JP2018194096A - Spring washer, axial force evaluation method and fastening state evaluation method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ねじ又はボルトにより対象物を締結する際にねじ又はボルトの頭部と対象物との間に入れるばね座金、該ばね座金に発生している残留応力等のひずみに相当する量を測定することで軸力および締結状態を評価する方法に関する。 The present invention provides a spring washer that is inserted between the head of a screw or bolt and an object when the object is fastened with a screw or bolt, and an amount corresponding to a strain such as a residual stress generated in the spring washer. The present invention relates to a method for evaluating axial force and a fastening state by measuring.
ねじ又はボルトを用いて対象物を締結したときの軸力を評価する方法には様々な方法があるが、本願の発明者は作業効率が悪くならず軸力を精度よく評価することができる方法として、以下の特許文献1にて締結の際にねじ又はボルトの頭部と対象物との間にブロックを入れ、このブロックの側面の残留垂直応力をX線回折測定装置により測定する方法を開示している。この方法は、ねじ又はボルトを締め込むことによりブロックの側面の縦方向に発生する残留垂直応力は軸力と高い相関関係があるため、予め軸力とブロックの残留垂直応力との相関関係を求めておき、ねじ又はボルトによる締結を行った後、ブロックの側面をX線回折測定して残留垂直応力を求め、この残留垂直応力を予め求めている相関関係に当てはめて軸力を評価するものである。この方法は、ねじ又はボルトによる締結作業を行った後に、別の作業で軸力の評価を行うことができ、残留垂直応力は常温であれば温度等の影響を大きく受けないので別のパラメータを測定する必要がなく、作業効率が悪くならず軸力を評価することができる。また、定期的にX線回折測定装置を用いてブロックの側面の残留垂直応力を測定すれば、軸力の経時変化を得ることができるので、橋梁やプラント等における締結の軸力を評価するのに有効である。 There are various methods for evaluating the axial force when an object is fastened using screws or bolts, but the inventor of the present application can accurately evaluate the axial force without deteriorating the working efficiency. As disclosed in Patent Document 1 below, a method is disclosed in which a block is inserted between the head of a screw or bolt and an object at the time of fastening, and the residual normal stress on the side surface of the block is measured by an X-ray diffractometer. doing. In this method, the residual normal stress generated in the longitudinal direction of the side surface of the block by tightening screws or bolts has a high correlation with the axial force. Therefore, the correlation between the axial force and the residual normal stress of the block is obtained in advance. After fastening with screws or bolts, the side of the block is subjected to X-ray diffraction measurement to determine the residual normal stress, and this residual normal stress is applied to the correlation obtained in advance to evaluate the axial force. is there. In this method, after the fastening work with screws or bolts, the axial force can be evaluated by another work, and the residual normal stress is not greatly affected by temperature etc. at normal temperature, so another parameter is set. It is not necessary to measure, and the axial force can be evaluated without deteriorating work efficiency. In addition, if the residual normal stress on the side of the block is measured periodically using an X-ray diffraction measurement device, the axial force can be obtained over time, so that the fastening axial force in bridges, plants, etc. can be evaluated. It is effective for.
しかしながら、本願発明者は、特許文献1に示した軸力の評価方法には、締結を行ってから長期間が経過した後の軸力の評価においては、精度が悪くなるケースがあるという問題があることを見出した。また、これに関連して、締結を行ってから長期間が経過した後の締結状態の評価は、軸力の評価のみでは不十分であるという問題があることも見出した。この問題は、ねじ又はボルトの中心軸に垂直であった締結対象物の平面が垂直でなくなる変化が生じることによるもので、この変化が大きいほど顕著になる。その1例は、ねじ又はボルトで締結した2つの対象物の間に空隙(以下、浮きという)が生じることによるものである。詳細に説明すると、図8に誇張して示すように、ねじ又はボルトSで締結した2つの対象物の間にねじ又はボルトSの中心軸に対して傾いたように浮きが生じると、ねじ又はボルトSの頭部の下に入れたブロックBの側面に発生する残留垂直応力は均一にはならず、ある箇所の残留垂直応力の測定値を、予め得られている軸力と残留垂直応力との相関関係に当てはめて軸力を評価しても、軸力の評価精度はよくない。また、軸力が大きくても、締結した2つの対象物の間に浮きが生じていると、ねじ又はボルトSによる締結を外そうとする力が作用しているうえ、図8のように傾いたように浮きが生じていると、この力はねじ又はボルトSの中心軸方向とは異なった方向へ作用しているため対象物の締結状態はいいとは言えない。締結対象物の平面がねじ又はボルトの中心軸に対し垂直でなくなる変化は、浮き以外にも斜面になっている地面の上にコンクリートの平板を締結したとき平板の下部に土砂が入り込む場合などがあり、すべての場合において上記の問題がある。 However, the inventor of the present application has a problem that the axial force evaluation method shown in Patent Document 1 has a case where accuracy is deteriorated in the evaluation of the axial force after a long period of time has passed since the fastening. I found out. In addition, in connection with this, it has also been found that there is a problem that the evaluation of the fastening state after a long period of time has passed since the fastening is performed, and that the axial force alone is not sufficient. This problem is due to a change that the plane of the fastening object that is perpendicular to the central axis of the screw or bolt becomes non-perpendicular. One example is that a gap (hereinafter referred to as “floating”) occurs between two objects fastened with screws or bolts. More specifically, as shown exaggeratedly in FIG. 8, when a floating occurs between two objects fastened with a screw or bolt S so as to be inclined with respect to the central axis of the screw or bolt S, The residual normal stress generated on the side surface of the block B placed under the head of the bolt S is not uniform, and the measured value of the residual normal stress at a certain point is obtained by calculating the axial force and the residual normal stress obtained in advance. Even if the axial force is evaluated by applying the above correlation, the evaluation accuracy of the axial force is not good. In addition, even if the axial force is large, if there is a float between two fastened objects, a force to remove the fastening by the screw or bolt S is acting, and tilting as shown in FIG. When the float is generated as described above, this force acts in a direction different from the direction of the central axis of the screw or bolt S, so that it cannot be said that the fastening state of the object is good. The change in which the plane of the object to be fastened is not perpendicular to the center axis of the screw or bolt is the case where earth and sand enter the lower part of the flat plate when the concrete flat plate is fastened on the sloped ground in addition to floating. Yes, in all cases there is the above problem.
本発明はこの問題を解消するためなされたもので、その目的は、ねじ又はボルトにより締結を行ってから長期間が経過した後においても、締結の軸力および対象物の締結状態を精度よく評価することができるばね座金を提供することにある。および、該ばね座金に発生している残留応力等のひずみに相当する量を測定することで、締結の軸力及び対象物の締結状態を精度よく評価することができる方法を提供することにある。 The present invention has been made to solve this problem, and its purpose is to accurately evaluate the fastening axial force and the fastening state of the object even after a long period of time has passed since fastening with screws or bolts. It is to provide a spring washer that can be done. Another object of the present invention is to provide a method capable of accurately evaluating the fastening axial force and the fastening state of the object by measuring the amount corresponding to the strain such as residual stress generated in the spring washer. .
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、ねじ又はボルトの頭部と締結対象の物体表面との間に挿入されるばね座金であって、ねじ又はボルトを貫通させる孔の中心軸方向に見て等角度間隔に、前記中心軸に対して所定の角度を成す面を有した平板状傾斜部を複数備えたばね座金としたことにある。 In order to achieve the above object, a feature of the present invention is a spring washer inserted between the head of the screw or bolt and the surface of the object to be fastened, and the axial direction of the hole through which the screw or bolt penetrates In other words, the spring washer is provided with a plurality of flat inclined portions having a surface that forms a predetermined angle with respect to the central axis at equal angular intervals.
これによれば、ばね座金それぞれの平板状傾斜部のひずみに相当する量を測定することで、ねじ又はボルトにより締結がされているときの軸力および対象物の締結状態を精度よく評価することができる。 According to this, by measuring the amount corresponding to the strain of the flat inclined portion of each spring washer, the axial force and the fastening state of the object when fastened by screws or bolts can be accurately evaluated. Can do.
具体的には軸力の評価においては、ばね座金が挿入されてねじ又はボルトにより締結がされているとき、ばね座金のそれぞれの平板状傾斜部に発生しているひずみに相当する量を測定するひずみ測定ステップと、ひずみ測定ステップにおいて取得された複数のひずみに相当する量の平均値を計算し、取得された平均値から軸力を評価する軸力評価ステップとを行う。 Specifically, in the evaluation of the axial force, when the spring washer is inserted and fastened with screws or bolts, an amount corresponding to the strain generated in each flat inclined portion of the spring washer is measured. A strain measurement step and an axial force evaluation step of calculating an average value of an amount corresponding to a plurality of strains acquired in the strain measurement step and evaluating an axial force from the acquired average value are performed.
これによれば、ねじ又はボルトで締結した対象物の平面がねじ又はボルトの中心軸に対し垂直でなくなる変化が生じると、ばね座金のそれぞれの平板状傾斜部に発生するひずみは異なった値になるが、これらの値を平均した値は、ばね座金のそれぞれの平板状傾斜部に均一にひずみが発生したときと同程度の値となるので、精度よく軸力を評価することができる。 According to this, when a change occurs in which the plane of the object fastened with the screw or bolt becomes non-perpendicular to the central axis of the screw or bolt, the strain generated in each flat inclined portion of the spring washer becomes a different value. However, since the value obtained by averaging these values is the same value as when the strain is uniformly generated in each flat plate inclined portion of the spring washer, the axial force can be accurately evaluated.
