(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フランジ継手にシール材を挟み複数のボルトで締め付けてシールする、シール材の施工モニタリング装置であって、
各ボルトの軸力を検出する複数の第１のセンサーと、
設定した前記シール材に対する目標締付け力に応じて複数の前記ボルトの締付け手順を設定するとともに、前記軸力に対する目標軸力および位置情報により前記目標軸力の分布情報を生成し、前記軸力および位置情報により前記軸力の分布情報を生成する情報生成部と、
座標上に、前記ボルト毎の前記目標軸力を表す第１の分布図形と、検出された前記ボルト毎の前記軸力を表す第２の分布図形とを提示するとともに、前記締付け手順に従って締付け順が到来している前記ボルトを示すマークを表示するモニターと、
を備えることを特徴とするシール材の施工モニタリング装置。
【請求項２】
フランジ継手にシール材を挟み複数のボルトで締め付けてシールする、シール材の施工モニタリング装置であって、
各ボルトの軸力を検出する複数の第１のセンサーと、
前記フランジ継手のフランジ間の平行度を検出する第２のセンサーと、
前記軸力に対する目標軸力および位置情報により前記目標軸力の分布情報を生成し、前記軸力および位置情報により前記軸力の分布情報を生成する情報生成部と、
座標上に前記目標軸力を表す第１の分布図形を提示し、前記軸力を表す第２の分布図形を提示するモニターと、
を備え、前記情報生成部が前記第２のセンサーのセンサー出力により平行度情報を生成し、
前記モニターがフランジ間の平行度を表す第３の分布図形を提示することを特徴とするシール材の施工モニタリング装置。
【請求項３】
さらに、前記情報生成部は、シール材毎に目標締付け力が設定され、前記フランジ継手のフランジおよび前記ボルトの寸法情報により算出される締付けトルクを参照し、前記シール材に対する締付け力が前記目標締付け力に到達したかをボルト毎に判定し、
前記モニターに判定結果を提示することを特徴とする請求項１に記載のシール材の施工モニタリング装置。
【請求項４】
さらに、前記フランジ継手を備えるシール施工部の位置または角度を変更することにより、または前記フランジ継手の位置または角度を変更することにより、作業環境を模擬可能としたことを特徴とする請求項１に記載のシール材の施工モニタリング装置。
【請求項５】
コンピュータに実行させる、シール材の施工モニタリングプログラムであって、
前記シール材に設定した目標締付け力に応じて、複数のボルトの締付け手順を設定し、
各ボルトの軸力を検出する複数の第１のセンサーからセンサー出力を受け、
前記軸力に対する目標軸力および位置情報により前記目標軸力の分布情報を生成し、前記軸力および位置情報により前記軸力の分布情報を生成し、
座標上に、前記ボルト毎の前記目標軸力を表す第１の分布図形と、検出された前記ボルト毎の前記軸力を表す第２の分布図形とを提示するとともに、前記締付け手順に従って締付け順が到来している前記ボルトを示すマークを表示する
機能を前記コンピュータで実現するためのシール材の施工モニタリングプログラム。
【請求項６】
コンピュータに実行させる、シール材の施工モニタリングプログラムであって、
各ボルトの軸力を検出する複数の第１のセンサーからセンサー出力を受け、
フランジ継手のフランジ間の平行度を検出する第２のセンサーからセンサー出力を受け、
前記軸力に対する目標軸力および位置情報により前記目標軸力の分布情報を生成し、前記軸力および位置情報により前記軸力の分布情報を生成し、前記第２のセンサーのセンサー出力により平行度情報を生成し、
座標上に前記目標軸力を表す第１の分布図形を提示し、前記軸力を表す第２の分布図形を提示し、前記フランジ間の前記平行度を表す第３の分布図形を提示する
機能を前記コンピュータで実現するためのシール材の施工モニタリングプログラム。
【請求項７】
さらに、シール材毎に目標締付け力を設定し、該目標締付け力に前記シール材に対する締付け力が到達したかをボルト毎に判定し、
該判定結果をモニターで提示する
機能を前記コンピュータで実現する請求項５に記載のシール材の施工モニタリングプログラム。
【請求項８】
さらに、各ボルトの締付け手順を判定し、該判定結果をモニターに提示する機能を前記コンピュータに実現する請求項５に記載のシール材の施工モニタリングプログラム。
【請求項９】
フランジ継手にシール材を挟み複数のボルトで締め付けてシールする、シール材の施工モニタリング方法であって、
前記シール材に設定した目標締付け力に応じて、複数のボルトの締付け手順を設定する工程と、
各ボルトの軸力を検出する工程と、
前記軸力に対する目標軸力および位置情報により前記目標軸力の分布情報を生成し、前記軸力および位置情報により前記軸力の分布情報を生成する工程と、
座標上に、前記ボルト毎の前記目標軸力を表す第１の分布図形と、検出された前記ボルト毎の前記軸力を表す第２の分布図形とを提示するとともに、前記締付け手順に従って締付け順が到来している前記ボルトを示すマークを表示する工程と、
を含むことを特徴とするシール材の施工モニタリング方法。
【請求項１０】
フランジ継手にシール材を挟み複数のボルトで締め付けてシールする、シール材の施工モニタリング方法であって、
各ボルトの軸力を検出する工程と、
前記フランジ継手のフランジ間の平行度を検出する工程と、
前記軸力に対する目標軸力および位置情報により前記目標軸力の分布情報を生成し、前記軸力および位置情報により前記軸力の分布情報を生成する工程と、
前記平行度により平行度情報を生成する工程と、
座標上に前記目標軸力を表す第１の分布図形を提示し、前記軸力を表す第２の分布図形を提示する工程と、
前記フランジ間の前記平行度を表す第３の分布図形を提示する工程と、
を含むことを特徴とするシール材の施工モニタリング方法。
【請求項１１】
フランジ継手にシール材を挟み複数のボルトで締め付けてシールする、シール材の施工モニタリングシステムであって、
フランジ継手にシール材を挟んで締め付ける複数のボルトの軸力を検出する第１のセンサー、および前記フランジ継手のフランジ間の平行度を検出する第２のセンサーを備えるシール施工部と、
前記第１のセンサーおよび前記第２のセンサーと有線または無線で接続され、前記軸力に対する目標軸力および位置情報により前記目標軸力の分布情報を生成し、前記軸力および位置情報により前記軸力の分布情報を生成し、前記平行度により平行度情報を生成する情報生成部と、
前記情報生成部と有線または無線で接続され、座標上に前記目標軸力を表す第１の分布図形を提示し、前記軸力を表す第２の分布図形を提示し、前記平行度を表す第３の分布図形を提示するモニターと、
を備えることを特徴とするシール材の施工モニタリングシステム。
【請求項１２】
フランジ継手にシール材を挟み複数のボルトで締め付けてシールする、シール材の施工実習システムであって、
フランジ継手にシール材を挟んで締め付ける複数のボルトの軸力を検出する第１のセンサー、および前記フランジ継手のフランジ間の平行度を検出する第２のセンサーを備えるシール施工部と、
前記第１のセンサーおよび前記第２のセンサーと有線または無線で接続され、前記軸力に対する目標軸力および位置情報により前記目標軸力の分布情報を生成し、前記軸力および位置情報により前記軸力の分布情報を生成し、前記平行度により平行度情報を生成する情報生成部と、
前記情報生成部と有線または無線で接続され、座標上に前記目標軸力を表す第１の分布図形を提示し、前記軸力を表す第２の分布図形を提示し、前記平行度を表す第３の分布図形を提示するモニターと、
を備えることを特徴とするシール材の施工実習システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配管連結のフランジ継手に用いられるガスケットなどのシール材の施工技術および施工モニタリング技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
配管連結や配管にポンプなどの設備を接続する施工では、フランジ継手にガスケットなどのシール材を挟み込み、フランジ継手の複数箇所に配置したボルトでガスケットを締付けている。
【０００３】
