(57)【要約】      （修正有）【課題】ローラーカッターの摩耗を検知する摩耗検知手段のセンサやスイッチ類の配線系統を簡単化し、刃先の先端に付着する土砂等の影響を受けることなく精度よく摩耗を検知可能にした摩耗検知装置を提供する。【解決手段】ローラーカッター3の半径方向における刃先の先端位置を検出してローラーカッター3の摩耗状態を検知可能な摩耗検知手段４０は、カッター支持部材21aに固定されたシリンダ部材41と、シリンダ部材41にローラーカッター3に接近・離隔する方向へ進退可能に装着された可動接触子44と、可動接触子44の先端がローラーカッター3の刃先の先端に常時当接するように可動接触子44を付勢する付勢手段45と、可動接触子44の移動量を検出する変位センサ46とを備えている。【選択図】図５
2015124468.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル掘進機のカッターヘッドに装備したローラーカッターの刃先の摩耗状態を検知する摩耗検知装置において、
ローラーカッターの半径方向における刃先の先端位置を検出してローラーカッターの摩耗状態を検知可能な摩耗検知手段を備え、
前記摩耗検知手段は、カッター支持部材に固定されたシリンダ部材と、このシリンダ部材にローラーカッターに接近・離隔する方向へ進退可能に装着された可動接触子と、この可動接触子の先端がローラーカッターの刃先の先端に常時当接するように可動接触子を付勢する付勢手段と、可動接触子の移動量を検出する変位センサとを備えたことを特徴とするローラーカッターの摩耗検知装置。
【請求項２】
前記摩耗検知手段の可動接触子は、前記ローラーカッターに対して、前記カッターヘッドの回転によりローラーカッターが周回する周回方向の前進側又は後退側において前記カッター支持部材に装備されたことを特徴とする請求項１に記載のローラーカッターの摩耗検知装置。 
【請求項３】
前記ローラーカッターの回転を検知する回転検知手段を更に備え、
この回転検知手段は、前記ローラーカッターの軸心方向の一端側においてカッター支持部材に装備された近接スイッチと、この近接スイッチに対向可能に前記ローラーカッターに装備された磁石片とを有することを特徴とする請求項１又は２に記載のローラーカッターの摩耗検知装置。
【請求項４】
前記可動接触子のローラーカッター側の所定部分は、超硬合金で構成されたことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のローラーカッターの摩耗検知装置。
【請求項５】
前記シリンダ部材は前記可動接触子に受圧させる加圧エアを収容可能なエア作動室を有し、前記付勢手段は、前記エア室に充填した加圧エアからなることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のローラーカッターの摩耗検知装置。
【請求項６】
前記エア作動室に加圧エアを供給可能に前記エア作動室に接続されたアキュムレーターを有することを特徴とする請求項５に記載のローラーカッターの摩耗検知装置。
【請求項７】
前記カッターヘッド側に装備された前記変位センサ及び前記近接スイッチと、トンネル掘進機本体側に装備された制御ユニットとの間で無線にて通信する無線通信手段を備えたことを特徴とする請求項３に記載のローラーカッターの摩耗検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル掘進機のカッターヘッドに装備したローラーカッターの刃先の摩耗状態を検知するための摩耗検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、トンネル掘進機においては、胴体の前端側にカッターヘッドが装備され、複数のシールドジャッキにより胴体及びカッターヘッドを前進駆動しながら、カッターヘッドを回転駆動して、前方の地山（切羽）を掘削してトンネルを掘削していく。固い地盤を掘削するトンネル掘進機では、複数のローラーカッターを前面部に装備したカッターヘッドが適用される。このローラーカッターは、地山に押圧した状態でカッターヘッドを回転させることによって切羽の岩石を圧砕し掘削していく。