また、締結状態の評価においては、ばね座金が挿入されてねじ又はボルトにより締結がされているとき、ばね座金が挿入されて締結が行われた直後に、ばね座金のそれぞれの平板状傾斜部に発生しているひずみに相当する量を測定する第1のひずみ測定ステップと、 所定の時間が経過した後、ばね座金のそれぞれの平板状傾斜部に発生しているひずみに相当する量を測定する第2のひずみ測定ステップと、第1のひずみ測定ステップにおいて取得されたひずみに相当する量と第2のひずみ測定ステップにおいて取得されたひずみに相当する量との差をひずみ発生量としてそれぞれ計算し、取得された複数のひずみ発生量から締結状態を評価する締結状態評価ステップとを行う。 Further, in the evaluation of the fastening state, when the spring washer is inserted and fastened with screws or bolts, immediately after the spring washer is inserted and fastened, it is applied to each flat inclined portion of the spring washer. A first strain measurement step for measuring an amount corresponding to the generated strain, and after a predetermined time has elapsed, measure an amount corresponding to the strain generated in each flat plate inclined portion of the spring washer The difference between the amount corresponding to the strain acquired in the second strain measuring step, the strain acquired in the first strain measuring step, and the amount corresponding to the strain acquired in the second strain measuring step is calculated as a strain generation amount. Then, a fastening state evaluation step of evaluating a fastening state from the obtained plurality of strain generation amounts is performed.
これによれば、ねじ又はボルトで締結した対象物の平面の位置に締結方向における変化が生じると、それぞれの平板状傾斜部のひずみ発生量はある値で得られ、ねじ又はボルトの中心軸に対して傾くように締結対象物の平面の位置に変化が生じると、それぞれの平板状傾斜部のひずみ発生量は異なった値で得られるので、どのように変化が生じているかがわかる。また、ねじ又はボルトの締結が緩んでいると、ひずみ発生量は締結対象物の平面位置の変化とは反対の符号で得られる。すなわち、これによれば精度よく締結状態を評価することができる。 According to this, when a change in the fastening direction occurs at the position of the plane of the object fastened with the screw or bolt, the strain generation amount of each flat plate-like inclined portion is obtained at a certain value, and the center axis of the screw or bolt is obtained. When a change occurs in the plane position of the fastening object so as to be inclined, the strain generation amount of each flat plate-like inclined portion is obtained with a different value, so that it can be seen how the change occurs. Further, when the screw or bolt is loosely tightened, the amount of strain generation is obtained with the opposite sign to the change in the planar position of the fastening object. That is, according to this, a fastening state can be evaluated accurately.
また、ひずみに相当する量は、対象とする測定対象物に向けてX線を出射するX線出射器と、X線出射器から測定対象物に向けてX線が照射された際、測定対象物にて発生した回折X線を、X線出射器から出射されるX線の光軸に対して垂直に交差する撮像面にて受光し、撮像面に回折X線の像である回折環を形成する回折環形成手段とを備えたX線回折測定装置を用いて、X線出射器から出射されるX線をばね座金の平板状傾斜部に照射し、撮像面に回折環を形成する撮像ステップと、撮像ステップにおいて撮像面に撮像された回折環の形状を検出し、残留応力または残留応力に相当する値を計算する残留応力計算ステップとを行うことで取得するようにするとよい。 In addition, the amount corresponding to the strain is measured when an X-ray emitter that emits X-rays toward the target measurement object and when X-rays are irradiated from the X-ray emitter toward the measurement object. The diffracted X-rays generated by the object are received by an imaging surface perpendicular to the optical axis of the X-rays emitted from the X-ray emitter, and a diffraction ring that is an image of the diffracted X-rays is formed on the imaging surface. An X-ray diffractometer having an diffractive ring forming means to be formed is used to irradiate a flat inclined portion of a spring washer with X-rays emitted from an X-ray emitter to form a diffractive ring on an imaging surface. It may be obtained by performing a step and a residual stress calculation step of detecting the shape of the diffraction ring imaged on the imaging surface in the imaging step and calculating a residual stress or a value corresponding to the residual stress.
これによれば、作業効率が悪くならずひずみに相当する量を残留応力または残留応力に相当する値として得ることができるので、軸力の評価および締結状態の評価を効率よく行うことができる。 According to this, the amount corresponding to the strain can be obtained as the residual stress or the value corresponding to the residual stress without deteriorating the working efficiency, so that the axial force and the fastening state can be evaluated efficiently.
また、締結状態の評価においては、ばね座金が挿入されてねじ又はボルトにより締結がされているとき、ばね座金が挿入されて締結が行われた直後に、ばね座金のそれぞれの平板状傾斜部にフィルム状のひずみゲージを貼付するひずみゲージ貼付ステップと、所定の時間が経過した後、それぞれのひずみゲージからひずみに相当する量を検出するひずみ測定ステップと、ひずみ測定ステップにおいて取得された複数のひずみに相当する量から締結状態を評価する締結状態評価ステップとを行うとさらによい。 Further, in the evaluation of the fastening state, when the spring washer is inserted and fastened with screws or bolts, immediately after the spring washer is inserted and fastened, it is applied to each flat inclined portion of the spring washer. A strain gauge attaching step for attaching a film-like strain gauge, a strain measuring step for detecting an amount corresponding to strain from each strain gauge after a predetermined time has elapsed, and a plurality of strains acquired in the strain measuring step. It is further preferable to perform a fastening state evaluation step of evaluating the fastening state from an amount corresponding to.
これによれば、ひずみ発生量をひずみゲージからひずみに相当する量を検出することで取得することができるので、X線回折測定装置による測定を行う必要がなく、また、締結を行った直後のひずみに相当する量をばね座金のそれぞれの平板状傾斜部と対応させて記録しておく必要がなく、さらに効率よく締結状態の評価を行うことができる。 According to this, since the amount of strain generation can be obtained by detecting the amount corresponding to the strain from the strain gauge, there is no need to perform the measurement by the X-ray diffraction measuring apparatus, and immediately after the fastening is performed. The amount corresponding to the strain does not need to be recorded in correspondence with each flat plate inclined portion of the spring washer, and the fastening state can be evaluated more efficiently.
本発明の実施形態におけるばね座金Wは図1に示されるものである。図1に示されるよう、ばね座金Wは、ねじ又はボルトを挿入する孔5aが開けられた正方形状の中央平面部5を有し、この中央平面部5の周囲に、長方形状の4つの平板状傾斜部6−1〜6−4が互いに対称となるようにそれぞれ連結している。平板状傾斜部6−1〜6−4は中央平面部5と20〜50度の角度を成しており、この角度と長尺方向の長さはいずれの平板状傾斜部6−1〜6−4でも同じである。そして、平板状傾斜部6−1〜6−4は中央平面部5と連結している側の反対側が中央平面部5の平面と平行な下面を有する直方体状になっており、上述したように平板状傾斜部6−1〜6−4の中央平面部5と成す角度と長尺方向の長さは同じであるため、4つの該下面は1つの平面内にある。よってばね座金Wを平面である締結箇所に置けば、4つの該下面が締結箇所の平面に接して、中央平面部5は締結箇所の平面と平行になり、孔5aの中心軸は締結箇所の平面に垂直になる。ばね座金Wの材質は、弾性がありX線回折測定が可能な(回折X線の強度が大きい)ものであればどのようなものでもよく、鉄やSUS等を用いることができる。
The spring washer W in the embodiment of the present invention is shown in FIG. As shown in FIG. 1, the spring washer W has a square central plane portion 5 in which a
ねじ又はボルトの頭部と締結対象物の間に図1に示すばね座金Wを挿入して締結を行った直後は中央平面部5の法線方向(孔5aの中心軸方向)に力がかかるので、4つの平板状傾斜部6−1〜6−4には等しくひずみが発生する。このひずみは締結による軸力、すなわち4つの平板状傾斜部6−1〜6−4にかかる力が大きいほど大きくなるので、ひずみと軸力とには高い相関関係がある。そして、1方向にかかる力が大きいときは、その方向におけるひずみはその方向における残留垂直応力に相当すると見なすことができるので、4つの平板状傾斜部6−1〜6−4の長尺方向における残留垂直応力は軸力と高い相関関係がある。よって、予めこの相関関係を得ておけば、4つの平板状傾斜部6−1〜6−4の残留垂直応力又はこれ以外のひずみに相当する量を測定することで締結の軸力を評価することができる。
Immediately after the spring washer W shown in FIG. 1 is inserted between the head of the screw or bolt and the object to be fastened, a force is applied in the normal direction of the central flat portion 5 (the central axis direction of the
そして、長期間が経過し締結対象物に浮き等の平面位置の変化が生じたり締結が緩んだりすると、4つの平板状傾斜部6−1〜6−4に発生しているひずみは変化するが、ひずみと軸力との関係および残留垂直応力と軸力との相関関係はばね座金Wが同一であれば長期間が経過しても変化しないと見なすことができるので、残留垂直応力又はこれ以外のひずみに相当する量を測定することで同様に締結の軸力を評価することができる。ただし、図2に誇張して示すように浮きが締結の方向(ねじ又はボルトSの中心軸)に対して傾いて生じると、4つの平板状傾斜部6−1〜6−4に発生するひずみは均一には発生しない。よって、4つの平板状傾斜部6−1〜6−4の残留垂直応力又はこれ以外のひずみに相当する量をそれぞれ測定して、得られる値を平均し平均値により軸力を評価する。4つの平板状傾斜部6−1〜6−4は対称位置にあるため、平均値は同程度の軸力で4つの平板状傾斜部6−1〜6−4に均一にひずみが発生したときと同程度の値となるので、精度よく軸力を評価することができる。 And if a long time passes and the change of plane positions, such as a float, arises in a fastening object, or a fastening loosens, the distortion which has occurred in four flat inclined parts 6-1 to 6-4 will change. The relationship between strain and axial force and the relationship between residual normal stress and axial force can be regarded as not changing over a long period of time if the spring washer W is the same. The axial force of fastening can be similarly evaluated by measuring an amount corresponding to the strain of. However, as shown in an exaggerated manner in FIG. 2, when the float is inclined with respect to the fastening direction (the central axis of the screw or bolt S), the strain generated in the four flat inclined portions 6-1 to 6-4. Does not occur uniformly. Therefore, the amount corresponding to the residual normal stress or strain other than the four flat inclined portions 6-1 to 6-4 is measured, the obtained values are averaged, and the axial force is evaluated by the average value. Since the four flat inclined portions 6-1 to 6-4 are in symmetrical positions, the average value is equal when the four flat inclined portions 6-1 to 6-4 are uniformly distorted with the same axial force. Therefore, the axial force can be evaluated with high accuracy.
