JP2012057690A - ボルトテンショナおよびボルトテンショナ調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圧力容器の上蓋を締め付けているボルトとナットの締付けと弛緩をすることができ、大きさの異なる圧力容器にも対応できるボルトテンショナを提供する。
【解決手段】ボルトテンショナ（１）を、ナット締付け装置（２）と、その左右の側部に所定の取付角度で設けられている第１、２のガイド装置（４、５）とから構成する。第１、２のガイド装置（４、５）には、ガイド部（７、８）を設け、ボルトテンショナ（１）が複数本のスタッドボルト（Ｂ、Ｂ、…）に沿って円周方向にスライドされるとき、スタッドボルト（Ｂ、Ｂ、…）がガイド部（７、８）を通り、それによってナット締付け装置（２）がガイドされるようにする。第１、２のガイド装置（４、５）の取付角度は変更可能に構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、熱交換器等の圧力容器の上蓋を締め付けているボルト・ナットを締め付けたり弛めたりするボルトテンショナおよびこのボルトテンショナを調整する調整装置に関するものであり、限定するものではないが、特に原子炉の圧力容器の上蓋の締め付けや弛緩に適用されると好適なボルトテンショナおよびボルトテンショナ調整装置に関するものである。

原子力発電所は国内において１９６０年代半ばから建設が開始され、我が国初の原子炉である敦賀１号炉は１９７０年に営業運転が開始された。国内には原子炉が５０基以上建設されており、それぞれの発電所には大きさの異なる原子炉が複数基稼動している。例えば、関西電力株式会社の美浜原子力発電所においては、年々増加する電力消費量に対応して、より発電能力の高い原子炉を建設する必要があったことから、１９７０年に定格出力が３４万ｋＷの１号炉が、１９７２年には同５０万ｋＷの２号炉が、１９７６年には同８２．６万ｋＷの３号炉が建設された。このように、一般的な原子力発電所においては、定格出力が異なる複数基の原子炉が設けられており、それぞれの圧力容器の大きさも異なっている。原子炉は、安全運転の確保のために年に一度、圧力容器の上蓋を開いて内部を点検することが義務づけられている。ところで、圧力容器は上部が開口していると共に開口部の周囲にフランジ部が形成されている圧力容器本体と、この開口部を塞ぐ上蓋とから構成されている。このフランジ部には、複数本のスタッドボルトが円周上に等間隔で埋め込まれており、上蓋にはスタッドボルトに対応する位置にボルト孔が複数個明けられている。そして、上蓋を圧力容器本体の上に載せ、ボルト孔のそれぞれにスタッドボルトを貫通させ、スタッドボルトのそれぞれにナットを締め付けるようにして上蓋が圧力容器本体に取り付けられている。

このようなナットの締め付けには、ボルトテンショナが使用されている。ボルトテンショナには、スタッドボルトの頭部と一体的に固定されるプラーバが設けられており、プラーバは油圧によって所定の力で押し上げることができる。従って、スタッドボルトの頭部にプラーバを固定し、油圧によってプラーバを上方に押し上げると、スタッドボルトは弾性変形して伸びる。浮いたナットを回転すると、所望の締め付け力でナットを締め付けることができる。これによって圧力容器の上蓋を均一に締め付けることができる。ナットを弛めるときには、同様にプラーバによってスタッドボルトを上方に引っ張って弾性変形させ、ナットを逆方向に回転する。そうするとナットを取り外すことができ、上蓋を開くことができる。

ボルトテンショナは、１９７０年代の初期においては、位置決めや、油圧ポンプ等の操作を手動でする手動式のタイプのものが使用されていた。しかしながら、作業員を放射線の被曝から守ったり、作業の効率をアップするために、遠隔操作にて自動で操作できる全自動式のボルトテンショナが開発されてきた。このようなボルトテンショナは、プラーバを備えているボルトテンショナ本体と、ボルトテンショナ本体の両隣に隣接して設けられている一対のガイド装置とから構成されている。そして全体が電動ホイストクレーンによって吊り下げられ、圧力容器の周囲にそって移動できるようになっている。ボルトテンショナ本体と一対のガイド装置の配置をより詳しく説明すると、これらは同一の直線上には配置されておらず、扁平な二等辺三角形のそれぞれの頂点に位置するように配置されている。既に説明したように、圧力容器に埋め込まれているスタッドボルトは、円周上に等間隔で埋め込まれている。つまり、所定のＰＣＤ、いわゆる所定のナット座ピッチ直径の円周上に埋め込まれている。従って、任意の１本のスタッドボルトと、その左右のスタッドボルトも扁平な二等辺三角形の頂点に位置していることになる。ボルトテンショナはこれらの二等辺三角形の形状が等しくなるように設計されている。従って、一対のガイド装置を左右のスタッドボルトに接するようにすると、ボルトテンショナ本体は中央のスタッドボルトに位置合わせされることになる。つまり、自動的に位置合わせすることができ、所望のスタッドボルトを締め付けることが可能になる。このようなボルトテンショナは、スタッドボルトのＰＣＤに合わせて設計されており、圧力容器毎に用意されている。

特開平９−２１６１３３号公報

特許文献１には、棒状加熱体を挿入するための軸方向の孔が明けられているスタッドボルトと、棒状加熱体を備えたスタッドボルト締付け装置が記載されている。スタッドボルトの孔に棒状加熱体を挿入して、スタッドボルトを加熱するとスタッドボルトは熱膨張して伸張する。これによって、スタッドボルトに締め付けられているナットが浮くので、ナットを回転させる。スタッドボルトが常温に戻ったら、所望の締め付け力が得られる。

