JPH0818201B2 - ボルト,ナット締結装置および締結方法 - Google Patents

ボルト,ナット締結装置および締結方法

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JPH0818201B2
JPH0818201B2 JP63280346A JP28034688A JPH0818201B2 JP H0818201 B2 JPH0818201 B2 JP H0818201B2 JP 63280346 A JP63280346 A JP 63280346A JP 28034688 A JP28034688 A JP 28034688A JP H0818201 B2 JPH0818201 B2 JP H0818201B2
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bolt
fastening
nut
cylinder
automatic
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啓志 三浦
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Komatsu Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、遠隔位置に在るため目視不能または狭隘
個所のボルト,ナットを締結する自動ボルト,ナット締
結装置並びに方法に関するものであって、,特にトンネ
ル施工の分野におけるシールド工法のセグメントの組立
に用いて好適なものである。
(従来の技術) 従来のトンネル施工の分野におけるシールド工法のセ
グメントの組立におけるように、目に見えない所、狭い
場所等でのボルト,ナットの締結は、人の手作業によっ
て行なうか、またはボルト,ナットを自動締結する場合
は、次の2つの手段によっていた。
すなわち (1) 固定されたボルトの位置を正確に計測し、かつ
ナット側に大きな逃げを設けて、ボルトおよびナットの
公差を吸収させて締結していた。
(2) 上記(1)と同様にナット位置(またはタップ
位置)を正確に計測し、ボルト側に大きな逃げを設けて
締結していた。
(発明が解決しようとする課題) 従来、上記のように人の手作業によって行なわれるボ
ルト,ナットの締結は、高所等における場合は危険を伴
い、目に見えない所、狭い場所等では手探りで作業をし
なければならないため、困難を極め、多大の工数を必要
とした。
また、上記従来のようにボルトとナットを自動締結す
る場合は、ボルト及びナットの単品の精度が悪く、うま
くネジ部を合わせるには正確な位置計測と大きな逃げ吸
収装置が必要であった。
これを図を用いて説明する。
第3図はトンネル施工におけるシールド工法のセグメ
ントの組立てを説明する斜視図であって、既設セグメン
トK,K,…………に新設セグメントSをボルト締結する場
合を示し、bはボルト締結機のハンドである。
第4図は既設セグメントのボルト穴KB(中心位置を
KC,直径をDAとする)、新設セグメントのボルト穴S
B(中心位置をSCとし、直径は同じくDAである)、およ
びボルトB(中心位置をBC、直径をDBとする)の位置を
示す図面であって、従来はボルトBの中心BCは、ボルト
締結機のハンドbによってボルト穴中心SCと一致してい
たので、2つのボルト穴中心にKCとSCとのズレ量をZと
すれば、セグメントの製作誤差や変形で Z>(DA−DB)/2 ……(1) の場合はボルトBを2つのボルト穴KBとSBに通すことは
できなかった。
なお第4図はZ=(DA−DB)/2の場合を示す。
しかし第5図に示すように、ボルト中心BCを新設セグ
メントのボルト穴中心SCからズラすことが可能であれば
ズレ量Zは Z≦DA−DB ……(2) の範囲であればボルトBを2つのボルト穴KBとSBに通す
ことができる。
第5図はZ=DA−DBの場合を示す。
すなわち上記(1)式の場合に比し、ズレ量を2倍ま
で許容することが可能である。
しかし従来はズレ量を定量化することは困難なため、
自動的にボルト,ナットを締結できない場合が多かっ
た。
また、変形や製作誤差を吸収させるだけ、ボルト穴を
大きくしたり、セグメントの精度を向上することも考え
られるが、これはセグメントの取付部の強度低下やコス
ト高を招くという大きい問題点があった。
(課題を解決するための手段及び作用) (1) 第1の発明はボルト,ナットを自動的に締結す
る自動ボルト,ナット締結装置に遠隔で操作する補助締
結手段を設け、自動的に締結操作を行っている際に、自
動組立が不可能な状態を検知する検知手段を設け、前期
不可能状態を作業者に知らせるための警告手段を設け、
自動締結手段から補助締結手段に切り換える切換スイッ
チを設けてなる、ボルト,ナット締結装置である。
まず始めに自動的に締結する手段によってボルト,ナ
ットを既設セグメントと新設セグメントの取付穴に締結
する。
ここで、両セグメントの取付穴が一致している場合は
自動手段で問題ないが、ずれているとボルト差し込みの
