CN101146647A - 螺栓紧固方法及螺栓紧固装置 - Google Patents

Abstract

本发明为了实现在紧固螺栓之时所造成的螺栓轴向力的高轴向力化，提供不用改变螺纹面的摩擦系数本身，就可以带来与减小了螺纹面的摩擦系数的做法相同的效果的螺栓紧固方法及实现该螺栓紧固方法的螺栓紧固装置。本发明的螺栓紧固方法是在使用具有螺栓头部、和具备外螺纹部的螺栓杆部的螺栓来将被连结体连结之时的螺栓紧固方法，其特征是，在为了有意地使在紧固上述螺栓之时造成的螺纹面及螺栓支承面的表面压力偏倚，而对上述螺栓头部施加了与上述螺栓支承面平行的横向载荷的状态下，对上述螺栓头部施加使上述外螺纹部旋转的转矩而上紧上述螺栓。

Description

螺栓紧固方法及螺栓紧固装置

技术领域

本发明涉及在使用螺栓将各被连结部件连结之时的螺栓紧固方法及实现该螺栓紧固方法的螺栓紧固装置，特别涉及在为了利用各连结部件之间的摩擦接合来防止剪切外力作用于被连结部件时的被连结部件之间的滑移而将各被连结部件连结之时所适用的螺栓紧固方法及实现该螺栓紧固方法的螺栓紧固装置。

背景技术

作为将多个被连结部件相互连结的方法之一，有使用螺栓将各被连结部件相互连结的方法。在使用螺栓将各被连结部件相互连结的情况下，特别是在为了利用各连结部件之间的摩擦接合来防止作用有剪切外力时的被连结部件之间的滑移而使用螺栓将各被连结部件相互连结的情况下，使由螺栓的紧固造成的螺栓轴线方向的力(以下称作螺栓轴向力)高度稳定是很重要的。在由螺栓的紧固造成的螺栓轴向力小的情况下，在各被连结部件之间无法形成足够的摩擦接合，在被连结部件受到剪切外力的情况下就会在被连结部件之间产生滑移，该现象会引起螺栓的旋转松动，作为其结果，例如将很有可能导致部件的脱落或由被连结部件之间的接合面的密接不良造成的液体泄露等问题。

为了使由螺栓的紧固造成的螺栓轴向力始终稳定，已知有在螺栓的螺纹部上附着摩擦系数稳定剂的技术(参照日本专利特开平9-40991号公报)。在日本专利特开平9-40991号公报中指出，通过在螺纹部件等连结材料上附着摩擦系数稳定剂，就可以使该螺纹部件的连结时的摩擦系数稳定化，而且可以赋予任意的摩擦系数值，可以消除螺纹部件之类的连结部件的松动或断裂等问题。

但是，在像日本专利特开平9-40991号公报中所示的那样的通过使用摩擦系数稳定剂来实现螺栓轴向力的稳定化的情况下，会在螺栓轴向力的高轴向力化方面残留有问题。

可以认为，在利用螺栓将各被连结部件相互连结的情况下，需要使得在螺栓紧固后螺纹部不会轻易地松动，至少需要满足在螺栓紧固后，螺纹部必须是独立的这样的条件。

这里，“螺纹部是独立的”这样的表达是指如下的状态，即，在将螺栓的外螺纹部从铅直方向插入内螺纹部之时，不会有因外螺纹部与内螺纹部所结合的面(以下称作螺纹面)的摩擦系数过小，从而尽管不对螺栓头部施加转矩，螺栓也会仅因螺栓的自重而旋转的状态。

可以认为，在螺纹部不独立的状态下，即使对螺栓头部施加转矩而进行螺栓的紧固，在解除了对螺栓头部的转矩的施加时，也会因由螺栓的紧固造成的螺栓轴向力而使得外螺纹部与内螺纹部相对地旋转移动，螺栓轴向力降低。

在为了实现螺栓轴向力的高轴向力化，而在螺纹部附着摩擦系数极小的摩擦系数稳定剂，以减少螺纹面本身的摩擦系数的情况下，螺栓紧固后的上面所述的螺纹部的独立就会成为问题，为了消除该问题，在利用摩擦系数稳定剂的对螺纹面的摩擦系数的减少中，可以考虑根据设计条件，加以一定的限制。由此可以认为，对于利用摩擦系数稳定剂实现的螺栓轴向力的高轴向力化，可以加以一定的限制。

在使用螺栓将各被连结部件相互连结的情况下，在螺栓紧固之时所造成的螺栓轴向力越高，则会形成越牢固的各被连结部件之间的摩擦接合。

从而，在为了利用各被连结部件之间的摩擦接合防止作用有剪切外力时的各被连结部件之间的滑移而使用螺栓将各被连结部件相互连结的情况下，可以认为以下的事项成为重要的课题，即，找出一种能够实现在紧固螺栓之时所造成的螺栓轴向力的高轴向力化的机构，而不需要考虑螺栓紧固后的螺纹部的独立这方面的机构，也就是说，找出一种可以造成与在使用了摩擦系数稳定剂的情况下所能够造成的螺栓轴向力相比更高的螺栓轴向力的机构。

发明内容

本发明鉴于所述问题，目的在于，提供一种为了实现在紧固螺栓之时所造成的螺栓轴向力的高轴向力化，不改变螺纹面的摩擦系数本身而能够带来与减小了螺纹面的摩擦系数的情况相同的效果的螺栓紧固方法及实现该螺栓紧固方法的螺栓紧固装置，而且是以作业性良好地容易地实施的螺栓紧固方法及实现该螺栓紧固方法的螺栓紧固装置。

根据技术方案1的发明，提供一种螺栓紧固方法，是在使用具有螺栓头部、和具备外螺纹部的螺栓杆部的螺栓来将被连结体连结之时的螺栓紧固方法，其特征是，在为了有意地使在紧固上述螺栓之时造成的螺纹面及螺栓支承面的表面压力偏倚，而对上述螺栓头部施加了与上述螺栓支承面平行的横向载荷的状态下，对上述螺栓头部施加使上述外螺纹部旋转的转矩而将上述螺栓上紧。

即，技术方案1的发明中，在使用螺栓将被连结体连结之时，通过对螺栓头部施加与螺栓支承面平行的横向载荷而使螺纹面及螺栓支承面的表面压力偏倚的状态下，对螺栓头部施加使螺栓的外螺纹部旋转的转矩，将螺栓上紧。

通过在对螺栓头部施加与螺栓支承面平行的规定的横向载荷的同时，对螺栓头部施加转矩而将螺栓上紧，就可以在使螺栓轴线相对于螺栓支承面的垂线以虽然极为微小的角度但仍具有规定的角度地倾斜的同时，另外，在使螺栓头部相对于螺栓支承面以虽然极为微小的角度但仍具有规定的角度地倾斜的同时，将螺栓上紧，这样，就能够使上紧螺栓之时所造成的螺纹面及螺栓支承面的表面压力以所需的状态偏倚。

通过有意地使螺栓的紧固之时所造成的螺纹面及螺栓支承面的表面压力以所需的状态偏倚，就可以使上紧螺栓之时的实际的螺栓的旋转中心线从螺栓的中心轴线向螺纹面及螺栓支承面的高表面压力侧方向移动，这样，就可以减小螺栓的紧固转矩，降低在螺纹部产生的扭转应力，可以充分地发挥螺纹部所具有的拉伸容许应力并提高发生屈服的极限螺栓轴向力，从而能够实现螺栓轴向力的高轴向力化。

