JPH106234A - ボルトの締め付け力管理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 精度の高いボルトの締め付け力の管理を、ロ
ータリエンコーダを設けずにおこなえるボルトの締め付
け力管理装置の提供。 【解決手段】 トルクレンチ２０によるボルト３の締め
付け時、ソケット２３の回転を所定倍に拡大して取り出
し可能なギヤ機構３６と、スイツチ３８と、このスイッ
チ３８から基準信号が出力されたとき、サンプルホール
ド部３２にホールドされた遅延トルクを偏差演算手段３
４に出力する出力制御部３３とを備えるとともに、上述
のギヤ機構３６が、ソケット２３の中心軸３９と同軸に
設けた第１のギヤ４２と、この第１のギヤ４２に比べて
少ない歯数に設定された第２のギヤ４３と、この第２の
ギヤ４３に一体に設けられ、該第２のギヤ４３の歯数に
比べて多い歯数に設定された第３のギヤ４４とを有し、
上述のスイッチ３８は、第３のギヤ４４のそれぞれの歯
の接近を検出して基準信号を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被締結体を締結す
る際のボルトの締め付けトルクを検出するトルク検出手
段を備え、このトルク検出手段から出力される締め付け
トルクに応じてボルトの締め付け力が所望の値に至った
かどうか管理するボルトの締め付け力管理装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、被締結体を締結する際のボルト
の締め付け力、すなわちボルトの軸力と、締め付けトル
ク曲線がよく一致することが知られており、トルク検出
手段を設けてボルトの締め付けトルクを検出し、この検
出された値に基づいてボルトの締め付け力を管理するこ
とが普通におこなわれている。

【０００３】本願出願人は、先に特願平６−１０７９７
２号として、「ねじ締付け制御方法」を提案した。この
先行技術は、トルク曲線と、このトルク曲線に対応する
遅延トルク曲線の差の変化を指標としてボルトの締め付
け力を管理する遅延トルク勾配法を応用したもので、ボ
ルト締め付け時のトルクをトルク検出手段で検出し続け
る一方で、このトルク検出手段で検出される締め付けト
ルクを所定時間サンプルホールド部でホールドさせ、シ
ーケンシャルタイマで設定される上述の所定時間ごと
に、サンプルホールド部から遅延トルクを出力させ、こ
の遅延トルクが出力された時点の現実の締め付けトルク
と当該遅延トルクとの偏差を求め、その偏差が予め設定
される限界値に至ったときにボルトの締め付け動作を停
止させるようにしたものである。

【０００４】本願出願人は、上述の方法を提案する以前
に、繰り返し実施したボルト締め付け試験のデータを見
て、ボルト締め付け動作の開始時点から終了時点の間の
中間時点で存在する「最大偏差」に比べて、上述した偏
差が降伏点の近傍で「小さな値」となる傾向があること
に気が付いた。その「小さな値」をボルトの締め付け管
理において上述の限界値として採用した。この限界値
は、現実には最大偏差の例えば〔１／２〕，〔１／３〕
程度の値に設定される。このような限界値に応じて上述
の方法によりボルトの締め付けを停止させることによ
り、ボルトを降伏点の近傍域まで締め付けることのでき
る安定したボルトの締め付け力の管理を実現させること
ができる。

【０００５】その後、本願出願人は、上述したシーケン
シャルタイマに相当する機能を、より機械的な構造の安
定したもので実現させる研究を継続した。なお、上述の
提案した方法にあって、精度の高いボルトの締め付け力
の管理を実現させるためには、上述のようにして求める
偏差の個数は、例えば３０位は必要である。すなわち、
シーケンシャルタイマから３０回程度の基準信号を出力
させ、その基準信号が出力されるごとに偏差を求める演
算を実施させる必要がある。したがって、シーケンシャ
ルタイマに相当する機能を有する構造体も、３０回程度
の基準信号を出力し得るものである必要がある。

【０００６】このようなことから、公知の技術からみ
て、シーケンシャルタイマを設ける代わりにロータリエ
ンコーダを設け、このロータリエンコーダから基準信号
を出力させることが一応考えられる。図４は、公知のロ
ータリエンコーダを設けた場合に普通に考えられるボル
トの締め付け力管理装置の構成を示す図である。以下、
この図４の構成について説明する。

