JPS62251087A - 荷重制御座金を使つたボルトの締付管理方法 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、荷重制御座金を使ったボルトの締付管理方法
に関するものである。

従来技術 ボルトの設計締付荷重以下の規定の締付荷重で塑性変形
する特性を持った荷重制御座金を使って、前記座金の塑
性変形を確認するまでボルトに締付荷重を加え、ボルト
を規定の締付状態とすることは従来から行なわれている
。

この荷重制御座金は、トルク（軸力）と時間（角度）と
の関係において第１図のような特性を有しており、締付
開始点からａ点までは第２図（ａ）の状態であり、ａ点
〜ｂ点までの間に同図（ｂｌのように変形する。すなわ
ち、締付開始点からａ点までは弾性変形域であり、はぼ
−次間数的な単調増加を示し、ａ点からｂ点までの所定
の塑性変形域ではトルク（軸力）が僅かにしか増加せず
、所定の塑性変形域を超えた０点からはその荷重制御座
金の特性により独自の上昇カーブを描くことになる。

このように、荷重制御座金のトルク（軸力）対時間（角
度）特性では塑性変形域開始点ａと、所定の塑性変形域
終了点すの大きな２つの折れ曲がり点が存在する。

したがって、荷重制御座金を使ってボルトの締付管理を
行うには、前記ａ点とｂ点とを的確に把握し、所定の塑
性変形域終了点を僅かに超えた０点までボルトの締付を
行うことが実際上好ましい。

従来から、前記荷重制御座金の所定の塑性変形域終了点
すを検知するための方法は種々提供されてはいるが、最
初の折れ曲がり点である塑性変形域開始点ａに比べて所
定の塑性変形域終了点すを検知することはトルク（軸力
）がほぼ平坦で、かつ座金塑性変形中のノイズによる影
響を受は難しかった。

このため、所定の塑性変形域ａ　−ｂ区間途中でボルト
の締付が終了したり、又はボルトの設計締付荷重以上の
力を加えてしまうことがあり、適切なボルト締付を行う
ことが難しかった。

発明の目的 そこで、この発明の目的は前記従来の荷重制御締付座金
を使ったボルトの締付管理方法の欠点を改良し、的確に
座金の塑性変形域終了点を把握できるボルトの締付管理
方法を提供することである。

発明の構成 本発明による荷重制御座金を使ったボルトの締付管理方
法は、締付トルクの時間変化率が設定値以下になったこ
とで荷重制御座金の塑性変形域開始点を検知し、この塑
性変形域開始点の締付トルクを基準として設定された倍
率でさらに締付トルクを加えることで、所定の塑性変形
域を超えた点までボルトを締付けることを特徴とする。

実施例 以下、図示する本発明の実施例により説明する。第２図
に、本発明による荷重制御座金を使ったボルトの締付管
理方法を実施するためのボルト締付装置ブロック図を示
した。

この装置では、トルクと電流が一定の比例関係にある直
巻整流子電動機４を採用し、電機子５に適切な減速機（
図示せず。）を接続してボルトの締付を行なう。

交流電源１から、整流ブロック３を通じて電機子５と界
磁巻線６に電流が印加され、トライアックを採用した制
御素子１３と、制御素子１６のゲートに接続された適切
な位相制御回路（図示せず）で電動機の制御が行われる
。また、定電圧回路２から各回路素子に所定の電源が供
給される。

整流ブロック６に設けられた抵抗Ｒ１はオペアンプＡ１
に接続されており、トルクに比例したモータ電流がオペ
アンプＡ１に供給される。このオペアンプＡ１で電圧信
号に変換されて、オペアンプＡ２とアッテネータＡＴを
通して比較器７及び記憶器８（！：掛算器１５に供給さ
れる。オペアンプＡ２に入力した信号は積分回路１７を
通って遅延されて比較器７に入力し、アッテネータＡＴ
からの信号と比較器５内で比較演算される。比較器７は
トルクの最底レベルをセットする設定器ＴＳＬを備えて
おり、比較器７に入力するトルク値を示す信号が設定値
以下の場合には比較演算を行なわない。これは、電動機
が空転してトルクが５０チ以下の程度にまで底下した場
合の誤検出を防止するためである。

比較器７は実時間信号のアッテネータＡＴ出力と、積分
回路１７からの遅延信号との差が設定値以下となると、
第１図の特性曲線上でａ点に到達したものとしてタイマ
ー１０にスタート信号及び記憶器８にセット信号を出力
する。

この記憶器８にはもう一方の入力としてオペアンプＡ１
からの締付トルクに対応する電圧値ＶＴが入力されてお
り、前記セット信号が入力された時点での電圧値が記憶
される。

また、所定の倍率値αを設定する設定器Ｔ１を備え、１
７ンの演算を行なう掛算器１５が設けられており、この
掛算器１５にもオペアンプＡ１からの締付トルクに対応
する電圧値Ｔｎが常時入力される。

この掛算器１５は入力値に対して１ハの演算を行ない別
途設けられた比較器９の一方の入力側に入力される。さ
らに、比較器９には記憶器８内に記憶された固定値Ｔａ
が入力され、常時変化する掛算器１５の出力Ｔｎ／（ｚ
と比較演算される。

ここで、第１図に示した座金の塑性変形開始点ａでのト
ルクＴａと塑性変形終了点Ｃを僅かに超えた点でのトル
クＴｃに対してＴｃ　Ｘ　１／ｄ二Ｔａとなるような値
αを設定器Ｔ１に設定すれば第１図の特性曲線で０点に
なった時点で比較器９内の固定値Ｔａと割算器１５の出
力が一致して遮断回路１２に作動信号が出力され、制御
素子１３が遮断される。

