JP4046529B2 - シールドビット - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールド掘進機等のカッタ面板に取り付けられるシールドビットに関し、特に、工事区間を確定するノムストといわれるコンクリート壁の掘削にも適用できるようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のシールド掘削工事では、掘削開始時及び到達時にも、前述したノムストを掘削する必要があった。
【０００３】
この結果、長距離掘削となる工事区間では、掘削刃チップの摩耗が大きく、刃先機能が損なわれていることから、ノムストに到達する直前には、シールドビットを交換する必要があった。したがって、この種のシールドビットでは、通常、掘削刃チップの高さを大きくしたり、或いは大きくしたものを分割することによりノムストの掘削に対処している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、チップ高さを大きくすることは、ろう付けの残留応力によってチップ内部に歪みが生じてクラックが入ったり、破損するという製造時発生の問題点があり、或いは製作時にクラック、破損がなくても、掘削中に亀裂、破損するという作業時発生の問題点があった。また、大きなチップを分割するのは、分割チップの接合部分でも互いに干渉するため、本質的な解決策にはなっていないという問題点があった。
【０００５】
このようなことから、シールドビットのろう付け歪みの関係から、最適な工具形状を設定することにより、ノムストの掘削が有効に行えるようにしたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述の点に鑑みなされたもので、ビット本体に形成された複数段の受入れ座内には、超硬合金からなる掘削刃チップがろう付けされるように改善されたシールドビットを提供するものである。
【０００７】
すなわち、前記複数段の受入れ座が、ビット本体の掘削上のすくい面側に位置する側面に、上段から下段に従い掘削方向に前進するような構成で形成され、前記すくい面を基準にしたときに、前記掘削刃チップの高さｈの最大値を50mmに制限することによって受入れ座の段数が設定されるとともに、前記掘削刃チップの厚さｔ、高さｈ及び幅ｗの比率が、１：2.5〜3.5：4.0〜5.0の範囲内に設定されるようにしたものである。
上記発明においては、前記下段の受入れ座に配置される掘削刃チップが、その直上の受入れ座に配置される掘削刃チップよりも掘削方向を基準として前方に位置するように構成されることとしてもよい。
また、上記発明においては、前記下段の受入れ座に配置される掘削刃チップの最先端位置が、その直上の受入れ座に配置される掘削刃チップの後端部よりも下位に位置するように構成されることとしてもよい。
また、上記発明においては、前記下段の受入れ座に配置される掘削刃チップの最先端位置が、その直上の受入れ座に配置される掘削刃チップの後端部よりも上位に位置するように構成されることとしてもよい。
また、上記発明においては、前記ビット本体の掘削上のすくい面側に位置する一側面に前記複数段の受入れ座が形成された片刃形式であることとしてもよい。
さらに、上記発明においては、前記ビット本体の掘削上のすくい面側に位置する両側面に前記複数段の受入れ座が形成された両刃形式であることとしてもよい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明シールドビットの一実施例について、図を参照しながら説明する。
【０００９】
図１は、本発明シールドビット１によって、岩盤などの被掘削物２を掘削している状況が概念的に示されている。このシールドビット１は、一対からなる片刃形式で、シールド掘進機（図示せず）のカッタ面板３に取付けられている。
【００１０】
また、このシールドビット１は、鋼製のビット本体４の一側部に、複数段（図示では２段）の受入れ座5a, 5bが上段 5a から下段 5b に従い掘削方向Ｘに前進するような構成で形成され、この受入れ座5a, 5b内には、超硬合金からなる掘削刃チップ６がろう付けされるようになっている。
【００１１】
図２(a)〜(d)は、掘削刃チップ６の配置例を示したもので、図２(a)は、図１と同様２段で、最初の掘削刃チップ6aに対し、次の下方位置にある掘削刃チップ6bが、掘削方向Ｘ側を基準にしたときに、先行する段差を構成している。これは、最初の掘削刃チップ6aが完全に摩耗した後に、ビット本体４には残部が存在するが、早い時期に摩耗するので、次の掘削刃チップ6bが円滑に掘削作用を開始する。また図２(b)は、最初の掘削刃チップ6aの後端部よりも、次の掘削刃チップ6bの最先端位置が上位にあるようにしたものである。これは、最初の掘削刃チップ6aの大部分が、掘削により摩耗したときに、次の掘削刃チップ6bが掘削を開始できる配慮である。
【００１２】
さらに、図２(c)は、最初の掘削刃チップ6a及び次の掘削刃チップ6bにおける最先端位置が、掘削方向Ｘでは、ほぼ一致するようにしたものである。これは、掘削刃チップ６のすくい角が大きな正角を採用したときに構成できる。また、図２(d)は、３つの受入れ座5a, 5b, 5c が形成されるようにしたものである。
【００１３】
ところで、本発明のシールドビット１は、主として掘削刃チップ６のすくい面で掘削するが、従来のものでは、掘削刃チップ６の高さｈを大きくすることで工具寿命を長くしようとしている。しかし、前述したように、掘削刃チップ６の高さを大きくすると、ろう付け歪みが生じ、ビット製作時にクラックが入ることがあるため、製作者にとっては好ましいことではなく、また掘削中にクラック、破損が生じることも配慮しなければならない。
【００１４】
このようなことから、本発明のシールドビット１は、掘削刃チップ６の大きさ、特に、掘削上のすくい面を基準にしたときの高さｈを制限し、この高さを超えた場合には、受入れ座5a, 5b, 5cの段数を増加するものである。つまり、掘削刃チップ６の高さｈは、最大50mmとなるように制限したものである。高さｈを最大値50mmとしたのは、安全率の観点から、掘削刃チップ６にクラックが入らないように配慮したものである。
【００１５】
また、本発明のシールドビット１は、前述した高さｈの制限だけでなく、掘削上のすくい面を基準にしたときに、掘削刃チップ６の厚みｔ、高さｈ及び幅ｗ間における好適な工具形状を規定しているものである。
【００１６】
図３(a)(b)は、厚さｔ、高さｈ及び幅ｗの関係を示しており、これらの好適な比率については、ｔ：ｈ：ｗ＝１：2.5〜3.5：4.0〜5.0の範囲内で設定されるようにしたものである。特に、厚さｔを基準にしたのは、掘削上の主分力から掘削刃チップ６の強度を配慮したことによる。
【００１７】
また、図４、図５(a)〜(c)及び図６(a)(b)は、掘削刃チップ６を変形させたものについて、厚さｔ、高さｈ及び幅ｗの位置関係を示したものである。この場合、各厚さｔについては、いずれも最大厚みを基準に設定している。
【００１８】
この結果、本発明シールドビット１について、掘削刃チップ６の厚さｔ、高さｈ及び幅ｗの好適な関係を示すと、次表のようになる（単位ｍｍ）。

