Cutter for the boring head

【発明の詳細な説明】 先行技術 本発明はボーリングヘッドのための、好ましくはシャフト掘削用ボーリングヘッドのためのカッタであって、
当該カッタがボーリングヘッドに固定確保されたサドルに該カッタのシャフトを介して回転可能に装着されており、該シャフトと該カッタの外側ローラ体との間に軸受を配設することによって該ローラ体が該シャフトに対して相対的に回転することを可能とさせ、該シャフトと該ローラ体の間にシールが設けられ、そして該軸受内に潤滑材を導入するためのチャンネル／穴が配設されているカッタに関する。 本発明は更に潤滑材系を充填する方法に関する。 上記タイプのカッタが稼働しているとき、軸受は、潤滑材、好ましくはグリース、に埋設されることが必要である。 即ち、シャフトとカッタとの空間がグリースで満たされることが必要である。 これは、ローラ体がシャフトに対して相対的に回動されるときの摩擦を最小限度に抑えるためになされる。 軸受の内部摩擦を低くすることによって、カッタ寿命は許容レベルに維持される。 しかしながら、非常に厳しい（タフな）作業条件の下では、
即ちカッタが大きな負荷を受けるときには、ローラ体のシャフトに対する相対的回転並びにカッタがロック（岩石）を工作するときの摩擦によって多量の熱が発生させられる事態となる。 この熱の発生により、グリースが膨張し、カッタの内圧が上昇する。 このような条件下では、シール手段が該内圧に耐えられない、即ちシールが崩壊してグリースが軸受から現れる程のレベルにカッタの内圧が到達する事態が時として起こり得る。 シールが崩壊したならば、カッタがすぐに破壊されてしまうことは容易に理解される。 DE−PS 2742019から、当該カッタが内部グリース通路の特定の端部に接続された圧力逃がし弁（安全弁）を具備しているトンネル掘削機械用カッタが公知となっている。 該内部グリース通路の他端はグリースを内部グリース通路に導入するためのニップルを具備している。 圧力逃がし弁の機能は、グリースを主としてカッタの内部に導入するとき並びにカッタの再グリース差しを実行するときに、過剰のグリースの流通を許容することにある。
しかしながら、DE−PS 2742019に係るカッタが大きな負荷を受けて、結果としてグリースの熱膨張が起きると、
圧力は圧力逃がし弁が開くまで増大する。 従って、弁が最初にシールに損傷を与え、次いで軸受を損傷する事態を回避するように適正に機能することが絶対に必要である。 カッタの稼働条件が極端に厳しいものであること、
並びに、著しい量のダート／切屑がカッタに付着することは周知である。 それ故に、圧力逃がし弁が詰まって、
結果的にその公称圧力で開かなくなるという危険性は顕著である。 この種の他の先行技術はカッタの一定期間の使用後に追加のグリースを再充填することが出来ないとか、或いは再充填の際にグリース系の空気含有量を15％まで引き上げる事態をもたらし得るエアポケットを回避出来ない等の不利益をしばしば蒙る。 本発明の目的 本発明の目的は、カッタがその中のシールを加圧する流体によって取り囲まれたとき、並びに、熱がカッタの内側に発生してグリースを膨張させたときに、極端に厳しい稼働条件の下で使用出来る圧力補正をカッタに与えることにある。 本発明の別の目的は最大の充満度係数を得るために、
即ち最小限度の気泡しか充填後のシステムに残さない状態を得るために、グリース系（システム）をグリースで充填する有効な方法を提供することにある。 本発明のこれらの目的並びにその他の目的は添付の請求項の特徴事項の付与されたカッタ、ホルダ、及び方法によって実現される。 図面の簡単な説明 本発明に係るカッタの実施例が添付の図面を参照しながら説明されるが、当該図面は以下のものである。 図１はカッタの軸受レースにその近傍においてグリースが導入されるときのカッタの断面図である。 図２はカッタにその中央でグリースが導入されるときの本発明に係るカッタの断面図である。 図３はカッタの可撓性隔壁の断面図である。 図４は本発明に係るカッタの実働位置における断面図である。 発明の詳細な説明 図１に係るカッタ10は、長手方向即ち縦方向の中心軸線14を有しているシャフト12を含む。 シャフト12の両端
