JP2700919B2

JP2700919B2 - 超音波ボルト締付け作業確認方式

Info

Publication number: JP2700919B2
Application number: JP1124179A
Authority: JP
Inventors: 繁幸川上; 章宏金谷; 嘉昭鈴木; 利男滝下
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd; Kyushu Electric Power Co Inc
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd; Kyushu Electric Power Co Inc
Priority date: 1989-05-19
Filing date: 1989-05-19
Publication date: 1998-01-21
Anticipated expiration: 2013-01-21
Also published as: JPH02304325A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、超音波ボルト締付け作業確認方式に関
し、詳しくは、ボルト締付け作業において、部材と部材
とを締結したボルトが正常な状態にあるものか否かを締
付け作業とともに確認することができるような超音波ボ
ルト欠陥検査装置に関する。

［従来の技術］超音波を用いて計測を行う超音波測定装置では、超音
波のエコーを検出して欠陥の有無、欠陥までの距離（或
は位置）、板厚等の測定が行われる。この場合の欠陥の
有無は、超音波探触子（以下探触子）が受信するエコー
の強さを測定し、それが所定値以上であるか否かを受信
エコー信号のピーク値を検出することで行われ、また、
その距離は、探触子に対して送出される送信パルス信号
の発信時点（或は表面エコー検出時点）から前記ピーク
の検出時点までの時間をクロック信号に基づいて計測す
ること等で行われる。

このような超音波測定の特徴を利用してボルトの軸力
測定（トルクの測定）等も行われるが、それは、超音波
の伝播時間がボルトの軸力に応じて変化することを利用
するものであって、例えば、探触子から得られる受信エ
コー信号をディスプレィの画面上に表示し、その位置が
僅かに変化するのを読取ることなどによる。そして、こ
のようなボルトの軸力の測定は、実際にボルトを使用し
て組立てや保守を行う作業現場で締結作業をするときに
行われることが多い。

［解決しようとする課題］ところで、実際に部材と部材とが欠陥のないボルトで
正しく締結されているか否かは、組立てられる構築物の
信頼性、安全性、そして寿命に大きな影響を与える。軸
力が適切な状態で締付けられたボルトでも、ボルト内部
に欠陥があって、それが原因で各種の事故につながるこ
ともある。また、欠陥のあるボルトがボルト締付け作業
中に発見できれば、正常なボルトと取換えることが容易
となり、従来のようにボルト締付けが終了してボルトが
中間で切れてしまったものを取換える作業が不要にな
る。このような場合、特に、部材内部に埋設している残
留ボルト部分を部材を傷付けずに取除く作業は、至難の
技であり、相当な時間を要する。

そこで、ボルトに欠陥があるか否かを作業現場で締付
け軸力とともに簡単に測定できることが望まれている。
特に、ボルトの欠陥は、単体の状態で簡単に検出できる
ものばかりではないし、ボルトが締付けられたときにそ
の軸力が発生した状態で欠陥として現れるものも多い。
その理由は、軸力が発生しているときには、欠陥を中心
として応力が集中し、欠陥状態をさらに助長するような
作用によると考えられる。したがって、このような欠陥
は、ボルト単体での超音波探傷による欠陥検出では発見
し難い。そこで、現場でのボルト締結作業においてはよ
り欠陥ボルトが検出し易い。

一方、ボルトの欠陥測定は、その形状に起因してその
凹凸部でも正常なエコーが発生するので難しい。第４図
は、このようなボルトの欠陥測定の説明図であって、図
示するように、ボルトの頭部と軸部との境界部（以下首
部）、軸部に切られたねじ部との境界部（以下ねじ端
部）、そしてボルト底面部（以下ボルト底部）からエコ
ーが発生し、これらの受信エコー信号としてEa,Eb,Ecが
それぞれ受信される。また、これとは別に、ボルト内部
の欠陥Ｆによる受信エコー信号Efも受信される。そこ
で、いずれが欠陥からのエコーであり、いずれかボルト
の形状からくる正常なエコーなのかを判別するのに熟練
を要する。特に、欠陥が首部やねじ端部に発生している
とこれらのエコーと欠陥エコーとが重なるので実質的に
この判別が困難になる。しかも、締付け状態では、正常
なエコーの位置が軸力に応じて変化するという状況も加
わる。なお、図において、２は、内部に欠陥のあるボル
トであり、４は、このボルト２の頭部に当接された探触
子である。