【０００３】
ところで、トンネルの掘削途中に、ローラーカッターが摩耗して掘削能力が低下した場合、その摩耗したローラーカッターを新しいローラーカッターに交換する必要が生じる。特に、長いトンネルを連続的に掘削する場合には、ローラーカッターを交換する頻度が多くなる。
【０００４】
ローラーカッターを交換するためには、先ずは、ローラーカッターの刃先の摩耗量を把握する必要がある。従来では、作業者がチャンバー内に入ってローラーカッターの摩耗量を手作業で測定していたが、チャンバー内は圧力バランスのために泥水や泥土が充満しているので、刃先の摩耗量を測定するためには、これらを排出する必要がある。このため、チャンバー内での摩耗量測定には時間がかかり、また、チャンバー内に作業者が入ることになるが出水の発生等の危険を伴う作業となっていた。
【０００５】
そこで、特許文献１に示すような、ローラーカッターの刃先の摩耗量測定技術が実用に供されている。例えば、その摩耗量測定技術では、ローラーカッターの回転側面に検出部材（ストライカー）を設け、この検出部材の通過を検知可能な近接スイッチをカッターヘッドに設け、近接スイッチの検出信号からローラーカッターの回転速度変化を算出してローラーカッターの摩耗状態を検知する制御装置を掘削機本体に設けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許３５４４１９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の技術では、カッターヘッドの回転駆動時におけるローラーカッターの回転速度変化から摩耗状態を算出しているが、前方の切羽の岩盤の状況によってローラーカッターの回転速度は変動するため常時一定になるとは限らず、また、刃先が全周に亙って均一に摩耗しているとは限らないので、ローラーカッターの回転速度変化からローラーカッターの摩耗状態を安定的に検知することは難しい。
【０００８】
このように、特許文献１の技術では、ローラーカッターの刃先の摩耗状態を正確に把握できないだけでなく、刃先が偏摩耗している場合にもその偏摩耗を特定することができず、ローラーカッターを適切な時期に交換できないという問題がある。
【０００９】
一方、ローラーカッターの刃先の先端位置を接触式変位センサで検出することで、ローラーカッターの摩耗量を検出する技術も公知であるが、変位センサの検出ロッドを駆動するアクチュエータは小型のものであるため、刃先の先端に付着した岩石や粘度等の影響を受けやすく、検出精度を高めることが困難であった。
【００１０】
他方、ローラーカッターの摩耗検出のためにカッターヘッドに装備するセンサやスイッチ類からの検出信号を伝送する配線系統は、カッターヘッドのカッターフレームに付設した配管内に導入されてロータリジョント内に導入され、ロータリジョントの後部に装備したロータリコネクタを介して掘削機本体側の後方台車内の制御室の制御ユニットに接続していた。
【００１１】
本発明の目的は、ローラーカッターの摩耗を検知する摩耗検知手段のセンサやスイッチ類の為の配線系統を簡単化し、刃先の先端に付着する土砂等の影響を受けることなく精度よく摩耗を検知可能にしたローラーカッターの摩耗検知装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１のローラーカッターの摩耗検知装置は、トンネル掘進機のカッターヘッドに装備したローラーカッターの刃先の摩耗状態を検知する摩耗検知装置において、ローラーカッターの半径方向における刃先の先端位置を検出してローラーカッターの摩耗状態を検知可能な摩耗検知手段を備え、前記摩耗検知手段は、カッター支持部材に固定されたシリンダ部材と、このシリンダ部材にローラーカッターに接近・離隔する方向へ進退可能に装着された可動接触子と、この可動接触子の先端がローラーカッターの刃先の先端に常時当接するように可動接触子を付勢する付勢手段と、可動接触子の移動量を検出する変位センサとを備えたことを特徴としている。
