JP3329274B2 - ローラーカッタ - Google Patents

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、円環
状の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取り付けられた取付座に着脱
可能に保持され、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岩盤等を掘削してトンネル
等を掘削するものが一般的に知られている。そして、こ
のようなローラーカッタにおいて、上記カッタ本体に摩
耗や損傷が生じた場合に、掘削機械をトンネルから引き
出したり、トンネルの切羽と掘削機械との間に立ち入っ
たりすることなく、上記掘削機械の内部からカッタ本体
を支持軸ごと取り外して容易に交換可能とするために、
例えば図４および図５に示すようなものが特開昭５８−
１８９４９７号公報などにおいて提案されている。

【０００３】これらの図に示すローラーカッタにおいて
は、円環状のカッタ本体１が支持軸２にベアリング等を
介して回転自在に支持されるとともに、この支持軸２の
両端部２ａ，２ａが、掘削機械Ａに取り付けられた取付
座３に保持された構成とされており、これら支持軸２の
端部２ａは図４に示すように断面正方形状に形成される
とともに、その内側には図５に示すようにスパナ等の工
具がかけられる回動部２ｂが形成されている。一方、上
記取付座３の切羽Ｂ側には押さえ部材４がボルト５，５
によって取り付けられるとともに、この取付座３には図
４に示すように掘削機械Ａ側（図４において下側）に開
口する挿入溝６が形成され、この挿入溝６は、切羽Ｂ側
において取付座３と上記押さえ部材４との間に形成され
る円形溝７に連通されている。なお、この挿入溝６の幅
は、支持軸２の端部２ａの断面がなす上記正方形の１辺
よりも大きく、かつ上記円形溝７の内径よりも小さくさ
れている。

【０００４】さらに、この円形溝７には、上記支持軸２
の端部２ａが嵌挿可能なＵ字状切欠部８ａが形成された
ロータリディスク８が回転可能に装着されるとともに、
支持軸２の上記端部２ａが嵌挿された切欠部８ａの開口
部には、ロータリディスク８の外周面と面一な外周面を
有するスペーサ９が挿入されている。しかるに、このよ
うに構成されたローラーカッタでは、図４に示す状態で
掘削が行われる一方、カッタ本体１に摩耗や損傷が生じ
たりした場合には、上記回動部２ｂにスパナ等をかけて
支持軸２の端部２ａをロータリディスク８およびスペー
サ９ごと円形溝７内で回転させ、上記切欠部８ａが掘削
機械Ａ側を向いて挿入溝６に連通するように配置する。
従って、この状態からスペーサ９ごと端部２ａを挿入溝
６を通して抜き出すことにより、カッタ本体１および支
持軸２を掘削機械Ａ側に取り外すことが可能となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
ローラーカッタが取り付けられた掘削機械による掘削で
は、カッタ本体１が岩盤等を破砕する際に瓦礫とともに
細かい土砂等のくり粉が生成され、このようなくり粉は
上記取付座３内にも侵入してくる。しかるに、上記構成
のローラーカッタでは、このように取付座３に侵入した
くり粉が上記ロータリディスク８と円形溝７との間に入
り込んでしまうと、カッタ本体１の交換などの際にカッ
タ本体１および支持軸２を取り外そうとしても、このく
り粉がこれらロータリディスク８と円形溝７との間に噛
み込まれてしまい、場合によってはロータリディスク８
を回転させることができなくなって、支持軸２を取り外
すことが不可能となってしまうおそれがあった。

【０００６】本発明は、このような事情を鑑みてなされ
たもので、掘削時に生成されるくり粉の噛み込み等によ
ってカッタ本体の交換が不可能となるようなことがな
く、支持軸を確実に掘削機械側に抜き出して取り外すこ
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。

