(57)【要約】【課題】  トルク＋角度法に準じた締結方法をとりながら、屈曲した締付トルク特性においても軸力のばらつきが抑制でき、初期締結域の存在要因となる現象によって被締結部材に作用する有効なボルト軸力の低下量を適正に補正する。【解決手段】  スナッグトルクＴＡまでボルトを締付けた後、初期設定角度θＡと、補正増締角度（θＢ＋θｃ）との合計角度θｓまでボルトを回転させる。補正増締角度（θＢ＋θｃ）は、後期締結域IIにおける締付トルク特性線Ｃ２の延長線上のスナッグトルクＴＡに対応する締付角度θ２２と、実際のスナッグトルクＴＡに対応する締付角度θ１１とのずれを補正する第１補正増締角度θＢと、初期締結域Ｉの存在要因となる現象によって後期締結域IIにおける被締結部材に作用する有効なボルト軸力が低下することを、軸力低下量が大なるほど補正量が大である第２補正増締角度θｃとの和として演算される。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
締付角度増分に対する締付トルク増分であるトルク勾配が、ボルトの初期締結域では第１トルク勾配となり、それに続く後期締結域では上記第１トルク勾配より大きな第２トルク勾配となるような締付トルク特性を示す締結形態に適用されるボルト締結方法であって、
始めに予め設定されたスナッグトルクに達するまでボルトを締付け、
更にその後のボルト回転角度が、予め設定された初期設定角度と、当該ボルトの締付動作開始から完了までの間に演算される補正増締角度との合計角度に達するまでボルトを回転させて締付けを完了させるものであり、
上記補正増締角度は、上記後期締結域における上記締付トルク特性線ないしはその延長線上の上記スナッグトルクに対応する締付角度が、実際の上記スナッグトルクに対応する締付角度よりも大なる方にずれることを補正する第１補正増締角度と、上記初期締結域の存在要因となる現象によって上記後期締結域における被締結部材に作用する有効なボルト軸力が低下することを、軸力低下量が大であるほど補正量が大であるように補正する第２補正増締角度との和として演算されることを特徴とするボルト締結方法。
【請求項２】
上記第１補正増締角度は、上記スナッグトルクに対応する第１補正始端角度から、上記後期締結域における上記締付トルク特性の延長線上における上記スナッグトルクに対応する第１補正終端角度に達するまでの角度に相当する角度であることを特徴とする請求項１記載のボルト締結方法。
【請求項３】
上記第２補正増締角度は、上記後期締結域の上記締付トルク特性の延長線上における、上記スナッグトルク以下に設定される第２補正始端トルクに対応する第２補正始端角度から、上記初期締結域における上記締付トルク特性の延長線と上記後期締結域における上記締付トルク特性の延長線との交点に対応する第２補正終端角度に達するまでの角度に相当する角度であることを特徴とする請求項１または２記載のボルト締結方法。
【請求項４】
上記トルク勾配は、予め設定された基準トルクに対応する基準締付角度からボルトを所定角度回転させた後の勾配演算始端角度と、それより更に所定角度回転させた後の勾配演算終端角度と、上記勾配演算始端角度および上記勾配演算終端角度にそれぞれ対応する各締付トルクとに基づいて演算されることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のボルト締結方法。
【請求項５】
上記トルク勾配の演算方法は、上記第２トルク勾配を演算する際に適用されることを特徴とする請求項４記載のボルト締結方法。
【請求項６】
被締結部材の間に、当該被締結部材よりも弾性変形しやすい弾性変形部材を挟んで締付けるものであって、
上記初期締結域において、ボルト締結による上記弾性変形部材の変形量が、上記被締結部材の変形量よりも大であるような締結形態に適用されることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のボルト締結方法。
【請求項７】
上記被締結部材は、その締結境界部に、双方に略半々に跨る軸孔が形成された取付ボディと軸受キャップであって、
上記弾性変形部材は、略円筒形の部材を直径に沿って分割したような１対の半割メタルであって、略円筒を形成するように合わせた状態で上記軸孔に装着され、
ボルト締付け前の状態で、上記１対の半割メタルを合わせた外周が、上記軸孔の孔周よりも大であって、上記初期締結域において、上記半割メタルの上記軸孔よりも大なる部分が潰されるように変形するような締結形態に適用されることを特徴とする請求項６記載のボルト締結方法。
【請求項８】
上記軸孔は、上記取付ボディおよび上記軸受キャップとをボルトで締結した後に加工されるものであり、その際のボルト締付方法が、始めに上記スナッグトルクまでボルトを締付け、更にその後のボルト回転角度が、上記初期設定角度に達するまでボルトを回転させて締付けを完了させるものであることを特徴とする請求項７記載のボルト締結方法。
【請求項９】
締付角度増分に対する締付トルク増分であるトルク勾配が、ボルトの初期締結域では第１トルク勾配となり、それに続く後期締結域では上記第１トルク勾配より大きな第２トルク勾配となるような締付トルク特性を示す締結形態に適用されるボルト締結装置であって、
ボルトを軸まわりに回転させるボルト回転手段と、
ボルトに負荷されるトルクを検知するトルク検知手段と、
ボルトの締付角度を検知する締付角度検知手段と、
上記ボルト回転手段の作動を制御する制御手段と、
予め設定された締付量よりもボルトを増締めする量である補正増締角度を、上記ボルト回転手段の作動開始から完了までの間に演算する補正増締角度演算手段とを備え、
上記制御手段は、始めに、上記トルク検知手段により検知される締付トルクが予め設定されたスナッグトルクに達するまで上記ボルト回転手段を作動させ、その後、上記締付角度検知手段により検知される締付角度が、予め設定された初期設定角度と、上記補正増締角度演算手段により演算される補正増締角度との合計角度に達するまで上記ボルト回転手段を作動させて締付を完了させるように構成され、
上記補正増締角度演算手段は、上記後期締結域における上記締付トルク特性線ないしはその延長線上の上記スナッグトルクに対応する締付角度が、実際の上記スナッグトルクに対応する締付角度よりも大なる方にずれることを補正する第１補正増締角度と、初期締結域の存在要因となる現象によって後期締結域における被締結部材に作用する有効なボルト軸力が低下することを補正する第２補正増締角度とを演算し、その和を上記補正増締角度となすことを特徴とするボルト締結装置。
【請求項１０】
