JP5379666B2

JP5379666B2 - カッタビット

Info

Publication number: JP5379666B2
Application number: JP2009285437A
Authority: JP
Inventors: 克彦高倉
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2009-12-16
Filing date: 2009-12-16
Publication date: 2013-12-25
Anticipated expiration: 2029-12-16
Also published as: JP2011127308A

Description

本発明は、地盤掘削機の掘削刃に取り付けられて、地山の切削を行うカッタビットに関する。

シールド工法、推進工法、ＴＢＭ等によるトンネル工事、現場打ち杭の施工、地中連続壁の施工等に伴う掘削孔や掘削溝等の施工に用いる各種地盤掘削機には、カッタビットが設置されている。

カッタビットは、地山の掘削に伴い磨耗する。そのため、掘削作業時には、必要に応じて、磨耗したカッタビットを新たなカッタビットに交換する必要がある。
このようなカッタビットの交換作業は、掘削作業を中断して行う必要があり、工期短縮化の妨げになるとともに、工事費の低減化の妨げになっていた。

そのため、従来、カッタビットの長寿命化を目的として、多種のカッタビットが開発されている。
例えば、本出願人等は、図５に示すように、ビット１１０の上に他のビット１２０を積層する多重ビット１００であって、貫通ピン１３０を介して外側のビット１２０を内側のビット１１０に固定する多重ビット１００を開発している（特許文献１参照）。

この多重ビット１００によれば、地山の切削により外側のビット１２０が所定量磨耗すると、外側のビット１２０が磨耗箇所において二つに割れることで自動的に脱落し、内側のビット１１０が露出するため、カッタビットの交換作業を要することなく、掘削作業を連続して行うことができる。

特開２００９−１３８４７０号公報

ところが、前記従来の多重ビット１００は、外側のビット１２０を、内側に隣接するビット１１０に貫通ピン１３０を介して固定するため、カッタビット（外側のビット１２０）を多数積層する場合には、構造が複雑にならざるを得なかった。
また、外側のビット１２０を内側に隣接するビット１１０に固定する構造であるため、多数積層することによる誤差の累積を抑制するように慎重に製作する必要があった。

本発明は、前記の問題点を解決するためになされたものであり、簡易な構成により製作時の手間を省略し、比較的安価に製造することを可能としたカッタビットを提案することを課題とする。

このような課題を解決するために、本発明のカッタビットは、ビット本体と、前記ビット本体に積層された複数のカバー体と、を備えるカッタビットであって、前記ビット本体には、上面に上突起部、前面に前突起部がそれぞれ形成されており、前記各カバー体は、カッタチップと、前記カッタチップの後端上辺の左右両端から前記ビット本体の上面に沿って１本ずつ延設された上脚部と、前記カッタチップの後端下辺の左右両端から前記ビット本体の前面に沿って１本ずつ延設された前脚部と、前記上突起部の側部への係止が可能となるように前記上脚部の先端に形成された上係止部と、前記前突起部の側部への係止が可能となるように前記前脚部の先端に形成された前係止部と、を備えていることを特徴としている。

かかるカッタビットによれば、ビット本体に積層されたカバー体が、それぞれビット本体に固定されているため、多数積層することによる複合誤差を抑制することができる。
また、ビット本体の突起部に係止させるのみの簡易な構成のため、製作の手間を省略し、製造コストの低減化を図ることが可能である。

カッタビットは、最外部のカバー体が磨耗することにより、次のカバー体が自動的に露出するように構成されているため、カッタビットの交換の頻度を減らすことが可能となる。
なお、本発明におけるカッタビットの前後は、当該カッタビットによる地山の切削時の回転方向に応じて決定する。また、カッタビットの上下は実施の向きに関わらず、切羽（地山）側を「上」、機械（カッタヘッド）側を「下」とする。