このようなことから、欠陥検出のために通常行われる
ような基準となるボルトのデータを単純に比較するだけ
の欠陥検出処理では正確な欠陥検出ができない。また、
そのような欠陥検出処理は、データ処理に時間がかか
り、現場での締付け作業に対応して欠陥を検出するよう
な装置には不向きである。しかも、このような検査を軸
力測定をする装置と別個の検査装置でそれぞれ測定する
のは簡単であるが、作業効率が悪い。

この発明は、このような従来技術の問題点を解決する
ものであって、締付け状態のボルトの欠陥と締付け状態
が適正であるか否かを簡単に短時間で確認をすることが
できる超音波ボルト締付け作業確認方式を提供すること
を目的とする。

［課題を解決するための手段］このような目的を達成するためのこの発明の超音波ボ
ルト締付け作業確認方式の構成は、ボルトの首部、ねじ
端部、そしてボルト底面のこれら各位置における超音波
反射エコーのボルト締付け前及びボルト締付け後の位置
を含むような範囲で各位置に対応して第1,第2,第３のゲ
ートを設定し、第１のゲートと第２のゲートとの間に第
４のゲートを設定し、第２のゲートと第３のゲートとの
間に第５のゲートを設定する手段と、基準となるボルト
の第１、第２及び第３のゲートにおける反射エコーのそ
れぞれのピーク値を比較基準値として記憶する手段と、
締付け作業が行われているボルトの第１、第２及び第３
のそれぞれのゲートにおける反射エコーのピーク値をそ
れぞれ測定してそれぞれのピーク値とそのゲートに対応
する比較基準値との差の絶対値をそれぞれ採り、この絶
対値が第１の所定値以上のときに欠陥として検出し、第
４及び第５のゲートにおける反射エコーのピーク値をそ
れぞえ測定してそれぞれのピーク値が第２の所定値以上
のときに欠陥として検出し、かつ、第５のゲートを設定
してボルト底部の反射エコーのピーク値までの路程を測
定し、軸力を算出して軸力が所定値を越えているか否か
を判定するものである。

［作用］このように、ボルトの形状からみたその形態の変化点
（特異点）で発生する正常な超音波反射エコーについ
て、そのピーク値を得ておき、これを比較基準値として
記憶し、特異点及びその近傍の欠陥については、検出し
た受信エコー信号のピーク値とそれに対応する基準値と
を比較することにより検出し、それ以外の位置では、単
に、スレッシュホールドを設けて欠陥検出しているの
で、締付け作業に対応するリアルタイムで短時間のうち
に簡単に欠陥検出ができる。また、正常な反射エコーの
位置が多少変化しても特異点については、比較演算によ
り欠陥検出をするので、正確な欠陥検出ができる。ま
た、同時に、軸力判定を行うようにしているので、ボル
ト欠陥とボルト締付けが適正か否かを同時に確認でき
る。

その結果、ボルトの凹凸のあるところに欠陥が生じた
り、そこに欠陥があっても確実に検出でき、かつ、現場
での締付け作業に応じて熟練していない人でも簡単な操
作で欠陥検出ができ、適正なボルトによる適正な締付け
作業を効率よく行うことができる。

［実施例］以下、この発明の一実施例について図面を参照して詳
細に説明する。

第１図（ａ）は、この発明の超音波ボルト締付け作業
確認方式を適用した超音波ボルト作業確認装置の一実施
例の基準ボルトを測定した場合のＡスコープ像とそのゲ
ート設定との関係を示す説明図、第１図（ｂ）は、その
欠陥ボルトのＡスコープ像と設定されたゲートとの関係
を示す説明図、第２図は、この発明を適用した超音波ボ
ルト作業確認装置の構成を示す一実施例のブロック図、
第３図は、その測定データ処理の流れ図である。

第２図において、20は、超音波ボルト作業確認装置で
あり、探触子４が接続された超音波探傷部６を有してい
る。超音波探傷部６は、探触子４に送信パルス信号を送
出し、これから超音波エコーの受信信号（受信エコー信
号）を受ける。これは、いわゆるパルサ・レシーバを内
蔵する測定部であって、受信したエコー信号を増幅又は
減衰してオシロスコープ５及びピーク検出・路程測定部
７へと送出する。

