(57)【要約】【課題】カッタビットの長寿命化と切削性とを両立させたカッタビットを提供する。【解決手段】超硬チップ５は、シャンク４に切羽３側からカッタヘッド２側に向けて隣り合うように複数配列され、且つ、隣接する超硬チップ５同士がロー付けされることなくシャンク４にロー付けされた。複数の超硬チップ５をシャンク４に切羽３側からカッタヘッド２側に隣り合うように配列したので、全体として超硬チップ５の長さが長くなったものと同視でき、寿命が延びる。また、各超硬チップ５同士がロー付けされていないため、上段の超硬チップ５がある程度摩耗すると、その摩耗した超硬チップ５がシャンク４から外れ、以降、次段の新たな超硬チップ５によって切羽３を切削でき、切羽３への切り込みを回復させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル掘進機のカッタヘッドに取り付けられて切羽を切削するカッタビットであって、
上記カッタヘッドに直接又は間接的に取り付けられるシャンクと、該シャンクにロー付けされた超硬チップとを備え、
上記超硬チップは、上記シャンクに上記切羽側から上記カッタヘッド側に向けて隣り合うように複数配列され、且つ、隣接する超硬チップ同士がロー付けされることなく上記シャンクにロー付けされたことを特徴とするカッタビット。
【請求項２】
上記各超硬チップは、切羽側にエッジ部を有する請求項１に記載のカッタビット。
【請求項３】
上記超硬チップは、側面視台形に形成された請求項１又は２記載のカッタビット。
【請求項４】
上記超硬チップは、側面視平行四辺形に形成された請求項１又は２に記載のカッタビット。
【請求項５】
上記超硬チップの上記シャンクに対向する面と、上記シャンクのチップ装着部とが、凹凸形状に形成された請求項１〜４のいずれかに記載のカッタビット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル掘進機のカッタヘッドに取り付けられて切羽を切削するカッタビットに係り、特に、長距離施工に対応すべく長寿命化を図ったカッタビットに関する。
【背景技術】
【０００２】
トンネル掘進機は、一般に、掘進方向に沿った軸廻りに回転駆動されるカッタヘッドを備えており、図５に示すように、カッタヘッド２には、切羽３を切削するためのカッタビット１ｘが、直接的に又は台座等（図示せず）を介して間接的に装着されている。
【０００３】
カッタビット１ｘは、カッタヘッド２に取り付けられるＳＳ材製等のシャンク（台金）４に、タングステンカーバイト製等の超硬合金製チップ（以下超硬チップ）５をロー付けして構成されている。ここで、長距離施工に対応すべく超硬チップ５を長くすることが行われているが、この場合、長い一個の超硬チップ５をシャンク４にロー付けすると、シャンク４と超硬チップ５との線膨張係数（熱膨張率）の差に基づく残留応力が発生するため、かかる超硬チップ５を二分割とし、各分割片５ａ、５ｂとシャンク４とを別々にロー付けしていた。このとき、各分割片５ａ、５ｂ同士もロー付けすることで超硬チップ５の取付強度を確保するようにしていた。図中６はロー付け部である。ここで、分割片５ａ、５ｂは同材質であるため、ロー付けしても残留応力はそれ程問題とならない。
【０００４】
なお、関連する先行技術として特許文献１に記載されたものが知られているが、このものは、シャンクに取り付けられる超硬チップがカッタヘッドの回転方向（図５の矢印方向）に複数積層されており、超硬チップが切羽側からカッタヘッド側に向けて隣り合うように複数配列される本願発明とは異なっている。
【０００５】
【特許文献１】特開平９−７８９８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、図５に示すカッタビット１ｘにあっては、カッタヘッド２が矢印方向又はその反対方向に回転され、図示しないシールドジャッキ等の推力によってカッタビット１ｘが切羽３に押し付けられると、超硬チップ１ｘが仮想線で示すように次第に摩耗する。このとき、超硬チップ１ｘは、各分割片５ａ、５ｂ同士がロー付けされているため、上段の分割片５ａが下段の分割片５ｂから外れることはなく、上下の分割片５ａ、５ｂが一体となった状態で摩耗が進行する。
【０００７】
超硬チップ５が摩耗すると、その切羽３側に形成されたエッジ部５４が丸くなり、エッジ部５４の切羽３への切り込みが悪化し、掘進速度の低下、カッタヘッドの駆動トルクの増大、上記シールドジャッキ等による掘進推力の増大等が生じる。特に、通常の地山よりも硬い粘土性地山や、到達立坑近傍の地山地盤改良部等を掘削する場合、到達立坑に設けられる掘削可能壁（モルタル製等）を掘り抜く場合等に、上記問題が顕著となる。
【０００８】
すなわち、超硬チップ５の長さを通常よりも長く設定することで長距離掘進に対応すると、確かに超硬チップ５の寿命は延びるものの、掘進の途中で、摩耗によりエッジ部５４が丸まった超硬チップ５で掘進する距離が長くなり、カッタビット１ｘの切削性の悪化及びそれに起因する種々の問題（カッタヘッド２の駆動トルクの増大等）が発生し得る。
