JP2010501875A - 一つもしくは複数のボルトの流体圧による緊締そして制御を行なう方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】一つもしくは複数のボルトの流体圧による緊締そして制御を行なう方法及び装置を提供する。
【解決手段】ねじあるいはスダッド型の少なくとも一つのシャンク（４）の緊締部（３４）に軸方向の予荷重を付与しこの予荷重を確認する方法である。予荷重の付与は、シャンク（４）を把持する把持手段（９）とテンショナ（６）を用いて、緊締部（３４）を有するシャンク（４）の延長部（３３）を伸長する工程でなされる。確認方法は、予荷重の付与に先立ち、テンショナが静置状態とされ、把持手段（９）が上記静置状態のテンショナ（６）と接するようにもたらされる工程と、予荷重の付与完了後に、テンショナ（６）が上記静置状態に戻され、該静置状態のテンショナが延長部（３３）の両端部の一方に向け圧せられ、延長部（３３）の初期長（Ｌｉθ）と最終長（Ｌｆθ）の差が閾値と比較される工程でなされる。
【選択図】図１

Description

本発明は、常温のもとでの予荷重によって緊締されるボルトの技術に関し、特に、緊締の最後に、ボルトのシャンクにおける予荷重の確認を行なう方法に関する。本発明は、かかる方法を実施するための装置にも関している。

ねじあるいはスタッドの形式のシャンクと、一つもしくは複数のナットを有するボルトは構造物の複数の部材を組み立てるのに用いられる。これは、緊締を良好なものとするために、液圧ラムを用いて伸張されるべきシャンクを緊締する場合、そして、ナットを緊締し、次に大きなトルクをかけることなく、緊締されるべき複数の部材とナットを接触させる場合、さらに、液圧を解放してシャンクに引張荷重をかける場合においては、よく知られていることである。液圧が解放されたシャンクは無荷重状態の長さに戻ろうとする傾向をもつが、ナットによりその戻りが阻止されて、緊締されるべき部材にクランプ力をもたらす。このような予荷重方法によると、ナットに緊締トルクを加えることによって該ナットを緊締する必要がない。

さらには、環状フランジを緊締するには、この緊締されるべきフランジの周囲に分布配置された複数のボルトを順次緊締しなければならない。このようにして緊締することは、複数のボルトの数だけの多くの緊締工程が要求される。その緊締工程においては、一つのボルトを緊締すると、隣接するボルトの応力を緩めてしまうということが起き、追加緊締をしなくてはならない。出願人は、各ボルトについて、要求される追加緊締の回数が、緊締されるべき環状のフランジに分布されたボルトの数と共に急激に増えるということを発見した。

多くのボルトを緊締する一例として、風力発電ブレードを風力発電機の中央ハブに取り付け、あるいは、風力発電ロータを有する風向風力発電機を静止マストの項部に取り付けるために必要な、直径が数百ミリメートルあるいは数メートルもあるころがり軸受について説明する。こららの巨大なころがり軸受の二つの軌道輪の一方の軌道輪は、多く場合、工場にて装置の部分へ取り付けられ、他方の軌道輪は同じ大きさの環状の緊締フランジへ取り付けされる。この緊締フランジは、発電機が最後に取り付けられる装置の回転部へ、現場で組みつけられる。これらのフランジの一つだけが、その取付時に、百のオーダーの数のボルトを必要とする。

多数のボルトのうちの一つについての望ましくない緩みは他のボルトに波及し、フランジに反りと負荷を生ずる虞れをもたらし、他のボルトが弾性限界を超えるという事態を引き起こす。これは、ドミノ効果で、全体の緊締を悪化させる。緊締が不確実になると、特に、その状態のトルクで緊締していると、ボルトとナットは設計値を超える。これは緊締の正確さを向上させることなく、組立体の寸法そして質量を増大させてしまい、これは特に、非常に高い寸法に組み立てられねばならない装置の場合、不利となる。

特許文献１は、周方向に分布配置された複数の液圧装置を備えた環状板を有する装置を開示している。この装置は、例えば、円形フランジの周部に分布配置された複数のねじ付きシャンクを一度に緊締できる。引張力はすべてのねじ付きシャンクに同時に与えられ、複数の緊締ナットはそれぞれのシャンクにて、緊締されるべき部材に接触するようになり、その後、引張力は同時に開放される。同時引張りは、緊締されるべきボルトの数が多い緊締環状フランジには、特に有効である。ボルトの同時引張りは、何回にも別けて複数のボルトのそれぞれを交互に緊締する必要がなくなる。かかる方法での不利な点は、複数のシャンクについての同時開放に続く、各ボルトに残留する引張力が緊締ナットの位置に依存している、ということである。複数の緊締ナットのうちの一つが、シャンクが伸びているものの、緊締されるべきフランジと正しい位置で接触していないと、引張力が確認されナットが緊締しているように見えても、ボルトの緊締部分での引張力が非常に小さくなることがある。したがって、得られた緊締を確認する手段が必要となる。

