JP5342609B2

JP5342609B2 - ボルトテンショナ

Info

Publication number: JP5342609B2
Application number: JP2011162015A
Authority: JP
Inventors: 直之福田; 修逸桐原; 修折出; 貞夫東條
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 2011-07-25
Filing date: 2011-07-25
Publication date: 2013-11-13
Anticipated expiration: 2031-07-25
Also published as: JP2013022710A

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、あるいは弛めるボルトテンショナ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、この開口部を閉鎖する上蓋とから構成されている。圧力容器本体のフランジ部には、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螺合させ、締め付けて、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、プラーバは油圧等によって所定の力で上方に押し上げる、あるいは引っ張り上げることができるようになっている。従って、スタッドボルトの頭部にプラーバを固定し、プラーバを上方に引き上げると、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。

特開平９−２１６１３３号公報

色々な文献によって異なるタイプのボルトテンショナが提案され、例えばプラーバが設けられていないタイプのボルトテンショナもある。特許文献１には、プラーバの代わりに棒状加熱体を備えたスタッドボルト締付け装置すなわちボルトテンショナが記載されている。このスタッドボルト締付け装置が締付けの対象としているスタッドボルトには、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。この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ことになる。

このように色々なタイプのボルトテンショナが提案されているが、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ボルトテンショナが主に使用されていた。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、電動ホイストクレーンによって吊り下げられて、任意のスタッドボルトに移動して自動的に位置決めできるようにする必要がある。そこで所定のガイド装置を備えたボルトテンショナ、例えばボルトテンショナ本体装置と、この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なるボルトテンショナが提供されている。このように構成されているボルトテンショナは、ボルトテンショナ本体が、電動ホイストクレーンによって吊り下げられて一対のガイド装置よりも上方に引き上げることができるようになっている。そして、この状態で圧力容器の円周上を横方向にスライドさせると、一対のガイド装置が上蓋上をスタッドボルトに沿って横方向に走行することになる。所定の位置に達した後に電動ホイストクレーンを駆動してボルトテンショナ本体を下降させると、ボルトテンショナ本体は所望のスタッドボルトに位置が合う。ボルトテンショナ本体置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とは、それぞれの配置が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。このように二等辺三角形の形状が等しいので、ボルトテンショナ本体を電動ホイストクレーンによって吊り下げて、ボルトテンショナを横方向にスライドさせるとき、ボルトテンショナはスタッドボルトに沿って滑らかにスライドされ、そしてボルトテンショナ本体が所望のスタッドボルトに位置合わせされることになる。このような一対のガイド装置を備えた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。

一対のガイド装置を備えた従来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、遠隔操作してナットを締め付けることができ、放射線の被爆の恐れもなく作業の効率も高い。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装置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。

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るボルトテンショナ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、開口部に円周方向に沿って複数本のスタッドボルトが等間隔で植え込まれている圧力容器本体と、該圧力容器本体の開口部に、スタッドボルトに螺合しているナットによって締め付けられるようになっている上蓋とからなる圧力容器における、ナットを締め付け、あるいは弛めたるためのボルトテンショナとして構成する。そしてこの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ピストンシリンダユニットを介して所定の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のガイド装置は、それぞれのガイド装置内において、取付角度が調整できるようになっているガイドプレートを備える。このガイドプレートは、ボルトテンショナが上蓋上をスタッドボルトに沿って円周方向に移動するとき、ナットに接して滑り、それによってボルトテンショナがガイドされるようにするものである。また第１、２のガイド装置のそれぞれには、上蓋上を走行すると共に、その車軸の角度を調整できるガイドローラを設ける。さらに、第１、２のガイド装置には、軸方向に駆動可能なロッドと、該ロッドの先端に交換可能に設けられているガイド部とからなる位置決め調整装置を設け、ロッドを駆動するとガイド部の先端に設けられている一対のローラがナットに接して転がってガイド部が隣り合う２個のナットの間に進入し、それによってボルトテンショナが位置決めされるようにする。

