JPH0688758A - Multi-channel type bolt axial force control system - Google Patents

Multi-channel type bolt axial force control system

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JPH0688758A
JPH0688758A JP3265696A JP26569691A JPH0688758A JP H0688758 A JPH0688758 A JP H0688758A JP 3265696 A JP3265696 A JP 3265696A JP 26569691 A JP26569691 A JP 26569691A JP H0688758 A JPH0688758 A JP H0688758A
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JP
Japan
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bolt
axial force
bolt axial
measuring
probe
Prior art date
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Application number
JP3265696A
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Japanese (ja)
Inventor
Masahiro Miyamoto
正▲紘▼ 宮本
Tsuneo Fujisaki
恒雄 藤崎
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COSMO ENG KK
Original Assignee
COSMO ENG KK
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Publication date
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Publication of JPH0688758A publication Critical patent/JPH0688758A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To embody a control system in which operation can be easily done and the measuring accuracy is high by leaving measuring probes to be fitted during bolt axial force measurement by realizing multi-channel. CONSTITUTION:The title is provided with measuring probes 20 fitted on a plurality of bolts 14 and a bolt axial force measuring instrument 40 that sends an input electric signal to the probe 20 and measures the length of the bolt 14 based on the transmitted signal and its corresponded output electric signal of the probe 20 thereafter. Further, it is also provided with a channel selector 30 prepared between the instrument 40 and respective probes 20, by which the instrument 40 can be optionally connected with one of a plurality of measuring probes 20 and the connecting one probe can be changed successively, and a computer 50 that is connected with the instrument 40 and calculates the elongation of the bolt 14 based on the difference of bolt axial force measured values before and after tightening the bolt 14.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、各種機械類又は設備等
におけるボルト締結部のボルト軸力を測定し管理するマ
ルチチャンネル型ボルト軸力管理システムに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a multi-channel type bolt axial force management system for measuring and controlling the bolt axial force of a bolt fastening portion in various machines or equipment.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、各種機械類や設備類の構成部材
同士を締結するためにボルト締結が多用されており、こ
れらのボルト締結部には性能維持や安全性確保等のため
に締結部のボルト軸力管理を必要とするものがある。例
えば、石油精製所や製油化学工場、一般化学工場におけ
る比較的高圧、高温の機器のフランジ締結部、塔、槽類
のマンホール部、ノズル類、熱交換器又は配管のフラン
ジ締結部等がそれである。また、原子力機器や各種車
両、航空機等の重要部分、並びに、橋梁等の鉄骨構造物
においても、ボルト締結部のボルト軸力管理が必要であ
る。
2. Description of the Related Art In general, bolt fastening is frequently used to fasten constituent members of various machines and equipments, and these bolt fastening parts are provided with fastening parts for maintaining performance and ensuring safety. Some require bolt axial force management. For example, the flange joints of relatively high-pressure and high-temperature equipment in oil refineries, oil refinery plants, and general chemical plants, manholes of towers and tanks, nozzles, flange joints of heat exchangers or pipes, etc. . Further, it is necessary to control the bolt axial force at the bolt fastening portion also in important parts such as nuclear power equipment, various vehicles, aircraft, and steel structures such as bridges.

【0003】従来のこの種のボルト軸力管理を行う方式
としては、例えばボルト端部にマイクロメータ等を当て
て伸びを測定するボルト伸び測定法やナットの回転角度
からボルトの伸びを推定するナット回転法が知られてい
るが、前者はボルトの伸び量が微量であり、後者は基準
点の設定が難しいことから、何れも精度が悪く、作業効
率も低いものであった。また、大型ボルトの場合、ナッ
トテンショナーによりボルトに両端から張力を加え、ナ
ットを回転させた後にこの張力を取り除く管理方法が採
用されているが、高価な装置が必要であるのと取扱いに
手間がかかるという欠点があった。作業が比較的簡単で
一般的に多用されているものとしては、例えばナットの
締め付けトルクT(T=トルク係数K×ボルト直径d×
ボルト軸力F)をトルクメーター等で管理する方式があ
る。この管理方式は、トルクを一定に保てばボルト軸力
が一定になるとの考えに基づくものであるが、実際には
締付けトルクが一定であってもその締結場所の劣化状態
やボルト及びナットの劣化状態によってボルト軸力が異
なってしまうという問題が生じていた。
As a conventional method for controlling the bolt axial force of this type, for example, a bolt elongation measuring method in which a micrometer or the like is applied to the end portion of the bolt to measure the elongation, or a nut for estimating the elongation of the bolt from the rotation angle of the nut The rotation method is known, but in the former, the amount of elongation of the bolt is very small, and in the latter, it is difficult to set the reference point, so that the accuracy is poor and the working efficiency is low. Also, for large bolts, a control method is adopted in which tension is applied to the bolt from both ends with a nut tensioner, and this tension is removed after rotating the nut, but it requires an expensive device and is troublesome to handle. There was a drawback of this. For example, a nut tightening torque T (T = torque coefficient K × bolt diameter d ×
There is a method of controlling the bolt axial force F) with a torque meter or the like. This management method is based on the idea that the bolt axial force will be constant if the torque is kept constant, but in reality, even if the tightening torque is constant, the deterioration state of the fastening place and the bolt and nut There has been a problem that the bolt axial force varies depending on the deterioration state.

