JPS6176282A - ボルト軸力管理方法 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明はボルト軸力管理方法に係り、特にボルト軸力管
理を正確に行なうことができるボルト軸力管理方法に関
する。

〔発明の背景〕

被締付物たとえば２枚の鋼板を一体に締結する場合など
には、Ｆ＋ボルトとナツトが広く活用されでいろ。そし
てボルト締結時の当該ボルトの軸力を管理することは、
このようｖＣｙｌ？ル）ｋ締結して得られるボルト締結
体の安全上重要である。従来このような締付は時のボル
ト火管理する方法としてトルク法とナツト回転角法があ
る。

第９図は従来リトルク法にぢける特性線図で、横軸には
締付はトルクＴ、縦軸にはボルトの軸力Ｆ火とっである
。このトルク法はボルトの締付けに際して生じるトルク
Ｔと軸力Ｆどの間に成り立つＴ＝ｋｄＦ（ｋはトルク係
数、ｄはボルトの呼び径）の関係を利用したものである
。ここでｄはボルト固有の定数であり、ｋはある範囲の
締結条件に関して通常定数として取扱われる。そしてこ
の方法はトルクＴ′ｆ？ｃ制御することによってボルト
の軸力Ｆを管理しようとてろものである。

ところで、上記したトルク係数には座面やねじ部の摩擦
係数に関係しているが、これらの座面やねじ部の表面粗
さが各ボルト間では完全には一致していないこと、また
これらの座面やねじ部の表面に何者している油の種類等
により座面やねじ部の摩擦係数自体にばらつきケ生じや
すいことから、トルク係数ｋにばらつきを生じやすい。

な′ｊ６第９図においてａはトルク係数ｋｌＩ７）場合
の特性線、ｂはトルク係数かに２の場合の特性線、Ｃは
トルク係数かに３の場合の特性線である。ここでに２＞
ｋｔ　、ｋ３＜ｋｔの関係にあるものとする。そしてト
ルクでの管理目標値をＴｆとすると、特性線ａの場合の
軸力Ｆｆに対して特性ａｔｂの場合の軸力Ｆ　ｆ’はは
るかに小さく、また特性線Ｃの場合の軸力Ｆｉははるか
に大き°い。このようなことから従来のトルク法ではト
ルクＴの管理目標値Ｔ。

に対するボルトの軸力Ｆの範囲が大きくなってしよい、
そｎ故、軸力管理を正確には行ない難い。

第１０図は従来のナツト回転角法における特性線図で、
横軸にはナツトの回転角θ、縦軸にはボルトの軸力Ｆを
とっである。この方法はボルトに螺合されるナツト欠回
伝させてボルトを塑性域まで締付けろことにより、当該
ボルトの軸力を管理しようとするものである。例えば同
第１０図に示すようにボルトの目標軸力ＦをＦｆとした
場合、回転角θがθｆ上Δθ丁なわち大きな角度範囲ｄ
となっても、それに対応する軸力ＦはＦ、±ΔＦすなわ
ち小さな軸力範囲ｅとなる。従って回転角θに多少のば
らつきに生じても軸力Ｆのばらつきが小さく、それ故上
記したトルク法に比べて安定した軸力Ｆの管理を行なう
ことができる。

しかしこのナンド回転角法にＲいてはボルトを塑性域ま
で締付けろよ５Ｖｃして軸力管理を行なうことから、締
付は過ぎによるボルトの破断を招く危険があり、そのた
め延性の小さい材質からなるボルトに対しては適用でき
ない。従ってこのナツト回転角法によるボルトの軸力管
理を実施する場合には、十分な延性を有する特殊な形状
のボルトに限定されろ不具合がある。なお弾性域におけ
る軸力管理を考えた場合、ナツト回転角法にあってはナ
ツトの回転角な目で読み取るようになっているので、当
該回転角の読ろ取り誤差に相応した大＠な軸力Ｆの誤差
を生じる。それ故、弾性域における従来のナツト回転角
法による軸力管理は不可能であった。

