JPH06167193A - ローラビット回転検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 土石や土砂水に接触により損傷する危惧のな
い長期の使用に耐え得る実用的なローラビット回転検出
装置を提供することを目的とする。 【構成】 カッタ部９と、カッタ部９の挿通孔９Ａに挿
通しカッタ部９を回転可能に支持する固定軸部１０を有
するローラビット４において、カッタ部９の挿通孔９Ａ
側にその円周に沿って等間隔で磁性片１２を取付けると
ともに、固定軸部１０に、その磁性片１２を検知して表
示灯を作動させるための信号を発する近接スイッチ１３
を設けることにより、ローラビット４の回転状態を検出
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、地山の掘削中ローラビ
ットの自転が円滑に行われているか否かを検出するロー
ラビット回転検出装置に関するものであり、特に、シー
ルド掘進機に有用なものである。

【０００２】

【従来の技術】地山を掘削装置で掘削する場合、通常
は、カッタビットとして、カッタヘッドとともに公転し
て地山を削るだけのカッタビットを用いるが、地山が大
礫層、岩盤層等の硬い地山であるときには、カッタヘッ
ドとともに公転し、かつ、推力の付与により自転しなが
らこれら大礫層や岩盤層等を圧砕する働きをするローラ
ビットを用いる。掘削装置としてシールド掘進機を用い
た場合の例についてみると、通常は、公転して地山を切
削するだけのカッタビットを用いて掘進するが、その掘
進中、大礫層や岩盤層に遭遇したときには、このような
ローラビットをカッタヘッドに取付けてこれらをその自
転により圧砕しながら掘進を進める。ローラビットは、
このように掘進中自己回転が行われることにより本来の
機能を発揮できるものであり、もし、その自己回転が円
滑に行なわれ得なくなると、偏摩耗し、さらには破損し
たりすることとなる。そして、ローラビットが円滑に自
己回転できなくなつた場合には、その原因を究明し、必
要に応じてその軸受部にグリスを給脂をしたり、又はそ
のローラビットを交換したりする等の措置が必要とな
る。例えば、シールド掘進機においてローラビットを交
換する場合の作業についてみると、その交換をしようと
するときには、シールド掘進機のカッタヘッド前方の地
山に地盤安定剤としての薬液を注入して地山を安定させ
た上で、その前方の地山を手堀りにより掘削してその交
換作業に必要な作業空間を確保する等の段取りが必要で
ある。そして、そのためには、単に交換部品を手配する
だけではなく、薬液や人手の手配を行うことも必要であ
って、その準備を計画的に進めることが要求され、場当
たり的な対応では、ローラビットの交換作業を円滑に遂
行することはできない。また、ローラビットにグリース
給脂する場合でも、その回転状態を常時適確に把握し、
その給脂をタイミングよく行うことが肝要である。

【０００３】このようなことから、ローラビットにおい
ては、掘削中に回転が円滑に行われているか否かを常時
適確に把握できるようにすることがきわめて重要なテー
マとなる。

【０００４】ところで、切羽面に対し当てられながら地
山を破砕するローラビットにあっては、掘削時にその回
転状態を目視により適確に把握することは困難なことで
あり、特に、これが密閉構造のバルクヘッド面から前に
取付けられているシールド掘進機では、実際上不可能な
ことである。そのため、地山の掘削中、ローラビットの
回転が円滑に行われているか否かを検出するためのロー
ラビット回転検出装置の開発が要請されることとなり、
従来、この種の装置として実開昭６３−１７１４９５号
公報や実開昭６３−１７１４９６号公報に記載の装置が
同一出願人により提案されている。

【０００５】前者の装置についてみると、同装置は、ロ
ーラビットの一種であるシールド掘進機のローラカッタ
の円盤形台金端面に回転検出用の金属片を設けるととも
に、その円盤形台金を回転可能に軸支する固定軸の支持
部材であるローラカッタサドル部に、前記金属片と対面
し得るように近接スイッチを設け、この近接スイッチに
より表示灯を点滅させるようにしたものである。この従
来の装置は、このような構成を備えていることから、地
山の掘進中にローラカッタが自転していると、近接スイ
ッチは、前記金属片が接近する都度信号を発して表示灯
をローラカッタの回転と同期して点滅させることとな
り、ローラカッタの回転が円滑に行われているか否かを
その点滅の状態により検知できるというものである。

