JP2002292576A

JP2002292576A - 比例域ねじ締付け軸力制御方法

Info

Publication number: JP2002292576A
Application number: JP2002016952A
Authority: JP
Inventors: Ryoichi Shibata; 良一芝田
Original assignee: Kuken Co Ltd
Current assignee: Kuken Co Ltd
Priority date: 2001-01-26
Filing date: 2002-01-25
Publication date: 2002-10-08

Abstract

(57)【要約】【課題】ねじ締結作業で検出されるねじ回転角度から、
その被締結部材固有の剛性を読み取り、それを用いて軸
力制御すること。ねじ締結作業で検出されるトルク値か
らそのねじ締結体自体の締結時点のトルク係数を算出
し、それを用いて軸力制御すること。【解決手段】ねじ締結軸力制御の手段として、縦軸は検
出線（回転角、トルク）、横軸は軸力線で表された仮座
標軸を設け、締付け作業過程において検出するねじ検出
値を軸力線に対する変位に応じて順次読み取り、前記ね
じ検出値の変化特性に基づいて、ねじ締結体が比例域に
入ったことを判定して、比例原点と、検出線と軸力線と
で構成する偏角とを読み取り、この比例原点を基とする
座標軸に座標変換を行い、ねじ系において予め知られた
比例定数を用いる方法や偏角検出用測定座標を用いて軸
力値を検出値×cot(偏角)で算出して軸力を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ねじ締結体の締付
け作業において、その締結体のねじ系に働く軸力とそれ
によるねじ系の伸びに起因するねじ系の回転角度との比
例定数（以降、ねじ系の角度比例定数と称する。）を制
御の基礎とすること、およびねじ回転角値、トルク値の
軸力線に対する偏角を検出することによって、実際に発
生する軸力値を検出して、その締結体の個性、つまりト
ルク係数や被締結部材の剛性（ねじ系によって加えられ
た軸力に対する被締結部材の変形のしにくさ。）に応じ
て軸力制御を可能にするねじ締結の制御方法に関するも
のである。ただし、ねじ系とは、ボルトとナットもしく
はそれに代わるめねじとの組み合わせのシステムを示し
ている。従って、新品のねじ締結体はもとより、中古機
器の組み立て、リサイクル市場を含め、ねじ締結の全分
野にわたり、ねじ締結の方法ならびに用具に技術的進歩
をもたらすものである。

【０００２】本発明の適用範囲として、（１）ねじ締結方法関連：回転角法、トルク法に直接的
な軸力制御の方法を提供する。（２）関連する用具：ハンドレンチ、トルクレンチ、動
力ナットランナ、衝撃レンチ（インパクトレンチ、オイ
ルパルスレンチ）、油圧駆動式トルクレンチ等である。
インパクトレンチとしては、例えば、実公平4-32225、U
S.PAT2、160、150、US.PAT2、285、638、US.PAT3、174、597、
US.PAT3、428、137、US.PAT3、552、499、US.PAT3、661、217
やその他の類似のクラッチ構造のものを含む。また、油
圧駆動式トルクレンチとしては、US.PAT4、524、651、US.
PAT4、619、160やその他の類似の構造のものを含む。動力
源としては、手動、電動、空気動、油圧駆動、エンジン
駆動等を含む。

【０００３】

【従来の技術】従来のねじ締結の方法は、各種のものが
存在する。そのなかにあって使用が普及しているのは、
JIS規格（B 1083、1084）に取り上げられているトルク
法、回転角法、トルク勾配法の３方法である。このうち
トルク勾配法は、高度な締付け制御技術と用具とを必要
とし、一般性がなくここでは除外する。また、回転角法
は、ねじ回転角の検出技術と用具の未発達によって普及
は見られない。従って、比較的実行が容易であるトルク
法が圧倒的に普及している。ねじ締結の目的は、設計さ
れた軸力でねじ締結体を形成することにある。しかし、
現行のトルク法、および回転角法は、高度な管理下にあ
る職場を除き、軸力制御のねじ締結を可能にする手法は
開発されていない。両方法とも、その実行に当たって、
所定の前提条件を満たすことが必要であるからである。
この前提条件を欠いては、ねじに与えた締結力は制御で
きても、ねじが締結体に与える締結力(軸力)を制御でき
るものではない。それ故に、ねじ締結は現代機械文明を
支える重要な役割を持つが、その締付け制御方法に関し
ては重要な課題が残されているのが現状である。本格的
なリサイクル時代を迎えた今、中古ねじ締結職場におい
ては、特にこの課題の解決が必要とされている。

【０００４】この課題とは、（１）トルク法の場合：トルク法で締付け軸力を制御す
るには、トルク係数を予め知り、それを維持管理下に置
くことが条件となっている。しかし、トルク係数を予知
することやそれを管理することは至難のことである。こ
のことから、高度な管理下にある職場を除き、その実行
は期待できない。特に、中古ねじ締結体のトルク係数
は、個々のねじ締結体の不可知の個性として扱われてい
る。従って、トルク法による中古ねじ締結は、制御の対
象外となっているのが現状である。（２）回転角法の場合：回転角法ねじ締結は、ねじ締結
体のトルク係数に関係なく、軸力制御を可能にする方法
である。しかしこの方法の実行は、トルク法の場合と同
様に実行上の困難を持つものである。その第一は、ねじ
回転角を読み取ること自体の技術的困難である。第二
は、用具開発の未発達である。第三は、被締結部材の剛
性を予知することの困難である。被締結部材の剛性を知
ることは、トルク法の場合のトルク係数と同様の環境に
ある。即ち、被締結部材の剛性を予め知り、それを維持
管理下に置くことが必要とされている。このことは高度
な管理下にある職場を除き、その実行は期待できない。
特に、中古のねじの被締結部材の剛性は、それぞれの使
用経歴によって個性化しており、その測定は至難と認め
られている。従って、回転角法による中古ねじ締結は、
制御の対象外とされているのが現状である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、現行
のねじ締結法の主流であるトルク法ならびに回転角法に
よる軸力制御において、その実行の必要前提条件である
トルク係数や被締結部材の剛性を予め知る必要がなく、
また、各種の被締結部材が高度の品質管理下にない場合
でも、個々のねじ締結体自体の性質である後述する制御
係数を、締付け作業過程で検出することによって、軸力
制御ができるねじ締結法を提供することにある。中古の
ねじ締結体を含め、ねじ締結体の制御係数は本来個性的
なものである。それらは嵌合面の摩擦係数、表面粗さ、
傷、劣化、変形などの各種の要因の上に成り立ってい
る。また、トルク係数は締付け速度や締付け経歴等によ
っても変化する。さらに、複数のねじ系で締結される被
締結部材では、個々のねじ系の締付け制御は、その締付
け順序や他のねじ系の締付け状況の影響下にある。この
ような現実から、ねじ締結体の締付け制御は、個々のね
じ締結体の締結時点の個性と環境に応じて行われるべき
ものである。

