JP3146241B2 - トルクレンチにおける締付トルク検出方法 - Google Patents
トルクレンチにおける締付トルク検出方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明はインパクトレンチ、油
圧レンチ等のトルクレンチにおける締付トルク検出方法
に関するものである。
圧レンチ等のトルクレンチにおける締付トルク検出方法
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】インパクトレンチにおいて、締付トルク
制御を正確に行おうとすれば、打撃状態を検出する必要
があるが、従来、この打撃状態の検出は、エアモータの
主軸にセンサを取着し、主軸の反転を検出する方法によ
って行われている。しかしながらこの方法では、インパ
クトレンチ内部に正転及び逆転を検出するためのセンサ
を配置する必要のあることから、機器の大形化やコスト
アップを招くという欠点がある。
制御を正確に行おうとすれば、打撃状態を検出する必要
があるが、従来、この打撃状態の検出は、エアモータの
主軸にセンサを取着し、主軸の反転を検出する方法によ
って行われている。しかしながらこの方法では、インパ
クトレンチ内部に正転及び逆転を検出するためのセンサ
を配置する必要のあることから、機器の大形化やコスト
アップを招くという欠点がある。
【０００３】そのため給気圧を検出し、この給気圧が基
準値以下に低下したときにインパクトレンチが作動して
いるとして、上記打撃状態を検出するという方式を採用
することが考えられる。しかしながらこの方式では、イ
ンパクトレンチが無負荷回転状態にあるのか、打撃状態
にあるのかの識別が不可能であるという欠点がある。そ
れは無負荷回転状態と打撃状態において生ずる圧力差
が、給気源において不可避的に生ずる圧力変動よりも小
さく、その識別が不可能であるためである。
準値以下に低下したときにインパクトレンチが作動して
いるとして、上記打撃状態を検出するという方式を採用
することが考えられる。しかしながらこの方式では、イ
ンパクトレンチが無負荷回転状態にあるのか、打撃状態
にあるのかの識別が不可能であるという欠点がある。そ
れは無負荷回転状態と打撃状態において生ずる圧力差
が、給気源において不可避的に生ずる圧力変動よりも小
さく、その識別が不可能であるためである。
【０００４】そこで例えば特開平２−１９８７７２号公
報においては、トルクレンチに供給される給気圧の変化
率を検出し、この変化率が基準値に達したときに打撃信
号を出力し、打撃信号が設定カウント値に達したとき、
あるいは打撃信号の出力が設定時間に達したときに、目
標とする締付トルクが得られたものとして、その作動を
停止する構成が採用されている。
報においては、トルクレンチに供給される給気圧の変化
率を検出し、この変化率が基準値に達したときに打撃信
号を出力し、打撃信号が設定カウント値に達したとき、
あるいは打撃信号の出力が設定時間に達したときに、目
標とする締付トルクが得られたものとして、その作動を
停止する構成が採用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記インパクトレンチ
の締付制御方式においては、かなり精度の高い締付トル
ク制御を行うことが可能であるが、トルク管理精度を一
段と向上するという観点からは、これよりもさらに高精
度のトルク制御を行いたいという要望も生じている。
の締付制御方式においては、かなり精度の高い締付トル
ク制御を行うことが可能であるが、トルク管理精度を一
段と向上するという観点からは、これよりもさらに高精
度のトルク制御を行いたいという要望も生じている。
【０００６】そこでこの発明は、従来よりも高い精度で
もって締付トルクを検出でき、そのため高精度の締付ト
ルク制御を可能にし得るトルクレンチにおける締付トル
ク検出方法を提供することを目的とする。
もって締付トルクを検出でき、そのため高精度の締付ト