この施工に関し、ガスケットを介在させたフランジ締結部の締結力ないし締結状態を計測し、締結部からの流体のリークを監視することが知られている（たとえば、特許文献１）。このフランジ締結部に介在させたガスケット側の圧力について、この圧力を圧力センサーで測定し、その測定値によりフランジ締結力を判定することが知られている（たとえば、特許文献２）。
【０００４】
この施工に関する教育用機材として、トルクレンチなどの締付け具により締め付けられるボルトの締付け力をロードセルによって検出してディスプレイに表示し、フランジの面圧を作業者に確認させることが知られている（たとえば、特許文献３）。
【０００５】
さらには、フランジ継手のボルト締めによる練習のため、ボルトの歪データを視認化するフランジ締付け実習システムも知られている（たとえば、特許文献４）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−３２９２８１号公報
【特許文献２】特開２００７−２９２６２８号公報
【特許文献３】特開２００９−１９１９３２号公報
【特許文献４】特開２０１５−１４１３４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、シール材には特性の異なる種々の製品があり、選択の自由度がある。条件に適合した優れたシール材を選定しても、施工状態が不完全であれば、シール材が持つ機能を発揮できないし、シール機能の低下は漏洩などを生じるという課題がある。シール材を締め付けるボルトの軸力を高めれば締付け力が増大するが、締付け力がシール材の許容力の限界を超えれば、シール材を圧壊させる危険性があるし、締付け力が不足すれば、必要なシール性能が得られない。複数のボルトの各軸力が不均一であれば、シール材に歪を生じさせ、期待するシール性能が得られないという課題がある。このため、着脱可能な配管の連結部の安全性や信頼性を確保する上で、シール材の施工は極めて重要であり、慎重な施工が求められる。
【０００８】
斯かるシール材の施工は、習熟した作業者によることが望ましく、習熟のためには訓練や経験が必要である。しかし、習熟者にあっても技能を確認し、スキルアップを図ることは、施工の信頼性を確保する上で重要である。
【０００９】
そこで、本発明の目的は上記課題に鑑み、シール材の施工状態の確認の容易化とともに施工の信頼性や施工能力を高めることにある。
【００１０】
また、本発明の他の目的は、シール材を締付けるボルトの軸力の均一化だけでなく、フランジ間の平行度、シール材毎の締付け力、ボルトの締付け手順によってもシール性能に影響するとの本発明者の知見に基づき、フランジ間の平行度、シール材毎の締付け力、締付け手順を監視し、施工技能の向上に寄与し、シール施工の信頼性をより高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明のシール材の施工モニタリング装置の一側面によれば、フランジ継手にシール材を挟み複数のボルトで締め付けてシールする、シール材の施工モニタリング装置であって、各ボルトの軸力を検出する複数の第１のセンサーと、設定した前記シール材に対する目標締付け力に応じて複数の前記ボルトの締付け手順を設定するとともに、前記軸力に対する目標軸力および位置情報により前記目標軸力の分布情報を生成し、前記軸力および位置情報により前記軸力の分布情報を生成する情報生成部と、座標上に、前記ボルト毎の前記目標軸力を表す第１の分布図形と、検出された前記ボルト毎の前記軸力を表す第２の分布図形とを提示するとともに、前記締付け手順に従って締付け順が到来している前記ボルトを示すマークを表示するモニターとを備える。
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明のシール材の施工モニタリング装置の一側面によれば、フランジ継手にシール材を挟み複数のボルトで締め付けてシールする、シール材の施工モニタリング装置であって、各ボルトの軸力を検出する複数の第１のセンサーと、前記フランジ継手のフランジ間の平行度を検出する第２のセンサーと、前記軸力に対する目標軸力および位置情報により前記目標軸力の分布情報を生成し、前記軸力および位置情報により前記軸力の分布情報を生成する情報生成部と、座標上に前記目標軸力を表す第１の分布図形を提示し、前記軸力を表す第２の分布図形を提示するモニターとを備え、前記情報生成部が前記第２のセンサーのセンサー出力により平行度情報を生成し、前記モニターがフランジ間の平行度を表す第３の分布図形を提示する。
【００１３】
上記シール材の施工モニタリング装置において、さらに、前記情報生成部は、シール材毎に目標締付け力が設定され、前記フランジ継手のフランジおよび前記ボルトの寸法情報により算出される締付けトルクを参照し、前記シール材に対する締付け力が前記目標締付け力に到達したかをボルト毎に判定し、前記モニターに判定結果を提示する。
【００１４】
上記シール材の施工モニタリング装置において、さらに、前記フランジ継手を備えるシール施工部の位置または角度を変更することにより、または前記フランジ継手の位置または角度を変更することにより、作業環境を模擬可能とする。
【００１５】
上記目的を達成するため、本発明のシール材の施工モニタリングプログラムの一側面によれば、コンピュータに実行させる、シール材の施工モニタリングプログラムであって、前記シール材に設定した目標締付け力に応じて、複数のボルトの締付け手順を設定し、各ボルトの軸力を検出する複数の第１のセンサーからセンサー出力を受け、前記軸力に対する目標軸力および位置情報により前記目標軸力の分布情報を生成し、前記軸力および位置情報により前記軸力の分布情報を生成し、座標上に、前記ボルト毎の前記目標軸力を表す第１の分布図形と、検出された前記ボルト毎の前記軸力を表す第２の分布図形とを提示するとともに、前記締付け手順に従って締付け順が到来している前記ボルトを示すマークを表示する機能を前記コンピュータで実現する。
【００１６】
上記目的を達成するため、本発明のシール材の施工モニタリングプログラムの一側面によれば、コンピュータに実行させる、シール材の施工モニタリングプログラムであって、各ボルトの軸力を検出する複数の第１のセンサーからセンサー出力を受け、フランジ継手のフランジ間の平行度を検出する第２のセンサーからセンサー出力を受け、前記軸力に対する目標軸力および位置情報により前記目標軸力の分布情報を生成し、前記軸力および位置情報により前記軸力の分布情報を生成し、前記第２のセンサーのセンサー出力により平行度情報を生成し、座標上に前記目標軸力を表す第１の分布図形を提示し、前記軸力を表す第２の分布図形を提示し、前記フランジ間の前記平行度を表す第３の分布図形を提示する機能を前記コンピュータで実現する。
【００１７】
上記シール材の施工モニタリングプログラムにおいて、さらに、シール材毎に目標締付け力を設定し、該目標締付け力に前記シール材に対する締付け力が到達したかをボルト毎に判定し、該判定結果をモニターで提示する機能を前記コンピュータで実現する。
【００１８】
上記シール材の施工モニタリングプログラムにおいて、さらに、各ボルトの締付け手順を判定し、該判定結果をモニターに提示する機能を前記コンピュータで実現する。
【００１９】
上記目的を達成するため、本発明のシール材の施工モニタリング方法の一側面によれば、  フランジ継手にシール材を挟み複数のボルトで締め付けてシールする、シール材の施工モニタリング方法であって、前記シール材に設定した目標締付け力に応じて、複数のボルトの締付け手順を設定する工程と、各ボルトの軸力を検出する工程と、前記軸力に対する目標軸力および位置情報により前記目標軸力の分布情報を生成し、前記軸力および位置情報により前記軸力の分布情報を生成する工程と、座標上に、前記ボルト毎の前記目標軸力を表す第１の分布図形と、検出された前記ボルト毎の前記軸力を表す第２の分布図形とを提示するとともに、前記締付け手順に従って締付け順が到来している前記ボルトを示すマークを表示する工程とを含む。
【００２０】
上記目的を達成するため、本発明のシール材の施工モニタリング方法の一側面によれば、フランジ継手にシール材を挟み複数のボルトで締め付けてシールする、シール材の施工モニタリング方法であって、各ボルトの軸力を検出する工程と、前記フランジ継手のフランジ間の平行度を検出する工程と、前記軸力に対する目標軸力および位置情報により前記目標軸力の分布情報を生成し、前記軸力および位置情報により前記軸力の分布情報を生成する工程と、前記平行度により平行度情報を生成する工程と、座標上に前記目標軸力を表す第１の分布図形を提示し、前記軸力を表す第２の分布図形を提示する工程と、前記フランジ間の前記平行度を表す第３の分布図形を提示する工程とを含む。
