JP2023509932A - ボルティングトルクの決定方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、ボルティングしようとする対象物のサンプル及びボルトのサンプルを用意する用意ステップと、前記対象物及びボルトのサンプルのボルティングに際して対象物及びボルトのうちの少なくとも一方のサンプルが破綻されるサンプル破綻トルクを測定して取得するサンプル破綻トルク取得ステップと、前記サンプル破綻トルクに基づいて、破綻されずに締め付けられる有効締付けトルク区間を決める有効締付けトルク区間決定ステップと、前記有効締付けトルク区間内において複数の実験トルクを選択する実験トルク選択ステップと、前記選択された複数の実験トルクのそれぞれに応じて前記サンプルの試験締付けを行い、ボルト締付け角度を測定するボルト締付け角度測定ステップと、前記測定された複数のボルト締付け角度を基に、前記複数の実験トルクのうち、前記対象物及びボルトのボルティングに用いるべきボルティングトルクを決めるボルティングトルク決定ステップと、を含んでなり、前記ボルト締付け角度測定ステップにおいては、予め定められた基準時点から試験締付けが終わる時点まで、それぞれのサンプルボルトが回転した角度を測定することを特徴とするボルティングトルクの決定方法であって、ボルティング品質を向上できるようにするボルティングトルクを正確に決めることのできるボルティングトルクの決定方法が開示される。

Description

本発明は、ボルティングトルクの決定方法に係り、さらに詳しくは、ボルティング品質を向上できるようにするボルティングトルクを正確に決めることのできるボルティングトルクの決定方法に関する。

二次電池（以下、「バッテリー」と称する。）は、スマートフォン、ノート型パソコン、タブレットＰＣなどといった携帯型電子機器だけではなく、電気自動車、エネルギー貯蔵システムなどの大型装置に至るまで、様々な分野においてエネルギー供給源として用いられる。中でも、電気自動車及びスマートグリッドシステムのように最近にバッテリーが盛んに活用される分野においては、大容量を必要とするケースが多い。

バッテリーの容量を増やす方法としては、バッテリーセルそれ自体の容量を増やす方法が考えられるが、この場合、容量の増大効果があまり得られず、バッテリーの大きさの拡張に物理的な制限がある他、管理に不便さが伴われるという欠点を有する。これにより、複数のバッテリーセルを電気的に接続した中大型のバッテリーパックを用いている。

この種のバッテリーパックは、バッテリーパックケースとは別途に、複数のバッテリーセルを外部の衝撃から保護できるようにする外部ハウジングを備えていてもよく、バッテリーパックケースは、外部ハウジングの内部に固定されてもよい。

従来には、トルクレンチ（ｔｏｒｑｕｅ ｗｒｅｎｃｈ）もしくはナットランナー（ｎｕｔ ｒｕｎｎｅｒ）などを用いたボルト締付け（以下、「ボルティング」と称する。）方式を用いて、外部ハウジングにバッテリーパックケースを固定していた。このとき、ボルティングに際してボルトに加えられるボルティングトルクは、通常、破綻トルクよりも小さな所定のトルク区間（以下、「締付けトルク区間」と称する。）内において任意に選択されていた。このとき、ボルティングトルクの選択は、オペレーターの経験に依存していた。

しかしながら、このような方式は、破綻トルクが大きくなるにつれて、締付けトルク区間内のトルクのばらつきが大きくなってしまうという不都合がある。すなわち、破綻トルクが大きくなるにつれて、オペレーターの選択肢が広くなるが故に、オペレーターが経験的にボルティングトルクを定め難いという不都合がある。

そして、ボルティングに際しての条件、例えば、ボルト、外部ハウジング及びバッテリーパックケースの寸法精度、表面粗さ及び潤滑状態などに応じて、ボルティングに必要とされる締付力が異なってくる。しかしながら、オペレーターが複数回のボルティングを行いながら、毎回上述した条件を正確に考慮することが困難であるため、オペレーターが破綻トルクのみに基づいて経験的に定めたボルティングトルクにてボルトを締め付けても所望の締付力を得られない虞がある。すなわち、ボルティングに際してゆるく締め付けたり、締め付け過ぎたりする虞があり、その結果、ボルティングの品質レベルが一様ではないという不都合がある。

