JPS6036907B2 - 締付け装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は広くにはファスナーを緒付けるための装置に関
し、詳しくはファスナー材料の降伏点までまたは綿付け
られる特定ファスナーに対してプロットされたトルク・
回転曲線が平らになることによって特性として付与され
る予め決められた轍線方向荷重がファスナーにかかる他
のある点までファスナーを稀付けるための装置に係る。

機械的緒着装層によって装着されるジョイント構造を設
計する際には、同継手を完全な状態に確保するのに締着
装直が予め決められた縦着力則ち荷重を構造部材に加え
るようにさせるのが普通である。継手が組立てられる時
には、従って締着装層が構造部材に予め決められた軸線
方向荷重をかけるように縦付けられることが必要である
。然し、予め決められた荷重をかけるのにナット及びボ
ルトの如きねじ締着装暦を綿付けるための在来方法は完
全には満足でない。最も正確な方法はボルトの綿付けら
れている間に同ボルトに対して既に計算された応力ひず
み関係によってボルトに作用する応力または荷重と関連
づけられることのできる同ボルトの鞠線方向ひずみ即ち
伸びの測定を包含する。続着装層の最も正確で実用的な
使用法では普通はボルトの伸びの測定を可能ならしめな
いけれども、伸びの測定されることのできる場合でも、
時間のかかるかつ比較的費用のかかる方法である。従っ
て、この方法は実験室試験を除いて比較的少い用途に使
用される。他の既知でありほとんどの継手組立作業に最
も広く使用される方法はトルクを制御する工具、即ち、
縦着部材に加えられるトルクが予め決められた値に等し
いかまたは同値を少し上廻った時を決定して工具への動
力を止めるように作用する工具の使用を包含する。

トルク測定は比較的容易である。また、トルクはファス
ナーに生じかつ構造部材に働く引張応力または軸線方向
の力に関連づけられるから、予め決められたトルクは理
論的には、継手に対して指定される予め決められた締着
荷車と対応している。然し、組立流れ作業の際ねじ締着
装層を縦付ける時には、実際のトルク・張力関係の広い
範囲の変化が経験される。これらの変化の原因は、ファ
スナー及び締結部村の寸法及び強度の変動、ファスナー
及び締結部村の接触表面上の潤滑の有無とを含めて多様
な因子にあり、それらの総べては接触表面間の摩擦係数
を馨るしく変化せしめる。実際には１つのある用途に使
用されるボルトにかかる鞄線方向荷重は±３０％までの
変化が同一トルク水準に於いて経験されることができる
。従って、トルク制御方法は非常に正確ではない。在来
締付け方法に関する諸問題を克服しようとして、他の方
法が試みられている。

この方法はポーレィ（Ｐａｕｌｅｙ）氏の１９７２年２
月２２日付米国特許第３６４３５０１号に記載されてお
り、かつ締付けらるファスナーに加えられるトルク対同
装置の緒付けサイクル中の回転に対してプロットされる
曲線特有の形を利用する。如何なるファスナーに対する
トルク・回転曲線にでも、ファスナーが回転されるけれ
ども相手の構造部材上にまだ十分には定座されていない
初期範囲則ち予備縞付け領域、ファスナーがその弾性限
度内で締付けられる直線状の締付け領域、及び比例限界
を越えて曲線が平らになり始めて最後にはファスナーの
降伏点に於いて平らになる降伏領域がある。ポーレィ氏
の前記特許に記載れている方法はファスナーに加えられ
るトルクに応じて第１制御アームを駆動するための第１
歯車列と、ファスナーの回転に応じて第２制御アームを
駆動するための第２歯車列とを有するレンチを利用する
。各制御アームはしンチの作動を制御する回路に接続さ
れたスイッチ部材の一部を有している。上記締付け領域
内に於けるファスナーの回転中は両制御アームが一緒に
駆動されかつスイッチ部材が閉じられている。比例限界
を上廻った時には第２制御アームが第１制御アームより
も速く駆動され、従ってスイッチ部材は開かれ、制御回
路は切られかつレンチは停まる。理論的には、レン升ま
ファスナーの降伏点に於いて停まる。ポーレィ氏の前記
特許に記載されている装置は様々な理由で完全には満足
でない。

