JPS584369A - ボルト締付装置 - Google Patents
ボルト締付装置Info
- Publication number
- JPS584369A JPS584369A JP10205981A JP10205981A JPS584369A JP S584369 A JPS584369 A JP S584369A JP 10205981 A JP10205981 A JP 10205981A JP 10205981 A JP10205981 A JP 10205981A JP S584369 A JPS584369 A JP S584369A
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- JP
- Japan
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- bolt
- rotation angle
- axial force
- tightening
- torque value
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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。
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、直流直巻電動機を用いてボルトまたはナツト
を目標軸力に達するまで締付けるボルト締付装置に関す
るものである。
を目標軸力に達するまで締付けるボルト締付装置に関す
るものである。
従来、軸力管理法により、ボルトまたはナツトを目標軸
力に達するまで締付けるボルト締付装置 ゛としては各
種のものが提案されている。しかし、これらは信号処理
をアナログ回路によって行っているものであるため、処
理途中の演算結果を精度良く保持しておくことが難しく
、また電動機の駆動電流により締付トルクを検出する際
に駆動電流を平滑化するようにしているため、信号処理
に位相遅れが生じ、結果的にポル）またはナツトを精度
良く締付けることができないという欠点があった。
力に達するまで締付けるボルト締付装置 ゛としては各
種のものが提案されている。しかし、これらは信号処理
をアナログ回路によって行っているものであるため、処
理途中の演算結果を精度良く保持しておくことが難しく
、また電動機の駆動電流により締付トルクを検出する際
に駆動電流を平滑化するようにしているため、信号処理
に位相遅れが生じ、結果的にポル）またはナツトを精度
良く締付けることができないという欠点があった。
本発明はこのような欠点に鑑みなされたもので、その目
的は軸力管理法によりボルト又はナツトを精度良く締付
けることができるボルト締付装置を提供することにある
。
的は軸力管理法によりボルト又はナツトを精度良く締付
けることができるボルト締付装置を提供することにある
。
このために本発明Ｃ；よるボルト締付根は、電動機の駆
動電流を検出し、その検出電流値をディジタル信号に変
換して出方する電流検出器と、上記電動機の回転により
ボルトの締付回転角度を検出する締付回転角度検出器と
、上記ディジタル信号により電動機のトルク値を算出す
る第１の演算袋装置と、電動機の単位回転角毎に上記ト
ルク値を読込み、そのトルク値の変化によりボルト締付
状態が弾性域にあることを確認した後、トルク値の増加
率とボルトに関するデータとによりボルトの軸力を算出
し、さらにこの軸力と予め設定した目標軸力とにより目
標軸力に達するまでの必要回転角を算出し、この必要回
転角に一致するまで上記電動機を回転させる制御を行う
第２の演算装置とを具備し、信号処理をデジタル的に行
なうように構成したものである。
動電流を検出し、その検出電流値をディジタル信号に変
換して出方する電流検出器と、上記電動機の回転により
ボルトの締付回転角度を検出する締付回転角度検出器と
、上記ディジタル信号により電動機のトルク値を算出す
る第１の演算袋装置と、電動機の単位回転角毎に上記ト
