JPH10184275A - シールド掘進機用の掘削ビット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 岩礫に突き当っても容易に超硬鋼片の脱落が
生じないシールド掘進機用の掘削ビットを提供する。 【解決手段】 複数の超硬鋼片２が介装輪４を介して取
付ボルト３に締め付け固定されて構成された各切刃列Ｌ
_i を台金母材１０中に鋳込み成形することにより、１つ
の超硬鋼片２が岩礫に突き当たったとしても、隣合う超
硬鋼片２との間の介装輪４の周りに鋳込まれた台金母材
１０により強固に保持された他の超硬鋼片２が取付ボル
ト３を介して当該超硬鋼片２を支持して台金母材１０か
ら脱落するのを防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はシールド掘進機の先
端部に回転自在に取り付けられた掘削回転盤の前面に多
数個取り付けられる超硬質合金から成る超硬鋼片が複数
個台金母材と共に鋳込まれたシールド掘進機用の掘削ビ
ットの技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】シールド掘進機はモーター等の駆動手段
により回転駆動される駆動軸の先端部に掘削回転盤が固
着された掘削体を具えている。掘削回転盤の表面には溝
が形成されていて、該溝を挟んで対向して多数の掘削ビ
ットが取り付けられている。シールド掘進機はこの掘削
体を回転させて、先端の掘削回転盤が接する土砂を掘削
して後方に送る。掘削された土砂はスクリュー式の排土
装置により坑道の後方に搬送される。掘削ビットは掘削
方向に鋭角を成す刃部を有しており、刃部には超硬質合
金から成る板状体の超硬鋼片が台金母材中に差し歯状に
埋め込まれている。

【０００３】シールド掘進機が掘進動作するに連れて、
掘削ビットの超硬鋼片が埋め込まれた刃部の前縁側の台
金母材が切削土砂により磨耗消逸する。掘削体は反転駆
動される場合もあり、そのような場合には掘削ビットの
刃部の後縁側の台金母材が磨耗消逸する。掘削ビットの
超硬鋼片の前後の台金母材が磨耗消逸することにより、
刃部に埋め込まれていた超硬鋼片が次第に刃部から露出
し、岩礫に当たると台金母材から剥がれて欠落し易くな
る。超硬鋼片が台金母材から脱落すると、シールド掘進
機の掘削能力が著しく低下して掘進不能になることもあ
る。

【０００４】そこで、このような台金母材の磨耗による
超硬鋼片の掘削ビットからの欠落による掘削能力の低下
を防止するために、例えば、特開平４−１６６５９６号
公報には複数の超硬鋼片を台金母材の少なくとも掘削方
向の前端面に台金母材の先端部から基端部側にかけて多
段式に並べて埋め込み、掘削に伴う上段の超硬鋼片の欠
落により下段の予備の超硬鋼片が台金母材の先端部に位
置するように構成したシールド掘進機用の掘削ビットの
発明が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術によれ
ば、上段の超硬鋼片が欠落した時は台金母材の先端部の
磨耗により直ぐ下の予備の超硬鋼片が掘削ビットの先端
部に位置することになるから、上段の超硬鋼片の欠落前
と変わらない掘削能力を発揮することができる。しかし
ながら、上段の超硬鋼片の中の１つが欠落すると、その
周辺の台金母材が忽ち磨耗消逸し、隣接する超硬鋼片の
周辺の台金母材までも磨耗消逸するため、隣接する超硬
鋼片の支持強度が低下して、次々に連鎖的に隣接する超
硬鋼片の欠落が生じてしまう。

