JP2000204885A - トリミングカッタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 切羽を比較的大きな塊として掘削でき、掘削
と掻き寄せとを兼用したトリミングカッタを提供する。 【解決手段】 切羽の大部分を掘削するメインカッタ９
の未掘削域１４を掘削すべく、掘削機本体２の前部に設
けられたトリミングカッタ１６であって、切羽に対し所
定角度を付けて配置されたスプロケット１７ａ〜ｄと、
スプロケット１７ａ〜ｄに巻き掛けられた無端チェーン
１８と、無端チェーン１８に設けられた切削ビット２０
とを備えたもの。無端チェーン１８に設けられた切削ビ
ット２０が、スプロケット１７ａ〜ｄの回転に伴って循
環し、メインカッタ９で掘削されない切羽の未掘削域１
４を、スプロケット１７ａ〜ｄの切羽に対する角度で線
状に切り込みを入れる。これにより、切羽が比較的大き
な塊として掘削される。掘削された掘削物は、比較的大
きな塊のまま無端チェーン１８によってその循環方向に
搬送される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トンネル掘削機の
トリミングカッタに関する。

【０００２】

【従来の技術】石炭等の地山を掘削するトンネル掘削機
として、図８(a),(b) に示すように、掘進機本体の前部
に一対の回転カッタ（メインカッタａ）を設けると共に
メインカッタａ、ａ間の未掘削域を掘削するトリミング
カッタｂ₁ 、ｂ₂ を設け、陸上トラック型の掘穴を形成
するようにしたものが知られている。

【０００３】詳しくは、図８(a) のトリミングカッタｂ
₁ は、鋸状の切削ビットを有するスライドブロックを水
平方向に往復移動させて未掘削域を掘削するものであ
り、図８(b) のトリミングカッタｂ₂ は、切削ビットが
螺旋状に取り付けられたドラムをその軸回りに回転させ
て未掘削域を掘削するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、往復動タイプ
のトリミングカッタｂ₁ においては、スライドブロック
の方向転換の瞬間に厳密には切削ビットの速度が零にな
るため、その瞬間切削ビットが前進する掘進機本体によ
って切羽に無理やり押し付けられることになり、好まし
くない。また、スライドブロックを往復動させる機構は
振動が発生し易く信頼性上も問題がある。また、トリミ
ングされた掘削物を排土口（中央）に掻き寄せるための
装置が別途必要になる。

【０００５】他方、ドラムタイプのトリミングカッタｂ
₂ においては、ドラムに螺旋状に取り付けられた切削ビ
ットによって掘削物を排土口（中央）に掻き集めること
ができるものの、その掻き集める過程で掘削物（石炭
等）が各ビットによって細かく破砕される虞がある。細
かく破砕された搬送物は、ベルトコンベヤ等で坑内を搬
送する際に粉塵（炭塵）となって坑内に飛び散って作業
環境の悪化を招く上、石炭の選別が困難となり商品価値
の低下に繋がる。

【０００６】以上の事情を考慮して創案された本発明の
目的は、切羽を比較的大きな塊として掘削でき、掘削と
掻き寄せとを兼用したトリミングカッタを提供すること
にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく本
発明は、切羽の大部分を掘削するメインカッタの未掘削
域を掘削すべく、掘削機本体の前部に設けられたトリミ
ングカッタであって、切羽に対し所定角度を付けて並設
されたスプロケットと、該スプロケットに巻き掛けられ
た無端チェーンと、無端チェーンに設けられた切削ビッ
トとを備えたものである。

【０００８】本発明によれば、無端チェーンに設けられ
た切削ビットが、スプロケットの回転に伴って循環し、
メインカッタで掘削されない切羽の未掘削域を、スプロ
ケットの切羽に対する角度で線状に切り込みを入れる。
これにより、切羽が比較的大きな塊として掘削される。
そして、掘削された掘削物は、比較的大きな塊のまま無
端チェーンによってその循環方向に搬送される。

【０００９】また、上記無端チェーンに、当該チェーン
の循環に伴って掘削物を移送するパドルを設けてもよ
く、上記無端チェーンの内方に、スプロケットの回転に
伴って回転され、掘削物を移送する回転翼を設けてもよ
い。これらによれば、無端チェーンによる掘削物の搬送
に加えてパドルや回転翼によって搬送の補助が為される
ため、搬送効率が高まる。

