JPS6242032A - 弾・塑性域締結ねじ性能試験装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ボルトおよびナツトからなる締結ねじの試験
装置、特に、従来の弾性域締付けとともに塑性域締付け
をも行なうようにし、弾・塑性域締結ねじの各種所要性
能を線樋して測定し得るようにした弾・塑性域締結ねじ
性能試験装置に関するものである。

（従来の技術） 一般に、ボルトやナツトのようなねじ部品については、
その品質保証のために、従来、材料引張試験機やねじ締
付は試験機が用いられており、ボルトやナツトの回転角
、締付はトルク、座面トルク、ねじ面トルク、軸力など
通常の弾性域締１桔ねじに関する諸性能の測定が行なわ
れていた。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、従来の材料引張試験機ではボルトの締付
けによる伸びを正確に測定し得ないという問題があった
。また、従来のねじ締付は試験機では、ボルトの締付け
による破断までの伸び、ねじれ角を測定し得ず、さらに
、実際に使用する場合には締付けの後に外力が締結ねじ
に作用するが、かかる締付は後に作用する外力に相当す
る試験を行ない得ない、という問題があった。

一方、近来の技術の進歩あるいは時代の趨勢は、機械類
の高精度化、コンパクト化を促し、機械類のコンパクト
化に伴い、機械類の組立てに不可欠の締結ねじにも高信
頼度化とコンパクト化とが要求さｎている、という問題
があった。

すなわち、締結ねじに対する従来の弾性域締付けは、外
力を負荷した場合においても、ボルトやナツトのねじ部
品に加わる軸力が弾性限界を超えないように余裕を十分
に見込んで設計しであるので、その強度的使用効率は４
０〜５０％に留まり、過剰設計を招いていた。また、信
頼性に関しても、従来の弾性域締付けは、初期締付は力
の設計値と実際値との間にばらついた大幅の差があった
。これに対し、締結ねじに対する塑性域締付けは、ねじ
部品の降伏点を超えて締付けるのであるから、その強度
的使用効率は８０〜９０チにも達し、弾性域締付けに比
してねじ部品を小型にすることができ、また、締付は力
のばらつきを弾性域締付けの場合より低減し得るなど、
種々の性能向上が期待されている。

しかしながら、塑性域締付けを行なった際における締結
ねじの挙動には未解決の問題点あるいは未知の領域が残
されており、塑性域締付けを的確に行なうには未だ不安
要素が多く、特に、締付は後外力が加わった場合の挙動
については、実用上極めて重要であるにも拘らず、あま
りよく知られていない、という問題があった。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、かかる従来の諸問題を実験的に解決するため
に、塑性域締付けから外力負荷に到るまでの締結ねじの
塑性現象をも明らかにし得る弾・塑性域締結ねじ性能試
験装置を開発する目的をもって、従来の材料引張試験機
とねじ締付は試験機との性能を兼ね備えて、締結ねじの
締付はトルク、座面トルク、ねじ面トルク、ボルト軸力
、外力、ボルトの伸びおよびねじれ角、被締付物の圧縮
力、ナツトの回転角などを測定し得るとともに、得られ
た測定データを迅速に処理して出力表示し得るようにす
るために計算機制御のちとに一連の試験を行ない得るよ
うにして締結ねじ試験装置を構成したものである。

すなわち、本発明ねじ性能試験装置は、ボルト装着孔を
有する開口部とボルトおよびナツトからなる締結ねじを
装着して締付けたときに前記ボルトの頭部に当接すると
ともに回転を抑えるボルト押えおよび前記ナツトに当接
する座面板と前記ボルト押えに加わるねじ面トルクおよ
び軸力を検出する第１のひずみ検知手段、前記座面板に
加わる座面トルクおよび軸力を検出する第２のひずみ検
知手段および前記ねじ面トルクと前記座面トルクとを加
算した締付はトルクおよび外力を検出する第３のひずみ
検知手段とを設けて前記ボルト押えと前記座面板とを前
記外力により前記締結ねじの軸に沿い互いに燻隔させ得
るように構成したロードセルと、前記ナツトを締付ける
ナツト締付は手段と、前記外力を発生させる外力発生手
段と、前記ボルトの先端に当接して当該ボルトのねじれ
角を検出するねじれ検知手段を取付けた固定フレーム、
前記開口部を介して前記ロードセルと係合し、前記ボル
トの頭部の軸方向変位に応じ前記固定フレームに対し゛
Ｃ回動する可動フレームおよび当該可動フレームの回動
に応じて前記ボルトの伸びを検出する変位検知手段を設
けた変位計とを備えたことを特徴とするものである。

