JPH10170362A - ねじ締結力測定方法および装置 - Google Patents
ねじ締結力測定方法および装置Info
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- JPH10170362A JPH10170362A JP32553296A JP32553296A JPH10170362A JP H10170362 A JPH10170362 A JP H10170362A JP 32553296 A JP32553296 A JP 32553296A JP 32553296 A JP32553296 A JP 32553296A JP H10170362 A JPH10170362 A JP H10170362A
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- displacement
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ねじ部材による締結後のねじ締結力を精度良
く測定し得る簡易かつ安価で測定作業性の良いねじ締結
力測定方法および装置を提供する。 【解決手段】 被締結体Ｗに締結されたボルトＶの上端
部近傍を当該上端部近傍に連結されるテンショナーシャ
フト２を介して引張った場合の引張り荷重Ｐと当該テン
ショナーシャフト２の引張り力作用点の変位δとを測定
し、これらの測定値から引張り荷重Ｐの変化量ΔＰと引
張り力作用点の変位δの変化量Δδとの比を求め、当該
比が変化するときの引張り荷重を締結力Ｆとする。
く測定し得る簡易かつ安価で測定作業性の良いねじ締結
力測定方法および装置を提供する。 【解決手段】 被締結体Ｗに締結されたボルトＶの上端
部近傍を当該上端部近傍に連結されるテンショナーシャ
フト２を介して引張った場合の引張り荷重Ｐと当該テン
ショナーシャフト２の引張り力作用点の変位δとを測定
し、これらの測定値から引張り荷重Ｐの変化量ΔＰと引
張り力作用点の変位δの変化量Δδとの比を求め、当該
比が変化するときの引張り荷重を締結力Ｆとする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、被締結体に締結さ
れたねじ部材の軸力、すなわちねじ締結力を測定する方
法および装置に関する。
れたねじ部材の軸力、すなわちねじ締結力を測定する方
法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】機械構造物などの被締結体の締結にはね
じ部材が多用されている。既に締結されているねじ部材
の軸力を測定する方法としては、例えば、締結されてい
るボルトに増し締めトルクを付加しこのときのトルク値
から軸力を求める方法があるが、もとの締結状態に変化
を与えることとなると共に、トルク値が座面やねじ面の
状態等の影響を受け易いという欠点がある。
じ部材が多用されている。既に締結されているねじ部材
の軸力を測定する方法としては、例えば、締結されてい
るボルトに増し締めトルクを付加しこのときのトルク値
から軸力を求める方法があるが、もとの締結状態に変化
を与えることとなると共に、トルク値が座面やねじ面の
状態等の影響を受け易いという欠点がある。
【０００３】これに対し、例えば特開昭５６−１３３６
３８号公報に示すものが知られている。この方法におい
ては、ボルトに引張り荷重を加え、その種々の引張り荷
重に関するボルトの伸びを測定する。つまり、ボルト頭
に結合した超音波トランスジューサからの超音波パルス
がボルトの長さ方向に沿って進行しボルト端面で反射し
て戻る時間差を超音波トランスジューサに接続される超
音波伸び計で計測することにより、ボルトの伸びの測定
が行われる。こうして計測される荷重とボルト歪みとの
関係は、その結合に関するあらかじめ求められた荷重と
ボルト歪みとの関係と比較され、この比較に基づいてボ
ルトの残留軸力の測定を行うようになっている。
３８号公報に示すものが知られている。この方法におい
ては、ボルトに引張り荷重を加え、その種々の引張り荷
重に関するボルトの伸びを測定する。つまり、ボルト頭
に結合した超音波トランスジューサからの超音波パルス
がボルトの長さ方向に沿って進行しボルト端面で反射し
て戻る時間差を超音波トランスジューサに接続される超
音波伸び計で計測することにより、ボルトの伸びの測定
が行われる。こうして計測される荷重とボルト歪みとの
関係は、その結合に関するあらかじめ求められた荷重と
ボルト歪みとの関係と比較され、この比較に基づいてボ
ルトの残留軸力の測定を行うようになっている。
【０００４】これによれば、ボルトにトルクを付加する
こともなく、しかも現に締結に使用されているボルト内
に歪ゲージを埋め込んだりせずともボルトの伸びを計測
することができ、これによりボルトの残留軸力の測定を
行うことができる。
こともなく、しかも現に締結に使用されているボルト内
に歪ゲージを埋め込んだりせずともボルトの伸びを計測
することができ、これによりボルトの残留軸力の測定を
行うことができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開昭５６−１３３６３８号公報に示すものは、超音波ト
ランスジューサを備えた超音波センサを使用するもので
あるために、ボルト端面を超音波が反射しやすい平らに
研磨された形状としなければならず、また測定子からの
超音波の伝達を安定化させるためのカプラントの塗布が
必要となるなどの制約が多く作業性も良いものではな
い。しかもこれらの制約に基づく測定誤差を含むもので
あった。
開昭５６−１３３６３８号公報に示すものは、超音波ト
ランスジューサを備えた超音波センサを使用するもので
あるために、ボルト端面を超音波が反射しやすい平らに
研磨された形状としなければならず、また測定子からの
超音波の伝達を安定化させるためのカプラントの塗布が
必要となるなどの制約が多く作業性も良いものではな
い。しかもこれらの制約に基づく測定誤差を含むもので
あった。
【０００６】さらに、超音波測定子がある程度の大きさ
を有し、ボルト内部における超音波の直進性等を考慮す
ればおよそＭ８以下のボルトに対応できず、したがって
Ｍ８以下のボルトの締結力の測定には使用することがで
きないという問題があった。また、超音波センサそのも
のが高価なのでねじ締結力測定装置全体も高価なものと
なっていた。
を有し、ボルト内部における超音波の直進性等を考慮す
ればおよそＭ８以下のボルトに対応できず、したがって
Ｍ８以下のボルトの締結力の測定には使用することがで
きないという問題があった。また、超音波センサそのも
のが高価なのでねじ締結力測定装置全体も高価なものと
なっていた。
【０００７】そこで、本発明の目的は、ねじ部材による
締結後のねじ締結力を精度良く測定し得る簡易かつ安価
で測定作業性の良いねじ締結力測定方法および装置を提
供することにある。
締結後のねじ締結力を精度良く測定し得る簡易かつ安価
で測定作業性の良いねじ締結力測定方法および装置を提
供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の請求項１に記載の発明は、被締結体に締結されたねじ
部材の端部近傍を当該端部近傍に連結される連結部材を
介して引張った場合の引張り荷重と当該連結部材の引張
り力作用点の変位とを測定し、これらの測定値に基づい
てねじ部材による締結力を演算することを特徴とするね
じ締結力測定方法である。
の請求項１に記載の発明は、被締結体に締結されたねじ
部材の端部近傍を当該端部近傍に連結される連結部材を
介して引張った場合の引張り荷重と当該連結部材の引張
り力作用点の変位とを測定し、これらの測定値に基づい
てねじ部材による締結力を演算することを特徴とするね
じ締結力測定方法である。
【０００９】また、請求項２に記載の発明は、上記請求
項１に記載のねじ締結力測定方法において、前記引張り
荷重の変化量と前記引張り力作用点の変位の変化量との