本発明の背景となる技術は、下記の特許文献に開示されている。

大韓民国公開特許第１０－２０２０－００９２７８３号公報 日本国公開特許第２００９－２７４１５２号公報

本発明は、ボルティング品質を向上できるようにするボルティングトルクを正確に決めることのできるボルティングトルクの決定方法を提供する。

本発明の実施形態に係るボルティングトルクの決定方法は、ボルティングしようとする対象物のサンプル及びボルトのサンプルを用意する用意ステップと、前記対象物のサンプル及び前記ボルトのサンプルのボルティングに際して前記対象物及び前記ボルトのうちの少なくとも一方のサンプルが破綻されるサンプル破綻トルクを測定して取得するサンプル破綻トルク取得ステップと、前記サンプル破綻トルクに基づいて、破綻されずに締め付けられる有効締付けトルク区間を決める有効締付けトルク区間決定ステップと、前記有効締付けトルク区間内において複数の実験トルクを選択する実験トルク選択ステップと、前記選択された複数の実験トルクのそれぞれに応じて前記サンプルの試験締付けを行い、ボルト締付け角度を測定するボルト締付け角度測定ステップと、前記測定された複数のボルト締付け角度を基に、前記複数の実験トルクのうち、前記対象物及び前記ボルトのボルティングに用いるべきボルティングトルクを決めるボルティングトルク決定ステップと、を含んでなり、前記ボルト締付け角度測定ステップにおいては、予め定められた基準時点から試験締付けが終わる時点まで、それぞれのサンプルボルトが回転した角度を測定することを特徴とする。

前記基準時点は、前記試験締付けの最中に前記サンプルボルトに働く力が増加して前記実験トルクの下位の所定のパーセント（％）に相当するトルクを超える時点であることを特徴とする。

前記基準時点は、前記試験締付けの最中に前記サンプルボルトに働く力が増加して前記実験トルクの下位の４０％を超える時点であることを特徴とする。

前記基準時点は、前記試験締付けに際して前記サンプルボルトに働く力が回転力から締付力に切り替わる時点であることを特徴とする。

前記基準時点は、前記試験締付けに際して前記サンプルボルトをサンプル対象物にボルティングするように前記サンプルボルトを回転させるボルティング装置の電流値及び一分当たりの回転数が急変する時点であることを特徴とする。

前記基準時点は、前記試験締付けに際して前記サンプルボルトのヘッドがサンプル対象物に当接する時点であることを特徴とする。

前記有効締付けトルク区間決定ステップにおいては、前記サンプル破綻トルクよりも小さな第１のトルクを下限とし、前記第１のトルクと前記サンプル破綻トルクとの間の第２のトルクを上限として、前記第１のトルク乃至前記第２のトルクの範囲を前記有効締付けトルク区間として決めることを特徴とする。

前記有効締付けトルク区間決定ステップにおいては、前記サンプル破綻トルクの６０％～８０％の範囲を前記有効締付けトルク区間として決めることを特徴とする。

前記実験トルク選択ステップは、連続する二つの実験トルクの差分が所定の大きさになるようにして、前記有効締付けトルク区間内において順番に複数の実験トルクを選択することを特徴とする。

前記有効締付けトルク区間の下限及び上限のうちの少なくとも一方は、前記複数の実験トルクに含まれることを特徴とする。

前記ボルト締付け角度測定ステップは、複数の実験トルクのそれぞれを前記サンプルの試験締付けを行うべき複数のボルティング装置のそれぞれに割り当てる実験トルク割当てステップと、前記実験トルクが割り当てられた複数のボルティング装置で、それぞれの前記サンプルボルトをそれぞれのサンプル対象物にボルティングするサンプルボルティングステップと、を含んでなり、前記サンプルボルティングステップの最中にそれぞれのサンプルボルトが回転した角度を測定することを特徴とする。

前記ボルト締付け角度測定ステップは、複数の実験トルクの最も低い値から最も高い値まで、もしくは最も高い値から最も低い値まで順番に前記サンプルの試験締付けを行うべきボルティング装置に割り当てる実験トルク割当てステップと、前記実験トルクの割り当てられる順番に、前記ボルティング装置で複数のサンプルボルトを複数のサンプル対象物にそれぞれボルティングするサンプルボルティングステップと、を含んでなり、前記サンプルボルティングステップの最中にそれぞれの前記サンプルボルトが回転した角度を測定することを特徴とする。

前記ボルティングトルク決定ステップは、測定されたボルト締付け角度を予め定められた基準ボルト角度と比較して、前記基準ボルト角度よりも小さなボルト締付け角度を選び出すボルト締付け角度選出しステップと、前記選び出されたボルト締付け角度が単一であれば、当該ボルト締付け角度が測定された試験締付けにおける実験トルクを選び出し、前記選び出されたボルト締付け角度が複数であれば、これらの平均値を計算して、平均値に対する標準偏差が３以内であり、かつ、最も小さな値のボルト締付け角度を確かめ、当該ボルト締付け角度が測定された試験締付けにおける実験トルクを選び出す実験トルク選出しステップと、を含んでなり、前記実験トルク選出しステップにおいて選び出された実験トルクをボルティングトルクとして決めることを特徴とする。

前記基準ボルト角度は、３０°であることを特徴とする。

本発明の実施形態によれば、締付けトルク区間内において選択した複数の実験トルクに応じた試験締付けを行い、この結果を用いて最終的にボルティングトルクを決めることにより、ボルティングしようとする対象物及びボルトの材料のばらつきが反映された正確なボルティングトルクを決めることができる。

