JP2006328835A - カッタビット - Google Patents

Abstract

【課題】カッタへの取付け作業の簡素化による時間短縮と低コスト化を実現するとともに超硬チップの鑞付け強度の低下を防止し、さらに、掘削土砂の排出を改善したカッタビットを提供する。
【解決手段】本発明のカッタビットは、シールド掘進機の前端部に設置したカッタの中心部から放射状に設けたカッタスポークの周面に取付けるカッタビットであり、刃部が形成された超硬チップを鑞付けした切削部と、前記カッタスポークへ取付けるための取付け座とを一体成形した。上記構成により、従来のカッタビットと取付け座とを溶接接合する作業が不要になるため、カッタビットをカッタスポークに取付ける作業時間の短縮および作業コストの低減が実現する。
【選択図】図２

Description

本発明は、シールド掘進機の前端部に設置したカッタに装着されて地山を切削するためのカッタビットに関する。

シールド掘進機は、筒状体に形成されたシールドフレームとそのシールドフレーム内を前後に仕切る隔壁とからなるシールド本体に、地山を切削するためのカッタを正逆回転自在に取付けて構成されている。カッタは回転軸部から放射状に延出された複数のカッタスポークを有し、駆動モータによって正回転方向または逆回転方向に駆動される。これらカッタスポークには複数のカッタビットが取付けられている。

カッタビットをカッタスポークに取付けた状態を図４に示す。図示したように、カッタビット１は、そのビット本体２の前端部に切羽面を切削するための超硬チップ１０が鑞付け接合されている。この超硬チップ１０の先端には、刃部１１が形成されている。カッタビット１のカッタスポーク３０への取付けについては、複数の取付け座４が各カッタスポークのシールド本体前端側を向く周面３０ａに溶接接合され、一対のカッタビット１が背面同士を向かい合わせ、取付け座４側を向く接合面３Ａを各取付け座４の前端面４Ｃに当接した状態で溶接接合される。そして、一対のカッタビット１は、その刃部１１がカッタの周方向において反対向き（図４の矢印Ａおよび矢印Ｂの向き）となり正逆回転方向に切削可能な状態でカッタに取付けられている。

他の従来カッタビットをカッタ面板に取付けた状態を図５に示す。図示したように、カッタビットは、例えばニッケルクロムモリブデン鋼からなる母材２の前端部に超硬チップ３が固着され、土砂と接触する外面側の母材２には超硬合金の粒状体４ａが多数鋳ぐるまれた耐摩耗部４が形成される。また、母材２の内面側でカッタ面板との取付け部６には、先端側が母材２の内面より突出するとともに、基端部が母材２内に鋳ぐるまれて取付けられた接合プレート７が配設されている。この接合プレート７は板体状で、溶接性のよいたとえば一般構造用圧延鋼材などが使用される。そして、この接合プレート７の先端面がカッタ面板５の所定位置に当て付けられて接合プレート７周囲を溶接８され、カッタビット１がカッタ面板５に取付けられる（例えば、特許文献１参照）。

実開平２−３７９９５号公報

しかしながら、図４に示した従来のカッタビット１は、カッタスポーク３０に取付け座４を溶接接合した後さらに、この取付け座４に一対のカッタビット１を溶接接合する作業を要していた。シールド掘進機用のカッタには多数のカッタビット１が装着されることから、上記の溶接接合の作業にかかる時間およびコストは非常に多大であり、シールド掘進機の組立て施工期間短縮の妨げとなっていた。

さらに、カッタビット１を取付け座４に溶接接合する際、加熱冷却されるカッタビット１においては、ビット本体２と超硬チップ１０の異種材料間の熱歪みによる変形が発生するとともに、超硬チップ１０とビット本体１とを接合する鑞層が酸化して鑞付け強度が低下するおそれがあり、場合によっては掘進時に超硬チップ１０が脱落するおそれがあった。

一方、図５に示したカッタビットのように刃部の下方に取付け座を有さないものにおいては、刃部のすくい面側において掘削土砂が滞留し切削性が劣化するおそれがあった。

本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、カッタへの取付け作業の簡素化による時間短縮と低コスト化を実現するとともに超硬チップの鑞付け強度の低下を防止し、さらに、掘削土砂の排出を改善したカッタビットを提供することにある。