オシロスコープ５は、受信エコー信号をモニタリング
し、第１図（ａ），（ｂ）に見るようなＡスコープ像を
表示する。ピーク検出・路程測定部７は、超音波探傷部
６と探触子４によって得られた受信エコー信号の波形に
対して、設定されたゲート部分で受信エコー信号波形を
抽出してそのピーク値を検出する。そして、ゲート内の
受信エコー信号のピークレベルに応じたアナログ電圧値
をその内部に設けられたA/D変換回路8aによりA/D変換し
てデジタル化し、それを測定データ処理装置16に送出す
る。なお、前記のゲートは、測定データ処理装置16から
のゲート制御信号に応じて設定する。また、路程測定の
制御信号を測定データ処理装置16から受けたときには、
検出したピークまでの時間を計測してその時間値を測定
データ処理装置16に送出する。この時間計測のデータ
は、ピーク検出・路程測定部７内部に設けられた時間計
測回路8bのカウンタからデジタル値の形で得られ、それ
がそのまま出力される。

ピーク検出・路程測定部７により設定されるゲート
は、複数の連続するゲートであって、それは、第１図
（ａ）のＡスコープ像の下側に連続的に示すゲートG₁,G
₄,G₂,G₅,G₃の各ゲートである。これらは、測定データ処
理装置16のゲート制御信号に応じて送信パルスを発生す
る都度、超音波探傷部６から得られる送信パルスに対応
する同期信号に応じて切換えられる。すなわち、測定周
期に対応して前記のゲートが前記の順で順次設定され
る。

その結果、各測定周期において、それぞれのゲート対
応に受信エコー信号が順次選択していくことになる。な
お、ゲートG₁,G₂,G₃がこの発明における第１、第２、第
３のゲートに対応し、ゲートG₄,G₅がこの発明における
第４、第５のゲートに対応している。

測定データ処理装置16は、マイクロプロセッサ（以下
CPU）９及び、キーボード（又は操作パネル、以下キー
ボード）10、インタフェース12、画像メモリ13、メイン
メモリ14、そして、LCD（液晶）ディスプレイ15等を備
えていて、これらがバス11により相互に接続されてい
る。また、前記ピーク検出・路程測定部７、そして、超
音波探傷部６もインタフェース12を介してバス11に接続
され、CPU9により制御される。

CPU9は、ピーク検出・路程測定部７（そのA/D変換回
路8a、時間計測回路8b）からデータを受けて、メインメ
モリ14にそのデータを一旦記憶し、このデータに対して
メモリに格納された種々の処理プログラムに従って後述
する処理を実行し、その結果を画像メモリ13に記憶して
測定結果をディスプレイ15に表示する処理をする。ここ
で、メインメモリ14には、特異点ゲート設定処理プログ
ラム14aと、ゲート制御プログラム14b、欠陥判定処理プ
ログラム14c、軸力判定処理プログラム14d、そして、測
定データ表示処理プログラム14e等が格納され、特異点
のデータや測定結果等のデータがそのデータ記憶領域14
fに記憶される。

ここで、特異点とは、ボルトの形状からみたその形態
の変化点に対応していて、この位置で発生するエコーは
欠陥ではなく正常な形状を示すエコーである。それは、
前述したボルトの首部やねじ端部、ボルト底部の各位置
に対応する。

さて、第１図の（ａ）に示すような、部材に締付けら
れていない状態にある基準ボルト１（内部に欠陥のない
基準の長さと形状を持つボルト）を例にとると、基準ボ
ルト１に対して探触子４がその頭部1aに当てられて内部
の状態が測定された場合に、頭部1aと軸部1bとの境界部
分に対応してエコーE₁が発生し、軸部1bのねじ1cが切ら
れた境界部分に対応してエコーE₂が発生し、さらに、軸
部の底1dの位置に対応して底面エコーE₃が発生する。こ
れらの各エコーは、欠陥エコーではなく、各ボルトに共
通し、その形状において発生するエコーである。

そこで、このような正常なエコーを発生させる位置を
特異点としてここでは管理する。これは、［解決しよう
とする課題］の項で説明したように、ボルトの凹凸形状
に関係して欠陥でないエコーを発生する位置に対応して
いて、しかも、ボルトの締付け軸力に応じてそのエコー
の位置が変化する点である。また、この凹凸のあるとこ
ろに応力が集中することからこの付近に欠陥が生じ易
く、或はこの付近に欠陥があることが多い。そこで、こ
の特異点にまずゲートを設定し、そのゲート幅を他のゲ
ート幅より優先させて決定する。

