JP2001235379A - Socket for measuring axial force incorporated with ultrasonic probe - Google Patents
Socket for measuring axial force incorporated with ultrasonic probeInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、超音波プローブ
の組み込まれた軸力計測用のソケットに関し、ボルトの
締め付け時の軸力計測に好適するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a socket for measuring an axial force in which an ultrasonic probe is incorporated, and is suitable for measuring an axial force when tightening a bolt.
【0002】[0002]
【従来の技術】ボルトの軸力を計測する方法として、超
音波を用いる方法は、比較的高精度の計測ができること
で知られている。この方法は、締め付けによりボルトが
弾性変形して生じた伸びに応じて音速が変化するという
性質を利用するもので、計測された値を換算して軸力を
求めるというものである。具体的には、図6に示すよう
に、センサである超音波プローブ8と、解析・演算機能
を有する軸力計20とによって軸力計測装置が構成され
る。超音波プローブ8では、ボルト2の先端に向けた超
音波パルス21の発信と、そのエコーの受信とが行わ
れ、軸力計20では、計測された超音波の伝播時間をも
とに軸力が算出される。2. Description of the Related Art As a method for measuring the axial force of a bolt, a method using an ultrasonic wave is known to be capable of relatively high precision measurement. This method utilizes the property that the speed of sound changes according to the elongation generated by the elastic deformation of the bolt due to tightening, and obtains the axial force by converting the measured value. Specifically, as shown in FIG. 6, an axial force measuring device is constituted by an ultrasonic probe 8 as a sensor and an axial force meter 20 having an analysis / calculation function. The ultrasonic probe 8 transmits an ultrasonic pulse 21 toward the tip of the bolt 2 and receives the echo, and the axial force meter 20 determines the axial force based on the measured propagation time of the ultrasonic wave. Is calculated.
【0003】超音波プローブ8は、締め付け状態にある
ボルト2の頭部と接触して置かれる。このとき、従来
は、超音波プローブ8はボルト2の頭部に乗せたままと
するか、接着剤などによって固定するといった方法がと
られてきた。[0003] The ultrasonic probe 8 is placed in contact with the head of the bolt 2 in a tightened state. At this time, conventionally, a method of keeping the ultrasonic probe 8 on the head of the bolt 2 or fixing it with an adhesive or the like has been adopted.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】計測時に超音波プロー
ブをボルトに乗せたままとすることは、固定が不安定で
あるために作業性が悪く、外部からの振動の影響も受け
やすく、そのために精度が良く信頼性が高いという超音
波計測の特性が生かされない。接着剤などによる固定方
法も、その塗布や除去、超音波プローブの着脱などの作
業性に問題が残る。そして何より問題なのは、ねじ締め
作業がボルトの頭部の横からスパナを差し込む方法でし
か行えないことで、実際的に締め付けを行いながらの同
時測定が困難であるということである。If the ultrasonic probe is left on the bolt during measurement, the workability is poor due to unstable fixing, and the ultrasonic probe is susceptible to external vibrations. The characteristics of ultrasonic measurement, such as high accuracy and high reliability, cannot be utilized. The fixing method using an adhesive or the like still has problems in workability such as application and removal thereof and attachment and detachment of the ultrasonic probe. What matters most is that the screw tightening operation can only be performed by inserting a wrench from the side of the head of the bolt, so that simultaneous measurement while actually tightening is difficult.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】この発明は、以上のよう
な課題に鑑みなされたもので、ボルトにその軸線方向よ
り超音波プローブを接触させ、該超音波プローブより発
信した超音波パルスのエコーからボルトの軸力を算出す
るようにした軸力計測装置にあって、前記超音波プロー
ブはねじ締め用のソケットに組み込まれるとともに、該
ソケットは、ボルトと接触すべく前記超音波プローブを
押し出す付勢手段と、非接触とすべく付勢作用を拘束す
る切替手段とを有していることを特徴とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has an ultrasonic probe in contact with a bolt from an axial direction thereof, and an echo of an ultrasonic pulse transmitted from the ultrasonic probe. In the axial force measuring device which calculates the axial force of the bolt from the above, the ultrasonic probe is incorporated in a socket for screw tightening, and the socket has a function of pushing out the ultrasonic probe to make contact with the bolt. It is characterized in that it has a biasing means and a switching means for restraining the biasing action to make it non-contact.
