JP3919179B2 - 岩盤掘削機のローラカッタ及びカッタヘッド - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、坑道やトンネルの掘進などに用いられる岩盤掘削機のローラカッタとカッタヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
岩石の引張強度に対抗して岩盤を剥離切削（アンダーカット）して掘削する構造の岩盤掘削機として、図６に示されるように、二種のローラカッタ６２、６２を、一方がアンダーカット用、他方がスクレーパ用として機能するよう支持軸の方向及びディスクの刃先の位置を異ならせてカッタヘッド６１に配置した構成の掘削機が本願出願人により開示されている（特願２０００−３８５１７２号）。
【０００３】
前記カッタヘッド６１に取り付けられるローラカッタ６２としては、先端にフランジ６３が固着され、その外周に切削リング６４が嵌め込まれたシャフト６５を、カッタボディ６６内で軸受け６７により回転自在に支持した構成のものが使用され、図７に示されるように、ローラカッタ６２はカッタボディ６６の支持部６６ａによりカッタボディ６６の側面を片持ち式にカッタヘッド６１に固定して支持される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図示したローラカッタ６２にあっては、切削リング６４が加熱膨張させた状態でシャフト６５の先端部に嵌め込まれる構造となっており、また、シャフト６５をカッタボディ６６から容易に取り外せる構造のものではなかった。そのため、切削リング６４の交換には著しく手間がかかり、切削リング６４が摩耗や破損したときには、交換が必要な部位は切削リング６４のみであるにもかかわらず、ローラカッタ６２全体を取り替え、切削リング６４は別の装置を用いて後で交換するようにしていた。
【０００５】
また、カッタボディ６６がその支持部６６ａに一体に固定されているため、ローラカッタ６２の位置を前後や左右にずらしたり、或いは上下方向に切削リング６４の位置を移動させたり、或いはカッタヘッド６１に対するリング６４の角度を変えたりすることができず、岩盤の切り込み深さや角度、或いは位置を変えるには別のローラカッタに交換しなければならなかった。カッタボディ支持部６６ａにおいて刃先の位置を容易に調節可能であれば、ローラカッタ６２を交換することなく、圧縮強度や摩耗の変化などに応じて刃先位置の変更を行い、効率の良い掘削が可能となり、また、切削リング６４に対する負荷も調節でき、摩耗も少なくすることができて好ましい。またさらに、このような刃先位置の変更可能なローラカッタ６２により、これを取り付けるカッタヘッドの構造も簡素化することができる。
【０００６】
本発明は従来技術の有するこのような問題点に鑑み、岩盤掘削機のローラカッタにおいて、摩耗や破損した切削リングをローラカッタから簡易に交換可能な構造とすること、及びローラカッタの位置や切削リングの刃先の位置などをフレキシブルに調節可能な構造とすることを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、切削リングと、切削リングが装着されるフランジと、フランジが端部に固定されるシャフトと、カッタボディと、カッタボディ内にシャフトを回転自在に支持する軸受けとからなる本発明の岩盤掘削機のローラカッタは、前記切削リングを内周に鍔部を設けて形成し、これを鍔部上面に接合する外フランジと鍔部下面に接合する内フランジからなるフランジにボルトで一体に固定し、このフランジを前記シャフトの内部を貫通する通しボルトで当該シャフトの先端に一体に固定して構成したことを特徴とする。
これによれば、切削リングが内外フランジ間にボルトで固定され、このフランジがシャフトを貫通するボルトでシャフトに固定されているので、これらボルトを外して切削リングをワンタッチで容易に交換することができる。
【０００８】
また、本発明の岩盤掘削機のローラカッタは、シャフトと軸受けの間にシャフトを包囲する筒状カバ−体を設置し、このカバー体とシャフトを固定部材で固定することにより一体に回転自在とするとともに、固定を解除してカッタボディからシャフトが取り外せるように構成されたことを特徴とする。
これによれば、先端に切削リングが固定されたシャフトを、カッタボディ内で軸受けによって回転自在に支持された中空の筒状カバー体に挿入固定して構成されているから、カバー体との固定を解除してカッタボディからシャフトを取り外して切削リングの交換作業を行うことができる。
この構成において、鍛造などによって、切削リング、フランジ及びシャフトを安価に一体成形したものを利用することができる。
【０００９】
また、本発明のローラカッタは、ローラカッタのカッタボディをカッタボディ支持部に対して前後、左右又は上下方向に変位させ、或いは支持角度を変えることができるように構成された刃先位置調節機構を備えたことを特徴とする。
