JP2967775B1 - カッタービット - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 耐摩耗性に優れたカッタービット、および、
カッタービットの先端部のみの交換を可能とするカッタ
ービットを提供する。 【解決手段】 トンネル掘進装置の前部で回転駆動され
るカッター面盤（７０）に備えられ、地山を切削する切
削部４（，１４）の回転方向側に超硬チップ５（，１５
ａ，１５ｂ）を有するカッタービットである。前記切削
部４（，１４）の回転方向の背面側にも超硬チップ
６（，１６）を設ける。切削部４を有する先端部２３
と、カッタービット２０をカッター面盤（７０）に取付
けるための取付部３を有する本体２２と、が分割された
分割構造をなしている。先端部２３と本体２２とを連結
する（図示しないボルト等の）連結手段を備える。前記
分割構造は、凹凸構造である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、トンネル掘進装置
の前部で回転駆動されるカッター面盤に備えられ、地山
を切削する切削部の回転方向側に超硬チップを有するカ
ッタービットに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】シールドマシン等のトンネル掘進装置の
前部で回転駆動されるカッター面盤に多数備えられ、地
山を切削する切削部の回転方向側に超硬チップを有する
カッタービットというものがある。

【０００３】図５は従来の内周側カッタービット５０を
示すものであり、このうち（ｉ）は平面図、（ｊ）は正
面図、（ｋ）は側面図である。図６は従来の外周側カッ
タービット６０を示すものであり、このうち（ｌ）は平
面図、（ｍ）は正面図、（ｎ）は断面図、図７は従来の
内周側カッタービット５０による地山の切削状況を示す
概略図である。

【０００４】これら図５、図６に示されるように、従来
の内周側カッタービット５０、従来の外周側カッタービ
ット６０には、それぞれ、超硬質の超硬チップ５１，６
１が地山を切削する切削部５２，６２の片側のみに設け
られていた。前記超硬チップ５１，６１が設けられてい
る側は、図７に示されるカッター面盤７０（図示は超硬
チップ５１のみ）の回転方向側に相当し、地山を切削す
る部分である。

【０００５】前記内周側カッタービット５０は、前記切
削部５２の端部５２ａがトンネルの切削面に当接するよ
うに、前記カッター面盤７０の面内に設けられている。
一方、前記外周側カッタービット６０は、前記切削部６
２の端部６２ａがトンネルの切削面の外周部に当接する
ように、前記カッター面盤７０の周上に設けられてい
る。

【０００６】該内周側カッタービット５０による地山の
切削は、図７に示されるように、前記超硬チップ５１が
設けられた前記切削部５２の端部５２ａで地山を掻き取
るようにして行う。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図８は、従来の内周側
カッタービット５０の摩耗状況を示す概略図である。上
記の従来の技術では、前記切削部５２，６２の回転方向
側のみに前記超硬チップ５１，６１が設けられていたの
で、各カッタービット５０，６０の背面摩耗に対する考
慮がなされておらず、その為、図８に示されるように前
記切削部５２（切削部６２は図示省略）の摩耗形状が異
常となり、切削性能の低下とともに前記切削部５２，６
２の摩耗速度も促進されてしまうといった問題があっ
た。また、このため、前記カッター面盤７０の回転時に
おけるトルク（カッタートルク）の増大、トンネル掘進
装置の掘進速度の低下を引き起こすことになるといった
問題があった。さらに、前記切削部の摩耗が進行する
と、前記カッタービットの全体を交換する必要があっ
た。

【０００８】なお、従来の内周側カッタービット５０の
摩耗状況を示すデータとして以下に示すものがある。該
内周側カッタービット５０を用いて４３４．７ｍ掘進を
行った後、該内周側カッタービット５０の超硬チップ５
１の図５における長さＢを測定すると、平均で２５ｍｍ
程度もの摩耗が発生していた。該超硬チップ５１の長さ
Ｂは初期で４０ｍｍであった。また、掘削した土質は、
Ｎ値５０以上の洪積粘土層及び洪積砂れき層であった。

【０００９】そこで、本発明の目的は、耐摩耗性に優れ
たカッタービット、および、カッタービットの先端部の
みの交換を可能とするカッタービットを提供することに
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決すべく
請求項１記載の発明は、トンネル掘進装置の前部で回転
駆動されるカッター面盤の、切削面に対して直交する面
に取付けられ、地山を切削する切削部の回転方向側をほ
ぼ覆う超硬チップを有するカッタービットであって、前
記切削部の回転方向の背面側にも超硬チップが設けら
れ、かつ、背面側の前記超硬チップの回転方向側の端部
は回転方向側の前記超硬チップに覆われていること、を
特徴としている。