【００１９】
また、図７は、本発明シールドビット１の他の実施例を示したものであって、前述したものと同一部分には同一符号を付している。そして、このシールドビット１は、両刃形式であり、ビット本体４に形成された受入れ座5a内の掘削刃チップ6aで被掘削物２を掘削する。
【００２０】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように、複数段の受入れ座が、ビット本体の掘削上のすくい面側に位置する側面に、上段から下段に従い掘削方向に前進するような構成で形成され、掘削上のすくい面を基準にしたときに掘削刃チップの高さｈの最大値を50mmに制限することによって受入れ座の段数が設定されるとともに、掘削刃チップの厚さｔ、高さｈ及び幅ｗの比率が、１：2.5〜3.5：4.0〜5.0の範囲内に設定されたものである。
【００２１】
したがって、ノムストが存在するような掘削工事区間では、最初の掘削刃チップが摩耗しても、次の掘削刃チップが掘削に関与するので、有効かつ円滑な掘削作業が可能であるという利点を有する。
【００２２】
また、掘削刃チップは、高さｈの最大値が50mmに制限されているので、残留応力によるチップ内部に生じる歪みが抑えられ、これに基づくクラックや破損が回避されるという利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明シールドビットの一実施例を示す片刃形式に適用した概念的な正面図である。
【図２】掘削刃チップの配置例を示した図で、図２(a)〜(b)は、それぞれ正面図である。
【図３】掘削刃チップの厚さｔ、高さｈ及び幅ｗの関係を示す図で、図３(a)は正面図、図３(b)は平面図である。
【図４】変形した掘削刃チップの厚さｔ、高さｈ関係を示す正面図で、幅ｗの図示を省略しているものである。
【図５】同じく変形した掘削刃チップの厚さｔ、高さｈ及び幅ｗの関係を示す図で、図５(a)は正面図、図５(b)は平面図、図５(c)は図５(a)の一部側面図である。
【図６】変形した掘削刃チップの厚さｔ、高さｈ関係を示す正面図で、幅ｗの図示を省略しているものである。
【図７】本発明シールドビットの一実施例を示す両刃形式に適用した概念的な正面図である。
【符号の説明】
１ シールドビット
２ 被掘削物
３ カッタ面板
４ ビット本体
5a, 5b, 5c 受入れ座
6a, 6b, 6c 掘削刃チップ

Claims (6)

1. ビット本体に形成された複数段の受入れ座内に、超硬合金からなる掘削刃チップがろう付けされるようにしたシールドビットにおいて、
   前記複数段の受入れ座が、ビット本体の掘削上のすくい面側に位置する側面に、上段から下段に従い掘削方向に前進するような構成で形成され、前記すくい面を基準にしたときに、前記掘削刃チップの高さｈの最大値を50mmに制限することによって受入れ座の段数が設定されるとともに、
   前記掘削刃チップの厚さｔ，高さｈ及び幅ｗの比率が、１：2.5〜3.5：4.0〜5.0の範囲内に設定されることを特徴とするシールドビット。
2. 前記下段の受入れ座に配置される掘削刃チップが、その直上の受入れ座に配置される掘削刃チップよりも掘削方向を基準として前方に位置するように構成されることを特徴とする請求項１に記載のシールドビット。
3. 前記下段の受入れ座に配置される掘削刃チップの最先端位置が、その直上の受入れ座に配置される掘削刃チップの後端部よりも下位に位置するように構成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のシールドビット。
4. 前記下段の受入れ座に配置される掘削刃チップの最先端位置が、その直上の受入れ座に配置される掘削刃チップの後端部よりも上位に位置するように構成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のシールドビット。
5. 前記ビット本体の掘削上のすくい面側に位置する一側面に、前記複数段の受入れ座が形成された片刃形式である請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のシールドビット。
6. 前記ビット本体の掘削上のすくい面側に位置する両側面に、前記複数段の受入れ座が形成された両刃形式である請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のシールドビット。

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