JP2000131195A - Device for judging looseness of bolt - Google Patents

Device for judging looseness of bolt

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JP2000131195A
JP2000131195A JP10301533A JP30153398A JP2000131195A JP 2000131195 A JP2000131195 A JP 2000131195A JP 10301533 A JP10301533 A JP 10301533A JP 30153398 A JP30153398 A JP 30153398A JP 2000131195 A JP2000131195 A JP 2000131195A
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bolt
vibration
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昌広 池田
Kazuo Ohashi
一夫 大橋
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a device for measuring looseness of a bolt that can accurately and surely perform judgment according to a hammering sound such as the inspection of a bolt looseness. SOLUTION: Vibration force when a bolt 1 is hit by a hammer 2 is detected by a vibration force sensor 11 and the ratio with an outer force reference value is obtained by a ratio arithmetic unit 15. Also, a striking sound being generated in the bolt 1 is detected by a microphone 3 and is separated into a time series signal for each frequency band by an analog BPF 5, the time series signal is rectified at that time, and the instantaneous maximum value at each frequency band is extracted by a peak hold 7. The maximum value is corrected based on a ratio that is calculated by the ratio operation unit 15 and is compared with a preset vibration reference value by a comparator 9, a comparison result signal is outputted when the comparison result deviates from a specific relationship, and an alarm 18 gives a warning as abnormal when the number of comparison result signals is, for example, equal to or more than three. The maximum value of the time series signal for each of a plurality of frequency bands is extracted for comparison, thus improving judgment reliability.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、ボルトの緩みを
判定する装置に関し、特に判定の信頼性を向上させるこ
とのできるボルトの緩み判定装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for determining a bolt looseness, and more particularly to a bolt looseness determining apparatus capable of improving reliability of determination.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のボルトの緩み測定装置として、例
えば特開平10−82714号公報に示されたものがあ
る。これは、ボルトを打撃し振動を発生させるハンマ
に、ハンマによる加振力を電気信号に変換する加振力セ
ンサを設けるとともに、ハンマの先端部に打撃方向に出
入り自在に設けられたノックピンを介してボルトに発生
した振動を電気信号に変換する加振力センサが一体的に
設けられ、それぞれで検出した加振力波形及び振動波形
を緩み計に出力するように構成されている。
2. Description of the Related Art As a conventional bolt looseness measuring device, there is one disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-82714. This is because a hammer that strikes bolts and generates vibrations is provided with a vibrating force sensor that converts the vibrating force of the hammer into an electric signal, and a knock pin that is provided at the tip of the hammer so that it can freely enter and exit in the direction of impact. An excitation force sensor that converts the vibration generated in the bolt into an electric signal is provided integrally, and is configured to output the excitation force waveform and the vibration waveform detected respectively to the slack meter.

【0003】次に動作について説明する。まず、ハンマ
により対象物であるボルトを打撃する。このとき発生す
る加振力は加振力センサにより検出されて電気信号に変
換され加振力波形として、緩み計に入力される。同時
に、ボルトに発生した振動は加振力センサにより検出さ
れて電気信号に変換され振動波形として、緩み計に入力
される。
Next, the operation will be described. First, an object bolt is hit with a hammer. The exciting force generated at this time is detected by an exciting force sensor, converted into an electric signal, and input to the slack meter as an exciting force waveform. At the same time, the vibration generated in the bolt is detected by the excitation force sensor, converted into an electric signal, and input to the slack gauge as a vibration waveform.

【0004】そして、緩み計は、この緩み計に取り込ん
だ入力波形のうち、最大の加振力の波形とこれに応答す
る振動の波形を用いて単位加振力に対する応答加速度の
波形を求め、これらの比と予め求めておいたしきい値と
を比較して緩み度合いを定量的に判定する。
Then, the slack meter obtains a waveform of a response acceleration with respect to a unit vibrating force by using a waveform of a maximum vibrating force and a waveform of a vibration responsive thereto, among input waveforms taken in the slack meter, These ratios are compared with a predetermined threshold value to quantitatively determine the degree of loosening.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
ボルトの緩み判定装置においては、打撃により発生した
振動信号を周波数帯域毎に分解せずに判定しているの
で、複合周波数を特徴とする打音の検査では主成分以外
の周波数に異常の特徴が現れる場合には正確に異常を検
出することができなかった。
As described above, the conventional bolt slackness judging device judges a vibration signal generated by an impact without decomposing the vibration signal for each frequency band. In the inspection of the hammering sound, it was not possible to detect the abnormality accurately when the characteristic of the abnormality appeared in the frequency other than the main component.

【0006】この発明は上記のような課題を解決するた
めになされたものであり、次のようなボルトの緩み判定
装置を得ることを目的とする。 a.打撃により発生した振動の状態と基準状態とを比較
して判定の信頼性を向上させることができる。 b.安価で高速処理ができる。 c.小形化でき、条件の変更に柔軟に対応できる。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and has as its object to obtain the following bolt looseness determining device. a. The reliability of the determination can be improved by comparing the state of the vibration generated by the impact with the reference state. b. Inexpensive and high-speed processing is possible. c. It can be downsized and can flexibly respond to changes in conditions.

【0007】d.対象物に加えられる外力のばらつきの
影響を防止できる。 e.周囲からの騒音やノイズによる影響を防止できる。
また、さらなる改良として、 f.適正範囲を外れた外力を与えた場合や入力が適正レ
ンジを超えたことを知ることができる。 g.増幅器の増幅率を適切な値に容易に設定できる。 h.振動基準値を容易かつ的確に設定でき、判定の信頼
性を向上させることができる。
D. The influence of the variation of the external force applied to the object can be prevented. e. Noise from the surroundings and the effects of noise can be prevented.
Further, as further improvements, f. It is possible to know that an external force outside the proper range is applied or that the input has exceeded the proper range. g. The amplification factor of the amplifier can be easily set to an appropriate value. h. The vibration reference value can be set easily and accurately, and the reliability of the determination can be improved.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記のような目的を達成
するために、この発明にかかるボルトの緩み判定装置に
おいては、外力を加えられたボルトから発生する振動を
振動信号として検出する信号検出手段と、振動信号を複
数の所定の周波数帯域毎の時系列信号に変換する変換手
段と、時系列信号の最大値を周波数帯域毎に抽出する抽
出手段と、各最大値をあらかじめ設定された周波数帯域
毎の振動基準値と比較する比較手段とを設けたものであ
る。振動信号を複数の周波数帯域毎の時系列信号に変換
し、この各時系列信号における最大値を各々抽出するの
で、振動信号の周波数分解能が向上するとともに、時系
列信号のなかから感度よく最大値を抽出できる。従っ
て、打撃の特徴でもある発生直後の大きな音あるいは振
動の特徴を的確に把握して比較を行うことができる。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, a bolt loosening judging device according to the present invention comprises a signal detecting device for detecting a vibration generated from a bolt to which an external force is applied as a vibration signal. Means, a converting means for converting the vibration signal into a time-series signal for each of a plurality of predetermined frequency bands, an extracting means for extracting the maximum value of the time-series signal for each frequency band, and a predetermined frequency And a comparing means for comparing with a vibration reference value for each band. The vibration signal is converted into a time-series signal for each of a plurality of frequency bands, and the maximum value in each of the time-series signals is extracted. Thus, the frequency resolution of the vibration signal is improved, and the maximum value from the time-series signal is improved with high sensitivity. Can be extracted. Therefore, the characteristics of the loud sound or vibration immediately after the occurrence, which is also the characteristic of the impact, can be accurately grasped and compared.

【0009】また、変換手段は振動信号の所定の周波数
帯域の周波数成分を通過させる複数の帯域フィルタであ
り、抽出手段は各帯域フィルタを通過した周波数成分を
整流しこの整流された周波数成分の各最大値の内最大の
ものを各々最大値として抽出するものであることを特徴
とする。変換手段を帯域フィルタとすると、処理を高速
に行うことができ、装置も簡易で、安価になる。特に、
アナログ帯域フィルタとすると、処理を高速化できる。
デジタル帯域フィルタとすると、小形化でき、条件の変
更に柔軟に対応できる。また、抽出手段は整流された周
波数成分から最大値を抽出するので、振動信号の負符号
部に最大値がある場合でも検出でき、振動信号が急激に
減衰する場合でも的確に比較できる。
The converting means is a plurality of band filters for passing a frequency component of a predetermined frequency band of the vibration signal. The extracting means rectifies the frequency components passing through each band filter, and converts each of the rectified frequency components. It is characterized in that the largest one of the maximum values is extracted as the maximum value. If the conversion means is a bandpass filter, the processing can be performed at a high speed, and the apparatus is simple and inexpensive. In particular,
If an analog bandpass filter is used, the processing can be speeded up.
If a digital bandpass filter is used, the size can be reduced, and the condition can be flexibly changed. Further, since the extracting means extracts the maximum value from the rectified frequency components, it is possible to detect even when the maximum value is present in the negative sign part of the vibration signal, and to accurately compare even when the vibration signal is rapidly attenuated.

【0010】さらに、変換手段は振動信号をウェーブレ
ット変換するウェーブレット変換手段であり、抽出手段
はウェーブレット変換手段による変換結果に基づき周波
数帯域毎の最大値を抽出するものであることを特徴とす
る。ウェーブレット変換手段とすると、各周波数帯域毎
の時系列信号に分離する際の特性を向上させることがで
き、判定の信頼性が向上する。
Further, the conversion means is a wavelet conversion means for performing a wavelet conversion of the vibration signal, and the extraction means extracts a maximum value for each frequency band based on a result of the conversion by the wavelet conversion means. If the wavelet transform unit is used, the characteristics when separating into time-series signals for each frequency band can be improved, and the reliability of determination is improved.

【0011】そして、変換手段は振動信号を短時間高速
フーリエ変換する短時間高速フーリエ変換手段であり、
抽出手段は短時間高速フーリエ変換手段による変換結果
に基づき周波数帯域毎の最大値を抽出するものであるこ
とを特徴とする。短時間高速フーリエ変換手段を用いる
と、周波数の分解能が向上する。
The converting means is a short-time fast Fourier transform means for short-time fast Fourier transform of the vibration signal,
The extracting means extracts the maximum value for each frequency band based on the conversion result by the short-time fast Fourier transform means. The use of the short-time fast Fourier transform means improves the frequency resolution.

【0012】さらに、加えられた外力の大きさを検出す
る外力検出手段を設けるとともに、外力の大きさに応じ
て振動信号、時系列信号、最大値、及び振動基準値の少
なくとも1つを補正する補正手段を設けたことを特徴と
する。外力の大きさに応じて補正し、比較手段における
比較において外力の大きさのばらつきの影響を受けるの
を防止する。また、例えば周波数帯域毎に外力に応じて
異なる補正をすることにより、加えられた外力に応じて
周波数成分の分布が変化するような複雑な構造を持つ対
象物に対しても高い信頼度で比較できる。
Further, an external force detecting means for detecting the magnitude of the applied external force is provided, and at least one of a vibration signal, a time-series signal, a maximum value, and a vibration reference value is corrected according to the magnitude of the external force. A correction means is provided. Correction is made in accordance with the magnitude of the external force to prevent the comparison means from being affected by variations in the magnitude of the external force. Also, for example, by performing different corrections according to the external force for each frequency band, it is possible to compare with high reliability even an object with a complicated structure in which the distribution of frequency components changes according to the applied external force. it can.

【0013】また、加えられた外力の大きさを検出する
外力検出手段を設けるとともに、外力の大きさが所定値
を超えたとき信号検出手段、変換手段、抽出手段、及び
比較手段の少なくとも1つの動作の開始を指令する指令
手段を設けたことを特徴とする。指令が出されるまで動
作を開始しないので、指令がないときの周囲の騒音、振
動、雑音等を振動信号として誤って処理をするおそれが
ない。従って、これらによる影響を防止でき、判定の信
頼性が向上する。
In addition, an external force detecting means for detecting the magnitude of the applied external force is provided, and at least one of a signal detecting means, a converting means, an extracting means, and a comparing means when the magnitude of the external force exceeds a predetermined value. Command means for commanding the start of operation is provided. Since the operation is not started until a command is issued, there is no possibility that noise, vibration, noise, or the like in the surroundings when no command is issued is erroneously processed as a vibration signal. Therefore, the influence of these can be prevented, and the reliability of the determination is improved.

