JPH03115699A - シールド掘削機のカッタヘッドおよび該カッタヘッドに用いるデイスクカッタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〕 本発明は、巨礫の破砕とひねり起す掘削とに適したシー
ルド掘削機のカッタヘッドおよび該カッタヘッドに用い
るディスクカッタに関する。

〔従来の技術〕

巨礫まじり地層を掘削するシールド掘削機としては、下
記の理由により前部の多数のディスクカッタを装着した
ドーム状カッタヘッドを持つシールド掘削機が一般に使
用されている。

（ｉ）ドーム状カッタヘッドの最外周部までディスクカ
ッタを配置して礫を掘り起こしたり破砕したりするため
。

（ｉｉ）　ドーム状カッタヘッドの最外周部まで開口部
を設けて礫を機内に取り込むため。

（ｉｉｉ）切羽上部の礫を取り込んだり、切羽周囲の孔
壁に礫を押し込んだりしやすくするため。

第６図、第７図にディスクカッタを装着したドーム状カ
ッタヘッドを持つシールド掘削機の従来例を示す。

図において、１はシールド掘削機本体で、前部に多数の
ディスクカッタ２Ｂを装着したドーム状カッタヘッド３
が設けられており、このカッタヘッド３を回転駆動源４
により回転させて地山１８を掘削するようになっている
。カッタヘッド３の後方には隔壁１ａとシール機構８，
９．１０により本体１内と区画された密封構造のカッタ
へラドチャンバ６が設けられていて、ディスクカッタ２
Ｂにより破砕された礫は、カッタヘッド３の前面に設け
られた開口部３ａからカッタへラドチャンバ６内に取り
込まれ、ここからスクリュウコンベヤ７により本体１の
後方へ搬出されるようになっている。また、礫の排出を
スクリュウコンベア７のがわりに泥水の循環（図示省略
）により行なうシールド掘削機もある。

ディスクカッタ２Ｂは、ディスクとよばれる山形断面の
刃部を単列あるいは複列に設けた回転掘削具で、第６図
に示すようにディスク枚数が２枚あるいは３枚で隣り合
うディスク径が等しいシリンダ形のツインディスクカッ
タあるいはトライディスクカッタで刃先を焼入れしたも
のや刃先に超硬チップを埋め込んだもの、あるいはディ
スク枚数が１枚のシングルディスクカッタで刃先を焼入
れしたものが一般に使用されている。また、カッタヘッ
ド３のドーム曲面部に装着するディスクカッタ２Ｂの他
の例としては、ディスク枚数が２枚あるいは３枚で隣り
合うディスク径が異なる切頭円錐形のツインディスクカ
ッタあるいはトライディスクカッタで刃先を焼入れした
ものや刃先に超硬チップを埋め込んだものを使用するこ
ともある。

次に、これら各種カッタのさらに詳しい内容と巨礫の破
砕機構について説明する。

第８図は従来使われているディスクカッタの代表的な例
を示したもので、（ａ）は焼入れ刃先型のシリンダ形ツ
インディスクカッタ、（ロ）は焼入れ刃先型の切頭円錐
形トライディスクカッタ、（Ｃ）は超硬チップ埋込み刃
先型のシリンダ形ツインディスクカッタ、（ｄ）は超硬
チップ埋込み刃先型の切頭円錐形トライディスクカッタ
の外観図である。これらのディスクカッタ２Ｂは、内蔵
したベアリングを介して軸２３に回転自在に支持され、
軸２３を図示しないフレームに固定した状態でカッタヘ
ッド３に装着されるようになっている。

焼入れ刃先型カッタは、刃先を別物として交換できる長
所があり、刃先角度は掘削性と刃先寿命や強度のかね合
いから一般に９０’〜１０５°で、刃先形状は対称形で
ある。

超硬チップ埋込み刃先型カッタは、焼入れ刃先型より超
硬チップの硬度が高いことから耐摩耗性にすぐれており
、やはり刃先角度は一般に９０″〜１０５°（刃先角度
９０″以下の例もある）で、刃先形状は対称形である。

