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JP3346600B2 - Bolt tightening condition detection method - Google Patents
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JP3346600B2 - Bolt tightening condition detection method - Google Patents

Bolt tightening condition detection method

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JP3346600B2
JP3346600B2 JP09890393A JP9890393A JP3346600B2 JP 3346600 B2 JP3346600 B2 JP 3346600B2 JP 09890393 A JP09890393 A JP 09890393A JP 9890393 A JP9890393 A JP 9890393A JP 3346600 B2 JP3346600 B2 JP 3346600B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、ボルトの締付状態の
検出方法、特にボルトをワッシャなどを介して塑性域に
まで締め付ける場合における締付状態の検出方法に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for detecting a tightened state of a bolt, and more particularly to a method for detecting a tightened state when a bolt is tightened to a plastic region via a washer or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】各種物品の組立に際しては、複数の部材
を一体化させるためにボルトが使用される場合がある
が、このボルトを自動的に締め付ける際に、角度締付法
と通称される方法が採用されることがある。これは、締
付作業の初期にボルトに作用する締付トルクの平均的な
変化率(トルクレート)を求めて、そのトルクレートに
基づいて上記ボルトの理論着座点を導き出し、該理論着
座点を基準として所定の設定角度だけボルトを締め付け
るようにしたもので、安定した軸力が得られることか
ら、締結力が要求される物品の組立時に広く用いられて
いる。
2. Description of the Related Art When assembling various articles, a bolt is sometimes used to integrate a plurality of members. When automatically tightening the bolt, a method commonly called an angle tightening method is used. May be adopted. This is because an average rate of change (torque rate) of the tightening torque acting on the bolt in the early stage of the tightening operation is obtained, a theoretical seating point of the bolt is derived based on the torque rate, and the theoretical seating point is calculated. The bolt is tightened by a predetermined set angle as a reference, and since a stable axial force is obtained, it is widely used when assembling an article requiring a fastening force.

【0003】ところで、ボルトの締付作業においては、
ワッシャなどの介在物を被締付体とボルトの頭部との間
に介在させる場合がある。その場合に、ボルトの締付途
中において介在物がスリップして、該ボルトと共回りす
る可能性がある。このようにボルトと介在物とが共回り
すると、ボルトの締付トルクが一時的に低下することか
ら、前述のトルクレートが小さくなって理論着座点が実
際の理論着座点よりも低角度側にシフトすることにな
り、締付角度が少なくなってボルトの軸力が不足する可
能性がある。
[0003] By the way, in the bolt tightening work,
In some cases, an interposition such as a washer is interposed between the tightened body and the head of the bolt. In this case, there is a possibility that the inclusion slips during the tightening of the bolt and rotates together with the bolt. When the bolt and the inclusion rotate together in this way, the tightening torque of the bolt temporarily decreases, so the above-mentioned torque rate decreases and the theoretical seating point is shifted to a lower angle side than the actual theoretical seating point. As a result, there is a possibility that the tightening angle decreases and the axial force of the bolt becomes insufficient.

【0004】角度締付法における上記の問題に対して
は、例えば特開平3−161286号公報に開示されて
いるように、ボルトの締付時に予め設定した複数ポイン
トで締付トルクをそれぞれ測定して、各一対の測定ポイ
ントにおける締付トルクと締付角度とからトルクレート
をそれぞれ算出すると共に、値の大きいトルクレートに
基づいて理論着座点を決定して、その理論着座点を基準
として所定の設定角度だけボルトを締め付けるようにし
たものがある。これによれば、理論着座点が精度よく決
定されることになって、上記の不都合を回避することが
期待される。
To solve the above problem in the angle tightening method, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 3-161286, the tightening torque is measured at a plurality of preset points when the bolt is tightened. A torque rate is calculated from the tightening torque and the tightening angle at each pair of measurement points, and a theoretical seating point is determined based on the large torque rate, and a predetermined seating point is determined based on the theoretical seating point. Some bolts are tightened by a set angle. According to this, the theoretical seating point is determined with high accuracy, and it is expected that the above inconvenience is avoided.

【0005】一方、ボルトの締付時においては、締結力
を更に安定させることを目的として、ボルトを弾性限界
を超えて塑性域まで締め付ける場合がある。このように
ボルトを塑性域まで締め付ける際に角度締付法を用いる
場合には、従来においては例えば次のようにしてボルト
の締付作業を行うようになっていた。
On the other hand, when the bolt is tightened, the bolt may be tightened to a plastic region beyond the elastic limit in order to further stabilize the fastening force. When the angle tightening method is used to tighten the bolt to the plastic region as described above, conventionally, for example, the bolt tightening operation is performed as follows.

【0006】つまり、例えば締付装置に備えられた締付
角度センサから出力されるパルス状の角度信号と、同じ
く締付装置に備えられた締付トルクセンサからのトルク
信号とをコンピュータなどに入力し、上記トルク信号が
示す締付トルクが予め設定された設定トルク値に到達し
たときの締付角度を起点として、上記設定トルク値を考
慮して設定した所定の締付角だけボルトが回転するまで
締付装置を作動させるのである。
That is, for example, a pulse-like angle signal output from a tightening angle sensor provided in a tightening device and a torque signal from a tightening torque sensor also provided in the tightening device are input to a computer or the like. Then, starting from the tightening angle when the tightening torque indicated by the torque signal reaches a preset set torque value, the bolt rotates by a predetermined tightening angle set in consideration of the set torque value. Activate the tightening device up to that point.

【0007】この場合、締付角が小さすぎるとボルトの
軸部が塑性変形せず、締付後に振動などによってボルト
が緩んでしまう可能性がある。逆に、締付角が大きすぎ
るとボルトの軸部に過大な引張応力が発生し、何らかの
原因により破断する可能性が高くなる。特に、ボルトの
軸部が被締付体の内部で破断した場合には、軸部の先端
が被締付体に残存して大掛かりな補修作業が必要とな
る。
[0007] In this case, if the tightening angle is too small, the shaft of the bolt will not be plastically deformed, and the bolt may be loosened due to vibration or the like after the tightening. Conversely, if the tightening angle is too large, an excessive tensile stress is generated in the shaft of the bolt, and the possibility of breakage due to some cause increases. In particular, when the shaft portion of the bolt breaks inside the body to be tightened, the tip of the shaft portion remains in the body to be tightened and requires extensive repair work.

【0008】そこで、ボルトを塑性域にまで締め付ける
場合には、締付後にボルトの締付状態の検査が行われる
ようになっているが、従来においては次のような二通り
の方法でボルトの締付状態の検査が行われている。
Therefore, when the bolt is tightened up to the plastic region, an inspection of the tightening state of the bolt is performed after the bolt is tightened. Conventionally, the bolt is tightened by the following two methods. An inspection of the tightening condition is being performed.

【0009】その第1の方法は、ボルトの締付角に基づ
いて締付状態を検出するもので、具体的には例えば次の
ようなプロセスに従って行われる。
The first method detects a tightening state based on a tightening angle of a bolt, and is specifically performed according to, for example, the following process.

【0010】つまり、締付装置に備えられた締付角度セ
ンサから出力される角度信号と、同じく締付装置に備え
られた締付トルクセンサからのトルク信号とをコンピュ
ータなどに入力し、上記角度信号が示す締付角度ごとに
トルク信号が示す締付トルクの値を記憶させる。
That is, the angle signal output from the tightening angle sensor provided in the tightening device and the torque signal from the tightening torque sensor also provided in the tightening device are input to a computer or the like, and the angle The value of the tightening torque indicated by the torque signal is stored for each tightening angle indicated by the signal.

