JP6730058B2 - パワーレンチのための制御システムおよび機器 - Google Patents

Description

本開示は、一般に、パワーレンチを備えるまたはパワーレンチと相互作用する制御システムおよび機器に関する。より具体的には、本開示は、様々な条件に基づいてパワーレンチのトルク付与プロセスを制御するコントローラを備えたシステムおよび機器に関する。

機械組立体の２つ以上の個々の構成部品、例えば、発電システムに見られる２つ以上の個々の構成部品は、締付け要素の使用によって、例えば、ボルトがねじ山付き締付け具でねじ付けられることによって互いに機械的に結合することができる。従来のプロセスにおいて、これらの締付け要素は、レンチ、ボルト締め装置等などの工具を用いることによって手動で装着することができる。装着中および保守作業中、特定の変数についての許容可能な誤差マージンは、とても小さいものであり得る。「ボルトの伸び」として知られている敏感な変数の１つは、基準構成部品の表面からのボルトの伸長量として定めることができる。ボルトの伸びは、機械組立体の動作および安定性に悪影響を与える変数の一例である。

人為的ミスの可能性を減少させるために、締付け要素を装着するためのいくつかのプロセスステップは、自動化することができる。一例では、超音波計測器は、上述のプロセスの１つなどの装着プロセスのいくつかの部分を一部自動化することができる。しかしながら、この手法は、一部の種類の機械については、適用できるものではないまたは好ましいものではない場合がある。機械組立体の建造中、装着中、および保守中により高い精度および速度を実現することは、特定の用途については技術的課題であり続けている。

米国特許第６９１２９３３号公報

本明細書中にはパワーレンチのための制御システムおよび機器が説明されている。本開示の各実施形態は発電システムを参照することで例によって説明されるが、本開示の各実施形態は２つ以上の構成部品を共に接合するためのトルク付与プロセスを制御することに幅広く適用できることが理解される。

本発明の第１の態様は、パワーレンチと、パワーレンチに動作可能に接続されているコントローラとを備えたシステムであって、コントローラは、予め定められた閾値未満である動作ヘッドの圧力角度微分係数に応じて回るようにパワーレンチの動作ヘッドに指示することであって、圧力角度微分係数は、パワーレンチの動作ヘッドの角度位置への変化から生じる動作ヘッドにかかる圧力の変化として定められる、指示することと、動作ヘッドの圧力角度微分係数が予め定められた閾値を超える動作ヘッドの角度位置で原点を定めることと、（ａ）予め定められた閾値を超える動作ヘッドの圧力角度微分係数、および（ｂ）目標値未満である動作ヘッドの角度差であって、角度差は原点からの動作ヘッドの総回転量を表す、動作ヘッドの角度差に応じて、角度ステップだけ回るように動作ヘッドに指示することと、目標値におおよそ等しいまたはそれよりも大きい動作ヘッドの角度差に応じて、回るのをやめるように動作ヘッドに指示することとを含む動作を実行するように構成されているシステムを提供する。

本発明の第２の態様は、回転可能なワークピースを回すための動作ヘッドを備えるパワーレンチと、パワーレンチに動作可能に接続される圧力センサであって、動作ヘッドにかかる圧力を測定する圧力センサと、パワーレンチに動作可能に接続されているとともに、原点に対しての動作ヘッドおよび回転可能なワークピースのうちの１つの角度位置を決定するように構成されている角度エンコーダと、パワーレンチ、圧力センサ、および角度エンコーダに動作可能に接続されているコントローラとを備えた機器であって、コントローラは、予め定められた閾値未満である動作ヘッドの圧力角度微分係数に応じて回るように動作ヘッドに指示することであって、圧力角度微分係数は、パワーレンチの動作ヘッドの角度位置への変化から生じる動作ヘッドにかかる圧力の変化として定められる、回るように動作ヘッドに指示することを行い、動作ヘッドの圧力角度微分係数が予め定められた閾値を超える動作ヘッドの角度位置で原点を定め、（ａ）予め定められた閾値を超える動作ヘッドの圧力角度微分係数、および（ｂ）目標値未満である動作ヘッドの角度差であって、角度差は原点からの動作ヘッドの総回転量を表す、動作ヘッドの角度差に応じて、角度ステップだけ回るようにパワーレンチに指示し、目標値におおよそ等しいまたはそれよりも大きい動作ヘッドの角度差に応じて回るのをやめるように動作ヘッドに指示するように構成されている機器を提供する。

本発明の第３の態様は、油圧レンチであって、油圧流体圧力センサ、角度エンコーダ、回転可能なワークピースを回すための動作ヘッドをさらに備える油圧レンチと、油圧レンチに動作可能に接続されているコントローラであって、予め定められた閾値未満である動作ヘッドの圧力角度微分係数に応じて動作ヘッドを用いて回転可能なワークピースを回すことであって、圧力角度微分係数は、パワーレンチの動作ヘッドの角度位置への変化から生じる動作ヘッドにかかる圧力の変化として定められる、回転可能なワークピースを回すことと、動作ヘッドの圧力角度微分係数が予め定められた閾値を超える位置で原点を定めることと、（ａ）予め定められた閾値を超えるパワーレンチの圧力角度微分係数、および（ｂ）目標値未満である動作ヘッドの角度差であって、角度差は原点からの動作ヘッドの総回転量を表す、動作ヘッドの角度差に応じて、角度ステップだけ動作ヘッドで回転可能なワークピースを回すことと、予め定められた閾値を超える動作ヘッドの圧力角度微分係数、および目標値におおよそ等しいまたはそれよりも大きい原点からの動作ヘッドの角度差に応じて、回転可能なワークピースから動作ヘッドを分離することとを含む動作を実行するように構成されたコントローラとを備えるシステムを提供する。

本発明のこれらおよび他の特徴は、本発明の様々な実施形態を示す添付図面と併せて本発明の様々な態様の以下の詳細な説明を見ることにより容易に理解されよう。

本開示の各実施形態によるパワーレンチの斜視図を示す図である。 本開示の各実施形態によるシステムおよび機器を示す図である。 本開示の各実施形態によるパワーレンチおよび回転可能なワークピースと相互作用するコントローラを含む例示的な環境を示す図である。 本開示の一例の実施形態によるパワーレンチの動作ヘッドにかかる圧力「Ｐ」対動作ヘッドの角度位置［ａ」のグラフである。 本開示の各実施形態によるコントローラを用いて実行されるプロセスステップの典型的な流れ図である。 本開示の各実施形態によるコントローラを用いて実行される別なグループのプロセスステップの典型的な流れ図である。

本発明の図面は必ずしも原寸に比例していないことに留意されたい。図面は、本発明の典型的な態様だけを示すことが意図され、したがって本発明の範囲を限定するものとみなされるべきではない。図面では、同じ番号は、図面間では同様の要素を表す。

本明細書中に説明される場合、本開示の各態様は、一般に、パワーレンチを備えるまたはパワーレンチと相互作用する制御システムおよび機器に関する。より具体的には、本開示の各態様は、様々な条件に基づいてパワーレンチのトルク付与プロセスを制御するコントローラを備えたシステムおよび機器に関する。

本開示の各実施形態は、一般に、ボルトなどの回転可能なワークピースを自動的に回転させるためのステップを含む特定の動作を実行するようにパワーレンチに指示するためのコントローラを有するシステムおよび機器を含む。用語「パワーレンチ」は、人間の操作者以外の源によって少なくとも一部動力が供給されるレンチとして定義することができ、電気式、機械式、油圧式、および／または空気式動力源などの動力を発生させるための特定の構成部品を含むことができる。一例の実施形態では、パワーレンチは、トルク付与ラチェットなどのパワーレンチの動作ヘッドに動力を供給するための油圧作動式ピストンを有する油圧レンチの形態であり得る。