ルク制御を可能にし得るトルクレンチにおける締付トル
ク検出方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】そこで請求項１のトルク
レンチにおける締付トルク検出方法は、トルクレンチに
供給される給気圧の変化率を検出すると共に、打撃時の
給気圧変化率のピーク値に基づいて締付特性値を演算
し、この締付特性値を締付トルクに換算することを特徴
としている。
レンチにおける締付トルク検出方法は、トルクレンチに
供給される給気圧の変化率を検出すると共に、打撃時の
給気圧変化率のピーク値に基づいて締付特性値を演算
し、この締付特性値を締付トルクに換算することを特徴
としている。
【０００８】請求項２のトルクレンチにおける締付トル
ク検出方法は、上記締付特性値が、上記各打撃時の給気
圧変化率のピーク値の総和として求められることを特徴
としている。
ク検出方法は、上記締付特性値が、上記各打撃時の給気
圧変化率のピーク値の総和として求められることを特徴
としている。
【０００９】請求項３のトルクレンチにおける締付トル
ク検出方法は、上記締付特性値が、上記各打撃時の給気
圧変化率のピーク値の内、基準レベル以上のピーク値の
総和として求められることを特徴としている。
ク検出方法は、上記締付特性値が、上記各打撃時の給気
圧変化率のピーク値の内、基準レベル以上のピーク値の
総和として求められることを特徴としている。
【００１０】請求項４のトルクレンチにおける締付トル
ク検出方法は、上記締付特性値が、上記各打撃時の給気
圧変化率のピーク値の内、基準レベル以上のピーク値に
おいて、基準レベル超過分の総和として求められること
を特徴とする請求項１のトルクレンチにおける締付トル
ク検出方法。
ク検出方法は、上記締付特性値が、上記各打撃時の給気
圧変化率のピーク値の内、基準レベル以上のピーク値に
おいて、基準レベル超過分の総和として求められること
を特徴とする請求項１のトルクレンチにおける締付トル
ク検出方法。
【００１１】請求項５のトルクレンチにおける締付トル
ク検出方法は、上記締付特性値が、上記各打撃時の給気
圧変化率のピーク値の内、それまでの最高値以上のピー
ク値、又はそれまでの最高値の所定比率以上のピーク値
の総和として求められることを特徴としている。
ク検出方法は、上記締付特性値が、上記各打撃時の給気
圧変化率のピーク値の内、それまでの最高値以上のピー
ク値、又はそれまでの最高値の所定比率以上のピーク値
の総和として求められることを特徴としている。
【００１２】
【作用】トルクレンチ、例えばインパクトレンチの打撃
力は、打撃瞬間の速度が速いほど大きくなり、またそれ
による反転量と反転速度も大きくなる。この際、エアモ
ータ側では、給気圧の増圧量と増圧速度とが大になる。
一方、給気圧変化率の大きさは、上記給気圧そのものの
変化量と変化速度に比例する。したがって上記打撃力と
給気圧変化率の大きさとは比例する関係となるのであ
る。
力は、打撃瞬間の速度が速いほど大きくなり、またそれ
による反転量と反転速度も大きくなる。この際、エアモ
ータ側では、給気圧の増圧量と増圧速度とが大になる。
一方、給気圧変化率の大きさは、上記給気圧そのものの
変化量と変化速度に比例する。したがって上記打撃力と
給気圧変化率の大きさとは比例する関係となるのであ
る。
【００１３】上記請求項１のトルクレンチにおける締付
トルク検出方法は、上記原理に基づくものであり、した
がって締付トルクを従来よりも高精度に検出することが
可能である。
トルク検出方法は、上記原理に基づくものであり、した
がって締付トルクを従来よりも高精度に検出することが
可能である。
【００１４】またその実施に際しては、被締付物の特性
に応じて、請求項２〜請求項５の方法のいずれかによっ
て締付特性値を算出すればよい。
に応じて、請求項２〜請求項５の方法のいずれかによっ
て締付特性値を算出すればよい。
【００１５】
【実施例】次にこの発明のトルクレンチにおける締付ト