〔発明の目的〕

本発明にこのような従来技術にどける実情に鑑みてなさ
れたもので、その目的は、ボルトの軸力の正確な管理を
行なうことができろとともに、弾性域に８ける軸力管理
も行なうことかでさるボルト軸力管理装置を提供するこ
とにある。

〔発明の概要〕

この目的を達成するために本発明は、所定の締結条件に
応じた基準回転角をあらかじめ設定し、第１回目のボル
ト締結時には、ボルトの締付けに際してボルトの回転角
値あるいはボルトに螺合されるナツトの回転角値を求め
、この回転角値が上述の基準回転角に一致するようにボ
ルトを締付けることによりボルトの動力を所定の値に管
理し、この状態からボルトの締付けを解いた後におこな
われる第２回目以降のざルト締付けに際しては、第１回
目のボルトの締結に際して生じる該ボルト、ナツト、被
締付物からなる締結体の永久変形に応じた補正係数に基
づいて別の基Ｓ回転角を求め、ボルトの回転角値あるい
はナツトの回転角値がこの別の基準回転角に一致するよ
うにボルトを締付けることによりざルトの軸力を所定の
値に管理する構成にしである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明のボルト軸力管理方法を第１図〜第８図に
基づいて説明する。第１図〜第４図（ａ）。

（ｂ）は本発明のボルト軸力管理方法を実施する装置の
一例を示す説明図である。これらの図において、１は被
締付物で、例えば２枚の鋼板からなっている。２はこの
被締付物１を締結するためのボルト、丁なわち軸力管理
されるボルト、３はこのボルト２に見合するナツトであ
る。４はボルト２およびナツト３のいずれかに回転カケ
付与する締付は工具で、先端に角ドライブ部５を有して
いる。６は締付は工具４に着脱自在に設けた検出装置で
、例えば第２図、第３図（ａ）　、　（ｂ）に示すよう
に構成しである。

これらの第２図、第３図（ａ）　、　（ｂ）にＳいて、
７は外殻を形成するケース、８はこのケース７内に収納
されろ第１の回転体で、前述した締付は工具４０角ドラ
イブ砲５が嵌入可能な角穴９火有している。ＩＯはこの
第１の回転体８に一体に設けたシャフトである。１１は
第１の回転体８に連設され、一部がケース７に収納さｎ
７：１第２の回転体で、中央部にシャフト１０が回動目
在に挿入される穴１２．１３ｊｃｉよひ９間部１４を有
するとともに、ケース７かう突出てる部分に角ドライブ
部１５を有している。ナ？、この角ドライブ部１５は第
１図に示すボルト２あるいはナツト３のいずれかに嵌着
可能なレンチソケット１６に嵌入される。また第２図に
示す１７は、第２の回転体１１に回転可能に保持される
遊星歯車で、その歯部１８はシャフト１０の外周に形成
した歯部１９′ｊ６よひケース７の内周に形成した歯部
２０に係合している。

２１はケース７に一体に設けられ、例えば前述した被締
付物１に固定される板状の反力受けである。

２２は第２の回転体１１に装着したトルクロードセルで
、角ドライブ部１５に生じるトルク、すなわちボルト２
の締付はトルクを電気信号として出力する。！ｊ：２３
は、前述した第１の回転体８に形成した円板部で、第４
図（ａ）に例示するように、円周方向にΔθ間隔に設け
た穴２４を有している。

また第２図に示す２５は光電式センサで、ケース７に装
着されるとともに、円板部２３に対問するように配置し
てあり、第４　［Ｗ　（ｂ）に示すように、円板部２３
０回転に伴う穴２４の位置変化に相応したパルス信号、
すなわち円板部２３０回転角に相応したパルス信号を出
力する。例えばΔθな５°に設定すればパルス信号の高
レベル信号と低レベル信号とからΔθの凭、すなわち２
．５°の分解能な得ることができる。第２図、第３図（
ａ）に示す２６は元１式七ン丈２５のコネクタで、光電
式センサ２５に入出力用の道線を接続する。

