JPH0737797Y2 - 自動締結機用ナット供給装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この考案は、ボルトに対するナットの装着・締付けを自
動的に行う自動締結機に付設され、そのソケット（ボッ
クス）にナットを供給する装置に関する。

［従来の技術］ ボルト・ナットによる締結は、その数が多い場合や作業
環境が悪い場合などに、機械を用いて自動的に行われる
ことがある。たとえば、トンネル掘削工事におけるセグ
メントの締結には、各種の自動締結機が使用されてい
る。

一般に自動締結機は、ナットを保持するソケットと、そ
れを移動するための機構を備え、また相手側のボルト
（または両ナットボルトにおける他方のナット）との間
にソケットを介して相対回転を与える機能を有してい
る。この点は、特開昭60-261900号公報や実開昭63-1135
23号公報などに示された自動締結機に関しても例外では
ない。なおソケットの移動については、ソケットがナッ
トの締結位置まで到達し、かつ螺合（ネジ込み）にとも
なうナットの進行に追従するために、通常は三次元の移
動機構が必要で、上記各公報の締結機においても、先端
にソケットを有するブーム（アーム）が三次元的に移動
できる。

［考案が解決しようとする課題］ ところが従来、こうした自動締結機に関し、そのソケッ
トにナットを供給する技術については未だ改善の余地が
あった。

たとえば、先にあげた公報のうち前者（特開昭60-26190
0号）の場合は、ナットマガジンと称するケースからソ
ケットへナットを供給するために、同マガジンを所定位
置まで移動する手段や、同マガジンからソケットにナッ
トを送り出す手段などとして、多くのアクチュエータを
備える複雑な装置が必要である。このような装置は、
イ）かなりのスペースを占有するので、狭い作業空間で
使用されることが多い自動締結機にとって不利な制約を
もたらす、ロ）部品点数が多く動作も複雑なので、繁雑
なメンテナンスが欠かせない、ハ）装置としてのコスト
も当然に高い、といった不都合がある。

一方、後者（実開昭63-113523号公報）の締結機は、ナ
ットをソケットに供給する機器・装置をとくに備えては
いないので、その供給作業またはそれ相当の作業を人手
によって行わなければならないという煩わしさがある。
同公報には、締結する箇所にナットを仮止めしておく旨
が記載されている。

この考案の目的は、自動締結機のソケットへのナット供
給装置で、専用のアクチュエータを必要としない簡単・
小型・低コストのものを提供することである。

［課題を解決するための手段］ この考案による自動締結機用ナット供給装置は、前述の
ようにナットを保持するソケットとその移動機構とを有
する自動締結機に対し、該ソケットにナットを供給する
装置であって、下記の、およびを備えたものであ
る。

複数のナットを軸方向に重ねて装入できる中空部
と、ナット供給時にソケットの穴に面する開口部とが、
ナット１個のみが軸と直角の方向に移動可能な段差部分
をはさみ偏心して形成された筒体。

筒体の上記開口部の正面にソケットが接触したと
き、上記段差部分でナットを開口部寄りに軸と直角の方
向に移動する移動手段。

上記筒体の中空部に装入されたナットを、上記開口
部に向けて押し出す押出し手段。

さらに請求項２に記載したように、上記の筒体を２個、
上記開口部を互いに外側に向けて一直線上にスライド可
能に配備するとともに、上記押出し手段を構成する物と
して、一方の筒体に固定したロッドを相互に他方の筒体
の中空部内に挿入し、互いの開口部にソケットが押し付
けられるとき各ソケットにナットを供給するよう構成す
るのもよい。

また請求項３に記載したように、上記押出し手段により
ソケットにナットを押し出す時、前記の筒体段差部分に
ナットが当たり規制されて、ナット１個のみが供給され
る方式とするのもよい。