従来の全自動式のボルトテンショナによっても、所望のスタッドボルトに自動的に位置決めすることができるので、放射線を被爆する恐れのないように遠隔操作してナットを締め付けることができ、作業の効率も高い。しかしながら、解決すべき問題点も見受けられる。具体的には、ボルトテンショナは、ボルトテンショナ本体と一対のガイド装置の配置を、スタッドボルトのＰＣＤに適合するようにする必要があるので、圧力容器毎にボルトテンショナを設計しなければならないという問題がある。一般的にボルトテンショナは複雑な機構を備えていて高価であるし、保守費もかかる。従って、圧力容器毎にボルトテンショナを用意すると費用が嵩んでしまう。特許文献１に記載のスタッドボルト締付け装置は、比較的構造がシンプルであるので安価に装置を提供することはできる。従って、圧力容器毎にスタッドボルト締付け装置を用意したり、１個の圧力容器に複数台のスタッドボルト締付け装置を用意することも可能である。しかしながら、特許文献１に記載のスタッドボルト締付け装置には、別の問題が見受けられる。例えば、全てのスタッドボルトには棒状加熱体を挿入する孔を明けなければならないので、スタッドボルトの費用が高くなってしまうし、スタッドボルトの強度も低下してしまう。また、加熱には時間がかかるので作業効率が落ちてしまうし、電気代が嵩むという問題もある。さらには、スタッドボルト締付け装置の台数を増やすと、装置のメンテナンスに要する費用も嵩むという問題もある。

本発明は、上記したような問題点を解決したボルトテンショナ、およびこのボルトテンショナを調整するボルトテンショナ調整装置を提供することを目的としており、具体的には、ＰＣＤの異なる圧力容器であっても圧力容器毎にボルトテンショナを用意する必要がなく、従って安価に装置を提供することができ、自動的に位置合わせして正確かつ効率よくスタッドボルトを締め付けることができ、スタッドボルトの強度を低下させることもないボルトテンショナ、およびボルトテンショナ調整装置を提供することを目的としている。

本発明は、上記目的を達成するために、圧力容器本体と上蓋とからなり、圧力容器本体の開口部に円周方向に等間隔で植え込まれている複数本のスタッドボルトとナットとによって上蓋が締め付けられている圧力容器において、これらのナットを締め付けたり弛めたりするボルトテンショナとして構成し、具体的には、ナット締付け装置と、該ナット締付け装置の左右の側部に所定の取付角度で設けられている第１、２のガイド装置とから構成する。第１、２のガイド装置には、それぞれガイド部を設け、ボルトテンショナが複数本のスタッドボルトに沿って円周方向にスライドされるとき、スタッドボルトがこれらのガイド部を通り、それによってナット締付け装置がガイドされるようにする。そして、これらの第１、２のガイド装置の取付角度は変更可能に構成する。また、本発明のボルトテンショナを調整するボルトテンショナ調整装置は、第１、２の調整プレートを備えている。第１、２の調整プレートのそれぞれは、第１、２のガイド装置を載せた状態で、所定の軸を中心に独立して回転させることができ、それによって記第１、２のガイド装置の取付角度を調整できるように構成する。

かくして、請求項１記載の発明は、上記目的を達成するために、圧力容器本体と上蓋とからなり、前記圧力容器本体の開口部に円周方向に等間隔で植え込まれている複数本のスタッドボルトとナットとによって前記上蓋が締め付けられている圧力容器において、ナットを締め付けたり弛めたりするボルトテンショナであって、前記ボルトテンショナは、ナット締付け装置と、該ナット締付け装置の左右の側部に所定の取付角度で設けられている第１、２のガイド装置とから構成され、前記第１、２のガイド装置には、それぞれガイド部が設けられ、前記ボルトテンショナが前記複数本のスタッドボルトに沿って円周方向にスライドされるとき、前記複数本のスタッドボルトが前記ガイド部を通り、それによって前記ナット締付け装置がガイドされるようになっており、前記第１、２のガイド装置の取付角度は変更可能になっていることを特徴とするボルトテンショナとして構成される。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のボルトテンショナにおいて、前記ナット締付け装置の左右の側部には、第１、２のピストンシリンダユニットが固着され、前記第１、２のガイド装置は、それぞれ前記第１、２のピストンシリンダユニットのピストンロッドに所定の取付具を介して接続されており、それによって前記ナット締付け装置は前記第１、２のガイド装置に対して相対的に上方に引き上げることができるように構成される。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のボルトテンショナにおいて、前記取付具は、前記ピストンロッドに対して偏心していると共にボルト孔が明けられており、前記取付具を回転すると、前記第１、２のガイド装置に明けられている複数個のボルト穴のいずれかに合わせることができるように構成される。
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかの項に記載のボルトテンショナにおいて、前記第１、２のガイド装置のそれぞれのガイド部には、ロッドの先端にローラを備えた位置決めローラが設けられており、該ロッドを軸方向に駆動すると、前記ローラは、隣り合う２本のスタッドボルトの２個のナットに同時に当接され、それによって前記ボルトテンショナを位置決めできるように構成される。
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかの項に記載のボルトテンショナにおいて、前記第１のガイド装置のガイド部には、投光器と受光器とからなるナット位置検出センサが設けられ、前記投光器から発せられる光は、前記ガイド部を通るスタッドボルトのナットよって遮られたり前記受光器で検出され、それによってボルトテンショナの位置を検出できるように構成される。
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれかの項に記載のボルトテンショナにおいて、前記第１のガイド装置または前記第２のガイド装置には、リニアゲージセンサが設けられ、スタッドボルトの高さを測定できるように構成される。

