(57)【要約】カッタアセンブリが、軸受アセンブリを用いてシャフト上に回転可能に搭載されるディスクサブアセンブリと、端部保定具とを含む。ディスクサブアセンブリは、軸受アセンブリを格納する管状部分と、外側フランジ部分とを有する第１のハブ部材と、管状部分に摺動可能に係合する第２のハブ部材と、好ましくは、工具鋼から形成され、随意に、複数の区画において形成される、環状カッタリングとを含む。第１および第２のハブ部材は、カッタリングの長方形内側基部部分を受容し、それに咬持して係合するチャネルを画定する。咬持力は、第１および第２のハブ部材を継合する複数のボルトによって提供される一方、第１のハブ部材のフランジ部分は、間隙だけ第２のハブ部材から分離されたままである。ある実施形態では、カッタリングは、炭化物コアを含む。
2018532058.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル掘進機のためのカッタアセンブリであって、
シャフトと、
前記シャフト上に回転可能に搭載されるディスクサブアセンブリであって、前記ディスクサブアセンブリは、
（ｉ）第１の環状Ｌ形チャネルを画定する管状部分およびフランジ部分を備える第１のハブ部材と、
（ｉｉ）前記第１のハブ部材の管状部分を摺動可能に受容するように構成される第２のハブ部材であって、前記第２のハブ部材は、第２の環状Ｌ形チャネルを画定する、第２のハブ部材と、
（ｉｉｉ）前記第１および第２のＬ形チャネルに摺動可能に係合する内面を画定する基部部分を有する環状カッタリングと
を備える、ディスクサブアセンブリと、
前記第１のハブ部材および前記第２のハブ部材のうちの一方における複数のねじ山なし開口を通して延在する複数のボルトであって、前記複数のボルトは、前記第１のハブ部材および前記第２のハブ部材のうちの他方における対応する複数のねじ山付き開口に螺合して係合し、したがって、前記第１のハブ部材および前記第２のハブ部材は、前記環状カッタリングの基部部分に咬持して係合する、複数のボルトと、
を備える、カッタアセンブリ。
【請求項２】
前記環状カッタリングは、前記環状カッタリングを協働的に形成する、複数の分離可能カッタリング区画を備える、請求項１に記載のカッタアセンブリ。
【請求項３】
前記環状カッタリングの基部部分は、前記第１および第２のＬ形チャネルの組み合わせられた幅よりも広く、したがって、間隙が、前記第１のＬ形チャネルと前記第２のＬ形チャネルとの間に画定される、請求項１に記載のカッタアセンブリ。
【請求項４】
前記複数のねじ山なし開口は、円形パターンに沿って均一に離間される、請求項１に記載のカッタアセンブリ。
【請求項５】
前記環状カッタリングの基部部分は、１５度を上回って分岐しない対向する壁を画定する、請求項１に記載のカッタアセンブリ。
【請求項６】
前記環状カッタリングの基部部分は、平行である対向する壁を画定する、請求項１に記載のカッタアセンブリ。
【請求項７】
前記環状カッタリングは、工具鋼から成る、請求項１に記載のカッタアセンブリ。
【請求項８】
前記複数のボルトは、少なくとも１０本のボルトを含む、請求項１に記載のカッタアセンブリ。
【請求項９】
前記ディスクサブアセンブリは、２つのテーパ状軸受アセンブリを用いて前記シャフト上に回転可能に搭載される、請求項１に記載のカッタアセンブリ。
【請求項１０】
前記シャフトに搭載され、前記第１のハブ部材に密封係合する、第１の保定具と、前記シャフトに搭載され、前記第２のハブ部材に密封係合する、第２の保定具とをさらに備える、請求項９に記載のカッタアセンブリ。
【請求項１１】
前記環状カッタリングはさらに、前記カッタリング基部部分から半径方向に延在する、テーパ状部分を備える、請求項１に記載のカッタアセンブリ。
【請求項１２】
前記環状カッタリングは、比較的に軟質の第１の層と、比較的に硬質の第２の層と、比較的に軟質の第３の層とを含む、少なくとも３つの環状層を備え、前記第２の層は、前記第１の層と第３の層との間に配置される、請求項１に記載のカッタアセンブリ。
