JP2011224690A - Machining method for removing screw and machining apparatus therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、雄ねじと雌ねじの螺合部で齧りが生じて固着した状態でも、雄ねじを容易に取外し可能とするためのねじの取外し用加工方法およびその取外し用加工装置に関する。 The present invention relates to a screw removal processing method and a removal processing device for making it possible to easily remove a male screw even in a state where the male screw and the female screw are twisted and fixed.
従来、齧りが生じて固着した雄ねじと雌ねじを、追加加工を極力少なくして取外す方法としては、雌ねじを極力損傷させないように雄ねじ側を除去加工する方法がある。 Conventionally, as a method of removing the male screw and the female screw, which are fixed due to warpage, with minimal additional processing, there is a method of removing the male screw side so as not to damage the female screw as much as possible.
通常は、雄ねじに対し雌ねじの山径より僅かに小さい径に穴加工して除去する方法を採用している。具体的には、図15に示すように雄ねじ1の軸方向に対し、切削手段としてのドリル2による切削加工を行って雄ねじ1の大部分を除去加工し、図示しない雌ねじに残存しているスパイラル形状(コイル状)の付着金属を手作業で慎重に取り去るのが一般的である。上記雌ねじから付着金属を除去した後にタップなどにより雌ねじを成形し直して、新しい雄ねじが再び取り付けられるようにしている。これにより、雌ねじのねじ山の損傷を最小限に抑えて、螺合部の元の機能を維持するように復元させることができる。なお、図15では、雄ねじ1においてドリル2による切削加工部分を破線のハッチングで示している。
Usually, a method is employed in which the male screw is removed by drilling to a diameter slightly smaller than the diameter of the female screw. Specifically, as shown in FIG. 15, the spiral of the
しかしながら、その作業領域近傍に作業者がアクセスすることが困難で、その作業を遠隔で行う必要がある場合や、水中で行う必要がある場合には、放電加工を適用すると作業効率が良好である。但し、その場合、作業領域が水中遠隔環境下にあるので、雌ねじの山径より僅かに小さい径で高精度に管理しつつ施工することは、技術的な難度が高い。また、加工して除去する部分の体積も多いので、多くの加工時間を要する。 However, when it is difficult for the operator to access the vicinity of the work area and the work needs to be performed remotely or when it is necessary to perform in the water, work efficiency is good by applying electric discharge machining. . However, in that case, since the work area is in an underwater remote environment, it is technically difficult to perform construction with high accuracy and a slightly smaller diameter than the female thread diameter. Moreover, since the volume of the part removed by processing is large, a long processing time is required.
このような環境下で、取外し作業を行う必要がある場合は、図16に示すように雄ねじ1に対してその軸方向に放電加工用の電極3によりスリット加工を行い、雄ねじ1の剛性を低減させた上で、雄ねじ1を回して除去する方法がある。なお、図16では、雄ねじ1において電極3によるスリット加工部分を破線のハッチングで示している。
When it is necessary to perform the removal work in such an environment, as shown in FIG. 16, the
その雄ねじ1を取り外す物理的なメカニズムを図17に基づいて説明する。
A physical mechanism for removing the
まず、ねじが緩む方向に回すことができるのは、図17に示すようにねじを緩む方向に回すトルクTにより、接線力Pのねじ山斜面に平行成分Pcosθが、ねじの軸力Ffによる摩擦力μFfcosθ+μPsinθより大きくなるからである。ここで、μはねじ面の静止摩擦係数、Ffはねじ山斜面にかかる軸力、θはねじ面の傾斜を示すリード角である。すなわち、
Pcosθ≧μFfcosθ+μPsinθ
一方、ねじが固着した状態の場合には、図17に示すようにねじ山斜面にかかる軸力Ffによる摩擦力の他に、ねじ山固着による摩擦力(固着力)fが加わり、ねじを回すためにかけるトルクの接線方向成分力がこれを超えてかけられないため、雌ねじに対して緩めることができなくなる。すなわち、
Pcosθ≦μFfcosθ+μPsinθ+f(固着摩擦力)
その際、上記のように雄ねじにスリット加工を行うと、雄ねじそのものが内側に変形し易くなるので、ねじ山斜面の接線方向の固着力fを軽減することができる。その結果、ねじの軸力によるねじ面摩擦力や固着力を軽減することができるので、雄ねじ1を回して緩めることが可能となる。
First, the screw can be turned in the direction of loosening, as shown in FIG. 17, due to the torque T that turns the screw in the loosening direction, the parallel component P cosθ on the thread slope of the tangential force P is caused by friction due to the axial force Ff of the screw. This is because it becomes larger than the force μFf cos θ + μP sin θ. Here, μ is a coefficient of static friction of the thread surface, Ff is an axial force applied to the thread slope, and θ is a lead angle indicating the inclination of the thread surface. That is,
Pcosθ ≧ μFfcosθ + μPsinθ
On the other hand, in the case where the screw is fixed, a frictional force (fixing force) f due to screw thread fixation is applied in addition to the frictional force due to the axial force Ff applied to the thread slope as shown in FIG. Since the tangential component force of the torque applied for this purpose cannot be applied beyond this, it cannot be loosened with respect to the female screw. That is,
Pcos θ ≦ μFf cos θ + μP sin θ + f (fixed friction force)
At that time, if the male screw is slit as described above, the male screw itself is easily deformed inward, so that the tangential fixing force f of the thread slope can be reduced. As a result, the screw surface frictional force and the sticking force due to the axial force of the screw can be reduced, so that the
ところで、前述したように雄ねじにすり割りを形成しても、例えば雄ねじの頭部の最下部である首下部の全てのねじ部(軸部)が雌ねじに螺合した状態で固着している場合には、雄ねじにスリット加工しても雄ねじの頭部がまだ一体となっているので、固着部近傍の雄ねじの変形をし易くする効果が小さくなる。特に、メートル並目ねじM45などのように大サイズのねじの場合は、この不具合が顕著に現れ、雄ねじにスリット加工をしても、この方法のみでは取り外せない場合が多い。 By the way, as described above, even when the slot is formed on the male screw, for example, when all the screw portions (shaft portions) of the lower neck portion which is the lowermost portion of the head portion of the male screw are fixedly engaged with the female screw. Since the head of the male screw is still integrated even if the male screw is slit, the effect of facilitating the deformation of the male screw in the vicinity of the fixing portion is reduced. In particular, in the case of a large-sized screw such as the metric coarse screw M45, this problem appears remarkably, and even if the male thread is subjected to slit processing, it cannot be removed by this method alone.
