JP3079948B2 - ボルト・ナット締結装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えばシ−ルド工法
におけるセグメントの締付け固定に用いられるボルト・
ナット締結装置、特に狭い作業空間におけるボルト，ナ
ットの締付け作業の高能率化に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】シ−ルド工法はトンネル内径よりわずか
に大きい径を有するシ−ルドを地中に推進させながらセ
グメントを組立ててトンネルを構築していく工法であ
る。このシ−ルド工法において既設セグメントとエレク
タ装置により保持されて新たに設置されたセグメントと
を連結するために複数のボルト，ナットが使用されてい
る。このように既設セグメントと新たに設置されたセグ
メントを連結する場合、各セグメント毎の形状のばらつ
きや、土圧によるセグメントのたわみ等によりボルト穴
位置にばらつきが生じる。このため従来はボルト，ナッ
トを人手によりセグメントに装着して締め付けていた。

【０００３】しかしながら、エレクタ装置で保持したセ
グメントを所定位置にセットした状態でボルト，ナット
を装着して締め付ける作業は高所でかつ狭い場所におけ
る重筋作業のため安全上に問題があった。このような安
全上に問題がある作業を解消するためセグメントにボル
ト，ナットを自動的に締結する締結装置が、例えば特開
平４−194197号公報や実開平５−7799号公報等に開示さ
れている。

【０００４】特開平４−194197号公報に開示されたボル
ト・ナット締結装置は、図２３の上面図に示すように、
一方の対向面にはボルト１２の頭部が挿入される複数の
保持穴４０１を設け、他方の対向面にはナット１３を挿
入する複数の保持穴４０２を設け、各保持穴４０１，４
０２の奥に永久磁石４０３を固定して形成されたストッ
カ−４０４の各保持穴４０１，４０２にボルト１２とナ
ット１３を挿入して保管している。そして、図２４の側
面図に示すように、駆動モ−タ４０５ａ，４０５ｂで回
転するボ−ルねじ４０６ａ，４０６ｂにそれぞれ連結さ
れ先端部に電磁石４０７ａ，４０７ｂを有する１対の支
持ア−ム４０８ａ，４０８ｂをストッカ−４０４の位置
に移動機構４０９で移動して、支持ア−ム４０８ａ，４
０８ｂをストッカ−４０４の対向面方向に移動し、電磁
石４０７ａ，４０７ｂを励磁してストッカ−４０４に保
管しているボルト１２とナット１３を１個ずつ吸着させ
て保持する。その後、ボルト頭部又はナット外周面が嵌
合するガイド孔の奥に永久磁石を固定したボルトア−ム
４１０とナットア−ム４１１の位置に支持ア−ム４０８
ａ，４０８ｂを移動し、支持ア−ム４０８ａ，４０８ｂ
で保持しているボルト１２とナット１３をボルトア−ム
４１０とナットア−ム４１１に押し込み電磁石４０７
ａ，４０７ｂの励磁を断にしてボルト１２とナット１３
をボルトア−ム４１０とナットア−ム４１１の永久磁石
で吸着して保持する。このボルトア−ム４１０とナット
ア−ム４１１をセグメントの位置に移動して保持してい
るボルト１２とナット１３で隣接するセグメントを固定
している。

【０００５】また、実開平５-7799号公報に開示された
ボルトア−ム４１０は、図２５に示すように、ボルト保
持部のボルトソケット４１３を３分割し、３分割した１
個を固定分割ソケット４１３ａとし、他の２個を可動分
割ソケット４１３ｂ，４１３ｃとし、ボルト１２を保持
するときに、可動分割ソケット４１３ｂ，４１３ｃを油
圧シリンダで回動して可動分割ソケット４１３ｂ，４１
３ｃ間の間隔を閉じ、固定分割ソケット４１３ａと可動
分割ソケット４１３ｂ，４１３ｃでボルト頭部を保持す
るようにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のようにボルトア
−ムやナットア−ムでボルトやナットを保持するとき
に、ボルト頭部やナットをガイド孔に挿入して永久磁石
で吸着して保持する場合は、ガイド孔の軸心とボルト，
ナットの軸心を一致させることが困難であり、ボルトア
−ムやナットア−ムに対するボルト，ナットの位置がず
れてしまう。また、１個の固定分割ソケットと２個の可
動分割ソケットを使用してボルト頭を把持する場合も、
ボルト頭の寸法の許容差によりボルトの把持位置が異な
り、やはりボルトア−ムやナットア−ムでボルト，ナッ
トを保持するときに、ボルトア−ムやナットア−ムに対
するボルト，ナットの位置がずれてしまう。

【０００７】さらに、上記いずれの場合も、ボルトア−
ムやナットア−ムには保持したボルト，ナットの位置調
節機構がないため、位置決め精度が悪いままでボルトア
−ムやナットア−ムで保持したボルト，ナットを締結す
るときに、ボルト，ナットの軸芯にずれが生じ、セグメ
ントのボルト孔にボルトを嵌め合わせことや、ボルトに
ナットを嵌め合わせることが容易でなく、セグメントの
組立てに多くの時間がかかるという短所があった。

