JP2019152538A - Fastening bolt fastening torque specifying device and fastening torque specifying method - Google Patents

Fastening bolt fastening torque specifying device and fastening torque specifying method Download PDF

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Abstract

To provide a fastening bolt fastening torque specifying device and fastening torque specifying method with which it is possible to specify the fastening torque in the current state of a fastening bolt without directly touching the existing fastening bolt.SOLUTION: Provided is a fastening bolt fastening torque specifying device 100 for specifying the fastening torque of a fastening bolt B with a body P to be fastened is fastened by a nut N via a washer W, the device comprising: exciting means 10 for shaking the body P to be fastened; vibrometers 20, 30 for measuring the vibration of the body P to be fastened and the washer W; and a computer 50 in which a conversion program for converting the measured data by the vibrometers 20, 30 into a frequency component is stored, and also relation data representing the relation of the fastening torque of the fastening bolt B and the frequency of the washer W is stored.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、締付けボルトの締付けトルク特定装置と締付けトルク特定方法に関する。   The present invention relates to a tightening torque specifying device and a tightening torque specifying method for a tightening bolt.

既存の様々な構造物において、構成部材同士が締付けボルトにて締結されている場合に、継続的な振動等の影響でナットに緩みが生じ得る。従来、このナットの緩みを定量的に検知する方法が種々提案されている。その一つの方法は、ボルトに締め付けられているナットに導電性の磁石が取り付けられている絶縁性のナットキャップを被せ、出力端子から電線により電気的につながっている左側接点用端子及び右側接点用端子からなるねじ付きボルトキャップをボルトの先端に締付ける。そして、ナットの緩みから生じるナットの反時計回りの回転変位が発生した場合に、接点を開放することにより電気的導通を解除してナットの緩みを知らせる方法である(例えば、特許文献1参照)。   In various existing structures, when the structural members are fastened with fastening bolts, the nut may be loosened due to the influence of continuous vibration or the like. Conventionally, various methods for quantitatively detecting the looseness of the nut have been proposed. One method is to cover the left contact terminal and the right contact that are electrically connected from the output terminal to the nut by covering the nut that is fastened to the bolt with an insulating nut cap to which a conductive magnet is attached. Tighten the screwed bolt cap consisting of the terminal to the end of the bolt. Then, when a counterclockwise rotational displacement of the nut that occurs due to the loosening of the nut occurs, it is a method of releasing the electrical continuity by releasing the contact and notifying the looseness of the nut (see, for example, Patent Document 1). .

また、他の方法は、ボルトの固有振動数がボルトの軸力の大きさによって変る特性を利用して、ボルトの軸力を求める方法である。具体的には、ボルトの固有振動数はハンマーなどによってボルトを打撃し、その時に発生する音や振動を測定し、その音や振動を周波数分析することによって求め、この周波数分析によって求められた固有振動数を、振動理論または実験的に得られるボルトの軸力と固有振動数の関係に対応づけて、ボルトの軸力を求めるものである(例えば、特許文献2参照)。   Another method is a method of obtaining the axial force of the bolt by utilizing the characteristic that the natural frequency of the bolt varies depending on the magnitude of the axial force of the bolt. Specifically, the natural frequency of the bolt is determined by striking the bolt with a hammer, measuring the sound and vibration generated at that time, and analyzing the frequency of the sound and vibration. The axial force of the bolt is obtained by associating the frequency with the relation between the axial force of the bolt and the natural frequency obtained experimentally or experimentally (see, for example, Patent Document 2).

特開2017−26134号公報JP 2017-26134 A 特開2002−340710号公報JP 2002-340710 A

しかしながら、特許文献1に記載のナットの緩みを知らせる方法は、ボルトに締め付けられているナットに対してナットキャップを被せることから、被せられたナットキャップの重量が締付けボルトとナットの重量に加算されて重量増となってしまうとともに、ナットキャップを被せることに起因して現状の締付けボルトとナットの状態を少なからず変化させてしまう恐れがある。そのため、現状のナットの緩みを正確に特定することが難しい。また、特許文献2に記載のボルトの軸力を求める方法も、ハンマーなどによってボルトを直接打撃することから、実際の締付けボルトの状態を変化させることは避けられず、従って、現状の締付けボルトの軸力を精度よく特定することが難しくなる。   However, in the method of informing the loosening of the nut described in Patent Document 1, the nut cap is put on the nut fastened to the bolt, so that the weight of the put nut cap is added to the weight of the tightening bolt and the nut. In addition to the increase in weight, there is a risk of changing the state of the current tightening bolt and nut due to the nut cap. For this reason, it is difficult to accurately specify the current looseness of the nut. In addition, the method of obtaining the axial force of the bolt described in Patent Document 2 is also unavoidable to change the state of the actual tightening bolt because the bolt is directly hit with a hammer or the like. It becomes difficult to specify the axial force with high accuracy.

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、既存の締付けボルトに直接接触することなく、従って高精度に現状の締付けボルトの締付けトルクを特定することのできる締付けボルトの締付けトルク特定装置と締付けトルク特定方法を提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above problems, and a tightening torque specifying device for a tightening bolt capable of specifying the current tightening torque of a tightening bolt with high accuracy without directly contacting an existing tightening bolt, and The object is to provide a method for identifying tightening torque.

前記目的を達成すべく、本発明による締付けボルトの締付けトルク特定装置の一態様は、被締結体がワッシャーを介してナットにて締付けられている締付けボルトの締付けトルクを特定する、締付けボルトの締付けトルク特定装置であって、
前記被締結体を加振する加振手段と、
前記被締結体と前記ワッシャーの振動を測定する振動計と、
前記振動計による計測データを周波数成分に変換する変換プログラムが格納され、かつ、締付けボルトの締付けトルクと前記ワッシャーの周波数の関係データが格納されているコンピュータと、を有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, one aspect of the tightening bolt tightening torque specifying device according to the present invention is to tighten a tightening bolt that specifies a tightening torque of a tightening bolt whose body to be fastened is tightened with a nut via a washer. A torque identification device,
Vibration means for vibrating the fastened body;
A vibrometer for measuring vibrations of the fastened body and the washer;
And a computer storing a conversion program for converting measurement data obtained by the vibration meter into a frequency component, and storing data related to the tightening torque of the tightening bolt and the frequency of the washer.

本態様によれば、振動計にてワッシャーの振動を測定してワッシャーの周波数(例えば固有周波数)を特定し、この特定されたワッシャーの周波数を、締付けボルトの締付けトルクとワッシャーの周波数の関係データにインプットすることにより、ワッシャーの周波数から締付けボルトの締付けトルクを特定することができる。すなわち、本態様の締付けトルク特定装置は、ナットにも締付けボルトにも一切接触することなく現状の締付けボルトの締付けトルクを特定することから、現状の締付けボルトの締付けトルクを精度よく特定することができる。すなわち、現状の締付けボルトの緩みの程度といった定性的な判定ではなく、現状の締付けボルトの締付けトルクといった定量的な判定を高精度に行うことを可能とする。   According to this aspect, the vibration of the washer is measured by the vibration meter to identify the frequency of the washer (for example, the natural frequency), and the frequency of the identified washer is related to the tightening torque of the tightening bolt and the frequency of the washer. , The tightening torque of the tightening bolt can be specified from the frequency of the washer. In other words, the tightening torque specifying device of this aspect specifies the current tightening torque of the tightening bolt without contacting any nuts or tightening bolts, and therefore can accurately determine the current tightening torque of the tightening bolt. it can. That is, it is possible to make a high-precision quantitative determination such as the current tightening torque of the tightening bolt rather than a qualitative determination such as the current degree of looseness of the tightening bolt.

被締結体が例えば鋼材等の金属部材の場合とプラスチック部材とで、締付けボルトやナットも金属ナットおよび金属ボルトの組み合わせの場合と、プラスチックナットとプラスチックボルトの組み合わせの場合がある。本態様の締付けトルク特定装置が対象とするナットやボルトは、これら金属ボルト等とプラスチックボルト等、様々な材料からなるボルトとナットである。また、締付けボルトとナットの材料種に応じて、ワッシャーの材料種も変化することから、例えば金属製の締付けボルトとナットに対しては金属製のワッシャーが用いられ、プラスチック製の締付けボルトとナットに対してはプラスチック製のワッシャーが用いられることになる。また、金属製のワッシャーとしては、一般の炭素鋼の他、鉄やアルミニウムなど、様々な金属種が挙げられる。さらに、締付けボルトの呼び径(M10、M20等)に応じてワッシャーの大きさが変化する。   There are a case where the body to be fastened is a metal member such as a steel material and a plastic member, and a tightening bolt and a nut are a combination of a metal nut and a metal bolt, and a combination of a plastic nut and a plastic bolt. The nuts and bolts targeted by the tightening torque specifying device of this aspect are bolts and nuts made of various materials such as metal bolts and plastic bolts. In addition, since the material type of the washer also changes depending on the material type of the tightening bolt and nut, for example, a metal washer is used for the metal tightening bolt and nut, and the plastic tightening bolt and nut are used. For this, a plastic washer is used. Moreover, as a metal washer, various metal seed | species, such as iron and aluminum other than general carbon steel, is mentioned. Further, the size of the washer changes according to the nominal diameter (M10, M20, etc.) of the tightening bolt.

ここで、被締結体(例えば、金属プレート等)を加振する加振手段には様々な形態があり、正弦波振動や方形波振動等を加振自在な加振器の他、被締結体をハンマー等で打撃すること(このようなハンマー打撃により、方形波振動を発生させることができる)、さらには、周辺環境から伝播される交通振動や工場にて生じた機械振動などを含めることができる。   Here, there are various forms of vibrating means for vibrating a body to be fastened (for example, a metal plate, etc.), in addition to a vibrator that can freely vibrate sine wave vibration, square wave vibration, etc. (Square wave vibration can be generated by such hammer hitting), and also include vibrations transmitted from the surrounding environment and machine vibrations generated in the factory. it can.

