JPS5839920A - 磁気を利用したボルト軸力管理方法 - Google Patents
磁気を利用したボルト軸力管理方法Info
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- JPS5839920A JPS5839920A JP13838781A JP13838781A JPS5839920A JP S5839920 A JPS5839920 A JP S5839920A JP 13838781 A JP13838781 A JP 13838781A JP 13838781 A JP13838781 A JP 13838781A JP S5839920 A JPS5839920 A JP S5839920A
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- JP
- Japan
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- bolt
- axial force
- iron loss
- seat
- clamped
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- Pending
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
- G01L5/24—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for determining value of torque or twisting moment for tightening a nut or other member which is similarly stressed
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は磁気を利用したボルト軸力管理方法に係り、4
11にボルト軸力を容易かつ正確に11埋することので
きるボルト軸力管理方法Kllする。
11にボルト軸力を容易かつ正確に11埋することので
きるボルト軸力管理方法Kllする。
複数の被締付物を締結するボルトの軸力管理・は安全上
欠くことができない。特に被締付物の形状寸法が大きな
場合には、この軸力管理に細心の注意を払う必要がある
。このようなことから、従来この軸力を管理する方法と
してトルク法゛や超音波法等が提案されている。
欠くことができない。特に被締付物の形状寸法が大きな
場合には、この軸力管理に細心の注意を払う必要がある
。このようなことから、従来この軸力を管理する方法と
してトルク法゛や超音波法等が提案されている。
ところで第1図は締結時に一般に生ずるボルトの軸力と
ボルト頭に生ずる応力を例示する説明図である0同図に
おいて1は複数たとえば2枚の鋼材からなる被締付物で
ある。2はボルト、3はこのポル)2に螺合するナツト
で、この両者によって被締付物1は締結される。この図
に示すように、ボルト2を締付けてこのボルト2に軸力
IPfを生じた場合には、座面に生ずる力PWに相応し
てボルト頭4が破線で示すように変形し、ボルト頭4の
表面に圧縮応力#ζが作用する0 #12図はIIL図に示すボルト2の軸力Ffと、同#
I1図に示す応力#(に基づく力1!1.とを対比して
示した特性線図である。この112図は縦軸に引張り荷
重yを、横軸の上段にポル)軸部の歪atを、また下段
にポル)114の歪1cをとっである。この図からボル
ト20軸力F(を示す直線と応力σCに基づく直線とが
ほぼ同じ傾きであると考えた場合に、ボルト軸部の歪1
1 とポル)914の歪−6とは、at−−21cの関
係にあることがわかる。
ボルト頭に生ずる応力を例示する説明図である0同図に
おいて1は複数たとえば2枚の鋼材からなる被締付物で
ある。2はボルト、3はこのポル)2に螺合するナツト
で、この両者によって被締付物1は締結される。この図
に示すように、ボルト2を締付けてこのボルト2に軸力
IPfを生じた場合には、座面に生ずる力PWに相応し
てボルト頭4が破線で示すように変形し、ボルト頭4の