【００１３】
請求項２のローラーカッターの摩耗検知装置は、請求項１の発明において、前記摩耗検知手段の可動接触子は、前記ローラーカッターに対して、前記カッターヘッドの回転によりローラーカッターが周回する周回方向の前進側又は追従側において前記カッター支持部材に装備されたことを特徴としている。
【００１４】
請求項３のローラーカッターの摩耗検知装置は、請求項１又は２の発明において、前記ローラーカッターの回転を検知する回転検知手段を更に備え、この回転検知手段は、前記ローラーカッターの軸心方向の一端側においてカッター支持部材に装備された近接スイッチと、この近接スイッチに対向可能に前記ローラーカッターに装備された磁石片とを有することを特徴としている。
【００１５】
請求項４のローラーカッターの摩耗検知装置は、請求項１〜４の何れか１項の発明において、前記可動接触子のローラーカッター側の所定部分は、超硬合金で構成されたことを特徴としている。
【００１６】
請求項５のローラーカッターの摩耗検知装置は、請求項１〜３の何れか１項の発明において、前記シリンダ部材は前記可動接触子に受圧させる加圧エアを収容可能なエア作動室を有し、前記付勢手段は、前記エア室に充填した加圧エアからなることを特徴としている。
【００１７】
請求項６のローラーカッターの摩耗検知装置は、請求項５の発明において、前記エア作動室に加圧エアを供給可能に前記エア作動室に接続されたアキュムレーターを有することを特徴としている。
【００１８】
請求項７のローラーカッターの摩耗検知装置は、請求項３の発明において、前記カッターヘッド側に装備された前記変位センサ及び前記近接スイッチと、トンネル掘進機本体側に装備された制御ユニットとの間で無線にて通信する無線通信手段を備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１の発明によれば、ローラーカッターの摩耗状態を検知可能な摩耗検知手段は、カッター支持部材に固定されたシリンダ部材と、このシリンダ部材に進退可能に装着された可動接触子と、この可動接触子の先端がローラーカッターの刃先の先端に常時当接するように可動接触子を付勢する付勢手段と、可動接触子の移動量を検出する変位センサとを備えているため、付勢手段により可動接触子の先端をローラーカッターの刃先の先端に常時当接させるため、ローラーカッターの刃先の先端に付着した土砂等を除去しながら刃先の先端の位置を検出することが可能になり、検出精度を高めることができる。
しかも、可動接触子をローラーカッターの刃先の先端に常時当接させながら常時検出できるため、ローラーカッターの刃先の全周について常時検出することで検出精度を高めることができる。
【００２０】
請求項２の発明によれば、摩耗検知手段の可動接触子は、ローラーカッターに対して、カッターヘッドの回転によりローラーカッターが周回する周回方向の前進側又は後退側において前記カッター支持部材に装備されているため、カッターヘッドの前面から後方へ流動する岩石片や土砂等で可動接触子が破壊される確率が低くなり、可動接触子の耐久性が向上する。
【００２１】
請求項３の発明によれば、ローラーカッターの回転を検知する回転検知手段を更に備え、この回転検知手段は、ローラーカッターの軸心方向の一端側においてカッター支持部材に装備された近接スイッチと、この近接スイッチに対向可能にローラーカッターに装備された磁石片とを有するため、ローラーカッターの回転中に磁石片を近接スイッチに近接させてローラーカッターの回転を検知可能になる。
【００２２】
請求項４の発明によれば、前記可動接触子のローラーカッター側の所定部分は、超硬合金で構成されているため、可動接触子をローラーカッターの刃先の近傍に常時露出させても、ローラーカッターと同程度の耐久性を確保することができる。
【００２３】
請求項５の発明によれば、前記シリンダ部材は前記可動接触子に受圧させる加圧エアを収容可能なエア作動室を有し、前記付勢手段は、前記エア室に充填した加圧エアからなるため、簡単な構成の付勢手段を実現できる。