また、4つの平板状傾斜部6−1〜6−4に発生しているひずみの、締結を行った直後の値と長期間が経過した後の値との差は、新たに発生したひずみとすることができ、この差は締結対象物の平面位置の変化量又は締結のゆるみ具合と高い相関関係があると見なすことができるので、この差から締結状態を評価することができる。この締結を行った直後のひずみに相当する量と長期間が経過した後のひずみに相当する量との差を以下ひずみ発生量という。長期間が経過した後の4つの平板状傾斜部6−1〜6−4のひずみ発生量は、締結を行った直後の残留垂直応力又はこれ以外のひずみに相当する量を測定して記憶しておけば、以後4つの平板状傾斜部6−1〜6−4の残留垂直応力又はこれ以外のひずみに相当する量を測定するごとに取得することができる。図2に誇張して示すように浮きが締結の方向(ねじ又はボルトSの中心軸)に対して傾いて生じていると、4つの平板状傾斜部6−1〜6−4のひずみ発生量は異なった値となるので、浮きの発生量に加え浮きの発生の仕方も評価することができる。 Further, the difference between the value immediately after fastening and the value after a long period of time has elapsed between the strain generated in the four flat inclined portions 6-1 to 6-4 and the newly generated strain. Since this difference can be regarded as highly correlated with the amount of change in the planar position of the fastening object or the looseness of the fastening, the fastening state can be evaluated from this difference. The difference between the amount corresponding to the strain immediately after the fastening and the amount corresponding to the strain after a long period of time is hereinafter referred to as a strain generation amount. The strain generation amount of the four flat inclined portions 6-1 to 6-4 after a long period of time is measured and memorized by measuring the amount corresponding to the residual normal stress immediately after fastening or other strain. Then, it can be acquired every time the amount corresponding to the residual normal stress or other strains of the four flat inclined portions 6-1 to 6-4 is measured. As shown in an exaggerated manner in FIG. 2, when the float is inclined with respect to the fastening direction (the central axis of the screw or bolt S), the amount of strain generated in the four flat inclined portions 6-1 to 6-4. Since the values are different from each other, it is possible to evaluate not only the amount of occurrence of floating but also the manner of occurrence of floating.
上述したように、4つの平板状傾斜部6−1〜6−4のひずみに相当する量は、X線回折測定装置で残留垂直応力を測定することにより取得することができる。以下、4つの平板状傾斜部6−1〜6−4の残留垂直応力を測定するX線回折測定装置を含むX線回折測定システムの構成について図3乃至図6を用いて説明する。ただし、このX線回折測定システムが、先行技術文献の特許文献1に示されているX線回折測定システムと異なっている点は、LED光源44が取り付けられたユニットの配置のみであり、それ以外の構成は同一である。よって、特許文献1に示されているX線回折測定システムで既に説明されている箇所は、簡略的に説明するにとどめる。
As described above, the amount corresponding to the strain of the four flat inclined portions 6-1 to 6-4 can be obtained by measuring the residual normal stress with an X-ray diffraction measurement apparatus. Hereinafter, the configuration of an X-ray diffraction measurement system including an X-ray diffraction measurement apparatus that measures the residual normal stress of the four flat inclined portions 6-1 to 6-4 will be described with reference to FIGS. However, this X-ray diffraction measurement system is different from the X-ray diffraction measurement system shown in Patent Document 1 of the prior art document only in the arrangement of the unit to which the
このX線回折測定システムは、ねじ又はボルトSによる締結の軸力及び締結状態を評価するばね座金Wがある場所まで運搬されてセットされるものである。図3及び図4に示すよう、X線回折測定装置は、筐体50内に、X線出射器10、イメージングプレート15を取り付けるテーブル16、テーブル16を回転及び移動させるテーブル駆動機構20及び回折環を検出するレーザ検出装置30等を備えている。そして、X線回折測定システムは、このX線回折測定装置とともに、アーム式移動装置(図示しない)、コンピュータ装置90及び高電圧電源95を備える。筐体50内には、コンピュータ装置90に接続されて作動制御したり、検出信号を入力したりするための各種回路も内蔵されており、図3において筐体50外に示された2点鎖線で囲われた各種回路は、筐体50内の2点鎖線内に納められている。
This X-ray diffraction measurement system is transported and set to a place where there is a spring washer W for evaluating the axial force and the fastening state of the fastening with the screw or bolt S. As shown in FIGS. 3 and 4, the X-ray diffraction measurement apparatus includes an
筐体50は、略直方体状に形成されるとともに、底面壁50a、前面壁50b、後面壁50e、上面壁50f、側面壁(図示せず)、及び底面壁50aと前面壁50bの角部を紙面の表側から裏側に向けて切り欠くように設けた切欠き部壁50cと繋ぎ壁50dを有するように形成されている。切欠き部壁50cは底面壁50aに垂直な平板と平行な平板とからなり、繋ぎ壁50dは側面壁と垂直であり底面壁50aと所定の角度を有している。この所定の角度は、例えば30〜45度である。側面壁の1つには、支持アーム51に接続される接続部(図示せず)が設けられており、接続部は図3及び図4の紙面の垂直周りに回転可能になっている。支持アーム51はアーム式移動装置の先端であり、アーム式移動装置を操作することにより、筐体50(X線回折測定装置)を任意の位置と姿勢にすることができる。
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X線出射器10は、筐体50内の上部にて図示左右方向に延設されて筐体50に固定されており、高電圧電源95からの高電圧の供給を受け、X線を図示下方向に出射する。X線制御回路71は、コントローラ91から指令が入力すると、X線出射器10から一定強度のX線が出射されるように、X線出射器10に高電圧電源95から供給される駆動電流及び駆動電圧を制御する。また、X線出射器10は、図示しない冷却装置を備えていて、X線制御回路71は、この冷却装置に供給される駆動信号も制御する。
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テーブル駆動機構20は、筐体50に固定され、X線出射器10の下方にて移動ステージ21を備えている。移動ステージ21は、テーブル駆動機構20における対向する1対の板状のガイド25,25により挟まれていて、テーブル駆動機構20に固定されたフィードモータ22、スクリューロッド23及び軸受部24により、出射X線の光軸が含まれる筐体50の側面壁に平行な平面内であって、出射X線の光軸に垂直な方向に移動する。フィードモータ22内には、エンコーダ22aが組み込まれており、エンコーダ22aはフィードモータ22が所定の微小回転角度だけ回転するたびに、ハイレベルとローレベルとに交互に切り替わるパルス列信号を位置検出回路72及びフィードモータ制御回路73へ出力する。
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位置検出回路72及びフィードモータ制御回路73は、コントローラ91からの指令により作動する。測定開始直後において、フィードモータ制御回路73は、移動ステージ21をフィードモータ22側へ移動させるようフィードモータ22に駆動信号を出力し、位置検出回路72は、移動ステージ21が移動限界位置に達して、エンコーダ22aからパルス列信号が入力されなくなると、駆動信号停止を意味する信号をフィードモータ制御回路73に出力し、カウント値を「0」に設定する。フィードモータ制御回路73は、これにより駆動信号の出力を停止する。この移動限界位置が移動ステージ21の原点位置となり、位置検出回路72は、以後、移動ステージ21が移動するごとにエンコーダ22aからのパルス列信号をカウントし、移動方向によりカウント値を加算または減算して移動限界位置からの移動距離xを位置信号として出力する。フィードモータ制御回路73は、コントローラ91から移動ステージ21の移動先位置を入力すると、位置検出回路72から入力する位置信号が入力した移動先位置に等しくなるまで、フィードモータ22を正転又は逆転駆動する。また、フィードモータ制御回路73は、コントローラ91から移動ステージ21の移動速度を入力すると、エンコーダ22aから入力したパルス列信号の単位時間当たりのパルス数を用いて、移動ステージ21の移動速度を計算し、計算した移動速度が入力した移動速度になるようにフィードモータ22を駆動する。
The
一対のガイド25,25の上端は、板状の上壁26によって連結されており、上壁26には貫通孔26aが設けられていて、貫通孔26aの中心位置はX線出射器10の出射口11の中心位置に対向しており、出射X線は、出射口11及び貫通孔26aを介してテーブル駆動機構20内に入射する。後述するイメージングプレート15が回折環撮像位置にある状態(図3乃至図5の状態)において、移動ステージ21の貫通孔26aと対向する位置には、図5に拡大して示すように、貫通孔21aが形成されている。移動ステージ21には、出射口11及び貫通孔26a,21aの中心軸線位置を回転中心とするスピンドルモータ27が組み付けられており、スピンドルモータ27の出力軸27aは円筒状で断面円形の貫通孔27a1を有する。スピンドルモータ27の出力軸27aの反対側には、貫通孔27bが設けられ、貫通孔27bの内周面上には、貫通孔27bの一部の内径を小さくするための円筒状の通路部材28が固定されている。
The upper ends of the pair of
また、スピンドルモータ27内にはエンコーダ27cが組み込まれ、エンコーダ27cは、スピンドルモータ27が所定の微小回転角度だけ回転する度に、ハイレベルとローレベルとに交互に切り替わるパルス列信号を、スピンドルモータ制御回路74及び回転角度検出回路75へ出力する。さらに、エンコーダ27cは、スピンドルモータ27が1回転するごとに、所定の短い期間だけローレベルからハイレベルに切り替わるインデックス信号を、コントローラ91及び回転角度検出回路75に出力する。