また、被締結体とワッシャーの振動を測定する振動計は、共通の振動計であってもよいし、被締結体とワッシャーにそれぞれ固有の振動計であってもよい。また、コンピュータには、例えば振動計によって計測された振動の時刻歴波形を周波数変換する変換プログラムが格納され、さらに、締付けボルトの締付けトルクとワッシャーの周波数の関係データが格納されている。この変換プログラムにより、振動計にて測定された被締結体とワッシャーの振動波形が周波数変換され、それぞれの周波数(例えば固有周波数)が解析される。締付けボルトの締付けトルクとワッシャーの周波数の関係データは予め特定されており、この関係データがコンピュータ内に格納されている。例えば、締付けボルトの締付けトルクを変化させながら、各締付けトルクの際のワッシャーの振動波形を測定し、これを周波数変換してワッシャーの周波数を特定することにより、締付けボルトの締付けトルクごとのとワッシャーの周波数が特定される。例えば、締付けトルクを示す座標と、ワッシャーの周波数を示す座標からなる二次元座標に締付けトルクごとのワッシャーの周波数をプロットとし、複数のプロットを繋ぐことにより、あるいは複数のプロットの近似曲線等を求めることにより、関係データ(関係グラフ)が特定できる。   Further, the vibrometer that measures the vibrations of the fastened body and the washer may be a common vibrometer, or may be a vibrometer specific to the fastened body and the washer. Also, the computer stores a conversion program for converting the frequency of a vibration time history waveform measured by, for example, a vibrometer, and further stores relational data between the tightening torque of the tightening bolt and the frequency of the washer. By this conversion program, the vibration waveforms of the fastened object and the washer measured by the vibrometer are frequency-converted, and the respective frequencies (for example, natural frequencies) are analyzed. Relationship data between the tightening torque of the tightening bolt and the frequency of the washer is specified in advance, and this relationship data is stored in the computer. For example, by measuring the vibration waveform of the washer at each tightening torque while changing the tightening torque of the tightening bolt, and converting the frequency to specify the frequency of the washer, the washer for each tightening torque of the tightening bolt is determined. Are identified. For example, plot the washer frequency for each tightening torque on a two-dimensional coordinate consisting of coordinates indicating the tightening torque and coordinates indicating the frequency of the washer, and by connecting a plurality of plots, or obtaining an approximate curve of the plurality of plots, etc. Thus, the relationship data (relation graph) can be specified.

なお、加振手段によって被締結体を加振させ、この加振によってワッシャーを振動させることから、加振される振動に対してワッシャーが共振するような加振時の振動が設定されるのが好ましい。ワッシャーが共振することによってその振動が可及的に大きくなり、振動計によるワッシャーの振動測定が良好になる。   In addition, since the to-be-fastened body is vibrated by the vibration means, and the washer is vibrated by this vibration, the vibration at the time of vibration such that the washer resonates with respect to the vibration to be vibrated is set. preferable. When the washer resonates, its vibration is increased as much as possible, and the vibration measurement of the washer by the vibrometer is improved.

また、本発明による締付けボルトの締付けトルク特定装置の他の態様は、前記コンピュータにおいて、前記ワッシャーの周波数のみが特定され、該ワッシャーの周波数が前記関係データに適用されて前記締付けボルトの締付けトルクが特定されることを特徴とする。   According to another aspect of the tightening bolt tightening torque specifying device according to the present invention, in the computer, only the frequency of the washer is specified, and the frequency of the washer is applied to the relational data to determine the tightening torque of the tightening bolt. It is characterized by being specified.

本態様によれば、既に作成されている締付けトルクとワッシャーの周波数との関係データに対して、特定されたワッシャーの周波数を適用することにより、測定対象の締付けボルトの締付けトルクが特定される。   According to this aspect, the tightening torque of the tightening bolt to be measured is specified by applying the specified washer frequency to the relational data between the tightening torque and the washer frequency already created.

また、本発明による締付けボルトの締付けトルク特定装置の他の態様は、前記振動計が、前記ワッシャーにレーザーを照射して反射レーザーを取得するレーザー振動計、もしくは、前記ワッシャーに装着される圧電素子のいずれか一種であることを特徴とする。   According to another aspect of the tightening bolt specifying torque tightening device according to the present invention, the vibration meter is a laser vibrometer that obtains a reflected laser by irradiating the washer with a laser, or a piezoelectric element attached to the washer. It is any one of these.

本態様によれば、いずれの振動計ともにワッシャーに対して大きな重量の増加をもたらさないことから、ワッシャーのみの振動を特定することが可能になる。ワッシャーにレーザーを照射して反射レーザーを取得するレーザー振動計を用いる場合は、ワッシャーへの重量増加は全くないことから、ワッシャーのみの振動を特定することが可能になる。このレーザー振動計としては、レーザードップラー振動計が一例として挙げられる。一方、ワッシャーに装着される圧電素子を振動計とする場合、圧電素子(ピエゾフィルム)は極めて軽量であることから、ワッシャーへの重量増加は殆どなく、従ってワッシャーの振動を精度よく特定することが可能になる。また、圧電素子を振動計に適用する形態は、実際の現場への搬送性や良好な計測性の観点から実用的となる。例えば、被締結体の上で振動するワッシャーの振動を周波数変換することにより、例えばワッシャーと被締結体のそれぞれの周波数(例えば固有周波数)の双方が特定できる。そして、いずれか一方の周波数帯域が例えば経験則上分かっている場合には、解析にて求められた複数の周波数の中からワッシャーの周波数を特定することが可能になる。   According to this aspect, since any vibrometer does not cause a large weight increase with respect to the washer, it is possible to specify the vibration of only the washer. In the case of using a laser vibrometer that irradiates a washer with a laser to acquire a reflected laser, there is no weight increase on the washer, and therefore it is possible to specify vibration of only the washer. An example of this laser vibrometer is a laser Doppler vibrometer. On the other hand, when the piezoelectric element attached to the washer is a vibrometer, the piezoelectric element (piezo film) is extremely lightweight, so there is almost no increase in the weight of the washer, and therefore the vibration of the washer can be specified with high accuracy. It becomes possible. Moreover, the form which applies a piezoelectric element to a vibrometer becomes practical from a viewpoint of the conveyance property to an actual field, and favorable measurement property. For example, by frequency-converting the vibration of the washer that vibrates on the fastened body, for example, both the frequency of the washer and the fastened body (for example, the natural frequency) can be specified. When either one of the frequency bands is known from, for example, an empirical rule, it is possible to specify the frequency of the washer from a plurality of frequencies obtained by analysis.

また、本発明による締付けボルトの締付けトルク特定装置の他の態様は、前記被締結体と前記ワッシャーの振動を測定する振動計がそれぞれの振動の測定に固有の振動計からなり、
前記被締結体の振動を測定する前記振動計がピックアップからなり、
前記ワッシャーの振動を測定する前記振動計が、前記ワッシャーにレーザーを照射して反射レーザーを取得するレーザー振動計、もしくは、前記ワッシャーに装着される圧電素子のいずれか一種であることを特徴とする。
Further, in another aspect of the tightening torque specifying device for tightening bolts according to the present invention, the vibrometer for measuring the vibration of the fastened body and the washer comprises a vibrometer specific to the measurement of each vibration,
The vibrometer for measuring the vibration of the fastened body comprises a pickup,
The vibrometer that measures the vibration of the washer is either a laser vibrometer that irradiates the washer with a laser to obtain a reflected laser, or a piezoelectric element that is attached to the washer. .

本態様によれば、被締結体の振動をピックアップにて計測し、ワッシャーの振動をレーザー振動計もしくは圧電素子にて計測することにより、双方の振動をより一層精度よく特定することが可能になる。実際に、被締結体の振動態様(振動の周波数や振動の大きさ等)とワッシャーの振動態様は異なることから、それぞれ個別の振動計にてそれぞれの振動を測定した方がより一層精度のよい振動測定が可能になる。その結果、それぞれの振動データに基づく周波数も解析にて精度よく求めることができ、ワッシャーの振動数を精度よく特定することができる。   According to this aspect, by measuring the vibration of the fastened body with the pickup and measuring the vibration of the washer with the laser vibrometer or the piezoelectric element, it becomes possible to identify both vibrations with higher accuracy. . Actually, since the vibration mode (frequency and magnitude of vibration) of the fastened body and the vibration mode of the washer are different, it is more accurate to measure each vibration with an individual vibrometer. Vibration measurement is possible. As a result, the frequency based on each vibration data can be obtained with high accuracy by analysis, and the frequency of the washer can be specified with high accuracy.

また、本発明による締付けボルトの締付けトルク特定方法の一態様は、被締結体がワッシャーを介してナットにて締付けられている締付けボルトの締付けトルクを特定する、締付けボルトの締付けトルク特定方法であって、
前記被締結体を加振する加振工程と、
前記被締結体と前記ワッシャーの振動を測定する、振動測定工程と、
前記振動測定工程にて測定された計測データを周波数成分に変換した後、ワッシャーの周波数を特定する、ワッシャー周波数特定工程と、
締付けボルトの締付けトルクとワッシャーの周波数の関係データを特定する、関係データ特定工程と、
前記関係データ特定工程にて特定されている前記関係データに対して、前記ワッシャー周波数特定工程にて特定された前記ワッシャーの周波数を適用することにより、前記締付けボルトの締付けトルクを特定する。
Further, one aspect of the tightening torque specifying method of the tightening bolt according to the present invention is a tightening torque specifying method of the tightening bolt for specifying the tightening torque of the tightening bolt whose body to be fastened is tightened with a nut through a washer. And
A vibration step of vibrating the fastened body;
A vibration measuring step for measuring vibrations of the fastened body and the washer;
After converting the measurement data measured in the vibration measurement step into a frequency component, the frequency of the washer is specified, a washer frequency specifying step,
A relationship data identification step for identifying relationship data between the tightening torque of the tightening bolt and the frequency of the washer;
The tightening torque of the tightening bolt is specified by applying the frequency of the washer specified in the washer frequency specifying step to the related data specified in the related data specifying step.

本態様によれば、ナットにも締付けボルトにも一切接触することなく現状の締付けボルトの締付けトルクを特定することから、現状の締付けボルトの締付けトルクを精度よく特定することができる。   According to this aspect, since the current tightening torque of the tightening bolt is specified without contacting the nut or the tightening bolt at all, the current tightening torque of the tightening bolt can be accurately identified.

また、本発明による締付けボルトの締付けトルク特定方法の他の態様は、前記振動測定工程において、
前記被締結体の振動と前記ワッシャーの振動の測定を、該ワッシャーにレーザーを照射して反射レーザーを取得することによる方法と、前記ワッシャーに圧電素子を装着して該圧電素子にて測定する方法のいずれか一種にて行うことを特徴とする。
Another aspect of the tightening torque specifying method for the tightening bolt according to the present invention is as follows.
Measurement of vibration of the fastened body and vibration of the washer by irradiating the washer with a laser to obtain a reflected laser, and measuring with the piezoelectric element by attaching a piezoelectric element to the washer It is performed by any one of these.

本態様によれば、いずれの振動計ともにワッシャーに対して大きな重量の増加をもたらさないことから、現状の締付け状態の下で被締結体とワッシャーの双方を振動させることができ、この振動に関する測定された計測データを周波数変換することによって特定される被締結体とワッシャーの双方の周波数に基づいて、ワッシャーの周波数を特定することが可能になる。   According to this aspect, since neither of the vibrometers causes a large increase in weight with respect to the washer, both the fastened object and the washer can be vibrated under the current tightening state, and measurement regarding this vibration is performed. The frequency of the washer can be specified based on the frequencies of both the fastened object and the washer that are specified by frequency-converting the measured data.

また、本発明による締付けボルトの締付けトルク特定方法の他の態様は、前記振動測定工程において、
前記被締結体の振動をピックアップにて測定し、
前記ワッシャーの振動の測定を、該ワッシャーにレーザーを照射して反射レーザーを取得することによる方法と、前記ワッシャーに圧電素子を装着して該圧電素子にて測定する方法のいずれか一種にて行うことを特徴とする。
Another aspect of the tightening torque specifying method for the tightening bolt according to the present invention is as follows.
Measure the vibration of the fastened body with a pickup,
Measurement of the vibration of the washer is performed by any one of a method of irradiating the washer with a laser to obtain a reflected laser, and a method of attaching a piezoelectric element to the washer and measuring with the piezoelectric element. It is characterized by that.

本態様によれば、被締結体の振動をピックアップにて計測し、ワッシャーの振動をレーザー振動計もしくは圧電素子にて計測することにより、双方の振動をより一層精度よく特定することが可能になる。その結果、それぞれの振動データに基づく周波数も解析にて精度よく求めることができ、ワッシャーの振動数を精度よく特定することができる。   According to this aspect, by measuring the vibration of the fastened body with the pickup and measuring the vibration of the washer with the laser vibrometer or the piezoelectric element, it becomes possible to identify both vibrations with higher accuracy. . As a result, the frequency based on each vibration data can be obtained with high accuracy by analysis, and the frequency of the washer can be specified with high accuracy.

本発明の締付けボルトの締付けトルク特定装置と締付けトルク特定方法によれば、既存の締付けボルトに直接接触することなく、従って高精度に現状の締付けボルトの締付けトルクを特定することができる。   According to the tightening bolt specifying device and the tightening torque specifying method of the present invention, it is possible to specify the current tightening torque of the tightening bolt with high accuracy without directly contacting the existing tightening bolt.

第1の実施形態に係る締付けトルク特定装置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the clamping torque specific device which concerns on 1st Embodiment. コンピュータのハードウェア構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the hardware constitutions of a computer. コンピュータの機能構成の一例を外部機器とともに示す図である。It is a figure which shows an example of a function structure of a computer with an external device. 実施形態に係る締付けトルク特定方法の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the tightening torque specific method which concerns on embodiment. 振動計による計測データを示す図であって、(a)はレーザー振動計による計測データ(時刻歴波形)を示す図であり、(b)はピックアップによる計測データ(時刻歴波形)を示す図である。It is a figure which shows the measurement data by a vibrometer, Comprising: (a) is a figure which shows the measurement data (time history waveform) by a laser vibrometer, (b) is a figure which shows the measurement data (time history waveform) by a pickup. is there. 締付けトルク2.5Nmのときの振動計による計測データを周波数変換した周波数スペクトルであって、(a)はレーザー振動計による計測データの周波数スペクトルであり、(b)はピックアップによる計測データの周波数スペクトルである。A frequency spectrum obtained by frequency-converting measurement data obtained by a vibrometer when the tightening torque is 2.5 Nm, (a) is a frequency spectrum of measurement data obtained by a laser vibrometer, and (b) is a frequency spectrum of measurement data obtained by a pickup. It is. 締付けトルク12.5Nmのときの振動計による計測データを周波数変換した周波数スペクトルであって、(a)はレーザー振動計による計測データの周波数スペクトルであり、(b)はピックアップによる計測データの周波数スペクトルである。A frequency spectrum obtained by frequency-converting measurement data obtained by a vibration meter when the tightening torque is 12.5 Nm, (a) is a frequency spectrum of measurement data obtained by a laser vibrometer, and (b) is a frequency spectrum of measurement data obtained by a pickup. It is. 締付けトルクとワッシャー周波数の関係グラフの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the relationship graph of a fastening torque and a washer frequency. 第2の実施形態に係る締付けトルク特定装置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the clamping torque specific device which concerns on 2nd Embodiment. 加振器による周波数帯を変化させた際の、締付けトルクとワッシャー周波数の関係グラフを示す図である。It is a figure which shows the relationship graph of a fastening torque and a washer frequency at the time of changing the frequency band by a vibration exciter.

以下、締付けボルトの締付けトルク特定装置と締付けトルク特定方法に関する各実施形態について添付の図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く場合がある。   Hereinafter, embodiments relating to a tightening torque specifying device and a tightening torque specifying method for a tightening bolt will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, about the substantially same component, the duplicate description may be abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.

[第1の実施形態]
<締付けトルク特定装置>
はじめに、図1乃至図3を参照して、本発明の第1の実施形態に係る締付けトルク特定装置について説明する。図1は、第1の実施形態に係る締付けトルク特定装置の一例を示す図である。また、図2は、コンピュータのハードウェア構成の一例を示す図であり、図3は、コンピュータの機能構成の一例を外部機器とともに示す図である。
[First Embodiment]
<Tightening torque identification device>
First, a tightening torque specifying device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a tightening torque specifying device according to the first embodiment. FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of a computer, and FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a functional configuration of the computer together with an external device.

図1に示すように、締付けトルク特定装置100は、被締結体Pに振動を付与する加振器10と、被締結体Pの振動を計測するピックアップ20と、被締結体Pを締結している締付けボルトBとナットNの間に介在するワッシャーWの振動を計測するレーザー振動計30と、ピックアップ20及びレーザー振動計30における計測データが入力されるコンピュータ50と、を有する。図示例の被締結体Pは、厚みの異なる2枚の金属プレートP1,P2からなるが、図示例以外の多様な被締結体Pであってもよい。2枚の金属プレートP1,P2をボルト締結することから、締付けボルトB、ナットN、及びワッシャーWの全ての部材が金属部材となるが、被締結体Pが例えば2つのプラスチック部材からなる場合は、締付けボルトB、ナットN、及びワッシャーWの全ての部材をプラスチック部材とすることができる。また、締付けボルトBにはM10、M12,M20といった様々な呼び径のものが存在し、各呼び径の締付けボルトBには固有の標準締付けトルクが設定されるとともに、適用されるワッシャーWの大きさも各呼び径の締付けボルトBに応じたものが適用される。   As shown in FIG. 1, the tightening torque specifying device 100 fastens the vibration exciter 10 that applies vibration to the fastened body P, the pickup 20 that measures the vibration of the fastened body P, and the fastened body P. A laser vibrometer 30 that measures the vibration of the washer W interposed between the tightening bolt B and the nut N, and a computer 50 to which measurement data in the pickup 20 and the laser vibrometer 30 are input. Although the to-be-fastened body P of the example of illustration consists of two metal plates P1 and P2 from which thickness differs, various to-be-fastened bodies P other than an example of illustration may be sufficient. Since the two metal plates P1 and P2 are bolted together, all the members of the fastening bolt B, the nut N, and the washer W are metal members, but when the fastened body P is made of, for example, two plastic members. All members of the fastening bolt B, the nut N, and the washer W can be plastic members. There are various nominal diameters such as M10, M12, and M20 for the tightening bolts B. A specific standard tightening torque is set for each nominal diameter of the tightening bolt B, and the size of the applied washer W is large. In addition, the one corresponding to the tightening bolt B of each nominal diameter is applied.

締付けトルク特定装置100は、原則的に2つのフェーズに用いられる。第1のフェーズは、例えば試験室内において、締付けボルトBの締付けトルクとワッシャーWの周波数の関係データを特定するフェーズである。この場合、被締結体Pは試験体となり、この試験体である被締結体Pに対して、締付けボルトBの締付けトルクを種々変化させてワッシャーW等の振動を計測し、ワッシャーWの周波数(例えば固有周波数)を特定する。一方、第2のフェーズは、既設構造物における被締結体Pの締付けボルトBの締付けトルクを実際に評価するフェーズである。この場合、被締結体Pは既設構造物となる。従って、この既設構造物である被締結体Pに対して振動を付与し、ワッシャーWの周波数(例えば固有周波数)を特定し、この特定されたワッシャーWの周波数を第1のフェーズにて特定されている関係データに適用することにより、既設構造物である被締結体Pを締結している締付けボルトBの締付けトルクが特定される。このように、締付けトルク特定装置100が適用されるフェーズにより、被締結体Pは試験体となり、また既設構造物となる。   The tightening torque specifying device 100 is used in principle in two phases. The first phase is a phase in which, for example, in the test chamber, the relationship data between the tightening torque of the tightening bolt B and the frequency of the washer W is specified. In this case, the fastened body P becomes a test body, and the vibration of the washer W or the like is measured by varying the tightening torque of the tightening bolt B with respect to the fastened body P that is the test body, and the frequency of the washer W ( For example, the natural frequency) is specified. On the other hand, the second phase is a phase for actually evaluating the tightening torque of the tightening bolt B of the body P to be fastened in the existing structure. In this case, the fastened body P is an existing structure. Therefore, vibration is applied to the fastened body P which is the existing structure, the frequency of the washer W (for example, the natural frequency) is specified, and the frequency of the specified washer W is specified in the first phase. By applying to the related data, the tightening torque of the tightening bolt B that fastens the fastened body P, which is an existing structure, is specified. As described above, the fastened body P becomes the test body and the existing structure by the phase to which the tightening torque specifying device 100 is applied.