上記補正増締角度演算手段は、上記第１補正増締角度を、上記スナッグトルクに対応する第１補正始端角度から、上記後期締結域における上記締付トルク特性の延長線上における上記スナッグトルクに対応する第１補正終端角度に達するまでの角度に相当する角度となすことを特徴とする請求項９記載のボルト締結装置。
【請求項１１】
上記補正増締角度演算手段は、上記第２補正増締角度を、上記後期締結域における上記締付トルク特性の延長線上における上記スナッグトルク以下に設定される第２補正始端トルクに対応する第２補正始端角度から、上記初期締結域における上記締付トルク特性の延長線と上記後期締結域における上記締付トルク特性の延長線との交点に対応する第２補正終端角度に達するまでの角度に相当する角度となすことを特徴とする請求項９または１０記載のボルト締結装置。
【請求項１２】
上記補正増締角度演算手段は、上記トルク勾配を演算する際、上記締付トルク特性線上の、予め設定された基準トルクに対応する基準締付角度からボルトを所定角度回転させた後の勾配演算始端角度と、それより更に所定角度回転させた後の勾配演算終端角度と、上記勾配演算始端角度および上記勾配演算終端角度にそれぞれ対応する各締付トルクとに基づいて演算することを特徴とする請求項９乃至１１の何れか１項に記載のボルト締結装置。
【請求項１３】
対をなして軸受を構成する取付ボディと軸受キャップとの境界部に、その双方に略半々に跨る軸孔が形成されており、上記軸孔に、略円筒形の部材を直径に沿って分割したような１対の半割メタルを、略円筒を形成するように合わせて装着した状態で、上記取付ボディと上記軸受キャップとをボルトで締結させるものであり、
締付け前の状態で、上記１対の半割メタルを合わせた外周が、上記軸孔の孔周よりも大であって、上記初期締結域において、上記半割メタルの上記軸孔よりも大なる部分が潰されるように変形するような締結形態に適用されることを特徴とする請求項９乃至１２の何れか１項に記載のボルト締結装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボルト締結方法及びその装置に関し、特に締付角度増分に対する締付トルク増分であるトルク勾配が、ボルトの初期締結域よりも、それに続く後期締結域の方が大きくなるような締付トルク特性を示す締結形態に好適なボルト締結方法及びその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、始めに予め設定されたスナッグトルクに達するまでボルトを締付け、更にその後のボルト回転角度が、予め設定された初期設定角度に達するまでボルトを回転させて締付けを完了させるボルトの締結方法（当明細書では、これをトルク＋角度法と称する）が広く知られている。
【０００３】
トルク＋角度法（スナッグトルクＴＡ＋初期設定角度θＡ）は、たとえば図１０に示す締付トルク特性Ｃ１のように、締付角度θと締付トルクＴとが略比例関係となるような場合には比較的安定的な軸力を得ることができる。しかし同図の締付トルク特性Ｃ２やＣ２’に示すような屈曲した特性、詳しくはボルトの初期締結域Ｉではトルク勾配（締付角度増分に対する締付トルク増分）が小さく、それに続く後期締結域IIではトルク勾配が大きくなるような特性にトルク＋角度法を適用した場合、その屈曲位置のばらつきによってボルト軸力がばらつくという問題がある。
【０００４】
締付トルク特性Ｃ２のような特性は、たとえば被締結部材の間に、その被締結部材よりも弾性変形しやすい弾性変形部材を挟んで締付けるものであって、初期締結域Ｉにおいて上記弾性変形部材を押し潰すような締結形態に見られる特性である。
【０００５】
一方、弾性変形部材を挟まない、あるいはその押し潰し量が０である場合、締付トルク特性は特性Ｃ１のようになり、ある程度の押し潰し量がある場合には特性Ｃ２のようになり、さらに押し潰し量が増した場合には特性Ｃ２’のようになる。つまり押し潰し量がばらつくことによって、その屈曲位置が図１０に示すようにばらつき、ボルト軸力もばらつくものとなる。
【０００６】
また、仮に締付トルク特性Ｃ１とＣ２あるいはＣ２’において同等のボルト軸力が得られたとしても、締付トルク特性Ｃ２やＣ２’では初期締結域Ｉでの上記弾性変形部材を押し潰す反力によってボルト軸力の一部が相殺され、結果として被締結部材に作用する有効なボルト軸力が低下するという問題も併せ持つこととなる。
【０００７】
このような問題を解決し得るボルト締結方法として、図１１に示すような改良された角度法（当明細書では、これを着座点角度法と称する）が提案されている（特許文献１参照）。
【０００８】
図１１は着座点角度法を説明するグラフである。このグラフにおいて、締付トルク特性Ｃ１（図１０の締付トルク特性Ｃ１と同じ）の場合には、締付開始（締付角度θ＝０）から初期設定角度θ９１に達するまでボルトを回転させて締付を完了している（ポイントＰ９１）。
【０００９】
これに対し、屈曲特性を有する締付トルク特性Ｃ２，Ｃ２’の場合には理論着座点Ｐ９３（締付角度θ＝θ９３），Ｐ９５（締付角度θ＝θ９５）を始点に、先ず初期設定角度θ９１を締付け、さらにθｃ，θｃ’の増締め角度までボルトを回転させて締付を完了している（ポイントＰ９７，Ｐ９８）。
【００１０】
着座点角度法については特許文献１に詳細に記述されているので簡潔に記すが、その第１の特徴は締付角度の始点を実際の始点（締付角度θ＝０）から後期締結域IIの理論着座点Ｐ９３（締付角度θ＝θ９３），Ｐ９５（締付角度θ＝θ９５）に移動させていることであり、第２の特徴は初期締結域Ｉの存在要因となる現象（上記の例では弾性変形部材の押し潰し）によって被締結部材に作用する有効なボルト軸力の低下分に相当する角度（補正増締角度θｃ，θｃ’）だけ増締めを行っていることである。
【００１１】
理論着座点Ｐ９３は、締付トルク特性Ｃ２が仮に締付トルク特性Ｃ１に準ずる略直線的な特性であると想定した場合に締付開始位置となる仮想点であり、後期締結域IIの特性を下方に延長して締付トルクＴ＝０となる点として求められる。理論着座点Ｐ９３は、締付トルク特性Ｃ２の屈曲位置がばらついて締付トルク特性Ｃ２’となった場合、図示のように点Ｐ９５（締付角度θ＝θ９５）に移動する。このように屈曲位置がばらついても、それに追従するように理論着座点が移動するので、締付角度の始点を理論着座点とすることにより、屈曲位置のばらつきの影響を相殺することができる。
【００１２】
着座点角度法の第２の特徴である補正増締角度θｃは、理論着座点Ｐ９３と屈曲位置Ｐ９４（初期締結域Ｉの特性と後期締結域IIの特性との交点）との角度差分として求められる。屈曲位置Ｐ９４に対応する締付トルクＴ９４は、初期締結域Ｉの存在要因となる現象によって被締結部材に作用する有効なボルト軸力の低下分に相当する締付トルクである。従ってその低下分を補うためには、後期締結域IIにおける締付トルクＴ９４に相当する締付角度θｃだけ余分に回転させれば良いのである。