另外，在结束了螺栓的紧固，解除了对螺栓头部所施加的转矩后，可以利用与螺纹面本身的摩擦系数对应地造成的摩擦力来维持外螺纹部与内螺纹部之间的结合。这样，就不会受到在为了实现螺栓轴向力的高轴向力化而使用摩擦系数稳定剂的情况下成为问题的螺纹的独立对高轴向力化的限制，与使用了摩擦系数稳定剂的情况相比，可以造成更高的螺栓轴向力。

这里，所谓螺纹面是指螺栓的外螺纹部与对应于该外螺纹部的内螺纹部结合的面。所谓螺栓支承面是指被连结体与螺栓头部结合的面，另外，在螺栓头部与被连结体之间，例如配置有平垫圈或弹簧垫圈等垫圈的情况下，是指该垫圈与螺栓或者该垫圈与被连结体结合的面。

根据技术方案2所述的发明，提供如下的技术方案1中所述的螺栓紧固方法，其特征是，与上述外螺纹部结合的内螺纹部被配设成该内螺纹部的中心轴线相对于上述螺栓支承面的垂线倾斜。

即，技术方案2的发明中，通过将与螺栓的外螺纹部结合的内螺纹部的中心轴线相对于螺栓支承面的垂线具有规定的角度地倾斜地配设，就可以在使螺栓轴线相对于螺栓支承面的垂线具有规定的角度地倾斜的同时，另外，在使螺栓头部相对于支承面具有规定的角度地倾斜的同时，将螺栓上紧。这样，与将与螺栓的外螺纹部结合的内螺纹部的中心轴线配设成平行于螺栓支承面的垂线的情况相比，能够以对螺栓头部施加更小的横向载荷，而使螺栓上紧之时所造成的螺纹面及螺栓支承面的表面压力以所需的状态偏倚。

根据技术方案3所述的发明，提供如下的技术方案2中所述的螺栓紧固方法，其特征是，为了使与上述外螺纹部结合的内螺纹部的中心轴线相对于上述螺栓支承面的垂线倾斜，而在上述内螺纹部的螺牙的一部分中附着粒子。

即，技术方案3的发明中，通过在与螺栓的外螺纹部结合的内螺纹部的螺牙的规定的部分附着粒子，来使该内螺纹部的中心轴线相对于螺栓支承面的垂线倾斜。

根据技术方案4所述的发明，提供如下的技术方案1中所述的螺栓紧固方法，其特征是，上述外螺纹部形成为该外螺纹部的中心轴线相对于上述螺栓头部的中心轴线倾斜。

即，技术方案4的发明中，通过将螺栓的外螺纹部的中心轴线相对于螺栓头部的中心轴线具有规定的角度地倾斜而形成，就可以在使螺栓头部相对于螺栓支承面具有规定的角度地倾斜的同时，将螺栓上紧。这样，与使用螺栓的外螺纹部的中心轴线与螺栓头部的中心轴线一致的螺栓的情况相比，能够以对螺栓头部施加更小的横向载荷，使螺栓上紧之时所造成的螺纹面及螺栓支承面的表面压力以所需的状态偏倚。

根据技术方案5所述的发明，提供如下的技术方案1中所述的螺栓紧固方法，其特征是，为了减少上述螺栓杆部相对于上述横向载荷的弯曲刚性，上述螺栓杆部形成为在其局部具有孔部。

即，技术方案5的发明中，通过在螺栓杆部设置适当的孔部，就可以减少螺栓杆部的相对螺栓支承面平行的横向载荷的弯曲刚性。这样，与使用在螺栓杆部没有该孔部的螺栓的情况相比，能够以对螺栓头部施加更小的横向载荷，使螺栓上紧之时所造成的螺纹面及螺栓支承面的表面压力以所需的状态偏倚。

根据技术方案6所述的发明，提供如下的技术方案1中所述的螺栓紧固方法，其特征是，平行于上述螺栓支承面地施加的上述横向载荷被控制成，能够有意地使上述螺纹面及上述螺栓支承面的表面压力偏倚，并且在上述螺栓头部相对于上述螺栓支承面平行地滑动的状态下，将上述螺栓上紧。

即，技术方案6的发明中，在上紧螺栓之时，可以有意地使螺纹面及螺栓支承面的表面压力偏倚，并且在螺栓头部相对于螺栓支承面平行地滑动的状态下，将螺栓上紧。这样，就可以防止例如由于对螺栓头部施加了过大的横向载荷，而将螺栓杆部向设于被连结构件上的螺栓孔的缘部强力地推压，且因螺栓杆部与螺栓孔的缘部之间的接触部的各表面状态等而产生意想不到的较大摩擦的情况。另外，能够进一步减小上紧螺栓之时所需的紧固转矩，从而能够实现在上紧螺栓之时所造成的螺栓轴向力的进一步的高轴向力化。

根据技术方案7所述的发明，提供一种螺栓紧固装置，是在使用具有螺栓头部、和具备外螺纹部的螺栓杆部的螺栓来将被连结体连结之时所用的螺栓紧固装置，其特征是，具有：对上述螺栓头部施加使上述外螺纹部旋转的转矩的紧固转矩施加机构；为了在利用上述紧固转矩施加机构来旋转上述外螺纹部之时，有意地使所造成的螺纹面及螺栓支承面的表面压力偏倚，而对上述螺栓头部施加平行于上述螺栓支承面的横向载荷的横向载荷施加机构。

即，技术方案7的发明中，通过螺栓紧固装置具有：对螺栓头部施加使螺栓的外螺纹部旋转的转矩的紧固转矩施加机构；为了在利用该紧固转矩施加机构使螺栓的外螺纹部旋转之时，有意地使螺纹面及螺栓支承面的表面压力偏倚，而对螺栓头部施加平行于螺栓支承面的横向载荷的横向载荷施加机构，就可以在使用螺栓来连结被连结体之时，在使螺纹面及螺栓支承面的表面压力偏倚的状态下，对螺栓头部施加使螺栓的外螺纹部旋转的转矩，而将螺栓上紧。这样，就可以与技术方案1涉及的发明相同，使上紧螺栓之时所造成的螺纹面及螺栓支承面的表面压力以所需的状态偏倚，能够使上紧螺栓之时的实际的螺栓的旋转中心从螺栓轴向螺纹面及螺栓支承面的高表面压力侧方向移动。这样，就可以降低在螺纹部产生的扭转应力，能够充分地发挥螺纹部所具有的拉伸容许应力并提高发生屈服的极限螺栓轴向力，从而可以实现螺栓轴向力的高轴向力化。

另外，与技术方案1相同地，在结束了螺栓的紧固，解除了对螺栓头部施加的转矩后，可以利用与螺纹面本身的摩擦系数对应地造成的摩擦力来维持外螺纹部与内螺纹部的结合，与使用了摩擦系数稳定剂的情况相比，能够造成更高的螺栓轴向力。

根据技术方案8的发明，提供如下的技术方案7所述的螺栓紧固装置，其特征是，上述横向载荷施加机构具有：检测出在利用上述紧固转矩施加机构紧固上述螺栓之时的、上述螺栓头部的平行于上述螺栓支承面的移动的位移检测机构；基于由该位移检测机构检测出的上述螺栓头部的平行于上述螺栓支承面的移动，来控制上述横向载荷的横向载荷控制机构，其中，利用上述横向载荷控制机构控制上述横向载荷，使得能够在上紧上述螺栓之时，有意地使上述螺纹面及上述螺栓支承面的表面压力偏倚，并且在上述螺栓头部相对于上述螺栓支承面平行地滑动的状态下，将上述螺栓上紧。