ルク検出方法の具体的な実施例について、図面を参照し
つつ詳細に説明する。
ルク検出方法の具体的な実施例について、図面を参照し
つつ詳細に説明する。
【００１６】まず打撃力と給気圧変化率との関係につい
て検討する。図１にテスト装置を示しているが、同図に
おいて、１はエア源、２は減圧弁、３はインパクトレン
チをそれぞれ示しており、インパクトレンチ３の給気側
には圧力センサ４が介設され、またその出力軸にはトル
クトランスデューサ５が装着されている。上記センサ４
の出力は、ＦＦＣ６に入力され、給気圧の変化率波形が
パソコン７に入力される。また上記トルクトランスデュ
ーサ５の出力は、アンプ８を介して、上記とは別のパソ
コン９に入力されている。
て検討する。図１にテスト装置を示しているが、同図に
おいて、１はエア源、２は減圧弁、３はインパクトレン
チをそれぞれ示しており、インパクトレンチ３の給気側
には圧力センサ４が介設され、またその出力軸にはトル
クトランスデューサ５が装着されている。上記センサ４
の出力は、ＦＦＣ６に入力され、給気圧の変化率波形が
パソコン７に入力される。また上記トルクトランスデュ
ーサ５の出力は、アンプ８を介して、上記とは別のパソ
コン９に入力されている。
【００１７】図２には上記圧力センサ４の出力波形（同
図（ａ））と、上記ＦＦＣ６からの給気圧変化率の出力
波形（上記圧力センサ４の出力波形の交流成分）（同図
（ｂ））とを示している。この給気圧変化率信号は、停
止時には変動がなく、レバー開時には大きな負変動レベ
ルが得られ、フリーランニング（無負荷回転）時には微
小な正負変動があり、また打撃時には、一打撃毎に大き
な正変動と小さな負変動とを繰返す、という特性を有す
るものである。
図（ａ））と、上記ＦＦＣ６からの給気圧変化率の出力
波形（上記圧力センサ４の出力波形の交流成分）（同図
（ｂ））とを示している。この給気圧変化率信号は、停
止時には変動がなく、レバー開時には大きな負変動レベ
ルが得られ、フリーランニング（無負荷回転）時には微
小な正負変動があり、また打撃時には、一打撃毎に大き
な正変動と小さな負変動とを繰返す、という特性を有す
るものである。
【００１８】そして上記トルクトランスデューサ５から
の出力信号と上記給気圧変化率の信号とを対比して示し
たのが図３である。同図において各打撃毎の信号の大き
さを比較すると、テスト装置におけるピーク値読取り分
解能によるバラツキは存するものの、打撃力（同図
（ａ））と給気圧変化率（同図（ｂ））の大きさ（ピー
ク値）とは、略比例関係にあるといえる。
の出力信号と上記給気圧変化率の信号とを対比して示し
たのが図３である。同図において各打撃毎の信号の大き
さを比較すると、テスト装置におけるピーク値読取り分
解能によるバラツキは存するものの、打撃力（同図
（ａ））と給気圧変化率（同図（ｂ））の大きさ（ピー
ク値）とは、略比例関係にあるといえる。
【００１９】また油圧パルスレンチについても同様なテ
ストを実施したが、図４に示すように、この場合にも１
パルス当りの発生トルク（同図（ａ））と、給気圧変化
率（同図（ｂ））の大きさ（ピーク値）とは、略比例関
係にあることが確認された。
ストを実施したが、図４に示すように、この場合にも１
パルス当りの発生トルク（同図（ａ））と、給気圧変化
率（同図（ｂ））の大きさ（ピーク値）とは、略比例関
係にあることが確認された。
【００２０】以上のことから上記給気圧変化率の大きさ
を用いれば、締付トルクを精度よく検出し得ることが明
らかであるが、次にその具体的な手順について説明す
る。まず最初に、上記給気圧変化率の大きさに基づいて
締付特性値Ｔを、以下の（１）〜（４）のいずれかの方
法によって把握する。
を用いれば、締付トルクを精度よく検出し得ることが明
らかであるが、次にその具体的な手順について説明す
る。まず最初に、上記給気圧変化率の大きさに基づいて
締付特性値Ｔを、以下の（１）〜（４）のいずれかの方
法によって把握する。
