(57)【要約】      （修正有）【課題】ボルトにピストンを連結してからボルトにナットを締結するまでの作業時間を短縮するボルトテンショナーを提供する。【解決手段】環状で周方向に沿って開閉自在な治具１と、周方向に沿って配列された複数のシリンダ室２と、シリンダ室２に同時に流体圧を供給自在な共通流路３と、複数のピストン４と、複数のボルト６に接続される複数の対ボルト接続部５と、複数の対ピストン接続部７と、フランジＦ１から反力Ｒを受ける複数の反力受け部材８とを有し、対ボルト接続部５と対ピストン接続部７の間には、両者間の相対的な位置移動に応じて、ピストン４とボルト６を軸方向に沿って解除可能に係合させる結合構造５ａ，７ａが形成され、反力受け部材８は、周方向に沿って複数のボルト６の間にボルト６から離間して配列され、治具１の径方向に沿ってピストン４の径方向幅よりも長く延在してフランジＦ１と当接している。【選択図】図１
2010155288.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の被締結部材（Ｆ１，Ｆ２）に挿通された複数のボルト（６）を軸方向に沿って引っ張ることにより、該ボルトに対するナット（Ｎ）のねじ込み操作を補助するボルトテンショナーであって、
環状であって周方向に沿って開閉ないし分割自在な治具（１）と、
前記治具内部に形成され前記周方向に沿って配列された複数のシリンダ室（２）と、
前記治具内部に形成され、前記複数のシリンダ室を互いに連通させて全ての該シリンダ室に同時に流体圧を供給自在な共通流路（３）と、
前記複数のシリンダ室にそれぞれ装填され前記共通流路を通じて該複数のシリンダ室に同時に供給される流体圧によって前記治具の軸方向に沿って同時にストローク自在な複数のピストン（４）と、
前記複数のピストンにそれぞれ設けられ、前記複数のボルトに対してそれぞれ接続自在な複数の対ボルト接続部（５）と、
前記複数のボルトの端部にそれぞれ設けられた複数の対ピストン接続部（７）と、
前記対ボルト接続部と前記対ピストン接続部の間に形成され、両者間の相対的な位置移動に応じて、前記ピストンと前記ボルトを少なくとも前記軸方向に沿って解除可能に係合させる結合構造（５ａ，７ａ）と、
前記軸方向に沿って前記治具と前記被締結部材の間に介在し、前記流体圧によって該ピストンのストローク方向と反対側に同時に付勢されると共に該被締結部材から反力を受ける複数の反力受け部材（８）と、
を有する、ことを特徴とする、複数のボルトを同時に引張自在なボルトテンショナー。
【請求項２】
前記結合構造は、半回転以下の回転操作により、前記対ボルト接続部と前記対ピストン接続部を前記軸方向に沿って解除可能に係合させる、ことを特徴とする請求項１記載のボルトテンショナー。
【請求項３】
複数の被締結部材（Ｆ１，Ｆ２）に挿通された複数のボルト（６）を軸方向に沿って引っ張ることにより、該ボルトに対するナット（Ｎ）のねじ込み操作を補助するボルトテンショナーであって、
環状であって周方向に沿って開閉ないし分割自在な治具（１）と、
前記治具内部に形成され前記周方向に沿って配列された複数のシリンダ室（２）と、
前記治具内部に形成され、前記複数のシリンダ室を互いに連通させて全ての該シリンダ室に同時に流体圧を供給自在な共通流路（３）と、
前記複数のシリンダ室にそれぞれ装填され前記共通流路を通じて該複数のシリンダ室に同時に供給される流体圧によって前記治具の軸方向に沿って同時にストローク自在な複数のピストン（４）と、
前記ピストン及び前記ボルトに直接又は間接的に合体状態で結合し、分割状態で該結合が解除される分割スリーブ（１８，１９）と、
前記合体状態の前記分割スリーブ（１８，１９）を前記ピストン及び前記ボルトに向かって付勢自在な弾性部材（２４）と、
前記軸方向に沿って前記治具と前記被締結部材の間に介在し、前記流体圧によって該ピストンのストローク方向と反対側に同時に付勢されると共に該被締結部材から反力を受ける複数の反力受け部材（８）と、
を有する、ことを特徴とする、複数のボルトを同時に引張自在なボルトテンショナー。
【請求項４】
複数の被締結部材（Ｆ１，Ｆ２）に挿通された複数のボルト（６）を軸方向に沿って引っ張ることにより、該ボルトに対するナット（Ｎ）のねじ込み操作を補助するボルトテンショナーであって、
環状であって周方向に沿って開閉ないし分割自在な治具（１）と、
前記治具内部に形成され前記周方向に沿って配列された複数のシリンダ室（２）と、
前記治具内部に形成され前記複数のシリンダ室を連通する全ての該シリンダ室に同時に流体圧を供給自在な共通流路（３）と、
前記複数のシリンダ室にそれぞれ装填され前記共通流路を通じて該複数のシリンダ室に同時に供給される流体圧によって前記治具の軸方向に沿って同時にストローク自在な複数のピストン（４）と、
前記複数のピストンにそれぞれ設けられ、前記複数のボルトに対してそれぞれ接続自在な複数の対ボルト接続部（５）と、
前記複数のボルトの端部にそれぞれ設けられた複数の対ピストン接続部（７）と、
前記対ボルト接続部と前記対ピストン接続部の間に形成され、両者間の相対的な位置移動に応じて、前記ピストンと前記ボルトを少なくとも前記軸方向に沿って解除可能に係合する結合構造（５ａ，７ａ）と、
前記軸方向に沿って前記治具と前記被締結部材の間に介在し、前記流体圧によって該ピストンのストローク方向と反対側に同時に付勢されると共に該被締結部材から反力を受ける複数の反力受け部材（８）と、