即，技术方案8的发明中，横向载荷施加机构具有位移检测机构及横向载荷控制机构，从而可以在上紧螺栓之时，有意地使螺纹面及螺栓支承面的表面压力偏倚，并且在螺栓头部相对于螺栓支承面平行地滑动的状态下，将螺栓上紧。

根据各技术方案所述的发明，能够起到如下的共同的效果，即，可以在有意地使螺纹面及螺栓支承面的表面压力偏倚的状态下，将螺栓上紧，不改变螺纹部的摩擦系数本身的状态下实现螺栓轴向力的高轴向力化。

从而，根据各技术方案的发明，不会受到在为了实现螺栓轴向力的高轴向力化而使用摩擦系数稳定剂的情况下成为问题的螺纹的独立对高轴向力化的限制，与使用了摩擦系数稳定剂的情况相比，可以造成更高的螺栓轴向力。

附图说明

图1是表示对螺栓头部施加与螺栓支承面平行的横向载荷之前的螺栓的一个状态的图。

图2是表示从图1所示的状态开始，对螺栓头部施加与螺栓支承面平行的横向载荷，进而对套筒(socket)施加使螺栓头部旋转的转矩之时的螺栓的状态的图。

图3是表示用于实现本发明的螺栓的紧固方法的第一实施方式的图。

图4是表示图3所示的第一实施方式的紧固转矩施加机构及横向载荷施加机构的更为具体的一个实施方式的图。

图5是表示用于实现本发明的螺栓的紧固方法的第二实施方式中的内螺纹部的图。

图6是表示用于实现本发明的螺栓的紧固方法的第三实施方式中的内螺纹部的图。

图7是表示用于实现本发明的螺栓的紧固方法的第四实施方式中的外螺纹部的图。

图8是第四实施方式的螺栓、与成为能够使对螺栓头部施加的横向载荷的施加方向与螺栓的旋转同步的螺栓紧固装置的旋转锤的组装图。

图9是在图8中的线A-A处切取的旋转锤装置的剖视图。

图10是表示用于实现本发明的螺栓的紧固方法的第五实施方式中的外螺纹部的图。

图11是表示用于实现本发明的螺栓的紧固方法的第六实施方式的图。

图12是表示在图11所示的本发明的螺栓紧固装置中所执行的螺栓紧固的控制程序的一个实施方式的流程图。

图13是表示执行了图12所示的螺栓紧固的控制程序时的套筒的与螺栓支承面平行的移动即位移的时间推移的一例的图。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的几个实施方式进行说明。

首先，参照图1及图2对本发明的螺栓紧固方法的基本概念进行说明。

图1是表示对螺栓头部施加与螺栓支承面平行的横向载荷之前的螺栓的一个状态的图。图1中，1表示螺栓，2表示螺栓头部，3表示螺栓杆部，4表示设于螺栓杆部3的外螺纹部，5表示各被连结部件，6表示与外螺纹部结合的内螺纹部，7表示向螺栓头部2传递转矩的套筒，8表示成为螺栓头部2与被连结部件5结合的面的螺栓支承面，9表示成为外螺纹部4与内螺纹部6结合的面的螺纹面，10表示各被连结部件之间的摩擦接合面。

图2是表示从图1所示的状态开始，对螺栓头部2施加与螺栓支承面8平行的横向载荷，进而对套筒7施加使螺栓头部2旋转的转矩之时的螺栓的状态的图。

如图2中所示，当借助套筒7对螺栓头部2施加与螺栓支承面8平行的横向载荷时，螺栓轴线11相对于螺栓支承面的垂线12倾斜，另外，螺栓头部2处于相对于螺栓支承面8倾斜的状态。其中，虽然在图2中为了阐明这些倾斜的状态而进行图示，但在实际上，这些倾斜所具有的角度θ1例如是0.01°那样的极为微小的角度。

在此种状态下，即，在螺栓轴线11相对于螺栓支承面的垂线12倾斜，另外，螺栓头部2相对于螺栓支承面8倾斜的状态下，当借助套筒7对螺栓头部2施加转矩时，则会在螺栓支承面8及螺纹面9的表面压力偏倚的状态下，将螺栓上紧。

本申请人利用有限元法分析(FEM)发现，在对螺栓头部2施加与螺栓支承面8平行的横向载荷，且使螺栓1的上紧之时所造成的螺栓支承面8及螺纹面9的表面压力偏倚的状态下，将螺栓1上紧，由此因螺栓支承面8和螺纹面9的表面压力的偏倚，而可以使实际的螺栓的旋转中心线(也称作瞬间旋转中心线)从螺栓轴线11向螺纹面9及螺栓支承面8的高表面压力侧移动，这样，与未对螺栓头部2施加横向载荷的情况相比，能够用更小的紧固转矩来造成更高的螺栓轴向力。

在导出该结论时，本申请人首先利用有限元法分析进行了针对在对用螺栓连结了的被连结部件施加了剪切型载荷的情况下的螺栓的上紧中所需的转矩的特性的验证。

已知当对用螺栓连结了的被连结体施加剪切型载荷时，会有产生螺栓很容易旋转的现象，也就是产生螺栓的旋转松动的情况。此外，有该现象是由绕着螺栓轴线的旋转方向的摩擦系数的降低引起的说法。根据该说法，认为在螺纹面及螺栓支承面都存在横向滑移的情况下，绕着螺栓轴线的旋转方向的摩擦系数降低至0.005～0.02这样极小的值，该结果会造成螺栓的松动旋转。

本申请人建立了一种分析模型，其是与对用螺栓连结了的被连结体施加及未施加剪切型载荷的情况相当的分析模型，对于螺栓支承面及螺纹面的摩擦系数，赋予了如下的约束条件，即，其值并非为0.005～0.02这样极小的值，而是维持螺栓支承面及螺纹面本来所具有的实际的摩擦系数，例如维持0.1左右的摩擦系数，并对该说法进行了验证。

其结果是，判明了：在通过对被连结体施加了剪切型载荷而对螺栓支承面及螺纹面的表面压力造成偏倚的状态下，尽管螺栓支承面及螺纹面的摩擦系数被维持为本来的摩擦系数，即，尽管螺栓支承面及螺纹面的摩擦系数未被设为0.005～0.02这样极小的值，但通过将螺栓的旋转中心线从螺栓轴线向高表面压力部侧方向移动，与未对被连结体施加剪切型载荷的情况相比，为旋转螺栓而所需的转矩也会降低。

根据该情况，本申请人导出了如下的基本概念，即，在对用螺栓连结了的被连结体施加了剪切型载荷的状态下螺栓很容易旋转的现象，并不是因为绕着螺栓轴线的旋转方向的摩擦系数降低，而是由施加剪切型载荷的做法对螺栓支承面及螺纹面的表面压力的偏倚所造成的，另外，因螺栓支承面及螺纹面的表面压力偏倚，而实际的螺栓的旋转中心线就会从螺栓轴线向靠近螺栓支承面及螺纹面的高表面压力部的方向移动，这样，为旋转螺栓而所需的转矩就会减少。

可以认为，因螺栓支承面及螺纹面的表面压力偏倚所造成的实际的螺栓的旋转中心线，在理想情况下成为连结螺栓支承面的高表面压力部与螺纹面的高表面压力部的直线。这是因为，表面压力高的部分难以移动，考虑以高表面压力部作为旋转中心而旋转是妥当的。但是，难以认为螺栓支承面及螺纹面的表面压力的偏倚是集中于一点而造成的，一般来说是在一定程度的面积中具有分布地造成的。从而，可以认为，推定由螺栓支承面及螺纹面的表面压力偏倚造成的实际的螺栓的旋转中心线成为连结靠近螺栓支承面的高表面压力部的部分与靠近螺纹面的高表面压力部的部分的直线是妥当的。