【0014】さらに、加えられた外力の大きさを外力信
号として検出する外力検出手段を設けるとともに、外力
信号を予め設定された外力基準値にて除した比率を求め
る比率演算手段と、上記比率に基づき振動信号と時系列
信号と最大値と振動基準値とのうちの少なくとも1つを
補正することにより比較手段における最大値と振動基準
値との関係を変更する補正手段と、上記比率が所定範囲
内であるか否かを判定する比率判定手段とを設けたこと
を特徴とする。比率演算手段にて外力と外力基準値との
比率が所定範囲内であるか否か、つまり対象物に与える
外力、つまり加振力が小さすぎたり大きすぎたりしない
かを判定し、この範囲外となるような不適切な外力を与
えたことが判るようにする。加振力が小さすぎたり大き
すぎたりすると、対象物が発する振動の周波数特性が異
なる場合などに、誤った判定を防止できる。不適切な外
力を与えたことが判れば再度外力を与えればよいので、
それほど神経を使うことなく操作でき、操作性も向上す
る。
Further, there is provided external force detecting means for detecting the magnitude of the applied external force as an external force signal, and a ratio calculating means for obtaining a ratio obtained by dividing the external force signal by a preset external force reference value; Correction means for correcting the relationship between the maximum value and the vibration reference value in the comparison means by correcting at least one of the vibration signal, the time-series signal, the maximum value and the vibration reference value based on the ratio; And a ratio determining means for determining whether the value is within the range. The ratio calculating means determines whether or not the ratio between the external force and the external force reference value is within a predetermined range, that is, whether the external force applied to the object, that is, the exciting force is not too small or too large. Make sure that you have applied an inappropriate external force such as If the excitation force is too small or too large, erroneous determination can be prevented, for example, when the frequency characteristics of the vibration generated by the object are different. If you know that you have applied an inappropriate external force, you can apply the external force again,
It can be operated without using much nerves, and operability is also improved.

【0015】さらに、外力信号を増幅して増幅外力信号
として出力する外力信号増幅手段と振動信号を増幅して
増幅振動信号として出力する振動信号増幅手段とを設
け、比率演算手段を増幅外力信号を外力信号として用い
るものとし、変換手段を増幅振動信号を振動信号として
用いるものとし、増幅外力信号と増幅振動信号との少な
くとも一方の波高値が所定値を超えたことを検出するレ
ンジオーバ検出手段を設けたことを特徴とする。測定の
信頼性を確保するために、増幅外力信号や増幅振動信号
が所定値を超えたことを、すなわち外力信号増幅手段や
振動信号増幅手段が飽和するような大きな信号が入力さ
れたことを検出する。
Further, there are provided external force signal amplifying means for amplifying the external force signal and outputting it as an amplified external force signal, and vibration signal amplifying means for amplifying the vibration signal and outputting it as an amplified vibration signal. It shall be used as an external force signal, the converting means shall use the amplified vibration signal as a vibration signal, and a range over detecting means for detecting that at least one of the peak values of the amplified external force signal and the amplified vibration signal has exceeded a predetermined value. It is characterized by having been provided. In order to ensure the reliability of the measurement, it is detected that the amplified external force signal or amplified vibration signal has exceeded a predetermined value, that is, that a large signal has been input that saturates the external force signal amplification means or vibration signal amplification means. I do.

【0016】また、外力信号増幅手段と振動信号増幅手
段との少なくとも一方の増幅率を自動的に設定する増幅
率自動設定手段を設けたことを特徴とする。増幅外力信
号や増幅振動信号が適切な出力範囲となるように増幅率
を容易に設定することができ、操作性が向上する。ま
た、S/N比の低下を防止でき判定の信頼性も向上す
る。
Further, the present invention is characterized in that amplification factor automatic setting means for automatically setting the amplification factor of at least one of the external force signal amplification means and the vibration signal amplification means is provided. The amplification factor can be easily set so that the amplified external force signal and the amplified vibration signal are in an appropriate output range, and the operability is improved. Further, a decrease in the S / N ratio can be prevented, and the reliability of the determination is improved.

【0017】そして、比較手段はボルトの締付状態が所
定の状態のときに得られる振動信号に基づいて設定され
た振動基準値を記憶するものであることを特徴とする。
ボルトの締付状態に即した振動基準値を容易に記憶する
ことができ、判定の信頼性が高くなる。
The comparison means stores a vibration reference value set based on a vibration signal obtained when the bolt is in a predetermined tightening state.
The vibration reference value corresponding to the tightening state of the bolt can be easily stored, and the reliability of the determination increases.

【0018】さらに、比較手段は所定の締付トルクで締
め付けた基準値設定用のボルトから発生する振動信号に
基づいて設定された振動基準値を記憶するものであるこ
とを特徴とする。基準値設定用のボルトから発生する振
動に基づき振動基準値を設定すると、容易かつ的確に振
動基準値を設定できる。
Further, the comparison means stores a vibration reference value set based on a vibration signal generated from a reference value setting bolt tightened with a predetermined tightening torque. When the vibration reference value is set based on the vibration generated from the reference value setting bolt, the vibration reference value can be set easily and accurately.

【0019】また、比較手段は当該ボルトを締め付ける
べき基準トルクを含む所定範囲における複数の締付トル
クで締め付けた基準値設定用のボルトから発生する振動
信号に基づいて振動基準値との比較を行うようにされた
ものであることを特徴とする。基準値設定用のボルトは
管理値近傍の締付トルクで締め付けたものを含むように
し、このボルトから発生する振動に基づき容易かつ的確
に振動基準値及び比較基準を設定できる。
The comparing means compares the bolt with a vibration reference value based on a vibration signal generated from a reference value setting bolt tightened with a plurality of tightening torques in a predetermined range including a reference torque to be tightened. It is characterized in that it is made as described above. The reference value setting bolt includes a bolt tightened with a tightening torque near the control value, and the vibration reference value and the comparison reference can be easily and accurately set based on the vibration generated from the bolt.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】実施の形態1.以下、この発明の
実施の一形態を図1の構成図に基づいて説明する。図に
おいて、1は対象物であるボルト、2はボルト1を打撃
し打音を発生させるハンマ、11はハンマ2に取り付け
られボルト1に与えた外力としての加振力を電気信号に
変換する外力検出手段としての加振力センサである。1
2は加振力センサ11で変換された電気信号を増幅する
増幅器、13は増幅器12で増幅された信号を直流に変
換する整流器である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the configuration diagram of FIG. In the drawing, 1 is a bolt as an object, 2 is a hammer that strikes the bolt 1 to generate a hammering sound, and 11 is an external force attached to the hammer 2 and converting an exciting force as an external force applied to the bolt 1 into an electric signal. It is a vibrating force sensor as a detecting means. 1
Reference numeral 2 denotes an amplifier for amplifying the electric signal converted by the excitation force sensor 11, and reference numeral 13 denotes a rectifier for converting the signal amplified by the amplifier 12 to DC.

【0021】14は整流器13から出力される直流信号
の最大値を保持するピークホールド、15はピークホー
ルド14の出力と基準値設定器16に格納された外力基
準値との比率を求める比率演算器である。17は整流器
13の出力する直流信号からトリガを検出するトリガ検
出器である。
Reference numeral 14 denotes a peak hold that holds the maximum value of the DC signal output from the rectifier 13, and 15 denotes a ratio calculator that calculates the ratio between the output of the peak hold 14 and the external force reference value stored in the reference value setting device 16. It is. Reference numeral 17 denotes a trigger detector that detects a trigger from a DC signal output from the rectifier 13.

【0022】19は比率演算器15により求められた比
率が所定範囲内か否かを判定する比率判定器である。2
0はピークホールド14から出力された最大値から増幅
器12の増幅率を自動的に設定するレンジ自動設定器で
ある。21はピークホールド14から出力された最大値
からレンジオーバを検出するレンジオーバ検出器であ
る。
Reference numeral 19 denotes a ratio determiner for determining whether the ratio obtained by the ratio calculator 15 is within a predetermined range. 2
Reference numeral 0 denotes an automatic range setting device that automatically sets the amplification factor of the amplifier 12 from the maximum value output from the peak hold 14. Reference numeral 21 denotes a range over detector that detects range over from the maximum value output from the peak hold 14.

【0023】3はハンマ2に取り付けられ打撃されたボ
ルト1が発する打音を電気信号に変換する信号検出手段
としてのマイクロホン、4はマイクロホン3で変換され
た電気信号を増幅する増幅器である。5は増幅器4から
得られる信号を各周波数帯毎に分離する変換手段として
のアナログBPFである。このアナログBPF5は、例
えば人間の可聴域である20Hz〜20kHzをほぼ網
羅すべく31.25Hz〜16kHzまでの9オクター
ブ分を対象とし、1/3オクターブ毎の分解能を与える
として全28バンド分設ける。
Reference numeral 3 denotes a microphone which is attached to the hammer 2 and serves as a signal detecting means for converting a hitting sound produced by the struck bolt 1 into an electric signal. Reference numeral 4 denotes an amplifier for amplifying the electric signal converted by the microphone 3. Reference numeral 5 denotes an analog BPF as conversion means for separating a signal obtained from the amplifier 4 for each frequency band. The analog BPF 5 covers nine octaves from 31.25 Hz to 16 kHz so as to cover, for example, almost 20 Hz to 20 kHz, which is a human audible range, and provides a total of 28 bands to provide a resolution of 1/3 octave.

【0024】6はアナログBPF5から得られる各周波
数帯毎の信号を整流して直流に変換する整流器である。
7は整流器6からの出力の最大値を保持する抽出手段と
してのピークホールド、8は比率演算器15から得られ
る比率に基づきピークホールド7が出力する最大値を補
正する補正器である。9は補正器8の出力と基準値設定
器10に格納された振動基準値としての音圧基準値とを
所定の方法で、つまり所定の比較基準に照らして比較す
る比較器である。18は各比較器9からの比較結果信号
を基に全体の判定を行い異常であると判定したとき警報
を出力する判定手段としての警報器である。
Reference numeral 6 denotes a rectifier for rectifying a signal for each frequency band obtained from the analog BPF 5 and converting the signal into a direct current.
Reference numeral 7 denotes a peak hold as extraction means for holding the maximum value of the output from the rectifier 6, and reference numeral 8 denotes a corrector for correcting the maximum value output from the peak hold 7 based on the ratio obtained from the ratio calculator 15. Reference numeral 9 denotes a comparator for comparing the output of the corrector 8 with the sound pressure reference value as the vibration reference value stored in the reference value setting device 10 in a predetermined manner, that is, in light of a predetermined comparison reference. Reference numeral 18 denotes an alarm device as determination means for performing an overall determination based on a comparison result signal from each of the comparators 9 and outputting an alarm when it is determined to be abnormal.

【0025】31は増幅器4で増幅された信号を直流に
変換する整流器である。32は整流器31からの出力の
最大値を保持するピークホールド、33はピークホール
ド32から出力された最大値から増幅器4の増幅率を自
動的に設定するレンジ自動設定器である。34はピーク
ホールド32から出力された最大値からレンジオーバを
検出するレンジオーバ検出器である。
A rectifier 31 converts a signal amplified by the amplifier 4 into a direct current. Reference numeral 32 denotes a peak hold that holds the maximum value of the output from the rectifier 31, and reference numeral 33 denotes an automatic range setting device that automatically sets the amplification factor of the amplifier 4 based on the maximum value output from the peak hold 32. Numeral 34 is a range over detector for detecting range over from the maximum value output from the peak hold 32.

【0026】次に動作として基準となる対象物を用いて
外力基準値及び音圧基準値を設定する基準値設定モード
について説明する。まず、増幅器4及び増幅器12の増
幅率を最小とする。この状態で対象物である所定の締付
トルクで締め付けられたボルト1をハンマ2により打撃
し、発生した打撃音をマイクロホン3で電気信号に変換
し、増幅器4、整流器31、ピークホールド32により
アナログBPF5を通さない音圧信号の最大値を求め
る。
Next, a reference value setting mode for setting an external force reference value and a sound pressure reference value using an object serving as a reference will be described. First, the amplification factors of the amplifiers 4 and 12 are minimized. In this state, a bolt 1 tightened with a predetermined tightening torque, which is an object, is struck by a hammer 2, the generated struck sound is converted into an electric signal by a microphone 3, and the sound is converted into an analog signal by an amplifier 4, a rectifier 31, and a peak hold 32. The maximum value of the sound pressure signal that does not pass through the BPF 5 is obtained.

