专利名称：紧固扭矩测定组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可检测螺栓螺母等紧固部件的紧固扭矩的紧固扭矩 测定组件，更具体地说，本发明涉及一种可以精度良好地测定相对于右旋 转和左旋转中的任意旋转方向的紧固扭矩的紧固扭矩检测组件。
背景技术：
人们提出一种在紧固螺栓螺母等紧固部件时，可检测紧固扭矩的紧固 扭矩检测组件，将该紧固扭矩检测组件安装于紧固机上、或以可装卸的方 式安装于紧固机的动力传递机构上而进行使用。
紧固扭矩测定组件如图5所示，由变形仪等扭矩传感器12、连接于该 扭矩传感器12的放大器14、 A/D转换器16、微处理器(MPU) 20和所 输出的扭矩测定值的显示机构30、以及根据需要而设置的扭矩测定值的存 储机构32构成。
放大器14按照调整完的增益15，对从扭矩传感器12接收的扭矩输出 进行放大，另外，进行偏置补偿15a，并发送给A/D转换器16,在通过 A/D转换器16进行A/D转换之后，发送给微处理器20。
微处理器20包括将从A/D转换器16输入的数字信号变换为扭矩值的 扭矩换算机构28a以及检测扭矩的峰值的峰值扭矩检测机构26，该峰值扭 矩检测机构26根据扭矩换算机构28a的换算值检测扭矩的峰值，将其在 显示机构30中显示，或将其存储于存储机构32中。比如，参照JP特开 2007 —111797号文献。
在过去，相对于来自扭矩传感器12的输出，与紧固机的紧固方向无 关，按照一定的增益进行放大。理想的是按照来自扭矩传感器12的输出 mV与扭矩测定值Nm成正比例的关系的方式测定放大。但是，当由于扭 矩传感器12的特性，或由于扭矩传感器12的安装部分、比如在轴或圆筒 部上安装的情况下它们的圆度等原因，与紧固机的紧固方向无关，按照一定的增益进行放大时，伴随着扭矩传感器12的输出mV变大，关于右旋 转、左旋转中的任何紧固方向输出的扭矩测定值均有从实际的值偏离的倾 向。
因此，为了提高相对于某一个旋转方向的扭矩测定值的精度，如图6 所示那样，针对一个旋转方向(图中为右旋转方向)，进行放大处理以减 小与扭矩导入值(实际上施加的扭矩值)之间的误差。
此时，对于另一方向的旋转扭矩(图中左旋转方向)，具有扭矩越大， 测定值与实际值之间的误差越大的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种紧固扭矩测定组件，其可相对于左右的紧 固方向尽可能地减少误差。
为了解决上述课题，本发明的紧固扭矩测定组件是一种安装在紧固机 上的紧固扭矩测定组件，其特征在于，该紧固扭矩测定组件包括检测紧固 扭矩的扭矩传感器和对来自该扭矩传感器的输出进行放大的放大器；该放 大器在紧固机的紧固方向是右旋转的情况和是左旋转的情况下，对来自扭 矩传感器的输出使用不同的增益。
该放大器可构成为，包括具有相对于右旋转的紧固扭矩的增益的右旋 转用放大器以及具有相对于左旋转的紧固扭矩的增益的左旋转用放大器。
本发明的紧固扭矩测定组件既能够以可装卸的方式安装于紧固机的 驱动部或动力传递机构，比如旋转轴上，也可通过内置于紧固机的驱动部 分中等方式一体设置。
作为可设置本发明的紧固扭矩测定组件的紧固机，可例举有比如电
动式的类型、压縮空气动作型的类型、液压动作型的类型、以及手动的扳 手。
根据本发明的紧固扭矩测定组件，针对从扭矩传感器输出的扭矩，按 照紧固方向，可在放大器中提供不同的增益。由此，可使从扭矩传感器输 出的值接近实际的扭矩值，可进行高精度的扭矩测定。
放大器也可设定成将不同的增益提供给来自扭矩传感器的输出，还可 并列地设置各自的增益不同的右旋转用的放大器和左旋转用的放大器，在右旋转的情况下，通过右旋转用放大器，在左旋转的情况下，通过左旋转 用放大器，按照增益进行放大。
图1为本发明的紧固扭矩测定组件的框图； 图2为本发明的紧固扭矩测定组件的流程图3为表示本发明的紧固扭矩测定组件适用左右个别放大器得到的扭 矩测定值与扭矩导入值之间关系的示意图4为针对对应于紧固方向采用左右个别的增益进行扭矩测定的发明 例与和紧固方向无关采用左右同一增益进行扭矩测定的比较例，分别比较 相对于扭矩导入值的误差的曲线图5为现有的紧固扭矩测定组件的框图6为表示与紧固方向无关设增益为左右相同的情况下的扭矩测定值 与扭矩导入值之间关系的示意图。
具体实施例方式