【００１１】前記超硬チップは、例えば、前記切削部の
回転方向側に設けられた第一の超硬チップと、前記切削
部の回転方向の背面側に設けられた第二の超硬チップ
と、により構成されている。前記第一の超硬チップ、前
記第二の超硬チップは、ともに例えば、平板な直方体形
状のものである。また、例えば、該超硬チップは、前記
第一の超硬チップと、前記第二の超硬チップとを一体と
して形成したような側面形状が略く字状のものでもよ
い。

【００１２】請求項１記載の発明によれば、前記切削部
の回転方向の背面側にも超硬チップを設けたので、該切
削部の耐摩耗性が好適に得られる。

【００１３】請求項２記載の発明は、トンネル掘進装置
の前部で回転駆動されるカッター面盤の、切削面に対し
て直交する面に取付けられ、地山を切削する切削部の回
転方向側に超硬チップを有するカッタービットであっ
て、前記切削部を有する先端部と、前記カッタービット
を前記カッター面盤に取付けるための取付部を有する本
体と、が分割された分割構造をなし、前記分割構造は、
前記先端部と前記本体とを凹凸構造により嵌合可能とし
たことにより構成されるとともに、前記凹凸構造の凹部
は前記凹凸構造の凸部を前記回転方向の前後で挟んでお
り、前記凸部は突出方向に沿ってほぼ一定の肉厚を有す
る一方で、前記凹部は深さ方向に沿ってほぼ一定の間隔
を有すること、を特徴としている。

【００１４】前記凹凸構造は、前記先端部または前記本
体のうちいずれか一方が、凹状の凹部を有し、いずれか
他方が凸状の凸部を有し、該凹部と該凸部を嵌合可能と
したことにより構成される。

【００１５】以上のような構成の請求項２記載の発明に
よれば、前記切削部の摩耗により該先端部のみを交換し
たり、地盤の性質の変化に合わせて該先端部のみを交換
したりすることができる。

【００１６】請求項３記載の発明は、トンネル掘進装置
の前部で回転駆動されるカッター面盤の、切削面に対し
て直交する面に取付けられ、地山を切削する切削部の回
転方向側に超硬チップを有するカッタービットであっ
て、前記切削部を有する先端部と、前記カッタービット
を前記カッター面盤に取付けるための取付部を有する本
体と、が分割された分割構造をなし、前記分割構造は、
前記先端部と前記本体とを凹凸構造により嵌合可能とし
たことにより構成され、前記先端部と前記本体とを連結
する連結手段を備え、前記連結手段は、前記先端部と前
記本体とが嵌合した状態で、長手方向が前記回転方向に
沿った状態で、前記凹凸構造の凹部の片側から少なくと
も凸部の内部まで達してこれら凹部と凸部とを連結する
連結具であること、を特徴としている。

【００１７】前記連結具としては、例えば、ボルトが挙
げられる。該連結具は、前記凹部の側方から、該凹部、
前記凸部をともに貫通するように設けてもよいし、該凹
部の側方から、該凸部を貫通し、該凹部の逆側の途中ま
で挿入されるように設けてもよい、あるいは、該凹部の
側方から、該凸部の途中まで挿入されるように設けても
よい。

【００１８】請求項３記載の発明によれば、凹凸構造に
より嵌合可能な前記先端部と前記本体とを、前記連結手
段により連結するだけで、前記本体に対して前記先端部
を容易に装着できる。また、前記連結具を取り外すだけ
で、前記本体から前記先端部を容易に離脱できる。

【００１９】

【発明の実施の形態】＜第一の実施の形態例＞以下に、
本発明に係る第一の実施の形態例を図１および図２に基
づいて説明する。

【００２０】図１は、本発明に係る内周側カッタービッ
ト１を示すものであり、このうち（ａ）は平面図、
（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図、図２は、本発明に係
る内周側カッタービット１による地山の切削状況を示す
概略図である。

【００２１】図１に示されるように、前記内周側カッタ
ービット１の本体２には、シールドマシン等の図示しな
いトンネル掘進装置のカッター面盤７０（図２）と該内
周側カッタービット１とを連結するための、ボルト等を
挿通するための挿通孔３，…が設けられている。