【００１０】また、本発明によれば、切削ビットが無端
チェーンの循環によって切羽を連続的に切削するので、
先行技術の往復動タイプのトリミングカッタのように切
削ビットの速度が零になる瞬間はない。よって、掘削機
本体の前進に伴って切削ビットが切羽に無理押しされる
ことはなく、切削ビットの寿命が延びる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態を添付図面に
基いて説明する。

【００１２】第１の実施形態を図１乃至図３に示す。図
１は、本実施形態に係るトリミングカッタを備えたトン
ネル掘削機の正面図、図２はそのトンネル掘削機の側面
図、図３(a) は上記トリミングカッタの平面図、図３
(b) は上記トリミングカッタの側面図である。

【００１３】図１に示すトンネル掘削機１は、炭鉱にお
いて石炭が混ざった地山を掘削するものであり、図示し
ないクローラによって前進後退する掘進機本体２を有し
ている。掘進機本体２には、側部支保板３および上部支
保板４が夫々リンク機構５、６を介して径方向に移動自
在に設けられていると共に、排土口７が開口された排土
板８が設けられている。

【００１４】掘進機本体２の前部には、切羽（陸上トラ
ック型）の大部分を掘削するメインカッタ９、９が２個
設けられている。各メインカッタ９は、図２にも示す回
転軸１０と、回転軸１０に放射状に取り付けられた３本
のカッタスポーク１１と、カッタスポーク１１に取り付
けられたカッタビット１２とからなり、２個同一平面内
に相互のカッタスポーク１１、１１が噛み合うように配
置されている。

【００１５】各メインカッタ９は、下方に堆積する掘削
物を中央の排土口７に掻き寄せるべく、図１に矢印１３
で示す方向に相互に逆回転される。なお、カッタスポー
ク１１は３本に限らず２本でも４本以上でもよく、双方
のメインカッタ９、９は同一平面内に限らず回転軸１０
の軸方向に位相をずらして配置してもよい。

【００１６】かかる２個のメインカッタ９、９によれ
ば、陸上トラック型の切羽の大部分を掘削できるが、双
方のメインカッタ９、９の中間の上下に略三角形状の未
掘削域１４が生じる。この未掘削域１４は、掘進機本体
２の前部にメインカッタ９、９の後方に設けられた上部
トリミングカッタ１５および下部トリミングカッタ１６
により、掘削される。これら上部および下部トリミング
カッタ１５、１６は、略同様の構成なので、以下、下部
トリミングカッタ１６を主に説明する。

【００１７】下部トリミングカッタ１６は、図３(b) に
示すように、切羽に対し所定角度を付けて並設されたス
プロケット１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄを有してい
る。各スプロケット１７ａ〜ｄは、図１および図２にお
いては切羽に対して90度の角度に配置されているように
描かれているが、これは作図上の都合であり、実際には
図３(b) に示すように切羽に対して約60度に傾けて配置
されている。スプロケット１７ａ〜ｄは、図３(a) に示
すように、上方から見て所定間隔を隔てて４個配置され
ている。

【００１８】隣接する２個のスプロケット１７ａ、１７
ｂと１７ｃ、１７ｄには、無端チェーン１８が巻き掛け
られている。無端チェーン１８の各コマ１９には、循環
するチェーン１８の径方向外方に向けて、切削ビット２
０が取り付けられている。切削ビット２０の高さは、切
羽に対するスプロケット１７ａ〜ｄの角度によって異な
るが、図３(b) に示すように、ビット２０の先端がコマ
１９より先に側部地山２１に接触する高さに設定されて
いる。なお、切削ビット２０は、各コマ１９の１個おき
に取り付けてもよく、不等間隔で取り付けてもよい。