を有し、
前記反力受け部材（８）は、前記周方向に沿って前記複数のボルトの間に該ボルトから離間して配列され、前記治具の径方向に沿って前記ピストンの径方向幅よりも長く延在して前記被締結部材と当接する、
ことを特徴とする複数のボルトを同時に引張自在なボルトテンショナー。
【請求項５】
前記周方向に沿って所定間隔離間して配置され、少なくとも前記複数のシリンダ室に前記流体圧の供給中、同時に、前記複数の被締結部材間の隙間をそれぞれ測定する複数の隙間測定手段（９）と、
前記複数の隙間測定手段の測定結果に基づいて前記共通流路を介して前記複数のシリンダ室に同時に供給される流体圧をリアルタイムで制御自在な制御手段（１０）と、
を有する、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一記載のボルトテンショナー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボルトテンショナーに関し、特に、複数のボルトを同時に引っ張ることが可能なボルトテンショナーに関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の被締結物、例えば、対向する二枚のフランジをボルト及びナットを用いて互いに固定する場合、その原理は以下のようなものである：
（１）二枚のフランジに挿通されたボルトにナットを締めていくと、ボルトは軸方向に引っ張られ、わずかに伸びる；
（２）このとき、ボルトには元に戻ろうとする反発力、すなわち、軸力が発生する；
（３）この軸力が、ナットを介して、ボルト頭部とナットの間に挟まれている二枚のフランジに作用することにより、二枚のフランジが互いに固定される。
【０００３】
油圧式のボルトテンショナーは、油圧を用いてボルトを機械的に引っ張ることにより前記軸力を発生させる。操作者は、この軸力が発生している状態でナットを締め込んでいって、ナットを被締結物上に着座させ、着座後、油圧を解除する。ナット締め込み時、ボルトは油圧により引っ張られているから、操作者は、小さな操作力でナットを締め込むことができる。
【０００４】
特許文献１には、フランジ上に周方向に沿って配列された複数のボルト及びナットと、前記フランジ上に装着されるリング状治具と、前記リング状治具上にリング状に延在する空気圧用配管と、前記リング状治具の外周面を削って形成された外周面油路と、前記リング状治具内に径方向に沿って形成され前記外周面油路と連通する径方向油路と、前記リング状治具上にリング状に配列された複数の駆動装置と、を有する、ボルトテンショナーが開示されている。
前記外周面油路は、前記リング状治具の外周面を削った溝を、リング状のカバーで覆い、該カバーを該外周面に溶接することにより形成されている。
前記複数の駆動装置はいずれも、径方向に変位して前記ボルトの先端にそれぞれセレーション結合される係止部材と、前記空気圧用配管に接続され前記係止部材に空気圧を印加して前記セレーション結合を強固にする前記径方向に作動する空気圧シリンダと、前記外周面油路に接続され前記ボルトを引っ張るための軸方向に作動する油圧シリンダと、を備えている。
前記油圧シリンダは、前記係止部材と前記ボルトの軸方向に沿って当接して該軸方向に沿ってストロークするハウジングと、前記ハウジング内に装填され、前記径方向油路と連通する軸内油路を備えた中空ピストンと、前記中空ピストンと前記ハウジングの軸方向間に形成され前記軸内油路と連通する油圧室と、を備えている。
前記リング状治具の下面には、前記ボルトが貫通する外筒が固定されている。前記外筒の下端面は、前記フランジ上面に当接し、前記中空ピストンに印加される反力を受け止める。
【０００５】
特許文献２には、スタッドボルト先端にねじ込まれるプラーバーと、前記プラーバー及び前記プラーバーが挿通する円筒ハウジングと、前記プラーバーの前記円筒ハウジングよりも上方に突出する先端にセレーション嵌合される分割ナットと、前記円筒ハウジング上端面と前記分割ナット下端面の間に装填されるピストンと、前記円筒ハウジングの下部周面に形成されてスタッドボルトに締め付けられるナットにスパナをアクセスさせるためのナット弛緩用穴と、を有する、ボルトテンショナーが開示されている。
【０００６】
特許文献３には、ボルトの軸方向に沿ってシリンダ装置を直列に複数段積み重ね上げ、前記シリンダ装置の下方であって前記ボルトの外周には、該シリンダ装置と上フランジの間に介在して該シリンダ装置の反力を受け止める円筒状ベースが配置されている、ボルトテンショナーが開示されている。
このボルトテンショナーは、ボルトの伸びを計測し、ボルトの伸びに応じてシリンダ装置に供給する油圧を調節している。
【０００７】
特許文献４には、段付きフランジの外周側段部にボルトが挿通され、該フランジの内周側段部を反力受け面とする第１のボルトテンショナーと、フランジの外周部に同心円上に配置された複数のボルトのうち、数本の該ボルトを引っ張ると同時に、他の数本の該ボルトの端面を反力受け面とする第２のボルトテンショナーと、がそれぞれ開示されている。
【０００８】
