JPH02262030A - ファスナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の背景〕 この発明は荷重表示部材および荷重表示ファスナ、さら
にこれらを製造並びに使用する方法および装置に関する
。特に、この発明は超音波荷重表示部材における荷重を
測定する方法と、該荷重測定方法を使用する荷重測定装
置と、該荷重測定方法を使用して超音波荷重表示ファス
ナを締付けるファスナ締付は工具と、前記荷重測定方法
と関連して使用する超音波荷重表示部材および超音波荷
重表示フィスナと、超音波荷重表示ファスナを製造する
方法と、超音波荷重表示フィスナを締付ける方法と、前
記荷重表示部材に取付ける変換器とに関する。

多くの作業において、部材が縦方向に応力を免けた場合
に生ずる縦方向ｉＹ［の砧を測定づることが望ましい。

かかる荷重量を知ることは、縦方向応力の大ぎさに従っ
て適切な接合が得られるかどうかが決まるので、前記部
材がファスナである場合に特に有用である。

従来、荷重表示特性を有するファスナに生ずる根方向応
゛力の大きざを表示するために多く技術が開発されてい
る。これは、通常ビンのような長細部材の一端を、設置
前のファスナの一部分に接続することによって行なわれ
る。

この形式の荷重表示部材の一例を第１図に示す。

長細部材１０は、ファスナ１２と平行に延び、縦方向応
力によるファスナの可塑変形によって影響されることが
ない。従って、長細部材１０の自由端１４は縦方向応力
によるファスナ１２の伸びを表示する指標として作用す
る。典型的には、長細部材１０はファスナ１２の縦方向
の長細孔１６内に受承されたビンであり、ファスナ１２
のヘッド１８から該ファスナの軸部２０の一部分内に延
在する。ビン１０の一端２２は、孔１６の底部において
例えば、接着剤、ねじ、または締り嵌めによってファス
ナ１２の軸部２０に接続される。従来、この形式の種々
の荷重表示部材および荷重表示ファスナは、構造および
方法並びに装置において、非常に異なっており、荷重表
示部材またはファスナの伸びを表示するのに使用された
。この種のファスナの路傍が米国特許用３．８１２７５
８号（１９７４年５月２８日公告）、第３，８２３゜６
３９号（１９７４年１月１６日公告）、第２，５０３，
１４１弓（１９５０年４月４日公告）、第３，９４３，
８１９号（１９７６年３月１６日公告）、第２．６００
．０２９号（１９５２年６月１０日公告）、第３．９０
８．５０８号（１９７５年９月３０日公告）、第３．９
８７．６６８号（１９７６年１０月２６日公告）、およ
び第４．１４４．４２８号（１９７８年９月１９日公告
）、並びに１９８４年１１月１３日に出願された米国特
許出願用６７０．２６０号にして近く公告される筈の米
国特許用４，６７６、１０９号に開示されている。

前述した種々のビン形式の荷重表示部材および荷重測定
装置は、粘度、製造容易さ、または読取り易さの点で、
それぞれの利点を有するけれども、多くの修正および荷
重表示部材の中央部にビン部材を付加することが必要と
なるために製造費が高価となる。その結果、前述した荷
重表示部材は、特別な即時診断が必要な場合とか重大性
を認識された安全性の危険がある場合に選択的にのみ使
用される。これらを監視することによってまたは利益が
得られるような通常の組立て作業に前述した部材や装置
を使用するには余りにも高価につく。

部材すなわちファスナの伸びを測定する別の方式は超音
波測定装置を使用することである。代表的なものとして
、かかる測定方式は、米国特許用３、７５９．０９０号
の第１図および第３図に対応する本明細書に添付の第２
図に示すように、超音波変換器５８を被測定部材の一端
、代表的にはファスナ９８のヘッド１０６に着脱可能に
接続することによって実行される。信頼できる表示を得
るためには、ボルトのヘッドを極度に平坦に研磨する必
要があり、信頼できる超音波送信媒体をボルトのヘッド
に取付ける必要がある。変換器をボルト上に正しく配置
しかつ測定の間固定する必要がある。この方法を使用す
る技術および装置の路傍が、米国特許用３、３０６．１
００号（１９６７年２月２８日公告）、第３，３０７゜
３９３号（１９６７年３月７日公告）、第３．３Ｈ，４
７６号（１９６７年３月　７日公告）、第３．７５９．
０９０号（１９７３年９月１８日公告）、第３．８１２
．７０９号（１９７４年５月２８日公告）、第３，８２
２，５８７号（１９７４年７月９日公告）、第４．０１
４．２０８号（１９７７年３月２９日公告）、第４．０
６２．２２７号（１９７７年１２月１３日公告）　　第
４゜１１７．７．３１号（１９７８年１０月３０公告）
　　第４．３６３２４２号（１９８２年１２月１４日公
告）、第４．４０２．２２２号（１９８３年　９月　６
日公告）、第４，４１３，５１３号＜　１９８３年１１
月８日公告）、および第４，４７１，６５７号（１９８
４年９月１８日公告）に開示されている。

前述した米国特許は、測定￥Ａ置と締付は工具とを組合
せ、ポル゛トの伸びを測定することから得られる情報を
使用し、もって前記締付は工具を停止させる時間を測定
すること、あるいは、締イ・」１ノ工程を監視して適正
な接合が１ｑられたかどうかを測定することを教示する
。かかるｎ何は工具の路傍が米国特許用３．９６９．９
６０号（１９７６年７月２０日公告）および第３．９６
９．８１０号（１９７６年７月２０日公告）に開示され
ている。

前掲の米国特許の方法および装置はファスナおよび接合
について信頼できる情報を提供する【プれども、使用面
が非常に限定される。その主たる理由は、ボルトを注意
して製造しなければならず、また、構成部材を容易に操
作できなければならないからである。そこで、超音波張
力測定は、較ｉ［適用試験および全くの臨界締付は接合
のための高精度実験室締付は方法として理解される。こ
の方法は数回の較正および臨界性質制御使用により歪ゲ
ージボルトを取り換えることである。しかしながら、前
述した超音波張力測定するに際しての実際的困難さがそ
の応用を一般的組立締付は方策として妨げている。

前述したビン形式の荷重表示部材の利点と、前記した超
音波伸長測定装置とを、圧電その他の超音波センサを前
記部材自体に取付けることによって組合せる若干の試み
がなされた。かかる部材が例えば、米国特許用４．１２
７．７８８号（１９７８年１１月２８日公告）オヨヒ第
４，２９４，１２２号（１９８１年ｉｏ月１３８公告）
に開示されている。これらの特許は応力表示特性を有す
るように修正された荷重担持ファスナを教示している。

しかしながら、前述したビン形式のフ７−スナのように
、これらの装備されたファスナは複雑で大きな超音波検
出装置を取付けるために大きく修正される。従って広範
な使用法のためにはかかるファスナが法外に高価となる
。