【請求項１３】
前記第２の層は、超硬合金から成り、前記第１および第３の層は、鋼から成る、請求項１２に記載のカッタアセンブリ。
【請求項１４】
前記外側の環状の第１、第２、および第３の層は、ともに接合される、請求項１２に記載のカッタアセンブリ。
【請求項１５】
前記環状カッタリングは、前記環状カッタリングを協働的に形成する、複数の分離可能カッタリング区画を備える、請求項１２に記載のカッタアセンブリ。
【請求項１６】
トンネル掘進機のためのカッタアセンブリであって、
前記トンネル掘進機のカッタヘッド上に固定して搭載されるように構成されるシャフトと、
筐体部分と、前記筐体部分から外向きに延在するフランジ部分とを備える第１のハブ部材と、
前記第１のハブ部材の筐体部分内に格納される第１の軸受アセンブリおよび前記第１のハブ部材の筐体部分内に格納される第２の軸受アセンブリであって、前記第１および第２の軸受アセンブリは、前記シャフト上に搭載され、したがって、前記第１のハブ部材は、前記シャフトを中心として回転可能である、第１および第２の軸受アセンブリと、
前記第１のハブ部材の筐体部分に摺動可能に係合する、第２のハブ部材と、
長方形基部部分と、前記基部部分から外向きに延在するテーパ状外側部分とを有する、環状カッタリングと
を備え、
前記第１および第２のハブ部材は、複数のボルトを用いてともに継合され、前記第１および第２のハブ部材は、前記環状カッタリングの長方形基部部分に対する咬持力を受容および生産する、環状チャネルを協働的に画定する、カッタアセンブリ。
【請求項１７】
前記環状カッタリングは、前記環状カッタリングを協働的に形成する、複数の分離可能カッタリング区画を備える、請求項１６に記載のカッタアセンブリ。
【請求項１８】
前記第１のハブ部材のフランジ部分は、前記第２のハブ部材から離間される、請求項１６に記載のカッタアセンブリ。
【請求項１９】
前記第１のハブ部材は、前記複数のボルトを摺動可能に受容する、複数の貫通孔を備え、前記第２のハブ部材は、前記複数のボルトを螺合して受容する、対応する複数のねじ山付き開口を備える、請求項１６に記載のカッタアセンブリ。
【請求項２０】
前記環状カッタリングの基部部分は、６度を上回って分岐しない対向する壁を画定する、請求項１６に記載のカッタアセンブリ。
【請求項２１】
前記環状カッタリングの基部部分は、平行である対向する壁を画定する、請求項１６に記載のカッタアセンブリ。
【請求項２２】
前記環状カッタリングは、工具鋼から成る、請求項１６に記載のカッタアセンブリ。
【請求項２３】
前記複数のボルトは、少なくとも１０本のボルトを含む、請求項１６に記載のカッタアセンブリ
【請求項２４】
前記シャフトに搭載され、前記第１のハブ部材に密封係合する、第１の保定具と、前記シャフトに搭載され、前記第２のハブ部材に密封係合する、第２の保定具とをさらに備える、請求項２３に記載のカッタアセンブリ。
【請求項２５】
前記環状カッタリングはさらに、前記カッタリング基部部分から半径方向に延在する、テーパ状部分を備える、請求項１６に記載のカッタアセンブリ。
【請求項２６】
前記環状カッタリングは、比較的に軟質の第１の層と、比較的に硬質の第２の層と、比較的に軟質の第３の層とを含む、少なくとも３つの環状層を備え、前記第２の層は、前記第１の層と第３の層との間に配置される、請求項１６に記載のカッタアセンブリ。
【請求項２７】
前記第２の層は、超硬合金から成り、前記第１および第３の層は、鋼から成る、請求項１６に記載のカッタアセンブリ。
【請求項２８】
前記外側の環状の第１、第２、および第３の層は、ともに接合される、請求項１６に記載のカッタアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本願は、２０１５年１０月３０日に出願された米国仮特許出願第６２／２４９０２２号の利益を主張するものであり、該米国仮特許出願の開示は、参照により本明細書中に援用される。
