JP2019010714A - 継手締付け方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 締付け前の準備に手間が掛からず、また、締付け後の管理が容易となる継手締付け方法を提供する。【解決手段】 ボディ（継手部材）31とナット35との間にある隙間Gの適正値を予め設定しておく。ボディ31と35との間にある隙間Gをセンサ3によって測定しながら、ナット35を締付け工具2で回転させる。センサ6の指示値が適正値に達するまで締付けを行う。【選択図】 図２

Description

この発明は、継手を適正に締め付けるための継手締付け方法に関する。

継手部材のおねじ部に対してナットを締め付けることで結合される継手の締付け方法として、トルクレンチを使用して適正なトルクとなるまで締め付けるものがあり、また、特許文献１のように、手で締め付けた状態を基準として、工具で締め付ける際の適正回転量を設定するとともに、継手部材およびナットにマークを付けておいて、適正な締付けが行えたことを確認するものも知られている。

特開２０１３−６６９６９号公報

特許文献１に示されている継手締付け方法では、継手部材およびナットにマークを付けておく必要があり、締付け前の準備に手間が掛かるという問題があった。

また、トルクレンチを用いて締付けを行う場合、配管の仕様（材質、硬度等）により必要なトルクが大きく異なるため、配管の種類に関わらず同じトルクで締付けを行うことができない。

また、規定の回転量で締付けを行った場合では、締付けを終了した後に改めて回転量を計測することが難しく、また、基準となる手で締め付ける位置が安定しないため、適正な締付けが行われたかどうかを確認することが難しいという問題があった。

この発明の目的は、締付け前の準備に手間が掛からず、また、締付け後の適正な締付けの確認が容易となる継手締付け方法を提供することにある。

この発明による継手締付け方法は、継手部材のおねじ部とナットとを相対回転させることで継手の締付けを行う継手締付け方法であって、前記継手部材と前記ナットとの間にある隙間の適正値を予め設定しておき、前記継手部材と前記ナットとの間にある隙間をセンサによって測定しながら、前記継手部材と前記ナットとを締付け工具で回転させ、前記センサの指示値が前記適正値に達するまで締付けを行うことを特徴とするものである。

従来、締付けに際し、トルクを管理するか、または、手で締め付けた後の回転量を管理していたのに対し、この継手締付け方法では、継手部材とナットとの間にある隙間を管理して締付けが行われる。隙間の適正値は、従来の回転量の適正値を隙間に換算することで得ることができる。従来の設定回転量は参考値として使用することができるが、隙間が締付け時の目標値であるので、設定回転量に到達するか到達していないかにかかわらず、隙間が適正値なるように締付けを行うものとされる。

隙間は、例えば、継手部材に設けられた工具係合部の端面に距離センサまたは変位センサを取り付けてナット端面との距離を測定することで求めることができる。締付け工具は、通常のレンチ（トルクの計測が可能なトルクレンチではないレンチ）でよい。

この発明の継手締付け方法によると、マークを付けておく必要がないので締付け前の準備に手間が掛からず、また、マークが消失する恐れもなく、トルクレンチのような特別な工具も使用することなく、適正な締付けを行うことができる。また、締付け回転量は、締付けが終わった後には、測定不可能な相対値であるが、隙間は、締付け後にも測定可能な絶対値であるので、締付け後の管理も容易にかつ確実に行うことができる。

隙間を測定するには、継手部材およびナットの少なくとも一方に取り付けたセンサで行うほか、支持部材に取り付けたセンサを隙間に挿入することで行うようにしてもよい。また、隙間の測定を締付け工具に取り付けたセンサで行うようにしてもよい。

継手としては、１対の継手部材のいずれか一方におねじ部が形成され、継手部材のおねじ部にねじ合わされたナットによって、両継手部材が結合されているものでもよく、１対の継手部材がいずれもおねじ部が形成されていないスリーブとされ、別体とされた継手部材とナットとによって、両継手部材が結合されているものでもよい。

継手の締付けに際しては、予備締めしておくことがあり、また、締め付けた後、分解されて、再締付けされることもあるが、隙間を管理することで、予備締め有りの場合でも、再締付けの場合でも、同様の締付けを行うことができる。

