JPS58217278A - ねじ付き組立要素を有する組立体の締付方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、所定の締付力を組立体に加えるためのねじ切
シさ扛た組立要素を含む組立体０締付方法に関する。

ねじ切シさ扛た組立要素を用いて組立体を保持するのに
現在用いられている全ての締付方法は、使用時の組み立
ての堅固性に依存する所定の締付力を該組立体に加える
というものである。

締付方法のうち、次のものが特に知られている０ この方法は古くから用いられている方法であって、所定
の抵抗トルクに達するまで締付を行う。この方法は実施
が容易である。手動締付の場合には、一連の取付プロセ
スを自動化するため力量計を用い、締付力伝達系統内に
トルク・メータを配置し、特定のトルクを測定した時に
締付を止める。しかしながら、予応力の分散が非常に太
きいために、摩擦係数が非常に変動し易いという欠点が
ある。この欠点を回避するために、特殊なフェノを塗布
することによシねじ都に固体の潤滑部を施こしているが
、ねじおよびナンドをこのように処理すれば組み立てに
用する費用が大きくかさむことになる。

回転角締付法 この回転角締付法の原理は簡単である。即ち、トルクの
増大を観察しながら組立部材の接触を検出し、次いで所
定の角度だけ締、付けるのである。しかしながら角度を
計諒で決めると、さほど近似的な回転角を与えない。と
いうのは、あらゆるパラメータを考慮することが困難だ
からである（特に組立体の剛性の計算は困貞１しである
）。

角度を決定するために、予応力を与えるゲージを備えた
一連のねじボルトを締め付け、そして得られた角度を平
均する事ができる。別の方法として、比較対照用組立体
および予応力に比例するねじボルトの伸長をσｉｌＪ定
する比較器を用いる方法がある。剛性の変化は羽村寸法
にそれ程左右されず、この方法はトルクを＠育する方法
よりも良好な結果を与える。しかしながらこの方法の主
な問題点は、角＃目算の出発点となるトルクの増加を検
出することである。

弾性限界まで締付ける方法 この方法では、ねじ付き組立ケＺ索の弾性限界に達した
時に締め付けを停止する。この方法を実施するためには
、弾性領域内での締め付けが芯形ｊ・、Ｑ加（Ｉ？ｃ相
尚する組立要素の回転角の曲λｌにより締付トルクを与
える曲線を８押した後、角度に対するトルクの匂配を考
慮する。このトルク匂配は弾性領域内では一定であるが
、塑性領域内では急激に減少する。従って、との匂配の
減少を検出するためには比較的簡単な装置を使用するだ
けで十分である。

しかしながら弾性限界まで諦め付けを行なうこの方法に
は次のような欠点がちる。即ち、組立体の寸法が完全に
既知でなけｔばならない。

品質が完全に知られているねじ類の使用しか許されない
。座金を介在して配設することか禁止される。というの
は、座金の偶発的な滑シが匂配を減少させるからである
。

従って本発明の目的は、従来知られている上に述べたよ
うな方法の欠点を改良する締付方法を提供することにあ
る。

この目的で、本発明による方法は、 ａ）上記組立要素に予（ｉ：ｉｉの締付サイクルを施こ
し、 ｂ）上記予１１ｉｉ締付ザイクルを施こす時に、上記組
立被鉛の角度変位の５１数として該組立要素５に加えら
れる締伺トルク　（Ｏｖ）を測定し、Ｃ）上記組立要素
に予（ｉｉｔｆのねじ外しサイクルを施こし、 ｄ）　上記予備ねじ外しサイクルを施こす時に、上記組
立要素の角度変位の関数として該組立要晃に加えられる
ねじ外しトルク　（ａ　ａ）を測定し、 ｅ）上記測定段階（ｂ）および（ｄ）の過程で得られた
結果の関数により、上記組立要素に加えられた締付トル
クに組立体の締付力を関連させる実際の比例係数（Ｋ）
を計算し、 ｆ）上記実際の比例係数（Ｋ）の関数から上記所定の締
付力（力を得るために上記組立要素に加えらｆした最終
締付トルク　（Ｏｆ）を計算し、そしてｇ）上記組立要
素に上記最終締付トルク（Ｏｆ）を加える！；２階を含
むことを特徴とする。

