JP2953963B2 - Cutter bits for shield machine - Google Patents

Cutter bits for shield machine

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JP2953963B2
JP2953963B2 JP24662894A JP24662894A JP2953963B2 JP 2953963 B2 JP2953963 B2 JP 2953963B2 JP 24662894 A JP24662894 A JP 24662894A JP 24662894 A JP24662894 A JP 24662894A JP 2953963 B2 JP2953963 B2 JP 2953963B2
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shield
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昌三 平田
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、シールド掘進機のカッ
タヘッドに設けられるカッタビットに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cutter bit provided on a cutter head of a shield machine.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、シールド本体の前部に旋回自在に
支持されるカッタヘッドは、たとえば図11に示すよう
に、円形のカッタヘッド1に放射方向に複数の土砂取入
口2が形成されるされるとともに、一対の土砂取入口2
間に設けられたカッタ取付フレーム4の両側縁に、いわ
ゆるテースカッタ3が取り付けられていた。このテース
カッタ3は、切削角を形成した略直方体の母材部3aの
先端に、超硬合金製の切削チップ3bを取り付けた固定
型で、カッタヘッドの回転方向により、土砂取入口2の
旋回移動方向後縁に設けられたテースカッタ3が使用さ
れるものであった。
2. Description of the Related Art Conventionally, a cutter head rotatably supported at the front of a shield body has a circular cutter head 1 formed with a plurality of sediment inlets 2 in a radial direction as shown in FIG. And a pair of sediment inlets 2
The so-called tes cutter 3 was attached to both side edges of the cutter attachment frame 4 provided therebetween. This tes cutter 3 is a fixed type in which a cutting tip 3b made of cemented carbide is attached to the tip of a substantially rectangular parallelepiped base material portion 3a having a cutting angle, and the turning movement of the sediment inlet 2 depends on the rotation direction of the cutter head. The tessutter 3 provided on the trailing edge in the direction was used.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、掘削する土質
によっては、テースカッタ3の摩耗が激しいことも多
く、数km毎の交換を必要とし、テースカッタ3の交換
作業により、シールド掘進機の稼働時間が制約されてい
た。
However, depending on the soil to be excavated, the tess cutter 3 often wears severely, and needs to be replaced every several km. Was constrained.

【0004】本発明は、上記問題点を解決して、より耐
久性の高く連続して長距離掘削が可能なシールド掘進機
用カッタビットを提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a cutter bit for a shield machine capable of continuously excavating over a long distance with higher durability by solving the above-mentioned problems.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明は、シールド本体の前部に回転自在に支持さ
れたカッタヘッドに配設されるシールド掘進機用カッタ
ビットであって、周部に切削部材が埋め込まれてシール
ド本体の前後方向に沿う軸心回りに回転自在に支持され
た回転刃体を備えたものである。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention relates to a cutter bit for a shield excavator provided on a cutter head rotatably supported at a front portion of a shield body, A cutting member is embedded in the peripheral portion and has a rotary blade body rotatably supported around an axis along the front-rear direction of the shield body.

【0006】また上記構成の回転刃体の軸心がシールド
本体軸心側前方に傾斜されたものである。さらに、上記
構成の回転刃体は、カッタヘッドに設けられた基台の軸
体に回転自在に支持されるとともに、軸心回りに回転自
在に支持された逆円錐台状に形成され、回転刃体の前部
外周縁に切削部材が埋め込まれたものである。
Further, the axis of the rotary blade body having the above configuration is inclined forward in the axial direction of the shield main body. Further, the rotary blade body having the above-described configuration is rotatably supported by a shaft of a base provided on the cutter head, and is formed in an inverted truncated cone shape rotatably supported around an axis. A cutting member is embedded in the outer peripheral edge of the front part of the body.