そして、請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれかの項に記載のボルトテンショナを調整する調整装置であって、該調整装置は第１、２の調整プレートを備え、前記第１、２の調整プレートのそれぞれは、前記第１、２のガイド装置を載せた状態で、所定の軸を中心に独立して回転させることができ、それによって前記ナット締付け装置に対する前記第１、２のガイド装置の取付角度を調整できることを特徴とするボルトテンショナ調整装置として構成される。

以上のように、本発明によると、ボルトテンショナは、ナット締付け装置と、該ナット締付け装置の左右の側部に所定の取付角度で設けられている第１、２のガイド装置とから構成され、第１、２のガイド装置には、それぞれガイド部が設けられ、ボルトテンショナが複数本のスタッドボルトに沿って円周方向にスライドされるとき、複数本のスタッドボルトが前記ガイド部を通り、それによってナット締付け装置がガイドされるように構成されているので、ナット締付装置をホイストクレーンで吊り上げてボルトテンショナを横方向に移動させるとき、妄りに軌道から外れることはない。つまり、確実に複数本のスタッドボルトに沿ってボルトテンショナが移動できることが保障されている。そして、第１、２のガイド装置の取付角度は変更可能になるように構成されているので、大きさが異なっている圧力容器に対しても、取付角度を変更すれば容易に対応することができるという本発明に特有の効果が得られる。また、他の発明によると、ナット締付け装置の左右の側部には、第１、２のピストンシリンダユニットが固着され、第１、２のガイド装置は、それぞれ第１、２のピストンシリンダユニットのピストンロッドに所定の取付具を介して接続されており、それによってナット締付け装置は第１、２のガイド装置に対して相対的に上方に引き上げることができるように構成されている。そうすると、ボルトテンショナを横方向に移動する前に、ナット締付け装置だけを引き上げ、そして横方向への移動が終了した時点でナット締付け装置を元に戻すようにすることができ、ボルトテンショナの移動の際にナット締付け装置が妨げになることはない。また、他の発明によると、第１、２のピストンシリンダユニットのピストンロッドの先端に設けられている取付具は、シリンダロッドに対して偏心していると共にボルト孔が明けられており、取付具を回転すると、第１、２のガイド装置に明けられている複数個のボルト穴のいずれかに合わせることができるように構成されているので、第１、２のガイド装置の取付角度を変更しても、ナット締付け装置と第１、２のガイド装置とを容易に接続することができる。さらに他の発明によると、第１、２のガイド装置のそれぞれのガイド部には、ロッドの先端にローラを備えた位置決めローラが設けられており、該ロッドを軸方向に駆動すると、ローラは、隣り合う２本のスタッドボルトの２個のナットに同時に当接され、それによってボルトテンショナを位置決めできるようになっているので、精度良く位置決めすることが可能になる。また、他の発明によると、第１のガイド装置のガイド部には、投光器と受光器とからなるナット位置検出センサが設けられ、投光器から発せられる光は、ガイド部を通るスタッドボルトのナットよって遮られたり受光器で検出され、それによってボルトテンショナの位置を検出できるので、概略的な位置決めができることになる。そして、他の発明によると、第１のガイド装置または第２のガイド装置には、リニアゲージセンサが設けられ、スタッドボルトの高さを測定できるようになっているので、容易にスタッドボルトの伸び量を測定することができ、圧力容器の上蓋の締め付け力を管理することができる。

そして、他の発明はボルトテンショナを調整する調整装置として構成され、該調整装置は第１、２の調整プレートを備え、第１、２の調整プレートのそれぞれは、第１、２のガイド装置を載せた状態で、所定の軸を中心に独立して回転させることができ、それによってナット締付け装置に対する第１、２のガイド装置の取付角度を調整できるように構成されているので、取付角度を正確にかつ効率よく調整することができる。これによって、大きさの異なる圧力容器に対してもボルトテンショナを調整することができ、調整作業も容易である。

本発明の実施の形態に係るボルトテンショナを模式的に示す図で、その（ア）（イ）はそれぞれボルトテンショナの斜視図と上面図である。 本発明の実施の形態に係るボルトテンショナのナット締付け装置を示す側面断面図である。 本発明の実施の形態に係るボルトテンショナ調整装置を模式的に示す図で、その（ア）（イ）はそれぞれボルトテンショナ調整装置の斜視図と上面図である。 本発明の実施の形態に係るボルトテンショナ調整装置によってボルトテンショナを調整する調整方法を模式的に説明する上面図である。

原子炉等の圧力容器は、圧力容器本体と、この圧力容器本体の開口部を封鎖するドーム状の上蓋とから構成されている。圧力容器本体の開口部にはフランジ部が形成されており、このフランジ部には、等間隔に複数本のスタッドボルトが植え込まれている。一方、上蓋のフランジ部にはスタッドボルトと整合して同数のボルト孔が明けられている。圧力容器本体に上蓋が被せられ締めつけられるが、このとき圧力本体のスタッドボルトは上蓋のボルト孔を貫通し、貫通した部分に螺合しているナットを所定の締付け力で締め付けることにより、上蓋は圧力容器本体に固着されている。本発明は、これらのナットを締め付けたり弛めたりするボルトテンショナと、このボルトテンショナを調整するボルトテンショナ調整装置とに関するものである。