本開示の各態様は、回転可能なワークピースに作用するための動作ヘッドを備えたパワーレンチに指示するおよび／または他の方法で操作するための構成部品を備えることができる。回転可能なワークピースは、ねじ山付きボルト、ねじまたはねじヘッド、および／または別のタイプの回転可能な結合用構成部品と連係するための例えばナットを含むことができる。本開示の各実施形態は、例えば、圧力センサおよび／または角度エンコーダなどのセンサを参照することによって、回転可能なワークピースの対応する角度位置の変化に対してのパワーレンチの動作ヘッドにかかる圧力の変化が予め定められた閾値に到達するまたはこれを超える角度位置を決定することができる。予め定められた閾値は、例えば、圧力を表すことができ、この圧力未満においてトルク付与動作は角度位置がパワーレンチの動作ヘッドに及ぼされる圧力に有意に関連していない初期トルク付与フェーズを通じて進行することができる。適宜、予め定められた閾値は、複数のワークピース構成の較正によって計算または決定することができる。ボルトの伸びは、基準構成部品の表面からの伸長量として定義することができる。本開示の各実施形態は、予め定められた閾値を超える角度位置に基準点を定めることができる。この基準点は、原点と呼ばれ得る。次いで、本開示の各実施形態は、パワーレンチの動作ヘッドに指示して「角度ステップ」として知られている特定のモーション量だけ、回転可能な構成部品を回すことができる。コントローラは、動作ヘッドにかかる圧力の目標値を満たすまたは超えるまで、動作ヘッドに指示して特定数の角度ステップだけ回し続けることができる。回転可能なワークピースの完全な３６０度の回転により、回転可能なワークピースを保持固定具に沿って特定の軸方向距離だけ移動させることができる。例えば、ナットの丸一回転により、ナットをねじ付き締付け具に沿って軸方向におよそ３．０ミリメートルだけ移動させることができる。移動、伸びなどの例示的な量が、本明細書中の例によって示されているが、本開示の各実施形態は寸法を変更するために動作について校正できることが理解される。例えば、丸一回転に対応する回転可能なワークピースによる軸方向の移動の量は、１ミリメートルの千分の１（すなわち、約０．００１ミリメートル）の大きさの程度であり得ることが理解される。回転可能なワークピースの位置と回転可能なワークピースにかかる圧力との間の知られているまたは予測される関係によって、本開示の各実施形態は、動作ヘッドにかかる目標圧力を定めることができる。目標圧力は、所望の伸び量、および動作ヘッドが回転可能なワークピースを回した量に対応し得る。加えて、回転可能なワークピースが回る特定量から生じる伸び量は、ねじ付き締付け具の知られているピッチ円直径から得ることができる。トルク付与の精度をさらに高めるために、本開示の各実施形態は、動作ヘッドのさらなる移動によって回転可能なワークピースの角度位置を補正するための様々なプロセスを実行することもできる。

図１を参照すると、パワーレンチ３０は、例えば、人間の操作者以外の構成部品によって少なくとも一部動力が供給されるトルク付与装置の形態で示すことができる。非限定の例として、パワーレンチ３０は、機械式、電気式、油圧式、および／または空気式の動力源によって全体または一部に動力が供給され得る。図１では、パワーレンチ３０は、油圧シリンダ３２を含む油圧レンチであるとして例により示されている。油圧シリンダ３２は、油圧シリンダ３２の動作に基づいて機械的トルク付与を行うように動力伝達装置（図示せず）に機械的結合することができる。パワーレンチ３０の油圧系３４は、加圧された油圧流体を圧縮機から油圧シリンダ３２へ供給することができる。パワーレンチ３０の本体３６は、締付け具３８によって油圧シリンダ３２に結合することができる。締付け具３８は、例えば、ボルト、ねじ、および／または他のタイプのコネクタなどの機械式保持具の形態であり得る。本体３６は、例えば、ワークピースに係合し回転させることによって回転可能なワークピースに働きかける動作ヘッド４０を備えることができる。一例の実施形態では、回転可能なワークピースは、ねじ山付きボルト上に配置されおよび／またはそれに周方向に係合しているクリンプナットの形態であり得る。動作ヘッド４０は、ほぼ六角形の断面を備えているように図１に例によって示されているが、動作ヘッド４０はほぼ円形、三角形、四角形、八角形、および／または他のタイプの断面を有する構成部品の形態で与えられてもよいことが理解される。動作時、油圧系３４を通じてパワーレンチ３０に供給される油圧流体は、動作ヘッド４０を回すように油圧シリンダ３２を作動させることができる。油圧シリンダ３４と動作ヘッド４０との間の動力伝達装置（図示せず）は、任意の現在知られているまたは後に開発されるエネルギー変換技法または動力伝達技法によって、油圧シリンダ３２の拡張または収縮を動作ヘッド４０のトルク付与動作に変換することができる。

図２を見ると、本開示の各実施形態によるシステム５０が示されている。システム５０は、本明細書中に説明されたように、他の構成部品などに接続されたパワーレンチ３０を備えることができる。パワーレンチ３０は、レンチとコントローラまたは同様の装置との間で機能する接続の任意の現在知られているまたは後に開発される形態によってコントローラ６０に動作可能に接続され得る。例えば、パワーレンチ３０は、コントローラ６０にネットワークまたは他の機能する接続を介して（例えば、一対になった受信機および送信機によって）電気的にまたは無線で接続することができ、それによって命令、情報などは、両構成部品間で共有または伝達することができる。パワーレンチ３０およびコントローラ６０は、通常の有線、データ結合などによって接続することもできる。いくつかの機能する接続は、本明細書中の他の所で例によって説明されている。一般に、コントローラ６０は、処理コンポーネント（例えば、マイクロプロセッサ）によって動作を実行することができる任意のタイプの計算装置を含むことができ、例として、１つまたは複数のコンピュータ、コンピュータプロセッサ、電気および／またはデジタルの回路、ならびに／あるいは電気入力を計算および処理するために使用される同様の構成部品を備えることができる。コントローラ６０の様々なサブ構成部品および動作上の特徴は、本明細書中の他の所でさらに詳細に説明される。

パワーレンチ３０が油圧レンチの形態である実施形態では、パワーレンチ３０は、ポンプ槽組立体７０に結合することができおよび／またはそれと流体連通していることができる。ポンプ槽組立体７０は、その構成部品の動作、例えば、動作ヘッド４０の動作を制御するためにパワーレンチ３０の中にまたはそこから外へ油圧流体を送ることができる。ポンプ槽組立体７０は、パワーレンチ３０を動作するために供給量の油圧流体を収容する槽７２を備えることができる。ポンプ槽組立体７０のポンプ７４は、パワーレンチ３０とポンプ槽組立体７０の間の油圧流体の伝達を調整することができる。ポンプ７４は、例えば、ポンプ７４に回転可能シャフトを介して機械的結合されている電動機などのモータ、燃焼機関等によって動力が供給され得、あるいはエネルギーを発生させるためのまたはエネルギーを伝達するための任意の他の現在知られているまたは後に開発される装置、技法などによって動力が供給され得る。コントローラ６０は、パワーレンチ３０を直接または間接的に操作することができる。例えば、コントローラ６０は、油圧シリンダ３２の位置、および／またはポンプ槽組立体７０に接続された油圧系３４を介してパワーレンチ３０の中へまたはそこから外へ流れる電力、燃料、作動液（例えば、油圧流体）などの量を制御するために、パワーレンチ３０を稼働させる、停止させる、または他の方法でパワーレンチ３０内の値を調整するように命令を中継することができる。