表面に圧縮応力#ζが作用する0 #12図はIIL図に示すボルト2の軸力Ffと、同#
I1図に示す応力#(に基づく力1!1.とを対比して
示した特性線図である。この112図は縦軸に引張り荷
重yを、横軸の上段にポル)軸部の歪atを、また下段
にポル)114の歪1cをとっである。この図からボル
ト20軸力F(を示す直線と応力σCに基づく直線とが
ほぼ同じ傾きであると考えた場合に、ボルト軸部の歪1
1 とポル)914の歪−6とは、at−−21cの関
係にあることがわかる。
言い換えればポル)2の軸力FfとボルトI[4に生ず
る応力−Cとの間に相関が認められることがわかる。こ
のような事実に着目して従来、以下に述べるようにポル
F頭4の圧縮応力(Igを磁気を利用して検出し、これ
に基づいてボルト2の軸力Ftを管理するようにした方
法も提案されている。
る応力−Cとの間に相関が認められることがわかる。こ
のような事実に着目して従来、以下に述べるようにポル
F頭4の圧縮応力(Igを磁気を利用して検出し、これ
に基づいてボルト2の軸力Ftを管理するようにした方
法も提案されている。
この従来の方法はポル)114上に磁気センナを配置し
、この磁気センナによってボルト2の内部にうず電流を
入射するようにしたものである。そしてこのような状態
において、ボルト2に軸力Flが生じ、ボルトWi4に
圧縮応力6cが生ずると、保持力Hcが増加し、透磁率
^が低下する。また鉄損WAはヒステリシス損W、とう
す電流損Weとの和からなり、鉄1ニッケル等の鋼材の
場合、VIhcc HC、W@ QCJ−十とQる。圧
縮応力gc カ生じ、保持力Hcが増加し、透磁率声が
低下すると、ヒステリシス損Wbもうず電流損Weも増
加し、それらの和である鉄損Wiは増加する。っまりポ
ル)114に磁気センナをあて、頭部の圧縮応力σCが
ゼνの時、すなわちボルト2の軸力Ffがゼ四の時の鉄
損WiWQ、圧縮応力#Cが生じた時の鉄損Wを”1%
比例定数をaとすると、ボルト2の軸部に生ずる応
力σは次式のようにして求められる。
、この磁気センナによってボルト2の内部にうず電流を
入射するようにしたものである。そしてこのような状態
において、ボルト2に軸力Flが生じ、ボルトWi4に
圧縮応力6cが生ずると、保持力Hcが増加し、透磁率
^が低下する。また鉄損WAはヒステリシス損W、とう
す電流損Weとの和からなり、鉄1ニッケル等の鋼材の
場合、VIhcc HC、W@ QCJ−十とQる。圧
縮応力gc カ生じ、保持力Hcが増加し、透磁率声が
低下すると、ヒステリシス損Wbもうず電流損Weも増
加し、それらの和である鉄損Wiは増加する。っまりポ
ル)114に磁気センナをあて、頭部の圧縮応力σCが
ゼνの時、すなわちボルト2の軸力Ffがゼ四の時の鉄
損WiWQ、圧縮応力#Cが生じた時の鉄損Wを”1%
比例定数をaとすると、ボルト2の軸部に生ずる応
力σは次式のようにして求められる。
−「 −C区 (W轟 −Wo)
またムSをボルト2の有効断面積、K−−2X^Sとす
れは、ボルト20軸力は次式のようにして求められる。
れは、ボルト20軸力は次式のようにして求められる。
tl −K。
このように磁気を利用して行なう従来のボルト軸力管理
方法は、他の管理方法すなわちトルク法や超音波法に比
べて比較的有効な手段と言えるものの、その反面以下に
列挙するような問題がある。
方法は、他の管理方法すなわちトルク法や超音波法に比
べて比較的有効な手段と言えるものの、その反面以下に
列挙するような問題がある。
■ ボルト114と磁気センナとの間に形成される隙間
は磁力洩れを防ぐために6oμm以内に制限される。し
たがってこの従来の方法を実施するためにはボルト2の
製作に際して形成されるボルト1[4上の記号、浮出し
文字等は削り取らねばならない。
は磁力洩れを防ぐために6oμm以内に制限される。し
たがってこの従来の方法を実施するためにはボルト2の
製作に際して形成されるボルト1[4上の記号、浮出し
文字等は削り取らねばならない。
■ 一般に軸力管理が必要とされるボルト2、あるいは
強度が問題となるような部位のボルト2には高張力ボル
トが用いられることが多い◎ところがこの高張力ボルト