【０００９】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、カッタビットの長寿命化と切削性とを両立させたカッタビットを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明は、トンネル掘進機のカッタヘッドに取り付けられて切羽を切削するカッタビットであって、上記カッタヘッドに直接又は間接的に取り付けられるシャンクと、該シャンクにロー付けされた超硬チップとを備え、上記超硬チップは、上記シャンクに上記切羽側から上記カッタヘッド側に向けて隣り合うように複数配列され、且つ、隣接する超硬チップ同士がロー付けされることなく上記シャンクにロー付けされたものである。
【００１１】
上記各超硬チップは、切羽側にエッジ部を有することが好ましい。
【００１２】
上記超硬チップは、側面視台形に形成されてもよい。
【００１３】
上記超硬チップは、側面視平行四辺形に形成されてもよい。
【００１４】
上記超硬チップの上記シャンクに対向する面と、上記シャンクのチップ装着部とが、凹凸形状に形成されてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係るカッタビットによれば、複数の超硬チップをシャンクに切羽側からカッタヘッド側に隣り合うように配列したので、全体として超硬チップの長さが長くなったものと同視でき、寿命が延びる。
【００１６】
また、各超硬チップ同士がロー付けされていないため、上段（切羽側）の超硬チップがある程度摩耗すると、その摩耗した超硬チップがシャンクから外れ、以降、次段の新たな超硬チップによって切羽を切削でき、切羽への切り込みを回復させることができる。
【００１７】
よって、カッタビットの長寿命化と切削性とを両立させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の好適実施形態を添付図面を用いて説明する。
【００１９】
図１に示すように、カッタビット１は、トンネル掘進機の掘進方向と平行な軸廻りに回転駆動されるカッタヘッド２に取り付けられ、切羽３を切削するものである。かかるカッタビット１は、カッタヘッド２に直接的又は図示しない台座を介して間接的に取り付けられるシャンク４と、シャンク４にロー付けされた超硬チップ５とを備えている。なお、図中６はロー付け部である。
【００２０】
図例のカッタビット１は、図示しないメインビットよりもビット高さが高く設定された先行ビットであり、上記メインビットが切羽３を切削する前に切羽３を円溝状に切削するものである。但し、本発明は、先行ビットへの適用に限られるものではなく、通常ビットにも適用できる。
【００２１】
シャンク４は、カッタヘッド２の回転方向（矢印方向又はその逆方向）に沿って配置された板体（ＳＳ材製等）からなり、カッタヘッド２に溶接等により取り付けられる底面部４１と、超硬チップ５が装着される左右の側面部４２と、切羽３に対向する頂面部４３とを有する。側面部４２には、後述する超硬チップ５の形状に合わせて形成されたチップ装着部４４が、切羽３側からカッタヘッド２側に向けて複数（図例では三個）隣り合うようにして凹設されている。
【００２２】
超硬チップ５は、シャンク４よりも遙かに硬いタングステンカーバイト等から側面視台形に形成されており、上記チップ装着部４４に嵌め込まれてロー付けされている。詳しくは、超硬チップ５は、シャンク４の側面部４２に切羽４３側からカッタヘッド２側に向けて隣り合うように複数（図例では三個）配列され、且つ、隣接する超硬チップ５同士がロー付けされることなく側面部４２にロー付けされている。
【００２３】
各超硬チップ５は、上辺部５１、下辺部５２及び一対の斜辺部５３を有し、斜辺部５３と下辺部５２とから形成されるエッジ部５４を切羽３側に有する。上段の超硬チップ５は、上辺部５１及び一方の斜辺部５３が装着部４４にロー付けされ、中段及び下段の超硬チップ５は、上辺部５１及び両斜辺部５３が装着部４４にロー付けされており、各チップ５の下辺部５２が側面部４２と面一となるように一直線上に配置されている。
【００２４】
以上の構成からなる本実施形態の作用を述べる。
【００２５】
図２（ａ）に示すように、本実施形態に係るカッタビット１によれば、複数の超硬チップ５をシャンク４に切羽３側からカッタヘッド２側に隣り合うように配列したので、全体として超硬チップ５の長さが長くなったものと同視でき、寿命（全てのチップ５が摩耗するまでの期間）が延びる。よって、長距離掘進に対応できる。
【００２６】
また、各超硬チップ５同士がロー付けされていないため、図２（ｂ）に示すように、上段（切羽３側）の超硬チップ５がシャンク４と共に摩耗していき、ある程度摩耗が進行した時点で、その超硬チップ５が図３（ｃ）に示すようにシャンク４から外れる。超硬チップ５は、シャンク４に対してのみロー付けされているところ、上記摩耗によって超硬チップ５をシャンク４に固定するロー付け部６の面積が減少していき、切削反力を支持できなくなるからである。
