JP4884729B2 - 軸力測定ボルト及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、超音波による軸力測定ボルトに関するものである。

従来より、軸力測定ボルトとしては、超音波による軸力測定器具を用いてボルト頭部に形成した平面部とボルト軸端部に形成した平面部とで軸力測定することが一般的である。

しかしながら、超音波等の軸力測定器具を用いるには前記両端平面部を切削及び研磨して形成するか、冷間圧造で両端平面部を形成するかであるが、切削及び研磨はコスト高であり、また冷間圧造の２段工程で平面部を形成させるにはボルト頭部外周の６角形状の対角の張りが悪くなるので、より多段工程で平面部を加工するか、頭部に凹部形状の平面部を形成させ対角を張らせるかであるが、多段工程はコスト高であり、凹部形状は超音波等のセンサー部の大きさが凹部に入る大きさに限定されてしまう。また軸力がかかった時に頭部平面部にそりの影響で軸力測定に誤差があらわれることがあり、更にボルトの挿入性を考慮してボルト軸部端部にＣ面部を形成させるが、冷間圧造の場合では多段工程でないと平面部とＣ面部が形成できない。あるいは切削加工等となり、軸力測定ボルトはやはりコストが高いという問題があった。

従って、本発明の課題はコストが安いボルト頭部及び端部の形状及び製造方法を発明し、安価な軸力測定ボルトを提供することである。

本発明は上記従来の課題を解決するための手段として、ボルト頭部の外周形状が多角形状であり、該ボルト頭部上面に頭部外周多角形状に頂点位置を合わせた輪郭多角形状の凹部を形成し、その多角形状は６角形状〜１２角形状の範囲で形成されており、頭部上面に形成されている輪郭多角形状の凹部の内側には上面が多角形状または円形状の平面部である台部が形成されている。前記ボルト頭部上面の凹部の内側に形成されている台部の平面部の高さは、該凹部より外側の部分と同じか若干高い位置であり、ボルト頭部上面の凹部内側の台部の平面部の直径は、前記ボルト頭部の外周多角形状の２面巾の１／５から４／５の範囲であり、頭部の凹部底面は、該凹部周縁と上記台部外縁とにかけて頭部上面に対して−３０°から＋３０°の範囲で傾斜し、輪郭多角形状の凹部の深さは頭部高さの１／２以内で形成されている。これらの前記ボルトの頭部は冷間圧造機において２〜４段工程で加工し、同時に軸部及びボルト先端部のカット平面部が形成されている。カット平面部は頭部平面部と平行度が０．１ｍｍ以下で平均粗さＲｚを１２．５以下とする。前記ボルトの先端部は垂直な平面から転造加工で軸部のねじ加工と同時に先端内部に平面部を残し、外側を伸ばしながらＣ面部を形成させる。本発明ボルトは冷間圧造２〜４段工程加工及び転造加工で形成させ、安価な軸力測定ボルトを製作することである。

本発明の超音波によって軸力が測定出来るボルトは冷間圧造機を用い２段工程でボルトの外周多角形状の頭部の上面に上記頭部外周多角形状に頂点位置を合わせた輪郭多角形状の凹部とその内側に上面が平面部である台部を形成させることによって外周多角形状の頭部の対角を充分に張らせ、輪郭多角形状凹部内側の台部上面である平面部は、ボルト上面の凹部より外側の部分と高さが同じか若干高いので、超音波のセンサーの大きさに関係なく測定ができ、また本発明のボルトは軸力がかかった時に上記頭部上面の外周多角形状の凹部でそりを吸収して、上記台部の平面部にそりの影響がでないようにされているので、超音波等での軸力測定が可能となる。また２段工程で同時にボルト軸部先端部のカット平面部を形成させ、上記ボルト軸部と先端部とを転造加工で、ねじ加工しながら同時に先端内側に平面部を最大限残しながらＣ面部を形成させれば、先端内部の平面部の面積が従来のＣ面加工より大きくとれるので、従来のＣ面加工に比べて超音波等での軸力測定が正確となり、またボルト軸部先端部の平面部が内側に形成されているので、打コン等のキズがつきにくく、超音波軸力測定時の打コン等による反射ノイズの影響が減る。本発明ボルトはコストが通常ボルトとあまり変わらず安価で製作できるので、通常ボルトとしても利用でき、その場合は検査等での軸力測定はいつでもボルトを選ばずできる。又超音波式の軸力制御締め付け機を利用すれば軸力安定締め付けも可能である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。
本発明の一実施形態によるボルトを図１に示す。図１に示すボルト頭部の外周が６角形状（５）であって、上記ボルト頭部の上面において、上記ボルト頭部の外周６角形状に頂点位置を合わせた６角形状の輪郭の凹部（３）を上面内側に形成し、上記輪郭６角形状の凹部（３）底面は頭部上面に対して−３０°（Ｘａ）から＋３０°（Ｘｂ）以内の角度で傾斜している。６角形状溝深さ（Ｙａ、Ｙｂ、Ｙｃ）は頭部高さの１／２以内とする。前記ボルト上面内側の輪郭６角形状凹部（３）の内側には上面が多角形状又は円形状の平面部（６）である台部（６Ａ)が形成されており、該台部（６Ａ）の平面部（６）の直径は上記ボルト頭部の外周６角形状の２面巾の１／５から４／５の範囲とする。前記ボルト上面の凹部（３）より外側の部分（１Ａ）と輪郭６角形状の凹部（３）内側台部（６Ａ）の平面部（６）との高さは同じか上記台部（６Ａ）の上記平面部（６）が若干高い位置である。前記ボルトの製造方法は冷間圧造機において２〜４段工程で加工し、また同時にボルト軸部（２）先端部にカット平面部（４ａ）を形成させる。上記カット平面部は頭部平面部と平行度が０．１ｍｍ以下で平均粗さＲｚを１２．５以下とする。その後転造加工で軸部（２）と先端部の垂直なカット平面（４ａ）を軸部（２）のねじ加工をしながら同時にボルト軸部先端内側に平面部（４ｂ）を最大限残し、軸部外周を伸ばしながらＣ面部（７）を形成する。