（作用） 本発明によるかかるねじ性能試１ｍ装置によれば、単一
の試験装置によって従来の材料引張試験機と締付は試験
機とによるほとんどすべての静的試験に加えて動的試験
を一挙に行なうことができ、しかも、かかる従来の試験
機では不可能であったねじ締付は後に軸方向の外力が作
ボした場合におけるボルト・ナツトの試験をも含めて１
０分程度の短時間に一連の試験を完了することが可能と
なり、極めて経済的である。

（実施例） 以下に、図面を参照して実施例につき本発明の詳細な説
明する。

まず、本発明ねじ性能試験装置全体の概略構成の例を第
１図に示す。

本発明試験装置は、第１図の右端部に示す機械装置部、
中央部に示す機械制御部および左端部に示す演算処理部
からなっている。機械装置部は、本発明試頒装置の主要
部をなすものであり、供試締結ねじ、すなわち、ボルト
・ナツト１を共通に装着し得るように互いに組合わせて
配置したロードセル２と変位計３とがざらにその主要部
をなしている。

ロードセル２は、第２図につき後述するように構成し、
ボルト・ナツト１に与えられるねじ面トルク、座面トル
ク、締付はトルク、軸力および外力を互いに分離して検
出することができ、また、変位計３は、第３図につき後
述するように（が成し、ボルト・ナツト１の締付けによ
って与えられるボルトの伸びおよびねじれ角を検出する
ことができる０ かかるロードセル２および変位計３に共通に装着したボ
ルト・ナツト１に締付はトルクを与えるために、後述す
るサーボ系により駆動するＤＣササ−モータ４の回転を
減速機５および６を順次に介してソケットレンチに伝え
、ナツトに嵌合させてロードセル２の後述する座面板に
締付ける。一方、かかる締付は状態のボルト・ナツト１
に軸方向の外力を与えるために、軸方向に固定した座面
板に対し、ボルトの頭部が嵌合したロードセル２のフレ
ームに一１座面板から引離す方向の外力を、そのフレー
ムに係合した油圧シリンダ７によって印加し、その油圧
シリンダ７を、後述するサーボ系により制御するサーボ
バルブ９を介して、油圧源８により駆動する。

上述のような構成の機械装置部において供試ボルト会ナ
ツト１に加わる各種のトルクおよび軸力などの諸データ
をロードセル２、減速機６に組合わせたロータリエンコ
ーダ６２　、ＤＣサーボモータ４に組合わせたタフジェ
ネレータ１２．サーボパルプ９に組合わせたポテンシオ
メータ１０等から取出し、演算処理部の信号入出力装置
１５を介し、制御ボックス１９およびサーボアンプ１１
．１３からなる機械制御部に帰還して構成したサーボ系
により　ＤＣサーボモータ４および油圧シリンダ７を帰
還制御するとともに、それらの諸データを信号入出力装
Ｎ１５を介してマイクロコンピュータ１４に供給し、所
望の塑性締結ねじの性能を表わす諸特性データを得て、
各種の記録装置、例えば、プリンタ１８、Ｘ−Ｙプロッ
タ１７、フロッピィディスク１８等に自動記録する。