は熱処理加工が施されているため、ボルト内部には初期
の残留応力が生じる。
強度が問題となるような部位のボルト2には高張力ボル
トが用いられることが多い◎ところがこの高張力ボルト
は熱処理加工が施されているため、ボルト内部には初期
の残留応力が生じる。
それ故残留応力による鉄損のばらつきの補正が必要とな
る。
る。
■ ボ#酬頭4の基本的上面形状が平坦形状になってい
ないボルト、例えは上111t状が曲面状を呈している
ボルトにあっては、上記の磁気センナでは濶電が不可能
である@ 本発明はこのような従来技術における実情に鑑みてなさ
れたもので、その目的はボルトの材質やボルト顧の形状
の如何にかかわらず精度の良いポルF軸力管理を行なう
ことができる磁気を利用したボルト軸力管理方法を提供
することにある。
ないボルト、例えは上111t状が曲面状を呈している
ボルトにあっては、上記の磁気センナでは濶電が不可能
である@ 本発明はこのような従来技術における実情に鑑みてなさ
れたもので、その目的はボルトの材質やボルト顧の形状
の如何にかかわらず精度の良いポルF軸力管理を行なう
ことができる磁気を利用したボルト軸力管理方法を提供
することにある。
この目的を達成するために本発明は、被締付物に磁気を
与え、ボルトの締付けによって生ずる被締付物のポルF
座の近傍部分、あるいはナツト座の近傍部分の鉄損の変
化量を検出し、この鉄損の変化量とボルト軸力との相関
関係から当該締付は中のボルトの軸力を管理する構成に
しである。
与え、ボルトの締付けによって生ずる被締付物のポルF
座の近傍部分、あるいはナツト座の近傍部分の鉄損の変
化量を検出し、この鉄損の変化量とボルト軸力との相関
関係から当該締付は中のボルトの軸力を管理する構成に
しである。
以下、本発明のボルト軸力管理方法を図に基づいて説明
する・m5WJないし第7図は本発明の詳細な説明する
図で、#I1図は本発明の方法を実施する装置の一例を
示す要部縦断面図、jl 4図(α)はポル−)締結時
に被締付物のボルト座近傍部分に生ずる圧縮応力を概念
的に示した説明図、第4図(b)は第4図(aの入方向
から見た説明図、第5図、第[1、#17図はそれぞれ
本発明の方法に用いる較正表の作成手順を例示する特性
線図である。なお$8,4図において前述したt/s1
図に示す部材と同じ部′材は同一の符号で示しである。
する・m5WJないし第7図は本発明の詳細な説明する
図で、#I1図は本発明の方法を実施する装置の一例を
示す要部縦断面図、jl 4図(α)はポル−)締結時
に被締付物のボルト座近傍部分に生ずる圧縮応力を概念
的に示した説明図、第4図(b)は第4図(aの入方向
から見た説明図、第5図、第[1、#17図はそれぞれ
本発明の方法に用いる較正表の作成手順を例示する特性
線図である。なお$8,4図において前述したt/s1
図に示す部材と同じ部′材は同一の符号で示しである。
はじめに#I3図に示す装置について簡単に説明する。
同図において5はレンチソナットで、ボル)I14ある
いはナツト3に嵌合可能になっており、これらのボルト
頭4あるいはナシ430回転操作に用いる。6は磁気鉄
心でレンチソナット5の鳴門を取り囲むように円筒状を
している。この磁気鉄心6の端面は被締付部1の表面に
当接可能にしである。7は磁気鉄心6に響いた一次コイ
ル、8は一次コイル7を取囲むように響いた二次コイル
である。9はベアリングで、レンチソテツ)5と磁気鉄
心6との間に介在させてあり、レンチソケット50回転
動作を許容する。なお10はポルF2の軸部に貼付した
歪ゲージである。
いはナツト3に嵌合可能になっており、これらのボルト
頭4あるいはナシ430回転操作に用いる。6は磁気鉄
心でレンチソナット5の鳴門を取り囲むように円筒状を
している。この磁気鉄心6の端面は被締付部1の表面に
当接可能にしである。7は磁気鉄心6に響いた一次コイ
ル、8は一次コイル7を取囲むように響いた二次コイル
である。9はベアリングで、レンチソテツ)5と磁気鉄
心6との間に介在させてあり、レンチソケット50回転
動作を許容する。なお10はポルF2の軸部に貼付した
歪ゲージである。
一般に鉄、エツ+ル等の鋼材すなわち磁性体にうず電流