図１に示すボルト頭部の外周が６角形状（５）であって、上記ボルト頭部の上面において、上記ボルト頭部の外周６角形状に頂点位置を合わせた輪郭６角形状の凹部（３）を形成し、望ましくは各コーナー部においては型寿命のために若干のＲ形状とする。輪郭６角形状の凹部（３）の底面角度は頭部上面に対して（線Ｌに対して）−３０°（Ｘａ）から＋３０°（Ｘｂ）以内で望ましくは＋１°〜＋２°傾斜させ内側を深く外側を浅くすれば、超音波軸力測定時の反射ノイズが減少し、上記ボルト頭部の外周６角の対角の張り（８）も良くなる。輪郭６角形状凹部（３）の深さ（Ｙｂ）は頭部高さの１／２以内で、望ましくは１／８くらいとする。前記ボルト上面内側の輪郭６角形状凹部（３）の内側には、上面が多角形状又は円形状の望ましくは円形状の平面部（６）を有する台部（６Ａ）が形成されており、上記平面部（６）の直径は上記外周６角形状のボルト頭部の２面巾の１／５から４／５の範囲とし、望ましくは１／２くらいとする。前記ボルト上面の凹部（３）より外側の部分（１Ａ）と輪郭６角形状凹部（３）内側の台部（６Ａ）の平面部（６）との高さは同じか望ましくは上記台部（６Ａ）の平面部（６）が若干高い位置とする。前記ボルトの製造方法は冷間圧造機において望ましくは２段工程で加工し、同時に軸部と先端部のカット平面部（４ａ）を形成させる。上記カット平面部は頭部平面部と平行度が０．１ｍｍ以下で平均粗さＲｚを１２．５以下とする。その後転造加工で軸部（２）と上記軸部（２）の先端部の軸に垂直なカット平面（４ａ）を軸部（２）のねじ加工をしながら同時に先端内部に平面部（４ｂ）を最大限残し、外周を伸ばしながらＣ面部（７）が形成されているので従来のＣ面加工の先端平面部（４４）（４４４）に比べて面積が大きくとれ、超音波等での軸力測定が正確となる。

本発明は図面に示した態様に限定されることなく、本発明の範囲を逸脱しない限り色々の変更を施すことができる。例えば、本発明の一実施形態では頭部外周６角形状ボルトを例示したが、６角〜１２角の範囲で頭部外周多角形状と内側凹部輪郭多角形状が同じ頂点部位置なら頭部外周多角形状ボルトでも良い。内側凹部輪郭多角形状の各コーナー部においては型寿命のために若干のＲ形状としても良い。内側凹部底面角度は超音波の反射波の誤動作を少なくするためなので、−３０°〜＋３０°の範囲ならボルト形状（長さ・径等）に応じて最良な角度に変更しても良い。また頭部首下側にはつばやフランジがついているものでもついていなくてもよく、また座金が組み込まれていてもいなくても良い。ボルト上面内側の６角形状凹部の内側の台部の平面部は凹部外周が多角形状であり、内側即ち台部（６Ａ）外周は多角形状でも円形状でも良い。本発明ボルトの頭部でボルト軸部端面部は平面でも転造加工で先端内部に平面部を最大限残したＣ面部を付けても良い。ボルト軸部端面部に本発明の転造加工で先端内側に平面部を最大限残したＣ面部を付けた場合は、従来のＣ面加工の先端平面部に比べて面積が大きくとれ、超音波等での軸力測定が正確となるので、ボルト頭部は従来研磨ボルトや従来凹部冷間加工の平面部でも良い。

