JPWO2018180055A1 - シール施工管理方法、シール施工管理装置、シール施工管理プログラムおよびシール施工管理システム - Google Patents

Abstract

ガスケット（１２）を挟んだフランジに複数の締付け箇所が設定され、各締付け箇所にボルト（６）およびナット（８）を備えて締め付けるシール施工管理方法であって、締付け箇所の巡回数または締付け箇所に応じてボルトまたはナットに付与するトルク値を算出しまたは選定し、トルク値を締付け工具（１４）に設定し、巡回数または前記締付け箇所に応じて段階的または連続的に締付け工具の出力トルクを変更する。これにより各ボルトの軸力を目標軸力に到達させることができる。

Description

本発明は、配管、弁、ポンプなどを連結するフランジ締付けに用いられるシール施工の管理技術に関する。

配管連結や配管に対するポンプなどの接続にはフランジ継手が用いられる。このフランジ継手のフランジ間にはガスケットを挟み込み、フランジの複数箇所に配置したボルトおよびナットで締付けが行われる。この締付けにはトルクレンチなどの締付け工具が使用される。

この締付け工具に関し、回転駆動源に電動式のモーターが用いられる工具では、モーターに電流パルスを間欠的に加え、検出トルクに応じて電流値を制御し、目標トルクに到達した際に電流パルスを停止させることが知られている（たとえば、特許文献１）。

特開２００２−１６７６号公報

ところで、フランジ継手の締め付けには複数箇所に配置されたボルトおよびナットに対し締付け工具から締付けトルクを付与する。この締付けにトルク管理が可能な工具を用いれば、所望の締付けトルクをボルトおよびナットに付与すればよく、画一的かつ均一な締付けが可能となる。

しかしながら、フランジやガスケットは多種多様であり、適合するガスケットの選定には相当な経験が必要である。しかも、フランジに配置された複数のボルトの締付け手順も画一的ではないし、トルク管理が可能な締付け工具を用いてもそれだけで施工管理が軽減されるものではない。依然として、施工の信頼性を高めるには習熟した作業者によることが望ましく、習熟のための訓練や経験を必要とし、作業者の負担は過大で、シール施工の管理は極めて重要である。

斯かるシール施工において、片締めや圧壊などの回避のため、対角締め、周回締めなど、締付け方法の選択や組み合わせの他、施工者の技量、能力や経験などが施工精度に影響し、施工にばらつきが生じる。

そこで、本発明の目的は斯かる課題に鑑み、締付け箇所の巡回数や締付け箇所に応じて出力トルクの設定を自動化し、シールの施工管理の容易化、施工精度の向上を図ることにある。
また、本発明の他の目的は、斯かる課題に鑑み、出力トルクの自動設定が可能な締付け工具を使用し、シールの施工管理の容易化および施工精度の向上を図ることにある。

上記目的を達成するため、本発明のシール施工管理方法の一側面によれば、ガスケットを挟んだフランジに複数の締付け箇所が設定され、各締付け箇所にボルトおよびナットを備えて締め付けるシール施工管理方法であって、前記締付け箇所の巡回数または前記締付け箇所に応じて前記ボルトまたは前記ナットに付与するトルク値を算出しまたは選定する工程と、前記トルク値を締付け工具に設定する工程と、前記巡回数または前記締付け箇所に応じて段階的または連続的に前記締付け工具の出力トルクを変更する工程とが含まれる。

上記シール施工管理方法において、さらに、前記締付け工具の前記巡回数または前記締付け箇所を検出する工程を含んでよい。

上記シール施工管理方法において、さらに、前記締付け工具に前記締付け箇所の前記巡回数または前記締付け箇所を設定する工程を含んでよい。
上記シール施工管理方法において、前記ボルトの軸力を検出する工程と、検出した軸力の変化情報および前記ボルトを識別する情報を利用して、前記締付け工具の前記巡回数または前記締付け箇所を検出する工程とを含んでよい。

上記目的を達成するため、本発明のシール施工管理装置の一側面によれば、ガスケットを挟んだフランジに複数の締付け箇所が設定され、各締付け箇所にボルトおよびナットを備えて締め付けるシール施工管理装置であって、前記締付け箇所の巡回数または前記締付け箇所に応じて前記ボルトまたは前記ナットに付与するトルク値を算出しまたは選定し、前記トルク値を締付け工具に設定し、前記巡回数または前記締付け箇所に応じて段階的または連続的に前記締付け工具の出力トルクを変更する制御手段を備える。

上記シール施工管理装置において、前記締付け工具の前記締付け箇所の前記巡回数または前記締付け箇所を検出する検出手段を備えてよい。

上記シール施工管理装置において、前記締付け工具に前記締付け箇所の前記巡回数または前記締付け箇所を設定する設定手段を備えてよい。

上記シール施工管理装置において、前記制御手段は、前記締付け工具内に設置され、または前記締付け工具と別個に設置されて有線または無線で接続されてよい。
上記シール施工管理装置において、前記検出手段は、前記ボルトの軸力を検出する軸力センサーを備え、前記軸力センサーで検出した軸力の変化情報および前記ボルトを識別する情報を利用して、前記締付け工具の前記巡回数または前記締付け箇所を検出してよい。

上記目的を達成するため、本発明のシール施工管理プログラムの一側面によれば、ガスケットを挟んだフランジに設定された複数の締付け箇所の巡回数または前記締付け箇所に応じてボルトまたはナットに付与するトルク値を算出しまたは選定する機能と、前記トルク値を締付け工具に設定する機能と、前記巡回数または前記締付け箇所に応じて段階的または連続的に前記締付け工具の出力トルクを変更する機能とを前記コンピュータにより実現する。

上記目的を達成するため、本発明のシール施工管理システムの一側面によれば、ガスケットを挟んだフランジに複数の締付け箇所が設定され、各締付け箇所にボルトおよびナットを備えて締め付けるシール施工管理システムであって、前記ボルトまたは前記ナットに加えられる出力トルクを段階的または連続的に制御可能な締付け工具と、前記締付け工具に有線または無線により接続され、前記締付け箇所の巡回数または前記締付け箇所に応じて前記ボルトまたは前記ナットに付与するトルク値を算出しまたは選定し、前記トルク値を締付け工具に設定し、前記巡回数または前記締付け箇所に応じて段階的または連続的に前記締付け工具の出力トルクを変更するコントローラーを備える。