ルク値を読込み、そのトルク値の変化によりボルト締付
状態が弾性域にあることを確認した後、トルク値の増加
率とボルトに関するデータとによりボルトの軸力を算出
し、さらにこの軸力と予め設定した目標軸力とにより目
標軸力に達するまでの必要回転角を算出し、この必要回
転角に一致するまで上記電動機を回転させる制御を行う
第２の演算装置とを具備し、信号処理をデジタル的に行
なうように構成したものである。
以下、図示する実施例に奉づいて本発明の詳細な説明す
る。
る。
第１図は本発明によるボルト締付装置の一実施例を丞す
ブロック図である。同図において、１は交流電源であっ
て、その出力電圧はスイッチ２、用抵抗器５からなる閉
回路に供給されている。６は電動機４の回転によりボル
トの締付回転角度θ毎にパルスを発生する回転角検出器
、７は抵抗器５の両端に発生する電動機４の駆動電流に
比例した電圧信号、すなわち電流検出信号ＩＭをディジ
タル信号ＩＤ に変換する電流検出器としてのＡＩ）変
換器、８は前記ディジタル信号■。により任意の回転角
θｎにおける電動機４のトルク値Ｔ（＆）を算出する第
１の演算装置、９は第１の演算装置８においてトルク値
Ｔ（θａ）を求めるための演算用プログラムを記憶して
いるメモリ、１ｏは電動機４の単位回転角毎に第１の演
算装置８により算出されたトルク値Ｔ（θル）を読込み
そのトルク値Ｔ（ｋ）の増加率によりボルト締付状態が
弾性域にあることを確認した後、予め設定し、たトルク
値Ｔｓ に達した時点でトルク値Ｔ（ｏｎ）の増加率
とボルトに関するデータ（呼び径１弾性係数など）とに
よりボルトの軸力Ｎｓを算出し、さらにこの軸力Ｎ８が
予め設定した目標軸力Ｎｆに達する１での必要回転角ａ
ｇを算出し、この必要回転角θｆに一致するまで電動機
４を回転させる制御を行う第２の演算装置、１１は第２
の演算装置において所定の処理を行うための演算プログ
ラムを記憶しているメモリ、１２は弾性域に達したか否
かを判断するためのデータ・およびボルトに関するデー
タならびに目標軸力Ｎｌを設定する入出力装置、１３は
第２の演算装置１０からの制御信号によりゲートパルス
発生回路１４から発生させる半導体スイッチ３に対する
ゲートパルスの位相を制御する位相制御回路、１５はス
イッチ２の閉成を検出して第２の演算装置１０に対して
演算開始信号を与える電源電圧検出器である。
ブロック図である。同図において、１は交流電源であっ
て、その出力電圧はスイッチ２、用抵抗器５からなる閉
回路に供給されている。６は電動機４の回転によりボル
トの締付回転角度θ毎にパルスを発生する回転角検出器
、７は抵抗器５の両端に発生する電動機４の駆動電流に
比例した電圧信号、すなわち電流検出信号ＩＭをディジ
タル信号ＩＤ に変換する電流検出器としてのＡＩ）変
換器、８は前記ディジタル信号■。により任意の回転角
θｎにおける電動機４のトルク値Ｔ（＆）を算出する第
１の演算装置、９は第１の演算装置８においてトルク値
Ｔ（θａ）を求めるための演算用プログラムを記憶して
いるメモリ、１ｏは電動機４の単位回転角毎に第１の演
算装置８により算出されたトルク値Ｔ（θル）を読込み
そのトルク値Ｔ（ｋ）の増加率によりボルト締付状態が
弾性域にあることを確認した後、予め設定し、たトルク
値Ｔｓ に達した時点でトルク値Ｔ（ｏｎ）の増加率
とボルトに関するデータ（呼び径１弾性係数など）とに
よりボルトの軸力Ｎｓを算出し、さらにこの軸力Ｎ８が
予め設定した目標軸力Ｎｆに達する１での必要回転角ａ
ｇを算出し、この必要回転角θｆに一致するまで電動機
４を回転させる制御を行う第２の演算装置、１１は第２
の演算装置において所定の処理を行うための演算プログ
ラムを記憶しているメモリ、１２は弾性域に達したか否
かを判断するためのデータ・およびボルトに関するデー
タならびに目標軸力Ｎｌを設定する入出力装置、１３は
第２の演算装置１０からの制御信号によりゲートパルス
発生回路１４から発生させる半導体スイッチ３に対する
ゲートパルスの位相を制御する位相制御回路、１５はス
