JPH08246796A - ディスクカッタ監視装置およびそれに用いるディスクカッタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 掘削中にもディスクカッタの摩耗を精度良く
検出することのできるコンパクトなディスクカッタ監視
装置およびそれに用いるディスクカッタを提供する。 【構成】 円筒状のケース２の中に、磁化されたカッタ
リング３を備えるディスクカッタ４が配され、このカッ
タリング３に対向するケース２の角部に磁気センサー５
が埋め込まれてなり、このカッタリング３からの磁界を
その磁気センサー５が感知し、このカッタリング３が摩
耗すると磁界表示手段８とランプ９とによりカッタリン
グ３を交換すべきことが示される構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ディスクカッタ監視装
置およびそれに用いるディスクカッタに関し、より詳し
くはディスクカッタが摩耗したことを知ることのできる
ディスクカッタ監視装置およびそれに用いるディスクカ
ッタに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、大礫層，岩盤層等の硬い地山を掘
削するためのトンネル掘削機は、本体前部にカッタヘッ
ドが回転自在に設けられていて、このカッタヘッドとと
もに公転し、かつ自転するディスクカッタがそのカッタ
ヘッドの前面に設けられており、このディスクカッタに
より切羽を掘削するようになっている。このディスクカ
ッタは長期間使用している間に摩耗して掘削力が低下す
るために、ディスクカッタの摩耗を監視しておく必要が
ある。

【０００３】このようにディスクカッタの摩耗を監視す
る手段として、実開平６−５３６９７号公報に、ディス
クカッタの外周に検出子を油圧ジャッキにより押し当
て、ジャッキストロークにより摩耗量を検出する方法が
開示されている。また、実開平５−１４２９９号公報に
は、ディスクカッタを保持するハブ内側に磁気スケール
を、シャフトに回転検出器をそれぞれ設け、回転を検出
するとともに、この回転数からディスク径を計算し、摩
耗量を求める方法が開示されている。また、実公平４−
１７６７５号公報には、ディスクカッタ近傍に磁気を利
用しない近接スイッチを設け摩耗と回転とを検出するこ
とが開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記実
開平６−５３６９７号公報に開示されている方法では、
検出子がディスクカッタの外周に接触するのでディスク
カッタが静止している状態でなければ摩耗を検出するこ
とができず、掘削中の摩耗状態を監視することができな
いという問題や、ディスクカッタが回転不能となり、部
分的に偏摩耗が生じた場合にそれを検出できないといっ
た問題がある。

【０００５】また、実開平５−１４２９９号公報に開示
されている方法では、摩耗量が演算によって求められた
ディスクカッタ外径と新品時の外径の差として計算され
るため、精度良く求めることが難しいという問題があっ
た。また、ディスクカッタと掘削する地山との間にはす
べりや空転がないものとしてディスクカッタの外径を計
算しているが、実際には多少のすべりや空転は存在する
ため誤差が生じるという問題がある。

【０００６】また、実公平４−１７６７５号公報の発明
で使用されるようなたとえば渦電流式の近接スイッチは
かなり嵩張るものであり装置全体が大きくなってしまう
という問題がある。

【０００７】本発明はこのような問題点を解消するため
に成されたものであり、掘削中にもディスクカッタの摩
耗を精度良く検出することができるコンパクトなディス
クカッタ監視装置およびそれに用いるディスクカッタを
提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段および作用・効果】本発明
によるディスクカッタ監視装置は、前述された目的を達
成するために、第１に、（ａ）少なくとも周縁刃先部の
一部が磁化されているディスクカッタ、（ｂ）前記周縁
刃先部の磁化されている部分に対向する位置に設けら
れ、この磁化されている部分からの磁界を感知する磁界
感知手段、および（ｃ）前記磁界感知手段による感知情
報に変化が認められると前記ディスクカッタが摩耗した
ものと報じる摩耗報知手段を備えることを特徴とする。

