JP3588660B2 - 締付装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、例えば管継手の構成部材同志をナットで締め付けるさいに使用される締付装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
六角フランジおよびおねじ部を有する第１管状継手部材と、第２管状継手部材と、両継手部材の端面に介在される円環状ガスケットと、第２管状継手部側から第１管状継手部材にねじはめられたナットと、第２管状継手部材とナットとの間に介在されるスラストリングとを備えた管継手は、従来より知られている。
【０００３】
この管継手では、あらかじめ手でナットを第１管状継手部材に締め付けておいた後に、第１管状継手部材の六角フランジを工具で保持するとともにナットを別の工具で締め付けることにより、流体密の連結が果たされる。締付けを適当なものとするためには、手でナットを締め付けた状態で、第１管状継手部材およびナットにそれぞれ目印を付けておいてから、目視で確認しながら所要の回転角度だけナットを回転させたり、または、締付用の工具としてトルクレンチを使用して、所要のトルク値となるまでナットを回転させたりする締付判定方法が採られていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の管継手締付時においては、第１管状継手部材を保持する工具と、ナットを締め付ける別の工具との２つの工具が必要であり、締付作業が面倒であるという問題があった。
【０００５】
また、手でナットを締め付けた状態で、第１管状継手部材およびナットにそれぞれ目印を付けておいてから、目視で確認しながら所要の回転角度だけナットを回転させる作業も面倒なものであった。
【０００６】
また、管継手をセットするさいにガスケットやスラストリングを入れ忘れることがあるが、このような場合に、上記従来の締付方法では、ガスケットやスラストリングの入れ忘れを発見することはできず、締付不良のために配管後に継手部分から流体が漏れるという問題が起きることがあった。
【０００７】
この発明の目的は、管継手等の締付作業を容易なものにすることができる締付装置を提供することにある。
【０００８】
この発明の他の目的は、管継手等の締付作業において、締付不良を確実に防止することができる締付装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明による締付装置は、フランジを有するおねじ部材にねじ嵌められたナットを締め付ける装置であって、ボディと、ボディの前端部に前方突出状に設けられかつおねじ部材のフランジ部の外側寸法に合う口幅寸法で所定方向に開口しおねじ部材の軸方向に対して直交する方向からフランジ部に嵌め込み可能なフランジ嵌め込み部が設けられたおねじ部材回転阻止部材と、おねじ部材回転阻止部材に取り付けられかつフランジ嵌め込み部の軸方向と同じ方向の軸を有する歯車支持部が設けられた歯車支持部材と、フランジ嵌め込み部の軸方向と同じ方向の軸を有しかつフランジ嵌め込み部と略同方向に開口したナット嵌込み部を有しナット嵌込み部の軸を中心にして回転しうるように歯車支持部材に支持されたナット回転用歯車と、おねじ部材回転阻止部材に取り付けられかつナット回転用歯車と噛み合ってこれを回転させる伝動歯車と、伝動歯車の駆動手段とを備えており、歯車支持部材が軸方向に移動可能とされることにより、ナット回転用歯車が伝動歯車と噛み合う位置とこの位置から軸方向に離れており伝動歯車と噛み合わない位置との間を移動しうるようになされているものである。
【００１１】
ナット締付量検出手段が設けられていることがある。ナット締付量としては、ナット回転角度またはナット変位量が用いられる。
【００１２】
また、締付トルク検出手段が設けられていることがある。
【００１３】
さらにまた、ナット締付量検出手段と、締付トルク検出手段と、検出された締付量および締付トルクより、締付けが正常かどうかを判定する締付判定手段とを備えていることがある。
【００１４】
【作用】
この発明の締付装置によると、あらかじめ手でナットをおねじ部材に締め付けておき、おねじ部材のフランジにおねじ部材回転阻止部材のフランジ嵌込み部を嵌め合わせ、さらにナットにナット回転用歯車のナット嵌込み部を嵌め合わせた後、伝動歯車を駆動手段により回転させる。このようにすれば、ナット回転用歯車が回転して、おねじ部材にナットが締め付けられる。
【００１５】
また、歯車支持部材が、ナット回転用歯車が伝動歯車と噛み合う位置と噛み合わない位置との間を移動しうるようになされているので、ナット回転用歯車と伝動歯車とが噛み合っていない状態として、ナット回転用歯車を手で回転させながらナット嵌込み部をナットに嵌め合わすことができる。
【００１６】
ナット締付量検出手段が設けられているものでは、ナット締付量を確認しながら締め付けることができる。
【００１７】
締付トルク検出手段が設けられているものでは、締付トルクを確認しながら締め付けることができる。
【００１８】
ナット締付量検出手段と、締付トルク検出手段と、検出された締付量および締付トルクより、締付けが正常かどうかを判定する締付判定手段とを備えているものでは、正常に締付けが行われたときのねじ部材の締付量に対する締付トルクの基準範囲をあらかじめ設定しておき、締付量と締付トルクとを検出し、かつ締付量に対する締付トルクが基準範囲内にあるかどうかを判定しながらねじ部材の締付けを行うことができ、作業者が締付けが正常かどうかを確認しなくても、締付不足や締付過ぎが防止でき、さらに、おねじ部材とナットとの間に介在されていなければならないガスケットやスラストリング等の入れ忘れが発見できる。
【００１９】
【実施例】