最初に、本発明の実施の形態に係るボルトテンショナ１を説明する。図１の（ア）には、圧力容器の上蓋Ｃのフランジ部Ｆと、このフランジ部Ｆの上に載せられているボルトテンショナ１が示されている。同図において、フランジ部Ｆから上方に突き出ている複数本のスタッドボルトＢ、Ｂ、…と、スタッドボルトＢ、Ｂ、…に螺合しているナットＮ、Ｎ、…は点線で示されている。また、図１の（イ）には、図１の（ア）に示されているボルトテンショナ１を上方から見た様子が示されている。ボルトテンショナ１は、ナット締付け装置２、このナット締付け装置２の左右に設けられている第１、２のガイド装置４、５等から構成されている。ナット締付け装置２は、後で構造を詳しく説明するように、内部に設けられているプラーバによって１本のスタッドボルトＢを上方に引っ張って弾性的に伸ばし、ナット回転機構によってこのスタッドボルトＢに螺合しているナットＮを締付けたり弛めたりするようになっている。このナット締付け装置２は、図示されていない電動ホイストクレーンによって吊り下げられている。ボルトテンショナ１は、この電動ホイストクレーンによって上蓋Ｃの円周方向に沿って横方向に移動できるようになっている。

第１、２のガイド装置４、５は、略中空の箱状を呈しており、底面と両側面は開口している。そして、第１、２のガイド装置４、５の内部には、それぞれ２本のスタッドボルトＢ、ＢとナットＮ、Ｎが入るようになっている。このように第１、２のガイド装置４、５のそれぞれは両側面が開口しているので、ボルトテンショナ１が円周方向に移動するとき、スタッドボルトＢ、Ｂ、…とナットＮ、Ｎは、一方の側面の開口部から装置内に入り、他方の側面の開口部から出ることになる。つまり、これらの装置４、５の内部は、スタッドボルトＢ、Ｂ、…とナットＮ、Ｎ、…が通る通路あるいはガイド部７、８になっており、スタッドボルトＢ、Ｂ、…とナットＮ、Ｎ、…をガイドすることによって、ボルトテンショナ１がガイドされることになる。第１、２のガイド装置４、５には、下部に車輪９、１０が設けられており、上蓋Ｃのフランジ部Ｆ上を滑らかに走行できるようになっている。このような第１、２のガイド装置４、５は、上下の２本のガイド装置固定バー１２、１２と連結用ボルト１３、１３、…によって所定の角度で互いに連結されている。換言すると、ナット締付け装置２に対する第１、２のガイド装置４、５の取付角度が所定の角度になるように連結されている。この取付角度は、ちょうどスタッドボルトＢ、Ｂ、…の中心を結んだ円の直径すなわちナット座ピッチ直径もしくはＰＣＤに適合する角度になっており、これによってボルトテンショナ１は、円周方向に移動するとき、第１、２のガイド装置４、５によって適切にガイドされることになる。

第１、２のガイド装置４、５は、第１、２のピストンシリンダユニット１４、１５によってナット締付け装置２に取り付けられている。より詳しく説明すると、第１、２のピストンシリンダユニット１４、１５は、それぞれのシリンダ部において、取付部材１６、１７を介してナット締付け装置２に固定されている。そして、第１、２のガイド装置４、５は、第１、２のピストンシリンダユニット１４、１５のそれぞれのピストンロッド１８、１９の先端に、所定の取付具２１、２２を介して接続されている。このように第１、２のピストンシリンダユニット１４、１５によって接続されているので、電動ホイストクレーンによって、ナット締付け装置２を吊り上げたとき、第１、２のガイド装置４、５を上蓋Ｃのフランジ部Ｆに残した状態で、ナット締付け装置２だけを上方に引き上げることができる。ところで、本実施の形態においては、取付具２１、２２は、ピストンロッド１８、１９に対して偏心した、いわゆる偏心式ガイドブロック２１、２２になっている。従って、偏心式ガイドブロック２１、２２を回転させると、偏心式ガイドブロック２１、２２に明けられているボルト孔を、第１、２のガイド装置４、５の上面に明けられている複数個のボルト穴のいずれかに合わせることができる。このようにしてボルト穴が選択され、取付用ボルト２３、２３、…によって締め付けられている。なお、正確には、偏心式ガイドブロック２１、２２と、第１、２のガイド装置４、５の間には、スペーサプレート２４、２５が挟まれている。このように第１、２のガイド装置４、５は、偏心式ガイドブロック２１、２２を介して第１、２のピストンシリンダユニット１４、１５に取り付けられるようになっているので、後で説明するように、ナット締付け装置２に対する第１、２のガイド装置４、５の取付角度を変更しても、適切なボルト穴を選択して取り付けることができる。

このような第１、２のガイド装置４、５のそれぞれには、ナット締付け装置２を正確に位置決めするための位置決め装置２７、２８が設けられている。位置決め装置２７、２８は、それぞれロッドの先端にローラを備えた位置決めローラ３０、３１と、この位置決めローラ３０、３１を軸方向に駆動する駆動機構３２、３３とから構成されている。駆動機構３２、３３を駆動すると、位置決めローラ３０、３１は、それぞれ隣り合う２個のナットＮ、Ｎの間に入り込もうとする。そうすると、ボルトテンショナ１は円周方向にずれて位置が微調整される。図１の（イ）に示されているように、位置決めローラ３０、３１のそれぞれが２個のナットＮ、Ｎに当接する位置で、ボルトテンショナ１は停止する。４個のナットＮ、Ｎ、…の位置によってボルトテンショナ１が位置決めされるので、ナット締付け装置２は、正確に位置決めされ、締付け対象のナットＮと軸心が一致することになる。

