JP3558715B2 - ローラーカッタ - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、カッタ本体と、これを回転自在に支持する軸部材とを有するローラーカッタに関する。
【0002】
【従来の技術】
ローラーカッタは、シールド掘削機等の先端に装着され、地山等の掘削を行う掘削工具の一種である。このローラーカッタの一例を図10および図11に示す。
【0003】
カッタ本体1は円筒状をなし、かつその外周には、図10に示すように、カッタ本体1と同軸をなす刃先部1aと谷部1bとがカッタ本体1の軸線に沿って交互に形成されている。また、刃先部1aの外周部には、複数の刃体穴1cが、刃先部1aの周方向に沿って一定間隔で形成され、かつこれらの刃体穴1cには、特殊合金からなる複数の刃体2が、その先端を刃先部1aの径方向外方に向けた状態で、図11に示すように、刃先部1aの周方向に沿って一定間隔で植設されている。
【0004】
カッタ本体1には軸部材3が同軸をなすように挿通され、カッタ本体1は、軸部材3とカッタ本体1との間に設けられたローラー4,5により、軸部材3に回転自在に支持されている。また、軸部材3とカッタ本体1との対向面のうち、特にローラー4,5に挟まれた部分には、円環状をなし、かつ円形の断面を有する流路6がカッタ本体1と同軸をなすよう形成されている。更に、軸部材3の軸線上にはその一端(図10中左方)から流路7が延設され、かつこの流路7は、軸部材3の径方向に沿って延設された流路8により流路6に連結されている。そして、これらの流路7,8,6を介して、ローラー4,5に潤滑油が供給される。
【0005】
また、軸部材3とカッタ本体1との間には、円環状をなすシール部9がカッタ本体1の両端部にてそれぞれ環装され、その結果、ローラー4,5と外部とは、これらシール部9により遮断されている。一方、符号10は、軸部材3をその両端にて支持する台座である。
【0006】
図12は、ローラーカッタの他の例を示すものである。このローラーカッタの場合、軸部材3の周囲には、円筒状をなすカッターコーン11が、軸部材3と同軸をなし、かつ軸部材3とカッターコーン11との間に設けられたローラー12,13により、軸部材3に回転自在に支持されている。更に、カッターコーン11には、円環状をなし、かつその外周面中央部に刃先部14aを有するディスクリング(リング)14が、それぞれカッターコーン11と同軸をなすよう単数個または複数個(図12では2個)環装されている。そして、これらカッターコーン11とディスクリング14とから、カッタ本体15が構成されている。
【0007】
また、軸部材3とカッターコーン11との間には、円環状をなすシール16がカッタ本体1の両端部にてそれぞれ環装され、その結果、ローラ12,13と外部とは、これらシール16により遮断されている。一方、軸部材3の軸線上にはその一端から流路17が延設され、この流路17からは更に流路18が軸部材3の径方向に沿ってシール16まで延設されている。そして、これらの流路17,18を介して、シール16およびローラー12,13に潤滑油が供給される。
【0008】
地山等の掘削を行う場合には、上記ローラーカッタを掘削機に取り付け、カッタ本体1,15の外周面を地山等に所定の推力で押圧接触させつつカッタ本体1,15を回転させる。すると、主に刃先部1aに植設された刃体2またはディスクリング14の外周面に形成された刃先部14aの回転力と前記推力との作用により、地山等が掘削される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般にローラーカッタによる地山等の掘削においては、その掘削特性から、カッタ本体1,15の外周面、特に刃先部1aまたは刃先部14aの外周が最も早く摩耗する。カッタ本体1,15の外周面が一定量以上摩耗するとローラーカッタの掘削力が低下して掘削速度が低下し、しかも、摩滅したカッタ本体1,15を用いて高い推力で引続き掘削を行うことは、掘削機に対してもオーバーロード等の悪影響をおよぼす。従って、カッタ本体1,15の外周面が一定量以上摩耗した場合には、速やかに掘削を停止してローラーカッタ全体を交換する必要がある。