加振器10は、様々な周波数帯の正弦波振動や方形波振動を選択して発生させることができ、例えば、1kHz乃至10kHzの間で周波数帯を変化させることができる。なお、自動的に振動を付与する図示例の加振器10の他に、加振手段として、検査員がハンマーにて被締結体Pに衝撃を付与することにより、低周波帯の方形波振動を付与してもよい。また、既設構造物における測定(上記する第2のフェーズ)において特に、既設構造物に伝播される交通振動を加振手段として利用してもよい。本実施形態では、実用性の高い加振器10を加振手段として適用する。なお、加振器10を磁歪素子と信号ジェネレータから構成してもよいし、加振器10にて発生する振動を被締結体Pに効果的に伝播させるべく、加振器10の頂部に所定重量の錘を載置してもよい。   The vibrator 10 can selectively generate sine wave vibration and square wave vibration of various frequency bands, and can change the frequency band between 1 kHz and 10 kHz, for example. In addition to the shaker 10 of the illustrated example that automatically applies vibrations, the inspector applies a shock to the fastened body P with a hammer as a vibration means, so that a square wave vibration in a low frequency band is obtained. May be given. Further, particularly in the measurement of the existing structure (second phase described above), traffic vibration propagated to the existing structure may be used as the excitation means. In the present embodiment, a highly practical vibrator 10 is applied as a vibration means. The vibration exciter 10 may be composed of a magnetostrictive element and a signal generator. In order to effectively propagate the vibration generated by the vibration exciter 10 to the fastened body P, a predetermined amount is provided on the top of the vibration exciter 10. A heavy weight may be placed.

試験室内における被締結体Pでは、安定した平坦な基板上でワッシャーWの振動を測定することにより、ワッシャーWの周波数特性を精度よく特定することができる。このような観点から、下方の金属プレートP2を厚みのある金属プレートとし(例えば10mm程度の厚み)、この金属プレートP2を基板として、この上に相対的に薄い金属プレートP1(例えば5mm程度の厚みの金属プレート)を載置して相互にボルト締結し、試験体である被締結体Pを形成する。また、試験体である被締結体Pは、図示例のように2つの締付けボルトBで2つの金属プレートP1,P2同士を締付ける構成とするが、締付けボルトBの数は図示例に何等限定されるものではない。さらに、M10,M12等、呼び径の異なる締付けボルトを使用した試験を効率的に行うべく、2つの金属プレートP1,P2において、例えばM10用のボルト孔、M12用のボルト孔、M20用のボルト孔等、複数種の呼び径のボルト孔を開設しておいてもよい。   In the fastened object P in the test chamber, the frequency characteristics of the washer W can be specified with high accuracy by measuring the vibration of the washer W on a stable flat substrate. From such a viewpoint, the lower metal plate P2 is a thick metal plate (for example, a thickness of about 10 mm), the metal plate P2 is a substrate, and a relatively thin metal plate P1 (for example, a thickness of about 5 mm) is formed thereon. The metal plate) is placed and fastened to each other by bolts to form a fastened body P as a test body. Further, the fastened body P that is a test body is configured to fasten the two metal plates P1 and P2 with two tightening bolts B as in the illustrated example, but the number of the tightening bolts B is not limited to the illustrated example. It is not something. Further, in order to efficiently perform a test using tightening bolts having different nominal diameters such as M10 and M12, in the two metal plates P1 and P2, for example, a bolt hole for M10, a bolt hole for M12, and a bolt for M20 Bolt holes having a plurality of types of nominal diameters such as holes may be opened.

被締結体Pの上面には、被締結体Pの振動を計測するピックアップ20が載置され、このピックアップ20にて被締結体Pの振動速度や振動加速度等に関する時刻歴データが測定される。ピックアップ20としては、例えば三軸加速度センサが適用できる。ピックアップ20には、信号増幅のためのセンサアンプ41が接続され、センサアンプ41はA/D変換機43に接続され、センサアンプ41にて増幅されたアナログ信号がA/D変換機43にてデジタル信号に変換された後、A/D変換機43が接続されるコンピュータ50に入力される。   A pickup 20 that measures the vibration of the fastened body P is placed on the upper surface of the fastened body P, and time history data relating to the vibration speed, vibration acceleration, and the like of the fastened body P is measured by the pickup 20. As the pickup 20, for example, a triaxial acceleration sensor can be applied. A sensor amplifier 41 for signal amplification is connected to the pickup 20. The sensor amplifier 41 is connected to an A / D converter 43, and an analog signal amplified by the sensor amplifier 41 is output from the A / D converter 43. After being converted into a digital signal, it is input to the computer 50 to which the A / D converter 43 is connected.

一方、ワッシャーWの振動を計測するためのレーザー振動計30が、鉛直支持部材31に対して昇降自在に装着され、所望の高さ位置にてレーザー振動計30が固定される。加振器10が加振することにより、被締結体Pが振動し、この被締結体Pの振動がワッシャーWを振動させる。従って、例えば被締結体PとワッシャーWが共振するように双方の剛性を調整したり、加振器10による振動の周波数帯を調整することにより、ワッシャーWの振幅を大きくすることができ、ワッシャーWの振動をより精度よく測定することが可能になる。   On the other hand, a laser vibrometer 30 for measuring the vibration of the washer W is attached to the vertical support member 31 so as to be movable up and down, and the laser vibrometer 30 is fixed at a desired height position. When the vibrator 10 vibrates, the fastened body P vibrates, and the vibration of the fastened body P vibrates the washer W. Therefore, for example, the amplitude of the washer W can be increased by adjusting both the rigidity so that the fastened body P and the washer W resonate or by adjusting the frequency band of vibration by the vibrator 10. It becomes possible to measure the vibration of W with higher accuracy.

被締結体Pとともに振動するワッシャーWに対してレーザー振動計30からレーザーLを照射し、ワッシャーWにて反射した反射レーザーをレーザー振動計30が取得する。レーザー振動計30としては、レーザードップラー振動計が適用できる。レーザー振動計30により、ワッシャーWの振動速度や振動加速度等に関する時刻歴データが測定される。レーザー振動計30には、信号増幅のためのコントローラ42が接続され、コントローラ42はA/D変換機43に接続され、コントローラ42にて増幅されたアナログ信号がA/D変換機43にてデジタル信号に変換された後、A/D変換機43が接続されるコンピュータ50に入力される。   The laser L is irradiated from the laser vibrometer 30 to the washer W that vibrates together with the fastened object P, and the laser vibrometer 30 acquires the reflected laser reflected by the washer W. As the laser vibrometer 30, a laser Doppler vibrometer can be applied. The laser vibrometer 30 measures time history data relating to the vibration speed, vibration acceleration, and the like of the washer W. A controller 42 for signal amplification is connected to the laser vibrometer 30, the controller 42 is connected to an A / D converter 43, and an analog signal amplified by the controller 42 is digitally converted by the A / D converter 43. After being converted into a signal, the signal is input to the computer 50 to which the A / D converter 43 is connected.

なお、締付けトルク特定装置100がピックアップ20を具備せず、振動計としてレーザー振動計30のみを有する形態であってもよい。レーザー振動計30にて測定された振動の時刻歴データは、被締結体Pの振動に起因するワッシャーWの振動の時刻歴データである。締付けトルク特定装置100にて特定したい要素はワッシャーWの周波数(例えば固有周波数)であるが、測定された振動の時刻歴データが被締結体Pの振動に起因するワッシャーWの振動の時刻歴データであることから、これを周波数成分変換した周波数帯域においては、被締結体Pに固有の周波数とワッシャーWに固有の周波数が一般に含まれる。被締結体PとワッシャーWの周波数帯が相違し、いずれか一方が例えば経験側上既知である場合は、複数の周波数帯からワッシャーWに固有の周波数を特定することが可能になる。従って、このような場合には、振動計としてレーザー振動計30のみを有する形態を適用できる。   The tightening torque specifying device 100 may not include the pickup 20 and may have only the laser vibrometer 30 as a vibrometer. The vibration time history data measured by the laser vibrometer 30 is the vibration time history data of the washer W caused by the vibration of the fastened body P. The element to be specified by the tightening torque specifying device 100 is the frequency (for example, the natural frequency) of the washer W. The time history data of the vibration of the washer W caused by the vibration of the fastened body P is measured. Therefore, in the frequency band obtained by converting the frequency component, a frequency specific to the fastened body P and a frequency specific to the washer W are generally included. When the frequency band of the to-be-fastened body P and the washer W is different and one of them is known, for example, on the experience side, it is possible to specify a frequency specific to the washer W from a plurality of frequency bands. Therefore, in such a case, a form having only the laser vibrometer 30 as the vibrometer can be applied.

図2においてハードウェア構成の一例として示すように、コンピュータ50は、CPU(Central Processing Unit)501、RAM(Random Access Memory)502、ROM(Read Only Memory)503、NVRAM(Non−Volatile RAM)504、HDD(Hard Disc Drive)505、表示装置506、入力I/F507、出力I/F508を有しており、これらがバス509を介して相互に接続されている。   As shown in FIG. 2 as an example of a hardware configuration, a computer 50 includes a CPU (Central Processing Unit) 501, a RAM (Random Access Memory) 502, a ROM (Read Only Memory) 503, an NVRAM (Non-Volatile RAM) 504, An HDD (Hard Disc Drive) 505, a display device 506, an input I / F 507, and an output I / F 508 are connected to each other via a bus 509.

ROM503には、各種のプログラムやプログラムによって利用されるデータ等が記憶されている。RAM502は、プログラムをロードするための記憶領域や、ロードされたプログラムのワーク領域として用いられる。CPU501は、RAM502にロードされたプログラムを処理することにより、各種の機能を実現する。NVRAM504には、各種の設定情報等が記憶される。HDD505には、プログラムやプログラムが利用する各種のデータ等が記憶される。例えば、ROM503には、入力された被締結体PやワッシャーWの振動の時刻歴データを周波数成分に変換する解析プログラムや、ワッシャーWの周波数を特定する(抽出する)プログラムが含まれる。また、締付けボルトBの締付けトルクとワッシャーWの周波数の関係データを特定する(作成する)プログラムが含まれる。さらに、既設構造物である被締結体PのワッシャーWの周波数を特定するとともに、この特定されたワッシャーWの周波数を関係データに適用することにより、既設構造物である被締結体Pを締結している締付けボルトBの締付けトルクを特定するプログラム等が含まれる。   The ROM 503 stores various programs and data used by the programs. The RAM 502 is used as a storage area for loading a program and a work area for the loaded program. The CPU 501 realizes various functions by processing a program loaded in the RAM 502. The NVRAM 504 stores various setting information. The HDD 505 stores programs and various data used by the programs. For example, the ROM 503 includes an analysis program that converts input time history data of vibrations of the fastened object P and the washer W into frequency components, and a program that specifies (extracts) the frequency of the washer W. In addition, a program for specifying (creating) relationship data between the tightening torque of the tightening bolt B and the frequency of the washer W is included. Furthermore, the frequency of the washer W of the fastened body P that is an existing structure is specified, and the frequency of the specified washer W is applied to related data, thereby fastening the fastened body P that is an existing structure. A program for specifying the tightening torque of the tightening bolt B is included.