【0011】そうすると、図8に示すように、締付角度
θに応じて変化するトルク曲線が得られることになる。
ここで、上記トルク信号が示す締付トルクTが予め設定
した第1設定トルク値T1と一致したときの角度信号が
示す締付角度θを起点とし、該締付トルクTが上記第1
設定トルク値T1よりも高トルク側に設定した第2設定
トルク値T2と一致するまでの締付角度θの変化を第1
回転角△θ1とすると共に、上記第2設定トルク値T2
から第1設定トルク値T1を減算した値を上記第1回転
角△θ1で徐算すれば、該第1回転角△θ1の間のトル
クレートが得られる。そして、第1設定トルク値T1と
第2設定トルク値T2とを結ぶ線分1を、上記トルクレ
ートに従って低トルク側に外挿し、締付トルクTが0の
横軸2と交差するときの締付角度θを理論着座点Pとす
ると共に、上記締付トルクTが上記第1設定トルク値T
1と一致してから締付角度θが所定量の第2回転角△θ
2だけ変化して目標締付角度θtに到達したときの最終
トルク値Teが終点となるように上記トルクレートに従
って線分3を求めれば、その線分3が上記横軸2と交差
するときの締付角度θは、ボルトが塑性域に到達するま
での変形量が締付トルクTに比例するものとすると、図
のようにボルトが塑性域に到達して締付トルクTが最終
トルクTeのまま締付角度θがコンスタントに変化する
定常変化角△θcだけ上記理論着座点Pを平行に移動さ
せたことになる。ここで、ボルトの推定回転角を△θp
とすれば、次の関係式が導き出せる。
Then, as shown in FIG. 8, a torque curve that changes according to the tightening angle θ is obtained.
Here, starting from the tightening angle θ indicated by the angle signal when the tightening torque T indicated by the torque signal matches the first set torque value T1 set in advance, the tightening torque T is set to the first torque.
The change in the tightening angle θ until it matches the second set torque value T2 set to a higher torque side than the set torque value T1 is determined by the first
The rotation angle △ θ1 and the second set torque value T2
If the value obtained by subtracting the first set torque value T1 from the above is divided by the first rotation angle △ θ1, a torque rate during the first rotation angle △ θ1 can be obtained. Then, a line segment 1 connecting the first set torque value T1 and the second set torque value T2 is extrapolated to the low torque side in accordance with the above torque rate, and the tightening torque when the tightening torque T intersects the horizontal axis 2 is 0. The attachment angle θ is defined as the theoretical seating point P, and the tightening torque T is equal to the first set torque value T.
1 and the tightening angle θ becomes a predetermined amount of the second rotation angle Δθ
If the line segment 3 is determined in accordance with the above torque rate so that the final torque value Te at the time of reaching the target tightening angle θt after changing by 2 becomes the end point, the line segment 3 when the line 3 intersects the horizontal axis 2 is obtained. Assuming that the amount of deformation until the bolt reaches the plastic region is proportional to the tightening torque T, the tightening angle θ is such that the bolt reaches the plastic region and the tightening torque T becomes the final torque Te as shown in the figure. This means that the theoretical seating point P is moved in parallel by the steady change angle Δθc at which the tightening angle θ constantly changes. Here, the estimated rotation angle of the bolt is △ θp
Then, the following relational expression can be derived.

【0012】Te /△θp=(T2−T1)/△θ1 …… 一方、ボルトの伸び角を△θsとすれば、この伸び角△
θsと上記推定回転角△θpと第2回転角△θ2との間
には、次の関係式が成立する。
Te / △ θp = (T2−T1) / △ θ1 On the other hand, if the extension angle of the bolt is △ θs, this extension angle △
The following relational expression holds between θs, the estimated rotation angle △ θp, and the second rotation angle △ θ2.

【0013】 △θ2=△θs+△θp …… したがって、伸び角△θsが上記関係式を変形した次
の計算式に基づいて求められることになる。
Δθ2 = Δθs + Δθp Therefore, the elongation angle Δθs is obtained based on the following calculation formula obtained by modifying the above relational expression.

【0014】 △θs=△θ2−△θp …… そして、このようにして計算した伸び角△θsを、予め
設定した上、下限値△θmx,△θmnと比較して、伸
び角△θsがこれらの上、下限値△θmx,△θmnか
ら逸脱していれば、ボルトの締付異常と判定するのであ
る。
Δθs = Δθ2−Δθp Then, the elongation angle Δθs calculated in this way is set in advance and compared with lower limit values Δθmx, Δθmn, and the elongation angle Δθs If the values deviate from the lower limits △ θmx and △ θmn, it is determined that the bolt is abnormally fastened.

【0015】ボルトの締付状態の検査する第2の方法
は、ボルトの軸部に発生する残留軸トルクに基づいて締
付状態を検出するもので、これは例えば次のようなプロ
セスに従って行われる。
A second method of checking the tightening state of a bolt is to detect the tightening state based on a residual shaft torque generated in a shaft portion of the bolt, and this is performed, for example, according to the following process. .

【0016】つまり、上記と同様にして第1、第2設定
トルク値T1,T2第1回転角△θ1とからトルクレ
ートを算出すると共に、図9に示すように上記トルクレ
ートに基づいて算出した理論着座点Pを起点とするトル
ク曲線の直線部4を、上記トルクレートに従って延長さ
せる。そして、その延長線5に従って締付トルクTが変
化するものと仮定し、締付角度θが上記目標締付角度θ
tに到達したときの締付トルクTの値を推定到達トルク
Tpとする。ここで、上記の仮定に従えば、推定到達ト
ルクTpと、第1、第2設定トルク値T1,T2と、第
1、第2回転角△θ1,△θ2との間には、次の関係式
が成立する。
That is, the torque rate is calculated from the first and second set torque values T1 and T2 and the first rotation angle △ θ1 in the same manner as described above, and is calculated based on the torque rate as shown in FIG. The linear portion 4 of the torque curve starting from the theoretical seating point P is extended in accordance with the torque rate. Then, assuming that the tightening torque T changes in accordance with the extension line 5, the tightening angle θ becomes equal to the target tightening angle θ.
The value of the tightening torque T when it reaches t is defined as the estimated ultimate torque Tp. Here, according to the above assumption, the following relationship exists between the estimated arrival torque Tp, the first and second set torque values T1 and T2, and the first and second rotation angles △ θ1 and △ θ2. The equation holds.

【0017】 Tp=T1+△θ2×(T2−T1)/△θ1 …… 一方、ボルトの軸部が塑性変形することによって生じる
残留軸トルクをTaとすれば、この残留軸トルクTaが
次の計算式に基づいて求められることになる。
Tp = T1 + △ θ2 × (T2-T1) / △ θ1 On the other hand, assuming that the residual shaft torque generated by plastic deformation of the bolt shaft is Ta, the residual shaft torque Ta is calculated by the following equation. It will be determined based on the formula.

【0018】 Ta=Tp−Te …… そして、このようにして計算した残留軸トルクTaを、
予め設定した上、下限値Tmx,Tmnと比較して、残
留軸トルクTaがこれらの上、下限値Tmx,Tmnか
ら逸脱していれば、ボルトの締付異常と判定するのであ
る。
Ta = Tp−Te Then, the residual shaft torque Ta calculated in this manner is expressed by:
If the residual shaft torque Ta deviates from the upper and lower limits Tmx and Tmn compared to the preset upper and lower limits Tmx and Tmn, it is determined that the bolt is abnormally fastened.

【0019】[0019]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
いずれの検査方法においても、ボルトをワッシャなどの
介在物を介して締め付ける際には問題があることが判明
した。
However, in any of the above inspection methods, it has been found that there is a problem when the bolt is tightened through an intervening object such as a washer.

