JP2000326249A - ボルト伸び量制御締付および良否判定方法 - Google Patents
ボルト伸び量制御締付および良否判定方法Info
- Publication number
- JP2000326249A JP2000326249A JP11133898A JP13389899A JP2000326249A JP 2000326249 A JP2000326249 A JP 2000326249A JP 11133898 A JP11133898 A JP 11133898A JP 13389899 A JP13389899 A JP 13389899A JP 2000326249 A JP2000326249 A JP 2000326249A
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- JP
- Japan
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- bolt
- angle
- tightening
- torque rate
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来における塑性域角度法にあっては、ボル
ト長を測定することで、塑性域に入ったことは確認でき
るが、必要以上に伸ばしてしまうといった問題があっ
た。また、従来のイールドポイント締付法にあっては、
締付作業そのものが正常終了か異常終了かの判定ができ
ないといった問題もあった。 【解決手段】 ボルトの締め始めにおける該ボルトの弾
性域である基準トルクレートの直線部分を算出し、弾性
限界点であるイールドポイントを通過したか否かを算出
し、該イールドポイントを通過したと判断した時点の現
在位置とイールドポイント間の回転角と現在位置から予
め設定した停止ポイントまでの回転角を算出し、該回転
角に達した時点で締め付けを終了するようにしたボルト
伸び量制御締付方法である。
ト長を測定することで、塑性域に入ったことは確認でき
るが、必要以上に伸ばしてしまうといった問題があっ
た。また、従来のイールドポイント締付法にあっては、
締付作業そのものが正常終了か異常終了かの判定ができ
ないといった問題もあった。 【解決手段】 ボルトの締め始めにおける該ボルトの弾
性域である基準トルクレートの直線部分を算出し、弾性
限界点であるイールドポイントを通過したか否かを算出
し、該イールドポイントを通過したと判断した時点の現
在位置とイールドポイント間の回転角と現在位置から予
め設定した停止ポイントまでの回転角を算出し、該回転
角に達した時点で締め付けを終了するようにしたボルト
伸び量制御締付方法である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、イールドポイント
（弾性域から塑性域に変化する点）をリアルタイムに精
度よく検出して、前記ポイントからの回転角度を制御す
ることで、ボルトの塑性伸び量を希望する任意値に締め
付けできるようにしたボルト伸び量制御締付および良否
判定方法に関する。
（弾性域から塑性域に変化する点）をリアルタイムに精
度よく検出して、前記ポイントからの回転角度を制御す
ることで、ボルトの塑性伸び量を希望する任意値に締め
付けできるようにしたボルト伸び量制御締付および良否
判定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、実用化されているボルトの締め付
けを最適状態に行うための塑性域角度法は、ボルトの寸
法、材質のバラツキをカバーするため、ボルトの塑性域
の深い位置（十分塑性させる、伸ばす）まで回転させ所
定軸力を得るようにしたものであった。
けを最適状態に行うための塑性域角度法は、ボルトの寸
法、材質のバラツキをカバーするため、ボルトの塑性域
の深い位置（十分塑性させる、伸ばす）まで回転させ所
定軸力を得るようにしたものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記した従
来における塑性域角度法にあっては、締め付けたボルト
を取外しボルト長を測定することで、塑性域に入ったこ
とは確認できるが、必要以上に伸ばしてしまうといった