本発明によれば、次のいずれかの効果が得られる。
(1) フランジの締付け箇所のボルトまたはナットに締付け工具から付与する出力トルクを締付け箇所の巡回数または締付け箇所に応じて段階的または連続的に変更させることにより、各ボルトの軸力を目標軸力に到達させることができる。
(2) フランジの締付け箇所のボルトまたはナットに締付け工具から付与する出力トルクは、締付け箇所の巡回数または締付け箇所に応じて自動的に段階的または連続的に最適値に変更できるので、施工者の技量や勘に影響を受けることがなく、精度の高いシール施工を実現できる。
(3) 複数の締付け箇所の各ボルトの軸力を目標軸力に到達させる巡回数を設定できるので、シール施工の画一化や迅速化を図ることができる。
(4) 施工者の過誤を低減でき、シール施工の信頼性を高めることができる。

そして、本発明の他の目的、特徴および利点は、添付図面および各実施の形態を参照することにより、一層明確になるであろう。

第１の実施の形態に係るシール施工管理装置を示す図である。 締付け箇所の巡回形態を示す図である。 シール施工管理の工程順を示すフローチャートである。 Ａは第２の実施の形態に係るシール施工管理システムを示す図、Ｂは制御部の機能を示す図である。 シール施工管理の処理シーケンスを示す図である。 第３の実施の形態に係るシール施工管理装置を示す図である。 実施例に係るシール施工管理システムを示す図である。 Ａは締付け工具の一例を示す図、Ｂは軸力センサーの一例を示す図である。 Ａはコントローラーのハードウェアを示す図、Ｂは記憶部を示す図である。 サーバーを示す図である。 締付け条件テーブルを示す図である。 トルク値テーブルを示す図である。 トルク値テーブルの変形例を示す図である。 シール施工管理システムの処理シーケンスを示す図である。 締付け管理を用いた検出軸力の推移を示す図である。

〔第１の実施の形態〕
図１は、第１の実施の形態に係るシール施工管理装置を示している。図１に示す構成は一例であり、斯かる構成に本発明が限定されない。

このシール施工管理装置２−１は配管、弁、ポンプなどを連結するシール施工部４の複数のボルト６およびナット８の締付けおよびその管理に用いられる。シール施工部４は締付け対象の一例であって、フランジ１０−１、１０−２間にガスケット１２が挟み込まれ、複数の締付け箇所にボルト６およびナット８が配置されている。この例ではフランジ１０−１、１０−２の締付け箇所が周縁上の８箇所、つまり、角度θ＝４５°の間隔で設定され、８本のボルト６およびナット８が配置されている。

このシール施工管理装置２−１には締付け工具１４およびその制御部１６−１が備えられる。締付け工具１４にはボルト６またはナット８に付与する出力トルクＴの発生手段であって、出力トルクの加減変更を管理できる工具であればよい。つまり、この締付け工具１４にはナットランナーなど、一般的な電動工具を用いることができる。

この締付け工具１４では、作業者がグリップ１８を把持して装置本体２０を維持し、締付け箇所のナット８にソケット２２を嵌合させた後、トリガースイッチ２４を押下すれば、出力トルクＴを締付け箇所のナット８に付与することができる。

制御部１６−１は締付け工具１４の制御手段の一例であり、たとえば、コンピュータで構成される。この制御部１６−１の機能には、
ａ．締付け箇所の巡回数Ｎまたは締付け箇所Ｐに応じてボルト６またはナット８に付与するトルク値τを算出しまたは選定する機能
ｂ．締付け工具１４にトルク値τを設定する機能
ｃ．巡回数Ｎまたは締付け箇所Ｐに応じて段階的または連続的に締付け工具１４の出力トルクＴを変更する機能
などが含まれる。

これら機能ａ、ｂおよびｃにおいて、締付け箇所は、フランジ１０−１、１０−２間に締付け力を付与する場所であり、既述の例ではボルト６またはナット８の配置位置である。締付け箇所Ｐの巡回数Ｎとは、ボルト６およびナット８の位置Ｐ１、Ｐ２・・・Ｐｎを周回する単位数である。

トルク値τは、締付け箇所の目標軸力Ｆｅに到達させるために設定されるトルクであり、締付け箇所の巡回数Ｎまたは締付け箇所Ｐに応じてボルト６またはナット８に付与すべき値である。このトルク値τは、ガスケット１２を含む締付け条件により、目標軸力Ｆｅに到達させるに必要なレベル値として算出される。このトルク値τの算出に代え、予め算出されたトルク値τのデータベースから締付け箇所の巡回数Ｎまたは締付け箇所Ｐに応じて選定してもよい。

ｂにおいて、トルク値τは制御部１６−１が締付け工具１４に出力する制御情報であり、この制御情報を以てトルク値τが締付け工具１４に設定される。

ｃにおいて、締付け工具１４の出力トルクＴは、制御部１６−１により、巡回数Ｎまたは締付け箇所Ｐに応じて段階的または連続的に変更される。これにより、各締付け箇所のボルト６またはナット８の軸力を目標軸力Ｆｅに到達させる。

締付け箇所の巡回には、図２のＡの矢印ａに示すように、位置Ｐ１、Ｐ２・・・Ｐｎを順番に巡回してもよいし、図２のＢの矢印ｂに示すように、位置Ｐ１、Ｐ２・・・Ｐｎをフランジ１０−１、１０−２の直径方向に締付け箇所を変更して巡回してもよい。つまり、位置Ｐ１、Ｐ２・・・Ｐｎを番号順に連続して締付け箇所を変更してもよいし、締付け箇所を所定数だけ規則的にスキップして巡回してもよい。したがって、巡回数Ｎは、位置Ｐ１、Ｐ２・・・Ｐｎを順番に連続した巡回の計数値に限定されず、所定位置をスキップした巡回を単位として計数した計数値でもよい。