超音波圧電方法または別の方法を教示しまたは権利を請
求する従来の他の米国特許は次−の通りである。

笠−肛　　　　　　公告日 ３．２０１．９７７　　　　１９６５年８月２４日３．
３０６．１００　　　１９６７年２月２８８３、３０７
．３９３ ３、３０８．４７６ ３、５４１　、８４４ ３、６５Ｇ、　０１６ ３、７５９．０９０ ３、８１０．３８５ ３、８１２．７０９ ３、８２２．５８７ ３、９１Ｂ、　２９４ ３、９２４．４４４ ３、９３０．４０５ ３、　％９．８１０゜ ３、９６９．９（イ） １９６７年３月７日 １９６７年３月７日 １９７ωｆ１１月２４日 １９７２年３月２１日 １９７３年９月１８日 ９７４年５月１４日 ９７４年５月２８日 ９７４年１月９日 ９７５年１１月１１日 ９７５年１２月９日 １９１６年１月６日 １９７６年７月２０日 １９７６年７月２０日 発明者 カッツエ ウィルヘルム、リントバースト、 クリーバ ケスラー フリーサラチル スト−パー マツクマスター マツクツオール マツクツオール ベンソン マキノ マキノ ヘイマン レンダラ パガノ パガノ ３．９７５，９４８ ４．０１５，４６４ ４、０６２．２２７ ４．１１７，７３１ ４．１２１，４６７ ４、１２７．７８８ 再発行３０．１８３ ４、２９４．１２２ ４．３９３．２４２ ４、４２３．６３４ ４．４７１，６５７ ４、５６９．２２９ ４、５６７、７６６ ４、５８４．６７８ ４．６０２，５１１ １９７６年８月２４日 １９７７年３月２９日 １９７７年４月５日 １９７７年１２月１３日 １９７８年１０月３日 １９７８年１０月２４日 １９７８年１１月２８日 １９８０年１月８日 １９８１年１０月１３日 １９８２年１２月１４日 １９８３年９月６日 １９８３年１１月８日 １９８４年１月３日 １９８４年５月１日 １９８４年９月１８日 １９８５年２月１１日 １９８６年２月４日 １９８６年４月２２日 １９８６年７月２２日 １９８６年７月２９日 マキノ ムーレ ミラー ヘイマン ヘイマン ジＶ−ハート ドウガーテイ ボベンノー クシュマン ヘイマン オルソン ジョーンズ オーデナード トレーダー ヴオリス ドウ・ホロー セイファリング ニューマン ステブレー ホルト 以上の研究開発から実現の成果は極く少数でしかなかっ
たし、その使用は、締付は中に信頼できる結合を維持す
ることの困難さと、所望装備が高価かつ複雑なことと、
ファスナの材質および性質に対してきび、しい制御が要
求されることとのために大体において実験室研究並びに
高価にして厳密な設備に制約された。

従って、必要なことは、低廉な超音波変換器をファスナ
に安価な方法で恒久的に取付けて精ＩＩな締付は情報を
人聞生産形式で供することである。

かかる超音波荷重表示部材は測定装置または組立工具類
と容易に接続でき、また従来の超音波測定装置が信頼で
きる音響結合を作成しようとする際に生ずる問題点を解
決できよう。

〔発明の要約〕

本発明は荷重表示部材、荷重表示ファスナ、並びにこれ
らの使用方法および装置を提供するもので、従来は種々
の荷重表示部材またはファスナを個別的に、すなわち単
独の部材またはファスナを利用したに過ぎないのに反し
て、本発明は多くの利点を組合せたものである。

さらに、本発明は、荷重表示部材、荷重表示ファスナ荷
重測定装置、および締付は工具において従来利用しなか
った付加的特性および利点を提供する。

本発明の荷重表示部材は、縦方向応力を受けた時に塑性
変形する軸部と、該軸部の縦方向両端部にそれぞれ近接
したほぼ平坦な第１面および第２面とを含有し、該第１
面および第２面は、前記軸部が応力を受けていない時に
、互いに平行にしてほぼ予定の距離だけ離隔している。

第１電極および第２電極と恒久的、機械的、および電気
的に接続された圧電フィルムが前記軸部の前記第１面上
に配設される。第１電極は前記第１面と恒久的、機械的
、電気的および音響的に接続される。この第１電極は、
例えば、接着剤または金属フィルムから成り、またはそ
れ自体電極部材から成るものでもよい。

好ましい実施例においては、前記圧電フィル゛ムは薄い
可撓性の圧電フィルムディスクにして、前記第１電極お
よび第２電極は前記ディスクの両面にある金属層である
。また、この好ましい実施例において、荷重表示部材は
拡大ヘッドを有する荷重表示ファスナであり、平坦な第
１面は該ファスナの該ヘッド上に形成される。

本発明による荷重表示ファスナを製造する方法はファス
ナの縦方向の一端に平坦面を形成し、可撓性圧電フィル
ムの両面に第１電極および第２電極を配設し、次に前記
第１電極を前記ファスナの平坦面と、前記第２電極が該
平坦面から電気的に絶縁するように、恒久的、機械的、
電気的、および音響的に接続する諸工程を含有する。

本発明による荷重測定装置は、前記第１電極と電気的に
係合する第１接触子と、前記第２゛電極と係合する第２
接触子と、該第１電極と第２電極との間にあって縦方向
に応力を受けた時の前記荷重表示部材の引張荷重を測定
できるような電子微分信号に反応する電子測定装置とを
備える。

好ましい実施例においては、圧電フィルムが、電子微分
信号を発生させるような超音波信号を発生させる励振装
置を備える。さらに、好ましい実施例において、前記荷
重表示部材は導電性にして、前記第１接触子は、該第１
接触子が該荷重表示部材と間接的に係合することによっ
て前記第１電極と電気係合する。

本発明の締付は工具は、第１電極および第２電極とそれ
ぞれ電気係合できる第１接触子および第２接触子と、前
記荷重担持部材内に引張荷重を付与する荷重誘発装置と
、前記荷重担持部材内に弓張荷重を付与する荷重装置と
、前記引張荷重を精確に測定できるような電気微分信号
に反応する荷重測定装置とを含む。

好ましい実施例においては、本発明の締付は工具は、荷
重表示ファスナと係合できる導電性ファスナ係合装置と
、該荷重表示ファスナの第２電極と係合できる接触部材
と、該荷重表示ファスナを回転駆動するように前記ファ
スナ係合ｇｉ２２にトルクを付与する駆動装置と、前記
ソケットおよび接触部材から受取って締付は作業の結果
として縦方向に応力を受けた時の前記ファスナの軸部の
引張荷重を精確に測定できるような電気微分信号に反応
する荷重測定装置とを含む。

前記荷重測定装置の出力は、前記ファスナの瞬間的引張
荷重を連続的に読取るのに使用することができ、あるい
は締付は作業の終了時点を測定したり、あらかじめ締付
けられたファスナ中の荷重を表示するのに使用すること
ができる。荷重表示部材がファスナである時は、荷重測
定装置がファスナ締付は工具と同時に使用することがで
き、あるいはファスナ締付は工具に直接に取付廿ること
ができる。荷重測定装置を含むファスナ締付は工具が自
動締付は型のものである時は、該荷重測定装置中の引張
荷重表示は他のパラメータと組合わせて、角度およびト
ルクなどを該ファスナ締付は工具によって監視しても締
付は終了時点を測定しかつ接合部の異常を検出すること
ができる。

本発明の荷重表示部材中の荷重を測定する方法は本発明
の荷重測定装置を本発明の荷重表示部材と接続し、該荷
重表示部材の軸部の引張荷重を超音波測定値から計算す
ることを含有する。

本発明の荷重表示ファスナを締付ける方法は、本発明の
荷重測定装置を本発明の荷重表示ファスナのヘッドに接
続し、前記荷重表示ファスナを締付けるとともに前記荷
重測定装置を連続的に監視して前もって選定された荷重
の到達時点を測定し、前記荷重測定装置によって表示さ
れるように、前記到達時点に前記荷重表示ファスナの締
付けを停止させることを含有する。