システム５０のパワーレンチ３０は、回転可能なワークピース８０に働きかけることができる。回転可能なワークピース８０は、例えば、第１の構成部品８４および第２の構成部品８６を通じて延びるボルト８２に取り付けることができる。一実施形態では、ボルト８２はねじ山付きボルトとすることができ、第１および第２の構成部品８４、８６は、互いに締付けられるように構成されたより大きい組立体の構造的構成部品またはサブ構成部品とすることができる。回転可能なワークピース８０は、ボルト８２を中心にして回転されるナットとして具体化することができ、より具体的には、回転可能なワークピース８０が第１および第２の構成部品８４、８６から離れるように移動するのを防ぐための突出した固定具を備えたクリンプナットであり得る。パワーレンチ３０の動作ヘッド４０は、トルクを与えるために回転可能なワークピース８０に配置することができる。動作ヘッド４０は、ボルト８２を中心にして回転可能なワークピース８０を回すことができる。最初に、回転可能なワークピース８０が回転するにつれて、動作ヘッド４０にかかる圧力の変化は約ゼロになり得る。回転可能なワークピース８０は、特定量だけ回った後に第１の構成部品８４に接触することができる。回転可能なワークピース８０と第１の構成部品８４の間の物理的接触は、回転可能なワークピース８０がボルト８２を中心にして回転し続けるにつれて、より大きい圧力を動作ヘッド４０に与えることができる。より具体的には、回転可能なワークピース８０と第１の構成部品８４の間の接触は、反対の引張力を作り出すことができ、それによって回転可能な構成部品８０を回し続けるように動作ヘッド４０が回転可能な構成部品８０により大きいトルクを与えることを必要とする。これらのタイプの力は、「回転防止（ａｎｔｉ−ｒｏｔａｔｉｏｎ）」として知られかつそのように呼ばれ得、要するに、動作ヘッド３０によって回転可能なワークピース８０を回すことに作用する任意の力であり得る。本明細書中に説明される場合、コントローラ６０は、パワーレンチ３０に及ぼされる圧力および定められた原点に対しての回転可能なワークピース８０の位置に基づいてパワーレンチ３０を介して回転可能なワークピース８０に適用されるトルク付与の量を決定することができる。

本明細書中に説明された様々な構成部品および装置は、本開示の各実施形態による機器１００を共に形成することができる。機器１００は、回転可能なワークピース８０を回すための動作ヘッド４０を有するパワーレンチ３０を備えることができる。パワーレンチ３０は、コントローラ６０、角度エンコーダ９０、および圧力センサ９２に動作可能に接続することもできる。パワーレンチ３０が油圧レンチの形態の場合、機器１００は、パワーレンチ３０に接続されたポンプ槽組立体７０を備えることもできる。

本明細書中にさらに詳細に説明されるように、コントローラ６０は、例えば、動作ヘッド４０にかかる回転可能なワークピース８０によって及ぼされる圧力と動作ヘッド４０の角度位置とに基づいて、パワーレンチ３０の動作を制御することができる。第１のフェーズまたは最初のフェーズでは、コントローラ６０は、予め定められた閾値未満であるパワーレンチ３０の圧力角度微分係数に応じて（例えば、動作ヘッド４０を回転させることによって）パワーレンチ３０に回るように指示することができる。本明細書中に使用される場合、用語「圧力角度微分係数」は、動作ヘッド４０に及ぼされる圧力の変化を動作ヘッド４０の対応する角度位置の変化で割ったものとして数学的に定義することができる。一例では、圧力角度微分係数は、かなり大きな反作用の力学的な力によって対抗されることなく、動作ヘッド４０が回転可能なワークピース８０を回す場合に約ゼロ近くまたは約ゼロであり得る。例えば、回転可能なワークピース８０が第１の構成部品８４に接触する前、動作ヘッド４０で回転可能なワークピース８０を約１０度だけ回すことにより、動作ヘッド４０にかかる圧力を一定のままにさせることができる。対照的な例では、動作ヘッド４０により回されるとき、圧力角度微分係数は、ボルト８２上の回転可能なワークピース８０が第１の構成部品８４に接触する箇所で増加することができる。特定の正の値（すなわち、予め定められた閾値）を満たすまたは超える圧力角度微分係数は、第１の構成部品８４に接触するボルト８２に対応することができる。例示的な一例では、圧力角度微分係数の予め定められたものは、回転の１度あたり約３０パスカル（Ｐａ）であり得る。

圧力角度微分係数が予め定められた閾値の値を超える場合、コントローラ６０は、動作ヘッド４０および／または回転可能なワークピース８０の原点を定めることができる。原点は、動作ヘッド４０の圧力角度微分係数が予め定められた閾値を超える位置に対応することができる。例えば、使用者は、回転可能なワークピース８０が第１の構成部品８４に接触するところで原点を定めることを望むことができる。この点で、逆の力学的な力、例えば、第１の構成部品８４から動作ヘッド４０に及ぼされる引張力は、ボルト８２に沿った回転可能なワークピース８０の回転をより難しいものになるようにし得る。これらの力が圧力角度微分係数に予め定められた閾値（例えば、回転の１度あたり３０Ｐａ）を超えさせるとき、コントローラ６０は、トルク付与を続ける前にこの位置で原点を定める。原点において、コントローラ６０は、動作ヘッド４０に予め決定された「角度ステップ」だけ徐々に回るように指示することができる。角度ステップは、約４キロパスカル（ｋＰａ）の対応する圧力増加を引き起こすために、特定の圧力増加を与えるための、例えば、回転可能なワークピース８０を約１２０度だけ回すための離散的な回転量であり得る。コントローラ６０は、原点に対しての回転可能なワークピース８０の角度位置が目標値に到達するまで動作ヘッド４０に連続的に角度ステップだけ回転可能なワークピース８０を回すように指示することができる。目標値は、原点からの特定の回転量に対応することができる。加えてまたは代替として、目標値は、第１の構成部品８４からのボルト８２の所望の伸び量に対応することができ、原点からの回転量を参照することによって決定される。例えば、目標位置は、回転可能なワークピース８０について原点から約６００度の回転とすることができる、これは、ボルト８２を回転可能なワークピース８０から約３．０ミリメートル伸ばさせることができる。動作ヘッド４０および／または回転可能なワークピース８０が目標値に到達するとき、コントローラ６０は、ワークピース８０を回すのをやめるおよび／またはワークピース８０を分離するようにパワーレンチ３０に指示することができる。

本開示の各実施形態は、例えば、角度エンコーダ９０と圧力センサ９２とを備えることができる。角度エンコーダ９０は、ディスクタイプの角度エンコーダおよび／または 任意の他の現在知られているまたは後に開発されるタイプのエンコーダの形態とすることができ、このエンコーダは、原点に対しての回転要素の角度位置または移動を測定または取得する。より具体的には、角度エンコーダは、回転可能なディスクの角度位置をコントローラ６０に供給される電気信号に変換することができる。角度エンコーダ９０は、パワーレンチ３０に動作可能に接続され得る。より具体的には、動作ヘッド４０の回転は、角度エンコーダ９０中のディスクタイプの構成部品の回転に機械的に関連し得る。角度エンコーダ９０の動作は、例えば、原点に対しての動作ヘッド４０の角度位置を測定することができる。定められた原点に対しての回転量を決定するために、コントローラ６０は、角度エンコーダ９０の位置を原点においてゼロであると定めることができ、動作ヘッド４０の圧力角度微分係数は、予め定められた閾値をまず超える。角度エンコーダ９０は、パワーレンチ３０内にその構成部品として埋め込まれてもよく、またはパワーレンチ３０およびコントローラ６０の外部にある別個の構成部品として与えられてもよい。

圧力センサ９２は、パワーレンチ３０の汎用の圧力センサまたは内圧センサとして具体化することができる。非限定の例として、圧力センサ９２は、機械式圧力計、電気式圧力変換器、圧電圧力センサ、光学式圧力センサ、共鳴圧力計などの形態であり得る。パワーレンチ３０が油圧レンチの形態である場合、圧力センサ９２は流体圧力センサを駆動するレンチの形態であり得る。より具体的には、圧力センサ９２は、パワーレンチ３０の油圧流体（すなわち、水、油、合成の流体など）によって与えられる圧力を直接測定することができる。いずれにしても、圧力センサ９２は、回転可能なワークピース８０からパワーレンチ３０に及ぼされる圧力の量を決定することができる。角度エンコーダ９０と同様に、圧力センサ９２は、パワーレンチ３０内に配置することができ、または外部構成部品として設けることができる。いずれにしても、コントローラ６０は、角度エンコーダ９０および圧力センサ９２に動作可能に接続することができる。コントローラ６０は、圧力動作ヘッド４０の決定された値を読むおよび／または他の方法で受け取ることができる。

