JP4049036B2 - ローラーカッター - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールド掘削機や推進機等の先端部に装着されて、地山等の掘削に用いられるローラーカッターに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
この種のローラーカッターとして、図2に示すように、環状のカッター本体34と、カッター本体34の外周面に植設される超硬合金等の硬質材料からなるチップ35と、カッター本体34の中心部に挿着される軸部材36と、カッター本34体と軸部材36との間に介装されて、カッター本体34を回転自在に支持する軸受37とを備えたローラーカッター33が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
また、図3に示すように、他のローラーカッターとして、外周面に複数のリング状の刃43を有するカッター本体42と、カッター本体42の中心部に装着される軸部材45とを備え、軸部材45によってカッター本体42に生じるスラスト荷重及びラジアル荷重を直接に支持するように構成したローラーカッター41が知られている(例えば、特許文献2参照。)。
【0004】
上記のような構成のローラーカッター33、41にあっては、掘削機を駆動させて地山に押し付け反力によってカッター本体34、42を回転させることにより、カッター本体34、42の外周面のチップ35又は刃43によって地山等の掘削を行うことができるものである。
【0005】
【特許文献1】
特開平11−141260号公報(第3ー4頁、図1)
【特許文献2】
特開2002−168090号公報(段落番号10−13、図1)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のローラーカッター33、41のうち、特許文献1に記載されているローラーカッター33は、掘削時に大荷重を支持するために軸受に大荷重に耐えられる大型のものを使用しなければならない。このため、カッター本体34の厚みが薄くなり、強度が低下してしまう。この場合、小型の軸受37を使用してカッター本体34の厚みを厚くすることも考えられるが、その場合には軸受37が大荷重を支持しきれなくなるため、耐久性が著しく低下してしまう。
【0007】
一方、特許文献2に記載されているローラーカッター41は、軸部材45によってカッター本体42に作用するラジアル荷重及びスラスト荷重を直接に支持しているため、特許文献1に記載されているもののように、カッター本体42の厚みが薄くなって強度が不足したり、大荷重を支持しきれない等の問題が生じるようなことはない。しかし、構造上、カッター本体42と軸部材45との間に潤滑油を充分に供給することができないため、カッター本体42と軸部材45との間にかじり、焼き付き等が生じてしまう虞がある。
【0008】
本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなさされたものであって、全体を大型化することなく、掘削時に生じる大荷重を確実に支持することができて、耐久性を高めることができるとともに、潤滑油を充分に供給することができて、潤滑不良によるかじり、焼き付き等が生じるのを完全に防止することができるローラーカッターを提供することを目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記のような課題を解決するために、以下のような手段を採用している。すなわち、請求項1に係る発明は、中心部に貫通孔が設けられるカッター本体と、前記貫通孔内に外周側が圧入される環状の軸受と、該軸受の内周側に相対的に回転自在に挿着される軸部材とを備えたローラーカッターであって、前記軸受の摺動面及び前記軸部材の摺動面を、硬度がHrc55以上、硬度差がHrc10以内となるように構成したことを特徴とする。
この発明によるローラーカッターによれば、軸受の摺動面及び軸部材の摺動面は、硬度がHrc55以上、硬度差がHrc10以内となるように構成されているので、全体を大型化することなく、掘削時に作用する大荷重を確実に支持することができることになる。
【0010】
請求項2に係る発明は、請求項1に記載のローラーカッターであって、前記軸受を、超硬合金、セラミックス、サーメット、又は鋼で形成したことを特徴とする。
この発明によるローラーカッターによれば、軸受の強度を高めることができるので、掘削時に作用する大荷重を確実に支持することができることになる。
【0011】
請求項3に係る発明は、請求項1又は2に記載のローラーカッターであって、前記軸受の内周面又は前記軸部材の外周面の少なくとも何れか一方に、Ni系合金層又はCo系合金層を形成したことを特徴とする。
この発明によるローラーカッターによれば、軸受の内周面又は軸部材の外周面に形成したNi系合金層又はCo系合金層により、軸受と軸部材との間の摺動部にかじり、焼き付き等が生じるのを防止できることになる。
【0012】
請求項4に係る発明は、請求項1から3の何れかに記載のローラーカッターであって、前記軸受の内周面と前記軸部材の外周面との間に潤滑油貯留室を設けるとともに、該潤滑油貯留室に連通する潤滑油通路を前記軸部材に設けたことを特徴とする。
この発明によるローラーカッターによれば、軸部材の潤滑油通路を介して軸受と軸部材との間の潤滑油貯留室に潤滑油を供給することにより、軸受と軸部材との間が潤滑され、両者間に潤滑不良によるかじり、焼き付きが生じるのが防止されることになる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。
図1には、本発明によるローラーカッターの一実施の形態が示されていて、このローラーカッター1は、カッター本体2と、カッター本体2に圧入される軸受9と、軸受9によって回転自在に支持される軸部材16とを備えている。
【0014】
カッター本体2は、略円錐台形状や円筒をなすものであって、外周面には、超硬合金等の硬質材料からなる複数のチップ(図示せず)が焼き嵌めや圧入等の手段によって一体に設けられている。この場合、チップを設ける構成とすることなく、カッター本体2に直接山形形状をなす凹凸の掘削部を形成するようにしてもよい。
カッター本体2の中心部には、軸線方向に貫通する貫通孔3が設けられ、この貫通孔3は、図中左側から右側に向かって、大径部4、大径部4よりも小径の第1中径部5、第1中径部5よりも大径の第2中径部6、第1中径部5よりも小径の第3中径部7、第3中径部7よりも小径の小径部8の5段に形成されている。
【0015】
軸受9は、超硬合金、セラミックス、サーメット、鋼等から形成される円筒状をなすものであって、カッター本体2の第1中径部5に外周側が圧入される円筒状の第1軸受10と、第3中径部7に外周側が圧入される円筒状の第2軸受13とを備えている。
【0016】
第1軸受10の内周面11、軸方向の一方の端面12、及び第2軸受13の内周面14、軸方向の一方の端面15は、それぞれ硬度がHrc55以上となるように、かつ、後述する軸部材16との硬度差がHrc10以内となるように構成されている。この場合、第1軸受10及び第2軸受13の全体がそのような条件を満たすように構成しても良い。
【0017】
第1軸受10の内周面11、軸方向の一方の端面12、及び第2軸受13の内周面14、軸方向の一方の端面15に、図示はしないが、Ni系合金層又はCo系合金層を所定の厚みで形成しても良い。このような合金層を設けることにより、第1軸受10及び第2軸受13と軸部材16との間にかじり、焼き付き等が生じるのを効果的に防止できる。
【0018】
軸部材16は、丸棒状をなすものであって、外周面が複数段に形成されて、中央部に図中左側から第1中径部17、第1中径部17よりも大径の大径部19、及び第1中径部17と同径の第2中径部22が設けられ、第1中径部17の左側に第1中径部17よりも小径の第1小径部24が設けられ、第2中径部22の右側に第1小径部24と同径の第2小径部25が設けられている。
【0019】
軸部材16の第1中径部17は、第1軸受10の内周側に径方向に所定のクリアランスが形成されるように装着され、第2中径部22は、第2軸受13の内周側に径方向に所定のクリアランスが形成されるように装着され、大径部19は、カッター本体2の第2中径部6の内周側に径方向に所定のクリアランスが形成されるように、第1軸受10の軸方向の一方の端面12との間、及び第2軸受13の軸方向の一方の端面15との間に軸方向に所定のクリアランスが形成されるように装着されている。
【0020】
軸部材16の第1中径部17の外周面18と第1軸受10の内周面11との間のクリアランス、第2中径部22の外周面23と第2軸受13の内周面14との間のクリアランスは、第1中径部17及び第2中径部22の外径をDとしたときに、(0.5/1000)×D〜(1.5/1000)×Dの範囲内に位置するように設定されている。この範囲内にクリアランスを設定することにより、かじり、焼き付きが生じるのを防止できるとともに、がたが生じるのも防止できる。
【0021】
軸部材16の第1小径部24は、カッター本体2の大径部4の内周側に大径部4の内周面との間に所定のクリアランスが形成されるように装着され、このクリアランス内の外周側に第1軸受10及び第2軸受13の脱落を防止するための環状の押えリング30が装着され、この押えリング30の内周側のクリアランス内に環状の第1シール部材31が装着され、この第1シール部材31によって内部に粉塵等が侵入するのを防止するとともに、内部から潤滑油が漏れ出るのを防止している。
【0022】
軸部材16の第2小径部25は、カッター本体2の小径部8の内周側に小径部8の内周面との間に所定のクリアランスが形成されるように装着され、このクリアランス内に第2シール部材32が装着され、この第2シール部材32によって内部に粉塵等が侵入するのを防止するとともに、内部から潤滑油が漏れ出るのを防止している。
【0023】
第1シール部材31及び第2シール部材32としては、周知のオイルシール、メカニカルシール等を使用することができ、用途に応じた機能を有するものを選択して使用すれば良い。
【0024】
軸部材16の中心部には、図中右端面から軸線に沿って所定の位置まで延びる本通路27と、本通路27から軸線と直交する方向に分岐して第1軸受10に対応する部分及び第2軸受13に対応する部分に開口する分岐通路28とから潤滑油通路26が設けられ、この潤滑油通路26を介して第1軸受10の内周面11及び第2軸受13の内周面14にそれぞれ潤滑油が供給されている。この場合、分岐通路28の一端部には、分岐通路28よりも大径の潤滑油貯留室29が設けられ、この潤滑油貯留室29内に潤滑油が一旦貯留されるようになっている。
【0025】
