JPS5997851A - 締め付け装置 - 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】 本発明はファスナーを含むジヨイント組立体を所定の締
め付は状態まで締め付ける装置に係り、更に詳しくは締
め付は力がハンドルが一方向に回転されてファスナーに
増加トルクを付与され、しかる後、逆方向に戻されこの
間トルクを全く付与されないにうになっているハンドル
と、該ハンドルに結合されてファスナーに取付（プられ
るように形成されているドライバーヘッドとを有するレ
ンチ装置もしくはそれと同様な装置において、前記ドラ
イバーヘッドの回転量を指定する新規な角度測定装置を
含んでいる締め付は装置に関する。

そして本発明は以下に説明するところの制御装置（特願
昭５４−１００４３７６　）と組み合されて使用される
どき極めて有効である。

ファスナーを含むジヨイントが降伏点まで締め付けられ
たことを判断することのできるほぼ）＾−足な方法おに
び装置が技術的に開発されてきた。例えば米国特許第３
９８２／１１９号はこのよう（２方法および装置を開示
しており、また米国特許第３９７３４３４月および第４
０００７８２号はファスナーが降伏点まで締めイ」けら
れた後その成る種の簡単な測定可能な締め付は特性を測
定するためのチェック装置を含んだ方法および装置を開
示している。

従来、ファスナーを締め付けるとき、これを制御する方
法としてトルク制御法が広く使用されてぎＩζ。

しかし、ファスナー及び締付部材の材質、加工状態、接
触表面上の潤滑の有無等の多様な因子により、摩擦係数
が著しく変化しファスナーに付加されるトルク−張力の
関係はかなりの範囲で変化する。従ってトルクと張力の
対応関係が一定の関係にあることを前提として、トルク
の値でもって締め付けを制御するトルク制御法では正確
な降伏点締め付けが達成できなかった。この点、ファス
ナーに付加されるトルク−回転角曲線のトルク勾配の変
化を利用する制御方法によれば、トルク法での上記問題
点を解消することができる。トルク勾配の変化を利用す
る制御方法としては米国特許第３９８２４１９Ｍにみら
るようにトルク勾配の最大値を記憶して、瞬間的トルク
勾配値が前記最大値の所定割合に低下したときに締め付
は装置の締め付けを停止する方法、あるいは西独特許出
願公開第１７０３６８１号公報にみられるように、降伏
点に対応したトルク勾配値を設定値として前もって設定
しておき、締め付は中のファスナーの回転角及び締付ト
ルクから計算されたトルク勾配が前記設定値と比較され
て締付は停止信号を発生するように構成されている方法
が存在する。

しかし、これらの方法はすべて動力などを利用して連続
的にトルクと回転を与えるものであって、手動式のハン
ドレンチでは後述する問題点を含んでいる。

５− 締め付り力もしくはトルクをハンドルを一方向に回転さ
せて増加トルクを加えるための１ノンチを含む締め付は
装置において、前記１〜ルク勾配の変化を利用してファ
スナーの降伏点締めイ１（づ制御をおこなう場合に発生
する問題点を解決して、かかる装置において適確な降伏
点締めイ」けを実現するための制御装置が必要である。

ここで用いられるレンチの一実施例は作業者が締め付は
トルクを加えるレンチである。このようなレンチを使用
する場合は、作業者はある制限された円周方向の範囲内
にてレンチを回転させた後レンチを逆方向に戻し、再び
同様な回転操作によって締め付はトルクを加えることが
一般に行われる。この締め付はトルクは数回の前述した
操作によって最終的な締め付は状態に達する迄加えられ
把。

このようなレンチでは、締め付１ノトルクを加えるため
の操作においてレンチをファスナーから外すなどして元
の位置にセラ１〜する時、処理される信号の値がある範
囲で変化し降伏点までファスナ６− −が締めイづけられていないのにあたかも降伏点まで締
め付りられたかの如き誤った指示を与え、締め付（プを
誤停止することになる。

このような問題点を、１ヘルク勾配が所定の変化を示し
たときに、１ノンチがファスナーを締め付【プつつあれ
ばその場合にだｔｊ締め（ｄけ装置を停止することにし
て解消している。すなわち、トルクを加えるとともにジ
ヨイント組立体のファスナ一部材を回転させるレンチ装
置を提供し、またジヨイント組立体が降伏点まで締め付
けられたことを示す現象を検出してこの現象が検出され
たことを指示する信号を与えるコントロール装置を提供
することによって達成される。さらにまたファスナーが
締め付けられつつあることを判定してそれを指示する信
号を与えるヂエツク装買が含まれる。これらの両信号が
与えられてジヨイントが降伏点まで締め付けられたこと
が指示されるのである。

また、この装置はできる限り簡単で安価でなければなら
ない。さらにこの装置は締め付は工程に際して測定され
る種々の締め付は特性を表わす信号を処理するだめの装
置を含むので、作業者が締め付はトルクを加えるための
操作においてレンチを逆方向に戻Ｊ時にこれらの信号を
記憶するだめの記憶装置を備えねばならない。

また、１−ルクおよび本発明の特徴とする角度測定装置
がレンチ装置と組合わされてファスナーに与えられたト
ルクおよび回転変位を表わす信号が与えられるようにな
されている。この角度測定装置には、ファスナーが予め
定めた回転角につきその角度だけ回転された時を判定す
るための回転角検出装置が組合わされる。トルク信号お
よび回転角信号の両信号は、これらのパラメータに関し
てプロットされる曲線の瞬時の勾配がその曲線の記憶さ
れた最大勾配に対する予め定めた割合いとなった時を判
定するために処理され、この現象を指示する信号が発せ
られる。ヂ■ツク装置はこの現象を指示する信号が発せ
られた時にトルク信号および（又は）回転角信号に応答
し、ファスナーが締め付けられつつあることを判定する
ようになっている。

第４図を参照すれば、制御装置と、本発明の特徴とする
角度測定装置を含んだ締めイ」け装置が示されている。

この締め付（プ装昭は通常の長手ハンドルラチェツＩ〜
レンチ１０およびコン１へ［］−ル回路１２を含んでお
り、このコン１〜ロール回路１２はファスナーが締め付
けられるジヨイント組立体が降伏点に達しＩｃことを指
示する信号を発するようにレンチと組合わされている。

