JP3004459B2 - シールド掘進機用ボルト自動供給装置 - Google Patents

シールド掘進機用ボルト自動供給装置

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JP3004459B2
JP3004459B2 JP4092029A JP9202992A JP3004459B2 JP 3004459 B2 JP3004459 B2 JP 3004459B2 JP 4092029 A JP4092029 A JP 4092029A JP 9202992 A JP9202992 A JP 9202992A JP 3004459 B2 JP3004459 B2 JP 3004459B2
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勝己 中嶋
啓造 宮原
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Nishimatsu Construction Co Ltd
Kawasaki Motors Ltd
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Nishimatsu Construction Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、シールド掘進機用ボル
ト自動供給装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、都市のトンネル工事ではシー
ルド工法が採用されている。このシールド工法において
は、掘進機により掘進された空間に予め円周方向複数個
に分割して工場生産されたセグメントを、ボルト締結に
よりリング状に組立てるセグメント組立て作業が行われ
ている。このボルト締結は、狭いトンネル内での作業に
なるため、充分な作業用足場を確保することができず、
危険を伴う作業となっていた。そのため、ボルト締結の
自動化の試みがなされている(第2回建設ロボットシン
ポジューム論文集、1991.7.2〜4、189〜1
97頁等)。
【0003】しかしながら、狭隘な作業環境に設置され
たボルト締結装置へのボルト・ナットの供給は、自動化
が困難であるため、現状においては、ボルト・ナットの
供給は人手によってなされている(前掲論文集参照)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる従来技
術の問題点に鑑みなされたものであって、シールド掘進
機において、狭隘な作業環境に設置されているボルト締
結装置へのボルト供給装置を提供することを目的とす
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、ボルト貯蔵手
段と、該ボルト貯蔵手段に貯蔵されているボルトをボル
ト締結装置へ供給するボルト把持搬送手段と、前記ボル
ト貯蔵手段を保持する保持手段とを備えるシールド掘進
機用ボルト自動供給装置であって、前記ボルト貯蔵手段
が、ボルト頭部および該ボルトに螺着されているナット
を摺動自在に保持する保持部を内部に有するボルト収納
部材と、該ボルト収納部材内に作動部を有するボルト押
出し機構と、該ボルト押出し機構によるボルトの押出し
を調節するボルト排出調節機構とからなり、前記ボルト
把持搬送手段が、開閉自在なボルト把持機構と、該ボル
ト把持機構の進退動作用第1駆動機構と、該第1駆動機
構の進退動作用および回転動作用第2駆動機構とからな
り、前記保持手段が、前記ボルト収納部材の結合部を回
転可能に保持し、それによりボルト収納部材のボルト排
出口が、ボルト排出位置から別の場所にあるボルト補給
位置に旋回させられ、前記補給位置において前記ボルト
排出口からボルトの補給が可能とされ、前記ボルト収納
部材が、前記ボルト把持機構の動作範囲内における、ボ
ルト締結装置の動作に影響を与えない位置に配設され
前記ボルト把持搬送手段により、前記ボルト収納部材に
収納されているボルトが直接取り出されて前記ボルト締
結装置に供給されることを特徴とするシールド掘進機用