比を求め、当該比が変化するときの当該引張り荷重を締
結力とすることを特徴とする。
項１に記載のねじ締結力測定方法において、前記引張り
荷重の変化量と前記引張り力作用点の変位の変化量との
比を求め、当該比が変化するときの当該引張り荷重を締
結力とすることを特徴とする。
【００１０】また、請求項３に記載の発明は、被締結体
に締結されたねじ部材の端部近傍を当該端部近傍に連結
される連結部材を介して引張るテンショナーと、当該テ
ンショナーによる引張り荷重を測定する荷重測定手段
と、前記連結部材の引張り力作用点の変位を測定する変
位測定手段と、前記荷重測定手段および前記変位測定手
段の測定値に基づいてねじ部材による締結力を演算する
演算手段と、を有することを特徴とするねじ締結力測定
装置である。
に締結されたねじ部材の端部近傍を当該端部近傍に連結
される連結部材を介して引張るテンショナーと、当該テ
ンショナーによる引張り荷重を測定する荷重測定手段
と、前記連結部材の引張り力作用点の変位を測定する変
位測定手段と、前記荷重測定手段および前記変位測定手
段の測定値に基づいてねじ部材による締結力を演算する
演算手段と、を有することを特徴とするねじ締結力測定
装置である。
【００１１】また、請求項４に記載の発明は、上記請求
項３に記載のねじ締結力測定装置において、前記演算手
段は、前記荷重測定手段の測定値の変化量と前記変位測
定手段の測定値の変化量との比を求め、当該比が変化す
るときの当該荷重測定手段の測定値を締結力とすること
を特徴とする。
項３に記載のねじ締結力測定装置において、前記演算手
段は、前記荷重測定手段の測定値の変化量と前記変位測
定手段の測定値の変化量との比を求め、当該比が変化す
るときの当該荷重測定手段の測定値を締結力とすること
を特徴とする。
【００１２】上記請求項１乃至請求項４に記載の発明に
あっては、引張り荷重を加え始めた当初は、ねじ部材の
引張り方向の外部に露出した部分および連結部材のみが
伸ばされ、この部分のばね定数にしたがって、引張り荷
重と変位とが直線的に変化する。これ以降さらに引張り
荷重を増加させるとねじ部材の座面が被締結体から僅か
に浮き上がり始め、引張り荷重が締結力よりも大きくな
る場合には、ねじ部材の外部に露出した部分および連結
部材に加えて被締結体の内部に位置するねじ部材の軸部
が伸ばされ、この部分のばね定数にしたがって引張り荷
重と変位とが直線的に変化することになる。つまり、引
張られる部分の長さが途中で長くなることから少ない荷
重で変位するので、引張り荷重および変位の関係直線
は、引張り荷重と締結力とが一致する点において折れ曲
がることになり、この変化点における引張り荷重をねじ
締結力とする演算を行う。
あっては、引張り荷重を加え始めた当初は、ねじ部材の
引張り方向の外部に露出した部分および連結部材のみが
伸ばされ、この部分のばね定数にしたがって、引張り荷
重と変位とが直線的に変化する。これ以降さらに引張り
荷重を増加させるとねじ部材の座面が被締結体から僅か
に浮き上がり始め、引張り荷重が締結力よりも大きくな
る場合には、ねじ部材の外部に露出した部分および連結
部材に加えて被締結体の内部に位置するねじ部材の軸部
が伸ばされ、この部分のばね定数にしたがって引張り荷
重と変位とが直線的に変化することになる。つまり、引
張られる部分の長さが途中で長くなることから少ない荷
重で変位するので、引張り荷重および変位の関係直線
は、引張り荷重と締結力とが一致する点において折れ曲
がることになり、この変化点における引張り荷重をねじ
締結力とする演算を行う。
【００１３】また、請求項５に記載の発明は、上記請求
項４に記載のねじ締結力測定装置において、前記被締結
体に当接され、前記テンショナーにより引張り荷重を加
えるときの反力を受ける支持部材を備えたことを特徴と
する。この発明にあっては、装置がコンパクトにでき、
支持部材により被締結体に反力を伝達できるような部位
であれば測定可能となる。
項４に記載のねじ締結力測定装置において、前記被締結
体に当接され、前記テンショナーにより引張り荷重を加
えるときの反力を受ける支持部材を備えたことを特徴と
する。この発明にあっては、装置がコンパクトにでき、
支持部材により被締結体に反力を伝達できるような部位
であれば測定可能となる。
【００１４】また、請求項６に記載の発明は、上記請求
項５に記載のねじ締結力測定装置において、前記支持部
材は、ねじ部材の回転を規制するための当該ねじ部材に
係合する係合部を有することを特徴とする。この発明に
あっては、支持部材は、ねじ締結力の測定時には被締結
体Ｗに押圧されて固定されることになるので、ねじ部材
が支持部材の係合部に係合して確実に回転が規制され
る。
項５に記載のねじ締結力測定装置において、前記支持部
材は、ねじ部材の回転を規制するための当該ねじ部材に
係合する係合部を有することを特徴とする。この発明に
あっては、支持部材は、ねじ締結力の測定時には被締結
体Ｗに押圧されて固定されることになるので、ねじ部材
が支持部材の係合部に係合して確実に回転が規制され
る。
【００１５】また、請求項７に記載の発明は、上記請求
項５に記載のねじ締結力測定装置において、前記テンシ
ョナーは、ねじの送りによって引張り荷重を加える送り
ねじ機構部を有することを特徴とする。この発明にあっ
ては、ねじ機構部のねじの送りによって連結部材を引張
るようにしたので、きわめて容易に所望の引張り荷重を
加えることができる。
項５に記載のねじ締結力測定装置において、前記テンシ
ョナーは、ねじの送りによって引張り荷重を加える送り
ねじ機構部を有することを特徴とする。この発明にあっ
ては、ねじ機構部のねじの送りによって連結部材を引張
るようにしたので、きわめて容易に所望の引張り荷重を
加えることができる。
【００１６】また、請求項８に記載の発明は、上記請求
項７に記載のねじ締結力測定装置において、前記送りね
じ機構部はナット部を有し、前記変位測定手段は当該ナ
ット部の回転角度検出手段を有することを特徴とする。
この発明にあっては、連結部材の引張り力作用点の変位
をナット部の回転角度で検出する。
項７に記載のねじ締結力測定装置において、前記送りね
じ機構部はナット部を有し、前記変位測定手段は当該ナ
ット部の回転角度検出手段を有することを特徴とする。
この発明にあっては、連結部材の引張り力作用点の変位
をナット部の回転角度で検出する。
【００１７】また、請求項９に記載の発明は、上記請求
項８に記載のねじ締結力測定装置において、前記送りね
じ機構部は軸中心方向に貫通孔が形成されたボルト部と
これに螺合されるナット部とを有し、前記連結部材はね
じ部材との連結側と反対側の端部にフランジ部を有し、
前記送りねじ機構部を当該貫通孔に前記連結部材が挿通
されるように、前記フランジ部と前記支持部材との間に
軸受部材を介して配置したことを特徴とする。この発明
にあっては、送りねじ機構部は軸受部材に挟まれて回転
自在とされ、当該送りねじ機構部の全長が長くなるよう
にナット部を回転させることにより引張り荷重が加えら
れる。
項８に記載のねじ締結力測定装置において、前記送りね
じ機構部は軸中心方向に貫通孔が形成されたボルト部と
これに螺合されるナット部とを有し、前記連結部材はね
じ部材との連結側と反対側の端部にフランジ部を有し、
前記送りねじ機構部を当該貫通孔に前記連結部材が挿通
されるように、前記フランジ部と前記支持部材との間に
軸受部材を介して配置したことを特徴とする。この発明
にあっては、送りねじ機構部は軸受部材に挟まれて回転
自在とされ、当該送りねじ機構部の全長が長くなるよう
にナット部を回転させることにより引張り荷重が加えら
れる。
【００１８】また、請求項１０に記載の発明は、上記請
求項３〜９のいずれか１項に記載のねじ締結力測定装置
において、前記連結部材は、ねじ部材の端部に形成され
る段差部に係合するフック部を有することを特徴とす
る。この発明にあっては、連結部材をねじ部材に連結す
る場合には、フック部を段差部に係合するだけで簡単に