中心点がずれてしまうので、自動では取付けられずボル
トはセグメントにぶつかってしまう。
この時この異常状態を検知手段により検知し、作業者
に警告手段によって知らせることができる。
そして作業者は切換スイッチを作動させ、自動手段か
ら補助手段である遠隔操作手段に切り換える。
そこで作業者は遠隔手段によってボルトやナットの位
置を取付け穴に合せるように移動させ、締結することが
できる。
自動手段では、このような微細なズレを補正しつつ締
結することは不可能なので、このように自動手段から異
常時のみ手段に切り換えられ、対処できるので甚だ有効
なシステムである。
さらに手動の場合は遠隔で操作するので、自動手段が
不可能なときに危険なセグメント付近に近づくことなく
締結でき、安全性が向上する。
(2) 第2の発明は前記の自動組立が不可能な状態を
検知する手段は、ボルト,ナット合せ用シリンダ、上下
用シリンダ、左右用シリンダのそれぞれに、位置検出セ
ンサと圧力センサの少なくとも1つを設け、シリンダの
ストローク量や圧力の異常値を演算する演算手段とから
なることを特徴とするボルト,ナット締結装置である。
自動手段が不可能な状態とは、ボルトがセグメントに
当たって止まったときである。
この時ボルト,ナット合せ用のシリンダのそれぞれに
位置検出センサと圧力センサの少なくとも1つを設けて
いるので、シリンダの位置が止まったことや、止まった
ことによりシリンダ圧力の変動が発生したことが検出で
き、演算手段により異常状態を演算できる。
このことにより自動手段が不可能になったことが検知
できる。
(3) 第3の発明はボルト,ナットを自動的に締結す
る自動ボルト,ナット締結装置に、遠隔で操作する手段
を設け、該遠隔で操作する手段が、ボルト,ナット合せ
用シリンダ、上下シリンダ、及び左右用シリンダのそれ
ぞれにシリンダ位置検出センサ、圧力センサ、及びバル
ブを具備し、操作レバー位置に応じてシリンダストロー
ク、及びシリンダ圧力に応じた操作力を得るようにした
ことを特徴とするボルト,ナット締結装置である。
自動手段が不可能になったときは、切換スイッチを作
動させ自動手段から補助手段である遠隔操作手段に切り
換える この時、次の構成により遠隔で手動操作を行う。
すなわちボルト,ナットの合せ用シリンダ、上下用シ
リンダ、左右用シリンダにそれぞれ位置検出センサ及び
圧力センサが設けてあり、アクチュエータのストローク
を圧力を検出している。
そして操作レバーを動かすとそのストローク量によっ
てシリンダのストローク量を演算し、位置センサで位置
をフィードバックしながら操作レバーに応じてシリンダ
を動かすことができる。
また、ボルトが当たって止まってしまうと、位置セン
サが検知し、演算器を介して操作レバーにフィードバッ
クされ、操作レバーも止まる。
また、シリンダの圧力センサで検知して、演算器を介
してその圧力に応じた力をモータによって操作レバーに
伝える。
このことから操作レバー位置に応じたシリンダストロ
ークを得て、かつシリンダ圧力に応じた操作力を操作レ
バーにて得るようにしたので、遠隔操作ができるように
なる。
(4) 第4の発明は上記ボルト,ナット締結装置によ
り自動的に締結作業を行う際に、シリンダ位置検出セン
サにより締結装置の位置を検出し、自動でボルト,ナッ
トを締結できない旨を警告手段によって作業者に知らせ
た場合、作業者は切換スイッチにより自動締結手段から
補助締結手段に切り換え、遠隔操作を行うようにしたボ
ルト,ナット締結方法である。
この発明の作用は第1の発明と同様であるため省略す
る。
(実施例) つぎにこの発明の一実施例を図面に基づいて説明す
る。
第1図はこの発明に基いたボルト,ナット締結装置の
システム説明図であり、第2図は第1図におけるII矢視
図である。
図において6はボルト,ナットを締結するハンド、7
はボルト,ナット合せ用シリンダ、8は上下用シリン
ダ、9は左右用シリンダ、107,108,109はそれぞれシリ
ンダ7,8,9に設けられたシリンダ位置検出センサ、117,1
18,119は同じく圧力センサ、127,128,129は同じくバル
ブであり、13はバルブ127,128,129に指令を与える演算
器、14は自動プログラムを内蔵したCPU、15は遠隔で操
作するための操作レバー、16は操作レバー15の位置検出
センサ、17は操作レバー15に操作力を与えるモータであ
る。
またこのボルト,ナット締結装置により自動でボルト
とナットを締結できなかった場合は、表示ランプ18でそ
の旨を表示させ、切換スイッチ19を切換えて、操作レバ
ー15を操作することにより遠隔操作を行なうものであ
る。
次に作動について説明する。
上記第3図に示したように新設セグメントSを自動的
に所定の位置に搬送し、ボルト,ナット合せしようとし
たとき、表示ランプ18により自動ボルト,ナットを締結
できない旨の表示がでると、オペレータは切換スイッチ
19を左右用シリンダ9のバルブ129へ切換え、上記第4
図及び第5図によって説明したようにボルト中心位置BC
を(DA−DB)/2、つまり第5図における(SC−BC)間の