上記の課題を解決するため、本発明のカッタビットは、シールド掘進機の前端部に設置したカッタの中心部から放射状に設けたカッタスポークの周面に取付けるカッタビットにおいて、刃部が形成された超硬チップを鑞付けした切削部と、前記カッタスポークへ取付けるための取付け座とを一体成形したことを特徴とするものである。

上記のカッタビットによれば、切削部と取付け座とを一体成形したことから、従来のカッタビットと取付け座とを溶接接合する作業が不要となるため、カッタビットをカッタスポークに取付ける作業時間の短縮および作業コストの低減が実現する。

しかも、溶接時の加熱冷却の影響がおさえられるため、熱歪みによるカッタビットの変形および超硬チップとビット本体とを接合する鑞層の鑞付け強度の低下が防止される。

カッタビットの刃部の下方に取付け座を有するため刃部のすくい面における土砂の滞留が防止され、当該カッタビットの切削性が向上する。

上記のカッタビットにおいて、前記カッタの正逆回転方向に切削可能な一対の刃部を一体的に設けた場合には、ビット本体の総数を大幅に削減することができ、カッタへの取付け作業の時間短縮およびコスト低減の効果がいっそう高められる。

さらに、カッタの周方向でみた取付け座の幅Ｗ１をカッタビットの刃部の幅Ｗ２の２０％以上且つ１００％未満の範囲とすることが好ましい。

前記カッタスポークの周面から前記カッタビットの刃部の先端までの高さを３０ｍｍ〜３００ｍｍの範囲の高さとするのが好ましい。

次に、図を参照しながら本発明を適用したカッタビットについて説明する。図１はカッタの径方向でみたときのカッタビットの側面図であり、図２はカッタの周方向でみたときのカッタビットの側面図である。図３はカッタビットをカッタスポークに取付けた状態の径方向側面図である。

図１〜図３に示すように、本カッタビット１は、鋼等の鉄基金属からなるビット本体２と、正回転方向（図１において矢印Ａの方向）および逆回転方向（図１において矢印Ｂの方向）に切羽面（図示しない）を切削するための超硬チップ１０とからなる双頭型カッタビットである。ビット本体２は、その前端部に配された切削部３と、この切削部３に連なって後端部に配された取付け座４とを一体に形成してなる。前記切削部３の前端部には、カッタ（図示しない）の周方向に間隔を隔てて設けられた一対の切欠き段部３Ａが設けられ、これら切欠き段部３Ａに切羽面を切削するための一対の超硬チップ１０がそれぞれ鑞付け接合されている。それぞれの超硬チップ１０はカッタ前端側（図１において上側）に向かって開いて互いにV字状をなすように配置されており、その先端部には正逆回転方向に切削可能な刃部１１がそれぞれ形成されている。

前記刃部１１において、正回転方向および逆回転方向を向く面がすくい面１２となり、このすくい面１２に交差してカッタ前端側を向く面が逃げ面１３となる。すくい面１２は切削方向（図１の矢印ＡおよびＢの方向）の法線に対して正のすくい角αが付与されるように傾斜しており、逃げ面１３は前記切削方向に対して逃げ角βが付与されるように傾斜している。すくい面１２と逃げ面１３との交差稜線には、切刃１４が形成されており、この切刃１４に沿って強度を保つための面取りが設けられている。

図１〜図３において２点鎖線で示したように、ビット本体２の切削部３の表面には、当該ビット本体２よりも硬性且つ超硬チップ１０よりも軟性な材料からなる硬化肉盛２０が設けられてもよい。例えば、前記肉盛２０の材料としては、パーライト系、マルテンサイト系、クロムステンレス鋼系、高マンガン・オーステナイト系、高クロム鉄系、タングステン炭化物系等の肉盛溶着金属が挙げられる。

カッタビット１に一体に設けられた取付け座４は、カッタの周方向でみたときカッタビット１の刃部１１よりも幅狭に形成され、取付け座４の幅Ｗ１は、前記刃部１１の幅Ｗ２の２０％以上且つ１００％未満の範囲に形成してある。好ましくはＷ１の上限値はＷ２の９０％以下、特に好ましくは８０％以下の範囲に形成してある（図２参照）。

