JP2552932B2 - ボルト締結装置のボルト送り出し機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はボルト締結装置のボルト送り出し機構、特に
ボルトの送り出し及び締付けを自動的に行なうことが可
能なボルト締結装置のボルト送り出し機構に関するもの
である。

［従来の技術］ シールド掘進機のエレクタ装置により配設されたセグ
メントピース間の締結をはじめとする各種機械要素の締
結作業は、ボルト締結装置により一部自動化されたもの
が提案されている場合があるが、このような自動化を実
現した例としては特開平１−263398号公報に示されたも
のがある。

これは、シールド掘進機のエレクタハンドの円弧部
に、その円弧に沿って移動駆動されるように設けられた
本体部と、この本体部に垂設され、当該本体部に対して
上下駆動、旋回駆動及び水平駆動されるように設けられ
たボルト用アームと、下端にナット把握部を有しボルト
用アームに対向して設けられたナット用アームと、エレ
クタハンドに取り付けられたボルト、ナット供給装置と
から成っている。

かかるボルト締結装置で、ボルト、ナットを一組づつ
把握し、ナットを締結すべきボルト孔の所へ位置させ、
またボルトをボルト孔に差しこみ、ナット用アームでナ
ットを回転させて締め付ける。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような従来のボルト締結装置にあ
っては、ボルト締結に用いられるボルトは有頭ボルトで
あり、このボルトの頭部をボルト把握部でしっかりと支
持してナットを回転させボルトに締め付けるようにして
いるため、ボルト締めが確実に行なえるのに対し、ボル
トが無頭タイプのボルトで、あらかじめセグメント内に
セットされている方式（送りボルト方式）の締結は行な
えなかった。

本発明は前記問題点に鑑みてなされたもので、その目
的は、ボルトが無頭タイプであらかじめセグメント内に
セットされているものであってもこのボルトとナットの
締結を自動的に且つ確実に行なうことのできるボルト締
結装置のボルト送り出し機構を提供することである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、前記目的に鑑みてなされたものであり、そ
の要旨とするところは、エレクタハンドの円弧部に沿っ
て移動可能に設けられた装置本体と、装置本体に、上下
運動、旋回運動及び水平運動可能に設けられたボルト送
り部材と、ボルト送り部材を駆動する駆動部材と、装置
本体に、上下、旋回及び水平運動可能に設けられ、送り
ボルトの一端に締結されるナットを保持するためのナッ
ト保持部を有するナット支持アームと、装置本体に、前
記ボルト送り部材に隣接して上下、旋回及び水平運動可
能に設けられ、送りボルトの他端に締結されるナットを
把握するためのナット把握部を有するナット用アーム
と、ナット用アームに把握されたナットと回転駆動する
ナット駆動部材と、ナット駆動部材の駆動力をナットに
伝える動力伝達部材と、を備え、前記ボルト送り部材
が、装置本体の取付部から垂下され、それぞれが平面上
でほぼ120度間隔に配置された３本のシャフト部材、及
び各シャフト部材の先端部分に取り付けられ、シャフト
部材間にボルトを挟持して回転し、ボルトをねじ送り運
動させる回転ローラより構成されることを特徴とするボ
ルト締結装置のボルト送り出し機構にある。

［作用］ 本発明のボルト締結装置では、ボルト締め付けに際し
て、ナット一組の供給を受けると、把握したナットを締
結すべきボルト孔の所に位置させる。この場合、あらか
じめセグメント内にセットされているボルトは、その胴
体中間部分の周りを３方向から回転ローラによって挟持
された状態でシャフト部材に支持され、回転ローラの回
転によりボルト自身が回転しながら反対側のボルト孔へ
向けて送り込まれ挿入される。一方、ナット支持アーム
においては、ボルト孔の反対側でナットを保持して前記
ボルトが送られてくるのを待つ。そして、このボルトの
到達と同時にボルトの回転によってボルトとナットは締
め付けられる。ボルトがボルト孔に充分挿入され且つナ
ットのねじ込みが所望の量だけ進むと、一旦このねじ込
みは休止し、ボルト送り部材がボルトから解除される。
次に、ボルトの、ボルト送り部材により支持されていた
側の端部にナットを把握したナット用アームがセットさ
れナットを回転させてねじ込む。このときボルトの反対
側の端部は先のナット支持アームがナットを保持したま
まになっており、それによって回転方向に対して支持さ
れる。したがって、ナット用アームによってねじ込みが
行なわれている間はボルトはナットと共回りせず、ボル
トの締め付けは確実に行なわれる。

