JPH04152071A - ねじ付固定具の緊締方法 - 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】

［０００１］

【産業上の利用分野】

本発明はねじ付固定具の緊締方法に係わり、特に弛みに
よって生じる固定具の張力変化を低減するための緊締方
法に関する。 ［０００２］

【従来の技術】

部材同志を連結するためにねじ付固定具を使用すること
は良く知られている。 ここで使用するようにねじ付固定具とは、ボルトおよび
ナツト、テーパー穴に受は入れられたボルト、ナツトを
備えたスタッド等を含む。これらのねじ付固定具および
互いに連結される部材は集合的に結合部と称される。 ［０００３］ 結合部の圧縮やねじ付固定具のシャンクに沿う張力は、
その結合部の品質に影響を及ぼす。剪断を受ける結合部
にあっては、圧縮力が大きい程、結合部に於ける部材間
の剪断抵抗摩擦力が増大される。従って、ねじ付固定具
の張力はその固定具の耐久強度によって制限されるのが
好ましい。軸線荷重、即ち固定具のシャンクに沿って荷
重を受ける結合部に於いては、固定具はその降伏強度を
超える程の大きな極大荷重を受けないように制限されね
ばならない。軸線荷重の変動は固定具に疲労破壊を生じ
る原因ともなり、固定具の最適張力に別の制限を与える
ことになる。 ［０００４］ 固定具の張力は直接的に測定することが困難である。固
定具の張力を基本的に直接に表示するようになすために
、計器を備えたボルト、ロードワッシャーおよび成る種
の超音波技術が使用されてきた。しかしながら、このよ
うな技術は高価であったり時間がかかり、また、一般的
に製造分野では実施することができない。固定具の張力
に代えて、「トルク制御法」のような方法に於ける固定
具トルクの測定値、或いは「ナツト回転法」　（ターン
ーオブーザーナット方法）のような方法に於ける固定具
の回転角度の測定値から推測されるのがより典型的であ
る。 固定具のトルク値および回転角度の何れも結合部の組み
立てに際して容易に観測することができるのである。 ［０００５］ 固定具のトルク値と張力との間の関係は、固定具および
緊締されるべき結合部の部材間の摩擦係数に大きく依存
する。この摩擦係数は結合部によってがなり相違する。 その理由には、固定具の表面コーティング即ち潤滑の相
違並びに固定具のねじ部の不完全さが含まれる。 ［０００６］ 固定具の回転角度と固定具の張力との間の関係は、結合
部の部材および固定具の相対的な剛性に相応に依存し、
この値もまた結合部によってがなり相違する。 ［０００７］ 結合部に於ける摩擦係数および剛性に対する影響は、ト
ルク値および角度測定値の巧みな組み合わせによって低
減することができる。例えば、対数変化率（レート）法
（“’ＬＲＭ”　）は固定具を緊締する間の角度に対す
るトルク値の変化を測定し、摩擦および結合部の剛性の
影響を推測する。このＬＲＭ法は、米国ミシガン州ディ
アボーンのマニファクチャリングエンジニアーズ協会に
よって発行された「ＬＲＭ緊締装置」　（ＡＤ７７−７
１６）と題するニス・エシュジイーの論文に記載されて
いる。１９８１年１月２０日付けで付与され且つここに
参照することで組み入れられる「固定具の張力コントロ
ール」と題する米国特許明細舎弟４．２４５，３８１号
もまたＬＲＭ緊締装置の詳細な説明を、上述のトルク制
御オヨヒナット回転による固定具緊締法と共に説明して
いる。 ［０００８］ 複数の固定具を用いて結合部が組み立てられる場合には
・固定具の張力を均等にすることも重要である。固定具
の張力が均等であることは結合部の部材の変形を防止し
、各固定具が結合部に作用する荷重を効果的に分担する
ことが保証される。ＬＲＭ法のような精巧な固定具の緊
締スケジュールは、様々な結合部の摩擦および剛性の下
での固定具の張力の精度を高めることでその固定具の張
力の均一性を改善する。 ［０００９］ この技術分野に於いては、結合部に於いて張力をかけた
状態で組み立てられた固定具は時間の経過に伴って張力
の失われることが経験されることは知られている。この
張力の損失は「弛み」と称され、又、「静的監査」と称
される手順によって検出できる相当トルク損失として現
れる。静的監査に於いては、固定具は最初に緊締された
後のいずれかの時点で、既に緊締されている固定具に対
してトルクが再付与されるのである。この監査の間に測
定された最大トルク値が「静的トルク値」であるとみな
される。ここに使用されているように静的トルク値は、
任意の低い基準速度にて固定具を回転して発現する抵抗
トルク値であると定義される。固定具が動き始める直前
に観察される最大トルク値が「移動開始トルク値」（ｂ
ｒｅａｋａｗａｙ　　ｔｏｒｑｕｅ）と称される。それ
故に弛みが様々な程度で生じる結果、静的監査にて測定
される静的トルク値は同じに緊締された固定具に関して
しばしばかなりの相違を生じるのである。 ［００１０３ 張力の弛みは２つの成分を有しているように見られる。 それらの成分は「急速な弛み」および「経時の弛み」と
称される。急速な弛みは、固定具３６に対するトルクが
解除された後の非常に早い時期に発生するもので、固定
具のシャンクに於ける捩じり応力が解放されることによ
って生じる固定具３６の僅かな捩じれ戻りが原因して生
じるものと考えられている。固定具のシャンクに於ける
２次的な弾性に係わる項は、フックの法則の１次的な項
とは逆に、捩じれを失うことによって張力のこの損失を
も生じるのである。 ［００１１］ 経時の弛みは長期間にわたって発生するもので、ガスケ
ット４２を含めた結合部部材自体に於ける塑性流動即ち
クリープ現象によって生じるものと信じられている。又
、数分から数日にかけて生じるのである。 ［００１２］ 固定具の張力に於ける弛みを低減するために様々な方法
が提案されてきた。１つの方法では、最初に固定具を緊
締したすぐ直後に固定具の動的トルク値に等しい回復ト
ルク値をパルス付与する。ここで使用されるように動的
トルク値とは、静的監査に於ける先に説明した基準速度
よりも実質的に速い緊締速度で固定具が回転され続けて
いる間に於ける、固定具の最初の緊締にて到達した最終
トルク値として定義される。 ［００１３］ 動的トルク値に等しい回復トルク値の上述したパルス付
与は、動的トルク値が固定具の離脱トルク値よりも実質
的に小さい場合には有効でない。移動開始トルク値は結
合部の張力に弛みが生じた場合でも大きな値に維持され
る。このような場合には、固定具の張力はパルス付与さ
れる回復トルク値によって影響されることはない。 ［００１４］ 静的監査は手持ち式のトルクレンチによって任意に行わ
れる。固定具に対するトルク値は固定具が自由に回転さ
れる迄、次第に増大される。こうしてレンチにかかる最
大トルク値が記録される。静的トルクの測定値は固定具
が回転される速度およびその移動距離によって変化する
が、これらは何れも手では容易に制御することができな
い。急激にその状態が崩れるような結合部、もしくは大
きなトルク値（２０ＯＮｍもしくはそれ以上）を要する
非常に硬い結合部は、手で監査するのが困難である。又
、トルクレンチは唯一の極大トルク値のみを記録するの
であり、角度の進みが測定されたことによって移動開始
トルク値であるがトルク値の立ち上がり（増大）である
かを決定することはできない。 ［００１５］

