JPH09242476A - 掘削機のカッターヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 補修の頻度を従来に比し低下させることので
きる掘削機のカッターヘッドを提供すること。 【解決手段】 トンネル３０の切羽面７を掘削する掘削
機２０を構成し、掘削機２０の有する回転装置６より回
転されて切羽面を掘削する掘削機のカッターヘッド１０
であって、縁部４を有する傘状にされ、外周面には複数
のピック５が設けられ、縁部４の外周に沿って所定の間
隔をおいて複数の凸部１１が設けられ、縁部４側が回転
装置６に接続されることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は掘削機のカッターヘ
ッドに関し、さらに詳細にはトンネルの切羽面を掘削す
る掘削機を構成し、この掘削機の有する回転装置により
回転されて前記切羽面を掘削する掘削機のカッターヘッ
ドに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、機械掘削工法によるトンネル掘削
工事において、トンネル切羽面における岩盤等を掘削す
る際に用いられる自由断面掘削機は、一般に、回転させ
つつ切羽面の岩盤等に当接させて岩盤を掘削するカッタ
ーヘッドと、このカッターヘッドを回転させる回転装置
とを有している。

【０００３】通常、カッターヘッド１は、図４に示され
るように、例えば縁部４を有する傘状にされ、外周面に
は複数のピック５が設けられている。このカッターヘッ
ド１は、図４において破線で囲まれて示されている回転
装置６に接続されている。この回転装置６は回転軸２８
とモータ２５とから主に構成されている。

【０００４】具体的に説明すると、カッターヘッド１
は、縁部４側の端部が回転軸２８に連結されている。ま
た、回転軸２８はモータ２５に接続されており、モータ
２５が駆動するとトルクが与えられるようになってい
る。

【０００５】このようなカッターヘッド１は、回転装置
６のモータ２５を駆動させて回転軸２８にトルクが与え
られると回転軸２８が回転し、カッターヘッド１も回転
軸２８の回転に伴って回転する。この回転状態のカッタ
ーヘッド１を例えばトンネルの切羽面７における岩盤等
に当接させると、カッターヘッド１はその岩盤を繰り抜
くように掘削する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のカッタ
ーヘッド１はトンネル切羽面７の掘削に伴い外周面が磨
耗するため補修を要するものである。

【０００７】特に、縁部４は他の部位に比しその磨耗が
激しい箇所であり、磨耗によって強度が低下して変形し
たり、欠けたり、あるいは穴があいたりするおそれがあ
る。これらの場合には、縁部４の補修はかなりの手間を
要し、場合によっては補修不可能なものとなるおそれが
あった。

【０００８】従って、従来のカッターヘッド１は、縁部
４の補修を他の部位に比し短い間隔で怠ることなく行う
ことを要していた。これは手間がかかり、かなり面倒な
ものであった。

【０００９】本発明の目的は、補修の頻度を従来に比し
低下させることのできる掘削機のカッターヘッドを提供
することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明はトンネルの切羽
面を掘削する掘削機を構成し、前記掘削機の有する回転
装置により回転させて前記切羽面を掘削する掘削機のカ
ッターヘッドであり、前述した技術的課題を解決するた
めに以下のように構成されている。

【００１１】すなわち、本発明の掘削機のカッターヘッ
ドは、縁部を有する傘状にされ、外周面には複数のピッ
クが設けられ、前記縁部の外周に沿って所定の間隔をお
いて複数の凸部が設けられ、前記縁部側が前記回転装置
に接続されることを特徴とする。

【００１２】以下、この発明における構成要素を説明す
る。複数のピックについて、その形状、数および配置位
置は問わず必要に応じて適宜変更可能である。

【００１３】また、複数の凸部は、縁部の磨耗の進行を
抑えるものである。各凸部を平面的に見た際の形状は台
形に近い四角形状であるのが好ましい。もっとも、三角
形や他の四角形あるいは多角形にされていても良い。

【００１４】各凸部の大きさ、厚さ又は設置数等は掘削
機のカッターヘッドの大きさやその外周の長さ等に応じ
て適宜変更可能である。また、各凸部の設置間隔は状況
に応じて適宜変更することができる。もっとも、各凸部
は掘削機のカッターヘッドにより岩盤を掘削した際に、
岩盤の掘削屑が各凸部の間に溜まるようにされているこ
とを要する。このため、各凸部の間隔が縁部の外周端に
近づくほど狭い間隔になるように凸部を形成するのが好
ましい。

