JP3764147B2

JP3764147B2 - Rotary drilling head

Info

Publication number: JP3764147B2
Application number: JP2003053509A
Authority: JP
Inventors: 靖幸臼井; 肇長政; 嘉治片倉; 芳昭川崎; 隆史佐藤; 洋司石井; 功如三井; 克史梅田; 芳昭跡部; 直哉佐藤; 修金野; 康雅鈴木; 正則吉野
Original assignee: Nishimatsu Construction Co Ltd
Current assignee: Nishimatsu Construction Co Ltd
Priority date: 2003-02-28
Filing date: 2003-02-28
Publication date: 2006-04-05
Anticipated expiration: 2023-02-28
Also published as: JP2004263396A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネル切羽面における岩盤等を掘削する掘削機の先端に備えられる回転掘削ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えばトンネルにおける掘削工事等では、トンネル切羽面における岩盤等を掘削する自由断面掘削機を使用している。この自由断面掘削機は、一般に、回転させながら切羽面の岩盤等に当接させて岩盤を掘削する回転掘削ヘッド（カッターヘッド）と、この回転掘削ヘッドを回転させる回転装置等を備えている。
【０００３】
回転掘削ヘッドとしては、先端に円錐台形を有する断面六角形の回転可能な回転ドラム（ヘッド本体）と、回転ドラムの先端部の中心から外周面の基端部まで螺旋状配列して突設した多数のラウンド型ピックとを備えている。各ピックは、先端にチップが埋設された円錐台形のピック本体と回転軸部とを有し、その回転軸部が、回転ドラムの外周面に設けられたピックボックス内に挿通されることによって回転ドラムに固着されている（例えば、特許文献１にも記載されている）。そして、ピックを地盤に圧接させつつ回転させることにより、ピックが地盤に食い込み、掘削が行われる。
また、例えば、図６(a)、(b)に示すように、回転ドラム１０１の外周面には、螺旋状に配置されたピック１０２，…及びピックボックス１０３，…に沿って、前記外周面から突出するように多数の扇形状の摩耗防止板１０４，…が所定間隔に固着されている。なお、互いに周方向に沿って隣接する摩耗防止板１０４、１０４によって形成される隙間１０４aには、ピックボックス１０３と回転ドラム１０１とが接合する接合部分が位置している。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−３４８９００号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記摩耗防止板は回転ドラムの外周面から突出し、ピックボックスの下端部のみを覆うようにピックボックスに溶接されている。そのため、摩耗防止板によって覆われている部分は、その摩耗が防止されるが、摩耗防止板によって覆われていない部分、例えば、ピックボックスの上端部は摩耗し易い。特に、回転ドラムに設けられた多数のピックのうち、回転ドラムの先端部分近傍に設けられたピックボックスの上端部は、地盤に圧接されて地盤に食い込むため、最も摩耗し易かった。また、このようにピックボックスが摩耗することにより交換頻度が高くなるので、これらの観点からもピックボックスの摩耗の低減が要望されている。
さらに、回転ドラムの先端部近傍において、互いに周方向に隣接する摩耗防止板同士の間に形成される隙間には、掘削した土砂（以下、ずりと言う）が積もり易く、ピックを交換する際にその交換に時間がかかる。その結果、掘削時間の遅延を招くことがあった。
【０００６】
本発明は、ピックボックスの摩耗を低減することによって、交換頻度を低くすることができ、しかも交換時間の短縮化により掘削時間の短縮化を実現することのできる回転掘削ヘッドを提供することを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、例えば、図２〜図４に示すように、先端に円錐台形部を有し回転可能な回転ドラム１１と、該回転ドラム１１の外周面上で回転ドラム１１の先端部から周方向に沿って螺旋状に配列された多数のピック１３Ａ〜１３Ｄ，…と、前記回転ドラム１１の外周面上から突出して設けられて前記ピック１３Ａ〜１３Ｄの上端部（ピック本体１３b及びチップ１３c）が突出するようにピック１３Ａ〜１３Ｄを内部に抱持する多数のピックボックス１２，…と、前記回転ドラム１１の外周面から突出するとともに前記ピックボックス１２の外周面のうち、前記回転ドラムの回転軸中心から離れた位置で周縁側を臨む面に設けられた摩耗防止板１４Ａ〜１４Ｂ，…とを備えた回転掘削ヘッド１０であって、
前記摩耗防止板１４Ａ、１４Ｂのうちの、前記回転ドラム１１の先端部近傍に位置する摩耗防止板１４Ａは、その上端部が、前記ピックボックス１２の上端部にほぼ沿っており、前記ピック１３Ａ、１３Ｂの上端部１３b、１３cが前記摩耗防止板１４Ａの上端部から突出し、かつ、互いに周方向に沿って隣接するピックボックス１２、１２同士の間で下に凸となる下側凹部１４aと、前記ピックボックス１２の上端部で上に凸となる上側凸部１４bとを有しており、