【発明が解決しようとする課題】

本発明はねじ付固定具の最初の緊締サイクルの完了時に
トルク回復サイクルが行われる緊締方法を提供する。 ［００１６］ 緊締サイクルの完了時に、又、固定具に対してトルクが
全く付与されない短い弛み時間の経過後に、固定具は小
さな角度だけ回転されて結合部を「その状態から崩すＪ
　　（ｂｒｅａｋ）ようになす。固定具に対してしかる
後に行われる静的監査は、静的トルクの測定値に於いて
散逸が低減されたことを示す。 ［００１７］ 従って本発明の１つの目的は、トルクの静的監査によっ
て測定されるトルク値に於ける変化を低減することであ
る。ＬＲＭ法のような張力制御力が固定具の最初の緊締
に使用されるならば、低減された静的トルク値の変化は
固定具の張力に於ける低減された変化に対応することに
なる。 ［００１８］ 結合部の崩壊（ｂｒｅａｋｉｎｇ）は最初の緊締サイク
ルの間に固定具に対して最後に付与された動的トルク値
を測定することによって保証される。弛み時間の経過後
、固定具に対して次第に増大するトルクが付与され、こ
のトルク値が定期的にサンプリングされる。予め定めた
数のトルクサンプルが固定具に対して最後に付与された
動的トルク値よりも高い測定値を示すときに、固定具は
予め定めた角度だけ追加して回転される。 ［００１９］ それ故に本発明の他の目的は、結合部の崩壊を保証する
が、更に継続してそれ以上回転させない簡単な手段を提
供することである。このような手段は計器を備えたナツ
ト緊締装置等と一緒に使用するのが適当とされる。この
結合部の崩壊を保証する方法は、低トルク値にて固定具
が少なくとも動的トルク値となる迄再トルク付与される
ことをも保証する。 ［００２０３ トルク回復サイクルは遅い基準速度にて実施され、トル
ク値および角度データはサンプリングされて記録される
。これらのサンプルから、隣接サンプルの間の最小曲率
点が決定される。この最小曲率点を得た後の予め定めた
数のサンプルに続イテ、最高トルク値が静的トルク値と
して記録される。この方法は引き続くトルク値よりも実
質的に大きな移動開始トルク値を報告することを省略す
る。 ［００２１］ 本発明の更に他の目的は、計器を備えたナツト緊締装置
で形成された結合部を監査するための手段を提供するこ
とである。このナツト緊締装置は静的トルク値から移動
開始トルク値を効果的に識別することができる装置であ
り、静的トルク値を更に一層再現可能となす。 ［００２２］ 上述したその他の目的および利点は以下の本発明の好ま
しい実施例の説明から当業者に明白となろう。説明に於
いて、その一部をなす添付図面が参照される。 この添付図面は本発明の１つの実施例を示している。し
かしながらこの実施例は本発明の様々な形態を制限する
ものではなく、それ故に本発明の範囲を定めるにはこの
特許請求の範囲の欄が参照されるべきである。 ［００２３］