【0006】さらに、前記付勢手段は、圧縮ばねにより
形成されたものであること、あるいは、超音波プローブ
が磁石と一体に形成され、ソケット内に組み込まれた他
の磁石との間の反発力によって形成されたものであるこ
とを特徴とする。また、前記切替手段は、偏心軸を旋回
させることにより形成され、この偏心軸には凹所が配設
されてプランジャの先端が該凹所と係合することにより
偏心軸の旋回位置の位置決めがなされることを特徴とす
るものである。Further, the urging means may be formed by a compression spring, or an ultrasonic probe may be formed integrally with the magnet, and a repulsive force may be generated between the magnet and another magnet incorporated in the socket. Characterized by being formed by: Further, the switching means is formed by turning an eccentric shaft, and a recess is provided in the eccentric shaft, and the tip of the plunger is engaged with the recess to determine the position of the turning position of the eccentric shaft. It is characterized by being performed.
【0007】ソケットはボルトの頭部の上から嵌挿する
ことができる。そして、ソケット内に組み込まれた切替
手段を操作して付勢手段の付勢作用が働くように切替え
れば、超音波プローブは先端方向に付勢されているの
で、ボルトに確実に接触する。構造の簡単な切替手段と
して偏心軸が採用されている。偏心軸には位置決め装置
が付設されているので、設定した旋回位置に一時係止さ
れる。付勢手段には圧縮ばねが利用されるほか、より高
精度を図るのであれば磁石の反発力を利用したものが選
択される。圧縮ばね方式は、ばねを伝って外部振動の影
響を受けることがあるが、磁石方式はこれを排除するか
らである。そして、どちらの方式であっても、この発明
のソケットは、ボルトの締め付け作業を行いながらの軸
力計測を可能としている。The socket can be inserted from above the head of the bolt. Then, if the switching means incorporated in the socket is operated to switch the urging means so that the urging action of the urging means works, the ultrasonic probe is urged toward the distal end, so that the ultrasonic probe surely comes into contact with the bolt. An eccentric shaft is employed as a simple switching means. Since the eccentric shaft is provided with a positioning device, it is temporarily locked at the set turning position. A compression spring is used as the urging means, and a means utilizing the repulsive force of the magnet is selected for higher accuracy. This is because the compression spring method may be affected by external vibration along the spring, but the magnet method excludes this. In either case, the socket of the present invention enables axial force measurement while performing bolt tightening work.
【0008】[0008]
【発明の実施の形態】次に、この発明の実施の一形態に
ついて、図を参照しながら説明する。図1〜図4は本発
明ソケットの断面図であって、円筒状をなすソケット1
の先端には、ボルト2の頭部3と係合するソケット部4
が穿設されている。一方、上端にはハンドルの凸ドライ
ブと係合するドライブ5が凹設されている。そしてソケ
ット内部に本発明に関わる各種部品が収納されるわけで
あるが、これらの図の構成のままでは組込不可能であ
る。実際は、ソケット本体や部品は適当な分割構造とし
て組み立てるようにするが、図では煩雑を避けるために
省略してある。Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 4 are sectional views of a socket according to the present invention.
A socket portion 4 that engages with the head 3 of the bolt 2
Are drilled. On the other hand, a drive 5 that engages with the convex drive of the handle is recessed at the upper end. Then, various components related to the present invention are stored inside the socket, but cannot be assembled with the configuration shown in these figures. Actually, the socket body and components are assembled in an appropriate divided structure, but are omitted in the figure to avoid complication.