一方、特許文献1に記載された技術では、外周に雄ねじ部を形成した軸部と、この軸部の基端に連設された頭部とより構成されるボルトにおいて、頭部に外端が開口し且つ内端が軸部まで達してボルト軸線方向にのびる盲孔を有し、頭部には、盲孔の内端を押圧して軸部の一部を伸び変形させるためのねじ部材が螺合可能なねじ部を形成している。
On the other hand, in the technique described in
ところで、特に、水中遠隔でねじの固着解除を行う必要がある場合、前述のように大サイズのねじが、その首下部の直近まで雌ねじに螺合した状態で、首下部に近い部分が雌ねじと固着している状態の場合、これを取り外すにはスリット加工ではなく、放電加工で雄ねじの軸方向に貫通穴を開けて大部分を除去加工することが有効であるものの、その場合には、除去加工量が多くなり、その加工時間と発生する加工粉(以下、スワーフという。)量が多くなり、しかも高精度の加工が必要となる問題がある。 By the way, especially when it is necessary to unscrew the screw remotely underwater, as described above, the large screw is screwed into the female screw up to the bottom of the neck, and the portion near the lower neck is the female screw. In the case of the fixed state, it is effective to make a through hole in the axial direction of the male screw by electric discharge machining to remove this, but to remove it, not slit machining, but in that case it is removed There is a problem that the amount of processing increases, the processing time and the amount of processing powder (hereinafter referred to as swarf) increase, and high-precision processing is required.
例えば、メートル並目ねじM45である呼び長さ105mm、ねじ部の長さ60mmの雄ねじが雌ねじに固着している場合、直径30mm程度の貫通穴加工を雄ねじに対して行う必要があり、このためには、電流容量20A程度の簡易な放電加工装置では、加工時間が20時間程度かかる。仮に、原子力発電設備関連の定期検査中に発生した場合に、それが全体の定期検査工程のクリティカルパス作業となった場合には、多大なプラントの停止期間と、多くの人手を必要とする。 For example, when a male screw having a nominal length of 105 mm and a thread length of 60 mm, which is a metric coarse screw M45, is fixed to the female screw, it is necessary to process a through hole with a diameter of about 30 mm on the male screw. In a simple electric discharge machining apparatus having a current capacity of about 20 A, the machining time takes about 20 hours. If it occurs during a periodic inspection related to nuclear power generation facilities and it becomes a critical path work in the entire periodic inspection process, it requires a lot of plant downtime and a lot of manpower.
一方、特許文献1に記載された技術では、頭部に外端が開口し且つ内端が軸部まで達してボルト軸線方向にのびる盲孔が形成されていることから、強度上において軸力が低下し、水中に設置した場合に隙間腐食が生じ易くなる。また、上記盲孔にねじ部材を遠隔で螺合させるには、その位置合せが極めて困難であることから作業時間が長くかかるという問題がある。
On the other hand, in the technique described in
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、雄ねじと雌ねじの螺合部で齧りが生じ、固着した状態において、それらを必要最小限の加工により、スワーフ量を減少させ、水中遠隔でも迅速かつ確実に取り外すためのねじの取外し用加工方法およびその取外し用加工装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems. In the state where the threaded portion of the male screw and the female screw is twisted and fixed, the amount of swarf is reduced by the minimum necessary processing. It is an object of the present invention to provide a processing method for removing a screw and a processing device for removing the same that can be quickly and surely removed even underwater.