特許文献５には、フランジの外周部に同心円上に配置された複数のボルトに対して、該ボルトの数だけ設けられた複数のシリンダ装置と、複数のシリンダ装置の数だけ設けられ、一つの該シリンダ装置と油圧ポンプとを接続する耐圧ホースと、を有する、ボルトテンショナーが開示されている。このボルトテンショナーは、ボルトテンショナーの支持板と、上部フランジとの軸方向間に支柱となるスペーサを配置している。スペーサの径は、ボルトやナットの径と比較して小さく設定されている。
【０００９】
【特許文献１】特公昭４６−２８４７号公報
【特許文献２】特開平８−２５７９３２号公報
【特許文献３】特開平１１−２１６６２５号公報
【特許文献４】特開２０００−２６３４５９号公報
【特許文献５】特開平８−１１０６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１のボルトテンショナーには下記の問題点がある：
・ボルトへの係止部材の取り付けが煩雑である；
・フランジを固定するボルトの先端に係止部材を取り付け、係止部材の下に油圧シリンダを配置するため、フランジ固定用の該ボルトを長くする必要がある。また、ボルトテンショナー全体が軸方向に肥大化する；
・リング状部材の外周面に油路を形成しているため、大きな油圧が供給されたとき、油路外周面側のシールが不十分になったり、リング状カバーが脱落するおそれがある；
・フランジを固定するボルトの周囲、すなわち、ボルトの直近に、反力受け用の外筒を配置しているため、ボルトにナットを締め込む際に、ナットにスパナを装着し難い。
【００１１】
特許文献２のボルトテンショナーには下記の問題点がある：
・プラーバーへの分割ナット（係止部材）の取り付けが煩雑である；
・プラーバーの円筒ハウジングよりも上方に突出している先端に分割ナット（係止部材）を係止するため、長いプラーバーが必要であり、ボルトテンショナー全体が軸方向に肥大化する；
・フランジを固定するボルトの周囲、すなわち、ボルトの直近に、反力受け用の外筒を配置しているため、ボルトにナットを締め込む際に、ナットにスパナを装着し難い。
・フランジを固定するスタッドボルトの周囲、すなわち、スタッドボルトの直近に、反力受け用の外筒を配置しているため、ボルトにナットを締め込む際に、ナットにスパナを装着し難い。また、円筒ハウジングに、ナット弛緩用穴を形成しているため、大きな反力を受ける円筒ハウジングの強度が低下してしまう。
【００１２】
特許文献３のボルトテンショナーには下記の問題点がある：
・シリンダ装置を複数段積み重ね上げているため、ボルトが長くなり、ボルトテンショナー全体が軸方向に肥大化する。
・フランジを固定するボルトの周囲、すなわち、ボルトの直近に、反力受け用の円筒状ベースを配置しているため、ボルトにナットを締め込む際に、ナットにスパナを装着し難い。
・ボルトの伸びを計測する装置は、一般的には、超音波による計測装置が使用されるが、装置の規模が大きく、又その設置には手間が掛かるため、ボルトに油圧を印加しながらのボルトの伸びを計測すること、すなわち、リアルタイムな使用は実際には困難である。
【００１３】
特許文献４のボルトテンショナーには下記の問題点がある：
・フランジの内周側に反力受け面を配置する場合には、特に、フランジが小さい場合、反力受け面の面積が十分に確保できず、ボルトテンショナーの支持が安定しないおそれがある。
・複数のボルトのうちの一部を反力受け面とする場合には、逐一、ボルトテンショナーを脱着しなければならず、全部のボルトにナットをそれぞれ締め終わるまでに大変な時間を要する。
【００１４】
特許文献５のボルトテンショナーには下記の問題点がある：
・ボルトの数だけ、多数のシリンダ装置があり、多数のシリンダ装置の数だけ油圧供給用のホースがあるため、ホースの接続に手間が掛かり、又ホースの取り回しが入り組むことになり、それがナット締結作業の支障となるという問題がある；
・反力受け面となるスペーサの径が小さいため、ボルトにテンションを印加した際に、ボルトテンショナーの支持が不安定になるおそれがある。
【００１５】
ところで、発電所においては、定期点検等に伴い、タービンの運転を停止し、タービン燃焼管のフランジを固定しているボルトを交換する場合がある。このとき、作業時間が長ければタービンの運転停止期間が長くなって、多額の損失を生じる。また、タービン燃焼管のフランジ周辺には、燃焼管及びその他の配管、さらに各種コードが取り回されている。したがって、従来のボルトテンショナーを上記交換作業に使用した場合、それが配管等と干渉したり、その取り付けに手間が掛かったりするため、現状では、該作業にボルトテンショナーは使用されていない。
【００１６】
本発明の目的は、簡素な構成によって、狭隘な作業現場においても、ボルトにピストンを連結してからボルトにナットを締結するまでの作業時間を短縮可能なボルトテンショナーを提供することである。
本発明の別の目的は、ボルトにピストンを迅速に連結可能なボルトテンショナーを提供することである。