入力I/F507を介して、A/D変換機43にてデジタル信号に変換された被締結体PやワッシャーWの振動の時刻歴データが入力される。また、締付けボルトBの締付けトルクとワッシャーWの周波数の関係データの作成に際して、繰り返し設定される締付けトルク値が随時入力され、コンピュータ50内では、入力された締付けトルク値ごとに、振動の時刻歴データやワッシャーWの周波数が対応する締付けトルク値に対して紐付けされた態様で格納される。   Via the input I / F 507, time history data of vibrations of the fastened body P and the washer W converted into digital signals by the A / D converter 43 is input. Further, when creating the relationship data of the tightening torque of the tightening bolt B and the frequency of the washer W, the tightening torque value that is repeatedly set is input at any time, and in the computer 50, the vibration time history for each input tightening torque value. The data and the frequency of the washer W are stored in a manner linked to the corresponding tightening torque value.

出力I/F508には、無線LAN又は移動体通信網等において通信を行う際に必要となる、アンテナ等の電子部品が装着される。例えば、既設構造物に関する振動計測データや解析データ等が、管理棟にあるコンピュータに送信される。   The output I / F 508 is equipped with an electronic component such as an antenna that is necessary for communication in a wireless LAN or a mobile communication network. For example, vibration measurement data and analysis data relating to an existing structure are transmitted to a computer in the management building.

表示装置506には、被締結体PやワッシャーWの振動の時刻歴波形や、締付けボルトBの締付けトルクとワッシャーWの周波数の関係データ、既設構造物である被締結体PのワッシャーWの周波数に関する特定値などが表示される。   The display device 506 includes a time history waveform of vibration of the fastened body P and the washer W, relational data of the tightening torque of the fastening bolt B and the frequency of the washer W, and the frequency of the washer W of the fastened body P that is an existing structure. A specific value related to is displayed.

また、図3において機能構成の一例として示すように、コンピュータ50は、外部機器であるピックアップ20やレーザー振動計30から送信される、被締結体PやワッシャーWの振動の時刻歴データが入力されるデータ入力部510を有する。また、締付けボルトBの締付けトルクとワッシャーWの周波数の関係データを特定するフェーズにおいて、データ入力部510には、設定されている締付けトルク値も振動の時刻歴データとともに入力される。例えば、<締付けトルク2.5Nmの時刻歴データ>のタイトルの下に、被締結体PやワッシャーWの振動の時刻歴データが入力される。また、既設構造物における被締結体Pの締付けボルトBの締付けトルクを実際に評価するフェーズにおいては、例えば、<橋梁○○、No.ピア、No.5ボルト>のタイトルの下に、被締結体PやワッシャーWの振動の時刻歴データが入力される。   As shown in FIG. 3 as an example of a functional configuration, the computer 50 receives time history data of vibrations of the fastened object P and the washer W transmitted from the pickup 20 and the laser vibrometer 30 which are external devices. A data input unit 510. In the phase of specifying the relationship data between the tightening torque of the tightening bolt B and the frequency of the washer W, the set tightening torque value is also input to the data input unit 510 together with the vibration time history data. For example, time history data of vibration of the fastened object P and the washer W is input under the title <Time history data of tightening torque 2.5 Nm>. In the phase of actually evaluating the tightening torque of the tightening bolt B of the body P to be fastened in the existing structure, for example, <Bridge XX, No. Peer, no. Under the title of 5 volts>, time history data of vibrations of the fastened body P and the washer W is input.

周波数成分変換部512には、例えば、高速フーリエ変換(FFT:Fast Fourier Transform)プログラムが格納されており、データ入力部510に入力された振動の時刻歴データが高速フーリエ変換プログラムにて周波数成分変換され、被締結体PやワッシャーWの周波数ごとのスペクトルが特定される。なお、ピックアップ20にて測定された振動の時刻歴データは、被締結体Pに固有の時刻歴データとなる。一方、レーザー振動計30にて測定された振動の時刻歴データは、被締結体Pの振動に起因するワッシャーWの振動の時刻歴データであることから、これを周波数成分変換した周波数帯域においては、被締結体Pに固有の周波数とワッシャーWに固有の周波数が一般に含まれる。   The frequency component conversion unit 512 stores, for example, a fast Fourier transform (FFT) program, and the vibration time history data input to the data input unit 510 is frequency component converted by the fast Fourier transform program. And the spectrum for every frequency of the to-be-fastened body P and the washer W is specified. The vibration time history data measured by the pickup 20 is time history data unique to the fastened body P. On the other hand, since the vibration time history data measured by the laser vibrometer 30 is the vibration time history data of the washer W caused by the vibration of the fastened body P, in the frequency band obtained by converting the frequency component. In general, a frequency specific to the fastened body P and a frequency specific to the washer W are included.

そこで、ワッシャー周波数特定部514では、周波数成分変換部512において作成されている2つの周波数解析データ、すなわち、ピックアップ20による測定に基づく周波数解析データと、レーザー振動計30による測定に基づく周波数解析データとを比較し、双方に共通する周波数帯のピーク値(被締結体Pの周波数)以外のピーク値をワッシャーWに固有の周波数であると特定することができる。   Therefore, in the washer frequency specifying unit 514, the two frequency analysis data created in the frequency component conversion unit 512, that is, the frequency analysis data based on the measurement by the pickup 20, and the frequency analysis data based on the measurement by the laser vibrometer 30, And the peak value other than the peak value in the frequency band common to both (the frequency of the fastened object P) can be specified as the frequency unique to the washer W.

試験室等にて締付けボルトBの締付けトルクとワッシャーWの周波数の関係データを特定するフェーズにおいては、試験体における締付けボルトBの締付けトルクを、例えば、2.5Nmのケース、5Nmのケース、7.5Nmのケース、・・・・、15Nmのケースといった複数の締付けトルクケースごとに、試験体に振動を与えてその際の被締結体PとワッシャーWの振動を測定し、それぞれの周波数成分変換を経てワッシャーWの周波数を特定する。   In the phase of specifying the relationship data between the tightening torque of the tightening bolt B and the frequency of the washer W in the test room or the like, the tightening torque of the tightening bolt B in the test body is, for example, 2.5 Nm case, 5 Nm case, 7 For each of a plurality of tightening torque cases such as a 5 Nm case,..., A 15 Nm case, vibration is applied to the test body, and vibrations of the fastened body P and the washer W are measured at that time, and each frequency component is converted. After that, the frequency of the washer W is specified.

そこで、関係データ特定部516では、締付けボルトBの締付けトルクが2.5NmのケースにおけるワッシャーWの周波数は5000Hz,締付けトルクが10NmのケースにおけるワッシャーWの周波数は6000Hzといった具合に、締付けトルクごとのワッシャーWの周波数が特定される。このように、特定された締付けトルクごとのワッシャーWの周波数に基づいて、締付けボルトBの締付けトルクとワッシャーWの周波数の関係データが特定される。関係データ格納部518は、関係データ特定部516にて特定された関係データを格納する。   Therefore, in the relational data specifying unit 516, the frequency of the washer W in the case where the tightening torque of the tightening bolt B is 2.5 Nm is 5000 Hz, and the frequency of the washer W in the case where the tightening torque is 10 Nm is 6000 Hz. The frequency of the washer W is specified. In this way, the relationship data of the tightening torque of the tightening bolt B and the frequency of the washer W is specified based on the frequency of the washer W for each specified tightening torque. The relationship data storage unit 518 stores the relationship data specified by the relationship data specifying unit 516.

既設構造物における被締結体Pの締付けボルトBの締付けトルクを実際に評価するフェーズでは、既設構造物における被締結体Pに対して加振器10から振動を付与し、各振動計から入力された振動の時刻歴データがデータ入力部510に入力され、周波数成分変換部512にて周波数変換された後、ワッシャー周波数特定部514にてワッシャーWの周波数が特定される。   In the phase of actually evaluating the tightening torque of the fastening bolt B of the fastened body P in the existing structure, vibration is applied from the vibrator 10 to the fastened body P in the existing structure and input from each vibration meter. The vibration time history data is input to the data input unit 510 and frequency-converted by the frequency component conversion unit 512, and then the frequency of the washer W is specified by the washer frequency specifying unit 514.

締付けトルク特定部520は、ワッシャー周波数特定部514にて特定されたワッシャーWの周波数を読み込むとともに、関係データ格納部518から関係データを読み込み、読み込まれた関係データにワッシャーWの周波数を適用する。関係データは、例えば一次関数や二次関数などを含んでおり、ワッシャーWの周波数を関数に適用してこの周波数に対応した締付けボルトBの締付けトルク値を読むことにより、既設構造物における被締結体Pの締付けボルトBの締付けトルクを特定する。データ出力部522は、関係データや、特定された締付けボルトBの締付けトルクなどを画面上に出力したり、通信回線を介して例えば管理棟のコンピュータに送信したりする。   The tightening torque specifying unit 520 reads the frequency of the washer W specified by the washer frequency specifying unit 514, reads related data from the related data storage unit 518, and applies the frequency of the washer W to the read related data. The relational data includes, for example, a linear function and a quadratic function. By applying the frequency of the washer W to the function and reading the tightening torque value of the tightening bolt B corresponding to this frequency, the tightening in the existing structure is performed. The tightening torque of the tightening bolt B of the body P is specified. The data output unit 522 outputs related data, the tightening torque of the specified tightening bolt B, or the like on a screen, or transmits it to a computer in a management building, for example, via a communication line.