【0020】例えば前者のボルトの締付角に基づく検査
方法を例にとると、前述したようにボルトの締付途中に
おいて介在物が共回りする可能性がある。このようにボ
ルトと介在物とが共回りすると締付トルクが急変するこ
とから、例えば図10に示すように、一定のトルクレー
トに従ってリニアに増大していたトルク曲線が、極大値
Tmxを経て一旦低下すると共に、極小値Tmnを過ぎ
て再びリニアに増大することになる。そして、ボルトが
弾性限界を超えて塑性域に移行した時点で最終トルクT
eとなり、その後は締付作業が終了するまで最終トルク
値Teのまま変化することになる。その場合に、図に示
すように第1、第2設定トルク値T1,T2の間で締付
トルクTが急変したとすると、現状においては、第2設
定トルク値T2から第1設定トルク値T1を減算した値
を、その間の角度変化である第1回転角△θ1で徐算す
ることによりトルクレートを算出するようになっている
ので、トルクレートが小さめに計算されることになる。
したがって、第1設定トルク値T1と第2設定トルク値
T2とを結ぶ線分6を上記トルクレートに従って低トル
ク側に外挿して求めた理論着座点Pは低角度側にシフト
することになる。そして、上記トルクレートに従って理
論着座点Pを始点とし、最終トルク値Teを終点とする
線分7を求めると共に、締付角度θが目標締付角度θt
に到達したときの最終トルク値Teが終点となるように
上記線分7を平行移動すれば、平行移動後の線分7’が
横軸2と交差する位置に上記理論着座点Pが移動してい
ることになる。
For example, taking the former inspection method based on the bolt tightening angle as an example, there is a possibility that the inclusions rotate together during the bolt tightening as described above. As described above, when the bolt and the inclusion rotate together, the tightening torque suddenly changes. For example, as shown in FIG. 10, the torque curve that has linearly increased according to a constant torque rate once passes through the local maximum value Tmx. At the same time, it decreases linearly after passing the minimum value Tmn. When the bolt moves beyond the elastic limit to the plastic region, the final torque T
e, and thereafter the final torque value Te changes until the tightening operation is completed. In this case, if the tightening torque T suddenly changes between the first and second set torque values T1 and T2 as shown in the drawing, under the present circumstances, the first set torque value T1 is changed from the second set torque value T2 to the first set torque value T1. Is subtracted from the value obtained by subtracting the first rotation angle △ θ1 , which is the change in angle therebetween, to calculate the torque rate. Therefore, the torque rate is calculated to be smaller.
Therefore, the theoretical seating point P obtained by extrapolating the line segment 6 connecting the first set torque value T1 and the second set torque value T2 to the low torque side in accordance with the above torque rate shifts to the low angle side. Then, a line segment 7 having the theoretical seating point P as a start point and the final torque value Te as an end point is determined according to the torque rate, and the tightening angle θ is set to the target tightening angle θt
When the line segment 7 is translated in such a manner that the final torque value Te at the time of reaching the end point becomes the end point, the theoretical seating point P moves to a position where the line segment 7 ′ after the translation moves intersects the horizontal axis 2. Will be.

【0021】一方、ボルトに実際に作用する締付トルク
は、トルク急変後のトルク曲線8が示すトルクレートに
従って変化するものと考えられることから、上記極小値
Tmnを始点とするトルク急変後におけるトルク曲線8
を、図の破線で示すように上記トルクレートに従って低
トルク側に外挿した線分9が横軸2と交差するときの締
付角度θが、実際の着座点(以下、実着座点という)P
oとなる。この場合においても、トルク急変後のトルク
レートに従って上記実着座点Poを始点とし、最終トル
ク値Teを終点とする線分10を求めると共に、締付角
度θが目標締付角度θtに到達したときの最終トルク値
Teが終点となるように上記線分10を平行移動すれ
ば、平行移動後の線分10’が横軸2と交差する位置に
上記理論着座点Poが移動していることになる。
On the other hand, since the tightening torque actually acting on the bolt is considered to change in accordance with the torque rate shown by the torque curve 8 after the sudden change in torque, the torque after the sudden change in torque starting from the minimum value Tmn is considered. Curve 8
Is the actual seating point (hereinafter referred to as the actual seating point) when the line segment 9 extrapolated on the low torque side according to the torque rate intersects the horizontal axis 2 as shown by the broken line in the figure. P
It becomes o. Also in this case, when the line segment 10 having the actual seating point Po as a start point and the final torque value Te as an end point is obtained according to the torque rate after the sudden change in torque, and the tightening angle θ reaches the target tightening angle θt. When the line segment 10 is translated so that the final torque value Te becomes the end point, the theoretical sitting point Po is moved to a position where the line segment 10 ′ after the translation moves intersects the horizontal axis 2. Become.

【0022】したがって、上記線分7’が横軸2と交差
する理論着座点Pを始点として締付角度θが目標締付角
度θtに到達するまでの角度の変化を推定回転角△θp
とすれば、上記理論着座点Pと実着座点Poとの相違に
起因する誤差角△θeを含んだものとなり、この推定回
転角△θpと上記第2回転角△θ2とから算出される伸
び角△θsが、上記誤差角△θeに相当する分だけ小さ
めに計算されることになって、正常な締付状態であるに
もかかわらず異常であると判定される可能性があるので
ある。
Therefore, the change in the angle from the theoretical seating point P where the line segment 7 'intersects the horizontal axis 2 until the tightening angle θ reaches the target tightening angle θt is determined by the estimated rotation angle Δθp.
Then, the error angle Δθe due to the difference between the theoretical seating point P and the actual seating point Po is included, and the elongation calculated from the estimated rotation angle Δθp and the second rotation angle Δθ2 is obtained. The angle △ θs is calculated to be smaller by an amount corresponding to the error angle △ θe, so that there is a possibility that the angle is determined to be abnormal despite the normal tightening state.

【0023】なお、後者のボルトの軸部に発生する残留
軸トルクに基づく検査方法によっても、前者と同様に正
常であるにも異常であると判定される可能性がある。
It should be noted that the latter inspection method based on the residual shaft torque generated in the shaft portion of the bolt may determine that the bolt is normal or abnormal as in the former case.

【0024】この発明は、角度締付法を用いてボルトを
ワッシャなどの介在物を介在させた状態で締め付ける場
合における上記の問題に対処するもので、ボルトに作用
する実際の締付トルクを適切に反映させて締付状態を検
出するようにすることを目的とする。
The present invention addresses the above-mentioned problem when the bolt is tightened with an intervening object such as a washer by using the angle tightening method, and the actual tightening torque acting on the bolt is appropriately adjusted. The purpose of the present invention is to detect a tightening state by reflecting the tightening state.

【0025】[0025]

【課題を解決するための手段】本願の請求項1の発明
(以下、第1発明という)に係るボルトの締付状態検出
方法は、次のように構成したことを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, a method for detecting a tightened state of a bolt is characterized in that the method is configured as follows.

【0026】すなわち、ワッシャなどの介在物を介して
ボルトを締め付ける場合に、上記ボルトの締付時におけ
る締付角度の変化に基づいてトルク曲線を求め、該トル
ク曲線の締付角度に対する変化率が負となる状態が存在
するときには、上記変化率が負となった後における締付
トルクの最小値と、予め設定された所定の設定値とを比
較する。そして、上記最小値が設定値よりも小さいとき
には該最小値以後のトルク曲線に基づいてトルクレート
を算出する。
That is, when a bolt is tightened through an intervening object such as a washer, a torque curve is obtained based on a change in the tightening angle when the bolt is tightened, and the rate of change of the torque curve with respect to the tightening angle is determined. When there is a negative state, the minimum value of the tightening torque after the change rate becomes negative is compared with a predetermined value set in advance. When the minimum value is smaller than the set value, the torque rate is calculated based on the torque curve after the minimum value.

【0027】一方、上記最小値が上記設定値よりも大き
いときには、該最小値以前におけるトルク曲線の該最小
値よりも大きい部分を除去し、締付トルクが上昇して該
最小値に初めて一致したときより前の該最小値以下のト
ルク曲線と、該最小値以後のトルク曲線とによりトルク
レートを算出する。
On the other hand, when the minimum value is larger than the set value, the minimum value of the torque curve before the minimum value is obtained.
The part larger than the value is removed and the tightening torque rises
A torque rate is calculated based on a torque curve equal to or less than the minimum value before the first match with the minimum value and a torque curve after the minimum value .

