JP2005121076A

JP2005121076A - 結合治具

Info

Publication number: JP2005121076A
Application number: JP2003354754A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Akamatsu; 和弘赤松
Original assignee: Nikko Materials Co Ltd
Current assignee: Nippon Mining Holdings Inc
Priority date: 2003-10-15
Filing date: 2003-10-15
Publication date: 2005-05-12

Abstract

【課題】真空装置本体に部品を取り付ける際の本体フランジと部品フランジの結合作業において、作業者が一人でも容易に結合作業を行うことができるとともに、作業性を向上させることができる結合治具を提供する。
【解決手段】各々円周方向に沿って複数の貫通穴が形成された２つのフランジを結合する際に、前記フランジに設けられた貫通穴に対応した貫通穴を有する補助部材と、複数のボルトと、複数のナットからなる結合治具を用いて、前記複数のボルトが前記補助部材に設けられた貫通穴に挿通されて保持された状態で前記フランジの貫通穴に挿通され、先端にナットが螺合されることで２つのフランジを結合するようにした。
【選択図】図２

Description

本発明はフランジを有する部材を結合する際に有効な技術で、例えば、真空装置と取付部品を結合する際にそれぞれのフランジに設けられた貫通穴にボルトを挿通してナットで締め付けて結合するための結合治具に関する。

従来、真空装置本体に部品を取り付ける際には真空度に応じて様々な結合方法が用いられている。例えば、10^-4Pa以下の高真空を得る場合には、主に真空装置本体と取付部品とをガスケットを介して接触させ、真空装置本体及び部品のそれぞれの連結部に設けられたフランジをボルトとナットで締め上げて連結する方法が用いられている。以下、真空装置本体のフランジを本体フランジ、取付部品のフランジを部品フランジと呼ぶ。この本体フランジ及び部品フランジにはボルトを通すための貫通穴が設けられており、貫通穴の大きさや配列ピッチ等はＩＣＦ規格やＪＩＳ規格に定められている。

このように、真空装置本体と取付部品を連結する場合に、貫通穴を設けたフランジにボルトを挿入して反対側からナットで締め上げるようにしているのは、フランジにネジ穴を設けてボルトで締め込む構造にすると、ボルトの締め込み方法を間違った場合にネジ山が破損してしまい二度とそのフランジを使用することができなくなる虞があるためである。

図４は、従来のボルトとナットを用いて真空装置本体と部品とを結合させる様子を示した結合部の側面図である。

真空装置本体１０は本体フランジ１１を有し、本体フランジ１１には円周方向に沿って所定の配列ピッチで複数の貫通穴１２，１２，・・が設けられている。一方、取付部品４０は部品フランジ４１を有し、部品フランジ４１には本体フランジ１１の貫通穴１２と同じ配列ピッチで複数の貫通穴４２，４２，・・が設けられている。これらの真空装置本体１０と取付部品４０を連結する場合、本体フランジ１１の貫通穴１２と部品フランジ４１の貫通穴４２が合致するように位置合わせを行い、真空装置本体側からボルト２１をワッシャー３０を介して本体フランジ１１の貫通穴１２、部品フランジ４１の貫通穴４２に順に挿入し、反対側からワッシャー５０を介してナット６０で締め付けることにより連結される。このとき、一般的にはレンチでボルト２１のヘッド部を固定し、トルクレンチでナット６０を均一の力で締め付ける方法が用いられる。

また、ボルト２１を個別のナット６０で締め付ける代わりに、複数のネジ穴が形成された平板をナットとして用いて、この平板ナットを部品フランジ４１側に接合した状態で平板ナットのネジ穴にボルトを締め込むようにした技術も提案されている（例えば、特許文献１）。
特開２００２−５４６２１号公報