すなわち、第１図の（ａ）のG₁が頭部1aと軸部1bとの
境界部分で発生するエコーE₁の位置（首部）に設定した
ゲートであって、その幅は、エコーE₁のボルト締付け前
及びボルト締付け後の位置を含むような範囲に亙ってい
る。同様に、G₂は、軸部1bのねじ1cが切られた最初の部
分で発生するエコーE₂の位置（ねじ端部）に設定したゲ
ートであり、このゲート幅も前記と同様な範囲に亙って
設けられている。G₃は、軸部の底1dの位置で発生するエ
コー_３の位置（ボルト底部）に設定したゲートであり、
このゲート幅も前記と同様な範囲に亙って設けられてい
る。なお、これらのゲート幅は、あらかじめ測定データ
処理装置16のメインメモリ14に記憶されていて、ボルト
の長さと各特異点の位置とをキーボード10から入力する
ことにより選択される。

この選択とゲートG₁,G₂,G₃の設定は、ボルトの全長と
各特異点（ボルトの首部やねじ端部、ボルト底部）の位
置（位置は、例えば、頭部1aの先端を基準とした距離と
して入力する）とをキーボード10から入力することによ
り、入力されたデータが特異点ゲート設定処理プログラ
ム14aにより処理されることで選択され、設定される。

ここで、ゲートG₁,G₂,G₃のゲート幅は、ボルトが締付
けられていない状態のときに各エコーが発生する位置
と、ボルトが締付けられて軸力が発生し、その軸力が最
大となったときに各エコーが発生する位置とをカバーす
る幅に設定されているが、この幅は、ボルトの全長に関
係していて、ボルト長さに応じたゲート幅データがボル
トの長さと特異点の位置とで整理されてデータ記憶領域
14fの所定の領域に、例えば、テーブル化されて格納さ
れている。これを前記のプログラムにより選択する。な
お、テーブルのゲート幅の各値は、あらかじめ実験等に
より求められていたものである。

ゲート制御プログラム14bは、データ記憶領域14fの所
定の領域に書込まれた特異点についてのゲートG₁,G₂,G₃
（特異点ゲート）の位置とボルトの全長とからその幅を
参照して、第１図の（ａ）に示すように、ゲートG₁,G₂,
G₃を設定するゲート制御信号を発生してそれをピーク検
出・路程測定部７に送出する。また、残りのゲートG₄,G
₅（通常ゲート）については、ゲートG₁,G₂,G₃の位置と
幅とのデータから、同様に同図（ａ）に示すように設定
されるそれぞれのゲート制御信号を発生してそれをピー
ク検出・路程測定部７に送出してゲートG₄,G₅を設定す
る処理をする。なお、ここで、発生する通常ゲートの各
ゲートG₄,G₅についてのゲート制御信号は、ゲートG₄の
幅がその両側にある特異点のゲートG₁,G₂に連続するよ
うに、ゲートG₅の幅がその両側にある特異点のゲート
G₂,G₃に連続するように発生される。また、ゲート制御
プログラム14bは、最初の測定周期ではゲートG₁の制御
信号を出力し、次の測定周期ではゲートG₄、そして、そ
の次の測定周期ではゲートG₂というように、ゲートG₁か
らゲートG₄,G₂,G₅,G₃の順に順次測定周期が更新される
ごとにゲートG₃までの制御信号を順次発生してピーク検
出・路程測定部７に加え、ゲートG₁,G₄,G₂,G₅,G₃が順次
更新設定されるように制御する。さらに、ゲート制御プ
ログラム14bは、ゲート制御信号をピーク検出・路程測
定部７に送出する都度、欠陥判定処理プログラム14cを
起動する。なお、このゲート制御プログラム14bは、測
定データ表示処理プログラム14eにより起動されて再び
ゲートG₁,G₄,G₂,G₅,G₃の順に順次ゲートを測定周期に対
応させて設定して行く処理をする。

