JP2000000778A - ねじ締結トルクの測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 締結されている締結ねじの締結トルク値の測
定が、ワーク特性、作業者の熟練度、個人差等により影
響されることがなく精度良く安定して測定すること。 【解決手段】 被締結体に締結されている締結ねじの増
し締めを上記トルクレンチを用いて開始し、該トルクレ
ンチがその増し締め開始点から所望の回転角度に達する
間で、増し締めトルクが安定して上昇するトルク勾配特
性を検出し、このトルク勾配特性を基にして上記締結ね
じの増し締め開始時における締付トルク値を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、既に締結されてい
る締結ねじの締結トルクを測定する締結トルク値の測定
方法に係り、特にその締結トルク値の測定が、ワーク特
性、作業者の熟練度、個人差等により影響されることが
なく精度良く安定して測定することができるねじ締結ト
ルクの測定方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】数本から数十本の締結ねじ（ボルト・ナ
ットを含む）を用いて締結する、例えばエンジンシリン
ダヘッドの組立作業あるいはホイールベースの車軸への
取付作業等の締結作業時においては、そのエンジンシリ
ンダヘッド、ホイールベース（以下これらを被締結体と
称す）に対して締付られる多数本の締結ねじのそれぞれ
が所望（所定）の締結力で均一に締付けられることが必
要条件である。ところが特に一つの被締結体に対して多
数本の締結ねじを用いて締結を行なう締結作業では、各
締結ねじにおける締結力のバラツキが生じ易く、それが
原因で被締結体の片締めや締結不良を起させることにな
る。

【０００３】そこで多数本の締結ねじを用いて被締結体
への締結を行なった後、それらの各締結ねじが被締結体
に対して所定の締結力で締付けられているか否かの確認
作業が必要であり、このために従来では、例えば角度法
を用いる目盛付きトルクレンチを用いて被締結体に既に
締結されている各締結ねじに対し増し締め手法を用いて
増し締め力を作用させ、このときのトルクレンチの動作
角度に対するトルク値を目盛から読み取って、各締結ね
じの締付けトルク値として確認しているものであった。

【０００４】つまり、目盛付きトルクレンチを用いて締
結ねじの締付トルク値を確認する従来法は、図４におい
て、トルクレンチの回動角度と目盛に表示されるトルク
値との特性図で示すように、締結トルク値Ｔ₁ で締結さ
れている（締結点Ａ）の締結ねじに対して増し締め手法
で締結力を加え、そのトルクレンチが締結ねじと一体と
なって回動したことを感覚的に確認された時の増し締め
点Ｂに対応する増し締め測定トルク値Ｔ₂ をトルクレン
チの目盛から読み取って、この増し締め測定トルク値Ｔ
₂ を基にして締結ねじの締付トルク値として測定確認し
ているものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところがこのような従
来の締付トルク確認法では実際の締結トルク値Ｔ₁ に対
して増し締め測定トルク値Ｔ₂ との間に測定値に差が生
じる。また上記増し締め点Ｂにおける増し締め時の測定
トルク値にはバラツキが生じる。例えば被締結体と締結
ねじの座面間の密着性が高い場合には、図４の特性図に
おいて、増し締め点Ｂのトルク指標位置が高くなり、こ
れが原因で増し締め測定トルク値Ｔ₂ が高くなる。また
被締結体と締結ねじの座面間に潤滑油、ワッシャ等が介
在されていて、その被締結体と締結ねじ間の密着性が低
い場合には増し締め点Ｂのトルク指標位置が低くなり、
増し締め測定トルク値Ｔ₂ が締結トルク値Ｔ₁ に接近す
る。さらには被測定者によるトルクレンチの回動速度の
バラツキ、あるいは気温による被締結体と締結ボルトの
熱膨張の度合等によっても、上記増し締め点Ｂのトルク
指標位置が上下に変動し、これらの要因で増し締め時の
測定トルク値Ｔ₂ にもバラツキが生じるものであった。