【００１３】
締付トルク特性Ｃ２の屈曲位置がばらついて締付トルク特性Ｃ２’となった場合、図示のように屈曲位置Ｐ９４は屈曲位置Ｐ９６（締付トルクＴ＝Ｔ９６）に移動する。Ｔ９６＞Ｔ９４であり、初期締結域Ｉの影響が増大している。これに対し、補正増締角度θｃは図示のようにθｃ’となり、被締結部材に作用する有効なボルト軸力の低下量に比例した分だけθｃよりも増大している。
【００１４】
つまり補正増締角度θｃをこのように設定することにより、初期締結域Ｉの存在要因となる現象によって被締結部材に作用する有効なボルト軸力の低下量に見合った分だけボルト軸力を効果的に補うことができるとともに、締付トルク特性Ｃ２の屈曲位置Ｐ９４が何れの位置にあっても、それに応じた適正な増締角度を得ることができる。
【００１５】
つまり、着座点角度法によれば、締付角度θが、理論着座点Ｐ９３に相当する締付角度θ９３と、初期設定角度θ９１と、補正増締角度θｃとの合計角度に達するまで締付けて締付が完了することとなる（ポイントＰ９７）。また締付トルク特性Ｃ２の屈曲位置Ｐ９４がばらついて締付トルク特性Ｃ２’となった場合には図示のようにポイントＰ９８で締付が完了する。
【００１６】
いずれの場合も結果的に屈曲位置のばらつきによる軸力のばらつきが抑制できるとともに、初期締結域Ｉの存在要因となる現象によって被締結部材に作用する有効なボルト軸力の低下量を適正に補正できることとなる。
【特許文献１】特許第２６８５１３４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
以上述べたように、特許文献１に示される着座点角度法によれば、屈曲を有する締付トルク特性においても屈曲位置のばらつきによる軸力のばらつきが抑制でき、なおかつ初期締結域Ｉの存在要因となる現象によって被締結部材に作用する有効なボルト軸力の低下量を効果的に補正可能なボルト締結を行うことができる。しかし、現在普及している設備や装置の多くは依然トルク＋角度法に準じたものである。トルク＋角度法は、着座点角度法とは根本的に異なる締結方法であり、トルク＋角度法に準じた設備や装置に着座点角度法を適用するのは容易ではない。例えば、トルク＋角度法では締付角度θの始点はスナッグトルクＴＡに達した時点（図１０におけるポイントＰ３）であり、角度管理は実質的にこの時点から開始する。これに対して図１１に示す着座点角度法では、締付の初期から角度管理を必要とする。このように、両者の制御方法は明らかに異なったものとなっている。
【００１８】
従って、従来の設備や装置を大幅に改造することなく、すなわちトルク＋角度法に準じた締結方法を踏襲しつつ、屈曲を有する締付トルク特性においても屈曲位置のばらつきによる軸力のばらつきが抑制でき、なおかつ初期締結域Ｉの存在要因となる現象によって被締結部材に作用する有効なボルト軸力の低下量を適正に補正可能なボルト締結方法が望まれていた。
【００１９】
本発明はこのような事情に鑑み、着座点角度法の理論を進歩的かつ柔軟に発展させてトルク＋角度法に適用することにより、トルク＋角度法に準じた締結方法をとりながら、屈曲を有する締付トルク特性においても屈曲位置のばらつきによる軸力のばらつきが抑制でき、なおかつ初期締結域の存在要因となる現象によって被締結部材に作用する有効なボルト軸力の低下量を適正に補正可能なボルト締結方法およびその装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、締付角度増分に対する締付トルク増分であるトルク勾配が、ボルトの初期締結域では第１トルク勾配となり、それに続く後期締結域では上記第１トルク勾配より大きな第２トルク勾配となるような締付トルク特性を示す締結形態に適用されるボルト締結方法であって、始めに予め設定されたスナッグトルクに達するまでボルトを締付け、更にその後のボルト回転角度が、予め設定された初期設定角度と、当該ボルトの締付動作開始から完了までの間に演算される補正増締角度との合計角度に達するまでボルトを回転させて締付けを完了させるものであり、上記補正増締角度は、上記後期締結域における上記締付トルク特性線ないしはその延長線上の上記スナッグトルクに対応する締付角度が、実際の上記スナッグトルクに対応する締付角度よりも大なる方にずれることを補正する第１補正増締角度と、上記初期締結域の存在要因となる現象によって上記後期締結域における被締結部材に作用する有効なボルト軸力が低下することを、軸力低下量が大であるほど補正量が大であるように補正する第２補正増締角度との和として演算されることを特徴とする。
【００２１】
なお当明細書において、特に記載無く軸力という場合には、ボルト軸力を指すものとする。
【００２２】
請求項２の発明は、請求項１記載のボルト締結方法において、上記第１補正増締角度は、上記スナッグトルクに対応する第１補正始端角度から、上記後期締結域における上記締付トルク特性の延長線上における上記スナッグトルクに対応する第１補正終端角度に達するまでの角度に相当する角度であることを特徴とする。
【００２３】
なお、スナッグトルク以下に設定される第２補正始端トルクには、０値やスナッグトルクと等しい値を含む。
【００２４】
請求項３の発明は、請求項１または２記載のボルト締結方法において、上記第２補正増締角度は、上記後期締結域の上記締付トルク特性の延長線上における、上記スナッグトルク以下に設定される第２補正始端トルクに対応する第２補正始端角度から、上記初期締結域における上記締付トルク特性の延長線と上記後期締結域における上記締付トルク特性の延長線との交点に対応する第２補正終端角度に達するまでの角度に相当する角度であることを特徴とする。
【００２５】
請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れか１項に記載のボルト締結方法において、上記トルク勾配は、予め設定された基準トルクに対応する基準締付角度からボルトを所定角度回転させた後の勾配演算始端角度と、それより更に所定角度回転させた後の勾配演算終端角度と、上記勾配演算始端角度および上記勾配演算終端角度にそれぞれ対応する各締付トルクとに基づいて演算されることを特徴とする。
【００２６】
なお基準トルクは、スナッグトルクと同じ値であっても異なる値であっても良い。
【００２７】
請求項５の発明は、請求項４記載のボルト締結方法において、上記トルク勾配の演算方法は、上記第２トルク勾配を演算する際に適用されることを特徴とする。
【００２８】
請求項６の発明は、請求項１乃至５の何れか１項に記載のボルト締結方法において、被締結部材の間に、当該被締結部材よりも弾性変形しやすい弾性変形部材を挟んで締付けるものであって、上記初期締結域において、ボルト締結による上記弾性変形部材の変形量が、上記被締結部材の変形量よりも大であるような締結形態に適用されることを特徴とする。
