JP3834987B2 - ローラカッタの取付装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、岩盤・巨礫地盤用のトンネル掘進機に使用されるローラカッタの取付装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
岩盤・巨礫地盤用のトンネル掘進機の前部には、岩盤に切れ込みを形成して破砕するローラカッタを備えたカッタフレームが、回転自在に設けられている。かかるローラカッタは、摩耗または破損時にその交換を容易にすべく、切羽と反対側のカッタ室側から交換可能に取り付けられることが多い。
【0003】
例えば、図12に示すように、ローラカッタaを軸支するサドルbをカッタフレームcにカッタ室側からボルトdで装着し、交換時にはそのボルトdを緩めてローラカッタaをサドルbごとカッタ室側に抜き取り、新品と交換するローラカッタの取付装置が知られている。しかし、かかるタイプでは切羽の荷重が直接ボルトdに加わるため、ボルトdが破断してローラカッタaが脱落する可能性が考えられる。
【0004】
そこで、図13(a),(A) に示すように、ローラカッタaを軸支するサドルbをカッタフレームcに設けられた支持台eに載せて切羽の荷重をその支持台eに受けるようにし、図13(b),(B) に示すように、サドルbを90度回転させて支持台e、eの隙間に合わせ、図13(c),(C) に示すように、サドルbごとローラカッタaをカッタ室側に抜き取って新品を交換するタイプが開発されるに至った。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このタイプであっても、サドルbを90度回転させるには、サドルbと支持台eとの間にある程度のクリアランスが必要となるため、切羽からの荷重を受けるローラカッタaのサドルbがそのクリアランスの範囲で移動し、取付ボルトdに剪断力が生じて疲労剪断する可能性がある。
【0006】
また、ローラカッタaが取り付けられたサドルbを90度回転させるスペースが必要となるため、ローラカッタaのカッタフレームcへの設置台数が制限され、その結果、個々のローラカッタaが切羽から受ける荷重が大きくなり、摩耗が促進されて破損が生じやすくなる。
【0007】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、切羽の荷重がボルトに掛からず、取り付けガタがなく、必要スペースが小さいローラカッタの取付装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく本発明に係るローラカッタの取付装置は、ローラカッタの軸部を係合すべくカッタフレームに設けられた溝部と、該溝部に繋げて幅広溝状に形成された収容部と、該収容部の左右に繋げて溝幅を絞るように形成されたスロープ部と、該スロープ部に繋げて設けられた入口部と、該入口部から上記収容部内に挿入され上記溝部に嵌まった軸部に当接する押え板と、該押え板と左右のスロープ部との間にそれぞれ嵌め込まれた楔部材と、左右の楔部材の間に挿入された締込部材と、該締込部材を締込位置に保持する保持部材とを備えたものである。
【0009】
本発明によれば、カッタフレームに設けられた溝部にローラカッタの軸部を係合させた後、入口部から収容部内に押え板および楔部材を挿入してそれらを積み木細工のように所定の位置に組み込み、左右の楔部材の間に締込部材を押し込むことにより、左右の楔部材がスロープ部に乗り上げ、押え板がローラカッタの軸部を押え付ける。そして、その状態にて、締込部材の締込位置を保持部材によって保持することにより、ローラカッタがカッタフレームに固定される。
【0010】
この取付方式においては、締込部材の押し込みによって、楔部材が押え板とスロープ部とに密着し、押え板がローラカッタの軸部に密着するので、ローラカッタをガタがなく取り付けることができる。また、ローラカッタが切羽から受ける荷重は、その軸部から押え板に伝わり、楔部材およびスロープ部を介してカッタフレームに伝わる。すなわち、従来のように切羽の荷重がボルトに掛かることはないので、ローラカッタの支持剛性が高まる。
【0011】
また、ローラカッタを取り外すときには、保持部材を取り外し、締込部材を引き抜き、収容部内にて積み木細工のように組み立てられた楔部材と押え板とを崩してそれぞれ入口部から取り出した後に、ローラカッタの軸部をカッタフレームに設けられた溝部から取り外す。この際、従来のようにローラカッタを90度回転させる必要がないので、必要スペースが小さくなる。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【0013】
図1は、ローラカッタ1が取り付けられたカッタフレーム2を切羽側から見た正面図である。このカッタフレーム2は、カッタの回転中心から径方向外方に延出された一対のスポーク部3、3と、これらスポーク部3、3の間に掛け渡された一対のサドル板4、4とを有している。サドル板4、4の間には、図2に示すようなローラカッタ1が取り付けられる。ローラカッタ1は、ディスク状のローラビット5と、ローラビット5を軸支する軸部6とからなる。