［作用］ この考案のナット供給装置は、自動締結機のソケットが
移動機構により移動する動作を利用して、そのソケット
内にナットを供給するものである。すなわち、本装置に
おける上記の筒体の中空部に複数のナットをあらかじ
め軸方向に重ねて装入しておき（これを供給待機状態と
する）、自動締結機のソケットを本装置まで移動したう
え筒体の開口部正面に接触させると、ナットはつぎのよ
うにしてソケット内へ供給される。

（１） 筒体の段差部分にあるナット（１個）が、上記
の移動手段によって、まず軸（ナットおよび中空部の
軸心）と直角の方向に開口部寄りに移動する。

（２） 上記の押出し手段で中空部内のナットが上記
開口部に向けて押されるのにともない、先の（１）にお
いて段差部分で開口部寄りに移動した１個のナットが開
口部内へ押し進められる。開口部内に進入したこのナッ
トは、開口部正面に接触しているソケット内へ直接に入
るか、または先に開口部にあったナットをソケット内へ
押し入れる。一方、中空部内のナットは、最も開口部に
近いものが段差部分に当たった状態から先へは押し出さ
れないので、上記１個のナットの高さ（厚さ）分だけ進
んで停止する。

（３） 上記（２）により筒体からナットを受け取った
ソケットがこのナット供給装置から離れると、中空部の
ナットが１個減少しているものの、筒体は（１）に先だ
つ供給待機状態に戻る。この状態では、中空部のナット
は、押出し手段などから力を受けようとも上記のように
段差部分に当たって停止し、開口部へ進むことはない。
そしてこの装置は、自動締結機のソケットが筒体の開口
部に接触するたびに（１）〜（３）を繰り返し、中空部
内にナットがなくなるまで毎回１個づつナットをソケッ
トに供給する。中空部内にナットがなくなれば、そこに
複数のナットを装入しなおすか、または筒体（もしくは
その一部）を既にナットの装入されたものと交換してや
る。

本装置の上記押出し手段としては、ソケットの移動力に
よって押される剛体を筒体の中空部内に装備（請求項２
および後述の第一実施例参照）したり、流体圧力（第二
実施例参照）やスプリングを利用したりすればよい。い
ずれにしても本考案の装置は、流体圧シリンダやモータ
など専用のアクチュエータを必要としない簡単な構造で
ありながら、自動締結機の動作を利用してそのソケット
にナットを供給することができる。

請求項２のナット供給装置は、要するに、イ）２個の筒
体を一直線上に組み合わせるとともに、ロ）押出し手段
の要部として筒体相互間にロッドを使用したものである
が、イ）の点は、向き合った一対のソケットを有する自
動締結機に対応する構成であり、ロ）の点は、その一対
のソケットが接近する力を利用して両ソケットに各１個
のナットを供給するための構成である。すなわち、開口
部を外側に向けて一直線上に配備された２個の筒体は、
互いに向き合って接近・離間可能な一対のソケット−ボ
ルト（両ナットボルト）に対し両端にナットを装着する
ための自動締結機におけるソケット−に対して、それぞ
れ上記（１）〜（３）の作用によりナットを供給する。
また、一方の筒体に固定され相互に他方の中空部に挿入
されたロッドは、剛体であるため、筒体開口部がソケッ
トと接触し押付け力を受けるとき、それをナットの押出
し力として確実に伝えあう押出し手段となるうえ、両方
のソケットに対し同時にナットを供給することができ
る。

［実施例］ この考案のナット供給装置について、第一の実施例を第
１図〜第３図に示す。第１図（ａ）・（ｂ）・（ｃ）は
ナット供給装置１の概略構造と作用とを示す断面図、第
２図（ａ）・（ｂ）は装置１の部分的な詳細図、第３図
は自動締結機100などを含む全体図である。第３図に示
すようにこの締結機100および装置１は、トンネル掘削
工事においてトンネルの内面に施工されるセグメントに
つき、図のように隣接するセグメントS1・S2をボルトｗ
を介して締結するためのものである。トンネル掘削機
（図示せず）に対しては、締結機100がフレーム101を介
して配備される一方、装置１は、フレーム53および支持
台52を介して取り付けられている。