【0004】上述のような問題があると、締付力の不足
により危険物、可燃性物体、毒性物体等の漏洩を惹起し
たり振動その他による機器の劣化や損傷を招いたりする
ことになり、過剰締付けにより機器を破損させるおそれ
もある。そこで、近時、比較的好ましいボルト軸力管理
システムとして、超音波によってボルトの伸びを高精度
測定する超音波軸力計を用いるものが採用されている。
このシステムは、ボルトの一端から超音波パルスを入射
し他端から反射されて来る反射エコーをこの一端側に取
り付けた測定プローブによりキャッチしボルト軸力計に
取り込むもので、ボルト締付け前後の超音波伝播時間の
差を計測することにより、ボルトの伸びを計測するよう
になっている。
If the above-mentioned problems occur, the dangerous substance, flammable substance, toxic substance, etc. may be leaked due to insufficient tightening force, or the device may be deteriorated or damaged by vibration or the like. Over tightening may damage the equipment. Therefore, recently, as a relatively preferable bolt axial force management system, a system using an ultrasonic axial force meter which measures the elongation of the bolt with high accuracy by ultrasonic waves has been adopted.
This system catches the reflected echo reflected from the other end of the ultrasonic pulse from one end of the bolt with the measuring probe attached to this one end and takes it into the bolt axial force meter. By measuring the difference in propagation time, the elongation of the bolt is measured.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに超音波を利用するボルト軸力管理システムにあって
も、ボルト軸力の測定毎に測定プローブを当て替えると
いう構成であったため、次に掲げるような問題が残って
いた。 (イ)超音波軸力計の表示値としてのボルト長さは、特
に大径ボルトの場合、測定位置のずれによってかなり変
動する。これは、ボルト端面の仕上げ精度や両端面の平
行度のばらつき、超音波経路の違いに起因するものであ
り、したがって、ボルト締付けの前後に測定プローブを
当て替える方式では、初期長さを計測した位置が異なる
可能性が大であり、高精度な測定を期待できない。
However, even in such a bolt axial force management system utilizing ultrasonic waves, since the measuring probe is replaced every time the bolt axial force is measured, the following will be given. There was such a problem. (A) The bolt length as the display value of the ultrasonic axial force meter varies considerably depending on the displacement of the measuring position, especially in the case of a large diameter bolt. This is due to variations in finishing accuracy of the bolt end surface, variation in parallelism between both end surfaces, and difference in ultrasonic path.Therefore, in the method of replacing the measurement probe before and after tightening the bolt, the initial length was measured. There is a high possibility that the positions will be different, and highly accurate measurements cannot be expected.

【0006】(ロ)超音波を測定対象物(ボルト)に入
射させる際には音響特性の良い接触媒質(カップラン
ト:グリセリン、水、油、グリース等が使用される)を
塗布する必要があるが、このカップラントの付着具合
(厚み)が測定プローブのボルト端面への押圧力等によ
り変化して測定表示値が異なってしまい、締付け前後で
測定プローブが付け替えられると、測定の精度が低下し
てしまう。
(B) It is necessary to apply a contact medium (coupling agent: glycerin, water, oil, grease, etc.) having good acoustic characteristics when the ultrasonic waves are incident on the object to be measured (volt). However, if the degree of adhesion (thickness) of this coupling changes due to the pressing force on the bolt end surface of the measurement probe, etc., the measured display value will differ, and if the measurement probe is replaced before and after tightening, the measurement accuracy will decrease. Will end up.

【0007】(ハ)上記の点から実際の機器や設備に対
する測定にはある程度の熟練を要することになり、ボル
ト軸力管理の容易化に支障があった。 (ニ)フランジ締結部のように一箇所の締結に複数のボ
ルトが使用されている場合、複数のうち1本のボルトの
締付けが他のボルトのボルト軸力に影響するため、1本
ずつの軸力測定を行うのでは、何度も繰り返してデータ
採取したり増し締めしたりする必要が生ずることにな
り、作業性が悪い。
(C) From the above-mentioned point, a certain degree of skill is required for measurement of actual equipment and facilities, which hinders easy control of bolt axial force. (D) When a plurality of bolts are used to fasten at one place like a flange fastening part, tightening one of the plurality of bolts affects the bolt axial force of the other bolt, so When the axial force is measured, it becomes necessary to repeatedly collect data and tighten the bolt again, and workability is poor.