<締付けトルク特定方法>
次に、図4乃至図8を参照して、本発明の実施形態に係る締付けトルク特定方法について説明する。ここで、図4は、実施形態に係る締付けトルク特定方法の一例を示すフローチャートである。図4に示すように、締付けトルク特定方法は、2つのフェーズに対応したフローを有する。第1のフェーズは、例えば試験室内において、締付けボルトBの締付けトルクとワッシャーWの周波数の関係データを特定するフェーズであり、この関係データを特定するまでのフローとなる。このフローを図4の上段に示している。一方、第2のフェーズは、既設構造物における被締結体Pの締付けボルトBの締付けトルクを実際に評価するフェーズであり、この既設構造物における締付けトルクを特定するまでのフローとなる。このフローを図4の下段に示している。
<Tightening torque identification method>
Next, a tightening torque specifying method according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Here, FIG. 4 is a flowchart showing an example of the tightening torque specifying method according to the embodiment. As shown in FIG. 4, the tightening torque specifying method has a flow corresponding to two phases. The first phase is a phase in which, for example, in the test chamber, the relationship data of the tightening torque of the tightening bolt B and the frequency of the washer W is specified, and the flow is until the relationship data is specified. This flow is shown in the upper part of FIG. On the other hand, the second phase is a phase for actually evaluating the tightening torque of the tightening bolt B of the fastened body P in the existing structure, and is a flow until the tightening torque in the existing structure is specified. This flow is shown in the lower part of FIG.

まず、図4の上段のフローチャートを参照して、締付けボルトBの締付けトルクとワッシャーWの周波数の関係データを特定するまでの方法を説明する。この関係データでは、種々の締付けトルクごとのワッシャーWの周波数を特定することを要する。そのため、ステップS600において、最初の締付けトルクの設定を行う。例えば、M10の締付けボルトBの標準締付けトルクが24.5Nmの場合に、その10%に相当する2.45Nmを締付けトルクに設定し、この締付けトルクの下で、被締結体Pの締付けを行う。この際には、図1に示すように、ワッシャーWを介して締付けボルトBをナットNにて締付ける。   First, referring to the flowchart in the upper part of FIG. 4, a method for specifying the relationship data between the tightening torque of the tightening bolt B and the frequency of the washer W will be described. In this relational data, it is necessary to specify the frequency of the washer W for each of various tightening torques. Therefore, in step S600, the initial tightening torque is set. For example, when the standard tightening torque of the M10 tightening bolt B is 24.5 Nm, 2.45 Nm corresponding to 10% is set as the tightening torque, and the fastened body P is tightened under this tightening torque. . At this time, as shown in FIG. 1, the tightening bolt B is tightened with the nut N via the washer W.

ステップS602において、例えば加振器10を作動させて、試験体である被締結体Pを加振する(加振工程)。加振器10にて発生される振動には、正弦波振動や方形波振動がある。また、振動の周波数帯域も任意に設定できるが、被締結体Pの振動に対してワッシャーWが共振して大きな振幅で振動できるように、発生させる振動の周波数帯域を調整するのが好ましい。   In step S602, for example, the vibrator 10 is operated to vibrate the fastened body P that is a test body (vibration process). The vibration generated by the vibrator 10 includes sine wave vibration and square wave vibration. Moreover, although the frequency band of vibration can also be set arbitrarily, it is preferable to adjust the frequency band of the vibration to be generated so that the washer W can resonate and vibrate with a large amplitude with respect to the vibration of the fastened body P.

ステップS604において、ピックアップ20にて被締結体Pの振動速度等を測定し、レーザー振動計30にてワッシャーWの振動速度等を測定する(振動測定工程)。レーザー振動計30による振動測定は、ワッシャーWの外部に臨む表面にレーザー振動計30からレーザーを照射し、ワッシャーWの表面にて反射した反射レーザーをレーザー振動計30にて取得することにより行う。ここで、各振動計による計測データを図5に示す。図5(a)は、レーザー振動計による計測データ(時刻歴波形)の一例を示す図であり、図5(b)は、ピックアップによる計測データ(時刻歴波形)の一例を示す図である。   In step S604, the vibration speed and the like of the fastened body P are measured by the pickup 20, and the vibration speed and the like of the washer W are measured by the laser vibrometer 30 (vibration measurement process). The vibration measurement by the laser vibrometer 30 is performed by irradiating the surface facing the outside of the washer W with a laser from the laser vibrometer 30 and acquiring the reflected laser reflected by the surface of the washer W by the laser vibrometer 30. Here, the measurement data by each vibration meter is shown in FIG. FIG. 5A is a diagram showing an example of measurement data (time history waveform) by a laser vibrometer, and FIG. 5B is a diagram showing an example of measurement data (time history waveform) by a pickup.

図5に示す時刻例波形データは、M10の鉄ワッシャーを使用し、加振器10にて7kHzの正弦波振動を付与した際のデータである。図5(a)、(b)ともに、横軸は時間をロット番号で示しており、図示例では、1単位が1/20000秒を示している。また、縦軸は、振動速度を電圧値(V)で示している。   The time example waveform data shown in FIG. 5 is data when a sine wave vibration of 7 kHz is applied by the vibrator 10 using an M10 iron washer. In both FIGS. 5A and 5B, the horizontal axis indicates time by lot number, and in the illustrated example, one unit indicates 1/20000 seconds. The vertical axis indicates the vibration speed as a voltage value (V).

図5(a)に示すレーザー振動計30による時刻歴波形は、ワッシャーWの大きな振動の中に、被締結体Pの微動が含まれた複合波形を示しており、レーザー振動計30により、被締結体PとワッシャーWの双方の振動が測定されることが分かる。   The time history waveform by the laser vibrometer 30 shown in FIG. 5A shows a composite waveform in which the fast motion of the washer W is included in the large vibration of the washer W. It can be seen that the vibrations of both the fastening body P and the washer W are measured.

一方、図5(b)に示すピックアップ20による時刻歴波形は、被締結体Pのみの振動波形を示しており、図5(a)に示す複合波形における微動波形と周期が一致していることが分かる。   On the other hand, the time history waveform by the pickup 20 shown in FIG. 5 (b) shows only the vibration waveform of the fastened body P, and the period coincides with the fine movement waveform in the composite waveform shown in FIG. 5 (a). I understand.

なお、補足的に記載するが、ワッシャーWが鉄ワッシャー以外の、アルミワッシャーや一般の炭素鋼からなるワッシャー、さらにはプラスチックワッシャーの場合には、それぞれに比重が異なることから振動の態様(周期や縦軸の大きさ等)が変化する。また、加振器10にて付与される振動が正弦波振動でなくて方形波振動の場合においても、振動の態様が変化する。方形波振動の場合は、図5(a)、(b)に示す時刻歴波形よりも微動数が少なくなり、例えば図5(a)に示す時刻歴波形から多数の微動がフィルタリングされたよりシンプルな波形が得られる傾向にある。   As a supplementary description, when the washer W is an aluminum washer other than an iron washer, a washer made of general carbon steel, or a plastic washer, the specific gravity is different from each other. The size of the vertical axis etc.) changes. Further, even when the vibration applied by the vibrator 10 is not a sine wave vibration but a square wave vibration, the vibration mode changes. In the case of square wave vibration, the number of fine movements is smaller than that of the time history waveform shown in FIGS. 5A and 5B. For example, a simpler case where a large number of fine movements are filtered from the time history waveform shown in FIG. A waveform tends to be obtained.

図4に戻り、次に、ステップS606において、被締結体PとワッシャーWの周波数成分変換を行う(ワッシャー周波数特定工程)。具体的には、周波数成分変換部512に格納されているFFTプログラムに図5(a)、(b)に示す各時刻歴波形(データ)を適用して周波数成分変換することにより、各時刻歴波形を周波数成分に分解する。ここで、各振動計による計測データを周波数変換した周波数スペクトルの一例を示す。図6は、締付けトルク2.5Nmのときの振動計による計測データを周波数変換した周波数スペクトルであって、図6(a)はレーザー振動計による計測データの周波数スペクトルであり、図6(b)はピックアップによる計測データの周波数スペクトルである。また、以後の締結トルクを変更した際の別の締付けトルク12.5Nmのときの振動計による計測データを周波数変換した周波数スペクトルを図7に示す。図6と同様、図7(a)はレーザー振動計による計測データの周波数スペクトルであり、図7(b)はピックアップによる計測データの周波数スペクトルである。   Returning to FIG. 4, next, in step S606, frequency component conversion of the fastened object P and the washer W is performed (washer frequency specifying step). Specifically, each time history is converted by applying each time history waveform (data) shown in FIGS. 5A and 5B to the FFT program stored in the frequency component conversion unit 512 to convert the frequency components. Decompose the waveform into frequency components. Here, an example of the frequency spectrum which frequency-converted the measurement data by each vibrometer is shown. FIG. 6 is a frequency spectrum obtained by frequency-converting the measurement data obtained by the vibrometer when the tightening torque is 2.5 Nm. FIG. 6A is a frequency spectrum of the measurement data obtained by the laser vibrometer, and FIG. Is the frequency spectrum of the measurement data from the pickup. Further, FIG. 7 shows a frequency spectrum obtained by frequency-converting the measurement data obtained by the vibrometer when another tightening torque is changed to 12.5 Nm. As in FIG. 6, FIG. 7A shows a frequency spectrum of measurement data obtained by a laser vibrometer, and FIG. 7B shows a frequency spectrum of measurement data obtained by a pickup.

ここでは、ステップS602において、加振器10を1000Hzで加振し、その結果を図6,7に示している。なお、図6、7においては、1000Hz未満の低振動帯域は被締結体PとワッシャーWのいずれの振動帯域にも相当しないことが経験則上分かっていることから、1000Hz未満にあるスペクトルピークは無視することにする。さらに、ワッシャーWの周波数帯域は5000Hz以上であることも経験則上分かっていることから、ワッシャーWの周波数の特定において5000Hz未満の周波数帯域は無視することにする。   Here, in step S602, the vibrator 10 is vibrated at 1000 Hz, and the results are shown in FIGS. In FIGS. 6 and 7, it is known from experience that the low vibration band of less than 1000 Hz does not correspond to any vibration band of the fastened body P and the washer W. Therefore, the spectrum peak below 1000 Hz is I will ignore it. Furthermore, since it is known from experience that the frequency band of the washer W is 5000 Hz or higher, the frequency band of less than 5000 Hz is ignored in specifying the frequency of the washer W.