また、簡易な構成により上下前後左右の全方向に対してカッタチップを拘束することが可能となる。

本発明によれば、簡易な構成により製作時の手間を省略し、比較的安価に製造することが可能なカッタビットを提供することが可能となる。

本発明の実施の形態に係るカッタビットの使用状況を示す断面図である。本実施形態のカッタビットを示す図であって、（ａ）はカッタビットの斜め後方から望む斜視図、（ｂ）は斜め前方から望む斜視図である。図２に示すカッタビットの分解斜視図である。（ａ）〜（ｃ）は、カッタビットによる地山の掘削状況を示す断面図である。従来のカッタビットを示す断面図である。

本実施形態のカッタビット１０は、図１に示すように、シールド掘削機１の前部に配設されたカッタヘッド２に配設されている。

カッタビット１０は、カッタヘッド２の切羽側表面に複数配設されており、当該カッタビット１０を地山に当接させた状態でカッタヘッド２を回転させることにより、地山の切削を行う。
なお、本実施形態では、カッタビット１０をシールド掘削機１に設置した場合について説明するが、カッタビット１０が設置される掘削機は限定されるものではない。また、図１では、センター支持方式のカッタヘッド２を備えたシールド掘削機１を示したが、シールド掘削機１の構成は限定されるものではない。また、カッタヘッド２は、面板形でもスポーク形でもよく、その形式は限定されるものではない。

カッタビット１０は、図２の（ａ）および（ｂ）に示すように、ビット本体２０と、ビット本体２０の表面に積層された複数（図２では６つ）のカバー体３０，３０，…と、を備えて構成されている。

ビット本体２０は、いわゆるシャンク材であって、カッタヘッド２に固定される部分である。

ビット本体２０には、図３に示すように、上面２２と前面２３との角部にカッタチップ２１が固定されている。
また、ビット本体２０の上面２２の後部には上突起部２４が一体に形成されており、前面２３の下部には前突起部２５が一体に形成されている。
なお、本実施形態の説明において、上下前後の各方向は、図２の（ａ）で示す方向に統一する。

ビット本体２０は、カッタチップ２１よりも磨耗しやすく、また、構造部材として十分な剛性、強度を有する材料により構成されている。ビット本体２０を構成する材料は限定されるものではないが、例えば、ＳＳ材やＳ４５Ｃ材を使用することができる。

カッタチップ２１は、超硬チップにより構成された部材である。
カッタチップ２１は、先端側（前側角部）が鋭角に形成されていて、この鋭角に形成された先端により地山Ｇを切削するように構成されている（図４参照）。

カッタチップ２１の後端側は、Ｖ字状に窪んでおり、ビット本体２０の角部を収容することでビット本体２０への固定が可能に形成されている。
なお、カッタチップ２１の固定方法は限定されるものではなく、カッタチップ２１の形状や構成に応じて適宜行えばよい。

上突起部２４は、図３に示すように、断面凸字状に形成されていて、後記するカバー体３０の上係止部３３，３３の係止が可能となるように構成されている。上突起部２４は、凸字の窪み部分（幅の狭い部分）が後側となるように、ビット本体２０の上面２２の後部において上方に突出している。

前突起部２５は、図２（ｂ）に示すように、断面凸字状に形成されていて、後記するカバー体３０の前係止部３５，３５の係止が可能となるように構成されている。前突起部２５は、凸字の窪み部分（幅の狭い部分）が下側となるように、ビット本体２０の前面２３の下部において前方に突出している。

カバー体３０は、図３に示すように、カッタチップ３１と、上脚部３２，３２と、上係止部３３，３３と、前脚部３４，３４と、前係止部３５，３５と、を備えて構成されている。

カバー体３０は、図２の（ａ）および（ｂ）に示すように、上係止部３３，３３を上突起部２４の側部に係止させるとともに、前係止部３５，３５を前突起部２５の側部に係止させることにより、ビット本体２０に固定されている。

カッタチップ３１は、超硬チップにより構成された部材であって、図３に示すように、先端側（前側角部）が鋭角に形成されているとともに後端側に窪みが形成された断面Ｖ状の部材である。

