JP4062466B2 - ディスクカッタの取付構造 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディスクカッタをケーシングに着脱可能に取付けるためのディスクカッタの取付構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、特に岩盤等の硬質の地山を掘削するトンネル掘削機においては、掘削機本体の前部にカッタヘッドが回転自在に設けられるとともに、このカッタヘッドの前面に多数個のディスクカッタが回転自在に装着されていて、カッタヘッドの回転に伴いディスクカッタが切羽に接触して自転しながらその切羽の切削を行うようにされている。
【0003】
このディスクカッタは、使用中に摩耗したり破損したりすることから、カッタヘッドに対して着脱可能に取り付けられ、必要に応じて交換できるようにされている。
【0004】
このディスクカッタの取付構造の一例として、くさびキーを用いてディスクカッタのシャフトをケーシングに固定する方式がある。この方式は、シャフトをくさび作用により強固に固定できることから、衝撃荷重に対しても強いという利点があるとされている。
【0005】
次に、従来のくさびキーによる取付構造について、図10を参照しつつ説明する。図示のように、ディスクカッタ51は、ディスクカッタ本体52とそのディスクカッタ本体52の中心部を貫通するシャフト53よりなり、このシャフト53の両端部に断面略台形状のシャフト固定部54が設けられ、これらシャフト固定部54の箇所でディスクカッタ51がケーシング55に取り付けられるようにされている。ケーシング55には、中央部よりやや一側寄りの位置に前記シャフト固定部54を支持する第1段部56が形成されるとともに、この第1段部56に対向する位置に、キーブロック57支持のための第2段部58が形成され、かつそれら第1段部56と第2段部58との間に前記シャフト固定部54抜き取り用の空隙部59が形成されている。
【0006】
また、前記ケーシング55における当該ディスクカッタ51の後方側の面には、前記空隙部59を覆うように固定用ブロック60が着脱可能に設けられている。さらに、この固定用ブロック60を貫通して前記キーブロック57を当該ディスクカッタ51の後方側へ向けて締め上げるボルト61が設けられ、また固定用ブロック60をケーシング55に固定するボルト62が設けられている。なお、図10(b)においては、一方側のキーブロック53による取付構造のみが示されているが、同様構造のキーブロック53がX−X軸を中心に線対称の位置にも配されており、これら両方のキーブロック57によりシャフト53の両端部が固定される。
【0007】
このような取付構造とされているので、ディスクカッタ51の交換に際しては、左右の各固定用ブロック60を固定しているボルト62を緩めて取り外すとともに、各キーブロック57を締め上げているボルト61のナットを緩めて取外し、固定用ブロック60とキーブロック53とを外し、ディスクカッタ51を図10(a)(b)において左方へスライド量sだけスライドさせて、シャフト固定部54を空隙部59から機内側である後方側(図10(a)において下方側)へ抜き取るようにされる。また、新しいディスクカッタを装着する際には、抜き取りの操作とは逆の操作により、後方側からシャフト固定部54を空隙部59に沿って挿入し、図10(a)(b)で右方へスライド量sだけスライドさせた後、キーブロック57および固定用ブロック60が固定される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来のディスクカッタ取付構造では、シャフト53をその軸に直交する方向に所要のスライド量sだけスライドさせる構造であるために、ケーシング55の一方側(図10(a)(b)では左側)にそのスライド量sに相当する空間を確保しておかねばならず、無駄な空間ができてしまうとともに、ケーシング53の片側が大きくなって、このケーシング53を保持するスポークが太くなってしまうという問題点がある。
【0009】
また、図11に示されるように、ディスクカッタ51はスポーク64に対してオフセットして取り付けられることになるため、ディスクカッタ51をカッタヘッド63の中心からの放射線上に配置すると、スポーク64がオフセットしてしまう。このため、構造が複雑であるだけでなく、フレーム強度上の問題や、このディスクカッタ51を装着する適用機種が制限されるといった問題点がある。
