JPS6352976A - ボルトの締付方法 - Google Patents

ボルトの締付方法

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JPS6352976A
JPS6352976A JP19773686A JP19773686A JPS6352976A JP S6352976 A JPS6352976 A JP S6352976A JP 19773686 A JP19773686 A JP 19773686A JP 19773686 A JP19773686 A JP 19773686A JP S6352976 A JPS6352976 A JP S6352976A
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torque
tightening
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bolt
theoretical
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槙前 辰己
勉 山田
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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】 (産業上の利用分野) この発明は、ボルトを弾性限界に近い値で締付けるよう
なボルトの締付方法に関する。
(従来技術) 従来、ボルトの締付方法としては、例えば、特公昭57
−58272号公報に記載の定トルク締付方法がある。
この締付方法は、ボルトを弾性限度内に締付けるために
定トルクを付加する方法であるが、この従来方法ではボ
ルトの摩擦係数の変動により締付軸力が大きくばらつく
欠点があった。
このような欠点を解消するために、従来第5図に示す如
ぎ回転角度締付方法と、第6図に示す如き着座点角度締
付方法とが既に発明されている。
前者の回転角度締付方法は第5図に示すように、最初の
出発点となるスナツグトルクまでは摩擦係数の影響を受
け、高い締付軸力Pを得ようとすると、特にI!j擦係
数の低いポルi〜は降伏域に入る問題点があった。
一方、後者の着座点角度締付方法では、スナツグトルク
の影響がなく、締付軸力Pが安定する利点がある反面、
特に摩擦係数が高いボルトでは、第6図から明らかなよ
うに着座点から降伏に至る角度が少なくなり、締付軸力
Pは比較的低い値になる問題点を有していた。
(発明の目的) この発明は、従来のトルク法と比較して締付11伯力の
ばらつきを大幅に改善することがでさると共に、回転角
度法と比較して平均軸力を高くすることができ、ボルト
が降伏しない範囲内での締付軸力を安定して得ることが
でき、ボルトを降伏域に近い値で締付けることができる
ボルトの締付方法の提供を目的とする。
(発明の構成) この発明は、ボルトの締付途中においてトルクレートを
求め、このトルクレートに対応して一定の締付トルクま
たは着座点からの理論地線角度を演算し、この演算結果
に基づいて角1めを行なうボルトの締付方法であること
を特徴とする。
(発明の効果) この発明によれば、ボルトの締付途中において摩擦係数
と対応関係にあるトルクレート(締付角度に対する締付
トルクの化、換言すればl〜シルク配)を求め、このト
ルクレートから例えば理論着座点を演算すると共に、こ
の理論着座点から弾性限度点までの理論地線角度を→出
しで、この演算結果に基づいて、角r!!締めを行なう
ので、ボルトの)!!擦係数が変動しても常に弾性限界
ライン(降伏域)に沿い、かつ降伏域に近い値での締付
けを行なうことができ、締付軸力を高い値で安定させる
ことができる効果がある。
(実施例) この発明の一実施例を以下図面に基づいて詳述する。
まず最初に第3図、第4図を参照して締付方法の理論に
ついて述べる。
ボルトを締付ける場合、ねじ部の摩擦係数μが高いほど
、低い締付軸力Pで降伏が起こる。これは、ボルトに引
張応力と共にねじり応ツノが働くためであり、このねじ
り応力では次式で表わされる。
T:締付トルク、 dl :谷径寸法 d :有効径寸法、    P:締付軸力μ:摩擦係数
、 β:ねじのリード角 上式より、摩擦係数μが高いボルトはど、ねじり応力τ
も人となり、低い締付軸力Pで降伏に至ることが明らか
であり、この締付軸力Pは締付角度θと比例関係にある
から、ねじ部のBv係数μが高いボルトはど着座点から
の降伏域に入る角度が小となる。
すなわち、ボルトの弾性域限度内で、かつ高い軸力Pを
得るためには摩擦係数μに応じて締付角度を制御11す
ることが最適となる。
上述の摩擦係数μとトルクレートとは対応関係にあるの
で、ボルトの締付途中において、このトルクレートを求
める。
つまり、第3図におけるAボルトでは締付途中の締付ト
ルクT  −T1と締付角度θ2−01との両者からト
ルクレートを次式で求めることかできる。
△ボルトのトルクレート =(T  −T  )/(θ2−01)同様に第3図の
Bボルトでち締付途中の締付トルクT −■ と締付角
度θ2.−01、との両者からトルクレートを次式で求
