JPS5856775A - 締付方法選択式ボルト締付装置 - 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】 この発明は、デジタル演算装置な用いトルク法および回
転角法、あるいはトルク法９回転角法およびトルク回転
角法の各締付方法の１つを自由に選択ＯＴ能にした。締
付方法選択式ポルト締付＊＊Ｉｃ関するものである。

従来よりボルトまたはナツトの締付法としてトルク法、
四転角状、トルク・回転角法など種々の方法が知られて
いる。トルク・回転角法はボルトの弾性域内のトルクま
たはトルク変化率を検出し。

これらが所定値となる締付位置を起点として、ボルトの
所定憎力に対応するよう予め定めた回転角θ、の＃ｙＩ
ｉ付けを行なうものである。ｎ転角法は嵐ね合わせた被
締結体間にｖｉみがな（なった状態を起点とし、ボルト
の所定軸力に対応するように予め定めた回転角θ８を峠
付けることにより締付げを終了するものである。トルク
法は、ボルトの所定軸力に対応するよう予め定めた締付
トルク値まで締付（すて、締付けを終了するものである
。

しかしながら前記回転角法は起点の誤差が直接締付誤差
となる欠点を有する反面、締付角の社格なｗ埋を必要と
しない場合には簡易に締付を行なえるという長所を有す
る。また前記トルク法およびトルク・回転角法は、軸力
とトルクとの比例陶体を利用しているため１回転角法に
比べ精度を向上させることができるという長所を有する
が、各ボルトの締付条件の相違例えば被締結体の４類等
の相違による軸力とトルクとの比則定数の変化を無視し
ているため、締付条件の異なるボルトを締付ける場合に
は軸力に誤差が生じるという欠点を有する。

このように各締付法にはそれぞれｆｋ虐と短所とがある
ため、ボルトの要求給付精度等に対応して、それぞれの
＃ＩｔＩ付法を１史い分けることが必要である。

しかしながら従来のボルト締付装置は早−の締付法に塙
応するように作られているため、締付法が異なればそれ
に対応して別の締付装置を用意する必四が生じるという
不都合があった。

この発明はこのような不都合に、′＃ａみなされたもの
であり、トルク法と回転角法とを自由に選足でき、ｄ４
付乗件に対応してＩ＆遍な給付法を採用することができ
るボルト々付装置を提供することを第１の目的とする。

またこの発明は、トルク法と回転角法だけでなく、さら
にトルク・（９）転角法による締付法も選択可能とした
ボルト締付装置を提供することを纂２の目的とする。

この発明はこの第１の目的を達成するため、電動機の帽
付トルクおよび締付回転角をデジタル信号として検出す
るものにおいて、トルク法および回転角法に従った各ｆ
ｓ算プログラムを記憶するメモりと、前記メモリが記憶
するいずれかの締付方法の演算プログラムを選択する選
択スイッチと。

この選択スイッチにより選択された締付方法の涌Ｉプロ
グラムに従つて演算を行ない締付停止（１号を出力する
デジタル演算装置とを輛え、締付方法を選択可能とした
ものである。

またこの発明は前記第２の目的を達成するためメモ１７
　Ｋはトルク法１回転角法だけでなくトルク・回転角法
のｍｓプログラムも予め記惜し、このトルク・回転角法
による締付方法も選択’ｏＪ能としたものである。以下
図示する実施列に基づき、この発明の詳細な説明する。

第１因は本発明によるボルト締付装置の第１実施？ｔｌ
を示すブロック図である。ｇ１図において符号１は交流
電源手あり、この１ｉ！＃１の電力はスイッチ２．半導
体スイッチ３．直流Ｆ［巻電動磯４からなる閉回路へ供
給される。５は電動＋１４の回転に伴ないボルト・ナツ
トの締付回転角度Δθ毎に角度パルスＰ（Δθ）を出力
する回転角検出器。

６はトルク検出器であり、このトルク検出器６は電ｍｍ
４の４何反力を受ける部位に貼着されたストレインゲー
ジを備え、締付反力による歪みを電９１１ｇ号に変侠す
ることにより締付トルクを検出する。７はこの締付トル
クを示す＠気信号をデジタル信号ＴＫ変侠するＡＤ笈換
器である。８はテジタル演算装置であり、この演算装置
８は後記するフローチャートに従い、所定の演算を順べ
行なう。

