KR20220038276A - 유압 텐셔닝 장치 - Google Patents

Abstract

나사산을 갖는 나사형 부재(threaded member)(2)를 텐셔닝(tensioning)하기 위한 유압 텐셔닝 장치는: 바디(4) 및 유압 유체(hydraulic fluid)를 위한 압력 공간(13)을 갖고, 나사형 부재(2)의 나사산과 체결되도록 및 나사형 부재(2)를 텐셔닝하기 위해 유압 유체를 압력 공간(13)으로 유입시 바디(4)로부터 멀어지게 가압되도록 배열된 나사 체결 부재(thread engaging member)(7)를 갖는 유압 텐셔너(1); 베이스(4)에 대한 나사 체결 부재(7)의 선형 변위를 측정하도록 및 선형 변위를 나타내는 출력을 제공하도록 배열된 변위 센서(11, 12); 나사형 부재(2)상에서 회전하는 너트(3)의 회전을 결정하도록 배열되고 너트(3)의 회전 각도를 나타내는 출력을 생성하도록 배열된 회전 센서(65, 66); 및 변위 센서(11, 12) 및 회전 센서(65, 66)의 출력들을 입력들로 취하도록, 및 유압 텐셔너(1)에 의해 텐셔닝되는 것으로 인한 나사형 부재(2)의 연장(extension)을 수용하는 너트(3)의 필요한 회전 각도를 변위 센서(11, 12)의 출력으로부터 결정하도록 배열된 제어 유닛(80)을 포함한다.

Description

유압 텐셔닝 장치

본 발명은 유압 텐셔닝(hydraulic tensioning) 장치 및 관련 방법에 관한 것이다.

텐셔너(tensioner)는 다른 작업들 중에서도, 볼트 또는 스터드와 같은 물품을 신장(stretch)시키는 데 사용되며, 이에 이어서 나사형 너트가 신장된 볼트 아래로 내려가게 됨에 따라, 신장된 볼트에서의 장력을 잡아둘 수 있다. 이는 통상적으로 나사형 패스너를 사용하여 큰 하중을 고정해야 하는 모든 분야에서 사용되며, 한 가지 상용되는 용도는 풍력 터빈이다 - 이때 이러한 텐셔너는 터빈 블레이드를 이의 베어링에 고정하는 것 또는 이러한 터빈의 타워를 이의 기부에 고정하는 것과 같이 많은 패스닝을 고정하는 데 사용될 수 있다.

본 출원인의 이전 PCT 특허 출원 WO2015/118283에서는 특히 위에서 논의한 풍력 터빈의 예에서와 같이 나사형 부재(threaded member)상 너트의 부착에 대한 추적 가능성이 중요한 상황에서, 나사형 부재의 연신율(elongation)을 아는 것이 바람직하다고 논의했다. 볼트의 재료 치수 및 물성치와 조합하여 압력 공간으로 유입되는 유압 유체(hydraulic fluid)의 압력을 사용함으로써 나사형 부재의 연신율을 어느 정도 계산하는 것이 가능하지만, 이는 특별히 신뢰할 수 있는 척도는 아니다. 당해 선출원에서는 피가공재의 연장(extension)을 측정하는 선형 변위 센서의 제공을 논의했다.

당업계에 유압 텐셔너가 주지되어 있으며, 유럽 특허 출원 공보 EP 2 522 465 및 일본 특허 출원 공보 JP3-204406에서 동일한 예들을 볼 수 있다. 이러한 텐셔너는 스터드, 볼트 등과 같은 나사형 부재를 신장시키는 데 사용될 수 있고, 일반적으로 나사형 부재 주위에 배치되는 내외측 동축의 대체로 원통형인 환형 바디들을 포함한다. 내측 바디가 나사형 부재와 나사식으로 체결된다. 내측 및 외측 바디들 사이의 공간은 압력 공간을 형성하며, 이 압력 공간으로 유체(통상적으로 유압 유체)가 유입되어 바디들을 공동 축을 따라 분리시킬 수 있다.