【０００７】同図４において、１はベース材、２はベー
ス材１に固定される被締結体、３は被締結体２をベース
材１に固定させるボルト、すなわち締め付け力の管理の
対象とされるボルトである。このボルト３は例えば、ベ
ース材１、被締結体２のそれぞれに形成された孔に挿入
されるようになっている。４はボルト３に螺合するナッ
トで、このナット４を回転させることによりボルト３の
締め付け動作がおこなわれる。

【０００８】５はボルト３に締め付け力を付与するトル
クレンチで、先端の下方部分には前述のナット４に嵌合
するソケット６を有し、先端の上方部分にはソケット６
の回転と同期して回転する可撓性の軸を内蔵するフレキ
シブルシャフト７を備えている。また、例えばトルクレ
ンチ５のアーム８部分には、ボルト３の締め付けトルク
を検出するトルク検出手段を構成するひずみゲージ９を
有し、末端部分にはトルクレンチ５を回す作業者が把持
可能な把持部１０が備えられる。

【０００９】１１は上述したシーケンシャルタイマに代
わるロータリエンコーダで、アースをとるために周囲の
壁等に接触するように配置され、フレキシブルシャフト
７の軸を介して伝えられるソケット６の回転が、所定角
度の回転となるごとに基準信号を出力する。１２は報知
装置で、例えばロータリエンコーダ１１から出力される
基準信号と、ひずみゲージ９から出力されるトルク信号
とを入力し、所定の信号処理をおこなう制御手段１３
と、この制御手段１３から出力される信号に応じて締め
付けトルクを表示する表示手段１４と、制御手段１３か
ら出力される信号に応じて締め付けを停止させる警報を
発する警報手段１５とを含む。

【００１０】上述した制御手段１３は、例えばマイクロ
コンピュータで構成され、ひずみゲージ９から出力され
るトルク信号に基づいて、ボルト３の締め付けトルクを
演算し、その値を表示信号として表示手段１４に出力す
る表示信号出力手段を備えるほか、上述のようにして演
算された締め付けトルクを所定時間ホールドし、遅延ト
ルクとして出力するサンプルホールド部と、ロータリエ
ンコーダ１１から基準信号が出力された時点の現実の締
め付けトルクと、基準信号に応じてサンプルホールド部
から出力される遅延トルクとの偏差を求める偏差演算手
段と、この偏差演算手段で求められた偏差と予め上述の
観点から設定される限界値とを比較し、偏差が限界値に
至ったとき、トルクレンチ５によるボルト３への締め付
け力の付与を停止させる停止信号を警報手段１５に出力
する比較手段を備えるものである。

【００１１】このように仮にボルトの締め付け力管理装
置が構成されるものと考えると、その締め付け力管理
は、以下のようにおこなわれることになる。

【００１２】例えばベース材１上に被締結体２を載置
し、それぞれの孔にボルト３を挿入し、このボルト３に
ナット４を螺合させる。ナット４にトルクレンチ５のソ
ケット６を嵌合させ、操作者はトルクレンチ５の把持部
１０を把持してソケット６を回転させる。ソケット６を
回転させた際、抵抗力を感じはじめた時点がひずみゲー
ジ９により初期締め付けトルク（スナッグトルク）が検
出される時であり、ひずみゲージ９からのトルク信号が
制御手段１３に入力される。このトルク信号が制御手段
１３に入力されたときからボルト３の締め付け力の管理
が開始される。