本発明による方法には、各組み立て４４Ｊに締付力を締
付トルクにｌｔ’ｌ連させる実際の比例係数ケ定めるこ
とができるという主な利点が得られる。

さらに、本発明の方法は、トルクぎ１，０例法を利用し
グと方法に容易に置き換えら′ｉ’Ｌることかでき、し
かもその場合に組み立てを変臭したり−まだ該トルク締
付法を補充したりする必要がないという利点が得ら力、
る。このような置換は、ビスの正＠Ｉな寸法を必要とす
る弾性限界まで締め付ける場合や、予ｊｌｉｆＪの研死
および多数の高価な試験を必要とする回転角Ｒ，＋６付
法の場合には不可能である。

組み立てるときに（ｄ、加えたいＤ１定の締付力を決定
する７どけて十分であって、所定の締付力を得るのに加
えることが必要な給料トルりの値を前身って！ｉ算して
おく必要はない。

以下、本発明を適用することができる組立体を示す第１
図を参照し本発明の詳細な説明する。

第１図には、ねじ付き組立要素を用いて組み立てら′１
１．るユつの扁平な部４；ｊ−／　、２および／りを含
む典型的な組立体が示さ′ｉ］ている０図示の実施例に
おいては、ねじ付きｎ−（立夫素ｆ’：ｊ　、　；ｊＪ
　浦／ｇ、ねじ１ｉ４Ｉｉ部２０およびナツト２２を含
むねじボルト１６によって：１」成されている。ねじ１
１■部２０は、扁平１ｇｊ＋、材／ｄおよび／　＜’　
Ｋ　Ｙ：成されたλつの孔／３および／３内に受は入才
１．らＪＬる。

さらに、ねじ頭部／ｇのＴ′−面／ワと扁平部材１２の
上面との間に配ｆｌされたＵシ／の座金ユクならびにナ
ツト、２２の上面２／とＡ１１１平部材／グの下面との
ｎ３ｊに配置さｆＬｆｒルーの）≦へ金２６か設けられ
ている。

第１図に示されているような組立体に２いて、組み立て
らｎる部材間の所定の軸力】′を得る７妄め組み立て時
に訓えらＶる締付トルクｃｖ　、ｆ表わす近似式は次の
ように表わすことかで−きる。

０ｖ＝（、−＋μＤ）　Ｘ　Ｆ　　　　　　ｔｌ）λπ 上式において、 Ｃｖ−ＷＦｔｊ付トルク、ｐ＝ねじ要素のねじピッチ、
−μ二組み立て時の平均摩擦係数、Ｄ＝摩擦による接線
方向力に相当するレバーアーム長さ、Ｆ＝所定の軸方向
締付力。

組み立てに対して固有のμおよびＩ）７）特定の値に相
当する組み立てでは、明らかに次式が得られる。

Ｆ　：　Ｋ−Ｃｖ　　　　　　　　　　　　　　（２）
Ｓ、　　上式中には一定の比例係数でおる。

ねじを外す時には式（１）は次のようになる。

ｃｄ＝　（−−−−十　μ・Ｄ）ＸＦ、　　　　　　　
　（３）コπ トルクを力の関数と考えｔば、ねじ締めとねじ外し間に
はヒステリシス（Ｂｕｍ象）が存在することが判る。式
（１）および（３）を組み合わせると、次式が得られる テリシスの存在により各組み立てに対する実際の比例係
数を定めることである。

式（２）および（４）を組み合わせると次式が得られる
。

π（Ｃ！ｖ−ｃｄ） Ｋ　　＝＝　　□−−−−−− ｐΦＣｖ 従って本発明は、次の手順で行なわｎる。

ａ）　ねじ付き組立要素に予ｉ、Ｈのねじ締めサイクル
を施こす。

ｂ）予備のねじ締めサイクルの実施時に、ねじ付き組立
要素の角度変位の関数として該組立要素に加えらｒる締
付トルクＣｖを測定する。

Ｃ）ねじ付き組立要素に予備のねじ外しサイクルを施こ
す。

ｄ）予備のねじ外しサイクルの実施時に、組立要素の角
度変位の関数として該組立要素に加えられるねじ外しト
ルクＯｄ　を測定する。

ｅ）測定段階（ｂ）および（ｄ）の実施過程で得られた
結果に基づいて、組み立て時の締付力をねじ付き組立要
素に加えられた締付トルクに関連させる実際の比例係数
Ｋを計算する。