【0007】さらにまた、上記構成の回転刃体は、外周
部に一定間隔ごとに突出する歯部が形成された歯車形に
形成され、歯部の先端部に切削部材が埋め込まれたもの
である。
Further, the rotary blade body having the above-mentioned structure is formed in a gear shape having teeth protruding at regular intervals on an outer peripheral portion, and a cutting member is embedded in a tip portion of the tooth portion. .

【0008】[0008]

【作用】上記構成において、回転刃体は、カッタヘッド
の旋回に従って外周側と内周側の速度差により摩擦抵抗
の差が生じて回転され、地山が切削される。したがっ
て、回転刃体の切削部周長が長くなるとともに、および
回転刃体の受ける転がり抵抗は、従来の固定式のテース
カッタの滑り抵抗に比べて大幅に少なくなり、摩耗量を
大幅に減少させることができ、長距離の連続掘削が可能
となる。
In the above construction, the rotary blade body is rotated with a difference in frictional resistance due to a speed difference between the outer peripheral side and the inner peripheral side according to the rotation of the cutter head, and the ground is cut. Therefore, as the peripheral length of the cutting portion of the rotary blade becomes longer, and the rolling resistance received by the rotary blade becomes significantly smaller than the sliding resistance of the conventional fixed type cutter, and the wear amount is greatly reduced. And long-distance continuous excavation becomes possible.

【0009】また、回転刃体の回転軸を傾斜させること
により、回転刃体の外周側のみを地山に接触させて掘削
することができるので、回転刃体への回転力を多く付与
することができ、回転刃体を能率良く回転させて抵抗を
減少させ、摩耗量を減少させることができる。
[0009] Further, by inclining the rotation axis of the rotary blade body, only the outer peripheral side of the rotary blade body can be excavated by contacting the ground, so that a large rotational force is applied to the rotary blade body. Thus, the rotating blade body can be efficiently rotated to reduce the resistance and reduce the amount of wear.

【0010】さらに、回転刃体を軸体に支持させること
により、回転刃体を強固に保持できるとともに、減耗後
の交換時も軸体から回転刃体を脱着するだけで容易に行
うことができる。また逆円錐台状に形成することによ
り、地山への切削角を容易に設定できるとともに、周方
向のどの位置でも均一な切削力が得られる。
Further, by supporting the rotary blade body on the shaft body, the rotary blade body can be firmly held, and replacement after depletion can be easily performed only by detaching the rotary blade body from the shaft body. . Further, by forming the shape into an inverted truncated cone, a cutting angle to the ground can be easily set, and a uniform cutting force can be obtained at any position in the circumferential direction.

【0011】回転刃体の外周部に歯部を形成することに
より、抵抗を増加して大きい回転力を付与することがで
き、特に速度差から得られる回転力が小さい場合に大き
い効果を奏することができる。
By forming the teeth on the outer peripheral portion of the rotary blade body, it is possible to increase the resistance and to apply a large rotational force, and it is particularly effective when the rotational force obtained from the speed difference is small. Can be.

【0012】[0012]

【実施例】以下、本発明に係るシールド掘進機用カッタ
ビットの一実施例を図面に基づいて説明する。なお、従
来と同一の部材は同一符号を付し、説明は省略する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a cutter bit for a shield machine according to the present invention will be described below with reference to the drawings. The same members as those in the related art are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0013】カッタヘッド(カッタ面板)1に形成され
た一対の土砂取入口2間には、ビット取付フレーム4が
配設され、このビット取付フレーム4の前面中央部に、
半径方向に所定間隔をあけて複数の回転ビット5が設け
られるとともに、ビット取付フレーム4の両側縁には、
回転ビット5間にテースカッタ3が取り付けられてい
る。
A bit mounting frame 4 is disposed between a pair of sediment inlets 2 formed in a cutter head (cutter face plate) 1.
A plurality of rotating bits 5 are provided at predetermined intervals in the radial direction, and on both side edges of the bit mounting frame 4,
The tes cutter 3 is mounted between the rotating bits 5.

