JP2022182886A - ボルト締付装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ボルトの回転角に対する引張荷重の変化率における折れ点の検出精度を向上させて、ボルトの軸力を目標軸力値に近づけるボルト締付装置を提供する。【解決手段】引張荷重Ｐを与えた状態でボルト１０を締め付けるボルト締付装置３０は、（ａ）ボルト１０を回転させることにより引張荷重Ｐを変化させた場合に、レンチホルダ４６の回転角θwに対する引張荷重Ｐの変化率Ｒにおける高変動領域と低変動領域との間の変化点である折れ点（例えば、折れ点Ｏ2）を検出し、（ｂ）その折れ点におけるレンチホルダ４６の回転角θwと、その折れ点の検出時点及びボルト１０の締め付け時点におけるそれぞれのボルト１０の回転方向の関係により定められる所定の補正回転角である変化量Ａ1と、に基づいて、ボルト１０の締め付けを終了させる目標締付回転角θtを推定し、（ｃ）ボルト１０の締め付けを目標締付回転角θtで終了させる。【選択図】図４

Description

本発明は、被締結体にボルトを締め付けるボルト締付装置に関する。

ボルトの一部に所定の引張荷重を与えた状態で、ナット又はボルトを回転させて締付力（＝軸力）を付与し、締付力の増加に伴ってボルトの引張荷重が下降する場合であって、ナット又はボルトの回転角に対するボルトの引張荷重の変化率について、この変化率の経時変化における高変動領域とその高変動領域よりも変動が小さい低変動領域との間の変化点である折れ点を検出したタイミング以降において、ナット又はボルトの締め付けを終了させるボルト締付装置が知られている。例えば、特許文献１に記載のボルト締付装置がそれである。

特開２０２０－９３３２３

特許文献１に記載のボルト締付装置によれば、ナット又はボルトの回転角に対する引張荷重の変化率の経時変化における折れ点が検出され、この検出された折れ点でボルトの締め付けが終了させられることでボルトの軸力が目標軸力値とされる。しかし、実際には、荷重センサの検出感度、ナットを回転させて被締結体を締め付ける部材であるナットランナーの軸線方向の長さに応じた軸線周りの捻れ、ボルトのフランジと被締結体との接触面における摩擦変化などの影響を受けるため、前述した折れ点を正確に検出することは難しい。また、前述した折れ点の検出の遅れやボルトの締め付けを終了させるとの判断時点から実際に締め付けが終了する時点までの時間的なずれ（タイムラグ）により、真の折れ点でボルトの締め付けを終了させることは困難である。

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、ボルトの回転角に対する引張荷重の変化率における折れ点でボルトを締め付ける精度を向上させて、ボルトの軸力を目標軸力値に近づけるボルト締付装置を提供することにある。

第１発明の要旨とするところは、ボルトに引張荷重を与えた状態で前記ボルトを締め付けるボルト締付装置であって、（ａ）前記ボルトを回転させることにより前記引張荷重を変化させた場合に、前記ボルトを締め付ける回転制御部材の回転角に対する前記引張荷重の変化率における高変動領域と前記高変動領域よりも変動が小さい低変動領域との間の変化点である折れ点を検出し、（ｂ）前記折れ点における前記回転制御部材の回転角と、前記折れ点の検出時点及び前記ボルトの締め付け時点におけるそれぞれの前記ボルトの回転方向の関係により定められる所定の補正回転角と、に基づいて、前記ボルトの締め付けを終了させる目標締付回転角を推定し、（ｃ）前記ボルトの締め付けを前記目標締付回転角で終了させることにある。

第１発明のボルト締付装置によれば、（ａ）前記ボルトが回転させられることにより前記引張荷重が変化させられた場合に、前記ボルトを締め付ける回転制御部材の回転角に対する前記引張荷重の変化率における高変動領域と前記高変動領域よりも変動が小さい低変動領域との間の変化点である折れ点が検出され、（ｂ）前記折れ点における前記回転制御部材の回転角と、前記折れ点の検出時点及び前記ボルトの締め付け時点におけるそれぞれの前記ボルトの回転方向の関係により定められる所定の補正回転角と、に基づいて、前記ボルトの締め付けを終了させる目標締付回転角が推定され、（ｃ）前記ボルトの締め付けが前記目標締付回転角で終了させられる。検出された折れ点における回転制御部材の回転角及び所定の補正回転角に基づいて予め推定された目標締付回転角でボルトの締め付けが終了させられるため、折れ点が検出されてからボルトの締め付けが終了させられる場合に比較して、真の折れ点の近くにボルトを締め付けることができる（すなわち、変化率における折れ点でボルトを締め付ける精度が向上させられる）。これにより、ボルトの軸力を目標軸力値に近づけられる。

第２発明のボルト締付装置によれば、第１発明において、前記折れ点には、前記ボルトが所定の正回転方向に回転させられることにより前記引張荷重が第１の所定値まで下降させられた場合での前記変化率における前記低変動領域から前記高変動領域に変化する第１の折れ点及び前記ボルトが前記正回転方向とは反対向きの所定の逆回転方向に回転させられることにより前記引張荷重が第２の所定値まで上昇させられた場合での前記変化率における前記高変動領域から前記低変動領域に変化する第２の折れ点の少なくとも一方が含まれる。このように、ボルトが正回転方向に回転させられることにより引張荷重が第１の所定値まで下降させられた場合での変化率における第１の折れ点が検出されたり、ボルトが逆回転方向に回転させられることにより引張荷重が第２の所定値まで上昇させられた場合での変化率における第２の折れ点が検出されたりして、第１の折れ点及び第２の折れ点の少なくとも一方に基づいて、目標締付回転角が推定される。これにより、推定された目標締付回転角でボルトの締め付けが終了させられるため、真の折れ点の近くにボルトを締め付けることができ、ボルトの軸力を目標軸力値に近づけられる。

第３発明のボルト締付装置によれば、第２発明において、前記ボルトが前記正回転方向に回転させられる開始時点から前記引張荷重の下降の開始時点までの前記回転制御部材の回転角の変化量が考慮されて前記第１の折れ点が検出され、又は、前記ボルトが前記逆回転方向に回転させられる開始時点から前記引張荷重の上昇の開始時点までの前記回転制御部材の回転角の変化量が考慮されて前記第２の折れ点が検出される。第１の折れ点の検出や第２の折れ点の検出において、ボルトが正回転方向に回転させられる開始時点から引張荷重の下降の開始時点までの回転制御部材の回転角の変化量が考慮されたり、ボルトが逆回転方向に回転させられる開始時点から引張荷重の上昇の開始時点までの回転制御部材の回転角の変化量が考慮されたりすることで、考慮されない場合に比較して、第１の折れ点や第２の折れ点の検出精度が向上させられる。これにより、目標締付回転角の推定精度が向上させられることで真の折れ点の近くにボルトを締め付けることができ、ボルトの軸力を目標軸力値にする正確性が向上させられる。