【０００６】本発明の課題は、（１）トルク法の場合：従来のトルク法は、ねじ締結体
のトルク係数を予め知ること、その値を維持管理するこ
とが必要前提条件となっている。従って、トルク法によ
るねじ締結の有効性は非常に制限されたものとなってい
る。本発明の課題のひとつは、従来のトルク法がもつ必
要前提条件を取り去ることによって、トルク法の有効性
の範囲をねじ締結全般に拡大することにある。このため
に、ねじ締結作業で検出されるトルク値からそのねじ締
結体自体の締結時点のトルク係数を算出し、それを用い
て軸力制御する手法を提供するものである。（２）回転角法の場合：従来の回転角法は、被締結部材
の剛性を予め知ること、その値を維持管理することが前
提条件になっている。また、ねじ回転角読み取り手法の
複雑性や用具の未発達のために、この方法の普及は妨げ
られている。そこで、本発明の課題のひとつは、従来の
回転角法がもつ困難性や普及の阻害要因を取り去ること
によって、回転角法の普及を促進する技術を提供するこ
とにある。回転角法に関しては、上述した他に重要な課
題が残されている。それは衝撃レンチによるねじ締結に
効果的な締結制御方法を提供することである。衝撃レン
チは、能率性、経済性、簡便性を共に持ち合わせた動力
レンチであり、その使用の普及は著しいものである。し
かし、衝撃レンチによるねじ締結制御はトルク法に馴染
むものではない。それ故に、信頼性の高い制御方法は未
開発である。本発明の課題のひとつは衝撃レンチによる
ねじ締結制御に、回転角法による軸力制御の方法を提供
することである。これらの課題の解決のために、本発明
が提供するものは、ねじ締結作業で検出されるねじ回転
角度から、その被締結部材固有の剛性を読み取り、それ
を用いて軸力制御する手法である。特に、インパクトレ
ンチ等の衝撃レンチによるねじ締結に、軸力制御の方法
を提供することである。

【０００７】（３）トルク法、回転角法の並行実施によ
る軸力制御：トルク法、回転角法は、それぞれ長所と欠
点を持つ。トルク法は締付け入力の制御に、回転角法は
締付け結果の制御に視点をもつものと言える。このこと
は、ねじ締結の全体像を制御する観点から見れば、両方
法とも部分的に欠陥をもつ制御方法と言わざるをえな
い。従って、重要なねじ締結作業においては、確実な軸
力制御を実現するために、両方法の同時並行制御を行
い、ねじ締結の信頼性を向上させることは重要事であ
る。（４）ねじ締結体の品質の検証：ねじ締結の目的は所定
の締結力（軸力）を生み出すことにある。しかし、この
ことに対する作業関係者の認識不足は否定できない状況
である。締付けトルク等入力サイドに関心が偏って、締
付け結果である軸力の視点からねじ締結の品質を評価す
ることは未発達と言える。本発明の課題のひとつは、ね
じ締結の品質検証をねじ締結の目的である軸力の観点か
ら行う手法を提供することにある。同時に、ねじ締結体
の健全性の検証、つまり異常締結を検出し排除すること
は、作業と並行してリアルタイムに実行されることが必
要であり、それを課題としている。

【０００８】そこで、本発明は、以上の課題を解決する
技術の提供を目的としてなされたものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の比例域ねじ締
付け軸力制御方法は、回転角法による比例域ねじ締結に
おいて、縦軸は回転角線、横軸は軸力線で表された仮座
標軸を設け、締付け作業過程において検出するねじ回転
角値を軸力線に対する変位に応じて順次読み取り、前記
ねじ回転角値の変化特性に基づいて、ねじ締結体が比例
域に入ったことを判定して、比例原点と、回転角検出線
と軸力線とで構成する偏角とを読み取り、この比例原点
を基とする座標軸に座標変換を行い、このねじ締結体の
ねじ系において予め知られた比例定数を用いて軸力目盛
りを決定し、軸力値を、回転角値×cot(偏角)、で算出
して軸力を制御することを特徴としている。

【００１０】請求項２の比例域ねじ締付け軸力制御方法
は、回転角法による比例域ねじ締結において、縦軸は回
転角線、横軸は軸力線で表された座標軸を設け、その目
盛を制御装置に記憶させ、締付け過程に応じて発生する
軸力値を優先して指定し、それに対応する回転角値を求
め、その座標軸上の交点と原点を結ぶ線分と軸力線とで
構成する偏角を順次読み取り、前記偏角値の変化特性に
応じてねじ締結体が比例域に入ったことを判定しこの比
例偏角値を読み取り、座標原点を通る比例偏角線を設定
し、軸力値＝回転角値×cot(比例偏角) で制御することを特徴としている。

【００１１】請求項３の比例域ねじ締付け軸力制御方法
は、トルク法による比例域ねじ締結において、縦軸はト
ルク線、横軸は軸力線で表された仮座標軸を設け、締付
け作業過程において検出するトルク値を軸力線に対する
変位に応じて順次読み取り、前記トルク値の変化特性に
基づいて、ねじ締結体が比例域に入ったことを判定し
て、比例原点と、トルク検出線と軸力線とで構成する偏
角とを読み取り、この比例原点を基とする座標軸に座標
変換を行い、このねじ締結体のねじ系において予め知ら
れた比例定数を用いて軸力目盛りを決定し、軸力値を、
トルク値×cot(偏角)、で算出して軸力を制御すること
を特徴としている。

【００１２】請求項４の比例域ねじ締付け軸力制御方法
は、トルク法による比例域ねじ締結において、縦軸はト
ルク値線、横軸は軸力線で表された座標軸を設け、その
目盛を制御装置に記憶させ、締付け過程に応じて発生す
る軸力値を優先して指定し、それに対応するトルク値を
求め、その座標軸上の交点と原点を結ぶ線分と軸力線と
で構成する偏角を順次読み取り、前記偏角値の変化特性
に応じてねじ締結体が比例域に入ったことを判定しこの
比例偏角値を読み取り、座標原点を通る比例偏角線を設
定し、軸力値＝トルク値×cot(比例偏角) で制御することを特徴としている。

【００１３】請求項５の比例域ねじ締付け軸力制御方法
は、請求項１による回転角法と請求項３によるトルク法
とを同時並行して軸力を制御するものである。請求項６
の比例域ねじ締付け軸力制御方法は、請求項２による回
転角法と請求項４によるトルク法とを同時並行して軸力
を制御するものである。請求項７の比例域ねじ締付け軸
力制御方法は、請求項３もしくは４によるトルク法を用
いたねじ締結において、ねじ締結体が比例域に入ったこ
とを判定した後に、部分的に一定の締付け区間を定め、
この区間におけるねじ回転角値とトルク値の換算比率を
検出する検出手段を設け、トルク法もしくは回転角法の
何れか一方、または両方の同時並行を可能にするもので
ある。