本発明の主目的は、在来型の工具で容易に設備できる安
価な荷重表示部材または荷重表示ファスナを提供するこ
とである。本発明の別の目的は、前記荷重表示部材また
は荷重表示ファスナ中の荷重を測定する安価にして精確
な方法、本発明の測定方法を使用する荷重表示装置およ
びファスナ駆動工具、本発明の測定方法と共に使用する
荷重表示部材、本発明の荷重表示部材を製造する方法、
および本発明の荷重表示ファスナを締付ける方法を提供
することである。

本発明の別の目的は、信頼性を有し、精確にして小型の
荷重表示部材またはファスナを従来の部材またはファス
ナから製造する安価な方法を提供することである。

本発明の別の目的は、従来のものに比較して高い信号対
雑音比（ＳＮ比）を持つ改良された性能を有する変換器
を提供することである。

さらに、本発明の別の目的は、荷重測定装置を荷重表示
部材またはファスナと信頼性がありかつ着脱可能に結合
できるとともに該荷重表示部材またはファスナを反復し
てまたは連続的に監視できる方法および装置を提供する
ことができる。

さらに、本発明の別の目的は、荷重表示部材の欠陥を検
出し、さらに以前に応力を受けた該部材を点検して電流
状態、特にあらかじめ応力を受けたファスナが緩んでい
るかどうかを測定することによって該部材の品質を監視
する手段を持つ方法、工具および荷重表示部材を提供す
ることである。

さらに、本発明の別の目的は、従来の締付は工具によっ
て締付けることのできる荷重表示ファスナを提供するこ
と、特に、締付は操作の間に荷重測定・装置によって監
視できる荷重表示ファスナを提供することである。

さらに、本発明の目的は、締付は操作の間、または荷重
表示ファスナを取付ける装置を操作する間に、該ファス
ナ中の荷重を連続的に表示する方法を提供することであ
る。

さらに、本発明の目的は、荷重表示ファスナに関して使
用されるとともに、締付は操作の間に例えば該ファスナ
の軸部の引張荷重反応特性の測定に応答して自動的に締
付けるファスナ締付は装置を提供することである。

本発明の前述した目的、特性、および利点その他の目的
、特性、および利点は、図面に関する以下の詳細な説明
から当業者に明瞭となろう。

〔実施例〕

図面、特に第３図および第４図において、荷重表示部、
特に、荷重表示ファスナ１１０が図示される。この荷重
表示ファスナ１１０．は従来のボルトを締付は作業の間
および接合寿命中の種々の時点におけるボルトの引張荷
重、応力、伸び、その他の特性を表示するように修正し
たボルトから形成される。このボルトは一端にねじ山１
１４を有し、他端にヘッド１１６を有１゛る軸部１１２
を有する。該ヘッド１１６と該軸部１１２との間に肩部
１１８が形成される。ヘッド１１６は軸部１１２の縦軸
線１２２に垂直なほぼ平坦な上面１２０を有する。下面
１２４が軸部１１２の他端に該軸部の縦軸線１２２に垂
直に形成される。また、前記ヘッドはその周縁に例えば
六角型のレンチのような工具の係合面１２６を栴える。

別の実施例においては、第４ｂ図に示すように、ヘッド
１１６ａの凹部１２１内に平坦面１２０ａを形成しても
よい。前記凹部１２１は工具係合用ソケットや捨て孔で
もよく、または圧電フィルムセンサ１２８を環境危険か
ら保護するために形成した浅溝でもよい。

圧電フィルムセンサ１２８はヘッド１１６の上面１２０
又は１２０ａに恒久的又は半恒久的に装架される。

図示するように、圧電フィルムセンサ１２８は圧電フィ
ルム材料のディスク１３０と、該ディスクの両側の平坦
面に取付けられた第１電極１３２と、第２ＩＲ極とから
成ることが好ましい。

前記圧電フィルムセンサは高分子材料のような可撓性に
して安価な圧電フィルム材料の薄層がら形成され、ほぼ
５乃至１１０ミクロンの厚さを有する。好ましい実施例
においては、ポリ弗化ビニリデンおよびその誘導体が強
い耐蝕性物質の故に選定される。しかしながら、他の材
料すなわら共重合体が存在して満足すべき性質を持たせ
てもよく、別に、積層のバイモル形式およびマルチモル
形式も考えられる。前記電極は圧電ディスク、導電性イ
ンキやペイント、または接着剤上に真空処理した金属層
から形成することができる。あるいは、一方又は両方の
電極が前記ディスクに恒久的に接着された導電箔であっ
てもよい。第１電極はヘッド１１６に電気的および音響
的に結合されるが、圧電ディスク１３０および第２電極
１３４はヘッド１１６と電気絶縁される。いくつかの実
施例においては、ヘッド１１６は第１電極１３２の機能
を果す。

いくつかの実施例においては、第１電極１３２は導電性
または不導性の接着剤から成り、この接着剤は不導体に
して、圧電フィルムセンサ１２８とヘッド１１６との間
の電気通信に対する容量結合に依存することが好ましい
。

実験作業において、部材と接着結合した薄いフィルムの
高分子圧電変換器のエコー信号レベルを、部材と着脱可
能に機械的に結合した従来の厚いセラミック変換器と比
較した。前記フィルム変換器について、信号レベルが非
常に高いだけでなく信号対雑音比（Ｓ　Ｎ　ｉｔ　）も
非常に高く、エコー検知が非常に容易であり信頼性を有
することが証明された。

セラミック変換器の高いノイズレベルは、変換器および
そのハウジング内の内部反射した超音波からのエコーに
原因がある。フィルム変換器内の反射音波は、ポリ弗化
ビニリデンおよびその誘導体のような高分子圧電フィル
ムの低いＥｔ　Ｂインピーダンスによってエネルギが空
気または導電性ゴム接触子へ効果的に移動するので、迅
速に減衰しよう。

従って、圧電フィルム変換器の使用は従来技術に対して
変換器性能が著しく向上することに注意すべきである。

第５図において、前述した荷重表示ファスナ１１０の１
例が示され、該ファスナに本発明によるファスナ締付は
工具１４０が係合している。該工具１４０は通常の動カ
ニ具１４２を含むが、該動カニ具はその回転駆動部分だ
けが図示される。この通常の動カニ具１４２はソケット
部材１４６と係合する回転出力駆動器１４４を有するフ
ァスナ締付は工具１４０および回転出力駆動器１４４は
共に回転する。

ソケット部材１４６はファスナ１１０のヘッド１１６と
電気的かつ機械的に係合する。

接触ビン１４８はファスナ締付は工具１４０に往復運動
可能に装架され、ソケット部材１４６に関して往復運動
して圧電フィルムセンサ１２８の第２電極１３４および
ファスナ１１０のヘッド１１６と係合する。

接触ビン１４８は導電性のゴム先端部１４８ａを備えて
、低い音響インピーダンス面を供するとともに変換器を
損傷しないようにすることが好ましい。

第５図に略示した電子制御装置１５０は、周知のように
、スリップリングワイパ１５６．１５８の形式でそれぞ
れ電線１５２，１５４によってそれぞれ接触ビン１４８
およびソケット部材１４６に電気接続される。

あるいは、容量結合その他の周知の技術のような非接触
手段によって信号を伝達することもできる。

電子制御装置１５０は圧電フィルムセンサ１２８の第１
電極１３２と第２電極１３４との間に電子微分信号を供
給しかつ測定してファスナ１１０の軸部１１２の引張荷
重、応力、または伸びを超音波測定する。