取り付けられ、しかもねじ締結力の測定時に連結部材が
僅かに回転してもその回転力がねじ部材に伝わりにく
く、測定精度上好ましい。
求項３〜９のいずれか１項に記載のねじ締結力測定装置
において、前記連結部材は、ねじ部材の端部に形成され
る段差部に係合するフック部を有することを特徴とす
る。この発明にあっては、連結部材をねじ部材に連結す
る場合には、フック部を段差部に係合するだけで簡単に
取り付けられ、しかもねじ締結力の測定時に連結部材が
僅かに回転してもその回転力がねじ部材に伝わりにく
く、測定精度上好ましい。
【００１９】また、請求項１１に記載の発明は、上記請
求項３〜１０のいずれか１項に記載のねじ締結力測定装
置において、前記荷重測定手段は、前記連結部材に埋設
される歪ゲージであることを特徴とする。この発明にあ
っては、歪ゲージは連結部材の内部に埋設されているの
で、外部からの攻撃を受けることはない。
求項３〜１０のいずれか１項に記載のねじ締結力測定装
置において、前記荷重測定手段は、前記連結部材に埋設
される歪ゲージであることを特徴とする。この発明にあ
っては、歪ゲージは連結部材の内部に埋設されているの
で、外部からの攻撃を受けることはない。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、請求項毎に次のような
効果を奏する。請求項１乃至請求項４に記載の発明によ
れば、従来のようにトルクやボルト長さの変化量といっ
た締結力の代用特性を測定するものではなく、締結力そ
のものを直接計測するものであるため測定精度が高ま
る。また、ねじ締結前の初期状態を知る必要がなく、し
かも超音波を利用した測定装置のようにあらかじめボル
トの端面を研磨加工しておく等の前段取り作業も不要と
なるので、容易に測定することができ測定工数も低減す
ることができる。
効果を奏する。請求項１乃至請求項４に記載の発明によ
れば、従来のようにトルクやボルト長さの変化量といっ
た締結力の代用特性を測定するものではなく、締結力そ
のものを直接計測するものであるため測定精度が高ま
る。また、ねじ締結前の初期状態を知る必要がなく、し
かも超音波を利用した測定装置のようにあらかじめボル
トの端面を研磨加工しておく等の前段取り作業も不要と
なるので、容易に測定することができ測定工数も低減す
ることができる。
【００２１】請求項３乃至請求項４に記載の発明によれ
ばさらに、比較的安価な荷重測定手段および変位測定手
段を使用した簡易な装置構成とすることができるため、
ねじ締結力測定装置の製造コストを低減することが可能
となる。
ばさらに、比較的安価な荷重測定手段および変位測定手
段を使用した簡易な装置構成とすることができるため、
ねじ締結力測定装置の製造コストを低減することが可能
となる。
【００２２】請求項５に記載の発明によれば、装置がコ
ンパクトにでき、支持部材により被締結体に反力を伝達
できるような部位であれば測定可能であるため、測定対
象物に対する制約が少なく適用範囲が広くなる。
ンパクトにでき、支持部材により被締結体に反力を伝達
できるような部位であれば測定可能であるため、測定対
象物に対する制約が少なく適用範囲が広くなる。
【００２３】請求項６に記載の発明によれば、ねじ部材
が係合部に係合して確実に回転が規制され、測定時に締
結状態が変化することを抑制することができる。
が係合部に係合して確実に回転が規制され、測定時に締
結状態が変化することを抑制することができる。
【００２４】請求項７に記載の発明によれば、ねじの送
りによって連結部材を引張るようにしたので、きわめて
容易に所望の引張り荷重を加えることができる。
りによって連結部材を引張るようにしたので、きわめて
容易に所望の引張り荷重を加えることができる。
【００２５】請求項８に記載の発明によれば、エンコー
ダ等を使用して安価で簡易に変位測定手段を構成するこ
とができ、装置全体もさらに安価なものとなる。
ダ等を使用して安価で簡易に変位測定手段を構成するこ
とができ、装置全体もさらに安価なものとなる。
【００２６】請求項９に記載の発明によれば、送りねじ
機構部のナット部が回転されることにより引張り荷重が
加えられる場合に、その回転力が連結部材および支持部
材に伝わり難い利点がある。したがって特に、ナットを
使用しないで被締結体を締結する場合や、ボルトとナッ
トとを使用して被締結体を締結するものであるが、ボル
ト頭部に回り止めがされていない場合等に用いて好まし
い。
機構部のナット部が回転されることにより引張り荷重が
加えられる場合に、その回転力が連結部材および支持部
材に伝わり難い利点がある。したがって特に、ナットを
使用しないで被締結体を締結する場合や、ボルトとナッ
トとを使用して被締結体を締結するものであるが、ボル
ト頭部に回り止めがされていない場合等に用いて好まし
い。
【００２７】請求項１０に記載の発明によれば、連結部
材をねじ部材に簡単に取り付けることができ、しかもね
じ締結力の測定時に連結部材が僅かに回転してもその回
転力がねじ部材に伝わりにくいので測定精度上好まし
い。
材をねじ部材に簡単に取り付けることができ、しかもね
じ締結力の測定時に連結部材が僅かに回転してもその回
転力がねじ部材に伝わりにくいので測定精度上好まし
い。
【００２８】請求項１１に記載の発明によれば、歪ゲー
ジは連結部材の内部に埋設されているので、外部からの
攻撃を受けることなく常に安定した計測が可能である。
ジは連結部材の内部に埋設されているので、外部からの
攻撃を受けることなく常に安定した計測が可能である。
【００２９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。
に基づいて説明する。
【００３０】《実施の形態１》図１は本発明の実施の形
態１に係るねじ締結力測定装置の概略構成図、図２は図
１に示される装置を使用したねじ締結力測定方法の基本
原理を説明するための図である。
態１に係るねじ締結力測定装置の概略構成図、図２は図
１に示される装置を使用したねじ締結力測定方法の基本
原理を説明するための図である。
【００３１】図１に示すねじ締結力測定装置は、被締結
体Ｗに締結されたボルトＶの端部近傍を当該端部近傍に
連結される連結部材としてのテンショナーシャフト２を
介して引張るテンショナー１を有している。２枚の板材
である被締結体Ｗは、ボルトＶおよびナットｎ（ねじ部
材と総称する）により締結されており、ボルトＶの先端
のおねじ部にテンショナーシャフト２の下端に形成され
ためねじ部を螺合させて連結する。テンショナー１は、
例えば液圧を作動させてテンショナーシャフト２を図中
上方に引張る液圧作動式のものが使用できるが、後述す
るようにこれに限定されるものではない。
体Ｗに締結されたボルトＶの端部近傍を当該端部近傍に
連結される連結部材としてのテンショナーシャフト２を
介して引張るテンショナー１を有している。２枚の板材
である被締結体Ｗは、ボルトＶおよびナットｎ（ねじ部
材と総称する）により締結されており、ボルトＶの先端
のおねじ部にテンショナーシャフト２の下端に形成され
ためねじ部を螺合させて連結する。テンショナー１は、
例えば液圧を作動させてテンショナーシャフト２を図中
上方に引張る液圧作動式のものが使用できるが、後述す
るようにこれに限定されるものではない。
【００３２】支持部材としての中空形状のソケット４が
被締結体Ｗに当接して配置されており、テンショナー１
により引張り荷重を加えるときの反力を受けるようにな
っている。また、荷重測定手段としてのロードワッシャ
５は、テンショナー１の基板３とソケット４との間に設
置され、テンショナー１による引張り荷重を測定するこ
とができる。さらに、変位測定手段としての変位計６が
設けられており、テンショナーシャフト２に対する引張
り力の作用点の変位を測定する構成とされている。
被締結体Ｗに当接して配置されており、テンショナー１
により引張り荷重を加えるときの反力を受けるようにな
っている。また、荷重測定手段としてのロードワッシャ
５は、テンショナー１の基板３とソケット４との間に設