【0009】ソケット1の内部には円柱状をなす摺動体
6が摺動可能に挿入される。摺動体6の先端には、開口
部が径小となる逆円錐形の穴が穿設され、さらに中心軸
には貫通穴が穿設されている。前記逆円錐形の穴には、
これに係合する外周形状を有する保持板7が上下動可能
に組み込まれる。保持板7の中心にも穴が貫通してい
る。A cylindrical sliding body 6 is slidably inserted into the socket 1. At the tip of the sliding body 6, an inverted conical hole with a small opening is formed, and a through hole is formed at the center axis. In the inverted conical hole,
A holding plate 7 having an outer peripheral shape to be engaged with the holding plate 7 is incorporated so as to be vertically movable. A hole also penetrates through the center of the holding plate 7.
【0010】保持板7の下面には超音波プローブ8が固
着される。超音波プローブ8は、薄板状のセンサ部分と
その他の本体部分とにより形成されたもので、上端から
はリード線9が引き出され、保持板7および摺動体6の
前記中央穴を通って、ソケット1の適当な位置から外に
出て、動力計へと延びている。保持板7と摺動体6との
間には複数の圧縮ばね10が円周方向に等配して挟持さ
れ、常に保持板7を、ひいては超音波プローブ8を先端
方向に押し出すように作用する付勢手段となっている。An ultrasonic probe 8 is fixed to the lower surface of the holding plate 7. The ultrasonic probe 8 is formed by a thin plate-shaped sensor portion and another main body portion. A lead wire 9 is drawn out from the upper end, passes through the center hole of the holding plate 7 and the sliding body 6, and passes through a socket. Exiting from a suitable location and extending to a dynamometer. A plurality of compression springs 10 are equally arranged in the circumferential direction and held between the holding plate 7 and the sliding body 6, and always act to push the holding plate 7, and consequently, the ultrasonic probe 8 in the distal direction. It is a force.
【0011】円柱状をなす摺動体6の外周付近には、軸
線に平行な複数のプランジャ11が円周方向に等配され
る。その先端は、ソケット1内に圧入された穴付き円板
状の蓋体12の表面と当接している。プランジャ11の
ばね力の合計は、前記圧縮ばね10のばね力の合計より
大きくなるように設定され、摺動体6が拘束されない状
態にあるときは、摺動体6を、ひいては超音波プローブ
8を上方に押し上げるように作用している。A plurality of plungers 11 parallel to the axis are equally arranged in the circumferential direction near the outer periphery of the cylindrical sliding body 6. The tip is in contact with the surface of a disc-shaped lid 12 with a hole pressed into the socket 1. The total spring force of the plunger 11 is set to be larger than the total spring force of the compression spring 10. When the sliding member 6 is not restrained, the sliding member 6 and, thus, the ultrasonic probe 8 are lifted upward. It acts to push up.
【0012】ソケット1の略中央部には、本発明の切替
手段の一形態となる偏心軸13が、直径方向に組み込ま
れる。外部に突出した偏心軸13の一端は、旋回操作す
るためのつまみ14となっている。他端にはE形止め輪
15がはめ込まれて抜け防止されている。また、偏心軸
13の中央部分には、軸線Oより偏心した位置に軸線P
があり、これを中心として大径と小径とからなる段付フ
ランジ16が備わっている。そして、段付フランジ16
の大径部分は、摺動体6の上端面に設けた溝の底面と当
接する位置関係となるように構成される。An eccentric shaft 13, which is an embodiment of the switching means of the present invention, is diametrically installed at a substantially central portion of the socket 1. One end of the eccentric shaft 13 protruding outside is a knob 14 for turning operation. An E-shaped retaining ring 15 is fitted into the other end to prevent the retaining ring from coming off. In addition, the center of the eccentric shaft 13 has an axis P at a position eccentric from the axis O.