【0027】この最大値をレンジ自動設定器33に入力
し適切な計測レンジとなるように増幅器4の利得を設定
する。同様に打撃によりハンマ2に発生した振動を加振
力センサ11で電気信号に変換した後、増幅器12、整
流器13、ピークホールド14により振動信号の最大値
を求める、この最大値をレンジ自動設定器20に入力し
適切な計測レンジとなるように増幅器12の利得を設定
する。
The maximum value is input to the automatic range setting unit 33, and the gain of the amplifier 4 is set so as to have an appropriate measurement range. Similarly, the vibration generated in the hammer 2 by the impact is converted into an electric signal by the excitation force sensor 11, and then the maximum value of the vibration signal is obtained by the amplifier 12, the rectifier 13, and the peak hold 14. 20 and sets the gain of the amplifier 12 so as to have an appropriate measurement range.

【0028】適切な計測レンジとは、例えばこの実施の
一形態のように加振力の差による補正を行っており、そ
の範囲が1/2〜2倍だとすると基準値と比較して最大
で2倍の入力を受け付ける必要があるため、この基準値
設定モード時に入力される信号レベルが計測レンジの5
0%となるように利得を設定する。
The appropriate measurement range is, for example, corrected by the difference in the excitation force as in this embodiment. If the range is 1/2 to 2 times, the maximum is 2 compared with the reference value. Since it is necessary to accept twice the input, the signal level input in this reference value setting mode is 5 times the measurement range.
The gain is set to be 0%.

【0029】このようにして基準値設定モードの最初の
1回目の打撃により外力信号である振動信号、音圧信号
両方の増幅率を設定する。
In this manner, the amplification of both the vibration signal and the sound pressure signal, which are external force signals, is set by the first hit in the reference value setting mode.

【0030】次に、ハンマ2により対象物としての基準
とする欠陥のないボルト1を打撃する。このときハンマ
2に発生した振動を加振力センサ11で電気信号に変換
し、増幅器12で、基準値設定モードの最初の1回目の
打撃により設定された利得を与える。この増幅された信
号は整流器13で直流に変換される。トリガ検出器17
は整流器13からの直流信号とあらかじめ設定された基
準値と比較を行い、直流信号がこの基準値を超えたとき
トリガ出力を行う。
Next, the hammer 2 hits a bolt 1 having no defect as a reference as an object. At this time, the vibration generated in the hammer 2 is converted into an electric signal by the excitation force sensor 11, and the amplifier 12 gives the gain set by the first hit in the reference value setting mode. This amplified signal is converted into a direct current by the rectifier 13. Trigger detector 17
Compares the DC signal from the rectifier 13 with a preset reference value, and outputs a trigger when the DC signal exceeds the reference value.

【0031】ピークホールド14は、整流器13から入
力される直流信号の最大値を記録する。このとき、ピー
クホールド14の動作開始はトリガ検出器17からのト
リガ信号により行われる。こうした最大値の記録は打撃
による対象物の発生音圧がある程度減衰するまでの一定
の時間行われ、その後ピークホールド14からの出力を
外力基準値として基準値設定器16に格納する。
The peak hold 14 records the maximum value of the DC signal input from the rectifier 13. At this time, the operation of the peak hold 14 is started by a trigger signal from the trigger detector 17. The recording of such a maximum value is performed for a certain period of time until the sound pressure generated by the impact on the target object attenuates to some extent, and then the output from the peak hold 14 is stored in the reference value setting device 16 as an external force reference value.

【0032】同様に打撃により発生した音波をマイクロ
ホン3で電気信号に変換し、増幅器4で、基準値設定モ
ードの最初の1回目の打撃により設定された利得を与え
る。この増幅された音圧信号を、複数個設けられそれぞ
れ異なった周波数帯を通過させるように設定されたアナ
ログBPF5に入力し、各周波数帯毎の時系列信号に分
離する。
Similarly, the sound wave generated by the impact is converted into an electric signal by the microphone 3, and the amplifier 4 gives the gain set by the first impact in the reference value setting mode. The amplified sound pressure signal is input to a plurality of analog BPFs 5 provided so as to pass through different frequency bands, and separated into time-series signals for each frequency band.

【0033】アナログBPF5で各周波数帯毎に分離さ
れた時系列信号は整流器6で直流信号に変換され、ピー
クホールド7に入力される。ピークホールド7の整流器
6からの直流信号の最大値記録動作は、トリガ検出器7
からのトリガ信号により開始し、振動信号用のピークホ
ールド14と同様に対象物の音圧減衰までの一定時間行
われる。このようにして各周波数帯毎の瞬間的な最大値
が記録される。
The time series signal separated for each frequency band by the analog BPF 5 is converted into a DC signal by the rectifier 6 and input to the peak hold 7. The maximum value recording operation of the DC signal from the rectifier 6 of the peak hold 7 is performed by the trigger detector 7.
, And is performed for a certain period of time until the sound pressure of the object is attenuated, similarly to the peak hold 14 for the vibration signal. In this way, the instantaneous maximum value for each frequency band is recorded.

【0034】音圧減衰までの一定時間終了後、ピークホ
ールド7により記録された最大値は音圧基準値として基
準設定器10に格納される。このような基準値設定モー
ドの動作により、基準値設定器16には打撃の強さを示
す情報である外力基準値が格納され、基準値設定器10
には打音の各周波数帯域における瞬間的な最大音圧を示
す情報である音圧基準値が格納される。
After a fixed time until the sound pressure decay, the maximum value recorded by the peak hold 7 is stored in the reference setting device 10 as a sound pressure reference value. By the operation in the reference value setting mode, the reference value setting device 16 stores the external force reference value, which is information indicating the strength of the impact, and the reference value setting device 10
Stores a sound pressure reference value which is information indicating an instantaneous maximum sound pressure in each frequency band of the tapping sound.

【0035】次に対象物の検査を行う検査モードについ
て説明する。まずハンマ2により対象物であるボルト1
を打撃する。このとき基準値設定モードの時と同様に、
ハンマ2に発生した振動を加振力センサ11で電気信号
に変換し、増幅器12で増幅すると共に整流器13で直
流に変換する。
Next, an inspection mode for inspecting an object will be described. First, a bolt 1 which is an object by a hammer 2
To blow. At this time, as in the reference value setting mode,
The vibration generated in the hammer 2 is converted into an electric signal by the excitation force sensor 11, amplified by the amplifier 12, and converted into a direct current by the rectifier 13.

【0036】トリガ検出器17も同様に整流器13から
の直流信号からトリガ出力を行い、ピークホールド14
はトリガ出力から音圧減衰までの一定時間、直流信号の
最大値を記録する。検査モードの場合、音圧減衰までの
一定時間終了後、ピークホールド14に記録された最大
値を比率演算器15に入力し、比率演算器15は、ピー
クホールド14からの最大値と基準値設定器16に格納
されている外力基準値との比率を演算し出力する。
The trigger detector 17 similarly outputs a trigger from the DC signal from the rectifier 13 and
Records the maximum value of the DC signal for a certain period of time from the trigger output to the sound pressure decay. In the case of the inspection mode, the maximum value recorded in the peak hold 14 is input to the ratio calculator 15 after a fixed time until the sound pressure decay, and the ratio calculator 15 sets the maximum value from the peak hold 14 and the reference value. It calculates and outputs the ratio with the external force reference value stored in the container 16.

【0037】打撃により発生した音波も基準値設定モー
ドと同様に、マイクロホン3で電気信号に変換すると共
に増幅器4で増幅し、アナログBPF5により各周波数
帯毎の時系列信号に分離され、整流器6で直流信号に変
換され、ピークホールド7に入力される。ピークホール
ド7は、トリガ出力からの音圧減衰までの一定時間、直
流信号の最大値を記録する。
Similarly to the reference value setting mode, the sound wave generated by the impact is converted into an electric signal by the microphone 3 and amplified by the amplifier 4, separated into a time series signal for each frequency band by the analog BPF 5, and The signal is converted into a DC signal and input to the peak hold 7. The peak hold 7 records the maximum value of the DC signal for a fixed time from the trigger output to the sound pressure decay.

【0038】検査モードの場合、音圧減衰までの一定時
間終了後、ピークホールド7により記録された最大値を
補正器8に入力し、補正器8は比率演算器15から得ら
れる比率から適切な補正値を演算しピークホールド7か
ら得られる最大値を補正し出力する。
In the case of the test mode, the maximum value recorded by the peak hold 7 is input to the compensator 8 after a certain period of time until the sound pressure decay, and the corrector 8 determines an appropriate value from the ratio obtained from the ratio calculator 15. The correction value is calculated, and the maximum value obtained from the peak hold 7 is corrected and output.

【0039】このとき、例えば加えた外力と発生する音
とが比例するとして、振動レベルと音圧の補正を比例で
行うとすると、基準値に対して2倍の比率が演算で得ら
れた場合、ピークホールド7に記録された最大値を2で
除算する。つまり基準値設定モード時における加振力に
対して検査モード時の加振力が2倍になれば、発生する
各周波数帯域毎の音圧も2倍に増加しているものとして
得られた最大値を基準値設定モード時の加振力に換算す
るために2で除算する。
At this time, for example, assuming that the applied external force is proportional to the generated sound and that the correction of the vibration level and the sound pressure are performed in proportion, the ratio twice as large as the reference value is obtained by the calculation. , The maximum value recorded in the peak hold 7 is divided by two. That is, if the excitation force in the inspection mode is twice as large as the excitation force in the reference value setting mode, the maximum sound pressure obtained assuming that the sound pressure for each frequency band generated is also doubled Divide the value by 2 to convert the value to the excitation force in the reference value setting mode.

【0040】このようにして補正された最大値は、比較
器9で基準値設定器10に格納された音圧基準値と所定
の方法あるいは所定の比較基準に基づいて比較される。
この実施の形態では、あらかじめ設定された所定の関係
から外れた場合に比較結果信号を警報器18に出力す
る。
The maximum value corrected in this way is compared by the comparator 9 with the sound pressure reference value stored in the reference value setting unit 10 based on a predetermined method or a predetermined comparison reference.
In this embodiment, a comparison result signal is output to the alarm 18 when the relationship deviates from a predetermined relationship set in advance.

【0041】このときの所定の関係とは、例えばある周
波数帯域においては、補正された最大値がその周波数帯
域の音圧基準値に対して、80%〜120%の範囲内で
あるとき正常、この範囲から外れたときは範囲外とし比
較結果信号を出力するように比較基準を設定しておく。
また、他の、ある周波数帯域においてはその周波数帯域
の音圧基準値に対して、例えば70%〜110%の範囲
内を正常として比較結果信号は出さず、範囲外のとき比
較結果信号を出すように比較基準を設定しておく。
At this time, the predetermined relationship is, for example, that in a certain frequency band, when the corrected maximum value is within 80% to 120% of the sound pressure reference value in that frequency band, If the value is out of this range, the value is out of the range and a comparison reference is set so as to output a comparison result signal.
In another frequency band, a comparison result signal is not output when the sound pressure reference value of the frequency band is within a range of, for example, 70% to 110%, and is output when the sound pressure reference value is out of the range. Are set in advance as described above.

【0042】さらに、音圧基準値が全体的な音圧に比べ
て小さい場合には、範囲の下限を解除する等の処置によ
り主成分で無い周波数帯域において誤って比較結果信号
を出さないようにする。
Further, when the sound pressure reference value is smaller than the overall sound pressure, by taking measures such as canceling the lower limit of the range, the comparison result signal is not erroneously output in the frequency band other than the main component. I do.

【0043】警報器18は、各周波数帯域における比較
器9からの比較結果信号を入力し、比較結果信号があら
かじめ設定された個数、例えば2個を超えると異常と判
定するように判定基準が定められ、異常と判定されたと
き外部に警報出力する。
The alarm device 18 receives the comparison result signal from the comparator 9 in each frequency band, and determines a criterion such that when the number of comparison result signals exceeds a preset number, for example, two, it is determined to be abnormal. When an abnormality is determined, an alarm is output to the outside.

【0044】比率判定器19は比率演算器15により求
められた比率が所定の関係を超えた時に補正範囲外警報
を出力する。この時の所定の関係とは、例えば1/2倍
〜2倍として設定しておく。すると1/2未満や2倍を
超える入力があった場合に補正範囲外警報が出力され
る。
The ratio judging device 19 outputs an out-of-correction range alarm when the ratio calculated by the ratio calculator 15 exceeds a predetermined relationship. The predetermined relationship at this time is set to, for example, 1/2 to 2 times. Then, if there is an input less than や or more than twice, an out-of-correction-range alarm is output.