特許文献２は、ねじあるいはスタッド形式のシャンクがナットにより範囲づけられる作動部分における残留引張力を確認する方法を開示している。この確認は、軸方向の伸長によってシャンクが引張られ、ナットが取り付けられ、シャンクが解放された後になされる。この確認の方法は、引張力の関数として、シャンクの伸びを測定することによりなされる。この確認の方法の欠点は、確認が与えられた各ボルトについて独立していること、
シャンクが確認作業の目的のために特別に再度引張られなければならないということである。

上述の文献は、解放後のボルトのシャンクの残留伸びを決定するゲージボルトを用いるという他の確認の方法をも開示している。基準ゲージロッドが、確認されるべきボルトの中央に加工された軸方向通路部分に配置される。この方法では、ゲージロッドの頂部とボルトの頂部との間の位置の差が、フィーラーを用いて、緊締前後で比較される。この方法は、費用が高くつくと共にシャンクの個別の確認に限定され、多くの場合、確認工程を行うために引張装置の取外しが必要となる。他の方法は、予荷重前後でボルトシャンクに超音波プローブを配置することである。この方法は、専門家としての作業者を要し、各ボルトに対応しなければならない。これは費用が高くなる。他の方法は、ボルトにおける荷重を測定できるセンサワッシャを有するボルトを取り付けることである。この確認手段は、確認すべきボルトに取り付けられたまま永久的に残ってしまう。

特許文献３は、スタッドの緊締装置のための伸長測定装置を開示している。スタッドはゲージロッドを通すための軸方向孔部が形成されている。該ゲージロッドはその端部で、スタッドの下部に固定されたナットに当接する。伸び測定装置がゲージロッドの頂部に配されてスタッドの頂面に接する。予荷重を確認するためのこのような方法は、軸方向孔部を通してゲージロッドを取り付けられねばならない特殊目的のスタッドを必要とする欠点を有している。このことはスタッドの作動断面を小さくしてしまう。一つもしくは複数の標準スタッドに作用している予荷重を確認できることが望まれる。

ＦＲ２８４１３０４ ＦＲ２８７１２３１ ＤＥ２８４６６６８

本発明は、上述のいくつかの問題点の少なくとも一つを解決する、少なくとも一つのシャンクの緊締予荷重を与えることができ、そして確認できる方法そして装置を提案することを目的とする。

本発明の一つの目的は、いかなる標準シャンクでも、不十分に予荷重を受けていることの検出そして確認を、迅速かつ確実に行なうようにすることにある。

本発明の確認方法及び装置は、特に、標準の一つあるいは複数の標準シャンクにおける予荷重の確認を可能とすることを目的とし、あるいは確認のために特別なシャンクを用意したり、予荷重を解除したり、一旦予荷重を生じさせてから高価な確認手段に依らなければならないことを回避することを目的としている。

確認されるべきいくつかのシャンクに装着されたとき、本発明の確認方法そして装置は、複数のボルトシャンクに同時に予荷重を生じさせそしてすべてのシャンクについて全体的に確認することに対応することを狙いとしている。

一つの形態によると、本発明は、ねじあるいはスダッド型の少なくとも一つのシャンクの緊締部に軸方向の予荷重を付与しこの予荷重を確認する方法に関している。予荷重の付与は、シャンクを把持する把持手段とテンショナを用いて、緊締部を有するシャンクの延長部を伸長する工程でなされる。確認方法は、予荷重の付与に先立ち、テンショナが静置状態とされ、把持手段が上記静置状態のテンショナと接するようにもたらされる工程と、予荷重の付与完了後に、テンショナが上記静置状態に戻され、該静置状態のテンショナが延長部の両端部の一方に向け圧せられ、延長部の初期長と最終長の差が閾値と比較される工程でなされる。

引張り予荷重の付与は、例えば、油圧での引張りによりなされる。一般に、シャンクでの予荷重の確認は、確認されるべき予荷重を付与するために必要な部材を用いてなされる。把持手段を接触状態にもたらす最初の工程では、接触していて遊びのない一連の荷重伝達部材によって、延長部の端部がテンショナに接続されているので、予荷重の付与がなされると、テンショナの静置状態は、延長部の初期長を示しながら、コントロールとして作用する。予荷重の付与が一旦なされると、把持手段は、確認されるべきシャンクの同じ位置に固定して留まる。静置状態に戻ると、一連の荷重伝達部材に隙間が生ずる。テンショナが静置状態となっている工程によって、確認されるべき各シャンクについて、一点においてだけ隙間が生ずる。この隙間は緊締の応力を直接表わしている。予荷重の確認のために、この予荷重を付与するのに用いられる部材を使用するので、予荷重の付与とその予荷重の確認が同時期に行える。確認時間は短く、確認は予荷重付与後、いつでもなし得る。予荷重付与手段を取り外す必要がなく、これは、確認の結果、一つのシャンクに不十分な予荷重が付与されているということが判明したとき、予荷重を再度付与でき、再度確認できる、ということを意味する。超音波プローブのような複雑なものを用いた確認手段やゲージボルトのような高価な手段に依らなくともすむ。