さらに、遮断回路１２には異常時遮断回路１１が接続さ
れている。この異常時遮断回路１１はタイマー１０の出
力で作動し、当該タイマー１０が設定器Ｔ２で設定され
た通常のボルト締付開始から終了するまでの到達時間を
大幅に超えた場合に遮断回路１２に停止信号を送る。す
なわち、座金を２度締め又は再使用した場合はボルト自
体の塑性変形域開始点でのトルク値が記憶器８にセット
されてしまいボルトを締付過ぎる恐れがあるためタイマ
ーＢで全体の締付時間を監視する。この異常時遮断回路
１１が作動すると異常表示ランプ１４が点燈し、電動機
は停止する。

また、タイマー１０にも比較器７のセット信号が入力さ
れ、タイマーＢが作動して前記ボルトの実締付時間誤検
出防止を図っている。

電動機はトリガースイッチ１６の投入で作動されるが、
異常時遮断回路１１が作動するとトリガースイッチ１６
を投入しても電動機４は作動せず、電源プラグを一旦引
き抜いてリセットする必要がある。

動作 次に、この装置を使って荷重制御座金を使ったボルトの
締付に際しては、設定器ＴＳＬにトルクの最底レベルを
設定し、設定器Ｔ１に使用座金の塑性変形域ａ　−ｂ間
又はａ−０間のトルク変化量に応じたαを設定し、設定
器Ｔ２にナツトの締付開始からｂ点又は０点までの値に
許容範囲値を付加した実締付時間を設定する。

電機子５に接続された減速機構にボルトと荷重制御座金
をセットし、トリガー・スイッチ１を投入して電動機４
を作動する。

整流ブロック３は、トルクに比例した電機子５電流をオ
ペアンプＡ１に出力し、オペアンプＡ１は電圧信号に変
換してアッテネータＡＴ、オペアンプＡ２、記憶器８及
び割算器１５に出力する。

アッテネータＡ’ｒは、入力信号に適切なアッテネーシ
ヨンを加えて比較器７に出力し、オペアンプＡ２は同様
に積分回路６を通して時間遅れさせた信号を比較器７に
入力する。

比較器７は入力信号が設定器ＴＳＬ設定値以上の入力レ
ベルで前記２つの入力信号を比較し、比較値が設定範囲
内となり塑性変形域開始点ａとなったことを検知し記憶
器８にセット信号を出力する。そこで、記憶器８はその
時点でのオペアンプＡ１の出力値を記憶する。

！方、掛算器１５は設定器Ｔ１に設定された値αに基づ
いてオペアンプＡ１からの入力信号に対して１Ａの演算
を行ない比較器９に演算値を出力する。比較器９は記憶
器８内の値ＴａにＴｎ　ｘ　ｊ／ａの値が一致すると遮
断回路１２に作動信号を出力し、制御素子１６を遮断す
る。

また、通常の平均的な実締付時間を超えて装置が動作す
ると、タイマー１０が作動して異常時遮断回路１１が機
能し、異常表示ランプ１４を点燈し同時に遮断回路１２
に信号を出力して電機子５の回転を停止させる。

発明の効果 本発明による荷重制御座金を使ったボルトの締付管理方
法実施例は以上の通りであり、次に述べる効果を挙げる
ことができる。

荷重制御座金の所定の塑性変形域の開始点を検知し、こ
の開始点から設定された倍率だけ締付トルクを加えて塑
性変形域終了点とすることで荷重制御座金の折れ曲がり
点を確実に把握して適切なボルトの締付管理が行なえる
。

また、荷重制御座金を使用するため座金の変形で最低限
の軸力が加わった事を目視で確認し、オーバー締もこの
管理方法を用いることで防止し得るため現場での施工が
合理化できる。

さらに、トルク係数にあるバラつきを有するボルトと荷
重制御座金を使用する場合にも第１図のように折れ曲が
り点を有するものであれば適切な軸力管理を行なうこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は荷重制御座金の特性を示すグラフ、第２図（ａ
）は荷重制御座金の締付前の正面図、（ｂ）は同じく締
付後の正面図、第６図は本発明を実施するための一実施
例を示すボルト締付機のブロック図である。 １・・交流電源、２・・定電圧回路、６・・整流ブロッ
ク、４・・直巻整流子電動機、５・・電機子、６・・回
磁巻線、７・・比較器、８・・記憶器、９・・比較器、
１０・・タイマー、１１・・異常時遮断回路、１２・・
遮断回路、１３・・制御素子、１４・・異状表示ランプ
、１５・・掛算器、１６・・トリガースイッチ、１７・
・積分回路、Ａ１．Ａ２・・オペアンプ、ＡＴ・・アッ
テネータ、Ｔ１．　Ｔ２・・設定器、ＴＥｌ’Ｌ・・設
定器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ボルトの設計締付荷重より低い荷重で塑性変形する荷重
   制御座金を用いてボルトの締付を管理する締付管理方法
   であって、 締付トルクの時間変化率が設定値以下になったことで前
   記荷重制御座金の塑性変形域開始点を検知し、 この塑性変形域開始点の締付トルクを基準として設定さ
   れた倍率だけ締付トルクを加え、前記荷重制御座金の所
   定の塑性変形域を超えた点までボルトを締付けることを
   特徴とする荷重制御座金を使ったボルトの締付管理方法
   。