【課題を解決するための手段】

本発明により提供される方法は、時間経過によって張力
の弛みが経験される結合部に於いて、ねじ付固定具に付
与されたトルク値およびそのねじ付固定具の回転角度を
検出する手段を含むナツト緊締装置を使用して特定範囲
のトルク値となるようにねじ付固定具を緊締する方法で
あって、（ａ）ねじ付固定具を前進させるようにねじ付
固定具にトルクを付与し、（ｂ）動的トルクレベルＴｄ
にてねじ付固定具に対するトルク付与を止め、（ｃ）弛
み時間ｔ　　だけ待ち、 ｅＣ （ｄ）結合部をその状態が崩されるようにねじ付固定具
を回転する、諸段階を包含することを特徴としている。 ［００２４］ 又、本発明によれば、ねじ付固定具に付与されたトルク
値およびそのねじ付固定具の回転角度を検出する手段を
含む動力レンチを使用して、結合部に於いて緊締されて
いるねじ付固定具のトルク値を監査する方法であって、
結合部を破壊し、 ねじ付固定具に付与されたトルク値を定期的にサンプリ
ングして記録し、トルク値サンプルの間の最小湾曲位置
を見つけ、最小湾曲位置が見っがった後の予め定めた数
のサンプルが得られた後の最高トルク値を記録する、 諸段階を包含することを特徴とする緊締されたねじ付固
定具のトルク値の監査方法が提供される。 ［００２５］ 更に又、本発明によれば、緊締されているねじ付固定具
のトルク値を監査する方法であって、 予め定めた速度にてねじ付固定具を前進させるようにね
じ付固定具にトルクを付与し、 ねじ付固定具に付与したトルク値を定期的にサンプリン
グして記録し、動的トルクレベルよりも大きな測定値を
示すトルク値サンプルが予め定めた数となる迄待ち、 予め定めた数のトルク値サンプルが動的トルクレベルよ
りも大きな測定値を示すようになった後にねじ付固定具
を予め定めた数の角度だけ進め、トルク値サンプルの間
の最小湾曲位置を見つけ、最小湾曲位置が見つかった後
の予め定めた数のサンプルが得られた後の最高トルク値
を記録する、 諸段階を包含することを特徴とする緊締されたねじ付固
定具のトルク値の監査方法が提供される。 ［００２６］ 更に又、ねじ付固定具に付与されたトルク値およびねじ
付固定具の回転角度を検出する手段を含むナツト緊締装
置を使用して、最初はトルク値Ｔｄに緊締されたねじ付
固定具を再緊締する方法であって、（ａ）トルク値Ｔ　
の最高値が目標トルク値Ｔ　よりも小さい場合にトルク
値のｄ　　　　　　　　　　　　　　ｓｐ エラーフラグを設定し、 （ｂ）ねじ付固定具を前進させるようにねじ付固定具に
トルクを付与し、（ｃ）ねじ付固定具に付与したトルク
値を定期的にサンプリングして記録し、（ｄ）トルク値
のエラーフラグが設定されていない場合には、動的トル
クレベルＴ　に等しい回復トルクレベルよりも大きな測
定値を示すトルク値サンプルが予め定めた数ｎｒｅｃと
なるまで待ち、 （ｅ）予め定めた数ｎ　　のトルク値サンプルが回復ト
ルクレベルよりも大きなｒｅＣ 測定値を示すようになった後にねじ付固定具を予め定め
た数の角度α　　だけ進ｅＣ める、 諸段階を包含することを特徴とする緊締されたねじ付固
定具の再緊締方法が提供される。 ［００２７］

