JPH0692720B2 - ボルト・ナット締結装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はセグメント自動組立用のボルト・ナツト締結装
置に関するものである。

従来の技術 通常、シールド工法によりトンネルを構築する場合、ト
ンネル内周壁面にセグメントが順次組立てられて行く
が、その組立て作業においては自動化が図られており、
セグメント位置決め後におけるセグメント同士の連結作
業すなわちボルト・ナツトの締結作業も自動化されてい
る。

従来、上記作業を行うボルト・ナツト締結装置は、第11
図に示すように、セグメント自動組立装置におけるセグ
メントＡの支持フレーム101に、セグメントＡに形成さ
れた連結用ボルト穴Ｃに対応する位置で、それぞれボル
トおよびナツトを保持し、その状態でボルト穴Ｃに移動
案内させた後、ナツトを回転させて互いに締結させる締
結具102が設けられたものであつた。

発明が解決しようとする課題 上記従来のボルト・ナツト締結装置によると、締結具10
1はセグメントＡのボルト穴Ｃに合わせて複数個配置さ
れているため、その組立精度は締結具101の配置ピツチP
1とセグメントＡに形成されたボルト穴ＣのピツチP2に
依存し、通常、組立精度が悪くなるという問題があつ
た。

そこで、本発明は上記課題を解消し得るボルト・ナツト
締結装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するため、本発明の第１の手段は、セグ
メントをトンネルの内周壁面に沿つて移動配置させるセ
グメント自動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、第１ガイド部材を
垂設し、この第１ガイド部材に第１移動体をトンネルの
半径方向で移動自在に案内するとともに、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、上記第１移
動体に第２ガイド部材を介してセグメントの旋回面内で
かつ上記第１移動体の移動方向と直角方向で第２移動体
を移動自在に設けるとともに、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、上記第２移動体に第３
および第４ガイド部材を介してトンネルの軸心方向で第
３および第４移動体をそれぞれ移動自在に設けるととも
に、これら第３および第４移動体を移動させる第３およ
び第４シリンダー装置を設け、上記第３および第４移動
体の一方に、ボルト保持具を設けるとともに、他方にナ
ツト保持具およびこのナツト保持具の回転装置を設け、
上記第１移動体にセグメントの内端面位置を検出する第
１ストツパーを設け、上記第３移動体または第４移動体
にセグメントの連結用凹部の左右側壁の一方を検出する
第２ストツパーを設けたものである。

また、本発明の第２の手段は、セグメントをトンネルの
内周壁面に沿つて移動配置させるセグメント自動組立装
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、第１および第２ガイド部材を垂設し、
これら第１および第２ガイド部材に第１および第２移動
体をそれぞれトンネルの半径方向で移動自在に案内さ
せ、上記第１移動体を移動させる第１シリンダー装置を
設けるとともに、第２移動体を第１移動体に対して移動
させる第２シリンダー装置を設け、上記第２移動体に第
３ガイド部材を介してセグメントの旋回面内でかつ上記
第２移動体の移動方向と直角方向で第３移動体を移動自
在に設けるとともに、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、上記第３移動体に第４および第
５ガイド部材を介してトンネルの軸心方向で第４および
第５移動体をそれぞれ移動自在に設けるとともに、これ
ら第４および第５移動体を移動させる第４および第５シ
リンダー装置を設け、上記第４および第５移動体の一方
に、ボルト保持具を設けるとともに、他方にナツト保持
具およびこのナツト保持具の回転装置を設け、上記第１
移動体にセグメントの内端面位置を検出する第１主スト
ツパーを設け、第１移動体に対する第２移動体の移動量
を規制する第２ストツパーを設け、上記第４移動体また
は第５移動体にセグメントの連結用凹部の左右側壁面を
検出する第３ストツパーを設けたものである。