この発明の実施例を、以下図面を参照して説明する。以下の説明において、上下および前後は、図２を基準とし、図２の上下を上下、図２の左を前、図２の右を後というものとする。この上下は相対的なものであり、上が、下、横または斜めになった状態で使用されることもある。
【００２０】
図１から図７までは、この発明による締付装置の１実施例である電動タイプの締付装置を示している。
【００２１】
この装置は、フランジ（３５ａ） を有するおねじ部材（３５）に手締めされたナット（３６）を十分に締め付ける装置であって、ＤＣサーボモータ（１９）を内蔵したボディ（３０）の前端部に前方突出状に設けられたおねじ部材回転阻止用上プレート（１） と、上プレート（１） の下側にこれと平行にかつ上下移動自在に設けられた歯車支持用下プレート（３） と、下プレート（３） の前端部に取り付けられかつ水平面内で回転自在なナット回転用歯車（４） と、上プレート（１） と下プレート（３） との間に設けられナット回転用歯車（４） に噛み合ってこれを回転させる伝動平歯車（２７）とを備えている。
【００２２】
上プレート（１） の前端部には、前方に開口したフランジ嵌込み部（２） が設けらている。フランジ嵌込み部（２） は、スパナの頭部に相当するもので、口幅寸法はおねじ部材（３５）のフランジの外側寸法に合わされており、おねじ部材（３５）のフランジ（３５ａ） がフランジ嵌込み部（２） に嵌込まれることにより、おねじ部材（３５）の回転が阻止される。
【００２３】
下プレート（３） の前端部には、前方に開口しかつフランジ嵌込み部（２） と同軸のナット嵌込み部（１５）が設けられている。ナット嵌込み部（１５）は、ナット（３６）が回転するのを妨げないようにナット（３６）の断面積よりも若干大きい断面積を有する欠円状となされている。
【００２４】
下プレート（３） の前端部上面には、フランジ嵌込み部（２） と同軸の円弧状上方突出部（１２）が設けられ、上プレート（１） の前端部下面には、フランジ嵌込み部（２） と同軸の円弧状下方突出部（１１）が設けられている。
【００２５】
ナット回転用歯車（４） は、平歯車にナット（３６）が嵌め込まれるナット嵌込み部（５） が設けられたものである。ナット嵌込み部（５） は、ナット回転用歯車（４） が下プレート（３） に支持された状態で、フランジ嵌込み部（２） と同軸となるように形成されたもので、前方にナット（３６）を出し入れするための口を有し、口幅寸法はナット（３６）の外側寸法に合わされている。ナット回転用歯車（４） の上下側面部には、上プレート（１） の下方突出部（１１）および下プレート（３） 上方突出部（１２）に嵌まり合う上下溝（１３）が形成されている。
【００２６】
ナット回転用歯車（４） は、これに噛み合う平歯車（２７）により駆動されて上から見て反時計方向に回転させられる。ナット回転用歯車（４） に噛み合う平歯車（２７）は、上プレート（１） の前端近くを貫通する垂直回転軸（１４）にこれと一体に回転しうるように取り付けられている。
【００２７】
下プレート（３） には２本の垂直案内棒（６） が設けられている。各垂直案内棒（６） は上プレート（１） を貫通しており、各垂直案内棒（６） の上端には、直方体状ブロック（７） が固定されている。各垂直案内棒（６） の下端部は下プレート（３） に固定されている。上プレート（１） 上面には、両端に外向きフランジ部（９ａ）を有する円柱状偏心コロ（９） が配置されている。偏心コロ（９） は、両フランジ（９ａ）の偏心位置において、ピン（８） によりブロック（７） に回転自在に取り付けられている。偏心コロ（９） には偏心コロ回転用レバー（１１）が取り付けられており、このレバー（１１）を操作することによって、偏心コロ（９） を回転させ、下プレート（３） と上プレート（１） との平行状態を保ったまま、下プレート（３） を上プレート（１） に対して上下移動することができる。
【００２８】
偏心コロ（９） は、これ自身およびこれに結合されている下プレート（３） や垂直案内棒（６） の自重により上プレート（１） 上面に常に接した状態で、回転し、ピン（８） が最高位置にあるときに、下プレート（３） 上面がナット回転用歯車（４） を駆動する平歯車（２７）下面に当って、ナット回転用歯車（４） とこれを駆動する平歯車（２７）とが、ちょうど噛み合わされる。この状態では、ナット回転用歯車（４） の円弧状の上下溝（１３）（１３）と上下プレート（１）（３）の各突出部（１１）（１２）とが嵌め合わせられており、ナット回転用歯車（４） は、両突出部（１１）（１２）に案内されて上プレート（１） のフランジ嵌込み部（２） の直下において垂直軸回りに回転することができる。下プレート（３） 上面と上プレート（１） 下面との間およびナット回転用歯車（４） の下溝（１３）の底面と上プレート（１） の突出部（１１）の下面との間には、ナット回転用歯車（４） が上下移動できるように若干の間隙が形成されている（図２、図５および図６（ａ）参照）。
【００２９】
この位置より偏心ころ（９） が９０度回転すると、ナット回転用歯車（４） とこれを駆動する平歯車（２７）とが、少しだけ噛み合わされた状態となり（図６（ｂ）参照）、この位置より偏心ころ（９） がさらに９０度回転して、ピン（８） が最低位置にきたときには、上プレート（１） と下プレート（３） とは最も離れ、ナット回転用歯車（４） とこれを駆動する平歯車（２７）との噛み合いが解除される（図６（ｃ）参照）。
【００３０】
ナット締め付け用歯車（４） を駆動する伝動用平歯車（２７）の垂直回転軸（１４）は、ＤＣサーボモータ（１９）および歯車列により回転させられる。すなわち、前方に向かって時計回りに回転させられるサーボモータ（１９）の駆動軸（２０）に平歯車（２１）が取り付けられ、この平歯車（２１）には、これと平行な水平回転軸を有する別の平歯車（２２）が噛み合わされ、この平歯車（２２）の回転軸にはウォーム（２３）が設けられ、このウォーム（２３）に噛み合うウォームホイール（２４）の水平回転軸に別のウォーム（２５）が設けられ、このウォーム（２５）に噛み合うウォームホイール（２６）が、垂直回転軸（１４）に取り付けられている。