【0010】
さらに、前記従来構造の場合、ディスクカッタ51のシャフト固定部54に対して、キーブロック57を一方側から挿入するようにしているために、ディスクカッタ51の支持能力がカッタヘッドの回転方向によって変化してしまうという問題点もある。
【0011】
本発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、ディスクカッタのケーシングへの取付けに際しての方向性をなくして、スポークが非対称になることもなく、コンパクトな構造で、かつカッタヘッドの回転方向が変わっても同一の負荷条件にすることのできるディスクカッタの取付構造を提供することを目的とするものである。
【0012】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
前記目的を達成するために、本発明によるディスクカッタの取付構造は、
ディスクカッタ本体を貫通するシャフトの両端部に断面略台形状のシャフト固定部が設けられてなるディスクカッタをそのシャフト固定部の箇所でくさび作用により固定するディスクカッタの取付構造であって、
(a)前記ディスクカッタの前方側より嵌り込んで前記シャフト固定部の傾斜面にくさび状に当接する傾斜面を有するキーブロックと、
(b)前記シャフト固定部の前記キーブロック当接面と反対側の面および当該ディスクカッタの後方側の面を支持する第1支持部と、前記キーブロックの前記シャフト固定部当接面と反対側の面を支持する第2支持部と、これら第1支持部と第2支持部との間に設けられる前記シャフト固定部抜き取り用の空隙部とを有するケーシングと、
(c)このケーシングにおける当該ディスクカッタの後方側の面に前記空隙部を覆うように着脱可能に設けられる固定用ブロックと、
(d)この固定用ブロックを貫通して前記キーブロックを当該ディスクカッタの後方側へ向けて締め上げる固定用ボルトとを備え、
左右の各シャフト固定部に対する各キーブロックの取付位置を当該ディスクカッタの平面視における中心点に対して点対称にし、ディスクカッタをその中心点周りに回動させて装着位置もしくは離脱位置に移動させることができるように構成されていることを特徴とするものである。
【0013】
本発明においては、左右の各シャフト固定部に対する各キーブロックの取付位置がディスクカッタの平面視における中心点に対して点対称にされているので、ディスクカッタのケーシングへの着脱に際しては、横方向に平行移動させるのではなく、ディスクカッタの中心点周りに所要角度だけ回動させて装着位置もしくは離脱位置に移動させることができる。したがって、ケーシング内にディスクカッタのスライドのための空間を確保する必要がないので、取付けスペースを小さくしてケーシングをコンパクトにすることができる。また、ケーシングに対するディスクカッタの位置を左右対称になるように配置することができるので、このケーシングをスポークに取付けたときにスポークが左右非対称になるといった不具合が発生することもない。また、カッタヘッドの正転・逆転のいずれの場合でも、ディスクカッタの支持能力は同じであり、安定した掘削を行うことができる。
【0014】
本発明においては、前記シャフト固定部における当該ディスクカッタの前方側の面を覆うように前記ケーシングにストッパブロックが固定されるのが好ましい。このようにすれば、ディスクカッタの着脱時にそのストッパブロックによりシャフト固定部が前方側へ落下するのが阻止され、着脱作業がより容易に行えることになる。
【0015】
また、前記シャフト固定部の抜き取り時に前記キーブロックが仮固定位置で固定可能とされ、この仮固定位置において前記キーブロックにより前記シャフト固定部の当該ディスクカッタの前方側への落下が阻止されるようにそのキーブロックの形状および前記ケーシングの形状が設定されているのが好ましい。こうすることで、ディスクカッタの着脱時に、シャフト固定部がシャフト固定部抜き取り用の空隙部に対応する位置にあるときでも、このシャフト固定部が前方側へ落下するのが阻止されるとともに、その着脱時にシャフト固定部をキーブロックおよびその固定用ボルトに案内させて着脱作業が行えることになるので、着脱作業がより容易に行えることになる。