つぎに、本発明ねじ性能試験装置における一方の主要部
をなすロードセル２の詳細構成の例を第２図に示す。図
示のロードセル２は概略縦長の円柱状をなし、その中央
部にボルト挿入孔８０を有する開口部２９を設けである
。その開口部２９の底面は、供試ボルト１の回転を固定
するためにボルト１の六角頭部が嵌合するようにしたボ
ルト押え２０をなしており、そのボルト押え２０の底部
鍔に螺止した円筒状内フレームｚ１の頭部軸Ｂは、後述
する理由によ抄、供試締結ねじの径に対し、後述する外
フレーム２４の頭部軸０と嵌合した外径が８倍を超えな
い太さに制限しである。同じく円筒状の外フレーム２４
は、内フレーム２１の外周を覆って内フレーム２１より
下方に延在し、その下縁に当接する円板状の座面板２３
とボルト押え２０とを締付けるようにして供試ボルト１
と供試ナツト２２とをロードセル２に装着する。なお、
供試ナツトの装着を容易にするように、第１図に示した
ナツト締付は用のギヤボックスよりなる減速機６は、第
６図につき後述するように、同じくギヤボックスよりな
る減速機５と噛合った状態で上下に摺動し、得るように
構成してあり、さらに、変位計３を組合わせた場合に、
変位計３に装着し５た状態の供試ボルト１の先端位置を
固定するための調整ねじを挿入するために中空にした減
速機６の締付は軸に対して減速機５の駆動軸を離軸した
状態に購成しである。

上述のように賛成したロードセル２に供試ボルト１およ
び供試ナツト２２を装着して締付けたときに、ボルト１
に加わるねじ面トルクと軸力とは、ボルト押え２０を介
して内フレーム２１に伝わり、その軸部Ｂに設けたひず
み検出部２７によ抄測定され、また、ナツト２２から座
面板２８に加わった座面トルクと一方の軸力である・締
付は圧縮力とは、座面板２３に下端が当接した外フレー
ム２４に伝わり、その軸部Ｏに設けたひずみ検出部２８
によ抄測定される。しかして、内フレーム２１の軸部Ｂ
と外フレーム２４の軸部Ｏ°とは７ラング部２５におい
て互いに螺止してあり、したがって、７ラング部２５よ
り上方の軸部Ａに設けたひずみ検出部２６によ抄、内フ
レーム２１を介したねじ面トルクと外フレーム２４を介
した座面トルクとを合成した締付け（ルクを測定するこ
とができ、また、この軸部Ａに設けたひずみ検出部２６
によって、軸部Ａの上方に螺止した第１図示の油圧シリ
ンダ７を介して加わる軸方向の外力も測定することがで
きる。なお、各ひずみ検出部は、例えばジグザグ形に展
張した抵抗線を被着してなるひずみゲージの被着面に生
じたひずみによる電気抵抗の変化によりそれぞれのひず
みを画定するように構成するが、同一ひずみ検出部によ
り測定するトルクと軸力とを互いに分離し゛Ｃ検出し得
るように、例えば、第３図に示すように、軸方向に対し
て４５°の角度をなして互いに直交する方向に被着した
２ｇＩのひずみゲージの各抵抗値をブリッジ回路に組込
んで検出する。

また、軸部Ａに上方に向けて軸方向の外力を加えると、
内フレーム２１および外フレーム２４は一体に上方に引
張られ、したがって、内フレーム２１に螺出したボルト
押え２０が上方に引張られて供試ボルト１が上方に引張
られる。しかし、外フレーム２４の下端縁に当接してい
る座面板２８は、その外周縁部が固定された当止め板６
７に当接するので、ボルト押え２０には座面板２３から
引離すようにして外力が加わり、結局、締付は後の供試
ボルト・ナツト間に両者を軸方向に引離す外力が５．フ
ロわることになる。

しかして、ロードセル２の頭部軸ＢおよびＯに取付けて
設けたひずみ検出部２７および２８においては、第３図
につき前述したように、軸方向に対し４５°の角度をな
して互いに直交する２個のひずみゲージにより同時に検
出するねじ面トルクおよび座面トルクと軸力とを、ブリ
ッジ回路により互いに分層してそれぞれ独立に取出すよ
うにしているが、軸方向に対するひずみゲージの取付は
角度に不可避的に１〜２°の誤差があると、軸力のねじ
面トルクおよび座面トルクに対する干渉が起るので、そ
の測定値に誤差が生ずる。

ねじ面トルクおよび座面トルクに対して生ずるかかる軸
力の干渉の程度を表わす干渉率について検討するに当り
、ロードセルの円管状頭部軸の表裏に対称に互いに直交
する２個ずつの抵抗線ひずみゲージを軸方向に対し４５
°の角度で取付けたときに、表側および裏側でΔθ、お
よびΔθ２の角度ずれがあるとする。かかる４個のひず
みゲージの出力ひずみＣ８はつぎの式（１）で表わされ
る。