置され、テンショナー１による引張り荷重を測定するこ
とができる。さらに、変位測定手段としての変位計６が
設けられており、テンショナーシャフト２に対する引張
り力の作用点の変位を測定する構成とされている。
【００３３】ロードワッシャ５から出力される信号は、
荷重計アンプ８で増幅された後Ａ／Ｄ変換器９でデジタ
ル値に変換されて、演算手段としてのＣＰＵ７に入力さ
れ、同様に、変位計６から出力される信号は、変位計ア
ンプ１０で増幅された後Ａ／Ｄ変換器１１でデジタル値
に変換されて、ＣＰＵ７に入力される。
荷重計アンプ８で増幅された後Ａ／Ｄ変換器９でデジタ
ル値に変換されて、演算手段としてのＣＰＵ７に入力さ
れ、同様に、変位計６から出力される信号は、変位計ア
ンプ１０で増幅された後Ａ／Ｄ変換器１１でデジタル値
に変換されて、ＣＰＵ７に入力される。
【００３４】そしてＣＰＵ７は、ロードワッシャ５およ
び変位計６から出力される信号によって得られるテンシ
ョナー１による引張り荷重Ｐおよびその荷重作用点の変
位δに基づいて、ねじ部材による締結力Ｆを演算する。
すなわち、ＣＰＵ７は、前記引張り荷重Ｐの変化量ΔＰ
と変位δの変化量Δδとの比Ｃを求め、当該比Ｃが変化
するときの当該引張り荷重を締結力Ｆとして得るように
している。
び変位計６から出力される信号によって得られるテンシ
ョナー１による引張り荷重Ｐおよびその荷重作用点の変
位δに基づいて、ねじ部材による締結力Ｆを演算する。
すなわち、ＣＰＵ７は、前記引張り荷重Ｐの変化量ΔＰ
と変位δの変化量Δδとの比Ｃを求め、当該比Ｃが変化
するときの当該引張り荷重を締結力Ｆとして得るように
している。
【００３５】次に、図２を参照して図１に示すねじ締結
力測定装置の動作とともに、ねじ締結力測定方法の原理
について説明する。
力測定装置の動作とともに、ねじ締結力測定方法の原理
について説明する。
【００３６】まず、被締結体ＷがボルトＶおよびナット
ｎにより締結された状態において、ソケット４をナット
ｎの上から被せるようにしてねじ締結力測定装置をセッ
トする（図２（Ａ））。このとき締結力Ｆ（すなわちボ
ルトＶの軸力）は、図示のようにナットｎの座面で受け
ており、ナット座面反力Ｎは、Ｎ＝Ｆである。
ｎにより締結された状態において、ソケット４をナット
ｎの上から被せるようにしてねじ締結力測定装置をセッ
トする（図２（Ａ））。このとき締結力Ｆ（すなわちボ
ルトＶの軸力）は、図示のようにナットｎの座面で受け
ており、ナット座面反力Ｎは、Ｎ＝Ｆである。
【００３７】次いで、テンショナー１により、テンショ
ナーシャフト２を介してボルトＶのおねじ部先端近傍を
図中上方に徐々に引張ると、その引張り荷重Ｐの反力を
ソケット４で受けることで、それまで締結力Ｆを全てナ
ットｎの座面で受けていたのが一部ソケット４の下方端
面に移っていく（図２（Ｂ））。このとき締結力Ｆは、
図示のようにナットｎの座面とソケット４の端面とで受
けており、ナット座面反力Ｎおよびソケット端面反力Ｐ
は、Ｎ＝Ｆ1 ，Ｐ＝Ｆ2 （ここにＦ1 ＋Ｆ2 ＝Ｆ）であ
る。
ナーシャフト２を介してボルトＶのおねじ部先端近傍を
図中上方に徐々に引張ると、その引張り荷重Ｐの反力を
ソケット４で受けることで、それまで締結力Ｆを全てナ
ットｎの座面で受けていたのが一部ソケット４の下方端
面に移っていく（図２（Ｂ））。このとき締結力Ｆは、
図示のようにナットｎの座面とソケット４の端面とで受
けており、ナット座面反力Ｎおよびソケット端面反力Ｐ
は、Ｎ＝Ｆ1 ，Ｐ＝Ｆ2 （ここにＦ1 ＋Ｆ2 ＝Ｆ）であ
る。
【００３８】この過程において、テンショナー１による
引張り荷重Ｐ（すなわちソケット端面反力）はロードワ
ッシャ５により計測される。引張り荷重Ｐが締結力Ｆ以
下のとき（図２（Ｂ））には、ボルトＶの外部に露出し
た部分とテンショナーシャフト２のみ、さらに詳しく言
えばテンショナーシャフト２に対する引張り力の作用点
ｍ1 とボルトＶのナットｎとの螺合点ｍ2 との間の距離
Ｌ1 のみが伸ばされ、この距離Ｌ1 の部分のばね定数に
したがって引張り荷重Ｐの増加とともに、引張り力作用
点ｍ1 の位置が直線的に変化する。つまり、引張り荷重
Ｐの変化量ΔＰと変位δの変化量Δδとの比Ｃは一定の
値Ｃ1 をとる。
引張り荷重Ｐ（すなわちソケット端面反力）はロードワ
ッシャ５により計測される。引張り荷重Ｐが締結力Ｆ以
下のとき（図２（Ｂ））には、ボルトＶの外部に露出し
た部分とテンショナーシャフト２のみ、さらに詳しく言
えばテンショナーシャフト２に対する引張り力の作用点
ｍ1 とボルトＶのナットｎとの螺合点ｍ2 との間の距離
Ｌ1 のみが伸ばされ、この距離Ｌ1 の部分のばね定数に
したがって引張り荷重Ｐの増加とともに、引張り力作用
点ｍ1 の位置が直線的に変化する。つまり、引張り荷重
Ｐの変化量ΔＰと変位δの変化量Δδとの比Ｃは一定の
値Ｃ1 をとる。
【００３９】その後テンショナー１による引張り荷重Ｐ
を増加させると、図２（Ｃ）に示すように、引張り荷重
Ｐの反力の受けがナットｎの座面からソケット４の端面
に丁度完全に移行する時点がある。このとき締結力Ｆ
は、図示のようにソケット４の端面で全て受けており、
したがって引張り荷重Ｐ（すなわちソケット端面反力）
は、Ｐ＝Ｆとなる。
を増加させると、図２（Ｃ）に示すように、引張り荷重
Ｐの反力の受けがナットｎの座面からソケット４の端面
に丁度完全に移行する時点がある。このとき締結力Ｆ
は、図示のようにソケット４の端面で全て受けており、
したがって引張り荷重Ｐ（すなわちソケット端面反力）
は、Ｐ＝Ｆとなる。
【００４０】これ以降さらにテンショナー１による引張
り荷重Ｐを増加させるとナットｎの座面が被締結体Ｗか
ら浮き上がり始め、ついには図２（Ｄ）に示すように、
ナットｎの座面が被締結体Ｗから僅かに離間する。
り荷重Ｐを増加させるとナットｎの座面が被締結体Ｗか
ら浮き上がり始め、ついには図２（Ｄ）に示すように、
ナットｎの座面が被締結体Ｗから僅かに離間する。
【００４１】こうして引張り荷重Ｐが締結力Ｆよりも大
きくなる場合には（Ｐ＝Ｆ′＞Ｆ）、ボルトＶの外部に
露出した部分およびテンショナーシャフト２に加えてボ
ルトＶの軸部が、さらに詳しく言えばテンショナーシャ
フト２に対する引張り力の作用点ｍ1 とボルトＶのボル
ト頭の座面位置ｍ3 との間の距離Ｌ1 ＋Ｌ2 が伸ばさ
れ、この距離Ｌ1 ＋Ｌ2 の部分のばね定数にしたがって
引張り荷重Ｐの増加とともに、引張り力作用点ｍ1 の位
置が直線的に変化することになる。つまり、引張られる
部分の長さが長くなることから少ない荷重で変位するの
で、引張り荷重Ｐの変化量ΔＰと変位δの変化量Δδと
の比Ｃは、前記値Ｃ1 よりも小さい一定の値Ｃ2 をと
る。
きくなる場合には（Ｐ＝Ｆ′＞Ｆ）、ボルトＶの外部に
露出した部分およびテンショナーシャフト２に加えてボ
ルトＶの軸部が、さらに詳しく言えばテンショナーシャ
フト２に対する引張り力の作用点ｍ1 とボルトＶのボル
ト頭の座面位置ｍ3 との間の距離Ｌ1 ＋Ｌ2 が伸ばさ
れ、この距離Ｌ1 ＋Ｌ2 の部分のばね定数にしたがって
引張り荷重Ｐの増加とともに、引張り力作用点ｍ1 の位
置が直線的に変化することになる。つまり、引張られる
部分の長さが長くなることから少ない荷重で変位するの
で、引張り荷重Ｐの変化量ΔＰと変位δの変化量Δδと
の比Ｃは、前記値Ｃ1 よりも小さい一定の値Ｃ2 をと
る。
【００４２】すなわち、引張り荷重Ｐの変化量ΔＰと変
位δの変化量Δδとの比Ｃが、引張り荷重Ｐと締結力Ｆ
が釣り合う点で変化、つまり図２のグラフで言えば傾き
が小さくなる方向に折れ曲がるように変化するので、こ
の変化点Ｑにおけるテンショナー１による引張り荷重Ｐ
を締結力Ｆとして求めることができる。
位δの変化量Δδとの比Ｃが、引張り荷重Ｐと締結力Ｆ
が釣り合う点で変化、つまり図２のグラフで言えば傾き
が小さくなる方向に折れ曲がるように変化するので、こ
の変化点Ｑにおけるテンショナー１による引張り荷重Ｐ
を締結力Ｆとして求めることができる。