【0028】そして、算出されたトルクレートに基づい
て上記ボルトの塑性変形量に関連するパラメータを算出
して、該パラメータと所定の基準値とを比較することに
よりボルトの締付状態を検出するようにする。
Then, a parameter related to the plastic deformation of the bolt is calculated based on the calculated torque rate, and the tightening state of the bolt is detected by comparing the parameter with a predetermined reference value. To

【0029】また、本願の請求項2の発明(以下、第2
発明という)に係るボルトの締付状態検出方法は、上記
第1発明における設定値よりも大きい第2の設定値を設
定すると共に、トルク曲線の締付角度に対する変化率が
負となった後における締付トルクの最小値が上記第2の
設定値よりも大きいときには、該最小値以前におけるト
ルク曲線の該最小値よりも大きい部分を除去し、締付ト
ルクが上昇して該最小値に初めて一致したときより前の
該最小値以下のトルク曲線と、該最小値以後のトルク曲
線とによりトルクレートを算出する。そして、このトル
クレートに基づいて上記ボルトの塑性変形量に関連する
パラメータを算出して、該パラメータと所定の基準値と
を比較することによりボルトの締付状態を検出するよう
にする。
The invention of claim 2 of the present application (hereinafter referred to as “second
In the bolt tightening state detecting method according to the present invention, the second set value larger than the set value in the first invention is set, and the change rate of the torque curve with respect to the tightening angle becomes negative. When the minimum value of the tightening torque is larger than the second set value, the torque before the minimum value is set .
Remove the portion of the torque curve that is greater than the minimum and tighten
A torque rate is calculated based on a torque curve that is equal to or less than the minimum value before the torque rises and matches the minimum value for the first time, and a torque curve that is equal to or smaller than the minimum value. Then, a parameter related to the plastic deformation amount of the bolt is calculated based on the torque rate, and the tightening state of the bolt is detected by comparing the parameter with a predetermined reference value.

【0030】そして、本願の請求項3の発明(以下、第
3発明という)に係るボルトの締付状態検出方法は、上
記第1、第2発明におけるボルトの塑性変形量に関連す
るパラメータを該ボルトの伸び量とすると共に、該伸び
量と所定の基準値とを比較することによりボルトの締付
状態を検出することを特徴とする。
The bolt tightening state detecting method according to the third aspect of the present invention (hereinafter, referred to as a third aspect of the present invention) is a method for detecting parameters relating to the plastic deformation of the bolt in the first and second aspects. In addition to the amount of elongation of the bolt, the tightening state of the bolt is detected by comparing the amount of elongation with a predetermined reference value.

【0031】一方、本願の請求項4の発明(以下、第4
発明という)に係るボルトの締付状態検出方法は、上記
第1、第2発明におけるボルトの塑性変形量に関連する
パラメータを該ボルトに発生する残留軸トルクとすると
共に、該残留軸トルクと所定の基準値とを比較すること
によりボルトの締付状態を検出することを特徴とする。
On the other hand, the invention of claim 4 of the present application (hereinafter referred to as the fourth invention)
In the method for detecting the tightened state of a bolt according to the present invention, the parameters relating to the amount of plastic deformation of the bolt in the first and second inventions are used as the residual shaft torque generated in the bolt, and the residual shaft torque and a predetermined value are determined. The tightening state of the bolt is detected by comparing the reference value with the reference value.

【0032】[0032]

【作用】上記第1〜第4発明のいずれにおいても、角度
締付法を用いてボルトをワッシャなどの介在物を介して
塑性域にまで締め付ける場合に、仮に上記介在物がスリ
ップして締付トルクが急変したとしても、ボルトに対し
て実際に作用する締付トルクを適切に反映したトルクレ
ートが算出されることになって、該トルクレートに基づ
いて算出されるボルトの軸部の伸び量や残留軸トルクな
どの塑性変形量に関連するパラメータの実際値に対する
誤差が少なくなり、これによってボルトの締付状態が精
度良く検出されることになる。
In any of the first to fourth aspects of the present invention, when the bolt is tightened to the plastic region through an intervening object such as a washer using the angle tightening method, the interposed object slips and is tightened. Even if the torque suddenly changes, a torque rate appropriately reflecting the tightening torque actually acting on the bolt is calculated, and the amount of elongation of the shaft of the bolt calculated based on the torque rate is calculated. The error with respect to the actual value of the parameter related to the amount of plastic deformation, such as the torque and residual shaft torque, is reduced, so that the tightened state of the bolt can be detected with high accuracy.

【0033】特に、第2発明によれば、トルク曲線の最
小値を大小2つの設定値と比較し、それぞれの場合にお
いてトルクレートの算出方法を実際のトルクレートが反
映されるように変更するようになっているので、ボルト
の締付状態がさらに精度良く検出されることになる。
In particular, according to the second invention, the minimum value of the torque curve is compared with the two set values, and the calculation method of the torque rate is changed in each case so that the actual torque rate is reflected. Therefore, the tightened state of the bolt can be detected with higher accuracy.

【0034】[0034]

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。Embodiments of the present invention will be described below.

【0035】図1に示すように、締付装置11にはモー
タ12によって駆動されるソケット13が備えられてい
ると共に、該ソケット13の回転角を検出するロータリ
エンコーダ(図示せず)からの角度信号と、締付トルク
を検出するトルクトランスデューサ(図示せず)からの
トルク信号とが出力されるようになっている。これらの
信号は図示しないコントローラに入力される。
As shown in FIG. 1, the tightening device 11 is provided with a socket 13 driven by a motor 12, and an angle from a rotary encoder (not shown) for detecting the rotation angle of the socket 13. A signal and a torque signal from a torque transducer (not shown) for detecting a tightening torque are output. These signals are input to a controller (not shown).

【0036】そして、例えばワッシャ14を介してエン
ジンのシリンダヘッド15に設けられたボルト穴16に
挿入されたシリンダヘッドボルト17の軸部17aが、
その頭部に装着した上記締付装置11のソケット13を
回転させることによりシリンダブロック18に螺合され
るようになっている。
A shaft portion 17a of a cylinder head bolt 17 inserted into a bolt hole 16 provided in a cylinder head 15 of the engine via a washer 14, for example,
By rotating the socket 13 of the tightening device 11 mounted on the head, the socket 13 is screwed to the cylinder block 18.

【0037】その際には、従来と同様に締付装置11か
ら出力されるトルク信号が示す締付トルクTが、予め設
定した第1設定トルク値T1と一致したときの角度信号
が示す締付角度θを起点とし、該締付トルクTが上記第
1設定トルク値T1よりも高トルク側に設定した第2設
定トルク値T2と一致するまでの締付角度θの変化を示
第1回転角△θ1と、上記第1、第2設定トルク値T
1,T2とによりトルクレートが算出されると共に、締
付トルクTが上記第1設定トルク値T1と一致してから
締付角度θが所定量の第2回転角△θ2だけ変化して
標締付角度θtに到達するまで締付作業が続行される。
そして、締付作業の終了後に上記角度信号が示す締付角
度θごとの締付トルクTの値を結んでトルク曲線が生成
されると共に、このトルク曲線に基づいて締付作業が正
常に行われたか否かが判定される。その際に、例えば上
記シリンダヘッドボルト17の締付角に基づいて締付状
態を検出する場合には、次のようにして行われる。
At this time, as in the conventional case, the tightening torque T indicated by the torque signal output from the tightening device 11 coincides with the first set torque value T1 set in advance. Starting from the angle θ, the change in the tightening angle θ until the tightening torque T matches the second set torque value T2 set on the higher torque side than the first set torque value T1 is shown.
And to the first rotation angle △ .theta.1, said first, second set torque value T
1, the torque rate by a T2 is calculated, the torque T tightening by the first set torque value T1 and the fastening angle θ from the match changes by the second rotation angle △ .theta.2 predetermined amount eye
The tightening operation is continued until the target tightening angle θt is reached.
After completion of the tightening operation, a torque curve is generated by connecting the values of the tightening torque T for each tightening angle θ indicated by the angle signal, and the tightening operation is normally performed based on the torque curve. Is determined. At this time, when the tightening state is detected based on, for example, the tightening angle of the cylinder head bolt 17, it is performed as follows.