【0008】そこで本発明は、測定系をマルチチャンネ
ル化することにより、複数のボルトのボルト軸力の測定
に際してボルトの締付け開始から測定終了まで各測定プ
ローブを取付けたままにしておくようにし、測定作業が
容易で、かつ、複数のボルトのボルト軸力を高精度に測
定することのできるボルト軸力管理システムを提供する
ことを目的とし、さらに、各チャンネルの測定プローブ
を一定の押圧力でボルト端面に押圧することにより、測
定精度をより向上させることを目的とする。
Therefore, in the present invention, by making the measuring system multi-channel, when measuring the bolt axial force of a plurality of bolts, each measuring probe is left attached from the start of tightening the bolts to the end of the measurement. The purpose is to provide a bolt axial force management system that is easy to work with and that can measure the bolt axial force of multiple bolts with high accuracy. The purpose is to further improve the measurement accuracy by pressing the end face.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、請
求項1記載の発明は、所定の締結部に設けられた複数の
ボルトにそれぞれ取り付けられ、入力電気信号に応じ機
械的振動を発生して該機械的振動をボルトの一端に入射
するとともに、該ボルトの他端で反射した超音波を電気
信号に変換して出力する複数の測定プローブと、測定プ
ローブへの前記入力電気信号を送信し、該送信した電気
信号とそれに対応する測定プローブの出力電気信号とに
基づいてボルトの長さを測定するボルト軸力計と、ボル
ト軸力計と各測定プローブの間に介装され、ボルト軸力
計を複数の測定プローブのうち任意の1つに接続すると
ともに、該接続する1つの測定プローブを順次切り替え
ることができるチャンネル切替器と、ボルト軸力計に接
続され、ボルトの締付け前と締付け後とのボルト軸力計
の測定値の差によりボルトの伸びを算出する演算手段
と、を備えたことを特徴とするものであり、請求項2記
載の発明は、前記測定プローブが所定の取付け治具を介
してボルトに取り付けられ、該取付け治具が、測定プロ
ーブを保持する保持部と、ボルトのねじに螺合する螺合
部と、保持部および螺合部を弾性的に連結する連結部と
を有することを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is attached to a plurality of bolts provided in a predetermined fastening portion, respectively, and mechanical vibration is generated according to an input electric signal. And transmits the mechanical vibration to one end of the bolt, converts the ultrasonic waves reflected at the other end of the bolt into an electric signal and outputs the electric signal, and transmits the input electric signal to the measurement probe. A bolt shaft force meter for measuring the length of a bolt based on the transmitted electric signal and an electric signal output from the corresponding measurement probe, and a bolt shaft interposed between the bolt shaft force meter and each measurement probe. The force meter is connected to any one of a plurality of measuring probes, and the channel switching device capable of sequentially switching the connected one measuring probe and the bolt axial force meter are connected to each other. A measuring means for calculating the elongation of the bolt based on the difference between the measured values of the bolt axial force meter before and after the tightening, and the invention according to claim 2 is characterized in that Is attached to the bolt via a predetermined attachment jig, and the attachment jig elastically connects the holding portion that holds the measurement probe, the screw portion that is screwed to the screw of the bolt, and the holding portion and the screw portion. And a connecting portion for connecting to.

【0010】[0010]

【作用】請求項1記載の発明では、チャンネル切替器に
よって、ボルト軸力計が複数の測定プローブのうち1つ
に接続されるとともに、この接続される1つが順次切り
替えられ、このチャンネル切替えにより複数の測定プロ
ーブの出力電気信号が順次ボルト軸力計に取り込まれ
る。したがって、複数のボルトの伸びを同時に測定可能
になり、ボルトの締付け開始から測定終了まで各測定プ
ローブを取付けたままにしておくことができる。この結
果、測定作業が容易化されるとともに、複数のボルトの
伸びが高精度に測定され、高精度なボルト軸力管理が可
能になる。
According to the first aspect of the present invention, the bolt axis force meter is connected to one of the plurality of measuring probes by the channel switch, and the connected one is sequentially switched. The output electric signals of the measuring probe of 1 are sequentially captured by the bolt axial force meter. Therefore, the elongations of a plurality of bolts can be measured at the same time, and each measuring probe can be left attached from the start of bolt tightening to the end of measurement. As a result, the measurement work is facilitated, the elongations of the plurality of bolts are measured with high accuracy, and highly accurate bolt axial force management becomes possible.

【0011】請求項2記載の発明では、測定プローブを
保持する保持部とボルトのねじに螺合する螺合部とが連
結部によって弾性的に連結され、測定プローブが一定の
押圧力でボルト端面に押圧される。したがって、各ボル
トに対する測定プローブの取付け状態が安定したものと
なり、測定精度がより向上する。
According to the second aspect of the present invention, the holding portion for holding the measuring probe and the screwing portion for screwing with the screw of the bolt are elastically connected by the connecting portion, and the measuring probe is fixed to the end surface of the bolt with a constant pressing force. Is pressed by. Therefore, the mounting state of the measurement probe on each bolt becomes stable, and the measurement accuracy is further improved.

【0012】[0012]

【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。図
1、図2は請求項1、2記載の発明に係るマルチチャン
ネル型ボルト軸力管理システムの一実施例を示す図であ
る。まず、構成を説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings. 1 and 2 are views showing an embodiment of a multi-channel type bolt axial force management system according to the invention described in claims 1 and 2. First, the configuration will be described.

