JP2688445B2 - Ultrasonic bolt axial force measuring device - Google Patents

Ultrasonic bolt axial force measuring device

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JP2688445B2
JP2688445B2 JP702090A JP702090A JP2688445B2 JP 2688445 B2 JP2688445 B2 JP 2688445B2 JP 702090 A JP702090 A JP 702090A JP 702090 A JP702090 A JP 702090A JP 2688445 B2 JP2688445 B2 JP 2688445B2
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章宏 金谷
嘉昭 鈴木
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Hitachi Construction Machinery Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、締結後または締結中のボルトの軸力を超音
波を利用して測定する軸力測定装置に係わり、特に、軸
力測定と同時にボルトの曲がりを測定するのに好適なも
のである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to an axial force measuring device for measuring the axial force of a bolt after fastening or during fastening using ultrasonic waves, and in particular, At the same time, it is suitable for measuring the bending of the bolt.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

締結後または締結中のボルトの軸力を測定すること
は、ボルトの緩みの有無や、軸力が過大かあるいは過小
になっていないかなどボルトの締結状態を知る上で有効
な手段であり、従来から超音波を利用して手軽に測定す
ることができる軸力測定装置が実用に供されている。第
5図はその1例をブロック図で示したもので、まず、ボ
ルト締結前に、ボルト1の1端面(図ではボルト1の頭
部頂面)1aに当接した探触子2に対してパルサー3によ
りパルス印加し、ボルト1の他端面(図ではボルト1の
ねじ側端面)1bに向けて超音波パルスを入射する。入射
パルスは他端面1bで反射してボルト1内を往復伝搬し、
往復伝搬した反射波信号は探触子2を介してレシーバ4
に送られる。レシーバ4で受信された反射波信号は増幅
器5によって所望の振幅まで増幅され、ゲート回路6を
介してA/D変換部7に送られ前記反射波信号の伝搬時間
が数値化される。数値化された伝搬時間は演算処理部8
を介して記憶部10に入力される。9は入力部で、ボルト
1の全長、有効長さ、直径、ねじピッチなどの寸法や材
料定数、音速等の初期設定値が入力されているととも
に、ボルト1の締結作業や測定作業等の作業指令信号を
出力する。つぎに、ボルト1の締結後に上記締結前と同
一手順で締結後の伝搬時間を演算処理部8に入力し、演
算処理部8にてさきに記憶部10に入力されているボルト
1締結前の伝搬時間の値と入力部9の入力値を利用して
比較演算する。比較演算は次式(1)により行われてい
る。
Measuring the axial force of the bolt after or during fastening is an effective means for knowing the bolt fastening state such as whether the bolt is loose and whether the axial force is too large or too small. 2. Description of the Related Art Conventionally, an axial force measuring device that can easily measure using ultrasonic waves has been put into practical use. FIG. 5 is a block diagram showing one example thereof. First, with respect to the probe 2 that is in contact with one end surface (the top surface of the head of the bolt 1 in the figure) 1a of the bolt 1 before the bolt is fastened. A pulse is applied by the pulsar 3 and an ultrasonic pulse is incident toward the other end surface 1b of the bolt 1 (the end surface on the screw side of the bolt 1 in the figure) 1b. The incident pulse is reflected by the other end surface 1b and propagates back and forth in the bolt 1,
The reflected wave signal propagating back and forth propagates through the probe 2 to the receiver 4
Sent to The reflected wave signal received by the receiver 4 is amplified to a desired amplitude by the amplifier 5 and sent to the A / D converter 7 through the gate circuit 6 to quantify the propagation time of the reflected wave signal. The digitized propagation time is calculated by the arithmetic processing unit 8
Is input to the storage unit 10 via. Reference numeral 9 denotes an input section, in which dimensions such as the total length, effective length, diameter, and screw pitch of the bolt 1, material constants, and initial setting values such as sonic velocity are input, and work such as fastening work and measuring work of the bolt 1 is performed. Output a command signal. Next, after the bolt 1 is fastened, the propagation time after fastening is input to the arithmetic processing unit 8 in the same procedure as before the fastening, and the arithmetic processing unit 8 inputs the propagation time before fastening the bolt 1 previously input to the storage unit 10. A comparison operation is performed using the value of the propagation time and the input value of the input unit 9. The comparison calculation is performed by the following equation (1).

