特開 2022-142441 トンネル掘削機およびカッタビット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022142441

(43)【公開日】2022-09-30

(54)【発明の名称】トンネル掘削機およびカッタビット

(51)【国際特許分類】

   E21D 9/087 20060101AFI20220922BHJP

   E21B 10/46 20060101ALI20220922BHJP

【ＦＩ】

E21D9/087 E

E21B10/46

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021042608

(22)【出願日】2021-03-16

(71)【出願人】

【識別番号】521478094

【氏名又は名称】地中空間開発株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104433

【弁理士】

【氏名又は名称】宮園 博一

(72)【発明者】

【氏名】三宅 大助

(72)【発明者】

【氏名】山▲崎▼ 洋輔

(72)【発明者】

【氏名】谷川 大地

【テーマコード（参考）】

2D054

2D129

【Ｆターム（参考）】

2D054BA04

2D054BB05

2D129AA08

2D129AB05

2D129BA19

2D129GA09

2D129GB05

2D129GB09

2D129GB14

2D129GB17

(57)【要約】      （修正有）

【課題】母材からの掘削チップの脱落を防止することが可能なトンネル掘削機およびカッタビットを提供する。
【解決手段】トンネル掘削機は、掘削チップ５と、掘削チップ５が接合された母材４とを含むカッタビット３と、カッタビット３が前面に設置され、回転に伴い掘進するカッタヘッドと、を備え、母材４は、カッタヘッドの掘進方向の前方側から見て、カッタヘッドの半径方向に沿って延びるとともに、掘削チップ５を支持する第１支持壁４１と、カッタヘッドの掘進方向の前方側から見て、カッタヘッドの周方向に沿って延びるとともに、掘削チップ５を支持する第２支持壁４２と、を有する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

掘削チップと、前記掘削チップが接合された母材とを含むカッタビットと、
前記カッタビットが前面に設置され、回転に伴い掘進するカッタヘッドと、を備え、
前記母材は、
前記カッタヘッドの掘進方向の前方側から見て、前記カッタヘッドの半径方向に沿って延びるとともに、前記掘削チップを支持する第１支持壁と、
前記カッタヘッドの掘進方向の前方側から見て、前記カッタヘッドの周方向に沿って延びるとともに、前記掘削チップを支持する第２支持壁と、を有する、トンネル掘削機。

【請求項2】

前記第２支持壁は、前記第１支持壁と略直交するように、前記第１支持壁に接続されている、請求項１に記載のトンネル掘削機。

【請求項3】

前記第１支持壁は、前記カッタヘッドの周方向に沿って並ぶように複数設けられ、
前記第２支持壁は、隣り合う一方の前記第１支持壁と他方の前記第１支持壁とを接続している、請求項１または２に記載のトンネル掘削機。

【請求項4】

前記掘削チップは、
前記第２支持壁に対して、前記カッタヘッドの半径方向の内周側に配置される内周チップと、
前記第２支持壁に対して、前記カッタヘッドの半径方向の外周側に配置される外周チップと、を有する、請求項１～３のいずれか１項に記載のトンネル掘削機。

【請求項5】

前記母材は、前記第１支持壁および前記第２支持壁を、前記カッタヘッドの掘進方向の後方側から保持する基部をさらに有し、
前記基部は、
前記第１支持壁を後方側から保持する第１基部と、
前記カッタヘッドの半径方向において前記第１基部よりも小さく形成されるとともに、前記第１基部よりも前記カッタヘッドの掘進方向の前方側に配置され、前記第１支持壁および前記第２支持壁を後方側から保持する第２基部と、を含む、請求項１～４のいずれか１項に記載のトンネル掘削機。

【請求項6】

前記第２基部は、前記カッタヘッドの掘進方向の前方側から、前記掘削チップに覆われている、請求項５に記載のトンネル掘削機。

【請求項7】

掘削チップと、
前記掘削チップが接合された母材と、を備え、
前記母材は、
前記母材の短手方向に沿って延びるとともに、前記掘削チップを支持する第１支持壁と、
前記母材の長手方向に沿って延びるとともに、前記掘削チップを支持する第２支持壁と、を含む、カッタビット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、トンネル掘削機およびカッタビットに関し、特に、掘削チップおよび掘削チップが接合された母材を備えるトンネル掘削機およびカッタビットに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、掘削チップおよび掘削チップが接合された母材を備えるカッタビットが知られている（たとえば、特許文献１参照）。

【0003】

上記特許文献１には、チップと、チップが接合された母材とを備えるカッタビットが開示されている。カッタビットは、地山を掘削する掘削機のカッタフェイスに設けられている。カッタビットの母材は、チップを支持する複数の支持壁を有している。複数の支持壁は、掘削機の掘進方向の前方側から見て、カッタフェイスの半径方向に延びるとともに、カッタフェイスの周方向に並んでいる。すなわち、母材は、カッタフェイスの半径方向に延びる櫛歯状に形成されている。カッタビットは、櫛歯状の母材により、チップを支持している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００６－２４１６８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上記特許文献１に記載のカッタフェイスの半径方向に延びる櫛歯状のカッタビットでは、カッタフェイスの半径方向に延びる支持壁だけによりチップが支持されている。このため、掘削時にチップに対して支持壁に沿ったカッタフェイスの半径方向を向く土砂などの力が加わった場合に、チップが母材から脱落することがあり、従来よりカッタビットの母材からのチップの脱落を防止することが望まれている。

【0006】

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、母材からの掘削チップの脱落を防止することが可能なトンネル掘削機およびカッタビットを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために、この発明のトンネル掘削機は、掘削チップと、掘削チップが接合された母材とを含むカッタビットと、カッタビットが前面に設置され、回転に伴い掘進するカッタヘッドと、を備え、母材は、カッタヘッドの掘進方向の前方側から見て、カッタヘッドの半径方向に沿って延びるとともに、掘削チップを支持する第１支持壁と、カッタヘッドの掘進方向の前方側から見て、カッタヘッドの周方向に沿って延びるとともに、掘削チップを支持する第２支持壁と、を有する。

【0008】

この発明のトンネル掘削機では、上記のように、母材に、カッタヘッドの掘進方向の前方側から見て、カッタヘッドの半径方向に沿って延びるとともに、掘削チップを支持する第１支持壁と、カッタヘッドの掘進方向の前方側から見て、カッタヘッドの周方向に沿って延びるとともに、掘削チップを支持する第２支持壁と、を設ける。これによって、カッタビットに対してカッタヘッドの周方向を向く力が加わった場合に、第１支持壁により掘削チップを支持することができることに加えて、カッタビットに対してカッタヘッドの半径方向を向く力が加わった場合に、カッタヘッドの周方向に沿って延びる第２支持壁により掘削チップを支持することができる。すなわち、母材からの掘削チップの脱落を防止することができる。また、第１支持壁だけではなく、第１支持壁に加えて、第２支持壁によっても掘削チップを支持することができるので、母材に掘削チップが接合されたカッタビットの強度を向上させることができる。

【0009】

上記トンネル掘削機において、好ましくは、第２支持壁は、第１支持壁と略直交するように、第１支持壁に接続されている。このように構成すれば、第１支持壁と略直交する第２支持壁が、第１支持壁に接続されるので、第２支持壁に加わった力を第１支持壁にも効果的に分散させることができる。その結果、母材からの掘削チップの脱落を防止しながら、母材に掘削チップが接合されたカッタビットの強度を向上させることができる。

【0010】

上記トンネル掘削機において、好ましくは、第１支持壁は、カッタヘッドの周方向に沿って並ぶように複数設けられ、第２支持壁は、隣り合う一方の第１支持壁と他方の第１支持壁とを接続している。このように構成すれば、カッタヘッドの周方向において、第２支持壁の両端が第１支持壁に接続されるので、第２支持壁に加わった力を第１支持壁に、より効果的に分散させることができる。その結果、母材からの掘削チップの脱落を防止しながら、母材に掘削チップが接合されたカッタビットの強度をより向上させることができる。