【０００８】この発明はかかる短所を改善するためにな
されたものであり、ボルトとナットを締結するときに、
把持したボルトをボルト孔に倣って位置合わせするとと
もに、把持したナットをボルトに倣って位置合わせする
ことができるボルト・ナット締結装置を得ることを目的
とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明に係るボルト・
ナット締結装置は、ボルト固定装置を有するボルトア−
ムとナット回転装置を有するナットア−ムとを備えたボ
ルト・ナット締結装置において、ボルト固定装置はボル
トハンドとカップリングとボルトホルダとクランプジョ
−とクランプボ−ルとフロントカバ−及び芯出ア−ムを
有し、ボルトハンドの下端部には上下方向の直線運動を
与える案内面が設けられたガイド穴を有し、カップリン
グは後面にボルトハンドの案内面と係合する案内ガイド
を有し、上下面の中央部には水平方向を案内する案内溝
を有し、ボルトホルダは後面上部と下部にはカップリン
グの水平方向を案内する案内溝と嵌合するカム部を有
し、上部のカム部後面の左右２個所にガイドロ−ラが設
けられ、中心部には上下面が平行に形成されボルト頭部
と嵌合する六角穴を有し、六角穴の上部中央と下部中央
にはそれぞれ回動自在にクランプジョ−が設けられ、各
クランプジョ−は先端部の内面にボルト頭部を係止する
施錠ボ−ルが設けられ、上部に設けたクランプジョ−は
上端面が前方に向けてボルトホルダの六角穴軸心の方に
傾斜した傾斜面を有し、ばねにより上方に付勢され、下
部に設けたクランプジョ−は下端面が前方に向けてボル
トホルダの六角穴軸心の方に傾斜した傾斜面を有し、ば
ねにより下方に付勢され、各傾斜面にはクランプボ−ル
を案内する円弧状のガイド溝が形成され、クランプボ−
ルはクランプジョ−のガイド溝に沿って摺動自在に設け
られ、ばねにより前方に付勢され、フロントカバ−は中
心部にボルトが貫通する穴を有し、ボルトホルダ及びク
ランプボ−ルの前面に配置され、ボルトハンドに複数の
ミニシリンダを介して連結され、ボルトを把持するとき
にクランプボ−ルを押圧し、芯出ア−ムはボルトハンド
の裏面に設けられ、先端部がボルトホルダのガイドロ−
ラに係合し芯出シリンダによりボルトホルダを水平方向
に移動し、ナット回転装置はナットハンドと回転ジョイ
ントとラジアルジョイントとナットホルダとキャップ及
び回転機構部を有し、ナットハンドの下端部には回転ジ
ョイントと嵌合するガイド穴を有し、回転ジョイントは
後面にナットハンドのガイド穴と嵌合する回転軸を有
し、前面には回転軸の軸心と直交して水平方向に設けら
れた水平キ−を有し、ラジアルジョイントは後面に回転
ジョイントの水平キ−と結合する水平キ−溝を有し、前
面には水平キ−溝と直交する鉛直キ−溝を有し、ナット
ホルダは後面にラジアルジョイントの鉛直キ−溝と係合
するキ−を有し、中心に把持するナットの外周面と嵌合
する把持穴を有し、把持穴の軸心と直交する３方向には
移動自在な把持ピンが装着され、把持ピンの前面部には
把持ピンの移動を抑制するクランプボ−ルが設けられ、
キャップはナットホルダの外周部に配置され、ナットハ
ンドに複数のミニシリンダを介して連結され、ナットを
把持するときにクランプボ−ルを押圧し、回転機構部は
回転ジョイントの回転軸に連結された歯車群と歯車群を
回転する締結回転用モ−タとを有することを特徴とす
る。

【００１０】

【作用】この発明においては、ボルトア−ムのボルト固
定装置でボルトを保持するとき、芯出機構部の芯出シリ
ンダを駆動して芯出ア−ムによるボルトホルダの固定を
解除し、ボルト固定装置のカップリングとボルトホルダ
を移動できるようにして、カップリングとボルトホルダ
を保持するボルトの頭部に倣わせて移動させ、ボルト固
定装置とボルトの芯ずれを修正する。

【００１１】ボルトの頭部がボルトホルダに挿入した
ら、フロントカバ−でクランプボ−ルを内部に押し込
み、クランプジョ−内面に設けた施錠ボ−ルがボルトの
頭部を押圧し、ボルトホルダにボルト頭部を固定する。
そして、芯出機構部の芯出シリンダを駆動して芯出ア−
ムによりボルトホルダを固定し、ボルトホルダをボルト
ハンドのガイド穴の中心に位置決めして、ボルトホルダ
で保持しているボルトの芯出をする。

【００１２】ナットア−ムのナット回転装置でナットを
保持するときは、ナット回転装置のナットホルダとラジ
アルジョイントを自由に動けるようにしておき、ナット
ホルダとラジアルジョイントをナット回転装置に挿入さ
れるナットに倣って直交する２方向に移動させ、ナット
回転装置と保持するナットの芯ずれを修正する。

【００１３】ボルトア−ムのボルト固定装置で保持した
ボルトとナットア−ムのナット回転装置で保持している
ナットを締結するときは、自由度を拘束したボルトの先
端部にナットが接触したら、ナットホルダとラジアルジ
ョイントの自由度の拘束を解除して、ナットの姿勢をボ
ルトに倣って修正しながらボルトにナットを捩じ込む。

【００１４】

【実施例】図１，図２はこの発明の一実施例のボルト・
ナット締結装置を示し、図１は正面図、図２は側面図で
ある。図に示すように、ボルト・ナット締結装置１は締
結装置本体２と、締結装置本体２の一方の側面側に設け
られたボルト供給装置１００と、ボルト供給装置１００
の下部に設けられたボルトロ−ディング装置２００と、
締結装置本体２の他方の側面側に設けられたナット供給
装置１０１と、ナット供給装置１０１の下部に設けられ
たナットロ−ディング装置３００とを有する。

【００１５】締結装置本体２はメインフレ−ム３に取付
けられた昇降用モ−タ４と歯車群５及び送りねじ６によ
り駆動され、リニアガイド７に沿って昇降する可動フレ
−ム８と、可動フレ−ム８に取付けられ、ボルトア−ム
２０を横行させる横行用モ−タ９と、ナットア−ム５０
を横行させる横行用モ−タ１０とを有する。ボルトア−
ム２０にはボルト固定装置２１を有し、ナットア−ム５
０にはナット回転装置５１を有する。

