(57)【要約】【課題】ボルトの軸力を精度良く測定することが可能なボルトの軸力測定方法を実現する。【解決手段】本発明の一形態に係るボルトの軸力測定方法は、被締結部材８０に締結されたボルト９０の軸力測定方法であって、予め設定され、ボルト９０の頭部９０ａに凹みが生じる仮締めトルクで、ボルト９０を被締結部材８０に仮締めする工程と、仮締めしたボルト９０の第１の軸力を測定する工程と、予め設定され、仮締めトルクより大きい本締めトルクで、ボルト９０を被締結部材８０に本締めする工程と、本締めしたボルト９０の第２の軸力を測定する工程と、ボルト９０を仮締めした際のトルクと、ボルト９０を本締めした際のトルクと、第１の軸力と第２の軸力との差分と、を用いて、本締めしたボルト９０の推定軸力を測定する工程と、を備える。【選択図】図２
2019141973.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被締結部材に締結されたボルトの軸力測定方法であって、
予め設定され、前記ボルトの頭部に凹みが生じる仮締めトルクで、前記ボルトを前記被締結部材に仮締めする工程と、
仮締めしたボルトの第１の軸力を測定する工程と、
予め設定され、前記仮締めトルクより大きい本締めトルクで、前記ボルトを前記被締結部材に本締めする工程と、
本締めしたボルトの第２の軸力を測定する工程と、
前記ボルトを仮締めした際のトルクと、前記ボルトを本締めした際のトルクと、前記第１の軸力と前記第２の軸力との差分と、を用いて、前記本締めしたボルトの推定軸力を測定する工程と、
を備える、ボルトの軸力測定方法。
【請求項２】
前記第１の軸力を測定する工程は、
前記仮締めしたボルトの頭部の高さ分布を表す第１の画像を取得する工程と、
前記第１の画像を用いて、前記仮締めしたボルトの頭部の第１の凹み量を測定する工程と、
前記第１の凹み量と、予め設定されたボルトの軸力とボルトの頭部の凹み量との相関と、を用いて、前記第１の軸力を測定する工程と、
を備え、
前記第２の軸力を測定する工程は、
前記本締めしたボルトの頭部の高さ分布を表す第２の画像を取得する工程と、
前記第２の画像を用いて、前記本締めしたボルトの頭部の第２の凹み量を測定する工程と、
前記第２の凹み量と、前記予め設定されたボルトの軸力とボルトの頭部の凹み量との相関と、を用いて、前記第２の軸力を測定する工程と、
を備える、請求項１に記載のボルトの軸力測定方法。
【請求項３】
前記ボルトは、軸部が中実のボルトであり、
前記第１の凹み量及び前記第２の凹み量は、前記ボルトの頭部の外縁部の高さ分布の平均値から、前記ボルトの頭部における重心を中心とする円形領域の高さ分布の平均値を差し引いた値である、請求項２に記載のボルトの軸力測定方法。
【請求項４】
前記ボルトは、軸部が中空のボルトであり、
前記第１の凹み量及び前記第２の凹み量は、前記ボルトの頭部における重心を中心とする円形領域の高さ分布の平均値から、前記円形領域を囲み、且つ前記ボルトの頭部における前記軸部の延長線上に位置する環状領域の高さ分布の平均値を差し引いた値である、請求項２に記載のボルトの軸力測定方法。
【請求項５】
被締結部材に締結されたボルトの締結判定方法であって、
予め設定され、前記ボルトの頭部に凹みが生じる仮締めトルクで、前記ボルトを前記被締結部材に仮締めする工程と、
仮締めしたボルトの第１の軸力を測定する工程と、
予め設定され、前記仮締めトルクより大きい本締めトルクで、前記ボルトを前記被締結部材に本締めする工程と、
本締めしたボルトの第２の軸力を測定する工程と、
前記ボルトを仮締めした際のトルクと、前記ボルトを本締めした際のトルクと、前記第１の軸力と前記第２の軸力との差分と、を用いて、前記本締めしたボルトの推定軸力を測定する工程と、
前記本締めしたボルトの推定軸力が予め設定された目標軸力以上の場合、前記本締めしたボルトが前記被締結部材に適正に締結されていると判定する工程と、
を備える、ボルトの締結判定方法。
【請求項６】
前記仮締めしたボルトの第１の軸力を測定した後に、前記ボルトを緩め、前記ボルトを緩めた際のトルクを測定する工程と、
前記ボルトを緩めた際のトルクが予め設定されたトルク以上の場合、前記ボルトが前記被締結部材に適正に締め付けられていないと判定する工程と、
を備える、請求項５に記載のボルトの締結判定方法。
【請求項７】
被締結部材に締結されたボルトの軸力測定装置であって、
前記被締結部材に前記ボルトを締め付ける締付部と、
前記ボルトの軸力を測定する測定部と、
を備え、
前記測定部は、
予め設定され、前記ボルトの頭部に凹みが生じる仮締めトルクで、前記被締結部材に仮締めしたボルトの第１の軸力を測定し、
予め設定され、前記仮締めトルクより大きい本締めトルクで、前記被締結部材に本締めしたボルトの第２の軸力を測定し、
前記ボルトを仮締めした際のトルクと、前記ボルトを本締めした際のトルクと、前記第１の軸力と前記第２の軸力との差分と、を用いて、前記本締めしたボルトの推定軸力を測定する、ボルトの軸力測定装置。
【請求項８】
被締結部材に締結されたボルトの締結判定装置であって、
前記被締結部材に前記ボルトを締め付ける締付部と、
前記ボルトの軸力を測定する測定部と、
前記ボルトが前記被締結部材に適正に締結されているか否かを判定する判定部と、
を備え、
前記測定部は、
予め設定され、前記ボルトの頭部に凹みが生じる仮締めトルクで、前記被締結部材に仮締めしたボルトの第１の軸力を測定し、
予め設定され、前記仮締めトルクより大きい本締めトルクで、前記被締結部材に本締めしたボルトの第２の軸力を測定し、
前記ボルトを仮締めした際のトルクと、前記ボルトを本締めした際のトルクと、前記第１の軸力と前記第２の軸力との差分と、を用いて、前記本締めしたボルトの推定軸力を測定し、
