JP2009191932A - フランジ締め付け教育用機材 - Google Patents
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Abstract
【課題】ボルトを締め付ける実際の力やボルトの締め付け順で締付力に変化があることを作業者に確認させることができるフランジ締め付け教育用機材を提供する。
【解決手段】フランジ締め付け教育用機材10は、一対のフランジ14の対向する各ボルト挿入孔にボルト16A〜16Dを挿入し、これらのボルトを所定の順番に従って、トルクレンチ等の締付具により締め付ける。この際に生じる締付力は、圧力検出部12に設けられた各ロードセルによって検出され、その締付力がディスプレイ20に表示される。作業者は、ボルトを締め付けた際の締め付けトルクの大小、不均一により、実際にフランジ14面に加わる面圧の変化を直視できる。フランジ締め付け教育用機材は、ボルトを締め付ける実際の力や、ボルトの締め付け順で締付力に変化があることを作業者に確認させることができる。
【選択図】図1
【解決手段】フランジ締め付け教育用機材10は、一対のフランジ14の対向する各ボルト挿入孔にボルト16A〜16Dを挿入し、これらのボルトを所定の順番に従って、トルクレンチ等の締付具により締め付ける。この際に生じる締付力は、圧力検出部12に設けられた各ロードセルによって検出され、その締付力がディスプレイ20に表示される。作業者は、ボルトを締め付けた際の締め付けトルクの大小、不均一により、実際にフランジ14面に加わる面圧の変化を直視できる。フランジ締め付け教育用機材は、ボルトを締め付ける実際の力や、ボルトの締め付け順で締付力に変化があることを作業者に確認させることができる。
【選択図】図1
Description
本発明はフランジ締め付け教育用機材に係り、特に現場にて配管同士を、各々の端部に設けられたフランジを介してボルト接合する際に、規定の締付力が得られているか否かを現場作業者に体感させるためのフランジ締め付け教育用機材に関する。
引用文献1には、ガスケットを装着するテストフランジのフランジボルトを、トルクレンチで所定のトルクで締め付けた後、気密試験装置によって、このテストフランジ内を所定の加圧下に保持させ、このテストフランジのフランジ接触面の耐気密性を評価する評価装置が開示されている。
この評価装置によれば、所定の締め付けトルクによるボルト締め付け後、充分な応力緩和下に、シクネスゲージでこのテストフランジのフランジ間隙を測定する。次に、このテストフランジ継手部の一端のメクラフランジを外し、そのフランジ内径に略同等径の基準棒を挿入し、装着するガスケット内円周面が、テストフランジの内径中心軸方向へはみ出した変形の有無を評価する。このような評価テストを繰り返すことによって、所定の締め付けトルク下において、必要以上のガスケット変形であるはみ出し変形をなしとする、ガスケットに対する必要最小ボルト荷重を得る。その結果、この必要最小ボルト荷重が、実機フランジのフランジボルトを締め付ける適正締め付けトルクであって、その実機フランジのフランジ接触面のシール性を満たし、且つガスケットのはみ出し変形を防止するフランジボルトの必要にして最小の締め付けトルクとして事前に評価する。すなわち、引用文献1には、フランジ同士をボルトによって締め付けた際に、ガスケットのはみ出し変形を規制するための締め付けトルクを事前に取得するための評価装置が開示されている。
特開2002−317873号公報
引用文献1の締め付けトルクの評価装置は、ガスケット種別ごとのボルトによるフランジの締め付けトルクを事前に取得する装置であるが、フランジの締め付け作業を実際に作業者に体感させるためには、ボルトを締め付ける実際の力やボルトの締め付け順で締付力に変化があることを作業者に確認させる必要があった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ガスケットの種別が決まっており、適正締付トルクが明らかな場合に、ボルトを締め付ける実際の力やボルトの締め付け順で締付力に変化があることを作業者に確認させることができるフランジ締め付け教育用機材を提供することを目的とする。
請求項1に記載の発明は、前記目的を達成するために、円筒状に形成された圧力検出部と、前記圧力検出部を挟むように圧力検出部の両側に対向配置され、圧力検出部の中心軸を中心とする同一円周上に複数のボルト挿入孔が所定の間隔をもって形成された一対のフランジと、前記一対のフランジの対向する各ボルト挿入孔に挿入されて締付具により締め付けられる複数本のボルトと、前記圧力検出部の円周上であって、前記ボルト挿入孔の中間位置に対応した位置に設けられた複数のロードセルと、前記複数のロードセルによって検出された前記ボルトによる圧力検出部の締付力を表示する表示手段と、を備えたことを特徴としている。