作用 上記第１の手段の構成のおいて、セグメントの連結を行
う場合、セグメント自動組立装置により、セグメントを
既設のセグメントに沿つて配置する。次に、連結用のボ
ルトおよびナツトをそれぞれの保持具に保持された状態
で、第１シリンダー装置により、第１移動体を第１スト
ツパーがセグメントに当接するまでセグメント側に移動
させる。次に、第２シリンダー装置により、第２移動体
を第２ストツパーが凹部の内側壁面に当接するまで左右
方向に沿つて移動させる。この動作により、ボルトおよ
びナツトがセグメントのボルト穴の中心に移動した状態
となる。この状態で、第３および第４シリンダー装置を
作動させてボルトをボルト穴内に挿通させるとともに回
転装置によりナツトを回転させれば、正確な位置でのボ
ルト・ナツトの締結を自動的に行うことができる。

また、上記第２の手段の構成によると、ボルト穴がトン
ネルの半径方向で異なる場合でも、ボルト・ナツトの締
結を行うことができる。すなわち、内周側のボルト穴で
の締結を行う場合、第１の手段と同様に、第１および第
３シリンダー装置により、ボルトおよびナツトを内周側
のボルト穴に案内すればよい。そして、さらに第２シリ
ンダー装置および第２ストツパーにより、第２移動体を
介して第３移動体を所定距離だけ例えば外周側に移動さ
せることによつて、ボルトおよびナツトを外周側のボル
ト穴に正確に案内させることができ、したがつて異なる
ボルト穴でのボルト・ナツトの締結を行うことができ
る。

実施例 以下、本発明の一実施例を第１図〜第６図に基づき説明
する。

第１図〜第５図において、１はセグメントＡをトンネル
の内周壁面に沿つて移動配置させるセグメント自動組立
装置におけるセグメントＡの支持フレームで、この支持
フレーム１の内周側1aに、かつセグメントＡの連結用ボ
ルト・ナツト挿入のために形成された凹部Ｂに対応して
ボルト・ナツト締結装置２が複数個並置されている（第
６図参照）。以下、その内の一つに着目してボルト・ナ
ツト締結装置２を説明する。すなわち、支持フレーム１
の内周側の円周方向に沿う左右位置には、一対のガイド
柱３がトンネルの半径方向に沿つてかつ互いに平行に垂
設されるとともに、各ガイド柱３には、第１ガイドレー
ル（第１ガイド部材）４がそれぞれ設けられている。こ
れら両第１ガイドレール４には、水平板部5aと垂直板部
5bとからなる側面視逆Ｌ字形の第１移動体５がスライド
材６を介してトンネルの半径方向で移動自在に案内され
るとともに、この第１移動体５とガイド柱３との間に
は、第１移動体５を移動させる第１シリンダー装置７が
設けられている上記第１移動体５の水平板部5aの下面に
は、互いに平行な一対の第２ガイドレール（第２ガイド
部材）８がセグメントの旋回面内でかつ第１移動体５の
移動方向と直角方向で（以下、左右方向という）設けら
れている。これら両第２ガイドレール８には、水平板部
9aと垂直板部9bとからなる側面視Ｌ字形状の第２移動体
９がスライド材10を介して左右方向で移動自在に案内さ
れるとともに、この第２移動体９と第１移動体５との間
には、第２移動体９を移動させる第２シリンダー装置11
が設けられている。また、上記第２移動体９の垂直板部
9bの前後面からトンネルの軸心方向（以下、前後方向と
いう）に沿つて第１および第２水平支持材12,13が突設
されるとともに、これら各水平支持材12,13の下面（ト
ンネルに沿う周面の外側面）には第３および第４ガイド
レール（第３および第４ガイド部材）14,15がそれぞれ
１本および一対設けられている。上記第３ガイドレール
14には、細長い板状部からなる第３移動体16がスライド
材17を介して前後方向で移動自在に案内され、また上記
第４ガイドレール15には、水平板部18aと垂直板部18bと
からなる側面視逆Ｌ字形の第４移動体18がスライド材19
を介して前後方向で移動自在に案内されている。さら
に、第２移動体９と第３移動体16との間および第２移動
体９と第４移動体18との間には、第３および第４移動体
16,18をそれぞれ移動させる第３および第４シリンダー
装置20,21が設けられている。そして、上記第３移動体1
6の下端にはボルト保持具22が取付けられ、また第４移
動体18の垂直板部18bの下端にはナツト保持具23が回転
自在に取付けられるとともに、水平板部18aにはこのナ
ツト保持具23を例えば歯車列（図示しないが垂直板部18
b内に配置される）を介して回転させる電動機（回転装
置）24が配置されている。勿論、ボルト保持具22とナツ
ト保持具23とは相対向する位置に設けられている。ま
た、上記第１移動体５の垂直板部5bの中央下端部は、セ
グメントＡの内周端面に当接してトンネルの半径方向に
おける第１移動体５の位置決めを行う第１ストツパー25
とされるとともに、第４移動体18の垂直板部18bの側面
（第３移動体16の側面でもよい）にはセグメントＡの凹
部Ｂの左右内側壁のいずれかに当接して第２移動体９の
トンネル周方向の位置決めを行う第２ストツパー26が設
けられている。したがつて、第１ストツパー25とボルト
保持具22の中心までの距離L1とセグメントの内周端面か
らボルト穴Ｃの中心までの距離１とが等しくされると
ともに、第２ストツパー26の左右の端面からナツト保持
具23すなわちボルト保持具22の中心までの距離L2とセグ
メントＡの凹部Ｂの左右の内側壁面からボルト穴Ｃの中
心までの距離２とが等しくされている。