したがって、オペレーターが任意に締付けトルク区間内において直ちにボルティングトルクを決めることから、ボルティングトルクに破綻トルクのみが反映された従来の場合よりも、正確にボルティングトルクを決めることができる。これにより、対象物及びボルトのボルティングに際して十分な締付力を与えてボルトを締めることができる。したがって、ボルトがゆるく締め付けられることやボルトが締め付けられ過ぎることを防ぎ、ボルティングの品質レベルを一様に保つことができる。

本発明の実施形態に係るボルティングトルクの決定方法を概略的に示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係るボルト締付け角度、実験トルク及び基準時点を説明するための概念図である。 本発明の実施形態に係る測定ステップを説明するための模式図である。

以下、添付図面に基づいて、本発明の実施形態をより詳しく説明する。しかしながら、本発明は以下に開示される実施形態に何ら限定されるものではなく、異なる様々な形態に具体化されるはずである。単に本発明の実施形態は本発明の開示を完全たるものにし、当該分野において通常の知識を有する者に発明の範ちゅうを完全に知らせるために提供されるものである。本発明を説明するために図面は誇張されていてもよく、説明とは無関係な部分は図面から省略されてもよく、図中、同じ符号は、同じ構成要素を指し示す。

以下、添付図面に基づいて、本発明の実施形態について説明する。

１．本発明の実施形態に係るボルティングトルクの決定方法
図１は、本発明の実施形態に係るボルティングトルクの決定方法を概略的に示すフローチャートである。図２は、本発明の実施形態に係るボルト締付け角度、実験トルク及び基準時点を説明するための概念図である。図３の（ａ）から（ｃ）は、本発明の実施形態に係る測定ステップを説明するための模式図である。

図１から図３に基づいて、本発明の実施形態に係るボルティングトルクの決定方法について詳しく説明する。

図１を参照すると、本発明の実施形態に係るボルティングトルクの決定方法は、下記のステップを含んでいてもよい。

１．１．用意ステップ（Ｓ１００）
用意ステップ（Ｓ１００）は、ボルティングしようとする対象物のサンプル及びボルトのサンプルを用意するステップである。ここで、サンプルは、複数のサンプル対象物１０及び複数のサンプルボルト２０を備えていてもよい。複数のサンプル対象物１０及び複数のサンプルボルト２０の数は、後述する試験締付けの回数に見合う分だけ用意されてもよい。すなわち、試験締付けを３回行えば、３つのサンプル対象物１０と３つのサンプルボルト２０が用意可能である。

いうまでもなく、試験締付けの回数よりもサンプル対象物１０及びサンプルボルト２０の数の方がそれぞれさらに多い場合もある。例えば、試験締付けを３回行う場合であっても、後述する取得ステップのために、３つよりも多い数のサンプル対象物１０と３つよりも多い数のサンプルボルト２０がそれぞれ用意可能である。

図３を参照すると、サンプル対象物１０は、ボルティングしようとする対象物（図示せず）と同じ材質から形成され、かつ、同じ厚さを有する所定のプレート部材であってもよい。例えば、サンプル対象物１０は、下板１１及び上板１２を備えていてもよい。下板１１及び上板１２は、上下に積み重ねられ、これらを上下方向に貫通するように締付け孔が穿設されてもよい。

ボルティングしようとする対象物は、バッテリーパックであってもよい。下板１１は、バッテリーパックケースの材質を含んで構成されてもよく、バッテリーパックケースの厚さと同じ厚さであってもよい。そして、上板１２は、外部ハウジングの材質を含んで構成されてもよく、外部ハウジングの厚さと同じ厚さであってもよい。いうまでもなく、ボルティングしようとする対象物の種類は、バッテリーパックケースの他にも種々に変更可能であり、これにより、下板１１及び上板１２の材質と厚さもまた種々に変更可能である。

サンプルボルト２０は、バッテリーパックの製造に際してバッテリーパックケースと外部ハウジングの組み立てに当たって用いるべきボルトと同じ種類のボルトであってもよい。サンプルボルト２０は、ヘッド２１及びねじ部２２を備えていてもよい。ヘッド２１は、上下方向に延設されてもよく、サンプルの試験締付けと対象物及びボルトのボルティング作業を実際に行うボルティング装置（図示せず）に接続されるように上部がナット状に形成されてもよく、上面にドライバー溝が形成されてもよい。ねじ部２２は、丸棒状に形成されてもよく、ヘッド２１から下方に延設されてもよく、その外周面にねじ山が形成されてもよい。いうまでもなく、サンプルボルト２０の構造は、種々に変更可能である。

ボルティング装置としては、例えば、ナットランナー及びトルクレンチなどの電動工具を用いてもよい。ボルティング装置は、ボルティングトルクを入力されれば、ボルティングトルクに見合う分だけサンプルボルト２０及びボルトを軸回転させてサンプル対象物１０及び対象物にサンプルボルト２０及びボルトを締めることができる。また、ボルティング装置は、電磁式アングルゲージを備えていてもよく、サンプルボルト２０及びボルトが軸回転されながら締められる間に電磁式アングルゲージを用いて所望の時点からボルティングが終わるまでのサンプルボルト２０及び実際のボルトの回転角度（「ボルト締付け角度」とも称する。）を測定し、これをオペレーターに対して画面に表示して与えてもよい。いうまでもなく、ボルティング装置の構成と方式は種々に変更可能である。

