JPH05107130A - 締付力測定方法 - Google Patents

締付力測定方法

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JPH05107130A
JPH05107130A JP26793291A JP26793291A JPH05107130A JP H05107130 A JPH05107130 A JP H05107130A JP 26793291 A JP26793291 A JP 26793291A JP 26793291 A JP26793291 A JP 26793291A JP H05107130 A JPH05107130 A JP H05107130A
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torque
tightening
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俊寿 下田
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Abstract

(57)【要約】 【目的】製品の締付力のチェック時に、高い精度で締付
力を求める方法を提供することを目的とする。 【構成】チェック前に予め、ワッシャ型ロードセル22
を用いて、サンプリングを行い、軸力、トルク、回転速
度を求め、パソコン24で回転速度とトルク係数の相関
関係を求めておく。チェック時に、計測された回転速度
から前記相関関係を用いてトルク係数を算出し、さらに
該トルク係数から計測されたトルクの補正を行う。さら
に、パソコン24で前記トルクとトルクレンチ10の回
転角度からボルト12の回り始めの点を設定し、回帰処
理を行うことにより、精度の高い締付力が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ボルト、ナット等を使
用するねじ結合において、締付力(軸力)を精度良く測
定するための締付力測定方法に関する。
【0002】
【従来の技術】組立終了後の製品において、ねじ結合さ
れた部分の締付力(軸力)をチェックすることは、製品
の状態確認のために重要なことである。しかしながら、
ねじ結合後は、その部分の締付力を直接測定する方法は
ない。したがって、このようなチェック時に、トルクを
検出して締付力を推定する方法、磁気、超音波等を利用
して締付力を推定する方法等が提案されている。例え
ば、トルクレンチによってボルト等を増し締めすること
により、ボルトが動き始める時のトルクを読み取り、こ
れを実際にボルトが締め付けられていたトルクとみな
し、以下に示すトルクTと締付力Fの関係式 F=T/(K×d) …(1) 但し、K:トルク係数 d:ねじの呼び径 から締付力を推定する方法がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際の
チェック時には、ボルトの動き始めの位置の判定が作業
者の判断に委ねられているため、誤差が大きい。したが
って、読み取られたトルクTにばらつきを生じている。
また、トルク係数Kは、実際には座部、ねじ部の塗料、
潤滑剤、あるいは、トルクレンチの回転速度等により変
動することが知られている。このため、同一のトルクT
を検出してもトルク係数Kのばらつきにより、推定した
締付力と実際の締付力とが大きく異なるおそれがある。
したがって、トルクTから高い精度で締付力Fを推定す
ることが困難であった。
【0004】本発明は、この種の問題を解決するために
なされたものであって、安定した精度で、且つ、高精度
に締付力を求める方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、本発明は、被測定物と実質的に同一構成からなる
サンプルを用いて、締付工具の締付時の回転速度および
トルク係数の相関関係を求める第1の過程と、前記被測
定物を締付工具で締め付ける際の前記締付工具の回転速
度およびトルクを検出する第2の過程と、前記第1の過
程で得られた相関関係に基づき前記トルクを補正し前記
回転速度に依存しない補正トルクを求める第3の過程
と、前記補正トルクが所定量変化する地点を前記被測定
物の回転開始時におけるトルクとして求める第4の過程
と、前記第4の過程で得られたトルクから締付力を求め
る第5の過程と、を備えることを特徴とする。
【0006】
【作用】予め求めた回転速度とトルク係数の相関関係を
求めているため、測定時に求めた回転速度からトルク係
数を算出するとともに、その相関関係から測定されたト
ルクを補正している。したがって、トルク係数の変動に
よる締付力への影響を小さくできる。また、補正トルク
の変化点の前後を回帰処理しているため、さらに精度が
向上する。
【0007】
【実施例】本発明に係る締付力測定方法について、好適
な実施例を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に
説明する。
【0008】本発明に係る締付力測定方法では、図1お
よび図2に示すトルクレンチ10が用いられる。トルク
レンチ10は、図2に示すように、ボルト12に嵌合す
るソケット14、ボルト12の取付面に当接するストッ
パ16、前記ストッパ16に対するソケット14の回転
速度を検出するエンコーダ18、およびシャンク部分に
貼着されたトルク検出用ゲージ20を備え、また、図1
に示すように、トルクレンチ10には必要に応じてワッ
シャ型ロードセル22が接続可能に構成されている。さ
らに、前記トルクレンチ10は、これらの検出されたデ
ータを処理するためにパソコン(パーソナルコンピュー
タ)24に接続される。
【0009】このトルクレンチ10を使用して、先ず、
基準データのサンプリングを行う。すなわち、チェック
されるボルト12と、ナット13と同様の部品のサンプ
ルを用いて、この両者の間にワッシャ型ロードセル22
を挿入し、トルクレンチ10によりボルトを締め付け
る。この作業を多数のサンプルに対して繰り返すことに
より、軸力(締付力)F、トルクT、回転速度ω等を夫
々検出する。(1)式を変形し、パソコン24におい
て、検出された軸力F、トルクTを用いて、 K=T/(F×d) …(2) からトルク係数Kを求め、得られた相関に対して該トル
ク係数Kと回転速度ωの関係を一次回帰式として求める
(図3参照)。これにより、回転速度ωとトルク係数K
