JPH0457680A

JPH0457680A - ねじ部材の締付方法

Info

Publication number: JPH0457680A
Application number: JP17202390A
Authority: JP
Inventors: Tatsumi Makimae; 槙前　辰己
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1990-06-27
Filing date: 1990-06-27
Publication date: 1992-02-25

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、ねじ部材をその着座点から所定角度締付ける
ための締付方法に関するものである。

（従来の技術）従来より、この種ねじ部材の締付方法として、例えば特
開昭６２−１０２９７８号公報に開示されるように、締
付途中において締付トルクが所定量異なる二点間の締付
角度を測定してトルクレート（つまり締付角度増加分に
対する締付トルク増加分の割合）を求め、該トルクレー
トから理論上の着座点を算出し、該着座点から所定角度
に達するまで締付けを行うことにより、ねじ部材の摩擦
係数に影響されることなく締付軸力を安定化させ得るよ
うにしたものは知られている。

（発明が解決しようとする課題）ところが、締付けるべきねじ部材が予め一部圧入されて
いる場合、締付トルクと締付角度との関係は、第４図に
示すように、トルクレートが締付時の前半と後半とで（
トルクＴｘに対応する締結角度θＸの前後で）異なり、
前半のトルクレートは後半のトルクレートよりも大きく
なる。これは、締付時の前半ではねじ部材の圧入部分が
締付けに関係せず、ばね定数が高いものとなるからであ
る。

このような場合、トルクレートの変化点を挟んだ二点Ｔ
Ｉ、Ｔ２間で締付角度を測定してトルクレートを求める
と、このトルクレートから算出される着座点θ０−は、
真の着座点θ０とズレを生じる。このズレを生じさせな
いためには、Ｔ１をトルクレート変化点のトルクＴｘよ
りも大きくする必要があるが、Ｔ２に近い値を設定する
と、角度範囲が小さくなり、着座点θ０の誤差要因とな
る。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目
的とするところは、ねじ部材の締付時その前半と後半と
でトルクレートが異なるものにおいて、着座点θ０を正
確に求めて締付軸力を安定化させ得るねじ部材の締付方
法を提供せんとするものである。

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するため、本発明の解決手段は、締付時
前半において締付トルクが所定量異なる第１及び第２設
定点間の締付角度を測定して前半のトルクレートを求め
るとともに、締付時後半において締結トルクが所定量異
なる第３及び第４設定点間の締付角度を測定して後半の
トルクレートを求め、これよりトルクレート変化点の締
付角度及び締付トルクを求め、該トルクレート変化点と
上記第４設定点との間のトルクレートから理論上の着座
点を算出し、該着座点から所定角度に達するまで締付け
を行う構成とするものである。

（作用）上記の構成により、本発明では、後半のトルクレートの
開始点であるトルクレート変化点と第４設定点という後
半のトルクレート側での角度範囲の広い二点間のトルク
レートでもって着座点を算出しているので、理論上の着
座点が正確に求まることになる。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図は本発明に係わるねじ部材の締付方法に使用する
ボルト締付装置の全体構成を示す。尚、このボルト締付
装置は、具体的には、圧入タイプのコンロッドボルトの
締付けに用いるものであり、また、圧入タイプのコンロ
ッドボルトは、その締付けに際しては、圧入の影響によ
り第３図に示すように、前半と後半とで締付角度増加分
に対する締付トルク増加分の割合であるトルクレートが
異なる。

第２図において、１はナツトランナであって、該ナツト
ランナｌは、ボルト頭部に嵌合するソケット２と、該ソ
ケット２を主軸（図示せず）を介して回転駆動するモー
タ３と、主軸のトルクを検出するトルクトランスデユー
サ４と、主軸の回転角を検出する角度エンコーダ５とを
備えている。

６は上記ナツトランナ１の作動を制御するＣＰＵである
。

また、１１〜１４は各々所定のトルクＴ１〜Ｔ４を設定
する第１〜第４トルク設定器であり、これらの設定トル
クＴ１〜Ｔ４の間には、次のような大小関係がある（第
３図参照）。

Ｔｌ　＜Ｔ２　＜Ｔ３　＜Ｔ４第１及び第２設定トルクＴｌ、Ｔ２は、締結時前半のト
ルクレート側の比較的小さい値に設定されており、第３
及び第４設定トルクＴ３．Ｔ４は、締結時後半のトルク
レート側の比較的大きい値に設定されている。

