JPH08326482A - 切削用カッターヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】切削隅部における切削性の向上を図り、トンネ
ル内壁面等のコンクリート面を高効率で切削するととも
に、平滑な切削面を得る。 【構成】両端部を除く中央部分における切削ピック１
４、１４…の配置は、前記回転ドラム１１の円周面上に
描かれる二本の、平行し独立した、螺旋線Ａ、Ｂ上に配
置し、前記回転ドラム１１の軸方向についての切削ピッ
ク１４、１４…の中央配置ピッチは切削ピック１４の幅
とする。また、前記一方の螺旋線Ａ（Ｂ）上の隣接する
切削ピック１４、１４間に、他方の螺旋線Ｂ（Ａ）上の
回転ドラム１１円周方向の対応する切削ピック１４が位
置している。また、両端部においては、回転ドラム１１
の軸方向についての切削ピック１４、１４…の端部配置
ピッチは前記中央配置ピッチより狭くする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえばトンネルのコ
ンクリートの劣化やクラックを補修する際、トンネル内
壁面切削装置等に用いられる切削用カッターヘッドに関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、たとえばトンネルにおける補
修工事等は、削岩機等により人力で切削する方法、削岩
機等をバックホー等に搭載してオペレータの目視によっ
て切削する方法、あるいはロードヘッダーやカッタロー
ダ等の自由断面切削機を用いて切削する方法が採用され
てきた。

【０００３】たとえば、公知の切削カッターヘッドとし
て図８に示す三井三池製作所製の「ＭＴツインヘッダ」
が知られている。このＭＴツインヘッダは、汎用の油圧
ショベルのアタッチメントとして使用するドラム回転式
油圧切削機である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記Ｍ
Ｔツインヘッダ等を使用してみた結果、思いのほか切削
効率が悪く、またその切削面も平滑でない、などの問題
があった。

【０００５】本発明者は、高効率に、しかも平滑に切削
できるカッターヘッドを開発するために、種々の実験を
行った結果、切削ピックの配置位置およびドラム回転軸
方向の配置ピッチが重要であることを知見した。

【０００６】そこで本発明の目的は、切削ピックの配置
を限定することにより、トンネル内壁面等のコンクリー
ト面を高効率で切削するとともに、平滑な切削面を得る
ことのできる切削カッターヘッドを提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題は、回転ドラム
円周面上に多数の切削ピックが固定された切削用カッタ
ーヘッドにおいて、 両端部を除く中央部分において：その切削ピック配置
は、前記回転ドラム円周面上に描かれる二本の、平行し
独立した、螺旋線上に配置され、かつ前記回転ドラムの
軸方向についての切削ピックの中央配置ピッチは切削ピ
ック幅としていること、および前記一方の螺旋線上の隣
接する切削ピック間に、他方の螺旋線上の回転ドラム円
周方向の対応する切削ピックが位置していること、 両端部において：回転ドラムの軸方向についての切削ピ
ックの端部配置ピッチは前記中央配置ピッチより狭くな
っていることで解決できる。

【０００８】また、両端部の切削ピックを複数有し、そ
の切削ピック群のうち少なくとも最終端の切削ピックは
ドラムの端面より外方に斜めに突出し、かつ回転ドラム
の軸方向に関して、最終端の切削ピックから途中の切削
ピックを経て中央切削ピックを結ぶ切削ピック先端の線
が角を落とした形状に構成されるのが好ましい。

【０００９】

【作用】本発明においては、回転ドラム円周面上の切削
ピック配置を、前記回転ドラム円周面上に描かれる、二
本の、平行し独立した螺旋線上としているため、切削ピ
ックの配置を回転ドラム全体に均等に配置することがで
き、各切削ピックの切削負荷量を平均化できる。切削ピ
ックの配置ピッチは、回転ドラムの軸方向についての切
削ピックの中央配置ピッチは切削ピック幅とし、前記一
方の螺旋線上の隣接する切削ピック間に、他方の螺旋線
上の回転ドラム円周方向の対応する切削ピックが位置し
ていることで、回転ドラムが一回転する間に、前列の切
削ピック間の切残し部分を後列の切削ピックが切取るた
め、平滑な綺麗な切削面を得ることができるとともに高
効率な切削作業ができる。

【００１０】また、切削ピック両端部に位置する切削ピ
ックには、他の切削ピックより負担がかかるため、回転
ドラムの軸方向についての切削ピックの端部配置ピッチ
は前記中央配置ピッチより狭くすることで、その切削負
担を軽減し、効率的に切削することができる。