【００１３】なお、ロータリエンコーダ１１からは、ナ
ット４が所定角度、例えば１°回転するごとに、基準信
号（パルス信号）が出力されるようになっている。

【００１４】上述のようにひずみゲージ９からトルク信
号が出力された際、表示信号出力手段でそのトルク信号
に基づいて締め付けトルクが演算され、その値が表示信
号として表示手段１４に出力され、この表示手段１４で
表示される。またこのとき、上述のようにして演算され
た締め付けトルクが、上述の基準信号が制御手段１３に
入力されるまで、サンプルホールド部にホールドされ
る。そして、ナット４が１°回転し、ロータリエンコー
ダ１１から基準信号が出力されたとき、現実に演算され
ている締め付けトルク（現実の締め付けトルク）と、サ
ンプルホールド部から出力される、それまでホールドさ
れていた締め付けトルク、すなわち現実の締め付けトル
クよりも小さな値となる遅延トルクとが、制御手段１３
の偏差演算手段に入力される。この偏差演算手段では上
述の現実の締め付けトルクと遅延トルクとの偏差を求め
る演算を実施し、その偏差を制御手段１３の比較手段に
出力する。この比較手段では、偏差が例えば上述の最大
偏差の〔１／２〕に設定される限界値に等しくなったか
どうか比較する処理が実施される。ロータリエンコーダ
１１から基準信号が出力されるごとに、すなわちナット
４の回転角が１°増すごとに、上述した処理がなされる
が、偏差が限界値よりも大きい間は、比較手段から警報
手段１５に停止信号が出力されることはない。

【００１５】そして、例えばロータリエンコーダ１１か
ら基準信号が３０回出力されたとき、すなわちスナッグ
トルクが検出された時点からナット４が３０°回転した
とき、比較手段で偏差が限界値に至ったと判定されたと
すれば、その比較手段から警報手段１５に停止信号が出
力される。これにより、警報手段１５から警報が発せら
れ、トルクレンチ５を操作している操作者は、そのトル
クレンチ５の回転操作を停止する。これにより、ボルト
３を所望の降伏点の近傍域まで締め付けることができ、
精度の高いボルト３の締め付け力の管理をおこなうこと
ができる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た図４に示すように公知のロータリエンコーダ１１を利
用してボルト３の締め付け力の管理を実施する場合、ロ
ータリエンコーダ１１の単価が比較的高いことから装置
費用が高くなる問題がある。特に、回転角１°ごとに基
準信号を出力しなければならない図４に示すロータリエ
ンコーダ１１では、例えば回転角１０°ごとに基準信号
を出力するように設計されている一般的なロータリエン
コーダに比べて高い性能を有することを要求されること
から、その単価がさらに高くなり、これに伴って装置費
用がより高くなってしまう。

【００１７】また、ロータリエンコーダ１１はアースを
とるために周囲の壁等に接触させる動作が必要になるこ
とから、このボルト３の締め付け力の管理を実施する作
業が煩雑になりやすい。

【００１８】本発明は、上記した従来技術における実情
に鑑みてなされたもので、その目的は、ボルトを所望の
降伏点の近傍域まで締め付ける精度の高いボルトの締め
付け力の管理を、ロータリエンコーダを設けることなく
おこなうことができるボルトの締め付け力管理装置を提
供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１に係る発明は、被締結体を締結す
るボルトに螺合するナットの頭部に嵌着されるソケット
を有し、上記ボルトに締め付け力を付与するトルクレン
チと、このトルクレンチに設けられ、上記被締結体を締
結する際の上記ボルトの締め付けトルクを検出するトル
ク検出手段と、このトルク検出手段で検出される締め付
けトルクを所定時間ホールドするサンプルホールド部を
有し、上記所定時間後に上記サンプルホールド部にホー
ルドされた上記締め付けトルクを遅延トルクとして出力
する遅延出力手段と、上記トルク検出手段で検出された
締め付けトルクと上記遅延出力手段から出力された遅延
トルクとの偏差を求める偏差演算手段と、この偏差演算
手段で求められた上記偏差と、予め設定される限界値と
を比較し、上記偏差が上記限界値に至ったとき、上記ト
ルクレンチによる上記ボルトへの締め付け力の付与を停
止させる信号を出力する比較手段とを備えたボルトの締
め付け力管理装置において、上記遅延出力手段が、上記
トルクレンチによる上記ボルトの締め付け時、上記ソケ
ットの回転を所定倍に拡大し、所定のギヤの回転として
取り出し可能なギヤ機構と、上記所定のギヤの歯の接近
を検出し、それぞれの歯ごとに基準信号を出力する信号
出力手段と、この信号出力手段から上記基準信号が出力
されたとき、上記サンプルホールド部にホールドされた
遅延トルクを上記偏差演算手段に出力する制御をおこな
う出力制御部とを含む構成にしてある。