【0038】つまり、例えば図2に示すように、締付ト
ルクTの値が変化するトルク変化区間におけるトルク曲
線20が、第1設定トルク値T1を超えた後に極大値T
mxを過ぎて下降すると共に、上記第1設定トルク値T
1よりも小さい領域で極小値Tmnとなり、再び上昇に
転じて最終トルク値Teに到達したとする。このような
場合には、上記トルク変化区間におけるトルク曲線20
を、締付トルクTが上昇して最初に極小値Tmnとなる
初期曲線部20aと、該極小値Tmnを始点として極大
値Tmxを経て再び極小値Tmnとなる中間曲線部20
bと、該極小値Tmnから最終トルク値Teに至る最終
曲線部20cとに便宜的に区分すれば、上記極小値Tm
と最終トルク値Teとを結ぶ線分を、図の破線で示す
ように上記最終曲線部20cのトルクレートに従って低
トルク側に延長すると共に、その延長線21が横軸22
と交差するときの締付角度θが修正着座点Pmとされ
る。つまり、この場合には修正着座点Pmが実着座点P
oと一致することになる。したがって、上記最終曲線部
20cのトルクレートに従って上記修正着座点Pmを始
点とし、最終トルク値Teを終点とする線分23を求め
ると共に、締付角度θが目標締付角度θtに到達したと
きの最終トルク値Teが終点となるように上記線分23
を平行移動すれば、平行移動後の線分23’が横軸22
と交差する位置に上記修正着座点Pmが移動することに
なる。
That is, as shown in FIG. 2, for example, the torque curve 20 in the torque change section where the value of the tightening torque T changes exceeds the first set torque value T1 and then reaches the maximum value T1.
mx, and descends after the first set torque value T
It is assumed that the minimum value Tmn is obtained in a region smaller than 1, and the value starts to increase again and reaches the final torque value Te. In such a case, the torque curve 20 in the torque change section is used.
From the initial curve portion 20a at which the tightening torque T rises to the local minimum value Tmn first, and the intermediate curve portion 20 from the local minimum value Tmn to the local maximum value Tmx to the local minimum value Tmn again.
b and the final curve portion 20c from the minimum value Tmn to the final torque value Te, the minimum value Tm
n and a final torque value Te, a line segment is extended toward the low torque side according to the torque rate of the final curve portion 20c as shown by a broken line in the figure, and the extension line 21
Is the corrected seating point Pm. That is, in this case, the corrected seating point Pm is the actual seating point Pm.
will match o. Therefore, a line segment 23 having the corrected seating point Pm as a start point and the final torque value Te as an end point is obtained in accordance with the torque rate of the final curve portion 20c. The above line segment 23 is set so that the final torque value Te is the end point.
Is translated, the line segment 23 ′ after the translation is represented by the horizontal axis 22.
The corrected seating point Pm moves to a position intersecting with.

【0039】したがって、従来のように第1回転角△θ
1と第1、第2設定トルク値T1,T2とによって計算
したトルクレートから導き出した理論着座点Pを使用す
る場合には、図のように誤差角△θe’が生じるのに対
して、上記線分23’が横軸22と交差する修正着座点
Pmを始点として締付角度θが目標締付角度θtに至る
推定回転角△θpは、実際の推定回転角を精度良く反映
したものとなり、それに伴って上記計算式に基づいて
算出される伸び角△θsも実際の伸び角に精度良く対応
することになる。
Therefore, as in the prior art, the first rotation angle △ θ
When the theoretical seating point P derived from the torque rate calculated by using the first and second and first and second set torque values T1 and T2 is used, the error angle △ θe ' occurs as shown in FIG. Corrected seating point where line segment 23 'intersects horizontal axis 22
The estimated rotation angle △ θp at which the tightening angle θ reaches the target tightening angle θt starting from Pm accurately reflects the actual estimated rotation angle, and the elongation angle calculated based on the above formula accordingly. Δθs also accurately corresponds to the actual elongation angle.

【0040】一方、図3に示すように、締付トルクTが
変化するトルク変化区間におけるトルク曲線20が、第
1、第2設定トルク値T1,T2を超えた後に極大値T
mxを過ぎて下降すると共に、これら第1、第2設定ト
ルク値T1,T2の間の領域で極小値Tmnとなり、再
び上昇に転じて最終トルク値Teに到達したとする。こ
のような場合には、上記トルク曲線20における中間曲
線部20bを除外して、初期曲線部20aと最終曲線部
20cとによりトルクレートが求められる。つまり、上
記初期曲線部20aを平行移動し、図の点線で示すよう
に平行移動後の初期曲線部20a’の終点部分を上記極
小値Tmnで最終曲線部20cに接続したときの始点が
示す締付角度θが修正着座点Pmとされる。そして、こ
の修正着座点Pmとトルク変化区間における最終トルク
値Teとを結ぶ線分24の勾配がトルクレートとして使
用される。この場合においても、締付角度θが目標締付
角度θtに到達したときの最終トルク値Teが終点とな
るように上記線分24を平行移動すれば、平行移動後の
線分24’が横軸22と交差する位置に上記修正着座点
Pmが移動することになる。
On the other hand, as shown in FIG. 3, after the torque curve 20 in the torque change section where the tightening torque T changes exceeds the first and second set torque values T1 and T2, the maximum value T
It is assumed that the motor torque drops after passing through mx, reaches the local minimum value Tmn in the region between the first and second set torque values T1 and T2, starts to increase again, and reaches the final torque value Te. In such a case, the torque rate is obtained from the initial curve portion 20a and the final curve portion 20c, excluding the intermediate curve portion 20b in the torque curve 20. That is, the initial curve 20a is translated and the end point of the initial curve 20a 'after the translation is connected to the final curve 20c with the minimum value Tmn as shown by the dotted line in FIG. The attachment angle θ is set as the corrected seating point Pm. Then, the gradient of the line segment 24 connecting the corrected seating point Pm and the final torque value Te in the torque change section is used as the torque rate. Also in this case, if the line segment 24 is translated so that the final torque value Te when the tightening angle θ reaches the target tightening angle θt becomes the end point, the line segment 24 ′ after the parallel movement becomes horizontal. The corrected seating point Pm moves to a position intersecting the axis 22.

【0041】したがって、従来のように第1回転角△θ
1と第1、第2設定トルク値T1,T2とによって計算
したトルクレートから導き出した理論着座点Pを使用す
る場合には、図のように相対的に大きな誤差角△θe’
が生じるのに対して、上記線分24’が横軸22と交差
する平行移動後の修正着座点Pmが、同様にして平行移
動した後の理論着座点Pと実着座点Poとの間に位置す
ることになり、その分推定回転角△θpが含む誤差角△
θeも少なくなり、それに伴って該推定回転角△θpに
基づいて計算される伸び角△θsも実際の伸び角に近く
なる。
Therefore, as in the prior art, the first rotation angle △ θ
In the case of using the theoretical seating point P derived from the torque rate calculated by the first and second set torque values T1 and T2, a relatively large error angle 相 対 的 に θe ′ as shown in the figure.
Occurs, whereas the corrected seating point Pm after the parallel movement in which the line segment 24 'intersects the horizontal axis 22 is between the theoretical seating point P and the actual seating point Po after the parallel movement in the same manner. And the estimated rotation angle {the error angle included in θp}
θe decreases, and accordingly, the elongation angle △ θs calculated based on the estimated rotation angle て θp also approaches the actual elongation angle.