一旦分解して再締付けを行う場合に、初めて締付けを行う場合の隙間の適正値とは異なる適正値を使用するようにしてもよい。

２圧縮リング型管継手と称されている継手、すなわち、後端側から管が挿入される前記おねじ付き継手部材と、前記おねじ付き継手部材の後端側から突出した前記管の周囲に嵌められるフロントリングおよびバックリングと、前記フロントリングおよび前記バックリングを締め付けて前記管を前記おねじ付き継手部材に固定する前記ナットとを備えており、前記バックリングに設けられたテーパ面が前記フロントリングに設けられたテーパ面にもぐり込みながら、前記フロントリングおよび前記バックリングが前進させられることで、前記フロントリングおよび前記バックリングの各前端部が径方向内方に変形させられて前記管に食い込むようになされている継手は、手締め後と本締め完了との間の隙間の変化量が大きいので、上記の継手締付け方法で締付けを行うのに適している。

継手は、通常、１つの装置（半導体製造装置など）に多数設けられており、一旦締め付けた後に、緩みがないかどうかなどを監視する必要がある。このような装置では、上記の継手締付け方法を使用するとともに、センサからの信号を受信する通信部と、センサからの信号によって合否を判定する判定部と、判定部で判定された結果を記憶する記憶部とを有するシステムを使用して複数の継手の締付けを監視することが好ましい。

この発明の継手締付け方法によると、予めマークを付けておく必要がないので締付け前の準備に手間が掛からず、また、トルクレンチのような特別な工具も使用することなく、適正な締付けを行うことができる。また、締付け回転量は、締付けが終わった後には、測定不可能な相対値であるが、隙間は、締付け後にも測定可能な絶対値であるので、締付け後の管理も容易にかつ確実に行うことができる。

図１は、この発明による継手締付け方法が適用される継手の１実施形態を示す縦断面図である。 図２は、この発明による継手締付け方法の１実施形態を示す斜視図である。 図３は、この発明による継手締付け方法を実施するための監視システムを示すブロック図である。 図４は、この発明による継手締付け方法の１実施形態を示すフローチャートである。 図５は、この発明による継手締付け方法の他の実施形態を示す斜視図である。

この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。

この発明による継手締付け方法は、例えば図１に示す継手1の締付けを行う際に適用される。継手1は、半導体製造装置のような装置で多数使用されている。

図１に示す継手1は、圧縮リング型管継手と称されているもので、後端側から管32が挿入される管状ボディ（継手部材）31と、ボディ31の後端側から突出した管32の周囲に嵌められるフロントリング33およびバックリング34と、フロントリング33およびバックリング34を締め付けて管32をボディ31に固定するナット35とを備えており、ボディ31に対してナット35を回転させることで締付けを行うようになっている。

ボディ31の中間部外周に六角柱状の工具係合部36が形成され、その前後両端部の外周におねじ部37,38がそれぞれ形成されている。ボディ31の後端部の内周には、前側の部分より少し内径の大きい大径部31aが形成され、その後端部内周には、前方に行くにつれて径が小さくなるテーパ面31bが形成されている。

ナット35の前端部側の内周に、めねじ35aが形成されており、これがボディ31の後端部のおねじ部38にねじ合わされている。ナット35の後端には、内向きフランジ35bが形成されている。

フロントリング33の外周には、ボディ31後端のテーパ面31bに対応するテーパ面33aが形成されている。フロントリング33の後端部の内周には、円筒面33cの後端に連なるテーパ面33bが形成されている。

バックリング34の前端には、フロントリング33の後端部のテーパ面33bにもぐり込む、前方に行くにつれて径が小さくなるテーパ面34aが形成されている。

上記継手1において、ナット35を締付けると、ナット35の内向きフランジ35bの前面がバックリング34の後面に当り、これを前進させる。フロントリング33の外周のテーパ面33aがボディ31後端のテーパ面31bに当接することで、締付けに対する抵抗が大きくなり始め、ナット35をさらに締付けることで、フロントリング33およびバックリング34は、フロントリング33の外周のテーパ面33aがボディ31のテーパ面31bにもぐり込みながら、また、バックリング34のテーパ面34aがフロントリング33の後端部のテーパ面33bにもぐり込みながら、前進させられる。これにより、フロントリング33およびバックリング34の各前端部が径方向内方に変形させられて管32に食い込む。食い込み量が増えることで、管保持力が大きくなり、所要の管保持力が得られて、高圧環境下においても十分なシール性を有する管継手が得られる。