A stepped flange 16 having a large diameter and a small diameter is provided around the center. And the stepped flange 16
The large-diameter portion is configured to have a positional relationship in contact with the bottom surface of the groove provided on the upper end surface of the sliding body 6.
【0013】ソケット1には、プランジャ17の先端が
段付フランジ16の小径部分の外周に当接するように組
み込まれる。この小径部分の外周には、たとえば円錐状
の凹所18が配設されて、凹所18にプランジャ17の
先端が係合したときに、その位置で一時係止できるよう
になっている。凹所18の配設位置を適宜定めることに
より、偏心軸13の旋回位置を割り出すことができる。The socket 1 is incorporated so that the tip of the plunger 17 contacts the outer periphery of the small diameter portion of the stepped flange 16. For example, a conical recess 18 is provided on the outer periphery of the small-diameter portion so that when the tip of the plunger 17 engages with the recess 18, it can be temporarily locked at that position. The turning position of the eccentric shaft 13 can be determined by appropriately determining the arrangement position of the recess 18.
【0014】以上のように構成されたソケット1におい
て、図1のものは、付勢手段が拘束されて超音波プロー
ブ8がボルト2の頭部3と非接触となっている状態のも
のである。すなわち、偏心軸13の軸線Oより真上に偏
心した状態に段付フランジ16の軸線Pがあるために、
摺動体6は、プランジャ11によって最上位に持ち上げ
られた状態となっている。これにより、超音波プローブ
8も上に持ち上げられた状態となる。このとき、プラン
ジャ17の先端は凹所18の一つと係合し、偏心軸13
の旋回方向の位置決めをしている。In the socket 1 configured as described above, FIG. 1 shows a state in which the urging means is restrained and the ultrasonic probe 8 is not in contact with the head 3 of the bolt 2. . That is, since the axis P of the stepped flange 16 is eccentric just above the axis O of the eccentric shaft 13,
The sliding body 6 is in a state of being lifted to the uppermost position by the plunger 11. As a result, the ultrasonic probe 8 is also lifted up. At this time, the tip of the plunger 17 engages with one of the recesses 18 and the eccentric shaft 13
Is positioned in the turning direction.
【0015】偏心軸13のつまみ14をプランジャ11
のばね力に抗して180゜旋回させると、軸線Pは軸線
Oの真下にきて段付フランジ16は最下位にある状態と
なる。摺動体6がこれに連動して押し下げられるので、
圧縮ばね10によって付勢された超音波プローブ8はボ
ルト2の頭部3と接触するようになる。このため、偏心
軸13による摺動体6の移動量は、ボルト2の頭部3と
超音波プローブ8との距離以上に大きく設定される必要
がある。そして、前記凹所18と対称位置に配設された
凹所18にプランジャ17の先端が係合して、偏心軸1
3の旋回方向位置が決められている。The knob 14 of the eccentric shaft 13 is connected to the plunger 11
Is rotated 180 ° against the spring force of the above, the axis P comes directly below the axis O, and the stepped flange 16 is at the lowest position. Since the sliding body 6 is pushed down in conjunction with this,
The ultrasonic probe 8 urged by the compression spring 10 comes into contact with the head 3 of the bolt 2. Therefore, the amount of movement of the sliding body 6 by the eccentric shaft 13 needs to be set to be greater than the distance between the head 3 of the bolt 2 and the ultrasonic probe 8. Then, the tip of the plunger 17 is engaged with the recess 18 arranged symmetrically with the recess 18, and the eccentric shaft 1
3 are determined.