上記構成において、セグメントＡ同士の連結を行う場
合、まずセグメント自動組立装置の支持フレーム１に保
持されたセグメントＡを既設のセグメントＡに沿つて配
置する。次に、連結用のボルトＤおよびナツトＥをそれ
ぞれの保持具22,23に磁力により保持させた状態で、第
１シリンダー装置７により、第１移動体５を第１ストツ
パー25がセグメントＡに当接するまでセグメントＡ側に
移動させる。

次に、第２シリンダー装置11により第２移動体９を第２
ストツパー26が凹部Ｂの内側壁面に当接するまで左右方
向に沿つて移動させる。この動作により、ボルトＤおよ
びナツトＥがセグメントＡのボルト穴Ｃの中心に移動し
た状態となる。この状態で、第３および第４シリンダー
装置20,21を作動させてボルトＤをボルト穴Ｃに挿通さ
せるとともに電動機24によりナツトＥを回転させれば、
正確な位置でのボルト・ナツトの締結を自動的に行うこ
とができる。なお、各移動体を元の位置に戻す場合は、
適当な位置例えば各シリンダー装置のストロークエンド
で停止させておけばよい。次に、他の実施例を第７図〜
第10図に基づき説明する。

上記実施例においては、１個のボルト・ナツト締結装置
によりセグメントの凹部内の１個のボルト穴にボルトを
挿入してナツトで締結するものについて説明したが、こ
の他の実施例においては、各凹部に３個のボルト穴が形
成されたセグメントの連結を、２ヶ所の凹部を同時に行
うことができるものである。

