JPH01103240A - フランジボルトの自動歩行式締緩装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は熱交換器、管フランジ等のフランジを締結する
フランジボルト、ナツトの自動締緩装置に関する。

〈従来の技術〉 従来、円形フランジ上の複数のボルト、ナツトを自動的
に連続して締緩する装置は開発されておらず、フランジ
ボルトの締緩はスパナとハンマ等を使用して人手によっ
て行われていた。

〈発明が解決しようとする問題点〉 大径のフランジにあっては、締付けに使用されるボルト
、ナツトの数は非常に多くなり、これらを二人あるいは
四人掛かりて所謂対角綿めして行く作業は単調な重労働
であり、また締付力は作業員の勘にたよっているためそ
の大きさが不均一となってしまうという問題点があった
。

一方、原子力発電プラントの熱交換器等の人が近づくと
放射線に被曝する惧れがある機器や、温度、湿度、騒音
等において作業安全、衛生上、人体に好ましくない環境
下で使用される機器のフランジボルトの締緩に関しては
、作業員が悪環境下に立入ることなく遠隔操作で取扱可
能な締緩装置が望まれる。

本発明は上述した実情に鑑みて成されたものであり、フ
ランジに沿って移動しながら複数のフランジボルトの締
緩を順次自動的に行うことのできる自動歩行式締緩装置
を提供することを目的としている。

く問題点を解決するための手段〉 この目的を達成する本発明にかかるフランジボルトの自
動歩行式締緩装置は、フレームと、前記フレームに揺動
自在に支持された歩行用シリンダと、同軸上に対向して
位置し作動シリンダによって互いに接近離反駆動されて
フランジボルトに係合すると共に前記歩行用シリンダに
連結されて往復駆動されるトルクレンチ付フランジボル
ト締緩具と、同軸上に対向して位置すると共に前記フレ
ームに設けられたクランプ用シリンダにより互いに接近
離反駆動されてフランジをクランプするクランプ用ソケ
ットとを具えたことを特徴とする。

く作　　　用〉 フランジボルト締緩具とクランプ用ソツケトとによるフ
ランジのクランプ、アンクランプと歩行用シリンダの呻
縮によってフレームがフランジに沿って逐次移動し、そ
の移動過程で各フランジボルトについてフランジボルト
締緩具のトルクレンチによってフランジボルトの締緩が
行われる。

く実　施　例〉 以下、本発明の一実施例を図面により詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例にかかるフランジボルトの自
動歩行式締緩装置の斜視図、第２図はその平面図、第３
図は同じくその正面図、第４図は第２図のおけろＩＩ／
−ＩＶＩＩ断図面、第５図は第２図における■−■線断
図面である。

本実施例の自動歩行式締緩装置は、原子力発電プラント
等に使用されている熱交換晋の円形鍔状のフランジａ、
ｂに円周上に等間隔で配される多数の締付ボルトＣ，ナ
ツトｄを締緩するものであり、通常１８０度の角度間隔
をもって２台使用されて所謂対角締め、または対角緩め
を行なう。

本自動歩行式締緩装置は、主要構成部材として、フラン
ジａ、ｂの外周面に沿う細長のフレーム１１と、フレー
ム１１に固定サレタクランプ用シリンダ２２によって駆
動されるクランプ用ソケット２１と、フレーム１１に揺
動自在に支持された歩行用シリンダ２８と、その歩行用
シリンダ２８によって往復駆動される駆動側ソケット３
９、反力受側ソケット４０、トルクレンチ５２から成る
フランジボルト締緩具とを有している。

フレーム１１は、細長の前面板１２及び後面板１３と、
これら前面板１２と後面板１３の両端部及び外側辺縁部
においてそれぞれ前後面板１２．１３に掛渡して設けら
れて前後面板１２．１３を間隔を開けて互いに平行に固
定する端面板１４．１５及び外側板１６゜１７．１８と
から成っている。この前面板１２及び後記板１３は対象
となるフランジａ、ｂの外周面にその長手方向がフラン
ジａ、ｂの周方向に向いた状態で外接できる寸法となっ
ており、前後面板１２．１３には、そのフランジａ、ｂ
に外接した状態において、フランジａ、ｂのボルト孔の
ピッチ円と同心の円弧状の案内長孔１９がそれぞれ穿設
されている。