好ましくは、各シャンクの延長部の最終長と初期長の差が測定される。複数のシャンクの各延長部での長さの差が測定されるということは、軸方向の予荷重の値を示し、特定のシャンクの予荷重が不十分あるいは過度であるということを示す。

本発明の他の形態では、少なくとも二つのシャンクが同じ長さの緊締部を有している該シャンクを確認するように、どのシャンクが最小予荷重を有しているかを、最終長と対応初期長との間の最小差で定める。これは、作業者が異常を発見するために、一つのシャンクのところに行って、より綿密に調べることを可能とする。

本発明の他の形態によれば、本発明は、同じ長さの緊締部をもつ少なくとも三つの平行なシャンクの緊締予荷重を確認するようになっている。予荷重の付与がシャンクの延長部の両端の一方端に位置するシャンク把持手段を用いて行なわれ、該延長部の他方端の相対位置が予荷重の付与によっても変化しないようにする。確認方法は予荷重の付与に先立ち、把持手段が初期位置でテンショナの基準面と接するようにもたらされ、予荷重が付与された後には、基準面が最終位置で少なくとも三つの把持手段に対してしっかりと圧せられ、基準面の初期位置と最終位置の距離が少なくとも三つの測定点で測定される。この形態では、すべてのシャンクが一回で確認できるという利点がある。例えば、三つセンサの組を用いると、同時に緊締された多数のスタッブの伸びを確認できる。多数のボルトを用いて緊締されたフランジの場合に、特に有利である。

好ましくは、シャンクの延長部の最終長と初期長との間の最小差が測定距離の関数として各シャンクについて算出される。

本発明は、他のアスペクトとして、部材を緊締する際の少なくとも一つシャンクに軸方向予荷重を付与しこの予荷重を確認する装置に関している。該装置は、確認されるべきシャンクについて、シャンクに配された把持手段と、テンショナ本体及びピストンを備えたテンショナとを有している。上記テンショナは、ピストンが把持手段の対応面に接する支持面と、テンショナのテンショナ本体が緊締されるべき部材の対応面と接する他の支持面とを有しており、上記テンショナは、静置状態で支持面そして他の支持面が互いに相対的に固定位置となり、静置状態でないときに、シャンクに引張力を与えるようになっている。該装置は、テンショナの複数の支持面の一つを対応面に圧する加圧手段と、静置状態のテンショナの他の支持面と対応面との間の距離を閾値と比較する比較手段とを有している。

静置状態にないときに、テンショナの支持面がシャンクに引張力を与えることができるということは、静置状態において、テンショナがシャンクの予荷重の付与に先立つ初期状態と一致するようにできるということを意味する。予荷重が付与されると、テンショナの静置状態への復帰が初期状態の具体的形態をなす。二つの対応支持面間での初期長と最終長との差がシャンクの伸長に対応する。この伸長は、緊締予荷重を受けているシャンクの部分によるものである。テンショナの加圧手段は、二つの対応支持面間での最終長を測定可能とする。比較手段は、二つの対応支持面を離間している最終長そして初期長の間の差を、不十分な伸長を表わす閾値と比較する。延長部の最終長を検出するために用いられる部材が予荷重付与にも用いられるということは、引張りに用いられる部材を取り外すという必要性なしに予荷重を確認できるということを意味する。

加圧手段は、例えば、空圧ラムあるいはばね荷重装置を有するものとすることができ、また、比較手段は、誘導型あるいはポテンショメータ変位センサとすることができる。加圧手段は、その作動によりもたらされる変形がきわめて微小となるように、荷重値に応じて選定される。測定手段の精度は、ボルトシャンクにおける予荷重を測定するのに要求される精度により決定される。

好ましくは、加圧手段は、テンショナの複数の支持面のうちの一つを対応面に圧することが可能であると共に、同時に、シャンクに関して把持手段を固定的に維持できる。

好ましくは、テンショナは油圧ラムを有している。これは、微小の予荷重のみを確認する必要がある場合に有利である。特に、与えられた油圧値とラムの諸元がわかっているとき、最大引張力を知ることができる。部材の摩擦のミスアライメントのような、不規則で不明なものは、シャンクに付与された予荷重を減ずるにすぎない。

本発明の他の形態によれば、装置は、複数の平行なシャンクの同長の緊締部で同時確認ができるようになっている。装置は、確認されるべき複数のシャンクに共通な一つのテンショナ本体と、複数のシャンクのそれぞれに対応する複数のピストンとを有している。測定手段は、テンショナのテンショナ本体の支持面と緊締されるべき部材との間の距離を、少なくとも三つの測定点で、測定可能である。