【００２９】
請求項７の発明は、請求項６記載のボルト締結方法において、上記被締結部材は、その締結境界部に、双方に略半々に跨る軸孔が形成された取付ボディと軸受キャップであって、上記弾性変形部材は、略円筒形の部材を直径に沿って分割したような１対の半割メタルであって、略円筒を形成するように合わせた状態で上記軸孔に装着され、ボルト締付け前の状態で、上記１対の半割メタルを合わせた外周が、上記軸孔の孔周よりも大であって、上記初期締結域において、上記半割メタルの上記軸孔よりも大なる部分が潰されるように変形するような締結形態に適用されることを特徴とする。
【００３０】
請求項８の発明は、請求項７記載のボルト締結方法において、上記軸孔は、上記取付ボディおよび上記軸受キャップとをボルトで締結した後に加工されるものであり、その際のボルト締付方法が、始めに上記スナッグトルクまでボルトを締付け、更にその後のボルト回転角度が、上記初期設定角度に達するまでボルトを回転させて締付けを完了させるものであることを特徴とする。
【００３１】
請求項９の発明は、締付角度増分に対する締付トルク増分であるトルク勾配が、ボルトの初期締結域では第１トルク勾配となり、それに続く後期締結域では上記第１トルク勾配より大きな第２トルク勾配となるような締付トルク特性を示す締結形態に適用されるボルト締結装置であって、ボルトを軸まわりに回転させるボルト回転手段と、ボルトに負荷されるトルクを検知するトルク検知手段と、ボルトの締付角度を検知する締付角度検知手段と、上記ボルト回転手段の作動を制御する制御手段と、予め設定された締付量よりもボルトを増締めする量である補正増締角度を、上記ボルト回転手段の作動開始から完了までの間に演算する補正増締角度演算手段とを備え、上記制御手段は、始めに、上記トルク検知手段により検知される締付トルクが予め設定されたスナッグトルクに達するまで上記ボルト回転手段を作動させ、その後、上記締付角度検知手段により検知される締付角度が、予め設定された初期設定角度と、上記補正増締角度演算手段により演算される補正増締角度との合計角度に達するまで上記ボルト回転手段を作動させて締付を完了させるように構成され、上記補正増締角度演算手段は、上記後期締結域における上記締付トルク特性線ないしはその延長線上の上記スナッグトルクに対応する締付角度が、実際の上記スナッグトルクに対応する締付角度よりも大なる方にずれることを補正する第１補正増締角度と、初期締結域の存在要因となる現象によって後期締結域における被締結部材に作用する有効なボルト軸力が低下することを補正することを補正する第２補正増締角度とを演算し、その和を上記補正増締角度となすことを特徴とする。
【００３２】
請求項１０の発明は、請求項９記載のボルト締結装置において、上記補正増締角度演算手段は、上記第１補正増締角度を、上記スナッグトルクに対応する第１補正始端角度から、上記後期締結域における上記締付トルク特性の延長線上における上記スナッグトルクに対応する第１補正終端角度に達するまでの角度に相当する角度となすことを特徴とする。
【００３３】
請求項１１の発明は、請求項９または１０記載のボルト締結装置において、上記補正増締角度演算手段は、上記第２補正増締角度を、上記後期締結域における上記締付トルク特性の延長線上における上記スナッグトルク以下に設定される第２補正始端トルクに対応する第２補正始端角度から、上記初期締結域における上記締付トルク特性の延長線と上記後期締結域における上記締付トルク特性の延長線との交点に対応する第２補正終端角度に達するまでの角度に相当する角度となすことを特徴とする。
【００３４】
請求項１２の発明は、請求項９乃至１１の何れか１項に記載のボルト締結装置において、上記補正増締角度演算手段は、上記トルク勾配を演算する際、上記締付トルク特性線上の、予め設定された基準トルクに対応する基準締付角度からボルトを所定角度回転させた後の勾配演算始端角度と、それより更に所定角度回転させた後の勾配演算終端角度と、上記勾配演算始端角度および上記勾配演算終端角度にそれぞれ対応する各締付トルクとに基づいて演算することを特徴とする。
【００３５】
請求項１３の発明は、請求項９乃至１２の何れか１項に記載のボルト締結装置において、対をなして軸受を構成する取付ボディと軸受キャップとの境界部に、その双方に略半々に跨る軸孔が形成されており、上記軸孔に、略円筒形の部材を直径に沿って分割したような１対の半割メタルを、略円筒を形成するように合わせて装着した状態で、上記取付ボディと上記軸受キャップとをボルトで締結させるものであり、締付け前の状態で、上記１対の半割メタルを合わせた外周が、上記軸孔の孔周よりも大であって、上記初期締結域において、上記半割メタルの上記軸孔よりも大なる部分が潰されるように変形するような締結形態に適用されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３６】
請求項１の発明によれば、当該ボルト締結方法が、スナッグトルクに達するまでボルトを締付けた後、さらにボルト回転角度が初期設定角度と補正増締角度との合計角度に達するまで締付けるものとなり、トルク＋角度法に準じた締結方法とすることができる。その補正増締角度は第１補正増締角度と第２補正増締角度との和であるが、第１補正増締角度を、上記後期締結域における上記締付トルク特性線ないしはその延長線上の上記スナッグトルクに対応する締付角度が、実際の上記スナッグトルクに対応する締付角度よりも大なる方にずれることを補正するものとしているので、スナッグトルクに達した時点が初期締結域にあっても、それが後期締結域にあったものと想定できるように補正することができる。
【００３７】
そしてさらに第２補正増締角度によって、初期締結域の存在要因となる現象によって後期締結域における被締結部材に作用する有効なボルト軸力が低下することを、軸力低下量が大であるほど補正量が大であるように補正するので、初期締結域の存在によって低下する被締結部材に作用する有効なボルト軸力を、その低下量に応じて補うことができる。
【００３８】
結果的に本発明によれば、屈曲を有する締付トルク特性においても屈曲位置のばらつきによる軸力のばらつきが抑制でき、なおかつ初期締結域の存在要因となる現象によって被締結部材に作用する有効なボルト軸力の低下量を適正に補正することができる。
【００３９】
請求項２の発明によれば、後期締結域における締付トルク特性を一次関数として求めることにより、容易かつ明確に第１補正増締角度を求めることができる。
【００４０】