カッタビット１の取付け座４の後端面に形成された接合面４Ａは、略円柱状をなすカッタスポーク３０の円形断面の半径Ｒにほぼ等しい曲率半径Ｒ'の円弧断面をもつ曲面からなり、カッタの周方向でみたとき面取り状をなす開先４Ｂが設けられている。そして、カッタビット１は、前記接合面４Ａをカッタスポーク３０のカッタ前端側を向く周面３０ａの所定の位置に当接した状態で溶接接合される。このとき、カッタスポーク３０の周面３０ａから切削部１１の切刃１４までの距離、すなわちカッタビット１の全高Ｈは、３０ｍｍ〜３００ｍｍの範囲に形成してある（図３参照）。

上記構成のカッタビット１によれば、カッタビット１に取付け座４を一体成形したことから、カッタビット１を取付け座４に溶接接合する従来の工程が省略されるため、カッタビット１をカッタスポーク３０に取付ける作業時間の短縮および作業コストの低減がはかられ、ひいてはシールド掘進機の組立て施工期間が短縮する。

さらに、正逆回転方向に切削可能な一対の刃部１１を１つのカッタビット１に一体的に設けたことによりカッタビット１の総数が大幅に削減するため、カッタビット１をカッタスポーク３０に取付ける作業時間および作業コストがいっそう低減する。

しかも、カッタビット１を取付け座４に溶接接合する従来の工程が省略されるため、ビット本体２と超硬チップ１０間において、熱歪みによる変形および鑞層１５の鑞付け強度の低下が防止されることから、切削中に超硬チップ１０の脱落が生じにくくなり、カッタビット１の安定化および長寿命化が実現する。

カッタビット１の刃部１１の下方に設けられた取付け座４が当該カッタビット１の刃部１１よりも幅狭に形成されたことから、前記刃部１１のすくい面１２における掘削土砂が円滑に排出され、当該カッタビット１の切削性が向上する。

カッタビット１の全高Ｈが３０ｍｍ未満になると、取付け座４と超硬チップ１０とが接近するため溶接接合時の加熱冷却による変形や鑞付け強度の低下が生じるおそれがあり、３００ｍｍを超えると取付け座４の強度低下の問題が生じるおそれがある。

前記カッタの周方向からみた前記取付け座４の幅Ｗ１が前記カッタビット１の刃部１１の幅Ｗ２の２０％未満になると、取付け座４の強度が低下するおそれがあり、１００％以上になると刃部１１のすくい面１２における掘削土砂の滞留防止の効果が得られないおそれがある。

本発明を適用したカッタビットの径方向側面図である。 本発明を適用したカッタビットの周方向側面図である。 本発明のカッタビットをカッタスポークに取付けた状態の径方向側面図である。 従来のカッタビットをカッタスポークに取付けた状態の径方向側面図である。 他の従来のカッタビットをカッタスポークに取付けた状態の径方向側面図である。

符号の説明

１ カッタビット
２ ビット本体
３ 切削部
３Ａ 切欠き段部
４ 取付け座
４Ａ 接合面
１０ 超硬チップ
１１ 刃部
１２ すくい面
１３ 逃げ面
１４ 切刃
１５ 鑞層
２０ 硬化肉盛
３０ カッタスポーク
３０ａ カッタスポークの周面

Claims (4)

1. シールド掘進機の前端部に設置したカッタの中心部から放射状に設けたカッタスポークの周面に取付けるカッタビットにおいて、
   刃部が形成された超硬チップを鑞付けした切削部と、前記カッタスポークへ取付けるための取付け座とを一体成形したことを特徴とするカッタビット。
2. 前記カッタの正逆回転方向に切削可能な一対の刃部を一体的に設けたことを特徴とする請求項１記載のカッタビット。
3. 前記カッタの周方向でみた前記取付け座の幅Ｗ１を前記カッタビットの刃部の幅Ｗ２の２０％以上且つ１００％未満の範囲としたことを特徴とする請求項１または２記載のカッタビット。
4. 前記カッタスポークの周面から前記カッタビットの刃部の先端までの高さを３０ｍｍ〜３００ｍｍの範囲の高さとしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載のカッタビット。
   
   
   
   

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