９はこの演１４装置８が所定の演算を行なうための演算
プログラムを記丁憾しているメモリ、　１０は最終目４
１［締付トルクチ８．シ希い（１１Ｔ　ｔｈ、ボルトに
関するデータ、さらに締付装置の回転部分の慣性能率な
ど浦々の設定値を設定する入出力装置、ｆた１１は位相
制御回路、１２はゲートパルス嘘生回路である。位相制
御回路１１はｌ貞＃Ｌ装置１ｌ１８が発生ずる締付停止
信号ＳＫ基づき、ゲートパルス発生回路１２がゲートパ
ルスＧを発生するのを停止させ、半導体スイッチ３を囲
路させることによって１ｌｔｊｌｌｌｌｌｌｉ　４の電
源を３１！ＩＩＴする。１３はスイッチ２の開成を検出
して屓′Ｍ装置８に対して演算開始信号を出力する電源
電圧検出器である。１４は選択スイッチである。

前記メモリ９にはトルク法９回転角法、さらに場合によ
ってはトルク・回転角法の各演算プロゲラＡＰＲＧ（Ｔ
）、ＰＲＧ（Ｒ）、ＰＲＧ（’ｌ’−Ｒ）が予メ紀慣さ
れ、選択スイッチ１４″′ｒ″遇択されたプログラムに
よって演算装置１ｊ８は作動する。

第２，３図はこの実施例の全体動作を示すフローチャー
）？あり、第２図はトルク法と回転角法を遇択ｏＴ能と
した場合、謁３図はさらにトルク・回転角法をも選択可
能とした場合を示す。

先ず選択スイッチ＋４を所定位置にして締付方法を選択
する。次にスイッチ２を閉成すると電源電圧検出器１３
はこのスイッチ２の開成を検出して涌１＃装［８へ萌算
開始信号を送る。ｌ−算装置８は先ず選択スイッチ１４
がトルク法を選択しているか歪か判別しくステップ１０
０）、　　）ルク法を選択していればメモリ９よりトル
ク法のプログラムＰＲＧ（Ｔ）を順次続出し演算する。

第２図の実施例ではトルク法を選択していなければ残る
のは回転角法であるから、１ｇ１ｉ装貢は、メモリ９か
ら回転角法のプログラムＰＲＧ（Ｒ）を読込み演算する
。第３図の実施例ではさらにトルク・回転角法も付加さ
れているので、トルク法を選択していなければ（ステ２
プ１００）さらに回転角法を選択しているかを判別しく
ステップ１０ｚ）、回転角法を選択しているなら回転用
法のプログラムＰＲＧ（Ｒ）を、回転角法を選択してい
ないならトルク・回転角法のプログラムＰＲＧ（Ｔ−Ｒ
）をそれぞれメモリ９から読込４．その演算を行なう。

以下トルク法２回転角云、トルク・回転角法のそれぞれ
のプログラムＰＲＧ（Ｔ）、ＰＲＧ（Ｒ）。

ＰＲＧ（Ｔ−Ｒ）を順次フローチャートによって説明す
る。

第４図は、トルク法のフローチャート、第５図はその締
付特性図である。演算装置８は選択スイッチ１４がトル
ク法を選択している時には、そのプログラムＰＲＧ（Ｔ
）の始めにおいて、位相制御回路五１へ締付動作開始信
号を送り、ゲートパルス発生（ロ）路１２から位相制御
されたゲートパルスＧを発生させる。このため半導体ス
イッチ３はトリガパルスＧに同期した位相で点弧し、電
ｗＪＪ機４１Ｃ編動′亀處が流れ始めて鴫動磯４は回転
し始める。ポル）Ｌ−＃ｆ１１付けられてゆくに従い１
回転角検出器５は予め決められた所足回転角へ〇毎に角
度パルスＰ（Δｅ）を出力する。またＡＤ変ｌｋ器７は
刻々と変化する締付トルクＴをデジタル信号として出力
し続ける。