【００１４】請求項８の比例域ねじ締付け軸力制御方法
は、請求項１もしくは２による回転角法、または、請求
項５もしくは６による回転角法・トルク法の同時並行す
るねじ締結において、使用ねじ系の弾性係数とねじ締結
作業が検出する被締結部材の弾性係数との比を求め、ね
じ締結体の正常性の検証もしくは異常締付けの有無の検
証の少なくとも何れか一方の検証を行うことを特徴とし
ている。

【００１５】請求項９の比例域ねじ締付け軸力制御方法
は、請求項３もしくは４によるトルク法、または、請求
項５もしくは６による回転角法・トルク法の同時並行す
るねじ締結において、ねじ締結作業が検出するねじ締結
体のトルク係数が、設定値を越えるとき減摩剤使用の必
要を報知するとともに、このねじ締結体の正常性の検証
もしくは異常締付けの有無の検証の少なくとも何れか一
方の検証を行うことを特徴としている。なお、ここで述
べるねじ系において予め知られた比例定数又はねじ系の
弾性係数とは、ねじ系に働く軸力とそれによるねじ系の
伸びとの比例定数又はねじ系に働く軸力とそれによるね
じ系の伸びに起因するねじ系の回転角度との比例定数
（前述したねじ系の角度比例定数のこと）を指す。ま
た、被締結部材の弾性係数とは、被締結部材に働く圧縮
力とそれによる被締結部材の変形（縮み）との比例定数
又は被締結部材に働く圧縮力とそれによる被締結部材の
変形（縮み）に起因するねじ系の回転角度との比例定数
を指す。そして、前述した被締結部材の剛性を具体的数
値で表したものが被締結部材の弾性係数である。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態の基礎となる考
え方（制御方法）を、７項目に分けて述べる。ねじ締結制御の範囲を比例域に限定して、ねじ締結体
の比例関係の特性を利用する。ねじ締結体のねじ系の角度比例定数を制御の基礎とし
て利用する。ねじ締結体構造の三角形線図の性質を利用する。（た
だし、三角形線図とは、軸力を主柱とした三角形で表示
する締付け線図である。）回転角法に関して、トルク法に準じて、制御式：回転
角＝回転角係数×ねじ呼び径×軸力を導入する。（回
転角係数については後述する。）締付け検出値（回転角、トルク）の座標処理の線図効
果を利用する。ねじ締結体現物の締結時点での個性に即応して軸力制
御する。電子制御方式を用いる。それぞれの項目についてその細部を説明する。

【００１７】（１）項目１の説明本発明の第１項目の実施形態は、ねじ締結の軸力制御の
基本として、ねじ締結体が持つ比例域の特性を用いるこ
とである。図１は、鋼製ボルトによるねじ締結の比例域
と非比例域の区別を示している。図１のＳ₀点（ｔ₀，ｆ
₀またはθ₀、ｆ₀）は通常スナグ点と呼ばれ、このねじ
締結体が初期非比例域から比例域に移行する点である。
Ｘ−Ｘ線上のＳ₁点（ｔ₁，ｆ₁またはθ₁、ｆ₁）はスナ
グ点通過を確認した後このねじ締結の偏角の測定開始点
である。Ｙ−Ｙ線上のＳ₂点（ｔ₂，ｆ₂またはθ₂、
ｆ₂）は、このねじ締結の偏角値を確認する点である。

【００１８】Ｓ₁、Ｓ₂点を結ぶ線分は、比例原点Ａの位
置と軸力線（横軸）に対する偏角とを決定する。比例域
の任意の点Ｂでは軸力と締付け検出値は、トルク法の場
合は、ｆ_i＝ｔ_i×ｃｏｔ（偏角）であり、回転角法の場
合は、ｆ_i＝θ_i×ｃｏｔ（偏角）の関係にある。ねじ締
結の非比例域は、締結初期（Ａ→Ｓ₀）と塑性締付け期
（Ｄ→ｅ）に現れる。通常のねじ締結体が目標とする締
付け範囲は、初期非比例域に設定されることはない。そ
れはねじ締結の目的外であるからである。また、塑性非
比例域締付けは、ねじ部品の再使用を見込まれない締結
体に限られる。

【００１９】ねじ締結の制御範囲を比例域に限定するこ
とによって、軸力制御の手法の単純化が可能となる。そ
の第１点は、従来のトルク法、回転角法による間接的な
軸力制御から、締付け作業とリアルタイムで直接の軸力
制御が可能となることである。第２点として、スナグ点
を決定することの困難を回避できることである。換言す
れば、スナグ点の決定から解放され、スナグ点通過後の
偏角ξをもつトルク検出線、または偏角γをもつ回転角
検出線の決定へと、手法の難易度が緩和されることであ
る。第３点として、締付け検出値（締付けトルクまたは
ねじ回転角）に対して軸力値は比例し、その比例定数
は、軸力線に対する偏角値のｃｏｔであり、そのねじ締
結体がもつ固有にしてかつ現実の値を把握できることで
ある。このことによって、従来のねじ締結制御における
難点であった、作業に先立って被締結部材の剛性やトル
ク係数を予知するという制約がなくなる。

【００２０】図２，図３は、比例域読み出しの手法の細
部を説明するものである。比例域検出手順は、縦軸を回
転角線またはトルク線、横軸を締付け軸力線とする仮座
標軸を使用することから始まる。この手法のプロセスは
仮座標軸上で次の手順で行う。ねじ締結がスナグ点Ｓ₀を通過したことの判定、スナグ点通過後の近傍に偏角測定開始点Ｓ₁点の決
定、偏角確認点Ｓ₂点の決定、比例原点の位置と偏角の決定、本座標軸へ座標変換を行い仮座標軸を解消する。初期非比例域における軸力と検出値の関係は法則が発見
されていない。図１に示すように、比例外れの方向は、
下方ｑの方向と上方ｑ' の方向に外れる場合に分かれ
る。

【００２１】図２で回転角法の場合を説明する。締付け
が開始され、仮座標軸上で比例域検出が行われる。この
経過をΔｆ（例えば１ｋＮ）ごとに分割して検出値Δθ
_i（回転角）を読み取り、その変化値を、１個のΔｆ_i間
または数個のΔｆ_i間を対象に、Δθ_i／Δｆ_iとして算
出する。このプロセスをｎ回まで繰り返す。この比が許
容範囲内の値に移行した点がスナグ点Ｓ₀で、点Ｓ₀通過
後の点Ｓ₁で偏角の計測を始め、それを確認した点がＳ₂
である。Ｓ₁、Ｓ₂を結んだ線分を回帰させて比例原点Ａ
と偏角γは決定される。Ａ点の決定によって仮座標軸は
解消され、Ａを比例原点とする本座標軸（縦軸は回転角
線、横軸は軸力線）へ移行する。移行にともなってＡ点
はΔＶ_cの移動が発生し、Ｓ₁、Ｓ₂点の回転角値は本座
標軸の数値に修正される。図３はトルク法の場合の説明
図で、検出値がトルクに変化するのみであり、手段は図
２の回転角法と同じである。ただし、本座標軸への座標
変換に差がある。図２の回転角法では縦軸上でΔＶ_cと
なるのに対し、トルク法では横軸上でΔＦ_cの変換値と
なる。