【0014】前記回転ビット5は、ビット取付フレーム
4に取り付けられた基台11の前面に、凹部11aが形
成され、凹部11aの中央に、軸心Oがカッタヘッド1
の回転軸心Cの前方に所定の傾斜角α(0<α≦20°
図ではα=5°)で傾斜する軸体11bが突設されてい
る。そして、この軸体11bに軸心部の支持孔12aを
介して逆円錐台形の回転歯体12が回転自在に支持さ
れ、回転歯体12と支持孔12aとの間には、ベヤリン
グ13aとその両側に配置されたシール材13bが介在
されている。また回転歯体12の外周面は回転軸心Oに
対して所定の角度で傾斜する切削角βが形成されるとと
もに、前部外周縁に超硬チップ(切削部材)12bが全
周にわたって植設されている。なお、この超硬チップ1
2bは、周方向に複数に分割されたチップ片を取付溝に
隙間なく配置してロウ付けする製造方法が製作し易い。
The rotary bit 5 has a concave portion 11a formed on the front surface of a base 11 mounted on a bit mounting frame 4, and an axis O is provided at the center of the concave portion 11a.
A predetermined inclination angle α (0 <α ≦ 20 °) in front of the rotation axis C of
In the figure, a shaft body 11b that is inclined at α = 5 ° is protruded. An inverted frustoconical rotary tooth body 12 is rotatably supported on the shaft body 11b through a support hole 12a at the shaft center. A bearing 13a and a bearing ring 13a are provided between the rotary tooth body 12 and the support hole 12a. Seal members 13b arranged on both sides are interposed. The outer peripheral surface of the rotary tooth body 12 is formed with a cutting angle β that is inclined at a predetermined angle with respect to the rotation axis O, and a carbide tip (cutting member) 12b is implanted all around the front outer peripheral edge. Have been. In addition, this carbide tip 1
2b is easy to manufacture a manufacturing method in which the chip pieces divided into a plurality in the circumferential direction are arranged in the mounting grooves without any gap and brazed.

【0015】この回転ビット5は、カッタヘッド1の回
転中心Cからの距離差による切削速度差が存在する。す
なわち、図5に示すように、 切削速度差:dv=n・π・d=0.6 ×π×0.5 =0.94
m/min n:カッタヘッド回転数(たとえば0.6rpm) d:回転ビット直径(たとえば0.5m) 次に回転ビット5の切込量は、図6に示すように、 切込量:ds=V・n/Z=4×0.6 /2=1.2cm V:掘進速度(たとえば4cm/min ) Z:パス数(同一回転軌跡上のカッタ数、たとえば2) この時の切削抵抗は、 切削抵抗:Tf=A・f・Rt=8.2 kg-m A:切削面積(8.2cm2) f:比切削抵抗(たとえば5kg/cm2 ) Rt:切削作用点(20.3cm=0.203m) さらにこの時の前面摺動抵抗は、図7に示すように、 前面摺動抵抗:Tf=Pm・a・rt=73.6kg-m Pm:水平土圧(たとえば10t/m 2 =1.0kg/cm2 ) a:接触面積(438cm2) rt:摺動抵抗作用点(0.168m) したがって、回転歯体12を回転させようとする切削抵
抗トルクと前面摺動抵抗トルクの和は約84kg-mとなり、
回転歯体12の回転に必要なシール摺動トルク20kg-mよ
り大きいため、回転歯体12は、カッタヘッド1の回転
に伴って、外周側がカッタヘッド1の旋回方向Bに沿っ
て矢印E方向に自転される。
The rotary bit 5 has a cutting speed difference due to a distance difference from the rotation center C of the cutter head 1. That is, as shown in FIG. 5, the cutting speed difference: dv = n.pi.d = 0.6.times..pi..times.0.5 = 0.94
m / min n: Number of rotations of the cutter head (for example, 0.6 rpm) d: Rotating bit diameter (for example, 0.5 m) Next, the cutting amount of the rotating bit 5 is as shown in FIG. n / Z = 4 × 0.6 / 2 = 1.2 cm V: excavation speed (eg, 4 cm / min) Z: number of passes (number of cutters on the same rotation trajectory, eg, 2) The cutting resistance at this time is: cutting resistance: Tf = A · f · Rt = 8.2 kg-m A: Cutting area (8.2 cm 2 ) f: Specific cutting resistance (for example, 5 kg / cm 2 ) Rt: Cutting action point (20.3 cm = 0.203 m) Further, front sliding at this time As shown in FIG. 7, the front surface sliding resistance: Tf = Pm · a · rt = 73.6 kg-m Pm: horizontal earth pressure (for example, 10 t / m 2 = 1.0 kg / cm 2 ) a: contact area ( 438cm 2) rt: sliding resistance acting point (0.168 m) Thus, the sum of the cutting force torque and the front sliding resistance torque to rotate the rotating toothed element 12 is about 84 kg-m becomes
Since the seal sliding torque required for the rotation of the rotary tooth body 12 is larger than 20 kg-m, the outer peripheral side of the rotary tooth body 12 along the turning direction B of the cutter head 1 in the direction of the arrow E along with the rotation of the cutter head 1 Spins on.