【0011】

上記トンネル掘削機において、好ましくは、掘削チップは、第２支持壁に対して、カッタヘッドの半径方向の内周側に配置される内周チップと、第２支持壁に対して、カッタヘッドの半径方向の外周側に配置される外周チップと、を有する。このように構成すれば、カッタヘッドに対して、カッタヘッドの半径方向の内周側を向く力、および、カッタヘッドの半径方向の外周側を向く力のいずれが加わったとしても、内周チップおよび外周チップの両方を第２支持壁により支持することができる。

【0012】

上記トンネル掘削機において、好ましくは、母材は、第１支持壁および第２支持壁を、カッタヘッドの掘進方向の後方側から保持する基部をさらに有し、基部は、第１支持壁を後方側から保持する第１基部と、カッタヘッドの半径方向において第１基部よりも小さく形成されるとともに、第１基部よりもカッタヘッドの掘進方向の前方側に配置され、第１支持壁および第２支持壁を後方側から保持する第２基部と、を含む。このように構成すれば、第１基部により第２支持壁が支持される場合と比較して、第２基部により第２基部から前方に突出する片持ち状の第２支持壁の前方への突出長さを短くすることができる。このため、カッタヘッドの半径方向の内周側を向く力による第２支持壁の変形を小さくすることができる。その結果、母材に掘削チップが接合されたカッタビットの強度をより向上させることができる。

【0013】

この場合、好ましくは、第２基部は、カッタヘッドの掘進方向の前方側から、掘削チップに覆われている。このように構成すれば、第２基部が掘削チップにより覆われるので、第２基部を摩耗から保護することができる。

【0014】

この発明のカッタビットは、掘削チップと、掘削チップが接合された母材と、を備え、母材は、母材の短手方向に沿って延びるとともに、掘削チップを支持する第１支持壁と、母材の長手方向に沿って延びるとともに、掘削チップを支持する第２支持壁と、を含む。なお、母材の「短手方向」および「長手方向」とは、カッタビットがカッタヘッドに設置された状態で、カッタビットが突出する側、すなわちカッタヘッドの前方側からカッタビットを見た場合の母材の短手となる方向、および、母材の長手となる方向である。

【0015】

この発明のカッタビットでは、上記のように、母材に、母材の短手方向に沿って延びるとともに、掘削チップを支持する第１支持壁と、母材の長手方向に沿って延びるとともに、掘削チップを支持する第２支持壁と、を設ける。これによって、カッタビットに対して母材の長手方向を向く力が加わった場合に、第１支持壁により掘削チップを支持することができることに加えて、カッタビットに対して母材の短手方向を向く力が加わった場合に、母材の長手方向に沿って延びる第２支持壁により掘削チップを支持することができる。すなわち、母材からの掘削チップの脱落を防止することができる。また、第１支持壁だけではなく、第１支持壁に加えて、第２支持壁によっても掘削チップを支持することができるので、母材に掘削チップが接合されたカッタビットの強度を向上させることができる。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、上記のように、母材からの掘削チップの脱落を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】実施形態によるトンネル掘削機の縦断面図である。

【図2】実施形態によるトンネル掘削機を掘進方向の前方側から見た正面図である。

【図3】実施形態によるカッタビットの斜視図である。

【図4】実施形態によるカッタビットの母材をカッタヘッドの内周側から見た斜視図である。

【図5】実施形態によるカッタビットの母材をカッタヘッドの外周側から見た斜視図である。

【図6】実施形態によるカッタビットの分解斜視図である。

【図7】（Ａ）は変形例によるカッタビットの斜視図であり、（Ｂ）は変形例によるカッタビットの母材をカッタヘッドの内周側から見た斜視図であり、（Ｃ）は変形例によるカッタビットの母材をカッタヘッドの外周側から見た斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、実施形態を図面に基づいて説明する。

【0019】

［実施形態］
図１～図６を参照して、実施形態のトンネル掘削機１００について説明する。

【0020】

（トンネル掘削機の全体構成）
図１に示すように、トンネル掘削機１００は、掘削機本体１と、掘削機本体１の掘進方向の先端に設置されるカッタヘッド２と、カッタヘッド２に設置される複数のカッタビット３とを備えている。