第１に、もしも両制御アームがトルク・回転曲線の緒付
け領域に於いて一緒に回転されるべきであるならば、両
歯車列が適正な関係を保つことができるように曲線の勾
配が前もって知られなければならない。トルク・張力関
係に就いて説明された同じ理由で一群の理論的に同様な
ファスナーに対して作られるトルク・回転関係に於いて
も様々な変化が生ずる。従って、一群の同様なファスナ
ーのうちの如何なる特定のファスナーを締付ける時にで
も、制御アームを駆動するのに必要な歯車列は異なるこ
とになる。ポーレィ氏の前記特許に記載されている装置
に関する他の問題はジョイントの接触表面のなめらかさ
の不同またねじの一時的豚着またはゴーリング（ｇａｌ
ｌｉｎｇ）によって起きうるトルク・回転間の一時的な
増減に由釆する。

これらの現象は制御アームを相対的に動かさせかつレン
チを過早に停めさせるスパイク（ｓｐｉｋｅ）をトルク
・回転曲線の縦付け領域内で生じさせる。明らかに、レ
ンチの週早停止は装置の正確さ及び信頼性を低下させる
。従って、縦付けサイクル中にプロットされる曲線上の
直線性から、または同曲線の最大勾配の点から逸脱した
時を確実にかつ正確に決定することのできる締付け装置
を提供するのが本発明の目的である。

ファスナーを、同部材の降伏点まで、またはトルク・回
転曲線の勾配に顕著な変化を有しかつ予め決められた柚
線方向荷重に対応する他の点まで締付けるための締付け
装置を提供するのも本発明の目的である。

更に、組立てられる継手の最小限の既往の知識によって
ファスナーを予め決められた鞄線方向荷重まで締付ける
ための締着装暦を提供するのも本発明の目的である。

最後に、本発明の目的は多用性で信頼性のある経済的で
正確な縦付け装置を提供することである。

本発明の上掲及びその他の目的はファスナーにトルクを
加えかつ回転を与えるためのレンチを有する締付け装置
を提供することによって達成される。

ファスナーに加えられるトルクを表わす信号を発するた
めの第１機構、及びファスナーの角方向変位則ち回転を
表わす信号を発するための第２機構が上記レンチと組合
わされる。トルク信号が回転信号よりも大きい時には回
転信号が増倍されて前者に等しくされるけれども、トル
ク信号が回転信号よりも４・さし、時には意思決定信号
が発生させられかつファスナーの降伏点に於いて制御信
号を発するように処理される。更に詳しく説明すれば、
両信号の差に応答する一方向増幅器が回転信号を増すよ
うに作動可能であるけれども、トルク信号の増加率が減
る時には回転信号を増す率を変えることは勿論できない
。

後者の場合には両信号の差は降伏点を検知するための意
思決定回路へ送られる。以上に説明された本発明を一層
良く理解するためには、二三の好適実施例の以下の説明
が添付図面と共に参照される。

添付図面の第１図を参照すれば、同図には綿付けられる
ねじ付ファスナーに対する典型的なトルク・回転曲線が
鉛直軸に沿ってトルクをプロットされかつ水平軸に沿っ
て回転をプロットされて示されている。

同曲線はトルク及び回転両軸の交点から点Ａまで延びて
いる初期領域則ち予備緒付け領域を有している。予備縦
付け領域内では、縦着組立体の両相手ねじが係合され終
って一方のファスナーが回転されつつあるけれども、回
転しているファスナーの座面は縦着部材の相手面にまだ
接触していないか、または締着部材をまだ完全には相互
に引寄せていないかの何れかである。曲線上の点Ａに於
いて両部材はファスナーによって完成に相互に引寄せら
れてしまって継手の実際の縦付けが始まる。本技術分野
では、点Ａに於けるトルクが一般に“スナグ（ｓｎｕｇ
ゾトルクと称される。曲線の点Ａから点Ｂまで延びてい
る稀付け領域内では、続着荷軍が両構造部材に実際に加
えられつつあり、かつボルトは譲導される引張荷重によ
って軸線方向に伸ばされつつある。締付け範囲全体に亘
つて曲線は近似的に直線でありかつある場合には正確に
直線であっても購わない。然し、最も普通である如く、
曲線は少しの曲線をかつ従って点Ｎを有することになり
、点Ｎに於いて曲線の勾配が最大である。点Ｂに於いて
はファスナーの比例限界に到達し終っている。点Ｂを越
えれば、トルク及び回転はもはや近似的に線形の関係で
はなくて、図示の如く曲線の勾配が最大勾配に比して著
しく減らされる。この応用の目的のために、点Ｂは降伏
範囲の開始点と考えられることになるが理解されるべき
は、点Ｂを越えれば、次第に増す荷重が継手組立体に依
然として謙発されることになることである。点Ｃはファ
スナーの降伏点に該当し、かっこの点は降伏点の定義が
少し変わるけれども、この点を越えればボルトの変形が
も早や純然たる弾性ではなくなる点であると考えられる
ことができる。後段に明らかになるように、本発明によ
る続付け装置はトルク・回転曲線上の点ＭまたはＢを検
知し、かつそれに応答してほぼ点Ｃに於いて制御信号を
発することができる。更にまた、理解されるべきは、特
定の継手組立体が降伏′点に於ける以外の予め決られた
荷重に於いて直線性からまたは最大勾配の点から偏俺す
るように構成された縦着組立体をも有することができる
ことである。このような偏俺は検知されることができか
つ制御信号を発生させるのに使用されることができる。
この理由で、降伏点なる術語は、以下に使用される如く
、ファスナー材料の降伏点のほかに予めさめられた綿着
荷車のもとで（ファスナーの形状によって）生ずるトル
ク・回転曲線の平らになった部分上の点をも含むと解さ
れるべきである。ここで第２図を参照すれば、同図には
本発明の特徴の理解を容易ならしめるのに説明されるこ
とになる２条の曲線が示されている。