本発明の別の目的は、安定した状態でボルトにテンションを印加して、ボルトにナットを締結することができるボルトテンショナーを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、第１の視点において、複数の被締結部材に挿通された複数のボルトを軸方向に沿って引っ張ることにより、該ボルトに対するナットのねじ込み操作を補助するボルトテンショナーであって、環状であって周方向に沿って開閉ないし分割自在な治具と、前記治具内部に形成され前記周方向に沿って配列された複数のシリンダ室と、前記治具内部に形成され、前記複数のシリンダ室を互いに連通させて全ての該シリンダ室に同時に流体圧を供給自在な共通流路と、前記複数のシリンダ室にそれぞれ装填され前記共通流路を通じて該複数のシリンダ室に同時に供給される流体圧によって前記治具の軸方向に沿って同時にストローク自在な複数のピストンと、前記複数のピストンにそれぞれ設けられ、前記複数のボルトに対してそれぞれ接続自在な複数の対ボルト接続部（ピストン取付部ないしピストン一体部）と、前記複数のボルトの端部にそれぞれ設けられた複数の対ピストン接続部（ボルト取付部ないしボルト一体部）と、前記対ボルト接続部と前記対ピストン接続部の間に形成され、両者間の相対的な位置移動に応じて、前記ピストンと前記ボルトを少なくとも前記軸方向に沿って解除可能に係合させる結合構造と、前記軸方向に沿って前記治具と前記被締結部材の間に介在し、前記流体圧によって該ピストンのストローク方向と反対側に同時に付勢されると共に該被締結部材から反力を受ける複数の反力受け部材と、を有する、複数のボルトを同時に引張自在なボルトテンショナーを提供する。
【００１８】
本発明は、第２の視点において、複数の被締結部材に挿通された複数のボルトを軸方向に沿って引っ張ることにより、該ボルトに対するナットのねじ込み操作を補助するボルトテンショナーであって、環状であって周方向に沿って開閉ないし分割自在な治具と、前記治具内部に形成され前記周方向に沿って配列された複数のシリンダ室と、前記治具内部に形成され、前記複数のシリンダ室を互いに連通させて全ての該シリンダ室に同時に流体圧を供給自在な共通流路と、前記複数のシリンダ室にそれぞれ装填され前記共通流路を通じて該複数のシリンダ室に同時に供給される流体圧によって前記治具の軸方向に沿って同時にストローク自在な複数のピストンと、前記ピストン及び前記ボルトに直接又は間接的に合体状態で結合し、分割状態で該結合が解除される分割スリーブと、前記合体状態の前記分割スリーブを前記ピストン及び前記ボルトに向かって付勢自在な弾性部材と、前記軸方向に沿って前記治具と前記被締結部材の間に介在し、前記流体圧によって該ピストンのストローク方向と反対側に同時に付勢されると共に該被締結部材から反力を受ける複数の反力受け部材と、を有する、複数のボルトを同時に引張自在なボルトテンショナーを提供する。
【００１９】
本発明は、第３の視点において、複数の被締結部材に挿通された複数のボルトを軸方向に沿って引っ張ることにより、該ボルトに対するナットのねじ込み操作を補助するボルトテンショナーであって、環状であって周方向に沿って開閉ないし分割自在な治具と、前記治具内部に形成され前記周方向に沿って配列された複数のシリンダ室と、前記治具内部に形成され前記複数のシリンダ室を連通する全ての該シリンダ室に同時に流体圧を供給自在な共通流路と、前記複数のシリンダ室にそれぞれ装填され前記共通流路を通じて該複数のシリンダ室に同時に供給される流体圧によって前記治具の軸方向に沿って同時にストローク自在な複数のピストンと、前記複数のピストンにそれぞれ設けられ、前記複数のボルトに対してそれぞれ接続自在な複数の対ボルト接続部と、前記複数のボルトの端部にそれぞれ設けられた複数の対ピストン接続部と、前記対ボルト接続部と前記対ピストン接続部の間に形成され、両者間の相対的な位置移動に応じて、前記ピストンと前記ボルトを少なくとも前記軸方向に沿って解除可能に係合させる結合構造と、前記軸方向に沿って前記治具と前記被締結部材の間に介在し、前記流体圧によって該ピストンのストローク方向と反対側に同時に付勢されると共に該被締結部材から反力を受ける複数の反力受け部材と、を有し、前記反力受け部材は、前記周方向に沿って前記複数のボルトの間に該ボルトから離間して配列され、前記治具の径方向に沿って前記ピストンの径方向幅よりも長く延在して前記被締結部材と当接する、ボルトテンショナーを提供する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のボルトテンショナーの効果を下記に例示する：
・複数のピストンに流体圧を供給する共通流路が治具の内部に形成されていることにより、ボルトテンショナーの構造が簡素化され、又ボルトとピストンの接続作業やナット締結作業の支障となるホースやコード等の本数が減少して作業がし易くなるため、狭隘な作業現場においても、ボルトにピストンを連結してからボルトにナットを締結するまでの作業時間が短縮される；
・共通流路を通じて、全部のボルトに同時に均等なテンション（軸力）を印加することができる。
・治具が開閉自在であることにより、本発明のボルトテンショナーは、特に、中央に配管が取り付けられたフランジの締結作業に好適に適用できる。
【００２１】
特に、本発明の第１の視点に係るボルトテンショナーの効果を下記に例示する：
・対ボルト接続部と対ピストン接続部の間の相対的な位置移動に応じて、好ましくは、両者の一方の回転操作に応じて、両者を軸方向に沿って解除可能に係合する結合構造により、ボルトにピストンをワンタッチで迅速に接続できる。
・治具の一側、特に、治具と被締結物の間に、対ボルト接続部及び対ピストン接続部を配置して、ボルト長ないしボルトテンショナーの軸方向高さを短縮することができる。
【００２２】
特に、本発明の第２の視点に係るボルトテンショナーの効果を下記に例示する：
・ピストンとボルトの接続構造がきわめて簡素化されている；