【０００６】従って、上段の超硬鋼片が欠落して下段の
予備の超硬鋼片が掘削ビットの先端部に位置するように
なっても、下段の超硬鋼片の中の１つが欠落すると、上
段の超硬鋼片と同様に隣接する超硬鋼片の支持強度が低
下して、次々に連鎖的に隣接する超硬鋼片の欠落が生じ
てしまう。このように、折角、複数の超硬鋼片を掘削ビ
ットの掘削方向の前端面に台金母材の先端部から基端部
側にかけて多段式に並べて埋め込んで、掘削ビットの前
端面側の台金母材が磨耗するのを防止しようとしても、
超硬鋼片の中の１つが岩礫に突き当たって台金母材から
剥がれると、隣接する超硬鋼片が次々に脱落してしまう
ので、多段式に配列された下段の超硬鋼片は上段の超硬
鋼片の欠落を補うべく十分な掘削能力を発揮することが
できない侭、掘削ビットの損壊に到ってしまうという不
具合があった。本発明は従来技術におけるかかる不具合
を解消すべく為されたものであり、岩礫に突き当っても
容易に超硬鋼片の脱落が生じないシールド掘進機用の掘
削ビットを提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、超硬鋼片は中央部に貫通孔が穿設されてい
て、互いの間に該超硬鋼片より径が小さい介装輪を介し
て貫通孔に嵌挿された棒状支持体にそれぞれ支持されて
一体的な切刃列を成すように構成したものであり、好ま
しくは、切刃列は掘削方向の先端部の位置と共に該先端
部において交わる２つの外壁面に沿ってそれぞれ隣接す
る位置に少なくとも配置されるように構成したものであ
る。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施例を詳細に説明する。図１、図２および図３はそれ
ぞれ本発明の実施例に係るシールド掘進機用の掘削ビッ
トの一部を切り欠いた正面図、同じく、上面図および側
面図であり、図４はシールド掘進機の縦断面図である。
まず、図４を参照してシールド掘進機の構成の概要を説
明する。同図において、１は掘削ビット、７はトンネル
坑内に接して配置されたセグメント、８はセグメント７
の前端部に摺動自在に設けられたシールドハル、９はシ
ールドハル８の内部を区画する隔壁の中心部の軸受けに
回転自在に支持された回転軸、１１は回転軸９を駆動す
る駆動源、１２は駆動源１１の駆動力をトルクを増大さ
せて回転軸９に伝達する歯車列、１３は回転軸９の前縁
に取り付けられて回転することにより、前面に多数取り
付けられた掘削ビット１で切羽ＷＦの土砂の掘削を行う
掘削回転盤、１４は掘削回転盤１３により掘削された切
羽ＷＦの土砂を後方に搬送するスクリュー搬送機、１５
はスクリュー搬送機１４の土砂出口から落下した掘削土
砂をピストン式圧送ポンプで圧送する土砂圧送装置、１
６は土砂圧送装置１５により圧送される掘削土砂を坑道
外に導く圧送鋼管である。シールド掘進機の動作の概要
は上記構成の説明からほぼ自明なので説明を省略する。

【０００９】次に、図１〜図３を参照して掘削ビットの
構成を説明する。これらの図において、２は正面視菱形
形状で中央部に貫通孔が穿設された超硬質合金から成る
板状の超硬鋼片、３は奥行き方向に複数個（本実施例で
は１０個）配列された超硬鋼片２の貫通孔をそれぞれ貫
通して嵌装された取付ボルト、４は取付ボルト３に嵌装
されて互いに隣接する超硬鋼片２の間に介装されて両方
の超硬鋼片２の外縁間に所定の空隙を形成するための介
装輪、５は取付ボルト３に螺合して介装輪４を介して複
数の超硬鋼片２を取付ボルト３に締め付け固定する固定
ナット、６は掘削ビット１を掘削回転盤１３に取付け固
定するための取付穴、１０は取付ボルト３に嵌装された
超硬鋼片２と介装輪４の連なりから成る切刃列Ｌと一体
的に鋳込まれた台金母材である。なお、符号に付した添
字は上付き添字が切刃列Ｌに沿った配列順を、下付き添
字が切刃列Ｌ毎の配列順を表している。

【００１０】本実施例では掘削ビット１は４個の切刃列
Ｌ₁ 〜Ｌ₄ が台金母材１０中に鋳込まれて構成されてい
る。切刃列Ｌ₁ ，Ｌ₂ ，Ｌ₄ はそれぞれ１０個の超硬鋼
片２₁ ¹〜２₁ ¹⁰ ，２₂ ¹〜２₂ ¹⁰ ，２₄ ¹〜２₄ ¹⁰ と９個の
介装輪４₁ ¹〜４₁ ⁹，４₂ ¹〜４₂ ⁹，４₄ ¹〜４₄ ⁹を有し、切
刃列Ｌ₃ は８個の超硬鋼片２₃ ¹〜２₃ ⁸と７個の介装輪４
₃ ¹〜４₃ ⁷を有している。組み込み時に掘削ビット１が掘
削回転盤１３に取り付けられた時には、掘削ビット１の
先端部に位置する切刃列Ｌ₁ の超硬鋼片２₁ ¹〜２₁ ¹⁰ に
よって切羽ＷＦの土砂が掘削される。切刃列Ｌ₁ の直下
に位置する切刃列Ｌ₄ は掘削回転盤１３の正転時の掘削
土砂による切刃列Ｌ₁ の直下の台金母材１０の磨耗消逸
を防止し、切刃列Ｌ₁ の後方に位置する切刃列Ｌ₂ ，Ｌ
₃ は掘削回転盤１３の逆転時の掘削土砂による切刃列Ｌ
₁ の後方の台金母材１０の磨耗消逸を防止している。

【００１１】上述のように、各超硬鋼片２_i ^j は介装輪
４_i ^j を介して取付ボルト３に締め付け固定されて切刃
列Ｌ_i が構成され、各切刃列Ｌ_i が台金母材１０中に鋳
込まれているので、たまたま１個または２個の超硬鋼片
２_i ^j が岩礫に突き当たったとしても、他の超硬鋼片２
_i ^k が隣合う超硬鋼片２_i ^k+-1との間の介装輪４_i ^k+-1
の周りに鋳込まれた台金母材１０により強固に保持され
ていて、これらの超硬鋼片２_i ^k が取付ボルト３を介し
て超硬鋼片２_i ^j を支持するので、簡単には脱落しな
い。

