JP5654517B2

JP5654517B2 - ローラーカッター

Info

Publication number: JP5654517B2
Application number: JP2012097699A
Authority: JP
Inventors: 義弘本並
Original assignee: 株式会社スターロイ
Priority date: 2012-04-23
Filing date: 2012-04-23
Publication date: 2015-01-14
Anticipated expiration: 2032-04-23
Also published as: JP2013224556A

Description

本発明は、鉱山やトンネル工事に利用される坑道掘進機のローラーカッターディスクの摩耗量を検出する摩耗センサと、これを具備したローラーカッターの構造に関する。

坑道掘進機のローラーカッターのカッター支持枠の後部に、摩耗センサと回転センサが設置されたセンサ支持体を着脱自在に設け、両センサの検出信号を処理してローラーカッターディスクの使用状況をリアルタイムで把握するローラカッターモニタリングシステムが本出願人から提案されている（例えば特許文献１参照）。

特開２００３−３０７０９５号公報

カッター支持枠の後部にセンサ支持体を着脱自在に設けた構成では、ローラーカッターディスクを交換する際に、一旦センサ支持体を取り外さなければならないため、ローラーカッターディスクの交換作業が面倒であり、また、カッター支持枠の後部に設置してあるため掘削中に切削ズリがセンサ支持体に衝突して損傷し易く、センサの検出精度の低下が著しいという問題があった。

本発明は従来技術の有するこのような問題点に鑑み、摩耗センサを切削ズリの衝突によっても破損のし難い構造とし、ローラーカッターディスクの交換作業に支障が生じない位置に設置できるように構成することを課題とする。

前記課題を解決するため本発明における摩耗センサは、中空なハウジング内に磁気センサ回路が設置されていて上面が硬質板材で覆われたセンサ本体部を、中央に凹陥部、この凹陥部の周囲に複数の取付孔を設けて形成された台座部の前記凹陥部内に前記ハウジングの下部を嵌め込んで、台座部の上面に一体に取り付けて構成されたことを特徴とする。

前記構成において、硬質板材は、掘削中に切削ズリが衝突しても凹みや割れなどの変形を来さない板状の硬質材料、例えば金属や鉱物、セラミック、ガラス、複合材などを用いて適宜な厚みに形成することができ、こられのうち、硬度が高く耐摩耗性が良好な超硬合金板であることが好ましい。

本発明のローラーカッターは、前記構成の摩耗センサが、ローラーカッターのローラーカッターディスクの側方であって当該ディスクの先端部と対向する位置に前記センサ本体部が挿通する大きさの通孔と固着具が螺合する複数のねじ穴が形成されたカッター支持枠に、
当該カッター支持枠の外側から前記通孔内にセンサ本体部を嵌め込み、センサ本体部上面の硬質板材の表面とカッター支持枠の内面とを面一にしてカッター支持枠内にセンサ本体部を露出させ、且つ前記台座部の上面をカッター支持枠の外面に接合させせた状態で、台座部の各取付孔から固着具を挿通し、固着具を前記ねじ穴に螺合して、台座部をカッター支持枠の外面に一体に締着固定して取り付けられた構成を有することを特徴とする。
或いは、前記通孔に代えて、カッター支持枠にその縁部からローラーカッターディスクの側方であってローラーカッターディスクの先端部と対向する位置に亘る切り欠き部を設け、この切り欠き部に前記摩耗センサのセンサ本体部を嵌め込んで当該センサ本体部とローラーカッターディスクとを対向配置し、台座部をカッター支持枠に固定して摩耗センサを一体に取り付けた構成としてもよい。
なお、カッター支持枠への台座部の固定は、台座部とその固定位置のカッター支持枠に形成されたボルト挿通孔にボルトを螺合して締着固定したり、台座部をカッター支持の外面に溶接により固定したりするなど、適宜な固定手段を用いることができる。

本発明の摩耗センサによれば、センサ本体部の上面が硬質板材で覆われているので、地盤掘削中に土砂や石などの切削ズリが衝突してもセンサ本体部の上面が凹んだり摩耗したりし難く、センサ本体部上面の平滑性が硬質板材により保持されるので、当該センサ本体部上面を通る磁力線が、切削ズリが衝突してできた凹凸面などによって乱されるようなことはなく、摩耗センサの検出精度を長期間に亘って高く維持することができる。
また、ローラーカッターディスクの側方のカッター支持枠に前記構成の摩耗センサを設置してローラーカッターを構成すれば、ローラーカッターディスクを交換する際に摩耗センサが邪魔にはならず、交換作業をスムーズに行うことが可能である。

本発明の一実施形態の摩耗センサの外観斜視図である。図１の摩耗センサの概略断面図である。摩耗センサを取り付けるための通孔を形成したカッター支持枠の要部表面図である。図１の摩耗センサを取り付けたローラーカッターの要部破断側面図である。図１の摩耗センサが取り付けられた部分のカッター支持枠の拡大断面図である。図１の摩耗センサを取り付けた他のローラーカッターの正面図と側面図である。

本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
図１及び図２は本発明の一実施形態の摩耗センサの外観図と断面図であり、図示されるように、この摩耗センサ１は、内部に磁気センサ回路１２が設けられたセンサ本体部１１を、平面視方形状の台座部１３の上面中央から突出させた形態に設けてある。

より詳しくは、センサ本体部１１は、ホール素子を有する磁気センサ回路１２が中空円柱状のハウジング１１ａ内に設置され、当該ハウジング１１ａの下部を、台座部１３の中央に設けられた凹陥部１３ａ内に嵌め込み、且つ台座部１３の下面から挿通させたボルトなどの固着具３を螺合して、台座部１３の上面に中央に一体に取り付けてある。
台座部１３の凹陥部１３ａの周囲には固着具３が挿通する取付孔１３ｂを複数設けてあり、また、台座部１３の側面には、前記磁気センサ回路１２と電気的に接続した入出力信号線を耐圧ホースで覆ってなる信号ケーブル１４を設けてある。