・分割スリーブがピストンとボルトの両者に結合自在であるため、両者を接続するために要する部品数が減少する。
【００２３】
特に、本発明の第３の視点に係るボルトテンショナーの効果を下記に例示する：
・反力受け部材が、治具の径方向に沿ってピストンの径方向幅よりも長く延在して被締結部材と当接することにより、反力受け部材８がフランジＦ１に当接する有効な反力受け面積が大きくされ、又反力受け面が径方向にも延在するため、治具ないしボルトテンショナーの被締結部材に対する取付状態が安定し、安定した状態でボルトにテンションを印加して、ボルトにナットを締結することができる；
・ボルトテンショナーが被締結部材に対して安定した状態で支持されるため、例えば、二枚のフランジを締結する場合、二枚のフランジ間の隙間の精度を高めることができる。
・ボルトと反力受け部材が離間しているため、狭隘な作業現場においても、ナットにスパナ等の締付工具を装着し易い。
【００２４】
なお、請求の範囲の記載において、各請求項中の構成要素に付与した図面参照符号は、専ら発明の理解を容易にするためのものであって、各請求項に係る発明を実施例又は図面の内容に限定することを意図するものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の好ましい実施の形態において、前記結合構造は、半回転以下の回転操作により、前記対ボルト接続部と前記対ピストン接続部を前記軸方向に沿って解除可能に係合させる。回転操作を経て、ボルトとピストンが軸方向に係合することにより、該係合がより確実になる。好ましくは、この結合構造には、セレーション結合、又は凹部と凸部の結合、或いは、ボールとボール溝の嵌合を利用した結合が採用される。別に、好ましくは、スリーブ、特に、分割スリーブを介して、ボルトとピストンを簡単な操作により結合させる。
【００２６】
本発明の好ましい実施の形態において、ピストンに設けられる対ボルト接続部は、ピストンと一体又は別体に設けられる。一体の場合、例えば、ピストン及び対ボルト接続部が、回転自在に治具に支承され、対ボルト接続部の回転操作によって、対ボルト接続部がボルトに設けられた対ピストン接続部と軸方向に係合する。別体の場合、例えば、対ボルト接続部が回転自在にピストンに支承され、対ボルト接続部の回転操作によって、対ボルト接続部がボルトに設けられた対ピストン接続部と軸方向に係合する。
【００２７】
本発明の好ましい実施の形態において、ボルトに設けられた対ピストン接続部は、ボルトと一体又は別体に設けられる。一体の場合、例えば、ボルトの先端部に、ボルト接続部が形成される。別体の場合、例えば、対ボルト接続部がボルトに螺合される。
【００２８】
本発明の好ましい実施の形態においては、ボルトとピストンの接続箇所が治具と被締結部材の間にあることにより、ボルトを長くする必要がなくなり、ボルトテンショナーの軸方向高さを小さく構成することができる。
【００２９】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記複数のボルトと前記複数の反力受け部材の間の空間を利用して前記ナットが前記ねじ込み操作自在である。
【００３０】
本発明の好ましい実施の形態に係るボルトテンショナーは、前記周方向に沿って所定間隔離間して配置され、前記複数の被締結部材間の隙間をそれぞれ測定する複数の隙間測定手段と、前記複数の隙間測定手段の測定結果に基づいて前記共通流路を介して前記複数のシリンダ室に同時に供給される流体圧をリアルタイムで制御自在な制御手段と、を有する。このボルトテンショナーは、ボルトに印加するテンションの制御を、被締結部材間の隙間を測定しその測定結果に基づいて実行するため、ボルトの長さを測定してその測定結果に基づいて前記制御を実行する場合に比べて、測定装置の構成が簡素化される。この結果、本発明のこの実施の形態に係るボルトテンショナーによれば、作業時間がさらに短縮され、又小径であってボルトが密集しているフランジの接続にも好適に適用される。また、隙間と、印加する流体圧との関係を予め計測しておき、実際の作業においては、流体圧の制御により、隙間、さらには、ボルトテンショナーに印加される軸力を適正に管理することができる。
【実施例１】
【００３１】
以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。図１は、本発明の一実施例に係るボルトテンショナーをフランジに接続した様子を模式的に示す平面展開図である。図２は、本発明の一実施例に係るボルトテンショナーの外観図である。
【００３２】
図１を参照すると、本発明の一実施例に係るボルトテンショナーは、複数のフランジ（被締結部材）Ｆ１，Ｆ２に挿通された複数のボルト６を軸方向に沿って引っ張ることにより、ボルト６に対するナットＮのねじ込み操作を補助するボルトテンショナーである。複数のフランジ（被締結部材）Ｆ１，Ｆ２の中央部には、配管Ｐがそれぞれ接続されている。複数のフランジＦ１，Ｆ２の周辺部には、同心円上に複数のボルト６が挿通されている。複数のフランジ（被締結部材）Ｆ１，Ｆ２の軸方向間には、ガスケットＧが設けられている。複数のボルト６にナットＮがそれぞれ締め込まれることにより、複数のフランジ（被締結部材）Ｆ１，Ｆ２及び配管Ｐ，Ｐが接続される。
【００３３】