第１の曲線はファスナーに加えられたトルクを、締付け
サイクル中に経過した時間に対してプロットしたもので
あってトルクが鉛直鞠に沿ってプロットされかつ時間が
水平軸に対してプロットされている。第２の曲線はファ
スナーの角方向変位貝０ち回転を、締付けサイクル中に
経過した時間に対してプロットしたものであって、回転
が鉛直軸に沿ってプロットされかつ時間が再び水平軸に
沿ってプロットされている。第２図に示されている両曲
線は本発明の特徴を理解する際に正確ではないが概ねこ
れに近いものとして役立つ。先ずトルク曲線を見れば、
同曲線にはトルクが何れかと言えば緩徐に増す予備締付
け領域があって、トルク及び時間両軸の交点から点Ｄま
で延びている。従って、点Ｄはトルク・回転曲線上の点
Ａに相当する。点Ｄから点Ｅまではトルク・回転曲線の
点ＡとＢとの間の範囲と同様にトルク曲線の稀付け領域
を表わしている。トルク曲線のこの締付け領域内では、
トルクが予備締付け領域内に於けるよりも概して遠く増
加する。最後に、トルク曲線は点Ｅから始まってトルク
・回転曲線上の点Ｃを越える降伏領域に相当する降伏領
域を有し、同領域内ではトルクが比較的緩徐に増大する
。点Ｆはファスナーの降伏点を表わしている。同様に回
転曲線は回転及び時間両藤の交点から点Ｃまで延びてい
る予備綿付領域、点Ｇから日まで延びている縦付け領域
、及び点日から始まる降伏領域を有している。回転曲線
上の点Ｊは降伏点を表わしている。第２図は本発明の好
適実施例の以下の説明中に参照される。第４図には、本
発明による締付け装置１０が示されている。締付け装置
１０はモータ１４、駆動軸１６及びドライバビット１８
を有するレンチ１２を有している。駆動軸１６は、ドラ
イバビット１８によって孫合された稀着部村へトルク及
び回転を伝達するのにモー夕１４によって回転される。
レンチ１２は如何なる在釆型式のものででもあることが
でき、かつ最もありふれているように、モーター４は適
当な制御弁によって制御される作動流体の流れによって
空気発動させられることができる。理解されるべきはモ
ータ１４が電気、液圧または空気圧、液圧または電気の
何れかの組合せであることもできることである。レンチ
の詳し、細部は本発明の適正な理解に不必要であり、従
ってこれ以上明細には説明されない。レンチ１２は如何
なる型式でも適当な型式の剛固なフレーム２２に榛ばね
２４によって装架れており、同榛ばねモ−夕１４が作動
している時に、綿付けられるファスナーに加えられるト
ルクに等しくて同トルクと反対向きのトルクによって前
記の剛固なフレームのあたりでねじれる。樺ばね２４上
に挺持されて第１歯車部材２６があって、同音Ｂ材は出
力軸３０に固定された第２歯車部材２８を駆動する。出
力軸３０の一端は電位差計３２の内方心を駆動するよう
に連結され、かつ歯車部材２８と電位差計３２との間に
は滑りクラッチ３４が挿層されている。レンチ１２がフ
ァスナーを緒付けつつある時に、極ばね２４はねじれて
歯車部材２６を回転し、同部材は歯車部材２８及び出力
軸３０を回転する。鞠３０の回転は締付けられるファス
ナーに加えられるトルクを表わす信号と考えられること
ができ、同信号は電位差計３２の内方心が軸３川こよっ
て駆動された時に同電位差計によって電気信号に変換さ
れる。滑りクラッチ３４を使用すれば、スナグトルク（
第１図及び第２図上のそれぞれ点Ａ及びＤ）がファスナ
ーに加えられるまで、電位差計３２の内方心の回転は妨
げられ、かつ出力電気信号は阻止される。実際には「滑
りクラッチ３４はスナグトルクの妥当な近似値に於いて
、例えば、ファスナーに加えられるべき公称トルクの約
２０％に於いて係合するように配置される。駆動軸１６
上に担持されてもう１個の歯車部材３５があって、同部
材はファスナーの縦付けられる時に歯車部材３８を介し
て出力軸３６を駆動する。