第１図に示すとおり、ナット供給装置１は、押出し手段
30であるロッド31を中間に配備して、後述する移動手段
20をそれぞれ有する２個の筒体10を、スライド式の支持
手段40を介し支持台52上で互いに背反する向きに一直線
上に並べて構成したものである。以下、この装置１につ
いて、まずは各部の構造と作用を説明する。

筒体10:第１図（ａ）のようにヘッド11・ストッカー12
・ストッカーエンド13を、この順の配置で軸方向に挿脱
容易に組み付けて構成している。うちストッカー12は、
複数のナットｎを軸方向に重ねて装入できるよう六角形
（もしくは他の多角形）断面の中空部Ａを全長にわたっ
て形成したもので、その中空部Ａはストッカー12のセン
ターから多少偏心した位置に設けてある。ヘッド11に
は、外向きにテーパ状に開口した端部11aのほか、ナッ
トｎのほぼ１個分の長さをもつ六角形断面の開口部Ｃを
設けているが、偏心したストッカー12の中空部Ａとの間
をつなぐように段差部分Ｂをも形成している。段差部分
Ｂには、中空部Ａの軸方向と直角でその突き当たりにな
る段差面Baとともに、その面に沿ってナットｎの１個の
みが軸と直角方向に移動可能なスペースがある。このほ
かヘッド11には、段差部分Ｂに装入された１個のナット
ｎをスプリングの力で軸と直角の方向に中空部Ａ寄りに
付勢しておく付勢部材11cや、開口部Ｃにあるナットｎ
を筒体10の傾斜時等にも脱落させないための磁石片11d
も取り付けた。なお、ヘッド11とストッカー12とはキー
12aにより周方向位置を定めて組み付けている。

移動手段20:上記筒体10におけるヘッド11の端部11aに締
結機100のソケット111または121が接触したとき、段差
部分Ｂにあるナットｎを付勢部材11cの力に抗して開口
部Ｃ寄りの位置へ軸と直角方向に移動する（第１図
（ｂ）参照）ためのもので、端部11a内に突出したカム
ローラ21の動きによって、ヘッド11に取り付けたリンク
機構22がナットｎの移動用プッシャー23を動作させる構
造である。リンク機構22としては、第２図（ａ）・
（ｂ）に示すように、支軸22bを介してヘッド11の両側
に回動自在に付けたレバー22aに対し、一端に上記のカ
ムローラ21を設けて他端に往復ロッド22cを連結し、さ
らにこれら両側の往復ロッド22cの先端間にビーム22dを
架け渡したうえ、このビーム22dに上記プッシャー23を
取り付けている。同図（ａ）においてカムローラ21が右
に動いたとき（図示の状態）には、レバー22aが支軸22b
を中心に常態より右回転して往復ロッド22cおよびビー
ム22dを下方に動かしているので、プッシャー23の先端2
3aはヘッド11の側部開口11bから段差部分Ｂ内に突出し
ている。なお、ビーム22dに固定したピン23b上にスライ
ドできるようプッシャー23を嵌めたうえ、そのピン23b
上に図のようにスプリング23cを取り付けており、また
ビーム22dの両端に係合したピン22fと、ヘッド11に固定
したブラケット11gとの間にスプリング22gを介装してい
るので、プッシャー23は、これらのスプリング23c・22g
に付勢されて常態では図示位置より上方（開口11bの右
方）に退避している。

押出し手段30:第１図（ａ）のように、各筒体10のスト
ッカーエンド13にプッシュロッド31の一端を固定し、そ
の先端31aを、他方の筒体10の中空部Ａ内に挿入したも
のである。ロッド31はストッカー12の中空部Ａの軸長よ
りやや長く、その先端31aはナットｎを軸方向に確実に
押せるだけの面積を有する。一方の筒体10に対し締結機
100のソケット111または121が軸方向に接触・押圧する
力は、この押出し手段30によって、他方の筒体10の中空
部Ａ内のナットｎを開口部Ｃ寄りに押す力となる。