【００２４】
請求項６の発明によれば、前記エア作動室に加圧エアを供給可能に前記エア作動室に接続されたアキュムレーターを有するため、エア作動室からの加圧エアのリークが生じても、付勢手段の機能を確保することができる。
【００２５】
請求項７の発明によれば、カッターヘッド側に装備された前記変位センサ及び前記近接スイッチと、トンネル掘進機本体側に装備された制御ユニットとの間で無線にて通信する無線通信手段を備えたため、ロータリジョイントにロータリコネクタを装備する必要がなく、前記変位センサ及び前記近接スイッチと制御ユニットとの間で信号を授受する配線系統が簡単になる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施例１のトンネル掘進機の縦断面図である。
【図２】カッターヘッドの正面図である。
【図３】ローラーカッター取り付け構造の説明図である。
【図４】ローラーカッター取り外し状況を示す説明図である。
【図５】ローラーカッターに装着した回転検知手段と摩耗検知手段と通信用制御器と制御ユニット等の構成図である。
【図６】ローラーカッターに装着した回転検知手段と摩耗検知手段の説明図である。
【図７】実施例２に係る図５相当図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【００２８】
本実施例は、カッターヘッド２に複数のローラーカッター３を装備したトンネル掘進機１に本発明を適用した場合の例である。尚、図１の矢印Ａが示す方向をトンネル掘進機１の前方とし、この前方に向って左右方向を左右方向として以下説明する。
【００２９】
図１、図２に示すように、トンネル掘進機１は、複数のローラーカッター３が装備されたカッターヘッド２と、チャンバー４の後端を仕切る隔壁５と、前胴６ａ及び後胴６ｂと、カッターヘッド２を回転自在に支持する機構および複数のカッター駆動モータ７と、ロータリジョント８、複数のシールドジャッキ９及び複数の中折れジャッキ１０と、送水管１１及び排泥管１２と、複数のグリッパー１３と、回転自在に支持された回転リング部材１４及びこの回転リング部材１４を回転駆動する回転駆動手段１５と、回転リング部材１４に装備され且つセグメント１６をトンネル内面に覆工するエレクタ装置１７と、後部プラットフォーム１８などを備えている。
【００３０】
このトンネル掘進機１では、カッターヘッド２と胴部材（前胴６ａと後胴６ｂ）を複数のシールドジャッキ９により覆工済のセグメント１６に反力をとって前進駆動しながら、複数のカッター駆動モータ７によりカッターヘッド２を回転駆動して、前方の地山（切羽）を掘削してトンネルを掘削し、掘削した岩石片を含む泥水を排泥管１２から排出し、トンネル内面にエレクタ装置１７によりセグメント１６を覆工していく。
【００３１】
図２に示すように、カッターヘッド２は、例えば、センターフレーム２０と、このセンターフレーム２０から半径方向へ延びる複数のカッターフレーム２１と、これらカッターフレーム２１の外周端に連結された外周リング２２と、チャンバー４内に配設され且つ正面視一字状で且つ閉断面部材からなる接続アーム２ａとを有する。各カッターフレーム２１には、複数のローラーカッター３が半径方向に適当間隔おきに装備されている。外周部のローラーカッター３以外の大部分のローラーカッター３はその軸心方向をカッターフレーム２１と平行方向（カッターヘッド２の半径方向）に向けて配置されている。各ローラーカッター３は、カッターフレーム２１に固定されたカッターホルダー２３に夫々着脱可能に装着されている。
【００３２】
図３、図４に基づいて、ローラーカッター３の取付け構造について簡単に説明する。
尚、図３、図４において矢印Ａ方向がトンネル掘進機１における前方である。