【０００６】次に、後者の装置についてみると、同装置
は、シールド掘進機のローラカッタの周面に設けられて
いる超硬チップと対面し得るように近接スイッチを設
け、この近接スイッチにより表示灯を点滅させるように
したものである。この従来の装置は、このような構成を
備えていることから、地山の掘進中にローラカッタが自
転していると、近接スイッチは、超硬チップが接近する
都度信号を発して表示灯をローラカッタの回転と同期し
て点滅させることとなり、この点滅の状態により、ロー
ラカッタの回転が円滑に行われているか否かや超硬チッ
プの摩耗状態を検知できるというものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
ローラカッタすなわちローラビットの周辺一帯は、切
削、圧砕された土石が飛散し土砂水が流動している劣悪
な環境にあることから、近接スイッチや回転検出用の金
属片を設置する場合に、その設置や回転の検出の便だけ
を考慮したのでは、長期の使用に耐え得る実用的なロー
ラビット回転検出装置を得ることはできない。

【０００８】しかるに、前記実開昭６３−１７１４９５
号公報に記載の装置をみると、近接スイッチや回転検出
用の金属片は、円盤形台金とローラカッタサドル部との
間にその台金の回転を可能にするため形成した間隙に面
するように設けられていて、その間隙から侵入する切
削、圧砕された土石や土砂水に接触して損傷する恐れが
ある。すなわち、ローラカッタの回転に伴って前記間隙
内に切削、圧砕された土石が巻き込まれたり土砂水が流
入したりすると、これら土石や土砂水により近接スイッ
チや回転検出用の金属片があたかも回転研摩されるよう
な状態となって、近接スイッチが破損したりその金属片
が摩耗したりすることとなり、ローラカッタの回転状態
を正しく検知することは不可能になる。また、このよう
なことを抜きにしても、土石の飛散等により衝撃を受け
るローラカッタサドル部に計器としての近接スイッチを
設けることそれ自体、問題であり、近接スイッチの故障
を招くもととなる。

【０００９】さらに、前記実開昭６３−１７１４９６号
公報に記載の装置をみると、近接スイッチが岩石の圧砕
手段である超硬チップと対面するように設けられてい
て、同スイッチが土石や土砂水等に接触して損傷する危
惧のあることは、一見明白である。

【００１０】これら同一出願人により提案されている二
つの装置からうかがい知ることができるように、従来の
技術においては、ローラビット回転検出装置の損傷を防
止することへの配慮が欠けていた。

【００１１】このような状況に鑑み、本発明は、以上述
べたような従来技術にみられる問題を解消し、長期の使
用に耐え得る実用的なローラビット回転検出装置を提供
することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の前記の目的は、
カッタ部と、このカッタ部に挿通しこれを回転可能に支
持する固定軸部とを有するローラビットにおいて、カッ
タ部における挿通部側に被検知要素を設けるとともに、
固定軸部に、この被検知要素を検知して表示手段を作動
させるための信号を発する検出手段を設けたことを特徴
とする特許請求の範囲に記載されているとおりのローラ
ビット回転検出装置より達成できる。

【００１３】

【作用】本発明のローラビット回転検出装置は、ローラ
ビットにおいて、カッタ部における挿通部側に被検知要
素を設けるとともに、固定軸部に、この被検知要素を検
知して表示手段を作動させるための信号を発する検出手
段を設けるようにしているので、カッタヘッドに推力を
付与しながらこれを回転駆動すると、このカッタヘッド
に設けられたローラビットは、公転しながら自転して硬
い地山を圧砕するが、その場合に、カッタ部における挿
通部側に設けられた被検知要素は、ローラビットの自転
に伴って固定軸部のまわりを回転し、固定軸部に設けら
れた検出手段は、被検知要素がその回転により接近する
都度これを検知して表示手段を作動させるための信号を
発する。したがって、このような信号が規則的に発せさ
れていればローラビットとの自転が円滑に行われている
ことになるし、信号が不規則に発せられたとき又は信号
が発せられたままか全く発せられないときには、ローラ
ビットの自転が円滑に行われていないこと又は自転が全
く行われていないことになるので、本発明の装置により
ローラビットの回転状態を検出することができ、前記信
号により表示手段を作動させると、その回転状態をオペ
レータが判別できる。

