JPS5947169A - 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置σに係り、特にボルトの軸
力管理を正確におこなうことができるボルト軸力管理装
置に関する。。

被締付物たとえば２枚の中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１４亥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−ヒ重要でに、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ナツト回転角法がある、 第１図はこの従来のナツト回転角法におレテる特性線図
で、横軸にはナツトの回転角Ｏ９縦ＩＩＱｈにはボルト
の軸力Ｆをとっである。ナツト回転角法にあっては次の
ようにしてボルトの軸力管１里がおこなわれる。すなわ
ち最初に、スノくす、し／チ等の締付は工具を用いてボ
ルト首下座と被締伺１１ｆＪが密着するまでナツトを回
転させて手締めがおこ／ｆわれる。同第１図中、点Ａは
手締めの終了１１９点を示している。作業者はこの時点
Ａを目で確認し、次いでボルト頭と被締付物とに印を付
ける。そして、この状態からナツトを回転させ、ギの回
転角θｆを目で確認しながら、ボルト軸力Ｆが同第１図
の点Ｂの近傍すなわち塑性域に入るまで被締付物を締付
ける。

このように、ボルトの軸力Ｆが塑性域に入るまでナツト
を回転させた場合には、望ましいナツトの回転角Ｏｆに
対して、当該回転角θが±Δθｆの範囲でばらついたと
しても、このばらつきに対するボルトの軸力Ｆのばらつ
きは±ΔＦｆと非常に小さく、所望のボルトの軸力Ｆｆ
に対して比較的近い値に管理することかできる。

しかし、このようにして？こなわれるナツト回転角法に
あっては、回転角の確認が視覚によっておこなわれるた
めに、視覚に＃’）誤差の発生は避けることができない
。また、塑性域に入るまで締付レナがおこなわれること
から、延性の小さい材質のボルトあるいはナツトでは破
断する危険があり、従ってボルトあるいはナツトの材質
が限屍される不具合がある。なお、弾性域における軸力
管理を考えた場合、上述したナツト回転角法にあっては
ナツトの回転角θを目で読取るようになっているので、
当該回転角θの読取り誤差に相応１７た大きな軸力Ｆの
誤差を生じることになり、それ故、このナツト回転角法
にあっては弾性域における軸力管理は不可能である。

本発明はこのような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、ボルトの軸力の正確な管理を
おこなうことができるとともに、弾性域における軸力管
理もおこ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、被締付物を締結す
るボルト及び該ボルトに螺合されるナツトのいずれかに
回転力を付与する締付は工具と、この締付は工具に設け
られ、ボルトに付加される予締めトルクの達成信号を出
力する信号出力装置と、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
転角検出器とを備えるとともに、イＨ号出力摸複及び回
転角検出器に接続され、信号出力装置から達成信号が出
力されたときに回転角検出器によって検出される信号値
をリセットする回転角リセット手段と、この回転角リセ
ット手段に接続され、回転角検出器を介して検出される
回転角検出値とあらかじめ設定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た構成にしであ
る。

以下、本発明のボルト軸力管理装置を図に基づいて説明
する。

はじめに第２図ないし第４図によって本発明の一実施例
の概略構成について述べるう第２図において、１は被締
付物で、例えば２枚の鋼板がらなっているう２はこの被
締付物１を締結するためのボルト、すなわち軸力管理さ
れるボルト、３はこのボルト２に螺合するナツトである
。、４はボルト２及びナツト３のいずれかに回転力を付
与する締＋Ｊゆ工具たとえばレンチで、先端にレンチソ
ケット５が嵌入可能な角ドライブ部６を有するととも圧
、後述する信号出力装置７を構成する指針８及び目盛板
９を備えている。なおレンチソケット５は、ボルト２０
頭部あるいはナツト３に嵌入可能になっているとともに
、後述するようにボルト２あるいはナツト３の回転角を
検出する回転角検出器を備えている。

上述した侶゛号出力装置７は、例えば第３図（ａ）、（
ｂ）に示すように構成しである。なお第３図（ａ）は、
この信号出力装置７の要部を拡大して示した平面図、第
３図（ｂ）は第３図（ａｌのＣ−Ｃ断面図である。

これらの第３図（ａ）、（ｂ）において、８は前述した
指針で、その一方の端部はレンチ４の先端部に、このレ
ンチ４の本体に対して相対的に回転ＥＪ能に保持させで
ある。また９は前述した目盛板で、トルク値を表示しで
ある。なお指針８の先端によって、この目盛板９のトル
ク値が指示されるようになっている。１０は目盛板９に
移動−可能に装着され、予締めトルクを設定するトルク
設定器で、指ｔｔ　８と対向する側に接点１１を備えて
いる。１２はトルク設定器１０を目盛板９に装着する止
めねじで、目盛痒９のトルク値の表示に？：３　□って
伸長する（ｎ１３に遊嵌させＣある。従って、接）区１
１を含むトルり設定器１０は目盛板９の溝１３に沿って
移動可能になっており、その接点１１部分が目盛板９の
トルク値の表示」−に位置するようになって（・る。

そして、この接点１１と指針８の先端とは接触可能にな
っているとともに、それぞれ第２図に示すように信号線
１４に接続されており、１つのスイッチング回路を構成
している。つまり指針８と接点１１とが離れているとき
は、そのス・イッ千ング回路は遮断され、指針８と接点
１１とが接触すると導通する。すなわち、この信号出力
装置１ｔ７は！・ルク設定器１０によって設定された予
締めトルクの値に相応するだけレンチ４が回動したとぎ
に、第３図（Ｃ）に示すように指針８と接点１１とが導
通し、予締めトセクに至った旨を示す達成信号を出力す
る。

また、前述したレンチソケット５及び回転角検出器は、
例えば第４図（ａ）、（ｂ）に示すように構成しである
。なお第４図（ａ）は、これらのレンチンヶッる。第４
図（ａ）において、５はＭｉｌ　：ｌｔＢのし／ンチソ
ケットで、その上方部力・しこ１／／ヂ４の角トン・イ
ノ゛７４１（（ｉが１医入可能な穴１５シ・１１すると
ともに、その下方部分にボルト２０頭部あるいはナツト
３　、ｂ”−嵌入可能な穴■６を有している。

また、■７は回転角検出器で、レンチソケット５を囲む
円筒状の外筒１８と、この外筒１８の上面に、角度５“
°のピッチで円環状に複数配設した突起１９と、これら
の突起１９と対向５ｆ能に例えばレンチ４に装着され、
バ四ス４を号を出力するセンサ２０と、外筒１８の下編
に装置さλ′１、被締付物１１Ｃ接着可能な磁石２１と
、レンチソケット５の外表面と外筒１８の自戒１ｉｊｉ
と、／＞間にｔｌ・１値され、これらのレンチツク・ッ
ト５と外筒１８との間の相対的な回転動作を許容するボ
ール２２とかＣ）成っている。

この回転角検出器１７を備えたレンチソケット５にあっ
ては、当該レンチソケット５をレンチ４に装・着し、例
えばレンチソケット５の木工６にナツト３を嵌入させ、
がっ磁石２１を被ル１６刊吻ｌに接着した状態において
レンチ４を回転させると、レンチソケット５のみが回転
する。このとぎ、レンチ４に装着したセンサ２０は一足
間隔ごとに突起１９に近接する位置に至り、第４図（Ｃ
）に示すようにバルスイｄ−号ン出力する。なおこの第
４図（Ｃ）において、ｈｌはセンサ２０が突起１９に近
接するとぎに得られる波形、ｈｌはセンサ２０が突起１
９間に位置するときに得られる成形である。しｔつ°Ｃ
１このパルス信号のパルス数を計数し、角度５°を乗ず
ればレンチソケット５すなわちナツト３の回転角を求め
ることができる１、 また第２図に戻り、２３は回転角リセット回路で、信号
線１４を介して信号出力装置７に接続しであるとともに
、信号ａ２４を介して回転角検出器１７を構成するセ／
す２０に接読しである。この回転角リセット回路２３は
信号出力装置７から予締めトルクに至った旨を示す達成
信号が出力されたときに、回転角検出器１７から出力さ
れる信号値をリセットし、当該時点以降の回転角に相応
する信号値を出力する。２５は回転角リセット回路・２
３に接続した回転角演算回路で、回転角リセット回路２
３かも出力される信号値に基づいて回転角検出値を求め
る演算をおこ／、Ｃ，い、この回転角検出値に相応する
信−号を出力する。２　Ｇは回転角演算回路２５に接続
した出力点ンｊミ装置で、回転角演算回路２５で演掬４
された回転角ｋｉＪ出値を辰ポする。２７は回転角演算
回路２５に接続され、記憶機能を有する回転角比較回路
で、あらかじめ記憶される望複しい回転角である基鵡回
転角と回転角演算回路２５かも出力される回転角検出値
とを比較し、この両者が一致したどきに一致した旨を示
す信号を出力する。２８は回転角検出器ｊ’８２７に接
続した警報回路で、回転角比較回路２７から出力さｇる
信号に応じ°Ｃボルト２の締付ゆ作業の終了を示す信号
を出力する。

このように構成しである一実施例Ｋｏｊｉ、つては、次
のようにしてボルト２の軸力を管理することかできる。

すなわち、あらかじめ第５図と示すボルトの４′！１１
力、締付はトルク−ナツトの回転角特性ｄ、０細匍によ
り、ナツト３０座と被締付物１とが密溜する点つヤリス
ナツグである点Ｘに」Ｊりる１１１０カｐ、　、２得る
に要するトルクである予締め）・ルク′ｌ゛８と１点Ｘ
に至った時点における回転角θ、をピロとして締付は時
の；＃ましい軸力Ｆｆを発生させる点Ｙまでの回転角１
．つまり基準回転角θｓｅｔを把握し、て世く０、なお
、上述の軸力１＝’ｆは例えば弾性域にあるようにする
。

そしてはじめに、トルク設定！＃１０を移動させ、その
接点ＩＪを予締めトルクＴ３に相当する目盛板９のトル
ク値の表示上に位置させる。また、回転角比較回路２７
に基準回転角θｓｅｔを記憶させておく。

