JPH03103610A - 軸力ボルト締結装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、ボルトの締付け力を規定値に設定するために
用いる軸力ボルト締結装置に関するもので、特にボルト
の破損防止および締付け力の精度向上を図った軸力ボル
ト締結装置に関するものである。

（従来の技術） 例えば、蒸気弁の本体とボンネットとの接続は、本体に
植込んだ植込みボルトにナットを締付けることによって
行われる。この場合、蒸気弁の内圧等を考慮して植え込
みボルトに十分な軸力を与える必要があり、従来からボ
ルトに螺合するナットの締付けトルクを管理するトルク
管理が一般的に実施されている。

しかし、このようなトルク管理では、ボルトおよびナッ
トのねじ加工の精度、ボンネットとナットとの接触面の
加工精度、またはボルト、ナットあるいはボンネットの
材質等によって摩擦係数が大きく変化するため、高精度
の管理を行うことが困難であった。

そこで最近では、トルク管理方式に代えてボンネット等
の被締結体に押通したボルトの先端側に所定の引張り方
向の軸力を加え、ナットを被締結体の端面に当接させた
後、ボルトの軸力を解除する、いわゆる軸力管理が多く
採用されるようになってきた。

第２図はこのような軸力管理を行うための軸力ボルト締
結装置の従来例を示している。この例は蒸気弁本体等の
締結体１とボンネット等の被締結体２との間を接続する
ボルト３とナット４の締結に適用した例を示すもので、
締結体１には植込みボルト３が植込まれており、この植
込みボルト３に螺合するナット４は被締結体２の上面に
位置している。

被締結体２の上面には、ナット４の周囲にブリッジ５が
植設され、このブリッジ上端にはベース６が固定されて
いる。このベースは環状で、ボルト３の先端を同軸状に
囲むように配置される。

ベース６の内周面部には、鍔付き筒状の作動体７の筒状
部がスライド可能に嵌押され、作動体内周面に形成され
たねじ部７ａにはボルト３の上端部分近傍が蝿着されて
いる。

ベース６にはボルト３と軸心が平行なシリンダ８が形成
されており、このシリンダ内には、作動体７の鍔部下面
に固着したピストン９がスライド可能に押入されている
。

圧力発生装置としては油圧発生装置１０が使用されてい
る。この油圧発生装置に内蔵された油ボンプ１１にレリ
ーフ弁１２を介して接続された油圧供給用チューブ１３
の他端側はシリンダ８に連通され、油圧をシリンダ８に
供給することによってピストン９および作動体７をボル
ト３の先端側（矢印ａ方向）に移動させてボルト３を先
端側に引張る軸力を与える。

この軸力が所定値になったところで、ナ・ソト４を被締
結体２側にねじ込んで当接させた後、油圧を解除する。

これによって被締結体２に所定の締結力が与えられる。

なお、上記の軸力管理は油圧に換算して行うのが一般的
である。すなわち、油圧発生装置１０にレリーフ弁１２
の他、圧力計１４を設け、これにより油圧発生装置１０
からの油圧を規定値以下に制御するようにしている。

（発明が解決しようとする課題） ところが、油圧換算を誤ってレリーフ弁１２を規定油圧
以上にセットしたり、換算作業は正しいがレリーフ弁１
２のセットを誤って規定抽圧以上にセットすることが考
えられる。このような場合、従来例によると、ピストン
９に規定値以上の油圧が作動して作動体７がボルト３に
規定値以上の軸力を与え、これによってボルト３が降伏
点を越えて伸び、破損する危険性がある。ボルト３の破
損が衝撃的に行われた場合には、ピストン９や作動体７
あるいは破損したボルト３等が飛散して大事故に発展す
ることも考えられる。

また、油圧換算で行う場合、シリンダ８とピストン９と
の摺動がスムーズであればよいが、この摺動部に異物等
が入り、動きが硬い場合等には、規定の油圧をかけても
ボルト３に加わる軸力は規定値より小さくなり、ボルト
３の締付け不足が発生す，ることも考えられる。

本発明は以上の事情に鑑みてなされたもので、圧力発生
装置によるシリンダへの設定圧力が規定値を越えた場合
でも、作動体には規定値以上の力が加わらず、ボルトの
破損を防止でき、またボルトの締付け力不足を防止でき
る軸力ボルト締結装置を提供することを目的とするもの
である。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明の軸力ボルト締結装置は、油圧等のエネルギー源
を用いてボルトに軸力を発生させ、ボルトを伸ばした状
態でナットを規定の位置までねじ込んで被締結体を締付
ける軸力ボルト締結装置において、ボルトの伸び量を検
出する検出器を取付け、ボルトの伸び量が規定値以下で
ある場合には締結作業が不完全である旨の警報を発し、
またボルトの伸び量が規定値以上に伸びた場合にはその
上限値を検出し、締付け量が上限に達したことを表示す
−る警報を発するとともに、油圧発生装置の油圧ボンブ
を自動停止させるよう構成したことを特徴とする。