欠陥判定処理プログラム14cは、ゲート制御プログラ
ム14bがゲート設定の制御信号を発生する都度（ゲート
が更新される都度）ゲート設定に対応して起動される。
そして、キーボードから入力された機能キーに応じて動
作し、測定開始時点で、あらかじめキーボード10から入
力された機能キーが基準ボルト測定であるときには、第
１図の（ａ）に示すように、特異点に対応するゲート
G₁,G₂,G₃のそれぞれの設定時において測定した結果得ら
れる基準ボルト１の受信エコー信号の各ピーク値P₁,P₂,
P₃をゲートG₁,G₂,G₃の設定に応じて得て、それをデータ
記憶領域14fにゲートG₁,G₂,G₃に対応させて記憶する。
また、実際の現場でボルト検査をする際の測定開始時点
では、そのとき入力されたボルト検査の機能キーに応じ
て、ゲートG₁,G₂,G₃に対応して測定ピーク値を得たとき
には、これらゲートに対応する特異点について基準ボル
ト１で得た基準値と比較演算をして欠陥を検出する。ゲ
ートG₄,G₅に対応するそれ以外の点に対ついては所定値
を越えているか否かの、いわゆるスレッシュホールドに
よるレベル判定を行って欠陥を検出する。

すなわち、実際のボルト検査の場合には、第１図
（ｂ）に示すように、ボルト締付け作業において、ボル
ト２が部材３に挿入され、部材３と部材3aとが締結され
る。この作業において、ボルト２の締付け作業が行われ
ているときに、このボルト２に対してその通部2aに探触
子４が当接されてボルト作業確認が行われる。このよう
なときには、その測定開始時点であらかじめキーボード
10からボルト検査の機能キーが入力される。このとき、
欠陥判定処理プログラム14cは、、設定されたゲートG₁,
G₂,G₃のそれぞれに応じて得たそれぞれの測定データ（A
/D変換回路8aから得られたピーク値X₁,X₂,X₃,第１図の
（ｂ）参照））について、それぞれのゲートに対応する
前記の基準ボルト１についての比較基準値（各ピーク値
P₁,P₂,P₃）との差の全体値（＝|Xi−Pi|）をそれぞれの
ゲートにおいて算出し、その算出値が所定の基準値以上
であるか否かを判定して基準値以上のときに欠陥として
検出し、欠陥が検出されたときにそれをその測定時のゲ
ート（G₁,G₂,G₃）に対応して設けられているデータ記憶
領域14fのそれぞれの記憶領域に欠陥フラグとして記憶
する。また、ゲートG₄,G₅が設定されて測定データを得
たときには、A/D変換回路8aから得られた測定値（ピー
ク値Y₁,第１図の（ｂ）参照）が所定のスレッシュホー
ルド値（h,第１図の（ｂ）参照））を越えているか否か
を判定して越えているときに欠陥として検出し、同様に
それをその測定時のゲート（G₄,G₅）に対応して設けら
れているデータ記憶領域14fのそれぞれの記憶領域に欠
陥フラグとして記憶する。そして、欠陥判定処理プログ
ラム14cは、最後のゲートG₃の欠陥判定が終了した時点
で軸力判定処理プログラム14dを起動する。なお、デー
タ記憶領域14fには、ゲートG₁,G₄,G₂,G₅,G₃に対応させ
てそれぞれにおいて検出された欠陥をフラグで記憶する
領域が設けられている。

軸力判定処理プログラム14dは、最後のゲートG₃につ
いて欠陥判定の処理が終了したときに欠陥判定処理プロ
グラム14cにより起動され、ピーク検出・路程測定部７
に路程測定の制御信号とゲートG₃を設定するゲート制御
信号（データ記憶領域14fのゲートG₃のデータを参照）
とを送出してゲートG₃を設定してボルト底部のピーク値
までのビーム路程（時間計測値）を時間計測回路8bから
得て軸力測定をする処理をする。そして、測定開始時の
最初の測定周期においてはゲートG₃が設定されたときの
底面でのピーク値についてのビーム路程を締付け前の測
定値TSとしてデータ記憶領域14fに記憶し、測定データ
表示処理プログラム14eを起動してデータ表示を行い、
その処理を終了して次の測定周期で前記の欠陥検査に移
る。そして、次の軸力測定時点では、ゲートG₃に設定さ
れている状態において得られるビーム路程Taと前記締付
け前のビーム路程TSとに基づきそのときの軸力を算出し
てそれが基準の軸力に達したか否かを判定する。これら
算出結果と判定結果（所定の軸力になったか否か）と
は、データ記憶領域14fに記憶され、測定データ表示処
理プログラム14eを次に起動する。