カッタチップ３１は、鋭角に形成された先端により地山Ｇを切削する（図４参照）。
また、カッタチップ３１は、カッタチップ３１の後端側に形成されたＶ字状の窪みに、その内側に配設されたビット本体２０のカッタチップ２１の先端または他のカバー体３０のカッタチップ３１の先端を入り込ませた状態でビット本体２０に積層されている。

上脚部３２は、図３に示すように、カッタチップ３１の後端上辺の左右両端から１本ずつ延設されており、ビット本体２０の上面２２と平行を成すように形成されている。
上脚部３２は、構造部材として十分な剛性、強度を有する材料であって、カッタチップ３１よりも磨耗しやすい材料により構成されている。

本実施形態では、上脚部３２，３２を、それぞれカッタチップ３１の後端側部から延設するものとしたが、上脚部３２の構成は限定されるものではなく、例えば、板状の部材をカッタチップ３１の後端からビット本体２０の上面２２に沿うように形成してもよい。

上係止部３３，３３は、上脚部３２，３２の後端に一体に形成された部分であって、上突起部２４への係止が可能に構成されている。

本実施形態では、上係止部３３，３３を、それぞれ上脚部３２，３２の先端を内側（他の上脚部３２側）方向に折り曲げることで鉤形に形成している。これにより、上係止部３３を、図２の（ａ）に示すように、上突起部２４側部の窪み（段部）へ係止することが可能となる。
なお、上係止部３３の形状や形成方法は限定されるものではなく、適宜設定することが可能である。

前脚部３４は、図３に示すように、カッタチップ３１の後端下辺の左右両端から１本ずつ延設されており、ビット本体２０の前面２３と平行を成すように形成されている。
前脚部３４は、構造部材として十分な剛性、強度を有する材料であって、カッタチップ３１よりも磨耗しやすい材料により構成されている。

本実施形態では、前脚部３４，３４を、それぞれカッタチップ３１の後端側部から延設するものとしたが、前脚部３４の構成は限定されるものではなく、例えば、板状の部材をカッタチップ３１の後端からビット本体２０の前面２３に沿うように形成してもよい。

前係止部３５，３５は、前脚部３４，３４の下端に一体に形成された部分であって、前突起部２５への係止が可能に構成されている。

本実施形態では、前係止部３５，３５を、それぞれ前脚部３４，３４の先端を内側（他の前脚部３４側）方向に折り曲げることで鉤形に形成している。これにより、前係止部３５を、図２の（ｂ）に示すように、前突起部２５側部の窪み（段部）へ係止することが可能となる。
なお、前係止部３５の形状や形成方法は限定されるものではなく、適宜設定することが可能である。

図２の（ａ）および（ｂ）に示すように、上脚部３２，３２同士が離間して配置されており、前脚部３４，３４同士が離間して配置されているので、複数のカバー体３０，３０をビット本体２０に積層すると、カッタビット１０の上面および前面に、開口部１１，１１が形成される。なお、開口部１１は、板材等により塞いでもよい。

シールド掘削機１による地山Ｇの掘削は、カッタヘッド２を回転させることにより、カッタビット１０が地山Ｇを切削することにより行われる。
カッタビット１０による地山Ｇの切削は、図４の（ａ）に示すように、最外部に配設されたカバー体３０のカッタチップ３１により行われる。

地山Ｇの切削により、カッタチップ３１が徐々に磨耗することになるが、磨耗が進行すると、図４の（ｂ）に示すように、カッタチップ３１が摩耗あるいは割れて脱落する。

カバー体３０は、カッタチップ３１を介して上脚部３２，３２および前脚部３４，３４が一体に形成されているため、カッタチップ３１が磨耗して使い切られるか、あるいは、２以上に割れて脱落すると、複数に分割されて、カッタビット１０（ビット本体２０）から剥がれ落ちる。

外側のカバー体３０が剥がれ落ちると、図４の（ｃ）に示すように、すぐに次のカバー体３０が露出し、鋭利な状態のカッタチップ３１による地山Ｇの切削を連続して行うことができる。

