JP2593009B2

JP2593009B2 - ボルト・ナット締結方法および装置

Info

Publication number: JP2593009B2
Application number: JP3116371A
Authority: JP
Inventors: 進布村; 裕司橋本
Original assignee: Hitachi Zosen Corp
Current assignee: Hitachi Zosen Corp
Priority date: 1991-05-22
Filing date: 1991-05-22
Publication date: 1997-03-19
Anticipated expiration: 2012-03-19
Also published as: JPH04344000A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シールド工法等に採用
されるセグメント組立用のボルト・ナット締結方法およ
び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、シールド工法等に採用されるセグ
メントは、周方向および軸心方向に沿って所定間隔毎に
分割された湾曲板状に形成され、シールド掘進機により
掘削されたトンネル内に搬入されて、シールド掘進機の
後部に設けられたセグメント組立装置により組み立てら
れる。図１１に示すように、これらセグメント３１Ａ，
３１Ｂには、隣接するセグメントの対向縁部複数箇所に
それぞれ締結金物３２Ａ，３２Ｂが鉄筋３３に連結され
て配設され、たとえば特願平１−２６７８３３号（特開
平３−１２９０９８号）で提案されたボルト・ナット締
結装置等により締結金物３２Ａ，３２Ｂ間にボルト３４
およびナット３５が装着されてセグメント３１Ａ，３１
Ｂが締結されていた。

【０００３】しかし、上記構成のセグメント３１Ａ，３
１Ｂは、この継手金物３２Ａ，３２Ｂの取付部分での腐
食や老化が大きく、セグメント３１Ａ，３１Ｂ自体の老
朽化を促進させる恐れがあった。また、この継手金物３
２Ａ，３２Ｂは、セグメント内に埋没する面に多数の突
起３２ａを設けておき、鉄筋３３と突起３２ａとを溶接
して継手金物３２Ａ，３２Ｂを固定するため極めて手間
がかかり、この金物３２Ａ，３２Ｂとそのの固定作業が
製造コスト全体の約３０％を占め、コストダウンの大き
い障害となっていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そのため、このような
継手金物３２Ａ，３２Ｂをなくしてセグメント３１Ａ，
３１Ｂ同士を連結固定するために、連結部のセグメント
コンクリート厚みを増加して強度を向上させるが、その
厚みのある連結部分を締結するボルトは、長尺のボルト
を使用する必要がある。

【０００５】ところが、従来の締結用のボルトは、継手
金物３２Ａ，３２Ｂの締め付け間隔ａが２０mm程度であ
り、このような短ボルトを使用する従来のボルト・ナッ
ト締結装置では、同装置の保持部に保持されたボルトを
受け取って継手金物３２Ａ，３２Ｂのボルト孔３２ａに
装着すればよかったが、その方法では長尺ボルトの把持
搬送が不安定となると共に搬送途中の障害物も多く、位
置決めも極めてむづかしくなる。また、長尺ボルトを装
着するための連結凹部は、装着方向の長さが強度の関係
上ボルトの全長分を確保しにくいため、予め、搬入時や
セグメント組立時に一方のセグメントのボルト孔に長尺
状の通しボルトを挿入し、通しボルトが連結凹部から突
出する基端部に頭部ナットを装着して格納しておき、セ
グメントを組立位置に配置後、一方のセグメントの連結
凹部から通しボルトを、他方のセグメントのボルト孔に
挿入して先端部を連結凹部に突出させ、この先端部に締
結ナットを装着することが考えられる。しかし、組み立
て時のセグメントの移動や振動により、ボルト孔に装着
した通しボルトが一定位置にあるとは限らないため、長
尺ボルトの基端部を把持して長尺ボルトを相手側のセグ
メントのボルト孔に正確に送り込むのが極めて困難であ
った。