請求項３の発明によれば、初期締結域および後期締結域における締付トルク特性線を一次関数として求めることにより、容易かつ明確に第２補正増締角度を求めることができる。
【００４１】
請求項４の発明によると、所定の締付角度における締付トルクを読み取ることでトルク勾配を求めることになるが、こうすることにより、所定の締付トルクにおける締付角度を読み取る方法よりも、より確実性の高い演算を行うことができる。なぜなら、第１及び第２トルク勾配を演算するためには、それぞれ初期締結域および後期締結域の各域内で締付角度と締付トルクとの関係を読み取る必要があるところ、所定の締付トルクにおける締付角度を読み取る方法を採った場合、座面の摩擦係数のばらつき等の影響を受け、読み取り領域（読み取り始点から終点に亘る締付トルクの範囲）が初期締結域または後期締結域を逸脱してしまう可能性が比較的高いからである。これに対して本発明のように所定の締付角度における締付トルクを読み取るようにすれば、初期締結域および後期締結域の各域内にある確度の高い角度範囲を読み取り領域に設定することにより、読み取り領域が初期締結域または後期締結域を逸脱してしまう可能性をより低減することができる。
【００４２】
なお上記のような読み取り領域の逸脱は、比較的第２トルク勾配の演算時に起こり易い。そこで請求項５の発明によると、特に顕著に請求項４の効果を得ることができる。
【００４３】
また、ボルトの初期締結域では第１トルク勾配となり、それに続く後期締結域では第１トルク勾配より大きな第２トルク勾配となるような締結形態としては、被締結部材の間に、当該被締結部材よりも弾性変形しやすい弾性変形部材を挟んで締付けるものであって、上記初期締結域において、ボルト締結による上記弾性変形部材の変形量が、上記被締結部材の変形量よりも大であるような締結形態がある。より具体的には、上記被締結部材は、その締結境界部に、双方に略半々に跨る軸孔が形成された取付ボディと軸受キャップであって、上記弾性変形部材は、略円筒形の部材を直径に沿って分割したような１対の半割メタルであって、略円筒を形成するように合わせた状態で上記軸孔に装着され、ボルト締付け前の状態で、上記１対の半割メタルを合わせた外周が、上記軸孔の孔周よりも大であって、初期締結域において、半割メタルの軸孔よりも大なる部分が潰されるように変形するような締結形態がある。さらに具体的には、上記軸孔は、上記取付ボディおよび上記軸受キャップとをボルトで締結した後に加工されるものであり、その際のボルト締付方法が、始めにスナッグトルクまでボルトを締付け、更にその後のボルト回転角度が、初期設定角度に達するまでボルトを回転させて締付けを完了させるものがある。そこでこれらの各場合に請求項６，７，８の発明をそれぞれ適用することにより、請求項１乃至５で示した効果をより顕著に得ることができる。
【００４４】
請求項９の発明によると、従来のトルク＋角度法に準じた設備や装置を用いて、その小規模変更によって請求項１のボルト締結方法を容易かつ確実に実施することができる。
【００４５】
請求項１０、１１、１２及び１３の各発明によると、それぞれ請求項２、３、４及び７のボルト締結方法を、容易かつ確実に実施することができるボルト締結装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
図１は本発明に係るボルト締結装置の第１実施形態を示している。このボルト締結装置の構成については後に詳述するが、この装置は、例えば図２（ａ）に示すようなエンジンのシリンダボディ等からなる取付ボディ２０と軸受キャップ２１とを、ボルト２５で締結する場合に好適なボルト締結装置である。
【００４７】
取付ボディ２０および軸受キャップ２１は、対をなしてクランク軸２４の軸受を構成する部材である。取付ボディ２０と軸受キャップ２１との境界部に、双方に略半々に跨るように軸孔２２が形成されている。軸孔２２には、クランク軸２４を環状に覆う１対の半割メタル２３が装着されている。半割メタル２３は、略円筒形の部材を直径に沿って分割したような形状である。取付ボディ２０と軸受キャップ２１とは、軸孔２２に半割メタル２３及びクランク軸２４を収めた状態で、ボルト２５によって締結されている。
【００４８】
締付け前の状態で、１対の半割メタル２３を合わせた外周が、軸孔２２の孔周よりも僅かに大であるように設定されている。したがって、図２（ｂ）に示すように、軸受キャップ２１に半割メタル２３をセットした状態では、軸受キャップ２１から半割メタル２３が僅かに突出した状態となる（突出部２３ａ）。軸受キャップ２１を取付ボディ２０にボルト締めする際、この突出部２３ａが潰されて圧縮された状態で組みつけられる。こうすることにより、クランク系の放熱が促進され、またクランク軸２４の回転に伴う半割メタル２３の連れ回りが抑制される。さらに半割メタル２３の軸孔２２への密着性が向上し、半割メタル２３自体に張りが与えられる。
【００４９】
半割メタル２３とクランク軸２４との間には、僅かな隙間（クリアランス）が存在するように構成されている。クリアランスは、大きすぎると振動や騒音が大きくなり、小さすぎると半割メタル２３の焼き付きを招き易くなるので、適切な範囲内となるように設定されている。
【００５０】
取付ボディ２０と軸受キャップ２１との組付け方法を略述すると、まず始めに予め取付ボディ２０と軸受キャップ２１とを所定の締付量でボルト締結し、軸孔２２の加工を行う（加工工程）。次にいったんボルト２５を外し、あらためて軸孔２２内に半割メタル２３とクランク軸２４とを収めてボルト締結する（組立工程）。その組立工程の際の締付量は、軸孔２２の加工工程の締付量と略等しくなるように、つまり略同等の軸力が得られるように設定されている。
【００５１】
図３は、ボルト２５の締付角度θと、締付トルクＴとの関係を示すグラフである。締付トルク特性Ｃ１は軸孔２２の加工時の特性、締付トルク特性Ｃ２は、半割メタル２３を介在させて締付けたときの特性である。締付トルク特性Ｃ２は、図１０における締付トルク特性Ｃ２と同様の特性であり、初期締結域Ｉと、それに続く後期締結域IIとからなる屈曲した特性である。この場合、半割メタル２３が、上記従来技術で述べた被締結部材に作用する有効なボルト軸力を低下させる弾性変形部材として作用している。初期締結域Ｉにおいては、取付ボディ２０と軸受キャップ２１とが完全に密着しておらず、この領域ではボルトの締付力（軸力）が半割メタル２３の突出部２３ａを潰すことに費やされている。
【００５２】
つまり、取付ボディ２０と軸受キャップ２１との組付けにおいて、上記加工工程と組立工程の軸力が略同等に得られたとしても、組立工程での軸力の一部は半割メタル２３の突出部２３ａを潰すことに費やされているため、結果的に軸受キャップに作用する有効なボルト軸力は小さくなることになる（軸受キャップ２１に作用する有効なボルト軸力が、加工工程よりも組立工程の方が小となる）。すなわち、組立後のクリアランスは拡大する傾向となる。