ここで、F …ボルトの軸力 (ton) t1…ボルト締結前のエコーの伝搬時間 (se
c) t2…ボルト締結後のエコーの伝搬時間 (se
c) δ…ボルトのコンプライアンス (mm/Kgf) K …測定時のボルトの材料定数 V0…ボルトの音速 (m/sec) なお、ボルトのコンプライアンスδは、ボルト1に単
位軸力(kgf)を負荷させたときのボルト1の弾性伸び
(mm)を表わすもので、入力部9に予め入力されている
初期設定値より演算される。
Where F… Bolt axial force (ton) t 1 … Echo propagation time before bolt fastening (se
c) t 2 … Echo propagation time after bolt fastening (se
c) δ… Bolt compliance (mm / Kgf) K… Bolt material constant during measurement V 0 … Bolt sound velocity (m / sec) The bolt compliance δ is the unit axial force (kgf) applied to the bolt 1. It represents the elastic elongation (mm) of the bolt 1 when it is loaded, and is calculated from the initial setting value input in advance in the input unit 9.

上記比較演算された値は、表示部11に表示され所定値
か否かが確認されるが、該値が過大または過小の場合に
は再締結が行われ所定のボルト軸力にされる。
The value calculated by the comparison is displayed on the display unit 11 to check whether it is a predetermined value or not. If the value is too large or too small, re-fastening is performed to obtain a predetermined bolt axial force.

一方、被締結部材の表面が平行でない場合やボルト座
面の傾きがある場合、さらにはボルトに曲げ荷重が作用
した場合等においては、ボルトに軸力のほか曲げ応力を
も発生させることになる。かかる場合は、所定の軸力で
締結したつもりでも曲げ応力により、ボルトが破損した
り、また、所定の軸力で締結した場合でも稼動中に激し
い振動があると、前記曲げ応力によりボルトの折損事故
等を発生させる好ましくない状態となる。
On the other hand, when the surface of the member to be fastened is not parallel, the seat surface of the bolt is tilted, or when a bending load is applied to the bolt, bending stress is generated in addition to the axial force of the bolt. . In such a case, if the bolt is damaged due to bending stress even if it is intended to be fastened with a predetermined axial force, or if there is severe vibration during operation even when fastened with a predetermined axial force, the bending stress causes the bolt to break. An unfavorable state that causes an accident or the like will occur.

このような好ましくない状態を避けるためボルトに発
生する曲げ応力ないしは曲がり角度を測定することが行
われている。従来の測定方法は、予めボルトの軸部の複
数箇所にひずみゲージを貼着し、ボルト締結中または締
結後に各ひずみゲージに発生するひずみ量をひずみ計に
て測定し、測定したひずみ量の変化量から曲げ応力ない
しは曲がり角度を測定するものである。
In order to avoid such an unfavorable state, the bending stress or bending angle generated in the bolt is measured. The conventional measurement method is to attach strain gauges to multiple points on the shaft of the bolt in advance, measure the amount of strain that occurs in each strain gauge during or after fastening the bolt with a strain gauge, and change the measured strain amount. Bending stress or bending angle is measured from the quantity.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

上記の如く、ボルトの軸力については超音波を利用し
て手軽に測定することができる軸力測定装置が提供され
ているが、ボルトに発生する曲げ応力ないし曲がり角度
はひずみゲージからのひずみ量を測定して求めるもので
あるため、下記のような問題点を有していた。
As mentioned above, the axial force measuring device that can easily measure the axial force of the bolt using ultrasonic waves is provided, but the bending stress or bending angle generated in the bolt is the amount of strain from the strain gauge. Therefore, the following problems were encountered.