上記目的を達成するために、本発明に係るねじの取外し用加工方法は、頭部とねじ部とが一体に形成され、前記ねじ部が被締付部材に固着された雄ねじを取り外すためのねじの取外し用加工方法であって、前記頭部の一部を残し前記頭部および前記ねじ部の軸方向に沿って縦スリットを形成する縦スリット形成ステップと、前記縦スリット形成ステップの後に、前記頭部の首下部およびその近傍のねじ部に内側から軸線回りに横スリットを形成する横スリット形成ステップと、を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a screw removal processing method according to the present invention is a screw for removing a male screw in which a head part and a screw part are integrally formed and the screw part is fixed to a member to be tightened. The removal processing method, wherein the vertical slit forming step of forming a vertical slit along the axial direction of the head and the screw part leaving a part of the head, and after the vertical slit forming step, A transverse slit forming step for forming a transverse slit around the axis from the inside at a threaded portion near the neck of the head and in the vicinity thereof.
また、本発明に係るねじの取外し用加工装置は、頭部とねじ部とが一体に形成され、前記ねじ部が被締付部材に固着された雄ねじを取り外すねじの取外し用加工装置であって、前記頭部の一部を残し前記頭部および前記ねじ部の軸方向に沿って縦スリットを形成する縦スリット形成手段と、前記縦スリットにおける、前記頭部の首下部およびその近傍のねじ部に内側から軸線回りに旋回させて横スリットを形成する横スリット形成手段と、を有することを特徴とする。 The screw removal processing device according to the present invention is a screw removal processing device in which a head and a screw portion are integrally formed, and the screw portion removes a male screw fixed to a member to be tightened. A vertical slit forming means for forming a vertical slit along the axial direction of the head and the threaded portion while leaving a part of the head; and a threaded portion of the longitudinal slit at the lower part of the neck of the head and in the vicinity thereof And a horizontal slit forming means for forming a horizontal slit by turning around the axis from the inside.
本発明によれば、雄ねじと雌ねじとの螺合部で齧りが生じ、固着した状態において、スワーフ量を減少させ、水中遠隔でも迅速かつ確実に取り外すための加工を必要最小限とすることができる。 According to the present invention, when the threaded portion between the male screw and the female screw is twisted and fixed, the amount of swarf can be reduced, and processing for quick and reliable removal even underwater can be minimized. .
以下に、本発明に係るねじの取外し用加工方法およびその取外し用加工装置の実施形態および実施例について、図面を参照して説明する。 Embodiments and examples of a screw removal processing method and a removal processing apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
(一実施形態)
図1は本発明に係るねじの取外し用加工方法おいて縦スリットを形成した雄ねじを示す拡大斜視図である。図2は図1の雄ねじにおいて縦スリットを形成する部分を示す縦断面図である。図3は図1の雄ねじにおいて縦スリットを形成する部分を示す平面図である。
(One embodiment)
FIG. 1 is an enlarged perspective view showing a male screw in which a vertical slit is formed in the processing method for removing a screw according to the present invention. FIG. 2 is a vertical cross-sectional view showing a portion where a vertical slit is formed in the male screw of FIG. FIG. 3 is a plan view showing a portion where a vertical slit is formed in the male screw of FIG.
図4は図1において縦スリットおよび横スリットを形成した雄ねじを示す拡大斜視図である。図5は図4における首下部の横断面図である。図6は図4の縦断面図である。なお、従来例と同一または対応する構成要素および部分には、同一の符号を用いて説明する。 FIG. 4 is an enlarged perspective view showing a male screw formed with a vertical slit and a horizontal slit in FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view of the lower part of the neck in FIG. 6 is a longitudinal sectional view of FIG. In addition, the same code | symbol is used and demonstrated for the component and part which are the same as or correspond to a prior art example.
本実施形態では、雄ねじに縦スリット加工を行った後、ごく簡単な横スリット加工を行い、雌ねじに対する雄ねじ残存部の螺合力を小さくすることにより、追加加工量を極力少なくして雄ねじを取り外すことができるようにしている。以下、具体的に説明する。 In this embodiment, after performing the vertical slit processing on the male screw, a very simple lateral slit processing is performed, and the male screw is removed by reducing the additional processing amount as much as possible by reducing the screwing force of the male screw remaining portion with respect to the female screw. To be able to. This will be specifically described below.
図1〜図3に示すように、雄ねじ1は、頭部1aとねじ部1bが一体に形成され、首下部からねじ部(軸部)1bの先端まで被締付部材としての雌ねじ(図示せず)に螺合して齧りが生じて固着されているものとする。ここで、上記首下部とは、頭部1aの最下部であり、ねじ部1bが連続して形成される部位をいう。
As shown in FIGS. 1 to 3, a
雄ねじ1は、まず図16に示した従来例と同様に、頭部1aの一部を残し、ねじ部1bのねじ山を含み、軸方向全体に亘って縦スリット(すり割り)5が形成される。この場合、上記雌ねじの縦スリット5が形成された部位は、ねじ山が切り欠かれることになる。
As in the conventional example shown in FIG. 16, the
次に、雄ねじ1は、図4〜図6に示すように頭部1aの首下部の一部を残して内側から軸線回りに横スリット6が形成される。この横スリット6は、頭部1aの首下部に限らず、その近傍のねじ部1bに形成するようにしてもよい。以下の説明において、上記首下部とは、頭部1aの最下部であり、ねじ部1bが連続して形成される部位とする。
Next, as shown in FIGS. 4 to 6, the
因みに、横スリット6は、雄ねじ1のねじ部1bが首下部だけで頭部1aに繋がる片持ち梁構造を呈し、上記雌ねじに対する雄ねじ1の残存部の螺合力が小さくなるような部位に形成される。したがって、ねじ部1bの先端部近傍に横スリット6を形成したとしても、その効果が小さいことから、頭部1aの首下部およびその近傍のねじ部1bに形成される。
Incidentally, the
このように本実施形態の雄ねじ1によれば、頭部1aの一部を残し、ねじ部1bのねじ山を含み、軸方向全体に亘って縦スリット5を形成するとともに、頭部1aの首下部の一部を残して内側から軸線回りに横スリット6を形成したことにより、上記のように片持ち梁構造を呈しているので、上記雌ねじに対する雄ねじ1の残存部の螺合力が小さくなり、剛性の高いねじでも確実かつ容易に取り外すことができる。
Thus, according to the
次に、本実施形態に係るねじの取外し用加工方法の構成について説明する。 Next, the structure of the processing method for screw removal according to the present embodiment will be described.
