JPH10299387A - ディスクカッタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ラジアル荷重およびスラスト荷重のいずれを
も受けることができ、しかも全体として極めてコンパク
トな構造のディスクカッタを提供する。 【解決手段】 カッタリング６と支持軸３との間に、カ
ッタリング６に加わるラジアル荷重およびスラスト荷重
を受ける鍔付きブッシュ５を設け、この鍔付きブッシュ
５の両端部より外側に前記カッタリング６と支持軸３と
の空隙を封止するフローティングシール７を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トンネル機械のカ
ッタヘッドに装着されるディスクカッタに関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のディスクカッタとして、
図９に示される構造のものが知られている。この従来の
ディスクカッタにおいては、軸受ブラケット１０１に全
体的に略同一径の支持軸１０２が固定され、この支持軸
１０２の外周部にテーパローラベアリング１０３を介し
てカッタリング１０４が回転自在に支承されている。ま
た、前記ローラベアリング１０３の外側には、軸受ブラ
ケット１０１およびカッタリング１０４の各内周面間
に、Ｏリング１０５ａでシールリング１０５ｂを弾性支
持してなるフローティングシール１０５が介挿されてい
る。この構造のディスクカッタでは、一対のテーパロー
ラベアリング１０３を対向して用いることによって、カ
ッタリング１０４に作用するラジアル荷重およびスラス
ト荷重を受けるようにされている。

【０００３】他の従来例として、実開昭６０−７６１９
７号公報に記載されたものがある。この公報に記載のデ
ィスクカッタでは、図１０に示されているように、支持
軸１１１の周りにブッシュ（軸受メタル）１１２を介し
てカッタリング１１３を回転自在に支承し、ブッシュ１
１２と支持軸１１１との摺接面に環状溝１１４と軸方向
の条溝１１５とを設けてそれら環状溝１１４，条溝１１
５に強制的にグリースを供給するように構成されてい
る。なお、条溝１１５の両側にはシールドパッキン１１
６が嵌め込まれている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図９に
示されているベアリングタイプのディスクカッタにおい
ては、大きな掘削負荷に耐える構造を採用したい場合
に、ローラベアリングとして大きなものを使用する必要
が生じるために、ディスクカッタが全体として容量の大
きなものとなってしまい、特にこのディスクカッタを小
径のトンネル機械に適用する際に、このディスクカッタ
をカッタヘッド内の限られた設置スペースの中に収容す
るのが困難であるという問題点がある。

【０００５】これに対して、図１０に示されるようなブ
ッシュタイプのディスクカッタの場合、構造のコンパク
ト化が図れるという点でベアリングタイプにおける前述
の問題点を解消することが可能である。しかし、この図
１０に示される構造では、カッタリングに加わるラジア
ル方向の荷重には耐え得るものの、カッタリングとして
図９に示されるようなテーパ形状のものを用いた場合の
スラスト方向にかかる荷重や、あるいはストレート形状
のカッタリングでも偏荷重により発生するスラスト方向
の荷重には耐えることができないという問題点がある。

【０００６】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたもので、ラジアル荷重およびスラスト荷重のいずれ
をも受けることができ、しかも全体として極めてコンパ
クトな構造のディスクカッタを提供することを目的とす
るものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段および作用・効果】前述の
目的を達成するために、本発明によるディスクカッタ
は、支持軸に回転自在にカッタリングを支承してなるデ
ィスクカッタにおいて、前記カッタリングと前記支持軸
との間に、前記カッタリングに加わるラジアル荷重およ
びスラスト荷重を受けるすべり軸受を設け、これらカッ
タリングと支持軸との空隙を封止するシール部材を前記
すべり軸受の両端部より外側に設けることを特徴とする
ものである。