前記判定部は、前記本締めしたボルトの推定軸力が予め設定された目標軸力以上か否かを判定し、前記本締めしたボルトの推定軸力が予め設定された目標軸力以上の場合、前記ボルトが前記被締結部材に適正に締結されていると判定する、ボルトの締結判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボルトの軸力測定方法、締結判定方法及び軸力測定装置、締結判定装置に関し、例えば、被締結部材に締結されたボルトの軸力測定方法、締結判定方法及び軸力測定装置、締結判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ボルトの締結状態を確認するため等の目的で、被締結部材に締結されたボルトの軸力を測定することが行われている。ボルトの軸力は、ボルトの頭部の変位量（即ち、ボルトの頭部の凹み量）との間に相関がある。このため、例えば、特許文献１の軸力測定方法では、被締結部材への締結前後のボルトの頭部の凹み量を測定し、測定した凹み量と、予め取得したボルトの軸力とボルトの頭部の凹み量との相関と、を用いて、ボルトの軸力を測定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−０８１７９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ボルトには、製造誤差があるため、例えば、締結前の状態で頭部上面の形状に個体差があり、等しい軸力が発生するようにボルトが締結されていても、ボルトに応じて、ボルトの頭部の凹み量にバラツキが生じる。そのため、特許文献１の軸力測定方法は、ボルトの軸力を精度良く測定できない可能性がある。
【０００５】
本発明は、ボルトの軸力を精度良く測定することが可能なボルトの軸力測定方法、締結判定方法及び軸力測定装置、締結判定装置を実現する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一形態に係るボルトの軸力測定方法は、被締結部材に締結されたボルトの軸力測定方法であって、
予め設定され、前記ボルトの頭部に凹みが生じる仮締めトルクで、前記ボルトを前記被締結部材に仮締めする工程と、
仮締めしたボルトの第１の軸力を測定する工程と、
予め設定され、前記仮締めトルクより大きい本締めトルクで、前記ボルトを前記被締結部材に本締めする工程と、
本締めしたボルトの第２の軸力を測定する工程と、
前記ボルトを仮締めした際のトルクと、前記ボルトを本締めした際のトルクと、前記第１の軸力と前記第２の軸力との差分と、を用いて、前記本締めしたボルトの推定軸力を測定する工程と、
を備える。
第１の軸力と第２の軸力との差分は、第１の軸力を基準として算出することができ、各々のボルトの形状の個体差を排除して算出することができる。そのため、本締めしたボルトの軸力を精度良く測定することができる。
【０００７】
上述のボルトの軸力測定方法において、
前記第１の軸力を測定する工程は、
前記仮締めしたボルトの頭部の高さ分布を表す第１の画像を取得する工程と、
前記第１の画像を用いて、前記仮締めしたボルトの頭部の第１の凹み量を測定する工程と、
前記第１の凹み量と、予め設定されたボルトの軸力とボルトの頭部の凹み量との相関と、を用いて、前記第１の軸力を測定する工程と、
を備え、
前記第２の軸力を測定する工程は、
前記本締めしたボルトの頭部の高さ分布を表す第２の画像を取得する工程と、
前記第２の画像を用いて、前記本締めしたボルトの頭部の第２の凹み量を測定する工程と、
前記第２の凹み量と、前記予め設定されたボルトの軸力とボルトの頭部の凹み量との相関と、を用いて、前記第２の軸力を測定する工程と、
を備えることが好ましい。
【０００８】
上述のボルトの軸力測定方法において、前記ボルトは、軸部が中実のボルトであり、
前記第１の凹み量及び前記第２の凹み量は、前記ボルトの頭部の外縁部の高さ分布の平均値から、前記ボルトの頭部における重心を中心とする円形領域の高さ分布の平均値を差し引いた値であることが好ましい。
【０００９】
上述のボルトの軸力測定方法において、前記ボルトは、軸部が中空のボルトであり、
前記第１の凹み量及び前記第２の凹み量は、前記ボルトの頭部における重心を中心とする円形領域の高さ分布の平均値から、前記円形領域を囲み、且つ前記ボルトの頭部における前記軸部の延長線上に位置する環状領域の高さ分布の平均値を差し引いた値であることが好ましい。
【００１０】
本発明の一形態に係るボルトの締結判定方法は、被締結部材に締結されたボルトの締結判定方法であって、
予め設定され、前記ボルトの頭部に凹みが生じる仮締めトルクで、前記ボルトを前記被締結部材に仮締めする工程と、
仮締めしたボルトの第１の軸力を測定する工程と、
予め設定され、前記仮締めトルクより大きい本締めトルクで、前記ボルトを前記被締結部材に本締めする工程と、
本締めしたボルトの第２の軸力を測定する工程と、
前記ボルトを仮締めした際のトルクと、前記ボルトを本締めした際のトルクと、前記第１の軸力と前記第２の軸力との差分と、を用いて、前記本締めしたボルトの推定軸力を測定する工程と、
前記本締めしたボルトの推定軸力が予め設定された目標軸力以上の場合、前記本締めしたボルトが前記被締結部材に適正に締結されていると判定する工程と、
を備える。
第１の軸力と第２の軸力との差分は、第１の軸力を基準として算出することができ、各々のボルトの形状の個体差を排除して算出することができる。そのため、本締めしたボルトの軸力を精度良く測定することができ、その結果、本締めしたボルトが被締結部材に適正に締結されているか否かを精度良く判定することができる。
【００１１】
上述のボルトの締結判定方法において、
前記仮締めしたボルトの第１の軸力を測定した後に、前記ボルトを緩め、前記ボルトを緩めた際のトルクを測定する工程と、
前記ボルトを緩めた際のトルクが予め設定されたトルク以上の場合、前記ボルトが前記被締結部材に適正に締め付けられていないと判定する工程と、
を備えることが好ましい。
このようにボルトが被締結部材に適正に締め付けられているか否かを判定するため、ボルトが被締結部材に不適正に締結されることを未然に抑制できる。
【００１２】
本発明の一形態に係るボルトの軸力測定装置は、被締結部材に締結されたボルトの軸力測定装置であって、
前記被締結部材に前記ボルトを締め付ける締付部と、
前記ボルトの軸力を測定する測定部と、
を備え、
前記測定部は、
予め設定され、前記ボルトの頭部に凹みが生じる仮締めトルクで、前記被締結部材に仮締めしたボルトの第１の軸力を測定し、
予め設定され、前記仮締めトルクより大きい本締めトルクで、前記被締結部材に本締めしたボルトの第２の軸力を測定し、
前記ボルトを仮締めした際のトルクと、前記ボルトを本締めした際のトルクと、前記第１の軸力と前記第２の軸力との差分と、を用いて、前記本締めしたボルトの推定軸力を測定する。
第１の軸力と第２の軸力との差分は、第１の軸力を基準として算出することができ、各々のボルトの形状の個体差を排除して算出することができる。そのため、本締めしたボルトの軸力を精度良く測定することができる。
【００１３】