図１及び図２を参照すると、このボルトテンショナーは、環状であって周方向に沿って開閉ないし分割自在な治具１と、治具１内部に形成され前記周方向に沿って配列された複数のシリンダ室２と、治具１内部に形成され、複数のシリンダ室２を互いに連通させて全てのシリンダ室２に同時に油圧、水圧又は空気圧等の流体圧を供給自在な共通流路３と、複数のシリンダ室２にそれぞれ装填され共通流路３を通じて複数のシリンダ室２に同時に供給される流体圧によって治具１の軸方向に沿って同時にストローク自在な複数のピストン４と、複数のピストン４にそれぞれ設けられ、複数のボルト６に対してそれぞれ接続自在な複数の対ボルト接続部５と、複数のボルト６の端部にそれぞれ設けられた複数の対ピストン接続部７と、前記軸方向に沿って治具１とフランジＦ１の間に介在し、前記流体圧によってピストン４のストローク方向と反対側に同時に付勢されると共にフランジＦ１から反力Ｒを受ける複数の反力受け部材８と、を有している。
【００３４】
特に、図２及び後述する図５を参照すると、反力受け部材８は、前記周方向に沿って複数のボルト６の間にボルト６から離間して配列され、治具１の径方向に沿ってピストン４の径方向幅よりも長く延在してフランジＦ１と当接している。反力受け部材８は、取付ボルト８ａによって、治具１に固定される。
【００３５】
このボルトテンショナーは、対ボルト接続部５と対ピストン接続部７の間に形成され、両者間の相対的な位置移動に応じて、ピストン４とボルト６を少なくとも前記軸方向に沿って解除可能に係合させる結合構造（５ａ，７ａ）を有している。
【００３６】
図３（Ａ）及び（Ｂ）は、図２に示したボルトとピストンの結合構造の詳細を説明する図であり、図３（Ａ）は対ピストン接続部、図３（Ｂ）は対ボルト接続部を示している。
【００３７】
特に、図１及び図３（Ａ）を参照すると、ボルト６に取り付けられる対ピストン接続部７は、環状であって、その内周面に形成されたメネジ７ｂでボルト６のオネジ６ａに螺合し、その外周面には、外角ネジ７ａが形成されている。外角ネジ７ａは、６０度の周方向長さを有し、６０度間隔で三個形成されている。
【００３８】
特に、図１、図２及び図３（Ｂ）を参照すると、ピストン４と一体の対ボルト接続部５は、カップ状であって、その内周面には、内角ネジ５ａが形成されている。内角ネジ５ａは、６０度の周方向長さを有し、６０度間隔で複数個形成されている。
【００３９】
角ネジ５ａ，７ａ同士は、ピストン４の頭部に設けられたつまみ４ａ又は対ボルト接続部５の１／６回転の回転操作により、セレーション結合して、対ボルト接続部５と対ピストン接続部７を軸方向に沿って解除可能に係合自在であって、上述した結合構造（５ａ，７ａ）を構成する。
【００４０】
対ボルト接続部５及び対ピストン接続部７は、すなわち、結合構造（５ａ，７ａ）は、治具１とフランジＦ１の間にあるため、ボルト６が短くなり、又ボルトテンショナーの軸方向高さがコンパクトになっている。
【００４１】
また、このボルトテンショナーには、前記周方向に沿って所定間隔離間して配置され、複数のフランジＦ１，Ｆ２間の隙間をそれぞれ測定する複数の隙間測定手段となるポテンショメータ９と、複数のポテンショメータ９の測定結果に基づいて共通流路３を介して複数のシリンダ室２に同時に供給される流体圧をリアルタイムで制御自在な制御手段であるコンピュータ１０と、が付設されている。コンピュータ１０は、共通油路３の入口３ａに接続されたポンプ１１の吐出圧や流量を、複数のポテンショメータ９の測定結果に基づいて制御する。
【００４２】
図４は、図１及び図２に示した治具のシリンダ室を説明するための一部破断断面図である。図４を参照すると、治具１において、ピストン４が挿入された内部空間には、ピストンの径大部（スプール）と治具１の内フランジとの間に、シリンダ室２が形成されている。同心円状に配列された複数のピストン４にそれぞれ設けられた複数のシリンダ室２は、次に詳細に説明する共通流路３によって互いに連通している。また、治具１とピストン４の間には、リターンスプリング１７が装填されている。
【００４３】
図５は、図２に示した治具の底面図であって、治具内部に形成された共通流路を示している。図５を参照すると、環状の治具１の外周面上から内部に向かって、直線上に七本の流路３，・，３が延在している。七本の流路３，・，３はいずれも、切削加工により直線上に形成され、七本の流路３，・，３は正八角形の辺を構成している。七本の流路３，・，３は、シリンダ室２にそれぞれ連通し、又シリンダ室２を介して互いに連通して、共通流路３を構成している。七本の流路３，・，３の一端は、治具１の外周面に位置している。一本の流路３の一端が開口して共通流路３の入口３ａとなる以外、その他の流路３の一端は栓がされる。
【００４４】
次に、治具１のヒンジ部１２及び開閉部１３、さらにヒンジ部１２における共通流路３の経路について詳細に説明する。
【００４５】
図６は、図２に示した治具のヒンジ部の側面図である。図６を参照すると、環状の治具１には、図１に示したように、配管Ｐが接続されたフランジＦ１，Ｆ２に対して接続が容易となるよう開閉自在に構成されている。治具１は、半円状の第１及び第２の治具１ａ，１ｂから構成されている。第１及び第２の治具１ａ，１ｂは、ヒンジ部１２で接続され、開閉部１３で開放及び接続自在である。
【００４６】