【０００８】本発明においては、カッタリングとそのカ
ッタリングを支承する支持軸との間にすべり軸受が配さ
れていることによって、ローラ軸受を配するものに比べ
て構造をシンプルに、かつコンパクトにすることがで
き、組立も容易に行うことができる。また、このすべり
軸受がラジアル荷重とスラスト荷重の双方の荷重を受け
る構成とされているので、テーパ形状のカッタリングを
用いた場合にも、あるいはストレート形状のカッタリン
グが偏荷重を受けた場合にも、多様な方向からの荷重に
耐えることができて破損する危険性を極めて小さくする
ことができる。また、このすべり軸受の場合、万一異物
が混入してもローラベアリングのように短時間で使用不
能となることがない。さらに、ローラタイプのものに比
べてプリロードをかける必要がないので起動トルクを小
さくすることができるとともに、シム調整も不要である
という利点を有している。また、本発明では、カッタリ
ングと支持軸との空隙を封止するシール部材がすべり軸
受の両端部より外側に設けられているので、軸受摺動面
への掘削土砂等の侵入を確実に防ぐことができる。

【０００９】本発明において、前記カッタリングを、刃
部の径が支持軸の軸方向に沿って徐々に小さくなるよう
に全体として略テーパ形状に形成することができる。こ
のような略テーパ形状のカッタリングの場合、スラスト
荷重がより大きなものになるので、本発明のようなすべ
り軸受構造がより有利である。この場合、前記支持軸
を、前記カッタリングの刃部の径に合わせて段付き形状
とするのが良い。このように、負荷の高い部分における
支持軸の径およびすべり軸受の径を大きくすることで、
支持軸に加わる面圧を軸方向に沿ってほぼ均一にするこ
とができ、より負荷に強い構造とすることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】次に、本発明によるディスクカッ
タ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。

【００１１】図１に、本発明の第１実施例に係るディス
クカッタの断面図が示されている。本実施例のディスク
カッタ１においては、図示されないカッタヘッドに取り
付けられる軸受ブラケット（リテーナ）２，２に支持軸
３がボルト４，４によって固定され、この支持軸３の周
りに一対の鍔付きブッシュ（すべり軸受）５，５を介し
て環状のカッタリング６が回転自在に支承されている。
ここで、カッタリング６は、根元部が段付き形状に小径
とされ、この小径部分に両端から前記鍔付きブッシュ
５，５が嵌着されている。

【００１２】また、この鍔付きブッシュ５，５の両端部
の外側には、カッタリング６と軸受ブラケット２との間
に位置して、Ｏリング７ａでシールリング７ｂを弾性支
持してなるフローティングシール７が介挿され、両側に
設けられるフローティングシール７，７によって封止さ
れる内部空間に潤滑油のオイルが封入されている。こう
して、これらフローティングシール７によって掘削土砂
が摺接面に侵入するのを防ぐようにされている。

【００１３】このような構成において、カッタヘッドが
回転されると、各ディスクカッタ１のカッタリング６の
先端部が切羽に接触しながら、そのカッタリング６が支
持軸３の周りを回転し、これによって切羽面の掘削が行
われる。このカッタリング６の回転に際して、偏荷重に
基づきそのカッタリング６にスラスト方向の荷重が加わ
ると、その荷重は鍔付きブッシュ５の鍔部５ａによって
支承される。

【００１４】このように、本実施例のディスクカッタ１
によれば、カッタリング６に加わるラジアル荷重だけで
なく、スラスト荷重をも受けることができるので、この
カッタリング６に様々な方向から加わる荷重に耐えるこ
とができる。しかも、従来のローラタイプの軸受を用い
るものに比べて構造をシンプルにし、かつコンパクトに
することができる。

【００１５】図２には、本発明の第２実施例に係るディ
スクカッタの断面図が示されている。本実施例のディス
クカッタ１１においては、第１実施例の鍔付きブッシュ
５に代えて、カッタリング６の内周面および側面に、前
記鍔付きブッシュ５と同様の成分、言い換えれば摺動特
性の良好な成分を溶着（溶着部を符号５’で示す）する
ように構成したものである。これ以外の構成については
第１実施例と基本的に異なるところがない。

【００１６】第２実施例のような構成によっても、第１
実施例と同様、ラジアル荷重とスラスト荷重とに耐え得
るとともに、コンパクトでかつ簡易化された構造のディ
スクカッタを得ることができる。