【００４３】このように、本実施の形態１によれば、従
来のようにトルクやボルト長さの変化量といった締結力
の代用特性を測定するものではなく、締結力そのものを
直接計測するものであるため測定精度が高まる。
来のようにトルクやボルト長さの変化量といった締結力
の代用特性を測定するものではなく、締結力そのものを
直接計測するものであるため測定精度が高まる。
【００４４】また、ねじ締結前の初期状態を知る必要が
なく、しかも超音波を利用した測定装置のようにあらか
じめボルトの端面を研磨加工しておく等の前段取り作業
も不要となるので、容易に測定することができ測定工数
も低減することができる。
なく、しかも超音波を利用した測定装置のようにあらか
じめボルトの端面を研磨加工しておく等の前段取り作業
も不要となるので、容易に測定することができ測定工数
も低減することができる。
【００４５】さらに、比較的安価な荷重測定手段および
変位測定手段を使用した簡易な装置構成とすることがで
きるため、ねじ締結力測定装置の製造コストを低減する
ことが可能となる。
変位測定手段を使用した簡易な装置構成とすることがで
きるため、ねじ締結力測定装置の製造コストを低減する
ことが可能となる。
【００４６】また、装置がコンパクトにでき、ソケット
により被締結体に反力を伝達できるような部位であれば
測定可能であるため、測定対象物に対する制約が少なく
適用範囲が広い。
により被締結体に反力を伝達できるような部位であれば
測定可能であるため、測定対象物に対する制約が少なく
適用範囲が広い。
【００４７】《実施の形態２》図３は本発明の実施の形
態２に係るねじ締結力測定装置の概略構成図であり、図
１に示した部材と共通する部材には同一の符号を付し、
その説明は一部省略する。
態２に係るねじ締結力測定装置の概略構成図であり、図
１に示した部材と共通する部材には同一の符号を付し、
その説明は一部省略する。
【００４８】図３に示すねじ締結力測定装置において
は、テンショナー１は、ねじの送りによって引張り荷重
を加える送りねじ機構部１２を有しており、また、当該
送りねじ機構部１２のナット部１３の回転角度を検出す
る回転角度検出手段としてのエンコーダ１６を備えた変
位測定手段が設けられている点で、図１に示す装置と主
に相違している。
は、テンショナー１は、ねじの送りによって引張り荷重
を加える送りねじ機構部１２を有しており、また、当該
送りねじ機構部１２のナット部１３の回転角度を検出す
る回転角度検出手段としてのエンコーダ１６を備えた変
位測定手段が設けられている点で、図１に示す装置と主
に相違している。
【００４９】ねじ機構部１２は、前記ナット部１３と、
このナット部１３が螺合するテンショナーシャフト２の
外面に形成されたおねじ部１４とから構成される。
このナット部１３が螺合するテンショナーシャフト２の
外面に形成されたおねじ部１４とから構成される。
【００５０】テンショナー１はまた、前記ナット部１３
に係合して回転力を伝達するための回転力伝達用ソケッ
ト２１を有しており、回転力伝達用ソケット２１には、
例えば下方に臨む六角孔３０が形成される。この回転力
伝達用ソケット２１の上方に立設された主軸２２に取り
付けられたハンドルＨを回すことによって、ナット部１
３が回転し、ねじの送りによってテンショナーシャフト
２が上方に引張られることにより引張り荷重を加えるよ
うになっている。
に係合して回転力を伝達するための回転力伝達用ソケッ
ト２１を有しており、回転力伝達用ソケット２１には、
例えば下方に臨む六角孔３０が形成される。この回転力
伝達用ソケット２１の上方に立設された主軸２２に取り
付けられたハンドルＨを回すことによって、ナット部１
３が回転し、ねじの送りによってテンショナーシャフト
２が上方に引張られることにより引張り荷重を加えるよ
うになっている。
【００５１】テンショナー１の主軸２２には、エンコー
ダプレート２３が固着されており、このエンコーダプレ
ート２３には図示省略するが、例えば円周方向等間隔に
多数の通孔が形成されている。したがって、例えばフォ
トセンサからなるエンコーダセンサ２４で前記通孔を検
出することにより、回転力伝達用ソケット２１により回
転されるナット部１３の回転角度を検出することができ
る。つまりエンコーダ１６は、エンコーダプレート２３
およびエンコーダセンサ２４から構成されている。な
お、エンコーダセンサ２４はフォトセンサに限られず、
例えば磁気センサを使用することも可能であり、この場
合にはエンコーダプレート２３の円周方向等間隔に多数
の突起を形成するとよい。
ダプレート２３が固着されており、このエンコーダプレ
ート２３には図示省略するが、例えば円周方向等間隔に
多数の通孔が形成されている。したがって、例えばフォ
トセンサからなるエンコーダセンサ２４で前記通孔を検
出することにより、回転力伝達用ソケット２１により回
転されるナット部１３の回転角度を検出することができ
る。つまりエンコーダ１６は、エンコーダプレート２３
およびエンコーダセンサ２４から構成されている。な
お、エンコーダセンサ２４はフォトセンサに限られず、
例えば磁気センサを使用することも可能であり、この場
合にはエンコーダプレート２３の円周方向等間隔に多数
の突起を形成するとよい。
【００５２】また、エンコーダセンサ２４は円板２５に
固着されており、円板２５は、ハンドルＨによりテンシ
ョナー１の主軸２２が回転されてもその絶対位置が変化
することのないように構成される。すなわち、円板２５
の内径部においては軸受部材２９，２９により前記主軸
２２に対して回転自在に支持され、一方、円板２５の一
端が固定棒２６に連結され、固定棒２６の端部に設けら
れたマグネット２７により被締結体Ｗに固定されるよう
になっている。このようにすれば、ねじ締結力の測定時
にエンコーダ１６の原点が確実に固定される。なお、マ
グネット２７をソケット４に固定するように構成するこ
とも可能である。
固着されており、円板２５は、ハンドルＨによりテンシ
ョナー１の主軸２２が回転されてもその絶対位置が変化
することのないように構成される。すなわち、円板２５
の内径部においては軸受部材２９，２９により前記主軸
２２に対して回転自在に支持され、一方、円板２５の一
端が固定棒２６に連結され、固定棒２６の端部に設けら
れたマグネット２７により被締結体Ｗに固定されるよう
になっている。このようにすれば、ねじ締結力の測定時
にエンコーダ１６の原点が確実に固定される。なお、マ
グネット２７をソケット４に固定するように構成するこ
とも可能である。
【００５３】テンショナー１により引張り荷重を加える
ときの反力を受ける支持部材としてのソケット４には、
ねじ部材のナットｎの回転を規制するための当該ナット
ｎに係合する係合部としての下方に臨む六角孔２８が形
成されている。ソケット４は、ねじ締結力の測定時には
被締結体Ｗに押圧されて固定されることになるので、ナ
ットｎがその六角孔２８に係合して確実に当該ナットｎ
の回転が規制され、測定時に締結状態が変化することを
抑制することができる。
ときの反力を受ける支持部材としてのソケット４には、
ねじ部材のナットｎの回転を規制するための当該ナット
ｎに係合する係合部としての下方に臨む六角孔２８が形
成されている。ソケット４は、ねじ締結力の測定時には
被締結体Ｗに押圧されて固定されることになるので、ナ
ットｎがその六角孔２８に係合して確実に当該ナットｎ
の回転が規制され、測定時に締結状態が変化することを
抑制することができる。
【００５４】また、荷重測定手段としての歪ゲージ１５
がテンショナーシャフト２に埋め込まれており、この歪
ゲージ１５の出力とテンショナー１による引張り荷重
は、あらかじめ校正されている。歪ゲージ１５はテンシ
ョナーシャフト２の内部に埋設されているので、外部か
らの攻撃を受けず常に安定した計測が可能である。
がテンショナーシャフト２に埋め込まれており、この歪
ゲージ１５の出力とテンショナー１による引張り荷重
は、あらかじめ校正されている。歪ゲージ１５はテンシ