図３は、この制御部１６−１を用いたシール施工管理の工程を示している。
この施工管理はシール施工管理方法の一例であり、ガスケット１２を挟んだフランジ１０−１、１０−２に複数の締付け箇所が設定され、各締付け箇所にボルト６およびナット８を備えて締め付ける工程（Ｓ１０１、Ｓ１０２、Ｓ１０３、Ｓ１０４、Ｓ１０５、Ｓ１０６）が含まれる。

このシール施工管理では、シール施工に当たり（施工前または施工中）、締付け箇所の巡回数Ｎまたは締付け箇所Ｐに応じてボルト６またはナット８に付与するトルク値τが算出されまたは選定される（Ｓ１０１）。
算出または選定したトルク値τが制御部１６−１により締付け工具１４に設定される（Ｓ１０２）。

締付け箇所の締付け施工において、締付け箇所の巡回数Ｎまたは締付け箇所Ｐの変更かが判定される（Ｓ１０３）。締付け箇所の巡回数Ｎまたは締付け箇所Ｐに変更があれば（Ｓ１０３のＹＥＳ）、締付け箇所の巡回数Ｎまたは締付け箇所Ｐに応じて段階的または連続的に締付け工具１４の出力トルクＴが変更される（Ｓ１０４）。締付け箇所の巡回数Ｎまたは締付け箇所Ｐに変更がなければ（Ｓ１０３のＮＯ）、現在の出力トルクＴが維持される（Ｓ１０５）。

そして、各締付け箇所の軸力Ｆが目標軸力Ｆｅに到達したかを判定する（Ｓ１０６）。各締付け箇所の軸力Ｆが目標軸力Ｆｅに到達していなければ（Ｓ１０６のＮＯ）、Ｓ１０３〜Ｓ１０６の各工程を繰り返し、締付け箇所の巡回数Ｎまたは締付け箇所Ｐの変更に応じたトルク値τの設定が繰り返され、出力トルクＴが変更される。

各締付け箇所の軸力Ｆが目標軸力Ｆｅに到達すれば（Ｓ１０６のＹＥＳ）、シール施工が完了する。

各締付け箇所の軸力Ｆは各ボルト６から軸力センサーにより検出してもよいし、締付け工具１４側にあるトルクセンサーの検出値を用いて算定してもよい。

＜第１の実施の形態の効果＞
(1) 施工者の技量や勘に頼ることなく、精度の高い信頼性のあるシール施工を実現できる。
(2) トルク値τの算定、設定および出力トルクＴの検出を一貫して行うことができ、信頼性の高いシール施工を迅速化できる。
(3) 施工者のシール施工の過誤の低減や、施工者の安全性を高めることができる。

〔第２の実施の形態〕
図４のＡは、第２の実施の形態に係るシール施工管理システムを示している。図４のＡにおいて、図１のＡと同一部分には同一符号を付してある。図４のＡに示す構成は一例であり、斯かる構成に本発明が限定されない。

このシール施工管理システム２−２には締付け工具１４、制御部１６−２および軸力センサー２６−１、２６−２・・・２６−ｎが備えられる。締付け工具１４は既述した構成と同様であるので、その説明を割愛する。

制御部１６−２は、締付け工具１４の制御手段の一例であり、たとえば、コンピュータで構成される。この制御部１６−２は、制御部１６−１（図１のＡ）と同様に締付け工具１４を制御するが、その制御に軸力センサー２６−１、２６−２・・・２６−ｎの検出軸力を用いる点で制御部１６−１と相違する。軸力センサー２６−１、２６−２・・・２６−ｎは、シール施工部４にある各ボルト６の軸力を検出する軸力検出手段の一例である。この例では、軸力センサー２６−１、２６−２・・・２６−８が８本のボルト６に個別に備えられ、各検出軸力が制御部１６−２に取り込まれる。制御部１６−２では各検出軸力Ｆが目標軸力Ｆｅに到達したか否かの比較情報、締付け箇所の特定情報、締付け箇所の巡回情報などに用いられる。

この制御部１６−２では図４のＢに示すように、第１、第２および第３の機能２８、３０、３２を実現する。機能２８では、締付け箇所の巡回数Ｎまたは締付け箇所Ｐに応じてボルト６またはナット８に付与するトルク値τの算出または選定を行う。機能３０では、締付け工具１４にトルク値τの設定を行う。そして、機能３２では、巡回数Ｎまたは締付け箇所Ｐに応じて段階的または連続的に締付け工具１４の出力トルクＴを変更しまたは維持する。

図５は、シール施工管理システム２−２のシール施工管理の処理シーケンスを示している。

シール施工に際し、締付け工具１４の初期設定を行い（Ｓ２０１）、制御部１６−２の初期設定を行う（Ｓ２０２）。各軸力センサー２６−１、２６−２・・・２６−ｎが各ボルト６の軸力を検出し（Ｓ２０３）、制御部１６−２が各検出軸力の取込みを行う（Ｓ２０４）。制御部１６−２では、締付け箇所Ｐの巡回数Ｎまたは締付け箇所Ｐの判定を行う（Ｓ２０５）。この場合、締付け箇所Ｐ１〜Ｐ８の８箇所にある８本のボルト６の番号と検出軸力の変化で各締付け箇所Ｐを特定でき、巡回数Ｎはたとえば、８箇所のボルト６の締付けを単位とし、同一のボルト６の締付けが一巡する回数で巡回数Ｎが特定される。

制御部１６−２は締付け箇所Ｐの巡回数Ｎまたは締付け箇所Ｐに応じてボルト６またはナット８に付与するトルク値τを算出する（Ｓ２０６）。この算出には選定されているガスケット１２の締付け条件などを参照し、巡回数Ｎ＝０に対してトルク値τ０、巡回数Ｎ＝１に対してトルク値τ１、巡回数Ｎ＝２に対してトルク値τ２・・・を算出する。この場合、予め算出したトルク値τ０、τ１、τ２・・・から巡回数Ｎに応じたトルク値τを選定してもよい。