이러한 텐셔너의 작동은 특히 신장될 물품을 신뢰할 수 있고 반복 가능하게 텐셔닝할 수 있기 위해 일정 수준의 기술과 경험을 필요료 한다. 반복 가능하고 신뢰할 수 있으며 추적 가능한 테셔닝을 제공하기 위해 종래 기술의 텐셔너를 사용하여 물품을 텐셔닝할 때 사용자가 직면하는 문제들을 적어도 부분적으로 개선하는 텐셔너를 제공하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제1 양태에 따르면, 나사산을 갖는 나사형 부재를 텐셔닝하기 위한 유압 텐셔닝 장치를 제공하며, 유압 텐셔닝 장치는:

바디 및 유압 유체(hydraulic fluid)를 위한 압력 공간을 갖고, 나사형 부재의 나사산과 체결되도록 및 나사형 부재를 텐셔닝하기 위해 유압 유체를 압력 공간으로 유입시 바디로부터 멀어지게 가압되도록 배열된 나사 체결 부재(thread engaging member)를 갖는 유압 텐셔너;

베이스에 대한 나사 체결 부재의 선형 변위를 측정하도록 및 선형 변위를 나타내는 출력을 제공하도록 배열된 변위 센서;

나사형 부재상에서 회전하는 너트의 회전을 결정하도록 배열되고 너트의 회전 각도를 나타내는 출력을 생성하도록 배열된 회전 센서; 및

변위 센서 및 회전 센서의 출력들을 입력들로 취하도록, 및 유압 텐셔너에 의해 텐셔닝되는 것으로 인한 나사형 부재의 연장을 수용하는 너트의 필요한 회전 각도를 변위 센서의 출력으로부터 결정하도록 배열된 제어 유닛을 포함한다.

이에 따라, 변위(그리고 이에 따른 나사형 부재 연장)를 모니터링함으로써, 나사형 부재의 연장을 수용하기 위해 너트가 회전되어야 하는 정도가 결정될 수 있다.

통상적으로, 또한 제어 유닛은 회전 센서의 출력에 의해 나타난 너트의 회전을 필요한 회전 각도와 비교하여, 너트가 나사형 부재의 연장을 수용할 수 있을 만큼 충분히 회전되었는지를 결정하도록 배열될 것이다.

본 장치에는 너트 회전 표시자가 제공될 수 있으며, 제어 유닛은 너트가 충분히 회전되었다고 결정할 때 너트 회전 표시자로 표시를 제공하도록 배열될 수 있다. 너트 회전 표시자는 두 가지 상태, 즉 목표 너트 회전에 도달했다는 상태 및 도달하지 않았다는 상태만 가진다는 점에서, 이진(binary) 표시자일 수 있다.

따라서, 사용자는 너트가 올바르게 회전되었을 때 알림을 받을 수 있고 이에 압력 공간에서의 임의의 압력을 해제하는 것이 적절할 수 있게 된다.

통상적으로, 본 장치에는 압력 공간 내의 유체의 압력을 결정하도록 및 압력을 나타내는 출력을 제공하도록 배열된 압력 센서가 제공될 것이다. 제어 유닛은 나사형 부재 하중 계수(load factor)와 같은 원하는 나사형 부재 하중에 대한 입력을 제공받을 수 있다. 제어 유닛은 원하는 나사형 부재 하중에 기초하여 목표 압력을 결정하도록 배열될 수 있다. 나아가, 제어 유닛은 압력 센서의 출력에 의해 나타난 압력을 목표 압력과 비교하여 목표 압력에 도달했는지 여부를 결정하도록 배열될 수 있다. 제어 유닛은 압력 센서의 출력에 의해 나타난 압력이 적어도 목표 압력이고 압력 센서의 출력에 의해 나타난 압력의 감소 속도가 임계치 미만인 경우에만 목표 압력에 도달했다고 결정하도록 배열될 수 있다.

또한, 본 장치에는 목표 압력 표시자가 제공될 수 있으며, 제어 유닛은 목표 압력에 도달했다고 결정되었을 때 사용자에게 목표 압력 표시자로 표시를 제공하도록 배열된다. 목표 압력 표시자는 두 가지 상태, 즉 목표 압력에 도달했다는 상태 및 도달하지 않았다는 상태만 가진다는 점에서, 이진 표시자일 수 있다.