【００２２】図４は、ねじ系の角度比例定数を用いるね
じ締付け制御の方法を説明するものである。この方法は
回転角法、トルク法とも同一の手法で行うことができ
る。まず、仮座標軸上で比例域検出が行われる。この経
過をΔｅ（回転角、トルク）に分割して、その変化値
を、１分割値または数分割値を対象にΔｅ_i／tanαとし
て算出する。このプロセスをｎ回まで繰り返す。この比
が許容範囲内の値に移行した点がスナグ点Ｓ₀で、Ｓ₀通
過後の点Ｓ₁で偏角の計測を始め、それを確認した点が
Ｓ₂である。この経過は図４上部に示す。Ｓ₁、Ｓ₂を結
んだ線分を回帰させて比例原点Ａを定め本座標に転換さ
れる。この場合、図のΔＦ_cの読み取り値の修正が行わ
れる。Ｌ_a線の軸力は既知であり、従って軸力線は軸力
値が目盛られている。検出値Ｅに対する軸力はＥcot
（偏角）である。

【００２３】（２）項目２の説明本発明の第２項目の実施の形態は、ねじ締結体のねじ系
の角度比例定数を制御の基礎にすることである。図５の
（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はその説明図である。ねじ締結
体におけるねじ系の角度比例定数は、被締結部材の多様
な剛性の影響を受けることなく、独立した働きを持つも
のである。また、その定数値は、締結に先立って予め知
ることができ、制御に用いる基礎としての普遍性を満た
している。図５（ａ）は、ねじ締結体の性格は、独立不
変性を持つねじ系部分と従属変化性の被締結部材部分か
ら成り立つことを説明する図である。図中のＤ点は、被
締結部材の種類によって多様に変化するが、ねじ系の△
ＡＢＣは不変であることを示している。ねじ系の角度比
例定数はベンチテストで実測できるものであり、また各
種の計算式が開発されている。図５（ｂ）、（ｃ）は、
自動車のタイヤホイールのハブボルト・ナットについて
実測した例である。

【００２４】（３）項目３の説明本発明の第３項目の実施の形態は、ねじ締結体構造の三
角形線図を制御の基礎にすることにある。図６（ａ）、
（ｂ）はその説明図である。ねじ締結構造の力学的構造
は、締付け三角形線図をもって示される。図６（ａ）、
（ｂ）は締付け三角形の例である。図６（ａ）は、締付
け三角形線図の基本型で、回転角法の基礎となる線図で
ある。この線図の意味について説明する。三角形線図の
高さの線（ＡＢ）は軸力を表現している。ねじ締結と
は、この軸力線を主軸として、ねじ系のばね作用（左側
△ＡＢＣで軸力とねじの伸びの関係）と、被締結部材の
弾性作用（右側△ＡＢＤで軸力と被締結部材の変形の関
係）の平衡体を形成することである。同時にこの線図
は、ねじ締結におけるねじ系の独立性と被締結部材の従
属性を表現したものである。

【００２５】図６（ａ）の締付け三角形線図によって、
回転角法によるねじ締結体の進行を説明する。締付け三
角形を形成するには、図示した角度α、β、γ（ただ
し、tanβ＝tanγ−tanα）を求める必要がある。その
ためには、αが予め実験あるいは計算式によって求めら
れており、次に実際の締結作業においてγが検出される
ことになる。締付けはＡ点から始まり、軸力線（ＡＢ
線）に沿って軸力を高め、締結目標軸力Ｆ（Ｂ点）に向
かって進行し、三角形ＡＣＤを形成して終了する。回転
角法の場合、目標軸力Ｆに必要なねじ回転角値はθ_Fで
ある。その時点のねじ系の伸びと被締結部材の変形は、
それぞれλ_a、λ_bであり、θ_F（度）＝360×（λ_a＋
λ_b）／ｐの関係にある。（ただし、ｐはねじ系のピッ
チである。）締付け過程の中間点である図のＸ−Ｘ時点
では、ねじ回転角値θ_iに対してねじ系の伸びはλ_ai、
被締結部材の変形はλ_biで、その時の軸力はｆ_iであ
る。回転角法ではねじ系の伸びや被締結部材の変形はね
じ回転角で読み取られる。従って、ねじ系のピッチをｐ
とすると、ｆ_i＝ａ_i×cotα＝ｂ_i×cotβ＝（ａ_i＋ｂ_i）×cotγ （ただしａ_i＝360×λ_ai／ｐ、ｂ_i＝360×λ_bi／ｐであ
る。つまり、ａ_iはねじの伸びに起因するねじ系の回転
角であり、ｂ_iは被締結部材の縮みに起因する回転角で
ある。）の関係を保つ。

【００２６】図６（ｂ）は、トルク法向けに形成された
比例域ねじ締結体の締付け三角形の線図である。この締
付け三角形を、締付け三角形（トルク法型）と呼ぶ。Ａ
Ｂは軸力線である。△ＡＢＣは、軸力とねじの伸びの関
係を図示し、△ＡＢＤは、締付けトルクの入力を図示し
ている。トルク法においては、締付け入力（トルク）
と、その結果であるねじ系の伸びが軸力を介して平衡を
保つことを示す。目標軸力Ｆに必要な締付けトルクはＴ
_Fで、そのときのねじ系の伸びはλ_aである。締付けの中
間点Ｘ−Ｘ時点では、締付けトルクｔ_iに対してねじ系
の伸びはλ_i、その時点の軸力はｆ_iである。締付け過程
では、トルク検出線Ｌ_tの偏角をξとすれば、ｆ_i＝Ｃ_i×cotα＝ｔ_i×cotξ の関係を保つ。ただし、Ｃ_i＝360×λ_i／ｐである。

【００２７】（４）項目４の説明本発明の第４項目の実施の形態は、回転角法にもトルク
法と同様の制御式を用いることである。ねじ締結は締付
け作業という観点から見れば、トルク法と回転角法との
間に違いは認められない。違いがあるのは、締付け検出
値と用具においてである。本発明は、ねじ締結の信頼性
を高めるために、トルク法、回転角法による締付け制御
を並行して行うことを提案する。これにともなってトル
ク係数の他に回転角係数の概念を用いて、ねじ締結体の
性格の判別や締付け評価に数値的な基準を用いる。この
ため、トルク法による軸力制御に用いられる制御式（ト
ルク法制御式）、トルク（Ｔ）＝トルク係数（ｋ）×ねじ呼び径（ｄ）×
軸力（Ｆ）と同様に回転角法による軸力制御に用いられる制御式
（回転角法制御式）、回転角（θ）＝回転角係数（ｒ）×ねじ呼び径（ｄ）×
軸力（Ｆ）を使用する。