【００１５】これらの凸部は掘削機のカッターヘッドと
一体に形成されるものであっても良く、または平板状部
材を縁部に所定間隔をおいて取り付けることにより形成
されるものであっても良い。すなわち、本発明の掘削機
のカッターヘッドは、従来の掘削機のカッターヘッドに
複数の平板状部材を取り付けることにより構成されるも
のであっても良い。

【００１６】各平板状部材は、例えば未使用である従来
の掘削機のカッターヘッドに取り付けられて凸部を形成
するようにしても良く、または使用により縁部がある程
度磨耗した従来の掘削機のカッターヘッドに取り付けら
れて凸部を形成するようにしても良い。

【００１７】平板状部材を取り付けて凸部を形成する場
合には、平板状部材の材質には金属を用いるのが好まし
く、例えば鋼であるキャタビララグ材を用いるのが好ま
しい。もっとも、鉄等の他の金属が用いられていても良
い。また、可能な限り強化プラスチック等の他の材質を
用いることも可能である。

【００１８】掘削機のカッターヘッドの縁部側は回転装
置と適切に接続され、回転装置によって掘削機のカッタ
ーヘッドが回転自在にされていれば、回転装置との接続
部位はどのように構成されていても良い。

【００１９】ここで、回転装置は掘削機のカッターヘッ
ドに対し岩盤を掘削するために必要なトルクを与えるも
のであり、本発明の掘削機のカッターヘッドとともに掘
削機の構成要素の一つとなるものである。

【００２０】この回転装置は、掘削機のカッターヘッド
が回転しつつ当接した岩盤等を掘削できるようにされて
いれば良く、この限りにおいて回転装置の構成は問わな
い。なお、本発明の掘削機のカッターヘッドを有する掘
削機は、さらに回転装置を有する限りどのように構成さ
れていても良い。掘削機の例示としては、例えばロード
ヘッダーやブームヘッダー等の自由断面掘削機が挙げら
れる。もっとも、これら以外の掘削機であっても良い。

【００２１】以上説明した各構成要素の例示は可能な限
り組み合わせることが可能である。本発明の掘削機のカ
ッターヘッドによると、縁部の外周面に沿って複数の凸
部が所定間隔で設けられている。このため、縁部よりも
先に各凸部が磨耗する状態になる。さらに、このような
掘削機のカッターヘッドを用いて岩盤を掘削すると、各
凸部の間には岩盤の掘削屑が圧入されながら溜まる状態
となる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の掘削機のカッター
ヘッドの好適な実施の形態を図を用いて更に詳細に説明
する。図１には本発明の一実施形態におけるカッターヘ
ッド１０を有する掘削機２０が示されている。この掘削
機２０はＲＨ８Ｊ型ロードヘッダーと呼ばれる自由断面
掘削機であり、トンネル掘削工事においてトンネル３０
における切羽面７の岩盤等を掘削するものである。

【００２３】この掘削機２０を概略的に説明すると、下
部にキャタピラを有する走行装置２１が設けられ、前部
には上下方向および左右方向に回動自在のブーム２２が
設けられている。ブーム２２の下方には岩盤の掘削屑を
回収するギャザリング２３が設けられており、後部には
岩盤の掘削屑を搬送するベルトコンベア２４が設けられ
ている。

【００２４】本実施形態におけるカッターヘッド１０
は、ブーム２２の前端部に取り付けられている。図２に
示されるように、カッターヘッド１０は、縁部４を有す
る傘状にされており、外周面には着脱自在の複数のピッ
ク５がスパイラル状に配置されて設けられている。

【００２５】さらに、縁部４の外周に沿って複数の平板
状部材がピック５の配列方向に向けて取り付けられてお
り、これによって各凸部１１が形成されている。これら
の凸部１１を形成するそれぞれの平板状部材には、平面
的に見た際に台形に近い四角形状であり、かつ適宜の厚
さを有する鋼性のキャタビララグ材が用いられている。

【００２６】また、凸部１１はそれぞれ所定の間隔をお
いて溶接により取り付けられている。各凸部１１間の間
隔は、図２に示されるように、縁部４の外周端に近づく
程狭い間隔になるようにされている。

【００２７】掘削機２０は回転装置６を有し、カッター
ヘッド１０はこの回転装置６に接続されている。図３に
示されるように、回転装置６はブーム２２の内部に設け
られたモータ２５、減速器２６、ギアカップリング２
７、回転軸２８、及びブーム２２の前端部に設けられた
連結部１３により構成されている。