本発明の一形態に係るボルトの締結判定装置は、被締結部材に締結されたボルトの締結判定装置であって、
前記被締結部材に前記ボルトを締め付ける締付部と、
前記ボルトの軸力を測定する測定部と、
前記ボルトが前記被締結部材に適正に締結されているか否かを判定する判定部と、
を備え、
前記測定部は、
予め設定され、前記ボルトの頭部に凹みが生じる仮締めトルクで、前記被締結部材に仮締めしたボルトの第１の軸力を測定し、
予め設定され、前記仮締めトルクより大きい本締めトルクで、前記被締結部材に本締めしたボルトの第２の軸力を測定し、
前記ボルトを仮締めした際のトルクと、前記ボルトを本締めした際のトルクと、前記第１の軸力と前記第２の軸力との差分と、を用いて、前記本締めしたボルトの推定軸力を測定し、
前記判定部は、前記本締めしたボルトの推定軸力が予め設定された目標軸力以上か否かを判定し、前記本締めしたボルトの推定軸力が予め設定された目標軸力以上の場合、前記ボルトが前記被締結部材に適正に締結されていると判定する。
第１の軸力と第２の軸力との差分は、第１の軸力を基準として算出することができ、各々のボルトの形状の個体差を排除して算出することができる。そのため、本締めしたボルトの軸力を精度良く測定することができ、その結果、本締めしたボルトが被締結部材に適正に締結されているか否かを精度良く判定することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ボルトの軸力を精度良く測定することが可能なボルトの軸力測定方法、締結判定方法及び軸力測定装置、締結判定装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施の形態１のボルトの締結判定装置を示す図である。
【図２】実施の形態１のボルトの締結判定方法を示すフローチャートである。
【図３】軸力換算曲線を例示する図である。
【図４】実施の形態１の距離計を用いて距離画像を取得する様子を示す図である。
【図５】距離画像を用いてボルトの頭部の底部の高さを算出する手順を説明するための図である。
【図６】距離画像を用いてボルトの頭部の頂部の高さを算出する手順を説明するための図である。
【図７Ａ】実施の形態２のボルトの締結判定方法を示すフローチャートである。
【図７Ｂ】実施の形態２のボルトの締結判定方法を示すフローチャートである。
【図８】被締結部材に締結されたボルトを示す断面図である。
【図９】被締結部材に締結されたボルトを示す平面図である。
【図１０】実施の形態３のボルトの締結判定方法内でのボルトの軸力測定方法を示すフローチャート図である。
【図１１】距離画像を用いてボルトの頭部の凹み量を算出する手順を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。但し、本発明が以下の実施の形態に限定されるわけではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。
【００１７】
＜実施の形態１＞
先ず、本実施の形態のボルトの締結判定装置の構成を説明する。図１は、本実施の形態のボルトの締結判定装置を示す図である。ボルトの締結判定装置（以下、単に締結判定装置と省略する場合がある。）１は、作業ロボット１０及び制御装置１００を備えている。作業ロボット１０は、制御装置１００の制御によって動作する。作業ロボット１０は、締付機（締付部）１２、距離計１４及びマニピュレータ１６を備えている。
【００１８】
締付機１２は、例えば、ナットランナである。締付機１２は、被締結部材８０にボルト９０を締め付ける（即ち、ねじ込む）ために、先端にソケット部１２ａを備えている。被締結部材８０は、ボルト９０が締め付けられるネジ孔を有する部材であり、ナット等を含み得る。
【００１９】
ボルト９０は、中実又は中空の六角ボルトや六角穴ボルト等の締結部材である。そのため、ソケット部１２ａの形状は、ボルト９０の頭部９０ａの形状に応じて、適宜、変更することができる。本実施の形態では、ボルト９０として軸部９０ｂが中実の六角ボルトを被締結部材８０に締結する例を説明する。
【００２０】
距離計１４は、例えば、距離センサ又は三次元カメラである。距離計１４は、被締結部材８０に締め付けられたボルト９０の頭部９０ａまでの距離を測定し、測定した距離を画素値とする距離画像を示すデータ（以下、単に距離画像と省略する場合がある。）を取得する。つまり、距離計１４は、ボルト９０の頭部９０ａの高さ分布を表す画像を示すデータを取得する。
【００２１】
マニピュレータ１６は、締付機１２及び距離計１４を動作させる。例えば、マニピュレータ１６は、ボルト９０の頭部９０ａに締付機１２のソケット部１２ａが対向するように当該締付機１２を移動する。また、マニピュレータ１６は、ボルト９０の頭部９０ａに距離計１４の撮像素子１４ａが対向するように距離計１４を移動する。
【００２２】
制御装置１００は、例えば、コンピュータである。制御装置１００は、主要なハードウェア構成として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０２、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０４、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０６及びインタフェース部１０８（ＩＦ；Interface）を備えている。ＣＰＵ１０２、ＲＯＭ１０４、ＲＡＭ１０６及びインタフェース部１０８は、データバス等を介して相互に接続されている。
【００２３】
ＣＰＵ１０２は、制御処理及び演算処理等を行う演算装置としての機能を備えている。ＲＯＭ１０４は、ＣＰＵ１０２によって実行される制御プログラム及び演算プログラム等を記憶するための機能を備えている。ＲＡＭ１０６は、処理データ等を一時的に記憶するための機能を備えている。インタフェース部１０８は、有線又は無線を介して外部と信号の入出力を行う。
【００２４】
このような制御装置１００は、締付機コントローラ１２０、距離計コントローラ１４０及びマニピュレータコントローラ１６０を備えている。締付機コントローラ１２０は、締付機１２を制御する。
【００２５】
距離計コントローラ１４０は、距離画像を用いてボルト９０の頭部９０ａの凹み量を算出し、被締結部材８０に締め付けられたボルト９０の推定軸力を測定（算出）する。そして、距離計コントローラ１４０は、測定したボルト９０の推定軸力が予め設定された目標軸力以上か否かを判定し、判定結果に基づいてボルト９０が被締結部材８０に適正に締結されているか否かを判定する。つまり、距離計コントローラ１４０は、測定部及び判定部としての機能を備えている。
