JPH0641992B2 - ねじ連結用装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の分野］ 本発明は特許請求の範囲第１項の前文に記載したような
装置に関する。

［従来の技術］ 内径が１ｍを越えるような壁厚さの大きい容器は、通
常、同心円上に配置した複数のボルトとカバーにより閉
鎖される。ところが、例えば西ドイツ特許第３６２０７
３７号に記載されたように、放射性物質の輸送や保管を
行うための２重容器では、周知の如く、カバーと容器の
間にねじ部を設けて力の伝達をより均一化する方がよ
い。蓋は容器の壁厚さに対応して非常に重く、数１００
キログラムの重量になることがあり、又、ねじ部の直径
も非常に大きい（約１ｍ以上）であるので、ねじ連結作
業は非常に慎重に行う必要がある。このために、蓋をね
じ部と同心に案内し、どのような場合でも傾きを回避す
ることが必要となる。更に、ねじ部の側面同士の最初の
接触時にショックが無いようにしなければならない。ね
じ込み作業中、最終的には、蓋がその全重量をかけた状
態でねじ部の側面に乗るようにしてはならず、仮にその
ようにすると、大重量とそれによる摩耗でねじ部が破損
されることになる。このような問題は、一般に、一方の
構成要素が著しく大重量であり、他方の構成要素にねじ
込まれるねじ部を備えている場合に常に生じる。

現在まで、重い蓋やカバーはクレーンにより保持及び案
内されるだけであった。従って、どのような意味におい
ても、上述の問題は解決されなかった。

［発明の概要］ 従って本発明の目的は、先に述べたような形式の装置に
おいて、２個の構成要素を、それらの重量が大きいにも
かかわらず、ねじ部に損傷を与える危険性を排除した状
態で完全にねじ部で連結できるような装置を提供するこ
とにある。

この目的は、特許請求の範囲第１項の特徴部分に記載し
たような特徴で達成できる。本発明の効果的な具体構造
や発展構造は、従属クレームに記載されている通りであ
る。

本発明の基本的な概念は、一方の構成要素（蓋）が他方
の構成要素（容器）に対して、長さが調節可能で弾性を
有する複数の部材により同心位置に保持されるというこ
とである。これらの長さ調節可能な部材により、非常に
慎重に下降動作を行うことができ、その場合、ねじのピ
ッチ及びねじ込み率に対応させて下降動作を行い、許容
されないような大きい力（圧力又は摩擦）がねじ部の側
面の間に生じることを防止する。

特許請求の範囲第２項に記載した如く、本発明の装置は
本質的には２個の基本的要素、すなわち、一方の構成要
素（容器）上に回転不能に固定されて該構成要素に同心
位置決めされる静止部材と、上記静止部材に連結されて
ねじ部の回転により「前進運動」を行うプラットフォー
ムで構成されている。前述の如く、静止部材は容器上で
自己調心を行い、従って、ねじ部に対しても同心とな
る。ねじ部の回転中に生じるトルクは、下方に延びる複
数のアームと容器に取り付けた複数のキャリアピンとに
より伝達するように構成すると効果的である。プラット
フォームは、概ね、静止部材に対して軸方向にのみ移動
する。重い蓋を支えるプラットフォームは、そのねじ込
み作業中、長さ調節可能な上記部材により垂直方向に支
持される。プラットフォームのトルク支持と静止部材に
対するプラットフォームの同心位置決めは、複数のロー
ルにより行うことができるが、端部が静止部材とプラッ
トフォームとにそれぞれ蝶番状に連結された複数のリン
クロッドにより行うことが好ましい。そのようなリンク
ロッドは３個使用し、互いに１２０度の角度だけずらせ
て安定した支持部を構成することが好ましい。従って、
これらのリンクロッドはプラットフォームと静止部材の
間でトルクを伝達でき、同時に、静止部材に対するプラ
ットフォームの完全な同心位置決めを常に確実に行う。
プラットフォームは長さ調節可能な複数の部材により垂
直方向に移動させられ、又、該部材は、圧縮空気シリン
ダーや、より摩擦を低減させるためにはガススプリング
ベローズにより具体化することが好ましい。蓋及びプラ
ットフォームとそこに吊り下げられるその他の構成部品
の重量は、ガススプリングベローズの圧力を制御するこ
とにより補償できる。この「補償圧力」を僅かに変動さ
せることにより、蓋を非常に微妙に昇降させることがで
きる。圧力を、補償圧力付近の限界値の狭い範囲内で調
節すると、ねじ部の側面に作用する力を閉鎖限界の範囲
内で非常に小さく保つことができる。例えば、ねじのピ
ッチに対応する瞬間的な下降速度よりも速く蓋がねじ込
まれた場合、ねじ部の側面の間で力が発生し、そのよう
な力によりガススプリングベローズの圧力上昇が直接的
に引き起こされる。

