JPS6144789Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、直巻整流子電動機を用いたボルト
締付機に関するものである。

ボルト締付けの際に平座金を用いる場合には、
適正な締付トルクを検出する方法として耐力点法
が一般に用いられている。この耐力点法は、ボル
トがその弾性変形範囲内で伸びる時は締付荷重が
締付量に対し滑らかに増加するのに対し、この弾
性変形範囲を外れる時（耐力点）には締付荷重が
急激に変化することを検出して、締付けを停止す
るものである。直巻整流子電動機を用いる場合
は、締付トルクが電動機電流に比例することか
ら、時間に対する電流変化曲線の変化率が略一定
になる範囲が前記弾性変形範囲に対応し、この変
化率が急減したことから前記耐力点を検知して締
付けを停止するのである。

また所定の締付荷重で塑性変形する荷重制御座
金（例えば、新日本製鉄株式会社製造の“LC座
金”（商標名）などがある。）を用いる場合には、
この座金の塑性変形範囲で締付荷重が略一定とな
り、この範囲の前後ではボルトの弾性変形範囲と
なつて締付荷重は締付量に対して略直線的に増加
してゆく。すなわち直巻整流子電動機を用いる場
合は電動機電流から締付トルクを検出し、この電
流の変化率が略０となることから塑性変形範囲を
検出し、この塑性変形範囲の終了点から再び電流
変化率が正となる時に締付けを停止するようにし
ている。

以上のように電動機電流の変化率から締付け停
止時を判別するものでは、通常の平座金を用いる
場合と荷重制御座金を用いる場合とでは、締付停
止時の判別方法が異なる。すなわち前者の平座金
の場合は変化率が急減した時点から、また後者の
荷重制御座金の場合は変化率が所定値以上から一
度略０になつた後再び所定値以上に復帰した時点
から、それぞれ締付停止時を判別する。このため
これら異なる座金に対しては、それぞれ異なる判
別回路（論理回路）を用いる必要があり、異なる
ボルト締付機を別々に用意しなければならなかつ
た。

また電動機電流から締付トルクを検出する場合
は、始動時に急激に変化する始動電流が流れるた
め、この始動電流により誤動作するおそれがあ
る。このため従来の装置では、始動直後の一定時
間は電動機電流の検出回路を不作動にするように
タイマを設けたり、始動時には電流が緩やかかつ
滑らかに増加するようクツシヨンスタート回路を
設けたりする必要があつた。その結果装置が複雑
になるという不都合があつた。

この考案は以上のような不都合に鑑みなされた
もので、座金の種類に関係なく常に適正な締付ト
ルクでの締付けを可能にし、また始動電流による
誤動作防止回路も不要になるボルト締付機を提供
することを目的とする。

この考案はこのような目的を達成するため、締
付途中の連続する第１および第２の所定時間また
は締付角度間隔内での前記各トルク差を求める第
１および第２の減算器と、前記各トルク差が設定
値範囲内であることを判別して同一の論理信号を
出力する第１および第２の比較器と、これら各比
較器の出力が入力される排他的論理和回路と、前
記排他的論理和回路の出力信号を積算し選択スイ
ツチにより予め設定した積算値に達すると停止信
号を出力するカウンタとを備え、前記積算値を締
付条件に応じて選択スイツチにより切換え可能と
し、前記停止信号に基づいて締付けを停止するよ
うに構成したものである。以下図面に基づきこの
考案を詳細に説明する。

第１図はこの考案の一実施例を示す構成図、第
２図はその動作説明図である。第１図において符
号１０は直巻整流子電動機であつて、回転子１２
と界磁巻線１４とを備える。この回転子１２の回
転によりナツトを締付ける。１６は交流電源、１
８はスイツチ、２０はサイリスタ、２２はシヤン
ト抵抗であり、これらは前記電動機１０と共に閉
回路を形成するように接続されている。サイリス
タ２０のゲートには後記ゲート制御回路４８から
ゲートパルスＧが送られ、サイリスタ２０のオ
ン・オフによつて電動機電流が位相制御され
る。

２４は低域フイルタである。前記シヤント抵抗
２２の電圧降下により電流を検出するが、この
低域フイルタ２４はこの電流に含まれる高周波
成分、或いはパルス性のノイズを取除き、これに
よる誤動作を防ぐ作用を持つ。