ヒンジ部１２において、第１の治具１ａの一端部は、軸方向両側に一対の凸部１４，１４を備え、第２の治具１ｂの一端部は、軸方向中央に凸部１５を備えている。凸部１５は、一対の凸部１４，１４間の凹部に挿入されている。一対の凸部１４，１４及び凸部１５には、軸方向に沿って、ヒンジピン１６に挿入されることにより、第１及び第２の治具１ａ，１ｂは互いに揺動可能になっている。このように、第１及び第２の治具１ａ，１ｂの接続部１２は、凹部と凸部の嵌合構造から形成されている。この凹凸嵌合構造によれば、凸部同士の形状結合構造に比べて、図１に示したボルト６に大きなテンションが印加されたとき、ガタの発生が高度に防止される。
【００４７】
開閉部１３は、ヒンジ部１２と基本的に同様の構成を有している。但し、ヒンジピン１６が挿入及び固定自在、すなわち、開閉部１３は開閉ロック自在とされ、又後述する共通流路３が形成されていない。
【００４８】
引き続き図６を参照して、ヒンジ部１２における共通流路３の経路について説明する。図６中右側から左側に向かって、共通流路３は、第１の治具１ａの軸方向中央内を面方向に延在した後、軸方向上方に向かって延在し、続いて、凸部１４内を面方向に延在してヒンジピン１６を越えた後、軸方向下方に向かって延在し、第２の治具１ｂ内に軸方向に沿って延在し、第２の治具１ｂの軸方向中央内に面方向に沿って延在している。共通流路３の軸方向に沿って延在する部分も、切削加工により、治具１の内部に直線上に形成され、その開口には栓がされている。このように、共通流路３を、ヒンジ部１２において、面方向に延在する部分と軸方向に延在する部分から構成することにより、治具１を開閉自在としながら、全てのピストン４に同時に流体圧を供給することができる。
【００４９】
本実施例に係る共通油路３は、治具１の内部に形成されていることにより、シールが容易であり、操作の邪魔にもならいないという利点を有している。また、共通流路３は、直線状に形成された流路の組み合わせから構成されているため、直線的な切削加工によって容易に形成することができる。
【００５０】
以上説明した本発明の一実施例に係るボルトテンショナーの操作方法を説明する。図１及び図３（Ａ）を参照すると、操作者は、複数のフランジＦ１，Ｆ２に挿通され、ナットＮが螺合されているボルト６の端部に、対ピストン接続部７を螺合する。
【００５１】
図１、図２及び図５を参照すると、操作者は、治具１の開閉部１３を開いて、治具１の中央部に配管Ｐを挿入した後、開閉部１３を閉止しロックする。
【００５２】
図１、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）を参照すると、操作者は、治具１を、複数のフランジＦ１，Ｆ２に向かって下降させ、対ボルト接続部５と対ピストン接続部７の回転方向位置を合わせて、ピストン４及び対ボルト接続部５をさらに下降させ、さらに、ピストン４ないし対ボルト接続部５を１／６回転分、回転操作して、角ネジ５ａ，７ａ同士をセレーション結合させ、ボルト６とピストン４を軸方向に係合させる。このように、対ピストン接続部６と、対ボルト接続部５の接続操作、すなわち、ボルト６とピストン４の接続操作は、ワンタッチで簡単に実行することができる。
【００５３】
以上の操作は、全てのボルト６及びピストン４に対して実行される。このとき、図１に示したように、複数の反力受け部材８の下面は、フランジＦ１の上面に当接する。反力受け部材８はいずれも、治具１の径方向に沿ってピストン４の径方向幅よりも長く延在してフランジＦ１と当接することにより、反力受け部材８がフランジＦ１に当接する有効な反力受け面積が大きくされ、又反力受け面が径方向にも長大に延在するため、治具１ないし本実施例に係るボルトテンショナーの複数のフランジＦ１，Ｆ２に対する取付状態が安定し、安定した状態でボルト６にテンションを印加することができる。
【００５４】
図１を参照して、操作者は、共通流路３の入口３ａにポンプを接続する。
【００５５】
続いて、コンピュータ１０或いは操作者は、複数のフランジ間Ｆ１，Ｆ２の隙間を測定するポテンショメータ９の測定結果に基づいて、共通流路３を介して複数のシリンダ室２に同時に供給される流体圧を制御する。これによって、同心円状に配列された全部のボルト６には、均等のテンションが同時に印加され、複数のフランジＦ１，Ｆ２の平行度が維持された状態で、全部のシリンダ室２内の圧力は、前記隙間が所定値に到達するまで、迅速に昇圧される。前記隙間が所定値に到達すると、操作者は、ナットＮにスパナを嵌合させ、ボルト６に対して締め込んでいく。このとき、反力受け部材８が、前記スパナのナットＮに対する嵌合を邪魔しない位置にあるため、ナットＮの締め込み操作は迅速かつ容易に実行される。全てのナットＮの締め込み操作終了後、複数のシリンダ室２に供給された流体圧は同時に迅速に解除され、以降は、以上説明した工程と逆の順番で、このボルトテンショナーが取り外される。
【実施例２】
【００５６】
本発明のボルトテンショナーに適用される、他の実施例に係るボルトとピストンの結合構造を説明する。図７（Ａ）〜図７（Ｄ）は、図１及び図２に示したボルトテンショナーに適用可能な、他の実施例に係るボルトとピストンの結合構造を説明するための図であって、ボルトとピストンの接続操作を説明する工程図である
【００５７】
図７（Ａ）を参照すると、環状の対ピストン接続部７の内周面には、ボルト６のオネジ６ａと螺合するメネジ７ａが形成され、外周面には、凸部７ａが１２０度間隔で形成されている。一方、ピストン４と一体回転するカップ状の対ボルト接続部５の環状壁には、軸方向に延在する部分と径方向に延在する部分を備える溝５ａが１２０度間隔で形成されている。
