JPS61297039A - ボルトヒ−タ−付ボルト・ナツト自動締付装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は同一円周上に等しいピッチで配列された植込み
ボルトを自動的にボルトヒーターで加熱しながらナツト
の締付作業を行うのに好適するボルトヒーター付ボルト
ナツ１へ自動締付装置に関する。

〔発明の技術的背明とその問題点〕

小サイズのポルＩ・・ナツトの締付作業を自動的に行う
ことは公知であり、そのためのボルト・ナット自動締付
装置も神々案出されている。

しかしながら、例えば火力発電プラントにおいて蒸気タ
ービンに流入する蒸気量を制御するために使用される蒸
気弁などの場合、蒸気弁本体が大きい上、蒸気弁そのも
のが厚肉の圧力容器であるため、蒸気弁本体に１蓋を締
付ける植込みボルト・とナツトのサイズは非常に大きな
ものどなる。

このような大サイズのボルト・ナットの締付作業は従来
から、人力によって行りわれており、各ボルト・ナット
の締０力の調節は作業者の技術力にＪ：るどころが大ぎ
い。そのため、締イ１むらが（［じやＪく、前述の蒸気
弁の場合、蒸気弁本体と１蓋の間から蒸気漏れを起こ１
ことがあった。

大１Ｊイズのボルト・ナラ１−を締付ける場合、締付作
業の前にボルトを加熱し、その長さを伸ばしてからナツ
トを締ｑ　１１るようにすれば締付トルクが減少し、作
業者の締付作業量を低減させることができる。そこで従
来から然気弁上蓋取ト１ボルトのような大サイズボルト
においては、ナツトの締付前にボルトヒーターを用い−
（ポル］−を加熱することがよく行なわれている。

しかしながら、この場合、ポル１−はかイ１りの高温に
加熱されるため、リツ１〜の締付作業に危険を伴うとい
う欠点がある一Ｖ１ポル１−ヒーターの加熱時間の管理
；ｂ作業者が行うため、各ボルトによって加熱状態がま
らＪ：ちとなり、均一な締付作業が難しいという欠１気
があった。

〔発明の目的〕

本発明は背順技術における上述のごとき欠点を除去すべ
くなされたものでトルク発生機構ににるボルト・ナット
の自動締付に先だってボルトヒーターによるボルトの加
熱を自動的に行うことによって締付作業時の重労働およ
び危険から作業者を開放し、締付トルクの均一化を図る
と共に、高い締付トルクを要するボルト・ナットの自動
締付を可能にしたボルトヒーター付ボルト・ナット自動
締付装置を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明のボルトヒーター付ボルト・ナット自動締付装置
は主柱ど、これに非回転的に、かつ軸線方向には可動的
に係合されたメインシリンダーど、このメインシリンダ
ーに突設された締付用シリンダーと、この締付用シリン
ダーに対して非回転的に、かつ軸線方向には可動的に係
合されたスライドアームと、このスライドアームに取付
けたトルク発生機構と、このトルク発生機構によって回
転駆動され、ボルト・ナットを締付するソケットレンチ
と、前記メインシリンダーに回転自在に支承されたヒー
ター用シリンダーと、このヒーター用シリンダーに対し
て非回転的に、かつ軸線方向には可動的に係合されたヒ
ータースライドアームと、このヒータースライドアーｌ
いに上下動自在に取付けられたボルトヒーターとを具備
することを特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明装置の実施例の一部縦断面図を示し、第
２図および第３図はそれぞれ第１図中の■矢視図、■−
■線矢視図である。

これらの図において、］二柱１の基部１ａはベース２上
に数回され、底部ベアリング３、上部ベアリング４およ
びボールベアリング５を介して回転自在に支承されてい
る。

主柱１には上下スライドキー６により回転を■１トされ
、かつ上下動が可能な状態でメインシリンダー７が嵌合
されでいる。メインシリンダー７の上端内方に突設した
内方フランジ部７ａと千手１１の間は、シールパツキン
８によってシールされている。

主柱１の途中にはビスｌ−２部１ｂが突設されており、
このビスｌ−２部１ｂとメインシリンダー７上端の間に
はメインシリンダー７を上下動させるための油筒７ｂが
形成されている。