【０００７】

【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、カッタ本体
を回転自在に支持する支持軸と、この支持軸の端部を着
脱可能に保持して掘削機械に取り付けられる取付座とを
備え、この取付座に、上記掘削機械側に開口部を有して
上記支持軸の端部が挿入される取付凹部を形成して、こ
の取付凹部に、上記開口部に対して上記支持軸の端部の
挿入方向側に該開口部よりも幅広となる拡幅部を形成
し、この拡幅部に、上記支持軸の端部を支持する一対の
支持部材を幅方向に互いに間隔をあけて装着するととも
に、これら一対の支持部材の間には、上記取付凹部の開
口部に着脱可能に取り付けられる取付部材の先端凸部を
介装したことを特徴とする。

【０００８】しかるに、このように構成されたローラー
カッタでは、カッタ本体を支持した支持軸が上述のよう
に取付座に保持された状態から、掘削機械側からの操作
によって上記取付部材を取り外してその先端凸部を一対
の支持部材の間から抜き出すことにより、これらの支持
部材の間に間隔があけられるので、この間隔があいた部
分に向けて支持部材を上記拡幅部の幅方向にずらし、さ
らに取付凹部の開口部から抜き出すことによって、これ
ら支持部材に支持されていた支持軸の端部を取付凹部の
開口部から掘削機械側に引き出すことが可能となる。従
って、このようなローラーカッタによれば、支持軸の端
部を取り外すのに従来のロータリディスクのような回転
する部材が用いられていないので、かかる部材を回転さ
せる際にくり粉が噛み込まれるようなことはなく、確実
に支持軸を掘削機械側から取り外すことが可能となる。

【０００９】ここで、上記拡幅部の幅方向に互いに対向
する一対の壁面と、これらの壁面に当接する上記一対の
支持部材のそれぞれの当接面とを、上記挿入方向に向か
うに従い上記拡幅部の幅方向外側に向かう傾斜面状に形
成した場合には、掘削時にカッタ本体から支持軸の端部
を介して上記支持部材に作用する負荷の一部が、傾斜面
状に形成された上記拡幅部の壁面により拡幅部の幅方向
において互いに反対向きに向けられ、取付部材の上記先
端凸部を挟み込むように相殺されて低減されることとな
るので、大きな掘削負荷が作用してもこれに抗して取付
座の破損等を防ぎ、カッタ本体および支持軸を安定して
保持することが可能となる。また、上記支持軸の端部と
上記一対の支持部材の間に、これら一対の支持部材の上
記挿入方向側を向く支持面に当接する軸受部材を介装す
ることにより、カッタ本体から支持軸の端部を介して作
用する上記負荷を両支持部材によって均等に受け止める
ことが可能となり、一層安定したカッタ本体および支持
軸の保持を図ることが可能となる。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１ないし図３は本発明の一実施
形態を示すものである。本実施形態においても、上記従
来のローラーカッタと同様にカッタ本体１１は円環状に
形成され、図示されないベアリング等を介して支持軸１
２に回転自在に支持されて取り付けられており、またこ
の支持軸１２の両端部１２ａ，１２ａは断面略正方形状
に形成されている。なお、このカッタ本体１１の外周面
は断面山形に形成されるとともに、その頂部がなす稜線
部には超硬合金等の硬質材料より成るチップ１３が周方
向に等間隔に多数埋設されており、さらにこれらのチッ
プ１３…の間には硬化肉盛り１４が施されている。

【００１１】一方、このようにカッタ本体１１が支持さ
れた支持軸１２が保持される取付座１５は、２対の平板
状部材１６，１６および１７，１７によって四角形枠型
に形成されたもので、この枠型の一方の開口部（図１に
おいて下側の開口部）をシールドマシン等の掘削機械内
に向けるとともに他方の開口部（図１において上側の開
口部）をこの掘削機械の回転可能とされた先端面に開口
させて、該掘削機械の先端面に取り付けられる。そし
て、この取付座１５を形成する上記平板状部材１６，１
６，１７，１７のうち一対の平板状部材１６，１６に
は、その内側を向いて互いに対向する側面１６ａ，１６
ａに、上記支持軸１２の両端部１２ａ，１２ａが挿入さ
れて取り付けられる取付凹部１８が、該側面１６ａから
一段凹むようにしてそれぞれ形成されている。

