JP2948674B2 - 土砂掘削用カッタビット - Google Patents
土砂掘削用カッタビットInfo
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Landscapes
- Excavating Of Shafts Or Tunnels (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、シールド掘進機のカッ
タヘッド等に取り付けて土砂の掘削に使用されるカッタ
ビットに関する。
タヘッド等に取り付けて土砂の掘削に使用されるカッタ
ビットに関する。
【０００２】
【従来の技術】シールド掘進機に使用されている各種カ
ッタビットのうち、図６はカッタヘッド１（図１２参
照）のスポークに取り付けられるティースビット２の例
を示し、図７はカッタヘッド１（図１２参照）の前面中
央に取り付けられるフィッシュテールビット３の例を示
し、図８は礫まじりの地層を掘削するドーム状カッタヘ
ッド（図示せず）に取り付けられるローラビット４の例
を示す。これらの例に見られるように、従来、カッタビ
ットとしては、超硬チップ５と母材６を銀ろうにて接着
するか、超硬チップ５を母材６に圧入して接合したもの
が使用されていた。
ッタビットのうち、図６はカッタヘッド１（図１２参
照）のスポークに取り付けられるティースビット２の例
を示し、図７はカッタヘッド１（図１２参照）の前面中
央に取り付けられるフィッシュテールビット３の例を示
し、図８は礫まじりの地層を掘削するドーム状カッタヘ
ッド（図示せず）に取り付けられるローラビット４の例
を示す。これらの例に見られるように、従来、カッタビ
ットとしては、超硬チップ５と母材６を銀ろうにて接着
するか、超硬チップ５を母材６に圧入して接合したもの
が使用されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来のカッタビットの
摩耗形態を見ると、図９〜図１１に示すように、超硬チ
ップ５に比べ耐摩耗性の劣る母材６が先に摩耗し、超硬
チップ５の周辺がえぐられたようになる。そして、超硬
チップ５が全部摩耗する前に、掘削土砂から受ける衝撃
や掘削抵抗により超硬チップ５がはがれ落ちてしまい、
カッタビットは掘削能力を喪失する。そのため、長距離
掘進や砂礫層掘削などの難施工に対して適応できなくな
ることが多く、掘進途中でカッタビットを交換しなけれ
ばならなくなり、薬液注入等の補助工法を必要とするた
め、多大な時間と費用を要していた。
摩耗形態を見ると、図９〜図１１に示すように、超硬チ
ップ５に比べ耐摩耗性の劣る母材６が先に摩耗し、超硬
チップ５の周辺がえぐられたようになる。そして、超硬
チップ５が全部摩耗する前に、掘削土砂から受ける衝撃
や掘削抵抗により超硬チップ５がはがれ落ちてしまい、
カッタビットは掘削能力を喪失する。そのため、長距離
掘進や砂礫層掘削などの難施工に対して適応できなくな
ることが多く、掘進途中でカッタビットを交換しなけれ
ばならなくなり、薬液注入等の補助工法を必要とするた
め、多大な時間と費用を要していた。
【０００４】また、超硬チップをろう付したものでは、
カッタビットをカッタヘッドに溶接する際、溶接熱によ
り銀ろうが溶けて、チップがはがれてしまうこともあっ
た。本発明の目的は、上記問題点を解決し、長寿命で長
距離掘進や砂礫層掘削などの難施工に適応でき、かつ溶
接熱の影響を受けないカッタビットを提供することにあ
る。
カッタビットをカッタヘッドに溶接する際、溶接熱によ
り銀ろうが溶けて、チップがはがれてしまうこともあっ
た。本発明の目的は、上記問題点を解決し、長寿命で長
距離掘進や砂礫層掘削などの難施工に適応でき、かつ溶
接熱の影響を受けないカッタビットを提供することにあ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、カッタビットに、超硬材と母材とを、連続
的に組成を変化させて融合させた傾斜機能材料を用いた
ものである。
に本発明は、カッタビットに、超硬材と母材とを、連続
的に組成を変化させて融合させた傾斜機能材料を用いた
ものである。
【０００６】
