JPS60152927A - 締付ボルトの軸力管理方法およびこの方法に用いる締付ボルト - Google Patents
締付ボルトの軸力管理方法およびこの方法に用いる締付ボルトInfo
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- JPS60152927A JPS60152927A JP722984A JP722984A JPS60152927A JP S60152927 A JPS60152927 A JP S60152927A JP 722984 A JP722984 A JP 722984A JP 722984 A JP722984 A JP 722984A JP S60152927 A JPS60152927 A JP S60152927A
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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
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
- B25B23/00—Details of, or accessories for, spanners, wrenches, screwdrivers
- B25B23/14—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (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】
〔発明の技術分野〕
本発明は締付ボルトを適正な軸力で締付けるための締付
ボルトの軸力管理方法、およびこの方法に用いる締付ボ
ルトに関する。
ボルトの軸力管理方法、およびこの方法に用いる締付ボ
ルトに関する。
各柚機器や構築物等の締結要素としてボルト・ナツトが
広く採用されている。ところで締付ボルトに適正な軸力
を与える必要がある場合、軸力全管理するための手段が
いくつか知られている。例えはトルク法では、締付トル
クと発生軸力の関係を予めめておき、給付トルクを管理
することによって軸力な間接的に把握しようとＴるもの
であるが、この場合ねじの表面状態等の因子に支配され
てトルク係数が変化Ｔるため。
広く採用されている。ところで締付ボルトに適正な軸力
を与える必要がある場合、軸力全管理するための手段が
いくつか知られている。例えはトルク法では、締付トル
クと発生軸力の関係を予めめておき、給付トルクを管理
することによって軸力な間接的に把握しようとＴるもの
であるが、この場合ねじの表面状態等の因子に支配され
てトルク係数が変化Ｔるため。
実際のボルトの軸力はかなりのバラツキを生じている。
また１周知のナツト回転角法のようにナツトの回転角θ
と締付力（軸力）Ｆｆの関係を予めめておくことにより
、軸力の大きさを予想したり、あるいは周知のトルク勾
配法のように。
と締付力（軸力）Ｆｆの関係を予めめておくことにより
、軸力の大きさを予想したり、あるいは周知のトルク勾
配法のように。
給付過程中の回転角の増分Δθに対するトルクの増分Δ
Ｔｆの比ΔＴ７／Δθに基づいて適正な軸力が得られる
まで締付けるようにしたものがある。
Ｔｆの比ΔＴ７／Δθに基づいて適正な軸力が得られる
まで締付けるようにしたものがある。
しかしながらこれらはいずれも、いわゆるトルク管理で
あって軸力な直接管理するものではないため、実際に適
正な軸力が生じているのかどうかを直接知ることができ
ず、締結管理にはおのずと限界がある。しかして最近は
原子力設備や航空宇宙機器、超＄１１密機械などに代表
されるように高精度の管理か一段と要求される傾向にあ
り、締付ボルトの発生軸力管理も当然高精度が要求され
ている。従って前述したようなトルク管理では不充分な
場合がでてきている。
あって軸力な直接管理するものではないため、実際に適
正な軸力が生じているのかどうかを直接知ることができ
ず、締結管理にはおのずと限界がある。しかして最近は
原子力設備や航空宇宙機器、超＄１１密機械などに代表
されるように高精度の管理か一段と要求される傾向にあ
り、締付ボルトの発生軸力管理も当然高精度が要求され
ている。従って前述したようなトルク管理では不充分な
