(57)【要約】【課題】掘削機が備える回転ビットの摩耗状態をモニタリングする、耐久性の高い仕組みを実現する。【解決手段】掘削機１は切羽地山に接する位置に配置された切削ヘッド１１と、切削ヘッド１１が備える複数の回転ビットの各々に応じて設けられ、切削ヘッド１１の回転に伴い回転ビットが一回転する毎に当該回転を検知する回転センサ１２と、回転センサ１２の検知結果に基づき回転ビットの各々の摩耗状態と回転状態を特定する装置１３を備える。装置１３は、回転センサ１２から出力される信号が概ね等しい時間間隔でスパイクを示す場合、回転ビットが正常回転していると判定する。また、装置１３は、回転ビットが正常回転している間に回転センサ１２から出力される信号に示されるスパイクの時間間隔に基づき、回転ビットの摩耗量を特定する。【選択図】図１
2017210820.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
切削ヘッドに取り付けられた回転ビットが所定角度だけ回転したことを検知する回転センサの検知結果に基づき、前記回転ビットの摩耗状態を特定する特定手段
を備える装置。
【請求項２】
前記切削ヘッドは一定の回転速度で回転し、
前記特定手段は、前記回転センサにより検知された前記回転ビットの前記所定角度の回転に要した時間に基づき、前記回転ビットの摩耗状態を特定する
請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記特定手段は、前記切削ヘッドが所定角度だけ回転する間に、前記回転センサにより検知された前記回転ビットが回転した角度に基づき、前記回転ビットの摩耗状態を特定する
請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記特定手段は、前記回転センサの検知結果に基づき、前記回転ビットの回転状態を特定する
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
切削ヘッドと、
前記切削ヘッドに取り付けられた回転ビットと、
前記回転ビットが所定角度だけ回転したことを検知する回転センサと、
前記回転センサの検知結果に基づき、前記回転ビットの摩耗状態を特定する特定手段と
を備える掘削機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転するビットを備える掘削機の状態を管理する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
トンネルや上下水道等の掘削工事において用いられるシールドマシンやトンネルボーリングマシン等の掘削機には、切削ヘッドに回転するビット（以下、本願において「回転ビット」という）を備えるものがある。
【０００３】
回転ビットは、切削ヘッドの回転に伴い切羽地山との摩擦力により回転しながら、切羽地山を掘削する役割を果たす。従って、掘削に伴い、回転ビットの切羽地山に接する部分（以下、本願において「刃部分」という）が摩耗し小さくなってゆく。
【０００４】
回転ビットが摩耗限界を超えて摩耗すると、回転ビットが切羽地山を効率的に掘削することができなくなる。従って、効率的に掘削を行うために、掘削機のオペレータ等の作業員は回転ビットの摩耗状態を把握し、摩耗限界に達した回転ビットがあれば当該回転ビットを速やかに交換する必要がある。
【０００５】
回転ビットの摩耗状態を把握する方法として広く実施されているものは、作業員が直接回転ビットを目視する方法である。回転ビットを作業員が直接目視するためには、地盤改良を行ったり、立坑を掘ったりする必要があり、多大なコスト、時間、労力を要する。また、掘削中に回転ビットを直接目視することはできないので、作業員は掘削中の回転ビットの摩耗状態をモニタリングすることはできない。
【０００６】