しかしながら、図４に示すボルトとナットを用いた結合方法では、本体フランジ１１と部品フランジ４１の結合作業を一人で行うのは困難であるという問題点がある。すなわち、本体フランジ１１と部品フランジ４１の位置合わせを行った状態で両者を保持しながら、ボルト２１を貫通穴１２，４２に挿入し、さらにナット６０をボルト２０に締め込むという作業を要するが、真空装置本体１０に設けられた本体フランジ１１は、水平、垂直、斜め等の種々の向きに設けられているため、前述した作業を一人で行うのは極めて作業性が悪い。そのため、作業中に取付部品４０やボルト２１、ナット６０等を落下させてしまい、取付部品４０を破損したり、ボルト２１やナット６０を紛失したりする等の問題があり、それによって無駄な作業が増え作業時間が長くなりやすいという問題も生じてしまう。

また、本体フランジ１１の裏側（真空装置本体側）に十分なスペースがない場合は、ボルト２１を固定するためのレンチを挿入することができないので、ボルト２１の固定が緩くなりナット６０の締め込みに伴いボルト２１が連れ回りしてしまうことがあり、ナット６０で十分に締め付けることができないという問題がある。さらに、各ボルト２１およびその対となるナット６０は各々独立しているため、結合部からのリークを発生させないために均一に締め上げる必要があるが、スペースが狭くトルクレンチ等が使えない場所では均一に締め上げることが困難となる。

本発明は、本体フランジと部品フランジの結合作業において、作業者が一人でも容易に結合作業を行うことができるとともに、作業性を向上させることができる結合治具を提供することを目的とする。

本発明は、各々円周方向に沿って複数の貫通穴が形成された２つのフランジを結合するための結合治具であって、前記フランジに設けられた貫通穴に対応した貫通穴を有する補助部材と、複数のボルトと、複数のナットからなり、前記複数のボルトが前記補助部材に設けられた貫通穴に挿通されて保持された状態で前記フランジの貫通穴に前記ボルトが挿通され、先端にナットが螺合されることで２つのフランジを結合するようにした結合治具である。ここで、「前記複数のボルトが前記補助部材に設けられた貫通穴に挿通されて保持された状態」とは、例えば、溶接によりボルトと補助部材を接合した状態や、ボルトと補助部材を螺合させた状態等を含む。これにより、複数のボルトを補助部材で連結して一つの部材として扱うことができる。

また、前記補助部材のフランジと対向する面に、当該補助部材の内周に沿ってフランジと当接する凸部を設けるようにした。これにより、フランジの内周側に均一な力を集中的に加えることができる。

また、前記補助部材は円弧状をなす数個の部材からなり、前記数個の補助部材を前記フランジに沿って配列するとほぼ円環状をなすようにした。これにより、円環状のフランジを均一に結合させることができる。

本発明によれば、各々円周方向に沿って複数の貫通穴が形成された２つのフランジを結合するための結合治具であって、前記フランジに設けられた貫通穴に対応した貫通穴を有する補助部材と、複数のボルトと、複数のナットからなり、前記複数のボルトが前記補助部材に設けられた貫通穴に挿通されて保持された状態で前記フランジの貫通穴に前記ボルトが挿通され、先端にナットが螺合されることで２つのフランジを連結するようにしたので、真空装置本体の本体フランジの貫通穴に複数のボルトを一度に挿通することができ、真空装置本体に部品を取り付ける際にはあらかじめ本体フランジに挿通された複数のボルトがガイドとして機能するため、部品フランジの貫通穴と本体フランジの貫通穴を正確に位置合わせするという作業が不要となる。また、本発明では複数のボルトが補助部材により保持された状態で連結されているので、該複数のボルトを本体フランジと部品フランジの貫通穴に挿通した状態でナットの締め込みを行うときに、ボルトを個々に押さえなくとも連れ回りしてしまうのを防止でき、例えば仮止めするのが格段に容易となる。

さらに仮止め後、レンチによりナットを本締めする作業においても、ボルトが空転することはないので、必ずしもボルトのヘッド部をレンチで固定する必要はなく、１本のレンチでナットを締め込むことで均一な締め込みを行うことができる。したがって、本体フランジと部品フランジの結合作業において、作業者が一人でも容易に作業を行うことができるとともに、作業性を格段に向上できるという効果を奏する。

さらに、複数のボルトを保持可能な補助部材のフランジと対向する面に、当該補助部材の内周に沿ってフランジと当接する凸部を設けるようにしたので、フランジの内周側に均一な力を集中的に加えることができる。したがって、真空装置本体と取付部品とをガスケットを介して連結させる場合、フランジに設けられたナイフエッジをガスケットにしっかりと食い込ませることができるので、シール特性が向上し片締めによるリークが起こりにくくなる。