【００１４】

【実施例】本発明の実施例を図１〜図５に基づいて説明
する。これらの各図は、本発明のローラビット回転検出
装置を泥水シールド式掘削機に適用した場合の実施例を
示すもので、図１は本発明の実施例の側面図、図２は図
１のＡ−Ａ線矢視図、図３は図２のＢ−Ｂ線断面図、図
４は図３のＣ−Ｃ線断面図、図５は本発明の実施例の概
略説明図である。

【００１５】まず、泥水シールド式掘進機について構成
の概要を説明すると、１はシールド本体、２はシールド
本体１の前部に放射状に設けられ同本体１の隔壁部１Ａ
に回転可能に支持されたカッタヘッド、３はカッタヘッ
ド２の側辺に設けられたカッタビット、４はカッタヘッ
ド２に形成した設置空間２Ａ内に回転可能に設置されて
いるローラビットである。すでに述べたように、カッタ
ビット３は、カッタヘッド２とともに公転して地山を切
削する機能を有し、ローラビット４は、カッタヘッドと
ともに公転し、かつ、推力の付与により自転しながら大
礫層や岩盤層等の硬い地山を圧砕する機能を有する。５
はシールド本体１とカッタヘッド２とをつなぐ推力を受
ける旋回ベアリング、６は歯車機構を介してカッタヘッ
ド２を回転駆動するシールド本体１に取付けた油圧モー
タ等のカッタ駆動装置、７はセンタシャフトである。な
お、シールド本体１には、ベントナイト等の泥水を切羽
に供給する送水管１Ｂや掘削土砂を泥水とともに排出す
る排泥管１Ｃが設けられているとともに、掘進の際カッ
タヘッド２に推力を付与する推進ジャッキ１Ｄが設置さ
れている。

【００１６】以上、泥水シールド式掘進機について構成
の概要を説明したが、次に、このような泥水シールド式
掘進機に本発明のローラビット回転検出装置を適用した
点に関する実施例の内容を説明して、本発明の技術内容
を明らかにする。

【００１７】図３及び図４において、９は数条のビット
を有するローラビット４の回転部としてのカッタ部、１
０はカッタ部９中央の挿通孔９Ａに挿通し、ローラベア
リング１８及びボールベアリング１９を介してカッタ部
９を回転可能に支持するインナーレースと称する固定軸
部で、これらカッタ部９と固定軸部１０とでローラビッ
ト４を構成する。これらカッタ部９と固定軸部１０の間
隙の両端部には、軸受部に土砂や水等が侵入するのを防
ぐため、常套手段としてのシール２０が設けられてい
る。１１はカッタヘッド２に形成された前記設置空間２
Ａの長手方向両端部に設置、固定され、固定軸部１０を
取付けるブラケットで、中央部に固定軸部１０の取付け
孔１１Ａが形成されているとともに下端部両側にカッタ
ヘッド３への取付け片１１Ｂが溶接されている。ブラケ
ット４はこのような構造を備えているので、２個のブラ
ケット１１の各取付け孔１１Ａにローラビット４の固定
軸部１０の両端部を嵌挿して固着した上で、両ブラケッ
ト１１を前記設置空間２Ａの長手方向両端部に位置させ
てその各取付け片１１Ｂをカッタヘッド２の下面に螺着
することにより、図２及び図３に示すように、ローラビ
ット４をカッタヘッド２に形成した設置空間２Ａ内に設
置させることができる。

