(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ねじ締結時の締結トルク値（Ｔ）を検出するトルクセンサと、ねじ締結時のねじ回転角速度を検出する角速度センサを有し、締結ねじの着座後に作用する締結トルク値（Ｔ）と、該締結トルク値（Ｔ）に対応する回転角速度を積分して得られるねじ回転角度（θ）から、締結ねじに対しての下記式のジョイント係数（ｅ）を算出し、かつ表示することを特徴とするジョイント係数測定器。
ジョイント係数（ｅ）は、締め付けトルク値をT0、ねじ回転角度（θ）の変化量に対する締結トルク値（Ｔ）の変化量を（ｄT/ｄθ）とすると、
ｅ＝（３６０/ T0）・（ｄT/ｄθ）Ｔ＝T0。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被締結体に締結されるねじの螺着硬さ(締め付け硬さ)を示す、ジョイント係数を測定するに使用できるジョイント係数測定器であって、特にジョイント係数を精度良く測定し得るようにしたジョイント係数測定器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ねじの締結作業時におけるねじの締付けかたさを示す用語として、ジョイント係数があり、このジョイント係数は、ねじ締結時のねじ回転角度に対するねじ締結トルク値で求めることができる。
【０００３】
つまりジョイント係数ｅは、次の式で求められる。
【０００４】
ｅ＝１／Ｔ0 ×（ｄＴ／ｄｎ）Ｔ＝Ｔ0 
但し  ｎ：ねじの回転数
Ｔ0 ：ねじの締付けトルク
例えばねじの呼びがＭ８であるボルトを、締付けトルクＴ：１３．４Ｎ・ｍで締結させようとするときのジョイント係数の実測例を図４に基づいて説明すると、先ずは測定ボルトの外周に分度器を配置し、その測定ボルトを締結すべきレンチのソケット外周に指針となる指標を設ける。
【０００５】
そこで上記レンチを用いて測定ボルトを締付けトルク値Ｔの８０％値即ち０．８Ｔ（１０．７Ｎ・ｍ）まで締付け、この締結位置で分度器の指示値を「０」にする。次にＴ：（１３．４Ｎ・ｍ）まで締付けを行ない、その時の測定ボルトの回転角度Δθを読みとる。
【０００６】
次いでジョイント実測法の公式
ｅ＝７２／Δθに角度Δθを代入し、
ｅ＝７２／７．２＝１０〔Δθ(実用値)＝7.2度の場合〕を求める。
【０００７】
かくして求められたジョイントｅの値がｅ＜５であるときは、ソフトジョイントと判定し、ｅ≒１０であるときは普通ジョイントと判定し、またｅ＞２０であるときはハードジョイントと判定している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように従来のジョイント係数測定手段では、分度器を用いた簡易法であって、例えば図２の締結トルクＴと測定ボルトの回転角との関係図で示すように、測定ボルトの締結トルクが０．８Ｔ値から、Ｔ値に達するまでの測定ボルトの回転角度の変化値を直線ａで表わし、その直線ａを基にして締結トルクの変化値に対する回転角度の変化値を推定しているものであるから、精度の高いジョイント係数を検知することができないという問題点があった。
【０００９】
また上記のように、分度器と、その分度器を指す指標を用いるジョイント係数の検出手段では、ねじ締結作業者の目視に頼っているために、目視による指示値の読取り誤差が生じやすく、このために正確なジョイント係数の算出が得られないものであった。
【００１０】
本発明はかかる従来の問題点に着目してなされたもので、ジョイント係数を、測定ボルト（締結ねじ）の締結トルクと測定ボルトの回転角速度を電気的に検出することができるセンサと、該センサにより得られる締結トルク値に対する測定ボルトの角速度を積分して回転角度を算出するようにして、精度の高いジョイント係数値を電気的に求めると共に表示させることが可能なジョイント係数測定器の提供を第１の目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の請求項１では、ねじ締結時の締結トルク値（Ｔ）を検出するトルクセンサと、ねじ締結時のねじ回転角速度を検出する角速度センサを有し、締結ねじの着座後に作用する締結トルク値（Ｔ）と、該締結トルク値（Ｔ）に対応する回転角速度を積分して得られるねじ回転角度（θ）から、締結ねじに対しての下記式のジョイント係数（ｅ）を算出し、かつ表示することを特徴とするジョイント係数測定器。
ジョイント係数（ｅ）は、締め付けトルク値をT0、ねじ回転角度（θ）の変化量に対する締結トルク値（Ｔ）の変化量を（ｄT/ｄθ）とすると、
ｅ＝（３６０/ T0）・（ｄT/ｄθ）Ｔ＝T0。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を図面に示す実施の形態に基いて詳細に説明する。本実施の形態では、プリセット型トルクレンチと角速度センサ及び制御器との組合せで、ジョイント係数測定器を構成するもので、以下にこのジョイント係数測定器の概略構成を図１で説明する。
【００１５】