図３は、各実施形態によるパワーレンチ３０および回転可能なワークピース８０に動作可能に接続されるコントローラ６０を含む機器１００の概略図を示す。この点で、機器１００は、パワーレンチ３０ならびに／または関連したシステムおよび構成部品の動作に指示するようにプロセスを実行するためのコントローラ６０を備える。パワーレンチ３０は、油圧レンチとして本明細書中で例によって説明されるが、パワーレンチ３０は、任意の現在知られているまたは後に開発されるタイプのパワーレンチとして具体化されてもよいことが理解される。さらに、コントローラ６０を有する機器１００は、１つまたは複数の回転可能なワークピース８０と共に使用することができることが理解される。コントローラ６０は、レンチ制御システム１０２を含むものとして示されており、レンチ制御システム１０２は、本明細書中に記載の各実施形態のいずれか／全部を実施するために、本明細書中に説明されたパワーレンチ３０ならびに／または関連したシステムおよび工具に指示するように、コントローラ６０を動作可能にさせる。動作時、レンチ制御システム１０２は、電気的な命令を発することができ、これは、特定の条件に応じて機械的動作（例えば、パワーレンチ３０の動作ヘッド４０を回すこと）に変換することができる。動作ヘッド４０を回すための条件は、例えば、回転可能なワークピース８０に対してのパワーレンチ３０の圧力角度微分係数が予め定められた閾値より大きいまたはそれ未満であること、回転可能なワークピース８０が目標位置に到達していること、動作ヘッド４０にかかる圧力が圧力の許容範囲帯の外側にあることなどを含み得る。

処理コンポーネント１０４（例えば、１つまたは複数のプロセッサ）と、メモリ１０６（例えば、記憶階層）と、入出力（Ｉ／Ｏ）構成部品１０８（例えば、１つまたは複数のＩ／Ｏインターフェースおよび／またはデバイス）と、通信経路１１０とを備えるコントローラ６０が示されている。一実施形態では、処理コンポーネント１０４は、レンチ制御システム１０２などのプログラムコードを実行することができ、これはメモリ１０６内に少なくとも一部固定される。プログラムコードを実行している間、処理コンポーネント１０４は、データを処理することができ、これはさらなる処理のためにメモリ１０６および／またはＩ／Ｏ構成部品１０８から変換データを読み出し、ならびに／あるいはメモリ１０６および／またはＩ／Ｏ構成部品１０８に変換データを書き込むことになり得る。経路１１０は、コントローラ６０中の各構成部品間の通信リンクを示す。Ｉ／Ｏ構成部品１０８は１つまたは複数のヒューマンＩ／Ｏデバイスを含むことができ、このヒューマンＩ／Ｏデバイスは人間またはシステム使用者１１２がコントローラ６０および／または１つまたは複数の通信デバイスと相互作用することを可能にし、それによって使用者１１２が任意のタイプの通信リンクを用いてコントローラ６０と通信することを可能にする。この点で、レンチ制御システム１０２は、使用者１１２がレンチ制御システム１０２とやりとりすることを可能にする一組のインターフェース（例えば、グラフィカルユーザインターフェース）を管理することができる。さらに、レンチ制御システム１０２は、任意の解決手段を用いて（記録された圧力、角度位置などを含む）システムデータ１１４などのデータを管理（例えば、記憶、検索、生成、操作、組織化、提示などをする）ことができる。

いずれにしても、コントローラ６０は、そこに取り付けられたレンチ制御システム１０２などのプログラムコードを実行できる１つまたは複数の汎用または専用の計算機製品（例えば、計算装置）を備えることができる。本明細書中に使用される場合、「プログラムコード」は、いずれかの言語、コード、または表記法における何らかに命令の集まりを意味することが理解され、これは、情報処理能力を有する計算装置に直接または以下のいずれかの組み合わせの後に特定の機能を実行させる。すなわち、（ａ）別の言語、コードまたは表記法への変換、（ｂ）異なる材料の形態における再生、および／または（ｃ）減圧である。この点で、レンチ制御システム１０２は、システムソフトウェアおよび／またはアプリケーションソフトウェアの任意の組み合わせとして具体化することができる。

さらに、レンチ制御システム１０２は、一組のモジュール１１６を用いて実行することができる。この場合、各モジュールは、コントローラ６０がレンチ制御システム１０２によって使用される一組のタスクを実行することを可能にするとともに、レンチ制御システム１０２の他の部分から別個に開発するおよび／またはそこから離れて実装することができる。比較器モジュールは、測定値および／または事前計算値などの２つ以上の数学量を比較することができる。計算器モジュールは、可算、減算、乗算、除算等などの数学操作をデータに対して実行することができる。決定部モジュールは、コントローラ６０を用いて実行された他の動作および／またはアルゴリズムに定められたルールによってもたらされた結果に基づいて決定を行うことができる。処理コンポーネント１０４を含むコントローラ６０のメモリ１０６内に固定されたとき、モジュールは、機能を実施する構成部品のかなりの部分である。それにもかかわらず、２つ以上の構成部品、モジュール、および／またはシステムは、それらのそれぞれのハードウェアおよび／またはソフトウェアの一部／全部を共有することができることが理解される。さらに、本明細書に説明された機能の一部は実施されなくてもよく、または追加の機能がコントローラ６０の一部として含まれてもよいことが理解される。

それにもかかわらず、コントローラ６０は複数の計算装置を備えることができ、計算装置は、任意のタイプの通信リンクによって通信することができる。さらに、本明細書中に記載のプロセスを実行する間に、コントローラ６０は、任意のタイプの通信リンクを用いて１つまたは複数の他のコンピュータシステムと通信することができる。いずれにしても、通信リンクは、様々なタイプの有線リンクおよび／または無線リンクの任意の組み合わせを含み、１つまたは複数のタイプのネットワークの任意の組み合わせを含み、および／または様々なタイプの伝送法およびプロトコルの任意の組み合わせを使用することができる。他の実施形態では、システム５０および／または機器１００の使用によって、（例えば、１人または複数人の技師などの使用者１１２による）コントローラ６０の手動操作、あるいはコントローラ６０に動作可能に接続された１つまたは複数のコンピュータシステムの介入によるコントローラ６０の自動操作を実現することができる。コントローラ６０は、限定するものではない検査、保守、修理、交換、テストなどを含むパワーレンチのための制御システムまたは機器の提供を越えた他の状況における技術的な目的に供することができると理解される。

コントローラ６０が複数の計算装置を備えるとき、各計算装置は、そこに固定されたレンチ制御システム１０２の一部（例えば、１つまたは複数のモジュール）だけを有することができる。しかしながら、コントローラ６０およびレンチ制御システム１０２は、本明細書中に記載のプロセスを実行することができる様々な可能性のある同等のコンピュータシステムの典型にすぎないことが理解される。この点で、他の実施形態では、コントローラ６０およびレンチ制御システム１０２によって与えられる機能は、プログラムコードを用いてまたは用いずに汎用および／または専用のハードウェアの任意の組み合わせを含む１つまたは複数の計算装置によって少なくとも一部実行することができる。各実施形態では、ハードウェアおよびプログラムコードは、含まれている場合、標準的なエンジニアリングおよびプログラミング技法を用いてそれぞれ生成することができる。