另外，通过认为由螺栓支承面及螺纹面的表面压力偏倚造成的实际的螺栓的旋转中心线成为连结靠近螺栓支承面的高表面压力部的部分与靠近螺纹面的高表面压力部的部分的直线，而实际的螺栓的旋转中心线就从螺栓轴线向靠近高表面压力部的方向移动，从实际的螺栓的旋转中心线到高表面压力部的最短距离变短，这样，就可以很容易地导出对为使螺栓旋转而所需的转矩变小的现象的说明。在假设认为实际的螺栓旋转中心线向远离高表面压力部的方向移动的情况下，从螺栓的旋转中心轴线到高表面压力部的最短距离变长，为使螺栓旋转而所需的转矩必然增大，从而与分析结果不符。

另外，本申请人，为了验证能否以实现紧固螺栓之时的螺栓轴向力的高轴向力化作为目的，将本基本概念应用于螺栓紧固方法中，利用有限元法分析，针对在对螺栓头部2施加了与螺栓支承面8平行的横向载荷的状态下的、螺栓支承面8及螺纹面9的表面压力及为使螺栓1旋转而所需的转矩的特性，进行了验证。

在该验证中，建立了一种分析模型，即，其是与对螺栓头部2施加及未施加平行于螺栓支承面8的横向载荷的情况相当的分析模型，且对于螺栓支承面8及螺纹面9的摩擦系数，赋予了如下的约束条件，即，其值并非0.005～0.02这样极小的值，而是维持螺栓支承面8及螺纹面9本来所具有的实际的摩擦系数，例如维持0.1左右的摩擦系数，并进行了验证。

其结果是，判明了：与对用螺栓连结了的被连结体施加了剪切型载荷的情况相同，在通过对螺栓头部2施加横向载荷而对螺栓支承面8及螺纹面9的表面压力造成偏倚的状态下，尽管螺栓支承面8及螺纹面9的摩擦系数被维持为本来的摩擦系数，即，尽管螺栓支承面8及螺纹面9的摩擦系数未被设为0.005～0.02这样极小的值，也可以通过将螺栓的旋转中心线从螺栓轴线11向高表面压力部侧方向移动，与未对螺栓头部2施加横向载荷的情况相比，使螺栓1旋转而所需的转矩降低。

从而，可以认为验证了：可以将本基本概念应用于螺栓紧固方法中，通过在对螺栓头部2施加了与螺栓支承面8平行的横向载荷，使螺栓1的上紧之时所造成的螺栓支承面8及螺纹面9的表面压力偏倚的状态下，将螺栓1上紧，就可以利用螺栓支承面8及螺纹面9的表面压力的偏倚，将实际的螺栓的旋转中心线从螺栓轴线11向高表面压力侧方向移动，这样，与未对螺栓头部2施加横向载荷的情况相比，能够用更小的紧固转矩来上紧螺栓。

下面，对于能够通过减少在上紧螺栓之时所需的紧固转矩，来实现上紧螺栓之时所造成的螺栓轴向力的高轴向力化的情况进行说明。

在紧固螺栓时，在螺栓杆部作用有与螺栓的紧固转矩对应的扭转应力T、和与螺栓轴向力对应的拉伸应力σ。该组合后的等效应力σ。一般来说可以用σ_e ²＝(σ²+3τ²)的椭圆的式子来表示，可以作为弹性变形至螺栓材料的屈服点σ_γ来处理。

从而，为了提高螺栓发生屈服的极限螺栓轴向力，只要减少在紧固螺栓之时产生的扭转应力τ即可。在上紧螺栓之时所需的转矩减少，将会减少在螺栓的紧固之时产生的扭转应力τ，与螺栓轴向力对应的拉伸应力σ的容许范围变宽，该结果将会提高螺栓发生屈服的极限螺栓轴向力，与未对螺栓头部2施加横向载荷的情况相比，能够造成更高的螺栓轴向力。

如上所述，根据本发明中的螺栓的紧固方法，不是改变摩擦系数本身，而是改变紧固方法，具体来说，是通过在对螺栓支承面8及螺纹面9的表面压力造成偏倚的状态下将螺栓上紧，而起到与减小螺纹面9的摩擦系数的做法相同的效果，即，起到实现上紧螺栓1之时的螺栓轴向力的高轴向力化的效果。

另外，在结束了螺栓1的紧固，解除了对螺栓头部2施加的紧固转矩后，可以利用与螺纹面9其本身的摩擦系数对应地造成的摩擦力来维持外螺纹部与内螺纹部的结合。

这样，就不会受到在为了实现螺栓轴向力的高轴向力化而使用摩擦系数稳定剂的情况下成为问题的螺纹的独立对高轴向力化的限制，与使用了摩擦系数稳定剂的情况相比，可以造成更高的螺栓轴向力。

更高的螺栓轴向力对各被连结部件之间的摩擦结合面10造成牢固的摩擦接合，利用该牢固的摩擦接合，就可以更为可靠地防止作用有剪切外力时的各被连结部件之间的滑移，这样，就能够避免各被连结部件之间的滑移，更为可靠地防止螺纹的旋转松动。

而且，在基于本发明的螺栓紧固方法中，在结束了螺栓的紧固时，在螺栓头部2与螺栓支承面8之间，虽然是极为微小，但仍有可能残存有间隙。但是，可以设想，在该螺栓紧固结束时所残存的间隙在解除对螺栓头部2施加的转矩之时，或者在对被连结部件作用有剪切外力之时，因此时螺栓自身将会移动而取得平衡，从而实质上会消失，例如认为，除了对如眼镜的铰链部等那样的频繁地对螺栓作用转矩的连结部的适应以外，该间隙对螺栓轴向力的影响可以忽略。

另外，在基于本发明的螺栓紧固方法中，在紧固螺栓之时，外螺纹部相对于对应的内螺纹部倾斜地被插入，然而有可能因该倾斜的程度而使螺纹咬合成为问题。该情况下，通过在螺栓紧固后的螺纹的独立不会成为问题的范围中对螺纹面应用摩擦系数稳定剂，就能够缓解螺纹咬合。

下面，对应用了如上所示的本发明的螺栓的紧固方法的基本概念的几个实施方式说明如下。

图3表示用于实现本发明的螺栓的紧固方法的第一实施方式，该图中，21表示紧固转矩施加机构，22表示横向载荷施加机构。

图3中所示的第一实施方式是用于实现本发明的螺栓紧固方法的最为基本的构成。螺栓1是通常所用的带头螺栓，例如六角形带头螺栓，紧固转矩施加机构21起到对螺栓头部2施加在螺栓紧固之时所需的紧固转矩的作用，横向载荷施加机构22在利用紧固转矩施加机构21将螺栓1紧固之时，起到隔着套筒7对螺栓头部2始终沿着一个方向施加与螺栓支承面8平行的横向载荷的作用。

因具有紧固转矩施加机构21及横向载荷施加机构22，就能够在对螺栓头部2施加平行于螺栓支承面8的横向载荷的状态下，对螺栓头部2施加使外螺纹部4旋转的转矩，将螺栓上紧。这样，就可以在使螺栓轴线11相对于螺栓支承面的垂线12以虽然极为微小的角度但仍具有规定的角度地倾斜的同时，另外，在使螺栓头部2相对于螺栓支承面8以虽然极为微小的角度但仍具有规定的角度地倾斜的同时，将螺栓1上紧，且能够使上紧螺栓1之时所造成的螺纹面9及螺栓支承面8的表面压力以所需的状态偏倚。

