JP3466624B2

JP3466624B2 - ボーリングヘッドのためのカッタ

Info

Publication number: JP3466624B2
Application number: JP52488896A
Authority: JP
Inventors: ブロルンド，スティグ−オーケ
Original assignee: Sandvik AB
Current assignee: Sandvik AB
Priority date: 1995-02-14
Filing date: 1996-02-13
Publication date: 2003-11-17
Anticipated expiration: 2016-02-13
Also published as: JPH11500196A; FI973321A0; SE506806C2; FI973321A; DE69623594D1; DE69623594T2; AU4736096A; SE9500521L; SE9500521D0; WO1996025581A1; EP0808409A1; CA2210476A1; EP0808409B1; ZA961154B; AU706595B2

Description

【発明の詳細な説明】先行技術本発明はボーリングヘッドのための、好ましくはシャ
フト掘削用ボーリングヘッドのためのカッタであって、
当該カッタがボーリングヘッドに固定確保されたサドル
に該カッタのシャフトを介して回転可能に装着されてお
り、該シャフトと該カッタの外側ローラ体との間に軸受
を配設することによって該ローラ体が該シャフトに対し
て相対的に回転することを可能とさせ、該シャフトと該
ローラ体の間にシールが設けられ、そして該軸受内に潤
滑材を導入するためのチャンネル／穴が配設されている
カッタに関する。本発明は更に潤滑材系を充填する方法
に関する。

上記タイプのカッタが稼働しているとき、軸受は、潤
滑材、好ましくはグリース、に埋設されることが必要で
ある。即ち、シャフトとカッタとの空間がグリースで満
たされることが必要である。これは、ローラ体がシャフ
トに対して相対的に回動されるときの摩擦を最小限度に
抑えるためになされる。軸受の内部摩擦を低くすること
によって、カッタ寿命は許容レベルに維持される。しか
しながら、非常に厳しい（タフな）作業条件の下では、
即ちカッタが大きな負荷を受けるときには、ローラ体の
シャフトに対する相対的回転並びにカッタがロック（岩
石）を工作するときの摩擦によって多量の熱が発生させ
られる事態となる。この熱の発生により、グリースが膨
張し、カッタの内圧が上昇する。このような条件下で
は、シール手段が該内圧に耐えられない、即ちシールが
崩壊してグリースが軸受から現れる程のレベルにカッタ
の内圧が到達する事態が時として起こり得る。シールが
崩壊したならば、カッタがすぐに破壊されてしまうこと
は容易に理解される。

DE−PS 2742019から、当該カッタが内部グリース通路
の特定の端部に接続された圧力逃がし弁（安全弁）を具
備しているトンネル掘削機械用カッタが公知となってい
る。該内部グリース通路の他端はグリースを内部グリー
ス通路に導入するためのニップルを具備している。圧力
逃がし弁の機能は、グリースを主としてカッタの内部に
導入するとき並びにカッタの再グリース差しを実行する
ときに、過剰のグリースの流通を許容することにある。
しかしながら、DE−PS 2742019に係るカッタが大きな負
荷を受けて、結果としてグリースの熱膨張が起きると、
圧力は圧力逃がし弁が開くまで増大する。従って、弁が
最初にシールに損傷を与え、次いで軸受を損傷する事態
を回避するように適正に機能することが絶対に必要であ
る。カッタの稼働条件が極端に厳しいものであること、
並びに、著しい量のダート／切屑がカッタに付着するこ
とは周知である。それ故に、圧力逃がし弁が詰まって、
結果的にその公称圧力で開かなくなるという危険性は顕
著である。

この種の他の先行技術はカッタの一定期間の使用後に
追加のグリースを再充填することが出来ないとか、或い
は再充填の際にグリース系の空気含有量を15％まで引き
上げる事態をもたらし得るエアポケットを回避出来ない
等の不利益をしばしば蒙る。

本発明の目的本発明の目的は、カッタがその中のシールを加圧する
流体によって取り囲まれたとき、並びに、熱がカッタの
内側に発生してグリースを膨張させたときに、極端に厳
しい稼働条件の下で使用出来る圧力補正をカッタに与え
ることにある。

本発明の別の目的は最大の充満度係数を得るために、
即ち最小限度の気泡しか充填後のシステムに残さない状
態を得るために、グリース系（システム）をグリースで
充填する有効な方法を提供することにある。