１．２．サンプル破綻トルク取得ステップ（Ｓ２００）
図１を参照すると、サンプル破綻トルク取得ステップ（Ｓ２００）は、対象物及びボルトのサンプルのボルティングに際して対象物及びボルトのうちの少なくとも一方のサンプルが破綻されるサンプル破綻トルクを測定して取得するステップである。すなわち、サンプル破綻トルクは、サンプルボルト２０にトルクを加えてサンプル対象物１０とサンプルボルト２０をボルティングするとき、サンプル対象物１０及びサンプルボルト２０のうちの少なくともどちらか一方が破損できる所定のトルクであってもよい。例えば、サンプル破綻トルクは、ボルティングに際してサンプルボルト２０に形成される応力がサンプルボルト２０の降伏応力に相当するときにサンプルボルト２０に加えられたトルクであってもよく、あるいは、ボルティングに際してサンプル対象物１０に形成される応力がサンプル対象物１０の降伏応力に相当するときにサンプルボルト２０に加えられたトルクであってもよい。

サンプル破綻トルクは、サンプルボルト２０及びサンプル対象物１０のうちのどちらか一方が破損されるまでこれらをボルティングして、これらのうちの少なくともどちらか一方が破損される瞬間にサンプルボルト２０に加えられたトルクを実験的に取得したり、サンプルボルト２０の材質の物性及び形状とサンプル対象物１０の材質の物性及びその形状とを基に理論的に計算したりしてもよい。

１．３．有効締付けトルク区間決定ステップ（Ｓ３００）
有効締付けトルク区間決定ステップ（Ｓ３００）は、サンプル破綻トルクに基づいて、サンプルが破綻されずに締め付けられる有効締付けトルク区間を決めるステップであって、サンプル破綻トルクよりも小さな第１のトルクを下限とし、第１のトルクとサンプル破綻トルクとの間の第２のトルクを上限として、第１のトルク乃至第２のトルクの範囲を有効締付けトルク区間として決めることにより行われてもよい。

有効締付けトルクとは、対象物とボルトとを互いに固定するのに必要とされる締付力を得るためにボルトに働くトルクを意味してもよく、有効締付けトルク区間とは、対象物とボルトとを互いに固定するのに必要とされる締付力を得るためにボルトに働くトルクの範囲を意味してもよい。このとき、複数の同じボルトを用いて複数の同じ対象物にボルティングする場合であっても、各ボルトと各対象物の締付け条件、例えば、表面粗さ、寸法精度、潤滑状態などが微細に異なってくることがある。

したがって、同じ締付けトルクにて同じ対象物と同じボルトを同じ工具を用いてボルティングする場合であっても、各ボルティング結果物に与えられる締付力が異なってくることがある。したがって、本発明の実施形態においては、有効締付けトルク区間を定め、これに基づいて試験締付けを行い、試験締付けを行った結果を用いてボルティングトルクを定めることにより、ボルティングを複数回繰り返し行うときの締付力の変化が最も少ない、例えば、再現性を最も良くする一つのボルティングトルクを決めることができる。すなわち、同じ種類のボルトと対象物を用いた複数のボルティングの間にも生じ得る締付け条件のばらつきを反映したボルティングトルクを求めることができる。一方、ボルティングトルクとは、最終的に実際の対象物と実際のボルトとの間のボルティングに用いるべき締付けトルクを意味することもある。

次いで、有効締付けトルク区間決定ステップ（Ｓ３００）について説明する。

第１のトルクは、サンプル破綻トルクの６０％に相当するトルクであってもよく、第２のトルクは、サンプル破綻トルクの８０％に相当するトルクであってもよく、サンプル破綻トルクの６０％～８０％の範囲を有効締付けトルク区間として決めてもよい。すなわち、サンプル破綻トルクが１００ｋｇｆ・ｃｍである場合、有効締付けトルク区間は６０～８０ｋｇｆ・ｃｍであってもよく、サンプル破綻トルクが２００ｋｇｆ・ｃｍである場合、有効締付けトルク区間は１２０～１６０ｋｇｆ・ｃｍであってもよい。

このような有効締付けトルク区間の範囲は、ボルティングトルクを決めるための実験トルクと破綻トルクとの関係を示すものであって、ボルティングを安定的に行うためには、破綻トルクよりも小さなトルクにてボルティングを行うことを余儀なくされるが、破綻トルクよりもはるかに小さなトルクにてボルティングを行えば、ボルトが緩く締められてしまう虞があり、破綻トルクに近過ぎるトルクにてボルティングを行えば、ボルトに過剰な引っ張り力が加えられてしまい、その結果、ボルティングされた部分の構造が外部の衝撃により不安定になる虞がある。有効締付けトルク区間の範囲は、オペレーターから経験的に取得することができる。