そして、センサ本体部１１のハウジング１１ａの上面には、平面視円形を呈する適宜な厚みの超硬合金板１５が一体に固着され、センサ本体部２の上面全体を超硬合金板１５で被覆してある。
超硬合金板１５の厚みは、後述するように、摩耗センサ１をカッター支持枠２２に取り付けた状態で、カッター支持枠２２の内面と超硬合金板１５の表面とが面一となるように設定される（図５参照）。

このように構成された摩耗センサ１のローラーカッター２への取り付けは、図３及び図４に示されるように、ローラーカッター２のローラーカッターディスク２１の側方であってローラーカッターディスク２１の先端部と対向する位置のカッター支持枠２２に、前記センサ本体部２が挿通する大きさの通孔２２ａと固着具３が螺合するねじ穴２２ｂを形成した上で、前記通孔２２ａにセンサ本体部２を嵌め込み、台座部１３の上面をカッター支持枠２２の外面に接合させた状態で、台座部１２の各取付孔１３ｂから固着具３を挿通し、固着具３を前記ねじ穴２２ｂに螺合して、台座部１３ｂをカッター支持枠２２の外面に一体に締着させることにより行うことができる。

カッター支持枠２２に取り付けられた摩耗センサ１は、図５に示されるように、超硬合金板１５の表面とカッター支持枠２２の内面とが面一となってカッター支持枠２２内にセンサ本体部１１が露出し、このセンサ本体部１１と対向した近接位置にローラーカッターディスク２１が配置されているが、センサ本体１１の上面全体が超硬合金板１５で覆われているので、切削ズリが衝突しても凹んだり変形したたりするようなことはなく、超硬合金板１５によりセンサ本体部１１上面の平滑性が保持されて当該センサ本体部１１上面を通る磁力線を一定に保ち、摩耗センサ１の検出精度を長期間に亘り高精度に維持することができる。
また、カッター支持枠２２の側方に摩耗センサ１を取り付けてあるので、ローラーカッターディスク２１を交換する際に摩耗センサ１が邪魔になるようなことはなく、交換作業をスムーズに行うことができる。

図６は、前記図４とは異なる形態のローラーカッター２に摩耗センサ１を取り付けた状態を示しており、同図に示したローラーカッター２の形態においても、前記と同様に、ローラーカッターディスク２１の側方であってローラーカッターディスク２１の先端部と対向する位置のカッター支持枠２２に形成された通孔２２ａにセンサ本体部２１を嵌め入れて摩耗センサ１が取り付けられる。

なお、図示した摩耗センサ１とローラーカッター２は、本発明の実施形態の一例を示すものであり、本発明はこれに限定されず、他の適宜な形態で構成することが可能である。
磁気センサ回路１２は、ホール素子を用いたものの他に、コイルや磁気抵抗効果素子など他の適宜な検出素子を用いた構成のものを利用可能であり、また、超硬合金板１５に代えて、耐摩耗性に優れたセラミック製の板材など他の硬質材料により形成された板材を用いてもよい。
また、カッター支持枠２２に、その縁部からローラーカッターディスク２１の側方であってローラーカッターディスク２１の先端部と対向する位置に亘る切り欠き部を設け、この切り欠き部に摩耗センサ１のセンサ本体部１２を嵌め込み、センサ本体部１２とローラーカッターディスク２１とを対向配置させた状態で台座部１２をカッター支持枠２２に固定してもよい。台座部１２は、ボルト以外の固着具を用いて固定したり、カッター支持枠２２に溶接によって固定したりするなど、他の適宜な固定手段を用いて固定することができる。

１摩耗センサ、１１センサ本体部、１１ａハウジング、１２磁気センサ回路、１３台座部、１４信号ケーブル、１５超硬合金板、２ローラーカッター、２１ローラーカッターディスク、２２カッター支持枠、３固着具

Claims

中空なハウジング（１１ａ）内に磁気センサ回路（１２）が設置されていて上面が硬質板材（１５）で覆われたセンサ本体部（１１）を、中央に凹陥部（１３ａ）、この凹陥部（１３ａ）の周囲に複数の取付孔（１３ｂ）を設けて形成された台座部（１３）の前記凹陥部（１３ａ）内に、前記ハウジング（１１ａ）の下部を嵌め込んで、台座部（１３）の上面に一体に取り付けて構成された摩耗センサ（１）が、
ローラーカッター（２）のローラーカッターディスク（２１）の側方であって当該ディスク（２１）の先端部と対向する位置に前記センサ本体部（１１）が挿通する大きさの通孔（２２ａ）と固着具（３）が螺合する複数のねじ穴（２２ｂ）が形成されたカッター支持枠（２２）に、
当該カッター支持枠（２２）の外側から前記通孔（２２ａ）内にセンサ本体部（１１）を嵌め込み、センサ本体部（１１）上面の硬質板材（１５）の表面とカッター支持枠（２２）の内面とを面一にしてカッター支持枠（２２）内にセンサ本体部（１１）を露出させ、且つ前記台座部（１３）の上面をカッター支持枠（２２）の外面に接合させせた状態で、台座部（１３）の各取付孔（１３ｂ）から固着具（３）を挿通し、固着具（３）を前記ねじ穴（２２ｂ）に螺合して、台座部（１３）をカッター支持枠（２２）の外面に一体に締着固定して取り付けられた構成を有するローラーカッター。
摩耗センサ（１）のセンサ本体部（１１）上面を覆う硬質板材（１５）は超硬合金板である請求項１に記載のローラーカッター。