さらに、１５〜１８はコンパレータであって、該各コン
パレータ１５〜１８は、上記トルクトランスデユーサ４
が検出する締付トルクと、対応するトルク設定器１１〜
１４が設定した設定トルクＴ１〜Ｔ４とを比較し、両者
が一致したときに対応するトルクゲート１９〜２２を介
してＣＰＵ６に信号を送るようになっている。２４〜２
７はＣＰＵ６からの制御信号を受け、角度エンコーダ５
で検出した回転角信号を各々ＣＰＵ６に送る第１〜第４
角度ゲート、２８はＣＰＵ６からの出力をナツトランナ
１のモータ３へ伝達するサーボアンプである。

次に、上記ボルト締付装置を用いて圧入タイプのコンロ
ッドボルトを締付ける方法を′１ｓ１図に示すフローチ
ャートを参照しつつ説明する。

第１図において、先ず、ステップＳ１で外部からのナツ
トランナスタート信号によりＣＰＵ６は、サーボアンプ
２８を介してナツトランナ１のモータ３を回転させてボ
ルトの締付けを開始する。そして、ステップＳ２でトル
クトランスデユーサ４の検出した締付トルクＴと第１ト
ルク設定器１１の設定した設定トルクＴＩとが一致する
のを待って、ステップＳ３で第１〜第３角度ゲート２４
〜２６をＯＮにする。

続いて、ステップＳ４で締付トルクＴと第２トルク設定
器１２の設定した設定トルクＴ２とが一致するのを待っ
て、ステップＳ５で第１角度ゲート２４をＯＦＦにする
。そして、ステップＳ６において、第１角度ゲート２４
のＯＮ期間（つまり締付トルクＴが第１設定トルクＴ１
から第２設定トルクＴ２になるまでの期間）における締
付角度ａを求め、締付時前半のトルクレートＲＴＡを下
記の式により求める（第３図参照）。

ＲＴＡ　−（Ｔ２−ＴＩ　）　／ａここで、上記トルクレートＲＴＡの直線式は、第３図に
おいて、ドルクレ＋−トＲＴ　Ａの第１設定トルクＴ１
との交点を原点とし、この原点からの締付角度をθとす
ると、次のように表される。

Ｔ諺ＲＴＡ・θ −（（Ｔ２−Ｔｌ　）　／ａｔ　　”θ　　　−ｆｌ）
続いて、ステップＳ７で締付トルクＴと第３トルク設定
器１３の設定した設定トルクＴ３とが一致するのを待っ
て、ステップＳ８で第２角度ゲート２５をＯＦＦにする
。そして、ステップＳっで第１角度ゲート２４のＯＮ期
間（つまり締付トルクＴが設定トルクＴ１から設定トル
クＴ３になるまでの期間）における締付角度すを求める
。

しかる後、ステップＳＩＯで締付トルクＴとトルク設定
器１４の設定した第４設定トルクＴ２とが一致するのを
待って、ステップＳ１１で第３角度ゲート２６をＯＦＦ
にする。そして、ステップＳ１２において、第３角度ゲ
ート２４のＯＮ期間（つまり締付トルクＴが設定トルク
Ｔ１から設定トルクＴ３になるまでの期間）における締
付角度Ｃを求め、締付時後半のドルクレー）ＲＴＢを下
記の式により求める。

ＲＴＢ−（Ｔ４−Ｔ３　）／　（ｃ−ｂ）また、上記ト
ルクレートＲＴＢの直線式は、上述のトルクレートＲＴ
Ａのときと同じく、トルクレートＲＴＡの設定トルクＴ
１との交点を原点とし、この原点からの締付角度をθと
すると、次のように表される。

Ｔ−ＲＴＢ・（θ−ｂ）　十（Ｔ３−Ｔｌ　）−（（Ｔ
４−Ｔ３）　　　（θ−ｂ）／（ｃ−ｂ））十（Ｔ３−
Ｔｌ　）　　　　　　　・・・（２上記ステツプＳ１２
においては、更にトルクレートの変化するトルクレート
変化点の締付角度θＸおよび締付トルクＴｘを求める（
第３図参照）。

トルクレート変化点の締付角度θＸは、上記（１）式及
び（２）式の交点として求められ、次のように表される
。

ｅ　ｘ−ａ　１ｂ（Ｔ　４　　Ｔ　３）　　（ｃ　　ｂ
　）　（Ｔ　３　　Ｔ　１）Ｊａ　（Ｔ４−Ｔ３）−（
Ｔ２−ＴＩ）　（ｃ−ｂ）また、トルクレート変化点の
締付トルクＴｘは、下記の式により求められる。

Ｔｘ　−ＲＴＡ・　（θｌ＋θＸ） −（（Ｔ２−Ｔｌ　）　／ａｌ　　　（θｌ＋θＸ）但
し、θ１は第３図において締結時前半のトルクレートＲ
ＴＡの傾きを表す直線が横軸と交差する点と第１設定点
（トルクＴ１の設定点）との間の締付角度である。