好ましくは、装置は、少なくとも三つの測定された距離の関数として、最も少ない引張力のシャンクの位置を定めることが可能な計算手段を有している。

好ましくは、テンショナが一つの静置状態をとるようになっていて、この静置状態で、確認されるべきシャンクに対応するピストンがテンショナのテンショナ本体の内部リミットストップによって不動となると共にテンショナの基準面が当接せる静置状態の複数のピストンの支持面により決められ、また、確認されるべきシャンクの把持手段が、予荷重の付与前に、テンショナの基準面と当接し、さらに、加圧手段が、予荷重の付与後に、テンショナの基準面を少なくとも三つの接触把持手段に対してしっかりと圧するようになっている。

他の形態によると、テンショナ本体は全体として環状形状をなし、確認されるべき複数のシャンクが上記環状形状における軸線に平行で周方向に分布配置されている。この形式の装置は、円形状のフランジの緊締の確認に、特に有利である。

好ましくは、テンショナのテンショナ本体が部材に支持される支持面は全体としてリング状をなし、加圧手段は緊締されるべき部材に対して当接して、該リングに分布する三つの測定点で、テンショナのテンショナ本体を移動させることが可能となっている。この形式の装置によると、たとえ多数のボルトが存在している場合でも、リング上で広い間隔の二位置で二つのシャンクが不十分な予荷重となる可能性が、たった一つで不十分な予荷重のシャンクとなる可能性よりも、はるかに低いという利点をもたらす。このように、測定時には、どの方向でも、その方向で一つの不十分な予荷重のボルトであるが故にリングの傾斜が観察される可能性が、複数のボルトを用いてこの傾斜を生ずるよりも、はるかに高い。この傾斜が多数の不十分な予荷重のボルトの結果のときには、本発明の方法は関係するボルトを見い出すことが可能であり、事態がただ一つのボルトに生じたときよりも、僅かに長い時間を要するだけである。

本発明のさらなる特徴と利点は、添付図面で示される非限定例による一連の実施形態についての詳細な説明から明らかになるであろう。

環状フランジを緊締するために用いられたシャンクに予荷重を与えこの予荷重を確認する装置についての図６におけるＩ−Ｉ断面図である。この断面は、シャンクに予荷重を与えるに先立つ初期形態に対応する無荷重状態を示している。 伸長時の装置の半断面図である。 緊締ナットの取付後の装置の半断面図である。 シャンクの解放後の装置の半断面図である。 把持部材に対してテンショナが圧せられた後の装置の半断面図である。 装置の平面図である。 複数のシャンクへの予荷重の付与そしてその予荷重の全体確認の間におけるテンショナ本体の支持面とテンショナの基準面の移動を示す図である。

図１に示されているように、軸線２について環状をなす環状フランジ１は、複数のスタッド４（図１ではそのうちの一つが図示されている）によって、そして各スタッド４に対応した緊締ナット５によってスタンド３に取り付けられている。テンショナ６は、一つのテンショナ本体７と、緊締されるべきスタッド４の数だけのピストン８を有している。

異なる形態では、テンショナ６は、緊締されるべきスタッドの数の個々のテンショナを有する剛性組立体としていてもよい。個々のテンショナは一つのシリンダと一つのピストン８を有している。

予荷重の確認そして付与のための装置は、緊締されるべき各スタッド４及び各六角緊締ナット５について把持手段９、ばね１１によって緊締ナット５にしっかりと圧せられ駆動ホイール１２により駆動される可動ホイール１０と、駆動モータ１３とを有している。また、上記装置は加圧及び測定手段１４をも有している。

テンショナ本体７は、緊締されるべき環状フランジ１と同じ軸線２についての環状形状をなしていて、全体としてリング形状をなす支持面１５で環状フランジ１に当接配置されている。テンショナ本体７は複数の収容部１６を有し、各収容部１６は各スタッド４のシャンクの軸線と一致しそして支持面１５に対して直角な軸線について軸対称をなす形をなしている。収容部１６は、その軸線方向で支持面１５に隣接する空所１７を有し、軸線方向でこの空所１７に続いて中央部に位置して内径部１８が形成され、次に、テンショナ本体７の端部側に位置する内径部１９が、上記軸線２方向に形成され、該内径部１９は内径部１８と同心であって肩部２０を経て内径部１８とつながっている。内径部１９は内径部１８よりも大きい直径を有している。また、テンショナ本体７は肩部２０の近くに収容部１６に通じる半径方向通路２１が形成されている。

ピストン８は、内径部１８，１９に適合する二つの外径部１８ａ，１９ａと、肩部２０に対応する肩部２０ａとを有している。外径部１８ａ，１９ａには、通路２１に対し軸線方向での両側位置に溝が形成されていて、これらの溝にシールリング２２が収められていて、上記通路２１から圧力油を受け入れるようになっている。各ピストン８は内径面２３と軸方向支持面２４を有している。