【００２８】このうち、回転軸２８と連結部１３とは一
体に回転するようにされている。そして、図２に示され
るように、カッターヘッド１０は連結部１３にその縁部
４側の端部１０ａを係合させボルト止めされて接続され
ている。これによってカッターヘッド１０は周方向に回
転可能にされている。

【００２９】以下、このようなカッターヘッド１０の動
作例を掘削機２０の動作例とともに説明する。図１に示
されるように、まず、掘削機２０を走行装置２１により
トンネル３０の切羽面７まで移動させる。次に、例えば
カッターヘッド１０の軸方向が水平方向になるようにブ
ーム２２を動作させる。

【００３０】次に、ブーム２２内に設けられているモー
タ２５を駆動させると、回転軸２８には減速器２６によ
り調整されたトルクがギアカップリング２７を介して与
えられる。これにより、回転軸２８と連結部１３とはそ
の周方向で回転する。これに伴い、連結部１３と一体に
接続されているカッターヘッド１０もその周方向で回転
する。

【００３１】次に、ブーム２２を前方へ伸長させる、あ
るいは掘削機２０を前進させてカッターヘッド１０をト
ンネル３０の切羽面７の岩盤に当接させる。すると、切
羽面７の岩盤はピック５によって掘削される。さらに、
掘削機２０を前進させる、あるいはブーム２２を前方へ
伸長させてカッターヘッド１０に推進力を与えると、カ
ッターヘッド１０は切羽面７の岩盤の内部へ掘り進む状
態になる。

【００３２】このようにしてカッターヘッド１０が切羽
面７の岩盤内部にほぼ完全に埋没するまで掘り進むと、
それぞれの凸部１１の間には、図２において斜線で示さ
れているように岩盤の掘削屑８が逐次圧入しながら溜ま
り、そして排出されていく。このように、各凸部１１の
間に逐次圧入する掘削屑８が緩和部材となって磨耗を抑
制することができる。

【００３３】すなわち、岩盤の掘削屑８が、各凸部１１
の間に順次圧入状態で侵入して一時的にその部分に溜ま
り、凸部１１間の厚みまで成長する。そして、その厚み
を超えて成長すると切羽面７の掘削面に接触する。この
掘削面と掘削屑８との接触が優先し、各凸部１１と掘削
面との接触が緩和される。このような状態がカッターヘ
ッド１０による掘削中継続的に発生する。これにより、
カッターヘッド１０の縁部４は磨耗し難い状態になる。

【００３４】そして、カッターヘッド１０により掘削さ
れトンネル３０の床面に落下した岩盤の掘削屑８はギャ
ザリング２３により回収され、掘削機２０内部を通りベ
ルトコンベア２４によって掘削機２０の後方へ搬送され
る。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の掘削機の
カッターヘッドによれば、縁部の外周に沿って複数の凸
部が所定間隔で設けられている。このため、カッターヘ
ッドが切羽面を掘り進むと、各凸部の間に岩盤の掘削屑
が逐次圧入して溜まり、この凸部間に逐次圧入する掘削
屑が緩和部材となって磨耗を抑制することができる。

【００３６】従って、掘削機のカッターヘッドの縁部の
補修の頻度を従来に比し著しく低下させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態における掘削機のカッター
ヘッドを有する掘削機を示す側面図である。

【図２】図１に示された掘削機のカッターヘッドを一部
破断して示す平面図である。

【図３】図１に示された掘削機のカッターヘッドを回転
させる回転装置を示す平面図である。

【図４】従来の掘削機のカッターヘッドを示す説明図で
ある。

【符号の説明】

４ 縁部 ５ ピック ６ 回転装置 ７ 切羽面 ８ 掘削屑 １０ 掘削機のカッターヘッド １１ 凸部 ２０ 掘削機 ３０ トンネル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トンネルの切羽面を掘削する掘削機を構
   成し、前記掘削機の有する回転装置により回転させて前
   記切羽面を掘削する掘削機のカッターヘッドであって、 縁部を有する傘状にされ、外周面には複数のピックが設
   けられ、前記縁部の外周に沿って所定の間隔をおいて複
   数の凸部が設けられ、前記縁部側が前記回転装置に接続
   されることを特徴とする掘削機のカッターヘッド。