(a)ボルトの曲げ応力ないしは曲がり角度を精度よく
測定するためには、ボルトの各部にできるだけ多くのひ
ずみゲージを貼着する必要があるが、それだけひずみゲ
ージの貼着に手間がかかり、同時にそれら多数のひずみ
ゲージの測定に時間がかかる。
(A) In order to accurately measure the bending stress or bending angle of a bolt, it is necessary to attach as many strain gauges to each part of the bolt as possible, but it takes time and effort to attach the strain gauges. It takes time to measure many strain gauges.

(b)構造物の重要部分に使用されるボルトは、通常単
数で使用されることはなく多数で使用されるから、多数
のボルト全部に対してひずみ測定を行うのは困難でいき
おい抜き取り検査にならざるを得ず、検査しないボルト
に対して不安の残る不十分な検査となる。
(B) The number of bolts used in important parts of the structure is not usually singular, but many, so it is difficult to measure the strain on all of the bolts, and it is necessary to perform random sampling inspection. Inevitably, it will be an unsatisfactory inspection that remains uneasy for bolts that are not inspected.

(c)また、実際に構造物に使用されているボルトに対
してはひずみゲージを貼着する場所が無いのが普通であ
り、かかる場合にはボルトまたは被締結部材にひずみゲ
ージ貼着のための加工を施したモデル実験によらざるを
得ず、それだけ実物との誤差が生じ測定結果に補正を必
要とする。
(C) In addition, there is usually no place to attach the strain gauge to the bolt actually used in the structure. In such a case, the strain gauge is attached to the bolt or the member to be fastened. There is no choice but to use a model experiment that has been subjected to the processing described above, and an error with the actual product occurs accordingly, and the measurement result needs to be corrected.

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、締結後また
は締結中におけるボルトの軸力と曲がりとを、同時に、
しかも容易に測定することができる超音波によるボルト
の軸力測定装置を提供することを目的とする。
In view of the problems of the above-mentioned conventional techniques, the present invention simultaneously measures the axial force and bending of the bolt after or during fastening,
Moreover, it is an object of the present invention to provide a device for measuring the axial force of a bolt by ultrasonic waves that can be easily measured.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

上記目的を達成するため、本発明の超音波によるボル
トの軸力測定装置は、ボルトの1端面に当接した探触子
より該ボルトの他端面に向けて入射された超音波ビーム
が前記ボルトの他端面にて反射し、ボルト内を往復伝搬
した反射波信号のボルト締結前と締結後における伝搬時
間を入力して両者を比較演算し、その演算値を表示部に
出力する演算処理部を備えたボルトの軸力測定装置にお
いて、前記伝搬時間の入力と並行して前記反射波信号の
ボルト締結前のエコー高さとボルト締結後のエコー高さ
とを入力し、両エコー高さを比較演算してその演算値を
表示部に出力し、ボルトの軸力と曲がりとを同時に測定
可能にする演算処理部を具備する構成にしたものであ
る。
In order to achieve the above object, the ultrasonic axial force measuring device for a bolt according to the present invention is such that an ultrasonic beam incident from a probe abutting on one end face of the bolt toward the other end face of the bolt is the bolt. Input the propagation time before and after bolt fastening of the reflected wave signal reflected on the other end surface of the bolt and propagating back and forth in the bolt, compare and compute both, and output the computed value to the display unit. In a bolt axial force measuring device provided, in parallel with the input of the propagation time, the echo height before bolt fastening and the echo height after bolt fastening of the reflected wave signal are input, and both echo heights are compared and calculated. The calculation value is output to the display unit to measure the axial force and bending of the bolt at the same time.

また、ボルトの1端面に当接した探触子より該ボルト
の他端面に向けて入射された超音波ビームが前記ボルト
の他端面にて反射し、ボルト内を往復伝搬した反射波信
号のボルト締結前と締結中における伝搬時間を入力して
両者を比較演算し、その演算値を表示部に出力する演算
処理部を備えたボルトの軸力測定装置において、前記伝
搬時間の入力と並行して前記反射波信号のボルト締結前
のエコー高さとボルト締結中のエコー高さとを入力し、
両エコー高さを比較演算してその演算値を表示部に出力
し、ボルトの締結中の軸力と曲がりとを同時に測定可能
にする演算処理部を具備する構成にしたものである。
Further, an ultrasonic beam incident from the probe abutting on one end face of the bolt toward the other end face of the bolt is reflected on the other end face of the bolt, and the bolt of the reflected wave signal propagated back and forth in the bolt. In a bolt axial force measuring device having an arithmetic processing unit for inputting the propagation time before and during fastening and comparing and calculating the both, and outputting the calculated value to the display unit, in parallel with the input of the propagation time. Input the echo height before bolt fastening of the reflected wave signal and the echo height during bolt fastening,
The two echo heights are compared and calculated, the calculated value is output to the display unit, and the arithmetic processing unit that enables simultaneous measurement of the axial force and bending of the bolt during fastening is provided.