支持手段40:第１図のように支持台52上に設けた直線状
のガイドレール51に対して、各筒体10をスライド可能
に、かつ軸心まわりに回動可能に支えるための手段であ
る。スライド可能にしたのは、二つの筒体10がソケット
111・121に挟まれたとき、各ロッド31が相手側の筒体10
内のナットｎを押すようにしたもの、回動可能としたの
は、締結機100のソケット111・121の六角穴の角度に筒
体10が追従できるようにしたものである。支持手段40は
構造的には、ヘッド11を回動可能に支える支持スリーブ
41、回動範囲を、±30°余りに制限するため、ヘッド11
と一体のブラケット11gに対しスプリング42aを上下に介
装した支持ピン42（第２図）、支持スリーブ41および支
持ピン42と一体でガイドレール51に係合したスライドブ
ラケット43、さらに、ストッカーエンド13を回動可能に
支える支持スリーブ45、スリーブ45と一体でガイドレー
ル51に係合したスライドブラケット46、および上記二つ
のブラケット43・46をつなぐ係止ボルト48を備えてい
る。なお、第２図（ｂ）のようにヘッド11に取り付けた
ガイド棒11fは、ソケット111・121の先端に設けた凹部1
11a・121a（第１図（ａ））に係合して、その角度に筒
体10の回動角度を合わせるための案内手段である。

一方、自動締結機100は第３図のように構成されたもの
で、トンネル掘削機（図示せず）の移動自在なフレーム
101に、図のようにブーム110・120やジョイントフレー
ム130、ボルト送出器140などが配備されている。ブーム
110・120の各先端に取り付けられたソケット111・121に
ついては、イ）両者がそろってフレーム101とともに三
次元に自在に移動し、ロ）ソケット111は、フレーム130
内の油圧シリンダ131により図の左右に移動してソケッ
ト121に対し接近・離間するほか、モータ112およびチェ
ーン113によって回転駆動され、ハ）ソケット121は、ブ
ーム120から油圧シリンダ122によって図の上下に移動
し、油圧シリンダ123およびリンク124によって図の左右
に移動する。ボルト送出器140は、図のように事前に一
方のセグメントS2の収容孔ｕ内に収容されているボルト
ｗを、一対の回転式ピンチロール141で挟んで相手側の
セグメントS1との間の挿通口ｖまで送り出すもので、符
号142はその位置（高さ）を変えるための油圧シリンダ
である。

さて、隣合うセグメントS1・S2を、第３図のように収容
され準備されているボルトｗを用いて締結するには、締
結機100およびナット供給装置１を下記のように運転操
作する。なお、装置１には、第１図（ａ）のようにあら
かじめ複数のナットｎを装入しているものとする。

第１図（ａ）および第３図の状態から、シリンダ13
1を縮めシリンダ123を伸ばしてソケット111・121を接近
させ、両者を装置１の両筒体10における開口部Ｃの正面
（ヘッド11の端部11a）に接触させる。このときソケッ
ト111・121は、端部11aのテーパ状の開口にしたがって
筒体10の軸心位置に案内される。

上記の際、ソケット111・121が移動手段20のカム
ローラ21に当たることにより、第１図（ｂ）のように、
段差部分Ｂにある１個のナットｎをプッシャー23が軸と
直角方向に開口部Ｃ寄りに（図の下方へ）移動する。

さらにソケット111・121を近づけると、筒体10の中
空部Ａ内のナットｎが、押出し手段30である相手側の筒
体10のロッド31で押されることにともない、で段差部
分Ｂの開口部Ｃ寄りに移動した１個のナットｎが軸方向
に開口部Ｃ内へ押し進められる。そのナットｎは先に開
口部Ｃにあったナットｎを押し出すので、第１図（ｃ）
のように、ソケット111・121に各１個のナットｎが供給
される。このとき中空部Ａ内のナットｎは、最も開口部
Ｃに近いものが段差面Baに当たった状態から先へは押さ
れないので、ソケット111・121の六角穴の深さに拘わら
ず、供給されるナットｎは１個のみである。