このトルク値τは、制御部１６−２から締付け工具１４に提供され、設定される（Ｓ２０７）。締付け工具１４はこのトルク値τに応じて出力トルクＴτを生じる。これにより、締付けの巡回数Ｎまたは締付け箇所Ｐに応じて出力トルクＴτが段階的または連続的に変更されまたは維持される（Ｓ２０８）。

そして、施工者が締付け工具１４により、締付け箇所Ｐ１〜Ｐ８のボルト６またはナット８に出力トルクＴを付与し、締付けを行う（Ｓ２０９）。軸力センサー２６−１、２６−２・・・２６−８は各締付け箇所Ｐ１〜Ｐ８のボルト６の軸力の検出を行い（Ｓ２１０）、検出軸力が制御部１６−２に取り込まれる（Ｓ２１１）。

制御部１６−２は、各検出軸力が目標軸力に到達したかを判定する（Ｓ２１２）。各検出軸力Ｆが目標軸力Ｆｅに到達していなければ（Ｓ２１２のＮＯ）、Ｓ２０５に戻り、Ｓ２０５〜Ｓ２１２の処理を繰り返す。

各検出軸力Ｆが目標軸力Ｆｅに到達すれば（Ｓ２１２のＹＥＳ）、締付け終了となり（Ｓ２１３）、締付け工具１４に通告し、締付けを完了する。この締付け完了は表示装置を用いて告知すればよい。

＜第２の実施の形態の効果＞
(1) 締付け箇所の巡回数Ｎや締付け箇所Ｐに応じたトルク値τの算出、締付け箇所の巡回数や締付け箇所に対応するトルク値τの設定、出力トルクＴの締付け箇所の巡回数や締付け箇所に応じて連続的または段階的に変更し、ボルト６の軸力Ｆを目標軸力Ｆｅに迅速に到達させることができる。
(2) 締付け工具１４からボルト６に加えられる出力トルクＴを各ボルト６から検出軸力Ｆで捉えて監視できるので、信頼性のあるシール施工を実現できる。
(3) 軸力不足や過剰軸力を生じることなく、目標軸力として適正な軸力を得ることができる。
(4) 締付け箇所の巡回はボルト番号順だけでなく、ボルト番号をスキップした種々の形態での締付けを行うことができ、いずれの締付け巡回を用いても適正なシール施工を迅速に行うことができる。

〔第３の実施の形態〕
図６は、第３の実施の形態に係るシール施工管理装置を示している。図６において、図１のＡと同一部分には同一符号を付してある。図６に示す構成は一例であり、斯かる構成に本発明が限定されない。

このシール施工管理装置２−３には締付け工具１４、制御部１６−３および締付け条件設定部３４が備えられる。締付け工具１４はシール施工管理装置２−１と同様の構成であるので、その説明を割愛する。

締付け条件設定部３４は締付け条件の一例である、締付け箇所Ｐの巡回数Ｎまたは締付け箇所Ｐを設定する。制御部１６−３では、締付け条件設定部３４で設定される締付け箇所Ｐの巡回数Ｎまたは締付け箇所Ｐによりトルク値τの算出または選定、締付け工具１４の出力トルクＴを制御する。このように、第１の実施の形態の制御部１６−１の機能を制御部１６−３および締付け条件設定部３４で実現してもよい。

この第３の実施の形態のように、締付け条件設定部３４を用いて締付け箇所Ｐの巡回数Ｎまたは締付け箇所Ｐを設定する構成であっても、上記実施の形態と同様の効果が得られる。

図７は、実施例に係るシール施工管理システムを示している。図７に示す構成は一例であり、斯かる構成に本発明が限定されない。
このシール施工管理システム２−４には締付け工具１４、コントローラー１６−４およびサーバーコンピュータ（以下単に「サーバー」と称する）１６−５が備えられる。締付け工具１４は既述した構成と同様であるので、その説明を割愛する。

コントローラー１６−４は締付け工具１４と有線または無線で接続され、この例ではケーブル３６を以て接続されている。このコントローラー１６−４は単独でまたはサーバー１６−５と連係されるたとえば、コンピュータで構成されている。ケーブル３６の接続に代え、無線接続の一例としてＷｉ−Ｆｉ接続などでもよい。このコントローラー１６−４の前面パネル部３８には複数の入力操作部４０や表示部４２が備えられる。

このコントローラー１６−４は、コンピュータ処理により、
ａ．締付け箇所の巡回数Ｎまたは締付け箇所Ｐに応じてボルト６またはナット８に付与するトルク値τを算出しまたは選定
ｂ．締付け工具１４にトルク値τの設定
ｃ．巡回数Ｎまたは締付け箇所Ｐに応じて段階的または連続的に締付け工具１４の出力トルクＴの変更
ｄ．サーバー１６−５から締付け管理情報の取得
ｅ．フランジ１０−１、１０−２のフランジ情報の取得
ｆ．ガスケット１２のガスケット情報の取得
ｇ．ガスケット情報の照合
ｈ．締付け条件情報から締付け条件の選定、締付け工具１４への入力
ｉ．締付け結果情報の提示
ｊ．締付け結果の評価情報の提示
などの処理や機能を実現する。

このコントローラー１６−４は破線で示す通信媒体４４として有線または無線でサーバー１６−５と連係される。サーバー１６−５はコントローラー１６−４の情報処理を支援し、またはその情報処理を管理するコンピュータであり、たとえば、パーソナルコンピューターを用いればよい。このサーバー１６−５には一例として処理部４６、入力操作部４８およびモニター５０が備えられる。

＜締付け工具１４＞
図８のＡは、締付け工具１４のハードウェアの一例を示している。この締付け工具１４には一般的な電動工具と同様に制御部５２、モーター５４、トルクセンサー５６が含まれる。

制御部５２にはコンピュータおよびモーター駆動部が備えられ、コントローラー１６−４からトルク値τなどの制御情報が提供される。モーター５４は、トルク値τなどの締付け情報に応じて駆動し、トリガースイッチ２４の導通時、駆動電流がモーター５４に供給される。