【0045】このように加振力による補正に範囲の制限
を設けることにより、加振力が極端に変化した場合に発
生する打撃音の周波数特性が変化する対象物に対しても
確実に判定でき、加振力の極端な変化による誤判定を防
止することができる。
By thus limiting the range of the correction by the exciting force, it is possible to reliably determine the object whose frequency characteristic of the striking sound generated when the exciting force changes extremely is changed. In addition, it is possible to prevent erroneous determination due to an extreme change in the excitation force.

【0046】なお、補正は、振動信号の大きさに応じて
波形分析結果と音圧基準値、つまり比較器9における基
準値設定器10に記憶されている音圧基準値との関係を
補正すればよいので、増幅器4の出力、各アナログBP
F5の出力、整流器6の出力、あるいは基準値設定器1
0に記憶されている音圧基準値などのうちの一つあるい
は複数を補正するようにしてもよい。
The correction is performed by correcting the relationship between the waveform analysis result and the sound pressure reference value, that is, the sound pressure reference value stored in the reference value setting unit 10 in the comparator 9 according to the magnitude of the vibration signal. The output of the amplifier 4 and each analog BP
Output of F5, output of rectifier 6, or reference value setting device 1
One or more of the sound pressure reference values or the like stored in 0 may be corrected.

【0047】また、加振力センサ11にて検出される振
動の大きさが所定値を超えたときに、ピークホールド1
4、抽出手段としてのピークホールド7に動作の開始を
指令するトリガ検出器17を設けたので、周囲からのノ
イズ等の影響を軽減し、判定の信頼性を向上させること
ができる。
When the magnitude of the vibration detected by the excitation force sensor 11 exceeds a predetermined value, the peak hold 1
4. Since the trigger detector 17 for instructing the start of the operation is provided to the peak hold 7 as the extracting means, the influence of noise from the surroundings can be reduced, and the reliability of the determination can be improved.

【0048】なお、トリガ検出器17のトリガ信号をピ
ークホールド7に与えるものを示したが、マイクロホン
3、増幅器4、変換手段としてのアナログBPF5、整
流器6、補正手段としての補正器8、比較手段としての
比較器9等に与えて最大値の記憶動作の開始あるいは比
較動作の開始等をするようにしても同様の効果を奏す
る。
Although the trigger signal from the trigger detector 17 is given to the peak hold 7, the microphone 3, the amplifier 4, the analog BPF 5 as the converting means, the rectifier 6, the compensator 8 as the compensating means, and the comparing means The same effect can be obtained by giving the maximum value to the comparator 9 or the like to start the storage operation of the maximum value or the comparison operation.

【0049】基準値設定モード、検査モードの各モード
時においてレンジオーバ検出器21は、振動信号につい
てピークホールド14から得られる最大値を入力し、最
大値が所定の関係を超えたときにレンジオーバ警報を出
力する。レンジオーバ検出器34は、音の信号について
ピークホールド7から得られる最大値を入力し、計測信
号が所定の関係を超えたときにレンジオーバ警報を出力
する。
In each of the reference value setting mode and the inspection mode, the range over detector 21 inputs the maximum value obtained from the peak hold 14 for the vibration signal, and when the maximum value exceeds a predetermined relationship, the range over is detected. Output an alarm. The range over detector 34 inputs the maximum value of the sound signal obtained from the peak hold 7, and outputs a range over alarm when the measurement signal exceeds a predetermined relationship.

【0050】この時の所定の関係とは、例えば計測レン
ジの99%として設定しておく。この場合、99%を超
えた信号が入力されるとレンジオーバ警報が出力され
る。
The predetermined relationship at this time is set, for example, as 99% of the measurement range. In this case, when a signal exceeding 99% is input, an overrange alarm is output.

【0051】また、基準値設定モード時の最初の1回目
の打撃で適切な計測レンジを設定することにより、手動
で計測レンジを設定する煩わしさが無くなり、操作性が
向上する。さらに、手動で設定する際にはレンジが適切
でない場合にはS/N比が低下し、検査の信頼性が低下
するが、自動で適切なレンジに設定されるためこのよう
なことは発生せず、検査の信頼性を向上させた打音検査
装置を得ることが可能となる。
Further, by setting an appropriate measurement range in the first hit in the reference value setting mode, the trouble of manually setting the measurement range is eliminated, and the operability is improved. Further, when the range is not appropriate when setting manually, the S / N ratio is lowered and the reliability of the inspection is lowered. However, such a problem does not occur because the range is automatically set to an appropriate value. In addition, it is possible to obtain a hammering inspection apparatus with improved inspection reliability.

【0052】また、各信号の入力が飽和する直前でレン
ジオーバ警報を出力することで、増幅器の飽和による誤
判定を防止し、検査の信頼性を向上させた打音検査装置
を得ることが可能となる。なお、アナログBPFを用い
ることで検査を高速に行うことが可能となる。
Further, by outputting a range over alarm immediately before the input of each signal is saturated, it is possible to prevent a false judgment due to the saturation of the amplifier and obtain a tapping sound inspection apparatus with improved inspection reliability. Becomes The inspection can be performed at high speed by using the analog BPF.

【0053】実施の形態2.図2は、この発明の他の実
施の形態を示すボルト、例えば送電線の鉄塔を締め付け
ているボルトの緩み判定装置の構成図である。図2にお
いて、次の点が図1に示したものと異なるが、他の構成
については図1に示したものと同様のものである。ピー
クホールド7で抽出された各周波数帯域毎の音圧の最大
値は補正器8にて補正された後、基準設定器10へ入力
される点、及び基準設定器10は入力された最大値の平
均値を求めて音圧基準値とするとともに最大値のばらつ
きの範囲を求め、そのばらつきの範囲に基づき比較基準
を決定する機能を有している点が異なる。
Embodiment 2 FIG. 2 is a configuration diagram of an apparatus for judging looseness of a bolt, for example, a bolt tightening a transmission tower, according to another embodiment of the present invention. In FIG. 2, the following points are different from those shown in FIG. 1, but the other configuration is the same as that shown in FIG. The maximum value of the sound pressure for each frequency band extracted by the peak hold 7 is corrected by the corrector 8 and then input to the reference setting device 10, and the reference setting device 10 determines the maximum value of the input maximum value. The difference is that an average value is obtained and used as a sound pressure reference value, a range of variation of the maximum value is determined, and a comparison reference is determined based on the range of the variation.

【0054】上記した各基準は、実際にボルトで締め付
けた試料を作成して、これに基づき設定する。ボルト
は、例えばトルクレンチを用いてトルク法により締め付
けられるものとする。日本機械学会発行、機械工学便覧
B1編第75頁〜第77頁(昭和62年4月25日新版
発行)を参照して以下のようになる。まず、ボルトの材
料の破損応力に基づいて最大締付応力 σmax=0.7σr(ここに、σrは破損応力) ・・・・(1) が決定される。
Each of the above-mentioned standards is set based on a sample which is actually tightened with bolts. The bolts are tightened by a torque method using, for example, a torque wrench. With reference to pages 75 to 77 of the Mechanical Engineering Handbook B1 (published on April 25, 1987, new edition), published by the Japan Society of Mechanical Engineers, B1. First, the maximum tightening stress σmax = 0.7σr (where σr is the fracture stress)... (1) is determined based on the fracture stress of the bolt material.

【0055】トルクレンチによる締付係数Qを1.4と
して最小締付応力 σmin=σmax/1.4 ・・・・(2) を求める。この式(2)に式(1)の関係を代入すれ
ば、 σmin=0.5σr ・・・・(3) を得る。
Assuming that the tightening coefficient Q by the torque wrench is 1.4, the minimum tightening stress σmin = σmax / 1.4 (2) is obtained. By substituting the relationship of equation (1) into equation (2), σmin = 0.5σr (3) is obtained.

【0056】ボルトに与えるべき予張力は、最大及び最
小締付応力の平均応力(σmax+σmin)/2=
0.6σrに、ボルトの有効断面積Asを乗じて Ff=0.6σr(As) ・・・・(4) となる。
The pretension to be applied to the bolt is the average stress (σmax + σmin) / 2 of the maximum and minimum fastening stress.
By multiplying 0.6σr by the effective sectional area As of the bolt, Ff = 0.6σr (As) (4)

【0057】この予張力を得るために加えるべき締付ト
ルクの目標値Tfは、 Tf=(Ff/2)((dp)tan(ρ1+β)+(dw)(μw)) ・・・・(5) ここに、 dp:ねじの有効径 dw:ナット座面における等価直径 μw:ナット座面における摩擦係数 tan(ρ1)=μ/cos(α1) (μ:ねじ面における摩擦係数、α1:ねじ山直角断面
におけるフランク角)である。
The target value Tf of the tightening torque to be applied to obtain this pretension is: Tf = (Ff / 2) ((dp) tan (ρ1 + β) + (dw) (μw)) (5) Here, dp: effective diameter of screw dw: equivalent diameter on nut seat surface μw: friction coefficient on nut seat surface tan (ρ1) = μ / cos (α1) (μ: friction coefficient on screw surface, α1: screw thread) Flank angle in a right-angled cross section).

【0058】ここで、上記送電線の鉄塔を模擬した模擬
ボルトの締付部を100箇所、用意する。そして、与え
るべき締付トルクの目標値Tfを100とすれば、σm
ax、σminに対応する締付トルクは、(0.7/
0.6)×100=117、(0.5/0.6)×10
0=83、となるが、締付トルクの目標値の管理値をプ
ラスマイナス3%にする場合、100箇所の模擬ボルト
の締付トルクを、95,96,97,98,100,1
02,103,104,105に変化させる。
Here, 100 fastening portions of simulated bolts simulating the transmission tower are prepared. If the target value Tf of the tightening torque to be given is 100, σm
The tightening torque corresponding to ax and σmin is (0.7 /
0.6) × 100 = 117, (0.5 / 0.6) × 10
0 = 83, but when the management value of the target value of the tightening torque is set to plus or minus 3%, the tightening torque of the 100 simulated bolts is set to 95, 96, 97, 98, 100, 1
02, 103, 104, and 105.

【0059】まず、トルクレンチを用いて20箇所の模
擬ボルトを締付トルク100にて締め付ける。これを対
象にして、上述した基準値設定モードの手順に従いデー
タを採取する。まず、模擬ボルトをハンマ2にて打撃す
る。このときハンマ2に発生した振動を加振力センサ1
1でボルトに加えた外力として検出して電気信号に変換
し、ピークホールド14にて最大値を抽出する。ピーク
ホールド14にて抽出された最大値は、基準設定器16
に外力基準値として記憶する。このとき、比率演算器1
5は比率1を出力する。これらは、図1の実施の形態で
示したものと同様である。
First, 20 simulation bolts are tightened with a tightening torque of 100 using a torque wrench. For this, data is collected according to the procedure of the reference value setting mode described above. First, the simulation bolt is hit with the hammer 2. The vibration generated in the hammer 2 at this time is
In step 1, it is detected as an external force applied to the volt and converted into an electric signal, and the peak hold 14 extracts the maximum value. The maximum value extracted by the peak hold 14 is determined by the reference setter 16
Is stored as an external force reference value. At this time, the ratio calculator 1
5 outputs the ratio 1. These are the same as those shown in the embodiment of FIG.

【0060】一方、ピークホールド7により抽出された
音圧信号の最大値は、上記比率演算器15が出力する比
率が1であるので補正器8をそのまま通過し基準設定器
10に入力され、音圧基準値として記憶される。
On the other hand, the maximum value of the sound pressure signal extracted by the peak hold 7 passes through the compensator 8 as it is because the ratio output by the ratio calculator 15 is 1, and is input to the reference setting device 10 to be sounded. It is stored as a pressure reference value.

【0061】次に、締付トルク100にて締め付けた1
00カ所の模擬ボルトについて、音圧のばらつきを求め
る。すなわち、100カ所の試料についてハンマ2にて
各模擬ボルトに打撃を与え、28バンドの各アナログB
PF5を通過し整流された各周波数帯域毎の波形の最大
値を記憶する。
Next, the 1 tightened with a tightening torque of 100
Variations in sound pressure are obtained for the 00 simulated bolts. That is, each simulated bolt was hit with a hammer 2 on 100 samples, and each analog B of 28 bands was hit.
The maximum value of the waveform for each frequency band that has passed through the PF 5 and rectified is stored.