本発明の実施例に係るボルト締付装置が用いられて、被締結体にボルトが締め付けられた状態を説明する図である。 本発明の実施例に係るボルト締付装置の概略構成図であるとともに、ボルト締付装置における電子制御装置の制御機能の要部を表す機能ブロック図である。 図２に示すボルト締付装置の動作を説明する図である。 図２に示す電子制御装置の制御作動を説明するタイムチャートの一例である。

以下、本発明の実施例について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比及び形状等は必ずしも正確に描かれていない。

図１は、本発明の実施例に係るボルト締付装置３０が用いられて、被締結体２０にボルト１０が締め付けられた状態を説明する図である。軸線ＣＬは、後述するボルト１０（軸部１２、頭部１４のフランジ１４ａ、差し込み穴１４ｃなど）、第１被締結部材２２に設けられた貫通孔２２ａ、及び第２被締結部材２４における雌ネジ２４ａが形成された締結穴、に共通する中心線である。

ボルト１０は、軸部１２及び頭部１４を備える。軸部１２は、軸線ＣＬ方向に延びる円柱状である。軸部１２の外周部には、雄ネジ１２ａが形成されている。頭部１４は、軸線ＣＬ方向における軸部１２の一端部側に設けられている。頭部１４は、フランジ１４ａ、雄ネジ１４ｂ、及び差し込み穴１４ｃを有する。フランジ１４ａは、頭部１４における軸線ＣＬ方向の軸部１２側に設けられた鍔状の部分であって、軸部１２よりも径が大きい。雄ネジ１４ｂは、頭部１４の外周部に形成されている。差し込み穴１４ｃは、頭部１４における軸線ＣＬ方向での軸部１２とは反対側の端面１４ｔに設けられた多角柱状、例えば六角柱状の穴部である。

被締結体２０は、ボルト１０によって締結される対象物であり、例えば第１被締結部材２２及び第２被締結部材２４を重ねたものである。被締結体２０のうち、軸線ＣＬ方向のボルト１０のフランジ１４ａ側にある第１被締結部材２２には、軸線ＣＬ方向に延びる貫通孔２２ａが設けられている。貫通孔２２ａは、ボルト１０の軸部１２が挿通可能であって、その径は軸部１２の径よりも大きく且つフランジ１４ａの径よりも小さい。被締結体２０のうち、軸線ＣＬ方向のボルト１０の頭部１４とは反対側にある第２被締結部材２４には、軸線ＣＬ方向に延びる締結穴が設けられ、その締結穴の内周部には、雌ネジ２４ａが形成されている。ボルト１０の軸部１２に形成された雄ネジ１２ａと、第２被締結部材２４に形成された雌ネジ２４ａと、は螺合可能となっている。螺合とは、雌ネジに対して雄ネジを相対的にねじって回転させることでこれらを結合させることである。

図１に白抜き矢印で示す軸力Ｆ［N］によって、被締結体２０（第１被締結部材２２及び第２被締結部材２４）が締結されている。なお、軸力Ｆとは、ボルト１０が軸線ＣＬ方向に伸びたり縮んだりする変形に抵抗する力のことである。本実施例では、軸力Ｆは、ボルト１０が軸線ＣＬ方向に伸ばされた変形に対して縮もうとする力である。軸力Ｆが低すぎると、ボルト１０による第１被締結部材２２及び第２被締結部材２４の締付力が不足した状態となるおそれがあり、一方、軸力Ｆが高すぎると、雄ネジ１２ａ及び雌ネジ２４ａが塑性変形してしまうおそれがある。

図２は、本発明の実施例に係るボルト締付装置３０の概略構成図であるとともに、ボルト締付装置３０における電子制御装置９０の制御機能の要部を表す機能ブロック図である。

ボルト締付装置３０は、非回転部材の筐体であるケース８０を備える。ボルト締付装置３０は、例えばケース８０内に第１モータＭ１及び第２モータＭ２を備えるとともに、レンチ４０、レンチホルダ４６、引張部材５０、第１ギヤ５４、第２ギヤ５６、反力押え部材６０、ベアリング７０、荷重センサ７２、角度センサ７４、及び電子制御装置９０を備える。

第１モータＭ１及び第２モータＭ２は、それぞれ独立して回転角（＝回転位置）が制御可能な電動機であり、電子制御装置９０によって回転制御される。例えば、第１モータＭ１及び第２モータＭ２は、周知のステッピングモータである。

レンチ４０は、軸部４２及び頭部４４を備える。軸部４２は、軸線ＣＬ方向に延び、その先端部がボルト１０の差し込み穴１４ｃに係合可能な形状である。例えば、軸部４２は、軸線ＣＬ方向に延びる六角柱状の形状である。頭部４４は、軸線ＣＬ方向における軸部４２の一端部側に設けられ、軸部４２よりも大径である。レンチ４０の軸部４２の先端部が差し込み穴１４ｃに係合されると、レンチ４０とボルト１０とは軸線ＣＬ周りに相対回転不能な状態となる。なお、厳密には、後述する回転角Ｙ［deg］により限定的に相対回転可能である。

レンチホルダ４６は、ボルト締付装置３０によるボルト１０の締め付け時において、電子制御装置９０により回転制御される回転制御部材である。すなわち、レンチホルダ４６は、レンチ４０を介してボルト１０を締め付ける回転制御部材であって、レンチホルダ４６の回転角θw［deg］は、電子制御装置９０により制御される。レンチホルダ４６は、本発明における「回転制御部材」に相当する。レンチホルダ４６は、例えば軸線ＣＬ方向に延びる円筒状である。レンチホルダ４６の一端側（図２の紙面上側）は、第１モータＭ１に連結されている。レンチホルダ４６の他端側（図２の紙面下側）における内周部と、レンチ４０の頭部４４の外周部と、は、例えばスプライン嵌合されており、レンチ４０は、レンチホルダ４６に対して軸線ＣＬ周りに相対回転不能且つ軸線ＣＬ方向に移動可能となっている。レンチ４０は、スプリング４８によりケース８０の内部から外部に向かう方向（図２における紙面下向き）に付勢されている。第１モータＭ１の動力がレンチホルダ４６及びレンチ４０を順次介してボルト１０の頭部１４に伝達されることで、ボルト１０は軸線ＣＬ周りに回転制御される。すなわち、ボルト１０の回転角θb［deg］は、第１モータＭ１により制御される。