例えば、オペレーターが様々な対象物及びボルトを用いてボルティングを繰り返し行う間に破綻トルクのＸ％～Ｙ％内において選択された所定のトルクにてボルティングを行って、そうではない場合よりもボルティング品質に優れているということを確かめると、破綻トルクのＸ％～Ｙ％の範囲内においてトルクを選択して、選択したトルクにてボルティングを行えば、所望のボルティング品質を保証できると判断することができ、有効締付けトルク区間をサンプル破綻トルクのＸ％～Ｙ％の範囲に決めることができる。本発明の実施形態においては、このような有効締付けトルク区間をサンプル破綻トルクの６０％～８０％の範囲に決めていた。

例えば、有効締付けトルク区間の下限がサンプル破綻トルクの６０％よりも小さければ、試験締付けに際してサンプル破綻トルクの６０％よりも小さなトルクにて試験締付けを行うケースが生じ、当該試験締付けにおいては、サンプル対象物１０とサンプルボルト２０の締め付けが緩くなる虞がある。

そして、有効締付けトルク区間の上限がサンプル破綻トルクの８０％よりも大きければ、試験締付けに際してサンプル破綻トルクの８０％よりも大きなトルクにて試験締付けを行うケースが生じ、当該試験締付けにおいては、サンプルボルト２０が過剰に歪まれて、例えば、引っ張られて締付け個所が脆くなる虞がある。

いうまでもなく、有効締付けトルク区間は、ボルトと対象物のボルティング構造をモデリングした所定のモデルから取得してもよい。

１．４．実験トルク選択ステップ（Ｓ４００）
実験トルク選択ステップ（Ｓ４００）は、有効締付けトルク区間内において複数の実験トルクを選択するステップである。このステップは、連続する二つの実験トルクの差分が所定の大きさになるようにして、有効締付けトルク区間内において順番に複数の実験トルクを選択することにより行われてもよい。すなわち、実験トルクが有効締付けトルク区間内に一様に分布するように、有効締付けトルク区間内において実験トルクを複数選択してもよく、ここで、有効締付けトルク区間の下限及び上限のうちの少なくとも一方は、複数の実験トルクに含まれてもよい。

例えば、有効締付けトルク区間が６０～８０ｋｇｆ・ｃｍであれば、実験トルクを６０ｋｇｆ・ｃｍと、７０ｋｇｆ・ｃｍと、８０ｋｇｆ・ｃｍのトルクとして選択してもよい。いうまでもなく、同じ区間内において、６０ｋｇｆ・ｃｍと、６５ｋｇｆ・ｃｍと、７０ｋｇｆ・ｃｍと、７５ｋｇｆ・ｃｍと８０ｋｇｆ・ｃｍを複数の実験トルクとして選択してもよい。

１．５．ボルト締付け角度測定ステップ（Ｓ５００）
ボルト締付け角度測定ステップ（Ｓ５００）は、複数の実験トルクのそれぞれに応じてサンプルの試験締付けを行い、ボルト締付け角度を測定するステップである。図２を参照すると、ボルト締付け角度の測定は、それぞれの試験締付けを行う度に行われるが、締め付けが開始されれば、サンプルボルト２０には０から実験トルクまでのトルクが順次に加えられ、所定の時間が経って予め定められた基準時点になると、予め定められた基準時点からサンプルボルト２０に加えられるトルクが実験トルクに達して試験締付けが終わる時点までサンプルボルト２０が回転した角度（「ボルト締付け角度」と称する。）を測定してもよい。

１．６．基準時点の定義及び意味
ここで、基準時点は、次のような方式により定義可能である。

図２を参照すると、基準時点とは、試験締付けの最中にサンプルボルトに働く力が増加して実験トルクの下位の所定のパーセント（％）に相当するトルクを超える時点であると定義されることができる。具体的に、基準時点は、試験締付けの最中にサンプルボルトに働く力が増加して実験トルクの下位の４０％を超える時点であってもよい。

基準時点の意味は、次の通りである。図３の（ａ）を参照すると、基準時点は、試験締付けに際してサンプルボルト２０に働く力が回転力Ｆ_Ａから締付力Ｆ_Ｂに切り替わる時点であってもよい。

例えば、試験締付けを行い始めると、０から実験トルクまでトルクを増やしながらサンプルボルト２０にトルクを加える。このとき、サンプルボルト２０は、図３の（ａ）及び（ｂ）のように、所定の角度θ_Ａにて回転しながら立ち下がってサンプル対象物１０の孔に挿入され、所定の時間が経つと、ヘッド２１がサンプル対象物１０に触れることになる。

このとき、サンプルボルト２０のヘッド２１がサンプル対象物１０に触れるまでは、トルクの変化が緩やかであってもよい。すなわち、小さな力を入れてもサンプルボルト２０を孔内に進入させることができ、サンプルボルト２０は、約３６０°以上の所定の角度θ_Ａにて円滑に回転しながらサンプル対象物１０に弱く締められることが可能になる。このとき、サンプルボルト２０に加えられる力を回転力Ｆ_Ａと称してもよい。