まず、雄ねじ1に縦スリット5を形成する加工方法について説明する。
First, a processing method for forming the
図7は図1の雄ねじに縦スリットを形成する放電加工機を示す立面図である。図8は図1の雄ねじに縦スリットを形成する電極を示す斜視図である。図9は図7の放電加工機に位置出し機構を取り付けた状態を示す立面図である。なお、図7、図9および図10に示す雄ねじは、図1〜図6に示す雄ねじと同一のものとする。 FIG. 7 is an elevation view showing an electric discharge machine that forms a vertical slit in the male screw of FIG. FIG. 8 is a perspective view showing an electrode forming a vertical slit in the male screw of FIG. FIG. 9 is an elevational view showing a state where a positioning mechanism is attached to the electric discharge machine of FIG. 7, 9, and 10 are the same as those shown in FIGS. 1 to 6.
図7に示すように、縦スリット形成手段としての放電加工機10は、ベース部11上に設置されたモータ12と、このモータ12の出力軸に連結されてモータ12の駆動により回転するボールねじ軸13と、このボールねじ軸13に螺合されたボールねじナット14と、このボールねじナット14の昇降動作を案内するリニアガイド15と、ボールねじナット14に取り付けられる縦スリット形成用の電極16とを備える。この電極16は、例えば図8に示すように幅45mm、長さ145mm、厚さ3mmの平板状に形成されている。
As shown in FIG. 7, an
このように構成された放電加工機10は、図示しない電源をオンにすると、モータ12が駆動する。すると、ボールねじ軸13が回転し、その回転に伴ってボールねじナット14がリニアガイド15に沿って下降する。
In the
これにより電極16は、雄ねじ1に接近して雄ねじ1に図1〜図3に示すように頭部1aの一部を残し、ねじ部1bのねじ山を含み、軸方向全体に亘って幅45mm、厚さ3mmの縦スリット5を形成するための加工を行う。
As a result, the
この加工の際の位置決めは、図9に示す位置出し機構17を用いて行われる。図9に示すように、位置出し機構17は、上記のように構成した放電加工機10の下部に取り付けられる。位置出し機構17は、放電加工機10が取外す対象の当該雄ねじ1における頭部1aの外周部の形状に合わせた挿入キャップ部18を有し、この挿入キャップ部18を頭部1aに嵌め込むことより、雄ねじ1に対する電極16の位置決めを行う。
Positioning at the time of this processing is performed using a
そして、縦スリット5を形成するための放電加工が終了すると、図7に示すようにボールねじ軸13を反転させ、ボールねじナット14を上昇させて元の位置に戻す。
Then, when the electric discharge machining for forming the
次に、雄ねじ1に横スリット6を形成する加工方法について説明する。
Next, a processing method for forming the
図10は図4の雄ねじに横スリットを形成する放電加工機を示す立面図である。図11は図4の雄ねじに横スリットを形成する電極を示す斜視図である。なお、図10において、図7と同一の部分には、同一の符号を付して説明する。 FIG. 10 is an elevation view showing an electric discharge machine that forms a horizontal slit in the male screw of FIG. FIG. 11 is a perspective view showing an electrode forming a lateral slit in the male screw of FIG. In FIG. 10, the same portions as those in FIG.