【0062】そして、これら各周波数帯域毎の最大値1
00個のばらつきの範囲、すなわち各周波数帯域毎の最
大値の平均値、最小値及び最大値(mean,min,
max)を求めて、各周波数帯域A1,A2,A3,・
・ ・・,A28における最小値と最大値のデータセ
ット DAT(at100)={A1(mean,min,max)+A2(me an,min,max)+・・ ・・+A28(mean,min,max) } を得る。
Then, the maximum value 1 for each of these frequency bands
The range of 00 variations, that is, the average value, the minimum value, and the maximum value (mean, min,
max) is calculated, and each frequency band A1, A2, A3,.
Data set of minimum value and maximum value in A28 DAT (at100) = {A1 (mean, min, max) + A2 (mean, min, max) +... + A28 (mean, min, max) Get}.

【0063】同様にして、トルクレンチを用いて模擬ボ
ルトを一旦完全に緩めてから、締付トルク95,96,
97,98に締付け、各データセットDAT(at9
5)、DAT(at96)、DAT(at97)、DA
T(at98)を得る。さらに、模擬ボルトを締付トル
ク102,103,104,105に締め付けて、DA
T(at102)、DAT(at103)、DAT(a
t104)、DAT(at105)を得る。
Similarly, once the simulation bolts are completely loosened using a torque wrench, the tightening torques 95, 96,
97, 98, each data set DAT (at9
5), DAT (at96), DAT (at97), DA
T (at98) is obtained. Further, the simulation bolts are tightened to tightening torques 102, 103, 104,
T (at102), DAT (at103), DAT (a
t104), DAT (at105) is obtained.

【0064】続いて、この各データセットから、締付ト
ルクを97〜103の間を変化させたときの最大値の平
均値と最小値と最大値と(mean,min,max)
を各周波数帯域毎に取り出し、データセット DAT(at97〜103)={A1(mean,min,max)+A2 (mean,min,max)+・・ ・・+A28(mean,min,m ax)} を求める。
Subsequently, from these data sets, the average value, the minimum value, and the maximum value of the maximum value when the tightening torque is changed between 97 and 103 (mean, min, max)
For each frequency band, and a data set DAT (at 97 to 103) = {A1 (mean, min, max) + A2 (mean, min, max) +... + A28 (mean, min, max)} Ask.

【0065】上記のようにして求めた締付トルク97〜
103に対応する各周波数帯域ごとの音圧信号の最大値
の平均値を音圧基準値とする。また、例えば中心周波数
が最も小さい周波数帯域A1において最小値が60、最
大値が120であったとすれば、比較器9における比較
基準を、60〜120の範囲内を正常とし、この範囲外
となったときを範囲外として設定することとし比較結果
信号を警報器18に出力する。
The tightening torque 97-
The average value of the maximum value of the sound pressure signal for each frequency band corresponding to 103 is set as the sound pressure reference value. Further, for example, if the minimum value is 60 and the maximum value is 120 in the frequency band A1 where the center frequency is the smallest, the comparison criterion in the comparator 9 is set to normal within the range of 60 to 120 and out of this range. Is set outside the range, and a comparison result signal is output to the alarm device 18.

【0066】同様に、中心周波数が上記に次いで小さい
周波数帯域A2において最小値が90、最大値110で
あったとすれば、比較器9における比較基準を、90〜
110の範囲内を正常とし、この範囲外となったときを
範囲外として比較結果信号を出力するように設定する。
以下、同様にして、全28バンドについて比較基準を設
定する。この比較基準は、例えばフラッシュメモリカー
ドに書き込む。対象物が異なる場合は、他のフラッシュ
メモリカードに書き込み、検査に当たっては該当するフ
ラッシュメモリカードに差し替えて用いる。
Similarly, assuming that the minimum value is 90 and the maximum value is 110 in the frequency band A2 having the second lowest center frequency, the comparison criterion in the comparator 9 is 90 to 90.
It is set so that the comparison result signal is output when the inside of the range of 110 is normal and when the outside of the range is outside the range.
Hereinafter, the comparison reference is similarly set for all 28 bands. This reference is written in, for example, a flash memory card. If the target object is different, it is written to another flash memory card, and is replaced with the corresponding flash memory card for inspection.

【0067】音圧基準値と比較して正常あるいは異常を
決めて比較結果信号を出すための比較方法、すなわち比
較基準の決め方は、各バンドにより異なることが多いの
で、各バンド毎に基準を定め、的確な判定を行えるよう
にする。なお、模擬ボルトを用いずに、実物を打撃して
各種の基準値を設定することもできるが、ボルトの緩み
の判定の場合は、模擬ボルトによる供試品を製作してデ
ータを取るのが便利である。また、管理値を外れた締付
トルクのデータセット、例えばDAT(at95)、D
AT(at96)、DAT(at104)、DAT(a
t105)及び管理値内のDAT(at98)、DAT
(at102)等は、判定の確実度の検証に使用する。
A comparison method for determining a normal or abnormal state by comparing with a sound pressure reference value and outputting a comparison result signal, that is, a method of determining a comparison reference often differs for each band. So that accurate judgment can be made. It is also possible to set various reference values by hitting the actual object without using the simulated bolts. It is convenient. Further, a data set of the tightening torque which is out of the control value, for example, DAT (at95), DAT (at95)
AT (at 96), DAT (at 104), DAT (a
t105) and DAT (at98) and DAT in the control value
(At102) and the like are used for verifying the certainty of the determination.

【0068】なお、実際に設置されているボルトの締め
付け箇所の打音のデータから各基準値を設定する場合
は、例えば次のようにする。熟練者がハンマでボルトを
100箇所選び打撃して、音により当該箇所の健全性を
確認する。そして、健全性を確認したボルトの発する打
撃音に基づいて、上記と同様の手順で音圧基準値、比較
基準を設定する。また、音圧信号の最大値の標準偏差σ
を求め、3σを外れたものは不良(主として緩み)とし
て除外して、平均値やばらつきの範囲を求め、音圧基準
値及び比較基準とする。
In the case where each reference value is set from the data of the tapping sound of the actually installed bolt tightening point, for example, the following is performed. An expert selects and strikes 100 bolts with a hammer, and confirms the soundness of the location by sound. Then, a sound pressure reference value and a comparison reference are set in the same procedure as described above, based on the impact sound generated by the bolt whose soundness has been confirmed. Also, the standard deviation σ of the maximum value of the sound pressure signal
, And those out of 3σ are excluded as defective (mainly loose), and the average value and the range of variation are obtained, and are used as the sound pressure reference value and the comparison reference.

【0069】以上のように比較器9における比較基準を
設定すれば、各比較器9は比較結果信号を出さないこと
になるが、実際の検査時におけるばらつき等も考慮して
比較結果信号が3個以上警報器18へ送られたら警報器
が警報するように判定基準を設定する。
If the comparison reference is set in the comparator 9 as described above, each comparator 9 does not output a comparison result signal. The criterion is set so that the alarm device issues an alarm when more than one alarm device is sent.

【0070】スパナやインパクトレンチによる締付に適
用する場合においても、同様にしてトルクレンチを用い
て管理限界値近辺の締付トルクにて締め付けたときのデ
ータセットから、基準範囲を定めることができる。
In a case where the present invention is applied to tightening with a wrench or impact wrench, a reference range can be determined from a data set when tightening is performed using a torque wrench at a tightening torque near a control limit value. .

【0071】実施の形態3.実施の形態1では各周波数
帯域毎の最大値を求めるのに、アナログBPFを用いた
が、デジタルBPFを用いてもよい。この実施の形態で
はデジタルBPFを用いた場合について図3の構成図に
基づいて説明する。図3において、51は整流器13か
らのアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換
器、52は増幅器4からのアナログ信号をデジタル信号
に変換するA/D変換器である。53はA/D変換器5
1の出力から最大値を抽出する最大値演算器である。
Embodiment 3 In the first embodiment, an analog BPF is used to determine the maximum value for each frequency band, but a digital BPF may be used. In this embodiment, a case where a digital BPF is used will be described with reference to the configuration diagram of FIG. In FIG. 3, reference numeral 51 denotes an A / D converter for converting an analog signal from the rectifier 13 into a digital signal, and reference numeral 52 denotes an A / D converter for converting an analog signal from the amplifier 4 into a digital signal. 53 is an A / D converter 5
1 is a maximum value computing unit that extracts the maximum value from the output of No. 1.

【0072】61はデジタル信号を各周波数帯域毎の時
系列信号に変換する変換手段としてのデジタルBPFで
ある。デジタルBPF61は、例えば図1の実施の形態
と同様に人間の可聴域である20〜20,000Hzを
ほぼ網羅すべく31.25〜16,000Hzまでの9
オクターブ分を対象とし、1/3オクターブ毎の分解能
を与えるとして全28バンド分設ける。62はデジタル
BPFからの交流信号を整流する整流器、63は整流さ
れたデジタル信号から最大値を抽出する抽出手段として
の最大値演算器である。
Reference numeral 61 denotes a digital BPF as conversion means for converting a digital signal into a time series signal for each frequency band. The digital BPF 61 is, for example, 9 to 31.25 to 16,000 Hz in order to cover almost 20 to 20,000 Hz which is a human audible range similarly to the embodiment of FIG.
For 28 octaves, a total of 28 bands are provided with a resolution of 1/3 octave. Reference numeral 62 denotes a rectifier for rectifying an AC signal from the digital BPF, and reference numeral 63 denotes a maximum value calculator as extraction means for extracting a maximum value from the rectified digital signal.

【0073】64は補正器であり、比率演算器15から
得られる比率により最大値演算器63が出力する最大値
を補正して補正値を出力する。65は比較器であり、補
正器64の出力と基準値設定器66に格納された音圧基
準値とを所定の方法で比較する。なお、整流器62、ピ
ークホールド回路63、補正器64、比較器65、基準
値設定器66は全28バンド分設けられたデジタルBP
F61にそれぞれ対応して28個設けられている。
Reference numeral 64 denotes a corrector which corrects the maximum value output from the maximum value calculator 63 based on the ratio obtained from the ratio calculator 15 and outputs a correction value. A comparator 65 compares the output of the compensator 64 with the sound pressure reference value stored in the reference value setting device 66 by a predetermined method. The rectifier 62, the peak hold circuit 63, the compensator 64, the comparator 65, and the reference value setter 66 are digital BPs provided for all 28 bands.
28 are provided corresponding to F61, respectively.

【0074】41は最大値演算器であり、整流器31に
より整流されたA/D変換器52からのデジタル信号か
ら最大値を抽出する。その他の構成については、図1に
示されたものと同様のものであるので、相当するものに
同一符号を付して説明を省略する。
A maximum value calculator 41 extracts the maximum value from the digital signal from the A / D converter 52 rectified by the rectifier 31. Other configurations are the same as those shown in FIG. 1, and the corresponding components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

【0075】次に動作を説明する。まず、基準となる対
象物を用いて各基準値を設定する基準値設定モードにつ
いて説明する。A/D変換器51は、整流器13からの
アナログの直流信号をデジタル信号に変換する。このと
き、A/D変換器51はトリガ検出器17からのトリガ
信号を受けて動作を開始し、打撃による対象物の発生音
圧が所定値以下に減衰するまでの一定の時間継続して行
われる。最大値演算器53は、A/D変換器51の出力
からデジタル信号の最大値を抽出し、この最大値が基準
値設定器16に外力基準値として収納される。
Next, the operation will be described. First, a reference value setting mode for setting each reference value using a reference target object will be described. The A / D converter 51 converts an analog DC signal from the rectifier 13 into a digital signal. At this time, the A / D converter 51 starts operation in response to the trigger signal from the trigger detector 17, and continuously performs the operation for a certain period of time until the sound pressure generated by the impact on the object attenuates to a predetermined value or less. Will be The maximum value calculator 53 extracts the maximum value of the digital signal from the output of the A / D converter 51, and this maximum value is stored in the reference value setting device 16 as an external force reference value.