図6(a)、(b)を参照すると、いずれにも、1000Hzにスペクトルピークが存在するが、これは、加振器10を1000Hzで加振したことによる被締結体Pの周波数である。一方、図6(a)に示すレーザー振動計による計測データの周波数スペクトルでは、6200Hzにスペクトルピークが存在し、一方で、図6(b)に示すピックアップによる計測データの周波数スペクトルでは、5000Hz以上の周波数帯域においてスペクトルピークは存在しない。そこで、図4におけるステップS608において、双方の周波数スペクトルより、図6(a)におけるスペクトルピーク6200Hzを、締付けトルク2.5NmのときのワッシャーWの周波数として特定する。   Referring to FIGS. 6A and 6B, there is a spectrum peak at 1000 Hz in both cases, which is the frequency of the fastened object P due to the vibration of the vibrator 10 at 1000 Hz. On the other hand, in the frequency spectrum of the measurement data obtained by the laser vibrometer shown in FIG. 6A, there is a spectrum peak at 6200 Hz. On the other hand, in the frequency spectrum of the measurement data obtained by the pickup shown in FIG. There is no spectral peak in the frequency band. Therefore, in step S608 in FIG. 4, the spectrum peak 6200 Hz in FIG. 6A is specified as the frequency of the washer W when the tightening torque is 2.5 Nm from both frequency spectra.

ここで、参考までに、図7(a)、(b)を参照して、別の締付けトルク12.5Nmのときの結果を示す。図7(a)、(b)より、図6(a)、(b)と同様に、1000Hzにスペクトルピークが存在している。そして、図7(a)に示すレーザー振動計による計測データの周波数スペクトルでは、6600Hzにスペクトルピークが存在していることより、図7(a)におけるスペクトルピーク6600Hzを、締付けトルク12.5NmのときのワッシャーWの周波数として特定する。   Here, for reference, a result at another tightening torque of 12.5 Nm is shown with reference to FIGS. From FIGS. 7 (a) and 7 (b), a spectrum peak exists at 1000 Hz as in FIGS. 6 (a) and 6 (b). In the frequency spectrum of the measurement data obtained by the laser vibrometer shown in FIG. 7A, a spectrum peak exists at 6600 Hz, so that the spectrum peak 6600 Hz in FIG. Is specified as the frequency of the washer W.

図4に戻り、ステップS608において、締付けトルク2.5NmのときのワッシャーWの周波数が特定されたら、ステップS600に戻り、締付けトルクを例えば5Nmに変更して再設定し、以後、ステップS602乃至ステップS608を実行する。締付けトルクが12.5Nmに設定されたフローにおいては、既に図7を参照して説明した通り、6600Hzが締付けトルク12.5NmのときのワッシャーWの周波数として特定される。   Returning to FIG. 4, when the frequency of the washer W when the tightening torque is 2.5 Nm is specified in step S608, the process returns to step S600 and the tightening torque is changed to, for example, 5 Nm and reset, and thereafter steps S602 to S602 are performed. S608 is executed. In the flow in which the tightening torque is set to 12.5 Nm, as already described with reference to FIG. 7, 6600 Hz is specified as the frequency of the washer W when the tightening torque is 12.5 Nm.

締付けトルクを種々変化させながら図4におけるステップS602乃至S608を実行することにより、ステップS610において、締付けボルトBの締付けトルクとワッシャーWの周波数の関係データを特定する(関係データ特定工程)。ここで、図8は、締付けトルクとワッシャー周波数の関係グラフの一例を示す図である。この関係グラフは、M10の締付けボルトに対応する鉄ワッシャーに関する関係グラフの一例である。このケースでは、図4に示すフローにて特定された締付けトルクごとのワッシャーWの周波数に関する各プロットが一次関数にて近似することができている。なお、各プロットの傾向により、二次関数等の曲線グラフにて関係グラフが作成される場合もある。図8に示す関係データ(関係グラフ)が作成されることにより、図4における試験室内での関係データを特定するまでのフローが終了する。   By performing steps S602 to S608 in FIG. 4 while varying the tightening torque, in step S610, the relationship data between the tightening torque of the tightening bolt B and the frequency of the washer W is specified (relation data specifying step). Here, FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a relationship graph between the tightening torque and the washer frequency. This relationship graph is an example of a relationship graph relating to an iron washer corresponding to the M10 tightening bolt. In this case, each plot relating to the frequency of the washer W for each tightening torque specified in the flow shown in FIG. 4 can be approximated by a linear function. Depending on the tendency of each plot, a relationship graph may be created as a curve graph such as a quadratic function. When the relation data (relation graph) shown in FIG. 8 is created, the flow until the relation data in the test room in FIG. 4 is specified is completed.

ここで作成された関係データは、図1に示すコンピュータ50に格納される。計測者は、既設構造物における実際の締付けボルトBの締付けトルクの特定に際して、このコンピュータ50を含む締付けトルク特定装置100を現地に持ち込んで、締付けトルクの特定を行う。具体的には、図4の下段に示すフローに基づく特定方法を実行する。   The relational data created here is stored in the computer 50 shown in FIG. When specifying the actual tightening torque of the tightening bolt B in the existing structure, the measurer brings the tightening torque specifying device 100 including the computer 50 to the site and specifies the tightening torque. Specifically, a specifying method based on the flow shown in the lower part of FIG. 4 is executed.

ステップS700において、加振器10にて所定の周波数帯の振動を発生させることにより、既設構造物の被締結体Pを加振する。そして、ステップS702において、ピックアップ20にて被締結体Pの振動速度等を測定し、レーザー振動計30にてワッシャーWの振動速度等を測定する。次に、ステップS704において、被締結体PとワッシャーWの周波数成分変換を行い、ステップS706において、ワッシャーWの周波数を特定する。   In step S <b> 700, vibration of a predetermined frequency band is generated by the vibrator 10 to vibrate the fastened body P of the existing structure. In step S <b> 702, the vibration speed of the fastened body P is measured by the pickup 20, and the vibration speed of the washer W is measured by the laser vibrometer 30. Next, in step S704, the frequency components of the fastened object P and the washer W are converted, and in step S706, the frequency of the washer W is specified.

ステップS708において、特定されたワッシャーWの周波数をコンピュータ50内に格納されている関係データに適用することにより、ステップS710において、測定対象の締付けボルトBの締付けトルクが特定される(締付けトルク特定工程)。   In step S708, by applying the frequency of the specified washer W to the relational data stored in the computer 50, in step S710, the tightening torque of the tightening bolt B to be measured is specified (tightening torque specifying step). ).

本実施形態に係る締付けトルク特定方法によれば、既設構造物の被締結体Pにおける締付けボルトBの締付けトルクの特定に際して、この締付けボルトBに直接接触することがないことから、高精度に現状の締付けボルトBの締付けトルクを特定することが可能になる。   According to the tightening torque specifying method according to the present embodiment, when the tightening torque of the tightening bolt B in the to-be-fastened body P of the existing structure is specified, the tightening torque is not directly in contact with the tightening bolt B. It is possible to specify the tightening torque of the tightening bolt B.

[第2の実施形態]
<締付けトルク特定装置>
次に、図9を参照して、本発明の第2の実施形態に係る締付けトルク特定装置について説明する。図9は、第2の実施形態に係る締付けトルク特定装置の一例を示す図である。締付けトルク特定装置200は、締付けトルク特定装置100におけるレーザー振動計30に代わって、ワッシャーWの表面に圧電素子60を振動計として貼り付けることにより構成されている。また、圧電素子60は抵抗が大き過ぎることから、インピーダンス変換機44を介してA/D変換機43に接続される。なお、その他の装置構成は、締付けトルク特定装置100と同様である。
[Second Embodiment]
<Tightening torque identification device>
Next, a tightening torque specifying device according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a tightening torque specifying device according to the second embodiment. The tightening torque specifying device 200 is configured by sticking the piezoelectric element 60 as a vibrometer on the surface of the washer W instead of the laser vibrometer 30 in the tightening torque specifying device 100. Further, since the piezoelectric element 60 has too high resistance, it is connected to the A / D converter 43 via the impedance converter 44. The other device configuration is the same as that of the tightening torque specifying device 100.

ピエゾフィルム60は、圧電効果を有するプラスチックである、PVDF(Poly Vinylidene DiFluoride)から形成され、超軽量のフィルムである。そのため、ワッシャーWの表面にピエゾフィルム60を貼着しても重量の増加は殆どなく、従って、被締結体Pが振動した際に、ほぼワッシャーWのみの振動を生じさせることができる。   The piezo film 60 is an ultralight film made of PVDF (Poly Vinylidene DiFluoride), which is a plastic having a piezoelectric effect. Therefore, even if the piezo film 60 is attached to the surface of the washer W, there is almost no increase in weight. Therefore, when the fastened body P vibrates, vibration of only the washer W can be generated.

また、締付けトルク特定装置200は、ピエゾフィルム60をワッシャーWの表面に貼り付ける構成を有していることから、締付けトルク特定装置100に比べて既存構造物の締付けボルトBの締付けトルクの特定に際して現地に搬送し易く、また、現地での計測性も良好であることから、より実用的な装置である。締付けトルク特定装置200も、図2に示すハードウェア構成を有し、図3に示す機能構成を有する。   Further, since the tightening torque specifying device 200 has a configuration in which the piezo film 60 is attached to the surface of the washer W, the tightening torque specifying device 200 is more specific than the tightening torque specifying device 100 when specifying the tightening torque of the tightening bolt B of the existing structure. It is a more practical device because it is easy to transport to the site and has good measurements at the site. The tightening torque specifying device 200 also has the hardware configuration shown in FIG. 2 and the functional configuration shown in FIG.

[加振器による周波数帯が、締付けトルクとワッシャー周波数の関係データへ与える影響についての検証]
本発明者等は、加振器による周波数帯が、締付けトルクとワッシャー周波数の関係データに対して影響を与えるか否かについて検証を行った。本検証では、M10の締付けボルト用の鉄ワッシャーを用いて試験装置を作成し、加振器によって発生される振動の周波数を1kHz乃至10kHzで1kHzごとに変化させ、各周波数帯の振動を試験体である被締結体に付与し、図4に示す締付けトルク特定方法を実行することにより、各周波数帯の振動における締付けトルクとワッシャー周波数の関係グラフを特定した。図10に、検証結果を示す。
[Verification of the influence of the frequency band by the vibrator on the relational data of tightening torque and washer frequency]
The present inventors have verified whether or not the frequency band due to the vibrator affects the relationship data between the tightening torque and the washer frequency. In this verification, a test device was created using an iron washer for M10 tightening bolts, the frequency of vibration generated by the vibrator was changed from 1 kHz to 10 kHz every 1 kHz, and vibrations in each frequency band were tested. By applying the tightening torque specifying method shown in FIG. 4 to the object to be fastened, the relationship graph between the tightening torque and the washer frequency in the vibration of each frequency band was specified. FIG. 10 shows the verification result.