ボルト自動供給装置に関する。
【0006】 本発明においては、前記保持部材が、前
記ボルト収納部材のボルト排出位置とボルト補給位置と
の移動のためのガイド部材を有するのが好ましい。
【0007】
【作用】本発明においては、ナットが締結されたボルト
が貯蔵されたボルト貯蔵手段(装置)のボルト収納ケー
スが、ボルト把持搬送手段(装置)のボルト把持爪の動
作範囲内において、ボルト締結装置の動作に影響を与え
ない位置に配設されているので、小型のシールド掘進機
にも適用することができる。また、ボルト貯蔵手段(装
置)とボルト把持搬送手段(装置)とが分離されている
ので、ボルト貯蔵手段(装置)をボルト・ナットの補給
が容易な場所に設置でき、作業の安全性を向上させるこ
とができる。
【0008】
【実施例】以下、添付図面を参照しながら本発明を実施
例に基づいて説明するが、本発明はかかる実施例のみに
限定されるものではない。
【0009】図1は本発明の一実施例の概略図、図2は
本発明の一実施例におけるボルト貯蔵手段の要部構造
図、図3は図2に示すボルト貯蔵手段の収納ケースの断
面図、図4は本発明の他の実施例におけるボルト貯蔵手
段の要部構造図、図5は本発明の一実施例のボルト把持
搬送手段の概略図、図6は本発明の他の実施例のボルト
把持搬送手段の概略図、図7〜12は本発明のシールド
掘進機用ボルト自動供給装置の動作説明図、図13〜1
7はボルト貯蔵手段からボルト把持搬送手段へのボルト
受渡しの説明図、図18〜23はボルト把持搬送手段か
らボルト締結装置へのボルト受渡しの説明図である。
【0010】図1に示すように、本発明のシールド掘進
機用ボルト自動供給装置の一実施例は、掘進機により掘
進された空間内に配設されたビーム部材Bに垂架された
ボルト貯蔵手段1とボルト把持搬送手段2とを主要構成
要素としてなる。ボルト貯蔵手段1のボルト収納部は、
図1に示すごとく、ボルト把持搬送手段2の作動部の動
作範囲内において、ボルト3の搬出およびボルト締結装
置によるボルト締結に支障を生じない位置に配設されて
いる。
【0011】 ボルト貯蔵手段1は、図2にその要部が
示されるように、ナットが締結されたボルト3が収納さ
れている収納ケース11と、このボルト3を収納ケース
11の排出口11aへ押し出すボルト押出し機構12
と、ボルト3の排出を調整する調節機構13と、収納ケ
ース11の排出口11aの反対側に形成された結合部1
1bと、この結合部11bと結合され収納ケース11を
保持する保持部材14と、この保持部材14による収納
ケース11の保持を助勢するためのガイド部材15とか
ら構成されている。なお、この排出口11aは、ボルト
を補給する際の補給口としても利用される。
【0012】収納ケース11の内部長手方向には、図3
にその断面形状が示されている、ナットが締結されたボ
ルト3を10本程度収納する収納空間が形成されてい
る。図3に示されるように、この収納空間の両側のほぼ
中心部に形成された、ボルト3の頭部およびボルト3に
締結されているナットを摺動自在に保持するボルト・ナ
ット保持部により、ボルト3は収納空間の断面のほぼ中
心部の位置にて保持されている。この様な構成とされる
ことにより、ボルト3がボルト押出し機構12により排
出口11aに押し出されることができる。
【0013】ボルト押出し機構12は、収納ケース11
の天井部において長手方向に形成された押出し部材通行
路を貫通して、収納空間に延伸されて収納ケース11の
最後部に位置しているボルト3Aのボルトの頭部とナッ
トの間に当接している、ボルト押出し部材12aと、押
出し部材12aの収納ケース11の天井部の上部に位置
している部分と結合されている押出し部材駆動機構12
bと、この押出し部材駆動機構12bの駆動をガイドす
るために収納ケース11の長手方向に沿って配設されて
いるガイド部材12cとから構成されている。このボル
ト押出し部材12aは、押出し部材駆動機構12bによ
り排出口11a方向に移動させられる。この様な構成と
されることにより、ボルト押出し機構12がボルト3を
押し出すことができる。また、ボルト3が収納ケース1
