JPS59219170A - ボルト軸力管理装置 - Google Patents

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】 本発明はボルト軸力管理装Ｕ、に係シ、喘−にボルトの
軸力管理を正確に行彦うことかできるボルト軸力管理装
置に関する。

被締伺物たとえば２枚の鋼板を一体に締結する場合など
には、ボルトとナツトが広く活用されている。そしてボ
ルト締結時の当該ボルトの軸力を管理することは、この
ようにボルトを締結して得られるボルト締結体の安全上
重要である。従来このような締付は時のボルトを管理す
る方法としてトルク法とナツト回転角法がある。

第１図は従来のトルク法におけるーｌＬ１″ｌ約１″、
横軸には締付はトルクＴ、縦軸にはボルトの軸力Ｆをと
っである。このトルク法はボルトの締イ１けに際して生
じるトルクＴと軸力Ｆとの間に成シ立つＴ＝ｋｄＦ（ｋ
はトルク係数、ｄはボルトの吋び径）の関係を利用した
ものである。ここでｄはボルト両イ］の定数であり、ｋ
はある範囲の締結条件に関して通常定数として取扱われ
る。そしてこノ方法はトルクＴを制御ｉ１することによ
ってボルトの軸力Ｆを管ｙ１！シようとするものである
。

どころで、−１−証したトルク係数には川面やねじ部の
摩擦係数に５１係しているが、これらの座面やねじ部の
表面Ｎｉｌ芒が各がシト間では完全には一致していない
こと、ま／に扛らの座面やねじ部の表面に伺Ｍしている
油のｉｄｌ類等によシ座面やねじ部の摩擦係数自体にＯ
７Ｌらつきケ生じやすいことから、トルク係数ｋにほら
つき音生じやすい。なお第１図においてａはトルク係数
ｋｌの場合の慣性線、ｂはトルク係数かに２の場合の４
１２性線、Ｃはトルク係数かに３のｊハ合の特性線であ
る。ここでに２）　ｋ　＋　’　、　ｋ　３＜　ｋ　１
の関係にあるものとする。そしてトルクＴの管理目標値
をＴｆどすると、特性線ａの場合の軸力Ｆ、に対して特
性線すの場合の軸力Ｆ、′はＱよるかに小さく、また特
性線Ｃの場合の軸力Ｆ、／／ｌｘはるかに大きい。この
ようなことから従来のトルク法ではトルクＴの管理目標
値Ｔｆに対するボルトの軸力Ｆの範囲が大きくなってし
まい、それ故、軸力管理を正確には行ないｉ＃ｉｉい。

第２図は従来のナンド回転角法におけるｔｊＪ性線図で
、横軸にはナツトの回転角θ、ホ［（軸にｔ；Ｊ：ボル
トの軸力Ｆをとっである。この方法はボルトに螺合され
るナツトを回転させてボルトを塑性域まで　　。

締付けることによシ、当該ボルトの！Ｉ′４１１力を管
理しようとするものである。例えは同第２１図に示すよ
うにボルトの目標軸力ＦをＦ、とした場合、回転角θが
θ、±Δθすなわち大きな角度範囲ｄとなっても、それ
に対応する軸力ＦはＦ、±ΔＦすなわち小さな軸力範囲
ｅとなる。従って回転角θに多少のばらつきを生じても
軸力Ｆ（Ｄけ〔っつきが小さく、それ故上配したトルク
法に比べて安定した軸力Ｆの管理を行なうことができる
。

しかしこのナツト回転角法におい又（Ｉ−ｉ、ボルトを
塑性域まで締付けるようにして軸力管ＢＨを行なうこと
から、締付は過ぎによるボルトの破断を招く危険があシ
、そのため延性の小さい材質からなるボルトに対しては
適用できない。従ってこのナツト回転角法によるボルト
の軸力管理を実施する場合にａｌ、十分な延性をイｊす
る特殊な形状のボルトに限定色れる不具合がある。なお
弾性域における１１＋力管理を考えた場合、ナンド回転
角法にあってはナツトの回転角を目で読み取るようにな
っているので、当該回転角のんＣみ取シ誤差に相応した
大きな軸力Ｆの誤差を生じる。それ故、弾性域におり′
る従来のナラ）１９１転角法による軸力管理は不可ｎ目
であった。