引張部材５０は、ボルト１０に後述の引張荷重Ｐ（軸線ＣＬ方向における引き抜き方向の荷重）を与える部材である。引張部材５０は、例えば軸線ＣＬ方向に延びる円筒状である。引張部材５０における軸線ＣＬ方向のボルト１０側の内周部には、ボルト１０の雄ネジ１４ｂに螺合可能な雌ネジ５０ａが形成されている。本実施例では、ボルト１０の雄ネジ１４ｂ（及び引張部材５０の雌ネジ５０ａ）と前述したボルト１０の雄ネジ１２ａ（及び第２被締結部材２４の雌ネジ２４ａ）とは、リード（雌ネジに対し雄ネジを１回転させた場合の軸線方向の移動量）が同一である。第２モータＭ２の動力が第２モータＭ２のロータ軸５２、第１ギヤ５４、及び第２ギヤ５６を順次介して引張部材５０に伝達されることで、引張部材５０は、軸線ＣＬ周りに回転制御される。すなわち、引張部材５０の回転角θp［deg］は、第２モータＭ２により制御される。

反力押え部材６０は、引張部材５０の被締結体２０への接近に制限を加えるとともに、引張荷重Ｐを検出するための荷重センサ７２が取り付けられる部材である。反力押え部材６０は、例えば軸線ＣＬ方向に延びる円筒状である。反力押え部材６０の内径は、ボルト１０のフランジ１４ａの径や引張部材５０における雌ネジ５０ａが形成されている部分の外径よりも大きい。反力押え部材６０における軸線ＣＬ方向の一端側（図２の紙面上側）は、ケース８０内に収容され、ベアリング７０を介して引張部材５０で支持されている。反力押え部材６０における軸線ＣＬ方向の他端側（図２の紙面下側）は、ケース８０外に突出している。反力押え部材６０のケース８０内の部分には、ボルト１０に作用する引張荷重Ｐを検出する荷重センサ７２（例えば、歪センサ）が取り付けられている。

角度センサ７４は、レンチホルダ４６の回転角θwを検出するセンサである。差し込み穴１４ｃにレンチ４０が差し込まれた状態では、ボルト１０の回転角θbとレンチホルダ４６の回転角θwとは、略同値である。差し込み穴１４ｃに係合されたレンチ４０が回転してボルト１０が締め付けられている場合、レンチホルダ４６とボルト１０との間にあるレンチ４０は軸線ＣＬ周りに捻じられる。そのため、ボルト１０の回転角θbは、レンチホルダ４６の回転角θwに対してレンチ４０の捻れ分だけ遅れて変化する。

電子制御装置９０は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、入出力インターフェース等を備えた所謂マイクロコンピュータを含んで構成されており、ＣＰＵはＲＡＭの一時記憶機能を利用しつつ予めＲＯＭに記憶されたプログラムに従って信号処理を行う。

電子制御装置９０には、各種センサ等（例えば、荷重センサ７２、角度センサ７４など）による検出値に基づく各種信号等（例えば、引張荷重Ｐ［N］、レンチホルダ４６の回転角θw［deg］など）が、それぞれ入力される。

電子制御装置９０からは、ボルト締付装置３０に備えられた各モータ（例えば第１モータＭ１、第２モータＭ２など）に各種指令信号（例えば第１モータＭ１を回転制御するための第１モータ制御信号Ｓm1、第２モータＭ２を回転制御するための第２モータ制御信号Ｓm2など）が、それぞれ出力される。

電子制御装置９０は、第１モータ制御部９０ａ、第２モータ制御部９０ｂ、着座検出部９０ｃ、折れ点検出部９０ｄ、及び締付回転角算出部９０ｅを機能的に備える。

図３は、図２に示すボルト締付装置３０の動作を説明する図である。以下、図３を用いながら、図１に示すボルト締付装置３０における電子制御装置９０の制御機能の要部を表す機能ブロックについて説明する。

図３（ａ）は、ボルト１０が被締結体２０に仮止めされた状態である。仮止め状態では、ボルト１０のフランジ１４ａは被締結体２０から離間した位置にある。また、レンチ４０の軸部４２は、ボルト１０の差し込み穴１４ｃに差し込まれている。

図３（ａ）の状態において、第１モータ制御部９０ａは、第１モータＭ１を所定の正回転方向（図に示す回転方向ｒ1）に回転させる。第１モータＭ１の回転により、レンチホルダ４６、レンチ４０、及びレンチ４０が差し込み穴１４ｃに差し込まれたボルト１０も、正回転方向に回転する。なお、所定の正回転方向とは、ボルト１０の軸部１２が回転しながらボルト１０を被締結体２０に締め付ける回転方向（本実施例では、ボルト１０の被締結体２０への螺合が促進される回転方向）である。ボルト締付装置３０は、軸線ＣＬ方向において被締結体２０に対して相対移動可能に構成されているため、第１モータＭ１を正回転方向に回転させながら、ボルト締付装置３０全体が被締結体２０に接近する方向に移動させられる。ボルト１０の被締結体２０への螺合が促進されることにより、ボルト１０のフランジ１４ａが被締結体２０の端面に着座（＝接触）して、図３（ｂ）の状態となる。

図３（ｂ）の状態になると、第１モータＭ１が受ける第１モータＭ１を回転させようとする力が急激に増大し、帰還トルクが急激に増大する。着座検出部９０ｃは、第１モータＭ１の帰還トルクの急激な増大に基づいてフランジ１４ａが着座したことを検出する。着座検出部９０ｃによりフランジ１４ａが着座したことが検出されると、第１モータ制御部９０ａは、第１モータＭ１の回転を停止させる。

第１モータＭ１の回転の停止後、第１モータ制御部９０ａは、第１モータＭ１を所定の逆回転方向（図に示す回転方向ｒ2）に回転させてボルト１０のフランジ１４ａを被締結体２０の端面からわずかに離間した位置とする。これにより、図３（ｃ）の状態となる。なお、所定の逆回転方向とは、所定の正回転方向とは反対向きの方向、すなわちボルト１０の軸部１２が回転しながらボルト１０の被締結体２０への締め付けが緩められる回転方向（本実施例では、ボルト１０の被締結体２０への螺合が解放される回転方向）である。

図３（ｃ）の状態において、第１モータ制御部９０ａは、第１モータＭ１の回転を停止状態（すなわち回転位置を固定した状態）とし、第２モータ制御部９０ｂは、第２モータＭ２を正回転方向に回転させ、且つ、ボルト締付装置３０全体は、軸線ＣＬ方向において被締結体２０に接近するように移動させられる。第１モータＭ１の回転が停止状態であるため、軸線ＣＬ方向での被締結体２０に対するボルト１０の相対的な位置は変化しない。ボルト締付装置３０全体が被締結体２０に接近する方向へ移動させられることにより、引張部材５０及び反力押え部材６０は、被締結体２０に接近する方向へ移動させられる。この移動において第２モータＭ２が正回転方向に回転しているため、引張部材５０の雌ネジ５０ａとボルト１０の雄ネジ１４ｂとが螺合した状態とされる。反力押え部材６０の先端部が被締結体２０に接触すると、ボルト締付装置３０全体が被締結体２０へ接近する移動は停止し、図３（ｄ）の状態となる。