を入射して得られる尚該磁性体の鉄損は、その磁性体に
付加された応力と比例関係にあるが、その絶対値、増加
率は磁性体の材質ならびに加工方法によってばらつきを
生ずる。したがって本発明にあっては、実際に締結する
場合と同じ材質、寸法の状態を設定し、その状態におけ
る較正値を求めるようにしである。
を入射して得られる尚該磁性体の鉄損は、その磁性体に
付加された応力と比例関係にあるが、その絶対値、増加
率は磁性体の材質ならびに加工方法によってばらつきを
生ずる。したがって本発明にあっては、実際に締結する
場合と同じ材質、寸法の状態を設定し、その状態におけ
る較正値を求めるようにしである。
このような較正値は次のようにして求められる。
すなわち$1!3図に示す装置において、磁気鉄心6か
らうず電流を被締付物1内に入射させ、まず無負荷状態
における鉄損Wの初期値を設定する。その時の鉄損Wを
例えばWiとする。なおこの時の被締付物1に生ずる応
力−。はゼ胃である。またボルト2を締付けた時に当該
ポル)2に生ずる軸力Ffと、被締付物1のボルト座近
傍部分に生ずる圧縮応力−c(*c’)は、第4図(a
) 、 (b)のように表わすことができる。そして歪
ゲージ1oによって締付は過程における軸力Flを求め
てFcfとし、またこの時の被締付物lに生ずる圧縮応
力−Cを#cfとすると、これらのFcfと ccfと
の関係すなわちボルト2の軸力Ffと被締付物1に先す
る応力σCとの関係は*Sv!Jに示すように比例関係
になる。
らうず電流を被締付物1内に入射させ、まず無負荷状態
における鉄損Wの初期値を設定する。その時の鉄損Wを
例えばWiとする。なおこの時の被締付物1に生ずる応
力−。はゼ胃である。またボルト2を締付けた時に当該
ポル)2に生ずる軸力Ffと、被締付物1のボルト座近
傍部分に生ずる圧縮応力−c(*c’)は、第4図(a
) 、 (b)のように表わすことができる。そして歪
ゲージ1oによって締付は過程における軸力Flを求め
てFcfとし、またこの時の被締付物lに生ずる圧縮応
力−Cを#cfとすると、これらのFcfと ccfと
の関係すなわちボルト2の軸力Ffと被締付物1に先す
る応力σCとの関係は*Sv!Jに示すように比例関係
になる。
また磁性体に応力が付加された時の鉄損の変化量は1圧
縮応力を受けると増加し、逆に引張応力を受けると減少
するという性質がある。したがって締付は過程における
被締付物1に生ずる応力#Cと鉄損Wの関係は餉6図の
ように示され、被締付物1の鉄損Wの変化量は、締付は
前(gc−0)の鉄損Wiと締付は時(#。−#cf)
の鉄損W(との差、すなわち)Wfで表わされる。これ
らの第s図に示す特性と第6図に示す特性から、117
図に示すように鉄損の変化量7wlとボルトの軸力Ff
とは比例関係を構成する。したがって本発明にあっては
、この#17図に示す鉄損の変化量7 W(とポルと軸
力P(の関係をあらかじめ較正表として作成するように
する。そしてポル)2の軸力管理を実施する際のボルト
締付社時にあっては、前述と同様に#13図に示すよう
な装置を用いて被締付物1に磁気を与え、その時点にお
ける被締付物1のポル)座近傍部分の鉄損の変化量7W
fを検出する。
縮応力を受けると増加し、逆に引張応力を受けると減少
するという性質がある。したがって締付は過程における
被締付物1に生ずる応力#Cと鉄損Wの関係は餉6図の
ように示され、被締付物1の鉄損Wの変化量は、締付は
前(gc−0)の鉄損Wiと締付は時(#。−#cf)
の鉄損W(との差、すなわち)Wfで表わされる。これ
らの第s図に示す特性と第6図に示す特性から、117
図に示すように鉄損の変化量7wlとボルトの軸力Ff
とは比例関係を構成する。したがって本発明にあっては
、この#17図に示す鉄損の変化量7 W(とポルと軸
力P(の関係をあらかじめ較正表として作成するように
する。そしてポル)2の軸力管理を実施する際のボルト
締付社時にあっては、前述と同様に#13図に示すよう
な装置を用いて被締付物1に磁気を与え、その時点にお
ける被締付物1のポル)座近傍部分の鉄損の変化量7W
fを検出する。
そして上記の較正表から当該締付状急におけるボルト2