第１のガイド装置４には、図１の（イ）に示されているように、投光器３５と受光器３６とからなるナット位置検出センサが設けられている。投光器３５から発せられる光は、ナットＮによって遮られるが、ちょうど隣接する２個のナットＮ、Ｎの間を光が通過する位置で、受光器３６において受光されることになる。従って、ボルトテンショナ１を円周方向にスライドさせるとき、受光器３６で受光できる位置を選択して停止するようにすれば、ボルトテンショナ１をある程度の精度で位置決めすることができる。

第２のガイド装置５には、図１の（ア）に示されているように、デジタルリニアゲージセンサ３８が設けられている。デジタルリニアゲージセンサ３８に設けられているロッド３９を下方に駆動してスタッドボルトＢの頭部に当接させると、スタッドボルトＢの高さすなわち伸び量を正確に測定できることになる。

ナット締付け装置２について説明する。スタッドボルトＢは、図２に示されているように、その頭部に水平方向の溝Ｍ、Ｍ、…が複数本形成されており、ナットＮにはその外周面に縦溝Ｔ、Ｔ、…が等間隔で形成されている。ナット締付け装置２は、このような溝Ｍ、Ｍ、…に係合させてスタッドボルトＢを上方に引っ張り、弾性変形させて伸ばし、そしてナットＮを回転して、ナットＮを締付けたり弛めるするようになっている。本実施の形態に係るナット締付け装置２は、円筒状を呈しているケーシング４１と、スタッドボルトＢを上方に引っ張るスタッドボルト引っ張り機構４２と、ナットＮを回転するナット回転機構４３とから構成されている。ケーシング４１は、大きな荷重に耐えることができるように肉厚に形成されており、底部には強度を確保するためのフランジ４４が形成されている。このフランジ４４は、圧力容器の上蓋Ｃのフランジ部Ｆに載っている。

スタッドボルト引っ張り機構４２は、スタッドボルトＢと直径が略等しい円柱状のプラーバ４６、互いにロックしてこのプラーバ４６とスタッドボルトＢとを連結する４個のスプリットプラーバソケット４７、４７、…、４個のスプリットプラーバソケット４７、４７、…をロックするロッキングリング４８、このロッキングリング４８を駆動するソケット開閉用ピストンシリンダユニット４９、プラーバ４６をスタッドボルトＢと共に上方に持ち上げるボルト引っ張り用ピストンシリンダユニット５１等から構成されている。プラーバ４６の下部には、水平方向の溝５２、５２、…が複数本形成されている。これらの溝５２、５２、…のそれぞれは、上側の面が水平になっており、下側の面はテーパ状に縮径している。このように形成されているので、溝５２、５２、…が４個のスプリットプラーバソケット４７、４７、…に形成されている溝と係合して、プラーバ４６を上方に引っ張り上げるとき、係合状態が維持され、引っ張り力が効率よく４個のスプリットプラーバソケット４７、４７、…に伝達されることになる。なお、スタッドボルトＢに形成されている溝Ｍ、Ｍ、…は、プラーバ４６の溝５２、５２、…とは反対の向き、すなわち上側の面がテーパ状に縮径していると共に下側の面が水平になっている。従って、溝Ｍ、Ｍ、…が４個のスプリットプラーバソケット４７、４７、…に形成されている溝と係合して、スプリットプラーバソケット４７、４７、…によって上方に引っ張り上げるとき、係合状態が保持され、引っ張り力が効率よくスタッドボルトＢに伝達されることになる。プラーバ４６には軸方向に貫通孔５３が明けられ、この貫通孔５３には、スタッドボルトＢの位置を検出するガイドバー５５が挿入されている。また、プラーバ４６の上部には、ホールディングナット５６が固定されている。

４個のスプリットプラーバソケット４７、４７、…は、１本の円筒が軸方向に４分割された形状を呈しており、スタッドボルトＢとプラーバ４６を囲むように配置され、互いにロックされると１本の円筒状を呈するようになっている。図２において、一点鎖線で示されている中心線ＣＬに対して、左半分にはロックが解除された状態が、右半分にはロックされた状態が示されている。スプリットプラーバソケット４７、４７、…の内周面には、その下方部分にスタッドボルトＢの溝Ｍ、Ｍ、…と係合するボルト係合用溝５８、５８、…が複数本形成され、上方部分にプラーバ４６の溝５２、５２、…と係合するプラーバ係合用溝５９、５９、…が複数本形成されている。従って、４個のスプリットプラーバソケット４７、４７、…がロックされると、スタッドボルトＢとスプリットプラーバソケット４７、４７、…とプラーバ４６は、互いに結合されることになる。スプリットプラーバソケット４７、４７、…の外周面には、水平方向の溝６１、６１、…が等間隔で形成されている。これらの溝６１、６１、…は、比較的幅広であり、そのテーパ面６２、６２、…は比較的緩やかに形成されている。

ロッキングリング４８は円筒状を呈しており、４個のスプリットプラーバソケット４７、４７、…を囲むように設けられている。ロッキングリング４８の内周面には、スプリットプラーバソケット４７、４７、…の外周面に形成されている溝６１、６１、…と同じ形状の溝６３、６３、…が形成されている。このようなロッキングリング４８は、連結部材６４、６４を介してソケット開閉用ピストンシリンダユニット４９に連結されており、軸方向に駆動できるようになっている。このロッキングリング４８を、所定の位置にすると、図２において中心線ＣＬの左側に示されているように、スプリットプラーバソケット４７、４７、…のロック状態は解除されて開き、スプリットプラーバソケット４７、４７、…の外周面とロッキングリング４８の内周面は密着する。ロッキングリング４８を駆動すると、中心線ＣＬの右側に示されているように４個のスプリットプラーバソケット４７、４７、…はロックされることになる。