【００１６】ボルト固定装置２１は、図３の断面図に示
すように、ボルトハンド２２とボルト固定機構部２３及
び芯出機構部２４とを有する。ボルトハンド２２の下端
部には、図４の分解斜視図に示すように、左右に上下方
向の直線運動を与える案内面２５が設けられたガイド穴
２６を有する。ボルト固定機構部２３はカップリング２
７とボルトホルダ２８とクランプジョ−２９とクランプ
ボ−ル３０及びフロントカバ−３１を有する。カップリ
ング２７は後面にボルトハンド２２のガイド穴２６に設
けた案内面２５と係合する案内ガイド３２を有し、上下
面の中央部には水平方向を案内する案内溝３３を有す
る。ボルトホルダ２８は後面上部と下部にはカップリン
グ２７の水平方向を案内する案内溝３３と嵌合するカム
部３４が設けられ、中心部には上下面が平行に形成され
ボルト頭部と嵌合する六角穴３５を有する。また、上部
のカム部３４の後面の左右２個所には、図５の後面図に
示すようにガイドロ−ラ３６が設けられている。クラン
プジョ−２９はボルトホルダ２８の六角穴３５の上部中
央と下部中央にそれぞれ回動自在に設けられ、各クラン
プジョ−２９の先端部内面にボルト頭部を係止する施錠
ボ−ル３７が設けられている。そして上部に設けたクラ
ンプジョ−２９は上端面が前方に向けてボルトホルダ２
８の六角穴３５の軸心の方に傾斜した傾斜面を有し、圧
縮ばね３８により上方に付勢されている。下部に設けた
クランプジョ−２９は下端面が前方に向けてボルトホル
ダ２８の六角穴３５の軸心の方に傾斜した傾斜面を有
し、圧縮ばね３８により下方に付勢されている。各クラ
ンプジョ−２９の傾斜面には円弧状のガイド溝３９が形
成され、ガイド溝３９には圧縮ばね４０により前方に付
勢されたクランプボ−ル３０が摺動自在に設けられてい
る。フロントカバ−３１は中心部にボルト１２が貫通す
る穴４２が設けられ、ボルトホルダ２８及びクランプボ
−ル３０の前面に配置され、ボルトハンド２２に４個の
ミニシリンダ４３を介して連結されている。そして、図
３に示すようにボルトハンド２２のガイド穴２６にカッ
プリング２７，ボルトホルダ２８の順に挿入され、図６
の部分断面図に示すようにボルトハンド２２に取付けた
ミニシリンダ４３とフロントカバ−３１によりボルトハ
ンド２２に装着されている。

【００１７】芯出機構部２４は、図５に示すように、ボ
ルトホルダ２８の上部のカム部３４の後面の左右２個所
に設けられたガイドロ−ラ３６と、ボルトハンド２２の
裏面に回動自在に取付けられ先端部がガイドロ−ラ３６
に係合した２本の芯出ア−ム４４と、芯出ア−ム４４を
回動してボルトホルダ２８をボルトハンド２２の中心軸
に対して位置決めする芯出シリンダ４５とを有する。

【００１８】ナット回転装置５１は、図７の断面図に示
すように、ナットハンド５２と回転保持部５３と回転機
構部５４とを有する。回転保持部５３は、図８の分解斜
視図に示すように、回転ジョイント５５とラジアルジョ
イント５６とナットホルダ５７及びキャップ５８を有す
る。ナットハンド５２の下端部には回転ジョイント５５
の後面と面接触する接触面５９と回転ジョイント５５と
嵌合するガイド穴６０を有する。回転ジョイント５５は
後面にナットハンド５２のガイド穴６０と嵌合する回転
軸６１を有し、前面には回転軸６１の軸心と直交して水
平方向に設けられた水平キ−６２を有する。ラジアルジ
ョイント５６は後面に回転ジョイント５５の水平キ−６
２と結合する水平キ−溝６３を有し、前面には水平キ−
溝６３と直交する鉛直キ−溝６４を有する。ナットホル
ダ５７は外形がラジアルジョイント５６の鉛直キ−溝６
４と嵌合するように形成され、中心に把持するナット１
３の外周面と嵌合する把持穴６５を有し、ばね座金６６
を介してラジアルジョイント５６の鉛直キ−溝６４に挿
入される。ナットホルダ５７の把持穴６５の軸心と直交
する３方向には移動自在な把持ピン６７が装着され、把
持ピン６７の前面部には把持ピン６７を把持穴６５に押
し込み固定するクランプボ−ル６８が設けられている。
キャップ５８はナットホルダ５７の外周部に配置され、
図９の正面図に示すように、ナットハンド５２に４個の
ミニシリンダ６９を介して連結されている。そして、図
１０の部分断面図に示すように、ナットハンド２２に対
して回転ジョイント５５，ラジアルジョイント５６，ナ
ットホルダ５７の順に配置され、ナットハンド５２に取
付けたミニシリンダ６９とキャップ５８によりナットハ
ンド５２に装着されている。回転機構部５４は回転ジョ
イント５５の回転軸６１に連結された歯車群７０と歯車
群７０を回転する締結回転用モ−タ７１とを有する。

【００１９】ボルト供給装置１００とナット供給装置１
０１は、図１１に示すようにボルト１２又はナット１３
を収納するカ−トリッジ１０２と払出装置１０３とを有
する。カ−トリッジ１０２は、図１２の正面断面図に示
すボルト用カ−トリッジ１０２ａと、図１３の正面断面
図に示すナット用カ−トリッジ１０２ｂとを有する。図
１２，図１３に示すように、ボルト用カ−トリッジ１０
２ａとナット用カ−トリッジ１０２ｂはいずれもカ−ト
リッジ本体１０４と上部可動ストッパ１０５と下部スト
ッパ１０６及び固定ロッド１０７とを有する。カ−トリ
ッジ本体１０４は横にした複数のボルト１２又はナット
１３を積み重ねて収納するものであり、上端部にはボル
ト１２又はナット１３の供給口１０８が設けられ、下部
端部にはボルト１２又はナット１３の排出口１０９が設
けられている。カ−トリッジ本体１０４の一方の側面中
央には供給口１０８から排出口１０９まで鉛直方向に開
口したガイド溝１１０を有する。このガイド溝１１０は
ボルト１２の頭部外周面又はナット１３の外周面に嵌合
する。カ−トリッジ本体１０４の上端面には垂直方向に
突出した固定ピン１１１が設けられ、下端面の固定ピン
１１１と対応する位置には固定穴１１２が設けられてい
る。

【００２０】上部可動ストッパ１０５はカ−トリッジ本
体１０４の供給口１０８近傍のガイド溝１１０の左側に
回動自在に取り付けられ、ばね１１３によりガイド溝１
１０側に付勢されている。下部ストッパ１０６はカ−ト
リッジ本体１０４の排出口１０９近傍で上部可動ストッ
パ１０５とはガイド溝１１０を挟んだ反対側に回動自在
に取付けられている。下部ストッパ１０６の先端の係止
部１０６ａと回転軸１０６ｂとの間にはガイド軸１０６
ｃが設けられている。固定ロッド１０７はカ−トリッジ
本体１０４の全長より僅かに短く形成され、下端部に下
部ストッパ１０６のガイド軸１０６ｃと係合するカム溝
１０７ａを有し、圧縮ばね１１４で上部に付勢されてガ
イド溝１１０に沿って設けられている。カ−トリッジ本
体１０４の上端面と下端面には固定ロッド１０７と同軸
に設けられたガイド穴１１５を有する。