［実施例］ 第１図乃至第11図は本発明によるボルト送り出し機構
を装備したセグメントのボルト締結装置の一実施例を示
す図である。

この実施例において、装置本体１はエレクタハンドの
円弧部に、この円弧部に沿って移動可能に取り付けられ
ている。この装置本体１には、ナット支持アーム２と、
ボルト送り部材３と、ナット用アーム４とから成るボル
ト締結部６が、上下、旋回及び水平運動可能に設けられ
ている。そして、ナット供給装置７がエレクタハンド８
に取り付けられている。

エレクタハンド８の先端円弧部９の両側には、この円
弧に沿って延びる上下２本のレール10と、その間に延び
る円弧状ラック11とが設けられている。

装置本体１のベース12には、２本のレール10のそれぞ
れに上下から係合する４個のスライド13が固着されてお
り、またラック11に噛み合うピニオン14が取り付けら
れ、このピニオン14はモータ15により回転駆動されるよ
うになっている。

こうして、装置本体１はエレクタハンド８の円弧部９
に沿って移動することができる。

前記本体ベース12に、ボルト締結部６を上下、旋回及
び水平移動させるための部材が順次取り付けられてい
る。上下スライド座板16がサーボモータ17により上下駆
動されるように設けられ、この座板16には旋回座板18を
旋回駆動するサーボモータ19が固着されている。そし
て、この旋回座板18に、サーボモータ20により水平移動
されるスライド座板21が設けられ、このスライド座板21
に前記ボルト締結部６が取り付けられている。

こうして、ボルト締結部６は、装置本体１に対して上
下、旋回及び水平駆動されるようになっている。

ボルト締結部６は、第６図及び第７図に示すように、
下端に回転駆動されるナット保持部22を有するナット支
持アーム２と、ナット支持アーム２から一定間隔離れた
位置に設けられたボルト送り部材３と、ボルト送り部材
３に隣接した位置において前記ナット支持アーム２に対
向して設けられ、下端にナット把握部23を有するナット
用アーム４とから構成されている。

ナット支持アーム２はスライド座板21に懸架されたス
ライド体24に突設して構成され、シリンダ25によりスラ
イド座板21に対し水平移動するように設けられている。
ナット保持部22は、中心部にナットを収容する六角のナ
ット孔29が形成され、その内面には、当該ナット孔29に
収容されたナットを脱落しないよう保持するために１つ
おきに弾性部材５が接着されている。このナット支持ア
ーム２は、ボルトに対してナットを固定保持することが
目的なので、ナット保持部22はナットを回転させる構造
にはなっておらず、また駆動部材に連結されていない。

一方、ボルト送り部材３は、スライド体24に懸架され
た移動体30に取り付けられ、この移動体30はシリンダ31
によりスライド体24に対して水平移動されるようになっ
ている。このボルト部材３は、移動体30の下面からほぼ
120度の等角度間隔をおいて垂下して取り付けられた３
本のシャフト部材32（各々32a,32b,32cに分かれてい
る）と、各シャフト部材32a,32b,32cの先端部分に取り
付けられた回転ローラ（各々33a,33b,33cに分かれてい
る）とから成る。シャフト部材32a,32b,32cの上端部分
には、第８図に示すように、駆動部材としての油圧モー
タ34と、この油圧モータ34の動力を各回転ローラ33a,33
b,33cに伝える動力伝達部材としてのフレキシブルシャ
フト38b,38cが設けられ、この油圧モータ34の駆動及び
動力伝達部材の作動によって回転ローラ33b,33cは回転
せしめられる。回転ローラ33aには駆動源はなく自由に
回転できる状態となっている。またこれらの回転ローラ
33a,33b,33cはゴムその他の比較的弾性に富み摩擦係数
の大きな材料から成り、それぞれが、その間にボルトを
挟持して回転するとボルトを中心軸の周りに回転させな
がら送り出すよう位置及び向きが設定されている。さら
に、回転ローラ33a,33b,33cのうち回転ローラ33aは設置
位置が固定されているが、他の回転ローラ33b,33cは間
隔が可変されるようになっている。この回転ローラ33b,
33cの間隔を可変できるようにするため、油圧シリンダ3
7、37′が設置されている。