【００３１】
上記の歯車列はボディ（３０）内に納められており、ボディ（３０）の上面には、図４に示すように、スタートボタン（３１）、非常停止ボタン（３２）、発光ダイオード（３３）および警報ブザー（３４）が設けられている。
【００３２】
垂直回転軸（１４）の上端にはこれと一体になって回転する回転板（１６）が設けられており、回転角度検出器（１７）により、垂直回転軸（１４）の回転数がカウントされ、この回転数がナット回転角度に換算される。垂直回転軸（１４）の周面には歪ゲージ（１８）が貼り付けられており、垂直回転軸（１４）の歪量が締付トルク検出器（２８）により締付トルクに換算される。
【００３３】
この装置により、おねじ部材（３５）にナット（３６）を締め付けるには、次のようにする。
【００３４】
まず、手でおねじ部材（３５）にナット（３６）を締め付けておく。上プレート（１） と下プレート（３） との位置関係は最も離れた状態としておく。次に、上プレート（１） のフランジ嵌込み部（２） をおねじ部材（３５）のフランジ（３５ａ） に嵌め合わせ、ナット嵌込み部（１５）の上方にナット（３６）を位置させる。次に、ナット嵌込み部（５） をナット（３６）に嵌め合わせて、ナット回転用歯車（４） を下プレート（３） に載せる。次に偏心コロ（９） を回転させて下プレート（３） を上プレート（１） に接近させ、ナット回転用歯車（４） を手で微調整しながらこれを駆動用の平歯車（２７）に噛み合わせる。これで準備完了となる。ここでスタートボタン（３１）を押す。この後は、ナット（３６）は自動的に締め付けられ、締付が正常かどうかも判定されて締付作業が終了する。
【００３５】
図７のブロック図に示すように、締付トルク検出器（２８）により検出された締付トルクおよび回転角度検出器（１７）により検出された回転角度は、マイコン（２９）に入力され、後述する締付判定方法に基づき、マイコン（２９）により締付が正常かどうかが判定され、発光ダイオード（３３）および警報ブザー（３４）によりその結果が出力される。マイコン（２９）からは、ナット（３６）の回転速度、ナット（３６）の回転角度、ナット（３６）の反転、ナット（３６）の停止等の指示がサーボモータ（１９）に出される。
【００３６】
発光ダイオード（３３）は、例えば、締付が正常の場合は緑、異常の場合は赤とされたり、検査準備完了時に点灯し、締付が正常の場合は消灯、異常の場合は点滅とされたりする。警報ブザー（３４）は、例えば、締付が正常の場合は１回、異常の場合は３回鳴らされる。
【００３７】
図８には、ナット（３６）の締付量が回転角度ではなく、おねじ部材（３５）に対するナット（３６）の変位量として検出されるときのブロック図を示す。この場合には、おねじ部材（３５）に例えばレーザー式の変位センサ（３７）が取り付けられ、ナット（３６）のおねじ部材（３５）がわ端面にレーザー受光部（３８）が取り付けられる。変位センサ（３７）はナット（３６）のほうに取り付けてもよい。
【００３８】
モータ駆動用バッテリ（３９）およびマイコン（２９）は締付装置に内蔵してもよいし、例えば、図９に示すように、締付装置本体とは分離して、バンド（４０）に保持させてもよい。このほかに、バッテリ（３９）とマイコン（２９）とを一体にしたり、マイコン（２９）を締付装置に内蔵し、バッテリ（３９）だけを分離することも可能である。
【００３９】
図１０は、おねじ部および六角フランジを有する第１管状継手部（おねじ部材）（３５）と、第２管状継手部材と、両継手部材の端面に介在される円環状ガスケットと、第２管状継手部側から第１管状継手部材（おねじ部材）（３５）にねじはめられたナット（３６）と、第２管状継手部材とナット（３６）との間に介在されるスラストリングとを備えている管継手を締め付けるに当り、あらかじめ手でおねじ部材（３５）にナット（３６）を締め付けておいた後に、レンチによりナット（３６）を締め付けていったときの、正常な場合およびガスケットやスラストリングの入れ忘れ等の異常があった場合の締付角度と締付トルクとの関係を示す。図１０から分かるように、正常な場合、ナット締付角度が８０度ぐらいまでは、ナット（３６）を締め付けていくにしたがって、リニアな関係（傾き▲１▼）で締付トルクが増加していく。ナット締付角度が約８０度のところで傾きが変化し、その後リニアな関係（傾き▲２▼）で締付トルクが増加していく。ガスケットの入れ忘れがあった場合には、正常な場合に比べて締付トルクの増加量が大きく、異なった傾きとなる。ガスケットおよびスラストリング両方の入れ忘れがあった場合には、さらに締付トルクの増加量が大きくなり、ガスケットの入れ忘れ時とは異なった傾きとなる。
【００４０】
このことから、締付判定方法の基準値として、締付角度に対する締付トルクの値および締付角度に対する締付トルクの傾きのいずれもが使用できることが分かる。
【００４１】
次に、図１１のフローチャートを参照して締付方法の１実施例を説明する。
【００４２】