本発明のこれらの目的並びにその他の目的は添付の請
求項の特徴事項の付与されたカッタ、ホルダ、及び方法
によって実現される。

図面の簡単な説明本発明に係るカッタの実施例が添付の図面を参照しな
がら説明されるが、当該図面は以下のものである。

図１はカッタの軸受レースにその近傍においてグリー
スが導入されるときのカッタの断面図である。

図２はカッタにその中央でグリースが導入されるとき
の本発明に係るカッタの断面図である。

図３はカッタの可撓性隔壁の断面図である。

図４は本発明に係るカッタの実働位置における断面図
である。

発明の詳細な説明図１に係るカッタ10は、長手方向即ち縦方向の中心軸
線14を有しているシャフト12を含む。シャフト12の両端
12A,12Bはボーリングヘッドに固定確保されるサドル
（図示省略）に装着されることになる。シャフト12に
は、ローラ体16が夫々軸受18、20からなる２組の軸受を
介して回転可能に装着される。軸受18はシャフト12の外
周に形成された第１周辺溝22に受容され、他方の軸受20
はローラ体16の内周に形成された第２周辺溝24に受容さ
れる。ローラ体16はロック手段26によってシャフト12に
対して軸方向に係留され、ロック手段26には、好ましく
は、シャフト12とローラ体16に夫々形成された第３、第
４周辺チャンネル或いは溝28、30と協働するように配置
された環状列のボール26が含まれる。

ローラ体16及びシャフト12の軸方向端部の間に、カッ
タ10はその内部からのグリース漏洩を阻止するシール33
を支持するシール保持手段32を具備している。両シール
保持手段32は第１逃がし孔34を具備し、当該逃がし孔34
にはそこからのグリース漏洩を阻止するように錐体状プ
ラグ36が装着される。第１逃がし孔34の機能は以下に更
に詳しく説明される。

図１に係るカッタ10は、シャフト12の一端12B、即ち
開示例ではローラ体16が最小径を有している側のシャフ
ト12の端部、から延在する軸穴（ボア）38を具備してい
る。この軸穴38はシャフト12の全長の約半分に亘って延
在している。軸穴38の内端の近傍には、概ね半径方向の
穴、即ち半径穴40が軸穴38から第３溝28まで延在してい
る。この半径穴40はロック手段26のボールを設置するの
に利用される。ボールが設置されてから、ボールプラグ
42とスペーサプラグ44が半径穴40に装着される。プラグ
42、44は共に、ロック（係留）手段26のボールと充填プ
ラグ46との間に延在するが、当該充填プラグは軸穴38に
すべりばめ（スライドフイット）によって挿入される。
アクセス上の理由から充填プラグ46は軸穴38から延出し
ていて、そしてグリースニップル47と当該ニップルから
充填プラグ46の対立端部分まで延在する内位供給軸穴49
とを具備している。半径方向へ延在する放出穴51が供給
穴49から出現し、充填プラグ46の包絡面に穴を開けてい
る。

ボールプラグ42はその長手方向中心軸線から偏位して
いる軸方向へ延在した２つの孔48を具備する一方、スペ
ーサプラグ44は軸方向に延在した１つの中心孔50を具備
している。ボールプラグ42の孔48がプラグ42の軸線から
偏位している理由は、ロック手段26のボールとボールプ
ラグとの接触面積のためにロック手段26への、更には軸
受18、20へのグリース侵入が遮断されることを防止する
ことにある。

図１には、グリース差し或いは再グリース差しのため
の第１の位置にあるカッタ10が示されている。グリース
差しは別個の２工程で行うことに留意すべきである。充
填プラグ46はシャフト12の軸穴38に挿入される。グリー
スガン（図示省略）はグリースニップル47に付設され、
グリースがグリースガンによってカッタに注入される。
それによって、グリースはこれがオリフィスを通じてプ
ラグに、次いでシャフト12と軸受26を坦持するハブ（ロ
ーラ体）16との間の軸受レース28、30に押し出されるよ
うに、充填プラグにチャンネル49、51を通じて押し込ま
れる。充填プラグは、軸穴と共にグリースが軸方向に流
れるのを阻止し、それ故にプラグが充填の際に軸方向の
反力を被らないようにする外形を有している。第１逃が
し孔34はカッタ10の内側のグリースのレベルを制御する
ために利用される。即ち、過剰なグリースは充填の第１
工程が完了した時点で孔34を通して押し出される。次い
で、充填プラグが軸穴から引き出され、軸穴が実質的に
グリースフリーの状態になる。錐体プラグ36は、グリー
ス差し或いは再グリース差しの第１工程が完了した時点
で、第１逃がし孔34に装着される。