【００１２】この取付凹部１８は、図１および図３に示
すように、上記掘削機械（図１および図３において下
側）側に開口する開口部１９と、当該取付凹部１８への
上記支持軸１２の端部１２ａの挿入方向（図１および図
３において上向き方向）側にこの開口部１９に隣接して
連続し、かつ該開口部１９よりも幅広とされた拡幅部２
０と、この拡幅部２０の上記挿入方向側に連続し、かつ
上記開口部１９よりも僅かに幅狭とされた軸受部材取付
部２１と、この軸受部材取付部２１のさらに上記挿入方
向側に連続し、かつ該軸受部材取付部２１よりも幅狭で
上記軸部１２ａが嵌挿可能な幅とされた軸端部取付部２
２とから画成されている。ここで、この取付凹部１８
は、上記挿入方向に亙ってその深さが一定とされるとと
もに、図１に示すように該側面１６ａに対向する方向か
ら見て幅方向（図１において左右方向）に対称に形成さ
れており、かつ該平板状部材１６の上記挿入方向側の端
面１６ｂには開口せず、この端面１６ｂとの間に十分な
肉厚が確保されるようになされている。

【００１３】また、この取付凹部１８は、上記開口部１
９、軸受部材取付部２１、および軸端取付部２２の幅が
上記挿入方向に向けてそれぞれ一定幅とされる一方、上
記拡幅部２０は、その幅方向に対向する壁面２０ａ，２
０ａが、上記開口部１９の上記挿入方向側の端部に連な
り、かつ該挿入方向に向かうに従い互いに漸次離間して
拡幅部２０の幅方向外側に向かうように傾斜する傾斜面
状に形成されていて、これにより該拡幅部２０の幅は開
口部１９よりも幅広となるようにされている。なお、こ
れらの壁面２０ａ，２０ａの上記挿入方向に対する傾斜
角は、該取付凹部１８が幅方向に対称に形成されるのに
伴い、互いに等しく設定される。また、上記軸端取付部
２２は、その上記挿入方向の長さが、上記支持軸１２の
端部１２ａがなす正方形の１辺の半分の長さとされてい
る。そして、このように形成された取付凹部１８には、
その開口部１９から上記挿入方向に向けて順に、取付部
材２３、一対の支持部材２４，２４、軸受部材２５、お
よび支持軸１２の端部１２ａが取り付けられている。た
だし、これら取付部材２３、支持部材２４，２４、およ
び軸受部材２５も、取付凹部１８の幅方向について対称
となるように形成されている。

【００１４】このうち上記取付部材２３は、上記平板状
部材１６の掘削機械側の端面１６ｃに取付ボルト２６，
２６によって着脱可能に取り付けられる一対の耳部２３
ａ，２３ａと、上記開口部１９に嵌挿される嵌挿部２３
ｂと、この嵌挿部２３ｂの上記挿入方向側に突設された
先端凸部２３ｃとが一体に形成されて、該挿入方向に向
けて幅狭となる多段山型平板状とされており、上記耳部
２３ａ，２３ａを上記端面１６ｃに密着させて該取付部
材２３を取付凹部１８に取り付けた状態で、この先端凸
部２３ｃが上記拡幅部２０の中央部に位置するようにな
されている。なお、本実施形態では、この先端凸部２３
ｃの両側面２３ｄ，２３ｄは上記挿入方向側に向かうに
従い互いの間隔が漸次幅狭となる傾斜面状に形成されて
いる。ただし、この先端凸部２３ｃの上記側面２３ｄ，
２３ｄが上記挿入方向に対してなす傾斜角はごく小さ
く、すなわち上記拡幅部２０の壁面２０ａ，２０ａがな
す傾斜角よりも小さく設定されている。