イッチ２の閉成を検出して第２の演算装置１０に対して
演算開始信号を与える電源電圧検出器である。
次に、第２図のフローチャートおよび第３図の特性図に
基づいて動作を説明する。
基づいて動作を説明する。
まず、入出力装置１２により、ボルトの呼び径。
弾性係数などのデータが設定される。また、第３因の回
転角０とトルク値Ｔとの特性図に示すように、ボルトの
締付状態が弾性域人に達したかどうかを判断するための
トルク値増加幅ΔＴ５．）ルク値Ｔｓと、目標軸力Ｎｆ
が設定される。
転角０とトルク値Ｔとの特性図に示すように、ボルトの
締付状態が弾性域人に達したかどうかを判断するための
トルク値増加幅ΔＴ５．）ルク値Ｔｓと、目標軸力Ｎｆ
が設定される。
次に、スイッチ２が閉成される。すると、電源電圧検出
器１５はスイッチ２の閉成を検出し、第２の演算装置１
０に対して演算開始信号を送り、第２の演算装置１０を
初期化する。これにより、第２の演算装置１０はメモリ
１１から演算プログラムを順次読込み、この演算プログ
ラムに従った処理を実行するようになる。この演算プロ
グラムの最初では演算装置８に対して初期化信号が送ら
れ、演算装置８がメモリ９からプログラムを読込み、任
意の回転自転におけるトルク値Ｔ（θｒＬ）を算出でき
るような状態とされる。そして、次に演算装置１０は位
相制御回路１３に動作開始の制御信号を送り、ゲートパ
ルス発生回路１４から位相の制御されたトリガパルスを
発生させる。これにより、半導体スイッチ３がトリガパ
ルスの発生タイミングに同期した位相で導通して電動機
４が駆動され、電動機４は回転し始める。とれにより、
ボルトは順次締付けられていくが、その締付はトルクＴ
（ｊ）ｎ＞は第１の演算装置！８により算出される。
器１５はスイッチ２の閉成を検出し、第２の演算装置１
０に対して演算開始信号を送り、第２の演算装置１０を
初期化する。これにより、第２の演算装置１０はメモリ
１１から演算プログラムを順次読込み、この演算プログ
ラムに従った処理を実行するようになる。この演算プロ
グラムの最初では演算装置８に対して初期化信号が送ら
れ、演算装置８がメモリ９からプログラムを読込み、任
意の回転自転におけるトルク値Ｔ（θｒＬ）を算出でき
るような状態とされる。そして、次に演算装置１０は位
相制御回路１３に動作開始の制御信号を送り、ゲートパ
ルス発生回路１４から位相の制御されたトリガパルスを
発生させる。これにより、半導体スイッチ３がトリガパ
ルスの発生タイミングに同期した位相で導通して電動機
４が駆動され、電動機４は回転し始める。とれにより、
ボルトは順次締付けられていくが、その締付はトルクＴ
（ｊ）ｎ＞は第１の演算装置！８により算出される。
すなわち、直流直巻電動機４においては、締付はトルク
Ｔ、（θＷＬ）は駆動電流ＩＭの実効値に比例している
。このため、演算装置８は、抵抗５の出力信号ＩＭ１ｋ
Ａ Ｄ変換器７によって交流電源周期より極めて短い周
期で量子化したディジタル信号ＩＤを順次取込み、この
ディジタル信号■。を交流電源１周期または半周期に亘
り積分演算する。そして、この積分演算値ＩＤから電動
機４の無負荷電流値（予め設定されている）を減じ、ボ
ルトの締付けに寄与、 する実効値を求め、さらにこ
の実効値に対し、必要に応じて電動機４や歯車機構の損
失などの係数を乗じ、この乗算値を回転角θル におけ
るトルク値Ｔ（θｒＬ）として出力する。このトルク値
Ｔ（θｒＬ）の算出動作は交流電源−周期または半周期
毎に繰り返し行なわれる。
Ｔ、（θＷＬ）は駆動電流ＩＭの実効値に比例している
。このため、演算装置８は、抵抗５の出力信号ＩＭ１ｋ
Ａ Ｄ変換器７によって交流電源周期より極めて短い周
期で量子化したディジタル信号ＩＤを順次取込み、この
ディジタル信号■。を交流電源１周期または半周期に亘
り積分演算する。そして、この積分演算値ＩＤから電動
機４の無負荷電流値（予め設定されている）を減じ、ボ
ルトの締付けに寄与、 する実効値を求め、さらにこ
の実効値に対し、必要に応じて電動機４や歯車機構の損
失などの係数を乗じ、この乗算値を回転角θル におけ