【作用】傾斜機能材料（Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ Ｇｒａ
ｄｉｅｎｔ Ｍａｔｅｒｉａｌ；ＦＧＭ）は、性質の異
なる材料を連続的に組成を変化させて融合させた材料の
総称であり、応用例として、セラミックスと金属の組み
合せにより、セラミックスの耐熱性と金属の強靱性を同
時に満たす超耐熱材料などが考えられている（Ｍ＆Ｅ，
１９９０年４月号、ｐ．４６〜４７参照）。
ｄｉｅｎｔ Ｍａｔｅｒｉａｌ；ＦＧＭ）は、性質の異
なる材料を連続的に組成を変化させて融合させた材料の
総称であり、応用例として、セラミックスと金属の組み
合せにより、セラミックスの耐熱性と金属の強靱性を同
時に満たす超耐熱材料などが考えられている（Ｍ＆Ｅ，
１９９０年４月号、ｐ．４６〜４７参照）。
【０００７】本発明は、この傾斜機能材料の概念をカッ
タビットに応用したものである。本発明のカッタビット
に用いる傾斜機能材料は、図５に示すように、超硬材と
母材の傾斜組成部では両方の材料の特性を共有すること
になり、母材単体に比べ耐摩耗性が向上するため、従来
のカッタビットに見られるような母材摩耗がなくなる
上、母材と融合しているので、超硬材がはがれ落ちるこ
ともない。
タビットに応用したものである。本発明のカッタビット
に用いる傾斜機能材料は、図５に示すように、超硬材と
母材の傾斜組成部では両方の材料の特性を共有すること
になり、母材単体に比べ耐摩耗性が向上するため、従来
のカッタビットに見られるような母材摩耗がなくなる
上、母材と融合しているので、超硬材がはがれ落ちるこ
ともない。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の実施例を図１〜図４を用いて
説明する。
説明する。
【０００９】図１はティースビット２に適用した例を示
し、図２はフィッシュテールビット３に適用した例を示
し、図３はローラビット４に適用した例を示す。図４は
本発明によるカッタビットの摩耗形態をティースビット
で代表させて示したものである。
し、図２はフィッシュテールビット３に適用した例を示
し、図３はローラビット４に適用した例を示す。図４は
本発明によるカッタビットの摩耗形態をティースビット
で代表させて示したものである。
【００１０】図１〜図３に示すカッタビットはいずれも
傾斜機能材料７からなっている。この傾斜機能材料７
は、超硬材（黒点で示す）８と母材（白地で示す）９と
を、耐摩耗性が重視される。ビット先端部からすくい面
側および背面側にかけては超硬材８を主体とし、強靱性
が重視されるビット根元部分では母材９を主体とするよ
うに、連続的に組成を変化させて融合させたものであ
る。これらのうち、超硬材８には超硬チップの主原料で
ある、高融点金属の炭化物（ＷＣ．ＴｉＣ等）を、母材
９には機械構造用鋼材としての炭素鋼、合金鋼等を用い
ることができる。
傾斜機能材料７からなっている。この傾斜機能材料７
は、超硬材（黒点で示す）８と母材（白地で示す）９と
を、耐摩耗性が重視される。ビット先端部からすくい面
側および背面側にかけては超硬材８を主体とし、強靱性
が重視されるビット根元部分では母材９を主体とするよ
うに、連続的に組成を変化させて融合させたものであ
る。これらのうち、超硬材８には超硬チップの主原料で
ある、高融点金属の炭化物（ＷＣ．ＴｉＣ等）を、母材
９には機械構造用鋼材としての炭素鋼、合金鋼等を用い
ることができる。
【００１１】傾斜機能材料の合成法としては、前記参考
文献中にも記載されているように、原料粉末を任意の組
成傾斜で積層し、加圧下で化学反応を起こさせて合成、
成形、焼結を一度に行う自己発熱反応法（ＳＨＳ法）、
溶融金属と高融点粒子の比重の違いを利用して傾斜組成
を得る遠心力法などが知られている。本発明の実施に当
っては、これらの既存技術もしくはそれ以外の方法によ
り、超硬材と母材とを任意の傾斜組成で融合させた傾斜
機能材料を用いて、図１〜図３に示すような各種カッタ
ビットを形成する。
文献中にも記載されているように、原料粉末を任意の組
成傾斜で積層し、加圧下で化学反応を起こさせて合成、
成形、焼結を一度に行う自己発熱反応法（ＳＨＳ法）、
溶融金属と高融点粒子の比重の違いを利用して傾斜組成