前記下側凹部１４aと前記上側凸部１４bとが連続した波形状に形成されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項１の発明によれば、摩耗防止板のうちの、回転ドラムの先端部近傍に位置する摩耗防止板は、その上端部が、ピックボックスの上端部にほぼ沿っており、ピックの上端部が摩耗防止板から突出しているので、ピックの上端部以外が摩耗防止板によって覆われることになる。そのため、特に掘削時に摩耗しやすい回転ドラムの先端部近傍のピックボックスの摩耗を低減することができる。よって、摩耗によるピックボックスの交換頻度も低くなり、コスト削減を図ることができる。
また、ピックの上端部は摩耗防止板の上端部から突出しているので、このピックの上端部が切羽面に対して確実に当たり、掘削効率に優れる。
【００１０】
また、回転ドラムの先端部近傍に位置する摩耗防止板は、下側凹部と上側凸部とを有し、これら下側凹部と上側凸部とが連続した波形状に形成されているので、従来のように摩耗防止板が所定間隔に配置されていないことから、摩耗防止板同士の間に形成される隙間にずりが積もることがない。したがって、ピックを交換する際にその交換時間を短縮することができ、このことから掘削時間の短縮にもつながる。
【００１１】
請求項２の発明は、例えば、図４(a)、(b)に示すように、請求項１に記載の回転掘削ヘッド１０において、
前記摩耗防止板１４Ａの上端部に硬化肉盛り層１５が形成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明によれば、摩耗防止板の上端部に硬化肉盛り層が形成されているので、硬化肉盛り層によって摩耗防止板の上端部が覆われ、摩耗防止板の摩耗を低減することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施の形態の回転掘削ヘッドが備えられた掘削機の概略側面図、図２は、回転ドラムにおけるピック及びピックボックスの配置を示す正面図、図３は、図２における側面図、図４は、回転ドラムにおける周方向に互いに隣接する第１及び第２のピックと第１の摩耗防止板との配置を示しており、(a)は側断面図、(b)は上断面図、図５は、回転ドラムにおける周方向に互いに隣接する第３及び第４のピックと第２の摩耗防止板との配置を示しており、(a)は側断面図、(b)は上断面図である。
【００１４】
本発明の回転掘削ヘッドは、例えば、自由断面掘削機に備えられ、トンネル掘削工事等においてトンネルの切羽面の岩盤等を掘削するものである。
まず、本発明に好適に用いられる掘削機について概略的に説明する。図１に示すように、掘削機１は、走行装置２の上部に旋回装置３が設けられており、該旋回装置３により掘削機本体４が旋回可能とされている。掘削機本体４の前部には、ブーム５が設けられており、上下方向及び左右方向に回動自在となっている。そして、ブーム５の先端に本発明の回転掘削ヘッド１０がヘッド支持部６によって支持されている。
【００１５】
ヘッド支持部６内には、図示しない油圧モータ、減速機、回転軸、回転掘削ヘッド１０と回転軸とを連結する連結部等を備えている。そして、油圧モータが駆動すると、減速機により調整されたトルクが回転軸に与えられ、これにより回転軸と連結した連結部を介して回転掘削ヘッド１０が、ブーム５の中心軸の延長線上で回転するようになっている。
したがって、掘削作業は、回転掘削ヘッド１０を掘削機本体４の水平旋回と、ブーム５の上下の回動と、ブーム５の伸縮との組み合わせにより移動させ、回転する回転掘削ヘッド１０を掘削箇所の切羽面に押し当てることで行われる。
【００１６】
以下、本発明の回転掘削ヘッド１０について詳細に説明する。
図２〜図５に示すように、回転掘削ヘッド１０は、回転ドラム１１、ピックボックス１２，…、ピック１３Ａ〜１３Ｄ，…、摩耗防止板１４Ａ〜１４Ｂ，…等を備えている（なお、図２では摩耗防止板１４Ｂ、図３では摩耗防止板１４Ａ、１４Ｂを図面の関係上省略している）。
【００１７】
回転ドラム１１は、図２及び図３に示すように、先端に円錐台形部を有しており、側断面視六角形状である。すなわち、切羽面に当接する先端面１１aと、該先端面１１aに連続して設けられて先端面１１aに対して外側に傾斜して設けられたテーパー面１１bと、該テーパ面１１bに連続して設けられて前記先端面１１bに対して垂直な面１１cとを有している。また、回転ドラム１１は、その先端を中心に軸回りに回転可能となっている。
回転ドラム１１の外周面上には、回転ドラム１１の先端部の中心から外側に向かって周方向に沿って螺旋状に多数のピック１３Ａ〜１３Ｄ，…及び各ピック１３Ａ〜１３Ｄ，…を内部に抱持する多数のピックボックス１２，…が配列されている。この螺旋状配列は、互いに対称に２列設けられている（なお、図３では、ピック１３Ａ〜１３Ｄ，…及びピックボックス１２，…の一部のみを図示している）。
【００１８】
ピックボックス１２は回転ドラム１１の外周面から突出して設けられ、外周面に対して所定の角度で傾斜するように溶接されている。また、ピックボックス１２の中央部分には、後述するピック１３の回転軸部１３aが挿通される挿通孔１２aが形成されている。
【００１９】