An
スピンドルモータ制御回路74は、コントローラ91から回転速度を入力すると、エンコーダ27cから入力するパルス列信号の単位時間当たりのパルス数から計算される回転速度が、入力した回転速度になるように、駆動信号をスピンドルモータ27に出力する。回転角度検出回路75は、エンコーダ27cから入力するパルス列信号のパルス数をカウントし、そのカウント値から回転角度θpを計算してコントローラ91に出力する。また、回転角度検出回路75は、エンコーダ27cからインデックス信号を入力すると、カウント値をリセットして「0」にする。これが回転角度0°の位置である。なお、イメージングプレート15の回転角度0°の位置とは、後述するレーザ検出装置30からのレーザ照射によりイメージングプレート15に形成された回折環を読み取る際、インデックス信号を入力した時点でレーザ光が照射されている位置である。この位置はイメージングプレート15の各半径位置においてあるためラインである。
When the rotation speed is input from the
テーブル16は、円形状であり、スピンドルモータ27の出力軸27aの先端部に固定されている。テーブル16は、下面中央部から下方へ突出した突出部17を有し、突出部17の外周面には、ねじ山が形成されている。テーブル16の下面にはイメージングプレート15が取付けられる。イメージングプレート15の中心部には貫通孔15aが設けられていて、この貫通孔15aに突出部17を通し、突出部17の外周面上にナット状の固定具18をねじ込むことにより、イメージングプレート15が、固定具18とテーブル16の間に挟まれて固定される。固定具18は、円筒状の部材で、内周面に、突出部17のねじ山に対応するねじ山が形成されている。
The table 16 has a circular shape and is fixed to the tip of the
テーブル16、突出部17及び固定具18にも貫通孔16a,17a,18aがそれぞれ設けられており、貫通孔18aの内径は通路部材28の内径と同じである。すなわち、出射X線は、貫通孔26a,21a,通路部材28,貫通孔27b,27a1,16a,17a,18aを介して出射され、通路部材28の内径及び貫通孔18aの内径は小さいので、貫通孔18aから出射されるX線は貫通孔27a1の軸線に平行な平行光となり、筐体50の円形孔50c1から出射される。
The table 16, the protruding
イメージングプレート15は、移動ステージ21、スピンドルモータ27及びテーブル16と共に、回折環撮像位置へ移動し、また、後述する撮像した回折環を読み取る回折環読取り領域、及び回折環を消去する回折環消去領域へ移動する。この移動において、イメージングプレート15の中心軸は、出射X線の光軸とイメージングプレート15における回転角度0°の位置(ライン)とが成す平面内に保たれた状態で、出射X線の光軸に垂直な方向に移動する。
The
レーザ検出装置30は、回折環を撮像したイメージングプレート15にレーザ光を照射し、イメージングプレート15が発光した光の強度を検出する。レーザ検出装置30は、回折環撮像位置にあるイメージングプレート15からフィードモータ22側に充分離れており、測定対象物にて回折したX線がレーザ検出装置30によって遮られないようになっている。レーザ検出装置30は、レーザ光源31、コリメートレンズ32、反射鏡33、ダイクロイックミラー34、及び対物レンズ36等を備えた光ヘッドであり、光ディスクの記録再生に用いられるものと同様な構成である。 レーザ駆動回路77は、コントローラ91から指令が入力すると、フォトディテクタ42から入力する信号の強度が所定の強度になるようレーザ光源31に駆動信号を出力し。レーザ光源31からは一定強度のレーザ光が出射される。フォトディテクタ42は後述するダイクロイックミラー34で微量が反射し、集光レンズ41を介して受光したレーザ光の強度に相当する強度の信号を出力するが、ダイクロイックミラー34での反射の割合は一定であるので、出射したレーザ光の強度に相当する強度の信号を出力すると見なせる。コリメートレンズ32はレーザ光を平行光にし、反射鏡33はレーザ光を、ダイクロイックミラー34に向けて反射し、ダイクロイックミラー34は、入射したレーザ光の大半(例えば、95%)をそのまま透過させる。対物レンズ36は、レーザ光をイメージングプレート15の表面に集光させる。対物レンズ36には、フォーカスアクチュエータ37が組み付けられており。後述するフォーカスサーボにより、レーザ光の焦点は常にイメージングプレート15の表面に合致する。
The
集光されたレーザ光が、イメージングプレート15の回折環が撮像されている部分に照射すると、輝尽発光(Photo−Stimulated Luminesence)現象が生じ、回折環撮像時における回折X線の強度に応じた光が発生する。この輝尽発光により発生した光はレーザ光の波長よりも波長が短く、レーザ光の反射光と共に対物レンズ36を通過するが、ダイクロイックミラー34にて大部分が反射し、レーザ光の反射光は大部分が透過する。ダイクロイックミラー34で反射した光は、集光レンズ38、シリンドリカルレンズ39を介してフォトディテクタ40に入射する。フォトディテクタ40は、4つの同一正方形状の受光素子からなる4分割受光素子からなり、4つの受光信号(a,b,c,d)を増幅回路78に出力する。なお、シリンドリカルレンズ39は非点収差を生じさせるためにある。
When the focused laser beam is applied to the portion of the
増幅回路78は、入力した4つの受光信号(a,b,c,d)を増幅してフォーカスエラー信号生成回路79及びSUM信号生成回路80へ出力する。フォーカスエラー信号生成回路79は、非点収差法におけるフォーカスエラー信号を生成してフォーカスサーボ回路81へ出力する。フォーカスサーボ回路81は、コントローラ91により指令が入力すると作動開始し、入力したフォーカスエラー信号に基づいて、フォーカスサーボ信号を生成してドライブ回路82に出力する。ドライブ回路82は、入力したフォーカスサーボ信号に応じてフォーカスアクチュエータ37を駆動して、対物レンズ36をレーザ光の光軸方向に変位させ、これにより、レーザ光の焦点は常にイメージングプレート15の表面に合致する。
The
SUM信号生成回路80は、入力した4つの受光信号を合算してSUM信号を生成し、A/D変換回路83に出力する。SUM信号の強度は、イメージングプレート15にて反射し、ダイクロイックミラー34で反射した微量のレーザ光の強度と輝尽発光により発生した光の強度を合わせた強度に相当するが、イメージングプレート15にて反射するレーザ光の強度はほぼ一定であるので、SUM信号の強度は、輝尽発光により発生した光の強度に相当する。すなわち、SUM信号の強度は、撮像された回折環における回折X線の強度に相当する。A/D変換回路83は、コントローラ91から指令が入力すると、入力するSUM信号の瞬時値をデジタルデータに変換してコントローラ91に出力する。
The SUM
また、対物レンズ36に隣接して、LED光源43が設けられている。LED光源43は、LED駆動回路84によって制御されて、可視光を発して、イメージングプレート15に撮像された回折環を消去する。LED駆動回路84は、コントローラ91から指令を入力すると、LED光源43に、所定の強度の可視光を発生させるための駆動信号を供給する。
Further, an
また、X線回折測定装置は、LED光源44を有する。LED光源44は、図4乃至図6に示すように、移動ステージ21とテーブル駆動機構20の上壁26の下面との間に配置されたプレート45の一端部下面に固定されている。プレート45は、移動ステージ21内に固定されたモータ46の出力軸46aに固着されており、モータ46の回転により、上壁26の下面に平行な面内を回転する。移動ステージ21にはストッパ部材47a,47bが設けられており、ストッパ部材47aは、プレート45を図6のD1方向に回転させたとき、LED光源44が上壁26の貫通孔26a及び移動ステージ21の貫通孔21aに対向する位置(A位置)で静止するように、プレート45の回転を規制する。一方、ストッパ部材47bは、プレート45を図6のD2方向に回転させたとき、プレート45が上壁26の貫通孔26aと移動ステージ21の貫通孔21aとの間を遮断しない位置(B位置)で静止するように、プレート45の回転を規制する。言い換えれば、A位置は、プレート45が図5及び図6に示す状態にある位置であり、LED光源44から出射されるLED光がスピンドルモータ27の貫通孔27a1に設けた通路部材28の通路に入射する位置である。B位置は、X線出射器10から出射されるX線がプレート45によって遮られない位置である。LED光源44は、コントローラ91によって作動制御されるLED駆動回路85からの駆動信号によりLED光を出射する。LED光は拡散する可視光であるが、プレート45がA位置にあるとき、その一部は、出射X線と同様の経路で貫通孔18aから出射するので、出射X線と同様、貫通孔27a1の軸線に平行な平行光になる。
The X-ray diffraction measurement apparatus has an
モータ46はエンコーダ46bを備えており、エンコーダ46bはモータ46が所定の微小回転角度だけ回転する度に、ハイレベルとローレベルとに交互に切り替わるパルス列信号を回転制御回路86に出力する。回転制御回路86は、コントローラ91から回転方向と回転開始の指令が入力されると、モータ46に駆動信号を出力し、モータ46を指示方向に回転させる。そして、エンコーダ46bからパルス列信号の入力が停止すると、駆動信号の出力を停止する。これにより、プレート45を、上述したA位置及びB位置までそれぞれ回転させることができる。
The
筐体50の切欠き部壁50cには結像レンズ48が設けられ、筐体50内部には撮像器49が設けられている。撮像器49は、CCD受光器又はCMOS受光器で構成され、各撮像素子ごとの受光強度に相当する強度の信号をセンサ信号取出回路87に出力する。結像レンズ48及び撮像器49は、イメージングプレート15に対して設定された位置にある測定対象物におけるLED光の照射点を中心とした領域の画像を撮像するデジタルカメラとして機能する。イメージングプレート15に対して設定された位置とは、測定対象物におけるX線及びLED光の照射点からイメージングプレート15までの垂直距離Lが、予め決められた設定距離となる位置である。この場合の結像レンズ48及び撮像器49による被写界深度は、前記照射点を中心とした前後の範囲で設定されている。センサ信号取出回路87は、撮像器49の各撮像素子ごとの信号強度データを、各撮像素子の位置(すなわち画素位置)が分かるデータと共にコントローラ91に出力する。
An
また、結像レンズ48の光軸は、X線出射器10から出射されるX線の光軸とイメージングプレート15の回転基準位置のラインを含む平面に含まれるとともに、結像レンズ48の光軸と照射されるX線及びLED光の光軸が交わる点は、イメージングプレート15から設定された距離にあるX線及びLED光の照射点であるように調整されている。さらに、X線及びLED光の測定対象物に対する入射角が設定値であるとき、結像レンズ48の光軸と測定対象物のX線及びLED光の照射点における法線方向とが成す角度は前記入射角度に等しい角度であるようにされている。したがって、測定対象物におけるX線及びLED光の照射点からイメージングプレート15までの距離が設定された距離にあり、X線及びLED光が測定対象物に設定された入射角で照射された場合には、結像レンズ48に入射するLED光の散乱光の光軸と反射光の光軸はいずれも結像レンズ48の光軸と一致するため、撮像器49におけるLED光の照射点と測定対象物で反射したLED光の受光点は同じ位置に生じる。測定対象物に照射されるLED光は平行光であるので、照射点において、LED光は散乱光と、略平行光のまま反射する反射光を発生させるが、散乱光のうち結像レンズ48に入射した光は撮像器49の位置で結像して照射点となり、結像レンズ48に入射した反射光は結像レンズ48により集光されて撮像器49で受光され受光点なる。よって、LED光の照射点からイメージングプレート15までの距離が設定された距離であり、LED光が測定対象物に設定された入射角で照射されたとき、撮像器49が出力する信号強度データから作成される撮影画像では、照射点の画像と受光点の画像が同じ位置に生じる。
The optical axis of the
