JP2552933B2 - 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、頭部のないボルトがあらかじめセグメントに内
蔵されている（送りボルト）方式の締結には適用できな
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、送りボルト方式の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、旋回及び水平運動可能に設けられ、且つ互いに反対
向きに回転動作可能に取り付けられた一対のシャフト部
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シャフト部材と共に回
転しボルトを所定方向に送り出す回転ローラより構成さ
れたボルト送り部材と、シャフト部材を回転駆動する駆
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、前記ボルト送り部材にて所定方向に送り出さ
れる送りボルトの一端に締結するナットを把握するため
のナット把握部を有する第１のナット用アームと、装置
本体に、前記シャフト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するナ
ットを把握するためのナット把握部を有する第２のナッ
ト用アームと、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、から成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（ボルトはあらかじめセ
グメントに内蔵されている）。この場合、ボルトは、そ
の胴体中間部分を両側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、シャフト部材を回転
させることにより反対側のボルト孔へ向けて送り込まれ
る。一方、第１のナット用アームにおいては、ボルト孔
の反対側でナットを把握して前記ボルトが送られてくる
のを待ち、このボルトの到達と同時にナットを回転させ
てねじ込む。このときボルトの送り速度はナットのねじ
込み速度に合わせて調節され、しかも回転ローラによる
ボルトの挟持強さは前記ナットの締め付け時にボルトが
共回りしない程度の大きさに保たれる。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第
２の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もう一つのナ
ットを把握し先にこのナットのねじ込みを行なった第１
のナット用アームがセットされ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、
第２の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、第１のナット用アーム２
と、ボルト送り部材３と、第２のナット用アーム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
る円弧上ラック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把握部22を有する第１のナ
ット用アーム２と、第１のナット用アーム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第１のナット用
アーム２に対向して設けられ、下端にナット把握部23を
有する第２のナット用アーム４とから構成されている。

第１のナット用アーム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。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
転は第１のナット用アーム２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22を回転
駆動するようになっている。ナット把握部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
ないよう把握するために１つおきに弾性部材５が接着さ
れている。

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。このボルト送り部材３は、移動体30の下面から
平行に垂下し且つ回転動作可能に取り付けられた一対の
シャフト部材32と、各シャフト部材32の先端部分に取り
付けられた回転ローラ33とから成る。シャフト部材32の
間には、第８図に示すように、駆動部材としての油圧シ
リンダ34とこの油圧シリンダ34の動力を各シャフト部材
32に伝える動力伝達部材（図示してない）が設けられ、
この油圧シリンダ34の駆動及び動力伝達部材の作動によ
ってシャフト部材32は互いに反対方向に回転せしめられ
る。回転ローラ33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、その間にボルトを挟持して
シャフト部材32と共に回転しボルトを送り出す。

さらに、第２のナット用アーム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。第２のナット用アーム４には前記軸26と同様な作
動をする第２の軸と、この第２の軸を駆動する油圧モー
タとが連結され、第２の軸の回転は第２のナット用アー
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は、前記ナット把握部22と同様、中
心部にナットを収容する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５が接着されている。

こうして、第１のナット用アーム２と第２のナット用
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と第２のナット用アーム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。そして、第１及び第２の
ナット用アーム２、４の先端部に設けられたナット把握
部22、23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、第１及び第２のナット用アーム２、４のナ
ット把握部22、23によりナット36を把握して取り出す。
ここでは、ボルト35、36は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、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に支持されている。次に、ボルト送り部材３
に作動連結された油圧シリンダ34を作動させる。これに
より、第９図に示すように、それぞれ対になったシャフ
ト部材32及び回転ローラ33が互いに反対側に回転し、ボ
ルト35を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、第１のナット用アーム２
がナット把握部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がナット把握部22に到達すると同時に
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を介して第１のナット用アーム２のナット
把握部22に伝えられ、ナット36を回転させてボルトにね
じ込み締め付ける。このときボルト送り部材３によるボ
ルト35の送り速度は、ナット36のねじ込み速度に合わせ
て調節され、しかも回転ローラ33によるボルトの挟持強
さは前記ナット36の締め付け時にボルト35が共回りしな
い程度の大きさに保たれる。

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を把握した第２のナット用アーム４
がセットされそのナットを回転させてねじ込む。このね
じ込み動作は、前記第１のナット用アーム２によるねじ
込みのときと全く同じ動作で行なわれる。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を把握
しこのナット36のねじ込みを行なった第１のナット用ア
ーム２がセットされたまま作動は停止の状態になってい
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、ボルト締結部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
のセグメントに対して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、ボルトの共回りをナット締め付け用の機
構を使って実現できるから、ボルト、ナットの締結を確
実に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
実施例の概要を示す正面図、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を概
略的に示す図、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……第１のナット用アーム ３……ボルト送り部材、４……第２のナット用アーム 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、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……油圧シリンダ（駆動部材）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山口 修一 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 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 松本 浩一 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、
   且つ互いに反対向きに回転動作可能に取り付けられた一
   対のシャフト部材、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シャフ
   ト部材と共に回転しボルトを所定方向に送り出す回転ロ
   ーラより構成されたボルト送り部材と、 シャフト部材を回転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、
   前記ボルト送り部材にて所定方向に送り出される送りボ
   ルトの一端に締結するナットを把握するためのナット把
   握部を有する第１のナット用アームと、 装置本体に、前記シャフト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す
   るナットを把握するためのナット把握部を有する第２の
   ナット用アームと、 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、 から成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。