【００５３】
当実施形態のボルト締結装置は、始めに予め設定されたスナッグトルクＴＡに達するまでボルト２５を締付け、更にその後のボルト回転角度が、予め設定された初期設定角度θＡと、ボルト２５の締付動作開始から完了までの間に演算される補正増締角度（θＢ＋θｃ）との合計角度θｓに達するまでボルトを回転させて締付けを完了させるトルク＋角度法を採用している。たとえば締付トルク特性Ｃ１においては、まずスナッグトルクＴＡに達するまで締付け（ポイントＰ１）、その後ボルトを初期設定角度θＡに達するまで回転させて締付を完了させるので、締付完了点はポイントＰ２となる。
【００５４】
一方、締付トルク特性Ｃ２においては、まずスナッグトルクＴＡに達するまで締付け、更にその後のボルト回転角度が、初期設定角度θＡと補正増締角度（第１補正増締角度θＢ＋第２補正増締角度θｃ）との合計角度θｓに達するまでボルトを回転させて締付けを完了させる。従って締付完了点はポイントＰ４となる。
【００５５】
ここで第１補正増締角度θＢは、後期締結域IIにおける締付トルク特性Ｃ２の延長線上のスナッグトルクＴＡに対応する締付角度θ２２（ポイントＰ６）が、実際のスナッグトルクＴＡに対応する締付角度θ１１（ポイントＰ３）よりも大なる方にずれることを補正するものである。具体的には、第１補正増締角度θＢは、スナッグトルクＴＡに対応する角度θ１１（以下第１補正始端角度θ１１と称する）から、後期締結域IIにおける締付トルク特性Ｃ２の延長線上におけるスナッグトルクＴＡに対応する角度θ２２（以下第１補正終端角度θ２２と称する）までの角度に相当する角度（θ２２−θ１１）として演算される。
【００５６】
また第２補正増締角度θｃは、初期締結域Ｉの存在要因となる現象の影響（当実施形態の例では半割メタル２３の突出部２３ａが潰されることの影響。以下、半割メタル２３の影響ともいう。）によって後期締結域IIにおける軸受キャップ２１に作用する有効なボルト軸力が低下することを、軸力低下量が大であるほど補正量が大であるように補正する第２補正増締角度である。具体的には、第２補正増締角度θｃは、後期締結域IIの締付トルク特性Ｃ２の延長線上における、第２補正始端トルクＴ３３（当実施形態ではＴ３３＝０）に対応する第２補正始端角度θ３３（ポイントＰ５。これは理論着座点である。）から、初期締結域Ｉにおける締付トルク特性Ｃ１の延長線と後期締結域IIにおける締付トルク特性Ｃ２の延長線との交点（ポイントＰ７）に対応する第２補正終端角度θ４４までの角度に相当する角度（θ４４−θ３３）として演算される。
【００５７】
ポイントＰ５，Ｐ６，Ｐ７は仮想的なポイントなので、これらのポイントは初期締結域Ｉと後期締結域IIとの締付トルク特性Ｃ１，Ｃ２をそれぞれ一次関数として求め、その特性上のポイントとして演算される。そのためには、初期締結域Ｉにおける第１トルク勾配αおよび後期締結域IIにおける第２トルク勾配βを求める必要がある。
【００５８】
図４は、締付トルク特性Ｃ２において、第１トルク勾配αおよび第２トルク勾配βを求める方法を示した図である。各トルク勾配α，βを求めるにあたり、予め基準トルクＴ０と、第１トルク勾配αを求めるための勾配演算始端角度θ１と勾配演算終端角度θ２、および第２トルク勾配βを求めるための勾配演算始端角度θ３と勾配演算終端角度θ４とが設定されている。図４に示す締付トルク特性Ｃ２では、締付角度θ０，θ１，θ２，θ３，θ４に対応する締付トルクが、それぞれＴ０，Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４となっている。またそれぞれの締付トルク特性Ｃ２上のポイントをＰ２０，Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３，Ｐ２４で示す。基準トルクＴ０、勾配演算始端角度θ１および勾配演算終端角度θ２は、各ポイントＰ２０，Ｐ２１，Ｐ２２が初期締結域Ｉにあるような適値に設定される。また勾配演算始端角度θ３および勾配演算終端角度θ４は、各ポイントＰ２３，２４が後期締結域IIにあるような適値に設定される。
【００５９】
なお各ポイントＰ２３，Ｐ２４における締付トルクＴ３，Ｔ４を読み取る（検知する）にあたり、ポイントＰ２３，Ｐ２４から、それぞれ更に微小締付角度θｘだけ回転させる間の締付トルクの平均値を締付トルクＴ３，Ｔ４としている。実際の締付トルク特性Ｃ２には、部分拡大枠Ｗに示すように僅かな引っ掛かり等を原因とするノイズ（微小な増減）が含まれている。そこで締付トルクＴ３，Ｔ４を読み取る際、ピンポイントで読み取るのではなく、微小締付角度θｘ間の平均値として読み取ることにより、そのノイズを効果的に除去することができる。
【００６０】
再び図１に戻り、当実施形態のボルト締結装置の構成について詳細に説明する。この装置には、ボルトの頭部に係合されるソケット２と、このソケット２によってボルトに負荷されるトルクを検知するためのトルクトランスデューサ４（トルク検知手段）と、ソケット２を回転駆動する駆動モータ３と、この駆動モータ３の回転角度を検出することによりボルトの締結角度を測定する角度エンコーダ５（締付角度検知手段）とを備えたナットランナ１（ボルト回転手段）が設けられている。
【００６１】
また上記ボルト締結装置には、図４に示す基準トルクＴ０が設定されたトルク設定器６ａと、図３に示すスナッグトルクＴＡが設定されたトルク設定器６ｂと、各トルク設定器６ａ，６ｂによって設定された締付トルクの値とトルクトランスデューサ４によって検知されたボルトの締結トルクの値とを比較して各トルクの一致信号を出力するコンパレータ８ａ，８ｂと、各コンパレータ８ａ，８ｂから出力される一致信号に対応した制御信号をＣＰＵ９（制御手段）に出力するアナログゲート８ａ，８ｂとが設けられている。さらに、ＣＰＵ９から出力される制御信号に応じて駆動モータ３を制御するサーボアンプ１２が設けられている。
【００６２】
また図４に示す勾配演算始端角度θ１，θ３および勾配演算終端角度θ２，θ４を設定する設定器１１ａ，１１ｃおよび設定器１１ｂ，１１ｄが設けられている。そして基準トルクＴ０に達した後の締付角度θが勾配演算始端角度θ１，θ３或いは勾配演算終端角度θ２，θ４に達したという制御信号をＣＰＵ９に入力する角度ゲート１０ａ，１０ｃおよび１０ｂ，１０ｄが設けられている。またスナッグトルクＴＡに達した後の締付角度θが、図３に示す合計角度θｓに達したという制御信号をＣＰＵ９に入力する角度ゲート１０ｅが設けられている。
【００６３】