上記の問題を解消するために、センサを用いて回転ビットの摩耗状態をモニタリングする技術が提案されている。例えば特許文献１には、カッター（回転ビットの一例）の回転部分に取り付けられた磁石の回転に伴う磁場の変化を検知する回転センサと、カッターの周縁の摩耗に伴う磁化物質の減少による磁場の変化を検知する摩耗センサとにより、カッターの摩耗状態と回転状態をモニタリングする仕組みが提案されている。
【０００７】
また、例えば特許文献２には、ローラーカッター（回転ビットの一例）の半径方向からローラーカッターの刃先に向かって磁界を形成する渦電流式センサにより、渦電流式センサの基準位置からローラーカッターの刃先までの距離を計測して、ローラーカッターの摩耗状態を検知する仕組みが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−３０７０９５号公報
【特許文献２】特開２００３−０８２９８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１または特許文献２に提案されている仕組みによれば、掘削機のオペレータは回転ビットの摩耗状態をモニタリングすることができる。ただし、特許文献１および特許文献２に提案されている仕組みにおいては、回転ビットの刃部分に近接する位置にセンサを配置する必要がある。回転ビットの刃部分の近傍は掘削により生じる土砂等の移動経路となるため、土砂等から受ける力によりセンサの不具合（位置ずれや損傷等）が生じ、摩耗状態のモニタリングが継続できなくなる危険性がある。
【００１０】
本発明は、上記の事情に鑑み、掘削機が備える回転ビットの摩耗状態をモニタリングする、耐久性の高い仕組みを実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するため、本発明は、切削ヘッドに取り付けられた回転ビットが所定角度だけ回転したことを検知する回転センサの検知結果に基づき、前記回転ビットの摩耗状態を特定する特定手段を備える装置を提案する。
【００１２】
上記の装置において、前記切削ヘッドは一定の回転速度で回転し、前記特定手段は、前記回転センサにより検知された前記回転ビットの前記所定角度の回転に要した時間に基づき、前記回転ビットの摩耗状態を特定する、という構成が採用されてもよい。
【００１３】
また、上記の装置において、前記特定手段は、前記切削ヘッドが所定角度だけ回転する間に、前記回転センサにより検知された前記回転ビットが回転した角度に基づき、前記回転ビットの摩耗状態を特定する、という構成が採用されてもよい。
【００１４】
また、上記の装置において、前記特定手段は、前記回転センサの検知結果に基づき、前記回転ビットの回転状態を特定する、という構成が採用されてもよい。
【００１５】
また、本発明は、切削ヘッドと、前記切削ヘッドに取り付けられた回転ビットと、前記回転ビットが所定角度だけ回転したことを検知する回転センサと、前記回転センサの検知結果に基づき、前記回転ビットの摩耗状態を特定する特定手段とを備える掘削機を提供する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、回転センサにより回転ビットの摩耗状態が特定される。回転センサの設置位置は回転ビットの刃部分に近接した位置である必要はない。従って、回転センサを、掘削した土砂等の力を受けにくい位置に配置することにより、不具合の生じる危険性を低減することができる。また、回転センサを、回転ビットの交換時に取り外しを要さない位置に配置することで、回転ビットの交換を容易に行うことが可能となる。
【００１７】
また、特許文献１および２に記載の発明による場合、回転ビットの材質によってセンサ（特許文献１の発明における摩耗センサ、特許文献２の発明における渦電流式センサ）の出力値と摩耗量の関係が異なる。従って、材質の異なる回転ビットを用いる場合、センサの出力値を補正するためのキャリブレーションを行う必要がある。本発明によれば、そのようなキャリブレーションを行う必要はない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】一実施形態にかかる掘削機の全体構成の模式図。