0軸力Ffを求め、その値が適正なものであるかどうか
管理する。
0軸力Ffを求め、その値が適正なものであるかどうか
管理する。
なお上記説#1h−ありては、被締付物lのボルト座近
傍部分の鉄損の変化量を検出すると述べたが、もちろん
被締付物1のナラシ座近傍部分の鉄損の変化量を検出す
るようにしてもよい@また鰯3図に示す装置にあっては
図示していないが、レンチソケツ)5にFf−KjWf
(Kは比例定数)の関係を自動的に表示する機能を持た
せるようにすると都合がよい。このようにした場合には
、ボルト2を締付けながら軸力管理を行なうことができ
る。
傍部分の鉄損の変化量を検出すると述べたが、もちろん
被締付物1のナラシ座近傍部分の鉄損の変化量を検出す
るようにしてもよい@また鰯3図に示す装置にあっては
図示していないが、レンチソケツ)5にFf−KjWf
(Kは比例定数)の関係を自動的に表示する機能を持た
せるようにすると都合がよい。このようにした場合には
、ボルト2を締付けながら軸力管理を行なうことができ
る。
本発明は以上のように構成しであることから、ボルトの
材質やボルト頭の形状による影響を受けることなくボに
トの軸力管理を行なうことができ、これによって以下に
列挙する効果を奏する。
材質やボルト頭の形状による影響を受けることなくボに
トの軸力管理を行なうことができ、これによって以下に
列挙する効果を奏する。
■ ボルトの軸力管理に際して従来のようなポル)頭の
加工を必要とせず、管理作業が容易となる。
加工を必要とせず、管理作業が容易となる。
■ 従来のような鉄損のばらつきによる補正を要しない
。
。
■ ボルトの仕上精度のばらつきによるボルト軸力の誤
差を最小限に抑制できる。
差を最小限に抑制できる。
■ 上記の「■」と「■」から精度のよい軸力管理を実
現てきる。
現てきる。
0 ポル)頭が曲面形状をしている場合でも軸力管理が
可能である。
可能である。
鯖lWJは締結時に一般に生ずるボルトの軸力とボルト
顧に生ずる応力を例示する説明図、第2図は第1図に示
すボルトの軸力と同第1図に示す応力に基づく力とを対
比して示した特性線図、1143図ないし1117図は
本発明の磁気を利用したボルト軸力管理方法を説明する
図で、第3図は本発明の方法を実施する装置の一例を示
す要部縦断面図、#14図(a)はボルト締結時に被締
付物のボルト座近傍部分に生ずる圧縮応力を概念的に示
した説明図、1Ii4図−)は第4図←)のA方向から
見た説明図、第sl!、IIs図、1s’r図はそれぞ
れ本発明の方法に用いる較正値の作成手順を例示する特
性線図である・ 1−−−−被締付物、2・・・・・・ボルト、3・・・
・・・ナツト、4・・・・−ポル)願、5・・・・・・
レンチソケット、6・・・・・・磁気鉄も、7・−・・
・−次コイル、8・・・・・・二次コイル、9−・・・
ベアリング、10・・・・・・歪ゲージ。 第1図 第2図 第3図 第4図 (b) 第5図 第6図 第7図 1じ已丁にり(【イcl iΔしVン(01−
顧に生ずる応力を例示する説明図、第2図は第1図に示
すボルトの軸力と同第1図に示す応力に基づく力とを対
比して示した特性線図、1143図ないし1117図は
本発明の磁気を利用したボルト軸力管理方法を説明する
図で、第3図は本発明の方法を実施する装置の一例を示
す要部縦断面図、#14図(a)はボルト締結時に被締
付物のボルト座近傍部分に生ずる圧縮応力を概念的に示
した説明図、1Ii4図−)は第4図←)のA方向から
見た説明図、第sl!、IIs図、1s’r図はそれぞ
れ本発明の方法に用いる較正値の作成手順を例示する特
性線図である・ 1−−−−被締付物、2・・・・・・ボルト、3・・・
・・・ナツト、4・・・・−ポル)願、5・・・・・・
レンチソケット、6・・・・・・磁気鉄も、7・−・・
・−次コイル、8・・・・・・二次コイル、9−・・・
ベアリング、10・・・・・・歪ゲージ。 第1図 第2図 第3図 第4図 (b) 第5図 第6図 第7図 1じ已丁にり(【イcl iΔしVン(01−
Claims (1)
- (1) 複数の被締付物を締結するボルトの締結時の
軸力を管理するボルト軸力管理方法におい【、上記被締
