JPS5845357Y2 - 切り溝掘削用インサ−トカツタ− - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は地中のポーリングの技術に係り、更に詳細には
掘削される層に切り溝を掘削するインサートカッターに
係る。

普通、回転掘削装置、特に径の大きな穴およびトンネル
をポーリングするための回転掘削装置は複数のローラカ
ッターを備えている。

これらのローラカッターは円錐形、円筒形成は円板形の
どれかに形成されている。

いくつかのローラカッターはその軸受およびカッターお
よび軸受が支持されるサドルすなわちアームと共に回転
ヘッドすなわちピッ）〜上に取り付けられ、かつ穴を掘
るのに使用される。

ローラカッターは通常トンネル掘削機械の回転切削ヘッ
ド上又は掘上りビットの本体上に取り付けられ、かつ容
易にすばやく交換できるようになっている。

歯型ローラカッターすなわちインサートローラカッター
は一般に円筒形状かられずかに円錐形状まで分布してい
て、掘削面上にミル製造された鋼の歯又は炭化物インサ
ートを有している。

この形のカッターは非常に軟い層から極めて硬い層に互
って掘削するのに適している。

歯型ローラカッターは普通全面カッターである。

すなわち歯型ローラカッターは、掘削される層の各区域
をかき落し或はくだき出すカッターの歯によって底がう
まくカバーされるようにするため、他のカッターと対に
なっている。

層が非常に硬いとき、掘削構造体は普通焼結炭化タング
ステンのボタン又は歯型インサートが使用される。

掘削される層は各々が底部の比較的小さな円を砕いてい
く複数の点負荷接触として切削構造体と接触する。

底部は列の間では完全には破壊されず、かつ前のカッタ
ーの列の間のすき間（切削されない底部）を切削するた
めに対のカッターを間隔を小さくしてならべなけれは゛
ならない。

この形状のカッターの配列は１回転で底部を完全に破壊
するために一対のカッターが必要であった。

円板型カッターは非常に軟かい層から中程度の層に有効
である。

円板は約６０’から９０°の間で傾斜が付けられて熱処
理された合金鋼である。

円板カッターは約５．０ｃｍまたは７．５ｃｍ（２また
は３ｉｎ）離れて割り出されている。

実際円板カッタープラウは穴掘りされる層の表面を囲っ
て同心円を画く。

掘削円板は層か゛円板の間で与えられた負荷およびび回
転数の下で完全に破壊されるように割り出される。

これは次のような理由で層を掘削するための最も効果的
な方法である。

すなわちこれによる掘削前片は、全面掘削原理による歯
型カッターからは小さな掘削前片しか得られないのに対
して、比較的大きな音片となって地層表面から離れるか
らである。

円板カッターは合金鋼の円板が硬い摩削性の層ではすぐ
に鈍くなるので、硬い層では不経済である。

これは引き外し時間を多く必要とする立坑掘り作業又は
掘上り掘削作業（ｒａｉｓｅｄｒｉｌｌｉｎｇ ｏｐｅ
ｒａｔｉｏｎ）には特に不利である。

円板を完全に炭化物でつくることは実際的でなく、かつ
連続する焼結炭化物のチップまたは切刃のろう付は経済
上および操作上の観点から可能性に疑問がある。

本考案はトンネル掘削機、連続採鉱機械、掘上りドリル
、ロックビットおよび他の型の地中ボーリングビットお
よび機械に有利に使用され得る。

本考案のカッターは地中ポーリング機械のビット又は回
転ヘッドに回転可能に接続され、かつ掘削される層に一
連の切りみそを掘削する作用をする。

歯型又はインサー１−カッターおよび円板型カッターに
関する従来技術の一般的な理解は次の米国特許を検討す
ることによって得られる。

米国特許第３３８９７６０号には歯型ローリングカッタ
ーが示されている。

このカッターは切削面上にインサートか又は鋼製の歯の
どちらかを備えることができる。

米国特許第３５７０６１３号には地中ポーリング機械用
ゲージカッターか示されている。

そのカッターはカッターの周辺にカッター要素の複数の
列を有し、そのカッター要素の負荷を等しくするために
偏置筒状掘削面を限定するような大きさおよび位置にな
っている。