演′＃装置８は入出力装置ｌＯにより設定されたしきい
（１ｍ　Ｔ　ｔｈを読込む一方、デジタル化した締付ト
ルクＴを角度パルスＰ（Δθ）毎に読込み両者を比較し
て（ステップ２ｏｏ　）　、　＊４付トルクＴがしきい
値Ｔｔｈを越えるまで、醸次新しい締付トルクＴを続込
み、この比較動作を繰り枢えす。なお、しきい値Ｔｔｈ
は、第５図に示す弾性域Ａ内において献終目＃ＩＩｄＩ
付トルクＴ、よりやや小さいトルク値として設定されて
いる。一方／１ｉ１Ｊ！ｌ［装置８はクロックパルス発
生器を内蔵し、締付開始倣の所要時間ｔを積算している
。ステップ２０００乗件成立までのこの所要時間ｔが設
定時間ｔ１以上になると、そのことがステ、プ２０２で
判別され、ボルトがナツトと共回りしているものとして
１報を発しくステップ２０’４　）　＠付けを停止する
。またステップ１００の条件成立までの所要時間ｔが設
定時間ｔ２以下であれば、そのことがステップ２０６で
生別され、ねじ山の変形などによりボルトまたはナツト
がロックしているか、またはすでに締付が終了している
ものとして警報を発しくステップ２ｏ４）、締付けを停
止する。すなわちステップ２０２　、２０４　、２０６
は締付トルクＴがしきいｌ１ｉＴｔｈになるまでの所要
時間ｔがｔ２〈ｔくｔｌの範囲外になったことから異常
を検出して警報を発生させる一万、締付停止信号Ｓを位
相制御回路夏１へ送り半値体スイッチ３を開路させて″
Ｉ４Ｉ動磯４の′１を諒を遍萌する異常検出ステップと
なりている。

この実施例では締付は量を正確に官埋するために′ｉｌ
Ｌ源遍断後遮断性による増締菫を補正している。

このためここで先ずこの慣性補正の原理を説明する。今
、摩擦を省略すれば、幡何時の運動方程式％式％ ここにＪは゛醒ｄＪ機の出力軸でみた慎性能牟、θはボ
ルトの締付開始後の回転角、Ｅはボルトのばね定数、Ｔ
は電動機のトルク、またｔは時間を示す。

電源の遮断後においてはＴは零になるから、この時には が成立する。この（２）式を、ｔ＝Ｑｆθ＝θ。、ｄθ
／ｄｔ　＝ω。という初期条件の下で解けばトナル、コ
コニβ２＝Ｅ／Ｊ、ψ＝ｌａｎ−１（θ。β／ω。）で
ある、この（３）式より電源遮断後の回転角θの最大値
θ□は となる。

一方、ボルトの最大締付トルクＴｍは回転角θの最大値
θ□におけるもの手あるから次のようになる。

Ｔｍ＝Ｅ１９ｍ ＝ｆアη＝「ＴｉＪ−・・・・曲・（５）ここ千亀源遮
断直前における電動機の速度変動率が小さければ、電源
遮断直前の締付トルクＴ０はＴ０＝　Ｅθ０ となるから、（５）式は精局次のようになる。

Ｔ□＝５弓コＥ　（ＩＩ、”　　　　・・・・・・・・
・（６）この（６）式から明らかなように、を源遍直前
における締付トルクＴ０とその時の角速度ω。が既知手
あれば、最大締付トルクＴｍ、すなわち慣性による瑣締
瀘を考慮した最終締付トルクＴｅを予測することができ
る。このＴｅが最終予測締付トルク手あり、この締付ト
ルクＴｅを！！かに算出しこの締付トルクＴｅがボルト
の４６に応じて予め設定された最終目標締付トルクＴ８
に迷した時に電源を遮断すれば、常に最終目標締付トル
クＴｌｌで正確に締付けることが可ｈハになる。また（
り式からも同様に回転角θについても予測できる。

個Ｉ装置８は締付トルクＴがしきい値Ｔｔｈを越えると
（ステップ２００）、その時のＭＩ何トルクＴを前記（
６）式におけるｆＪＪ　ＡＱ　４１１　Ｔｏとして一時
記憶する一万、その時の回転角検出器５の角度パルスＰ
四）の時間間隔から角速度ω。を算出しこれを角速度ω
のＩＪＭＩＬω。として一時記憶する（ステップ２０８
）、すなわち角速度ωは角度パルスＰ（△θ）の時間間
隔に反比例し、この時間間隔はこの時間間隔内に積算さ
れたクロックパルスｆｉＮに比例するから、結局角速度
ωはこのクロ、クバルス数Ｎに逆比例するものとして犀
出弐れる。演算装［８はこれらのＷ藺値Ｔｏ　、ω０を
用いて前記（６）式のＭ鼻を行ない、妓終予側締付トル
クＴ、を算出する（予測ステップ２１０）１１そしてこ
の鹸終予６１１１１１何トルクＴｅがＭ終目標締付トル
クＴ、を越えるまで角度パルスＰ（Δθ）玲に新たＶｃ
−何トルクＴｏｆｔ絖込むと共に角速度ω０を扉出しス
テップ２０８　、２１０の演算を繰り返えす（停止判別
ステップ２１２）。このステップ２１２の条件成立まで
の所要時間ｔは、前記ステ、プ２０２　、２０６と同様
にステップ２１４　、２１６において設定値ｔ＋’　＋
　ｔ２’と比較され１４常の葺無が判定される。そして
これらステップ２１４　、２１６　ｊ″異常検出されれ
ば、旙報を発しくステップ２０４）、異品が無ければ持
報を覚することなく柚付けを浮止する。