【００２１】払出装置１０３はカ−トリッジ保持部１２
１とロック機構部１２２と送り機構部１２３と排出機構
部１２４を有する。カ−トリッジ保持部１２１は垂直方
向に伸びた支持フレ−ム１２５の下部と上部に設けられ
た上部水平フレ−ム１２６と下部水平フレ−ム１２７で
ボルト用カ−トリッジ１０２ａ又はナット用カ−トリッ
ジ１０２ｂを複数個垂直方向に挟み込んで保持するもの
であり、図１４の側面図に示すように上部水平フレ−ム
１２６にカ−トリッジ本体１０４上端の固定ピン１１１
に嵌合する位置決め穴１２８を有し、下部水平フレ−ム
２７にはカ−トリッジ本体１０４下端の固定穴１１２に
嵌合する位置決めピン１２９とボルト１２又はナット１
３の払出口１３０及びカ−トリッジ本体１０４内の固定
ロッド１０７に対応する位置にロック穴１３１を有す
る。

【００２２】ロック機構部１２２は上部水平フレ−ム１
２６に取付けられた電磁ソレノイド１３２と、電磁ソレ
ノイド１３２に連結されカ−トリッジ本体１０４内の固
定ロッド１０７を押し下げる操作ロッド１３３とを有す
る。送り機構部１２３は支持フレ−ム１２５の上部に取
付けられた送りモ−タ１３４と、送りモ−タ１３４に連
結されたスプロケット１３５と、支持フレ−ム１２５の
下部に取付けられたスプロケット１３６及びスプロケッ
ト１３５とスプロケット１３６に巻回されたチェ−ン１
３７と、チェ−ン１３７の下降によりカ−トリッジ１０
２ａ，１０２ｂに収納されたボルト１２又はナット１３
に送り力を与える送りア−ム１３８とを有する。排出機
構部１２４は、図１５に示すように、下部水平フレ−ム
１２７の払出口１３０とボルトロ−ディング装置２００
とナットロ−ディング装置３００の連結部に設けられた
排出シリンダ１３９と排出シリンダ１３９に連結され払
出口１３０を開閉するストッパ１４０とを有する。

【００２３】ボルトロ−ディング装置２００は、図１６
の構成図に示すように、ロ−ディングア−ム２０１とボ
ルト把持部２０２と姿勢修正機構部２０３と回転機構部
２０４及び横移動機構部２０５とを有する。ロ−ディン
グア−ム２０１は下端部が回転機構部２０３の回転軸２
０６に固定され、ボルト１２を把持するときは、図１７
に示すように、先端部がボルト供給装置１００の払出口
１３０に対向する位置に配置されている。

【００２４】ボルト把持部２０２は、図１５に示すよう
に、ロ−ディングア−ム２０１に取付けられた固定爪２
０７と可動爪２０８と把持シリンダ２０９を有する。固
定爪２０７はロ−ディングア−ム２０１の先端部に固定
され、把持するボルト１２のねじ部を係止する。可動爪
２０８はロ−ディングア−ム２０１に回動自在に取り付
けられたピニオン２１０を有する。把持シリンダ２０９
はロ−ディングア−ム２０１の側面に取付けられ、シリ
ンダロッド先端部に可動爪２０８のピニオン２１０と係
合するラック２１１を有する。姿勢修正機構部２０３
は、図１７の部分断面図に示すように、支持フレ−ム１
２５に取付けられたガイド部２１２と位置決め爪２１３
と位置決め爪２１３に連結された位置決めシリンダ２１
４とを有し、ボルト供給装置１００の払出口１３０から
供給されたボルト１２の頭部を一定姿勢に規制する。

【００２５】回転機構部２０４は、図１６に示すよう
に、支持フレ−ム１２５のガイドフレ−ム２１５の下部
に設けられた軌条２１６にころがり案内を介して懸架さ
れ、ロ−ディングア−ム２０１を90度回転する。横移動
機構部２０５は回転機構部２０４とロ−ディングア−ム
２０１をボルト供給装置１００の位置からボルトア−ム
２０の位置まで移動する。

【００２６】ナットロ−ディング装置３００は、図１８
に示すように、ナット把持部３０１と移動機構部３０２
とロ−ディングア−ム本体３０３とを有する。ナット把
持部３０１はスライドベ−ス３０４と、図１９の下面断
面図に示すように、スライドベ−ス３０４を前後進させ
る横行機構部３０５と、把持爪３０６及び把持シリンダ
３０７を有する。スライドベ−ス３０４は先端にナット
保持部を有し、ナット供給装置１０１の下部に設けられ
た支持部３０８内に設けられ、ナット供給装置１０１か
ら供給されるナット１３のねじ軸心と直交する水平方向
に対して移動できるようになっている。把持爪３０６は
スライドベ−ス３０４の先端部に回動自在に取付けら
れ、スライドベ−ス３０４の下端部に設けた把持シリン
ダ３０７により回動してナット供給装置１０１から供給
されたナット１３の姿勢を修正して把持する。横行機構
部１０１は、図１９に示すように、支持フレ−ム１２５
の下端水平フレ−ムに回動自在に支持され、一方の先端
部がスライドベ−ス３０４に取付けられたロ−ラ３０９
を挟み込んで連結された横行ア−ム３１０と、支持部３
０８の側面に回転自在に取付けられ、ピストンロッド先
端部が横行ア−ム３１０の他方の先端部に回転自在に連
結された横行シリンダ３１１とを有する。

【００２７】移動機構部３０２は、支持フレ−ム１２５
の下面に垂直に設けられたガイドプレ−ト３１２に対し
てナット供給装置１０１から供給されるナット１３のね
じ軸心と同一方向に取付けられた２本の軌条３１３と、
軌条３１３に複数のころがり案内を介して取付けられた
本体保持部３１４と、図２０の上面図に示すように、ガ
イドプレ−ト３１２と本体保持部３１４との間に連結さ
れた移動シリンダ３１５とを有する。

【００２８】ロ−ディングア−ム本体３０３は、図２１
の側面断面図に示すように、回転機構部３１６と芯出用
クランプ部３１７とロ−ディングア−ム３１８を有す
る。回転機構部３１６は回転軸３１９の中間部に設けら
れた歯車３２０と噛み合うラッツ３２１を回転用シリン
ダ３２２により駆動して、回転軸３１９を回転し、芯出
用クランプ部３１７とロ−ディングア−ム３１８を一定
角度α＝120度回動する。芯出用クランプ部３１７は回
転軸３１９の先端部に固定され、先端に油圧シリンダに
より開閉される一対のクランプア−ム３２３を有し、他
端部にはロ−ディングア−ム３１８を案内するガイド軸
３２４が取付けられている。ロ−ディングア−ム３１８
は回転軸３１９の本体保持部３１４と芯出用クランプ部
３１７の中間に直動玉軸受を介して回転自在に取付けら
れ、芯出用クランプ部３１７のクランプア−ム３２３と
相対した一方の先端部には電磁石３２５とトルクリミッ
タ３２６を有する吸着部３２７が設けられ、他方の先端
部には芯出用クランプ部３１７のガイド軸３２４と嵌合
する案内部３２８が設けられている。このロ−ディング
ア−ム本体３０３には、図２０に示すように、ア−ム直
進機構部３３０が設けられている。ア−ム直進機構部３
３０は本体保持部３１４に取付けられた駆動用シリンダ
３３１を有し、駆動用シリンダ３３１のピストンロッド
先端部は、図２１に示すようにロ−ディングア−ム３１
８に軸受を介して取付けられた駆動伝達部３３２に連結
されている。

【００２９】上記のように構成されたボルト・ナット締
結装置１でボルト１２とナット１３を供給しながら締結
動作を行うときは、まず、ボルトカ−トリッジ１０２ａ
とナットカ−トリッジ１０２ｂをボルト供給装置１００
とナット供給装置１０１から取外した状態で、上部の供
給口１０８からボルト１２の頭部とット１３をガイド溝
１１０に沿わせながら挿入する。このとき、上部可動ス
トッパ１０５は挿入されるボルト１２やナット１３を押
し込む力により下方に回動し、簡単に装填することがで
きる。ボルト１２やナット１３が上部可動ストッパ１０
５の位置を通過すると上部可動ストッパ１０５が上方に
回動して初期位置に戻り、装填したボルト１２やナット
１３が供給口１０８から抜け落ちることを防ぐ。また、
カ−トリッジ本体１０４内の下部ストッパ１０６はガイ
ド軸１０６ｃが固定ロッド１０７に押されて先端の係止
部がガイド溝１１０内にあるように初期位置が定められ
ているから、装填したボルト１２やナット１３が下部の
排出口１０９から抜け落ちることを防止することができ
る。したがって、事前にボルトカ−トリッジ１０２ａや
ナットカ−トリッジ１０２ｂ内にボルト１２やナット１
３を装填して保管しておくことができ、狭い作業環境に
おける作業を減らすことができる。このようにして所定
の個数のボルト１２やナット１３を装填したボルトカ−
トリッジ１０２ａとナットカ−トリッジ１０２ｂをボル
ト供給装置１００とナット供給装置１０１に装着する。

【００３０】ボルト供給装置１００やナット供給装置１
０１にボルトカ−トリッジ１０２ａやナットカ−トリッ
ジ１０２ｂを装着するときは、各カ−トリッジ１０２
ａ，１０２ｂの下端部に設けた固定穴１１２と上端部に
設けた固定ピン１１１及び下部水平フレ−ム１２７に設
けた位置決めピン１２９と上部水平フレ−ム１２６の位
置決め穴１２８を利用して複数、例えば２個のボルトカ
−トリッジ１０２ａをボルト供給装置１００に鉛直に立
て、２個のナットカ−トリッジ１０２ｂをナット供給装
置１０１に鉛直に立る。その後、ロック機構部１２２の
電磁ソレノイド１３２を駆動して操作ロッド１３３を押
し下げて各カ−トリッジ１０２ａ，１０２ｂの上部ガイ
ド穴１１５から挿入して固定ロッド１０７を押下げ、固
定ロッド１０７の先端部を下部水平フレ−ム１２７のロ
ック穴１３１に挿入し、各カ−トリッジ１０２ａ，１０
２ｂをボルト供給装置１００とナット供給装置１０１に
固定する。この固定ロッド１０７の押下げにより下部ス
トッパ１０６によるボルト１２やナット１３の固定を解
除し、ボルト１２とナット１３をボルトロ−ディング装
置２００やナットロ−ディング装置３００に供給可能な
状態で保管する。

【００３１】ボルトロ−ディング装置２００やナットロ
−ディング装置３００にボルト１２やナット１３を供給
するときは、送り機構部１２３の送りモ−タ１３４を駆
動して送りア−ム１３４をカ−トリッジ１０２ａ，１０
２ｂのガイド溝１１０に沿って下降させ、最上段のボル
ト１２やナット１３に一定の力を加える。そして払出装
置１０３の排出シリンダ１３９でストッパ１４０を開閉
してカ−トリッジ１０２ａ，１０２ｂ内のボルト１２や
ナット１３を１個ずつボルトロ−ディング装置２００や
ナットロ−ディング装置３００に供給する。

【００３２】上記のようにボルト供給装置１００から供
給されるボルト１２をボルトロ−ディング装置２００で
把持してボルトハンド２２に移載するときは、まず、ボ
ルトロ−ディング装置２００の回転機構部２０４により
ロ−ディングア−ム２０１を回転して、ロ−ディングア
−ム２０１の先端部をボルト供給装置１００の払出口１
３０に対向する初期位置に配置する。次に、ボルト把持
部２０２の把持シリンダ２０９を駆動して可動爪２０８
を外側に回動して固定爪２０７と可動爪２０８の間隔を
開く。同時に、姿勢修正機構部２０３の位置決めシリン
ダ２１４を後退させて位置決め爪２１３を外側に回動す
る。この状態でボルトカ−トリッジ１０２ａ内のボルト
１２をボルトロ−ディング装置２００に供給する。供給
されたボルト１２のねじ部が固定爪２０７のねじ保持部
まで送られたら、姿勢修正機構部２０３の位置決めシリ
ンダ２１４を前進させてボルト１２頭部の平行な面をガ
イド部２１２と位置決め爪２１３で挟み込み、ボルト１
２頭部の位置決めをする。その後、把持シリンダ２０９
を駆動して可動爪２０８を固定爪２０７側に回動し、ボ
ルト１２のねじ部を固定爪２０７と可動爪２０８で把持
する。ボルト１２のねじ部を把持したら姿勢修正機構部
２０３の位置決めシリンダ２１４を後退させて位置決め
爪２１３を外側に回動し、ボルト１２頭部の挟み込みを
解除する。