さらに、ナット用アーム４は、前記ボルト送り部材３
に隣接して、スライド体24に懸架された移動体30に取り
付けられ、ボルト送り部材３と同様シリンダ31によりス
ライド体24に対し水平移動するように設けられている。
スライド体24の端部には、軸26を回転駆動するナット駆
動部材としての油圧モータ27が設けられ、軸26の回転は
ナット用アーム４の中に組み込まれた動力伝達部材とし
ての歯車列28を介してナット把握部23を回転駆動するよ
うになっている。ナット把握部23、前記ナット支持アー
ム２のナット保持部22と同様、中心部にナットを収容す
る六角のナット孔が形成され、その内面には、当該ナッ
ト孔に収容されたナットを脱落しないよう把握するため
に弾性部材が接着されている。

こうして、ナット支持アーム２とナット用アーム４と
は、対向して配置され、それぞれ独立して近接、隔離す
ることができるようになっている。さらにボルト送り部
材３とナット用アーム４とは、移動体30の上でそれぞれ
独立して作動位置へ移動、離脱することができるように
なっている。或いは、ボルト送り部材３とナット用アー
ム４とは、移動体30に対して着脱自在とし、ボルト送り
動作時はボルト送り部材３を装着する一方、ナット締め
付け時はナット用アーム４を装着するようにしてもよ
い。そして、ナット用支持アーム２、ナット用アーム４
とボルト送り部材３とにより、ナット供給装置７からナ
ットを取り出し、ボルト締結部６を所望の位置に移動さ
せて、ボルト締結を行なうことができる。

かかる構成を有するセグメントのボルト締結装置の動
作について以下説明する。

装置本体１をエレクタハンド８の円弧部９に沿って移
動させ、エレクタハンド８に取り付けられたナット供給
装置７から、ナット支持アーム２、ナット用アーム４の
ナット保持部22や把握部23とによりナット36、36′を把
握して取り出す。ここでは、ボルト35には棒体の両端に
ねじが切られた無頭タイプのボルトがあらかじめセグメ
ント内にセットされている。

それから、ボルト締結部６を各方向に移動させて、把
握したナットを締結すべきセグメントのボルト孔の所に
位置させる。この場合、あらかじめセグメント内にセッ
トされているボルト35は、その胴体中間部分を両側から
回転ローラ33によって挟持された状態でシャフト部材32
に支持される。次に、ボルト送り部材３に作動連結され
た油圧モータ34を作動させる。これにより、第９図に示
すように、３個で１組になった回転ローラ33a,33b,33c
がそれぞれ決められた方向へ回転し、ボルト35を中心軸
周りに回転させながら反対側のボルト孔へ向けて進行さ
せこれに差し込む。ボルト孔の反対側では、ナット支持
アーム２がナット保持部22にナット36を保持した状態で
セットされており、前記ボルト35が送られてくるのを待
つ。そして、このボルト35がナット保持部22に到達する
と同時に、ボルト35はそれ自身の回転によってナット36
にねじり込み締め付ける（第10図）。

ボルト35がボルト孔に充分挿入され且つナット36がボ
ルト35に対して一定の強さまで締め付けられると、一旦
このねじ込みは休止せしめられ、ボルト送り部材３がボ
ルト35から解除され且つ離脱せしめられる。次いで、ボ
ルト送り部材３により支持されていた側のボルト端部に
もう１つのナット36′を把握したナット用アーム４がセ
ットされ、油圧モータ27を駆動させる。すると、油圧モ
ータ27の動力は歯車列28を介してナット用アーム４のナ
ット把握部23に伝えられ、ナット36′を回転させてボル
ト35にねじ込み締め付ける（第11図）。このときボルト
35の反対側の端部では、先に１つめのナット36を保持し
このナット36のねじ込みを行なった第１のナット支持用
アーム２がセットされたままの状態になっている。それ
によりボルト35は回転方向に対して固定支持される。し
たがって、第２のナット用アーム４によってねじ込みが
行なわれている間はボルト35はナットと共回りせず、ボ
ルトの締め付けは確実に行なわれる。