以下に本発明の好適な実施形態を図面に基づいて具体的に説明する。
図１，２は、第１の実施形態に係る結合治具を用いて真空装置本体と取付部品とを連結させる様子を示した説明図であり、図１は本体フランジを真空装置本体側から見た正面図、図２は連結部の側面図である。

真空装置本体１０は本体フランジ１１を有し、本体フランジ１１には所定の配列ピッチで１６個の貫通穴１２，１２，・・が設けられている。一方、取付部品４０は部品フランジ４１を有し、部品フランジ４１には本体フランジ１１の貫通穴１２と同じ配列ピッチで１６個の貫通穴４２，４２，・・が設けられている。

本実施形態では、フランジ１１，４１に設けられている貫通穴と同一の径、同一のピッチで貫通穴が形成された補助部材２２を用いて本体フランジ１１と部品フランジ４１を結合している。本実施形態に係る結合治具は、フランジ１１，４１に設けられた貫通穴１２，４２に対応した貫通穴２３を有する補助部材２２と、複数のボルト１２と、複数のナット６０からなり、前記複数のボルト２１が前記補助部材２２に設けられた貫通穴２３に挿通されて保持された状態で前記フランジの貫通穴１２，４２に前記ボルト２１が挿通され、ボルト２１の先端にナット６０が螺合されることで２つのフランジ１１，４１を結合する。また、補助部材２２は、各々円弧状をなし、すべてを配置するとほぼ円環状をなすように構成され、円環状のフランジに均一に力を加えることができる。

ここで、ボルト２１と補助部材２２との固定方法は特に制限されないが、本実施形態では溶接により両者を接合するようにした。また、補助部材２２の貫通穴２３の内壁にネジ溝を設けて、ボルト２１と補助部材２２を螺合させて固定する方法や、或いはボルト２１の先端から図示しないナットを螺合させることで締め付けて固定する方法も考えられる。また、複数のボルト２１と補助部材２２とを一体的に成型するようにしてもよい。このように、フランジ１１，４１に設けられた貫通穴１２，４２に対応した位置に複数のボルト２１が配され、該複数のボルト２１が補助部材２２で一体的に連結したものをボルト集合体２０と呼ぶ。

なお、連結されるボルト２１の本数は、フランジの大きさや、取付部品４０を取り付ける場所のスペース等によって決定される。図１には、２本のボルトを結合させたタイプ２０１、４本のボルトを結合させたタイプ２０２、または８本のボルトを結合させたタイプ２０３を例示しているが、結合されるボルト２１の本数はこれに限定されない。また、補助部材２２は円弧状に限定されず、例えば、フランジの貫通穴１２，４２に対応するすべてのボルト２１を同時に保持できるように円環状のボルト集合体２０とすることもできる。

真空装置本体１０と取付部品４０を連結する場合、真空装置本体側からボルト集合体２０のボルト２１を本体フランジ１１の貫通穴１２に挿通し、さらにボルト２１を部品フランジ４１の貫通穴４２に挿通し、該ボルト２１の先端にワッシャー５０を介してナット６０を螺合して締め付けることで両者を連結する。

具体的には、図１に示すように４つのボルト集合体２０１，２０１，２０２，２０３を使用する場合、予め本体フランジ１１にボルト集合体２０の一つ（例えばボルト集合体２０３）を差し込み、そのボルト集合体２０３を軽く固定した状態で部品フランジ４１の貫通穴４２がボルト２１の先端と一致するように重ねて部品４０を取り付け、ナット６０をボルト２１の先端に螺合させて締め込んで仮止めを行う。このとき、複数のボルト２１がガイドとなるため、部品フランジ４１を本体フランジ１１に重ねる際の位置合わせが容易となる。その後、残りのボルト集合体２０１，２０１，２０２による仮止めを行った後、すべてのナット６０をトルクレンチにより本締めを行い、連結が完了する。

