(57)【要約】【課題】締付部材の塑性領域までの締付を行う、締付工具の評価を行うにあたり、大量のボルトを消費することなく、評価に要する時間を短縮する。【解決手段】締付部材の塑性領域までの締付に用いられる締付工具２４を評価する際に、実使用に供される締付部材と被締付部材との摩擦係数よりも高めた、高摩擦係数テストピース１４を構成する締付部材１４Ａの締付を行う。この、高摩擦係数テストピース１４を構成する締付部材１４Ａの締付の回転速度を、実使用に供される締付部材と被締付部材との摩擦係数における締付の回転速度とは異なる速度となるよう制御して、塑性領域締付時の締付工具に作用するトルク変化を、弾性領域内で擬似的に再現する。締付部材１４Ａに塑性変形を生じさせることなく、評価対象の締付工具２４に、塑性領域締付時のトルク変化と回転角度のパターンを適用させる。【選択図】図３
2014102123.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
締付部材の塑性領域までの締付に用いられる締付工具の評価方法であって、
締付部材と被締付部材との摩擦係数を、実使用に供される締付部材と被締付部材との摩擦係数よりも高めた、高摩擦係数テストピースを構成する締付部材の締付を行い、この締付の際、
該高摩擦係数テストピースを構成する締付部材の締付の回転速度を制御して、実使用時における、塑性領域締付時の締付工具の回転角度と締付工具に作用するトルク変化のパターンを、弾性領域内で擬似的に再現することを特徴とする締付工具の評価方法。
【請求項２】
前記高摩擦係数テストピースを構成する締付部材の締付の回転速度を制御する際に、実使用に供される締付部材と被締付部材との摩擦係数における、締付のトルク変化と回転角度のパターンと同様のパターンとなるような回転速度に制御することを特徴とする請求項１記載の締付工具の評価方法。
【請求項３】
前記高摩擦係数テストピースを構成する締付部材の締付の回転速度を、実使用に供される締付部材と被締付部材との摩擦係数での、締付のトルク変化と回転角度のパターンと同様のパターンとなるような回転速度に制御して、塑性領域締付時の締付工具に作用するトルク変化と回転角度のパターンを、弾性領域内で擬似的に再現するためのステップとして、
実使用に供される締付部材と被締付部材との摩擦係数を有するテストピースを構成する締付部材の締付を行い、正規波形パラメータを取得するステップと、
前記高摩擦係数テストピースを構成する締付部材の締付を行い、トライ波形パラメータを取得するステップと、
前記正規波形パラメータを取得するステップ、及び、前記トライ波形パラメータを取得するステップで得られた各波形パラメータに基づき、弾性領域内で擬似的に塑性領域締付時の、締付工具に作用するトルク変化と回転角度のパターンを再現するための、高摩擦係数テストピース用回転速度を算出するステップと、
該高摩擦係数テストピース用回転速度で、前記高摩擦係数テストピースを構成する締付部材の締付を行うステップと、を含むことを特徴とする請求項２記載の締付工具の評価方法。
【請求項４】
前記高摩擦係数テストピース用回転速度で、前記高摩擦係数テストピースを構成する締付部材の締付を行うステップに続き、
前記高摩擦係数テストピース用回転速度で、前記高摩擦係数テストピースを構成する締付部材の締付を行う際の、弾性領域内で塑性領域締付時の締付トルクへと到達するまでの、締付時間を算出するステップと、
前記正規波形パラメータを取得するステップにおける、塑性領域締付時の締付トルクへと到達するまでの締付時間と、前記高摩擦係数テストピースを構成する締付部材の締付を行い、弾性領域内で塑性領域締付時の締付トルクへと到達するまでの締付時間を算出するステップで得られた、擬似的な塑性領域締付時の締付トルクへと到達するまでの締付時間との、締付時間の誤差を算出するステップと、
前記締付時間の誤差を算出するステップにおいて、締付時間の誤差が生じた場合に、該誤差分をフィードバックし、弾性領域内で擬似的に塑性領域締付時の、締付工具に作用するトルク変化と回転角度のパターンを再現するための、前記高摩擦係数テストピース用回転速度を調整し、該高摩擦係数テストピース用回転速度で、前記高摩擦係数テストピースを構成する締付部材の締付以降のステップを繰り返すこと、を含むことを特徴とする請求項３記載の締付工具の評価方法。
【請求項５】
前記高摩擦係数テストピース用回転速度で、前記高摩擦係数テストピースを構成する締付部材の締付を行うステップにおいて、擬似塑性領域到達後の、前記高摩擦係数テストピースを構成する締付部材の回転角度を検出し、
前記締付時間の誤差を算出するステップにおいて、該回転角度が、前記正規波形パラメータを取得するステップで得られる、弾性領域から塑性領域への遷移角度を超えると判断される場合に、前記締付時間の誤差を算出するステップ以降のステップの実行を中止することを特徴とする請求項３又は４記載の締付工具の評価方法。