【実施例】

図１を参照すれば、結合部３４はボルト３６を含んで構
成されている。このボルトは頂部プレー）４０に形成さ
れている穴を通して延在され、台座４４に形成されてい
るねじ付人に受は入れられている。成る応用例において
は、頂部プレー）４０と台座４４との間にガスケット４
２が挾まれて介在される。ボルト３６の頭部はソケット
３８に受は入れられている。このソケットは装備された
電気式ナツト緊締装置１０に取付けられている。このナ
ツト緊締装置は市販されて入手できる形式のものとされ
、以下に説明される。 ［００２８］ ナツト緊締装置１０は本発明の実施に好適な装置であっ
て、モーター制御装置２２で制御されるブラシ無し直流
モーター１２を含む。モーター制御装置２２はシャフト
２５でモーター１２の一端に連結されているレゾルバ−
１６がら受は入れたローター位置信号１８に応じて、電
源２４からモーター１２の捲線（図示せず）に電力を供
給する。ローター位置信号１８はモーター制御装置２２
で処理されてタコメーター信号を発生し、この技術分野
で理解されるようにナツト緊締装置１０の速度をフィー
ドバック制御するのである。 ［００２９］ モーター１２の他端はシャフト２５によってトルク変換
／減速歯車装置１４を介してナツト緊締装置のソケット
３８に連結される。このトルク変換／減速歯車装置１４
は、それ自体に組み付けられているストレインゲージの
トルクセンサー（図示せず）からトルク信号２０を発生
する。又、角度エンコーダ（これも図示せず）を経てデ
ジタル角度信号１９を発生する。トルク信号２０および
デジタル角度信号１９はスピンドルモジュール２６へ伝
達される。 ［００３０］ トルク変換／減速歯車装置１４はまた遊星歯車列（図示
せず）によってモーターシャフト２５に対するソケット
３８の相対的な回転速度を減速する。 ［００３１］ 角度信号１９の分解能は、トルク変換／減速歯車装置１
４に組み込まれた遊星歯車列の歯車構成、および、ステ
ーション制御モジュール２８に対する入力としての所望
値に応じて、ソケット３８の回転角度で約０．１°〜２
．Ｏｏの間で変化される。このデジタル角度信号１９は
技術分野で理解されるようにホール効果によって発生さ
れる。 ［００３２］ スピンドルモジュール２６はトルク信号２０および角度
信号１９をそれぞれ解釈し、サンプリングし、そして記
憶する。スピンドルモジュール２６は、モトローラ社が
製造する６８０００ＣＭＯＳマイクロプロセッサ、トル
クおよび角度データを記憶するための１６キロバイトの
静的ランダムアクセスメモリー（ＳＲＡＭ）、そしてプ
ログラム命令のための６４キロバイトの消去可能なプロ
グラム可能な読み出し専用メモリー（ＥＰＲＯＭ）を含
む。更に、スピンドルモジュール２６は２キロバイトの
不揮発性の静的ランダムアクセスメモリー（ＲＡＭ）を
含む。 ［００３３］ スピンドルモジュール２６はステーション制御モジュー
ル２８から「ダウンロードＪ　　（ｄｏｗｎ　　１ｏａ
ｄ）処理を経て指令を受は取る。スピンドルモジュール
２６はプログラムによって固定具緊締サイクルおよびト
ルク回復サイクルを制御するのであり、以下にトルク回
復サイクルに関してのみ説明する。固定具緊締サイクル
およびトルク回復サイクルのプログラムは、ナツト緊締
装置１０から固定具のトルクおよび角度の入力信号を受
は取る。 ［００３４］ ステーション制御モジュール２８もまた６８０００ＣＭ
ＯＳマイクロプロセッサ、１９２キロバイトの不揮発性
ＲＡＭ、およびこの技術分野で一般的に理解されている
ようにプログラムを記憶するための５１２キロバイトの
ＥＰＲＯＭを含む。更にステーション制御モジュール２
８は２つのＲ３−２３２シリアルポートを備えていて、
ステーション制御モジュール２８をネットワーク３２に
リンクして遠隔ターミナル３０からの緊締データにアク
セスできるようにするために、構成ターミナル３０およ
びＲ３−４８５ポートに接続するようになされている。 構成ターミナル３０は様々な緊締パラメータおよびトル
ク回復パラメータを選択するためにオペレータが使用で
きるようになされており、これらのパラメータは以下に
説明される。 ［００３５］ 当技術分野に熟知した者にとっては以下の説明から、本
発明が空気式又はその他の形式のナツト緊締装置を含む
様々なプログラム可能な緊締装置に対して実施すること
ができるということが明白となろう。ナツト緊締装置は
必要なトルク値および角度値を与えるために適正に装備
される。 ［００３６］ 図２を参照すれば、最初の固定具緊締サイクルと、トル
ク回復サイクルとに関する例とするトルク−角度曲線が
示されている。曲線４６で示されている固定具３６の最
初の緊締は、固定具３６の回転が増大するにつれてトル
ク値が増大するように全体的な登り傾斜を示している。 このトルク値の増大は、基本的には結合部３４の圧縮力
が増大することで生じる。結合部３４並びに結合手順の
特徴によって、固定具３６の回転は成る角度５０で且つ
成る動的トルク値Ｔｄで止まる。 この動的トルク値Ｔｄは目標即ち設定トルク値Ｔ８−し
くはそれに近い。この動的トルク値Ｔ　は前述したよう
に、典型的な製造上の緊締速度でのナツト緊締袋置１０
のトルク値に対向する抵抗トルク値であると定義されて
いる。最初の緊締サイクルは前述したようなトルク制御
、ナツトの回転、そしてＬＲＭ装置のような方法を含む
様々な方法によって遂行されることができる。 ［００３７］ 最初の緊締サイクルが完了した後、モーター１２は遮断
されて固定具３６に対するトルク付与が停止される。そ
して弛み時間が経過するようになされる。この弛み時間
は図２のプロットには示していない。図２は水平軸線の
単位として時間ではなく角度を示している。 ［００３８］ 弛みの時間が経過した後、固定具３６に対して曲線４８
で表されるようにトルクが再付与される。曲線４８の最
初の部分はナツト緊締装置１０の「ワインドアップ」を
示しており、これは捩じり応力の作用下でのナツト緊締
装置１０の伝達部分に於ける弾性変形に対応する。ワイ
ンドアップの間は固定具３６は動かないが、このワイン
ドアップによって角度エンコーダ即ちトルク変換／減速
歯車装置１４は僅かな角度的な前進を記録することにな
る。移動開始（ｂｒｅａｋ　　ａｗａｙ）トルク値Ｔｂ
に達した直後に固定具３６は移動を開始してトルク値は
最小静的トルク値Ｔ　迄低下する。先に説明したように
、この静的トルク値はトルクＯ 値Ｔ、を生じる緊張速度よりも格段に遅い低基準回転速
度に於ける固定具の抵抗トルク値である。この静的トル
ク値Ｔ　は角度Ｏに於いて定義されており、このＳ。 角度に於いて移動開始トルク値Ｔｂに達した後に固定具
は移動を開始する。この定義によれば静的トルク値は固
定具の回転が早くなるにつれて連続的に増大するという
事実が表される。 ［００３９］ Ｔ　はＴ　よりも低く示されているが、成る場合にはこ
のＴｓｏはＴｂと等しくｏ　　　ｂ なる。ＴｓｏはＴｄよりも低く示されているが、その理
由の一部は結合部の弛みである。一般的に、弛みが全く
なければこの逆、即ち動的トルク値Ｔｄが静的トルク値
Ｔ　よりも小さくなる、ということが正しくなる。 ［００４０］ 結合部３４がその状態を崩された後、移動開始トルク値
Ｔｂに達して固定具が再び移動を開始する点として上述
に定義された角度Ｏに於いて、トルク値は続く数度（°
）の固定具の回転につれて急激に極大静的トルク値Ｔ　
α迄増大する。 再び述べるが、静的トルク値Ｔ　αは角度αにて定義さ
れ、静的トルク値が固定具の回転が大きくなるにつれて
連続的に増大するという事実を表す。 ［００４１］ ２〜５秒程の僅かな弛み時間が経過した後で結合部３４
の状態を崩す手順は、静的監査によって実質的に測定さ
れるような固定具のトルク値の散乱をかなり低減すると
判定された。トルク値の散乱の低減は、固定具がＬＲＭ
法のような張力制御方法によって最初に緊締された場合
には、固定具３６の張力に於ける散乱を相応に低減する
。このトルク値に於ける散乱の低減は、ガスケットの無
い硬い結合部に於いて引き起こされ、又、改善は小さい
ながらもガスケット付結合部３４のような柔らかい結合
部に於いても、得ることができる。 ［００４２］ 結合部３４の状態を崩すようになす原理を具現するトル
ク回復サイクルに於いては、結合部の状態の崩しに於い
て固定具が必要最小限の角度を移動されることが重要で
ある。固定具の過剰の移動は硬い結合部に於いては許容
できない程の固定具張力の増大をもたらし、固定具３６
の間に選定トルク値の散乱を再び生じさせることになる
。 ［００４３］ 結合部がその状態を崩される瞬間の検出は、その結合部
が崩壊する間の固定具３６の小さな角度移動および製造
用ナツト緊締装置１０で不可避に固定具３６と角度エン
コーダ１４との間に捩じり変形が生じることによって複
雑化される。それにも拘わらずに、結合部の状態の崩壊
をトルク回復サイクルの間の固定具３６のトルク値およ
び角度測定によって行えると判定されてきた。 ［００４４］ 本発明によるトルク回復サイクルはスピンドルモジュー
ル２６のプログラム運転によって制御される。ナツト緊
締装置１０からの入力であるトルク値および角度のデー
タはスピンドルモジュール２６によって処理され、パラ
メータ入力はオペレータによって構成ターミナル３０を
介して処理される。 ［００４５］ 図３を参照すれば、トルク回復サイクルは処理ブロック
１０２で示されるように最初の固定具の緊締サイクルの
後に開始される。最初の緊締サイクル１０２は既に説明
したようにトルク制御法、ナツト回転法およびＬＲＭ法
を含む何れかの既知の方法によって行うことができ、固
定具３４によって到達された最終動的トルク値Ｔｄが測
定される。 ［００４６］ らないならば回復フラグが見えるようになされる。トル
ク回復サイクルは任意であり、殆ど利点がない場合には