超硬チップ２１の形状には、先端が円いドーム形と先端
が尖ったチゼル形とがあるが、上棟破砕用にはチゼル形
でチップを埋込んだものが適している。

切頭円錐形カッタは、ディスク枚数が複数枚のディスク
カッタで、隣り合うディスクのうちカッタヘッドの中心
に近い内側のディスク径をカッタヘッドの中心から遠い
外側のディスク径より小さくしたものである。すなわち
、第９図に示すように、カッタの外形をなす円錐２４の
頂点をカッタヘッド中心のカッタ公転軸２５に近付ける
ほど、カッタが転動する際の内側のディスクと外側のデ
ィスクの自、公転の回転ずれが小さくなり、スリップが
小さくなることから、カッタ刃先の摩耗を少な（し、上
棟を現位置から動かさずに破砕する効果を狙ったものと
いえる。

これらのディスクカッタによる上棟の主破砕機構は、第
１０図（ａ）、　（ｂ）に示すように、シールド掘削機
のあり余る推力でカッタ刃先を上棟３１に押し付は回転
させることにより、上棟に■溝やクランク３２を形成し
、さらに隣り合うディスク間で圧縮方向には強いがせん
断方向には弱い上棟３１にくさび効果を利用して、隣接
破砕とよばれるせん断方向の破砕３３を起こさせること
にある。但し、この主破砕機構により上棟に隣接破砕を
起させるためには、上棟を包みこんでいる周囲の地山が
推力による押付力や回転力による転動力に対して、上棟
が埋没したり移動したりしない程度の反力をとれるだけ
の強度をもっている必要がある。

〔発明が解決しようとする課題］ 従来使われているディスクカッタには次のような欠点が
ある。

（１）　　シングルディスクカッタ（焼入れ刃先型）の
欠点 ■ 主としてカッタへラドチャンバが密閉形でない開放形で
、かつカッタヘッド回転数が大きい岩盤用トンネル掘削
機に用いられている。

これをカッタへラドチャンバが密閉形でスクリュウコン
ベア等で排土するシールド掘削機に適用すると、ディス
クカッタ自体の大きさとカッタヘッドの礫取込み用開口
部を確保するためのスペース上の制約から、上棟に隣接
破砕を起こさせるような数多くのディスクを装備するこ
とが他のディスクカッタより困難である。

■　単列の刃では、必ずしも刃先が礫の中心に当るとは
限らないので、刃先が転動してくる度に礫が動いて、■
溝やクラックが形成されにくく、上棟をうまく破砕でき
ない。

■　超硬チップ埋込み型刃先より硬度の低い焼入れ型刃
先であるため、転勤距離が長いドーム曲面部のディスク
カッタ（フラットヘッド部のディスクカッタに比べ転勤
距離が２倍以上）として使用する場合、刃先の寿命が短
く、掘進途中で刃先リングの交換を必要とする。

■　ドーム曲面部に装着した場合、第１１図に示すよう
にカッタ軸が掘進方向と直角の垂直切羽面１９より最大
７０°程度傾斜することになり、刃先がドーム掘削面３
０と直角の方向に向いてしまうため、小礫を切羽周囲の
孔壁に押し込むことはできても、孔壁に押し込めないよ
うな上棟に対しては、刃先の方向が掘進方向から大きく
はずれ、上棟に線でなく面（しかも垂直切羽面１９より
掘進方向に出張った面）２６で当ることになる。

上棟を包みこんでいる周囲の地山強度が高い上棟まじり
地層の場合には、上棟が動かないため十二分な推力と回
転力を伝えられるから、上棟に面２６で当っても面２６
によるくさび効果を利用して上棟を破砕することができ
る。