【００２２】前記本体２の図１における右部を構成する
切削部４は、トンネルの切削面を切削する部分である
が、該切削部４の前記カッター面盤７０の回転方向側に
は、第一の超硬チップ（超硬チップ）５が設けられてい
る。また、前記切削部４の回転方向の背面側には、本発
明の特徴である第二の超硬チップ（超硬チップ）６が設
けられている。即ち、前記切削部４の回転方向側と、該
切削部４の回転方向の背面側には、ともに超硬チップ
（前記第一の超硬チップ５、前記第二の超硬チップ６）
が設けられている。

【００２３】前記内周側カッタービット１は、前記切削
部４の端部４ａがトンネルの切削面に当接するように、
前記カッター面盤７０の面内に設けられている。

【００２４】本発明に係る内周側カッタービット１によ
れば、該内周側カッタービット１は、前記切削部４の回
転方向側と、該切削部４の回転方向の背面側には、とも
に超硬チップ（前記第一の超硬チップ５、前記第二の超
硬チップ６）が設けられているので、該切削部４の耐摩
耗性が好適に得られる。従って、前記トンネル掘進装置
の前記カッター面盤７０を回転させて、該切削部４によ
り地山を切削するときに、該切削部４が摩耗しにくい。
よって、切削性能の低下を極力防ぐことができる。ま
た、前記カッター面盤７０の回転時におけるトルク（カ
ッタートルク）を極力低く抑えることができる。さら
に、トンネル掘進装置の掘進速度の低下も極力抑えるこ
とができる。加えて、本発明に係る内周側カッタービッ
ト１における前記切削部４の摩耗は、該切削部４の形状
が初期の形状を保ったまま、即ち、初期の形状と相似的
に進行するので、切削性能の低下をさらに好適に防止す
ることができる。

【００２５】以下に、本発明に係る内周側カッタービッ
ト１を適用したトンネル掘削におけるデータを示す。本
発明に係る内周側カッタービット１を用いて６８２．７
ｍ掘進を行った後、この該内周側カッタービット１の超
硬チップ４の図１における長さＡを測定すると、該超硬
チップ４の摩耗は、平均で１０〜１５ｍｍ程度に抑えら
れていた。該超硬チップ４の長さＡは初期で４０ｍｍで
あった。また、掘削した土質は、Ｎ値５０以上の洪積粘
土層及び洪積砂れき層、即ち、従来例で示したデータと
同じ土質であった。つまり、従来例のものより１．５倍
以上の距離を掘進したにもかかわらず、摩耗長は、０．
４倍〜０．６倍程度に抑えられ、前記切削部４の耐摩耗
性が飛躍的に向上したことがわかる。また、該切削部４
の摩耗形状は、初期の形状をほぼ保ったままとなってい
た。

【００２６】なお、上記の第一の実施の形態例では、前
記超硬チップを、第一の超硬チップ、第二の超硬チップ
により構成したが、該超硬チップは、該第一の超硬チッ
プ、第二の超硬チップを一体として形成したようなもの
を用いることとしてもよい。

【００２７】＜第二の実施の形態例＞以下に、本発明に
係る第二の実施の形態例を図３に基づいて説明する。図
３は、本発明に係る外周側カッタービット１０を示すも
のであり、このうち（ｄ）は平面図、（ｅ）は正面図、
（ｆ）は断面図である。

【００２８】この外周側カッタービット１０の各構成要
素のうち、前記内周側カッタービット１と同様の構成要
素には、同一の符号を付して、その説明を省略する。

【００２９】外周側カッタービット１０の本体１２の図
３における右部を構成する切削部１４は、トンネルの切
削面の外周部を切削する部分であるが、該切削部１４の
前記カッター面盤７０の回転方向側には、第一の超硬チ
ップ（超硬チップ）１５ａ，１５ｂが設けられている。
このうち、第一の超硬チップ１５ａは、第一の超硬チッ
プ１５ｂより外周側となる部分である。図３に示される
ように、第一の超硬チップ１５ａと第一の超硬チップ１
５ｂとでは、端部の角度が異なるように設けられ、トン
ネルの切削面の外周部をより好適に切削できるようにな
っている。また、前記切削部１４の回転方向の背面側に
は、本発明の特徴である第二の超硬チップ（超硬チッ
プ）１６が設けられている。この第二の超硬チップ１６
も、第一の超硬チップ１５ａと第一の超硬チップ１５ｂ
と同様に２つの部分に分かれているが、図示は省略す
る。このように、前記切削部１４の回転方向側と、該切
削部１４の回転方向の背面側には、ともに超硬チップ
（前記第一の超硬チップ１５ａ，１５ｂ、前記第二の超
硬チップ１６）が設けられている。

