JP6108620B2

JP6108620B2 - ボルトテンショナ

Info

Publication number: JP6108620B2
Application number: JP2013177516A
Authority: JP
Inventors: 俊光奥岡; 高雄佐藤
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 2013-08-29
Filing date: 2013-08-29
Publication date: 2017-04-05
Anticipated expiration: 2033-08-29
Also published as: JP2015044271A

Description

本発明は、ボルトテンショナに関し、さらに詳しくは、全ネジ型のスタッドボルトを短時間に高精度で把持することが出来るボルトテンショナに関する。

従来、ネジ山の断面輪郭が三角波状である全ネジ型のスタッドボルトにプラーバを螺合する構造のボルトテンショナが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
他方、ネジ山の断面輪郭がのこぎり歯状であるスタッドボルトを周囲からプラーバソケットで把持する構造のボルトの把持・離脱装置が知られている（例えば、特許文献２参照。）。

特開平８−２５７９３２号公報特開平１０−１８０５７１号公報

上記従来のボルトテンショナは、全ネジ型のスタッドボルトに使用できたが、プラーバをスタッドボルトに螺合するのに長時間を要する問題点があった。例えば、スタッドボルトの直径が３００ｍｍ、ネジ山の高さが３ｍｍ、ネジ山のピッチが６ｍｍ、プラーバと螺合すべき長さを２００ｍｍとするとき、螺合するのに数十秒間の時間を要していた。
他方、上記従来のボルトの把持・離脱装置は、ネジ山の断面輪郭がのこぎり歯状であるスタッドボルトに対しては満足できる把持精度が得られたが、全ネジ型のスタッドボルトに対しては把持精度が低くて使用できない問題点があった。すなわち、のこぎり歯状のネジ山の場合、ネジ山の高さは例えば１０ｍｍと大きく、そのネジ山の片側面はプラーバソケットのネジ山が接近してくる方向に対して平行であり、ネジ山とネジ山の間にプラーバソケットのネジ山よりも大きな台形状の隙間を生じるため、その台形状の隙間にプラーバソケットのネジ山を入れることが容易である。一方、全ネジ型のスタッドボルトの場合、ネジ山の高さは例えば３ｍｍと小さく、ネジ山とネジ山の間はプラーバソケットのネジ山と同形状の三角形であるため、その三角形の隙間にプラーバソケットのネジ山を入れることが難しい。
そこで、本発明の目的は、全ネジ型のスタッドボルトを短時間に高精度で把持することが出来るボルトテンショナを提供することにある。
なお、ネジ山の断面輪郭が三角波状である全ネジ型のスタッドボルトは、ネジ山の断面輪郭がのこぎり歯状であるスタッドボルトよりも製造が容易であり且つ安価である。

第１の観点では、本発明は、回転動作可能なヘッド（１）と、全ネジ型のスタッドボルト（Ｂ）を周囲から把持するべく開閉動作可能で且つ前記スタッドボルトに嵌合しうるネジ山を内面に有し且つ前記ヘッド（１）に保持されたプラーバソケット（２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ）と、前記プラーバソケット（２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ）を開閉動作させるためのアクチュエータ（３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ）と、前記プラーバソケットの間に形成されるギャップを通って外部に流出するように空気を送り込む空気源（７）と、前記ギャップを通って外部に流出する空気の圧力または流量を計測する計測手段（８）とを具備したことを特徴とするボルトテンショナ（１００）を提供する。
上記第１の観点によるボルトテンショナ（１００）では、プラーバをスタッドボルトに螺合するのではなく、周囲からプラーバソケットで把持するので、長時間を要さない。また、プラーバソケットの間に形成されるギャップを通って外部に流出するように空気の圧力または流量を計測しうるので、スタッドボルトのネジ山とプラーバソケットのネジ山が不完全に嵌合している状態（＝ギャップが大きいため、圧力が低いか又は流量が多い。）とスタッドボルトのネジ山とプラーバソケットのネジ山が完全に嵌合している状態（＝ギャップが小さくなるため、圧力が高くなるか又は流量が少なくなる。）とを見分けることができ、全ネジ型のスタッドボルトでも高精度に把持できるようになる。