この案内長孔１９は少なくともフランジａ。

ｂのボルト孔の１配列ピッチ相当の長さを有している。

また、前後面板１２，１３の内側辺縁、つまりフランジ
ａ、ｂの外周面に面する辺縁は案内長孔１９と平行に湾
曲して形成され、後述の案内ローラ３８のための案内レ
ール２０とされている。

前面板１２及び後面板１３の一端部には、同軸上に対向
して位置する一対のクランプ用ソケット２１を互いに接
近離反駆動させるクランプ用シリンダ２２が各々前後方
向に起立した状態で固定されている。第５図に示すよう
に、このクランプ用シリンダ２２は圧縮空気により往復
動するピストン２３を有し、このピストン２３のロッド
の先端部に連結板２４が内側（フランジａ、ｂ側）に延
出して固定されろと共に、締付ボルトＣのナツトｄが嵌
入し得る穴が凹設された短円筒形のクランプ用ソケット
２１が互いに向い合うようにその連結板２４の延田部に
固定されている。而して、両ピストン２３のロッドを引
込めると、第５図で実線で示すように、両りランプ用ソ
ツケト２１の先端がそれぞれフランジａ、ｂに当接して
それを挟圧する一方、両ピストン２３のロッドを突出さ
せると、第５図中想像線で示すように、両クランプ用ソ
ケット２１の間隔が拡がって両クランプ用ソケット２１
とフランジａ、ｂとの係合が解除されるようになってい
る。ここで、上述のクランプ、アンクランプ動作に対応
するピストン２３の下死点、上死点における確認信号を
シーケンサ等の図示しないコント四−ラに送信するため
、第５図に示すように、連結板２４に垂下してブラケッ
ト６０を固定してそこに小マグネット６１を固定する一
方、それに対向してフレーム１１に立設された取付台６
２に前記下死点及び上死点の位置に対応して一対のホー
ルＴＣ６３が固定されており、下死点及び上死点で小マ
グネット６１の近接によってそれぞれのホールＩＣ６３
が作動するようになっている。また、第１図、第３図に
示すように、連結板２４には各々一対の案内ピン２５が
ピストン２３の移動方向と平行に突設されると共に、こ
れらの案内ピン２５がクランプ用シリンダ２２の上端部
に固定された案内フランジ２６の案内孔に摺動自在に嵌
入しており、案内ピン２５と案内フランジ２６の案内孔
との係合によってクランプ用ソケット２１の円滑な直線
移動を確保している。

また、前面板１２及び後面板１３には、第２図、第３図
に示すように、フレーム１１の姿勢を保持するための複
数の保持シリンダ７０が固定されており、そのロッドの
先端にフランジａ、ｂの外周面上を転動し得る支持ロー
ラ７１が枢支されている。これらの保持シリンダ７０に
おけるロッドの突出を制御することで、フランジａ、ｂ
に対するフレーム１１の姿勢が一定の状態、つまり前後
面板１２゜１３０案内長孔１９が、ボルト孔のピッチ円
と同心となる状態に維持される。

一方、前面板１２と後面板１３の間には歩行用シリンダ
２８がフランジａ、ｂの外周の湾曲に沿うことができる
ように揺動自在に支持されている。すなわち、歩行用シ
リンダ２８の両端には支持ピン２９が突設されており、
これらの支持ピン２９が前面板１２及び後面板１３に穿
設された円弧状の長孔３０内にそれぞれ遊嵌されている
。また、前面板１２及び後面板１３の端部（第１図にお
いて下端）には長孔３０に近接して角度補正シリンダ３
１が固定されると共に、乙のロッドがその支持ピン２９
に連結されていて、角度補正シリンダ３１の作動によっ
て歩行用シリンダ２８の揺動角度が調節できるようにな
っている。