次いで、サンプルボルト２０のヘッド２１がサンプル対象物１０に触れた時点からは、サンプルボルト２０を強制的に回転させてサンプルボルト２０を弾性変形させたり塑性変形させたりしながら、実験トルクに達するまでサンプルボルト２０を強く締めてボルティングを終えてはじめて、サンプルボルト２０とサンプル対象物１０との間に所望の締付力を得ることができる。すなわち、図３の（ｂ）から（ｃ）に示すように、大きな力を入れてサンプルボルト２０を回転させれば、サンプルボルト２０が所定の角度θ_Ｂだけ徐々に回転しながらサンプル対象物１０に強く締められ、ボルティングが終わることが可能になる。このとき、サンプルボルト２０に加えられる力を締付力Ｆ_Ｂと称してもよい。このとき、図中、Ｌは、変形前のサンプルボルト２０の長さを示し、Ｌ’は、弾性変形もしくは塑性変形されたサンプルボルト２０の長さを示す。

すなわち、上述したところを参照すると、基準時点は、試験締付けに際してサンプルボルト２０のヘッド２１がサンプル対象物１０に当接する時点であってもよい。また、別の言い方をすれば、基準時点は、試験締付けに際してサンプルボルト２０を回転させるボルティング装置（図示せず）の電流値及び一分当たりの回転数が急変する時点であってもよい。具体的に、試験締付けに際してボルティング装置の電流値が急増し、一分当たりの回転数が急減し始める時点であってもよい。

一方、サンプルボルト２０に締付力が加えられる間に、サンプルボルト２０が３０°を超えて回転すれば、サンプルボルトとサンプル対象物のねじ部分の塑性化が過剰に行われ過ぎてしまう虞があり、サンプルボルト２０が回転を行い続けても締付力が増加しない虞もある。したがって、試験締付けに際してサンプルボルト２０に働く力が回転力Ｆ_Ａから締付力Ｆ_Ｂに切り替わる時点後に、ボルティングを終えるまでサンプルボルト２０の回転角度は３０°以下となった方がいい。

１．７．ボルト締付け角度測定ステップ（Ｓ５００）の構成の詳細
以下、引き続き、ボルト締付け角度測定ステップ（Ｓ５００）について説明する。ボルト締付け角度測定ステップ（Ｓ５００）は、以下のような細かいステップを含んでいてもよい。

Ａ．実験トルク割当てステップ
まず、複数の実験トルクのそれぞれをサンプルの試験締付けを行うべき複数のボルティング装置のそれぞれに割り当ててもよい。すなわち、複数のボルティング装置を用いて複数の試験締付けを同時に行う場合、複数の実験トルクを複数のボルティング装置にそれぞれ入力してもよい。

いうまでもなく、複数の実験トルクの最も低い値から最も高い値まで、もしくは最も高い値から最も低い値まで順番にサンプルの試験締付けを行うべきボルティング装置に割り当ててもよい。この場合には、一つのボルティング装置を用いて複数の試験締付けを順次に行うケースに相当してもよく、それぞれの割当てステップの合間を縫って後述するボルティングステップを行うことにより、試験締付けを順次に行ってもよい。

Ｂ．サンプルボルティングステップ
次いで、試験締付けを同時に行う場合、実験トルクが割り当てられた複数のボルティング装置で、それぞれのサンプルボルト２０をそれぞれのサンプル対象物１０にボルティングしてもよい。これらのステップの最中に、それぞれのサンプルボルト２０が回転した角度を測定してもよい。サンプルボルト２０が回転した角度の測定は、ボルティング装置に配備されたアングルゲージを用いて行ってもよい。いうまでもなく、回転角度を測定するための工具は、この他にも種々のものが採用可能である。

また、試験締付けを順次に行う場合、実験トルクが割り当てられる順番にボルティング装置で複数のサンプルボルトを複数のサンプル対象物にそれぞれボルティングしてもよい。このステップの最中に、それぞれのサンプルボルトが回転した角度を測定してもよい。

例えば、実験トルクがそれぞれ６０ｋｇｆ・ｃｍと、７０ｋｇｆ・ｃｍ及び８０ｋｇｆ・ｃｍのトルクであれば、まず、６０ｋｇｆ・ｃｍのトルクにてサンプルボルト２０とサンプル対象物１０の試験締付けを行いながら、２４ｋｇｆ・ｃｍのトルクを通る時点から試験締付けが終わる時点までボルト締付け角度を測定してもよい。次いで、７０ｋｇｆ・ｃｍのトルクにて新たなサンプルボルト２０と新たなサンプル対象物１０の試験締付けを行いながら、２８ｋｇｆ・ｃｍのトルクを通る時点から当該試験締付けが終わる時点までボルト締付け角度を測定してもよい。次いで、８０ｋｇｆ・ｃｍのトルクにて別のサンプルボルト２０と別のサンプル対象物１０の試験締付けを行いながら、３２ｋｇｆ・ｃｍのトルクを通る時点からのボルト締付け角度を測定してもよい。