コンピュータ装置90は、コントローラ91、入力装置92及び表示装置93からなる。コントローラ91は、CPU、ROM、RAM、大容量記憶装置などを備えたマイクロコンピュータを主要部とした電子制御装置であり、大容量記憶装置に記憶された各種プログラムを実行してX線回折測定装置の作動を制御する。入力装置92は、コントローラ91に接続されて、作業者により、各種パラメータ、作業指示などの入力のために利用される。表示装置93は、表示画面上に撮像器49から入力する信号強度データにより作成された撮影画像を表示するとともに、結像レンズ48の光軸が撮像器49と交差する箇所に相当する箇所に十字のマークを表示する。この十字のマークのクロス点は、LED光(出射X線)の照射点からイメージングプレート15までの距離が設定された距離であり、LED光(出射X線)が測定対象物に設定された入射角で照射されたとき、照射点の画像および受光点の画像が生じる位置である。また、この十字のマークの縦方向のラインは、X線出射器10から出射されるX線の光軸とイメージングプレート15の回転基準位置のラインを含む平面が撮臓器49と交差するラインであり、受光点の画像がこの縦方向のラインと合致すれば、残留垂直応力の測定方向はこの縦方向のラインを対象物に投影した方向となる。さらに、表示装置93は、X線回折測定システムの各種の設定状況、作動状況及び測定結果などを表示する。高電圧電源95は、X線出射器10にX線出射のための高電圧及び電流を供給する。
The
次に、上記のように構成したX線回折測定装置を含むX線回折測定システムを用いて、ばね座金Wの平板状傾斜部6−1〜6−4の残留垂直応力を測定する具体的方法について説明する。なお、平板状傾斜部6−1〜6−4の残留垂直応力はどの順で測定してもよいが、本実施形態では付された番号順に測定するとする。作業者はX線回折測定システムを測定対象であるばね座金Wの近傍にセットし、アーム式移動装置を操作してX線回折測定装置(筐体50)をばね座金Wの近くまで移動させ、電源を投入してX線回折測定システムを作動させる。この後、位置姿勢調整工程、回折環撮像工程、回折環読取り工程、回折環消去工程、残留応力計算工程の順に作業、操作又は処理が行われるが、これらの工程で先行技術文献の特許文献1で既に詳細に説明されているものは、簡略的に説明するにとどめる。 Next, a specific method for measuring the residual normal stress of the flat inclined portions 6-1 to 6-4 of the spring washer W using the X-ray diffraction measurement system including the X-ray diffraction measurement apparatus configured as described above. Will be described. Note that the residual normal stresses of the flat inclined portions 6-1 to 6-4 may be measured in any order, but in the present embodiment, the residual vertical stresses are measured in the order of the assigned numbers. The operator sets the X-ray diffraction measurement system in the vicinity of the spring washer W to be measured, operates the arm type moving device, moves the X-ray diffraction measurement device (housing 50) to the vicinity of the spring washer W, Turn on the power to operate the X-ray diffraction measurement system. Thereafter, the work, operation or processing is performed in the order of the position / orientation adjustment step, the diffraction ring imaging step, the diffraction ring reading step, the diffraction ring elimination step, and the residual stress calculation step. What has already been described in detail in FIG.
位置姿勢調整工程は、座金Wの平板状傾斜部6−1に対するX線回折測定装置(筐体50)の位置と姿勢を調整する工程である。作業者は、まず、アーム式移動装置を操作してX線回折測定装置(筐体50)の位置と姿勢を調整することで、おおよそでX線(LED光)の照射点が平板状傾斜部6−1の中心付近になり、X線(LED光)の入射方向を平板状傾斜部6−1に投影した方向が平板状傾斜部6−1の長尺方向に合致するようにする。 The position and orientation adjustment step is a step of adjusting the position and orientation of the X-ray diffraction measurement device (housing 50) with respect to the flat plate-like inclined portion 6-1 of the washer W. The operator first operates the arm-type moving device to adjust the position and posture of the X-ray diffraction measurement device (housing 50), so that the irradiation point of X-rays (LED light) is roughly a flat inclined portion. The vicinity of the center of 6-1 is set so that the incident direction of the X-rays (LED light) is projected onto the flat inclined portion 6-1 matches the longitudinal direction of the flat inclined portion 6-1.
次に作業者は、入力装置92から位置姿勢の調整を行うことを入力する。この入力により、コントローラ91は、各回路に指令を出力し、イメージングプレート15を回折環撮像位置(図3乃至図5の状態)に移動させ、モータ46を駆動させてプレート45をA位置まで回転させ、LED光源44を点灯させる。これにより平行光であるLED光が筐体50の円形孔50c1から外部へ出射され、平板状傾斜部6−1付近に照射される。さらに、コントローラ91は、撮像器49による撮像信号をセンサ信号取出回路87からコントローラ91に出力させ、この撮像信号から作成した撮影画像を表示装置93に表示させる。
Next, the operator inputs to adjust the position and orientation from the input device 92. With this input, the
作業者は、表示装置93に表示される画像を見ながら、アーム式移動装置を操作して、X線回折測定装置(筐体50)の位置と姿勢を調整し、LED光の照射点が平板状傾斜部6−1の中心付近になり、十字マークの縦方向が平板状傾斜部6−1の長尺方向と合致するとともに、LED光の照射点および受光点が画面上における十字マークのクロス点と合致するようにする。これにより、X線照射点からイメージングプレート15までの距離Lは設定値となり、X線が設定された入射角で入射し、残留垂直応力の測定方向は平板状傾斜部6−1の長尺方向になる。ただし、ばね座金Wの平板状傾斜部6−1〜6−4の中央平面部5と成す角度によっては、LED光の受光点が画面上の十字マークのクロス点と合致させようとすると筐体50が締結している対象物の表面に接触してしまう場合があるので、LED光の受光点を画面上の十字マークのクロス点と合致させることは必須ではない。LED光の受光点を十字マークのクロス点と合致させない場合は、LED光の反射光の受光点が、底面壁50a又は切欠き部壁50cの図4のY軸方向における中間付近に形成されるようにする。この場合はX線入射角を検出する必要があるが、それは後述する残留応力計算工程にて行う。調整が完了すると、作業者は入力装置92から位置姿勢の調整終了を入力する。これにより、コントローラ91は、各回路に指令を出力し、LED光源44を消灯させ、撮像信号の出力を停止させ、モータ46を駆動させてプレート45をB位置まで回転させる。これにより、X線出射器10から出射されるX線が、移動ステージ21の貫通孔21aに入射され得る状態となる。
While viewing the image displayed on the display device 93, the operator operates the arm type moving device to adjust the position and posture of the X-ray diffraction measurement device (housing 50), and the irradiation point of the LED light is flat. Near the center of the inclined portion 6-1, the vertical direction of the cross mark coincides with the longitudinal direction of the flat inclined portion 6-1, and the irradiation point and the light receiving point of the LED light are crosses of the cross mark on the screen. Match the point. As a result, the distance L from the X-ray irradiation point to the
次の回折環撮像工程において、作業者は入力装置92からばね座金Wの材質(例えば、鉄)を入力し、測定開始を入力する。これにより、コントローラ91は、スピンドルモータ制御回路74を制御して、イメージングプレート15を低速回転させ、エンコーダ27cからインデックス信号を入力した時点で、イメージングプレート15の回転を停止させる。これにより、回折環の読取り時において回転角度0°となる状態で、イメージングプレート15に回折環が撮像されるようになる。次に、コントローラ91は、X線制御回路71を制御してX線出射器10にX線の出射を開始させる。これにより、ばね座金Wの平板状傾斜部6−1におけるX線照射点で発生した回折X線により、イメージングプレート15に回折環が撮像されていく。そして、所定時間の経過後に、X線制御回路71を制御してX線出射器10にX線の出射を停止させる。
In the next diffraction ring imaging step, the operator inputs the material (for example, iron) of the spring washer W from the input device 92 and inputs the start of measurement. Accordingly, the
次にコントローラ91は、回折環読取り工程を実行する。コントローラ91は、フィードモータ制御回路73を制御して、イメージングプレート15を回折環読取り領域内の読取り開始位置へ移動させる。読取り開始位置とは、レーザ光の照射位置が回折環基準半径Roの円に対して若干だけ内側になるような位置である。回折環基準半径Roとは、測定対象物の残留応力が「0」であるときに、イメージングプレート15上に形成される回折環の半径であり、ばね座金Wの材質におけるX線の回折角2Θm(Θmはブラッグ角)及びX線照射点からイメージングプレート15までの距離LからRo=L・tan(2Θm)の計算式で計算される。そして、X線の回折角2Θmはばね座金Wの材質で決まり、距離Lは設定値に調整されているので、ばね座金Wの材質ごとに予め回折角2Θmを記憶しておけば、ばね座金Wの材質を入力することで回折環基準半径Roは計算できる。
Next, the
次に、コントローラ91は、スピンドルモータ制御回路74を制御して、スピンドルモータ27を所定の回転速度で回転させ、レーザ駆動回路77を制御してレーザ検出装置30からレーザ光をイメージングプレート15に照射させ、フォーカスサーボ回路81を制御してフォーカスサーボを開始させる。さらに、回転角度検出回路75を制御して、スピンドルモータ27(イメージングプレート15)の回転角度θpの出力を開始させ、A/D変換回路83を制御して、SUM信号の瞬時値Iのデータ出力を開始させ、フィードモータ制御回路73を制御してフィードモータ22を回転させ、イメージングプレート15を読取り開始位置から図3及び図4の右下方向へ一定速度で移動させる。これにより、レーザ光の照射位置は、相対的にイメージングプレート15上を螺旋状に回転し始める。その後、コントローラ91は、イメージングプレート15が所定の小さな角度だけ回転するごとに、A/D変換回路83が出力するSUM信号の瞬時値Iのデータと、回転角度検出回路75が出力する回転角度θpのデータと位置検出回路72が出力する移動距離xのデータとを入力し、それぞれのデータを対応させて記憶する。なお、移動距離xはレーザ光照射位置の径方向距離r(半径値r)に変換したうえで記憶する。これにより、螺旋状に回転するレーザ光の照射位置に対応して、SUM信号の瞬時値I、回転角度θp及び半径値rを表すデータが所定回転角度ごとに順次記憶されていく。
