JP6272663B2 - ねじ山付きボルトを伸長させるための引張り装置 - Google Patents

Description

本発明は、ねじ山端部領域を包囲する支持管と、支持管と連続して配置されかつ支持管において軸方向に可動な少なくとも１つのピストンを有するシリンダと、ねじ山端部領域に螺合可能でありかつピストンによって軸方向に連動させられることができるように構成された交換ソケットと、交換ソケット内の長手方向ガイドにおいて軸方向に可動な形式で配置されたピンであって、ピンのピン端部は、ねじ山端部領域を有するねじ山付きボルトの端部に対して軸方向で支持可能であるピンと、を備える引張り装置において、ピンは、ピン横断面と比較してピン端部において半径方向に拡大した形式で形成されている、ねじ山付きボルトのねじ山端部領域における張力によってねじ山付きボルトを伸長させる引張り装置に関する。

これらの特徴を有する液圧式に作動するボルト引張り装置は、国際公開第２０１０／０５４９５９号より公知である。引張り装置は、ねじ山付きボルトのねじ山の突出、すなわち交換ソケットによって掴まれるねじ山端部領域の長さを監視するための手段を有する。このために、交換ソケットには長手方向チャネルが設けられており、この長手方向チャネルには、長手方向可動な形式で測定ロッドが取り付けられている。前記測定ロッドの下端部は、緊張させられるねじ山付きボルトの端面に軸方向で支持されている。他方の端部において、測定ロッドには着色されたマークが設けられており、このマークによって、交換ソケットに対する、ねじ山の突出、すなわち交換ソケットによって掴まれるねじ山端部領域の長さが、緊張プロセスのために十分に大きいかどうかを読み取ることができる。国際公開第２０１０／０５４９５９号による測定ロッドは、多くの場合に十分に正確な評価を行うが、実際に使用されるねじ山の突出の評価は、ボルトの端面が閉鎖されておらず、むしろ、たとえば中央ねじ山凹部を有し、したがってこの凹部にロッドの下端部が支持されるような場合、不正確である。

国際公開第２０１０／０５４９５９号

本発明は、公知の引張り装置が不正確な結果を提供する場合でさえも実際のねじ山係合の評価を行うという目的に基づく。

この目的を達成するために、冒頭に示した特徴を有する、ねじ山付きボルトのねじ山端部領域における張力によってねじ山付きボルトを伸長させるための引張り装置の場合に、ピンが、ピン横断面と比較して、ピン端部において半径方向に拡大された形式で形成されていることが提案される。

下側ピン端部における半径方向拡大の結果、ピンと、引っ張られるボルトとの間の接触が常に１つの平面において、特にボルトの端面の平面において、ひいてはボルトの、引張りプロセスのために利用可能な雄ねじ山が通常そこまで延びている平面において生じる。この手段は、たとえばボルトが中央ねじ山凹部を有しかつピンの下端部がねじ山付きボルトの実際の端面ではなく前記中央ねじ山凹部に支持されることにより、さもなければ不正確な評価結果が生じるような場合でさえも、ねじ山係合の実際の長さを評価することを可能にする。

引張り装置の様々な可能な構成によれば、半径方向拡大部は、たとえばピン端部に固定してまたは解離可能に配置されかつねじ山付きボルトの方向で平坦なまたは凹面状に湾曲した下側を有するディスクとして構成されていてよい。択一的に、半径方向拡大部は、ピン端部に固定してまたは解離可能に配置されかつねじ山付きボルトの方向に切欠が設けられたソケットとして構成されていてよい。ソケットまたはディスクにおける切欠は、識別部材のための空間を提供し、この識別部材は、センサとして機能し、識別部材によって、引っ張られるねじ山付きボルトの特徴または特性を、監視、評価または文書化のために検出することができる。

別の構成において、拡大部は、ねじ山付きボルトの端面と向き合って配置されており、拡大部には識別部材が設けられており、この識別部材は、センサとして機能し、端面に形成された少なくとも１つの特徴を検出することが提案される。

好適には、識別部材の信号ケーブルがロッドの長手方向ガイドに沿ってシリンダにおける接続部まで案内されており、この接続部は、評価ユニットとの信号接続部を形成している。たとえば、信号ケーブルは、ロッドに形成された長手方向チャネルに配置することができ、これにより、接続部まで空間節約式に案内することができる。