ここで、合計角度θｓの内訳である初期設定角度θＡ、第１補正増締角度θＢおよび第２補正増締角度θｃのうち、初期設定角度θＡは予めＣＰＵ９に記憶させておく固定値であるが、第１補正増締角度θＢおよび第２補正増締角度θｃ（これらを総称して補正増締角度（θＢ＋θｃ）ともいう）は締付トルク特性Ｃ２の変動（ばらつき）に応じて適宜変動する値である。補正増締角度（θＢ＋θｃ）は、上記図３及び図４を参照して説明した演算方法に基づき、ボルト２５の締付動作開始から完了までの間にＣＰＵ９内の補正増締角度演算手段９ａによって演算される。
【００６４】
次に図５及び図６の制御フローチャートを参照しつつ当ボルト締結装置の作動を説明する。図５は、制御のメインフローチャートである。制御がスタートすると、まず外部からのスタート信号によりナットランナ１を始動させる（ステップＳ１）。そしてトルクトランスデューサ４からの出力信号Ｔとトルク設定器６ｂからの信号ＴＡが一致する、つまり締付トルクＴ＝スナッグトルクＴＡとなると（ステップＳ２でＹＥＳ）、角度ゲート１０ｅをＯＮし、その時点の締付角度である第１補正始端角度θ１１（図３参照）を記憶する（ステップＳ３）。なおこの第１補正始端角度θ１１は、角度制御開始角度でもある。
【００６５】
さらにナットランナ１の作動を継続させて締付を進行させるが、その間、別途併行するトルク勾配演算ルーチン（ステップＳ１１。図６参照）より、締付の進行に応じて逐次第２トルク勾配β、締付トルク特性Ｃ２の屈曲位置の座標Ｐ７（θ４４，Ｔ４４）（図３参照）等の入力を受ける。
【００６６】
ステップＳ１１からの情報に基づき、ステップＳ４にて第１補正増締角度θＢおよび第２補正増締角度θｃが演算される。具体的には、まずθＢ＝θ２２−θ１１とされる。ここでθ２２＝θ４４−（Ｔ４４−ＴＡ）／βである。またθｃ＝Ｔ４４／βとされる。
【００６７】
次に合計角度θｓ（＝θＡ＋θＢ＋θｃ）が設定され（ステップＳ５）、角度エンコーダ５からの出力信号に基き、締付角度θが角度制御開始角度θ１１と合計角度θｓとの和に一致した時点（ステップＳ６でＹＥＳ）で角度ゲート１０ｅをＯＦＦとし（ステップＳ７）、ナットランナ１を停止させて（ステップＳ８）ボルト締結を完了する。
【００６８】
次に図６を参照し、図５のステップＳ１１に示すトルク勾配演算ルーチンについて説明する。上述のように、このルーチンは、ナットランナ１の始動（メインルーチンと共通のステップＳ１）後、メインルーチンと併行するルーチンである。
【００６９】
ステップＳ１後、トルクトランスデューサ４からの出力信号Ｔとトルク設定器６ａからの信号Ｔ０が一致する、つまり締付トルクＴ＝基準トルクＴ０となると（ステップＳ１３でＹＥＳ）、角度ゲート１０ａ〜１０ｄをＯＮし、その時点の締付角度である基準締付角度θ０を記憶する（ステップＳ１５）。
【００７０】
そして基準締付角度θ０と角度設定器１１ａに予め設定した勾配演算始端角度θ１との和が角度エンコーダ５からの出力信号θと一致した時点（ステップＳ１６でＹＥＳ）で、トルクトランスデューサ４の信号Ｔ１を記憶する。すなわち締付トルクＴ１を読み取る。そして角度ゲート１０ａをＯＦＦにする（ステップＳ１７）。
【００７１】
更にナットランナ１を回転させ、基準締付角度θ０と角度設定器１１ｂに予め設定した勾配演算終端角度θ２との和が角度エンコーダ５からの出力信号θと一致した時点（ステップＳ１８でＹＥＳ）で、トルクトランスデューサ４の信号Ｔ２を記憶する。すなわち締付トルクＴ２を読み取る。そして角度ゲート１０ｂをＯＦＦにする（ステップＳ１９）。
【００７２】
次に第１トルク勾配αを演算する。α＝（Ｔ２−Ｔ１）／（θ２−θ１）とされる。（ステップＳ２０）。
【００７３】
更にナットランナ１を回転させ、基準締付角度θ０と角度設定器１１ｃに予め設定した勾配演算始端角度θ３との和が角度エンコーダ５からの出力信号θと一致した時点（ステップＳ２１でＹＥＳ）から、さらに微小締付角度θｘまでの間のトルクトランスデューサ４の信号を逐次記憶し、平均する。すなわち平均トルクＴ３を演算ずる。そして角度ゲート１０ｃをＯＦＦにする（ステップＳ２２）。
【００７４】
更にナットランナ１を回転させ、基準締付角度θ０と角度設定器１１ｄに予め設定した勾配演算終端角度θ４との和が角度エンコーダ５からの出力信号θと一致した時点（ステップＳ２５でＹＥＳ）から、さらに微小締付角度θｘまでの間のトルクトランスデューサ４の信号を逐次記憶し、平均する。すなわち平均トルクＴ４を演算する。そして角度ゲート１０ｄをＯＦＦにする（ステップＳ２６）。
【００７５】
次に第２トルク勾配βを演算する。β＝（Ｔ４−Ｔ３）／（θ４−θ３）とされる（ステップＳ２９）。
【００７６】
次に図３に示す屈曲位置Ｐ７の座標（θ４４，Ｔ４４）を求めてリターンする。座標（θ４４，Ｔ４４）は、一次関数：Ｔ＝α・（θ−θ１−θ０）＋Ｔ１と、一次関数：Ｔ＝β・（θ−θ３−θ０）＋Ｔ３との交点として求められる（ステップＳ３０）。
【００７７】
図７は、当実施形態のボルト締結装置を用いてボルト締結を行った場合の軸力安定化効果を示すグラフであり、（ａ）は当実施形態のボルト締結装置を用いた場合の締付軸力のばらつきを示し、（ｂ）は従来のボルト締結装置（従来のトルク＋角度法）を用いた場合の締付軸力のばらつきを示す。横軸は、（ａ）ではスナッグトルクＴＡで締付けた後の合計角度θｓ、（ｂ）ではスナッグトルクＴＡで締付けた後の初期設定角度θＡである。縦軸は何れも締付軸力である。各プロットは、白丸が半割メタル２３の影響小の場合、黒丸が半割メタル２３の影響大の場合を示している。図７（ｂ）に示すように、従来のボルト締結装置を用いた場合には、軸力が±６ｋＮの範囲でばらついているのに対し、当実施形態のボルト締結装置を用いた場合には、±３ｋＮの範囲に留まっている。つまり軸力のばらつきが従来装置に比べて半減しており、格段の軸力安定化効果（ばらつき低減効果）が確認された。
【００７８】
図８は、４気筒エンジンのシリンダボディ３０の軸受部３１ａ〜３１ｅにおけるボルト配置図である。５箇所の軸受部３１ａ〜３１ｅのそれぞれにおいて、図２（ａ）に示すような取付ボディ２０と軸受キャップ２１との締結がなされる。各軸受部３１ａ〜３１ｅあたり二本ずつ、合計１０本のボルト４１〜５０が締結される。このボルト４１〜５０の締結を当実施形態のボルト締結装置で行う場合、それぞれ単独に求められる補正増締角度（θＢ＋θｃ）を個別に適用させても良いが、幾つかのボルトをグループ化し、そのグループ内での平均値をそのグループ内の全ボルトに適用するようにしても良い。たとえば軸受部３１ａにおけるボルト４１，４２をグループ４１ａ、軸受部３１ｂにおけるボルト４３，４４をグループ４３ａ，軸受部３１ｃにおけるボルト４５，４６をグループ４５ａ，軸受部３１ｄにおけるボルト４７，４８をグループ４７ａ，軸受部３１ｅにおけるボルト４９，５０をグループ４９ａとし、ボルトごとに演算される補正増締角度（θＢ＋θｃ）を、各グループ４１ａ〜４９ａ内で平均化して適用するようにしても良い。この場合、例えばグループ４１ａでは、ボルト４１とボルト４２とで個別に求められた補正増締角度（θＢ＋θｃ）の平均値が、両ボルト４１，４２の補正増締角度（θＢ＋θｃ）とされる。