【0076】同様に、打撃により発生した音波は、マイ
クロホン3で電気信号に変換され、増幅器4で適当な利
得を与えらえれた後、A/D変換器52でデジタル信号
に変換される。このとき、A/D変換器52はトリガ検
出器17からのトリガ信号により動作を開始し、打撃に
よる対象物の発生音圧が所定値以下に減衰するまでの一
定時間の間動作する。この変換されたデジタル信号は、
それぞれ異なった周波数帯域を通過させるように設定さ
れた28個のデジタルBPF61に入力され、各周波数
帯域毎の時系列信号に分離される。
Similarly, the sound wave generated by the impact is converted into an electric signal by the microphone 3, given an appropriate gain by the amplifier 4, and then converted into a digital signal by the A / D converter 52. At this time, the A / D converter 52 starts operating in response to a trigger signal from the trigger detector 17 and operates for a certain period of time until the sound pressure generated by the impact on the target object attenuates below a predetermined value. This converted digital signal is
The signals are input to 28 digital BPFs 61 set so as to pass through different frequency bands, and separated into time-series signals for each frequency band.

【0077】デジタルBPF61で各周波数帯域毎に分
離された時系列信号は整流器62で直流信号に変換さ
れ、最大値演算器63に入力される。最大値演算器63
は、この直流信号の最大値を抽出し、基準値設定器66
に格納する。このようにして各周波数帯域毎の瞬間的な
最大値が抽出され、音圧基準値として基準値設定器66
に格納される。
The time series signal separated for each frequency band by the digital BPF 61 is converted to a DC signal by the rectifier 62 and input to the maximum value calculator 63. Maximum value calculator 63
Extracts the maximum value of this DC signal,
To be stored. In this way, the instantaneous maximum value of each frequency band is extracted, and the reference value setting unit 66 is used as the sound pressure reference value.
Is stored in

【0078】このような基準値設定モードの動作によ
り、基準値設定器16には打撃の強さを示す情報である
外力基準値が格納され、基準値設定器66には打音の各
周波数帯域における瞬間的な最大音圧を示す情報である
音圧基準値が格納される。
By the operation of the reference value setting mode, the reference value setting device 16 stores the external force reference value, which is information indicating the strength of the hitting, and the reference value setting device 66 stores each frequency band of the striking sound. The sound pressure reference value, which is information indicating the instantaneous maximum sound pressure at the time, is stored.

【0079】次に対象物の判定を行う判定モードについ
て説明する。まずハンマ2により対象物であるボルト1
を打撃する。このとき基準値設定モードの時と同様に、
ハンマ2に発生した振動を加振力センサ11で電気信号
に変換し、増幅器12で増幅すると共に整流器13で直
流に変換する。トリガ検出器17も同様に整流器13か
らの直流信号からトリガ信号を出力し、A/D変換器5
1はトリガ出力から音圧減衰までの一定時間、直流信号
をデジタル信号に変換する。最大値演算器53はデジタ
ル信号の最大値を抽出し出力する。
Next, a judgment mode for judging an object will be described. First, a bolt 1 which is an object by a hammer 2
To blow. At this time, as in the reference value setting mode,
The vibration generated in the hammer 2 is converted into an electric signal by the excitation force sensor 11, amplified by the amplifier 12, and converted into a direct current by the rectifier 13. Similarly, the trigger detector 17 outputs a trigger signal from the DC signal from the rectifier 13 and outputs the trigger signal to the A / D converter 5.
1 converts a DC signal into a digital signal for a fixed time from the trigger output to the sound pressure decay. The maximum value calculator 53 extracts and outputs the maximum value of the digital signal.

【0080】判定モードの場合、最大値演算器53によ
り抽出された最大値は比率演算器15に入力され、比率
演算器15は、最大値と基準値設定器16に格納されて
いる外力基準値との比率を演算し出力する。
In the judgment mode, the maximum value extracted by the maximum value calculator 53 is input to the ratio calculator 15, and the ratio calculator 15 calculates the maximum value and the external force reference value stored in the reference value setting device 16. Calculates and outputs the ratio.

【0081】打撃により発生した音波も基準値設定モー
ドと同様に、マイクロホン3で電気信号に変換すると共
に増幅器4で増幅し、A/D変換器52によりデジタル
信号に変換される。このときA/D変換器52の動作は
トリガ検出器17からのトリガ信号により開始され、音
圧減衰までの一定時間行われる。デジタル信号はデジタ
ルBPF61により各周波数帯域毎の時系列信号に分離
され、整流器62で直流信号に変換され、最大値演算器
63に入力される。最大値演算器63は、直流信号の最
大値を抽出し出力する。
Similarly to the reference value setting mode, the sound wave generated by the impact is converted into an electric signal by the microphone 3, amplified by the amplifier 4, and converted into a digital signal by the A / D converter 52. At this time, the operation of the A / D converter 52 is started by a trigger signal from the trigger detector 17, and is performed for a certain period of time until sound pressure decay. The digital signal is separated into a time series signal for each frequency band by a digital BPF 61, converted into a DC signal by a rectifier 62, and input to a maximum value calculator 63. The maximum value calculator 63 extracts and outputs the maximum value of the DC signal.

【0082】判定モードの場合、最大値演算器63によ
り抽出された最大値は補正器64に入力され、補正器6
4は比率演算器15から得られる比率に基づき適切な補
正値を演算し最大値演算器63から得られる最大値を補
正し出力する。
In the determination mode, the maximum value extracted by the maximum value calculator 63 is input to the corrector 64,
Reference numeral 4 calculates an appropriate correction value based on the ratio obtained from the ratio calculator 15, corrects the maximum value obtained from the maximum value calculator 63, and outputs the corrected value.

【0083】補正された最大値は、比較器65で基準値
設定器66に格納された音圧基準値と比較され、あらか
じめ設定された所定の関係から外れた場合に比較結果信
号が警報器18に出力される。設定する所定の関係は、
図1に示した実施の形態と同様に、例えばあるバンドに
おいては、補正された最大値がそのバンドの音圧基準値
に対して80%〜120%の範囲内であるとき正常、こ
の範囲から外れたとき、すなわち80%未満及び120
%超を範囲外とし比較結果信号を出力するように設定し
ておく。また、他の、あるバンドにおいてはそのバンド
の音圧基準値に対して70%〜110%の範囲内を正
常、範囲外を異常として比較結果信号を出力するように
設定しておく。
The corrected maximum value is compared with the sound pressure reference value stored in the reference value setting device 66 by the comparator 65. If the reference value deviates from a predetermined relationship set in advance, the comparison result signal is output to the alarm 18 Is output to The predetermined relationship to set is
As in the embodiment shown in FIG. 1, for example, in a certain band, when the corrected maximum value is within the range of 80% to 120% with respect to the sound pressure reference value of the band, it is normal. Off, ie less than 80% and 120
% Is set to be outside the range and a comparison result signal is output. In another band, a comparison result signal is set to be output as normal within a range of 70% to 110% with respect to the sound pressure reference value of the band and abnormal outside the range.

【0084】また、音圧基準値が全体的な音圧に比べて
小さい場合には、下限側の比較を解除する等の処置によ
り主成分で無い周波数帯域において誤って比較結果信号
を出さないようにする。警報装置18は、入力された比
較結果信号があらかじめ設定された数、例えば2個を超
えると報知要としてブザーを鳴らすとともにランプを点
滅して警報する。
When the sound pressure reference value is smaller than the overall sound pressure, a comparison result signal is not erroneously output in a frequency band that is not the main component by taking measures such as canceling the comparison on the lower limit side. To When the number of input comparison result signals exceeds a preset number, for example, two, the alarm device 18 sounds a buzzer as a notification need and flashes a lamp to give an alarm.

【0085】このように各周波数帯域毎の時系列信号を
求める手法としてデジタルBPF61を用いることで装
置を小型化できるとともに、ソフトウェア(S/W)で
処理するためフィルタ特性の変更や診断する周波数帯域
の追加などに柔軟に対応することが可能である。
As described above, by using the digital BPF 61 as a method for obtaining a time series signal for each frequency band, the size of the apparatus can be reduced, and since the processing is performed by software (S / W), the filter characteristic is changed or the frequency band to be diagnosed is changed. It is possible to flexibly cope with the addition of, for example.

【0086】実施の形態4.図4は、さらにこの発明の
他の実施の形態を示すボルトの緩み判定装置の構成図で
ある。図3の実施の形態では各周波数帯域毎の最大値を
求めるのに、デジタルBPFを用いたが、ウェーブレッ
ト変換(Wavelet Transform)を用い
てもよい。以下、ウェーブレット変換を用いた場合につ
いて図4の構成図に基づいて説明する。
Embodiment 4 FIG. 4 is a configuration diagram of a bolt slackness determination device showing still another embodiment of the present invention. Although the digital BPF is used to find the maximum value for each frequency band in the embodiment of FIG. 3, wavelet transform (Wavelet Transform) may be used. Hereinafter, the case where the wavelet transform is used will be described based on the configuration diagram of FIG.

【0087】この実施の形態においては、ウェーブレッ
ト変換演算器71を設け、各周波数帯域毎の時系列信号
を求めるようにしたものであり、その他の動作は、図3
の実施の形態と同様である。なお、ウェーブレット変換
は、その解析演算により実効値を算出するので、整流手
段を設ける必要はない。
In this embodiment, a wavelet transform operation unit 71 is provided to obtain a time-series signal for each frequency band.
This is the same as the embodiment. In the wavelet transform, an effective value is calculated by the analysis operation, so that it is not necessary to provide a rectifier.

【0088】図において、71は変換手段としてのウェ
ーブレット変換(WaveletTransform)
演算器であり、基底関数(マザーウェーブレット)を拡
大あるいは縮小することにより、デジタル音圧信号を各
周波数帯域毎の時系列信号に分離する。ウェーブレット
変換された信号は、28組設けられた最大値演算器6
3、補正器64、比較器65に入力される。
In the figure, reference numeral 71 denotes a wavelet transform (WaveletTransform) as a transforming means.
An arithmetic unit that separates a digital sound pressure signal into a time series signal for each frequency band by expanding or reducing a basis function (mother wavelet). The wavelet-transformed signal is supplied to a maximum value calculator 6 provided in 28 sets.
3, input to the corrector 64 and the comparator 65.

【0089】比較器65は、図1や図3に示されたもの
と同様に基準値設定器66に格納された音圧基準値と比
較され、あらかじめ設定された所定の関係に該当する場
合に比較結果信号を警報器18に出力する。
The comparator 65 is compared with the sound pressure reference value stored in the reference value setting device 66 in the same manner as shown in FIGS. 1 and 3, and when a predetermined relationship is established, The comparison result signal is output to the alarm 18.

【0090】この際に、測定波形や観測したい現象に合
わせて適切な基底関数を選択することにより周波数の分
離特性が向上し、判定の信頼性を向上させることができ
る。また、ウェーブレット変換演算器を用いることで装
置を小型化することができる。
At this time, by selecting an appropriate basis function in accordance with the measured waveform and the phenomenon to be observed, the frequency separation characteristics can be improved, and the reliability of determination can be improved. In addition, the size of the apparatus can be reduced by using the wavelet transform operation unit.

【0091】実施の形態5.図5は、さらにこの発明の
他の実施の形態を示すボルトの緩み判定装置の構成図で
ある。図3の実施の形態では各周波数帯域毎の最大値を
求めるのに、デジタルBPFを用いたが、短時間FFT
を用いてもよい。以下、短時間FFTを用いた場合につ
いて図5に基づいて説明する。この実施の形態において
は、短時間FFT演算器81を設け、各周波数帯域毎の
時系列信号を求めるようにしたものである。
Embodiment 5 FIG. FIG. 5 is a configuration diagram of a bolt looseness determination device showing still another embodiment of the present invention. In the embodiment of FIG. 3, the digital BPF is used to find the maximum value for each frequency band.
May be used. Hereinafter, the case where the short-time FFT is used will be described with reference to FIG. In this embodiment, a short-time FFT calculator 81 is provided to obtain a time-series signal for each frequency band.

【0092】その他の動作は、図3に示した実施の形態
と同様である。なお、短時間FFTは、その解析演算に
より実効値を算出するため、整流手段を設ける必要はな
い。図5において、81は変換手段としての短時間FF
T(SFFT:Short−Time Fast Fo
urier−Transform)演算器であり、各周
波数帯域毎の時系列信号を求めるようにしたものであ
る。
Other operations are the same as those of the embodiment shown in FIG. In the short-time FFT, an effective value is calculated by the analysis operation, so that it is not necessary to provide a rectifier. In FIG. 5, reference numeral 81 denotes a short-time FF as a conversion unit.
T (SFFT: Short-Time Fast Fo)
uri-Transform) computing unit, which obtains a time-series signal for each frequency band.