あらかじめ、おねじ部材（３５）にナット（３６）を手で締め付けておき、締付装置による締付けが開始される。初めのうち、ナットは低速で回転させられ（ステップ１）、締付トルクが締付開始基準トルクに達したかどうかが調べられる（ステップ２）。締付トルクが締付開始基準トルクに達していない場合は、ナットの回転量が４５°以上かどうかが調べられる（ステップ３）。ステップ３においてナットの回転量が４５°未満の場合には、ステップ１に戻る。ステップ３においてナットの回転量が４５°以上の場合には、ナットの手締め不足による締付不良と判定してステップ４に移る。ステップ４においてはナットを反転させ、ナットが初期位置まで戻ったかどうかが判定され（ステップ５）、ナットが初期位置まで戻った場合には、ナットの反転が停止させられ（ステップ６）、締付不良であることを示す警報が発せられて締付を終了する（ステップ７）。ステップ２において締付トルクが締付開始基準トルクに達している場合は、ナットの回転速度が速められて（ステップ８）、ナットの回転量が０．５°増加するごとに締付トルクが検出される（ステップ９）。そして、締付トルクが許容範囲内にあるかが判定される（ステップ１０）。ステップ１０において締付トルクが許容範囲内にない場合には、締付不良と判定してステップ４に移る。ステップ１０において締付トルクが許容範囲内にある場合には、ナットの回転角度が規定締付角度の２０％以上であるかどうかが判定される（ステップ１１）。ステップ１１においてナットの回転角度が２０％未満の場合には、ステップ８に戻る。ステップ１１においてナットの回転角度が２０％以上である場合には、さらにナットの回転速度が速められて（ステップ１２）、ナットの回転量が１度増加するごとに締付トルクが検出される（ステップ１３）。そして、再び締付トルクが許容範囲内にあるかが判定される（ステップ１４）。ステップ１４において締付トルクが許容範囲内にない場合には、締付不良と判定してステップ４に移る。ステップ１４において締付トルクが許容範囲内にある場合には、ナットの回転角度が規定締付角度の１００％に達したかどうかが判定される（ステップ１５）。ステップ１５においてナットの回転角度が規定締付角度の１００％未満である場合には、ステップ１２に戻る。ステップ１５においてナットの回転角度が規定締付角度の１００％に達している場合には、締付トルクが規定締付トルクに達しているかどうかが判定される（ステップ１６）。ステップ１６において締付トルクが規定締付トルクに達している場合には、締付合格と判定して、ナットの回転が停止させられて（ステップ１７）、正常な締付けが行われたという締付終了表示をする（ステップ１８）。ステップ１６において締付トルクが規定締付トルクに達していない場合には、さらにナットが回転させられ（ステップ１９）、ナットの回転量が１度増加するごとに締付トルクが検出され（ステップ２０）、締付トルクが許容範囲内にあるかが判定される（ステップ２１）。ステップ２１において締付トルクが許容範囲内にない場合には、締付不良と判定してステップ４に移る。ステップ２１において締付トルクが許容範囲内にある場合には、ナットの回転角度が規定締付角度の１２０％に達したかどうかが判定される（ステップ２２）。ステップ２２においてナットの回転角度が規定締付角度の１２０％未満である場合には、ステップ１９に戻る。ステップ２２においてナットの回転角度が規定締付角度の１２０％に達している場合には、締付トルクが規定締付トルクに達しているかどうかが判定される（ステップ２３）。ステップ２３において締付トルクが規定締付トルクに達していない場合には、締付不良と判定してステップ４に移る。ステップ２３において締付トルクが規定締付トルクに達している場合には、締付合格と判定して、ステップ１７に移る。
【００４３】
次に、図１２のフローチャートを参照して締付トルクの傾きで判定する締付方法を説明する。
【００４４】
あらかじめ、ナットを手で締め付けておいてから、締付装置による締付けが開始される。初めのうち、ナットは低速で回転させられ（ステップ１）、締付トルクが締付開始基準トルクに達したかどうかが調べられる（ステップ２）。締付トルクが締付開始基準トルクに達していない場合は、ナットの回転量が４５°以上かどうかが調べられる（ステップ３）。ステップ３においてナットの回転量が４５°未満の場合には、ステップ１に戻る。ステップ３においてナットの回転量が４５°以上の場合には、ナットの手締め不良と判定してステップ４に移る。ステップ４においてはナットを反転させ、ナットが初期位置まで戻ったかどうかが判定され（ステップ５）、ナットが初期位置まで戻った場合には、ナットの反転が停止させられ（ステップ６）、締付不良であることを示す警報が発せられて締付を終了する（ステップ７）。ステップ２において締付トルクが締付開始基準トルクに達している場合は、ナットの回転速度が速められて（ステップ８）、ナットの回転量が２．５°増加するごとに締付トルクが検出される（ステップ９）。そして、締付トルクが傾き▲１▼の許容範囲内にあるかが判定される（ステップ１０）。ステップ１０において締付トルクが許容範囲内にない場合には、締付不良と判定してステップ４に移る。ステップ１０において締付トルクが許容範囲内にある場合には、ナットの回転角度が規定締付角度の２０％以上であるかどうかが判定される（ステップ１１）。ステップ１１においてナットの回転角度が２０％未満の場合には、ステップ８に戻る。ステップ１１においてナットの回転角度が２０°以上である場合には、さらにナットの回転速度が速められて（ステップ１２）、ナットの回転量が５°増加するごとに締付トルクの傾きが検出される（ステップ１３）。そして、再び締付トルクが傾き▲１▼の許容範囲内にあるかが判定される（ステップ１４）。ステップ１４において締付トルクが許容範囲内にある場合には、ナットの回転角度が規定締付角度である９０°に達したかどうかが判定される（ステップ１５）。ステップ１５においてナットの回転角度が９０°未満である場合には、ステップ１２に戻る。ステップ１５においてナットの回転角度が９０°以上である場合には、締付不良と判定してステップ４に移る。ステップ１４において締付トルクが傾き▲１▼の許容範囲内にない場合には、ステップ１６においてナットの回転角度が７０°から９０°までの範囲内にあるかどうかが判定される。範囲外のものは締付不良と判定してステップ４に移る。