1の断面中央部に位置しているので、後述のボルト把持
爪21の収納ケース11への進入を妨げることもない。
ボルト押出し部材駆動機構12bは、例えば、空気圧駆
動のガイドレスシリンダ(ガイド部材12cの筒の中に
ピストンがあり、空気圧によって動作し、ピストンと駆
動機構12bは磁石により一体動作する)から構成され
ている。
【0014】ボルト排出調節機構13は、収納ケース1
1の排出口11aの近傍の底部に配設されている。この
ボルト排出調節機構13は、収納空間の最前部に位置し
ているナットが締結されたボルト3Bの頭部とナットの
間の前面に突出して、ボルト3Bが排出口11aから排
出されるのを防止している、進退自在のストッパ部材1
3aを有している。
【0015】 保持部材14の一端はシールド空間内に
配設されているビーム部材Bに固着され、他端は収納ケ
ース11の結合部11bに結合されている。この保持部
材14と結合部11bとの結合は、回転自在とされてい
るのが好ましい。この様な構成とされることにより、収
納ケース11に収納されているボルト3が使い果たされ
た後、ビーム部材B方向に引き上げられて、ビーム部材
Bに配設された足場(図示せず)からボルト3を排出口
11aから補給することができる。この収納ケース11
の引上げを容易にするために、図1に示される実施例に
おいては、ガイド部材15が収納ケース11の回転面と
平行に配設されている。このため、ガイド部材15の一
端は保持部材14に固着され、他端は収納ケース11の
側面部にまで延伸されている。このガイド部材15に
は、収納ケース11の回転軌道と同心円状にガイド溝1
5aが配設されている。このガイド溝15aには、収納
ケース11の天井部に配設されている回転補助部材16
の摺動ピース(明瞭には図示されていない)が、挿通さ
れている。この様な構成とされることにより、収納ケー
ス11は円滑にビーム部材B方向に引き上げられる。
【0016】図5にその概略構造が示されているボルト
把持搬送手段2は、ボルト把持爪21と、このボルト把
持爪21を駆動する爪駆動部22と、この爪駆動部22
に先端が結合されている第1軸部材23および第1軸部
材駆動部24を有する第1駆動機構25と、この第1軸
部材駆動部24を支持している第2軸部材26および第
2軸部材駆動部27を有する第2駆動機構28と、この
第2軸部材駆動部27を支持しているベース部材29と
から構成されている。
【0017】ボルト把持爪21は、この種の動作のため
に従来より用いられている各種の形状とすることができ
る。爪駆動部22は、ボルト把持爪21の開閉動作が行
える構成とされていれば、油圧や空気圧式とされてもよ
く、また電動式とされてもよい。第1軸部材23は、第
1駆動部24の作動により進退運動を行う。第1軸部材
駆動部24が、第1軸部材23を進退運動させる方式
は、油圧や空気圧式とされてもよく、また電動式とされ
てもよい。第2軸部材26は、第2軸部材駆動部27の
作動により回転運動および進退運動を行う。第2軸部材
駆動部27の第2軸部材26を回転運動を行わせる部分
は、空気圧の揺動アクチュエータ(シリンダの直線運動
をラックおよびピニオンで回転に変換するタイプ)、油
圧、電動の他の形式のもの等とから構成されている。ま
た、第2軸部材26を進退運動を行わせる部分は、第1
軸部材駆動部24と同種の構成とされている。図5に示
す例では、第2駆動部27は、一体構造で第2軸部材2
6の回転および進退運動を行わせるよう構成されている
が、第2軸部材駆動部27は、回転運動を行う部分と、
進退運動を行う部分とが分離された構成とされてもよ
い。この様な構成とされることにより、ボルト把持搬送
手段2がボルト貯蔵手段1に収納されているボルト3を
ボルト締結装置に供給することができる。
【0018】次に、この様に構成されたボルト供給装置
によるボルト締結装置へのボルト供給について、図7〜
12を参照しながら説明する。
【0019】ステップ1:ボルト把持爪21が、ボルト
収納ケース11の排出口11aに向く。(図7参照)
【0020】ステップ2:ボルト把持爪21が進出し、
収納ケース11の先頭部にあるボルト3Bを把持する。