問題があった。また、従来のイールドポイント締付法に
あっては、締付作業そのものが正常終了か異常終了かの
現物での判定が測定データ以外ではできないといった問
題もあった。
来における塑性域角度法にあっては、締め付けたボルト
を取外しボルト長を測定することで、塑性域に入ったこ
とは確認できるが、必要以上に伸ばしてしまうといった
問題があった。また、従来のイールドポイント締付法に
あっては、締付作業そのものが正常終了か異常終了かの
現物での判定が測定データ以外ではできないといった問
題もあった。
【０００４】本発明は前記した問題点を解決せんとする
もので、その目的とするところは、測長可能な一定、最
低限の伸びを生じさせるだけで、ボルト軸力を１００％
発揮させる最適作業と現物測長により品質管理データ収
集を簡単に実現でき、また、締付作業の良否判定を定期
的抜き取りチェックで評価できるボルト伸び量制御締付
および良否判定方法を提供せんとするにある。
もので、その目的とするところは、測長可能な一定、最
低限の伸びを生じさせるだけで、ボルト軸力を１００％
発揮させる最適作業と現物測長により品質管理データ収
集を簡単に実現でき、また、締付作業の良否判定を定期
的抜き取りチェックで評価できるボルト伸び量制御締付
および良否判定方法を提供せんとするにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明のボルト伸び量制
御締付および良否判定方法は前記した目的を達成せんと
するもので、その請求項１の手段は、ボルトの締め始め
ボルトの弾性域である基準トルクレートの直線部分を算
出し、弾性限界点であるイールドポイントを通過したか
否かを算出し、該イールドポイントを通過したと判断し
た時点の現在位置とイールドポイント間の回転角と現在
位置から予め設定した停止ポイントまでの回転角を算出
し、該回転角に達した時点で締め付けを終了するように
したことを特徴とする。
御締付および良否判定方法は前記した目的を達成せんと
するもので、その請求項１の手段は、ボルトの締め始め
ボルトの弾性域である基準トルクレートの直線部分を算
出し、弾性限界点であるイールドポイントを通過したか
否かを算出し、該イールドポイントを通過したと判断し
た時点の現在位置とイールドポイント間の回転角と現在
位置から予め設定した停止ポイントまでの回転角を算出
し、該回転角に達した時点で締め付けを終了するように
したことを特徴とする。
【０００６】請求項２の手段は、トルクレート対角度曲
線を作成し、基準トルクレート測定開始からイールドポ
イントまでの基準トルクレート直線が予め設定した上下
限値以内に存在するか否かを判定した後、該曲線におけ
る指定角度（伸び量）である最終停止位置が予め設定し
た上下限値以内に存在するか否かによって締め付け状態
の判定を行うようにしたことを特徴とする。
線を作成し、基準トルクレート測定開始からイールドポ
イントまでの基準トルクレート直線が予め設定した上下
限値以内に存在するか否かを判定した後、該曲線におけ
る指定角度（伸び量）である最終停止位置が予め設定し
た上下限値以内に存在するか否かによって締め付け状態
の判定を行うようにしたことを特徴とする。
【０００７】請求項３の手段は、トルクレート曲線にお
ける最終停止位置のトルクレートを設定下限値と比較判
別し、異常伸びが発生しているか否かによって締め付け
状態の判定を行うようにしたことを特徴とする。
ける最終停止位置のトルクレートを設定下限値と比較判
別し、異常伸びが発生しているか否かによって締め付け
状態の判定を行うようにしたことを特徴とする。
【０００８】請求項４の手段は、基準トルクレート曲線
の平均化処理等による時間遅れの影響を排除するため
に、最終停止位置から手前に指定区間の瞬時値を平均化
処理し、その傾向から最終区間が適切であったか否かの
判別モニターを、前記リアルタイム処理系とは別に独立
して行うオブザーバーを設置して行うようにしたことを
特徴とする。
の平均化処理等による時間遅れの影響を排除するため
に、最終停止位置から手前に指定区間の瞬時値を平均化
処理し、その傾向から最終区間が適切であったか否かの
判別モニターを、前記リアルタイム処理系とは別に独立
して行うオブザーバーを設置して行うようにしたことを