レンチ１０は作業者の手で駆動されるものであり、　ｇ
４にハンドグリップ１６をまた他端にドライバーヘッド
１８を有する比較的長手のハンドル部材１４を含んでい
る。ドライバーヘッド１８の片面からカップリング部１
ａ２０が延在されており、このカップリング部材上にフ
ァスナーと係合するドライバー工具（図示せず）が担持
されている。通常のように、このカップリング部材２０
はラチェット機構（図示せず）を介してドライバーヘッ
ド１８に連結され、カップリング部材およびドライバー
工具が一方向回転において締め付はトルクを加えてファ
スナーを締め付けるような回転を伝達するようにドー９
＝ ライバーヘッド１８およびハンドル部材１４にロックさ
れる一方、逆方向回転においてはカップリング部材およ
びドライバー工具に対して相苅的にドライバーヘッドお
よびハンドル部材がスリップするＪ：うになされている
。従って作業者はハンドグリップ１６を把持し、ドライ
バー工具をファスナー上に置いて工具をハンドル部材１
４の軸線に直角な軸線の廻りに回転させることができる
。通常、作業者はある制限された円周方向の範囲、一般
には約１２０度程度にわたってファスナーを回転させる
Ｊ：うに締め付（プ回転運動を行った後、１ノンチを逆
方向に回転させて次の締め付（プトルクを加える準備を
なづＪ：うに間欠的な回転締めｆ］け操作を行なう。そ
して、この場合長手ハンドルラチェットレンチを使用す
るのが好ま１ノい。何故ならば、ファスナーを締め付け
るのに必要な比較的大きなトルクを容易に１９られ、比
較的簡単で安価だからである。他の型のレンチは必要と
される比較的大きな締め付はトルクを得るためにより機
構的な利点を与える種々の構成を含むものであり、望１
０− まれるならばこれらも使用できる。

ハンドル部材１４に対し好Ｊニジ（はドライバーヘッド
１８に接近させてストレインゲージ装置２２が固定され
ている。このストレインゲージ装置２２は一般的な通常
のもので、電気出力信号を発するものである。ストレイ
ンゲージ装＠２２はファスナーにトルクが加えられた時
のハンドル部材の曲げを測定することによってファスナ
ーに加えられた瞬時のトルクを表わす信号を発生するよ
うに作用する。この曲げはハンドルの曲げ応力に比例し
、曲げ応力はファスナーに加えられＩｃ　トルクに直接
に比例する。

ドライバーヘッド１８には本発明の特徴とする角度測定
装置が連結されている。この装置は一般的に通常のポテ
ンシオメータ２４の形態をなすもので、ドライバーヘッ
ド１８の回転変位に比例する電気出力信号を発づ−るよ
うに作用する。後）ホするように、この信号は締め付（
づられるファスナーが予め定めた回転角だけ回転したこ
とを表わす信号を発生するように処理される。通常、ポ
テンシオメータ２４はワイパーアーム部分２５および抵
抗２７を含み、抵抗　２７は出力が可変となるように相
対的に動けるように配回されている。抵抗２７はドライ
バーヘッド１８と一緒に動＜にうに固定され、またワイ
パーアーム２５はドライバーヘッドに対して静止的位置
関係にあるにうにケーブル２６およびクリップ２８を使
用して保持されている。ケーブル２６は所望の形状に曲
げられるような充分に柔軟なものでな（プればならイ１
いが、−坦曲げ力が解除された後は形状を保持するに充
分な塑性を有していな【プればならない。このようなケ
ーブルは「フレキシカーブ」なる名称で市販されており
、これは両面にスヂールのス１ヘリツブを有するリード
コアーがビニールで被覆されて構成されている。クリッ
プ２８は磁石であることが好ましく、静止体例えば締め
付けられるジヨイント組立体の一部の上に位置するよう
に配置され、これに直接に連結されたポテンシオメータ
のワイパーアーム２５が静止位置を維持するようになっ
ている。柔軟であるために、ケーブル２６の形状はクリ
ップ２８が適当に選択された静止的な基ｉ１を位置に固
定できる。従って、ワイパーアーム２５が静止的に保持
されるとともに抵抗２７がドラバ−ヘッド１８と可動で
あることから、ポテンシオメータからの出力信号はドラ
イバーヘッド１８および回転されるファスナーの回転変
位を表わ１可変アナログ信号となる。

第５図に本発明の特徴とするデジタル角度測定装置２９
が示されている。この装置はレンチのドライバーヘッド
１８に固定されたブラケット３１、ブラケット３１の頂
部および底部の間を延在するＪ：うに無摩擦（もしくは
できるだけ小さな摩擦で）軸支されたロッド３５上に取
付けられた大慣性ディスク３３、およびブラケットに固
定された内蔵光源を有する光検出器のようなトランスデ
ユーサ３７を含んでいる。ディスク３３は外周に溝３９
（すなわらマーク）が形成され、この溝が締め付けに際
してディスクとトランスデユーサとの間の相対運動が生
じた時にトランスデユーサ３７によって検出されるよう
になっている。ディスク３３１３− は大慣性を有し小さな摩擦にＪ：り軸支されているので
、ドライバーヘッドおよびそれに固定されたブラケット
３１がディスクの回転軸線回りに回転しても、ディスク
を静止状態に軒を持する。何故ならばディスクを回転さ
せるために軸受を通じて充分なトルクが伝達されないか
らである。ディスクと、ドライバーヘッドにブラケット
３１を介して固定された１〜ランスデコーサ３７との間
の相対運動はこのように溝３９の通過によって測定され
、レンチの運動角度の指示を与えることができる。

前述したレンチ１０および要約したｉ〜シルクよび回転
角測定装置によるこの締め付は方法が信号を処理するの
に使用された電気コン１ヘロール回路１２を説明する前
に説明される。ボーイにイ１与された米国特許第３９８
２／１１９号に明確に記載されているように、ファスナ
ーを含むジョイン１〜組立体の降伏点が１〜ルクおＪ：
び回転の入力情報おＪ：びこれにＪ：り作成されるトル
ク−回転曲線を解析ザることで検出できることが既に判
っている。このトルク−回転曲線は締め刊けられるファ
スナー−１／ｌ− に関してプロットされるものである。第１図を参照すれ
ば、ねじ（１きファスナーが締め何り１うれる際の典型
的なトルク−回転曲線が示されており、１〜ルクが垂直
軸線に沿ってプロットされ、回転が水平軸線に治ってプ
ロットされている。この曲線はトルク軸線および回転軸
線の交点から点Ａまでの初期すなわち予備締めｆｑＩプ
領域を含む。この予備締め付（ブ領域において、ファス
ナーの組合うねじは係合され、一方のファスナーが回転
されているのであるが、ファスナー座面はジヨイント組
立体の被締結部材の表面には完全に接触していない。

