JP2506458Y2 - 掘削機械用切削装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 この考案は、掘削機械用切削装置に関し、特に切削具
に対する土砂の付着防止機能を備えた切削装置に関す
る。

《従来の技術》 山岳トンネルなどのトンネル掘削工事には回転する切
削部を有する硬岩用トンネル掘削機が用いられる。

この種の掘削機械では、地山の一軸圧縮強度が数百kg/c
m²と硬くなってくると、切削具に設けた掘削用ビットや
チップなどの刃具の摩耗が激しくなり、切削能率が低下
するため、その都度切削具の交換を行わなければなら
ず、切削具の費用がかさむとともに、交換毎に時間が取
られるため作業能率の低下を招く。

特に地山の水分が少なく、乾いたところでの切削作業
では、切削にともない刃具が発熱し、摩耗が著しくなる
と同時に、粉塵の発生も著しくなり、作業環境が劣悪と
なる。

したがって、従来では、ホースなどを用いて切羽面
や、切削具近傍に散水しつつ切削を行うことによって、
刃具の冷却及び潤滑を行い、刃具の摩耗を可及的に防止
すると同時に、切削土砂を湿潤な状態にして防塵してい
た。

しかしながら、この方法にあっては、多量の水を消費
する一方で、費やされた水は切削土砂や粉塵などと混合
して泥寧化し、トンネル坑内の土砂運搬作業の能率を低
下させるとともに、搬出された土砂の処理も問題となっ
ていた。

そこで、本出願人は、例えば特開平2-49890号公報に
示すように、水に替えて発泡器で発泡させた気泡を切削
具の周縁に吹き付ける方法を提案した。

この方法にあっては、発生した気泡が粉塵を吸着して
防塵作用を行うとともに、刃具の冷却，潤滑を行う。

気泡が混ざった排出ズリは消泡剤などの散布によって
消え、水分含有量の少ない土砂となり、後処理の手間も
少なくなる利点がある。

しかしながら、この公報に示されている方法にも以下
に説明する技術的課題があった。

《考案が解決しようとする課題》 すなわち、上記方法では、気泡が切削具の近傍に散布
されるため、刃具そのものに固着する土砂を除去出来
ず、付着土砂による切削能率の低下を防止することは出
来なかった。

この考案は以上の問題を解決するものであって、気泡
を用いて切削具に対する冷却，潤滑を行うことに加え
て、刃具に対する土砂の付着を防止することによって切
削能率をさらに向上できる掘削機械用切削装置を提供す
ることを目的とする。

《課題を解決するための手段》 前記目的を達成するため、この考案は、切削用モータ
の出力軸に連繋して回転する切削具と、該切削具の外周
に設けた掘削用刃具と、該刃具に対しその回転方向進み
側であってかつ該刃具の近傍に位置させて、該切削具に
開口された噴出ノズル孔と、該噴出ノズル孔に連通して
前記切削具の中心軸に開口された連通孔と、該連通孔に
スイベルジョイントを介して連通するとともに、前記噴
出ノズル孔に向けて起泡剤水溶液を供給する起泡剤水溶
液製造プラントとを備えたことを特徴とする。

《作用》 以上の構成にあっては、回転する切削具の外周に設け
た刃具に対して、その回転方向進み側であってかつこの
刃具の近傍に位置させて、噴出ノズル孔を開口したの
で、刃具の近傍に起泡が噴出することとなって、刃具に
対して冷却作用が働くとともに、噴出ノズル孔から噴射
された起泡剤水溶液は土砂と混合することにより発泡し
て気泡が生成され、この気泡による潤滑作用および噴出
圧力による剥離作用が刃具に直接働き、土砂の刃具への
固着を防止する。

《実施例》 以下、この考案の一実施例を図面を用いて詳細に説明
する。

第１図において、掘削機１はロードヘッダタイプの掘
削機であって、この掘削機１は、キャタピラにより走行
するベースマシン２と、ベースマシン２の先端に第一，
第二のアーム3,4を介して設けられた切削装置５と、ベ
ースマシン２の先端下部に突出して設けた掻寄部６と、
一端が掻寄部６の近傍に位置し、他端が前記ベースマシ
ン２の後部側に延在させた第一のコンベア７、および第
一のコンベア７に連続してその後方に配置された第二の
コンベア８を備えている。