しかし、一般に上棟まじり地層には上棟を包みこんでい
る周囲の地山強度が弱い場合が多く、この場合は上棟が
動くため十二分な推力と回転力を伝えられないから、面
２６で当ると、上棟への食い込み性が悪く、面２６によ
るくさび効果がドーム掘削面３０にうまく働かず上棟を
うまく破砕することができない。

また、上棟が動かない程度まで推力を増していこうとす
ると、刃先が十分貫入しない状態でシールド掘削機が持
つ数百ｔもの推力が特定のディスクカッタに集中して加
わって、刃先やカッタ内蔵ベアリングが破損してしまう
。さらに、切羽下部の上棟を破砕できないと、掘削機が
上棟にのり上げる恐れもある。

一方、ディスクカッタを装着したシールド掘削機と岩盤
用トンネル掘削機のカッタヘッド外周部の回転スピード
を比較してみると、前者は後者のトンネル掘削機の場合
の１７５程度の約２０ｍ／ｍｉｎとなっている。これは
密閉形カッタチャンバのシール機構の回転による摩擦（
熱）に対する強度上の制約などの為である。

このように、第１１図のシールド掘削機のカッタヘッド
外周部のディスクカッタ２Ｂの回転スピードはトンネル
掘削機の場合の１１５程度と小さいため、掘進速度を確
保するためには、推力をまして１回転当りの上棟への食
い込みを大きくする必要があるが、食い込み性の悪いデ
ィスクカッタに対して推力を増していくと、前にも述べ
たように刃先が十分貫入しない状態でシールド掘削機が
もつ過大な推力が特定のディスクカッタに集中して加わ
って、刃先や内蔵ベアリングが破損してしまう。

また、刃先や内蔵ベアリングが破損しないように推力を
低く抑えると、食い込みが悪くなり、上棟を破砕するた
めに必要なパス数（刃先の通過する回数）が多く必要と
なる一方、回転スピードは遅い為、掘進速度が小さくな
ってしまう。

（２）　　シリンダ形のツインディスクカッタあるいは
トライディスクカッタ（焼入れ刃先型）の欠点（１）の
■、■の欠点は解消されるが、（１）の■。

■と同じ欠点を有するほか、次の■の欠点を有する。

■　カッタヘッドの中心に近い内側のディスクとカッタ
ヘッドの中心から遠い外側のディスクの自、公転の回転
ずれが大きいため、カッタがスリラスして摩耗したり、
転勤してくる度に上棟を動かしてうまく破砕できない。

（３）切頭円錐形のツインディスクカッタあるいはトラ
イディスクカッタ（焼入れ刃先型）の欠点（１）の■、
■および（２）の■の欠点は解消されるが、（１）の■
、■と同じ欠点を有する。

（４）切頭円錐形のツインディスクカッタあるいはトラ
イディスクカッタ（超硬チップ埋込み刃先型）の欠点 （１）の■、■、■および（２）の■の欠点は解消され
るが、（１）の■と同じ欠点を有する。

これは、第１２図に示すように、超硬チップ２１が切頭
円錐形の円錐面と直角方向に埋め込まれており、かつチ
ップ刃先形状が対称のチゼル形であるため、（１）の■
で述べたのと同様に、ドーム曲面部では刃先が掘進方向
から大きくはずれ、上棟に面で当ることによる。

さらに、次の■の欠点を有する。

■　礫の硬さにもよるが、一般に硬い超硬チップ２１が
摩耗限界に達する前に、より硬度の低いチップ周辺の母
材２０が摩耗してしまい、超硬チップ２１が脱落する傾
向がある。

以上述べたように、従来のドーム状カッタヘッドは、ド
ーム曲面部に装着するディスクカッタに（１）、　（２
）、　（３）、　（４）のいずれのディスクカッタを使
用しても、上棟を包みこんでいる周囲の地山強度が弱い
場合は上棟を十分に破砕できないという大きな欠点を有
していた。