このズ施例において、共まわりを検出するステ２フ２０
２　、２１４の警報と、ねじ山の異常などを検出するス
テップ２０６　、２１６のＩＩｉ報とを別々に設ければ
、異常のオ虫頬もＪ４１座に知ることができる。

またこの実ｈＭ例では、ステップ２０８　、２１０　。

徊）でステップ２１２０条件成立までの曲順ｒＫ新たな
槌打トルクＴｏと角速度ω０とを読み賛えて鰻終予６＋
ｌＩ締何トルクＴｅを算出しているので非常に正確であ
るが、との発明は第６図のように構成してもよい。すな
わちこの第６図の実施例では、締付トルクＴがしきい値
Ｔ　ｔｈを越えた伐（ステップ２００　）のトルク増加
ｇ（′ｒ−Ｔｏ）が（Ｔｓ−Ｔ、）を越えると（停止判
別ステップ２１８）−可けを停止し、この条件成立まで
の所要時間ｔが設定値ｔＩ′を越えるとステ、プ２２０
で共まわりが発生しているか、筐たは、ボルトが塑性域
に入ったことを判別するようにしたものイ°ある。

この実施例によれば、屓Ｔｈ時間が比較的長いステップ
２１０の実行が１回で済むのｒ−１特に高速で締付けを
行なう装置に鳩する。なおこの第６図１１Ｃおいては第
４図と同一ステップには同−符号を付したのプ・、その
説明は繰り零えさない・第７図は回転角法のフローチャ
ート、第８図はその締付特性図である。第１図に示した
構成においては軸付回転角θは月間検出器５が出力する
角３°　斐パルｉスＰ（△θ）を積算することにより検
出する。

ｓ＋ｓ＊Ｉｔｓは先ず締付けが正賓に進行してボルトの
弾性域Ａに入ったことをモｊ別する（第７図、ステップ
３００）。すなわち始点から弾性域ＡＩＣ入るまでの回
転角θはボルト、＊４何体によりはぼ決っているから、
弾性域Ａに入る設定値θ五を入出力装＃ｊＬ１０から鋺
込み、回転角θをこの設定値θ１と比較し、回転角θが
この設足値θｌＶｃ達するまでこの比較動作を保つ返え
す。ステ、プ３０２　、３０４　。

３０６および３２４　、３２６は前記ｉｉ！５．６図と
同様の異常検出ステ、プである。

演算装置Ｉｔ８は／：Ｘに回転角θがしきい値θｔｈを
越したことをしきい値判別ステ、プ３０８で判別する。

このしきい値θｔｈはＩ＆終目標締付性用８より小さい
角度として予め設定され、入出力４ｉ直１０に人力され
ている。

回転角θがしきい値θｔｈＶｃ達するとその時の回転角
θが前記（４）式における初期値θ０として翫込まれる
と共に、その時の前記回転角検出痴５の角度パルスＰ（
θンの時間間隔から角速度ω６が算出される（ステップ
３１４）。すなわち角速度ω０は角度ハルスＰ（０）の
時間間隔に反比例し、この時間開■はこの時間開−内に
ｏｔ算されたクロックパルス数ＮＩＣＪｔ例するから、
結局角速度ω０はこのクロックパルスｅＮｌｃ逆比附す
るものとして算出される。

この角速度ω０は予め設定された角Ｓ度ωｌと比較され
（ステップ３１６）、ω０〉ω１であれば共まわりと判
−されｗ報を覚した後（ステップ３１Ｂ）、Ｍｆｔ付浮
止イｄ号Ｓを出力して締付けを停止させる。すなわち共
まわりが発生すると回転速度が連くなるからて・ある。

共まわりが発生していなければ、予測ステ、プ３２０に
おいて最終手１ｍｌ締付角θｆを鼻出し、この最終予測
締付角θｆが最軒目標禰何月０８を越えるまで順次ステ
ップ３１４　、３１６　、３２０の演算を橡り返えす（
停＋Ｌ判別スケ７７１２２　）　。