モーター５４の回転が回転軸５８に取り付けられたソケット２２に伝達され、このソケット２２に嵌合させたナット８に出力トルクＴが加えられる。回転軸５８にギア機構を備え、モーター５４の回転力を所望のギア比でソケット２２に伝達させてよい。

トルクセンサー５６はモーター５４または回転軸５８から出力トルクＴを検出し、その検出トルクが制御部５２に取り込まれる。このトルクセンサー５６は、ボルト６およびナット８の締付けトルクを検出すればよく、締付け工具１４の外部に備えてよい。

図８のＢは、軸力センサー２６を備えたボルト６の一例を示している。各ボルト６に軸力センサー２６を備え、各ボルト６に加えられる軸力Ｆを検出すれば、締付け工具１４の出力トルクＴの値、その増加または減少を測定することができる。軸力センサー２６は、たとえば、歪みセンサーを用いればよい。

＜コントローラー１６−４＞
図９のＡは、コントローラー１６−４の一例を示している。コントローラー１６−４は、締付け工具１４の制御手段であるとともに、シール締付けのシール施工管理装置の一例である。

このコントローラー１６−４はたとえば、コンピュータで構成され、プロセッサ６０、記憶部６２、入出力部（Ｉ／Ｏ）６４、入力操作部４０、通信部６８および表示部４２が備えられる。

プロセッサ６０は処理手段の一例であって、記憶部６２にあるＯＳやシール施工管理プログラムなどの情報処理を行う。この情報処理には、サーバー１６−５から締付け条件情報の取得、締付け工具１４へのトルク値τを含む締付け条件の入力、締付け工具１４から出力トルクＴの取得、締付け状態の監視および評価、評価結果の表示、締付け結果情報の出力などの制御が含まれる。

記憶部６２はＯＳ、シール施工管理プログラム、締付け条件情報、検出情報などの記憶に用いられ、ＲＯＭおよびＲＡＭが備えられる。この記憶部６２には記憶内容を保持可能な記憶素子を用いればよい。

Ｉ／Ｏ６４はプロセッサ６０により制御されて制御情報の入出力に用いられる。このＩ／Ｏ６４には外部機器としてたとえば、バーコードリーダー７２や着脱可能な外部メモリ７４が接続される。バーコードリーダー７２は情報取得部の一例である。外部メモリ７４はログ情報の取出しメモリであり、たとえば、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリを用いればよい。

入力操作部４０はキースイッチやタッチセンサーなどを備え、入力情報の入力契機、出力情報の取出し契機、モード切替えなどに用いられる。

通信部６８はプロセッサ６０により制御され、サーバー１６−５などの外部機器との無線接続やインターネット接続に用いられる。

表示部４２はプロセッサ６０により制御され、入力情報や出力情報の提示手段の一例である。この表示部４２には状態情報の表示手段としてたとえば、グリーンランプ７６−１、レッドランプ７６−２などが備えられる。正常時、グリーンランプ７６−１を点灯させ、異常時、レッドランプ７６−２を点灯させる。

図９のＢは、記憶部６２の記憶内容の一例を示している。この記憶部６２には一時記憶領域７８−１、記憶領域７８−２が備えられる。一時記憶領域７８−１にはフランジ情報８０、ガスケット情報８２、作業者情報８４、締付け工具１４から取得した締付け結果情報８６などが一時的に格納される。

記憶領域７８−２には締付け条件テーブル８８、トルク値テーブル９０−１、９０−２などのデータベースが構築される。締付け条件テーブル８８にはフランジ１０−１、１０−２に関係付けられた締付け条件情報が記録される。トルク値テーブル９０−１、９０−２には巡回形態の異なる巡回数Ｎやトルク値τなどのトルク値情報が格納される。

＜サーバー１６−５＞
図１０は、サーバー１６−５の一例を示している。サーバー１６−５は、コントローラー１６−４の支援装置であるとともに、ログ情報の提示手段の一例である。

サーバー１６−５には処理部４６にプロセッサ９２、記憶部９４、入出力部（Ｉ／Ｏ）９６、通信部９８が備えられ、既述の入力操作部４８およびモニター５０が備えられる。

プロセッサ９２は、記憶部９４にあるＯＳやシール施工管理プログラムなどの情報処理を行う。この情報処理には、コントローラー１６−４に対して締付け条件情報の提供、コントローラー１６−４から締付け結果を表す情報の取得、その締付け結果情報の提示などの処理が含まれる。

記憶部９４はＯＳ、シール施工管理プログラム、締付け条件情報、ログ情報などの記憶に用いられ、ＲＯＭおよびＲＡＭが備えられる。この記憶部９４には記憶内容を保持可能なハードディスクや半導体メモリなどの記憶装置を用いればよい。

Ｉ／Ｏ９６はプロセッサ９２により制御されて制御情報の入出力に用いられる。通信部９８はたとえば、無線によるコントローラー１６−４などの接続に用いられる。このＩ／Ｏ９６には外部機器としてたとえば、外部メモリ１００が接続される。
通信部９８はプロセッサ９２により制御され、締付け工具１４、コントローラー１６−４などの外部機器との無線接続や、インターネット接続に用いられる。
入力操作部４８は入力情報の入力、出力情報の取出し契機、モード切替えなどに用いられる。
モニター５０は情報提示部、表示部の一例であり、たとえば、締付け条件テーブル８８、トルク値テーブル９０−１、９０−２の表示に用いられる。このモニター５０の画面表示部にはタッチパネル１０２を備え、入力操作部４８に代え、表示情報に対応した入力情報を行うようにしてよい。

＜締付け条件テーブル８８＞
図１１は、締付け条件テーブル８８の一例を示している。この締付け条件テーブル８８は締付け条件情報が格納され、サーバー１６−５からコントローラー１６−４に提供される。この締付け条件テーブル８８には締付け条件情報の一例として、適用箇所情報、フランジ情報８０、ガスケット情報８２、締付け結果情報８６などが含まれる。適用箇所情報は実施ラインなどの情報である。フランジ情報８０はフランジ１０−１、１０−２の識別に用いる個別情報である。ガスケット情報８２はガスケット１２の識別に用いる個別情報である。締付け条件にはトルク値情報としてトルク値τ、巡回数Ｎなどが格納されるトルク値テーブル９０−１、９０−２とのリンク情報が含まれる。

