JPS59219172A - ねじ締結方法 - Google Patents

ねじ締結方法

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JPS59219172A
JPS59219172A JP9195083A JP9195083A JPS59219172A JP S59219172 A JPS59219172 A JP S59219172A JP 9195083 A JP9195083 A JP 9195083A JP 9195083 A JP9195083 A JP 9195083A JP S59219172 A JPS59219172 A JP S59219172A
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JP
Japan
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bolt
elongation
rotation angle
torque
tightening
Prior art date
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JP9195083A
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JPH0573551B2 (ja
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平野 幸久
秀之 松原
橋本 利夫
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はボルトの緊締力を高イ/JMeに匍J I’+
lI L イ:−fるねじ締結方法に関する。
(従来技術) 従来、ボルトを締付けるに際し、ぞの緊締力を制御する
には、一般に、蹄イ1けトルクを測定してこれを制御す
る方法が採られ、場合によっては、締イ」けトルクとボ
ルトの回転JtJliとを測定しで、ボルトの降伏点を
単位角度当りのトルク値の勾配変化でとらえて制?+l
itする方法が採られている。
しかしながら、前者の場合、座面の4J1さや厚線抵抗
の形管を強く受け、ボルトの真の緊締力が測定されずに
被締結物の軸力値のバラツキが大きくなり易いという欠
点があシ、また後者の場合、締結后のボルトの伸びを直
接計測する方法でないため、前記同様の軸力値のバラツ
キは避1tj 1!J−ず、かつボルトの伸びを組付工
程内で管理するには別の手段(ボルトの伸び値の測定、
管理)で保証しなけれはならないという問題があった。
(発明の目的) 本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、締結中のボルト
の締令Jトルクと伸びとkiif!測定し、もってボル
トの緊締力を一定に、したがって被締結物の軸力値のバ
ラツキを最小に抑えることができるねし締結方法を提供
することを目的とするa (発明の構成) そして、この目的はトルクセンサにより締付トルクを検
出しながら該トルク値がボルトの降伏点付近になるまで
絞付け、その後、超音波センサによりボルトの伸びを検
出しながら該伸びがボルトの永久変形領域内の所定の値
になるまで締付けること全特徴上するねし締結力法によ
って達成される。
(実施例) 以下、本発明の実施例ヲ癌付図面にもとづいて説明する
第1図tま本う6明lこか\るねじ締結方法全実行する
装置例を示したものである。同図νこおいて、1は蹄伺
トルク制仰によシ作動する第1のボルト締結具、2はボ
ルトの伸ひと回転角度制御とにより作動する第2のボル
ト締結共で、両者は被綺結物搬送ライン3上に隣接状態
で設置される。被締結物搬送ライン6上にはパレット4
が載置され、別途、その上部に第1の被締結物5と第2
の被締結物6どをセントした状j甜で、図中、左方から
イi方へA矢印のように搬送される。
この第1、第2の被締結物5,6には、予めボルト7が
仮止め8れており、該ボルト7は先ず第1のボルト締結
具1によって後述する所定量締付けられ、後人矢印のよ
うに移動して第2のボルト締結具2によって後述する最
終締付けされるものと/Cる。
しかして、第1のボルト締結具1け、支持プレート8上