本発明の目的は、ドーム曲面部に装着するディスフカッ
タを、上棟を包みこんでいる周囲の他山強度が弱い場合
でも上棟に対して小さい推力で食い込むような食い込み
性の良いものとし、第１Ｏ図に示すくさび効果の外に新
たに上棟を掘進方向に積極的にひねり起す掘削効果を併
せて与えることにより、必要最低限の推力で能率よく上
棟を十分に破砕できるようにしたシールド掘削機のカッ
タヘッドおよび該カッタヘッドに用いるディスクカッタ
を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために請求項１記載の発明は、シー
ルド掘削機本体の前部に設けられ、ドーム曲面部に超硬
チップを埋め込んだディスクカッタが多数装着されたド
ーム状カッタヘッドにおいて、ドーム曲面部に装着する
ディスクカッタの超硬チップを掘進方向に向いた面とそ
の反対側の面とで形成される刃先を持つチゼル形チップ
とし、該チップをその掘進方向に向いた面がチップ先端
を含む掘進方向と直角の面より出張らないような角度で
カッタ母材中に埋め込んだことを特徴とする。

また、請求項４記載の発明は、シールド掘削機本体の前
部に設けられたドーム状カッタヘッドのドーム曲面部に
多数装着して使用される超硬チップ埋め込み刃先型ディ
スクカッタにおいて、該ディスクカッタの超硬チップを
使用状態で掘進方向に向いた面とその反対側の面とで形
成される刃先を持つチゼル形チップとし、該チップをそ
の掘進方向に向いた面がチップ先端を含む掘進方向と直
角の面より出張らないような角度でカッタ母材中に埋め
込んだことを特徴とする。

〔作用〕

ドーム曲面部に装着するディスクカッタの超硬チップの
埋込み方向とチップ刃先形状を上記のようにすることに
より、上棟を包みこんでいる周囲の地山強度が弱く上棟
が動くため十二分な推力と回転力を伝えられない上棟ま
じり地層における孔壁に押し込めないような上棟に対し
てチップ刃先がより掘進方向に近い角度で、しかも面で
なく線で当るため、きわめて小さい推力で食い込むよう
な食い込み性の良いものとなるので、くさび効果を利用
して上棟を十分に破砕することができるとともに、新た
に上棟を掘進方向に向いているチップ刃先と刃先との罰
で掘進方向に積極的にひねり起す掘削効果を併せて与え
ることにより周囲の地山強度が弱い上棟まじり地層の上
棟も必要最低限の推力で十分破砕することができる。

また、周囲の地山強度がある程度得られるような上棟ま
じり地層においては、従来のディスクカッタと同程度の
推力を加えることにより、本発明によるディスクカッタ
の食い込み性が良いことから、少ないバス数（刃先が通
過する回数）で上棟を破砕することが可能となり、回転
スピードの小さいシールド掘削機においても、大きな掘
進速度を得ることができる。

〔実施例〕

第１図に、礫の排出をスクリュウコンベアや泥水の循環
により行なうシールド掘削機のカッタヘッドのドーム曲
面部に装着するディスクカッタを本発明による超硬チッ
プ埋込み刃先型の切頭円錐形トライディスクカッタとし
た実施例を示す。本実施例の切頭円錐形トライディスク
カッタとしての基本的構成は従来使われているものと同
じであり、第１図は超硬チップ２１を埋め込んだディス
クカッタ２Ａの刃部のみを断面で示したものである。

第１図において、１８は掘削対象となる地山、１９は超
硬チップ２１のチップ先端を含み、掘進方向と直角の垂
直切羽面、３０はカッタヘッド３とドーム曲面部のディ
スクカッタ２Ａによって形成されるドーム掘削面である
。