【0013】図1、図2において、10は所定の締結部、
例えばフランジ締結部であり、このフランジ締結部10
は、図示しない2本のパイプの対向する端部に設けられ
たフランジ11、12と、図示しないパッキングと、このパ
ッキングを挟んでフランジ11、12を締結する複数組のボ
ルト14およびナット15(図中では代表して2組だけを示
している)とからなる。
In FIGS. 1 and 2, 10 is a predetermined fastening portion,
For example, a flange fastening portion, and this flange fastening portion 10
Are flanges 11 and 12 provided at opposite ends of two pipes (not shown), a packing (not shown), and a plurality of sets of bolts 14 and nuts 15 for fastening the flanges 11 and 12 with the packing sandwiched therebetween (Fig. Only two sets are shown on behalf of).

【0014】20は、所定のカップラント21(例えば、グ
リセリン、水、油又はグリース等が使用される)を介し
て複数のボルト14にそれぞれ取り付けられた複数の測定
プローブである。各測定プローブ20は、図示しない公知
の圧電素子部を含んで構成されており、この圧電素子部
への入力電気信号(測定パルス)をピエゾ効果により機
械的振動に変換してボルト14の一端に超音波を入射する
とともに、ボルト14の他端で反射した超音波を電気信号
に変換して外部に出力することができる。
Reference numeral 20 denotes a plurality of measuring probes respectively attached to the plurality of bolts 14 via a predetermined coupling agent 21 (for example, glycerin, water, oil or grease is used). Each measurement probe 20 is configured to include a known piezoelectric element section (not shown), and converts an input electric signal (measurement pulse) to this piezoelectric element section into mechanical vibration by the piezo effect and connects it to one end of the bolt 14. While the ultrasonic waves are incident, the ultrasonic waves reflected at the other end of the bolt 14 can be converted into an electric signal and output to the outside.

【0015】また、測定プローブ20は、それぞれ所定の
取付け治具23を介してボルト14に取り付けられており、
取付け治具23は、測定プローブ20を収納して保持する有
底筒状の保持部23aと、ボルト14のねじ14aに螺合する
3つの爪状の螺合部23bとを有している。この取付け治
具23は板ばね等の弾性材料から形成されており、保持部
23aおよび螺合部23bを連結する連結部23cが保持部23
aおよび螺合部23bを弾性的に連結することで、測定プ
ローブ20がボルト14の一端面に所定押圧力で押圧されて
いる。
The measuring probe 20 is attached to the bolt 14 via a predetermined attaching jig 23, respectively.
The mounting jig 23 has a bottomed cylindrical holding portion 23a for accommodating and holding the measurement probe 20, and three claw-shaped screwing portions 23b screwed onto the screw 14a of the bolt 14. The attachment jig 23 is made of an elastic material such as a leaf spring and has a holding portion.
The connecting portion 23c for connecting the 23a and the screwing portion 23b has a holding portion 23.
The measuring probe 20 is pressed against one end surface of the bolt 14 with a predetermined pressing force by elastically connecting the a and the screwed portion 23b.

【0016】これら複数の測定プローブ20の接続ケーブ
ル20aは、チャンネル切替器30の複数のチャンネル端子
部30aのうち対応する1つにそれぞれに接続されてお
り、このチャンネル切替器30の出力端子は公知の超音波
式のボルト軸力計40に接続されている。チャンネル切替
器30は、図示はしないが、例えば公知のマルチプレクサ
と、信号強度の低下を防止する増幅補正回路とを具備し
ており、複数の入力端子部30aおよび1つの出力端子30
bを有している。このチャンネル切替器30は、入力端子
部30aのうち任意の一端子を選択して出力端子30bに接
続するとともに、この接続をする入力端子を所定条件で
順次切り替えることができるようになっている。すなわ
ち、複数のボルト14に対応する複数の測定プローブ20と
ボルト軸力計40との間にチャンネル切替器30が介装さ
れ、このチャンネル切替器30により複数のうち何れか1
つの測定プローブ20とボルト軸力計40とが接続されると
ともに、この接続される1つの測定プローブ20が順次他
の測定プローブ20(例えば、フランジ11、12の周方向で
隣接するものに)に切替可能になっている。なお、チャ
ンネル切替器30は、上述したマルチチャンネルモードに
加え、特定の測定プローブ20だけを選択してボルト軸力
計40と1対1に接続するモードを有している。
The connection cables 20a of the plurality of measuring probes 20 are respectively connected to corresponding ones of the plurality of channel terminal portions 30a of the channel switching device 30, and the output terminals of the channel switching device 30 are publicly known. It is connected to the ultrasonic type bolt axial force meter 40. Although not shown, the channel switch 30 includes, for example, a known multiplexer and an amplification correction circuit that prevents a decrease in signal strength, and has a plurality of input terminal portions 30a and one output terminal 30.
b. The channel switcher 30 is configured to select an arbitrary one of the input terminal portions 30a and connect it to the output terminal 30b, and to sequentially switch the connected input terminals under a predetermined condition. That is, a channel switch 30 is interposed between the plurality of measuring probes 20 corresponding to the plurality of bolts 14 and the bolt axial force meter 40, and the channel switch 30 allows any one of the plurality of bolts to be selected.
One measuring probe 20 and the bolt axial force meter 40 are connected, and one connected measuring probe 20 is sequentially connected to the other measuring probe 20 (for example, those adjacent to the flanges 11 and 12 in the circumferential direction). It can be switched. In addition to the multi-channel mode described above, the channel switch 30 has a mode in which only a specific measuring probe 20 is selected and connected to the bolt axial force meter 40 in a one-to-one manner.