【図２Ａ】一実施形態にかかる切削ヘッドの外観図。
【図２Ｂ】一実施形態にかかる回転ビットの位置を示した図。
【図３Ａ】一実施形態にかかる回転ビットと回転センサの位置関係を示した図。
【図３Ｂ】一実施形態にかかる回転ビットと回転センサの位置関係を示した図。
【図３Ｃ】一実施形態にかかる回転ビットと回転センサの位置関係を示した図。
【図３Ｄ】一実施形態にかかる回転ビットと回転センサの位置関係を示した図。
【図４】一実施形態にかかる回転センサから出力される信号を例示したグラフ。
【図５】一実施形態にかかる掘削機において、切削ヘッドが一定の回転速度で回転する場合に、所定の直径の回転ビットの回転所要時間と取付位置の関係を示した表。
【図６】一実施形態にかかる掘削機において、切削ヘッドが一定の回転速度で回転する場合に、所定の取付位置に取り付けられた回転ビットの回転所要時間と直径の関係を示した表。
【図７】一実施形態にかかる掘削機において、切削ヘッドが一定の回転速度で回転する場合に、回転ビットの取付位置、直径、および回転所要時間の関係を示した表。
【図８】一実施形態にかかる装置のハードウェアとして用いられるコンピュータの基本構成を示した図。
【図９】一実施形態にかかる装置の機能構成を示した図。
【図１０】一実施形態にかかる装置が表示する画面を例示した図。
【図１１】一実施形態にかかる装置が表示する画面を例示した図。
【図１２】一実施形態にかかる装置が表示する画面を例示した図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
［実施形態］
図１は、本発明の一実施形態にかかる掘削機１の全体構成を模式的に示した図である。掘削機１は切羽地山に接する位置に配置された切削ヘッド１１と、切削ヘッド１１が備える複数の回転ビット１１１（図１において図示略）の各々に応じて１つずつ配置された回転センサ１２と、それらの複数の回転ビット１１１の各々の摩耗状態と回転状態を特定する装置１３を備える。
【００２０】
なお、図１に例示の掘削機１はシールドマシンであるが、掘削機１の種別はシールドマシンに限られず、回転ビットを有する切削ヘッドを備える掘削機であれば、トンネルボーリングマシン等の他の種別の掘削機であってもよい。
【００２１】
回転センサ１２は回転ビット１１１が一回転したことを検知するセンサである。本実施形態において、回転センサ１２は電磁式回転センサであるものとする。具体的には、回転センサ１２は永久磁石、検出コイル、ヨーク等を備え、磁性体がヨークに近付く際に生じる磁束の変化により検出コイルに誘起される電圧を示す信号を出力する。回転センサ１２が出力する信号には、後述するように、回転ビット１１１が一回転したタイミングでスパイク（瞬間的に上昇し下降する波形）が含まれる。このスパイクにより、回転ビット１１１が一回転したことが検知される。
【００２２】
本実施形態においては例として、回転センサ１２の各々と装置１３は有線接続されている。ただし、回転センサ１２の少なくとも１つと装置１３が無線接続により信号の送受信を行ってもよい。
【００２３】
なお、回転センサ１２から出力される信号がノイズを含む場合、当該ノイズを除去する装置が回転センサ１２と装置１３の間に設けられてもよい。また、回転センサ１２から出力される信号がアナログ信号であり、装置１３がデジタル信号の入力しか受け付けない場合、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換処理を行う装置が回転センサ１２と装置１３の間に設けられる。
【００２４】
図２Ａは切削ヘッド１１を図１の矢印Ａが示す方向から見た外観図である。図２Ｂは図２Ａに示される切削ヘッド１１が備える回転ビット１１１の位置を示している。回転ビット１１１の各々は、掘削機１の掘進に伴い切羽地山に押し付けられた状態で、切削ヘッド１１の回転に伴い刃部分と切羽地山との間に生じる摩擦力により回転しながら、切羽地山を掘削する。
