JPH10122988A - ボルトの軸力測定方法 - Google Patents

ボルトの軸力測定方法

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JPH10122988A
JPH10122988A JP27633796A JP27633796A JPH10122988A JP H10122988 A JPH10122988 A JP H10122988A JP 27633796 A JP27633796 A JP 27633796A JP 27633796 A JP27633796 A JP 27633796A JP H10122988 A JPH10122988 A JP H10122988A
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torque
return torque
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Hiroyuki Okawa
博幸 大川
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 摩擦係数のばらつきの影響をなくし、測定精
度を向上する。 【解決手段】 締め付けされているボルトを緩め操作し
て、そのときの軸力とボルトの回転角度との関係を表す
軸力−回転角度グラフ(図1)を求めるとともに、この
軸力−回転角度グラフより軸力勾配を求める段階と、調
べようとするボルト締め部について、ボルトを緩め操作
して、そのときの戻しトルクとボルトの回転角度との関
係を表す戻しトルク−回転角度グラフ(図3)を求め
る。そして、この戻しトルク−回転角度グラフについて
直線近似によりトルクが0になる点を求め、ボルトの回
転開始からトルクが0になるまでのボルトの回転角度を
割り出す段階と、当該割り出されたボルトの回転角度
を、前記軸力勾配に当てはめて、そのときの軸力値を求
める段階とから、ボルトの軸力を測定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ボルトの軸力測定
方法、特に被検査ボルト締め部におけるボルトの軸力を
正確に測定することができるボルトの軸力測定方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】一般に、ボルトの耐久実験やボルトを製
品として実際に市場で使用された後に、ボルトの緩み程
度を調べるために、ボルトの軸力測定が行われている。
その測定方法として、従来からボルトの戻しトルクを調
べる手法があり、そこで求められたトルク値から間接的
にボルトの軸力を推定していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ボルトの軸力測定方法のように、戻しトルクだけで見る
手法では、摩擦係数に大きく依存するために、摩擦係数
のばらつきが軸力の推定誤差として生じ、実際の軸力を
測定することが困難であった。また、ボルトに焼け付き
が発生し、トルクだけが急激に上がっても、これをデー
タとして拾ってしまうため、データがばらつき、実際の
軸力を測定することが困難であった。
【0004】本発明は、このような従来の問題を解決す
るものであり、ボルトの軸力測定方法において、摩擦係
数のばらつきや焼け付きの影響を受けることなく、測定
精度の向上を図ることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によるボルトの軸力測定方法においては、戻
しトルクの回転角度及び戻し時の軸力勾配を用いて、ボ
ルトの軸力を測定するようにした。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載のボルト
の軸力測定方法は、締め付けされているボルトを緩め操
作して、そのときの軸力とボルトの回転角度との関係、
すなわち軸力勾配を求める段階と、被検査ボルト締め部
について、ボルトを緩め操作して、そのときの戻しトル
クとボルトの回転角度との関係を表す戻しトルク−回転
角度グラフを求めるとともに、この戻しトルク−回転角
度グラフについて直線近似によりトルクが0になる点を
求め、ボルトの回転開始からトルクが0になるまでのボ
ルトの回転角度を割り出す段階と、当該割り出されたボ
ルトの回転角度を、前記軸力勾配に当てはめて、前記被
検査ボルト締め部の軸力値を求める段階とによって、ボ
ルトの軸力を測定するようにしたものである。
【0007】
【実施例】以下、本発明の一実施例によるボルトの軸力
測定方法について、図1から図5を参照しながら説明す
る。
【0008】第1段階として、まず実験で、締め付けさ
れているボルトを緩め操作することにより、そのときの
軸力とボルトの回転角度との関係を求め、そこで得られ
たデータから、図1に示すような軸力−回転角度グラフ
を作成する。ここで縦軸が軸力であり、横軸が回転角度
であり、この軸力−回転角度グラフについて、直線近似
により、横軸上に回転角度の基準点Pをプロットする。
すなわち、上記軸力−回転角度グラフは、それまで締め
付けられていたボルトを緩める操作を行なうと、ボルト
を緩めて行くにしたがって直線部分から曲線部分へと連
続的に変化して行く。そこで、上記グラフの直線部分を
そのまま下方へ延長し横軸との交点を基準点Pとする。
そして、この直線の傾きから軸力の勾配θを求める。こ
のような軸力−回転角度の関係は、予め実験室や生産現
場などで測定装置を使って求め、その結果をグラフ、一
覧表、或いはテーブル化した記憶データの形式でデータ
化しておく。なお、この軸力と回転角度の関係は、摩擦
