JPH03224998A - ボルト・ナットの自動締結装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、ボルト・ナットを用いて被締結部材−たと
えばトンネル掘削工事にお（ジるセグメントなど−を自
動的に締結する自動締結装置に関する。

［従来の技術］ 一般に自動締結装置は、一対のアームを備えて各先端部
に六角穴のソケット（ボックス）を有し、それらのアー
ムが、相互間で接近・離反自在でありながら全体的に二
次元または三次元で移動可能なように構成されている。

上記のソケットは、各アームの先端部に向き合って配備
されたうえ、少なくとも一方のソケットが回転駆動源に
接続されている。こうしたソケットをアームごと締結箇
所まで移動し、その六角穴にボルトの頭部またはナツト
を嵌めた状態で回転駆動源を起動し、かつア−ムにより
ソケットを接近させれば、ボルト・ナットの螺合（ネジ
結合）による締結を行うことができる。

上記のようなアームおよびソケットを備える自動締結装
置は、たとえば実開昭６３−１１３５２３号公報にも開
示されている。

同公報の装置は、トンネル掘削工事においてトンネルの
内面に施工する板状のセグメントを、その幅および長さ
の方向に接合して締結することを主な用途とするものだ
が、螺合に先だってボルトの先端とナツトのネジ穴とを
合わせるために、っぎの手段を用いている。

■セグメントに形成された締結作業用の凹部にあらかじ
めボルトおよびナツトを仮止めしておき、その凹部に差
し入れたソケットでボルトの頭部を押すことにより、ボ
ルトの先端をナツトのネジ穴に当接させる。なお上記の
四部は、セグメントのような板状の被締結部材を幅また
は長さ方向に締結する際、ボルトやナツトを回したりす
るのに不可欠な空間で、隣合うセグメントとの間の接合
面に直角なボルト挿通孔に通じるものである。

■ボルト・ナット・ソケット間の心（軸心）合わせのた
めに、ソケットとアーム先端部との間に、オルダム継手
など、ソケットの変位を可能にする回転継手を介装して
いる。なお、ソケットの変位を可能にしておくことは、
ボルトの先端を尖らせるなどの軸心案内手段とともに、
螺合の前にボルト・ナットおよびソケットの軸心が一致
していない場合に備えて自動締結装置に施されるのが普
通である。これらがないと、ソケットの位置ぎめをきわ
めて正確に行う必要があるからである。

［発明が解決しようとする課題］ 上記したセグメントの場合のように被締結部材に締結作
業用の凹部が必要なケースで、前記公報記載の自動締結
装置を使用するとすれば、その凹部の位置や大きさに関
連して、被締結部材の強度を多少犠牲にせざるを得ない
ことがある。その理由はつぎの通りである。

まず上記■の点から、凹部の寸法（ボルト挿通孔の方向
の寸法）を超える長尺のボルトは使用することかできな
いので、被締結部材には、接合面すなわち端面に近い位
置に凹部を設けなければならない。このことは、締結後
に、被締結部材が受ける負荷による応力がこの付近（凹
部と接合面との間）に集中するなど、被締結部材の強度
上、好ましくない。

また上記■の点については、ソケットとアーム先端部と
の間に変位可能な回転継手などが介装されているので、
これらが差し入れられる凹部は、縦・横・深さがいずれ
もその継手等の分だけ大寸法に形成される必要がある。

この点も、セグメントに対し強度低下をもたらす要因の
−っとなる。

本発明の目的は、締結される被締結部材の強度を高くと
ることのできる締結装置を提供することである。さらに
本発明では、各種被締結部材に対する適合性や作業の迅
速性について優れた装置をも併せて提供したい。

［課題を解決するための手段］ 請求項１に記載の本発明の装置は、前述のような一対の
アームおよびソケットを備えるボルト・ナットの自動締
結装置において、各アームの基部を共通の支持フレーム
に対し互いに接近・離反する方向にスライド可能に取り
付けるとともに、同フレーム上に各アームについて独立
なスライド駆動手段を設け、また一方のアームの先端部
イ」近に、ソケットの対向方向と直角な方向に開閉可能
なホルトピンチ手段を配備したものである。

このボルトピンチ手段としては、請求項２のように、回
転駆動源に連結された一対のロールを、先端部をソケッ
トの先へ突出させてソケットの背面側に配備するのもよ
い。

そして、ボルトピンチ手段を用いて正逆いずれの向きに
もボルトを送れるように構成したり（請求項３）、ある
いはそのボルトの送り方向を傾斜させ得るようにしたり
（請求項４）すると好ましい。

また請求項５の装置は、やはり一対のアームとソケット
とを備える自動締結装置において、アームの基部または
両アームを支持する部材に、拘束力可変のジヨイント−
すなわち、支持軸と、その支持軸によって変位自在に支
持されるブラケットと、そのブラケットを固定・解放自
在な拘束手段とを備えるジヨイント−を介設したもので
ある。

以上の装置についてはさらに、請求項６のとおり、対向
するソケット間を結ぶ直線をその直角方向に平行移動さ
せながら一対のアームを全体的に移動する機構を配備す
るとよい。