将紧固转矩施加机构21及横向载荷施加机构22的更为具体的一个实施方式表示于图4中。图4中，31表示旋转驱动机，32表示旋转控制器，33表示旋转轴，34表示电磁铁装置，35表示横向载荷控制部，36表示反作用力承受部。

图4中所示的实施方式中，紧固转矩施加机构21具有旋转驱动机31、旋转控制器32及旋转轴33。旋转驱动机31起到产生在上紧螺栓1之时所需的紧固转矩的作用，可以使用电动式或压缩空气式等各种形式的旋转驱动机。旋转控制器32起到控制旋转驱动机31所造成的紧固转矩的大小的作用。旋转轴33起到将由旋转驱动机31造成的紧固转矩向套筒7传递的作用。

紧固转矩施加机构21因具有旋转驱动机31及旋转轴33，而能够在紧固螺栓之时，将紧固转矩从旋转驱动机31经由旋转轴33向套筒7传递，另外，因具有旋转控制器32，而可以控制向套筒7传递的紧固转矩的大小，这样，就可以防止向套筒7传递会使螺栓1破损的过大的紧固转矩。

图4中所示的实施方式中，横向载荷施加机构22具有电磁铁装置34、横向载荷控制部35及反作用力承受部36。电磁铁装置34对套筒7始终沿着一个方向施加平行于螺栓支承面8的横向载荷，起到将套筒7平行于螺栓支承面8地强制性地移动的作用。横向载荷控制部35起到控制对套筒7施加的电磁铁装置34带来的横向载荷的大小的作用。反作用力承受部36起到防止电磁铁装置34相对于螺栓支承面8的相对的移动的作用，在上紧螺栓之时，电磁铁装置34被临时固定于被连结体上的情况下，则不需要本反作用力承受部。

横向载荷施加机构22因具有电磁铁装置34及反作用力承受部36，就可以将套筒7平行于螺栓支承面8地强制性地移动，这样，就能够将螺栓轴线11相对于螺栓支承面的垂线12以虽然极为微小的角度但仍具有规定的角度地倾斜，另外，能够将螺栓头部2相对于螺栓支承面8以虽然极为微小的角度但仍具有规定的角度地倾斜。

另外，横向载荷施加机构22因具有横向载荷控制部35，而可以控制对套筒7施加的横向载荷的大小、对套筒7施加该横向载荷的时期。在螺栓紧固的初始阶段，为使螺栓1旋转而所需的转矩小，可以认为不需要对套筒7施加横向载荷，随着接近螺栓紧固的最终阶段，为使螺栓1旋转而所需的转矩逐渐变大，优选为与该转矩的变化对应地控制对套筒7施加的横向载荷的大小，通过具有横向载荷控制部35，就可以实现此种控制。

用于实现本发明的螺栓的紧固方法的第二实施方式，特别是将与螺栓1的外螺纹部4结合的内螺纹部4的构造作为特征，将该第二实施方式中的内螺纹部6表示于图5中。其他的构成要素与图3所示的第一实施方式相同，其作用效果也相同。

图5中所示的第二实施方式中的内螺纹部6被配设成：该内螺纹部6的中心线41相对于螺栓支承面的垂线12具有角度θ3。这样，在利用紧固转矩施加机构21将螺栓1上紧之时，就可以在将螺栓轴线11相对于螺栓支承面的垂线12具有角度θ3地倾斜的同时，另外，可以在将螺栓头部2相对于螺栓支承面8也具有角度地倾斜的同时，将螺栓1上紧，这样，与将与螺栓1的外螺纹部4结合的内螺纹部6的中心轴线41配设成平行于螺栓支承面的垂线12的情况相比，能够通过对螺栓头部2施加更小的横向载荷，来使上紧螺栓1之时所造成的螺纹面9及螺栓支承面8的表面压力以所需的状态偏倚。

用于实现本发明的螺栓的紧固方法的第三实施方式，与第二实施方式相同，特别是将与螺栓1的外螺纹部4结合的内螺纹部6的构造作为特征，将该第三实施方式的内螺纹部6表示于图6中。其他的构成要素与图3所示的第一实施方式相同，其作用效果也相同。

图6中所示的第三实施方式中的内螺纹部6，与第二实施方式相同，为了使得与外螺纹部4结合的内螺纹部6的中心轴线41相对于螺栓支承面的垂线12具有角度θ4，在该内螺纹部6的螺牙的一部分中，最好在螺纹部的单侧半圆周部附着形成粒子。在附着于单侧半圆周部来实施粒子的附着的情况下，可以将螺栓紧固之时所造成的螺纹面的表面压力的分布，形成为：螺纹部的圆周的一半的部分设为高表面压力部，剩余的一半的部分设为低表面压力部。另外，为了在上紧螺栓1之时在所需的部位形成螺纹面9中的高表面压力部，也可以将该粒子附着于内螺纹部6的螺牙的适当的部位。为了精度优良地实现内螺纹部6的中心轴线41的倾斜，最好所用的粒子适当地使用金属或高分子等的微粒子。通过使内螺纹部6的中心轴线41相对于螺栓支承面的垂线12具有角度θ4而带来的作用效果与第二实施方式相同。

用于实现本发明的螺栓紧固方法的第四实施方式，特别是将螺栓的构造作为特征，将该第四实施方式中的螺栓表示于图7中。图7中，50表示螺栓，51表示螺栓头部，52表示外螺纹部，53表示螺栓头部51的中心轴线，54表示外螺纹部52的中心轴线。

如图7中所示，第四实施方式的外螺纹部52形成为，该外螺纹部的中心轴线53相对于螺栓头部的中心轴线54具有角度θ4。这样，在利用紧固转矩施加机构将螺栓50上紧之时，就可以在使螺栓头部51相对于螺栓支承面8具有角度地倾斜的同时，将螺栓50上紧，这样，与将螺栓头部的中心轴线平行于螺栓支承面的垂线地配设的情况相比，能够用对螺栓头部51施加更小的横向载荷，来使螺栓50上紧之时所造成的螺纹面9及螺栓支承面8的表面压力以所需的状态偏倚。

第四实施方式中，由于螺栓头部的中心轴线54相对于外螺纹部的中心轴线53倾斜，所以与第一实施方式到第三实施方式不同，在旋转螺栓50而紧固之时，螺栓头部51与螺栓支承面8的结合部分也随着螺栓50的旋转一起旋转移动。所以，为了向螺栓头部51与螺栓支承面8的结合部方向施加横向载荷，就需要使对螺栓头部51施加的横向载荷的施加方向与螺栓50的旋转同步。参照图8及图9，对能够实现此种横向载荷的施加的螺栓紧固装置的一个实施方式说明如下。

图8是第四实施方式的螺栓50、与成为能够使对螺栓头部51施加的横向载荷的施加方向与螺栓50的旋转同步的螺栓紧固装置的旋转锤的组装图。另外，图9是在图8中的线A-A处切取的旋转锤装置的剖视图。图8及图9中，61表示旋转锤装置，62表示锤，63表示滚柱轴承，64表示弹簧，65表示套筒，66表示槽部，67表示旋转轴。

旋转锤装置61具有锤62、套筒62及旋转轴67，另外，锤62具有滚柱轴承63及弹簧64。套筒65起到对螺栓头部51施加在上紧螺栓50之时所需的转矩的作用，在该套筒65的外侧面部，设有与后面说明的滚柱轴承63碰撞结合的槽部66。锤62起到在与经由套筒65向螺栓头部51传递紧固转矩的同时施加横向载荷的作用，且具有弹簧64和滚柱轴承63。旋转轴67起到形成套筒65的旋转中心线的作用。