【請求項６】
締付部材の塑性領域までの締付に用いられる締付工具の評価装置であって、
ナットランナーと、
締付部材と被締付部材とから構成されるテストピースの、前記被締付部材を固定する固定治具と、
前記ナットランナーのトルクセンサーと、
前記ナットランナーの制御手段とを備え、
該制御手段には、実使用に供される締付部材と被締結部材との摩擦係数よりも摩擦係数を高めた、高摩擦係数テストピースを構成する締付部材の締付の回転速度を制御して、塑性領域締付時の締付工具に作用するトルク変化と回転角度のパターンを、弾性領域内で擬似的に再現する制御ロジックを含むことを特徴とする締付工具の評価装置。
【請求項７】
前記制御ロジックは、前記高摩擦係数テストピースを構成する締付部材の締付の回転速度を制御する際に、実使用に供される締付部材と被締付部材との摩擦係数における、締付のトルク変化と回転角度のパターンと同様のパターンとなるような回転速度に制御するものであることを特徴とする請求項６記載の締付工具の評価装置。
【請求項８】
前記制御ロジックには、実使用に供される締付部材と被締付部材との摩擦係数を有するテストピースを構成する締付部材の締付を行って取得する正規波形パラメータと、実使用に供される締付部材と被締付部材との摩擦係数よりも高めた高摩擦係数テストピースを構成する締付部材の締付を行って取得するトライ波形パラメータとに基づき、弾性領域内で擬似的に塑性領域締付時の、締付工具に作用するトルク変化と回転角度のパターンを再現するための、高摩擦係数テストピース用回転速度を算出するステップと、
該高摩擦係数テストピース用回転速度で、高摩擦係数テストピースを構成する締付部材の締付を行うステップと、が含まれることを特徴とする請求項７記載の締付工具の評価装置。
【請求項９】
前記制御ロジックには、前記高摩擦係数テストピース用回転速度で、前記高摩擦係数テストピースを構成する締付部材の締付を行うステップに続き、
前記高摩擦係数テストピース用回転速度で、高摩擦係数テストピースを構成する締付部材の締付を行う際に、弾性領域内で擬似的に塑性領域締付時の締付トルクへと到達するまでの、締付時間を算出するステップと、
前記正規波形パラメータを取得するステップにおける、塑性領域締付時の締付トルクへと到達するまでの締付時間と、前記弾性領域内で擬似的に塑性領域締付時の締付トルクへと到達するまでの締付時間を算出するステップで得られた、擬似的な塑性領域締付時の締付トルクへと到達するまでの締付時間との、締付時間の誤差を算出するステップと、
該締付時間の誤差が生じた場合に、該誤差分をフィードバックして、弾性領域内で擬似的に塑性領域締付時の、締付工具に作用するトルク変化と回転角度のパターンを再現するための、高摩擦係数テストピース用回転速度を調整し、該高摩擦係数テストピース用回転速度で、高摩擦係数テストピースを構成する締付部材の締付以降を繰り返すステップと、が含まれることを特徴とする請求項８記載の締付工具の評価装置。
【請求項１０】
前記制御ロジックには、前記高摩擦係数テストピース用回転速度で、前記高摩擦係数テストピースを構成する締付部材の締付を行うステップにおいて、擬似塑性領域到達後の、前記高摩擦係数テストピースを構成する締付部材の回転角度を検出し、
前記締付時間の誤差を算出するステップにおいて、該回転角度が、前記正規波形パラメータを取得するステップで得られる、弾性領域から塑性領域への遷移角度を超えると判断される場合に、前記締付時間の誤差を算出するステップ以降のステップの実行を中止する制御ロジックが含まれることを特徴とする請求項８又は９記載の締付工具の評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、締付工具の評価方法及び評価装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、自動車用エンジンのヘッドボルトの締付に代表されるように、締付部材の塑性領域までの締付を行う手法が用いられている。そして、この締付部材の締付作業の際に、塑性領域での締付トルクを管理する手法も種々に考案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−８８６８２号公報
【特許文献２】特開昭６１−１４２０８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、締付部材を塑性領域まで締付を行うための締付工具には、高トルクが付与されることから磨耗が激しく、耐久性、信頼性の更なる向上が望まれている。又、使用実績のない材質や形状からなる新規工具の開発も、日々行なわれている。しかしながら、使用実績のない締付工具は、組み立てラインにおいてソケット割れや欠損等が発生する可能性があるため、かかる新規工具を新たに採用する場合には、事前に工具の耐久性評価を行うことが必要不可欠となっている。