請求項1に記載の発明によれば、一対のフランジの対向する各ボルト挿入孔にボルトを挿入し、これらのボルトを所定の順番に従って、トルクレンチ等の締付具により締め付ける。この際に生じる締付力は、圧力検出部に設けられた各ロードセルによって検出されて、その締付力が表示手段に表示される。これにより、作業者は、ボルトを締め付けた際の締め付けトルクの大小、不均一により、実際にフランジ面に加わる面圧の変化を直視できる。したがって、請求項1に記載の発明は、ボルトを締め付ける実際の力やボルトの締め付け順で締付力に変化があることを作業者に確認させることができる。
ボルト挿入孔の中間位置に対応した位置にロードセルを設ける理由は、ボルト挿入孔の中間位置の面圧が一番低いため、その位置で指定面圧の範囲であることを確認するためである。
請求項2に記載の発明は、請求項1において、前記表示手段は、前記ロードセル毎の締付力を表示する手段であることを特徴とする。
請求項2に記載の発明によれば、ロードセル毎の締付力を表示手段に表示するため、ボルト毎の締付力の変化を直視することができ、作業者は前記変化を詳細に体感することができる。
請求項3に記載の発明は、請求項1、又は2において、前記規定値は、前記ボルトの設計軸力に対応する値であることを特徴とする。
本発明に係るフランジ締め付け教育用機材によれば、作業者は、ボルトを締め付けた際の締め付けトルクの大小、不均一により、実際にフランジ面に加わる面圧の変化を表示手段により直視できるので、ボルトを締め付ける実際の力やボルトの締め付け順で締付力に変化があることを確認することができる。
以下添付図面に従って、本発明に係るフランジ締め付け教育用機材の好ましい実施の形態について詳説する。
図1は、実施の形態のフランジ締め付け教育用機材10を示した全体斜視図あり、図2は、フランジ締め付け教育用機材10の要部構成を断面で示した説明図、図3は、フランジ締め付け教育用機材10の要部の平面図である。図3には、各ボルト挿入孔とロードセルとの位置関係が示されている。
これらの図に示すように、このフランジ締め付け教育用機材10は、圧力検出部12、一対のフランジ14、14、4本のボルト16A、16B、16C、16D、4個のロードセル18ABB、18BCC、18CDD、18DAA、ディスプレイ(表示手段)20、キーボード22、及びマウス24から構成されている。
圧力検出部12は、ステンレス等の金属製であり円筒状に構成され、この圧力検出部12を挟むように同じく金属製のドーナツ型フランジ14、14が圧力検出部12の両側に対向して配置される。フランジ14、14には、圧力検出部12の中心軸Aを中心とする同一円周上に4個のボルト挿入孔26A、26B、26C、26Dが90°の間隔をもって形成されており、ボルト挿入孔26Aにボルト16Aが挿入され、ボルト挿入孔26Bにボルト16Bが挿入され、ボルト挿入孔26Cにボルト16Cが挿入され、ボルト挿入孔26Dにボルト16Dがそれぞれ挿入される。これらの、ボルト16A、16B、16C、16Dは、トルクレンチ等の締付具を利用して作業者によって締め付けられる。
ロードセル18AB、18BC、18CD、18DAは、圧力検出部12の円周上であって、ボルト挿入孔26A、26B、26C、26Dに対応した中間位置に圧力検出部12に埋設されている。すなわち、ロードセル18ABは、ボルト挿入孔26Aとボルト挿入孔26Bに対応した中間位置に設けられ、ロードセル18BCは、ボルト挿入孔26Bとボルト挿入孔26Cに対応した中間位置に設けられ、ロードセル18CDは、ボルト挿入孔26Cとボルト挿入孔26Dに対応した中間位置に設けられ、ロードセル18DAは、ボルト挿入孔26Dとボルト挿入孔26Aに対応した中間位置に設けられている。このようにロードセルを配置することにより、ロードセル両側のボルトの締め付けによるフランジ面圧への影響を検出することができる。また、実施の形態では、ボルトを4本、ロードセルを4個使用したが、使用数はこれに限定されるものではなく、フランジ14の大きさにより4本(4個)以上であればよい。
これらのロードセル18AB、18BC、18CD、18DAによって検出された締付力(実際にはロードセルを構成する歪みゲージから出力される電圧)は、各信号線28A、28B、28C、28Dからコネクタ30及びケーブル32、32を介してディスプレイ20に出力される。ディスプレイ20には、歪みゲージから出力される電圧を締付力に演算するプログラムが搭載され、このプログラムによって演算された締付力がディスプレイ20に表示される。
図4は、ディスプレイ20の画面21に表示される締付力の一例が示されている。