【背景技術】
【０００２】
トンネル掘進機（「ＴＢＭ」）は、土壌および岩石層を通してトンネルを構築するためのトンネル開削装置である。現代のＴＢＭは、典型的には、付随の擾乱を殆ど伴わずに、平滑な円形トンネル壁を生産する。ＴＢＭを効率的かつ信頼性のあるものにした技術的躍進は、Ｊａｍｅｓ  Ｓ．  Ｒｏｂｂｉｎｓによって開発された、回転可能カッタアセンブリの発明であり、これは、回転カッタヘッド上に搭載されるように構成される。以前のＴＢＭは、地面に係合し、掘進するように位置付けられた、回転ヘッド上に堅く搭載されたスパイクを使用していた。しかしながら、堅く搭載されたスパイクは、多くの場合、破損し、ＴＢＭに対して頻繁かつ高価な中断時間をもたらすであろう。Ｒｏｂｂｉｎｓは、剛性スパイクを回転可能カッタアセンブリと置換することによって、ＴＢＭの信頼性が大幅に改良されることを発見した。それ以来、成果を挙げた現代のＴＢＭは、回転可能カッタアセンブリを有している。
【０００３】
現代のＴＢＭは、カッタヘッドに搭載される回転可能ディスクカッタアセンブリを伴う回転カッタヘッドを採用している。カッタヘッドは、カッタアセンブリが表面に係合するように、大きな背分力を用いて、例えば、複数の油圧シリンダまたは他の機械的アクチュエータを使用して、標的表面に対して押勢される。カッタヘッドが回転するにつれて、回転可能カッタアセンブリは、物質を破砕する、粉砕する、および／または弛緩させ、これは、次いで、ＴＢＭがトンネルを掘るために進行するにつれて、ＴＢＭによって脇へ取り除かれる。
【０００４】
図１は、トンネル掘進機（ＴＢＭ、図示せず）のための従来技術のカッタアセンブリ８０の断面図である。例えば、Ｆｒｉａｎｔ  ｅｔ  ａｌ．による米国特許第５，９０４，２１１号（これは、参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる）を参照されたい。カッタアセンブリ８０は、ＴＢＭ回転カッタヘッドに固定して取り付けられるように構成される、シャフト８１を含む。環状カッタリング８２（時として、カッタディスクと呼ばれる）が、ハブ８３とカッタリング８２との間の締まり嵌めを用いてハブ８３に取り付けられ、保定具リング８４を用いて位置付けられ、リングアセンブリ８５を形成する。リングアセンブリ８５は、本実施形態では、内側軸受レース８７と、外側軸受レース８８と、複数のテーパ状ローラ軸受８９とを含む、軸受アセンブリの対を用いてシャフト８１に回転可能に搭載される。端部保定具９０、９１が、軸受アセンブリの両側上に配置される。動作中、リングアセンブリ８５は、シャフト８１を中心として回転可能であり、端部保定具９０、９１は、シャフト８１に固定される。
【０００５】
回転シール群９２が、端部保定具９０、９１のそれぞれとリングアセンブリ８５との間の界面に提供される。回転シール群９２は、デュオコーンシールとも称される、機械的面シールである。機械的面シールは、最も悪い条件において作業する機器を保護するために開発され、環状金属シールリング９３の対と、弾性円環部材９４（例えば、Ｏリング）の対とを備える。外側金属シールリング９３は、円環部材９４を通して関連付けられる端部保定具９０または９１に係合し、固定され、関連付けられる内側金属シールリング９３は、円環部材９４を通してリングアセンブリ８５に係合し、回転する。２つの関連付けられる金属シールリング９３は、その間に移動するシール界面を形成するように当接する。典型的には、端部保定具９０、９１間の利用可能な内部容積は、潤滑剤、例えば、油またはグリースを用いて充填される。回転シール群９２は、軸受アセンブリを損傷または破壊し得る泥の侵入を防止するためのシールを提供する。
【０００６】
