JPS5810194B2 - ボルトシメツケホウホウ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はボルトを高速回転から低速回転へと途中で切
換えて締付けていくトルク−角度法によるボルト締付方
法に関するもので、最終ボルト軸力での締付は力の精度
向上を目的とする。

従来より、ボルトの締付けにはトルク法やナツト回転角
法が一般に知られている。

前者トルク法はボルト軸力がトルク値、即ちボルトを回
転させるに要するトルク値と比例関係にあることを前提
として、このトルク値を刻々検出し、そしてボルト軸力
による締付けを制御管理する方法である。

ところがボルト軸力とトルクとの比例関係は温度、締付
は機器の特性等のボルト以外の要因や、またボルトの錆
び付きによる被締付部材との摩擦係数のバラツキ等によ
りかなり変化し、ためにボルト軸力にバラツキが生じて
安定したボルト軸力を得ることは難しい。

このトルク法を改良したのが上記ナツト回転角法で、こ
れはボルトの伸びと回転角とが機械的に比例することを
利用したもので、例えばボルトのナツトが被締付部材に
接した時点、いわゆる着座時点からボルト（ナツト）を
予め決められた一定角度だけ回転させて締付けることに
より、ボルト伸びと比例するボルト軸力のバラツキを減
少させる方法である。

この場合、ナツトが正確に被締付部材の座面に接したか
どうかの確認が非常に困難なため、規制トルクの１／３
程度のトルクに達した時点をスナツグポイントとして検
出し、その時から一定角度の回転を制御している。

これをトルク−角度法という。

ところで上記トルク法や回転角法では締付は時間をより
短縮するため、モーターによる高速回転でボルト締めを
行うのが通常であった。

ところが高速回転で締付けを完了した時点にモーター停
止信号を出してもモーター軸の慣性力によりボルトが増
締めされる恐れがあった。

また慣性力による増締め分を見込んで停止信号を出力す
ると、座面摩擦抵抗の変化やモーター回転数の変動等に
よって締付トルクやボルト軸力にバラツキが生じること
になる。

このような問題点に鑑み、これを解決する装置を本出願
人は先に提案した。

即ち、ボルトの着座時点までは高速回転でボルトの仮締
めを行い、着座後は低速回転に切換え、且つこの着座時
点から一定角度まで回転させる装置である。

例えば第１図にその動作原理を示すと、第１図グラフａ
はボルトのトルクＴと時間ｔの関係を示し、グラフａの
Ａ点が着座点でここまではトルクＴの増加率が緩慢で、
Ａ点を過ぎるとＢ点まで函数関係的にトルクＴが増える
。

このＢ点近傍までが望ましいボルト軸力であってＢ点を
過ぎると締め過ぎとなってネジ切れ等のトラブルが生じ
る。

従って理想的にはＡ点から低速回転でもってＢ点までの
一定角度を回転させればボルト軸力の精度向上が図れる
わけである。

そのためにはまず高速回転できたＡ点での所定トルク値
Ｔ０を検出して、この時点で第１図波形すに示すような
パルスを取出し、これをトリガとしてモーターを低速回
転に落しく第１図波形ｃ参照）、且つ角度検出器を始動
させる。

即ちマグネスチールやオプティカルエンコーダー等の回
転角度検出器でもってＡ点からの回転角度を、例えば第
１図波形ａに示すパルスカウント方式によって順次カウ
ントし、一定のカウント数に達したらその角度検出器か
らモーター停止信号を出力して回転を停止させる。

さすればボルトはＢ点でもって完了する。

しかし、実際問題として、高速のスナツグポイントの高
精度の検出が難かしく、仮に、精度よく検出したとして
も、スナツグポイントからＢ点までは角度にして３０°
程であるので、モーターのロータの慣性によって、Ｂ点
を越してしまう恐れがあり、制御が困難であるといった
問題点があった。

この発明は上記トルク−回転角法を更に改良して、上記
オーバランによるトラブルを完全に解消する方法を提供
する。

以下本発明を図面を参照して説明すると次の通りである
。

本発明は従来のボルト回転方向が常に一定方向であった
のに対し、ボルト回転方向に一時逆回転を加えることを
ポイントにするもので、その逆回転は締付は方向の高速
回転と低速回転の間で行う。