ここに、ではトルク、Ｇは横弾性係数、ｄｏは円管の外
径、ｎは円管の内径と外径との比である。

このひずみ出力ε。は、取付は角度にΔθ０．Δθ。

のずれがあると、つぎの（２）式で表わされる値Ｃ８θ
となる。

ε０θ−７ε。（ｃｏｓ　２　（４５−Δθ１　）＋Ｃ
Ｏ８２（４５−Δθ２）−ｃｏｓ　２　（４５＋Δθ）
−ｃｏｓ　２　（４５＋Δθ、））（２）一方、干渉率
は、軸力Ｆｆによるひずみεｆのねじ面トルクＴｓおよ
び座面トルクＴＶによるねじ面ひずみε６および座面ひ
ずみεイに対する比で表わされる。しかし゛Ｃ１軸力Ｆ
ｆと締付はトルクＴｆとはつぎの（３）式の関係にある
。

ｒｆ−ＫＦｆｄ　　　　　　　（８） ここに、Ｋはトルク係数、ｄはねじの呼び径である０ また、締付はトルクＴｆの約５０％がねじ面トルクＴ８
および座面トルクＴＶとなり、つぎの（４）式の関係に
ある。

Ｔ　六Ｔ　←０，５Ｔｆ　　　　　　　（４）Ｓ　　　
　　Ｗ したがって、ねじ面ひずみｔＳおよび座面ひずみε□よ
りなるひずみゲージ出力ｇ。ｔは（１）式に（４）式を
組合わせてつぎの（５）式となる。

一方Ｓ軸力によるひずみゲージ出力’ｆは、（３）式を
用いてつぎの（６）式となる。

ここに、Ａは円管の横断面積、ｄ工は円管の内径、Ｅは
縦弾性係数（ヤング率）である。

軸力による（６）式のひずみゲージ出力εｆと（５）式
の主ひずみゲージ出力５゜ｔとの比に取付は角度ずれΔ
θ０．Δθ２があるときの（２）式を組合わせた干渉率
の場合を除くと、Δθ、−Δθ２の場合に生ずる干渉率
はつぎの（７）式によって表わされる。

Ｇｄ　（１＋ｎ”） （干渉率）　−４ＥＫｄ　　（ＯＯ８２（４５−Δθ□
）　−ｃｏｓ　２　（４５＋Δθ、））角度ずれΔθ□
の単位を（０）度からヘラジアンに変換して（７）式を
変形すると、干渉率はっぎの（８）式となる。

ここで、横弾性係数Ｇは、ポアソン比シヲ用いてつぎの
ように表わされる。

したがって、干渉率はつぎの（９）式となる。

シタがって、干渉率は、ロードセルの外ｆｆ１ｄ。とね
じの呼び径ｄとの比に比例することになる。

上式（９）において、０≦ｎ（１、トルク係数に一〇、
２、ヤング率Ｅ−２１０００’１９ｆ／ｍｄ、ポアソン
ぎの（１０）式で表わざｎる。

干渉率−〇、０１６７８　φ（ｘ＋ｎ”）←ユ戸（Δθ
、＋Δθ、）　　（１０）ひずみゲージの取付は角度の
ずれ（Δθ、＋Δθ、）を０．５度に抑えたときにおけ
るロードセル頭部軸の外径ｄ０とねじの呼び径ｄとの比
ｎの変化に対する干渉率の変化は、第４図の斜線部分と
なる。したがって、ひずみゲージ出力に対する軸力の干
渉率を５％以下に抑えるためには、ｎ　−ａｏ／ａを３
以下とし、ロードセル頭部軸の外径ｄ。がねじの呼び径
ｄの８倍を超えないようにする必要がある。