続いて、ステップＳ１３で締付時前半のトルクレートＲ
ＴＡと締付時後半のトルクレートＲＴＢとが略等しいか
否かを判定する。この判定がＹＥＳのときには、ステッ
プＳ１４でトルク検出範囲を第１設定点（トルクＴ１の
設定点）と第４設定点（トルクＴ４の設定点）との間と
し、この間のトルクレートから理論上の着座点θ０を想
定し、かつ該着座点θ０から第４設定点までの締付角度
θＡを求める（第３図参照）。締付角度θ＾は、下記の
式により求められる。

θＡ　−（ｃ／　（Ｔ４−Ｔｌ　）　）　　拳Ｔ４この
締付角度θＡの算出後、ステップＳ１５で第４設定点か
ら設定締付角度θαまで７の増締め角度（θα−θ＾）
を求める。

一方、ステップＳ１Ｂの判定がＮｏのときには、ステッ
プＳ１６でトルク検出範囲をトルクレート変化点（締付
トルクＴｘの点）と第４設定点（トルクＴ４の設定点）
との間とし、この間のトルクレートから理論上の着座点
θＯを想定し、かつ該着座点θ０から第４設定点までの
締付角度θＢを求める（第３図参照）。締付角度θＢは
、下記の式により求められる。

θＢ　−１（ｃ−θｘ　）　／　（Ｔ４−Ｔｘ）ｌ　　
・Ｔ４この締付角度θＢの算出後、ステップＳ１７で第
４設定点から設定締付角度θαまでの増締め角度（θα
−θＢ）を求める。

上記ステップＳ１５又はＳ１７で増締め角度を求めた後
は、ステップＳ１８で第４角度ゲート２７をＯＮにする
。そして、ステップＳ１９でボルトの締付けが第４設定
点から増締め角度（θα−θＡ）又は（θα−θＢ）行
われるのを待った後、ステップＳ２０で第４角度ゲート
２７をＯＦＦにするとともに、ナツトランナ１の作動を
停止してボルトの締付作業を終了する。

以上のような方法によって、締結時の前半と後半とでト
ルクレートが異なる圧入タイプのコンロッドボルトを締
付けた場合には、トルク検出範囲を、後半のトルクレー
トＲＴＢの開始点であるトルクレート変化点（締付トル
クＴｘの点）と第４設定点（トルクＴ４の設定点）との
間という後半のトルクレート側での最も広い範囲に設定
し、この範囲のトルクレートから理論上の着座点θ０を
想定しているので、理論上の着座点θ０をズレなく正確
に求まることができ、締付軸力の安定化を図ることがで
きる。

尚、実施例の如く、前半のトルクレートＲＴＡと後半の
トルクレートＲＴＢとが略等しい場合に、トルク検出範
囲を第１設定点（トルクＴ１の設定点）と第４設定点（
トルクＴ４の設定点）との間に拡げることは、理論上の
着座点θ０をより正確に求めることができるので、トル
クレートが締付途中で変化するものと変化しないものと
が混合する場合に用いるのに有効である。

（発明の効果）以上の如く、本発明におけるねじ部材の締結方法によれ
ば、ねじ部材締付時の前半と後半とでトルクレートが異
なるものにおいて、後半のトルクレートの開始点である
トルクレート変化点と第４設定点という後半のトルクレ
ート側での角度範囲の広い二点間のトルクレートでもっ
て着座点を算出しているので、着座点のズレを防止する
ことができ、締付軸力の安定化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の実施例を示すもので、第
１図は締付方法のフローチャート図、第２図は締付方法
に使用するボルト締付装置の全体構成図、第３図は圧入
ボルトの締付特性と締付方法との関係を示す図である。第４図は圧入ボルトの締付特性と従来の締付方法との関
係を示す図である。１・・・ナツトランナ４・・・トルクトランスデユーサ５・・・角度エンコーダ１５〜１８・・・コンパレータ１９〜２２・・・トルクゲート２４〜２７・・・角度ゲート第４図第図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ねじ部材の締付時その前半と後半とで締付角度増
加分に対する締付トルク増加分の割合であるトルクレー
トが異なるものにおいて、締付時前半において締付トル
クが所定量異なる第１及び第２設定点間の締付角度を測
定して前半のトルクレートを求めるとともに、締付時後
半において締結トルクが所定量異なる第３及び第４設定
点間の締付角度を測定して後半のトルクレートを求め、
これよりトルクレート変化点の締付角度及び締付トルク
を求め、該トルクレート変化点と上記第４設定点との間
のトルクレートから理論上の着座点を算出し、該着座点
から所定角度に達するまで締付けを行うことを特徴とす
るねじ部材の締付方法。