【0014】
図3は図1をA−A線方向から見た図面である。図示するように、サドル板4の間には、補強桁7、8が介設されており、各サドル板4には、ローラカッタ1の軸部6が係合される溝部9が形成されている。溝部9は、断面四角状に形成された軸部6に合わせて四角状に形成されている。また、サドル板4には、上記溝部9に繋げて幅広溝状に収容部10が形成されている共に、収容部10の左右に繋げて溝幅を絞るようにスロープ部11が形成されており、更にそのスロープ部11に繋げて入口部12が形成されている。これら溝部9、収容部10、スロープ部11および入口部12の側面は、図1に示すようにカバー部材13によって覆われるようになっている。
【0015】
上記溝部9には、図3に示すように入口部12から挿入されたローラカッタ1の軸部6が係合される。ローラカッタ1は、切羽と反対側のカッタ室14側から挿入されることになる。軸部6は、その一部が溝部9から収容部10側に突出するようになっており、その突出部6aに凸部15を有している。
【0016】
突出部6aには、図4に示すように、押え板16が当接される。押え板16は、上記入口部12より幅広の断面略台形板からなり、仮想線で示すように入口部12から斜めに収容部10内に挿入される。また、押え板16は、上記凸部15に係合する凹部17が形成されており、軸部6に対して滑ってズレないようになっている。
【0017】
次に、図5に示すように、入口部12から収容部10内に楔部材17、17が挿入され、それら楔部材17、17が上記押え板16と左右のスロープ部11、11との間に嵌め込まれる。楔部材17は、図9にも示すように、スロープ部11に合せて形成された斜面部18と、押え板16に合せて形成された平面部19とを有し、スロープ部11に乗り上げることによって楔効果を発揮して押え板16を軸部6側に押し付ける機能を発揮する。
【0018】
次に、図6に示すように、入口部12から収容部10内に締込部材20が挿入され、その締込部材20が左右の楔部材17、17の間に押し込まれる。締込部材20は、図9にも示すように、上記楔部材17、17の側面21、21に当接する当り面22を有した台形柱からなる。かかる締込部材20が左右の楔部材17、17の間に押し込まれると、左右の楔部材17、17が離間してそれぞれスロープ部11、11に乗り上げ、楔部材17の楔効果によって押え板16が軸部6を押え付ける。このとき、左右の楔部材17、17の端面23が収容部10の側面24に当接しない寸法になっていると共に、締込部材20の端面25が押え板16の下面26に当接しない寸法になっている。これらが当接するとそこがストッパとなって上記楔効果が得られないからである。
【0019】
次に、図7に示すように、上記締込部材20を締込位置(楔効果を発揮する位置)に保持するための保持部材として、頭部27が締込部材20に係合すると共に軸部28が押え板16にネジ込まれるボルト29が取り付けられる。すなわち、締込部材20には、ボルト29の頭部27を保持する段差を有する穴30が形成され、押え板16には、ボルト29の軸部28がネジ込まれるメネジ31が形成されている。かかるボルト29がネジ込まれると、締込部材20が押え板16に近接し、左右の楔部材17、17が離間し、楔効果が強まると共に楔効果が保持される。また、ボルト29の頭部27には、多角形状(例えば6角状)の凹部32が形成されている。なお、上記保持部材は、ボルト29に限られず、例えば、締込部材20と楔部材17とを固定するスポット溶接部(比較的簡単に取り外せるもの)であってもよい。
【0020】
最後に、図8に示すように、入口部12に、上記ボルト29の頭部27の凹部32に係合してその回転を固定する緩止部材33が、図示しないボルト等によって取り付けられ、ローラカッタ1の取り付けが終了する。緩止部材33は、入口部12を蓋するような形状に形成されており、頂面に上記ボルト29の頭部27の凹部32に係合する多角形状(例えば6角状)の凸部34を有している。また、緩止部材33を入口部12に取り付けたとき、緩止部材33の頂面が楔部材17および締込部材20に当接しないようになっている。なお、上記緩止部材33は、ボルト29の緩みが無視出来る程小さければ不要である。
【0021】
このようなローラカッタ1の取付装置によれば、図3乃至図8に示すように、カッタフレーム2のサドル板4に設けられた溝部9にカッタ室14側からローラカッタ1の軸部6を係合させた後、入口部12から収容部10内に押え板16および楔部材17、17を挿入してそれらを積み木細工のように所定の位置に組み込み、左右の楔部材17、17の間に締込部材20を押し込むことにより、楔部材17、17が押え板16とスロープ部11、11とに密着し、押え板16がローラカッタ1の軸部6に密着する。これにより、ローラカッタ1をガタがなく取り付けることができる。よって、ガタに起因する不具合(摩耗、破損等)を未然に防止できる。
【0022】
また、図8に示すように、ローラカッタ1が切羽から受ける荷重は、その軸部6から押え板16に伝わり、楔部材17およびスロープ部11を介してサドル板4(カッタフレーム2)に伝わるので、図12に示す従来のもののように切羽の荷重がボルトdに掛かることはなく、ローラカッタ1の支持剛性が高まる。すなわち、本実施形態におけるボルト29は、各部材(押え板16、楔部材17、締込部材20)を一体化させる結合部材としての機能を発揮しているに過ぎず、切羽の荷重を支持するものではない。よって、ボルト29が切羽の荷重を大きく受けて破断することはない。