【００１７】なお、第２実施例においては、摺動特性の
良好な成分の溶着箇所をカッタリング６の内周面および
側面としたものを説明したが、この溶着箇所は、支持軸
３の外周面と軸受ブラケット２の内周面とする変形例も
可能である。

【００１８】次に、本発明の第３実施例に係るディスク
カッタを、図３によって説明する。第３実施例のディス
クカッタ２１においては、カッタリング２２が、複数個
（本実施例では４個）の刃部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，
２２ｄを有するとともに、これら刃部２２ａ〜２２ｄの
径が支持軸２３の軸方向に沿って徐々に小さくなるよう
に全体として略テーパ形状に形成されている。また、こ
れら刃部２２ａ〜２２ｄの径に合わせて支持軸２３が大
径部２３ａと小径部２３ｂとよりなる段付き形状とされ
ている。そして、大径部２３ａには大径の鍔付きブッシ
ュ２４ａが嵌着され、小径部２３ｂには小径の鍔付きブ
ッシュ２４ｂが嵌着されている。なお、これら鍔付きブ
ッシュ２４ａ，２４ｂの端部より外側にフローティング
シール２５が配設された構造は前記第１実施例と同様で
ある。

【００１９】第３実施例のような略テーパ形状のカッタ
リング２２を有するディスクカッタ２１の場合、このデ
ィスクカッタ２１が切羽面から受ける荷重がカッタリン
グ２２のラジアル方向成分とスラスト方向成分の各分力
を有することから、ストレートタイプのディスクカッタ
に比べてより大きなスラスト荷重を受けることになる。
したがって、図示の構造のように、刃部２２ａ〜２２ｄ
の径の変化に合わせて支持軸２３とブッシュ２４ａ，２
４ｂの径を変えるようにすることで、これら支持軸２３
およびブッシュ２４ａ，２４ｂに加わる面圧を軸方向に
沿ってほぼ均一にすることができ、より高寿命化を図っ
たディスクカッタとすることができる。

【００２０】次に、本発明の第４実施例に係るディスク
カッタを図４によって説明する。第４実施例のディスク
カッタ３１においては、カッタリング３２が支持軸３３
の軸方向に沿って徐々に小さくなるように略テーパ形状
に形成され、このカッタリング３２の表面全周に複数個
のビットチップ３２ａが均一に配設されている。また、
前記カッタリング３２の径に合わせて支持軸３３が大径
部３３ａと小径部３３ｂとよりなる段付き形状とされて
いる。前記大径部３３ａおよび小径部３３ｂには、第３
実施例と同様に、それぞれ大径の鍔付きブッシュ３４ａ
および小径の鍔付きブッシュ３４ｂが嵌着され、これら
鍔付きブッシュ３４ａ，３４ｂの端部より外側にフロー
ティングシール３５が配設された構造とされている。

【００２１】第４実施例のディスクカッタは、主に岩盤
で用いられるため、ディスクカッタ３１にかかる負荷が
高くなるとともに、このディスクカッタ３１が切羽面か
ら受ける荷重は、カッタリング３２のラジアル方向成分
とスラスト方向成分の各分力を有する。このように、負
荷が高くてもディスクカッタ３１はラジアル荷重および
スラスト荷重に耐え得るとともに、支持軸の径およびす
べり軸受の径が段付き形状とされているため支持軸３３
およびブッシュ３４ａ，３４ｂに加わる面圧を軸方向に
沿ってほぼ均一にすることができ、高寿命化を図ること
ができるという効果を奏する。また、第４実施例の別実
施例として、図５に示されるような３つのディスクカッ
タ３１からなるトリコンビットタイプのディスクカッタ
を用いても同様の効果を得ることができる。

【００２２】次に、本発明の第５実施例に係るディスク
カッタを図６によって説明する。第５実施例のディスク
カッタ４１においては、カッタリング４２が大径の歯車
状の刃部４２ａおよび小径の歯車状の刃部４２ｂを有す
るとともに、これら刃部４２ａ，４２ｂの刃先が支持軸
４３の軸方向に沿って徐々に小さくなるように全体とし
て略テーパ状に形成されている。これ以外の構成につい
ては、第３実施例および第４実施例と基本的に異なると
ころがない。