即ち、まずボルトを着座時点まで高速回転で仮締めして
回転を停止させ、後少し逆回転させてトルクを緩めてか
ら次は低速で正方向へ回転させてスナツグポイントを検
出し、このスナツグポイントから一定角度を回転させる
方法である。

以後図面でもって本発明を説明する。

第２図グラフｅはボルト締付は時でのトルクＴと時間ｔ
の関係を示したもので、区間ｍは高速回転時、区間ｎは
低速回転時、区間ｐは逆回転時であり、グラフｅのＡ１
点は着座時点、Ａ２点はスナツグポイントであって第１
図のＡ点に相当する。

そしてこのグラフｅによる本発明での動作要領は次の如
くである。

即ち高速回転区間ｍではトルクＴは従来同様のカーブで
もって増加していき、そして所定トルクＴ０なる着座点
Ａ１に到る。

するとこの所定トルクＴ０を検出する信号が例えば第２
図波形ｆ−１のパルス出力となって、これがまずモータ
ーの高速回転を停止させる。

しかしこのとき高速回転は瞬時には停止せず（第２図波
形ｇ−１参照）、従ってトルクＴはＡ１点より少レオー
バランする。

次にモーターを逆方向に少し回転させる。

例えば第２図波形ｇ−２に示すように低速で少し逆回転
させる。

するとオーバランしていたボルトは緩んでそのトルクＴ
は着座時でのトルクＴ０より弱くなる。

この逆回転はトルクＴが所定トルクＴ０より少し弱くな
った時点まで行ってから停止させ、同時にボルトを再び
正方向（締付は方向）へ次は低速回転させる（第２図波
形ｇ−３参照）。

するとトルクＴは再び増加を始め、そしてスナツグトル
クＴ１なるスナツグポイントのＡ２点へ到る。

このＡ２点を第２図波形ｆ−２のパルスの如き信号でも
って検出し、この信号をトリガとして回転角度検出器に
入力させる。

このときボルトの回転は低速回転であるからトルクＴの
オーバランの心配は全くなく、Ａ２点から回転角は正確
にカウントされていく（第２図波形り参照）。

そしてＡ２点から一定角度回転すると低速回転を瞬時に
停止させればよく、また瞬時停止は低速により可能であ
る。

尚、逆回転時での時間はタイマーにより予め設定してお
くか、オーバラン量を角度検出器で検出し、その分子α
を戻すかまたはトルク、検出器にてトルクＴが所定トル
クＴ０より少し下がった時点を検出して逆回転停止を行
うようにしてもよい。

以上説明したようにこの発明は高速回転からのボルト着
座時点での検出信号でもってボルトの回転を停止させ、
後少し逆回転させてからボルトを低速の正回転に戻して
スナツグポイントを検出し、この二度目の検出信号から
ボルトを更に一定角度だけ回転させるようにしたから、
回転角度法による一定回転角のカウントはボルトの低速
回転時に於けるスナツグポイントから始まり高速回転時
のスナツグトルク検出等、不確定且つ不安定な要素を取
り除くことができ、その結果、トルク−角度法の締付け
が信頼性のあるものとなり、締付は精度の向上を図るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のトルク−回転角法によるボルト締付は時
での時間に対する各出力特性の関係説明図、第２図は本
発明に係るボルト締付方法の実施例を示す時間に対する
各出力特性の関係説明図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ボルトを着座時点まで高速回転による仮締めを行い
   、後低速回転に切換えて一定回転角度だけ締付けるトル
   ク−回転角法による締付は方法に於て、前記高速回転か
   らのボルト着座時点での検出信号でもってボルトの回転
   を停止させ、後少し逆回転させてからボルトを低速の正
   回転に戻してスナツグポイントを検出し、この二度目の
   検出信号からボルトを更に一定角度だけ回転させるよう
   にしたことを特徴とするトルク−角度法によるボルト締
   付方法。