【0016】ハンドル先端の凸ドライブをドライブ5に
嵌挿させて回転させれば、ボルト2の締め付け作業を行
いながら、時々刻々の軸力が測定できる。そして、設定
した軸力に達したときに締め付け作業を中止すれば、正
確な軸力を持つ締め付けが得られることとなる。つまみ
14をさらに180゜回転して切替えれば、図1に示し
たソケット1を外せる状態に戻すことができる。If the convex drive at the end of the handle is inserted into the drive 5 and rotated, the axial force can be measured every moment while the bolt 2 is being tightened. Then, when the fastening operation is stopped when the set axial force is reached, the fastening with an accurate axial force can be obtained. If the knob 14 is further rotated by 180 ° for switching, it is possible to return to the state where the socket 1 shown in FIG. 1 can be removed.
【0017】図5はこの発明の他の実施形態を示すもの
で、前記と同一箇所には同符号を付してある。本図は、
図1と同様、超音波プローブ8が非接触となっている状
態を示すものである。超音波プローブ8の外周部分は円
筒状の磁石からなっていて、その内部には樹脂などが充
填され、内部先端に薄板状のセンサ部分が固着されてい
る。一方、摺動体6の内部にも磁石19が組み込まれ、
かつ超音波プローブ8と反発する極性に配設されてい
る。この磁石間に作用する反発力を付勢手段としている
わけであるが、計測時には超音波プローブ8と摺動体6
とは接触しなくなるので外部振動の影響を排除し、前記
圧縮ばね利用の場合よりも一層信頼性に優れる軸力計測
ができるようになる。FIG. 5 shows another embodiment of the present invention, and the same parts as those described above are denoted by the same reference numerals. This figure is
As in FIG. 1, this shows a state in which the ultrasonic probe 8 is out of contact. The outer peripheral portion of the ultrasonic probe 8 is formed of a cylindrical magnet, the inside of which is filled with resin or the like, and a thin plate-shaped sensor portion is fixed to the inner end. On the other hand, the magnet 19 is also incorporated inside the sliding body 6,
Further, it is arranged with a polarity that repels the ultrasonic probe 8. The repulsive force acting between the magnets is used as the urging means. At the time of measurement, the ultrasonic probe 8 and the sliding body 6 are used.
As a result, the influence of external vibration is eliminated, and the axial force can be measured more reliably than in the case where the compression spring is used.
【0018】[0018]
【発明の効果】超音波プローブを軸力計測用のソケット
に組み込むことにより、通常のソケットレンチを使った
ボルトの締め付け作業を行うことができると同時に、軸
力の計測を行うことができるようになる。ソケットは付
勢手段と切替手段とにより構成され、付勢手段には圧縮
ばねまたは磁石の反発力、切替手段には偏心軸を利用す
ることにより、これを実現している。従来のような超音
波プローブを載置したままや接着する方法と比較して計
測作業は簡単かつ確実で、超音波を利用した高精度な計
測の特性が生かされる。磁石を利用した付勢手段は、外
部からの振動が伝わりにくいので、振動の多い作業環境
には一層好適である。さらに、本発明のソケットは、ド
ライブ部分およびつまみ部分をナットランナにて操作す
るようにすれば、完全自動化に対応できるものとなる。By incorporating an ultrasonic probe into a socket for axial force measurement, it is possible to perform bolt tightening work using an ordinary socket wrench and measure axial force at the same time. Become. The socket is constituted by an urging means and a switching means, and this is realized by using a repulsive force of a compression spring or a magnet as the urging means and using an eccentric shaft as the switching means. The measurement operation is simple and reliable compared to a conventional method in which an ultrasonic probe is mounted or adhered, and the characteristics of highly accurate measurement using ultrasonic waves are utilized. The urging means using a magnet is more suitable for a work environment with a lot of vibration since vibration from the outside is hardly transmitted. Furthermore, the socket according to the present invention can be adapted to full automation by operating the drive portion and the knob portion with a nut runner.
【図1】本発明ソケットの実施の一形態を示す正面図で
ある。FIG. 1 is a front view showing an embodiment of the socket of the present invention.
【図2】図1の底面図である。FIG. 2 is a bottom view of FIG.