【0017】ボルト軸力計40は、詳細は図示しないが、
測定プローブ20への前記入力電気信号として測定用パル
スを送信する送信回路と、送信パルスとそれに対応する
測定プローブ20の出力電気信号(測定情報)とに基づい
てボルト14の長さを測定する測定回路とを有している。
この測定回路による長さ測定は、ボルト長さL=(ボル
ト材料内の音速)×(パルス往復時間/2)との考えに
よるもので、ナット締付け前のボルト長さL1とナット
締付け後のボルト長さL2とを超音波を利用して検出す
ることで、ボルトの伸びΔL=(L2−L1)×(所定係
数)を算出して、ボルトの歪みε(前記伸びΔL/初期
長さL)に対応する応力σ(縦弾性係数E×歪みε)及
びボルト軸力F(F=ボルトの応力σ×ボルトの断面積
A)を算出するというものである。なお、前記伸びΔL
を算出するための所定係数は、締付け前後の測定時にお
ける音速変化の影響を補正するためのものである。
Although the bolt axial force meter 40 is not shown in detail,
A measurement that measures the length of the bolt 14 based on a transmission circuit that transmits a measurement pulse as the input electric signal to the measurement probe 20 and the output electric signal (measurement information) of the transmission pulse and the corresponding measurement probe 20. And a circuit.
The length measurement by this measuring circuit is based on the idea that the bolt length L = (sonic velocity in the bolt material) x (pulse reciprocating time / 2). The bolt length L1 before tightening the nut and the bolt after tightening the nut By detecting the length L2 using ultrasonic waves, the elongation of the bolt ΔL = (L2-L1) × (predetermined coefficient) is calculated, and the strain ε of the bolt (the above-mentioned elongation ΔL / initial length L). The stress σ (longitudinal elastic modulus E × strain ε) and bolt axial force F (F = stress σ of bolt × cross-sectional area A of bolt) corresponding to are calculated. The elongation ΔL
The predetermined coefficient for calculating is to correct the influence of the change in sound velocity during measurement before and after tightening.

【0018】50は、ボルト軸力計40に接続されたコンピ
ューターである。コンピューター50は、図示しないCP
U、ROM、RAM、入出力インターフェース回路およ
び補助記憶装置等を有しており、ROM内に予め格納さ
れた所定の制御プログラムに従い、測定用のデータをR
AM及び補助記憶装置内の所定のファイルに記憶すると
ともに、この記憶データの値を締付け後の測定データの
値から差し引き、温度や応力負荷に対する補正を行なっ
てボルト14の伸びΔLや目標締付力等を算出する。すな
わち、コンピューター50は、ナット15の締付けによるボ
ルト14の締付けの前と後とでのボルト軸力計40の測定長
さの差に基づいて、ボルト14の伸びΔLを算出し、ボル
ト14のボルト軸力Fを算出する演算手段となっている。
また、コンピューター50にはプリンター60が接続されて
おり、コンピューター50により加工された測定データに
基づいて、ボルト軸力管理に関する報告書類が作成でき
るようになっている。
Reference numeral 50 is a computer connected to the bolt axial force meter 40. The computer 50 is a CP (not shown)
It has a U, a ROM, a RAM, an input / output interface circuit, an auxiliary storage device, and the like, and stores the measurement data in R according to a predetermined control program stored in advance in the ROM.
The value of the stored data is stored in a predetermined file in the AM and the auxiliary storage device, and the value of the stored data is subtracted from the value of the measured data after tightening to correct the temperature and the stress load, and the elongation ΔL of the bolt 14 and the target tightening force. Etc. are calculated. That is, the computer 50 calculates the elongation ΔL of the bolt 14 based on the difference in the measured length of the bolt axial force meter 40 before and after tightening the bolt 14 by tightening the nut 15, and calculates the bolt ΔL of the bolt 14. It is a calculation means for calculating the axial force F.
A printer 60 is connected to the computer 50, and a report document regarding bolt axial force management can be created based on the measurement data processed by the computer 50.

