JP3505175B2 - ねじ継手締付方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 （発明の属する技術分野） 本発明は、二つの連続した工程、すなわち、継手が一
定の安定レベルまで締付けられる第１締付け工程、およ
び継手がさらに所望の予応力レベルまで締付けられる第
２締付け工程によってねじ継手を締付ける装置に関す
る。 本発明の主目的は、第２締付け工程中にねじ継手が所
望の予応力レベルまで締付けられ、かつ、継手ごとに堅
さを変化させる締付け装置において、予応力レベルに好
ましくないバラツキが生ずることを防止し、かつ、オペ
レータによって処理されるべき厄介な急変する反作用ト
ルク特性が生ずることを防止することにある。

【０００２】 （従来の技術） トルク負荷速度の増大を制御することにより、作業的
ならびに予応力精度の見地から有利な締付け工程を得る
ことが可能である。本発明による装置はとくに手持式
の、疲労および締付け工程の終わりに通常発生する不愉
快な振動を除去した締付け工具を意図している。

【０００３】 （発明が解決しようとする課題） トルク増大特性は、工具の回転速度、ねじ継手の特性
等に依存する。しかしながら、ある種の工具に対して、
トルク増大はつねに、ねじ継手が回転角度に対してトル
ク増大が遅く弱い特性を有するか、または回転角度に対
して急激にトルクが増大する堅い特性を有するとき、工
具のトルク増大は対応して変化するような、ねじ継手特
性の関数である。

【０００４】 作業の観点から最善のトルク負荷速度増大は、 （１） オペレータの力、 （２） オペレータの迅速な反応能力、 （３） トルクレベル、 （４） トルク安定レベル、 （５） オペレータの作業位置、 （６） 停止速度 のようないくつかのバラメータに関連する。 いくつかのバラメータがあるため。作業性の見地から
良い反作用トルク特性を得るためトルク増大速度を調節
しうることが重要である。

【０００５】 （課題を解決するための手段） 上記課題は、本発明により、第２工程のトルク増大速
度が発生した反作用トルクに対処する作業者の能力に対
応するように制御することによって解決された。 15〜150Nmのトルク範囲において、適当なトルク増加
値は25〜250Nm/sであり、一方150Nm以上のトルク範囲で
は、0.1〜0.2秒の短い締付け時間と組合わせて250Nm/s
が適当である。この場合、処理時間は短すぎてオペレー
タはまったく反応しない。

【０００６】 （発明の実施の形態） 以下、本発明による装置を説明する。 第１図には、符号Ｍで示されたトルクと、Φで示され
た角速度と、時間ｔとの関係を示す３軸線図が示されて
いる。水平時間軸に沿って、第１締付工程Ｉが左側に示
され、続いて第２締付け工程IIが右側に示されている。
第１締付け工程Ｉは、一定のトルクD1を、ねじ継手に負
荷することによって開始される。D1が動力工具によって
負荷されるトルクを示しているのに対してる曲線abc
は、ねじ継手からの反作用トルクを示している。ねじ継
手に負荷されるトルクが、安定レベルＭSに達した時
に、動力工具からのトルク負荷を停止する。そこで第１
締付け工程は完了する。

【０００７】 水平時間軸線下方に示された角速度をみると、角速度
レベルΦ１までの継手の非常に急激な加速が示されてい
て、この角速度は、トルク安定レベルMsに到達する点ｔ
sまで実質上一定になっている。

【０００８】 第２締付け工程が始まる時、動力工具によって負荷さ
れるトルクD2は、第１締付け工具のトルクレベルD1に対
応するレベルから充分に増大される。第１図によれば、
負荷されたトルクD2は、ねじ継手からの反作用を図示す
るために直線に沿って徐々に増大させられている。また
ねじ継手からの反作用トルクは、異なる三つの継手特性
ａ、ｂおよびｃで示され、それらの特性は違った硬さの
継手を現わす。曲線ａは最も硬い継手を現し、またｃは
最も弱い継手を現わす。

【０００９】 ねじ継手はトルクM_Fに対応する最終の一定レベルまで
予応力を負荷され、実際の継手のトルク／時間特性のこ
わさの程度に従って、第２締付け工程は異なった時間間
隔で継続する。このことは、もっとも弱い継手ｃが終わ
りまでもっとも長い時間を要し、一方最も短い時間t_aで
終了することを意味している。

