JPS5819432B2 - シメツケホウホウ オヨビ シメツケセイギヨソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は所期のボルト軸力に極力近いボルト軸力でボ
ルト締結を完了させる締付方法及び締付制御装置を提供
するものである。

所期のボルト軸力を得るのに一般にはトルク法を利用し
たボルト締付装置が採用されている。

上記トルク法とはボルト締結においてボルト軸力とナン
ド又はボルトを回転させる締付トルクが比例するという
仮定をし、締付トルクを管理することにより所期のボル
ト軸力を得ようとする方法である。

この方法では、比例定数の一つであるトルク係数が、温
度摩擦面の表面状態等により大きくはちつくので、設定
トルクに対して、所期の軸力が得られないという欠点が
ある。

又、他の公知のボルト締付方法としてはナツト回転角法
がある。

ナツト回転角法とはボルト締結におけるナツトの回転角
とそれによるボルト軸力との間の予め求められている関
係を利用し、所定の角度だけナツトを回転させて、所期
の軸力を得る方法である。

この方法は回転角の最初の出発点となる状態をいかに決
めるかが極めて困難であり、前述のトルク法などを利用
して基準トルクの設定を行なっているが、最終の軸力に
も出発点のとり方が直接に誤差となってはいってくる欠
点をもつものである。

また、ボルトを締結してゆくとボルトの耐力点以降にお
いてはボルト軸力の増加率が減少するのでそれにともな
う関連物理量、例えば減速電動機で静的にボルトを締結
する電動レンチの場合電動機電流がボルト軸力の変化に
対して一定の対応をもちながら上記電流の増加率が減少
するのでこのことを利用し、電流の減少する変化状態の
ある一定点を検出し、電動レンチを自動的に停止させて
一定のボルト軸力を得るボルト締付装置が極く最近考案
されている。

しかし、この方法ではボルトの等級が例えばＦ１３Ｔと
高くなれば降伏点まで締結している為にボルトの遅れ破
壊という問題が生じないでもないので、ボルト等級の使
用の範囲がせばまり、また降伏点以下の任意のボルト軸
力では締結させることができないという欠点をもってい
る。

この発明は以上のような欠点を解消するためになされた
もので、上記従来の何れの方法あるいは装置よりも簡単
且つ所期のボルト軸力に極めて近いボルト軸力に締め付
は得る締付方法及び締付制御装置を提供せんとするもの
である。

以下第１図〜第６図に従ってこの発明及び実施例につい
て説明する。

第１図、第２図は、この発明に係る例えば電動レンチに
より締結されるボルト、座金、ナツト、及び被締結部材
の相互関係を示すもので図中１はボルト、２はこのボル
ト１に螺合されるナツト、３は所期のボルト軸力になれ
ば剪断変形するように剪断部Ｋが形成された特殊座金か
らなる変形部材、４は座金、５は上記ボルト１とナツト
２によって締結される被締結部材である。

まず、第１図及び第２図により、本発明に係るボルトの
締付原理について説明する。

上記ナツト２を電動レンチ等の締付装置によって締付け
てゆくとボルト軸力が所定値に至り上記変形部材３かに
部にて剪断変形し第１図の状態が第２図のようになる。

このとき電動機の電流■の上昇率が一時的に負となるが
、さらに締付けてゆくと再び電流■は上昇を開始し、ナ
ツト２の締付けとともにボルト軸力は増大していく。

第３図ａはこのときのボルト軸力Ｎと締付時間ｔの関係
を示し第３図すは電流■；と締付時間ｔの関係を示すも
ので図中、００′点はナツト２の締付開始点、ＡＡ′点
は特殊座金３の剪断開始点、Ｂ点は特殊座金３の剪断後
、再びボルト軸力が増大し始める点、Ｂ′点は電動レン
チの慣性が小で特殊座金３の剪断に理想的応答をした場
合のＢ点の対応点である。

実際にはＡ′Ｆ′と実線で示す電流の特性を示す。

Ｃは、Ａにおける軸力と等しい値をもつ点でＤ′はＮに
等しい電流の値をもつ点である。

ＤはＤ′点に対応するボルト軸力を示す点である。

Ｅ Ｅ’点はボルトが降伏点に達しそれぞれの曲線の
増加率、が減少している点でありＦ Ｆ’は破断点を
示す。

ΔＮは、軸力が再び、Ａ点まで締付けたときと同じ値に
なった時点Ｃで作動を停止したときに電気レンチの慣性
によって増大した軸力を示し、締結条件によりほぼ一定
値を示す。