ピック１３Ａ〜１３Ｄは、図４及び図５に示すように、いわゆるラウンド型ピックであり、ピックボックス１２の挿通孔１２aに挿通される円筒状の回転軸部１３aと、この回転軸部１３aの上端部に一体に設けられ、拡径した円錐台形状のピック本体１３bと、ピック本体１３bの先端部に埋設されたチップ１３cと、回転軸部１３aの下端部に嵌着されたストッパリング１３dとを備えている。また、ピック１３Ａ〜１３Ｄは、回転軸部１３aを軸として軸回りに回転自在とされている。
そして、回転軸部１３aがピックボックス１２の挿通孔１２aに挿通され、ピックボックス１２の上端部からピック本体１３bが上側に突出しており、回転軸部１３aのうちの挿通孔１２aから下側に突出した部分にストッパリング１３d嵌着され、これによってピック１３Ａ〜１３Ｄがピックボックス１２の内部に脱着可能に抱持されている。
【００２０】
また、図２及び図３に示すように、ピック１３Ａ〜１３Ｄの先端部は、回転ドラム１１の先端部近傍に設けられたピック（後述する第１のピック１３Ａ）から周方向に沿って外側に順に設けられるピック（後述する第２〜第４のピック１３Ｂ〜１３Ｄ）にしたがって、回転ドラム１１の先端部の中心から周方向に沿ってそれぞれ外側を向いている。
したがって、図３に示すように、回転ドラム１１の先端部近傍、すなわち、先端面１１aに配置されるピック（以下、第１のピック１３Ａと言う）は、そのチップ１３bの中心が回転ドラム１１の軸方向Ｘと略平行な方向を向いている。
また、先端面１１aとテーパー面１１bとの間の円弧部分に配置されるピック（以下、第２のピック１３Ｂと言う）、テーパー面１１bに配置されるピック（以下、第３のピック１３Ｃと言う）、垂直な面１１cに配置されるピック（以下、第４のピック１３Ｄと言う）へと周方向に沿って外側に配置されるピックにしたがって、そのチップ１３bの中心が回転ドラム１１の軸方向Ｘに対してそれぞれ徐々に外側を向くように、軸方向Ｘと各ピックの回転軸方向とのなす角度が大きくなっている。
【００２１】
なお、ピック１３Ａ〜１３Ｄとしてはラウンド型に限らず、平型を使用しても良く、その場合はピックボックス１２も平型ピック用とする。
【００２２】
摩耗防止板１４Ａ〜１４Ｂ，…は、回転ドラム１１の外周面から上方に突出するとともにピックボックス１２の外周面のうち、回転ドラム１１の回転軸中心から離れた位置で周縁側を臨む面に周方向に沿って設けられており、回転ドラム１１の外周面及びピックボックス１２に溶接されている。
【００２３】
図４(a)、(b)に示すように、摩耗防止板１４Ａ、１４Ｂのうちの、第１及び第２のピック１３Ａ、１３Ｂが挿通されるピックボックス１２の外周面に設けられる摩耗防止板（以下、第１の摩耗防止板１４Ａと言う）は、その上端部が、回転ドラム１１に対して傾斜して設けられたピックボックス１２の上端部にほぼ沿っている。
また、第１の摩耗防止板１４Ａは、互いに周方向に沿って隣接するピック１３Ａ、１３Ａ（あるいは１３Ｂ、１３Ｂ）同士の間で（回転ドラム１１側に向けて）下に凸となる下側凹部１４aと、回転ドラム１１の外周面に対して傾斜して設けられたピックボックス１２の上端部で上に凸となる上側凸部１４bとを有している。そして、これら下側凹部１４aと上側凸部１４bとが連続した波形状に形成されている。
【００２４】
下側凹部１４aは、回転ドラム１１の外周面からピック本体１３bの基端部（ピック本体１３bとピックボックス１２との境界部分）のうちの最下端部よりも若干高い位置にある。
上側凸部１４bは、回転ドラム１１の外周面からピック本体１３bの基端部のうちの最上端部と略等しい位置にある。
そのため、下側凹部１４aと上側凸部１４bとからなる傾斜面から第１及び第２のピック１３Ａ、１３Ｂの上端部（ピック本体１３b及びチップ１３c）のみが突出するようになっている。したがって、第１及び第２のピック１３Ａ、１３Ｂのうちの、ピック本体１３b及びチップ１３c以外の部分や、ピックボックス１２は、第１の摩耗防止板１４Ａによって覆われた状態となっている。
【００２５】
また、図５(a)、(b)に示すように、摩耗防止板１４Ａ、１４Ｂのうちの、第３及び第４のピック１３Ｃ、１３Ｄが挿通されるピックボックス１２の外周面に設けられる摩耗防止板（以下、第２の摩耗防止板１４Ｂと言う）は、従来と同様に回転ドラム１１の外周面に沿った扇形状であって、所定間隔に回転ドラム１１の外周面上に突出して設けられている。そして、周方向に隣接する摩耗防止板１４Ｂ、１４Ｂ同士の間に形成される隙間１４cに、ピックボックス１２と回転ドラム１１との接合部分が位置している。
また、第２の摩耗防止板１４Ｂは、第１の摩耗防止板１４Ｂの下側凹部１４aと略等しい高さである。そのため、第２の摩耗防止板１４Ｂの上端部からピックボックス１２の一部や第３及び第４のピック１３Ｃ、１３Ｄの上端部であるピック本体１３bやチップ１３cが突出するようになっている。
【００２６】
また、第１の摩耗防止板１４Ａ及び第２の摩耗防止板１４Ｂは、圧延鋼材又は高張力鋼板により形成されている。
第１の摩耗防止板１４Ａの上端部には、摩耗防止板１４Ａの波形状に沿って耐摩耗性の高い溶接棒からなる硬化肉盛り層１５が形成されている。
第２の摩耗防止板１４Ｂの上端部にも同様に、硬化肉盛り層１５が形成されている。
【００２７】
次に、上述した構成をなす回転掘削ヘッド１０の動作について掘削機１の動作とともに説明する。
まず、掘削機１を走行装置２によりトンネルの切羽面まで移動させて、回転掘削ヘッド１０の軸方向が水平方向になるようにブーム５を動作させる。
次に、ブーム５内の油圧モータを駆動させて、回転軸に減速機により調整されたトルクを与える。これによって回転軸及び連結部を介して回転掘削ヘッド１０がその軸回りに回転する。