(図8参照)
【0021】ステップ3:ボルト把持爪21が、ボルト
3Bを把持したまま後退する。(図9参照)
【0022】ステップ4:ボルト把持爪21が回転し、
ボルト締結装置に向く。(図10参照)
【0023】ステップ5:ボルト把持爪21が、ボルト
締結装置のある位置まで進出する。(図11参照)
【0024】ステップ6:ボルト締結装置が作動しボル
ト3Bの頭部を保持した後、ボルト把持爪21が後退す
る。(図12参照)
【0025】次に、図13〜17を参照しながら、収納
ケース11からボルト把持爪21へのボルト受渡しにつ
いて説明する。
【0026】ステップA1:ボルト把持爪21がボルト
収納ケース11の先頭部のボルト3B近くまで進出す
る。(図13参照)
【0027】ステップA2:ストッパ13aが後退す
る。(図14参照)
【0028】ステップA3:ボルト押出し機構12によ
り、ボルト3Bがボルト把持爪21に押し出される。
(図15参照)
【0029】ステップA4:ボルト把持爪21がボルト
3Bを把持するとともに、ストッパ13aが進出し、後
続のボルト3がボルト把持爪21へ受け渡されるのを阻
止する。(図16参照)
【0030】ステップA5:ボルト把持爪21が後退す
る。(図17参照)
【0031】次に、図18〜23を参照しながら、ボル
ト把持爪21からボルト締結装置へのボルト受渡しにつ
いて説明する。
【0032】ステップB1:ボルト把持爪21がボルト
締結装置のある位置まで進出する。(図18参照)
【0033】ステップB2:ボルト締結装置のボルト頭
部側部材が、ボルト頭部に向けて進出する。(図19参
照)
【0034】ステップB3:ボルト締結装置のボルト頭
部側部材がボルト頭部を保持する。(図20参照)
【0035】ステップB4:ボルト把持爪21が後退す
るとともに、ボルト締結装置のナット側部材が、ナット
に向けて進出する。(図21参照)
【0036】ステップB5:ボルト締結装置のナット側
部材が、ナットを保持する。(図22参照)
【0037】ステップB6:ボルト締結装置のナット側
部材が回転し、ナットをボルトから外す。(図23参
照)
【0038】なお、前記各ステップは、ボルト供給装置
に備えられている制御装置(図示せず)によりなされ
る。
【0039】また、図4は本発明の他の実施例のボルト
収納ケースの構造図であり、図6は同実施例用のボルト
把持搬送手段の概略図である。その構成および動作は前
述の実施例とぼぼ同様であるので、その説明は省略す
る。
【0040】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のシールド
掘進機用ボルト自動供給装置によれば、ボルト収納手段
とボルト把持搬送手段とが分離された構成とされている
ので、各部のサイズが小型化できる。したがって、狭隘
な場所に設置されているボルト締結装置にボルトを人手
を介することなく供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の概略図である。
【図2】本発明の一実施例におけるボルト貯蔵手段の要
部構造図である。
【図3】図2に示すボルト貯蔵手段の収納ケースの断面
図である。
【図4】本発明の他の実施例におけるボルト貯蔵手段の
要部構造図である。
【図5】本発明の一実施例のボルト把持搬送手段の概略
図である。
【図6】本発明の他の実施例のボルト把持搬送手段の概
略図である。
【図7】本発明のシールド掘進機用ボルト自動供給装置
の動作説明図の一部である。
【図8】本発明のシールド掘進機用ボルト自動供給装置
の動作説明図の一部である。
【図9】本発明のシールド掘進機用ボルト自動供給装置
の動作説明図の一部である。
【図10】本発明のシールド掘進機用ボルト自動供給装
置の動作説明図の一部である。
【図11】本発明のシールド掘進機用ボルト自動供給装
置の動作説明図の一部である。
【図12】本発明のシールド掘進機用ボルト自動供給装
置の動作説明図の一部である。
【図13】ボルト貯蔵手段からボルト把持搬送手段への
ボルト受渡しの説明図の一部である。
【図14】ボルト貯蔵手段からボルト把持搬送手段への