【０００９】本発明のディスクカッタ監視装置によれ
ば、磁界感知手段がディスクカッタに接触せずディスク
カッタに対向する位置に設けられてそのディスクカッタ
の周縁刃先部からの磁界を感知するので、このディスク
カッタが回転している掘削中にもディスクカッタの摩耗
を監視することができる。また、磁界は僅かなディスク
カッタの摩耗に対しても敏感に変化するので摩耗を精度
良く検出することができる。また、磁気センサーとディ
スクカッタの周縁刃先部との間に岩石・土・水等の非磁
性体の障害物があっても摩耗を検出することができる。
さらに、磁界を感知する手段は、通常同じ感度の磁気を
利用しない近接スイッチよりも小さいので本発明のディ
スクカッタ監視装置はコンパクトにすることができる。

【００１０】本発明のディスクカッタ監視装置におい
て、前記磁界感知手段は、前記磁界が所定のしきい値以
上に強い場合にその磁界を感知するものとすることがで
きる。こうすることにより、ＯＦＦが示されるとディス
カッタの摩耗が許容限界を越え交換時期になったことわ
かる。

【００１１】また、前記磁界感知手段は、前記磁界の強
さを測定し得るものとすることがわかる。こうすること
により、どの程度摩耗が進行しているかを知ることがで
き、ディスクカッタの交換時期を予測することができ
る。

【００１２】本発明のディスクカッタ監視装置に適用さ
れるディスクカッタは、少なくとも周縁刃先部の一部が
磁化されていることを特徴とする。

【００１３】このディスクカッタは、回転軸を中心とす
る旋回方向において磁界が一様でないものとすることが
できる。こうすることにより、前述のようにディスクカ
ッタの摩耗を磁界感知手段により知ることができるとと
もに、このディスクカッタの回転によりその磁界感知手
段が感知する磁界の強度が周期的に変化するためにディ
スクカッタが回転していることを確認することができ
る。

【００１４】また、このディスクカッタは周縁端部から
回転軸方向に向かって磁化の強さが一様でないものとす
ることができる。こうすることにより、摩耗が周縁端部
から回転軸方向に向かって進行するときに磁界の変化の
程度が大きくなるため、摩耗を感度良く知ることができ
る。

【００１５】また、本発明のディスクカッタ監視装置
は、第２に、（ａ）ディスクカッタの周縁刃先部を挟ん
で設けられる磁石と磁界感知手段とからなりその磁石か
らの磁界をその磁界感知手段が感知する磁界感知ユニッ
ト、および（ｂ）前記磁界感知ユニットによる感知情報
に変化が認められると前記ディスクカッタが摩耗したも
のと報じる摩耗報知手段を備えることを特徴とする。

【００１６】このディスクカッタ監視装置において、デ
ィスクカッタの周縁刃先部が摩耗すると磁界感知手段が
感知する磁界が変化する。このようにディスクカッタに
接触せず磁界の変化により摩耗を知ることができるの
で、このディスクカッタによる掘削中にも摩耗を精度良
く知ることができる。また、磁界感知手段とディスクカ
ッタの周縁刃先部との間に岩石・土・水等の非磁性体の
障害物があっても摩耗を検出することができる。また、
磁界感知手段は小さいものであるので装置全体をコンパ
クトに収めることができる。

【００１７】このディスクカッタ監視装置において、さ
らに、前記磁石または磁界感知手段に対向する位置であ
って前記周縁刃先部を挟まない位置に磁界感知手段また
は磁石をそれぞれ設けることができる。このような構成
を採れば、ディスクカッタの周縁刃先部の摩耗に係ら
ず、常にディスクカッタの回転を監視することができ
る。

【００１８】本発明の目的は、後述される詳細な説明か
ら明らかにされる。しかしながら、詳細な説明および具
体的実施例は最も好ましい実施態様について説明する
が、本発明の製品および範囲内の種々の変更および変形
はその詳細な説明から当業者いとって明らかであること
から、具体的例として述べるものである。