軸３６の出力端は電位差計４０の内方心を駆動するよう
に連結されており、かつ歯車部材３８と電位差計４０と
の間には、ファスナーにスナグトルクの加えられるまで
同電位差計の内方心の回転を妨げかつ出力電気信号を阻
止するのに使用されるクラッチ４２が挿層されている。
軸３６の回転はファスナーの角方向回転を表わす信号と
考えられることができ、同信号は電位差計４０によって
電気信号に変換される。この回転電気信号は以下に詳し
く説明されるように増幅器４４によって変成される。本
発明の好適実施例に利用される装置のこれ以上の説明を
続ける前に本発明の基本的原理が次に説明される。

第２図を参照すれば、同図に示されているトルク及び回
転両曲線は軸３０または電位差計３２によって発せられ
たトルク信号、及び髄３６または電位差計４０によって
発せられた回転信号をプロットした曲線と考えられるこ
ともできる。理解されることができるのは、両曲線の近
似的に線形の範囲則ち稀付け領域内に於いて、即ちトル
ク曲線上の点Ｄ乃至Ｅ、及び回転曲線上の点Ｇ乃至日に
於いて一方の信号、好ましくはトルク信号が他方の信号
、好ましくは回転信号よりも遠く増しつつあることであ
る。両信号間の的確な関係は、勿論、榛ばね２４の可榛
性並びに榛ばね２４と軸３０との間及び軸１６と３６と
の間の両歯車比に左右される。指摘されたように、好ま
しいのは、スナグトルクが加えられてから、トルク信号
が最初に回転信号よりも遠く増すように歯車装置を配置
することである。本発明の基本原理に従えば、スナッグ
点Ａを原点とした回転信号が両曲線の締付け範囲のある
部分に亘つてトルク信号と等しくなるように、スナッグ
点から測られた全回転信号は係数Ｘを秦ぜられることに
よって変成される。その結果、第２図のトルク及び回転
両曲線は一致するようにされる。第４図に示されている
本発明の好適実施例に於いて、回転信号の増倍は増幅器
４４によって達成される。

ファスナーが縦付けられる時に、かつクラッチ３４及び
４４が係合された時に、増幅器４４は同器の出力信号が
同器の入力信号に等しいように、即ち増幅器４４から発
せられる信号がファスナーの最初の回転を表わす信号で
あるように調整される。従って、最初のトルク及び回転
両信号はコンパレータ４６へ送られる。コンパレータ４
６は同コンパレータの入力、即ち、この点に於いてはト
ルク及び回転両信号間の差を表わす出力信号を発する差
動増幅器の形にされることができる。コンパレータ４６
の出力信号は一方向増幅器４８、即ち、一方向にのみ利
得特性を有する増幅器へ送られ、そしてこの一方向増幅
器は、増幅器４４へ出力信号を送ってその利得特性を増
大させ、増幅器４４はこれを受けて増倍する係数×をス
ナッグ点から測られた回転信号に乗じてトルク信号に等
しい回転信号を出力する。増幅器４４の出力が電位差計
３２の出力に等しい時に、コンパレータ４６は一方向増
幅器４８へ顕著な出力信号を送らなくなり、かっこの一
方向増幅器は次いで増幅器４４の利得特性の増すのを停
止させる。この点に於いて、増幅器４４の利得特性は以
下に説明されているように、単に一時的に一定にされる
に過ぎず、かつ同増幅器は回転信号を増倍し続け、かつ
同増幅器はスナグ点、即ち第１図の点Ａまたは第２図の
点Ｄ及びＧから測定された回転信号に係数Ｘを乗じたも
のを表わす変成された回転信号を発する。もしもトルク
信号が増幅器４４によって発せられる変成された回転信
号に比して再び増すならば、コンパレー夕４６は増幅器
４４の利得特性を増す一方向増幅器４８へ出力信号を再
び送り、従って一方向増幅器４８はスナグ点から測定さ
れ電位差計４川こよって発せられる回転信号に他の係数
Ｘ２を乗じて、増幅器４４によって発せられる変成信号
が電位差計３２によって発せられるトルク信号と再び等
しくさせるようにする。この過程はトルク信号が変成さ
れた回転信号を上廻る都度に繰返される。以上の説明か
ら理解されるべきは変成された回転信号が如何なる瞬間
にもその時々の係数を乗じられた回転信号に等しいこと
である。数学的には、変成された回転信号はＸＲとして
表わされることができ、この場合にＸはその時の係数で
ありかつＲはファスナーのスナグ点から測定される。第
１図に示されているトルク・回転曲線の緒付け範囲、即
ち点Ａ乃至Ｂがもしも正確に線形であるならば、一方向
増幅器４８は増幅器４４の利得特性を調節する最初の信
号を送るのみでそれ以上の利得特性の調節は行なわれな
いことになる。