２６はクロツク発生器であつて、所定時間間隔
Δｔのクロツク信号CLを出力する。２８，３０
はそれぞれ第１および第２の記憶部であり、これ
らは連続する２つのクロツク信号CL₁，CL₂に同
期して、低域フイルタ２４の出力すなわち締付ト
ルクＴを記憶する。従つて第１の記憶部２８には
クロツク信号CL₁の時刻におけるトルクT₁が、ま
た第２の記憶部３０にはクロツク信号CL₂の時刻
におけるトルクT₂がそれぞれ記憶される（第２
図参照）。

３２，３４は第１および第２の減算器である。

第１の減算器３２は前記第２の記憶部３０が記
憶したトルクT₂から、第１の記憶部２８が記憶
したトルクT₁を差引きその差ΔT₁を算出する。

すなわち ΔT₁＝T₂−T₁ となる。また第２の減算器３４は次のクロツク信
号L₃の時刻におけるトルクT₃から、第２の記憶
部３０に記憶されたトルクT₂を差引きその差Δ
T₂を算出する。すなわち ΔT₂＝T₃−T₂ となる。

３６，３８は第１および第２の比較器、４０は
可変抵抗器である。各比較器３６，３８の正相入
力端には前記各減算器３２，３４の出力ΔT₁，
ΔT₂がそれぞれ入力され、また各比較器３６，
３８の逆相入力端には可変抵抗器４０により設定
された設定値ΔT₀が入力される。このため各比
較器３６，３８は前記差ΔT₁，ΔT₂がこの設定
値ΔT₀以上になると論理“１”を、またこの設
定値ΔT₀以下になると論理“０”を出力する。
すなわちこれら比較器３６，３８は設定値ΔT₀
の範囲外であれば、同一の論理信号“１”を、こ
の範囲内であれば同一の論理信号“０”を出力す
る。

４２は排他的論理和回路（以下EX・オアとい
う）であつて、前記各比較器３６，３８の出力で
ある論理信号が入力される。このEX・オア４２
は、その２つの入力が共に“１”，“１”または
“０”，“０”の時に論理“０”を出力し、入力が
“１”，“０”となつている時だけ論理“１”を出
力する（第２図参照）。

４４はカウンタである。こカウンタ４４は
EX・オア４２の出力信号を積算し、予め設定し
た積算値に達すると停止信号Ｓを出力する。この
実施例におけるカウンタ４４は多数の接点ａ，
ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆを備え、各接点ａ〜ｆは
EX・オア４２の出力信号の積算値に対応して順
次論理“１”を出力する。すなわちEX・オア４
２が１個の論理“１”を出力した時には接点ａが
論理“１”を、EX・オア４２が２個の“１”を
出力した時には接点ｂが“１”が順番に出力し、
以下EX・オア４２の“１”出力の数に応じて接
点ｃ〜ｆが論理“１”を出力する。４６は選択ス
イツチであり、これら接点ａ〜ｆのうち選択した
接点から論理“１”の出力を取出し、これを停止
信号Ｓとしてゲート制御回路４８へ入力する。ゲ
ート制御回路４８は、この停止信号Ｓに基づきゲ
ートパルスＧの発生を停止する。従つてサイリス
タ２０はオフとなり、電動機電流は遮断される
ので、電動機１０によるボルトの締付けは停止す
る。

次にこの実施例の動作を説明する。第２図にお
いて、電動機電流の時間ｔに対する変化曲線の
勾配が急な範囲Ａでは、クロツク信号CLの時間
間隔Δｔ内でのトルク差ΔT₁、およびこれに続
く時間間隔Δｔでのトルク差ΔT₂は、いずれも
可変抵抗器４０の設定値ΔT₀より大きい。この
ため各比較器３６，３８は共に論理“１”を出力
するから、EX・オア４２の出力は“０”とな
る。第２図の電流曲線上の折曲点Ｂにおいてはト
ルク差ΔT₁′が設定値ΔT₀より大きい一方、トル
ク差ΔT₂′は設定値ΔT₀より小さくなる。このた
め比較器３６は“１”を、比較器３８は“０”を
出力し、EX・オア４２は“１”を出力する。こ
のようにEX・オア４２は電流曲線の折曲点にお
いて“１”を出力する。

次にこの実施例によりボルト締付けを行なう過
程を説明する。第３図はゲート制御回路４８内に
クツシヨンスタート回路を設け、平座金を介して
締付けた場合の電動機電流変化とEX・オア４２
の出力とを示す。クツシヨンスタート回路を用い
て始動時に電流を紋るように位相制御するの
で、始動電流のピークは現れず電流は滑らかに
増加する。ボルトの弾性変形範囲Ｄの前後でこの
電流は急激に変化し、ここが折曲点Ｅ，Ｆとな
つている。なお折曲点Ｆは耐力点でもある。この
場合には前記第１図における選択スイツチ４６を
接点ｂに接続しておけばよい。すなわち折曲点
Ｅ，ＦでEX・オア４２は“１”を出力するが、
カウンタ４４がこの“１”を２度積算すると接続
ｂが“１”となりこの停止信号Ｓにより締付けは
停止し、折曲点Ｆすなわち耐力点Ｆで締付停止と
なるからである。