ディスクカッタ２Ａに埋め込む超硬チップ２１としては
、掘進方向に向いた面２１ａとその反対側の面２１ｂと
で形成される刃先を持つチゼル形チップ（第３図参照）
が用いられている。チップ刃先のくさび効果が掘進方向
に働き、チップ刃先の食い込み性が良くなるように、超
硬チップ２１の刃先を掘進方向に向ける。すなわち、チ
ップの掘進方向に向いた面２１ａには、垂直切羽面１９
より出張らないように、すくい角α（α５０度、本実施
例ではα−０度）を与え、またチップの反対側の面２１
ｂには、掘削抵抗とならないように、ドーム掘削面３０
に対する逃げ角β（β〉５度、本実施例ではβ＝３０度
）を与えている。βは大きくなるほど面２１ｂの当りが
弱くなり、掘削抵抗小となる。また、チップの埋め込み
方向とチップの掘進方向に向いた面２１ａのなす角度θ
、と、チップ埋め込み方向と前記チップの反対側の面２
１ｂのなす角度θ２とが、θ２＞θ１（ドーム曲面部の
最外周カッタの本実施例ではθ１＝３０度、θ２＝６０
度）であるような非対称のチップ刃先形状とする。

超硬チップ２１のチップ刃先形状を上記のようにすると
、第１２図に示す従来の超硬チップ埋め込み刃先型ディ
スクカッタに比べ、チップ刃先が上棟に対してより掘進
方向に近い角度で、しかも面ではなく線で当たるように
なるため、きわめて小さい推力で食い込むような食い込
み性がよいものとなることは明らかである。さらに、新
たに上棟を掘進方向にすくい角をもって向いているチッ
プ刃先と刃先との間で掘進方向に積極的にひねりおこす
掘削効果を併せて与えることが出来るから周囲の地山強
度が弱い上棟まじり地層の上棟も必要最低限の推力で能
率よく十分破砕することができる。

また、上記のようにチップ刃先形状を非対称形とするこ
とにより、超硬チップ２１を保持する母材の厚さを十分
確保しつつ、ディスクカッタ刃先間の谷部の逃げ２７を
大きくすることが可能となり、超硬チップ埋め込み刃先
型ディスクカッタの寿命に大きな影響を与える母材摩耗
によるチップ脱落を防止する上でも、掘削面が掘進の妨
げにならない点でも効果がある。即ち、もし、第１３図
（ａ）に示すように、θ、＝θ２　（図示例ではθ１＝
０２＝４５度）とした対称形状の標準チップを用いて、
チップの掘進方向に向いた面２１ａには、垂直切羽面１
９より出張らないように、すくい角α（α２０度、図示
例ではα＝０度）を与え、またチップの反対側の面２１
ｂには、掘削抵抗とならないように、ドーム掘削面３０
に対する逃げ角β　（β〉５度、図示例ではβ＝３０度
）を与えると、チップを保持するためにチップの背面側
の母材を厚くする必要が生じる。一方、ディスクカッタ
の掘削で礫等の破砕片が生じる過程において、掘削面が
ディスクカッタの刃先間の谷部に盛り上がるように形成
されるため、ディスクカッタの谷部の逃げ２７が小さい
場合、破砕片が生ずる前に掘削面とディスクカッタの谷
部がせっでしまい、掘進を妨げる恐れがある。

また、このθ１＝θ２の対称チップを用いて、第１３図
（ｂ）の上記の非対称チップを使用した場合と同様の谷
部の逃げ２７をとったとすると、チップを保持する母材
の厚さが薄くなり、チップの脱落が問題となる。従って
、第１３図（ｂ）に示すように、上記の非対称チップを
用いることにより超硬チップ２１を保持する母材の厚さ
を十分確保しつつ、ディスクカッタ刃先間の谷部の逃げ
２７を大きくすることができる。

本実施例では、さらに母材摩耗対策として、同じディス
クのチップとチップの間の面およびディスク側面に母材
より硬度の高い表面硬装肉盛２２を施し補強している。

第２図は第１図のＡ矢視図で表面硬装肉盛２２を施した
部分に斜線を付して示す。

第４図は本発明によるディスクカッタを装着したカッタ
ヘッドのドーム曲面部の断面図で、ドーム曲面部のディ
スクカッタを、ディスク枚数が３枚のトライディスクカ
ッタで、かつ隣り合うディスクのうちカッタヘッドの中
心に近い内側のディスク径を外側のディスク径より小さ
くした切頭円錐形カッタとし、そのカッタに埋め込む超
硬チップの埋込み方向とチップ刃先形状を第１図のよう
にしたディスクカッタ２Ａをカッタヘッド３のドーム曲
面部に多数（本図にはその中の３個を示す）装着し、こ
れらのディスクカッタによってドーム掘削面３０を形成
するようにした例である。