【０００６】本発明は、上記問題点を解決して、長尺状
の通しボルトが格納側のセグメントのボルト孔内に一定
位置に位置決めされていなくても、連結凹部側から確実
に相手側のセグメントのボルト孔に送り込み、正確に通
しボルトの基端部に装着されたナットを把持し、通しボ
ルトの先端にナットを装着してセグメントを締結できる
ボルト・ナットを締結方法および装置を提供することを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明のボルト・ナット締結方法は、隣接するセグ
メントを互いに長尺状の通しボルトとナットにより締結
するに際し、両セグメントの端縁近傍に連結凹部と、こ
れら連結凹部を互いに連通するボルト孔とを形成し、予
め一方のセグメントのボルト孔に通しボルトを挿入して
連結凹部内で基端部にナットを装着した状態で格納して
おき、両セグメントを組立位置に配置後、ボルト送り出
し装置の把持フィンガーを一方のセグメントの連結凹部
に突出して通しボルトの胴部を把持させ、把持フィンガ
ーをボルト孔側に所定量移動して通しボルトを他方のセ
グメントのボルト孔に送り出す第１の送り出しを行い、
次に把持フィンガーを開放して通しボルトの基端部外方
に移動させ、把持フィンガーを閉じてボルト孔側に移動
させ通しボルトの端面に当接させて通しボルトを、基端
部のナットが連結凹部のボルト孔開口に当接するまで送
り出す第２の送り出しを行った後、把持フィンガーを移
動して基端部のナットを把持させ、他方のセグメントの
連結凹部に、締結ナットを保持したナット装着装置のソ
ケットを突出させ、ソケットを回転させるととともにボ
ルト孔側にソケットを移動し、ボルト孔から突出する通
しボルトの先端部に締結ナットを螺着して締め付けるも
のである。

【０００８】また、ボルト・ナットの締結装置は、セグ
メントをトンネル内周面に沿って移動配置させるセグメ
ント組立装置側に支持フレームを設け、この支持フレー
ムの内周側または外周側に可動架台を垂設し、この可動
架台にトンネル半径方向に移動自在に案内される第１移
動体を設けるとともに、この第１移動体を移動させる第
１シリンダー装置を設け、前記第１移動体に、トンネル
軸心方向、または第１移動体の移動方向およびトンネル
軸心方向にそれぞれ直交する方向に移動自在に案内され
る第２移動体を設けるとともに、この第２移動体を移動
させる第２シリンダー装置を設け、前記可動架台にトン
ネル半径方向に移動自在に案内される第３移動体を設け
るとともに、この第３移動体を移動させる第３シリンダ
ー装置を設け、前記第３移動体に、トンネル軸心方向、
または第１移動体の移動方向およびトンネル軸心方向に
それぞれ直交する方向に移動自在に案内される第４移動
体を設けるとともに、この第４移動体を移動させる第４
シリンダー装置を設け、前記第２移動体に、セグメント
締結用のボルト胴部およびナットを把持可能な一対の把
持フィンガーとこの把持フィンガーを開閉する開閉手段
を設け、前記第４移動体にナットを保持するソケット
と、このソケットを回転駆動するナット回転手段を設け
たものである。

【０００９】

【作用】上記構成によれば、予め連結凹部内で基端部に
ナットを装着した状態でボルト孔に格納した通しボルト
を、まず把持フィンガーで通しボルトの胴部を把持して
所定量他方のセグメントのボルト孔に送り出す第１の送
り出しを行い、次に把持フィンガーをボルトの基端部外
方に移動して、通しボルトの残部を完全他方のセグメン
トのボルト孔内に送り込む第２の送り出しを行い、第１
の送り出しで把持フィンガーの挿入空間を形成すること
ができ、第２の送り出しを確実に行うことができる。し
たがって、長尺状の通しボルトが格納側のセグメントの
ボルト孔内に一定位置に位置決めされていなくても、第
２の送り出しで連結凹部側から確実に相手側のセグメン
トのボルト孔に送り込み、通しボルトの基端部に装着さ
れたナットを正確に保持することができる。しかも、セ
グメントに形成する連結凹部の通しボルト長さ方向の大
きさを最小に形成でき、連結凹部によるセグメントの強
度低下を最小にできる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明に係るボルト・ナット締結装置
の一実施例を図面に基づいて説明する。

【００１１】図１〜図３に示すように、このボルト・ナ
ット締結装置１は、セグメント組立装置に設けられるも
ので、セグメント組立装置でセグメントＡ，Ｂの連結部
に当て付けられる支持フレーム２の内周側に、トンネル
軸心方向で連結部に沿う移動レール３を介して可動架台
４が移動自在に配設され、この可動架台４にボルト送り
出し装置５とナット装着装置６がそれぞれ前後に２台配
設されている。