これによれば、切削ラインや切り込み深さ、角度を変更する必要が生じたときでも、ローラカッタを交換することなく、刃先位置調節機構を作動させて切削リングの刃先を所望の位置に調節することができる。
【００１０】
また、本発明のカッタヘッドは、前記各構成のローラカッタを備えて構成される。切削リング又はシャフトの交換を容易に行えるように構成された前記ローラカッタに刃先位置調節機構を一体に設け、これをカッタヘッドに取り付けて構成してもよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の好適な実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明のローラカッタの一例の構成断面を示している。
図示されるように、このローラカッタ１は、内周に鍔部２ａを設けて形成された切削リング２を用い、この切削リング２を外フランジ３ａと内フランジ３ｂからなるフランジ３にボルト４で一体に固定し、さらにこのフランジ３をカッタボディ５内で軸受け６により回転自在に支持されたシャフト７の先端にボルト８で一体に固定して構成されている。
詳しくは、切削リング２は、その内周面と鍔部２ａの上面に外フランジ３ａが、その底面と鍔部２ａの下面に内フランジ３ｂがそれぞれ接合し、内フランジ３ｂの表面から鍔部２ａを貫通して外フランジ３ａ内に挿通されたボルト４により内外フランジ間に一体に固定されている。また、フランジ３は、シャフト７の元端部からシャフト内部を貫通して外フランジ３ａ及び内フランジ３ｂ内に挿通されたボルト８によりシャフト７の先端に一体に固定されている。図中、符号９はキャップ、１０はシール部材である。
本形態のローラカッタ１はこのように構成されているので、ボルト８を外してフランジ３をシャフト７から取り外し、さらにボルト４を外して内外フランジを切削リング２から取り外すことにより、切削リング２の交換を容易に行うことができる。
【００１２】
図２は本発明のローラカッタの他の例の構成断面図を示している。
図示されるように、このローラカッタ１１は、切削リング、フランジ及びシャフトが一体成形されたカッタ１２を用いるとともに、カッタボディ５内にカッタ１２のシャフト部１２ａが略々一杯に挿入し得る内径に形成された中空筒状のカバー体１３を軸受け６で回転自在に支持して収納し、このカバー体１３の先端から内部にカッタ１２のシャフト部１２ａを挿通させ、カバー体１３の元端部において、シャフト部１２ａの端部に形成された凹部との間隙に回転防止キー１４を嵌め込み、さらにシャフト部１２ａの端部に形成された凹溝にストッパリング１５を嵌着して、シャフト部１２ａをカバー体１３に固定して構成されている。
カッタ１２は、シャフト部１２ａがカバー体１３に固定されてカバー体１３と一体に回転し、カッタ部周面が摩耗したり破損したりしたときは、前記ストッパリング１５と回転防止キー１４を外し、カバー体１３から容易に抜き取って交換することができる。
【００１３】
図３〜図５は刃先位置調節機構を備えた本発明のローラカッタの構成例を示している。
図３のローラカッタ１６は刃先位置調節機構１７を備え、これはカッタヘッド１８に取り付けられるカッタボディ支持部１７ａが、カッタヘッド１８に固定されるベース部１７ｂと、ベース部１７ｂの上面で当該ベース部に対して前後方向にスライドする前後スライド部１７ｃと、前後スライド部１７ｃの上面で当該前後スライド部に対して左右方向にスライドする左右スライド部１７ｄとにより構成してなるものである。ローラカッタ１６は左右スライド部１７ｄの上面に固定されている。
前後スライド部１７ｃと左右スライド部１７ｄは、図示されない手動制御機構又は駆動モータを含む自動制御機構によって所望の方向に所望の距離だけスライド移動させ、且つ移動位置に固定しておけるように設けられており、ベース部１７ｂ上を前後スライド部１７ｃをスライドさせることによってローラカッタ１６の位置を軸方向に沿って変位させ、また、前後スライド部１７ｃ上で左右スライド部１７ｄをスライドさせることによってローラカッタ１６の位置を軸方向と交差する方向に沿って変位させて、カッタの刃先の位置を調節できるようになっている。
【００１４】
図４のローラカッタ１９の刃先位置調節機構２０は、カッタヘッド１８に取り付けられるカッタボディ支持部２０ａが、カッタヘッド１８に固定されるベース部２０ｂと、ローラカッタ１９を支持するスライド部２０ｃの間に二本の軸部２０ｄ、２０ｄを平行に配し、この軸部２０ｄ、２０ｄ上をスライド部２０ｃが前後方向又は左右方向にスライドすることにより（同図（Ｂ）参照）、或いは軸部２０ｄ、２０ｄにスライド部２０ｃが乗り上げてスライド部２０ｃが傾斜することにより（同図（Ｃ）参照）、ローラカッタ１９を所望の位置又は傾きに変位させて、カッタの刃先の位置を調節できるようにしたものである。なお、軸部２０ｄ、２０ｄ上を変位するスライド部２０ｃが図示されない手動制御機構又は駆動モータを含む自動制御機構によって位置制御されることは前記形態と同様である。