【００１２】なお、掘削ビット１が切刃列Ｌ₄ を有しな
かった場合は、掘削回転盤１３の正転時に切刃列Ｌ₁ の
直下の台金母材１０が掘削土砂により磨耗消逸して、台
金母材１０による切刃列Ｌ₁ 全体の保持力が低下し、や
がて図５に示すように、切刃列Ｌ₁ 全体が脱落してしま
う。ただし、この場合であっても掘削ビット１の先端部
には切刃列Ｌ₁ の後方に位置していた切刃列Ｌ₂ が位置
することになるので、切刃列Ｌ₂ の超硬鋼片２₁ ¹〜２₁
¹⁰ によって切羽ＷＦの土砂が掘削されることになり、
暫くの間はシールド掘進機は切羽ＷＦの土砂の掘削動作
を継続することができる。

【００１３】また、本実施例では切刃列Ｌ₁ 〜Ｌ₄ が台
金母材１０中に鋳込まれて掘削ビット１が完成した時、
取付ボルト３の頭と固定ナット５は鋳込み状態の侭、掘
削ビット１の端面に突出して残留する形態としたが、勿
論、切削加工等により取り除いて平坦な端面としても良
い。さらに、介装輪４の代わりに固定ナット５を用いて
個々の超硬鋼片２を取付ボルト３に締め付け固定するよ
うにしても良い。また、超硬鋼片２はフライス盤や旋盤
の金属加工用の切削刃の交換部品として量産されている
ものを転用すれば、安価に入手することができる。

【００１４】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
によれば、超硬鋼片は互いの間に超硬鋼片より径が小さ
い介装輪を介して貫通孔に嵌挿された棒状支持体にそれ
ぞれ支持されて一体的な切刃列を成すように構成したの
で、超硬鋼片の中の１つが岩礫に突き当った時に他の超
硬鋼片が棒状支持体を介して当該超硬鋼片を支えるか
ら、当該超硬鋼片が簡単に台金母材から脱落するのを防
止することができる。請求項２記載の発明によれば、切
刃列は掘削方向の先端部の位置と共に該先端部において
交わる２つの外壁面に沿ってそれぞれ隣接する位置に少
なくとも配置されるように構成したので、先端部に隣接
して配置された切刃列が掘削土砂による先端部の切刃列
の直下および後方の台金母材の磨耗消逸を防止して、先
端部の切刃列が岩礫に突き当って簡単に台金母材から脱
落するのを防止することができる。請求項３記載の発明
によれば、棒状支持体を取付ボルトとし、複数個配列さ
れる超硬鋼片をそれらの間に介装される介装輪と共に取
付ボルトと、それに螺合する固定ナットにより締め付け
固定するようにしたので、切刃列を簡単に組み立てるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例に係るシールド掘進機用の掘
削ビットの一部を切り欠いた正面図

【図２】同じく、上面図

【図３】同じく、側面図

【図４】シールド掘進機の縦断面図

【図５】先端部の切刃列の直下に切刃列が配列されない
場合の切刃列の脱落状態を示す説明図

【符号の説明】

１ 掘削ビット ２ 超硬鋼片 ３ 取付ボルト ４ 介装輪 ５ 固定ナット ６ 取付穴 １０ 台金母材 １３ 掘削回転盤 Ｌ 切刃列

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シールド掘進機の先端部に回転自在に取
   り付けられた掘削回転盤の前面に径方向に沿って多数個
   取り付けられた掘削ビットであり、少なくとも掘削方向
   の先端部に、掘削方向に垂直な方向に複数個配列された
   超硬質合金から成る超硬鋼片と該超硬鋼片と一体的に鋳
   込まれた台金母材で構成されたシールド掘進機用の掘削
   ビットにおいて、前記超硬鋼片は中央部に貫通孔が穿設
   されていて、互いの間に該超硬鋼片より径が小さい介装
   輪を介して前記貫通孔に嵌挿された棒状支持体にそれぞ
   れ支持されて一体的な切刃列を成していることを特徴と
   するシールド掘進機用の掘削ビット。
2. 【請求項２】 切刃列は掘削方向の先端部の位置と共に
   該先端部において交わる２つの外壁面に沿ってそれぞれ
   隣接する位置に少なくとも配置されていることを特徴と
   する請求項１記載のシールド掘進機用の掘削ビット。
3. 【請求項３】 棒状支持体は取付ボルトであって、複数
   個配列される超硬鋼片はそれらの間に介装される介装輪
   と共に前記取付ボルトと該取付ボルトに螺合する固定ナ
   ットにより締め付け固定されたことを特徴とする請求項
   １記載のシールド掘進機用の掘削ビット。