の関係式 K=a×ω+b …(3) が求まる。
【0010】このような準備を行った後、実際のチェッ
クを行う。この場合、実際のチェック時にはワッシャ型
ロードセル22を使用することが不可能であり、図1に
示すように、増し締め法によりトルクレンチ10でボル
ト12を締め付け、トルクT0、回転速度ω0をパソコ
ン24で検出する。該パソコン24において、検出され
た回転速度ω0から(3)式を用いて、図4に示すよう
に、トルク係数K0を算出する。
【0011】K0=a×ω0+b …(4) 続いて、求めたトルク係数K0、検出されたトルクT0
を用いて(1)式より推定軸力Fcを求める。
【0012】Fc=T0/(K0×d) …(5) ここで、図3における回転速度ωとトルク係数Kの相関
関係で、ある回転速度ωに対するトルク係数Kのばらつ
きの少ない理想回転速度ω1におけるトルク係数K1を
求める。
【0013】K1=a×ω1+b …(6) (5)式および(6)式で求めた推定軸力Fcおよび理
想回転速度ω1におけるトルク係数K1を、(1)式に
代入して補正トルクTcを求める。
【0014】Tc=Fc×K1×d …(7) 〔=T0×(K1/K2)〕 求めた補正トルクTcを図4に示す。このような操作を
することにより、同一の値である推定軸力Fcに対し
て、他のトルク係数K0よりもばらつきの小さいトルク
係数K1によって求められた、すなわち、トルクT0よ
りも信頼性の高い補正トルクTcが求められる。
【0015】続いて、ボルト12の締付力(軸力)を求
めるために、ボルト12の回り始めのトルクTmを求め
る。
【0016】ところで、実際のボルト12とトルクレン
チ10の動作は、以下のようになる。
【0017】ボルト12にトルクレンチ10のソケット
14が嵌合されて増し締めが開始されると(図5、A区
間参照)、当初はボルト12が回動することなく、トル
クレンチ10に力を付与することにより徐々に増大する
トルクT0がトルク検出用ゲージ20から得られるとと
もに、ソケット14の取付部分のねじれによってエンコ
ーダ18から回転速度ω0が得られる。ここで、図5の
A区間では、トルクレンチ10のシャンク部分が主とし
て撓み、補正トルクTcの回転角度θに対する勾配ΔT
c/Δθの最大値まで達する。続いて、トルクレンチ1
0に力を付与し続けることにより、主としてソケット1
4の取付部にねじれを生じ(図5、B区間参照)、この
後、ボルト12が回動を開始する(図5、C区間参
照)。このため、前記勾配ΔTc/Δθの最大値の点か
ら所定角度遅れてボルト12が回り始める。そこで、本
実施例では、実験的に実際のボルトの回り始めの位置に
良く一致するΔT/Δθの最大値に対する60%の点を
ボルト12の回り始めの点とする。次に、図5に示すよ
うに、補正トルクTcに対して前記回り始めの点の前後
の所定区間を一次回帰し(図5、一点鎖線参照)、それ
ぞれ求められた直線の交点をボルト12の回り始めのト
ルクTmとする。
【0018】このようにして求めた回り始めのトルクT
mとトルク係数K0を(1)式に代入して精度のよい締
付力(軸力)Fmが求められる。
【0019】Fm=Tm/(K0×d) …(8) 本実施例に係る締付力測定方法では、予め被測定物と同
一構成からなる部品のサンプルを用いて回転速度ωとト
ルク係数Kの関係式が求められているため、精度良くト
ルク係数が求められる。また、回転速度ωに対してばら
つきの最も小さいトルク係数K(理想回転速度ω1にお
けるトルク係数K1)を使用して補正トルクTcを求め
るため、最終的に求められる締付力(軸力)Fmの精度
が高くなる。さらに、実際のボルトの回り始めの点を、
ΔT/Δθの最大値に対する60%の点としたため、一
律にパソコン24で処理され、人間の読み取り誤差等の
不確定要素が減少し、最終的に求められる締付力(軸
力)Fmの精度が高くなる。なお、本実施例では、ボル
ト12の回り始めの点をΔT/Δθの最大値に対する6
0%の点としたが、これに限定されるものではなく、他
の点にしてもよい。
【0020】
【発明の効果】本発明に係る締付力測定方法によれば、
以下の効果が得られる。
【0021】すなわち、予め回転速度とトルク係数の相
関関係を求め、測定時に求められた回転速度からトルク
係数を算出し、これから測定されたトルクを補正してい
る。したがって、トルク係数の変動による締付力への影
響を小さくできる。また、補正トルクの変化点の前後を
回帰処理しているため、さらに締付力の精度が向上す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る締付力測定方法の説明図である。
【図2】本発明に係る締付力測定方法に使用されるトル
クレンチの説明図である。
【図3】本発明に係る締付力測定方法における回転速度
に対するトルク係数の相関図である。
【図4】本発明に係る締付力測定方法における各種デー
タのグラフである。
【図5】本発明に係る締付力測定方法における各種デー
タのグラフである。
【符号の説明】
10…トルクレンチ 12…ボルト 16…ストッパ 20…トルク検出用ゲージ 22…ワッシャ型ロードセル 24…パソコン

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被測定物と実質的に同一構成からなるサン
    プルを用いて、締付工具の締付時の回転速度およびトル
    ク係数の相関関係を求める第1の過程と、 前記被測定物を締付工具で締め付ける際の前記締付工具
    の回転速度およびトルクを検出する第2の過程と、 前記第1の過程で得られた相関関係に基づき前記トルク
    を補正し前記回転速度に依存しない補正トルクを求める
    第3の過程と、 前記補正トルクが所定量変化する地点を前記被測定物の
    回転開始時におけるトルクとして求める第4の過程と、 前記第4の過程で得られたトルクから締付力を求める第
    5の過程と、 を備えることを特徴とする締付力測定方法。
  2. 【請求項2】請求項1記載の締付力測定方法において、 第4の過程で求めるトルクは、補正トルクに対する締付
    工具の回転角度による微分値の最大値に対して、前記微
    分値が所定の割合になる前記回転角度における他のトル
    クに設定することを特徴とする締付力測定方法。
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