すなわち、第７図〜第９図において、51はセグメントＡ
をトンネルの内周壁面に沿つて移動配置させるセグメン
ト自動組立装置におけるセグメントＡの支持フレーム
で、この支持フレーム51の内周側51aに、かつセグメン
トＡの連結用ボルト・ナツト挿入のために形成された２
個の凹部Ｂに対応してボルト・ナツト締結装置52がそれ
ぞれ並置される。以下、このボルト・ナツト締結装置52
について説明する。すなわち、支持フレーム51の内周側
の円周方向に沿う左右位置には、一対のガイド柱53がト
ンネルの半径方向に沿つてかつ互いに平行に垂設される
とともに、各ガイド柱53には、第１および第２ガイドレ
ール（第１および第２ガイド部材）54,55が上下位置に
設けられている。なお、本実施例では、第１ガイドレー
ル54と第２ガイドレール55とが一体的に設けられてい
る。上記下側の両第１ガイドレール54には、正面視形状
がＷ字形にされた第１移動体56がスライド材57を介して
トンネルの半径方向で移動自在に案内されるとともに、
上記上側の両第２ガイドレール54には、水平板部58aと
垂直板部58bとからなる側面視逆Ｌ字形の第２移動体58
がスライド材59を介してトンネルの半径方向で移動自在
に案内されている。また、上記第１移動体56とガイド柱
53との間には、第１移動体56を移動させる第１シリンダ
ー装置60が設けられるとともに、第１移動体56と第２移
動体58との間には、第２移動体58を第１移動体56に対し
て移動させる第２シリンダー装置61が設けられている。
上記第２移動体58の水平板部58aの周方向に沿う左右下
面位置には、互いに平行な一対の第３ガイドレール（第
３ガイド部材）62がセグメントの旋回面内でかつ第２移
動体58の移動方向と直角方向で（すなわち左右方向）設
けられている。この第３ガイドレール62には、それぞれ
水平板部63aと垂直板部63bとからなる側面視Ｌ字形状の
第３移動体63がスライド材64を介して左右方向で移動自
在に２個案内されるとともに、これら各第３移動体63と
第２移動体58との間には、各第３移動体63をそれぞれ移
動させる２個の第３シリンダー装置65が設けられてい
る。また、上記各第３移動体63の垂直板部63bの前後面
からトンネルの軸心方向（以下、前後方向という）に沿
つて第１および第２水平支持材66,67がそれぞれ突設さ
れるとともに、これら各水平支持体66,67の下面（トン
ネルに沿う周面の外側面）には第４および第５ガイドレ
ール（第４および第５ガイド部材）68,69がそれぞれ１
本および一対づつ設けられている。上記各第４ガイドレ
ール68には、細長く板状部からなる第４移動体70がスラ
イド材71を介して前後方向で移動自在に案内され、また
上記各第５ガイドレール69には、水平板部72aと垂直板
部72bとからなる側面視逆Ｌ字形の第５移動体72がスラ
イド材73を介して前後方向で移動自在に案内されてい
る。さらに、各第３移動体63と第４移動体70との間およ
び各第３移動体63と第５移動体72との間には、第４およ
び第５移動体70,72をそれぞれ移動させる第４および第
５シリンダー装置74,75が設けられている。そして、上
記各第４移動体70の下端にはボルト保持具76がそれぞれ
取付けられ、また第５移動体72の垂直板部72bの下端に
はナツト保持具77が回転自在に取付けられるとともに、
水平板部72aにはこのナツト保持具77を例えば歯車列
（図示しないが垂直板部72b内に配置される）を介して
回転させる電動機（回転装置）78が配置されている。勿
論、ボルト保持具76とナツト保持具77とは相対向する位
置に設けられている。また、上記第１移動体56のセグメ
ントＡの各ボルト穴Ｂに対応する左右の中央下端部は、
セグメントＡの内周端面に当接してトンネルの半径方向
における第１移動体56すなわち第３移動体63の位置決め
を行う第１ストツパー79とされ、さらに第１移動体56に
対する第２移動体58の移動量を規制する第２ストツパー
80が設けられている。すなわち、この第２ストツパー80
は、第１移動体56に第２移動体58側に向つて突出して設
けられるとともにその移動方向に沿う長穴81aが形成さ
れたストツパー板81と、第２移動体58から上記ストツパ
ー板81の長穴81a内に突設された係合ピン82とから構成
されており、したがつて第２移動体58は第１移動体56に
対して長穴81aの長さ分だけしか移動できないことにな
る。そして、また第５移動体72の垂直板部72bの側面
（第４移動体70の側面でもよい）にはセグメントＡの凹
部Ｂの左右内側壁のいずれかに当接して第３移動体63の
トンネル周方向の位置決めを行う第３ストツパー83が設
けられている。なお、この第３ストツパー83は、３個の
ボルト穴Ｃに対応して、内側の左右位置および外側の左
右の内一方に合計３個配置されている。すなわち、第１
ストツパー79とボルト保持具76の中心までの距離L1とセ
グメントＡの内周端面から内周側のボルト穴Ｃの中心ま
での距離１とが等しくされるとともに、長穴81aにお
ける係合ピン82の移動距離L2と内周側ボルト穴Ｃと外周
側ボルト穴Ｃとの距離l2が等しくされている。また、各
第３トツパー83の左右の端面からナツト保持具77すなわ
ちボルト保持具76の中心までの距離L3,L4,L5とセグメン
トＡの凹部Ｂの左右の内側壁面から各ボルト穴Ｃの中心
までの距離l3,l4、l5とがそれぞれ等しくされている。