ローラーカッター３は、軸部材３ａと、この軸部材３ａに回転自在に装着されたローラーカッター本体３ｂとを有し、軸部材３ａの両端部には六角部３ｃと、断面ほぼ正方形の角軸部３ｄとが形成されている。カッター支持部材に含まれるカッターホルダー２３は、カッターフレーム２１の１対のカッター取付板２１ａ（カッター支持部材に含まれる）の間に装着されて固定されている。
【００３３】
カッターホルダー２３は、カッター取付板２１ａと直交状の１対の支持部材２４と、これら支持部材２４の両端を連結する１対の連結板２５であって１対のカッター取付板２１ａの内面に固定された１対の連結板２５とを有する。このカッターホルダー２３は、ローラーカッター３の交換の際に、ローラーカッター３をカッターヘッド２の後方へ取り出し可能にローラーカッター３の両端部の六角部３ｃと角軸部３ｄを支持する軸支持機構２６を有する。
【００３４】
前記軸支持機構２６は、カッターホルダー２３の１対の支持部材２４を主体にして構成されている。前記軸支持機構２６は、1対の角軸部３ｄをその軸心直交方向に出し入れ可能な軸支持穴２７ａを夫々有する1対のロータリーリング２７及びスペーサ２７ｂと、これら1対のロータリーリング２７及びスペーサ２７ｂを回転可能に支持すると共に角軸部３ｄを後方へ取り外し可能な開口部２８ａを有する1対のリング支持部２８と、1対のロータリーリング２７及びスペーサ２７ｂの前面を回転自在に押える1対のカッター押え２９とを備えている。
【００３５】
前記カッター押え２９が１対のボルト２９ａでリング支持部２８に固定されている。さらに、軸部材３ａの1対の六角部３ｄに夫々係合させて軸部材３ａの回転を規制する1対のカッター回り止め３０が後方から装着されて、夫々１対のボルト３０ａでリング支持部２８に固定されている。尚、トンネル掘進時には、ロータリーリング２７が図３に示す姿勢に保持されている。
【００３６】
ローラーカッター３の交換の際には、図４に示すように、カッターヘッド２の後側から、カッター回り止め３０を後方へ取り外してから、工具３１で軸部材３ａの六角部３ｃを回動させることで、軸部材３ａとロータリーリング２７及びスペーサ２７ｂを１８０°回動させると、１対の角軸部３ｄが開口部２８ａに臨む状態になるので、その状態でローラーカッター３をカッターヘッド２の後方へ取り外すことができる。新規のローラーカッター３は、上記の逆の手順にて装着することができる。
【００３７】
次に、ローラーカッター３の刃先の摩耗状態を検知する摩耗検知装置について説明する。尚、カッターヘッド２には多数のローラーカッター３が装備されているが、例えば、センターフレーム２０に近い位置の１又は複数のローラーカッター３と、外周リング２２の近くの１又は複数のローラーカッター３と、カッターフレーム２１の半径方向中間位置の１又は複数のローラーカッター３に、摩耗検知装置が夫々装備される。但し、本実施例では、１組の摩耗検知装置について説明する。
【００３８】
図５、図６に示すように、ローラーカッター３の摩耗検知装置は、摩耗検知手段４０と、回転検知手段５０と、無線通信手段７０とを備えている。
摩耗検知手段４０は後述する変位センサ４６を備え、回転検知手段５０は後述する近接スイッチ５１を備えており、前記無線通信手段７０は、カッターヘッド２側に装備された変位センサ４６及び近接スイッチ５１と、トンネル掘進機本体側に装備された制御ユニット６０との間で無線にて通信するものである。
【００３９】
摩耗検知手段４０は、ローラーカッター３の半径方向における刃先の先端位置を検出してローラーカッター３の摩耗状態を検知するものである。
摩耗検知手段４０は、カッター支持部材であるカッター取付板２１ａに固定されたシリンダ部材４１と、このシリンダ部材４１内にローラーカッター３に接近・離隔する方向へ進退可能に装着された可動接触子４４と、この可動接触子４４の先端がローラーカッター３の刃先の先端に常時当接するように可動接触子４４を付勢する付勢手段４５と、可動接触子４４の移動量を検出する変位センサ４６と、制御ユニット６０とで構成されている。
【００４０】