なＳ、上述した円板部２３％よび元を式センサ２５は、
ボルト２およびナツト３のいずれか一万の回転角を検出
する回転角検出手段を構成している。また上述したトル
クロードセル２２は、ボルト２に付加されろトルクに相
応する信号を出力するトルク検出手段を構成している。

また、上述したケース７、第１の回転体８、シャフト１
０．第２の回転体１１、遊星歯１１７、および反力受け
２１は、締付は工具４によって付与される回転力を倍加
させて角ドライブ部１５に伝える倍力機構を構成してい
る。

また第１図に戻り、２７はボルト２の呼び径ｄ。

ピッチル、締付は長さｔｆ等が入力される寸法設定器で
ある。２８はボルト２の強度区分、すなわち例えばＪＩ
Ｓ等によって規定された強度区０分と引張強さの関係が
設定され、指定された強度区分に対応する引張強さを信
号として出力する強度区分モード選択器、２９は被締付
物１の形態が設定され、指定された形態に相応する信号
を出力する締付物モード選択器である。これらの寸法設
定器２７、強度区分モード選択器２８、および締付物モ
ード選択器２９は、締付けに際して用いられるパボルト
２の呼び径ｄ１ピッチｐ、締付は長さｔ２、当該ボルト
２の強度区分、Ｓよひ被締付物１の形態等の締付条件を
信号として出力する信号出力手段を構成している。

３０は寸法設定器２７、強度区分モード選択器２８、締
付物モード選択器２９に接続される演算記憶回路で、こ
れらの設定器２７、運択器２８．２９かも出力されろ信
号に応じて、後述する式で示される演算をおこない、記
５図のボルトの軸力、締付はトルク−ナツト（ボルト）
の回転角特性曲線で例示するように、例えばボルト２等
の座と被締付物１とが＠Ｍｒ−する点つまりスナツグで
ある点ＡＫ＃けろ軸力Ｆ　′？：得るに要するトルクで
ある基準スナツグトルクで　と、点Ａに至った時点にに
げる回転角θ　をゼロとして締付は時の望ましい軸力Ｆ
ｆを発生させる点Ｃまでの回転角、つまり基準回転角θ
。、！演算し、これらの基準スナツグトルクＴ３と基準
回転角θユを記憶する。

次に、この演算・記憶回路３０でおこなわｎる演算の内
容について述べる。

一般に、管理されるボルト２の軸力Ｆ、と、当該ボルト
２（あるいはナツト３）の回転角θとの関係は次式で表
わすことができろ。

ｆ θ＝３６０ｃ′Ｘ−（δ、＋δｃ）（１）ここで、θ：
回転角 Ｆ、：軸力 ｐ：ボルト２のねじピッチ δ　：ホルト２のコンプライアンス δｃ：被締付物ｌのコンプライアンス である。なおコンプライアンスとは、単位荷重当りの変
位量を示すもので、ばね定数の逆数がとられる。

そして、ボルト２のコンプライアンスδ、は第６図に例
示するように、次式で表わされる。

δ　　＝δ、＋δ。＋δ、（２） ここで、δ　：ボルト２の頭部にＳける柱状要り 素に置換した場合のコンプライ アンス δ　：ナット３とのかみ合い部を形成 するねじ部のコンプライアンス δ　：締付は長さｔ　ｆｌｃ：Ｍけるボルト２の軸部フ
ンプライアンス である。また一般に、コンプライアンスの基本式であり
δ　、δ　は各々 ｈ　　　　　　ｎ で求められる。

ここで、′Ｆ２：ボルト２の縦弾性係数Ａ：ボルト２の
公称断面積 ｄ：ボルト２の呼び径 である。

またδ１は第６図に示すよ５に、締付は長さｔ。

のうち、ボルト２の細部の長さｔｂとねじ部の長さｔ８
との比によって多少変化するが、簡易的にはねじ部の長
さｔ８−１のコンプライアンスの計算に用いるねじ部の
径を呼び径ｄと等しく？いて、締付は長１１ｆを呼び径
ｄをもつ軸部の長さｔｂとしても実用上、余り問題はな
い。

したがって、 となる。これらのことからボルト２のコンプライアンス
δ、は、 となる。ここでＥ５は材質で決まる定数であり、δｔ＆
まボルト２の呼ひ径ｄと締付は長さｔ、の関数で求める
ことができ、結局、次式で表わすことができろ。

また上記と同様にして、被締付物ｌのフンプライアンス
δ　は、次式から求めることができろ。

に こで、Ｅ　：被締付物１の縦弾性係数 （材質で決まる定数） Ａ　　：被締付物１な等価円筒に置換しｑ て計算する場合の各条件に対す る等価断面積 である。なお等価断面積Ａ　は被締付物ｌの形態ｑ （モード）によって異なり、第７図（ａ）　、（ｂ）　
５（ｃ）に示−ｆ３種類の形態に分けられる。同第７図
（ａ）　、　（ｂ）　。

（ｃ）に示す形態は、ポルト２０座面径Ｂと靴付は内筒
径Ｄ　との比によって分けられろ。ｊなわち、第７図（
Ａ）は被給付物１が薄肉円筒のモードで、Ｂ≧Ｄ　の条
件の場合で、第７図（ｂ）は厚肉円筒のモ〇 一ドで、Ｂ＜Ｄ　　≦３Ｂの条件の場合で、第７図（Ｃ
）はフランジのモードで、Ｄ。）３Ｂの条件の場合をそ
れぞれ示している。

これらの第７図（ａ）　、（ｂ）　、（ｃ）に示す各条
件における等側断面３［Ａｅ　ｑは、 第７図（ａ）の場合には、 一π　　　　２ Ａ、　　−（Ｄ　　　Ｊ　） ｑ　　４　　　　０ 第７図（ｂ）の場合には、 第７図（ｃ）の場合には、 となる。な？、Ｄｌはボルト穴径である。

ここで、Ｂ、Ｄ　　、Ｄ、をボルト２の呼び径ｄの関数
とするために、Ｂ／ｄ　、　Ｄ　０／ｄ　、　Ｄ　、／
ｄの比な各々求めろと、第１表のようになる。なお、こ
の第１表中の寸法値はＪＩＳ規格値ヶとりである。ただ
し、第７図（ａ）の場合のＤ　はＤ　＝Ｂとし、第７図
（ｂ）の場合のＤ　はＤ　　＝３ＢとしＯＯ である。

第　　　１　　　表 この第１表から明らかなように、Ｂ　／　ｄ　、　Ｄ　
１／ｄ、Ｄ　　／ｄはそれほどばらついておらす、した
がって６値とも平均値を採用しても余り問題はない。

つまり、 厘面径　Ｂ＝１．４６ｄ 穴径　Ｄｌ＝１．１２ｄ 締付は円筒径　Ｄ。＝１．４６ｄ　　（薄肉）Ｄ　　＝
４．３８ｄ　　（厚肉） とすることかでさる。したかって前述の式（９）、αｑ
。

α刀はそれぞれ、 被締付物ｌが第７１図（ａ）に示すモードの場合、Ａ、
、＝、−ＣＤｏ−ＤＩ） ＝７〔（１，４６ｄ）２−（１，１２ｄ）２〕（２）被
締付物１が第７図（ｂ）に示すモードの場合、＝７（：
（１，４６ａ）２−（１，ｔ２ｄ）２〕被締付物ｌが第
７必（ｃ）に示すモードの場合、として、ポルト２の呼
び径ｄ、締付は長さｔ、の係数として演算することがで
きる。また、このようにして求められた八〇ｑの値を式
（８）に代入することによって、被締付物１のモードの
それぞれに相応でるコンプライアンスδ　が求められる
。

以上のようにしてポルト２のコンプライアンスδ、と被
締付物ｌのコンプライアンスδ。が求まれば、締結体と
してのコンプライアンスδが次式から求められろ。

δ＝δ、＋δ　　　　　　　　　　　　　αりなお、軸
力Ｆ、と回転角θとの関係式は前述の式（１）で示した
ように、 であるが、実際はボルト２、ナット３座面におげろへ１
こり、ねじ面、被締付物１どうしの接触面におけるへた
つの影響があるので、これらのへたり量を補正係数とし
て計算する必要がある。またこの一実施例で演算する回
転角θは、第５図に示す点Ａから点Ｃ１での角度、すな
わち基準回転角θ　　であって、原点０かも点Ａまでの
軸力壬゛８ｓｅｔ 夕も補正する必要がある。つまり基準回転角θｓｅｔは
、 となる。

ここで、δ′は各接触面間におけるへたりを考慮してコ
ンプライアンスの補正係数としたもので、で表わされ、
ｆｅはへたりｊｔを示し、経験的な笑測値により定数と
して定めろことができろ。

また、前述したように給付は過程に２いて生じるボルト
２やナット３０座面、ねじかみ会い部におけろへたつ、
被給付物１ど５しの接触面間におけるへたりの影響によ
り、第１回目のボルト２の締付けにおける軸力と回転角
との関係と、一度締付けたボルト２をゆるめた後におこ
なわれる第２回目以降のボルト２の締付けに？ける軸力
と回転角との関係とは異ｒ１つだものになる。すなわち
、第８図のＹｌは第１回目のボルト２の締付り゛に際し
て得られる特性曲線、Ｙ２は第２回目以降のボルト２の
締付けに際して得られる特性曲線であるが、特性曲線ｙ
、ｉＣあっては特性面！ｆｉ　Ｙ　ｓ　に比べて傾きが
急になっている。なお、Ｘｌは第１回目の締付は後に、
例えば補修等のためにボルト２の締付けをゆるめた際に
得られる特性曲線である。

このように、特性曲線Ｙ１　と特性曲線Ｙ２とが異なる
の（工、前述したようにボルト２やナツトの座面、ねじ
かみ合い部はとにおいて陥没等によるへたり、すなわち
永久変形が生じ、式（イ）の計算で求めた被締付物１、
ボルト２、ナツト３からなる締結体のコンプライアンス
δにずれが生じるためである。

したかつて、このような永久変形の影ｉ１　ｙ１′考慮
に入れた締付は過程におけろ見かけ上のコンプライアン
スをδ。とすると、 δ　＝δ＋δｐ　　　　　　　　　　叫で表わすことか
できる。ここで、 δ：弾性変形に関係するｂ分で、上記の式（至）から得
られるコンプライアンス δ　ニボルト２やナツト３の座面、ねじかろ合い部にお
いて座面陥没等、永久変形により生じ、見かけ上コンプ
ライアンスを大きくする成分 そして、上記式（８）で求められる見かけ上のフンプラ
イアンスδ。は近似的にコンプライアンスの計算値δと
比例するとみなせるので、式賂のコンプライアンスδ、
は計算値δの補正係数として扱５ことがでさ、結局式９
日は次式のように置換することができろ。

δ　＝α・δ　　　　　　　　　　（至）ここで、αは
被締付物ｌの材質、硬度、面の粗さ等に関係する定数で
あり、例えば被締付物ｌが軟鋼の場合、この値を実験的
に求めると、締付は長さｔｆと呼び径ｄの比Ｌ　１　／
　ｄが３〜５の範囲において、 となる。したがって、第２回目以降の締付けに？いては
上記の式（１）は となり、こり式翰に上記の式αう、鵠を代入すると、と
なる。これに伴って基準回転角θ６．！ｔは、となる また、基準スナツグトルク１８時におけろ軸力Ｆ３はト
ルクと軸力との関係式　Ｔ＝ｋｄＦから求められる。ま
た最１！ｌな基準スナツグトルクＴ８は１つのボルト２
について実験等により求めておけば他の径については計
算で設定することができろ。つまり、あらかじめ実験等
で求めておいたボルト２のスナツグトルク’ｋＴｓ０と
し、そのボルト２の有効断面積をＡ、。とτれば、任意
の径のボルト２の基準スナツグトルクＴ、は、 で表わされる。なおこの式翰に示すＡ３は、任意の径の
ボルト２の有効断面積である。