上記構成において、セグメントＡ同士の連結を行う場
合、まずセグメント自動組立装置の支持フレーム51に保
持されたセグメントＡを既設のセグメントＡに沿つて配
置する。次に、連結用のボルトＤおよびナツトＥをそれ
ぞれの保持具76,77に磁力により保持させた状態で、第
１シリンダー装置60により、第１移動体56を第１ストツ
パー79がセグメントＡに当接するまでセグメントＡ側に
移動させる。

次に、各第３シリンダー装置65により、第３移動体63を
第３ストツパー83が凹部Ｂの内側壁面に当接するまで左
右方向に沿つて移動させる。この動作により、ボルトＤ
およびナツトＥがセグメントＡの内周側の一方のボルト
穴Ｃの中心に移動した状態となる。この状態で、第４お
よび第５シリンダー装置74,75を作動させてボルトＤを
ボルト穴Ｃ内に挿通させるとともに電動機78によりナツ
トＥを回転させれば、このボルト穴Ｃでのボルト・ナツ
トの締結作業が正確に行われる。次に、第４および第５
移動体70,72を、元の位置に戻し（元の位置に戻るの
に、例えば近接センサー84が使用される）、再びボルト
Ｄ、ナツトＥを保持させた状態で、内周側の他方のボル
ト穴Ｃに移動され、そして両者の締結が行われる。さら
に、この後上記同様に、再びボルトＤ、ナツトＥを保持
し、第１移動体56を第１ストツパー79により位置決めし
た後、さらに第２移動体58を第２ストツパー80の移動量
だけ移動させ、その後第３移動体63を移動させて、ボル
トＤ、ナツトＥを外周側のボルト穴Ｃに案内させ、そし
て両者の締結を行なえばよい。

ところで、上記各実施例においては、ボルト・ナツト締
結装置を、セグメントの支持フレームの内周側に複数個
並置したものとして説明したが、例えばセグメント自動
組立装置側にボルト・ナツト締結装置専用の支持フレー
ムを設けるとともに、この支持フレームの外周側または
内周側のいずれかに配置してもよく、さらにはボルト・
ナツト締結装置を１個だけ設けて、トンネルの内周方向
に沿つて各ボルト穴の位置に順次移動させるようにして
もよい。