１作用］ 請求項Ｉに記載した自動締結装置は、つぎの作用をなす
。

（１−１）　　締結用ボルトをピンチ（つかむ）および
リリース（放す）することのできるボルトピンチ手段を
使用し、同手段を備えるアームをスライド駆動手段によ
って支持フレームに対し適宜にスライドさせれば、その
ボルトをソケットの対向方向と平行に送り出して被締結
部材に通すことができる。したがって、締結作業のため
の凹部を有する被締結部材を、たとえばその凹部内に収
まりきらない長尺のボルトで締結する場合には、被締結
部材の接合面・凹部間のボルト挿通孔を凹部からさらに
接合面と反対側に延長してボルト収容孔を形成し、この
収容孔から上記挿通孔にかけて、部が凹部に現われるよ
うにボルトを事前に収容しておけばよい。その場合、本
装置は、ボルトピンチ手段を凹部に差し人、れたうえ、
相手側の被締結部材との間の挿通孔へ上記の要領でこの
ボルトを送り、締結される二つの被締結部材の各回部に
ボルトの各端部を出さしめたのち、その端部にナツトを
螺合する。こうして長尺のボルトを使用できるため、接
合面から遠い位置に四部を設けることができ、締結状態
における被締結部材の強度が向上する。

（１−２）　　対向する一対のソケットは、支持フレー
ムに対しスライド駆動手段によって各アームがスライド
させられることにより接近しあるいは離反する。すなわ
ち、ソケットの接近・離反の動作が各アームの基部ない
し支持フレームに設けられた機構にて行われ、アーム先
端部付近にはそれ相当の機構がないので、その先端部が
差し入れられる凹部にはそうした機構分のスペースが不
要である。つまり被締結部材は、必要な凹部が小さくて
すみ、強度上有利である。

請求項２の装置は、上記（１〜１）に記したボルトの送
り出しを、とくに迅速に行うことができる。

ボルトをピンチするロールそのものが回転駆動源の作用
で回転し、それによってボルトを送るので、スライド駆
動手段によりアームを往復に（複数回）スライドさせな
くてもよいからである。また、アームの往復動作が不必
要なことから、その先端部を入れる被締結部材の凹部が
、上記よりもさらに小さくてすむ。なおこのボルトピン
チ手段は、ロールの先端部（ボルトをピンチする部分）
がソケットの背面側（対向するソケット間の外側）にあ
ってその先へ突出しているため、アームがその長手方向
に移動可能である以上は、ロール・ソケット間にそのア
ームの長手方向の相対移動を与える必要がない。仮にソ
ケットの前面側（他方のソケットとの間に入る位置）に
ロールを設けるならば、ボルトを送り出す際にはロール
がソケットの先へ突出し、ボルト・ナットを締結する際
にはソケットがロールの先に出ていなければならず、し
たがってこれら相対移動のための機構が不可欠であるこ
とを考慮すれば、この点の意義は明白である。

請求項３の装置では、対向する他方のソケット（アーム
）との間へボルトを送れるだけでなく、その逆向き、す
なわちソケットの背面側へ向けてもボルトを送ることが
できる。このため、ボルトを抜き出す（締結前の状態に
戻す）際にも本装置を使用できるなど、装置を多様に使
用することが可能になる。

さらに請求項４の装置も、被締結部材に対する適合性が
広く、締結作業を迅速化できる。示′ルトの挿通孔は一
律に同じ方向を向いてはおらず、被締結部材によって、
また挿通孔ごとに方向の異なることがあるのに対し、こ
の装置は、それら挿通孔に応じてボルトの送り方向を傾
斜させることが可能だからである。

一方、請求項５の装置はつぎの作用をなす。

（５−］）　　拘束力可変のジヨイントは、前記公報記
載の自動締結装置における回転継手（オルグム継手など
）に代わって、ボルト・ナンド・ソケット間の心合イつ
せのために機能する。すなわち、拘束手段をブラケット
の解放状態にすれば、支持軸に対してそのブラケットが
変位自在となるので、このジヨイントを介設したアーム
の基部または両アームの支持部材よりも先（自由端側）
にあるソケットは、たとえばボルトの軸心に合うよう変
位することか可能になる。つまり、ソケットを接近させ
てそれに嵌めたナツトとボルトとを当接させる際にこう
してブラケットの拘束を解いておけば、ソケットはアー
ムごと変位して心合わせされるよう導かれる。

（５−２）　　上記作用をなすジヨイントが各アームの
基部またはその支持部材に介設されているので、ソケッ
トやアーム先端部には上記種類の継手が不要である。こ
のことは、アーム先端部の容積が小さく、したがってそ
れが差し入れられる凹部のスペースが小さくてすむので
、前記（１−２）と同じく被締結部材にとって強度的に
好ましい。

ところで、装置内の一対のアームは、たとえば運動の自
由度を六つ（三軸方向の移動と各軸回りの回転）備えれ
ば三次元内におけるボルトの挿通箇所や方向のすべてに
対応するよう移動できるが、請求項６の装置が有する機
構は、そうした自由度の一つを、ソケット間の直線を記
載のとおり平行移動するものとして定めたものである。

ボルト・ナットによる締結は、−組の被締結部材に対し
てでも複数本のボルトを使用するのが一般で、被締結部
材にはボルト挿通孔が複数個平行に設けられることが多
いため、上記の自由度に沿ってアームが移動することは
、被締結部材に対し複数本のボルトを平行に挿通して締
結する作業を迅速化することになる。