【００２６】
マニピュレータコントローラ１６０は、マニピュレータ１６を制御して、締付機１２及び距離計１４の動作を制御する。
【００２７】
なお、本実施の形態の制御装置１００は、締結判定装置１に用いられているので、距離計コントローラ１４０が、測定したボルト９０の推定軸力が予め設定された目標軸力以上か否かを判定し、判定結果に基づいてボルト９０が被締結部材８０に適正に締結されているか否かを判定しているが、軸力測定装置に用いられる場合は、上述の判定機能を省略することができる。
【００２８】
これらの締付機コントローラ１２０、距離計コントローラ１４０及びマニピュレータコントローラ１６０は、例えば、ＣＰＵ１０２がＲＯＭ１０４に記憶されたプログラムを実行することによって実現可能である。また、必要なプログラムを任意の不揮発性記録媒体に記録しておき、必要に応じてインストールすることで、締付機コントローラ１２０、距離計コントローラ１４０及びマニピュレータコントローラ１６０を実現するようにしてもよい。
【００２９】
ここで、プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ）を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
【００３０】
なお、締付機コントローラ１２０、距離計コントローラ１４０及びマニピュレータコントローラ１６０は、上述のようにソフトウェアによって実現されることに限定されず、何らかの回路素子等のハードウェアによって実現されてもよい。
【００３１】
さらに、締付機コントローラ１２０、距離計コントローラ１４０及びマニピュレータコントローラ１６０は、物理的に１つの装置内に設けられている必要はなく、別個のハードウェアとして構成されていてもよい。その場合、締付機コントローラ１２０、距離計コントローラ１４０及びマニピュレータコントローラ１６０のそれぞれが、コンピュータとして機能してもよい。
【００３２】
制御装置１００は、作業ロボット１０が一連の作業工程を行うためのティーチングデータを記憶している。ティーチングデータは、後述する図２に示すような、被締結部材８０にボルト９０を締め付けて当該ボルト９０の頭部９０ａの距離画像を取得する等の一連の作業工程を行うためのデータである。締付機コントローラ１２０、距離計コントローラ１４０及びマニピュレータコントローラ１６０は、このティーチングデータに従って、それぞれ、締付機１２、距離計１４及びマニピュレータ１６を制御する。
【００３３】
次に、本実施の形態のボルト９０の締結判定方法を説明する。図２は、本実施の形態のボルトの締結判定方法を示すフローチャートである。
【００３４】
先ず、制御装置１００は、仮締め（着座）トルクを設定する（Ｓ１）。仮締めトルクは、ボルト９０の頭部９０ａが被締結部材８０に着座し、ボルト９０の頭部９０ａに凹みが生じるトルク（例えば、３０Ｎｍ）に設定される。なお、ボルト９０の被締結部材８０への着座は、必ずしもボルト９０の頭部９０ａにおける被締結部材８０側の面の全域が当該被締結部材８０に面接触していなくてもよい。
【００３５】
次に、制御装置１００は、本締め（目標）トルクを設定し（Ｓ２）、さらに目標軸力を設定する（Ｓ３）。本締めトルクは、仮締めトルクより大きく、ボルト９０を被締結部材８０に締め付けた際に当該ボルト９０が目標軸力を発生することが推定されるトルク（例えば、１００Ｎｍ）に設定される。目標軸力は、ボルト９０が被締結部材８０に締結された状態で、ボルト８０に発生させたい軸力に設定される。
【００３６】
但し、Ｓ１〜Ｓ３の工程は、入れ替えることが可能であり、仮締めトルク、本締めトルク及び目標軸力の設定は、各々の設定値を用いるまでに設定されていればよい。これらの仮締めトルク、本締めトルク及び目標トルクは、例えば、作業者が入力装置を用いて入力することができる。
【００３７】
次に、締結判定装置１は、ボルト９０の仮締めを開始する（Ｓ４）。具体的には、作業者が制御装置１００等に設けられたボタンを押下、又は作業者が入力装置を操作することによって入力された指令信号によって、制御装置１００のマニピュレータコントローラ１６０は、ティーチングデータに従って、締付機１２をボルト９０の頭部９０ａに対向させ、ソケット部１２ａを下降させて当該ソケット部１２ａの内部に頭部９０ａを挿入させる。
【００３８】
締付機１２のソケット部１２ａの内部に頭部９０ａが挿入された状態にセットされると、マニピュレータコントローラ１６０は、セット完了信号を締付機コントローラ１２０に出力する。締付機コントローラ１２０は、セット完了信号が入力されると、締付機１２を制御して、設定された仮締めトルクでボルト９０を被締結部材８０に締め付ける。これにより、ボルト９０に軸力が発生し、ボルト９０の頭部９０ａの上面が窪むように変形する。
【００３９】
締付機コントローラ１２０は、締付トルクが仮締めトルクに達すると（Ｓ５のＹＥＳ）、締付機１２を停止して仮締め動作を終了する（Ｓ６）。そして、締付機コントローラ１２０は、仮締め動作が終了した旨を示す仮締め終了信号を、マニピュレータコントローラ１６０に対して出力する。一方、締付機コントローラ１２０は、締付トルクが仮締めトルク未満の場合（Ｓ５のＮＯ）、締付機１２によるボルト９０の締め付けを継続する。
【００４０】
次に、締結判定装置１は、距離計１４を用いてボルト９０の頭部９０ａの第１の凹み量ａ１を測定する（Ｓ７）。具体的には、マニピュレータコントローラ１６０は、仮締め終了信号が入力されると、締付機１２をボルト９０の頭部９０ａと対向する位置から退避させる。そして、マニピュレータコントローラ１６０は、マニピュレータ１６を制御して、距離計１４の撮像素子１４ａをボルト９０の頭部９０ａと対向させる。
【００４１】
距離計１４の撮像素子１４ａがボルト９０の頭部９０ａと対向するようにセットされると、マニピュレータコントローラ１６０は、セット完了信号を距離計コントローラ１４０に出力する。距離計コントローラ１４０は、セット完了信号が入力されると、仮締めしたボルト９０の頭部９０ａの距離画像（第１の画像）を生成するように、距離計１４を制御し、第１の画像を取得する。そして、距離計コントローラ１４０は、第１の画像を取得すると、仮締めしたボルト９０の頭部９０ａの第１の凹み量ａ１を測定する。なお、距離画像を取得する手順及び凹み量を測定する手順は後述する。