米国特許第３５９３８１２号にはロックカッターが示さ
れている。

そのカッターは各々が突出する炭化物のビットを有する
隣接して位置決めされた多くのカッターテ゛スクで形成
される。

米国特許第２７６６９７７号にはポーリング型ミーリン
グ機械用のロータリーカッターヘッドが示されている。

複数の円板型カッターは層に接触して切り崩す採鉱機械
のロータリーヘッドに取り付けられる。

米国特許第３２１６５１３号には岩石穴掘り円板型カッ
ター組立体が示されている。

その円板カッターは円板切削切刃にうめられた複数の比
較的硬い歯部材を備え、その歯部材はカッターの切り溝
形成作用を容易にしかつカッター切刃の寿命を良くする
。

米国特許第３１３９１４８号にはローラーカッターテ゛
スクを有する回転ボーリングヘッドが示されている。

このデスクは層と接触しかつそれを切りくずすようにな
っている。

米国特許第３５９６７２４号にはロックポーリング装置
に使用されるための、かつ二つの円周方向に延びている
平行リブを有する掘削ローラーが示されている。

各リブはリブの中高の側面を保護する一連の耐摩耗性取
換え可能インサートが設けられている。

米国特許第３４３０７１８号には回転掘削装置用ローラ
ーカッターが示されている。

ローラーカッターはカッターの軸線を斜に鋭角に交わる
平面内に配置された周辺掘削切刃を備えている。

好ましくはうめ込まれた炭化物のインサートで形成され
た複数の切削先端はカッタ一本体のリムに位置決めされ
る。

米国特許第３５７２４５２号にはローラーカッターを囲
んでいる環状又は円板形ビットを有するローラーカッタ
ーが示されている。

ピッ１〜の掘削切刃は切刃まで隆起している平面である
二つの平面によって形成されている。

本考案は穴掘りされる層に切り溝を掘削する作用をする
インサートカッターを提供する。

インサートの少なくとも一つの環状の列がカッタ一本体
に配置されかつインサートの環状の列の受ける負荷は、
連続する円板の切削負荷と同様である。

インサートの前記環状の列における掘削構造体断続部分
（ｃｕｔｔｉｎｇ ５ｔｒｕｃｔｕｖ １ｎｔｅｒｒｕ
ｐｔｉｏｎ）は、後記実施例に示されるように、インサ
ートの環状の列のピッチコードよりも少ない。

本考案のカッターにおいては、カッターヘッドを１回転
すれは゛一定幅の層が完全に切りくずされ、かつそれに
よって他のカッターと対をなすようにしなくても効果的
に働く。

以下図面を参照して本考案の実施例について説明する。

第１図において、本考案によるカッターが示されている
。

カッターは一連の環状の列１〜８を形成するように配置
された複数の炭化物のインサートを有している。

全体を９で示されるカッターはカッターの殻体１１に取
り付けられたそれぞれ１０で示される３５０個のそれぞ
れ焼結された炭化タングステンのインサートを備えてい
る。

カッターの殻体１１は軸受枠１２の周囲に配置されがっ
軸受枠１２はサドル１３内に確実に係止されている。

サドル１３は地中ポーリング機械の回転ヘッド又は地中
ボーリングビットの本体に接続される。

カッター９は回転ロットビートのアームの一つに軸受け
されるようになっている円錐カッターの形で゛もよい。

カッター９はまた層に一つの切り溝を形成するためにイ
ンサートの一つの環状の列を備えるようにつくってもよ
く、シかもカッターは一対の切り溝の間で層を破砕する
ために他のカッターと協動できる。

軸受枠１２は主軸１４および保持針又はロールピン１５
によってサドル１３内の所定の位置に係止される。

軸受枠１２は米国特許第３２０３４９２号に示されたほ
ぞおよび溝装置により掘削作業を通して適所に堅く係止
される。

一組のボール軸受１６、一組の内側ロール軸受１７およ
び一組の外側ロール軸受を有する複数の軸受装置は軸受
枠１２の囲ってカッター枠を回転させる。

潤滑剤は二組のシール要素によって軸受領域内に保持さ
れる。

内側の組のシール要素はカッター９の内端の近くに配置
された一対の環状のメタルシーリング１９および２０を
備えている。

可撓性ゴムＯリング２１はシールリング１９と軸受枠１
２との間に配置されてシールリング１９を所望の位置に
保持しかつシールリング２０に逆ってシールリング１９
を弾力的に偏倚させている。

可撓性ゴムＯリング２２はカッターの殻体１１とシール
リング２０との間に配置されてシールリング２０を所望
の位置に保持しかつシールリング１９に逆ってシールリ
ング２０を弾力的に偏倚する。

外側の組のシール要素は、カッター９の外端の近くに配
置された一対の環状のメタルシールリング２３および２
４を備えている。

可撓性ゴムＯリング２５がシールリング２４と軸受枠１
２との間に配置されてシールリング２４を所望の位置に
保持し、かつシールリング２３に逆ってシールリング２
４を弾力的に偏倚させている。

可撓性ゴムＯリング２６がカッターの殻体１１とシール
リング２３との間に配置されてシールリング２３の所望
の位置に保持し、かつシールリング２４に逆ってシール
リング２３を弾力的に偏倚させている。

第２図において、カッターの殻体１１の一部の端面図が
部分断面図で示されている。

カッター枠１１に配置された二つの隣接するインサー）
１０が示されている。

各インサート１０は層と接触するようになっている伸長
する切削端３９を有するヘッド部分２７を有している。

それぞれのヘッド部分で測られた二つの隣接するインサ
ート１０の各中心軸線の間の距離はピッチコード（Ｐ、
Ｃ０）として限定される。

インサート１０のピッチコード（Ｐ、Ｃ６）は約２．０
ｃｍ （０，８ｉｎ）である。

インサート１０の隣接する切削端３９の最も近い点２９
の間の距離は、掘削構造体断続部分（ｃｕｔｔｉｎｇ
５ｔｒｕｃｔｕｒｅｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｏｎ、 Ｃ，
Ｓ、 Ｒ６）として限定される。