把持手段９はスタッド４の端部４ａにおけるねじ部分に対応する内ねじ２５を有している。又、把持手段９は、半径方向に延びるリム２６を有し、このリム２６には支持面２４に接面する対応した面２６ａが形成されている。又、把持手段９はピストン８の内径面２３と協働する案内外径面２７を有している。

装置は、テンショナ本体７の内壁面７ａに位置し該テンショナ本体７が形成するリング（図６参照）に等間隔に配置された少なくとも三つの加圧・測定手段１４を有している。この手段１４は、図１に示されるように、空室２８、ピストン２９そして光学読取り装置３０を有している。空室２８は該空室２８に開口するダクト３１によって空気路に連通している。ピストン２９は、空室２８から突出する部分に、光学読取り装置３０で検出できる目盛パターン３２が形成されている。これに代えて、測定手段は、ダイアル式のアナログの比較測定器を有していることとしてもよい。これらの比較測定器は、安価であり、計算手段に接続される必要がなく、確認されるべきボルトの数が少ないときには好適である。

スタッド４は、スタンド３にねじ込まれるための基部側のねじ部４ｂと、環状フランジ１を貫通する平滑部４ｃと、第二ねじ部４ｄとを有し、該第二ねじ部４ｄはテンショナ本体７の支持面１５に隣接して緊締ナット５と螺合する基部４ｅと、把持手段９と螺合する端部における端部側のねじ部４ａとを有している。

これに代える形態としては、緊締ナット５は、例えば６つの半径孔が形成された円筒形をなしていてもよい。作業者は、一つの半径孔へ、トルクが設定されたトルクレンチの端フックを挿入して１／６回転だけまわして緊締ナット５を締め、次の半径孔を見つけてトルクが設定トルクとなるまで締める。トルクレンチは、シャンク４に捩り応力が生じない状態で、ナット５が繰り返して支持面１５に接面できる。又、これに代えて、円筒ナットは、モータ駆動で、接触するように回転させるための歯又はノッチを備えていてもよい。

これに代える形態として、加圧手段はテンショナ６のテンショナ本体７に備えられていてもよい。例えば、誘導型の測定手段３０が該加圧手段とは別体に設けられる。

スタッド４に予荷重を与え予荷重を確認する装置による場合、予荷重は図１ないし図５に示されるようにして作用する。引き続く工程順で、複数のスタッド４はスタンド３へしっかりとねじ込まれ、環状フランジ１は、スタンド３と接触するようになるまでスタッド４に対して滑動し、緊締ナット５がスタッド４の基部４ｅにねじ込まれ、テンショナ６がフランジ１の周囲で滑動してピストン８がスタッド４を受け入れる。装置は、次に、テンショナ６が静置状態となる初期形態にもたらされ、この形態では、複数のピストン８のすべての肩部２０ａがテンショナ本体７の肩部２０と接触するようになる。複数の把持手段９のそれぞれは、リム２６が対応ピストン８の支持面２４と接触するようになるまで、対応スタッド４の端部４ａにねじ込まれる。

複数の加圧・測定手段１４のそれぞれのピストン２９は、該ピストン２９がテンショナ本体７の支持面１５から突出せずに環状フランジ１に当接するように、空室２８の方へ引き込まれた引込み位置へもたらされる。この初期形態では、テンショナ６の支持面１５と２４は対応面と接触していて、どのスタッド４も軸方向応力を生じていない。次に、スタッド４は伸長されるべき延長部３３を有しており、該延長部３３は、概ね、把持手段９からスタンド３の位置まで延びている。この初期形態では、延長部３３は初期長さ「Ｌｉ」を有している。

図２に見られるように、次に、各ピストンの肩部２０と肩部２０ａとの間に加圧油が導入される。シール２２があるので、ピストン８はテンショナ本体７の支持面１５から遠ざかる方へ移動し、これと同時に、把持手段９をもち上げる。スタッド４に作用している引張力は二つのねじ部４ａ，４ｂの間でほぼ一定である。スタッド４の材料に生じている軸方向応力は末端内部で内ねじ２５の第一ねじから次第に減少する。同じことがスタッド４の基部のねじ部４ｂにより生じている軸方向応力についても起きる。応力はスタンド３の第一ねじから次第に減少する。延長部３３は伸長長さ「Ｌｅ」を有している。