めることができる。
Bボルトのトルクレート =(T  −T  )/<02” 1・)また、第3図
の各特性のトルク勾配より理論着座点θ を求め、この
理論着座点θ。から各ポルトの弾性限度点P1.P2ま
での理論地線角度θΔ、θBを演算し、この理論地線角
度θ△、θBに基づいて角度締めを行なう。
上述の各論理地線角度OA、θBは次のそれぞれの式よ
り求めることかできる。
θΔ−に/Aボルトのトルクレート θB=に/Bボルトのトルクレート 但し、Kは締付係数である。
第1図はボルトの締付方法に用いる制御装置のブロック
図で、トルクトランスジューサーに減速歯車装置2を介
してDCモータ3を配設すると共に、このDCモータ3
の一側には現行綿イ]角度を符号化する角度エンコーダ
4を、また上述のトルクトランスジユーザーの出力をプ
リアンプAMPで増rtJL、でいる。
DCナツトランナ5は、DCモータ3、減速歯車装置2
、トランスジューサー、角度エンコーダ4、プリアンプ
AMPにて構成されている。
一方、着座トルクTOを設定する第1トルク設定器6と
、トルクレート検出開始トルクT1を設定する第2トル
ク設定器7と、トルクレート検出終了トルクT2を設定
する第3トルク設定器8とをそれぞれ設け、これら各ト
ルタム2定器6,7゜8をそれぞれの第1コンパレーク
9、第2コンパレータ10、第3コンパレータ11およ
び第1アナログスイツヂ12、第2アナログスイツチ1
3、第3アナログスイツチ14を各別に介して制御回路
15に接続している。
また、前述のトルクトランスジューサ1をライン16を
介して上述の各コンパレータ9,10゜11の他方の入
力端子および第4アナログスイツチ17に接続する一方
、上述の制御回路15にはサーボアンプ18を介して前
述のDCモータ3を接続している。
さらに前述の角度エンコーダ4にはライン1つを介して
第1角度ゲート20および第2角度ゲート21を接続し
、一方の第1角度ゲート20の出力段には第1カウンタ
22を介して増加角度出力回路23を、また他方の第2
角度ゲート21の出力段には第2カウンタ24を介して
屑綿角度出力回路25をそれぞれ接続している。
そして前述の第4アナログスイツチ17の出力側に接続
した増加トルク出力回路26と、上述の増加角度出力回
路23とをそれぞれのライン27゜28を介して演算器
2つに接続し、この演算器29でトルクレートd T 
/ dθ、理論着座点θ。および理論屑綿角度θΔ、θ
B(第3図参照)を演nリベく構成している。
さらにまた、上)ホの演算器29の出力段に接続した理
論地線角度出力回路30と、前述の屑綿角度出力回路2
5とをそれぞれのライン31.32を介して比較器33
に接続している。
また前述の制御回路15と各要素17,18゜20.2
1,22.29.33とはライン34〜41を介して互
に結線している。
次に第2図のフローヂャートを参照してボルトの締(−
j方法について説明づる。
第1ステツプ51で、ナツトランナ5をスタートさせ、
次の第2ステツプ52で前述の第1トルク設定器6によ
り着座トルクT。を設定する。
上述のナツトランナ5のスタート信号は信号ライン(図
示せず)を介して制御回路15に印加され、このナツト
ランナスタート信号を受(プた制御回路15は次の第3
ステツプ53でナーボアンブ18を駆動すると共に、次
の第4ステツプ54でDCモータ3を駆動する。
上述のDCモータ3の駆動により減速歯車装置2を介し
てボルトは締付けられる。
次に第5ステツプ55で、第1コンパレータ9はトルク
トランスジューサ1からの現行締付1ヘルクと、第1ト
ルク設定器6で予め設定した着座トルク下。どの一致、
不一致を判定し、現行締付1〜ルクが着座トルクT。に
達した時、上述の第1コンパレータ9の一致出力により
次の第6ステツプ56で第1アナログスイツチ12をO
Nにする。
このアナログスイッチON信号を制御回路15を介して
サーボアンプ18に印加づることで、このサーボアンプ
18は次の第7ステツプ57でナツトランナ5を停止す
る。
次に第8ステツプ58でプツトランナ5を再び回転させ
、次の第9ステツプ5つで第2トルク設定器7によりト
ルクレート検出開始トルクT1(第3図参照)を設定す
る。
上)本のナラ1〜ランナ5の再駆動により1〜ルトクラ
ンスジユーリ1からの現行締付トルクが第2コンパレー
タ10に出力されるので、次の第10スデツプ60で、
この第2コンパレータi o i;L現行締付トルクと
、第2トルク設定器7で予め設定したトルクレート検出
開始トルクT1との一致、不一致を判定し、現行締付ト
ルクがトルクレート検出開始トルクT1に達した時、上
述の第2コンパレータ10の一致出力により次の第11
ステツプ61で第2アナ[]グスイッチ13をONにす
る。
このアナログスイップON信号が制御回路15に印加さ
れ、該制御回路15は次の第12ステツプ62で第4ア
ナログスイツチ17をONにし、次段の増加トルク出力
回路26に増加1ヘルク侶号を取込む。
また、次の第13ステツプ63で制御回路15は第1角
度ゲート20を間き、角度エンコーダ4からの増加角度
信号を第1カウンタ22を介して増加角度出力回路23
に取込む。
次に第14ステツプ64で第3トルク設定器8によりト