またこの実施例ではステップ１１４〜１２２でステップ
１２２０条件成立までの間、順次月遅度と回転角の初期
値ω０．θＧを新たに読み替えて最終目標−性用θｆを
算出しているのて°、非常に正蝿になるが、この発明は
第９図のように構成してもよい。

すなわちこの、３Ａ９図の実施例手は１回転角θがしき
い値θｔｈを越えた鏝（ステ、プ３ｏ８）の瑣′ｍ社（
θ−〇。）が（６８−θｆ）を越えるとＣＰ！−止利別
ステップ３３０）＠付を停止し、この条件成立まて゛の
所要時間ｔが設定（１１１ｔげを越える。とステップ３
３２で共まわりと判別するようにしたものである・この
第９図の実に列によれば１＾算時間が比較的長いステッ
プ３２０の実行が１［ｃＪ”’（涌むので、特に高速′
？″締付けを行なう装を馨に迩する。

４１０図はトルク・回転％１法の７０−チャート、第１
１図はその締付特性図である。第１１図中Ａ点が弾性域
の炬めを、またＢ点が稲何終了を示す。先ず入出力装［
１０により、ＡａＫ刈応する設定トルク値Ｔａ、このＡ
点からＢｇ−ｊＦの回転角θ、；θｂ−〇ａ４！の積々
の四が入力される。なお峠何トルクＴの回転角θに附す
る変化は、ナツトと斂締結体との接曾聞の摩擦抵抗によ
り変化するが、９ＩＩＩＴ＋城に入る前においては接触
圧が小さいためこの摩擦抵抗の矛が締付トルク′ｒに与
える変＋ｅは少ない。

このため弾性域に入りた直後で急凍に増大し始めるトル
クを設定トルクＴａとすれば、はぼ正確に弾性域の始点
を情出できる。また回転角０８はボルトの１１浦により
沃まるもので、ボルトの帷１カがボルトの伸び（比例し
、この伸びが回転角　θに比例することから、目標とす
る軸力に対応して決定される。

個）ｌ簑Ｉｔｇは入出力の装置ｌＯにより設定された設
定トルク値Ｔ、Ｌを読込む一方、デジタル化した締付ト
ルクＴを角１式パルスＰ（Δθ）毎に読込み両者を比較
して（ドルクシｊ別ステップ４ｏｏ）、ｍ何トルクＴが
設定トルク値Ｔｌｌを越えるまで、順次新しい締付トル
クＴをｄ込み、この比較動作を繰り渇え丁ステップ４０
２　、４０４　、４０６は前記第４図等と同保のＩＩ４
Ｉ４用ステップ手ある。

演算装置８は一何角検出器５が出力する角度ハルスＰ（
八〇）ＩＣ基づき５回転角θ＝Σ△θを算出する。演算
装［８は前記ステップ４００の素性成立時における回転
角θを、第１１図におけるＡ点の回転角０ａとして記憶
しくステップ４０８）、このＡ点を一点として回転角θ
工を頑広縁出して一時記ｒｍする（回転角算出ステップ
４１Ｏ）。すなわちこの回転角θ８はθ８＝θ−θ８と
して算出される。ｆ１４Ｘ装置８は次にこの回転角θ工
と予め入力された設定回転角θ３とを比較し、θ８〈θ
、の間は再度ステップ４１０″′ｒ″新たな同転角θを
用いて回転角θ、を算出し、θ工〉θ８となると締付停
止信号Ｓを出力する（浮止判別ステップ４１２）。

この実ｍ例では異常検出用のステ、プ４０２．４０４．
４０６をトルク判別ステップ１００　Ｋ設けたが、同様
の異當瑛出ステ７プを他のステップ、例えば停止判別ス
テップ４１２に設けてもよく、またこれら各ステ、プ４
００　、４１２のいずれかに設けてもよい。

またこの実施＋ｙｉ＋７は読込んだトルクＴ１回転角θ
８を直接各段定値Ｔ８．θ、と比軟しているが、実際に
は摩擦抵抗の相ｄなどにより回転速度が異なるため、そ
の慣性による１讐を前記（４ン式を用いて軸圧すれば、
−鳩正鐘な制御が口ｆＷｅ、になる。

！１２図はこのような慣性補正を行った実施例のフロー
チャート！あり、ステップ４１４でｍ源遮断直前の回転
角θ０を記憶すると共に、角度パルスＰ（Δ０）間に積
算されたクロックパルス数Ｎの逆数から角速度ω０を算
出し記憶する。そしてステップ４１６″ｒ−前記（４）
式の演算を行ない液絡回転角θ８を算出する。