ナットの回転角度が７０°から９０°までの範囲内にある場合には、締付トルクが傾き▲２▼の許容範囲内にあるかが判定される（ステップ１７）。ステップ１７において締付トルクが傾き▲２▼の許容範囲内にない場合には、締付不良と判定してステップ４に移る。ステップ１７において締付トルクが傾き▲２▼の許容範囲内にある場合には、ナットの回転角度が９０°に達したかどうかが判定される（ステップ１８）。ステップ１８においてナットの回転角度が９０°である場合には、締付合格と判定して、ナットの回転が停止させられて（ステップ２３）、正常な締付けが行われたという締付終了表示をする（ステップ２４）。ステップ１８においてナットの回転角度が９０°未満である場合には、さらにナットが回転させられ（ステップ１９）、ナットの回転量が５°増加するごとに締付トルクの傾きが検出され（ステップ２０）、締付トルクが傾き▲２▼の許容範囲内にあるかが判定される（ステップ２１）。ステップ２１において締付トルクが傾き▲２▼の許容範囲内にない場合には、締付不良と判定してステップ４に移る。ステップ２１において締付トルクが許容範囲内にある場合には、ナットの回転角度が９０°に達したかどうかが判定される（ステップ２２）。ステップ２２においてナットの回転角度が９０°未満である場合には、ステップ１９に戻る。ステップ２２においてナットの回転角度が９０°に達している場合には、締付合格と判定して、ステップ２３に移る。
【００４５】
上記実施例における許容範囲としては、規定締付角度での締付トルクをフルスケールとして−１０％〜＋１０％程度に設定する。ナットの回転角度は、回転角度０〜２０％までは、回転角度２０〜１００％の時の約５０％で回転させる。
【００４６】
なお、上記実施例において、回転角度に関する２０°、９０°、１°ごと等の数値はすべて１例であり、締め付けられる部材の特性に応じた回転角度等の適当な値が適宜マイコン（２９）に設定される。
【００４７】
また、締付開始基準としては、締付トルクが７ｋｇｆ・ｃｍ程度になる位置が選ばれる。このようにすれば、手締めが少々不足していてもあるいは配管に曲りや位置ずれがあって手締めの時点で締付トルクがわずかに発生していても、これらの影響を受けない締付開始基準位置を設定することができる。
【００４８】
なお、上記実施例において、ナット（３６）の回転角度と締付トルクとの関係より、締付けが適正かを判定しているが、ナット（３６）の回転角度の代わりに、ナット（３６）とおねじ部材（３５）の距離を使用することもできる。または、ナット（３６）の回転角度およびナット（３６）とおねじ部材の距離の両方を使用してもよい。ナット（３６）とおねじ部材（３５）の距離の検出は、ポテンショメータ、うず電流変位センサ、レーザー式変位センサ等により行うことができる。
【００４９】
また、上記実施例において、締付トルクは歪ゲージ（１８）（６３）により検出されているが、締付トルクの検出は、これ以外の検出方法、例えば、磁歪式トルクセンサにより行うこともできる。また、回転角度の検出は、ポテンショメータを使用しアナログ信号を角度に換算することにより行うこともできる。
【００５０】
図１３から図１５までは、手動タイプの締付装置を示す。以下の説明において、電動タイプの締付装置と同じものには、同じ符号を付して説明を省略する。
【００５１】
ナット締め付け用歯車（４） を駆動する平歯車（４９）は、歯車列を介して水平回転軸（５８）を有するハンドル（５７）に接続されている。すなわち、ハンドル（５７）の水平回転軸（５８）に傘歯車（５１）が取り付けられ、この傘歯車（５１）には、垂直回転軸（５９）を有する傘歯車（５２）が噛み合わされ、この傘歯車（５２）の垂直回転軸（５９）には平歯車（５３）が設けられ、この平歯車（５３）に回転方向変換用の平歯車（５４）を介して垂直回転軸（６０）に取り付けられた減速用平歯車（５５）が噛み合わされ、これと同軸の平歯車（５６）にナット締め付け用歯車（４） を駆動する平歯車（４９）が噛み合わされている。
【００５２】
そして、ナット締め付け用歯車（４） を駆動する平歯車（４９）の垂直回転軸（６１）の上端にナット回転角度検出用ロータリーエンコーダ（６２）が取り付けられ、減速用平歯車（５５）の垂直回転軸（６０）に締付トルク検出用歪ゲージ（６３）が取り付けられている。
【００５３】
ボディ（５０）の両側には下プレート昇降用レバー（４３）が揺動用ピン（４４）によりそれぞれ揺動自在に取り付けられている。この下プレート昇降用レバー（４３）の前端部が、下プレート（４２）に設けられた立上がり部（４２ａ） に固定用ピン（４８）により固定されている。揺動用ピン（４４）が嵌め入れられる下プレート昇降用レバー（４３）の孔は長孔（４５）となされている。揺動用ピン（４４）よりも基端部寄りのボディ（５０）の両側には、案内用ピン（４６）が外方に突出して設けられており、各下プレート昇降用レバー（４３）には、水平状態を保持したまま昇降させるための案内溝（４７）が設けられている。下プレート昇降用レバー（４３）の揺動に伴って、下プレート（４２）が昇降させられると、案内用ピン（４６）は案内溝（４７）に案内され、揺動用ピン（４４）が長孔（４５）内で移動することにより、下プレート（４２）は水平状態を保持したまま昇降する。
【００５４】
上記の手動タイプの締付装置を使用した場合の締付方法は、電動タイプの締付装置を使用した場合の締付方法とほぼ同様にして行う。手動タイプの場合、回転角度の速度の制御を手で行うことは難しいが、回転角度は制御しなくても差支えない。また、ナット（３６）の自動停止および自動反転ができないため、締付合格の終了表示が出るとナット（３６）を停止させ、締付不良の警報が出ると締付を停止し、手動によりナット（３６）を反転させる。
【００５５】
なお、上記の実施例において、下プレート（３）（４２） が上プレート（１）（４１） に対して移動できるようになされているが、これは必ずしも必要ではない。また、嵌込み部付き歯車（４） は着脱自在でなく、下プレートに固定されていてもよい。
【００５６】
図１６から図２０までは、この発明による電動タイプの締付装置の他の実施例を示している。
【００５７】
この実施例の装置は、ＤＣサーボモータ（８９）を内蔵したボディ（７０）の前端部に前方突出状に設けられたおねじ部材回転阻止用下プレート（７１）と、下プレート（７１）の上側にこれと平行にかつ上下移動自在に設けられた歯車支持用上プレート（７３）と、上プレート（７３）の前端部に取り付けられかつ水平面内で回転自在なナット回転用歯車（７４）と、下プレート（７１）と上プレート（７３）との間に設けられナット回転用歯車（７４）に噛み合ってこれを回転させる平歯車（９７）とを備えている。
【００５８】
下プレート（７１）の前端部には、前方に開口したフランジ嵌込み部（７２）が設けらている。フランジ嵌込み部（７２）は、スパナの頭部に相当するもので、口幅寸法はおねじ部材（３５）のフランジの外側寸法に合わされており、おねじ部材（３５）のフランジ（３５ａ） がフランジ嵌込み部（７２）に嵌込まれることにより、おねじ部材（３５）の回転が阻止される。フランジ嵌込み部（７２）の下端部にはフランジ（３５ａ） の下端に当接させられる板状のおねじ部材軸方向移動阻止部（７７）が設けられている。おねじ部材軸方向移動阻止部（７７）には、おねじ部材（３５）に接続された管などを嵌込むための切欠き（７８）が設けられている。
【００５９】
ナット回転用歯車（７４）は、平歯車にナット（３６）が嵌め込まれるナット嵌込み部（７５）が設けられたナット嵌込み部付き平歯車部（７４ａ） と、ナット嵌込み部（７５）が上方に延長されたナット嵌込み部延長部（７４ｂ） とよりなる。ナット嵌込み部（７５）は、フランジ嵌込み部（７２）と同軸となるように形成されたもので、前方にナット（３６）を出し入れするための口を有し、口幅寸法はナット（３６）の外側寸法に合わされている。延長部（７４ｂ） の外周面の横断面形状は、ナット嵌込み部（７５）の軸を中心とする円弧状となされている。延長部（７４ｂ） の上端部には、上プレート（７３）を下方に移動させたときにナット（３６）の上端に当接する板状のナット軸方向移動阻止部（７９）が設けられている。ナット軸方向移動阻止部（７９）には、おねじ部材（３５）に接続された管などを嵌込むための切欠き（８０）が設けられている。上プレート（７３）が下方に移動したときのおねじ部材軸方向移動阻止部（７７）とナット軸方向移動阻止部（７９）との間隔は、フランジ（３５ａ） の下端からナット（３６）の上端までの距離にほぼ等しくなされており、ナット締付時には、両移動阻止部（７７）（７９）部によっておねじ部材（３５）とナット（３６）を軸方向両側から押さえることにより、締付作業がやりやすいものとなっている。
【００６０】
上プレート（７３）の前端部下面には、ナット嵌込み部（７５）と同軸の円弧状に形成された下方突出部（８１）が設けられ、下プレート（７１）の前端部上面には、フランジ嵌込み部（７２）と同軸の円弧状に形成された上方突出部（８２ａ） を有する歯車支持プレート（８２）が設けられている。
【００６１】
ナット回転用歯車（７４）の平歯車部（７４ａ） の上下面には、歯車支持プレート（８２）の上方突出部（８２ａ） および上プレート（７３）の下方突出部（８１）に嵌まり合う上下溝（８３）が形成されている。図示省略したが、ナット回転用歯車（７４）の歯の下端部およびナット回転用歯車（７４）に噛み合う平歯車（９７）の歯の上端部は、互いに噛み合いやすいようにテーパ状となされている。
【００６２】
上プレート（７３）の後端部には、左右一対の下方突出部（７３ａ） が設けられており、各下方突出部（７３ａ） の下面に、ナット回転用歯車（７４）に下から当接する歯車支持板（８６）が取り付けられている。上プレート（７３）の前端部には、ナット回転用歯車（７４）のナット嵌込み部延長部（７４ｂ） を挿通させる切欠き（７３ｂ） が設けられている。上プレート（７３）の後端部は、ナット回転用歯車（７４）に噛み合う平歯車（９７）と干渉しないように半円形状に切欠かれている。上プレート（７３）が上方位置にあるときには、ナット回転用歯車（７４）は、歯車支持板（８６）に支持されかつ上プレート（７３）の下方突出部（８１）に案内されて自由に回転できる。
【００６３】
下プレート（７１）には左右一対の垂直案内棒（７６）が設けられており、上プレート（７３）は、これらの垂直案内棒（７６）を介して下プレート（７１）に上下移動自在に取り付けられている。各垂直案内棒（７６）は上プレート（７３）を貫通しており、各垂直案内棒（７６）の上端にばね受け部（７６ａ） が形成され、このばね受け部（７６ａ） と上プレート（７３）との間に圧縮コイルばね（８７）が嵌め止められている。
【００６４】
下プレート（７１）には、ナット回転用歯車（７４）が平歯車（９７）と噛み合わない上方位置に上プレート（７３）を停止させる左右一対の垂直板状ストッパー（８８）が設けられている。各ストッパー（８８）は、下プレート（７１）に固定された左右一対の垂直軸（９８）に揺動自在に取り付けられており、その前端部に、ナット回転用歯車（７４）が平歯車（９７）と噛み合わない位置において上プレート（７３）の下面に当接する係合爪（８８ａ） が設けられている。各垂直軸（９８）にはねじりコイルばね（９９）が嵌められ、その一端が下プレート（７１）に固定され、他端がストッパ（８８）の後端部に内側から当接させられている。このねじりコイルばね（９９）の付勢力によって係合爪（８８ａ） は垂直案内棒（７６）に当接させられる。上プレート（７３）が各ストッパー（８８）によって上方位置に停止させられているときに各ストッパー（８８）の後端部を手で内側に押すと、係合爪（８８ａ） の間隔が広がり、上プレート（７３）は圧縮コイルばね（８７）の付勢力によって下方に移動させられ、ナット回転用歯車（７４）が平歯車（９７）と噛み合う。手を離すと、係合爪（８８ａ） は元の間隔に戻り、このさい係合爪（８８ａ） は上プレート（７３）の上面に当接するようになされている。この状態で、各ストッパー（８８）の後端部を内側に押すと、係合爪（８８ａ） の間隔が再び広がり、圧縮コイルばね（８７）の付勢力に抗して上プレート（７３）を手で上方に移動させることができる。