本実施形態の結合治具によれば、ボルト集合体２０の一部を保持するだけで連結された複数のボルト２１をすべて固定することができる。これに対して、従来はボルト２１が個別であったため、複数のボルト２１を本体フランジ１１に挿通した状態でこれらのボルト２１をすべて固定することは困難である。また、従来は真空装置本体１０と取付部品４０の位置合わせをした状態で保持しながら一本一本ボルト２１をフランジ１１，４１に挿通していたため作業性が悪かったが、本実施形態のボルト集合体２０によれば一度に複数のボルト２１を挿入できるため作業性が格段に向上する。したがって、作業者の負担が軽減されるとともに、ボルト２１等の落下事故が発生する危険性が低減される。

また、ボルト２１の先端にナット６０を螺合して締め込む際、補助部材２２により複数のボルト２１が連結されているためにボルト２１のヘッド部を固定しなくてもボルト２１が空転することはないので、片手で容易にナット６０を締め込むことができる。これは、レンチを使ってナット６０を締め込む場合においても、ボルト２１側をレンチで固定することなく1本のレンチでナット６０を締め込むだけで強固な結合が可能となるため作業が格段に容易となる。

図３は、第２の実施形態に係る結合治具を用いて真空装置本体と取付部品とを結合させる様子を示した結合部の断面図である。第１の実施形態とは、補助部材２２の本体フランジ１１と対向する面に、当該補助部材２２の内周に沿って本体フランジ１１と当接する凸部２２Ａを設けてある点が異なる。凸部２２Ａは、例えば高さ２〜３ｍｍで形成される。

図３に示すように、本実施形態では、本体フランジ１１および部品フランジ４１の対向面にそれぞれナイフエッジ１１Ａ、４１Ａを形成し、本体フランジ１１と部品フランジ４１の間に金属製（例えば銅）のガスケット７０を配して、ナイフエッジ１１Ａ，４１Ａを金属製ガスケット７０に食い込ませることにより真空シールする。

補助部材２２は本体フランジ１１と当接する凸部２２Ａを有するので、ボルト２１をナット６０で締め上げることで本体フランジ１１の内周側に集中的な力を加えることができる。これによって、本体フランジ１１および部品フランジ４１に設けられたナイフエッジ１１Ａ，４１Ａがガスケット７０にしっかりと食い込むためシール特性が向上し、片締めによるリークが起こりにくくなる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態のようにフランジを結合するための結合治具に限らず、所定の配列ピッチで所定の大きさの貫通穴が設けられた部材をボルトとナットで結合する場合に適用することもできる。

第１の実施形態に係る結合治具を用いた本体フランジ側の正面図である。第１の実施形態に係る結合治具を用いて真空装置本体と取付部品とを結合させる様子を示した結合部の側面図である。第２の実施形態に係る結合治具を用いて真空装置本体と取付部品とを結合させる様子を示した結合部の断面図である。従来のボルトとナットを用いて真空装置本体と部品とを結合させる様子を示した結合部の側面図である。

符号の説明

１０真空装置本体
１１本体フランジ
１１Ａナイフエッジ
１２貫通穴
２０，２０１，２０２，２０３ボルト集合体
２１ボルト
２２補助部材
２３貫通穴
４０取付部品
４１部品フランジ
４１Ａナイフエッジ
４２貫通穴
５０ワッシャー
６０ナット
７０金属製ガスケット

Claims

各々円周方向に沿って複数の貫通穴が形成された２つのフランジを結合するための結合治具であって、
前記フランジに設けられた貫通穴に対応した貫通穴を有する補助部材と、複数のボルトと、複数のナットからなり、
前記複数のボルトが前記補助部材に設けられた貫通穴に挿通されて保持された状態で前記フランジの貫通穴に前記ボルトが挿通され、先端にナットが螺合されることで２つのフランジを結合することを特徴とする結合治具。
前記補助部材のフランジと対向する面に、当該補助部材の内周に沿ってフランジと当接する凸部が設けられてなることを特徴とする請求項１に記載の結合治具。
前記補助部材は円弧状をなす数個の部材からなり、前記数個の補助部材を前記フランジに沿って配列するとほぼ円環状をなすことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の結合治具。