図１に示された駆動モータ１３は、回転可能な位置決め用ホイール１０の一連の歯と噛合せる駆動ホイール１２を回転させる。位置決め用ホイール１０は、六角形収容部１０ａが周方向で緊締ナット５の対応フラップ面５ａと一致するまで、スタッド４の軸線まわりに回転する。ばね１１は位置決め用ホイール１０を圧しており、緊締ナット５に適合している。駆動ホイール１２の歯は位置決め用ホイール１０の対応歯に対して軸線方向に滑動する。駆動モータ１３により加えられたトルクは、緊締ナット５が環状フランジ１に接触するまで、該緊締ナット５を回転する。駆動モータ１３は、例えば、緊締ナット５が環状フランジ１に接触したときに、緊締ナット５とフランジ１とスタッド４のねじ部４ｄとの間の摩擦力が急激に増加して駆動モータ１３に流れる電流を増加するような電動モータである。スイッチ装置は、緊締ナット５がフランジ１に接触すると、駆動モータ１３の駆動を停止させる。したがって、駆動モータ１３はスタッド４内の引張力を過大とすることはない。駆動モータ１３は、緊締ナット５がフランジ１と接触可能に繰り返して位置づけ、一方、スタッド４は、加圧油（図３参照）のもとで、延長部３３の全長にわたり引張りを受ける。

次に、油圧が解除され（図４参照）、テンショナ６の各ピストン８がその初期位置に戻り、ピストン８の肩部２０ａと対応するテンショナ本体７の肩部２０との間の当接によって不動となる。把持手段９は、スタッド４の端部のねじ部４ａに固定されたままで、対応ピストン８の内径部２３内を滑動して最終位置「９ｆ」をとるようになる。緊締ナット５と把持手段９との間に位置するスタッド４のこの部分は応力がなく、これに対して、環状フランジを通るスタッド４の部分４ｃは緊締ナット５によって引張られた状態に保たれる。延長部３３は解放後に最終長「Ｌｆ」を有するようになり、この長さ「Ｌｆ」は延長長さ「Ｌｅ」よりも短い。この延長部３３の最終長は、それにもかかわらず、緊締部３４が緊締ナット５とスタンド３の間で緊締状態にあるので、上記延長部３３の初期長さ「Ｌｉ」よりも長い。もしテンショナ６の支持面１５がスタンド３に接触したままとなっていると、ピストン８の支持面２４と把持手段９の対応面２６ａとの間の距離は、緊締操作中に緊締部３４が受ける伸びに等しい。

これに代わる形態では、与えられたスタッドの緊締部３４の伸びはセンサで直接測定することができ、センサは緊締部３４における残留軸方向応力に関する情報を出力する。このような形態は、各スタッドについて測定手段そして測定操作を必要とする。

フランジ１そしてテンショナ本体７の形によっては、ナット５によるフランジ１の圧縮は、テンショナ本体７の支持面１５が当接するフランジ１の面を変形してしまうことがある。こういうことが起こると、ピストン８の支持面２４と把持手段９の対応面２６ａとの間の距離が、テンショナ本体７の位置にて圧縮されたフランジ１の変形量をも含むこととなってしまう。しかしながら、フランジ１のこの潜在的変形は、緊締構造のいかなる変形とともに、シャンク４の伸びと比較すると、概ね、その位数が第二位である。これに加えて、これらの変形は、計算あるいは当初の実験で、正確に知ることができる。もし、これらの変形の総量が大きいときには、この値は、シャンク４の緊締部３４の実際の伸びを測定するように、測定値から減ずるようにシステムとして定めておくことができる。

図５そして図６に示されているように、図５に示すようなテンショナ組立体としっかりと上方へ圧するために、ピストン２９を駆動すべく空室２８へ圧縮空気が導入される。

フランジ１は一定厚さを有しており、これは、複数のスタッド４のそれぞれの緊締部３４の長さ「ＬＳ」がほぼ等しいということを意味している。これに対して、肩部２０に接面している複数のピストン８の支持面２４のそれぞれから支持面１５を離れさせている距離「Ｔθ」は、確認の精度に上述のような影響をもたらすことなく、考慮されるスタッドシャンク４の周方向位置θによって変る。与えられたスタッドの延長部３３の初期長「Ｌｉθ」は、このスタッドの緊締部３４の長さ「ＬＳ」に距離「Ｔθ」を加えた値に等しい。すなわちＬｉθ＝ＬＳ+Ｔθである。

距離「Ｔθ」は静置状態で測定された距離である。これは緊締に先立つ当初の静置状態でも同じであり、そしてナット５が一旦配置されてシャンクが解放された最後の静置状態でも同じである。複数のピストン８のそれぞれの支持面２４は、すべて、テンショナ６に関して固定されて位置する仮想基準面３５の上に位置する。三つの加圧手段１４の影響のもとに、基準面３５はテンショナ６とともにシフトする。

図７は、すべてのスタッドシャンク４についての予荷重付与そして一括確認の段階における、支持面１５そして基準面３５の動きを示している。最初の状態では、支持面１５はフランジ１に接しており、基準面３５は初期位置３５ｉにある。スタッドシャンク４が引張られると、基準面３５は支持面１５と平行な位置３５ｅへシフトする。図７に示されていない緊締ナット５が配置されそしてスタッドシャンク４が解放されると、把持手段９は最終位置９ｆにきて、基準面３５は初期位置３５ｉへ戻る。三つの空圧ピストン２９の作動のもとで、基準面１５が位置１５ｆへ上昇し、基準面３５は加圧位置をとり、ピストン８の三つの支持面２４は、最終位置９ｆに位置している複数のナットのうち三つの接触ナット９ｃと接触するようになる。