シリンダ131およびシリンダ123の作用でソケット111
・121を装置１（筒体10）から離したのち、締結作業の
ために、フレーム101ごと締結機100を移動してブーム11
0・120の先をそれぞれセグメントS1・S2の凹部t1・t2へ
入れる。

シリンダ122を縮めてシリンダ142を伸ばしたうえ、
送出器140によって、セグメントS2内に収容されている
ボルトｗをセグメントS1・S2間に挿通孔ｖまで送り出
す。

そののちシリンダ142を縮めてシリンダ122を伸ば
し、さらにシリンダ131とシリンダ123などの作用によ
り、ソケット111・121をナットｎごとボルトｗの両端に
合わせる。

モータ112を起動してソケット111を回すことによ
り、ボルトｗの両端にナットｎを螺合しセグメントS1・
S2を締結する。

ボルトｗの１本につき締結が完了すると、締結機10
0をもとの（第３図の）状態に戻し、他のボルトｗに関
して〜の操作を繰り返す。ボルトｗの１本の締結の
たびに各筒体10内のナットｎがそれぞれ１個（合計２
個）ずつ減少し、二つの筒体10が支持手段40によって支
持台52上をスライドして近づくので、・でのシリン
ダ131の伸縮量は次第に増加する。そして中空部Ａにナ
ットｎがなくなったときは、装置１の係止ボルト48をい
ったん外してヘッド11とストッカーエンド13との間隔を
広げ、空になったストッカー12をナットｎの装入ずみス
トッカー12と交換して再びボルト48を係止したうえ、以
上の運転操作をを継続する。

なお、以上に紹介したナット供給装置１および締結機10
0は、締結用のボルトが第３図のような両ナット式のボ
ルトｗである場合に限らず、六角形（もしくは多角形）
の頭部つきのものである場合にも使用できる。たとえば
同図においてボルトｗの右端に頭部がある場合（この場
合は収容孔ｕの径が大きい）は、装置１の左側の筒体10
にのみナットｎを装入し右側の筒体10を空にしておけ
ば、上記と同じ操作で締結機100の左側のソケット111に
のみナットｎが供給されて、そのボルトおよびナットｎ
による締結が可能となる。

つづいて、この考案の第二の実施例を第４図に基づき説
明する。同図のナット供給装置２は、ソケット171が単
独に移動する締結機（図示せず）に対してナットｎを１
個ずつ供給するもので、移動手段80および押出し手段90
を備える単一の筒体70によって構成している。

筒体70は、ヘッド71とストッカー72とをそれぞれのフラ
ンジ71j・72jおよびボルト72kによって接合し、支持台7
3上に固定したものである。ストッカー72の内部にはナ
ットｎを軸方向に重ねて多数個装入できる中空部Ａを形
成し、ヘッド71には、段差面Baを有し１個のナットｎが
軸と直角方向に移動可能な段差部分Ｂと、その先にテー
パ状に広がった開口部Ｃとを形成している。筒体70は水
平であっても斜めであってもよいが、図の例では開口部
Ｃを鉛直上方に向けている。

移動手段80としては、ソケット171の先端が開口部Ｃに
来たとき、段差部分Ｂにあるナットｎをプッシャー83が
開口部Ｃ寄りに移すよう、前記実施例のと同様な機構を
配備した。段差部分Ｂの内側面の一部には、弾性に富ん
だゴム製の突起71cを取り付けたので、段差部分Ｂにあ
るナットｎはこの突起71cに常に接触して摩擦を受け、
その位置が筒体70の傾きや振動等によって変わることは
ない。