かかる締付工具の評価試験において、テストピースを構成する締付部材としてのボルトに、塑性変形を起こす必要があることから、ボルトの再利用が不可能である上に、評価試験の信頼性を確保するためにも、相当数の試験回数が必要となり、大量のボルトを消費し、又、ボルトを頻繁に交換する必要があることから、評価結果を得るまでにも、長時間を要するものとなっている。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、締付部材の塑性領域までの締付を行う締付工具の評価を行うにあたり、大量のボルトを消費することなく、評価に要する時間を短縮して、締付工具の耐久性、信頼性を向上する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（発明の態様）
以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、更に他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。
【０００７】
（１）締付部材の塑性領域までの締付に用いられる締付工具の評価方法であって、
締付部材と被締付部材との摩擦係数を、実使用に供される締付部材と被締付部材との摩擦係数よりも高めた、高摩擦係数テストピースを構成する締付部材の締付を行い、この締付の際、該高摩擦係数テストピースを構成する締付部材の締付の回転速度を制御して、実使用時における、塑性領域締付時の締付工具の回転角度と締付工具に作用するトルク変化のパターンを、弾性領域内で擬似的に再現する締付工具の評価方法（請求項１）。
【０００８】
本項に記載の締付工具の評価方法は、締付部材の塑性領域までの締付に用いられる締付工具を評価する際に、実使用に供される締付部材と被締付部材との摩擦係数よりも高めた、高摩擦係数テストピースを構成する締付部材の締付を行うものである。そして、この締付の際、高摩擦係数テストピースを構成する締付部材の締付の回転速度を制御することにより、実使用時における、塑性領域締付時の締付工具の回転角度と締付工具に作用するトルク変化のパターンを、弾性領域内で擬似的に再現するものである。それにより、締付部材に塑性変形を生じさせることなく、評価対象の締付工具に、塑性領域締付時のトルク変化と回転角度のパターンを適用させるものである。
【０００９】
なお、締付部材と被締付部材との摩擦係数を、実使用に供される締付部材と被締付部材との摩擦係数よりも高める手法としては、締付部材としてのボルトと共に用いられるワッシャーの面粗度を、実使用時に用いられるワッシャーの面粗度よりも高めたものを用いることが挙げられる。この場合、ワッシャーの面粗度を高める手法として、ワッシャー製造時の研磨工程を省略する等がある。又、ワッシャーと、締付部材と、被締付部材との接触面を十分に洗浄し、油分を除去することで、各接触面の摩擦係数を高める手法や、締付部材としてのボルトの、ねじ部の摩擦係数を高める手法等も採用可能である。又、本説明において、テストピースには、締付部材と被締付部材とを含むものである（以下同様）。
【００１０】
（２）上記（１）項において、前記高摩擦係数テストピースを構成する締付部材の締付の回転速度を制御する際に、実使用に供される締付部材と被締付部材との摩擦係数における、締付のトルク変化と回転角度のパターンと同様のパターンとなるような回転速度に制御する締付工具の評価方法（請求項２）。
本項に記載の締付工具の評価方法は、塑性領域締付時の締付工具に作用するトルク変化を、弾性領域内で擬似的に再現するにあたり、高摩擦係数テストピースを構成する締付部材の締付の回転速度を、実使用に供される締付部材と被締付部材との摩擦係数における、締付のトルク変化と回転角度のパターンと同様のパターンとなるような回転速度に制御するものである。それにより、締付部材に塑性変形を生じさせることなく、評価対象の締付工具に、塑性領域締付時のトルク変化と回転角度のパターンを適用させるものである。
【００１１】
（３）上記（２）項において、前記高摩擦係数テストピースを構成する締付部材の締付の回転速度を、実使用に供される締付部材と被締付部材との摩擦係数での、締付のトルク変化と回転角度のパターンと同様のパターンとなるような回転速度に制御して、塑性領域締付時の締付工具に作用するトルク変化と回転角度のパターンを、弾性領域内で擬似的に再現するためのステップとして、