にエアモータ9と減速機宿10とを具備し、これらの出
力軸11を前記支持プレート8から下方に延ばして該出
力軸11の先端にソケソ)12i4取付けたもので、図
示を略した昇降手段により、図中■3矢印のように任意
昇降し得るようになっている。エアモータ91d図示を
略し/(エア源からエア配ゞ116全通して給送される
エアによって作動I−るが、jJll記エア配管16に
は′lII′、磁弁14が磁製14ると共に、前記出力
軸11にVまトルクセンサ15が介装されており、これ
らは別途設けた締付制御装置16とケーブル17.17
で結んでいる。これより、第1のボルト締結具1は締付
制御装Ft16によってトルク値を監視さtLながら駆
動制御されるものとなり、前記したボルト7に対し所定
量の締付けを行う。
一方、第2の締結具2は、枢動源として直流(DClモ
ータ18を具備すると共に、ボルトの伸びを検出する超
音波センサ付ソケット19および回転角度センサ20を
具備して成り、これらDCCモル18、超音波センサ付
ソケット19、回転角度センサ20はそれぞれ前記締付
制御装置16とケーブル21,21.21で結んでいる
。これより、第2の締結具2は締付制御装置16によっ
てボルトの伸びおよび回転角Ji ffi監視されなが
ら駆動制御されるものとなり、前記ボルト7に対して最
終の締付けを低速で行う。
なお、前記第1の締結具と同一4t’j成巽素には同一
符号を付し、その説明は省略した。
こ\で、超音波センサ付ソケット19ij:、第2図に
示すような組立構造を有する。第2回圧おいて、30は
ソケット本体で、その下方内径部には超音波センサ31
が内装されている。超音波センサ31はケース32内に
ダンパーを兼ねる可動リング33全コイルバネ64でF
方に付勢しつ\内装し、該可動リング350F端に振動
子35およびその保簡ブレー1・36を取付けて成るも
ので、振動子35上のプラス電極板37とマイナス山、
(・r、i4i、j 57’にね一コネクタ58からリ
ード約59が接続されている。
これにより、い−ま、第2の締結具2(第1図)を下降
さぜ、ソケット19をボルト7の頭部に係合させると、
超音波センサ61の振動子35が保蝕プレー1・36 
全弁してボルト7の頭部に接する状態となり(第2図に
示す状fjM ) 、この状態のもとに超音波を発振し
てボルト7の締付は時の伸びを検出する。この際、”1
ffb!Jング53]7たがって振動子65は浮動状態
で支持はれているため、給料時のソケット19とボルト
7間に作用する振動による外乱から超音波信号のS/N
JI−レの駆動が防止され、本超音波センザ31は高石
+7度に鼾L1寺されるものとなる。
以下、上記構成の装置を用いたねし締結方法を説明する
第6図は本ねじ締結方法を実行する制御図を示したもの
である。同図中、線図囚はボルトの締付時間tとトルク
値1゛との相関を表わし、弾性領域内であるため、トル
ク値′rが締イ;」時間tに対して直線的に増大する様
子が示され、”また線図(Blけボルトの回転角度θと
伸ひεとの相関を表わし、伸ひεが降伏点刊近をわずか
7n伏した後、塑性領域内を直線的に増大する(J)り
子が示されている。
しかして、不法において&;I: 、先ずイ庁図囚に沿
ってボルトの降伏点伺近P1点までに;ra (;Jけ
、その後、線図(Blに沿ってボルトの塑性1迫域内の
22点まで最終締付けを行うようにする。
具体的Kltま、先ず、gj’s 1 ’7) A’+
Ii・結具1な・作動しで、トルクセンサ15でトルク
f+i¥ T k 4p出(7ながらホルト7の第1、
第2の被締結物5,6への締付け4μm1始する。そし
て、トルクjji−Tが1jIJ記P1点に対応するT
X K達したら締イ;」け葡停止し、第1の締結具1を
jQ′〆除する。次に、パレツ)4?f−第2の締結具
2下に移DLhぜし々ハ該第2の締結具2を作動しで、
超せ波千ノリ51(第2図)でボルト7の伸ひi音検出
しながらその后の給料けを行い、伸びεが前記22点に
対応するεXに遂したら蹄付けを停止し、第2の締結具
2 f: fl’g除する。
このとき、回転角度センサ20によりボルト70回転角
1.史θも検出しており、そのボルトの−伸びεがbl
」始するまでの回転角度θ1および伸びεがεXに達す
るまでの角度θx=5、各回転角度の上下限設定値と比