本発明は第３図ａｂにおいて、ＡＡ’点を基準としつま
り急激な変形に伴なう極値である極大値Ａ点で剪断変形
を生じさせこのときの電流値Ｒ点を記憶保持し再びＡ′
点と同一値になったＤ′点を検知しこのときのボルト軸
力り点で電動レンチを停止させるものである。

なお、上記極値として、急激な変形に伴なう極値である
極大値を用いたが、電流以外の回転数等では極小値を用
いてもよい。

以下、第４図に示す本発明の一実施例について説明する
。

Ｐ、Ｓは電源、Ｗは電動レンチからなる締付装置、Ｍは
締付装置の駆動源となる電動機、Ｓ２は常閉スイッチン
グ回路からなる主スィッチ、Ｒは主スィッチＳ２の両端
の電圧を検知し上記スイッチング回路を開に保つリレー
回路、ＳＷは上記締付装置Ｗの手元スイッチ、Ｃ１Ｔは
電動機電流■を電圧信号に変換する変流器からなる検出
器、Ｓｌ は常開のスイッチング回路からなるスイッチ
ング要素、Ｔ１ は上記検出器出力信号を受けてから一
定時間後にスイッチング要素Ｓ１ を閉にするタイマー
、Ｐはピーク値保持回路からなる記憶回路、Ｄ、Ａは差
動増巾回路からなる比較器、Ｓ、Ｔはシュミットトリガ
−回路、Ｔ２は上記シュミットトリガ−回路ＳＴの出力
が一定時間取」つづいた時のみ出力信号を主スィッチＳ
２ に与えるタイマー回路、Ｇは微分回路である。

以上のように構成された回路における動作を第５図に従
って述べる。

ａは第３図のｂに対応するものであり制御の目的はＮ点
を記憶保持し再び電流値がＡ′点と同じになるＤ′点を
検知し、第４図の主スィッチＳ２を動作させることにあ
る。

締付装置Ｗのソケット（図示せず）に第１図のナツト２
を嵌合させ手元スイッチＳＷを投入するとその胴間大き
な起動電流が流れた後、急減するがその後ボルトの締結
とともに増大していく。

このとき締付装置の電流を検出器ＣＴで検出しオンディ
レー機能を持つタイマ回路Ｔ１ かｔ１秒にスイッチン
グ要素Ｓ１ を閉にする。

そうすれば検出器ＣＴにより変換された電圧信号は記憶
回路Ｐの入力になる一方比較器ＤＡの入力ｖＬにもなる
。

記憶回路Ｐの出力ｖＨは第５図のｂに示すようにＶＬの
急激な変形に伴なう極値である極太値を保持する値トナ
ル。

；ＣノＶＨ、ＶＬ ノ差１ｖＨ−ＶＬｌが比較器ＤＡに
より増幅され、増幅された値が一定値を越した場合にシ
ュミットトリガ−回路Ｓ、Ｔは作動し出力が第５図のＣ
に示すようになる。

シュミットトリガ−回路Ｓ、Ｔの出力時間が一定時間例
えばｄに示すようにｔ２秒以上つづいた時のみ出力を出
すタイマー回路Ｔ２ を用いることによって外的ノイズ
信号と弁別する。

タイマー回路Ｔ２の出力（ｄ図に示す）が次段の微分回
路に入ればその出力はｅに示すようにｄのＤ′点のみで
出力信号を出す。

この信号を受けて主スイッチＳ２電動機主回路を開にし
て締付電動装置を停止させる。

このとき締付装置の手元スイッチＳＷをＯＮにしている
限りは、主スィッチＳ２の両端にはほぼ電源電圧が検出
される。

この電圧を検知してリレー回路Ｒは主スィッチＳ２を開
にしつづける。

尚リレー回路Ｒのインピーダンスが大きい為に締付装置
の電動機Ｍが回転することはない。

手元スイッチＳＷをＯＦＦにすれば頭初の状態に復帰す
る。

第６図に他の実施例を示す。

第６図の場合は第４図の場合が締付装置の手元スイッチ
Ｓｗを開にしない限り再起動することがないようにリレ
ー回路Ｒを使用していたがリレー回路Ｒをはふき手元ス
イッチの開閉にかかわらず一定時間は再起動することが
ないようにしたものである。