【0042】また、図4に示すように、締付トルクTが
変化するトルク変化区間におけるトルク曲線20が、第
1、第2設定トルク値T1,T2を超えた後に極大値T
mxを過ぎて下降すると共に、第2設定トルク値T2よ
りも大きい領域で極小値Tmnとなり、再び上昇に転じ
て最終トルク値Teに到達した場合においても、上記ト
ルク曲線20における中間曲線部20bを除外して、初
期曲線部20aと最終曲線部20cとによりトルクレー
トが求められる。つまり、上記初期曲線部20aを平行
移動し、図の点線で示すように平行移動後の初期曲線部
20a’の終点部分を上記極小値Tmnで最終曲線部2
0cに接続したときの始点が示す締付角度θが修正着座
点Pmとされる。そして、この修正着座点Pmとトルク
変化区間における最終トルク値Teとを結ぶ線分25の
勾配がトルクレートとして使用される。この場合におい
ても、締付角度θが目標締付角度θtに到達したときの
最終トルク値Teが終点となるように上記線分25を平
行移動すれば、平行移動後の線分25’が横軸22と交
差する位置に上記修正着座点Pmが移動することにな
る。
As shown in FIG. 4, after the torque curve 20 in the torque change section where the tightening torque T changes exceeds the first and second set torque values T1 and T2, the maximum value T
mx, and falls to a local minimum value Tmn in a region larger than the second set torque value T2, and starts to rise again to reach the final torque value Te. Excluding this, the torque rate is determined from the initial curve portion 20a and the final curve portion 20c. That is, the initial curve portion 20a is translated in parallel, and the end point portion of the initial curve portion 20a 'after the translation is changed to the final curve portion 2 with the minimum value Tmn as shown by the dotted line in the figure.
The tightening angle θ indicated by the starting point when connected to 0c is the corrected seating point Pm. Then, the gradient of the line segment 25 connecting the corrected seating point Pm and the final torque value Te in the torque change section is used as the torque rate. Also in this case, if the line segment 25 is translated so that the final torque value Te when the tightening angle θ reaches the target tightening angle θt becomes the end point, the line segment 25 ′ after the parallel movement becomes horizontal. The corrected seating point Pm moves to a position intersecting the axis 22.

【0043】したがって、従来のように第1回転角△θ
1と第1、第2設定トルク値T1,T2とによって計算
したトルクレートから導き出した理論着座点Pを使用す
る場合には、図3で示した場合と同様に相対的に大きな
誤差角△θe’が生じるのに対して、上記線分25’が
横軸22と交差する平行移動後の修正着座点Pmが、こ
の場合においても平行移動した後の理論着座点Pと実着
座点Poとの間に位置することになり、その分推定回転
角△θpが含む誤差角△θeも少なくなり、それに伴っ
て該推定回転角△θpに基づいて計算される伸び角△θ
sも実際の伸び角に近くなることになる。
Therefore, as in the prior art, the first rotation angle △ θ
When using the theoretical seating point P derived from the torque rate calculated from the first and second set torque values T1 and T2, a relatively large error angle △ θe is used as in the case shown in FIG. Is generated, whereas the corrected seating point Pm after the parallel movement where the line segment 25 'intersects the horizontal axis 22 is again the difference between the theoretical seating point P after the parallel movement and the actual seating point Po. And the error angle △ θe included in the estimated rotation angle △ θp decreases accordingly, and the elongation angle △ θ calculated based on the estimated rotation angle △ θp accordingly.
s also approaches the actual elongation angle.

【0044】これにより、上記各ケースで計算される伸
び角△θsを所定の上、下限値△θmx,△θmnと比
較しても、異常と判定される可能性が少なくなる。
As a result, even if the elongation angle △ θs calculated in each of the above cases is compared with the predetermined lower limit values △ θmx and △ θmn, the possibility of an abnormal determination is reduced.

【0045】また、上記シリンダヘッドボルト17の軸
部17aに発生する残留軸トルクに基づいて締付状態を
検出する場合には、次のようにして行われる。
The detection of the tightening state based on the residual shaft torque generated in the shaft portion 17a of the cylinder head bolt 17 is performed as follows.

【0046】つまり、例えば図5に示すように、締付ト
ルクが変化するトルク変化区間におけるトルク曲線26
が、第1設定トルク値T1を超えた後に極大値Tmxを
過ぎて下降すると共に、上記第1設定トルク値T1より
も小さい領域で極小値Tmnとなり、再び上昇に転じて
最終トルク値Teに到達したとする。このような場合に
は、上記トルク変化区間におけるトルク曲線26を、締
付トルクが上昇して最初に極小値Tmnとなる初期曲線
部26aと、該極小値Tmnを始点として極大値Tmx
を経て再び極小値Tmnとなる中間曲線部26bと、該
極小値Tmnから最終トルク値Teに至る最終曲線部2
6cとに便宜的に区分すれば、上記極小値Tmnと最終
トルク値Teとを結ぶ線分を、図の破線で示すように
記最終曲線部26cのトルクレートに従って低トルク側
に延長させて、その延長線27が横軸22と交差すると
きの締付角度θが修正着座点Pmとされる。つまり、こ
の場合には修正着座点Pmが実着座点Poと一致する。
したがって、上記線分27を上記最終曲線部26cのト
ルクレートに従って延長させて、その延長線28を締付
角度θが目標締付角度θtに到達するまで延ばしたとき
の締付トルクTの値が示す推定到達トルクTp”も、実
着座点Poから求められる推定到達トルクTpと一致す
ることになり、それに伴って上記計算式に基づいて計
算される残留軸トルクTaも実際値と一値することにな
る。
That is, as shown in FIG. 5, for example, the torque curve 26 in the torque change section where the tightening torque changes.
However, after exceeding the first set torque value T1, it falls past the local maximum value Tmx, becomes a local minimum value Tmn in a region smaller than the first set torque value T1, and then starts to rise again to reach the final torque value Te. Suppose you did. In such a case, the torque curve 26 in the torque change section is represented by an initial curve portion 26a in which the tightening torque rises and becomes the minimum value Tmn first, and the maximum value Tmx starting from the minimum value Tmn.
And the intermediate curve portion 26b which again becomes the minimum value Tmn, and the final curve portion 2 from the minimum value Tmn to the final torque value Te.
6c, a line connecting the minimum value Tmn and the final torque value Te is indicated by an upper line as shown by a broken line in FIG.
It is extended to the low torque side in accordance with the torque rate of the final curve portion 26c , and the tightening angle θ when the extension line 27 intersects the horizontal axis 22 is set as the corrected seating point Pm. That is, in this case, the corrected seating point Pm matches the actual seating point Po.
Therefore, the value of the tightening torque T when the line segment 27 is extended according to the torque rate of the final curve portion 26c and the extension line 28 is extended until the tightening angle θ reaches the target tightening angle θt is The estimated attainment torque Tp "shown also matches the estimated attainment torque Tp obtained from the actual seating point Po, and accordingly, the residual shaft torque Ta calculated based on the above formula is also equal to the actual value. Become.

【0047】これに対して、従来のように第1回転角△
θ1と第1、第2設定トルク値T1,T2とによって計
算したトルクレートから導き出した理論着座点Pを使用
する場合には、この理論着座点Pを始点として上記トル
クレートに従って直線29を描けば、該直線29が図の
1点鎖線で示すように相対的に小さな勾配となるから、
その分だけ推定到達トルクTp’が小さめに計算される
ことになって、大きな誤差トルク△Te’が生じること
になるのである。
On the other hand, the first rotation angle △
When using the theoretical seating point P derived from the torque rate calculated by θ1 and the first and second set torque values T1 and T2, a straight line 29 is drawn in accordance with the torque rate with the theoretical seating point P as a starting point. Since the straight line 29 has a relatively small gradient as shown by the one-dot chain line in FIG.
As a result, the estimated arrival torque Tp 'is calculated to be smaller, and a large error torque △ Te' is generated.