第５図は本発明によるディスクカッタを装着したドーム
状カッタヘッドの一例を示す正面図で、カッタヘッド３
の外周部であるドーム曲面部に装着するディスクカッタ
は、切頭円錐形のトライディスクカッタで、そのカッタ
に埋め込む超硬チップの埋込み方向とチップ刃先形状を
第１図のようにしたディスクカッタ２Ａとし、ドーム曲
面部より内側のフラットヘッド部に装着するディスクカ
ッタは、従来使われているものと同じ焼入れ刃先型で隣
り合うディスク径が等しいシリンダ形ディスクカッタ（
あるいはカッタ軸と直角方向に超硬チップを埋め込み、
かつチップ刃先形状を対称形とした超硬チップ埋込み刃
先型のシリンダ形ディスクカッタ）２Ｂとしたものであ
る。

第５図において、３ａはカッタヘッド３の礫取込み用開
口部、３ｂはカッタヘッド３に取り付けられたカッタビ
ット、３Ｃはカッタヘッド前面の表面硬装肉盛部（斜線
を付して示す）である。

第１４図に、ゲージカッタに関する一実施例を示す。本
実施例のゲージカッタは、ゲージ力・ンタの最外周の刃
先に、刃先の背面側２１ｂのトンネル内周面４０に対す
る逃げ角γ（Ｔ≧Ｏ１本実施例ではＴ＝１０度）を与え
、かつ、内周側の刃先は本発明による刃先を採用したも
のである。すなわち、ゲージカッタにおいては最外周の
刃先の背面側は、より内周側の刃先の様にドーム状の掘
削面ではなくて、掘削された円形断面のトンネルの内周
面を向く様になる。ここで、ゲージ力・ンタの最外周の
刃先より外周側には、最外周の刃先の背面側の礫を隣接
破砕してくれる刃先がない。もし最外周の刃先が掘進方
向より外側に張り出しており、かつ強度の大きい礫の出
現が予想される様な地山が対象の場合は、刃先の背面側
で礫を圧砕せざるを得す、掘進の抵抗となる恐れがある
。この様な場合は、ゲージカッタの最外周の刃先に関し
て、トンネルの内周面に対して刃先の背面側が掘進方向
に対して抵抗とならないように、ゲージカッタの最外周
の刃先の背面側のトンネル内周面に対する逃げ角γ　（
γ≧０）を与えた方がよい場合がある。

なお、本明細書中のドーム曲面部なる用語は、ドーム状
カッタヘッドのフラットヘッド部（掘進方向と直角な平
面部）と区別するために名付けたもので、フラットヘッ
ド部周辺の通常曲面に形成されている部分を指すが、そ
のディスクカッタを装着した部分が局部的に平面に形成
されていようとも、実質的に均等の域を出るものではな
い。

［発明の効果〕 本発明によれば、下記の効果が得られる。

（１）　　カッタヘラｒのドーム曲面部に装着するディ
スクカッタの超硬チップを掘進方向に向いた面とその反
対側の面とで形成される刃先を持つチゼル形チップとし
、該チップを、その掘進方向に向いた面がチップ先端を
含む掘進方向と直角の面より出張らないような角度で前
記ディスクカッタに埋め込むことにより、上棟を包みこ
んでいる周囲の他山強度が弱く、上棟が動くため十二分
な推力と回転力を伝えられない上棟まじり地層における
孔壁に押し込めないような巨礫に対してチップ刃先がよ
り掘進方向に近い角度で当るようになるので、くさび効
果を十分に発揮させることができ、貫入抵抗も小さい。