図３（ｄ）の状態において、第２モータＭ２が正回転方向に回転して引張部材５０が正回転方向に回転しても、反力押え部材６０の先端部が被締結体２０に接触しているため、引張部材５０は、被締結体２０に向かう方向に移動させられない。ボルト１０の差し込み穴１４ｃに差し込まれたレンチ４０によりボルト１０は回転できない状態とされているため、ボルト１０には引張部材５０の回転により軸線ＣＬ方向における引き抜き方向（図３の紙面上向き）の荷重である引張荷重が作用することとなる。このボルト１０に作用する引張荷重と同等の力が、引張部材５０と第１被締結部材２２との間に配設されたベアリング７０（図２参照）及び反力押え部材６０に作用する。反力押え部材６０に作用する力は、引張荷重Ｐとして荷重センサ７２（図２参照）で検出することができる。

荷重センサ７２で検出された引張荷重Ｐが所定の目標荷重値Ｐtgt［N］に到達すると、第２モータ制御部９０ｂは、第２モータＭ２の回転を停止させる。所定の目標荷重値Ｐtgtは予め定められた荷重値であって、ボルト１０の目標軸力値Ｆtgt［N］でもある。例えば、所定の目標荷重値Ｐtgt（＝Ｆtgt）は、ボルト１０の雄ネジ１２ａ及び第２被締結部材２４の雌ネジ２４ａが塑性変形しない範囲で可能な限り高い値に設定される。

引張荷重Ｐが所定の目標荷重値Ｐtgtに維持された状態で、第２モータ制御部９０ｂは、第２モータＭ２の回転を停止状態とし、第１モータ制御部９０ａは、第１モータＭ１を再び正回転方向に回転させてボルト１０のフランジ１４ａを被締結体２０に着座させる。ボルト１０のフランジ１４ａが被締結体２０に着座した状態では、引張部材５０の雌ネジ５０ａとボルト１０の雄ネジ１４ｂとが螺合した状態が維持されている。本実施例では、前述したようにボルト１０の雄ネジ１４ｂと雄ネジ１２ａとが同一のリードであるため、ボルト１０が正回転方向に回転して軸線ＣＬ方向の被締結体２０側に移動しても、引張部材５０は軸線ＣＬ方向に移動しない。軸線ＣＬ方向において引張部材５０が被締結体２０に対して相対移動しないため、ボルト１０に作用する引張荷重Ｐは、所定の目標荷重値Ｐtgtが維持される。なお、ボルト１０の雄ネジ１４ｂと雄ネジ１２ａとが異なるリードである場合には、第１モータＭ１によりボルト１０を被締結体２０側に移動させる場合に、軸線ＣＬ方向において引張部材５０が被締結体２０に対して相対移動しないように第２モータＭ２により引張部材５０を回転させることでボルト１０に作用する引張荷重Ｐを所定の目標荷重値Ｐtgtに維持することができる。

図３（ｅ）は、ボルト１０のフランジ１４ａが被締結体２０に着座した状態である。図３（ｅ）の状態において、第２モータ制御部９０ｂは、第２モータＭ２の回転を停止状態とし、第１モータ制御部９０ａは、第１モータＭ１を正回転方向に回転させる。第１モータ制御部９０ａによる第１モータＭ１の正回転方向の回転により、ボルト１０は正回転方向に回転させられる。ボルト１０の正回転方向の回転により荷重センサ７２で検出される引張荷重Ｐが下降し始め、引張荷重Ｐが下降した分に応じてボルト１０の軸力Ｆが上昇する。厳密には、図３（ｅ）においてボルト１０のフランジ１４ａが被締結体２０に着座した後にボルト１０が正回転方向に回転させられると、荷重センサ７２は、ボルト１０の頭部１４における軸線ＣＬ方向の荷重を検出する。ボルト１０の頭部１４における軸線ＣＬ方向の荷重と、ボルト１０に作用する引張荷重Ｐ（フランジ１４ａと軸部１２との間に与えられる引張荷重）と、の関係は、ボルト１０の材質や形状に基づいて、予め実験的に或いは設計的に定められるため、発明の理解を容易にするため、以下、荷重センサ７２においてボルト１０に作用する引張荷重Ｐが検出されるものとして説明する。これにより、螺合する雄ネジ１２ａ及び雌ネジ２４ａの各ネジ山は、図３（ｅ）の拡大図に示す状態となる。この状態は、被締結体２０にボルト１０が締め付けられた図１に示した状態と同じである。

ここで、変化率Ｒ［N/deg］を、レンチホルダ４６の回転角θwに対する引張荷重Ｐの変化率と定義する。言い換えれば、変化率Ｒは、レンチホルダ４６の回転角θw及び引張荷重Ｐのそれぞれを座標軸とした座標系において、回転角θwに対する引張荷重Ｐの微分係数、すなわちレンチホルダ４６の回転角θwの微小変化量ｄθwに対する引張荷重Ｐの微小変化量ｄＰの比（＝ｄＰ／ｄθw）である。なお、前述したように、ボルト１０の回転角θbは、レンチホルダ４６の回転角θwに対してレンチ４０の捻れ分だけ遅れて変化するが、ボルト１０の回転角θbとレンチホルダ４６の回転角θwとは相対回転不能となっている。したがって、変化率Ｒは、ボルト１０の回転角θbに対する引張荷重Ｐの変化率でもある。

レンチホルダ４６が正回転方向に回転した場合には回転角θwが増加し、レンチホルダ４６が逆回転方向に回転した場合には回転角θwが減少するものとする。レンチホルダ４６が正回転方向に回転して回転角θwが増加すると引張荷重Ｐが減少し、レンチホルダ４６が逆回転方向に回転して回転角θwが減少すると引張荷重Ｐが増加するため、変化率Ｒは負の値となる（図４参照）。

ボルト１０が正回転方向に回転させられる場合、変化率Ｒは、雄ネジ１２ａ及び雌ネジ２４ａの弾性変形によって零値から負の値へ低下して大きく変動し、弾性限界に近づくにつれて変動しにくくなる。また、変化率Ｒは、ボルト１０が逆回転方向に回転させられる場合、雄ネジ１２ａ及び雌ネジ２４ａの弾性限界の近傍では変動しにくく、弾性限界から離れると弾性変形によって負の値から零値へ増加して大きく変動するようになる。つまり、変化率Ｒは、比較的変動が大きい高変動領域と、高変動領域に比べて比較的変動が小さい低変動領域と、がある（図４参照）。