［実施例］ 第１図〜第３図に、この発明に関する第一の実施例を示
す。第１図は自動締結装置λの全体正面図、第２図・第
３図はそれぞれ第１図の■−■矢視図および■部詳細図
等である。この装置λは、第１図に示すように、トンネ
ル掘削工事においてトンネルの内面に施工されるセグメ
ントにつき、隣接するセグメントＳ１・Ｂ２を、ボルト
Ｂ（Ｂｌ・Ｂ２）およびナツトＮによって締結するため
のものである。

第１図に従って概要的に述べれば、本装置＆は、フレー
ムトフレーム２・支持体３・アーム支持フレーム４・ア
ーム５・アーム６・ソケット７・ソケット８−の八つの
構造部分を備えている。

フレームｌは、トンネル軸の方向の前・後進とその軸ま
わりの旋回が可能なように掘削機（図示せず）に取り付
けられており、フレーム２は、モータ１ａ・送りネジ１
ｂによりフレームｌに沿って図の上下に移動し、油圧シ
リンダ２ａにより図の紙面と直角方向に旋回することが
できる。また支持体３は、フレーム２の先端に回動可能
に取り付けられたうえ、フレーム２の旋回角度に拘わら
ず一定方向を向くようフレーム２の基部と連結棒３ａで
連結されている。こうした支持体３に対しアーム支持フ
レーム４がジヨイント１０を介して連結され、さらにこ
のフレーム４に、前述のとおり先端部にそれぞれソケッ
ト７・８を備えるアーム５・６が、相互間で接近・離反
自在に配備されている。フレーム２と連結棒３ａとがい
わば平行リンクを構成するので、シリンダ２ａを伸縮さ
Ｈるとき、アーム５６は方向が一定のまま−すなわちソ
ケット７・８間を結ぶ直線をその直角方向に平行移動さ
せながら一移動する。アーム６の基部付近に設けられた
モータ８ａは、ヂエーン８ｂを介してソケット８を回転
駆動するためのものである。

本装置ａの構造的な特徴は、■上記のようにアーム５・
６を支持する部材（すなわち支持体３と支持フレーム４
との間）にジヨイント１０を介設した点、■支持フレー
ム４に対するアーム５・６の取付けの形態、および◎ア
ーム５の先端部付近にボルトピンチ手段４０を配備した
こと、にある。以下、これらの各点につき説明する。

■ジヨイント１０：　　第３図（ａ）および（ｂ）に示
すとおり、イ）支持体３の下部に一本の支持軸１１を保
持させるとともに、０）この支持軸１１に弾性変形能に
富むラバーリング１２を嵌め付：づたうえ、その外側に
、支持フレーム４と一体のブラケット１３を支持させ、
ハ）リング１２の変形能に拘わらずブラケット１３を固
定し、また解放することのできる拘束手段２０を設（ジ
ている。

上記の拘束手段２０としては、支持軸１１の軸心に沿っ
てスライド可能なように、ブラケット１３およびリング
１２をはさんで二枚のクラッヂプレート２］を配備し、
両プレート２１の間に油圧シリンダ２２を二つ取り付け
た。同図（ｂ）の状態から、シリンダ２２を縮めて各プ
レート２１のコーン部２３でブラケット１３をはさみつ
ければ、その押圧力と摩擦力により拘束されて、支持軸
１１（すなわち支持体３）に対しブラケット１３はほと
んど変位不能となる。この実施例ではさらに、支持軸１
１回りのブラケット１３の角度（チルト角度）について
拘束を確実にするため、同図（ａ）・（ｃ）のように支
持フレーム４上にブロック１４を取り付けている。すな
わち、シリンダ２２を縮めたときには、プレート２１が
そのブロック１４の上部傾斜面をはさむので、支持軸１
１回りのブラケット１３および支持フレーム４の角度（
チルト角度）もプレート２１の角度に一致して固定され
る。なおプレート２１の角度は、支持体３に取り付けた
チルト用油圧シリンダ３ｂの伸縮量によって定めること
ができる。したがってアーム５・６やボルトピンチ手段
４０の角度、さらにソケット７・８間の直線の傾斜角も
、このシリンダ３ｂの伸縮により変更できる。

シリンダ２２を伸ばして二枚のプレート２１の間隔を広
げたときには、同図（ｂ）および同図（Ｃ）（実線部分
）のようにプレート２１がブラケット１３およびブロッ
ク１４から離れて上記の拘束を解くので、ブラケット１
３やブロック１４と一体であるフレーム４は変位自在な
状態になる。ただし、ブラケット１３と支持軸１１との
間にラバーリング１２を介装していること、またプレー
ト２１に止板２４を設けたうえこれにテーパブロック２
５（同図（ａ）参照）を付けてブラケット１３に接近さ
せていることから、ブラケット１３の変位する範囲は、
リング１２の弾性変形量およびブラケット１３とブロッ
ク２５との間の隙間によって制限される。この状態にお
ける変位可能な範囲は、ソケット７および８があらゆる
方向に数十ｍｍ移動できる程度である。