そして、ブーム５を先方へ伸長させるか掘削機１を前進させて回転掘削ヘッド１０を切羽面に当接させる。すると、回転掘削ヘッド１０のピック１３Ａ〜１３Ｄ，…がその回転軸１３a，…を中心に回転することによって、先端のチップ１３b，…が切羽面の岩盤に対してそれぞれ垂直に当たって食い込み、圧接して掘削が行われる。
【００２８】
以上、本発明の実施の形態の回転掘削ヘッド１０によれば、回転ドラム１１の先端部近傍に位置する第１の摩耗防止板１４Ａは、その上端部が、ピックボックス１２の上端部にほぼ沿っており、第１、第２のピック１３Ａ、１３Ｂのピック本体１３b及びチップ１３cが摩耗防止板１４Ａから突出しているので、ピック本体１３b及びチップ１３c以外が摩耗防止板１４Ａによって覆われることになる。そのため、特に掘削時に摩耗しやすい回転ドラム１１の先端部近傍のピックボックス１２の摩耗を低減することができる。よって、ピックボックス１２の交換頻度も低くなり、コスト削減を図ることができる。また、チップ１３cが切羽面に対して確実に当たり、掘削効率に優れる。
【００２９】
第１の摩耗防止板１４Ａは、下側凹部１３aと上側凸部１３bとを有し、連続した波形状に形成されているので、ずりが積もりにくい。したがって、ピック１３Ａ、１３Ｂの交換時間を短縮することができ、このことから掘削時間の短縮にもつながる。
第１及び第２の摩耗防止板１４Ａ、１４Ｂの表面に硬化肉盛り層１５が形成されているので、摩耗防止板１４Ａ、１４Ｂの摩耗を低減することができる。
【００３０】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施の形態における回転掘削ヘッド１０は、油圧モータで回転駆動するとしたが、電動モータで回転駆動するように構成しても良い。
【００３１】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、ピックの上端部以外が摩耗防止板によって覆われることになり、特に掘削時に摩耗しやすい回転ドラムの先端部近傍のピックボックスの摩耗を低減することができる。よって、摩耗によるピックボックスの交換頻度も低くなり、コスト削減を図ることができる。
また、ピックの上端部が切羽面に対して確実に当たるため、掘削効率に優れる。
【００３２】
また、従来のように摩耗防止板同士の間に形成される隙間にずりが積もることがなく、
ピックを交換する際にその交換時間を短縮することができ、このことから掘削時間の短縮にもつながる。
【００３３】
請求項２の発明によれば、請求項１と同様の効果を得ることができるのは勿論のこと、硬化肉盛り層によって摩耗防止板の上端部が覆われ、摩耗防止板の摩耗を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示すためのもので、掘削機の概略側面図である。
【図２】同、回転ドラムにおけるピック及びピックボックスの配置を示す正面図である。
【図３】同、回転ドラムにおけるピック及びピックボックスの配置を示す側面図である。
【図４】同、回転ドラムの先端部近傍における周方向に互いに隣接するピック、ピックボックス及び摩耗防止板の配置を示しており、(a)は側断面図、(b)は上断面図である。
【図５】同、回転ドラムの先端部近傍以外における周方向に互いに隣接するピック、ピックボックス及び摩耗防止板の配置を示しており、(a)は側断面図、(b)は上断面図である。
【図６】従来例を示すためのもので、回転ドラムにおける周方向に互いに隣接するピック、ピックボックス及び摩耗防止板の配置を示しており、(a)は側断面図、(b)は上断面図である。
【符号の説明】
１０回転掘削ヘッド
１１回転ドラム
１２ピックボックス
１３Ａ第１のピック（ピック）
１３Ｂ第２のピック（ピック）
１３Ｃ第３のピック（ピック）
１３Ｄ第４のピック（ピック）
１３b ピック本体（ピックの上端部）
１３c チップ（ピックの上端部）
１４Ａ第１の摩耗防止板（摩耗防止板）
１４Ｂ第２の摩耗防止板（摩耗防止板）
１４a 下側凹部
１４b 上側凸部
１５硬化肉盛り層[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a rotary excavation head provided at the tip of an excavator for excavating a rock or the like on a face of a tunnel.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, for example, in excavation work in a tunnel, a free cross-section excavator that excavates rock in the face of the tunnel is used. This free-section excavator generally includes a rotary excavation head (cutter head) that excavates the rock by abutting against the rock surface or the like of the face while rotating, and a rotating device that rotates the rotary excavation head.