を得る遠心力法などが知られている。本発明の実施に当
っては、これらの既存技術もしくはそれ以外の方法によ
り、超硬材と母材とを任意の傾斜組成で融合させた傾斜
機能材料を用いて、図１〜図３に示すような各種カッタ
ビットを形成する。
【００１２】
【発明の効果】本発明のカッタビットは、超硬材と母材
の両方の特性を持った傾斜機能材料からなっており、従
来のカッタビットのように超硬チップと母材との極端な
耐摩耗性の差がないため、図４に示すようにほぼ均一な
摩耗形態となり、超硬チップより先に母材が摩耗し、超
硬チップがはがれ落ちるということがない。したがっ
て、超硬材の配合量を多くすることにより、その分カッ
タビット全体の耐摩耗性が向上し、カッタビットの長寿
命化が図れるとともに、超硬材と母材が融合しているた
め、砂礫層掘削などで地山から受ける衝撃により超硬チ
ップがはがれ落ちるということもなくなり、長距離掘進
や砂礫層掘削などの難施工に適応させることができ、ビ
ット交換に要する多大な時間と費用を節減することがで
きる。
の両方の特性を持った傾斜機能材料からなっており、従
来のカッタビットのように超硬チップと母材との極端な
耐摩耗性の差がないため、図４に示すようにほぼ均一な
摩耗形態となり、超硬チップより先に母材が摩耗し、超
硬チップがはがれ落ちるということがない。したがっ
て、超硬材の配合量を多くすることにより、その分カッ
タビット全体の耐摩耗性が向上し、カッタビットの長寿
命化が図れるとともに、超硬材と母材が融合しているた
め、砂礫層掘削などで地山から受ける衝撃により超硬チ
ップがはがれ落ちるということもなくなり、長距離掘進
や砂礫層掘削などの難施工に適応させることができ、ビ
ット交換に要する多大な時間と費用を節減することがで
きる。
【００１３】さらに本発明によれば、従来のように、カ
ッタビットをカッタヘッドに溶接する際、溶接熱により
銀ろうが溶け、超硬チップがはがれるといった問題を解
消できる。
ッタビットをカッタヘッドに溶接する際、溶接熱により
銀ろうが溶け、超硬チップがはがれるといった問題を解
消できる。
【図１】本発明を適用したカッタビットの一例としての
ティースビットの側断面図。
ティースビットの側断面図。
【図２】本発明を適用したカッタビットの他の例として
のフィッシュテールビットを示す図で、（ａ）は一部切
断した側面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図である。
のフィッシュテールビットを示す図で、（ａ）は一部切
断した側面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明を適用したカッタビットの他の例として
のローラビットを示す図で、（ａ）は一部切断した側面
図、（ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図である。
のローラビットを示す図で、（ａ）は一部切断した側面
図、（ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図である。
【図４】本発明を適用したティースビットの摩耗形態を
示す側断面図。
示す側断面図。
【図５】本発明のカッタビットに用いる傾斜機能材料の
概念図で、（ａ）は組成図、（ｂ）は特性図である。
概念図で、（ａ）は組成図、（ｂ）は特性図である。
【図６】従来のティースビットの側面図で、（ａ）は超
硬チップ接着タイプの例、（ｂ）は超硬チップ差し込み
タイプの例を示す。
硬チップ接着タイプの例、（ｂ）は超硬チップ差し込み
タイプの例を示す。
【図７】従来のフィッシュテールビットを示す図で、
（ａ）は一部切断した側面図、（ｂ）はそのＣ−Ｃ断面
図である。
（ａ）は一部切断した側面図、（ｂ）はそのＣ−Ｃ断面
図である。
【図８】従来のローラビットを示す図で、（ａ）は一部
切断した側面図、（ｂ）はそのＤ−Ｄ断面図である。
切断した側面図、（ｂ）はそのＤ−Ｄ断面図である。
【図９】従来のティースビットの摩耗形態を示す図で、
（ａ）は超硬チップ接着タイプの例、（ｂ）は超硬チッ
プ差し込みタイプの例を示す。
（ａ）は超硬チップ接着タイプの例、（ｂ）は超硬チッ
プ差し込みタイプの例を示す。