【0048】一方、図6に示すように、締付トルクTが
変化するトルク変化区間におけるトルク曲線26が、第
1、第2設定トルク値T1,T2を超えた後に極大値T
mxを過ぎて下降すると共に、これら第1、第2設定ト
ルク値T1,T2の間の領域で極小値Tmnとなり、再
び上昇に転じて最終トルク値Teに到達したとする。こ
のような場合には、上記トルク曲線26における中間曲
線部26bを除外して、初期曲線部26aと最終曲線部
26cとによりトルクレートが求められる。つまり、上
記初期曲線部26aを平行移動し、図の点線で示すよう
に平行移動後の初期曲線部26a’の終点部分を上記極
小値Tmnで最終曲線部26cに接続したときの始点が
示す締付角度θが修正着座点Pmとされる。そして、こ
の修正着座点Pmとトルク変化区間における最終トルク
値Teとを結ぶ線分30の勾配がトルクレートとして使
用される。したがって、このトルクレートに従って上記
線分30を延長させて、その延長線31を締付角度θが
目標締付角度θtに到達するまで延ばしたときの推定到
達トルクTp”は、実着座点Poから求められる推定到
達トルクTpに近くなり、それに伴って上記計算式に
基づいて計算される残留軸トルクTaが示す誤差トルク
△Teは相対的に小さなものとなる。
On the other hand, as shown in FIG. 6, after the torque curve 26 in the torque change section in which the tightening torque T changes exceeds the first and second set torque values T1 and T2, the maximum value T
It is assumed that the motor torque drops after passing through mx, reaches the local minimum value Tmn in the region between the first and second set torque values T1 and T2, starts to increase again, and reaches the final torque value Te. In such a case, the torque rate is obtained from the initial curve section 26a and the final curve section 26c, excluding the intermediate curve section 26b in the torque curve 26. In other words, the initial curve 26a is translated and the end point of the translated initial curve 26a 'is connected to the final curve 26c with the minimum value Tmn as shown by the dotted line in FIG. The attachment angle θ is set as the corrected seating point Pm. Then, the gradient of the line segment 30 connecting the corrected seating point Pm and the final torque value Te in the torque change section is used as the torque rate. Therefore, when the line segment 30 is extended in accordance with this torque rate, and the extension line 31 is extended until the tightening angle θ reaches the target tightening angle θt, the estimated ultimate torque Tp ″ is calculated from the actual seating point Po. The error torque ΔTe indicated by the residual shaft torque Ta calculated based on the above calculation formula becomes relatively small with the estimated arrival torque Tp obtained.

【0049】これに対して、前述のように第1回転角△
θ1と第1、第2設定トルク値T1,T2とによって計
算したトルクレートから導き出した理論着座点Pを使用
する場合には、この理論着座点Pを始点として上記トル
クレートに従って直線32を描けば、該直線32が図の
1点鎖線で示すように相対的に大きな勾配となるから、
今度は推定到達トルクTp’が大きめに計算されること
になって、この場合においても大きな誤差トルク△T
e’が生じることになる。
On the other hand, as described above, the first rotation angle △
When using the theoretical seating point P derived from the torque rate calculated by θ1 and the first and second set torque values T1 and T2, a straight line 32 is drawn according to the torque rate with the theoretical seating point P as a starting point. Since the straight line 32 has a relatively large gradient as shown by the one-dot chain line in FIG.
This time, the estimated arrival torque Tp 'is calculated to be relatively large. In this case, too, the large error torque △ T
e ' will occur.

【0050】また、図7に示すように、締付トルクTが
変化するトルク変化区間におけるトルク曲線26が、第
1、第2設定トルク値T1,T2を超えた後に極大値T
mxを過ぎて下降すると共に、第2設定トルク値T2よ
りも大きい領域で極小値Tmnとなり、再び上昇に転じ
て最終トルク値Teに到達した場合においても、上記ト
ルク曲線26における中間曲線部26bを除外して、初
期曲線部26aと最終曲線部26cとによりトルクレー
トが求められる。つまり、上記初期曲線部26aを平行
移動し、図の点線で示すように平行移動後の初期曲線部
26a’の終点部分を上記極小値Tmnで最終曲線部2
6cに接続したときの始点が示す締付角度θが修正着座
点Pmとされる。そして、この修正着座点Pmとトルク
変化区間における最終トルク値Teとを結ぶ線分33の
勾配がトルクレートとして使用される。したがって、こ
のトルクレートに従って上記線分33を延長させて、そ
の延長線34を締付角度θが目標締付角度θtに到達す
るまで延ばしたときの推定到達トルクTp”は、この場
合においても実着座点Poから求められる推定到達トル
クTpに近くなり、それに伴って上記計算式に基づい
て計算される残留軸トルクTaが示す誤差トルク△Te
も相対的に小さなものとなる。
As shown in FIG. 7, after the torque curve 26 in the torque change section where the tightening torque T changes exceeds the first and second set torque values T1 and T2, the maximum value T
mx, and falls to a local minimum value Tmn in a region larger than the second set torque value T2, and starts to rise again to reach the final torque value Te. Excluding this, the torque rate is obtained from the initial curve portion 26a and the final curve portion 26c. In other words, the initial curve portion 26a is translated in parallel, and the end point of the initial curve portion 26a 'after the translation is changed to the final curve portion 2 by the minimum value Tmn as shown by the dotted line in the figure.
The tightening angle θ indicated by the starting point when connected to the connection point 6c is set as the corrected seating point Pm. Then, the gradient of the line segment 33 connecting the corrected seating point Pm and the final torque value Te in the torque change section is used as the torque rate. Therefore, the estimated attainment torque Tp ″ obtained when the line segment 33 is extended according to this torque rate and the extension line 34 is extended until the tightening angle θ reaches the target tightening angle θt is also actual in this case. The error torque ΔTe indicated by the residual shaft torque Ta calculated based on the above-described calculation formula becomes closer to the estimated arrival torque Tp obtained from the seating point Po.
Is also relatively small.

【0051】これに対して、前述のように第1回転角△
θ1と第1、第2設定トルク値T1,T2とによって計
算したトルクレートから導き出した理論着座点Pを使用
する場合には、この理論着座点Pを始点として上記トル
クレートに従って直線35を描けば、この場合において
も該直線35が図の1点鎖線で示すように相対的に大き
な勾配となるから、推定到達トルクTp’が大きめに計
算されることになって、大きな誤差トルク△Te’が生
じることになる。
On the other hand, as described above, the first rotation angle △
When using the theoretical seating point P derived from the torque rate calculated from θ1 and the first and second set torque values T1 and T2, a straight line 35 is drawn according to the torque rate with the theoretical seating point P as a starting point. In this case as well, the straight line 35 is relatively large as shown by the one-dot chain line in FIG.
Therefore, the estimated arrival torque Tp ′ is calculated to be relatively large, and a large error torque ΔTe ′ occurs.

【0052】したがって、上記各ケースで計算される残
留軸トルクTaを所定の上、下限値Tmx,Tmnと比
較しても、異常と判定される可能性が少なくなるのであ
る。
Therefore, even when the residual shaft torque Ta calculated in each of the above cases is compared with the predetermined upper and lower limits Tmx and Tmn, the possibility of an abnormal determination is reduced.

【0053】[0053]

【発明の効果】以上のように本発明によれば、角度締付
法を用いてボルトをワッシャなどの介在物を介して塑性
域にまで締め付ける場合に、仮に上記介在物がスリップ
して締付トルクが急変したとしても、ボルトに対して実
際に作用する締付トルクを適切に反映したトルクレート
が算出されることになって、該トルクレートに基づいて
算出されるボルトの軸部の伸び量や残留軸トルクなどの
塑性変形量に関連するパラメータの実際値に対する誤差
が少なくなり、これによってボルトの締付状態が精度良
く検出されることになる。
As described above, according to the present invention, when the bolt is tightened to the plastic region through the inclusion such as a washer using the angle tightening method, the above-mentioned inclusion slips and tightens. Even if the torque suddenly changes, a torque rate appropriately reflecting the tightening torque actually acting on the bolt is calculated, and the amount of elongation of the shaft of the bolt calculated based on the torque rate is calculated. The error with respect to the actual value of the parameter related to the amount of plastic deformation, such as the residual shaft torque and the like, is reduced, so that the tightened state of the bolt can be detected with high accuracy.

【0054】特に、第2発明によれば、トルク曲線の最
小値を大小2つの設定値と比較し、それぞれの場合にお
いてトルクレートの算出方法を実際のトルクレートが反
映されるように変更するようになっているので、ボルト
の締付状態がさらに精度良く検出されることになる。
In particular, according to the second invention, the minimum value of the torque curve is compared with the two set values, and the calculation method of the torque rate is changed in each case so that the actual torque rate is reflected. Therefore, the tightened state of the bolt can be detected with higher accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 締付装置及び該装置を用いてシリンダヘッド
を締め付けている状態を示す要部断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of a main part showing a tightening device and a state in which a cylinder head is tightened by using the device.

【図2】 トルク変化区間におけるトルク曲線の極小値
が第1設定トルク値よりも小さい場合におけるボルトの
軸部の伸び角を算出する算出方法を説明する説明図であ
る。
FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating a calculation method of calculating an extension angle of a shaft portion of a bolt when a minimum value of a torque curve in a torque change section is smaller than a first set torque value.