場合がでてきている。
そこで、軸力を直接知ることのできるボルトの一例とし
て、第１図に例示したようないわゆるロータボルトなる
ものも知られている。このロータボルト１は、ボルトの
中心にセンタビン２を挿通し、このセンタビン２の奥端
３をボルト側に固定するとともに、センタビンの頭４と
ボルト頭部との間にロータ５を回転自在に設けたもので
ある。そしてこのボルトを図示しない被締結体に締付け
た場合、綿付力が弱いうちはボルトは実彊的に伸びない
ためロータ５は自由に回転できるが、締付力を強めてゆ
くとボルトが伸びてゆき、ついにはロータ５が回転不能
となる。従って、予めセンタビンの頭４とボルト頭部と
の間の隙間ビ正確に定めておけは、所定の動力が作用し
たところでロータ５が固定されるので、これ以上締伺け
ｆ（いようにすることによって所定の軸力な与えること
がで灘る。
て、第１図に例示したようないわゆるロータボルトなる
ものも知られている。このロータボルト１は、ボルトの
中心にセンタビン２を挿通し、このセンタビン２の奥端
３をボルト側に固定するとともに、センタビンの頭４と
ボルト頭部との間にロータ５を回転自在に設けたもので
ある。そしてこのボルトを図示しない被締結体に締付け
た場合、綿付力が弱いうちはボルトは実彊的に伸びない
ためロータ５は自由に回転できるが、締付力を強めてゆ
くとボルトが伸びてゆき、ついにはロータ５が回転不能
となる。従って、予めセンタビンの頭４とボルト頭部と
の間の隙間ビ正確に定めておけは、所定の動力が作用し
たところでロータ５が固定されるので、これ以上締伺け
ｆ（いようにすることによって所定の軸力な与えること
がで灘る。
しかしながらこの椎のロータボルト１はボルト自体の補
遺が複雑であるはかりか、穴の加工やセンタビンの加工
、隙間の確保などにきわめて高い１４度が要求され、ま
た組立加工工数も多い。しかも軸力を電気信号等に変え
て出力できるものではないため、自動ポルｌ付機などを
制御Ｔることはできす、軸力管理（トルク管理ではない
）にもとづく自動締付を行なうことは不可能であった。
遺が複雑であるはかりか、穴の加工やセンタビンの加工
、隙間の確保などにきわめて高い１４度が要求され、ま
た組立加工工数も多い。しかも軸力を電気信号等に変え
て出力できるものではないため、自動ポルｌ付機などを
制御Ｔることはできす、軸力管理（トルク管理ではない
）にもとづく自動締付を行なうことは不可能であった。
本発明は上記事情にもとづきなされたものでその目的と
τるところは、ボルトの構造を複雑化させることなく軸
力管理を行なうことができ。
τるところは、ボルトの構造を複雑化させることなく軸
力管理を行なうことができ。
しかも自動ボルト給付機などを用いて適正軸力で締付け
ることの可能な給付ボルトの軸力管理方法と、この方法
に用いる給付ボルトを提供することにある。
ることの可能な給付ボルトの軸力管理方法と、この方法
に用いる給付ボルトを提供することにある。
本発明方法の要旨とするところは、ボルトの頭部あるい
は軸部なとに歪検出用の検出孔を形成し、このボルトヲ
被締結体に締付けた際に生じる歪の大きさを歪測定手段
、たとえは検出孔の伸びや内径を直接測定するか、また
は検出孔に空気を流通させてその圧力損失をもとに検出
孔の変化を、またＥｌ：亀判料等を検出孔に埋め込み、
歪−電圧の関係から間接的に測定するなどの手段によっ
て検出し、この歪の量にもとづいてボルトに働く軸力を
算出するようにしたことにある。
は軸部なとに歪検出用の検出孔を形成し、このボルトヲ
被締結体に締付けた際に生じる歪の大きさを歪測定手段
、たとえは検出孔の伸びや内径を直接測定するか、また
は検出孔に空気を流通させてその圧力損失をもとに検出
孔の変化を、またＥｌ：亀判料等を検出孔に埋め込み、
歪−電圧の関係から間接的に測定するなどの手段によっ
て検出し、この歪の量にもとづいてボルトに働く軸力を
算出するようにしたことにある。
そして本発明方法に用いる締付ボルトは、ボルト締付時
に生じる歪の大きさｇ二応じて変形する検出孔をボルト
頭部あるいは軸部に形成したことを特徴とする。
に生じる歪の大きさｇ二応じて変形する検出孔をボルト
頭部あるいは軸部に形成したことを特徴とする。
上記構成の本発明によれは、ボルトには検出孔を設ける