省略される。トルク回復フラグはステーション制御モジ
ュールメモリーに記憶され、構成ターミナル３０を介し
てオペレータからの指令によってセットもしくはリセッ
トされる。 ［００４７］ 回復フラグがセットされ、従ってトルク回復サイクルが
要求されたならば、トルク回復プログラムは処理ブロッ
ク１０８迄進められる。処理ブロック１０８に於いて、
プログラムはオペレータにより設定された弛み時間のパ
ラメータｔｒｅ。 に等しい時間にわたって待機される。弛み時間パラメー
タｔ　　は長Ｘ／）程好ましｅＣ い。それらが弛みを生じる以上の時間が許されるならば
全てが等しくなり、従って一層完全なトルク回復が行わ
れる。しかし短い時間パラメータｔｒｅ。が実際の生産
速度を維持するために要求される。何故ならば、時間パ
ラメータｔｒｅｅはサイクル時間に直接的に影響を及ぼ
すからである。しかしながら注目したように、トルク散
乱に於ける十分な低減は２〜５秒の時間パラメータｔ　
　によって得らｅＣ れる。 ［００４８］ 回復フラグがセットされていなければ、出口ブロック１
０６で示すようにこのプログラムから退去する。 ［００４９］ 弛み時間ｔ　　が経過した後、この間は固定具３６に対
してトルクは全く付与ｅＣ されないカミ固定具緊張サイクルにて誤ったフラグがセ
ットされていないかが検査される。誤ったフラグはスピ
ンドルモジュール２６に記憶され、固定具緊締サイクル
にてエラーの起きたことが示される。発生し得る特定の
エラーは処理ブロック１０２にて適用された緊締手順に
よるが、例えば固定具のねじ溝の潰れ或いはねじ溝内の
金属チップの噛み込み、クレビス結合の場合に生じる結
合部３４の潰れ、固定具３６の破損もしくは脱落を示す
ものが含まれる。このようなエラーは一般に固定具基体
サイクルのトルク−角度曲線或いはこの技術分野で知ら
れている方法による「合図ｊ　　（ｓｉｇｎａｔｕｒｅ
）を観察することによって検出できる。エラーが発生し
たならば、判定ブロック１１０にてエラーフラグを検査
して決定されるが、プログラムは処理ブロック１０６に
て退避する。しかしそのエラーが「低最終トルク」であ
る場合だけはその限りでない。しかしながら殆ど全ての
エラーはトルク回復サイクルを必要ないものとする。低
最終トルクであるエラーは矯正されることができる。 ［００５０］ 判定ブロック１１２に於いてエラーが低最終トルクの１
つであるならば、回復トルク変数Ｔ　　は処理ブロック
１１４にて最初の固定具緊締サイクル１０２にｒｅｃ 使用された設定トルク値Ｔ　に等しくセットされる。そ
うでなくてエラーが全くｓｐ 無ければ、回復トルク変数Ｔ　　は処理ブロック１１６
にて最初の緊締サイクルｅＣ １０２で固定具が経験した最終動的トルク値Ｔ、に等し
くセットされる。ナツト回転法のような成る緊締手順に
於いては、トルク値Ｔ　は生じない。このようなｓｐ 場合には、相当する低トルク値エラーは生じないのであ
る。もし生じるならば、トルク値Ｔ　は最低許容トルク
値Ｔ　　と定義される。 ｓｐ　　　　　　　　　　　　　　　　ｒｅｃ［００５
１］ トルク値Ｔ　　結合部がその状態を崩す点を認識するの
に使用される。これはｒｅｃ 一般的に結合部の最終トルク値であるＴｄに近い。結合
部のトルク値が低過ぎると、トルク回復サイクルは先ず
最初に固定具３６を正しいトルク値に迄トルク付与し、
しかる後前進角度α　　を加える。Ｔ　　をＴ　に等し
くセットすることｒｅｃ　　　　　　　　　　　ｒｅｃ
　　　　　ｓｐはこのトルク修正を以下に説明するよう
に達成することである。 ［００５２］ 処理ブロック１１８に於いて、ナツト緊締装置１０の最
大角速度はパラメータＮ　　で支持される回復速度に等
しくセットされる。これはオペレータによってｒｅｃ セットされることができる。一般にＮ　　は動的トルク
値よりも寧ろ設定トルクｅＣ の測定値と同じく低速度となるように選択される。Ｎ　
　は十分に小さくされてｒｅｃ 「衝撃」および引き続くトルク伝達が最小限となるよう
にならねばならない。典型的なＮｒｅｃ値は５　ｒｐｍ
である。 ［００５３］ Ｎｒ８゜値がセットされた後、ナツト緊締装置は処理ブ
ロック１２０で付勢される。これにより固定具を「緊締
」方向に連続して回転させるようになす。図４を参照す
れば、スピンドルモジュール２６によって処理されたト
ルク変換器１４からの瞬間トルク値Ｔ、は、処理ブロッ
ク１２２で１７４Ｔ　　に等しい値と比較１　　　　、
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
ｒｅＣされる。Ｔ、の値が監視時間によって定められた
時間内で１／４Ｔ　　を超えなｌ　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　ｒｅＣい場合には、プログラム
から退避（図示せず）される。この監視時間は、ナツト
緊締装置１０が例えば固定具３６と既に係合を解かれて
いる場合にプログラムの無限ループに入ることを防止し
ている。トルク値および角度値をサンプリングする度合
いはオペレータによって制御されるが、一般に約０．５
度（°）毎に１回とされる。 ［００５４］ トルク値が１／４Ｔ　　に等しい値に迄登りつめると、
固定具の角度α、は処ｒｅＣ１ 理ブロツク１２３にて変数α　に記憶される。この変数
α　は監視時間と同様にｅ　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　ｅ以下に説明するように判定ブ
ロック１２６．１３０および１３６に於いてプログラム
の無限ループに入ることを防止するのに使用されている
。トルク回復サイクルが１２０°のα　内で達成されな
ければ、結合部は降伏したか或いは係合が失われなの何
れかと推定されてプログラムから退避される。 ［００５５］ トルク値Ｔ、および角度変数α　はこのようにして処理
ブロック１２４にてス１　　　　　　　　　　　　　　
　　　ｅピンドルＲＡＭに記憶される。これは後述する
ように設定トルク値Ｔｓｄを決定するために処理される
。記憶段階はバックグラウンドタスク（図４には示され
ていない）にて行われ、これにはα、およびα　を比較
して上述したようなプロゲラ１　　　　　　　　ｅ ムの無限ループを検出することが含まれる。 ［００５６］ 処理ブロック１２８に於いては、トルクサンプルＴ、が
Ｔ　　に等しくなるが１　　　　　　ｒｅＣ 超える毎に既にゼロにセットされていた計数変数が増分
的に増やされる。反転ブロック１３０に於いて、この計
数変数はパラメータｎ　　と比較され、計数値がｒｅＣ ｎｒｅｃよりも小さいならば、プログラムのループは判
定ブロック１２６へ戻されて次のトルクサンプルＴ、の
評価が行われる。それ故に、判定ブロック１３０はＴｒ
ｅ。よりも大きい値となったサンプルＴ１の個数を評価
する。サンプルＴｉは連続する必要はない。 ［００５７］ 全ての弛みが角度α　　だけ進める前に解消されたこと
を確認するために、プｅＣ ログラムが進行される前にｎ　　個のトルクサンプルＴ
、がＴ　　よりも大きくｒｅＣｌ　　　　　ｒｅｃ なければならないということが要求される。パラメータ
ｎ　　は典型的には３のｒｅＣ 数値を有しているが、この数値は結合部３４によって作
られたトルク−角度曲線の特性に応じて構成ターミナル
３０を介してオペレータが変更できる。 ［００５８］ Ｔ　　よりも大きいトルク値Ｔ、の数がｎ　　よりも少
ない数だけ観察されたｒｅＣｌ　　　　　　　　　ｒｅ
Ｃ ならば、プログラムループは判定ブロック１２６へ戻っ
て、次のトルクサンプルＴ、を評価する。そうでなけれ
ば、プログラムは処理ブロック１３２へ進み、そのとき
の固定具の回転位置α、がα　に記憶される。変数α　
は結合部３４がその状態を崩されるときの角度基準位置
である。 ［００５９］ 図６を参照すれば、２つの例とする結合部に於けるトル
ク−角度曲線１６０および１６２が示されている。トル
クサンプルＴ９および角度サンプルα、をサンプリング
した位置がドツト（点）にて示されており、又、これら
の曲線に係わる位置α　も示されている。上述のプログ
ラムではα　は第３の位置に割当られてＯ。 おり、そこは、Ｔ　よりも小さいＴ、が介在することに
は関係なくＴｉがＴｄよりも大きい位置である。 ［００６０１ 処理ブロック１３６に於いて、α　および現在のα、ど
の間の相違が評価され○　　　　　　　　　　　　　　
　す る。この差がα　　よりも大きければ、ナツト緊締装置
１０は消勢され、トルクｅＣ 回復サイクルが処理ブロック１３８にて終了される。α
　および現在のα、との間の差がパラメータα　　より
も小さげれば、ナツト緊締装置は継続して駆動さｒｅＣ れる。真の効果は、ｎ　　個のトルクサンプルＴ、がＴ
　　を超えた後に、ナラｒｅＣｌ　　　　　　ｒｅｃ ト緊締装置が角度α　　だけ前進されることである。α
　　に関する典型的な値ｒｅｃ　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　ｒｅｃは３°であ
る。しかしながらこの値は構成コンソール３０によって
オペレータが変更できる。一般に、α　　はできるだけ
小さい値とされて、結合部がその状態ｅＣ を崩されることを保証できるようになされる。この値は
結合部の特性によって変化されるが、典型的には１°〜
６°の範囲とされる。 ［００６１］ トルク回復サイクルに必要とされるトルクデータＴ、お
よび角度データαｉのｒｎＪ個のサンプルは品質管理の
目的で結合部の静的トルク値Ｔ　αを決定するために記
憶される。 ［００６２］ 静的トルク値Ｔ　の計算もスピンドルモジュール２６で
実行されているプログラムａ によって遂行される。図５を参照すれば、処理ブロック
１４２にて示されている静的トルク値の計算の第１の段
階に於いて、α、にて生じる各データ点Ｔ、に関して曲
率値Ｃ９が次の数式によって演算される。 ［００６３］