つぎに、本発明ねじ性能試験装置における他方の主要部
をなす変位計８の詳細構成の例を第５図に示す。図示の
変位計８においては、横方向に延在する固定フレーム３
１の中央部に、後述するようにしてこの変位計３を組合
わせる上述のロードセル２に装；筈した供試ボルト１の
先端の位置を固定して、ボルト１の伸び測定の基準点と
するボルト長さ調整手段を取付けるとともに、この固定
フレーム３１の両端部に固定してほぼ等しい長さの縦方
向の固定フレーム３２および３８を設けである。一方の
縦方向固定フレーム８８には、その上端を支点りとして
垂直面内で回動可能の可動フレーム３４を取付け、その
可動フレーム８４の中央部に）横方向固定フレーム３１
上のボルト長す調整手段に対向してボルト１の頭部の軸
方向変位すなわちボルト１の伸びに応動して上下させる
他方のボルト長さ調整手段を取付けるとともに、その可
動フレーム３４と他方の縦方向固定フレーム３２との先
端部間にボルト伸び検出手段を設けである。

かかる構成の変位計８をロードセル２に組合わせて、そ
のロードセル２に装着した供試ボルト１のナツト締付け
による伸び等を測定するには、上述した可動フレーム３
４を、適切に回動させて開放した状態で、ロードセル２
の開口部２９に挿入して貫通させ、その可動フレーム８
４および横方向固定フレーム８１にそれぞれ取付けであ
る上述のボルト長さ調整手段がそれぞれ供試ボルト１の
頭部および先端部に当接した状態で、可動フレーム８４
と縦方向固定フレーム８１との先端部を係合させる。し
たがって、ロードセル２と変位計８とは、第６図に示す
ように、供試ボルト１を挾んで互いに噛合った状態に組
合わされる。すなわち、第６図においては、ロードセル
２の開口部２９を、変位計３の可動フレーム３４が図の
紙面に垂直に貫通しており、その可動フレーム３４に取
付ケであるボルト長さ調整ねじ３７が、ロードセル２の
ボルト挿入孔８０に装着した供試ボルト１の頭部に当接
するとともに、図の下部において紙面に垂直に示す固定
フレーム８１に取付けであるボルト長さ調整ねじ３６が
供試ボルト１の先端に当接しており、したがって、ロー
ドセＡ／２と変位計３とは、供試ボルト１を挾んだ状態
で互いに噛合った状態になる。

なお、下側のボルト長さ調整ねじ３６は、減速機６をな
すギヤボックス内の大歯車６４の中空軸を貫通して供試
ボルト１の先端に当接し、しかも、十分な長さを有して
いるので、減速機をなして互いに噛合っているギヤボッ
クス内の大歯車６４と小歯車６８とは、噛合った状態を
保ったままで、案内６に沿い上下させることができ、供
試ボルト１に螺合させる供試ナツト２２の着脱を容易に
しである。

しかし゛Ｃ１固定フレーム３１に取付けたボルト長さ調
整手段は、枠体に組込んだスラスト軸受４５で支えた回
転軸３５に螺合したボルト長さ調整ねじ３６の先端を供
試ボルト１の先端に正確に当接させた状態でロックねじ
３８により回転軸３５に固定し、供試ボルト１の先端部
の軸方向位置を固定するとともに、回転軸８５に取付け
たねじれ検出用ポテンシオメータ４４により供試ボルト
１のねじｎ角を検出するように構成しである。また、可
動フレーム８４に取付けたボルト長さ調整手段は、その
可動フレーム３４に螺合したボルト長さ調整ねじ３７の
先端を供試ボルト１の頭部に正確に当接させた状態でロ
ックねじ３９により可動フレーム８４に固定し、供試ボ
ルト１の伸びに応じ、可動フレーム３４が支点りの周わ
りに回動してその先端が上下に変位するように構成しで
ある。かかる可動フレーム３４と固定フレーム３１との
先端部間に設けたボルト伸び検出手段は、可動フレーム
３４の先端部に螺合したポテンシオメータ原点調整ねじ
４↓を供試ポル）１の伸びの初期状態において、そのね
じ４１の先端に係合して固定フレーム３２の先端部に取
付けた伸び検出用ポテンシオメータ４０の測定範囲の零
点に合わせて調整した後にロックねじ４２により係合状
態を固定するとともに、両フレーム３１と８４との先端
部間をスプリング４８により互いに引付けて、調整ねじ
４１の係合状態に遊びが生じないように構成しである。