【0016】
【発明の実施の形態】
次に、本発明によるディスクカッタの取付構造の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【0017】
図1は、本発明の一実施例に係るディスクカッタをケーシングへの取付状態で示す平面図、図2は、図1のA−A線断面図、図3は、図1のB−B線断面図である。
【0018】
本実施例において、ディスクカッタ1は、中央部にリング状のカッタ刃2を有するディスクカッタ本体3と、このディスクカッタ本体3の中心部を貫通してそのディスクカッタ本体3を回転可能に支承するシャフト4とより構成され、このシャフト4の両端部に断面略台形状のシャフト固定部5が設けられ、これらシャフト固定部5の箇所でディスクカッタ1が平面視略ロの字形のケーシング6の内部空間に挿入されてそのケーシング6に固定されるようになっている。
【0019】
前記ケーシング6には、シャフト4の両端部の各シャフト固定部5,5をそのケーシング6に保持・固定するための一対の保持機構7,7が設けられている。これら両側の保持機構7,7は同一の機構であって、ディスクカッタ1の平面視における中心点Oに対して互いに点対称になるように、すなわち図1において右側の保持機構7は図で上部寄りの位置に、左側の保持機構7は図で下部寄りの位置にそれぞれ配されている。以下、一方側(図1において右側)の保持機構7のみについて説明することとする。
【0020】
図3に示されているように、前記ケーシング6には、図3で左右方向(以下、特に断らない限り「左右方向」とは、図3における左右方向を指すものとする。)の略中央部にシャフト固定部5を支持する第1段部8が形成されるとともに、この第1段部8の左方側でかつ掘進方向前方側(図2、図3で上方側、以下、「前方」とは掘進方向の前方、「後方」とは掘進方向の後方をそれぞれ指すものとする。)に、後述のストッパブロック9を支持する第2段部10が形成されている。また、前記第1段部8に対向する右方側にはその第1段部8と同高の第3段部11が形成されるとともに、前記第2段部10に対向する右方側には前記第3段部11の右方側に、前記第2段部10と同高の第4段部12が形成されている。また、互いに対向する第1段部8と第3段部11との間には前記シャフト固定部5を掘進方向後方側へ抜き取るための空隙部14が形成されている。
【0021】
前記第1段部8にはシャフト固定部5が載置され、このシャフト固定部5の互いに垂直な後方側の面および左方側の面が第1段部8の後方側の壁面および左方側の壁面にそれぞれ支持される(これら両壁面が本発明における「第1支持部」に相当する。)。この支持状態で、シャフト固定部5の右方側の面は前方側に向かって先窄まり状の傾斜面5aとなる。
【0022】
前記第2段部10にはストッパブロック9がボルト15により固定される。このストッパブロック9は、第2段部10の後方側の壁面および左方側の壁面にそれぞれ支持されて固定され、この固定状態でシャフト固定部5の前方側を略覆う位置まで張り出した状態となる。なお、このストッパブロック9の左方部内壁面には、ディスクカッタ1の回動時にそのディスクカッタ本体3との干渉を避けるために円弧状の切欠16が形成されている(図1参照)。
【0023】
前記キーブロック13には、左方側に、前記シャフト固定部5の傾斜面5aに係合してそのシャフト固定部5保持のためのくさびキーの役目をする傾斜面13aが形成され、右方側に、前記第3段部11の右方側の壁面および前記空隙部14の右方側の壁面にそれぞれ当接してそのキーブロック13の移動を案内する真直面13b,13c(これら真直面13b,13cが本発明における「第2支持部」に相当する。)が形成されている。こうして、キーブロック13の真直面13b,13cをそれらに対応する壁面に沿わせて挿入したときに、傾斜面13aがシャフト固定部5の傾斜面5aに係合することにより、くさび作用によりこのシャフト固定部5が第1段部8の後方側の壁面および左方側の壁面に押し付けられてそのシャフト固定部5が支持される。なお、この支持状態では、キーブロック13の前方側の壁面がケーシング6の前方側の面と面一になる。
【0024】