ョナーシャフト２の内部に埋設されているので、外部か
らの攻撃を受けず常に安定した計測が可能である。
【００５５】歪ゲージ１５から出力される信号は、歪ゲ
ージアンプ１８で増幅された後、図示しないＡ／Ｄ変換
器を経て、演算手段としてのＣＰＵ７に入力され、同様
に、エンコーダセンサ２４から出力される信号は、エン
コーダアンプ２０で増幅された後、図示しないＡ／Ｄ変
換器を経て、ＣＰＵ７に入力される。
ージアンプ１８で増幅された後、図示しないＡ／Ｄ変換
器を経て、演算手段としてのＣＰＵ７に入力され、同様
に、エンコーダセンサ２４から出力される信号は、エン
コーダアンプ２０で増幅された後、図示しないＡ／Ｄ変
換器を経て、ＣＰＵ７に入力される。
【００５６】そしてＣＰＵ７は、歪ゲージ１５およびエ
ンコーダセンサ２４から出力される信号によって得られ
るテンショナー１による引張り荷重Ｐおよびその荷重作
用点の変位δの代用としてのナット部１３の回転角度α
に基づいて、ねじ部材による締結力Ｆを演算する。すな
わち、ＣＰＵ７は、前記引張り荷重Ｐの変化量ΔＰと変
位δの代用としてのナット部１３の回転角度αの変化量
Δαとの比Ｃ′を求め、当該比Ｃ′が所定の割合より大
きく変化するときの当該引張り荷重を締結力Ｆとして得
るようにしている。
ンコーダセンサ２４から出力される信号によって得られ
るテンショナー１による引張り荷重Ｐおよびその荷重作
用点の変位δの代用としてのナット部１３の回転角度α
に基づいて、ねじ部材による締結力Ｆを演算する。すな
わち、ＣＰＵ７は、前記引張り荷重Ｐの変化量ΔＰと変
位δの代用としてのナット部１３の回転角度αの変化量
Δαとの比Ｃ′を求め、当該比Ｃ′が所定の割合より大
きく変化するときの当該引張り荷重を締結力Ｆとして得
るようにしている。
【００５７】次に、図４および図５を参照して図３に示
すねじ締結力測定装置の動作について説明する。図４は
ねじ締結力測定準備作業のフローチャート、図５はねじ
締結力測定動作のフローチャートである。
すねじ締結力測定装置の動作について説明する。図４は
ねじ締結力測定準備作業のフローチャート、図５はねじ
締結力測定動作のフローチャートである。
【００５８】まず、測定準備として、テンショナーシャ
フト２の下部を測定対象のボルトＶの露出部に螺合して
取り付け（ステップＳ１）、ソケット４を測定対象のナ
ットｎに被せて嵌合する（ステップＳ２）。次いで、ナ
ット部１３がソケット４の上端面に着座するまで、テン
ショナーシャフト２のおねじ部１４に軽く締め込む。
（ステップＳ３）。そして、回転力伝達用ソケット２１
をナット部１３に嵌合し（ステップＳ４）、固定棒２６
の端部に設けられたマグネット２７を被締結体Ｗあるい
はソケット４に固定する（ステップＳ５）。
フト２の下部を測定対象のボルトＶの露出部に螺合して
取り付け（ステップＳ１）、ソケット４を測定対象のナ
ットｎに被せて嵌合する（ステップＳ２）。次いで、ナ
ット部１３がソケット４の上端面に着座するまで、テン
ショナーシャフト２のおねじ部１４に軽く締め込む。
（ステップＳ３）。そして、回転力伝達用ソケット２１
をナット部１３に嵌合し（ステップＳ４）、固定棒２６
の端部に設けられたマグネット２７を被締結体Ｗあるい
はソケット４に固定する（ステップＳ５）。
【００５９】ねじ締結力を測定する場合には、ハンドル
Ｈを回転して測定装置のナット部１３を締め付けつつ
（ステップＳ１１）、エンコーダセンサ２４から出力さ
れる信号によって得られる荷重作用点の変位δの代用と
してのナット部１３の回転角度αを計測し（ステップＳ
１２）、また歪ゲージ１５から出力される信号によって
得られるテンショナー１による引張り荷重Ｐを計測する
（ステップＳ１３）。
Ｈを回転して測定装置のナット部１３を締め付けつつ
（ステップＳ１１）、エンコーダセンサ２４から出力さ
れる信号によって得られる荷重作用点の変位δの代用と
してのナット部１３の回転角度αを計測し（ステップＳ
１２）、また歪ゲージ１５から出力される信号によって
得られるテンショナー１による引張り荷重Ｐを計測する
（ステップＳ１３）。
【００６０】次いで、ＣＰＵ７は、前記引張り荷重Ｐの
変化量ΔＰとナット部１３の回転角度αの変化量Δαと
の比Ｃ′を求める（ステップＳ１４）。
変化量ΔＰとナット部１３の回転角度αの変化量Δαと
の比Ｃ′を求める（ステップＳ１４）。
【００６１】前記比Ｃ′は当初、図１に示す装置と同様
にして、ボルトＶの外部に露出した部分およびテンショ
ナーシャフト２のみが伸ばされ、この部分のばね定数に
したがって、引張り荷重Ｐとナット部１３の回転角度α
とが直線的に変化する。つまり、引張り荷重Ｐの変化量
ΔＰとナット部１３の回転角度αの変化量Δαとの比
Ｃ′は一定の値Ｃ1 ′をとる。これ以降さらにハンドル
Ｈを回転して引張り荷重Ｐを増加させるとナットｎの座
面が被締結体Ｗから浮き上がり始め、引張り荷重Ｐが締
結力Ｆよりも大きくなる場合には、ボルトＶの外部に露
出した部分およびテンショナーシャフト２に加えてボル
トＶの軸部が伸ばされ、この部分のばね定数にしたがっ
て引張り荷重Ｐとナット部１３の回転角度αとが直線的
に変化することになる。つまり、引張られる部分の長さ
が長くなることから少ない荷重で変位するので、引張り
荷重Ｐの変化量ΔＰとナット部１３の回転角度αの変化
量Δαとの比Ｃ′は、前記値Ｃ1 ′よりも小さい一定の
値Ｃ2 ′をとる。
にして、ボルトＶの外部に露出した部分およびテンショ
ナーシャフト２のみが伸ばされ、この部分のばね定数に
したがって、引張り荷重Ｐとナット部１３の回転角度α
とが直線的に変化する。つまり、引張り荷重Ｐの変化量
ΔＰとナット部１３の回転角度αの変化量Δαとの比
Ｃ′は一定の値Ｃ1 ′をとる。これ以降さらにハンドル
Ｈを回転して引張り荷重Ｐを増加させるとナットｎの座
面が被締結体Ｗから浮き上がり始め、引張り荷重Ｐが締
結力Ｆよりも大きくなる場合には、ボルトＶの外部に露
出した部分およびテンショナーシャフト２に加えてボル
トＶの軸部が伸ばされ、この部分のばね定数にしたがっ
て引張り荷重Ｐとナット部１３の回転角度αとが直線的
に変化することになる。つまり、引張られる部分の長さ
が長くなることから少ない荷重で変位するので、引張り
荷重Ｐの変化量ΔＰとナット部１３の回転角度αの変化
量Δαとの比Ｃ′は、前記値Ｃ1 ′よりも小さい一定の
値Ｃ2 ′をとる。
【００６２】ステップＳ１５では、前記比Ｃ′が当初の
値Ｃ1 ′よりも小さくなったか否かが判断され、前記比
Ｃ′が当初の値Ｃ1 ′のままであれば、ステップＳ１１
に戻ってナット部１３の締め付けを続行し、前記比Ｃ′
が当初の値Ｃ1 ′からこれより小さいＣ2 ′に変化した
場合には、計測を終了し（ステップＳ１６）、ブザーを
鳴らすとともに（ステップＳ１７）、前記比Ｃ′の変化
点での引張り荷重Ｐを締結力Ｆとして図示しない表示部
に表示する（ステップＳ１８）。
値Ｃ1 ′よりも小さくなったか否かが判断され、前記比
Ｃ′が当初の値Ｃ1 ′のままであれば、ステップＳ１１
に戻ってナット部１３の締め付けを続行し、前記比Ｃ′
が当初の値Ｃ1 ′からこれより小さいＣ2 ′に変化した
場合には、計測を終了し（ステップＳ１６）、ブザーを
鳴らすとともに（ステップＳ１７）、前記比Ｃ′の変化
点での引張り荷重Ｐを締結力Ｆとして図示しない表示部
に表示する（ステップＳ１８）。
【００６３】前記比Ｃ′の変化点は、僅かな測定誤差が
あっても正確に当該変化点を検知することができるよう
に、例えばＣＰＵ７において図２に示すのと同様なグラ
フから折れ曲り点を演算して求める。なお、簡易的に
は、比Ｃ′が所定の割合より大きく変化、つまり当初の
値Ｃ1 ′を基にした変化の割合が所定値以上となったと
きで判断してもよい。
あっても正確に当該変化点を検知することができるよう
に、例えばＣＰＵ７において図２に示すのと同様なグラ
フから折れ曲り点を演算して求める。なお、簡易的に
は、比Ｃ′が所定の割合より大きく変化、つまり当初の
値Ｃ1 ′を基にした変化の割合が所定値以上となったと
きで判断してもよい。