【００２８】（５）項目５の説明本発明の第５の実施形態は、ねじ締結の座標処理方法で
ある。比例域ねじ締結においてねじ径が決まれば、軸力
は、比例定数×検出値（回転角値、トルク値）という簡
単な関係をもつ。これを直交座標の図的効果を用いて制
御する方法である。これは主として請求項２、請求項４
に対応する制御手法である。縦軸に検出値、横軸に軸力
をとる直交座標では、締付け制御線は原点を通るこの締
結体固有の１本の直線で表現される。この直線の軸力線
に対する偏角から、軸力＝検出値×cot（偏角）で求め
ることができ、検出値係数は、Ｒ×tan（偏角）／ｄで
ある。ここで、Ｒは座標目盛のスケールで決まる係数で
ある。従来、締結体に軸力測定装置を取り付けることは
不可能であるか非常に困難であるために上式を直接利用
する方法は普及しなかった。この発明は、座標の目盛を
測定電位で制御装置に記憶させることによって、軸力測
定装置の設置や検出係数（回転角係数、トルク係数）の
予知を必要とせず軸力の直接制御を可能にするものであ
る。この座標上で軸力制御する場合、座標の目盛を縦軸
（回転角法の場合１度、トルク法の場合１Ｎｍ）に対
し、横軸（１ｋＮ）が同じスケール、同じ電位に設定さ
れた場合（これを正方形座標ということにする。）、Ｒ
＝１である。この場合検出値係数であるtan（偏角）／
（ねじ径）は回転角法の場合は回転角係数を、トルク法
の場合はトルク係数を表すことになる。これは正方形座
標処理法が持つ特徴である。図７（ａ）、（ｂ）はトル
クレンチを用い、本発明による座標処理ねじ締結制御の
プロセスを説明するものである。縦軸にトルク、横軸に
軸力（＝トルク×cot（偏角））をとり、目盛（数値と
そのスケール）を測定装置の電位で記憶させた正方形座
標の場合を示す。軸力はΔｆに細分割する。これを１ス
テップとする。スタート点は、偏角値が未知であるから
仮の値として例えば60度を与える。初期非比例域での軸
力ｆ_iに対するトルクの値はトルクレンチで読む。ｆ_iに
対するトルク値はｔ_iであり、偏角ξ_iはtan^-1(ｔ_i／
ｆ_i)である。このステップを順次進めξ_iが安定しない
間は非比例域でこの発明の対象外である。ξ_iが安定し
たと判断される点がＳ₀でスナグ点越えの点である。安
定したと見られる偏角ξの測定開始点がＳ₁で、その終
点はＳ₂である。ξが読み取られると、ξはこの締結体
の比例域のトルク対軸力の比例偏角に他ならない。従っ
て、座標原点よりξ線を設定すると、座標はこの締結体
の比例域の軸力制御の座標となる。この座標を用いて一
例を示すと、目標軸力をＦ₂とすれば、そに対応するト
ルクはＴ_(F2)で読めるほか、Ｔ_(F2)＝Ｆ₂×tanξでも算
出される。かつ、この締結体のトルク係数ｋは、ｋ＝Ｔ
／（ｄＦ）＝tanξ／ｄで、これは締結体現物の真実の
値である。（ただし、ｄはねじの呼び径である。）回転
角法はトルク法と同じ手法で実行できる。図８（ａ）、
（ｂ）は、ねじ径10mmの場合の正方形座標で、図中に締
結体の検出係数と偏角値を記入した。

【００２９】（６）項目６の説明本発明の第６項目の実施の形態は、ねじ締結体現物の個
性に即応して制御することである。これを現物即応と呼
ぶ。従来のねじ締結は、そのねじ締結体の制御係数（回
転角係数やトルク係数）を予め知ることが必要前提条件
であった。なお、前述した検出係数は制御係数と同じも
のを表す。本発明は、ねじ締結作業において検出される
回転角検出線Ｌ_θまたはトルク検出線Ｌ_tの軸力線に対
する偏角は、締付けによって創出されている軸力の別の
姿の表現に他ならないと考える。この見解に基づいて、
ねじ締結作業において検出される回転角検出線またはト
ルク検出線と軸力線とで構成する偏角から、そのねじ締
結体固有の回転角係数またはトルク係数を締結段階で算
出して現物即応の軸力制御を可能にする。

【００３０】（７）項目７の説明本発明の第７項目の実施の形態は、電子制御方式を用い
ることである。ねじ締結作業とリアルタイムで現物即応
の軸力制御を実現するには、検出値の読み取りとその演
算の高速化、またそれらの正確性が求められる。そのた
めに、電子制御装置を搭載するのである。

【００３１】

【実施例】以下に、本発明の実施例を具体的に説明す
る。第１実施例ねじ定数回転角法この実施例は、請求項１に対応するものである。関連す
る主な制御手法としては、比例域の特性、締付け三角形
の原理、ねじ系の角度比例定数、現物即応、電子制御で
ある。関連する主な用具としては、ねじ回転角読み取り
機能・装置をもつハンドレンチ、動力（電動、空気動、
油圧動、エンジン動）駆動ナットランナ、衝撃レンチ
（インパクトレンチ、オイルパルスレンチ）等である。
説明図は、図１、図２、図４、図５（ａ）（ｂ）
（ｃ）、図９である。この実施例において、（１）第１段階作業準備事項制御基準とするねじ系の角度比例定数を知ること。ねじ系の強度、目標軸力Ｆを知ること。（２）第２段階比例域検出と座標変換を行う。比例域検出。仮座標軸を用いて図２または図４の方法
を用いて比例原点Ａ、偏角γ、座標変換値ΔＦ_cまたは
ΔＶ_cを読み取る。Ａ点を比例原点とする制御用本座標軸へ座標変換を行
う。図９に示すように、比例原点Ａより、ねじ系比例定数
線Ｌ_a（偏角α）、被締結部材剛性線Ｌ_b（偏角β）を設
定する。ここで、tanβ＝tanγ−tanαである。

【００３２】（３）第３段階締付け三角形の読み取り線Ｌ_a（偏角α）、線Ｌ_b（偏角β）と目標軸力Ｆを決定
するとこのねじ締結の締付け三角形は決定する。図中の
点Ｓ₂（Ｙ−Ｙ線）を通過する時点でねじ締付け三角形
△ＡＣＤの原形を読み取る。（４）第４段階目標回転角の決定と実行締付け三角形の線Ｌ_a（偏角α）は既知の数値である。
このことによって軸力線ＡＢ上に軸力値が目盛られたこ
とになる。回転角検出線Ｌ_θ（偏角γ）、被締結部材剛
性線Ｌ_b（偏角β）は締結作業において検出される。締
結作業の任意の時点Ｚ−Ｚ線では、 θ_i×cotγ＝ａ_i×cotα＝ｂ_i×cotβ＝ｆ_i の関係を保つ。従って、軸力当たりのねじ回転角はθ_i
／ｆ_iであり、目標軸力Ｆに対するねじ回転角θ_Fは、θ
_F＝Ｆ×θ_i／ｆ_iで算出される。ねじ回転角がθ_Fに達す
ると締付けは停止される。