本発明はこのよう々往来技術におり゛る５３悄に錯みて
なされたも０フで、その目的ｔよ、ボルトの軸力の正確
外管理鞘行なうことができるとともに、弾性域における
軸力管理も行なうことができるボルト軸力管理装置を提
供することにある。

この目的を達成するために本発明は、ボルトの締結時に
このボルトに付加されるトルク金検出するトルク検出手
段と、該ボルトおよびこのボルトに螺合されるナツトの
うちのいずれか一方の回転角を検出する回転角検出手段
とを備えるとともに、締結条件を信号として出力する信
号出力手段、およびこの信号出力手段から出力さｉする
信号に応じて基準スナツグトルクと基準回転角を済３’
Ｆ’　Ｌ−１記憶する演ｔ−Ｌ・記憶手段、およびトル
ク検出手艮匹：よって検出でれるトルク値と演算・記１
，１１乎段において記憶される基準スナツグトルクとを
比！１ｉ＜：する比較手段、および回転角検出手段によ
って検出される回転角検出値と演算・記憶手段において
配位ｉｈる基準回転角とを比較する比較手段を有する１
１１、気回路をる１ｉｌえ、トルク値と基準回転角との
比較に応じてボルトの軸力乞Ｄ１定の値に智準する４？
’＋成にしである。

以下、＋発明のボルト軸カ管理装い）をし１に者ｉづい
て説明する。沈３図〜第９図（ａ）　、　（ｂ）　、　
（ｃ）は本発り」の一実施例を示す説明図である。

泥３図において、１は被締付物で、例えは２枚の銅板か
らなっている。２はこの被締付セｌを締結するためのボ
ルト、すなわち伺１カ管理さＪするボルト、３はこのボ
ルト２に螺合するナツトである。

４は日？ルト２およびナツト３のいずれかに回転力を付
与する締付は工具で、先端に角ドライブ部５全治してい
る。６は１Ｊｔｒ　（＝４け工具４に滑脱目在に設けた
検出薮ｊ＝−ｔ、、イ・・１１えＰ、ｒ第４１′ｌ、第
５図（ａ）　、　（ｂ）に示すように構−１代しである
。

こ７ｔ１．らの’Ａ　４１”’　＋　第５図（ａ）　、
　（ｂ）において、７は外殻を形成するケース、８ｔ」
、このケース７内に収載」さｉする第１の回転体で、前
述した締付は工具４０角ドライブ８ト５か鯵；人四能な
角穴９金有している。］Ｏ＆；ｅこのｉＪｊの回転体８
に一体に設けたシャフトである。１］は第１の回転体８
に連設され、一部がケース７に収１）１さ、ｆｌる氾２
の回転体で、中央部にシャン）　］、（ｌが回動自在に
挿入てれる穴１２．１３ｉ６よひ欠間ｒ；Ｉｔ　１４を
有するとともに、ケース７から突出する部分に角ドライ
ブ部１５を有している。７　Ｊ’６、この角ドライブ４
１ｉ　１５はた４３図に）」（ずボ゛ル）　２　ｆｆ１
）るいはナツト３のいずれ〃・に嵌着可能なレンチソグ
ソト１６に嵌入されるーまた第４図に示す１７−は、第
２の回転体１１に回転角！ｊＰに保持上、ｉ＋るデ・１
星歯車で、その歯部１８はシャン）　１　（Ｉの外周に
形成し）こ歯部１９およびケース７の内周に３ｉ″、ｆ
ｉｉｆｃ歯部２０に係合している。

２１はケース７に一体に設けら才り、◇・りえＵよ前述
した被締付物１に固定恥れる板状の反力受りでノ、・）
る。

２２は第２の回転体１１に装着したトルクロードセルで
、角ドライブ部１５に生じるトルク、すなわち７］（ル
ト２の締付はトルクを旨気侶号として出力する。また２
３は、前述した第１の回転体８に形成しだ円板部で、第
６図（、）に例示するように、円周方向にΔθ間隔に設
けた穴２４をイラしている・また第４図に示す２５は光
電式センサて、ケース７に装着されるとともに、円板部
２３に対向するように配置してあり、第６図（ｂ）に示
ず」：うＩｌ′（、円板部２３の回転に伴う穴２４０位
置変化に相応したパルス信号、すなわち円板部２３の回
転角に相応したパルス信号を出力する。例えＱまΔθを
５′に設定すればパルス信号の高レベル’ｂａｒ　＠と
イ１にレベル信号とからΔθの棒、すなわち２５°の分
解ｔｉ目を（４）ることかできる。第４図、第５図（ａ
）に示ず２６幻−光電式センサ２５のコネクタで、光電
式センサ２５に入出力用の導線を接続する。

