(57)【要約】【課題】岩盤を掘削するローラビットにおいて、その外周面に植設している高価な超硬チップをできるかぎり低廉化し得る構造とし、且つ摩損や欠損が生じがたくする。【解決手段】ローラビット１におけるリング状の台金３の外周面に小間隔毎にチップ取付孔５を穿設し、このチップ取付孔５に圧入、嵌着している超硬チップ４において、チップ取付孔５から突設している先端部を摩損や欠損が生じがたい半球状面に形成し、さらに、チップ取付孔５内に埋設している短柱状部分を空洞部６に形成してこの空洞部６により高価な材料費を削減していると共に、空気溜まりを兼用させている。【選択図】　　図２
2004011381.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リング状の台金の外周に、周方向に一定間隔毎にチップ取付孔を穿設し、このチップ取付孔に植設されているローラビットの超硬チップであって、先端面が半球状面に形成され且つ上記チップ取付孔に埋設している短柱状部分を基端面が全面的に開口している空洞部に形成していることを特徴とするローラビットの超硬チップ。
【請求項２】
空洞部に超硬チップよりも熱膨張率の大きい金属材料を充填していることを特徴とする請求項１に記載のローラビットの超硬チップ。
【請求項３】
空洞部に充填した金属材料の体積を空洞部分の容積よりも小さくしていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のローラビットの超硬チップ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネル掘削機のカッタヘッドに回転自在に装着された岩盤を掘削するためのローラビットにおいて、このローラビットの外周に植設された超硬チップの改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のローラビットは、リング状の台金の外周面に先端が円弧状の先鋭端に形成されている複数個の超硬チップを周方向に連続させた状態で植設した構造としているが、このようなローラビットによれば、超硬チップの先端が先鋭端に形成されているために、岩盤に圧着させて切削を行う時に欠損する場合が生じると共に先端が摩損するという問題点があり、また、超硬チップが岩盤に食い込むと、リング状の台金の外周面が岩盤に直接、摺接して台金自体が損耗し、長期の使用に供することができなくなるという問題点があった。
【０００３】
このため、本願出願人等は、特開２００１−３２９７８９号公報に記載したようなローラビットを開発した。このローラビットは、図５に示すように、リング状の台金１１の外周面に、先端面が半球状面１４ａ　に形成されている短柱形状の超硬チップ１４を複数個、周方向に所定間隔毎に植設してなる構造を有している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このようなローラビットの超硬チップ１４によれば、先端面を半球状面１４ａ　に形成しているので、欠損や摩損が生じがたい上に岩盤を従来の上記超硬チップよりも小さく破砕することができ、さらに、この超硬チップ１４を台金１１の外周面に小間隔毎に配置しているので、台金１１の表面が岩盤に直接、摺接することもないという利点を有するが、超硬チップ１４を構成する金属材料は極めて高価であり、この金属材料によって上記のように中実の短柱形状の超硬チップ１４を形成することは、材料費が著しく高くなり、その結果、この超硬チップ１４を複数個、配置してなるローラビット１個の値段が約２００万円という高価格になり、その結果、工費も高くなるという問題点があった。
【０００５】
また、上記超硬チップ１４を台金１１の外周面に植設するには、この台金１１の外周面に所定深さのチップ取付孔１５を穿設し、このチップ取付孔１５に超硬チップ１４の大半部を焼バメ、冷シバメ、冷間圧入などによって嵌着しているが、超硬チップ１４をチップ取付孔１５に挿嵌させる時に、該チップ取付孔１５内に空気の一部が封入されることになり、そのため、この空気を封入しておくための空気溜まりや空気を外部に逃がすための通気孔を設けておく必要がある等の問題点があった。
【０００６】