レンチ制御システム１０２は、少なく対とも１つのコンピュータ可読媒体内に固定されたコンピュータプログラムの形態であり得、これは実行されるときにコントローラ６０にパワーレンチ３０の動作に指示することを可能にする。この点で、コンピュータ可読媒体は、本明細書中に記載のプロセスおよび／または実施形態の一部または全部を実施するプログラムコードを含む。用語「コンピュータ可読媒体」は、現在知られているまたは後に開発される任意のタイプの有形の表現媒体の１つまたは複数を含み、そこからプログラムコードのコピーは、認識され、複製され、または他の方法で計算装置によって通信され得ることが理解される。例えば、コンピュータ可読媒体は、１つまたは複数の携帯用記憶装置製品、計算装置の１つまたは複数のメモリ／記憶構成部品、紙などを含むことができる。

図４を参照すると、パワーレンチ３０（図１〜図３）の動作ヘッド４０（図１〜図３）に及ぼされる圧力「Ｐ」対動作ヘッド４０の角度位置「ａ」のグラフの一例が、さらなる例示として示されている。図４の例では、回転可能なワークピース８０は、鋲に回して取り付けられているナットの形態であり、この鋲が構造の２つの構成部品（例えば、第１および第２の構成部品８４、８６（図２））を接合している。最初、回転可能なワークピース８０を回している最中に動作ヘッド４０にかかる圧力は、回転可能なワークピース８０が回転し続けるときも増加しない値Ｐ_CTQを有することができる。動作ヘッド４０にかかる圧力が角度ａ₁に到達する前にあまり大きく増加しないこのプロセス段階は、知られているとともに「初期トルク付与」と呼ばれ得る。初期トルク付与の間、（ｄＰ／ｄａと表される）圧力角度微分係数は、回転可能なワークピース８０が動作ヘッド４０およびボルト８２だけに接触するのでゼロとなり得る。動作ヘッド４０がボルト８２に沿って回転可能なワークピース８０を移動させ続けるとき、他の源（例えば、ボルト８２と回転可能なワークピース８０の間の摩擦）から動作ヘッド４０にかかる力は、無視できるものであり得る。

回転可能なワークピース８０が「荷重をかけられる」（すなわち、本例では、回転ナットの形態の回転可能なワークピース８０が第１の構成部品８４に接触する）場合、圧力角度微分係数は、ゼロよりも大きくなり、予め定められた閾値を満たす。一例では、回転可能なワークピース８０は、第１の構成部品８４に接触することができ、回転可能なワークピース８０がボルト８２に沿って移動させ続けるときにボルト力を与える。トルク付与のこの段階は、知られているとともに、「回転角度操作（ａｎｇｌｅ ｏｆ ｔｕｒｎ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）」と呼ばれ得る。コントローラ６０のレンチ制御システム１０２（図２〜図３）は、角度ａ₁で超えられる圧力角度微分係数に応じて回転可能なワークピース８０のさらなるトルク付与のために原点を定めることができる。動作ヘッド４０が回転可能なワークピース８０を回し、角度ａ₁から角度ａ₂へ至り角度ａ₃へ連続して移動し、最終的にａ_Fへとなるとき、動作ヘッド４０に及ぼされる圧力は、動作ヘッド４０が回転可能なワークピースを回すにつれて増加することができる。動作ヘッド４０に及ぼされる圧力の増加は、回転可能なワークピース８０を介して動作ヘッド４０にかかる第１の構成部品８４よって及ぼされる対抗する力から得られ得る。対抗する力は、互いに接触する第１および第２の構成部品８４、８６から生じ、回転可能なワークピース８０によって互いに押し付けられ、それによって圧力角度微分係数をゼロより大きくなるようにさせることができる。動作ヘッド４０の各ラベル付きの角度の変化は、単一の「角度ステップ」に対応することができる。角度ａ_fは、回転可能なワークピース８０が原点（ａ₁）に対しての角度差（ａ_F−ａ₁）に到達する目標位置を表すことができる。角度ａ_fにおいて、回転可能なワークピース８０は、目標位置にあることができる。図４に示された例では、動作ヘッド４０にかかる圧力は、圧力の許容範囲帯内であり得る。本明細書に説明された他の実施形態では、コントローラ６０は、動作ヘッド４０にかかる圧力が許容範囲帯の外側にあるとき、回転可能なワークピース８０の位置を補正するように動作ヘッド４０に命令することができる。図４に示されるように、本開示の各実施形態におけるコントローラ６０は、パワーレンチ３０の動作ヘッド４０に、本明細書中に記載のプロセスステップに従って回転可能なワークピース８０を回して回転可能なワークピース８０の自動的なトルク付与を実現するように指示することができる。

図３および図５を共に参照すると、本開示の各実施形態による例示的な方法の流れ図が示されている。図６にも、異なるプロセスの流れが示されている。図５および図６に示されたプロセスの流れは、例えば、回転可能なワークピース８０が発電システムのクリンプナットの形態である場合、トルク付与動作に当てはまり得る。しかしながら、本明細書に説明された例示のプロセスの流れは、代替の応用例に適合するように修正することができると理解される。本開示によるプロセスは、タービンシステムの２つの構成部品のためのトルク付与動作の一例を参照することによって本明細書中に記載されており、本例におけるトルク付与動作のグラフは図４に示されている。より具体的には、プロセスの流れは、ボルト８２に沿って回転可能なワークピース８０のトルク付与を行うことができ、それによってタービンシステムの第１および第２の構成部品８４、８６を接合する。しかしながら、本明細書に説明された本例は非限定であり、本開示の各実施形態は修正してまたは修正なしで他の状況に適用することができることが理解される。

プロセスＰ１では、特定の例の場合、レンチ制御システム１０２は、パワーレンチ３０の圧力角度微分係数（ｄＰ／ｄａ）の値を計算することができる。本明細書中の他の所に説明されるように、圧力角度微分係数は、一般に、パワーレンチ３０の動作ヘッド４０の角度位置への対応する変化に対するパワーレンチ３０にかかる圧力の変化を参照する。圧力角度微分係数は、圧力対角度位置のグラフの傾斜として図４にグラフで表される。一実施形態では、モジュール１１６は、角度エンコーダ９０を用いて測定された角度位置の対応する変化に対しての圧力センサ９２からの圧力の値からプロセスＰ１における圧力角度微分係数を計算することができる。一例によれば、モジュール１１６は、圧力センサ９２を用いて測定された動作ヘッド４０にかかる圧力の変化を、角度エンコーダ９０を用いて測定された動作ヘッド４０の角度位置の対応する変化で割ることによって圧力角度微分係数を計算することができる。

プロセスＰ２では、モジュール１１６は、プロセスＰ１において計算された圧力角度微分係数を予め定められた閾値と比較することができる。比較が、圧力角度微分係数を予め定められた閾値未満として示す（すなわち、プロセスＰ２における「いいえ」である）場合、流れはプロセスＰ３に進むことができ、そこでコントローラ６０は動作ヘッド４０に回転可能なワークピース８０を回すように指示する。プロセスＰ３中で回転可能なワークピース８０を回すために、コントローラ６０は、特定の時間量にわたって一定速度で回り、特定の角度距離にわたって回り、および／または特定の回転量だけ動作ヘッド４０を回すための他の命令を与えるように動作ヘッド４０に命令することができる。コントローラ６０がプロセスＰ３において回転可能なワークピース８０を回すように動作ヘッド４０に指示する場合、流れは、レンチ制御システム１０２が圧力角度微分係数を再び計算することができるプロセスＰ１に戻ることができる。プロセスＰ１における各比較およびプロセスＰ２における決定の後に、プロセスＰ３は連続的に実行することができるが、プロセスＰ３はプロセスＰ１およびＰ２と同時にまたはそれらとほぼ同時に行われることができることが理解される。一例の実施形態では、回転可能なワークピース８０は、第１の構成部品８４にまだ接触していなくてもよい。この場合、モジュール１１６は、回転可能なワークピース８０が約１０度だけ回転していることに応じて約ゼロの圧力角度微分係数を計算することができ、それによって動作ヘッド４０にかかる無視できる圧力の増加（例えば、１Ｐａ未満の圧力増加）を引き起こす。予め定められた閾値が約ゼロである場合、無視できる（すなわち、回転の１度あたり３０Ｐａの予め定められた閾値未満である）圧力角度微分係数は、予め定められた閾値を超えない。