【００３３】第２実施例ねじ定数トルク法この実施例は、請求項３に対応するものであり、関連す
る主な制御手法としては、比例域の特性、締付け三角形
の原理（トルク法型）、ねじ系の角度比例定数、現物即
応、電子制御である。関連する主な用具は、締付けトル
ク読み取り機能・装置をもつハンドレンチ（トルクレン
チを含む）、動力（電動、空気動、油圧動、エンジン
動）駆動ナットランナである。説明図は、図１、図３、
図４、図１０、図１１である。この実施例において、（１）第１段階作業準備制御基準とするねじ系の角度比例定数を知ること。ねじ系の強度、目標軸力Ｆを知ること。（２）第２段階比例域検出と座標変換を行う。比例域検出。仮座標軸を用いて図３、図４の方法を用
いて比例原点Ａ、偏角ξ、座標変換値ΔＦ_cを読み取
る。Ａ点を比例原点とする制御用本座標軸へ座標変換を行
う。図１０において、制御用本座標軸の比例原点Ａより、
ねじ系比例定数線Ｌ _a（偏角α）、トルク検出線Ｌ_t（偏
角ξ）を設定する。

【００３４】（３）第３段階締付け三角形（トルク法
型）の読み取り線Ｌ_a（偏角α）、線Ｌ_t（偏角ξ）と目標軸力Ｆを決定
すると、このねじ締結の締付け三角形（トルク法型）は
決定する。図中の点Ｓ₂（Ｙ−Ｙ線）を通過する時点で
ねじ締付け三角形△ＡＣＤの原形を読み取る。（４）第４段階目標トルクの決定と実行締付け三角形（トルク法型）の線Ｌ_a（偏角α）は既知
の数値に基づいて形成される。このことによって軸力線
ＡＢ上に軸力値が目盛られたことになる。目標トルクの決定締付け三角形を制御基準とする締結作業の任意の時点Ｚ
−Ｚ線では、ｔ_i×cotξ＝Ｃ_i×cotα＝ｆ_i （ただし、Ｃ_i＝360×λ_i／ｐである。ここで、ｐはね
じ系のピッチを示す。）の関係を保つ。従って、軸力当
たりのトルクはｔ_i／ｆ_iであり、目標軸力Ｆに対するト
ルクＴ_Fは、Ｔ_F＝Ｆ×ｔ_i／ｆ_iで算出される。締付けトルク値がＴ_Fに達すると締付けは停止され
る。（５）図１１に、本発明の実施形態に用いた手動トルク
・軸力レンチの外観を図示した。なお、図１１（ａ）は
前記手動トルク・軸力レンチの平面外観図、図１１
（ｂ）は前記手動トルク・軸力レンチの側面外観図であ
る。

【００３５】第３実施例ねじ定数回転角法・トルク法この実施例は、請求項５に対応するものである。関連す
る主な制御手法としては、ねじ定数回転角法、ねじ定数
トルク法、現物即応、電子制御である。関連する主な用
具はねじ定数トルク法に用いる用具と同じ（ただし、図
１１のレンチを除く）である。説明図は、図１、図２、
図３、図４、図５（ａ）（ｂ）（ｃ）、図６（ａ）
（ｂ）、図９、図１０、図１２、図１３（ａ）（ｂ）、
図１４である。この実施例は、第１実施例によるねじ定
数回転角法と第２実施例によるねじ定数トルク法とを同
時並行するねじ締結方法である。

【００３６】回転角法とトルク法とは、それぞれ長所と
短所を持っているので、両方法を同時並行することによ
って、それぞれの長所を保ちつつ、それぞれの短所を相
補うことが可能となる。このねじ締結方法は、ねじ締結
の信頼性を高める効果を持ち、また、ねじ回転角読み取
り作業の簡易化を実現するものである。ねじ締結作業
は、制御係数（回転角係数、トルク係数）が予め知られ
ている場合、回転角法とトルク法との間に実質的な違い
は無い。しかし、回転角法は締付け結果を重視するもの
であり、トルク法は締付け入力を重視する方法であると
いう点が無視できない違いである。特に、制御係数が管
理下にない場合、特に中古締結体の締付け作業の場合に
は、両方法の並行制御は有用となる。この方法による締
付け制御は、仮座標軸上の比例域検出は図２と図３の方
法の並行実施か図４の方法による。図１２において、点
Ａを比例原点とする両方法の並行制御の線図を示す。こ
の線図は、回転角法締付け三角形△ＡＣＤ、トルク法締
付け三角形△ＡＣＧが△ＡＢＣを共有していることを示
す。図１３（ａ）（ｂ）は、本発明の方法によるねじ締
付け軸力制御の、呼び径ｄ＝10ｍｍ、回転角係数ｒ＝0.
1、トルク係数ｋ＝0.2のねじ締結体に対する適用例を表
示したものである。

【００３７】第４実施例部分回転角法付きトルク法この実施例は、請求項７に対応するものである。関連す
る主な制御手法としては、ねじ定数回転角法・トルク
法、現物即応、電子制御である。図１５（ａ）（ｂ）、
図１６（ａ）（ｂ）、図１７は説明図である。関連する
主な用具は本発明の用具である。この実施例は、トルク
法を主とし、部分的に回転角法を並行実施する軸力制御
のねじ締結方法とその用具に関するものである。従来の
手持ち式回転角法レンチ（手動式、動力式）の回転角読
み取り装置は、その一部を被締結部材の固定系に固定す
ることが必要であった。このことの実行は、かなり困難
を伴うのが通常である。このことが回転角法の普及を阻
害してきた一因でもある。これに対して、手持ち式のト
ルク法用ツールは、そのツールの一部を被締結部材に固
定する必要がないので、ねじ締結を実行しやすく、ねじ
締結制御の主流をなしてきたのである。本発明は、手持
ち式のトルク法用ツールに、部分的にねじ回転角を読み
取る機能を付加することによって、トルク法の簡便性を
失うことなく、トルク法と回転角法の同時並行に準ずる
ねじ締結を可能にするものである。

【００３８】（１）本発明に用いる用具の構成図１５は、前記手持ち式のトルク法用ツールに部分的な
ねじ回転角読み取り機能を付けたレンチ１３の概略構造
を示している。なお、図１５（ａ）は前記レンチ１３の
一部断面平面図、図１５（ｂ）は前記レンチ１３の要部
の側面断面図である。前記レンチ１３は大別して３つの
要素で構成されている。即ち、１の第１レバー、２の第
２レバー、５の中間構造体という３つの要素である。第
１レバー１は入力レバーであり、出力軸９に回転自由に
取り付けられている。第２レバー２はねじ１０によって
出力軸９に固定され出力軸９と一体に回転する。中間構
造体５は第１レバー１と第２レバー２との間に介在し、
締付け作業中の設定された作業過程において、締結中の
締付けトルクとねじ回転角との比率を読み取る機能を持
つ。このために、中間構造体５の作動に応じて、両レバ
ー１、２は変化し得る回転角δを形成するように設置さ
れている。７は角度δの変化を読み取る変位センサ、８
は締付けトルクを検出するトルクセンサである。