■支持フレーム４に対するアーム５・６の取付は形態　
　第１図のように、フレーム４にガイドレール４ａを設
け、これに各アーム５・６の基部をスライド可能に取り
付けるとともに、各アーム５・６のスライド駆動手段３
０として油圧シリンダ３１・３２を配備している。シリ
ンダ３１・３２は、本体をフレーム４に係止し、伸縮ロ
ッドの先端をそれぞれアーム５・６に連結したので、各
アーム５・６は、それぞれシリンダ３１・３２によって
独立に駆動されソケット７・８の対向する方向に接近ま
たは離反する。

■ボルトピンチ手段４０：　　第１図のようにアーム５
の先端部付近の外側（ソケット７の背面側）に配備した
もので、第２図に示す一対の指状片４１をピン４２でア
ーム５に取り付けたうえ、双方の指状片４１の基部間に
油圧ジヤツキ４３を装着している。第２図の状態からジ
ヤツキ４３を伸ばすと、指８ 状片４１の先端部が、ソケット７・８の対向方向と直角
向きに閉じるので、同図仮想線の位置にあるボルトＢを
ピンチ（つかむ）することができる。

指状片４１の先端部には最大１トンのピンデカをかけ得
るようにしてボルトＢに対するピンチを確実にし、ゴム
などの摩擦材は、損耗が激しいので取り付けていない。

なお、一対の指状片４１は、ピン４２のみによってアー
ム５に取り付けているので、先端部のピンチ部分が中心
から（第２図の右または左へ）ずれた状態ででもボルト
Ｂをピンチすることができ、機能範囲が広いといえる。

指状片４１を開閉してボルトＢをピンチ・リリースしな
がら、スライド駆動手段３０のシリンダ３１によりアー
ム５をフレーム４に対して往復にスライドさせれば、そ
のボルトＢを、シリンダ３ｂで定めたフレーム４の方向
と平行に正・逆任意の向きに送ることが可能になる。な
おこのピンチ手段４ｏは、上記のとおりソケット７の背
面側に配備したうえ、その指状片４１の先端部をソケッ
ト７よりも先（図の下方）に突出させているので、アー
ム５の位置（図中の高さ）を変えるだけで（ピンチ手段
４ｏをソケット７に対して位置変更しなくても）、ボル
トＢに対してピンチ手段４０およびソケット７を使い分
けてきる。

一方、本装置＆による締結対象となるセグメント５ｌ−
８２およびボルトＢｌ　−Ｂ２は、第１図のように形成
されたものである。すなわちセグメントｓ１・Ｂ２は、
トンネルの内面で−っのリンクを成すべく接合される隣
接のセグメントで、接合面Ｘをはさんでそれぞれ凹部ｔ
ｓｌ・ｊｓ２を備え、それらをつなぐようにボルト挿通
孔Ｖを有している。凹部ｔｓ＋・ｔｓ２は、ボルトＢ１
−８２にナツトＮを装着・螺合するなどの締結作業用の
空間であるが、差し入れられるソケット７・８およびア
ーム５・６の先端部を単純・小型に構成したのに対応し
て、比較的小さく形成されている（ボルトＢ１・Ｂ２の
送り出しのために図の左右方向の寸法についてはやや大
きい）。また挿通孔Ｖは、接合面Ｘを直角に貫通して締
結用ボルトＢ１またはＢ２を通ず穴である。

セグメントＳｌ　−Ｂ２が高強度型であって接合面Ｘと
凹部ｊｓ＋　’　ｔｓ２との間にかなりの間隔（厚み）
があるため、ボルトＢ１−８２は相当に長尺で、いずれ
も凹部ｔｓ＋・ｊｓｔ内には収まらない。そこで、つぎ
のようにしてボルトＢ１・Ｂ２を一方のセグメントＳ１
に内蔵し、締結前のセグメントＳ１・Ｂ２の取扱および
接合を容易にしている。すなわち、セグメントＳ１に、
凹部Ｅｓ＋を通って挿通孔Ｖの延長上に連なるボルト収
容孔Ｕを形成し、ここにあらかじめボルトＢ１・Ｂ２を
（一部が凹部ｊｓ＋に現われる状態で、第１図のボルト
Ｂ２のように）収容しておくのである。なお図中の符号
Ｗは、セグメントＳｌ　−３２の位置によって挿通孔Ｖ
が水平にならない場合にもボルトＢ１・Ｂ２の位置がズ
レないようにした、摩擦材としての弾性リングである。

また、図のように、ボルトＢ１・Ｂ２の両端は尖り先に
形成しである。

さて、前述の構成をもつ本装置ａにより上記セグメント
Ｓ１・Ｂ２を締結するための手順は、つぎのとおりであ
る。なおセグメントＳ１・Ｂ２は、トンネル掘削機のエ
レクタ−（図示せず）により、すでにトンネル内面にお
いて接合面Ｘを突き合わせられているものとする。

■）ソケット７・８内にナツトＮを装着した締結装置ａ
につき、第１図の実線の状態からアーム５・６を移動し
かつ相互に接近させて、ソケット７・８を含むアーム５
・６の先端部を凹部ｔｓ、・ｔｓ２内に差し入れる。

２）ボルトピンチ手段４ｏによってボルトＢ１をピンチ
・リリースしながらスライド駆動手段３０（シリンダ３
１）でアーム５を往復にスライドさせ、ボルトＢ１を収
容孔Ｕがら出して挿通孔Ｖ内へ、つまり正方向に送る。