【0021】

ここで、各図において、トンネル掘削機１００の掘進方向の前方をＸ１方向により示し、その反対方向をＸ２方向により示す。また、カッタヘッド２の半径方向をＲＡ方向で示す。なお、ＲＡ方向のうち内周側から外周側を向く方向をＲＡ１方向により示し、ＲＡ方向のうち外周側から内周側を向く方向をＲＡ２方向により示す。また、カッタヘッド２の周方向ＲＯにより示す。また、カッタヘッド２の中心に位置する軸線を中心軸線αにより示す。カッタヘッド２の半径方向は、母材４（カッタビット３）の短手方向でもある。また、カッタヘッド２の周方向は、母材４（カッタビット３）の長手方向でもある。母材４の「短手方向」および「長手方向」とは、カッタビット３がカッタヘッド２に設置された状態で、カッタビット３が突出する側、すなわちカッタヘッド２の前方側からカッタビット３を見た場合の母材４の短手となる方向、および、母材４の長手となる方向である。

【0022】

カッタヘッド２は、掘進方向に延びるカッタヘッド２の中心軸線α回りに回転することに伴い掘進方向の前方に移動して、地山を掘削するように構成されている。なお、カッタヘッド２の回転は、掘削状況などに応じて、正転および逆転を切り換え可能なように構成されている。

【0023】

本実施形態では、トンネル掘削機１００を、泥土圧式の掘削機により構成した例を示している。

【0024】

（掘削機本体の構成）
図１に示すように、掘削機本体１は、胴体１０と、チャンバ１１と、推進ジャッキ１２と、排土装置１３とを備えている。

【0025】

胴体１０は、前胴部１０ａおよび後胴部１０ｂから構成されている。前胴部１０ａは、掘進方向の前方の先端にカッタヘッド２が設置されている。後胴部１０ｂは、前胴部１０ａの掘進に伴って、トンネルの周壁を形成するために、エレクタ（図示せず）によってセグメントＳＧを壁面に配列しながら進行する部分である。胴体１０の内部空間は、掘進方向側のチャンバ１１と、チャンバ１１の後方の作業空間ＷＳとの２つの空間に、隔壁１４によって仕切られている。

【0026】

チャンバ１１は、カッタヘッド２の後面側（Ｘ２方向側）に設けられている。チャンバ１１は、カッタヘッド２、前胴部１０ａおよび隔壁１４によって囲まれた空間（作泥土室）である。チャンバ１１内の泥土圧は、地山側からカッタヘッド２に作用する圧力と概ね平衡状態となるように維持される。

【0027】

推進ジャッキ１２は、セグメントＳＧを後方（Ｘ２方向）に押圧して胴体１０（トンネル掘削機１００）を推進させるように構成されている。推進ジャッキ１２は、胴体１０の周方向に沿って並ぶように複数設けられている。

【0028】

排土装置１３は、たとえば、スクリュコンベアにより構成されている。排土装置１３の前方端部は、チャンバ１１の下方側に連通している。排土装置１３は、内部のスクリュ１３ａを回転させることによって、チャンバ１１から土砂を取り込み排土装置１３の後方端部の開口まで搬送して、作業空間ＷＳに排出するように構成されている。排土装置１３から作業空間ＷＳに排出された土砂は、ベルトコンベアなどの土砂搬送装置（図示せず）により抗外に向けて搬送される。

【0029】

（カッタヘッドの構成）
図２に示すように、カッタヘッド２は、掘進方向から見て円形状に形成されている。カッタヘッド２の前面には、複数のカッタビット３が設置されている。なお、本実施形態におけるカッタビット３とは、いわゆる先行ビットである。

【0030】

カッタヘッド２には、カッタヘッド２の半径方向に放射状に延びる複数（４つ）のカッタスポーク２０が設けられている。複数のカッタビット３は、カッタスポーク２０に設置されている。複数のカッタビット３は、カッタスポーク２０に沿って、直線状に配列されている。すなわち、複数のカッタビット３は、半径方向に並ぶようにカッタスポーク２０上に配置されている。