曲線の点△において被締結部材がファスナーによって一
緒に引張られてジヨイント組立体の実際の締め（ｄけが
開始される。点Ａから点Ｂへ至る曲線の締めイー１（プ
領域において、軸線方向の力がファスナーに加わり、ク
ランプノｊとして被締結部材に伝えられる。この領域に
おいて、曲線は一般的に直線である。点Ｂにおいて、ジ
ヨイント組立体の比例限界が過ぎ、ファスナ一部材の回
転は加えられるトルクよりも速くなり始める。本発明の
目的により、この点Ｂは降伏領域の始まりと考えられる
が、点Ｂを越えるとジョイン１〜１′Ｉ立体にお（プる
荷重は増加の割合を顕著に非線形に減じる。点Ｃはジョ
イン１〜組立体の降伏点に相当するものであり、降伏点
の定義は多少異るがこの点を越えるとファスナーの伸び
がもはや真の弾性ではなくなる点どして考えることがＣ
′きる。このＪ、うな曲線の瞬時の傾斜が締め付（′、
Ｉ領域にお（Ｊる曲線の傾斜の約２５％〜７５％なる割
合いとして予め定めておくことにより降伏点が検出でき
るのである。締めイ１１領域では一般に直線であるが、
これは正確に直線ではなく、組合うねじの一時的な引掛
りやあるいは潤滑の相違によって生じる突起状変化すな
わちスパイクを含み得る。従って、締め付（プ領域にお
ける傾斜は一定でなく、曲線の瞬時の傾斜が前述のボー
イの特許に記載されているように曲線の最大傾斜の予め
定めた割合いとなった時に降伏点を検出するＪ：うにな
づことが望ましい。

ここに述べる制御方法によれば、トルクの間欠的な付加
、即ち、前述したような作業者によるファスナーの連続
しない回転に関して、前）ボと同じ技術が降伏点を検出
するのに使用できる。

第２図を参照ずれば、手操作レンチによってねじ付きフ
ァスナーを締め付ける際の典型的なプレロード一時間の
曲線が示される。この曲線においては、ファスナーに与
えられるプレロードは垂直軸線に沿ってプロットされ、
また時間は水平軸線に沿ってプロットされている。点Ａ
、８およびＣは第１図にて説明したそれぞれに相当し、
この曲線上に示されている。両軸線の交点から点りに至
る第１の時間帯において第１の一連の締めｆ］けトルク
が作業者によって加えられ、プレロードが時間につれて
増大することが判る。点りから点Ｅへ至る第２の時間帯
の前に、まずトルクが零に戻され、その後、レンチは次
のトルク掛【プのために反対方向へ回転されており、フ
ァスナーのプレロードは実質的に一定に維持される。作
業者によって点「から点Ｃへ至るように第２の一連のト
ルク掛けが行われると、プレロードは再び前述と同様に
時間につれて増大する。降伏点Ｃにおいて締め伺１７− （）が終る。即解すべきことは同様な時間をもとにした
特性が時間に対するファスナーの回転に関して１ｑられ
ることである。

ス１〜レインゲージ装置２２はファスナーに加えられる
トルクを直接に測定し、またレンチが１〜ルク掛【ノの
準備として第１の一連のトルクが除去され逆方向へ回転
されている時間内はトルク信号が零になる。このことは
第３図の点りどＥとの間に明確に示されており、この第
３図は時間に関する１〜ルク信月のプロットであって、
前述の点Ａ〜Ｅに相当する点Ａ〜Ｆが示されている。こ
のようにトルク−回転曲線における変化を検出すること
によって、降伏点までジヨイントが締め伺りられたこと
を検出する前述のトルク測定装置を含む手操作レンチを
使用する際には、コントロール回路１２がレンチを逆回
転させる時にトルク曲線の瞬時の傾斜の変化を検出して
降伏点であると指示しているのではないことを確認する
ことが必要となる。

従ってこの制御装置には、降伏点に達したことをコント
ロール回路が指示した時にファスナーが１８− 実際に締め付（プられつつあることを検出覆るだめの技
術が含まれている。このことはストレインゲージ装置に
よって与えられる瞬時の１〜ルク信号が過去の最大トル
ク信号に対して予め定めた割合いのトルク値以下に落ち
ていないことを判定するための装置を備え、および（又
は）ファスナーの回転角が増大していることを判定する
ための装置を備えることによって達成できる。このよう
にしてトルクまたは回転のパラメータをモニターするこ
とは、第１指示信号が降伏点に達したことを指示した時
にファスナーが締め１勺けられつつあるか否かを指示す
ることを可能にし、所定の締付状態であることを指示す
る制御４３号を発１ノうる。

第４図を参照すれば、ストレインゲージ装置２２からの
瞬時のトルク信号は増ｌＪ器３０に送られることが見ら
れ、この増巾器はコントロール装置に適した強さに瞬時
トルクを現ね′？ｉ信号を増［ｉ］づ−る。増巾された
トルク信号丈なわら増巾器３０の出力は電気的比較器３
２に送られる。この比較器は他の入ノ〕として電圧源に
接続されたポテンシオメータ３７１の入力を受ける。比
較器３２及びポテンシオメータ３４の目的は、ファスナ
ーが締めイ」け領域に締めイ］（プられたこと、すなわ
ら第１〜３図に示めされた曲線上の点Δと点Ｂとの間の
領域に締めつ【プられたことを指示する信号を１ｑるた
めである。理解すべきことは、予備締め領域にお（ブる
トルク−回転の関係は不安定であり、降伏点のあやまっ
た指示が発せられてしまうことである。

