JP2002090237A - Socket for measuring axial force of bolt - Google Patents
Socket for measuring axial force of boltInfo
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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を
利用したボルトの軸力計測用ソケットに関し、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 the axial force of a bolt using an ultrasonic probe, and is suitable for measuring the 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得られるこ
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、計測された値から計算して軸
力を求めるというものである。センサとなる超音波プロ
ーブは振動子と樹脂とからなり、被測定物となる締め付
け状態にあるボルトの頭に振動子が接触して載置され
る。そして、超音波パルスを発信し、そのエコーを受信
して得られたデータが解析・演算機能を有する軸力計に
送られ、超音波の伝播時間を検出し、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 as a method capable of obtaining relatively accurate measurement. This method utilizes the property that the speed of sound changes according to the elongation caused by elastic deformation of the bolt due to tightening, and calculates the axial force from the measured value. An ultrasonic probe serving as a sensor is made of a vibrator and a resin, and the vibrator is placed in contact with a bolt head in a tightened state serving as an object to be measured. Then, an ultrasonic pulse is transmitted, and the data obtained by receiving the echo is sent to an axial force meter having an analysis / calculation function, and the propagation time of the ultrasonic wave is detected to calculate the axial force.
【0003】ボルトの軸力計測用のソケットは、ボルト
締めに使用されるソケットに超音波プローブを内蔵させ
たもので、ソケットに嵌合させたハンドルによりボルト
締め作業を行うと同時進行で軸力計測が行えるので、設
定した軸力が正確かつ容易に得られることが特長となっ
ている。A socket for measuring the axial force of a bolt is a socket having an ultrasonic probe built into a socket used for bolt tightening. When a bolt tightening operation is performed by a handle fitted to the socket, the axial force is simultaneously progressed. Since measurement can be performed, the feature is that the set axial force can be obtained accurately and easily.
【0004】測定の際、ソケットに内蔵した超音波プロ
ーブはボルトの頭と確実に接触する必要がある。そのた
めに超音波プローブをボルト方向に付勢させることが必
要であり、従来は、最も簡単な方法として図7に例示す
るようなばね力を利用したものが採用されている。すな
わち、超音波プローブ10を組み込んだ保持片12とソ
ケット1の本体との間に圧縮ばね16を介在させ、ばね
16の反発力でもって超音波プローブ10を先方に押し
やるという構成のものである。[0004] During the measurement, the ultrasonic probe incorporated in the socket needs to make reliable contact with the head of the bolt. For this purpose, it is necessary to urge the ultrasonic probe in the bolt direction. Conventionally, the simplest method using a spring force as illustrated in FIG. 7 has been adopted. That is, the compression spring 16 is interposed between the holding piece 12 incorporating the ultrasonic probe 10 and the main body of the socket 1, and the ultrasonic probe 10 is pushed forward by the repulsive force of the spring 16.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ボルトを締め付けるた
めには、強い力でソケットを旋回させる必要がある。ば
ねを利用したソケットの最大の欠点は、ボルトを締め付
けるときの揺動やソケット本体とばねとの間で摩擦によ
って生じる間欠的な滑りなどが外乱として接触面に直接
伝わり、超音波プローブとボルトとの接触状態を不安定
とし、測定の精度不良を招くことである。In order to tighten the bolt, it is necessary to pivot the socket with a strong force. The biggest drawback of a socket that uses a spring is that swinging when tightening the bolt and intermittent sliding caused by friction between the socket body and the spring are directly transmitted to the contact surface as disturbance, and the ultrasonic probe and the bolt This makes the contact state unstable, resulting in poor measurement accuracy.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】この発明は、以上のよう
な課題を解決するためになされたもので、請求項1は、
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を
受信することにより、ボルトの軸力を算出するようにし
たボルトの軸力計測用ソケットにおいて、前記超音波プ
ローブは磁石とともに保持片に固着され、これと相対し
て前記ソケットに組み込まれた磁石との間の反発力を利
用して、前記超音波プローブが被測定物側に付勢される
ようにしたことを特徴とし、さらに請求項2は、前記超
音波プローブの保持片の外周面の一部には、被測定物側
に径小となる円錐面が形成され、前記ソケットの内周に
は、前記円錐面と係合して前記超音波プローブの付勢を
係止する円錐面が形成されていることを特徴とするもの
である。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems.