【００１９】

【実施例】次に、本発明によるディスクカッタ監視装置
の具体的実施例につき、図面を参照しつつ説明する。

【００２０】（実施例１）図１に、本発明の一実施例に
係るディスクカッタ監視装置１が示されている。このデ
ィスクカッタ監視装置１は、図１（ａ）（ｂ）に示され
ているように円筒状のケース２の中に、カッタリング３
を備えるディスクカッタ４が配され、このカッタリング
３に対向するケース２の角部に磁気感知手段としての磁
気センサー５が埋め込まれてなる。このカッタリング３
が回転軸６を中心に回転することにより掘削が行われ
る。なお、前記磁気センサー５は破線で示すようにケー
ス２の下部に設けられてもよい。

【００２１】このカッタリング３は、周縁部の部分的断
面図である図２（ａ）に示されているように周縁刃先部
７が強く磁化されている。したがって、前記磁気センサ
ー５はこの周縁刃先部７からの磁界を感知する。この感
知された磁界の強さは磁界表示手段８により表示され
る。また、この磁界の強さが所定の値より小さくなると
点灯するランプ９が設けられている。

【００２２】前述のようにカッタリング３を回転して掘
削が行われると、このカッタリング３の前記周縁刃先部
７は先端部から次第に摩耗する。この摩耗の過程が図３
に示されている。まず掘削開始時は、図３（ａ）に示さ
れているように強く磁化された周縁刃先部７から強い磁
界が生じ、前記ケース２に埋め込まれている磁気センサ
ー５が強力な磁界を感知する。次に、図３（ｂ）に示さ
れているように周縁刃先部７の先端部がやや摩耗する
と、周縁刃先部７の磁界が弱まることと、周縁刃先部７
と前記磁気センサー５との距離が広がることによりその
磁気センサー５が感知する磁界の大きさがやや小さくな
り、やや小さくなった磁界強度が磁界表示手段８に表示
される。すなわち、磁界表示手段８に表示された磁界強
度が小さくなるとカッタリング３の周縁刃先部７が摩耗
したことがわかり、磁界強度が小さくなる程度により摩
耗の程度を知ることができ、また摩耗時期を予測するこ
とができる。この摩耗の程度を知るために、摩耗量（ｍ
ｍ）と磁界表示手段８に表示される磁界強度との校正曲
線を作成しておくことが望ましい。さらに、図３（ｃ）
に示されているように摩耗が進行すると、磁界表示手段
８に表示される磁界強度が非常に小さくなるとともに、
前記ランプ９が点灯する。図３（ｃ）に示されている程
度に摩耗が進行するとカッタリング３による掘削効率が
極めて低下する。よって、前記ランプ９が点灯するとカ
ッタリング３を交換すべきことがわかる。

【００２３】なお、前記磁界表示手段８を設けず、磁気
センサー５の代わりに所定の強度（しきい値）以上の磁
界は感知してＯＮ状態（ランプ９は消灯状態）となり、
所定の強度より弱い磁界は感知できずＯＦＦ状態（ラン
プ９は点灯状態）となるような磁気近接スイッチを採用
することもできる。この磁界の所定の強度は、カッタリ
ング３が交換すべき程度に摩耗した状態に対応する。

【００２４】本実施例においては図２（ａ）に示されて
いるようにカッタリング３の周縁刃先部７のみが一定の
強度で磁化されているが、図２（ｂ）に示されているよ
うに先端部の方を強く磁化し基端部（回転軸６）に向か
って徐々に弱くなるような磁化を施してもよい。このよ
うに磁化を一様でないようにすれば、カッタリング３の
先端部が少し摩耗しただけで、前記磁気センサー５が感
知する磁界の大きさが大幅に低下するので、摩耗を検知
する感度が向上する。もちろん、図２（ｃ）に示されて
いるようにカッタリング３の全体が磁化される場合も本
発明に含まれる。