第６図のＴ３はタイマー回路であり微分回路Ｇの出力（
第５図のｅ）を受けて、一定時間主スィッチＳ２ を動
作させ電動機主回路を開にするものである。

なお上記実施例では、締付方法の一手段として電動レン
チを使用したものについて記したが、電動レンチ以外の
例えば圧搾空気を利用したレンチにも、例えば回転速度
之検出対象にすることにより、本発明の方法は適用可能
であり電動レンチに限定されるものではない。

また、前記実施例では検出対象として電動機電流を例示
したが、例えばＰ、 Ｔやタコゼネレータ等を使用す
ることにより、電圧、回転速度、電動機消費電力等を検
出対象とすることができ、何も電流に限定されるもので
はない。

勿論のこと、電圧、回転速度を対象にした場合は、記憶
回路は変形部材変形時の最低値を記憶するように構成す
る。

更にまた、変形部材としては剪断変形のものに限らず、
剪断が生じない単なる変形が生じる変形部材であっても
本発明は適用可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図）第５図は本発明の一実施例に係る図で、第１図
は締付部における締付前の状態を示す断面図、第２図は
締付部における締付完了後の状態を示す断面図、第３図
ａは本発明の一実施例におけるボルト軸力と締付時間と
の関係を示す線図、第３図すは同じく電動機電流と締付
時間との関係を示す線図、第４図は接続図、第５図は第
４図のものの動作説明図、第６図は本発明の他の実施例
を示す接続図である。 図において、３は変形部材、Ｗは締付装置、ＣＴは検出
器、Ｓｌ はスイッチング要素、Ｔ１ はタイマー、Ｐ
は記憶回路、Ｄ、Ａは比較器、Ｓ２は主スィッチである
。 なお図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ボルト軸力が所定値になれば変形する変形部材を介
   して被締付部材を締め付けると共に、上記締め付けに伴
   って変化する電流、電圧、回転数等の締付装置の変化物
   理量の上記変形時の急激な変形に伴なう極値を検出し、
   この極値後における上記変化物理量と上記極値との差が
   所定値以上で、所定時間量以上継続し、かつ、上記変化
   物理量が上記極値にほぼ等しい時点で上記締付装置が停
   止するようにしたことを特徴とする締付方法。 ２ ボルト軸力が所定値になれば変形する変形部材を介
   して被締付部材を締め付けると共に、上記締め付げに伴
   って変化する電流、電圧、回転数等の締付装置の変化物
   理量の上記変形時の急激な変形に伴なう極値を検出する
   検出器、この検出器の出力側に接続されたスイッチング
   要素、上記電動。 機の起動から所定時間後に上記スイッチング要素を閉じ
   るタイマー、上記検出器の出力を上記スイツイング要素
   を介して入力し、上記変形時の急激な変形に伴なう極値
   を記憶する記憶回路、上記極値後の上記検出器からの出
   力と上記記憶回路からの極値とを比較する比較器を備え
   、上記極値検出後の変化物理量が上記極値にほぼ等しい
   時点で上記電動機の主回路を開（ように構成したことを
   特徴とする締付制御装置。 ３ ボルト軸力が所定値になれば変形する変形部材を介
   して被締付部材を締め付けると共に、上記締め付げに伴
   って変化する電流、電圧、回転数等の締付装置の変化物
   理量の上記変形時の急激な変形に伴なう極値を検出する
   検出器、この検出器の出力側に接続されたスイッチング
   要素、上記電動機の起動から所定時間後に上記スイッチ
   ング要素を閉じるタイマー、上記検出器の出力を上記ス
   イツイング要素を介して入力し、上記変形時の急激な変
   形に伴なう極値を記憶する記憶回路、上記極値後の上記
   検出器からの出力と上記記憶回路からの極値とを比較し
   、その差が所定値以上で出力を出す比較器、この比較器
   からの出力信号が所定時間以上継続した時のみ出力を出
   すタイマー回路を備え、上記タイマー回路からの出力に
   より上記極値にほぼ等しい時点で上記電動機の主回路を
   開くように構成したことを特徴とする締付制御装置。