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、開口部に円周方向に沿って複数本のスタッドボルトが等間隔で植え込まれている圧力容器本体と、該圧力容器本体の開口部に、前記スタッドボルトに螺合しているナットによって締め付けられるようになっている上蓋とからなる圧力容器における、前記ナットを締め付けあるいは弛めたるための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角度で設けられている第１、２のガイド装置とからなり、前記第１、２のガイド装置は、それぞれのガイド装置内において取付角度が調整できるようになっているガイドプレートを備えると共に、車軸の角度が調整できるようになっている前記上蓋上を走行するためのガイドローラが設けられ、前記ボルトテンショナが前記上蓋上を前記スタッドボルトに沿って円周方向に移動するとき、前記ガイドプレートは前記ナットに接して滑り、それによって前記ボルトテンショナがガイドされ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と、前記第１、２のガイド装置とは、それぞれピストンシリンダユニットを介して接続され、ピストンシリンダユニットを駆動すると前記ナット締付け装置が前記第１、２のガイド装置に対して相対的に上方に引き上げられ、あるいは下方に下げられるように構成される。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のボルトテンショナにおいて、前記ガイドプレートは、前記第１、２のガイド装置の筐体に対して、一方の端部が回動可能に枢着され、他方の端部が所定のカム機構を介して接続されており、該カム機構を駆動して前記取付角度が調整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には、軸方向に駆動可能なロッドと、該ロッドの先端に交換可能に設けられているガイド部とからなる位置決め調整装置が設けられ、前記ロッドを駆動すると前記ガイド部の先端に設けられている一対のローラが前記ナットに接して転がって前記ガイド部が隣り合う２個の前記ナットの間に進入し、それによって前記ボルトテンショナが位置決めされ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または第２のガイド装置には、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、前記ボルトテンショナが前記上蓋上を走行するとき、前記投光器からの光がナットによって遮られ、あるいは前記受光器で検出され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または第２のガイド装置には、スタッドボルトの高さを測定するリニアゲージセンサが設けられるように構成される。

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角度で設けられている第１、２のガイド装置とからなり、第１、２のガイド装置は、それぞれのガイド装置内において取付角度が調整できるようになっているガイドプレートを備え、ボルトテンショナが上蓋上をスタッドボルトに沿って円周方向に移動するとき、ガイドプレートはナットに接して滑り、それによってボルトテンショナがガイドされるように構成されているので、ナット締付装置を電動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、滑らかに移動できると共に軌道から外れることはない。そして、ガイドプレートは取付角度が調整できるようになっているので、ナット座ピッチ直径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。また、第１、２のガイド装置のそれぞれには、上蓋上を走行すると共に、その車軸の角度を調整できるガイドローラが設けられているので、走行が滑らかになるだけでなく、ナット座ピッチ直径が異なる圧力容器に対しても車軸の角度を調整して対応することができる。

他の発明によると、ナット締付け装置と、第１、２のガイド装置とは、それぞれピストンシリンダユニットを介して接続され、ピストンシリンダユニットを駆動するとナット締付け装置が第１、２のガイド装置に対して相対的に上方に引き上げられ、あるいは下方に下げられ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ガイドプレートは、第１、２のガイド装置の筐体に対して、一方の端部が回動可能に枢着され、他方の端部が所定のカム機構を介して接続されており、該カム機構を駆動して取付角度が調整できるようになっているので、取付角度の調整は容易に実施できる。そして、他の発明によると、第１、２のガイド装置のそれぞれには、軸方向に駆動可能なロッドと、該ロッドの先端に交換可能に設けられているガイド部とからなる位置決め調整装置が設けられ、ロッドを駆動するとガイド部の先端に設けられている一対のローラがナットに接して転がってガイド部が隣り合う２個のナットの間に進入し、それによってボルトテンショナが位置決めされるようになっているので、精度良く正確に位置決めすることができる。さらに他の発明によると、第１または第２のガイド装置には、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、ボルトテンショナが上蓋上を走行するとき、投光器からの光がナットによって遮られ、あるいは受光器で検出されるので、位置決め精度は比較的粗いが、迅速に位置決めすることができる。そして、他の発明によると、第１または第２のガイド装置には、スタッドボルトの高さを測定するリニアゲージセンサが設けられているので、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。