【００２０】このように構成した請求項１に係る発明で
は、ソケットの回転すなわちナットの回転を所定倍に拡
大して取り出すギヤ機構を備えたことから、ナットの回
転が仮に微小角度であっても、ギヤ比を適宜に考慮する
ことにより、所定のギヤの回転角度を上述の微小角度の
数倍に大きくすることができ、この所定のギヤの歯に応
動させて、信号出力手段から所望の回数、例えば３０回
等の基準信号を比較的簡単に出力させることができる。

【００２１】この信号出力手段から基準信号が出力され
たとき、サンプルホールド部に所定時間、すなわち１つ
の基準信号が出力されてから次の基準信号が出力される
までの時間ホールドされていた遅延トルクが出力制御部
から偏差演算手段に出力される。このとき同時に、トル
ク検出手段で検出される現実の締め付けトルクも偏差演
算手段に出力される。偏差演算手段では、現実の締め付
けトルクと遅延トルクとの偏差を求める演算をおこな
い、求めた偏差を比較手段に出力する。比較手段は、求
めた偏差と、最大偏差よりも小さい所定の限界値、すな
わち降伏点の近傍域において生ずる偏差に相当する限界
値とを比較し、上述の求めた偏差が限界値に至ったと
き、トルクレンチによるボルトへの締め付け力の付与を
停止させる信号を出力する。これに応じてトルクレンチ
の操作を停止させればよい。

【００２２】本発明では、従来技術のロータリエンコー
ダに相当するものを、ギヤ機構と信号出力手段によって
構成してある。ギヤ機構は、例えば、ソケットの中心軸
と同軸に位置するようにトルクレンチの先端部に設けら
れた第１の軸と、この第１の軸に回転自在に装着される
第１のギヤと、この第１のギヤに係合し、該第１のギヤ
の歯数に比べて少ない歯数に設定された第２のギヤと、
この第２のギヤに一体に設けられ、該第２のギヤの歯数
に比べて多い歯数に設定され、上記所定のギヤを形成す
る第３のギヤと、トルクレンチに一体に設けられ、上記
第２のギヤ及び上記第３のギヤを回転自在に保持する第
２の軸とを備えた構成とすればよい。また、信号出力手
段は、例えば、トルクレンチに一体的に設けられ、第３
のギヤの歯の接近を検出するスイッチによって構成すれ
ばよい。

【００２３】これらのギヤ機構を構成する第１の軸、第
１のギヤ、第２のギヤ、第３のギヤ、及び第２の軸は簡
単な構造であり、したがってギヤ機構の単価を比較的安
くすることができる。また、歯の接近を検出するスイッ
チも、公知のリミットスイッチや、光電検出器等を採用
することができ、これも単価を比較的安くすることがで
きる。すなわち、従来技術のロータリエンコーダに相当
する機能を有するギヤ機構と信号出力手段の組合わせ
で、ボルトを所望の降伏点の近傍域まで締め付けること
ができ、精度の高いボルトの締め付け力の管理をおこな
うことができるとともに、その単価を比較的安く抑える
ことができる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明のボルトの締め付け
力管理装置の実施の形態を図に基づいて説明する。

【００２５】図１は本発明のボルトの締め付け力管理装
置の一実施形態を示す側面図、図２は図１に示すの一実
施形態の平面図、図３は図１に示す一実施形態の電気系
統を示すブロック図である。

【００２６】図１に示す１はベース材、２はこのベース
材１に固定される被締結体、３は被締結体２をベース材
１に固定させるボルト、すなわち締め付け力の管理の対
象となるボルト、４はボルト３に螺合するナットであ
る。ボルト３は例えば、ベース材１、被締結体２のそれ
ぞれに形成された孔に挿入されるようになっており、ま
た、このボルト３に螺合させたナット４を回転させるこ
とにより、ボルト３の締め付け動作がおこなわれるよう
になっている。これらの部材については、前述した図４
に示すものと、例えば同等である。