特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る材料塑性伸び
量制御塑性域締付方法の実施の形態を図面と共に説明す
る。図１はボルト伸び量制御締付および良否判定方法を
実施するための回路ブロックを示し、１はトルクセン
サ、２は回転角センサ、３は回転速度センサ、４は電流
検出器にして、何れもナットランナー内に収容されてお
り、内蔵されたモータのトルク、回転角、回転速度を検
出し、また、モータに流れる電流を検出するものであ
る。
量制御塑性域締付方法の実施の形態を図面と共に説明す
る。図１はボルト伸び量制御締付および良否判定方法を
実施するための回路ブロックを示し、１はトルクセン
サ、２は回転角センサ、３は回転速度センサ、４は電流
検出器にして、何れもナットランナー内に収容されてお
り、内蔵されたモータのトルク、回転角、回転速度を検
出し、また、モータに流れる電流を検出するものであ
る。
【００１０】５はナットランナーによる締付開始から締
付終了までの任意時間を監視するタイマ、６はナットラ
ンナー内に内蔵された前記モータ、７はナットランナー
によるボルトの締め付け結果を印刷するプリンタ、８は
該プリンタ７に印刷される検出結果を表示するディスプ
レイ等の表示器、９は後述する図２に示すフローチャー
トの動作を行う制御回路である。
付終了までの任意時間を監視するタイマ、６はナットラ
ンナー内に内蔵された前記モータ、７はナットランナー
によるボルトの締め付け結果を印刷するプリンタ、８は
該プリンタ７に印刷される検出結果を表示するディスプ
レイ等の表示器、９は後述する図２に示すフローチャー
トの動作を行う制御回路である。
【００１１】先ず、予め、予備実験を行いイールドポイ
ントからの回転角度あるいは伸び量を求め、これらの数
値をパラメータ（図３（ａ）に示すＡ，Ｂ）として制御
回路９内のメモリに記憶させ、かつ、基準トルクレート
演算始点および演算終点（図３に示すＣ，Ｄ）も制御回
路９内のメモリに記憶させる（ステップＳ１）。
ントからの回転角度あるいは伸び量を求め、これらの数
値をパラメータ（図３（ａ）に示すＡ，Ｂ）として制御
回路９内のメモリに記憶させ、かつ、基準トルクレート
演算始点および演算終点（図３に示すＣ，Ｄ）も制御回
路９内のメモリに記憶させる（ステップＳ１）。
【００１２】次いで、ナットランナーによる締め付けを
開始すると（ステップＳ２）、制御回路９は予め設定さ
れている基準トルクレート演算始点に達したか否かの監
視を行う（ステップＳ３）。そして、前記演算始点に達
したと判断すると、トルク・角度のサンプリングを行い
（ステップＳ４）、該サンプリングされたデータを平均
化処理する。すなわち、スムージング処理を行う（ステ
ップＳ５）。
開始すると（ステップＳ２）、制御回路９は予め設定さ
れている基準トルクレート演算始点に達したか否かの監
視を行う（ステップＳ３）。そして、前記演算始点に達
したと判断すると、トルク・角度のサンプリングを行い
（ステップＳ４）、該サンプリングされたデータを平均
化処理する。すなわち、スムージング処理を行う（ステ
ップＳ５）。
【００１３】そして、演算用のデータ列を作成し（ステ
ップＳ６）、該データ列から制御回路９は基準レート演
算の開始が行われているか否かを監視し（ステップＳ
７）、次いで、基準レート演算が終了したか否かを監視
する（ステップＳ８）。次に、基準トルクレート直線で
あるボルトの締め付け時に、該ボルトの弾性域における
トルクと角度の比例直線部分（演算始点から演算終点部
分）の平均値を演算する（ステップＳ９）。
ップＳ６）、該データ列から制御回路９は基準レート演
算の開始が行われているか否かを監視し（ステップＳ
７）、次いで、基準レート演算が終了したか否かを監視
する（ステップＳ８）。次に、基準トルクレート直線で
あるボルトの締め付け時に、該ボルトの弾性域における
トルクと角度の比例直線部分（演算始点から演算終点部
分）の平均値を演算する（ステップＳ９）。
【００１４】次いで、前記ステップＳ９における基準ト
ルクレート直線を基準にして、指定値（１＜0.8 〜0.9
＜０）迄連続して低減した位置、すなわち、イールドポ
イント制御数値算出を行う（ステップＳ１０）。なお、