乙の歩行用シリンダ２８はピストンロッドがない所謂ロ
ッドレスシリンダであり、シリンダに内装されたピスト
ンとシリンダの外側に位置する出力部３２とがシール部
材を介して直接連結され、ピストンの移動によって出力
部３２はシリンダの側面に沿って移動するようになって
いる。この出力部３２には、第４図に示すように、歩行
用シリンダ２８を取囲んで軸方向に摺動自在に取付けら
れたスライダ３３が連結されている。スライダ３３には
両側にそれぞれ軸部３４が突設され、これらの軸部３４
は各々ブツシュ３５を介して前面板１２及び後面板１３
の前記案内長孔１９に摺動自在に嵌入されている。さら
に、両輪部３４の先端にはそれぞれ取付板３６が固定さ
れ、この取付板３６にブラケット３７を介して枢支され
た案内四−ラ３８が各々前面板１２及び後面板１３の前
記爾内レール２０に当接している。而して、歩行用シリ
ンダ２８の作動によってスライダ３３がｇ動され、案内
ローラ３８を介して案内レール２０に案内されつつその
軸部３４が案内長孔１９内を往復動する。ここで、上述
のスライダ３３の往復動作の確認信号を漫るため、取付
板３６に小マグネット６４が固定される一方、それに対
向してｆｉｉ１面板１２の外側辺縁部に一対のホールＩ
Ｃ６５が固定されており、スライダ３３の往復動の始点
及び終点である原点位置及び移動位置において小マグネ
ット６４がそれぞれホール１ｃ６５に近接してそれを検
知できろようになっている。

軸部３４に固定された両数付板３６には、同軸上に対向
して位置する駆動側ソケット３９と反力受側ソケット４
０からなるフランジボルト締緩具を互いに接近離反駆動
させるための作動シリンダ４１がそれぞれ固定されてい
る。これらの作動シリンダ４１は前述のクランプ用シリ
ンダ２２と同様な構成を有している。すなわち、圧縮空
気により往復動するピストン４２のロッド先端にそれぞ
れ連結板４３が固定され、この連結板４３にそれぞれ駆
動側ソケット３９及び反力受側ソケソ１−４０が回動自
在に取付けられる一方、第１図、第３図に示すように、
連結板４３には案内ピン４４が突設されると共に、その
案内ピン４４が作動シリンダ４１の上端部に固定された
案内フランジ４５の案内孔に摺動自在に嵌入されている
。さらに、これらの連結板４３には、第３図に示すよう
に、クランプ板４６が固定されていて、両ピストン４２
のロッドを引込めたときにクランプ板４６の先端がフラ
ンジａ。

ｂの側面に当接し、それを挟圧するようになっている。

ここで、前述のクランプ用シリンダ２２の場合と同様に
、ピストン４２の下死点及び上死点のイ装置確認信号を
得るため、第４図に示すように、連結板４３にブラケッ
ト６６を介して小マグネット６７を固定する一方、それ
に対向して取付板３６に立設された取付台６８に一対の
ホールＩＣ６９を固定し、ピストン４２の下死点及び上
死点においてそれぞれ小マグネット６７がホールＩＣ６
９に近接するようにしている。

ここで、フランジボルト締緩具について詳説する。第６
図はそのソケット部分の拡大断面図、第７図は同じくそ
のソケット部分の平面図、第８図は第６図の■−■断面
図、第９図はソケット本体の第７図のＩＸ−ＩＫ断面図
、第１０図はその取付軸の平面図である。

両ソケット３９．４０はそれぞれ、前記連結板４３にブ
ツシュ８１を介して回動自在に支持されたソケット本体
８２と、このソケット本体８２がナツトｄにスムーズに
被さるように案内する３本の案内ピン８３とにソケット
本体８２に±３０″″の角度範囲に亘って回動自在に取
付けられた取付軸８４と、取付軸８４をその中立点に保
持するための引張りコイルばね８５とを備えている。

ソケット本体８２は、第６図〜第９図に示すように、六
角ナツトｄを収受し締綴トルクを伝達する規制壁面８６
で囲繞されて成る六角柱状の腔所８７を有する略伏せ椀
形状をしている。この腔所８７を取り囲む周壁８８には
１２０°の角度間隔にて規制壁面８６の中央に臨むよう
に長手方向に切欠き溝８９が凹設されており、これらの
溝８９の中心点を通るピッチ円はナラｌ−ｄの対角寸法
よりも大きい寸法となっている。また、溝８９はソケッ
ト本体８２の肩部９０において円形状に開口し、その上
部に座ぐり部９１が形成されている。

これらのＦ１４８９内には、第６図、第８図に示すよう
に、それぞれ先端が細長い円錐形をした案内ピン８３が
長手方向＃ＦＪ！［１１Ｉ自在に挿入される。案内ピン
８３はその上端部に前記溝８９の座ぐり部９１に収まる
ｔ′！ｊ９２が突設されていて、ソケット本体８２の肩
部９０に固定されたばね受筒９３内に装入されている圧
縮コイルばね９４がそのｐｊ９２に当接することで、案
内ピン８３は鍔９２が座ぐり部９１の底部に当たるよう
に第６図で下方へ付勢されている。