【００２１】締付特性値Ｔの把握方法（１）・・・図５
に示すように、全ての給気圧変化率のピーク値の総和を
求め、これを締付特性値Ｔとする（Ｔ＝ａ＋ｂ＋ｃ＋・
・・）。
に示すように、全ての給気圧変化率のピーク値の総和を
求め、これを締付特性値Ｔとする（Ｔ＝ａ＋ｂ＋ｃ＋・
・・）。
【００２２】締付特性値Ｔの把握方法（２）・・・図６
に示すように、基準レベルＢ以上のピーク値を有する波
形のみを有効とし、有効ピーク値の総和を締付特性値Ｔ
とする（Ｔ＝ａ＋ｂ＋ｃ＋・・・）。
に示すように、基準レベルＢ以上のピーク値を有する波
形のみを有効とし、有効ピーク値の総和を締付特性値Ｔ
とする（Ｔ＝ａ＋ｂ＋ｃ＋・・・）。
【００２３】締付特性値Ｔの把握方法（３）・・・図７
に示すように、基準レベルＢ以上のピーク値を有する波
形のみを有効とし、有効波形のピーク値から基準レベル
Ｂを引いた値の総和を締付特性値Ｔとする（Ｔ＝（ａ−
Ｂ）＋（ｂ−Ｂ）＋（ｃ−Ｂ）＋・・・）。
に示すように、基準レベルＢ以上のピーク値を有する波
形のみを有効とし、有効波形のピーク値から基準レベル
Ｂを引いた値の総和を締付特性値Ｔとする（Ｔ＝（ａ−
Ｂ）＋（ｂ−Ｂ）＋（ｃ−Ｂ）＋・・・）。
【００２４】締付特性値Ｔの把握方法（４）・・・打撃
開始後、変化率波形のピーク値を記憶する。この記憶し
ているピーク値以上のピーク値を有する波形が出力され
ると、その値を更新する。記憶しているピーク値の一定
比率（Ｘ％）以下のピーク値を有する波形は無効とし、
有効ピーク値の総和を締付特性値Ｔとする（Ｔ＝ａ＋ｂ
＋ｃ＋・・・、図８参照）。
開始後、変化率波形のピーク値を記憶する。この記憶し
ているピーク値以上のピーク値を有する波形が出力され
ると、その値を更新する。記憶しているピーク値の一定
比率（Ｘ％）以下のピーク値を有する波形は無効とし、
有効ピーク値の総和を締付特性値Ｔとする（Ｔ＝ａ＋ｂ
＋ｃ＋・・・、図８参照）。
【００２５】次に上記のようにして得られる締付特性値
Ｔと、実際の締付トルクとの関係を求める。これは締付
特性値Ｔを検出しながら締付テストを複数回だけ繰返し
行い、締付後に各締付トルクＱを実測し、両者（Ｔ−
Ｑ）の相関関係を、図９のように最小２乗法によって求
めるのである。
Ｔと、実際の締付トルクとの関係を求める。これは締付
特性値Ｔを検出しながら締付テストを複数回だけ繰返し
行い、締付後に各締付トルクＱを実測し、両者（Ｔ−
Ｑ）の相関関係を、図９のように最小２乗法によって求
めるのである。
【００２６】上記方法によれば、締付特性値Ｔから締付
トルクＱを推定したり、あるいは締付トルクＱを設定し
て、それに必要な締付特性値Ｔを求めることが可能とな
る。ところでインパクトレンチの打撃力は、打撃瞬間の
速度が速いほど大きくなり、またそれによる反転量と反
転速度も大きくなる。この際、エアモータ側では、給気
圧の増圧量と増圧速度とが大になる。一方、給気圧変化
率の大きさは、上記給気圧そのものの変化量と変化速度
に比例する。したがって上記打撃力と給気圧変化率の大
きさとは比例する関係となるのである。そして上記締付
特性値Ｔが、上記の通り給気圧変化率の大きさ（ピーク
値）に基づいて求まるものであるため、締付特性値Ｔと
締付トルクＱとも相関性の良好なものとなり、このよう
に締付トルクＱと相関性の非常良好な特性値Ｔに基づけ
ば、締付トルクＱの検出精度も向上することになる。
トルクＱを推定したり、あるいは締付トルクＱを設定し
て、それに必要な締付特性値Ｔを求めることが可能とな
る。ところでインパクトレンチの打撃力は、打撃瞬間の
速度が速いほど大きくなり、またそれによる反転量と反
転速度も大きくなる。この際、エアモータ側では、給気
圧の増圧量と増圧速度とが大になる。一方、給気圧変化
率の大きさは、上記給気圧そのものの変化量と変化速度
に比例する。したがって上記打撃力と給気圧変化率の大
きさとは比例する関係となるのである。そして上記締付
特性値Ｔが、上記の通り給気圧変化率の大きさ（ピーク