【数１】 Ｃ，＝Ｔ、　　　＋Ｔ、　　　−２Ｔ。 Ｊ　　　　Ｊ−１ｊ＋Ｉ　　　　　Ｊ ここでｊはサンプルが得られた数量に相応する０−ｎ−
１迄のインデックス値である。 ［００６４］ Ｔ、に近いトルク−角度曲線が下方へ向かって凹状であ
れば、そのＴ、に関連すＪ　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　ＪるＣＪは負となる。もしＴｊに
近いトルク−角度曲線が下方へ向かって凹状であれば、
そのＴ、に関連するＣＪは正となる。トルク−角度曲線
に於ける鋭い湾曲はより大きなＣＪ値を有することにな
る。図７を参照すれば、曲率ＣＪの符号および大きさを
考慮して、結合部３４がその状態を崩すことになる点に
近い３つの例であるトルク−角度曲線に関して最小湾曲
点が示されている。曲線１７０は角度につれてトルクが
安定して増大する状態を示す結合部３４を示している。 最小曲率Ｊｍの点は大きな傾斜と小さな傾斜との間の遷
移点、即ち曲線上での［折れ曲が引の位置となっている
。 ［００６５］ トルク−角度曲線１７６はより一層典型的な結合部を示
していて、トルク値は状態の崩れが生じる迄増大し、し
かる後に減少し、最終的には再びゆっくりと上昇してい
る。この曲線に関する最小曲率ｊ　の位置は曲線に於け
る上昇部分および下降部分の間の局部的なトルク最大の
点である。 ［００６６］ 結合部がその状態を崩すようになされると、固定具と結
合部材とによっては、成る種の滑り一引っ掛かり、或い
はガチャガチャ音が発生する。曲線１７４は滑りと引っ
掛かりとが生じたときのトルク−角度曲線を示している
。波を打つ曲線が局部的な幾つかの最大値を生じている
。ここで、最も鋭い局部的な最大値は最大曲率ｊｍの点
である。この形式の曲線１７４は本発明の方法に於いて
静的トルク測定値と調和して追従することはない。しか
しながら固定具の回復速度Ｎｒｅ。 を減速して上述したガチャッキを低減することができる
。 ［００６７］ 最小曲率ｊ　のイン、デックス値が見出されたならば、
サンプル点の中からその位置を決定するように評価され
る。判定ブロック１４６に於いて判定されたときに、１
ｍ＋２がサンプル点ｒｎＪの全数よりも少ないが同じな
らば、静的トルク値Ｔ８αは最大トルク値Ｔｉに等しく
セットされる。処理ブロック１４８に示されるようにイ
ンデックス値Ｊｍ＋２となる。反対に、１ｍ＋２がサン
プル点「ｎ」の全数よりも多いならば、静的トルク値Ｔ
　αは処理ブロック１５０示されるように最後の２つの
サンプルトルク値である最大トルク値Ｔｎ−１およびＴ
ｎが与えられる。 ［００６８］ 〔例〕 １、トルク制御法によって初期トルク値に迄緊締され、
しかる後、本発明によるトルク回復を行われた１２．７
ｍｍＸ１３本（４３，１８ｍｍグリップ）（１／２″ｘ
１３　（１，７０″グリツプ））の硬い結合部およびガ
スケット付結合部に於いて、トルク散乱に以下の改良が
実現された。一連の試、験でｔ　　　＝３秒、そしてｅ
Ｃ α　　＝２°とされた。他の一連の試験はトルク回復を
施さないで行われた。 ｅＣ ［００６９］