【００３９】（２）本発明に用いる用具の機能図１６の（ａ）（ｂ）、図１７は、前記レンチ１３の機
能と、それに基づくねじ締結の軸力制御についての説明
図である。このレンチ１３によるねじ締結作業は３つの
工程から構成されている。中間構造体５が機能する工程
が第２工程であり、その前の工程は第１工程、機能終了
後は第３工程である。軸力制御の基本方式は、ねじ定数
トルク法であり、このねじ定数トルク法により説明す
る。第１工程中間構造体５が機能しない締付け初期の工程である。中
間構造体５は設定された締付けトルクまでは作動しな
い。従って、両レバー１、２間の相対的な位置は変化し
ない。（設定された角度δに変化はない。）両レバー
１、２は相対的な位置を変えることなくねじを締付けな
がら回転する。締付けトルクは出力軸のトルクセンサ８
によって読み取る。また、この間に、仮座標軸上で締結
体の比例域入りを検出し、比例原点Ａ、トルク検出線Ｌ
_t（偏角ξ）を決定する。また、比例原点をＡとする制
御用本座標軸へ座標変換を行い、予め知られているねじ
系比例定数線Ｌ_aを設定し、締付け三角形（トルク法
型）を読み取る。第２工程中間構造体５の機能を働かしつつねじ締結を進める工程
である。中間構造体５の機能は、締付けトルクが上昇
し、ばね１５に設定された初張力を越え、ばねの圧縮が
増大する時点で始まる。締付け作業の進行にともない、
ばねの圧縮は進み、角度δは縮小する。角度δが０に達
するまでに、トルクと回転角の比率を検出してこの工程
は終了する。この工程での締付けトルクの読み取りはト
ルクセンサ８とばね張力の働きの双方を通じて行われ、
信頼性の検証に役立てる。このようにして、ねじ締結体
の正常性の検証もしくは異常締付けの有無の検証を行う
ことができる。また、トルク係数が、設定値を越えると
き減摩剤使用の必要を報知する。この工程の目的より、
角度δの値は、その設定範囲をなるべく大きく、かつ余
裕ある値に設定することが望ましい。角度δの変化は変
位センサ７によって読み取る。基本制御方式であるねじ
定数トルク法の機能によって、この締結体のトルク検出
線の偏角ξは読み取られている。この工程内で読み出さ
れるΔθ／ΔｔをＫとすると、Ｋはこの締結体のトルク
当たりのねじ回転角である。ここで、ΔθはΔδと同じ
値である。Ｋによってこの締結体の回転角検出線の偏角
γ’が決まり、図１６（ｂ）に示すように、この締結体
の回転角法型締付け三角形のミニモデルが読み取れる。
従って、トルク係数ならびに回転角係数が決定し、目標
軸力に対する目標トルクと目標回転角が決定できるので
ある。第２工程は、Ｋが求まると自動的に第３工程へ移
行する。第２工程の初期トルクｔ₁（ａ₂点、Ｙ’−Ｙ’
線）は、この締結体の比例域開始の値よりも大きな値に
設定することが必要であり、目標トルクの30％以上に設
定することが望ましい。第３工程第２工程が終わると、角度δが０になる過程を経て両レ
バー１、２は、再び一体となって締付けが行われる。ト
ルクセンサ８によって検出されるトルク値が目標トルク
に達すると締付けは完了する。

【００４０】（３）本用具による制御例図１７は、本発明のレンチ１３を用いた呼び径10mmのね
じ系を用いたねじ締結体の軸力制御の一例を示した図で
ある。図１６（ａ）（ｂ）、図１７を参照して制御の進
行を説明する。初期設定目標トルクを60Ｎｍとする。従って、スナグトルクは20
Ｎｍ以下と判定して、中間構造体５の初期トルクｔ₁を2
5Ｎｍに、角度δを８度に設定する。第１工程図１６（ａ）を参照し説明する。本発明の定常の過程で
ある仮座標軸上で比例域を検出する過程を経て、比例原
点Ａを決め、それを原点とする制御用本座標軸へ座標変
換する。この段階では、締付け三角形（トルク法型）△
ＡＣＧは読み取られている。その結果、この締結体のト
ルク検出線の偏角ξは68.2度であったとする。このと
き、トルク法制御式を変形してトルク係数ｋはｋ＝Ｔ／
（Ｆ×ｄ）＝tanξ／ｄ＝tan68.2°／10＝0.25であるこ
とが分かる。第２工程点ａ₂（Ｙ’−Ｙ’線）はこの第２工程の始まりであ
る。中間構造体５が機能し始める。第２工程の機能設定
範囲は、トルク値で10Ｎｍ、δは８度であったとする。
本実施例では、この工程の読み取り範囲を、δの縮小値
であるΔδ＝５度に対するトルク値Δｔの変化を読むこ
とにした。それに対応するｔ₂は32Ｎｍ（Δｔは７Ｎ
ｍ）であったとする。従って、Δθ／Δｔで表されたト
ルク当たりのねじ回転角の値Ｋは、Ｋ＝Δθ／Δｔ＝５
／７＝0.71となる。図１７に示すこの締結体のトルク法
・回転角法用座標軸を使用して、この締結体の回転角係
数を求める。第２工程のトルク差Δｔ＝７Ｎｍに対する
軸力差Δｆは、前述の通りトルク係数ｋは0.25であるか
ら、Δｆ＝Δｔ／（ｋ×ｄ）＝7／(0.25×10）＝2.8よ
り、Δｆ＝2.8ｋＮであることが分かる。この軸力差に
対応する回転角係数は、回転角法制御式を変形し、ｒ＝
Δθ／（ｄ×Δｆ）＝５／（10×2.8）＝0.178となる。
あるいは、ｒ＝ｋ×Ｋ＝0.178と計算しても良い。この
結果、この締結体のトルク係数ｋは0.25、回転角係数ｒ
は0.178であることが判明した。この両係数を使用すれ
ば、トルク法の締付けを実行することによって、ねじ回
転角の判定も可能になるのである。図１６の（ｂ）で示
したものは、締付け三角形の観点から軸力制御を行う場
合の参考である。第２工程における実働のトルク値とね
じ回転角値から、締付け三角形のミニモデル△ａ₁ｃ₁ｇ
（トルク法型）、△ａ₁ｃ₁ｅ（回転角法型）を読み取っ
たものである。図１６の（ａ）で示したように、準
Ｌ_θ’線（偏角γ’）、準Ｌ_b’線（偏角β’）が設定
でき、回転角法、トルク法の同時並行締付け制御を実行
できるのである。