つぎに、第１図に示した全体構成における演算処理部の
詳細構成の例を第７図に示す。図示の構成による演算処
理部においては、ロードセル２に設けた各ひずみ検出部
からの諸データ、すなわち、負荷外力、締付はトルク、
軸力、ねじ面トルク、締付は圧縮力および座面トルクを
、入出力装置１５中の動ひすみ計４６に導いて増幅し、
変位計３の各ポテンシオメータ４ｏおよび４４からのボ
ルトの伸びおよびねじれ角の各データとともにＡ／Ｄコ
ンバータ４７に供給してそれぞれディジタル・データに
変換し、ナツト回転１累動系の減速機６におけるギヤボ
ックスの、繋動軸に直結したロータリ・エンコーダ６２
からの締付は軸１回転あたり例えば７２０パルスのパル
ス・フードを方向判別回路４８およびプログラマブル・
カウンタ４９に１、直火に供給して得たナツト回転角の
データとともに、マイクロコンピュータ１４に導いて、
■性域締結ねじの諸性能を表わす各種の特性曲線を作成
し、プリンタ１６、Ｘ−Ｙプロッタ１７、フロッピディ
スク１８のいずれかに記録する。

また、第１図に示した全体構成における機械制御部の詳
細構成の例を第３図に示す。図示の構成による機械制御
部においては、供試締結ねじについて種々の性能試験を
行ない得るようにするために、締付は機膚についてＤＣ
サーボモータを用い、また、外力負荷機購については油
圧シリンダを用いて、それぞれサーボ制御を行ない得る
ようにし、ＤＣサーボモータによってはねじ締付けの速
度制御□を行ない、また、油圧サーボシリンダによって
は外力負荷に基づく変位制御を行なう。すなわち、第１
図示の全体構成における制御ボックス１９からの制御デ
ータを速度制御サーボアンプ１３および１７をそれぞれ
介してＤＣサーボモータ令およびサーボパルプ９を前置
した油圧シリンダ７にそれぞれ供給するとともに、その
結果生じたねじ締付けの速度および外力負荷に基づく変
位をそｎぞれタコメータ１２およびポテンシオメータ１
ｏにより検出してサーボアンプ１８および１１の入力側
にそれぞれ帰還することにより、各種の性能試験に必要
な動作条件を設定し得るようにしである。

しかして、かかる動作条件設定を行なうための制御デー
タは、制御ボックス１９を構成する切換えスイッチ５６
および５７により、それぞれ速度側Ｓ系および変位制御
系について、マイクロコンピュータ１４により、Ｄ／Ａ
コンバータ５８および５９をそれぞれ介して、共通に制
御するマイコンモードと、関数発生器５ｏおよび５１と
ポテンシオメータ５２および５３とを切換えスイッチ５
４および５５によりそれぞれ切換えて所望のアナログ制
御データを設定するマニュアルモードとを任意に切換え
て、種々の性能試験状態を設定し得るように構成しであ
る。

上述のような構成の機械制御部および演算処理部により
ねじ試験用機械装置部を制御して得た各種データを演算
処理して行なう一連の締結ねじ性能試験の計測制御プロ
グラムを表わしたフローチャートの例を第９図に示す。

図示の計測制御プログラムにおいては、操作者が、ロー
ドセル２、変位計８およびロータリエンコーダ６２から
得た供試締結ねじの状態を表わす諸データを表示装置上
でモニタしながら、まず、ステップＳ１で性能試ｊ倹の
初期条件を設定したうえで、ステップＳ２゜Ｓ４　、Ｓ
６およびＳ８において、例えば、前述した関数発生器５
０．５１やポテンシオメータ５２゜５３を操作するよう
にしたキーボード上のカーソル移動キーを操作して、表
示面上でカーソルを例えば右、左、上および下にそれぞ
れ１ステツプずつ移動させることにより、それぞれ、所
定儲のナツト回転速度指令電圧および外力による変位指
令電圧を出力して供試ねじに対する締付け、緩め、外力
負荷および外力除荷を行なうサブルーチンをそれぞれ行
なうステップＳＳ　、Ｓ５　、Ｓ７およびＳ９に移行し
、それぞれ所定の制御量に伴う締付はトルクおよび変位
の変化分の適否をステップＳ１１でチェックし、有意の
変化分が検出されない場合は、上述した制御過程を繰返
して行ない、かかる順次の動作条件の変化に応じて得ら
れる諸データをステップＳ１２でコンピュータに入力し
、演算処理の結果をステップＳ１３で表示画面上でモニ
タしながら、ステップ８１４で塑性域の伸ヒが破断条件
を超えたと判定されるまで、かかる性能試験を繰返し行
なう。

