一段階の梃子ス
テップで容易に取り外すことができる。
【００１３】本発明のスプリットスリーブリテーナクリ
ップは、円筒形部分の両端に傾斜部分（斜端部）を含
む。リテーナがビットホルダキャビティボアに挿入され
ると、この斜端部が押圧され、保護用防摩スリーブと接
触する。斜端部のテーパ角度は、保護用防摩スリーブが
ビットホルダに挿入される前の、非圧縮位置におけるリ
テーナスリーブの初期テーパ角度よりも小さくなる。
【００１４】リテーナの斜端部は、非圧縮、非付勢の状
態では、図５に示すリテーナスリーブの中心軸に対し約
２５度の初期角度に傾斜しているが、切削ビットがビッ
トホルダのキャビティボアに挿入されると、約１２乃至
１８度の角度に圧縮される。
【００１５】斜端部は補助的な復原力成分をリテーナリ
ングに与える、重ね板ばねとして機能する。斜端部の屈
撓はリテーナスプリットスリーブ材料の弾性範囲限度内
で発生する。
【００１６】本発明のもう一つの目的は、ビットホルダ
の頂部にある露出した採鉱面に隣接し、万一切削工具に
異常な負荷やトルクが加わった場合には優先的なフェイ
ルポイントとして機能する、薄肉化されたアンダカット
を有する保護用防摩スリーブを設計することにある。
【００１７】本発明は、保護用防摩スリーブをビットホ
ルダに固定するための安価な方法を開示する。この方法
では、保護用防摩スリーブとビットホルダとの間で相対
移動がほとんど発生しないため、ビットホルダと保護用
防摩スリーブの両方の作業可能な耐用年数を大幅に改善
できる。本発明は、採鉱、ロードプレーニング、土砂移
動用機械において有用である。
【００１８】本発明のこの他の目的、特徴及び利点は以
下の詳細な説明より明らかにされる。但し、詳細な説明
及び特定の例は本発明の好適な実施形態を示している
が、これらはあくまでも例示的なものであり、当業者で
あればこの詳細な説明から多種多様な変更や変形が想到
され得ることを理解されたい。
【００１９】
【発明の実施の形態】図１は本発明の切削工具アセンブ
リを示している。この切削工具アセンブリは、回転ドラ
ム又はチェーンに溶接された基台を有するビットホルダ
１０を含む。通常、切削工具１４は、超硬合金タングス
テンで作られたチップと、採鉱や建設における切削等の
作業中に切削工具の回転、振動、上下の振れにより発生
する摩耗からビットホルダ１０を保護するための保護用
防摩スリーブ１２とを有する。
【００２０】図２には、ビットホルダを受容するキャビ
ティ（空洞）に挿入された状態の防摩スリーブが示され
ている。ビットホルダブロックは、切削工具に隣接する
前端に５．５乃至７．０度（角度ｗ）のテーパ状キャビ
ティボアを有し、ビットホルダキャビティボアの後端に
防摩スリーブの加工された円板形後端２２を受容するた
めの円筒部を有する。この円筒部はフィッシュテーリン
グの発生を減少させる。防摩スリーブは、キャビティボ
ア１６のテーパ状前端部に受容される相補的なテーパ状
前端部２０を有する。
【００２１】防摩スリーブは、ビットホルダから外方向
に延出する外部３４を有する。防摩スリーブの外部３４
は、防摩スリーブを取り外すために防摩スリーブを把持
し、梃子の作用で動かすためのショルダ３２を含む。
【００２２】保護用防摩スリーブのテーパ状前端と、保
護用防摩スリーブの後端との間に、スプリットリテーナ
２６を収容するための、直径に段差をもたせて小さくし
た環状溝部２４が形成されている。図２では、リテーナ
２６が防摩スリーブの環状溝部２４の周囲に取り付けら
れた状態で示されている。図５に示す実施形態では、中
央円筒部と、その各端部に２つの斜端部とを有するリテ
ーナをより詳しく示している。図５からわかるように、
斜端部は非圧縮状態ではリテーナ中心軸から角度ｂだけ
傾斜している。角度ｂは２２乃至２８度であり、好適に
は２５度である。防摩スリーブがビットホルダに嵌合さ
れると、リテーナの斜端部はビットホルダキャビティボ
アの側壁から半径方向内側に向けて押圧される。切削ビ
ットがビットホルダのキャビティボアに挿入されると、
斜端部は約１２乃至約１８度の角度（図２では、角度
ｂ’）に圧縮される。従来の直線的な端部を有する円筒
形スプリットスリーブリテーナと比較すると、この斜端
部は、補助的な復原力成分を与える重ね板ばねとして機
能する。斜端部の屈撓はリテーナ材料の弾性範囲限度内
で発生する。
【００２３】図２に従った実施形態のある特定の設計で
は、環状溝部の防摩スリーブシャンク（柄部）は直径が
３．２００ｃｍ（１．２６０インチ）となっており、円
板形後端２２の直径と、テーパ円錐台形部２０の最も小
さい内径とは共に３．８２３ｃｍ（１．５０５インチ）
となっている。環状溝部の両端部には丸みをもたせたフ
ィレットとなっており、このフィレットは環状溝部の小
さい直径３．２００ｃｍ（１．２６０インチ）と溝端部
の大きい直径３．８２３ｃｍ（１．５０５インチ）との
間に移行部を形成している。フィレットの曲率半径は約