〔作用〕[Action]

上記構成としたことにより、ボルト内を往復伝搬した
反射波信号のボルト締結前の伝搬時間と締結後における
伝搬時間とが、演算処理部において比較演算されて表示
部に出力されるが、これと並行して前記反射波信号のボ
ルト締結前のエコー高さとボルト締結後のエコー高さと
が、前記演算処理部または別に設けられた演算処理部に
入力され、該演算処理部において比較演算されてその演
算値が前記表示部に出力される。そして伝搬時間の演算
値よりボルト締結後におけるボルトの軸力を、また、エ
コー高さの演算値よりボルトの曲がり角度をそれぞれ同
時に測定する。
With the above configuration, the propagation time before the bolt fastening and the propagation time after the fastening of the reflected wave signal propagating back and forth in the bolt are compared in the arithmetic processing unit and output to the display unit. In parallel, the echo height before bolting and the echo height after bolting of the reflected wave signal are input to the arithmetic processing unit or an arithmetic processing unit provided separately, and the arithmetic processing unit compares and calculates the result. The calculated value is output to the display unit. Then, the axial force of the bolt after fastening the bolt is measured from the calculated value of the propagation time, and the bending angle of the bolt is measured from the calculated value of the echo height at the same time.

ここで、曲がりのない状態で締結されたボルトの場合
は、ボルトの軸力が増加してもエコー高さのボルト締結
前と締結後との値はほとんど変化がなくほぼ一定値であ
ることが実験データで確認されているから、前記表示部
において、エコー高さがボルト締結後にボルト締結前よ
り低下していることを検出することでボルトに曲がりが
発生していることが容易に検知され、その曲がり角度を
算式により容易に演算することが可能になる。そして、
上記ボルトの曲がりによるエコー高さの低下は、ボルト
の超音波ビーム入射面である探触子の当接面と該超音波
ビームの反射面であるボルトの他端面との平行度の変化
によるものであり、ボルトの曲がり角度に対応してエコ
ー高さが低下する。
Here, in the case of a bolt that is fastened without bending, even if the axial force of the bolt increases, the echo height values before and after fastening the bolt may be almost constant with almost no change. Since it is confirmed by the experimental data, it is easy to detect that the bolt is bent by detecting that the echo height is lower after bolt fastening than before bolt fastening, in the display section. The bending angle can be easily calculated by a formula. And
The decrease in echo height due to the bending of the bolt is caused by a change in parallelism between the contact surface of the probe which is the ultrasonic beam incident surface of the bolt and the other end surface of the bolt which is the reflective surface of the ultrasonic beam. Therefore, the echo height decreases corresponding to the bending angle of the bolt.