また、カッタビット１０は、すべてのカバー体３０が剥がれ落ちると、カッタチップ２１が露出して、ビット本体２０による地山Ｇの切削が可能となる。

以上、本実施形態のカッタビット１０よれば、各カバー体３０が、直接ビット本体２０に固定されているため、複数のカバー体３０を積層することによる生じる累積誤差を抑制することが可能となる。

また、カッタビット１０の構成は、上突起部２４および前突起部２５に係止させた状態でカバー体３０を積層するのみの簡易な構成のため、製造時に手間がかからず、製造コストの低減化を図ることができる。

各カバー体３０は、ビット本体２０の上面２２に形成された上突起部２４および前面２３に形成された前突起部２５に、上係止部３３，３３および前係止部３５，３５を係止することにより固定されているため、上下前後左右の全方向に対してカッタチップ３１を拘束することが可能となる。
つまり、カバー体３０は、前脚部３４と上係止部３３によりビット本体２０に対する前後方向の移動が拘束されており、上脚部３２と前係止部３５によりビット本体２０に対する上下方向の移動が拘束されている。さらに上突起部２４の左右両側に上脚部３２，３２を配置し、前突起部２５の左右両側に前脚部３４，３４を配置することにより、ビット本体２０に対する横方向の移動が拘束されている。

カバー体３０を多数積層することで、カッタビット１０の交換回数を減らすことができるため、掘削作業を連続して長スパン行うことが可能となる。

カバー体３０は、カッタチップ３１が摩耗あるいは２以上に割れると、複数に分割されてすぐにカッタビット１０から剥がれ落ちるため、カッタビット１０の表面に残存することで掘削作業が妨げられることがない。

以上、本発明について、好適な実施形態について説明した。しかし、本発明は、前述の各実施形態に限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、カバー体３０をビット本体２０に６つ積層する場合について説明したが、ビット本体２０に積層されるカバー体３０の数は限定されるものではない。

また、ビット本体２０にカッタチップ２１が配置されている場合について説明したが、ビット本体２０は、必ずしもカッタチップ２１を備えている必要はない。

また、上突起部２４の形成箇所はビット本体２０の上面２２に形成されていれば限定されるものではなく、必ずしも後部に形成されていなくてもよい。同様に、前突起部２５の形成箇所はビット本体２０の前面２３に形成されていれば限定されるものではなく、必ずしも下部に形成されていなくてもよい。

また、上突起部２４および前突起部２５の断面形状は、カバー体３０の係止が可能であれば凸字状に限定されるものではない。

また、前記実施形態では、後端に窪みが形成された、断面Ｖ字状のカッタチップ２１，３１を使用する場合について説明したが、カッタチップ２１，３１の形状は限定されるものではない。例えば、カッタチップ２１，３１として、後端に窪みが形成されていない断面三角形状のものを使用してもよい。また、カッタチップ２１，３１の後端に形成される窪みはＶ字状に限定されるものではなく、例えば、弧状や凹字状であってもよい。

１掘削機
１０カッタビット
２０ビット本体
２１カッタチップ
２２上面
２３前面
２４上突起部
２５前突起部
３０カバー体
３１カッタチップ
３２上脚部
３３上係止部
３４前脚部
３５前係止部

Claims

ビット本体と、
前記ビット本体に積層された複数のカバー体と、を備えるカッタビットであって、
前記ビット本体には、上面に上突起部、前面に前突起部がそれぞれ形成されており、
前記各カバー体は、カッタチップと、前記カッタチップの後端上辺の左右両端から前記ビット本体の上面に沿って１本ずつ延設された上脚部と、前記カッタチップの後端下辺の左右両端から前記ビット本体の前面に沿って１本ずつ延設された前脚部と、前記上突起部の側部への係止が可能となるように前記上脚部の先端に形成された上係止部と、前記前突起部の側部への係止が可能となるように前記前脚部の先端に形成された前係止部と、を備えていることを特徴とする、カッタビット。