３）ピンチ手段４０がボルトＢｌを放した状態でさらに
アーム５・６を少し下げ、ソケット７・８の位置を概ね
ボルトＢ１の軸心位置に合わせたのち、スライド駆動手
段３０によりアーム５・６をとも−に接近させる。なお
、この時点まではジヨイント１０を拘束状態（第３図に
おいてシリンダ２２を縮めた状態）にしておく。

４）ソケット７・８内のナツトＮがボルトＢ１の先端に
当たったとき、ジヨイント１ｏの拘束を解き（つまりシ
リンダ２２を伸ばし）フレーム４以下を変位自在な状態
にして、さらにアーム５・６を接近させる。これにより
、ソケット７・８内のナツトＮのネジ穴がボルト旧に対
しその尖り先に案内されて心合わせされる。

５）モータ８ａを起動してソケット８を回すことにより
、ボルトＢ１の両端のネジ部にナツトＮを螺合し締め付
ける（第１図のボルト旧と仮想線で示したアーム５・６
およびソケット７・８とは、この時点のものである）。

６）アーム５・６を離反させたのちジヨイント１０を再
び拘束状態にし、新たなナツトＮをソケット７・８内に
装着して、ボルトＢ２に対し上記の１）〜５）を行う。

フレームｌや同２ごとアーム５・６を移動し、図示以外
のセグメントやボルトに対しても以上の１）〜６）を行
うことにより、本装置＆は次々とセグメントを自動的に
締結してゆく。図示のセグメントＳ１・Ｂ２を一組締結
するについても、ボルトＢ１・Ｂ２だけでなくそれらと
平行な他のボルトが図の手前や向こう側に使用されるが
、前述のように本装置λては、ソケット７・８間を結ぶ
直線を平行移動させながらアーム５・６が移動するので
、そういった他のボルトへの対応が速やかである。

なお、以上の第一実施例で紹介した自動締結装置ａは、
つぎのイ）〜ハ）の場合にも使用することができ、また
二）〜ト）のように構造の一部を改めるのもよい。すな
わち、 イ）締結用ボルトが、図示のような両ナツトボルトでな
く、頭付きのボルト（第１図におけるボルトＢ１・Ｂ２
の左端に六角形状の頭部をもつもの）であってもよい。

その場合は、収容孔Ｕの径をやや大きくしておくことや
、ソケット７内にはナツトを装着しない点が上の例と相
異する。

口）前掲の公報（実開昭６３−１１３５２３号）に記載
されているように締結用ボルトが短尺でセグメント（被
締結部材）の凹部に収まる場合にも、本装置はもちろん
使用できる。ボルトが凹部内に仮止めされているときは
、ボルトピンチ手段４０を使用しなくてよい。

ハ）締結対象が上記のセグメントに限らないことは言う
までもなく、またたとえば板状の被締結部材を重ねて厚
み方向に締結する場合にも、この装置を使用できる。被
締結部材に作業用の凹部は不要で、同部材に締結用ボル
トを収容しておく必要もないそのケースにおいて、他か
ら供給される同ボルトを、本装置は、ボルトピンチ手段
４０を用いて同部材のボルト挿通孔に送りこむことがで
きる。

二）ボルトの先端が尖り先でない場合は、ソケット７・
８の開口部付近に漏斗状の傾斜部材を設けるなどすれば
、ジヨイント１０の機能が生かされる。

ホ）ボルトの事前の収容孔がどちら側のセグメント（ま
たは他の被締結部材）に設けであるか一定しない場合な
どは、ボルトピンチ手段４ｏを両方のアーム５・６に配
備するとよい。

へ）ジヨイント１０としては、拘束力が可変という機能
を満たす種々の構造が考えられる。たとえば、支持軸と
ブラケットとの間の弾性体（ラバーリング１２）を省略
しても、ジヨイント１０の本来の機能は損なイつれない
。

ト）上記のような拘束力可変のジヨイントは、フレーム
４または支持体３などでなく、アーム５６の基部に介設
してもよい。ただし、アーム５・６の先端部（ソケット
７・８の付近）にそれを設けるのは、被締結部材の凹部
を拡大しなければならないので好ましくない。

つづいて第４図〜第６図に本発明の第二実施例を示す。

第４図は自動締結装置すの全体正面図、第５図はその■
−■矢視側面図、第６図は同じくＶＩ−ＶＩ矢視図であ
る。この装置すも、トンネル掘削工事においてボルト・
ナットでセグメントを締結するものだが、第４図・第５
図かられかるように、トンネル内面にて周方向に並んで
一つのリングをなすセグメント同士ではなく、別のリン
グをなして隣接するセグメントＲ（Ｒ１・Ｒ２・・・な
ど）と同Ｓ　（Ｓｔ　−Ｂ２　　・５Ｂ−ＳＫなど）と
を締結するために使用している。

前記第一実施例の装置２に似て本装置すも、第４図・第
５図のとおりフレーム１０１やフレーム１０２・支持体
１０３・アーム支持フレーム１０４・アーム１０５・同
１０６・ソケット１０７・同１０８を備えるものである
。

フレーム１０１は掘削機（図示せず）と一体に設（Ｊら
れているが、それに対しフレーム１０２が」−下にスラ
イド自在とされ、そのフレーム１０２に取り付けられた
支持体１０３に、拘束力の可変なジヨイント１１０を介
してフレーム１０４が取り付けられている。