この締付け条件テーブル８８には図１１に示すように、ライン情報部１０４、フランジ情報部１０６、ガスケット情報部１０８、ボルト情報部１１０、締付け条件情報部１１２、が含まれる。

ライン情報部１０４にはたとえば、LineＡ、LineＢ・・・など、配管ラインなどの締付け箇所の識別情報が格納される。フランジ情報部１０６には、フランジ１０−１、１０−２を識別するフランジナンバーおよびフランジ寸法などが格納される。ガスケット情報部１０８には、ガスケット１２を識別するガスケット品番およびガスケット寸法などが格納される。ボルト情報部１１０には、ボルト本数などが格納される。締付け条件情報部１１２には締付け条件を識別するための締付け条件ナンバーなどが格納される。

サーバー１６−５から締付け条件情報として締付け条件テーブル８８が提供されるので、コントローラー１６−４では、サーバー１６−５と締付けに関する必要な締付け条件情報を把握でき、この締付け条件情報を独立して活用できる。

＜トルク値テーブル９０−１、９０−２＞
図１２に示すトルク値テーブル９０−１は、既述の図２のＡに示す巡回形態に対応する。このトルク値テーブル９０−１には、締付け箇所Ｐの巡回数Ｎ（＝０，２・・・ｎ）および締付け箇所Ｐ（＝Ｐ１，Ｐ２・・・Ｐｎ）のトルク値τ（＝τ０１，τ０２・・・τｎｎ）が格納される。これらトルク値τは、締め付け対象であるフランジ１０−１、１０−２、ガスケット１２に応じて巡回数Ｎ（＝０，２・・・ｎ）に応じて算出されて格納される。各値はシール施工に際して算出してもよいし、予め算出された値を格納し、これを選択してもよい。

図１３に示すトルク値テーブル９０−２は、既述の図２のＢに示す巡回形態を前置した場合のシール施工に対応する。このトルク値テーブル９０−２には、締付け箇所Ｐの巡回数Ｎが１未満（Ｎ＜１）の場合、締付け箇所Ｐの角度θによって特定された締付け箇所Ｐ（＝Ｐ１，Ｐ２・・・Ｐｎ）のトルク値τ（＝τ０１，τ０２・・・τｎｎ）が格納される。締付けの一巡（Ｎ＝１）した後のトルク値として、図１２に示すトルク値テーブル９０−１と同様のトルク値τについて、巡回数Ｎ（＝２・・・ｎ）に応じて算出されて格納される。各値はシール施工に際して算出してもよいし、予め算出された値を格納し、これを選択してもよいことはトルク値テーブル９０−１の場合と同様である。

＜シール施工管理の処理シーケンス＞
図１４は、シール施工管理システム２−４２によるシール施工管理の処理シーケンスを示している。
シール施工に際し、締付け工具１４の初期設定を行い（Ｓ３０１）、コントローラー１６−４の初期設定を行う（Ｓ３０２）。この初期設定の後、コントローラー１６−４とサーバー１６−５を連係させ、サーバー１６−５から提供される締付け条件情報をコントローラー１６−４に取り込む（Ｓ３０３）。締付け条件情報の取込みは、締付け条件テーブル８８、トルク値テーブル９０−１、９０−２の取得によって実現される。

この締付け条件情報を取得したコントローラー１６−４では、予め選定されているフランジ１０−１、１０−２およびガスケット１２に対応する締付け条件を選定する（Ｓ３０４）。この締付け条件の選定には、予めトルク値τを算出していれば、その値を選定する処理を含んでよい。このように、締付けの準備処理を経て、コントローラー１６−４は各軸力センサー２６−１、２６−２・・・２６−ｎと連係し、各軸力センサー２６−１、２６−２・・・２６−ｎが各ボルト６の軸力を検出し（Ｓ３０５）、コントローラー１６−４が各検出軸力の取込みを行う（Ｓ３０６）。

コントローラー１６−４は、各検出軸力を用いて締付け箇所Ｐの巡回数Ｎまたは締付け箇所Ｐの判定を行う（Ｓ３０７）。つまり、たとえば、締付け箇所Ｐ＝８箇所から、８本のボルト６の番号と軸力の変化から締付け箇所Ｐ１〜Ｐ８のいずれであるかを特定でき、巡回数Ｎは締付け箇所Ｐ１〜Ｐ８から選択される複数のボルト６の締付けを単位として一巡する回数を１として巡回数ＮがＮ＝０ないしｎを特定することができることは既述した通りである。

コントローラー１６−４は締付け箇所Ｐの巡回数Ｎまたは締付け箇所Ｐに応じてボルト６またはナット８に付与するトルク値τを算出する（Ｓ３０８）。この算出には選定されているガスケット１２の締付け条件などを参照し、巡回数Ｎ＝０に対してトルク値τ０１、τ０２・・・、巡回数Ｎ＝１に対してトルク値τ１１、τ１２・・・、巡回数Ｎ＝２に対してトルク値τ２１、τ２２・・・を算出する。この場合、予め算出したトルク値τ０、τ０１、τ０２・・・τｎｎから巡回数Ｎに応じたトルク値τを選定してもよい。

このトルク値τは、コントローラー１６−４から締付け工具１４に提供されて設定される（Ｓ３０９）。締付け工具１４はこのトルク値τに応じて出力トルクＴを生じる。これにより、締付け箇所Ｐの巡回数Ｎまたは締付け箇所Ｐに応じて出力トルクＴが段階的または連続的に変更され、または維持される（Ｓ３１０）。