【００２５】
図３Ａ〜図３Ｄは回転ビット１１１と回転センサ１２の位置関係を示した図である。ただし、図３Ａおよび図３Ｂには、回転ビット１１１を保持するホルダ１１２も示されている。ホルダ１１２は切削ヘッド１１の本体に固定され、回転ビット１１１を回転可能に保持する。
【００２６】
図３Ａは回転ビット１１１の回転軸の方向に見た回転ビット１１１と回転センサ１２の位置関係を示している。図３Ｂは図３Ａの矢印Ｂが示す方向に見た回転ビット１１１と回転センサ１２の位置関係を示している。図３Ｃは図３Ａの矢印Ｃが示す方向に見た回転ビット１１１と回転センサ１２の位置関係を示している。図３Ｄは図３Ｃの矢印Ｄが示す方向に見た回転ビット１１１と回転センサ１２の位置関係を示している。以下、図３Ａ〜図３Ｄを図３と総称する。
【００２７】
図３に示されるように、回転センサ１２は回転ビット１１１の回転軸の近傍において回転ビット１１１に近接する位置に配置されている。すなわち、回転ビット１１１が切羽地山の掘削を行う刃部分から離れた位置に配置されているため、掘削された土砂等により回転センサ１２に不具合が生じる可能性が低い。なお、回転センサ１２は切削ヘッド１１のホルダ１１２（または切削ヘッド１１の本体）に固定されており、回転ビット１１１の回転に伴い回転センサ１２が回転ビット１１１の回転軸周りに回転することはない。
【００２８】
図３に示されるように、回転ビット１１１の側面（回転ビット１１１の回転軸に沿った方向に見た場合に見る人に正対する面）には円柱形状の凹部１１１１が設けられている。凹部１１１１は回転ビット１１１が３６０度だけ回転、すなわち一回転する間に一度、回転センサ１２の近傍を通過する。凹部１１１１が回転センサ１２の近傍を通過すると、回転センサ１２の磁束に変化が生じ、回転センサ１２から出力される信号にスパイクが生じる。
【００２９】
図４は切削ヘッド１１が一定の回転速度で回転している状態において、回転センサ１２から出力される信号を例示したグラフである。図４のグラフの横軸は時間を示し、縦軸は回転センサ１２から出力される信号の振幅（電圧値）を示す。図４のグラフには５つのスパイク、すなわちスパイクＳ１〜Ｓ５が示されている。スパイクＳ１〜Ｓ５の発生した時刻ｔ１〜ｔ５の各々は、回転ビット１１１の凹部１１１１が回転センサ１２の近傍を通過した時刻である。従って、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間Ｔ１、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの時間Ｔ２、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの時間Ｔ３、および時刻ｔ４から時刻ｔ５までの時間Ｔ４は各々、回転ビット１１１が一回転するために要した時間を示す。以下、回転ビット１１１が一回転するために要する時間を「回転所要時間」という。
【００３０】
切削ヘッド１１の回転速度が一定である場合、回転ビット１１１が正常に回転していれば、回転ビット１１１の回転所要時間は概ね一定である。正常に回転している回転ビット１１１の回転所要時間は、回転ビット１１１の取付位置、すなわち、切削ヘッド１１の回転軸と回転ビット１１１の間の距離によって異なる。
【００３１】
図５は、切削ヘッド１１が２回／分の回転速度で回転する場合に、直径が３００ミリメートルの回転ビット１１１の回転所要時間（正常回転時）を、複数の異なる取付位置の各々に関して示した表である。図５の表に示されるように、回転ビット１１１が切削ヘッド１１の回転軸から離れる程、回転ビット１１１の回転所要時間は短くなる。
【００３２】