[0003]
As the rotary excavation head, a rotatable rotating drum (head main body) having a truncated cone shape at the tip and a rotatable drum (head main body) and a spiral arrangement from the center of the tip of the rotating drum to the base end of the outer peripheral surface are provided. It has a lot of round picks. Each pick has a frustoconical pick body with a tip embedded in the tip and a rotating shaft, and the rotating shaft is rotated by being inserted into a pick box provided on the outer peripheral surface of the rotating drum. It is fixed to the drum (for example, also described in Patent Document 1). Then, when the pick is rotated while being pressed against the ground, the pick bites into the ground and excavation is performed.
Further, for example, as shown in FIGS. 6A and 6B, the outer peripheral surface of the rotating drum 101 is arranged on the outer peripheral surface along picks 102,... And pick boxes 103,. A large number of fan-shaped wear prevention plates 104,... Note that a joint portion where the pick box 103 and the rotary drum 101 are joined is located in the gap 104a formed by the wear prevention plates 104 and 104 adjacent to each other in the circumferential direction.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-348900
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the wear preventing plate protrudes from the outer peripheral surface of the rotating drum and is welded to the pick box so as to cover only the lower end portion of the pick box. Therefore, although the portion covered with the wear preventing plate is prevented from being worn, the portion not covered with the wear preventing plate, for example, the upper end portion of the pick box is easily worn. In particular, among the many picks provided on the rotating drum, the upper end portion of the pick box provided near the tip of the rotating drum is most easily worn because it is pressed against the ground and bites into the ground. In addition, since the pick box is worn in this manner, the replacement frequency becomes high. From these viewpoints, it is desired to reduce pick box wear.
Further, in the vicinity of the tip of the rotating drum, excavated earth and sand (hereinafter referred to as shear) can easily accumulate in the gap formed between the wear prevention plates adjacent to each other in the circumferential direction. The exchange takes time. As a result, the excavation time may be delayed.
[0006]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a rotary excavation head that can reduce the frequency of replacement by reducing wear of the pick box and that can shorten excavation time by shortening the exchange time. It is said.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention of claim 1 is, for example, as shown in FIGS. 2 to 4, a rotatable drum 11 having a truncated cone-shaped portion at the tip, and a rotatable outer drum 11. A number of picks 13A to 13D, which are spirally arranged along the circumferential direction from the front end of the rotating drum 11, and are provided so as to protrude from the outer peripheral surface of the rotating drum 11, and the picks 13A to 13D. A large number of pick boxes 12,... Holding the picks 13 A to 13 D inside so that the upper end portions (the pick main body 13 b and the chip 13 c) protrude, and the pick box 12 protrudes from the outer peripheral surface of the rotating drum 11. A rotary excavation head 10 comprising wear prevention plates 14A to 14B provided on the outer peripheral surface facing the peripheral side at a position away from the rotation axis center of the rotary drum,
Of the wear preventing plates 14A and 14B, the wear preventing plate 14A located near the tip of the rotating drum 11 has an upper end substantially along the upper end of the pick box 12, and the pick 13A, 13B, upper end portions 13b, 13c project from the upper end portion of wear prevention plate 14A, and lower concave portion 14a that protrudes downward between adjacent pick boxes 12, 12 along the circumferential direction; An upper convex portion 14b that is convex upward at the upper end of the pick box 12,
The lower concave portion 14a and the upper convex portion 14b are formed in a continuous wave shape.
[0008]
According to the first aspect of the present invention, the wear prevention plate located near the tip of the rotating drum among the wear prevention plates has an upper end substantially along the upper end of the pick box, and the upper end of the pick. Protrudes from the wear prevention plate, so that the portions other than the upper end of the pick are covered with the wear prevention plate. Therefore, it is possible to reduce wear on the pick box near the tip of the rotating drum, which is particularly easily worn during excavation. Therefore, the frequency of exchanging the pick box due to wear is reduced, and the cost can be reduced.
Further, since the upper end portion of the pick protrudes from the upper end portion of the wear preventing plate, the upper end portion of the pick reliably hits the face surface and excels in excavation efficiency.