また、ソケット本体８２の上面中央部には短円筒９５が
突設されており、この短円筒９５内に取付軸８４が６０
°の範囲に亘って回動自在に取付けられている。すなわ
ち、第７図。

第９図に示すように、短円筒９５には１８０゜の角度間
隔を隔てて２個の切欠部９６が略６０゜の幅に亘って形
成される一方、第１０図に示すように、取付軸８４には
同じ（１８０”の角度間隔を隔てて一対の係合部９７が
突設されていて、この係合部９７が短円［９５の切欠部
９６内にそれぞれ位置するようになっている。従って、
６０°の範囲内でソケット本体８２と取付軸８４とは相
対回転が可能であり、それを越えて回転しようとすると
係合部９７が短円筒９５の切欠部９６の辺縁に当接して
両者の相対回転が規制される。また、第６図。

第７図に示すように、この取付軸８４の係合部９７に穿
設された孔９８とソケット本体８２の肩部９０に植設さ
れたビン９９との間に引張コイルばね８５とが張設され
ており、そのばね力により取付軸８４をソケット本体８
２に対してその６０°の回動範囲の中立点に位置させろ
ようにしている。尚、このばね力は案内ビン８３による
修正回動の妨げとならない程度の比較的弱いばね力が選
定されろ。

一方、取付軸８４には第１０図に示すように、その中央
部に正方形断面を有する角孔１００が穿設されている。

この角孔１００に対して、第４図に示すように、駆動側
ソケット３９については前記連結板４３に保持されたト
ルクレンチ５２の出力角軸５３が相対回転不能に嵌入す
る一方、反力受側ソケット４０については胴体壁ｅに当
接する反力受部材５４の角軸５５が相対回転不能に嵌入
している。このトルクレンチ５２は油圧供給の切換えと
ヘッドの設定位置の変更によって出力角軸５３を正逆方
向に所定のトルクで駆動回転することが可能であり、こ
れによりナツトｄの締緩が行われる。

このようなソケット３９，４０によれば、ソケット本体
８２をナツトｄの上方から被せて行く過程において、腔
所８７の向きがナツトｄの向きと整合していない場合は
先ずソケット本体８２の底面より突出した３本の案内ピ
ン８３の先端部がナツトｄの辺縁または角に当たる。そ
して、さらにソケット本体８２を進めると、案内ピン８
３のテーバ部の作用によって、引張りコイルばね８５の
ばね力に抗してソケット本体８２が回動してソケット本
体８２がナツトｄと整合する向きとなり、その腔所８７
内にナツトｄが収受される。ここで、３本の案内ピン８
３の先端が全てナツトｄの角に正確に当接した場合は、
理論上はそのテーパ部による修正回転力は生じないので
そこでロックされてしまうことになるが、実際にはナツ
トｄの角には丸みがあり、いずれかに極僅かに（１って
いるため、案内ビン８３が３本共ロックされてしまう虞
れはない。

尚、この実施例では、六角ナツトについて適用した例を
述べたが、その他四角ナツト等に対しても同様に構成し
得ることは勿論であり、案内ビン８３を４本以上一般け
るようにしてもよい。また対象がボルト頭部であっても
同じである。

次に、このような構成を有する本自動歩行式締緩装置の
作用について第１１図〜第１７図により説明する。尚、
同図（ａｌは平面図、同図（ｂ）は正面図を表わしてい
る。第１１図において、トルクレンチ５２によるナツト
緊締時は反力Ｆｉを受けてヘッドの設定位置が図中実線
で表わす位置に、またナツト弛緩時は反力Ｆ２を受けて
ヘッドの設定位置が想保線で表わす位置に変更するが、
本装置の歩行動作については緊締時も弛緩時も同じであ
る。

ここで、第１１図の状態は、クランプ用ソケット２１で
ナツトｄ　の所においてフランジａ、ｂをクランプする
一方、スライダ３３はそのクランプ用ソケット２１から
離れた移動位置に位置し、クランプ板４６でフランジａ
。

ｂをクランプすると共に、駆動側ソケット３９及び反力
受側ソケット４０はナラ１−ｄ３に被さり、且つ保持シ
リンダ７０には空気圧が供給されてフレーム１１の姿勢
を保持している状態であり、ナラＩ−ｄ３の締緩か完了
したものとずろ。この状態から、隣りのナツトｄ４を締
緩すべく本装置を移動させる過程を以下に説明する。