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ガイド装置に設けられているガイドプレートを模式的に示す図で、その（ア）はガイドプレートの斜視図、その（イ）（ウ）はガイドプレートの一部を示す上面図である。本発明の実施の形態に係るボルトテンショナのガイド装置に設けられているガイドローラを模式的に示す図で、その（ア）は斜視図、その（イ）（ウ）は上面図である。本発明の実施の形態に係るボルトテンショナのガイド装置に設けられている位置決め調整装置の一部を示す斜視図である。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。

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Ｃ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Ｂ、Ｂ、…が植え込まれている。一方、上蓋Ｃのフランジ部ＦにはスタッドボルトＢ、Ｂ、…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Ｃ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Ｂ、Ｂ、…は上蓋Ｃ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Ｎ、Ｎ、…を所定の締付け力で締め付けることにより、上蓋Ｃは圧力容器本体に固着されている。図１の（ア）には、上蓋Ｃの一部と、スタッドボルトＢ、Ｂ、…と、ナットＮ、Ｎ、…と、上蓋Ｃのフランジ部Ｆに載せられている本実施の形態に係るボルトテンショナ１が示されている。本実施の形態に係るボルトテンショナ１は、スタッドボルトＢ、Ｂ、…に沿って上蓋Ｃ上を走行し、任意のスタットボルトＢ、Ｂ、…に位置合わせしてナットＮ、Ｎ、…を締め付け、あるいは弛めるようになっている。なお図においては、スタッドボルトＢ、Ｂ、…とナットＮ、Ｎ、…は点線で示されている。

本発明の実施の形態に係るボルトテンショナ１は、本体であるナット締付け装置２と、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４ａ、４ｂと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４ａ、４ｂ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４ａ、４ｂの内部には、それぞれ略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４ａ、４ｂ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４ａ、４ｂの内部は、スタッドボルトＢ、Ｂ、…とナットＮ、Ｎ、…が通る通路になっている。

ナット締付け装置２と、第１、２のガイド装置４ａ、４ｂとは次のように連結されている。まず、ナット締付け装置２の左右の側部には、所定の取付具５ａ、５ｂが設けられ、この取付具５ａ、５ｂのそれぞれに、第１、２のピストンシリンダユニット６ａ、６ｂが、それぞれのシリンダ部において固定されている。第１、２のガイド装置４ａ、４ｂは、第１、２のピストンシリンダユニット６ａ、６ｂのピストンロッド７ａ、７ｂの先端に固着されている。これらのピストンロッド７ａ、７ｂは垂直方向に駆動されるようになっているので、第１、２のピストンシリンダユニット６ａ、６ｂを駆動し、電動ホイストクレーンによってナット締付け装置２を吊り上げると、第１、２のガイド装置４ａ、４ｂ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。これらの第１、２のガイド装置４ａ、４ｂは、上下の２本のガイド装置固定バー９、９によって互いに連結され、所定の角度が維持されるようになっている。ナット締付け装置２と、第１、２のガイド装置４ａ、４ｂを上から見ると、図１の（イ）に示されているように、扁平な二等辺三角形を呈するように配置されている。このような配置を円弧と見なすと、その直径は、一般的な大きさの圧力容器における、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におおよそ適合する。従って、ボルトテンショナ１が、上蓋Ｃ上を円周方向に移動するとき、第１、２のガイド装置４、５によってガイドされることになる。

第１、２のガイド装置４ａ、４ｂには、ボルトテンショナ１を正確にガイドするためのガイド機構、ボルトテンショナ１を所望のスタッドボルトＢに位置合わせするための位置合わせ機構、等が設けられている。ガイド機構は、ガイドプレート１０ａ、１０ｂ等からなるガイドプレート機構１１ａ、１１ｂと、ガイドローラ１３ａ、１３ｂからなるガイドローラ機構１４ａ、１４ｂとから構成され、位置合わせ機構は、位置決め調整装置１６ａ、１６ｂと、ナット位置検出センサ１８とから構成されている。これらについて説明する。