前記シリンダ部材４１は、例えばカッターフレーム２１の前進側（カッターヘッド２の回転によりローラーカッター３が周回する周回方向の前進側、図５の矢印Ｌ方向）のカッター取付板２１ａに付設されている。前記シリンダ部材４１は、その軸心をローラーカッター３の軸心と直交状に向け且つカッター取付板２１ａと直交状に向け且つローラーカッター３の刃先に対応する軸心方向位置に配置されている。
【００４１】
変位センサ４６は、ローラーカッター３の周回方向の前進側のカッター取付板２１ａに限らず、追従側のカッター取付板２１ａに取り付けてもよい。変位センサ４６を追従側のカッター取付板２１ａに取り付けると、掘削された土砂等と衝突しにくくなるため有利である。
【００４２】
このシリンダ部材４１は、シリンダ本体４２と補助シリンダ４３とで構成されている。シリンダ本体４２はカッター取付板２１ａに貫通状に装着され、その基端側端板４２ａがカッター取付板２１ａにボルトにて固定されている。カッター取付板２１ａの外側において、補助シリンダ４３がシリンダ本体４２に直列状に配置され、その先端側端板４３ａが上記の基端側端板４２ａにボルトにて固定されている。
【００４３】
可動接触子４４の基端からローラーカッター３と反対方向へ延びるロッド部４７と、このロッド部４７の基端に固定されたストッパ部材４８とが設けられている。可動接触子４４はシリンダ本体４２のシリンダ孔に進退自在に装着されている。ロッド部４７は、基端側端板４２ａと先端側端板４３ａの挿通孔を挿通して補助シリンダ４３内へ延び、そのロッド部４７の基端に固定されたストッパ部材４８が、補助シリンダ４３内に摺動自在に装着されている。尚、ストッパ体４８の基端中央にはボルト穴４８ａが形成され、補助シリンダ４３の基端壁の中央にはボルト穴４８ａよりも大径のボルト挿通孔４３ｂが形成されている。
【００４４】
可動接触子４４の先端側の所定部分は、ローラーカッター本体３ｂと同様の超硬合金で構成されている。シリンダ本体４２内において、付勢手段４５としての圧縮コイルバネ４５ａがロッド部４７に外装され、この圧縮コイルバネ４５ａが可動接触子４４をローラーカッター３の方へ付勢し、可動接触子４４の超硬合金製の先端がローラーカッター３の刃先の先端に常時押圧されて接触している。
【００４５】
前記可動接触子４４の移動量を検出する変位センサ４６は、超音波発信部と超音波受信部を有する超音波センサである。この変位センサ４６は、シリンダ本体４２の内側において基端側端板４２ａに付設されて可動接触子４４の基端面に対向している。
【００４６】
前記回転検知手段５０はローラーカッター３の回転を検知するものであり、この回転検知手段５０は、カッターホルダー２３に装備された近接スイッチ５１と、この近接スイッチ５１に対向可能にローラーカッター３に装備された１つの磁石片５２と、前記制御ユニット６０とで構成されている。ローラーカッター３が回転している場合には、近接スイッチ５１が磁石片５２を繰り返し検出するため、近接スイッチ５１の検出信号を制御ユニット６０において解析することで、ローラーカッター３の回転を検出することができる。
【００４７】
前記近接スイッチ５１は磁気検知形近接スイッチであり、磁石片５２に対向した時の磁束変化から磁石片５２を検出する。近接スイッチ５１は、ローラーカッター３の軸心と平行方向に向けて、カッターホルダー２３の１対の支持部材２４のうちの内周側の支持部材２４とそのカッター押え２９に貫通状に装着されている。磁石片５２は、細い円柱状の磁石であり、Ｓ極からＮ極へ向う磁界の方向を近接スイッチ５１の方に向けた状態にして、ローラーカッター３のうちの軸心と直交状の回転側面に開口する装着穴に装着されている。
【００４８】
前記制御ユニット６０は、トンネル掘進機本体側に装備されるもので、後方台車（図示略）の制御室に設置されている。この制御ユニット６０は、入出力インターフェイスとコンピュータを内蔵した制御部６１と、その前面のディスプレイ６２と、操作盤６３とを有する。この無線通信手段７０は、接続アーム２ａの中心部内に配置された通信用制御器７１と、ロータリジョント８の筒部材の後端部に付設された送受信機７２であって制御ユニット６０に接続された送受信機７２とを備えている。