すなわち、上棟に対して刃先が面でなく線で当るため、
きわめて食い込み性が良いものとなり、くさび効果を利
用して上棟をうまく破砕できるという大きな効果をもた
らすとともに、新たに上棟を掘進方向にすくい角をもっ
て向いているチップ刃先と刃先との間で掘進方向に積極
的にひねり起す掘削効果も併せてもたらすので、上棟も
必要最低限の推力で能率よ（十分破砕することができる
。したがって、刃先が貫入しない状態で掘削機のあ砂金
る推力が集中して加わることにより、カッタの刃先や内
蔵ベアリングが破損することを防止でき、また掘削機が
破砕できない上棟にのり上げてしまう恐れもなくなる。

さらに、チップ刃先形状を、チップ埋め込み方向に対し
て前記掘進方向に向いた面のなす角度θ１と前記反対側
の面のなす角度θ２とが０２〉θ１であるような非対称
形とすることで、食い込み性を良（するとともに、チッ
プを保持する母材の厚さを十分確保できるため、母材摩
耗によるチップ脱落を防止する上でも効果がある。

（２）焼入れ刃先より硬度の高い超硬チップ埋込み刃先
としたため、転勤距離の長いドーム曲面部のディスクカ
ッタを長寿命とすることができ、焼入れ刃先のように掘
進途中で刃先を交換する必要がない。

（３）　　カッタヘッドのドーム曲面部に装着するディ
スクカッタをツインディスクカッタあるいはトライディ
スクカッタとすることにより、礫取込み用の開口部を十
分確保しながら、上棟に対して隣接破砕を起こさせるこ
とができ、また２枚あるいは３枚の刃で当るために上棟
が動きに（いから、■溝やクランクが形成されやすく、
破砕効果が大きい。特に、本発明のようにドーム曲面部
のカッタ刃先が掘進方向に近い角度で上棟に当るように
すると、刃先の食い込みにより一層上棟が動きにくくな
るので効果的である。

（４）　　ドーム曲面部のディスクカッタを切頭円錐形
カッタとすることにより、カッタヘッド径方向の内側デ
ィスクと外側ディスクの自、公転の回転ずれが小さくな
るので、カッタのスリップが小さ（なり、摩耗しにくい
。また、カッタのスリップが小さいと、上棟を現位置か
ら動かす作用が小さくなり、上棟をうまく隣接破砕する
ことができる。特に、本発明のようにドーム曲面部のカ
ッタ刃先が掘進方向に近い角度で上棟に当るようにする
と、貫入抵抗が小さいから刃先の摩耗が少なく、かつ刃
先の食い込みにより一層上棟が動きにくくなるので、破
砕効果はさらに大きくなる。

