JPH034912Y2

JPH034912Y2 -

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Publication number: JPH034912Y2
Application number: JP1983168345U
Authority: JP
Priority date: 1983-11-01
Filing date: 1983-11-01
Publication date: 1991-02-07
Also published as: JPS6076236U

Description

【考案の詳細な説明】［考案の技術分野］本考案は、複数個の磁気センサを使用してボル
トの軸力を測定する磁気軸力計に関するものであ
る。

［考案の技術的背景］一般に、ボルト・ナツトで締結された組立構造
物において、特にその組立構造物が動的荷重を受
ける場合には、ボルト・ナツトの疲労破断を防止
するために、適正なボルトの軸力の管理が必要で
ある。通常、ボルトの軸力は、トルク法により、
ボルト締付時の締付トルクによつて管理されてい
る。しかし、このトルク法は、ボルト・ナツトの
ねじ面や、ボルト・ナツトと被締結物の接触面の
摩擦係数のばらつきが大きいため、ボルトの軸力
を所定値に管理することは困難で、ボルトの軸力
に大きなばらつきが生ずるという欠点があつた。
従つて、最近では、磁性材料の鉄損と、磁性材料
に作用する引張応力及び圧縮応力の間には、第１
図に示す様な密接な関係があることを利用して、
磁性材料で作られたボルトの鉄損を測定して、そ
の測定された鉄損から前記ボルトに作用している
軸力を測定する磁気的方法が用いられている。

第１図は、横軸に引張応力及び圧縮応力を、縦
軸に鉄損を取り、磁性材料に作用する応力と鉄損
の関係を示したものである。第１図から明らかな
ように、磁性材料に圧縮応力が作用する時は、圧
縮応力と鉄損はほぼ直線関係にあるので、この関
係を利用して、鉄損を測定すれば、高い精度で磁
性材料に作用している圧縮応力を求めることがで
きる。

一般に、ボルトを締付けると、ボルト頭部上面
の中心部にはこのボルト軸力に対応する圧縮応力
が円周方向及び半径方向に生ずる。従つて、ボル
トの頭部上面の中心部の鉄損を測定して、その圧
縮応力を求めれば、ボルトに作用する軸力を求め
ることができる。

通常、上述の関係を用いて、励磁材料で作られ
たボルトの鉄損を測定するには、第２図に示すよ
うに、組立構造物１，１′を締結しているボルト
２及びナツト３の内、ボルト２の頭部上面に磁気
センサ４を当接させて鉄損を測定し、その測定し
た鉄損を軸力変換器（図示せず）に入力し、鉄損
を軸力に変換して、ボルト２の軸力を測定する。
磁気センサ４は、断面略コの字形の鉄心６に一次
コイル（励磁コイル）７及び二次コイル（出力二
次電圧コイル）８を巻いて構成され、一次コイル
７の口出線９を外部電源（図示せず）に、二次コ
イル８の口出線１０を制御装置（図示せず）に接
続し、一次コイル７を交流励磁すると、鉄心６か
らの磁束はボルト２の頭部表層部を矢印の方向に
流れ、再び鉄心６に戻る閉磁路を形成する。この
場合、二次コイル８に誘起される出力二次電圧
を、予め設定された設定電圧に等しくなるよう
に、一次コイル７の励磁電流を制御し、ボルト２
の頭部表層部を流れる磁束を一定になるようにし
て、一次コイル７の励磁電流と、二次コイル８の
出力二次電圧を鉄損測定器（図示せず）に入力す
れば、ボルト２の頭部上面の中心部の鉄損を測定
することができる。ボルトに軸力が作用している
時の鉄損をWi、ボルトに軸力が作用していない
ときの鉄損を鉄損をWoとすると、このときの鉄
損変化量（Wi−Wo）は、第１図の関係から、ボ
ルト２の頭部に作用する圧縮応力即ちボルトの軸
力にほぼ比例するため、（Wi−Wo）に比例定数
αを乗じた次式から、ボルト２の軸力を求めるこ
とができる。