【００３３】この状態で、回転機構部２０４を駆動し
て、図１４の２点鎖線で示すようにボルト１２を把持し
たロ−ディングア−ム２０１を90度回動して水平にす
る。ロ−ディングア−ム２０１が90度回動したことを確
認したら、横移動機構部２０５を駆動してロ−ディング
ア−ム２０１を取付けた回転機構部２０４をガイドフレ
−ム２１５に沿って移動し、ロ−ディングア−ム２０１
のボルト把持部２０２をボルトハンド２２の位置まで移
動する。そこでボルトハンド２２をロ−ディングア−ム
２０１側に前進させてボルト固定装置２１でボルト把持
部２０２で把持しているボルト１２の頭部を把持させ
る。ボルト１２の頭部がボルト固定装置２１に把持され
たら、把持シリンダ２０９を駆動して可動爪２０８を回
動してボルト１２の把持を解除する。ロ−ディングア−
ム２０１におけるボルト１２の把持が解除したら横移動
機構部２０５を駆動してロ−ディングア−ム２０１をボ
ルト供給装置１００の位置まで移動させる。

【００３４】ナット供給装置１０１から供給されるナッ
ト１３をナットロ−ディング装置３００で把持してナッ
トハンド５２に移載するときは、ナット把持部３００の
横行シリンダ３１１を前進させてスライドベ−ス３０４
を後退させてスライドベ−ス３０４の先端部のナット保
持部１０６を図１８に示すようにナット供給装置１０１
の払出口１３０と対向する初期位置に配置する。この状
態でナット１３が供給されたら把持シリンダ３０７を駆
動して把持爪３０６を回動してナット１３の外周面を位
置合わせしながらナット１３を把持する。このようにナ
ット１３を把持するときにナット１３の平行な外周面の
位置合わせをして把持するから、ナットハンド５２に移
載するナット１３を常に同じ姿勢で搬送して移載するこ
とができる。

【００３５】スライドベ−ス３０４でナット１３を把持
したら、横行シリンダ３１１を駆動して、図２２に示す
ように、スライドベ−ス３０４を前進させる。そして、
ロ−ディングア−ム本体３０３に設けられた回転用シリ
ンダ３２２を前進させてラック３２１と歯車３２０で回
転軸３１９を回転させ、芯出用クランプ部３１７とロ−
ディングア−ム３１８を一定角度α＝120度だけ回動し
て、ロ−ディングア−ム３１８の吸着部３２７をスライ
ドベ−ス３０４で把持しているナット１３の位置に合わ
せる。この状態で、吸着部３２７の電磁石３２５を励磁
してスライドベ−ス３０４で把持したナット１３を吸引
しながらスライドベ−ス３０４の把持爪３０６によるナ
ット１３の把持を解除して吸着部３２７にナット１３を
吸着させて保持する。

【００３６】ロ−ディングアア−ム３１８でナット１３
を保持したら、芯出用クランプ部３１７とロ−ディング
ア−ム３１８を角度αだけ回動して初期位置である水平
に戻す。その後、移動機構部３０２の移動シリンダ３１
５を駆動して本体保持部３１４を軌条３１３に沿ってナ
ットハンド５２側に移動する。この本体保持部３１４の
移動により、芯出用クランプ部３１７のクランプア−ム
３２３がナット回転装置５１の位置まで達したらクラン
プア−ム３２３でナット回転装置５１のキャップ５８の
外周面をクランプして、ナット回転装置５１に対してロ
−ディングア−ム３１８で保持しているナット１３の芯
出しをする。この状態で、ア−ム直進機構部３３０の駆
動用シリンダ３３１を駆動してロ−ディングア−ム３２
３を前進させ、把持しているナット１３をナット回転装
置５１に装着する。そして吸着部３２７の電磁石３２５
を無励磁にしてナット１３をナット回転装置５１に移載
する。このようにナット１３をナット回転装置５１に移
載するときに、ナット回転装置５１が回転状態になって
いても、吸着部３２７のトルクリミッタ３２６が作用し
て追従回転するから、過大なトルクが発生することを防
止することができる。ナット１３をナット回転装置５１
に移載した後、芯出用クランプ部３１７のクランプを解
除してロ−ディングア−ム３１８と芯出用クランプ部３
１７を後退させて初期位置に戻す。

【００３７】ボルトア−ム２０のボルト固定装置２１で
ボルト１２を保持するときは、まず、図５に示す芯出機
構部２４の芯出シリンダ４５を駆動して芯出ア−ム４４
を外側に回動して、芯出ア−ム４４によるボルトホルダ
２８の固定を解除する。この芯出機構部２４によるボル
トホルダ２８の固定を解除することにより、カップリン
グ２７はボルトハンド２２に対して鉛直方向に移動自在
となり、ボルトホルダ２８は水平方向に移動自在となる
から、ボルトロ−ディング装置２００のロ−ディングア
−ム２０１で把持しているボルト１２の軸心とボルトハ
ンド２２のガイド穴２６の軸心がずれていてもカップリ
ング２７とボルトホルダ２８がロ−ディングア−ム２０
１で把持しているボルト１２の頭部に倣って移動し、ロ
−ディングア−ム２０１で把持しているボルト１２の頭
部をボルトホルダ２８の六角穴３５に簡単に挿入するこ
とができる。