【００１５】また、上記一対の支持部材２４，２４は、
上記拡幅部２０の幅方向に間隔をあけるようにして、該
拡幅部２０の上記壁面２０ａ，２０ａと、この拡幅部２
０の中央に突出した取付部材２３の先端凸部２３ｃの上
記側面２３ｄ，２３ｄとの間に画成される空間にそれぞ
れ配設されており、これら壁面２０ａおよび側面２３ｄ
の傾斜に合わせて上記挿入方向に対して傾斜し、該壁面
２０ａと側面２３ｄとに密着して当接する当接面２４
ａ，２４ｂを備えた略不等脚台形平板状に形成されてい
る。ここで、この支持部材２４の上記挿入方向の長さは
上記拡幅部２０の挿入方向の長さよりも短く、上記壁面
２０ａおよび側面２３ｄに当接面２４ａ，２４ｂを密着
させて当接した状態で、該支持部材２４の挿入方向側を
向く支持面２４ｃと拡幅部２０の掘削機械側を向く壁面
２０ｂとの間、および該支持部材２４と上記取付部材２
３の嵌挿部２３ｂとの間に、僅かな間隙が画成されるよ
うになされている。また、この状態で取付部材２３の上
記先端凸部２３ｃは、その挿入方向側を向く先端面２３
ｅが支持部材２４，２４の上記支持面２４ｃ，２４ｃよ
りも僅かに後退した位置に配設されている。

【００１６】さらに、上記軸受部材２５は、上記挿入方
向に向けて開口する略「コ」字型平板状に形成されてお
り、その幅は、上記軸受部材取付部２１に嵌挿可能な大
きさとされるとともに、上記取付部材２３の先端凸部２
３ｃの幅、すなわち拡幅部２０の幅方向において上記支
持部材２４，２４の間にあけられる間隔よりも十分大き
な大きさとされ、またその挿入方向の長さは、該軸受部
材取付部２１よりも僅かに長くされている。さらにま
た、この軸受部材２５の上記挿入方向に開口する凹部は
軸受部２５ａとされ、その幅は上記支持軸１２の端部１
２ａが嵌挿可能な大きさとされるとともに、その挿入方
向の長さは該端部１２ａがなす上記正方形の１辺の長さ
の半分よりもごく僅かに短くされている。

【００１７】このように構成されるローラーカッタにお
いて、カッタ本体１１を支持した支持軸１２は、その端
部１２ａが上記開口部１９から取付座１５の取付凹部１
８に挿入されて上記軸端取付部２２にその挿入方向側の
半分が嵌挿され、次いで残りの半分に上記軸受部２５ａ
を嵌挿させて軸受部材２５が軸受部材取付部２１に嵌挿
され、さらにこの軸受部材２５に上記支持面２３ｃを当
接させるとともに拡幅部２０の上記壁面２０ａに上記当
接面２４ａを当接させて、一対の支持部材２４，２４が
拡幅部２０に幅方向に間隔をあけて装着された上で、こ
れらの支持部材２４，２４の互いに対向した上記当接面
２４ｂ，２４ｂの間に先端凸部２３ｃを挟み込んで介装
させるように取付部材２３が開口部１９に嵌挿されて取
付ボルト２６，２６によって固定されることにより、上
記取付座１５に着脱可能に保持される。また、カッタ本
体１１の交換などの際に支持軸１２を取り外すには、上
記と逆の手順で、取付ボルト２６，２６を緩めて取付部
材２３を取り外し、次いで支持部材２４，２４を取り出
してから軸受部材２５を抜き出して、支持軸１２の端部
１２ａを軸端取付部２２から上記挿入方向とは反対側に
引き抜き、取付凹部１８の開口部１９から抜き出せばよ
い。