【００３０】前記外周側カッタービット１０は、前記切
削部１４の端部１４ａがトンネルの切削面の外周部に当
接するように、前記カッター面盤７０の周上に沿って設
けられている。

【００３１】本発明に係る外周側カッタービット１０に
よれば、該外周側カッタービット１０は、前記切削部１
４の回転方向側と、該切削部１４の回転方向の背面側に
は、ともに超硬チップ（前記第一の超硬チップ１５ａ，
１５ｂ、前記第二の超硬チップ１６）が設けられている
ので、該切削部１４の耐摩耗性が好適に得られる。従っ
て、前記トンネル掘進装置の前記カッター面盤７０を回
転させて、該切削部１４によりトンネルの切削面の外周
部を切削するときに、該切削部１４が摩耗しにくい。よ
って、前記内周側カッタービット１と同様の効果が得ら
れる。

【００３２】＜第三の実施の形態例＞以下に、本発明に
係る第三の実施の形態例を図４に基づいて説明する。

【００３３】図４は、本発明に係る内周側カッタービッ
ト２０を示す斜視図（ｇ）及び該内周側カッタービット
２０を分割した状態の側面図（ｈ）である。

【００３４】この内周側カッタービット２０の各構成要
素のうち、前記内周側カッタービット１と同様の構成要
素には、同一の符号を付して、その説明を省略する。

【００３５】図４に示されるように、本発明に係る内周
側カッタービット２０は、該カッタービット２０をカッ
ター面盤にボルト等を用いて取付けるための挿通孔（取
付部）３，…を有する本体２２と、地山を切削する切削
部４を有する先端部２３とによって概略構成されてい
る。

【００３６】前記本体２２は、側面形状が凸状の凸部２
４を有している。一方、前記先端部２３は、側面形状が
凹状の凹部２５を有している。また、該凸部２４を該凹
部２５に嵌入した状態で、図示しないボルト等の連結具
を挿入できるような挿入孔２６，２７，２８が、該凸部
２４と該凹部２５とにそれぞれ設けられている。前記連
結具により、前記本体２２と前記先端部とは着脱自在と
なっている。ここで、ボルト等の連結具は、前記挿通孔
２６，２７，２８の内部に完全に収まって、はみ出さな
いようにすることが望ましい。

【００３７】本発明に係る内周側カッタービット２０
は、上述した構成を備えたので、前記本体２２の前記凸
部２４が前記先端部２３の前記凹部２５に嵌入した状態
でボルト等の前記連結具を螺入するだけで、前記本体２
２に対して前記先端部２３を容易に装着できる。また、
前記連結具を取り外すだけで、前記本体２２から前記先
端部２３を容易に離脱できる。従って、前記切削部４の
摩耗により前記先端部２３のみを交換したり、地盤の性
質の変化に合わせて該先端部２３のみを交換したりする
ことができる。

【００３８】なお、上記の第三の実施の形態例では、前
記凸部を前記本体に設け、前記凹部を前記先端部に設け
た構成としたが、該凸部を前記先端部に設け、該凹部を
前記本体に設けてもよい。また、図面上では、前記挿通
孔は、前記凸部と、前記凹部とをともに貫通するように
設けられているが、例えば、前記凹部の片側から、前記
凸部の途中まで前記連結具を挿入できるようにしてもよ
いし、前記凹部の片側から、前記凹部を貫通し、前記凹
部の逆側の一部まで前記連結具を挿入できるようにして
もよい。さらに、第三の実施の形態例では、上述した着
脱手段を、内周側カッタービットに適用したものとした
が、該着脱手段は、前記第二の実施の形態例に示される
ような外周側カッタービットにも適用可能である。

【００３９】

【発明の効果】請求項１記載の発明に係るカッタービッ
トによれば、前記切削部の回転方向の背面側にも超硬チ
ップを設けたので、該切削部の耐摩耗性が好適に得られ
る。従って、トンネル掘進装置のカッター面盤を回転さ
せて、前記切削部により地山を切削するときに、該切削
部が摩耗しにくい。よって、切削性能の低下を極力防ぐ
ことができる。また、前記カッター面盤の回転時におけ
るトルク（カッタートルク）を極力低く抑えることがで
きる。さらに、トンネル掘進装置の掘進速度の低下も極
力抑えることができる。加えて、本発明に係るカッター
ビットにおける前記切削部の摩耗は、該切削部の形状が
初期の形状を保ったまま、即ち、初期の形状と相似的に
進行するので、切削性能の低下をさらに好適に防止する
ことができる。