【0010】
しかしながら、上記従来のローラーカッタの場合、ローラーカッタの交換時期(寿命)を掘削中に直接知ることが不可能なため、一定時間掘削を行った後掘削を停止し、カッタ本体1,15の摩滅状況を目視等により確認しながら掘削を行っていた。従って、掘削停止時間が相対的に増加し、掘削効率が低下するという問題があった。一方、カッタ本体1,15の摩滅状況の確認を怠ると、カッタ本体1,15が寿命を越えているにも係わらず高い推力で掘削を行ってしまい、その結果、掘削効率の低下や、掘削機に対する悪影響の発生等の問題が生じることがあった。
【0011】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、カッタ本体1,15の寿命を掘削中に直接知ることができ、最も適切な時期にローラーカッタの交換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。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明のローラカッタは、円筒状をなすカッタ本体と、このカッタ本体と同軸をなすよう挿通され、前記カッタ本体を回転自在に支持する軸部材とを有するローラーカッタにおいて、
特に、前記軸部材と前記カッタ本体との対向面に、環状をなす流路が前記カッタ本体と同軸をなすよう形成され、かつこの流路から径方向外方に向け細穴が延設され、この細穴の先端が、前記カッタ本体の外周面近傍にて閉鎖されるとともに、前記流路および前記細穴の内部が前記流路内に供給された流体により所定の圧力に加圧され、かつこの加圧された流体の圧力が、検知手段により検知されているものである。
【0013】
【作用】
本発明のローラーカッタにおいては、掘削に伴い、カッタ本体の外周部が細穴の先端位置まで摩耗すると、流路および前記細穴の内部に存在する流体がこの細穴の先端から噴出する。その結果、前記流路および前記細穴の内部における前記流体の圧力が低下するとともに、この圧力低下が検知手段により検知される。
【0014】
従って、前記細穴の先端の位置を、前記カッタ本体の交換が必要となるまで前記カッタ本体が摩耗した際における、前記細穴の径方向外方側の前記カッタ本体の外周面の位置と一致させておいた場合には、前記検知手段により前記流体の圧力低下が検知された時点で掘削を停止して前記ローラーカッタを交換することにより、前記ローラーカッタが最も適切な時期に交換される。
【0015】
【実施例】
以下、図面に基づき、本発明の実施例について更に詳しく説明する。なお、以下の図において、上記図10ないし図12と類似の構成を有する部分には、同一の符号を付してその説明を省略する。
【0016】
図1および図2は、本発明に係るローラーカッタの第一実施例を示すものである。軸部材3とカッタ本体1との対向面のうち、刃先部1aの径方向内方に位置する箇所には、周方向に沿って溝が設けられ、その結果、この箇所には、円環状をなす流路20がカッタ本体1と同軸をなすよう形成されている。また、シール20の両側は、軸部材3とカッタ本体1との間に環装された、円環状をなす一対のシール21により遮蔽されている。
【0017】
また、刃先部1aにはその周方向に沿って所定間隔で複数の刃体2が植設されているが、流路20からは、これらの刃体2のうちの一つに向け、カッタ本体1の径方向に沿って細穴22が延設されている。細穴22の先端は、刃体穴1cの底面に連通されて刃体2の基端面2aに向け開口し、その結果、流路20と刃体穴1cとは細穴22を介して連結され、かつ細穴22は、刃体2の基端面2aにより盲穴とされている。
【0018】