【００４２】
次に、締結判定装置１は、ボルト９０の本締めを開始する（Ｓ８）。具体的には、距離計コントローラ１４０は、第１の凹み量ａ１を測定すると、測定完了信号をマニピュレータコントローラ１６０に出力する。マニピュレータコントローラ１６０は、測定完了信号が入力されると、距離計１４をボルト９０の頭部９０ａと対向する位置から退避させる。そして、マニピュレータコントローラ１６０は、マニピュレータ１６を制御して、締付機１２のソケット部１２ａをボルト９０の頭部９０ａに対向させ、ソケット部１２ａを下降させて当該ソケット部１２ａの内部に頭部９０ａを挿入させる。
【００４３】
締付機１２のソケット部１２ａの内部にボルト９０の頭部９０ａが挿入された状態にセットされると、マニピュレータコントローラ１６０は、セット完了信号を締付機コントローラ１２０に出力する。そして、締付機コントローラ１２０は、セット完了信号が入力されると、締付機１２を制御して、設定された本締めトルクでボルト９０を締め付ける。
【００４４】
締付機コントローラ１２０は、締付トルクが本締めトルクに達すると（Ｓ９のＹＥＳ）、締付機１２を停止して本締め動作を終了する（Ｓ１０）。そして、締付機コントローラ１２０は、本締め動作が終了した旨を示す本締め終了信号を、マニピュレータコントローラ１６０に対して出力する。一方、締付機コントローラ１２０は、締付トルクが本締めトルク未満の場合（Ｓ９のＮＯ）、締付機１２によるボルト９０の締め付けを継続する。
【００４５】
次に、締結判定装置１は、距離計１４を用いて本締めしたボルト９０の頭部９０ａの第２の凹み量ａ２を測定する（Ｓ１１）。具体的には、マニピュレータコントローラ１６０は、本締め終了信号が入力されると、締付機１２をボルト９０の頭部９０ａと対向する位置から退避させる。そして、マニピュレータコントローラ１６０は、マニピュレータ１６を制御して、距離計１４の撮像素子１４ａをボルト９０の頭部９０ａと対向させる。距離計１４がボルト９０の頭部９０ａの上にセットされると、マニピュレータコントローラ１６０は、セット完了信号を距離計コントローラ１４０に出力する。
【００４６】
距離計コントローラ１４０は、セット完了信号が入力されると、第１の画像と同様に、本締めしたボルト９０の頭部９０ａの距離画像（第２の画像）を取得する。また、距離計コントローラ１４０は、第１の凹み量ａ１と同様に、第２の画像を用いて、本締めしたボルト９０の頭部９０ａの第２の凹み量ａ２を測定する。
【００４７】
次に、距離計コントローラ１４０は、第１の凹み量ａ１を用いて仮締めしたボルト９０の軸力（第１の軸力）Ｆ１を測定し、さらに第２の凹み量ａ２を用いて本締めしたボルト９０の軸力（第２の軸力）Ｆ２を測定し、第１の軸力Ｆ１と第２の軸力Ｆ２との差分Ｆ３を算出する（Ｓ１２）。具体的には、距離計コントローラ１４０は、第１の凹み量ａ１と、第２の凹み量ａ２と、軸力換算曲線又はこの軸力換算曲線に対応する換算式等と、を用いて、各軸力Ｆ１、Ｆ２及び差分Ｆ３を算出する。
【００４８】
図３は、軸力換算曲線を例示する図である。軸力換算曲線は、横軸を凹み量とし、縦軸を軸力とするグラフである。制御装置１００は、この軸力換算曲線を記憶している。なお、軸力換算曲線は、例えば以下に示す方法で生成され得る。
【００４９】
予め、様々な締付トルクで同規格のボルトを締め付けたときの軸力を、引張試験機又はロードセル等を用いて測定する。また、このときのボルトの頭部の凹み量を、距離計を用いて算出する。そして、凹み量と軸力とを示す点を複数プロットし、これらの点の近似曲線（近似直線でもよい）を、軸力換算曲線とする。つまり、軸力換算曲線は、直線であってもよく、ここでいう「曲線」は、直線をも含む概念である。なお、制御装置１００は、ボルト９０の種類ごとに異なる複数の軸力換算曲線を記憶し得る。
【００５０】
このような軸力換算曲線を用いることで、距離計コントローラ１４０は、第１の凹み量ａ１を用いて第１の軸力Ｆ１を導き出すことができ、また、第２の凹み量ａ２を用いて第２の軸力Ｆ２を導き出すことができる。そして、距離計コントローラ１４０は、導き出した第２の軸力Ｆ２から第１の軸力Ｆ１を差し引いて差分Ｆ３を算出することができる。
【００５１】
ここで、本実施の形態の軸力換算曲線は、図３に示すように、直線であるので、第１の軸力Ｆ１及び第２の軸力Ｆ２を導き出すことなく、第２の凹み量ａ２から第１の凹み量ａ１を差し引いた値と、軸力換算曲線と、を用いて、差分Ｆ３を算出してもよい。
【００５２】
次に、距離計コントローラ１４０は、ボルト９０を仮締めした際の第１のトルクＴ１と、ボルト９０を本締めした際の第２のトルクＴ２と、差分Ｆ３と、を用いて、本締めしたボルト９０の推定軸力を測定する（Ｓ１３）。
【００５３】
仮締めした際の第１のトルクＴ１は、予め設定した仮締めトルク又は締付機１２に設けられたトルクセンサによるボルト９０を仮締めした際の実測値の何れでもよい。また、本締めした際の第２のトルクＴ２は、予め設定した本締めトルク又は締付機１２に設けられたトルクセンサによるボルト９０を本締めした際の実測値の何れでもよい。
【００５４】
ここで、仮締めした際のトルクをｔ１、本締めした際のトルクをｔ２、仮締めしたボルトの軸力をｆ１、本締めしたボルトの軸力と仮締めしたボルトの軸力との差分をｆ２、ボルトの摩擦係数をμとした場合、ｔ１は以下の＜式１＞で導き出すことができる。
＜式１＞  ｔ１＝μ×ｆ１
【００５５】
また、ｔ２は以下の＜式２＞で導き出すことができる。
＜式２＞  ｔ２＝μ×ｆ２＋ｔ１
【００５６】
そして、＜式１＞及び＜式２＞から＜式３＞を導き出すことができる。
＜式３＞  ｔ２＝μ×（ｆ１＋ｆ２）
【００５７】
＜式３＞を変形してμ＝ｔ２／（ｆ１＋ｆ２）を＜式２＞に代入して変形すると、＜式４＞を導き出すことができる。
＜式４＞  ｔ２−ｔ１＝ｆ２×ｔ２／（ｆ１＋ｆ２）
【００５８】
さらに＜式４＞を変形すると、＜式５＞を導き出すことができる。
＜式５＞  ｆ１＋ｆ２＝ｆ２×ｔ２／（ｔ２−ｔ１）
【００５９】
＜式５＞により算出されたｆ１＋ｆ２の値は、本締めされたボルトの推定軸力である。これにより、第１のトルクＴ１と、第２のトルクＴ２と、差分Ｆ３と、を用いると、被締結部材８０に本締めされたボルト９０の推定軸力を測定することができるのである。
【００６０】