12A,12Bはボーリングヘッドに固定確保されるサドル（図示省略）に装着されることになる。 シャフト12には、ローラ体16が夫々軸受18、20からなる２組の軸受を介して回転可能に装着される。 軸受18はシャフト12の外周に形成された第１周辺溝22に受容され、他方の軸受20
はローラ体16の内周に形成された第２周辺溝24に受容される。 ローラ体16はロック手段26によってシャフト12に対して軸方向に係留され、ロック手段26には、好ましくは、シャフト12とローラ体16に夫々形成された第３、第４周辺チャンネル或いは溝28、30と協働するように配置された環状列のボール26が含まれる。 ローラ体16及びシャフト12の軸方向端部の間に、カッタ10はその内部からのグリース漏洩を阻止するシール33
を支持するシール保持手段32を具備している。 両シール保持手段32は第１逃がし孔34を具備し、当該逃がし孔34
にはそこからのグリース漏洩を阻止するように錐体状プラグ36が装着される。 第１逃がし孔34の機能は以下に更に詳しく説明される。 図１に係るカッタ10は、シャフト12の一端12B、即ち開示例ではローラ体16が最小径を有している側のシャフト12の端部、から延在する軸穴（ボア）38を具備している。 この軸穴38はシャフト12の全長の約半分に亘って延在している。 軸穴38の内端の近傍には、概ね半径方向の穴、即ち半径穴40が軸穴38から第３溝28まで延在している。 この半径穴40はロック手段26のボールを設置するのに利用される。 ボールが設置されてから、ボールプラグ
42とスペーサプラグ44が半径穴40に装着される。 プラグ
42、44は共に、ロック（係留）手段26のボールと充填プラグ46との間に延在するが、当該充填プラグは軸穴38にすべりばめ（スライドフイット）によって挿入される。
アクセス上の理由から充填プラグ46は軸穴38から延出していて、そしてグリースニップル47と当該ニップルから充填プラグ46の対立端部分まで延在する内位供給軸穴49
とを具備している。 半径方向へ延在する放出穴51が供給穴49から出現し、充填プラグ46の包絡面に穴を開けている。 ボールプラグ42はその長手方向中心軸線から偏位している軸方向へ延在した２つの孔48を具備する一方、スペーサプラグ44は軸方向に延在した１つの中心孔50を具備している。 ボールプラグ42の孔48がプラグ42の軸線から偏位している理由は、ロック手段26のボールとボールプラグとの接触面積のためにロック手段26への、更には軸受18、20へのグリース侵入が遮断されることを防止することにある。 図１には、グリース差し或いは再グリース差しのための第１の位置にあるカッタ10が示されている。 グリース差しは別個の２工程で行うことに留意すべきである。 充填プラグ46はシャフト12の軸穴38に挿入される。 グリースガン（図示省略）はグリースニップル47に付設され、
グリースがグリースガンによってカッタに注入される。
それによって、グリースはこれがオリフィスを通じてプラグに、次いでシャフト12と軸受26を坦持するハブ（ローラ体）16との間の軸受レース28、30に押し出されるように、充填プラグにチャンネル49、51を通じて押し込まれる。 充填プラグは、軸穴と共にグリースが軸方向に流れるのを阻止し、それ故にプラグが充填の際に軸方向の反力を被らないようにする外形を有している。 第１逃がし孔34はカッタ10の内側のグリースのレベルを制御するために利用される。 即ち、過剰なグリースは充填の第１
工程が完了した時点で孔34を通して押し出される。 次いで、充填プラグが軸穴から引き出され、軸穴が実質的にグリースフリーの状態になる。 錐体プラグ36は、グリース差し或いは再グリース差しの第１工程が完了した時点で、第１逃がし孔34に装着される。 プラグ44のための装置、即ち保持具（リテーナ）70
（例えば図４参照）は充填プラグ46より短い長さを有していて、これが軸穴38に挿入される。 スペーサプラグ46