[0010]
Further, the wear prevention plate located near the tip of the rotating drum has a lower concave portion and an upper convex portion, and these lower concave portion and upper convex portion are formed in a continuous wave shape. As described above, since the wear preventing plates are not arranged at a predetermined interval, no shear is accumulated in the gap formed between the wear preventing plates. Therefore, when exchanging the pick, the exchanging time can be shortened, which leads to shortening of excavation time.
[0011]
The invention of claim 2 is a rotary excavation head 10 according to claim 1, for example, as shown in FIGS.
A hardened layer 15 is formed on the upper end of the wear preventing plate 14A.
[0012]
According to the invention of claim 2, since the hardened layer is formed on the upper end portion of the wear preventing plate, the upper end portion of the wear preventing plate is covered by the hardened layer and the wear of the wear preventing plate is reduced. be able to.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic side view of an excavator equipped with a rotary excavation head according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a front view showing the arrangement of picks and pick boxes in a rotary drum, and FIG. FIG. 4 is a side view showing the arrangement of the first and second picks adjacent to each other in the circumferential direction of the rotating drum and the first wear prevention plate, (a) is a side sectional view, and (b) is a side sectional view. FIG. 5 shows an arrangement of the third and fourth picks and the second wear-preventing plate adjacent to each other in the circumferential direction of the rotating drum, (a) is a side sectional view, and (b). FIG.
[0014]
The rotary excavation head of the present invention is provided, for example, in a free-section excavator and excavates the rock surface of the face of the tunnel in tunnel excavation work or the like.
First, an excavator suitably used in the present invention will be schematically described. As shown in FIG. 1, the excavator 1 is provided with a turning device 3 on an upper portion of a traveling device 2, and the excavator body 4 can be turned by the turning device 3. A boom 5 is provided at the front portion of the excavator body 4 and is rotatable in the vertical direction and the horizontal direction. The rotary excavation head 10 of the present invention is supported by the head support portion 6 at the tip of the boom 5.
[0015]
The head support 6 includes a hydraulic motor, a speed reducer, a rotary shaft, a connecting portion that connects the rotary excavation head 10 and the rotary shaft, and the like (not shown). When the hydraulic motor is driven, torque adjusted by the speed reducer is applied to the rotary shaft, whereby the rotary excavation head 10 rotates on an extension line of the central axis of the boom 5 via the connecting portion connected to the rotary shaft. It is supposed to be.
Therefore, the excavation work is performed by moving the rotary excavation head 10 by a combination of the horizontal turning of the excavator body 4, the vertical rotation of the boom 5, and the expansion and contraction of the boom 5. This is done by pressing against the face.
[0016]
Hereinafter, the rotary excavation head 10 of the present invention will be described in detail.
As shown in FIGS. 2 to 5, the rotary excavation head 10 includes a rotary drum 11, pick boxes 12,..., Picks 13 A to 13 D, ..., wear prevention plates 14 A to 14 B,. In FIG. 2, the wear prevention plate 14B is omitted, and in FIG. 3, the wear prevention plates 14A and 14B are omitted for the sake of illustration).
[0017]
As shown in FIGS. 2 and 3, the rotating drum 11 has a truncated cone portion at the tip, and has a hexagonal shape in a side sectional view. That is, a tip surface 11a that abuts the face surface, a tapered surface 11b that is provided continuously with the tip surface 11a and is inclined outward with respect to the tip surface 11a, and a taper surface 11b. And a surface 11c perpendicular to the tip surface 11b. Further, the rotating drum 11 is rotatable about its axis around its tip.
On the outer peripheral surface of the rotary drum 11, a large number of picks 13A to 13D,... And spirals 13A to 13D,. A large number of pick boxes 12,. This spiral arrangement is provided in two rows symmetrically to each other (in FIG. 3, only a part of the picks 13A to 13D,... And the pick boxes 12,.
[0018]
The pick box 12 protrudes from the outer peripheral surface of the rotary drum 11 and is welded so as to be inclined at a predetermined angle with respect to the outer peripheral surface. In addition, an insertion hole 12a through which a rotation shaft portion 13a of a pick 13 described later is inserted is formed in the center portion of the pick box 12.
[0019]
As shown in FIGS. 4 and 5, the picks 13 A to 13 D are so-called round picks, and have a cylindrical rotary shaft portion 13 a that is inserted through the insertion hole 12 a of the pick box 12 and an upper end of the rotary shaft portion 13 a. A truncated cone-shaped pick body 13b that is provided integrally with the head, a tip 13c embedded in the tip of the pick body 13b, and a stopper ring 13d that is fitted to the lower end of the rotary shaft 13a. I have. Further, the picks 13A to 13D are rotatable about the axis around the rotation shaft portion 13a.
Then, the rotation shaft portion 13a is inserted into the insertion hole 12a of the pick box 12, the pick body 13b protrudes upward from the upper end portion of the pick box 12, and protrudes downward from the insertion hole 12a of the rotation shaft portion 13a. The stopper ring 13d is fitted to the part, so that the picks 13A to 13D are detachably held inside the pick box 12.