【００１８】１２はカッタ部９の挿通孔９Ａ側にその円
周に沿って等間隔で取付けられた被検知要素としての鉄
片等の磁性片、１３はこの被検知要素としての磁性片１
２を検知して表示灯１７を点滅させるための信号を発す
る検出手段としての近接スイッチである。近接スイッチ
１３は、磁性片１２と対面し得るように固定軸部１０に
設けられるとともに前記信号を表示灯１７へ送るための
ケーブル１４が接続されている。具体的には、固定軸部
１０に、軸心に向けて半径方向の穴１０Ａを穿孔すると
ともにその半径方向の穴１０Ａに向けて軸心を通る穴１
０Ｂを穿孔し、近接スイッチ１３をその半径方向の穴１
０Ａ内に螺着するとともに、近接スイッチ１３に接続し
たケーブル１４をその軸心を通る穴１０Ｂへ導く。そし
て、この軸心を通る穴１０Ｂへ導かれたケーブル１４
は、ローラビット４が前述のとおりカッタヘッド２に形
成した設置空間２Ａ内に設置されていてその固定軸部１
０がカッタヘッド２に隣接していることから、図１及び
図２に図示のようにカッタヘッド２内部に直接導かれカ
ッタシャフト７を通じて隔壁１Ａの内側に導くことがで
きる。この隔壁１Ａの内側に導かれたケーブル１４は、
図５によく表わされているようにスリップリング８によ
りケーブル１５に連結され、このケーブル１５は、作業
室内に設置された表示板１６に取付けられている表示灯
１７に導かれる。

【００１９】図２から明らかなように、カッタヘッドに
は、４個のローラビット４が設けられているが、これら
の各ローラビットには、そのいずれにも、すでに述べた
ような方法で磁性片１２や近接スイッチ１３が設けられ
てローラビット回転検出装置が構成されており、各近接
スイッチ１３に接続されているケーブル１４も、同様方
法で表示灯１７に導かれる。したがって、表示板１６に
は、ローラビット４と同数の４個の表示灯１７が取付け
られており、これら各表示灯１７は、カッタヘッド２に
設置したどのローラビット４と対応しているかが判別で
きるように、表示板１６に描かれたカッタヘッド２と近
似する図形上に配置されている。

【００２０】本発明の実施例は、以上述べたような構成
を備えているから、推進ジャッキ１Ｄによりカッタヘッ
ド２に推力を付与しながらこれをカッタ駆動装置６によ
り回転駆動すると、各ローラビット４は、公転しながら
自転して硬い地山を圧砕する。そして、カッタ部９の挿
通孔９Ａ側にその円周に沿って等間隔で取付けられた各
磁性片１２は、ローラビット４の自転に伴って固定軸部
１０のまわりを回転し、一方、固定軸部１０に設けられ
た近接スイッチ１３は、各磁性片１２がその回転により
接近する都度これを検知して表示灯１７を点滅させるた
めの信号を発する。その結果、各ローラビット４に対応
する表示灯１７は、その各ローラビット４の自転が円滑
に行われているかぎり、すべて等間隔で規則的に点滅
し、もし、そのいずれかの自転が円滑に行われなくなる
と、そのローラビット４に対応する表示灯１７は、不規
則に点滅することになる。さらに、ローラビット４が自
転不能になると、これに対応する表示灯１７は、点灯し
たままか消灯したままかのいずれかになる。かくて、泥
水シールド式掘進機のオペレータは、作業室内の表示板
１６上の各表示灯１７を監視することにより、地山の掘
削中各ローラビット４の自転が円滑に行われているか否
かを常時適確に把握でき、異常が生じた場合でも、必要
な措置を計画的かつ適時に講じることができる。

【００２１】本発明の実施例中のローラビット回転検出
装置においては、被検知要素である磁性片１２及びその
被検知要素を検知して信号を発する検出手段としての近
接スイッチ１３が特にカッタ部９及び固定軸部１０に設
けられていて、本来的に土砂や水等が侵入する恐れのな
い軸受個所にまとめて設けられているので、従来技術に
みられるように切削、圧砕された土石や土砂水により近
接スイッチ１３が破損したり磁性片１２が摩耗したりす
るようなことはない。また、近接スイッチ１３は、カッ
タ部９内に挿通されていて外界とは隔絶されている固定
軸部１０に設けられているので、近接スイッチ１３が設
けられている部分は、従来技術にみられるように土石の
飛散等による衝撃を直接的受けるようなことはなく、近
接スイッチ１３がこのような衝撃により故障を招く恐れ
もない。同時に、このように、近接スイッチ１３を固定
軸部１０に設ければ、その当然の結果として、その信号
路としてのケーブル１４も外界に露出することはなく、
かつ、その信号路は、固定軸部１０に隣接しているカッ
タヘッド２の内部に直接導かれることとなるので、信号
路も損傷の恐れがないとともにその配設も簡単に行え
る。さらに、ローラビット回転検出装置の構成要素であ
る磁性片１２及び近接スイッチ１３は、前記のとおりカ
ッタ部９及び固定軸部１０に設けられていて、ローラビ
ット４内にユニット化した状態で共にまとめて設けられ
ているので、ローラビット回転装置の組立や検査が能率
よく行えるばかりではなく、その交換の便もよい。そし
て、磁性片１２及び近接スイッチ１３がこのようにユニ
ット化状態でまとめて設けられる構成を実際上具体化す
る場合に、実施例のように、半径方向の穴１０Ａ及び軸
心を通る穴１０Ｂを固定軸部１０に穿設して、近接スイ
ッチ１３をその半径方向の穴１０Ａ内に螺着するととも
に、近接スイッチ１３に接続したケーブル１４をその軸
心を通る穴１０Ｂへ導くようにすれば、ローラビット回
転検出装置の組立を、ローラビット４の加工、組立てと
ともに一貫作業で実施でき、きわめて能率的である。