実使用に供される締付部材と被締付部材との摩擦係数を有するテストピースを構成する締付部材の締付を行い、正規波形パラメータを取得するステップと、
前記高摩擦係数テストピースを構成する締付部材の締付を行い、トライ波形パラメータを取得するステップと、
前記正規波形パラメータを取得するステップ、及び、前記トライ波形パラメータを取得するステップで得られた各波形パラメータに基づき、弾性領域内で擬似的に塑性領域締付時の、締付工具に作用するトルク変化と回転角度のパターンを再現するための、高摩擦係数テストピース用回転速度を算出するステップと、
該高摩擦係数テストピース用回転速度で、前記高摩擦係数テストピースを構成する締付部材の締付を行うステップと、を含む締付工具の評価方法（請求項３）。
本項に記載の締付工具の評価方法は、上記各ステップを含む手法によって、高摩擦係数テストピースを構成する締付部材の締付の回転速度を、実使用に供される締付部材と被締付部材との摩擦係数における締付の回転速度と異なるように制御することで、締付工具のトルク変化と回転角度のパターンを再現するものである。
【００１２】
（４）上記（３）項において、前記高摩擦係数テストピース用回転速度で、前記高摩擦係数テストピースを構成する締付部材の締付を行うステップに続き、
前記高摩擦係数テストピース用回転速度で、前記高摩擦係数テストピースを構成する締付部材の締付を行う際の、弾性領域内で塑性領域締付時の締付トルクへと到達するまでの、締付時間を算出するステップと、
前記正規波形パラメータを取得するステップにおける、塑性領域締付時の締付トルクへと到達するまでの締付時間と、前記高摩擦係数テストピースを構成する締付部材の締付を行い、弾性領域内で塑性領域締付時の締付トルクへと到達するまでの締付時間を算出するステップで得られた、擬似的な塑性領域締付時の締付トルクへと到達するまでの締付時間との、締付時間の誤差を算出するステップと、
前記締付時間の誤差を算出するステップにおいて、締付時間の誤差が生じた場合に、該誤差分をフィードバックし、弾性領域内で擬似的に塑性領域締付時の、締付工具に作用するトルク変化と回転角度のパターンを再現するための、前記高摩擦係数テストピース用回転速度を調整し、該高摩擦係数テストピース用回転速度で、前記高摩擦係数テストピースを構成する締付部材の締付以降のステップを繰り返すこと、を含む締付工具の評価方法（請求項４）
【００１３】
本項に記載の締付工具の評価方法は、上記各ステップを含む手法によって、高摩擦係数テストピースを構成する締付部材の締付の回転速度を、実使用に供される締付部材と被締付部材との摩擦係数における締付の回転速度と異なるように制御して、塑性領域締付時の締付工具に作用するトルク変化と回転角度のパターンを、弾性領域内で擬似的に再現するものである。
しかも、正規波形パラメータを取得するステップにおける、塑性領域締付時の締付トルクへと到達するまでの締付時間と、高摩擦係数テストピース用回転速度で、高摩擦係数テストピースを構成する締付部材の締付を行う際の、弾性領域内で塑性領域締付時の締付トルクへと到達するまでの締付時間とを比較する。そして、締付時間の誤差が生じた場合に、該誤差分をフィードバックし高摩擦係数テストピース用回転速度を調整することで、かかる回転速度の精度を高めるものである。
【００１４】
（５）上記（３）（４）項において、前記高摩擦係数テストピース用回転速度で、前記高摩擦係数テストピースを構成する締付部材の締付を行うステップにおいて、擬似塑性領域到達後の、前記高摩擦係数テストピースを構成する締付部材の回転角度を検出し、
前記締付時間の誤差を算出するステップにおいて、該回転角度が、前記正規波形パラメータを取得するステップで得られる、弾性領域から塑性領域への遷移角度を超えると判断される場合に、前記締付時間の誤差を算出するステップ以降のステップの実行を中止する締付工具の評価方法（請求項５）。
【００１５】
本項に記載の締付工具の評価方法は、高摩擦係数テストピース用回転速度で、高摩擦係数テストピースを構成する締付部材の締付を行うステップにおいて、擬似塑性領域到達後の、高摩擦係数テストピースを構成する締付部材の回転角度を検出し、この回転角度から、試験に供したテストピースの状態を計るものである。すなわち、上記（３）項の、締付時間の誤差を算出するステップにおいて、回転角度が、正規波形パラメータを取得するステップで得られる、弾性領域から塑性領域への遷移角度を超えると判断される場合には、高摩擦係数テストピースの締付部材に塑性変形が起こったものと判断する。締付部材に塑性変形が起こると、それ以降の締付評価は精度を欠くことになるので、上記（３）項の、締付時間の誤差を算出するステップ以降のステップの実行を中止し、塑性変形が生じていない高摩擦係数テストピースへと交換して、評価試験を再開する。
【００１６】