【００１９】各スプロケット１７ａ〜ｄは、図２に示す
ように、トリミングカッタフレーム２２に夫々軸支され
ている。トリミングカッタフレーム２２は、平行リンク
機構２３を介して掘削機本体２に昇降自在に取り付けら
れている。トリミングカッタフレーム２２には、駆動モ
ータ２４が取り付けられている。駆動モータ２４の回転
力は、トリミングカッタフレーム２２内に収容されたギ
ヤトレーン又はチェーン等を介してスプロケット１７
ｂ、１７ｃに伝達され、図３(a) に示すように各無端チ
ェーン１８、１８を矢印２５で示す方向（掘削物を中央
に掻き寄せる方向）に循環させる。

【００２０】この結果、掘削物は、循環する各無端チェ
ーン１８によって中央に移送され、掘進機本体２の前進
に伴って図１に示す排土口７に取り込まれることにな
る。ここで、本実施形態にあっては、掘削物の移送効率
（掻寄効率）を高めるために、図３(a),(b) に示すよう
に、無端チェーン１８の各コマ１９の上面に、当該チェ
ーン１８の循環に伴って掘削物を移送するパドル２６を
設けている。パドル２６は、平板状のブラケットからな
り、各コマ１９の１個おきに取り付けてもよく、不等間
隔で取り付けてもよい。なお、パドル２６は、図１およ
び図２では省略されている。

【００２１】下部トリミングカッタ１６の各無端チェー
ン１８、１８間の後方には、図１に示すように、排土口
７が配置されている。排土口７には、図３(a),(b) に示
すように、掘削物を後方（トンネル入口側）へ搬送する
ためのコンベヤ２７が設けられている。コンベヤ２７
は、トンネルの長手方向に沿って形成されたコンベヤフ
レーム２８と、コンベヤフレーム２８の先端に取り付け
られたヘッドローラ２９と、ヘッドローラ２９に巻き掛
けられたコンベヤベルト３０とを有する。

【００２２】他方、上部トリミングカッタ１５は、図１
および図２に示すように、１個のみの循環チェーン１８
を有する点が既述した下部トリミングカッタ１６と相違
する点であり、その他は全く同様の構成となっている。
すなわち、上部トリミングカッタ１５は、切羽に対し所
定角度を付けて並設された２個のスプロケット１７ｅ、
１７ｆと、それらスプロケット１７ｅ、１７ｆに巻き掛
けられた無端チェーン１８と、無端チェーン１８のコマ
１９に設けられた切削ビット２０とを備えている。

【００２３】なお、スプロケット１７ｅ、１７ｆは、図
１および図２においては切羽に対して90度の角度に配置
されているように描かれているが、実際には図３(b) に
示す下部トリミングカッタ１６と同様に切羽に対して約
60度に傾けて配置されている。また、無端チェーン１８
の両端部に配置されたスプロケット１７ｅ、１７ｆに加
えて、それらの間にアイドル用のスプロケットを設けて
もよい。また、上部トリミングカッタ１５においては、
掘削物は重力により落下するので、パドル２６は設けら
れていない。

【００２４】以上の構成からなる本実施形態の作用を述
べる。

【００２５】図１に示すように、上部および下部トリミ
ングカッタ１５、１６は、メインカッタ９、９で掘削不
能な切羽（陸上トラック状）の未掘削域１４、１４を掘
削する。詳しくは、上部および下部トリミングカッタ１
５、１６の無端チェーン１８が夫々循環されると、各無
端チェーン１８に設けられた切削ビット２０がスプロケ
ット１７の回転に伴って循環し、切羽の未掘削域１４を
スプロケット１７の切羽に対する角度（約60度）で線状
に切り込みを入れる（図３(b) 参照）。すると、その切
り込み部からヒビが入り、切羽が比較的大きな塊として
掘削される。

【００２６】上部トリミングカッタ１５で掘削された掘
削物は、重力によって落下する。他方、下部トリミング
カッタ１６で掘削された掘削物は、掘進機本体２の前進
に伴って下部トリミングカッタ１６の上部に乗り上が
る。すなわち、下部トリミングカッタ１６は、切羽に対
するスプロケット１７の角度で切れ込みを入れた切羽を
掘進機本体２の前進に伴って上方に持ち上げ、塊として
剥すスクレーパの如き機能を発揮する。