ボディ31の工具係合部36の後端面とナット35の前端面との間には、隙間Gがあり、締付けに伴い、ナット35の回転量に比例して、隙間Gが小さくなる。

この圧縮リング型の継手1の従来の締付け方法は、レンチなどの締付け工具を使用し、手で締め付けた後の回転量を例えば１−１／４回転と規定しておいて、締付け工具によって規定の回転量だけ回転させ、その後、隙間ゲージをボディ31とナット35との間の隙間に差し込んで、所定厚みの隙間ゲージが入らないようになれば締付けが適正に行われたと判定している。隙間ゲージの厚みは、おおよそ締付け回転量が１回転〜１−１／８回転の時のボディ31とナット35との間の隙間に合わせて決定されている。

従来の締付け方法では、上記のようなものであるため、締付けが過剰であった場合でも、合格と判断されてしまうことがあるという問題があった。また、再締付けの場合、手締め位置が初回締付けの１回転付近となるため、隙間ゲージが使用できるのは初回締付け時のみであり、再締付け時の適正な締付けが難しいという問題もあった。予備締めを行った場合にも、隙間ゲージが使用できず、同様の問題があった。

この発明による継手締付け方法の１実施形態は、締付け工具2として、従来と同じものを使用し、図２に示すように、継手1にセンサ3を取り付け、ボディ31とナット35との間にある隙間Gをセンサ3によって測定し、この隙間Gをモニタリングしながらナット35を締付け工具2で回転させるものである。

センサ3としては、例えば、レーザー光の反射を利用して間隙の大きさを測定する距離センサまたは変位センサなどと称されているものを使用することができる。図２においては、ナット35の端面にセンサ3が取り付けられているが、ボディ31のナット35端面に対向する面（工具係合部36の後端面）にセンサ3を取り付けるようにしてもよい。また、ナット35の端面およびボディ31のナット35端面に対向する面の一方に発信部を、他方に受信部をそれぞれ取り付けるタイプのセンサを使用することもできる。

図３に示すように、センサ3から有線又は無線で検知した信号は、情報としてサーバの通信部に送られて、表示部に表示される。サーバの記憶部には、隙間Gの適正値などの情報が保持されている。センサ3によって測定された隙間Gの大きさの値と記憶部に記憶された隙間Gの適正値とが判定部で比較され、適正な締付けが行われたと判定された場合または異常が発生した場合には、警告を含む判定部からの情報が表示部に送られる。このようにして、適正な締付けを監視することができる。判定部からの情報は、個々の継手1の識別番号と関連付けられ、どの継手1がどのような締付けが行われたかを蓄積しておくことができる。

サーバは、ポータブルタイプとして、締付けを行う場所に持ち込んでもよく、本体部分は、監視室内に据え付けておいて、通信部の子機だけを締付けを行う場所に持ち込むようにしてもよい。

情報を個々の継手1の識別番号と関連付けるには、例えば、個々の継手1にその継手番号を付した電子タグ（例えばＲＦＩＤ）付けておいて、センサからの信号および電子タグからの継手番号に関する情報を同時に取り込むようにすればよい。

具体的な締付け手順の１例を図４に示す。

締付けに際し、まず、締付け条件の選択(S1)を行う。締付け条件の選択では、初めて締付けを行う場合か、一旦分解して再締付けを行う場合かを選択し、初めて締付けを行う場合については、手締めの状態から本締めを行うのか、予備締めをした後に本締めを行うかを選択する。なお、手締めは、手で締め付けることができるまで締め付けることで、本締めは、締付け完了まで締付け工具で締め付けることで、予備締めは、配管にフロントリング33およびバックリング34が食い込んだ状態をいう。

締付け条件の各場合について、予め、本締め時の設定回転量と隙間適正値とが規定される。設定回転量は、目標値ではなく、目安値であり、従来の規定回転量と同じ値か、これとは異なる適宜な値に設定される。隙間適正値は、センサ3が表示する値の目標値であり、この目標値になるように締付けが行われる。

次いで、センサ3を作動させる(S2)。これにより、現在の隙間値がサーバの表示部に表示される。

次いで、締付け工具2を使用して、設定回転量を目標とする締付けを行う。締付けの間、センサ3の指示値がモニタリングされる(S3)。そして、センサ3の指示値と隙間の設定値とが比較され(S4)、設定回転量に到達する前に、センサ3の指示値が隙間適正値に到達した場合には、その旨（設定回転数以前の終了）の情報を出して締付けを完了する(S5)。