なお、上述した円板部２３および光電式センサ２５＆よ
、ボルト２および−ナット３のいずれか一方の回転角を
検出する回転角検出手段を構成している。また上述した
トルクロードセル２２．は、ボルト２に付加さｉするト
ルクに相応する（Ｈ号を出力するトルり検出手段を構成
している。また、上述し２／ζり−７７、第１の回転体
８、シャン）１０、第２の回転体１１、遊ｈ！歯車１７
、および反力受け２１は、締付は工具４によって付与さ
れる回転力を倍加させて角ドライブ部１５に伝える倍力
榛構をｆ？÷成している、。

またｉｆ、　３　ＩＩ　ｌ’ｊ　八ｌ　り、２７　ｉ、
Ｊ：　ｄ？ボルトの呼ひ径ｄ１ピッチｐ１締付は長さ１
ｆ等が入力される寸法設定器である。２８はボルト２の
強度区分、ずなわち例えはＪＩＳ等によって規定された
強度区分と引張強さの関係が設定され、指定された強度
区分に対応する引張ｉｉ、ｊｉ　寧を信号として出力す
る強度区分モード選択器、２９は被締伺物ｌの形態が設
定され、指定された形能に相応する信号を出力する締付
物モード還択器である。これらの寸法設定器２７、強度
区分モード選択器２８、および翁）７伺物モ一ド選択器
２９１．Ｊ、締句けに際して月４いられるがルト２の呼
び径ｄ、ピン、テｐ　、　Ｉｒ１ｉｔ　（月り−長さ１
８、当該ボルト２の強度区分、およＯ・被締付物１の形
態等の締付榮件を信号として出刃する信号出力手段を′
４７．７成している。

３０ｉユ寸法設定器２７、強度区分モードが択器２８、
締付物モード処択器２９に括続される演算記憶回路で、
これらの設定器２７、）６二択器２８．２９から出力も
れる信号に応じて、後述する式で示される演算をおこな
い、第７図のボルトの軸力、締付はトルク−ナラ）（ｉ
υレト）の回転角特性曲線で例示するように、例えｔ−
ボルト２も−の座と被締付物ｌとが密着する点っまシヌ
ナッグである点Ａにおける軸力Ｆ８を得るに擬するトル
クである基準スナツグトルクＴｓと、点Ａに至った時点
における回転角θＩｌ全ゼロとして締付は時の望ましい
軸力Ｆｆを発生させる点Ｃまでの回転Ｊ−＋Ｊ、つまり
基準回転角θｓｅｔを演算し、これらの基塾スナツグト
ルクＴ８と基準回転角θ８８．を記憶する。

次に、この演算・記憶回路３ｏで」、・こなゎれる演ａ
、の内容について述べる。

一鍜″に、管理されるボルト２の軸力Ｆｆと、当該ボル
ト２（あるいはナツト３）の回転角θとの関係は次式で
表わすことができる。

θ＝３６００Ｘエユ（δを十δ。）（１）ここで、　　
０１回転角 Ｆｆ：軸力 ｐ：ボルト２のねじピッチ δｔ：ポルト２のコンプライアンス δＣ：被締付物１のコンプライアンス である。なおコンプライアンスとは、単位荷重当シの変
位量を示すもので、はね定数の逆数がとら、れる。

そして、ボルト２のコンプライアンスδｔは第８図に例
示するように、次式で表わされる。

δｔ＝δ１１十δ９＋δｆ（２） ここで、δ１１：ボルト２の頭部における柱状要素に置
換した場合のコンプライ アンス δｎ：ナット３とのかみ合い部を形成 するねじ稀のコンプライアンス δｆ：締付は長さｌｆにおけるボルト ２の軸部のコンプライアンス である。また一般に、コンプライアンスの基本式％式％
（３） であシ、δｈ、δ。は各々 で求められる。