ｆ）実際の比例係数にの関数から所定のＡＳａ付力Ｆ’
ｆ　を得るためにねじ付き組立要素に加わる最終締付ト
ルクＯｆ　を計算する。

ｇ）ねじ付き組立要素に最終締付トルクＣｆを加える。

本発明の第２の実施態様によれば、段階（０）は次の中
間段階を含む。

ｅ／）上記予備ねじ締めサイクルの終了時にねじ付き組
立要素に加えられる締付トルクＣ１ｖＯ値を再度設定す
る。

ｅ２）上記予備ねじ外しサイクルの開始時に、ねじ付き
組立要素に加えられるねじ外しトルクｃｌａの値を再度
設定する。

ｅ３）中間段階（θ／）および（ｅ２）で設定さハた締
付トルクおよびねじ外しトルクの値０１ｖおよびＯｌｄ
の関数により実際の比例係数Ｋを計算する。

この実施態様においては、中間段階（ｅ３）のときに、
実際の比例係ｉ１（を次式に基づいて計を計算するだけ
でちる。

Ｆ：ＫＣｆ 本発明の８１！−の実施態様によれば、組立体の剛性が
一定であるかまたは該ｌ１ａｌｌ性の変化則が既知であ
るとして、段階（ｅ）は次の中間段階を含む。

ＯＩ／）測定段階（ｂ）の実茄ｉで得ら、ｆ′ｌた結果
から出発してねじＵき組立要素の角度変位の関数により
締付トルクを表わす曲線の匂配Ｇｖ　　を計算する。

ＯＩ４測定段階（ｄ）の結果から出発して組立要素の角
度変位の関数によシねし外しトルクな定める曲線の匂配
Ｇｄ　を計ｎする。

ＯＬ、？）上記中間段階（ｅｌ　／）および（Ｇ１４　
で計３′￥された匂配値Ｇｖ　およびＧ４　の関数によ
シ実際の比例係数Ｋを計算する〇 上式中θはねじ９素の角度変位でおる。

この第２の実施態様においては、中間段階（ｅ’、７）
時に、実際の比例係数Ｋを次式を用いて計算する必要が
ある。

上に述べた２つの実施態様によれば良好な結果が得られ
るが、さらに段階（ａ）から（θ）をｎ回繰返し、例え
ば平均法、最小コ乗法のような慣用の統計法を用いて実
際の比例係数Ｋを計算することにより、結果をさらに改
良することができるＯ Ｋの値（関しできるだけ良い精度を得るためには、ねじ
締付サイクル時に締付トルクの最終値を、組み立てのと
きに計算できるＯｆ　の近似値の約ｇθ％に等しくする
ことが望ましい。

また、段階（ａ）から（ｅ）を少なくとも２回繰返す時
には、部１回目に、組み立てのときにμとしてこの係数
の推定最小値を取って算出できるＯｆ　の近似値に相当
する締付トルクの最終値を適用することが望ましい。第
２回目のサイクルの時（（は、段１’１Ｚ（ａ）の終了
時におけるん終値が第１回目のサイクルの段１４′（８
）から（ｏ）でＰｉ−出できる８値Ｃｆ　　の約ざ０％
に相当する締付トルクを加えるのが望ましい。

【図面の簡単な説明】

＠１図は、本発明の方法を適用、ｊできる組立体を示す
し分断面図である。 ／ユ、／りφΦ扁平部相；ｔ、ｙ、ｔｓ・・孔；／Ａ・
・ねじボルト（ねじ伺き組立要素）；７ｇ・・頭部；コ
Ｏ・・ねじ軸部；２２・・す、ット；２’ｌ、、２１．
・・座台。 １　　− 特許出願人代理人　　曾　我　道　照 １−か