ファスナ締付は工具１４０が表示装置（図示せず）を備
えて、ファスナ操作中に得られた引張荷重、応力、また
は伸びの超音波測定を表示できることが当業者に理解で
きよう。あるいは、ファスナ締付は工具１４０が、電子
制御装置１５０によって連続的に供給される情報を使用
して、予定量の引張荷重または伸びが生じた時、従って
締付は作業を停止させる時を測定するようにすることが
できる。

・また、選定された動カニ具が、形成された接合部の特
性、例えば荷重表示ファスナのトルクおよび瞬間角度を
、周知のようにして、モニタできることが当業習に理解
できよう。かかる動カニ具の例が１９８２年８月１７日
公告の米国特許用４，３４４，２１６号に開示される。

動カニ具から得られるかかる情報は電子制御装置１５０
から供給される引張荷重、応力、または伸びの情報と組
合わされ、もって種々の測定されたパラメータを使用し
て締付けの連続作業を制御しかつその結果をモニタする
ような正確に制御された締付は操作を行なうことができ
る。例えば、ソケット部材１４６を「ナツト締付は法」
として従来知られた方法を使用して動カニ具と共に使用
することができ、締付は操作によって形成された接合部
が一定の使用書を満足するかどうかを決定するのに伸び
情報が使用される。

操作を説明するに、本発明の荷重表示ファスナ１１０を
パネル１３６．１３８中の適当な孔に漸次貫通させ、該
パネルの背後をナツト１３９で締付けることによって該
パネルを固定する。ファスナ締付は工具１４０、必要に
応じて、標準規格の締付は工具を荷重表示ファスナ１１
０の工具係合面１２６に係合させかつ回転させて接合部
を締付ける。パネル１３６１３８がそれぞれ肩部１１８
およびナツト１３９に係合すると、荷重表示ファスナ１
１０の′軸部１１２は縦方向の応力を受けて縦方向に弾
性変形する。軸部１１２の引張荷重、応力、または伸び
の母はファスナ締付は工具１４０によって測定される。

第５図は従来の動カニ具１４２および電子制御装置１５
０を含むファスナ締付は工具１４０を示すけれども、前
記動カニ具１４２を除くファスナ締付は工具１４０のす
べての構成要素を含むファスナ測定工具を形成できるこ
とは当業者で叩解できよう。かかる装置は前記締付は工
具とは関係なしにポル１−の伸びを測定するのに使用で
きる。

また、前述した荷重表示ファスナ１１０の形状が現存す
るボルトの迅速な変更を可能にさせることに注意すべき
である。ほぼ平坦な上面１２０のほかは特別な表面処理
を全く必要としない。実際に、従来の方法においては、
６３５マイクロセンチメートル（２５０マイクロインチ
）の表面仕上げが音響結合の目的に対して許容されうる
ちのと定められているが、３１８マイクロセンチメート
ル（１２５マイクロインチ）程度の表面仕上げを有する
ことが望ましいものと知られた。しかしながら、本発明
においては、接着剤結合を使用するので４１乃至５１０
マイクロセンチメートル（１６乃至２００マイクロイン
チ）の表面仕上げが好ましいものと知られた。圧電フィ
ルムセンサ１２８は、金属材料フィルムを圧電ディスク
１３０の両面の各々に取付けることによってボルトとは
無関係に形成され得る。圧電フィルムセンサ１２８をヘ
ッド１１６の上面１２０に音響的かつ機械的に結合させ
る適当な接着剤が、前記圧電フィルムセンサをファスナ
１１０に取付ける時迄、該センサを貯蔵するために、図
示されていないが周知のように、不活性材料の剥離シー
トと共に予め前記センサに取付けられる。

本発明の装置によるとボルトの軸線方向長さに沿う超音
波の走行時間を直接に測定することができる。この走行
時間はボルトの長さおよびボルトに作用する応力に従っ
て変化する。

前記走行時間の測定については、非破壊試験の分野にお
ける超音波の進歩の結果として多くの種々の電子技術が
従来から知られている。大多数の電子技術が要求される
解決および精度を供することができるけれども、若干数
のものが精確な測定のためのパルス数、回路の複雑性、
および動力消費の点で利点を示す。

顕著な要因は超音波の横波の速度に対する軸線方向応力
の影響が縦波の速度に対するらのよりも非常に少ないこ
とである。従って、両方の波の走行時間の測定はボルト
の長さを無視して軸線方向応力を測定するのに使用でき
る。従って、あらかじめ取付けたファスナ中の軸線方向
荷重を測定することができる。横波および縦波を使用す
ることによって得られる情報の簡単な比較を以下に示す
。

現在利用しつるすべての超音波装置が、ボルトの一端（
通常はヘッド）に装架された圧電変換器で発生した超音
波の縦波の走行時間の測定に使用される。超音波は反対
端に向って走り、該端で反射しかつ同じ変換器によって
検出される。この走行の時間を測定する数多くの試行を
以下に簡単に述べるけれども、すべてが零張力状態から
時間についての変化を測定し、その測定によって張力を
計算する。

ファスナの両端を平行にかつ６３５マイクロセンチメー
トル（２５０マイクロインチ）よりも良好な表面仕上げ
に研磨することが通常行なわれる。良好な表面仕上げは
ボルトに対する適切な音響結合に要求される。

この走行時間測定に使用される超音波は縦波である。縦
波における粒子運動は圧縮および引張りの運動領域を形
成する伝搬方向にある。縦波の走行時間はボルトの長さ
と超音波の速度とに依存する。ボルトの長さ変化は、熱
膨張と、締付けに基づく軸線方向荷重による伸びと、締
付けによって生ずる可塑変形とに起因する。超音波の速
度は材料の性質、すなわち組成、熱処理、および温度並
びに締付けによって生じたファスナ中の軸線方向応力に
依存する。材料の性質および温度による性質変化に関す
るパラメータが実験的に定められ、通常、周囲温度測定
値と一緒に超音波張力測定装置に入れられる。

ファスナが締付けられると、ボルトは軸線方向荷重によ
って伸び、超音波の伝搬速度は軸線方向応力によって減
少する。これは測定された走行時間の増加の約２７３に
相当する。

この技術で張力を測定する時は、掴み長さ、すなわちあ
らかじめ選定された適切な補正応力因子をパラメータと
して加える必要がある。その理由は、掴み長さが荷重に
よるボルトの伸びのみならず、平均応力、従ってボルト
の長さ全体を伝搬する平均速度にも影響するからである
。

従って、ファスナの全長に亘る縦波の走行時間を使用す
る若干の制限特性がある。この測定は制御パラメータと
して加える必要のある掴み良さに依存する。付加的に、
ナツトの領域における局部的応力分布の変動が精度に影
響する。すべてのボルトを、典型的には、上２゜５４Ｘ
　１０　　センチメートル（±１×１０　インチ）の精
確な長さに研磨するか、この精確な長さを測定してパラ
メータとして測定系に入れるかせずに、ファスナの取付
は後に該ファスナ中の張力を測定するのは実際的ではな
い。通常、張力測定は、締付は開始前になされた零荷重
測定に関する走行時間の増加に基づく。

縦波は、音響エネルギ源の振動を空気から耳へ伝達する
のに使用される波−である点で周知の音波である。これ
とは異なって、横波の粒子は伝搬方向に振動せずに該方
向と直角に振動する。この横波は、隣接粒子が剪新力を
受けるのでしばしば剪断波と呼ばれる。気体および液体
は一般的に横波を伝達できないので、特に高い粘性の流
体は、周知の装置によって、ボルトに一時的に取付けら
れた変換器に音響的に連結する必要がある。

縦波は鋼中を横波のほぼ２倍の速さで走り、走行時間は
軸線方向の応力によって種々の程度に影響される。応力
による縦波の速度変化は横波の速度変化よりも約１．５
倍大きい。

前記米国特許第４，６０２，５１１　＠に記載されるよ
うに、縦方向成分と横方向成分とを持つ波を発生する圧
電性結晶によって前記ファスナの一端に縦波および横波
を印加する。縦波および横波の各々の走行時間を測定す
る。これら二つの測定値から引張力を、ボルトの精確な
長さを事前に知らずに、測定することができる。

縦波および横波の両方を使用することにより、理論的に
、縦波だけを使用するよりも二つの著顕な利点が得られ
る。第１に、最初に零ｖＪ重測定することなく引張力を
測定でき、すなわち、或に取付けられたファスナにおい
て荷重を測定できる。

第２に、材料の性質や熱処理などによって及ぼされる種
々のボルトへの影響が、縦波および横波の両方にこれら
が彩管するので、減少する。

本発明の装置は、発明の意図に従って、縦波および横波
の一方または両方と共に使用することができる。

発明者は、本発明の装置を、以下に簡単に説明するよう
に、直接計時、間接計時、クロック内挿、二重パルス発
信、共概周波数検波、音響インピーダンス検出、ｖ４和
周波数検波、位相検出を含む種々のタイミング方式の何
れかについて使用することができる。

直接計時方式は、第６図に示すように、駆動パルスの送
信からエコー信号の受信までの時間＋１ｆｆｉ隔をゲー
ト制御された発振器および計数器で測定するものである
。例えば、レイモンド・エンジニアリング社から構成さ
れる装置の一つは所要の分析を達成するのに１００メガ
へルックロックおよび平均１６０個の測定値を使用する
。ヒ化ガリウムを使用する時は２１ニガヘルツもの高い
クロックレイトが考えられよう。

間接計時方式は、第７図に示すように、第１エコーから
第２エコーまでの時間間隔に関係づる。

第１エコーと第２エコーとの時間間隔を測定することに
よって秤々のエコー波形および回路並びに配線の伝送遅
延によるトリガ時点の変動に基づく誤差を消去する。ボ
ルトの端部仕上げは、第２エコーがこれら３個の影響の
各々により減衰するので、重要である。

クロック内挿方式においては、クロック計数のほかにク
ロックサイクルの一部分を測定するのにアナログ法を使
用することによって分析を改良する。第８図に示す一つ
の方法は、ゲート間隔の終端において同一の短時間に亘
って各々積分された位相クロックの中から同期した２個
のクロックを使用する。

二重パルス発信方式においては、第９図に示すように、
２個のパルスＡ、Ｂが送信される。パルスＡは第１１コ
ーＡ１および第２エコーΔ２を発生し、パルスＢは第１
エコー８１および第２のエコー８２を発生する。パルス
Ａ、［３間の時間間隔は、パルス八からの第２エコー△
２がパルスＢからの第１エコー８１と一致するように調
節される。

この結果を修正し積分してパルスタイミングを調節する
電圧制御発振器のための周波数制御電圧を発生させる。

この電圧制御発振器の周波数が張力を計算するのに使用
される。

基本周波数検出方式においては、ボルトはその基本周波
数において縦波が共鳴するように維持され、締付けの前
後における相違が張力測定に使用される。

音響インピーダンス検出方式においては、ボルトが基本
周波数近くで駆動され、機械的または呂響インピーダン
スの変化が張力測定に使用される。

調和共振周波数検出方式は共成方法の変形であって、縦
波の調和共振が、例えば、５乃至１０メガヘルツの範囲
における調和周波数に維持される。

ボルトの張力は締付は中の周波数偏移から計算される。

位相検出方式はパルスフェイズロックループ（ＰＬＬ）
方法を使用する。電圧制御発振器の無線周波数出力が変
換器に対して周期的にゲート制御される。反射波によっ
て生じた受信信号は、第１０図に示すように、電、圧制
御発振器の出力と混合される。もし発信鍬信号と受信信
号とが同一位相にあるならば、合計信号は最大となり、
もし位相が１８０　’ずれていると、この二つの信号は
相殺して合計信号は最小となる。従って、この合計信号
は位相差を示し、電圧制御発振器の周波数を、位相が一
定値を維持し、すなわち合計信号が最小または最大とな
るように、制御するのに使用される。

このように、発振器の周波数は、走行時間を正確なサイ
クル数に維持するように調節される。走行時間は周波数
と、送信開始から受信開始までに計算されたサイクル数
とによって決定される。

前述した諸方式ならびに２形式の波が種々の組合せで使
用されて１個又は複数個のパラメータを所望の精度に測
定できることが理解できよう。

本発明の荷重表示ファスナ１１０においては従来の締付
は工具または前記締付は工具１４０のよう、な構成の締
付は工具との迅速な接続が容易であることが当業者に理
解できよう。

ファスナ１１０およびファスナ締付け■具１４０におい
ては反復可能にして予測可能な特質を有する信頼性のあ
る接合部を迅速に形成することができる。また、現実の
取付は工程中の接合部の欠陥を検出することができ、従
って破局的な接合部故障のおそれが減少する。さらに、
後日、接合部の特質をモニタすることができる。

本発明のファスナ、方法および工具が荷重表示部材の状
態をモニタして検査できることに注目すべきである。も
し部材のおよその長さが判るならば、超音波パルスのお
よその走行時間も判る。もし測定結果が不適合であり、
または信号が予期した信号以外のものであるならば、部
材中に割れ目のような欠陥が存在しよう。センサ１２８
をボルト端またはねじ付き棒上に使用でき、また工具を
別のヘッド係合装置づなわちナツト係合装置と係合させ
て使用できることにも注目すべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術の荷重表示部材の部分切断側面図、第
２図は従来技術の超音波荷重測定装置の部分切断側面図
、第３図は本発明の荷重表示部材の１例の斜視図、第４
図は第３図の表示部材の部分断面拡大図、第４ａ図、第
４ｂ図、第４Ｃ図は本発明の荷重表示部材の別の実施例
の、第４図と同様な部分断面図、第５図は本発明の荷重
表示ファスナおよび該ファスナと係合した本発明の荷重
測定装置を含むファスナ締付は工具の部分切断概略側面
図、第６図乃至第１０図は種々の実施例における本発明
の音響動作のグラフを示す。 ＦＩＧ、　３ 図面の浄書 ＦＩＧ、８　　：　り□５１．クビリオ′ソ１：内特１
ζよる。Ｆ−レ又／１コー−１晴％　Ｆｒ　馴ｍ　１Ｉ
５ｉｔ　Ｘ−（ＶＣＯ）　１％　％ＦＩＧ、９　。 バ・し又／工つ−：ｔｉ％ｌレス５ｉｔＦＩＧ、ｌ○　
： ・Ｓ・し又躬ビ叔 手 多売 ネ市 正 書 平成１年 １１、ｎ庁長官 殿 １　事件の表示 平成１年特許願第６１９５６号 ２　発明の名称 超音波？ｉＦＪ重表示部材、装置および方法３　補正を
する者 事件との関係　　　特許出願人 名　称　　エスピーニス・チクノロシーズ・インク４代
理人 住　所　　東京都千代田区永田町１丁目１１番２８弓５
月 ２日 手 続 ？１日 正 和才 〈方式） １　事件の表示 平成１年特許願第６１９５６号 ２　発明の名称 ｉＩ３音波ｖＪ重表示部材、装置および方法３　補正を
する者 事件との関係　　　特許出願人 名　称　　エスピーニス・チクノロシーズ・インク４代
理人 住所 東京都千代田区永田町１丁目１１番２８号補正の対象 願書面中特許出願人の住所及び代表者の欄、明細由のタ
イプ浄書、並びに代理権を証明する開面。 補正の内容 別紙のとおり（内容に変更なし）、、尚、委任状の住所
中［１８９４０Ｊ９日付提出の手続補正書にて提出済で
あることを上申致します。 手 絖 ？ｒｌｌ 正 １才 （自発） 超音波荷重表示部材、装置および方法 名 称 エスピーニス・チクノロシーズ・インク補正命令の日付

