JPH0639029B2 - 大寸法ボルトの理想ねじ込み位置の位置決め装置及びその方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、大寸法のボルトの理想ねじ込み位置を決める
方法と装置に関するものであり、特に、例えば、原子炉
に属するような容器の蓋をしめるためのものである。

原子炉においては、蓋は容器に脱着可能に固着され、原
子炉に周期的に燃料を再充填でき、その結果、容器の内
部を点検できるようになっていることは知られている。

このため、蓋は、容器の継ぐ輪にねじ込まれ、蓋の継ぎ
輪に設けられた平滑孔を貫通するボルトによって原子炉
に固着されている。これらのボルトは、通常、かなりた
くさん用いられており、お互に近接しているため、蓋を
はずしたり再び取り付けたりするには、ボルト全部をね
じ込んだりはずしたり、及び、ボルトを引張ることが必
要である。このような、ボルトのねじ込みやはずす操作
は、問題を生じ、行なうのが困難である。実際、ボルト
を数百キログラムの重さがあるため、ボルトをねじ山に
ねじ込み時、又ははずす時、ねじ山に生じ、ボルトが重
いほど大きくなる摩擦抵抗に打ち勝たねばならない。し
かし、ねじ込み器具の種々の要素の軸線は、回転後、容
器のねじ穴の軸線やボルトの軸線と常に一致してはいな
い。その結果、ボルトを容器のねじ穴に入れる瞬間に、
自動的にボルトが同軸線上にくることができないため、
ボルトをねじ込むため最初に回転させる時のように手動
でこの操作を行なわなければならないことがよくある。
そのため、この作業中作業者は放射能放射の高い領域に
かなり長期間とどまる危険をおかすことになる。

ボルトを容器のねじ穴にねじ込む時ボルトに膠着を生じ
させることのある、心合せにおけるこれらの欠点は、並
進や回転軸線の回りに分布し、摩擦のため、これら部分
の初期の不規則な摩耗を生じさせる不規則な応力を、動
いている部分に、生じさせる。

ボルトをねじ込ませたりはずすための既知の器具は、互
いに垂直な２方向においてＺ゜の自由性を有する駆動ジ
ャイトと組合さったボールソケット形空気クッション装
置によってボルトの軸方向決めにある程度の自由があ
る。

けれども、この器具は、きわめて複雑であり、ボルトを
付ける再に好ましいねじ込み方向を決めることは不可能
となり、その結果、可動部分に過剰の摩擦が生ずること
になる。

従って、本発明の目的は最少トルクでねじ込むためのボ
ルトの理想位置を決める方法を提案し、詰り（jammin
g）を防ぐことである。

この目的を達成するため、ボルトを締めはずし装置に固
定した後、 −ボルト１０が垂直であり、ねじ穴の軸線と整合してい
ることを確認するチエックを行ない、 −ボルトを制御しながらねじ穴のねじ溝にはまるまで下
げ、 −ねじ込みと反対方向にボルトを回転し、 −ねじ穴のねじ山にボルトのねじ山が噛み合う点を検知
し、 −反対方向へのボルトの回転をやめ、通常の方向に数
回、可能ならば低速度でボルトを回転してねじ込みの開
始を制御し、 −このねじ込み中、ねじ込みトルクが所定の基準離脱ト
ルクより大きくなった時、ねじ穴へのボルトの最初の膠
着が検知されたならば、ボルトの回転を止め、 −この最初の膠着が検知されると，適当な経路によって
ボルトの理想ねじ込み位置の最初の位置決めを行ない、 −ねじ込みトルクが再び、離脱トルクより小さくなった
瞬間に最初の位置決めをやめ、新しい理想ねじ込み中心
の座標を記録し、 −減速して数回転、ねじ込みを続け、可能ならばねじ込
み速度を高くし、 −このねじ込み中、新しい膠着をそれぞれ検知し、各膠
着後適当な経路によって、先に記録された停止点に相当
する中心点から理想ねじ込み位置の位置決めを新たに行
ない、 −新しい理想ねじ込み中心をそれぞれ検知した後、ねじ
込みを再開し、 −ねじ込みの最後が検知されるまで高速度でボルトのね
じ込みを続ける。

本発明は、大寸法のボルトの理想ねじ込み位置を決める
装置に関するものである。

本発明を理解しやすくするため、本発明の方法及び装置
の実施例を添付図面を参照して説明する。

本発明による締めばすし装置は、第１及び２図に示すよ
うに、例えば、原子炉に付属する容器２の蓋１を開閉す
るのに用いられる。

よく知られているように、蓋１及び容器２は幾何学的垂
直軸を中心とした回転体の形態のものである。蓋１は、
蓋１と容器２の外周に均一に分布している垂直軸を持つ
ボルト１０数個で容器２に取りはずし可能に締付けられ
ている。

それぞれのボルト１０は蓋１の外周端に垂直に設けられ
た平滑孔４を貫通し、その下部には、容器２の外周端に
あるねじ穴５にねじ込まれるねじ山１１が設けられ、中
央部には、容器ナット１３がねじ込まれる別のねじ山１
２がある。一方、ボルト１０は、その上部に張力のかか
る適当な輪郭の環状溝又はねじ山１４を備えている。ボ
ルト１０はその上部には、更に本発明による締めはずし
装置によってつかみそして回転するための装置をはめ込
むための内部凹所を有している。

この締め−はずし装置２０はフレーム６によってレール
（図示してない）に沿って動くキャリッジ７上に保持さ
れている。直角交差運動を実行するテーブル２１がキャ
リッジ７の下に取付けられている。

第２図乃至第４図に示されるように、このテーブル２１
は下部に並進ねじ２３を備えた固定懸垂台から成ってい
る。ベンチ２２は上部に玉軸受走行台２４（４図）によ
り、ねじ２３上に沿って動き、Ｙ軸線に沿ってキャリッ
ジ２５を確実に移動させるナット２６は（第３図）を有
する第１キャリッジ２５を支えている。

第１キャリッジ２５は、軸がねじ２３に垂直であるねじ
２３と同一の並進ねじ２７をその下部に有している。第
一キャリッジ２５は、この第１キャリッジ２５に固着し
ている玉軸受走行台２９（第３図）により第２キャリッ
ジ２８を支えている。第２キャリッジは、ねじ２７によ
り動かされ、Ｙ軸線に対して垂直なＸ軸線に沿ってキャ
リッジ２８を確実に移動させる駆動ナット３０（第４
図）をその上部に有している。

ねじ２３と２７の一方の端は、ベンチ２２に固着してい
るがブレーキ減速装置３１，３２にそれぞれ結合してお
り、ねじ２７の減速装置３２は、２つのキャリッジ２５
と２８の相対運動の結果としてカルダン組立て（cardan
assembly）によりベンチ２２に結合している。しか
も、ねじ２３と２７の他端はそれぞれ、増分コーダ３
４，３５を収容し、テーブル２１を全体として制御でき
るようにしている。

スクリュー／ナット系２３，２６−２７，３０や減速装
置３１、３２を、例えば、ベンチ２２又は第１キャリッ
ジ２５上の一端及び第１キャリッジ及び第２キャリッジ
上の他端でそれぞれ関節連結したジャッキに取り替える
ことができる。

第２キャリッジ２８は、例えば、油圧ジャッキから成る
サーボ制御式重量補正器３７を連結部３６により支持し
ている。このジャッキ３７の目的は、所望の値の軸方向
補正力を作用させることであり、この値は、ねじ込み時
にボルトに圧縮方向に作用するか、はずす際に引張る方
向に作用するかに応じて、装置の可動組立体とボルトと
の重量に所望の低い値を加えるか差し引いたものであ
る。一方、ジャッキ３７はボルトのねじ込み距離全体に
わたり、軸方向の挿入又は引き抜き運動を扱うのに十分
なストロークを持っている。重量補正ジャッキ３７には
軸方向位置測定検知器（図示してない）が取り付けられ
ている。

補正器３７の下端には、ボルト１０をつかむ部材３９を
駆動させる可逆変可速ねじ込み装置３８が設けられてい
るため、２方向の駆動トルクと軸方向力をボルトに作用
させることができる。

最大ねじ込みトルクに相当するトリガー値を受けるトル
クリミッタ４０が、ねじ込み装置３８とグリップ部材３
９の間に設けられている。このトルクリミッタ４０、例
えば、ボール型リミッタ、はテーブル２１の操作を制御
する組込み式マイクロ接触子（micro-contact）（図示
していない）を作動させる。

ボルト１０のねじ込みトルクは、限界値に関してねじ込
み装置３８の出力軸のトルクを測定しても制限すること
ができる。

グリップ部材３９によるねじ込み装置３８とボルト１０
との間の接続は例えば最大で２゜の角自由度を許容する
ものである。

第１図の４５で示されるプログラム可能な自動制御装置
により本発明の装置は全体として制御されており、テー
ブル２１により理想ねじ込み位置の位置決めを制御し、
実際のねじ込み、すなわち、降下及び左右への回転、移
動の最下端、及び最後に油圧ジャッキ３７による重量補
正を制御する。

従って、上で述べた本発明装置は次のように作動する。

容器２に蓋１を固着するため、グリップ部材３９により
ボルト１０を支えている締め外し装置２０を蓋１と容器
２の穴４，５の上に置く。ボルト１０が垂直であり、ボ
ルトを締めるためのねじ立ての穴あけ間隔を相当する理
論的固定位置に位置決めされていることを確認するチェ
ックを行なう。

ＸＹ軸に従って位置決めする装置２１の再設定もチェッ
クする。

これらの確認装置の後、油圧ジャッキ３７を作動させ、
プログラム可能な自動制御装置４５により前記制御ジャ
ッキにより作動するボルト１０の降下を制御する。ボル
ト１０がねじ立て穴５の溝にはまると、自動制御装置４
５の命令を基づいてジャッキ３７によりボルト１０の重
量を９０％から９５％まで補正してねじ立ての最初のね
じ山がボルトを支持する必要がないようにする。

次に、ねじ込み装置３８を、ねじ山の係合点を決めるた
めにねじ込みとは反対方向に回転し、ボルト１０をわず
かに降下させる。この降下は、重量補正ジャッキ３７に
組込まれた垂直変位センサーにより検知される。

この点が検知された瞬間に、ねじ込み装置の逆回転をや
め、自動制御装置４５によりねじ込み装置を正常の方向
に２，３回、可能ならば低速度で、回転させてねじ込み
の開始を制御する。

ボルト１０がねじ穴５内に膠着すると、ねじ込みトルク
はリミッタ４０の離脱トルクよりも大きくなり、その結
果、ねじ込み装置３８は回転し続けるが、ボルト１０は
もはや回転されない。リミッタ４０は、組込みマイクロ
接触子を作動させ、これは次いで、プログラマブル自動
制御装置４５により直角交差運動をするＸＹ系のテーブ
ル２１の動作を制御してボルト１０の理想ねじ込み位置
を決める。

ねじ込みを開始する時、膠着があったならば、位置のず
れは好ましい方向ではないため、理想的位置は、図５
ａ，５ｂにそれぞれ示されているような円形又は正方形
のアルキメデススパイラル状の経路にそって位置決めさ
れる。

円形又は正方形スパイラルの選択は、プログラム選択で
あり、円形スパイラル又は正方形スパイラルについて、
キャリッジ２５，２７を駆動させる手段、すなわち、減
速装置３１，３２或いは油圧ジャッキのいずれか一方に
よる方法が使用できる。

従って、膠着が検知されると、直ちに自動制御装置４５
が所定のプログラムに従ってモータ３１、３２を制御
し、この結果ねじ２３，２７作動させ、キャリッジ２
５，２８を同時に移動させる。キャリッジ２５はＹ軸に
沿って移動し、キャリッジ２８はＸ軸に沿って移動す
る。これらのキャリッジを作動させながら、動きがボル
ト１０に伝わると、理想ねじ込み位置を決めるためにボ
ルト１０の先端は円形スパイラルａ（６図）を描く。

この理想ねじ込み位置、例えば第６図のａは、ねじ込み
トルクが再度リミッタ４０の離脱トルクより下がった場
合に検知される。このリミッタ４０に組入れられている
マイクロ接触子が、キャリッジ２５，２８のモータ引３
２への電力供給を絶ち、ねじ３３，２７のコーダ３４，
３５により測定されるａ点の座標が自動制御装置に記録
される。リミッタ４０は、再び、ねじ込み手段３８によ
りボルト１０をねじ込む。

かくして、低速度で２，３回ねじ込みを続け、ねじ込み
速度を次第に大きくしていき、それ以上膠着がなくなる
とボルトのねじ込みは完了する。

もし第２の膠着が生じたならば、トルクリミッタ４０は
離れ、かつ組込み式マイクロ接触子と自動制御装置４５
とによってキャリッジ２５，２８を理想ねじ込み点の第
２位置へ再度作動させる。

この第２の位置決めは、前の位置決めの停止点に相当す
るすａ点（６図）から行ない、そしてこの時、もし膠着
の起こりやすい方向が現われるならば、最初に選んだ選
択経路（前記の例では最初円形スパイラルである）に従
って、図５ｃ，５ｄに示すような平形又は矩形のアルキ
メデススパイラルで行なわれる。

その結果、キャリッジ２５と２８を作動によりボルト１
０の先端は、中心ａから第６図の新しい理想的ねじ込み
位置ｂまで平形アルキメデススパイラルを描く。このｂ
点は同様に、ねじ込みトルクが再びリミッタ４０の離脱
トルク以下に下がった時点で検知される。リミッタは再
びねじ込み手段３８によるボルト１０をねじ込ませ、Ｂ
点の座標が自動制御装置に記録される。

ボルト１０は、完全にねじ込まれるまで、又は、可能な
らば新しい膠着が生ずるまで、高速度でねじ込まれる。

更に１つ以上の膠着が生じたならば、その都度、新しい
平形スパイラル（Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ）により、前に記録さ
れた中心から新しい理想ねじ込み中心（ｃ、ｄ、ｅ）ま
で理想ねじ込み位置の新たな位置決めが行なわれ、この
新しいねじ込み位置が記録される。

従って、理想ねじ込み位置の位置決めは各膠着の後に更
新され、ボルトのねじ込み時には数回の膠着を生じ得る
と考えられる。

もちろん、理想ねじ込み位置の中心（ａ、ｂ、ｃ等）は
Ｙ軸側でも、又は、位置決めの別の好ましい方向でで
も、種々のスパイラル上任意の点に決めることができ
る。

これと反対に、理想ねじ込み位置の最初の位置決め後、
好ましい方向がない場合、前の位置決めの停止点に相当
するａ点からであるが、最初に選んだ選択経路（この
場、円形スパイラル）に従って円形又は正方形スパイラ
ル（図５ａ、５ｂ）によって理想ねじ込み位置の新しい
位置決めを行なう。

その結果、キャリッジ２５，２８を作動させながら、ボ
ルト１０の先端は中心ａ（第７図）から新しい理想ねじ
込み位置ｂ′まで新しい円形スパイラルＢ′を描く。

ねじ込みの終了は、重量補正ジャッキ３７と一体となっ
た軸方向位置センサーをより検知される。このねじ込み
過程は原子炉容器の各ボルトに対して更新される。

ボルトをはずすには、前に記録されたねじ込み位置に戻
ることにより離脱開始が可能となる。例えば、今、重量
補正をボルトの重量の１０５％に設定しておき、直角交
差運動を行なうテーブルを離すとこのボルトはずしを行
なうことができる。

本発明による方法と装置の利点は、理想ねじ込み位置の
累積位置決めによりボルトをねじ込むことができ、さら
に、移動部分にかなりの応力が生じ、摩擦、によりこれ
ら移動部分に不規則な初期摩耗が生ずるのを防ぐことが
できることであることがわかる。さらに、この方法は、
容器に蓋をねじ止めする操作がより容易になされ、ねじ
止め時間をかなり減少されることができると同時に、こ
の作業の際、放射性放射のかなり高い領域で作業者が作
動する必要がないようにする。

本発明による方法及び装置は、加圧水型原子炉を有する
原子発電所はかりでなく、原子核工業の他のセクタ、石
油、石油化学プラント、鉱業アウトフィトで、又は開閉
タービン、油圧バルブ、加圧パイプ、パルブ本体にも使
用できる。総括すると、本発明による方法と装置は、大
型のねじ込み要素を用いている多くの工業的設置に使用
される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるねじ込み装置の設備を示す概略
的平面図、 第２図は、本発明によるねじ込み装置の概略的斜視図、 第３図は、第２図の上部分のIII−III線から見た断面
図、 第４図は、第２図の上部分のIV−IV線から見た断面図、 第５図は、理想ねじ込み位置を決めるための異なる経路
を示している線図、 第６図と７図は、理想ねじ込み位置を決める一連の操作
がどのように重なっているかを示す線図である。 ５……ねじ穴、 １０……ボルト、 ２１……テーブル、 ２５……第１キャリッジ、 ２８……第２キャリッジ、 ４０……トルクリミッタ４０、 ４５……自動制御装置。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】大寸法のボルトの理想ねじ込み位置を位置
   決めする方法特に、ねじ穴のある容器の蓋を締付けるた
   めの方法について、ボルト１０を締めはずし装置２０に
   固定した後、 −ボルト１０が垂直であり、かつねじ穴５の軸線と整合
   していることを確認し、 −ボルト１０を制御しながらねじ穴５のねじ立てみぞと
   かみ合うまで下げ、 −ボルト１０をねじ込みと反対方向に回し、 −ボルト１０のねじ山がねじ穴５のねじ山に嵌まる点を
   検知し、 −ボルト１０を反対方向に回すのをやめ、前記ボルト
   を、可能ならばゆっくりと、通常方向に数回回してねじ
   込みの開始を制御し、 −このねじ込み時に、ねじ込みトルクが所定の基準脱ト
   ルクより大きくなる時、ボルト１０のねじ穴５中での最
   初の膠着が検知されたならば、ボルト１０を回すのをや
   め、 −この最初の膠着が検知されるとボルト１０の理想ねじ
   込み位置の最初の位置決めを適当な経路によって行な
   い、 −ねじ込みトルクが離脱トルクより再び小さくなった瞬
   間、最初の位置決めをやめ、新しい理想ねじ込み中心の
   座標を記録し、 −減速して数回ねじ込みを続け、可能ならばねじ込み速
   度をはやくし、 −このねじ込み中、各新たな膠着を検知し、各膠着後、
   適当な経路によってその前に検知された停止位置に相当
   する中心点から、理想ねじ込み位置の新たな位置決めを
   行ない、 −理想ねじ込み中心が新たに検知される毎に、その後ね
   じ込みを再び行ない、 −ねじ込みの終了が検地されるまでボルト１０のねじ込
   みを、速い速度で続けることを特徴とする大寸法のボル
   トの理想ねじ込み位置位置決め方法。
2. 【請求項２】理想ねじ込み位置の最初の位置決め経路は
   円形又は四角形スパイラルであり、理想ねじ込み位置の
   後続の位置決め経路は、膠着の起こりやすい方向がある
   ならば平形又は矩形スパイラル、そうでないならば円形
   又は正方形スパイラルであることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の方法。
3. 【請求項３】大寸法のボルト１０の理想ねじ込み位置を
   位置決めする装置特に、ねじ穴５を有する容器２にボル
   ト１０を締付ける装置において、 −適当な経路でボルト１０の方向を決める手段２１と、 −関節連結３６により前記手段に連結したサーボ制御式
   重量補正システム３７と、 −逆転可能な、可変速ねじ込み装置３８と、 −最大ねじ込みトルクに相当する離脱トルクに設定した
   トルクリミッタ４０と、 −ボルト１０をつかみ２方向の駆動トルクと軸線方向力
   とを前記ボルトに作用させることのできる部材３９と、 −装置全体を制御するプログラム可能な自動制御装置４
   ５、 から成ることを特徴とする大寸法のボルトの理想ねじ込
   み位置位置決めする装置。
4. 【請求項４】ボルト１０の方向付け手段は、直角交差運
   動をするテーブルから成ることを特徴とする特許請求の
   範囲第３項に記載の装置。
5. 【請求項５】前記テーブル２１は、第１のキャリッジ２
   ５を支え、ねじ２３と駆動ナット２６によりＹ軸線に沿
   って並進させられる固定ベンチ２２から成り、前記第１
   キャリッジは、同様に、ねじ２７と駆動ナット３０によ
   りＹ軸線に対して直角なＸ軸線上を並進させられる第２
   キャリッジを支えていることを特徴とする特許請求の範
   囲第３或いは第４項のいずれか１つに記載の装置。
6. 【請求項６】前記キャリッジ２５、２８の前記ねじ２
   ３、２７は、機械的又は油圧部材３１、３２によりそれ
   ぞれ回転させられ、前記部材２１、３２を前記プログラ
   ム可能な自動制御装置４５によって制御することを特徴
   とする特許請求の範囲第３項乃至第５項のいずれか１つ
   に記載の装置。
7. 【請求項７】前記ねじ２３、２７にはそれぞれ増分コー
   ダが取り付けられていることを特徴とする特許請求の範
   囲第３乃至６項のいずれか１つに記載の装置。