付物に磁気を与え、ボルトの締付けによって生ずる被締
付物のボルト座の近傍部分あるいはナツト座の近傍部分
の鉄損の変化量を検出し、あらかじめ求めたボルト締結
時に生ずるボルトの軸力と上記被締付物のボルト座の近
傍部分あるいはナツト座の近傍部分に生ずる鉄損の変化
量との相関関係から、@咳鉄損の変化量に相応するボル
トの軸力を求め、このボルトの軸力が適正であるかどう
か管理することを特徴とする磁気を利用したボルト軸力
管理方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13838781A JPS5839920A (ja) | 1981-09-04 | 1981-09-04 | 磁気を利用したボルト軸力管理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13838781A JPS5839920A (ja) | 1981-09-04 | 1981-09-04 | 磁気を利用したボルト軸力管理方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5839920A true JPS5839920A (ja) | 1983-03-08 |
Family
ID=15220747
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13838781A Pending JPS5839920A (ja) | 1981-09-04 | 1981-09-04 | 磁気を利用したボルト軸力管理方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5839920A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1991003717A1 (de) * | 1989-09-05 | 1991-03-21 | Kohler, Emma | Verfahren und vorrichtung zur zerstörungsfreien ermittlung des vorspannungszustandes ferromagnetischer verbindungselemente |
JPH04231500A (ja) * | 1990-12-27 | 1992-08-20 | Nkk Corp | 電解表面処理装置 |
JPH05179500A (ja) * | 1991-12-27 | 1993-07-20 | Nkk Corp | 電解表面処理装置 |
JP2002048659A (ja) * | 2000-08-01 | 2002-02-15 | Azuma Systems:Kk | グランドアンカーの応力診断方法および応力診断装置 |
-
1981
- 1981-09-04 JP JP13838781A patent/JPS5839920A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1991003717A1 (de) * | 1989-09-05 | 1991-03-21 | Kohler, Emma | Verfahren und vorrichtung zur zerstörungsfreien ermittlung des vorspannungszustandes ferromagnetischer verbindungselemente |
JPH04231500A (ja) * | 1990-12-27 | 1992-08-20 | Nkk Corp | 電解表面処理装置 |
JPH05179500A (ja) * | 1991-12-27 | 1993-07-20 | Nkk Corp | 電解表面処理装置 |
JP2002048659A (ja) * | 2000-08-01 | 2002-02-15 | Azuma Systems:Kk | グランドアンカーの応力診断方法および応力診断装置 |
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