【0016】上記実施例によれば、シールド本体の掘進
とカッタヘッド1の旋回により、回転歯体12の前面外
周側が地山に接触されて掘削し、その切削抵抗と前面の
摺動抵抗により軸体11bを中心として回転される。し
たがって、その抵抗が小さくなる分、摩耗量を大幅に減
少させることができる。また、回転歯体12の超硬チッ
プ12bが埋め込まれた切削部を周方向に長くとれるこ
とから、掘削距離を大幅に延ばすことができる。
According to the above embodiment, the excavation of the shield body and the turning of the cutter head 1 cause the outer peripheral side of the front surface of the rotary tooth body 12 to come into contact with the ground and excavate, and the shaft is formed by the cutting resistance and the sliding resistance of the front surface. It is rotated about the body 11b. Therefore, the amount of abrasion can be significantly reduced as the resistance decreases. In addition, since the cutting portion of the rotary tooth body 12 in which the carbide tip 12b is embedded can be made longer in the circumferential direction, the excavation distance can be greatly increased.

【0017】上記実施例では、軸体11bをカッタヘッ
ド1の回転軸心前方に傾斜角αで傾斜させたが、速度差
により充分に回転歯体12の回転力が得られるならば、
図に示すように、回転刃体12の回転軸心Oがカッタヘ
ッド1の回転軸心Cに平行であってもよい。
In the above embodiment, the shaft 11b is inclined forward of the rotation axis of the cutter head 1 at the inclination angle α, but if the rotational force of the rotary tooth 12 can be sufficiently obtained by the speed difference,
As shown in the figure, the rotation axis O of the rotary blade body 12 may be parallel to the rotation axis C of the cutter head 1.

【0018】図9は回転ビットの他の実施例を示し、回
転歯体21の外周部に等間隔毎に突出する歯部21aが
形成された歯車形に構成され、歯部21aの先端部に超
硬チップ21bが埋め込まれたものである。これによ
り、切削抵抗が増大されて大きい回転力を得ることがで
きる。
FIG. 9 shows another embodiment of the rotary bit, which is formed in a gear shape in which teeth 21a projecting at equal intervals are formed on the outer peripheral portion of the rotary tooth body 21. The cemented carbide tip 21b is embedded. Thereby, the cutting force is increased and a large rotational force can be obtained.