ガイドプレート機構１１ａ、１１ｂは、第１、２のガイド装置４ａ、４ｂのそれぞれに設けられているが、ガイドプレート機構１１ａ、１１ｂは互いに左右対称の形状になっていて実質的に同じ形状なので、一方のガイドプレート機構１１ａについてのみ説明する。

ガイドプレート機構１１ａは、図１の（イ）に示されているように、第１のガイド装置４ａの筐体に対して取付角度が調整可能なガイドプレート１０ａと、筐体に固定されている固定ガイドプレート１９ａとから構成されている。ガイドプレート１０ａは上蓋Ｃの中心に近い内側に、固定ガイドプレート１９ａは外側に設けられている。いずれも所定長さで所定幅の板状を呈しており、ボルトテンショナ１が上蓋Ｃ上を円周方向に移動するとき、これらのプレート１０ａ、１０ｂ、１９ａ、１９ｂに、ナットＮ、Ｎ、…が接して滑らかに滑るようになっている。図１の（イ）において、矢印Ｙ１方向からガイドプレート１０ａを見た様子が、図２の（ア）に示されている。ガイドプレート１０ａの一方の端部近傍は、第１のガイド装置４ａの筐体に形成されているブラケット２１にピン２２によって軸支され、ピン２２を中心に回動可能になっている。ガイドプレート１０ａの他方の端部近傍は所定のカム機構を介して第１のガイド装置４ａの筐体に接続されている。詳しく説明すると第１のガイド装置４ａの筐体には、水平に張りだした上下の取付部２３、２３が形成されている。この取付部２３、２３には、中央に孔が開けられており、１本の結合ピン２４が縦方向に嵌め込まれている。ガイドプレート１０ａの他方の端部近傍には突部２５が形成されており、この突部２５にも縦方向の孔が形成され、リンクピン２６が挿入されている。取付部２３、２３とガイドプレート１０ａの突部２５とは所定の形状の上下のリンク２７、２７によって接続されている。具体的には、上下のリンク２７、２７は一方の端部に大径の孔が形成され、他方の端部に小径の孔が形成されている。このようなリンク２７、２７の小径の孔がリンクピン２６によってガイドプレート１０ａの突部２５に軸支されている。そして大径の孔が結合ピン２４によって軸支されているが、結合ピン２４には偏心軸２８、２８が設けられており、この偏心軸２８、２８を介して軸支されている。取付部２３、２３側には、この上下リンク２７、２７の間に所定のカム３０が設けられ、結合ピン２４によって回動可能に軸支されている。カム３０にはガイドプレートレバー３１が設けられ、このレバーによって回転できるようになっている。ガイドプレート１０ａの突部２５には先端にスペーサ３２が設けられ、カム３０は滑らかにスペーサ３３に当接している。従ってガイドプレートレバー３１によってカム３０を半回転させると、カム３０によってスペーサ３３が押されてガイドプレート１０ａの他方の端部が前方に押される。図２の（イ）（ウ）には、ガイドプレートレバー３１の位置に応じて、カム３０の回転位置が変化し、それによってガイドプレート１０ａの位置が変化する様子が示されている。このようにすると第１のガイド装置４ａに対するガイドプレート１０ａの取付角度を変更することができ、取付角度は２つの角度から選択できることになる。なお、取付部２３、２３には、左右にそれぞれ小径の孔３２、３２、…が開けられており、左右のいずれかの孔３２、３２にガイドプレートロックピン３４が挿入されている。これによってガイドプレートレバー３１が係止され、カム３０がロックされている。

