JPH0573551B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0573551B2 JPH0573551B2 JP58091950A JP9195083A JPH0573551B2 JP H0573551 B2 JPH0573551 B2 JP H0573551B2 JP 58091950 A JP58091950 A JP 58091950A JP 9195083 A JP9195083 A JP 9195083A JP H0573551 B2 JPH0573551 B2 JP H0573551B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- bolt
- rotation angle
- elongation
- tightening
- torque
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Landscapes
- Details Of Spanners, Wrenches, And Screw Drivers And Accessories (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明はボルトの緊締力を高精度に制御し得る
ねじ締結方法に関する。
ねじ締結方法に関する。
（従来技術）
従来、ボルトを締付けるに際し、その緊締力
（軸力）を一定に制御するには、一般に、締付け
トルクや締付けの回転角度を検出して、これらト
ルクや回転角度が予め設定した値になつた時点で
締付けを終了するようにしていたが、前者の場合
は座面の粗さや摩擦抵抗の影響を強く受け、後者
の場合は初期設定をどこにおくかの難しさがあ
り、何れも軸力を一定に制御するのが困難な状況
にあつた。
（軸力）を一定に制御するには、一般に、締付け
トルクや締付けの回転角度を検出して、これらト
ルクや回転角度が予め設定した値になつた時点で
締付けを終了するようにしていたが、前者の場合
は座面の粗さや摩擦抵抗の影響を強く受け、後者
の場合は初期設定をどこにおくかの難しさがあ
り、何れも軸力を一定に制御するのが困難な状況
にあつた。
そこで最近、ボルトの伸びを直接測定して軸力
を制御しようとする試みがなされており、例えば
特開昭52−130100号公報には、超音波センサでボ
ルトの伸び検出しながらボルトを締付け、前記検
出値が予め設定した目標値と一致する点で締付け
を終了するようにしたねじ締結方法が記載されて
いる。
を制御しようとする試みがなされており、例えば
特開昭52−130100号公報には、超音波センサでボ
ルトの伸び検出しながらボルトを締付け、前記検
出値が予め設定した目標値と一致する点で締付け
を終了するようにしたねじ締結方法が記載されて
いる。
しかしながら、上記公報に記載の方法によれ
ば、被締結物の面粗度、あるいはバリや異物の存
在等の外乱によつて超音波センサの超音波信号の
Ｓ／Ｎ比が乱され、正確に伸びを検出することが
困難となり、場合によつては途中で伸び（軸力）
が大きく表れて、締付け作業が途中で停止されて
しまう虞があつた。またネジ部の片当りあるいは
偏心締付けに起因する異常伸びに対して特別の対
策を施していないため、この異常伸びを検出して
締付けを終了し、締付け不良を見逃してしまう危
険があつた。
ば、被締結物の面粗度、あるいはバリや異物の存
在等の外乱によつて超音波センサの超音波信号の
Ｓ／Ｎ比が乱され、正確に伸びを検出することが
困難となり、場合によつては途中で伸び（軸力）
が大きく表れて、締付け作業が途中で停止されて
しまう虞があつた。またネジ部の片当りあるいは
偏心締付けに起因する異常伸びに対して特別の対
策を施していないため、この異常伸びを検出して
締付けを終了し、締付け不良を見逃してしまう危
険があつた。
（発明の目的）
本発明の目的は、上記超音波信号のＳ／Ｎ比の
外乱要因を排除すると共に、異常伸びを的確に把
握し、もつてボルトの真の伸びを正確に検出して
軸力を一定とすることができるねじ締結方法を提
供することにある。
外乱要因を排除すると共に、異常伸びを的確に把
握し、もつてボルトの真の伸びを正確に検出して
軸力を一定とすることができるねじ締結方法を提
供することにある。
（発明の構成、作用）
そして、この目的は、トルクセンサにて締付ト
ルクを検出しながら該トルク値がボルトの降伏点
付近の値になるまで締付け、その後、超音波セン
サにてボルトの伸びを検出しながら該伸びがボル
トの永久変形領域内の所定の値になるまで締付
け、この時、回転角度センサにてボルトの回転角
度を検出しながら該回転角度と前記ボルトの伸び
との相関を監視し、ボルトの回転角度が所定範囲
をはずれる場合に異常と判断することを特徴とす
るねじ締結方法によつて達成される。
ルクを検出しながら該トルク値がボルトの降伏点