引張り装置の別の構成は、ロッドの長手方向位置を検出するための手段を特徴とし、前記手段は、ロッドの拡大部から遠い他方の端部の領域に配置されている。

引張り装置の別の構成は、交換ソケットの内側または外側のシリンダの外側のピンの他方の端部において、ピンの軸方向鉛直移動が、誘導によりまたは光学的手段により評価され、表示されることを特徴とする。

別の詳細および利点は、図面に示された典型的な実施の形態の以下の説明から明らかになるであろう。

ナットによって固定されたねじ山付きボルトに配置された液圧式に作動するねじ山付きボルト引張り装置の縦断面図である。 ねじ山付きボルトの端部が断面図で示されている、図１にＩＩで示された細部の拡大図である。 図１にＩＩＩで示された細部の拡大図である。 ねじ山付きボルト引張り装置の平面図である。

液圧式に作動させられる引張り装置は、高い応力が加えられるねじ結合部を締め付けるために、また選択的に緩めるためにも働く。引張り装置は、ねじ結合部の、ねじ山付きボルト３に螺合させられたナット４をトルクフリー式に締め付けるまたは再び締め付ける可能性を生じるために、ボルトの長手方向で所定時間だけねじ山付きボルト３に所定の予引張り力を加えるという役割を有する。この目的のために、以下でより詳細に説明される引張り装置の交換ソケットは、ナット４から突出したねじ山付きボルト３のねじ山に螺合させられ、その後、液圧により引っ張られ、その結果、ねじ山付きボルト３が長手方向に伸長させられる。

ねじ山付きボルトのねじ込み深さは、ねじ山端部領域Ａの、ナット４の上方のボルト突出部として利用可能な長さによって制限される。利用可能なねじ込み深さは、少なくともボルトのねじ山直径と同じ、好適にはその１．５倍である。引張りプロセスによってねじ山付きボルト３が損傷されないことを保証するのは、最小ねじ込み深さだけである。ねじ山係合長さＡ１の最小値が維持されないと、ねじ山付きボルト端部は破損する恐れがある。

ボルト引張り装置はハウジングを有し、このハウジングは１つ以上のシリンダ１から成る。ハウジングまたはシリンダ１の下方への継続は、支持管２によって形成されており、この支持管２は、下側で開放しておりかつベース、通常は機械部分に支持されており、このベースにナット４も支持されている。シリンダ１から成るハウジングの側方に液圧接続部７が配置されている。さらに、ギヤ機構が設けられていてよく、このギヤ機構は、支持管２における小孔８を通して作動し、このギヤ機構によって、ねじ山付きボルト３に螺合させられたナット４を回転させることができる。この回転はもちろん、引張り装置が作動させられており、したがってナットが著しい摩擦力を受けていない場合にのみ可能である。

典型的な実施の形態において、ハウジングは複数の、この場合は２つの液圧シリンダを有する。液圧シリンダは、並列に接続されており、それぞれ液圧接続部７に接続されている。それぞれのシリンダ１にピストン５が長手方向可動式に配置されている。典型的な実施の形態において、これらはつまり、連動して可動な下側ピストン５および上側ピストン５である。シリンダの作動空間に液圧を供給することによってピストン５が上昇させられる。これは、最も上側のピストン５に支持された圧縮ばねの作用に対抗して生じる。

ピストン５は、ピストンにおいて中央に配置された交換ソケット１０に堅く結合されている。したがって、ピストンの移動は交換ソケット１０の同様の移動を生ぜしめる。交換ソケット１０は、適切な手段によって交換可能に設計されており、これにより、異なるジオメトリの交換ソケット１０と交換することができるが、ピストン５は他のピストンと交換されない。

交換可能なソケット１０は、一体的に下側連結セクションおよび上側シャンクセクションから成る。連結セクションは、支持管２内に配置されており、ねじ山付きボルト３の雄ねじ山に螺合可能な雌ねじ山を有する。交換ソケット１０のシャンクセクションはピストン５によって包囲されており、このピストン５にシャンクセクションは好適にはねじ結合によって堅く結合されている。

ねじ山付きボルトを引っ張るために、交換ソケット１０はねじ山付きボルトのねじ山端部領域Ａに螺合させられる。液圧を供給することにより、ピストン５は上昇させられ、交換ソケット１０を連動させ、その結果、ねじ山付きボルト３の長手方向伸長が生じる。ナット４の下側における摩擦の低下がこれに関連して生じ、これにより、ナット４を、ボルト３のねじ山において回転させることができる、すなわち再び締め付けることができる。