【００２７】比較的大きな塊のまま下部トリミングカッ
タ１６の上部に乗り上がった掘削物は、無端チェーン１
８によってその循環方向（中央）に搬送され、掘削機本
体２の前進に伴って排土口７に取り込まれる。ここで、
本実施形態では、無端チェーン１８に掘削物搬送用のパ
ドル２６を設けているので、それらパドル２６によって
搬送が補助され、搬送効率が高まる。

【００２８】また、上部トリミングカッタ１５に掘削さ
れて落下した掘削物、およびメインカッタ９、９に掘削
され各メインカッタ９、９の回転によって中央に集めら
れた掘削物も、同様に下部トリミングカッタ１６の無端
チェーン１８およびパドル２６によって循環方向（中
央）に搬送され、掘削機本体２の前進に伴って排土口７
から取り込まれる。排土口７に取り込まれた掘削物は、
コンベヤ２７によってトンネル入口側に搬送される。

【００２９】こうして、掘削物は比較的大きな塊の状態
でコンベヤ２７によりトンネル内を搬送されるので、搬
送中に粉塵（炭塵）となって坑内に飛び散ることが少な
く、トンネル内の空気が炭塵により汚染されることが抑
制される。また、掘削物を比較的大きな塊の状態でトン
ネルから取り出せるので、掘削物（石炭）の選別が容易
になると共に商品価値が向上する。

【００３０】また、本実施形態では、切削ビット２０が
無端チェーン１８の循環によって切羽を連続的に切削す
るので、図８(a) に示す先行技術の往復動タイプのトリ
ミングカッタｂ₁ のように切削ビット２０の速度が零に
なる瞬間はない。よって、瞬間停止した切削ビット２０
が掘削機本体２の前進に伴って切羽に無理押しされるこ
とはなく、切削ビット２０の寿命が延びる。

【００３１】また、本実施形態では、上部および下部ト
リミングカッタ１５、１６を図２に示すリンク機構２３
で適宜昇降させることにより、掘削機本体２の掘進方向
を上下に調節できる。すなわち、下部トリミングカッタ
１６を下降させることにより掘進方向が下方に向き、下
部トリミングカッタ１６を上昇させることにより掘進方
向が上方に向く。なお、上部トリミングカッタ１５は、
下部トリミングカッタ１６の昇降に応じて適宜昇降され
る。

【００３２】また、上部および下部トリミングカッタ１
５、１６をトンネルの径方向内方に引き込み、上部支保
板４および側部支保板３も同様に径方向内方に引き込む
ことにより、トンネル掘削機１とトンネル内面との接触
部が実質的に掘進機本体２に設けられたクローラのみと
なるので、この状態で掘進機本体２に設けられたクロー
ラを逆回転させることにより、トンネル掘削機１をトン
ネル内にて容易に後退させることができる。

【００３３】また、本実施形態では、図３(b) に示すよ
うに、上部および下部トリミングカッタ１５、１６の循
環チェーン１８に取り付けられる切削ビット２０が、循
環するチェーン１８の径方向外方に向けて取り付けられ
ているので、掘進機本体２の前進によって切羽に押し付
けられたとき、チェーン１８がスプロケット１７に押し
付けられることになり、チェーン１８の外れが防止され
る。

【００３４】すなわち、仮に、図３(b) においてスプロ
ケット１７ｄを切羽と平行に配置すると共にそのパドル
２６の位置に切削ビット２０を取り付けたとすると、掘
進機本体２の前進によってその切削ビット２０が切羽に
押し付けられると、チェーン１８がスプロケット１７ｄ
から外されるように横押しされることになり、チェーン
１８が外れる可能性があるのである。

【００３５】第２の実施形態を図４に示す。

【００３６】この実施形態は、下部トリミングカッタ１
６を１個のみの循環チェーン１８で構成した点のみが第
１実施形態と相違しており、その他は全く同様の構成と
なっている。なお、本実施形態では、両端部のスプロケ
ット１７ａ、１７ｄの一方が駆動用となり、中間部のア
イドル用のスプロケット１７ｂ、１７ｃは省略してもよ
い。本実施形態の基本的な作用効果は、前実施形態と同
様である。