Next, the
SUM信号の瞬時値I、回転角度θp及び半径値rを表すデータの所定回転角度ごとの記憶動作と並行して、コントローラ91は、回転角度θpごとに半径値rに対するSUM信号の瞬時値Iの曲線を作成し、曲線のピークに対応した半径値rαとSUM信号強度値Iαを記憶する。これは回折環の回転角度αごとに半径方向における回折X線の強度分布を求め、回折X線の強度がピークとなる箇所の半径値rαと回折X線の強度に相当する強度Iαを求める処理である。そして、すべての回転角度θp(回転角度α)において半径値rαと強度Iαを取得し、検出するSUM信号の瞬時値Iが強度Iαに対して充分小さくなった時点で、データの記憶を終了する。これにより、回折環における回折X線の強度に相当する強度の分布が瞬時値I、回転角度θp及び半径値rのデータ群で、および回折環の形状が回転角度αごとの半径値rαで検出されたことになる。その後、コントローラ91は、各回路に指令を出力し、フォーカスサーボを停止させ、レーザ光の照射を停止させ、A/D変換回路83と回転角度検出回路75の作動を停止させ、フィードモータ22の作動を停止させる。なおイメージングプレート15の回転は、継続されている。
In parallel with the storing operation for each predetermined rotation angle of the data representing the instantaneous value I, the rotation angle θp, and the radius value r of the SUM signal, the
次にコントローラ91は、回折環消去工程を実行する。コントローラ91は、フィードモータ制御回路73を制御してイメージングプレート15を回折環消去領域内の消去開始位置へ移動させる。このイメージングプレート15の消去開始位置とは、LED光源43から出力されるLED光の中心が回折環基準半径Roの円に対して前記読取り開始位置の場合よりもさらに内側になる位置である。次に、コントローラ91は、LED駆動回路84を制御してLED光源43によるLED光をイメージングプレート15に対して照射させ、フィードモータ制御回路73を制御して、イメージングプレート15が前記消去開始位置から消去終了位置まで図3及び図4の右下方向に一定速度で移動するよう、フィードモータ22を回転させる。消去終了位置とは、LED光の中心が回折環基準半径Roよりも前記消去開始位置と同じ程度の距離だけ外側となる位置である。これにより、LED光がイメージングプレート15上に螺旋状に照射され、撮像された回折環が消去される。
Next, the
イメージングプレート15が消去終了位置になると、コントローラ91は、フィードモータ制御回路73を制御してイメージングプレート15の移動を停止させ、LED駆動回路84を制御してLED光の照射を停止させ、位置検出回路72の作動を停止させ、スピンドルモータ制御回路74を制御してスピンドルモータ27(イメージングプレート15)の回転を停止させる。
When the
次にコントローラ91は、残留応力計算工程を実行する。これは、回折環の形状である回転角度αごとの半径値rαのデータ、X線照射点からイメージングプレート15までの距離LとX線の入射角の設定値、及びばね座金Wの材質(例えば鉄)において既知の値である回折角、ヤング率、ポアソン比等の定数を用いて、cosα法を用いた演算により残留垂直応力を計算する演算処理である。ただし、残留垂直応力を計算する演算は公知技術を用いたものであり、例えば特開2005−241308号公報の〔0026〕〜〔0044〕に詳細に説明されているので説明は省略する。計算が終了するとコントローラ91は残留垂直応力の値を表示装置93に表示する。
Next, the
なお、位置姿勢調整工程においてLED光の受光点を画面上の十字マークのクロス点と合致させなかった場合、すなわちX線の入射角を設定値にしなかった場合は、残留垂直応力を計算するためにはX線の入射角を計算する必要がある。このX線の入射角は、回折環読取りにより得られたデータである瞬時値I、回転角度θp及び半径値rを用い、特許第5967491号に示された方法を用いて計算する。この計算は、回転角度θpに対するピークの瞬時値Iαの変化量とX線の入射角とには1:1の関係があるため、予めこの関係をコントローラ91のメモリに記憶しておき、回転角度θpに対するピークの瞬時値Iαの変化量を計算し、得られた変化量を記憶された関係に当てはめてX線の入射角を求めるものである。また、回転角度θpに対するピークの瞬時値Iαの変化量の代わりに、回転角度θpに対する半径方向の瞬時値Iの分布に基づく幅(例えば半価幅)の変化量を用いて同様の計算を行ってもよい。これらの変化量とX線の入射角とに1:1の関係があることの理論的説明及びX線の入射角の具体的計算方法は、特許第5967491号に詳細に説明されているのでそちらを参照する。
In the position / orientation adjustment process, when the light receiving point of the LED light is not matched with the cross point of the cross mark on the screen, that is, when the incident angle of the X-ray is not set, the residual vertical stress is calculated. It is necessary to calculate the incident angle of X-rays. The incident angle of the X-ray is calculated using the method shown in Japanese Patent No. 5967491 using the instantaneous value I, the rotation angle θp, and the radius value r, which are data obtained by reading the diffraction ring. In this calculation, since there is a 1: 1 relationship between the amount of change in the peak instantaneous value Iα with respect to the rotation angle θp and the incident angle of the X-rays, this relationship is stored in advance in the memory of the
作業者は、平板状傾斜部6−1に続いて平板状傾斜部6−2〜4においても、上述した工程と同様の工程により残留垂直応力を測定する。これによりばね座金Wの4つの平板状傾斜部6−1〜4の残留垂直応力が得られ、上述したように軸力の評価及び締結状態の評価を行うことができる。 The operator also measures the residual normal stress by the same process as the above-described process at the flat inclined parts 6-2 to 4-4 after the flat inclined part 6-1. Thereby, the residual normal stress of the four flat inclined portions 6-1 to 4 of the spring washer W is obtained, and the axial force and the fastening state can be evaluated as described above.
上記説明からも理解できるように、軸力の評価及び締結状態の評価を行うためにねじ又はボルトSの頭部と締結対象の物体表面との間に挿入されるばね座金Wを、ねじ又はボルトSを貫通させる孔5aの中心軸方向に見て等角度間隔に、該中心軸に対して所定の角度を成す面を有した平板状傾斜部6−1〜4を少なくとも4つ備えたばね座金Wとしている。
As can be understood from the above description, the spring washer W inserted between the head of the screw or bolt S and the surface of the object to be fastened to evaluate the axial force and the fastening state is attached to the screw or bolt. A spring washer W having at least four flat inclined portions 6-1 to 4 having surfaces that form a predetermined angle with respect to the central axis at equal angular intervals when viewed in the central axis direction of the
これによれば、ばね座金Wのそれぞれの平板状傾斜部6−1〜4のひずみを測定することで、ねじ又はボルトSにより締結がされているときの軸力および対象物の締結状態を精度よく評価することができる。 According to this, by measuring the strain of each of the plate-like inclined portions 6-1 to 4 of the spring washer W, the axial force and the fastening state of the object when fastened by the screw or bolt S are accurately determined. Can be evaluated well.
具体的には軸力の評価においては、ばね座金Wが挿入されてねじ又はボルトSにより締結がされているとき、ばね座金Wのそれぞれの平板状傾斜部6−1〜4に発生しているひずみに相当する量を測定し、取得された複数のひずみに相当する量の平均値を計算し、取得された平均値から軸力を評価する。 Specifically, in the evaluation of the axial force, when the spring washer W is inserted and fastened with a screw or a bolt S, the axial force is generated in the respective flat inclined portions 6-1 to 4 of the spring washer W. The amount corresponding to the strain is measured, the average value of the amounts corresponding to the plurality of acquired strains is calculated, and the axial force is evaluated from the acquired average values.
これによれば、ねじ又はボルトSで締結した対象物の平面がねじ又はボルトの中心軸に対し垂直でなくなる変化が生じると、ばね座金Wのそれぞれの平板状傾斜部6−1〜4に発生するひずみは異なった値になるが。これらの値を平均した値は、ばね座金Wのそれぞれの平板状傾斜部6−1〜4に均一にひずみが発生したときと同程度の値となるので、精度よく軸力を評価することができる。 According to this, when a change occurs in which the plane of the object fastened with the screw or the bolt S is not perpendicular to the central axis of the screw or the bolt, it occurs in each of the flat plate inclined portions 6-1 to 4 of the spring washer W. The strain to be done is different. Since the average value of these values is the same as that when the flat inclined portions 6-1 to 4 of the spring washer W are uniformly strained, the axial force can be accurately evaluated. it can.