【0031】

なお、複数のカッタビット３は、同一の向きに整列された状態で、カッタヘッド２に設置されている。詳細には、複数のカッタビット３は、カッタヘッド２の掘進方向の前方から見て、カッタビット３の短手方向の向きがカッタヘッド２の半径方向と略一致する状態で、カッタヘッド２に設置されている。また、複数のカッタビット３は、カッタヘッド２の掘進方向の前方から見て、カッタビット３の傾斜面３ａ（図３参照）が設けられた側がカッタヘッド２の内周側（中心軸線α）を向く状態で、カッタヘッド２に設置されている。

【0032】

カッタヘッド２には、カッタビット３が設置されたカッタヘッド２に対して、中心軸線α回りの回転力を付与するカッタ駆動源２１（図１参照）が設けられている。カッタ駆動源２１は、たとえば、油圧モータにより構成される。

【0033】

（カッタビットの構成）
図３～図６に示すように、カッタビット３は、母材４と掘削チップ５とを備えている。母材４には、掘削チップ５が接合されている。母材４は、基部４０と、第１支持壁４１と、第２支持壁４２とを含んでいる。

【0034】

カッタビット３には、カッタヘッド２の掘進方向の前方側かつ半径方向の内周側の端部には、カッタビット３の長手方向（ＲＯ方向）に延びる傾斜面３ａ（図３参照）が設けられている。また、カッタビット３には、カッタヘッド２の掘進方向の前方側かつ周方向の両側の端部には、カッタビット３の短手方向（ＲＡ方向）に延びる一対の傾斜面３ｂ（図３参照）が設けられている。なお、傾斜面がカッタヘッドの掘進方向の前方側かつ半径方向の外周側の端部に設けられてもよい。また、本発明では傾斜面を有したカッタビットを例示しているが、傾斜面を有していなくてもよい。

【0035】

カッタビット３の掘削チップ５と、母材４（第１支持壁４１、第２支持壁４２および基部４０）とは、インサート材Ｉを介した熱間等方圧加圧処理（Ｈｏｔ Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ Ｐｒｅｓｓｉｎｇ処理）により拡散接合されている。

【0036】

（カッタビットの「母材」の構成）
一例ではあるが、カッタビット３の母材４は、機械構造用炭素鋼鋼材（Ｓ５０Ｃ）などの鋼材により形成されている。母材４は、概して直方体形状を有する複数のパーツを組み付けて行われる熱間等方圧加圧処理（Ｈｏｔ Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ Ｐｒｅｓｓｉｎｇ処理）により凹凸を有する所定形状に形成されている。なお、熱間等方圧加圧処理を利用することなく、鋼材に対して直接行う機械加工（削り出し）などにより、母材を形成してもよい。

【0037】

（カッタビットの母材の「基部」の構成）
図４および図５に示す母材４の基部４０は、カッタスポーク２０に支持されている。基部４０は、第１基部４０ａと第２基部４０ｂとを含んでいる。

【0038】

第１基部４０ａは、第１支持壁４１を後方側（Ｘ２方向側）から保持している。第１基部４０ａは、カッタビット３の周方向が長手方向となり、カッタビット３の半径方向が短手方向となる板状に形成されている。

【0039】

第２基部４０ｂは、第１基部４０ａよりもカッタヘッド２の掘進方向の前方側（Ｘ１方向側）に配置されている。第２基部４０ｂは、第１基部４０ａにより後方側から保持されている。第２基部４０ｂは、第１基部４０ａに直接接続されている。第２基部４０ｂは、カッタヘッド２の半径方向において第１基部４０ａよりも小さく形成されている。詳細には、カッタヘッド２の半径方向において、第２基部４０ｂの長さＬ１は、第１基部４０ａの長さＬ２よりも小さい（図４参照）。