Bring the ultrasonic probe into contact with the bolt from its axial direction,
By receiving the echo of the ultrasonic pulse transmitted from the ultrasonic probe, in the socket for measuring the axial force of the bolt to calculate the axial force of the bolt, the ultrasonic probe is fixed to a holding piece together with a magnet, The ultrasonic probe is biased toward the object to be measured by utilizing a repulsive force between the magnet and the magnet incorporated in the socket. A part of the outer peripheral surface of the holding piece of the ultrasonic probe is formed with a conical surface having a small diameter on the side of the object to be measured, and the inner periphery of the socket is engaged with the conical surface to form the ultra-cone. A conical surface for locking the urging of the sound wave probe is formed.
【0007】また請求項3は、前記保持片の先端には超
音波プローブが組み込まれ、磁石は後端に組み込まれる
ことを特徴とし、請求項4は、前記保持片の先端には、
超音波プローブと磁石とが組み込まれることを特徴とし
ている。According to a third aspect of the present invention, an ultrasonic probe is incorporated at a tip of the holding piece, and a magnet is incorporated at a rear end of the holding piece.
The ultrasonic probe and the magnet are incorporated.
【0008】この発明は、ソケット旋回時に生じる振動
などの外乱が超音波プローブに伝わらないように、2つ
の磁石の同じ極性を向き合わせたときに生じる反発力を
圧縮ばねの代わりに利用して、超音波プローブとソケッ
ト本体とを非接触としたものである。超音波プローブと
ソケット本体とが円錐面で当接するようにしたのは、フ
リーの状態にあるときは超音波プローブの中心はソケッ
トの中心位置に一致して収まり、ボルトの頭が進入して
きたときには、円錐面であれば、超音波プローブがソケ
ット本体の内周面と接触してひっかかったりすることな
く移動することができるからである。The present invention utilizes a repulsive force generated when two magnets face the same polarity in place of a compression spring so that disturbance such as vibration generated when the socket is turned is not transmitted to the ultrasonic probe. The ultrasonic probe and the socket body are not in contact with each other. The reason that the ultrasonic probe and the socket body abut on a conical surface is that when the ultrasonic probe is in a free state, the center of the ultrasonic probe fits in the center position of the socket and the head of the bolt enters. This is because the ultrasonic probe can move without contacting and being caught by the inner peripheral surface of the socket body if the conical surface is used.
【0009】保持片の後端に磁石を組み込んだタイプの
ものは、磁石が先端にない分だけ超音波プローブの直径
を大きくとれるので、汎用的に使用することができる。
保持片の先端に磁石と超音波プローブとが組み込まれた
タイプのものは、2つの磁石の反発力のほかに、磁力の
作用する被測定物の場合にこれに吸着し、超音波プロー
ブがより強固に固定されることになるので、ソケット旋
回作業時の振動だけでなく、測定現場において、他の機
械などからの振動が激しい作業環境の場合に有効とな
る。A type in which a magnet is incorporated at the rear end of the holding piece can be used for general purposes because the diameter of the ultrasonic probe can be increased by an amount corresponding to the absence of the magnet at the front end.
The type in which a magnet and an ultrasonic probe are incorporated at the tip of the holding piece is attracted to the object to be measured by the magnetic force, in addition to the repulsive force of the two magnets, and the ultrasonic probe becomes more Since it is firmly fixed, it is effective not only in the vibration at the time of the socket turning operation but also in the work environment where the vibration from other machines is intense at the measurement site.