ディスプレイ20の略中央部に表示された二重の円はフランジ14を示し、その二重の円中にはロードセル18AB、18BC、18CD、18DAの位置が符号18AB、18BC、18CD、18DAを用いてそれぞれ示されている。
また、符号18ABの右側には、ボルト16Aとボルト16Bとの締め付けによって生じた締付力(kN)を示すグラフが表示されている。このグラフは、縦軸が締付力、横軸が時間軸とされている。同様に、符号18BCの下側には、ボルト16Bとボルト16Cとの締め付けによって生じた締付力(kN)を示すグラフが表示されている。このグラフも、縦軸が締付力、横軸が時間軸とされている。符号18CDの左側には、ボルト16Cとボルト16Dとの締め付けによって生じた締付力(kN)を示すグラフが表示されている。このグラフも、縦軸が締付力、横軸が時間軸とされている。符号18DAの上側には、ボルト16Dとボルト16Aとの締め付けによって生じた締付力(kN)を示すグラフが表示されている。このグラフも、縦軸が締付力、横軸が時間軸とされている。
一方、ディスプレイ20の右下隅には、ロードセル18AB、18BC、18CD、18DAによって検出された締付力が重畳されたグラフが表示されている。
なお、図1、図2に示した符号34は把手であり、この2本の把手34、34を利用して圧力検出部12とフランジ14、14とが一体となった機材を運搬することができる。
次に、前記の如く構成されたフランジ締め付け教育用機材10の使用方法について説明する。
まず、一対のフランジ14、14の対向する各ボルト挿入孔26A、26A、26B、26B、26C、26C、26D、26Dにボルト16A、16B、16C、16Dをそれぞれ挿入し、これらのボルト16A、16B、16C、16Dを所定の順番に従って、トルクレンチ等の締付具により締め付ける。
この際に生じる締付力は、圧力検出部12に設けられた各ロードセル18AB、18BC、18CD、18DAによって検出され、その締付力がディスプレイ20に図4の如く表示される。
これにより、作業者は、ボルト16A、16B、16C、16Dを締め付けた際の締め付けトルクの大小、不均一により、実際にフランジ14面に加わる面圧の変化を直視できる。
したがって、実施の形態のフランジ締め付け教育用機材10は、ボルト16A、16B、16C、16Dを締め付ける実際の力や、ボルト16A、16B、16C、16Dの締め付け順で締付力に変化があることを作業者に確認させることができる。
また、ディスプレイ20においては、ロードセル18AB、18BC、18CD、18DA毎の締付力が経時的に表示されているため、ボルト16A、16B、16C、16D毎の締付力の変化を直視することができ、作業者は前記変化を詳細に体感することができる。
ところで、実施の形態のフランジ締め付け教育用機材10は、ロードセル18AB、18BC、18CD、18DAから出力された締付力が標準締付力(規定値)を超えた際にアラームを発するスピーカ(警告手段)36がディスプレイ20に図1の如く内蔵されている。
したがって、このフランジ締め付け教育用機材10は、ロードセル18AB、18BC、18CD、18DAから出力された締付力が標準締付力を超えると、スピーカ36からアラームが発せられるため、締付力が標準締付力に到達したことをアラーム音で確認することができる。
なお、規定値は、キーボード22、及びマウス24を利用して変更することができる。
10…フランジ締め付け教育用機材、12…圧力検出部、14…フランジ、16A、16B、16C、16D…ボルト、18AB、18BC、18CD、18DA…ロードセル、20…ディスプレイ、22…キーボード、24…マウス、26A、26B、26C、26D…ボルト挿入孔、28A、28B、28C、28D…信号線、30…コネクタ、32…ケーブル、34…把手、36…スピーカ
Claims (3)
- 円筒状に形成された圧力検出部と、
前記圧力検出部を挟むように圧力検出部の両側に対向配置され、圧力検出部の中心軸を中心とする同一円周上に複数のボルト挿入孔が所定の間隔をもって形成された一対のフランジと、
前記一対のフランジの対向する各ボルト挿入孔に挿入されて締付具により締め付けられる複数本のボルトと、
前記圧力検出部の円周上であって、前記ボルト挿入孔の中間位置に対応した位置に設けられた複数のロードセルと、
前記複数のロードセルによって検出された前記ボルトによる圧力検出部の締付力を表示する表示手段と、
を備えたことを特徴とするフランジ締め付け教育用機材。 - 前記表示手段は、前記ロードセル毎の締付力を表示する手段である請求項1に記載のフランジ締め付け教育用機材。
- 前記規定値は、前記ボルトの設計軸力に対応する値である請求項1、又は2に記載のフランジ締め付け教育用機材。
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