【００２７】２０はトルクレンチで、先端部２１の下部
中央位置に下方に向かって突出する突起部２２を有し、
この突起部２２がナット４の頭部に嵌着されるソケット
２３の上部中央に形成した角穴に嵌入される。また、例
えば先端部２１の内部の突起部２２の延長上の部分にト
ルク検出手段を構成するひずみゲージ２４を配置してあ
る。また、トルクレンチ２０の中央部２５の上面側に
は、ひずみゲージ２４を介して検出される締め付けトル
クと、締め付け停止指令が出力されたときのトルク値の
双方を表示可能な表示装置２６を配置してあり、この表
示装置２６の下方に位置する中央部２５の内部には、ひ
ずみゲージ２４に配線接続される後述の制御装置２７を
収納してある。また、トルクレンチ２０の末端部は、ナ
ット４を回転させる操作者の手によって把持される把持
部２８を形成している。この把持部２８の上面には、制
御装置２７と配線接続されるランプ２９を配置してあ
る。また、把持部２８の内部には、制御装置２７に配線
接続されるブザー３０を収納してある。これらのランプ
２９とブザー３０は、トルクレンチ２０を回している操
作者に、その操作を停止するように警報を発する警報手
段を構成している。

【００２８】上述した制御装置２７は、例えばマイクロ
コンピュータで構成され、ひずみゲージ２４から出力さ
れる信号に基づいてトルク値、すなわち締め付けトルク
を演算するトルク演算部３１と、このトルク演算部３１
で求められた締め付けトルクを所定時間ホールドするサ
ンプルホールド部３２と、サンプルホールド部３２に所
定時間ホールドされた締め付けトルク、すなわち遅延ト
ルクを所定時間ごとに出力する制御をおこなう出力制御
部３３と、この出力制御部３３から出力される遅延トル
クを入力するとともに、この遅延トルクが入力されたと
きに現実にトルク演算部３１で演算されている締め付け
トルクを同時に入力し、締め付けトルクと遅延トルクと
の偏差を求める偏差演算手段３４と、予め締め付けトル
クと遅延トルクとの偏差のうちの最大偏差の例えば〔１
／２〕を限界値として記憶し、偏差演算手段３４から出
力される偏差と上述の限界値とを比較し、偏差が限界値
に至ったとき、トルクレンチ２０によるボルト３への締
め付け力の付与を停止させる信号を前述したランプ２９
とブザー３０に出力するとともに、そのときの締め付け
トルクを表示させる信号を前述した表示装置２６に出力
させる比較手段３５を備えている。

【００２９】そして特に、本実施形態では、従来のロー
タリエンコーダに相当する機能を有する構造体として、
トルクレンチ２０によるボルト３の締め付け時、ソケッ
ト２３の回転を所定倍に拡大し、所定のギヤの回転とし
て取り出し可能なギヤ機構３６と、所定のギヤの歯の接
近を検出し、それぞれの歯ごとに基準信号を出力する信
号出力手段、例えばトルクレンチ２０に保持台３７を介
して一体的に設けられるスイッチ３８とを備えている。

【００３０】上述したギヤ機構３６は、図１に示すよう
に、ソケット２３の中心軸３９と同軸に位置するように
トルクレンチ２０の先端部２１に設けられた第１の軸４
０と、この第１の軸４０に例えばベアリング４１を介し
て回転自在に装着される第１のギヤ４２と、この第１の
ギヤ４２に係合し、該第１のギヤ４２の歯数に比べて少
ない歯数に設定された第２のギヤ４３と、この第２のギ
ヤ４３に一体に設けられ、該第２のギヤ４３の歯数に比
べて多い歯数に設定され、上述した所定のギヤを形成す
る第３のギヤ４４と、ベアリング４５を介して第２のギ
ヤ４３及び第３のギヤ４４を回転自在に保持する第２の
軸４６と、この第２の軸４６を支持しトルクレンチ２０
に一体に設けられる支持部材４７とを備えている。

【００３１】また、上述したスイツチ３８は、図３に示
すように、制御装置２７の出力制御部３３に接続してあ
る。

【００３２】なお、上述した制御装置２７のサンプルホ
ールド部３２と出力制御部３３、及び上述したギヤ機構
３６とスイッチ３８によって、サンプルホールド部３２
にホールドされた締め付けトルクを所定時間後に、すな
わちスイッチ３８によって出力される１つの基準信号と
次の基準信号との間の時間に相当する所定時間後に、遅
延トルクとして偏差演算手段３４に出力する遅延出力手
段を構成させてある。