（６）締付部材の塑性領域までの締付に用いられる締付工具の評価装置であって、
ナットランナーと、
締付部材と被締付部材とから構成されるテストピースの、前記被締付部材を固定する固定治具と、
前記ナットランナーのトルクセンサーと、
前記ナットランナーの制御手段とを備え、
該制御手段には、実使用に供される締付部材と被締結部材との摩擦係数よりも摩擦係数を高めた、高摩擦係数テストピースを構成する締付部材の締付の回転速度を制御して、塑性領域締付時の締付工具に作用するトルク変化と回転角度のパターンを、弾性領域内で擬似的に再現する制御ロジックを含む締付工具の評価装置（請求項６）。
【００１７】
（７）上記（６）項において、前記制御ロジックは、前記高摩擦係数テストピースを構成する締付部材の締付の回転速度を制御する際に、実使用に供される締付部材と被締付部材との摩擦係数における、締付のトルク変化と回転角度のパターンと同様のパターンとなるような回転速度に制御するものである締付工具の評価装置（請求項７）。
【００１８】
（８）上記（７）項において、前記制御ロジックには、実使用に供される締付部材と被締付部材との摩擦係数を有するテストピースを構成する締付部材の締付を行って取得する正規波形パラメータと、実使用に供される締付部材と被締付部材との摩擦係数よりも高めた高摩擦係数テストピースを構成する締付部材の締付を行って取得するトライ波形パラメータとに基づき、弾性領域内で擬似的に塑性領域締付時の、締付工具に作用するトルク変化と回転角度のパターンを再現するための、高摩擦係数テストピース用回転速度を算出するステップと、
該高摩擦係数テストピース用回転速度で、高摩擦係数テストピースを構成する締付部材の締付を行うステップと、が含まれる締付工具の評価装置（請求項８）。
【００１９】
（９）上記（８）項において、前記制御ロジックには、前記高摩擦係数テストピース用回転速度で、前記高摩擦係数テストピースを構成する締付部材の締付を行うステップに続き、
前記高摩擦係数テストピース用回転速度で、高摩擦係数テストピースを構成する締付部材の締付を行う際に、弾性領域内で擬似的に塑性領域締付時の締付トルクへと到達するまでの、締付時間を算出するステップと、
前記正規波形パラメータを取得するステップにおける、塑性領域締付時の締付トルクへと到達するまでの締付時間と、前記弾性領域内で擬似的に塑性領域締付時の締付トルクへと到達するまでの締付時間を算出するステップで得られた、擬似的な塑性領域締付時の締付トルクへと到達するまでの締付時間との、締付時間の誤差を算出するステップと、
該締付時間の誤差が生じた場合に、該誤差分をフィードバックして、弾性領域内で擬似的に塑性領域締付時の、締付工具に作用するトルク変化と回転角度のパターンを再現するための、高摩擦係数テストピース用回転速度を調整し、該高摩擦係数テストピース用回転速度で、高摩擦係数テストピースを構成する締付部材の締付以降を繰り返すステップと、が含まれる締付工具の評価装置（請求項９）。
【００２０】
（１０）上記（８）（９）項において、前記制御ロジックには、前記高摩擦係数テストピース用回転速度で、前記高摩擦係数テストピースを構成する締付部材の締付を行うステップにおいて、擬似塑性領域到達後の、前記高摩擦係数テストピースを構成する締付部材の回転角度を検出し、
前記締付時間の誤差を算出するステップにおいて、該回転角度が、前記正規波形パラメータを取得するステップで得られる、弾性領域から塑性領域への遷移角度を超えると判断される場合に、前記締付時間の誤差を算出するステップ以降のステップの実行を中止する制御ロジックが含まれる締付工具の評価装置（請求項１０）。
【００２１】
そして、上記（６）から（１０）項記載の締付工具の評価装置は、上記（１）から（５）項記載の評価方法を実行することが可能なものであり、上記（１）から（５）項記載の評価方法と同様の作用が得られるものである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明はこのように構成したので、締付部材の塑性領域までの締付を行う締付工具の評価を行うにあたり、大量のボルトを消費することなく、評価に要する時間を短縮して、締付工具の耐久性、信頼性を向上する技術を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態に関連する、締付工具の評価方法を示すフローチャートである。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、図２に示されるフローチャートの、特定のステップにて実施される変換処理の様子を示す説明図である。
【図３】本発明の実施の形態に関連する、締付工具の評価装置を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて説明する。