따라서, 사용자는 올바른 압력에 안전하게 도달했을 때 알림을 받을 수 있고 이에 이어서 너트가 나사형 부재에서의 장력을 잡아두도록 회전될 수 있게 된다. 추가로, 본 장치에는 목표 압력을 통상적으로 수치로 나타낼 수 있는 목표 압력 값 표시자가 제공될 수 있다.

제어 유닛은 압력 공간에서의 압력이 해제된 후 변위 센서의 출력에 의해 나타난 변위를 원하는 또는 미리 결정된 잔류 변위(residual displacement)와 비교하도록 배열될 수 있다.

회전 센서는 너트의 회전을 직접 감지할 수 있다. 대안적으로, 본 장치는 너트를 구동하도록 배열된 출력 및 (통상적으로 사용자가 작동하는) 구동 수단에 의해 구동되기 위한 입력을 갖는 기어박스를 포함할 수 있으며, 회전 센서는 기어박스의 일부 - 통상적으로 기어박스의 입력에 직접 결합되는 기어 - 의 회전을 감지한다.

본 장치는 너트에 가해지는 토크를 측정하도록 배열된 토크 센서를 더 포함할 수 있다. 토크 센서는 너트에 가해지는 토크를 직접 측정할 수 있지만, 통상적으로 토크 센서는 기어박스의 일부 - 통상적으로 입력 - 에 가해지는 토크를 측정하고 기어박스 감속비를 통해 너트에서의 토크를 계산할 수 있다.

본 장치에는 제어 유닛에 결합되는 저장소가 제공될 수 있으며, 이에 의해 제어 유닛은 각각 압력 센서, 회전 센서 및 변위 센서의 출력들에 의해 나타난 압력, 회전 및 변위의 값들을 저장소에 저장할 수 있다. 이는 추적 가능성에 도움이 된다. 이는 또한 토크 센서의 출력들에 의해 나타난 토크의 값들을 저장소에 저장할 수도 있다.

본 발명의 제2 양태에 따르면, 본 출원인은 나사산을 갖는 나사형 부재 - 나사형 부재상에 하중 리테이닝 너트(load-retaining nut)가 있음 - 의 텐셔닝 방법을 제공하며, 텐셔닝 방법은:

나사형 부재의 나사산을 유압 텐셔너의 나사 체결 부재와 체결하는 단계 - 유압 텐셔너는 바디 및 유압 유체를 위한 압력 공간을 가지며, 나사 체결 부재는 나사형 부재를 텐셔닝하기 위해 유압 유체를 압력 공간으로 유입시 바디로부터 멀어지게 가압되도록 배열됨 -;

변위 센서를 사용하여 베이스에 대한 나사 체결 부재의 선형 변위를 측정하는 단계;

회전 센서를 사용하여 너트의 회전 각도를 측정하는 단계; 및

유압 텐셔너에 의해 텐셔닝되는 것으로 인한 나사형 부재의 연장을 수용하는 너트의 필요한 회전 각도를 변위로부터 결정하는 단계를 포함한다.

이에 따라, 변위(그리고 이에 따른 나사형 부재 연장)를 모니터링함으로써, 나사형 부재의 연장을 수용하기 위해 너트가 회전되어야 하는 정도가 결정될 수 있다.

본 방법은 또한 회전 센서의 출력에 의해 나타난 너트의 회전을 필요한 회전 각도와 비교하여, 너트가 나사형 부재의 연장을 수용할 수 있을 만큼 충분히 회전되었는지를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.

본 방법은 너트가 충분히 회전되었다고 결정했을 때 너트 회전 표시를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 너트 회전 표시는 두 가지 상태, 즉 목표 너트 회전에 도달했다는 상태 및 도달하지 않았다는 상태만 가진다는 점에서, 이진일 수 있다.

따라서, 사용자는 너트가 올바르게 회전되었을 때 알림을 받을 수 있고 이에 압력 공간에서의 임의의 압력을 해제하는 것이 적절할 수 있게 된다.

본 방법은 압력 센서를 사용하여 압력 공간 내의 유체 압력을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.

본 방법은 원하는 나사형 부재 하중에 기초하여 목표 압력을 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 본 방법은 유체 압력을 목표 압력과 비교하여 목표 압력에 도달했는지 여부를 결정하는 단계를 포함할 수 있다. 본 방법은 압력 센서의 출력에 의해 나타난 압력이 적어도 목표 압력이고 압력 센서의 출력에 의해 나타난 압력의 감소 속도가 임계치 미만인 경우에만 목표 압력에 도달했다고 결정하는 단계를 포함할 수 있다.