【００４０】請求項２記載の発明に係るカッタービット
によれば、切削部を有する先端部と、カッタービットを
カッター面盤に取付けるための取付部を有する本体と、
が分割された分割構造をなしているので、前記切削部の
摩耗により該先端部のみを交換したり、地盤の性質の変
化に合わせて該先端部のみを交換したりすることができ
る。

【００４１】請求項３記載の発明に係るカッタービット
によれば、凹凸構造により嵌合可能な前記先端部と前記
本体とを、前記連結手段により連結するだけで、前記本
体に対して前記先端部を容易に装着できる。また、前記
連結具を取り外すだけで、前記本体から前記先端部を容
易に離脱できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る内周側カッタービットを示すもの
であり、このうち（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、
（ｃ）は側面図である。

【図２】本発明に係る内周側カッタービットによる地山
の切削状況を示す概略図である。

【図３】本発明に係る外周側カッタービットを示すもの
であり、このうち（ｄ）は平面図、（ｅ）は正面図、
（ｆ）は断面図である。

【図４】本発明に係る内周側カッタービットを示す斜視
図（ｇ）及び該内周側カッタービット２０を分割した状
態の側面図（ｈ）である。

【図５】従来の内周側カッタービット５０を示すもので
あり、このうち（ｉ）は平面図、（ｊ）は正面図、
（ｋ）は側面図である。

【図６】従来の外周側カッタービットを示すものであ
り、このうち（ｌ）は平面図、（ｍ）は正面図、（ｎ）
は断面図である。

【図７】従来の内周側カッタービットによる地山の切削
状況を示す概略図である。

【図８】従来の内周側カッタービットの摩耗状況を示す
概略図である。

【符号の説明】

１ カッタービット（内周側カッタービット） ２ 本体 ３ 取付部（挿通孔） ４ 切削部 ５ 超硬チップ（第一の超硬チップ） ６ 超硬チップ（第二の超硬チップ） １０ カッタービット（外周側カッタービット） １２ 本体 １４ 切削部 １５ａ，１５ｂ 超硬チップ（第一の超硬チップ） １６ 超硬チップ（第二の超硬チップ） ２０ カッタービット（内周側カッタービット） ２２ 本体 ２３ 先端部 ２４ 凸部 ２５ 凹部 ２６，２７，２８ 挿入孔 ７０ カッター面盤

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E21D 9/08

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】トンネル掘進装置の前部で回転駆動される
   カッター面盤の、切削面に対して直交する面に取付けら
   れ、地山を切削する切削部の回転方向側をほぼ覆う超硬
   チップを有するカッタービットであって、 前記切削部の回転方向の背面側にも超硬チップが設けら
   れ、かつ、背面側の前記超硬チップの回転方向側の端部
   は回転方向側の前記超硬チップに覆われていること、 を特徴とするカッタービット。
2. 【請求項２】トンネル掘進装置の前部で回転駆動される
   カッター面盤の、切削面に対して直交する面に取付けら
   れ、地山を切削する切削部の回転方向側に超硬チップを
   有するカッタービットであって、 前記切削部を有する先端部と、前記カッタービットを前
   記カッター面盤に取付けるための取付部を有する本体
   と、が分割された分割構造をなし、 前記分割構造は、前記先端部と前記本体とを凹凸構造に
   より嵌合可能としたことにより構成されるとともに、前
   記凹凸構造の凹部は前記凹凸構造の凸部を前記回転方向
   の前後で挟んでおり、 前記凸部は突出方向に沿ってほぼ一定の肉厚を有する一
   方で、前記凹部は深さ方向に沿ってほぼ一定の間隔を有
   すること、 を特徴とするカッタービット。
3. 【請求項３】トンネル掘進装置の前部で回転駆動される
   カッター面盤の、切削面に対して直交する面に取付けら
   れ、地山を切削する切削部の回転方向側に超硬チップを
   有するカッタービットであって、 前記切削部を有する先端部と、前記カッタービットを前
   記カッター面盤に取付けるための取付部を有する本体
   と、が分割された分割構造をなし、 前記分割構造は、前記先端部と前記本体とを凹凸構造に
   より嵌合可能としたことにより構成され、 前記先端部と前記本体とを連結する連結手段を備え、 前記連結手段は、前記先端部と前記本体とが嵌合した状
   態で、長手方向が前記回転方向に沿った状態で、前記凹
   凸構造の凹部の片側から少なくとも凸部の内部まで達し
   てこれら凹部と凸部とを連結する連結具であること、 を特徴とするカッタービット。