JPS618284A - ボルトの締付け方法 - 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】 「発明の技術分野」 本発明は、ボルトの締付は方法に関するものである。

「従来技術」 従来から実施されているボルトの締付は方法は、第７図
に示す如く、ボルトが微小角度０Ａだけ締付は方向に回
転される毎に締付はトルクをサンプリングし、角度θｓ
（〉０□）だけ隔てた各サンプリング時点でのトルクの
差Ｔｉ−Ｔ’ｓ−１をトルク勾配としてｌサンプリング
毎に求めている。そしてこの方Ｔ 法では、上記トルク勾配の最大値（ｊｌ）□１８を検出
し、諌トルク勾配がこの最大値のＶ３程度の値まで低下
したさいにざルトが降伏点に達したと判断してその締付
けを停止するようにしている。

なお、上記降伏点は、ボルトの締付は域か′弾性域ｂ−
ら塑性域に移行する境界点を示している。

「発明が解決しようとする問題点」 上記従来方法は、角度θＳを隔てンこ２つのサンプリン
グ時点でのトルクの差をトルク勾配として検出している
ので、たとえば第８図に示す如くトルク検出手段の出力
に電気的ノイズが混入した場合、トルク勾配の値が大き
く変動して上記降伏点を誤検出することがあった。また
、第２図のようにトルク検出手段の出力に細かい乱れが
ある場合、トルク勾配値にバラツキを生じてやはシ降伏
点を誤検出することがあった。

「問題点を解決するための手段」 本発明は、上記従来方法の問題点を解決するため、ボル
トが締付は方向に微小角度θＡだけ回転される毎に締付
はトルクをサンプリングするとともに、上記ボルトが同
方向に角度θＡ（＝３以上の整数Ｍ×θＡ）回転される
毎にこの角度ステップ中においてサンプリングされる各
締付はトルクの平均値を求め、さらにその平均値と１つ
前の平均値との差を求めて、と・の差がそれまでに求め
られた平均値の差の最大値よりも一定以上減少したさい
にボルトの締付けを停止するようにしている。

また本発明では、個々のサンプリング時点よシ上記デル
トが角度θＳ（＝３以上の整数ＭＸθＡ）回転される毎
にその角度ステップ中でサンプリングされる各締付はト
ルクの平均値を求め、さらにその平均値とｍ　（（Ｍ＋
１　）ステップ前の角度ステ。

ゾ中での平均値との差を求めて、この差がそれまでに求
められた平均値の差の最大値よりも一定以上減少したさ
いにボルトの締付けを停止するようにしている。

「作　用」 本発明では、上記角度ａ８のステップ中においてサンプ
リングされる各締付はトルクの平均値に基づいてトルク
勾配が検出される。

「実施例」 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図および第２図は、本発明に係るボルトの締付方法
の一実施例を示したフローチャートである。また第３図
はこの方法を実施するためのボルト締付装置の一例を示
し、上記フローチャートに示す処理手順はこの締付装置
に備えられたマイクロコンピュータｌによって実行され
る。

第３図に示したボルト締付装置は、ボルト２を締付ける
ためのボルト締結機３を備え、該ボルト締結機は可逆転
モータ４（その駆動源としては電動機、油圧モータ、空
圧モータ等が使用される）と、該モータの動力をソケッ
トレンチ５に伝達させる減速機６およびクラッチ７と、
上記ソケットレンチ５によるざルト２の締付はトルクを
電気信号として検出するトルク検出器８と、上記フケ。

トレンチ５が微小角度θＡか←−件鉢４回転される毎に
／４ルス信号を出力する例えばインクリメンタルエンコ
ーダ等のパルス発生器９とから構成されている。

本実施例に係るボルトの締付は方法は、とのボルト締付
は装置を用いて以下のように実施されるすなわち、第１
図に示すように、まずサンシリング回転角度θＡ、平均
値算出用回転角度間隔θＳ゜降伏点検出用のトルク勾配
しきい値（最大トルク勾配（ＭＧ）Ｘα）を設定する係
数α（たとえば０．７〜０．３に設定される）等の条件
が設定される（ステ、７”　１００　）。

この条件設定後、第３図に示したマイクロコンピータ１
の中央処理装置１０（以下、ＣＰＵと略称する）よ、９
１カポ−）１１に締付は開始信号が出力される。この結
果、駆動回路１２を介してモータ４とクラッチ７が起動
され、ボルト２の締付けが開始される（ステｙ　ｆ　１
０　ｔ　）。

第２図は、第１図のステラｆ１０２に示す差分値計算処
理の詳細を示している。同第２図に示す如くこのステラ
ｆ１０２においては、まずＣＰＵｌ０に内蔵された差分
カウンタのカウント値におよびサンプリング個数カウン
タのカウント値ａが各々に＝Ｏ、ａ　＝　０に初期値化
される（ステ、７”１０２Ａ。