図10では、図7に示す放電加工機10において、モータ旋回駆動を縦方向直線駆動に変換する機構に新たなモータユニットを取り付け、縦方向軸線周りに旋回させて横スリットを加工可能な横スリット形成手段としての放電加工機20としている。
In FIG. 10, in the
具体的には、図10に示すように、モータ旋回駆動を縦方向直線駆動に変換する機構としてのボールねじ軸13には、このボールねじ軸13の回転に従って昇降可能なナット21が螺合している。このナット21には、モータ22が取り付けられ、このモータ22の出力軸に減速機23を介して取付部24が設けられている。この取付部24には、T字型の電極25が取り付けられている。なお、モータ22および減速機23は、上記モータユニットを構成する。
Specifically, as shown in FIG. 10, a
T字型の電極25は、図11に示すように直径2mmの棒状の支柱部25aと、この支柱部25aに対して直交する方向に設けられ、直径1mmで長さ40mmの棒状の直交部25bとから形成されている。
As shown in FIG. 11, the T-shaped
このように構成された放電加工機20は、図示しない電源をオンにすると、モータ12が駆動する。すると、ボールねじ軸13が回転し、ナット21がリニアガド15に沿って下降する。そして、T字型の電極25が縦スリット5に挿入され、その直交部25bが頭部1aの首下部に達すると、回転駆動用のモータ22を駆動して直交部25bを180度旋回(半回転)させる。
In the
つまり、電極25の直交部25bを雄ねじ1内における首下部まで挿入し、この首下部において電極25の直交部25bを旋回させ、放電加工を軸線回りに半回転分だけ行う。この場合、T字型の電極25は、旋回軸線周りに扇形に加工を行うので、直交部25bの左右両先端部(外周部)が、旋回軸中心に近い部分よりも、選択的に早く減耗していく。これにより、加工形状は、完全な扇形の空間状に加工されるのではなく、半径方向が徐々に短くなる図5に示すような扇形となる。なお、この加工の際の位置決めは、上記縦スリット5を形成する加工方法と同様に図9に示す位置出し機構17により行われる。
That is, the
その結果、雄ねじ1の首下部の内部が図5に示すような扇形の空間形状に加工除去され、その残存部6aがハッチングで示すように薄肉の断面略弓形に形成されることにより、齧りが生じ固着しているねじ面の接触圧力を著しく軽減させることができる。
As a result, the inside of the lower part of the neck of the
このようにして雄ねじ1に縦スリット5と横スリット6を順に形成した後は、図示しない専用のねじ回し治具を用いて、雄ねじ1を緩める方向に回転させて取り外す。
After the
次に、本実施形態に係るねじの取外し用加工方法の作用および効果について説明する。 Next, the operation and effect of the processing method for removing a screw according to the present embodiment will be described.
仮に、雄ねじ1の首下部分が全て雌ねじに螺合している場合、T字型の電極25で軸線周りに加工する位置は、雌ねじの入口近傍の位置となる。大径のねじでは、雌ねじの入口部分は、大きなC面取り加工が施されているのが一般的であるので、上述した扇形の加工を行う電極25の直交部25bの先端部は、雄ねじ1のねじ山よりも大きな直径部までの長さがあっても、雌ねじのねじ山を加工してしまうことはない。
If the lower part of the neck of the
その場合、雄ねじ1の加工形状は、図5に示すように、初期の加工部分は切断されるものの、電極25の直交部25b左右両端部が減耗するに従って、その左右両端部は徐々に内側に短くなるので、雄ねじ1の頭部1aとの接続部、すなわち残存部6aを残すことができる。この形状に雄ねじ1の首下部近傍の内部が加工された場合、加工完了後に雄ねじ1を緩める方向に旋回させると、スリット加工をした雄ねじ1の残存部6aは、軸を中心にして、内側に捻りを受け易くなる。
In this case, as shown in FIG. 5, the processed shape of the
これが、固着を解除する効果として加算されるので、より確実に雄ねじ1の固着を解除することができ、さらに、固着事象から離脱した後に、固着部が他のねじ山面を二次的に損傷させることを防止するのに大きな効果を発揮する。
Since this is added as an effect of releasing the fixation, the fixation of the
したがって、本実施形態のねじの取外し用加工方法により雄ねじ1を加工して取り外すことにより、従来のように大サイズの貫通穴を雄ねじ1に追加加工して固着ねじを解除する方法や、雄ねじ1に縦スリット5のみを加工する方法に比べて、雌ねじとの固着部分が螺合部のどの位置であっても、また雄ねじ1の首下部が雌ねじに全て螺合している状態で、雄ねじ1の首下部近傍に齧りが生じて固着が発生している場合であっても、上述したように雄ねじ1の首下部の残存部6aが薄肉の断面略弓形に形成され、齧りが生じ固着しているねじ面の接触圧力を著しく軽減させているので、雄ねじ1を迅速かつ確実に取り外すことが可能となる。
Therefore, by processing the
参考として、メートル並目ねじM45×L145(雄ねじの頭部含む)を想定した場合、加工量は2.5cm3となり、前述の雄ねじ1をすり割り後、貫通穴を開ける方法(加工量100cm3)に比べ、加工時間を97.5%削減することができる。
As a reference, when a metric coarse screw M45 × L145 (including the head of a male screw) is assumed, the machining amount is 2.5 cm 3 , and the above-described
このように本実施形態によれば、雄ねじ1と雌ねじの螺合部で齧りが生じ、固着した状態において、それらを取外すためのねじ部の追加加工を極力少なくし、スワーフ量を減少させ、水中遠隔でも迅速かつ確実に取り外すことができる。
As described above, according to the present embodiment, when the
特に、水中遠隔での作業ニーズのある原子力機器関連の機器を補修する場合には、ねじを取外すために水中放電加工を行う場合が多いが、本実施形態を適用することにより、加工時間と加工の際に発生するスワーフ量を最小限に抑えることができ、作業効率の良い処置を行うことができる。 In particular, when repairing equipment related to nuclear power equipment that requires work underwater remotely, underwater electrical discharge machining is often performed to remove screws, but by applying this embodiment, machining time and machining are performed. In this case, the amount of swarf generated at the time can be minimized, and a work with high work efficiency can be performed.
