(57)【要約】【課題】疲労割れの発生を確実に防止することができ、耐久性を向上させることができる。【解決手段】ボルトに螺合された係止ナットの外周側に配置される円筒状をなし、係止ナットを外周側から回転させるための長穴開口部１１を有するとともに、ボルトに引張力を付与した際に反力として軸線方向に圧縮力が作用するとともに、長穴開口部１１の周方向端部側のコーナー部１１ａに、このコーナー部１１ａのＲ底１１ｂの法線方向に延びて径方向に貫通するスリット１２が形成されたラムチェア１Ａを提供する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボルトに螺合されたナットの外周側に配置される円筒状をなし、前記ナットを外周側から回転させるための開口部を有するとともに、前記ボルトに引張力を付与した際に反力として軸線方向に圧縮力が作用するボルト締結装置用ラムチェアであって、
前記開口部の周方向端部側のコーナー部に、該コーナー部のＲ底の法線方向に延びて径方向に貫通するスリットが形成されていることを特徴とするボルト締結装置用ラムチェア。
【請求項２】
前記スリットの先端には、該スリットに連続するとともに、該スリットの幅よりも大きい直径を有して径方向に貫通する貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のボルト締結装置用ラムチェア。
【請求項３】
前記スリットは、周方向全周にわたって延在していることを特徴とする請求項１又は２に記載のボルト締結装置用ラムチェア。
【請求項４】
前記スリットの延在寸法は、前記コーナー部の曲率半径の０．４以上であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のボルト締結装置用ラムチェア。
【請求項５】
前記スリットの幅は、０．２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のボルト締結装置用ラムチェア。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載のラムチェアを備えたことを特徴とするボルト締結装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボルト締結装置用ラムチェア、およびこれを備えたボルト締結装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、タービン及び圧縮機の車室が大型化する傾向にある中で、これらの上下車室のフランジ同士を締結する車室ボルトも大型化している現状が有る。そして、このような大型ボルトの締結においては、いわゆる「ボルトテンショナ」と称するボルト締結装置が使用され、トルクを管理し、上車室と下車室のフランジ同士を液密に接合しているのが一般的である。
【０００３】
このようなボルトテンショナとしては、主に、ボルトに引張力を負荷するための油圧装置と、ボルトの先端を把持してその車室ボルトに直接引張力を与えるプーラバーと、ボルトに螺合するナットを囲うように設けて、ボルト引張力に対する反力を受ける筒状のラムチェアとから概略構成されている。ラムチェアは、その側壁部に厚さ方向に貫通する開口部が設けられており、車室ボルトに引張力を負荷した後に、開口部から工具を挿入して車室用ナットをラムチェアの外から回転させることが可能な構成となっている（例えば、特許文献１参照）。
そして、ラムチェアに設けられる開口部は、周方向に延びる長穴形状をなしており、その長穴の長さ方向両端部にはボルト引張時の反力を受けたときの圧縮応力を分散させるために曲面状のコーナー部が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６１−７０２１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のラムチェアにおいては、開口部において、曲面状のコーナー部を設けて角部を無くすことで前記圧縮力による応力集中を抑えるものであるが、結局のところそのコーナー部のＲ底部