また、締結状態の評価においては、ばね座金Wが挿入されてねじ又はボルトSにより締結がされているとき、ばね座金Wが挿入されて締結が行われた直後に、ばね座金Wのそれぞれの平板状傾斜部6−1〜4に発生しているひずみに相当する量を測定し、所定の時間が経過した後、ばね座金Wのそれぞれの平板状傾斜部6−1〜4に発生しているひずみに相当する量を測定し、2つのひずみに相当する量の差をひずみ発生量としてそれぞれ計算し、取得された複数のひずみ発生量から締結状態を評価する。 In the evaluation of the fastening state, when the spring washer W is inserted and fastened with screws or bolts S, the respective plates of the spring washer W are immediately after the spring washer W is inserted and fastened. The amount corresponding to the strain generated in the inclined portions 6-1 to 4 is measured, and after a predetermined time has elapsed, the flat inclined portions 6-1 to 4 of the spring washer W are generated. The amount corresponding to the strain is measured, the difference between the amounts corresponding to the two strains is calculated as the strain generation amount, and the fastening state is evaluated from the acquired plurality of strain generation amounts.
これによれば、ねじ又はボルトSで締結した対象物の平面の位置に締結方向における変化が生じると、それぞれの平板状傾斜部6−1〜4のひずみ発生量はある値で得られ、ねじ又はボルトSの中心軸に対して傾くように締結対象物の平面の位置に変化が生じると、それぞれの平板状傾斜部6−1〜4のひずみ発生量は異なった値で得られるので、どのように変化が生じているかがわかる。また、ねじ又はボルトSの締結が緩んでいると、ひずみ発生量は締結対象物の平面位置の変化とは反対の符号で得られる。すなわち、これによれば精度よく締結状態を評価することができる。 According to this, when a change in the fastening direction occurs in the position of the plane of the object fastened with the screw or bolt S, the strain generation amount of each of the plate-like inclined portions 6-1 to 4 is obtained with a certain value. Alternatively, if the plane position of the fastening object changes so as to be inclined with respect to the central axis of the bolt S, the strain generation amounts of the respective plate-like inclined portions 6-1 to 4 can be obtained with different values. You can see how the change occurs. Further, when the screws or bolts S are loosely tightened, the strain generation amount is obtained with a sign opposite to the change in the planar position of the fastening object. That is, according to this, a fastening state can be evaluated accurately.
また、ひずみに相当する量は、対象とする測定対象物に向けてX線を出射するX線出射器10と、X線出射器10から測定対象物に向けてX線が照射された際、測定対象物にて発生した回折X線を、X線出射器10から出射されるX線の光軸に対して垂直に交差するイメージングプレート15にて受光し、イメージングプレート15に回折X線の像である回折環を形成する回折環形成機器とを備えたX線回折測定装置を用いて、X線出射器10から出射されるX線をばね座金Wの平板状傾斜部6−1〜4に照射し、イメージングプレート15に回折環を形成する回折環撮像工程と、回折環撮像工程においてイメージングプレート15に撮像された回折環の形状を検出し、残留垂直応力に相当する値を計算する回折環読取り工程及び残留応力計算工程とを行うことで取得している。
Further, the amount corresponding to the strain is the
これによれば、作業効率が悪くならずひずみに相当する量を残留垂直応力として得ることができるので、軸力の評価および締結状態の評価を効率よく行うことができる。 According to this, since the work efficiency is not deteriorated and an amount corresponding to the strain can be obtained as the residual normal stress, it is possible to efficiently evaluate the axial force and the fastening state.
さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。 Furthermore, in carrying out the present invention, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the object of the present invention.
上記実施形態においては、締結を行った直後の平板状傾斜部6−1〜4のひずみに相当する量と長期間が経過した後の平板状傾斜部6−1〜4のひずみに相当する量との差をひずみ発生量として求め、このひずみ発生量から締結状態の評価を行うようにした。しかし、図7に示すように締結を行った直後にばね座金Wの平板状傾斜部6−1〜4の中心部分にフィルム状のひずみゲージ7−1〜4を貼付し、以後このひずみゲージ7−1〜4からひずみ量を検出して、このひずみ量をひずみ発生量として上記実施形態と同様に締結状態の評価を行うようにしてもよい。ひずみゲージ7−1〜4は、一般的に使用されている、貼付した対象物の変形により電気抵抗が変化し、電気抵抗の変化量をひずみ量に換算できるものを使用すればよい。これによれば、ひずみ発生量を得るのにX線回折測定装置による測定を行う必要がなく、また、締結を行った直後のひずみに相当する量をばね座金Wの平板状傾斜部6−1〜4と対応させて記録しておく必要がなく、さらに効率よく締結状態の評価を行うことができる。なお、フィルム状のひずみゲージ7−1〜4は、検出した量をひずみに相当する量に精度よく変換できるものであればどのような方式のものを用いてもよい。 In the said embodiment, the quantity corresponded to the distortion | strain of the flat inclined part 6-1-4 immediately after fastening, and the distortion | strain equivalent to the distortion of the flat inclined part 6-1-4 after a long time passed. The amount of strain was calculated as a strain generation amount, and the fastening state was evaluated from this strain generation amount. However, immediately after fastening as shown in FIG. 7, film-like strain gauges 7-1 to 4 are attached to the central portions of the flat inclined portions 6-1 to 4 of the spring washer W. The strain amount may be detected from -1 to 4, and the fastening state may be evaluated in the same manner as in the above embodiment, with this strain amount as the strain generation amount. As the strain gauges 7-1 to 4, it is only necessary to use a strain gauge that can change the electrical resistance change amount into a strain amount because the electrical resistance changes due to deformation of the attached object. According to this, it is not necessary to perform the measurement by the X-ray diffraction measurement device in order to obtain the strain generation amount, and an amount corresponding to the strain immediately after the fastening is made is a flat inclined portion 6-1 of the spring washer W. It is not necessary to record in correspondence with .about.4, and the fastening state can be evaluated more efficiently. The film-like strain gauges 7-1 to -4 may be of any type as long as the detected amount can be accurately converted into the amount corresponding to the strain.
また、上記実施形態においては、ひずみに相当する量をX線回折測定装置を用いて残留垂直応力を測定することで得るようにしているが、ひずみに相当する量を精度よく測定することができるならば、別の方法を用いてもよい。例えば、締結前に図7に示すようフィルム状のひずみゲージ7−1〜4をばね座金Wの平板状傾斜部6−1〜4の中心部分に貼付して締結を行い、ひずみゲージ7−1〜4からひずみ量を検出するようにしてもよい。そして、長期間が経過した後のひずみ発生量は、締結時のひずみ量と長期間が経過した後のひずみ量との差としてよいが、締結時の軸力を評価した後、ひずみゲージ7−1〜4をはがして新たなひずみゲージ7−1〜4を貼付し、検出するひずみ量をひずみ発生量としてもよい。 In the above embodiment, the amount corresponding to the strain is obtained by measuring the residual normal stress using an X-ray diffractometer, but the amount corresponding to the strain can be accurately measured. If so, another method may be used. For example, before the fastening, as shown in FIG. 7, film-like strain gauges 7-1 to 4 are attached to the center portions of the flat inclined portions 6-1 to 4 of the spring washer W to perform fastening, and the strain gauge 7-1 The strain amount may be detected from ˜4. The amount of strain generated after a long period of time may be the difference between the amount of strain at the time of fastening and the amount of strain after the long period of time. After evaluating the axial force at the time of fastening, the strain gauge 7− 1 to 4 may be peeled off, and new strain gauges 7-1 to 4 may be attached, and the detected strain amount may be the strain generation amount.
また、上記実施形態ではX線照射により撮像された回折環の形状から残留垂直応力を求めるようにしたが、軸力の評価及び締結状態の評価をすることが目的であるので、回折環の形状から求めるものは、残留垂直応力に相当する値であってもよい。例えば、cosα法により残留垂直応力を計算する途中で得られるcosα線図の傾きであってもよい。 In the above embodiment, the residual normal stress is obtained from the shape of the diffraction ring imaged by X-ray irradiation. However, since the purpose is to evaluate the axial force and the fastening state, the shape of the diffraction ring What is obtained from the above may be a value corresponding to the residual normal stress. For example, it may be the slope of the cos α diagram obtained during the calculation of the residual normal stress by the cos α method.