また、上記ボルト締結前と締結後とにおける伝搬時間
およびエコー高さの測定・演算は、ボルト締結前と締結
中との間においても同一の手順により行うことが可能
で、ボルト締結中の任意の段階で随時測定・演算するこ
とができる。そして、ボルトに曲がりが発生している場
合のエコー高さの低下原因およびその状況は前記説明と
同じであり、締結中の所望の段階におけるボルトの軸力
および曲がり角度を同時に、かつ容易に測定することが
可能になる。
In addition, the measurement and calculation of the propagation time and the echo height before and after bolt fastening can be performed by the same procedure before and during bolt fastening, and any measurement during bolt fastening can be performed. It is possible to measure and calculate at any time in stages. Then, the cause and the situation of the echo height reduction when the bolt is bent is the same as the above description, and the axial force and the bending angle of the bolt at the desired stage during fastening are simultaneously and easily measured. It becomes possible to do.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の1実施例を第1図ないし第4図を参照
して説明する。第1図は本発明のボルト軸力とボルトの
曲がりとを同時に測定する場合のフローチャートで、こ
の場合のボルト軸力測定装置は、ボルト内を往復伝搬し
た反射波信号の伝搬時間とエコー高さとを、ボルト締結
前と締結後について比較演算可能な演算処理部を備えて
おり、他の構成は前記従来の装置と同じでよい。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 4. FIG. 1 is a flowchart for simultaneously measuring the bolt axial force and the bending of the bolt according to the present invention. In this case, the bolt axial force measuring device has a propagation time and an echo height of a reflected wave signal propagating back and forth in the bolt. Is provided with an arithmetic processing unit capable of performing comparative arithmetic before and after bolt fastening, and other configurations may be the same as those of the conventional device.

測定開始に当り、前記従来技術にて説明した伝搬時間
の測定と並行してボルト締結前の反射波信号のエコー高
さが測定され、該測定値が前記演算処理部を介して記憶
部へ送られる。ついで、ボルト締結後に締結前と同一手
順で締結後の伝搬時間およびエコー高さを測定して演算
処理部に入力し、該演算処理部にて、さきに記憶されて
いるボルト締結前の伝搬時間およびエコー高さとを記憶
部より読み出して比較演算される。この場合のエコー高
さの比較演算は次式(2)により行われる。
At the start of the measurement, the echo height of the reflected wave signal before bolt fastening is measured in parallel with the measurement of the propagation time described in the above-mentioned prior art, and the measured value is sent to the storage unit via the arithmetic processing unit. To be Then, after the bolt is fastened, the propagation time after fastening and the echo height are measured in the same procedure as before fastening and are input to the arithmetic processing unit, and in the arithmetic processing unit, the propagation time before bolt fastening stored in the previous section. And the echo height are read from the storage unit and are compared and calculated. The comparison calculation of the echo height in this case is performed by the following equation (2).

θ/h0=D2(θ)×cosθ×H(2θ) …(2) ここで、hθ…ボルトの曲がり角度θ=ψの場合の
エコー高さ(ボルト締結後のエコー高さとなる) h0…ボルトの曲がり角度θ=0の場合のエコ
ー高さ(ボルト締結前のエコー高さを採る) D …探触子の振動子直径 (mm) D(θ)…探触子の音場特性 H …反射面の反射指向性 H(θ)…反射面の音場特性 上式により比較演算された値は表示部に表示され、締
結後におけるボルトの曲がりの有無およびその角度を容
易に測定することができる。
h θ / h 0 = D 2 (θ) × cos θ × H (2θ) (2) Here, h θ ... Echo height when the bolt bending angle θ = ψ b (echo height after bolt fastening and H 0 … Echo height when the bending angle of the bolt is θ = 0 (Echo height before bolting is taken) D… Transducer diameter of the probe (mm) D (θ)… of the probe Sound field characteristics H… Reflectivity of reflection surface H (θ)… Sound field characteristics of reflection surface The value calculated by the above formula is displayed on the display, and it is easy to check whether the bolt is bent and its angle after fastening. Can be measured.

一方、ボルトの軸力は前記従来技術にて説明したよう
に、伝搬時間を演算することによりボルトの曲がりと同
時に得られるが、ボルトに曲がりが発生している場合に
は、前記軸力をボルトに曲がりが発生していない状態の
軸力と同じ値にした場合は曲げ応力に相当する分だけ軸
力が過大になるおそれがある。この軸力の過大は、次の
ボルトの曲がり角度θとボルト軸力との関係式(3)
に、式(2)にて求めたボルトの曲がり角度θ=
代入することによりその度合いを演算することができ
る。
On the other hand, the axial force of the bolt is obtained at the same time as the bending of the bolt by calculating the propagation time, as described in the above-mentioned prior art. However, when the bending of the bolt occurs, the axial force of the bolt is calculated as follows. If the axial force is set to the same value as that in the state where no bending occurs, the axial force may become excessive by the amount corresponding to the bending stress. This excessive axial force is expressed by the following relational expression (3) between the bending angle θ of the bolt and the bolt axial force.
A, it can be calculated the degree by substituting the skew angle theta = b of the bolt obtained by equation (2).