折れ点検出部９０ｄは、レンチホルダ４６の回転角θw及び引張荷重Ｐに基づいて変化率Ｒを逐次算出し、変化率Ｒが低変動領域から高変動領域に変化する変化点である折れ点Ｏ1を検出する。また、折れ点検出部９０ｄは、折れ点Ｏ1を検出した時点におけるレンチホルダ４６の回転角θwである回転角度値θ1［deg］及び引張荷重Ｐの荷重値Ｐ3も検出する。折れ点検出部９０ｄにより折れ点Ｏ1が検出された後に、引張荷重Ｐが例えば零又は零近傍の荷重値Ｐ1［N］に到達すると、第１モータ制御部９０ａは、第１モータＭ１の回転を停止させる。荷重値Ｐ1は、折れ点Ｏ1よりも引張荷重Ｐが低くなるように予め実験的に或いは設計的に定められた値である。なお、荷重値Ｐ1は、本発明における「第１の所定値」に相当する。

次に、第１モータ制御部９０ａは、第１モータＭ１を逆回転方向に回転させる。第１モータ制御部９０ａによる第１モータＭ１の逆回転方向の回転により、ボルト１０は逆回転方向に回転させられる。ボルト１０の逆回転方向の回転により荷重センサ７２で検出される引張荷重Ｐが上昇し始め、引張荷重Ｐが上昇した分に応じてボルト１０の軸力Ｆが下降する。具体的には、第１モータＭ１の逆回転方向の回転が開始された後に、後述する変化量Ａ［deg］だけレンチホルダ４６の回転角θwが減少すると、引張荷重Ｐが上昇し始める。なお、変化量Ａは、本発明における「前記ボルトを前記逆回転方向に回転させる開始時点から前記引張荷重の上昇の開始時点までの前記回転制御部材の回転角の変化量」に相当する。

折れ点検出部９０ｄは、ボルト１０が逆回転方向に回転させられた開始時点から引張荷重Ｐの上昇開始時点までのレンチホルダ４６の回転角θwの変化量Ａを検出する。変化量Ａは、ボルト締付装置３０におけるバックラッシュ（ガタ）Ｇ［deg］に応じた回転角Ｘと、ボルト締付装置３０によるボルト１０の締め付け時において回転角θwが制御されるレンチホルダ４６とボルト１０との間にある部材（本実施例では、レンチ４０）の捻れ（以下、「ロッド捻れ」と記す。）に起因した回転角Ｙ［deg］と、の合計量である。例えば、回転角Ｘは、レンチホルダ４６及びレンチ４０がスプライン嵌合された嵌合部におけるバックラッシュの軸線ＣＬ周りの回転角である。回転角Ｘは、例えばバックラッシュＧの大きさに基づいて、予め設計的に求めることができる。例えば、回転角Ｙは、引張部材５０によりボルト１０に引張荷重Ｐを作用させている状態で第１モータＭ１によりボルト１０を回転させた場合において、レンチ４０が弾性変形で軸線ＣＬ周りに捻られる軸線ＣＬ周りの回転角である。回転角Ｙは、例えばレンチ４０の材質や形状及びレンチホルダ４６からレンチ４０に加えられるトルクの大きさ（すなわち、レンチ４０に加えられるトルクの大きさに応じて定まる引張荷重Ｐの大きさ）に基づいて、予め設計的に求めることができる。引張荷重Ｐの大きさによって回転角Ｙの大きさが異なるため、変化量Ａも引張荷重Ｐの大きさによって異なる。なお、ボルト１０が逆回転方向に回転させられた開始時点付近では、荷重センサ７２で検出される引張荷重Ｐが低い状態（すなわちレンチ４０に加えられるトルクが高トルク状態）であるため、ロッド捻れに起因した回転角Ｙは、回転角Ｘに対して無視できないほど大きい。

折れ点検出部９０ｄは、変化率Ｒを逐次算出し、変化率Ｒが高変動領域から低変動領域に変化する変化点である折れ点Ｏ2を検出する。また、折れ点検出部９０ｄは、折れ点Ｏ2を検出した時点におけるレンチホルダ４６の回転角θwである回転角度値θ2［deg］及び引張荷重Ｐの荷重値Ｐ3も検出する。折れ点検出部９０ｄにより折れ点Ｏ2が検出された後に、引張荷重Ｐが例えば目標荷重値Ｐtgt又は目標荷重値Ｐtgt近傍の荷重値Ｐ2［N］に到達すると、第１モータ制御部９０ａは、第１モータＭ１の回転を停止させる。荷重値Ｐ2は、折れ点Ｏ2よりも引張荷重Ｐが高くなるように予め実験的に或いは設計的に定められた値である。なお、折れ点Ｏ2は、本発明における「折れ点」及び「第２の折れ点」に相当し、荷重値Ｐ2は、本発明における「第２の所定値」に相当する。

次に、第１モータ制御部９０ａは、第１モータＭ１を正回転方向に回転させる。第１モータ制御部９０ａによる第１モータＭ１の正回転方向の回転により、引張荷重Ｐが下降し始め、引張荷重Ｐが下降した分に応じてボルト１０の軸力Ｆが上昇する。具体的には、第１モータＭ１の正回転方向の回転が開始された後に、後述する変化量Ｂ［deg］だけレンチホルダ４６の回転角θwが増加すると、引張荷重Ｐが下降し始める。なお、変化量Ｂは、本発明における「前記ボルトを前記正回転方向に回転させる開始時点から前記引張荷重の下降の開始時点までの前記回転制御部材の回転角の変化量」に相当する。

折れ点検出部９０ｄは、ボルト１０が正回転方向に回転させられた開始時点から引張荷重Ｐの下降開始時点までのレンチホルダ４６の回転角θwの変化量Ｂを検出する。変化量Ｂは、前述したボルト締付装置３０におけるバックラッシュＧに応じた回転角Ｘと略等しい。「略等しい」としているのは、ボルト１０が正回転方向に回転させられた開始時点付近では、前述のボルト１０が逆回転方向に回転させられた開始時点付近の場合に比較して荷重センサ７２で検出される引張荷重Ｐが高い状態（すなわちレンチ４０に加えられるトルクが低トルク状態）であるため、ロッド捻れに起因した回転角Ｙが、回転角Ｘに比べて十分小さいからである。

折れ点検出部９０ｄにより折れ点Ｏ2及び変化量Ｂが検出されると、締付回転角算出部９０ｅは、折れ点Ｏ2及び変化量Ａに基づいて、目標締付回転角θt［deg］を算出する（推定する）。目標締付回転角θtは、ボルト１０の締め付けを終了させる時のレンチホルダ４６の回転角θwの目標値である。目標締付回転角θtの具体的な算出方法については、後述の図４のタイムチャートにおいて説明する。