距離より小さい範囲で操作レバー15を操作し、シリンダ
位置センサ109、圧力センサ119及びレバー位置検出セン
サ16、モータ17の信号を演算器13で処理し、バルブ129
に信号を送ることにより、レバー位置に応じたシリンダ
ストロークと、シリンダ圧力に応じた操作力を得るよう
に制御される。
ボルト,ナット合わせ用シリンダ7及び上下用シリン
ダ8を操作する場合も上記と同様にして、レバー位置に
応じたシリンダストロークと、シリンダ圧力に応じた操
作力を得るよう制御されるものである。
上記により、この実施例のボルト,ナット締結装置で
は、ボルト締結が自動で行なえない場合でも、遠隔操作
で人が直接ボルトをボルト穴に通すのと同じ感覚で穴位
置を通すことができ,容易にボルト締結が可能となるも
のである。
(発明の効果) ボルト,ナットを自動で行う締結手段に補助的に、手
動で行う締結手段とそれを切り換える手段を設けたこと
により、自動では締結が不可能になった時に手動で調整
しながら締結を行い、自動では対応できないある一定程
度までのセグメント取付穴がズレてしまっていても、ボ
ルトを締結することができる。
しかも補助手段は遠隔操作であるため、自動でも手動
でも、セグメント付近に作業者が行くことはなく、安全
である。
また、自動で行えなくなった状態を検出する手段と、
それを作業者に警告する手段を設けているため、自動が
不可能となった場合、遅滞なく作業者に知らせ手動に切
り換えが可能となる。
従って遠隔位置により目視不能または狭隘個所等のた
め、ボルト,ナットを人の手作業によらないで自動締結
する装置において、従来必要とした正確な位置計測は不
要となり、またボルト及びナットの単位の精度が悪い時
に従来必要とした大きな逃げ吸収装置が不要となるの
で、人手による危険作業から開放されて大きい省人化が
はかれると共に、トンネル施工の信頼性が大幅に向上す
るという大きい効果を奏するものである。
またこの発明ではボルト穴の偏位置を検出しながらレ
バーを操作して心合わせやボルトを挿入するために、遠
隔操作としてボルト,ナットの合せ用シリンダ、上下用
シリンダ、左右用シリンダ等複数のアクチュエータを制
御するのにコントローラを用いることにより、作業が容
易になると共に、正確な制御が可能になる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明に基いたボルト,ナット締結装置のシ
ステム説明図、第2図は第1図におけるII矢視図、第3
図はトンネル施工におけるシールド工法のセグメントの
組立を説明する斜視図、第4図及び第5図は新設セグメ
ント及び既設セグメントのボルト穴及びボルトの位置関
係を説明するための図である。 7……ボルト,ナット合わせ用シリンダ 8……上下用シリンダ 9……左右用シリンダ 107,108,109……シリンダ位置検出センサ 117,118,119……圧力センサ 127,128,129……バルブ 13……演算器 15……操作レバー 16……レバー位置検出センサ 17……モータ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ボルト,ナットを自動的に締結する自動ボ
    ルト,ナット締結装置に遠隔で操作する補助締結手段を
    設け、自動的に締結操作を行っている際に、自動組立が
    不可能な状態を検知する検知手段を設け、前記不可能状
    態を作業者に知らせるための警告手段を設け、自動締結
    手段から補助締結手段に切り換える切換スイッチを設け
    てなる、ボルト,ナット締結装置。
  2. 【請求項2】前記の自動組立が不可能な状態を検知する
    手段は、ボルト,ナット合せ用シリンダ、上下用シリン
    ダ、左右用シリンダのそれぞれに、位置検出センサと圧
    力センサの少なくとも1つを設け、シリンダのストロー
    ク量や圧力の異常値を演算する演算手段とからなること
    を特徴とするボルト,ナット締結装置。
  3. 【請求項3】ボルト,ナットを自動的に締結する自動ボ
    ルト,ナット締結装置に、遠隔で操作する手段を設け、
    該遠隔で操作する手段が、ボルト,ナット合せ用シリン
    ダ、上下シリンダ、及び左右用シリンダのそれぞれにシ
    リンダ位置検出センサ、圧力センサ、及びバルブを具備
    し、操作レバー位置に応じてシリンダストローク、及び
    シリンダ圧力に応じた操作力を得るようにしたことを特
    徴とするボルト,ナット締結装置。
  4. 【請求項4】上記ボルト,ナット締結装置により、自動
    的に締結作業を行う際に、シリンダ位置検出センサによ
    り締結装置の位置を検出し、自動でボルト,ナットを締
    結できない旨を警告手段によって作業者に知らせた場
    合、作業者は切換スイッチにより自動締結手段から補助
    締結手段に切り換え遠隔操作を行うようにしたボルト,
    ナット締結方法。
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