先ず、第１２図に示すように、クランプ用シリンダ２２
によってクランプ用ソケット２１をナツトｄＬか、ら外
してそのクランプを解除し、続いて第１３図に示すよう
に、歩行用シリンダ２８を作動させてスライダ３３をク
ランプ用ソケット２１に接近した原点位置に移動させる
ことでクランプ板４６の所を支点としてフレーム゛１１
全体を図中左方ヘシフトさせ、クランプ用シリンダ２２
をナツトｄ２上に位置させる。尚このとき、保持シリン
ダ７０の空気圧は解放しておき、フレーム１１がシフト
し易いようにしておく。次に、第１４図に示すように、
クランプ用シリンダ２２を作動させて、クランプ用ソケ
ット２１をナツトｄ２に被せてフランジａ、ｂをクラン
プする。また同時に、姿勢を保持する複数の保持シリン
ダ７０に圧力空気を供給し、フレーム１１をその案内長
孔１９がフランジａ、ｂのボルト孔のピッチ円と同心状
態になるように保持する。

その後、第１５図に示すように、締緩の完了しているナ
ツトｄ　に彼せてあろ駆動側ソケッｌ−３９、反力受側
ソケット４０及びクランプ板４６を作動シリンダ４１に
よって互いに離隔移動させる。続いて、第１６図に示す
よ゛うに、歩行用シリンダ２８によってスライダ３３を
案内長孔１９に沿わせてクランプ用ソケット２１から離
れた移動位置に移動させ、両ソケット３９．４０を隣り
のナツトｄ、上に位置させる。ここで、両ソケッｌ−３
９，４０のナツトｄ４に対する位置ずれは、角度補正シ
リンダ３１によって歩行用シリンダ２８の揺動角度を調
節することによって補正される。

次に、第１７図に示すように、作動シリンダ４１により
両ソケット３９，４０をナツトｄ４に被せると同時にク
ランプ板４６でフランジａ、ｂをクランプして締緩作業
のｐ５備を完了　４し、その後トルクレンチ５２へ油圧
を供給してナツトｄの締緩を行う。

以下、上述のような一連の動作を繰返すことで、フレー
ム１１をシフトさせながら隣接するナツトを順次ｔｌｉ
緩して行（ことが可能である。尚、この一連のシーケン
スはコントローラにより、前記各センサ６３，６５．６
７等の信号を基に各シリンダに対する作動流体の電磁弁
を開閉することで制御される。

〈発明の効果〉 以上、一実施例を挙げて詳細に説明したように本発明に
よれば、フランジボルトの締緩作業を自動化することが
でき、従来人間が立入れなかった場所でのボルト・ナツ
トの自動締緩が可能となる。また、遠隔操作によって作
業員数の削減が図れ、且つ作業能率が向上するばかりで
なく、ナツトの締付けについてはトルクレンチを使用す
るので常に一定の締付力が得られ、トルク管理が容易と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例にかかるフランジボルトの自
動歩行式締緩装置の斜視図、第２図はその平面図、第３
図は同じくその正面図、第４図は第２図におけるＩｔ／
−Ｉ’ｌｌ’線断面図、第５図は第２図における■−ｖ
線断面図、第６図はそのフランジボルト締緩具のソケッ
ト部分の拡大断面図、第７図は同じくそのソケット部分
の平面図、第８図は第６図の■−■断面図、第９図はソ
ケット本体の第７図のＩＸ−ＩＸ断面図、第１０図はそ
の取付軸の平面図、第１１図〜第１７図は本装置の作用
説明図である。 図　　面　　中、 １１はフレーム、 ２１はクランプ用ソケット、 ２２はクランプ用シリンダ、 ２８は歩行用シリンダ、 ３９はア動側ソケット、 ４０は反力受側ソケット、 ４１は作動シリンダ、 ５２はトルクレンチである◇

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. フレームと、前記フレームに揺動自在に支持された歩行
   用シリンダと、同軸上に対向して位置し作動シリンダに
   よって互いに接近離反駆動されてフランジボルトに係合
   すると共に前記歩行用シリンダに連結されて往復駆動さ
   れるトルクレンチ付フランジボルト締緩具と、同軸上に
   対向して位置すると共に前記フレームに設けられたクラ
   ンプ用シリンダにより互いに接近離反駆動されてフラン
   ジをクランプするクランプ用ソケットとを具えたことを
   特徴とするフランジボルトの自動歩行式締緩装置。