次にガイドローラ機構１４ａ、１４ｂについて説明する。ガイドローラ機構１４ａ、１４ｂも第１、２のガイド装置４ａ、４ｂのそれぞれに設けられているが、これらも左右対称で実質的に同じ形状なので、一方のガイドローラ機構１４ａについてのみ説明する。ガイドローラ機構１４ａは、図３の（ア）に示されているように、ガイドローラ１３ａが設けられており、これによって第１のガイド装置４ａが横方向に滑らかに移動できるようになっている。ガイドローラ機構１４ａは、次のように第１のガイド装置４ａに設けられている。すなわち第１のガイド装置４ａの筐体には水平な取付板３６が固着されている。この取付板３６の下面に接するようにガイドローラ調整板３７が設けられ、ノックピン３８によって取付板３６に回動可能に軸支されている。このガイドローラ調整板３７に車軸支持部材４０が固着され、この車軸支持部材４０にガイドローラ１３ａが回転可能に、あるいは転動可能に設けられている。ガイドローラ調整板３７には、ガイドローラレバー４１が固着されており、このレバーを操作すると取付板３６に対してガイドローラ調整板３７を左右に回動させることができ、ガイドローラ１３ａの車軸の角度を変更できるようになっている。取付板３６には左右に２個の孔、すなわち取付板側孔４３、４３が開けられており、ガイドローラ調整板３７にも左右に２個の孔、すなわち調整板側孔４４、４４が開けられている。一方の取付板側孔４３と、一方の調整板側孔４４とを整合させると、それぞれ他方の取付板側孔４３と調整板側孔４４は整合せず、他方の取付板側孔４３と他方の調整板側孔４４を整合させると、一方の取付板側孔４３と調整板側孔４４は整合しない。いずれの孔４３、４４を整合させるかによって、ガイドローラ１３ａの車軸の角度が調整でき、車軸の角度は２角度から選択できるようになっている。図３の（イ）（ウ）に、取付板側孔４３、４３と調整板側孔４４、４４の、一方を整合させたときと他方を整合させたときのそれぞれにおいてガイドローラ１３ａの車軸の角度が変化している様子が示されている。なお、整合している取付板側孔４３と調整板側孔４４には、１本のガイドローラロックピン４５が挿入され、取付板３６に対してガイドローラ調整板３７がロックされている。

次に位置決め調整装置１６ａ、１６ｂについて説明するが、これらも左右対称で実質的に同じ形状なので一方についてのみ、具体的には第２のガイド装置４ｂに設けられている位置決め調整装置１６ｂについて説明する。位置決め調整装置１６ｂは、図１に示されているように、ピストンシリンダユニット４７と、ガイド部４９とから構成され、ガイド部４９は、ピストンシリンダユニット４７によって駆動されるロッド４８の先端に着脱可能に設けられている。このようなピストンシリンダユニット４７は、シリンダが第２のガイド装置４ｂの筐体に固定され、ロッド４８が第２のガイド装置４ｂの内部に向かって水平方向に駆動されるようになっている。ガイド部４９を先端の方向から見た様子が図４に示されている。図４に示されているように、ロッド４８の先端は、所定長さだけ上側と下側が水平に切り取られ、中央に残された部分に縦孔５１が開けられている。この縦孔５１にガイド部４９が接続されるようになっている。ガイド部４９は略方形状を呈し、先端部が左右からテーパ状に切り落とされ、さらに上側と下側が所定の厚さで水平に切り取られている。これによって先端部は、中央部が所定の肉厚で前方に突き出た形状を呈している。このような先端部には、下側の切り取られた段部に２個のローラ５８、５８が回転可能に設けられている。ガイド部４９が前方に駆動されると、これらのローラ５２、５２が隣り合う２個のナットＮ、Ｎに接して転がってガイド部４９がこれらのナットＮ、Ｎの間に滑らかに進入できる。このときボルトテンショナ１が左右にわずかにずれ、ボルトテンショナ１が正確に位置合わせされることになる。ガイド部４９は後方がくり抜かれてロッド４８が挿入できるようになっている。そしてこのくり抜き部分には、縦方向の円柱部５０が設けられ、この円柱部５０はちょうどガイド部４９の縦孔５１に滑らかに嵌合する外径に形成されている。またガイド部４９には上面に円形テーブル５２が形成されており、この円形テーブル５２には、円形テーブル５２の中心から後方にずれた位置に縦方向の孔があけられ、円柱部５０も貫通している。この孔に所定の軸５３が挿入され、軸５３の上端部にはクランプ５５が固定されている。軸５３の下端部には扁平なロック板５６が固定されており、ガイド部４９の円柱部５０がロッド４８の縦孔５１から抜けないようにロックされている。クランプ５５を円形テーブル５２上で回転すると軸５３、ロック板５６が回転するが、所定の回転位置においてロック板５６が縦孔５１に整合してロックが解除され、円柱部５０を縦孔５１から抜くことができる。すなわちガイド部４９をロッド４８から取り外すことができるようになっている。