ボルト受渡しの説明図の一部である。
【図15】ボルト貯蔵手段からボルト把持搬送手段への
ボルト受渡しの説明図の一部である。
【図16】ボルト貯蔵手段からボルト把持搬送手段への
ボルト受渡しの説明図の一部である。
【図17】ボルト貯蔵手段からボルト把持搬送手段への
ボルト受渡しの説明図の一部である。
【図18】ボルト把持搬送手段からボルト締結装置への
ボルト受渡しの説明図の一部である。
【図19】ボルト把持搬送手段からボルト締結装置への
ボルト受渡しの説明図の一部である。
【図20】ボルト把持搬送手段からボルト締結装置への
ボルト受渡しの説明図の一部である。
【図21】ボルト把持搬送手段からボルト締結装置への
ボルト受渡しの説明図の一部である。
【図22】ボルト把持搬送手段からボルト締結装置への
ボルト受渡しの説明図の一部である。
【図23】ボルト把持搬送手段からボルト締結装置への
ボルト受渡しの説明図の一部である。
【符号の説明】
1 ボルト貯蔵手段(装置) 11 ボルト収納ケース 12 ボルト押出し機構 13 ボルト排出調節機構 14 保持部材 15 ガイド部材 16 回転動補助部材 2 ボルト把持搬送手段(装置) 21 ボルト把持爪 22 爪駆動部 23 第1軸部材 24 第1軸部材駆動部 25 第1駆動機構 26 第2軸部材 27 第2軸部材駆動部 28 第2駆動機構 29 ベース部材 3 ボルト B ビーム部材 S 組立てられるセグメントの位置を示す仮想線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭62−201628(JP,U) 実開 平4−13524(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23P 19/06

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ボルト貯蔵手段と、該ボルト貯蔵手段に
    貯蔵されているボルトをボルト締結装置へ供給するボル
    ト把持搬送手段と、前記ボルト貯蔵手段を保持する保持
    手段とを備えるシールド掘進機用ボルト自動供給装置で
    あって、 前記ボルト貯蔵手段が、ボルト頭部および該ボルトに螺
    着されているナットを摺動自在に保持する保持部を内部
    に有するボルト収納部材と、該ボルト収納部材内に作動
    部を有するボルト押出し機構と、該ボルト押出し機構に
    よるボルトの押出しを調節するボルト排出調節機構とか
    らなり、 前記ボルト把持搬送手段が、開閉自在なボルト把持機構
    と、該ボルト把持機構の進退動作用第1駆動機構と、該
    第1駆動機構の進退動作用および回転動作用第2駆動機
    構とからなり、 前記保持手段が、前記ボルト収納部材の結合部を回転可
    能に保持し、それによりボルト収納部材のボルト排出口
    が、ボルト排出位置から別の場所にあるボルト補給位置
    に旋回させられ、前記補給位置において前記ボルト排出
    口からボルトの補給が可能とされ、 前記ボルト収納部材が、前記ボルト把持機構の動作範囲
    内における、ボルト締結装置の動作に影響を与えない位
    置に配設され 前記ボルト把持搬送手段により、前記ボルト収納部材に
    収納されているボルトが直接取り出されて前記ボルト締
    結装置に供給され ることを特徴とするシールド掘進機用
    ボルト自動供給装置。
  2. 【請求項2】 前記保持部材が、前記ボルト収納部材の
    ボルト排出位置とボルト補給位置との移動のためのガイ
    ド部材を有することを特徴とする請求項1記載のシール
    ド掘進機用ボルト自動供給装置。
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KR102370259B1 (ko) * 2020-06-09 2022-03-04 한국생산기술연구원 볼팅 그리퍼, 이를 포함하는 볼트 체결 장치 및 볼트 체결 방법

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