ねじ山付きボルト３のねじ山端部領域Ａの長さに基づいて利用可能となったねじ込み深さが、交換ソケット１０の対応する雌ねじ山によって完全に利用されることが、引張り操作のために重要である。ねじ込み深さを監視するために、交換ソケット１０における長手方向ガイド１７において中央にピン２０が配置されている。

ピン２０にはカラーもしくは拡大部２１が設けられており、このカラーもしくは拡大部２１に、交換ソケット１０と反対の他方の側に支持されたばね２１Ａが支持されている。これにより、長手方向ガイド１７において長手方向に可動なピン２０は、ピンを僅かに下方へ、すなわちねじ山付きボルト３の方向へ押し付ける力を常に受けている。

下端部２２において、ピン２０は軸方向でねじ山付きボルト３の端面３Ａに対して支持されている。ピン２０の他方の端部２３は、引張り装置の上側部分の領域に配置されている。この上側部分において、ピン端部２３の長手方向位置を検出するための手段が設けられている。この長手方向位置から、下側ピン端部２２が配置されている高さを導き出すことができ、これにより、ねじ山端部領域Ａにおけるねじ山係合長さＡ１に関する直接的なデータが導出される。特に、図１に示した状態において、ねじ山係合長さＡ１が、図示したものよりも小さい場合、ピン２０はさらに下降させられ、このことは、上側ピン端部２３の位置から検知可能である。

ピン２０の高さ位置を検知するために、ピンの長手方向位置を検出するための手段３０がピン端部２３の領域に配置されている。これらの手段３０は、ピン２０の鉛直方向移動を、たとえば誘導によりまたは光学的手段により検出するように構成されている。位置信号が信号線路３１を介して評価ユニット４７へ送られる。

典型的な実施の形態において、評価ユニット４７は引張り装置のハウジングの上部に配置されているが、その他の位置におけるその他の配置も可能である。

下側ピン端部２２において、ピン２０は、その他のピン横断面と比較して半径方向に拡大されている。この目的のために、下側ピン端部はディスク２５の形状を成しており、ディスク２５の半径方向幅は、ピン２０のその他の横断面よりも大きい。このように形成された拡大部２５は、ねじ山付きボルトの端面３Ａのサイズよりも大きくあるべきでない。

図２は、下側ピン端部２２と、このピン端部を形成する拡大部２５の詳細を示す。拡大部もしくはディスクは、ピン２０の一体の部分であっても、ピン２０に固定して取り付けられたエレメントであってもよい。半径方向拡大部２５の結果、ピンと、引っ張られるボルト３との接触は、常に１つの平面において、特にボルトの端面３Ａの平面において生じる。

拡大部２５は、たとえばねじ山付きボルト３が中央ねじ凹部３Ｂを有することによりさもなければ不正確な評価が生じるような場合にさえも、実際に係合されるねじ突出部の長さＡ１を評価することを可能にする。特に、ピン２０が底部において細い形式で終わっている場合には、ピン２０は、ねじ山付きボルト３の端面３Ａ（この端面３Ａの高さまでねじ山付きボルト３のねじ山はしばしば延びている）ではなく、ねじ凹部３Ｂに支持される恐れがある。したがって、拡大部２５の半径方向幅は、凹部３Ｂと少なくとも同じサイズであるべきである。

図２によれば、識別部材４０が、ねじ山付きボルト３の端面３Ａと向き合って、拡大部２５を形成するディスクに配置されている。前記識別部材４０を提供するために、拡大部２５には、対応して寸法決めされた凹部が設けられていてよい。

識別部材４０は、ねじ山付きボルトの端面３Ａに形成または配置された少なくとも１つの特徴を検出するように構成されている。この特徴は、ボルトまたはねじ結合部におけるマーク、たとえばバーコード、またはねじ山付きボルトの材料のグレードであってよい。しかしながら、端面３Ａの領域に配置されたその他のマークも、識別部材４０によって検知可能であってよい。

識別部材４０のセンサ信号は、信号ケーブル４５を介して接続部４６へ、そこから評価ユニット４７へ送られる。図示された典型的な実施の形態において、これは、ピン２０の長手方向位置を検出するための手段３０の信号線路３１も通じている表示ユニット５０を有する、同じ評価ユニット４７である。