一方、軸部材3の軸線上にはその他端(図1中右方)から流路20の径方向内方まで流路23が延設され、かつこの流路23と流路20とは、軸部材3の径方向に沿って延設された流路24により連結されている。また、符号23で示す流路は、軸部材3の他端側にて、台座10を介して軸部材3の径方向外方から延びる流路25の一端に連結されている。この流路25の他端は更に図示しない油圧源に連結され、その結果、流路25,23,24,20、および細穴22内には、この油圧源から供給された流体たる油剤が所定の圧力で充填されている。また、この油剤の圧力は、図示しない圧力センサ(検知手段)により常時検知されている。
【0019】
更に、軸部材3の軸線上にはその一端(図1中左方)から流路26が延設され、かつこの流路26は、軸部材3の径方向に沿って延設された流路27によりローラー4に連結されている。これらの流路26,27は、ローラー4に潤滑油を供給するためのものである。
【0020】
上記構成を有するローラーカッタにおいては、掘削に伴い刃体2がその基端面2a、すなわち細穴22の先端位置まで摩耗するか、または刃体2が刃体穴1cから脱落すると、細穴22の先端が開放され、細穴22内に充填された油剤が細穴22の先端から噴出する。その結果、流路20,23,25,24、および細穴22の内部における油剤の圧力が低下するとともに、この圧力低下が圧力センサにより検知される。
【0021】
従って、流路20,23,25,24、および細穴22の内部における油剤の圧力を圧力センサを用いて常時監視し、油剤の圧力低下が検知された時点で掘削を停止してローラーカッタを交換すれば、刃体2がその基端面2aまで摩耗するか、または刃体2が刃体穴1cから脱落した時、すなわちローラーカッタが寿命となった時にローラーカッタが交換されることになる。
【0022】
このように、本実施例のローラーカッタにおいては、掘削を停止してカッタ本体1の摩滅状況を目視等により確認せずとも、最も適切な時期にローラーカッタを交換することが可能となる。その結果、掘削停止時間が最小で済み、掘削効率が向上する。しかも、ローラーカッタが寿命を越えているにも係わらず高い推力で掘削を行うことがないため、掘削効率の低下や、掘削機に対するオーバーロード等の悪影響も防止される。
【0023】
ところで、ローラーカッタの種類等によっては、刃体2がその基端面2aまで摩耗するか、刃体2が刃体穴1cから脱落した時にローラーカッタを交換したのでは、カッタ本体1が摩滅し過ぎ、既に寿命を越えてしまっている場合がある。このような場合には、カッタ本体1の摩滅をより早期に検知し、より適正な時期に、ローラーカッタを交換しなければならない。
【0024】
図3および図4は、いずれも上記のような場合を想定したもので、図3では、細穴22と連通する刃体穴1cに植設された刃体2の基端面2aに、細穴22の先端に臨む位置から径方向外方に向け盲穴2bが延設されている。すなわち、この刃体2の場合、刃体2が盲穴2bの先端位置まで摩耗すると、細穴22の先端が開放され、細穴22内に充填された油剤が盲穴2bの先端から噴出する。その結果、刃体2がその基端面2aまで摩耗するか、刃体2が刃体穴1cから脱落する以前に、ローラーカッタの交換時期を知ることができる。
【0025】
一方、図4では、細穴22と連通する刃体穴1cの深さD1が、他の(細穴22と連通しない)刃体穴1cの深さD2より浅く設定され、かつ細穴22と連通する刃体穴1cには、通常の刃体2よりも短い刃体2cが植設される。刃体2cは通常の刃体2よりも早期にその基端面まで摩耗するか、あるいは刃本穴1cから脱落するので、それに伴いローラーカッタの交換時期を知ることができる。
【0026】
すなわち、上記図3および図4の例において、盲穴2bの長さまたは細穴22と連通する刃体穴1cの深さD1を適宜設定することにより、上記第一実施例におけるローラーカッタの交換時期を、より早く、かつそのローラカッタに適正な時期に検知することが可能となる。
【0027】