圧力角度微分係数が予め定められた閾値を超える（すなわち、プロセスＰ２における「はい」）場合、流れは、動作ヘッド４０についての角度変位の基準位置として原点を定めるためのプロセスＰ４に進むことができる。予め定められた閾値を超える圧力角度微分係数は、回転可能なワークピース８０が別の構成部品（例えば、第１の構成部品８４）に接触している場合を示すことができる。この接触は、回転可能なワークピース８０がさらに回ることを阻止するように第１の構成部品８４から及ぼされる引張力を引き起こすことができる。加えて、回転可能なワークピース８０と第１の構成部品８４の接触面間の摩擦などの他の力がさらなるトルク付与を妨げることができる。一例によれば、モジュール１１６は、回転可能なワークピース８０が約１０度だけ回転した後に約３３０Ｐａだけ増加している動作ヘッド４０にかかる圧力に基づいて１度あたり３３Ｐａの圧力角度微分係数を計算することができる。予め定められた閾値が約１度あたり３０Ｐａである場合、１度あたり３３Ｐａの圧力角度微分係数は、１度あたり３０Ｐａの予め定められた閾値を超える。

プロセスＰ４では、レンチ制御システム１０２のモジュール１１６は、例えば、圧力角度微分係数が予め定められた閾値を超える角度エンコーダ９０の位置を記録することによって原点を定めることができる。コントローラ６０を用いて定められた原点は、角度回転操作の始まりにおいて、動作ヘッド４０のゼロ角度変位の値を示すことができる。圧力角度微分係数が超えている結果として、レンチ制御システムは、角度回転操作に切り替えることができ、そこでとりわけコントローラ６０は、特定量だけ、すなわち予め決定された角度ステップだけ回転可能なワークピース８０を回転させるようにパワーレンチ３０を命令することができる。明細書中に開示された例によれば、レンチ制御システム１０２は、約１２０度の角度ステップだけ回転可能なワークピース８０を回すように動作ヘッド４０を命令することができる。

プロセスＰ５では、コントローラ６０は、予め決定された角度ステップの量だけ回転可能なワークピース８０を回すようにパワーレンチ３０の動作ヘッド４０に指示することができる。角度ステップは、動作ヘッド４０にかかる圧力の少しずつ増える増加を与える（例えば、度、ラジアン、センチメートル等における）ある量だけ測定される角度移動の例を指し得る。動作ヘッド４０にかかる圧力の少しずつ増えるこの増加は、圧力差として知られ、圧力差と呼ばれることができる。角度ステップは、使用者１１２によって定められおよび／または（例えば、システムデータ１１４として）コントローラ６０のメモリ１０６内に記憶されることができる。例示的な一例では、角度ステップは、約４．０キロパスカル（ｋＰａ）の対応する圧力差で約１２０度の回転であり得る。

プロセスＰ６では、モジュール１１６は、動作ヘッド４０の現在位置とプロセスＰ４において定められた原点の間の角度差を計算することができる。例えば、モジュール１１６は、動作ヘッド４０の現在位置を表す角度測定値から原点の角度測定値を差し引くことができる。一例の実施形態では、データ交換モジュール１２２は、角度エンコーダ９０から角度位置データを、例えば、システムデータ１１４として読み取るおよび／または他の方法で受け取ることができる。本明細書中に開示された例によれば、モジュール１１６は、動作ヘッド４０が第３の時間の間に角度ステップだけ（すなわち、１２０度だけ）回転可能なワークピース８０を回した後、約３６０度（すなわち、丸一回転）の角度差を計算することができる。

プロセスＰ７では、モジュール１１６は、プロセスＰ６おいて計算された角度差が、目標位置についての角度差にほぼ等しいまたはさもなければそれよりも大きいか比較することができる。目標位置は、動作ヘッド４０が特定量だけ定められた原点から回転しており、動作ヘッド４０が所望の圧力量を受け得る所望の位置を指す。目標ロケーションは、回転可能なワークピース８０が第１の構成部品８４からのボルト８２の対応する伸長を示す位置であり得る。一実施形態では、目標位置は、回転可能なワークピース８０の位置が所望の伸び量、例えば、ボルト８２の（図２）の予め決定されたボルトの伸びを作り出す位置であり得る。所望の伸び量は、回転可能なワークピース８０を回すことと伸び量の変化との間の相関に基づいて計算することができる。例えば、ボルト８２に沿って移動する特定の回転可能なワークピース８０は、例えば、回転可能なワークピース８０が回る１００度ごとに約０．５０ミリメートルだけ伸びを増加させることができる。角度差が目標位置についての角度差に達していない（すなわち、プロセスＰ７における「いいえ」）の場合、流れは、角度ステップの値だけ動作ヘッド４０を用いて回転可能なワークピース８０を再び回すプロセスＰ５に戻ることができる。例示的なシナリオでは、コントローラ６０のメモリ１０６に記憶された回転可能なワークピース８０についての目標位置は、原点から約６００度とすることができ、これは約３．０ミリメートルのボルトの伸びに対応し得る。角度差が６００度未満である場合、コントローラ６０は、別の角度ステップだけ回るように動作ヘッド４０を命令することができる。

角度差が目標位置におおよそ等しいまたはそれよりも大きい（すなわち、プロセスＰ７における「はい」である）場合、流れは、レンチ制御システム１０２が動作ヘッド４０にかかるように及ぼされる圧力の量を計算するプロセスＰ８に進むことができる。一実施形態では、モジュール１１６は、圧力センサ９２を用いて得られた測定値を参照することによって動作ヘッド４０に及ぼされる圧力を計算することができる。より詳細には、圧力センサ９２は、動作ヘッド４０に及ぼされる圧力量を測定し、これらの値をレンチ制御システム１０２に送ることができる。この例では、目標位置にある（すなわち、原点から約６００度の角度差である）回転可能なワークピース８０は、動作ヘッド４０に、回転可能なワークピース８０から例えば約２５ｋＰａの圧力をかけさせることができる。この場合、２５ｋＰａの圧力は、目標位置における動作ヘッド４０にかかる予測されるまたは所望の圧力量よりも大きいものであり得る。

プロセスＰ９では、モジュール１１６は、プロセスＰ８において計算された動作ヘッド４０にかかる圧力を、他の場合に「許容範囲帯」として知られている最高および最低の許容可能圧力の範囲と比較することができる。許容範囲帯と比較される圧力値は、圧力センサ９２を用いて測定するおよび／または圧力センサ９２から受信することができ、あるいは任意の現在知られているまたは後に開発されるプロセスによってコントローラ６０に送ることができる。許容範囲帯は、回転可能なワークピース８０のトルク付与についての許容可能な誤差マージンを表すことができ、特定の応用の制約または使用者の好みによって決定され得る。例えば、許容範囲帯は、例えば、目標圧力の上下の１０パーセントまでパーセント点の観点で実際の圧力と目標圧力における最大差を表すことができる。例に戻ると、モジュール１１６は、目標位置における動作ヘッド４０にかかる所望の圧力を約２０ｋＰａであるとして計算することができ、ここで、許容範囲帯は、この圧力の上下２．０ｋＰａ（すなわち、約１８ｋＰａと約２２ｋＰａの間）である。