だけでよく、単なる孔明は加工で済むためボルトの構造
あるいは加工工程が複雑化することはない。また、検出
孔を利用してボルトに実際に生じている軸力な電気信号
として出力Ｔることができるので、この出力４ｍ号を自
動ボルト給付機の７クテユエータにフィードバックする
ようにすれば、軸力管理にもとづいた精度の高い目Ｉ！
Ｉｌ締結化が可能となる。
だけでよく、単なる孔明は加工で済むためボルトの構造
あるいは加工工程が複雑化することはない。また、検出
孔を利用してボルトに実際に生じている軸力な電気信号
として出力Ｔることができるので、この出力４ｍ号を自
動ボルト給付機の７クテユエータにフィードバックする
ようにすれば、軸力管理にもとづいた精度の高い目Ｉ！
Ｉｌ締結化が可能となる。
以下に本発明の一実施例について第２図および第３図ン
参照して説明する。第２図は本発明方法に用いるに１句
ボルト１０の一例を示しており１図中１１はボルトの頭
部、１２は細部である。この軸部１２には通常のボルト
と同様にねじ山Ｊ３を切っである。
参照して説明する。第２図は本発明方法に用いるに１句
ボルト１０の一例を示しており１図中１１はボルトの頭
部、１２は細部である。この軸部１２には通常のボルト
と同様にねじ山Ｊ３を切っである。
そして上記ボルト頭部１ノと軸部１２を軸線方向に貫通
して歪検出用の検出孔１４が形成されている。
して歪検出用の検出孔１４が形成されている。
また上記締付ボルト１０に、上記検出孔１４に生じるφ
の大きさを測定↑るための歪測定手段１５が設けられる
ようになっている。この歪測定手段１５としては種々の
態様のものが採用できるが、いずれにしても検出孔１４
の長さあるいは内径の変化等を直接あるいは間接的に測
定する装置が用いられる。
の大きさを測定↑るための歪測定手段１５が設けられる
ようになっている。この歪測定手段１５としては種々の
態様のものが採用できるが、いずれにしても検出孔１４
の長さあるいは内径の変化等を直接あるいは間接的に測
定する装置が用いられる。
具体的に言うと、締付ボルトｌｏを被締結体２０に締伺
けた場合、その締付力は被締結体２０に圧縮力として働
き、この反力が締付ボルト１０を引斧伸はす方向の軸力
として作用Ｔる。
けた場合、その締付力は被締結体２０に圧縮力として働
き、この反力が締付ボルト１０を引斧伸はす方向の軸力
として作用Ｔる。
このため締付力が大きくなるほどボルトの伸び。
つまり検出孔１４の長さは大となり、その反面検出孔１
４の内径は減少する。よってこの検出孔１４の変化！利
用して１例えはボルトの長さ。
４の内径は減少する。よってこの検出孔１４の変化！利
用して１例えはボルトの長さ。
またはは径等を直接測定することにより１例えは次式を
用いて軸力Ｆを算出することができる。
用いて軸力Ｆを算出することができる。
Ａ＠Ｅ
（ｇＨ歪、Ａ：ボルトの断面積、Ｅ：ボルトのヤング率
、Ｆ：軸力） 検出孔１４を利用して歪を伯接的に検出する装置として
は１例えはレーザ、超音波、磁気などを用いた非接触形
のセンｆ類、あるいは電気的にヰを検出Ｔるセンサ類を
使用できる。
、Ｆ：軸力） 検出孔１４を利用して歪を伯接的に検出する装置として
は１例えはレーザ、超音波、磁気などを用いた非接触形
のセンｆ類、あるいは電気的にヰを検出Ｔるセンサ類を
使用できる。
また、検出孔１４の長さ、内径の変化を間接的に測定マ
ーる手段の一例として、検出孔１４に空気を流通させこ
のときの圧力損矢ΔＰを測定Ｔること−により１例えは
次式をもとこ軸力を算出することかで氷る。
ーる手段の一例として、検出孔１４に空気を流通させこ
のときの圧力損矢ΔＰを測定Ｔること−により１例えは
次式をもとこ軸力を算出することかで氷る。
（ΔＰ：圧力払失、λ：１ル擦係数、ｌ：孔の長さ、ｄ
：孔の内径、υ二流体の平均流速、ｇ：重力の加速度） 以上の原理により、ボルトを締付けた時に生じる筆の大
きさにもとづいてボルトに実際に作用している軸力を測
定することができる。
：孔の内径、υ二流体の平均流速、ｇ：重力の加速度） 以上の原理により、ボルトを締付けた時に生じる筆の大
きさにもとづいてボルトに実際に作用している軸力を測
定することができる。
従って、ボルト１０ｆレンチ等によって手動で紬付ける
場合には上記のととくして検出された軸力の値を表示器