【００４９】
前記変位センサ４６や近接スイッチ５１に接続された配線は、接続アーム２ａ内に導入されて前記通信用制御器７１に接続されている。この通信用制御器７１は、変位センサ４６や近接スイッチ５１からの検出信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器や変位センサ４６へ出力する駆動信号を生成する駆動回路等を含む入出力インターフェイスと、コンピュータと、無線通信回路などを備えている。無線通信回路から制御ユニット６０への送信信号はロータリジョント８の筒部材内の空間を伝播して送受信機７２に送信される。
【００５０】
次に、このローラーカッター３の摩耗検知装置の作用、効果について説明する。
摩耗検知手段４０によりローラーカッター３の摩耗量を検知する場合、ローラーカッター３が新品のときの変位センサ４６による変位検出値の初期値をメモリに格納しておき、ローラーカッター３が摩耗したときの変位センサ４６による変位検出値を前記初期値と比較することで摩耗量を検知することができる。
【００５１】
付勢手段４５により可動接触子４４の先端をローラーカッター３の刃先の先端に常時当接させるため、ローラーカッター３の刃先の先端に付着した付着物を除去しながら刃先の先端の位置を検出することが可能になり、検出精度を高めることができる。
【００５２】
しかも、回転検知手段５０によりローラーカッター３の回転を検知し、ローラーカッター３が回転しているとき、可動接触子４４をローラーカッター３の刃先の先端に常時当接させながら常時検出できるため、ローラーカッター３の刃先の全周について常時摩耗状態を検出することで検出精度を高めることができる。
【００５３】
ローラーカッター３の摩耗がしきい値以上に進行しており、ローラーカッターを交換する場合には、ボルト挿通孔４３ｂから挿入したボルト（図示略）の先端をストッパ部材４８のボルト穴４８ａに螺合し、そのボルトを介して可動接触子４４を退避位置に切換えた状態で、ローラーカッター３の交換を行い、ローラーカッター３の交換後にはボルトを取り外して図５に示す状態にする。
【００５４】
摩耗検知手段４０の可動接触子４４は、ローラーカッター３に対して、カッターヘッド２の回転によりローラーカッター３が周回する周回方向の前進側又は追従側において前記カッター取付板２１ａに装備されているため、カッターヘッド２の前面から後方へ流動する岩石片や土砂等で可動接触子４４が破壊される確率が低くなり、可動接触子４４の耐久性が向上する。
【００５５】
ローラーカッター３の回転を検知する回転検知手段５０を備え、この回転検知手段５０は、ローラーカッター３の軸心方向の一端側においてカッター取付板２１ａ（カッター支持部材）に装備された近接スイッチ５１と、この近接スイッチ５１に対向可能にローラーカッター３に装備された磁石片５２とを有するため、ローラーカッター３の回転中に磁石片５２を近接スイッチ５１に近接させてローラーカッター３の回転を検知可能になる。
【００５６】
前記可動接触子４４のローラーカッター３側の所定部分は超硬合金で構成されているため、可動接触子４４をローラーカッター３の刃先の近傍に常時露出させても、ローラーカッター３以上の耐久性を確保することができる。尚、可動接触子４４を焼き入れ鋼製の球面体又は車輪で構成してもよい。
【００５７】
カッターヘッド２側に装備された変位センサ４６及び近接スイッチ５１と、トンネル掘進機本体側に装備された制御ユニット６０との間で無線にて通信する無線通信手段７０を備えたため、ロータリジョイント８にロータリコネクタを装備する必要がなく、前記変位センサ４６及び近接スイッチ５１と制御ユニット６０との間で信号を授受する配線系統が簡単になる。
【実施例２】
【００５８】
次に、前記実施例１を部分的に変更した実施例２について図７に基づいて説明する。
この実施例２においては摩耗検知手段４０Ａが変更されているため、この摩耗検知手段４０Ａについて説明し、その他、前記実施例１の構成要素と同様の構成要素に同様の符号を付して説明を省略する。
【００５９】