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）縦方向応力を受けた時に、一部分が他部分に関し
   て運動するように弾性変形する軸部と、該軸部の縦方向
   の１端に近接して形成されたほぼ平坦な第１面と、 該軸部と恒久的、機械的、電気的、および音響的に相互
   接続された第１電極と、 該第１電極と恒久的、機械的、および電気的に相互接続
   された圧電フィルム部材と、 該圧電フィルム部材と恒久的、機械的、および電気的に
   相互接続されかつ前記１端および前記第１電極から電気
   絶縁されもって該第１電極および前記圧電フィルム部材
   と協働して超音波変換器を形成する第２電極と、 前記軸部の縦方向の１端から離隔して該軸部上に形成さ
   れるとともに前記第１面とほぼ平行にして該第１面から
   予定距離だけ離隔したほぼ平坦な第２面と を含有する荷重表示部材。 （２）前記第１電極が前記軸部を含有する請求項１に記
   載の荷重表示部材。 （３）前記第１電極が接着剤を含有する請求項１に記載
   の荷重表示部材。 （４）前記軸部の縦方向の１端において該軸部と一体的
   に形成されるとともに前記第１面を有するヘッドと、 前記第１平坦面から離隔した前記軸部の縦方向の他端に
   おいて該軸部と一体的に形成された締付け部材と を含有する請求項１に記載の荷重表示部材。 （５）前記ヘッドに形状されるとともに前記第１平坦面
   を形成する底部を持つ凹部を含有する請求項１に記載の
   荷重表示部材。 （６）前記第１電極が、前記圧電フィルム部材と前記軸
   部とを容量結合する不導性接着剤を含有する請求項１に
   記載の荷重表示部材。 （７）測定装置を、 前記第１及び第２の電極と着脱可能に接続して前記軸部
   の引張荷重依存特性を測定するように前記第１及び第２
   の平坦面に関して着脱可能に位置決めするように前記軸
   部の縦方向の１端に形成された係合装置を含有する請求
   項１に記載の荷重表示部材。 （８）前記圧電フィルム部材が薄層の圧電フィルム材料
   を含む請求項１に記載の荷重表示部材。 （９）前記圧電フィルム材料がポリ弗化ビニリデンおよ
   びその誘導体である請求項８に記載の荷重表示部材。 （１０）前記圧電フィルム材料の前記薄層が５乃至１１
   ０ミクロンの厚さを有する請求項８に記載の荷重表示部
   材。 （１１）前記薄層が約２０乃至６０ミクロンの厚さを有
   する請求項１０に記載の荷重表示部材。 （１２）前記圧電フィルム部材が円板状にして前記軸部
   と軸線方向整合位置にある請求項８に記載の荷重表示部
   材。 （１３）前記圧電フィルム部材がおよそ前記軸部の直径
   と該軸部の直径の半分との間の直径を有する請求項１２
   に記載の荷重表示部材。 （１４）前記第１及び第２の電極の少なくとも一方が前
   記圧電フィルム部材の面上にある導電性の薄層を含む請
   求項１１に記載の荷重表示部材。 （１５）前記第１電極が接着剤によつてほぼ平坦な前記
   第１面に機械的及び音響的に接続される請求項１に記載
   の荷重表示部材。 （１６）前記第１及び第２の電極の少なくとも一方が、
   金属の薄いフィルムを前記圧電フィルム部材の一面に蒸
   着、電着、又は塗装することによって形成される請求項
   １に記載の荷重表示部材。 （１７）前記圧電フィルム部材が高分子材料である請求
   項１に記載の荷重表示部材。 （１８）前記圧電フィルム部材が薄層の高分子材料を含
   む請求項１７に記載の荷重表示部材。 （１９）前記第１及び第２電極の少なくとも一方が金属
   箔を含む請求項１に記載の荷重表示部材。 （２０）ほぼ平坦な前記第１面が約４１乃至５１０マイ
   クロセンチメートル（１６乃至２００マイクロインチ）
   の仕上げ面を有する請求項１に記載の荷重表示部材。 （２１）それ自体の縦方向ひずみを測定するようになつ
   ているファスナにして、縦方向軸線および予定の縦方向
   長さを有するとともに前記縦方向軸線に沿つて縦方向ひ
   ずみを受けるようになっている軸部と、 該軸部の１端に形成されるとともに前記縦方向軸線に垂
   直なほぼ平坦な面を有するヘッドと、該ヘッドと恒久的
   、機械的、電気的および音響的に相互接続された第１電
   極と、 該第１電極と恒久的、機械的、および電気的に相互接続
   された圧電フィルム部材と、 該圧電フィルム部材と恒久的、機械的、および電気的に
   相互接続されかつ前記ヘッドおよび前記第１電極から電
   気絶縁されもつて該第１電極および前記圧電フィルム部
   材と協働して超音波変換器を形成する第２電極と を含有するファスナ。 （２２）前記圧電フィルム部材が薄層の圧電フィルム材
   料を含む請求項２１に記載のファスナ。 （２３）前記圧電フィルム材料がポリ弗化ビニリデンお
   よびその誘導体である請求項２２に記載のファスナ。 （２４）前記圧電フィルム材料が約５乃至１１０ミクロ
   ンの厚さを有する請求項２２に記載のファスナ。 （２５）前記第１及び第２の電極が３０ミクロン以下の
   厚さを有する請求項２３に記載のファスナ。 （２６）前記圧電フィルム部材が円板状にして前記軸部
   と軸線方向の整合位置にある請求項２３に記載のファス
   ナ。 （２７）前記円板状圧電フィルム部材がおよそ前記軸部
   の直径と該軸部の直径の半分との間の直径を有する請求
   項２６に記載のファスナ。 （２８）前記第１及び第２の電極の少なくとも一方が円
   板状にして前記圧電フィルム部材とほぼ同じ寸法の直径
   を有する請求項２６に記載のファスナ。 （２９）前記第１及び第２の電極の少なくとも一方が前
   記圧電フィルム部材の面上にある金属の薄層を含む請求
   項２１に記載のファスナ。 （３０）前記第１及び第２の電極の少なくとも一方が蒸
   着によって形成される請求項２９に記載のファスナ。 （３１）前記圧電フィルム部材がポリ弗化ビニリデンお
   よびその誘導体を含む請求項２１に記載のファスナ。 （３２）前記第１電極が、機械的及び音響的接続させる
   接着剤によつて前記ヘッドの前記面と接続される請求項
   ２１に記載のファスナ。 （３３）前記ヘッドから離隔して前記軸部上にあるねじ
   山を有するボルトを含む請求項２１に記載のファスナ。 （３４）記ヘッドが導電材料から成り、前記第１電極が
   前記ヘッドと電気接続又は容量接続される請求項２１に
   記載のファスナ。 （３５）前記第１及び第２の電極の少なくとも一つが前
   記圧電フィルム部材の面上に薄層金属を蒸着、電着又は
   塗装することによって形成される請求項２１に記載のフ
   ァスナ。 （３６）前記圧電フィルム部材が高分子材料である請求
   項２１に記載のファスナ。 （３７）前記圧電フィルム部材が高分子フィルム材料の
   薄層を含む請求項２１に記載のファスナ。 （３８）前記第１電極が、前記圧電フィルム部材を前記
