JP4460926B2 - Torque wrench for tightening inspection - Google Patents
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Description
本発明は、締結済みのボルトが所定のトルク値で締め付けられているか否かを当該ボルトを増締して検査する増締検査用トルクレンチに関するものである。 The present invention relates to a tightening inspection torque wrench for inspecting whether or not a tightened bolt is tightened with a predetermined torque value by tightening the bolt.
ボルト(ねじ)、ナットなどを所定のトルクで締め付けることは一般に行なわれているが、締め付けられているボルトが実際に所定のトルク値で締め付けられているか否かを検査する方法として、トルクレンチにより検査対象であるボルト(被検査ボルト)をトルクレンチにより増締する方法が知られている。 Generally, bolts (screws), nuts, etc. are tightened with a predetermined torque. As a method for inspecting whether or not a bolt being tightened is actually tightened with a predetermined torque value, a torque wrench is used. A method for tightening a bolt to be inspected (inspected bolt) with a torque wrench is known.
この増締検査方法において、締付けトルク値を判定する手法の一つとして、増締の際に被検査ボルトが回動した瞬間を捉え、この時にトルクレンチが示すトルク値を締付けトルクと判定する考え方がある(特許文献1)。
増締検査方法によりボルトをトルクレンチにより増締する際、トルクレンチを操作する検査員の習熟度により、トルクレンチを操作する際のトルクの掛け具合が一定でない場合、トルクレンチの操作速度を適切な速度で行なえない場合などが生じ、誤検知の原因となるおそれがあった。 When tightening a bolt with a torque wrench using the tightening inspection method, if the torque applied when operating the torque wrench is not constant due to the level of proficiency of the inspector operating the torque wrench, the torque wrench operating speed should be set appropriately. In some cases, it could not be performed at a high speed, which could cause false detection.
また、ボルトの締付けにおいて、ボルト又はナットが被締結部材と接触している座面の状況、ねじ部の状況などの影響により、トルク上昇特性が複雑に変化するため、ボルトの回動開始時を的確に確認できないおそれがある。 In addition, when tightening the bolt, the torque rise characteristics change in a complex manner due to the influence of the condition of the seating surface where the bolt or nut is in contact with the member to be fastened, the situation of the threaded part, etc. There is a risk that it cannot be confirmed accurately.
本願発明は、このような従来の問題点に鑑みなされたもので、ボルト(ねじ)、ナットが締め付けられている状況に影響を受けることなくボルト(ねじ)、ナットの締付けトルクを検査できる増締検査用トルクレンチを提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and is capable of inspecting the tightening torque of the bolt (screw) and the nut without being affected by the situation in which the bolt (screw) and the nut are tightened. We intend to provide a torque wrench for inspection.
本願発明の目的を実現する構成は、増締操作用のレバー部と、前記レバー部の先端部に設けられ、ボルトなどの検査締結体に装着されるヘッド部と、前記検査締結体の増締の際に生じるトルクを検知するトルクセンサーと、前記レバー部の回転操作に伴う該レバー部の角速度を検知する角速度センサーと、前記トルクセンサー及び前記角速度センサーからの検知情報に基づいて、当該検査締結体の当該検査締結体の動き出し時におけるトルク値を増締検査トルク値と判定して表示部に表示させる判定手段とを有する増締検査用トルクレンチにおいて、前記判定手段は、前記トルクセンサーの検知情報に基づくトルクに対する前記角速度センサーの検知情報に基づく回転角度の上昇勾配が予め設定した所定の上昇勾配よりも複数回続けて大きい場合に検査締結体が動き出したと判定する第1条件判定部と、前記トルクセンサーの検知情報に基づくトルク値が一時的に所定値以上減少し、且つ前記トルク値が一時的に所定値以上減少したときにおける前記角速度センサーの角速度が予め設定した所定値以上の場合に検査締結体が動き出したと判定する第2条件判定部と、前記トルクセンサーの検知情報に基づくトルク値が所定値変化したときの前記角速度センサーの検知情報に基づく回転角度が予め設定した閾角度値を越えている場合に検査締結体が動き出したと判定する第3条件判定部とを備え、前記第1条件判定部、第2条件判定部または第3条件判定部のいずれか一つの条件を満足すると前記表示部に検査締結体の増締検査トルク値を表示させることを特徴とする。 The structure which realizes the object of the present invention includes a lever portion for tightening operation, a head portion provided at a tip portion of the lever portion and attached to an inspection fastening body such as a bolt, and the tightening of the inspection fastening body. Based on detection information from the torque sensor and the angular velocity sensor, and the inspection fastening based on the torque sensor that detects the torque generated during the rotation, the angular velocity sensor that detects the angular velocity of the lever portion that accompanies the rotation operation of the lever portion A tightening inspection torque wrench having a determination means for determining a torque value at the time of movement of the inspection fastening body of the body as a tightening inspection torque value and displaying the torque value on a display unit; The rising gradient of the rotation angle based on the detection information of the angular velocity sensor with respect to the torque