締付回転角算出部９０ｅにより目標締付回転角θtが算出されると、第１モータ制御部９０ａは、レンチホルダ４６の回転角θwが目標締付回転角θtに到達するまでボルト１０を締め付ける。（レンチホルダ４６の回転角θwが目標締付回転角θtに到達すると、第１モータ制御部９０ａは、第１モータＭ１の回転を終了させる）。

次に、第１モータ制御部９０ａは、第１モータＭ１の回転の停止状態を維持し、第２モータ制御部９０ｂは、第２モータＭ２を逆回転方向に回転させ、且つ、ボルト締付装置３０全体が被締結体２０から離間するように移動させられることにより、ボルト締付装置３０をボルト１０及び被締結体２０から取り外す。これにより、図３（ｆ）の状態となる。図３（ｆ）の状態では、ボルト１０の軸力Ｆは目標軸力値Ｆtgtに近い値となる。

図４は、図２に示す電子制御装置９０の制御作動を説明するタイムチャートの一例である。図４の横軸は、時間ｔ［ms］である。なお、時点ｔ1から時点ｔ12までの間の期間は、ボルト１０に引張荷重Ｐが与えられた状態である。

時点ｔ1以前は、前述した第１モータＭ１が正回転方向に回転させられてボルト１０のフランジ１４ａが被締結体２０に着座した図３（ｅ）の状態になった後において、ボルト１０が正回転方向に回転させられているが、荷重センサ７２で検出された引張荷重Ｐの下降は未だ開始されていない。

時点ｔ1において、ボルト１０が正回転方向に回転させられることで、レンチホルダ４６の回転角θwの増加に応じて引張荷重Ｐが下降し始める。

時点ｔ2（＞ｔ1）において、レンチホルダ４６の回転角θwが更に増加させられて変化率Ｒが低変動領域から高変動領域に変化する折れ点Ｏ1が検出される。折れ点Ｏ1が検出された時点ｔ2では、レンチホルダ４６の回転角θwは回転角度値θ1であり、引張荷重Ｐは荷重値Ｐ3である。

時点ｔ3（＞ｔ2）において、引張荷重Ｐが荷重値Ｐ1に到達し、ボルト１０の正回転方向の回転が停止される。すなわち、ボルト１０の被締結体２０への螺合の促進が停止される。

時点ｔ4（＞ｔ3）において、ボルト１０の逆回転方向の回転が開始されるが、引張荷重Ｐの上昇はすぐには開始されない。なお、時点ｔ4は、本発明における「前記ボルトを前記逆回転方向に回転させる開始時点」に相当する。

時点ｔ5（＞ｔ4）において、ボルト１０が逆回転方向に回転させられることで、レンチホルダ４６の回転角θwの減少に応じて引張荷重Ｐが上昇し始める。なお、時点ｔ5は、本発明における「前記引張荷重の上昇の開始時点」に相当する。時点ｔ4から時点ｔ5までの間におけるレンチホルダ４６の回転角θwの変化量は、前述した変化量Ａである。

時点ｔ7（＞ｔ5）において、レンチホルダ４６の回転角θwの減少に応じて変化率Ｒが高変動領域から低変動領域に変化する折れ点Ｏ2が検出される。折れ点Ｏ2が検出された時点ｔ7では、レンチホルダ４６の回転角θwは回転角度値θ2であり、引張荷重Ｐは荷重値Ｐ3（厳密には、検出精度により時点ｔ2で検出された荷重値Ｐ3とは異なり得る）である。なお、折れ点Ｏ1の検出時と折れ点Ｏ2の検出時とでは、レンチホルダ４６がレンチ４０を介してボルト１０を回転させる方向と、ロッド捻れの方向と、が両方とも異なる。そのため、回転角度値θ1と回転角度値θ2との差（＝｜θ1－θ2｜）は、変化量Ａと略等しい。「略等しい」としているのは、変化量Ａの検出時と、折れ点Ｏ1及び折れ点Ｏ2が検出される時と、では荷重センサ７２で検出される引張荷重Ｐ（レンチ４０に加えられるトルク状態）が少し異なるため、ロッド捻れに起因した回転角Ｙも少し異なるためである。

時点ｔ7における折れ点Ｏ2の検出では、変化量Ａが考慮される。折れ点Ｏ2の検出にあたって、レンチホルダ４６の回転角θwが回転角度値θ1となる時点ｔ6から、レンチホルダ４６の回転角θwが変化量Ａだけ減少した時点の辺りで折れ点Ｏ2が現れると推定される。「辺り」としているのは、検出された回転角度値θ1に誤差が含まれ得ること、及び、回転角度値θ1と回転角度値θ2との差が時点ｔ5で検出された変化量Ａと引張荷重Ｐの大きさに応じて少し異なること、による。そのため、折れ点Ｏ2が現れると推定される辺り｛＝（θ1－Ａ）近傍の所定の範囲内｝では、変化率Ｒの算出頻度を増加させたり、ボルト１０の回転速度を低速化したりすることで、検出時間の増加を抑制しつつ折れ点Ｏ2の検出精度を向上させることができる。

時点ｔ8（＞ｔ7）において、引張荷重Ｐが荷重値Ｐ2に到達し、ボルト１０の逆回転方向の回転が停止される。すなわち、ボルト１０の被締結体２０への螺合の解放が停止される。

時点ｔ9（＞ｔ8）において、ボルト１０の正回転方向の回転が開始されるが、引張荷重Ｐの下降はすぐには開始されない。なお、時点ｔ9は、本発明における「前記ボルトを前記正回転方向に回転させる開始時点」に相当する。

時点ｔ10（＞ｔ9）において、ボルト１０が正回転方向に回転させられることで、レンチホルダ４６の回転角θwの増加に応じて引張荷重Ｐが下降し始める。なお、時点ｔ10は、本発明における「前記引張荷重の下降の開始時点」に相当する。時点ｔ9から時点ｔ10までの間におけるレンチホルダ４６の回転角θwの変化量は、前述した変化量Ｂである。そして、折れ点Ｏ2及び変化量Ａに基づいて、目標締付回転角θtが算出される。具体的には、変化量Ａが検出された時点ｔ4から時点ｔ5までの間における引張荷重Ｐの大きさ（荷重値Ｐ1）と、折れ点Ｏ2近傍である時点ｔ6から時点ｔ7までの間における引張荷重Ｐの大きさ（荷重値Ｐ3）と、の差ΔＰ（＝｜Ｐ3－Ｐ1｜）に応じて、差ΔＰが大きいほどロッド捻れに起因した回転角Ｙが小さくなる。そのため、変化量Ａが差ΔＰに応じて荷重値Ｐ3における変化量Ａ1に補正され、折れ点Ｏ2における回転角度値θ2と変化量Ａ1との加算値（＝θ2＋Ａ1）が目標締付回転角θtとして算出される。変化量Ａから変化量Ａ1への補正は、例えば変化量Ａ及び差ΔＰと、変化量Ａ1と、の間の予め実験的に或いは設計的に定められたマップに基づいて行われる。