본 방법은 또한 목표 압력에 도달했다고 결정되었다는 목표 압력 표시를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 목표 압력 표시는 두 가지 상태, 즉 목표 압력에 도달했다는 상태 및 도달하지 않았다는 상태만 가진다는 점에서, 이진일 수 있다.

따라서, 사용자는 올바른 압력에 안전하게 도달했을 때 알림을 받을 수 있고 이에 이어서 너트가 나사형 부재에서의 장력을 잡아두도록 회전될 수 있게 된다. 추가로, 본 방법은 목표 압력을 통상적으로 수치로 나타내는 단계를 포함할 수 있다.

본 방법은 압력 공간에서의 압력이 해제되면 선형 변위를 원하는 또는 미리 결정된 잔류 변위와 비교하는 단계를 포함할 수 있다.

본 방법은 압력, 회전, 및 선형 변위의 값들을 저장소에 저장하는 단계를 포함할 수 있다. 이는 추적 가능성에 도움이 된다. 본 방법은 또한 토크의 값들을 저장소에 저장하는 단계를 포함할 수 있다.

이제 첨부 도면들을 참조하여 설명되는 본 발명의 실시 예들에 대한 설명이 단지 예로서 이어지며, 첨부 도면들에서:
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 유압 텐셔너의 사시도를 도시한다;
도 2는 도 1의 텐셔너를 통하는 단면을 도시한다;
도 3은 본 발명의 추가 실시 예에 따른 대안적인 텐셔너를 통하는 단면을 도시한다;
도 4는 도 1의 텐셔너의 기어박스를 도시한다;
도 5는 도 1의 텐셔너의 작동을 보여주는 흐름도를 도시한다; 그리고
도 6은 도 5의 작동이 수행됨에 따라 도 1의 제어 유닛상에 제시되는 디스플레이들을 도시한다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 유압 텐셔너(1)가 첨부 도면들에 도시되어 있다. 텐셔너는 텐셔닝하도록 작용할 수 있고 이에 따라 볼트 또는 스터드(2) 형태의 나사형 부재를 연장시킬 수 있으며, 이어서 이 장력을 잡아두기 위해 너트(3)가 볼트(2) 아래로 내려갈 수 있다.

텐셔너는 베이스(4)를 포함하며, 이는 텐셔너를 위한 하우징을 형성하고 고정면에 기대어 받쳐질 것이다. 텐셔너는 또한 피스톤(6)을 포함하며, 이는 보어(bore)(20)를 통하는 중심축(17)을 따라 베이스(4)에 대해 이동할 수 있다.

베이스(4)와 피스톤(6) 사이에는 압력 공간(13)이 형성되어 있다. 포트들(14)의 계통을 통해 이 공간으로 유압 유체가 유입될 수 있다. 이렇게 함으로써, 피스톤(6)이 베이스(4)로부터 멀어지게 가압될 수 있으며, 피스톤(6)은 도면들의 의의에서 축(17)을 따라 수직으로 이동할 것이다.

피스톤(6)은 축(17)과 동축인, 중심 관통 보어(20)를 가진다. 이 보어(20)에는 나사 체결 부재(7)가 제공되어 있다. 이 나사 체결 부재(7)는 보어(20) 내에 끼워지는 원통형 슬리브 형태의 바디부(8)를 포함한다. 슬리브의 내부는 나사형 보어(30)를 형성하며, 이는 나사형 부재(2)와 체결된다.

나사 체결 부재(7)는 바디부(8)의 끝에 위치되는 피스톤 체결부(9)를 가진다. 이는 플랜지 형태의 돌출부를 형성하며, 이는 피스톤(6)과 접하여 피스톤(6)이 베이스(4)로부터 멀어지게 가압됨으로써 발생되는 힘이 피스톤 체결부(9)로, 바디부(8)를 통해 그리고 이어서 나사형 보어(20)를 통해 나사형 부재(2)로 전달되게 된다. 이어서, 너트(3)는 나사형 부재(2) 아래로 내려가 부재(2)가 장력 상태에 있게 하고 압력 공간(13)에서의 유체로 인한 장력이 해제되면 너트(3)는 고정면을 압박할 수 있다.