【００２７】
図３（ｃ）の状態では、次段（中段）の超硬チップ５のエッジ部５４がシャンク４に覆われているが、シャンク４はＳＳ材等の超硬チップ５に比べれば軟らかい材質からなるため、カッタヘッド２の回転によって速やかに背面摩耗し、短時間で図３（ｄ）に示すように中段の超硬チップ５のエッジ部５４が露出した状態となる。よって、以降、中段の新たな超硬チップ５のエッジ部５４によって切羽３を切削でき、切羽３への切り込みを回復させることができる。
【００２８】
爾後、中段の超硬チップ５の摩耗が進行すると、同様に、この超硬チップ５がシャンク４から外れ、未摩耗の下段の超硬チップ５のエッジ部５４によって切羽３を切削することになるので、切り込みが再び回復する。すなわち、超硬チップ５がある程度摩耗して切羽３への切り込みが悪化すると、かかる摩耗した超硬チップ５が掘進中に切削反力によってシャンク４から外れ、次段の未摩耗の超硬チップ５によって再び切羽３への切り込みを回復させることができる。
【００２９】
以上説明したように、本実施形態に係るカッタビット１によれば、カッタビット１の長寿命化と切削性とを両立させることができる。
【００３０】
変形実施形態を図４に示す。
【００３１】
このカッタビット１ａは、基本的な構成は前実施形態と同様であるため、対応する構成要素に同一の符号を付し、相違点のみを説明する。相違点は、超硬チップ５を側面視平行四辺形状とし、かかる超硬チップ５をシャンク４の側面部４２に階段状に配列し、超硬チップ５のシャンク４に対向する面５５を図４（ｂ）に示すように平面視凹状とし、これに合わせてシャンク４のチップ装着部４４を平面視凸状とした点である。
【００３２】
変形実施形態においても、各超硬チップ５同士はロー付けされていないため、前実施形態と同様の作用・効果を奏する。また、変形実施形態では、上段の超硬チップ５が摩耗してシャンク４から外れると、その超硬チップ５で覆われていた次段（中段）の超硬チップ５のエッジ部５４が露出するため、切羽３への切り込みが直ちに回復する。
【００３３】
また、超硬チップ５のシャンク４に対向する面５５と、シャンク４のチップ装着部４４とを噛み合うような凹凸状としたので、ロー付け部６の面積を稼ぐことができ、上記面５５及び装着部４４がフラットな場合と比べて、摩耗した超硬チップ５がシャンク４から外れる時期を遅らせることができる。
【００３４】
すなわち、図４（ａ）と図１（ａ）とを見比べれば明らかなように、側面から見たとき、変形実施形態のロー付け部６の長さは、前実施形態のそれよりも短いため、変形実施形態において上記面５５及び装着部４４をフラットにすると、ロー付け部６の面積が不十分となって上段の超硬チップ５が十分摩耗する前にシャンク４から脱落する可能性がある。これを防止するため、上記面５５及び装着部４４を凹凸としてロー付け部６の面積を稼ぎ、保持強度を高めているのである。なお、上記面５５及び装着部４４の凹凸関係は逆でもよい。
【００３５】
本発明は、上記実施形態に限定されない。
【００３６】
例えば、超硬チップ５の段数は三段に限られず、二段や四段以上であってもよい。また、図４に示す超硬チップ５のシャンク４に対向する面５５と、シャンク４のチップ装着部４４とを噛み合うように凹凸状にすることは、図１の実施形態に適用してもよい。また、本発明は、既述のように、先行ビットへの適用に限られるものではなく、通常のビット（メインビット）に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の好適実施形態を示すカッタビットの説明図であり、（ａ）は（ｂ）のａ−ａ線断面図（側断面図）、（ｂ）は平面図である。
【図２】上記カッタビットの作用を示す説明図であり、（ａ）は摩耗前の様子、（ｂ）は上段の超硬チップが摩耗した様子を示す図である。
【図３】上記カッタビットの作用を示す説明図であり、（ｃ）は上段の超硬チップが外れた様子、（ｄ）は次段の超硬チップが露出した様子を示す図である。
【図４】変形実施形態を示すカッタビットの説明図であり、（ａ）は（ｂ）のＡ−Ａ線断面図（側断面図）、（ｂ）は平面図である。
【図５】従来例を示すカッタビットの説明図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  カッタビット
２  カッタヘッド
３  切羽
４  シャンク
５  超硬チップ
６  ロー付け部
５４  エッジ部
【図１】
2007284923.tif 000003
【図２】
2007284923.tif 000004
【図３】
2007284923.tif 000005
【図４】
2007284923.tif 000006
【図５】
2007284923.tif 000007