【発明の効果】

一連の試、験で本発明のトルク回復法を施したものおよ
び施さなかったものに於ける動的トルクに対する静的ト
ルクの比（Ｔ　α／Ｔｄ）が以下の表１および表２に要
約されている。 ［００７０］

【表１】 硬い結合部に関する動的トルクに対する静的トルクの比
トルク回復なし　　　トルク回復済 サンプル数　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　２７平均　　　　　　　　　　　　　　　１．１１
２　　　　　１．０９６標準偏差　　　　　　　　　　
　　　０．０４１７　　　　０．０１１３範囲（高−低
）　　　　　　　　　　　０．　１８６　　　　　０．
０５５標準偏差によって表された散乱の改善は、３．６
９：１である。又、範囲によって表された改善は、３．
３８：１である。 ［００７１］

【表２】 ガスケット付結合部に関する動的トルクに対する静的ト
ルクの比トルク回復なし　　　トルク回復済 サンプル数　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　２８平均　　　　　　　　　　　　　　　０．９９
６　　　　　１．０５１標準偏差　　　　　　　　　　
　　　０．０２７６　　　　０．０１６５範囲（高−低
）　　　　　　　　　　　　０．０９７　　　　　０．
０６０標準偏差によって表された散乱の改善は、１．６
７：１である。又、範囲によって表された改善は、１．
６２：１である。 ［００７２］ 上述の説明は本発明の好ましい実施例に関するものであ
る。当技術分野に詳しい者にとって、本発明の精神およ
び範囲から逸脱せずに多くの変更をなし得る。 本発明の範囲に包含される様々な実施例を一般に通告す
るために、その範囲が特許請求の範囲に記載されている
。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施に好適な装備されたナツト緊締装置および
それと組み合う制御回路のブロック線図で、固定具の角
度、トルクおよび張力の測定を示すブロック線図。

【図２】 最初の固定具緊張サイクルおよびトルク回復サイクルに
際して生じるトルク−角度曲線のグラフであり、動的ト
ルクＴｄ、移動開始トルク値Ｔｂ、最小静的トルク値Ｔ
　αを示すグラフ。

【図３】 図１のスピンドルモジュールによって実行された本発明
の方法の回復サイクル部分に於けるフローチャート図。

【図４】 図１のモジュールによって実行された本発明の方法のト
ルク回復サイクル部分に於けるフローチャート図。

【図５】 図１のスピンドルモジュールによって実行され、ステー
ション制御装置によって報告された図４のトルク回復サ
イクルに際して集められたデータから静的トルク値を演
算するフローチャート図。

【図６】 図２と同様な一連のトルク−角度曲線を示す図面であっ
て、固定具が移動を開始する点に近いトルク回復サイク
ルに於ける部分を示すために拡大され、又、様々な形式
の結合部に関する初期角度α　の決定を示す図面。