【００２５】図２（ａ）に断面磁化状態が示されている
本実施例におけるカッタリング３の磁化状態が図４
（ａ）に模式的に示されている。このように、内側がＮ
極、外側がＳ極になるように環全体にわたって均一に磁
化が施されている。これに対し、図４（ｂ），（ｃ）に
示されているように回転軸６を中心とした旋回方向にＮ
極とＳ極とが交互になる、または図４（ｄ），（ｅ）に
示されているように回転軸６を中心とした旋回方向に磁
化されている部分と磁化されていない部分（図中Ｎ，Ｓ
を示していない部分）とが交互になるように磁化が施さ
れていてもよい。このように旋回方向において磁界が一
様でないと、ディスクカッタ４（カッタリング３）が回
転することにより磁気センサー５が感知する磁界が一回
転毎に変化する。したがって、感知される磁界が変化し
ていれば、ディスクカッタ４が回転していることが確認
される。また、この磁界の変化をカウントすればディス
クカッタ４の回転数を知ることもできる。これら図４
（ｂ）〜（ｅ）の態様においては、たとえば周期的に変
化する磁界の最大値の変化から摩耗量を判断することが
できる。

【００２６】このような本実施例において用いられるカ
ッタリングは、それ自体が磁化されているので、たとえ
ば磁化されていないカッタリングに磁石を埋め込むよう
な従来品と比べて製作が簡単であり、一体物故に強度が
高く磁石の脱落のような問題が生じない。

【００２７】また、磁気センサー５が感知した磁界に関
する情報をコンピュータなどの演算装置に入力して、演
算，処理，表示させて回転状態の判断や摩耗量を知るこ
ともできる。

【００２８】（実施例２）前記実施例に１においてはカ
ッタリング３を磁化したが、このカッタリング３を磁化
しない実施例が図５に示されている。この実施例におい
て、ケース２の上部に、カッタリング３の周縁刃先部７
を挟むように磁石１０と前記磁気センサー５とが設けら
れている。

【００２９】このカッタリング３が図５（ａ）に示され
ているように摩耗していない状態においては磁石１０に
よる磁界がカッタリング３の周縁刃先部７により遮蔽さ
れるために前記磁気センサー５が感知する磁界は弱く、
カッタリング３の周縁刃先部７が図５（ｂ）に示されて
いるように所定の程度摩耗すると感知する磁界が強くな
り、カッタリング３を交換すべきことがわかる。なお、
掘削中に土砂などにより傷付かないように磁石１０と磁
気センサー５との前面に、ステンレス鋼，アルミニウ
ム，黄銅等の非磁性体からなる保護板１１と保護板１２
とが配されている。また、この磁気センサー５には実施
例１と同様に磁界表示手段８とランプ９とが接続されて
いるが、実施例１においては磁界が弱くなるとランプ９
が点灯したが本実施例においては磁界が強くなるとラン
プ９が点灯してカッタリング３を交換すべきことが知ら
されるようになっている。

【００３０】（実施例３）図６にもう一つの実施例が示
されている。この実施例においては、前記実施例２にお
ける磁石１０および磁気センサー５に加えて、カッタリ
ング３を保持しているハブ１３，１３の一方の表面に磁
石１４が取り付けられてなるものである。カッタリング
３とともにハブ１３が回転してその磁石１４が図６
（ｂ）に示されているように磁気センサー５の近傍を通
過するとき、この磁気センサー５がその磁石１４からの
磁界を感知するので、このカッタリング１３が回転して
いることを確認、またその回転数を検出することがで
き、カッタリングの回転状態が正常であるか否かを判定
する。この実施例においても、図６（ｃ）に示されてい
るようにカッタリング３の周縁刃先部７が摩耗するとカ
ッタリング１３の回転にかかわらず磁気センサー５が感
知する磁界が常時強くなり、カッタリング３の交換時期
が示される。

【００３１】また、磁石１４が取り付けられていない方
のハブ１３に磁気センサーを設けて前記磁石１０からの
磁界を感知することによりカッタリング３の回転を検出
することもできる。