弹簧64起到将滚柱轴承63向套筒65的一方施力的作用，其一端被固定于锤62上，其另一端被固定于滚柱轴承63上。滚柱轴承63通过利用弹簧64的作用力与套筒65的槽部66碰撞结合，而起到对套筒65同时地施加对螺栓头部51施加的转矩和横向载荷的作用。

以下，参照图9对旋转锤装置61的动作进行说明。

当锤62相对于套筒65旋转时，滚柱轴承63与锤62一起旋转而遇到套筒65的槽部66。此时，滚柱轴承63利用弹簧64的作用力与套筒65的槽部66碰撞结合，这样，就可以对套筒65同时地施加对螺栓50的紧固所需的转矩、和将套筒65与螺栓支承面8平行地推压的横向载荷。

在对螺栓50的紧固所需的转矩低的紧固初始阶段，通过在滚柱轴承63与套筒65的槽部66结合的状态下，并且在滚柱轴承被弹簧64向槽部66推压的状态下，使套筒65与锤62一起旋转，就可以对螺栓头部51施加紧固转矩及横向载荷。

此后，当对螺栓50的紧固所需的转矩提高而达到一定的值以上时，则滚柱轴承63与槽部66的结合被解除，与锤62一起在套筒65的外侧面部上滑动，直至再次遇到槽部66，当再次遇到槽部6时，即利用弹簧64的作用力与套筒65的槽部66碰撞结合，这样，就可以对套筒65同时地施加绕着旋转轴67的转矩、和将套筒65与螺栓支承面8平行地推压的横向载荷。通过反复执行该动作，就可以将螺栓50完全地上紧。

如上所述，通过使用旋转锤装置61，就可以使对螺栓头部51施加的横向载荷的方向与螺栓50的旋转同步，即使是在螺栓50的紧固之时，螺栓头部51与螺栓支承面8的结合面随着螺栓的旋转而一起移动的第四实施方式的情况下，也可以实现本发明的螺栓紧固方法。

另外，此种旋转锤装置61被推测其自身将达到很大的重量，可以认为，能够用旋转锤装置61自身的重量来承受因对螺栓头部2施加横向载荷而产生的反作用力，这样，在图8所示的本实施方式中，作为构成要素可以不包含防止紧固螺栓之时的旋转锤装置61相对于螺栓支承面8的相对移动的反作用力承受部。但是，在因旋转锤装置61自身的重量很轻，而需要该反作用力承受部的情况下，可以根据其必要性来设置该反作用力承受部。

此外，在从第二实施方式到第四实施方式中，即使不对螺栓头部施加由外力形成的横向载荷，在上紧螺栓之时，也可以在使螺栓轴线相对于螺栓支承面的垂线具有角度地倾斜的同时，并且/或者在使螺栓头部相对于螺栓支承面具有角度地倾斜的同时，将螺栓上紧。但是，在不施加由外力形成的横向载荷而紧固螺栓的情况下，螺栓自身在伴随着能够取得螺栓的上紧之时所造成的螺纹面及螺栓支承面的高表面压力部与低表面压力部的平衡的变形同时，即在伴随着能够消除表面压力的偏倚的变形的同时被上紧的可能性很大，可认为难以在所需的区域形成高表面压力部。

为了防止此种螺栓自身的变形，认为需要对螺栓的头部强制性地施加一定程度的由外力形成的横向载荷。这样，在从第二实施方式到第四实施方式的螺栓紧固方法中，都以在紧固螺栓之时，对螺栓头部施加由外力造成的横向载荷作为要件。但是，认为根据设计条件、紧固环境条件，在从第二实施方式到第四实施方式中，可以不用施加由外力形成的横向载荷，而容易地在所需的区域形成高表面压力部，此种情况下，就不需要对螺栓头部施加由外力形成的横向载荷，可以实现本螺栓紧固作业的容易化/有效化。

用于实现本发明的螺栓紧固方法的第五实施方式，特别是将螺栓的构造作为特征，将该第五实施方式中的螺栓表示于图10中。图10中，70表示螺栓，71表示螺栓头部，72表示螺栓杆部，73表示孔部。

如图10中所示，第五实施方式中的螺栓70的螺栓杆部72形成为在其一部分具有孔部73。该孔部73起到降低螺栓杆部72对于施加在螺栓头部71的横向载荷的弯曲刚性的作用，其形状及数量等可以依赖于设计规格而适当地决定。例如，孔部73既可以是将螺栓杆部72贯穿的形式，另外也可以是不将螺栓杆部73贯穿的设于螺栓杆部73的侧面上的凹部之类的形式。

因螺栓杆部72具有孔部73，与在螺栓杆部不具有孔部的情况相比，相对于施加在螺栓头部71的横向载荷，螺栓杆部72更容易弯曲变形。这样，与使用在螺栓杆部不具有孔部的螺栓的情况相比，能够以对螺栓头部71施加更小的横向载荷，而使在螺栓70的上紧之时所造成的螺纹面及螺栓支承面的表面压力以所需的状态偏倚。

以下，对用于实现本发明的螺栓紧固方法的第六实施方式进行说明。本实施方式的特征是，对螺栓头部施加平行于螺栓支承面的横向载荷的横向载荷施加机构具有：检测出螺栓头部的相对螺栓支承面平行的移动的位移检测机构；基于由该位移检测机构检测出的螺栓头部相对螺栓支承面平行的移动来控制上述横向载荷的横向载荷控制机构。

本发明的螺栓紧固方法中，通过在螺栓的紧固之时，对螺栓头部施加平行于螺栓支承面的横向载荷，就能够以更小的紧固转矩将螺栓上紧，然而可以认为，根据状况的不同，可能有无法充分地获得该效果的情况。例如，由于对螺栓头部施加过大的平行于螺栓支承面的横向载荷，所以螺栓杆部被向设于被连接构件上的螺栓孔的缘部强力地推压，从而有因螺栓杆部与螺栓孔的缘部的接触部的各表面状态等而产生意想不到的较大摩擦的情况。此种状况下，可以认为，在对螺栓头部施加平行于螺栓支承面的横向载荷的同时紧固螺栓的做法，无法充分地获得能够以更小的紧固转矩将螺栓上紧的效果。

基于该情况，第六实施方式中，通过使横向载荷施加机构具有上述位移检测机构及上述横向载荷控制机构，就可以在上紧螺栓之时，在有意地使螺纹面及螺栓支承面的表面压力偏倚的状态下，并且在螺栓头部相对于螺栓支承面平行地滑动的状态下，将螺栓上紧。可以认为，在螺栓头部相对于螺栓支承面平行地滑动的状态下，就不会有螺栓杆部被向设于被连结构件上的螺栓孔的缘部强力地推压的情况，另外可以认为，也不会有如很大地阻碍螺栓的紧固转矩的降低那样的、螺栓杆部与螺栓孔的缘部以外的其他部位之间的接触。

这样，根据如下的第六实施方式，即，通过使横向载荷施加机构具有上述位移检测机构及上述横向载荷控制机构，就可以在上紧螺栓之时，在有意地使螺纹面及螺栓支承面的表面压力偏倚的状态下，并且在螺栓头部相对于螺栓支承面平行地滑动的状态下，将螺栓上紧，则可以防止例如由于对螺栓头部施加过大的平行于螺栓支承面的横向载荷，而将螺栓杆部向设于被连结构件上的螺栓孔的缘部强力地推压，因螺栓杆部与螺栓孔的缘部之间的接触部的各表面状态等而产生意想不到的较大摩擦。

另外，已知在物体平面因平移力而直进滑移之时，追加旋转力后的该物体的旋转方向的表观的摩擦系数就会变得非常小。即已知，在物体直进滑移之时，与在物体静止之时将该物体旋转的情况相比，可以用更小的转矩使该物体旋转。