図10より、加振器による周波数を1kHz乃至10kHzの間で変化させても、ほぼ同様の締付けトルクとワッシャー周波数の関係グラフが特定されることが検証されている。また、M10の締付けボルトの標準締付けトルクは24.5Nmであることから、この標準締付けトルク以下のトルク範囲において、ワッシャーの周波数はおよそ7000Hz程度になることが分かる。従って、ワッシャー自体を7000Hz程度の周波数帯で共振するように装置構成を調整することにより、締付けトルクの検出精度をより一層向上させることができると考えられる。   From FIG. 10, it is verified that even if the frequency by the vibrator is changed between 1 kHz and 10 kHz, the same relationship graph between the tightening torque and the washer frequency is specified. Further, since the standard tightening torque of the M10 tightening bolt is 24.5 Nm, it can be seen that the frequency of the washer is about 7000 Hz in the torque range below the standard tightening torque. Therefore, it is considered that the detection accuracy of the tightening torque can be further improved by adjusting the device configuration so that the washer itself resonates in a frequency band of about 7000 Hz.

なお、上記実施形態に挙げた構成等に対し、その他の構成要素が組み合わされるなどした他の実施形態であってもよく、また、本発明はここで示した構成に何等限定されるものではない。この点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。   In addition, other embodiments in which other components are combined with the configurations described in the above embodiments may be used, and the present invention is not limited to the configurations shown here. . This point can be changed without departing from the spirit of the present invention, and can be appropriately determined according to the application form.

例えば、ピエゾフィルムを貼着したワッシャーによれば、ピエゾフィルムの影響を受けずにワッシャーのみの振動を計測できることは第二の実施形態に係る締付けトルク特定装置にて説明した通りである。そこで、この第二の実施形態に係る締付けトルク特定装置への適用に好適なワッシャーを提供することができる。このワッシャーは、被締結体がワッシャーを介してナットにて締付けられている締付けボルト用のワッシャーであり、圧電素子が振動計として貼り付けられたものである。この振動検知用のワッシャーは、締結用ボルトとともに使用することにより、ボルトやナットの緩みによって締付けトルクが低下し、振動が変化する際の振動変化を検知する。そして、検知した振動変化に基づき、ボルトの締付け状態を特定し、監理することを可能にしたものである。   For example, according to the washer attached with the piezo film, the vibration of only the washer can be measured without being affected by the piezo film, as described in the tightening torque specifying device according to the second embodiment. Accordingly, a washer suitable for application to the tightening torque specifying device according to the second embodiment can be provided. This washer is a washer for a fastening bolt in which a body to be fastened is fastened with a nut via a washer, and a piezoelectric element is attached as a vibrometer. When this washer for vibration detection is used together with a fastening bolt, the tightening torque decreases due to loosening of the bolt and nut, and detects a vibration change when the vibration changes. Based on the detected vibration change, the bolt tightening state can be specified and managed.

このワッシャーは、例えば、トンネル内の上部に配設される器具のボルト締付け箇所や、橋梁などにおけるボルト締付け箇所等に利用できる。振動検知用のワッシャーを利用して振動を継続的に測定することにより、振動変化を検知した時点で何等かの異常が生じたことを瞬時に検知することができ、極めて有用である。つまり、通常発生する振動(例えば、車両の通行等に起因する振動)をワッシャーを介して計測し、この計測を継続的に行うことにより、締付けトルクに変化があった際には異常が生じたことを瞬時に特定することが可能になる。   This washer can be used, for example, at a bolt tightening position of an instrument disposed in the upper part of the tunnel, a bolt tightening position on a bridge or the like. By continuously measuring vibration using a vibration detection washer, it is possible to instantly detect that some abnormality has occurred at the time of detecting a vibration change, which is extremely useful. In other words, normally occurring vibrations (for example, vibrations caused by traffic of the vehicle, etc.) are measured via the washer, and this measurement is continuously performed, so that abnormality occurs when the tightening torque changes. It becomes possible to identify the matter instantly.

10:加振器(加振手段)、20:ピックアップ、30:レーザー振動計(レーザードップラー振動計)、50:コンピュータ、60:圧電素子(ピエゾフィルム)、100,200:締付けトルク特定装置、P:被締結体、B:締付けボルト、N:ナット、W:ワッシャー   10: Vibrator (vibration means), 20: pickup, 30: laser vibrometer (laser Doppler vibrometer), 50: computer, 60: piezoelectric element (piezo film), 100, 200: tightening torque specifying device, P : Fastened body, B: Fastening bolt, N: Nut, W: Washer

Claims (8)

被締結体がワッシャーを介してナットにて締付けられている締付けボルトの締付けトルクを特定する、締付けボルトの締付けトルク特定装置であって、
前記被締結体を加振する加振手段と、
前記被締結体と前記ワッシャーの振動を測定する振動計と、
前記振動計による計測データを周波数成分に変換する変換プログラムが格納され、かつ、締付けボルトの締付けトルクとワッシャーの周波数の関係データが格納されているコンピュータと、を有することを特徴とする、締付けボルトの締付けトルク特定装置。
A tightening torque identifying device for a tightening bolt for identifying a tightening torque of a tightening bolt whose body to be fastened is tightened with a nut via a washer,
Vibration means for vibrating the fastened body;
A vibrometer for measuring vibrations of the fastened body and the washer;
A tightening bolt, comprising: a computer storing a conversion program for converting measurement data obtained by the vibration meter into a frequency component, and storing data related to the tightening torque of the tightening bolt and the frequency of the washer. Tightening torque identification device.
前記コンピュータにおいて、前記ワッシャーの周波数のみが特定され、該ワッシャーの周波数が前記関係データに適用されて前記締付けボルトの締付けトルクが特定されることを特徴とする、請求項1に記載の締付けボルトの締付けトルク特定装置。   The tightening bolt according to claim 1, wherein in the computer, only the frequency of the washer is specified, and the frequency of the washer is applied to the relational data to determine the tightening torque of the tightening bolt. Tightening torque identification device. 前記振動計が、前記ワッシャーにレーザーを照射して反射レーザーを取得するレーザー振動計、もしくは、前記ワッシャーに装着される圧電素子のいずれか一種であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の締付けボルトの締付けトルク特定装置。   The said vibrometer is either a laser vibrometer which irradiates a laser to the said washer and acquires a reflected laser, or a piezoelectric element with which the said washer is mounted | worn, The 1st or 2 characterized by the above-mentioned The tightening torque specifying device for the specified tightening bolt. 前記被締結体と前記ワッシャーの振動を測定する振動計がそれぞれの振動の測定に固有の振動計からなり、
前記被締結体の振動を測定する前記振動計がピックアップからなり、
前記ワッシャーの振動を測定する前記振動計が、前記ワッシャーにレーザーを照射して反射レーザーを取得するレーザー振動計、もしくは、前記ワッシャーに装着される圧電素子のいずれか一種であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の締付けボルトの締付けトルク特定装置。
The vibrometer that measures the vibration of the fastened body and the washer is composed of a vibrometer specific to the measurement of each vibration,
The vibrometer for measuring the vibration of the fastened body comprises a pickup,
The vibrometer that measures the vibration of the washer is either a laser vibrometer that irradiates the washer with a laser to obtain a reflected laser, or a piezoelectric element that is attached to the washer. The tightening torque specifying device for a tightening bolt according to claim 1 or 2.
被締結体がワッシャーを介してナットにて締付けられている締付けボルトの締付けトルクを特定する、締付けボルトの締付けトルク特定方法であって、
前記被締結体を加振する加振工程と、
前記被締結体と前記ワッシャーの振動を測定する、振動測定工程と、
前記振動測定工程にて測定された計測データを周波数成分に変換した後、ワッシャーの周波数を特定する、ワッシャー周波数特定工程と、
締付けボルトの締付けトルクとワッシャーの周波数の関係データを特定する、関係データ特定工程と、
前記関係データ特定工程にて特定されている前記関係データに対して、前記ワッシャー周波数特定工程にて特定された前記ワッシャーの周波数を適用することにより、前記締付けボルトの締付けトルクを特定する、締付けトルク特定工程と、を有することを特徴とする、締付けボルトの締付けトルク特定方法。
A tightening bolt specifying method for specifying a tightening torque of a tightening bolt in which a body to be fastened is tightened with a nut via a washer,
A vibration step of vibrating the fastened body;
A vibration measuring step for measuring vibrations of the fastened body and the washer;
After converting the measurement data measured in the vibration measurement step into a frequency component, the frequency of the washer is specified, a washer frequency specifying step,
A relationship data identification step for identifying relationship data between the tightening torque of the tightening bolt and the frequency of the washer;
A tightening torque that specifies a tightening torque of the tightening bolt by applying the frequency of the washer specified in the washer frequency specifying step to the relation data specified in the related data specifying step. And a specifying step. A method for specifying a tightening torque of a tightening bolt.
前記振動測定工程において、
前記被締結体の振動と前記ワッシャーの振動の測定を、該ワッシャーにレーザーを照射して反射レーザーを取得することによる方法と、前記ワッシャーに圧電素子を装着して該圧電素子にて測定する方法のいずれか一種にて行うことを特徴とする、請求項5に記載の締付けボルトの締付けトルク特定方法。
In the vibration measuring step,
Measurement of vibration of the fastened body and vibration of the washer by irradiating the washer with a laser to obtain a reflected laser, and measuring with the piezoelectric element by attaching a piezoelectric element to the washer The tightening bolt specifying method for a tightening bolt according to claim 5, wherein the tightening torque is determined by any one of the following methods.
前記振動測定工程において、
前記被締結体の振動をピックアップにて測定し、
前記ワッシャーの振動の測定を、該ワッシャーにレーザーを照射して反射レーザーを取得することによる方法と、前記ワッシャーに圧電素子を装着して該圧電素子にて測定する方法のいずれか一種にて行うことを特徴とする、請求項5に記載の締付けボルトの締付けトルク特定方法。
In the vibration measuring step,
Measure the vibration of the fastened body with a pickup,
Measurement of the vibration of the washer is performed by any one of a method of irradiating the washer with a laser to obtain a reflected laser, and a method of attaching a piezoelectric element to the washer and measuring with the piezoelectric element. The method for identifying a tightening torque of a tightening bolt according to claim 5, wherein:
被締結体がワッシャーを介してナットにて締付けられている締付けボルト用のワッシャーであって、
圧電素子が振動計として貼り付けられているワッシャー。
A washer for a fastening bolt in which a body to be fastened is fastened with a nut via a washer,
A washer with a piezoelectric element attached as a vibration meter.
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