従って望ましくはファスナーが締めイ」け領域に締め付
けられたことを指示するにうになすことである。ポテン
シオメータ３４を１−ルクー回転曲線上の点△における
瞬時のトルク信号と略々等しいかそれＪ−り若干高い出
力信号を与えるようにセラ１〜することにより、比較器
３２は曲線における締め付は領域にファスナーが締め付
けられた■）出力信号を発する。この点△に達したこと
を正確に決定することは必要なく、略々正確で充分であ
る。例えば、ポテンシオメータ３４は降伏点にて加えら
れる［・ルクの約２５〜４０％にほぼ等しい出力信号を
発するにうに構成され、曲線上のこの点は以下のび１明
で「スナグ」点と称する。点Δに達したことを指示する
出力信号は比較器３２から増１］器３Ｇへ送られ、その
出力は色彩電球のようなインジケータ装＠３８へ与えら
れ、ジヨイント組立体の締め付けを行っている作業者に
知らゼるようになされる。理解すべぎは、勿論のことで
はあるがこれと異なる聴覚、視覚あるいはその他の型式
の種々な指示装置が本発明に使用できるということであ
る。

比較器３２からの出力信号は通常のデジタルアナログ（
Ｄ／Ａ＞コンバータ４０に送られ、このコンバータ４０
の後述のような作動を行わける。

コンバータ４０は回転角検出装置４１中にて作動し、フ
ァスナーが締め付けられている間の最大角度に相当する
信号を記憶するように作用する。この記憶機能はコンバ
ータ４０に通常組合わされたカウンターによって達せら
れる。角度測定ポテンシオメータ−２４からの信号は比
較器４２を通してコンバータ４０に送られ、比較器４２
はナントゲート４４と直列に接続されており、このナン
ド２１− ケー１−４４はコンバータ４ｏと直列に接続さねでいる
。Ｄ／Ａコンバータはナンドゲ−１−４７１力日らデジ
タル信号を受Ｃプ、トルクがＵスナグＪ点△より低い場
合に比較器３２からの論理信号にＪ：ってリレット状態
に保持される。スナグトルク値を越えるとコンバータ４
０は作用する。コンバータ４０の出力はバッファー増ｌ
］器４６へ送られ、その出力は比較器４２の他方の入力
となる。ナントゲート４４の他方の入力はオツシレータ
装閘４５からの信号であり、オッシレータ装置４５は以
下に簡単に説明する。この点において、オツシレータ８
１はファスナ一部材がスナグ点Ａに締め付けられる前に
ナントゲート４４に対して一連の四角波を出力する。理
解すべきは、他の形状のパルスを出力するオツシレータ
装置も使用できるということである。スナグ点において
は、このオツシレータ装防は最初、一連の四角波を発し
、次いで島田ノｊ信号を発するように変り、その後は締
め（＝ｌけ方向の予め定めた回転角につきファスナーが
回転される度毎に一連の四角波を出力する。

２２− ポテンシオメータ２／Ｉからの瞬時の角度信号はまた差
動増巾器１８へ送られ、この増「１］器は他の入力とし
てバッファー増１］器１！Ｉ６からの出力信号を入力す
る。バッファー増巾器／Ｉ６の出力は締め付（プザイク
ルのあらゆる点において発生され記憶された（Ｄ／Ａコ
ンバータ４０　ｈｒ　＋らの）Ｒ大角度信号を与えるの
である。従って作動増１］器４８の出力は発生し記憶さ
れた最大角度信号と瞬時の角度信号との相違に等しい信
号である。この差動増巾器／Ｉ８からの出力信号はそれ
故に最大角度変位を最後に記憶した時ｌｐ　ｒらファス
プーがその後回転１ノだ角度に等しい。ファスナーの回
転は連続して行なわれるのでなく、レンチが逆方向に回
転される時にポテンシオメータのセットが変化し、前述
したＤ／Δコンバータ４０における記録機能及び差動増
巾器４８の機能がこの逆方向の回転に際してのポテンシ
オメータのセツティングの変化を許容するということを
記憶すべきである。差動増巾器４８からは、ファスナー
の実際の回転角を示ず出力信号が他の比較器５０通して
送られ、この比較器５０はその他の入力としてポテンシ
オメータ５２のような信号発生器からの信号を入力する
。

ポテンシオメータ５２はその出力信号が、トルク−回転
曲線の傾斜を計算するための予め定めた回転角を表わす
信号に等しくなるようにセットされる。

比較器５０からの信号はファスナーが予め定めた回転角
についてその角度だけ回転されたことを指示で−るもの
で、通常のゲートを有するＲＣＪツシリータ装置４５へ
送られる。このオツシレータ装置は一般にナントゲート
５４．５Ｂ、キャパシタ５５及び抵抗５７を有する。ナ
ントゲート５４は比較器５０から駆動入力を受け、また
ナントゲート５８から第２の入力を受（プ、インバータ
として作用するナンドゲ−１〜５６に対して出力すると
ともにキャパシタ５５を通してナンドゲ−１〜５８の面
入力として戻される。ナントゲート５８の出力は抵抗５
７を通してナントゲート５８の入力へ戻される。４：ヤ
パシタ５５および抵抗５７は時間遅延を行ない、これは
ナントゲート５４及び５８がＡツシレータとして作用す
るｊ；うになす。それぞれの値は所望の発振周波数を定
めるために選定される。

このように説明した回路作動を要約すれば、ファスナー
の締め伺りが行なわれている時で締めイ」けサイクルに
おけるスナグ点Ａに達する前は、Ｄ／Ａコンバータ４０
が比較器３２からセラ１〜信号を受（プていないのでリ
セットされた状態に保持される。こうしてコンバータ４
０は出力信号を出さず、バッファー増巾器４６もまた出
力信号を出さない。従って、この点において差動増巾器
４８はバッファー増巾器４６からの零信号をポテンシオ
メータ２４からの比較的大きな出力信号から差引き、ま
た比較的大きな信号を比較Ｂ５０へ出力する。この比較
的大きな出力信号はポテンシオメータ５２からの予め定
めた回転角信号まりも大きいので、比較器５０の出力は
高出力信号となってナントゲート５４へ送られ、低出力
信号を出力してナントゲート５６で逆転され高出力信号
としてナントゲート４４へ送られる。ナントゲート５４
か２５− らの低出力信号はまたナントゲート５８で逆転され、高
出力信号としてナントゲート５４へ送られるのであるが
、キャパシタ５５、抵抗５７の介在にＪ一つて時間遅延
を伴い、ナントゲート５４の出力を高出力信号に逆転し
、さらにまたこの出力信号はナントゲート５６及び５８
によって前述にように逆転される。従ってオツシオレー
タ４５は一連の四角波を出力し、これが逆転ナンドゲ−
１〜５６を通してナントゲート／１４へ送られる。