動作ヘッド４０にかかる圧力が許容範囲帯の外側（すなわち、プロセスＰ９において「いいえ」）である場合、コントローラ６０は、プロセスＰ１０における角度補正を適用するようにパワーレンチ３０に指示することができる。角度補正は、一般に、例えば、プロセスＰ４において定められた原点に対して正または負の方向に特定度数だけ動作ヘッド４０を回すことによって回転可能なワークピース８０のさらなる調整を含むことができる。このようにして、プロセスＰ１０は、パワーレンチ３０の動作ヘッド４０が目標位置に到達したときに、所望の圧力と実際の圧力の間のずれを補正することができる。本例によれば、約２５ｋＰａの圧力は、約３．０ｋＰａだけ許容範囲帯よりも上であり得る。プロセスＰ１０におけるコントローラ６０は、動作ヘッド４０にかかる圧力が許容範囲帯内に（すなわち、約１８ｋＰａと約２２ｋＰａの間に）なるまで、回転可能なワークピース８０を反対（すなわち、負の）方向に所望の量だけ、例えば３０度の増加分だけ回るように動作ヘッド４０に指示することができる。

動作ヘッド４０にかかる圧力が許容範囲帯内である（すなわち、プロセスＰ９における「はい」である）場合、流れは、コントローラ６０がパワーレンチ３０に回るのをやめるように指示するプロセスＰ１１に進むことができる。プロセスＰ１１の後、適宜、流れは、回転可能なワークピース８０から動作ヘッド４０を分離するようにコントローラ６０がパワーレンチ３０に指示するプロセスＰ１２に進むことができる。この例では、コントローラ６０は、動作ヘッド４０にかかる圧力が約１８ｋＰａと約２２ｋＰａの間にある後、回転可能なワークピース８０から分離するようにパワーレンチ３０に指示することができる。代替として、この方法は、対応するファントムプロセスの流れによって示されるようにプロセスＰ１２において分離することなく成し遂げる（すなわち、「完了する」）ことができる。動作ヘッド４０がプロセスＰ１２において回転可能なワークピース８０から分離される場合、プロセスの流れは、分離した後に終了する（すなわち、「完了する」）ことができる。

手短に図６を見ると、代替のプロセスの流れの技法が示されている。ここで、プロセスＰ８からＰ１０における補正作業は、完全に省くことができる。より具体的には、角度差が目標位置におおよそ等しいまたはそれよりも大きい場合、コントローラ６０は、回るのをやめるようにパワーレンチ３０の動作ヘッド４０に直ちに命令することができる。図６に示されたプロセスの流れは、補正プロセスが望まれていない、または回転可能なワークピース８０が目標位置に到達した後に、動作ヘッド４０にかかる圧力が直ちに許容範囲帯内にある場合、応用例に適用することができる。例えば、図６のプロセスの流れは、動作ヘッド４０が目標位置に到達する（すなわち、原点から約６００度の角度差に到達する）とき、動作ヘッド４０にかかる圧力が約１８ｋＰａと約２２ｋＰａの間にある場合に適用され得る。

本開示の機器および方法は、発電システムで行われる設置作業または保守作業に限定されず、他の機械に適用可能であり得る。発電システムの場合には、本開示の実施形態は、任意の一システム内、例えば、いずれかの特定のガスタービン、蒸気タービン、発電システム、または他のシステム内の構成部品のトルク付与に限定されず、他の発電システムおよび／またはシステム（例えば、複合サイクル、単純サイクル、原子炉など）と共に使用することができる。加えて、本発明の機器は、本明細書中に記載のない他のシステムと共に使用することができ、本開示の各実施形態によってもたらされる動作範囲、効率、耐久性、および信頼性の増加からからの利益であり得る。

本開示の技術的効果は、ボルト締め、締付け、ならびに／あるいは他のトルク付与プロセスおよび／または他の締付けプロセス中のパワーレンチの完全自動化を含むことができる。一部だけ自動化されている複数ステッププロセスとは対照的に、本開示の各実施形態は、統合手段を与えることができ、それによって回転可能なワークピースは、まず、角度回転操作が開始される前に固定具に回して取り付けられる。角度回転操作は、自動的に決定された原点箇所を参照することによって実行することができる。加えて、本開示の各実施形態は、変化の割合（例えば、圧力角度微分係数）を参照することによってボルトの伸びを測定するおよび／または回転可能なワークピースの原点箇所を特定する機能を導入する。本開示の各実施形態は、トルク付与プロセスに必要とされる時間を減少させるとともに、特定のアルゴリズムまたはアルゴリズムの群の適用の繰り返しによってトルク付与についてより高い一貫性を実現しこともできる。

本明細書中に使用される用語は、特定の実施形態のみを説明するためのものであり、本開示を限定していることが意図されるものではない。本明細書中に使用される場合、単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、分脈上他のことが明確に示されていない限り、複数形を同様に含むことが意図される。用語「備える、含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」および／または「含む、備える（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」は、包括的であることが意図され、挙げられた要素以外に追加の要素が存在し得ることを意味する。用語「備える、含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」および／または「備えている、含んでいる（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、本明細書中に使用されるとき、述べた特徴、整数、ステップ、動作、要素、および／または構成部品の存在を特定するが、１つまたは複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成部品、および／またはそれらの群の存在または追加を排除するものではないことをさらに理解されよう。

本明細書は、最良の形態を含む本発明を開示するために例を用いており、任意の装置またはシステムを作製および使用し、任意の組み込まれた方法を実行するなど当業者が本発明を実施することを可能にもする。本発明の特許性のある範囲は、特許請求の範囲によって定められ、当業者が思いつく他の例を含み得る。そのような他の例は、それらが特許請求の範囲の文言と異ならない構成要素を有する場合、またはそれらが特許請求の範囲の文言からわずかに異なる均等な構成要素を含む場合、特許請求の範囲内にあることが意図される。

３０ パワーレンチ
３２ 油圧シリンダ
３４ 油圧系
３６ 本体
３８ 締付け具
４０ 動作ヘッド
５０ システム
６０ コントローラ
７０ ポンプ槽組立体
７２ 槽
７４ ポンプ
８０ 回転可能なワークピース
８２ ボルト
８４ 第１の構成部品
８６ 第２の構成部品
９０ 角度エンコーダ
９２ 圧力センサ
１００ 機器
１０２ レンチ制御システム
１０４ 処理コンポーネント
１０６ メモリ
１０８ 入出力（Ｉ／Ｏ）構成部品
１１０ 通信経路
１１２ 使用者
１１４ システムデータ
１１６ モジュール
Ｐ１ 圧力角度微分係数を計算する
Ｐ２ 圧力角度微分係数が閾値を超えるか
Ｐ３ 回転可能なワークピースを回す
Ｐ４ 動作ヘッドの原点を定める
Ｐ５ 回転可能なワークピースを角度ステップだけ回す
Ｐ６ 原点からの動作ヘッドの角度差を計算する
Ｐ７ 角度差が目標位置に到達したか
Ｐ８ 動作ヘッドにかかる圧力を計算する
Ｐ９ 許容範囲帯内の圧力
Ｐ１０ 角度補正を動作ヘッドに適用する
Ｐ１１ 動作ヘッドを回すのをやめる
Ｐ１２ ワークピースから動作ヘッドを分離する

Claims (16)