また、本実施形態によれば、雄ねじ1の最小限の加工で済むので、追加加工後に雄ねじ1を回して抜き去るために必要となる、十分な雄ねじ全体の剛性および形状を維持することができる。
Further, according to the present embodiment, since the minimum processing of the
これに対し、他の方法で、雄ねじ1の首下部の除去加工を行う場合、雄ねじ1の頭部1aの上部から連続した加工を行う必要があるため、加工後に取り外すための六角レンチを挿入する六角穴や頭部外周六角部の形状が崩れ、旋回除去用の工具を挿入するために新たな形状の追加加工が必要となる。
On the other hand, when removing the lower part of the neck of the
また、縦方向のスリットを、周方向位置を変えて複数回加工する方法や、円柱形状の貫通穴に加工する方法の場合には、雄ねじ1の頭部1aの形状的な剛性が低くなるので、たとえレンチやスパナを当てる面が残っていても、大きなトルクをかけると、雄ねじ1の頭部1aが破損して、除去することができなくなる。その点、本実施形態によれば、このような不具合を未然に回避することができる。
Further, in the case of a method of machining the vertical slit a plurality of times by changing the circumferential position or a method of machining a cylindrical through hole, the shape rigidity of the
さらに、図11に示すT字型の電極25は、加工電極が雄ねじ1中に深くなっていくに従って、発生したスワーフを排除しにくい状態となる。その結果、電極の異常放電が生じ易くなり、頻繁に加工停止事象が発生する。
Further, the T-shaped
しかしながら、本実施形態では、敢えてごく細いT字型の電極25を使用している。具体的には、上記のように電極25を、直径2mmの支柱部25aと、直径1mmで長さ40mmの直交部25bとから形成しているので、減耗が早く、その場合、電極の挟み込み事象や異常放電事象の発生確率を低く抑えることができる。よって、加工途中で一旦電極を抜いて、新規な電極と取り替えるなどの煩雑な作業をなくすことができる。
However, in this embodiment, a very thin T-shaped
そして、T字型の電極25は、横スリットの形成時に全て消耗するように予め設計しておくことで、加工が終了した際、電極25の直交部25bの周方向位置を縦スリット5に合わせて位置決めし、電極25を引き抜くような難度の高い作業を不要にすることが可能となる。
The T-shaped
(実施例1)
以下、具体的な実施例1について説明する。
Example 1
A specific example 1 will be described below.
なお、前記実施形態と同一の部分には、同一の符号を用いて説明する。その他の実施例も同様とする。 The same parts as those in the above embodiment will be described using the same reference numerals. The same applies to other examples.
実施例1では、図12に示すように雄ねじ30にすり割り部31を加工し、このすり割り部31を利用して図11に示す電極25は、図6の該当位置にセット可能とするため、T字型の形状に形成されている。なお、電極25は、銀タングステンを主成分としている。
In the first embodiment, as shown in FIG. 12, a
また、放電加工機20は、前記実施形態と同様に図10に示すようにT字型の電極25を図6の該当位置までセットするための直線駆動機能とT字型の電極25を縦方向軸線回りに回転させるための回転駆動機能とを有する。
Further, as in the above embodiment, the
さらに、T字型の電極25は、前記実施形態と同様に1回の旋回加工(半回転)で全て消耗するように設計されているので、加工終了後にT字型の電極25をすり割り部31の周方向位置に合わせて位置決めし、電極25を雄ねじ30の頭部30aから引き抜く作業を必要としない。
Furthermore, since the T-shaped
したがって、本実施例の縦方向軸線回りの回転駆動機能は、放電加工のための速度制御機能を有するが、精密な位置制御機能は、必ずしも必要としない。 Therefore, the rotational drive function around the longitudinal axis of this embodiment has a speed control function for electric discharge machining, but does not necessarily require a precise position control function.