そして、施工者が締付け工具１４により、締付け箇所のボルト６またはナット８に出力トルクＴを付与し、締付けを行う（Ｓ３１１）。各軸力センサー２６−１、２６−２・・・２６−ｎは各締付け箇所Ｐのボルト６の軸力の検出を行い（Ｓ３１２）、各検出軸力Ｆがコントローラー１６−４に取り込まれる（Ｓ３１３）。

コントローラー１６−４は、各検出軸力Ｆが目標軸力Ｆｅに到達したかを判定する（Ｓ３１４）。各検出軸力Ｆが目標軸力Ｆｅに到達していなければ（Ｓ３１４のＮＯ）、Ｓ３０７に戻り、Ｓ３０７〜Ｓ３１３の処理を繰り返す。

各検出軸力Ｆが目標軸力Ｆｅに到達すれば（Ｓ３１４のＹＥＳ）、締付け終了となり（Ｓ３１５）、締付け工具１４に入力し、締付けを完了する。この締付け完了は表示装置たとえば、モニター５０を用いて提示すればよい。

この実施例では、締付け終了の後、締付け工具１４からコントローラー１６−４に対し、締付け結果情報の取込みが行われ（Ｓ３１６）、コントローラー１６−４からその締付け結果情報がサーバー１６−５に提供される。これを受け、サーバー１６−５では、締付け結果情報の表示が行われる（Ｓ３１７）。この表示の中には、施工者情報や締付けの評価情報を含んでよい。

この処理手順において、以下の処理を含ませてもよい。
ａ）フランジ１０−１、１０−２にフランジ情報をバーコードで明示したフランジタグを備え、そのフランジタグからバーコードリーダー７２を用いてフランジ情報の取得や、ガスケット１２にバーコードで明示されたガスケットタグからガスケット情報を取得し、これらを締付け条件情報に参照してもよい。
ｂ）取得したフランジ情報やガスケット情報が締付け情報に合致するか否かの判断を行い、その適否の表示を行ってよい。
ｃ）施工者の識別情報やスキル情報を施工者が所有するＩＤカードから取得し、この施工者情報を締付け結果情報に反映させてもよい。

＜締付け管理を用いたシール施工＞
図１５は、既述の締付け管理による検出軸力の推移を示している。図１５のＡ、Ｂ、Ｃにおいて、締付け箇所Ｐ（＝Ｐ１〜Ｐ８）に対応して放射状に中心Ｏから座標軸ｙを取り、中心Ｏから座標軸を遠ざかる方向に軸力を取る。Ｆは検出軸力であり、Ｆｅは目標軸力である。この例では、巡回数Ｎ＝３で目標軸力Ｆｅに到達させる場合を示している。

締付け箇所Ｐの巡回数Ｎ＝１、軸力Ｆを目標軸力Ｆｅの３０（％）に設定した場合（Ｆ＝０．３Ｆｅ）では、図１５のＡに示すように、一例として示した締付け箇所Ｐ（＝Ｐ１〜Ｐ８）の各検出軸力Ｆが得られる。同一軸力を設定しても、フランジ１０−１、１０−２による弾性相互作用による影響で検出軸力Ｆに変化が見られ、各検出軸力Ｆで形成される多角形は若干の歪みが生じる。

締付け箇所Ｐの巡回数Ｎ＝２、軸力Ｆを目標軸力Ｆｅの７０（％）に設定した場合（Ｆ＝０．７Ｆｅ）では、図１５のＢに示すように、各締付け箇所Ｐ（＝Ｐ１〜Ｐ８）の各検出軸力Ｆが得られる。

締付け箇所Ｐの巡回数Ｎ＝３、軸力Ｆを目標軸力Ｆｅの１００（％）に設定した場合（Ｆ＝Ｆｅ）では、図１５のＣに示すように、各締付け箇所Ｐ（＝Ｐ１〜Ｐ８）の各検出軸力Ｆが得られ、目標軸力Ｆｅに到達させることができる。

＜実施例の効果＞
(1) 締付け条件情報から適合する締付け条件が自動的に選択されるので、作業者に締付け条件の管理を強いる必要がなく、締付け条件設定から作業者の負担を軽減できる。作業者の経験や勘に頼る締付け条件の設定を回避して自動化でき、また、書面指示による煩瑣な作業や、書面指示による入力ミスや締付けミスを防止できる。
(2) この締付け条件をサーバー１６−５から個別的具体的にコントローラー１６−４に提供できるので、たとえば、全ボルトを同トルクで締め付けるといった概括的作業を回避でき、精緻な締付け結果を実現できる。締付け条件情報で提供される精度の高いトルク管理を行うことができ、締付け対象である各ボルトに異なるトルクτによる締付けを確実かつ効率的に行うことができる。作業者の個性や勘に頼る管理を遙に超える精度の高いシール施工管理を実現できる。
(3) 締付け管理が可能な締付け工具を用いてコンピュータを用いた情報処理によりシール施工の自動化、高精度化、簡略化、高効率化を実現でき、作業者の経験や勘に依存しない信頼性の高いシール施工ができる。

〔他の実施の形態〕
(1) 上記実施の形態において、締付け工具１４から出力トルクＴが付与されるボルト６の軸力を検出する各軸力センサー２６−１、２６−２・・・２６−ｎの検出軸力を用いてトルク値τを増加させまたは減少させる構成としてもよい。つまり、シール施工管理方法において、締付け工具１４から出力トルクＴが付与されるボルト６の軸力を検出する工程、各検出軸力に応じてトルク値τまたは出力トルクＴを増加させまたは減少させる工程を含む施工管理方法としてよい。
(2) 上記実施の形態および実施例では、コントローラー１６−４とサーバー１６−５を独立した装置として記載しているが、コントローラー１６−４にサーバー１６−５の機能を備えてもよい。つまり、コントローラー１６−４とサーバー１６−５を一体に構成してもよい。
(3) コントローラー１６−４はスマートフォンなどの携帯情報端末を用いてもよい。
(4) 上記実施の形態および実施例では、ひとつの締付け工具１４にコントローラー１６−４およびサーバー１６−５を設定した例を示しているが、複数の締付け工具１４にコントローラー１６−４およびサーバー１６−５を設定してもよく、複数のコントローラー１６−４に単一のサーバー１６−５を備えてもよい。