ここで、…ボルトの曲がり角度θ (度) d …ボルト頭部の半径 (mm) (六角ボルトの場合は頭部の対辺距離/
2) F …ボルト軸力 (Kgf) lf…ボルト頭部端面より他端面までの長さ
(ボルトの全長) (mm) ΕΙ…ボルトの曲げ剛性の平均値 第2図はボルトの曲がり角度θ=の場合を示す図
で、探触子2の当接面から入射した超音波ビームが、ボ
ルト内を入射角で往復伝搬する状態を示す。また、
第3図はボルトの曲がり角度θが変化した際のボルトの
軸力とエコー高さとの関係を実験した例を示す図で、符
号○印がθ=0度,*印がθ=0.47度,+印がθ=0.82
度,●印がθ=1.64度,◎印がθ=1.8度の場合を示
し、横軸がボルトの軸力(ton),縦軸がエコー高さ(d
B)である。図から分かるようにθが0度ないし0.82度
の小さい場合はボルト軸力が増加してもエコー高さはほ
とんど変化なくほぼ一定値であるが、θが1.64度を越す
とエコー高さは低下し、軸力が増加するにつれて急速に
減衰する。ただし、軸力が一定値に達すると減衰も止ま
る。
Here, b … Bolt bending angle θ (degree) d… Bolt head radius (mm) (In the case of hexagon bolts, the distance across the head /
2) F… Bolt axial force (Kgf) l f … Length from the end surface of the bolt head to the other end surface (total length of the bolt) (mm) Ε b Ι b … The average value of the bending rigidity of the bolt FIG. 6 is a diagram showing a case where the bending angle θ = b , and shows a state in which an ultrasonic beam incident from the contact surface of the probe 2 propagates back and forth inside the bolt at an incident angle b . Also,
FIG. 3 is a diagram showing an example of an experiment of the relationship between the axial force of the bolt and the echo height when the bending angle θ of the bolt changes, where the symbol ○ indicates θ = 0 degrees, the * symbol indicates θ = 0.47 degrees, + Means θ = 0.82
Degree, ● indicates θ = 1.64 degrees, ◎ indicates θ = 1.8 degrees, the horizontal axis is the axial force of the bolt (ton), and the vertical axis is the echo height (d
B). As can be seen from the figure, when θ is small from 0 to 0.82 degrees, the echo height remains almost constant even if the bolt axial force increases, but when θ exceeds 1.64 degrees, the echo height decreases. However, it decreases rapidly as the axial force increases. However, the damping also stops when the axial force reaches a certain value.

第4図は式(2)による理論演算結果を示すグラフ
で、円形反射面の直径d0=5mm,10mm,20mmの3種類につ
いてビームの入射角度(度)とエコー高さ(dB)との関
係を示したものである。図から分かるように本図と第3
図の実験結果とはよく一致している。
FIG. 4 is a graph showing the result of theoretical calculation by the formula (2), which shows the incident angle (degree) of the beam and the echo height (dB) for three types of circular reflecting surfaces with diameters d 0 = 5 mm, 10 mm, and 20 mm. It shows the relationship. As you can see from the figure, this figure and the third
It is in good agreement with the experimental results in the figure.

表示部においてはボルトの曲がり角度θが増加すると
エコー高さの低下が顕著になるからその低下を容易に検
出することができ、また検出と同時に曲がり角度θおよ
びそのときの軸力が演算されて表示されるから、その表
示値が所望の値か否かを即座に検知することができ、多
数のボルトであっても短時間に測定することが可能にな
る。もし、ボルトの曲がり角度θおよび軸力が所望の値
でない場合は、その表示値に従って再締結を行い速やか
に最適値にすることが可能である。
On the display, when the bending angle θ of the bolt increases, the decrease in echo height becomes remarkable, so that the decrease can be easily detected, and at the same time as the detection, the bending angle θ and the axial force at that time are calculated. Since it is displayed, it is possible to immediately detect whether or not the displayed value is a desired value, and it is possible to measure even a large number of bolts in a short time. If the bending angle θ and the axial force of the bolt are not desired values, it is possible to quickly re-fasten them to the optimum values according to the displayed values.