このとき、第１のトルクＴ１及び第２のトルクＴ２は、予め設定された値又はトルクセンサによる実測値であるので、簡単に導き出すことができる。また、差分Ｆ３も、凹み量と軸力変換曲線とを用いて、簡単に導き出すことができる。そして、差分Ｆ３は、各々のボルト９０の頭部９０ａの第１の凹み量ａ１の個体差が排除された値である。そのため、本締めされたボルト９０の軸力を精度良く測定することができる。
【００６１】
次に、距離計コントローラ１４０は、ボルト９０の推定軸力が目標軸力以上か否かを判定する（Ｓ１４）。距離計コントローラ１４０は、ボルト９０の推定軸力が目標軸力以上であると（Ｓ１４のＹＥＳ）、ボルト９０が被締結部材８０に適正に締結されていると判定する（Ｓ１５）。一方、距離計コントローラ１４０は、ボルト９０の推定軸力が目標軸力未満であると（Ｓ１４のＮＯ）、ボルト９０が被締結部材８０の適正に締結されていないと判定する（Ｓ１６）。これにより、本実施の形態のボルト９０の締結判定方法は終了する。
【００６２】
なお、本実施の形態の締結判定方法は、Ｓ１４〜Ｓ１６の工程を備えているが、ボルト９０の軸力測定方法では、Ｓ１４〜Ｓ１６の工程を省略することができる。つまり、本実施の形態の締結判定方法内でボルト９０の軸力測定方法が実現されている。
【００６３】
次に、本実施の形態の距離計１４を用いて距離画像を取得する手順を説明する。図４は、本実施の形態の距離計を用いて距離画像を取得する様子を示す図である。なお、図４では、一点鎖線でボルト９０の頭部９０ａの窪みを示している。
【００６４】
距離計１４は、例えば、図４に示すように、光源１４ｂ及び干渉計１４ｃを備えている。光源１４ｂは、例えば、レーザ光である参照光及び信号光を干渉計１４ｃに供給する。干渉計１４ｃは、信号光をボルト９０の頭部９０ａの上面に照射させる。
【００６５】
干渉計１４ｃは、信号光における頭部９０ａの上面での反射光を受光し、ボルト９０の頭部９０ａの上面に照射していない信号光と参照光とを干渉させた信号を、基準信号として取得する。干渉計１４ｃは、反射光と参照光とを干渉させた信号を、測定信号として取得する。
【００６６】
そして、距離計１４は、基準信号と測定信号との差分（位相差又は時間差等）を用いて、ボルト９０の頭部９０ａの信号光を照射させた位置までの距離を測定する。さらに、干渉計１４ｃが、ガルバノミラー等を用いてボルト９０の頭部９０ａの上面に信号光を走査することで、距離計１４は、ボルト９０の頭部９０ａの上面の各位置における距離を測定することができる。
【００６７】
距離計１４は、各画素が各位置に対応し、各画素の画素値がその位置までの距離を示す距離画像を生成し、生成した距離画像を距離計コントローラ１４０に対して出力する。これにより、距離計コントローラ１４０は、ボルト９０の頭部９０ａの距離画像を取得することができる。
【００６８】
ここで、距離画像の画素値は、距離計１４までの距離が大きい程大きくてもよいし、距離計１４までの距離が大きい程小さくてもよい。距離計１４までの距離が大きい程画素値が大きい場合、画素値が大きい画素は、ボルト９０の頭部９０ａにおいて高さの低い位置を示す。一方、距離計１４までの距離が大きい程画素値が小さい場合、画素値が大きい画素は、ボルト９０の頭部９０ａにおいて高さの高い位置を示す。つまり、画素値は、その画素に対応する位置までの距離計１４からの距離を示すと共に、その位置の高さを示し得る。
【００６９】
なお、図４に示した距離計１４は光コム方式を用いたものであるが、これに限らず、シャドウモアレ方式等を用いてもよい。また、干渉計１４ｃは、撮像素子１４ａと一体であってもよい。また、距離計コントローラ１４０がボルト９０の頭部９０ａの上面の各位置における距離データに基づいて距離画像を生成してもよい。
【００７０】
次に、距離画像を用いてボルト９０の頭部９０ａの凹み量を算出する手順を説明する。凹み量は、距離画像から、ボルト９０の頭部９０ａの上面の底部（谷）までの距離と頂部（山）までの距離との差分を算出することで測定される。つまり、凹み量は、ボルト９０の頭部９０ａの上面の頂部（山）の高さから底部（谷）の高さを差し引いた値である。
【００７１】
ここで、本実施の形態のボルト９０は、六角ボルトであるので、頭部９０ａの上面にほとんど窪みがなく、ボルト９０の締結前の凹み量は、略０である。但し、ボルト９０の頭部９０ａの上面の中央近傍が突出した形状のボルトである場合、凹み量は、負の値であり得る。
【００７２】
図５は、距離画像を用いてボルトの頭部の底部の高さを算出する手順を説明するための図である。図５（ａ）は、ボルト９０の頭部９０ａに対応する距離画像の原画を示す。距離計コントローラ１４０は、図５（ａ）に示す距離画像に対して二値化処理及びラベリング処理等を施して、図５（ｂ）に示すように、ボルト９０の頭部９０ａを抽出する。
【００７３】
二値化処理は、距離画像の各画素値を、予め定められた閾値以上であるか否かに応じて二色（例えば黒又は白など）に分類することで行われる。図５（ｂ）に示す例では、画素値が予め定められた閾値よりも高さが高いことを示す（即ち、距離計１４からの距離が予め定められた閾値よりも近いことを示す）場合に、その画素が白色に分類され、そうでない場合に、その画素が黒色に分類されている。
【００７４】
ラベリング処理は、同じ画素値が連続する画素に同じ番号を割り振って、番号ごとに画素を色分けする処理である。このラベリング処理によって、埃等によって実際の高さよりも高い（即ち、距離計１４に近い）測定結果となったノイズを、ボルト９０の一部と誤認識することを抑制できる。上述の処理により、距離計コントローラ１４０は、図５（ｂ）に示す白色の箇所を、ボルト９０の頭部９０ａと認識できる。
【００７５】
そして、距離計コントローラ１４０は、図５（ｂ）に示すボルト９０の頭部９０ａの画像において、六角形の対向する頂点を線分で結び、これらの線分の交点を、頭部９０ａの重心位置Ｃ１として算出する。なお、３つの線分で各頂点を結ぶ必要はなく、２つの直線の交点を重心位置Ｃ１としてもよい。また、３つの線分が１点で交わらない場合、３つの交点を頂点とする三角形の重心を重心位置Ｃ１としてもよい。
【００７６】
次に、距離計コントローラ１４０は、重心位置Ｃ１を中心とする半径ｒ１の円形領域Ｒ１の画素の画素値の平均値を、ボルト９０の頭部９０ａの底部（谷）までの距離、即ち、底部の高さｈ１とする。ｒ１は、例えば２．５ｍｍであるが、これに限られない。ｒ１は、ボルト９０の頭部９０ａの大きさ及び形状（元々頭部９０ａに形成されていた六角穴等の凹部の大きさ等）に応じて、適宜、定められ得る。
