JPH09159558A

JPH09159558A - 締結体

Info

Publication number: JPH09159558A
Application number: JP31630595A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Sakamoto; 淳坂本; Shoji Sakata; 荘司坂田; Toshio Hattori; 敏雄服部
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-12-05
Filing date: 1995-12-05
Publication date: 1997-06-20

Abstract

(57)【要約】【課題】接触面間の電気抵抗あるいは熱抵抗を測定し、
接触抵抗の変化からねじのゆるみを検出する。【解決手段】ねじと被締結体間、あるいは締結体間に抵
抗を測定する装置を設けたねじ締結体を作る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ねじ締結を使用す
る機械構造物に関する。

【０００２】

【従来の技術】ねじ締結は汎用性が高く比較的簡便であ
るため、機械構造物ではよく使われる締結法である。し
かし、振動のように繰り返し負荷が作用する場合や、衝
撃力が作用する場合にはゆるみを生じることがある。ね
じのゆるみは機械の機能に致命的な影響を与えることが
あるので、負荷に対してゆるみの発生しない適正なトル
クで締め付けて使用するか、あるいは、万一ゆるみが発
生した場合にはそれを知らせる装置が必要である。適正
締付トルクを知るためには、ある負荷を加えたときにね
じがゆるむかどうかを調べるゆるみ試験を行う必要があ
るが、この場合にもゆるみを検出する装置が必要であ
る。

【０００３】このようなゆるみの検出方法は、例えば、
（株）共和電業発行のカタログに見られるようなひずみ
ゲージを利用した方法がある。これは、ねじ軸に軸方向
に細孔を開け、この中にひずみゲージを埋め込み、ねじ
の軸方向のひずみを測定してねじの締付力の低下をモニ
ターすることにより、ゆるみを検出するものである。こ
の方法の短所は、ひずみゲージを埋め込んだねじを特別
に作らなければならず手間がかかる。また、ねじ軸に孔
を開けるため、ねじの剛性がもとの状態と異なってしま
う、ということがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ひずみゲージを使用す
る方法では、ひずみゲージを埋め込んだねじを特別に作
らなければならず手間がかかる。また、ねじ軸に孔を開
けるため、ねじの剛性がもとの状態と異なってしまい、
ねじの適正締付トルクを求める場合にはこの剛性変化の
影響が含まれる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】ねじと被締結体間、ある
いは被締結体間の電気抵抗あるいは熱抵抗を測定し、こ
の抵抗値の変化を検出する装置を備える。このような抵
抗値を測定する方法を採用することにより、ねじに特別
な加工を必要とせず、実使用状態でのねじのゆるみを簡
便に検出することができる。

【０００６】接触面間の電気抵抗あるいは熱抵抗は、接
触圧力の大きさに依存する。図６に示すように機械加工
された表面には微小な凹凸が存在し、接触面ではその凸
部と凸部が接触している。接触圧力が高くなると、すで
に接触している凸部の弾性あるいは塑性変形によって接
触面積が増大したり、あるいは新たに接触する凸部が現
れたりすることにより、接触面積が増大する。接触圧力
が低くなると、これと逆のことが起こり、接触面積は減
少する。接触面間の電気抵抗あるいは熱抵抗は、接触面
積と相関を持ち、図６の模式図からも推察されるよう
に、接触面積が大きくなると抵抗は小さくなる。したが
って、接触圧力が高い場合には抵抗は小さく、接触圧力
が低い場合には抵抗は大きい。

【０００７】ねじの場合に、ねじ座面と被締結体の間、
あるいは被締結体間の接触面の電気抵抗あるいは熱抵抗
を考える。初期の締め付けにより、ねじ締結体には一定
の締付力が発生し、それぞれの接触面は一定の圧力で押
し付けられる。したがって、各接触面はある一定の抵抗
値を持つ。外部からの負荷によりねじにゆるみが発生す
ると、締付力が低下する。すなわち接触圧力が低下する
ので、ゆるみが進行するにしたがって、接触面間の電気
抵抗あるいは熱抵抗は増大する。そこで、この抵抗値の
変化を捕らえれば、ねじのゆるみを検出することができ
る。