ここで、Ｅｂ：ボルト２の縦弾性係数 Ａ：がルト２の公称断面イエ′ｔ ｄ：ボルト２の呼び径 である。

またδｆＦｉ第８図に示すように、締伺は畏さ１ｆのう
ち、ボルト２の軸部の長さｌ　ｂとねじ部の長さＩ８と
の比によって多少変化するか、簡易的にｔＪ：軸部　・
の長さ１１１間のコンプライアンスの計算に用いるねじ
部の径を呼び径ｄと等しくおいて、締イτＪ−ｔす長さ
ｌｆを吋ひ径ｄ　７．Ｌもつ軸部の長さ１ｂとしても実
用上、全９間Ｍｆｉ　？−，Ｉ−ない。

したかつて、 δｆ−凸　　　　　　　　（５） となる。これらのことからぎルト２のコンプライアンス
δｔは、 δｔ＝δｈ＋δ□」−δｆ−２×−毀り一十一」−（６
）Ｊ、−Ａ　　Ｅｂ−Ａ となる。ここてＥｂは桐Ｔ（で決まる定数であシ、δｔ
はぎルト２の呼び径ｄと締付は長さ］ｆの関数で求める
ことができ、結局、次式で表わすことができる。

また上記と同様にして、被締付物ｌのコンプライアンス
δ。は、次式から求めることができる。

ここで、Ｅｃ二θシ締伺物１の縦弾性係数（材質で決ま
る定数） Ａｏｑ：被締付物ｌを等価円包１に１ン１換して計算す
る場合の各条件に対す る等個所面積 である。なお等個所面積Ａｅｑは伏線イ・口・′グ１の
形態（モード）によって異なシ、第９図（ａ）　、　（
ｂ）　、　（ｅ）に示す３種類の形態に分けられる。同
温９に＜１　（８）　、　（ｂ）　。

（Ｃ）に示す形態は、ボルト２の座面径Ｂと締付は内筒
径り。との比によって分けられる。すなわら、第９図（
、）は被締付物１が薄肉円筒のモードで、Ｂ≧Ｄｏの条
件の場合で、第９図（ｂ）　Ｕ厚肉円筒のモードで、Ｂ
＜Ｄ。≦３Ｂの条件の場合で、第９図（ｃ）はンランジ
のモードで、Ｄ　ｏ：＞３　Ｂの条件の場合をそれぞれ
示している。

これらの第９図（ａ）　、　（ｂ）　、　（ｃ）に示す
各条件における等個所面積Ａｅ（Ｌは、 第９図（、）の場合には、 Ａ　　　　　　’（Ｄｏ　　−ＤＩ　　）　　　　　　
　　　　　　　　　　（９）ｑ　　４ 第９図（ｂ）の場合には、 Ａ　ニへ８２−Ｄｉ２）十−（ムー１）（且■Ｑｑ４　
　　　　　　　　８Ｂ　　　　　　　５第９図（Ｃ）の
場合Ｇ′（は、 となる。なお、Ｄ　ｌ　＆Ｌ（ボルト穴径である。

ココで、Ｂ　＋　Ｄ　ｏ、Ｄ　ｉをポルト２の呼び径ｄ
の関数とするために、Ｂ　／　ｄ　、　Ｄ　ｏ／　ｄ　
、　Ｄ　ｌ／ｄの比を各々求めると、第１表のようにな
る。なお、この第１表中の寸法値はＪＩＳ規格値をとっ
である。ただし、第９図（、）の場合のり。はり。−Ｂ
とし、第９図（ｂ）の場合のり。はり。＝３Ｂとしであ
る。

第　　　１　　　表 この謡Ｊ表から明らかなように、Ｂ　／　ｄ・ＤＩ／　
ｄ　、　Ｄ　ｏ／ｄはそれほどばらついておらず、しだ
かって各値とも平鉤値を採用しても余９問題ｔよな℃為
。