한편, 나사형 부재(2)의 연신율을 측정할 수 있는 것이 바람직하다. 이를 가능하게 하기 위해, 나사 체결 부재(7)의 바디부(8)의 외면(5) 주위에 슬리브(10)가 제공된다. 슬리브(10)는 축(17)과 동축인 원통형 쉘(shell)의 형태를 가진다. 이는 나사 체결 부재(7)에 대해 자유롭게 회전하지만, 외측면(5)으로부터 돌출된 리테이닝 링(retaining ring)(27)에 의해 축(17)에 따른 선형 이동에 대해 리테이닝된다.

이 슬리브(10)는 이의 길이를 따라, 슬리브(10)의 외측면에서의 리세스(21)에 장착되는 자기 인코더 스트립(magnetic encoder strip)(11)을 지닌다. 자기 인코더는 자극들의 패턴 형태를 가지므로, 슬리브(10)로부터 축 방향 외측으로 자기장들의 패턴 투영이 일어난다. 자기 인코더(11)의 길이는 축(17)에 평행하게 정렬된다.

이 자기장들은 베이스(4)에 장착되는 자기 센서(12) - 이는 통상적으로 홀 효과 센서일 것이다 - 에 의해 판독될 수 있다. 자기 센서(12)는 클램프들(18)에 의해 베이스(4)에 대해 고정된다. 나사형 부재(2)가 연장됨에 따라, 자기 인코더(11)는 자기 센서(12)를 지나 이동할 것이며, 이는 센서(12)의 출력의 적절한 처리에 의해 베이스(4)에 대한 나사 체결 부재(7)의 이동을 측정하고 이로부터 나사형 부재(2)의 연신율을 결정하는 것이 가능할 것이다. 가장 간단한 경우, 측정은 자기장의 역전들을 지나간 극들로서 간단히 카운팅하는 것을 수반할 수 있지만, 당업자는 위치가 자기적으로 인코딩될 수 있는 여러 방법이 있음을 이해할 것이다.

인코더가 나사 체결 부재(7)의 바디(8)상에서 아래로 낮게 장착되기 때문에, 텐셔너(1)의 나사 체결 부재와 같은 부분들의 탄성 연신으로 인한 오차들이 측정에 덜 유발된다. 자기 인코더(11)는 나사형 부재와 체결된 바디부(8)의 일부분에 끼워지고, 이에 따라 이 지점에서 측정됨으로써 이 오차들이 최소화될 수 있음을 알 수 있다.

많은 면에서, 지금까지 설명된 실시 예는 본 출원인의 이전 PCT 출원 공보 WO2015/118283에서 설명된 것과 유사하고, 선형 변위 센서의 기능에 관한 추가 참조를 위해 당해 공보가 참조된다.

대안적으로, 텐셔너는 첨부된 도면들 중의 도 3에 도시된 바와 같이 풀러-바(puller-bar) 유형의 텐셔너일 수 있으며, 여기서 풀러 바(50)는 스터드(도시되지 않음)와 체결되고, (슬리브(10)가 나사 체결 부재(7)와 함께 이동하고 자기 인코더(11)를 지니는 바와 동일한 방식으로) 풀러 바(50)와 함께 이동하는 슬리브(52)상의 자기 인코딩 물질의 스트립(51)은 피스톤의 이동이 풀러 바(50)(그리고 이에 따라 스터드)를 베이스(54)에 대해 이동시킬 때 텐셔너의 베이스(54)에 고정된 자기 센서(53)에 의해 감지된다.

또한, 유압 텐셔너는 후술될 바와 같은 소용이 있는 다양한 다른 센서들을 포함한다.

압력 공간(13)으로 유입되는 유체의 압력을 측정하는 압력 센서(60)가 제공된다.

입력 기어(63)에 결합되는 (사각 래칫 구동 소켓 형태의) 입력(62)을 갖는 기어박스(61)가 제공되며, 첨부 도면들 중의 도 4에 더 상세히 도시된다. 입력 기어(63)는 출력 기어(64)에 결합되며, 이는 너트(3)를 회전시키도록 배열된다. 입력 기어(63)는 자기 회전식 인코더(magnetic rotatory encoder)(65)를 지니며, 이는 자기 센서(66)를 지나간다. 이에 따라, 자기 센서(66)는 너트(3)가 회전된 각도를 나타내는 출력을 제공한다.