ＴＢＭカッタアセンブリ構造に対する代替アプローチが、Ｎａｒｖｅｓｔａｄによる米国特許第７，０１７，６８３号に開示されている。Ｎａｒｖｅｓｔａｄは、カッタリングの対応して角度付けられた基部を受容する傾斜面を一方の側上に有する、管状カッタ本体上に搭載される分割されたカッタリングを開示している。傾斜した内面を伴う咬持リングが、ダブテール配列においてカッタリングの広い基部を捕捉するために、カッタリングに対向する管状カッタ本体上に螺合して引締される。Ｎａｒｖｅｓｔａｄによって開示されるカッタリング構造は、比較的に大きく、大規模な基部部分を含み、したがって、カッタリングは、比較的に高コストなままである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第５，９０４，２１１号明細書
【特許文献２】米国特許第７，０１７，６８３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
トンネル掘進機のための改良されたカッタアセンブリの必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の概要は、発明を実施するための形態において以下でさらに説明される、簡略化された形態において一連の概念を導入するために提供される。本発明の概要は、請求される主題の重要な特徴を識別することを意図されず、また、請求される主題の範囲を判定する際の補助として使用されることも意図されない。
【００１０】
トンネル掘進機のためのカッタアセンブリは、管状部分およびフランジ部分を伴う第１のハブ部材と、第１のハブ部材の管状部分を摺動可能に受容する第２のハブ部材と、環状カッタリングとを含む、ディスクサブアセンブリを回転可能に搭載するシャフトを含む。第１および第２のハブ部材は、それぞれ、環状Ｌ形チャネルを画定し、カッタリングは、Ｌ形チャネルによって協働的に支持される。第１および第２のハブ部材は、第１および第２のハブ部材が環状リングの基部部分に咬持して係合するように、ハブ部材における開口を通して延在する、例えば、ハブ部材のうちの一方または他方における開口に螺合して係合する、複数のボルトを用いてともに咬持される。
【００１１】
ある実施形態では、カッタリングは、カッタリングを協働的に形成する複数の分離可能区画において形成される。
【００１２】
ある実施形態では、カッタリングの基部は、Ｌ形チャネルの組み合わせられた幅よりも広く、したがって、間隙が、Ｌ形チャネル間に画定される。
【００１３】
ある実施形態では、第１のハブ部材における開口は、ねじ山なしであり、円形パターンに沿って均一に離間される。
【００１４】
ある実施形態では、カッタリングの基部部分は、１５度を上回って分岐しない対向する壁を画定する。
【００１５】
ある実施形態では、カッタリングの基部部分は、平行である対向する壁を画定する。
【００１６】
ある実施形態では、環状カッタリングは、工具鋼から形成される。
【００１７】
ある実施形態では、複数のボルトは、少なくとも１０本のボルトを含む。
【００１８】
ある実施形態では、ディスクサブアセンブリは、２つのテーパ状軸受アセンブリを用いてシャフトに回転可能に搭載される。
【００１９】
ある実施形態では、カッタアセンブリはまた、シャフトに固定して搭載され、それぞれ、第１および第２のハブ部材に密封係合する、第１および第２の保定具を含む。
【００２０】
ある実施形態では、環状カッタリングは、カッタリング基部から半径方向に延在する、テーパ状部分を有する。
【００２１】
トンネル掘進機のためのカッタアセンブリは、トンネル掘進機に搭載するためのシャフトと、フランジ部分と、筐体部分とを有する第１のハブ部材であって、筐体部分は、第１および第２の軸受アセンブリを用いてシャフトに搭載される、第１のハブ部材と、第１のハブ部材の筐体部分に摺動可能に係合する第２のハブ部材と、長方形基部部分およびテーパ状外側部分を伴う環状カッタリングとを含む。第１および第２のハブ部材は、複数のボルトを用いてともに継合され、環状カッタリングの基部部分を受容し、それに咬持して係合する環状チャネルを協働的に画定する。