０．２０３ｃｍ（０．０８インチ）である。キャビティ
ボアの後部１８の直径は約３．９３７ｃｍ（１．５５イ
ンチ）である。防摩スリーブの環状溝部２２の軸方向長
さは２．６１６ｃｍ（１．０３０インチ）であり、シャ
ンクのこの環状部を囲んでいる略円筒形のリテーナ２６
の軸方向長さは２．４１３ｃｍ（０．９５インチ）であ
る。図４に示されているリテーナの軸方向スロットの幅
は１．４２２ｃｍ（０．５６インチ）である。リテーナ
はバネ鋼（1050 SPRING STEEL）で作られており、鋼板
の厚みは１．４７３乃至１．５７５ｃｍ（０．５８乃至
０．６２インチ）である。防摩スリーブアセンブリ（即
ち、シャンク及びリテーナ）が支持ブロックに打ち込ま
れると、リテーナが圧縮され、斜端部２８が丸みをもた
せたフィレットにおいて防摩スリーブに接触する。防摩
スリーブが挿入されリテーナが押圧されると、斜端部
は、ビットホルダに打ちこまれる前の初期角度である約
２５度から約１５度に屈撓する。
【００２４】防摩スリーブのテーパ部とビットホルダの
テーパ部との間の摩擦力と、斜端を有するスプリットリ
テーナの保持力とを組み合わせることにより、防摩スリ
ーブとビットホルダとの間の不都合な回転及びフレッチ
ングが適切に防止される。防摩スリーブとビットホルダ
キャビティボアの双方の前部間のテーパ角度は、これら
２つの接触表面がくさび状に押しこまれたり、固着され
ることのないように調整される。同様に、弾性リテーナ
も分解可能な設計となっている。本発明では、手動によ
る梃子を利用した一動作により防摩スリーブを迅速に交
換することが可能である。この簡単な一操作により、地
下での採鉱中等にも防摩スリーブを現場で交換すること
ができ、切削機械の休止時間を短縮することができる。
【００２５】防摩スリーブのテーパ状前部２０とショル
ダ３２との間には、丸み（すみ肉）をつけたアンダカッ
ト部３０が形成されている。アンダカット部３０は、切
削工具に異常に高い作業負荷が加わった場合には常に防
摩スリーブ上の優先的なフェイルポイントとなる。防摩
スリーブがアンダカットにおいて損傷することで、高価
なビットホルダが故障（破損）したり、ドラムから抜け
出ることが防止される。ブロックの交換は防摩スリーブ
の交換と比べて高価であるし、ブロックを例えばドラム
上に再度溶接することは、交換された防摩スリーブを定
位置へ打ち込むよりも時間がかかる。
【００２６】保護用防摩スリーブの最前端には複数の切
欠き３６が形成されており、適切な梃子工具を切削工具
１４のショルダ（又は従来技術の切削工具アセンブリ設
計に見受けられる防摩座金）と防摩スリーブ１２との間
に容易に挿入できるようになっている。梃子工具は切欠
きに容易に挿入されることができ、これにより手動で回
転及び回動されて切削工具１４を保護用防摩スリーブ１
２から取り外す。
【００２７】防摩スリーブは、梃子工具をビットホルダ
の頂部面と防摩スリーブのショルダとの間に挿入するこ
とにより取り外すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の側面図である。
【図２】ビットホルダ及び保護用防摩スリーブの断面図
である。
【図３】図２の保護（防摩）スリーブをＡ−Ａに沿って
見た図である。
【図４】リテーナの斜視図である。
【図５】リテーナの軸方向に沿って切断した断面図であ
る。

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 採鉱、道路工事、土砂移動に使用される
    切削工具を取り付けるための器具であって、ビットホル
    ダと、切削工具と前記ビットホルダとの間の摩耗を軽減
    するための防摩スリーブとを含み、前記防摩スリーブ
    は、前記ビットホルダに受容されるようになっている外
    面を有し、前記防摩スリーブは、円板形後端、環状溝
    部、及びテーパ状前部とを含み、前記防摩スリーブが、
    ハンマを用いて軸方向に打ち込まれることにより、いっ
    たん前記ビットホルダ内に固定されると、前記防摩スリ
    ーブと前記ビットホルダとの間に相対回転運動又は軸方
    向移動が発生することがなく、前記防摩スリーブが前記
    ビットホルダ内に留まるようにしたことを特徴とする、
    切削工具取付け器具。
  2. 【請求項２】 前記テーパ状前部が前記防摩スリーブの
    中心軸から５．５乃至７．０度の角度に勾配を付けられ
    ていることを特徴とする、請求項１に記載の器具。
  3. 【請求項３】 前記防摩スリーブの前記環状溝の周囲に
    配置されたリテーナを更に含むことを特徴とする、請求
    項２に記載の器具。
  4. 【請求項４】 前記防摩スリーブの前記環状溝の周囲に
    取り付けられるリテーナを更に含むことを特徴とする、
    請求項１に記載の器具。