ボルトの軸力＝α（Wi−Wo）… (1) ここに、比例定数αは磁束量、ボルトの太さ、
材質、磁気センサの種類等により決まるものであ
り、同一ロツトのボルト内においては、略同一と
見なせる。

［背景技術の問題点］ところで、上記の鉄損を利用したボルトの軸力
測定に使用されている磁気センサは、一つの鉄心
に一次と二次のコイルを巻きつけたものである
が、測定時にこの型の磁気センサをボルト頭部上
面の中心部に当接させその中心部の周囲に磁気セ
ンサを回動させると、磁気センサの回動方向によ
つて検出される鉄損値が僅かに異なる場合があ
る。そこで、従来では、測定精度を上げるため
に、磁気センサをボルト頭部上面の中心部に当接
して、磁気センサをこの中心部を中心として周囲
に２〜３の方向を変えて測定し、その平均値を取
つたり、更には、ボルト頭部上面の中心部を中心
として磁気センサを周囲に回動させて測定し、そ
の最大値を取るなどの方法が採用されていた。し
かし、この様な従来の方法は、いずれも測定作業
に手間が掛かる欠点があつた。

［考案の目的］本考案は、上記の如き従来技術の問題点を解決
するためになされたもので、その目的は、ボルト
頭部上面の中心部に磁気センサを当接させるだけ
で、そのボルトの平均又は最大鉄損値を検出で
き、簡単な作業で精度の高いボルトの軸力測定を
行うことを可能とした磁気軸力計を提供すること
にある。

［考案の概要］本考案の磁気軸力計は、一次と二次のコイルを
巻き付けた断面略コの字形の鉄心よりなる磁気セ
ンサ複数個を、それぞれボルトの頭部上面におい
て中心部を中心として接触方向が異なる様に放射
状に組合せたもので、磁気センサをボルト頭部上
面の中心部に当接させるだけで、各方向の鉄損を
同時に測定し、これら各測定値を演算器にて演算
し、ボルトに軸力が作用している時の鉄損の平均
値又は最大値を得る様にしたものである。

［考案の実施例］本考案の磁気軸力計の一実施例を、３個の磁気
センサを組合せた場合を例にとつて第３図以下の
図面に従つて具体的に説明する。

本実施例の磁気軸力計は、六角形をしたボルト
頭部の上面Ｂにおいて、それぞれ60゜毎の間隔を
もつて配置された３本の中心線ａ〜ｃ上にそれぞ
れ磁気センサ５ａ〜５ｃが配置されている。この
磁気センサ５ａ〜５ｃの断面略コの字形をした鉄
心６ａ〜６ｃは、鉄心６ａを下部に、中間部に鉄
心６ｂを、上部に鉄心６ｃが来るように順次配置
して組合されている。そして、下部の鉄心ほど左
右の脚部を短いものとすることにより、その上部
水平部分が干渉することのない様に、しかも各鉄
心の両端の脚部先端が同一平面、即ちいずれの脚
部の先端もボルトの上面Ｂに接触する様に形成さ
れている。

また、これらの鉄心６ａ〜６ｃは、その外周部
にそれぞれ一次コイル７ａ〜７ｃと二次コイル８
ａ〜８ｃが巻装され、エポキシ等の樹脂で一体に
モールドされている。また、各磁気センサ５ａ〜
５ｃの口出線９ａ〜９ｃ及び１０ａ〜１０ｃは、
本体上部に埋め込まれたレセプタクル１１に接続
されている。このレセプタクル１１は、本体９の
上方から挿入されたプラグ１２と接合されてい
る。このプラグ１２は、ケーブル１３を介して、
一次コイルの口出し線９ａ〜９ｃは、外部電源
（図示せず）と第５図に示すように制御器に、二
次コイルの口出し線１０ａ〜１０ｃは、第５図に
示す様に軸力計の制御器に接続されている。