るトルク値Ｔ（θｒＬ）として出力する。このトルク値
Ｔ（θｒＬ）の算出動作は交流電源−周期または半周期
毎に繰り返し行なわれる。
このようにして第１の演算装置８においてはボルトの締
付はトルク値Ｔ（θｎ）が算出されるが、このトルク値
Ｔ （θＢ）は回転角検出器６から電動機４の所定回転
角θ毎に１個の割合いで出力される信号により第２の演
算装置１０に読込まれる。第２の演算装置１０は第１の
演算装置８から読込んだトルク値Ｔ（θｎ）に基づき次
のような演算および制御を行う。すなわち、第２図のフ
ローチャートのステップ１０１で示すように、前回読込
んだトルク値Ｔ（θｎ−１）と今回新たに読込んだトル
ク値Ｔ（θｒＬ）Ｔ（θｎ）の零点を基準にした大きさ
との２つの値によりボルトの締付は状態が弾性域にある
か否かを判断する。すなわち、弾性域になったかどうか
を判断するため、第３図に示すように弾性域でのトルク
値Ｔｓとその増加率αが入出力装置１２により予め設定
されているので、演算装置１０はΔＴ≧ａおよびＴ（１
？ｘ）≧Ｔｓ であることを条件に、ボルト締付は状態
が弾性域になったものとして判断する。
付はトルク値Ｔ（θｎ）が算出されるが、このトルク値
Ｔ （θＢ）は回転角検出器６から電動機４の所定回転
角θ毎に１個の割合いで出力される信号により第２の演
算装置１０に読込まれる。第２の演算装置１０は第１の
演算装置８から読込んだトルク値Ｔ（θｎ）に基づき次
のような演算および制御を行う。すなわち、第２図のフ
ローチャートのステップ１０１で示すように、前回読込
んだトルク値Ｔ（θｎ−１）と今回新たに読込んだトル
ク値Ｔ（θｒＬ）Ｔ（θｎ）の零点を基準にした大きさ
との２つの値によりボルトの締付は状態が弾性域にある
か否かを判断する。すなわち、弾性域になったかどうか
を判断するため、第３図に示すように弾性域でのトルク
値Ｔｓとその増加率αが入出力装置１２により予め設定
されているので、演算装置１０はΔＴ≧ａおよびＴ（１
？ｘ）≧Ｔｓ であることを条件に、ボルト締付は状態
が弾性域になったものとして判断する。
もし、この条件が成立しないならば、条件成立まで同じ
動作を繰り返し行う。そして、条件成立によりボルトの
締付は状態が弾性域にあると判断したならば、この時の
軸力Ｎｓは で求めることができる。すなわち、締付トルクＴ（θｒ
Ｌ）とその時の軸力Ｎ（θｎ）との間には、Ｋをトルク
係数、ｄをボルトの呼び径とすればＴ（θｒＬ）＝に−
ｄ−Ｎ（θｔＬ） なる関係があるが、トルク係数にはボルトの弾性域にお
ける締付トルクＴの増加率ΔＴに比例しているからであ
る。第２図のステップ１０４に示すようにメモリ１１か
ら定数ＣＩを読出し、上記式により軸力Ｎ８を求める。
動作を繰り返し行う。そして、条件成立によりボルトの
締付は状態が弾性域にあると判断したならば、この時の
軸力Ｎｓは で求めることができる。すなわち、締付トルクＴ（θｒ
Ｌ）とその時の軸力Ｎ（θｎ）との間には、Ｋをトルク
係数、ｄをボルトの呼び径とすればＴ（θｒＬ）＝に−
ｄ−Ｎ（θｔＬ） なる関係があるが、トルク係数にはボルトの弾性域にお
ける締付トルクＴの増加率ΔＴに比例しているからであ
る。第２図のステップ１０４に示すようにメモリ１１か
ら定数ＣＩを読出し、上記式により軸力Ｎ８を求める。
この場合、定数Ｃ１はボルトおよび被締付部材の弾性を
総合的に評価して決めたものである。次に、演算装置１
０は軸力ＮＳと予め設定した目標軸力Ｎｆとの差ｒＮ（
−Ｎ８Ｊを求め、この差ｒＮｌ −ＮｇＪとボルト寸法
および材質等により定まる定数Ｃ！とにより、目標軸力
Ｎｌに達するまでの必要回転角度 Δθ−Ｃ２・（ＮｆＮｓ） を求める。そして、この必要回転角度Δθの算出後から
ボルトの締付回転角度θの計数を回転検出器６の出力信
号により開始する。そして、ΔＯ＝Σθとなった時点で
位相制御回路１３の動作を停止させる制御信号を発生し
、電動機４の回転を停止させる。
総合的に評価して決めたものである。次に、演算装置１
０は軸力ＮＳと予め設定した目標軸力Ｎｆとの差ｒＮ（