【００３７】第３の実施形態を図５に示す。

【００３８】この実施形態は、下部トリミングカッタ１
６を１個のみの循環チェーン１８で構成した点は第２実
施形態と同様であるが、その両端のスプロケット１７
ａ、１７ｄの間隔を第２実施形態よりも広げ、それらス
プロケット１７ａ、１７ｄにトンネル断面を整える余掘
り用の切削ビット３１を有するホイール３２を取り付け
た点のみが第２実施形態と相違している。本実施形態の
基本的な作用効果は、前実施形態と同様である。

【００３９】第４の実施形態を図６に示す。

【００４０】この実施形態は、メインカッタ９を３個並
設してトンネル断面を長円とし、上部トリミングカッタ
１５を２個の循環チェーン１８、１８から構成した点の
みが、第１の実施形態と相違しており、その他は全く同
様の構成となっている。本実施形態の基本的な作用効果
は、前実施形態と同様である。

【００４１】第５の実施形態を図７(a),(b) に示す。

【００４２】この実施形態は、第１実施形態の下部トリ
ミングカッタ１６の無端チェーン１８の各コマ１９に取
り付けられていたパドル２６を廃止し、代りに無端チェ
ーン１８の内方にスプロケット１７の回転に伴って回転
され掘削物を移送する回転翼３３を設けたものである。
回転翼３３は、星型（円形手裏剣）状に形成されてお
り、実線で示すように内側のスプロケット１７ｂ、１７
ｃに同軸に取り付けられるか、仮想線で示すようにアイ
ドルスプロケットに同軸に取り付けられる。本実施形態
の作用効果は、前実施形態と同様である。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係るトリミ
ングカッタによれば、次のような優れた効果を発揮でき
る。

【００４４】(1)請求項１記載の発明によれば、切羽を
比較的大きな塊として掘削でき、掘削のみならず掻き寄
せをも兼用できる。

【００４５】(2)請求項２記載の発明によれば、掻寄効
率が高まる。

【００４６】(3)請求項３記載の発明によれば、掻寄効
率が高まる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を示すトリミングカッ
タを備えたトンネル掘削機の正面図である。

【図２】上記トンネル掘削機の側面図である。

【図３】図３(a) は上記トリミングカッタの平面図、図
３(b) は上記トリミングカッタの側面図である。

【図４】第２の実施形態を示すトリミングカッタを備え
たトンネル掘削機の正面図である。

【図５】第３の実施形態を示すトリミングカッタを備え
たトンネル掘削機の正面図である。

【図６】第４の実施形態を示すトリミングカッタを備え
たトンネル掘削機の正面図である。

【図７】図７(a) は第５の実施形態を示すトリミングカ
ッタの平面図、図７(b) はそのトリミングカッタの側面
図である。

【図８】図８(a) は従来例を示すトリミングカッタの説
明図であり、図８(b) は別の従来例を示すトリミングカ
ッタの説明図である。

【符号の説明】

１ トンネル掘削機 ２ 掘削機本体 ９ メインカッタ １４ 未掘削域 １５ 上部トリミングカッタ １６ 下部トリミングカッタ １７ａ スプロケット １７ｂ スプロケット １７ｃ スプロケット １７ｄ スプロケット １８ 無端チェーン ２０ 切削ビット ２６ パドル ３３ 回転翼

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石野 智文 愛知県知多市北浜町11番１号 石川島播磨 重工業株式会社愛知工場内 Ｆターム(参考） 2D054 AB01 BA10 BB04

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 切羽の大部分を掘削するメインカッタの
   未掘削域を掘削すべく、掘削機本体の前部に設けられた
   トリミングカッタであって、切羽に対し所定角度を付け
   て並設されたスプロケットと、該スプロケットに巻き掛
   けられた無端チェーンと、無端チェーンに設けられた切
   削ビットとを備えたことを特徴とするトリミングカッ
   タ。
2. 【請求項２】 上記無端チェーンに、当該チェーンの循
   環に伴って掘削物を移送するパドルを設けた請求項１記
   載のトリミングカッタ。
3. 【請求項３】 上記無端チェーンの内方に、スプロケッ
   トの回転に伴って回転され、掘削物を移送する回転翼を
   設けた請求項１記載のトリミングカッタ。