【００２２】
ある実施形態では、環状カッタリングは、環状カッタリングを形成するように協働する複数の分離可能区画から形成される。
【００２３】
ある実施形態では、第１のハブ部材のフランジ部分は、第２のハブ部材から離間される。
【００２４】
ある実施形態では、第１のハブ部材は、複数のボルトを受容する複数の離間された孔を有し、第２のハブ部材は、複数のボルト、例えば、少なくとも１０本のボルトに係合する、対応する複数のねじ山付き開口を備える。
【００２５】
ある実施形態では、カッタリングの基部部分は、６度以下だけ分岐する対向する壁を画定する。
【００２６】
ある実施形態では、カッタリングの基部部分は、平行である対向する壁を画定する。
【００２７】
ある実施形態では、カッタリングは、工具鋼であり、テーパ状外側部分を含む。
【００２８】
ある実施形態では、カッタアセンブリはまた、ハブ部材に係合するシャフトに搭載される保定具の対を含む。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
本発明の前述の側面および付帯利点の多くは、付随の図面と併せて検討されるとき、以下の発明を実施するための形態を参照することによって、より理解が深まるのに伴って、より容易に理解されることになるであろう。
【００３０】
【図１】図１は、従来技術のカッタアセンブリの断面正面図である。
【図２】図２は、本発明による、カッタアセンブリの４分の１断面斜視図である。
【図３】図３は、図２に示されるカッタアセンブリの部分分解図である。
【図４】図４は、図２に示されるカッタアセンブリに関するカッタリングアセンブリの詳細断面図である。
【図５】図５は、本発明による、カッタリングが複数の区画を備える、カッタアセンブリの別の実施形態を示す。
【図６】図６は、本発明による、カッタリングアセンブリの別の実施形態を図示する詳細断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
トンネル掘進機（ＴＢＭ）は、典型的には、ＴＢＭカッタヘッド上での回転のために搭載される、多数のカッタアセンブリを含む。例えば、Ｌｅｎａｂｕｒｇによる米国特許第９，０１０，８７２号（これは、参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる）を参照されたい。カッタヘッドに搭載されるカッタアセンブリの数は、ＴＢＭの特定の設計、例えば、カッタヘッドの直径、およびトンネル掘進用途と関連付けられる環境、例えば、特定のトンネル開削用途に関する地盤条件の組成に依存し得る。
【００３２】
ＴＢＭ、特に、カッタヘッド上に回転可能に搭載されるカッタアセンブリは、極端な応力条件を受ける。カッタアセンブリは、カッタアセンブリによって接触される岩石表面を粉砕、造成、破砕、ならびに／または別様に破壊させるために十分な力によって、岩石および／もしくは混合地盤条件に対して押勢される。混合地盤条件は、硬岩、軟質地盤、転石、および同等物の区分を含み得る。ＴＢＭは、長い時間期間にわたって連続的に動作し、有意な熱を生産し、カッタアセンブリの温度を上昇させ得る。さらに、カッタアセンブリの修復および保守は、原位置のカッタアセンブリにアクセスする困難および任意の保守期間中に掘進作業を停止させる必要性と関連付けられるコストに起因して、困難かつ高価である。
【００３３】
ＴＢＭカッタアセンブリのカッタリング部分は、典型的には、高品質で高価な工具鋼から形成される。そのような工具鋼合金は、加工および機械加工することが困難かつ高価である。しかしながら、高品質の工具鋼の使用にもかかわらず、カッタアセンブリは、トンネル掘進動作中に有意に摩損し、それらが一定の間隔において交換または再研磨されなければならないため、トンネル掘進動作のための消耗品と見なされる。従来のカッタアセンブリでは、カッタリングを製造するために使用される工具鋼材料は、典型的には、ディスクコストの約８５％を構成する。