次にナット位置検出センサ１８について説明する。ナット位置検出センサ１８は、本実施の形態においては第１のガイド装置４ａにのみ設けられ、図１の（ア）（イ）に示されているように、投光器５９と受光器６０とから構成されている。投光器５９から発せられる光は、ナットＮによって遮られ、そして隣接する２個のナットＮ、Ｎの間の位置で、受光器６０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、遮光された回数をカウントすれば概略的な位置を得ることができ、さらに受光器６０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。

本実施の形態においては、第２のガイド装置４ｂ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６２が設けられている。デジタルリニアゲージセンサ６２に設けられているロッド６３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。

ボルトテンショナ１の本体、すなわちナット締付け装置２について説明する。スタッドボルトＢは、図５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７１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７２と、ナットＮを回転するナット回転機構７３とから構成されている。ケーシング７１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、その底部７４においてさらに肉厚に形成されている。このケーシング７１は底部７４において、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７２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７６、互いにロックしてこのプラーバ７６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７７、７７、…、４個のスプリットプラーバソケット７７、７７、…をロックするロッキングリング７８、このロッキングリング７８を駆動するソケット開閉用ピストンシリンダユニット７９、プラーバ７６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８１等から構成されている。プラーバ７６の下部には、水平方向の溝８２、８２、…が複数本形成されている。これらの溝８２、８２、…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８２、８２、…が４個のスプリットプラーバソケット７７、７７、…に形成されている溝と係合して、プラーバ７６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７７、７７、…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７６の溝８２、８２、…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７７、７７、…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７７、７７、…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７６には軸方向に貫通孔８３が明けられ、この貫通孔８３には、スタッドボルトＢの位置を検出するガイドバー８５が挿入されている。また、プラーバ７６の上部には、ホールディングナット８６が固定されている。

４個のスプリットプラーバソケット７７、７７、…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７６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５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７７、７７、…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８８、８８、…が複数本形成され、上方部分にプラーバ７６の溝８２、８２、…と係合するプラーバ係合用溝８９、８９、…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７７、７７、…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７７、７７、…とプラーバ７６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７７、７７、…の外周面には、水平方向の溝９１、９１、…が等間隔で形成されている。これらの溝９１、９１、…は、比較的幅広であり、そのテーパ面９２、９２、…は比較的緩やかに形成されている。

ロッキングリング７８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７７、７７、…を囲むように設けられている。ロッキングリング７８の内周面には、スプリットプラーバソケット７７、７７、…の外周面に形成されている溝９１、９１、…と同じ形状の溝９３、９３、…が形成されている。このようなロッキングリング７８は、連結部材９４、９４を介してソケット開閉用ピストンシリンダユニット７９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７８を、所定の位置にすると、図５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７７、７７、…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７７、７７、…の外周面とロッキングリング７８の内周面は密着する。ロッキングリング７８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７７、７７、…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８１は、そのシリンダ９５がケーシング７１に固定されており、ピストン９６上部には球面座金９７が固定されている。この球面座金９７の上にホールディングナット８６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８１を駆動するとホールディングナット８６を介してプラーバ７６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７３は、歯車を備えた駆動機構９８と、この歯車に噛み合って回転するナット回転用歯車９９とから構成されている。ナット回転用歯車９９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９９には、ナットＮの縦溝Ｔ、Ｔ、…に係合するナットソケット１０１、１０１、…が設けられている。従って、駆動機構９８を駆動するとナット回転用歯車９９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、Ｂ、…について伸び量を測定する方法を説明する。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。このとき、第１、２のピストンシリンダユニット６ａ、６ｂを駆動してナット締付け装置２だけが吊り上げられるようにする。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、…は、第１、２のガイド装置４ａ、４ｂの内部を通過し、ナットＮ、Ｎ、…はガイドプレート１０ａ、１０ｂ、固定ガイドプレート１９ａ、１９ｂに接して滑らかに滑る。またガイドローラ１３ａ、１３ｂによって第１、２のガイド装置４ａ、４ｂは上蓋Ｃ上を滑らかに走行する。これらによって、ボルトテンショナ１はガイドされ、円周方向に移動することができる。投光器５９と受光器６０とからなるナット位置検出センサ１８によって、第１のガイド装置４ａの内部を通過するナット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。位置決め調整装置１６ａ、１６ｂを駆動する。そうするとガイド部４９、４９が隣り合う２個のナットＮ、Ｎ、…の間に進入し、その反動でボルトテンショナ１は左右にわずかにずれる。すなわち位置が微調整され、ボルトテンショナ１は正確に位置決めされる。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内に入ることになる。第２のガイド装置４ｂのデジタルリニアゲージセンサ６２によって、第２のガイド装置４ｂ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、…の締付けを行う方法を説明する。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。位置決め調整装置１６ａ、１６ｂ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７９によってロッキングリング７８を駆動してスプリットプラーバソケット７７、７７、…をロックする。そうすると、プラーバ７６とスプリットプラーバソケット７７、７７、…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８１を駆動する。そうすると、プラーバ７６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７３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。