軸部材16の第1中径部17の外周面18、第2中径部22の外周面23、及び大径部19の軸方向の両端面21、21は、硬度がHrc55以上となるように、かつ、前述した第1軸受10の内周面11、軸方向の一方の端面12、及び第2軸受13の内周面14、軸方向の一方の端面15との硬度差がHrc10以内となるように構成されている。この場合、第1中径部17、第2中径部22、及び大径部19の全体がそのような条件を満たすように構成しても良い。
【0026】
軸部材16の第1中径部17の外周面18、第2中径部22の外周面23、及び大径部19の軸方向の両端面21、21に、図示はしないが、Ni系合金層又はCo系合金層を所定の厚みで形成しても良い。このような合金層を設けることにより、軸部材16と第1軸受10及び第2軸受13との間にかじり、焼き付き等が生じるのを効果的に防止できる。
【0027】
そして、上記のような構成のローラーカッター1を掘削機の先端部に取り付け、掘削機を駆動させることによりローラーカッター1が回転駆動し、ローラーカッター1の外周面のチップによって地山等が掘削されるものである。
【0028】
上記のように構成したこの実施の形態によるローラーカッター1にあっては、第1軸受10の内周面11、第2軸受13の内周面14、及び両軸受10、13の軸方向の一方の端面12、15と、それに対応する軸部材16の第1中径部17の外周面18、第2中径部22の外周面23、及び大径部19の軸方向の両端面21、21とを、それぞれの硬度がHrc55以上となるように、かつ、第1軸受10の内周面11、第2軸受13の内周面14、及び両軸受10、13の軸方向の一方の端面12、15と、それに対応する軸部材16の第1中径部17の外周面18、第2中径部22の外周面23、及び大径部19の軸方向の両端面21、21との硬度差がHrc10以内となるように構成したので、全体を大型化することなく、掘削時に生じる大荷重を確実に支持することができることになり、耐久性を大幅に高めることができる。
【0029】
また、第1軸受10の内周面11と軸部材16の第1中径部17の外周面18との間、第2軸受13の内周面14と軸部材16の第2中径部22の外周面23との間には、それぞれ潤滑油通路26を介して潤滑油が供給され、しかも、潤滑油通路26の第1軸受10及び第2軸受13と面する部分に、潤滑油を一旦貯留しておく潤滑油貯留室29が設けられているので、第1軸受10と軸部材16の第2中径部17との間、第2軸受13と第2中径部22との間、第1軸受10の軸方向の一方の端面12及び第2軸受13の軸方向の一方の端面15と大径部19の軸方向の両端面21、21との間に、潤滑不良によってかじり、焼き付き等が生じるようなことはない。
【0030】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明の請求項1に記載のローラーカッターによれば、軸受の摺動面及び軸部材の摺動面を、硬度がHrc55以上、硬度差がHrc10以内となるように構成したので、全体を大型化することなく、掘削時に生じる大荷重を確実に支持することができることになり、耐久性を大幅に高めることができることになる。
また、請求項2に記載のローラーカッターによれば、軸受を、超硬合金、セラミックス、サーメット、又は鋼で形成したので、軸受の強度を高めることができることになり、掘削時に生じる大荷重を確実に支持することができることになる。
さらに、請求項3に記載のローラーカッターによれば、軸受の内周面又は軸部材の外周面の少なくとも何れか一方に、Ni系合金層又はCo系合金層を形成したので、軸受の内周面と軸部材の外周面との間にかじりや焼き付き等が生じるのを効果的に防止できる。
さらに、請求項4に記載のローラーカッターによれば、軸受の内周面と軸部材の外周面との間に潤滑油貯留室を設けるとともに、潤滑油貯留室に連通する潤滑油通路を軸部材に設けたので、軸受と軸部材との摺動部に潤滑油を充分に供給することができることになり、軸受と軸部材との間にかじりや焼き付き等が生じるのを効果的に防止できることになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明によるローラーカッターの一実施の形態を示した概略図である。
【図2】 従来のローラーカッターの一例を示した概略図である。
【図3】 従来のローラーカッターの他の例を示した概略図である。
【符号の説明】
1 ローラーカッター
2 カッター本体
3 貫通孔
9、10、13 軸受
16 軸部材
26 潤滑油通路
29 潤滑油貯留室
Claims (4)
- 中心部に貫通孔が設けられるカッター本体と、前記貫通孔内に外周側が圧入される環状の軸受と、該軸受の内周側に相対的に回転自在に挿着される軸部材とを備えたローラーカッターであって、前記軸受の摺動面及び前記軸部材の摺動面を、硬度がHrc55以上、硬度差がHrc10以内となるように構成したことを特徴とするローラーカッター。
- 請求項1に記載のローラーカッターであって、前記軸受を、超硬合金、セラミックス、サーメット、又は鋼で形成したことを特徴とするローラーカッター。
- 請求項1又は2に記載のローラーカッターであって、前記軸受の内周面又は前記軸部材の外周面の少なくとも何れか一方に、Ni系合金層又はCo系合金層を形成したことを特徴とするローラーカッター。
- 請求項1から3の何れかに記載のローラーカッターであって、前記軸受の内周面と前記軸部材の外周面との間に潤滑油貯留室を設けるとともに、該潤滑油貯留室に連通する潤滑油通路を前記軸部材に設けたことを特徴とするローラーカッター。
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