JPH081402B2 - 締付力測定方法 - Google Patents
締付力測定方法Info
- Publication number
- JPH081402B2 JPH081402B2 JP26793291A JP26793291A JPH081402B2 JP H081402 B2 JPH081402 B2 JP H081402B2 JP 26793291 A JP26793291 A JP 26793291A JP 26793291 A JP26793291 A JP 26793291A JP H081402 B2 JPH081402 B2 JP H081402B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- torque
- tightening
- tightening force
- correction
- bolt
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Description
【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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
タのグラフである。
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
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−53828（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−48586（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−1172（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−219170（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−110434（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−107389（ＪＰ，Ａ) 実開 昭58−96228（ＪＰ，Ｕ)
Claims (2)
- 【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。 - 【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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26793291A JPH081402B2 (ja) | 1991-10-16 | 1991-10-16 | 締付力測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26793291A JPH081402B2 (ja) | 1991-10-16 | 1991-10-16 | 締付力測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05107130A JPH05107130A (ja) | 1993-04-27 |
| JPH081402B2 true JPH081402B2 (ja) | 1996-01-10 |
Family
ID=17451611
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26793291A Expired - Fee Related JPH081402B2 (ja) | 1991-10-16 | 1991-10-16 | 締付力測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH081402B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4087667B2 (ja) * | 2002-09-05 | 2008-05-21 | 中央精機株式会社 | ボルト・ナット締結体の締付け力検出方法 |
| JP4912673B2 (ja) * | 2005-12-05 | 2012-04-11 | 四国電力株式会社 | 緊張材の緊張力検出方法 |
| US8490500B2 (en) | 2010-11-16 | 2013-07-23 | Caterpillar Inc. | Torque coefficient measuring device |
| JP2013108883A (ja) * | 2011-11-22 | 2013-06-06 | Toyota Motor East Japan Inc | ボルト締付け軸力推定装置およびボルト締付け軸力推定方法 |
| JP2015131364A (ja) * | 2014-01-10 | 2015-07-23 | 三菱重工業株式会社 | ボルト軸力試験装置およびボルト軸力試験方法 |
| KR102641050B1 (ko) * | 2018-03-28 | 2024-02-27 | 주식회사 발카 | 시일 시공 관리 방법, 시일 시공 관리 장치, 시일 시공 관리 프로그램, 시일 시공 관리 시스템 |
-
1991
- 1991-10-16 JP JP26793291A patent/JPH081402B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05107130A (ja) | 1993-04-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4564604B2 (ja) | ねじ継手の締付けを制御する方法及びトルク衝撃供給動力工具 | |
| US3939920A (en) | Tightening method and system | |
| US4450727A (en) | Digital retorque measuring apparatus | |
| JPS6144635B2 (ja) | ||
| US4961035A (en) | Rotational angle control of screw tightening | |
| US4400785A (en) | Microprocessor monitoring system for fastener tightening | |
| US6782594B2 (en) | Method and apparatus for auditing a tension load in the threaded fastener | |
| US4426887A (en) | Method of measuring previously applied torque to a fastener | |
| JPH0549434B2 (ja) | ||
| US4413396A (en) | Microprocessor control yield point tightening system | |
| GB1591354A (en) | Tension control of fasteners | |
| CN85106727A (zh) | 拧螺帽装置的张力控制方法 | |
| US6954682B2 (en) | Method and apparatus for tightening bolts | |
| JP3086084B2 (ja) | 増締めトルク計測装置 | |
| JPH081402B2 (ja) | 締付力測定方法 | |
| JP3675075B2 (ja) | ねじ締結力測定方法および装置 | |
| GB2096361A (en) | Method and apparatus for automatically tensioning threaded fasteners | |
| JP2003240655A (ja) | ボルト・ナット締結体の締付け力検出方法 | |
| JP3686185B2 (ja) | ボルトの軸力測定方法 | |
| JP2605548B2 (ja) | パワータイト機のトルク検定方法 | |
| JPH0635857Y2 (ja) | ステアリングラツクガイドクリアランスの自動調整装置 | |
| JP2021169128A (ja) | ねじ締付装置及びねじ締付方法 | |
| JP2001162548A (ja) | ねじ締付装置及び該装置の異物噛み込み判定方法 | |
| CA1137595A (en) | Tension control of fasteners | |
| JP4764541B2 (ja) | 締結トルク測定に適したトルクレンチ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |