JPS618285A - Method of tightening bolt - Google Patents

Method of tightening bolt

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JPS618285A
JPS618285A JP13068684A JP13068684A JPS618285A JP S618285 A JPS618285 A JP S618285A JP 13068684 A JP13068684 A JP 13068684A JP 13068684 A JP13068684 A JP 13068684A JP S618285 A JPS618285 A JP S618285A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
torque
tightening
yield point
bolt
gradient
Prior art date
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Pending
Application number
JP13068684A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
道内 信之
渕上 正朗
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Komatsu Ltd
Original Assignee
Komatsu Ltd
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Publication date
Application filed by Komatsu Ltd filed Critical Komatsu Ltd
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Publication of JPS618285A publication Critical patent/JPS618285A/en
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、?ルトを適正に締付けるための方法に関する
[Detailed Description of the Invention] "Industrial Application Field" What does the present invention cover? Relates to methods for properly tightening bolts.

「従来の技術」 ?ルトが所定角度締付けられる毎に締付はトルクの勾配
を検出し、このトルク勾配がその最大値よシも一定以上
減少した場合に?ルトが降伏点まで締付けられたとみな
して該Iルトの締付けを停止する方法が従来提案されて
いる。
“Conventional technology”? Every time the bolt is tightened to a predetermined angle, the torque gradient is detected, and what happens when this torque gradient decreases beyond a certain level beyond its maximum value? Conventionally, a method has been proposed in which the tightening of the I-rut is stopped by assuming that the I-rut has been tightened to the yield point.

[発明が解決しようとする問題点」 ボルトを締付けている場合、該ボルトの座面が接触する
面上にがミ、傷、錆等が存在していると、上記ぎルトの
接触面の摩擦係数が変化して締付はトルクの増加度合、
つtb上記トルク勾配が大きく減少する。
[Problem to be solved by the invention] When tightening a bolt, if there are dents, scratches, rust, etc. on the surface that the seat of the bolt contacts, the friction of the contact surface of the bolt will increase. The coefficient changes and tightening is the degree of increase in torque,
tbThe above torque gradient is greatly reduced.

また、ボルトによって締結される各部材間に隙間が存在
していると、この隙間が無くなる間において同様にトル
ク勾配が大きく減少する。
Further, if a gap exists between each member fastened by a bolt, the torque gradient similarly decreases significantly while the gap disappears.

上記従来方法では、かかる場合に?ルトが降伏点まで締
付けられたと判断するので、上記ボルトの締付けが完了
していないにもかかわらずその締付けが停止されるとい
う不都合を生じていた。
What if the above conventional method does not work? Since it is determined that the bolt has been tightened to the yield point, this causes an inconvenience in that the tightening of the bolt is stopped even though the bolt has not been completely tightened.

「問題点を解決するための手段」 本発明では、降伏点が現われるべき締付はトルクの範囲
とトルク勾配との関係を予め求めておくようにしている
。そして、実締付は時においてトルク勾配の値の減少変
化が検出されたさい、その検出時点における締付はトル
クの値が上記実締付は時のトルク勾配について予め求め
られている上記締付トルクの範囲内におるか否かを判断
し、該範囲内に6る場合には上記トルク勾配値の減少変
化が上記降伏点を示すものとして締付けを完了し、上記
範囲内に無い場合には締付けを続行するようにしている
"Means for Solving the Problems" In the present invention, the relationship between the torque range and torque gradient is determined in advance for tightening at which the yield point should appear. Then, when a decreasing change in the value of the torque gradient is detected at the time of actual tightening, the torque value of the tightening at the time of detection is the above-mentioned tightening which is determined in advance with respect to the torque gradient at the time of actual tightening. It is determined whether or not the torque is within the range, and if it is within the range, tightening is completed as the decreasing change in the torque gradient value indicates the yield point, and if it is not within the range. I am trying to continue tightening.

「作 用」 4本発明によれば、トルク勾配が減少変化したさいに1
その変化時の締付はトルクの値が降伏点の現われるべき
トルクの範囲内にあるか否かの判断がなされる。つtb
真の降伏点が現われるまでポルトが締付けられたか否か
の判断がなされる。
"Function" 4 According to the present invention, when the torque gradient decreases, 1
When tightening at the time of change, a judgment is made as to whether the torque value is within the range of torque at which the yield point should appear. Tsutb
A determination is made whether the port has been tightened until the true yield point appears.

「実施例」 第1図は、本浄明に係るボルトの締付は方法の一実施例
を示したフローチャートである。第2図は、この方法を
実施するための装置の一例を示し、第1図に示す手順は
この装置のマイクロコンピュータlによって実行される
Embodiment FIG. 1 is a flowchart showing an embodiment of the bolt tightening method according to the present invention. FIG. 2 shows an example of a device for carrying out this method, in which the procedure shown in FIG. 1 is carried out by a microcomputer l of this device.

第2図に示す装置は、モータ2と、とのモータの動力を
ソケットレンチ3に伝達させる減速機4およびクラッチ
5と、ソケットレンチ3の締付トルクを検出するトルク
検出器6と、該レンチ3が微少角度回転する毎にノJ?
ルス信号を出力するインクリメンタルエンコーダ等のパ
ルス発生器7とで構成されたボルト締結機8を備え、ポ
ルト9はこの締結機8によって締付けられる。
The device shown in FIG. 2 includes a motor 2, a reducer 4 and a clutch 5 that transmit the power of the motors to a socket wrench 3, a torque detector 6 that detects the tightening torque of the socket wrench 3, and a torque detector 6 that detects the tightening torque of the socket wrench 3. NoJ every time 3 rotates by a small angle?
The bolt fastening machine 8 is provided with a pulse generator 7 such as an incremental encoder that outputs a pulse signal, and the port 9 is tightened by this fastening machine 8.

第3図は、ボルト9の締付時における摩擦係数μが大、
中および小である場合の締付は回転角θに対する締付ト
ルクの変化特性A、BおよびCを各々例示している。
Figure 3 shows that the friction coefficient μ is large when the bolt 9 is tightened.
For medium and small tightening, the tightening torque change characteristics A, B, and C with respect to the rotation angle θ are shown as examples, respectively.

これらの特性A、BおよびCが示す如く、カルトがその
弾性域内に締付けられている状態下ではT 締付はトルクの勾配−Ti−(以下、トルク勾配という
)がほぼ一定であるが、ポルトが弾性限界(降伏点)以
上に締付けられる塑性域においてはトルク勾配が急激に
減少する。そこで、上記トルク勾配に基づいて上記弾性
域から塑性域に移行す“る境界を示す降伏点を検出する
ことができ、第1図のステップ100〜111はこの降
伏点検出のための処理手順を示している。
As these characteristics A, B, and C show, when the cult is tightened within its elastic range, the gradient of torque -Ti- (hereinafter referred to as torque gradient) is almost constant; In the plastic region where the torque is tightened above the elastic limit (yield point), the torque gradient decreases rapidly. Therefore, based on the torque gradient, it is possible to detect the yield point indicating the boundary between the elastic region and the plastic region, and steps 100 to 111 in FIG. It shows.

まずステラ7’100において、サンプリング間M″、
、)ルク勾配の最大値(」り  に対する掛dθ Wa
X 数に等の条件が設定される。そして第2図に示したマイ
クロコンピュータ1の中央処理装置lO(以下、CPU
と略称する)より■カポー)11に締付は開始信号が出
力され、これによって駆動回路12を介してモータ2と
クラ、チ5が起動されて、ボルト9の締付けが開始され
る(ステラ7°101)。
First, in Stella 7'100, the sampling interval M'',
,) The maximum value of the gradient (dθ Wa
Conditions such as the number of X are set. The central processing unit lO (hereinafter referred to as CPU) of the microcomputer 1 shown in FIG.
), a tightening start signal is output to the capo) 11, which starts the motor 2 and clamp 5 via the drive circuit 12, and starts tightening the bolt 9 (Stella 7). °101).

同時ニランダム・アクセス・メモリ13(以下、RAM
と略称する)に記憶されている最大トルク勾初期化され
(ステラfl 02 )、またCPU 10よシ!ハポ
ー)11にトルク取込み信号が出力されて、トルク検出
器6よ多出力されている現時点のトルクT、が〜勺変換
器14を介して取込まれる(ステ、プ103)@さらに
CPU 10よ、9 I10ポートに出力された回転角
取込信号によって前記ノ4ルス発生器7の出力・母ルス
が読込まれ、そのノ4ルスの数が予設定ノJ?ルス数り
ま夛上記サンプリング間隔θ8を示唆するノ4ルス数に
達すると、前記RAM13内の角度カウンタ値aの数が
1つ増加されると同時にその時点の締付トルクの値T、
が読み込まれる。
Simultaneous random access memory 13 (hereinafter referred to as RAM)
The maximum torque slope stored in (Stella fl 02 ) is initialized (abbreviated as Stella fl 02 ), and the CPU 10 is also initialized. A torque acquisition signal is output to the torque detector 11, and the current torque T, which is outputted by the torque detector 6, is inputted via the power converter 14 (step 103) @further to the CPU 10. , 9 The output/base pulse of the pulse generator 7 is read by the rotation angle capture signal output to the I10 port, and the number of pulses is set to the preset number J? Lus number increase: When the Lus number reaches the 4 Lus number that indicates the sampling interval θ8, the angle counter value a in the RAM 13 is increased by one, and at the same time the tightening torque value T at that time is increased.
is loaded.

アされる。そしてT1→T3とされたのち(ステップが
初期値0であることからNoであり、そとでステップ1
10においてステ、グ106の演算結果T が(69)mlLXとしてRAM 13にストアされる
。その後、ステ、7’109の判断がYESとなるまで
ステップ104〜110の内容が繰9返し実行される。
is applied. Then, after changing from T1 to T3 (No because the step is the initial value 0, and then step 1
At step 10, the calculation result T of step 106 is stored in RAM 13 as (69)mlLX. Thereafter, the contents of steps 104 to 110 are repeatedly executed nine times until the determination in step 7'109 becomes YES.

ステ、プ109の判断がYESとなると、っまシトルク
勾配が減少すると、該判断がYESとなった時点でのト
ルク勾配が最大トルク勾配(d# )mawに前記掛数
Kを掛けた値よシも小さいか否がが判断される(ステッ
プ111)。(11)  ×には、d9   maX トルク勾配に基づいて降伏点を検出するためのしきい値
を意味し、掛数には通常0.6〜0.4に設定される。
If the judgment in Step 109 becomes YES, then the torque gradient decreases, and the torque gradient at the time when the judgment becomes YES becomes the value obtained by multiplying the maximum torque gradient (d#) by the multiplier K. It is determined whether or not the size is also small (step 111). (11) × means a threshold value for detecting the yield point based on the d9 maX torque gradient, and the multiplier is usually set to 0.6 to 0.4.

ところで、上記判断結果がYESになったとしても、必
ずしもそれが降伏点を示唆しているとは言えない。すな
わち、たとえばボルトの座面が接する部分にゴミ、傷、
錆等が存在している場合や、ボルトの締付けによって相
互に締着される各部材間に隙間が存在している場合、ボ
ルトの締付は途中にトルク勾配が急激に減少して第4図
に示す如く真の降伏点Pが現われる前に疑似降伏点P′
が現われる。そして上述した降伏点検出アルゴリズムに
おいては、かかる疑似降伏点P′が現われた場合でもス
テップ111の判断がYESとなる。それ故、ステ、ゾ
111の判断がYESとなっても、必ずしもそれは真の
降伏点を示唆しない。
By the way, even if the above judgment result is YES, it cannot necessarily be said that it suggests a yield point. In other words, for example, there may be dirt, scratches, or
If there is rust, etc., or if there are gaps between the parts that are tightened together, the torque gradient will suddenly decrease during the bolt tightening process, as shown in Figure 4. As shown in , the pseudo yield point P′ appears before the true yield point P appears.
appears. In the yield point detection algorithm described above, even if such a pseudo yield point P' appears, the determination in step 111 is YES. Therefore, even if Ste.zo111's decision is YES, it does not necessarily indicate the true point of surrender.

そこで本発明では、以下のようにして真の降伏点に検出
している。
Therefore, in the present invention, the true yield point is detected in the following manner.

すなわち、第3図に示したように弾性域のトルク勾配は
摩擦係数の大小によって相違し、この相違は降伏点の現
わ詐る締付トルクの範囲δ(以下、トルク範囲と略称す
る)の相違をもたらす、つまシ同図に示す各トルク勾配
とそれらについてのトルク範囲δ1.δb、δ。には相
関がある。
In other words, as shown in Figure 3, the torque gradient in the elastic region differs depending on the magnitude of the friction coefficient, and this difference is due to the tightening torque range δ (hereinafter abbreviated as torque range) that corresponds to the yield point. The torque gradients shown in the figure and their corresponding torque ranges δ1. δb, δ. There is a correlation.

本発明ではかかる点に着目し、上記弾性域における複数
のトルク勾配値とそれらについてのトルク範Hの値とを
第2図に示した装置による締付は実験で測定し、かつそ
の測定データーをRAM 13に予めストアさせておき
、これを実締付は時の降伏点判断に用いるようにしてい
る。なお、上記締付は実験において締付はトルクが第3
図に示したような変化を呈する場合、上記実験データは
下表に示すような内容となる。
In the present invention, paying attention to this point, we experimentally measured a plurality of torque gradient values in the above-mentioned elastic region and the values of the torque range H for them using the apparatus shown in FIG. It is stored in the RAM 13 in advance and used to determine the yield point during actual tightening. In addition, the above tightening was conducted in an experiment where the tightening torque was 3rd.
When the changes shown in the figure occur, the above experimental data will be as shown in the table below.

上記実験データに基づく降伏点判断は以下のとおシであ
る。実締付は時において前記ステップ111の判断がY
ESとなった場合、その時点での締付はトルクTKヲ読
込むとともに(ステップ112)、ステラf107でス
トアされた各サンプリング時点でのトルク勾配置Fの平
均値を算出する(ステラ7”113)。そして算出され
た平均トルク勾配についてのトルク範囲δをRAM 1
3から読出すとともに(ステップ114 )、読出した
上記トルク範囲δ内にステ、ゾ112が読込んだ締付は
トルク値TKが含まれているか否かの判断を行なう(ス
テ、プ115)。
The yield point determination based on the above experimental data is as follows. For actual tightening, sometimes the judgment in step 111 is Y.
If it becomes ES, the tightening at that point reads the torque TK (step 112), and calculates the average value of the torque gradient position F at each sampling time stored in Stella f107 (Stella 7''113). Then, the torque range δ for the calculated average torque gradient is stored in RAM 1
3 (step 114), and it is determined whether the tightening read by the step 112 includes the torque value TK within the read torque range δ (step 115).

したがりて、たとえばステラf113で算出さく9) れた平均トルク勾配が第3図における特性Aについての
トルク勾配(7−)、であるとすると、ステップ114
においてトルク範囲δ=δ、がRAM 13から読み出
され、このトルク範囲δ1内に同図に示すトルク値TK
&が含まれているかの判断がステップ115でなされる
ことになる。上記トルクTI。
Therefore, for example, if the average torque gradient calculated by Stella f113 is the torque gradient (7-) for characteristic A in FIG.
, the torque range δ=δ is read out from the RAM 13, and within this torque range δ1, the torque value TK shown in the figure is
A determination is made in step 115 whether & is included. The above torque TI.

は真の降伏点が現われるべき締付はトルク範囲δ1に含
まれておシ、シたがってこの場合、上記ステップ115
の判断がYESとなる。
The tightening in which the true yield point should appear is included in the torque range δ1, so in this case, the above step 115
The judgment becomes YES.

一方、第4図に示す疑似降伏点P′のためにステ、ゾ1
11の判断がYESとなった場合、ステップ112にお
いて同図に示すトルク値TQ、が読み込まれることにな
る。この場合、上記トルク値TK&はトルク範囲δ1内
には含まれず、したがってステップ115の判断はNQ
となる。
On the other hand, due to the pseudo yield point P' shown in FIG.
If the determination in step 11 is YES, the torque value TQ shown in the figure is read in step 112. In this case, the torque value TK& is not included within the torque range δ1, and therefore the determination at step 115 is
becomes.

上記ステップ115は、結局、真の降伏点Pであるか疑
似降伏点P′であるかを判断しておシ、真の降伏点であ
る場合にはボルト5の締付けが停止され(ステラ7°1
16 )、疑似降伏点である場合には真の降伏点P′が
判断されるまでボルト5の締(lO) 付けが続行される。
In step 115, it is determined whether the yield point is the true yield point P or the pseudo yield point P', and if it is the true yield point, the tightening of the bolt 5 is stopped (stellar 7° 1
16), if the yield point is a pseudo yield point, the bolt 5 is continued to be tightened (lO) until the true yield point P' is determined.

この結果、この実施例によれば、従来装置の問題点、つ
まり上記疑似降伏点P′が検出されたさいにボルトの締
付けが停止されるという不都合を回避することができる
As a result, according to this embodiment, it is possible to avoid the problem of the conventional device, that is, the inconvenience that bolt tightening is stopped when the pseudo yield point P' is detected.

なお、上記ボルトの締付は中において、必要なデータは
インタフェース15を介してプリンタ16およびCRT
に記録および表示される。
Note that while the bolts are tightened, the necessary data is sent to the printer 16 and CRT via the interface 15.
recorded and displayed.

「発明の効果」 本発明によれば、ボルトの座面が接する面上に存在する
ゴミ、傷、錆等によって、あるいは該ボルトによって締
着される部材相互間の隙間等によって擬似的な降伏点が
現われたとしても、真の降伏点が現われるまでゲルトの
締付けが続行される。
``Effects of the Invention'' According to the present invention, a pseudo yield point is caused by dirt, scratches, rust, etc. existing on the surface where the seating surface of the bolt contacts, or by gaps between members fastened by the bolt. Even if this occurs, tightening of the gel continues until the true yield point appears.

それ故、上記擬似降伏点のためにゲルトの締付けが停止
されるという従来方法の問題点を解消して、ゲルトを確
実に締付けることができる。
Therefore, the problem of the conventional method in which gelt tightening is stopped due to the pseudo yield point is solved, and gelt can be reliably tightened.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明に係るゲルトの締付は方法の一実施例を
示したフローチャート、第2図は本発明の方法を実施す
るための装置の一例を概念的に示したブロック図、第3
図は締付は回転角に対する締付はトルクの変化特性を例
示したグラフ、第4図は疑似降伏点が現われる場合の締
付はトルクの変化特性を例示したグラフである。
FIG. 1 is a flowchart showing an embodiment of the gel tightening method according to the present invention, FIG. 2 is a block diagram conceptually showing an example of an apparatus for carrying out the method of the present invention, and FIG.
The figure is a graph illustrating the change characteristics of torque for tightening with respect to the rotation angle, and FIG. 4 is a graph illustrating the change characteristics of torque for tightening when a pseudo yield point appears.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 降伏点が現われるべき締付けトルクの範囲とトルク勾配
との関係を予め求めておき、実締付け時において上記ト
ルク勾配の値の減少変化が検出されたさい、その検出時
点における締付けトルクの値がこの実締付け時のトルク
勾配について予め求められている上記締付けトルクの範
囲内にあるか否かを判断し、該範囲内にある場合には上
記トルク勾配値の減少変化が上記降伏点を示すものとし
て締付けを完了し、上記範囲内に無い場合には締付けを
続行することを特徴とするボルトの締付け方法
The relationship between the tightening torque range in which the yield point should appear and the torque gradient is determined in advance, and when a decreasing change in the value of the torque gradient is detected during actual tightening, the tightening torque value at the time of detection is determined in advance. It is determined whether the torque gradient during tightening is within the range of the above-mentioned tightening torque determined in advance, and if it is within the range, the tightening is performed assuming that the decreasing change in the above-mentioned torque gradient value indicates the above-mentioned yield point. A bolt tightening method characterized in that the bolt tightening method is characterized in that the bolt tightening is continued if the
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000088682A (en) * 1998-05-14 2000-03-31 Atlas Copco Tools Ab Method for measuring axial load in threaded fastener when being tightened exceeding yield point
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