つまシ、 座面径、Ｂ＝１．４６ｄ 穴径　Ｄｉ＝１．１２ｄ 締付は円筒径　Ｄ０＝１．４６ｄ　　（薄肉）Ｄ　　。

　＝４．３８ｄ（）Ｊコーー肉　）とすることかで谷る
。［７たかつて前述の式（９）　、　ＤＯ。

０９ね、それぞＪｑ、 被締付物１がε１！９図（ａ）に示すモードの場合、Ａ
　ｅ　ｑ−４（１，Ｊ。　Ｄｉ　） ＝憂Ｃ（１１，，４６ｄ）２（１，１２ｄ）２：ｌ　　
（２）扱締伺物ｌが第９図（ｂ）に示すモードの場合、
Ａｏ＝’（ｎ２−Ｄｉ２）＋ｉ（ヤー１）４ ”１１　２ ×（二５”１００−） ＝ミｉ［：（ｉ、４６ｄ）２−（１，，１２ａ）２．）
佳　−Ｌ　−−１）　（”ごＬ灸ｄｌ工８　　１．４６
ｄ　　　　　　　　　　５□Ｗ−） １００　　　　　　　　　　　　　　”予被蹄付物１カ
４１９図（ｃ）に示すモードの場合、へ〇ｇ−五〔（Ｂ
＋Ｈ）２−Ｄｓ２１ ノー ＝’　［（１，４６ａ＋ＬＬシー（１，１２ｄ）２）１
１０ へ− として、ボルト２の呼び径ｄ、締付げ長さｌｆの係数と
して演算することができる。また、このようにして求め
られたＡｅＣＬの値を式（８）に代入することによって
、被締付物ｌのモードのそれぞれに相応するコンプライ
アンスδ。が求められる。

以上のようにしてがルト２のコンプライアンスδｔと被
締付物１のコンプライアンスδ。が求まれば、締結体と
してのコンプライアンスδが次式から求められる。

δ＝δ、＋δＣα時 なお、軸力Ｆｆと回転角θとの関係式は前述の式（１）
で示したように、 θ＝３６０°×−！−Ｌ（δを十δＣ）であるが、実際
はボルト２、ナット３座面シ（おけるへたシ、ねじ面、
被締付物１どうしの接触１口１におけるへたシの影響が
あるので、これらのへ／こシ量を補正係数として計算す
る必要がある。またこの一実施例で演算する回転角θは
、第７図に示す点Ａから点Ｃまでの角度、すなわち基準
回転角θｓｅｔであって、几λ点Ｏから点Ａまでの軸力
Ｆ、をも補正する必侯がある。つまシ基準回転角θ５ｅ
ｔｅＪ。

６００ θ５ｅｔ−，（δ十δ’）Ｘ（Ｆｆ　Ｆａ）　　◇０と
なる。

ここで、δは各接触面間におけるへたシを考慮してコン
プライアンスの補正係数としたもので、δ′＝エエ　　
　　　　　　　　　　　αのＦｆ で表わされ、ｆｃはへだシ量を示し、経験的な実測値に
よυ定数として定めることができる。

また、基準スナツグトル２１８時における軸力ＦＢはト
ルクと軸力との関係式　Ｔ−１＜　ｄ　Ｆ　　から求め
られる。また最適な基準スナツグトルクＴ８は１つのボ
ルト２について実験等によシ求めておけば他の径につい
ては割算で設定することができる。つま９、あらかじめ
実験等で求めておいたボルト２のスナツグトルクをＴ’
ｓｏとし、そのボルト２の有効断面イｊ”、をＡｇｏと
ずれは、任意の径のボルト２の基ン７１スナツグトルク
Ｔ８は、八　　　　　　　　　　　α８） ’ｉ”　ｓ＝’ｌ’　ｓｏ　Ｘ　Ｔ’？。

で表わされる。なおこの式０Ｉ９に示すＡｓは、任への
径のボルト２の有効断面積でおる〇 ここでポルト軸部の断面積ＡＩ、とイｊ効断面績Ａ８の
比、スナツグトルクＴｏｏと有効断Ｉｉ′１１）ｌｊＩ
Ａ８ｏの比をとってみると、第２辰のようになる。

以上の結果から、任意のポルト２０基準４ステソゲトル
クＴ、は式θ→から、 ””　０．０：３５Ｘ０．８４ＡＬ ＝　０（１３５Ｘ　Ｏ，８４Ｘ五ｄ２ ＝０．０２３ｄ２　　　　　　　　　　　　　αつとボ
ルト２の吋ひ径ｄの関数として求めることができる。し
たかつて基準スナツグトルク１８時における軸力Ｆ８は
、 ＝１゛５ Ｆ８−１ｃ　ｄ −〇、０２３　ａ”　ｘ　−Ａ− ｄ ＝　０．０２３　Ｘ−（ホ） で求められ、ｋはこの場合、ｋ　＝　０．２として定数
で取扱っても間）１狐はない。