一方、細穴22と連通する刃体穴1cと刃体2との嵌合精度等によっては、刃体2と刃体穴1cとの間から、油剤が漏洩する恐れがある。図5および図6はそのような場合を想定したもので、いずれも刃体穴1cと刃体2との間を、少なくとも細穴2の開口部位を除きシール手段で封鎖することにより、シール手段から外側への油剤の漏洩を防止している。
【0028】
例えば、図5は刃体穴1cの底面に刃体穴1cと同軸をなす環状溝1dを設け、この溝内にシール手段として環状をなすO−リング40を設置したもので、刃体穴1cに刃体2を植設すると、O−リング40の上端と刃体2の基端面2aとが接触し、その結果、刃体穴1cと刃体2との間が封鎖される。
【0029】
また、図6は刃体穴1cの底面に、シール手段として、環状をなし、かつ断面角状をなす角リング41を刃体穴1cと同軸をなすよう載置したもので、刃体穴1cへの刃体2の植設に伴い刃体穴1cの底面と刃体2の基端面2aとの間に挟まれた角リング41により、刃体穴1cと刃体2との間が封鎖される。
【0030】
更に、シール手段としては、上記O−リング40、角リング41の他、ガスケット性を有する接着剤またはロー付け等も使用可能である。すなわち、これら接着剤またはロー付け等により刃体穴1cと刃体2とを固定することも、油剤の漏洩防止には有効である。このうち、接着剤を使用する場合には、刃体穴1cの内周面と刃体2の外周面の双方に前記接着剤を塗布した状態で、刃体穴1cに刃体2を圧入する。また、ロー付けを使用する場合には、刃体穴1cに刃体2を圧入後、両者間をロー付けにて固定する。なお、これら数種の方法を併用することにより、刃体穴1cと刃体2間の気密性を高め、油剤の漏洩をより確実に防止することも可能である。
【0031】
図7および図8は、本発明の第二実施例を示すものである。本実施例の場合、細穴22は流路20から径方向外方に延設され、隣接する刃体2の間にて刃先部1aの最外周端に開口している。また、細穴22には閉鎖部材28が挿入され、その結果、細穴22は、その先端が刃先部1aの外周部近傍にて閉鎖された盲穴となっている。ここで、細穴22の先端の位置は、刃先部1aが摩耗し、ローラーカッタが寿命となった際における、刃先部1aの最外周端の位置と一致している。
【0032】
上記構成を有するローラーカッタにおいては、掘削に伴う刃先部1aの摩耗に伴い閉鎖部材28が細穴22の先端位置まで摩耗すると、細穴22内に充填された油剤が細穴22の先端から噴出する。その結果、流路20を介して細穴22に至る油剤の経路内における油剤の圧力が低下し、この圧力低下が、圧力センサにより検知される。
【0033】
従って、本実施例においても、前記経路内における油剤の圧力を圧力センサを用いて常時監視し、圧力低下が検知された時点で掘削を停止してローラーカッタを交換すれば、ローラーカッタが寿命となると同時にローラーカッタ本体を交換することができる。よって、上記第一実施例と同様の効果が得られる。
【0034】
図9は、本発明の第三実施例を示すものである。本実施例の場合、軸部材3の軸線上にはその他端(図9中右方)から流路29が延設され、この流路29の先端からは、流路30が、軸部材3の径方向に沿って延設されている。流路30の先端は、軸部材3とカッターコーン11との対向面のうち、特にローラー12,に挟まれた部分に開口するとともに、カッターコーン11内には、流路31が、前記対向面にて流路30の先端に接続可能となるよう、径方向に沿って延設されている。
【0035】
更に、流路31にはカッターコーン11内にその軸線に沿って延設された流路32が連結され、かつ流路32からは、刃先部14aの最外周端に向け、その径方向に沿って細穴33が延設されている。また、細穴33には閉鎖部材34が挿入され、その結果、細穴33は、その先端が刃先部14aの外周部近傍にて閉鎖された盲穴となっている。
【0036】
一方、符号29で示す流路は、軸部材3の他端側にて、台座10を介して軸部材3の径方向外方から延びる流路35の一端に連結されている。この流路35の他端は更に図示しない油圧源に連結され、その結果、流路35,29,30,31,32、および細穴33の内部には、この油圧源から供給された流体たる油剤が所定の圧力で充填されている。また、この油剤の圧力は、図示しない圧力センサ(検知手段)により常時検知されている。