这样，根据如下的第六实施方式，即，在将螺栓上紧之时，通过对螺栓头部施加平行于螺栓支承面的横向载荷，即使在未造成螺纹面及螺栓支承面的表面压力偏倚的状况下，因横向载荷施加机构具有上述位移检测机构及上述横向载荷控制机构，也可以在螺栓头部相对于螺栓支承面平行地滑动的状态下将螺栓上紧，则与在螺栓头部未相对于螺栓支承面平行地滑动的状态下将螺栓上紧的情况相比，可以进一步降低上紧螺栓之时所需的紧固转矩，能够实现上紧螺栓之时所造成的螺栓轴向力的高轴向力化。

图11是表示用于实现本发明的螺栓的紧固方法的第六实施方式的图。图11中，131表示旋转驱动机，132表示旋转控制器，133表示旋转轴，134表示电磁铁装置，135表示横向载荷控制部，136表示反作用力承受部，137表示位移传感器。

图11中所示的实施方式中，起到对螺栓头部2施加紧固螺栓之时所需的紧固转矩的作用的紧固转矩施加机构具有：旋转驱动机131、旋转控制器132及旋转轴133。旋转驱动机131起到产生上紧螺栓1之时所需的紧固转矩的作用，且可以使用电动式或压缩空气式等各种形式的旋转驱动机。旋转控制器132起到控制旋转驱动机131所造成的紧固转矩的大小的作用。旋转轴133起到将由旋转驱动机131造成的紧固转矩向套筒7传递的作用。

紧固转矩施加机构因具有旋转驱动机131及旋转轴133，由此可以在紧固螺栓之时从旋转驱动机131经由旋转轴133向套筒7传递紧固转矩，另外，因具有旋转控制器132，而可以控制向套筒7传递的紧固转矩的大小，这样，就能够防止向套筒7传递会使螺栓1破损的过大的紧固转矩的情况。

图11中所示的实施方式中，横向载荷施加机构具有位移检测机构和横向载荷控制机构，且起到在利用紧固转矩施加机构紧固螺栓1之时经由套筒7向螺栓头部2施加平行于螺栓支承面8的横向载荷的作用。

位移检测机构起到检测出在利用紧固转矩施加机构紧固螺栓1之时的螺栓头部2的相对螺栓支承面8平行的移动的作用。本实施方式中，位移检测机构如下构成，即，具有检测出螺栓1被紧固之时的套筒7的相对螺栓支承面8平行的移动的量即位移量的位移传感器137，且基于由该位移传感器137检测出的信息，例如位移量的变化状态等，来检测出螺栓头部2的相对螺栓支承面8平行的移动。

横向载荷控制机构起到如下的作用，即，基于由上述位移检测机构检测出的螺栓头部2的相对螺栓支承面8平行的移动，来控制对螺栓头部2施加的平行于螺栓支承面8的横向载荷。本实施方式中，横向载荷控制机构具有电磁铁装置134、横向载荷控制部135及反作用力承受部136。

电磁铁装置134起到对套筒7施加平行于螺栓支承面8的横向载荷，将套筒7相对于螺栓支承面8平行地强制性地移动的作用。该电磁铁装置134如下构成，即，可以从任意的方向，对套筒7施加平行于螺栓支承面8的横向载荷。这样，就可以从任意的方向对螺栓头部2施加平行于螺栓支承面8的横向载荷。

横向载荷控制部135起到如下的作用，即，基于由上述位移检测机构检测出的螺栓头部2的相对螺栓支承面8平行的移动，来控制由电磁铁装置34对套筒7施加的横向载荷的大小。具体来说，横向载荷控制部135如下地控制对套筒7施加的横向载荷，即，在上紧螺栓1之时，可以有意地使螺纹面9及螺栓支承面8的表面压力偏倚，并且在螺栓头部2相对于螺栓支承面8平行地滑动的状态下，将螺栓1上紧。

反作用力承受部136起到防止电磁铁装置134的相对螺栓支承面8的相对移动的效果，本实施方式中，在将螺栓上紧之时，电磁铁装置134被与被连结体形状匹配地临时固定。

以下，对在具备上述各构成要件的图11中所示的螺栓紧固装置中执行的、螺栓紧固的控制程序的一个实施方式进行说明。图12是表示在图11中所示的本发明涉及的螺栓紧固装置中执行的、螺栓紧固的控制程序的一个实施方式的流程图。

图12中所示的螺栓紧固的控制程序中，利用横向载荷施加机构对螺栓头部2施加横向载荷，基于来自位移传感器137的检测信息来检测有无螺栓头部2的相对螺栓支承面8平行的移动，在处于有该移动的状态时，则一边对螺栓头部2施加位移控制下的横向载荷，一边执行螺栓的紧固。另外，在螺栓的紧固执行中，在判定为螺栓头部2的相对螺栓支承面8平行的移动消失的情况下，则利用横向载荷控制机构控制为，改变对螺栓头部2的横向载荷的施加方向，以造成螺栓头部2的相对螺栓支承面8平行的移动。例如控制为，将施加在螺栓头部2的横向载荷的方向设为与迄今所施加的横向载荷方向完全相反的方向。这样，在将螺栓上紧之时，就可以有意地使螺纹面及螺栓支承面的表面压力偏倚，并且在螺栓头部相对于螺栓支承面平行地滑动的状态下，将螺栓上紧。以下，将对图12中所示的各步骤进行说明。

步骤201中，将螺栓头部2就位于螺栓支承面8上，使得螺栓头部2与螺栓支承面8接触。而且，在螺栓头部2与螺栓支承面8之间配置有垫圈等的情况下，则以使螺栓头部2与该垫圈等接触的方式将螺栓头部2就位。步骤201中，一旦螺栓头部2就位于螺栓支承面8上，就继续前进到步骤202。

步骤202中，利用横向载荷施加机构对螺栓头部2施加平行于螺栓支承面8的横向载荷。具体来说，利用横向载荷施加机构，对套筒7施加平行于螺栓支承面8的横向载荷，并将该横向载荷经由套筒7向螺栓头部2传递，由此对螺栓头部2施加平行于螺栓支承面8的横向载荷。步骤202中，一旦对螺栓头部2开始施加横向载荷，就继续前进到步骤203。

步骤203中，基于来自位移传感器137的检测信息来检测有无螺栓头部2的相对螺栓支承面8平行的移动，确认该移动的开始。具体来说，利用位移传感器137，检测出以μm单位表示的套筒7的相对螺栓支承面8平行的移动的量即位移量，基于该位移量的变化状态，来确认螺栓头部2的相对螺栓支承面8平行的移动已经开始，或者确认有该移动。这里，所谓有螺栓头部2的相对螺栓支承面8平行的移动的状态，对应于螺栓头部2相对于螺栓支承面8接触的同时平行地移动的状态，即，对应于螺栓头部2相对于螺栓支承面8平行地滑动的状态。步骤203中，一旦确认螺栓头部2的相对螺栓支承面8平行的移动已经开始，就继续前进到步骤204。