ルクレート検出終了トルクT2を設定する。
次に第15ステツプ65で第3コンパレータ11はトル
クトランスジューサ1からの現行締付トルクと、上述の
第3トルク設定器8で予め設定したトルクレート検出終
了トルクT2との一致、不一致を判定し、現行締付トル
クがトルクレート検出終了トルクT2に達した時、上述
の第3コンパレータ11の一致出力により次の第16ス
テツプ66で第3アナログスイツチ14をONにする。
このアナログスイップON信号が制御回路15に印加さ
れ、該制御回路15は次の第17ステツプ67で第4ア
ナログスイツチ17および第1角度グー)−20を共に
OFFにする。
次に第18ステツプ68で、演算器29は増加トルク出
力回路26からの増加トルク信号T2−T1と、増加角
度出力回路23からの増加角度信号、例えば、第3図の
Aボルトの場合にはθ2−θ1との両省に基づいてトル
クレートdT/dθ=(T  −T  )/<02−0
1)と、理論着座点θ。と、理論増給角度(第3図のA
ボルトの場合には角度θA)とをそれぞれ演算する。
次に第19ステツプ6つで、上)ホの演p結果としての
理論増給角度θAを理論地線角度出力回路30の設定値
として取込むと共に、第20ステツプ70で制御回路1
5は第2角度ゲート21をONにする。
この第2角度ゲート21がONになると、角度エンコー
ダ4からの規行地線角度信号が第2カウンタ24を介し
て増補角度出力回路25に取込まれる。
次に第21ステツプ71で比較器33は理論地線角度出
力回路30からの設定値としての理論増給角度θAと、
増補角度出力回路25からの現行増締角度との一致、不
一致を判定し、現行増締角度が上述の理論増給角度θA
に達した時、換言すれば弾性限度点P1に達した詩、上
述の比較器33の一致出力を制御回路15にフィードバ
ックさせ、次の′P522ステップ72で、この制御回
路15はDCモータ3およびナツトランナ5を停止して
ボルトの締付けを終了すると共に、第2角度ゲート21
をOFFにして一連の処理を終了する。
このように、ボルトの締付途中においてI!i!IM係
数と対応関係にあるトルクレート、つまり第3図のΔボ
ルトの場合には(T  −T  )/(θ2−θ )、
Bボルトの場合には(T2−T1)/くθ2.−01・
)を求め、このトルクレートから理論着座点θ。を演算
すると共に、この理論着座点θ から弾性限度点P1.
P2までの理論地線角度OA、θBを算出して、この演
算結果に基づいて角度締めを行なう方法であるから、ボ
ルトの摩擦係数が変動しても常に第4図に示′?i降伏
域に沿い、かつ、この降伏域に近い値での締付けを行な
うことができ、締付軸力を高い値で安定させることがで
きる効果がある。
なお、この締付方法によりボルトの降伏点以上の締付け
を行なう塑性域締付も可能であり、塑性締付時の塑性伸
び吊δ 、δ2 (第3図参照)を一定に制御すること
ができる。
この結果、出産時の塑性伸び量の検査が容易となると共
に、再使用性の向上や所定の軸力を容易に確保できる。
また上述の締付方法はナツト回転角度法にJ31プる一
定トルク十角1腹法締付にも適用でき、一定トルクから
の締付角度をトルクレートにより制御することで、着座
点角度法と同様の効果を得ることができる。
ただし、初期の一定トルクが高い場合には一定トルクま
での摩擦係数の影響が大ぎくなり理論締付角度θはドル
クレー1〜と締付係数にとの積となる。
【図面の簡単な説明】
図面はこの発明の一実施例を示し、 第1図はボルトの締付方法に用いる制御装置のブロック
図、 第2図はボルトの締付方法を示すフローチャート、第3
図は締付角度に対するトルクの変化を示す特性図、 第4図は着座点理論締付角度制御法によるボルトの締付
状態を示す特性図、 第5図は従来のトルク法および一定トルク十角度法によ
るボルトの締付状態を示す特性図、第6図は従来の着座
点角度締付法によるボルトの締付状態を示す特性図であ
る。 29・・・演算器 第3図 第4図 時打トル7T(に91m) 第5図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、ボルトの締付途中においてトルクレートを求め、こ
    のトルクレートに対応して一定の締付トルクまたは着座
    点からの理論増締角度を演算し、この演算結果に基づい
    て角度締めを行なうボルトの締付方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02224936A (ja) * 1989-02-21 1990-09-06 Mazda Motor Corp ねじの塑性域締付方法
JP2000088682A (ja) * 1998-05-14 2000-03-31 Atlas Copco Tools Ab ねじ部品をその降伏点以上に締め付けた際のねじ部品における軸方向負荷を測定する方法
JP2012236236A (ja) * 2011-05-10 2012-12-06 Mazda Motor Corp ボルトの締付方法、及びその装置
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