【0040】

第２基部４０ｂは、カッタヘッド２の周方向における第１支持壁４１の両側、および、カッタヘッド２の半径方向における第２支持壁４２の両側に複数設けられている。

【0041】

複数の第２基部４０ｂの各々は、直方体状（ブロック状）に形成されている。カッタヘッド２の半径方向において、第１支持壁４１の間に位置する第２基部４０ｂの前後方向（Ｘ方向）の長さＬ１０は、カッタヘッド２の半径方向において、第１支持壁４１の外方に位置する第２基部４０ｂの前後方向（Ｘ方向）の長さＬ１１よりも、大きい（図４参照）。

【0042】

第２基部４０ｂは、カッタヘッド２の掘進方向の前方側から、掘削チップ５に覆われている。すなわち、第２基部４０ｂは、露出することがないように、カッタヘッド２の内側に配置されている。

【0043】

（カッタビットの母材の「第１支持壁」の構成）
母材４の第１支持壁４１は、カッタヘッド２の掘進方向の前方側から見て、カッタヘッド２の半径方向に沿って延びている。すなわち、第１支持壁４１は、カッタヘッド２の掘進方向および前後方向に延びるとともに、カッタヘッド２の周方向を厚み方向とする板状の壁部分である。また、第１支持壁４１を含む母材４は、カッタヘッド２の周方向から見て、掘削チップ５の略全体とオーバーラップする形状に形成されている。

【0044】

第１支持壁４１は、カッタヘッド２の周方向に沿って並ぶように複数（３つ）設けられている。複数の第１支持壁４１は、互いに略同一の形状を有している。

【0045】

第１支持壁４１の前方（Ｘ１方向）の端面および半径方向（ＲＡ方向）の両端面は、掘削チップ５に覆われることなく露出している。

【0046】

（カッタビットの母材の「第２支持壁」の構成）
第２支持壁４２は、第１支持壁４１と略直交するように、第１支持壁４１に接続されている。

【0047】

母材４の第２支持壁４２は、カッタヘッド２の掘進方向の前方側から見て、カッタヘッド２の周方向に沿って延びている。すなわち、第２支持壁４２は、カッタヘッド２の周方向および前後方向に延びるとともに、カッタヘッド２の半径方向を厚み方向とする板状の壁部分である。

【0048】

第２支持壁４２は、隣り合う一方の第１支持壁４１と他方の第１支持壁４１との間に配置されている。第２支持壁４２は、隣り合う一方の第１支持壁４１と他方の第１支持壁４１とを接続している。また、隣接する第１支持壁４１の間において、第２支持壁４２を含む母材４は、カッタヘッド２の半径方向から見て、掘削チップ５の略全体とオーバーラップする形状に形成されている。

【0049】

第２支持壁４２の前方（Ｘ１方向）の端面は、掘削チップ５に覆われることなく露出している。

【0050】

（カッタビットの「掘削チップ」の構成）
一例ではあるが、図３および図６に示す掘削チップ５は、超硬合金により形成されている。掘削チップ５は、概して直方体形状を有する複数のパーツにより構成されている。

【0051】

掘削チップ５は、第２支持壁４２に対して、カッタヘッド２の半径方向の内周側に配置される内周チップ５ａと、第２支持壁４２に対して、カッタヘッド２の半径方向の外周側に配置される外周チップ５ｂと、を有している。

【0052】

内周チップ５ａおよび外周チップ５ｂは、カッタヘッド２の周方向の両側から第１支持壁４１により挟み込まれている。

【0053】

（カッタビットの製造）
カッタビット３の製造について説明する。

【0054】

はじめに、図４および図５に示すように、母材４を形成する複数の鋼材のパーツを組み付ける。次に、母材４と掘削チップ５との境界に沿ってインサート材Ｉを配置する。この際、第２基部４０ｂは、インサート材Ｉによって覆われる。

【0055】

次に、図６に示すように、母材４およびインサート材Ｉに対して、掘削チップ５を形成する複数の超硬合金のパーツを組み付ける。

【0056】

次に、未接合の状態の母材４、インサート材Ｉおよび掘削チップ５を、熱間等方圧加圧処理（ＨＩＰ処理）を行う加熱加圧炉（図示せず）の内部に設置して、加熱および加圧することによって、母材４、インサート材Ｉおよび掘削チップ５を拡散接合する。加熱加圧炉の内部には、アルゴンガスなどの不活性ガスが充填されている。