締付工具の耐久性は、工具に掛かるトルクと、工具をどれだけ回したかという回転角度との関係から定まるものであり、単に同一のトルクが工具に掛かれば、塑性域ボルト締めを再現できるものではない。そのため、本発明の実施の形態では、実際に使用する塑性域ボルト締め時のトルクと、回転角度の関係を示すパターンを、弾性域内で擬似的に再現することで、工具の耐久性を評価するものである。
なお、以下の説明において、従来技術と同一部分、若しくは相当する部分については、同一の符号を付して、詳しい説明を省略する。
【００２５】
本発明の実施の形態に関する締付工具の評価方法は、図３に示される締付工具の評価装置１０によって実施されるものである。締付工具の評価装置１０は、ナットランナー１２と、テストピース１４を構成する被締付部材１４Ｂの固定治具１６と、ナットランナー１２のトルクセンサー１８と、ナットランナーの制御手段２０とを備えるものである。ナットランナー１２には、継ぎ手２２を介して、評価対象である締付工具２４が装着されている。又、符号２６で示される部分は操作盤である。そして、ナットランナーの制御手段２０によって、ナットランナー１２の回転速度の制御、トルクセンサー１８により検出されるナットランナー１２に働くトルク値及び回転角度の記録、操作盤２６に対する入出力の授受等、締付工具の評価装置１０の制御に必要な信号の授受及び処理を行うものである。
【００２６】
ここで、テストピース１４としては、締付部材（ボルト）１４Ａと被締付部材１４Ｂとの摩擦係数を、実使用に供される締付部材と被締付部材との摩擦係数よりも高めた、高摩擦係数テストピースが用いられる。
【００２７】
又、ナットランナーの制御手段２０には、高摩擦係数テストピース１４を構成する締付部材１４Ａの締付の回転速度を、実使用に供される締付部材と被締付部材との摩擦係数での締付の、トルク変化と回転角度のパターンと同様になるように回転速度を制御して、塑性領域締付時の締付工具２４に作用するトルク変化と回転角度のパターンを、弾性領域内で擬似的に再現する制御ロジックが含まれるものである。なお、ナットランナーの制御手段２０としては、図示の例では、電子演算機により構築される専用のコントローラが用いられているが、パーソナルコンピュータ等汎用の電子計算機を用いることとしても良い。又、トルクセンサー１８はナットランナー１２に装備されたものを用いているが、適宜、別体のトルクセンサーを用いることとしても良い。
【００２８】
ナットランナーの制御手段２０に内蔵される制御ロジックは、図１に示される各ステップからなる制御フローが含まれている。ここで、各ステップについて以下に説明する。
Ｓ１００（正規波形パラメータ取得）：実使用に供される締付部材と被締付部材との摩擦係数を有するテストピースの締付を行い、正規波形パラメータ（図２（ａ）の符号Ｎ参照）を取得する。
この際、図３のごとく、実使用に供される締付部材と被締付部材との摩擦係数を有するテストピースをセットし、ナットランナー１２の回転速度を一定速度Ｖとして、テストピースの締め付けを行う。そして、図２（ａ）に示されるように、弾性領域内にある回転角度から、塑性領域内にある回転角度への、遷移角度θ＝θ１における降伏トルクＴ１を、ナットランナー１２のトルクセンサー１８によって検出する。遷移角度θ＝θ１における降伏トルクＴ１の検出後も、引き続きナットランナー１２の回転速度を一定速度Ｖとして、テストピースの締め付けを行い、最終到達トルクＴ２に至った時点での、ナットランナー１２の回転角度θ＝θ２を、ナットランナー１２のトルクセンサー１８によって検出する。
なお、図１（ａ）において、正規波形パラメータを示す線Ｎの傾きが、遷移角度θ＝θ１を超えて緩やかになっているのは、締付部材に塑性変形が生じて、回転角度の増加に対してトルクの上昇が追従しなくなることに起因するものである。
【００２９】
Ｓ１１０（トライ波形パラメータ取得）：高摩擦係数テストピース１４を構成する締付部材１４Ａの締付を行い、トライ波形パラメータ（図２（ａ）の符号Ｈ参照）を取得する。
この際も、図３のごとく、高摩擦係数テストピース１４をセットし、ナットランナー１２の回転速度を一定速度Ｖとして、テストピースの締め付けを行う。そして、ナットランナー１２の回転角度θを、ナットランナーのトルクセンサー１８によって検出する。このとき、図２（ａ）に示されるように、トライ波形パラメータを示す線Ｈの傾きは、正規波形パラメータを示す線Ｎの傾きよりも急傾斜となる。そして、ナットランナー１２の回転角度θが、降伏トルクＴ１及び最終到達トルクＴ２を超えるトルク値が、正規波形パラメータを取得した際に検出された遷移角度θ＝θ１に至る前に、検出される。
【００３０】