値）に基づいて求まるものであるため、締付特性値Ｔと
締付トルクＱとも相関性の良好なものとなり、このよう
に締付トルクＱと相関性の非常良好な特性値Ｔに基づけ
ば、締付トルクＱの検出精度も向上することになる。
【００２７】上記トルクレンチにおける締付トルク検出
方法の応用例としては、次のようなものが挙げられる。
まず第１のものは、締付作業に際して、従来同様に給気
圧変化率を検出すると共に、基準レベル以上のピーク値
が得られる有効打撃数をカウントし、そのカウント値が
設定値に達したときに締付動作を終了する一方、そのと
きまでの締付特性値Ｔを把握しておくと共に、これを締
付トルクＱに換算し、これを、締付終了後に当該締付時
に得られた締付トルクとして表示する方法である。これ
により当該作業が適正であるかの判断ができる。また第
２のものは、目標とする締付トルクＱを設定しておき、
締付作業を行いながら検出される締付特性値Ｔが、上記
目標締付トルクＱに対応する値となったときに締付動作
を終了する方法である。これらいずれの方法において
も、前述した通り、精度の高いトルク表示又は締付制御
を行うことが可能である。
方法の応用例としては、次のようなものが挙げられる。
まず第１のものは、締付作業に際して、従来同様に給気
圧変化率を検出すると共に、基準レベル以上のピーク値
が得られる有効打撃数をカウントし、そのカウント値が
設定値に達したときに締付動作を終了する一方、そのと
きまでの締付特性値Ｔを把握しておくと共に、これを締
付トルクＱに換算し、これを、締付終了後に当該締付時
に得られた締付トルクとして表示する方法である。これ
により当該作業が適正であるかの判断ができる。また第
２のものは、目標とする締付トルクＱを設定しておき、
締付作業を行いながら検出される締付特性値Ｔが、上記
目標締付トルクＱに対応する値となったときに締付動作
を終了する方法である。これらいずれの方法において
も、前述した通り、精度の高いトルク表示又は締付制御
を行うことが可能である。
【００２８】
【発明の効果】以上のように請求項１のトルクレンチに
おける締付トルク検出方法では、締付トルクと良好な相
関性を有する締付特性値に基づいて締付トルクを検出す
ることから、締付トルクを従来よりも高精度に検出する
ことが可能である。
おける締付トルク検出方法では、締付トルクと良好な相
関性を有する締付特性値に基づいて締付トルクを検出す
ることから、締付トルクを従来よりも高精度に検出する
ことが可能である。
【００２９】また上記方法の実施に際しては、請求項２
〜請求項５のいずれかの方法を採用すればよく、各方法
の簡便性に起因して検出操作の容易化が図れる。
〜請求項５のいずれかの方法を採用すればよく、各方法
の簡便性に起因して検出操作の容易化が図れる。
【図１】インパクトレンチにおいて給気圧変化率と締付
トルクとの関係を求めるテスト装置の概略構成図であ
る。
トルクとの関係を求めるテスト装置の概略構成図であ
る。
【図２】上記装置において得られる給気圧と給気圧変化
率との変化状態を対比して示す説明図である。
率との変化状態を対比して示す説明図である。
【図３】上記において得られる給気圧変化率と打撃力と
の変化状態を対比して示す説明図である。
の変化状態を対比して示す説明図である。
【図４】油圧パルスレンチにおける給気圧変化率と発生
パルスとの変化状態を対比して示す説明図である。
パルスとの変化状態を対比して示す説明図である。
【図５】締付特性値の把握方法の第１実施例を説明する
ための説明図である。
ための説明図である。
【図６】締付特性値の把握方法の第２実施例を説明する
ための説明図である。
ための説明図である。
【図７】締付特性値の把握方法の第３実施例を説明する
ための説明図である。
ための説明図である。
【図８】締付特性値の把握方法の第４実施例を説明する
ための説明図である。
ための説明図である。
【図９】締付特性値Ｔと締付トルクＱとの関係を説明す
るための説明図である。