【００３４】
図２−４は、従来技術のカッタアセンブリに優る利点を提供する、本発明による咬持式リングカッタアセンブリ１００を示す。図２は、咬持式リングカッタアセンブリ１００の４分の１断面図であり、図３は、咬持式リングカッタアセンブリ１００の部分分解斜視図を示す。
【００３５】
咬持式リングカッタアセンブリ１００の有意な利点は、各カッタアセンブリ１００に対して要求される高価な工具鋼合金の量の削減と、簡略化されたカッタリング１４０に起因する工具鋼構成要素の製造と関連付けられる加工コストの削減とに部分的に起因する、ディスクサブアセンブリ１１０のコストの削減である。
【００３６】
咬持式リングカッタアセンブリ１００は、第１のハブ部材１２０と、第２のハブ部材１３０と、第１および第２のハブ部材１２０、１３０間に咬持されるカッタリング１４０とを備える、ディスクサブアセンブリ１１０を含む。
【００３７】
第１のハブ部材１２０は、本体またはフランジ部分１２１から軸方向に延在する、管状部分１２３を有する。管状部分１２３は、ディスクサブアセンブリ１１０をシャフト１０２に回転可能に搭載する、軸受アセンブリ１０４Ａ、１０４Ｂの対を受容するように定寸および構成される内径を有する。シャフト１０２は、カッタアセンブリ１００をカッタヘッド（図示せず）に搭載するためのカッタ筐体にカッタアセンブリ１００を固着させるための成形された端部１０２Ａ、１０２Ｂを有する。第１のハブ部材１２０のフランジ部分１２１は、管状部分１２３の一方の端部上で半径方向に外向きに延在し、対応するボルト１５０（１０本が示される）を受容するように定寸される、複数の円周方向に離間される開口１２２を含む。好ましくは、開口１２２はそれぞれ、対応するボルト１５０のヘッドを受容するように定寸される、拡大部分１２４を含む。
【００３８】
第２のハブ部材１３０は、第１のハブ部材１２０の管状部分１２３に摺動可能に係合する内面を有する、環状本体を備える。本実施形態では、第１のハブ部材１２０の管状部分１２３および第２のハブ部材の内面は、円形であり、摺動可能に係合するように構成されるが、代替実施形態では、第１および第２のハブ部材１２０、１３０は、１つまたはそれを上回る軸方向特徴（例えば、合致する肋材およびチャネル）を有し得、したがって、第１および第２のハブ部材１２０、１３０は、それらが摺動可能に係合すると、回転係止される。他の係合方法もまた、想定される。
【００３９】
本実施形態では、第２のハブ部材１３０は、第１のハブ部材１２０の本体部分１２１における開口１２２のうちの対応するものと整合するように定寸され、位置付けられる、複数のねじ山付き開口１３２を有する。第１および第２のハブ部材１２０、１３０は、したがって、複数のボルト１５０と接続され得る。当分野で公知であるような他の取付ハードウェアも、代替として使用され得る。
【００４０】
例えば、開口１３２は、ねじ山付きではなく、対応するボルト１５０に係合するためのナットを受容するように定寸および成形され得る。代替として、または加えて、第１および第２のハブ部材１２０、１３０は、螺合して係合し得る。
【００４１】
図４は、ディスクサブアセンブリ１１０の半径方向外側区分の断面図である。第１のハブ部材１２０のフランジ部分１２１は、半径方向外側縁上に第１の環状Ｌ形チャネル１２５を画定し、第２のハブ部材１３０は、半径方向外側縁上に第２の環状Ｌ形チャネル１３５を画定する。
【００４２】
カッタリング１４０は、工具鋼から形成される環状構造であり、第１のハブ部材１２０の管状部分１２３にわたって嵌合し、第１のＬ形チャネル１２５および第２のＬ形チャネル１３５に摺動可能に係合するように構成される。第１および第２のチャネル１２５、１３５は、カッタリング１４０の内側半径を協働的に受容するように構成される。
【００４３】