【図3】 トルク変化区間におけるトルク曲線の極小値
が第1、第2設定トルク値の間に存在する場合における
ボルトの軸部の伸び角を算出する算出方法を説明する説
明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a calculation method for calculating an elongation angle of a shaft portion of a bolt when a minimum value of a torque curve in a torque change section exists between first and second set torque values.

【図4】 トルク変化区間におけるトルク曲線の極小値
が第2設定トルク値よりも大きい場合におけるボルトの
軸部の伸び角を算出する算出方法を説明する説明図であ
る。
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a calculation method for calculating an elongation angle of a shaft of a bolt when a minimum value of a torque curve in a torque change section is larger than a second set torque value.

【図5】 トルク変化区間におけるトルク曲線の極小値
が第1設定トルク値よりも小さい場合におけるボルトの
軸部の残留軸トルクを算出する算出方法を説明する説明
図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating a calculation method for calculating a residual shaft torque of a shaft portion of a bolt when a minimum value of a torque curve in a torque change section is smaller than a first set torque value.

【図6】 トルク変化区間におけるトルク曲線の極小値
が第1、第2設定トルク値の間に存在する場合における
ボルトの軸部の残留軸トルクを算出する算出方法を説明
する説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating a calculation method for calculating a residual shaft torque of a shaft portion of a bolt when a minimum value of a torque curve in a torque change section exists between first and second set torque values.

【図7】 トルク変化区間におけるトルク曲線の極小値
が第2設定トルク値よりも大きい場合におけるボルトの
軸部の残留軸トルクを算出する算出方法を説明する説明
図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating a calculation method of calculating a residual shaft torque of a shaft portion of a bolt when a minimum value of a torque curve in a torque change section is larger than a second set torque value.

【図8】 トルク変化区間におけるトルク曲線を用いて
ボルトの軸部の伸び角を算出する従来の算出方法を説明
する説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining a conventional calculation method for calculating the elongation angle of a shaft portion of a bolt using a torque curve in a torque change section.

【図9】 トルク変化区間におけるトルク曲線を用いて
ボルトの軸部の残留軸トルクを算出する従来の算出方法
を説明する説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating a conventional calculation method of calculating a residual shaft torque of a shaft portion of a bolt using a torque curve in a torque change section.

【図10】 図8の従来方法を用いた場合における問題
点を説明する説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining a problem when the conventional method of FIG. 8 is used.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 締付装置 13 ソケット 15 シリンダヘッド 16 シリンダブロック 17 シリンダヘッドボルト 17a シリンダヘッドの軸部 Reference Signs List 11 Tightening device 13 Socket 15 Cylinder head 16 Cylinder block 17 Cylinder head bolt 17a Cylinder head shaft

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−161286(JP,A) 特開 昭61−44582(JP,A) 特開 昭52−1598(JP,A) 特開 平4−57680(JP,A) 特開 平1−240275(JP,A) 特開 昭63−67420(JP,A) 特開 昭60−201882(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B23P 19/06 B25B 23/151 G01L 5/24 Continuation of front page (56) References JP-A-3-161286 (JP, A) JP-A-61-44582 (JP, A) JP-A-52-1598 (JP, A) JP-A-4-57680 (JP, A) JP-A-1-240275 (JP, A) JP-A-63-67420 (JP, A) JP-A-60-201882 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB Name) B23P 19/06 B25B 23/151 G01L 5/24

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ワッシャなどの介在物を介して締め付け
られるボルトの締付状態検出方法であって、上記ボルト
の締付時における締付角度の変化に基づいてトルク曲線
を求め、該トルク曲線の締付角度に対する変化率が負と
なる状態が存在するときには、上記変化率が負となった
後における締付トルクの最小値と、予め設定された所定
の設定値とを比較し、上記最小値が設定値よりも小さい
ときには該最小値以後のトルク曲線に基づいてトルクレ
ートを算出する一方、上記最小値が上記設定値よりも大
きいときには、該最小値以前におけるトルク曲線の該最
小値よりも大きい部分を除去し、締付トルクが上昇して
該最小値に初めて一致したときより前の該最小値以下の
トルク曲線と、該最小値以後のトルク曲線とによりトル
クレートを算出し、算出されたトルクレートに基づいて
上記ボルトの塑性変形量に関連するパラメータを算出し
て、該パラメータと所定の基準値とを比較することによ
りボルトの締付状態を検出することを特徴とするボルト
の締付状態検出方法。
1. A method for detecting a tightened state of a bolt which is tightened through an intervening object such as a washer, wherein a torque curve is obtained based on a change in a tightening angle when the bolt is tightened, and the torque curve is determined. When there is a state in which the rate of change with respect to the tightening angle is negative, the minimum value of the tightening torque after the rate of change becomes negative is compared with a predetermined set value, and the minimum value is set. There while calculating a torque rate based on the torque curve of the outermost small value after when less than the set value, when the minimum value is larger than the set value, outermost torque curve at outermost minimum value previously
The part larger than the small value is removed, and the tightening torque increases.
A torque rate is calculated based on a torque curve equal to or less than the minimum value before the time when the minimum value is first matched and a torque curve after the minimum value, and based on the calculated torque rate, the amount of plastic deformation of the bolt is calculated. A bolt tightening state detecting method, wherein a related parameter is calculated, and the tightening state of the bolt is detected by comparing the parameter with a predetermined reference value.
【請求項2】 請求項1に記載のボルトの締付状態検出
方法において、上記設定値よりも大きい第2の設定値を
設定すると共に、トルク曲線の締付角度に対する変化率
が負となった後における締付トルクの最小値が上記第2
の設定値よりも大きいときには、該最小値以前における
トルク曲線の該最小値よりも大きい部分を除去し、締付
トルクが上昇して該最小値に初めて一致したときより前
の該最小値以下のトルク曲線と、該最小値以後のトルク
曲線とによりトルクレートを算出し、このトルクレート
に基づいて上記ボルトの塑性変形量に関連するパラメー
タを算出して、該パラメータと所定の基準値とを比較す
ることによりボルトの締付状態を検出することを特徴と
するボルトの締付状態検出方法。
2. The method according to claim 1, wherein a second set value larger than the set value is set, and a rate of change of the torque curve with respect to the tightened angle becomes negative. The minimum value of the tightening torque after the second
Is larger than the set value of
Remove the part of the torque curve larger than the minimum value and tighten
A torque rate is calculated from a torque curve that is equal to or less than the minimum value before the torque increases and matches the minimum value for the first time, and a torque curve that is equal to or smaller than the minimum value, and the plasticity of the bolt is determined based on the torque rate. A bolt tightening state detection method, comprising calculating a parameter related to a deformation amount, and comparing the parameter with a predetermined reference value to detect a bolt tightening state.
【請求項3】 請求項1もしくは請求項2のいずれかに
記載のボルトの締付状態検出方法において、トルクレー
トに基づいて算出される上記ボルトの塑性変形量に関連
するパラメータが該ボルトの伸び量であって、該伸び量
と所定の基準値とを比較することによりボルトの締付状
態を検出することを特徴とするボルトの締付状態検出方
法。
3. The bolt tightening state detecting method according to claim 1, wherein the parameter relating to the amount of plastic deformation of the bolt calculated based on the torque rate is the elongation of the bolt. A method for detecting a bolt tightening state by comparing the amount of elongation with a predetermined reference value.
【請求項4】 請求項1もしくは請求項2のいずれかに
記載のボルトの締付状態検出方法において、トルクレー
トに基づいて算出される上記ボルトの塑性変形量に関連
するパラメータが該ボルトに発生する残留軸トルクであ
って、該残留軸トルクと所定の基準値とを比較すること
によりボルトの締付状態を検出することを特徴とするボ
ルトの締付状態検出方法。
4. A bolt tightening state detecting method according to claim 1, wherein a parameter relating to the amount of plastic deformation of the bolt calculated based on a torque rate is generated in the bolt. A method for detecting a tightened state of a bolt by comparing the residual shaft torque with a predetermined reference value.
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