付近の値になるまで締付け、その後、超音波セン
サにてボルトの伸びを検出しながら該伸びがボル
トの永久変形領域内の所定の値になるまで締付
け、この時、回転角度センサにてボルトの回転角
度を検出しながら該回転角度と前記ボルトの伸び
との相関を監視し、ボルトの回転角度が所定範囲
をはずれる場合に異常と判断することを特徴とす
るねじ締結方法によつて達成される。
このように構成した本発明によれば、最初に締
付けトルク法により降伏点付近まで締付けるの
で、被締結物の面粗度、あるいはバリや異物の存
在などの外乱によつて超音波センサの超音波信号
のＳ／Ｎ比が乱されることがなくなると共に、ボ
ルトの回転角度とボルトの伸びとの相関を監視し
て、ボルトの回転角度が所定範囲をはずれる場合
に異常と判断するようにしているので、ネジ部の
片当りや偏心締付けによる異常伸びを的確に把握
することができるようになる。
付けトルク法により降伏点付近まで締付けるの
で、被締結物の面粗度、あるいはバリや異物の存
在などの外乱によつて超音波センサの超音波信号
のＳ／Ｎ比が乱されることがなくなると共に、ボ
ルトの回転角度とボルトの伸びとの相関を監視し
て、ボルトの回転角度が所定範囲をはずれる場合
に異常と判断するようにしているので、ネジ部の
片当りや偏心締付けによる異常伸びを的確に把握
することができるようになる。
（実施例）
以下、本発明の実施例を添付図面にもとづいて
説明する。
説明する。
第１図は本発明にかゝるねじ締結方法を実行す
る装置例を示したものである。同図において、１
は締付トルク制御により作動する第１のボルト締
結具、２はボルトの伸びと回転角度制御とにより
作動する第２のボルト締結具で、両者は被締結物
搬送ライン３上に隣接状態で設置される。被締結
物搬送ライン３上にはパレツト４が載置され、別
途、その上部に第１の被締結物５と第２の被締結
物６とをセツトした状態で、図中、左方から右方
へＡ矢印のように搬送される。この第１、第２の
被締結物５，６には、予めボルト７が仮止めされ
ており、該ボルト７は先ず第１のボルト締結具１
によつて後述する所定量締付けられ、後Ａ矢印の
ように移動して第２のボルト締結具２によつて後
述する最終締付けされるものとなる。
る装置例を示したものである。同図において、１
は締付トルク制御により作動する第１のボルト締
結具、２はボルトの伸びと回転角度制御とにより
作動する第２のボルト締結具で、両者は被締結物
搬送ライン３上に隣接状態で設置される。被締結
物搬送ライン３上にはパレツト４が載置され、別
途、その上部に第１の被締結物５と第２の被締結
物６とをセツトした状態で、図中、左方から右方
へＡ矢印のように搬送される。この第１、第２の
被締結物５，６には、予めボルト７が仮止めされ
ており、該ボルト７は先ず第１のボルト締結具１
によつて後述する所定量締付けられ、後Ａ矢印の
ように移動して第２のボルト締結具２によつて後
述する最終締付けされるものとなる。
しかして、第１のボルト締結具１は、支持プレ
ート８上にエアモータ９と減速機構１０とを具備
し、これらの出力軸１１を前記支持プレート８か
ら下方に延ばして該出力軸１１の先端にソケツト
１２を取付けたもので、図示を略した昇降手段に
より、図中Ｂ矢印のように任意昇降し得るように
なつている。エアモータ９は図示を略したエア源
からエア配管１３を通して給送されるエアによつ
て作動するが、前記エア配管１３には電磁弁１４
が介装されると共に、前記出力軸１１にはトリク
センサ１５が介装されており、これらは別途設け
た締付制御装置１６とケーブル１７，１７で結ん
でいる。これより、第１のボルト締結具１は締付
制御装置１６によつてトルク値を監視されながら
駆動制御されるものとなり、前記したボルト７に
対し所定量の締付けを行う。
ート８上にエアモータ９と減速機構１０とを具備
し、これらの出力軸１１を前記支持プレート８か
ら下方に延ばして該出力軸１１の先端にソケツト
１２を取付けたもので、図示を略した昇降手段に
より、図中Ｂ矢印のように任意昇降し得るように
なつている。エアモータ９は図示を略したエア源
からエア配管１３を通して給送されるエアによつ
て作動するが、前記エア配管１３には電磁弁１４
が介装されると共に、前記出力軸１１にはトリク
センサ１５が介装されており、これらは別途設け
た締付制御装置１６とケーブル１７，１７で結ん
でいる。これより、第１のボルト締結具１は締付
制御装置１６によつてトルク値を監視されながら
駆動制御されるものとなり、前記したボルト７に
対し所定量の締付けを行う。
一方、第２のボルト締結具２は、駆動源として直
流（DC）モータ１８を具備すると共に、ボルト
の伸びを検出する超音波センサ付ソケツト１９お
よび回転角度センサ２０を具備して成り、これら
DCモータ１８、超音波センサ付ソケツト１９、
回転角度センサ２０はそれぞれ前記締付制御装置
１６とケーブル２１，２１，２１で結んでいる。