   軸部と容量結合させる非電導性接着剤を含む請求項２１
   に記載のファスナ。 （３９）前記圧電フィルム材料が２０乃至６０ミクロン
   の厚さを有する請求項２２に記載のファスナ。 （４０）ほぼ平坦な前記第１面が約４１乃至５１０マイ
   クロセンチメートル（１６乃至２００マイクロインチ）
   の仕上げ面を有する請求項２１に記載のファスナ。 （４１）それ自体の縦方向ひずみを測定するようになつ
   ているファスナにして、縦方向軸線および予定の縦方向
   長さを有するとともに前記縦方向軸線に沿って縦方向ひ
   ずみを受けるようになつている軸部と、 該軸部の１端に形成されるとともに前記縦方向軸線に垂
   直なほぼ平坦な面を有するヘッドと、接着剤によつて前
   記ヘッドと恒久的、機械的、電気的、および音響的に接
   続された第１電極と、前記第１電極と恒久的、機械的、
   および電気的に接続された薄い圧電フィルムディスクと
   、該圧電フィルムディスクと恒久的、機械的および電気
   的に接続されかつ前記ヘッドおよび前記第１電極から電
   気絶縁されもって該第１電極および前記圧電フィルムデ
   ィスクと協働して超音波変換器を形成する第２電極とを
   含有し、該第１及び第２電極が該圧電フィルムディ スクの両面上に金属フィルムを備えたファスナ。 （４２）前記圧電フィルムディスクがポリ弗化ビニリデ
   ンである請求項４１に記載のファスナ。 （４３）前記圧電フィルムディスクがほぼ２０乃至６０
   ミクロンの厚さを有する請求項４１に記載のファスナ。 （４４）前記圧電フィルムディスクがほぼ前記軸部の直
   径と該軸部の直径の半分との間の直径を有する請求項４
   １に記載のファスナ。 （４５）前記第１及び第２の電極の少なくとも一方が蒸
   着、電着、又は金属塗装によつて形成される請求項４１
   に記載のフィルム。 （４６）前記第１電極が接着剤を含む請求項４１に記載
   のフィルム。 （４８）前記圧電フィルムディスクが円板状にして前記
   軸部と軸線方向に整合する請求項４１に記載のファスナ
   。 （４８）前記圧電フィルムディスクが高分子材料である
   請求項４１に記載のファスナ。 （４９）前記圧電フィルムディスクが５乃至１１０ミク
   ロンの厚さを有する請求項４１に記載のファスナ。 （５０）ほぼ平坦な前記第１面が約４１乃至５１０マイ
   クロセンチメートル（１６乃至２００マイクロインチ）
   の仕上げ面を有する請求項４１に記載のファスナ。 （５１）ヘッドと該ヘッドから突出する軸部とを有し、
   該軸部が縦方向に応力を受けた時に弾性変形して該軸部
   の一部分が他の部分に関して運動するようになっている
   ファスナから荷重表示ファスナを作成する方法にして、 前記ヘッド上にかつ前記軸部から離隔した位置に、該軸
   部の縦方向軸線に垂直な平坦第１面を形成し、 第１電極及び第２電極を圧電フィルムディスクの両面に
   取付けることによつて圧電センサを形成し、 該圧電センサを前記ファスナの前記ヘッドに恒久的、音
   響的及び機械的に接続させもつて前記圧電センサの第１
   電極を前記ヘッドに電気接続させるとともに第２電極を
   前記ヘッドから電気絶縁させる諸工程を含む方法。 （５２）前記第１平坦面がほぼ約４１乃至５１０マイク
   ロセンチメートル（１６乃至２００マイクロインチ）の
   仕上げ面を有する請求項５１に記載の方法。 （５３）請求項５１に記載の方法によつて作成された荷
   重表示部材。 （５４）前記第１及び第２の電極が蒸着、電着、および
   金属塗装することによって形成される請求項５１に記載
   の方法。 （５５）前記第１電極が導電性かつ音響伝達性の接着剤
   を含む請求項５１に記載の方法。 （５６）軸部と、該軸部の一つの縦方向端に近接して形
   成された第１平坦面と、該第１平坦面に固定された圧電
   変換器とを有する荷重表示部材とともに使用される荷重
   測定装置にして、 前記荷重表示部材と選択的に係合しうる第１接触子と、 前記圧電変換器と選択的に係合しうる第２接触子と、 前記第１接触子と前記第２接触子との間の電子微分に反
   応しもつて、前記軸部が縦方向の応力を受けた時に、該
   軸部の引張荷重依存特性を測定する測定器と を含有する荷重測定装置。 （５１）前記荷重表示部材が前記軸部の一端に形成され
   た第１係合装置を含む請求項５６に記載の荷重測定装置
   にして、 該荷重測定装置が前記荷重表示部材とともに使用されて
   前記接触子を前記圧電変換器に関して軸線方向に位置決
   めする時に前記第１係合装置と選択的に係合できる第２
   係合装置を含有する荷重測定装置。 （５８）前記第２係合装置が前記第１電気接触子を含有
   する請求項５７に記載の荷重測定装置。 （５９）前記荷重表示部材が前記軸部の一端に形成され
   たヘッドを有するファスナを含み、前記第１係合装置が
   前記ヘッド上に形成された工具係合装置を含み、さらに
   前記第２係合装置が前記工具係合装置と選択的に係合し
   うる工具を含みもつて該工具の回転によつて前記フアス
   ナが選択的に回転されるようになつている請求項５８に
   記載の荷重測定装置。 （６０）前記工具とレンチとを、前記ファスナの前記引
   張荷重依存特性を測定しながら該ファスナを選択的に回
   転運動させて該ファスナを取付けかつ取外すように、相
   互接続する装置を含有する請求項５９に記載の荷重測定
   装置。 （６１）前記測定器が前記軸部の伸びを表示する出力信
   号を与える請求項６０に記載の荷重測定装置にして、前
   記出力信号を前記レンチに伝達する整流子を含有する荷
   重測定装置。 （６２）前記引張荷重依存特性が応力、伸び、歪、また
   は引張力を含む請求項６０に記載の荷重測定装置。 （６３）前記測定器が横波を表示する第１信号と縦波を
   表示する第２信号とを検出し、該第１および第２の信号
   を結合して前記引張荷重依存特性を測定する請求項６０
   に記載の荷重測定装置。 （６４）前記測定器が直接計時、間接計時、二重パルス
   発信、クロック内挿、基本周波数検出、音響インピーダ
   ンス検出、調和共振検出、または位相検出方式を使用し
   て前記引張荷重依存特性を測定する請求項６０に記載の
   荷重測定装置。 （６５）前記引張荷重依存特性が応力、伸び、歪、また
   は引張力を含む請求項５６に記載の荷重測定装置。 （６６）前記測定器が横波を表示する第１信号と、縦波
   を表示する第２信号とを検出し該第１および第２の信号
   を結合して前記引張荷重依存特性を測定する請求項６５
   に記載の荷重測定装置。 （６７）前記測定器が直接計時、間接計時、二重パルス
   発信、クロック内挿、基本周波数検出、音響インピーダ
   ンス検出、調和共振検出、または位相検出方式を使用し