（作用） 上述のように構威した本発明の軸力ボルト締結装置にお
いては、ピストンに取付けたボルトの伸び量を計測する
検出器が、油圧発生装置からの油圧の昇圧によって、ボ
ルトが規定伸び量に対応する地点まで移動した場合、検
出器は規定値内であることを表示し、油圧発生装置のレ
リーフ弁が作動し、油圧の昇圧を停止する。しかし、レ
リーフ弁の設定を間違えたり、レリーフ弁が故障して不
作動の場合、油圧発生装置の昇圧は継続するためボルト
には規定値以上の伸びが発生することになる。しかし、
ピストンに取付けたボルトの伸びを計測する検出器がボ
ルトの伸びが規定値の上限に達したことを検出して警報
を発するとともに、抽圧発生装置をｎ動的に停止させて
ボルトの伸びを規定値内とする。

また、レリーフ弁の設定値を間違えたり、シリンダとピ
ストンとの隙間に５′４物等が入り、かじりを生じた場
合、ボルトは規定以下の伸びとなる。

この場合、ピストンに取付けたボルトの伸びを計測する
検出器がボルトの伸びが規定値以下であることの警報を
発し、締付け不足を作業員に伝達する。

（実施例） 次に、第１図を参照しながら本発明の実施例を説明する
。なお、第１図において、第２図におけると同一部分に
は同一符号を付し、同一部分の説明は必要ある場合を除
き省略する。

第１図は、本発明装置を、第２図と同様に蒸気弁本体１
とボンネット２とを接続するボルト３とナット４の締結
に適用した例を示すもので、作動体７の鍔の外周にボル
トの伸びを検出するため、位置検出器２０を取付けてあ
る。この位置検出器２０はシリンダ８の上面と作動体７
の間に形成される間隙を計７１１１する機能を有するも
のであり、間隙の大きさに比例した電圧として計測する
ものである。

位置検出器２０からの検出信号は復調器２１で間隙に比
例した電圧信号に変換された後、電圧比較器２２におい
て下限設定器２３からの設定信号と比較演算され、ボル
トの伸び量が下限値以下であれば、制御回路２４を介し
て警報器２５へ信号を送り、警報を発する。

復調器２１からの電圧信号は、また電圧比較器２６で上
限設定器２７からの設定信号と比較演算され、ボルトの
伸び量が上限値に達すると、油圧発生器制御回路２８を
介して油圧発生装置１０に信号を送り、油圧ボンプ１１
を停止させるとともに、警報器２９に信号を送り、警報
を発する。

ところで、ボルト３の伸び量はボルトの材質等によって
異なるが、軸力と伸び量との関係はボルトの降伏点以下
においては比例するのが一般である。従ってボルトの伸
び瓜でボルトの締付け力を菅理しても問題はない。しか
しながらボルトの伸び量が下限値以下であることの条件
だけで警報を出すと、ボルトの伸び量が下限値を越える
まで、警報は出たきりとなり、作業上好ましくない。

そこで、本発明においては、ボルトの伸び量の下限値に
ついては、油圧発生装置１０の吐出圧が零以上であり（
接点付圧力計３０で検出）、かつ油圧ポンプ１１がｆ〉
止している（油圧発生器制御回路２８で検出）場合のみ
警報を発する回路（制御回路２４）を設けている。

以上の結果、本発明装置によれば、ボルトに加わる軸力
を常に最適範囲に保ちながらナットの締結を行うことが
できる。

なお、前記実施例では蒸気弁本体とボンネットの接続に
本発明を適用した例につき述べたが、本発明はこれに限
らず、種々のボルト締結に適用できることは勿論である
。

［発明の効果］ 本発明によれば、軸力によるボルト締結管理について圧
力発生装置部の異常等に拘らず、ボルトの締付け不足、
ボルトの締付け過多を確実に防止でき、作業性および安
全性の向上が図れるという優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる軸力ボル１・締結装置の一実施
例を示す構或図、第２図は軸力ボルト締結装置の従来例
を示す構成図である。 １・・・・・・・・・締結体 ２・・・・・・・・・被締結体 ３・・・・・・・・・ボルト ４・・・・・・・・・ナット ５・・・・・・・・・ブリッジ ６・・・・・・・・・ベース ７・・・・・・・・・作動体 ８・・・・・・・・・シリンダ ９・・・・・・・・・ピストン １０・・・・・・・・・油圧発生装置 １１・・・・・・・・・油ポンプ １２・・・・・・・・・レリーフ弁 １３・・・・・・・・・油圧供給用チューブ２０・・・
・・・・・・位置検出器 ２１・・・・・・・・・復調器 ２２・・・・・・・・・電圧比較器 ２３・・・・・・・・・下限設定器 ２４・・・・・・・・・制御回路 ２５・・・・・・・・・警報器 ２６・・・・・・・・・電圧比較器 ２７・・・・・・・・・上限設定器 ２８・・・・・・・・・油圧発生器制御回路２９・・・
・・・・・・警報器 ３０・・・・・・・・・接点付圧カ計

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 油圧などのエネルギー源を用いてボルトに軸力を発生さ
   せ、ボルトを伸ばした状態でナットを規定の位置までね
   じ込んで被締結体を締付ける軸力ボルト締結装置におい
   て、ボルトの伸び量を検出する検出器を取付け、ボルト
   の伸び量が規定値以下である場合には締結作業が不完全
   である旨の警報を発し、またボルトの伸び量が規定値以
   上に伸びた場合にはその上限値を検出し、締付け量が上
   限に達したことを表示する警報を発するとともに、油圧
   発生装置の油圧ポンプを自動停止させるよう構成したこ
   とを特徴とする軸力ボルト締結装置。