本発明は上記のような問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、欠損や摩損が生じがたく且つ岩盤を小さく破砕することができる形状を備えているのは勿論、材料費が著しく低減でき、且つ構造が簡単で製作が容易なローラビットの超硬チップを提供するにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明のローラビットの超硬チップは、請求項１に記載したように、リング状の台金の外周に、周方向に一定間隔毎にチップ取付孔を穿設し、このチップ取付孔に植設されているローラビットの超硬チップであって、先端面が半球状面に形成され且つ上記チップ取付孔に埋設している短柱状部分を基端面が全面的に開口している空洞部に形成した構造としている。
【０００８】
このように構成したローラビットの超硬チップにおいて、請求項２に係る発明は、上記空洞部に超硬チップよりも熱膨張率の大きい金属材料を充填していることを特徴とし、請求項３に係る発明は、空洞部に充填した金属材料の体積を空洞部分の容積よりも小さくしていることを特徴としている。
【０００９】
【作用】
ローラビットの外周面に、周方向に一定間隔毎に装着している超硬チップは、その先端面を半球状面に形成しているので、欠損や摩損が生じがたい上に岩盤を従来の上記超硬チップよりも小さく破砕することができるのは勿論、ローラビットの外周面に穿設しているチップ取付孔に埋設した該超硬チップの短柱状部分を空洞部に形成しているので、高価な超硬チップの材料費を著しく削減することができ、その上、この空洞部はチップ取付孔に対する埋設部分に設けているので、超硬チップの取付強度に全く影響を及ぼすことなくコストダンウを図ることができるものである。
【００１０】
さらに、超硬チップの短柱状部分に設けている上記空洞部はその基端面を全面的に開口しているので、加工が容易であるのは勿論、超硬チップをローラビットの外周面に設けているチップ取付孔に冷間圧入等により挿嵌、固着する時に、該空洞部は、その開口部から内部にチップ取付孔内の空気を取り込む空気溜まりとしての作用を奏してチップ取付孔に対する超硬チップの装着作業が容易に且つ精度よく行うことができる。
【００１１】
また、超硬チップの上記空洞部内に低価格の金属材料を充填した構造としておいてもよく、この構成によれば充填した金属材料によって超硬チップを補強することができるので、空洞部をより大きくして高価な材料をできる限り削減することができる。なお、この充填金属材料が超硬チップよりも熱膨張率が大きい場合には、この金属材料の体積を空洞部分の容積よりも小さくしておけばよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に本発明の具体的な実施の形態を図面について説明する。図１はローラビット１の一部切欠側面図であって、このローラビット１は、中心軸２にベアリング（図示せず）を介してリング状の台金３が回転自在に嵌着されていると共にこのリング状の台金３の外周に、周方向に一定間隔毎に複数個の超硬合金製の超硬チップ４を固着してなるものである。
【００１３】
詳しくは、リング状の台金３の外周に、その外周面から中心に向かって一定深さの断面円形状のチップ取付孔５を周方向に一定間隔毎に穿設し、これらのチップ取付孔５に超硬チップ４を、図２に示すように、その先端部を台金３の外周面から突出させた状態にして植設、固着している。
【００１４】
超硬チップ４は、直径が上記チップ取付孔５と同径で、且つ長さがこのチップ取付孔５の深さよりも長い短柱形状に形成されていると共に、その先端面は半球状面４ａに形成されてあり、さらに、チップ取付孔５内に挿嵌、埋設されている短柱状部分４ｂ内には、チップ取付孔５の孔底面に対向した基端面から先端面に向かって所定径と所定深さの空洞部６が形成されている。従って、チップ取付孔５内に埋設している超硬チップ４の短柱状部分４ｂは、該空洞部６の基端面をチップ取付孔５の孔底面に対向して全面的に開口させている短筒形状をなしている。
【００１５】
このように形成している超硬チップ４は、上記リング状台金３の外周に穿設しているチップ取付孔５に冷間圧入によって短柱状部分４ｂの大半部を挿入、嵌着され、短柱状部分４ｂの先端部とこの先端部に連なる上記半球状面４ａを形成している先端部をリング状台金３の外周面から外方に突出させている。この超硬チップ４の冷間圧入時において、チップ取付孔５内の空気は短柱状部分４ｂ内に設けている上記空洞部６内に取り込まれので、台金３の外周に穿設している各チップ取付孔５に対する超硬チップ４の装着作業が容易に行うことができる。
【００１６】