図１〜図６は本発明の一実施例を示すものである。
本発明ボルトの正面図 本発明ボルトの上面図 図２におけるＡ−Ａ断面図 従来研磨ボルトの正面図 従来凹部ボルトの正面図 従来凹部ボルトの上面図 図２における本発明ボルトの輪郭多角形状凹部底面が頭部上面に対して−３０°以内のＡ−Ａ断面図 図２における本発明ボルトの輪郭多角形状凹部底面が頭部上面に対して＋３０°以内のＡ−Ａ断面図 従来研磨ボルト等の頭部平面形状と本発明先端部の転造加工での内部平面部とＣ面部の断面図 従来凹部ボルト等の頭部平面形状と本発明先端部の転造加工での内部平面部とＣ面部の断面図 従来研磨ボルトの平面部とＣ面部の断面図 従来凹部ボルトの内部平面部とＣ面部の断面図 本発明ボルトの凹部内側の台部の平面部とＣ面部の断面図 本発明ボルトの転造加工正面片側図 本発明ボルトの転造加工側面図

１ 本発明ボルトの頭部
２ ねじ部
３ 輪郭６角形状凹部
４ａ 先端転造加工前平面部
４ｂ 転造加工端面平面部
５ ボルト頭部外周６角形状
６ 頭部上面の輪郭６角形状凹部内側台部の平面部
７ 先端転造加工Ｃ面部
８ 頭部外周６角形状対角の張り部
１１ 従来研磨ボルトの頭部
２２ ねじ部
４４ 研磨加工端面平面部
５５ ６角トリム形状外部
６６ 頭部研磨平面部
１１１ 従来凹ボルトの冷間圧造加工頭部
２２２ ねじ部
４４４ 冷間圧造加工端面平面部
５５５ ６角リセス形状外部
６６６ ６角リセス形状内部の平面部
Ｘａ 多角凹部底面の角度（軸部に対して頭部上面側に−３０°以内）
Ｘｂ 多角凹部底面の逆角度（軸部に対して頭部上面側に＋３０°以内）
９ａ ねじ部Ｃ面部同時転造加工ダイス固定側
９ｂ ねじ部Ｃ面部同時転造加工ダイス移動側
Ｙｃ ６角形状溝部深さ
Ｙａ Ｘａ側６角形状凹部最大深さ
Ｙｂ Ｘｂ側６角形状凹部最大深さ

Claims (8)

1. ボルト頭部上面に頭部多角形状の凹部を形成し、該凹部の内側には上面が多角形状または円形状の平面部である台部を形成し、軸部先端部にはＣ面部に囲撓された平面部を形成し、超音波を及ぼして上記ボルト頭部の平面部と上記軸部先端部の平面部とによって軸力を測定するためのボルトであって、
   上記ボルト頭部は冷間圧造によって形成され、
   上記Ｃ面部は先端に上記頭部の台部上面の平面部と平行度が０．１ｍｍ以下で、平均粗さＲｚが１２．５以下のカット平面部を形成した軸部に転造によるねじ加工を施すとき、上記カット平面部を最大限残しつつ、上記軸部外周を伸ばすことによって形成されている
   ことを特徴とする軸力測定ボルト。
2. 前記頭部外周および凹部輪郭の多角形状は６角形状〜１２角形状の範囲で形成されている請求項１に記載の軸力測定ボルト。
3. 前記ボルト頭部上面の凹部の内側に形成されている台部の平面部の高さは、該凹部より外側の部分と同じか若干高い位置である請求項１または２に記載の軸力測定ボルト。
4. 前記ボルト頭部上面の凹部内側の台部の平面部の直径は、前記ボルト頭部の外周多角形状の２面巾の１／５から４／５の範囲である請求項１〜３のいずれか一項に記載の軸力測定ボルト。
5. 前記ボルト頭部の凹部底面は、該凹部周縁と上記台部外縁とにかけて頭部上面に対して−３０°から＋３０°の範囲で傾斜している請求項１〜４のいずれか一項に記載の軸力測定ボルト。
6. 前記ボルトの輪郭多角形状の凹部の深さは頭部高さの１／２以内である請求項１〜５のいずれか一項に記載の軸力測定ボルト。
7. 超音波を及ぼして、ボルト頭部の平面部と、ボルト軸端部に形成した平面部と、によって軸力を測定するためのボルトを製造する方法であって、
   ボルト原体に冷間圧造によって上面に輪郭多角形状の凹部と、該凹部の内側に上面が多角形状または円形状の平面部である台部を形成した頭部を形成するとともに、軸部先端に軸に垂直なカット平面部を形成し、更に上記軸部に転造によってねじ加工を施すと共に、上記カット平面部を最大限残しつつ、上記軸部外周を伸ばすことによってＣ面部を形成することを特徴とする軸力測定ボルトの製造方法。
8. 上記ボルトは、冷間圧造機において２〜４段工程で加工されている請求項７に記載の軸力測定ボルトの製造方法。