【００２３】第５実施例のディスクカッタ４１は、主に
管更新等に用いられる。この場合、図７の説明図に示さ
れるように、ディスクカッタ４１の端部に負荷がかかる
等の片あたりが生じ、偏荷重が加わりやすく、また管更
新機では鉄筋取り込み用の開口部を大きくする必要があ
り、カッタ数が制限されるため負荷が高くなる。このよ
うに、負荷がかかってもディスクカッタ４１はラジアル
荷重およびスラスト荷重に耐え得るとともに、高寿命化
を図ることができる。

【００２４】次に、本発明の第６実施例に係るディスク
カッタを図８によって説明する。第６実施例のディスク
カッタ５１においては、略テーパ形状のカッタリング５
２に複数個のスパイラル状の刃部５２ａが形成されてい
る。これ以外の構成については、第３実施例〜第５実施
例と基本的に異なるところがない。このように構成され
るディスクカッタ５１の用途は第５実施例と同様であ
り、また同様の効果を奏する。

【００２５】前記各実施例においては、カッタリングと
支持軸との空隙を封止するシール部材として、フローテ
ィングシールを用いたものを説明したが、このフローテ
ィングシール以外に、ＯリングもしくはＸリングを用い
ることができる。

【００２６】第３実施例乃至第６実施例においても、前
記第２実施例と同様、摺接面にブッシュを設ける代わり
に、摺動特性の良好な成分を溶着することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の第１実施例に係るディスクカ
ッタの断面図である。

【図２】図２は、本発明の第２実施例に係るディスクカ
ッタの断面図である。

【図３】図３は、本発明の第３実施例に係るディスクカ
ッタを示す図であって、（ａ）は断面図、（ｂ）は一部
断面で示す外観図である。

【図４】図４は、本発明の第３実施例に係るディスクカ
ッタの断面図である。

【図５】図５は、第４実施例に係るディスクカッタの別
実施例の外観図である。

【図６】図６は、本発明の第５実施例に係るディスクカ
ッタを示す図であって、（ａ）は断面図、（ｂ）は一部
断面で示す外観図である。

【図７】図７は、第５実施例の使用態様の部分説明図で
ある。

【図８】図８は、本発明は第６実施例に係るディスクカ
ッタを示す図であって、（ａ）は断面図、（ｂ）は一部
断面で示す外観図である。

【図９】図９は、従来のディスクカッタの一例を示す断
面図である。

【図１０】図１０は、従来のディスクカッタの他の例を
示す断面図である。

【符号の説明】

１，１１，２１，３１，４１，５１ ディスクカッタ ２ 軸受ブラケット ３，２３，３３，４３ 支持軸 ５，２４ａ，２４ｂ，３４ａ，３４ｂ 鍔付きブッシュ
（すべり軸受） ５’ 溶着部 ６，２２，３２，４２，５２ カッタリング ７ フローティングシ
ール（シール部材） ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，４２ａ，４２ｂ，５
２ａ 刃部 ３２ａ ビットチップ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奥山 淳一郎 大阪府枚方市上野３−１−１ 株式会社小 松製作所大阪工場内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 支持軸に回転自在にカッタリングを支承
   してなるディスクカッタにおいて、 前記カッタリングと前記支持軸との間に、前記カッタリ
   ングに加わるラジアル荷重およびスラスト荷重を受ける
   すべり軸受を設け、これらカッタリングと支持軸との空
   隙を封止するシール部材を前記すべり軸受の両端部より
   外側に設けることを特徴とするディスクカッタ。
2. 【請求項２】 前記カッタリングは、刃部の径が前記支
   持軸の軸方向に沿って徐々に小さくなるように全体とし
   て略テーパ形状に形成されている請求項１に記載のディ
   スクカッタ。
3. 【請求項３】 前記支持軸が、前記カッタリングの刃部
   の径に合わせて段付き形状とされている請求項２に記載
   のディスクカッタ。