測定データ表示処理プログラム14eは、データ記憶領
域14fに記憶された測定結果のデータを画像メモリ13に
転送してボルトの軸力、そしてそれが目標値に達したか
否か、各ゲートG₁,G₄,G₂,G₅,G₃のそれぞれの位置（第何
番目のゲート）に欠陥が有るか否か等をディスプレイ15
に表示する処理をする。そして、この表示処理の後にゲ
ート制御プログラム14bを起動する。その結果、次の同
様なボルト検査測定が行われ、その後に軸力測定が行わ
れて同様な処理が繰り返される。この測定の繰り返し
は、軸力が目標値に達したときに、或は、欠陥が発見さ
れたときにキーボード10からの測定終了キーの入力によ
り終了する。

次に、その全体的な測定動作について第３図の処理の
流れ図に従って説明する。

第３図のステップにおいて、締付け前の各部のボル
トの寸法、特異点の位置をキーボード10から入力する。
次のステップにおいて、この入力情報を受けて特異点
ゲート設定処理プログラム14aが起動され、特異点のゲ
ートG₁,G₂,G₃の設定を行う。そして、その特異点ゲート
幅と位置とのデータをデータ記憶領域14fにそれらを記
憶する。

次のステップにおいては、基準ボルト測定処理か否
かをあらかじめ入力された機能キー等により判定する。
基準ボルト測定処理のときには、第１図の（ａ）に示す
ような状態で、ステップにて基準ボルトの測定を行
い、ゲートG₁,G₂,G₃における各ピーク値（P₁,P₂,P₃）を
比較基準値としてメモリに記憶する。また、基準ボルト
測定でないときには、その待ちループに入る。

次のステップではボルト検査か否かの判定に入る。
この判定もキーボード10から入力された機能キーに基づ
いて行われる。他のキーが入力されてボルト検査でない
と判定されたときには、入力キーに応じて待ちループと
なるか、ここで、処理を終了するか、他の処理へと移
る。なお、処理をここで終了したり、他の処理へ移った
ときには、次にキーボード10からボルト検査に対応する
機能キーが入力されたときに、この判定処理のステップ
から処理が開始される。

ステップの判定の結果、ボルト検査であるときには
ステップでゲート制御プログラム14bと欠陥判定処理
プログラム14cが起動されてゲートG₁,G₄,G₂,G₅,G₃の各
ピーク値を測定周期に対応してこれらのゲートの順に順
次測定して各ゲートにおいて欠陥があるいか否かが検出
され、欠陥があるものについては、そのゲートに対応し
て欠陥フラグがメモリに記憶される。そして、次のステ
ップでは、軸力判定処理プログラム14dが起動され
て、最後のゲートG₃が設定され、その測定時の最初の路
程測定では、軸力判定処理は行わず、路程測定で得た路
程値（TS）を算出基準値として単にメモリに記憶する。
そして、ステップへと移り、次のステップ，ステッ
プを経てステップへと戻って、再び、ステップと
なったときには、それ以後、軸力判定処理を行う。この
場合の軸力判定処理は、最初の測定で記録した路程値
（TS）と次以降のその測定周期で測定した路程値（Ta）
とに基づき軸力の算出と算出した軸力が基準値以下であ
るか否かの判定である。そして、そのそれぞれの結果が
メモリに記憶される。

ステップでは、メモリに記憶された測定結果が表示
される処理が行われ、ステップで測定処理が終了か否
かの判定が終了キー入力の有無によりなされる。そし
て、測定処理が終了していないときには、ステップへ
と戻り、同様な測定が繰り返される。

以上説明してきたが、実施例では、ピーク検出・路程
測定部７を設けてピーク値と路程とを別々に測定するよ
うにしているが、これらは、同時或は連続する次の測定
周期等で測定するようにしてもよく、このようにピーク
値と路程とを測定する場合には、各欠陥の位置をも同時
に表示することができる。また、軸力測定も特別に路程
測定に切り替えることなく行うことができる。

また、ピークや路程の測定は、超音波探傷部６から得
られる受信エコー信号そのものをA/D変換してサンプリ
ングし、離散値のデジタル値をメモリに記憶しておき、
それをCPUによりデータ処理することでも得ることがで
きる。この場合のゲートの制定は、演算処理にてデータ
処理を行うことで容易に設定できる。したがって、この
発明は、実施例に示すようなピーク検出・路程測定部７
を設けてゲート設定を行い、測定するものに限定される
ものではない。