【００１５】
また、図５のローラカッタ２１の刃先位置調節機構２２は、カッタヘッド１８に取り付けられるカッタボディ支持部２２ａが、前後及び左右方向に変位可能に設けたテーブル部２２ｂと、テーブル部２２ｂに対して所定の角度回転自在に設けた回転部２２ｃよりなり、回転部２２ｃ上にローラカッタ２１を支持させて、テーブル部２２ｂ上でローラカッタ２１の刃先が所望の角度に調節することができるようにしたものである。
【００１６】
なお、図示したローラカッタの形態は一例であり、本発明は種々の掘削機に適用するにあたり、他の適宜な形態に構成可能である。
図３〜図５において、ローラカッタ１６、１９、２１は、前述したローラカッタ１、１１又は従来のローラカッタ６２に、適宜な構成の刃先位置調節機構を組み合わせて構成されたものでもよい。
【００１７】
【発明の効果】
本発明のローラカッタによれば、切削リングをシャフトから或いはシャフト毎カッタボディから簡便な作業で取り外し、切削リングやカッタの交換をワンタッチで容易に行うことが可能である。
また、本発明の刃先位置調節機構を備えたローラカッタ及びこれを取り付けたカッタヘッドによれば、切削ラインや切り込み深さ、角度を変更する必要が生じたときでも、ローラカッタを交換することなく、刃先位置調節機構を作動させて切削リングの刃先を所望の位置に調節することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のローラカッタの一例の構成断面図である。
【図２】 本発明のローラカッタの他の例の構成断面図である。
【図３】 本発明の刃先位置調節機構を備えたローラカッタをカッタヘッドに取り付けた構成例を示す、（Ａ）はローラカッタ正面図、（Ｂ）はローラカッタ側面図である。
【図４】 本発明の刃先位置調節機構を備えたローラカッタをカッタヘッドに取り付けた他の構成例を示す、（Ａ）はローラカッタ側面図、（Ｂ）及び（Ｃ）は前方及び上方に変位させた状態の側面図である。
【図５】 本発明の刃先位置調節機構を備えたローラカッタをカッタヘッドに取り付けたさらに他の構成例を示す、（Ａ）はローラカッタ側面図、（Ｂ）は上下方向に傾動させた状態の側面図である。
【図６】 アンダーカット式岩盤掘削機のカッタヘッド部分の構成を示した図である。
【図７】 カッタヘッドに取り付けられたローラカッタの構成を要部を断面で示した図である。
【符号の説明】
１，１１，１６，１９，２１ ローラカッタ、２ 切削リング、２ａ 鍔部、３フランジ、３ａ 外フランジ、３ｂ 内フランジ、４ ボルト、５ カッタボディ、６ 軸受け、７ シャフト、８ ボルト、９ キャップ、１０ シール部材、１２ カッタ、１３ カバー体、１４ 回転防止キー、１５ ストッパリング、１７，２０，２２ 刃先位置調節機構、１８ カッタヘッド

Claims (5)

1. 切削リングと、切削リングが装着されるフランジと、フランジが端部に固定されるシャフトと、カッタボディと、カッタボディ内にシャフトを回転自在に支持する軸受けとからなる岩盤掘削機のローラカッタにおいて、
   内周に鍔部が形成された切削リングを、鍔部上面に接合する外フランジと鍔部下面に接合する内フランジからなるフランジにボルトで一体に固定し、このフランジを前記シャフトの内部を貫通する通しボルトで当該シャフトの先端に一体に固定した構成を有する岩盤掘削機のローラカッタ。
2. 切削リングと、切削リングが装着されるフランジと、フランジが端部に固定されるシャフトと、カッタボディと、カッタボディ内にシャフトを回転自在に支持する軸受けとからなる岩盤掘削機のローラカッタにおいて、
   前記シャフトと軸受けの間にシャフトを包囲する筒状カバ−体を設置し、このカバー体とシャフトを固定部材で固定することにより一体に回転自在とするとともに、固定を解除してカッタボディからシャフトが取り外せるように構成されたことを特徴とする岩盤掘削機のローラカッタ。
3. 切削リング、フランジ及びシャフトを一体成形してなる請求項２に記載の岩盤掘削機のローラカッタ。
4. ローラカッタのカッタボディをカッタボディ支持部に対して前後、左右又は上下方向に変位させ、或いは支持角度を変えることができるように構成された刃先位置調節機構を備えたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の岩盤掘削機のローラカッタ。
5. 請求項１〜４の何れかに記載のローラカッタを備えたことを特徴とする岩盤掘削機のカッタヘッド。

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