JP2009191932A - フランジ締め付け教育用機材 - Google Patents

Abstract

【課題】ボルトを締め付ける実際の力やボルトの締め付け順で締付力に変化があることを作業者に確認させることができるフランジ締め付け教育用機材を提供する。
【解決手段】フランジ締め付け教育用機材１０は、一対のフランジ１４の対向する各ボルト挿入孔にボルト１６Ａ〜１６Ｄを挿入し、これらのボルトを所定の順番に従って、トルクレンチ等の締付具により締め付ける。この際に生じる締付力は、圧力検出部１２に設けられた各ロードセルによって検出され、その締付力がディスプレイ２０に表示される。作業者は、ボルトを締め付けた際の締め付けトルクの大小、不均一により、実際にフランジ１４面に加わる面圧の変化を直視できる。フランジ締め付け教育用機材は、ボルトを締め付ける実際の力や、ボルトの締め付け順で締付力に変化があることを作業者に確認させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明はフランジ締め付け教育用機材に係り、特に現場にて配管同士を、各々の端部に設けられたフランジを介してボルト接合する際に、規定の締付力が得られているか否かを現場作業者に体感させるためのフランジ締め付け教育用機材に関する。

引用文献１には、ガスケットを装着するテストフランジのフランジボルトを、トルクレンチで所定のトルクで締め付けた後、気密試験装置によって、このテストフランジ内を所定の加圧下に保持させ、このテストフランジのフランジ接触面の耐気密性を評価する評価装置が開示されている。

この評価装置によれば、所定の締め付けトルクによるボルト締め付け後、充分な応力緩和下に、シクネスゲージでこのテストフランジのフランジ間隙を測定する。次に、このテストフランジ継手部の一端のメクラフランジを外し、そのフランジ内径に略同等径の基準棒を挿入し、装着するガスケット内円周面が、テストフランジの内径中心軸方向へはみ出した変形の有無を評価する。このような評価テストを繰り返すことによって、所定の締め付けトルク下において、必要以上のガスケット変形であるはみ出し変形をなしとする、ガスケットに対する必要最小ボルト荷重を得る。その結果、この必要最小ボルト荷重が、実機フランジのフランジボルトを締め付ける適正締め付けトルクであって、その実機フランジのフランジ接触面のシール性を満たし、且つガスケットのはみ出し変形を防止するフランジボルトの必要にして最小の締め付けトルクとして事前に評価する。すなわち、引用文献１には、フランジ同士をボルトによって締め付けた際に、ガスケットのはみ出し変形を規制するための締め付けトルクを事前に取得するための評価装置が開示されている。
特開２００２−３１７８７３号公報

引用文献１の締め付けトルクの評価装置は、ガスケット種別ごとのボルトによるフランジの締め付けトルクを事前に取得する装置であるが、フランジの締め付け作業を実際に作業者に体感させるためには、ボルトを締め付ける実際の力やボルトの締め付け順で締付力に変化があることを作業者に確認させる必要があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ガスケットの種別が決まっており、適正締付トルクが明らかな場合に、ボルトを締め付ける実際の力やボルトの締め付け順で締付力に変化があることを作業者に確認させることができるフランジ締め付け教育用機材を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、前記目的を達成するために、円筒状に形成された圧力検出部と、前記圧力検出部を挟むように圧力検出部の両側に対向配置され、圧力検出部の中心軸を中心とする同一円周上に複数のボルト挿入孔が所定の間隔をもって形成された一対のフランジと、前記一対のフランジの対向する各ボルト挿入孔に挿入されて締付具により締め付けられる複数本のボルトと、前記圧力検出部の円周上であって、前記ボルト挿入孔の中間位置に対応した位置に設けられた複数のロードセルと、前記複数のロードセルによって検出された前記ボルトによる圧力検出部の締付力を表示する表示手段と、を備えたことを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、一対のフランジの対向する各ボルト挿入孔にボルトを挿入し、これらのボルトを所定の順番に従って、トルクレンチ等の締付具により締め付ける。この際に生じる締付力は、圧力検出部に設けられた各ロードセルによって検出されて、その締付力が表示手段に表示される。これにより、作業者は、ボルトを締め付けた際の締め付けトルクの大小、不均一により、実際にフランジ面に加わる面圧の変化を直視できる。したがって、請求項１に記載の発明は、ボルトを締め付ける実際の力やボルトの締め付け順で締付力に変化があることを作業者に確認させることができる。

ボルト挿入孔の中間位置に対応した位置にロードセルを設ける理由は、ボルト挿入孔の中間位置の面圧が一番低いため、その位置で指定面圧の範囲であることを確認するためである。

請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記表示手段は、前記ロードセル毎の締付力を表示する手段であることを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、ロードセル毎の締付力を表示手段に表示するため、ボルト毎の締付力の変化を直視することができ、作業者は前記変化を詳細に体感することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１、又は２において、前記規定値は、前記ボルトの設計軸力に対応する値であることを特徴とする。

本発明に係るフランジ締め付け教育用機材によれば、作業者は、ボルトを締め付けた際の締め付けトルクの大小、不均一により、実際にフランジ面に加わる面圧の変化を表示手段により直視できるので、ボルトを締め付ける実際の力やボルトの締め付け順で締付力に変化があることを確認することができる。

以下添付図面に従って、本発明に係るフランジ締め付け教育用機材の好ましい実施の形態について詳説する。

図１は、実施の形態のフランジ締め付け教育用機材１０を示した全体斜視図あり、図２は、フランジ締め付け教育用機材１０の要部構成を断面で示した説明図、図３は、フランジ締め付け教育用機材１０の要部の平面図である。図３には、各ボルト挿入孔とロードセルとの位置関係が示されている。

これらの図に示すように、このフランジ締め付け教育用機材１０は、圧力検出部１２、一対のフランジ１４、１４、４本のボルト１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄ、４個のロードセル１８ＡＢＢ、１８ＢＣＣ、１８ＣＤＤ、１８ＤＡＡ、ディスプレイ（表示手段）２０、キーボード２２、及びマウス２４から構成されている。

圧力検出部１２は、ステンレス等の金属製であり円筒状に構成され、この圧力検出部１２を挟むように同じく金属製のドーナツ型フランジ１４、１４が圧力検出部１２の両側に対向して配置される。フランジ１４、１４には、圧力検出部１２の中心軸Ａを中心とする同一円周上に４個のボルト挿入孔２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、２６Ｄが９０°の間隔をもって形成されており、ボルト挿入孔２６Ａにボルト１６Ａが挿入され、ボルト挿入孔２６Ｂにボルト１６Ｂが挿入され、ボルト挿入孔２６Ｃにボルト１６Ｃが挿入され、ボルト挿入孔２６Ｄにボルト１６Ｄがそれぞれ挿入される。これらの、ボルト１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄは、トルクレンチ等の締付具を利用して作業者によって締め付けられる。

ロードセル１８ＡＢ、１８ＢＣ、１８ＣＤ、１８ＤＡは、圧力検出部１２の円周上であって、ボルト挿入孔２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、２６Ｄに対応した中間位置に圧力検出部１２に埋設されている。すなわち、ロードセル１８ＡＢは、ボルト挿入孔２６Ａとボルト挿入孔２６Ｂに対応した中間位置に設けられ、ロードセル１８ＢＣは、ボルト挿入孔２６Ｂとボルト挿入孔２６Ｃに対応した中間位置に設けられ、ロードセル１８ＣＤは、ボルト挿入孔２６Ｃとボルト挿入孔２６Ｄに対応した中間位置に設けられ、ロードセル１８ＤＡは、ボルト挿入孔２６Ｄとボルト挿入孔２６Ａに対応した中間位置に設けられている。このようにロードセルを配置することにより、ロードセル両側のボルトの締め付けによるフランジ面圧への影響を検出することができる。また、実施の形態では、ボルトを４本、ロードセルを４個使用したが、使用数はこれに限定されるものではなく、フランジ１４の大きさにより４本（４個）以上であればよい。

これらのロードセル１８ＡＢ、１８ＢＣ、１８ＣＤ、１８ＤＡによって検出された締付力（実際にはロードセルを構成する歪みゲージから出力される電圧）は、各信号線２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃ、２８Ｄからコネクタ３０及びケーブル３２、３２を介してディスプレイ２０に出力される。ディスプレイ２０には、歪みゲージから出力される電圧を締付力に演算するプログラムが搭載され、このプログラムによって演算された締付力がディスプレイ２０に表示される。

図４は、ディスプレイ２０の画面２１に表示される締付力の一例が示されている。

ディスプレイ２０の略中央部に表示された二重の円はフランジ１４を示し、その二重の円中にはロードセル１８ＡＢ、１８ＢＣ、１８ＣＤ、１８ＤＡの位置が符号１８ＡＢ、１８ＢＣ、１８ＣＤ、１８ＤＡを用いてそれぞれ示されている。

また、符号１８ＡＢの右側には、ボルト１６Ａとボルト１６Ｂとの締め付けによって生じた締付力（ｋＮ）を示すグラフが表示されている。このグラフは、縦軸が締付力、横軸が時間軸とされている。同様に、符号１８ＢＣの下側には、ボルト１６Ｂとボルト１６Ｃとの締め付けによって生じた締付力（ｋＮ）を示すグラフが表示されている。このグラフも、縦軸が締付力、横軸が時間軸とされている。符号１８ＣＤの左側には、ボルト１６Ｃとボルト１６Ｄとの締め付けによって生じた締付力（ｋＮ）を示すグラフが表示されている。このグラフも、縦軸が締付力、横軸が時間軸とされている。符号１８ＤＡの上側には、ボルト１６Ｄとボルト１６Ａとの締め付けによって生じた締付力（ｋＮ）を示すグラフが表示されている。このグラフも、縦軸が締付力、横軸が時間軸とされている。

一方、ディスプレイ２０の右下隅には、ロードセル１８ＡＢ、１８ＢＣ、１８ＣＤ、１８ＤＡによって検出された締付力が重畳されたグラフが表示されている。

なお、図１、図２に示した符号３４は把手であり、この２本の把手３４、３４を利用して圧力検出部１２とフランジ１４、１４とが一体となった機材を運搬することができる。

次に、前記の如く構成されたフランジ締め付け教育用機材１０の使用方法について説明する。

まず、一対のフランジ１４、１４の対向する各ボルト挿入孔２６Ａ、２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｂ、２６Ｃ、２６Ｃ、２６Ｄ、２６Ｄにボルト１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄをそれぞれ挿入し、これらのボルト１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄを所定の順番に従って、トルクレンチ等の締付具により締め付ける。

この際に生じる締付力は、圧力検出部１２に設けられた各ロードセル１８ＡＢ、１８ＢＣ、１８ＣＤ、１８ＤＡによって検出され、その締付力がディスプレイ２０に図４の如く表示される。

これにより、作業者は、ボルト１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄを締め付けた際の締め付けトルクの大小、不均一により、実際にフランジ１４面に加わる面圧の変化を直視できる。

したがって、実施の形態のフランジ締め付け教育用機材１０は、ボルト１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄを締め付ける実際の力や、ボルト１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄの締め付け順で締付力に変化があることを作業者に確認させることができる。

また、ディスプレイ２０においては、ロードセル１８ＡＢ、１８ＢＣ、１８ＣＤ、１８ＤＡ毎の締付力が経時的に表示されているため、ボルト１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄ毎の締付力の変化を直視することができ、作業者は前記変化を詳細に体感することができる。

ところで、実施の形態のフランジ締め付け教育用機材１０は、ロードセル１８ＡＢ、１８ＢＣ、１８ＣＤ、１８ＤＡから出力された締付力が標準締付力（規定値）を超えた際にアラームを発するスピーカ（警告手段）３６がディスプレイ２０に図１の如く内蔵されている。

したがって、このフランジ締め付け教育用機材１０は、ロードセル１８ＡＢ、１８ＢＣ、１８ＣＤ、１８ＤＡから出力された締付力が標準締付力を超えると、スピーカ３６からアラームが発せられるため、締付力が標準締付力に到達したことをアラーム音で確認することができる。

なお、規定値は、キーボード２２、及びマウス２４を利用して変更することができる。

実施の形態のフランジ締め付け教育用機材を示した全体斜視図 図１に示したフランジ締め付け教育用機材の要部を断面で示した説明図 図１に示したフランジ締め付け教育用機材の要部構造の平面図 ディスプレイ２０に表示される締付力の一例図

符号の説明

１０…フランジ締め付け教育用機材、１２…圧力検出部、１４…フランジ、１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄ…ボルト、１８ＡＢ、１８ＢＣ、１８ＣＤ、１８ＤＡ…ロードセル、２０…ディスプレイ、２２…キーボード、２４…マウス、２６Ａ、２６Ｂ、２６Ｃ、２６Ｄ…ボルト挿入孔、２８Ａ、２８Ｂ、２８Ｃ、２８Ｄ…信号線、３０…コネクタ、３２…ケーブル、３４…把手、３６…スピーカ

Claims (3)

1. 円筒状に形成された圧力検出部と、
   前記圧力検出部を挟むように圧力検出部の両側に対向配置され、圧力検出部の中心軸を中心とする同一円周上に複数のボルト挿入孔が所定の間隔をもって形成された一対のフランジと、
   前記一対のフランジの対向する各ボルト挿入孔に挿入されて締付具により締め付けられる複数本のボルトと、
   前記圧力検出部の円周上であって、前記ボルト挿入孔の中間位置に対応した位置に設けられた複数のロードセルと、
   前記複数のロードセルによって検出された前記ボルトによる圧力検出部の締付力を表示する表示手段と、
   を備えたことを特徴とするフランジ締め付け教育用機材。
2. 前記表示手段は、前記ロードセル毎の締付力を表示する手段である請求項１に記載のフランジ締め付け教育用機材。
3. 前記規定値は、前記ボルトの設計軸力に対応する値である請求項１、又は２に記載のフランジ締め付け教育用機材。

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