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ／　組立体に所定の締付力を加えるためのねじ付き組立
   要素を含む組立体の締付方法において、 ａ）前記組立要素に予備の締付サイクルを施こし、 ｂ）前記予備締付サイクルを施こす時に、前記組立要素
   の角度変位の関数として該組立要素に加えられる締付ト
   ルク（Ｃｖ）　　を測定し、 Ｃ）前記組立要素に予備のねじ外しサイクルを施こし、 ｄ）前記予備ねじ外しサイクルを施こす時に前記組立要
   素の角度変位の関数として該組立要素に加えら肛るねじ
   外しトルク（Ｃ！　ｄ）をｄ１１］定し、 ｅ）　前記測定段階（ｂ）および（ｄ）の段階で得られ
   た結果の関数によシ、前記組立要素に加えられた締付ト
   ルクに組立体の締付力を関連させる実際の比例係数（Ｋ
   ）を計算し、ｆ）前記実際の比例係数（Ｋ）の関数によ
   り前記所定の′締付力（乃を得るために前・記組立太素
   に加えらハた最終給飼トルク（Ｏｆ）　　を計算し、そ
   して ｇ）＠記組立要素に前記最終締付トルク（Ｃ！　ｆ）を
   加える段階を含むことを特徴とするねじ付き組立要素を
   有する組立体の締付方法。 二　段階（−）から（ｅ）をｎ回繰返し、前記実際の比
   例係数（Ｋ）は前記ｎ個の段階（ｅ）で算出された比例
   係数（Ｋ）のｎ個の値から出発して統計的に得ら詐る特
   許請求の範囲第１項記載のねじ付き組立要素を有する組
   立体の締付方法。 ３、　段階（ｅ）が、 ｅ／）予備締付サイクルの終了時に組立要素に加えられ
   る締付トルク（Ｏｌｖ）の値を再度設定し、 ｅ、２）予備ねじ外しサイクルの開始時に組立要素に加
   えられるねじ外しトルク（Ｏｌ　ｄ）の値を再度設定し
   、そして ｅｊ）　　前記中間段階（ｅ　ｉ）および（ｅｊ）で設
   定された締付トルク（ＯＩ　ｖ）　およびねじ外しトル
   ク（Ｃ！ｌｄ）の値の関数により前記実際の比例係数（
   Ｋ）を計算する中間段階を含む特許請求の範囲第１ｇｉ
   または第一項記載のねじ付き組立要素を有する組立体の
   締付方法。 侶　中間段階（θ３）で、次式 を用いて実際の比例係数（Ｋ）を計算し、上式中、ｐは
   組立ｇ索のねじピッチである特許請求の範囲第３項記載
   のねじ付き組立要素を有、する組立体の締付方法。 よ　段階（ｅ）が、 θ１７）測定段階（ｂ）の実施で得られた結果から出発
   して設定される組立要素の角度変位の関数によシ締付ト
   ルクを与える／Ｉ！ｉｔ線の匂配（Ｇｖ）を計算し、 θ１２）測定段階（ａ）の結果から出発して設定σノす
   る組立要素の角Ｉ！（変位の関数によりねじ外しトルク
   を与える曲糺１の匂配（Ｇ　（１）を計４７シ、そして Ｂ　Ｉ　Ｊ）前記中間段階（ｅ’　／）　オ、１：　ヒ
   （ｅｌｘ）　テ３．ｌｌ出された前記匂配（Ｇｖ、Ｇｃ
   Ｌ）　　のイ１１１の関数により実際の比例係数（Ｋ）
   を計算する中間段１コニ！を含む特許請求の範囲第１項
   または第２項記載のねじ付き組立要素を有する組立体の
   締付方法。 乙　中間段階（ｅ　’　３）で、実際の比例係数（Ｋ）
   を次式 を用いて計算し、上式中ｐは組立要素のねじピンチであ
   る特許請求の範囲第Ｓ項記載のねじ付き組立要素を有す
   る組立体の締付方法。