步骤204中，在利用横向载荷控制机构对螺栓头部2施加位移控制下的横向载荷的同时，利用紧固转矩施加机构执行螺栓的紧固。另外，监测螺栓被紧固之时的横向载荷的变化。这里所谓位移控制下的横向载荷是指，将螺栓头部2的相对螺栓支承面8的每单位时间的平行的移动的量即位移量控制成达到恒定的横向载荷。即，利用横向载荷控制机构控制横向载荷，使得螺栓头部2每单位时间的相对螺栓支承面8平行的移动的量即位移量达到恒定。本实施方式中，将在确认螺栓头部2的相对螺栓支承面8平行的移动的开始后的螺栓头部2的相对螺栓支承面8平行的移动，作为与套筒7的相对螺栓支承面8平行的移动对应的移动，并利用横向载荷控制机构控制横向载荷，使得由位移检测传感器137检测出的套筒7每单位时间的相对螺栓支承面8平行的移动的量达到恒定。螺栓的紧固利用紧固转矩施加机构来执行。另外，对于螺栓被紧固之时的横向载荷的变化，利用横向载荷控制机构的横向载荷控制器135来监视。

在接在步骤204后的步骤205中，判定在步骤204中的螺栓的紧固执行中有无螺栓头部2的相对螺栓支承面8平行的移动的停止。有无螺栓头部2的相对螺栓支承面8平行的移动的停止的判定，既可以基于来自位移传感器137的检测信息并利用位移检测机构来判定，也可以根据有无被进行位移控制的横向载荷的急剧的变化来判定。

步骤205中，一旦在螺栓的紧固执行中确认有螺栓头部2的相对螺栓支承面8平行的移动的停止，即前进到步骤206，利用横向载荷控制机构进行控制，以改变对螺栓头部2的横向载荷的施加方向。本实施方式中控制为，对螺栓头部2施加的横向载荷的方向被逆转，设为与迄今所施加的横向载荷方向完全相反的方向。这样，在上紧螺栓之时，就可以有意地使螺纹面及螺栓支承面的表面压力偏倚，并且在螺栓头部2相对于螺栓支承面8平行地滑动的状态下，将螺栓上紧。

步骤205中，当确认没有螺栓头部2的相对螺栓支承面8平行的移动的停止，则继续前进到步骤207中，利用紧固转矩施加机构的旋转控制器132来判定螺栓的紧固转矩是否达到了规定值。一旦判定为螺栓的紧固转矩达到了规定值时，则结束本控制程序。

图13是表示执行了图12中所示的螺栓紧固的控制程序时的、套筒7的相对螺栓支承面8平行的移动即位移的时间推移的一个例子的图。

图13中所示的a区域对应于步骤202中的套筒7的位移。在螺栓头部2安装有套筒7，一旦对套筒7施加平行于螺栓支承面8的横向载荷，首先，套筒7就相对于螺栓头部2急剧地移动，直至螺栓头部和与该螺栓头部结合的套筒7的结合面之间的间隙消失。此后，一旦螺栓头部2和与该螺栓头部2结合的套筒7的结合面之间相接触，则套筒7的相对螺栓支承面的移动就会暂时停止，直到螺栓头部2的相对螺栓支承面8平行的移动即滑动开始前的期间。

图13中所示的b区域对应于从步骤203到步骤204。在该b区域中，利用横向载荷控制机构对螺栓头部2施加位移控制下的横向载荷，将螺栓头部2相对于螺栓支承面8平行地滑动，而且利用紧固转矩施加机构执行螺栓的紧固。这样，套筒7的相对螺栓支承面平行的移动就会在每单位时间推移恒定量。

图13中所示的c区域对应于在步骤205中，确认了螺栓头部2的相对螺栓支承面8平行的移动的停止的情况。该状况可以认为是如下的情况，即，例如由于对螺栓头部2施加了过大的横向载荷，而螺栓杆部被向设于被连结构件上的螺栓孔的缘部强力地推压，使得螺栓头部2的相对螺栓支承面8平行的移动停止。

图13中所示的d区域对应于步骤206。如下进行控制，即，一旦在螺栓的紧固执行中，确认有螺栓头部2的相对螺栓支承面8平行的移动的停止，则施加在螺栓头部2上的横向载荷的方向就被逆转，设为与迄今所施加的横向载荷方向完全相反的方向。这样，套筒7的相对螺栓支承面8平行的移动就变为与b区域相反的移动。

以上，根据参照图11到图13说明的用于实现本发明的螺栓紧固方法的第六实施方式，可以在将螺栓上紧之时，有意地使螺纹面及螺栓支承面的表面压力偏倚，并且在螺栓头部相对于螺栓支承面平行地滑动的状态下，将螺栓上紧。这样，就可以防止例如由于对螺栓头部施加了过大的横向载荷，而将螺栓杆部向设于被连结构件上的螺栓孔的缘部强力地推压，且因螺栓杆部与螺栓孔的缘部之间的接触部的各表面状态等而产生意想不到的较大摩擦的情况。另外，可以进一步减小在上紧螺栓之时所需的紧固转矩，能够进一步实现上紧螺栓之时所造成的螺栓的高轴向力化。

Claims (8)

1.一种螺栓紧固方法，是使用具有螺栓头部、和具备外螺纹部的螺栓杆部的螺栓来将被连结体连结之时的螺栓紧固方法，其特征是，

在为了有意地使在紧固上述螺栓之时造成的螺纹面及螺栓支承面的表面压力偏倚，而对上述螺栓头部施加了与上述螺栓支承面平行的横向载荷的状态下，对上述螺栓头部施加使上述外螺纹部旋转的转矩而将上述螺栓上紧。

2.根据权利要求1所述的螺栓紧固方法，其特征是，与上述外螺纹部结合的内螺纹部被配设成该内螺纹部的中心轴线相对于上述螺栓支承面的垂线倾斜。

3.根据权利要求2所述的螺栓紧固方法，其特征是，为了使与上述外螺纹部结合的内螺纹部的中心轴线相对于上述螺栓支承面的垂线倾斜，而在上述内螺纹部的螺牙的一部分中附着粒子。

4.根据权利要求1所述的螺栓紧固方法，其特征是，上述外螺纹部形成为该外螺纹部的中心轴线相对于上述螺栓头部的中心轴线倾斜。

5.根据权利要求1所述的螺栓紧固方法，其特征是，为了减少上述螺栓杆部相对上述横向载荷的弯曲刚性，上述螺栓杆部形成为在其局部具有孔部。

6.根据权利要求1所述的螺栓紧固方法，其特征是，平行于上述螺栓支承面而被施加的上述横向载荷被控制成，能够有意地使上述螺纹面及上述螺栓支承面的表面压力偏倚，并且在上述螺栓头部相对于上述螺栓支承面平行地滑动的状态下，将上述螺栓上紧。

7.一种螺栓紧固装置，是使用具有螺栓头部、和具备外螺纹部的螺栓杆部的螺栓来将被连结体连结之时所用的螺栓紧固装置，其特征是，具有：

对上述螺栓头部施加使上述外螺纹部旋转的转矩的紧固转矩施加机构；

为了在利用上述紧固转矩施加机构来旋转上述外螺纹部之时，有意地使所造成的螺纹面及螺栓支承面的表面压力偏倚，而对上述螺栓头部施加平行于上述螺栓支承面的横向载荷的横向载荷施加机构。

8.根据权利要求7所述的螺栓紧固装置，其特征是，

上述横向载荷施加机构具有：

检测出在利用上述紧固转矩施加机构紧固上述螺栓之时的、上述螺栓头部的平行于上述螺栓支承面的移动的位移检测机构；

基于由该位移检测机构检测出的上述螺栓头部的平行于上述螺栓支承面的移动，来控制上述横向载荷的横向载荷控制机构，其中，

利用上述横向载荷控制机构来控制上述横向载荷，而使得能够在上紧上述螺栓之时，有意地使上述螺纹面及上述螺栓支承面的表面压力偏倚，并且在上述螺栓头部与上述螺栓支承面平行地滑动的状态下，将上述螺栓上紧。

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