【００３２】（実施例４）図７にもう一つの実施例が示
されている。この実施例においては、ケース２の上部に
磁気センサー５，保護板１２が設けられ、カッタリング
３の片側に数個の磁石２０が取り付けられている。この
磁石２０と磁気センサー５とはカッタリング３の周縁刃
先部７を挟むような位置関係に配されている。この実施
例においても、カッタリング３が摩耗していない状態に
おいては磁石２０による磁界がカッタリング３の周縁刃
先部７による遮蔽されるために磁石２０からの磁界を磁
気センサー５があまり感知せず、カッタリング３の周縁
刃先部７が摩耗すると、磁石２０がカッタリング３の回
転により近づいてきたときにその磁気センサー５が磁界
を感知する。なお、磁石２０は掘削する土石に接触する
ので、この磁石２０の前面に前記保護板１２と同様の保
護板が設けられることが好ましい。

【００３３】（実施例５）図８にもう一つの実施例が示
されている。本実施例は、実施例４において磁石２０の
数を増やしたものであり、このように磁石２０を増やす
ことによりカッタリング３の周縁刃先部７が部分的に摩
耗（破損）したときにその部分的摩耗を検出しやすくな
る。また、本実施例の場合、磁気センサー５は周期的に
変化する磁界を感知するが、この磁石２０の脱落が生じ
るとその周期が長くなるので脱落を知ることができる。
また、図８に示されている磁気センサー５の左側に別の
磁気センサーを設け前記複数の磁石２０からのそれぞれ
の磁界を感知することによりカッリング３の回転を検出
することもできる。

【００３４】（実施例６）図９，１０にもう一つの実施
例が示されている。本実施例は、実施例３の構成に実施
例５のように複数の磁石２０を組み合わせたものであ
る。このような組み合わせにより、カッタリング３の周
縁刃先部７が摩耗する前には、図９（ａ）（ｂ）に示さ
れているように磁石１４が磁気センサー５に近づいたと
きにその磁気センサー５が磁界を感知することによりカ
ッタリング３の回転が確認され、この周縁刃先部７が摩
耗すると、図１０（ａ）（ｂ）に示されているように磁
石２０からの磁界を磁気センサー５が感知することによ
り摩耗が検出されるとともに磁石１４からの磁界を感知
することによりカッタリング３の回転が確認される。 （実施例７）前述の実施例はカッタリング３が一つの場
合のものであるが、図１１のようにカッタリング３が二
つある場合にも本発明を適用することができる。本実施
例においては実施例２と同様にカッタリング３，３の周
縁刃先部７，７を挟むように磁石１０と磁気センサー５
とが保護板１１，保護板１２を介して配されている。こ
のような構成において二つの周縁刃先部７，７がいずれ
も摩耗すると、実施例２と同様に磁界表示手段８とラン
プ９により摩耗が報知される。

【００３５】前述したように検出子により摩耗を検出す
る従来技術においては、この検出子をカッタリング３に
押し当てるための油圧ジャッキが用いられ、本実施例の
ようにカッタリング３が複数ある場合には大きなサイズ
の油圧用ロータリージョイントが必要となって装置が大
型化してしまう。これに対し、本実施例では小さな磁石
１０と磁気センサー５とを設けるのみであるので、装置
のコンパクト化を図ることができる。

【００３６】（実施例８）実施例７においては、二つの
カッタリング３，３の周縁刃先部７，７の両方が摩耗し
たときにのみ摩耗が検出されるが、いずれか一方の周縁
刃先部７でも摩耗すると摩耗が検出される実施例が図１
２に示されている。本実施例においては、ケース２の上
部の二つのカッタリング３，３の間の位置に磁気センサ
ー５が設けられ、ケース２の上部の両側に、前記磁気セ
ンサー５とによりそれぞれ前記周縁刃先部７，７を挟む
ように二つの磁石１０，１０が配されている。このよう
な構成により、一方の周縁刃先部７でも摩耗すると磁気
センサー５が磁界を感知して摩耗が検出される。

【００３７】また、この実施例の変形例として、図１３
に示されているように二つのカッタリング３，３の周縁
刃先部７，７の間に一つの磁石１０を、これら周縁刃先
部７，７の両側にそれぞれ磁気センサー５，５が設けて
もよい。この変形例によれば、いずれのカッタリング３
の周縁刃先部７が摩耗したか知ることができる。なお、
前記磁石１０，１４，２０はそれぞれ永久磁石であって
も電磁石であってもよい。