るための説明図である。
【符号の説明】 １ エア源 ３ インパクトレンチ ４ 圧力センサ ７ パソコン
Claims (5)
- 【請求項１】 トルクレンチに供給される給気圧の変化
率を検出すると共に、打撃時の給気圧変化率のピーク値
に基づいて締付特性値を演算し、この締付特性値を締付
トルクに換算することを特徴とするトルクレンチにおけ
る締付トルク検出方法。 - 【請求項２】 上記締付特性値が、上記各打撃時の給気
圧変化率のピーク値の総和として求められることを特徴
とする請求項１のトルクレンチにおける締付トルク検出
方法。 - 【請求項３】 上記締付特性値が、上記各打撃時の給気
圧変化率のピーク値の内、基準レベル以上のピーク値の
総和として求められることを特徴とする請求項１のトル
クレンチにおける締付トルク検出方法。 - 【請求項４】 上記締付特性値が、上記各打撃時の給気
圧変化率のピーク値の内、基準レベル以上のピーク値に
おいて、基準レベル超過分の総和として求められること
を特徴とする請求項１のトルクレンチにおける締付トル
ク検出方法。 - 【請求項５】 上記締付特性値が、上記各打撃時の給気
圧変化率のピーク値の内、それまでの最高値以上のピー
ク値、又はそれまでの最高値の所定比率以上のピーク値
の総和として求められることを特徴とする請求項１のト
ルクレンチにおける締付トルク検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34387591A JP3146241B2 (ja) | 1991-10-25 | 1991-10-25 | トルクレンチにおける締付トルク検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34387591A JP3146241B2 (ja) | 1991-10-25 | 1991-10-25 | トルクレンチにおける締付トルク検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05116074A JPH05116074A (ja) | 1993-05-14 |
| JP3146241B2 true JP3146241B2 (ja) | 2001-03-12 |
Family
ID=18364917
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34387591A Expired - Fee Related JP3146241B2 (ja) | 1991-10-25 | 1991-10-25 | トルクレンチにおける締付トルク検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3146241B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2677181B2 (ja) * | 1993-12-28 | 1997-11-17 | 日産自動車株式会社 | インパクト式ねじ締め装置 |
| JP2677192B2 (ja) * | 1994-05-12 | 1997-11-17 | 日産自動車株式会社 | インパクト式ねじ締め装置 |
| US5668328A (en) * | 1996-07-17 | 1997-09-16 | Applied Power Inc. | Method and apparatus for hydraulically tightening threaded fasteners |
-
1991
- 1991-10-25 JP JP34387591A patent/JP3146241B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05116074A (ja) | 1993-05-14 |
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