以上第１Ｏ〜１２図の実施利子は、トルクＴが設定トル
ク値Ｔａを越えたことから（トルク判別ステップ４００
　）　Ａ点を検出しているが、このＡ点はトルクＴの壇
加半ΔＴＫ基づいてセ」別するように構成してもよい。

ｖＪえばこの増加率△Ｔが予め記憶された設ず値以上に
なったことからＡ点を判別したり、この増加率Δ′ｒの
変化率、すなわち（ΔＴｎ−へＴｎ−１）が予め記憶し
た設定値以上になりたことからＡ点を判別するように構
成すれば、＃毎抵抗の差による誤差を排除でき、常に正
−に弾性域の初期を判別できる＠ 第１３図はｆｔＬ者の場合の実施例を示すフローチャー
トやあり、涌Ｎ装置８は連続する角を建ノ＜７レスＰ（
Δθ）＋Ｃより読込まれた各トルりＴ。＋　Ｔｎ−１の
差ΔＴｎ。

△Ｔ　、　＝　Ｔｎ−Ｔｎ−ｔ を算出して一時記憶しくステ、ブ４１８）、連＠丁ルコ
の差ΔＴｎ＋　Ｔｌ−ｔの差１丁なわち増加率△Ｔσ）
度化率へＴｎ−Δ’ｒｎ−＋を算出して設定値αと比？
１２ｊる（トルク判別ステップ４２０　）　、そしてこ
σ）変化率がα以上になることからＡ点を判別する０以
上の各′４雁例は％１図に示すように締付トルりＴをス
トレインゲージで求めた１ｉＡＤ変換し、また回転角θ
を角度パルスＰ（△θ）を積算することによりそれぞれ
求めたものであるが、これらトルクＴ１回転角θは種々
の方法で求めること力玉−能であり、以下この種々の方
法を説明する。

第１４図と第１５図はその一実施例を示すブロック図と
フローチャートである。この実施例は４何トルクＴを電
！１１２Ｉ磯電流から求める一方、締付角θは締付肉偵
出器５が所に締付角△θ毎に出力する角度パルスＰ（△
θ）ＶＣより求めるよう構成したものである。

第】４図において２０は電ｍｌＩ磯４に直列接続された
市流恢出用抵１＋ｃ器、２２はこの抵抗器２０の両端電
圧から′ＴｔＬ動磯゛亀諷を検出しこれをテジタルイｇ
号■。

に変換するＡＤ変換器、２４はこのデジタル信号■。

により任意の回転角θ。における神何トルクＴおよび角
速度ωを算出する４２のデジタル演算装置、２６はこの
第２の演算装置の演算プログラムを記憶するメモリであ
る。この図においては前記第１図と同一部分には同−６
号を何したのて゛、その説明は繰り返えさない。

次にこの実施例の動作を第１５図に基づ鎗貌明する。ス
イッチ２の開成により、演算装置８は位相制御回路１１
．ゲートパルス回路１２を弁し半導体スイッチ３を点狐
させ、Ｋｍ憬４を始動させる。ＡＤ！候器２２は醸切機
電流を示す抵抗器２０の両端−圧を、交ｒＭ、電源ｌよ
り極めて旭かい周期で量子化してデジタル信号ＩＤとす
る。第２の廣算Ｍ［２４はこのデジタル信号Ｉｌｌを交
流゛畦源１の半周期または１周期にはり積分することに
より電流の実効ｍＩＭ；ΣＩＤを算出する一方、角度パ
ルスＰ（Δθ）の時間間隔内に積算されるクロックパル
ス数Ｎの逆数いから角速度ωを算出し、さらに角度パル
スＰ（Δθ）毎に所だ回転角Δθを加ＪＩｉ［すること
により回転角θを鉢出する（ステップ５００）。またこ
の第２の演算装置２４は、また連続する２つの角度パル
スＰ（八〇）が出力される回転角θｎ−１＋　’ｎにお
ける周速腿の差から、角加速度ｄω／　ｄ　ｔを算出す
る（ステップ５０２　）　。

一方、ｌ！ｒＩＬ電動機では、その出力トルクＴは。

Ｔ＝にΦＩＭ となる。ここにΦは磁束、ｋは定数である。しかし、ａ
励−何機として実際に締付けに寄与するトｄω ルクＴは、速度変動時の慣性による影響（Ｊ−；）。

および厚擦トルク＜Ｔｔ）を考証すると次式のようにな
る。

ｄω Ｔ＝にψ１．−Ｊ−−Ｔｆ・・・・・・・・・（７ンｔ 第２の１１置２４はこの（７）式の演算を行って笑除の
軸付トルクＴを葬出しくステップ５０４）、前ｍ１回−
チャードである。この実施ガは締付トルクを電動機電流
により求め、回転角θは電動機電流および電圧と′ｌ＆
Ｉ鯛情の速度特性式とＩｃ基づいてデジタル的に算出す
るよ５に構成したものである。