次に式Ｏｆ？のＦ”　ｆは上述したように管理しようと
する目標軸力である〃＼、ポルト２を弾性域内で管理す
る場合と、塑性域内で管理する場合とが考えられる。仮
に弾性域内で管理するものとして、幽該軸力Ｆｆをボル
ト面ｊ力の６０％に設定しようとすれば、ｙ４Ｐルト２
の強度区分を指定することによってこの軸力Ｆｆをｎ川
すること７１）できる。例えは強度区分’ｃ　Ｊ’　Ｉ
　Ｓ　（Ｄ　１０・９と指定ずれは、目標軸力Ｆ（は、 Ｆ　ｆ＝’ｌ　００　（ｋｇ／ｍｒｒ＋２）Ｘｏ、９Ｘ
０．６＝５４．　（ｋ　ｇ　７ｍｍ　） となる。

なお、上記では目標とする軸力Ｆｆ全全方力６０チとし
たか、必ずしもこの限ｐて（句ない。こ　　　・のよ５
にして締結に用いるデルｌ−２に応じて強度区分のモー
ド選択をおこなうごとによって、目標とする刺１力Ｆｆ
は設定できる。

以上のようにして、基準スナツグトルクＴ、］、及び基
準回転角θｓｅｔを演算することかできる。

また第３図に戻υ、３１はＭ＋Ｉ述しにトルクロードセ
ル２２に接続され、トルクロードセル２２から出力され
る信号を処理し、トルク値庖演算するトルク演算器、３
２はトルク演算器３１および１３１Ｓ述の演算・記憶回
路３０に接続され、トルク値と基葦スナックトルクＴ、
とｔ比較し、トルク値が基準スナツグトルクり′１゛８
に一致した場合に４１号を出力するトルク比較器である
。なお、３３は演９゜・記憶回路３０から出力されるス
ナツグトルク設定信号を示している。３・１はトルり比
較器３２に接続芒れ、トルク比わ器：う２から信号が出
されたときに、前述した回転角検出手段から出力される
・信号をリセットする信号−と出力する回転角リセット
回路、３５ｉ１Ｍｉ１Ｇした回転角検出手段及び回転角
リセット［目ｔ′Ｔ３４に接続され、回転角検出手段か
ら出力−、！しる信号を処理し、ボルト２（あるいはナ
ツト３）の回転角に相応づ′る回転角検出値を演算する
回転角演算器、３６は回転角演算器３５及び前述した演
算・記憶回路３０に級続石れ、回転角検出値と基準回転
角Ｏａ＠ｔとを比較し、回転角検出値か基準回転角θｓ
ａｔに一致した場合に信号を出力する回転角比ルメ器で
める。匁お、３７は演算・記憶回路３０から出力される
基準回転角設定信号を示している。また３８は回転角比
較器３６に接続され、この回転角比１＋ψ器３６から出
力される信号に応じて、メルト２の締付は作莱の終了の
旨を示す信号を出力する警報器、３９はトルク演算器３
１及び回転角演算器３５に孜′、続され、トルク値及び
回転角検出値を表示する旅示装血である。

また４０はトルク演算器３１、トルク比較器３２、回転
角リセット回路３４、回転角演算器３５、回転角比較器
３６、及び警報器３８のすべてをイニシャルリセットす
る初期リセット回路である。

このように構成しである一実施例にあって祉、次のよう
にしてポルト２の軸力を管理することかできる。

すなわち、はじめに初期リセット回路４０を作動させて
、トルク演算器３１．トルク比較器３２、回転角リセッ
ト回路３イ、回転角演算器３５、回転角比較器３６、及
び警報器３８のづべてｅ　ＩＪ上セツトておく。また、
締結に用いられるボルト２の呼び径ｄ、ねじのピッチＰ
、締付は長さｌｆを寸法設定器２７に設定するとともに
、ぎルト２の強度区分を強度区分モード選択器２８によ
って指定し、被締付は物ｌのモードを締付物モード；＋
２’を択器２９によって指定する。これによって、演算
・記憶回路３０において基準スナツグトルクＴ、と基準
回転角θｓｅｔか演♂ｊｙ−，４れ、記憶、される。