기어박스(61)의 입력(62)에 결합되어 토크 센서(70)가 제공된다. 이는 이의 입력(71) - 이는 또한 사각 래칫 구동 입력이다 - 에 가해지는 토크의 측정을 제공한다. 이에 따라, 사용자는 입력(71)에 사각 래칫 구동을 적용할 수 있으며, 이는 사용자에 의해 가해진 토크 및 회전을 기어박스(61)에 전달할 것이며(이에 가해진 토크를 측정함), 차례로 이 토크 및 회전을 너트(3)에 가할 것이다(이에 가해진 회전을 측정함).

제어 회로(80)는 상술한 모든 센서들(12, 60, 66, 71)의 출력을 취하고 후술될 바와 같이 처리한다. 도 1에서 이는 스크린(82) 및 버튼들(81)과 함께 텐셔너에 고정된 유닛으로 도시되어 있지만, 모든 범용 또는 개인용 컴퓨터를 사용하여 똑같이 잘 구현될 수 있으며, 이 경우 디스플레이들은 해당 컴퓨터의 디스플레이상에 있을 수 있다. 제어 유닛은 또한 측정된 값들을 저장하는 저장소도 포함할 것이다.

해당 데이터의 수집은 조인트들의 텐셔닝의 개선된 추적 가능성 및 반복 가능성을 가능하게 한다. 후술될 방법을 따르면, 장치는 추측에 의존하지 않고 사용자에게 피드백을 제공할 수 있다.

도 5는 제어 유닛(80)에 의해 수행되는 방법의 흐름도를 도시하고, 도 6은 스크린(82)상에 제시되는 샘플 디스플레이들을 도시한다.

단계 100에서, 사용자는 예를 들어 목표 잔류 볼트 응력(도시된 예에서, 60%)을 선택함으로써, 원하는 볼트 하중을 선택한다. 단계 102에서 제어부(80)는 필요한 유압을 산출한다. 이는 특정 텐셔너에 대한 룩업 테이블을 사용하여 산출될 수 있다. 이는 200에 제시된 바와 같이 스크린(82)상에 디스플레이된다.

그 다음, 사용자는 단계 104에서 텐셔너를 스터드(2) 및 너트(3)에 대한 위치로 고정한다. 단계 106에서, 제어 유닛(80)은 압력, 선형 변위, 회전 및 토크의 값들을 기록하고 이것들을 공칭 기준 값들로서 기록한다.

그 다음(단계 108에서), 사용자는 유압원을 사용하여 압력 공간(13) 내의 압력을 증가시킨다. 압력 공간(13) 내의 압력이 상승할 것이고, 목표 압력과 함께 스크린(82)상에 디스플레이될 것이다(단계 110, 디스플레이 201). 유압이 목표에 도달한 다음, 30초에 걸쳐 3 bar/초 이하의 한도로 감쇠하면, 제어 유닛은 목표 압력에 안정적으로 도달했다고 결정한다(단계 112). 이 결정은 원래의 계산된 목표 연장 및 달성된 연장(둘 모두 단계 116에서 저장소에 저장됨)과 함께 너트(3)를 회전시키기 위한 표시(디스플레이 202)로서 디스플레이 202에서 사용자에게 제시되며, 달성된 연장이 예측된 것보다 현저히 적으면 사용자는 다시 시작하도록 권고된다(디스플레이 206).

유압이 해당 목표에 도달하지 않거나 한도보다 빠르게 감쇠하면, 사용자는 다시 시작하도록 권고된다(디스플레이 203).

목표 압력에 안정적으로 도달했다고 가정하면, 사용자는 토크 센서(70)의 입력(71)을 사용하여 너트(3)를 회전시킨다(단계 114). 제어 유닛(80)은 변위 센서(12)에 의해 측정되는 선형 변위의 변화 및 스터드(2)상의 나사산의 피치로부터 너트(3)의 필요한 회전 각도를 결정한다. 이는 디스플레이 204에서 사용자에게 디스플레이된다.