この手順と同時に、ポテンシオメータ２４は増大するア
ナログ信号を比較器７１２へ送り続け、この比較器４２
は別の比較器３２からの信号が未だ受ｔプ入れていない
ことからリセット状態に保持されているＤ／Ａコンバー
タ４０から零出力信号をも受は入れており、比較器４２
はこのようにしてナントゲート４４へ高出力信号を出力
し続ける。

ナントゲート５６からの各低パルスを受ける度毎、ナン
トゲート４４はパルスをＤ／Ａコンバータ４０へ出〕ｊ
し、Ｄ／Ａコンバータ４０はリセット状態にあるから信
号を記憶も出力もしない。

２６一 スナグ点Ａに達すると、Ｄ／Ａコンバータ４０は比較器
３２からの信号によって作動され、サンドグー１〜４４
からの連続するパルスの計数を開始する。コンバータ４
０はアナログ信号をバッファー増巾器４６へ出力し、ま
た比較器４２及び差動増１］器／Ｉ８へ出力する。コン
バータ４０の出力及びバッファー増巾器／１６の出力が
ポテンシオメータ装置２４からの瞬時の角度信号に等し
くなると、比較器４２の出力は低出力とされてサンドグ
−１へ４４は高出力を出力し続はコンバータ４０は削数
を止める。然る後ポテンシオメータ装置２４からの信号
がファスナーの引続く回転によって増大するに伴って４
２は再び高となされる。バッファー増巾器４６からの高
信号はコンバータ４０に記憶された信号の関数てあり、
この信号はその記憶された位置に至るまでの締めイ１け
サイクルにお（′Ｊるファスナーの最大回転角を表わし
、ポテンシオメータ装置１１２４からの瞬時の角度信号
とともに差動増巾器４８へ送られる。前述したように、
作動増Ｉｌ〕ｉ４　／４．８はファスナーが駆動された
回転角とコンバータ／ＩＯが記憶している回転との差を
表わＪ信号を出力する。先ずスナック点Δに達して上述
の如くコンバータ／ＩＯからのカウントが終るとこの差
は比較的小さく、ポテンシオメータ５２によって予め定
められた回転角を表わす信号Ｊ−り小さい。

従って、比較器５０の出力は低とされ、この低出力信号
はサンドグ−１〜５４へ与えられる。この入力が低信号
になるとナントゲート５４の他方入力の高低に関係なく
ナントゲート５４は常に高信号を出力し続け、もはや振
動パルスを出ノ］　ＬＪ　＜＞　くなる。従って、サン
ドグ−１−５／Ｉへ低出力信器が与えられると高信号を
逆転ナンドグー１〜５６へ出ツノし、この結果低出力信
号がナントゲート／ｌ／ｌへ与えられることになる。こ
の点で、サンドグ−１−４４に与えらねる面入力は低入
力であり、コンバータ４０へは高山ノＪ信号を与えるこ
とになる。従って、コンバータ４０に記憶された信号は
変化Ｉず出力も変化せず、バッファー増巾器４６の出力
は変化しない。

ファスナーの回転角がポテンシオメータ５２からの信号
によって設定された予め定めた回転角に等しいことを示
す信号を差動増巾器４８が出力すると、比較器５０は高
信号をナントゲート５４へ出力し、再びオツシレータ装
置の作動を開始させる。すなわち、オツシレータ装置／
Ｉ５は再び一連の四角波を逆転ナントゲート５６を通し
て出力する。これと同時にポテンシオメータ２４からの
瞬時の回転信号はコンバータ４０及びバッファー増巾器
４６の出ツノ信号である記憶されている回転信号よりも
高になっており比較器４２の出力信号も高信号となって
いる。今説明したサイクルがここでそれ事態を繰返す。

コンバータ４０は再びポテンシオメータ装置２４からの
瞬時の回転角信号に記憶値が等しくなるまでナントゲー
ト４４からパルスの受は入れを開始する。前述の延長と
同様に信号が等しくなった時、差動増巾器４８の出力は
零になされ、比較器５０の出力は低となされて、ナント
ゲート５４への入力を低とすることによってＡツシレー
タ装置４５の発振を停止させる。

この点で、差動増巾器４８は時間遅延回路を有２９− して構成され、この時間遅延回路は抵抗及びキｔ・パシ
タ回路６０をバッファー増巾器４６からの入力を変える
Ｊ：うに並列に含んでいる。また差動増巾器は接地抵抗
６２及び遮断ダイオード６３を直列に含み、ポテンシオ
メータ２４からの入力を変えるようになっている。回路
６０にキャパシタがあるので、差動増巾器４８の出力信
号は遅延され、オツシレータ装置の差動は僅かに長くな
る。すなわち付加的な出力パルスが逆転サンドグ＝ｉ〜
５６を通して与えられるのである。これらのパルスの目
的は他の記憶回路が以下の説明で明確となるように安定
化されるようになすためである。

回路の残りの部分を参照１れば、増［１］器３０から瞬
時の１〜ルク信号は比較器０１を通して送られるのであ
り、この比較器６４は出力をナントゲート６６を通して
与え、ナントゲート６６は他の入力どしてサンドグ−１
へ５６からの出力を入力づ゛る。