この状態において、第３図に示すように例えはボルト２
の頭にレンチソケット１６を嵌着させ、このレンチソケ
ット１６に検出装置６の角ドライブ部１５　ｋ　＃　着
ｉせ、この検出装置！ｉ６の角穴９に、締付は工具４の
角ドライブ部５を嵌着させる。そして、検出装置６の反
力受け２１を回動不能に係止させたｖ５態において締付
は工具４を回動させると、この締付は工具４と一体に第
１の回転体８及びシャフトｌＯが回動し、シャフト１０
０回動に伴って遊星歯車１７が回動し、この遊星歯車１
７と一体に第２の回転体１１が回動し、この第２の回転
体１１と一体にレンチソケット１６か回動し、ボルト２
が締付けられる。なお、この場合、第２の回転体１１０
角ドライブ部１５には、ケース７に一体に設は九反力受
け２１が固定状態に保持されることから、締付は工具４
によって付与毛れるトルりに比べて倍加されたトルク、
すなわち角穴９の中心からシャツ）１０の歯部１９と係
合する遊星歯車１７の歯部１８の中心に至る距離と、角
穴９の中心からケース７の歯部２０と係合する遊星歯車
１７の歯部１８の中心に至る距Ｐｉ（Ｉとの比に相応し
て増大したトルクが付与される。

なおこの間、締付は工具４の回動に伴って第１の回転体
８の円板部２３が回動し、この円板部２３の回転角に相
応する信号、すなわちボルト２の回転角に比例した信号
が回転角演算器３５に出力される。また、第２の回転体
１１０回動に伴って、トルクロードセル２２からトルク
演算器３１に信号が出力され、トルク比較器３２でトル
ク値と演算・記憶回路３０から出力される基準スナツグ
トルクＴ８とが比較される。

そして、トルク値と基準スナツグトルクＴ６とが一致し
たとき、トルク比較器３２から回転角リセット回路３４
に信号が出力され、この回転角リセット回路３４は回転
角演算器３５に、それまで出力されているポルト２０回
転角に相応する回転角検出値をシセットする旨の信号を
出力する。次いで、この回転角演算器３５で、基準スナ
ツグトルクＴｌ１ｌが得られ７′こ後のボルト２の回転
角検出値を求める演や、かおこなわれ、その回転角検出
値に相応する４８号が回転角比較器３６に出力される。

なおこの間、ｌ・ルク？ｌｊ’ｊ算器３１で演算される
トルク値及び回転角演算器３５で演算される回転角検出
値にＩ７、表示装置３９において表示される。

まブこ、上記の回転角比較器３６は回転角演算器３５か
ら出力される回転角検出値と演算・記憶回路３０から出
力さ、／れる基準回転角θａｅｔとを比較する。そして
、基準回転角θｓｅｔと回転角検出値とが一致すると、
回転角比較器３６から警報器３８に信号が出力され、名
−報器３８はこの信号に基づいて締付は終了を示すイら
号を出力し、例え１警報音を発する。このようにし゛（
ＰＪｒ望のボルト２の軸力Ｆｉによる被締付物ｌの締付
けを実現させることができる。

このように４（４成し／こ一実施例にあっては、ボルト
２の軸力Ｆｆの正確な管理をおこなうことができるとと
もに、寸法設定器２７、強展区分モード選択器２８、及
び締付物モード選択器２９から出力される信号に応じて
、演算・記憶回路３０で〕ん準スナツグトルクＴ８と基
準回転角θｓｅｔとを自動的に設定することができる。

また、この一実施例にあっては給料げ工具４とレンチソ
ケット１６との間に、ボルト２に伺加されるトルクに相
応する信号を出力する’ｂ’４’　＠出力部を具備する
検出装置を介設しであることから、締付は工具４はトル
ク泪を有するトルクレンチのような特別な工具である必
要ｔよない。

また、この一実施例を構成する検出鉄１陳は倍力機構を
具備するものであることから、鞘ｆ伺は時に要する力が
小さくて済み、シ／こがって給料げ仕業が容易となる。

本発明のボルト軸力管理装には以上のように構成しであ
ることから、管理目標値に対する誤差の少ない正確な軸
力管理を行なうことかできるとともに、弾性域における
軸力管理忙行なうことができ、それ故従来に比べてよシ
８’ｆ７度の高い軸力竹理を実現でき、同時に適用さλ
するボルトに幻プる制約を緩和することかでき、締付は
過ぎＫよる）］？ルトの破断を確実に防止できる効果が
ある。