사용자가 목표 회전 각도에 도달하면(단계 118), 사용자는 유압을 해제하도록 지시되며(디스플레이 205), 사용자가 예측된 회전을 달성하지 못한 경우, 디스플레이 207에서 사용자는 다시 시작하도록 권고된다. 압력 해제는 임계 속도(예를 들어, 500 bar/초)를 초과하는 압력의 급격한 감소로서 제어 유닛(80)에 의해 검출된다. 이것이 발생하고 압력이 원래 압력(여기서는 1 bar)으로 떨어지면, 선형 변위 센서(12)에 의해 측정되는 잔류 연장이 저장소에 기록되고(단계 120) 디스플레이 208에서 디스플레이되며 사용자는 텐셔너를 제거할 수 있다. 그러나, 실제 잔류 연장이 예상보다 현저히 적으면, 사용자는 디스플레이 209에서 다시 시작하도록 권고된다.

사용자가 절차를 통해 단계별로 권고되고 다양한 파라미터들이 기록되기 때문에, 텐셔닝은 훨씬 더 추적 가능해지고(이는 각 너트(3)가 적절한 양만큼 회전했음이 자동으로 기록되기 때문이다), 반복 가능해진다(이는 사용자가 매번 자신의 경험이나 동일한 공칭 회전에 의존해야 하는것이 아니라 제어 유닛(80)이 사용자에 대한 올바른 회전 등을 자동으로 결정하기 때문이다). 따라서, 텐셔닝 품질이 향상될 수 있다.

Claims (19)