【0010】[0010]
【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3は請求
項3に関わる形態のものであって、ソケット1の本体
は、円筒状をなす3つの部品の組み合わせによって構成
され、皿ビス2による四方からのねじ止めでもって一体
に組み立てられている。ソケット1の上端面には、旋回
用のハンドル先端に備わる角ドライブが挿入される角穴
3が穿設されている。角穴3の直交方向には、角ドライ
ブに内蔵されたボールプランジャが噛んで押圧し、ソケ
ット1の抜け防止となる横穴4が穿設されている。Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIGS. 1 to 3 show an embodiment according to claim 3, wherein the main body of the socket 1 is constituted by a combination of three cylindrical parts, and integrally formed by screwing screws from four sides with countersunk screws 2. Assembled. A square hole 3 into which a square drive provided at the tip of a turning handle is inserted is formed in the upper end surface of the socket 1. In a direction orthogonal to the square hole 3, a lateral hole 4 is formed to prevent the socket 1 from coming off by a ball plunger built in the square drive that bites and presses.
【0011】ソケット1の内部には、中心に貫通穴を有
した磁石5が固定されている。また、ソケット1の先端
には、被測定物側であるボルト6の頭7の形状に合わせ
て、たとえば図3に示すような六角穴8が穿設されてい
る。そして、磁石5と六角穴8の間に位置するソケット
1の本体の内周面には、六角穴8に近い側で径小となる
円錐面9が形成されている。Inside the socket 1, a magnet 5 having a through hole in the center is fixed. Further, a hexagonal hole 8 as shown in FIG. 3, for example, is formed at the tip of the socket 1 in accordance with the shape of the head 7 of the bolt 6 on the object side. On the inner peripheral surface of the main body of the socket 1 located between the magnet 5 and the hexagonal hole 8, a conical surface 9 having a smaller diameter near the hexagonal hole 8 is formed.
【0012】超音波プローブ10は、センサである薄い
円板状の振動子11と本体部分とが一体となった丸駒形
をしたもので、保持片12の先端部分に埋め込まれる。
一方、保持片12の後端部分には、中心に貫通穴を有し
た磁石13が、ソケット1の本体に固定された前記磁石
5と極性を向き合わせて埋め込まれる。保持片12の外
観については、円筒状の外周面の一部に円錐面14が備
わって、前記円錐面9と係合する形状となっている。超
音波プローブ10からはリード線15が、磁石13,5
の中心穴を通って、ソケット1の本体の適当な箇所から
横に曲がって外に出、解析・演算機能を有する軸力計へ
とつながっている。The ultrasonic probe 10 has a round disk shape in which a thin disk-shaped vibrator 11 serving as a sensor and a main body are integrated, and is embedded in the tip of a holding piece 12.
On the other hand, a magnet 13 having a through hole at the center is embedded in the rear end portion of the holding piece 12 with the polarity facing the magnet 5 fixed to the main body of the socket 1. Regarding the appearance of the holding piece 12, a conical surface 14 is provided on a part of the cylindrical outer peripheral surface, and the holding piece 12 is shaped to engage with the conical surface 9. From the ultrasonic probe 10, lead wires 15 are connected to magnets 13,5.
Through the center hole of the main body of the socket 1 and bends laterally to the outside, and is connected to an axial force meter having an analysis / calculation function.
【0013】図1のものは使用状態にないときのもの
で、磁石5,13同士の反発力によって超音波プローブ
10は先端方に付勢され、円錐面9によって係止された
状態となっている。保持片12は円錐面9,14同士で
当接するから、超音波プローブ10はソケット1の本体
と軸線を一致して収まる。次に、仮想線で示すように、
磁石の反発力以上の力でもってボルト6の頭7に六角穴
8を勘合させると、超音波プローブ10の振動子11が
ボルト6の頭7と接触したまま押し上げられて、ソケッ
ト1の本体とは非接触の状態となる。ハンドルの角ドラ
イブを角穴3に嵌挿させて旋回すれば、旋回時の外乱の
影響を受けることなくリアルタイムの軸力計測ができる
ようになる。旋回作業を機械化すれば、ボルトの締め付
けトルクを一定とする自動機とすることも可能となる。FIG. 1 shows a state in which the ultrasonic probe 10 is not in use. The ultrasonic probe 10 is urged toward the distal end by the repulsive force of the magnets 5 and 13 and is locked by the conical surface 9. I have. Since the holding piece 12 abuts on the conical surfaces 9 and 14, the ultrasonic probe 10 fits with the main body of the socket 1 so as to coincide with the axis. Next, as shown by the virtual line,
When the hexagonal hole 8 is fitted into the head 7 of the bolt 6 with a force greater than the repulsive force of the magnet, the vibrator 11 of the ultrasonic probe 10 is pushed up while being in contact with the head 7 of the bolt 6, and Is in a non-contact state. If the handle is turned with the square drive of the handle inserted into the square hole 3, the axial force can be measured in real time without being affected by disturbance at the time of turning. If the turning operation is mechanized, it becomes possible to provide an automatic machine in which the bolt tightening torque is constant.