第２の観点では、本発明は、前記第１の観点によるボルトテンショナ（１００）において、前記ヘッド（１）に、スタッドボルト（Ｂ）に螺合しうるネジ山を設けたことを特徴とするボルトテンショナ（１００）を提供する。
上記第２の観点によるボルトテンショナ（１００）では、プラーバソケットでスタッドボルトを把持する前にスタッドボルトにヘッドを螺合することによって、プラーバソケットのネジ山とスタッドボルトのネジ山のおよその位置合わせを行うことが出来る。なお、ヘッドとスタッドボルトの螺合長さは短い（例えば５０ｍｍ）ので、螺合時間は短くて済む。

本発明のボルトテンショナによれば、全ネジ型のスタッドボルトを短時間に高精度で把持することが出来る。

実施例１に係るボルトテンショナの要部を示す構成説明図である。図１に示すボルトテンショナの底面図である。図１に示すボルトテンショナのボルト把持処理を示すフロー図である。図１に示すボルトテンショナのヘッドをスタッドボルトに螺合した状態を示す断面図である。図４のＡ−Ａ’断面図である。図１に示すボルトテンショナのプラーバソケットでスタッドボルトを把持した状態を示す断面図である。図６のＡ−Ａ’断面図である。図１に示すボルトテンショナのプラーバソケットでスタッドボルトを高精度に把持した状態を示す断面図である。図８のＡ−Ａ’断面図である。

以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。

−実施例１−
図１は、実施例１に係るボルトテンショナ１００の要部を示す構成説明図である。図２は、同底面図である。
このボルトテンショナ１００は、回転動作可能なヘッド１と、ヘッド１に穿設された空気孔１ａと、全ネジ型のスタッドボルトを周囲から把持するべく開閉動作可能に４分割され且つスタッドボルトに嵌合しうるネジ山を内面に有し且つヘッド１に保持されたプラーバソケット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄと、プラーバソケット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを開閉動作させるためのエアシリンダ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄと、ヘッド１を回転させるためのモータ４と、エアシリンダ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄに空気を送り込むためのエアコンプレッサ５と、エアシリンダ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄに送り込む空気の空気圧および流量を計測しうる空気圧・流量計測器６と、空気孔１ａに空気を送り込むためのエアコンプレッサ７と、空気孔１ａに送り込む空気の空気圧および流量を計測しうる空気圧・流量計測器８と、操作者の指示に応じてエアシリンダ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄとモータ４とエアコンプレッサ５，７を制御する制御部９とを具備している。

なお、本発明に係るスタッドボルトの把持に関する構成以外の構成（＝ボルトテンショナ１００の移動機構、ヘッド１の昇降機構、ナットを回す機構など。）は、公知構成と同じであるため、省略している。

図３は、制御部９が実行するボルト把持処理を示すフロー図である。このボルト把持処理は、スタッドボルトの上方にボルトテンショナ１００を位置させた後、ボルト把持処理開始の指示を操作者が入力することによって実行される。
ステップＳ１では、図２に示すように、エアシリンダ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを駆動してプラーバソケット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを開く。

ステップＳ２では、ヘッド１を下降させてスタッドボルトの頂部に載せ、ヘッド１を一旦ネジ抜き方向にモータ４で回転させて、ヘッド１が１ネジ山分落ちることを検知したら、今度はヘッド１をネジ締め方向にモータ４で回転させる。これにより、ヘッド１に設けたネジ山がスタッドボルトのネジ山に螺合してゆくので、ヘッド１とスタッドボルトＢを仮止めしうる程度の第１トルクでモータ４が回転しなくなれば、モータ４を止める。

図４，図５に、ステップＳ２の後の状態を示す。
ヘッド１とスタッドボルトＢは緩く螺合しており、ヘッド１に設けたネジ山とスタッドボルトＢのネジ山とはおよその位置合わせがされているが、緊密には嵌合していない。
スタッドボルトＢは、原子炉の圧力容器に設置されている。
Ｎは、ナットである。

ステップＳ３では、所定流量で空気が外部に流出するように空気孔１ａからプラーバソケット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの内側に空気を送り込む。空気は、プラーバソケット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄとスタッドボルトＢの間の隙間およびプラーバソケット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの間のギャップｇ１，ｇ２，ｇ３，ｇ４から外部へ流出する。
なお、図５におけるギャップｇ１の幅は、例えば１０ｍｍである。