（５）超硬チップを埋め込んだカッタの同じディスクの
チップとチップの間の面およびディスク側面に表面硬装
肉盛を施し補強することにより、チップが摩耗限界に達
する前にチップ周辺の母材が摩耗してチップ脱落に至る
ことを防止できる。また、母材摩耗対策としては、上記
したチップとチップの間の面およびディスク側面に別の
超硬チップを埋め込むことも考えられるが、それよりも
経済性にすぐれている。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は本発明の実施例を示す図で、第１図は
ドーム曲面部に装着するディスクカッタの要部断面図、
第２図は第１図のＡ矢視図、第３図はディスクカッタに
埋め込む超硬チップの斜視図、第４図はディスクカッタ
を装着したドーム曲面部の断面図、第５図はディスクカ
ッタを装着したカッタヘッドの正面図、第６図は上棟破
砕用シールド掘削機の従来例を示す断面図、第７図はそ
のカッタヘッド正面図、第８図は従来使われているディ
スクカッタの代表例を示す外観図、第９図は切頭円錐形
カッタの説明図、第１０図は上棟破砕機構の説明図、第
１１図および第１２図は従来使われているディスクカッ
タの掘削状態を示す要部断面図、第１３図は対称チップ
と非対称チップの比較説明用断面図、第１４図はゲージ
カッタに関する本発明の一実施例の断面図である。 １・・・シールド掘削機本体、２Ａ・・・本発明による
ディスクカッタ、２Ｂ・・・従来使われているディスク
カッタ、３・・・ドーム状カッタヘッド、１９・・・垂
直切羽面、２０・・・カッタ母材、２１・・・超硬チッ
プ、２１ａ・・・チップの掘進方向に向いた面、２１ｂ
・・・チップの反対側の面、２２・・・表面硬装肉盛、
２７・・・ディスクカッタ刃先間の谷部の逃げ、３０・
・・ドーム掘削面、４０・・・トンネルの内周面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、シールド掘削機本体の前部に設けられ、ドーム曲面
   部に超硬チップを埋め込んだディスクカッタが多数装着
   されたドーム状カッタヘッドにおいて、ドーム曲面部に
   装着するディスクカッタの超硬チップを掘進方向に向い
   た面とその反対側の面とで形成される刃先を持つチゼル
   形チップとし、該チップをその掘進方向に向いた面がチ
   ップ先端を含む掘進方向と直角の面より出張らないよう
   な角度でカッタ母材中に埋め込んだことを特徴とするシ
   ールド掘削機のカッタヘッド。 ２、前記超硬チップの刃先形状を、チップ埋込み方向に
   対して前記掘進方向に向いた面のなす角度θ＿１と前記
   反対側の面のなす角度θ＿２とがθ＿１＞θ＿２である
   ような非対称形としたことを特徴とする請求項１記載の
   シールド掘削機のカッタヘッド。 ３、前記ドーム曲面部に装着するディスクカッタを、デ
   ィスク枚数が２枚あるいは３枚のツインディスクカッタ
   あるいはトライディスクカッタで、かつ隣り合うディス
   クのうちカッタヘッドの中心に近い方のディスクの径を
   カッタヘッドの中心から遠い方のディスクの径より小さ
   くした切頭円錐形カッタとし、その各ディスクに前記超
   硬チップを埋め込んだディスクカッタを装着した請求項
   １または２記載のシールド掘削機のカッタヘッド。 ４、シールド掘削機本体の前部に設けられたドーム状カ
   ッタヘッドのドーム曲面部に多数装着して使用される超
   硬チップ埋め込み刃先型ディスクカッタにおいて、該デ
   ィスクカッタの超硬チップを使用状態で掘進方向に向い
   た面とその反対側の面とで形成される刃先を持つチゼル
   形チップとし、該チップをその掘進方向に向いた面がチ
   ップ先端を含む掘進方向と直角の面より出張らないよう
   な角度でカッタ母材中に埋め込んだことを特徴とするシ
   ールド掘進機のカッタヘッド用ディスクカッタ。 ５、前記超硬チップの刃先形状を、チップ埋め込み方向
   に対して前記掘進方向に向いた面のなす角度θ＿１と前
   記反対側の面のなす角度θ＿２とがθ＿２＞θ＿１であ
   るような非対称形としたことを特徴とする請求項４記載
   のシールド掘進機のカッタヘッド用ディスクカッタ。 ６、前記ディスクカッタを、ディスク枚数が２枚あるい
   は３枚のツインディスクカッタあるいはトライディスク
   カッタで、かつ隣り合うディスクのうちカッタヘッドの
   中心に近い方のディスクの径をカッタヘッドの中心から
   遠い方のディスクの径より小さくした切頭円錐形カッタ
   とし、その各ディスクに前記超硬チップを埋め込んだ請
   求項４または５記載のシールド掘削機のカッタヘッド用
   ディスクカッタ。 ７、前記ディスクカッタの同じディスクに埋め込んだ超
   硬チップと超硬チップの間の面およびディスク側面に表
   面硬装肉盛を施し補強した請求項４〜６のいずれかに記
   載のシールド掘削機のカッタヘッド用ディスクカッタ。