【００７９】
或いは、１０本のボルトボルト４１〜５０全てをグループ化し、各ボルトの補正増締角度（θＢ＋θｃ）の平均値を、全ボルト４１〜５０の補正増締角度（θＢ＋θｃ）としても良い。
【００８０】
また、片側のボルト４２，４４，４６，４８，５０をグループ４２ｂとし、各ボルトの補正増締角度（θＢ＋θｃ）の平均値を、グループ４２ｂ内の全ボルト４２，４４，４６，４８，５０に適用させても良い。このような場合、比較的エンジン振動の大なる側のボルトをグループ４２ｂとし、グループ４２ｂにおいては補正増締角度（θＢ＋θｃ）が大き目に演算されるような更なる補正を行って、クリアランスを小さくするようにしても良い。
【００８１】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態のボルト締結装置において、各部材の構成は第１実施形態と同じであるが、第２補正増締角度θｃに代えて第２補正増締角度θＤが設定されることが第１実施形態と異なっている。
【００８２】
図９は、第２実施形態におけるボルト２５の締付角度θと、締付トルクＴとの関係を示すグラフである。この図において第１実施形態の図３と同一の箇所には同一の符号を付し、その重複説明を省略する。図９に示すように、第２補正増締角度θＤは、後期締結域IIの締付トルク特性Ｃ２の延長線上における、第２補正始端トルクＴ３３（当実施形態ではＴ３３＝ＴＡ）に対応する第２補正始端角度θ２２（ポイントＰ６）から、初期締結域Ｉにおける締付トルク特性Ｃ１の延長線と後期締結域IIにおける締付トルク特性Ｃ２の延長線との交点（ポイントＰ７）に対応する第２補正終端角度θ４４までの角度に相当する角度（θ４４−θ２２）として演算される。
【００８３】
第２実施形態における第２補正増締角度θＤは、第１実施形態における第２補正増締角度θｃよりも小さ目の値となるが、この場合においても屈曲を有する締付特性Ｃ２の屈曲位置Ｐ７のばらつきによる軸力のばらつきが抑制でき、なおかつ初期締結域Ｉの存在要因となる現象によって被締結部材に作用する有効なボルト軸力の低下量の補正が可能となる。
【００８４】
なお第２実施形態を適用する場合、図５のフローチャートのステップＳ４において、第２補正増締角度θｃに代えて第２補正増締角度θＤを演算させるようにすれば良い。θＤ＝（Ｔ４４−ＴＡ）／βとなる。また同ステップＳ５において、合計角度θｓは、θｓ＝θＡ＋θＢ＋θＤとして演算される。
【００８５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々の変形が可能である。例えば、第２補正始端トルクＴ３３を、第１実施形態ではＴ３３＝０、第２実施形態ではＴ３３＝ＴＡとした。これらのようにすると演算が容易になる利点があるが、第２補正始端トルクＴ３３を、０〜ＴＡの範囲内の好適な値に設定しても良い。
【００８６】
また被締結部材として、半割メタル２３を装着した取付ボディ２０と軸受キャップ２１に限定するものではなく、被締結部材の間に、ボルト締結方向の弾性が当該被締結部材よりも大なる弾性変形部材を挟んで締付けるものであって、初期締結域Ｉにおいて、ボルト締結による弾性変形部材の変形量が、被締結部材の変形量よりも大であるようなあらゆる締結形態に適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明に係るボルト締結装置の実施形態を示す説明図である。
【図２】被締結部材の説明図であり、（ａ）は半割メタル装着状態で取付ボディと軸受キャップとを締結させた状態を示し、（ｂ）は、締結前の半割メタルの設置状態を示す。
【図３】第１実施形態におけるボルトの締付角度と締付トルクとの関係を示すグラフである。
【図４】締付トルク特性において、第１トルク勾配および第２トルク勾配を求める方法を示した説明図である。
【図５】第１実施形態の制御のメインフローチャートである。
【図６】図５に示すフローチャートにおけるサブルーチンを示すフローチャートである。
【図７】当実施形態のボルト締結装置を用いてボルト締結を行った場合の軸力安定化効果を示すグラフであり、（ａ）は当実施形態のボルト締結装置を用いた場合の締付軸力のばらつきを示し、（ｂ）は従来のボルト締結装置（従来のトルク＋角度法）を用いた場合の締付軸力のばらつきを示す。
【図８】第１実施形態の締結対象の一例であり、４気筒エンジンのシリンダボディの軸受部におけるボルト配置図である。
【図９】第２実施形態におけるボルトの締付角度と締付トルクとの関係を示すグラフである。
【図１０】従来技術のトルク＋角度法におけるボルトの締付角度と締付トルクとの関係を示すグラフである。
【図１１】従来技術の着座点角度法におけるボルトの締付角度と締付トルクとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００８８】
１    ナットランナ（ボルト回転手段）
４    トルクトランスデューサ（トルク検知手段）
５    角度エンコーダ（締付角度検知手段）
９    ＣＰＵ（制御手段）
９ａ    補正増締角度演算手段
２０    取付ボディ（被締結部材）
２１    軸受キャップ（被締結部材）
２２    軸孔
２３    半割メタル（弾性変形部材）
２５，４１〜５０    ボルト
α    第１トルク勾配
β    第２トルク勾配
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ２’    締付トルク特性
Ｐ７，Ｐ７’    屈曲位置（交点）
ＴＡ    スナッグトルク
Ｔ０    基準トルク
Ｔ３３    第２補正始端トルク
Ｉ    初期締結域
II    後期締結域
θＡ    初期設定角度
θＢ    第１補正増締角度
θｃ，θＤ    第２補正増締角度
θｓ    合計角度
θ０    基準締付角度
θ１，θ３    勾配演算始端角度
θ２，θ４    勾配演算終端角度
θ１１    第１補正始端角度
θ２２    第１補正終端角度，第２補正始端角度
θ３３    第２補正始端角度
θ４４    第２補正終端角度
【図１】
2006272512.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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