なお、上記ステップＳ１００、Ｓ１１０における、ナットランナー１２の回転速度は一定速度Ｖとされていることから、ナットランナー１２の回転角度θと時間とは比例関係にある。よって、以降のステップでは、図２（ｂ）に示されるように、便宜上、ナットランナー１２の回転角度θを時間に変換して情報処理を行う。
そして、正規波形パラメータを示す線Ｎにおける、降伏トルクＴ１及び最終到達トルクＴ２の到達時間ｔ１、ｔ２が、ナットランナー１２の回転角度θ１、θ２から導き出される。又、トライ波形パラメータを示す線Ｈにおける、降伏トルクＴ１及び最終到達トルクＴ２への到達時間ｔ１’、ｔ２’（これらのトルクは、弾性領域において到達する）が、ナットランナー１２の回転角度θから導き出される。
【００３１】
Ｓ１２０（回転速度算出）：正規波形パラメータを取得するステップ（Ｓ１００）、及び、トライ波形パラメータを取得するステップ（Ｓ１１０）で得られた各波形パラメータに基づき、弾性領域内で擬似的に、塑性領域締付時の、締付工具２４に作用するトルク変化を再現するための、高摩擦係数テストピース用回転速度を算出する。
この際の処理内容は、図２（ｂ）に示されるように、トライ波形パラメータを示す線Ｈの傾きを、正規波形パラメータを示す線Ｎの傾きに一致させるようにする。具体的には、ナットランナー１２の回転速度を、一定速度Ｖよりも遅くなるように調整するものである。
かかる処理のための計算式は、調整後の弾性領域における速度をＶ１、調整後の擬似塑性領域における速度をＶ２として、次のように表される。
弾性領域（０＜ｔ＜ｔ１）：Ｖ１＝Ｖ×ｔ１’／ｔ１
擬似塑性領域（ｔ１＜ｔ＜ｔ２）：Ｖ２＝Ｖ×（ｔ２’−ｔ１’）／（ｔ２−ｔ１）
【００３２】
Ｓ１３０（締付）：高摩擦係数テストピース用回転速度で、高摩擦係数テストピース１４を構成する締付部材１４Ａの締付を行う。
この際も、図３のごとく、高摩擦係数テストピース１４をセットし、ナットランナー１２の回転速度を、ステップＳ１２０で得られた調整後の弾性領域における速度をＶ１、調整後の擬似塑性領域における速度をＶ２として、高摩擦係数テストピース１４の締め付けを行う。そして、ナットランナー１２の回転角度θを、ナットランナー１２のトルクセンサー１８によって検出する。
【００３３】
Ｓ１４０（締付時間算出）：高摩擦係数テストピース用回転速度で、高摩擦係数テストピース１４を構成する締付部材１４Ａの締付を行う際の、弾性領域内で実使用時での塑性領域締付時の締付トルクへと到達するまでの、締付時間を算出する。
この際、ステップＳ１３０における、高摩擦係数テストピース用回転速度Ｖ１、Ｖ２で、高摩擦係数テストピース１４を構成する締付部材１４Ａの締付を行ったときの、実磨耗評価波形パラメータを示す線Ｉから、Ｔ１到達時間ｔ１”及びＴ２到達時間ｔ２”を算出する。
【００３４】
Ｓ１５０（締付時間誤差算出）：正規波形パラメータを取得するステップ（Ｓ１００）における、塑性領域締付時の締付トルクへと到達するまでの締付時間ｔ１、ｔ２と、高摩擦係数テストピース１４を構成する締付部材１４Ａの締付を行い、弾性領域内で塑性領域締付時の締付トルクへと到達するまでの締付時間ｔ１”、ｔ２”を算出するステップ（Ｓ１４０）で得られた、擬似的な塑性領域締付時の締付トルクへと到達するまでの締付時間との、締付時間の誤差を算出する。
かかる処理のための計算式は、実際のＴ１到達時間誤差をΔｔ１、実際のＴ２到達時間誤差をΔｔ２として、次のように表される。
Δｔ１＝ｔ１−ｔ１”
Δｔ２＝（ｔ２−ｔ１）−（ｔ２”−ｔ１”）
【００３５】
Ｓ１６０（フィードバック）：上記ステップ（Ｓ１５０）において、締付時間の誤差が生じた場合に、誤差分をフィードバックして、弾性領域内で擬似的に塑性領域締付時の、締付工具２４に作用するトルク変化を再現するための、高摩擦係数テストピース用回転速度を調整する。そして、高摩擦係数テストピース用回転速度で、高摩擦係数テストピース１４を構成する締付部材１４Ａの締付以降のステップ（Ｓ１２０〜Ｓ１５０）を、所定の試験回数に至るまで繰り返す。
この際に、図２（ｃ）に示されるように、適宜、時間をナットランナー１２の回転角度θに再変換して、θ＜θ１となるように、ナットランナー１２の回転角度θを監視する。
【００３６】
なお、高摩擦係数テストピース用回転速度で、高摩擦係数テストピース１４を構成する締付部材１４Ａの締付を行うステップ（Ｓ１３０）において、擬似塑性領域到達後の、高摩擦係数テストピース１４を構成する締付部材１４Ａの回転角度を検出することとしても良い。
この場合において、回転角度θが、正規波形パラメータを取得するステップ（Ｓ１００）で得られる、弾性領域から塑性領域への遷移角度θ１を超える（θ＞θ１）と判断される場合に、締付時間の誤差を算出するステップ（Ｓ１６０）以降のステップの実行を中止する。この際、例えば操作盤２６からアラームを発報して試験の中止を促し、若しくは、ナットランナー１２を自動停止するように、制御することとしても良い。