第１図に示されている曲線上の点Ｂに到達した時に、変
成される回転信号はトルク信号よりも速く増し、かつコ
ンパレータ４６の出力は逆檀性信号であり、便宜上逆極
性信号が以下に負と考えられることになり、この信号は
一方向利得特性の故に一方向増幅器４８を通して送られ
ることができない。負信号は意思決定回路５０へ送られ
、同回路はこの信号を処理してファスナーが降込点に達
した時を決定しかつ次いで、制御弁２０へ送られてレン
チを停止させる制御信号を発する。然し、最も普通であ
るように、トルク・回転曲線は締付け範囲に於いて正確
には線形でなく、従って一方向増幅器４８は点Ａからの
曲線への切線の切点である点Ｍが経験されるまで増幅器
４４の利得特性を絶えず調節している。点Ｍが経験され
た時に、変成される回転信号はトルク信号よりも速く増
し、かつコンパレータ４６から発せられる信号は樋性を
逆にして再び便宜上負と考えられかつ同信号は点Ｂに到
達して顕著に増す時まで比較的小さい値を有している。
この負債号は、処理されてファスナーの降伏点に到達し
た時を決定するのに、かつ次いで、御御弁２０へ送られ
てレンチを停止させる制御信号を発するのに意思決定回
路５０へ送られる。従って、この負信号は意思決定信号
である。ファスナーに加えられたトルクを表わし電位差
計３２から発せられる信号が、変成された回転信号を表
わし増幅器４４から発せられる信号に対してプロットさ
れている第３図を参照して、本発明は容易に理解される
ことができかつある特徴が次に詳しく説明される。

トルク信号は曲線の鉛直軸上にプロットされかつ変成さ
れた回転信号は水平軸上にプロットされている。何れの
電位差計もスナグトルクがファスナーに加えられるまで
、即ち第１図に示されている曲線上の点Ａに到達するま
で、出力を出さない。この点に於いて双方の電位差計は
出力信号を出し、かつ回転信号は既述されたように変成
される。変成された回転信号はトルク信号に等しく維持
されるので、第３図に示されている曲線は、第１図に示
されている曲線上の点ＢまたはＭに上述されたように到
達するまで、軸と４５０の角度を形成する直線である。
特定な点Ｍを越えると曲線は平らになり始めて、コンパ
レー夕４６の出力が負であることを示す。第１図及び第
３図に示されている曲線を比較することによって見られ
ることができるのはスナグ点から測定されてファスナー
の全回転を表わす信号が発せられかつ諸係数Ｘを秦ぜら
れることであり、後述されることになるこれらの係数は
締付けられるファスナーに対するトルク・回転曲線のス
ナグ点から引かれた弦の勾配を表わすものである。

諸係数Ｘ，．Ｘ２等は第１図に示されている曲線上に示
されている。トルク・回転曲線の勾配が増す毎に、係数
×は増し、かつ同係数は比較される信号が再び等しくな
るまで、スナグ点から測られた回転信号に秦ぜられる。
この過程はトルク・回転曲線上の適当な点ＢまたはＭの
いずれが先ず起こるかにかかわりなく、同点に到達する
まで繰返される。上記に指摘されたように、係数Ｘはト
ルク・回転曲線のスナグ点から測られた弦勾配を表わし
ている。

これは数学的に示されることができ、かつ第３図を参照
して次に説明されるが、同図に見られることができるの
は、緒付け領域内のトルク信号が変成された回転信号に
等しく従って次式が成立つことである。Ｔ一ＸＲ＝○ 上式に於いてかつ次式に於いてＴはファスナーに加えら
れるトルクを表わし、かつＲはファスナーの回転を表わ
している。