また、上記実施形態では、回折環を撮像し回折環を読取るX線回折測定装置を、イメージングプレート15に回折環を撮像し、レーザ検出装置30からレーザ光照射しながら走査して照射位置と光の強度検出を行う装置としたが、回折環を撮像し回折環を読取ることができるならば、どのような方式の装置でもよい。例えば、イメージングプレート15と同じ広さの平面を有するX線CCDを備え、X線出射器10からのX線照射の際、X線CCDの各画素が出力する電気信号により回折X線の強度分布を検出する装置でもよい。また、イメージングプレート15と同じ広さの平面を有するX線CCDの代わりに、微小サイズのX線CCDを位置を検出しながら走査し、X線CCDの各画素が出力する電気信号とX線CCDの走査位置から、回折X線の強度分布を検出する装置でもよい。また、X線CCDに替えてシンチレータから出た蛍光を、光電子増倍管(PMT)で検出するシンチレーションカウンタを用いる装置でもよい。
In the above embodiment, the X-ray diffraction measurement device that images the diffraction ring and reads the diffraction ring images the diffraction ring on the
また、上記実施形態では、X線回折測定システムのコントローラ91に残留垂直応力を演算して求めるプログラムがインストールされているとした。しかし、測定効率を重要視しなければ、X線回折測定装置は撮像した回折環を読取るまでにし、残留垂直応力の演算は別の装置で行うようにしてもよい。この場合、別の装置にX線回折像のデータを入力する方法としては、記録媒体を介する方法、ネット回線等を使用して転送する方法等、様々な方法が考えられる。また、さらに時間がかかってもよければ演算プログラムを使用せず、上記値の計算の一部またはすべてを手計算により行ってもよい。
Moreover, in the said embodiment, the program which calculates | requires and calculates | requires residual normal stress was assumed to be installed in the
また、上記実施形態では、X線回折測定装置を回折環を撮像し回折環を読取る機能を備えた装置とした。しかし、測定効率を重要視しなければ、X線回折測定装置は回折環を撮像するまでにし、回折環が撮像されたイメージングプレート15をX線回折測定装置から取り外して、回折環を読取る装置にセットし、回折環を読取るようにしてもよい。
In the above embodiment, the X-ray diffraction measurement apparatus is an apparatus having a function of imaging a diffraction ring and reading the diffraction ring. However, if the measurement efficiency is not regarded as important, the X-ray diffraction measurement device is used until the diffraction ring is imaged, the
また、上記実施形態では、X線の入射角を設定値にしなかった場合は、読取った回折環における回転角度θpに対するピークの瞬時値Iαの変化量、又は回転角度θpに対する半径方向の瞬時値Iの分布に基づく幅(例えば半価幅)の変化量から、特許第5967491号に示された方法を用いてX線の入射角を検出するようにした。しかし、X線の入射角を精度よく検出することができるならば、どのような方法を用いてもよい。例えば、特許第6048547号に示されているように、出射X線と同じ光軸のLED光を移動させて撮影画像におけるLED光照射点の位置を検出する方法を用いてもよいし、特許第6115597号に示されているように対象物にパターン画像を投影し、撮影画像におけるパターンの形状を検出する方法を用いてもよい。 In the above embodiment, when the incident angle of the X-ray is not set to the set value, the amount of change in the peak instantaneous value Iα with respect to the rotation angle θp in the read diffraction ring, or the radial instantaneous value I with respect to the rotation angle θp. The incident angle of X-rays is detected from the amount of change in the width (for example, half-value width) based on the distribution of X-rays using the method disclosed in Japanese Patent No. 5967491. However, any method may be used as long as the incident angle of X-rays can be detected with high accuracy. For example, as shown in Japanese Patent No. 6048547, a method of detecting the position of an LED light irradiation point in a captured image by moving LED light having the same optical axis as that of the emitted X-ray may be used. As shown in Japanese Patent No. 6115597, a method of projecting a pattern image onto an object and detecting the shape of the pattern in the captured image may be used.
また、上記実施形態では、ばね座金Wは4つの平板状傾斜部6−1〜4を有するものとしたが、測定効率を重要視しなければ、5つ以上の平板状傾斜部を、ねじ又はボルトSを挿入する孔5aの中心軸方向に見て等角度間隔に設けたものであってもよい。また、測定効率を重要視し、締結状態の評価精度を重要視しなければ、平板状傾斜部を2つ又は3つにしたものであってもよい。
Moreover, in the said embodiment, although the spring washer W shall have the four flat plate inclination parts 6-1-4, if importance is not attached to measurement efficiency, five or more flat plate inclination parts may be screwed or It may be provided at equiangular intervals when viewed in the direction of the central axis of the
5…中央平面部、6−1〜4…平板状傾斜部、7−1〜4…ひずみゲージ、10…X線出射器、15…イメージングプレート、15a,16a,17a,18a,21a,26a,27a1,27b…貫通孔、16…テーブル、18…固定具、20…テーブル駆動機構、21…移動ステージ、22…フィードモータ、23…スクリューロッド、27…スピンドルモータ、28…通路部材、30…レーザ検出装置、31…レーザ光源、36…対物レンズ、44…LED光源、45…プレート、46…モータ、47a,47b…ストッパ部材、48…結像レンズ、49…撮像器、50…筐体、50a…底面壁、50c…切欠き部壁、50d…繋ぎ壁、51…支持アーム、90…コンピュータ装置、91…コントローラ、92…入力装置、93…表示装置、95…高電圧電源 、S…ねじ又はボルト、B…ブロック、W…ばね座金 5 ... Central plane part, 6-1-4 ... Flat plate inclined part, 7-1-4 ... Strain gauge, 10 ... X-ray emitter, 15 ... Imaging plate, 15a, 16a, 17a, 18a, 21a, 26a, 27a1, 27b ... through hole, 16 ... table, 18 ... fixing tool, 20 ... table drive mechanism, 21 ... moving stage, 22 ... feed motor, 23 ... screw rod, 27 ... spindle motor, 28 ... passage member, 30 ... laser Detection device, 31 ... laser light source, 36 ... objective lens, 44 ... LED light source, 45 ... plate, 46 ... motor, 47a, 47b ... stopper member, 48 ... imaging lens, 49 ... imaging device, 50 ... housing, 50a ... bottom wall, 50c ... notch wall, 50d ... connecting wall, 51 ... support arm, 90 ... computer device, 91 ... controller, 92 ... input device, 93 ... table Apparatus, 95 ... high voltage power supply, S ... screw or bolt, B ... block, W ... spring washer
Claims (5)
ねじ又はボルトを貫通させる孔の中心軸方向に見て等角度間隔に、前記中心軸に対して所定の角度を成す面を有した平板状傾斜部を複数備えたことを特徴とするばね座金。 A spring washer inserted between the head of the screw or bolt and the object surface to be fastened;
A spring washer comprising a plurality of plate-shaped inclined portions having surfaces that form a predetermined angle with respect to the central axis at equal angular intervals when viewed in the central axis direction of a hole through which a screw or bolt passes.
前記ばね座金のそれぞれの平板状傾斜部に発生しているひずみに相当する量を測定するひずみ測定ステップと、
前記ひずみ測定ステップにおいて取得された複数のひずみに相当する量の平均値を計算し、取得された平均値から軸力を評価する軸力評価ステップとからなることを特徴とする軸力の評価方法。 In the evaluation method of axial force when the spring washer according to claim 1 is inserted and fastened by a screw or a bolt,
A strain measuring step for measuring an amount corresponding to the strain generated in each flat plate inclined portion of the spring washer;
An axial force evaluation method comprising: calculating an average value of an amount corresponding to a plurality of strains acquired in the strain measurement step, and evaluating an axial force from the acquired average value .
前記ばね座金が挿入されて締結が行われた直後に、前記ばね座金のそれぞれの平板状傾斜部に発生しているひずみに相当する量を測定する第1のひずみ測定ステップと、
所定の時間が経過した後、前記ばね座金のそれぞれの平板状傾斜部に発生しているひずみに相当する量を測定する第2のひずみ測定ステップと、
前記第1のひずみ測定ステップにおいて取得されたひずみに相当する量と前記第2のひずみ測定ステップにおいて取得されたひずみに相当する量との差をひずみ発生量としてそれぞれ計算し、取得された複数のひずみ発生量から締結状態を評価する締結状態評価ステップとからなることを特徴とする締結状態の評価方法。 In the evaluation method of the fastening state after the spring washer according to claim 1 is inserted and fastening is performed with a screw or a bolt, and a predetermined time has elapsed,
A first strain measuring step for measuring an amount corresponding to a strain generated in each flat inclined portion of the spring washer immediately after the spring washer is inserted and fastened;
A second strain measurement step for measuring an amount corresponding to the strain generated in each flat plate-shaped inclined portion of the spring washer after a predetermined time has elapsed;
A difference between the amount corresponding to the strain acquired in the first strain measurement step and the amount corresponding to the strain acquired in the second strain measurement step is calculated as a strain generation amount, and a plurality of acquired A fastening state evaluation method comprising: a fastening state evaluation step for evaluating a fastening state from a strain generation amount.
前記ひずみに相当する量は、
対象とする測定対象物に向けてX線を出射するX線出射器と、
前記X線出射器から前記測定対象物に向けてX線が照射された際、前記測定対象物にて発生した回折X線を、前記X線出射器から出射されるX線の光軸に対して垂直に交差する撮像面にて受光し、前記撮像面に前記回折X線の像である回折環を形成する回折環形成手段とを備えたX線回折測定装置を用いて、
前記X線出射器から出射されるX線を前記ばね座金の平板状傾斜部に照射し、前記撮像面に回折環を形成する撮像ステップと、
前記撮像ステップにおいて前記撮像面に撮像された回折環の形状を検出し、残留応力または前記残留応力に相当する値を計算する残留応力計算ステップとを行うことで取得することを特徴とする軸力の評価方法または締結状態の評価方法。 In the axial force evaluation method according to claim 2 or the fastening state evaluation method according to claim 3,
The amount corresponding to the strain is
An X-ray emitter that emits X-rays toward a target measurement object;
When X-rays are radiated from the X-ray emitter toward the measurement object, the diffracted X-rays generated at the measurement object are reflected with respect to the optical axis of the X-ray emitted from the X-ray emitter. Using an X-ray diffraction measurement device comprising a diffraction ring forming means for receiving light at imaging surfaces that intersect perpendicularly and forming a diffraction ring that is an image of the diffraction X-rays on the imaging surface,
An imaging step of irradiating the flat inclined portion of the spring washer with X-rays emitted from the X-ray emitter, and forming a diffraction ring on the imaging surface;
Axial force obtained by detecting the shape of the diffraction ring imaged on the imaging surface in the imaging step and performing a residual stress or a residual stress calculating step of calculating a value corresponding to the residual stress. Evaluation method or fastening state evaluation method.
前記ばね座金が挿入されて締結が行われた直後に、前記ばね座金のそれぞれの平板状傾斜部にフィルム状のひずみゲージを貼付するひずみゲージ貼付ステップと、
所定の時間が経過した後、前記それぞれのひずみゲージからひずみに相当する量を検出するひずみ測定ステップと、
前記ひずみ測定ステップにおいて取得された複数のひずみに相当する量から締結状態を評価する締結状態評価ステップとからなることを特徴とする締結状態の評価方法。 In the evaluation method of the fastening state after the spring washer according to claim 1 is inserted and fastening is performed with a screw or a bolt, and a predetermined time has elapsed,
Immediately after the spring washer is inserted and fastened, a strain gauge affixing step of affixing a film-like strain gauge to each flat inclined portion of the spring washer;
A strain measurement step for detecting an amount corresponding to strain from each strain gauge after a predetermined time has elapsed;
A fastening state evaluation method comprising: a fastening state evaluation step for evaluating a fastening state from an amount corresponding to a plurality of strains acquired in the strain measurement step.
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