こうして得られたローラビット１は、その外周面に植設している複数個の超硬チップ４に空洞部６を形成しているので、高価の超硬合金の使用量を削減して材料費を著しく低減することができるものであり、例えば、１個のローラビットの価格が２００万円程度であるが、上記材料費の削減によて３０〜４０万円のコストダウンを図ることができ、このローラビット１を多数個、装着しているカッタヘッドの価格が大幅に低減され、この結果、トンネル工事費も安価に収めることができる。
【００１７】
なお、超硬チップ４の空洞部６内に、図３に示すように、超硬チップ４を構成している超硬合金よりも安価な金属材料７を充填した構造としておいてもよい。このように、空洞部６内に金属材料７を充填することによって空洞部６の径や深さを上述した径や深さよりも一層大きくしても該金属材料７によりチップ取付孔５内に対する超硬チップ４の強固な取付強度を得ることができるものであり、このため、高価な超硬合金の使用量をより削減して材料費の一層の低減を図ることができる。また、空洞部６内に充填した上記金属材料７の熱膨張率が超硬チップ４を形成している超硬合金よりも大きい場合には、この金属材料７の体積を空洞部６の容積よりも小さくしておけばよい。このように、空洞部６内に金属材料７を充填する場合には、空洞部６に空気溜まりとなる空間部を設けるように充填するか、或いは、チップ取付孔５の内底部から外部に通じる通気孔を穿設しておけばよい。
【００１８】
このように構成したローラビット１は、図４に示すように、トンネル掘削機２０のカッタヘッド２１の前面に、従来のローラビットと同様に、該カッタヘッド２１の中心から外周に向かって放射方向に複数個宛、回転自在に装着され、岩盤からなる切羽面に押付けながら回転させて岩盤を切削し、トンネルを掘進していくものである。
【００１９】
【発明の効果】
以上のように本発明のローラビットの超硬チップによれば、請求項１に記載したように、リング状の台金の外周に、周方向に一定間隔毎にチップ取付孔を穿設し、このチップ取付孔に植設されているローラビットの超硬チップであって、この超硬チップの先端面を半球状面に形成しているので、欠損や摩損が生じがたく且つ岩盤を従来の上記超硬チップよりも小さく破砕することができるのは勿論、チップ取付孔に埋設している該超硬チップの短柱状部分を空洞部に形成しているので、高価な超硬チップの材料費を著しく削減することができて工事費が安価になり極めて経済的であると共に、この空洞部はチップ取付孔に対する埋設部分に設けているので、超硬チップの取付強度に全く影響を及ぼすことなくコストダンウを図ることができるものである。
【００２０】
さらに、超硬チップの短柱状部分に設けている上記空洞部はその基端面を全面的に開口した筒状に形成しているので、加工が容易であるのは勿論、超硬チップをローラビットの外周面に設けているチップ取付孔に冷間圧入等により挿嵌、固着する時に、該空洞部は、その開口部から内部にチップ取付孔内の空気を取り込む空気溜まりとしての作用を奏してチップ取付孔に対する超硬チップの装着作業が容易に且つ精度よく行うことができる。
【００２１】
また、上記のように構成した超硬チップにおいて、請求項２に係る発明は、空洞部内に超硬チップよりも熱膨張率の大きい金属材料を充填した構造としているので、充填した金属材料によって超硬チップを補強した分だけ上記空洞部の容積をより大きくすることができ、従って、高価な材料をできる限り削減することができる。また、請求項３に係る発明は、上記空洞部に充填した金属材料の体積を空洞部分の容積よりも小さくしているので、この充填金属材料が超硬チップよりも熱膨張率が大きくてもチップ取付孔に対して超硬チップを確実且つ安定した状態で装着しておくことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の超硬チップを装着しているローラビットの一部切欠側面図、
【図２】その超硬チップを装着した部分の縦断正面図、
【図３】空洞部内に金属材料を充填している超硬チップの縦断正面図、
【図４】トンネル掘削機の簡略斜視図、
【図５】従来例を示す縦断正面図。
【符号の説明】
１　ローラビット
３　台金
４　超硬チップ
４ａ　半球状面
４ｂ　短柱状部分
５　チップ取付孔
６　空洞部
７　金属材料
【図１】
2004011381.tif 000003
【図２】
2004011381.tif 000004
【図３】
2004011381.tif 000005
【図４】
2004011381.tif 000006
【図５】
2004011381.tif 000007