[0020]
As shown in FIGS. 2 and 3, the tip portions of the picks 13 A to 13 D are outward along the circumferential direction from a pick (first pick 13 A described later) provided near the tip portion of the rotating drum 11. According to the picks provided in order (second to fourth picks 13B to 13D described later), they are directed outward from the center of the tip of the rotating drum 11 along the circumferential direction.
Therefore, as shown in FIG. 3, the pick (hereinafter referred to as the first pick 13 A) arranged near the tip of the rotating drum 11, that is, the tip surface 11 a, has a center of the tip 13 b of the rotating drum 11. The direction is substantially parallel to the axial direction X.
Further, a pick (hereinafter referred to as a second pick 13B) disposed on an arc portion between the tip surface 11a and the tapered surface 11b, and a pick (hereinafter referred to as a third pick 13C) disposed on the tapered surface 11b. ), The center of the tip 13b is in the axial direction of the rotating drum 11 according to the pick arranged on the outer side along the circumferential direction to the pick arranged on the vertical surface 11c (hereinafter referred to as the fourth pick 13D). The angle formed by the axial direction X and the rotational axis direction of each pick is increased so as to gradually face outward with respect to X.
[0021]
The picks 13A to 13D are not limited to the round type, and a flat type may be used. In this case, the pick box 12 is also used for the flat type pick.
[0022]
The wear preventing plates 14A to 14B,... Protrude upward from the outer peripheral surface of the rotary drum 11 and are arranged around the outer peripheral surface of the pick box 12 that faces the peripheral side at a position away from the rotational axis center of the rotary drum 11. It is provided along the direction and is welded to the outer peripheral surface of the rotating drum 11 and the pick box 12.
[0023]
As shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b), the wear preventing plate provided on the outer peripheral surface of the pick box 12 through which the first and second picks 13A and 13B are inserted among the wear preventing plates 14A and 14B. The upper end of the first wear prevention plate 14 A (hereinafter referred to as the first wear prevention plate 14 A) is substantially along the upper end of the pick box 12 provided to be inclined with respect to the rotating drum 11.
Further, the first wear prevention plate 14A is a lower recess that protrudes downward (toward the rotating drum 11) between the picks 13A, 13A (or 13B, 13B) adjacent to each other in the circumferential direction. 14 a and an upper convex portion 14 b that is convex upward at the upper end portion of the pick box 12 provided to be inclined with respect to the outer peripheral surface of the rotating drum 11. The lower concave portion 14a and the upper convex portion 14b are formed in a continuous wave shape.
[0024]
The lower concave portion 14a is located at a position slightly higher than the lowermost end portion of the base end portion (the boundary portion between the pick main body 13b and the pick box 12) of the pick main body 13b from the outer peripheral surface of the rotary drum 11.
The upper convex portion 14b is at a position substantially equal to the uppermost end portion of the base end portion of the pick body 13b from the outer peripheral surface of the rotary drum 11.
Therefore, only the upper end portions (the pick main body 13b and the chip 13c) of the first and second picks 13A and 13B protrude from the inclined surface formed by the lower concave portion 14a and the upper convex portion 14b. Therefore, portions of the first and second picks 13A and 13B other than the pick main body 13b and the chip 13c and the pick box 12 are covered with the first wear prevention plate 14A.
[0025]
Further, as shown in FIGS. 5A and 5B, the wear provided on the outer peripheral surface of the pick box 12 through which the third and fourth picks 13C and 13D are inserted among the wear preventing plates 14A and 14B. The prevention plate (hereinafter referred to as the second wear prevention plate 14B) has a fan shape along the outer peripheral surface of the rotary drum 11 as in the conventional case, and is provided to project on the outer peripheral surface of the rotary drum 11 at a predetermined interval. It has been. And the junction part of the pick box 12 and the rotating drum 11 is located in the clearance gap 14c formed between the wear prevention plates 14B and 14B adjacent to the circumferential direction.
The second wear preventing plate 14B has a height substantially equal to the lower recess 14a of the first wear preventing plate 14B. Therefore, a part of the pick box 12 and the pick body 13b and the tip 13c which are the upper ends of the third and fourth picks 13C and 13D protrude from the upper end of the second wear preventing plate 14B.
[0026]
Further, the first wear preventing plate 14A and the second wear preventing plate 14B are formed of a rolled steel material or a high-tensile steel plate.
A hardened layer 15 made of a welding rod having high wear resistance is formed on the upper end of the first wear preventing plate 14A along the wave shape of the wear preventing plate 14A.
Similarly, a hardened layer 15 is formed on the upper end of the second wear preventing plate 14B.
[0027]
Next, the operation of the rotary excavation head 10 configured as described above will be described together with the operation of the excavator 1.
First, the excavator 1 is moved to the face of the tunnel by the traveling device 2, and the boom 5 is operated so that the axial direction of the rotary excavation head 10 is horizontal.
Next, the hydraulic motor in the boom 5 is driven, and the torque adjusted by the speed reducer is applied to the rotating shaft. As a result, the rotary excavation head 10 rotates about its axis via the rotary shaft and the connecting portion.