based on the information is continuously greater than a predetermined rising gradient by a plurality of times. A first condition determination unit determines that the inspection fastener began to move into engagement, the torque value based on the detection information of the torque sensor is decreased temporarily above a predetermined value, and the torque value is reduced temporarily higher than a predetermined value A second condition determination unit that determines that the inspection fastening body has started to move when the angular velocity of the angular velocity sensor is greater than or equal to a predetermined value set in advance, and the torque value based on detection information of the torque sensor when the torque value changes by a predetermined value A third condition determining unit that determines that the inspection fastening body has started to move when the rotation angle based on the detection information of the angular velocity sensor exceeds a preset threshold angle value, and the first condition determining unit and the second condition determining unit If any one of the conditions of the part and the third condition determination part is satisfied, the tightening inspection torque value of the inspection fastening body is displayed on the display part.
以上の構成において、前記第1条件判定部の条件が満たされた場合、1回目の回転角度の上昇勾配を求めるために前記トルクセンサーによって得られたトルク値を前記増締検査トルク値とし、前記第2条件判定部の条件が満たされた場合、前記トルク値が一時的に所定値以上減少した際の当該トルク値が減少に転じた時のトルク値を前記増締検査トルク値とし、前記第3条件判定部の条件が満たされた場合、トルク値が上昇して前記閾角度値を超えているときは前記閾角度値におけるトルク値を前記増締検査トルク値とし、トルク値が減少して前記閾角度値を超えている時はトルク値が減少に転じた時のトルク値を前記増締検査トルク値とすることができる。 In the above configuration, when the condition of the first condition determination unit is satisfied, the torque value obtained by the torque sensor to obtain the rising gradient of the first rotation angle is set as the tightening inspection torque value, when the condition of the second condition determination unit is satisfied, the torque value at which the torque value when the torque value is reduced temporarily higher than a predetermined value is turned to decrease and the additional-turning test torque value, said first When the condition of the three condition determination unit is satisfied, when the torque value increases and exceeds the threshold angle value, the torque value at the threshold angle value is set as the tightening inspection torque value, and the torque value decreases. When the threshold angle value is exceeded, the torque value when the torque value starts to decrease can be set as the tightening inspection torque value .
以上説明したように本発明によれば、トルクが増せば回転角も増えるという一般的な増締状況を示す第1条件判定部で判定できない場合、増締締によってボルトなどの検査締結体に生じるトルク値の減少と角速度の増加という動きに基づいた第2条件判定部によって、異なった見地により検査締結体の動き出しを判定できるが、この第2条件判定部でも、トルク変化が小さい場合には回転していないと判定される。しかし、第3条件判定部では、僅かなトルク値の変化であっても、その時の回転角度が閾角度値を越えている場合には検査締結体が動き出したと判定するので、種々の条件下にあるボルトなどの検査締結体の動きを見落とすことなく確実に判断することができ、そのときのトルク値を表示部に表示させることができる。 As described above, according to the present invention, when the first condition determination unit indicating a general tightening situation in which the rotation angle increases as the torque increases, the tightening tightening causes an inspection fastening body such as a bolt. The second condition determination unit based on the movement of the decrease of the torque value and the increase of the angular velocity can determine the movement of the inspection fastening body from different viewpoints. However, even when the torque change is small, the second condition determination unit also rotates. It is determined that it is not. However, the third condition determination unit determines that the inspection fastening body has started to move when the rotation angle at that time exceeds the threshold angle value even if the torque value is slightly changed. It is possible to make a reliable determination without overlooking the movement of the inspection fastening body such as a bolt, and the torque value at that time can be displayed on the display unit.