【0019】次に、作用を説明する。まず、コンピュー
ター50に対し所定のキー入力操作がされてボルト締付け
箇所に対する最適締付力の計算メニューが起動され、コ
ンピューター50によりボルト14の所定の締付け範囲(応
力σ、伸びΔL、ガスケットの面圧)等が算出されると
ともに、測定用データ記入用のファイルが作成される。
次いで、上記算出結果に基づいて、目標締付力(ボルト
伸びΔL、ボルト応力σ、推定トルクT)が決定され
る。
Next, the operation will be described. First, a predetermined key input operation is performed on the computer 50 to start a calculation menu of the optimum tightening force for the bolt tightening location, and the computer 50 causes the predetermined tightening range (stress σ, elongation ΔL, gasket surface pressure) of the bolt 14 to be started. ) Etc. are calculated, and a file for entering measurement data is created.
Next, the target tightening force (bolt elongation ΔL, bolt stress σ, estimated torque T) is determined based on the above calculation result.

【0020】次いで、ボルト自動測定メニューが起動さ
れると、必要なデーターが前記測定用データ記入用ファ
イルに書込まれ、例えばCRTディスプレイに51に測定
データの記入ファイルが表示され、あるいは、円グラフ
で現状のボルト14の伸び(ゼロ)又は長さが表示され
る。次いで、カップラント21を介して取付け治具23によ
りボルト14の一端面に取り付けられる。このとき、取付
け治具23は、ボルト14のねじ14aに3つの爪状の螺合部
23bを螺合させることでボルト14に結合されるととも
に、測定プローブ20を所定の押圧力でボルト14の一端面
に押圧することになる。
Next, when the automatic bolt measurement menu is activated, necessary data is written in the measurement data entry file, and the measurement data entry file is displayed on the CRT display 51, for example. The current elongation (zero) or length of the bolt 14 is displayed with. Then, it is attached to one end surface of the bolt 14 by the attachment jig 23 via the coupling agent 21. At this time, the mounting jig 23 has three claw-shaped threaded portions on the screw 14a of the bolt 14.
By screwing 23b, it is connected to the bolt 14, and the measuring probe 20 is pressed against one end surface of the bolt 14 with a predetermined pressing force.

【0021】複数のボルト14にそれぞれ測定プローブ20
が接続されると、次にボルト軸力計40のスイッチ(図示
していない)がONにされる。そして、このON状態に
おいて、ボルト軸力計40は常に一定のインターバルで前
記測定用パルスを発生する。このとき、チャンネル切替
器30がチャンネル固定モードであれば、特定のチャンネ
ルだけがボルト軸力計40に接続される。したがって、チ
ャンネル切替器30を介して1つの測定プローブ20に入力
電気信号が与えられ、その測定プローブ20が機械的振動
を発生してボルト14の一端に超音波を入射し、その反射
エコーがあれば、ボルト軸力計40により測定用パルスと
その反射エコーとの時間差からボルト長さが測定され、
そのデータがコンピューター50に取り込まれて加工さ
れ、CRTディスプレイ51上に表示される。
Measuring probes 20 are respectively attached to the plurality of bolts 14.
Then, the switch (not shown) of the bolt axial force meter 40 is turned on. Then, in this ON state, the bolt axial force meter 40 always generates the measuring pulse at regular intervals. At this time, if the channel switch 30 is in the channel fixing mode, only a specific channel is connected to the bolt axial force meter 40. Therefore, an input electric signal is applied to one measurement probe 20 through the channel switch 30, the measurement probe 20 generates mechanical vibration, and an ultrasonic wave is incident on one end of the bolt 14, and its reflection echo is generated. For example, the bolt axial force meter 40 measures the bolt length from the time difference between the measurement pulse and its reflection echo,
The data is taken into the computer 50, processed, and displayed on the CRT display 51.

【0022】一方、チャンネル切替器30が、マルチチャ
ンネルモードであれば、入力端子部30aの全チャンネル
の端子が前記CPUに付設されたタイマー回路の信号に
より一定の時間間隔(インターバル)で出力端子30bに
順次接続切替されていく。したがって、チャンネル切替
器30を介し何れか1つの測定プローブ20に入力電気信号
が与えられるとともに、その1つの測定プローブ20が順
次切替えられ、切替えられた1つ測定プローブ20からか
らボルト14に機械的振動が入射され、測定用パルスとそ
の反射エコーとの時間差から複数のボルト14の長さが同
時に測定され、それら測定データがコンピューター50に
取り込まれて加工され、CRTディスプレイ51上に表示
される。
On the other hand, when the channel switch 30 is in the multi-channel mode, the terminals of all the channels of the input terminal section 30a are output at a constant time interval (interval) by the signal of the timer circuit attached to the CPU. The connection is sequentially switched to. Therefore, an input electric signal is applied to any one of the measuring probes 20 via the channel switching device 30, and the one measuring probe 20 is sequentially switched, and the switched one measuring probe 20 mechanically changes to the bolt 14. Vibration is incident, the lengths of the plurality of bolts 14 are simultaneously measured from the time difference between the measurement pulse and its reflection echo, and the measurement data are taken into the computer 50, processed, and displayed on the CRT display 51.