前記ケーシング6の後方側の面には、前記空隙部14を覆うように固定用ブロック17が着脱可能に設けられている。この固定用ブロック17には、この固定用ブロック17およびキーブロック13を貫通してそのキーブロック13を後方側へ向けて締め上げるボルト18が取付けられている。なお、この固定用ブロック17は別のボルト19によってケーシング6に固定されている。
【0025】
次に、本実施例におけるディスクカッタ1の交換手順を、図4〜図8を参照しつつ説明する。なお、以下の説明では、一方側(図1において右側)の保持機構7の操作についてなされているが、他方側の保持機構7についても同様の操作が行われる。
【0026】
ディスクカッタ1を取り外す際には、まず、図4に示されているように、後方側(機内側)から固定用ブロック17をケーシング6に固定しているボルト19を緩めて取り外す。
【0027】
次いで、図5に示されているように、やはり機内側から、キーブロック13を締め上げているボルト18のナット20を緩めて取り外す。こうして、固定用ブロック17をフリー状態にして、図6に示されているように、この固定用ブロック17を機内側に取り外す。
【0028】
次に、図7に示されているように、ボルト18の先端側に仮止めブロック21を装着し、キーブロック13をそのキーブロック13のシャフト固定部5への係止状態を解除して左前方へ向けて移動させ、このキーブロック13の後方側の面をケーシング6の第4段部12に当接・保持させる。このときシャフト固定部5はキーブロック13の係止を解除されてフリー状態になるが、その前方側がストッパブロック9により覆われているので、前方側へ落下する恐れはない。
【0029】
続いて、ディスクカッタ1をその中心点Oを中心に図1で反時計方向に所要角度θだけ回動させることにより、シャフト固定部5の第1段部8による支持状態を解除してそのシャフト固定部5をボルト18に近接もしくは当接する位置までスライドさせる。なお、このスライド動作はディスクカッタ1の回動操作によりなされるものであるので、両側のシャフト固定部5のスライド動作が中心点Oの周りに同時になされるのは言うまでもない。
【0030】
このようにシャフト固定部5がスライドされた状態では、図8に示されるように、このシャフト固定部5の前方側の面の一部がキーブロック13の後方側の面と対向する位置に来ることになる、言い換えればシャフト固定部5の前方側がキーブロック13により覆われた状態になるので、この位置においてもシャフト固定部5が前方側へ落下する恐れを排除することができる。こうして、シャフト固定部5はボルト18の側面に案内されつつ空隙部14から後方側(機内側)に抜き取られ、ディスクカッタ1が機内側に抜き取られることになる。
【0031】
一方、新しいディスクカッタ1を装着する際には、前述の抜き取り操作とは逆の操作によって、後方側からシャフト固定部5を空隙部14に沿って挿入した後、点Oを中心に図1で時計方向に角度θだけ回動させ、次いでキーブロック13および固定用ブロック17にてそのシャフト固定部5を固定・保持するようにすれば良い。
【0032】
以上のように、本実施例のディスクカッタの取付構造によれば、ディスクカッタ1の両端部に設けられる各シャフト固定部5,5に対する各キーブロック13,13の取付位置が中心点Oに対して点対称とされているので、ディスクカッタ1の着脱時には、ディスクカッタ1をその中心点O周りに所要角度θだけ回動させて装着位置もしくは離脱位置に移動させることができる。したがって、従来のようなディスクカッタを平行にスライドさせるものに比べて、ディスクカッタの側方に余分な空間を確保する必要がなく、取付けスペースを小さくしてケーシングをコンパクトにすることができる。
【0033】
図9には、本実施例におけるカッタヘッド構造が図示されている。この図から明らかなように、本実施例の取付構造によれば、ディスクカッタ1をケーシング6に対して左右対称に配置することができるので、このケーシング6をカッタヘッド22に装着する際に、各スポーク23を左右対称にすることができる。したがって、図11に示される従来例のように構造が複雑になったり、フレーム強度上の問題が生じたりすることがなく、構造を簡素化することができて適用機種が制限されることもない。また、カッタヘッドが正逆回転される機械に取付けても、ディスクカッタ1の支持能力をその正逆回転において同一の負荷条件にすることができるという利点もある。
【0034】