わせで締付けた後に軸方向に外力を作用させる試験を供
試ボルト・ナツトの弾性域および塑性域について行ない
、それぞｎの状態におけるねじ面トルク、座面トルク、
締付はトルク、ボルト軸力、ナツト締付は圧１縮力、ナ
ツト回転角、ボルトの伸びおよびねじｎ角並びに軸方向
外力をそれぞｎ検出し、それらの測定データをコンピュ
ータによし演算処理して得られたねじ性能情報をプリン
タ、Ｘ−Ｙプロッタ、７０ツピデイスク等に記録するこ
とができる。さらに、締付は試験については、トルク法
、回転角法、トルク勾配決算各種の締付は試験法に従っ
た締付は試験を行なうことができる。

（発明の効果） 以上の脱刷から明らかなように、本発明によれば、締結
ねじの性能試験に従来用いていた材料引張試験機やねじ
締付は試験機では不可能であったねじ締付は後に軸方向
の外力が作用した場合におけるボルト・ナツトの挙動を
塑性域にまで亘って容易にしかも詳細に試験することが
可能となり、また、単一の試験装置によってボルト・ナ
ツトに対する引張り試験と締付は試験とを極めて経済的
に行なうことができる、という格別の効果を挙げること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明ねじ性能試：検装置の概略構成の例を示
すブロック線図、 第２図は同じくその試験装置におけるロードセルの詳ｔ
ｍ　：’４４成の例を示す側断面図、第３図は同じくそ
のロードセルに設けたひずみ検出部の詳細臂戊の例を示
す標図、 第４図は同じくそのロードセルにおける頭部軸の外径と
供試ねじの呼び径との比と供試ねじの座面トルクに対す
る地力の干渉率との関係を示す特性曲線図、 第５図は同じくその試験装置における変位計の詳細構成
の例を示す側面図、 第６図は同じくその試験装置におけるロードセルと変位
計とを組合わせた供試ねじ装着状態を示す側断面図、 第７図は同じくその試験装置における演算処理部の詳細
構成の例を示すブロック線図、第９図は同じくその試験
装五におけるねじ性能試験の過程の例を示すフローチャ
ートである。 １・・・ボルト拳ナツト　　　２・・・ロードセル８・
・・変位ｉ＋　　　　　　　　４・・・ＤＣサーボモー
タ５．６・・・減速機　　　　　　７・・・油圧シリン
ダ８・・・油圧源　　　　　　　９・・・サーボバルブ
１０．５２．５３・・ポテンシオメータＩＬ１３・・・
サーボアンプ　　１２・・・タフジェネレータ１４・・
・マイクロコンピュータ　１５・・・名号入出力ｉ　１
ｔ１６・・・プリンタ　　　　　１７・・・Ｘ−Ｙレコ
ーダ１８・・・フロッピディスク　　１９・・・制御ボ
ックス２０・・・ボルト押え　　　　　２１・・・内フ
レーム２２・・・供試ナツト２３・・・座面板２４・・
・外フレーム　　　　　２５・・・７ラング部２６．２
７．２８・・・ひずみ検出部　２９・・・開口部３０・
・・ボルト挿入孔　　　　８１，３２．８’！・・・固
定フレーム３４・・・可動フレーム　　　　３５・・・
回転軸３６．３７・・・ボルト長さ調整ねじ３８．８９
．４２・・・ロックねじ４０・・・伸び検出用ポテンシ
オメータ４１・・・ポテンシオメータ原点調整ねじ４８
・・・スプリング ４４・・・ねじれ検出用ポテンシオメータ４５・、・ス
ラスト軸受　　　４６・・・動ひずみ計４７・・・Ａ／
Ｄコンバータ　　４８・・・方向判別回路４９・・・プ
ログラマブルカウンタ ５０．５１・・・関数発生器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ボルト装着孔を有する開口部とボルトおよびナット
   からなる締結ねじを装着して締付けたときに前記ボルト
   の頭部に当接するとともに回転を抑えるボルト押えおよ
   び前記ナットに当接する座面板と前記ボルト押えに加わ