本実施形態では、カッタリング１４０は、断面において略長方形である内側環状基部部分１４１と、使用中に岩石面に係合するように構成される端部部分１４３を画定する外側部分１４２とを有する。本実施形態における基部部分１４１における対向する壁は、平行である。代替実施形態では、カッタリング１４０の基部部分１４１の対向する壁は、半径方向において平行からわずかに角度付けられ得る。例えば、対向する壁は、１５度またはそれを下回る開先角度を画定し得る。別の実施形態では、対向する壁は、６度を上回って分岐しない。
【００４４】
図４に示されるように、第１および第２の環状Ｌ形チャネル１２５、１３５ならびにカッタリング１４０は、カッタリング１４０が第１および第２のチャネル１２５、１３５内に咬持して保定されると、間隙Ｓが第１のハブ部材１２０のフランジ部分１２１と第２のハブ部材１３０との間に画定されるように構成される。ディスクサブアセンブリ１１０が組み立てられると、ボルト１５０は、第１のハブ部分における開口１２２を通して延在し、第２のハブ部材１３０におけるねじ山付き開口１３２に係合する。図３の実施形態では、１０本のボルト１５０および対応する離間された開口１２２、１３２が存在する。ボルト１５０は、カッタリング１４０の基部部分１４１の平行面に対して所望の均一な咬持力を達成するように引締され得る。他の実施形態では、より多いまたはより少ないボルトが、使用され得る。特定のカッタリングに関するボルトの数は、例えば、カッタアセンブリの直径に依存し得る。
【００４５】
ここで、典型的には、工具鋼合金から加工されるカッタリング１４０は、外側部分１４２よりも有意に厚くない、半径方向内向き基部部分１４１を有することを理解されたい。例えば、基部部分１４１は、カッタリング１４０の中間半径における厚さの１３５％以下の厚さを有し得る。したがって、カッタリング１４０は、従来技術のカッタリングと比較して比較的に小さい質量を有する。カッタリング１４０の基部部分１４１は、ハブ部材１２０、１３０によって咬持および支持される。ハブ部材１２０、１３０によって付与される咬持力は、複数の離間されたボルト１５０を使用して達成され、ハブ部材１２０、１３０間の間隙Ｓが、均一かつ一貫した咬持力がカッタリング１４０の基部部分１４１に確実に印加されることを可能にする。加えて、カッタリング１４０の幾何学形状は、従来技術のカッタリング、例えば、図１に示される従来技術のカッタリング８２において見出される比較的に大規模な基部部分を伴わず、非常に単純であり、比較的に加工することが容易である。加えて、ディスクサブアセンブリ１１０は、カッタリング１４０を交換するために容易に分解され得る。
【００４６】
代替実施形態では、カッタリング１４０の基部部分１４１は、幾何学的特徴（図示せず）、例えば、隆起または陥凹を含み得、ハブ部材１２０、１３０のＬ形陥凹１２５、１３５のうちの一方または両方は、ディスクサブアセンブリ１１０が組み立てられるときに係合するための対応する幾何学的特徴を含み得る。
【００４７】
図３を参照すると、カッタアセンブリ１００を組み立てるために、軸受アセンブリ１０４Ａ、１０４Ｂが、第１のハブ部材１２０内に設置され、カッタリング１４０は、第１の環状チャネル１２５上に位置付けられる。第２のハブ部材１３０は、第２の環状チャネル１３５がカッタリング１４０に係合するように位置付けられる。ハブ部材１２０、１３０は、ともにボルト留めされ、カッタリング１４０の基部１４１に対して所望の咬持力を生産する。保定具１０６Ａ、１０６Ｂおよびシャフト１０２が、次いで、設置される。
【００４８】
上記に開示されるディスクサブアセンブリ１１０は、カッタリングアセンブリの質量を有意に削減する。例えば、図２に示されるような１７インチのカッタリング１４０は、５４．４４ポンド（２４．７ｋｇ）の重量を有する対応する従来のカッタリングと比較して、わずか２１．２ポンド（９．６２ｋｇ）の重量を有していた。より重要なことは、咬持式ディスク鍛造が単純な長方形断面であるため、鍛造複雑性およびコストの削減である。使用される鍛造技法（例えば、長方形断面ロール鍛造または密閉鍛造）に応じて、４８％〜６０％の範囲内の最終機械加工コスト節約が、達成され得ると考えられる。