上記実施例の説明は、ボルトの締結後におけるボルト
の軸力および曲がり角度を測定するものであるが、該測
定はボルトの締結中においても随時行うことが可能で、
締結の途中の任意の段階で測定することができる。この
ため、特に構造物の重要部分に使用されるボルト等に対
しては、上記実施例と同様の手順にて締結中の所望の段
階における伝搬時間およびエコー高さを測定して演算処
理部に入力し、該演算処理部においてさきに記憶されて
いるボルト締結前の伝搬時間およびエコー高さとを記憶
部より読み出して比較演算する。この比較演算により締
結途中におけるボルトの軸力および曲がりを、必要に応
じて検査しながら締結を完了させられ信頼性の高い締結
作業を行うことが可能になる。
Although the description of the above embodiment is to measure the axial force and the bending angle of the bolt after fastening the bolt, the measurement can be performed at any time during fastening of the bolt,
It can be measured at any stage during the fastening. Therefore, particularly for bolts and the like used in important parts of the structure, the propagation time and the echo height at a desired stage during fastening are measured by the same procedure as in the above-mentioned embodiment, and the arithmetic processing unit The propagation time before the bolt is fastened and the echo height, which have been input and stored in the arithmetic processing unit, are read out from the storage unit and are compared and calculated. By this comparison calculation, the axial force and the bending of the bolt in the middle of the fastening can be inspected as necessary, the fastening can be completed, and the fastening work with high reliability can be performed.

上記ボルトの締結後および締結中におけるボルトの軸
力と曲がりとの測定を、ボルトの重要度やボルトの種類
等に応じて単独にまたは組合わせて行うことにより、所
望の正しい締結作業を確実に行うことができるようにな
り、従来、曲がりにより発生していた各種のボルトの事
故を未然に防止することが可能になった。そして、上記
測定は容易かつ即座に行うことができるから、多数のボ
ルトを検査する場合でも短時間に検査することが可能に
なり、定期的な保守点検管理を効率よく行うことができ
る。
By measuring the axial force and bending of the bolt after tightening and during tightening, individually or in combination, depending on the importance of the bolt and the type of bolt, ensure the desired correct tightening work. It has become possible to prevent accidents of various bolts that have been conventionally caused by bending. Since the above-mentioned measurement can be performed easily and immediately, it becomes possible to inspect a large number of bolts in a short time, and periodical maintenance inspection management can be efficiently performed.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明は、以上説明したように構成されているので、
締結後または締結中におけるボルトの軸力および曲がり
を、同時に、しかも容易に測定することができる効果を
奏する。
Since the present invention is configured as described above,
It is possible to simultaneously and easily measure the axial force and the bending of the bolt after or during the fastening.