具体的な雄ねじ30を取り外す実施例を参照しつつ、雄ねじ30の取り外し加工方法について以下に説明する。
A method for removing the
図12はBWR(沸騰水型原子炉)の炉内設備である燃料ラックの締結に用いられている雄ねじ30を示す斜視図である。図12に示すように、この雄ねじ30は、メートル並目ねじM45であり、谷径φ40.1mm、頭部を含めた全長が145mmである。
FIG. 12 is a perspective view showing a
まず、図7に示す放電加工機10と図8に示す縦スリット(すり割り)用の電極16を用いて、図示しない水中における燃料ラックの締結用の雄ねじ30に厚さ3mmのすり割り加工を行うため、放電加工機10を吊下げ、遠隔操作により雄ねじ30の近傍まで移動させる。
First, by using the
次に、図9に示すように放電加工機10の下部に位置出し機構17を取り付け、その挿入キャップ部18を雄ねじ30の頭部30aに被せることにより放電加工機10と雄ねじ30との位置出しを行う。
Next, as shown in FIG. 9, the
その位置出し後、図7に示すようにモータ12およびボールねじ軸13によるナット14の直進下降運動にて電極16を雄ねじ30の頭部30a面位置から約2mm上の位置にセットする。
After the positioning, as shown in FIG. 7, the
この電極16をセットした後、電流0〜30A、電圧200V±10%(50Hz)の条件で放電加工を開始し、0.2g/min〜0.5g/minの加工速度で145mmのストロークまで加工する。
After this
なお、すり割り用の電極16の幅は、45mmとし、雄ねじ30の頭部30aを左右二つに切断することなく、雄ねじ30を完全にすり割り、また図示しない雌ねじの損傷を極力少なくしている。また、電極16の長さを145mmとすることで、雄ねじ30の頭部30aからねじ部先端まで145mmのすり割り部31の加工を行うことができる。
The width of the slitting
そのすり割り部31の加工完了後、放電加工機10を一旦、水中より引き上げ、この放電加工機10からすり割り加工用の電極16とボールねじナット14を取り外し、図10および図11に示すように雄ねじ首下除去用の電極25とその駆動機構であるモータ22、減速機23を取り付けたボールねじのナット21の取り付けを行い、放電加工機20とする。
After completion of the machining of the
先に加工したすり割り部31と放電加工機20の位置出しについては、すり割り加工時の方法と同様に放電加工機20下部に位置出し機構17を取り付け、その挿入キャップ部18を雄ねじ30の頭部30aに被せることで行う。この位置出し後、モータ12、ボールねじ軸13およびナット21による直進下降運動にて電極25を図6と同様に雄ねじ30のすり割り部31を通して、雄ねじ30の首下部にセットする。
As for the positioning of the
雄ねじ30の首下部に電極25をセットした後、新たに取り付けた縦方向軸線回り用のモータ22により、電極25を0.05rpmで回転させながら電流0〜30A、電圧200V±10%(50Hz)で放電加工を行い、雄ねじ30の首下部の除去加工を0.2g/min〜0.5g/minの加工速度で行う。
After the
このようにT字型の電極25を用いたことにより、直交部25bの左右先端部の方(外周部)が、旋回軸中心に近い部分よりも、選択的に早く減耗し、加工形状は、図5に示すように半径方向が短くなる扇形となる。
By using the T-shaped
なお、電極重量消耗費を13%とした場合の全加工に必要な電極重量(2.1g)よりも電極25の直交部25bの重量(1.9g)は小さいため、電極25の直交部25bは全て消耗する。
In addition, since the weight (1.9 g) of the
放電加工終了後、電極25を雄ねじ30の首下部からモータ12、ボールねじ軸13およびナット21による直進上昇運動にて引き抜く。この際、電極25の直交部25bが、先の加工により全て消耗しているため、電極25の直交部25bをすり割り部31に周方向位置を合わせる必要がなくなり、容易に引き抜くことが可能となる。
After the electric discharge machining is completed, the
最後に、放電加工機20を水中から引上げた後、ねじ回し治具としてのレンチを用いて雄ねじ30を緩めて除去する。
Finally, after the
このように本実施例によれば、雄ねじ30と雌ねじの螺合部で齧りが生じ、固着した状態において、それらを取外すためのねじ部の追加加工を極力少なくし、スワーフ量を減少させ、水中遠隔でも迅速かつ確実に取り外すことができる。
As described above, according to the present embodiment, when the
(実施例2)
図13は実施例2で用いられる電極を示す斜視図である。
(Example 2)
FIG. 13 is a perspective view showing electrodes used in the second embodiment.
実施例2では、実施例1で説明した雄ねじ30のすり割り部31の加工後、図10の縦方向軸線回りの回転駆動機能について精密な位置制御機能を有さない雄ねじ30の首下部除去用の放電加工機20のモータ22に代わり、サーボモータと、このサーボモータの近傍に設けたエンコーダを取り付け、電極の精密な回転位置制御機能を有するようにしている。これらサーボモータおよびエンコーダが回転位置制御手段を構成する。
In the second embodiment, after machining the
本実施例では、電極の精密な回転位置制御機能を有することから、図13に示すようにT字型に形成された電極35が用いられる。図13に示すように、電極35は、支柱部35aと、この支柱部35aに対して直交する方向に設けられた根元部35b,35bと、これらの根元部35b,35bにそれぞれ一体に形成された先端部35c,35cとから形成されている。
In this embodiment, since the electrode has a precise rotational position control function, an
具体的には、支柱部35aの径が2mmであり、根元部35b,35bの径がそれぞれ2mm、長さが支柱部35aの周面からそれぞれ10mmであり、先端部35c,35cの径がそれぞれ1mm、根元部35bからそれぞれ9mm延びている。したがって、先端部35cと先端部35cとの間隔は、40mmである。したがって、根元部35b,35bの剛性を先端部35c,35cの剛性よりも大きくしている。
Specifically, the diameter of the
このように本実施例によれば、電極35の精密な回転位置制御機能を有し、電極35の回転時の位置決めを正確に行うことができることから、根元部35b,35bの形状を先端部35c,35cに比べ、剛性を持たせることができるため、根元部35b,35bの折損の可能性を未然に回避することができる。
As described above, according to the present embodiment, since the
なお、電極35は、根元部35b,35bの剛性を大きくしたため、放電加工後も根元部35b,35bが残るものの、縦方向軸線回りの回転駆動機能について精密な回転位置制御機能を有するので、電極35のT字部である根元部35b,35bを縦スリット5の周方向位置に合わせることができ、電極35を雄ねじ30の首下部から確実かつ容易に引き抜くことができる。
In addition, since the
(実施例3)
図14は実施例3で用いられる電極を示す斜視図である。
(Example 3)
FIG. 14 is a perspective view showing electrodes used in the third embodiment.