【００４９】
図５の部分分解図に示される別の実施形態では、カッタアセンブリ１００Ａは、１つを上回る区分において形成されるカッタリングを有する。図５の実施形態では、カッタリングは、２つの分離可能区分１４０Ａおよび１４０Ｂにおいて作製される。カッタアセンブリ１００Ａは、図２−４に示されるカッタアセンブリ１００と別様に類似する。２区分カッタリング１４０Ａ、１４０Ｂが示されるが、カッタリングは、２つを上回る部分において形成され得ることを理解されたい。カッタリング区分１４０Ａ、１４０Ｂは、端部上の平面半径方向面とともに示されるが、端部が、相互係止幾何学的特徴とともに形成され得る、例えば、カッタリング区分１４０Ａ、１４０Ｂが、リング区分１４０Ａ、１４０Ｂがカッタアセンブリ上に設置されるときに当接する相補的角度付き面を提供され得ることが想定される。
【００５０】
多区画カッタリング１４０Ａ、１４０Ｂの利点は、カッタリング区画１４０Ａ、１４０Ｂが、カッタアセンブリ１００Ａを完全に分解することなく、およびいくつかの場合では、カッタヘッドからカッタアセンブリ１００Ａを除去することなく、容易に除去および交換され得ることである。カッタリング区画１４０Ａ、１４０Ｂは、基部部分において幾何学的特徴を含み得る、および／または（上記に議論されるような）テーパ状の対向する壁とともに成形され得、区画１４０Ａ、１４０Ｂがハブ部分から意図せず係脱することを防止する。
【００５１】
図６は、ここで説明されるものを除いて上記に開示されるカッタリングアセンブリ１１０と類似する、本発明によるカッタリングアセンブリ２１０の別の実施形態の断面図を示す。本実施形態では、カッタリング２４０が、挟装構成における３つの比較的に薄い環状部材２４１、２４２、２４３から形成される。外側環状部材２４１、２４３は、鋼、例えば、工具鋼から形成され、中心環状部材２４２は、炭化タングステン、炭化チタン、または炭化タンタル等の超硬合金から形成される。炭化タングステンは、鋼の約２倍の堅性があり、鋼の約２倍の密度を有する。特に、超硬合金として公知の形態である炭化タングステンは、微細な粒子から作製される硬質材料である。炭化物は、堅牢な物質の切断のために炭素鋼等の材料よりも優れており、優れた摩耗特性を有する。超硬合金は、トンネル掘進動作のために優れた硬度および摩耗性質を有するが、それらはまた、工具鋼よりも有意に高価であり、より破断しやすくあり得る。
【００５２】
図６に示される実施形態では、炭化物部材２４２は、２つの鋼部材２４１、２４３間に挟装される。中心の炭化物部材２４２は、カッタリング２４０の最も外側の縁２４５を画定し、したがって、岩石基層に接触し、鋼部材２４１、２４３間に咬持して支持され、これは、構造支持を炭化物部材２４２に提供し、炭化物部材２４２の破断を防止または低減させる。例示的実施形態では、環状層２４１、２４２、２４３は、第１および第２のハブ部材１２０、１３０によって提供される咬持力に加えて、ともに接合される。当然ながら、カッタリング２４０は、図３に示されるような単一の環状アセンブリとして、または図５に示されるような複数の区画において形成され得る。
【００５３】
例証的実施形態が、例証および説明されたが、種々の変更が、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、それにおいて成され得ることを理解されたい。
排他的性質または特権が請求される本発明の実施形態は、以下のように定義される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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