ここで？ルト軸部の断面積ＡＬと有効断面積Ａ。

の比、スナツグトルクＴＢ０と有効断面積Ａ３゜の比を
とってみると、第２表のようになる。

以上の結果から、任意のボルト２の基準スナツグトルク
Ｔ８は式翰から、 ＝０．０３５Ｘ０．８４ＡＬ ＝　０．０３５Ｘ０．８４Ｘ：ｄ２ ＝０．０２３ｄ２　　　　　　　　　　　　　　（ハ）
とボルト２の呼び径□ｄの関数として求めることができ
る。したかつて基準スナツグトルク７８時における軸力
Ｆ８は、 ＝　０．０２３　Ｘ　−（２５） で求められ、ｋはこの場せ、ｋ　＝　０．２として定数
で取扱っても問題はない。

次に弐α０のＦｆは上述したように管理しようとする目
標軸力であるか、ボルト２宛弾性域内で管理する場合と
、塑性域内で管理する場合とが考えられる。仮に弾性域
内で管理するものとして、当該軸力Ｆｆ火ボルトＡ力の
６０％に設定しようと丁れば、ポルト２０強度区分欠指
定することによってこの軸力Ｆｆを算出することができ
る。例えば強度区分をＪＩＳの１０・９と指定すれば、
目標軸力Ｆｆは、 Ｆ：　、　＝　ｌ　ＯＯ（ｋｇ／ｇｊ）ｘＯ，９ｘ０．
６＝　５４　（ｋｇ／ｍｊ） となる。

なお、上記では目標とする軸力Ｆｆを耐力の６０％とし
たが、必ずしもこの限りではない。このようにして締結
に用いるボルト２に応じて強度区分のモード選択をおこ
なうごとによって、目標とする軸力Ｆ、は設定できる。

以上のようにして基準スナツグトルクＴ３、及び第１回
目の締付けに際して設定される基準回転角６．ｅｔ、第
２回目以降の綿付けに際して設定されろ基準回転角ｏＢ
ｅｔを演算することかできる。

また第１図に戻り、３１は前述したトルクロードセル２
２に接続され、トルクロードセル２２かも出力されろ信
号を処理し、トルク値火頂算するトルク演算器、３２は
トルク演算器３　’ｌ　ｇよひ前述の演算・記憶回路３
０に接続さｉｔ、、トルク値と基準スナックトルクＴ、
とを比較し、トルク値が基準スナツグトルクＴ、に一致
した場合に信号を出力するトルク比較器である。な？、
３３は演算・記憶回路３０かも出力されるスナツグトル
ク設定信号を示している゛。３４はトルク比較器３２に
接続され、トルク比較器３２かも信号が出されたときに
、前述した回転角検出手段から出力される信号をリセッ
トする信号を出力する回転角リセット回路、３５は前述
した回転角検出手段及び回転角リセット回路３４に接続
され、回転角検出手段から出力されろ信号を処理し、ボ
ルト２（あるいはナツト３）の回転角に相応する回転角
検出手段佃′！Ｌ″″ｒろ回転角演算器、３６は回転角
演算器３５及び前述した演算・記憶回路３０に接続され
、回転角検出値と基準回転角θｓｅｔとを比較し、回転
角検出値が基準回転角θｓｅｔに一致した場合に４８号
を出力する回転角比較器である。なお、３７は演算・記
憶回路３０かも出力される基準回転角設定信号を示して
いる。また３８は回転角演算器３６に接続され、この回
転角比較器３６がも出力される信号に応じて、ボルト２
の締付は作業の終了の旨を示す信号を出力するす感層、
３９はトルク演算器３１及び回転角演算器３５に接続さ
れ、トルク値及び回転角検出値火成示すろ表示装置でる
る。

また４０はトルク演算器３１、トルク比較器３２、回転
角リセット回路３４、回転角演算器３５、回転角比レズ
器３６、及び曾感層３８の−「べてをイニシャルリセッ
トする初期リセット回路である。