係数のばらつきの影響を受けないため、締付形状が決ま
ればほぼ一定値となるため、ボルトの締付け方法として
用いられているものである。
【0009】第2段階として、軸力を調べようとするボ
ルトすなわち被検査ボルトの締め込み状態を、ボルトを
緩め操作することにより、そのときの戻しトルクとボル
トの回転角度との関係を求め、そこで得られたデータか
ら、図2に示すような戻しトルク−回転角度グラフを作
成する。ここで縦軸が戻しトルクであり、横軸が回転角
度である。このグラフから、ボルトの回転が始まるとト
ルクが下がっていき、ボルトの回転角度と戻しトルクの
値との関係は概ね直線的に変化して行き、最後に曲線的
な変化になっていることが分かる。この戻しトルク−回
転角度グラフについて、上記軸力−回転角度グラフの場
合と同様に直線近似により、戻しトルクが0になる点を
横軸上に求めて原点Q(軸力−回転角度グラフの基準点
Pに対応する)とし、ボルトの回転開始から戻しトルク
が0になるまでのボルトの回転角度を割り出す。このよ
うなデータを複数のボルトから採ることができる。な
お、ボルトの緩め操作にあたっての、ボルトの回転開始
の時点における戻しトルクの各データには摩擦係数のば
らつき、或いは焼き付きの影響によりトルク値に誤差
(T1 及びT2 )が生じている。しかし、戻しトルク−
回転角度グラフの直線部分と横軸との交点(Q点)はど
のボルトについてもほぼ同じ値をとりながら変化して行
く。したがって、戻しトルク−回転角度グラフについて
上記の直線近似を行なうことにより、ボルトの緩めにお
ける摩擦係数のばらつき等による戻しトルクの値のばら
つきは吸収される。しかも、或るボルトについて、軸力
−回転角度グラフにおける直線部分の傾き(軸力勾配)
は戻しトルク−回転角度グラフにおける直線部分の傾き
(トルク勾配)に等価であるから(トルクと軸力の関係
はほぼ直線関係にあるから(図3参照))、戻しトルク
と回転角度との関係を割り出せば軸力が正確に求められ
る。
【0010】そこで、第3段階として、第2段階で求め
られたボルトの回転角度θ1またはθ2を、図1に示す
軸力−回転角度グラフより求めた軸力勾配に当てはめ
て、実際の軸力値F1 またはFx を求める。
【0011】このように上記実施例によれば、ボルトの
軸力測定方法において、図2の戻しトルク−回転角度グ
ラフにおいてボルトの回転角度を求め、この回転角度か
ら予め用意した図1の軸力−回転角度グラフより求めた
軸力勾配において軸力を推定するようにしている。トル
クと軸力との関係が直線的に表されることから、摩擦係
数の影響を受けることがなく、従来の戻しトルクだけを
チェックする手法に比べて、測定精度を大幅に向上する
ことができる。
【0012】耐久後のボルトには焼け付きが発生するこ
とがある。図4に焼け付きが発生した時のボルトの戻し
時のトルク−回転角度測定結果を示している。ここで、
ボルトサイズ:M8、被締結物:アルミ合金(厚み12
mm)、めねじ:アルミ合金。焼け付きがあると、トル
クだけが急激に上昇して一気にT3 だけ落ちる。図5に
示すように、戻しトルクで推定した場合、Fx ''となっ
て誤差が大きい。このような場合でも、焼け付きの部分
を無視して直線近似により戻しトルクが0になる点を求
め、ボルトの回転開始から戻しトルクが0になるまでの
ボルトの回転角度を割り出し、これを、図1の軸力−回
転角度グラフより求めた軸力勾配に当てはめて、その軸
力を求める。従来の戻しトルクだけを調べる手法におい
ては焼け付き誤差まで含めてしまうのに対し、上記測定
方法では焼け付き誤差を削除しているので、測定精度を
大幅に改善することができる。
【0013】
【発明の効果】本発明は、上記実施例から明らかなよう
に、ボルトの戻しトルクと回転角度からトルク勾配を利
用した回転角度を用いて、ボルトの軸力を測定するよう
にしているので、摩擦係数のばらつきや焼け付きの影響
をなくし、測定精度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例におけるボルトの軸力測定方
法において使用する軸力−回転角度グラフ
【図2】同ボルトの軸力測定方法において使用する戻し
トルク−回転角度グラフ
【図3】トルクと軸力の関係への摩擦係数の影響を示す
【図4】耐久後にボルトの焼け付きが発生した時の戻し
トルク−回転角度グラフ
【図5】耐久後にボルトの焼け付きが発生した時の戻し
トルク−軸力グラフ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 締め付けされているボルトを緩め操作し
    て、そのときの軸力とボルトの回転角度との関係、すな
    わち軸力勾配を求める段階と、 被検査ボルト締め部について、ボルトを緩め操作して、
    そのときの戻しトルクとボルトの回転角度との関係を表
    す戻しトルク−回転角度グラフを求めるとともに、この
    戻しトルク−回転角度グラフについて直線近似によりト
    ルクが0になる点を求め、ボルトの回転開始からトルク
    が0になるまでのボルトの回転角度を割り出す段階と、 当該割り出されたボルトの回転角度を、前記軸力勾配に
    当てはめて、前記被検査ボルト締め部の軸力値を求める
    段階とから成るボルトの軸力測定方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010256230A (ja) * 2009-04-27 2010-11-11 Kanto Auto Works Ltd ボルト締め付け軸力推定装置およびボルト締め付け軸力推定方法
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