【0023】このような状態において、コンピューター
50は、取り込んだ測定データをボルト締付け前の長さL
1の測定値として前記測定データ記入用のファイルへ記
憶させる。これによりボルト締付け前のボルト長さL1
の長さ測定が終了する。次いで、スパナ等の締付け工具
によりナット15が締付け方向に回転され、複数のボルト
14が締め付けられる。
In such a state, the computer
50 is the length L before tightening the measured data taken in by bolts.
The measured value of 1 is stored in the file for entering the measured data. As a result, the bolt length L1 before tightening the bolt
The length measurement is completed. Next, the nut 15 is rotated in the tightening direction with a tightening tool such as a spanner, and
14 is tightened.

【0024】次いで、上述と同様な手順で締付け後のボ
ルト長さL2が測定され、その測定データがコンピュー
ター50に取り込まれる。次いで、ナット締付け前のボル
ト長さL1とナット締付け後のボルト長さL2との値に基
づいてボルト14の伸びΔLが算出され、例えば一定のイ
ンターバルでボルト軸力計40に接続される各測定プロー
ブ20からの信号に対応して、各ボルト14の伸びが一定の
インターバルでCRTディスプレイ上に円グラフの形で
表示される。そして、その伸び量をディスプレイ51上で
監視することにより、ボルト14に加わる応力σおよびボ
ルト軸力Fが管理される。
Next, the bolt length L2 after tightening is measured by the same procedure as described above, and the measured data is loaded into the computer 50. Next, the elongation ΔL of the bolt 14 is calculated based on the values of the bolt length L1 before tightening the nut and the bolt length L2 after tightening the nut, and each measurement is connected to the bolt axial force meter 40 at regular intervals, for example. Corresponding to the signal from the probe 20, the elongation of each bolt 14 is displayed at regular intervals in the form of a pie chart on the CRT display. By monitoring the amount of elongation on the display 51, the stress σ applied to the bolt 14 and the bolt axial force F are managed.

【0025】このように本実施例においては、チャンネ
ル切替器30によって、ボルト軸力計40が複数の測定プロ
ーブ20のうち何れかに順次切替接続され、このチャンネ
ル切替えにより複数の測定プローブ20の出力電気信号が
順次ボルト軸力計40に取り込まれて複数のボルト14の伸
びが同時に測定される。したがって、ボルト14の締付け
開始から測定終了まで各測定プローブ20をボルト14に取
付けたままにしておくことができ、従来のように測定プ
ローブを他のボルトへ付替えたり締付け前後で取外し及
び再取付けする必要がないので、測定作業の効率が大幅
に改善される。また、締付け前後で測定プローブ20の取
付け位置のずれが無いので、複数のボルト14のボルト軸
力が高精度に測定可能になる。
As described above, in the present embodiment, the channel switch 30 sequentially connects the bolt axial force meter 40 to any one of the plurality of measuring probes 20, and the output of the plurality of measuring probes 20 is switched by this channel switching. The electrical signals are sequentially taken into the bolt axial force meter 40 and the elongations of the plurality of bolts 14 are simultaneously measured. Therefore, each measuring probe 20 can be left attached to the bolt 14 from the start of tightening the bolt 14 to the end of the measurement, and the measuring probe can be replaced with another bolt or detached and reinstalled before and after tightening as before. Therefore, the efficiency of the measurement work is significantly improved. Further, since there is no displacement of the mounting position of the measuring probe 20 before and after tightening, the bolt axial force of the plurality of bolts 14 can be measured with high accuracy.

【0026】さらに、本実施例においては、測定プロー
ブ20を保持する取付け治具23が、測定プローブ20の保持
部分とボルト14への螺合部分とを弾性的に連結したもの
になっているので、各測定プローブ20が一定の押圧力で
ボルト端面に押圧され、各ボルト14に対する測定プロー
ブ20の取付状態が極めて安定したものになり、測定精度
も向上する。
Further, in this embodiment, the mounting jig 23 for holding the measuring probe 20 is such that the holding portion of the measuring probe 20 and the screwed portion to the bolt 14 are elastically connected. The measurement probes 20 are pressed against the bolt end faces with a constant pressing force, the mounting state of the measurement probes 20 on the bolts 14 becomes extremely stable, and the measurement accuracy is improved.

【0027】なお、本実施例では、ボルト14の伸びをモ
ニタしてボルト軸力管理を行っているが、ボルトの歪み
やボルト軸力を直接算出し、表示して同様な軸力管理を
することもできる。また、本実施例はボルト14の両端に
ナット15が設けられる例であったが、ボルトヘッド付き
のボルトとその一端に螺合するナットの組み合せであっ
ても良いことは言うまでもない。
In this embodiment, the elongation of the bolt 14 is monitored to control the bolt axial force. However, the bolt strain and bolt axial force are directly calculated and displayed to perform similar axial force management. You can also Further, in the present embodiment, the nuts 15 are provided at both ends of the bolt 14, but it goes without saying that a combination of a bolt with a bolt head and a nut screwed at one end thereof may be used.