三つのピストン２９での三つの変位にもとづいて、図示せぬコンピュータが、複数のスタッドシャンク４のそれぞれについての位置θで面１５ｉと面１５ｆとが上昇している状態での距離Ｓθを算出する。接触把持手段９ｃに対応する周方向位置θにおけるスタッドでは、延長部３３の最終長「Ｌｆθ」は、緊締部の長さＬＳにテンショナ６の固定距離Ｔθと、さらには算出された上昇距離Ｓθとを加えた総和に等しい。複数の引張りピストン８のうちの一つと接触していない最終位置９ｆにある把持手段に対応するシャンクの場合、最終長「Ｌｆθ」は上記総和よりも大きい。これらのすべてのスタッドシャンクについて、Ｌｆθ＝ＬＳ+Ｔθ+Ｓθと表わすことができる。ここでＬｆθ−Ｌｉθ＝Ｓθである。

確認装置そして方法は、三箇所だけの測定で、複数のスタッドシャンク４のそれぞれにもたらされる最小伸びの決定を可能とする。この伸びが不十分なときには、作業者は引張りサイクルを繰り返して、ナットの接触を再び実現し再確認する。これに加えて、作業者は、潜在的に不十分に緊締されるシャンクが位置する角度を知っており、異常を見い出すことができる。

これに代わる形態では、装置は三つ以上の加圧・測定手段１４を有している。これは、計算手段が多くの可能なＳθの値の決定とその平均を計算することを可能とする。もし、測定手段１４の数が十分ならば、コンピュータで分配することも可能となる。引張力が不十分になりがちなシャンクは、測定上昇距離が最も短いものに対応する測定手段１４の近傍に位置している。

これに代わる他の形態では、加圧手段２８，２９は測定手段２９，３０から離れて位置している。例えば、三つの加圧手段と八つの測定手段を設ける。

空圧式の加圧手段の利点は、その作動が中断できることであり、又、シャンクを伸長するのに油圧ラムによって必要とされる力に比して力が小さくて済むということである。しかしながら、電動モータあるいは設定そして解放装置付きのばねを基本とするような、いかなるアクチュエータでも適用可能である。又、油圧ラムを用いることも可能である。いかなる特殊な加圧・測定手段とするかの選択は緊締されるべきフランジ１の大きさに特に依存するし、特に、軸２が水平方向であるか鉛直方向であるかにも依存する。もし、スタッド４の端部４ａが下方に向いていると、初期位置９ｆにて、把持手段に対してテンショナを重力によって静置状態で十分に圧することができる。これに対して、テンショナ本体７の支持面１５をフランジ１に圧する手段が、初期において静置状態で、把持手段９を引張りピストン８に接触させておくために必要となることもある。

これに代わる形態では、緊締されるべき部材は、ねじ頭と緊締ナット５との間にフランジそしてクランプされるスタンドが組み込まれた組立体となっている。

本発明の利点の一つは、測定精度が、把持手段９と静置状態におけるピストン８との間の初期接触の程度に依存しないということである。

本発明の他の利点は、初期長と測定最終長との間の差が緊締部における引張りの程度を直接表わしているということ、そして、これが、緊締ナット５、スタンドのスタッドやねじ頭のねじ部４ｂ等の保持手段の可撓性に全く係りないということである。

各スタッドシャンク４に対応する距離Ｓθは、最終位置における面１５ｆと初期位置における面１５との間で測定あるいは計算でき、あるいは、これに代えて、最終位置における面３５ｆと初期位置における面３５ｉとの間で測定あるいは計算できる。把持手段の剛性がシャンク４の剛性よりもはるかに大きいので、長さＳθでの差が、複数のスタッドシャンク４のそれぞれの延長部３３の可動端４ａの初期状態と最終状態との間でのシフトに対応する。

Claims (12)