ま／ζ本発明にあっては、基準スナツグトルク及び基準
回転角を自動的に設定することができることから、この
ｄ：２定作業全容易におこなえる効果もある。

【図面の簡単な説明】

嶋１図は従つ１（実施されているボルト軸力管理方法の
うちの１・ルク法にオ６ける特性線図、第２図は同じく
従来のナラ１・回転角法における特性線図、第３（２）
〜第９図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は本発す」のぎルト軸
力管理装鳳の一実施例を示す貌，四回で、第３図はこの
一実施例の概略手：″１ル、を示す説明図、第４図はこ
の一実施例を構成する検出装置を示す一部断面部分を含
む｛ｒｌｌｉ面図、第５図（、）は第４図に示す検出装
ｂ−の平面図、第５　１ＭＩ　（ｂ）　（ｔ；；、第４
図に示す検出装置の裏面図、第６１（ａ）は第４図に示
す検出装置を構成する円板部を例示する平面図、第６図
（ｂ）は第４図に示す検出装１１、ｌ．　’ｆ　ｔｉ′
：成フる回転角検出手段から出力されるパルス信号の波
形図、第７図社ポル１・の軸力、締付げトルク−ナツト
（ボ１・ト）の圓転角屯，性曲線を示す特性線図、第８
図ＩＩ′Ｊ５ｉ・ｉｎγ，１７に用いられるボルトの形
態を例示する簡明ｌシ１、第９図（ａ）。 （ｂ）　、　（ｃ）は被締付物のモードを例示する説明
［ＹＩである。 １・・・被給料物、２・・・ボルト、３・・・ナツト、
４・・・締付は工具、６・・・検出装置゛．、２２・・
・トルクロードセル、２３・・・円板部、２４・・・穴
、２５・・・元ＴＬい。センサ、２６・・・コネクタ、
２７・・・寸法設庁昇１１２８・・・強度区分モード選
択器、２９・・・＃，に４　４テ．ｉ物モード迭択器、
３０・・・油力．・記憶回餡、３１・・・トルク演勢器
、３２・・・トルク比較器、３４・・・回転角リセット
回路、３５・・・回転角演算器、３６・・・［１．１　
ａｇｅ角比１１・）器、３８・・・ｆ報器、３９・・・
表示装置、４ｏ・・・初期リセット回路。 第１図 Ｔ（ ｈセそヤ１ブト２し７　Ｔ 第２図 ６（ 回勉角θ 第３図 第４図 第５図 とσ〕 （ｂ） 第６図 ６ａノ ｄθ （ｂ） 第７は１ 第８図 第９図 手続補正書（自発） 昭和５８年６月３０日 特許庁長官　若杉和夫　殿 １、事件の表示 昭和５８年　特　許　願第８９９２９号２、発明の名称
　　ボルト軸力管理装置３、　補正をする者 事件との関係　　　　出願人 ４、代理人 ７、補正の対象 （１）　　明細古の第１２頁、第１８行の１−他＋＋Ｊ
を１ねし」にｄ」正する１、 （２）　　同第１４頁、第２行の「簡」を「＠」にｄ」
止する。 代Ｕｌｉ人　弁理士　武　順次部 ４０５−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、被締伺物を締結するボルトの締結時の軸力を管理す
   るボルト軸力管理装置において、上記ボルトの締結時に
   該ボルトに伺加されるトルクを検出するトルク検出手段
   と、該ボルト及びこのボルトに螺合されるナツトのうち
   のいずれか一方の回転角を検出する回転角検出手段とを
   備えるとともに、締結条件を信号として出力する信号出
   力手段、およびこの信号出力手段から出力される信号に
   応じて基準スナツダトルクと基準回転角を演算し、記憶
   する演算・記憶手段、および上記トルク検出手段によっ
   て検出されるトルク値と上記演算・記憶手段において記
   憶される基準スナツグトルクとを比較する比較手段、お
   よび上記回転角検出手段によって検出されるｕ転角検出
   値と上記演算・記憶手段において記憶される基準回転角
   とを比較する比較手段を有する電気回路を備え、上記ト
   ルク値と基準スナツグトルクとの比較、および回転角検
   出値と基準回転角との比較に応じてボルトの軸力を所定
   の値に管理することを特徴とするボルト軸力管理装置ｋ
   。