１．８．ボルティングトルク決定ステップ（Ｓ６００）
ボルティングトルク決定ステップ（Ｓ６００）は、測定された複数のボルト締付け角度を基に、複数の実験トルクのうち、対象物及びボルトのボルティングに用いるべきボルティングトルクを決めるステップである。このようなステップを通じて、ボルティングに際しての締付力の再現性がよいボルティングトルクを有効締付けトルク区間内において手軽に決めることができる。

上述したボルティングトルク決定ステップ（Ｓ６００）は、測定されたボルト締付け角度を予め定められた基準ボルト角度と比較して、基準ボルト角度よりも小さなボルト締付け角度を選び出すボルト締付け角度選出しステップと、選び出されたボルト締付け角度が単一であれば、当該ボルト締付け角度が測定された試験締付けにおける実験トルクを選び出し、選び出されたボルト締付け角度が複数であれば、これらの平均値を計算して、平均値に対する標準偏差が３以内であり、かつ、最も小さな値のボルト締付け角度を確かめ、当該ボルト締付け角度が測定された試験締付けにおける実験トルクを選び出す実験トルク選出しステップと、を含んでいてもよい。

ボルティングトルク選出しステップにおいて、予め定められた基準ボルト角度は、３０°であってもよい。このため、このステップを通してサンプルボルト２０とサンプル対象物１０のねじ部分において塑性化が過剰に行われ過ぎる前に、試験締付けが終わった、すなわち、サンプルボルト２０の回転が終わった試験締付けを選び出してもよい。

実験トルク選出しステップにおいては、選び出された試験締付けに相当する実験トルクを用いて、ボルティングトルクを求めてもよい。このとき、選び出された試験締付けが単一であれば、当該試験締付けにおいて用いた実験トルクを選び出してボルティングトルクとして決める。選び出された試験が複数であれば、選び出された複数の試験締付けにおいて用いた複数の実験トルクの中で、ボルティングトルクを決めなければならない。このために、選び出されたボルト締付け角度の平均値を計算し、平均値に対する標準偏差をそれぞれ求める。そして、標準偏差が３以内であるボルト締付け角度を選択し、これらの中で、最も小さな値のボルト締付け角度を確かめる。このため、確かめたボルト締付け角度が測定された試験締付けにおける実験トルクを選び出し、これをボルティングトルクとして決めることができる。このようなステップを通して、ボルティングに用いるべき正確なボルティングトルクを決めることができる。

ボルティングトルクを決めたならば、実際の対象物と実際のボルトをボルティングトルクにてボルティングする作業を複数回行うことができ、これにより、優れた品質のバッテリーパックを製造することができる。

本発明の実施形態によれば、ボルティングしようとする対象物のサンプル及びボルトのサンプルから取得した破綻トルクに基づいて有効締付けトルク区間を決め、有効締付けトルク区間内において複数の実験トルクを選択してそれぞれの試験締付けを行い、基準時点以降からのボルト締付け角度を測定し、測定された複数のボルト締付け角度を用いて有効締付けトルク区間内においてボルティングトルクを最終的に決めることができる。すなわち、本発明の実施形態においては、これらのステップを通して、ボルティングしようとする対象物及びボルトの材料のばらつきに伴うボルティング条件の変化を収容できる正確なボルティングトルクを決めることができる。

本発明の前記実施形態は本発明の説明のためのものであり、本発明の制限のためのものではない。本発明の前記実施形態に開示されている構成と方式は、互いに結合したり交差したりして種々の形態に変形される筈であり、これによる変形例もまた、本発明の範ちゅうに収まるものとみなせるということに留意すべきである。すなわち、本発明は、特許請求の範囲及びこれと均等な技術的思想の範囲内において互いに異なる種々の形態に具体化される筈であり、本発明が属する技術分野における業者は、本発明の技術的思想の範囲内において種々の実施形態が可能であるということが理解できる筈である。

１０：サンプル対象物
１１：下板
１２：上板
２０：サンプルボルト
２１：ヘッド
２２：ねじ部
Ｆ_Ａ：回転力
Ｆ_Ｂ：締付力
Ｌ：サンプルボルトの長さ

Claims (14)