【００１８】しかるに、上記構成のローラーカッタによ
れば、このように支持軸１２を取り外す際には、取付部
材２３や支持部材２４，２４、および軸受部材２５を回
転させたりすることなく所定の方向にずらして抜き出す
ことができるので、従来のロータリディスクのような部
材の回転によってくり粉などが噛み込みを起こすことが
なく、支持軸１２を掘削機械側に開口する開口部１９か
ら確実に引き抜いて取り外すことが可能となる。また、
特に軸受部材２５を介して支持軸１２の端部１２ａを支
持する支持部材２４，２４を抜き出す際には、取付部材
２３を取り外した後に両支持部材２４，２４の間に間隔
があけられるので、この間隔部に向けて支持部材２４を
一つずつ拡幅部２０の幅方向にずらして外すことがで
き、さらに確実かつ容易に支持軸１２を取り外すことが
可能となる。

【００１９】さらに、本実施形態のローラーカッタで
は、上記拡幅部２０の壁面２０ａ，２０ａと、これら壁
面２０ａ，２０ａに密着して当接する上記支持部材２
４，２４の各当接面２４ａ，２４ａとが、上記挿入方向
に向かうに従い漸次離間して拡幅部２０の幅方向外側に
向かう傾斜面状に形成されており、従って掘削時に支持
軸１２の端部１２ａから軸受部材２５を介して支持部材
２４，２４に与えられる掘削機械側への負荷は、上記壁
面２０ａ，２０ａによってその一部が拡幅部２０の幅方
向内側に向けられ、上記先端凸部２３ｃを両側面２３
ｄ，２３ｄ側から挟み込むようにして互いに相殺される
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、上記負荷のうち残りの一部だけが取付座１５の取
付凹部１８に作用することになるので、かかる負荷の低
減を図ることができ、たとえ大きな掘削負荷が作用して
もこれに抗して取付座１５に破損が生じたりするような
事態を防止し、より安定して支持軸１２を保持すること
が可能となる。

【００２０】なお、本実施形態では、上記取付部材２３
の先端凸部２３ｃの側面２３ｄ，２３ｄと、これに密着
して当接する支持部材２４，２４の当接面２４ｂ，２４
ｂが、上記挿入方向に向かうに従い互いにその間隔が漸
次狭まる傾斜面状に形成されており、これにより、支持
部材２４，２４を拡幅部２０に間隔をあけて配置して取
付部材２３を取り付け、上記先端凸部２３ｃを当接面２
４ｂ，２４ｂ間に挿入して側面２３ｄ，２３ｄを当接さ
せた際に、両支持部材２４，２４が幅方向外側に僅かに
押し付けられ、傾斜した上記壁面２０ａ，２０ａと当接
面２４，２４とによって支持部材２４，２４が挿入方向
側に押圧されることとなる。従って、本実施形態によれ
ば、取付部材２３を取り付けた際に、こうして支持部材
２４，２４が押圧されることにより上記軸受部材２５も
挿入方向に押し付けられるので、支持軸１２の端部１２
ａがより強固に保持されることとなり、掘削時の支持軸
１２のがたつきなどを抑えて一層安定した掘削を図るこ
とができるという効果も得られる。

【００２１】ただし、これら取付部材２３の先端凸部２
３ｃの側面２３ｄ，２３ｄと支持部材２４，２４の当接
面２４ｂ，２４ｂとが挿入方向に対してなす傾斜角が大
きすぎると、掘削時に支持軸１２の端部１２ａから軸受
部材２５を介して支持部材２４，２４に作用する負荷に
より、取付部材２３が掘削機械側に強く押し付けられる
こととなって、取付ボルト２６，２６に過大な負担を強
いるおそれが生じるため、好ましくない。従って、これ
ら側面２３ｄ，２３ｄと当接面２４ｂ，２４ｂとが挿入
方向に対してなす傾斜角は、本実施形態のようにごく小
さく、拡幅部２０の上記壁面２０ａ，２０ａとこれに当
接する支持部材２４，２４の当接面２４ａ，２４ａとが
なす傾斜角よりも小さくされるのが望ましい。