【０００６】従って、締結ねじのねじ締結値を確認する
ための従来の確認方法では、締結ねじが実際に締結され
ている締結トルク値Ｔ₁ と増し締め時の測定トルク値Ｔ
₂ との間の測定値に差が生じており、しかもその増し締
め時の測定トルク値Ｔ₂ も測定者の扱い方、締結の状
況、測定環境等のバラツキにより変動（変化）する等の
ことから、正確なねじ締結値を確認することが不可能で
あった。

【０００７】本発明はかかる従来の欠点に着目してなさ
れたもので、被締結体に締結されている締結ねじへの締
結力の追加作用時において生じる増し締め点Ｂにおける
不安定かつ不正確な増し締め測定トルク値を締付トルク
値として認識するのではなく、トルクレンチによる増し
締めを進行させていく過程でそのトルクレンチの回動角
度を、トルク値との上昇が安定したときのトルク勾配を
検出し、この勾配を基にして、締結ねじの締結トルク値
を算出することを目的とし、これによって被締結体に締
結されている締結ねじの締結トルクをワーク特性、作業
者の熟練度、個人差等により影響されることがなく、精
度の高い締付トルク値を測定することができるものであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の請求項では、被締結体に締結されている締結
ねじの締付トルク値を、ねじの回転角度を検出すること
ができるトルクレンチを用いて測定するねじ締結トルク
の測定方法であって、被締結体に締結されている締結ね
じの増し締めを上記トルクレンチを用いて開始し、該ト
ルクレンチがその増し締め開始点から所望の回転角度に
達する間で、増し締めトルクが安定して上昇するトルク
勾配を検出し、このトルク勾配を基にして上記締結ねじ
の増し締め開始時における締付トルク値を算出するねじ
締結トルクの測定方法であることを特徴としている。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に本発明を図面に示す実施形
態に基いて詳細に説明する。

【００１０】本発明のねじ締結トルク測定方法に用いる
トルクレンチは、本願出願人が特願平９−２６８７９４
号で既に出願を済ませている角度レンチ用角度基準構体
を具備せしめたトルクレンチを使用して、上記測定を行
なうことができる。敢えて上記角度基準構体を具備せし
めるトルクレンチの概略構造を図１に基いて説明する。

【００１１】１はプレセット型トルクレンチ（以下これ
を単に角度レンチと称す）であり、この角度レンチ１の
柄部２の先端で軸支されるヘッド部３には、ラチェット
軸４が支出されており、このラチェット軸４の先端に
は、被締結体５に締結される締結ねじ６に係合されるソ
ケット７が嵌着されている。また上記レンチ柄部２の外
側上面には、レンチ柄部２の内部に設けられているひず
みゲージ等のトルク検出部８及び後述する角度検出セン
サからの出力を入力する制御回路９、表示部１０等を収
納する制御器１１が取付けられている。

【００１２】１２は上記ヘッド部３に取付けられている
角度基準構体であって、この角度基準構体１２は、ソケ
ット７による締結ねじ６の締結作業時において、その角
度基準構体１２を被締結体５に回転不能に定着させるこ
とができる構成となっている。この構成は本発明の要旨
ではなく、また特願平９−２６８７９４号明細書に明記
してあるのでその具体的説明は省略する。

【００１３】１３は角度基準構体１２とギヤ結合されて
いる角度検出センサであって、この角度検出センサ１３
は被締結体５に対する角度レンチ１の回動角度を検出す
ることができる。上記制御回路９の構成は図２で示す回
路構成となっている。

【００１４】次に上記構成である角度レンチ１を用い
て、被締結体５に既に締結されている締結ねじ６の締結
トルク値Ｔ₁ の測定（確認）について図２及び図３を用
いて説明する。