ボルト引っ張り用ピストンシリンダユニット５１は、そのシリンダ６５がケーシング４１に固定されており、ピストン６６上部には球面座金６７が固定されている。この球面座金６７の上にホールディングナット５６が載せられている。従って、ボルト引っ張り用ピストンシリンダユニット５１を駆動するとホールディングナット５６を介してプラーバ４６を上方に引き上げることができ、それによってスタッドボルトＢも上方に引っ張ることができる。

ナット回転機構４３は、歯車を備えた駆動機構６８と、この歯車に噛み合って回転するナット回転用歯車６９とから構成されている。ナット回転用歯車６９はスタッドボルトＢを貫通させるために中心がくり抜かれ、ナットＮの上に配置されている。ナット回転用歯車６９には、ナットＮの縦溝Ｔ、Ｔ、…に係合するナットソケット７１、７１、…が設けられている。従って、駆動機構６８を駆動するとナット回転用歯車６９が回転して、ナットＮが回転する。

本実施の形態に係るボルトテンショナ１の作用を説明する。ボルトテンショナ１は、図１の（ア）に示されているように圧力容器の上蓋Ｃのフランジ部Ｆに載せられており、ナット締付け装置２は、所定のスタッドボルトＢのナットＮの位置に配置されている。最初に、全てのスタッドボルトＢについて伸び量を測定する。図示されていないコントローラからの指令によって、電動ホイストクレーンはナット締付け装置２を上方に吊り上げる。そうすると、第１、２のピストンシリンダユニット１４、１５が伸張してナット締付け装置２だけが吊り上げられる。ナット締付け装置２がスタッドボルトＢから抜けた状態で吊り上げを停止する。電動ホイストクレーンは、ボルトテンショナ１を上蓋Ｃのフランジ部Ｆに沿って円周方向に移動させる。このとき、スタッドボルトＢ、Ｂ、…とナットＮ、Ｎ、…は、第１、２のガイド装置４、５のガイド部７、８を通過する。これによって、ボルトテンショナ１はガイドされ、滑らかに円周方向に移動することができる。投光器３５と受光器３６とからなるナット位置検出センサによって、第１のガイド装置４のガイド部７を通過するナットＮ、Ｎ、…の個数をカウントする。予め設定されている個数がカウントされ、ナット締付け装置２が伸び量測定対象のスタッドボルトＢの位置に到達したことが確認されたら、ボルトテンショナ１の円周方向の移動を停止する。位置決めローラ３０、３１を駆動する。そうすると既に説明したようにボルトテンショナ１は正確に位置決めされ、ナット締付け装置２とスタッドボルトＢは軸心が一致する。電動ホイストクレーンを駆動してナット締付け装置２を下降させる。ナットＮとスタッドボルトＢはナット締付け装置２内に入れられる。第２のガイド装置５のデジタルリニアゲージセンサ３８によって、第２のガイド装置５内のスタッドボルトＢについてその伸び量を測定する。伸び量はコントローラに記憶させる。同様にして、電動ホイストクレーンによってナット締付け装置２を吊り上げ、次の伸び量測定対象のスタッドボルトＢの位置まで移動させ、スタッドボルトＢの伸び量を測定し、コントローラに記憶させる。このようにして、全てのスタッドボルトＢについて伸び量を測定・記憶する。

次にナットＮ、Ｎ、…の締付けを行う。コントローラには、ナットＮ、Ｎ、…の締付けの順番が設定されており、この順番に従ってボルトテンショナ１は移動して、順次ナットＮ、Ｎ、…が締付けられる。スタッドボルトＢの伸び量を測定した手順と同様にして、電動ホイストクレーンによってナット締付け装置２を吊り上げ、ナット位置検出センサによってナットＮ、Ｎ、…を検出させて、締付け対象のナットＮの位置まで移動させる。位置決めローラ３０、３１を駆動して位置決めし、電動ホイストクレーンによってナット締付け装置２を下降させると、締付け対象のスタッドボルトＢとナットＮはナット締付け装置２内に入れられる。ナット締付け装置２において、ソケット開閉用ピストンシリンダユニット４９によってロッキングリング４８を駆動してスプリットプラーバソケット４７、４７、…をロックする。そうすると、プラーバ４６とスプリットプラーバソケット４７、４７、…とスタッドボルトＢは連結される。ボルト引っ張り用ピストンシリンダユニット５１を駆動する。そうすると、プラーバ４６と連結されているスタッドボルトＢは上方に引っ張られ、弾性変形して伸張する。ナット回転機構４３を駆動してナットＮを回転する。ナットＮの締付けが完了する。以下同様にして、ボルトテンショナ１は次の締付け対象のナットＮまで移動して、締付けを行う。全てのナットＮ、Ｎ、…について締付けを行う。

最後にナットＮ、Ｎ、…について、伸び量を測定する。最初に実施した、スタッドボルトＢの伸び量の測定方法と同様の手順によって、全てのスタッドボルトＢ、Ｂ、…の伸び量を測定し、コントローラに記憶する。ナットＮ、Ｎ、…の締付け前に測定されていたスタッドボルトＢ、Ｂ、…の伸び量と比較して、所望の伸び量になっているか、すなわち所望の締付け力が得られているか否かを確認する。また、全てのスタッドボルトＢ、Ｂ、…について伸び量が均一になっているか、すなわち締付け力が均一になっているか否かを確認する。このようにして締付け力を管理する。