【００２１】
上記目的を達成するため、本発明のシール材の施工モニタリングシステムの一側面によれば、フランジ継手にシール材を挟み複数のボルトで締め付けてシールする、シール材の施工モニタリングシステムであって、フランジ継手にシール材を挟んで締め付ける複数のボルトの軸力を検出する第１のセンサー、および前記フランジ継手のフランジ間の平行度を検出する第２のセンサーを備えるシール施工部と、前記第１のセンサーおよび前記第２のセンサーと有線または無線で接続され、前記軸力に対する目標軸力および位置情報により前記目標軸力の分布情報を生成し、前記軸力および位置情報により前記軸力の分布情報を生成し、前記平行度により平行度情報を生成する情報生成部と、前記情報生成部と有線または無線で接続され、座標上に前記目標軸力を表す第１の分布図形を提示し、前記軸力を表す第２の分布図形を提示し、前記平行度を表す第３の分布図形を提示するモニターとを備える。
【００２２】
上記目的を達成するため、本発明のシール材の施工実習システムの一側面によれば、フランジ継手にシール材を挟み複数のボルトで締め付けてシールする、シール材の施工実習システムであって、フランジ継手にシール材を挟んで締め付ける複数のボルトの軸力を検出する第１のセンサー、および前記フランジ継手のフランジ間の平行度を検出する第２のセンサーを備えるシール施工部と、前記第１のセンサーおよび前記第２のセンサーと有線または無線で接続され、前記軸力に対する目標軸力および位置情報により前記目標軸力の分布情報を生成し、前記軸力および位置情報により前記軸力の分布情報を生成し、前記平行度により平行度情報を生成する情報生成部と、前記情報生成部と有線または無線で接続され、座標上に前記目標軸力を表す第１の分布図形を提示し、前記軸力を表す第２の分布図形を提示し、前記平行度を表す第３の分布図形を提示するモニターとを備える。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、次のいずれかの効果が得られる。
【００２４】
(1) シールの締付け状態を表す分布図形を座標上にリアルタイムで提示でき、この分布図形の形状状態や中心からの距離により視覚的にシール材の締付け状態を容易に認識することができる。
【００２５】
(2) 軸力を増減した際に、フランジ締付け特有の弾性相互作用による緩みを軸力の分布図形の形状変化で容易に認識でき、係る認識を踏まえて目標締付け力に合致するボルト締めを行うことができ、最適な締付け力で適正なシールを実現できる。
【００２６】
(3) ボルトに加えるトルクと軸力分布の関係を容易に把握できるので、熟練した作業者にあっては癖の矯正や、スキルアップを図ることができ、シール施工の信頼性を高めることができる。
【００２７】
(4) シール材の実習支援ツールとして活用することができるとともに、スキルアップの迅速化に寄与することができる。
【００２８】
(5) フランジ継手のフランジ間の平行度をリアルタイムでモニタリングすれば、適正な締付け力だけでなく、締付けの手順やボルトの締付け力がフランジの平行度に影響することを容易に確認できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】第１の実施の形態に係るシール材の施工モニタリング装置を示す図である。
【図２】施工モニタリングの処理手順を示すフローチャートである。
【図３】座標上に目標軸力の分布図形を示すとともに、弾性相互作用で変化する軸力を示す図である。
【図４】実施例１に係るシール材の施工モニタリング装置を示す図である。
【図５】施工モニタリングの処理手順を示すフローチャートである。
【図６】フランジの平行度の分布図形を示す図である。
【図７】実施例２に係るシール材の施工モニタリングシステムを示す図である。
【図８】ひずみゲージを備えたボルトを示す図である。
【図９】施工モニタリングシステムの構成を示す図である。
【図１０】シール施工の手順を示すフローチャートである。
【図１１】施工モニタリングの処理手順を示すフローチャートである。
【図１２】軸力テーブルの一例を示す図である。
【図１３】平行度テーブルの一例を示す図である。
【図１４】軸力の分布図形の変化を示す図である。
【図１５】軸力の分布図形の変化を示す図である。
【図１６】実施例３に係るガスケット毎に目標軸力の設定を説明するための図である。
【図１７】実施例４に係る締付け手順の表示を説明するための図である。
【図１８】実施例５に係る締付け力の合否を判定する処理手順を示すフローチャートである。
【図１９】締付け力の分布図形および評価テーブルを示す図である。
【図２０】実施例６に係る締付け順序の合否を判定する処理手順を示すフローチャートである。
【図２１】実施例７に係るシール施工部を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
＜施工モニタリング装置＞
【００３１】
図１は、一実施の形態に係るシール材の施工モニタリング装置を示している。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。
【００３２】
このシール材の施工モニタリング装置（以下、単に「施工モニタリング装置」と称する）２はシール施工部４に設置される。このシール施工部４は施工モニタリング装置２のモニター対象であり、シール施工機器の一例である。このシール施工部４はフランジ継手６を備え、このフランジ継手６にシール材の一例であるガスケット８を挟み込んでシールする。
【００３３】
フランジ継手６は配管１０−１、１０−２の連結手段であって、一対のフランジ６−１、６−２を備える。フランジ６−１は配管１０−１の端部に一体に形成されており、フランジ６−２は配管１０−２の端部に一体に形成されている。
【００３４】
ガスケット８はフランジ６−１、６−２の対向面間に設置される。このガスケット８の形状は環状であって、フランジ６−１、６−２より径小で、配管１０−１、１０−２の内径より径大である。配管１０−１、１０−２を連結するだけであれば、通常、フランジ継手６は不要であるが、このフランジ継手６を用いるのは、配管１０−１、１０−２をたとえば、メンテナンスなどで定期的に着脱させる必要に備え、連結された配管１０−１、１０−２でシームレス配管と同等の機能をシールによって実現することにある。
【００３５】
各フランジ６−１、６−２には複数のボルト１２−１、１２−２・・・１２−８が備えられる。各ボルト１２−１、１２−２・・・１２−８は、配管１０−１、１０−２の中心Ｏから等距離の周回位置で一定角度θの角度間隔で配置される。角度θは、軸力の位置情報の一例である。各ボルト１２−１、１２−２・・・１２−８には、各フランジ６−１、６−２を等しい位置で貫通してフランジ６−１、６−２を挟んでナット１４を取り付けてある。ボルト１２−１、１２−２・・・１２−８の配置を以てナット１４を締め付けるので、ガスケット８に均等な締付け力を付与することが可能である。
【００３６】
各ナット１４にトルクＴを付与するには適正な締付け工具１６が必要である。この締付け工具１６としてたとえば、ラチェットトルクレンチ、ディジタルトルクレンチ、ボルトテンショナー、ラチェットレンチ、スパナ、メガネレンチ、打撃レンチなどがある。この締付け工具１６をナット１４に当て、トルクＴを付与すれば、各ボルト１２−１、１２−２・・・１２−８には図中Ｚ軸方向に軸力Ｆを生じ、この軸力Ｆがガスケット８に対する締付け力となる。
【００３７】
各軸力Ｆを検出するセンサー群（第１のセンサー群）１８が備えられる。このセンサー群１８は、各ボルト１２−１、１２−２・・・１２−８に対応し、複数のセンサー１８−１、１８−２・・・１８−８が備えられる。各センサー１８−１、１８−２・・・１８−８には軸力Ｆを電気信号で出力するセンサーを用いればよく、圧力センサー、歪ゲージ、変移計、荷重計などのいずれを用いてもよく、ガスケット８の締付け力を直接検出するセンサーであってもよい。
【００３８】