【００６４】このように、本実施の形態２によれば、上
記実施の形態１で述べたと同じ効果を奏することができ
るほか、ねじ機構部１２のナット部１３を回転させ、ね
じの送りによってテンショナーシャフト２を上方に引張
るようにしたので、きわめて容易に所望の引張り荷重を
加えることができる。また、テンショナーシャフト２の
引張り力作用点の変位をナット部１３の回転角度で検出
するようにしたので、エンコーダ１６等を使用して安価
で簡易に変位測定手段を構成することができ、装置全体
もさらに安価なものとなる。
記実施の形態１で述べたと同じ効果を奏することができ
るほか、ねじ機構部１２のナット部１３を回転させ、ね
じの送りによってテンショナーシャフト２を上方に引張
るようにしたので、きわめて容易に所望の引張り荷重を
加えることができる。また、テンショナーシャフト２の
引張り力作用点の変位をナット部１３の回転角度で検出
するようにしたので、エンコーダ１６等を使用して安価
で簡易に変位測定手段を構成することができ、装置全体
もさらに安価なものとなる。
【００６５】《実施の形態３》図６は本発明の実施の形
態３に係るねじ締結力測定装置の概略構成図であり、図
２に示した部材と共通する部材には同一の符号を付し、
その説明は一部省略する。
態３に係るねじ締結力測定装置の概略構成図であり、図
２に示した部材と共通する部材には同一の符号を付し、
その説明は一部省略する。
【００６６】図６に示すねじ締結力測定装置において
は、送りねじ機構部１２は、軸中心方向に貫通孔３４が
形成されたボルト部３２とこれに螺合されるナット部１
３とを有している。また、テンショナーシャフト２は、
ねじ部材との連結側と反対側の端部にフランジ部３３を
有している。そして、前記送りねじ機構部１２は、その
貫通孔３４にテンショナーシャフト２が挿通されるよう
にして、フランジ部３３とソケット４との間に軸受部材
３１，３１を介して配置される。
は、送りねじ機構部１２は、軸中心方向に貫通孔３４が
形成されたボルト部３２とこれに螺合されるナット部１
３とを有している。また、テンショナーシャフト２は、
ねじ部材との連結側と反対側の端部にフランジ部３３を
有している。そして、前記送りねじ機構部１２は、その
貫通孔３４にテンショナーシャフト２が挿通されるよう
にして、フランジ部３３とソケット４との間に軸受部材
３１，３１を介して配置される。
【００６７】この装置では、ボルト部３２とこれに螺合
されるナット部１３から構成される送りねじ機構部１２
の全長が長くなるようにナット部１３を回転させること
により、ボルトＶに引張り荷重が加えられる。なお、ナ
ット部１３を回転させる場合に、ボルト部３２の連れ回
りを防止する手段を設けることが望ましい。
されるナット部１３から構成される送りねじ機構部１２
の全長が長くなるようにナット部１３を回転させること
により、ボルトＶに引張り荷重が加えられる。なお、ナ
ット部１３を回転させる場合に、ボルト部３２の連れ回
りを防止する手段を設けることが望ましい。
【００６８】この装置によれば、送りねじ機構部１２が
軸受部材３１，３１に挟まれて回転自在とされているの
で、回転力伝達用ソケット２１によりナット部１３が回
転されることによりボルトＶに引張り荷重が加えられる
場合に、その回転力がテンショナーシャフト２およびソ
ケット４に伝わり難い利点がある。
軸受部材３１，３１に挟まれて回転自在とされているの
で、回転力伝達用ソケット２１によりナット部１３が回
転されることによりボルトＶに引張り荷重が加えられる
場合に、その回転力がテンショナーシャフト２およびソ
ケット４に伝わり難い利点がある。
【００６９】したがって、この装置は特に、図６に示す
ようにナットを使用しないで被締結体Ｗを締結する場合
や、図３に示すようにボルトとナットとを使用して被締
結体Ｗを締結するものであるが、ボルト頭部に回り止め
がされていない場合等に用いて好ましい。
ようにナットを使用しないで被締結体Ｗを締結する場合
や、図３に示すようにボルトとナットとを使用して被締
結体Ｗを締結するものであるが、ボルト頭部に回り止め
がされていない場合等に用いて好ましい。
【００７０】また、図７に示すように、テンショナーシ
ャフト２は、ねじ部材であるボルトＶのボルト頭部に形
成される段差部３５に係合するフック部３６を有してい
る。テンショナーシャフト２をボルトＶに連結する場合
には、例えば図中矢印方向にスライドするだけで簡単に
取り付けられ、しかもねじ締結力の測定時にテンショナ
ーシャフト２が僅かに回転してもその回転力がボルトＶ
に伝わりにくく、測定精度上好ましい。また、段差部３
５を図７に示すようにリング状の溝とすれば、加工も施
し易く、テンショナーシャフト２を任意の方向から取り
付けることができ測定の作業性が一層向上する。
ャフト２は、ねじ部材であるボルトＶのボルト頭部に形
成される段差部３５に係合するフック部３６を有してい
る。テンショナーシャフト２をボルトＶに連結する場合
には、例えば図中矢印方向にスライドするだけで簡単に
取り付けられ、しかもねじ締結力の測定時にテンショナ
ーシャフト２が僅かに回転してもその回転力がボルトＶ
に伝わりにくく、測定精度上好ましい。また、段差部３
５を図７に示すようにリング状の溝とすれば、加工も施
し易く、テンショナーシャフト２を任意の方向から取り
付けることができ測定の作業性が一層向上する。
【００７１】なお、テンショナーシャフト２とボルトＶ
との連結方法は、図７に示したものに限定されるもので
はなく、例えば図８（Ａ）に示すように、ボルトＶのボ
ルト頭部におねじ部３７を突設し、テンショナーシャフ
ト２の下部に形成しためねじ部と螺合させて連結した
り、図８（Ｂ）に示すように、ボルトＶのボルト頭部に
めねじ部３８を形成し、テンショナーシャフト２の下部
に突設したおねじ部と螺合させて連結したりすることも
勿論可能である。
との連結方法は、図７に示したものに限定されるもので
はなく、例えば図８（Ａ）に示すように、ボルトＶのボ
ルト頭部におねじ部３７を突設し、テンショナーシャフ
ト２の下部に形成しためねじ部と螺合させて連結した
り、図８（Ｂ）に示すように、ボルトＶのボルト頭部に
めねじ部３８を形成し、テンショナーシャフト２の下部
に突設したおねじ部と螺合させて連結したりすることも
勿論可能である。
【図１】 本発明の実施の形態１に係るねじ締結力測定
装置の概略構成図である。
装置の概略構成図である。
【図２】 図１に示される装置を使用したねじ締結力測
定方法の基本原理を説明するための図であって、（Ａ）
〜（Ｄ）は引張り荷重を順次増加させていった場合の様
子を示す。
定方法の基本原理を説明するための図であって、（Ａ）
〜（Ｄ）は引張り荷重を順次増加させていった場合の様
子を示す。
【図３】 本発明の実施の形態２に係るねじ締結力測定
装置の概略構成図である。
装置の概略構成図である。
【図４】 ねじ締結力測定準備作業のフローチャートで
ある。
ある。
【図５】 ねじ締結力測定動作のフローチャートであ
る。
る。
【図６】 本発明の実施の形態３に係るねじ締結力測定
装置の概略構成図である。
装置の概略構成図である。
【図７】 図６に示されるテンショナーシャフトをボル
トに連結する様子を示す図である。
トに連結する様子を示す図である。
【図８】 （Ａ）（Ｂ）はテンショナーシャフトをボル
トに連結する様子の別案を示す図である。
トに連結する様子の別案を示す図である。
１…テンショナー、 ２…テンショナーシャフト（連結部材）、 ４…ソケット（支持部材）、 ５…ロードワッシャ（荷重測定手段）、 ６…変位計（変位測定手段）、 ７…ＣＰＵ（演算手段）、 １２…ねじ機構部、 １３…ナット部、 １５…歪ゲージ（荷重測定手段）、 １６…エンコーダ（回転角度検出手段）、 ２８…六角孔（係合部）、 ２９，３１…軸受部材、 ３２…ボルト部、 ３３…フランジ部、 ３４…貫通孔、 ３５…段差部、 ３６…フック部、 Ｃ，Ｃ′…比、 Ｆ…締結力、 Ｐ…引張り荷重、 δ…引張り力作用点の変位、 Ｖ…ボルト（ねじ部材）、 ｎ…ナット（ねじ部材）、 Ｗ…被締結体。