本実施例では、図14に示すように雄ねじ30に十字型のすり割り部を形成するため、平面十字型の電極36を用いている。この電極36は、平面上下幅および左右幅がそれぞれ45mm、長さが145mm、一片の厚さが3mmである。
In the present embodiment, as shown in FIG. 14, a planar
このように本実施例によれば、雄ねじ30に平面十字型の電極36を用いて十字型のすり割り部を形成することにより、実施例1よりも雄ねじ30の剛性を小さくすることができ、雄ねじ30の首下部の除去加工を行った後の雄ねじの取り外しをより小さなトルクで取り外すことができる。
Thus, according to the present embodiment, by forming the cross-shaped slit using the flat
なお、本発明は上記実施形態および実施例に限定されることなく、種々の変更が可能である。例えば上記第3実施例では、十字型の電極36を用いてすり割り部を形成したが、これに限らず、例えば前記実施形態および実施例1の平板状に形成された電極16を雄ねじに対して周方向角度を変えて複数回加工するようにしてもよい。
The present invention is not limited to the above-described embodiment and examples, and various modifications can be made. For example, in the third embodiment, the slit portion is formed by using the
1…雄ねじ
1a…頭部
1b…ねじ部
5…縦スリット
6…横スリット
10…放電加工機(縦スリット形成手段)
11…ベース部
12…モータ
16…電極
17…位置出し機構
18…挿入キャップ部
20…放電加工機(横スリット形成手段)
25…電極
30…雄ねじ
31…すり割り部
35…電極
36…電極
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
25 ...
Claims (9)
前記頭部の一部を残し前記頭部および前記ねじ部の軸方向に沿って縦スリットを形成する縦スリット形成ステップと、
前記縦スリット形成ステップの後に、前記頭部の首下部およびその近傍のねじ部に内側から軸線回りに横スリットを形成する横スリット形成ステップと、
を有することを特徴とするねじの取外し用加工方法。 The head and the screw portion are integrally formed, and the screw portion is a processing method for removing the screw for removing the male screw fixed to the member to be tightened,
A longitudinal slit forming step for forming a longitudinal slit along the axial direction of the head and the screw part while leaving a part of the head;
After the vertical slit forming step, a horizontal slit forming step for forming a horizontal slit around the axis from the inside to the lower neck portion of the head and the screw portion in the vicinity thereof; and
A process for removing a screw, characterized by comprising:
を特徴とする請求項1に記載のねじの取外し用加工方法。 The transverse slit forming step is to form the transverse slit leaving a remaining portion having a cross-sectional arc shape;
The processing method for removing a screw according to claim 1.
を特徴とする請求項1に記載のねじの取外し用加工方法。 The vertical slit forming step is performed by electric discharge machining using a flat electrode,
The processing method for removing a screw according to claim 1.
を特徴とする請求項1に記載のねじの取外し用加工方法。 The vertical slit forming step is performed by electric discharge machining using an electrode having a support part and an orthogonal part provided in a direction orthogonal to the support part;
The processing method for removing a screw according to claim 1.
前記頭部の一部を残し前記頭部および前記ねじ部の軸方向に沿って縦スリットを形成する縦スリット形成手段と、
前記縦スリットにおける、前記頭部の首下部およびその近傍のねじ部に内側から軸線回りに旋回させて横スリットを形成する横スリット形成手段と、
を有することを特徴とするねじの取外し用加工装置。 A processing device for removing a screw in which a head and a screw portion are integrally formed, and the screw portion removes a male screw fixed to a member to be tightened,
A vertical slit forming means for forming a vertical slit along the axial direction of the head and the screw part, leaving a part of the head;
In the vertical slit, a horizontal slit forming means for forming a horizontal slit by turning around the axial line from the inside to the lower neck portion of the head and in the vicinity thereof,
A processing device for removing a screw, characterized by comprising:
を特徴とする請求項5に記載のねじの取外し用加工装置。 The transverse slit forming means is to form the transverse slit leaving a remaining portion having an arcuate cross section;
The processing device for removing a screw according to claim 5.
を特徴とする請求項5に記載のねじの取外し用加工装置。 The vertical slit forming means is an electric discharge machine that performs electric discharge machining with a flat electrode,
The processing device for removing a screw according to claim 5.
を特徴とする請求項5に記載のねじの取外し用加工装置。 The vertical slit forming means is an electric discharge machine that performs electric discharge machining with an electrode having a column part and an orthogonal part provided in a direction orthogonal to the column part,
The processing device for removing a screw according to claim 5.
前記電極の直交部は、両先端部より根元部を大径としたこと、
を特徴とする請求項8に記載のねじの取外し用加工装置。 While providing rotational position control means for controlling the rotational position of the electrode,
The orthogonal part of the electrode has a larger diameter at the base part than both tip parts,
The processing device for removing a screw according to claim 8.
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Cited By (1)
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JP2014074594A (en) * | 2012-10-02 | 2014-04-24 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Method and device for removing stud bolt |
-
2010
- 2010-04-16 JP JP2010095198A patent/JP2011224690A/en not_active Withdrawn
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