ナントゲート６６は通常のデジタル−アナログ（Ｄ／Ａ
）コンバータ６８の形態の記憶回路へ出力信号を与える
。この構成は比較器／１．２、ナンド−３０＝ ゲ−１−４／ｌ及びＤ／Ａコンバータ／１０の構成ど同
じであるが、コンバータ６８が締めイｑＩプサイクルに
お（プるスナグ点Δ以下にてりセットに保持されイアい
ことが相違する。］コンバータ８の出ノｊはバッファー
増巾器７０を通して送られ、この増１１］器は比較器６
４へ信号を出ノｊする。締め付（リサイクルのスナグ点
Ａ以下においては、ナシトゲ−１〜５６は連続して差動
し、一連の四角波をナシトゲ−１へ６６へ出力する。増
１］器３０からの瞬時の１〜ルクを表わす信号はコンバ
ータ６８の出力にす（苧かに人きく、比較器６４に高出
力を出力させる。ナンドグー１〜５６からの一連の四角
波の高パルス毎にナントゲート６６はコンバータ６８へ
出力パルスをノラえ、その記憶信号を高めるとともに同
様にバッファー増［１］器７０の出ノｊを高める。この
Ｊ、うにスナグ点以下においては、コンバーター６８及
びバッファー増巾器７０からのそれぞれの信号は瞬時１
〜ルクを表わす信号に追従する。スナグ点においては、
前述したように、ナントゲート５６が僅かな時間遅延の
後に低出力信号を与え、比較器６６１．１出力信号を与
える。何故ならば、増「１］器３０／）１らの信号はバ
ッファー増［１］器７０からの信号Ｊ：り人きく、ナン
トゲート６６の出力が高くなされるどともに］ンバータ
６８に対して新たイ１パルスが与えられないからである
。従って、スナグ点におけるトルクを表す信号はコンバ
ータ６８に記憶される。僅かな時間遅延は記憶さねた信
号が安定化するのをＷ口づる。

比較器５０がファスナーの予め定めた角度分の回転が行
なわれたことを検出する毎に、オツシレータ装置４５は
ＯＮにされてナントゲート５６が一連の四角波をナシト
ゲ−１−６６へ出力し、この時比較器６４の出力が高と
されているから新しい信号がコンバータ６８へ送られバ
ッファー増巾器７０を通される。前述したのと同様な方
法により、ナントゲート６６はコンバータ６８の記憶信
号が瞬時のトルクを表わ寸信号に等しくなるまでコンバ
ータ６８へパルスを与える。この」；うにして、締め付
はサイクルにおけるスナグ点を越えると、コンバータ６
８は予め定めた各回転角の回転毎に与えられる瞬時の１
ヘルクを表わず信号を記憶し出力する。一般にこの信号
はその時点に至るまで与えられた最高トルクを表わす信
号とされることに注意すべきである。何故ならばもし増
巾器３０からの瞬時のトルクが記憶されている信号を越
えないのなら比較器６４は出力しないからである。勿論
、］コンバータ８に対する入ノｊはデジタル信号であり
、その出力はアナログ信号である。

バッファー増［Ｉ］器７０の出力は差動増巾器７２にも
送られる。この差動増巾器７２は他の入力として増ｌ］
器３０からの信号を受けいれている。差動増［１］器７
２からの出力は比較器７４に与えられる。比較器７４は
ナシトゲ−ドア６へ出力を与え、このナントゲートはま
たナントゲート５Ｇからの出力を受は入れている。ナン
トゲート７６は通常のデジタル−アナログ（Ｄ／Ａ）コ
ンバータ７８の形態の記憶装Ｗへ出力信号を与え、この
二１ンバータ７８はＤ／△コンバータ４０及び６８と同
様なものである。またり、／Ａコンバータ／ＩＯ及び６
８と同様に、コンバータ７８はバッファー増巾器３３− ８０へ出力を与える。この増ｌ］器８０は比較器７１へ
出力を戻す。ここで説明するが、Ｄ、／Ａコンバータ７
８はデジタル形式で記憶し、又アナログ形式で出力する
のであり、この信号は１−ルクー回転曲線の締め付（リ
サイクル中での最大傾斜を示すものであって、この曲線
はファスナーが締め付けられる際にプロットされるもの
である。

締め付はサイクルにおけるスナグ点以下では、瞬時のト
ルクを表わず信号は増巾器３０から差動増巾器７２へ送
られ、その時点の最大トルクに略々等しい信号がコンバ
ータ６８からバッファー増ｌ］器７０を通して差動増１
１器７２へ送られるのである。従って差動増１］器７２
の出力は実質的に零である。比較器７４へ出力が４Ｚい
と、比較器７／１は出力せず、またナントゲート７６は
Ｄ／△コンバータ７８へ出ノ〕信号を与えない。締め付
けり一イクルにおけるスナグ点において比較器７４に対
する入力はまだ実質的に等しいのでＤ／△］ンバータ７
８は入力信号をまだ受ｔノ取らない。しかしながら注目
すべきは、逆転ナントゲート５６からナ３４− ンドグー１〜７６への入ツクはここＣ供となされている
ことである。従って後スナグ点△に達した後は、増「１
］器３０からの信号はコンバータ６８及びバッファー地
中器７０力日らの記憶された信号を越え始め、差動増「
１］器７２からの出力は増加し始めて瞬時トルクと記憶
トルクとの間に差異もたらし、比較器７４が高信号をナ
ンドグ−１〜７６へ出ノ）７するようになす。勿論ナン
トゲート５６からの入力が低であるからナンドグ−１〜
７６はコンバータ７８へ出力しない。

比較器５０がファスナーの予め定めた回転角につき締め
イ」けられたことを検出すると、即ちオツシレータ装置
４５が再びＯＮとなされると、逆転ナントゲート５６が
一連の四角波をナンドグー！〜７６へ出力する。これと
同時に、差動増巾器７２は増１１］器３０からの信号で
あって予め定めた回転角についての回転において加えら
れている瞬時トルクを表す信号と、コンバータ６８およ
びバッファー増巾器７０からの信号であってスナグ点Δ
における１−ルクを表わす信号との間の差異を表わす信
号を出ノＪする。従っ−（差動増巾器７２の出力は予め
定めた回転角の回転における１−ルクー回転の傾斜を表
づ一信同どＪる。Ｄ／△二］ンバータ７８及びバッファ
ー増１］器８０から信号がないことにより、差動増１１
］器７２の高出力は比較器７４にナンドーゲ−１−７６
に対する高出力を生ぜ′しめる。ナントゲート５６から
の各低パルス毎に、ナンドグー１〜７Ｇはパルスをコン
バータ７８へ出力する。