プラグ44のための装置、即ち保持具（リテーナ）70
（例えば図４参照）は充填プラグ46より短い長さを有し
ていて、これが軸穴38に挿入される。スペーサプラグ46
のための保持具70は軸穴38に配置され、軸穴と動きばめ
で装着される。保持具70は、グリースを主として内部に
多量に収容するために実質的に肉薄壁化されており且つ
好ましくは動きばめに起因してグリースによって取り囲
まれるシリンダを含む。保持具70は内方に延びるフラン
ジ71を有する。このフランジは保持具の強化と、高外圧
において可撓性隔壁60の降伏点に到達出来ないように隔
壁を止めること（下記参照）の２種の目的を有してい
る。フランジには中央孔72がグリースの流通を許容する
ために配設されている。数多くの孔77が軸穴40と保持具
の内部空間76との連通を許容するために、軸穴40の近傍
において保持具に配設されている。

図３のベロー或いは可撓性隔壁（ダイアフラム）60は
それ自体既知のものであるが、これが軸穴38の中におけ
る保持具70の背後に配設される。この隔壁の基本形状は
円形であり、その最大径は軸穴36の直径に相当する。隔
壁は装着位置において、保持具を保持する穴の部分と同
じ直径を有している。保持具の一端75Aは軸穴の底部と
接触し、隔壁が保持具の他端75Bに対して当接させられ
る。次いで、両者は中央中空ワッシャ73とスナップリン
グ74によって軸方向移動に抗するように留められる。隔
壁はグリースの温度が上昇する際に、或いは深い水が充
填されている穴の立坑掘削の際に進展する圧力差を一様
にするために配設される。隔壁はグリースを軸穴の中の
流体から分離し、このグリースが軸穴38の外側オリフィ
スにスナップリング74とワッシャ73を通じて入る保持具
70、グリースチャンネル66、及び隔壁60はシャフト12に
中心軸線14と実質的に同心状に配設される。

図２にはグリース差し或いは再グリース差しの第２工
程の際のカッタ10が示される。グリースガンのノズル67
がチャンネル66及び中央孔72に挿入され、その後にノズ
ルの自由端が可撓性隔壁の可動部61に或いはその近傍に
位置付けられる。充填の前提条件は、グリースチャンネ
ル66、保持具70及び隔壁60が中心軸線14と実質的に同心
状になっていることである。次に、グリースが可動部61
に充満し、その後に、ノズル自由端の周りの空間が充満
された時点でノズル66に反対圧力が生じ、ノズルを外方
へ押し返せるように、グリースを内部に注入する。その
時、グリースガンを操作する者は、軸穴の内側部分が充
填されていることからガンをグリース連続充填の際にグ
リースによって押し戻すことが出来るようにガンの供給
圧を当該部分が解放すること、即ちグリースからノズル
に与えられる反力がノズルの後退速度を制御することを
認識する。

ノズル67は、グリースチャンネル66から完全に押出さ
れ、グリースチャンネル66が今や充填されている時点で
取り外される。次に、チャンネルをネジ69や類似のシー
ル部材（図４参照）によって封止する。完全なグリース
系は５％より小さい含有量の空気を含む。

本発明に係るカッタ10は次のように機能する。カッタ
10は稼働条件に設定されているとき、回転して大きな負
荷を掛けられる。これは、第１のケースとしては、摩擦
がカッタ10の軸受18、20とロック手段26に熱を発生させ
る結果、グリースも加熱されて膨張し、或いは第２ケー
スにあっては、グリースが軸穴にある流体から生じた高
外圧によって圧縮されることを意味する。

第１のケースでは、グリースは加熱されると膨張し、
シール保持具32がローラ体16とシャフト12の間のグリー
ス漏洩を阻止するので、グリースが図３の矢印I Aの方
向へ隔壁可動部分61を位置II Aまで押す。第２のケース
では、カッタが比較的高圧の下に流体によって取り囲ま
れ、それ故にグリース系の容量は図３の矢印I Bの方向
へ隔壁可動部分61を位置II Bまで移動させることに起因
し低減し、それによって外圧と同じ内圧を達成する。隔
壁可動部分61の移動と両ケースの内部容積の変化は掘削
中に、或いは流体中の沈下の際に連続的に起き、図３に
示す位置は事例としてのみ見せるものである。例えば元
の容積に対して±５％の差異を伴う容積変化等の必須の
容積の多少の変化は可能である。少なくとも隔壁を装着
前にグリースで充満させ、次にノズル67によって充填を
完成させることは有益である。