【００１１】さらに、両端部に配設された複数の切削ピ
ックは、その切削ピック群のうち少なくとも最終端の切
削ピックは、ドラムの端面より外方に斜めに突出させて
いるため、ドラム端面とコンクリート等の凹状切削面と
の接触もなくなる。また、最終端の切削ピックから途中
の切削ピックを経て中央切削ピックを結ぶ切削ピック先
端の線が回転ドラムの軸方向に描く線形状は角落としを
した形状とすることにより、切削隅部での切削ピックの
引っ掛かり、振動等がなくなり切削性が向上する。

【００１２】

【実施例】以下、本発明を図面に示す一実施例によって
詳説する。図５および図６は、本発明に係る切削カッタ
ーヘッドを切削アーム部先端に装着したトンネル内壁面
切削装置である。３は走行台車部で、基台３８、可動台
３９、弾性体走行車輪３３、アウトリガー３５、サイド
ジャッキ３６、油圧シリンダー３４、油圧シリンダー３
７より構成される。基台３８にはゴム等の弾性体走行車
輪３３が設備され、トンネル内を自走することができ、
走行状態に応じ二輪駆動あるいは四輪駆動が選択され
る。

【００１３】また、弾性体走行車輪３３は油圧シリンダ
ー３４の操作によって自由自在に回転中心３３ａを中心
として角度を変えられるため、いかなるインバートの曲
率にも適応可能となる。アウトリガー３５は基台３８に
設けられ、その昇降操作により走行台車部３の水平調整
および高さ調整がされる。サイドジャッキ３６も基台３
８に設けられ、切削装置全体の作業時の安定を保つよう
になっている。可動台３９は基台３８上に設置され、油
圧シリンダー３７の伸縮によりトンネル方向に移動可能
となっている。可動台３９上には運転室４５、各モータ
へ油圧を供給するパワーユニット６０およびその制御盤
４４が配設されている。また、運転室４５内にはコンピ
ューター、シーケンサ、ＣＲＴ等の自動制御機器４７が
設備されている。

【００１４】一方、予め対象のトンネル断面形状、トン
ネル路線、所望の切削代等の情報が自動制御機器４７に
与えられ、切削装置全体が無人運転化されるが、必要に
よりオペレーターによる半自動運転も可能となってい
る。４６は可動台３９の前部に固着された支持柱であ
る。支持柱４６の上方前部にはトンネル円周方向に回転
自在なアーム旋回座３１が取り付けられており、切削ア
ーム旋回モータ３２によって回転される。このアーム旋
回座３１には切削アーム部２の基端が固着されている。
切削アーム部２は主に第１ブラケット２１、第２ブラケ
ット２２、第１サポートリンク２３、第２サポートリン
ク２４、第３サポートリンク２５、カッターヘッド取付
けブラケット２６、カッターヘッド修正ジャッキ２９、
位置決めジャッキ３０より構成される。第１ブラケット
２１はアーム旋回座３１に固着されている。第１サポー
トリンク２３は基端が第１ブラケット２１の上部に回転
軸２１ａにより軸支され、他端はカッターヘッド取付け
ブラケット２６の上部にピン２６ａにより軸支されてい
る。第２サポートリンク２４は基端が第１ブラケット２
１の下部に軸支され、他端は第３サポートリンク２５の
下端部に軸支されている。

【００１５】第３サポートリンク２５は下端部が第２サ
ポートリンク２４の上端部と回転自在に連結され、上端
部はカッターヘッド取付けブラケット２６の下部に軸支
されている。

【００１６】カッターヘッド修正ジャッキ２９の一端部
は第１サポートリンク２３の中間部に固着されたブラケ
ット２７の上方に軸支され、他端は第３サポートリンク
２５下端近傍に連結されている。また、位置決めジャッ
キ３０の一端部はアーム旋回盤３１に固着された第２ブ
ラケット２２に軸支され、他端は第１サポートリンク２
３に固定されたブラケット２８に連結されている。

【００１７】かくして、切削アーム部２は位置決めジャ
ッキ３０の伸縮により回転軸２１ａを回転中心として伏
仰自在となっているとともに、カッターヘッド部１がカ
ッターヘッド修正ジャッキ２９の伸縮により回転軸２６
ａを回転中心として回転することにより、トンネル内面
と平行を保つようになっている。