1. 나사산을 갖는 나사형 부재(threaded member)를 텐셔닝(tensioning)하기 위한 유압 텐셔닝 장치로서,
   바디 및 유압 유체(hydraulic fluid)를 위한 압력 공간을 갖고, 상기 나사형 부재의 상기 나사산과 체결되도록 및 상기 나사형 부재를 텐셔닝하기 위해 유압 유체를 상기 압력 공간으로 유입시 상기 바디로부터 멀어지게 가압되도록 배열된 나사 체결 부재(thread engaging member)를 갖는 유압 텐셔너;
   베이스에 대한 상기 나사 체결 부재의 선형 변위를 측정하도록 및 상기 선형 변위를 나타내는 출력을 제공하도록 배열된 변위 센서;
   상기 나사형 부재상에서 회전하는 너트의 회전을 결정하도록 배열되고 상기 너트의 회전 각도를 나타내는 출력을 생성하도록 배열된 회전 센서; 및
   상기 변위 센서 및 상기 회전 센서의 출력들을 입력들로 취하도록, 및 상기 유압 텐셔너에 의해 텐셔닝되는 것으로 인한 상기 나사형 부재의 연장(extension)을 수용하는 상기 너트의 필요한 회전 각도를 상기 변위 센서의 출력으로부터 결정하도록 배열된 제어 유닛을 포함하는, 유압 텐셔닝 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 제어 유닛은 상기 회전 센서의 출력에 의해 나타난 상기 너트의 회전을 상기 필요한 회전 각도와 비교하여, 상기 너트가 상기 나사형 부재의 상기 연장을 수용할 수 있을 만큼 충분히 회전되었는지를 결정하도록 배열되는 것인, 유압 텐셔닝 장치.
3. 제2항에 있어서, 너트 회전 표시자가 제공되며, 상기 제어 유닛은 상기 너트가 충분히 회전되었다고 결정할 때 상기 너트 회전 표시자로 표시를 제공하도록 배열되는 것인, 유압 텐셔닝 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압력 공간 내의 상기 유체의 압력을 결정하도록 및 상기 압력을 나타내는 출력을 제공하도록 배열된 압력 센서가 제공되는, 유압 텐셔닝 장치.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 유닛은 나사형 부재 하중 계수(load factor)와 같은 원하는 나사형 부재 하중에 대한 입력을 제공받는 것인, 유압 텐셔닝 장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 제어 유닛은 상기 원하는 나사형 부재 하중에 기초하여 목표 압력을 결정하도록 배열되는 것인, 유압 텐셔닝 장치.
7. 제6항에 있어서, 제4항에 종속할 때 상기 제어 유닛은 상기 압력 센서의 출력에 의해 나타난 압력을 상기 목표 압력과 비교하여 상기 목표 압력에 도달했는지 여부를 결정하도록 배열되는 것인, 유압 텐셔닝 장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 제어 유닛은 상기 압력 센서의 출력에 의해 나타난 압력이 적어도 상기 목표 압력이고 상기 압력 센서의 출력에 의해 나타난 압력의 감소 속도가 임계치 미만인 경우에만 상기 목표 압력에 도달했다고 결정하도록 배열되는 것인, 유압 텐셔닝 장치.
9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 목표 압력 표시자가 제공되며, 상기 제어 유닛은 상기 목표 압력에 도달했다고 결정되었을 때 사용자에게 상기 목표 압력 표시자로 표시를 제공하도록 배열되는 것인, 유압 텐셔닝 장치.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어 유닛은 상기 압력 공간에서의 압력이 해제된 후 상기 변위 센서의 출력에 의해 나타난 변위를 원하는 또는 미리 결정된 잔류 변위(residual displacement)와 비교하도록 배열되는 것인, 유압 텐셔닝 장치.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회전 센서는 상기 너트의 회전을 직접 감지할 수 있는 것인, 유압 텐셔닝 장치.
12. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 너트를 구동하도록 배열된 출력 및 구동 수단에 의해 구동되기 위한 입력을 갖는 기어박스를 포함하며, 상기 회전 센서는 상기 기어박스의 일부 - 통상적으로 상기 기어박스의 입력에 직접 결합되는 기어 - 의 회전을 감지하는 것인, 유압 텐셔닝 장치.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 너트에 가해지는 토크를 측정하도록 배열된 토크 센서를 포함하는, 유압 텐셔닝 장치.
14. 나사산을 갖는 나사형 부재 - 상기 나사형 부재상에 하중 리테이닝 너트(load-retaining nut)가 있음 - 의 텐셔닝 방법으로서,
    상기 나사형 부재의 상기 나사산을 유압 텐셔너의 나사 체결 부재와 체결하는 단계 - 상기 유압 텐셔너는 바디 및 유압 유체를 위한 압력 공간을 가지며, 상기 나사 체결 부재는 상기 나사형 부재를 텐셔닝하기 위해 유압 유체를 상기 압력 공간으로 유입시 상기 바디로부터 멀어지게 가압되도록 배열됨 -;
    변위 센서를 사용하여 베이스에 대한 상기 나사 체결 부재의 선형 변위를 측정하는 단계;
    회전 센서를 사용하여 상기 너트의 회전 각도를 측정하는 단계; 및
    상기 유압 텐셔너에 의해 텐셔닝되는 것으로 인한 상기 나사형 부재의 연장을 수용하는 상기 너트의 필요한 회전 각도를 상기 변위로부터 결정하는 단계를 포함하는, 텐셔닝 방법.
15. 제14항에 있어서, 상기 회전 센서의 출력에 의해 나타난 상기 너트의 회전을 상기 필요한 회전 각도와 비교하여, 상기 너트가 상기 나사형 부재의 상기 연장을 수용할 수 있을 만큼 충분히 회전되었는지를 결정하는 단계를 포함하는, 텐셔닝 방법.
16. 제14항 또는 제15항에 있어서, 압력 센서를 사용하여 상기 압력 공간 내의 유체 압력을 결정하는 단계, 원하는 나사형 부재 하중에 기초하여 목표 압력을 결정하는 단계, 및 상기 유체 압력을 상기 목표 압력과 비교하여 상기 목표 압력에 도달했는지 여부를 결정하는 단계를 포함하는, 텐셔닝 방법.
17. 제16항에 있어서, 상기 압력 센서의 출력에 의해 나타난 압력이 적어도 상기 목표 압력이고 상기 압력 센서의 출력에 의해 나타난 압력의 감소 속도가 임계치 미만인 경우에만 상기 목표 압력에 도달했다고 결정하는 단계를 포함하는, 텐셔닝 방법.
18. 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압력 공간에서의 압력이 해제되면 상기 선형 변위를 원하는 또는 미리 결정된 잔류 변위와 비교하는 단계를 포함하는, 텐셔닝 방법.
19. 제14항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압력, 회전, 및 선형 변위의 값들을 저장소에 저장하는 단계를 포함하는, 텐셔닝 방법.

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