上述したように、切削ヘッド１１の回転速度が一定である場合、回転ビット１１１の回転所要時間（正常回転時）は概ね一定である。ただし、回転ビット１１１の直径は使用に伴う回転ビット１１１の摩耗に伴い短くなる。図６は、切削ヘッド１１が２回／分の回転速度で回転する場合に、切削ヘッド１１の回転軸から０．２５ｍの位置に取り付けられた回転ビット１１１の回転所要時間（正常回転時）を、直径が異なる複数の回転ビット１１１の各々に関して示した表である。図６の表に示されるように、回転ビット１１１が摩耗してその直径が短くなる程、回転ビット１１１の回転所要時間は短くなる。
【００３３】
図７は、切削ヘッド１１が２回／分の回転速度で回転する場合に、複数の異なる取付位置、および複数の異なる直径の回転ビット１１１の各々に関し、回転所要時間（正常回転時）を示した表である。装置１３は、図７に示される回転ビット１１１の取付位置、直径、および回転所要時間の関係に基づき、回転ビット１１１の摩耗状態を特定する。
【００３４】
装置１３は、上述した回転ビット１１１の摩耗状態の特定に加え、回転ビット１１１の回転状態の特定も行う。回転ビット１１１は、切羽地山の状態、掘削機１の推進力、切削ヘッド１１の回転速度等の諸条件によって、掘削中に回転を停止してしまう場合がある。回転を停止した回転ビット１１１は刃部分の同じ箇所が切羽地山に接し続けるため、その箇所の摩耗が急速に進み、偏摩耗、すなわち回転ビット１１１の摩耗の程度が半径方向によって異なる状態が生じる。
【００３５】
偏摩耗が進行した回転ビット１１１はいったん停止すると回転を再開することが難しくなり、さらに偏摩耗が進行すると切削ヘッド１１の面盤や掘削機１の本体が回転ビット１１１を介さずに切羽地山に直接接してしまい、損傷を受けてしまう危険性がある。従って、回転ビット１１１の回転に異常が発生した場合には掘削機のオペレータ等は速やかに掘削機１の運転状態（推進力、切削ヘッド１１の回転速度等）を調整して、回転ビット１１１の回転を正常化する必要がある。装置１３は、回転センサ１２から出力される信号が示すスパイクの発生タイミングの間隔を監視することにより、回転ビット１１１の回転の異常を検知する。
【００３６】
装置１３のハードウェアは、例えば一般的なコンピュータである。図８は装置１３のハードウェアとして用いられるコンピュータ１０の基本構成を示した図である。コンピュータ１０はメモリ１０１と、メモリ１０１に記憶されるプログラムに従い各種データ処理を行うプロセッサ１０２と、回転センサ１２から出力される信号の入力を受けるためのＩＦ（Interface）である通信ＩＦ１０３と、ユーザの操作を受け付けるキーボード等の操作装置１０４と、ユーザに対する各種情報を表示する液晶ディスプレイ等の表示装置１０５を備える。なお、操作装置１０４および表示装置１０５の少なくとも一方がコンピュータ１０に対し接続される外部の装置として構成されてもよい。
【００３７】
図９は装置１３の機能構成を示した図である。すなわち、コンピュータ１０のプロセッサ１０２が本実施形態にかかる装置１３用のプログラムに従うデータ処理を行うことにより、図９に示される構成を備える装置が実現される。以下に装置１３が備える機能構成を説明する。信号取得手段１３１は回転センサ１２が出力する信号を取得する。なお、回転センサ１２が出力する信号は、既述のように、回転ビット１１１が一回転したことを検知する回転センサ１２の検知結果を示す信号である。
【００３８】
記憶手段１３２は、複数の回転ビット１１１の各々の取付位置（切削ヘッド１１の回転軸からの距離）を示すデータと、回転ビット１１１の取付位置、直径、および回転所要時間の関係を示すデータを記憶する。回転ビット１１１の取付位置、直径、および回転所要時間の関係を示すデータは、例えば以下のような関係式（式１）を示すデータである。
【００３９】
Ｒ＝（１００／３）×ｒＳＴ  ・・・（式１）
ただし、
Ｒは回転ビット１１１の直径（ミリメートル）、
ｒは回転ビット１１１の取付位置（切削ヘッド１１の中心から回転ビット１１１までの距離）（メートル）、
Ｓは切削ヘッド１１の回転速度（回／分）、
Ｔは回転ビット１１１の回転所要時間（秒）。
【００４０】
なお、図７に示した表に示される回転所要時間は、上記の式１においてＳ＝２（回／分）とし、回転ビット１１１の取付位置ｒと回転ビット１１１の直径Ｒの様々な組み合わせに関し算出したＴの値を示している。