センサー群１８の各センサー出力はデータ集積部２０に取り込まれて集積される。各検出軸力はたとえば、電気信号であり、データ集積部２０に電気的に集積される。このデータ集積部２０はコンピュータで構成してよく、既存のデータロガーを用いてよい。
【００３９】
各検出軸力はデータ集積部２０から所定のタイミングで情報生成部２２に取り込まれる。この情報生成部２２にはたとえば、コンピュータが用いられる。この情報生成部２２は各検出軸力をディジタル化して取り込み、締付け力の作図化のための情報処理を実行する。
【００４０】
この情報処理には
ａ）各検出軸力の取込みおよび記憶
ｂ）各検出軸力の位置情報と、検出軸力の分布を表す作図情報の生成
ｃ）軸力分布を展開する座標の生成
ｄ）目標軸力と位置情報を用いて目標軸力の分布を表す作図情報の生成
などの処理が含まれる。目標軸力は、ガスケット８に対する適正な締付け力に必要な軸力である。
【００４１】
この情報処理で得られる座標および作図情報はモニター２４に提供され、モニター２４の画面に座標とともに軸力図形が提示される。モニター２４は、作業者や管理者などに対してシール状況を提示する情報提示部の一例である。モニター２４は情報生成部２２に有線または無線で接続すればよいし、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）のディスプレイを用いてもよい。
【００４２】
＜軸力のモニタリング＞
【００４３】
次に、図２は、検出軸力のモニタリングの処理手順を示している。この処理手順は、本発明の施工モニタリングプログラム、施工モニタリング方法の一例である。
【００４４】
この処理手順は、予め施工条件に適合するガスケット８の選定が行われ、各ボルト１２−１、１２−２・・・１２−８の仮締めの後の処理である。
【００４５】
ボルト１２−１、１２−２・・・１２−８の締付けかを判断し（Ｓ１０１）、締付けであれば（Ｓ１０１のＹＥＳ）、センサー群１８からデータ集積部２０に各センサー出力を取り込み、検出軸力を集積させる（Ｓ１０２）。この集積には、既述の情報処理のａ）各検出軸力の取込みおよび記憶に相当する。
【００４６】
検出軸力や目標軸力の作図処理を行う（Ｓ１０３）。この処理には既述のｂ）各検出軸力の位置情報と、検出軸力の分布を表す作図情報の生成、ｃ）軸力分布を展開する座標の生成、ｄ）目標軸力と位置情報を用いて目標軸力の分布を表す作図情報の生成が含まれる。
【００４７】
この作図処理の後、座標上に検出軸力および目標軸力の分布図形をモニター２４に表示する（Ｓ１０４）。
【００４８】
この表示中、検出軸力の変化を監視し、ボルト１２−１、１２−２・・・１２−８の締付けは完了かの判断を行う（Ｓ１０５）。ボルト１２−１、１２−２・・・１２−８の締付け完了前であれば（Ｓ１０５のＮＯ）、Ｓ１０２〜Ｓ１０５の処理を継続する。これにより、検出軸力の変化がモニター２４に表示されている分布図形に反映され、検出軸力が分布図形の変化として動的に表示される。
【００４９】
ボルト１２−１、１２−２・・・１２−８の締付けが完了すれば（Ｓ１０５のＹＥＳ）、締付け完了時の座標上に目標軸力および検出軸力の分布図形が表示され（Ｓ１０６）、この施工モニタリング処理を完了する。これにより、軸力が目標軸力と一致するか否かを容易に確認できる。
【００５０】
図３は、軸力のモニタリングにおける検出軸力および目標軸力の各分布図形の一例を示している。
【００５１】
図３のＡに示すように、中心に０点を取って放射状に複数の座標軸ｙ１、ｙ２・・・ｙ８を備える座標が設定される。〔１〕、〔２〕・・・〔８〕はボルト番号であり、座標軸ｙ１、ｙ２・・・ｙ８は、複数のボルト１２−１、１２−２・・・１２−８の配置に対応している。
【００５２】
この例では、ボルト数８に対応した座標軸数であるが、配置するボルト数に合わせて座標軸ｙの数を設定すればよい。各座標軸ｙ１、ｙ２・・・ｙ８には０点から離れる方向に正の軸力レベルを表すスケールを備え、同一スケール上にｘ軸が設定されている。
【００５３】
ガスケット８に対する適正な締付け力に対して、Ｆ１ｒｅｆ、Ｆ２ｒｅｆ・・・Ｆ８ｒｅｆは、各ボルト１２−１、１２−２・・・１２−８の目標軸力を表す。通常、Ｆ１ｒｅｆ、Ｆ２ｒｅｆ・・・Ｆ８ｒｅｆは、同値Ｆｒｅｆに設定される。各目標軸力Ｆ１ｒｅｆ、Ｆ２ｒｅｆ・・・Ｆ８ｒｅｆをたとえば、二点鎖線で結ぶと、目標軸力Ｆｒｅｆの分布図形２６−１が生成される。この場合、分布図形２６−１は、Ｆ１ｒｅｆ、Ｆ２ｒｅｆ・・・Ｆ８ｒｅｆにより八角形の分布図形である。この場合、θ＝４５〔°〕であることから、分布図形２６−１は正八角形であり、ボルト数が異なれば、分布図形２６−１はそれに応じた多角形状となる。
【００５４】
各ボルト１２−１、１２−２・・・１２−８の検出軸力をＦ１、Ｆ２・・・Ｆ８とすれば、検出時点の各軸力Ｆ１、Ｆ２・・・Ｆ８をｙ１、ｙ２・・・ｙ８上にスケール位置にプロットされ、この場合、分布図形２６−２とする。
【００５５】
この検出時点での検出軸力Ｆ１、Ｆ２・・・Ｆ８と目標軸力Ｆ１ｒｅｆ、Ｆ２ｒｅｆ・・・Ｆ８ｒｅｆの関係は、
Ｆ１ｒｅｆ＞Ｆ１，  Ｆ１ｒｅｆ−Ｆ１＝ΔＦ１          ・・・(1) 
Ｆ２ｒｅｆ＞Ｆ２，  Ｆ２ｒｅｆ−Ｆ２＝ΔＦ２          ・・・(2) 
Ｆ３ｒｅｆ＞Ｆ３，  Ｆ３ｒｅｆ−Ｆ３＝ΔＦ３          ・・・(3) 
・・・・・・
Ｆ８ｒｅｆ＞Ｆ８，  Ｆ８ｒｅｆ−Ｆ８＝ΔＦ８          ・・・(4) 
である。
【００５６】
この分布図形２６−２を確認しつつ、締付け工具１６で軸力ＦをΔＦ１、ΔＦ２・・・ΔＦ８だけ増加させ、目標軸力Ｆ１ｒｅｆ、Ｆ２ｒｅｆ・・・Ｆ８ｒｅｆに検出軸力Ｆ１、Ｆ２・・・Ｆ８を到達させればよい。
【００５７】
しかしながら、たとえば軸力Ｆ１を図３のＢに示すように、矢印ａの方向に増加させ、目標軸力Ｆ１ｒｅｆに到達させたとする。
【００５８】
このとき、ボルト１２−１側では、
Ｆ１ｒｅｆ＝Ｆ１，  Ｆ１−Ｆ１ｒｅｆ＝０              ・・・(5) 
となる。これに対し、ボルト１２−２側では、フランジ６−１、６−２の弾性相互作用の影響を受けて軸力Ｆ２がＦ２´に減少し
Ｆ２´＜Ｆ２，  Ｆ２−Ｆ２´＝ΔＦ２´＞０            ・・・(6)
となる。同様に、ボルト１２−８側も、フランジ６−１、６−２の弾性相互作用の影響を受けて軸力Ｆ８がＦ８´に減少し
Ｆ８´＜Ｆ８，  Ｆ８−Ｆ８´＝ΔＦ８´＞０            ・・・(7) 
となる。
【００５９】
このため、ボルト１２−２、１２−８側では、式（１）および式（４）は、
Ｆ２ｒｅｆ−Ｆ２´＝ΔＦ２+ΔＦ２´＞ΔＦ２          ・・・(8) 
Ｆ８ｒｅｆ−Ｆ８´＝ΔＦ８+ΔＦ８´＞ΔＦ８          ・・・(9) 
となる。つまり、ボルト１２−１側の軸力Ｆ１を目標軸力Ｆ１ｒｅｆに到達させると、ボルト１２−２、１２−８側では目標軸力Ｆ２ｒｅｆ、Ｆ８ｒｅｆに到達させるために必要な軸力を増大させることが必要である。
【００６０】
つまり、ボルト１２−１を挟んで隣り合うボルト１２−２、１２−８側の軸力Ｆ２、Ｆ８の減少は、ボルト１２−１側で締め付けられたフランジ６−１、６−２間にはフランジ６−１、６−２の持つ弾性相互作用で、ボルト１２−２、１２−８側で広がりを生じ、ボルト１２−２、１２−８側に生じる緩みを意味する。
【００６１】
このような弾性相互作用による影響を分布図形２６−２の変化から容易に認識することは極めて有益である。すなわち、弾性相互作用による軸力の低下現象を可視化することで、弾性相互作用による影響を視覚的な認識させ、軸力の増減感を締付け工具１６によるトルクＴで体感させることができ、フランジ締付けのスキルを作業者に習得させることができる。
【００６２】
＜一実施の形態の効果＞
【００６３】
この一実施の形態によれば、次のような効果が得られる。
【００６４】
(1) 座標上に目標軸力Ｆｒｅｆおよび検出軸力Ｆの分布図形２６−１、２６−２を作図して画面上に表示するので、分布図形２６−１、２６−２の対比により相対的な軸力差の増減方向を把握して軸力Ｆを加減でき、目標軸力Ｆｒｅｆに到達させ、適正なシール状態を実現できる。
【００６５】
(2) 検出軸力Ｆの大小はスケール上にプロットされた検出軸力Ｆの大きさ、つまり、０点から離れる距離、分布図形２６−２の形状ひずみなどを分布図形２６−１との対比で容易に把握でき、検出軸力Ｆから締付け状態の増減関係を視覚的に容易に認識できる。