【００１２】前記セグメントＡ，Ｂは、連結端面Ｃから
所定距離Ｌ離れた位置に長さＭの連結凹部Ｄ，Ｅが形成
され、これら連結凹部Ｄ，Ｅ間を連結端面Ｃを介して連
通する３個のボルト孔Ｆ，Ｇがそれぞれ形成される。こ
れらセグメントＡ，Ｂを締結する通しボルトＨは、２×
距離Ｌ以上で、距離Ｌ＋連結凹部Ｄの長さＭ以下の長さ
に設定され、セグメントＡ，Ｂのトンネル内搬入時また
はセグメントＡ，Ｂの組立前に連結端面Ｃ側からボルト
孔Ｆ内に挿入され、連結凹部Ｄに突出させた通しボルト
Ｈの基端部に頭部ナットＩが装着されて格納されてい
る。

【００１３】まず、ボルト送り出し装置５を説明する。
前記可動架台４には、トンネル半径方向に沿う出退レー
ル１１を介して第１移動体１２がスライド自在に配設さ
れ、第１移動体１２を半径方向にスライドさせる第１シ
リンダー装置４１が設けられる。前記第１移動体１２に
は、トンネル半径方向および第１移動体１２の移動方向
にそれぞれ直交する方向（ボルト孔Ｆの長さ方向）のス
ライドレール１３が配設され、このスライドレール１３
に第２移動体１４が移動自在に配設されて、第２シリン
ダー装置４２が連結されて送り出し移動される。

【００１４】各第２移動体１４に設けられた出退基板１
５には、図４および図５に示すように３台の開閉シリン
ダー装置（開閉手段）１６とこの開閉シリンダー装置１
６にそれぞれ開閉される一対３組の把持フィンガー１７
がそれぞれ配設されている。すなわち、出退基板１５の
下部には、３本の支持ピン１８が突設され、この支持ピ
ン１８の先端部に把持フィンガー１７の中間部が回動自
在に支持されている。そして、開閉シリンダー装置１６
のピストンロッド１６ａに駆動ロッド１９ａを介してブ
ラケット１９が取り付けられ、このブラケット１９にピ
ン連結された２本のリンク２０が把持フィンガー１７の
基端部にそれぞれピン連結されており、開閉シリンダー
装置１６のピストンロッド１６ａを出退駆動することに
より、把持フィンガー１７を通しボルトＨの胴部または
頭部ナットＩを外嵌把持可能であるとともに、閉動状態
で通しボルトＨの基端面に当て付け可能で、第２シリン
ダー装置４２により第２移動体１４を移動させて通しボ
ルトＨを他方のセグメントＢ側に送り出すことができ
る。

【００１５】次にナット装着装置６を説明する。図１お
よび図３に示すように、前記可動架台４には、トンネル
半径方向に沿う出退レール２１を介して第３移動体２２
がスライド自在に配設され、第３移動体２２を半径方向
にスライドさせる第３シリンダー装置４３が設けられ
る。前記第３移動体２２には、トンネル半径方向および
第３移動体２２の移動方向にそれぞれ直交する方向（ボ
ルト孔Ｆの長さ方向）のスライドレール２３が配設さ
れ、このスライドレール２３に第４移動体２４が移動自
在に配設されて、第４シリンダー装置４４が連結されて
送り出し移動される。

【００１６】この第４移動体２４には、油圧モーター２
５によりギヤボックス２６を介して回転駆動される３個
のナット保持用ソケット２７が設けられ、締結ナットＪ
をソケット２７に保持させて第３シリンダー装置４３を
作動させ、ソケット２８を連結凹部Ｅ内に挿入してボル
ト孔Ｇから突出する通しボルトＨの先端に対向させ、第
４シリンダー装置４４を作動してソケット２７を通しボ
ルトＨ側に移動させるとともに、油圧モーター２５によ
りギヤボックス２６内の複数の連動ギヤ２６ａを介して
ソケット２７回転させ、締結ナットＪを通しボルトＨ先
端部に螺着して締め付けることができる。

【００１７】以下、上記構成におけるボルト・ナットの
締結方法を図６〜図１０を参照して説明する。まず、締
結されるセグメントＡ，Ｂの一方たとえばセグメントＡ
のボルト孔Ｆおよび連結凹部Ｄには、予め通しボルトＨ
が連結端面Ｃ側から挿入され、通しボルトＨの基端側に
頭部ナットＩが螺着されて、通しボルトＨが連結端面Ｃ
から突出しない位置に格納されている。

【００１８】（１）可動架台４を連結凹部Ｄ，Ｅに対応
する位置に停止させ、把持フィンガー１６が連結凹部Ｄ
の中間部すなわち格納された通しボルトＨの胴部に対応
する位置で、第１シリンダー装置４１を作動して出退基
板１５を連結凹部Ｄ側に突出移動させ、把持フィンガー
１６を通しボルトＨの胴部（頭部ナットＩより先端側）
に外嵌させ開閉シリンダー装置１６を収縮して把持フィ
ンガー１６を閉じ、通しボルトＨの胴部を把持させる。
（図６）（２）次に第２シリンダー装置４２を作動して把持フィ
ンガー１６をボルト孔Ｆ側に一定ストロークＳだけ移動
させて停止する第１の送り出しを行い、通しボルトＨの
先端部を他方のボルト孔Ｇ内に挿入させる。（図７）（３）次に開閉シリンダー装置１６を進展して把持フィ
ンガー１７を開放し、第１シリンダー装置４１を作動し
て把持フィンガー１７を一定量上昇させ、第２シリンダ
ー装置４２を作動して把持フィンガー１７を通しボルト
Ｈの基端より外方まで移動させ、把持フィンガー１７を
再び下降して把持フィンガー１７を閉動させる。この
時、把持フィンガー１７は、前記第１の送り出しにより
通しボルトＨの端部より外方に位置し、把持フィンガー
１７は通しボルトＨの基端面に当接可能である。（図
８）（４）さらに第２シリンダー装置４２を作動して把持フ
ィンガー１６をボルト孔Ｆ側に頭部ナットＩが連結凹部
Ｄ側面に当接するまで所定ストローク移動させて停止す
る第２の送り出しを行い、通しボルトＨの先端部を他方
の連結凹部Ｅ内に突出させる。（図９）（５）次に把持フィンガー１７を開放して頭部ナットＩ
の対応位置に移動させ、再び把持フィンガー１７を閉動
して頭部ナットＩを把持させる。（図１０）（６）締結ナットＪを保持して連結凹部Ｅ内に突出させ
ておいたソケット２７を第４シリンダー装置４４を作動
させるとともに、油圧モーター２５を起動してソケット
２７を回転させ、締結ナットＪを通しボルトＨの先端部
に螺着して締め付け、セグメントＡ，Ｂを締結する上記構成におけるボルト・ナットの締結方法によれば、
第１の送り出しによって通しボルトＨをストロークＳだ
け他方のセグメントＢのボルト孔Ｇに送り出すので、こ
のストロークＳを把持フィンガー１７が連結凹部Ｄ内の
通しボルトＨ基端部外方に挿入可能な距離に設定してお
くことにより、たとえば通しボルトＨの基端部がボルト
孔Ｆの反対側端面に当接した状態で格納されていても、
この第１の送り出しで通しボルトＨ基端部外方に把持フ
ィンガー１７の挿入空間を形成することができ、確実に
次の第２の送り出しを行うことができる。したがって、
通しボルトＨが任意の位置に格納されていても、確実に
これに対応して一方のセグメントＡのボルト孔Ｆに嵌入
された通しボルトＨを他方のボルト孔Ｇに送り出すこと
ができる。しかも、このように２度の送り出しを行うの
で、連結凹部Ｄを最小限の大きさに形成でき、セグメン
トＡの強度を減少させることもない。

【００１９】なお、上記実施例ではセグメントＡ，Ｂの
トンネル軸心方向に沿う連結端面Ｃを締結するボルト・
ナット締結装置について説明したが、セグメントＡ，Ｂ
の周方向に沿う連結端面も同様に構成できる。

【００２０】

【発明の効果】以上に述べたごとく本発明によれば、予
め連結凹部内で基端部にナットを装着した状態でボルト
孔に格納した通しボルトを、まず把持フィンガーで通し
ボルトの胴部を把持して所定量他方のセグメントのボル
ト孔に送り出す第１の送り出しを行い、次に把持フィン
ガーをボルトの基端部外方から移動して、通しボルトを
完全他方のセグメントのボルト孔ないに送り込む第２の
送り出しを行い、第１の送り出しで把持フィンガーの挿
入空間を形成した後、第２の送り出しを行うので、長尺
状の通しボルトが格納側のセグメントのボルト孔内に一
定位置に位置決めされていなくても、第２の送り出しで
連結凹部側から確実に相手側のセグメントのボルト孔に
送り込み、通しボルトの基端部に装着されたナットを正
確に保持することができ、ボルト・ナットを確実に装着
してセグメントを締結することができる。しかも、セグ
メントに形成する連結凹部の通しボルト長さ方向の大き
さを最小に形成でき、連結凹部によるセグメントの強度
低下を最小にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るボルト・ナット締結装置の一実施
例を示す正面図である。

