(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トルク衝撃レンチによってネジ継手が締められるネジ継手の緊締プロセスの品質を決定する方法であって、
前記トルク衝撃レンチが、
緊締プロセス中にネジ継手の回転角度変位を検出する回転検知センサと、
緊締プロセス中にネジ継手に超音波を発生させ、ネジ継手を通過する超音波の飛行時間を検出可能な超音波要素と、
前記回転検知センサ及び超音波要素の検出信号を入力する制御手段と
を備え、
前記制御手段が、締め付けるべきネジ継手の目標締付負荷値と、予め実験により求めたネジ継手の回転角度変位の限界値とを、予め記憶し、
前記制御手段が、前記超音波要素から得られる超音波の飛行時間に基づいて緊締プロセス中にネジ継手で得られた締付負荷を算出し、
前記制御手段が、回転検知センサの検知結果に基づいて繰り返されるトルク衝撃で獲得した連続回転増分を合計することによってネジ継手の緊締プロセスの最後において、総回転角度変位を算出し、
前記制御手段が、
ネジ継手で得られた実際の締付負荷と目標締付負荷値とを比較し、かつ、
前記総回転角度変位と回転角度変位の限界値とを比較し、
前記比較結果に基づいて緊締プロセスの品質を決定する方法。
【請求項２】
前記トルク衝撃レンチが、
モータと、
モータに接続された慣性駆動部材２１と、
前記慣性駆動部材２１に接続された出力軸１５と
を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ネジ継手を緊締するプロセスの品質を決定する方法に関わるものであり、ネジ継手はトルク衝撃レンチによって緊締される。
【背景技術】
【０００２】
ネジ継手を緊締するためにトルク衝撃レンチを使用する際、緊締プロセスの結果を含めてネジ継手緊締プロセスの状況及び／又は品質を正確に決定するのに問題点がある。完了した緊締プロセスでネジ継手によって得られた締付負荷を表示するために、ネジ継手を通る超音波の飛行時間を測定する超音波の技術が使用されてきた。この締付負荷表示方法の正確さはほとんどの場合十分に正確ではあるが、高精度なネジ継手に要求される高度で信頼できる締付負荷表示を得るには十分ではないかもしれない。加えて、ネジ継手部品が不完全でしかも容認可能なネジ継手の品質に帰着できない多くの場合が存在する。例えば、幾つかのネジ継手は、誤ったクランプ長、早期降伏、ピーク・ジャンピングなどに見舞われ、緊締後のネジ継手の品質に否定的な影響を及ぼす。これらの問題点は、超音波による方法だけでは安全に検知されるものではない。
【０００３】
このような問題を解決するために考えられる方法は、二つの独立した読み取り値によってネジ継手或いは緊締プロセスの如何なる欠陥も明らかにするようネジ継手を通る超音波の飛行時間の測定を介して得られた締付負荷表示を例えばトルク測定と組み合わせることかもしれない。しかし、衝撃レンチ固有の断続的な動的作用が原因で、衝撃レンチにトルクセンサーを使用することによって得られたトルクの大きさの信頼できる情報を得ることは不可能か或いは少なくとも非常に難しい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、上述の問題点の解決策を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
特に、本発明は、衝撃レンチによって行なわれたネジ継手の緊締プロセスの品質を調査及び／又は決定する方法を提供し、かかる方法においては、ネジ継手の締付負荷を表示するために超音波技術が使用され、ネジ継手緊締プロセスの品質及び／又は結果を評価するために、衝撃緊締プロセスの動的力によって影響を受けない冗長なパラメーターの測定値が締付負荷の表示と組合せて使用される。
本発明のさらなる目的及び利点は以下の説明及び特許請求の範囲から明らかになる。
【０００６】
本発明の好ましい実施形態は、本発明による方法を実施するようにされた衝撃レンチを概略的に示す添付図面を参照して以下に詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