図1〜図4は本発明の実施の形態を示す。 1 to 4 show an embodiment of the present invention.
図1は増締検査用トルクレンチの検査処理の動作を示すフローチャート、図2は図1に示すフローチャートの各条件を説明する図、図3は増締検査用トルクレンチの電気的構成を示すブロック図、図4は本実施の形態の増締検査用トルクレンチの外観図である。 1 is a flowchart showing the operation of the inspection process of the tightening inspection torque wrench, FIG. 2 is a diagram for explaining the conditions of the flowchart shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a block diagram showing the electrical configuration of the tightening inspection torque wrench. 4 and 4 are external views of the tightening inspection torque wrench of the present embodiment.
まず、図4を用いて本実施の形態の増締検査用トルクレンチの機械的構成を説明する。 First, the mechanical configuration of the tightening inspection torque wrench of this embodiment will be described with reference to FIG.
増締検査用トルクレンチ1は、所定の長さを有するチューブ形状のレバー部2の先端部側にヘッド部3が取り付けられている。ヘッド部3は先端部をスパナ形状としているが、ソケットが交換可能に取り付けられる角軸を備えたタイプなどであっても良い。ヘッド部3にはトルクを電気的に検知するための歪みゲージ4が貼り付けられており、歪みゲージ4で検知した検知信号を表示部付の演算装置5に出力する。
The tightening inspection torque wrench 1 has a
また、レバー部2には、圧電素子等で構成した振動ジャイロを用いた角速度センサー6が設けられており、ボルトの増締でボルト(ねじ)又はナット7(以下これらの検査締結体と称す)が回転するとレバー部2が回転するので、角速度センサー6がこのレバー部2の回転、すなわち検査締結体7の回転を検知する。角速度センサー6の検知信号は演算装置5に出力される。
Further, the
演算装置5は、図3に示すように、歪みゲージ4からの検知信号を増幅器51aで増幅し、A/D変換器52aでデジタル変換してCPUからなる演算部53にトルク値を求めるために入力する。また、角速度センサー6からの検知信号を増幅器51bで増幅し、A/D変換器52bでデジタル変換してCPUからなる演算部53に角速度(ω)及び回転角度(θ)を求めるために入力する。
As shown in FIG. 3, the
演算部53は、ROM56に予め記憶しているトルク値換算データ、角度換算データに基づいてトルク値及び角度を演算し、これらの演算結果を演算装置5の外装ケースに設けた表示部54に表示させる。また前記外装ケースには操作スイッチ類57が取り付けられ、各種の設定、電源のオン、オフなどの操作を行なえるようになっている。
The
一方、演算部53では、増締検査が適正に実行されたか否かを判別する判別処理が行なわれており、適正に実行された場合には報知部55の緑のLEDを点灯させ、適正に実行されなかった場合には報知部55の赤のLEDを点滅させて操作者に知らせるようにしている。またこれらのLEDの点灯、点滅に併せてブザーを鳴らして判定が終了したことを報知している。
On the other hand, in the
演算部53による増締検査の判別処理を図1に示すフローチャート及び図2(a)(b)(c)(d)に示す判別条件に基づいて以下に説明する。
The tightening inspection determination processing by the
増締検査を行なうために、ボルトなどの検査締結体7にヘッド3を装着し、レバー部2を増締方向に回動させると、歪みゲージ4が検知信号の出力を開始するので、この判別処理がスタートする。なお、判別処理のスタートと同時に異常判定を行なうためのタイマーもスタートする。
In order to perform the tightening inspection, when the
判別処理がスタートすると、先ずS1で条件1をチェックする。 When the discrimination process starts, first, condition 1 is checked in S1.