【０００８】以上がゆるみ検出の原理であるが、次のよ
うなゆるみの場合でも、接触面間での抵抗値の測定は有
効である。振動のような繰り返し負荷に対して締付力が
小さい場合には、ねじ締結体の接触面間でフレッティン
グ摩耗が発生する。フレッティング摩耗が起こると、ね
じの戻り回転がなくとも、接触面での損耗により締め代
が減少して締付力が低下し、最終的にねじはゆるむ。フ
レッティング摩耗が発生しているとき、接触面では酸化
摩耗粉が生成され、表面には徐々に酸化膜が形成され
る。これらの酸化物は絶縁体であるので、特に、電気抵
抗が増大する。すなわち、上で述べた抵抗値の増大は、
接触面間でフレッティング摩耗に起因したゆるみの場合
にも顕著に現れる。

【０００９】以上のように、ねじのゆるみの発生は、ね
じ座面と被締結体間、あるいは被締結体間の抵抗値の増
大から検知することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は本発明における一実施例で
ある。電気抵抗測定装置を備え、ねじと被締結体、ある
いは異なる二つの被締結体に端子を接続し、端子間の電
気抵抗を測定する。端子の接続は、半田付けなどにより
容易に取り付けることができる。図では締結体が二つの
場合を示したが、これ以上の複数の場合、あるいは被締
結体にめねじが切ってある場合も同様である。

【００１１】図２は本発明の第二の実施例である。ねじ
および被締結体には導電性の材料を使用し、ねじ座面と
被締結体間、また被締結体間に外部の電源から電流を通
電し、この電流値をモニターする電流計を備えたねじ締
結体である。回路の端子をねじと被締結体、あるいは二
つの被締結体に接続する。

【００１２】図３は本発明の第三の実施例である。この
例では、ねじの軸部を絶縁体で覆うことにより、ねじ座
面と被締結体の接触面以外での接触を防止し、接触面間
での抵抗変化の測定の信頼性を向上させたものである。
前記の接触面以外で接触していると、その点を通って電
流が流れ、接触面間の抵抗変化が正しく把握できなくな
るためである。

【００１３】図４は第四の実施例である。ねじ座面と被
締結体間にも絶縁処理を施し、被締結体間の接触面間の
電気抵抗値変化にポイントを絞って測定しようとするも
のである。また、ねじ材料に非導電体を用いた場合も、
この実施例と同様の効果がある。

【００１４】図５は第五の実施例である。ねじ締結体の
いずれかの側に熱源がある場合などで、ねじ頭部あるい
は被締結体の上面に熱電対を添付し、雰囲気温度一定の
定常状態において、表面温度の測定により接触面を伝わ
ってくる熱流束の大きさを測定し、接触面間での熱抵抗
を把握する。そして、この熱抵抗の変化からゆるみを検
出する。

【００１５】

【発明の効果】本発明によりねじに特別な加工をするこ
となく、簡便にねじのゆるみの検出が可能である。ま
た、実使用状態でねじのゆるみを検出することが可能な
ねじ締結体を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の説明図。

【図２】第二の実施例。電気抵抗を測定する装置は、電
源と電流計からなる回路図。

【図３】第三の実施例の回路図。

【図４】第四の実施例の回路図。

【図５】第五の実施例。熱電対を用いて接触面での熱抵
抗測定の説明図。

【図６】接触面の拡大図。電流あるいは熱流束の流れの
説明図。

【符号の説明】

１…おねじ、２…ナット、３，４…被締結体、５…電気
抵抗測定装置。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ねじ締結体において、ねじと被締結体間、
あるいは被締結体間の電気抵抗を測定する装置を備え、
抵抗値の変化からねじのゆるみを検出することを特徴と
するねじ締結体。
【請求項２】請求項１において、前記ねじと前記被締結
体間、あるいは前記被締結体間に通電し、電流値の変化
から電気抵抗の変化を検出する装置を備えたねじ締結
体。
【請求項３】請求項１において、前記ねじの軸側面、あ
るいは前記ねじの座面と被締結体間に絶縁処理を施し、
前記ねじと前記被締結体間、あるいは前記被締結体間の
電気抵抗を測定するねじ締結体。
【請求項４】ねじ締結体において、ねじと被締結体間、
あるいは被締結体間の熱抵抗を測定する装置を備え、抵
抗値の変化からねじのゆるみを検出することを特徴とす
るねじ締結体。