図７に示すように、摩耗検知手段４０Ａは、カッター取付板２１ａ（カッター支持部材に含まれる）に固定されたシリンダ部材４１Ａと、このシリンダ部材４１Ａにローラーカッター３に接近・離隔する方向へ進退可能に装着された可動接触子４４Ａと、この可動接触子４４Ａの先端がローラーカッター３の刃先の先端に常時当接するように可動接触子４４Ａを付勢する付勢手段４５Ａと、可動接触子４４Ａの移動量を検出する変位センサ４６Ａとを備えている。
【００６０】
シリンダ部材４１Ａは可動接触子４４Ａに受圧させる加圧エアを収容可能なエア作動室４１ａを有し、前記付勢手段４５Ａはエア作動室４１ａに充填した加圧エアからなる。エア作動室４１ａに加圧エアを供給可能にエア作動室４１ａに接続されたアキュムレーター４９も設けられている。尚、可動接触子４４Ａは超硬合金で構成され、可動接触子４４ＡにはＯリング等のシール部材４４ａが装着されている。
【００６１】
前記変位センサ４６Ａは、例えば、差動トランス式変位センサまたはポテンショメータ式変位センサであり、その検出子の先端を可動接触子４４Ａの基端面に当接させている。この変位センサ４６Ａにより、可動接触子４４Ａの位置（つまり、ローラーカッター３の半径方向における刃先の先端位置）を精密に検出可能である。変位センサ４６Ａに接続された配線は接続アーム２ａ内に導入されて通信用制御器７１に接続されている。
【００６２】
尚、変位センサ４６Ａとアキュムレーター４９を保護する保護ケース（図示略）もカッター取付板２１ａに付設される。但し、変位センサ４６Ａは、上記以外の接触型の変位センサでもよく、又は非接触型の変位センサ（レーザー方式又は超音波方式の変位センサ等）も採用可能である。
【００６３】
このローラーカッターの摩耗検知装置の作用、効果は、前記実施例１の作用、効果とほぼ同様であるが、付勢手段４５Ａは、エア作動室４１ａに充填した加圧エアからなるため、簡単な構成の付勢手段を実現できる。アキュムレーター４９を設けたため、エア作動室４１ａからの加圧エアのリークが生じても、付勢手段の機能を確保することができる。
【００６４】
次に、前記実施例を部分的に変更する例について説明する。
１）ローラーカッター３の取り付け構造は図３、図４に示す構造に限定されるものではなく、種々のローラーカッター取り付け構造の場合にも本発明を適用可能である。
【００６５】
２）磁石片５２は、図３に示す六角部３ｃの外周近傍の回転側面３ｅであって、カッター押え２９の内側面に接近対向する１対の回転側面３ｅ（図３参照）に装着してもよい。この場合、近接スイッチ５１は前記回転側面３ｅに対向するように支持部材２４とそのカッター押え２９に装着してもよい。
【００６６】
３）その他、当業者ならば本発明の趣旨を逸脱することなく、種々の変更を付加した形態で本発明を実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明は、トンネル掘進機のカッターヘッドとそれに装備されたローラーカッターに適用することができる。
【符号の説明】
【００６８】
１      トンネル掘進機
２      カッターヘッド
３      ローラーカッター
４０，４０Ａ    摩耗検知手段
４１，４１Ａ    シリンダ部材
４４，４４Ａ    可動接触子
４５，４５Ａ    付勢手段
４５ａ  圧縮コイルバネ
４６，４６Ａ    変位センサ
４９    アキュムレーター
５０    回転検知手段
５１    近接スイッチ
５２    磁石片
６０，６０Ａ  制御ユニット
７０    無線通信手段
７１    通信用制御器
７２    送受信機
【図１】
2015124468.tif 000003
【図２】
2015124468.tif 000004
【図３】
2015124468.tif 000005
【図４】
2015124468.tif 000006
【図５】
2015124468.tif 000007
【図６】
2015124468.tif 000008
【図７】
2015124468.tif 000009