実施例では、特異点においては、そのゲートで検出さ
れるピーク値に対してそれに対応する比較基準値との差
を以て欠陥を検出しているが、これは、比を以て検出し
てもよい。比によるときには、その比の１を基準として
所定値だけ小さいか、或は大きいときに欠陥と判定する
ことになる。

［発明の効果］この発明の超音波ボルト作業確認装置にあっては、ボ
ルトの形状からみたその形態の変化点（特異点）で発生
する正常な超音波反射エコーについて、そのピーク値を
得ておき、これを比較基準値として記憶し、特異点及び
その近傍の欠陥については、検出した受信エコー信号の
ピーク値とこの基準血とを比較することにより検出する
ようにし、それ以外の場所では、単に、スレッシュホー
ルドを設けて欠陥検出をするようにすることで、締付け
作業に対応するリアルタイムで短時間のうちに欠陥検出
ができる。また、正常な反射エコーの位置が多少変化し
ても特異点については、比較演算により欠陥検出をする
ので、正常な反射エコーが排除でき、正確な欠陥検出が
できる。また、同時に、軸力判定を行うようにしている
ので、ボルト欠陥とボルト締付けが適正か否かを同時に
確認できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は、この発明の超音波ボルト締付け作業確
認方式を適用した超音波ボルト作業確認装置の一実施例
の基準ボルトを測定した場合のＡスコープ像とゲート設
定との関係を示す説明図、第１図（ｂ）は、その欠陥ボ
ルトのＡスコープ像とその設定されたゲートとの関係を
示す説明図、第２図は、この発明を適用した超音波ボル
ト作業確認装置の構成を示す一実施例のブロック図、第
３図は、その測定データ処理の流れ図、第４図は、従来
の欠陥ボルトの測定のＡスコープ像の説明図である。１……基準ボルト、２……締付け状態のボルト、３……部材、４……探触子、５……オシロスコープ、６……超音波探傷部、７……ピーク検出・路程測定部、
8a……A/D変換回路、8b……時間計測回路、９……マイ
クロプロセッサ（CPU）、 10……キーボード、11……バス、 13……画像メモリ、14……メインメモリ、 14a……特異点ゲート設定処理プログラム、 14b……ゲート制御プログラム、 14c……欠陥判定処理プログラム、 14d……軸力判定処理プログラム、 14e……測定データ表示処理プログラム、 14f……データ記憶領域、 16……測定データ処理装置。

───────────────────────────────────────────────────── 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)発明者滝下利男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 (56)参考文献特開昭62−38331（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−19525（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−216235（ＪＰ，Ａ) 実開平１−74029（ＪＰ，Ｕ) 実開昭61−36542（ＪＰ，Ｕ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ボルトの頭部と軸部との境界部、軸部に切
られたねじ部との境界部、そしてボルト底面部のこれら
各位置における超音波反射エコーのボルト締付け前及び
ボルト締付け後の位置を含むような範囲で前記各位置に
対応して第1,第2,第３のゲートを設定し、第１のゲート
と第２のゲートとの間に第４のゲートを設定し、第２の
ゲートと第３のゲートとの間に第５のゲートを設定する
手段と、基準となるボルトの第１、第２及び第３のゲー
トにおける反射エコーのそれぞれのピーク値を比較基準
値として記憶する手段と、締付け作業が行われているボ
ルトの第１、第２及び第３のそれぞれのゲートにおける
反射エコーのピーク値をそれぞれ測定してそれぞれのピ
ーク値とそのゲートに対応する前記比較基準値との差の
絶対値をそれぞれ採り、この絶対値が第１の所定値以上
のときに欠陥として検出し、第４及び第５のゲートにお
ける反射エコーのピーク値をそれぞれ測定してそれぞれ
のピーク値が第２の所定値以上のときに欠陥として検出
し、かつ、第５のゲートを設定して前記ボルト底部の反
射エコーのピーク値までの路程を測定し、軸力を算出し
て軸力が所定値を越えているか否かを判定することを特
徴とする調音波ボルト締付け作業確認方式。
【請求項２】差の絶対値に換えて比を採り、この比が１
を基準として所定値だけ小さいか、或は大きいときに欠
陥として検出することを特徴とる請求項１記載の超音波
ボルト締付け作業確認方式。