【００６５】
ナット回転用歯車（７４）に噛み合う平歯車（９７）は、下プレート（７１）に固定された垂直軸（８５）に取り付けられており、ＤＣサーボモータ（８９）および歯車列により回転させられる。すなわち、前方に向かって時計回りに回転させられるサーボモータ（８９）の駆動軸（９０）に平歯車（９１）が取り付けられ、この平歯車（９１）には、これと平行な水平回転軸を有する別の平歯車（９２）が噛み合わされ、この平歯車（９２）の回転軸にはウォーム（９３）が設けられ、このウォーム（９３）に噛み合うウォームホイール（９４）の水平回転軸に別のウォーム（９５）が設けられ、このウォーム（９５）に噛み合うウォームホイール（９６）が、垂直回転軸（８４）に取り付けられている。この垂直回転軸（８４）に取り付けられた平歯車（１００） に、ナット回転用歯車（７４）に噛み合う平歯車（９７）が噛み合わされる。第１実施例と比較すると、ナット回転用歯車（７４）と垂直回転軸（８４）に取り付けられた平歯車（１００） との間に別の平歯車（９７）がアイドルギヤとして付加された構成となっており、これに伴って下プレート（７１）の下面が長いフラットな面となっている。
【００６６】
この装置では、ナット回転角度を測定する代わりにモータ（８９）の回転時間を使用し、締付けトルクを歪みゲージで測定する代わりにモータ（８９）の電流値を使用している。そして、締付が正常かどうかの判定は、規定の時間が経過したときのモータ（８９）の電流値が規定の範囲内にあるかどうかで行っている。これは、時間軸に対してトルク曲線とモータ電流値とが同じような軌跡を示すという知見に基づくもので、これにより、第１実施例では設けられていた回転板（１６）、ナット回転角度検出器（１７）、歪みゲージ（１８）および締付トルク検出器（２８）を付けなくても済み、装置の構成が簡単なものとなる。
【００６７】
この装置により、おねじ部材（３５）に手締めされたナット（３６）を締め付けるには、次のようにする。
【００６８】
まず、ナット回転用歯車（７４）が平歯車（９７）と噛み合わない上方位置に上プレート（７３）を位置させる（図２０（ｂ）参照）。すなわち、ボディ（３０）を持つ手で各ストッパー（８８）の後端部を内側に押し、各ストッパー（８８）の係合爪（８８ａ） の間隔を広げ、空いたほうの手で上プレート（７３）を引き上げる。手を離すとストッパ（８８）はねじりコイルばね（９９）の付勢力により閉じ、上プレート（７３）はストッパ（８８）によって上位置で保持される。次に、下プレート（７１）のフランジ嵌込み部（７２）をおねじ部材（３５）のフランジ（３５ａ） に嵌め合わせる。次に、ナット回転用歯車（７４）を手で回転させながらナット嵌込み部（７５）をナット（３６）に嵌め合わせ、ストッパ（８８）を指で押し広げる。すると、上プレート（７３）が圧縮コイルばね（８７）の付勢力によって下方に移動させられ、ナット回転用歯車（７４）が駆動用の平歯車（９７）に噛み合いかつナット回転用歯車（７４）の下面の溝（８３）が歯車支持プレート（８２）の上方突出部（８２ａ） に嵌まり合う（図２０（ａ）参照）。ここでスタートボタンを押す。この後は、ナット（３６）は自動的に締め付けられ、締付が正常かどうかも判定されて締付作業が終了する。
【００６９】
【発明の効果】
この発明の締付装置によると、あらかじめ手でナットをおねじ部材に締め付けておき、おねじ部材のフランジにおねじ部材回転阻止部材のフランジ嵌込み部を嵌め合わせ、さらにナットにナット回転用歯車のナット嵌込み部を嵌め合わせた後、伝動歯車を駆動手段により回転させる。このようにすれば、ナット回転用歯車が回転して、おねじ部材にナットが締め付けられるので、おねじ部材を保持する工具とナットを締め付ける工具との２つの工具が必要であった従来の締付作業に比べて、管継手等の締付作業を容易に行うことができる。
【００７０】
また、歯車支持部材が、ナット回転用歯車が伝動歯車と噛み合う位置と噛み合わない位置との間を移動しうるようになされているので、ナット回転用歯車と伝動歯車とが噛み合っていない状態として、ナット回転用歯車を手で回転させながらナット嵌込み部をナットに嵌め合わすことができるので、この装置による締付作業がやりやすくなる。
【００７１】
ナット締付量検出手段が設けられているものでは、ナット締付量を確認しながら締め付けることにより、目視で確認しながら所要の回転角度だけナットを回転させるという面倒な作業を行わずに、締付不足や締付過ぎが防止できる。
【００７２】
締付トルク検出手段が設けられているものでは、締付トルクを確認しながら締め付けることができ、締付不足や締付過ぎが防止できる。
【００７３】
ナット締付量検出手段と、締付トルク検出手段と、検出された締付量および締付トルクより、締付けが正常かどうかを判定する締付判定手段とを備えているものでは、正常に締付けが行われたときのねじ部材の締付量に対する締付トルクの基準範囲をあらかじめ設定しておき、締付量と締付トルクとを検出し、かつ締付量に対する締付トルクが基準範囲内にあるかどうかを判定しながらねじ部材の締付けを行うことができ、作業者が締付けが正常かどうかを確認しなくても、締付不足や締付過ぎが防止でき、さらに、おねじ部材とナットとの間に介在されていなければならないガスケットやスラストリング等の入れ忘れが発見できるので、締付不良が確実に防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による電動タイプの締付装置の要部を示す分解斜視図である。