1. ボルティングしようとする対象物のサンプル及びボルトのサンプルを用意する用意ステップと、
   前記対象物のサンプル及び前記ボルトのサンプルのボルティングに際して前記対象物及び前記ボルトのうちの少なくとも一方のサンプルが破綻されるサンプル破綻トルクを測定して取得するサンプル破綻トルク取得ステップと、
   前記サンプル破綻トルクに基づいて、破綻されずに締め付けられる有効締付けトルク区間を決める有効締付けトルク区間決定ステップと、
   前記有効締付けトルク区間内において複数の実験トルクを選択する実験トルク選択ステップと、
   前記選択された複数の実験トルクのそれぞれに応じて前記サンプルの試験締付けを行い、ボルト締付け角度を測定するボルト締付け角度測定ステップと、
   前記測定された複数のボルト締付け角度を基に、前記複数の実験トルクのうち、前記対象物及び前記ボルトのボルティングに用いるべきボルティングトルクを決めるボルティングトルク決定ステップと、
   を含んでなり、
   前記ボルト締付け角度測定ステップにおいては、
   予め定められた基準時点から試験締付けが終わる時点まで、それぞれのサンプルボルトが回転した角度を測定することを特徴とするボルティングトルクの決定方法。
2. 前記基準時点は、前記試験締付けの最中に前記サンプルボルトに働く力が増加して前記実験トルクの下位の所定のパーセント（％）に相当するトルクを超える時点であることを特徴とする請求項１に記載のボルティングトルクの決定方法。
3. 前記基準時点は、前記試験締付けの最中に前記サンプルボルトに働く力が増加して前記実験トルクの下位の４０％を超える時点であることを特徴とする請求項１又は２に記載のボルティングトルクの決定方法。
4. 前記基準時点は、前記試験締付けに際してサンプルボルトに働く力が回転力から締付力に切り替わる時点であることを特徴とする請求項１に記載のボルティングトルクの決定方法。
5. 前記基準時点は、前記試験締付けに際して前記サンプルボルトをサンプル対象物にボルティングするように前記サンプルボルトを回転させるボルティング装置の電流値及び一分当たりの回転数が急変する時点であることを特徴とする請求項４に記載のボルティングトルクの決定方法。
6. 前記基準時点は、前記試験締付けに際して前記サンプルボルトのヘッドがサンプル対象物に当接する時点であることを特徴とする請求項４又は５に記載のボルティングトルクの決定方法。
7. 前記有効締付けトルク区間決定ステップにおいては、
   前記サンプル破綻トルクよりも小さな第１のトルクを下限とし、前記第１のトルクと前記サンプル破綻トルクとの間の第２のトルクを上限として、前記第１のトルク乃至前記第２のトルクの範囲を前記有効締付けトルク区間として決めることを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載のボルティングトルクの決定方法。
8. 前記有効締付けトルク区間決定ステップにおいては、
   前記サンプル破綻トルクの６０％～８０％の範囲を前記有効締付けトルク区間として決めることを特徴とする請求項７に記載のボルティングトルクの決定方法。
9. 前記実験トルク選択ステップにおいては、
   連続する二つの実験トルクの差分が所定の大きさになるようにして、前記有効締付けトルク区間内において順番に複数の実験トルクを選択することを特徴とする請求項１～８のいずれか一項に記載のボルティングトルクの決定方法。
10. 前記有効締付けトルク区間の下限及び上限のうちの少なくとも一方は、前記複数の実験トルクに含まれることを特徴とする請求項９に記載のボルティングトルクの決定方法。
11. 前記ボルト締付け角度測定ステップは、
    複数の実験トルクのそれぞれを前記サンプルの試験締付けを行うべき複数のボルティング装置のそれぞれに割り当てる実験トルク割当てステップと、
    前記実験トルクが割り当てられた複数のボルティング装置で、それぞれの前記サンプルボルトをそれぞれのサンプル対象物にボルティングするサンプルボルティングステップと、
    を含んでなり、
    前記サンプルボルティングステップの最中にそれぞれの前記サンプルボルトが回転した角度を測定することを特徴とする請求項１～１０のいずれか一項に記載のボルティングトルクの決定方法。
12. 前記ボルト締付け角度測定ステップは、
    複数の実験トルクの最も低い値から最も高い値まで、もしくは最も高い値から最も低い値まで順番に前記サンプルの試験締付けを行うべきボルティング装置に割り当てる実験トルク割当てステップと、
    前記実験トルクが割り当てられる順番に、前記ボルティング装置で複数のサンプルボルトを複数のサンプル対象物にそれぞれボルティングするサンプルボルティングステップと、
    を含んでなり、
    前記サンプルボルティングステップの最中にそれぞれの前記サンプルボルトが回転した角度を測定することを特徴とする請求項１～１０のいずれか一項に記載のボルティングトルクの決定方法。
13. 前記ボルティングトルク決定ステップは、
    測定されたボルト締付け角度を予め定められた基準ボルト角度と比較して、前記基準ボルト角度よりも小さなボルト締付け角度を選び出すボルト締付け角度選出しステップと、
    前記選び出されたボルト締付け角度が単一であれば、当該ボルト締付け角度が測定された試験締付けにおける実験トルクを選び出し、前記選び出されたボルト締付け角度が複数であれば、これらの平均値を計算して、平均値に対する標準偏差が３以内であり、かつ、最も小さな値のボルト締付け角度を確かめ、当該ボルト締付け角度が測定された試験締付けにおける実験トルクを選び出す実験トルク選出しステップと、
    を含んでなり、
    前記実験トルク選出しステップにおいて選び出された実験トルクをボルティングトルクとして決めることを特徴とする請求項２～６のいずれか一項に記載のボルティングトルクの決定方法。
14. 前記基準ボルト角度は、３０°であることを特徴とする請求項１３に記載のボルティングトルクの決定方法。

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