発明の効果 以上のように、本発明の構成によれば、ボルトおよびナ
ツトの保持具が設けられた各移動体を、各シリンダー装
置および各ストツパーを使用して、セグメントの端面お
よびセグメントのボルト穴が形成された凹部内壁面を基
準として位置決めを行うことができ、したがつて支持フ
レーム側に複数個のボルト・ナツト締結装置を配置した
場合、その配置ピツチに誤差があつても、セグメント同
士の締結を正確に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第６図は本発明の一実施例を示すもので、第１
図は一部切欠正面図、第２図は左側面図、第３図は一部
切欠平面図、第４図は第１図のＩ−Ｉ断面図、第５図は
第４図のII−II矢視図、第６図は全体配置図、第７図〜
第10図は他の実施例を示すもので、第７図は一部切欠正
面図、第８図は左側面図、第９図は第７図のIII−III断
面図、第10図は一部切欠平面図、第11図は従来例の全体
正面図である。１…支持フレーム、２…ボルト・ナツト
締結装置、４…第１ガイドレール、５…第１移動体、７
…第１シリンダー装置、８…第２ガイドレール、９…第
２移動体、11…第２シリンダー装置、14…第３ガイドレ
ール、15…第４ガイドレール、16…第３移動体、18…第
４移動体、20…第３シリンダー装置、21…第４シリンダ
ー装置、22…ボルト保持具、23…ナツト保持具、24…電
動機、25…第１ストツパー、26…第２ストツパー、51…
支持フレーム、52…ボルト・ナツト締結装置、54…第１
ガイドレール、55…第２ガイドレール、56…第１移動
体、58…第２移動体、60…第１シリンダー装置、61…第
２シリンダー装置、62…第３ガイドレール、63…第３移
動体、65…第３シリンダー装置、68…第４ガイドレー
ル、69…第５ガイドレール、70…第４移動体、72…第５
移動体、74…第４シリンダー装置、75…第５シリンダー
装置、76…ボルト保持具、77…ナツト保持具、78…電動
機、79…第１ストツパー、80…第２ストツパー、83…第
３ストツパー。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】セグメントをトンネルの内周壁面に沿つて
   移動配置させるセグメント自動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、
   第１ガイド部材を垂設し、この第１ガイド部材に第１移
   動体をトンネルの半径方向で移動自在に案内するととも
   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、上記第１移動体に第２ガイド部材を介してセグメ
   ントの旋回面内でかつ上記第１移動体の移動方向と直角
   方向で第２移動体を移動自在に設けるとともに、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、上記
   第２移動体に第３および第４ガイド部材を介してトンネ
   ルの軸心方向で第３および第４移動体をそれぞれ移動自
   在に設けるとともに、これら第３および第４移動体を移
   動させる第３および第４シリンダー装置を設け、上記第
   ３および第４移動体の一方に、ボルト保持具を設けると
   ともに、他方にナツト保持具およびこのナツト保持具の
   回転装置を設け、上記第１移動体にセグメントの内端面
   位置を検出する第１ストツパーを設け、上記第３移動体
   または第４移動体にセグメントの連結用凹部の左右側壁
   の一方を検出する第２ストツパーを設けたことを特徴と
   するボルト・ナツト締結装置。
2. 【請求項２】セグメントをトンネルの内周壁面に沿つて
   移動配置させるセグメント自動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、
   第１および第２ガイド部材を垂設し、これら第１および
   第２ガイド部材に第１および第２移動体をそれぞれトン
   ネルの半径方向で移動自在に案内させ、上記第１移動体
   を移動させる第１シリンダー装置を設けるとともに、第
   ２移動体を第１移動体に対して移動させる第２シリンダ
   ー装置を設け、上記第２移動体に第３ガイド部材を介し
   てセグメントの旋回面内でかつ上記第２移動体の移動方
   向と直角方向で第３移動体を移動自在に設けるととも
   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、上記第３移動体に第４および第５ガイド部材を介
   してトンネルの軸心方向で第４および第５移動体をそれ
   ぞれ移動自在に設けるとともに、これら第４および第５
   移動体を移動させる第４および第５シリンダー装置を設
   け、上記第４および第５移動体の一方に、ボルト保持具
   を設けるとともに、他方にナツト保持具およびこのナツ
   ト保持具の回転装置を設け、上記第１移動体にセグメン
   トの内端面位置を検出する第１ストツパーを設け、第１
   移動体に対する第２移動体の移動量を規制する第３スト
   ツパーを設け、上記第４移動体または第５移動体にセグ
   メントの連結用凹部の左右側壁面を検出する第３ストツ
   パーを設けたことを特徴とするボルト・ナツト締結装
   置。