分にはボルト反力の作用によって高い応力が発生することとなり、そのボルト反力の繰返しにより前記Ｒ底から疲労割れが生じてしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、疲労割れの発生を確実に防止することができ、耐久性を向上させることができるボルト締結装置用ラムチェア、およびこれを備えたボルト締結装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係るボルト締結装置用ラムチェアでは、ボルトに螺合されたナットの外周側に配置される円筒状をなし、ナットを外周側から回転させるための開口部を有するとともに、ボルトに引張力を付与した際に反力として軸線方向に圧縮力が作用するボルト締結装置用ラムチェアであって、開口部の周方向端部側のコーナー部に、コーナー部のＲ底の法線方向に延びて径方向に貫通するスリットが形成されていることを特徴としている。
【０００８】
また、本発明に係るボルト締結装置では、上述したラムチェアを備えたことを特徴としている。
【０００９】
本発明では、ラムチェアがボルトに引張力を付与する際の反力によって生じる圧縮力を受けることによって塑性変形が生じる部分、すなわち開口部のコーナー部のＲ底部分に予めスリットを入れておくことで、ボルト反力（圧縮力）の解除によって塑性変形部をなすＲ底部分に作用する戻り変形が拘束されないため、この戻り変形によって生じる引張残留応力を小さくすることができる。つまり、塑性変形部に作用する応力の変動幅（圧縮応力と引張残留応力の差の絶対値）が小さくなるため、ラムチェアにボルト反力（圧縮力）が繰り返し作用しても、コーナー部のＲ底部分に疲労割れが発生しにくくなる利点がある。
【００１０】
また、本発明に係るボルト締結装置用ラムチェアでは、スリットの先端には、スリットに連続するとともに、スリットの幅よりも大きい直径を有して径方向に貫通する貫通孔が形成されていることが好ましい。
【００１１】
本発明では、スリット先端に曲面が形成されているので、スリット先端に集中する応力を貫通孔の周方向に分散させることができ、このスリット先端での疲労割れの発生を抑えることができる。
【００１２】
また、本発明に係るボルト締結装置用ラムチェアでは、スリットは、周方向全周にわたって延在していてもよい。
【００１３】
この場合には、スリットに溝底がないので、スリット先端から疲労割れが生じることがなくなり、コーナー部の疲労割れの発生をより確実に防ぐことができる。
【００１４】
また、本発明に係るボルト締結装置用ラムチェアでは、スリットの延在寸法は、コーナー部の曲率半径の０．４以上であることが好ましい。
【００１５】
本発明によれば、引張残留応力をより一層小さくすることができ、コーナー部の疲労割れの発生をより確実に防ぐことができる。
【００１６】
また、本発明に係るボルト締結装置用ラムチェアでは、スリットの幅は、０．２ｍｍ以下であることが好ましい。
【００１７】
本発明によれば、引張残留応力をより一層小さくすることができ、コーナー部の疲労割れの発生をより確実に防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のボルト締結装置用ラムチェア、およびこれを備えたボルト締結装置によれば、塑性変形部をなす開口部のコーナー部のＲ底部分に予めスリットを設けておくことで、その塑性変形部に作用する圧縮応力と引張応力との繰り返しによって生じる引張残留応力を小さくすることができることから、開口部における疲労割れの発生を確実に防止することができ、これにより耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施の形態によるラムチェア１Ａを備えたボルト締結装置の概要を示す一部破断側面図である。
【図２】図１に示すラムチェアの斜視図である。
【図３】ラムチェアの水平断面図であって、図４に示すＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】ラムチェアを側面から見た図であって、図２に示すＡ−Ａ線矢視図である。
【図５】長穴開口部のスリットの拡大側面図である。
【図６】ラムチェアに採用する応力分布を示す図であって、（ａ）はボルト反力作用時、（ｂ）はボルト反力解除時である。
【図７】第１の実施の形態によるラムチェア１ＡのＲ部に作用するひずみ度と応力度との関係を示す図である。
【図８】比較例によるラムチェアのＲ部に作用するひずみ度と応力度との関係を示す図である。
【図９】第２の実施の形態によるラムチェアのスリットを示す図であって、図５に対応する図である。
【図１０】第３の実施の形態によるラムチェアの斜視図であって、図２に対応する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態によるボルト締結装置用ラムチェア、およびこれを備えたボルト締結装置について、図面に基づいて説明する。
【００２１】
（第１の実施の形態）
図１の符号１０は、タービンや圧縮機などの大型な車室２０の上車室フランジ２１と下車室フランジ２２とを連結するためのボルト２の締結に使用するボルト締結装置を示している。そして、このボルト締結装置１０には、本第１の実施の形態によるボルト締結装置用ラムチェア（以下、単にラムチェア１Ａという）を備えている。
【００２２】
ここで、車室２０に設けられるボルト孔は、下車室フランジ２２において雌ねじ２２ａが形成されており、上車室フランジ２１においてボルト２の径寸法より若干大径の挿通孔２１ａが形成されている。つまり、下車室フランジ２２の表面側（図１で下側）からボルト孔に挿入されたボルト２は、下車室フランジ２２の雌ねじ２２ａに螺合し、上車室フランジ２１側から係止ナット２３によって締め付けられている。
【００２３】
ボルト締結装置１０は、ボルト２に対して引張力を与える棒状のプーラバー３と、プーラバー３を介してボルト２に引張力を負荷するため油圧装置４と、ボルト引張力に対する反力を受ける円筒状の前記ラムチェア１Ａと、を備えて概略構成されている。
【００２４】
なお、上記ボルト締結装置１０において、プーラバー３の軸方向（矢印Ｙ方向）を上車室フランジ２１のフランジ面に対して直交する方向を上下方向といい、ボルト２に引張力を与える使用状態において前記上下方向で車室２０側を下側といい、その反対側を上側という。
【００２５】
プーラバー３は、軸方向Ｙの一端に雄ねじ３１ａが形成されるとともに他端に拡径部３１ｂを有する軸本体部３１と、この拡径部３１ｂにおいて前記ボルト２の先端２ａに螺合可能な雌ねじが形成された係合凹部３２と、雄ねじ３１ａに螺合可能な固定ナット３３と、を備えた構成となっている。そして、軸本体部３１に油圧装置４を嵌挿させた状態で、固定ナット３３を雄ねじに３１ａに螺合させることで、油圧装置４は拡径部３１ｂと固定ナット３３とによって軸方向Ｙへの移動が規制されるようになっている。
【００２６】
油圧装置４は、リング形状をなし、プーラバー３の軸本体部３１に非固定状態で嵌挿され、下方への移動がプーラバー３の拡径部３１ｂにより規制され、上方への移動が雄ねじ３１ａに螺合した固定ナット３３によって規制されている。そして、油圧装置４は、上面の一部をなす上側押圧部４１と、下面の一部をなす下側押圧部４２とが油圧により互いに近接離反する方向（軸方向Ｙ）に移動する構成となっている。この上側押圧部４１は固定ナット３３の下方に対向して位置し、下側押圧部４２はラムチェア１Ａの上方に対向する位置に設けられている。
【００２７】
円筒形状のラムチェア１Ａは、例えば高強度ステンレス鋼などの鋼材からなり、ボルト２に螺合された係止ナット２３を囲うようにして配置され、その係止ナット２３を回転させるための工具を差し込む長穴開口部１１を有するとともに、ボルト２に軸方向Ｙの引張力Ｐ１を付与した際に反力として圧縮力Ｐ２を受けるようになっている。
【００２８】
図２乃至図５に示すように、長穴開口部１１は、ラムチェア１Ａの円周方向に沿って延びる長穴であり、その穴の長手方向両端には半円形状のコーナー部１１ａを有している。そして、このコーナー部１１ａは、Ｒ底１１ｂの図５に示す法線方向Ｅ（ラムチェア１Ａの円周方向に相当）に延びるとともに、厚さ方向に貫通するスリット１２が形成されている。このスリット１２の前記法線方向Ｅの長さ寸法Ｌは、Ｒ底１１ｂの曲率半径を符号Ｒとしたときに０．４Ｒ以上であることが好ましい。
なお、スリット１２は、放電加工などにより設けられ、その幅寸法Ｄは極力小さいことが好ましく、例えば０．２ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００２９】
ここで、ボルト締結装置１０を用いてボルト２を締め付けて作業について説明する。この締め付け作業は従来の手順と同様である。
すなわち、図１に示すように、車室２０のボルト孔に下車室フランジ２２側からボルト２を挿通させて係止ナット２３を螺合させた状態において、先ずプーラバー３の係合凹部３２をボルト２の先端２ａにねじ込むことで、プーラバー３をボルト２に対して同軸線上に固定する。そして、ラムチェア１Ａを配置させて、油圧装置４をプーラバー３の軸本体部３１に嵌挿させ、固定ナット３３を雄ねじ３１ａに締め付けて固定する。このとき、油圧装置４の下側押圧部４２がラムチェア１Ａの上端１ａに当接した状態とする。
【００３０】
続いて、油圧装置４を駆動させ、上側押圧部４１と下側押圧部４２が互いに離反する方向、つまり上側押圧部４１が上方へ移動させることで、固定ナット３３を上方へ押し上げる。これにより固定ナット３３を介してプーラバー３も上方へ持ち上がるため、ボルト２に軸方向Ｙの引張力Ｐ１を付与することができる。このボルト２の引っ張りにより、係止ナット２３が緩むことになる。そして、この引張力を与えた状態のままラムチェア１Ａの長穴開口部１１からナット回転工具（図示省略）を差し込んで、緩んだ係止ナット２３をボルト２に対して引っ張り荷重をもたせて締め付ける。
【００３１】
次に、上述したように構成されたラムチェア１Ａの作用について、図面に基づいて説明する。
図２乃至図５、及び図６（ａ）に示すように、ボルト反力作用時には、圧縮力を受けて長穴開口部１１に圧縮力が作用し、この影響によりＲ底１１ｂの近傍部（表面から深さ方向に略５ｍｍ程度の領域）に塑性変形が生じることになる。このとき、図７に示すように、縦軸の応力度において、圧縮応力σ１は−６となる。
なお、図７（後述する図８も同様）は、ラムチェア１Ａが圧縮力を受け、さらにその圧縮力を解除したときの応力度とひずみ度の変化を示しており、縦軸と横軸の目盛は単なる指標である。
【００３２】
そして、図６（ｂ）及び図７に示すように、ボルト反力解除時には、図５に示すＲ底１１ｂの表層部（圧縮の塑性変形発生域）において、その周囲との変形の戻り差により引張残留応力σ２が生じる。このときのＲ底１１ｂに生じる引張残留応力σ２は、塑性変形が生じる部位に予めスリット１２を入れておくことで、塑性変形部の戻り変形を拘束するものが無くなるため、図７に示すように圧縮応力σ１の−６から０となり、その変動幅は６となる。これに対して、図８に示す従来例による引張残留応力σ３では、圧縮応力の―６から＋６となり、その変動幅が１２となる。つまり、本実施の形態によるラムチェア１Ａでは、従来例の１／２の変動幅となる。
このようにラムチェア１Ａは、繰返して使用することにより、コーナー部１１ａのＲ底１１ｂにおいて圧縮応力σ１〜引張残留応力σ２間で応力が変動することになる。
【００３３】
このように、ラムチェア１Ａがボルト２に引張力を付与する際の反力によって生じる圧縮力を受けることによって塑性変形が生じる部分、すなわち開口部のコーナー部１１ａのＲ底１１ｂ部分に予めスリット１２を入れておくことで、ボルト反力（圧縮力）の解除によって塑性変形部をなすＲ底１１ｂ部分に作用する戻り変形が拘束されないため、この戻り変形によって生じる引張残留応力σ２を小さくすることができる。
つまり、塑性変形部に作用する応力の変動幅（圧縮応力σ１と引張残留応力σ２の差の絶対値）がΔσ＝｜σ１−σ２｜（図７参照）と小さくなるため、ラムチェア１Ａにボルト反力（圧縮力）が繰り返し作用しても、コーナー部１１ａのＲ底１１ｂ部分に疲労割れが発生しにくくなるという効果を奏する。
【００３４】
また、スリット１２の延在寸法をコーナー部１１ａの曲率半径の０．４以上とし、スリット１２の幅を０．２ｍｍ以下とすることで、引張残留応力をより一層小さくすることができ、コーナー部１１ａの疲労割れの発生をより確実に防ぐことができる。
【００３５】
上述した本第１の実施の形態によるボルト締結装置用ラムチェア、およびこれを備えたボルト締結装置では、塑性変形部をなす長穴開口部１１のコーナー部１１ａのＲ底１１ｂ部分に予めスリット１２を設けておくことで、その塑性変形部に作用する圧縮応力と引張応力との繰り返しによって生じる引張残留応力を小さくすることができることから、長穴開口部１１における疲労割れの発生を確実に防止することができ、これにより耐久性を向上させることができる。
【００３６】
次に、本発明のボルト締結装置用ラムチェア、およびこれを備えたボルト締結装置による他の実施の形態について、添付図面に基づいて説明するが、上述の第１の実施の形態と同一又は同様な部材、部分には同一の符号を用いて説明を省略し、第１の実施の形態と異なる構成について説明する。
【００３７】
（第２の実施の形態）
図７乃至図９に示すように、第２の実施の形態によるラムチェア１Ｂは、長穴開口部１１の左右コーナー部１１ａのＲ底１１ｂ、及び表面から深さ（円周）方向に長さ０．４Ｒ以上のスリット１２を設け、さらにそのスリット先端部に例えば直径ｒ＝０．５ｍｍ以上の貫通孔１３を設けた構成となっている。つまり、貫通孔１３は、スリット１２に連続するとともに、スリット１２の幅寸法よりも大きい直径を有して、ラムチェア１Ａの径方向に貫通している。
この場合、スリット先端に曲面を有する貫通孔１３を設けておくことで、スリット先端に集中する応力を貫通孔１３の周方向に分散させることができることから、このスリット先端での疲労割れの発生を抑えることができる。
【００３８】
（第３の実施の形態）
図１０に示すように、第３の実施の形態によるラムチェア１Ｃは、長穴開口部１１の形状を略長方形状のものとし、その４つの角部（コーナー部）にＲ底１１ｃが設けられており、このＲ底１１ｃの表面から深さ方向に長さ寸法で０．４Ｒ以上のスリット１４を設けた構成となっている。
この場合もまた、塑性変形部をなす長穴開口部１１のコーナー部１１ａのＲ底１１ｃ部分に予めスリット１４を設けておくことで、その塑性変形部に作用する圧縮応力と引張応力との繰り返しによって生じる引張残留応力を小さくすることができ、長穴開口部１１の疲労割れの発生を確実に防止することができ、これにより耐久性を向上させることができる。
【００３９】
以上、本発明によるボルト締結装置用ラムチェア、およびこれを備えたボルト締結装置の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、ラムチェアの開口部の形状は、上述した実施の形態に限定されることはない。また、スリット１２、１４の長さ寸法やスリット幅寸法、数量、配置間隔も、適宜設定することが可能である。例えば、周方向全域にわたって延在するスリットを採用することも可能である。つまり、ラムチェアは高さ方向に２分割された構成で、このときスリット幅は０となる。この場合、スリットに溝底がないので、スリット先端から疲労割れが生じることがなくなり、コーナー部の疲労割れの発生をより確実に防ぐことができる。
【００４０】
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した実施の形態を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１Ａ、１Ｂ、１Ｃ  ラムチェア
２  ボルト
３  プーラバー
４  油圧装置
１０  ボルト締結装置
１１  長穴開口部
１１ａ  コーナー部
１１ｂ、１１ｃ  Ｒ底
１２、１４  スリット
１３  貫通孔
２０  車室
２１  上車室フランジ
２２  下車室フランジ
２３  係止ナット
Ｒ  曲率半径
【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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