条件1とは、図2(a)に示すように、角速度センサー6で求めた角度(θ)と、歪みゲージ4で求めたトルク値(T)との特性曲線L1に基づいて、トルク値の増加に対する角度の上昇勾配(dθ1/dT)を演算し、この角度の上昇勾配が予め設定している閾値Δよりも大きいと、続いて次の角度の上昇勾配(dθ2/dT)が閾値Δよりも大きいか否かを比較する。ここで、2回目に比較する角度の上昇勾配(dθ2/dT)が閾値よりも小さいと、トルクレンチ1のガタ、レバー部2のしなり等によってレバー部2が回動しただけで、実際には検査締結体7が動いていないと判断し、現時点では条件1を満足していないと判定してS2に進む。勿論、1回目の角度の上昇勾配(dθ1/dT)が閾値Δよりも小さければ実際には検査締結体7が動いていないと判断し、現時点では条件1を満足していないと判定してS2に進む。
As shown in FIG. 2A, the condition 1 is based on the characteristic curve L1 between the angle (θ) obtained by the
一方、2回目に比較する角度の上昇勾配(dθ2/dT)が閾値Δよりも大きければ、1回目と2回目の角度の上昇勾配が2回連続して閾値よりも大きいので、実際に検査締結体7が動きだしたと判断し、S5に進んでトルク値を表示部54に表示させ、ROM56に記憶する。このとき、表示部54に表示させる増締検査トルク値は、1回目の角度上昇勾配を求めるために歪みセンサー4によって得た計測初期時のトルク値としている。
On the other hand, if the rising gradient (dθ2 / dT) of the angle compared with the second time is larger than the threshold value Δ, the rising gradient of the first and second angles is larger than the threshold value twice in succession. It is determined that the body 7 has started to move, and the process proceeds to S5 where the torque value is displayed on the
なお、本実施の形態において、角度の上昇勾配は、トルク値が5digit(測定範囲が4〜20N・m用の増締検査用トルクレンチの場合、トルク値に換算して0.1N・m)上昇する間の角度の割合としている。 In the present embodiment, the angle increase gradient increases by 5 digits (in the case of a tightening inspection torque wrench with a measurement range of 4 to 20 N · m, 0.1 N · m in terms of torque value). It is the ratio of the angle between.
次に、条件1が満足できなかった場合には、S2において条件2をチェックする。
Next, when the condition 1 cannot be satisfied, the
トルクレンチをボルトなどの検査締結体7に装着してレバー部を増締方向に力を入れて引き、実際に検査締結体7の動き出しの前後における挙動を観察すると、静止摩擦の状態から動摩擦の状態へ移行するので、図2(b)に示す特性曲線L2、L3のように、検査締結体7の動きが急に滑らかとなってトルクレンチが急激に回動を始め、またトルク値が一旦減少を始めるという特性を有している。 When a torque wrench is attached to the inspection fastening body 7 such as a bolt and the lever portion is pulled with force applied in the tightening direction, and the behavior of the inspection fastening body 7 before and after starting to move is observed, Since the state shifts to the state, as shown by the characteristic curves L2 and L3 shown in FIG. 2B, the movement of the inspection fastening body 7 suddenly becomes smooth and the torque wrench starts to turn suddenly. It has the property of starting to decrease.