指定値である0.8 〜0.9 は予備実験によるデータから設
定する。
ルクレート直線を基準にして、指定値（１＜0.8 〜0.9
＜０）迄連続して低減した位置、すなわち、イールドポ
イント制御数値算出を行う（ステップＳ１０）。なお、
指定値である0.8 〜0.9 は予備実験によるデータから設
定する。
【００１５】そして、制御回路９はイールドポイントを
算出したか否かを監視する（ステップＳ１１）。ここ
で、イールドポイントを算出したか否かは、該イールド
ポイントを通過した後にイールドポイントを検出するこ
ととなるので、該イールドポイントを算出した時点が図
３に示す現在位置となる。
算出したか否かを監視する（ステップＳ１１）。ここ
で、イールドポイントを算出したか否かは、該イールド
ポイントを通過した後にイールドポイントを検出するこ
ととなるので、該イールドポイントを算出した時点が図
３に示す現在位置となる。
【００１６】次いで、制御回路９は前記演算して得られ
た現在位置と、通過したイールドポイント位置までのデ
ータ遅れ角度差（Ａ1 ）を演算し（ステップＳ１２）、
該現在位置角度差（Ａ1 ）と予め設定した指定角度（指
定伸び量）位置迄の角度差（Ａ2 ）から停止位置迄の角
度を算出する（ステップＳ１３）。
た現在位置と、通過したイールドポイント位置までのデ
ータ遅れ角度差（Ａ1 ）を演算し（ステップＳ１２）、
該現在位置角度差（Ａ1 ）と予め設定した指定角度（指
定伸び量）位置迄の角度差（Ａ2 ）から停止位置迄の角
度を算出する（ステップＳ１３）。
【００１７】そして、制御回路９は前記停止位置を演算
している間の移動量を修正した上で、停止位置迄の角度
分だけ回転されたか否か（停止位置か否か）を監視し
（ステップＳ１４）、停止位置であると判断するとナッ
トランナーを停止して締め付けを終了する（ステップＳ
１５）。
している間の移動量を修正した上で、停止位置迄の角度
分だけ回転されたか否か（停止位置か否か）を監視し
（ステップＳ１４）、停止位置であると判断するとナッ
トランナーを停止して締め付けを終了する（ステップＳ
１５）。
【００１８】次に、制御回路９は前記終了した締め付け
作業が正常に行われた否かの判断を行う（ステップＳ１
６）。この合否判定方法とては以下に説明する４つの方
法が考えられる。第１の方法として、通常のボルト締め
付け方法によって行われている指定角度位置である停止
ポイントでのトルク、あるいは図３（ａ）における基準
トルクレート演算始点から指定角度位置までの角度デー
タ（Ａｙ）または時間、指定角度位置が予め設定したト
ルク幅（ｄ）内に位置するか否かによって判定する方法
である。
作業が正常に行われた否かの判断を行う（ステップＳ１
６）。この合否判定方法とては以下に説明する４つの方
法が考えられる。第１の方法として、通常のボルト締め
付け方法によって行われている指定角度位置である停止
ポイントでのトルク、あるいは図３（ａ）における基準
トルクレート演算始点から指定角度位置までの角度デー
タ（Ａｙ）または時間、指定角度位置が予め設定したト
ルク幅（ｄ）内に位置するか否かによって判定する方法
である。
【００１９】また、第２の合否判定方法としては、図３
（ａ）のトルク対角度曲線から図３（ｂ）に示すトルク
レート対角度曲線を作成し、基準トルクレート測定開始
からイールドポイントまでの基準トルクレート直線が予
め設定した上下限値（ｂ）以内に存在するか否かを判定
した後、該曲線における指定角度（伸び量）である最終
停止位置が予め設定した上下限値（ａ）以内に存在する
か否かを判定する方法である。
（ａ）のトルク対角度曲線から図３（ｂ）に示すトルク
レート対角度曲線を作成し、基準トルクレート測定開始
からイールドポイントまでの基準トルクレート直線が予
め設定した上下限値（ｂ）以内に存在するか否かを判定
した後、該曲線における指定角度（伸び量）である最終
停止位置が予め設定した上下限値（ａ）以内に存在する
か否かを判定する方法である。
【００２０】さらに、第３の合否判定としては、最終停
止位置のトルクレートを設定下限値（ｃ）と比較判別
し、異常伸びが発生しているか否かを判定する方法であ
る。
止位置のトルクレートを設定下限値（ｃ）と比較判別
し、異常伸びが発生しているか否かを判定する方法であ