【００３８】横行モ−タ９を駆動してボルトア−ム２０
をロ−ディングア−ム２０１側に移動してボルトホルダ
２８の六角穴３５にボルト１２の頭部を挿入したら、ボ
ルトハンド２２とフロントカバ−３１とを連結している
ミニシリンダ４３を駆動してフロントカバ−３１をボル
トホルダ２８側に引き寄せ、フロントカバ−３１でクラ
ンプボ−ル３０を押し込む。クランプボ−ル３０が押し
込まれると六角穴３５の上下に設けたクランプジョ−２
９が六角穴３５側に押されて、クランプジョ−２９の内
面に設けた施錠ボ−ル３７がボルト１２の頭部を押圧
し、ボルトホルダ２８の六角穴３５にボルト１２の頭部
を固定する。この状態でロ−ディングア−ム２０１によ
るボルト１２の把持を解除する。ロ−ディングア−ム２
０１によるボルト１２の把持を解除したら、芯出機構部
２４の芯出シリンダ４５を駆動して芯出ア−ム４４によ
りボルトホルダ２８を固定する。この芯出ア−ム４４に
よりボルトホルダ２８を固定することにより、ボルトホ
ルダ２８をボルトハンド２２のガイド穴２６の中心に位
置決めすることができ、ボルトホルダ２８で保持してい
るボルト１２を常にボルトア−ムの一定位置に配置する
ことができる。

【００３９】ナットア−ム５０のナット回転装置５１で
ナット１３を保持するときは、ナットロ−ディング装置
３００の芯出用クランプ部３１７のクランプア−ム３２
３がナット回転装置５１の位置まで達してクランプア−
ム３２３でナット回転装置５１のキャップ５８の外周面
をクランプして、ナット回転装置５１に対してロ−ディ
ングア−ム３１８で保持しているナット１３の芯出しを
してから、ナット１３をナット回転装置５１のナットホ
ルダ５７に挿入するときに、ナットホルダ５７とラジア
ルジョイント５６が挿入されるナット１３に倣って直交
する２方向に移動する。このナットホルダ５７とラジア
ルジョイント５６に移動によりロ−ディングア−ム３１
８で保持しているナット１３をナットホルダ５７に簡単
に挿入することができる。

【００４０】ロ−ディングア−ム３１８で把持している
ナット１３をナットホルダ５７に挿入したら、ナットハ
ンド５２とキャップ５８を連結しているミニシリンダ６
９を駆動してキャップ５８をナットホルダ５７側に移動
させる。このキャップ５８の移動によりナットホルダ５
７の前面部に設けたクランプボ−ル６８が押し込まれ、
把持ピン６７をナットホルダ５７の把持穴６５側に押し
込みナット１３を押圧してナットホルダ５７にナット１
３を固定するとともにナットホルダ５７とラジアルジョ
イント５６の自由度を拘束する。ナットホルダ５７でナ
ット１３を固定したらロ−ディングア−ム３１８による
ナット１３の把持を解除する。

【００４１】ボルトア−ム２０のボルト固定装置２１で
ボルト１２を保持し、ナットア−ム５０のナット回転装
置５１でナット１３を保持したら、締結装置本体２の昇
降モ−タ４を駆動してボルトア−ム２０とナットア−ム
５０を下降させながら、ボルトア−ム２０を横行させる
横行モ−タ９とナットア−ム５０を横行させる横行モ−
タ１０を駆動してボルトア−ム２０とナットア−ム５０
を移動させて、ボルト固定装置２１で保持しているボル
ト１２とナット回転装置５１で保持しているナットをセ
グメントの所定の位置に移動させて締結動作に入る。

【００４２】締結動作に入り、ボルトア−ム２０のボル
ト固定装置２１で保持したボルト１２をセグメントのボ
ルト穴に挿入し、同時にナットア−ム５０をボルト穴方
向に移動する。ボルト穴に挿入したボルト１２の先端部
にナット１３が接触したら、ナット回転装置５１のミニ
シリンダ６９を駆動してキャップ５８によるクランプボ
−ル６８の押圧を解除してナットホルダ５７に対するナ
ット１３の固定を解除するとともにナットホルダ５７と
ラジアルジョイント５６が自由に動けるようにして、回
転機構部５４で回転ジョイント５５とラジアルジョイン
ト５６及びナットホルダ５７を回転してナットホルダ５
７に挿入されているナット１３を回転する。この回転す
るナット１３を支持しているナットホルダ５７とラジア
ルジョイント５６は自由に動けるから、ナット１３はボ
ルト１２のねじ先端のロッド部に倣って姿勢を修正し、
ボルト１２のねじに嵌め込まれて捩じ込まれる。ボルト
１２とナット１３が締結されたら、ボルト固定装置２１
のフロントカバ−３１によるクランプボ−ル３０の押圧
を解除して、ボルト固定装置２１によるボルト１２の拘
束を解除する。そしてボルトア−ム２０とナットア−ム
５０を後退させて、次のボルト１２とナット１３の保持
締結動作に入る。

【００４３】

【発明の効果】この発明は以上説明したように、ボルト
ア−ムのボルト固定装置でボルトを保持するとき、芯出
機構部の芯出シリンダを駆動して芯出ア−ムによるボル
トホルダの固定を解除し、ボルト固定装置のカップリン
グとボルトホルダを移動できるようにして、カップリン
グとボルトホルダを保持するボルトの頭部に倣わせて移
動させ、ボルト固定装置とボルトの芯ずれを修正するか
ら、ボルト固定装置でボルトを簡単かつ確実に保持する
ことができる。

【００４４】また、ボルトの頭部がボルトホルダに挿入
したら、フロントカバ−でクランプボ−ルを内部に押し
込み、クランプジョ−内面に設けた施錠ボ−ルがボルト
の頭部を押圧し、ボルトホルダにボルト頭部を固定す
る。そして、芯出機構部の芯出シリンダを駆動して芯出
ア−ムによりボルトホルダを固定し、ボルトホルダをボ
ルトハンドのガイド穴の中心に位置決めして、ボルトホ
ルダで保持しているボルトの芯出をするから、保持した
ボルトを正確に位置決めすることができる。

【００４５】ナットア−ムのナット回転装置でナットを
保持するときは、ナット回転装置のナットホルダとラジ
アルジョイントを自由に動けるようにしておき、ナット
ホルダとラジアルジョイントをナット回転装置に挿入さ
れるナットに倣って直交する２方向に移動させ、ナット
回転装置と保持するナットの芯ずれを修正するから、ナ
ット回転装置で確実にナットを保持することができる。