【図７】 図２と同様な一連のトルク−角度曲線を示す図面であっ
て、固定具が移動を開始する点に近いトルク回復サイク
ルに於ける部分を示すために拡大され、又、様々な形式
の結合部に関する最小曲率Ｃ１の点ｊ　を示す図面。 Ｊ　　　　　　ｍ

【符号の説明】

１０　ナツト緊締装置 モーター トルク変換／減速歯車装置 レゾルバ− ローター位置信号 デジタル角度信号 トルク信号 モーター制御装置 電源 スピンドルモジュール ステーション制御モジュール ターミナル 結合部 固定具 ソケット ガスケット

【書類名】

【図１】 図面

【図２】

【図３】

【図４】

【図５】

【図６】

【図７】

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】時間経過によって張力の弛みが経験される
   結合部に於いて、ねじ付固定具に付与されたトルク値お
   よびそのねじ付固定具の回転角度を検出する手段を含む
   ナット緊締装置を使用して特定範囲のトルク値となるよ
   うにねじ付固定具を緊締する方法であって、（ａ）ねじ
   付固定具を前進させるようにねじ付固定具にトルクを付
   与し、 （ｂ）動的トルクレベルＴ＿ｄにてねじ付固定具に対す
   るトルク付与を止め、 （ｃ）弛み時間ｔ＿ｒ＿ｅ＿ｃだけ待ち、 そして （ｄ）結合部を崩すようにねじ付固定具を回転する、諸
   段階を包含することを特徴とするねじ付固定具の緊締方
   法。
2. 【請求項２】請求項１に記載された方法であって、動的
   トルクレベルＴ＿ｄがＬＲＭ法によって決定されること
   を特徴とするねじ付固定具の緊締方法。
3. 【請求項３】請求項１に記載された方法であって、前記
   段階（ｄ）が、ねじ付固定具に対してトルクを再付加し
   、 ねじ付固定具に付加されたトルク値を定期的にサンプリ
   ングし、動的トルクレベルＴ＿ｄよりも大きな測定値を
   示すトルク値サンプルが予め定めた数ｎ＿ｒ＿ｅ＿ｃと
   なるまで待ち、 予め定めた数ｎ＿ｒ＿ｅ＿ｃのトルク値サンプルが動的
   トルクレベルＴ＿ｄよりも大きな測定値を示すようにな
   った後にねじ付固定具を予め定めた数の角度α＿ｒ＿ｅ
   ＿ｃだけ進める、 諸段階によって行われる、ことを特徴とするねじ付固定
   具の緊締方法。
4. 【請求項４】請求項３に記載された方法であって、ナッ
   ト緊締装置の角速度が回復速度Ｎ＿ｒ＿ｅ＿ｃに制限さ
   れたことを特徴とするねじ付固定具の緊締方法。
5. 【請求項５】請求項３に記載された方法であって、前記
   予め定めた数の角度α＿ｒ＿ｅ＿ｃが１０°以下である
   ことを特徴とするねじ付固定具の緊締方法。
6. 【請求項６】ねじ付固定具に付与されたトルク値および
   そのねじ付固定具の回転角度を検出する手段を含む動力
   レンチを使用して、結合部に於いて緊締されているねじ
   付固定具のトルク値を監査する方法であって、結合部を
   崩されるようになし、 ねじ付固定具に付与されたトルク値を定期的にサンプリ
   ングして記録し、トルク値サンプルの間の最小湾曲位置
   を見つけ、最小湾曲位置が見つかった後で予め定めた数
   のサンプルが得られた後の最高トルク値を記録する、 諸段階を包含することを特徴とする緊締されたねじ付固
   定具のトルク値の監査方法。
7. 【請求項７】結合部に於いて緊締されているねじ付固定
   具のトルク値を監査する方法であって、 予め定めた速度にてねじ付固定具を前進させるようにね
   じ付固定具にトルクを付与し、 ねじ付固定具に付与したトルク値を定期的にサンプリン
   グして記録し、動的トルクレベルよりも大きな測定値を
   示すトルク値サンプルが予め定めた数となる迄待ち、 予め定めた数のトルク値サンプルが動的トルクレベルよ
   りも大きな測定値を示すようになった後にねじ付固定具
   を予め定めた数の角度だけ進め、トルク値サンプルの間
   の最小湾曲位置を見つけ、最小湾曲位置が見つかった後
   で予め定めた数のサンプルが得られた後の最高トルク値
   を記録する、 諸段階を包含することを特徴とする緊締されたねじ付固
   定具のトルク値の監査方法。
8. 【請求項８】ねじ付固定具に付与されたトルク値および
   ねじ付固定具の回転角度を検出する手段を含むナット緊
   締装置を使用して、最初はトルク値Ｔ＿ｄに緊締された
   ねじ付固定県を再緊締する方法であつて、 （ａ）トルク値Ｔ＿ｄの最高値が目標トルク値Ｔ＿ｓ＿
   ｐよりも小さい場合にトルク値のエラーフラグを設定し
   、 （ｂ）ねじ付固定具を前進させるようにねじ付固定具に
   トルクを付与し、 （ｃ）ねじ付固定具に付与したトルク値を定期的にサン
   プリングして記録し、 （ｄ）トルク値のエラーフラグが設定されていない場合
   には、動的トルクレベルＴ＿ｄに等しい回復トルクレベ
   ルよりも大きな測定値を示すトルク値サンプルが予め定
   めた数ｎ＿ｒ＿ｅ＿ｃとなるまで待ち、 （ｅ）予め定めた数ｎ＿ｒ＿ｅ＿ｃのトルク値サンプル
   が回復トルクレベルよりも大きな測定値を示すようにな
   った後にねじ付固定具を予め定めた数の角度α＿ｒ＿ｅ
   ＿ｃだけ進める、 諸段階を包含することを特徴とする緊締されたねじ付固
   定具の再緊締方法。