条件2とは、図2(b)の特性曲線L2に示すように、トルク値の減少が所定値以上で、且つ図2(b)の特性曲線L3に示すように、角速度ωが所定値以上の場合には、ボルトなどの検査締結体7が実際に回転したと判断するものである。
すなわち、条件1では実際にボルトなどの検査締結体7が動き始めているにもかかわらず、回転角がある程度大きくなければ検査締結体7が回動を始めたと判定しないが、条件2では、ボルトなどの検査締結体7の増締による動き出し時における挙動に着目し、条件1の角度上昇勾配を要件に含まず、ボルトなどの検査締結体7の動き出しに伴う挙動に着目しているので、ボルトなどの検査締結体7が実際に動き出したことに即した判断が行なえる。 That is, in condition 1, although the inspection fastening body 7 such as a bolt actually starts to move, it is not determined that the inspection fastening body 7 has started to rotate unless the rotation angle is somewhat large. Focusing on the behavior when the inspection fastening body 7 starts to move due to tightening, the angle rising gradient of condition 1 is not included in the requirements, and the behavior accompanying the movement of the inspection fastening body 7 such as a bolt is focused on. Judgment can be made in line with the fact that the inspection fastening body 7 has actually moved.
本実施の形態において、条件2の減少するトルク値を4digit(測定範囲が4〜20N・m用の増締検査用トルクレンチの場合、トルク値に換算して0.08N・m)以上、角速度を3digit(0.55°/s)以上としている。
In this embodiment, the torque value to be reduced under
S2において、この条件2を満足していると、特性曲線L2がトルク値を減少側に転じる変位点を増締検査トルク値とし、S5において表示部54に表示させる。
If this
また、条件2を満足していない場合には、S3に進んで条件3をチェックする。
If the
上記した条件2は、所定値以上のトルク減少を要件としているため、この所定のトルク減少値に満たなくても実際にボルトなどの検査締結体7が動き出しを始めていることもありえる。
Since the
そこで、条件3は、図2(c)(d)に示すように、トルク値が僅かに変化(ΔT)したときの角速度センサー6の検知信号に基づいて演算した角度(θ)が予め設定した閾角度θ4以上であると、ボルトなどの検査締結体7が実際に動き出したと判断する。ここで、図2(c)は、トルクが上昇する状況下においてトルク値がΔT変化した場合を示しており、閾角度θ4に達した時点を回転開始時と判断してその時のトルク値(ピーク値)を増締検査トルクとし、表示部54に表示させる。また、図2(d)に示すように、トルク値が減少に転じる場合においてトルクがΔT減少したときの回転角度が閾角度θ4を越えていた場合には、減少に転じる変位点のトルク値を増締検査トルクとして表示部54に表示させる。
Therefore, in
本実施の形態において、トルク変化ΔTは、10digit(測定範囲が4〜20N・m用の増締検査用トルクレンチの場合、トルク値に換算して0.2N・m)以下としている。 In the present embodiment, the torque change ΔT is 10 digits (in the case of a tightening inspection torque wrench with a measurement range of 4 to 20 N · m, 0.2 N · m in terms of torque value) or less.
このように条件3を設けることにより、トルクレンチ1のレバー部2を増締方向に引いた場合、実際に検査締結体7が動き出しを始めているが、例えばボルトと被締結部材とが当接している座面の影響が強く、ボルトが滑らかに回動しない場合、条件2ではトルク値の減少が所定値以上とならずに条件2をクリアできないが、ボルトは実際に動き出しているので、小さなトルク変化ΔTで回転角度が閾角度θ4をクリアしていれば、条件3を満足し、増締検査トルクを求めることができることになる。
By providing the
S3において、条件3を満足している場合にはS5に進んで表示部54に増締検査トルク値を表示させる。
If the
また、S3において条件3を満足していないと判定されるとS4に進む。
If it is determined in S3 that the
上記したS1〜S3の条件1、条件2、条件3の判定処理は増締検査が開始されると短い時間で実行されるため、初期時にあってはS1、S2、S3の各ステップが否(NO)と判定されるのが通常でこのS1〜S3のルーチンを繰り返し実行し、増締が進むに従ってトルク値、角度、角速度が増加し、条件1〜3のいずれかを満足すれば、この検査締結体7の増締検査が終了する。
Since the determination process of the above-described
また、S1〜S3のルーチンを繰り返し、判別処理の開始に伴ってスタートしたタイマーが設定時間に達すると、S4において増締検査エラーが発生したか、増締力が全く不足してトルクがかかっていない、あるいは故障が発生している等の異常が発生したと判断し、表示部54に異常発生を表示させると共に、報知部55に警告音を発生させ、この処理が終了する。
When the timer started with the start of the discrimination process reaches the set time by repeating the routines S1 to S3, a tightening inspection error has occurred in S4, or the tightening force is completely insufficient and torque is applied. It is determined that an abnormality such as a failure or a failure has occurred, the abnormality occurrence is displayed on the
一方、上記条件1〜条件3のいずれか一つが満足され、増締検査トルク値の表示が行なわれた、この検査締結体7で増締検査自体を終了する場合には、スイッチ類57の終了スイッチをオフにすると、S6において再測定を行なわないと判断し終了するが、続いて他の検査締結体の増締検査を行なう場合は、そのまま他の検査締結体にヘッド3を装着し、レバー部2を増締方向に引けば同様にして上述の判別処理が実行される。