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

第1図は本発明のボルト軸力測定装置によりボルト軸力
および曲がりを同時測定する場合のフローチャートの1
例を示す図、第2図は曲がりを有するボルトに入射され
た超音波ビームの伝搬状態を示す図、第3図はボルトの
曲がり角度に対応して変化するボルトの軸力とエコー高
さとの関係を示す図、第4図は超音波ビームの入射角度
とエコー高さとの関係を示す図である。 第5図は従来の超音波によるボルトの軸力測定装置の1
例を示すブロック図である。 1……ボルト、1a……1端面、1b……他端面、2……探
触子、8……演算処理部、11……表示部。
FIG. 1 is a flowchart 1 in the case where bolt axial force and bending are simultaneously measured by the bolt axial force measuring device of the present invention.
The figure which shows an example, FIG. 2 is a figure which shows the propagation state of the ultrasonic beam injected into the bolt which has a curve, FIG. 3 shows the axial force and echo height of a bolt which change according to the bending angle of a bolt. FIG. 4 is a diagram showing the relationship, and FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the incident angle of the ultrasonic beam and the echo height. FIG. 5 shows a conventional ultrasonic axial force measuring device for bolts.
It is a block diagram showing an example. 1 ... Bolt, 1a ... 1 end surface, 1b ... other end surface, 2 ... probe, 8 ... arithmetic processing section, 11 ... display section.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 嘉昭 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機 株式会社土浦工場内 (72)発明者 浜崎 義一 福岡県糟屋郡新宮町大字上府1592 日立 建機株式会社九州支店内 (56)参考文献 特開 昭55−82935(JP,A) 特開 昭60−216235(JP,A) 特開 昭58−19525(JP,A) 特開 昭58−122438(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Yoshiaki Suzuki 650 Jinrachi-cho, Tsuchiura-shi, Ibaraki Hitachi Construction Machinery Co., Ltd. Tsuchiura factory (72) Inventor Yoshikazu Hamasaki 1952, Shingu-cho, Kasuya-gun, Fukuoka Prefecture Hitachi Construction Machinery Kyushu Branch (56) Reference JP-A-55-82935 (JP, A) JP-A-60-216235 (JP, A) JP-A-58-19525 (JP, A) JP-A-58-122438 ( JP, A)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ボルトの1端面に当接した探触子より該ボ
ルトの他端面に向けて入射された超音波ビームが前記ボ
ルトの他端面にて反射し、ボルト内を往復伝搬した反射
波信号のボルト締結前と締結後における伝搬時間を入力
して両者を比較演算し、その演算値を表示部に出力する
演算処理部を備えたボルトの軸力測定装置において、前
記伝搬時間の入力と並行して前記反射波信号のボルト締
結前のエコー高さとボルト締結後のエコー高さとを入力
し、両エコー高さを比較演算してその演算値を表示部に
出力し、ボルトの軸力と曲がりとを同時に測定可能にす
る演算処理部を具備したことを特徴とする超音波による
ボルトの軸力測定装置。
1. A reflected wave in which an ultrasonic beam incident from a probe contacting one end face of a bolt toward the other end face of the bolt is reflected at the other end face of the bolt and reciprocally propagates in the bolt. In a bolt axial force measuring device having an arithmetic processing unit for inputting the propagation time of a signal before and after fastening the bolt and comparing and calculating both, and inputting the propagation time, In parallel, the echo height before bolt fastening of the reflected wave signal and the echo height after bolt fastening are input, both echo heights are compared and output, and the calculated value is output to the display unit, and the axial force of the bolt and A bolt axial force measuring device using ultrasonic waves, comprising an arithmetic processing unit capable of simultaneously measuring bending and bending.
【請求項2】ボルトの1端面に当接した探触子より該ボ
ルトの他端面に向けて入射された超音波ビームが前記ボ
ルトの他端面にて反射し、ボルト内を往復伝搬した反射
波信号のボルト締結前と締結中における伝搬時間を入力
して両者を比較演算し、その演算値を表示部に出力する
演算処理部を備えたボルトの軸力測定装置において、前
記伝搬時間の入力と並行して前記反射波信号のボルト締
結前のエコー高さとボルト締結中のエコー高さとを入力
し、両エコー高さを比較演算してその演算値を表示部に
出力し、ボルトの締結中の軸力と曲がりとを同時に測定
可能にする演算処理部を具備したことを特徴とする超音
波によるボルトの軸力測定装置。
2. A reflected wave in which an ultrasonic beam incident from a probe contacting one end face of a bolt toward the other end face of the bolt is reflected at the other end face of the bolt and reciprocally propagates in the bolt. In the axial force measuring device of the bolt having an arithmetic processing unit for inputting the propagation time of the signal before and after fastening the bolt and comparing and computing the both, and inputting the propagation time, In parallel, the echo height before bolt fastening of the reflected wave signal and the echo height during bolt fastening are input, both echo heights are compared and output, and the calculated value is output to the display unit. An ultrasonic bolt axial force measuring device comprising an arithmetic processing unit capable of simultaneously measuring axial force and bending.
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