従って、負の信号がコンパレータ４６によって発せられ
る以前には、即ち点ＢまたはＭに到達する以前には、上
式は次のように書かれることができる。ＸＲ＝Ｔ 及び ×＝Ｔ／Ｒ Ｔ及びＲはスナグ点から測定されるから、Ｘは第１図に
示されているトルク・回転曲線のスナグ点Ａから引かれ
た弦勾配を表わしている。

注目されているその他の一点は、もしもトルク・回転曲
線の勾配が変わるならば、係数×は減少されることがな
いので、曲線が最大の弦勾配を示すＭ点に達した後の回
転の変成はＭ点で弦勾配、即ち曲線の最大弦勾配で変成
し続ける。以上で本発明の好適実施例の説明を終って、
次に同実施と併せて使用可能な異なる意思決定回路５０
の示されている第５乃至７図が参照される。

第５図には意思決定回路５０の第１実施例が示されてお
り、同回路はコンパレータ４６から負信号劇ち意思決定
信号を送られるコンパレータ５４を有している。コンパ
レータ５４へは信号発生器５６からも降伏点に於いてコ
ンパレータ４６から予期される信号を表わす予め決めら
れた負信号が送られる。コンパレータ４６から送られる
意思決定信号が信号発生器５６から送られる予め決めら
れた信号に実質的に等しいかまたはそれよりも負である
時には、制御信号が発せられかつ御御弁２０へ送られて
、同弁を閉じかつレンチを停止させる。注目されるべき
はコンパレータ５４及び信号発生器５６が在来装置であ
ってこれ以上説明される必要がないことである。第５図
に就いて説明された意思決定回路は、締付けられる継手
の仕様書が既知である場合及び降伏点を表わす平均値が
予め決められることができかつ信号発生器５６にセット
されることができる場合に特に有用である。

第５図に示されている回路を使用すれば、妥当な程度の
正確さが得られることができる。然し、継手の仕様書が
前もって知られていない場合または更に高い精度が所望
される場合の用途には意思決定回路は第６図及び第７図
に示されている型式を有することができる。第６図には
意思決定回路５０の第２実施例が示されて、同回路はコ
ンパレータ４６から負の意思決定信号を、かつ電位差計
４０から回転信号を受ける勾配計５８を有している。勾
配計５８は意思決定信号を入力として各々受けかつ直列
に接続されたシフトレジスタ及び減算回路の形にされて
も購わない。シフトレジスタはアナログ・ディジタルコ
ンバータを通して同シフトレジスタへ送られることにな
る回転信号によってクロツクされてシフトされ、かつシ
フトレジスタの出力は減算回路へ送られ、同回路は勿論
、同回路の入力を減算して、回転信号に対する意思決定
信号の変化率を表わす出力信号を出す。勾配計５８から
出される出力は、降伏点に於ける回転信号に対する意思
決定信号の予期される変イＧ率を表わすと決められてい
る。信号発生器６２から送られる他の負の入力信号を受
けるコンパレータ６０へ送られる。以下に明らかにされ
るように、回転信号に対する意思決定信号の変化率がト
ルク・回転曲線の最大弦勾配に対して予め決められた関
係を有する時に、降伏点に到達し終っていることは既に
決定されており、かっこの関係は、下に明瞭にされるこ
とになるように計算器の性質をしている信号発生器６２
にセットされている。従って、コンパレータ６０が同コ
ンパレータの両入力信号の相等しいこと、または信号発
生器６２から送られる信号よりも勾酉己計５８から送ら
れる信号の更に負であることを決定した時に、同コンパ
レータは制御信号を制御弁２０へ送って、同弁を閉じか
つレンチを停止させる。信号発生器６２にセットされる
関係は次の説明から理解されることができる。

コンパレータ４６から発せられる意思決定信号は次の通
りに表わされることができる。Ｄ＝×ｍ（Ｒ−Ｒｍ）−
（Ｔ−Ｔｍ） 上式に於いてＤは意思決定信号を表わし、Ｘｍはトルク
・回転曲線の点Ｍに於ける係数即ち最大弦勾配の係数を
表わし、Ｒは瞬間回転を表わし、Ｒｍは点Ｍに於ける回
転を表わし、Ｔは瞬時トルクを表わし、Ｔｍは点Ｍに於
けるトルクを表わしている。

上に説明された記号を使用して説明を続ければ、勾配計
５８の出力は次の通りに表わされることができる。△Ｄ
／△Ｒ かつ上式のＤをＲで微分することによって次式が得られ
る。