【００１５】先ずは、その締結ねじ６の頭部に上記角度
レンチ１のソケット７を嵌合させ、その角度レンチ１を
締結ねじ６の増し締め方向へ回動し、締付けの開始を行
なう。これによりトルク検出部８から発生する出力が増
幅回路１４、アナログフィルタ１５及びＡ／Ｄコンバー
タ１６を順次経て演算回路１７に入力され、該演算回路
１７でトルク値が演算される。

【００１６】また角度検出センサ１３による角度レンチ
１の回動角度は、パルス整形回路１８で得られたパルス
数により演算回路１７内で算出され、任意の角度θ_n 毎
のトルク値Ｔ_n がＲＡＭ１９に順次記憶される。このよ
うにして任意の角度θ_n 毎のトルク値Ｔ_n が順次記憶さ
れながら、その角度レンチの回動角度が設定された角度
に達すると警報回路２０が動作してブザー音又は／及び
可視表示により警報が生じるので、角度レンチ１の回動
操作を中止する。

【００１７】これに次いで演算回路１７では、ＲＡＭ１
９により記憶されていた任意の角度θ_n 毎のトルク値Ｔ
_n を読み込み、かつ演算処理することで各角度に対する
各トルク値を示す比例直線勾配特性線（図４におけるＤ
線）を求める。さらにこの比例直線勾配特性線Ｄが増し
締め開始時（角度θ₀ 位置）にさかのぼった位置即ち角
度θ₀ に対応するトルク値Ｔ₀ を求めこのトルク値Ｔ₀
を締結ねじ６の締結トルク値Ｔ₁ として表示回路２１を
経て表示部１０で表示させるものである。

【００１８】このようにして測定されたトルク値Ｔ₀ を
締結ねじ６の締結終了時における締結トルク値Ｔ₁ とし
て測定することができることで従来例で述べたようにワ
ーク特性測定者による作業手法、熟練度等のバラツキ、
測定環境のバラツキ等により生じる測定トルク値の不安
定要素が削除でき、既に締結されている締結ねじのトル
ク値を安定かつ正確に測定することができる。

【００１９】

【発明の効果】以上のように本発明のねじ締結トルク測
定方法によれば、既に締結されている締結ねじに増し締
め作用を付与し、このときの締結ねじの増し締め回動が
安定した時のトルク勾配特性線を算出し、この勾配特性
線を基にして締結ねじの動き始めるときのトルクを算出
するものであるから、作業者の熟練度、ワーク等不安定
要素が排除される精度の高い締結ねじの締結トルクが測
定できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に使用されるトルクレンチの説明図。

【図２】図１に示すトルクレンチに組込まれている制御
器のブロック図。

【図３】本発明の締結トルク測定方法を示すフローチャ
ート。

【図４】トルクとトルクレンチの回動角度との関係を示
す特性図。

【符号の説明】

１…角度レンチ ２…柄部 ３…ヘッド部 ４…ラチェット軸 ５…被締結体 ６…締結ねじ ７…ソケット ８…トルク検出部 ９…制御回路 １０…表示部 １１…制御器 １２…角度基準構体 １３…角度検出センサ １４…増幅回路 １５…アナログフィルタ １６…Ａ／Ｄコンバータ １７…演算回路 １８…パルス整形回路 １９…ＲＡＭ ２０…警報回路 ２１…表示回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被締結体に締結されている締結ねじの締
   付トルク値を、ねじの回転角度を検出することができる
   トルクレンチを用いて測定するねじ締結トルクの測定方
   法であって、被締結体に締結されている締結ねじの増し
   締めを上記トルクレンチを用いて開始し、該トルクレン
   チがその増し締め開始点から所望の回転角度に達する間
   で、増し締めトルクが安定して上昇するトルク勾配特性
   を検出し、このトルク勾配特性を基にして上記締結ねじ
   の増し締め開始時における締付トルク値を算出すること
   を特徴とするねじ締結トルクの測定方法。