コンバータ７８及びバッファー増巾器８０からの出力が
差動増巾器７２からの信号に等しくなるとＪヒ較器７／
１は出力するのを中断し、］コンバータ８に記録された
信号が予め定めた回転角にお（プる曲線の傾斜を表わす
ことになる。然る後、各予め定め！ご回転角において曲
線の瞬時の傾斜が曲線の既に記憶された最大傾斜Ｊ：り
大きい時、今び１明した手順が繰返されてコンバータ７
８は常に締め付（ノリイクルにおける各時点に至るまで
のｉ〜ルク回転曲線の最大傾斜を表わす信号を記憶し出
力する、ここに説明する制御装置の参考例においては、
一時的な記憶回路８２が比較器７４ど組合わされておる
、この回路は設置キトパシタ及び抵抗を比較器及びダイ
オードと並列の関係に差動増巾器７２及び比較器７４に
対する入力部の間に有している。

配憶回路８２は差動増１］器７２からの信号を一時的に
記憶し、曲線の傾斜を表ねり信号が比較器７４に送られ
、またオツシレータ装回４５から四角波パルスが発信さ
れている時には何の信号も発しないにうにしている。こ
れらのパルスはコンバータ６８に最新の記憶した瞬時ト
ルクの読みを行わせ、このコンバータからの出力及びバ
ッファー増ｌ］器７０からの出力が即時に増大を開始し
て差動増１］器７２の出力を変化させるようになす。

何れもの位置で曲線の最大傾斜を表すコンバータ７８に
おける信号、及び曲線の瞬時の傾斜を表わす差動増巾器
７２からの信号はざらに比較器８４へ送られて瞬時の傾
斜が、記憶されている最大傾斜の予め定めた割合いにな
った時を決定するようになされる。この決定を達成する
ために分割回路８６が備えられており、この回路は比較
器８４３７− と並列な設置抵抗及びバッファー増巾器８０ど比較器８
４の入力部との間の抵抗を含む。このように、］コンバ
ータ７８びバッファー増ｌＪ器８０からの信号の２５％
〜７５％、通常は５０％の予め定めた割合いの信号が比
較器８４へ送られる。従って、差動増巾器７２からの曲
線の瞬時の傾斜を表わす信号が、比較器８４へ送られた
記憶信号の予め定めた割合いの信号と等しいかそれを越
えた場合に、比較器は、曲線の瞬時の傾斜の信号が曲線
の最大傾斜の予め定めた割合いの信号に等しいことを示
す出力信＠（第１指示信号）を出す。

トルクが連続して加えられるならば、第１指示信号であ
る比較器８４からの出力信号はジヨイント組立体が降伏
点にまで締め付けられたことを指示するようになる。し
かし手操作レンチ１０によって間欠的にトルクが加えら
れる場合には、ス１−レインゲージ装置２２からのトル
ク信号は第３図で点りにて示すように逆方向にレンチを
回転させている間低下する。このような締め付【ノサイ
クルにおける点りにおいて比較器８４は信号を出す。

３８− このようにして、降伏点に達したことの決定に関しての
チェック装置が与えられるのである。回路には４つの入
力を有するアンドゲート８８が含まれ、このアンドグー
ｊ−８８はフリップフロップ９０へ出力信号を与えてい
る。アンドゲート８８は、その時点にてスナグ点へ以上
のトルクが加えられていることを示す比較器３２からの
１つの入力（第３の指示信号）、及び瞬時の傾斜信号が
その時点にて最大傾斜信号の予め定めたＩＪ合どなった
ことを示す比較器８４力口らの他の入ツノ即ち、第１指
示信号を受【づている。降伏点に達したことの検出が各
回転角作動時においてのみ行われるので、アントゲ−１
〜８８はさらにナントゲート４４から第２指示信号であ
る入力を受ける。ここでこのナントゲートはスナグ点以
下及び予め定めた回転角についての回転毎にてのみ連続
的にパルスを出力することが思い出される。もし比較器
３２及びナンドグー１〜４４からの両方の信号が検出さ
れるならば、ファスナーが予め定めた回転角につき回転
されたことを確認できる。また、降伏点の検出は充分な
１ヘルクがファスナーに加えられている時にのみおこな
わる。したがって、増巾器３０からの瞬時のトルク信号
は比較器９２の一方の入ノｊどして与えられ、比較器９
２は第２の入力としてコンバータ６８及びバッファー増
巾器７０からの最大トルクの予め定めた割合いを表わす
信号を入力する。このことはバッファー増１１」器７０
と比較器９２の入力部との間に直列に２個の抵抗を配し
た形態の分割回路９４を形成することで達成される。

一方の抵抗は設置され、他方の抵抗は設置されていない
。このにうにして、比較器９２の一方の入力は瞬時トル
クを表わし、また他方の入力はその時点までに加えられ
た最大トルクの予め定めた割合いを表わす。予め定めた
割合いは約６６／％とされて、最大１〜ルク信号の／が
比較器９２へ与えられるようになされるべきである。も
し瞬時のトルクが少くども最大１〜ルクの／となれば、
比較器９２は出力する。この出力信号は第４の指示信号
である。これら４つの指示信号を４つの入力を有するア
ンドゲート８８へ与える。４つの全ての状態が揃うと、
アンドゲート８８は出力信号をフリップフロップ９０へ
与え、これはジョイン１−組立体が降伏点まで締めつ付
けられたことを指示する。

フリップフロップ９０はアンドゲート８８からの信号を
記憶し、電灯９６及び（又は）ブザー９８のインジケー
タを作動させ、ジヨイント組立体の締めＭ　＋−Ｊを止
めるように作業者に知らせる。リセッｈスイッチ１００
が、各締め付はサイクルの終了時にＤ／Ａコンバータ６
８及び７８をクリヤーするために設けられている。