【図２】同縦断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ 線に沿う断面図である。
【図４】図１の締付装置の要部の平面図である。
【図５】同横断面図である。
【図６】偏心コロと下プレートの動作を示す側面図である。
【図７】この発明による締付装置の締付判定手段の１実施例を示すブロック図である。
【図８】同他の実施例を示すブロック図である。
【図９】図１の締付装置の制御部の配置の１実施例を概略的に示す斜視図である。
【図１０】ナット回転角度と締付トルクとの関係を示すグラフである。
【図１１】ナット回転角度と締付トルクとを検出して行う締付方法の概要を示すフローチャートである。
【図１２】ナット回転角度と締付トルクの傾きとを検出して行う締付方法の概要を示すフローチャートである。
【図１３】この発明による手動タイプの締付装置の縦断面図である。
【図１４】同装置の要部を示す側面図である。
【図１５】同装置の要部を示す平面図である。
【図１６】この発明による他の実施例の電動タイプの締付装置の要部を示す分解斜視図である。
【図１７】同縦断面図である。
【図１８】同じく一部を切欠いた平面図である。
【図１９】同横断面図である。
【図２０】上プレートの動作を示す側面図である。
【符号の説明】
（１） 上プレート（おねじ部材回転阻止部材）
（２） フランジ嵌込み部
（３） 下プレート（歯車支持部材）
（４） ナット回転用歯車
（５） ナット嵌込み部
（６） 垂直案内棒
（９） 偏心コロ
（１１）（１２） 突出部
（１３） 溝
（１７） ナット角度検出器
（１８） 歪ゲージ
（２７） ナット回転用歯車駆動用歯車
（３０） ボディ
（３５） おねじ部材
（３５ａ） フランジ
（３６） ナット
（４１） 上プレート（おねじ部材回転阻止部材）
（４２） 下プレート（歯車支持部材）
（４３） 昇降用レバー
（４９） ナット回転用歯車駆動用歯車
（６２） ナット角度検出器
（６３） 歪ゲージ
（７０） ボディ
（７１） 下プレート（おねじ部材回転阻止部材）
（７２） フランジ嵌込み部
（７３） 上プレート（歯車支持部材）
（７４） ナット回転用歯車
（７５） ナット嵌込み部
（７６） 垂直案内棒
（８１）（８２ａ） 突出部
（８３） 溝
（８７） 圧縮コイルばね
（９７） ナット回転用歯車駆動用歯車

Claims (11)

1. フランジを有するおねじ部材にねじ嵌められたナットを締め付ける装置であって、ボディと、ボディの前端部に前方突出状に設けられかつおねじ部材のフランジ部の外側寸法に合う口幅寸法で所定方向に開口しおねじ部材の軸方向に対して直交する方向からフランジ部に嵌め込み可能なフランジ嵌め込み部が設けられたおねじ部材回転阻止部材と、おねじ部材回転阻止部材に取り付けられかつフランジ嵌め込み部の軸方向と同じ方向の軸を有する歯車支持部が設けられた歯車支持部材と、フランジ嵌め込み部の軸方向と同じ方向の軸を有しかつフランジ嵌め込み部と略同方向に開口したナット嵌込み部を有しナット嵌込み部の軸を中心にして回転しうるように歯車支持部材に支持されたナット回転用歯車と、おねじ部材回転阻止部材に取り付けられかつナット回転用歯車と噛み合ってこれを回転させる伝動歯車と、伝動歯車の駆動手段とを備えており、
   歯車支持部材が軸方向に移動可能とされることにより、ナット回転用歯車が伝動歯車と噛み合う位置とこの位置から軸方向に離れており伝動歯車と噛み合わない位置との間を移動しうるようになされている締付装置。
2. ナット回転用歯車の両側面部に、ナット嵌込み部の軸を中心とする円弧状の溝が設けられ、歯車支持部材およびおねじ部材回転阻止部材に、前記溝に嵌まり合う歯車案内用円弧状突出部がそれぞれ形成されている請求項１の締付装置。
3. おねじ部材回転阻止部材を貫通して一対の案内棒が摺動自在に設けられ、両案内棒の一端に歯車支持部材が固定され、両案内棒の他端間に偏心コロが取り付けられ、偏心コロを回転させることにより歯車支持部材が移動させられる請求項１の締付装置。
4. おねじ部材回転阻止部材に昇降用レバーが揺動自在に取り付けられ、昇降用レバーの先端が歯車支持部材に固定され、昇降用レバーを揺動させることにより歯車支持部材が移動させられる請求項１の締付装置。
5. おねじ部材回転阻止部材に一対の案内棒の各一端が固定され、両案内棒に歯車支持部材が摺動自在に取り付けられ、各案内棒の他端部に歯車支持部材をおねじ部材回転阻止部材がわに付勢するコイルばねが嵌められている請求項１の締付装置。
6. おねじ部材回転阻止部材に、歯車支持部材をナット回転用歯車が伝動歯車と噛み合わない位置に停止させうるストッパーが設けられている請求項５の締付装置。
7. フランジ嵌込み部におねじ部材軸方向移動阻止部が設けられ、ナット嵌込み部にナット軸方向移動阻止部が設けられ、ナット回転用歯車が伝動歯車と噛み合わされた時に、両移動阻止部によっておねじ部材とナットを軸方向両側から押えるようになされている請求項１の締付装置。
8. 駆動手段が、ボディに内蔵されたモータと、モータの駆動軸から伝動歯車に回転を伝える歯車列とよりなる請求項１の締付装置。
9. ナット締付量検出手段が設けられている請求項１の締付装置。
10. 締付トルク検出手段が設けられている請求項１の締付装置。
11. ナット締付量検出手段と、締付トルク検出手段と、検出された締付量および締付トルクより、締付けが正常かどうかを判定する締付判定手段とを備えている請求項１の締付装置。

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