設定回転量に到達した時点(S6)で、センサ3の指示値が隙間適正値に到達している場合、その旨（設定回転数到達時の終了）の情報を出して締付けを完了する(S8)。設定回転量に到達した時点(S6)で、センサ3の指示値が隙間適正値に到達していない場合、締付けは継続されて(S9)、センサ3の指示値と隙間の設定値とが比較され(S10)、センサ3の指示値が隙間適正値に到達した時点で、その旨（設定回転数以後の終了）の情報を出して締付けを完了する(S11)。

これで１つの継手に対する締付けが完了し、締付け時のデータを保存した後(S12)、次の継手の締付けを実行する(S13)。

こうして、隙間Gを常時モニターしながら、締付けを行うことで、多数の継手1に対して、過剰締付けを防止して、精度がよくバラツキの少ない締付けを行うことができる。また、再締付け時および予備締め後の締付けについても、隙間Gを管理することが可能であり、再締付け時の締付け完了も確実に検知でき、予備締め後の締付け完了も検知できる。

なお、図示省略するが、図２に示すセンサ3を薄板状の支持部材の先端部に取り付けておき、支持部材の先端部を隙間の間に挿入することで、隙間を測定するようにしてもよい。

また、図５に示すように、締付け工具4をセンサ付き締付け工具として、工具本体5に、ボディ31とナット35との間にある隙間Gを測定可能な隙間センサ6と、測定値を表示する表示部7とを設けておいて、この締付け工具4を使用して締め付けるようにしてもよい。

この場合でも、隙間を常時モニターしながら、締付けを行うことで、多数の継手に対して、過剰締付けを防止して、精度がよくバラツキの少ない締付けを行うことができ、また、再締付け時および予備締め後の締付けについても、隙間を管理することが可能であり、再締付け時の締付け完了も確実に検知でき、予備締め後の締付け完了も検知できる。

上記の継手締付け方法により締付けを行う継手については、図１に示した圧縮リング型のほか、図示省略するが、一方の継手部材がおねじ部を持つ一対の継手部材と、両継手部材の突き合わせ部分に介在されるガスケットと、おねじ部にねじ合わされて両継手部材を連結するナットとを備えているメタルガスケット型式の継手であってもよい。

1：継手
2：締付け工具
3；センサ
4：センサ付き締付け工具
6；センサ
31：ボディ（継手部材）
35：ナット

Claims (6)

1. 継手部材のおねじ部とナットとを相対回転させることで継手の締付けを行う継手締付け方法であって、
   前記継手部材と前記ナットとの間にある隙間の適正値を予め設定しておき、前記継手部材と前記ナットとの間にある隙間をセンサによって測定しながら、前記継手部材と前記ナットとを締付け工具で回転させ、前記センサの指示値が前記適正値に達するまで締付けを行うことを特徴とする継手締付け方法。
2. 前記隙間の測定を前記継手部材および前記ナットの少なくとも一方に取り付けたセンサで行うことを特徴とする請求項１の継手締付け方法。
3. 前記隙間の測定を前記締付け工具に取り付けたセンサで行うことを特徴とする請求項１の継手締付け方法。
4. 一旦分解して再締付けを行う場合に、初めて締付けを行う場合の隙間の適正値とは異なる適正値を使用することを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載の継手締付け方法。
5. 前記継手は、後端側から管が挿入される前記継手部材と、前記継手部材の後端側から突出した前記管の周囲に嵌められるフロントリングおよびバックリングと、前記フロントリングおよび前記バックリングを締め付けて前記管を前記継手部材に固定する前記ナットとを備えており、前記バックリングに設けられたテーパ面が前記フロントリングに設けられたテーパ面にもぐり込みながら、前記フロントリングおよび前記バックリングが前進させられることで、前記フロントリングおよび前記バックリングの各前端部が径方向内方に変形させられて前記管に食い込むようになされている２圧縮リング型管継手であることを特徴とする請求項１から４までのいずれかに記載の継手締付け方法。
6. 前記センサからの信号を受信する通信部と、前記センサからの信号によって合否を判定する判定部と、前記判定部で判定された結果を記憶する記憶部とを有するシステムを使用して複数の継手の締付けを監視することを特徴とする請求項１から５までのいずれかに記載の継手締付け方法。

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