【００７７】
図６は、距離画像を用いてボルトの頭部の頂部の高さを算出する手順を説明するための図である。距離計コントローラ１４０は、重心位置Ｃ１から一定角度（例えば０．５°）ごとに放射状に伸びた複数の仮想直線Ｌそれぞれの上に位置する画素のうち、その画素に対応する位置の高さが相対的に高い画素を、予め定められた数（例えば１０個）抽出する。
【００７８】
例えば、距離計１４までの距離が大きい程画素値が小さい場合、距離計コントローラ１４０は、画素値が相対的に大きな１０個の画素を抽出する。また、例えば、距離計１４までの距離が大きい程画素値が大きい場合、距離計コントローラ１４０は、画素値が相対的に小さな１０個の画素を抽出する。
【００７９】
そして、距離計コントローラ１４０は、抽出された画素（上述の例では７２０×１０＝７２００個）の平均値を、ボルト９０の頭部９０ａの頂部（山）までの距離、即ち、頂部の高さｈ２とする。これにより、距離計コントローラ１４０は、頂部の高さｈ２から底部の高さｈ１を差し引いた値を凹み量として算出することができる。
【００８０】
一般的に、軸力によって変形するのはボルト９０の頭部９０ａの中央、即ち、重心位置Ｃ１の近傍であり、軸力によってボルト９０の頭部９０ａの外縁近傍（外縁部）は変形しない。したがって、ボルト９０の頭部９０ａの頂部は、当該頭部９０ａの外縁近傍に存在することとなる。そして、ボルト９０の頭部９０ａの頂部の実際の高さは、変化しない。また、各仮想直線Ｌ上の画素のうち画素値が高さの高いことを示す画素（即ち、頂部に対応する画素）は、ボルト９０の頭部９０ａの外縁近傍に対応する距離画像上の位置で、互いに隣接し得ることとなる。
【００８１】
図６に示す画素群Ｇｐｘは、各仮想直線Ｌ上の画素のうち画素値が高さの高いことを示す上位１０個の画素の群を示している。そして、画素群Ｇｐｘにおいて、画素値が高さの高いことを示す上位１０個の画素は互いに隣接している。また、ボルト９０の頭部９０ａの頂部に対応する画素の集合は、ボルト９０の頭部９０ａの形状にもよるが、概ね頭部９０ａの外縁近傍に沿った環形状を形成することとなる。
【００８２】
このようなボルト９０の軸力測定方法、締結判定方法及び軸力測定装置、締結判定装置１は、第１のトルクＴ１と、第２のトルクＴ２と、差分Ｆ３と、を用いて、被締結部材８０に本締めされたボルト９０の軸力を測定する。このとき、差分Ｆ３は、第１の凹み量ａ１を基準として算出することができ、各々のボルト９０の頭部９０ａの上面の形状の個体差を排除して算出することができる。そのため、本締めしたボルト９０の軸力を精度良く測定することができる。その結果、本実施の形態のボルト９０の軸力測定方法を用いた締結判定方法及びボルト９０の軸力測定装置を用いた締結判定装置１は、本締めしたボルト９０が被締結部材８０に適正に締結されているか否か精度良く判定することができる。
【００８３】
＜実施の形態２＞
本実施の形態の締結判定装置は、ボルト９０が被締結部材８０に適正に締め付けられているか否かを判定可能な構成であり、以下に締結判定方法と共に説明する。なお、本実施の形態の締結判定装置及び締結判定方法は、実施の形態１の締結判定装置及び締結判定方法と略等しいため、重複する説明は省略し、等しい要素には等しい符号を用いて説明する。
【００８４】
図７Ａ及び図７Ｂは、本実施の形態のボルトの締結判定方法を示すフローチャートである。ここで、本実施の形態の締結判定方法のＳ２１〜Ｓ２７の工程は、実施の形態１の締結判定方法のＳ１〜Ｓ７の工程に対応する。また、本実施の形態の締結判定方法のＳ３２〜Ｓ４０の工程は、実施の形態１の締結判定方法のＳ８〜Ｓ１６の工程に対応する。
【００８５】
つまり、本実施の形態の締結判定方法において、Ｓ２７の工程の後に、締結判定装置は、ボルト９０を緩める（Ｓ２８）。具体的には、距離計コントローラ１４０は、第１の凹み量ａ１を測定すると、測定完了信号をマニピュレータコントローラ１６０に出力する。マニピュレータコントローラ１６０は、測定完了信号が入力されると、距離計１４をボルト９０の頭部９０ａと対向する位置から退避させる。そして、マニピュレータコントローラ１６０は、マニピュレータ１６を制御して、締付機１２のソケット部１２ａをボルト９０の頭部９０ａに対向させ、ソケット部１２ａを下降させて当該ソケット部１２ａの内部に頭部９０ａを挿入させる。
【００８６】
締付機１２のソケット部１２ａの内部にボルト９０の頭部９０ａが挿入された状態にセットされると、マニピュレータコントローラ１６０は、セット完了信号を締付機コントローラ１２０に出力する。
【００８７】
締付機コントローラ１２０は、セット完了信号が入力されると、締付機１２を制御して、設定された回転角度でボルト９０を緩める。締付機コントローラ１２０は、ボルト９０の回転角度が設定された回転角度に達すると、締付機１２を停止して緩め動作を終了する。
【００８８】
次に、締結判定装置は、ボルト９０を緩めた際の緩めトルクが設定された閾値トルク以上か否かを判定する（Ｓ２９）。具体的には、締付機１２は、例えば、トルクセンサを備えており、ボルト９０を緩める際の緩めトルクを示す信号を締付機コントローラ１２０に出力する。そして、締付機コントローラ１２０は、緩め動作が終了すると、入力された信号が示すボルト９０を緩める際の緩めトルクが設定された閾値トルク以上か否かを判定する。
【００８９】
ここで、ボルト９０が被締結部材８０に適正に締め付けられていない場合、ボルト９０に焼き付きが生じるため、ボルト９０を被締結部材８０から緩める際に、ボルト９０が被締結部材８０に適正に締め付けられている場合に比べて、大きな緩めトルクを必要とする。
【００９０】
そこで、本実施の形態では、締付機コントローラ１２０は、入力された信号が示すボルト９０を緩める際の緩めトルクが設定された閾値トルク以上の場合（Ｓ２９のＹＥＳ）、ボルト９０が被締結部材８０に適正に締め付けられていないと判定する（Ｓ３０）。
【００９１】
一方、締付機コントローラ１２０は、入力された信号が示すボルト９０を緩める際の緩めトルクが設定された閾値トルク未満の場合（Ｓ２９のＮＯ）、ボルト９０が被締結部材８０に適正に締め付けられていると判定し（Ｓ３１）、Ｓ３２の工程に移行する。
【００９２】
このように本実施の形態の締結判定装置及び締結判定方法は、ボルト９０が被締結部材８０に適正に締め付けられているか否かを判定するため、ボルト９０が被締結部材８０に不適正に締結されることを未然に抑制できる。