On the other hand, when any one of the above conditions 1 to 3 is satisfied and the tightening inspection torque value is displayed, and when the tightening inspection itself is finished with this inspection fastening body 7, the
1 増締検査用トルクレンチ
2 レバー部
3 ヘッド部
4 歪みゲージ
5 演算装置
51a、51b 増幅器
52a、52b A/D変換器
53 CPU
54 表示部
55 報知部
56 ROM
57 スイッチ類
6 角速度センサー
7 ボルト(検査締結体)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Torque wrench for retightening
54
57
Claims (4)
前記判定手段は、前記トルクセンサーの検知情報に基づくトルクに対する前記角速度センサーの検知情報に基づく回転角度の上昇勾配が予め設定した所定の上昇勾配よりも複数回続けて大きい場合に検査締結体が動き出したと判定する第1条件判定部と、前記トルクセンサーの検知情報に基づくトルク値が一時的に所定値以上減少し、且つ前記トルク値が一時的に所定値以上減少したときにおける前記角速度センサーの角速度が予め設定した所定値以上の場合に検査締結体が動き出したと判定する第2条件判定部と、前記トルクセンサーの検知情報に基づくトルク値が所定値変化したときの前記角速度センサーの検知情報に基づく回転角度が予め設定した閾角度値を越えている場合に検査締結体が動き出したと判定する第3条件判定部とを備え、前記第1条件判定部、第2条件判定部または第3条件判定部のいずれか一つの条件を満足すると前記表示部に検査締結体の増締検査トルク値を表示させることを特徴とする増締検査用トルクレンチ。 A lever portion for tightening operation, a head portion provided at a tip portion of the lever portion and attached to an inspection fastening body such as a bolt, and a torque sensor for detecting torque generated when the inspection fastening body is tightened And an angular velocity sensor that detects an angular velocity of the lever portion accompanying the rotation operation of the lever portion, and detection information from the torque sensor and the angular velocity sensor, when the inspection fastening body starts to move. In the tightening inspection torque wrench having a determination means for determining the torque value as the tightening inspection torque value and displaying the torque value on the display unit,
The determination means starts moving the inspection fastening body when the rising gradient of the rotation angle based on the detection information of the angular velocity sensor with respect to the torque based on the detection information of the torque sensor is larger than a predetermined rising gradient set in advance several times. An angular velocity of the angular velocity sensor when a torque value based on detection information of the torque sensor is temporarily reduced by a predetermined value or more and the torque value is temporarily reduced by a predetermined value or more. Based on detection information of the angular velocity sensor when a torque value based on detection information of the torque sensor changes to a predetermined value, a second condition determination unit that determines that the inspection fastening body has started to move when is equal to or greater than a predetermined value set in advance A third condition determination unit for determining that the inspection fastening body has started to move when the rotation angle exceeds a preset threshold angle value; The tightening inspection torque value of the inspection fastening body is displayed on the display section when any one of the first condition determination section, the second condition determination section, and the third condition determination section is satisfied. Torque wrench for tightening inspection.
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