これより、第２のボルト締結具２は締付制御装置
１６によつてボルトの伸びおよび回転角度を監視
されながら駆動制御されるものとなり、前記ボル
ト７に対して最終の締付けを低速で行う。なお、
前記第１のボルト締結具と同一構成要素には同一
符号を付し、その説明は省略した。
流（DC）モータ１８を具備すると共に、ボルト
の伸びを検出する超音波センサ付ソケツト１９お
よび回転角度センサ２０を具備して成り、これら
DCモータ１８、超音波センサ付ソケツト１９、
回転角度センサ２０はそれぞれ前記締付制御装置
１６とケーブル２１，２１，２１で結んでいる。
これより、第２のボルト締結具２は締付制御装置
１６によつてボルトの伸びおよび回転角度を監視
されながら駆動制御されるものとなり、前記ボル
ト７に対して最終の締付けを低速で行う。なお、
前記第１のボルト締結具と同一構成要素には同一
符号を付し、その説明は省略した。
こゝで、超音波センサ付ソケツト１９は、第２
図に示すような組立構造を有する。第２図におい
て、３０はソケツト本体で、その下方内径部には
超音波センサ３１が内装されている。超音波セン
サ３１はケース３２内にダンパーを兼ねる可動リ
ング３３をコイルバネ３４で下方に付勢しつゝ内
装し、該可動リング３３の下端に振動子３５およ
びその保護プレート３６を取付けて成るもので、
振動子３５上のプラス電極板３７とマイナス電極
３７′にはコネクタ３８からリード線３９が接続
されている。
図に示すような組立構造を有する。第２図におい
て、３０はソケツト本体で、その下方内径部には
超音波センサ３１が内装されている。超音波セン
サ３１はケース３２内にダンパーを兼ねる可動リ
ング３３をコイルバネ３４で下方に付勢しつゝ内
装し、該可動リング３３の下端に振動子３５およ
びその保護プレート３６を取付けて成るもので、
振動子３５上のプラス電極板３７とマイナス電極
３７′にはコネクタ３８からリード線３９が接続
されている。
これにより、いま、第２のボルト締結具２（第
１図）を下降させ、ソケツト１９をボルト７の頭
部に係合させると、超音波センサ３１の振動子３
５が保護プレート３６を介してボルト７の頭部に
接する状態となり（第２図に示す状態）、この状
態のもとに超音波を発振してボルト７の締付け時
の伸びを検出する。この際、可動リング３３した
がつて振動子３５は浮動状態で支持されているた
め、締付時のソケツト１９とボルト７間に作用す
る振動による外乱から超音波信号のＳ／Ｎ比の変
動が防止され、本超音波センサ３１は高精度に維
持されるものとなる。
１図）を下降させ、ソケツト１９をボルト７の頭
部に係合させると、超音波センサ３１の振動子３
５が保護プレート３６を介してボルト７の頭部に
接する状態となり（第２図に示す状態）、この状
態のもとに超音波を発振してボルト７の締付け時
の伸びを検出する。この際、可動リング３３した
がつて振動子３５は浮動状態で支持されているた
め、締付時のソケツト１９とボルト７間に作用す
る振動による外乱から超音波信号のＳ／Ｎ比の変
動が防止され、本超音波センサ３１は高精度に維
持されるものとなる。
以下、上記構成の装置を用いたねじ締結方法を
説明する。
説明する。
第３図は本ねじ締結方法を実行する制御図を示
したものである。同図中、線図Ａのボルトの締付
時間ｔのトルク値Ｔとの相関を表わし、弾性領域
内であるため、トルク値Ｔが締付時間ｔに対して
直線的に増大する様子が示され、また線図Ｂはボ
ルトの回転角度θと伸びεとの相関を表わし、伸
びεが降伏点付近をわずか潜伏した後、塑性領域
内を直線的に増大する様子が示されている。
したものである。同図中、線図Ａのボルトの締付
時間ｔのトルク値Ｔとの相関を表わし、弾性領域
内であるため、トルク値Ｔが締付時間ｔに対して
直線的に増大する様子が示され、また線図Ｂはボ
ルトの回転角度θと伸びεとの相関を表わし、伸
びεが降伏点付近をわずか潜伏した後、塑性領域
内を直線的に増大する様子が示されている。
しかして、本法においては、先ず線図Ａに沿つ
てボルトの降伏点付近P1点まで締付け、その後、
線図Ｂに沿つてボルトの塑性領域内のP2点まで
最終締付けを行うようにする。
てボルトの降伏点付近P1点まで締付け、その後、
線図Ｂに沿つてボルトの塑性領域内のP2点まで
最終締付けを行うようにする。
具体的には、先ず、第１のボルト締結具１を作
動して、トルクセンサ１５でトルク値Ｔを検出し
ながらボルト７の第１、第２の被締結物５，６へ
の締付けを開始する。そして、トルク値Ｔが前記
P1点に対応するTxに達したら締付けを停止し、
第１のボルト締結具１を解除する。次に、パレツ
ト４を第２のボルト締結具２下に移動せしめ、該
第２のボルト締結具２を作動して、超音波センサ
３１（第２図）でボルト７の伸びを検出しながら
その后の締付けを行い、伸びεが前記P2点に対
応するεxに達したら締付けを停止し、第２の締
結具２を解除する。