  5. 【請求項５】 前記ビットホルダが、前記防摩スリーブ
    を協働して受容するテーパ状前部と円筒形後部とを有す
    るキャビティボアを含むことを特徴とする、請求項２に
    記載の器具。
  6. 【請求項６】 前記キャビティボアの前記テーパ状前部
    が前記キャビティボアの中心軸から５．５乃至７．０度
    の角度に勾配を付けられていることを特徴とする、請求
    項５に記載の器具。
  7. 【請求項７】 前記防摩スリーブが、前記ビットホルダ
    から延出するテーパ状前部に隣接する外部を有し、前記
    防摩スリーブの外部がショルダと、前記ショルダと前記
    防摩スリーブの前記テーパ状前部との間に形成された丸
    みを有するアンダカット部とを有し、前記防摩スリーブ
    に大きな負荷やトルクが加わったとき、丸みを有するア
    ンダカット部がこれを軽減し、最初に損傷するようにし
    たことを特徴とする、請求項１に記載の器具。
  8. 【請求項８】 前記リテーナが、その両端に斜端部を有
    する略円筒形のスプリットスリーブリテーナであり、前
    記ビットホルダに挿入されると前記斜端部が押圧され、
    前記斜端部が前記円筒形スプリットスリーブを前記防摩
    スリーブから離れるように外方向に付勢するのに助勢す
    ることを特徴とする、請求項４に記載の器具。
  9. 【請求項９】 前記リテーナの斜端部が初期状態では前
    記円筒形リテーナの中心軸に対し２５度に傾斜している
    ことを特徴とする、請求項８に記載の器具。
  10. 【請求項１０】 雌部材と、 雄部材と、を含み、 前記雄部材が、前記雌部材に受容されるようになってい
    る外面を有し、前記雄部材が、円板形後端、環状溝部、
    及びテーパ状前部を含み、前記雄部材がいったん前記雌
    部材内に配置されると、前記雄部材と前記雌部材との間
    で相対回転又は軸方向移動が発生することがなく、前記
    雄部材が前記雌部材の中に留まるようにしたことを特徴
    とする、結合継手。
  11. 【請求項１１】 雄部材の前記環状溝の周囲に配置され
    たリテーナを更に含むことを特徴とする、請求項１０に
    記載の結合継手。
  12. 【請求項１２】 前記雄部材の前記環状溝の周囲に取り
    付けられるリテーナを更に含むことを特徴とする、請求
    項１０に記載の結合継手。
  13. 【請求項１３】 前記雌部材が、協働して前記雄部材を
    受容するためのテーパ状前部と円筒形後部とを有するキ
    ャビティボアを含むことを特徴とする、請求項１０に記
    載の結合継手。
  14. 【請求項１４】 キャビティボアの前記テーパ状前部が
    キャビティボアの中心軸から８乃至１１度の角度に勾配
    を付けられていることを特徴とする、請求項１２に記載
    の結合継手。
  15. 【請求項１５】 前記雄部材が、前記雌部材から延出す
    るテーパ状前部と隣接する外部を有し、前記雄部材の外
    部がショルダと、前記ショルダと前記雄部材の前記テー
    パ状前部との間に形成された丸みを有するアンダカット
    部とを有し、これにより、前記雄部材に大きな負荷やト
    ルクが加わったとき、丸みを有するアンダカット部がこ
    れを軽減し、最初に損傷するようにしたことを特徴とす
    る、請求項１０に記載の結合継手。
  16. 【請求項１６】 前記リテーナが、その両端に斜端部を
    有する略円筒形のスプリットスリーブリテーナであり、
    前記雌部材に挿入されると、前記斜端部が押圧され、前
    記斜端部が前記円筒形スプリットスリーブを前記雄部材
    から離れるように外方向に付勢するのに助勢することを
    特徴とする、請求項１１に記載の結合継手。
  17. 【請求項１７】 前記リテーナの斜端部が初期状態では
    前記円筒形リテーナの中心軸に対し２５度に傾斜してい
    ることを特徴とする、請求項１６に記載の結合継手。
  18. 【請求項１８】 ビットホルダと、切削工具と前記ビッ
    トホルダとの間の摩耗を軽減するための防摩スリーブと
    を含み、前記防摩スリーブは、前記ビットホルダに受容
    されるようになっている外面を有し、前記防摩スリーブ
    は、円板形後端、環状溝部、及びテーパ状前部とを含
    み、前記防摩スリーブが、ハンマを用いて軸方向に打ち
    込まれることにより、いったん前記ビットホルダ内に固
    定されると、前記防摩スリーブと前記ビットホルダとの
    間に相対回転運動又は軸方向移動が発生することがな
    く、前記防摩スリーブが前記ビットホルダ内に留まるよ
    うにしたことを特徴とする、切削工具アセンブリ。
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