第１６図において３０は電動機電圧をデジタル信号Ｖｏ
に変換するＡＤ変換器、３２は第２のデジタル演算装置
、３４はこの演算装［３２の演算プログラムを記憶して
いるメモリである。この図においては、前記第１，１４
図と同一部分に同−符号を付したのでその説明は繰り返
えさない。

この実施例においてスイッチ２の開成により電動汝４１
Ｃ電流が流れると、電動機電６ｔと電圧がそれぞれＡＤ
変変換２２　、３０により交流゛蹴源周期より側めて胆
かい周期で量子化されたデジタル信号Ｉｎ　、　ＶＤに
一＆侠される。第２の演算装置３２はこれらデジタル信
号Ｉｎ　、　ＶＤをＩＮ！１次鋺込みこれらを交ｒＪｔ
心諒の半周期または１周期に亘り積分して冥効値ＩＭ＝
ΣＩＤおよびＶ鵠＝ΣｖＤを樺出するｔ第１７図のステ
ップ６００）。

一般に１１！整流子電動機の２速度ωは次の速度特性式
により求められる。

ここにＲは！磯子此抗、Φは磁Ｌ　ｋは定数である。＃
ｉｉｔΦは一般には電流ＩＭの関数となるが。

その変化特性は予めメモｊｊ３４Ｖｃ記燻されているも
のとする。

第２の’ｌ１４＊Ｗｔ＠３２は、前記ＡＤｉｍ器２２　
、　ａｏカ出力する電ｍＩＭを順次読込んで（８）式の
演算を行ない角速度ωを算出するーガ（ステップ６０２
）、前−紀（５）式の演算を行って実際に締付けに寄与
する屹１・ＩトルクＴを算出する（ステップ６ｕＪ＜　
）　＊　＠　２の演ＪＩＩＬ４に置３２Ｇ！これら周速
１建ωと締付トルクＴを電源の半周期または１周ＡＡ毎
に出力する。

演″＃装［８はこの第２の演算装置３２が出力する角速
度ω。およびトルクＴｎ１に所定の時間間隔で韻次就込
み。

θ＝ωｎｔ の関洋から締付角θを算出する置方（ステップ６０６）
、所定締付角Δθ皓にその時の締付トルクＴと共にこれ
らθ、Ｔを出力する。

以上の第１〜１７図に示した実に−Ｊでは角速度ωが紬
付けの進行につれて変化するものであるが。

この発明は角４度ωが一定となるように速度制御するも
のにも増用Ｉｖ左である。例えば電機子逆起磁圧が角速
度ωに比例することを利用し、この逆起′電圧の変化に
応じて半導体スイッチ３の導通角を制ｔＩ４１ｊること
により角速度ωを一定に制御するものがある。

第１８図はこのよ５に角速度ωを−１にした一実施例の
フローチャートである。この実施例では電＠磯゛醒圧を
ＡＤ変変換でデジタル信号ｖＤとした後、これを交ｔＡ
ｔ′＃ＩＬ源の半周期または１周部に亘りて構分するこ
とにより電圧の実効値ｖｌｉ％を求め（ステップ７００
）、前記（８）式の速度特性式により′Ｉｌ［Ｔｍ磯′
畦凍Ｉ■を演算しくステップ７０２）、さらにこれらシ
圧■Ｍ、亀處ｌ−を用いて前記（７）式により締付トル
クＴを算出する（ステップ７０４）、またステップ７０
６″′ｒ−は回転角θを算出する。

さらに第４．６．７，９．１２図の央力由例で電動機電
流から締付トルクＴを求める場合に、ステップ２１０　
、３２０　、４１６において慣性および岸標によるトル
クの減少を材層しているの？、）ルクＴの正確な検出が
可能になるが、この発明はこれらの抽圧なしなくても一
応＃ＪＪ期の目的を達成ｆきることは明らかである。

この発明は以上のように４′ｓＩＨの４何方法を選択で
きるようにしたの↑、Ｍｉ何兼件の相違や、要求される
締付精度に対応してＩｋｔ鳩な継何方法を自由に選択す
ることができ、しかも１台の装置手足りるから締付方法
によって異なる締付装置を用意する必要がない。また′
＃！Ｌ源を遮断するまｆの処理は丁ぺてデジタル信号処
ｊ！Ｊ！により行なわれるので。