のための保持具70は軸穴38に配置され、軸穴と動きばめで装着される。 保持具70は、グリースを主として内部に多量に収容するために実質的に肉薄壁化されており且つ好ましくは動きばめに起因してグリースによって取り囲まれるシリンダを含む。 保持具70は内方に延びるフランジ71を有する。 このフランジは保持具の強化と、高外圧において可撓性隔壁60の降伏点に到達出来ないように隔壁を止めること（下記参照）の２種の目的を有している。 フランジには中央孔72がグリースの流通を許容するために配設されている。 数多くの孔77が軸穴40と保持具の内部空間76との連通を許容するために、軸穴40の近傍において保持具に配設されている。 図３のベロー或いは可撓性隔壁（ダイアフラム）60はそれ自体既知のものであるが、これが軸穴38の中における保持具70の背後に配設される。 この隔壁の基本形状は円形であり、その最大径は軸穴36の直径に相当する。 隔壁は装着位置において、保持具を保持する穴の部分と同じ直径を有している。 保持具の一端75Aは軸穴の底部と接触し、隔壁が保持具の他端75Bに対して当接させられる。 次いで、両者は中央中空ワッシャ73とスナップリング74によって軸方向移動に抗するように留められる。 隔壁はグリースの温度が上昇する際に、或いは深い水が充填されている穴の立坑掘削の際に進展する圧力差を一様にするために配設される。 隔壁はグリースを軸穴の中の流体から分離し、このグリースが軸穴38の外側オリフィスにスナップリング74とワッシャ73を通じて入る保持具
70、グリースチャンネル66、及び隔壁60はシャフト12に中心軸線14と実質的に同心状に配設される。 図２にはグリース差し或いは再グリース差しの第２工程の際のカッタ10が示される。 グリースガンのノズル67
がチャンネル66及び中央孔72に挿入され、その後にノズルの自由端が可撓性隔壁の可動部61に或いはその近傍に位置付けられる。 充填の前提条件は、グリースチャンネル66、保持具70及び隔壁60が中心軸線14と実質的に同心状になっていることである。 次に、グリースが可動部61
に充満し、その後に、ノズル自由端の周りの空間が充満された時点でノズル66に反対圧力が生じ、ノズルを外方へ押し返せるように、グリースを内部に注入する。 その時、グリースガンを操作する者は、軸穴の内側部分が充填されていることからガンをグリース連続充填の際にグリースによって押し戻すことが出来るようにガンの供給圧を当該部分が解放すること、即ちグリースからノズルに与えられる反力がノズルの後退速度を制御することを認識する。 ノズル67は、グリースチャンネル66から完全に押出され、グリースチャンネル66が今や充填されている時点で取り外される。 次に、チャンネルをネジ69や類似のシール部材（図４参照）によって封止する。 完全なグリース系は５％より小さい含有量の空気を含む。 本発明に係るカッタ10は次のように機能する。 カッタ
10は稼働条件に設定されているとき、回転して大きな負荷を掛けられる。 これは、第１のケースとしては、摩擦がカッタ10の軸受18、20とロック手段26に熱を発生させる結果、グリースも加熱されて膨張し、或いは第２ケースにあっては、グリースが軸穴にある流体から生じた高外圧によって圧縮されることを意味する。 第１のケースでは、グリースは加熱されると膨張し、
シール保持具32がローラ体16とシャフト12の間のグリース漏洩を阻止するので、グリースが図３の矢印IAの方向へ隔壁可動部分61を位置II Aまで押す。 第２のケースでは、カッタが比較的高圧の下に流体によって取り囲まれ、それ故にグリース系の容量は図３の矢印IBの方向へ隔壁可動部分61を位置II Bまで移動させることに起因し低減し、それによって外圧と同じ内圧を達成する。 隔壁可動部分61の移動と両ケースの内部容積の変化は掘削中に、或いは流体中の沈下の際に連続的に起き、図３に示す位置は事例としてのみ見せるものである。 例えば元の容積に対して±５％の差異を伴う容積変化等の必須の容積の多少の変化は可能である。 少なくとも隔壁を装着前にグリースで充満させ、次にノズル67によって充填を完成させることは有益である。 レイズボウリング（raise boring），トンネル・ボーリングヘッド用のカッタ／ディスク或いは立坑掘削（sh
aft sinking）との関係で本発明を実施することは可能である。 本発明はその好適例に関連して説明されたが、具体的に既述されていない追加、削除、変形並びに置換を、添付の請求項に記載の発明の精神と範囲とから逸脱することなく為し得ることは当業者の認めるところである。