【００４６】また、ボルトア−ムのボルト固定装置で保
持したボルトとナットア−ムのナット回転装置で保持し
ているナットを締結するときは、自由度を拘束したボル
トの先端部にナットが接触したら、ナットホルダとラジ
アルジョイントの自由度の拘束を解除して、ナットの姿
勢をボルトに倣って修正しながらボルトにナットを捩じ
込むことができるから、ボルトとナットの軸心にずれが
あっても確実に締結することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例のボルト・ナット締結装置を
示す正面図である。

【図２】上記実施例の側面図である。

【図３】上記実施例のボルト固定装置を示す断面図であ
る。

【図４】上記ボルト固定装置のボルト固定機構部を示す
分解斜視図である。

【図５】上記ボルト固定装置の後面図である。

【図６】上記ボルト固定装置の連結部を示す部分断面図
である。

【図７】上記実施例のナット回転装置を示す断面図であ
る。

【図８】上記ナット回転装置の回転保持部を示す分解斜
視図である。

【図９】上記ナット回転装置の正面図である。

【図１０】上記ナット回転装置の連結部を示す部分断面
図である。

【図１１】ボルト供給装置の正面図である。

【図１２】ボルト用カ−トリッジの正面断面図である。

【図１３】ナット用カ−トリッジの正面断面図である。

【図１４】ボルト供給装置の側面図である。

【図１５】ボルト供給装置の排出機構部の構成図であ
る。

【図１６】ボルトロ−ディング装置の構成図である。

【図１７】姿勢修正機構部を示す部分断面図である。

【図１８】ナットロ−ディング装置を示す正面図であ
る。

【図１９】ナットロ−ディング装置の横行機構部を示す
断面図である。

【図２０】ナットロ−ディング装置の移動機構部を示す
上面図である。

【図２１】ナットロ−ディング装置のロ−ディングア−
ム本体を示す側面断面図である。

【図２２】ナットロ−ディング動作を示す正面図であ
る。

【図２３】従来例のボルト，ナットのストッカ−を示す
上面図である。

【図２４】従来例のボルトア−ムとナットア−ムを示す
側面図である。

【図２５】他の従来例のボルトア−ムのボルト保持部を
示す正面図である。

【符号の説明】

１ ボルト・ナット締結装置 ２ 締結装置本体 １２ ボルト １３ ナット ２０ ボルトア−ム ２１ ボルト固定装置 ２２ ボルトハンド ２３ ボルト固定機構部 ２４ 芯出機構部 ５０ ナットア−ム ５１ ナット回転装置 ５２ ナットハンド ５３ 回転保持部 ５４ 回転機構部 １００ ボルト供給装置 １０１ ナット供給装置 １０２ａ ボルトカ−トリッジ １０２ｂ ナットカ−トリッジ ２００ ボルトロ−ディング装置 ３００ ナットロ−ディング装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村野 健一 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−132425（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−19334（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−52097（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23P 19/06 E21D 11/40

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ボルト固定装置を有するボルトア−ムと
   ナット回転装置を有するナットア−ムとを備えたボルト
   ・ナット締結装置において、 ボルト固定装置はボルトハンドとカップリングとボルト
   ホルダとクランプジョ−とクランプボ−ルとフロントカ
   バ−及び芯出ア−ムを有し、 ボルトハンドの下端部には上下方向の直線運動を与える
   案内面が設けられたガイド穴を有し、 カップリングは後面にボルトハンドの案内面と係合する
   案内ガイドを有し、上下面の中央部には水平方向を案内
   する案内溝を有し、 ボルトホルダは後面上部と下部にはカップリングの水平
   方向を案内する案内溝と嵌合するカム部を有し、上部の
   カム部後面の左右２個所にガイドロ−ラが設けられ、中
   心部には上下面が平行に形成されボルト頭部と嵌合する
   六角穴を有し、六角穴の上部中央と下部中央にはそれぞ
   れ回動自在にクランプジョ−が設けられ、 各クランプ
   ジョ−は先端部の内面にボルト頭部を係止する施錠ボ−
   ルが設けられ、上部に設けたクランプジョ−は上端面が
   前方に向けてボルトホルダの六角穴軸心の方に傾斜した
   傾斜面を有し、ばねにより上方に付勢され、下部に設け
   たクランプジョ−は下端面が前方に向けてボルトホルダ
   の六角穴軸心の方に傾斜した傾斜面を有し、ばねにより
   下方に付勢され、各傾斜面にはクランプボ−ルを案内す
   る円弧状のガイド溝が形成され、 クランプボ−ルはクランプジョ−のガイド溝に沿って摺
   動自在に設けられ、バネにより前方に付勢され、 フロントカバ−は中心部にボルトが貫通する穴を有し、
   ボルトホルダ及びクランプボ−ルの前面に配置され、ボ
   ルトハンドに複数のミニシリンダを介して連結され、ボ
   ルトを把持するときにクランプボ−ルを押圧し、 芯出ア−ムはボルトハンドの裏面に設けられ、先端部が
   ボルトホルダのガイドロ−ラに係合し芯出シリンダによ
   りボルトホルダを水平方向に移動し、 ナット回転装置はナットハンドと回転ジョイントとラジ
   アルジョイントとナットホルダとキャップ及び回転機構
   部を有し、 ナットハンドの下端部には回転ジョイントと嵌合するガ
   イド穴を有し、 回転ジョイントは後面にナットハンドのガイド穴と嵌合
   する回転軸を有し、前面には回転軸の軸心と直交して水
   平方向に設けられた水平キ−を有し、 ラジアルジョイントは後面に回転ジョイントの水平キ−
   と結合する水平キ−溝を有し、前面には水平キ−溝と直
   交する鉛直キ−溝を有し、 ナットホルダは後面にラジアルジョイントの鉛直キ−溝
   と係合するキ−を有し、中心に把持するナットの外周面
   と嵌合する把持穴を有し、把持穴の軸心と直交する３方
   向には移動自在な把持ピンが装着され、把持ピンの前面
   部には把持ピンの移動を抑制するクランプボ−ルが設け
   られ、 キャップはナットホルダの外周部に配置され、ナットハ
   ンドに複数のミニシリンダを介して連結され、ナットを
   把持するときにクランプボ−ルを押圧し、 回転機構部は回転ジョイントの回転軸に連結された歯車
   群と歯車群を回転する締結回転用モ−タとを有する、こ
   とを特徴とするボルト・ナット締結装置。