この状態において、レンチ４を把握してナツト３を回転
させ、ボルト２によって被給料物１を締付けると、指針
８に対してレンチ４０本体が相対的に回動し、指針８と
トルク設定器１０の接点１１とが接触し、予締めトルク
１゛５が得られる位置に至る。このとぎ、信号出力装置
７から回転角リセット回路２３に予締めトルクＴ、の達
成を示す達成信号が出力され、回転＾リセット回路２３
は、回転角検出装置１７かも出力されているナツト３０
回転角に相応する信号値をリセットし、七のｉｔ点以師
のナツト３０回転角に相応する・Ｉｆ号幀を回転角演算
回路２５に出力づ一イ〕１、七し“Ｃ１この回転角演算
回路２５で予１．１１（めトルク゛ｒＳが仙られた（、
ミのナツト３の回転角検出値を求めるＣＦｆ、　ｅがお
こなわれ、この回転角検出値が１８号とし、て出力表示
装置２６と回転角比較回路２７に出力される。出力表示
装置２６はその回転角検出値を嵌示し、１′たｌ！ｊ転
角比較回路２７は、あらかじめ記１訂されている基準回
転角θｓｅｔと回転角検出値との比較をおこなう。

そして、基準回転角θｓｅｔと回転角検出値とが鴫しく
なると、回転角検出器［２７から警報回路２８に一致し
た旨を示す信号が出力される。、警報回路２８）よこの
信号に基づいて給料は純ｆを示す（ｇ号を出力し、例え
ば警報音を発する。このようにして、所望のボルト２の
軸力による被締刊物ｌの祠付けを実現させることができ
ろう 本８発明のボルト軸力管理装（喉は以上のように構成し
である・二とから、′１！埋目（Ｊｉｌｔ直に対する誤
差の少ない正確な軸力管理をおこなうこと力；できると
ともに、弾性域における軸力管理をおこプようことがで
き、それ故従来に比べＣよケ槽度の高（・ａｈ出力理を
実現でき、同時に適用されるポル１１こスｔ−ｒる制約
を緩和することができ、締付は過ぎｔ’ｃよるボルトの
破断を確実に防止できる効果力ｔある。

【図面の簡単な説明】

第１図はボルト軸力管理方法として従来実施されている
ナツト回転角法を例示する特性線図、第２図ないし第５
図は本発明のボルト軸力管理装置の一実施例を示す説明
図で、第２図はこの一実ｈＴｘ例の概略構成を示す説明
図、第３図（ａｌはこの一実施例を構成する信号出力装
置の要部を拡大して示ず平面図、第３図（ｂ）は第３図
（ａ）のＣ−Ｃ断面図、第３図（Ｃ）は第３図（ａ）に
示す信号出力装置の作動時の態様を示す平面図、第４図
（ａ）はこの一実施例を構成才るレンチ及び回転角検出
器を拡大して示した細断面図、第４図（［））は第４図
（ａ）の１）−Ｄ％分断面図、第４図ＦＣ）は第、４図
（ａ）に示す回転角検出器によって出力されるパルス信
号の波形図、第５図はボルトの軸力、締付はトルク−ナ
ツトの回転角特性曲線を示す特性線図である、 １・・・・・・被締付物、２・・・・・・ボルト、３・
・・・・ナツト、４・・・・・・レンチ（締付は工具）
、５・・・・・・レンテノケット、６・・・・・・角ド
ライブ部、７・・・・・・信号出力装置、８・・・・・
・指針、９・・・・・・目盛板、１０・・・・・・トル
ク０定器、１１・・・・・・接点、１２・・・・・・止
めねじ、１３・・・・・・溝、１４．２４・・・・・・
信号線、１５．１６・・・・・・穴、・　１７・・・・
・・回転角検出器、１８・・・・・・外筒、１９・・・
・・・突起、２０・・・・・・ゼ／す、２１・・・・・
・磁石、２２・・・・・・ホール、２３・・・・・・回
転角リセット回路、２５・・・・・・回転角演薯１回路
、２６・・・・・・出力表示装置、２７・・・・・・回
転角比較回路、２８・・・・・・警報回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ■、被締付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、上記ボルト及び該ボル
   トに藝合されるナツトのいずれかに回転力を付与する締
   付は工具と、この締付は工具に設けられ、該ボルトに付
   加される手締めトルクの達成信号を出力する信号出力装
   置と、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器とを
   備えるとともに、上記信号出力装置及び回転角検出器忙
   接続され、４ｉ号出力装置から達成信号が出力されたと
   きに、回転角検出器によって検出される信号値をリセッ
   トする回転角リセット手段と、この回転角リセット手段
   に接続され、上記回転角検出器を介して検出される回転
   角検出値とあらかじめ設定される基準回転角とを比較す
   く）比較手段を有する電気回路を備え、上記回転角検出
   値と基準回転角の比・収に応じそボルトの軸力を所定の
   値に管理することを特徴とするポル１・＋＋ｑｔ＋力管
   理装置１え。