【0093】このようにフーリエ変換器である短時間F
FT演算器81を設けて各周波数帯域毎の時系列信号を
求めることにより、周波数の分解能を向上させることが
できる。
As described above, the short-time F which is a Fourier transformer
By providing the FT calculator 81 and obtaining a time-series signal for each frequency band, the frequency resolution can be improved.

【0094】従って、短時間FFTの優れた分解能を利
用して、壁部の構成により周波数の変化に特徴が現れる
といった場合に診断の信頼性を向上させることができ
る。また、短時間FFT演算器を用いることで装置を小
型化することができる。
Therefore, the reliability of diagnosis can be improved in the case where a characteristic appears in a change in frequency due to the configuration of the wall portion by utilizing the excellent resolution of the short-time FFT. Further, the size of the apparatus can be reduced by using the short-time FFT operation unit.

【0095】また、上記各実施の形態においてはハンマ
で外力を加えるものを示したが、他の手段により外力が
加えられるもの、電磁波やシリンダ等により加振力を与
えるものにも用いることができる。
In each of the above-described embodiments, a method in which an external force is applied by a hammer has been described. However, a method in which an external force is applied by other means, or a method in which an exciting force is applied by an electromagnetic wave, a cylinder, or the like, can also be used. .

【0096】上記各実施の形態においては、外力を加振
力センサ11にて検出し、打撃音をマイクロホン3で検
出するものを示したが、打撃音についてマイクロホンの
代わりに振動検出器を用いてもよい。なお、上記実施の
形態においては、可聴周波数のものを音、これより広い
周波数範囲のものを振動と呼んでいるが、この発明にお
いては、判定装置は音によるものに限らず、音と振動を
区別せず、振動によるものを含むものである。
In each of the above embodiments, the external force is detected by the excitation force sensor 11 and the striking sound is detected by the microphone 3, but the striking sound is detected by using a vibration detector instead of the microphone. Is also good. In the above embodiment, the audible frequency is referred to as a sound, and the frequency range wider than the audible frequency is referred to as a vibration. However, in the present invention, the determination device is not limited to the sound, and the sound and the vibration may be referred to. Without distinction, it includes those due to vibration.

【0097】なお、警報器18により警報するものを示
したが、このような判定における各信号や演算された
値、例えば図1の実施の形態において設定器10に記憶
された各音圧基準値及び比較器9に設定された比較結果
信号を出すか否かの基準となる範囲、比率演算器15に
より算出された補正値、判定における各補正器8からの
補正された最大値等を点や帯状にCRTに表示し、かつ
範囲外となったものは赤色等で色分けするなどして、容
易に確認できるようにして、操作性を向上させることも
できる。
Although the alarm device 18 is used to give an alarm, each signal in this determination and the calculated value, for example, each sound pressure reference value stored in the setting device 10 in the embodiment of FIG. And a range serving as a reference for determining whether or not to output a comparison result signal set in the comparator 9, a correction value calculated by the ratio calculator 15, a corrected maximum value from each corrector 8 in determination, and the like. Those that are displayed on the CRT in a band shape and are out of the range are color-coded with red or the like, so that they can be easily confirmed, and the operability can be improved.

【0098】補正器8により補正された最大値を正常範
囲に重ねて図示し、視覚的に把握できるようにすること
もできる。このとき、結果が定められた範囲外と判断さ
れた場合は、そのとき検出された最大値を赤色で表示す
る等してもよい。
The maximum value corrected by the corrector 8 can be superimposed on the normal range and shown so as to be visually grasped. At this time, if it is determined that the result is out of the predetermined range, the maximum value detected at that time may be displayed in red or the like.

【0099】また、実施の形態3〜5に示した音圧基準
値、比較基準の代わりに、実施の形態2に示したものと
同様の定め方により求めた音圧基準値、比較基準を用い
ることもできる。
Instead of the sound pressure reference value and the comparison reference shown in the third to fifth embodiments, the sound pressure reference value and the comparison reference obtained in the same manner as in the second embodiment are used. You can also.

【0100】[0100]

【発明の効果】本発明は、以上に説明したように構成さ
れているので、次に記載するような効果を奏する。
Since the present invention is configured as described above, it has the following effects.

【0101】外力を加えられたボルトから発生する振動
を振動信号として検出する信号検出手段と、振動信号を
複数の所定の周波数帯域毎の時系列信号に変換する変換
手段と、時系列信号の最大値を周波数帯域毎に抽出する
抽出手段と、各最大値をあらかじめ設定された周波数帯
域毎の振動基準値と比較する比較手段とを設けたので、
打音の特徴でもある発生直後の大きな音圧の周波数分布
を的確に把握でき、比較の信頼性を向上させることがで
きる。
Signal detecting means for detecting a vibration generated from a bolt to which an external force is applied as a vibration signal; converting means for converting the vibration signal into a time series signal for each of a plurality of predetermined frequency bands; Since extraction means for extracting a value for each frequency band and comparison means for comparing each maximum value with a preset vibration reference value for each frequency band are provided,
It is possible to accurately grasp the frequency distribution of the large sound pressure immediately after the occurrence, which is also a characteristic of the tapping sound, and improve the reliability of comparison.

【0102】また、変換手段は振動信号の所定の周波数
帯域の周波数成分を通過させる複数の帯域フィルタであ
り、抽出手段は各帯域フィルタを通過した周波数成分を
整流しこの整流された周波数成分の各最大値の内最大の
ものを各々最大値として抽出するものであることを特徴
とするので、変換手段を帯域フィルタとすると、処理を
高速に行うことができ、装置も簡易で、安価になる。ま
た、抽出手段は整流された周波数成分から最大値を抽出
するので、振動信号の負符号部に最大値がある場合でも
検出でき、振動信号が急激に減衰する場合でも的確に比
較できる。
The converting means is a plurality of band filters for passing frequency components of a predetermined frequency band of the vibration signal. The extracting means rectifies the frequency components passing through each band filter, and converts each of the rectified frequency components. Since the maximum value among the maximum values is extracted as the maximum value, if the conversion means is a band filter, the processing can be performed at a high speed, and the apparatus is simple and inexpensive. Further, since the extracting means extracts the maximum value from the rectified frequency components, it is possible to detect even when the maximum value is present in the negative sign part of the vibration signal, and to accurately compare even when the vibration signal is rapidly attenuated.

【0103】さらに、変換手段は振動信号をウェーブレ
ット変換するウェーブレット変換手段であり、抽出手段
はウェーブレット変換手段による変換結果に基づき周波
数帯域毎の最大値を抽出するものであることを特徴とす
るので、各周波数帯域毎の時系列信号に分離する際の特
性を向上させることができ、比較及び判定の信頼性を向
上させることが可能となる。
Further, the transforming means is a wavelet transforming means for wavelet transforming the vibration signal, and the extracting means extracts the maximum value for each frequency band based on the result of the conversion by the wavelet transforming means. It is possible to improve characteristics at the time of separating into time series signals for each frequency band, and it is possible to improve reliability of comparison and determination.

【0104】そして、変換手段を短時間高速フーリエ変
換手段とし、抽出手段を短時間高速フーリエ変換手段に
よる変換結果に基づき周波数帯域毎の最大値を抽出する
ものとしたので、周波数の分解能を向上させることがで
きる。
Since the converting means is a short-time fast Fourier transforming means and the extracting means extracts the maximum value for each frequency band based on the result of the conversion by the short-time fast Fourier transforming means, the frequency resolution is improved. be able to.

【0105】さらに、加えられた外力の大きさを検出す
る外力検出手段を設けるとともに、外力の大きさに応じ
て振動信号、時系列信号、最大値、及び振動基準値の少
なくとも1つを補正する補正手段を設けたことを特徴と
するので、外力の大きさに応じて補正することにより、
比較手段における比較において外力の大きさのばらつき
の影響を受けるのを防止でき、比較の信頼性が向上す
る。
Further, an external force detecting means for detecting the magnitude of the applied external force is provided, and at least one of a vibration signal, a time-series signal, a maximum value, and a vibration reference value is corrected according to the magnitude of the external force. Since it is characterized by the provision of a correction means, by correcting according to the magnitude of the external force,
In the comparison by the comparison means, the influence of the variation in the magnitude of the external force can be prevented, and the reliability of the comparison is improved.

【0106】また、加えられた外力の大きさを検出する
外力検出手段を設けるとともに、外力の大きさが所定値
を超えたとき信号検出手段、変換手段、抽出手段、及び
比較手段の少なくとも1つの動作の開始を指令する指令
手段を設けたことを特徴とし、指令が出されるまで動作
を開始しないので、指令がないときの周囲の騒音、振
動、雑音等を振動信号として誤って処理をするおそれが
ない。従って、これらによる影響を防止でき、判定の信
頼性が向上する。
An external force detecting means for detecting the magnitude of the applied external force is provided, and at least one of a signal detecting means, a converting means, an extracting means, and a comparing means when the magnitude of the external force exceeds a predetermined value. A command means for commanding the start of operation is provided. Since the operation is not started until a command is issued, the surrounding noise, vibration, noise, etc. when there is no command may be erroneously processed as a vibration signal. There is no. Therefore, the influence of these can be prevented, and the reliability of the determination is improved.

【0107】さらに、加えられた外力の大きさを外力信
号として検出する外力検出手段を設けるとともに、外力
信号を予め設定された外力基準値にて除した比率を求め
る比率演算手段と、上記比率に基づき振動信号と時系列
信号と最大値と振動基準値とのうちの少なくとも1つを
補正することにより比較手段における最大値と振動基準
値との関係を変更する補正手段と、上記比率が所定範囲
内であるか否かを判定する比率判定手段とを設けたこと
を特徴とするので、所定範囲外となるような不適切な外
力を与えたことが判り、比較の信頼性を向上させること
ができる。
Further, there is provided external force detecting means for detecting the magnitude of the applied external force as an external force signal, and a ratio calculating means for calculating a ratio obtained by dividing the external force signal by a preset external force reference value; Correction means for correcting the relationship between the maximum value and the vibration reference value in the comparison means by correcting at least one of the vibration signal, the time-series signal, the maximum value and the vibration reference value based on the ratio; It is characterized in that it is provided with a ratio determining means for determining whether or not it is within the range. it can.

【0108】さらに、外力信号を増幅して増幅外力信号
として出力する外力信号増幅手段と振動信号を増幅して
増幅振動信号として出力する振動信号増幅手段とを設
け、比率演算手段を増幅外力信号を外力信号として用い
るものとし、変換手段を増幅振動信号を振動信号として
用いるものとし、増幅外力信号と増幅振動信号との少な
くとも一方の波高値が所定値を超えたことを検出するレ
ンジオーバ検出手段を設けたことを特徴とするので、増
幅外力信号や増幅振動信号が所定値を超えたことを、す
なわち外力信号増幅手段や振動信号増幅手段が飽和する
ような大きな信号が入力されたことを検出して、測定の
信頼性の確保が可能となる。
Further, external force signal amplifying means for amplifying the external force signal and outputting it as an amplified external force signal and vibration signal amplifying means for amplifying the vibration signal and outputting it as an amplified vibration signal are provided. It shall be used as an external force signal, the converting means shall use the amplified vibration signal as a vibration signal, and a range over detecting means for detecting that at least one of the peak values of the amplified external force signal and the amplified vibration signal has exceeded a predetermined value. Since it is characterized in that it has been provided, it is detected that the amplified external force signal or the amplified vibration signal exceeds a predetermined value, that is, it is detected that a large signal is input such that the external force signal amplifying means or the vibration signal amplifying means is saturated. As a result, the reliability of the measurement can be ensured.

【0109】また、外力信号増幅手段と振動信号増幅手
段との少なくとも一方の増幅率を自動的に設定する増幅
率自動設定手段を設けたことを特徴とするので、増幅外
力信号や増幅振動信号が適切な出力範囲となるように増
幅率を容易に設定することができ、操作性が向上する。
また、S/N比の低下を防止でき判定の信頼性も向上す
る。
Further, since amplification factor automatic setting means for automatically setting the amplification factor of at least one of the external force signal amplifying means and the vibration signal amplifying means is provided, the amplified external force signal and the amplified vibration signal can be adjusted. The amplification factor can be easily set so as to be in an appropriate output range, and operability is improved.
Further, a decrease in the S / N ratio can be prevented, and the reliability of the determination is improved.

