JP2010190859A - テーパねじの締結力管理方法及び管理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単に且つ高精度で締結力を管理可能なテーパねじの締結力管理方法及び装置を提供する。
【解決手段】中空円柱状の締結部３ａの内周面に形成されたテーパめねじ部３２と、該テーパねめじ部３２に螺合されるテーパおねじ部２１又は平行おねじ部との締結力を管理するテーパねじ１の締結力管理方法において、前記締結部３ａの外径が拡径した弾性変形量を検出し、締結部外径の弾性変形量と締結力の比例関係に基づいて前記検出した弾性変形量を締結力に換算してテーパめねじ３２とテーパおねじ２１又は平行おねじの締結力を管理するようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、配管継手等に用いられるテーパねじの締結力を管理するテーパねじの締結力管理方法及び管理装置に関する。

テーパねじは、テーパめねじにテーパおねじ又は平行おねじを螺合して、めねじのテーパ状内面をおねじ外周面で外側に押し付けることにより締結するもので、気密性が高いことから配管継手等に広く用いられている。
従来より用いられている配管継手部材の一例を図４に示す。
図４（ａ）はＴ字型配管継手部材４０であり、Ｔ字状に形成された配管継手部材４０の３箇所の端部は、その内周面にテーパめねじ部４１が設けられている。このテーパめねじ部４１に配管部材のテーパおねじ部又は平行おねじ部を嵌合して螺合することにより、三方向に延設される配管を締結することができる。図４（ｂ）はストレート型配管継手部材４５であり、配管継手部材端部の外周面にテーパおねじ部４６が設けられている。このテーパおねじ部４６を配管部材のテーパめねじ部に嵌合させ、配管継手部材４５の頭部４７をレンチで回転させることによりテーパおねじ部４６がテーパめねじ部に螺合し締結されるようになっている。

従来、テーパねじの締め付けは人手により行われることが多かった。図５（ａ）に示すように、テーパめねじ部５１を有する配管部材５０と、テーパおねじ部５４を有する配管部材５２とを締結する場合、配管部材５０を固定器具６０で固定し、該配管部材５０のめねじ部５１に配管部材５２のおねじ部５４を嵌合させ、配管部材５２の頭部５３をレンチ６１で回転させることによりめねじ部５１におねじ部５４が螺合し、おねじ部５４がめねじ部５１を外側に押し付けることにより締結される。

しかしながら、このような締結方法では締結力にばらつきが大きく、また締め過ぎにより継手部材が破損したり、締め付け不足により締結状態が緩み、配管内部の流体が漏れることがあった。
締結力を調整する手段としては、特許文献１（特開２０００−２８０１８４号公報）等に開示されるように、予め設定したトルクに調整可能なトルクレンチが用いられている。また別の方法として、おねじとめねじを螺合する際に、角度規定するマーキングをしておき、このマーキングに沿って締め付けることにより目標とする締結力を得るようにした方法があった。

特開２０００−２８０１８４号公報

しかし、おねじに与える締め付けトルクは、大部分がおねじとめねじの接触摩擦に消費されてしまうため、締め付けトルクを調整してもテーパねじの軸力が目的とする値になるとは限らない。従って、締結力にばらつきが生じてしまい、上記したように締め過ぎによる継手部材の破損や締め付け不足による内部流体の漏れを確実に回避することはできなかった。
テーパねじに角度規定のマーキングをする方法では、マーキングできない締結部材も存在するため、全てのテーパねじに適用できるものではなく、また作業効率が低下するという問題があった。
従って、本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、簡単に且つ高精度で締結力を管理可能なテーパねじの締結力管理方法及び装置を提供することを目的とする。

そこで、本発明はかかる課題を解決するために、中空円柱状の締結部の内周面に形成されたテーパめねじ部と、該テーパねめじ部に螺合されるテーパおねじ部又は平行おねじ部との締結力を管理するテーパねじの締結力管理方法において、
前記締結部の外径が拡径した弾性変形量を検出し、締結部外径の弾性変形量と締結力の比例関係に基づいて前記検出した弾性変形量を締結力に換算して前記テーパめねじ部と前記テーパおねじ部又は平行おねじ部の締結力を管理することを特徴とする。

本発明によれば、おねじ部を螺合することによりめねじ部が拡径し、締結部が弾性変形した弾性変形量を検出し、弾性変形量と締結力の比例関係に基づいて前記検出した弾性変形量から締結力を換算し、めねじ部とおねじ部の締結力を管理することにより、簡単に且つ高精度で締結力を管理することが可能となる。従って、この管理方法を用いることにより、テーパねじの締め過ぎによる締結部材の破損や締め付け不足による内部流体の漏れを確実に回避することができる。

さらに、前記締結部の外径の弾性変形量をレーザ変位計で検出することを特徴とする。
このように、締結部の弾性変形量の検出にレーザ変位計を用いることにより、非接触で検出できるためテーパねじの揺れに影響されず高精度で弾性変形量を検出することが可能となる。

また、中空円柱状の締結部の内周面に形成されたテーパめねじ部と、該テーパねめじ部に螺合されるテーパおねじ部又は平行おねじ部との締結力を管理するテーパねじの締結力管理装置において、
前記締結部の外径が拡径した弾性変形量を検出する検出手段と、締結部外径の弾性変形量と締結力の比例関係が記憶された制御装置と、を備え、
前記制御装置により、前記締結部外径の弾性変形量と締結力の比例関係に基づいて、前記検出手段にて検出された弾性変形量を締結力に換算して出力することを特徴とする。

さらに、前記検出手段が、前記締結部の外径の弾性変形量を検出するレーザ変位計であることを特徴とする。
さらにまた、前記テーパねじが、配管継手に設けられた配管用テーパねじであることを特徴とする。

以上記載のごとく本発明によれば、締結部が拡径した弾性変形量を検出し、弾性変形量と締結力の比例関係に基づいて前記検出した弾性変形量から締結力を換算し、めねじ部とおねじ部の締結力を管理することにより、簡単に且つ高精度で締結力を管理することが可能となる。
また、締結部の弾性変形量の検出にレーザ変位計を用いることにより、非接触で検出できるためテーパねじの揺れに影響されず高精度で弾性変形量を検出することが可能となる。

本発明の実施例に係るテーパねじの締結力管理方法を説明する図である。 本発明の他の実施例に係るテーパねじの締結力管理方法を説明する図である。 弾性変形量と締結力の関係を模式的に示すグラフである。 従来の配管継手を示す図で、（ａ）はＴ字型配管継手部材の側面図、（ｂ）はストレート型配管継手部材の側面図である。 従来におけるテーパねじの締結方法を説明する図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ矢視図である。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

本実施形態は、中空円柱状の締結部の内周面に形成されたテーパめねじ部と、テーパねめじ部に螺合されるテーパおねじ部又は平行おねじ部との締結力を管理する方法及び装置であり、締結部の外径が拡径した弾性変形量を検出し、締結部外径の弾性変形量と締結力の比例関係に基づいて、前記検出した弾性変形量を締結力に換算して前記テーパめねじと前記テーパおねじ又は平行おねじの締結力を管理する構成となっている。
本実施形態は、好適には、配管継手が備える配管用テーパねじに用いられ、例えば、油圧配管、水配管、エアー配管等のような流体が通流する各種配管に用いられる。

図１を参照して、本実施例に係るテーパねじの締結力管理装置の構成を説明する。
図１に示すように、中空円柱状の配管部材３の端部内面にテーパめねじ部３１、３２が設けられている。一側のテーパめねじ部３２が設けられた配管部材２の端部部位を締結部３ａと称する。配管部材３は、固定部材１０により固定される。配管部材３の固定時、テーパめねじ部３２が設けられた締結部３ａは、固定部材１０から突出するように配置される。
他の配管部材２の端部外周面にはテーパおねじ部２１が設けられている。配管部材２に設けられるテーパおねじ部２１は、平行おねじ部としてもよい。また、配管部材２には、テーパおねじ部２１より基部側で該テーパおねじ部２１より離間させた位置に頭部２２が設けられている。
テーパねじ１は、前記テーパめねじ部３２と前記テーパおねじ部２１とから構成される。

また、本実施例では、テーパめねじ部３２が設けられた締結部３ａの外径の弾性変形量を検出する検出手段を備える。該検出手段は、接触式又は非接触式の何れを用いてもよいが、好適には図１に示すように非接触式のレーザ変位計５を用いる。レーザ変位計５は、投光部と受光部を有するセンサ６、７と、該センサからの信号を基に変位量を演算する制御装置８とを備える周知の装置であり、例えば、測定対象物にレーザ光を照射し、該測定対象物から拡散反射された光線を、受光部を通して光電変換素子上に結像させ、三角測量法により測定物の位置を演算し、変位量を求めるものである。
別の検出手段として、図２に示すように画像検出手段を用いてもよい。これは、締結部３ａを撮像する撮像装置１１と、該撮像した画像１１が入力される制御装置１２とを備え、撮像装置１１にて撮像した時系列の画像データを制御装置１２にて画像処理し、締結部３ａの弾性変形量を求めるものである。

次いで、本実施例に係るテーパねじの締結力管理方法を説明する。
まず、テーパめねじ部３２が設けられた締結部３ａが突出するように固定部材１０により配管部材３を固定する。そして、配管部材２のテーパおねじ部２１をテーパめねじ部３２に嵌合させ、配管部材２の頭部２２をレンチ（図示略）により図中矢印方向に回転させ、テーパおねじ部２１をテーパめねじ部３２に螺合する。これにより、テーパおねじ部２１の外周面がテーパめねじ部３２の内面を外側に押圧し、締結部３ａは弾性変形して拡径する。拡径した締結部３ａ’の外周面は図中破線で示す状態となり、螺合前の締結部３ａの外径Ｄから螺合後の外径Ｄ’まで弾性変形する。締結部３ａ’の弾性変形量は（Ｄ’−Ｄ）となる。

レーザ変位計５により弾性変形量（Ｄ’−Ｄ）を検出し、弾性変形量と締結力の比例関係に基づいて、前記検出した弾性変形量から締結力を換算して求める。
ここで、弾性変形量と締結力の関係を図３のグラフに示す。同グラフに示されるように、弾性変形量と締結力は比例関係を有する。即ち、弾性変形量が増加するとこれに比例的に締結力が増加する関係となっている。締結力とは、ねじ締付けにより発生するテーパおねじ部２１の軸力である。

従って、この弾性変形量と締結力の比例関係に基づき、レーザ変位計５により検出した弾性変形量から締結力を換算して求めることが可能となる。予め目標とする締結力が得られる弾性変形量を算出しておき、この弾性変形量が得られるまでおねじ部２１を回転させるようにしてもよいし、制御装置８に弾性変形量と締結力の関係を記憶させておき、レーザ変位計５により検出した弾性変形量を制御装置８に入力し、この弾性変形量を締結力に換算して出力し、出力値に基づいて目標とする締結力が得られるまでおねじ部２１を回転させるようにしてもよい。

このように本実施例によれば、めねじ部３２が設けられた締結部３ａの弾性変形量を検出し、弾性変形量と締結力の比例関係に基づいて前記検出した弾性変形量から締結力を換算してめねじ部３２とおねじ部２１の締結力を管理することにより、簡単に且つ高精度で締結力を管理することが可能となる。従って、この管理方法及び装置を用いることにより、テーパねじ１の締め過ぎによる締結部材の破損や締め付け不足による内部流体の漏れを確実に回避することができる。
また、締結部３ａの弾性変形量の検出にレーザ変位計５を用いることにより、非接触で検出可能となるため、テーパねじの揺れに影響されず高精度で弾性変形量を検出することが可能となる。

本発明は、テーパねじの締結力を簡単に且つ高精度で管理することが可能であるため、油圧配管、水配管、エアー配管等のように流体が通流する各種配管の締結に好適に用いることができる。

１ テーパねじ
２、３ 配管部材
３ａ 締結部
５ レーザ変位計
６、７ センサ
８ 制御装置
１０ 固定部材
１１ 撮像装置
１２ 制御装置
２１ おねじ部
３１、３２ めねじ部

Claims (5)

1. 中空円柱状の締結部の内周面に形成されたテーパめねじ部と、該テーパねめじ部に螺合されるテーパおねじ部又は平行おねじ部との締結力を管理するテーパねじの締結力管理方法において、
   前記締結部の外径が拡径した弾性変形量を検出し、締結部外径の弾性変形量と締結力の比例関係に基づいて前記検出した弾性変形量を締結力に換算して前記テーパめねじ部と前記テーパおねじ部又は平行おねじ部の締結力を管理することを特徴とするテーパねじの締結力管理方法。
2. 前記締結部の外径の弾性変形量をレーザ変位計で検出することを特徴とする請求項１記載のテーパねじの締結力管理方法。
3. 中空円柱状の締結部の内周面に形成されたテーパめねじ部と、該テーパねめじ部に螺合されるテーパおねじ部又は平行おねじ部との締結力を管理するテーパねじの締結力管理装置において、
   前記締結部の外径が拡径した弾性変形量を検出する検出手段と、締結部外径の弾性変形量と締結力の比例関係が記憶された制御装置と、を備え、
   前記制御装置により、前記締結部外径の弾性変形量と締結力の比例関係に基づいて、前記検出手段にて検出された弾性変形量を締結力に換算して出力することを特徴とするテーパねじの締結力管理装置。
4. 前記検出手段が、前記締結部の外径の弾性変形量を検出するレーザ変位計であることを特徴とする請求項３記載のテーパねじの締結力管理装置。
5. 前記テーパねじが、配管継手に設けられた配管用テーパねじであることを特徴とする請求項３記載のテーパねじの締結力管理装置。

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