1. ねじあるいはスダッド型の少なくとも一つのシャンク（４）の緊締部（３４）に軸方向の予荷重を付与しこの予荷重を確認する方法であって、予荷重の付与は、シャンク（４）を把持する把持手段（９）とテンショナ（６）を用いて、緊締部（３４）を有するシャンク（４）の延長部（３３）を伸長する工程を有する方法において、確認方法は、予荷重の付与に先立ち、テンショナが静置状態とされ、把持手段（９）が上記静置状態のテンショナ（６）と接するようにもたらされる工程と、予荷重の付与完了後に、テンショナ（６）が上記静置状態に戻され、該静置状態のテンショナが延長部（３３）の両端部の一方に向け圧せられ、延長部（３３）の初期長（Ｌｉθ）と最終長（Ｌｆθ）の差が閾値と比較される工程とを有することを特徴とする方法。
2. 各シャンクの延長部の最終長（Ｌｆθ）と初期長（Ｌｉθ）の差が測定されることとする請求項１に記載の方法。
3. 少なくとも二つのシャンクが同じ長さの緊締部（３４）を有している該シャンクを確認するように、どのシャンクが最小予荷重を有しているかを、最終長（Ｌｆθ）と対応初期長（Ｌｉθ）との間の最小差で定めることとする請求項１又は請求項２に記載の方法。
4. 同じ長さの緊締部（３４）をもつ少なくとも三つの平行なシャンクの緊締予荷重を確認するように、予荷重の付与がシャンク（４）の延長部（３３）の両端の一方端に位置するシャンク把持手段を用いて行なわれ、該延長部（３３）の他方端の相対位置が予荷重の付与によっても変化しないようにし、確認方法は予荷重の付与に先立ち、把持手段（９）が初期位置（３５ｉ)でテンショナ（６）の基準面（３５）と接するようにもたらされ、予荷重が付与された後には、基準面（３５）が最終位置（３５ｆ）で少なくとも三つの把持手段（９ｆ）に対してしっかりと圧せられ、基準面（３５）の初期位置（３５ｉ）と最終位置（３５ｆ）の距離が少なくとも三つの測定点で測定されていることとする請求項１ないし請求項３のうちの一つに記載の方法。
5. シャンクの延長部（３３）の最終長（Ｌｆθ）と初期長（Ｌｉθ）との間の最小差が測定距離の関数として各シャンクについて算出されることとする請求項４に記載の方法。
6. 部材（１）を緊締する際の少なくとも一つシャンク（４）に軸方向予荷重を付与しこの予荷重を確認する装置であって、該装置が、確認されるべきシャンク（４）について、シャンク（４）に配された把持手段（９）と、テンショナ本体（７）及びピストン（８）を備えたテンショナ（６）とを有し、上記テンショナ（６）が支持面（２４）と他の支持面（１５）とを備えていて、支持面（２４）でピストン（８）が把持手段（９）の対応面（２６ａ）に接し、支持面（２４）でテンショナ（６）のテンショナ本体（７）が緊締されるべき部材（１）の対応面と接するようになっており、上記テンショナ（６）は、静置状態で支持面（２４，１５）が互いに相対的に固定位置となり、静置状態でないときに、シャンク（４）に引張力を与えるようになっている装置において、該装置は、テンショナ（６）の複数の支持面の一つを対応面に圧する加圧手段（２８−２９）と、静置状態のテンショナ（６）の他の支持面と対応面との間の距離（Ｓθ）を閾値と比較する比較手段（２９−３０）とを有していることを特徴とする装置。
7. 加圧手段（２８−２９）は、テンショナ（６）の複数の支持面（２４）のうちの一つを対応面（２６ａ）に圧することが可能であると共に、同時に、シャンク（４）に関して把持手段（９）を固定的に維持できることとする請求項６に記載の装置。
8. 複数の平行なシャンク（４）の同長の緊締部（３４）で同時確認ができるように、装置は、確認されるべき複数のシャンク（４）に共通な一つのテンショナ本体（７）と、複数のシャンク（４）のそれぞれに対応する複数のピストン（８）とを有し、測定手段（２９−３０）が、テンショナのテンショナ本体（７）の支持面（１５ｆ）と緊締されるべき部材（１）との間の距離を、少なくとも三つの測定点で、測定可能であることとする請求項６又は請求項７に記載の装置。
9. 装置は、少なくとも三つの測定された距離の関数として、最も少ない引張力のシャンクの位置を定めることが可能計算な手段を有していることとする請求項８に記載の装置。
10. テンショナが一つの静置状態をとるようになっていて、この静置状態で、確認されるべきシャンクに対応するピストン（８）がテンショナ（６）のテンショナ本体（７）の内部リミットストップ（２０）によって不動となると共にテンショナの基準面が当接せる静置状態の複数のピストンの支持面により決められ、また、確認されるべきシャンクの把持手段（９）が、予荷重の付与前に、テンショナの基準面と当接し、さらに、加圧手段が、予荷重の付与後に、テンショナ（６）の基準面を少なくとも三つの接触把持手段（９ｃ）に対してしっかりと圧するようになっていることとする請求項８又は請求項９に記載の装置。
11. テンショナ本体（７）は全体として環状形状をなし、確認されるべき複数のシャンク（４）が上記環状形状における軸線に平行で周方向に分布配置されていることとする請求項８ないし請求項１０のうちの一つに記載の装置。
12. テンショナ（６）のテンショナ本体（７）が部材（１）に支持される支持面（１５）は全体としてリングの形状をなし、加圧手段（２８−２９）は緊締されるべき部材（１）に対して当接して、該リングに分布する三つの測定点で、テンショナ（６）のテンショナ本体（７）を移動させることが可能となっていることとする請求項１１に記載の装置。

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