【0037】
上記構成を有するローラーカッタにおいても、掘削に伴う刃先部14aの摩耗に伴い閉鎖部材34が細穴33の先端位置まで摩耗すると、細穴33内に充填された油剤が細穴33の先端から噴出する。その結果、流路35から細穴33に至る油剤の経路内における油剤の圧力が低下し、この圧力低下が、圧力センサにより検知される。
【0038】
従って、本実施例においても、前記経路内における油剤の圧力を圧力センサを用いて常時監視し、油剤の圧力低下が検知された時点で掘削を停止してローラーカッタを交換すれば、ローラーカッタが寿命となると同時にローラーカッタ本体を交換することができる。よって、上記第一実施例と同様の効果が得られる。
【0039】
なお、上記の各実施例において、カッタ本体1,15の摩滅に伴い細穴22,33の先端から噴出した油剤は、掘削の結果排出される土砂中に混入する。従って、流路25,35から細穴22,33に至る経路の内部に予め着色された油剤を充填しておけば、圧力センサにおける油剤の圧力低下とともに、着色された油剤の混入に伴う土砂の色調の変化からも、ローラーカッタの交換時期を知ることができる。
【0040】
また、上記の各実施例においては、流路25,35から細穴22,33に至る経路の内部に充填する流体として油圧源から供給された油剤を用いたが、油圧源の代わりに空気供給源を設け、流体としてこの空気供給源から供給された空気を用いてもよい。この場合、ローラーカッタの寿命は、流路25,35から細穴22,33に至る経路の内部に充填された空気の圧力低下を圧力センサで検知することにより把握できる。
【0041】
また、流路25,35から細穴22,33に至る経路の内部に充填された流体の圧力を圧力センサにより監視する場合には、目視による監視の他、監視を自動化し、圧力低下をブザーやランプにより知らせる方法、あるいは監視と圧力低下の検知との双方を自動化し、圧力低下を自動的に検知して掘削を停止する方法等、あらゆる公知の方法が使用可能である。
【0042】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明のローラーカッタにおいては、ローラーカッタの寿命を掘削中に直接知り、最も適切な時期にローラーカッタを交換することができる。従って、掘削停止時間が最小で済み、掘削効率が向上する一方、掘削機に対するオーバーロード等の悪影響も防止される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るローラーカッタの第一実施例を示すローラーカッタのI−I線に沿った断面図である。
【図2】本発明に係るローラーカッタの第一実施例を示すローラーカッタの矢印IIに沿った矢視図である。
【図3】本発明の第一実施例に係るローラーカッタにおける、ローラーカッタの交換時期の検知タイミングを適正化するための改良の例を示す図である。
【図4】本発明の第一実施例に係るローラーカッタにおける、ローラーカッタの交換時期の検知タイミングを適正化するための改良の例を示す図である。
【図5】本発明の第一実施例に係るローラーカッタにおける、刃体と刃体穴との間からの油剤の漏洩を防止するための改良の例を示す図である。
【図6】本発明の第一実施例に係るローラーカッタにおける、刃体と刃体穴との間からの油剤の漏洩を防止するための改良の例を示す図である。
【図7】本発明に係るローラーカッタの第二実施例を示すローラーカッタの刃先部周辺のVII−VII線に沿った断面図である。
【図8】本発明に係るローラーカッタの第二実施例を示すローラーカッタの刃先部周辺の矢印VIIIに沿った矢視図である。
【図9】本発明に係るローラーカッタの第三実施例を示すローラーカッタの断面図である。
【図10】ローラーカッタの一般的構造を示すローラーカッタのX−X線に沿った断面図である。