−Ｎ８Ｊを求め、この差ｒＮｌ −ＮｇＪとボルト寸法
および材質等により定まる定数Ｃ！とにより、目標軸力
Ｎｌに達するまでの必要回転角度 Δθ−Ｃ２・（ＮｆＮｓ） を求める。そして、この必要回転角度Δθの算出後から
ボルトの締付回転角度θの計数を回転検出器６の出力信
号により開始する。そして、ΔＯ＝Σθとなった時点で
位相制御回路１３の動作を停止させる制御信号を発生し
、電動機４の回転を停止させる。
これにより、ボルトは目標軸力Ｎｆ で被締付部材を
締付けるようになる。
締付けるようになる。
このように本実施例においては、ボルトの軸力を目標軸
力に一致させるまでの処理をすべてディジタル信号処理
によって行っているため、信号処理途中の位相遅れや信
号保持手段による誤差が発生せず、ボルトを精度良く締
付けることができる。
力に一致させるまでの処理をすべてディジタル信号処理
によって行っているため、信号処理途中の位相遅れや信
号保持手段による誤差が発生せず、ボルトを精度良く締
付けることができる。
なお、トルク値Ｔ（θｒＬ）を算出する際、電流ＩＭの
積分演算は交流電源−周期または半周期に亘って行うよ
うにしているが、ボルトのねじ部の状態が悪く、電流Ｉ
Ｍが変動するような場合には複数サンプル点の平均値を
積分演算するようにしてもよい。
積分演算は交流電源−周期または半周期に亘って行うよ
うにしているが、ボルトのねじ部の状態が悪く、電流Ｉ
Ｍが変動するような場合には複数サンプル点の平均値を
積分演算するようにしてもよい。
また、上記説明では、ボルトの締付けについてのみ説明
したが、ナツトの締付は時にも適用できることは言うま
でもない。さらに上記実施例においては、ボルト締付状
態が弾性−にあることを確認するためにトルク値Ｔの増
加率ΔＴおよびトルク値Ｔが共（二股定値α、Ｔｓより
大となったことを判別しているが、この発明はこれらの
いずれか一方に基づいて弾性域ζユあることを判別する
ようにしてもよいことは勿論である。
したが、ナツトの締付は時にも適用できることは言うま
でもない。さらに上記実施例においては、ボルト締付状
態が弾性−にあることを確認するためにトルク値Ｔの増
加率ΔＴおよびトルク値Ｔが共（二股定値α、Ｔｓより
大となったことを判別しているが、この発明はこれらの
いずれか一方に基づいて弾性域ζユあることを判別する
ようにしてもよいことは勿論である。
以上の説明から明らかなように本発明によれば、ボルト
を目標軸力で精度良く締付けることができる優れた効果
がある。また、ボルトの材質等の締付は条件が変わって
も定数を変更するのみで柔軟に対処できる汎用性の点で
極めて優れた効果がある。
を目標軸力で精度良く締付けることができる優れた効果
がある。また、ボルトの材質等の締付は条件が変わって
も定数を変更するのみで柔軟に対処できる汎用性の点で
極めて優れた効果がある。
第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
その演算処理過程を示すフローチャート、第３図は回転
角とトルクとの関係を示す特性図である。 １・・・交流電源、２・・・スイッチ、３・・・半導体
スイッチ、４・・・直流直巻電動機、５・・・電流検出
用抵抗器、６・・・回転角検出器、７・・・電流検出器
としてのＡＤ変換器、８・・・第１の演算装置、９．１
１・・・メモリ、１０・・・第２の演算装置、１２・・
・入出力装置、１３・・・位相制御回路、１４・・・ゲ
ートパルス発生回路、特許出願人 株式会社芝浦製作所 皐Ｚ図 第３図 ４
その演算処理過程を示すフローチャート、第３図は回転
角とトルクとの関係を示す特性図である。 １・・・交流電源、２・・・スイッチ、３・・・半導体
スイッチ、４・・・直流直巻電動機、５・・・電流検出
用抵抗器、６・・・回転角検出器、７・・・電流検出器
としてのＡＤ変換器、８・・・第１の演算装置、９．１
１・・・メモリ、１０・・・第２の演算装置、１２・・
・入出力装置、１３・・・位相制御回路、１４・・・ゲ
ートパルス発生回路、特許出願人 株式会社芝浦製作所 皐Ｚ図 第３図 ４