【0014】図4は請求項4に関わる実施の一形態を示
すもので、保持片12の先端に円筒状の磁石13が固定
され、磁石13の内部に超音波プローブ10が装着され
た構成となっている。磁石13は磁石5との反発力に加
え、磁石の吸着する材料から作られたボルト6に対し
て、その頭7に、より強固に接触するので、振動の多い
作業環境での計測においても安定した計測が行える。FIG. 4 shows a fourth embodiment of the present invention, in which a cylindrical magnet 13 is fixed to the tip of a holding piece 12 and an ultrasonic probe 10 is mounted inside the magnet 13. Has become. In addition to the repulsive force of the magnet 13, the magnet 13 makes a stronger contact with the head 7 of the bolt 6 made of a material to be attracted by the magnet. Measurement can be performed.
【0015】図5および図6は実際の計測による受信波
の波形データを示すもので、縦軸は音圧、横軸は伝搬時
間である。図5はばねを利用した従来の場合のもので、
外乱の影響を受けて1パルスごとの受信波形が一定とな
らないのに対し、図6の磁石を利用した場合の波形は常
に安定し、しかも音圧レベルの高いデータとなってい
る。FIG. 5 and FIG. 6 show waveform data of a received wave by actual measurement. The vertical axis represents sound pressure, and the horizontal axis represents propagation time. FIG. 5 shows a conventional case using a spring.
While the received waveform for each pulse is not constant due to the influence of disturbance, the waveform when the magnet shown in FIG. 6 is used is always stable and has high sound pressure level.
【0016】[0016]
【発明の効果】この発明のボルトの軸力計測用ソケット
は、磁石の反発力を利用することでもって超音波プロー
ブをソケット本体と非接触に形成したので、ソケットの
ハンドル旋回時に生じる外乱の影響を受けることなく一
定した超音波の受信波形が得られるようになり、もって
ボルトの締め付け力をリアルタイムに高精度に測定する
ことができるようになる。さらに磁石の吸着作用の及ぶ
ボルトに対して超音波プローブがしっかりと固定される
ようになるから、状態の良くない計測環境であっても安
定した測定ができる。ハンドル旋回を機械化すれば、高
精度なボルト締め作業の自動化が実現する。In the socket for measuring the axial force of a bolt according to the present invention, the ultrasonic probe is formed in non-contact with the socket body by utilizing the repulsive force of the magnet. A constant received waveform of the ultrasonic wave can be obtained without receiving the force, and thus, the tightening force of the bolt can be measured in real time with high accuracy. Further, since the ultrasonic probe is firmly fixed to the bolt exerted by the attraction of the magnet, stable measurement can be performed even in a poor measurement environment. If the steering wheel turning is mechanized, highly accurate bolting work can be automated.
【図1】この発明の実施の一形態を示す正面断面図であ
る。FIG. 1 is a front sectional view showing an embodiment of the present invention.
【図2】図1の平面図である。FIG. 2 is a plan view of FIG.
【図3】図1の底面図である。FIG. 3 is a bottom view of FIG. 1;
【図4】この発明の他の実施の一形態を示す正面断面図
である。FIG. 4 is a front sectional view showing another embodiment of the present invention.
【図5】従来のソケットを使用したときの受信波形デー
タである。FIG. 5 shows received waveform data when a conventional socket is used.
【図6】本発明ソケットを使用したときの受信波形デー
タである。FIG. 6 shows received waveform data when the socket of the present invention is used.
【図7】従来のソケットの一例を示す正面断面図であ
る。FIG. 7 is a front sectional view showing an example of a conventional socket.
1 ソケット 3 角穴 5,13 磁石 8 六角穴 10 超音波プローブ 12 保持片 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Socket 3 Square hole 5, 13 Magnet 8 Hexagon hole 10 Ultrasonic probe 12 Holding piece
Claims (4)
ブを接触させ、該超音波プローブより発信した超音波パ
ルスのエコーを受信することにより、ボルトの軸力を算
出するようにしたボルトの軸力計測用ソケットにおい
て、前記超音波プローブは磁石とともに保持片に固着さ
れ、これと相対して前記ソケットに組み込まれた磁石と
の間の反発力を利用して、前記超音波プローブが被測定
物側に付勢されるようにしたことを特徴とするボルトの
軸力計測用ソケット。1. An axial force of a bolt, wherein an axial force of the bolt is calculated by bringing an ultrasonic probe into contact with the bolt from an axial direction thereof and receiving an echo of an ultrasonic pulse transmitted from the ultrasonic probe. In the measuring socket, the ultrasonic probe is fixed to a holding piece together with a magnet, and the ultrasonic probe is opposed to the magnet by using a repulsive force between the magnet and the magnet incorporated in the socket. A socket for measuring the axial force of a bolt, characterized in that the socket is urged against the bolt.
一部には、被測定物側に径小となる円錐面が形成され、
前記ソケットの内周には、前記円錐面と係合して前記超
音波プローブの付勢を係止する円錐面が形成されている
ことを特徴とする請求項1に記載の軸力計測用ソケッ
ト。2. A part of an outer peripheral surface of a holding piece of the ultrasonic probe is formed with a conical surface having a small diameter on an object to be measured side.
The socket for axial force measurement according to claim 1, wherein a conical surface that engages with the conical surface and locks the urging of the ultrasonic probe is formed on an inner periphery of the socket. .
組み込まれ、磁石は後端に組み込まれることを特徴とす
る請求項1または請求項2に記載のボルトの軸力計測用
ソケット。3. The bolt axial force measuring socket according to claim 1, wherein an ultrasonic probe is incorporated at a front end of the holding piece, and a magnet is incorporated at a rear end.
と磁石とが組み込まれることを特徴とする請求項1また
は請求項2に記載のボルトの軸力計測用ソケット。4. The socket for measuring the axial force of a bolt according to claim 1, wherein an ultrasonic probe and a magnet are incorporated at a tip of the holding piece.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000282842A JP2002090237A (en) | 2000-09-19 | 2000-09-19 | Socket for measuring axial force of bolt |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2000282842A JP2002090237A (en) | 2000-09-19 | 2000-09-19 | Socket for measuring axial force of bolt |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002090237A true JP2002090237A (en) | 2002-03-27 |
Family
ID=18767285
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2000282842A Withdrawn JP2002090237A (en) | 2000-09-19 | 2000-09-19 | Socket for measuring axial force of bolt |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2002090237A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2993488A1 (en) * | 2012-07-18 | 2014-01-24 | Michel Berbesson | Tightening/loosening tool assembly for e.g. nut assembling mechanical elements, has casing opening and transmitter-receiver's peripheral surface with dimensions to allow misalignment of main axis of receiver and rotation axis of casing |
SE544997C2 (en) * | 2021-12-22 | 2023-02-21 | Atlas Copco Ind Technique Ab | Sensor System for Power Tool |
-
2000
- 2000-09-19 JP JP2000282842A patent/JP2002090237A/en not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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FR2993488A1 (en) * | 2012-07-18 | 2014-01-24 | Michel Berbesson | Tightening/loosening tool assembly for e.g. nut assembling mechanical elements, has casing opening and transmitter-receiver's peripheral surface with dimensions to allow misalignment of main axis of receiver and rotation axis of casing |
SE544997C2 (en) * | 2021-12-22 | 2023-02-21 | Atlas Copco Ind Technique Ab | Sensor System for Power Tool |
SE2130375A1 (en) * | 2021-12-22 | 2023-02-21 | Atlas Copco Ind Technique Ab | Sensor System for Power Tool |
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