【００２２】さらにまた、本実施形態では、上述のよう
に支持軸１２の端部１２ａとこれを支持する一対の支持
部材２４，２４との間に、該支持部材２４，２４の支持
面２４ｃ，２４ｃに当接して上記端部１２ａが嵌挿され
る軸受部材２５が介装されており、これにより、掘削時
に上記端部１２ａから掘削機械側に作用する負荷は、一
対の支持部材２４，２４に均等に分散されて受け止めら
れることになるので、一層安定した支持軸１２の保持を
図ることが可能となる。ただし、本実施形態ではこのよ
うに軸受部材２５を介装しているが、支持軸１２の端部
１２ａの幅が十分に大きかったり、あるいは支持部材２
４，２４同士の間の間隔が十分に小さかったりして、端
部１２ａを支持部材２４，２４の支持面２４ｃ，２４ｃ
によって直接安定的に支持することが可能な場合などに
は、このような軸受部材２５を介装しなくてもよい。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
取付座の取付凹部に挿入されて着脱可能に保持された支
持軸の端部を該取付座から取り外すに際して、該支持軸
を保持するための部材を回転させることなく、所定の方
向にずらして取り付け凹部から抜き出すことにより、上
記支持部材の端部を取付凹部から取り外すことができる
ので、くり粉の噛み込みなどによってかかる部材が取り
外し不能となるようなことがなく、確実かつ容易に支持
軸を掘削機械側に取り出してカッタ本体の交換などを行
うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態を示す断面図である。

【図２】 図１に示す実施形態を支持軸１２の端部１２
ａの挿入方向側から見た、一部省略した平面図である。

【図３】 図１に示す実施形態の取付座１５の分解図で
ある。

【図４】 従来のローラーカッタを示す断面図である。

【図５】 図４に示す従来例の側断面図である。

【符号の説明】

１１ カッタ本体 １２ 支持軸 １２ａ 支持軸１２の端部 １５ 取付座 １８ 取付凹部 １９ 取付凹部１８の開口部 ２０ 拡幅部 ２０ａ 拡幅部２０の壁面 ２１ 軸受部材取付部 ２２ 軸端取付部 ２３ 取付部材 ２３ｃ 取付部材２３の先端凸部 ２３ｄ 先端凸部２３ｃの側面 ２４ 支持部材 ２４ａ，２４ｂ 支持部材２４の当接面 ２４ｃ 支持部材２４の支持面 ２５ 軸受部材 ２５ａ 軸受部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 審査官 深田 高義 (56)参考文献 特開 平11−217993（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−129495（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−165093（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭64−14296（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21B 10/10 E21D 9/08 E21D 9/10

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カッタ本体を回転自在に支持する支持軸
   と、この支持軸の端部を着脱可能に保持して掘削機械に
   取り付けられる取付座とを備え、この取付座には、上記
   掘削機械側に開口部を有して上記支持軸の端部が挿入さ
   れる取付凹部が形成されていて、この取付凹部には、上
   記開口部に対して上記支持軸の端部の挿入方向側に該開
   口部よりも幅広となる拡幅部が形成されており、この拡
   幅部には、上記支持軸の端部を支持する一対の支持部材
   が幅方向に互いに間隔をあけて装着されるとともに、こ
   れら一対の支持部材の間には、上記取付凹部の開口部に
   着脱可能に取り付けられる取付部材の先端凸部が介装さ
   れていることを特徴とするローラーカッタ。
2. 【請求項２】 上記拡幅部の幅方向に互いに対向する一
   対の壁面と、これらの壁面に当接する上記一対の支持部
   材のそれぞれの当接面とは、上記挿入方向に向かうに従
   い上記拡幅部の幅方向外側に向かう傾斜面状に形成され
   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】 上記支持軸の端部と上記一対の支持部材
   の間には、これら一対の支持部材の上記挿入方向側を向
   く支持面に当接する軸受部材が介装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。