２１などに表示させ（アナログ、デジタルのどちらでも
よい）、所望の動力が得られたところで締付（ブを止め
るようにする。
場合には上記のととくして検出された軸力の値を表示器
２１などに表示させ（アナログ、デジタルのどちらでも
よい）、所望の動力が得られたところで締付（ブを止め
るようにする。
また、第３図に例示したように電動レンチ等の自動ボル
ト締付＠ｚｚｙ用いた場合には、上記歪測定手段１５に
よって得られた軸力の出力信号ｌボルト締付用のアクチ
ュエータ２３にフィードバックさせ、予め入力した所定
の軸力に達したところで自動的にアクチュエータ２３の
１動を停止させることによって、適正軸力で自動的に締
付けることができる。２４は演算、制御１表示等を行な
う制御器である。
ト締付＠ｚｚｙ用いた場合には、上記歪測定手段１５に
よって得られた軸力の出力信号ｌボルト締付用のアクチ
ュエータ２３にフィードバックさせ、予め入力した所定
の軸力に達したところで自動的にアクチュエータ２３の
１動を停止させることによって、適正軸力で自動的に締
付けることができる。２４は演算、制御１表示等を行な
う制御器である。
なお第４図は検出孔）４をボルト頭部に軸直角方向に形
成した例である。この場合、ポルト１０’ｆ被締結体２
０に締付けるとボルト頭部１１が想像線で誇張して描い
たように撓み、これに伴なって検出孔１４も撓むため、
前記実施例と同様に歪測定手段１５を用いて検出孔１４
の変形の度合！調べることにより、ポル）ＪＯに加わる
実際の軸力な算出することができる。
成した例である。この場合、ポルト１０’ｆ被締結体２
０に締付けるとボルト頭部１１が想像線で誇張して描い
たように撓み、これに伴なって検出孔１４も撓むため、
前記実施例と同様に歪測定手段１５を用いて検出孔１４
の変形の度合！調べることにより、ポル）ＪＯに加わる
実際の軸力な算出することができる。
この場合もボルト１０に単なる孔明は加工を施すたけで
よく、ボルト１０の構造が複雑化Ｔるようなことがない
。また従来の軸力管理ボルト（第１！Ｊ参照）の場合の
ような高り度の加工や多くの組立加工工数なども不要で
あり、ボルトを安価に提供することができる。
よく、ボルト１０の構造が複雑化Ｔるようなことがない
。また従来の軸力管理ボルト（第１！Ｊ参照）の場合の
ような高り度の加工や多くの組立加工工数なども不要で
あり、ボルトを安価に提供することができる。
なお検出孔１４を設ける位置や寸法、形状等は、これら
の図示側以外にも種々に変更して実施できることは１う
までもない。
の図示側以外にも種々に変更して実施できることは１う
までもない。
Ｎ１」記したように本発明によれは、ボルトが複雑化Ｔ
ることなくボルトに働く実際の軸力を知ることができ、
軸力管理によって高精度にかつ簡便にポルトＩ：適正軸
力を与えることができる。
ることなくボルトに働く実際の軸力を知ることができ、
軸力管理によって高精度にかつ簡便にポルトＩ：適正軸
力を与えることができる。
第ｌｌ！！ＫＩは従来の動力管理ボルトを示す断面図。
第２図は本発明に用いる締付ボルトを一部断面で示Ｔｆ
Ｉ１１面図、第３図は自動ボルト締付機を用いた場合の
概略図、第４図は本発明に用いる締付ボルトの他の例を
示す断面図である。 １０・・・締付ボルト、１１・・・ボルトの頭部、１２
・・・軸部、１４・・・検出孔、１５・・・歪測定手段
。 ２０・・・被締結体。 出願人代理人 弁理士 鈴 圧式 彦
Ｉ１１面図、第３図は自動ボルト締付機を用いた場合の
概略図、第４図は本発明に用いる締付ボルトの他の例を
示す断面図である。 １０・・・締付ボルト、１１・・・ボルトの頭部、１２
・・・軸部、１４・・・検出孔、１５・・・歪測定手段
。 ２０・・・被締結体。 出願人代理人 弁理士 鈴 圧式 彦
Claims (2)
- （１） ボルトに歪検出用の検出孔を形成し、このボル
トを被締結体に締付けた時に生じる歪の大きさを上記検
出孔！利用して歪測定手段によって検出し、この歪の亀
にもとづいてボルトに働く軸力な算出することを特徴と
する締付ボルトの軸力管理方法。 - （２） ボルト頭部あるいは細部に、ボルトの締付は時
に生じる歪の大きさに応じて変形する検出孔を形成した