【0023】
また、ローラカッタ1を取り外すときには、保持部材33をカッタ室14側から取り外し、ボルト29を緩めて締込部材20を引き抜き、収容部10内にて積み木細工のように組み立てられた楔部材17と押え板16とを崩してそれぞれ入口部12から取り出した後に、ローラカッタ1の軸部6を溝部9から取り外す。この際、図13に示す従来のもののようにローラカッタ1を90度回転させる必要がないので、必要スペースが小さくなる。よって、ローラカッタ1の取付個数を増やすことができ、1個当たりのローラカッタ1の受持荷重を小さくできる。
【0024】
また、かかる分解を容易にするために、図11に示すように、楔部材17の端部に凸部17aを一体的に形成し、凸部17aと入口部12の側面12aとの間に別の楔部材35を押し込むようにしてもよい。こうすれば、楔部材35を押し込むことにより、たとえ楔部材17が押え板16とスロープ部11との間に固く締め込まれていても、容易にそれらを緩めることができる。
【0025】
また、図10に示すように、上記締込部材20を円錐台状としてその頂面にネジ軸部36を一体的に設けると共に底面に6角穴37を設け、楔部材17に上記円錐台に合せた円錐状の凹部38を形成し、上記6角穴37にレンチを係合させて締込部材20を直接回転させてそのネジ軸部36を押え板16のメネジ31にネジ込むようにしてもよい(図7参照)。
【0026】
この構成であっても、締込部材20を押え板16にネジ込んで近接させることにより、左右の楔部材17、17が離間してスロープ部11、11に乗り上げ、楔効果を発揮することには変わりがないのみならず、ボルト29が不要となって部品点数が減少するため、低コスト化を推進できる。なお、上記6角穴37は、図8における緩止部材33の6角状の凸部34が係合される凹部を兼用することになる。
【0027】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係るローラカッタの取付装置によれば、次のような効果を発揮できる。
【0028】
(1)取り付けガタがなくしかも切羽の荷重がボルトに掛からないので、耐久性・信頼性が大幅に向上する。
【0029】
(2)取付け取外しに際してローラカッタを回転させる必要がないので、着脱のための必要スペースを小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係るローラカッタの取付装置によって取り付けられたローラカッタを切羽側から見た正面図である。
【図2】上記ローラカッタの側面図である。
【図3】図1をA−A線方向から見たローラカッタの取付工程を示す側面図である。
【図4】上記ローラカッタの取付工程を示す側面図である。
【図5】上記ローラカッタの取付工程を示す側面図である。
【図6】上記ローラカッタの取付工程を示す側面図である。
【図7】上記ローラカッタの取付工程を示す側面図である。
【図8】上記ローラカッタの取付工程を示す側面図である。
【図9】楔部材と締込部材の斜視図である。
【図10】楔部材と締込部材の変形例を示す斜視図である。
【図11】楔部材の取外性の向上を図った変形例を示す側面図である。
【図12】従来例を示すローラカッタの取付装置の説明図であり、図12(a) は第1工程を示す側面図であり、図12(b) が第2工程を示す側面図である。
【図13】別の従来例を示すローラカッタの取付装置の説明図であり、図13(a) は第1工程を示す正面図であり、図13(b) 第2工程を示す正面図であり、図13(c) 第3工程を示す正面図であり、図13(A) は第1工程を示す側面図であり、図13(B) 第1工程を示す側面図であり、図13(C) 第1工程を示す側面図である。
【符号の説明】
1 ローラカッタ
2 カッタフレーム
6 軸部
9 溝部
10 収容部
11 スロープ部
12 入口部
16 押え板
17 楔部材
20 締込部材
29 保持部材としてのボルト
33 緩止部材
Claims (3)
- ローラカッタの軸部を係合すべくカッタフレームに設けられた溝部と、該溝部に繋げて幅広溝状に形成された収容部と、該収容部の左右に繋げて溝幅を絞るように形成されたスロープ部と、該スロープ部に繋げて設けられた入口部と、該入口部から上記収容部内に挿入され上記溝部に嵌まった軸部に当接する押え板と、該押え板と左右のスロープ部との間にそれぞれ嵌め込まれた楔部材と、左右の楔部材の間に挿入された締込部材と、該締込部材を締込位置に保持する保持部材とを備えたことを特徴とするローラカッタの取付装置。
- 上記保持部材が、頭部が上記締込部材に係合すると共に軸部が上記押え板にネジ込まれるボルトである請求項1記載のローラカッタの取付装置。
- 上記ボルトに係合してその回転を固定する緩止部材を備えた請求項2記載のローラカッタの取付装置。
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