【００４１】
特定手段１３３は信号取得手段１３１が回転センサ１２から取得した信号に基づき、回転ビット１１１の状態を特定する。特定手段１３３は回転ビット１１１の回転状態を特定する回転状態特定手段１３３１と、回転ビット１１１の摩耗状態を特定する摩耗状態特定手段１３３２を有する。
【００４２】
回転状態特定手段１３３１は、複数の回転ビット１１１の各々に関し、信号取得手段１３１が回転センサ１２から取得する信号（図４参照）に含まれるスパイクを順次特定し、特定したそれらのスパイクの間隔（互いに隣接する２つのスパイクの時間間隔）を順次特定する。続いて、回転状態特定手段１３３１は、特定したスパイクの時間間隔の変動が所定の閾値以下であるか否かを判定する。スパイクの時間間隔の変動が所定の閾値以下であれば、回転状態特定手段１３３１は回転ビット１１１の回転状態を正常と判定する。一方、スパイクの時間間隔の変動が所定の閾値を超過していれば、回転状態特定手段１３３１は回転ビット１１１の回転状態を異常と判定する。
【００４３】
摩耗状態特定手段１３３２は、複数の回転ビット１１１の各々に関し、回転状態特定手段１３３１により回転状態が正常と判定された期間において回転状態特定手段１３３１により特定されたスパイクの時間間隔の代表値（例えば、過去の所定時間内に発生したスパイクの時間間隔の平均値）を算出する。続いて、摩耗状態特定手段１３３２は上述した式１に以下の値を代入して、回転ビット１１１の直径Ｒを算出する。
【００４４】
ｒ＝（回転ビット１１１の取付位置、すなわち、切削ヘッド１１の中心から回転ビット１１１までの距離（メートル））
Ｓ＝２（切削ヘッド１１の回転速度（回／分））
Ｔ＝（算出したスパイクの時間間隔の代表値（秒））
【００４５】
続いて、摩耗状態特定手段１３３２は以下の式２に従い、回転ビット１１１の摩耗量を算出する。
【００４６】
ｗ＝（Ｒ0−Ｒ）／２  ・・・（式２）
ただし、
ｗは回転ビット１１１の摩耗量（ミリメートル）、
Ｒ0は未使用の回転ビット１１１の直径（ミリメートル）、
Ｒは摩耗状態特定手段１３３２が算出した回転ビット１１１の直径Ｒ（ミリメートル）。
【００４７】
摩耗状態特定手段１３３２は、回転ビット１１１の直径Ｒが所定の閾値以上であれば、回転ビット１１１は摩耗限界に達していないと判定する。一方、回転ビット１１１の直径Ｒが所定の閾値未満であれば、摩耗状態特定手段１３３２は回転ビット１１１が摩耗限界に達していると判定する。
【００４８】
通知手段１３４は、回転状態特定手段１３３１により特定された回転ビット１１１の回転状態と、摩耗状態特定手段１３３２により特定された回転ビット１１１の摩耗状態を、掘削機１のオペレータ等の作業員（装置１３のユーザ）に対し通知する。
【００４９】
図１０は回転ビット１１１の回転状態をユーザに通知するために通知手段１３４が表示する画面（以下、「回転モニタリング画面」という）を例示した図である。回転モニタリング画面においては、正常に回転している回転ビット１１１と回転に異常を生じている回転ビット１１１の位置を示す図形（例えば矩形）が、例えば破線と実線のように異なる態様で図示される。ユーザは回転モニタリング画面により複数の回転ビット１１１の各々が正常に回転しているか否かを容易に知ることができる。
【００５０】
図１１は回転モニタリング画面に表示される「履歴」ボタンがユーザにより操作された場合に通知手段１３４が表示する画面（以下、「回転履歴表示画面」という）を例示した図である。回転履歴表示画面には、複数の回転ビット１１１の各々が過去に回転異常を示した期間がグラフ表示される。ユーザは回転履歴表示画面により複数の回転ビット１１１の各々に過去に生じた回転異常の有無や回転異常が生じた期間を容易に知ることができる。
【００５１】