この制御器は、各磁気センサ５ａ〜５ｃの一次
と二次コイルに接続された増幅器１４ａ〜１４ｃ
と、これらの増幅器１４ａ〜１４ｃと接続され、
各磁気センサ５ａ〜５ｃの鉄損より平均鉄損値を
演算し、この演算結果から得られた平均鉄損値を
Wiとして前記(1)の式に代入することでボルトの
軸力を演算する演算器１５と、このボルトの軸力
を表示する表示記録装置１６を備えている。な
お、ボルトに軸力が作用しているときの鉄損値
Wiは上記の様な平均値以外に、各磁気センサ５
ａ〜５ｃで検出する鉄損Wa〜Wcの最大値を用
いても良い。

この様に構成された本実施例の磁気軸力計にお
いては、ボルト頭部上面の中心部に当接すると、
方向を異ならせて配置した３個の磁気センサ５ａ
〜５ｃでボルトの３方向についての鉄損が検出さ
れる。これらの鉄損Wa〜Wcは、演算器１５に
おいて演算され、その平均値又は最大値を前記(1)
の式の鉄損Wiに代入することでボルトの軸力が
演算され、表示記録装置１６に表示記録される。

この様に本実施例の磁気軸力計によれば、磁気
センサをボルトの頭部上面の中心部に当接させる
だけで３方向の鉄損値が一挙に検出できるので、
平均値や最大値を求めるために、従来の様にボル
ト頭部上面の中心部で磁気センサを回動させて何
度も測定を行う手間が解消される。また、磁気セ
ンサをどの様な角度でボルトに当てても良いの
で、軸力測定作業の能率が向上する。

なお、本考案の磁気軸力計は、図示の実施例に
限定されるものではなく、組合せる磁気センサの
数や方向は、３個以外に２個或いは４個以上とす
ることも可能である。その場合、磁気センサの数
を多くすれば、測定精度は向上するが、磁気セン
サの構造が複雑化するので、現実には両者を考慮
して組合せる磁気センサの数を決定する。

［考案の効果］以上の通り、本考案の磁気軸力計によれば、複
数個の磁気センサによつてボルト頭部上面の中心
部の各方向の鉄損を同時に検出できるため、セン
サをボルト頭部上面の中心部に当接させるだけで
ボルトの軸力が作用しているときの鉄損の平均値
又は最大値を得ることが可能となり、簡単な作業
で精度の高いボルトの軸力測定が実施できる等そ
の効果は大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、磁性材料の応力と鉄損の関係を表わ
す特性曲線図、第２図は、１個の磁気センサをボ
ルト頭部上面中心部に当接させて鉄損を測定する
方法を説明する断面図、第３図は、本考案の一実
施例を示す平面図、第４図は同じく側面図、第５
図は、前記実施例において各磁気センサと演算器
の接続を示すブロツク図である。１，１′……組立構造物、２……ボルト、３…
…ナツト、４，５ａ〜５ｃ……磁気センサ、６，
６ａ〜６ｃ……鉄心、７，７ａ〜７ｃ一次コイ
ル、８，８ａ〜８ｃ……二次コイル、９，９ａ〜
９ｃ，１０，１０ａ〜１０ｃ……口出線、１１…
…レセプタクル、１２……ソケツト、１３……ケ
ーブル、１４ａ〜１４ｃ……増幅器、１５……演
算器、１６……表示記録装置。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

断面略コの字形をした鉄心に、夫々一次コイル
と二次コイルを巻きつけて個々の磁気センサを形
成し、これらの磁気センサをボルト頭部上面にお
いてその中心部を中心として接触方向が異なる様
に角度を変えて放射状に組合わせ、各磁気センサ
を各磁気センサから求められる鉄損の平均値また
は最大値よりボルトの軸力を演算するする演算器
に接続したことを特徴とする磁気軸力計。