【００１８】他方、本発明に係る切削カッターヘッドに
ついて図１〜図４および図７により説明する。

【００１９】図７において、切削カッターヘッド部１
は、カッターヘッド取付けブラケット２６に固着され、
主に回転ドラム１１、減速機１２、油圧モータ１３、切
削ピック１４等より構成される。回転ドラム１１の外周
には多数のピックボックス１５が溶接されており、この
ピックボックス１５に対して切削ピック１４が脱着可能
となっている。回転ドラム１１の内部には減速機１２が
収容され、その減速機１２からの減速機出力フランジ１
８に回転ドラム１１が固着され回転するようになってい
る。減速機出力フランジ１８は、回転ドラム基部１０の
内部に収容された油圧モータ１３により駆動されてお
り、コンクリートの強度に応じ回転数を変えられるよう
になっている。

【００２０】次に、前記切削ピック１４の配置について
図１〜図４に基づき説明する。まず、図２は回転ドラム
１１の展開図であるが、連続した切削ピック１４、１４
…を線で結んでいくと、ドラム１１の円周面方向には２
本の螺旋状線Ａ、Ｂが引かれる。すなわち、ドラム１１
の円周面上の切削ピック１４、１４…は、前記ドラム１
１の円周面上に描かれる、二本の平行し独立した螺旋線
Ａ、Ｂ上に配置される。さらに、回転ドラム１１の軸方
向についての切削ピックの中央配置ピッチは、非切削部
分が残らないように、切削ピック１４の幅と同じ２０mm
としており、切削ピック１４のドラム円周方向（図の上
下方向）の配置ピッチは、１００mmとなっている。この
切削ピック１４のドラム円周方向配置ピッチの決定は、
ドラム回転軸方向の切削ピック１４の配置ピッチが切削
ピック１４の幅とされる条件の下で、回転ドラム１１全
幅に渡って配置されるように適宜、その配置ピッチが決
定される。

【００２１】前記２本の螺旋線Ａ、Ｂの円周方向に関す
る相対的位置関係は、一方の螺旋線Ａ（Ｂ）上の隣接す
る切削ピック１４、１４…間に、他方の螺旋線Ｂ（Ａ）
上の回転ドラム１１の円周方向位置の対応する切削ピッ
ク１４、１４…が位置するように配設されており、一方
の螺旋線上の切削ピック１４、１４…により鋸刃状に切
削される谷部分（切り残し部分）を、他方の螺旋線上に
配設される切削ピック１４、１４…が削り取るようにな
っており、平滑な切削面が得られるようになっている。

【００２２】また、切削ピック１４の螺旋線Ａ、Ｂ上の
始終端部（ドラム円周面の端部）においては、このドラ
ム回転軸方向（図の左右方向）の配置ピッチは、前記中
央部分の配置ピッチ（２０mm）よりもその配置間隔を狭
くしている。具体的に本実施例の場合は、図２の要部拡
大図に示されるように、第１番目から第４番目の切削ピ
ック１４の間隔を１２mmとし、その後標準ピッチの２０
mmへと移行させている。また、終端においても同様に２
０mmから１２mmへと切削ピック１４、１４…の間隔を狭
くしている。

【００２３】さらに、回転ドラム１１のエンドリング部
における切削ピック１４、１４…の取付けは、最終端の
切削ピック１４のいくつか手前から、その取付け角度を
徐々に外方に向けて傾けるように取付け、その最終端の
切削ピックはドラムの端面より外方に斜めに突出させて
いる。また、最終端の切削ピックから途中の切削ピック
を経て中央切削ピックを結ぶ切削ピック先端の線が、回
転ドラムの軸方向に描く形状が、角落としをした線形状
となるようにし、コンクリートの切削凹部の隅部におけ
る切削ピック１４、１４…の引っ掛かり、振動等を抑制
し、切削性を向上させている。前記角落としの形状とし
ては、面取り状、円弧状、多角形状の適宜の形状とする
ことができる。

【００２４】なお、前記切削ピック１４の種類として
は、バイオレットピックを採用することでピックの交換
無しに、たとえば深さ１００mmの切削が可能であり、ま
た強度によってはラウンドピックによることもでき、適
宜選択される。さらに必要に応じ、減速機出力フランジ
１８の前面には溝堀り用カッタードラム１７が固着でき
るようになっており、溝掘りを行うことができるように
なっている。１６はカッターヘッド周囲にエアーカーテ
ンを形成するためのエアー噴射装置で、走行台車部３の
後部に搭載された集塵機５１と送気用フレキシブルホー
ス５３と粉塵吸い込み用フレキシブルホース５２で接続
されている。エアー噴射装置１６は管状構造となってお
り、その上部に設けられたスリットよりエアーを噴射し
エアーカーテンを形成し切削粉塵の拡散を防止するもの
であり、同時に回転ドラム１１上部近傍に接続された粉
塵吸い込みフレキシブルホース５２により切削粉塵を吸
い込み集塵機５１に送り込むことによって作業環境の改
善を図ることができる。