ことを特徴とする締付ボルト。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP722984A JPS60152927A (ja) | 1984-01-20 | 1984-01-20 | 締付ボルトの軸力管理方法およびこの方法に用いる締付ボルト |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP722984A JPS60152927A (ja) | 1984-01-20 | 1984-01-20 | 締付ボルトの軸力管理方法およびこの方法に用いる締付ボルト |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60152927A true JPS60152927A (ja) | 1985-08-12 |
Family
ID=11660160
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP722984A Pending JPS60152927A (ja) | 1984-01-20 | 1984-01-20 | 締付ボルトの軸力管理方法およびこの方法に用いる締付ボルト |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60152927A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01500451A (ja) * | 1987-04-08 | 1989-02-16 | エグゾテック・リミテッド | 締付具、この締付具とともに使用する動力工具及び締付具を締め付ける方法 |
| US4909685A (en) * | 1985-11-13 | 1990-03-20 | Exotech Limited | Fastener, power tool for use with same and method tightening the fastener |
| US5211061A (en) * | 1991-07-16 | 1993-05-18 | Goodwin Jerry J | Bolt clamping force sensor and clamping force validation method |
| CN109738106A (zh) * | 2019-01-11 | 2019-05-10 | 重庆大学 | 一种能检测螺栓预紧力及螺杆弯曲状态的无线智能螺栓 |
| KR102170747B1 (ko) * | 2019-04-25 | 2020-10-27 | 옵티멀에너지서비스 주식회사 | 장볼트 측정 장치 |
-
1984
- 1984-01-20 JP JP722984A patent/JPS60152927A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4909685A (en) * | 1985-11-13 | 1990-03-20 | Exotech Limited | Fastener, power tool for use with same and method tightening the fastener |
| JPH01500451A (ja) * | 1987-04-08 | 1989-02-16 | エグゾテック・リミテッド | 締付具、この締付具とともに使用する動力工具及び締付具を締め付ける方法 |
| US5211061A (en) * | 1991-07-16 | 1993-05-18 | Goodwin Jerry J | Bolt clamping force sensor and clamping force validation method |
| CN109738106A (zh) * | 2019-01-11 | 2019-05-10 | 重庆大学 | 一种能检测螺栓预紧力及螺杆弯曲状态的无线智能螺栓 |
| KR102170747B1 (ko) * | 2019-04-25 | 2020-10-27 | 옵티멀에너지서비스 주식회사 | 장볼트 측정 장치 |
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