本发明的紧固扭矩测定组件10在采用紧固机(图中未示出)对螺栓 或螺母等进行紧固时，对应于紧固方向的正反，即是右旋转还是左旋转， 改变提供给扭矩传感器12的输出的增益。
下面参照附图，对本发明进行说明。
图1表示本发明的紧固扭矩测定组件10的框图。另外，图2表示紧 固扭矩测定组件10的流程图。
如图l所示那样，紧固扭矩测定组件IO可包括扭矩传感器12;放
大器(14)，其按照增益15对来自扭矩传感器12的输出进行放大、偏置 补偿15a; A/D转换器16，其对来自放大器14的输出进行A/D转换；后 述的微处理器(MPU) 20;显示并存储从微处理器20输出的扭矩值的显 示机构30和存储机构32。
扭矩测定组件10从图中未示出的电池等接收电源的供给而工作。 作为扭矩传感器12，可列举有变形仪，扭矩传感器12在紧固机为电 动式或压縮空气动作型、液压动作型的情况下，可安装于驱动部或动力传递机构，比如旋转轴上，在紧固机为手动扳手或改锥的情况下，可安装于
臂部或轴部上，或安装于插槽(socket)等上。
微处理器20具有放大器，该放大器对通过A/D转换器16变换为数字 的信号进行放大。放大器可由对应于紧固机的紧固方向，所提供的增益不 同的右旋转用放大器40和左旋转用放大器42构成，它们相对于A/D转换 器16的输出端并联连接。右旋转用放大器40如图1所示，通过右增益41 调整输入数字信号，左旋转用放大器42通过作为不同于右增益41的增益 值的左增益43，调整输入数字信号。
优选在右旋转用放大器40和左旋转用放大器42的输入端，如图1所 示那样，配备用于进行零点调整29a的零点调整操作按钮29。通过对零点 调整操作按钮29进行操作(图2的步骤1 )，进行零点调整29a，由此， 重新设定温度、湿度等引起的扭矩传感器12或放大器14的漂移造成的零 点的错位(步骤2)，将测定前的无负荷的状态识别为零，可将显示机构 30的显示扭矩值设定为零(步骤3)。
优选右旋转用放大器40的右增益41与左旋转用放大器42的左增益 43通过示教(teaching)操作，容易在出厂前或维护时进行调整。由此， 比如图1所示，如果相对于从A/D转换器16输出，并输入到右旋转用放 大器40或左旋转用放大器42中的数字信号，对示教操作按钮28进行操 作，则可按照特定的扭矩负荷换算为测定值的显示的方式，存储右增益41 和左增益43。
具体来说，如果对安装有紧固扭矩测定组件10的状态的紧固机施加 右旋转的额定扭矩(比如，若额定扭矩为800Nm，则为+ 800Nm的扭矩)， 在该状态下，对示教操作按钮28进行操作，通过与示教操作按钮28连接 的扭矩换算机构28a调整右增益41，使得紧固扭矩测定组件10的右侧的 扭矩测定值换算为该额定扭矩(在该例子的情况下，为+ 800Nm)。对于 相反旋转也同样，施加左旋转的额定扭矩，在该状态下，通过对示教操作 按钮28进行操作，由此调整左增益43，使得紧固扭矩测定组件10的左旋 转的扭矩测定值换算为该额定扭矩(在该例子的情况下，为一800Nm)。 由此，不必精密地调整提供给紧固扭矩测定组件10的额定扭矩和扭矩显 示，就可容易在出厂前或维护时进行调整。右旋转用放大器40和左旋转用放大器42在输出侧与开关机构22连 接。开关机构22通过后述的左右选择机构24判断紧固机的紧固方向是右 方向还是左方向，在为右旋转的情况下，开关机构22与右旋转用放大器 40连接，在为左旋转的情况下，开关机构22与左旋转用放大器42连接。
左右选择机构24在比如开关机构22预先要与右旋转用放大器40连 接(步骤4)，来自右旋转用放大器40的输出在一定值以上时，比如在预 先设定的显示机构30的显示开始扭矩值以上时(步骤5)，在该输出(数 字值)的扭矩换算值(Nm)为正值的情况下，判定紧固机的紧固方向为 右旋转，在为负值的情况下，判定为左旋转(步骤6)。如果判断的结果 为右旋转，则在此状态下就使开关机构22与右旋转用放大器40连接(步 骤7)，反之，如果判断为左旋转，则将连接切换到左旋转用放大器42(步 骤8)。
来自右旋转用放大器40或左旋转用放大器42的输出经由开关机构22 被发送给扭矩检测机构26。扭矩检测机构26是将在放大器40或42适用 了增益后的扭矩值在显示机构30和/或存储机构32中进行显示、存储等的 机构。
在图示的实施例中，给出了作为扭矩检测机构26检测出峰值扭矩值， 并发送给显示机构30和/或存储机构32的机构的例子。