【００９３】
＜実施の形態３＞
実施の形態１及び２では、ボルト９０として中実の六角ボルトを被締結部材８０に締結しているが、軸部が中空の六角ボルトを被締結部材に締結しても、略同様に実施することができる。なお、本実施の形態の締結判定装置は、実施の形態１の締結判定装置と略等しい構成とされているため、重複する説明及び図示は省略し、等しい要素には等しい符号を用いて説明する。
【００９４】
ここで、図８は、被締結部材に締結されたボルトを示す断面図である。図９は、被締結部材に締結されたボルトを示す平面図である。ボルト９１が被締結部材に締結されると、ボルト９１には軸方向に収縮するように軸力が生じるため、ボルト９１の頭部９１ｂは軸部９１ａに引っ張られる方向に力を受ける。
【００９５】
このとき、頭部９１ｂのうち軸部９１ａの延長線上に位置する環状部９１ｃは最も大きな軸力を受けるため、中心部９１ｄや外縁部９１ｅに比べて相対的に大きく窪む。ボルト９１の軸力が大きいほど環状部９１ｃは相対的に大きく窪むため、中心部９１ｄのうち最も窪みの小さい領域の高さから環状部９１ｃのうち最も窪みが大きい領域の高さを差し引いた値、即ち、頭部９１ｂの凹み量を測定することで、ボルト９１の軸力を測定することができる。
【００９６】
そこで、本実施の形態では、中心部９１ｄのうち最も窪みの小さい領域の高さから環状部９１ｃのうち最も窪みが大きい領域の高さを差し引いた値（凹み量）を用いて、仮締めしたボルト９１の軸力及び本締めしたボルト９１の軸力を測定する。
【００９７】
以下に、本実施の形態の締結判定方法内でのボルト９１の軸力測定方法を説明する。図１０は、本実施の形態のボルトの締結判定方法内でのボルトの軸力測定方法を示すフローチャート図である。図１１は、距離画像を用いてボルトの頭部の凹み量を算出する手順を説明するための図である。
【００９８】
先ず、距離計コントローラ１４０は、実施の形態１と同様に、距離画像を取得し（Ｓ４１）、取得した距離画像に二値化処理及びラベリング処理等を施して、ボルト９１の頭部９１ｂを抽出すると共に、埃等によるノイズＮを除去し、ボルト９１の頭部９１ｂの重心位置Ｃ２を算出する（Ｓ４２）。
【００９９】
次に、距離計コントローラ１４０は、ボルト９１の頭部９１ｂの重心位置Ｃ２を中心とする半径ｒ２を有する円形領域Ｒ２の高さの平均値を算出する。このとき、円形領域Ｒ２は、中心部９１ｄの内部に配置されることになり、距離計コントローラ１４０は、算出された平均値を中心部９１ｄのうち最も窪みの小さい領域の高さとして設定する（Ｓ４３）。
【０１００】
次に、距離計コントローラ１４０は、円形領域Ｒ２を囲み、且つ予め設定された内径と外径との差分である幅寸法を有する環状領域Ｒ３の高さの平均値を算出する工程を、環状領域Ｒ３の内径及び外径を予め設定された値ずつ変化させて繰り返す。
【０１０１】
つまり、重心位置Ｃ２を中心に環状領域Ｒ３を放射状に走査する。このとき、環状領域Ｒ３は、環状部９１ｃの内部に配置されることになり、距離計コントローラ１４０は、最も高さの平均値が低かった環状領域Ｒ３の平均値を環状部９１ｃのうち最も窪みの大きい領域の高さとして設定する（Ｓ４４）。
【０１０２】
次に、距離計コントローラ１４０は、中心部９１ｄのうち最も窪みの小さい領域の高さから環状部９１ｃのうち最も窪みの大きい領域の高さを差し引き、頭部９１ｂの凹み量を測定する（Ｓ４５）。
【０１０３】
次に、距離計コントローラ１４０は、頭部９１ｂの凹み量と、軸力換算曲線と、を用いて、ボルト９１の軸力を測定する（Ｓ４６）。このような手順により、仮締めしたボルト９１の軸力及び本締めしたボルト９１の軸力を測定すると、実施の形態１及び２と同様にボルト９１の締結判定方法を実現することができる。
【０１０４】
これにより、軸部９０ｂが中実のボルト９０に限らず、軸部９１ａが中空のボルト９１を被締結部材８０に締結する際の軸力を測定したり、軸部９１ａが中空のボルト９１が被締結部材８０に適正に締結されたか否かを判定したり、することができる。
【０１０５】
本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【０１０６】
上記実施の形態１〜３では、ボルトの頭部の凹み量と軸力換算曲線とを用いて、仮締めしたボルトの軸力や本締めしたボルトの軸力を測定しているが、この限りでない。例えば、ボルトの伸び量とボルトの軸力との間には相関があるため、被締結部材に締結した際のボルトの伸び量を超音波等によって測定し、測定したボルトの伸び量と、予め設定されたボルトの伸び量とボルトの軸力との相関と、を用いて、仮締めしたボルトの軸力や本締めしたボルトの軸力を測定してもよい。また、電磁渦流式のボルトの軸力計を用いて、仮締めしたボルトの軸力や本締めしたボルトの軸力を測定してもよい。電磁渦流式のボルトの軸力計は、被締結部材にボルトを締め付けて軸力が増加すると、ボルトの頭部に圧縮応力が加わり、それに伴い、ボルトの頭部の透磁率が減少する特性を利用するものである。要するに、仮締めしたボルトの軸力及び本締めしたボルトの軸力の測定方法は、特に限定されない。
【符号の説明】
【０１０７】
１  ボルトの軸力測定装置
１０  作業ロボット
１２  締付機
１４  距離計、１４ａ  撮像素子
１６  マニピュレータ
８０  被締結部材
９０  ボルト、９０ａ  頭部、９０ｂ  軸部
９１  ボルト、９１ａ  軸部、９１ｂ  頭部
１００  制御装置
１０８  インタフェース部
１２０  締付機コントローラ
１４０  距離計コントローラ
１６０  マニピュレータコントローラ
【図１】
2019141973.tif 000003
【図２】
2019141973.tif 000004
【図３】
2019141973.tif 000005
【図４】
2019141973.tif 000006
【図５】
2019141973.tif 000007
【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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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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