1. パワーレンチ（３０）と、
   前記パワーレンチ（３０）に動作可能に接続されているコントローラ（６０）と
   を備えたシステム（５０）であって、
   前記コントローラ（６０）は、
   予め定められた閾値未満である動作ヘッド（４０）の圧力角度微分係数に応じて回るように前記パワーレンチ（３０）の前記動作ヘッド（４０）に指示することであって、前記圧力角度微分係数は、前記パワーレンチ（３０）の前記動作ヘッド（４０）に及ぼされる圧力の変化を前記動作ヘッド（４０）の対応する角度位置の変化で割ったものとして定められる、指示することと、
   前記動作ヘッド（４０）の前記圧力角度微分係数が前記予め定められた閾値を超える前記動作ヘッド（４０）の角度位置で原点を定めることと、
   前記原点からの前記動作ヘッド（４０）の総回転量を表す、前記動作ヘッド（４０）の角度差が目標値に達しない場合、角度ステップだけ回るように前記動作ヘッド（４０）に指示することと、
   前記動作ヘッド（４０）の前記角度差が前記目標値におおよそ等しいまたはそれよりも大きい場合、回るのをやめるように前記動作ヘッド（４０）に指示することと
   を含む動作を実行するように構成されており、
   前記コントローラ（６０）は、
   前記角度差が前記目標値におおよそ等しいまたはそれよりも大きい場合、前記動作ヘッド（４０）にかかる前記圧力が許容範囲帯の外側にあるのか判断することと、
   前記許容範囲帯の外側にある前記動作ヘッド（４０）にかかる前記圧力に応じて、角度補正だけ回るように前記動作ヘッド（４０）に指示することと
   を含む動作を実行するようにさらに構成されている、システム（５０）。
2. 前記許容範囲帯は、目標圧力からせいぜい約１０パーセントの圧力差を含む、請求項１に記載のシステム（５０）。
3. 前記パワーレンチ（３０）は、油圧レンチを含む、請求項１または２に記載のシステム（５０）。
4. 前記コントローラ（６０）は、複数の角度ステップで回るように前記動作ヘッド（４０）に指示するように構成され、各前記複数の角度ステップにおいて予め決定された圧力差が前記パワーレンチ（３０）に与えられる、請求項１乃至３のいずれかに記載のシステム（５０）。
5. 回転可能なワークピースは、タービン組立体のクリンプナットを含む、請求項１乃至４のいずれかに記載のシステム（５０）。
6. 前記動作ヘッド（４０）にかかる前記圧力を決定するために前記パワーレンチ（３０）に動作可能に接続される圧力センサ（９２）をさらに備える、請求項１乃至５のいずれかに記載のシステム（５０）。
7. 前記原点に対しての前記動作ヘッド（４０）の前記角度位置を決定するために前記パワーレンチ（３０）に動作可能に接続される角度エンコーダ（９０）をさらに備える、請求項１乃至６のいずれかに記載のシステム（５０）。
8. 前記パワーレンチ（３０）は、油圧シリンダ（３２）を含む油圧レンチであり、
   前記油圧レンチは、加圧された油圧流体を圧縮機から前記油圧シリンダ（３２）へ供給する油圧系（３４）を備える、請求項１乃至７のいずれかに記載のシステム（５０）。
9. 回転可能なワークピースを回すための動作ヘッド（４０）を備えるパワーレンチ（３０）と、
   前記パワーレンチ（３０）に動作可能に接続される圧力センサ（９２）であって、前記動作ヘッド（４０）にかかる圧力を測定する圧力センサ（９２）と、
   前記パワーレンチ（３０）に動作可能に接続されているとともに、原点に対しての前記動作ヘッド（４０）および前記回転可能なワークピースのうちの１つの角度位置を決定するように構成されている角度エンコーダ（９０）と、
   前記パワーレンチ（３０）、前記圧力センサ（９２）、および前記角度エンコーダ（９０）に動作可能に接続されているコントローラ（６０）とを備えた機器（１００）であって、前記コントローラ（６０）は、
   予め定められた閾値未満である前記動作ヘッド（４０）の圧力角度微分係数に応じて回るように前記動作ヘッド（４０）に指示することであって、前記圧力角度微分係数は、前記パワーレンチ（３０）の前記動作ヘッド（４０）に及ぼされる圧力の変化を前記動作ヘッド（４０）の対応する角度位置の変化で割ったものとして定められる、回るように前記動作ヘッド（４０）に指示することを行い、
   前記動作ヘッド（４０）の前記圧力角度微分係数が前記予め定められた閾値を超える前記動作ヘッド（４０）の角度位置で原点を定め、
   前記原点からの前記動作ヘッド（４０）の総回転量を表す、前記動作ヘッド（４０）の角度差が目標値に達しない場合、角度ステップだけ回るように前記パワーレンチ（３０）に指示し、
   前記動作ヘッド（４０）の前記角度差が前記目標値におおよそ等しいまたはそれよりも大きい場合、回るのをやめるように前記動作ヘッド（４０）に指示する
   ように構成されており、
   前記コントローラ（６０）は、さらに前記予め定められた閾値を超える前記動作ヘッド（４０）の前記圧力角度微分係数、および前記角度差が前記目標値におおよそ等しいまたはそれよりも大きい場合、前記回転可能なワークピースから分離するように前記動作ヘッド（４０）に指示し、
   前記角度差が前記目標値におおよそ等しいまたはそれよりも大きい場合、前記動作ヘッド（４０）にかかる圧力が許容範囲帯の外側にあるのか決定し、
   前記許容範囲帯の外側にある前記動作ヘッド（４０）にかかる前記圧力に応じて、前記動作ヘッド（４０）が前記分離する前に、角度補正だけ回るように前記動作ヘッド（４０）に指示する
   ように構成されている、機器。
10. 前記パワーレンチ（３０）は、油圧レンチを含む、請求項９に記載の機器。
11. 前記回転可能なワークピースは、タービン組立体のクリンプナットを含む、請求項９または１０に記載の機器。
12. 前記コントローラ（６０）は複数の角度ステップで回るように前記動作ヘッド（４０）に指示するように構成され、各前記複数の角度ステップにおいて予め決定された圧力差が前記動作ヘッド（４０）に与えられる、請求項９乃至１１のいずれかに記載の機器。
13. 前記圧力センサ（９２）は、前記パワーレンチ（３０）の内圧センサを含む、請求項９乃至１２のいずれかに記載の機器。
14. 前記パワーレンチ（３０）は、油圧シリンダ（３２）を含む油圧レンチであり、
    前記油圧レンチは、加圧された油圧流体を圧縮機から前記油圧シリンダ（３２）へ供給する油圧系（３４）を備える、請求項９乃至１３のいずれかに記載の機器。
15. 前記許容範囲帯は、目標圧力からせいぜい約１０パーセントの圧力差を含む、請求項９乃至１４のいずれかに記載の機器。
16. 油圧レンチであって、油圧流体圧力センサ（９２）、角度エンコーダ（９０）、回転可能なワークピースを回すための動作ヘッド（４０）をさらに備える油圧レンチと、
    前記油圧レンチに動作可能に接続されたコントローラ（６０）であって、
    予め定められた閾値未満である前記動作ヘッド（４０）の圧力角度微分係数に応じて前記動作ヘッド（４０）を用いて前記回転可能なワークピースを回すことであって、前記圧力角度微分係数は、パワーレンチ（３０）の動作ヘッド（４０）に及ぼされる圧力の変化を前記動作ヘッド（４０）の対応する角度位置の変化で割ったものとして定められる、前記回転可能なワークピースを回すことと、
    前記動作ヘッド（４０）の前記圧力角度微分係数が前記予め定められた閾値を超える位置で原点を定めることと、
    前記原点からの前記動作ヘッド（４０）の総回転量を表す、前記動作ヘッド（４０）の角度差が目標値に達しない場合、角度ステップだけ前記動作ヘッド（４０）で前記回転可能なワークピースを回すことと、
    前記予め定められた閾値を超える前記動作ヘッド（４０）の前記圧力角度微分係数、および前記角度差が前記目標値におおよそ等しいまたはそれよりも大きい場合、前記回転可能なワークピースから前記動作ヘッド（４０）を分離することと
    を含む動作を実行するように構成されたコントローラ（６０）と
    を備え、
    前記コントローラ（６０）は、
    前記角度差が前記目標値におおよそ等しいまたはそれよりも大きい場合、前記動作ヘッド（４０）にかかる前記圧力が許容範囲帯の外側にあるのか判断することと、
    前記許容範囲帯の外側にある前記パワーレンチ（３０）にかかる前記圧力に応じて、前記動作ヘッド（４０）が前記分離する前に、前記動作ヘッド（４０）を角度補正だけ回すことと
    を含む動作を実行するようにさらに構成されている、システム（５０）。