この装置２の押出し手段90は、中空部Ａ内に導入される
圧縮空気の圧力を利用するものである。すなわち、ピス
トンの役目をする疑似ナット部材91（ネジ穴などの穴が
ない部材）を中空部Ａの底部に装入するとともに、スト
ッカー72の下端部分にパイプ92を接続して、中空部Ａ内
の部材91の下に圧縮空気を導入している。疑似ナット部
材91の上に重ねて装入されたナットｎは、部材91の下面
に作用する空気圧により部材91とともに開口部Ｃに向け
て押し上げられる。

この装置２によって、筒体70内のナットｎはつぎのよう
に１個ずつソケット171に供給される。すなわち、ソケ
ット171が開口部Ｃに接触したとき、段差部分Ｂにある
ナットｎ（１個）が移動手段80のプッシャー83によって
開口部Ｃ寄りに軸と直角方向に移動し、さらに上記押出
し手段90から常に（もしくはソケット171の接近時のみ
に）作用している押し上げ力にしたがって、そのナット
ｎが開口部Ｃに押し出される。開口部Ｃにはソケット17
1が入りこんでいるので、段差部分Ｂから押し出された
ナットｎはそのままソケット171内に入る。なお、ソケ
ット171内に入ったナットｎは、その六角穴に設けられ
たボールプランジャー171aの作用によりソケット171か
らの脱落が防止される。

［考案の効果］ この考案のナット供給装置は、流体圧シリンダやモータ
など専用のアクチュエータを使用せずに、ナットを１個
ずつ自動締結機のソケットに供給することができる。ア
クチュエータが不要であることから、簡単かつ小型に構
成されるうえ故障が少なく、ランニングコストも低廉で
ある。小型であって故障の少ない点は、たとえばトンネ
ル掘削工事のように狭い環境、あるいは高所などで使用
される場合に、とくに有効である。

さらに請求項２のナット供給装置によれば、一対のソケ
ットをもつ自動締結機に対して、１個ずつのナットが各
ソケットに同時に供給される。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本考案の第一実施例に関する図面であ
り、第１図（ａ）・（ｂ）・（ｃ）はナット供給装置の
概略構造と作用とを示す断面図、第２図（ａ）・（ｂ）
は同装置における開口部付近のそれぞれ詳細な縦・横断
面図（同図（ｂ）の左半分は、同図（ａ）におけるｂ−
ｂ断面図）、第３図は自動締結機などを含む全体図であ
る。また第４図は、本考案の第二実施例としてのナット
供給装置を示す縦断面図である。 １・２……ナット供給装置、10・70……筒体、20・80…
…移動手段、30・90……押出し手段、Ａ……中空部、Ｂ
……段差部分、Ｃ……開口部、ｎ……ナット、100……
自動締結機、111・121・171……ソケット。

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ナットを保持するソケットとその移動機構
   とを有する自動締結機に対し、該ソケットにナットを供
   給する装置であって、下記の、およびを備えたこ
   とを特徴とする自動締結機用ナット供給装置。 複数のナットを軸方向に重ねて装入できる中空部
   と、ナット供給時にソケットの穴に面する開口部とが、
   ナット１個のみが軸と直角の方向に移動可能な段差部分
   をはさみ偏心して形成された筒体 筒体の上記開口部の正面にソケットが接触したと
   き、上記段差部分でナットを開口部寄りに軸と直角の方
   向に移動する移動手段 上記筒体の中空部に装入されたナットを、上記開口
   部に向けて押し出す押出し手段
2. 【請求項２】上記の筒体を２個、上記開口部を互いに外
   側に向けて一直線上にスライド可能に配備するととも
   に、上記押出し手段を構成する物として、一方の筒体に
   固定したロッドを相互に他方の中空部内に挿入し、互い
   の開口部にソケットが押し付けられるとき各ソケットに
   ナットを供給するようにした請求項１に記載の自動締結
   機用ナット供給装置。
3. 【請求項３】上記押出し手段によりソケットにナットを
   押し出す時、前記の筒体段差部分にナットが当たり規制
   されて、ナット１個のみが供給される請求項１に記載の
   自動締結機用ナット供給装置。