ステップＳ４では、プラーバソケット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの内側に送り込む空気圧の変化を監視しながら、エアシリンダ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄによりプラーバソケット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを閉じてゆく。ステップＳ２において、ヘッド１に設けたネジ山とスタッドボルトＢのネジ山とはおよその位置合わせがされているので、プラーバソケット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄのネジ山とスタッドボルトＢのネジ山も自然におよその位置合わせがなされており、プラーバソケット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄのネジ山とスタッドボルトＢのネジ山も緩く嵌合する。
図６，図７に、ステップＳ４の後の状態を示す。
なお、図７におけるギャップｇ１の幅は、例えば６ｍｍである。

空気孔１ａからプラーバソケット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの内側に送り込まれた空気は、プラーバソケット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄとスタッドボルトＢの間の隙間およびプラーバソケット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの間のギャップｇ１，ｇ２，ｇ３，ｇ４から外部へ流出するが、プラーバソケット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄとスタッドボルトＢの間の隙間もプラーバソケット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの間のギャップｇ１，ｇ２，ｇ３，ｇ４も狭くなっているので、空気圧が上昇する。

ステップＳ５では、プラーバソケット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄのネジ山とスタッドボルトＢのネジ山が緩く嵌合した時の空気圧である第１レベルまで空気圧が上昇したら、エアシリンダ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの押圧力を弱める。

ステップＳ６では、プラーバソケット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの内側に送り込む空気圧の変化を監視しながら、ヘッド１をネジ抜き方向にモータ４で回す。プラーバソケット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄのネジ山がスタッドボルトＢのネジ山に接触した状態で回るが、エアシリンダ３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの押圧力を弱めているため、スタッドボルトＢのネジ山が損傷することはない。ネジ抜き方向にヘッド１を回すのは、ヘッド１がスタッドボルトＢの頂部に当接している場合、ネジ締め方向には回せないからである。
ヘッド１をネジ抜き方向にモータ４で少し回すと、プラーバソケット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄのネジ山がスタッドボルトＢのネジ山に完全に嵌合する状態になる。
図８，図９に、ステップＳ６の後の状態を示す。
なお、図９におけるギャップｇ１の幅は、例えば５ｍｍである。

図９の状態では、プラーバソケット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄとスタッドボルトＢの間の隙間はなくなり、空気孔１ａからプラーバソケット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの内側に送り込まれた空気は、プラーバソケット２ａ，２ｄの間のギャップｇ１からのみ外部へ流出するので、空気圧が上昇する。

ステップＳ７では、プラーバソケット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄのネジ山とスタッドボルトＢのネジ山が完全に嵌合した時の空気圧である第２レベルまで空気圧が上昇したら、ヘッド１の回転を止める。

ステップＳ８では、プラーバソケット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの内側に送り込む空気を止める。そして、処理を終了する。

実施例１に係るボルトテンショナ１００によれば、全ネジ型のスタッドボルトＢを短時間に高精度で把持することが出来る。

なお、上記実施例１では、プラーバソケット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄのネジ山とスタッドボルトＢのネジ山の嵌合状態を空気圧の変化により検知したが、流量の変化により検知してもよい。

本発明のボルトテンショナは、例えば原子炉の圧力容器のスタッドボルトにナットを螺合するのに利用できる。

１ヘッド
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄプラーバソケット
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄエアシリンダ
４モータ
５，７エアコンプレッサ
６，８空気圧・流量測定器
１００ボルトテンショナ
Ｂスタッドボルト
Ｎナット

Claims

回転動作可能なヘッドと、全ネジ型のスタッドボルトを周囲から把持するべく開閉動作可能で且つ前記スタッドボルトに嵌合しうるネジ山を内面に有し且つ前記ヘッドに保持されたプラーバソケットと、前記プラーパソケットを開閉動作させるためのアクチュエータと、前記プラーバソケットの間に形成されるギャップを通って外部に流出するように前記プラーバソケットに空気を送り込む空気源と、前記プラーバソケットに送り込まれている空気の圧力または流量を計測する計測手段とを具備した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、前記ヘッドに、スタッドボルトに螺合しうるネジ山を設けた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、前記プラーバソケットに送り込まれる空気が、プラーバソケット内またはプラーバソケットの間に形成されるギャップに送り込まれるものであることを特徴とするボルトテンショナ。