このように構成しである装置欠相いて次のようにしてボ
ルト：２の動力を管理することができる。

１なわち、はじめに初期リセット回路４０’＆作動さセ
て、トルク演算器３１、トルク比較器３２、回転角リセ
ット回路３４、回転角演算器３５、回転角比較器３６、
及びν綴器３８０丁べてをリセットしておく。また、締
結に用いられろボルト２の呼ひ径ｄ、ねじのピンチＰ、
締付（げ長さｔｆを寸法設定器２７に設定するとともに
、ボルト２０強度区分を強度区分モード選択器２８ｖｃ
よって指定し、被締付は物ｌのモードケ締付物モード選
択器２９によって指定する。これによって、演算・記憶
回路３０　ＶｃＮいて基準スナツグトルクＴ　と上記式
αＱで示ｊ第１回目の締付けに際して用いられる基準回
転角θ３□、上記式（２）で示す第２回目以降の締付け
に際して用いられる基準回転角θｓｅｔが演算され、記
憶される。

この状態において、第１図に示すように例えばボルト２
の頭にレンチソケット１６を嵌着させ、このレンチソケ
ット１６に検出装置６０角ドライブ部１５ｙ！−嵌着さ
セ、この検出装置６０角穴９に、締付は工具４の角ドラ
イブ部５？：嵌着させろ。そして、検出装置６の反力受
け２１を回動不能に係止させた状態において締付は工具
４を回動さセると、この締付は工具４と一体に第１の回
転体８及びシャフト１０が回動し、シャフト１００回動
に伴って遊星歯ｊ［１７が回動し、この遊星Ｊｉ車１７
と一体に第２の回転体１１が回動し、この第２の回転体
１１と一体にレンチソケット１６が回動し、ゲルト２が
締付けられる。なお、この場合、第２の回転体１１の角
ドライブ部１５には、ケース７に一体に設けた反力受け
２１が固定状態に保持されることから、締付は工具４に
よって付与されるトルクに比べて倍加されたトルク、す
なわち角穴９の中心からシャツ）１０の歯部１９と係合
する遊星歯］［１７の歯部１８の中心に至る距離と、角
穴９の中心からケース７の歯部２０と係合する遊星歯１
１７の歯部１８の中心に至る距離との比に相応して増大
したトルクか付与される。

な８この間、締付は工具４の回動に伴って第１の回転体
８０円板部２３が回動し、この円板部２３０回転角に相
応する信号、丁なわちゲルト２の回転角に比例した信号
が回転角演算器３５に出力されろ。また、第２の回転体
１１０回動に伴って、トルクロードセル２２かもトルク
演算器３１に信号が出力され、トルク比較器３２でトル
ク値とＯｉＬ算・記憶回路３０かも出力される基準スナ
ツグトルクＴ、とか比較されろ。

セし℃、トルク値と基準スナツグトルクＴｓとか一致し
たとさ、トルク比較器３２かも回転角リセット回路３４
に信号が出力され、この回転角リセット回路３４は回転
角演算器３５に、それまで出力されているボルト２の回
転角に相応する回転角検出値をリセットする旨の信号な
出力する。次いで、この回転角演算器３５で、基準スナ
ングトルクＴ３が得られた後のボルト２の回転角検出値
火求める演算がおこなわれ、七の回転角検出値に相応す
る信号が回転角比較器３６に出力されろ。

なおこの間、トルク演算器３１で演算されるトルク値及
び回転角演算器３５で演算される回転角検出値は、表示
装置３９に？いて表示される。

また、上記の回転角比較器３６は回転角演算器３５かも
出力される回転角検出値と演算・記憶回路３０かも出力
される基準回転角θａｅｔと欠比較する。この場合、ゲ
ルト２の締付けが第１回目の締付けであるときには弐〇
〇で示す基準回転角θｓｅｔが比較に際して用いられ、
第２回目以降の締付けであるときには式翰で示す基準回
転角θｇｅｔが比較に際して用いられる。