以上説明したように、本発明の最も好ましい実施の形態や実施例について説明した。本発明は上記記載に限定されるものではない。特許請求の範囲に記載され、または発明を実施するための形態または実施例に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能である。斯かる変形や変更が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。

本発明のシール施工管理方法、シール施工管理装置、シール施工管理プログラムおよびシール施工管理システムは、締付け管理が可能な締付け工具を用いてコンピュータを用いた情報処理によりシール施工の自動化、高精度化、簡略化、高効率化を実現でき、作業者の経験や勘に依存しない信頼性の高いシール施工ができ、有益である。

２−１ シール施工管理装置
２−２ シール施工管理システム
２−３ シール施工管理装置
２−４ シール施工管理システム
４ シール施工部
６ ボルト
８ ナット
１０−１、１０−２ フランジ
１２ ガスケット
１４ 締付け工具
１６−１、１６−２、１６−３ 制御部
１６−４ コントローラー
１６−５ サーバー
１８ グリップ
２０ 装置本体
２２ ソケット
２４ トリガースイッチ
２６−１、２６−２・・・２６−ｎ 軸力センサー
２８ 第１の機能
３０ 第２の機能
３２ 第３の機能
３４ 締付け条件設定部
３６ ケーブル
３８ 前面パネル部
４０ 入力操作部
４２ 表示部
４４ 通信媒体
４６ 処理部
４８ 入力操作部
５０ モニター
５２ 制御部
５４ モーター
５６ トルクセンサー
５８ 回転軸
６０ プロセッサ
６２ 記憶部
６４ 入出力部
６８ 通信部
７２ バーコードリーダー
７４ 外部メモリ
７６−１ グリーンランプ
７６−２ レッドランプ
７８−１ 一時記憶領域
７８−２ 記憶領域
８０ フランジ情報
８２ ガスケット情報
８４ 作業者情報
８６ 締付け結果情報
８８ 締付け条件テーブル
９０−１、９０−２ トルク値テーブル
９２ プロセッサ
９４ 記憶部
９６ 入出力部（Ｉ／Ｏ）
９８ 通信部
１００ 外部メモリ
１０２ タッチパネル
１０４ ライン情報部
１０６ フランジ情報部
１０８ ガスケット情報部
１１０ ボルト情報部
１１２ 締付け条件情報部

Claims (11)

1. ガスケットを挟んだフランジに複数の締付け箇所が設定され、各締付け箇所にボルトおよびナットを備えて締め付けるシール施工管理方法であって、
   前記締付け箇所の巡回数または前記締付け箇所に応じて前記ボルトまたは前記ナットに付与するトルク値を算出しまたは選定する工程と、
   前記トルク値を締付け工具に設定する工程と、
   前記巡回数または前記締付け箇所に応じて段階的または連続的に前記締付け工具の出力トルクを変更する工程と、
   を含むシール施工管理方法。
2. さらに、前記締付け工具の前記巡回数または前記締付け箇所を検出する工程を含む請求項１に記載のシール施工管理方法。
3. さらに、前記締付け工具に前記締付け箇所の前記巡回数または前記締付け箇所を設定する工程を含む請求項１に記載のシール施工管理方法。
4. 前記ボルトの軸力を検出する工程と、
   検出した軸力の変化情報および前記ボルトを識別する情報を利用して、前記締付け工具の前記巡回数または前記締付け箇所を検出する工程と、
   を含む請求項２に記載のシール施工管理方法。
5. ガスケットを挟んだフランジに複数の締付け箇所が設定され、各締付け箇所にボルトおよびナットを備えて締め付けるシール施工管理装置であって、
   前記締付け箇所の巡回数または前記締付け箇所に応じて前記ボルトまたは前記ナットに付与するトルク値を算出しまたは選定し、前記トルク値を締付け工具に設定し、前記巡回数または前記締付け箇所に応じて段階的または連続的に前記締付け工具の出力トルクを変更する制御手段を備えるシール施工管理装置。
6. 前記締付け工具の前記締付け箇所の前記巡回数または前記締付け箇所を検出する検出手段を備える請求項５に記載のシール施工管理装置。
7. 前記締付け工具に前記締付け箇所の前記巡回数または前記締付け箇所を設定する設定手段を備える請求項５に記載のシール施工管理装置。
8. 前記制御手段は、前記締付け工具内に設置され、または前記締付け工具と別個に設置されて有線または無線で接続される、請求項５ないし７のいずれかの請求項に記載のシール施工管理装置。
9. 前記検出手段は、前記ボルトの軸力を検出する軸力センサーを備え、
   前記軸力センサーで検出した軸力の変化情報および前記ボルトを識別する情報を利用して、前記締付け工具の前記巡回数または前記締付け箇所を検出することを特徴とする請求項６に記載のシール施工管理装置。
10. コンピュータに実行させるためのシール施工管理プログラムであって、
    ガスケットを挟んだフランジに設定された複数の締付け箇所の巡回数または前記締付け箇所に応じてボルトまたはナットに付与するトルク値を算出しまたは選定する機能と、
    前記トルク値を締付け工具に設定する機能と、
    前記巡回数または前記締付け箇所に応じて段階的または連続的に前記締付け工具の出力トルクを変更する機能と、
    を前記コンピュータにより実現するためのシール施工管理プログラム。
11. ガスケットを挟んだフランジに複数の締付け箇所が設定され、各締付け箇所にボルトおよびナットを備えて締め付けるシール施工管理システムであって、
    前記ボルトまたは前記ナットに加えられる出力トルクを段階的または連続的に制御可能な締付け工具と、
    前記締付け工具に有線または無線により接続され、前記締付け箇所の巡回数または前記締付け箇所に応じて前記ボルトまたは前記ナットに付与するトルク値を算出しまたは選定し、前記トルク値を締付け工具に設定し、前記巡回数または前記締付け箇所に応じて段階的または連続的に前記締付け工具の出力トルクを変更するコントローラーと、
    を備えるシール施工管理システム。
    
    

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