【図11】ローラーカッタの一般的構造を示すローラーカッタの矢印XIに沿った矢視図である。
【図12】ローラーカッタの一般的構造を示すローラーカッタの断面図である。
【符号の説明】
1,15 カッタ本体
1a,14a 刃先部
1b 谷部
1c 刃体穴
1d 環状溝
2,2c 刃体
2a 刃体の基端面
2b 盲穴
3 軸部材
4,5,12,13 ローラー
6,7,8,17,18,20,23,24,25,26,27,29,30,31,32,35 流路
9 シール部
10 台座
11 カッターコーン
14 ディスクリング
16,21 シール
22,33 細穴
28,34 閉鎖部材
40 O−リング(シール手段)
41 角リング(シール手段)
D1,D2 刃体穴の深さ
Claims (11)
- 円筒状をなすカッタ本体と、このカッタ本体に同軸をなすよう挿通され、前記カッタ本体を回転自在に支持する軸部材とを有するローラーカッタにおいて、
前記軸部材と前記カッタ本体との対向面に、環状をなす流路が前記カッタ本体と同軸をなすよう形成され、かつこの流路から径方向外方に向け細穴が延設され、この細穴の先端が、前記カッタ本体の外周面近傍にて閉鎖されるとともに、前記流路および前記細穴の内部が前記流路内に供給された流体により所定の圧力に加圧され、かつこの加圧された流体の圧力が、検知手段により検知されていることを特徴とするローラーカッタ。 - 前記カッタ本体の外周面に、前記カッタ本体と同軸をなす刃先部と谷部とが前記カッタ本体の軸線に沿って交互に形成され、かつ前記細穴が、前記刃先部の径方向内方に向け少なくとも一箇所延設されていることを特徴とする請求項1記載のローラーカッタ。
- 前記刃先部の外周部に、複数の刃体穴が、前記刃先部の周方向に沿って所定間隔で形成され、かつ前記刃体穴には、刃体がその先端を前記刃先部の径方向外方に向けてそれぞれ植設されるとともに、前記細穴が、前記複数の刃体穴のうち少なくとも一箇所の底面に連通されていることを特徴とする請求項2記載のローラーカッタ。
- 前記細穴と連通する刃体穴に植設された刃体に、その基端面の前記細穴の先端に臨む位置から径方向外方に向け盲穴が延設されていることを特徴とする請求項3記載のローラーカッタ。
- 前記細穴と連通する刃体穴の深さが、前記細穴と連通しない刃体穴の深さより浅いことを特徴とする請求項3記載のローラーカッタ。
- 前記細穴と連通する刃体穴と、この刃体穴に植設された刃体との間が、少なくとも前記細穴の開口部位を除きシール手段で封鎖されていることを特徴とする請求項3ないし5のいずれかに記載のローラーカッタ。
- 前記刃先部の外周部に、複数の刃体が前記刃先部の周方向に沿って所定間隔で植設され、かつ前記細穴が、隣接する前記刃体間に向け少なくとも一箇所延設されていることを特徴とする請求項2記載のローラーカッタ。
- 前記刃先部が、前記カッタ本体と同軸をなすよう前記カッタ本体に環装された円環状のリングとされ、かつ前記細穴が、前記リング内に向け少なくとも一箇所延設されていることを特徴とする請求項2記載のローラーカッタ。
- 前記流路および前記細穴の内部が油剤により加圧されていることを特徴とする請求項1ないし8のいずれかに記載のローラーカッタ。
- 前記油剤が着色されていることを特徴とする請求項9記載のローラーカッタ。
- 前記流路および前記細穴の内部が気体により加圧されていることを特徴とする請求項1ないし8のいずれかに記載のローラーカッタ。
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CN102587927A (zh) * | 2012-03-14 | 2012-07-18 | 中交天和机械设备制造有限公司 | 多刃边盘型滚刀 |
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JPH084481A (ja) | 1996-01-09 |
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