図１２は回転ビット１１１の摩耗状態をユーザに通知するために通知手段１３４が表示する画面（以下、「摩耗モニタリング画面」という）を例示した図である。摩耗モニタリング画面においては、回転ビット１１１に応じた位置を示す図形（例えば矩形）が回転ビット１１１の摩耗量に応じて異なる態様（例えば摩耗量に応じた濃度や色）で図示される。また、摩耗モニタリング画面においては、摩耗限界に達していない回転ビット１１１と摩耗限界に達した回転ビット１１１の位置を示す図形が、例えば破線と実線のように異なる態様で図示される。ユーザは摩耗モニタリング画面により複数の回転ビット１１１の各々の摩耗量と、それらの回転ビット１１１の各々が摩耗限界に達しているか否かを容易に知ることができる。
【００５２】
［変形例］
上述の実施形態は本発明に一具体例であって、本発明の技術的思想の範囲内において様々に変形可能である。以下にそれらの変形の例を示す。
【００５３】
（１）上述した実施形態において、回転センサ１２の方式は電磁式である。回転センサ１２の方式はこれに限られず、回転ビット１１１が一回転したことを検知することが可能な限り、回転センサ１２の方式は、光電式、渦電流式等のいずれの方式であってもよい。
【００５４】
（２）上述した実施形態において、凹部１１１１の数は１つである。これに代えて、凹部１１１１の数が２以上であってもよい。例えば、回転ビット１１１に、回転軸周りに互いに９０度離れた位置に４つの凹部１１１１が設けられてもよい。この場合、回転センサ１２が出力する信号が示すスパイクの時間間隔は、回転ビット１１１が９０度回転するために要した時間を示す。すなわち、回転センサ１２は回転ビット１１１が９０度だけ回転したことを検知することになる。
【００５５】
（３）上述した実施形態において、凹部１１１１の形状は円柱形状である。凹部１１１１の形状はこれに限られず、例えば角柱形状、円錐形状等であってもよい。また、凹部１１１１に代えて、回転ビット１１１の側面上に凸部が設けられてもよい。また、凹部１１１１に永久磁石等の回転ビット１１１の本体の素材と磁性が異なる材質の部材が填め込まれていてもよい。すなわち、回転ビット１１１の表面のうち、回転ビット１１１の回転に伴い回転センサ１２の近傍を通過する領域の上に、周囲と磁性が不連続に異なる部分が設けられていればよい。
【００５６】
（４）上述した実施形態において、切削ヘッド１１の回転速度は一定であるものとした。切削ヘッド１１の回転速度は一定でなくてもよい。切削ヘッド１１の回転速度が変化する場合、特定手段１３３は切削ヘッド１１の現在の回転速度を示すデータを、例えば掘削機１の運転を制御する制御装置等から取得し、上記の式１において、当該データが示す回転速度をＳとして用いることにより、回転ビット１１１の直径Ｒを特定するように構成される。
【００５７】
（５）上述した実施形態において、切削ヘッド１１は一定の回転速度で回転し、特定手段１３３は回転ビット１１１の所定角度（例えば３６０度）の回転に要した時間（回転所要時間）に基づき、回転ビット１１１の摩耗状態（回転ビット１１１の摩耗量および回転ビット１１１が摩耗限界に達しているか否か）を特定する。特定手段１３３は、回転センサ１２の検知結果に基づき回転ビット１１１の摩耗状態を特定する限り、その特定の手順等は上述したものに限られない。
【００５８】
例えば、特定手段１３３は、切削ヘッド１１が所定角度だけ回転する間に回転ビット１１１が回転した角度に基づいて、回転ビット１１１の摩耗状態を特定するように構成されてもよい。
【００５９】
切削ヘッド１１の回転角度と回転ビット１１１の回転角度には以下の式３に示される関係が成立する。
【００６０】
Ｒ＝２０００ｒＡ／ａ  ・・・（式３）
ただし、
Ｒは回転ビット１１１の直径（ミリメートル）、
ｒは回転ビット１１１の取付位置（切削ヘッド１１の中心から回転ビット１１１までの距離）（メートル）、
Ａは切削ヘッド１１の回転角度（度）、
ａは回転ビット１１１の回転角度（度）。
【００６１】