レイズボウリング（raise boring），トンネル・ボー
リングヘッド用のカッタ／ディスク或いは立坑掘削（sh
aft sinking）との関係で本発明を実施することは可能
である。

本発明はその好適例に関連して説明されたが、具体的
に既述されていない追加、削除、変形並びに置換を、添
付の請求項に記載の発明の精神と範囲とから逸脱するこ
となく為し得ることは当業者の認めるところである。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ボーリングヘッドのためのカッタであっ
て、当該カッタ（10）が該ボーリングヘッドに取り付け
られたサドルに該カッタ（10）のシャフト（12）を介し
て回転可能に装着され、前記シャフト（12）と前記カッ
タの外側ローラ体（16）との間に軸受（18、20）が配設
され、それによって前記ローラ体（16）が前記シャフト
（12）に対して相対的に回転することを可能とさせ、前
記シャフト（12）と前記ローラ体（16）の間にシール
（33）が配設され、前記シャフトが該シャフトの外側表
面から該シャフト内へ内方へ延びる第１の穴（38）と、
該第１の軸穴から前記シャフトの包囲表面へ延びる第２
の穴（40）とを含み、前記カッタの内部に潤滑材を導入
するためにチャンネル（48、50、66）が配設され、前記
シャフト（12）が中心軸線（14）を有し、前記ローラ体
（16）が軸方向ロック手段（26）によって前記シャフト
（12）に対して軸方向にロックされているカッタにおい
て、自身と前記ローラ体（16）のための前記軸方向ロック手
段との間に設けられたスペーサ手段（42、44）を保持す
るための装置（70）と、潤滑材チャンネル（66）と、隔
壁（60）とが前記シャフト（12）内に前記中心軸線（1
4）と実質的に同心状に且つ潤滑材を収容するように設
けられており、前記装置（70）の内側の空間（76）が前
記スペーサ手段（42、44）を介して前記軸受（18、20）
と連通していることを特徴とするボーリングヘッドのた
めのカッタ。
【請求項２】前記装置（70）が略円筒管形状であり、前
記装置（70）の残部と比較して低減した直径を有してい
る中間部分（71）を具備していることを特徴とする、請
求項１に記載のカッタ。
【請求項３】前記装置（70）がその一端（75B）に孔（7
2）を介して前記空間（76）と連通している圧力逃がし
隔壁（60）を具備していることを特徴とする、請求項２
に記載のカッタ。
【請求項４】前記装置（70）、前記隔壁（60）、中空ワ
ッシャ（73）及び係留用リング（74）がこの順番で前記
第１の穴（38）に挿入され、前記隔壁が前記装置の一端
（75B）に対して当接し、前記装置内に特定距離だけ軸
方向に突出していることを特徴とする、請求項３に記載
のカッタ。
【請求項５】前記装置（70）が動きばめで前記第１の穴
（38）に装着されている、請求項１から請求項４のいず
れか一項に記載のカッタ。
【請求項６】ボーリングヘッドに取り付けられたサドル
にシャフト（12）を介して回転可能に装着されているカ
ッタ（10）に潤滑材を充填する方法において、前記シャフト（12）の軸方向に延びる第１の穴（38）に
充填プラグ（46）を挿入するステップと、潤滑材を前記充填プラグ（46）のチャンネル（49、51）
を通じて押込み、潤滑材が前記プラグの出口から排出し
て、軸受（18、20）が配設されている前記シャフト（1
2）とローラ体（16）との間に配設した軸受手段（28、3
0）に侵入するようにさせるステップと、前記充填プラグ（46）を前記第１の穴から除去して、前
記第１の穴を潤滑材が実質的に空の状態にするステップ
と、略円筒管形状の装置（70）と隔壁（60）とを連続して前
記第１の穴に設置し、両者を前記第１の穴内で軸方向に
ロックするステップと、前記第１の穴と連通する前記シャフト（12）内のチャン
ネル（66）にノズル（67）を挿入するステップと、潤滑材を前記略円筒管形状の装置（70）の内部空間（7
6）内に押し込むステップと、前記ノズルを除去して、前記チャンネルを封止するステ
ップと、を含んで成ることを特徴とするカッタに潤滑材を充填す
る方法。
【請求項７】潤滑材の充填が、先ず前記隔壁（60）の領
域において行われ、次いで、前記チャンネル（66）の外
側端部に向かう方向に連続的に行われ、前記ノズルが潤
滑材の略連続した充填の際にゆっくり除去されることを
特徴とする、請求項６に記載の方法。