【図3】図1の平面図である。FIG. 3 is a plan view of FIG. 1;
【図4】図1の側面図である。FIG. 4 is a side view of FIG. 1;
【図5】本発明ソケットの他の実施の一形態を示す正面
図である。FIG. 5 is a front view showing another embodiment of the socket of the present invention.
【図6】軸力計測装置の構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram of an axial force measuring device.
【符号の説明】 1 ソケット 2 ボルト 4 ソケット部 5 ドライブ 6 摺動体 8 超音波プローブ 10 圧縮ばね 11 プランジャ 13 偏心軸 16 段付フランジ 19 磁石 O (偏心軸の)軸線 P (段付フランジの)軸線[Description of Signs] 1 Socket 2 Bolt 4 Socket 5 Drive 6 Slider 8 Ultrasonic Probe 10 Compression Spring 11 Plunger 13 Eccentric Shaft 16 Stepped Flange 19 Magnet O (Eccentric Shaft) Axis P (Stepped Flange) Axis
フロントページの続き Fターム(参考) 2F051 AB04 BA00 3C038 AA01 AA03 BB08 BC02 CA01 CA05 DA01 EA02 EA06 Continued on the front page F term (reference) 2F051 AB04 BA00 3C038 AA01 AA03 BB08 BC02 CA01 CA05 DA01 EA02 EA06
Claims (5)
ブを接触させ、該超音波プローブより発信した超音波パ
ルスのエコーからボルトの軸力を算出するようにした軸
力計測装置にあって、前記超音波プローブはねじ締め用
のソケットに組み込まれるとともに、該ソケットは、ボ
ルトと接触すべく前記超音波プローブを押し出す付勢手
段と、非接触とすべく付勢作用を拘束する切替手段とを
有していることを特徴とする超音波プローブの組み込ま
れた軸力計測用のソケット。1. An axial force measuring device, wherein an ultrasonic probe is brought into contact with a bolt from an axial direction thereof, and an axial force of the bolt is calculated from an echo of an ultrasonic pulse transmitted from the ultrasonic probe. The ultrasonic probe is incorporated in a socket for screw tightening, and the socket has biasing means for pushing out the ultrasonic probe to make contact with the bolt, and switching means for restraining the biasing action so as to make it non-contact. A socket for measuring axial force in which an ultrasonic probe is incorporated.
れることを特徴とする請求項1に記載の超音波プローブ
の組み込まれた軸力計測用のソケット。2. The socket for axial force measurement according to claim 1, wherein said urging means is formed by a compression spring.
され、前記付勢手段は、前記ソケット内に組み込まれた
他の磁石との間の反発力によって形成されることを特徴
とする請求項1に記載の超音波プローブの組み込まれた
軸力計測用のソケット。3. The ultrasonic probe according to claim 2, wherein the ultrasonic probe is formed integrally with a magnet, and the urging means is formed by a repulsive force between the ultrasonic probe and another magnet incorporated in the socket. A socket for measuring an axial force in which the ultrasonic probe according to 1 is incorporated.
とにより形成されることを特徴とする請求項1〜請求項
3のいずれかに記載の超音波プローブの組み込まれた軸
力計測用のソケット。4. The axial force measuring device according to claim 1, wherein said switching means is formed by turning an eccentric shaft. socket.
ジャの先端が該凹所と係合することにより前記偏心軸の
旋回位置の位置決めがなされることを特徴とする請求項
4に記載の超音波プローブの組み込まれた軸力計測用の
ソケット。5. The eccentric shaft is provided with a recess, and the tip of the plunger is engaged with the recess to determine the turning position of the eccentric shaft. A socket for measuring an axial force in which the described ultrasonic probe is incorporated.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000048424A JP2001235379A (en) | 2000-02-25 | 2000-02-25 | Socket for measuring axial force incorporated with ultrasonic probe |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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