従って、特定手段１３３は、例えば掘削機１の運転を制御する制御装置等から切削ヘッド１１の回転角度Ａを示すデータを取得するとともに、回転センサ１２から出力された信号から回転ビット１１１の回転角度ａを特定し、それらの回転角度と回転ビット１１１の取付位置ｒを用いて、回転ビット１１１の直径Ｒを特定するように構成されてもよい。
【００６２】
なお、特定手段１３３が回転ビット１１１の回転角度を用いて回転ビット１１１の摩耗状態を特定する場合、回転センサ１２は、上述した実施形態における場合よりも細かい解像度で回転ビット１１１の回転角度を検知できることが望ましい。
【００６３】
そのために、例えば回転ビット１１１に多数の凹部１１１１を設けることが考えられる。例えば、回転ビット１１１に円形にｎ個の凹部１１１１を等しい角度間隔で配置すると、回転センサ１２から出力される信号は、回転ビット１１１が（３６０／ｎ）度だけ回転する毎にスパイクを示すことになる。従って、凹部１１１１の数が十分に多ければ、特定手段１３３は必要とされる精度で回転ビット１１１の摩耗量を特定することができる。
【００６４】
（６）上述した実施形態において示した式１、および変形例（５）において示した式３は、回転ビット１１１と切羽地山との間に滑りが生じない場合に成立する。回転ビット１１１と切羽地山との間に滑りが生じる場合、滑りの程度が考慮された関係に従い、回転ビット１１１の直径Ｒの特定が行われてもよい。
【００６５】
例えば、切削ヘッド１１の回転に伴い回転ビット１１１が切削ヘッド１１の軸周りに移動する距離をＣ（メートル）、その際の回転ビット１１１の外周円上の移動距離をｃ（メートル）、回転ビット１１１と切羽地山との間の滑り率ｍ＝（Ｃ−ｃ）／Ｃとすると、式１は以下の式４のように修正される。
【００６６】
Ｒ＝（１００／３）×ｒＳＴ×（１−ｍ）  ・・・（式４）
ただし、
Ｒは回転ビット１１１の直径（ミリメートル）、
ｒは回転ビット１１１の取付位置（切削ヘッド１１の中心から回転ビット１１１までの距離）（メートル）、
Ｓは切削ヘッド１１の回転速度（回／分）、
Ｔは回転ビット１１１の回転所要時間（秒）、
ｍは回転ビット１１１と切羽地山との間の滑り率（無単位）。
【００６７】
従って、滑り率ｍが既知の場合、特定手段１３３は式１に代えて式４に従い回転ビット１１１の直径Ｒを算出することにより、より高い精度で回転ビット１１１の摩耗状態を特定することができる。
【００６８】
（７）上述した実施形態において、装置１３はコンピュータ１０がプログラムに従ったデータ処理を実行することにより実現される。これに代えて、例えば図９に示される構成部がハードウェアにより実現される専用装置として装置１３が構成されてもよい。
【００６９】
（８）図１において、装置１３は掘削機１の本体内に配置されている。装置１３が配置される位置は掘削機１の本体内に限られず、例えば地上に配置されてもよい。また、掘削機１の本体内に配置される装置１３から、例えば地上に配置される外部の装置に対し、回転センサ１２の検知結果を示すデータや、装置１３において生成された各種データ（例えば、回転状態特定手段１３３１が特定した回転ビット１１１の回転状態を示すデータや、摩耗状態特定手段１３３２が特定した回転ビット１１１の摩耗状態を示すデータ等）が送信されてもよい。この変形例によれば、例えば掘削機１の管理者等のユーザが、掘削機１の外部において回転ビット１１１の回転状態や摩耗状態をモニタリングすることができる。
【符号の説明】
【００７０】
１…掘削機、１０…コンピュータ、１１…切削ヘッド、１２…回転センサ、１３…装置、１０１…メモリ、１０２…プロセッサ、１０３…通信ＩＦ、１０４…操作装置、１０５…表示装置、１１１…回転ビット、１１２…ホルダ、１３１…信号取得手段、１３２…記憶手段、１３３…特定手段、１３４…通知手段、１１１１…凹部、１３３１…回転状態特定手段、１３３２…摩耗状態特定手段
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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