アナログＭ号によるものに比べて信号処理中の位相遅れ
や信号保持手段による誤差が発生せず、−何精度が看し
く同上する。

また、トルク判別ステップＪＰｌ＋止判別ステップにこ
れらの■」別条性成立までの所要時間から締付実線を検
出する異常構出ステップを設けた場合には、ボルトの共
まわりやねじ山の異常などを情実に慣刈できる。

さらにこの発明はデジタル個ｙ＃装置な用いているので
・、プログラムを１＆更するだけで異常検出ステップを
設けることができる。また種々の設定値やプログラムの
変更により、ボルトのｍ類や締付条件が変化していても
柔軟に対処でき、汎用性に冨むという効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の１実施的のブロック図、第２．３図
はその全体動作のフローチャート、第４図と第５図はト
ルク法のフローチャートと特性図。 第６図はトルク法の池の実施例のフローチャート。 第７図と第８図は回転角法のフローチャートと・特性図
、第９図は回転角法の他の夾ｍ例のフローチャート、第
１０図と第ｌ１図はトルク・回転角法のフローチャート
とその特性図、＠１２，１３図は同じく他の大塊ｖ」の
フローチャート、第１４〜１８図はトルクと回転角を検
出する実施例を捕々示すものｆ。 第１４　、１６図（・工それらのフロック図、第３５　
、１７　、“１８図はフローチャートでちる。 ４・・・＃ｌＬ＃磯、８・・・テジタル個Ｓ装置、９・
・・メモリ、１４・・・選択スイッチ、Ｔ・°・−何ト
ルり、θ・・・締付回転角、Ｓ・・・締付停止信号。 特許出願人　株式会社芝ｌＩＩ＃作所 代理人弁理士　山　１）文　４’、、ｌ。 ′・−二＋’、、（、； 第９図 −〇、ｔ 第１２図 第１３図 第１ｑ図 ｅ、Ｔ 第１７図 θ１丁

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （リ　電動式の締付トルクおよび＠何回転角をデジタル
   信号として検出するものにおいて、トルク伝および回転
   角法に従った各ｌｙＩ算プログラムを記博するメモリと
   、前記メモリが記惚するいずれかの締付方法の演算プロ
   グラムを適訳する選択スイッチと、この選択スイッチに
   より選択された締付方法のｙ４＃プログラムに従って演
   算を行ない奸付停止信号を出力するデジタア演算装置と
   を備え、締付方法な遇択叫庇としたことを特徴とする締
   付方法選択式ポルト４何装置。 （２）　　＃！ｉ付ト小トルクａｍの締付反力を針側す
   るストレインゲージにより検出し、締付回転角は回転角
   検出器が設定回転％Ｉ母に出力する角度パルスを積算す
   ることにより検出する特許、Ｉ＃累の範囲第１項記載の
   締付方法選択式ポルト締付ｇｔＩＩＬ。 （３）締付トルクは電動憬砥流から求め、締付回転角は
   回転角検出器が設足回転角毎に出力する角度パルスを積
   算することにより求める特ｉｆｆ請求の範囲＠ｌ墳記械
   の締付方法選択式ボルト締付装置。 （４）締付トルクは電動機電流により求め、締付回転角
   は１ｌＩｔＩＩＪ機電流と電動機′イ圧とを用い電＃磯
   の連間特性式によってデジタル的に算出する狩許Ｉｌ＃
   求の範囲第１項記載の締付方法選択式ボルト締付装置。 （５）　　電動機は角速度が一足となるように位相制御
   され、締付トルクは電動機電圧と速度特性式からデジタ
   ル的に算出し、また−何回転角は前記角速度と時間の積
   から算出する特許請求の範囲 締付装置。 （６》　　電動機の締付トルクおよび締付回転角をデジ
   タル信号として検出するものにおいて，トルク法．回＆
   に角状およｔメトル々●ＩｃＩＩし隋辻ｆ従った各ｌ責
   痒プログラムを記憶するメモリと。 ＲｉＪ記メ子メモリーするいずれかの締付方法の演算プ
   ログラムを選択する選択スイッチと。 この選択スイフチにより選択された締付方法のｆｉ４ｇ
   プログラムに従って綱犀を行ない締付浮止信号を出力す
   るデジタル＞１４算装置とを備え、締付方法を選択可能
   としたことを特徴とする締付方法選択式ボルドー付装置
   。