１０２Ｂ）。

ついで上記差分カウンタの値が１つ増加され（ステｗ７
’１０２ｃ）、同時にＩ１０ポー）１１に回転角入力信
号が出力される。これによＦ）　ｚ４ルス発生器９よシ
出力される・ぐルス信号が取シ込まれ、そしてこの）４
ルス信号の数が予設定数りまシ第４図に示すサンプリン
グ用回転角度θＡに対応する数に達したか否かの判断が
なされる（ステップ１０２Ｄ）。しかして、この判断が
ＹＥＳになると、上記サンプリング個数カウンタの値ａ
が１つ増加され（ステップ１０２Ｅ）、同時にその時点
のトルク値Ｔ１を示すトルク検出器８の出力がサンプリ
ングされる（ステ、グー０２Ｆ）。

サンプリングされたトルク値Ｔ、Ｌは、ＣＰＵ　１０内
の平均値レジスタにおいてこのレジスタの記憶値（最初
は零）に加算され、そしてその加算結果１ひＪ Ｓ　（Ｋ）に対する平均値　　が演算される（ステラプ
−０２Ｇ）。

ステ、グ１０２Ｅ〜１０２Ｇに示す処理は、次のステッ
プ１０２Ｈに示す判断がＹＥＳとなるまで、つｔｂ締付
はトルクのサンプリング個数を示す力る。そしてこの判
断がＹＥＳとなった時点において、ステップ１０２Ｇに
おける平均値Ｓ　（Ｋ）は第４図における角度ステップ
θＳ中にサンプリングされたａ　＝＝　Ｍ個のト１Ｌ／
り値の平均値を示唆している。

ステップ１０２Ｈの判断がＹＥＳとなると、差分カウン
タの値ＫがＫ）１であるか否かの判断がなされる（ステ
ップ１０２Ｉ）。現時点においてこの差分カウンタの値
にはｌであるからこのステラｆ１０２１の判断はＮＯで
あシ、したがって前記ステップ１０２Ｃ〜１０２Ｉに示
す内容が再び実行される。そしてＫ）１となると、つま
シ平均値Ｓ　（Ｋ）が２つ求まると、現角度ステップθ
Ｓでの平均値Ｓ　（Ｋ）と前角度ステップθＳについて
の平均値５（Ｋ−１）との差Ｇ　（Ｋ）がトルク勾配と
して計算される（ステラ７’１０２Ｊ）。

差分値Ｇ　（Ｋ）が算出されると、第１図のステップ１
０３に示す最大差分値の更進処理が実行されるが、現時
点においては１つの差分値Ｇ　（Ｋ）が求められただけ
であるから、この差分値が最大差分値ＭＧとして最大差
分値レジスタに記憶される。

ステ、ｆｌｏ　４では、ポルト２が降伏点まで締付けら
れ九か否かの判断がなされる。すなわち、第２図のステ
ップ１０２Ｊで求められたトルク勾配たる差分値Ｇ　（
Ｋ）が上記最大差分値ＭＧに係数α（この実施例では０
．５）を掛けた値ＭＧＸα以下になったか否かが判断さ
れる。現時点においてはＧ　（Ｋ）　＝　ＭＧであるこ
とから、この判断はＮＯであシ、したがって第２図に示
したステップ１０２１〜１０２Ｊの内容が再び実行され
る。

かくして、ポルト９が角度θＳ回転される毎に順次トル
ク勾配たる差分値Ｇ　（Ｋ）が計算され、かつこの差分
値Ｇ　（Ｋ）の最大値ＭＧが更新される。周知のように
この差分値Ｇ　（Ｋ）は、第４図に示す如くボルト９が
降伏し始めると減少する傾向を示し、その値のピーク値
が最終的な最大差分値ＭＧとしてレジスタに残されるこ
とになる。そしてステ。

ｆｌｏ４の判断がＹＥＳになると、りまシゲルト２が降
伏点まで締付けられると、Ｉ１０ポートを介して駆動回
路１２に締付は停止信号が出力され、これによりてボル
ト２の締付けが停止される（ステップ１０５）。そして
必要に応じて、締付停止時またはこの停止時に到るまで
のトルクデータ、回転角データ等がインターフェース１
５を介してプリンタ１６に記録され、またＣＲＴ　１７
に表示される（ステップ１０６）。

第５図は、第１図のステップ１０２における差分計算処
理の他の例を、また第６図はこの差分計算処理の態様と
、該処理によって得られる差分値の変化態様を各々示し
ている。この実ａは、まずＣＰＵ　１０に内蔵されたサ
ンプリング数積算カウンタの値ｒがｒ　＝　０に初期化
される（ステップ１０２Ａ′）乞してパルス発生器９の
出カッ４ルスに基づいてざルト２がサンプリング角θＡ
だけ回転されたか否かが判断され（ステラ７’１０２Ｂ
’）この判断がＹＥＳになると上記積算カウンタの値ｒ
が１つ増加されるとともに、その時点のトルク値Ｔ、が
サンプリングされる（ステ、ｆ１０２Ｃ’、１０２０’
）。