ナットＮ、Ｎ、…の締付けをした場合には、締付け後に全てのスタッドボルトＢ、Ｂ、…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、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。

ナットＮ、Ｎ、…を弛める方法については、当業者であれば、上で説明したナットＮ、Ｎ、…の締付けを行う方法から容易に理解できるので、説明を省略する。なお、ナットＮ、Ｎ、…を弛める場合にも、その前後においてスタッドボルトＢ、Ｂ、…について伸び量を測定してコントローラに記憶させるようにしても良いし、ナットＮ、Ｎ、…を完全に取り外す場合には伸び量の測定を省略しても良い。

本実施の形態に係るボルトテンショナ１は、ガイドプレート機構１１ａ、１１ｂ、ガイドローラ機構１４ａ、１４ｂを調整し、位置決め調整装置１６ａ、１６ｂのガイド部４９、４９を交換すると、ナット座ピッチ直径が異なる２種類の大きさの圧力容器に対応させることができる。具体的には次のようにする。ボルトテンショナ１を電動ホイストクレーンによって吊り上げ、所定の作業台に載せる。以下この作業台の上で調整する。ガイドプレート機構１１ａ、１１ｂにおいて次のように操作する。まずガイドプレートロックピン３４を一方の孔３２、３２から抜き、ロックを解除する。次いで図２の（イ）（ウ）に示されているように、ガイドプレートレバー３１を操作してカム３０を半回転させる。そうするとガイドプレート１０ａ、１０ｂの取付角度が変化する。ガイドプレートロックピン３４を他方の孔３２、３２に挿入してガイドプレートレバー３１をロックする。ガイドローラ機構１４ａ、１４ｂにおいては次のように操作する。まずガイドローラロックピン４５を一方の取付板側孔４３、調整板側孔４４から抜いてロックを解除する。ガイドローラレバー４１を操作して図３の（イ）（ウ）に示されているように、ガイドローラ１３ａ、１３ｂの車軸の角度を変更する。ガイドローラロックピン４５を他方の取付板側孔４３、調整板側孔４４に挿入してロックする。位置決め調整装置１６ａ、１６ｂにいては次のように操作する。まずピストンシリンダユニット４７を駆動してロッド４８を前方に突き出す。ガイド部４９においてクランプ５５を回転してロック板５６の係合を解除する。ガイド部４９の円柱部５０、ロック板５６を、ロッド４８の縦孔５１から引き抜くようにしてガイド部４９を外す。このガイド部４９を他のガイド部と交換する。他のガイド部は図には示されていない。他のガイド部の円柱部をロッド４８の縦孔５１に挿入する。クランプを回転してロック板を回転させ他のガイド部をロッド４８に固定する。これらの操作よってボルトテンショナ１は、ナット座ピッチ直径の異なる圧力容器に適合することになる。

