專利名稱：緊固扭矩測(cè)定組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可檢測(cè)螺栓螺母等緊固部件的緊固扭矩的緊固扭矩 測(cè)定組件，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種可以精度良好地測(cè)定相對(duì)于右旋 轉(zhuǎn)和左旋轉(zhuǎn)中的任意旋轉(zhuǎn)方向的緊固扭矩的緊固扭矩檢測(cè)組件。
背景技術(shù)：
人們提出一種在緊固螺栓螺母等緊固部件時(shí)，可檢測(cè)緊固扭矩的緊固 扭矩檢測(cè)組件，將該緊固扭矩檢測(cè)組件安裝于緊固機(jī)上、或以可裝卸的方 式安裝于緊固機(jī)的動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)上而進(jìn)行使用。
緊固扭矩測(cè)定組件如圖5所示，由變形儀等扭矩傳感器12、連接于該 扭矩傳感器12的放大器14、 A/D轉(zhuǎn)換器16、微處理器(MPU) 20和所 輸出的扭矩測(cè)定值的顯示機(jī)構(gòu)30、以及根據(jù)需要而設(shè)置的扭矩測(cè)定值的存 儲(chǔ)機(jī)構(gòu)32構(gòu)成。
放大器14按照調(diào)整完的增益15，對(duì)從扭矩傳感器12接收的扭矩輸出 進(jìn)行放大，另外，進(jìn)行偏置補(bǔ)償15a，并發(fā)送給A/D轉(zhuǎn)換器16,在通過(guò) A/D轉(zhuǎn)換器16進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換之后，發(fā)送給微處理器20。
微處理器20包括將從A/D轉(zhuǎn)換器16輸入的數(shù)字信號(hào)變換為扭矩值的 扭矩?fù)Q算機(jī)構(gòu)28a以及檢測(cè)扭矩的峰值的峰值扭矩檢測(cè)機(jī)構(gòu)26，該峰值扭 矩檢測(cè)機(jī)構(gòu)26根據(jù)扭矩?fù)Q算機(jī)構(gòu)28a的換算值檢測(cè)扭矩的峰值，將其在 顯示機(jī)構(gòu)30中顯示，或?qū)⑵浯鎯?chǔ)于存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)32中。比如，參照J(rèn)P特開(kāi) 2007 —111797號(hào)文獻(xiàn)。
在過(guò)去，相對(duì)于來(lái)自扭矩傳感器12的輸出，與緊固機(jī)的緊固方向無(wú) 關(guān)，按照一定的增益進(jìn)行放大。理想的是按照來(lái)自扭矩傳感器12的輸出 mV與扭矩測(cè)定值Nm成正比例的關(guān)系的方式測(cè)定放大。但是，當(dāng)由于扭 矩傳感器12的特性，或由于扭矩傳感器12的安裝部分、比如在軸或圓筒 部上安裝的情況下它們的圓度等原因，與緊固機(jī)的緊固方向無(wú)關(guān)，按照一定的增益進(jìn)行放大時(shí)，伴隨著扭矩傳感器12的輸出mV變大，關(guān)于右旋 轉(zhuǎn)、左旋轉(zhuǎn)中的任何緊固方向輸出的扭矩測(cè)定值均有從實(shí)際的值偏離的傾 向。
因此，為了提高相對(duì)于某一個(gè)旋轉(zhuǎn)方向的扭矩測(cè)定值的精度，如圖6 所示那樣，針對(duì)一個(gè)旋轉(zhuǎn)方向(圖中為右旋轉(zhuǎn)方向)，進(jìn)行放大處理以減 小與扭矩導(dǎo)入值(實(shí)際上施加的扭矩值)之間的誤差。
此時(shí)，對(duì)于另一方向的旋轉(zhuǎn)扭矩(圖中左旋轉(zhuǎn)方向)，具有扭矩越大， 測(cè)定值與實(shí)際值之間的誤差越大的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種緊固扭矩測(cè)定組件，其可相對(duì)于左右的緊 固方向盡可能地減少誤差。
為了解決上述課題，本發(fā)明的緊固扭矩測(cè)定組件是一種安裝在緊固機(jī) 上的緊固扭矩測(cè)定組件，其特征在于，該緊固扭矩測(cè)定組件包括檢測(cè)緊固 扭矩的扭矩傳感器和對(duì)來(lái)自該扭矩傳感器的輸出進(jìn)行放大的放大器；該放 大器在緊固機(jī)的緊固方向是右旋轉(zhuǎn)的情況和是左旋轉(zhuǎn)的情況下，對(duì)來(lái)自扭 矩傳感器的輸出使用不同的增益。
該放大器可構(gòu)成為，包括具有相對(duì)于右旋轉(zhuǎn)的緊固扭矩的增益的右旋 轉(zhuǎn)用放大器以及具有相對(duì)于左旋轉(zhuǎn)的緊固扭矩的增益的左旋轉(zhuǎn)用放大器。