【0057】

互いに材質の異なる母材４および掘削チップ５は、インサート材Ｉを介することにより、母材４および掘削チップ５を直接接合する場合よりも、強固に接合される。なお、熱間等方圧加圧処理（ＨＩＰ処理）は、熱間静水圧加圧処理とも呼ばれている。

【0058】

カッタビット３の第１支持壁４１および第２支持壁４２の前方端面と、カッタビット３の前方に位置するすべての掘削チップ５は、前後方向（Ｘ方向）に直交する測定面Ｍ１を有している。測定面Ｍ１は、カッタビット３の後方端面である基準面Ｍ２に平行な面である。基準面Ｍ２は、カッタビット３の精度を確認するための寸法計測の際にカッタビット３を位置決めするための基準になる面である。

【0059】

（実施形態の効果）
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

【0060】

本実施形態では、上記のように、母材４に、カッタヘッド２の掘進方向の前方側から見て、カッタヘッド２の半径方向に沿って延びるとともに、掘削チップ５を支持する第１支持壁４１と、カッタヘッド２の掘進方向の前方側から見て、カッタヘッド２の周方向に沿って延びるとともに、掘削チップ５を支持する第２支持壁４２と、を設ける。これによって、カッタビット３に対してカッタヘッド２の周方向を向く力が加わった場合に、第１支持壁４１により掘削チップ５を支持することができることに加えて、カッタビット３に対してカッタヘッド２の半径方向を向く力が加わった場合に、カッタヘッド２の周方向に沿って延びる第２支持壁４２により掘削チップ５を支持することができる。すなわち、母材４からの掘削チップ５の脱落を防止することができる。また、第１支持壁４１だけではなく、第１支持壁４１に加えて、第２支持壁４２によっても掘削チップ５を支持することができるので、母材４に掘削チップ５が接合されたカッタビット３の強度を向上させることができる。

【0061】

本実施形態では、上記のように、第２支持壁４２は、第１支持壁４１と略直交するように、第１支持壁４１に接続されている。これによって、第１支持壁４１略直交する第２支持壁４２が、第１支持壁４１に接続されるので、第２支持壁４２に加わった力を第１支持壁４１にも効果的に分散させることができる。その結果、母材４からの掘削チップ５の脱落を防止しながら、母材４に掘削チップ５が接合されたカッタビット３の強度をより向上させることができる。

【0062】

本実施形態では、上記のように、第１支持壁４１は、カッタヘッド２の周方向に沿って並ぶように複数設けられ、第２支持壁４２は、隣り合う一方の第１支持壁４１と他方の第１支持壁４１とを接続している。これによって、カッタヘッド２の周方向において、第２支持壁４２の両端が第１支持壁４１に接続されるので、第２支持壁４２に加わった力を第１支持壁４１に、より効果的に分散させることができる。その結果、母材４からの掘削チップ５の脱落を防止しながら、母材４に掘削チップ５が接合されたカッタビット３の強度をより一層向上させることができる。

【0063】

本実施形態では、上記のように、掘削チップ５は、第２支持壁４２に対して、カッタヘッド２の半径方向の内周側に配置される内周チップ５ａと、第２支持壁４２に対して、カッタヘッド２の半径方向の外周側に配置される外周チップ５ｂと、を有する。これによって、カッタヘッド２に対して、カッタヘッド２の半径方向の内周側を向く力、および、カッタヘッド２の半径方向の外周側を向く力のいずれが加わったとしても、内周チップ５ａおよび外周チップ５ｂの両方を第２支持壁４２により支持することができる。