る。
【００２１】また、第４の合否判定としては、基準トル
クレート曲線の平均化処理等による時間遅れの影響を排
除するために（一般的に、最終区間のトルクレート瞬時
値の傾向がゼロに近い場合があり、これは破損する前兆
といえることが多い）、最終停止位置から手前に指定区
間の瞬時値を平均化処理し、その傾向から最終区間が適
切であったか否かの判別モニターを、前記リアルタイム
処理系とは別に独立して行うオブザーバーを設置して行
う方法である。
クレート曲線の平均化処理等による時間遅れの影響を排
除するために（一般的に、最終区間のトルクレート瞬時
値の傾向がゼロに近い場合があり、これは破損する前兆
といえることが多い）、最終停止位置から手前に指定区
間の瞬時値を平均化処理し、その傾向から最終区間が適
切であったか否かの判別モニターを、前記リアルタイム
処理系とは別に独立して行うオブザーバーを設置して行
う方法である。
【００２２】以上のような合否判定を行った後に、該判
定に基づく出力や収集データ等をプリンター７や表示器
８に出力し（ステップＳ１６）、該プリンター７で印刷
し、あるいは表示器８において表示して作業は終了する
（ステップＳ１７）。
定に基づく出力や収集データ等をプリンター７や表示器
８に出力し（ステップＳ１６）、該プリンター７で印刷
し、あるいは表示器８において表示して作業は終了する
（ステップＳ１７）。
【００２３】
【発明の効果】本発明は前記したように、ボルトの締め
始めボルトの弾性域である基準トルクレートの直線部分
を算出し、弾性限界点であるイールドポイントを通過し
たか否かを算出し、該イールドポイントを通過したと判
断した時点の現在位置までのイールドポイントからの回
転角（Ａ1 ）と、予め設定したイールドポイント停止ポ
イントまでの回転角を算出し、該回転角に達した時点で
締め付けを終了するようにしたので、測長可能な一定、
最低限の伸びを生じさせるだけで、ボルト軸力を１００
％発揮させる最適作業と測長により品質管理データ収集
を簡単に実現でき、また、締付作業そのものとワーク自
体の良否判定を定期的抜き取りチェックで定量的に評価
できるものである。
始めボルトの弾性域である基準トルクレートの直線部分
を算出し、弾性限界点であるイールドポイントを通過し
たか否かを算出し、該イールドポイントを通過したと判
断した時点の現在位置までのイールドポイントからの回
転角（Ａ1 ）と、予め設定したイールドポイント停止ポ
イントまでの回転角を算出し、該回転角に達した時点で
締め付けを終了するようにしたので、測長可能な一定、
最低限の伸びを生じさせるだけで、ボルト軸力を１００
％発揮させる最適作業と測長により品質管理データ収集
を簡単に実現でき、また、締付作業そのものとワーク自
体の良否判定を定期的抜き取りチェックで定量的に評価
できるものである。
【図１】本発明に係るボルト伸び量制御締付および良否
判定方法を実施するためのブロック図である。
判定方法を実施するためのブロック図である。
【図２】同上における制御回路の動作を説明するための
フローチャートである。
フローチャートである。
【図３】（ａ）はトルク対回転角度を示す特性図、
（ｂ）は（ａ）の曲線からトルクレート曲線に変換した
特性図である。
（ｂ）は（ａ）の曲線からトルクレート曲線に変換した
特性図である。
【符号の説明】 １ トルクセンサ ２ 回転角センサ ３ 回転速度センサ ４ 電流検出器 ５ タイマ ６ モータ ７ プリンター ８ 表示器 ９ 制御回路
Claims (4)
- 【請求項１】 ボルトの締め始めにおける該ボルトの弾
性域である基準トルクレートの直線部分を算出し、弾性
限界点であるイールドポイントを通過したか否かを算出
し、該イールドポイントを通過したと判断した時点の現
在位置とイールドポイント間の回転角と現在位置から予
め設定した停止ポイントまでの回転角を算出し、該回転
角に達した時点で締め付けを終了するようにしたことを
特徴とするボルト伸び量制御締付方法。 - 【請求項２】 トルクレート対角度曲線を作成し、基準
トルクレート測定開始からイールドポイント終了までの
基準トルクレート直線が予め設定した上下限値以内に存
在するか否かを判定した後、該曲線における指定角度
（伸び量）である最終停止位置が予め設定した上下限値