本發(fā)明的緊固扭矩測(cè)定組件既能夠以可裝卸的方式安裝于緊固機(jī)的 驅(qū)動(dòng)部或動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)，比如旋轉(zhuǎn)軸上，也可通過(guò)內(nèi)置于緊固機(jī)的驅(qū)動(dòng)部 分中等方式一體設(shè)置。
作為可設(shè)置本發(fā)明的緊固扭矩測(cè)定組件的緊固機(jī)，可例舉有比如電
動(dòng)式的類型、壓縮空氣動(dòng)作型的類型、液壓動(dòng)作型的類型、以及手動(dòng)的扳 手。
根據(jù)本發(fā)明的緊固扭矩測(cè)定組件，針對(duì)從扭矩傳感器輸出的扭矩，按 照緊固方向，可在放大器中提供不同的增益。由此，可使從扭矩傳感器輸 出的值接近實(shí)際的扭矩值，可進(jìn)行高精度的扭矩測(cè)定。
放大器也可設(shè)定成將不同的增益提供給來(lái)自扭矩傳感器的輸出，還可 并列地設(shè)置各自的增益不同的右旋轉(zhuǎn)用的放大器和左旋轉(zhuǎn)用的放大器，在右旋轉(zhuǎn)的情況下，通過(guò)右旋轉(zhuǎn)用放大器，在左旋轉(zhuǎn)的情況下，通過(guò)左旋轉(zhuǎn) 用放大器，按照增益進(jìn)行放大。


圖1為本發(fā)明的緊固扭矩測(cè)定組件的框圖； 圖2為本發(fā)明的緊固扭矩測(cè)定組件的流程圖3為表示本發(fā)明的緊固扭矩測(cè)定組件適用左右個(gè)別放大器得到的扭 矩測(cè)定值與扭矩導(dǎo)入值之間關(guān)系的示意圖4為針對(duì)對(duì)應(yīng)于緊固方向采用左右個(gè)別的增益進(jìn)行扭矩測(cè)定的發(fā)明 例與和緊固方向無(wú)關(guān)采用左右同一增益進(jìn)行扭矩測(cè)定的比較例，分別比較 相對(duì)于扭矩導(dǎo)入值的誤差的曲線圖5為現(xiàn)有的緊固扭矩測(cè)定組件的框圖6為表示與緊固方向無(wú)關(guān)設(shè)增益為左右相同的情況下的扭矩測(cè)定值 與扭矩導(dǎo)入值之間關(guān)系的示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的緊固扭矩測(cè)定組件10在采用緊固機(jī)(圖中未示出)對(duì)螺栓 或螺母等進(jìn)行緊固時(shí)，對(duì)應(yīng)于緊固方向的正反，即是右旋轉(zhuǎn)還是左旋轉(zhuǎn)， 改變提供給扭矩傳感器12的輸出的增益。
下面參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明。
圖1表示本發(fā)明的緊固扭矩測(cè)定組件10的框圖。另外，圖2表示緊 固扭矩測(cè)定組件10的流程圖。
如圖l所示那樣，緊固扭矩測(cè)定組件IO可包括扭矩傳感器12;放
大器(14)，其按照增益15對(duì)來(lái)自扭矩傳感器12的輸出進(jìn)行放大、偏置 補(bǔ)償15a; A/D轉(zhuǎn)換器16，其對(duì)來(lái)自放大器14的輸出進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；后 述的微處理器(MPU) 20;顯示并存儲(chǔ)從微處理器20輸出的扭矩值的顯 示機(jī)構(gòu)30和存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)32。
扭矩測(cè)定組件10從圖中未示出的電池等接收電源的供給而工作。 作為扭矩傳感器12，可列舉有變形儀，扭矩傳感器12在緊固機(jī)為電 動(dòng)式或壓縮空氣動(dòng)作型、液壓動(dòng)作型的情況下，可安裝于驅(qū)動(dòng)部或動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)，比如旋轉(zhuǎn)軸上，在緊固機(jī)為手動(dòng)扳手或改錐的情況下，可安裝于
臂部或軸部上，或安裝于插槽(socket)等上。
微處理器20具有放大器，該放大器對(duì)通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器16變換為數(shù)字 的信號(hào)進(jìn)行放大。放大器可由對(duì)應(yīng)于緊固機(jī)的緊固方向，所提供的增益不 同的右旋轉(zhuǎn)用放大器40和左旋轉(zhuǎn)用放大器42構(gòu)成，它們相對(duì)于A/D轉(zhuǎn)換 器16的輸出端并聯(lián)連接。右旋轉(zhuǎn)用放大器40如圖1所示，通過(guò)右增益41 調(diào)整輸入數(shù)字信號(hào)，左旋轉(zhuǎn)用放大器42通過(guò)作為不同于右增益41的增益 值的左增益43，調(diào)整輸入數(shù)字信號(hào)。
優(yōu)選在右旋轉(zhuǎn)用放大器40和左旋轉(zhuǎn)用放大器42的輸入端，如圖1所 示那樣，配備用于進(jìn)行零點(diǎn)調(diào)整29a的零點(diǎn)調(diào)整操作按鈕29。通過(guò)對(duì)零點(diǎn) 調(diào)整操作按鈕29進(jìn)行操作(圖2的步驟1 )，進(jìn)行零點(diǎn)調(diào)整29a，由此， 重新設(shè)定溫度、濕度等引起的扭矩傳感器12或放大器14的漂移造成的零 點(diǎn)的錯(cuò)位(步驟2)，將測(cè)定前的無(wú)負(fù)荷的狀態(tài)識(shí)別為零，可將顯示機(jī)構(gòu) 30的顯示扭矩值設(shè)定為零(步驟3)。
優(yōu)選右旋轉(zhuǎn)用放大器40的右增益41與左旋轉(zhuǎn)用放大器42的左增益 43通過(guò)示教(teaching)操作，容易在出廠前或維護(hù)時(shí)進(jìn)行調(diào)整。由此， 比如圖1所示，如果相對(duì)于從A/D轉(zhuǎn)換器16輸出，并輸入到右旋轉(zhuǎn)用放 大器40或左旋轉(zhuǎn)用放大器42中的數(shù)字信號(hào)，對(duì)示教操作按鈕28進(jìn)行操 作，則可按照特定的扭矩負(fù)荷換算為測(cè)定值的顯示的方式，存儲(chǔ)右增益41 和左增益43。
具體來(lái)說(shuō)，如果對(duì)安裝有緊固扭矩測(cè)定組件10的狀態(tài)的緊固機(jī)施加 右旋轉(zhuǎn)的額定扭矩(比如，若額定扭矩為800Nm，則為+ 800Nm的扭矩)， 在該狀態(tài)下，對(duì)示教操作按鈕28進(jìn)行操作，通過(guò)與示教操作按鈕28連接 的扭矩?fù)Q算機(jī)構(gòu)28a調(diào)整右增益41，使得緊固扭矩測(cè)定組件10的右側(cè)的 扭矩測(cè)定值換算為該額定扭矩(在該例子的情況下，為+ 800Nm)。對(duì)于 相反旋轉(zhuǎn)也同樣，施加左旋轉(zhuǎn)的額定扭矩，在該狀態(tài)下，通過(guò)對(duì)示教操作 按鈕28進(jìn)行操作，由此調(diào)整左增益43，使得緊固扭矩測(cè)定組件10的左旋 轉(zhuǎn)的扭矩測(cè)定值換算為該額定扭矩(在該例子的情況下，為一800Nm)。 由此，不必精密地調(diào)整提供給緊固扭矩測(cè)定組件10的額定扭矩和扭矩顯 示，就可容易在出廠前或維護(hù)時(shí)進(jìn)行調(diào)整。右旋轉(zhuǎn)用放大器40和左旋轉(zhuǎn)用放大器42在輸出側(cè)與開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)22連 接。開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)22通過(guò)后述的左右選擇機(jī)構(gòu)24判斷緊固機(jī)的緊固方向是右 方向還是左方向，在為右旋轉(zhuǎn)的情況下，開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)22與右旋轉(zhuǎn)用放大器 40連接，在為左旋轉(zhuǎn)的情況下，開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)22與左旋轉(zhuǎn)用放大器42連接。
左右選擇機(jī)構(gòu)24在比如開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)22預(yù)先要與右旋轉(zhuǎn)用放大器40連 接(步驟4)，來(lái)自右旋轉(zhuǎn)用放大器40的輸出在一定值以上時(shí)，比如在預(yù) 先設(shè)定的顯示機(jī)構(gòu)30的顯示開(kāi)始扭矩值以上時(shí)(步驟5)，在該輸出(數(shù) 字值)的扭矩?fù)Q算值(Nm)為正值的情況下，判定緊固機(jī)的緊固方向?yàn)?右旋轉(zhuǎn)，在為負(fù)值的情況下，判定為左旋轉(zhuǎn)(步驟6)。如果判斷的結(jié)果 為右旋轉(zhuǎn)，則在此狀態(tài)下就使開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)22與右旋轉(zhuǎn)用放大器40連接(步 驟7)，反之，如果判斷為左旋轉(zhuǎn)，則將連接切換到左旋轉(zhuǎn)用放大器42(步 驟8)。