また、図10に示される従来構造のものでは、ディスクカッタ51の着脱時にそのディスクカッタ51が前方側へ落下する恐れがあったが、本実施例の取付構造によれば、シャフト固定部5の前方側にストッパブロック9が配されていてその落下が阻止されるだけでなく、シャフト固定部5が空隙部14に対応する位置にあるときにも、シャフト固定部5をキーブロック13に案内させて着脱作業が行えるので、ディスクカッタ1の前方側(切羽側)への落下を確実に阻止して着脱作業を容易に行うことができるという効果を奏するものである。
【0035】
本実施例においては、キーブロック13の形状として、前面がケーシング6およびストッパブロック9と面一になるような形状のものを採用したが、このキーブロック13の形状としては、前面の形状を無視すれば、必ずしも本実施例のような形状とする必要はない。また、ケーシング6に設ける第3段部11および第4段部12は必須ではなく、空隙部の壁面がストレートに延びる形状であっても良く、このケーシング6の形状に合わせてキーブロック13の形状を決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の一実施例に係るディスクカッタをケーシングへの取付状態で示す平面図である。
【図2】図2は、図1のA−A線断面図である。
【図3】図3は、図1のB−B線断面図である。
【図4】図4は、ディスクカッタの交換手順説明図(1)である。
【図5】図5は、ディスクカッタの交換手順説明図(2)である。
【図6】図6は、ディスクカッタの交換手順説明図(3)である。
【図7】図7は、ディスクカッタの交換手順説明図(4)である。
【図8】図8は、ディスクカッタの交換手順説明図(5)である。
【図9】図9は、本実施例のカッタヘッド構造を示す図である。
【図10】図10(a)(b)(c)は、従来のディスクカッタ取付構造を示す図である。
【図11】図11は、従来のカッタヘッド構造を示す図である。
【符号の説明】
1 ディスクカッタ
3 ディスクカッタ本体
4 シャフト
5 シャフト固定部
5a 傾斜面
6 ケーシング
7 保持機構
8 第1段部
9 ストッパブロック
10 第2段部
11 第3段部
12 第4段部
13 キーブロック
13a 傾斜面
14 空隙部
15,18,19 ボルト
17 固定用ブロック
20 ナット
21 仮止めブロック
22 カッタヘッド
23 スポーク
Claims (3)
- ディスクカッタ本体を貫通するシャフトの両端部に断面略台形状のシャフト固定部が設けられてなるディスクカッタをそのシャフト固定部の箇所でくさび作用により固定するディスクカッタの取付構造であって、
(a)前記ディスクカッタの前方側より嵌り込んで前記シャフト固定部の傾斜面にくさび状に当接する傾斜面を有するキーブロックと、
(b)前記シャフト固定部の前記キーブロック当接面と反対側の面および当該ディスクカッタの後方側の面を支持する第1支持部と、前記キーブロックの前記シャフト固定部当接面と反対側の面を支持する第2支持部と、これら第1支持部と第2支持部との間に設けられる前記シャフト固定部抜き取り用の空隙部とを有するケーシングと、
(c)このケーシングにおける当該ディスクカッタの後方側の面に前記空隙部を覆うように着脱可能に設けられる固定用ブロックと、
(d)この固定用ブロックを貫通して前記キーブロックを当該ディスクカッタの後方側へ向けて締め上げる固定用ボルトとを備え、
左右の各シャフト固定部に対する各キーブロックの取付位置を当該ディスクカッタの平面視における中心点に対して点対称にし、ディスクカッタをその中心点周りに回動させて装着位置もしくは離脱位置に移動させることができるように構成されていることを特徴とするディスクカッタの取付構造。 - 前記シャフト固定部における当該ディスクカッタの前方側の面を覆うように前記ケーシングにストッパブロックが固定される請求項1に記載のディスクカッタの取付構造。
- 前記シャフト固定部の抜き取り時に前記キーブロックが仮固定位置で固定可能とされ、この仮固定位置において前記キーブロックにより前記シャフト固定部の当該ディスクカッタの前方側への落下が阻止されるようにそのキーブロックの形状および前記ケーシングの形状が設定されている請求項1または2に記載のディスクカッタの取付構造。
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