この場合は、圧力を降下させることにより、この「誤動
作」を速やか、かつ、非常に正確に排除できる。このよ
うにすると、圧力を適当に制御することにより、蓋の重
量により生じる力がねじ込み作業中にねじ部の側面に全
く作用しないようにできる。

蓋自体は取付部によりプラットフォームに対して回転自
在に保持される。この取付部は、蓋の大重量を支えるの
に適したボールレースによりプラットフォームに連結さ
れる。回転駆動は、クレーンの構造で公知であるリング
ギヤ連結部及び無限可変電動モーターにより両方向に連
続的に行われる。

長さ調節可能な部材とプラットフォームとの間の力の作
用点は、蓋及びプラットフォームの全体的な重心の上方
に位置しているので、プラットフォームの位置は常に自
動的に中心に設定される。

本発明の装置は、極めて大重量の蓋の完全に自動的なね
じ連結を行う場合に適している。上述の如く、本発明の
用途としては、放射性物質の輸送及び保管のための容器
及びカバーの間のねじ連結部が好ましい。むろん、本発
明は、大重量パイプのねじ連結にも適しており、又、重
く（従ってかさの高いことの多い）構成要素を別の構成
要素内又はその上にねじ込む場合であれば、一般的にど
のような用途であっても、有益である。

本発明の実施例を次に図面に基づいて説明する。

［実施例］ 第１図に示す実施例は、ディスク形蓋４を筒状容器５の
端面にねじ込むための構造に関する。本発明による装置
は、容器５に対して静止状態にある部材１を容器の軸１
２と正確に同心の位置関係で備えている。部材１は容器
５に対して回転不能に固定されており、この回転不能の
固定連結構造により、蓋にねじ込むのに必要なトルクを
伝達できるようになっている。静止部材１は概ね筒状
で、第１図に略図で示す筒状部材の下側縁部はディスク
形部材１９に強固に固定されている。部材１９の内側縁
は連結部材２０に連結されている。部材２０も筒状で、
軸１２と同心に配置されている。この連結部材２０はそ
の上端にセンタリング（同心位置決め）手段１１を有し
ており、該センタリング手段が容器の上部かつ半径方向
外側縁部に着座して装置全体を容器に対して同心に位置
決めしている。

連結部材２０の下端部には複数の爪２１が配置してあ
り、該爪２１は容器の半径方向に突出した複数の受けピ
ン６に止められ、それにより、装置が軸１２を中心にし
て容器に対して回転できないようになっている。これに
より、ねじ止め部の回転に必要なトルク伝達を確実に行
える。

軸１２の方向に移動可能なプラットフォーム２の静止部
材１の上端の領域に設けてある。このプラットフォーム
も軸１２に対して同心の位置に正確に位置決めされてい
る。すなわち、その中心線は軸１２と完全に一致してい
る。更にプラットフォームは静止部材（１）に対して軸
１２の方向に移動可能である。取付部３がプラットフォ
ームに取り付けてあり、ねじ込み作業を行おうとする蓋
４を支えている。上記蓋は上記取付部に対して、例え
ば、ボルト１３により取り付けることができる。取付部
３はプラットフォーム上に支持板１０により保持されて
おり、該板１０の回転軸も容器の軸１２と正確に一致し
ている。又、この支持板は、蓋４の全重量を軸方向に支
えることができるように設計されている。支持板の領域
において、取付部３はリングギヤ１４を含んでいる。該
ギヤ１４は、プラットフォーム２に剛直に取り付けた無
段回転駆動手段９のピニオン１５とともに作動する。従
ってこの構造により、蓋４を含む取付部３をプラットフ
ォーム２に対して回転させることができる。

装置の部材１とプラットフォーム２の間の軸方向運動
は、長さ調節可能な複数の部材により行なわれる。図示
の実施例では、これらの部材はガス・スプリング・ベロ
ーズ７である。実施例では、３個のガススプリングベロ
ーズが互いに１２０度だけずれた状態で配置されてい
る。従って、ガススプリングベローズ７の圧力を増減さ
せることにより、プラットフォーム２を静止部材１に対
して昇降させることができる。