來(lái)自右旋轉(zhuǎn)用放大器40或左旋轉(zhuǎn)用放大器42的輸出經(jīng)由開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)22 被發(fā)送給扭矩檢測(cè)機(jī)構(gòu)26。扭矩檢測(cè)機(jī)構(gòu)26是將在放大器40或42適用 了增益后的扭矩值在顯示機(jī)構(gòu)30和/或存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)32中進(jìn)行顯示、存儲(chǔ)等的 機(jī)構(gòu)。
在圖示的實(shí)施例中，給出了作為扭矩檢測(cè)機(jī)構(gòu)26檢測(cè)出峰值扭矩值， 并發(fā)送給顯示機(jī)構(gòu)30和/或存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)32的機(jī)構(gòu)的例子。
每當(dāng)輸入后的扭矩值更新峰值時(shí)(步驟9)，峰值扭矩檢測(cè)機(jī)構(gòu)26 將峰值扭矩值顯示于顯示機(jī)構(gòu)30 (步驟10)，或存儲(chǔ)于存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)32中(步 驟ll)。比如，峰值扭矩值的存儲(chǔ)可針對(duì)每個(gè)工件進(jìn)行。由此，使用者可 容易進(jìn)行目前的緊固狀況、緊固之后的步驟確認(rèn)等。
另外，來(lái)自扭矩檢測(cè)機(jī)構(gòu)26的輸出并不限于峰值扭矩值，也可將來(lái) 自放大器40、 42的輸出直接發(fā)送給顯示機(jī)構(gòu)30或存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)32，顯示機(jī)構(gòu) 30或存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)32顯示、存儲(chǔ)扭矩波形、扭矩值。此外，也可如圖l所示 那樣，另外設(shè)置存儲(chǔ)扭矩波形的扭矩波形存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)34。還有，顯示機(jī)構(gòu) 30或存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)32還可構(gòu)成為顯示、存儲(chǔ)扭矩值到達(dá)峰值的情況。此外， 也可通過(guò)聲音等輸出到達(dá)峰值扭矩值的情況或扭矩值。
此外，還可以構(gòu)成為只設(shè)置顯示機(jī)構(gòu)30或只設(shè)置存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)32;或取 而代之或追加，構(gòu)成為將從微處理器20輸出的扭矩值輸出給設(shè)置于外部的顯示機(jī)構(gòu)或存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)。
如果在規(guī)定時(shí)間內(nèi)沒(méi)有向峰值扭矩檢測(cè)機(jī)構(gòu)26等輸入扭矩值，或未 更新峰值扭矩值，則視為一個(gè)緊固作業(yè)完成，比如，在存儲(chǔ)峰值的情況下，
在有下一扭矩值輸入時(shí)，只要在存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)32中作為另一工件存儲(chǔ)峰值扭 矩即可(步驟12)。
根據(jù)本發(fā)明的緊固扭矩測(cè)定組件10，由于能夠按照緊固機(jī)的緊固方向 提供不同的增益，所以對(duì)于左右中的某緊固方向，能夠顯示高精度的緊固 扭矩。
圖3是相對(duì)于左右的緊固方向提供各不相同的增益的情況下的增益適 用例。對(duì)比圖3和現(xiàn)有的圖6可判斷出，通過(guò)相對(duì)于左右的緊固方向分別 以不同的增益進(jìn)行放大，從而能夠與緊固方向無(wú)關(guān)地相對(duì)于扭矩導(dǎo)入值獲 得誤差小的扭矩測(cè)定值。