【００３７】
さて、上記構成をなす、本発明の実施の形態によれば、次のような作用効果を得ることが可能である。
すなわち、本項に記載の締付工具の評価装置１０によって実施される方法は、締付部材の塑性領域までの締付に用いられる締付工具２４を評価する際に、実使用に供される締付部材と被締付部材との摩擦係数よりも高めた、高摩擦係数テストピース１４を構成する締付部材１４Ａの締付を行うものである。そして、この締付の際、高摩擦係数テストピース１４を構成する締付部材１４Ａの締付の回転速度を、実使用に供される締付部材と被締付部材との摩擦係数における締付の回転速度Ｖとは異なる速度Ｖ１、Ｖ２となるよう制御して（図２（ｂ）参照）、塑性領域締付時の締付工具に作用するトルク変化を、弾性領域内（０＜θ＜θ１）で擬似的に再現するものである（図２（ｃ）参照）。それにより、締付部材１４Ａに塑性変形を生じさせることなく、評価対象の締付工具２４に、塑性領域締付時のトルク変化と回転角度のパターンを適用させることが可能となる。
【００３８】
この際、図１に示される各ステップＳ１００〜Ｓ１６０を含む手法によって、高摩擦係数テストピース１４を構成する締付部材１４Ａの締付の回転速度を、実使用に供される締付部材と被締付部材との摩擦係数における締付の回転速度Ｖと異なる速度Ｖ１、Ｖ２となるよう制御して、塑性領域締付時の締付工具２４に作用するトルク変化を、弾性領域内（０＜θ＜θ１）で擬似的に再現するものである。そして、締付部材１４Ａに塑性変形を生じさせることなく、評価対象の締付工具２４に、塑性領域締付時のトルク変化と回転角度のパターンと同様のパターンを適用させるものである。
【００３９】
しかも、正規波形パラメータを取得するステップ（Ｓ１００）における、塑性領域締付時の締付トルクへと到達するまでの締付時間と、高摩擦係数テストピース用回転速度で、高摩擦係数テストピースを構成する締付部材の締付を行う際の（Ｓ１３０）、弾性領域内で塑性領域締付時の締付トルクへと到達するまでの締付時間（Ｓ１４０）とを比較する（Ｓ１５０）。そして、締付時間の誤差Δｔ１、Δｔ２が生じた場合に、該誤差分をフィードバックし（Ｓ１６０）、高摩擦係数テストピース用回転速度Ｖ１、Ｖ２を調整することで、かかる回転速度Ｖ１、Ｖ２の精度を高めることが可能となる。
なお、かかるフィードバック制御ステップは、必要に応じて実施することとしても良い。
【００４０】
又、図１に示される、高摩擦係数テストピース用回転速度Ｖ１、Ｖ２で、高摩擦係数テストピース１４を構成する締付部材１４Ａの締付を行うステップ（Ｓ１３０）において、擬似塑性領域到達後の、高摩擦係数テストピース１４を構成する締付部材１４Ａの回転角度を検出し（Ｓ１４０）、この回転角度から、試験に供したテストピースの状態を計ることも可能である。すなわち、図１に示される、締付時間の誤差を算出するステップ（Ｓ１５０）において、回転角度θが、正規波形パラメータＮを取得するステップ（Ｓ１００）で得られる、弾性領域から塑性領域への遷移角度θ１を超えると判断される場合には、締付部材１４Ａに塑性変形が起こったものと判断するものである。締付部材１４Ａに塑性変形が起こると、それ以降の締付評価は精度を欠くことになるので、図１に示される、締付時間の誤差を算出するステップ以降のステップ（Ｓ１５０、Ｓ１６０）の実行を中止し、塑性変形が生じていない高摩擦係数テストピースへと交換して、評価試験を再開することが可能となる。
【００４１】
以上のごとく、本発明の実施の形態によれば、締付工具２４の評価を行うにあたり、大量のテストピースを消費することなく、かつ、評価時間にも長時間を要することなく、適切な磨耗評価がなされた締付工具２４を提供することが可能となり、締付部材１４Ａの塑性領域までの締付を行うための締付工具２４の、耐久性、信頼性の向上に寄与するものとなる。
【符号の説明】
【００４２】
１０：締付工具の評価装置、  １２：ナットランナー、  １４：高摩擦係数テストピース、  １４Ａ：締付部材、  １４Ｂ：被締付部材、  １６：固定治具、  １８：トルクセンサー、  ２０：ナットランナーの制御手段、  ２４：締付工具、  θ：ナットランナーの回転角度、  θ１：弾性領域から塑性領域への遷移角度、  θ２：最終到達トルクに至った時点でのナットランナーの回転角度、  Ｔ１：降伏トルク、  Ｔ２：最終到達トルク、Ｖ１：調整後の弾性領域における速度、Ｖ２：調整後の擬似塑性領域における速度
【図１】
2014102123.tif 000003
【図２】
2014102123.tif 000004
【図３】
2014102123.tif 000005