以内に存在するか否かによって締め付け状態の判定を行
うようにしたことを特徴とする請求項１記載のボルト伸
び量制御締付方法。 - 【請求項３】 トルクレート曲線における最終停止位置
のトルクレートを設定下限値と比較判別し、異常伸びが
発生しているか否かによって締め付け状態の判定を行う
ようにしたことを特徴とする請求項１記載のボルト伸び
量制御締付方法。 - 【請求項４】 基準トルクレート曲線の平均化処理等に
よる時間遅れの影響を排除するために、最終停止位置か
ら手前に指定区間の瞬時値を平均化処理し、その傾向か
ら最終区間が適切であったか否かの判別モニターを、前
記リアルタイム処理系とは別に独立して行うオブザーバ
ーを設置して行うようにしたことを特徴とする請求項１
記載のボルト伸び量制御締付方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11133898A JP2000326249A (ja) | 1999-05-14 | 1999-05-14 | ボルト伸び量制御締付および良否判定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11133898A JP2000326249A (ja) | 1999-05-14 | 1999-05-14 | ボルト伸び量制御締付および良否判定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000326249A true JP2000326249A (ja) | 2000-11-28 |
Family
ID=15115693
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11133898A Pending JP2000326249A (ja) | 1999-05-14 | 1999-05-14 | ボルト伸び量制御締付および良否判定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000326249A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008180216A (ja) * | 2006-12-28 | 2008-08-07 | Mazda Motor Corp | エンジンのバルブクリアランス調整方法及びその装置 |
| JP2017030072A (ja) * | 2015-07-30 | 2017-02-09 | Ｔｏｎｅ株式会社 | 締付確認方法 |
| CN112729789A (zh) * | 2020-12-24 | 2021-04-30 | 东风汽车集团有限公司 | 一种发动机关键螺栓塑性区拧紧工艺制定及评价方法 |
| CN113579716A (zh) * | 2021-08-23 | 2021-11-02 | 深圳职业技术学院 | 一种发动机螺栓多轴同步拧紧试验台及控制方法 |
-
1999
- 1999-05-14 JP JP11133898A patent/JP2000326249A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008180216A (ja) * | 2006-12-28 | 2008-08-07 | Mazda Motor Corp | エンジンのバルブクリアランス調整方法及びその装置 |
| JP2017030072A (ja) * | 2015-07-30 | 2017-02-09 | Ｔｏｎｅ株式会社 | 締付確認方法 |
| CN112729789A (zh) * | 2020-12-24 | 2021-04-30 | 东风汽车集团有限公司 | 一种发动机关键螺栓塑性区拧紧工艺制定及评价方法 |
| CN113579716A (zh) * | 2021-08-23 | 2021-11-02 | 深圳职业技术学院 | 一种发动机螺栓多轴同步拧紧试验台及控制方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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