そして、基準回転角θｓｅｔと回転角検出値とか一致す
ると、回転角比較器３６から警報器３８に信号が出力さ
れ、警報器３８はこの信号に基づいて締付は終了を示す
信号を出力し、例えば警報音宛発てる。このよ５にして
所望のボルト２の軸力Ｆｆによる被締付物ｌの締付けを
実現さセることかで〔発明の効果〕 本発明のボルト軸力管理装置は以上のように栴成しであ
ることから、第１回目のボルトの締付けの場合と、第２
回目以降のボルトの締付けの場合のそれぞれに応じて適
切な基準回転角を採用することができ、管理目標値に対
する誤差の少ない正確な軸力管理火おこなうことができ
、また弾性域における軸力管理をおこなうことができ、
それ故従来に比べてより精度の高い動力管理な実現でき
ろ。また、適用されろボルトに対する制約を緩和するこ
とができ、締付は過ぎによるボルトの破断ン確実に防止
できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図（ａ）　、　（ｂ）は本発明のボルト軸
力管理方法を実励τろ装置の一例を示す説明図で、第１
図は全体の概略構成を示す説明図、第２図は検出装置を
示す一部断面部分を含む倶１面図、第３図（ａ）は第２
図に示す検出装置の平面図、第３図（ｂ）は第２図に示
す検出装置の裏面図、第４図（ａ）は第２図に示す検出
装置を構成する円板部を例示てろ平面図、第４図（ｂ）
は第２図に示す検出装置を構成する回転角検出手段から
出力されるｉ４ルス信号の波形図、第５図はボルトの軸
力、締付はトルク−ナツト（ボルト）の回転角特性曲線
を示′″ｒ％性綴図、第６図は締結に用いられろボルト
の形態大例示する説明図、第７図（ａ）　、　（ｂ）　
、　（ｃ）は被締付物のモードを例示する説明図、第８
図は第１回目のボルトの締付けに際して得られる軸力−
回転角の特性曲線と第２回目以降のボルトの締付けに際
して得られる軸力−回転角の特性曲線と火比較して示し
′７．．％性緑図、第９図は従来実施されているボルト
軸力管理方法のうちのトルク法にＳける特性線図、第１
０図は同じ〈従来のナツト回転角法に２ける特性線図で
ろろ。 ■・・・被締付物、２・・・ボルト、３・・・ナツト、
４・・・締付は工具、６・・・検出装置、２２・・・ト
ルクロードセル、２７・・・寸法設定器、２８・・・強
度区分モード選択器、２９・・・締付物モード選択器、
３０・・・演算・記憶回路、３１・・・トルク演算器、
３２・・・トルク比較器、３５・・・回転角演算器、３
６・・・回転角比較器。 １・、−１− 、・１４１．・　） じ−゛ 化１人弁１±　３　　顕次部１１〕、・；第１図 べ 第２図 第３図 Ｃσノ （ｂ） 第４図 Ｃσノ Δｎ （ｂ） 第５図 第６図 第７図 第８図 ＠ｌθ 第９図　　　　　　　第１Ｏ図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、被締付物を締結するボルトの締結時の軸力を管理す
   るボルト軸力管理方法において、所定の締結条件に応じ
   た基準回転角をあらかじめ設定し、第１回目のボルト締
   結時には、該ボルトの締付けに際して該ボルトの回転角
   値あるいは該ボルトに螺合されるナットの回転角値を求
   め、該回転角値が上記基準回転角に一致するように該ボ
   ルトを締付けることにより当該ボルトの軸力を所定の値
   に管理し、この状態から該ボルトの締付けを解いた後に
   おこなわれる第２回目以降のボルト締付けに際しては、
   上記第１回目のボルトの締結に際して生じる上記ボルト
   、ナット、被締付物からなる締結体の永久変形に応じた
   補正係数に基づいて別の基準回転角を求め、該ボルトの
   回転角値あるいは該ナットの回転角値がこの別の基準回
   転角に一致するように該ボルトを締付けることにより当
   該ボルトの軸力を所定の値に管理することを特徴とする
   ボルト軸力管理方法。