【００６６】
(3) ０点から離れる方向にその距離によって検出軸力Ｆの大きさを表しているので、締付け力の増減方向を、０点を基準に認識でき、検出軸力Ｆを締付け工具１６の操作方向つまり、トルクＴの増減方向を容易に把握することができる。
【００６７】
(4) ボルト１２−１、１２−２・・・１２−８には一定の締付け手順が存在するが、この締付け手順が実行されない場合には、検出軸力Ｆの分布図形２６−２の形状またはそのひずみ状態から判定できる。
【００６８】
(5) シール施工の学習者には、シール施工の習熟を迅速化できるとともに、熟練者であっても、その習熟度合いや施工の矯正にも利用することができる。
【００６９】
(6) 締付け工具１６にはたとえば、ラチェットトルクレンチ、ディジタルトルクレンチ、ボルトテンショナー、ラチェットレンチ、スパナ、メガネレンチ、打撃レンチなどが存在している。これらの工具による締付け結果を検出軸力の分布図形で比較し、クオリティの高いシール施工に対して適正な工具を選定する際の選定情報を得ることができる。
【００７０】
(7) 共通の座標上にある目標軸力Ｆｒｅｆおよび検出軸力Ｆの分布図形２６−１、２６−２を比較しながら、目標軸力Ｆｒｅｆに検出軸力Ｆを到達させる操作で、理想的なシール状態を実現できる。
【００７１】
(8) 検出軸力Ｆに応じて分布図形２６−２の変化を認識でき、フランジ継手６が持つ弾性相互作用の影響を容易に認識でき、弾性相互作用の影響を踏まえた締付け力の付与を行うことができ、締付け作業のスキルを向上させることができる。
【実施例１】
【００７２】
図４は、実施例１に係るシール材の施工モニタリング装置を示している。図１と同一部分には同一符号を付してある。
【００７３】
この実施例１の施工モニタリング装置２では、複数の第１のセンサー１８−１、１８−２・・・１８−８に加え、複数の第２のセンサー群２８として４組の第２のセンサー２８−１、２８−２、２８−３、２８−４が備えられる。センサー２８−１、２８−２、２８−３、２８−４はフランジ６−１、６−２間の隙間を検出するたとえば、変位計を用いればよい。
【００７４】
この例では、センサー２８−１、２８−２、２８−３、２８−４が９０〔度〕の角度間隔を以てたとえば、ボルト１２−１側にセンサー２８−１、ボルト１２−３側にセンサー２８−２、ボルト１２−５側にセンサー２８−３、ボルト１２−７側にセンサー２８−４が配置され、フランジ６−１、６−２の４箇所の周回位置で隙間を検出する。この各隙間から平行度が求められる。平行度の検出位置は４箇所より多く設定してもよい。
【００７５】
各センサー２８−１、２８−２、２８−３、２８−４のセンサー出力はデータ集積部２０に取り込まれ、情報生成部２２に提供される。情報生成部２２は、センサー出力から平行度情報を生成し、平行度の作図情報を生成するための情報処理を実行する。
【００７６】
この情報処理には
ｅ）各センサー出力の取込みおよび記憶
ｆ）各隙間の位置情報と、各センサー出力から平行度情報を生成し、平行度の作図情報の生成
ｇ）平行度を表す座標の生成
などの処理が含まれる。
【００７７】
モニター２４は、情報生成部２２から提供される作図情報により、フランジ６−１、６−２の平行度を表す分布図形２６−３（図６）を生成する。
【００７８】
＜平行度のモニタリング＞
【００７９】
図５は、平行度のモニタリングの処理手順を示している。この処理手順は、本発明の施工モニタリングプログラム、施工モニタリング方法の一例である。
【００８０】
この処理手順においても、ボルト１２−１、１２−２・・・１２−８の締付けかを判断し（Ｓ２０１）、締付けであれば（Ｓ２０１のＹＥＳ）、センサー群２８からデータ集積部２０に各センサー出力を取り込み、センサー出力を集積させる（Ｓ２０２）。検出された隙間からフランジ６−１、６−２間の平行度の作図処理を行う（Ｓ２０３）。
【００８１】
この作図処理の後、座標上に平行度を表す分布図形２６−３をモニター２４に表示する（Ｓ２０４）。
【００８２】
この表示中、検出軸力の変化を監視し、ボルト１２−１、１２−２・・・１２−８の締付けは完了かの判断を行う（Ｓ２０５）。ボルト１２−１、１２−２・・・１２−８の締付け完了前であれば（Ｓ２０５のＮＯ）、Ｓ２０２〜Ｓ２０５の処理を継続する。これにより、平行度の変化がモニター２４に表示されている分布図形２６−３に反映され、平行度の変化が動的に表示される。
【００８３】
ボルト１２−１、１２−２・・・１２−８の締付けが完了すれば（Ｓ２０５のＹＥＳ）、締付け完了時の平行度の分布図形が座標上に表示され（Ｓ２０６）、この施工モニタリング処理を完了する。
【００８４】
図６は、フランジ継手６に生じるフランジ６−１、６−２の平行度状態を表す分布図形を示している。
【００８５】
平行度の分布図形の表示には、図６のＡに示すように、センサー２８−１、２８−２、２８−３、２８−４の位置に対応する座標軸ｙ１１、ｙ１２、ｙ１３、ｙ１４が設定される。〔１〕、〔２〕、〔３〕、〔４〕はセンサー番号であり、隙間の検出位置を示している。各座標軸ｙ１１、ｙ１２、ｙ１３、ｙ１４には隙間をプロットするスケールが付されている。同一スケールを結び、座標軸ｘが表示されている。
【００８６】
図６のＡに示すように、座標軸ｙ１１、ｙ１２、ｙ１３、ｙ１４に検出された隙間Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４がプロットされている。Ｄ１≒Ｄ２≒Ｄ３≒Ｄ４であるから、分布図形２６−３はほぼ正方形を示している。つまり、図６のＡに示す状態では、許容される平行度が得られている。
【００８７】
これに対し、図６のＢに示す状態では、Ｄ１＜Ｄ２≒Ｄ３≒Ｄ４であり、分布図形２６−３はひずみ図形となっている。つまり、図６のＢに示す状態では、平行度が得られていない。
【００８８】
＜実施例１の効果＞
【００８９】
この実施例１によれば、次のような効果が得られる。
【００９０】
(1) 軸力のモニタリングから軸力が目標軸力の適正範囲にあっても、フランジ間の平行度が欠如して片締めが生じてしまうと、ガスケット面圧に偏りが生じるおそれがあるが、斯かる不都合を平行度モニタリングによって回避することができる。
【００９１】
(2) 軸力のモニタリングから軸力が目標軸力の適正範囲にあっても、フランジ間の平行度が欠如すると片締めを生じることを作業者に平行度モニタリングで容易に認識させることができる。軸力によるフランジ間の各締付け力が適正であっても、フランジ間の締付け手順によってフランジ間の平行度が変化することを認識することができる。
【００９２】
(3) 軸力モニタリングと平行度モニタリングにより、シール施工のスキルアップを図ることができる。
【実施例２】
【００９３】
図７は、実施例２に係る施工モニタリングシステムを示している。この施工モニタリングシステム３０は、既述のシール材の施工モニタリング装置を実習システムとして構成したものである。図７において、図１と同一部分には同一符号を付し、センサー２８−１、２８−２、２８−３の記載を省略している。
【００９４】
この施工モニタリングシステム３０には第１および第２の架台３２、３４が備えられる。架台３２は床３６に強固に固定された固定架台である。架台３４は、キャスター３８により移動可能な可動台であり、架台３２に対して床３６上を所望の位置に移動させることができる。
【００９５】
架台３２には既述のシール施工部４が搭載され、各センサー１８−１、１８−２・・・１８−８（図１）のケーブル４０が架台３２内を通過させて台座４２側の側面部から引き出され、架台３４側に導かれている。この例では、架台３２側に既述の配管１０−２が備えられる。
【００９６】
架台３４には棚４４側にデータロガー４６およびパーソナルコンピュータ（ＰＣ）４８が設置され、天板５０にモニター２４が設置されている。データロガー４６が既述のデータ集積部２０の一例であり、ＰＣ４８は既述の情報生成部２２の一例である。データロガー４６には、センサー群１８側のケーブル４０が接続されており、各センサー１８−１、１８−２・・・１８−８のセンサー出力が取り込まれる。データロガー４６およびＰＣ４８間はケーブル５２によって接続され、両者間のデータの送受が可能である。
【００９７】