議＝ｘｍ−泰 ジョン・テイ・ボーィズ（ＪｏｈｎＴ．Ｂｏ侭）氏によ
って“回転または線形剛性を決定する装置及び方 法（
Ａｐｐａｒａｔ眺 めｒ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ ｏ
ｆＤｅｔｅｎｎｉｎｉｎｇＲｏねｔｊｏｎａｌ ｏｒ
Ｌｉｎｅｅｒ Ｓｔｉｆｆｎｅｓｓゾと題して１９７４
王９月１９日付で出願された米国特許出願第５０７４１
７号に記載されている説明から理解されることができる
のは、降伏点に於いて△Ｔ／△Ｒがトルク・回転曲線の
最大弦勾配の約０．２５から約０．７５までのかつ最も
普通には約０．５０の値を有することである。

この事実を利用することによって、降伏点は上掲最後の
式を次の通りに書換えることによって定義されることが
できる。Ｘｍ一０．５０Ｘｍまたは ０．５０Ｘｍ 従って、理解されることができるのは、回転信号に対す
る意思決定信号の変化率を表わす信号が約０．５０Ｘｍ
に等しいかまたはもしも所望されるならば約０．２球ｍ
乃至約０．７球ｍの範囲内にある時に、降伏点に到達し
終っているこである。

従って、信号発生器６２はトルク・回転曲線の最大弦勾
配Ｘｍを表わす信号を一方向増幅器４８から受け、かつ
同信号発生器は上に説明されたように所望される予め決
められた関係に従って計算を行なうための計算器回路を
有し、かつ同信号発生器はやはり上に説明されたように
勾配計５８から送られる信号と比較するのにコンパレー
タ６０へ送られる出力信号を上記関係に従って出す。第
７図に示されている意ｖ思決定回路５０はコンパレータ
４６から負の意思決定信号を受けかつ増幅器６６からも
負信号を受けるコンパレータ６４を有している。

増幅器６６から送られる負信号はファスナーに加えられ
るトルクに、または好ましくはファスナーの回転に比例
し、従ってこの増幅器は何れか一方の電位差計３２また
は４０から入力信号を受ける。意思決定回路５０のこの
実施例によれば、御御弁２０を閉じかつレンチを停止さ
せる制御信号はトルクまたは回転何れかの信号に対して
意思決定信号が予め決められた関係を有する時に発せら
れる。従って、増幅器６６はこの予め決められた関係に
従って同器の入力信号を整え、かつ意思決定信号と比較
される負の出力信号を出す。決定されているのは、増幅
器６６がトルク信号または回転信号の約一０．００２乃
至一０．０２０の出力信号を出すべきことである。意ｖ
思決定信号が増幅器６６から出される信号よりも更に負
であることをコンパレータ６４が決定した時に、同コン
パレー外ま御御弁２０へ送られて同弁を閉じかつレンチ
を停止させる制御信号を発する。本発明の好適実施例が
以上に説明されたけれども、同実施例は様々に変えられ
ることができる。

例えば、歯車部材２６，２８，３５及び３８並びに電位
差計３２及び４０は省かれることができる。トルク信号
は出力軸１６としンチの袋架される剛固なフレームとの
間に菱架されたトルクセルによって発せられることがで
きる。回転を表わす信号は適当な符号器によって発せら
れることができ、同符号器は同符号器上に形成された歯
の通過を感知するように装架された近綾探針（近接プロ
ーブ）と協力し、かつ駆動軸１６と共に回転可能に袋架
される。同探針は本技術分野に慣行であるように、ファ
スナーの角万向回転の予め決められた増分を表わす信号
を発しかつこれらの増分信号は全回転信号を発するよう
に累積することができる。この探針の配置も本来技術分
野に知られている。従って、本発明の所期の範囲は前掲
特許請求の範囲に記載されている。