図面は、本発明による方法を実施するようにされた衝撃レンチを概略的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明による方法は、二つの部品１０及び１１をネジ継手１２によって一体に締付ける際のネジ継手を緊締するプロセスの品質検査に関わるものである。緊締プロセスはトルク衝撃レンチ１３で実行され、このトルク衝撃レンチ１３は、ハウジング１４、ナット・ソケット１６備える出力軸１５、及び回転モーター１８を包含する形式のものであり、回転モーター１８は衝撃発生ユニット２０を介して出力軸１５に結合されている。衝撃発生ユニット２０は、モーター１８に接続された慣性駆動部材２１と、慣性駆動部材２１から出力軸１５に運動エネルギーを断続的に伝達するための液体圧式カップリングとを備えている。衝撃発生ユニット２０には、慣性駆動部材２１に固定された連続して磁化したリング２２の形状の角度エンコーダ或いは回転検知装置と、磁化リング２２に近接してハウジング１４に固定され且つ磁化リング２２の磁極に応じて信号を発生するために配置され慣性駆動部材２１の回転時に信号を通過させる据置型センサーユニット２３とが設けられている。緊締プロセスを通しての総経過回転角は、ネジ継手に伝達された各トルク衝撃で得られた角度増分の合計からなる。この種の角度エンコーダを有する衝撃レンチは、米国特許第７，４２４，９１９号に開示されている。
【０００９】
さらに、本発明による方法を実施するようにされた衝撃レンチは、ネジ継手を通る超音波の飛行時間を計算するための図示していない制御装置と超音波要素２４とを備えている。制御装置はハウジング１４の後部２８に位置し、衝撃ユニット２１及びモーター１８を通って伸長する導管を介して超音波要素２４と通信する。超音波要素２４はナット・ソケット１６内部で出力軸１５に担持され、超音波を発生及び検知の両方をするようにされている。
【００１０】
ネジ継手緊締プロセス中、ナット・ソケット１６及び超音波要素２４はネジ継手１２の一部を形成するネジ２５のヘッドと係合するようにされている。ナット・ソケット１６は、ネジ２５に緊締トルク衝撃を伝達するようにされ、一方、超音波要素２４の目的は、ネジ２５に超音波を引き起こし、波がネジ２５の対向端部で反射した後に戻りエコーを受け取ることにある。超音波信号は、制御装置に伝えられ、周知の方法でネジ２５を通る超音波の伝搬時間すなわち飛行時間が計算され、そしてネジ２５に加えられた軸方向張力及び締付負荷を計算するために使用される。
【００１１】
ネジを通る超音波の飛行時間を使用することによってネジ継手に加えられた締付負荷を計算することは、幾つかの場合において、ネジ継手に生じる不規則或いは欠陥によって、得られた締付負荷に誤った情報を与えることがあるという理由から、本発明による方法は、実際に得られた締付負荷の信頼できる情報を得ることだけでは十分に安全ではないという経験に基いている。しかも、ネジ締付負荷の超音波調査のための装置は誤動作を起こし誤った情報を与えることがあった。それにも関わらず、本発明による方法は、ネジ継手１８によって得られた締付負荷を検知する超音波飛行時間に基く方法であって、緊締プロセスの結果についての独立した情報を得るために、緊締プロセス中に経過した角度距離を予め決めた限界値と比較する。これは、超音波技術によってネジ継手で実際に獲得した締付負荷に偽情報を与えてしまう欠陥がネジ継手に生じることが、緊締の最後でネジ継手の経過した角度変位の合計によって検知できることを意味している。容認可能に実行される緊締プロセスの角度制限は予備緊締を調べることで決めら、良好な状態の多数の同様のネジ継手は超音波飛行時間に基いた所望の締付負荷まで緊締され、さらに緊締プロセスの完了時に示される正常な角度変位の散乱が決定されて容認可能な角度限界を確立するために使用される。
【００１２】
生産中、実際型のネジ継手を緊締する際の所望の締付負荷はネジ継手を通る超音波飛行時間に基づいた計算によって確認されるが、ネジ継手の合計角度変位は予備緊締で確立された限界値に適合しない場合にはＮＯＫ（不具合）信号が発生される。つまり、示された超音波飛行時間から計算された軸方向負荷がその目標値に達したにも関わらず、実際に得られた軸方向負荷は所望の大きさではない場合、不具合或いは破損されたネジ継手に因るものである。このような状況においてネジ継手は、生じる不具合のために分解され検査されなければならない。特に、臨界的な型式のネジ継手では、このような補助的な角度登録は実際のネジ継手を含む構造体の品質及び安全性を保証するのに不可欠である。さらに不具合信号は、超音波飛行時間の測定におけるエラーを示すことができ、このことは、超音波作動機器がチェックされ必要があれば当然修理されるべきであることを意味している。
【符号の説明】
【００１３】
１０  部品
１１  部品
１２  ネジ継手
１３  トルク衝撃レンチ
１４  ハウジング
１５  出力軸
１６  ナット・ソケット
１８  回転モーター
２０  衝撃発生ユニット
２１  慣性駆動部材
２２  磁性リング
２３  据置型検知ユニット
２４  超音波要素
２５  ネジ
２８  後部
【図１】
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