【0028】[0028]

【発明の効果】請求項1記載の発明によれば、チャンネ
ル切替器により、ボルト軸力計を複数の測定プローブの
うち1つに順次切り替えて接続し、このチャンネル切替
えにより複数の測定プローブの出力電気信号を順次ボル
ト軸力計に取り込むようにしていねので、複数のボルト
の伸びを同時に測定し、ボルトの締付け前後に亙って各
測定プローブを取付けたままにしておくことができ、測
定作業を容易化するとともにボルト軸力の管理の精度を
向上させることができる。
According to the first aspect of the invention, the channel switching unit sequentially switches the bolt axial force meter to one of the plurality of measuring probes and connects the same, and the output of the plurality of measuring probes is switched by this channel switching. Since it is possible to capture electrical signals sequentially into the bolt axial force meter, it is possible to measure the elongation of multiple bolts at the same time and leave each measurement probe attached before and after tightening the bolts. It is possible to improve the accuracy of bolt axial force management while facilitating.

【0029】請求項2記載の発明によれば、取付け治具
を、測定プローブの保持部とボルトへの螺合部とを連結
部によって弾性的に連結したものにしているので、測定
プローブを一定の押圧力でボルト端面に押圧することが
でき、各ボルトに対する測定プローブの取付け状態を安
定させて測定精度をより向上させることができる。
According to the second aspect of the present invention, since the mounting jig is such that the holding portion of the measuring probe and the screwing portion to the bolt are elastically connected by the connecting portion, the measuring probe is fixed. The end face of the bolt can be pressed by the pressing force of, and the attachment state of the measurement probe to each bolt can be stabilized, and the measurement accuracy can be further improved.

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

【図1】本発明に係るマルチチャンネル型ボルト軸力管
理システムの一実施例を示すその全体構成図である。
FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an embodiment of a multi-channel type bolt axial force management system according to the present invention.

【図2】一実施例の測定プローブ取付け治具の構成を示
す図で、(a)はその縦断面図、(b)は(a)のB矢
視図である。
2A and 2B are diagrams showing a configuration of a measurement probe mounting jig of one embodiment, FIG. 2A is a vertical cross-sectional view thereof, and FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 フランジ締結部(所定の締結部) 11、12 フランジ 14 ボルト 15 ナット 20 測定プローブ 30 チャンネル切替器 40 ボルト軸力計 50 コンピューター(演算手段) 10 Flange fastening part (predetermined fastening part) 11, 12 Flange 14 Bolt 15 Nut 20 Measuring probe 30 Channel changer 40 Bolt axial force meter 50 Computer (calculation means)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】所定の締結部に設けられた複数のボルトに
それぞれ取り付けられ、入力電気信号に応じ機械的振動
を発生して該機械的振動をボルトの一端に入射するとと
もに、該ボルトの他端で反射した超音波を電気信号に変
換して出力する複数の測定プローブと、 測定プローブへの前記入力電気信号を送信し、該送信し
た電気信号とそれに対応する測定プローブの出力電気信
号とに基づいてボルトの長さを測定するボルト軸力計
と、 ボルト軸力計と各測定プローブの間に介装され、ボルト
軸力計を複数の測定プローブのうち任意の1つに接続す
るとともに、該接続する1つの測定プローブを順次切り
替えることができるチャンネル切替器と、 ボルト軸力計に接続され、ボルトの締付け前と締付け後
とのボルト軸力計の測定値の差によりボルトの伸びを算
出する演算手段と、を備えたことを特徴とするマルチチ
ャンネル型ボルト軸力管理システム。
1. A plurality of bolts mounted on a predetermined fastening portion, respectively, which generate mechanical vibrations in response to an input electric signal to inject the mechanical vibrations into one end of the bolts, A plurality of measuring probes that convert the ultrasonic waves reflected at the ends into electric signals and output the electric signals, and transmit the input electric signals to the measuring probes, and output the electric signals that have been transmitted and the output electric signals of the corresponding measuring probes. A bolt axial force meter that measures the length of the bolt based on it, and is installed between the bolt axial force meter and each measuring probe, and while connecting the bolt axial force meter to any one of multiple measuring probes, It is connected to a channel switching device that can sequentially switch one of the connected measurement probes and a bolt axial force meter, and the voltameter is determined by the difference between the measured values of the bolt axial force meter before and after tightening the bolt. Multichannel bolt axial force management system characterized by comprising: a calculating means, the calculating the elongation.
【請求項2】前記測定プローブが所定の取付け治具を介
してボルトに取り付けられ、 該取付け治具が、測定プローブを保持する保持部と、ボ
ルトのねじに螺合する螺合部と、保持部および螺合部を
弾性的に連結する連結部とを有することを特徴とする請
求項1記載のマルチチャンネル型ボルト軸力管理システ
ム。
2. The measurement probe is attached to a bolt via a predetermined attachment jig, and the attachment jig has a holding portion for holding the measurement probe, a screwing portion screwed with a screw of the bolt, and a holding portion. The multi-channel bolt axial force management system according to claim 1, further comprising a connecting portion that elastically connects the portion and the screwed portion.
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