締付け工具１６を操作する実習者５４は、架台３２に対して架台３４を移動させ、モニター２４の画面５６を視認可能な配置にすれば、各ボルト１２−１、１２−２・・・１２−８に加えたトルクＴによって変化する検出軸力Ｆの分布図形２６−２などを画像から容易に確認でき、その確認とともに施工が可能である。
【００９８】
＜センサー１８−１、１８−２・・・１８−８＞
【００９９】
図８は、ひずみゲージを備えるボルトを示している。ボルト本体５８の内部にはひずみゲージ６０が備えられる。このひずみゲージ６０は、センサー１８−１、１８−２・・・１８−８の一例であり、ボルト１２−１、１２−２・・・１２−８に加えられるトルクＴによるボルト本体５８のひずみを検出し、このひずみが軸力Ｆを表す。ひずみゲージ６０にはケーブル４０が接続され、このケーブル４０を通して検出軸力Ｆがセンサー出力として取り出される。
【０１００】
＜ＰＣ４８＞
【０１０１】
図９は、この施工モニタリングシステム３０の構成例を示している。ＰＣ４８には、プロセッサ６２、記憶部６４、入出力部（Ｉ／Ｏ）６６、通信部６８、操作入力部７０が備えられる。
【０１０２】
プロセッサ６２は、記憶部６４にあるＯＳ（Operating System）や施工モニタリングプログラムなどの各種のコンピュータプログラムなどの情報処理を実行する。この情報処理には既述の処理ａ）ないしｅ）を含む処理の他、締付け力の演算、施工履歴の記録、モニター２４の制御、施工のモニタリングないし施工管理など、コンピュータでの可能な各種の処理が含まれる。
【０１０３】
記憶部６４には記憶デバイスとしてたとえば、ＲＯＭ（Read-Only Memory）およびＲＡＭ（Random-Access Memory）が備えられ、ＲＯＭにはＯＳやモニタリングプログラムが格納される。この記憶部６４には検出情報や作図情報などを格納するデータベース（ＤＢ）７２が構築され、ＤＢ７２にはデータロガー４６から取り込まれる検出情報が格納される。検出情報には、センサー群１８、２８の各センサー出力が含まれる。
【０１０４】
Ｉ／Ｏ６６はモニター２４との画像データの送受に用いられる。通信部６８にはケーブル５２によりデータロガー４６が接続されている。
【０１０５】
操作入力部７０はたとえば、キーボードやマウスなどの入力機器で構成され、画面操作や情報入力に用いられる。
【０１０６】
＜締付け手順＞
【０１０７】
図１０は、ガスケット８の締付け手順を示している。締付けに先立ち、施工条件を入力する（Ｓ３０１）。この施工条件はガスケット８の選択や締付け力の大きさの前提情報である。
【０１０８】
この施工条件に合致するガスケット８の選定を行う（Ｓ３０２）。このガスケット８の選定は、フランジ６−１、６−２間のシールの目標に合致するガスケット８を選定することであり、ガスケット選定にミスを生じると、締付け手順やアライメントが適正であっても、適正なシール状態が得られない。
【０１０９】
締付け管理の有無を選択する（Ｓ３０３）。締付け管理は、締付け工具１６、付与する締付け力、締付けの手順を管理することである。具体的には、少なくとも、
ｈ）適正な締付け工具１６を選定すること
ｉ）適正な締付け工具１６でシールに必要な締付け力を得ること
ｊ）正しい手順で締付けを行うこと
が必要である。したがって、締付け管理を有りとする場合にはこれらを充足させ、締付け管理の「無し」ではこれらを充足しないかまたは施工者の自由に任せることである。
【０１１０】
締付け管理有り（Ｓ３０３のＹＥＳ）では、施工条件に応じた締付け力の計算を行う（Ｓ３０４）。この締付け力は、ガスケット締付け力（全荷重）、締付けトルク、ボルト直径、推奨締付け面圧、ガスケット接触面積、トルク係数、ボルト本数などを用いて計算すればよい。
【０１１１】
ガスケット締付け力をＷ、推奨締付け面圧をσｇ、ガスケット接触面積をＡｇとすれば、ガスケット締付け力Ｗは、
Ｗ＝σｇ×Ａｇ                                    ・・・(10)
となる。ガスケット接触面積Ａｇは、ガスケット８の接触外径および接触内径から、
Ａｇ＝（π／４）×｛（接触外径）2 −（接触内径）2 ｝     ・・・(11)
である。ガスケット締付け力Ｗ、締付けトルクをＴ〔Ｎ・ｍ〕、トルク係数（０．２）をｋ、おねじの外径（ｍ）をｄ、ボルト本数をｂｎとすれば、締付けトルクＴは、
Ｔ＝ｋ×Ｗ×ｄ／ｂｎ                              ・・・(12)
で与えられる。
【０１１２】
斯かる計算結果の後、締付け工具１６や締付け手順の指定を行い（Ｓ３０５）、指定された締付け工具１６および締付け手順により締付けを行う（Ｓ３０６）。この締付けは所定の締付け手順、たとえばＪＩＳ(Japanese Industrial Standards：日本工業規格)や、ＡＳＭＥ（American Society of Mechanical Engineers：アメリカ機械学会）の規格に準拠した締付け手順でよく、この手順には締付け順序の周回方向、周回数およびフランジ間のノギスによる計測などが含まれる。
【０１１３】
各ボルト１２−１、１２−２・・・１２−８に仮締めされたナット１４に締付け工具１６を当て、締付け工具１６からトルクＴを付与して適正な締付け力を加える。この締付け力は、各ボルト１２−１、１２−２・・・１２−８からフランジ６−１、６−２へ伝達される。
【０１１４】
各ボルト１２−１、１２−２・・・１２−８の軸力Ｆにより、フランジ６−１、６−２には弾性相互作用を生じる。弾性相互作用は、たとえば、ボルト１２−１を締め付けると、このボルト１２−１を挟んで隣接する各ボルト１２−２、１２−８に緩みが生じ、各ボルト１２−２、１２−８側の締付け力が低下する現象である。
【０１１５】
この締付け中、施工モニタリング処理が行われる（Ｓ３０７）。この施工モニタリング処理では座標上に検出軸力の分布図形が動的に表示される。
【０１１６】
施工モニタリング処理において、締付けが完了したかが判断される（Ｓ３０８）。締付けを継続する場合には（Ｓ３０８のＮＯ）、Ｓ３０６ないしＳ３０８のステップが繰り返され、締付け完了であれば（Ｓ３０８のＹＥＳ）、この処理が終了する。
【０１１７】
Ｓ３０３において、締付け管理が「無し」であれば（Ｓ３０３のＮＯ）、Ｓ３０４〜Ｓ３０８に代わる施工となる。つまり、施工を実習者の自由に任し、実習者の勘を頼りに任意の締付け工具１６および締付け手順により締付けを行う（Ｓ３０９）。この締付け状態は、Ｓ３０７と同様に施工モニタリングが実行され（Ｓ３１０）、実習者の意思で施工終了となる。
【０１１８】
＜施工モニタリング＞
【０１１９】
図１１は、図１０に示すシール施工のＳ３０７の施工モニタリング処理の処理手順を示している。この処理手順は、コンピュータで実行されるプログラムの実行手順の一例であるとともに、本発明に係るシール材の施工モニタリング方法の一例でもある。
【０１２０】
シール材の施工には仮締めおよび本締めの工程が含まれる。仮締めは本締めの前に実行される処理であり、ボルト１２−１、１２−２・・・１２−８に対するナット１４の取付け、アライメント調整、ナット１４の本締め前の締付けなどが含まれる。アライメント調整にはガスケット８やボルト１２−１、１２−２・・・１２−８の位置設定が含まれる。本締めは、締付け工具１６によりトルクＴをボルト１２−１、１２−２・・・１２−８に付与して段階的に目標軸力（目標締付け力）に到達させる。
【０１２１】
この施工モニタリングの処理では、プロセッサ６２がプログラムの実行により、センサー群１８から各検出軸力を取込み（Ｓ４０１）、検出軸力Ｆおよび目標軸力Ｆｒｅｆの図形化処理を行う（Ｓ４０２）。
【０１２２】
プロセッサ６２の制御により、モニター２４には座標上に目標軸力Ｆｒｅｆの分布図形２６−１とともに、検出軸力Ｆの分布図形２６−２を動的に表示する（Ｓ４０３）。
【０１２３】
この検出軸力Ｆなどの図形化処理および締付け施工中、締付け処理が所定の周回数に到達したかを監視する（Ｓ４０４）。所定の周回数たとえば、周回数４〜６に到達していなければ（Ｓ４０４のＮＯ）、Ｓ４０１〜Ｓ４０４を継続的に実行する。そして、締付け処理が所定の周回数に到達すれば（Ｓ４０４のＹＥＳ）、シール施工の完了とし（Ｓ４０５）、この処理を終了する。
【０１２４】
＜軸力テーブル７４＞
【０１２５】
図１２は、軸力テーブル７４を示している。施工モニタリングシステム３０には、締付けの周回数および検出軸力を記録する軸力テーブル７４が備えられる。この軸力テーブル７４はＤＢ７２に含まれる。
【０１２６】
この軸力テーブル７４には周回数と、各センサー１８−１、１８−２・・・１８−８・・・の検出軸力Ｆが格納される。周回数とは、所定の手順でボルト１２−１、１２−２・・・１２−８の総てを締付ける一巡操作を１回とし、これを複数の周回数たとえば、４〜６である。周回毎に所定のタイミングでセンサー群１８から各検出軸力の取込みが行われる。たとえば、周回数Ｉにおいて、センサー１８−１から所定のタイミングで検出軸力Ｆ１１０１、Ｆ１１０２・・・、センサー１８−２から同一タイミングで検出軸力Ｆ２１０１、Ｆ２１０２・・・が取り込まれ、以下同様の処理となる。取り込まれた検出軸力Ｆは軸力テーブル７４に格納され、作図情報の処理に用いられる。
【０１２７】
＜平行度テーブル７６＞
【０１２８】
図１３は、平行度テーブル７６を示している。施工モニタリングシステム３０では、検出平行度を格納する平行度テーブル７６が備えられる。この平行度テーブル７６はＤＢ７２に含まれる。
【０１２９】
この平行度テーブル７６には周回数と、各センサー２８−１、２８−２、２８−３、２８−４で検出されたフランジ間の隙間寸法が格納される。周回毎に所定のタイミングでセンサー群２８から検出された各隙間寸法の取込みが行われる。たとえば、周回数Ｉにおいて、センサー２８−１から所定のタイミングで隙間寸法Ｄ１１０１、Ｄ１１０２、Ｄ１１０３、Ｄ１１０４が取り込まれ、センサー２８−２から同一タイミングで隙間寸法Ｄ２１０１、Ｄ２１０２・・・が取り込まれ、以下同様の処理となる。取り込まれた隙間寸法Ｄは平行度テーブル７６に格納され、フランジ間の平行度の判定およびその表示に用いられる。
【０１３０】
＜目標軸力および検出軸力の分布図形の生成および締付け力の加減操作＞
【０１３１】
図１４のＡは、目標軸力および初期の検出軸力の各分布図形を示している。施工モニタリング処理の開始時点では、座標上に目標軸力Ｆｒｅｆの分布図形２６−１が表示され、これに重ねてたとえば、仮締め状態の検出軸力Ｆの分布図形２６−２が表示される。この時点では、検出軸力Ｆが小さく、０点の近傍にあり、目標軸力Ｆｒｅｆの分布図形２６−１より遙に狭い面積で分布図形２６−２が表示される。つまり、これにより、検出軸力Ｆが小さいことを認識することができる。
【０１３２】
図１４のＢは、目標軸力および中期の検出軸力の各分布図形を示している。締付けの周回数が増加すれば、検出軸力Ｆが大きくなり、それに連れて分布図形２６−２が拡大する。この時点では、０点側から目標軸力Ｆｒｅｆの分布図形２６−１に近づいてはいるが、分布図形２６−１の目標軸力Ｆｒｅｆより検出軸力Ｆが小さく、狭い面積で分布図形２６−２が表示される。この時点でも検出軸力Ｆが不足していることを把握できる。そして、座標軸ｙ４では、同一スケール上から検出軸力Ｆ４が突出している。この突出状態から他の軸力Ｆに対して検出軸力Ｆ４による締付けが大きいことを把握できる。
【０１３３】
図１４のＣは、目標軸力および終期の検出軸力の各分布図形を示している。締付けの周回数が最終回に到達し、検出軸力Ｆが目標軸力Ｆｒｅｆに一致またはその近傍範囲に到達している。つまり、検出軸力Ｆの分布図形２６−２は、目標軸力Ｆｒｅｆの分布図形２６−１と一致図形ないし相似形となっており、これにより、必要なシール状態ないしは理想的なシール状態が得られる。
【０１３４】
＜軸力の調整＞
【０１３５】
図１５のＡは、検出軸力Ｆが目標軸力Ｆｒｅｆに近づいた状態を示している。座標軸ｙ１のボルト１２−１では、検出軸力Ｆ１が目標軸力Ｆｒｅｆに到達している。これに対し、座標軸ｙ２のボルト１２−２では軸力Ｆ２が不足している。
【０１３６】
この状態から、ボルト１２−２の軸力Ｆ２を増加させると、ボルト１２−２を挟むボルト１２−１、１２−３側では弾性相互作用を受けて緩みが生じ、図１５のＢに示すように、軸力Ｆ１、Ｆ３が減少する。この状態から、検出軸力Ｆ１、Ｆ３を目標軸力Ｆ１ｒｅｆ、Ｆ３ｒｅｆに到達させるには、軸力Ｆ１、Ｆ３を増加させ、ボルト１２−２の軸力Ｆ２を減少させるなどの増減処理を行うことが必要である。
【０１３７】
＜実施例２の効果＞
【０１３８】
この実施例２によれば、次のような効果が得られる。
【０１３９】
(1) 締付け工具１６にたとえば、トルクレンチを用いた場合、締付け力にある程度のバラツキが生じる。各ボルト１２−１、１２−２・・・１２−８の締付けにはＪＩＳ規格などで規定された所定の締付け手順があり、この手順を無視しまたはその手順を誤まれば、ミスアライメントが生じていわゆる片締め状態を生じさせる。このような観点に立ち、適正なシールを達成し、締付け効率を高めるためには、各ボルト１２−１、１２−２・・・１２−８に付与される軸力Ｆをリアルタイムでモニタリングし、適正な締付けに必要な施工スキルを達成することが必要である。また、熟練者であっても、技能を確認し、くせなどを矯正し、より高いスキルアップを図ることが求められる。適正な軸力Ｆの付与による締付け、適正な手順を踏むことを条件に、シールが完成する。適正な手順、適正な締付け力、締付け不足や締付け過多を防止し、締付け不良の防止を図ることにより、フランジ６−１、６−２間のガスケット８に適正な締付け力が付与され、フランジ６−１、６−２間の隙間をガスケット８で埋めて適正なシールを達成できる。
【０１４０】
(2) この施工モニタリングシステム３０によれば、作業者の締付けと部材に作用する締付け力との関係を視覚的に認識することができる。
【０１４１】
(3) 作業者によって締め付けられるボルトの締付け状態を視認でき、作業者の締付け感覚を補助し、矯正することができる。
【０１４２】
(4) 配管接続部のボルト締付けの実習システムに利用し、作業者の施工訓練に利用できる。
【０１４３】
(5) この施工モニタリングシステム３０を用いれば、作業者の施工能力の向上に寄与することができる。
【０１４４】
(6) 施工に影響されることなく、締付けに供されるシールなどの部材の機能を発揮させることができ、施工の信頼性を高めることができる。
【実施例３】
【０１４５】
図１６のＡは、実施例３に係るガスケット８毎の目標軸力の設定の処理手順を示している。この処理手順では、ガスケット８の選定（Ｓ５０１）に基づき、目標軸力を算出する（Ｓ５０２）。この目標軸力を表す分布図形を座標上に表示する（Ｓ５０３）。
【０１４６】
図１６のＢは、座標上に表示される、ガスケット８に応じた目標軸力を表す分布図形を示している。分布図形２６−１１は例えば、ガスケット８−１に対する目標軸力を示し、分布図形２６−１２は例えば、ガスケット８−２に対する目標軸力を示し、また、分布図形２６−１３は例えば、ガスケット８−３に対する目標軸力を示している。
【０１４７】
このように選択されるガスケット８毎に適正な目標軸力の算出とともに、座標上に分布図形を表示すれば、ガスケット８の選択に応じて必要な締付け力を容易に実現することができる。目標軸力や目標締付け力はガスケット８や、ボルト１２によって異なるが、この締付け力の算出にはたとえば、ガスケットの推奨締付け面圧、ボルトの寸法情報を用いて締付けトルクを計算する公知のシステムを用いてよい。
【実施例４】
【０１４８】
図１７は、実施例４に係るボルトの締付け手順表示を示している。
【０１４９】
フランジ継手６に周回上に配置された複数のボルトには仮締めおよび本締めを一定の手順で行うことが必要である。
【０１５０】
例えば、図１７のＡに示すように、締付けを終了したボルト１２−８から次の締付けを行うボルト１２−１に締付けマーク７８を移動させ、締付けが到来しているボルト１２−１を示唆する。
【０１５１】
この場合、図１７のＢに示すように、直前に締付けを終了したボルト１２−１には締付け終了表示として締付けマーク７８をたとえば、破線表示とし、次の締付けを行うボルト１２−２に締付けマーク７８を移動させ、その手順を示唆してもよい。
【０１５２】
このように、手順表示に従って締付けを行わせることにより、ミスアライメントを防止でき、片締めが生じるのを防止できる。信頼性のある施工やスキルアップを高めることができる。締付けマーク７８に代え、締付けが到来するボルト番号を他のボルト番号と異なる着色表示や点滅表示としてもよい。
【実施例５】