プラットフォーム２は部材１に対して複数のリンクロッ
ド８により連結されている。リンクロッド８はプラット
フォーム２を常に軸１２と同心に位置させるように作用
するとともに、ねじ連結動作のために必要なトルク支持
構造部をプラットフォーム２に提供する。各リンクロッ
ドは、低摩擦自在継手により、一端部が静止部材に連結
され、他端部がプラットフォームに連結されている。第
２図に示す如く、プラットフォーム２及び静止部材１の
円周方向に沿って３個のリンクロッドが１２０度の角度
を隔てて配置されている。

第１図に示す如く、リンクロッド８は水平方向に対して
角度αで延びている。この角度は、プラットフォームの
昇降により変化する。リンクロッド８自体は剛体である
ので、第２図の平面図におけるリンクロッドの角度β、
すなわち、その部材１に対する固定点での該点から中心
（軸１２）まで延びる線に対するリンクロッドの角度が
変化した場合のみ、プラットフォームの軸方向の移動が
可能であり、その以外の場合は、リンクロッド８の長さ
を変化させない限り、その様な軸方向移動は不可能であ
る。このことは、プラットフォーム２は、移動中にある
角度にわたって回転することを意味している。

むろん原理的には、明細書の序文で簡単に述べたよう
に、複数のロールにより静止部材１に対してプラットフ
ォーム２の軸方向の案内及び同心位置決めを行ない、
又、軸１２と平行に部材１の内側に延びる案内通路で上
記ロールを走行させることもできる。

プラットフォーム２と静止部材１の間の連結部の具体的
な構造とは無関係に、以下の２つの条件を満足させるこ
とについて注意を払う必要がある。すなわち、プラット
フォーム２は静止部材１に対して同心に維持しなければ
ならず、又、プラットフォーム２と装置部材１の間のト
ルク支持構造部を確保する必要がある。この点について
の同心状態の維持は、支持板の回転軸が軸１２と正確に
並ぶこと、すなわち、偏心や傾斜が全く無いことを意味
するものである。（むろん、本発明の実施例の容器は直
立姿勢であることが必要である。） 蓋４のねじ連結及び取り外しを行う場合、ガススプリン
グベローズ７内の圧力がまず基礎値に調節される。該基
準値は、蓋４及びプラットフォーム２とそれに吊り下げ
られた構成要素の重量を補償するだけの値である。次
に、上記圧力を僅かに低下させてプラットフォーム２を
非常に緩やかかつ微妙に降下させ、蓋４の外側ねじ部１
６の下側側面を、容器５の内側ねじ部１７の上側側面に
まず接触させる。この時点では、ねじ部の側面が力を支
えており、従って、ガススプリングベローズの負荷があ
る程度軽減されるので、上記接触の影響で圧力がほぼ同
時に変化する。ガススプリングベローズ７の圧力は静止
基準圧力からある圧力だけ変化するが、その変化圧力の
値を制限することにより、ねじ側面の荷重を非常に簡単
な方法で制限することができる。次に、連続回転駆動手
段９が運動状態に設定されてこの位置から始動すると、
蓋が容器内にねじ込まれることになる。ねじ部のピッチ
の影響で降下動作が行われ、最初の段階では、ねじ部の
側面の負荷が再度解決状態されるので、ガススプリング
ベローズ７内の圧力が増加する。更にねじ部を回すと
（同時に降下させずに）、蓋のねじ部の上向き側面が容
器のねじ部の下向き側面と係合するので、圧力が静止基
準圧力以上に上昇する。この高圧値を制限するととも
に、この高圧値に到達した時にガスベローズ７の圧力を
再び低下させると、単純な２点圧力制御により、ねじ部
に軸方向に作用する力を所定の限界値範囲内に保つこと
ができる。このことは、回転駆動手段９の回転速度とは
無関係に、単に圧力を制御するだけで実現できる。基本
的には、個々のガススプリングベローズ７の圧力は別々
に制御できる。但し、各ガススプリングベローズに接続
する圧力供給ラインを単一の制御弁に通すと、構造がよ
り単純になる。そのようにすると、全てのガススプリン
グベローズに同一の圧力を確実に供給し、一切の傾きや
傾動を実際上排除できる。

長さ調節可能な部材をガス加圧スプリングベローズ又は
シリンダーで形成すると、当然のことながら、装置の完
全な作動に必要なばね特性を流体の圧縮性により得るこ
とができる。むろんこれらのばね特性は、別の方法で設
定することができ、例えば、油圧シリンダーを使用する
場合、ばね弾性要素を油圧回路内に連結することにより
設定できる。更に、理論的にはピストン装置をスピンド
ル駆動部付きの電動モーターと置き換えることもでき、
その場合は、上記駆動部をばね的要素により装置の部材
１、２の一方を連結する。