【図面の簡単な説明】

第１図は締付けサイクル中にファスナーによって経験さ
れる典型的なトルク・回転関係の特性を示す曲線の図、
第２図は綿付けサイクル中にファスナーによって経験さ
れる典型的なトルク・時間及び回転・時間両関係の特性
を示す曲線の図、第３図は本発明による縦付け装置の作
動の基本的原理を示す曲線の図、第４図は本発明の一実
施例による線付け袋魔の略図、そして第５図乃至第７図
は降伏点に到達した時を決定するのに、本発明による装
置によって発せられる信号を処理するための異なる回路
をそれぞれ示す図である。 １０・・・・・・「締付け装置」、１６・・・・・・「
第２信号を発するための装置↓ ２４・・・・・・「第
１信号を発するための装置」、４６・・・・・・「制御
装置」、５０・・・・・・「制御信号を発するための装
置上第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 降伏点が検出されるまでフアスナーを締付けるため
   の締付け装置にして、 前記フアスナーの第１締付け特
   性を表わす第１信号を発するための第１の装置及び前記
   フアスナーの第２締付け特性を表わす第２信号を発する
   ための第２の装置、 締付けられるフアスナーに対して
   ある基準点を原点としてプロツトされることのできる前
   記第１・第２信号の曲線上において、前記第１信号の値
   が前記第２信号の値よりも大きくなつた時を決定し、そ
   の時の前記曲線上の点に前記原点から引いた前記曲線の
   弦の勾配に相当する係数を前記原点から測られる前記第
   ２信号に乗ずることによつて変成して、前記第１信号の
   値と等しくし、それ以降も前記原点から測られる前記第
   ２信号を変成し続け、もし前記第１信号の値が原点から
   測られる前記第２信号の変成値より再び大きくなつた時
   は、その時の前記曲線上の点に前記原点から引いた弦の
   勾配に相当する、それまでの係数より大きな係数を原点
   から測られる前記第２信号に乗ずることによつて変成し
   続け、原点から測られる前記第２信号の変成値が前記第
   １信号の値よりも大きくなつた時に意思決定信号を発す
   るために、前記第１及び前記第２信号に応答する第３の
   装置、及び 前記フアスナーの降伏点に到達した時に制
   御信号を発するために前記意思決定信号に応答する制御
   装置を有することを特徴とする装置。 ２ 特許請求の範囲第１項の締付け装置にして、前記第
   １信号は前記フアスナーに加えられるトルクを表わし、
   かつ前記第２信号は前記フアスナーの回転を表わすこと
   を特徴とする締付け装置。 ３ 特許請求の範囲第２項の締付け装置にして、前記第
   ３の装置は比較装置及び前記第２の装置と前記比較装置
   との間にある信号増倍装置を有し、前記信号増倍装置は
   スナツグ点からの回転を表わす前記の全回転信号を増倍
   するように作動可能でありこの装置の出力信号は前記変
   成回転信号でありかつ前記比較装置は前記トルク信号を
   前記変成回転信号と絶えず比較して前記両信号の何れが
   大きいかを決定するように作動可能であることを特徴と
   する締付け装置。 ４ 特許請求の範囲第３項の締付け装置にして、前記ト
   ルク信号が前記変成回転信号よりも大きい時に前記比較
   装置が発する信号が一方向増幅装置へ送られ前記信号増
   倍装置を制御することを特徴とする締付け装置。 ５ 特許請求の範囲第１項の締付け装置にして、前記第
   １の装置は第１電位差計を駆動する軸を有し、かつ前記
   第２の装置は第２電位差計を駆動する軸を有することを
   特徴とする締付け装置。 ６ 特許請求の範囲第１項の締付け装置にして、前記制
   御装置は前記意思決定信号を予め決められた信号と比較
   するための装置を有することを特徴とする締付け装置。 ７ 特許請求の範囲第２項の締付け装置にして、前記制
   御装置は前記意思決定信号の変化率を決定するための装
   置及びトルク・回転曲線の最大弦勾配を表わす信号と前
   記意思決定信号の変化率を比較するため及び前記意思決
   定信号の前記変化率がトルク・回転曲線の最大弦勾配を
   表わす前記信号に対して予め決められた比率になつた時
   を決定するための装置を有することを特徴とする締付け
   装置。８ 特許請求の範囲第７項の締付け装置にして、
   前記の予め決められた比率は約０．２５乃至約０．７５
   の範囲内にあることを特徴とする締付け装置。 ９ 特許請求の範囲第８項の締付け装置にして、前記の
   予め決められた比率は約０．５０であることを特徴とす
   る締付け装置。 １０ 特許請求の範囲第２項の締付け装置にして、前記
   制御装置は前記トルク信号または変成された回転信号の
   いずれか一つと前記意思決定信号を比較するため及び前
   記の比較された両信号が予め決められた関係にある時に
   前記制御信号を発するための装置を有することを特徴と
   する締付け装置。 １１ 特許請求の範囲第１０項の締付け装置にして、前
   記制御信号は前記意思決定信号が前記信号のいずれか１
   つに対して約０．００２乃至約０．０２０の間にある時
   に発せられることを特徴とする締付け装置。 １２ 特許請求の範囲第１項の締付け装置にして、前記
   制御信号はフアスナーの締付けを停止するように作用す
   ることを特徴とする締付け装置。