１は、トルク設定機構２を具備せしめているプレセット型トルクレンチ（以下これを単にレンチと称して説明する）であって、このレンチ１には、ジャイロスコープ等の角速度センサ３が組付けられている。トルク設定器３が具備されている。またレンチ１の柄部４の先端部には、ヘッド部５が軸支されており、このヘッド部５には、ラチェット軸６が支出されている。このラチェット軸６の先端には、被締結ねじ７に係合されるソケット８が接続されている。９は図２で示されている制御回路１０を有する制御器であって、レンチ１の柄部４に固定保持されている。
【００１６】
制御回路１０には、ねじの締結トルクを測定するためのひずみゲージ１１、増幅器１２、ＡＤコンバータ１３及び演算処理回路１４と、ねじの締結角度を測定するための角速度センサ１５、増幅器１６、ＡＤコンバータ１７及び演算処理回路１４と、その演算処理回路１４により得られた、締付けトルク値Ｔｎ及び締付け角度値θｎを記憶するメモリ１８と、上記演算処理回路１４により求められた締付けトルク値Ｔｎ及び締付け角度値θｎから算出されたジョイント係数を表示する表示回路１９及び表示部２０を有するものである。
【００１７】
そこで上記レンチ１を用いてジョイント係数を測定する手順を、図３で示すフローチャートを用いて説明する。
【００１８】
先ずは上記レンチ１におけるトルク設定機構２を用いて、スナッグトルクの設定を行ない準備した後、そのレンチ１を用いて不図示であるねじの締付けを開始する。
【００１９】
このねじの締付けトルクは制御回路１０内のひずみゲージ及びＡＤコンバータを介してトルク値に換算される。この換算されたトルク値と設定トルク値（スナッグトルク値）とを比較し、換算されたトルク値（現在トルク値）がスナッグトルク値を越えると、角度測定がスタートし、制御回路１０内の角速度センサ及びＡＤコンバータから入力された角速度値のドリフト補正を行い、これを積分してねじの締結角度が算出される。かくして得られた任意の角度θｎに対するトルク値をＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）に記録保存する。
【００２０】
上記レンチによるねじの回転角度が、設定角度に達したか否かを検出し、その回転角度が設定角度に達すると締付け完了信号が出力されてブザー又は表示灯による警報表示がなされるものである。
【００２１】
この締付け作業時の締付けトルク値Ｔｎに対するねじの回転角度θｎの変化値からジョイント係数の特性傾きを演算しさらにこれを標準化して、ジョイント係数を算出するものである。このようにして、上記制御回路１０を用いて電気的かつ自動的にジョイント係数を算出するジョイント係数測定手段によれば、従来の例えば図４で示すようなジョイント係数の実測例と比して、精度の高いジョイント係数を求めることができる。
前記ジョイント係数を求める式は、ねじの締め付けトルクと回転の数（ｎ）についての式であり、回転角度（θ）を用いる場合を下記に示す。
ジョイント係数（ｅ）は、締め付けトルク値をT0、ねじ回転角度（θ）の変化量に対する締結トルク値（Ｔ）の変化量を（ｄT/ｄθ）とすると、θ＝３６０ｎより、
ｄθ＝３６０ｄｎであるから、
ｅ＝（３６０/ T0）・（ｄT/ｄθ）Ｔ＝T0
【００２２】
かくして求められたジョイント係数を基にして、所定のねじ締結作業速度を有するねじ締付け作業者が、所定のねじ締結角度（締結トルク）値に達するまで行なわれるねじ締結作業時間を求めることができるが、本実施の形態では、求めるジョイント係数の精度を高めることが可能であるために、この精度の高いジョイント係数を基にして所定のねじ締付け作業者によるねじ締付け作業時間を精度よく求めることができる。
【００２３】
なお上記実施の形態ではジョイント係数測定器としての機構を、従来のプレセット型トルクレンチを応用しているが、この機構に拘束されるものではない。
【００２４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の請求項１に記載のジョイント係数測定器によれば、ジョイント係数の測定精度を高めることができる。また請求項２に記載の発明によれば所定のねじ締め作業者による所定ねじの締結完了までの所要時間を精度良く算出することができ、この所要時間を基にしてねじ締め作業管理を有効に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明よりなるジョイント係数測定器の実施の形態を示した説明図
【図２】本発明よりなるジョイント係数測定器に具備される制御回路のブロック図
【図３】本発明よりなるジョイント係数測定器によるジョイント係数測定時のフローチャート
【図４】従来のジョイント係数実測例の特性図
【符号の説明】
１  レンチ
２  トルク設定機構
３  角速度センサ
４  柄部
５  ヘッド部
６  ラチェット軸
７  被締結ねじ
８  ソケット
９  制御器
１０  制御回路
１１  ひずみゲージ
１２  増幅器
１３  ＡＤコンバータ
１４  演算処理回路
１５  角速度センサ
１６  増幅器
１７  ＡＤコンバータ
１８  メモリ
１９  表示回路
２０  表示部
【図１】
0005172055.tif 000002
【図２】
0005172055.tif 000003
【図３】
0005172055.tif 000004
【図４】
0005172055.tif 000005