さらにそのフレーム１０４に対し、スライド駆動手段１
３０等によって接近・離反可能にアーム１０５・」０６
が一対配備されたうえ、それぞれの先端部にソケット１
０７・１０８が取り付けられている。また一方のアーム
１０５の外側には、ボルトピンチ手段１４０が備イつっ
ている。以上の点は、前記の装置ａと同様である。

前記の装置＆と異なるのは、下記イ）〜二）の部分であ
る。すなわち、 イ）アーム１０５・１０６を、フレーム１０４と直角な
方向、すなわち第４図の紙面と直角な方向へ移動するた
めに、支持体１０３を、フレーム１０２に対しその長手
方向く同図における」二記方向）にスライド自在に取り
付けた。第５図における符号１０２ａはそのスライド用
のレール、同１０２ｂは送りをなすボールねしンヤフト
、同１０２ｃは同ノヤフト１．０２　ｂの駆動モータで
ある。このため、前記の装置ａに備イつっていたフレー
ム１０２の旋回動作（第１図における紙面と直角な方向
への旋回）は不要になっている。

また第５図のように、フレーム１０２は、支軸１０２ｄ
を中心に油圧シリンダ１０２ｅの伸縮に塞づいて図の上
下に揺動することができる。これら二つの点によりアー
ム１０５・１０６は、同図における実線の位置から右方
の仮想線の位置まて移動自在となっている。この移動の
際、ソケット１０７・１０８間を結ぶ直線が平行移動す
るので、同図（および第４図）のように、セクメント（
たとえばＳｌとＲ１）同士を、位置を変えて平行なボル
トで締結する場合に好都合である。

口）第４図のようにアーム１０５の外側に取り付（Ｊた
ポルトピンチ手段１４０は、開閉動作だけでなく、自身
の回転力によってホルトＢを送ることのできるものとし
た。第６図のとおり、ピン１４２を介しアーム１０５に
取り付けた指状片１４１ａが油圧ジヤツキ１４３の伸縮
によって開閉するのは前記実施例（第２図）の同手段４
０と同様であるが、中空にした固片１４１ａの中にシャ
フト１４１ｂを通し、その先端にピンチロール１４１を
取り付けるとともに、基部には、継手１４４を介して油
圧モータ１４５を接続した。ジヤツキ１４３を伸ばして
ロール１４１でポルｌ−Ｂをピンチしたうえモータ１４
５を起動（正転または逆転）すれば、アーム】０５をフ
レーム１０４に沿ってスライドさせなくても、ロール１
４１によりそのボルトＢを正逆任意の向きに送ることが
できる。な４６、このボルトピンチ手段１４０も前記の
同手段４０と同様に、■ピン１４２を介し、その回りに
回転可能としてアーム１０５に取り付けているので、中
心からずれた状態ででもボルトＢをピンチしやすく、■
先端のロール１４１がソケット１０７の背面側にあって
そのソケット１０７の先へ突出しているので、ソケット
１０７との間に相対的」二下動が必要ないといった利点
がある。

ハ）ボルトピンチ手段１４０を使用してボルトＢを送る
方向は、前記の装置ａ（フレーム４の角度で決まる）と
異なり同手段１４ｏ（とくにロール１４１）のみの角度
によって決まることから、同手段１４０は第４図のよう
に、油圧シリンダ１４６によってピン１４７を中心に傾
けられるようにした。これにより、ボルトＢを挿通すべ
き方向が一律でない場合にも、フレーム１０４を傾斜さ
せることなく、シリンダ１４６にてポルトピンチ手段１
４０を傾ｉ−するだけで対応できる。

二）支持体１０３とフレーム１０４とを拘束力可変に接
続するジヨイント１１０のうちには、第４図のように支
持軸１１１を二本配備した。支持軸１１１は、二本にす
る方が一本の場合よりそれぞれを細くできて装置すの占
有高さが低減されること、また上記のハ）のようにフレ
ーム１０４をとくに傾斜させる必要がないので、傾斜可
能範囲の広い一本式にするには及ばないこと、などがそ
の理由である。

なお、上記イ）〜二）以外の部分については、前記の装
置３と相異しないため、第４図〜第６図において第１図
〜第３図と類似の符号（同じ符号を１００番代にしたも
の）を各部に与え、説明を省略する。

こうした自動締結装置すも、前記の装置１に準じた動作
によって、隣接するセグメントＲ（旧・Ｒ２・）と５（
Ｓｌ・Ｓ２・・）の間などをボルトＢおよびナツトにて
自動締結することができる。締結中のアーム１０５・１
０６やソケット１０７・１０８等は、第４図および第５
図に仮想線にて示される。両図のうちの符号Ｌ＋　’　
ｔＲ２は、セグメントＲ１・Ｒ２に設けられている凹部
で、セグメントＳ１における凹部ｔ３（前記）などと同
様のものである。なお、この実施例の装置すにおいても
、第一実施例の装置ａについて述べた（前記のイ）〜ト
））のと同様の応用または改変が可能である。