Claims (11)
- 【請求項１】 被締結体に締結されたねじ部材の端部近
傍を当該端部近傍に連結される連結部材を介して引張っ
た場合の引張り荷重と当該連結部材の引張り力作用点の
変位とを測定し、これらの測定値に基づいてねじ部材に
よる締結力を演算することを特徴とするねじ締結力測定
方法。 - 【請求項２】 前記引張り荷重の変化量と前記引張り力
作用点の変位の変化量との比を求め、当該比が変化する
ときの当該引張り荷重を締結力とすることを特徴とする
請求項１記載のねじ締結力測定方法。 - 【請求項３】 被締結体に締結されたねじ部材の端部近
傍を当該端部近傍に連結される連結部材を介して引張る
テンショナーと、 当該テンショナーによる引張り荷重を測定する荷重測定
手段と、 前記連結部材の引張り力作用点の変位を測定する変位測
定手段と、 前記荷重測定手段および前記変位測定手段の測定値に基
づいてねじ部材による締結力を演算する演算手段と、を
有することを特徴とするねじ締結力測定装置。 - 【請求項４】 前記演算手段は、前記荷重測定手段の測
定値の変化量と前記変位測定手段の測定値の変化量との
比を求め、当該比が変化するときの当該荷重測定手段の
測定値を締結力とすることを特徴とする請求項３記載の
ねじ締結力測定装置。 - 【請求項５】 前記被締結体に当接され、前記テンショ
ナーにより引張り荷重を加えるときの反力を受ける支持
部材を備えたことを特徴とする請求項４記載のねじ締結
力測定装置。 - 【請求項６】 前記支持部材は、ねじ部材の回転を規制
するための当該ねじ部材に係合する係合部を有すること
を特徴とする請求項５記載のねじ締結力測定装置。 - 【請求項７】 前記テンショナーは、ねじの送りによっ
て引張り荷重を加える送りねじ機構部を有することを特
徴とする請求項５記載のねじ締結力測定装置。 - 【請求項８】 前記送りねじ機構部はナット部を有し、
前記変位測定手段は当該ナット部の回転角度検出手段を
有することを特徴とする請求項７記載のねじ締結力測定
装置。 - 【請求項９】 前記送りねじ機構部は軸中心方向に貫通
孔が形成されたボルト部とこれに螺合されるナット部と
を有し、前記連結部材はねじ部材との連結側と反対側の
端部にフランジ部を有し、前記送りねじ機構部を当該貫
通孔に前記連結部材が挿通されるように、前記フランジ
部と前記支持部材との間に軸受部材を介して配置したこ
とを特徴とする請求項８記載のねじ締結力測定装置。 - 【請求項１０】 前記連結部材は、ねじ部材の端部に形
成される段差部に係合するフック部を有することを特徴
とする請求項３〜９のいずれか１項に記載のねじ締結力
測定装置。 - 【請求項１１】 前記荷重測定手段は、前記連結部材に
埋設される歪ゲージであることを特徴とする請求項３〜
１０のいずれか１項に記載のねじ締結力測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32553296A JP3675075B2 (ja) | 1996-12-05 | 1996-12-05 | ねじ締結力測定方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32553296A JP3675075B2 (ja) | 1996-12-05 | 1996-12-05 | ねじ締結力測定方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10170362A true JPH10170362A (ja) | 1998-06-26 |
| JP3675075B2 JP3675075B2 (ja) | 2005-07-27 |
Family
ID=18177935
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32553296A Expired - Fee Related JP3675075B2 (ja) | 1996-12-05 | 1996-12-05 | ねじ締結力測定方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3675075B2 (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004101246A (ja) * | 2002-09-05 | 2004-04-02 | Chuo Motor Wheel Co Ltd | ボルト・ナット締結体の締付け力検出方法 |
| JP2008501943A (ja) * | 2004-06-02 | 2008-01-24 | アクティエボラゲット エスケーエフ | 頭付きボルトまたは植え込みボルトのようなボルトの軸の、引張応力の制御方法および前記方法を実行する装置 |
| JP6381841B1 (ja) * | 2018-02-28 | 2018-08-29 | 株式会社東日製作所 | 引張装置 |
| JP6381840B1 (ja) * | 2018-02-28 | 2018-08-29 | 株式会社東日製作所 | 引張装置 |
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| JP2019070533A (ja) * | 2017-10-05 | 2019-05-09 | 株式会社東日製作所 | 引張装置用の補助部品 |
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| JP2020020370A (ja) * | 2018-07-31 | 2020-02-06 | 株式会社東日製作所 | 引張装置 |
| CN111058830A (zh) * | 2019-12-16 | 2020-04-24 | 中国海洋石油集团有限公司 | 一种检测装置及其检测推靠力的方法 |
| WO2020121550A1 (ja) * | 2018-12-11 | 2020-06-18 | 株式会社東日製作所 | 締付装置 |
| GB2579661A (en) * | 2018-12-11 | 2020-07-01 | Tentec Ltd | Hydraulic tensioning apparatus |
| CN113970435A (zh) * | 2021-11-02 | 2022-01-25 | 洛阳理工学院 | 一种轴向受力的预紧螺栓连接强度实验台及其实验方法 |
-
1996
- 1996-12-05 JP JP32553296A patent/JP3675075B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2019167328A1 (ja) * | 2018-02-28 | 2019-09-06 | 株式会社東日製作所 | 引張装置 |
| WO2019167327A1 (ja) * | 2018-02-28 | 2019-09-06 | 株式会社東日製作所 | 引張装置 |
| WO2019167326A1 (ja) * | 2018-02-28 | 2019-09-06 | 株式会社東日製作所 | 引張装置 |
| JP2019152438A (ja) * | 2018-02-28 | 2019-09-12 | 株式会社東日製作所 | 引張装置 |
| JP2019152437A (ja) * | 2018-02-28 | 2019-09-12 | 株式会社東日製作所 | 引張装置 |
| JP2019152439A (ja) * | 2018-02-28 | 2019-09-12 | 株式会社東日製作所 | 引張装置 |
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| JP3675075B2 (ja) | 2005-07-27 |
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