インサートの掘削構造体断続部分（Ｃ０Ｓ、Ｒ，）は約
１．３ｃｍ（０，５ｉｎ）である。

カッターの殻体１１の掘削構造体断続部分はそれ故カッ
ターの殻体１１のピッチコード（Ｐ、Ｃ，）よりも小さ
い。

インサート１０の長いヘッド部分２７は作業時に受ける
負荷が円板カッターのそれと同じになるように配列され
ている。

適切な掘削負荷を確保するためにインサート１０の掘削
構造体断続部分（Ｃ，Ｓ、Ｒ，）は約０．９ｃｍ（３／
８ｉｎ）から約１．５ ｃｍ （５／８ ｉｎ）の間の
値でなければならない。

インサー）１０の掘削構造体断続部分（Ｃ０Ｓ、Ｒ６）
は適当な掘削負荷を得るためにピッチコード（Ｐ、Ｃ０
）の７８％以下でなければならない。

第２図に示されているようにＣ，Ｓ、 Ｒ，は約６２．
５％である。

第３図において、従来技術によるカッター３０の一部の
端部が部切断面図で示されている。

二つの隣接するインサート３１がカッター３０に配置さ
れて示されている。

各インサート３１のヘッド部分３２は先が比較的尖頭形
になっていて、第２図に示されるインサートの長いヘッ
ド部分から明らかに区別される。

一般に従来のインサートのヘッド部分は先が尖頭形にな
っているか丸くなっていた。

しかしある例ではヘッド部分はたがね形になっていた。

従来のたがね形ヘッドインサートはヘッドが整合される
各環状の列内にあるようには配列されず、かつ特別の形
の従来のたがね形ヘッドインサートはインサート１０の
形とは異なっている。

従来のカッター３０のＣ，Ｓ、 Ｒ，とＰ、Ｓ、とは実
質的に等しい。

第４図において、本考案にしたがってつくられた１個の
インサート３３が示されている。

インサート３３は第１図に示されるカッター９のような
カッターに固定されるようになっている円筒状本体３４
を有している。

インサート３３の上部はたがね形層接触ヘッドを形成し
ている。

前記ヘッドの先行側の側面３５と後尾側の側面３６とは
実質的に平行であり、これに対して内側の斜面３７と外
側の斜面３８とは、前述の切削端２７から互いに反対方
向に且つ下向きに勾配が付けられている。

前記の先行側及び後尾側の両側面の頂部は、第４図に見
られるように面取りされ、それぞれ前記の切削端の両端
部に達するようになっている。

これは、従来のたがね形インサートにおいて、先行側及
び後尾側の側面が共に傾斜せしめられていることと対照
をなしている。

本考案において、前記の伸長する切削端は、それぞれ殻
体１１の軸に垂直な、少くとも一つの平面上に整合する
ようになっている。

次に本考案のカッター９の動作について説明する。

サドル１３は回転ヘッドすなわちビットに接続され、そ
のビットは層を通して回転されかつ動かされる。

インサート１０は層と接触しかつ複数の切り溝をそこに
形成する。

隣接する切り溝の間の層の部分は破砕され、かつ破片は
掘削される層から離され所望の穴又はトンネルを形成す
る。

各環状の列１〜８のインサート１０の長いヘッド２７は
従来技術において知られている点接触よりもむしろ層と
の連続する線接触に近い。

連続する線接触は穴掘りされる層に各々の切り溝を形成
する作用をする。

カッター１３はビットを１回転して一定幅の層を切りく
ずし、それによって従属のすなわち対のカッターを設け
る必要をなくしている。

【図面の簡単な説明】

第１図は地中ポーリング機械の回転ヘッドに接続される
ようになっているサドルに配置された本考案によるイン
サートカッターの部分断面図、第２図はインサートの切
削構造体断熱部分を示す第１図のカッターの一部分の端
面図、第３図はインサートの切削構造体断続部分を示し
ている従来のカッターの一部の端面図、第４図は第１図
に示されるカッターのインサートの一つの斜示図である
。 ９：カッター、１０：インサート、１１：カッターの殻
体、２７：ヘッド部分。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 掘削される地層中に円形状の切り溝を形成するように作
   用する回転掘削ビットに用いるローラカッターにおいて
   、円筒状或は円錐状の表面を有するカッター殻体１１と
   、前記カッター殻体に連結されて前記の表面から突出す
   る、少くとも二つの剛性インサート１〜８．３３の環状
   の列とを有し、前記のインサート１〜８．３３が、カッ
   ター殻体の表面下に伸びている円筒状本体部分３４と、
   実質的にカッター殻体の表面上に伸びているヘッド部分
   ２７とを有し、さらに前記ヘッド部分が、各環状の列に
   整合される、伸長する切削端３９を有し、前記の切削端
   ３９が、インサートの直径の少くとも５０％より大であ
   り、隣接するインサートの切削端間の上側間隔が、イン
   サートの中心間の距離の７５％より少くされていること
   を特徴とするローラカッタ