前述の説明から、レンチ１０及びコントロール回路１２
の作動が明確になろう。しかし注目すべきことは、締め
付はサイクルにおいて点りから点Ｅにてドライバーヘッ
ド１８が逆方向に回転されている間は、抵抗２７もまた
逆方向に回転されてポテンシオメータ２４からの信号を
変化させるということである。このようにして、締め付
はトルクが点Ｅにて■び加えられる前に、Ｄ／Ａコンバ
ータ４０に記録さ住ていたファスナーに回転角を表わす
信号は零とされている。点りにおいてスト４１− レインゲージ装置２２からの瞬時トルク信号はスナグ点
Ａにお（プるトルクを表わす信号より下に落ち、スナグ
点△におけるトルクを表す信号はポテンシオメータ３４
から比較器３２へ送られる。従って比較器３２は］ンバ
ータ／ＩＯへ何ら信号を出さず、］ンバータはリセツ１
へ状態に保持されてその記憶信号は零に落ちる。したが
って、締めｆ−Ｊ　ｌフリ−イクルにおける点Ｅにて、
ポテンシオメータ２４からの新しい信号は、締め付はサ
イクルが開始された際に（既に述べたように）ファスナ
ーが予め定めた回転角だけ回転された時を検出するのに
支障なく処理される。他の注目することは、もし点りが
予め定めた回転角の回転操作の途中で生じたならば、コ
ンバータ６８に記憶された最後の回転角操作における瞬
時トルクを示す信号が、点Ｅにおいてファスナーに加え
られる瞬時の１〜ルクにり小さいということである。予
め定めた回転角の検出回路の作動態様により、この回転
角は点［から測定され、最後の回転角からではないこと
が理解されねばならない。このトルクの相違をカラン−
／Ｉ　２− トするために、差動増１〕器４８と組合わされた時間遅
延回路６０が作用する。前述したように、この時間遅延
回路は、オツシレータ装置／Ｉ５に差動増巾器４８が回
転角を検出し１．：後、逆転ナンドグー１〜５６を通し
てさらに出力パルスを出すようにさせる。これによりこ
れらのパルスはナントゲート６６を作動させ、Ｄ／Ａコ
ンバータ６８が比較器６４から信号を受けられるように
なし、Ｄ／Ａコンバータ６８に記憶された信号が点Ｆに
おいてファスナーへ加えられた実際の瞬時のトルクにほ
ぼ近いトルク値となるように高められる。これは正確な
手段でないが、充分に近似し、この装置によって遂行さ
れる方法はそれほど損われることがない。

指摘されねばならないこととして作業者はある程度の装
置使用の練習をする必要がある。１〜ルクの短い急激な
付加は避けねばならず、１〜ルクができるだ（ノスムー
スに掛けられるようになされねばならない。

前）小では本発明の好ましい実施例が説明されたが１本
発明の精神及び範囲から逸ｕｂ　することなく当業当に
多くの変形及び変更がイ１し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図はファスナーが締めイ」【プられる際の１〜ルク
−回転曲線を示すグラフ。 第２図は作業者の手操作レンチによってファスナーが締
めイ」けられる際のプレロード一時間曲線を示づ一グラ
フ。 第３図はレンチの反動トルクを測定する７ｊめの装置が
含まれてるレンチで作業者の手にＪζっでファスナーが
締め付（プられる際のトルク信号一時間曲線を示すグラ
フ。 第４図は本発明による締め付は装置の概略図。 第５図は角度測定装置を示す断面立面図。 １０・・・・・・レンチ １２・・・・・・コントロール回路 １４・・・・・・ハンドル部材 １８・・・・・・ドライバーヘッド ２０・・・・・・カップリング部材 ２２・・・・・・ストレインゲージ装置２４・・・・・
・ポテンシオメータ ２５・・・・・・ワイパーアーム ２７・・・・・・抵抗 ２９・・・・・・角度測定装置 ３０・・・・・・増巾器 ３２・・・・・・比較器 ３４・・・・・・ポテンシオメータ ３６・・・・・・増巾器 ３７・・・・・・トランスデユーサ ４０・・・・・・Ｄ／△コンバータ ４１・・・・・・回転角検出装置 ４２・・・・・・比較器 ４４・・・・・・ナントゲート ４５・・・・・・オツシレータ装置 ４６・・・・・・バッファー増巾器 ４８・・・・・・作動増巾器 ５０・・・・・・比較器 ５２・・・・・・ポテンシオメータ ５４．５６．５８・・・・・・ナントゲート５５・・・
・・・キャパシタ ＝４５− ５７・・・・・・抵抗 ６２・・・・・・抵抗 ６３・・・・・・ダイオード ６４・・・・・・比較器 ６６．７６・・・・・・ナントゲート ６８・・・・・・Ｄ／Ａコンバータ ７０．８０・・・・・・バッファー増巾器７２・・・作
動増巾器 ７４．８４・・・比較器 ７８・・・Ｄ／Ａコンバータ ９０・・・フリップ７０ツブ ９２・・・比較器 ９４・・・分割回路 特許出願代理人 弁理土山　崎　行　造 ４６一

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）　ファスナーを含むジヨイント組立体を締め伺け
   るための装置であって、該装置が、一方向に回され前記
   ファスナーに増加トルクを付与し、しかる後逆方向に戻
   されこの間ファスナーにトルクを全く付与しないように
   なっているハンドルと、該ハンドルに結合されファスナ
   ーに数個けられるように形成されているドライバーヘッ
   ドとを有するレンチ装置と、前記ドライバーヘッドと組
   合され該ドライバーヘッドの回転を表わす信号を発する
   角度測定装置とを有し、かつ該角度指示装置が前記ドラ
   イバーヘッドと一緒に回転するように固定された第１部
   材と該第１部材に関し回転しないで静止している第２部
   材とを有し、前記第１部材の前記第２部材に対する相対
   回転量が前記信号を発生させるように作動するようにな
   っていることを特徴とする締め付は装置。
2. （２）　前記第２部材がかなり人きい慣性を持ち、かつ
   一定間隔で形成された溝を有し、前記第１部材にかなり
   低摩擦で接触させられており、前記第１部材が前記第２
   部材の溝の通路を検出する光学的トランスデユーザーを
   有している特許請求の範囲第１項記載の締め（１け装置
   。
3. （３）　前記回転を表わす信号がデジタル信号である特
   許請求の範囲第１項記載の締め付は装置。
4. （４）　前記角度測定装置が抵抗部分おＪ：びワイパー
   アーム部分を有するポテンシオメータ装置を有し、前記
   抵抗部分およびワイパーアーム部分の一方が前記ドライ
   バーヘッドと一緒に回転するように配列され、他方が回
   転しないようにその他方を静止体に取付けるための保持
   装置と組合わされている特許請求の範囲第１項記載の締
   め付は装置。
5. （５）　前記保持装置が前記他方に担持された柔軟部材
   と、該柔軟部材を前記静止体に固定するためのクリップ
   を含んでいる特許請求の範囲第４項記載の締め付は装置
   。
6. （６）　前記柔軟部材がケーブルである特許請求の範囲
   第５項記載の締め付は装置。
7. （７）　前記クリップが磁石を有している特許請求の範
   囲第６項記載の締め付は装置。