較して異常が検出されるようになっている。また、ボル
トの伸びεとしては、前記第2の1−16結具2による
締付動作に入る直前に、超1子波信号(パルス)を発し
て極めて短時間にそのときのボルト伸びεを相対的にゼ
ロ(ε0)として、その后の伸びεを測定するようにし
ている。
しかして、上記6制り111け締付制御装置16によっ
て一括なさ才りるものとなるが、この締付制御装置16
は、紀4図に示すような基本構造を有する。
すなわち、大別して計測制御部41とシーケンス制御部
42とから成っており、計測制御部41は、トルクセン
サ15からの信号受信部であるトルク了ング回路41と
、そのA −D 俊’1%回路42と、超音波センサ6
1からの信号ヌ信部である超音波受信回路43と、ポル
1− J<L 芒に比例するパルス計数回路44と、パ
ルス発振回路45と、回転角度センサ20からの信号受
信部である角度パルス計算回路46と金具1!iiiす
る他、プログラム内蔵のCPU部47と、’、l、’磁
弁14の駆動回路48と、DCモータ18の11枢が(
b回路49と、指令入力回路50と、OK、NG信号を
出力する信号出力回路51と全具備している0 ナオ、前記実施例では第i、2i1t2の締frj、1
41.2を併設し、それぞれを別々の制御系で動作させ
るようにしたが、超音波センサイ」ソケット190ケー
ブル処理を廃し、これを無縁化若しくは回転継手を利用
する等して該ソケット19を多回転できるようにすれば
1台の締結具に両方の制御機能を持たせることも可能で
ある0(発明の効果) ボルトの降伏点イ」近まで締付け、その后ボルトの伸び
を検出しながら塑性領域の所定値まで締付ける二段締結
法ケ実現したもので、これにより、ボルトの緊締力を一
定に制御することが可能となり、しかも直接ボルトの伸
びを監視できるため、締付后のボルトの伸びを再チェッ
クする必要がなくなり、またボルト長さを予め一定にし
ておく手間も不要になる効果を奏することとなった。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明にか\るねじ締結方法を実行する装置例
を示す模式図、第2図は同様の超音波センサ伺ソケット
の構造を示す断面図、第3図は不法によるねじ締結制御
図、第4図は締付制御装置の構造を示すブロック図であ
る。 1.2・・・ポルト締結具 15・・・トルクセンサ 20 ・・・回転角度センサ 61 ・・・超音波センサ 特許出願人  トヨタ自動車(j)ζ式会社第1図 □A 1゛2  口

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)締付トルクを検出しながら該トルク値がボルトの
    降伏点付近になるまで締付け、その後、ボルトの伸びを
    検出しながら該伸びがボルトの永久変形領域内の所定の
    値になるまで締付けることを/l=ケ徴とするねし締結
    方法。
  2. (2)  ボルト締結具にトルクセンサと超音波センサ
    を装着し、該トルクセンサにより締付トルクを、かつ該
    超音波センサによりボルトの伸びを検出しなから細付け
    ることを%−徴とするlr′f許請求の+i4j門第1
    項第1項記載締結方法。
  3. (3)  ボルトの降伏点伺近まで締付けた状態をボル
    ト長さの基準値として、その後の締付は動作における前
    記基準値との差をボルトの伸び値として求めること全特
    徴とする特許請求の範囲第1項および第2項記載のねじ
    締結方法。
  4. (4)  ボルトの回転角JWI を検出する回転角度
    センサをボルト締結具に装着し、ボルトの永久伸びが開
    始するまでの回転角度およびホルトの永久伸びが一定値
    に達する葦での回転角H:H−2、各回転角度の上下限
    設定値と比較し−C)(、’小検出するようにしたこと
    を/i、テ徴とする特W「iil!求の範囲第1項、第
    2項および第6項記載のねじ締結方法。
JP9195083A 1983-05-25 1983-05-25 ねじ締結方法 Granted JPS59219172A (ja)

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