【0110】そして、比較手段はボルトの締付状態が所
定の状態のときに得られる振動信号に基づいて設定され
た振動基準値を記憶するものであることを特徴とするの
で、ボルトの締付状態に即した振動基準値を容易に記憶
することができ、判定の信頼性を向上させることができ
る。
Since the comparison means stores a vibration reference value set based on a vibration signal obtained when the bolt tightening state is a predetermined state, the bolt tightening is performed. The vibration reference value according to the state can be easily stored, and the reliability of the determination can be improved.

【0111】さらに、比較手段は所定の締付トルクで締
め付けた基準値設定用のボルトから発生する振動信号に
基づいて設定された振動基準値を記憶するものであるこ
とを特徴とするので、基準値設定用のボルトから発生す
る振動に基づき振動基準値を設定でき、容易かつ的確に
振動基準値を設定でき、比較の信頼性が向上する。
Further, the comparison means is characterized in that it stores a vibration reference value set based on a vibration signal generated from a reference value setting bolt tightened with a predetermined tightening torque. The vibration reference value can be set based on the vibration generated from the value setting bolt, the vibration reference value can be set easily and accurately, and the reliability of comparison is improved.

【0112】また、比較手段は当該ボルトを締め付ける
べき基準トルクを含む所定範囲における複数の締付トル
クで締め付けた基準値設定用のボルトから発生する振動
信号に基づいて振動基準値との比較を行うようにされた
ものであることを特徴とするので、基準値設定用のボル
トは管理値近傍の締付トルクで締め付けたものを含むよ
うにしこのボルトから発生する振動に基づき容易かつ的
確に振動基準値及び比較基準を設定でき、操作が容易で
かつ比較の信頼性を向上させることができる。
The comparison means compares the bolt with a vibration reference value based on a vibration signal generated from a reference value setting bolt tightened with a plurality of tightening torques in a predetermined range including a reference torque to be tightened. The bolts for setting the reference value include those tightened with a tightening torque near the control value, and the vibration reference is easily and accurately based on the vibration generated from this bolt. Values and comparison criteria can be set, and the operation is easy and the reliability of comparison can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 この発明の実施の一形態であるボルトの緩み
判定装置の構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a bolt looseness determination device according to an embodiment of the present invention.

【図2】 この発明の他の実施の形態であるボルトの緩
み判定装置の構成図である。
FIG. 2 is a configuration diagram of a bolt looseness determination device according to another embodiment of the present invention.

【図3】 さらに、この発明の他の実施の形態であるボ
ルトの緩み判定装置の構成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram of a bolt looseness determination device according to another embodiment of the present invention.

【図4】 さらに、この発明の他の実施の形態であるボ
ルトの緩み判定装置の構成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram of a bolt looseness determination device according to another embodiment of the present invention.

【図5】 さらに、この発明の他の実施の形態であるボ
ルトの緩み判定装置の構成図である。
FIG. 5 is a configuration diagram of a bolt looseness determination device according to another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 対象物(ボルト)、2 ハンマ、3 マイクロホ
ン、4 増幅器、5 アナログBPF、6 整流器、7
ピークホールド回路、8 補正器、9 比較器、10
基準値設定器、11 加振力センサ、12 増幅器、
13 整流器、14 ピークホールド、15 比率演算
器、16 基準値設定器、17 トリガ検出器、18
警報器、19 比率判定器、20 レンジ自動設定器、
21 レンジオーバ検出器、31 整流器、32 ピー
クホールド、33 レンジ自動設定器、34 レンジオ
ーバ検出器、41 最大値演算器、51,52 A/D
変換器、53 最大値演算器、61 デジタルBPF、
62 整流器、63 最大値演算器、64 補正器、6
5 比較器、66 基準値設定器、71 ウェーブレッ
ト変換演算器、81 短時間FFT演算器。
1 object (volt), 2 hammer, 3 microphone, 4 amplifier, 5 analog BPF, 6 rectifier, 7
Peak hold circuit, 8 compensator, 9 comparator, 10
Reference value setting device, 11 Excitation force sensor, 12 Amplifier,
13 rectifier, 14 peak hold, 15 ratio calculator, 16 reference value setting device, 17 trigger detector, 18
Alarm, 19 ratio judgment device, 20 range automatic setting device,
21 range over detector, 31 rectifier, 32 peak hold, 33 range automatic setting device, 34 range over detector, 41 maximum value calculator, 51, 52 A / D
Converter, 53 maximum value calculator, 61 digital BPF,
62 rectifier, 63 maximum value calculator, 64 compensator, 6
5 Comparator, 66 Reference value setting unit, 71 Wavelet transform operation unit, 81 Short-time FFT operation unit.

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 外力を加えられたボルトから発生する振
動を振動信号として検出する信号検出手段と、上記振動
信号を複数の所定の周波数帯域毎の時系列信号に変換す
る変換手段と、上記時系列信号の最大値を上記周波数帯
域毎に抽出する抽出手段と、上記各最大値をあらかじめ
設定された上記周波数帯域毎の振動基準値と比較する比
較手段とを備えたボルトの緩み判定装置。
1. A signal detecting means for detecting a vibration generated from a bolt to which an external force is applied as a vibration signal; a converting means for converting the vibration signal into a time series signal for each of a plurality of predetermined frequency bands; A bolt looseness judging device comprising: extracting means for extracting the maximum value of a series signal for each of the frequency bands; and comparing means for comparing each of the maximum values with a preset vibration reference value for each of the frequency bands.
【請求項2】 変換手段は振動信号の所定の周波数帯域
の周波数成分を通過させる複数の帯域フィルタであり、
抽出手段は上記各帯域フィルタを通過した上記周波数成
分を整流しこの整流された周波数成分の各最大値の内最
大のものを各々最大値として抽出するものであることを
特徴とする請求項1に記載のボルトの緩み判定装置。
2. The converting means is a plurality of bandpass filters for passing a frequency component of a predetermined frequency band of the vibration signal,
2. The method according to claim 1, wherein the extracting means rectifies the frequency components passed through the band-pass filters, and extracts the largest one of the maximum values of the rectified frequency components as the maximum value. A bolt looseness determination device as described in the above.
【請求項3】 変換手段は振動信号をウェーブレット変
換するウェーブレット変換手段であり、抽出手段は上記
ウェーブレット変換手段による変換結果に基づき周波数
帯域毎の最大値を抽出するものであることを特徴とする
請求項1に記載のボルトの緩み判定装置。
3. The method according to claim 1, wherein the transforming means is a wavelet transforming means for performing a wavelet transform on the vibration signal, and the extracting means extracts a maximum value for each frequency band based on a result of the transformation by the wavelet transforming means. Item 1. The bolt looseness determination device according to Item 1.
【請求項4】 変換手段は振動信号を短時間高速フーリ
エ変換する短時間高速フーリエ変換手段であり、抽出手
段は上記短時間高速フーリエ変換手段による変換結果に
基づき周波数帯域毎の最大値を抽出するものであること
を特徴とする請求項1に記載のボルトの緩み判定装置。
4. The short-time fast Fourier transform means for short-time fast Fourier transform of the vibration signal, and the extracting means extracts a maximum value for each frequency band based on a result of the conversion by the short-time fast Fourier transform means. 2. The bolt looseness judging device according to claim 1, wherein the bolt is loose.
【請求項5】 加えられた外力の大きさを検出する外力
検出手段を設けるとともに、外力の大きさに応じて振動
信号、時系列信号、最大値、及び振動基準値の少なくと
も1つを補正する補正手段を設けたことを特徴とする請
求項1に記載のボルトの緩み判定装置。
5. An external force detecting means for detecting the magnitude of the applied external force, and correcting at least one of a vibration signal, a time-series signal, a maximum value, and a vibration reference value according to the magnitude of the external force. The bolt looseness judging device according to claim 1, further comprising a correcting means.
【請求項6】 加えられた外力の大きさを検出する外力
検出手段を設けるとともに、外力の大きさが所定値を超
えたとき信号検出手段、変換手段、抽出手段、及び比較
手段の少なくとも1つの動作の開始を指令する指令手段
を設けたことを特徴とする請求項1に記載のボルトの緩
み判定装置。
6. An external force detecting means for detecting the magnitude of the applied external force, and at least one of a signal detecting means, a converting means, an extracting means, and a comparing means when the magnitude of the external force exceeds a predetermined value. 2. The bolt looseness judging device according to claim 1, further comprising command means for commanding start of operation.
【請求項7】 加えられた外力の大きさを外力信号とし
て検出する外力検出手段を設けるとともに、上記外力信
号を予め設定された外力基準値にて除した比率を求める
比率演算手段と、上記比率に基づき振動信号と時系列信
号と最大値と振動基準値とのうちの少なくとも1つを補
正することにより比較手段における最大値と振動基準値
との関係を変更する補正手段と、上記比率が所定範囲内
であるか否かを判定する比率判定手段とを設けたことを
特徴とする請求項1に記載のボルトの緩み判定装置。
7. An external force detecting means for detecting the magnitude of the applied external force as an external force signal, and a ratio calculating means for calculating a ratio obtained by dividing the external force signal by a preset external force reference value; Correcting means for correcting at least one of the vibration signal, the time-series signal, the maximum value, and the vibration reference value based on the relationship to change the relationship between the maximum value and the vibration reference value in the comparing means; 2. The bolt looseness determining device according to claim 1, further comprising a ratio determining unit configured to determine whether the bolt is within the range.
【請求項8】 外力信号を増幅して増幅外力信号として
出力する外力信号増幅手段と振動信号を増幅して増幅振
動信号として出力する振動信号増幅手段とを設け、比率
演算手段を上記増幅外力信号を外力信号として用いるも
のとし、変換手段を上記増幅振動信号を振動信号として
用いるものとし、上記増幅外力信号と上記増幅振動信号
との少なくとも一方の波高値が所定値を超えたことを検
出するレンジオーバ検出手段を設けたことを特徴とする
請求項7に記載のボルトの緩み判定装置。
8. An external force signal amplifying means for amplifying an external force signal and outputting it as an amplified external force signal, and a vibration signal amplifying means for amplifying a vibration signal and outputting the amplified vibration signal as an amplified vibration signal, wherein the ratio calculating means comprises the amplified external force signal. Is used as an external force signal, the converting means uses the amplified vibration signal as a vibration signal, and a range for detecting that the peak value of at least one of the amplified external force signal and the amplified vibration signal exceeds a predetermined value. The bolt looseness judging device according to claim 7, further comprising an over-detection means.
【請求項9】 外力信号増幅手段と振動信号増幅手段と
の少なくとも一方の増幅率を自動的に設定する増幅率自
動設定手段を設けたことを特徴とする請求項8に記載の
ボルトの緩み判定装置。
9. A bolt looseness judging device according to claim 8, further comprising amplification factor automatic setting means for automatically setting the amplification factor of at least one of the external force signal amplifying means and the vibration signal amplifying means. apparatus.
【請求項10】 比較手段は、ボルトの締付状態が所定
の状態のときに得られる振動信号に基づいて設定された
振動基準値を記憶するものであることを特徴とする請求
項1〜請求項9のいずれか1項に記載のボルトの緩み判
定装置。
10. The apparatus according to claim 1, wherein the comparing means stores a vibration reference value set based on a vibration signal obtained when the bolt is in a predetermined tightening state. Item 10. The bolt slackness determining device according to any one of Items 9.
【請求項11】 比較手段は、所定の締付トルクで締め
付けた基準値設定用のボルトから発生する振動信号に基
づいて設定された振動基準値を記憶するものであること
を特徴とする請求項10に記載のボルトの緩み判定装
置。
11. The comparison means for storing a vibration reference value set based on a vibration signal generated from a reference value setting bolt tightened with a predetermined tightening torque. The bolt looseness determination device according to claim 10.
【請求項12】 比較手段は、当該ボルトを締め付ける
べき基準トルクを含む所定範囲における複数の締付トル
クで締め付けた基準値設定用のボルトから発生する振動
信号に基づいて振動基準値との比較を行うようにされた
ものであることを特徴とする請求項11に記載のボルト
の緩み判定装置。
12. The comparison means compares the bolt with a vibration reference value based on a vibration signal generated from a reference value setting bolt tightened with a plurality of tightening torques in a predetermined range including a reference torque to tighten the bolt. 12. The bolt looseness judging device according to claim 11, wherein the bolt loosening is determined.
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