圖4是對(duì)于如下兩個(gè)扭矩測(cè)定值與扭矩導(dǎo)入值的誤差進(jìn)行比較的曲線 圖，其中一個(gè)扭矩測(cè)定值是利用本發(fā)明的緊固扭矩測(cè)定組件IO對(duì)應(yīng)于左 右的緊固方向以不同的增益進(jìn)行放大的情況下的扭矩測(cè)定值，另一個(gè)扭矩 測(cè)定值是和左右的緊固方向無(wú)關(guān)地以一定的增益進(jìn)行放大的比較例中，進(jìn) 行增益的設(shè)定，使得相對(duì)于右側(cè)的緊固方向使誤差變小的扭矩測(cè)定值。
按照施加的扭矩值為一800Nm (左旋轉(zhuǎn)側(cè)) + 800Nm (右旋轉(zhuǎn)側(cè)) 的方式實(shí)施緊固。
參照?qǐng)D4可知，本發(fā)明的緊固扭矩測(cè)定組件10相對(duì)于左右的緊固方 向，從總體上將扭矩測(cè)定值的誤差抑制在0.3%以下。另一方面，針對(duì)左右 的增益相同的比較例，右旋轉(zhuǎn)扭矩的測(cè)定誤差相對(duì)本發(fā)明沒(méi)有變化，但左 旋轉(zhuǎn)扭矩中的扭矩測(cè)定值的誤差超過(guò)1.0%，無(wú)法實(shí)現(xiàn)高精度的扭矩測(cè)定。
本發(fā)明可用作能夠與緊固機(jī)的緊固方向無(wú)關(guān)地進(jìn)行高精度的扭矩測(cè) 定的緊固扭矩測(cè)定組件。
權(quán)利要求
1.一種緊固扭矩測(cè)定組件，其安裝在緊固機(jī)上，其特征在于該緊固扭矩測(cè)定組件包括檢測(cè)緊固扭矩的扭矩傳感器(12)和對(duì)來(lái)自該扭矩傳感器的輸出進(jìn)行放大的放大器；該放大器在緊固機(jī)的緊固方向是右旋轉(zhuǎn)的情況和是左旋轉(zhuǎn)的情況下，對(duì)來(lái)自扭矩傳感器的輸出使用不同的增益。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的緊固扭矩測(cè)定組件，其特征在于， 放大器包括具有相對(duì)于右旋轉(zhuǎn)的緊固扭矩的增益的右旋轉(zhuǎn)用放大器(40)以及具有相對(duì)于左旋轉(zhuǎn)的緊固扭矩的增益的左旋轉(zhuǎn)用放大器(42)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的緊固扭矩測(cè)定組件，其特征在于， 在右旋轉(zhuǎn)用放大器(40)和左旋轉(zhuǎn)用放大器(42)上連接有開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)，通過(guò)該開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)(22)，按照緊固機(jī)的緊固方向切換右旋轉(zhuǎn)用放大器和左 旋轉(zhuǎn)用放大器來(lái)進(jìn)行放大。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的緊固扭矩測(cè)定組件，其特征在于， 開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)(22)根據(jù)輸入到右旋轉(zhuǎn)用放大器(40)或左旋轉(zhuǎn)用放大器(42)中任一者的來(lái)自扭矩傳感器(12)的輸出，對(duì)緊固機(jī)的緊固方向進(jìn) 行判斷。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1 4中的任何一項(xiàng)所述的緊固扭矩測(cè)定組件，其特征 在于，所述的緊固扭矩測(cè)定組件以可裝卸的方式安裝在緊固機(jī)上。
全文摘要
本發(fā)明提供一種緊固扭矩測(cè)定組件，其可相對(duì)于左右的緊固方向，盡可能地減少誤差。在安裝于緊固機(jī)上的緊固扭矩測(cè)定組件(10)中，包括檢測(cè)緊固扭矩的扭矩傳感器(12)和對(duì)來(lái)自該扭矩傳感器(12)的輸出進(jìn)行放大的放大器，該放大器(40，42)在緊固機(jī)的緊固方向?yàn)橛倚D(zhuǎn)的情況和是左旋轉(zhuǎn)的情況下，對(duì)來(lái)自扭矩傳感器的輸出適用不同的增益。
文檔編號(hào)G01L3/00GK101608961SQ200910166909
公開(kāi)日2009年12月23日 申請(qǐng)日期2009年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月12日
發(fā)明者平井達(dá)夫, 櫛田年彥 申請(qǐng)人:前田金屬工業(yè)株式會(huì)社