本実施の形態に係るボルトテンショナ１は、ナット締付け装置２に対する第１、２のガイド装置４、５の取付角度を変更出来るようになっており、これによってナット座ピッチ直径が異なる圧力容器であっても、ボルトテンショナ１を対応させることができるようになっている。この取付角度は、専用の装置すなわち本実施の形態に係るボルトテンショナ調整装置７５によって変更するようになっている。本実施の形態に係るボルトテンショナ調整装置７５ついて説明する。

本実施の形態に係るボルトテンショナ調整装置７５は、図３の（ア）の斜視図と、図３の（イ）の上面図に示されているように、長方形状を呈している基盤７６と、この基盤７６の上に設けられている第１、２の調整プレート７７、７８とから構成されている。第１、２の調整プレート７７、７８は、鋼板から形成され互いに対称な形状になっている。すなわち、いずれも上面形状は略正方形を呈し、その１個の頂角近傍が外方に突き出た形でアーム部８０、８１が形成されている。アーム部８０、８１に隣接する正方形の１辺は、符号８２、８３で示されているように円弧状にくり抜かれている。このくり抜き部８２、８３によって、ボルトテンショナ調整装置７５の上にボルトテンショナ１が載せられたときに、ナット締付け装置２と第１、２の調整プレート７７、７８が干渉しないようになっている。このような第１、２の調整プレート７７、７８は、アーム部８０、８１において回転軸８４、８５によって基盤７６に回転できるようになっている。第１、２の調整プレート７７、７８の上面には、それぞれ３個のガイド装置受け具８７、８７、…が固定されている。これらのガイド装置受け具８７、８７、…はボルトテンショナ１の第１、２のガイド装置４、５を載せ、これらをしっかりと固定するためのものであり、第１、２のガイド装置４、５が載置される載置面８８、８８、…と、第１、２のガイド装置４、５を固定する爪部８９、８９、…とが設けられている。爪部８９、８９、…は上方に向かって傾斜しているので、第１、２のガイド装置４、５はガイド装置受け具８７、８７、…に容易に載せることができる。

前述した第１、２の調整プレート７７、７８には、それぞれ雌ネジが形成されているロッド９１、９１が設けられている。これらのロッド９１、９１は基盤７６の内部へ延び、そして基盤７６内に水平方向に設けられている駆動用ネジ９２、９２に螺合している。駆動用ネジ９２、９２は、基盤７６の端面に設けられているハンドル９３、９３によって回転駆動されるようになっている。従って、ハンドル９３、９３によって駆動用ネジ９２、９２を所定方向に回転駆動すると、ロッド９１、９１が水平方向に往復的に駆動され、調整プレート７７、７８は、図３の（イ）に示されているように、回転軸８４、８５を中心として揺動的に駆動されることになる。基盤７６には、第１の位置決めピン９５、９５と、第２の位置決めピン９６、９６が設けられ、これらのピン９５、９６に当接するまで第１、２のガイド装置４、５を回転することができる。これらのピン９５、９６は取付角度を決定する基準ピンにもなっている。

本実施の形態に係るボルトテンショナ調整装置７５を使って、本実施の形態に係るボルトテンショナ１を調整する方法を説明する。ハンドル９３、９３を回転駆動して、第１、２の調整プレート７７、７８を回転させ、第１の位置決めピン９５、９５に当接させる。この状態で、ボルトテンショナ１をボルトテンショナ調整装置７５の上に載せる。そうすると、図４に示されているように、第１、２のガイド装置４、５は、それぞれ第１、２の調整プレート７７、７８のガイド装置受け具８７、８７、…の上に載せられ、これらによってしっかりと固定される。なお、図４においては、図１の（イ）に示されているボルトテンショナ１の向きと逆にボルトテンショナ１が描かれている。連結用ボルト１３、１３、…を弛めてガイド装置固定バー１２、１２を外す。また、取付用ボルト２３、２３、…を外して、偏心式ガイドブロック２１、２１を第１、２のガイド装置４、５から解放する。そうすると、第１、２のガイド装置４、５は独立して動かせる状態になる。ハンドル９３、９３を回転して、第１、２の調整プレート７７、７８を回転させ、第２の位置決めピン９６、９６に当接させる。そうすると図４において点線で示されているように第１、２のガイド装置４、５も回転する。連結用ボルト１３、１３、…によって、ガイド装置固定バー１２、１２を取り付けて、第１、２のガイド装置４、５を固定する。図４には示されていないが、ガイド装置固定バー１２、１２には複数個のボルト用孔が明けられているので、これらから適切なボルト用孔を選択すれば、第１、２のガイド装置４、５の位置が変更されても、ガイド装置固定バー１２、１２によって固定することができる。偏心式ガイドブロック２１、２２を適当な位置に回転して、連結用ボルト１３、１３、…によって第１、２のガイド装置４、５に固定する。ボルトテンショナ１をボルトテンショナ調整装置７５から移動する。調整を完了する。