メインシリンダー７内にはその下端内方に突設された内
方フランジ部７Ｃと主柱１のピストン部１ｂの間にメイ
ンシリンダー７を常時下方に押圧するばね９が介挿され
ている。このばね９の取付荷重はメインシリンダー７の
土ト位置制御を行う場合の制御性を向トさ１！るに適当
へ大きさとされている。

主柱１の上端にはメインシリンダー７の−１−眼を決め
るための上部ストッパー１０が設けられている。また、
上部ストッパー１０の一部を利用してコア１１ａの上端
が固着されている。この］ア１１ａは磁性材料からなり
、その下端近傍ＩＪメインシリンダー７側の側面に固着
した上下位両検出：梠１１内に挿入され、その挿入長の
変化に伴う上下位ｎ検出器１１の磁気変化からメインシ
リンダー７の上下位置信号を出力させる。

メインシリンダー７の一側にはその半径方向に締付用シ
リンダー１２が突設されている、この締付用シリンダー
１２内にはスライドアーム１３のピストン部１３ａとば
ね１４が収納されている。

ン１°た、締付用シリンダー１２の先端内方に形成した
内６７５２２部１２ａに固着した横スライドキー１５は
スライドアーム１３側のキー溝に係合し、スライドアー
ム１３の回転をＦｆｌ　＋ｌ−すると其に、その軸方向
の移動を許容する。

スライドアーム１３の先端には駆動七−夕１６ａが固着
されている。この駆動モータ１６ａはその下端に連設し
た減速Ｂ１１１６ｂと共にトルク発生機構１６を構成−
４−るもので、減速機１６ｂにはトルク検出器１７おＪ
、Ｕカップリング１８を介してソケットレンチ１９が取
付けられている。

締付用シリンダー１２の外側にはスライドアーム位置検
出器２０が固着されており、これに一端を挿着されて検
出器の磁気インピーダンスを変化させるコア２０ａの他
端はトルク発生機構１６側に固着されている。

主柱１をベース２上で回転させるため、主柱１の下部に
はウオームホイール１Ｃが形成されている。このウオー
ムホイール１Ｃはウオーム２１ａを介して、主柱回転用
電動１２１によって回転駆動される。主柱１０回転位−
を検出するため、主柱１の下端近傍には検出器取付ブラ
ケット２２を介して主柱回転位置検出器２３が取付けら
れている。

また、第２図に示すように、締付■シリンダー１２には
コントロールボックス２４ど、これにＪ、って制御され
るメインシリンダー位置決め＋ツーボ弁２５および締付
用シリンダー位置決めサーボ弁２６が搭載されている。

これらのメインシリンダー位置決めＩＳ′−ボ弁２５、
締付用シリンダー位置決めサーボ弁２６は油圧発生装置
（図示せず）から作動油を供給され、信号伝達配管２７
．２８を介して油筒７ｂ。

１２ｈ内の油圧を制御してメインシリンダー７の−Ｌ下
方向位置およびトルク発生機構１６の主柱１に対する半
径方向位置を調節する。

メインシリンダー７の下端に突設した外方フランジ７ｄ
には、ヒーター用シリンダー３０の内端に連設したリン
グ状の取付部３０ａが嵌合されており、下部ベアリング
３２、上部ベアリング３３および周方向ベアリング３４
によって回転自在に支承されている。

ヒーター用シリンダー３０の内方７ランジ部３０ｂに固
着したスライド位置決めキー３６はヒータースライドア
ーム３５側のキー溝に係合し、ヒータースライドアーム
３５の回転を阻止すると共に、その長さ方向の移動を許
容する。また、ヒーター用シリンダー３０内には内方フ
ランジ部３０ｂとヒータースライドアーム３５側のピス
トン部３５ａとの間に、両＠間に常時離間力を作用させ
るばね３７が介挿されている。

ヒータースライドアーム３５の先端近傍に固定したばね
箱３８内にはヒーター押えばね３９が内蔵されており、
このヒーター押えばね３９によってボルトヒーター４０
が上下動自在に支承されている。また、ボルトヒーター
４０のヒータースライドアーム３５に対する上下方向位
置を検出するため、ヒータースライドアーム３５の先端
近傍には検出器取付はブラケット４１を介してヒーター
位置検出器４２が取付けられている。