【図１０】従来のフィッシュテールビットの摩耗形態を
示す図で、（ａ）は一部切断した側面図、（ｂ）はその
Ｃ′−Ｃ′断面図である。
示す図で、（ａ）は一部切断した側面図、（ｂ）はその
Ｃ′−Ｃ′断面図である。
【図１１】従来のローラビットの摩耗形態を示す図で、
（ａ）は一部切断した側面図、（ｂ）はそのＤ′−Ｄ′
断面図である。
（ａ）は一部切断した側面図、（ｂ）はそのＤ′−Ｄ′
断面図である。
【図１２】カッタビットの取付状態を示すシールド掘進
機の前端部断面図。
機の前端部断面図。
２…ティースビット、３…フィッシュテールビット、４
…ローラビット、７…傾斜機能材料、８…超硬材、９…
母材。
…ローラビット、７…傾斜機能材料、８…超硬材、９…
母材。
Claims (3)
- 【請求項１】 先端部と、この先端部から連なるすくい
面および背面とを有する土砂掘削用カッタビットにおい
て、少なくとも前記カッタビットの先端部、すくい面お
よび背面を、超硬材と母材とを連続的に組成を変化させ
て融合させた傾斜機能材料により形成したことを特徴と
する土砂掘削用カッタビット。 - 【請求項２】 超硬材の原料粉末と母材の原料粉末とを
所定の組成傾斜で積層し、形成、焼結して融合させた傾
斜機能材からなることを特徴とする土砂掘削用カッタビ
ット。 - 【請求項３】 カッタビットの先端部からすくい面側お
よび背面側にかけてその表層部が超硬材で形成されてい
ることを特徴とする請求項１に記載の土砂掘削用カッタ
ビット。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3076124A JP2948674B2 (ja) | 1991-04-09 | 1991-04-09 | 土砂掘削用カッタビット |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3076124A JP2948674B2 (ja) | 1991-04-09 | 1991-04-09 | 土砂掘削用カッタビット |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04309698A JPH04309698A (ja) | 1992-11-02 |
| JP2948674B2 true JP2948674B2 (ja) | 1999-09-13 |
Family
ID=13596177
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3076124A Expired - Fee Related JP2948674B2 (ja) | 1991-04-09 | 1991-04-09 | 土砂掘削用カッタビット |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2948674B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2896749B2 (ja) * | 1994-12-16 | 1999-05-31 | イーグル工業株式会社 | 掘削用ビット及びその製造方法 |
| JP4701402B2 (ja) * | 2006-09-15 | 2011-06-15 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 傾斜機能材料及びその製造方法 |
| JP6826765B1 (ja) * | 2020-10-13 | 2021-02-10 | 株式会社タンガロイ | 切削ビット |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01105698U (ja) * | 1988-01-07 | 1989-07-17 |
-
1991
- 1991-04-09 JP JP3076124A patent/JP2948674B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04309698A (ja) | 1992-11-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |