JPH02145268A - ネジの軸力安定締結法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、弾性域で安定した軸力で締め付は出来るネジ
の締結法に関する。

（従来の技術） ボルト等のネジで被締結物を一定の締付力で締結せしめ
るため、従来から様々な方法が模索されている。本来ネ
ジの軸力の検出が直接可能であれば、その軸力を制御し
て締結力を管理すれば良いが、軸力の検出が困難である
ため、締付トルクを一定にしたり、ネジ等の回転角度を
一定にしたり、降伏点以降で締め付けたりして軸力な安
定させようとする方法がその代用例としてよく知られよ
く用いられている。又一方例えば特開昭６０−１０４６
６１号のような締結法も提案されている。これは前述の
降伏点法を改良したもので、締付当初のトルクレート（
角度の変化分に対するトルクの変化分）を検出し、演算
制御回路によって、ネジの降伏点から常に一定の設定角
度を増し締めして締結せしめようとするものである。

（発明が解決しようとする課題） しかし従来の場合、弾性域で締付トルクを一定にするト
ルク法では、第５図のトルク（Ｔ）　　・軸力（Ｆ）−
角度（θ）図に示すように、座面抵抗等によってトルク
レートの傾きが異なり、図では２本のＴ−θ線が現実に
は無数に存在することになリ、同じトルクＴｏで締め付
けても、それに対応する軸力はＦ−θ線に示すようにＦ
、・Ｆ２のような誤差が出ることになり、又、角度を一
定にする定角度法にあっても第６図に示すように、基準
トルク値Ｔ。から定角度αを設定するため最終締結角度
θｌ、θ２に誤差が生じるといった不具合があった。尚
、図中、Ｆ−θ線もＴ−θ線に応じた数だけある訳であ
るが、Ｔ−θ線程の差がないため説明上１本のみ示して
いる。

又降伏点法を改良した特開昭６０−１０４８６１号の場
合、締結が降伏点以降の軸力が安定する領域でしかも降
伏点からの増し締め角が一定に出来るといった利点はあ
るものの、塑性域で締結するという基本的な欠点を有し
ている。

（課題を解決するための手段） かかる課題を解決するため、本発明は正転と逆転夫々の
回転トルクと回転角を検出するトルク検出手段及び回転
角検出手段を設け、この検出されたトルク値と回転角を
演算処理制御する制御手段によってネジを降伏点以降所
定の設定角まで締付け、その後所定の角度たけ逆転させ
塑性域から外して締結することとした。又逆転の際の逆
転角度の計測は、所定の逆転トルク設定値以降から開始
する。

（作用） 逆転時のＦ−θ線の傾きは、正転時のＦ−θ線の傾きと
一致し、しかも逆転時は逆転開始直後から弾性域に突入
するため、逆転角度を一定にすれば、弾性域内で軸力は
高い精度で一致する。又逆転角度の計測を、所定の逆転
トルク設定値以降からとすることにより、ネジを逆転さ
せる工具とネジの嵌合部等に生じる誤差を計測値から除
外することが出来、逆転角度が正確となる。

（実施例〉 本発明のネジの軸力安定締結法について、添付した図面
に基づき説明する。

第１図は被締結物を締結する際ボルトネジに生ずる軸力
を示す状態図、第２図から第４図は本発明の締結法の各
シーケンスでのトルクＴ−１ｊ度θ、或は軸力Ｆ−内角
度を示し、第２図は正転時、第３図及び第４図は逆転時
を示す。

第１図に示すように、被締結物１ａ、ｌｂをボルト２と
ナツト３で締付けるとボルト２ネジには軸力Ｆが生じ、
被締結物１ａ、ｌｂの締結力はこの軸力Ｆに比例する。

本発明の締結法は、この軸力Ｆを高精度に目標値と一致
させようとするものであり、−旦ネジの塑性域まで締め
付け、次いでこれを逆転させて弾性域の所定の軸力で締
結する。

塑性域までの正転締め付けは、既に提案されている特開
昭６０−１０４６６１号のような方法が利用され、すな
わち第２図に示すようにネジ等と被締結物が密着する看
座ポイントＡから設定トルク値ＰＴに至るポイントＢま
での直線部でトルクレートαを記憶し、演算制御回路中
で、設定角度θ０たけ仮想増し締めしたポイント１点か
らトルクレートαの仮想線を立ち上らせ、一方ネジには
実際のトルクを与えてトルク軌跡と仮想線の交点りで締
結を完了する。

このことにより、締結は降伏点Ｃから設定角度θ０だけ
プラスした塑性域で行なわれることとなる。

次に所定の時間経過後、トルクを逆転させて設定戻し角
φだけ戻す訳であるが、このことについて説明する。

まず、トルクを逆転させると軸力Ｆは第３−Ｂ図のよう
に、Ｄ１点から飽和平行領域角度ωをとったＦ１点を経
て弾性域に入り、軸力変化は、締結時の弾性域での軸力
変化すなわち傾斜角α１と一致する。一方これに対応す
るトルクは、第３−Ａ図のように、正転トルクと逆転ト
ルクとの間に軸力の場合と同様角度ωのずれが生じる。

この飽和平行領域角度ωは、締結工具とボルト或はナツ
トとの嵌合部に生じるバックラッシュのガタ等による誤
計数であり、これを防止　するためガタ等がなくなるま
で回転角度の計測を行なわない方策がとられる。つまり
逆転トルク設定値ＴＲから角度の減算を行なわしめるよ
うにすると第４図Ａ、Ｂに示すように飽和平行領域角度
ωをゼロとすることが出来る。こうしてＤ点から逆転ト
ルクをかけ、所定の設定戻し角φだけ戻すと軸力Ｆ０が
得られる。

同一のアプリケーションにおいては、降伏領域の軸力と
逆転軸力の傾斜角α、は高い精度で一致しているため、
設定戻し角φを正確に合致させることにより最終的に得
られる軸力Ｆ。は非常に精度の高いものになる。

尚、Ｄ点から逆転させる際、所定の時間経過後としたの
は、結合体になじみを持たせ軸力を安定させるためのも
のであり、特に被締結物の剛性が弱いような場合は、時
間設定をゼロ付近とする。

（発明の効果） 以上のように本発明は、−旦降伏領域まで締め付けた後
、所定の設定角度だけ戻すようにしたため、その精度が
非常に安定したものになる。又締結も弾性域で行なわれ
るため塑性域で締結することに較べ、疲労に対する耐命
性等の面からも非常に有利となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は被締結物を締結する際、ボルトネジに生ずる軸
力を示す状態図、第２図から第４図は本発明の締結法の
各シーケンスでのトルクニー角度θ、或は軸力Ｆ−角度
θ図で第２図は正転時、第３図及び第４図は逆転時、第
５図はトルク法の説明図、第６図は定角度法の説明図を
示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）正転、逆転夫々の回転トルクと回転角を検出する
   トルク検出手段及び回転角検出手段を有し、これら検出
   値を演算処理制御する制御手段によって、ネジを降伏点
   以降塑性域の所定の設定角度まで正転させて締付け、そ
   の後所定の角度だけ逆転させ塑性域を外して締結するこ
   とを特徴とするネジの軸力安定締結法。
2. （２）逆転角度の計測は、所定の逆転トルク設定値以降
   開始することを特徴とする請求項１に記載のネジの軸力
   安定締結法。