【００２２】以上述べた実施例では、ローラビット回軸
検出装置が泥水シールド式掘進機のローラビットに用い
られているが、本発明においては、これを他の掘削装置
のローラビットに用いることを妨げるものではない。ま
た、実施例では、カッタ部９及び固定軸部１０にそれぞ
れ複数の磁性片１２及び近接スイッチ１３を設けている
が、これらは、帰するところ、被検知要素とこの被検知
要素を検知して表示手段を作動させるための信号を発す
る検出手段としての機能を有するものであるから、カッ
タ部９及び固定軸部１０には、このような機能を有する
ものが設けられていればよく、その種類を問うものでは
ない。そして、被検知要素を設ける場合に、実施例では
被検知要素としての磁性片１２を複数設けているが、こ
れを１個しか設けない場合でも、ローラビット４の回転
の有無やその回転速度の異常は判別可能であるから、被
検知要素を複数にするか否かは、本発明にとって不可欠
の要件ではなく、設計上の選択事項である。さらに、実
施例では、検出手段の発する信号により作動させられる
表示手段が表示灯１７であるが、表示手段としては、
光、画像、音等を利用した任意の機器を用いることがで
きる。

【００２３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
においては、被検知要素及びその被検知要素を検知して
信号を発する検出手段が特にカッタ部及び固定軸部に設
けられていて、本来的に土砂や水等が侵入する恐れのな
い軸受個所にまとめて設けられているので、従来技術と
は異なり、被検知要素や検出手段が切削、圧砕された土
石や土砂水により損傷するようなことはない。また、検
出手段は、このように固定軸部に設けられていて外界と
は隔絶されているので、従来技術とは異なり、土石の飛
散等による検出手段設置部の衝撃により故障を招く恐れ
がないとともに、検出手段の信号路も当然外界に露出す
ることはなく土石や土砂水により損傷する恐れはない。
さらに、ローラビット回転検出装置を構成する被検知要
素及び検出手段は、前記のとおりカッタ部及び固定軸部
に設けられていて、ローラビット内にユニット化した状
態で共にまとめて設けられているので、同装置の組立や
検査が能率よく行えるばかりでなく、その交換の便もよ
い。以上の通りであるから、本発明によれば、従来技術
の問題をことごとく解消し、長期の使用に耐え得る実用
的なローラビット回転検出装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の側面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線矢視図である。

【図３】図２のＢ−Ｂ線断面図である。

【図４】図３のＣ−Ｃ線断面である。

【図５】本発明の実施例の概略説明図である。

【符号の説明】

２ カッタヘッド ４ ローラビット ９ カッタ部 １０ 固定軸部 １１ ブラケット １２ 磁性片 １３ 近接スイッチ １４，１５ ケーブル １６ 表示板 １７ 表示灯

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カッタ部と、このカッタ部に挿通しこれ
   を回転可能に支持する固定軸部とを有するローラビット
   において、カッタ部における挿通部側に被検知要素を設
   けるとともに、固定軸部に、この被検知要素を検知して
   表示手段を作動させるための信号を発する検出手段を設
   けたことを特徴とするローラビット回転検出装置。