【００３３】このように構成した本実施形態にあって
は、以下のようにしてボルト３の締め付け力の管理をお
こなう。

【００３４】例えばベース材１に被締結体２を載置し、
これらのベース材１、被締結体２の孔のそれぞれにボル
ト３を挿入し、このボルト３にナット４を螺合させる。
ナット４にトルクレンチ２０のソケット２３の六角穴を
嵌合させ、操作者はトルクレンチ２０の把持部２８を把
持してソケット２３を回転させる。ソケット２３を回転
させた際、抵抗力を感じはじめた時点が前述したように
スナッグトルクが検出される時であり、ひずみゲージ２
４からトルク信号が出力されはじめる。このとき、例え
ば操作者は、第１のギヤ４２の歯に軽く手を押圧し、こ
の第１のギヤ４２がトルクレンチ２０と一体的に動かな
いように規制する。トルク信号は図３に示す制御装置２
７のトルク演算部３１に入力され、このトルク演算部３
１でボルト３の締め付けトルクが求められる。このよう
に求められた締め付けトルクは、トルク演算部３１から
サンプルホールド部３２に出力されるとともに、表示装
置２６と偏差演算手段３４に出力される。表示装置２６
では、入力された締め付けトルクに相当するトルク値を
表示する。

【００３５】また、上述のようにソケット２３を回転さ
せるためにトルクレンチ２０を操作すると、第１のギヤ
４２が操作者の手によって押圧されていることから、つ
まり静止保持されていることから、第１のギヤ４２に係
合する第２のギヤ４３が第１のギヤ４２の周囲に沿って
転動し、また、この第２のギヤ４３の回転と一体的に第
３のギヤ４４が回転する。このとき、第１のギヤ４２の
歯数に比べて第２のギヤ４３の歯数が少ないことから、
第２のギヤ４３及び第３のギヤ４４は、ナット４の回転
角度に一致するソケット２３の回転角度よりも大きな角
度で回転する。すなわち、ソケット２３の回転が第１の
ギヤ４２と第２のギヤ４３とのギヤ比に相応する所定倍
だけ拡大され、第３のギヤ４４の回転として取り出され
る。

【００３６】このようにしておこなわれる第３のギヤ４
４の回転に際し、この第３のギヤ４４の歯がスイッチ３
８に対向する位置に至ると、スイッチ３８が作動し、基
準信号が図３の制御装置２７の出力制御部３３に出力さ
れる。すなわち、第３のギヤ４４の歯のそれぞれがスイ
ッチ３８に対向するごとに、スイッチ３８から出力制御
部３３に基準信号が出力される。

【００３７】このようにして出力制御部３３にスイッチ
３８からの或る基準信号が入力されたとき、出力制御部
３３は、サンプルホールド部３２にそれまで所定時間、
すなわち、１つの基準信号が出力制御部３３に入力され
たときから、次の基準信号が出力制御部３３に入力され
るまでの間の時間に相当する所定時間、ホールドされて
いた締め付けトルクを遅延トルクとして呼び出し、偏差
演算手段３４に出力する制御をおこなう。サンプルホー
ルド部３２にあっては、出力制御部３３による上述の遅
延トルクの呼び出し動作の直後に、また新たに、その時
点のトルク演算部３１で求められた締め付けトルクを入
力し、次の所定時間までの間、入力した締め付けトルク
を遅延トルクとしてホールドする。

【００３８】また、偏差演算手段３４は、出力制御部３
３からの遅延トルクを入力したとき、その時点のトルク
演算部３１から入力した締め付けトルク（現実の締め付
けトルク）に対し該当する遅延トルクを減算し、これに
より偏差を求め、その偏差を比較手段３５に出力する。
なお、このように偏差を求める演算は、スイッチ３８か
ら基準信号が出力されるごとに、すなわち、ソケット２
３の回転に相応して第３のギヤ４４の歯のそれぞれがス
イッチ３８に対向する動作がおこなわれるごとに実施さ
れる。

【００３９】比較手段３５では、偏差演算手段３４から
偏差が出力されるごとに、該当する偏差が上述した最大
偏差の〔１／２〕に設定する限界値に等しくなったかど
うか比較する処理をおこなう。該当する偏差が限界値よ
りも大きい間は、比較手段３５からランプ２９、ブザー
３０に、これらを作動させる信号が出力されることはな
い。

【００４０】そして、例えばスイッチ３８から基準信号
が３０回出力されたとき、比較手段３５で偏差が限界値
に至ったと判定されたとすれば、この比較手段３５から
ランプ２９、ブザー３０、表示装置２６に、トルクレン
チ２０の操作すなわちボルト３の締め付けを停止させる
信号が出力される。これに伴い、ランプ２９が点灯し、
ブザー３０が鳴り、また、表示装置２６に現実のトルク
値とともに、締め付け停止指令が出力されたときのトル
ク値が併せて表示される。これらに応じて、トルクレン
チ２０を操作している操作者は、そのトルクレンチ２０
の回転操作を停止すればよい。これにより、ボルト３を
所望の降伏点の近傍域まで締め付けることができ、精度
の高いボルト３の締め付け力の管理をおこなうことがで
きる。

【００４１】上述した本実施形態によれば、従来公知の
ロータリエンコーダに相当するものを、ギヤ機構３６と
スイッチ３８とによって構成してある。ギヤ機構３６を
構成する第１の軸４０、第１のギヤ４２、ベアリング４
１、第２のギヤ４３、第３のギヤ４４、ベアリング４
５、第２の軸４６、支持部材４７は簡単な機械的な構造
であり、したがって、このギヤ機構３６の単価を比較的
安くすることができる。また、第３のギヤ４３の歯の接
近を検出するスイッチ３８は公知のリミットスイッチ
や、光電検出器等を採用することができ、これも単価を
比較的安くすることができる。また、このスイッチ３８
を保持する保持台３７もきわめて簡単な構造で実現でき
る。すなわち、従来公知のロータリエンコーダに相当す
る機能を有するギヤ機構３６とスイッチ３８の組合わせ
で、ボルト３を所望の降伏点の近傍域まで締め付けるこ
とができ、精度の高いボルトの締め付け力の管理をおこ
なうことができ、しかも、ロータリエンコーダに比べて
その単価を安くすることができる。

【００４２】なお、第１のギヤ４２、第２のギヤ４３、
第３のギヤ４４の歯数は、一義的に定められものでな
く、各種の組合わせを取り得る。

【００４３】また、本実施形態では、操作者が第１のギ
ヤ４２の歯に軽く手を押圧した状態でトルクレンチ２０
を回すだけで所望のボルト３の締め付け力の管理を実現
でき、公知のロータリエンコーダを設ける場合のように
壁等に接触させてアースをとる動作は必要でなく、この
ボルト３の締め付け力の管理を簡単な作業で実施するこ
とができる。

【００４４】さらに、本実施形態では、表示装置２６、
制御装置２７、ランプ２９、及びブザー３０をトルクレ
ンチ２０に装着させてあるので、全体の装置構成がコン
パクトであり、優れた可搬性を有する。

【００４５】

【発明の効果】本発明は以上の構成にしてあることか
ら、ボルトを所望の降伏点の近傍域まで締め付ける精度
の高いボルトの締め付け力の管理を、ロータリエンコー
ダを設けることなく、すなわち、ギヤ機構と、このギヤ
機構に含まれる所定のギヤの歯の接近に応じて基準信号
を出力する信号出力手段とにより実現させることがで
き、上述したギヤ機構や信号出力手段は比較的安い単価
のものを採用することができ、したがって、ロータリエ
ンコーダを設ける従来技術に比べて装置費用を安くする
ことができる。

【００４６】また、ロータリエンコーダを設ける場合に
おこなわれる、周囲の壁等にロータリエンコーダを接触
させてアースをとる動作を本発明では必要としないの
で、このボルトの締め付け力の管理を実施する作業を従
来に比べて簡単にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のボルトの締め付け力管理装置の一実施
形態を示す側面図である。