【００３８】前述のように、本発明は、種々に変更可能
なことは明らかである。このような変更は本発明の精神
および範囲に反することなく、また当業者にとって明瞭
な全てのそのような変形、変更は請求の範囲に含まれる
ものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本実施例のディスクカッタ監視装置を
示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図であ
る。

【図２】図２は、カッタリングの磁化態様を示す部分的
断面図である。

【図３】図３は、カッタリングの摩耗を磁界との関係を
示す部分的断面図である。

【図４】図４は、カッタリングの磁化態様を示す模式図
である。

【図５】図５は、実施例２のディスクカッタ監視装置を
説明する図である。

【図６】図６は、実施例３のディスクカッタ監視装置を
説明する図である。

【図７】図７は、実施例４のディスクカッタ監視装置を
説明する図である。

【図８】図８は、実施例５のディスクカッタ監視装置を
説明する図である。

【図９】図９は、実施例６のディスクカッタ監視装置の
摩耗前の状態を説明する図である。

【図１０】図１０は、実施例６のディスクカッタ監視装
置の摩耗後の状態を説明する図である。

【図１１】図１１は、実施例７のディスクカッタ監視装
置を示す図である。

【図１２】図１２は、実施例８のディスクカッタ監視装
置を示す図である。

【図１３】図１３は、実施例８の変形例に係るディスク
カッタ監視装置を示す図である。

【符号の説明】

１ ディスクカッタ監視装置 ３ カッタリング ４ ディスクカッタ ５ 磁気センサー ７ 周縁刃先部 ８ 磁界表記手段 ９ ランプ １０ 磁石 １３ ハブ １４ 磁石 ２０ 磁石

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ）少なくとも周縁刃先部の一部が磁
   化されているディスクカッタ、（ｂ）前記周縁刃先部の
   磁化されている部分に対向する位置に設けられ、この磁
   化されている部分からの磁界を感知する磁界感知手段、
   および（ｃ）前記磁界感知手段による感知情報に変化が
   認められると前記ディスクカッタが摩耗したものと報じ
   る摩耗報知手段を備えることを特徴とするディスクカッ
   タ監視装置。
2. 【請求項２】 前記磁界感知手段は、前記磁界が所定の
   しきい値以上に強い場合にその磁界を感知するものであ
   ることを特徴とする請求項１に記載のディスクカッタ監
   視装置。
3. 【請求項３】 前記磁界感知手段は、前記磁界の強さを
   測定し得るものであることを特徴とする請求項１に記載
   のディスクカッタ監視装置。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のうちのいずれかに記載
   のディスクカッタ監視装置に用いるディスクカッタであ
   って、少なくとも周縁刃先部の一部が磁化されているこ
   とを特徴とするディスクカッタ。
5. 【請求項５】 回転軸を中心とする旋回方向において磁
   界が一様でないことを特徴とする請求項４に記載のディ
   スクカッタ。
6. 【請求項６】 周縁端部から回転軸方向に向かって磁化
   の強さが一様でないことを特徴とする請求項４または５
   に記載のディスクカッタ。
7. 【請求項７】 （ａ）ディスクカッタの周縁刃先部を挟
   んで設けられる磁石と磁界感知手段とからなりその磁石
   からの磁界をその磁界感知手段が感知する磁界感知ユニ
   ット、および（ｂ）前記磁界感知ユニットによる感知情
   報に変化が認められると前記ディスクカッタが摩耗した
   ものと報じる摩耗報知手段を備えることを特徴とするデ
   ィスクカッタ監視装置。
8. 【請求項８】 さらに、前記磁石または磁界感知手段に
   対向する位置であって前記周縁刃先部を挟まない位置に
   磁界感知手段または磁石をそれぞれ設けることを特徴と
   する請求項７に記載のディスクカッタ監視装置。