【００４１】

【発明の効果】本発明のねじ定数回転角法によれば、ね
じ締結作業で検出されるねじ回転角度から、その被締結
部材固有の剛性を読み取り、それを用いて軸力制御する
ことにより、従来の回転角法がもつ困難性や普及の阻害
要因を取り去ることによって、回転角法の普及を促進す
ることが可能になった。また、本発明のねじ定数トルク
法によれば、ねじ締結作業で検出されるトルク値からそ
のねじ締結体自体の締結時点のトルク係数を算出し、そ
れを用いて軸力制御することによって、従来のトルク法
がもつ必要前提条件を取り去り、トルク法の有効性の質
的向上とその利用範囲をねじ締結全体に拡大することが
可能になった。

【００４２】また、トルク法・回転角法の並行実施、部
分回転角法付きトルク法による軸力制御方法によれば、
両方法の同時並行制御を行うことによって、両方法の長
所を生かして短所を相補い、ねじ締結の信頼性を向上さ
せることが可能になった。このようにして、ねじの締結
作業と並行して、ねじ締結の品質検証をリアルタイムで
行うことが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる第１項目の実施形態の軸力制御
方法の説明図である。

【図２】本発明にかかる第１項目の実施形態の軸力制御
方法の説明図である。

【図３】本発明にかかる第１項目の実施形態の軸力制御
方法の説明図である。

【図４】本発明にかかる第２項目の実施形態の軸力制御
方法の説明図である。

【図５】本発明にかかる第２項目の実施形態の軸力制御
方法の説明図である。

【図６】本発明にかかる第３項目の実施形態の軸力制御
方法の説明図である。

【図７】本発明にかかる第５項目の軸力制御方法の説明
図である。

【図８】本発明にかかる第５項目の実施形態の軸力制御
方法の説明図である。

【図９】本発明にかかる第１、３実施例の軸力制御方法
の説明図である。

【図１０】本発明にかかる第２、３実施例の軸力制御方
法の説明図である。

【図１１】本発明に用いる手動トルク・軸力レンチの外
観図である。

【図１２】本発明にかかる第３実施例の軸力制御方法の
説明図である。

【図１３】本発明にかかる第３実施例の軸力制御方法の
説明図である。

【図１４】本発明にかかる第３実施例の軸力制御方法の
説明図である。

【図１５】本発明に用いる部分回転角法付きトルク法に
用いるレンチの一部断面図である。

【図１６】本発明にかかる第４実施例の軸力制御方法の
説明図である。

【図１７】本発明にかかる第４実施例の軸力制御方法の
説明図である。

【符号の説明】

１第１レバー２第２レバー５中間構造体７変位センサ８トルクセンサ９出力軸１３レンチ

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【手続補正書】

【提出日】平成１４年２月４日（２００２．２．４）

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転角法による比例域ねじ締結において、
縦軸は回転角線、横軸は軸力線で表された仮座標軸を設
け、締付け作業過程において検出するねじ回転角値を軸
力線に対する変位に応じて順次読み取り、前記ねじ回転
角値の変化特性に基づいて、ねじ締結体が比例域に入っ
たことを判定して、比例原点と、回転角検出線と軸力線
とで構成する偏角とを読み取り、この比例原点を基とす
る座標軸に座標変換を行い、このねじ締結体のねじ系に
おいて予め知られた比例定数を用いて軸力目盛りを決定
し、軸力値を、回転角値×cot(偏角)、で算出して軸力
を制御することを特徴とする比例域ねじ締付け軸力制御
方法。
【請求項２】回転角法による比例域ねじ締結において、
縦軸は回転角線、横軸は軸力線で表された座標軸を設
け、その目盛を制御装置に記憶させ、締付け過程に応じ
て発生する軸力値を優先して指定し、それに対応する回
転角値を求め、その座標軸上の交点と原点を結ぶ線分と
軸力線とで構成する偏角を順次読み取り、前記偏角値の
変化特性に応じてねじ締結体が比例域に入ったことを判
定しこの比例偏角値を読み取り、座標原点を通る比例偏
角線を設定し、軸力値＝回転角値×cot(比例偏角)で制
御することを特徴とする比例域ねじ締付け軸力制御方
法。
【請求項３】トルク法による比例域ねじ締結において、
縦軸はトルク線、横軸は軸力線で表された仮座標軸を設
け、締付け作業過程において検出するトルク値を軸力線
に対する変位に応じて順次読み取り、前記トルク値の変
化特性に基づいて、ねじ締結体が比例域に入ったことを
判定して、比例原点と、トルク検出線と軸力線とで構成
する偏角とを読み取り、この比例原点を基とする座標軸
に座標変換を行い、このねじ締結体のねじ系において予
め知られた比例定数を用いて軸力目盛りを決定し、軸力
値を、トルク値×cot(偏角)、で算出して軸力を制御す
ることを特徴とする比例域ねじ締付け軸力制御方法。
【請求項４】トルク法による比例域ねじ締結において、
縦軸はトルク値線、横軸は軸力線で表された座標軸を設
け、その目盛を制御装置に記憶させ、締付け過程に応じ
て発生する軸力値を優先して指定し、それに対応するト
ルク値を求め、その座標軸上の交点と原点を結ぶ線分と
軸力線とで構成する偏角を順次読み取り、前記偏角値の
変化特性に応じてねじ締結体が比例域に入ったことを判
定しこの比例偏角値を読み取り、座標原点を通る比例偏
角線を設定し、軸力値＝トルク値×cot(比例偏角)で制
御することを特徴とする比例域ねじ締付け軸力制御方
法。
【請求項５】請求項１による回転角法と請求項３による
トルク法とを同時並行して軸力を制御する比例域ねじ締
付け軸力制御方法。
【請求項６】請求項２による回転角法と請求項４による
トルク法とを同時並行して軸力を制御する比例域ねじ締
付け軸力制御方法。
【請求項７】請求項３もしくは４によるトルク法を用い
たねじ締結において、ねじ締結体が比例域に入ったこと
を判定した後に、部分的に一定の締付け区間を定め、こ
の区間におけるねじ回転角値とトルク値の換算比率を検
出する検出手段を設け、トルク法もしくは回転角法の何
れか一方、または両方の同時並行を可能にする比例域ね
じ締付け軸力制御方法。
【請求項８】請求項１もしくは２による回転角法、また
は、請求項５もしくは６による回転角法・トルク法の同
時並行するねじ締結において、使用ねじ系の弾性係数と
ねじ締結作業が検出する被締結部材の弾性係数との比を
求め、ねじ締結体の正常性の検証もしくは異常締付けの
有無の検証の少なくとも何れか一方の検証を行うことを
特徴とする比例域ねじ締付け軸力制御方法。
【請求項９】請求項３もしくは４によるトルク法、また
は、請求項５もしくは６による回転角法・トルク法の同
時並行するねじ締結において、ねじ締結作業が検出する
ねじ締結体のトルク係数が、設定値を越えるとき減摩剤
使用の必要を報知するとともに、このねじ締結体の正常
性の検証もしくは異常締付けの有無の検証の少なくとも
何れか一方の検証を行うことを特徴とする比例域ねじ締
付け軸力制御方法。