【0064】

本実施形態では、上記のように、母材４は、第１支持壁４１および第２支持壁４２を、カッタヘッド２の掘進方向の後方側から保持する基部４０さらに有し、基部４０は、第１支持壁４１を後方側から保持する第１基部４０ａと、カッタヘッド２の半径方向において第１基部４０ａよりも小さく形成されるとともに、第１基部４０ａよりもカッタヘッド２の掘進方向の前方側に配置され、第１支持壁４１および第２支持壁４２を後方側から保持する第２基部４０ｂと、を含む。これによって、第１基部により第２支持壁が支持されるとした場合と比較して、第２基部４０ｂにより第２基部４０ｂから前方に突出する片持ち状の第２支持壁４２の前方への突出長さを短くすることができる。このため、カッタヘッド２の半径方向の内周側を向く力による第２支持壁４２の変形を小さくすることができる。その結果、母材４に掘削チップ５が接合されたカッタビット３の強度をより向上させることができる。

【0065】

本実施形態では、上記のように、第２基部４０ｂは、カッタヘッド２の掘進方向の前方側から、掘削チップ５に覆われている。これによって、第２基部４０ｂが掘削チップ５により覆われるので、第２基部４０ｂを摩耗から保護することができる。なお、第２基部４０ｂは、第１支持壁４１および第２支持壁４２の少なくとも一方に接していることが好ましく、第１支持壁４１および第２支持壁４２の両方に接していることがより好ましい。具体的には、第２基部４０ｂは、カッタビット３の長手方向（ＲＯ方向）で第１支持壁４１と接し、カッタビット３の短手方向（ＲＡ方向）で第２支持壁４２と接している。これらの場合、第２基部４０ｂが第１支持壁４１および第２支持壁４２を支持する役割を担うこととなり、掘削チップ５を支持する片持ち梁としての第１支持壁４１および第２支持壁４２の前方への突出長さを短くすることができる。このため、第１支持壁４１および第２支持壁４２の変形を小さくすることができ、その結果、母材４に掘削チップ５が接合されたカッタビット３の強度をより向上させることができる。

【0066】

［変形例］
なお、今回開示された実施形態および変形例は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更（変形例）が含まれる。

【0067】

たとえば、上記実施形態では、カッタヘッドの半径方向において、隣接する第１支持壁の間のみに第２支持壁を設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、カッタヘッドの半径方向において、隣接する第１支持壁に挟まれることのない、第１支持壁の外方にも第２支持壁を設けてもよい。なお、本発明では、母材を、第１支持壁および第２支持壁の一方が第１支持壁および第２支持壁の他方を貫通するように構成してもよいし、第１支持壁と第２支持壁とを一体的に構成してもよい。

【0068】

また、上記実施形態では、第１支持壁を３つ設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、第１支持壁を３つとは異なる数だけ設けてもよい。

【0069】

また、上記実施形態では、母材が第２基部を備える例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、母材が第２基部を備えていなくてもよい。

【0070】

また、上記実施形態では、熱間等方圧加圧処理（ＨＩＰ処理）により、母材および掘削チップを接合した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ろう付けなどの他の方法により母材および掘削チップの接合を行ってもよい。なお、ろう付けを利用する場合には、図７（Ａ）～（Ｃ）に示すように、カッタビット２０３の母材２０４に第２基部を設けることなく、母材２０４を凹凸の少ない比較的簡易な形状に形成する（実施形態よりも簡易な形状に形成する）。したがって、掘削チップ２０５の数が比較的少なくなる（実施形態よりも少なくなる）。

【0071】

また、上記実施形態では、本発明のトンネル掘削機を、泥土圧式の掘削機により構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、トンネル掘削機を、泥水式の掘削機により構成してもよい。

【0072】

また、上記実施形態では、本発明のカッタビットを、先行ビットにより構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、カッタビットを、ティースビットなどの先行ビット以外の種類のビットにより構成してもよい。

【符号の説明】

【0073】

２ カッタヘッド
３、２０３ カッタビット
４、２０４ 母材
５、２０５ 掘削チップ
５ａ 内周チップ
５ｂ 外周チップ
４０ 基部
４０ａ 第１基部
４０ｂ 第２基部
４１ 第１支持壁
４２ 第２支持壁
１００ トンネル掘削機

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】