【０１５３】
図１８は、実施例５に係る検出軸力を判定する処理手順を示している。この処理手順は、ＰＣ４８で実行されるコンピュータプログラムの一例である。
【０１５４】
この処理手順では、選定されたガスケット８に必要な面圧に対する目標軸力を算出し（Ｓ６０１）、この目標軸力と検出軸力とを比較する（Ｓ６０２）。
【０１５５】
検出軸力Ｆが目標軸力Ｆｒｅｆの許容範囲たとえば、±１５〔％〕にあるかを判定する（Ｓ６０３）。検出軸力Ｆが目標軸力Ｆｒｅｆの許容範囲にあれば（Ｓ６０３のＹＥＳ）、その判定結果として軸力は合格とし（Ｓ６０４）、検出軸力Ｆが目標軸力Ｆｒｅｆの許容範囲外であれば（Ｓ６０３のＮＯ）、その判定結果として軸力は不合格とする（Ｓ６０５）。
【０１５６】
この個別の判定結果を用いて総合評価を行う（Ｓ６０６）。この総合評価では個別評価の全部が合格であれば合格とし、そのひとつでも不合格があれば不合格とし、この判定結果をモニター２４に表示し、合否判定を告知する（Ｓ６０７）。
【０１５７】
図１９のＡは、評価対象として座標上に表示された検出軸力Ｆの分布図形２６−２を示している。この例では、軸力Ｆ３、Ｆ７が目標軸力Ｆ３ｒｅｆ、Ｆ７ｒｅｆより小さく、軸力Ｆ６が目標軸力Ｆ６ｒｅｆより大きいことが分かる。
【０１５８】
図１９のＢは、評価テーブルの一例を示している。この評価テーブル８０には目標軸力欄、許容範囲欄、検出軸力欄、個別評価欄および総合評価欄が設定されている。目標軸力＝Ｆｒｅｆ＝３０〔ｋＮ〕、軸力の許容範囲＝Ｆｒｅｆ±１５〔％〕＝２５．５〔ｋＮ〕〜３４．５〔ｋＮ〕が格納されている。検出軸力欄にはセンサー群１８のセンサー出力、ボルト毎の検出軸力が格納される。
【０１５９】
この例では、ボルト１２−１、１２−２、１２−４、１２−５、１２−８の各軸力Ｆ１、Ｆ２、Ｆ４、Ｆ５、Ｆ８が許容範囲内であり、ボルト１２−３、１２−６、１２−７の各軸力Ｆ３、Ｆ６、Ｆ７が許容範囲外である。したがって、個別評価では、許容範囲内にある軸力Ｆ１、Ｆ２、Ｆ４、Ｆ５、Ｆ８が合格、許容範囲外の軸力Ｆ３、Ｆ６、Ｆ７が不合格である。よって、総合評価は不合格である。
【０１６０】
これらは、評価テーブル８０に格納されるとともに、モニター２４に表示されて作業者に告知される。「不合格」の軸力に対しては、赤色や赤色点滅などのアラート表示としてもよいし、「合格」の軸力に対しては、緑色などの安全なシールが達成されていることを表示してもよい。
【０１６１】
このように目標軸力に対する検出軸力の相違がシールの信頼性を損なうことを告知でき、適正なシール施工を推進することができる。
【実施例６】
【０１６２】
図２０は、実施例６に係る締付け順序の合否を判定する処理手順を示している。この処理手順は、ＰＣ４８で実行されるコンピュータプログラムによって実現される処理、または、施工モニタリング方法の一例を示している。
【０１６３】
この処理手順では、フランジ６−１、６−２間の締付けを契機にし（Ｓ７０１）、締付けの順序を検出する（Ｓ７０２）。この順序はたとえば、検出軸力の変化およびその推移、締付け位置の移動情報から検出または判定すればよい。検出された順序が締付け基準である所定の手順に合致しているか否かを判断する（Ｓ７０３）。所定の締付け基準として締付け手順は既述したたとえば、ＪＩＳや、ＡＳＭＥの規格に準拠すればよい。
【０１６４】
検出された手順が所定の締付け手順に合致していれば（Ｓ７０３のＹＥＳ）モニター２４に合格表示を行う（Ｓ７０４）。この合格表示は、軸力の分布図形とともに表示すればよい。
【０１６５】
検出された手順が所定の締付け手順に合致していなければ（Ｓ７０３のＮＯ）モニター２４にエラー表示を行う（Ｓ７０５）。このエラー表示は、同様に軸力の分布図形とともに表示すればよい。
【０１６６】
このように締付け順序を所定の締付け手順との比較で判定すれば、手順通りに締付けが行われない場合に生じる片締めを防止し、漏洩リスクを軽減できる。しかも、合格表示やエラー表示を既述の軸力の分布図形と合わせて表示すれば、検出軸力が目標軸力に一致していても手順が適正でなければ片締めによる漏洩リスクが高くなることを作業者に習熟させることができる。
【実施例７】
【０１６７】
上記実施例では、シール施工部４のフランジ継手６を定位置に固定しているが、フランジ継手６は任意の位置に自由に変更してよく、図２１のＡに示すように、フランジ継手６の位置をたとえば、水平方向に変更してもよい。フランジ継手６の位置を任意に変更可能にすれば、実際の作業環境を模擬すれば、体勢が異なる場合にも適切に締付けを行うことを訓練できる。また、作業環境や作業者の体勢によって締付け力にばらつきが生じ、これがシール性能を低下させることを理解させることができる。
【０１６８】
上記実施例では、シール施工部４に単一のフランジ継手６を備えているが、図２１のＢに示すように、架台３２の頂部に第１のシール施工部４−１、中途部に第２のシール施工部４−２を備えてもよい。図２１において、図１、図７と同一部分には同一符号を付してある。シール施工部４−１ではたとえば、８本のボルトで締め付けるフランジ継手６Ａを備え、シール施工部４−２ではたとえば、１２本のボルトで締め付ける径大なフランジ継手６Ｂを備えている。このようにフランジ継手を複合化すれば、ほぼ同位置で条件の異なる施工を行うことができる。
【０１６９】
〔他の実施の形態〕
【０１７０】
(1) 情報生成部２２でたとえば、軸力の増減などから、各ボルトの締付け手順を判定し、該判定結果をモニター２４に提示してもよい。締付け手順はＪＩＳやＡＳＭＥであるが、手順通りに締付けが行われないと片締めを生じ、液体やガスの漏洩のリスクが高くなるので、画面上にエラー表示やアラート表示をして作業者に告知すればよい。
【０１７１】
(2)  実施例２では、軸力を検出する第１のセンサー１８−１、１８−２・・・１８−８、平行度を検出する第２のセンサー２８−１、２８−２、２８−３、２８−４の双方を備えているが、いずれか一方のみを備え、検出軸力を表す分布図形、または平行度を表す分布図形のいずれか一方を生成する構成としてもよい。
【０１７２】
(3) 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。
【産業上の利用可能性】
【０１７３】
本発明によれば、シール材の施工モニタリングをリアルタイムで行うことができ、目標軸力と対比可能に軸力分布、フランジ継手の平行度を表す分布図形をモニターに表示し、その表示内容を確認して施工でき、その施工結果を評価し、施工のスキルアップを図ることができる。
【符号の説明】
【０１７４】
２  施工モニタリング装置
４  シール施工部
４−１  第１のシール施工部
４−２  第２のシール施工部
６  フランジ継手
６−１、６−２  フランジ
８  ガスケット
１０−１、１０−２  配管
１２−１、１２−２・・・１２−８  ボルト
１４  ナット
１６  締付け工具
１８  第１のセンサー群（センサー群）
２８  第２のセンサー群（センサー群）
１８−１、１８−２・・・１８−８  センサー
２８−１、２８−２・・・２８−４  センサー
２０  データ集積部
２２  情報生成部
２４  モニター
２６−１  目標軸力の分布図形
２６−２  検出軸力の分布図形
３０  施工モニタリングシステム
３２  架台
３４  架台
３６  床
３８  キャスター
４０  ケーブル
４２  台座
４４  棚
４６  データロガー
４８  ＰＣ
５０  天板
５２  ケーブル
５４  実習者
５６  画面
５８  ボルト本体
６０  ひずみゲージ
６２  プロセッサ
６４  記憶部
６６  入出力部（Ｉ／Ｏ）
６８  通信部
７０  操作入力部
７２  ＤＢ
７４  軸力テーブル
７６  平行度テーブル
７８  締付けマーク
８０  評価テーブル
【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】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
0006752594.tif 000019
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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