つづいて第７図には、これまでに説明した自動締結装置
ａ（第一実施例）の４台と、同じく装置ｂ（第二実施例
）の２台とを、セグメントを運搬・支持するエレクタ−
装置Ｃに組み合イっせて構成したセグメント施工装置ｄ
を示す。前述のように、装置ａは、同じリングをなすセ
グメント（たとえば図の８１と３２）同士を締結するも
ので、装置すは、すでにリング状に施工しおわったセグ
メントのどれか（たとえばセフメン１−Ｒ（っまりＲ１
・Ｒ２））と、別のリングとなるセグメント（たとえば
Ｓｌ）とを締結するものである。そのため装置ａは、フ
レーム４の長平方向をリング（トンネル内面）の周方向
に合わせ、装置すは、フレーム１０４の長平方向をリン
グの軸心と平行な方向に合わせて、それぞれ配置してい
る。なおエレクタ−装置Ｃは、セグメントを一個ずつ施
工箇所まで運搬し、ボルトにて固定されるまでセグメン
トをその位置で支持しておく機能をもつ。

この施工装置ｄは、エレクタ−装置Ｃが所定位置（第７
図のように、施工ずみのセグメントＲや同Ｓ２に接する
位置）に支持した最も一般的なセグメント（セグメント
Ｓ１・Ｓ２や図示のセグメントＲなど）の施工を主目的
として構成しである。セグメントの大多数、すなわちリ
ングをなす各組のセグメントのうち一つ以外は、軸方向
寸法（幅）や厚さのほか周方向の寸法もほぼ一律で、凹
部（Ｒ５，・ｔｓ２・ｔｌｌなど）の位置も概ね同じで
あるため、そのような一般的なセグメントに合わせて各
部寸法を設定したのである。すなわち、それら一般的な
セグメントの凹部ｊｓ＋　’　ｔｓ２・ｔＲ・・・のう
ちに装置ａ・ｂの各アーム（５・６または１０５・１０
Ｂ）が無理なく入るようになっている。

したがってこの施工装置ｄは、第一・第二の実施例に述
べた手順によって、第７図の状態（エレクタ−装置Ｃが
セグメントｓ１を支持した状態）から、セグメントＳ１
・８２問およびセグメント５ｌ−Ｒ間をスムーズに締結
することができる。エレクタ−装置ＣでセグメントＳｌ
を支えたまま、装置ａ・ｂのそれぞれを動作させるだけ
で、隣接するセグメントとの間にすべてのボルトを挿通
し、ナツトを締め込めるからである。

ところが、一つのリングをなす一組のセグメント（セグ
メントＳやＲの各組）のうちには、そのリングを組み立
てるにあたって最後に（通常はトンネル内の上方に）施
工すべきものとして、第８図に示すセグメントＳＫのよ
うに周方向寸法の小さいものが一個だζノ含まれる。こ
のようなセグメントを同図のようにエレクタ−装置Ｃが
支持した状態では、その凹部ＬｓＫに対して装置λの各
フレーム４（およびアーム５または６）が接近できない
。

また、エレクタ−装置ＣのみによってセグメントＳＫが
支持されている同図の状態では、一部の装置ａの位置を
凹部ｔｓＫに合わせるために施工装置ｄの全体を移動す
ることも不可能（そのときセグメントＳＫが動いてしま
う）である。したがって、このようなセグメントの締結
のためには特別な工夫が必要である。なお同図中のセグ
メント５Ｂ−８Ｂ”は、前記した一般的なセグメントｓ
１・８２などとほぼ同じ寸法を有しながら、一端に傾斜
面をもつセグメントである。

さて、」二記の工夫としてこの実施例では、前述のとお
り装置＆がボルトの送り方向を傾斜させ得るうえその逆
送りもできることを利用して、第９図の要領で、まず、
セグメントＳＢ内のボルトＢＫをセグメントＳＫ内へ挿
通することにした。ボルトＢＫは、セグメントＳＢの収
容孔Ｕ内にあらかじめ収容しておいたものだが、その収
容孔ＵやセグメントＳＫ内の挿通孔Ｖの方向はフレーム
２と平行な方向ではなく、また前述のセグメントＳ１・
８２間の両孔ｕ’ｖの方向とも同じにはならないので、
ボルト用シリンダ３ｂによってアーム５・６やフレーム
４ごとボルトピンチ手段４０を傾斜させるのである。

その状態で、セグメントＳＢの凹部ｔｓＢに入った同手
段４０によってボルトＢＫをピンチ・リリースしながら
アーム５を往復にスライドさせ、第１図の場合とは逆に
、アーム５・６間の外側へ向けてボルトＢＫを送ること
により、セグメント５Ｂ−３Ｋ間にボルトＢＫを通し渡
すことができる。

この要領で、セグメントＳＢおよびＳＢ’からセグメン
トＳＫ内にボルトＢＫを挿通すれば、それらボルトＢＫ
によってセグメントＳＫが支持されるので、第８図のエ
レクタ−装置ＣをいったんセグメントＳＫから離して施
工装置ｄ全体の位置を変更することが可能になる。挿通
しただけで未締結の上記ボルトＢＫに対するナツトの締
め込みや、他のセグメントＲとの間の締結は、その後に
装置ｄを適宜移動して行えばよい。

以」−のような使い方ができるために、この施工装置ｄ
には、セグメントＳＫ専用の締結装置を配備する必要が
なくなった。仮に締結装置ユに、ボルト送りについての
傾斜および逆送りの機能が備わっていなければ、第７図
の６台の締結装置ａ−ｂのほかにセグメントＳＫ専用の
装置ａが４台、追加配備されなければならない。