前記第一のアーム３はベースマシン２に設けた旋回中
心軸3aを介して水平方向に旋回可能に支持され、第二の
アーム４は、アーム３の先端に揺動中心軸4aを介して上
下に揺動可能に支持されている。

第二のアーム４上にはガイドテーブル９が設けられ、
このガイドテーブル９の下部に前記切削装置５が進退可
能に配置されている。

各アーム3,4には、旋回および揺動用のジャッキ10,11
が設けられているとともに、第二のアーム４と切削装置
５間には前後進用ジャッキ12が配置されている。

したがって、切削装置５は各ジャッキ10,11の伸縮に
応じて旋回および図に示す揺動範囲が切削可能範囲とな
る。

また、切削装置５はジャッキ12によりテーブル９をガ
イドとして前後進可能である。

前記切削装置５は、減速機構付きの駆動用モータ20
と、モータ20の出力軸に連繋する切削用のカッタードラ
ム22を備えている。

前記カッタードラム22は、第２図に示すように、軸22
aの先端に一体化した中空の円錐台形状をなし、その外
周に螺旋状の軌跡で多数の切削用の先端部側ビット26a1
〜26an,後部側ビット26b1〜26bnが植設固定され、モー
タ20の回転にともない切羽を切削する。

また、前記各ビット26a1〜26an,26b1〜26bnの近傍に
おける回転方向の進み側に対応して、前記カッタードラ
ム22の外周には噴出ノズル孔28a1〜28an,28b1〜28bnが
開口されている。

各噴出ノズル孔28a〜28an,28b1〜28bnは、前記軸22a
の中心を貫通してカッタードラム22の中央に到達する連
通孔28cに連通している。

なお、各先端部側噴出ノズル孔28a1〜28anは電磁弁29
aにより一括開閉されるとともに、各後端部側噴出ノズ
ル孔28b1〜28bnは電磁弁29bによって別途一括開閉され
る。すなわち切削に関する部位だけに起泡剤水溶液を噴
射できる。

この各電磁弁29a,29bの信号線29cは、前記軸22a内を
通り、軸22aの後端部に設けたスリップリング30を介し
て外部の信号ケーブル31に接続している。

また、前記軸22aの後端外周には、前記連通孔28cに連
通するスイベルジョイント32が配置され、その後端に高
圧ホース24aを接続している。

そして、前記高圧ホース24aの後端は、起泡剤水溶液
製造プラント34に接続している。

起泡剤水溶液製造プラント34は、起泡剤収納用のタン
ク40,ラインミキサ41,起泡剤水溶液収納用のタンク36及
び高圧ポンプ24からなっている。

起泡剤水溶液収納用のタンク36には、図示しない水供
給プラントから水供給管45を介して供給された水と、起
泡剤収納用のタンク40から供給された起泡剤との２液が
ラインミキサ41で混合されて作成される起泡剤水溶液が
貯留される。そして、起泡剤水溶液は高圧ポンプ24によ
って高圧ホース24aへ供給される。

前記起泡剤は、例えばタンパク系の起泡剤や界面活性
剤である。

なお、43は流量計、44は電磁弁、38はポンプである。

この起泡剤水溶液は、水溶液中の起泡剤の量や高圧ポ
ンプ24の圧力流量を制御することによって、10〜20倍の
発泡倍率に発泡できるものであり、まず溶液の状態でス
イベルジョイント32から連通孔28cをへて各噴出ノズル
孔28a1〜28an,28b1〜28bnから外部に向けて噴出する。
また、この噴出ノズル孔28a1〜28an,28b1〜28bnの形状
などによって起泡剤水溶液から変化する気泡の質が決定
される。

そして、カッタードラム22の回転によって、それぞれ
対応する各ビットに吹き付けられる。

なお、切削深さが浅い場合には先端部側ビット26a1〜
26anのみが切羽を切削している状態であるから、電磁弁
29aを開き、電磁弁29bを閉じることによって先端部側ビ
ット26a1〜26an近傍のみから気泡が噴出する。