なお、変化量Ａ1は、本発明における「所定の補正回転角」に相当する。所定の補正回転角は、目標締付回転角θtの推定に用いられる折れ点の検出時点におけるボルト１０の回転方向と、ボルト１０の締め付け時点におけるボルト１０の回転方向と、の関係（すなわち、同一か異なるかの関係）により定められるボルト１０の回転角θbに対するレンチホルダ４６の回転角θwの回転角差を補正する回転角である。なお、目標締付回転角θtの推定に用いられる折れ点の検出時点におけるボルト１０の回転方向と、ボルト１０の締め付け時点におけるボルト１０の回転方向と、が同一である場合にはボルト１０の回転角θbに対するレンチホルダ４６の回転角θwの回転角差が発生しないため、所定の補正回転角は零値である。本実施例の場合、目標締付回転角θtの推定に用いられる折れ点Ｏ2の検出時点におけるボルト１０の回転方向（＝逆回転方向）と、ボルト１０の締め付け時点におけるボルト１０の回転方向（＝正回転方向）と、が異なるため、所定の補正回転角は、ボルト１０の回転方向の相違に起因した折れ点Ｏ2及び後述する折れ点Ｏeでのレンチホルダ４６の回転角θwの回転角差である。例えば、所定の補正回転角は、ボルト締付装置３０におけるバックラッシュＧに応じた回転角Ｘと、引張荷重Ｐに応じて定められるロッド捻れに起因した回転角Ｙと、の合計量である。なお、所定の補正回転角は、本実施例のように検出値として求められても良いし、後述するように予め設計的に求められても良い。

時点ｔ12（＞ｔ10）において、レンチホルダ４６の回転角θwが目標締付回転角θt（＝θ2＋Ａ1）に到達し、ボルト１０の正回転方向の回転が終了させられる。このボルト１０の正回転方向の回転が終了させられる時点ｔ12は、レンチホルダ４６の回転角θwの増加に応じて変化率Ｒが低変動領域から高変動領域に変化する変化点である折れ点Ｏeである。

本実施例によれば、（ａ）ボルト１０が正回転方向に回転させられることにより引張荷重Ｐが荷重値Ｐ1まで下降させられた場合でのレンチホルダ４６の回転角θwに対する引張荷重Ｐの変化率Ｒにおける低変動領域から高変動領域に変化する折れ点Ｏ1が検出され、（ｂ）ボルト１０が逆回転方向に回転させられることにより引張荷重Ｐが荷重値Ｐ2まで上昇させられた場合での変化率Ｒにおける高変動領域から低変動領域に変化する折れ点Ｏ2が検出され、（ｃ）折れ点Ｏ2及び変化量Ａ1に基づいて、ボルト１０の締め付けを終了させる時の目標締付回転角θtが推定され、（ｄ）ボルト１０の締め付けは、レンチホルダ４６の回転角θwが目標締付回転角θtで終了させられる。検出された折れ点Ｏ2及び変化量Ａ1に基づいて推定された目標締付回転角θt（＝θ2＋Ａ1）でボルト１０の締め付けが終了させられるため、折れ点が検出されてからボルト１０の締め付けが終了させられる場合に比較して、真の折れ点の近くにボルト１０を締め付けることができる（すなわち、変化率Ｒにおける折れ点でボルト１０を締め付ける精度が向上させられる）。これにより、ボルト１０の軸力Ｆを目標軸力値Ｆtgtに近づけられる。例えば、ボルト１０が予め推定された目標締付回転角θtに締め付けられることで、折れ点を検出しながらボルト１０の締め付けを終了する場合に発生する折れ点の検出の遅れやボルト１０の締め付けを終了させるとの判断時点から実際に締め付けが終了する時点までのタイムラグが低減されやすく、真の折れ点の近くにボルト１０を締め付けることができる。また、ボルト１０の軸力Ｆが目標軸力値Ｆtgtに近づけられることにより、ボルト１０の軸力Ｆが目標軸力値Ｆtgtよりも低い場合に比較して、被締結体２０に締め付けられるボルト１０の個数を減らすことができ、ボルト１０が締め付けられる製品のコスト低減や軽量化が図られる。

本実施例によれば、ボルト１０が逆回転方向に回転させられる開始時点である時点ｔ4から引張荷重Ｐの上昇の開始時点である時点ｔ5までのレンチホルダ４６の回転角θwの変化量Ａが考慮されて折れ点Ｏ2が検出される。折れ点Ｏ2の検出において、変化量Ａが考慮されることで、考慮されない場合に比較して、折れ点Ｏ2の検出精度が向上させられる。これにより、目標締付回転角θtの推定精度が向上させられることで真の折れ点の近くにボルト１０を締め付けることができ、ボルト１０の軸力Ｆを目標軸力値Ｆtgtにする正確性が向上させられる。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。

前述の実施例では、被締結体２０が第１被締結部材２２及び第２被締結部材２４によって構成されていたが、３つ以上の被締結部材が重ねられた被締結体にも本発明は適用可能である。

前述の実施例では、ボルト１０の差し込み穴１４ｃとボルト締付装置３０のレンチ４０の軸部４２の先端部とが係合することによりボルト１０が回転させられる構造であったが、本発明はこれに限るものではなく、例えばボルト１０の頭部１４に設けられた凸部とボルト締付装置３０に設けられた凹部とが係合することによりボルト１０が回転させられる構造であっても良い。この構造では、ボルト締付装置３０に設けられた凹部を有する部材が、ボルト締付装置３０によるボルト１０の締め付け時において回転角が制御される回転制御部材とボルト１０との間にある部材である。

前述の実施例では、検出された折れ点Ｏ2及び検出された変化量Ａに基づいて、「θ2＋Ａ1」が目標締付回転角θtとして算出されたが、本発明はこの態様に限らない。

例えば、検出された折れ点Ｏ2、検出された変化量Ａ、及び検出された変化量Ｂに基づいて、「θ2＋Ｂ＋Ｙ1」が目標締付回転角θtとして算出される態様であっても良い。回転角Ｙ1は、検出された変化量Ａと検出された変化量Ｂとの差（＝Ａ－Ｂ）に基づいて算出された回転角Ｙに略等しい回転角が、荷重値Ｐ3におけるロッド捻れに起因した回転角として補正されたものである。この態様の場合には、検出された変化量Ｂと回転角Ｙ1との合計量（＝Ｂ＋Ｙ1）は、本発明における「所定の補正回転角」に相当する。

例えば、前述した図４のタイムチャートにおいて、時点ｔ12以降において時点ｔ2から時点ｔ12までと同様のことが繰り返して実行される場合、時点ｔ12での再度検出された折れ点（折れ点Ｏeとして示す点であって、本発明における「第１の折れ点」に相当）におけるレンチホルダ４６の回転角θwの回転角度値が目標締付回転角θtとして算出される態様であっても良い。この態様においては、目標締付回転角θtの推定に用いられる時点ｔ12で再度検出される折れ点の検出時点におけるボルト１０の回転方向（＝正回転方向）と、ボルト１０の締め付け時点におけるボルト１０の回転方向（＝正回転方向）と、が同一であるため、本発明における「所定の補正回転角」は、零値である。好適には、時点ｔ12で再度検出される折れ点の検出において変化量Ｂ及び前述の回転角Ｙ1が考慮されることで、前述の折れ点Ｏ2の検出と同様に時点ｔ12で検出される折れ点の検出精度が向上させられる。折れ点Ｏeが現れる時点ｔ12は、レンチホルダ４６の回転角θwが回転角度値θ2となる時点ｔ11から、レンチホルダ４６の回転角θwが変化量Ｂとロッド捻れに起因した回転角Ｙ1との合計量（＝Ｂ＋Ｙ1）だけ増加した時点の辺りで折れ点Ｏeが現れると推定されるからである。なお、折れ点Ｏeが現れる時点ｔ12は、時点ｔ11からレンチホルダ４６の回転角θwが変化量Ｂだけ増加した時点から回転角Ｙ1だけ増加した範囲内（θ2＋Ｂ～θ2＋Ｂ＋Ｙ1の範囲）の辺りに現れると推定されるため、時点ｔ12で再度検出される折れ点の検出においては変化量Ｂのみが考慮されても良い。

また、折れ点Ｏ1や折れ点Ｏ2が検出されなかった場合には、前述した図４のタイムチャートにおいて、時点ｔ12以降において時点ｔ2から時点ｔ12までと同様のことが１回又は複数回繰り返されることで、本発明における「第１の折れ点」や「第２の折れ点」の検出機会が増やされて「第１の折れ点」や「第２の折れ点」が検出されやすくなる。また、繰り返しによるレンチホルダ４６の回転角θwが増加させられる互いに対応する期間や回転角θwが減少させられる互いに対応する期間における引張荷重Ｐの波形比較などが行われることで、本発明における「第１の折れ点」や「第２の折れ点」がどの辺りで現れるかが推定されやすくなる。また、ボルト１０のフランジ１４ａと被締結体２０との接触面や雄ネジ１２ａと雌ネジ２４ａとの接触面における動摩擦や静止摩擦などによるスティックスリップ現象によって、折れ点Ｏ1や折れ点Ｏ2が検出されにくい場合もあるが、繰り返しの際にレンチホルダ４６の回転角θwの増加速度や減少速度を低下させることで本発明における「第１の折れ点」や「第２の折れ点」が検出されやすくなる。スティックスリップ現象とは、固体の摩擦面すなわち前述した接触面で付着（スティック）と滑り（スリップ）とが交互に起こって発生する自励振動現象である。

例えば、上記した種々の態様で算出された複数の目標締付回転角θtを平均化して目標締付回転角θtを算出する態様であっても良い。このように、本発明における目標締付回転角θtは、ボルト１０を正回転方向に回転させることにより引張荷重Ｐを荷重値Ｐ1まで下降させた場合での変化率Ｒにおける折れ点（第１の折れ点）及びボルト１０を逆回転方向に回転させることにより引張荷重Ｐを荷重値Ｐ2まで上昇させた場合での変化率Ｒにおける折れ点（第２の折れ点）の少なくとも一方と、所定の補正回転角と、に基づいて、様々な方法で算出することが可能である。

前述の実施例では、レンチホルダ４６の回転角θwが推定された目標締付回転角θtに到達するまで、ボルト１０が正回転方向に回転させられて締め付けを終了する態様であったが、本発明はこの態様に限らない。例えば、レンチホルダ４６の回転角θwが推定された目標締付回転角θtに到達するまで、ボルト１０が逆回転方向に回転させられて締め付けを終了する態様であっても良い。この態様では、ボルト１０が正回転方向に回転させられて締め付けられる場合に比較して、目標締付回転角θtは、所定の補正回転角だけ低い値に算出される。

前述の実施例では、ナットがなくボルト１０のみで被締結体２０を締め付ける態様であったが、本発明はこの態様に限らない。例えば、第２被締結部材２４には雌ネジ２４ａが形成された締結穴の替わりにボルト１０の軸部１２が挿通可能な貫通孔が設けられ、その貫通孔を挿通して第２被締結部材２４から突出したボルト１０の軸部１２の先端部側にナットが螺合させられることにより被締結体２０が締め付けられる態様であっても良い。すなわち、ボルトとナットとの組み合わせにより、被締結体が締め付けられる態様であっても良い。

なお、上述したのはあくまでも本発明の実施例であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。

１０：ボルト
３０：ボルト締付装置
４６：レンチホルダ（回転制御部材）
Ａ：変化量（ボルトを逆回転方向に回転させる開始時点から引張荷重の上昇の開始時点までの回転制御部材の回転角の変化量）
Ａ1：変化量（所定の補正回転角）
Ｂ：変化量（ボルトを正回転方向に回転させる開始時点から引張荷重の下降の開始時点までの回転制御部材の回転角の変化量）
Ｏ1：折れ点（折れ点、第１の折れ点）
Ｏ2：折れ点（折れ点、第２の折れ点）
Ｐ：引張荷重
Ｐ1：荷重値（第１の所定値）
Ｐ2：荷重値（第２の所定値）
Ｒ：変化率
ｒ1：回転方向（正回転方向）
ｒ2：回転方向（逆回転方向）
ｔ4：時点（ボルトを逆回転方向に回転させる開始時点）
ｔ5：時点（引張荷重の上昇の開始時点）
ｔ9：時点（ボルトを正回転方向に回転させる開始時点）
ｔ10：時点（引張荷重の下降の開始時点）
θt：目標締付回転角
θw：回転角（回転制御部材の回転角）

Claims (1)

1. ボルトに引張荷重を与えた状態で前記ボルトを締め付けるボルト締付装置であって、
   前記ボルトを回転させることにより前記引張荷重を変化させた場合に、前記ボルトを締め付ける回転制御部材の回転角に対する前記引張荷重の変化率における高変動領域と前記高変動領域よりも変動が小さい低変動領域との間の変化点である折れ点を検出し、
   前記折れ点における前記回転制御部材の回転角と、前記折れ点の検出時点及び前記ボルトの締め付け時点におけるそれぞれの前記ボルトの回転方向の関係により定められる所定の補正回転角と、に基づいて、前記ボルトの締め付けを終了させる目標締付回転角を推定し、
   前記ボルトの締め付けを前記目標締付回転角で終了させる
   ことを特徴とするボルト締付装置。

Images