【００２５】切削に際しては、まず切削装置を所定の位
置まで移動し、アウトリガー３５によりアーム旋回盤３
１がトンネル中心となるよう高さ調整を行い、サイドジ
ャッキ３６により切削装置を安定させる。次に、位置決
めジャッキ３０の伸縮調整によりカッターヘッド１の位
置を切削位置に合わせ、同時にカッターヘッド修正ジャ
ッキ２９の伸縮調整によりカッターヘッドの回転軸がト
ンネル方向に平行になるように調整した後、アーム旋回
盤３１を切削アーム旋回モータ３２により回転させなが
らトンネル円周方向に沿って内壁面の切削を行う。円周
方向に１サイクルの切削を完了したならば、油圧シリン
ダー３７の伸縮により可動台３９を第１図左方に前進さ
せ同様に切削を繰り返す。このように１回の装置の設置
によって２サイクルの切削作業ができ、切削効率を上げ
ることができる。

【００２６】ところで、本実施例においてはトンネル内
壁面の切削を例に採り説明したが、本発明に係る切削用
カッターヘッドは、たとえばコンクリート系土木構造
物、ビル等の壁面を切削するための切削機に対しても同
様に適用することができる。

【００２７】

【発明の効果】以上、詳説したように、本発明によれ
ば、回転ドラム円周面上の切削ピック配置を限定するこ
とにより、切削隅部における切削性が向上し、トンネル
内壁面等のコンクリート面を高効率で切削するととも
に、平滑な切削面を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るカッターヘッドの側面からの視図
である。

【図２】図１のカッターヘッドの要部拡大図である。

【図３】回転ドラムの展開図で、切削ピックの配置を示
す図である。

【図４】回転ドラムの正面からの視図である。

【図５】トンネル内壁面切削装置による切削状況図であ
る。

【図６】図５の左側面図である。

【図７】切削カッターヘッドの構造を説明するための断
面図である。

【図８】従来より公知の切削カッターヘッドの斜視図で
ある。

【符号の説明】

１…切削カッターヘッド部、２…切削アーム部、３…走
行本体部、７…インバート、１１…回転ドラム、１２…
減速機、１３…油圧モータ、１４…切削ピック、２９…
カッターヘッド修正ジャッキ、３０…位置決めジャッ
キ、３１・・・ アーム旋回座、３２・・・ 切削アーム旋回モ
ータ、３３…走行車輪、３５…アウトリガー、３６…サ
イドジャッキ、３８…基台、３９…可動台、５１…集塵
機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉成 寿男 東京都中央区日本橋本町４−12−20 佐藤 工業株式会社内 (72)発明者 高橋 浩 東京都中央区日本橋本町４−12−20 佐藤 工業株式会社内 (72)発明者 目時 康男 東京都中央区日本橋本町４−12−20 佐藤 工業株式会社内 (72)発明者 村上 裕二 東京都中央区日本橋本町４−12−20 佐藤 工業株式会社内 (72)発明者 伊東 良浩 東京都中央区日本橋本町４−12−20 佐藤 工業株式会社内 (72)発明者 坂下 文夫 東京都中央区日本橋本町４−12−20 佐藤 工業株式会社内 (72)発明者 坂口 福寿 千葉県印旛郡白井町清水口２−１−５− 602 (72)発明者 二木 幸男 神奈川県横浜市神奈川区三ッ沢下町20−23 −906

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転ドラム円周面上に多数の切削ピックが
   固定された切削用カッターヘッドにおいて、 両端部を除く中央部分において：その切削ピック配置
   は、前記回転ドラム円周面上に描かれる二本の、平行し
   独立した、螺旋線上に配置され、かつ前記回転ドラムの
   軸方向についての切削ピックの中央配置ピッチは切削ピ
   ック幅としていること、および前記一方の螺旋線上の隣
   接する切削ピック間に、他方の螺旋線上の回転ドラム円
   周方向の対応する切削ピックが位置していること、 両端部において：回転ドラムの軸方向についての切削ピ
   ックの端部配置ピッチは前記中央配置ピッチより狭くな
   っていること、 を特徴とする切削用カッターヘッド。
2. 【請求項２】両端部の切削ピックを複数有し、その切削
   ピック群のうち少なくとも最終端の切削ピックはドラム
   の端面より外方に斜めに突出し、かつ回転ドラムの軸方
   向に関して、最終端の切削ピックから途中の切削ピック
   を経て中央切削ピックを結ぶ切削ピック先端の線が角を
   落とした形状に構成される請求項１記載の切削用カッタ
   ーヘッド。