Then, the boom 5 is extended forward or the excavator 1 is advanced to bring the rotary excavation head 10 into contact with the face. Then, the picks 13A to 13D,... Of the rotary excavation head 10 rotate around the rotation shafts 13a,..., So that the tips 13b,. Drilling is performed.
[0028]
As described above, according to the rotary excavation head 10 of the embodiment of the present invention, the upper end portion of the first wear prevention plate 14A located in the vicinity of the distal end portion of the rotary drum 11 is substantially along the upper end portion of the pick box 12. Since the pick main body 13b and the tip 13c of the first and second picks 13A and 13B protrude from the wear prevention plate 14A, the parts other than the pick main body 13b and the tip 13c are covered with the wear prevention plate 14A. Therefore, it is possible to reduce wear of the pick box 12 in the vicinity of the tip of the rotary drum 11 that is particularly easily worn during excavation. Therefore, the replacement frequency of the pick box 12 is also reduced, and the cost can be reduced. Further, the tip 13c reliably hits the face surface, and excavation efficiency is excellent.
[0029]
The first wear prevention plate 14A has a lower concave portion 13a and an upper convex portion 13b, and is formed in a continuous wave shape, so that it is difficult for shear to accumulate. Therefore, the replacement time of the picks 13A and 13B can be shortened, which leads to shortening of the excavation time.
Since the hardened layer 15 is formed on the surfaces of the first and second wear preventing plates 14A and 14B, the wear of the wear preventing plates 14A and 14B can be reduced.
[0030]
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, In the range which does not deviate from the summary, it can change suitably.
For example, the rotary excavation head 10 in the present embodiment is driven to rotate by a hydraulic motor, but may be configured to be driven to rotate by an electric motor.
[0031]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, the portions other than the upper end of the pick are covered with the wear preventing plate, and wear of the pick box near the tip of the rotating drum that is particularly easily worn during excavation can be reduced. Therefore, the frequency of exchanging the pick box due to wear is reduced, and the cost can be reduced.
In addition, excavation efficiency is excellent because the upper end of the pick surely hits the face.
[0032]
In addition, there is no accumulation of shear in the gap formed between the wear prevention plates as in the past,
When exchanging the pick, the exchanging time can be shortened, which leads to shortening of excavation time.
[0033]
According to the second aspect of the invention, the same effect as in the first aspect can be obtained, and the upper end portion of the wear prevention plate is covered with the hardened buildup layer, thereby reducing the wear of the wear prevention plate. be able to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic side view of an excavator for illustrating an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a front view showing the arrangement of picks and pick boxes in the rotary drum.
FIG. 3 is a side view showing the arrangement of picks and pick boxes in the rotary drum.
FIG. 4 shows the arrangement of picks, pick boxes and wear prevention plates adjacent to each other in the circumferential direction in the vicinity of the tip of the rotating drum, (a) is a side sectional view, and (b) is an upper sectional view. is there.
FIG. 5 shows the arrangement of picks, pick boxes, and wear prevention plates adjacent to each other in the circumferential direction other than in the vicinity of the tip of the rotating drum, (a) is a side sectional view, and (b) is an upper sectional view. It is.
FIG. 6 is a view showing a conventional example, and shows the arrangement of picks, pick boxes and wear prevention plates adjacent to each other in the circumferential direction on the rotating drum, (a) is a side sectional view and (b) is an upper view. It is sectional drawing.
[Explanation of symbols]
10 Rotating Excavation Head 11 Rotating Drum 12 Pick Box 13A First Pick (Pick)
13B Second pick (Pick)
13C Third pick (pick)
13D Fourth pick (Pick)
13b Pick body (upper end of pick)
13c tip (upper end of pick)
14A First wear prevention plate (wear prevention plate)
14B Second wear prevention plate (wear prevention plate)
14a Lower concave portion 14b Upper convex portion 15 Hardened layer

Claims

A rotating drum having a truncated cone-shaped portion at the tip, a rotatable drum, a large number of picks arranged in a spiral shape along the circumferential direction from the tip of the rotating drum on the outer peripheral surface of the rotating drum, and the outer periphery of the rotating drum A number of pick boxes that are provided so as to protrude from the surface and hold the pick inside such that the upper end of the pick protrudes, and protrude from the outer peripheral surface of the rotating drum, and among the outer peripheral surfaces of the pick box, A rotary excavation head comprising a wear prevention plate provided on a surface facing the peripheral side at a position away from the rotation axis center of the rotary drum,
Of the wear prevention plates, the wear prevention plate located in the vicinity of the tip of the rotating drum has an upper end substantially along the upper end of the pick box, and the upper end of the pick is the wear prevention plate. A lower concave portion projecting from the upper end portion of the pick box and projecting downward between adjacent pick boxes along the circumferential direction, and an upper convex portion projecting upward at the upper end portion of the pick box. And
The rotary excavation head, wherein the lower concave portion and the upper convex portion are formed in a continuous wave shape.

The rotary excavation head according to claim 1, wherein a hardened layer is formed on an upper end portion of the wear prevention plate.