なお、ボルト締結部６は装置本体１と共に、少なくと
も１組設けられているから、セグメントピースの軸方向
両端部又は円周方向両端部のボルトを同時に締め付ける
ことができる。この場合、ボルト締付部６は旋回及び水
平移動できるようになっているので、キーセグメントの
ように軸に傾斜する端面にあるボルトの締め付けもでき
る。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば送りボルト方式
のセグメントのボルト締結にも何ら不都合なくナットの
取り出しからボルトの送りを経て締結までを自動化する
ことができる。また、ボルトを送り出しながら回転を与
え、その回転によってナットにねじ込めるようにしたた
め、ナットを回転操作する機構の一部が省略でき、装置
の構成を簡潔にすることができる等の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるセグメントのボルト締結装置の一
実施例を概要の示す正面図、第２図は第１図のボルト締
結装置であって、モータ15を除いて示す第１図の右側面
図、第３図は第１図及び第２図のボルト締結装置に用い
られる装置本体１であって、サーボモータ19にて旋回座
板18を90度左旋回させた状態をボルト送り部材３を除い
て示す装置本体１の右側面図、第４図は第１図及び第２
図のボルト締結装置に用いられる装置本体１であって、
モータ15を除いて示す装置本体１の左側面図、第５図は
第４図の装置本体１を上方から示す平面図、第６図は前
記実施例のボルト締結部の概略正面図、第７図は第６図
に示されたボルト締結部の駆動機構系を表す断面図、第
８図は前記実施例に備え付けられたボルト送り部材によ
る作動を示す断面図、第９図は前記ボルト送り部材によ
る作動を示す断面図、第10図はボルト送り部材とナット
支持アームによるナット締め付け動作を示す断面図、第
11図はナット支持アームとナット用アームによるナット
締め付け動作を示す断面図である。 １……装置本体、２……ナット支持アーム、３……ボル
ト送り部材、４……ナット用アーム、６……ボルト締結
部、７……ナット供給装置、８……エレクタハンド、９
……円弧部、22……ナット保持部、23……ナット把握
部、27……油圧モータ（ナット駆動部材）、28……歯車
列（動力伝達部材）、32……シャフト部材、33……回転
ローラ、34……油圧モータ（駆動部材）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 配野 均 東京都港区北青山２丁目５番８号 株式 会社間組内 (72)発明者 志野 和巳 東京都港区北青山２丁目５番８号 株式 会社間組内 (56)参考文献 特開 平１−263398（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−128099（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−157398（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エレクタハンドの円弧部に沿って移動可能
   に設けられた装置本体と、 装置本体に、上下、旋回及び水平運動可能に設けられた
   ボルト送り部材と、 ボルト送り部材を駆動する駆動部材と、 装置本体に、上下、旋回及び水平運動可能に設けられ、
   送りボルトの一端に締結されるナットを保持するための
   ナット保持部を有するナット支持アームと、 装置本体に、前記ボルト送り部材に隣接して上下、旋回
   及び水平運動可能に設けられ、送りボルトの他端に締結
   されるナットを把握するためのナット把握部を有するナ
   ット用アームと、 ナット用アームに把握されたナットを回転駆動するナッ
   ト駆動部材と、 ナット駆動部材の駆動力をナットに伝える動力伝達部材
   と、 を備え、 前記ボルト送り部材が、装置本体の取付部から垂下さ
   れ、それぞれが平面上でほぼ120度間隔に配置された３
   本のシャフト部材、及び各シャフト部材の先端部分に取
   り付けられ、シャフト部材間にボルトを挟持して回転
   し、ボルトをねじ送り運動させる回転ローラより構成さ
   れることを特徴とするボルト締結装置のボルト送り出し
   機構。