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４ａ、４ｂ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６ａ、６ｂ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４ａ、４ｂ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。ガイドプレート１０ａ、１０ｂについても変形が可能である。本実施の形態においてはガイドプレート１０ａ、１０ｂは上蓋の中心に近い内側に、固定ガイドプレート１９ａ、１９ｂは外側に設けられているように説明したが、これらの配置は逆になっていても良い。また固定ガイドプレート１９ａ、１９ｂは取付角度は不変であるように説明したが、取付角度が調整できるようになっていてもよい。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４ｂに設けられているデジタルリニアゲージセンサ６２によって測定されるように説明したが、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。

１ボルトテンショナ２ナット締付け装置
４ａ、４ｂ第１、２のガイド装置
６ａ、６ｂ第１、２のピストンシリンダユニット
１０ａ、１０ｂガイドプレート
１１ａ、１１ｂガイドプレート機構
１３ａ、１３ｂガイドローラ
１４ａ、１４ｂガイドローラ機構
１６ａ、１６ｂ位置決め調整装置
１８ナット位置検出センサ１９ａ固定ガイドプレート
２１ブラケット２２ピン
２３取付部２４結合ピン
２５突部２６リンクピン
２７リンク２８偏心軸
３０カム３１ガイドプレートレバー
３４ガイドプレートロックピン３６取付板
３７ガイドローラ調整板３８ノックピン
４１ガイドローラレバー４５ガイドローラロックピン
４７ピストンシリンダユニット４８ロッド
４９ガイド部４４クランプ
５６ロック板４８ローラ
５９投光器６０受光器
６２デジタルリニアゲージセンサ６３ロッド
７１ケーシング７２スタッドボルト引っ張り機構
７３ナット回転機構７６プラーバ
７７スプリットプレーバソケット７８ロッキングリング
８５ガイドバー８６ホールディングナット
９８駆動機構９９ナット回転用歯車

Claims

開口部に円周方向に沿って複数本のスタッドボルトが等間隔で植え込まれている圧力容器本体と、該圧力容器本体の開口部に、前記スタッドボルトに螺合しているナットによって締め付けられるようになっている上蓋とからなる圧力容器における、前記ナットを締め付けあるいは弛めたるための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角度で設けられている第１、２のガイド装置とからなり、
前記第１、２のガイド装置は、それぞれのガイド装置内において取付角度が調整できるようになっているガイドプレートを備えると共に、車軸の角度が調整できるようになっている前記上蓋上を走行するためのガイドローラが設けられ、
前記ボルトテンショナが前記上蓋上を前記スタッドボルトに沿って円周方向に移動するとき、前記ガイドプレートは前記ナットに接して滑り、それによって前記ボルトテンショナがガイドされることを特徴とするボルトテンショナ。
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と、前記第１、２のガイド装置とは、それぞれピストンシリンダユニットを介して接続され、ピストンシリンダユニットを駆動すると前記ナット締付け装置が前記第１、２のガイド装置に対して相対的に上方に引き上げられ、あるいは下方に下げられることを特徴とするボルトテンショナ。
請求項１または２に記載のボルトテンショナにおいて、前記ガイドプレートは、前記第１、２のガイド装置の筐体に対して、一方の端部が回動可能に枢着され、他方の端部が所定のカム機構を介して接続されており、該カム機構を駆動して前記取付角度が調整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。
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には、軸方向に駆動可能なロッドと、該ロッドの先端に交換可能に設けられているガイド部とからなる位置決め調整装置が設けられ、
前記ロッドを駆動すると前記ガイド部の先端に設けられている一対のローラが前記ナットに接して転がって前記ガイド部が隣り合う２個の前記ナットの間に進入し、それによって前記ボルトテンショナが位置決めされ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。
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または第２のガイド装置には、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、前記ボルトテンショナが前記上蓋上を走行するとき、前記投光器からの光がナットによって遮られ、あるいは前記受光器で検出され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。
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または第２のガイド装置には、スタッドボルトの高さを測定するリニアゲージセンサが設けられていることを特徴とするボルトテンショナ。