動して、トルクセンサ１５でトルク値Ｔを検出し
ながらボルト７の第１、第２の被締結物５，６へ
の締付けを開始する。そして、トルク値Ｔが前記
P1点に対応するTxに達したら締付けを停止し、
第１のボルト締結具１を解除する。次に、パレツ
ト４を第２のボルト締結具２下に移動せしめ、該
第２のボルト締結具２を作動して、超音波センサ
３１（第２図）でボルト７の伸びを検出しながら
その后の締付けを行い、伸びεが前記P2点に対
応するεxに達したら締付けを停止し、第２の締
結具２を解除する。
このとき、回転角度センサ２０によりボルト７
の回転角度θも検出しており、ボルトが永久伸び
をし始めるまでの回転角度θ1および伸びεがεxに
達するまでの角度θxを、各回転角度の上下限設
定値と比較して異常が検出されるようになつてい
る。また、ボルトの伸びεとしては、前記第２の
ボルト締結具２による締付動作に入る直前に、超
音波信号（パルス）を発して極めて短時間にその
ときのボルト伸びεを相対的にゼロε0として、そ
の后の伸びεを測定するようにしている。
の回転角度θも検出しており、ボルトが永久伸び
をし始めるまでの回転角度θ1および伸びεがεxに
達するまでの角度θxを、各回転角度の上下限設
定値と比較して異常が検出されるようになつてい
る。また、ボルトの伸びεとしては、前記第２の
ボルト締結具２による締付動作に入る直前に、超
音波信号（パルス）を発して極めて短時間にその
ときのボルト伸びεを相対的にゼロε0として、そ
の后の伸びεを測定するようにしている。
しかして、上記各制御は締付制御装置１６によ
つて一括なされるものとなるが、この締付制御装
置１６は、第４図に示すような基本構造を有す
る。
つて一括なされるものとなるが、この締付制御装
置１６は、第４図に示すような基本構造を有す
る。
すなわち、締付制御装置１６は、計測制御部４
０Ａとシーケンス制御部４０Ｂとから概略成つて
おり、計測制御部４０Ａは、トルクセンサ１５か
らの信号受信部であるトルクアンプ回路４１と、
そのＡ−Ｄ変換回路４２と、超音波センサ３１か
らの信号受信部である超音波受信回路４３と、ボ
ルト長さに比例するパルス計数回路４４と、パル
ス発振回路４５と、回転角度センサ２０からの信
号受信部である角度パルス計算回路４６とを具備
する他、プログラム内蔵のCPU部４７と、電磁
弁１４の駆動回路４８と、DCモータ１８の駆動
回路４９と、指令入力回路５０と、OK，NG信
号を出力する信号出力回路５１とを具備してい
る。
０Ａとシーケンス制御部４０Ｂとから概略成つて
おり、計測制御部４０Ａは、トルクセンサ１５か
らの信号受信部であるトルクアンプ回路４１と、
そのＡ−Ｄ変換回路４２と、超音波センサ３１か
らの信号受信部である超音波受信回路４３と、ボ
ルト長さに比例するパルス計数回路４４と、パル
ス発振回路４５と、回転角度センサ２０からの信
号受信部である角度パルス計算回路４６とを具備
する他、プログラム内蔵のCPU部４７と、電磁
弁１４の駆動回路４８と、DCモータ１８の駆動
回路４９と、指令入力回路５０と、OK，NG信
号を出力する信号出力回路５１とを具備してい
る。
なお、前記実施例では第１、第２のボルト締結
具１，２を併設し、それぞれを別々の制御系で動
作させるようにしたが、超音波センサ付ソケツト
１９のケーブル処理を廃し、これを無線化若しく
は回転継手を利用する等して該ソケツト１９を多
回転できるようにすれば１台の締結具に両方の制
御機能を持たせることも可能である。
具１，２を併設し、それぞれを別々の制御系で動
作させるようにしたが、超音波センサ付ソケツト
１９のケーブル処理を廃し、これを無線化若しく
は回転継手を利用する等して該ソケツト１９を多
回転できるようにすれば１台の締結具に両方の制
御機能を持たせることも可能である。
（発明の効果）
以上、詳細に説明したように、本発明にかゝる
ねじ締結方法によれば、最初に締付けトルク法に
より降伏点付近まで締付けて超音波信号のＳ／Ｎ
比の外乱要因を排除すると共に、その後の締付け
においてボルトの回転角度とボルトの伸びとの相
関を監視してネジ部の片当りや偏心締付けによる
異常伸びを的確に把握しているので、ボルトの真
の伸びを正確に検出して軸力を一定とすることが
でき、その利用価値は大なるものがある。
ねじ締結方法によれば、最初に締付けトルク法に
より降伏点付近まで締付けて超音波信号のＳ／Ｎ
比の外乱要因を排除すると共に、その後の締付け
においてボルトの回転角度とボルトの伸びとの相
関を監視してネジ部の片当りや偏心締付けによる
異常伸びを的確に把握しているので、ボルトの真
の伸びを正確に検出して軸力を一定とすることが
でき、その利用価値は大なるものがある。
第１図は本発明にかゝるねじ締結方法を実行す
る装置例を示す模式図、第２図は同様の超音波セ
ンサ付ソケツトの構造を示す断面図、第３図は本
法によるねじ締結制御図、第４図は締付制御装置