【００１０】 本発明の最も重要な特性を参照すると、締付け速度の
加速により角速度は異なった継手の第２締付け工程の終
わりに著しく異なることが認められる。急なトルク／角
度特性を有する継手ａによって最終予応力レベルに極め
て迅速に到達する。 継手ｃは予応力レベルM_Fに達するのに一層長い時間を
要するため、最終各速度Φｒは継手ａの最終速度Φａよ
りはるかに大きい。

【００１１】 本発明方法および装置によって得られる利点は堅い継
手に対しては最終的予応力レベルに極めて迅速に達し、
締付け工程の終わりにおける角速度はなお全く低く、過
大なトルクは著しく減少する一方、その最終予応力レベ
ルに急速には達しない弱い継手ｃの最終速度は高いこと
である。その弱い特性のため、回転部分の運動エネルギ
は比較的高い最終角速度にも係わらず著しく過大なトル
クを生ずることができない。

【００１２】 第２図に示す装置において、電気的に付勢される締付
け工具10はブラシレスACモータ、動力供給装置11および
制御ユニット12を有する。動力供給装置11はDC動力源14
からDC動力を供給され、可変周波数および電圧振幅のAC
動力を工具10に供給するインバータを有する。

【００１３】 動力検出装置15はDC動力源14と動力供給装置11の間に
設けられ、制御ユニット12に接続されている。このた
め、トルク量調節装置16が接続され、それによってトル
ク変化速度の所望値が設定される。

【００１４】 制御ユニット12は、二工程締付け工程用のすべての必
要なデータが入力されたプログラムしうるプロセッサを
有する。

【００１５】 第３図に示された装置は、動力工具が工具の作用中実
際のトルク値を検出する検出装置25を備えることにおい
て、第２図の装置とは異なっている。この検出装置は、
実際に感知されたトルク値を所要の設定値に比較する、
比較ユニット26に接続される。実際に感知された値が予
め設定された値に達するとき、信号が制御ユニット12に
伝達される。

【００１６】 AC付勢工具用インバータ駆動装置を使用するとき、負
荷されたトルクの上記制御を達成する好ましい方法は、
工具に供給されるAC周波数に積極的制御を実施すること
である。実際に工具の各速度を決定する駆動周波数はあ
る方法で増加され、継手に対する位相遅れを生ずる。こ
の位相遅れは工具のモータにおける駆動トルクの増加を
生ずる。 ［図面の簡単な説明］

【図１】 本発明による装置を使用する時のトルク増大を示す線
図。

【図２】 本発明の一実施例による装置の略線図。

【図３】 本発明の別の実施例を示す図。 10 締付け工具 11 動力供給装置 12 制御ユニット 14 DC動力源 15 動力検出装置 16 トルク調節装置 25 トルク検出装置 26 比較ユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−263676（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−12499（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−124796（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−69271（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】継手が一定の安定レベルまで締付けられる
   第１締付け工程、および継手がさらに所望の予応力レベ
   ルまで締付けられる第２締付け工程よりなる二つの連続
   した工程でねじ継手を締付ける装置であって、前記装置
   がACモータ駆動動力工具（10）、前記動力工具に接続さ
   れる可変電圧および周波数出力インバータを含む動力供
   給装置（11）、および前記動力工具（10）に供給される
   動力のトルク関連パラメータを管理する制御装置（12）
   よりなる二つの連続した工程でねじ継手を締付ける装置
   において、前記トルク関連パラメータが周波数であるこ
   と、前記制御装置（12）が前記動力供給装置の周波数を
   時間に関連して連続的に変化しそれにより前記パラメー
   タを変化し得るプログラム可能なユニット、および前記
   第２締付け工程の間ゼロから始まる、前記動力工具（1
   0）の連続的に増加する回転速度を達成するため前記パ
   ラメータの時間関連増加割合を設定する調節装置を含む
   ことを特徴とする、二つの連続した工程でねじ継手を締
   付ける装置。
2. 【請求項２】前記制御装置は、締付け中に回路が前記イ
   ンバータの出力周波数を徐々に増加する傾向を発生する
   ように設定されるマイクロプロセッサよりなる、請求項
   １に記載された装置。