【0019】また図11は歯車形の変形例で、回転歯体
31の外周部に等間隔毎にのこ歯形の歯部31aが突設
され、歯部31aの先端部に超硬チップ31bが埋め込
まれたものである。この実施例によれば、カッタヘッド
1の旋回方向は一方に限定されるが、カッタヘッド1の
内周側の切削抵抗を小さくできることから、カッタヘッ
ド1の回転軸心Cと平行な軸心回りに回転される回転ビ
ットに好適で、回転歯体31の回転力を得やすい。
FIG. 11 shows a modification of the gear shape, in which saw-toothed teeth 31a are protruded from the outer periphery of the rotary tooth body 31 at regular intervals, and a carbide tip 31b is provided at the tip of the tooth 31a. It is embedded. According to this embodiment, the turning direction of the cutter head 1 is limited to one direction. However, since the cutting resistance on the inner peripheral side of the cutter head 1 can be reduced, the rotation around the axis parallel to the rotation axis C of the cutter head 1 is possible. This is suitable for a rotating bit that is rotated in a vertical direction, and the rotational force of the rotating tooth body 31 is easily obtained.

【0020】[0020]

【発明の効果】以上に述べたごとく本発明によれば、回
転刃体は、カッタヘッドの旋回に従って外周側と内周側
の速度差により摩擦抵抗の差が生じて回転され、地山が
切削される。したがって、回転刃体の切削部周長が長く
なるとともに、および回転刃体の受ける転がり抵抗は、
従来の固定式のテースカッタの滑り抵抗に比べて大幅に
少なくなり、摩耗量を大幅に減少させることができ、長
距離の連続掘削が可能となる。
As described above, according to the present invention, the rotary blade body is rotated by the rotation of the cutter head due to the difference in frictional resistance due to the speed difference between the outer peripheral side and the inner peripheral side, thereby cutting the ground. Is done. Therefore, as the circumference of the cutting portion of the rotary blade becomes longer, and the rolling resistance received by the rotary blade,
Compared with the sliding resistance of the conventional fixed type cutter, the sliding resistance is significantly reduced, the amount of wear can be significantly reduced, and continuous excavation over a long distance can be performed.

【0021】また、回転刃体の回転軸を傾斜させること
により、回転刃体の外周側のみを地山に接触させて掘削
することができるので、回転刃体への回転力を多く付与
することができ、回転刃体を能率良く回転させて抵抗を
減少させ、摩耗量を減少させることができる。
Further, by inclining the rotation axis of the rotary blade, only the outer peripheral side of the rotary blade can be brought into contact with the ground to perform excavation, so that a large rotational force is applied to the rotary blade. Thus, the rotating blade body can be efficiently rotated to reduce the resistance and reduce the amount of wear.

【0022】さらに、回転刃体を軸体に支持させること
により、回転刃体を強固に保持できるとともに、減耗後
の交換時も軸体から回転刃体を脱着するだけで容易に行
うことができる。また逆円錐台状に形成することによ
り、地山への切削角を容易に設定できるとともに、周方
向のどの位置でも均一な切削力が得られる。
Further, by supporting the rotary blade body on the shaft body, the rotary blade body can be firmly held, and replacement after depletion can be easily performed only by detaching the rotary blade body from the shaft body. . Further, by forming the shape into an inverted truncated cone, a cutting angle to the ground can be easily set, and a uniform cutting force can be obtained at any position in the circumferential direction.

【0023】回転刃体の外周部に歯部を形成することに
より、抵抗を増加して大きい回転力を付与することがで
き、特に速度差から得られる回転力が小さい場合に大き
い効果を奏することができる。
By forming the teeth on the outer peripheral portion of the rotary blade body, it is possible to increase the resistance and to apply a large rotational force, and it is particularly effective when the rotational force obtained from the speed difference is small. Can be.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係るシールド掘進機用カッタビットの
一実施例を示す縦断面図である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of a cutter bit for a shield machine according to the present invention.

【図2】同回転ビットを備えたカッタヘッドを示す部分
正面図である。
FIG. 2 is a partial front view showing a cutter head provided with the rotating bit.

【図3】図2に示すI−I断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along the line II shown in FIG. 2;

【図4】図2に示すII−II断面図である。FIG. 4 is a sectional view taken along the line II-II shown in FIG.