ついでカウンタの値ｒがＭになったか否かの判サンプリ
ングされたか否かがステップ１０２　Ｅ’において判断
され、この判断がＹＥＳになると上記Ｍ個のトルクつま
シ第６図に示す角度θＳ中においてサンが計算される（
ステラ７’１０２Ｆ’）。そして上記カウンタの値ｒが
ｒ　＝Ｍ　＋　ｍ　（Ｍ）ｍ　）となったか否かの判断
がなされ（ステップ１０２Ｇ’）、この判断がＮＯの場
合にはステラ７’１０２Ｂ’〜１０２Ｆ’の内容が繰シ
かえし実行され、該判断がＹＥＳになると、つま、９ｍ
個の角度ステップθＳについての平均値が得られると、
最新の角度ステップにおける平均値Ｓ　（ｒ）とｍステ
ップ前の角度ステップにおける平均値Ｓ（ｒ−ｍ）との
差Ｇ（ｒ）＝　５（ｒ）　−８（ｒ　−ｍ　）がトルク
勾配として計算される（ステップ１０２Ｊ’）。

以後、第１図に示したステップ１０３．１０４の内容が
実行され、ステップ１０４において降伏点が検出されな
い場合には第５図に示したステラ７’１０２Ｂ’〜１０
２Ｈ’の内容が再度実行される。

そして以上の各ステップを実行することによって第６図
に示したようにトルク勾配Ｇ　（ｒ）が順次求めらと、
ボルトが降伏点に達したとみなして該ボルトの締付けが
停止される（ステラｆ１０５）。

なお、上記角度θＳとステップ数ｍは各々下記の範囲内
で設定される。

θＳニサンプリング個数２個に対応する角度〜弾性域に
おけるサンシリング個数×ｌ／３に対応した角度 ｍ：サンプリング個数２個〜弾性域におけるサンプリン
グ個数 第２図および第４図に示す実施例と第５図および第６図
に示した実施例とを比較すると、前者の実施例は後者の
実施例よシもノイズの影響がよシ少なく、一方、後者の
実施例は前者の鶏例よシも降伏点検出精度が高い。それ
故、前者の実施例はデルトの加工精度が低い場合に、ま
た後者の実施例はデルトの加工精度が高い場合に各々適
用すれば各々の特徴を生かすことができる。

上記実施例では、マイクロコンビー−タラ用イて差分値
演算等を行っているが、上記した各処理内容を純ハード
的な回路手段を用いて実行させることも当然可能である
。

「効　果」 本発明は、ボルトが所定角度ステ、“ゾ回転される間に
サンプリングされる各トルク値の平均値を求め、その平
均値に基づいてトルク勾配を求めるようにしている。し
たがって、２サンプリング点でサンプリングされた各ト
ルク値の差からトルク勾配を求めている従来方法に比し
てノイズやトルク信号の乱れによる降伏点誤検出頻度が
著しく低く、これによって従来よシも適正な締付は結果
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明に係るボルト締付は方法の
一実施例を示したフローチャート、第３図は本発明の方
法を実施するための装置の一例を示したプロ、り図、第
４図は第１図および第２図の実施例に基づくトルク勾配
の検出態様と核トルク勾配の変化態様を例示したグラフ
、第５図は本発明の他の実施例を示したフローチャート
、第６図は第５図の実施例に基づくトルク勾配の検出器
様とｉトルク勾配の変化態様を例示したグラフ、第７図
は従来のボルト締付は方法に基づくトルク勾配の検出態
様と該トルク勾配の変化態様を例示したグラフ、第８図
および第９図は各々従来の方法を適用した場合における
降伏点の誤検出の態様を例示したグラフである。 ｌ・・・マイクロコンピュータ、２・・・ボルト、３・
・・ボルト締結機、４・・・モータ、８・・・トルク検
出器、９・・・ノｆルス発生器、１０・・・ＣＰＵ　。 工さいＣ！１１ｉ　　　工→へ 区 Ｄ 昧

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ボルトが締付け方向に微小角度θ＿Ａだけ回転さ
   れる毎に締付けトルクをサンプリングするとともに、上
   記ボルトが同方向に角度θ＿Ｓ（＝３以上の整数Ｍ×θ
   ＿Ａ）回転される毎にこの角度ステップ中においてサン
   プリングされる各締付けトルクの平均値を求め、さらに
   その平均値と１つ前の角度ステップでの平均値との差を
   求めて、この差がそれまでに求められた平均値の差のあ
   る値よりも一定以上減少したさいにボルトの締付けを停
   止することを特徴とするボルトの締付け方法。
2. （２）ボルトが締付け方向に微小角度θ＿Ａだけ回転さ
   れる毎に締付けトルクをサンプリングするとともに、個
   々のサンプリング時点より上記ボルトが角度θ＿Ｓ（＝
   ３以上の整数Ｍ×θ＿Ａ）回転される毎にその角度ステ
   ップ中でサンプリングされる各締付けトルクの平均値を
   求め、さらにその平均値とｍ（＜Ｍ＋１）ステップ前の
   角度ステップ中での平均値との差を求めて、この差がそ
   れまでに求められた平均値の差のある値よりも一定以上
   減少したさいにボルトの締付けを停止することを特徴と
   するボルトの締付け方法。