每当输入后的扭矩值更新峰值时(步骤9)，峰值扭矩检测机构26 将峰值扭矩值显示于显示机构30 (步骤10)，或存储于存储机构32中(步 骤ll)。比如，峰值扭矩值的存储可针对每个工件进行。由此，使用者可 容易进行目前的紧固状况、紧固之后的步骤确认等。
另外，来自扭矩检测机构26的输出并不限于峰值扭矩值，也可将来 自放大器40、 42的输出直接发送给显示机构30或存储机构32，显示机构 30或存储机构32显示、存储扭矩波形、扭矩值。此外，也可如图l所示 那样，另外设置存储扭矩波形的扭矩波形存储机构34。还有，显示机构 30或存储机构32还可构成为显示、存储扭矩值到达峰值的情况。此外， 也可通过声音等输出到达峰值扭矩值的情况或扭矩值。
此外，还可以构成为只设置显示机构30或只设置存储机构32;或取 而代之或追加，构成为将从微处理器20输出的扭矩值输出给设置于外部的显示机构或存储机构。
如果在规定时间内没有向峰值扭矩检测机构26等输入扭矩值，或未 更新峰值扭矩值，则视为一个紧固作业完成，比如，在存储峰值的情况下，
在有下一扭矩值输入时，只要在存储机构32中作为另一工件存储峰值扭 矩即可(步骤12)。
根据本发明的紧固扭矩测定组件10，由于能够按照紧固机的紧固方向 提供不同的增益，所以对于左右中的某紧固方向，能够显示高精度的紧固 扭矩。
图3是相对于左右的紧固方向提供各不相同的增益的情况下的增益适 用例。对比图3和现有的图6可判断出，通过相对于左右的紧固方向分别 以不同的增益进行放大，从而能够与紧固方向无关地相对于扭矩导入值获 得误差小的扭矩测定值。
图4是对于如下两个扭矩测定值与扭矩导入值的误差进行比较的曲线 图，其中一个扭矩测定值是利用本发明的紧固扭矩测定组件IO对应于左 右的紧固方向以不同的增益进行放大的情况下的扭矩测定值，另一个扭矩 测定值是和左右的紧固方向无关地以一定的增益进行放大的比较例中，进 行增益的设定，使得相对于右侧的紧固方向使误差变小的扭矩测定值。
按照施加的扭矩值为一800Nm (左旋转侧) + 800Nm (右旋转侧) 的方式实施紧固。
参照图4可知，本发明的紧固扭矩测定组件10相对于左右的紧固方 向，从总体上将扭矩测定值的误差抑制在0.3%以下。另一方面，针对左右 的增益相同的比较例，右旋转扭矩的测定误差相对本发明没有变化，但左 旋转扭矩中的扭矩测定值的误差超过1.0%，无法实现高精度的扭矩测定。
本发明可用作能够与紧固机的紧固方向无关地进行高精度的扭矩测 定的紧固扭矩测定组件。
权利要求
1.一种紧固扭矩测定组件，其安装在紧固机上，其特征在于该紧固扭矩测定组件包括检测紧固扭矩的扭矩传感器(12)和对来自该扭矩传感器的输出进行放大的放大器；该放大器在紧固机的紧固方向是右旋转的情况和是左旋转的情况下，对来自扭矩传感器的输出使用不同的增益。
2. 根据权利要求1所述的紧固扭矩测定组件，其特征在于， 放大器包括具有相对于右旋转的紧固扭矩的增益的右旋转用放大器(40)以及具有相对于左旋转的紧固扭矩的增益的左旋转用放大器(42)。
3. 根据权利要求2所述的紧固扭矩测定组件，其特征在于， 在右旋转用放大器(40)和左旋转用放大器(42)上连接有开关机构，通过该开关机构(22)，按照紧固机的紧固方向切换右旋转用放大器和左 旋转用放大器来进行放大。
4. 根据权利要求3所述的紧固扭矩测定组件，其特征在于， 开关机构(22)根据输入到右旋转用放大器(40)或左旋转用放大器(42)中任一者的来自扭矩传感器(12)的输出，对紧固机的紧固方向进 行判断。
5. 根据权利要求1 4中的任何一项所述的紧固扭矩测定组件，其特征 在于，所述的紧固扭矩测定组件以可装卸的方式安装在紧固机上。
全文摘要
本发明提供一种紧固扭矩测定组件，其可相对于左右的紧固方向，尽可能地减少误差。在安装于紧固机上的紧固扭矩测定组件(10)中，包括检测紧固扭矩的扭矩传感器(12)和对来自该扭矩传感器(12)的输出进行放大的放大器，该放大器(40，42)在紧固机的紧固方向为右旋转的情况和是左旋转的情况下，对来自扭矩传感器的输出适用不同的增益。
文档编号G01L3/00GK101608961SQ200910166909
公开日2009年12月23日 申请日期2009年6月11日 优先权日2008年6月12日
发明者平井达夫, 栉田年彦 申请人:前田金属工业株式会社