【図２】図１に示すの一実施形態の平面図である。

【図３】図１に示す一実施形態の電気系統を示すブロッ
ク図である。

【図４】従来技術から考えられるボルトの締め付け力管
理装置を示す図である。

【符号の説明】

１ ベース材 ２ 被締結体 ３ ボルト ４ ナット ２０ トルクレンチ ２１ 先端部 ２２ 突起部 ２３ ソケット ２４ ひずみゲージ ２５ 中央部 ２６ 表示装置 ２７ 制御装置 ２８ 把持部 ２９ ランプ ３０ ブザー ３１ トルク演算部（制御装置） ３２ サンプルホールド部（制御装置） ３３ 出力制御部（制御装置） ３４ 偏差演算手段（制御装置） ３５ 比較手段（制御装置） ３６ ギヤ機構 ３７ 保持台 ３８ スイッチ（信号出力手段） ３９ 中心軸 ４０ 第１の軸（ギヤ機構） ４１ ベアリング（ギヤ機構） ４２ 第１のギヤ（ギヤ機構） ４３ 第２のギヤ（ギヤ機構） ４４ 第３のギヤ（ギヤ機構） ４５ ベアリング（ギヤ機構） ４６ 第２の軸（ギヤ機構） ４７ 支持部材（ギヤ機構）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被締結体を締結するボルトに螺合するナ
   ットの頭部に嵌着されるソケットを有し、上記ボルトに
   締め付け力を付与するトルクレンチと、 このトルクレンチに設けられ、上記被締結体を締結する
   際の上記ボルトの締め付けトルクを検出するトルク検出
   手段と、 このトルク検出手段で検出される締め付けトルクを所定
   時間ホールドするサンプルホールド部を有し、上記所定
   時間後に上記サンプルホールド部にホールドされた上記
   締め付けトルクを遅延トルクとして出力する遅延出力手
   段と、 上記トルク検出手段で検出された締め付けトルクと上記
   遅延出力手段から出力された遅延トルクとの偏差を求め
   る偏差演算手段と、 この偏差演算手段で求められた上記偏差と、予め設定さ
   れる限界値とを比較し、上記偏差が上記限界値に至った
   とき、上記トルクレンチによる上記ボルトへの締め付け
   力の付与を停止させる信号を出力する比較手段とを備え
   たボルトの締め付け力管理装置において、 上記遅延出力手段が、 上記トルクレンチによる上記ボルトの締め付け時、上記
   ソケットの回転を所定倍に拡大し、所定のギヤの回転と
   して取り出し可能なギヤ機構と、 上記所定のギヤの歯の接近を検出し、それぞれの歯ごと
   に基準信号を出力する信号出力手段と、 この信号出力手段から上記基準信号が出力されたとき、
   上記サンプルホールド部にホールドされた遅延トルクを
   上記偏差演算手段に出力する制御をおこなう出力制御部
   とを含むことを特徴とするボルトの締め付け力管理装
   置。
2. 【請求項２】 上記ギヤ機構が、 上記ソケットの中心軸と同軸に位置するように上記トル
   クレンチの先端部に設けられた第１の軸と、この第１の
   軸に回転自在に装着される第１のギヤと、この第１のギ
   ヤに係合し、該第１のギヤの歯数に比べて少ない歯数に
   設定された第２のギヤと、この第２のギヤに一体に設け
   られ、該第２のギヤの歯数に比べて多い歯数に設定さ
   れ、上記所定のギヤを形成する第３のギヤと、上記トル
   クレンチに一体に設けられ、上記第２のギヤ及び上記第
   ３のギヤを回転自在に保持する第２の軸とを備え、 上記信号出力手段が、上記トルクレンチに一体的に設け
   られ、上記第３のギヤの歯の接近を検出するスイッチか
   ら成ることを特徴とする請求項１記載のボルトの締め付
   け力管理装置。
3. 【請求項３】 上記サンプルホールド部と、上記偏差演
   算手段と、上記比較手段と、上記出力制御部を内蔵する
   制御装置を設け、この制御装置を上記トルクレンチに配
   置したことを特徴とする請求項１記載のボルトの締め付
   け力管理装置。
4. 【請求項４】 上記比較手段から出力される信号に応じ
   て作動する警報手段を上記トルクレンチに配置したこと
   を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のボルトの
   締め付け力管理装置。