ヒーター用シリンダー３０の上面にはヒータースライド
アーム３５の位置を検出するヒータースライドアーム位
置検出器４３が取付けられており、これに挿通された］
ア４３ａの他端はブラケット４４を介してヒータースラ
イドアーム３５側に固着されている。また、ヒーター用
シリンダー３０２Ｆに搭載されたヒーター位置決めサー
ボ弁４５は信号伝達配管４６を介してヒーター用シリン
ダー３０内の油筒３０Ｃに連通しており、ヒータースラ
イドアーム３５のストローク長、つまりはボルトヒータ
ー４０の主柱１からの距離をコントロールボックス２４
からの指令に応じて制御する。

ヒーター用シリンダー３０の取付部３０ａにはヒーター
アーム回転用電動機７１７が搭載されており、その回転
はウオーム４８を介してメインシリンダー７側のつＡ−
ムホイール７ｄに伝わる。このヒーターアーム回転用電
動機４７ｔ３］ント１］−ルボックス２４０制御下にあ
り、ヒーターアーム回転用電動１４７が回転づると、ヒ
ーター用シリンダー３０は所定位置まで回転する。

ヒーター用シリンダー３０にはその回転内庭を検出する
ためのヒーターアーム角度検出器４８がヒーターアーへ
角麿検出器ブラケット４９を介して取付けられている。

上述のように構成した本発明装置の作動を第４図を参照
し、蒸気弁に上蓋を取付ける場合を例にとって説明する
。

本発明装置は蒸気弁上のボルト・プツトの円ピッチの中
心に主１１１中心を合致させでセツティングされ、ベー
ス２は上蓋にボルト等で固定される。

なお、蒸気弁本体側に植込まれた植込みボルトにはナツ
トを手締めによって軽く締付ＩＪ　’Ｕおく。

シリンダー位置決めサーボ弁２５を駆動してメインシリ
ンダー７を一旦、上限値まで押し下げる。

また、主柱１を主柱回転用電動１２１を用いて基準とな
る植込みボルトの中心線上にトルク発生機構１６を位置
決めする。

また、ボルトヒーター４０の長さは植込みボルトの長さ
およびサイズに応じて決められた長さに調整する。

以上の作業によって初ｔｌｌｌ（準備）作業は完了とな
り、本発明装置によって作業は自動的に進行されるが、
この状態を、第４図（Ａ）〜（Ｄ）のフローチャートを
参照して説明する。

締付用シリンダー１２の側面に設けたコントロールボッ
クス２４には各検出器からのフィードバック信号が入力
され、またコントロールボックス２４内で演算された制
御信号は各り−−ボ弁および電動機に与えられる。すな
わち、ステップ＄１にて、スタートボタンを押すど、ボ
ルトのＰＯＤ（Ｓ２）、ボルトのサイズ（Ｓ３）、ボル
トの本数（Ｓ４）、締付トルク（Ｓ５）、ボルトヒータ
ーの加熱時間（Ｓ６）の入力が要求される。これらを順
次入力するとデータに異常のないことを確認するメツセ
ージがその都度表示され、異常のないことが確認される
とステップ８７〜Ｓ１０において、ボルトのＰＣＤに合
わせてスライドアー１１１３の位置決め作業が行なわれ
る。

この位置決めは、規定値のＰＣＩ）から４算されたスラ
イドアーム１３の位置設定信号とスライドアーム位置検
出器２０からのフィードバック信号とを比較演算し、誤
差のある間、締付用シリンダー位置決めＭ−−ボ弁２６
に修正信号を送り、締付用シリンダー１２の油筒１２ｈ
に油圧信号を与えることににって行なわれる。

ステップＳ８においてスライドアーム１３の位置決め作
業が完了するど、次ぎにヒータースライドアーム３５の
位置決め作業を開始する［第４図（Ｂ）］。この場合、
ヒーター用シリンダー３０の位置は、ボルトの本数によ
って異なる。

リ−ｔにわら、Ｓ１１においてボルトの本数が偶数の場
合にはＳ１２においてスライドアーム１３の位置に対し
て（１８０’　−３６０’　／ボルト本数）の位置にヒ
ーター用シリンダー３０を位置決めする。

ボルトの本数が奇数の場合には、ステップ８１３におい
てスライドアーム１３の位置に対して（１８０’−３６
０°／２Ｘボルト本数）の位置にヒーター用シリンダー
３０を位置決めさせる。