Claims (1)
- 直流直巻電動機を備えたボルト締付は装置において、上
記電動機の駆動電流を検出し、その検出電流値をディジ
タル信号に変換して出力する電流検出器と、上記電動機
の回転によりボルトの締付回転角度を検出する締付回転
角度検出器と、上記ディジタル信号により電動機のトル
ク値を算出する第１の演算装置と、電動機の単位回転角
毎に上記トルク値を読込み、そのトルク値の変化により
ボルト締付状態が弾性域にあることを確認した後、トル
ク値の増加率とボルトに関するデータとによりボルトの
軸力を算出し、さらにこの軸力と予め設定した目標軸力
とにより目標軸力に達するまでの必要回転角を算出し、
この必要回転角に一致するまで上記電動機を回転させる
制御を行う第２の演算装置とを具備してなるボルト締付
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10205981A JPS6049554B2 (ja) | 1981-06-29 | 1981-06-29 | ボルト締付装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10205981A JPS6049554B2 (ja) | 1981-06-29 | 1981-06-29 | ボルト締付装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS584369A true JPS584369A (ja) | 1983-01-11 |
| JPS6049554B2 JPS6049554B2 (ja) | 1985-11-02 |
Family
ID=14317191
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10205981A Expired JPS6049554B2 (ja) | 1981-06-29 | 1981-06-29 | ボルト締付装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6049554B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009028883A (ja) * | 2007-07-27 | 2009-02-12 | Nippon Fastener Kogyo Kk | 電動トルクレンチによる締付方法 |
| JP2011110672A (ja) * | 2009-11-27 | 2011-06-09 | Kanto Auto Works Ltd | 締付装置及び回転角法による締付方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2021097272A (ja) | 2019-12-13 | 2021-06-24 | 株式会社リコー | データ処理装置、画像読取装置、画像形成装置及びデータ処理方法 |
-
1981
- 1981-06-29 JP JP10205981A patent/JPS6049554B2/ja not_active Expired
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009028883A (ja) * | 2007-07-27 | 2009-02-12 | Nippon Fastener Kogyo Kk | 電動トルクレンチによる締付方法 |
| JP2011110672A (ja) * | 2009-11-27 | 2011-06-09 | Kanto Auto Works Ltd | 締付装置及び回転角法による締付方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6049554B2 (ja) | 1985-11-02 |
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