［発明の効果］ 本発明における請求項Ｉの自動締結装置によれば、 １）長尺のボルトを使用できるため、セグメントなどの
被締結部材において接合面から遠い位置に凹部を設ける
ことができ、同部材を高強度に形成できる。

２）アームの先端部が、ソケットの接近・離反のための
機構をもたず小さいので、その先端部が差し入れられる
四部も小さくてすみ、被締結部材につき強度上有利であ
る。

とくに請求項２に従えば、上記の凹部をさらに小さくで
き、しかも作業時間が短くなる。またソケットとボルト
ピンチ手段との間に相対移動のための機構が不要である
。さらに請求項３の装置なら、ボルト・ナットの取り外
しを含む多様な使い方ができ、請求項４の装置によると
、ボルトの挿通方向（角度）に関して装置の適合性が一
層拡大する。なおこれらの使用法についての一例は、［
実施例］の後半に示したとおりである。

請求項５の装置によれば、ボルト・ナット・ソケット間
の心合わせのための機構がソケットやアーム先端部には
不要であることから、やはり被締結部材は凹部のスペー
スが小さくてずみ、強度的に好ましい。

請求項６の装置では、複数本のボルトを平行に使用する
締結作業が迅速化される。また、ボルトを挿通した位置
から装置を少し退避させておいて、そのボルトに対する
ナツトの締め込みを手動（人手）にて行うことも容易に
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は、この発明の自動締結装置の実施例を
示す図面である。すなわち、第１図は自動締結装置１の
全体正面図、第２図は第１図の■−■矢視図、第３図（
ａ）は第１図の■部詳細図、同図（ｂ）は同図（ａ）の
ｂ−ｂ断面図、同図（ｃ）は同図（ａ）のｃ−ｃ断面図
である。 第４図〜第６図は、この発明の第二実施例を示すもので
、第４図は自動締結装置すの全体正面図、第５図はその
■−■矢視側面図、第６図は同じく■−■矢視図である
。 そして第７図〜第９図は、上の二側の装置等を組み合わ
せてなるセグメント施工装置に関する図面である。すな
わち第７図は、同装置ｄの全体構成と一般的なセグメン
トの施工要領を示す平面視図、第８図は、特殊なセグメ
ントに対する同装置ｄの施工要領図、また第９図は、第
８図のＩＸ　−ＩＸ断面図である。 ４・１０４・支持フレーム、５・６・１０５・１０６・
・・アーム、７・８・１０７・１０８・ソケット、１０
・１１０・ジヨイント、１１・１１１・・支持軸、１３
・ブラケット、２０・拘束手段、３０・１３０・・スラ
イド駆動手段、４ｏ・１４０・・ボルトピンチ手段、 Ｒ−Ｒ１・Ｒ２・Ｓｌ・Ｂ２・５Ｂ−８Ｂ’・ＳＫ・セ
グメント、１Ｒ−１Ｒ，・ｔＲ２・ｔｓｌ・ｔｓ２・ｔ
ｓｂ−ｊｓＫ・・凹部、Ｘ接合面、旧・Ｂ２・ＢＫ・・
・ボルト、Ｎ・・ナツト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、全体的に移動可能なうえ相互間で接近・離反自在な
   一対のアームと、ボルトまたはナットを保持するため各
   アームの先端部に対向して配備され少なくとも一方が回
   転駆動されるソケットとを備えるボルト・ナットの自動
   締結装置において、各アームの基部を共通の支持フレー
   ムに対し上記の接近・離反方向にスライド可能に取り付
   けるとともに、同フレーム上に各アームについて独立な
   スライド駆動手段を設け、 一方のアームの先端部付近に、ソケットの対向方向と直
   角な方向に開閉可能なボルトピンチ手段を配備した ことを特徴とするボルト・ナットの自動締結装置。 ２、上記のボルトピンチ手段として、回転駆動源に連結
   された一対のロールを、先端部をソケットの先へ突出さ
   せてソケットの背面側に配備した請求項１に記載のボル
   ト・ナットの自動締結装置。 ３、上記ボルトピンチ手段を用いて正逆の向きにボルト
   を送るよう構成した請求項１または２に記載のボルト・
   ナットの自動締結装置。 ４、上記ボルトピンチ手段によるボルトの送り方向を傾
   斜させ得るよう構成した請求項１〜３のいずれかに記載
   のボルト・ナットの自動締結装置。 ５、全体的に移動可能なうえ相互間で接近・離反自在な
   一対のアームと、ボルトまたはナットを保持するため各
   アームの先端部に対向して配備され少なくとも一方が回
   転駆動されるソケットとを備えるボルト・ナットの自動
   締結装置において、支持軸と、その支持軸により変位自
   在に支持されるブラケットと、そのブラケットを固定・
   解放自在な拘束手段とを備える拘束力可変のジョイント
   を、上記アームの基部または両アームを支持する部材に
   介設したことを特徴とするボルト・ナットの自動締結装
   置。 ６、対向するソケット間を結ぶ直線をその直角方向に平
   行移動させながら上記一対のアームを移動する機構、を
   配備した請求項１〜５のいずれかに記載のボルト・ナッ
   トの自動締結装置。