８１４〜８１９においては上記の設定値と、ヒーターア
ーム角度検出器４８からのフィードバック信号が比較演
算され、誤差のある場合はヒーターアーム回転用電動機
４７に制御信号を与え、ヒーター用シリンダー３０の位
置決めを行う。

ヒーター用シリンダー３０の位置決めが完了すると、ボ
ルト・ナットのＰＣＩ）に合せてヒータースライドアー
ム３５の位置決めが行なわれる。この位置決めはボルト
・ナットのＰＯＤから跨１算されたヒータースライドア
ーム３５の位Ｗ設定信号と、ヒータースライドアーム位
置検出器４３からのフィードバック信号とを比較演算し
、誤差のある間、ヒーター位置決めサーボ弁４５に修正
信号を発して油筒３０Ｃに油圧信号を与えることによっ
て行なわれる（３２Ｇ−８３０）。

上述のようにしてヒータースライドアーム３５の位置決
め作業が完了すると、続いてメインシリンダー７の一ト
下位置決め作業に入る。

このメインシリンダー７の上下位置決め作業は２段階で
行なわれる。すなわち、まずメインシリンダー７をソケ
ットレンチ１９がナツトの溝に噛み合う手前まで押し下
げる。この動作はコントロールボックス２４から発せら
れた設定値と上下位置検出器１１からの検出信号とを比
較演算し、誤差信号をシリンダー位置決めサーボ弁２５
に入力し、油筒７ｂ内に油圧信号を与えることによって
行なわれる。設定値と上下位置検出器１１からの検出信
号とが合致した点でメインシリンダー７は位置決めされ
る（８２４〜５２５）。

次ぎに、メインシリンダー７を、ソケットレンチ１９ど
ボルト・ナットの溝が噛み合う位置まで下げる動作を前
工程と同じ動作で行う。規定の位置までメインシリンダ
ー７が下がれば、ソケットレンチ１９とボルト・ナット
の溝は噛み合ったことになるが、その位置まで下がらな
い場合は、メインシリンダー７の位置を前工程の位置に
保持し、駆動モータ１６ａを用いて、ソケットレンチ１
９を微小角度だけ回転させる（８２８〜５２９）。この
微小角度の回転は駆動モータ１６ａに加える電源の通電
時間を調節することによって行なわれる。

微小角度の回転が完了すると再びメインシリンダー７を
規定値まで下げる動作が行なわれ、規定値に達しない場
合は、ふたたびソケットレンチ１９を微小角度回転させ
る動作が行なわれる（８２９）。この動作が繰り返され
ることによって、メインシリンダー７は規定値の位置ま
で押し下げられ、メインシリンダー７の位置が固定され
る。

上述の作業によってボルトヒーター４０は植込みボルト
のボルトヒーター４０取付孔に挿入され、ボルトヒータ
ー４０に電源が供給され、ボルトの加熱が開始される。

ボルトは決められた時間加熱され、規定時間に達すると
、ボルトヒーター４０の電源が切れ、ボルトの加熱は完
了する（８３０〜５３２）。

次ぎに、加熱したボルト・ナットの締付のためにメイン
シリンダー７を回転させる。この場合メインシリンダー
７を（１８０°−３６０”　／ボルト本数）分だけ動か
すことによって、加熱したボルトの真上にスライドアー
ム１３が位置決めされ、ヒータースライドアーム３５は
、別のボルトの真上に位置決めされる（８３３〜８４０
）。

次ぎに、再びメインシリンダー７の上下位置の位置決め
作業が開始される（８４１〜８４６）が、この位置決め
作業は前述の（８２４〜５２９）と同一である。

このようにして位置決め作業が完了すると、駆動モータ
１６ａに電源が供給され、減速機１６ｂを通した締付ト
ルクがトルク検出器１７を介してソケットレンチ１９に
伝わり、これを回転させる。

締付トルクはトルク検出器１７によって検出され、締付
トルク設定値と比較される。締付トルクが設定値に達す
ると、駆動モータ１６ａの電源は切られ、締付作業は完
了する（Ｓ４７〜５４９）。

一方、締付作業と同時にボルトヒーターに電源が供給さ
れ、植込みボルトの加熱が開始される（Ｓ　５０）。規
定の時間加熱されるとヒーターの電源が切れ加熱は完了
する（８５１）。