本発明の実施の形態は色々な変形が可能である。例えば、ナット締付け装置２については、従来周知の他のナット締付け装置から構成されていても良く、本実施の形態には限定されない。例えばスタッドボルトの頭部に雄ネジが形成されている場合、この雄ネジに螺合する雌ネジが形成されているプラーバを採用することができる。そうすると、格別にスプリットプラーバソケットを設けなくてもスタッドボルトに直接プラーバを結合することができる。また、ナット締付け装置２と第１、２のガイド装置４、５の結合方法についても変形が可能である。本実施の形態においては、これらは第１、２のピストンシリンダユニット１４、１５によって結合されているように説明されているが、ナット締付け装置２が格納される円筒状のケーシングを別途設け、このケーシングと第１、２のガイド装置４、５とを所定の固定部材で結合するようにし、ナット締付け装置２はこのケーシング内で上下方向にスライド出来るようにしてもよい。さらには、センサについても変形が可能である。本実施の形態においてはスタッドボルトの伸び量は第２のガイド装置５に設けられているデジタルリニアゲージセンサで測定されるように説明されたが、ナット締付け装置２にデジタルリニアゲージセンサを設けてもよいし、さらにはプラーバに歪みセンサを設けて、締付け対象のスタッドボルトの伸び量を直接測定するようにしてもよい。ボルトテンショナ調整装置についても変形が可能であり、例えば、ハンドル９３は手動で回転するように説明されているが、サーボモータによって回転するようにしても良い。サーボモータで回転角度を管理すると、第１、２の位置決めピン９５、９６が格別に設けられていなくても、第１、２の調整プレート７７、７８の回転位置を正確に調整することができる。

１ ボルトテンショナ ２ ナット締付け装置
４ 第１のガイド装置 ５ 第２のガイド装置
７、８ ガイド部
９、１０ 車輪
１２ ガイド装置固定バー
１４ 第１のピストンシリンダユニット
１５ 第２のピストンシリンダユニット
２１、２２ 偏心式ガイドブロック
３０、３１ 位置決めローラ
３５ 投光器 ３６ 受光器
３８ デジタルリニアゲージセンサ
４１ ケーシング ４２ スタッドボルト引っ張り機構
４３ ナット回転機構 ４６ プラーバ
４７ スプリットプラーバソケット ４８ ロッキングリング
４９ ソケット開閉用ピストンシリンダユニット
５１ ボルト引っ張り用ピストンシリンダユニット
７５ ボルトテンショナ調整装置 ７６ 基盤
７７ 第１の調整プレート ７８ 第２の調整プレート
８７ ガイド装置受け具 ９１ ロッド
９２ 駆動用ネジ ９３ ハンドル
９５ 第１の位置決めピン ９６ 第２の位置決めピン

Claims (7)

1. 圧力容器本体と上蓋とからなり、前記圧力容器本体の開口部に円周方向に等間隔で植え込まれている複数本のスタッドボルトとナットとによって前記上蓋が締め付けられている圧力容器において、ナットを締め付けたり弛めたりするボルトテンショナであって、
   前記ボルトテンショナは、ナット締付け装置と、該ナット締付け装置の左右の側部に所定の取付角度で設けられている第１、２のガイド装置とから構成され、
   前記第１、２のガイド装置には、それぞれガイド部が設けられ、前記ボルトテンショナが前記複数本のスタッドボルトに沿って円周方向にスライドされるとき、前記複数本のスタッドボルトが前記ガイド部を通り、それによって前記ナット締付け装置がガイドされるようになっており、
   前記第１、２のガイド装置の取付角度は変更可能になっていることを特徴とするボルトテンショナ。
2. 請求項１に記載のボルトテンショナにおいて、前記ナット締付け装置の左右の側部には、第１、２のピストンシリンダユニットが固着され、前記第１、２のガイド装置は、それぞれ前記第１、２のピストンシリンダユニットのピストンロッドに所定の取付具を介して接続されており、それによって前記ナット締付け装置は前記第１、２のガイド装置に対して相対的に上方に引き上げることができるようになっていることを特徴とするボルトテンショナ。
3. 請求項２に記載のボルトテンショナにおいて、前記取付具は、前記ピストンロッドに対して偏心していると共にボルト孔が明けられており、前記取付具を回転すると、前記第１、２のガイド装置に明けられている複数個のボルト穴のいずれかに合わせることができるようになっていることを特徴とするボルトテンショナ。
4. 請求項１〜３のいずれかの項に記載のボルトテンショナにおいて、前記第１、２のガイド装置のそれぞれのガイド部には、ロッドの先端にローラを備えた位置決めローラが設けられており、該ロッドを軸方向に駆動すると、前記ローラは、隣り合う２本のスタッドボルトの２個のナットに同時に当接され、それによって前記ボルトテンショナを位置決めできるようになっていることを特徴とするボルトテンショナ。
5. 請求項１〜４のいずれかの項に記載のボルトテンショナにおいて、前記第１のガイド装置のガイド部には、投光器と受光器とからなるナット位置検出センサが設けられ、前記投光器から発せられる光は、前記ガイド部を通るスタッドボルトのナットよって遮られたり前記受光器で検出され、それによってボルトテンショナの位置を検出できるようになっていることを特徴とするボルトテンショナ。
6. 請求項１〜５のいずれかの項に記載のボルトテンショナにおいて、前記第１のガイド装置または前記第２のガイド装置には、リニアゲージセンサが設けられ、スタッドボルトの高さを測定できるようになっていることを特徴とするボルトテンショナ。
7. 請求項１〜６のいずれかの項に記載のボルトテンショナを調整する調整装置であって、該調整装置は第１、２の調整プレートを備え、前記第１、２の調整プレートのそれぞれは、前記第１、２のガイド装置を載せた状態で、所定の軸を中心に独立して回転させることができ、それによって前記ナット締付け装置に対する前記第１、２のガイド装置の取付角度を調整できることを特徴とするボルトテンショナ調整装置。

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