【図5】同回転ビットの旋回速度差を示す説明図であ
る。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a turning speed difference between the rotating bits.

【図6】同回転ビットの切削深さを示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing a cutting depth of the rotary bit.

【図7】同回転ビットの正面摺動抵抗を説明するもの
で、(a)は正面図、(b)は側面図である。
FIGS. 7A and 7B are diagrams for explaining the front sliding resistance of the rotating bit, wherein FIG. 7A is a front view and FIG. 7B is a side view.

【図8】他の回転ビットの実施例を示す側面図である。FIG. 8 is a side view showing another embodiment of the rotating bit.

【図9】さらに他の回転ビットの実施例を示し、(a)
は正面図、(b)は側面図である。
FIG. 9 shows still another embodiment of the rotating bit, and (a)
Is a front view, and (b) is a side view.

【図10】他の回転ビットの実施例を示し、(a)は正
面図、(b)は側面図である。
10A and 10B show another embodiment of the rotating bit, wherein FIG. 10A is a front view and FIG. 10B is a side view.

【図11】従来のヒースカッタを示すカッタヘッドの側
面図である。
FIG. 11 is a side view of a cutter head showing a conventional heat cutter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 カッタヘッド 2 土砂取口 4 ビット取付フレーム 5 回転ビット 11 基台 11a 凹部 11b 軸体 12 回転刃体 12a 支持孔 12b 超硬チップ 13a ベヤリング 13b シール材 α 傾斜角 Reference Signs List 1 cutter head 2 earth and sand intake 4 bit mounting frame 5 rotating bit 11 base 11a recess 11b shaft 12 rotating blade 12a support hole 12b carbide tip 13a bearing 13b sealing material α inclination angle

───────────────────────────────────────────────────── 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 E21B 10/50 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) E21D 9/08 E21B 10/50

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 シールド本体の前部に旋回自在に支持さ
れたカッタヘッドに配設されるシールド掘進機用カッタ
ビットであって、周部に切削部材が埋め込まれてシール
ド本体の前後方向に沿う軸心回りに回転自在に支持され
た回転刃体を備えたことを特徴とするシールド掘進機用
カッタビット。
1. A shield bit for a shield excavator disposed on a cutter head rotatably supported at a front portion of a shield body, wherein a cutting member is embedded in a peripheral portion and extends along a front-rear direction of the shield body. A cutter bit for a shield machine comprising a rotary blade body rotatably supported around an axis.
【請求項2】 前記回転刃体の軸心がシールド本体の軸
心側前方に傾斜されたことを特徴とする請求項1記載の
シールド掘進機用カッタビット。
2. The cutter bit for a shield machine according to claim 1, wherein an axis of the rotary blade body is inclined forward of an axis of the shield body.
【請求項3】 前記回転刃体は、カッタヘッドに設けら
れた基台の軸体に回転自在に支持されるとともに、軸心
回りに回転自在に支持された逆円錐台状に形成され、回
転刃体の前部外周縁に切削部材が埋め込まれたことを特
徴とする請求項1または2記載のシールド掘進機用カッ
タビット。
3. The rotary blade body is rotatably supported by a shaft of a base provided on a cutter head, and is formed in an inverted truncated cone shape rotatably supported around an axis. 3. A cutter bit for a shield machine according to claim 1, wherein a cutting member is embedded in a front outer peripheral edge of the blade body.
【請求項4】 前記回転刃体は、外周部に一定間隔ごと
に突出する歯部が形成された歯車形に形成され、歯部の
先端部に切削部材が埋め込まれたことを特徴とする請求
項1または2記載のシールド掘進機用カッタビット。
4. The rotary blade body is formed in a gear shape having teeth protruding at regular intervals on an outer peripheral portion, and a cutting member is embedded in a tip portion of the tooth portion. Item 6. A cutter bit for a shield machine according to item 1 or 2.
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