【図２】同ボルト・ナット締結装置の右側面図である。

【図３】同ボルト・ナット締結装置の左側面図である。

【図４】同ボルト送り出し装置の左側面図である。

【図５】同ボルト送り出し装置の背面図である。

【図６】同ボルト・ナット締結装置によるボルト・ナッ
ト締結方法を説明する斜視図である。

【図７】同ボルト・ナット締結装置によるボルト・ナッ
ト締結方法を説明する斜視図である。

【図８】同ボルト・ナット締結装置によるボルト・ナッ
ト締結方法を説明する斜視図である。

【図９】同ボルト・ナット締結装置によるボルト・ナッ
ト締結方法を説明する斜視図である。

【図１０】同ボルト・ナット締結装置によるボルト・ナ
ット締結方法を説明する斜視図である。

【図１１】従来のセグメント締結部を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１ボルト・ナット締結装置２支持フレーム３可動架台４ボルト送り出し装置６ナット装着装置 11 出退レール 12 第１移動体 13 スライドレール 14 第２移動体 16 開閉シリンダー装置 17 把持フィンガー 21 出退レール 22 第３移動体 23 スライドレール 24 第４移動体 25 油圧モーター 26 ギヤボックス 27 ソケット 41 第１シリンダー装置 42 第２シリンダー装置 43 第３シリンダー装置 44 第４シリンダー装置 A,B セグメントＣ連結端面 D,E 連結凹部 F,G ボルト孔Ｈ通しボルトＩ頭部ナットＪ締結ナット

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】隣接するセグメントを互いに長尺状の通
しボルトとナットにより締結するに際し、両セグメント
の端縁近傍に連結凹部と、これら連結凹部を互いに連通
するボルト孔とを形成し、予め一方のセグメントのボル
ト孔に通しボルトを挿入して連結凹部内で基端部にナッ
トを装着した状態で格納しておき、両セグメントを組立
位置に配置後、ボルト送り出し装置の把持フィンガーを
一方のセグメントの連結凹部に突出して通しボルトの胴
部を把持させ、把持フィンガーをボルト孔側に所定量移
動して通しボルトを他方のセグメントのボルト孔に送り
出す第１の送り出しを行い、次に把持フィンガーを開放
して通しボルトの基端部外方に移動させ、把持フィンガ
ーを閉じてボルト孔側に移動させ通しボルトの端面に当
接させて通しボルトを、基端部のナットが連結凹部のボ
ルト孔開口に当接するまで送り出す第２の送り出しを行
った後、把持フィンガーを移動して基端部のナットを把
持させ、他方のセグメントの連結凹部に、締結ナットを
保持したナット装着装置のソケットを突出させ、ソケッ
トを回転させるととともにボルト孔側にソケットを移動
し、ボルト孔から突出する通しボルトの先端部に締結ナ
ットを螺着して締め付けることを特徴とするボルト・ナ
ット締結方法。
【請求項２】セグメントをトンネル内周面に沿って移
動配置させるセグメント組立装置側に支持フレームを設
け、この支持フレームの内周側または外周側に可動架台
を垂設し、この可動架台にトンネル半径方向に移動自在
に案内される第１移動体を設けるとともに、この第１移
動体を移動させる第１シリンダー装置を設け、前記第１
移動体に、トンネル軸心方向、または第１移動体の移動
方向およびトンネル軸心方向にそれぞれ直交する方向に
移動自在に案内される第２移動体を設けるとともに、こ
の第２移動体を移動させる第２シリンダー装置を設け、
前記可動架台にトンネル半径方向に移動自在に案内され
る第３移動体を設けるとともに、この第３移動体を移動
させる第３シリンダー装置を設け、前記第３移動体に、
トンネル軸心方向、または第１移動体の移動方向および
トンネル軸心方向にそれぞれ直交する方向に移動自在に
案内される第４移動体を設けるとともに、この第４移動
体を移動させる第４シリンダー装置を設け、前記第２移
動体に、セグメント締結用のボルト胴部およびナットを
把持可能な一対の把持フィンガーとこの把持フィンガー
を開閉する開閉手段を設け、前記第４移動体にナットを
保持するソケットと、このソケットを回転駆動するナッ
ト回転手段を設けたことを特徴とするボルト・ナット締
結装置。