の構造を示すブロツク図である。 １，２……ボルト締結具、１５……トルクセン
サ、２０……回転角度センサ、３１……超音波セ
ンサ。
る装置例を示す模式図、第２図は同様の超音波セ
ンサ付ソケツトの構造を示す断面図、第３図は本
法によるねじ締結制御図、第４図は締付制御装置
の構造を示すブロツク図である。 １，２……ボルト締結具、１５……トルクセン
サ、２０……回転角度センサ、３１……超音波セ
ンサ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ トルクセンサにて締付トルクを検出しながら
該トルク値がボルトの降伏点付近の値になるまで
締付け、その後、超音波センサにてボルトの伸び
を検出しながら該伸びがボルトの永久変形領域内
の所定の値になるまで締付け、この時、回転角度
センサにてボルトの回転角度を検出しながら該回
転角度と前記ボルトの伸びとの相関を監視し、ボ
ルトの回転角度が所定範囲をはずれる場合に異常
と判断することを特徴とするねじ締結方法。 ２ トルク値がボルトの降伏点付近の値になるま
で締付けた時点のボルト長さを基準値として、こ
の基準値からのボルトの伸びを検出することを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載のねじ締結方
法。 ３ 回転角度センサによりボルトが永久伸びをし
始めるまでの回転角度およびボルトの回転角度が
所定の値に達するまでの回転角度を求め、これら
回転角度を上・下限値と比較して異常判断するよ
うにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載のねじ締結方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9195083A JPS59219172A (ja) | 1983-05-25 | 1983-05-25 | ねじ締結方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9195083A JPS59219172A (ja) | 1983-05-25 | 1983-05-25 | ねじ締結方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59219172A JPS59219172A (ja) | 1984-12-10 |
| JPH0573551B2 true JPH0573551B2 (ja) | 1993-10-14 |
Family
ID=14040855
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9195083A Granted JPS59219172A (ja) | 1983-05-25 | 1983-05-25 | ねじ締結方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59219172A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE518436C2 (sv) * | 1998-05-14 | 2002-10-08 | Atlas Copco Tools Ab | Metod för bestämning av axialkraften i ett gängat fästelement vid åtdragning över sträckgränsen |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5815267B2 (ja) * | 1976-04-26 | 1983-03-24 | トヨタ自動車株式会社 | ボルトの締付け方法及びその装置 |
| SE412647B (sv) * | 1977-10-07 | 1980-03-10 | Atlas Copco Ab | Sett och anordning for overvakning och styrning av skruvforbandsatdragning |
| JPS5491900A (en) * | 1977-12-28 | 1979-07-20 | Shibaura Eng Works Ltd | Bolt clamping machine |
| JPS5530700U (ja) * | 1979-04-27 | 1980-02-28 |
-
1983
- 1983-05-25 JP JP9195083A patent/JPS59219172A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59219172A (ja) | 1984-12-10 |
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