【図面の簡単な説明】

第１図は使用状態での装置の断面略図、第２図はリンク
ロッドの構造を具体的に示す装置の平面図である。 １……静止部材、２……プラットフォーム、４……蓋、
５……容器、７……ガススプリングベローズ、９……回
転駆動手段、１２……軸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ１６Ｊ 13/12 Ａ Ｇ２１Ｆ 5/008 (72)発明者 ヴオルフガング・ゲナント ドイツ連邦共和国デイー3100・ツエレ・ヘ ルムートーテイーレ シユトラーセ・３ビ イ (72)発明者 デイートマー・フレーア ドイツ連邦共和国デイー3100・ツエレ・シ ユタウフエンベルクシユトラーセ・14

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】共通の垂直軸を有する２個の大重量構成要
   素のねじ連結、特に、放射性材料の輸送・貯蔵用容器に
   対する蓋のねじ込みを行うための装置であって、 一方の構成要素（４）を他方の構成要素（５）に対して
   調節自在の間隔を隔てた状態に保つ長さ調節可能な複数
   の弾性部材（７）と、 一方の構成要素（４）を他方（５）に対して回転させる
   ための回転駆動手段（９）とを備え、 上記弾性要素（７）の長さの調節により、２個の構成要
   素（４、５）の間で軸方向（１２）に作用する力を所定
   限界値未満に保つことのできることを特徴とするねじ連
   結用装置。
2. 【請求項２】一方の構成要素（５）上で回転不能に固定
   されて同心に位置決めされる静止部材（１）と、 垂直軸（１２）に沿って移動可能なプラットフォーム
   （２）とを備え、 一方の構成要素（４）が、軸方向（１２）を中心にして
   プラットフォーム（２）に対して回転できる状態で、ね
   じ部回転動作中にプラットフォーム（２）に対して固定
   されており、 上記プラットフォーム（２）が、長さ調節可能な上記部
   材（７）により静止部材（１）に対して垂直方向に支持
   されている請求項１に記載の装置。
3. 【請求項３】上記プラットフォーム（２）と静止部材
   （１）が更に支持手段（８）により連結されており、該
   手段（８）がトルク支持構造部を形成するとともに、垂
   直運動を許容し、プラットフォーム（２）と静止部材
   （１）との同心位置決め状態を確保する請求項２に記載
   の装置。
4. 【請求項４】上記支持手段（８）が複数の（好ましくは
   ３個の）リンクロッド（８）で構成され、該各ロッドが
   プラットフォーム（２）と静止部材（１）に対してその
   円周に沿う状態で蝶番状に連結されている請求項３に記
   載の装置。
5. 【請求項５】上記静止部材（１）が、上記構成要素に取
   り付けられた複数の支えピン（６）により、一方の構成
   要素（５）に対して回転不能に固定されている請求項２
   〜４のいずれかに記載の装置。
6. 【請求項６】上記長さ調節可能な部材（７）がガス調節
   式シリンダーである請求項１〜５のいずれかに記載の装
   置。
7. 【請求項７】上記長さ調節可能な部材（７）がガススプ
   リングベローズ（７）である請求項１〜５のいずれかに
   記載の装置。
8. 【請求項８】上記長さ調節可能な上記部材（７）のガス
   圧力が、所定の上限及び下限値の間で一定圧力に制御さ
   れ、該一定圧力が、プラットフォーム（２）とそれに対
   して固定された構成要素（４）の（静止状態での）保持
   に必要な圧力である請求項６又は７に記載の装置。
9. 【請求項９】上記プラットフォーム（２）とねじ連結用
   構成要素（４）との共通重心が、長さ調節可能な部材
   （７）の支持点の垂直方向下側に位置している請求項２
   〜８のいずれかに記載の装置。
10. 【請求項１０】上記回転駆動手段（９）が無限可変型で
    ある請求項１〜９のいずれかに記載の装置。
11. 【請求項１１】上記ねじ連結用構成要素（４）が固定さ
    れる回転取付部（３）に対してプラットフォーム（２）
    を連結するための支持板（１０）が設けてあり、上記回
    転駆動手段（９）がプラットフォーム（２）に対して上
    記取付部（３）を回転させる請求項１〜１０のいずれか
    に記載の装置。
12. 【請求項１２】装置全体が、浮遊支持点を設けたことに
    より移動可能であり、同心位置決め手段（１１）により
    自己調心される位置において対応する構成要素（５）に
    自動的に連結する請求項１〜１１のいずれかに記載の装
    置。