第４図はクツシヨンスタート回路を用い、荷重
制御座金を介して締付けた場合の電動機電流の変
化とEX・オア４２の出力とを示す。この場合に
は荷重制御座金の塑性変形範囲Ｇで締付トルクす
なわち電動機電流が略一定になるので、３つの
折曲点Ｈ，Ｉ，Ｊが現れる。この場合には前記選
択スイツチ４６を接点ｃに接続しておけばよい。
すなわちEX・オア４２は、ボルトの弾性変形開
始に伴なう折曲点Ｈと、塑性変形開始および終了
に伴なう折曲点Ｉ，Ｊでそれぞれ論理“１”を出
力する一方、カウンタ４４がEX・オア４２の出
力“１”を３度積算すると接点ｃが“１”とな
り、これが停止信号Ｓとなつて締付けを停止する
からである。従つてこの場合には折曲点Ｊにおい
て締付けは締止する。

第５図はクツシヨンスタート回路を用いずに荷
重制御座金を介して締付けた場合の電動機電流と
EX・オア４２の出力を示す図である。この場合
には、第４図の場合に比べ、始動電流によるピー
クＫが現れるために、このピークＫに対応して
EX・オア４２の出力が論理“１”になる。従つ
てこの場合は前記選択スイツチ４６を接点ｄに接
続すればよい。すなわち荷重制御座金の塑性変形
範囲Ｇの終了点における折曲点Ｊは、EX・オア
４２の４番目の論理“１”出力に対応するからで
ある。なおこの図においては第４図と同一部分に
同一符号を付したので、その説明は繰り返えさな
い。

なお第３，４図はクツシヨンスタート回路を用
いた場合を示したが、タイマ等を用いて始動直後
は電動機電流を不検出とする場合もタイマ設定時
間経過後は同じ電流曲線となるので、第３図、４
図の場合と同様と考えることができる。

また以上の実施例では、クロツク発生器２６は
所定の時間間隔Δｔを持つたクロツク信号CLを
発生するが、この考案は回転子１２の回転角度を
検出する角度検出器を設け、この回転子１２の回
転角度すなわち締付角度θに同期してクロツク
CLを発生するようにすることも可能である。こ
の場合は前記時間ｔが締付角度θに対応すること
になる。

この考案は以上のように、電動機電流の折曲点
の数をカウンタで積算し、この積算値が座金の種
類や、クツシヨンスタート回路あるいはタイマの
有無などの締付条件に対応して、選択スイツチに
より選択された積算値に達すると締付けを停止す
るように構成したから、カウンタに設定する積算
値を変更するだけで、全ての場合に適切な締付ト
ルクで締付けを停止させることができる。従つて
座金の種類等の変更に対し異なる締付機を用いる
必要が無くなり、前記積算値を変えるだけであら
ゆる条件でのボルトの締付けが可能である。また
始動電流に対しても前記積算値の変更だけで対応
できるから、クツシヨンスタート回路やタイマな
ども不要になり、回路構成が簡単である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例を示す構成図、第
２図はその動作説明図、第３，４，５図はそれぞ
れ異なる締付条件下での電動機電流の変化と
EX・オア出力とを示す。 １０……直巻整流子電動機、３２，３４……第
１および第２の減算器、３６，３８……第１およ
び第２の比較器、４２……排他的論理和回路、４
４……カウンタ、４６……選択スイツチ、Ｔ……
締付トルク、ΔT₁，ΔT₂……トルク差、ΔT₀…
…設定値、Ｓ……停止信号。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 直巻整流子電動機を備え、電動機電流から締付
   トルクを検出するボルト締付機において、締付途
   中の連続する第１および第２の所定時間または締
   付角度間隔内での前記各トルク差を求める第１お
   よび第２の減算器と、前記各トルク差が設定値範
   囲内であることを判別して同一の論理信号を出力
   する第１および第２の比較器と、これら各比較器
   の出力が入力される排他的論理和回路と、前記排
   他的論理和回路の出力信号を積算し選択スイツチ
   により予め設定した積算値に達すると停止信号を
   出力するカウンタとを備え、前記積算値を締付条
   件に応じて選択スイツチにより切換え可能とし、
   前記停止信号に基づいて締付を停止することを特
   徴とするボルト締付機。