   て前記引張荷重依存特性を測定する請求項６６に記載の
   荷重測定装置。 （６８）前記測定器が横波を表示する第１信号と、縦波
   を表示する第２信号とを検出し該第１および第２の信号
   を結合して前記引張荷重依存特性を測定する請求項５６
   に記載の荷重測定装置。 （６９）前記測定器が直接計時、間接計時、二重パルス
   発信、クロック内挿、基本周波数検出、音響インピーダ
   ンス検出、調和共振検出、または位相検出方式を使用し
   て前記引張荷重依存特性を測定する請求項６３に記載の
   荷重測定装置。 （７０）前記測定器が直接計時、間接計時、二重パルス
   発信、クロック内挿、基本周波数検出、音響インピーダ
   ンス検出、調和共振検出、または位相検出方式を使用し
   て前記引張荷重依存特性を測定する請求項５６に記載の
   荷重測定装置。 （７１）前記引張荷重依存特性が応力、伸び、歪、また
   は引張力を含む請求項７０に記載の荷重測定装置。 （７２）荷重表示ファスナの締付け方法にして、該ファ
   スナが、縦方向に応力を受けた時に弾性変形する軸部と
   、該ファスナの縦方向一端に形成されたヘッドと、該ヘ
   ッドに近接して形成された第１平坦面と、該第１平坦面
   に近接して前記ヘッドに形成された工具係合装置と、前
   記第１平坦面に恒久的に装架された圧電フィルムセンサ
   と、前記軸部の縦方向他端に形成された第２平坦面とを
   有する形式のもので、 締付け工具を前記工具係合装置と係合させ、接触子を前
   記圧電フィルムセントと係合させ、前記締付け工具を操
   作して前記荷重表示ファスナを締付け、 前記工具係合装置と前記接触子との間の微分電子信号を
   監視して、前記締付け工具の操作中に、前記軸部の引張
   荷重を連続的に測定することによって前記軸部に沿つて
   超音波の走行時間を示す信号を測定する諸工程を含む荷
   重表示ファスナ締付け方法。 （７３）前記締付け工具を操作する前記工程が、該締付
   け工具によつて測定される状態が適正な接合を示すよう
   になる迄、該締付け工具を回転させる工程を含む請求項
   ７２に記載の方法にして、前記引張荷重依存特性の測定
   値を使用して適正接合が得られたことを確認する工程を
   含む方法。 （７４）前記信号測定工程が前記引張荷重依存特性の予
   定値を測定したことを示す時に、前記締付け工具の操作
   を停止する工程を含む請求項７２に記載の方法。 （７５）前記２つの係合工程が同時に起り、前記工具係
   合装置が前記締付け工具と固定接続し、前記接触子が前
   記工具係合装置と反復接続される請求項７２に記載の方
   法。 （７６）前記引張荷重依存特性が応力、伸び、歪、また
   は引張力を含む請求項７４に記載の方法。 （７７）前記信号測定工程が横波を表示する第１信号と
   縦波を表示する第２信号とを検出し、該第１および第２
   の信号を結合して前記引張荷重依存特性を測定する請求
   項７４に記載の方法。 （７８）前記信号測定工程が直接計時、間接計時、二重
   パルス発信、クロック内挿、基本周波数検出、音響イン
   ピーダンス検出、調和共振検出、または位相検出方式を
   使用して前記引張荷重依存特性を測定する請求項７４に
   記載の方法。 （７９）前記引張荷重依存特性が応力、伸び、歪、また
   は引張力を含む請求項７８に記載の方法。 （８０）前記信号測定工程が横波を表示する第１信号と
   、縦波を表示する第２信号とを検出し該第１および第２
   の信号を結合して前記引張荷重依存特性を測定すること
   を含む請求項７９に記載の方法。 （８１）前記引張荷重依存特性が応力、伸び、歪、また
   は引張力を含む請求項７２に記載の方法。 （８２）前記信号測定工程が横波を表示する第１信号と
   、縦波を表示する第２信号とを検出し該第１および第２
   の信号を結合して前記引張荷重依存特性を測定すること
   を含む請求項７２に記載の方法。 （８３）前記信号測定工程が直接計時、間接計時、二重
   パルス発信、クロック内挿、基本周波数検出、音響イン
   ピーダンス検出、調和共振検出、または位相検出方式を
   使用して前記引張荷重依存特性を測定する請求項７２に
   記載の方法。 （８４）圧電フィルム材料の薄い円板状フィルムと、該
   フィルムの一方の面と機械的かつ音響的に接続された第
   １電極と、 前記フィルムの他方の面と機械的に接続された接着剤層
   とを含有する超音波変換器。 （８５）前記薄い円板状フィルムと前記接着剤層との間
   に挿置された第２の電極を含み、該第２電極が前記フィ
   ルムの前記他方の面と機械的かつ音響的に接続されると
   ともに前記第１電極と電気絶縁された請求項８４に記載
   の変換器。 （８６）前記接着剤層と着脱可能に接続されて該接着剤
   層の乾燥中における汚染を防止する保護部材を含む請求
   項８４に記載の変換器。 （８７）前記電極が金属箔を含む請求項８４に記載の変
   換器。 （８８）前記電極が前記圧電フィルム材料上に電着、蒸
   着、または塗装された金属材料層を含む請求項８４に記
   載の変換器。 （８９）前記圧電フィルム材料がポリ弗化ビニリデンお
   よびその誘導体を含む請求項８４に記載の変換器。 （９０）前記フィルムが９乃至１０５ミクロンの厚さを
   有する請求項８４に記載の変換器。 （９１）前記圧電フィルム材料が高分子材料を含む請求
   項８４に記載の変換器。 （９２）前記電極がポリ弗化ビニリデンおよびその誘導
   体を含む請求項９１に記載の変換器。 （９３）前記フィルムの他方の面と機械的かつ音響的に
   接続されるとともに前記第１電極と電気絶縁された第２
   電極を含む請求項９２に記載の変換器。 （９４）前記第２の電極と機械的に接続された接着剤層
   を含む請求項９３に記載の変換器。 （９５）前記接着剤層に接続された着脱可能の保護部材
   を含む請求項９４に記載の変換器。 （９６）前記フィルムがほぼ２０乃至６０ミクロンの厚
   さを有する請求項９５に記載の変換器。 （９７）各前記電極が３０ミクロン以下の厚さを有する
   請求項９６に記載の変換器。 （９８）各構成部品が円板状であるとともにほぼ等しい
   直径を有する請求項９７に記載の変換器。 （９９）前記フィルムがほぼ２０乃至６０ミクロンの厚
   さを有する請求項８４に記載の変換器。 （１００）各前記電極が３０ミクロン以下の厚さを有す
   る請求項８４に記載の変換器。 （１０１）各構成部品が円板状であるとともにほぼ等し
   い直径を有する請求項８４に記載の変換器。 （１０２）前記接着剤層が音響的かつ電気的に伝導性で
   ある請求項８４に記載の変換器。 （１０３）前記接着剤層が音響伝導性かつ電気不導性で
   あり、さらに前記接着剤がコンデンサ誘電体として作用
   できる請求項８４に記載の変換器。