   るねじ面トルクおよび軸力を検出する第１のひずみ検知
   手段、前記座面板に加わる座面トルクおよび軸力を検出
   する第２のひずみ検知手段および前記ねじ面トルクと前
   記座面トルクとを加算した締付けトルクおよび外力を検
   出する第３のひずみ検知手段とを設けて前記ボルト押え
   と前記座面板とを前記外力により前記締結ねじの軸に沿
   い互いに離隔させ得るよに構成したロードセルと、 前記ナットを締付けるナット締付け手段と、前記外力を
   発生させる外力発生手段と、 前記ボルトの先端に当接して当該ボルトのねじれ角を検
   出するねじれ検知手段を取付けた固定フレーム、前記開
   口部を介して前記ロドセルと係合し、前記ボルトの頭部
   の軸方向変位に応じ前記固定フレームに対して回動する
   可動フレームおよび当該可動フレームの回動に応じて前
   記ボルトの伸びを検出する変位検知手段を設けた変位計
   とを備えたことを特徴とするねじ性能試験装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の試験装置において、前
   記ナット締付け手段を計算機制御による電動駆動の減速
   回転系としたことを特徴とするねじ性能試験装置。 ３、特許請求の範囲第１項または第２項記載の試験装置
   において、前記外力発生手段を油圧源および油圧シリン
   ダよりなる計算機制御による油圧系としたことを特徴と
   するねじ性能試験装置。 ４、特許請求の範囲第１項、第２項または第３項記載の
   試験装置において、前記ねじ面トルク、前記座面トルク
   、前記締付けトルク、前記軸力、前記ボルトの伸びおよ
   び前記ねじれ角の各データを入力して演算処理し、当該
   演算処理の結果を記録表示装置に出力するとともに、当
   該演算処理の結果に応じて前記ナット締付け手段および
   前記外力発生手段を帰還制御する演算制御装置を備えた
   ことを特徴とするねじ性能試験装置。 ５、ボルト装着孔を有する開口部と、ボルトおよびナッ
   トよりなる締結ねじを装着して締付けたときに前記ボル
   トの頭部に当接するとともに回転を抑えるボルト押えお
   よび前記ナットに当接する座面板と、前記ボルト押えに
   係合して当該ボルト押えに加わるねじ面トルクおよび軸
   力を伝える第１の枠体の軸部に装着して当該ねじ面トル
   クおよび当該軸力を検出する第１のひずみ検知手段、前
   記座面板に係合して当該座面板に加わる座面トルクおよ
   び軸力を伝える第２の枠体の軸部に装着して当該座面ト
   ルクおよび当該軸力を検出する第２のひずみ検知手段並
   びに前記第１および前記第２の枠体の軸部に係合した第
   ３の軸部に装着して前記ねじ面トルクと前記座面トルク
   とを加算した締付けトルクおよび外力を検出する第３の
   ひずみ検知手段とを設けて、前記ボルト押えと前記座面
   板とを前記外力により前記締結ねじの軸に沿い互いに離
   隔させ得るように構成したことを特徴とするロードセル
   。 ６、特許請求の範囲第５項記載のロードセルにおいて、
   前記第１および前記第２の枠体の軸部並びに前記第３の
   軸部の外径が前記締結ねじの外径の３倍を超えないよう
   にするとともに、当該軸部の軸方向を鉛直方向としたこ
   とを特徴とするロードセル。 ７、固定フレームと、当該固定フレームに取付け、ボル
   トの先端に当接して当該ボルトのねじれ角を検出するね
   じれ検知手段と、前記ボルトの頭部の軸方向変位に応じ
   前記固定フレームに対して回動する可動フレームと、当
   該可動フレームの回動に応じて前記ボルトの伸びを検出
   する変位検知手段とを備えたことを特徴とする変位計。