【００５８】
結合構造（５ａ，７ａ）を構成する、溝５ａと凸部７ａの接続操作について説明する。図７（Ａ）を参照すると、操作者は、ナットＮが螺合されているボルト６の端部に、対ピストン接続部７を螺合する。図７（Ｂ）を参照すると、操作者は、対ボルト接続部５を対ピストン接続部７に向かって移動させ、図７（Ｃ）から図７（Ｄ）を参照すると、対ボルト接続部５と対ピストン接続部７の回転方向位置を合わせて、凸部７ａを溝５ａの軸方向延在部に嵌合させた後、多くとも１／３回転の回転操作により、凸部７ａを溝５ａの径方向延在部に嵌合させて、ピストン４をボルト６に軸方向に沿って解除可能に係合させる。
【実施例３】
【００５９】
本発明のボルトテンショナーに適用される、さらに他の実施例に係るボルトとピストンの結合構造を説明する。図８は、図１及び図２に示したボルトテンショナーに適用可能な、さらに他の実施例に係るボルトとピストンの結合構造を説明するための図である。
【００６０】
図８を参照すると、ボルト６とピストン４の結合には、断面半円状の分割スリーブ１８，１９が採用されている。ピストン４（或いは対ボルト接続部５）の外周面には、第１の外角ネジ２０が形成されている。ボルト６（或いは対ピストン接続部７）の外周面には、第２の外角ネジ２１が形成されている。分割スリーブ１８，１９の内周面には、第１の内角ネジ２２がそれぞれ形成されている。分割スリーブ１８，１９の外周面には、環状溝２３がそれぞれ形成されている。分割スリーブ１８，１９の環状溝２３同士は、分割スリーブ１８，１９の合体状態で周方向に連通自在である。環状溝２３には、環状の弾性部材２４が嵌合自在である。分割スリーブ１８，１９は、ピストン４及びボルト６に合体状態で結合し、分割状態で該結合が解除される。弾性部材２４は、前記合体状態の分割スリーブ１８，１９をピストン４及びボルト６に向かって付勢自在である。
【００６１】
ボルト６とピストン４の結合操作について説明する。操作者は、ピストン４とボルト６を互いに軸方向に近接させ、軸方向に並んだ第１及び第２の外角ネジ２０，２１に、分割スリーブ１８，１９の第１の内角ネジ２２をそれぞれ嵌合させ、分割スリーブ１８，１９を環状に合体させた後、環状溝２３に弾性部材２４を嵌合させる。弾性部材２４の付勢力により、分割スリーブ１８，１９は、ピストン４及びボルト６と軸方向に強固に結合し、ボルト６にピストン４が接続される。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明のボルトテンショナーは、複数のボルト及びナットによって締結される複数のフランジ、例えば、タービン燃焼管用フランジの接続に好適に利用される。本発明のボルトテンショナーは、複数の被締結物の間に隙間が有るもの及び無いもの、又その間にガスケット等の他部材があるものを問わず、種々の被締結物に適用される。さらに、本発明のボルトテンショナーは、発電所等において、タービン燃焼管のフランジを固定しているボルトの交換作業に適用される。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の一実施例に係るボルトテンショナーをフランジに接続した様子を模式的に示す平面展開図である。
【図２】本発明の一実施例に係るボルトテンショナーの外観図である。
【図３】（Ａ）及び（Ｂ）は、図２に示したボルトとピストンの結合構造の詳細を説明する図であり、（Ａ）は対ピストン接続部、（Ｂ）は対ボルト接続部を示している。
【図４】図１及び図２に示した治具のシリンダ室を説明するための一部破断断面図である。
【図５】図２に示した治具の底面図であって、治具内部に形成された共通流路を示している。
【図６】図２に示した治具のヒンジ部の側面図である。
【図７】（Ａ）〜（Ｄ）は、図１及び図２に示したボルトテンショナーに適用可能な、他の実施例に係るボルトとピストンの結合構造を説明するための工程図である。
【図８】図１及び図２に示したボルトテンショナーに適用可能な、さらに他の実施例に係るボルトとピストンの結合構造を説明するための図である。
【符号の説明】
【００６４】
１  治具
２  シリンダ室
３  共通流路，流路
３ａ  入口
４  ピストン
４ａ  つまみ
５  対ボルト接続部（ピストン取付部ないしピストン一体部）
５ａ  内角ネジ，溝
６  ボルト
７  対ピストン接続部（ボルト取付部ないしボルト一体部）
７ａ  外角ネジ，凸部
５ａ，７ａ  結合構造
８  反力受け部材
８ａ  取付ボルト
９  ポンテショメータ（隙間測定手段）
１０  コンピュータ（制御手段）
１１  ポンプ
１２  ヒンジ部
１３  開閉部
１４，１４  一対の凸部
１５  凸部
１６  ヒンジピン
１７  リターンスプリング
１８，１９  分割スリーブ
２０  第１の外角ネジ
２１  第２の外角ネジ
２２  第１の内角ネジ
２３  環状溝
２４  弾性部材（輪ゴム）
Ｒ  反力
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2010155288.tif 000007
【図６】
2010155288.tif 000008
【図７】
2010155288.tif 000009
【図８】
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