以上の工程によりボルトの締付作業および加熱作業が完
了すると（８５２）、メインシリンダー７はシリンダー
位置決めサーボ弁２５によって上限位置まで押し上げら
れる（８５３〜８５６）。そこでメインシリンダー７は
再び（１８０’　−３６０゜／ボルト数）分だけ回転し
、次ぎのナツトの締付作業に先立つ加熱作業が行なわれ
る。これらの作業はナツトの締付本数がボルト・ナット
の本数よりより１本生ない状態（Ｓ　５７）になるまで
繰り返し行なわれる（８３７〜５５７）。

最終ボルト・ナットの締付作業の場合、植込みボルトの
加熱作業は不要であるためナツトの締付作業のみが行な
われる（Ｓ５８〜５１０）。締付作業が完了するとメイ
ンシリンダー７はコントロールボックス２４によって上
限まで押し上げられ一連の作業を完了する。

〔発明の効果〕

以上のように本発明のボルトヒーター付ボルト・ナット
自動締付装置は大きな締付トルクを必要とするポル１−
・ナツトの締付作業に適しており、従来の手締めと比較
して、締付トルクを均一化することが可能であり、しか
も危険を伴う加熱および締付作業から作業者を開放する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のボルトヒーター付ボルト・ナット自動
締付装置の実施例を示す一部樅断面図、第２図は第１図
の■矢視図、第３図は第１図の■−■矢視図、第４図は
（Ａ）〜（Ｄ）は本発明装置の作動状態を示すフローチ
ャートである。 １・・・主柱、２・・・ベース、７・・・メインシリン
ダー、１０・・・上部ストッパー、１１・・・上下位置
検出器、１３・・・スライドアーム、１６・・・］−ル
ク発生機構、１６ａ・・・駆動モータ、１６ｂ・・・減
速機１６ｂ１１７・・・トルク検出器、１８・・・カッ
プリング、１９・・・ソケットレンチ、２１・・・主柱
回転用電動機、２３・・・主柱回転位置検出器、２４・
・・コントロールボックス、２５・・・メインシリンダ
ー位置決めサーボ弁、２６・・・締付用シリンダー位置
決めＶ−ボ弁、３０・・・ヒーター用シリンダー、３５
・・・ヒータースライドアーム、３８・・・ばね箱、４
０・・・ボルトヒーター、４２・・・ヒーター位置検出
器、４３・・・ヒータースライドアーム位置検出器、４
５・・・ヒーター位置決めサーボ弁、４７・・・ヒータ
ーアーム回転用電動機、４８・・・ヒーターアーム角度
検出器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、主柱と、これに非回転的に、かつ軸線方向には可動
   的に係合されたメインシリンダーと、このメインシリン
   ダーに突設された締付用シリンダーと、この締付用シリ
   ンダーに対して非回転的に、かつ軸線方向には可動的に
   係合されたスライドアームと、このスライドアームに取
   付けたトルク発生機構と、このトルク発生機構によって
   回転駆動され、ボルト・ナットを締付するソケットレン
   チと、前記メインシリンダーに回転自在に支承されたヒ
   ーター用シリンダーと、このヒーター用シリンダーに対
   して非回転的に、かつ軸線方向には可動的に係合された
   ヒータースライドアームと、このヒータースライドアー
   ムに上下動自在に取付けられたボルトヒーターとを具備
   することを特徴とするボルトヒーター付ボルト・ナット
   自動締付装置。 ２、主柱、スライドアーム、およびヒータースライドア
   ームにはピストン部が突設され、各ピストン部とメイン
   シリンダー、締付用シリンダー、ヒーター用シリンダー
   との間に油筒が形成れていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載のボルトヒーター付ボルト・ナット自
   動締付装置。 ３、主柱とメインシリンダーの間には上下位置検出器が
   、締付用シリンダーとスライドアームのあいだにはスラ
   イドアーム位置検出器が、またヒーター用シリンダーと
   ヒータースライドアームの間にはヒータースライドアー
   ム位置検出器がそれぞれ設けられ、かつ前記主柱とメイ
   ンシリンダーの間にはヒーターアーム、角度検出器が、
   トルク発生機構とソケットレンチの間にはカップリング
   が、ヒータースライドアームとボルトヒーターの間には
   ヒーター位置検出器がそれぞれ設けられていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載のボル
   トヒーター付ボルト・ナット自動締付装置。