また、切削深さが深くなった場合には、電磁弁29bも
開いて全てのビットの近傍から起泡剤水溶液を噴出させ
ることができる。

以上の構成において、回転切削中のカッタードラム22
は、その各ビット26a1〜26anおよび／または26b1〜26bn
の刃先の全てに所定の噴射圧力によって水溶液が吹きつ
けられることになり、起泡剤水溶液は、各ビット26a1〜
26an,26b1〜26bnにより破砕されたズリにあたって混合
され、直ちに気泡が生成される。ついで、気泡をおびた
ズリはカッタードラム22の回転とそのラセン構造によっ
て引き出され下方に落下する。

なお、従来では各ビットの付け根部から順に掘削ズリ
が固着し、これが作業の進行と同時に順次堆積し、生長
することによって切削に必要な刃先の変化、刃先の有効
長さの減少をもたらす。それゆえ、この堆積現象などに
よって作業の初期状態から順次切れ味が低下し、切削能
率が低下する傾向があった。

しかしながら、この考案においては、刃先に吹き付け
られた起泡剤水溶液は、その冷却効果によって各ビット
の過度の温度上昇を防止すると同時に、ズリとの混合に
よって生成された気泡は、潤滑作用と噴出効果によって
掘削ズリの刃先への固着を防止し、またズリを剥離流動
化させる。

それゆえ、各ビットは常時切羽面に刃先を露出した状
態で切削作業をおこなうことができ、その刃先の有効長
さを十分に活用し、切れ味を一定に保つことができるの
である。

下方に落下した気泡とズリの混合物は、掻寄部６によ
って掻き集められ、第一，第二のコンベア7,8を介して
ベースマシン２の後部に排出され、図示しない搬送台車
などに受け渡されて坑外に排出される。

この破砕ズリと気泡の混合物は、一見ヘドロ状であ
り、流動性を持っている。

この流動性を除去するには、高級アルコール類からな
る消泡剤を混合物に散布すれば混合物中の気泡は直ちに
消滅し、比較的水分含有量の少ないズリのみを分離でき
るので、後処理も簡単となる。

なお、前記起泡剤水溶液製造プラント34は模式的に描
いているが、ベースマシン２上に配置しても良いし、ベ
ースマシン２とは別個に坑内に配置することも出来る。

《考案の効果》 以上実施例によって詳細に説明したように、この考案
による掘削機械用切削装置にあっては、回転する切削具
の外周に設けた刃具に対して、その回転方向進み側であ
ってかつこの刃具の近傍に位置させて、噴出ノズル孔を
開口したので、刃具の近傍に気泡を生成する起泡剤水溶
液が噴出することとなって、その潤滑作用および噴出圧
力による剥離作用が刃具に直接働き、土砂の刃具への固
着を防止するため、付着土砂による切れ味低下がなくな
り、作業能率の向上を図ることができる。

また、切削具を頻繁に交換したり泥落としなどのメン
テナンス上の手間も省けるため、経済的である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案にかかるロードヘッダタイプ掘削機の
側面図、第２図はカッタードラムを示す拡大断面図であ
る。 １……掘削機 ５……切削装置 20……モータ 22……カッタードラム（切削具） 24……高圧ポンプ 26a1〜26an,26b1〜26bn……切削用ビット（刃具） 28a1〜28an,28b1〜28bn……噴出ノズル孔 28c……連通孔 32……スイベルジョイント 34……起泡剤水溶液製造プラント

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】切削用モータの出力軸に連繋して回転する
   切削具と、該切削具の外周に設けた掘削用刃具と、該刃
   具に対しその回転方向進み側であってかつ該刃具の近傍
   に位置させて、該切削具に開口された噴出ノズル孔と、
   該噴出ノズル孔に連通して前記切削具の中心軸に開口さ
   れた連通孔と、該連通孔にスイベルジョイントを介して
   連通するとともに、前記噴出ノズル孔に向けて起泡剤水
   溶液を供給する起泡剤水溶液製造プラントとを備えたこ
   とを特徴とする掘削機械用切削装置。