信号ケーブル４５を提供するために、交換ソケット１０の長手方向ガイド１７においてそれ自体軸方向に案内されたピン２０には、好適にはピン軸線に配置された長手方向チャネル４９が設けられている。識別部材４０から延びる信号ケーブル４５は、この場合、ピン２０に沿って案内されており、上側ピン端部２３から出て、そこから、別のケーブルセクションを経て、評価ユニット４７における接続部４６へ通じている。

評価ユニット４７において、識別部材４０から送られる信号は、適切な形式で評価され、選択的にさらに処理される。信号は、表示ユニット５０によって表示することができるか、または引張り装置の液圧制御装置の構成部分である制御ユニットへ伝送される。識別部材４０によって収集されたデータの電子文書化が、引張りプロセスの文書化の一部として評価または制御ユニットにおいて行われることもできる。

１ シリンダ
２ 支持管
３ ねじ山付きボルト
３Ａ ねじ山付きボルトの端面
３Ｂ 中央ねじ凹部
４ ナット
５ ピストン
７ 液圧接続部
８ 小孔
１０ 交換ソケット
１７ 長手方向ガイド
２０ ピン
２１ 拡大部
２１Ａ ばね
２２ ピン端部
２３ ピン端部
２５ 半径方向拡大部、ディスク
３０ 長手方向位置を検出するための手段
３１ 信号線路
４０ 識別部材
４５ 信号ケーブル
４６ 接続部
４７ 評価ユニット
４９ 長手方向チャネル
５０ 表示ユニット
Ａ ねじ山端部領域
Ａ１ ねじ山係合長さ

Claims (7)

1. ねじ山付きボルトのねじ山端部領域（Ａ）における張力によってねじ山付きボルトを伸長させる引張り装置であって、
   前記ねじ山端部領域（Ａ）を包囲する支持管（２）と、
   該支持管（２）と連続して配置されかつ内部に軸方向に可動な少なくとも１つのピストン（５）を有するシリンダ（１）と、
   前記ねじ山端部領域（Ａ）に螺合可能でありかつ前記ピストン（５）によって軸方向に連動させられることができるように構成された交換ソケット（１０）と、
   該交換ソケット（１０）内の長手方向ガイド（１７）において軸方向に可動な形式で配置されたピン（２０）であって、該ピンのピン端部（２２）は、ねじ山端部領域（Ａ）を有するねじ山付きボルトの端部に軸方向で支持可能であるピンと、を備える引張り装置において、
   前記ピン（２０）は、ピン横断面と比較して前記ピン端部（２２）において半径方向に拡大した形式で形成されている半径方向拡大部（２５）を有し、
   前記半径方向拡大部（２５）は、前記ピン端部（２２）に固定してまたは解離可能に配置されたディスクとして構成されており、
   前記ディスクは、前記ねじ山付きボルトの方向において凹部が設けられ、かつ、前記ねじ山付きボルトの端面へ開放したセンタリングボアよりも大きな面積にわたって延びていることを特徴とする、ねじ山付きボルトを伸長させる引張り装置。
2. 前記半径方向拡大部（２５）は、前記ピン（２０）と一体の部分である、請求項１記載の引張り装置。
3. 前記半径方向拡大部（２５）に、ねじ山付きボルトの端面と向き合って、識別部材（４０）が設けられており、該識別部材（４０）は、センサとして機能し、端面に形成された少なくとも１つの特徴を検出する、請求項１または２記載の引張り装置。
4. 前記識別部材（４０）の信号ケーブル（４５）は、前記長手方向ガイド（１７）に沿って、前記シリンダ（１）内または前記シリンダ（１）上の接続部（４６）まで案内されており、該接続部（４６）は、評価ユニット（４７）との信号接続部を形成する、請求項３記載の引張り装置。
5. 前記信号ケーブル（４５）は、前記ピン（２０）に形成された長手方向チャネル（４９）において案内されている、請求項４記載の引張り装置。
6. 前記ピン（２０）の長手方向位置を検出するための手段（３０）を備え、該手段は、前記ピン（２０）の前記半径方向拡大部（２５）から遠い他方の端部（２３）の領域に配置されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の引張り装置。
7. 前記交換ソケット（１０）の内側または外側にあって前記シリンダ（１）の外側にある前記ピン（２０）の他方の端部（２３）において、前記ピン（２０）の軸方向鉛直移動が、誘導によってまたは光学的手段によって評価され、表示される、請求項１から６までのいずれか１項記載の引張り装置。

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