JPH06100513B2 - 軸力管理方法 - Google Patents

軸力管理方法

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JPH06100513B2
JPH06100513B2 JP61314027A JP31402786A JPH06100513B2 JP H06100513 B2 JPH06100513 B2 JP H06100513B2 JP 61314027 A JP61314027 A JP 61314027A JP 31402786 A JP31402786 A JP 31402786A JP H06100513 B2 JPH06100513 B2 JP H06100513B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明はボルトなど締結工具により軸力を与えられる部
材の軸力を管理する方法に関する。
〈従来の技術〉 従来、ボルトなどの締付状態の管理方法としては、締付
トルクに基づくトルク管理法が一般的であった。この方
法は、締付トルクからトルク係数に基づき軸力を算定す
る方法であって、その管理精度はトルク係数に大きく依
存している。トルク係数は、ボルトのねじ部、締付座面
の精度、面粗度、潤滑条件などの影響を強く受けるた
め、結果として得られる軸力のばらつき幅が大きく、管
理精度を高くすることが困難であるという問題があっ
た。
例えば特開昭50-140178号公報には、締結状態にあるボ
ルトを、所定の回転角に亘ってボルトまたはナットを回
動させることにより締結し、この回転角からボルトの軸
力を推定する方法が開示されている。この方法によれ
ば、前記したトルク係数に依存する方法に比較して軸力
のばらつきが小さく、比較的精度の高い軸力管理が可能
となる。しかしながら、スナッグトルクと呼ばれる一種
のトルク管理により角度設定前の条件を管理する必要が
あり、その安定化が問題となる。
特開昭61-19572号公報には、トルク勾配法と呼ばれる基
本的にはボルトの塑性域特性を検知することにより軸力
を管理する方法が記載されている。この方法は、ボルト
材料そのものの特性を利用せんとするものであるが、実
際にはトルク係数の変化を記録し、その勾配変化に基づ
き軸力を推定せざるを得ず、必ずしも充分に高い管理精
度を期待することができない。
更に、特開昭58-122438号公報には、ボルトを締付ける
際にボルト内部に発生する歪みエネルギをアコースティ
ックエミッション用検出器で検出し、この検出値に基づ
いてボルトに発生する軸力を管理するようにした方法が
開示されている。この方法は、比較的簡略な測定設備で
済む反面、弾性域での軸力管理ができなかったり、ボル
トの材質によっては、アコースティックエミッションの
発生が極めて小さいために十分な検出精度が得られなか
ったり、またアコースティックエミッションの発生点が
破断点にあまりに近いと実質的に塑性域管理が行えなか
ったりするといった不都合がある。
〈発明が解決しようとする問題点〉 このような従来技術の問題点に鑑み、本発明の主な目的
は、ボルトの材質を選ばす、しかも弾性域での軸力管理
をも正確に行うことの可能な軸力管理方法を提供するこ
とにある。
〈問題点を解決するための手段〉 このような目的は、本発明によれば、歪みエネルギとの
相関で発生する弾性波を検知し、締結工具により被締結
部材に与える軸力を前記弾性波の検知結果に応じて制御
する軸力管理方法であって、所要の弾性波を発生するト
リガ部材を前記被締結部材に貼着し、該トリガ部材から
の弾性波に基づいて前記軸力の制御を行うことを特徴と
する軸力管理方法を提供することにより達成される。
〈作用〉 このようにすれば、トリガ部材の材質を適宜に設定する
ことで弾性波の発生パターンや管理されるべき軸力の目
標値を任意に設定できるので、被締結部材であるボルト
などの材質が明瞭な弾性波を発し得ない物の場合にも軸
力管理が正確に行え、また被締結部材の弾性領域であっ
ても軸力の制御が可能となる。
〈実施例〉 以下、本発明の好適実施例を添付の図面について詳しく
説明する。
従来から、金属材料などに於て、材料内部の組織、構造
変化、即ち塑性変形、クラックの発生、成長及び変態な
どに伴い、貯えられた歪みエネルギーが解放されて弾性
波が放出される。このような現象は、Acoustic Emissio
n(AE)と呼ばれる。AEは、変形に伴う個体内の弾性エ
ネルギーの変化に基づくもので、転位の運動、クラック
の伝搬など変形中に弾性エネルギーが解放される場合に
のみ検出され、材料内の動的構造変化を直接的に示すも
のである。
第1図〜第5図は、Eisenbltter,Proc.2nd AE Symp.,
Tokyo,(1974)により類型化されたAEの5つのタイプを
示す。タイプ1は鋼などのようなリューダース帯を伴う
変形に於て見られるもので、降伏点に於て大きなピーク
が見られる。タイプ2は銅、アルミニウムなどのような
面心立方純金属に於て見られるもので、同じく降伏点近
傍に大きなピークが見られる。第3図に示されたタイプ
3は、Al-Mg、α‐黄銅合金などに見られるセレーショ
ンに伴うAEの例である。タイプ4は、時効硬化合金、高
炭素鋼、チタン合金などに於て見られる特性であって、
降伏点以降に大きなピークが見られる。タイプ5は、ス
テンレス鋼、高合金鋼などに見られるもので、降伏点ま
たは破断点近傍に若干観察される以外殆どAEが現われな
いタイプである。このように、多くの金属材料に於て
は、降伏点近傍に於て顕著なAEが観察され、一般にボル
トなどの締結具は降伏点領域に達するまで締結されるた
め、このようなAEを検出してボルトなどの軸力を好適に
管理することができる。
第6図は本発明に基づきボルトの締結に伴う軸力を管理
するための装着の一実施例を示す。ボルト1は、ねじ部
2、首下部3、頭部4を有するもので、頭部4には、駆
動装置6により駆動される締結工具5が係合されてい
る。また、ボルト1の頭部には振動センサ7が装着さ
れ、その出力信号が制御装置8に供給されている。制御
装置8の出力は駆動装置6に供給され、振動センサ7に
より検知されたAEに応じて駆動装置6が制御されること
となる。
制御装置8は、振動センサ7の信号を増幅する増幅器9
を有し、該増幅器の出力は、AE発生後の時間経過を示
し、AE波発生源の位置を特定するために用いられる時間
差計10及びAE波検出のためのピーク電圧計11を介してCP
U12に供給される。CPU12は、所定の基準に基づき、所定
のAE波パターンの検出により駆動装置6の作動を停止さ
せることにより、ボルト1の軸力を所定値に管理する。
尚表示装置13及びプリンタ14は、制御装置8の作動状況
をオペレータに示すためのものである。
次に上記制御装置を用いたボルトの軸力管理の方法につ
いて説明する。
まず、特定のボルトについての延び、軸力線図(ばね定
数)を測定し、同時にAE波の測定を行ない、ボルトの軸
力とAE波の発生パターンとの間の関係に基づきキャリブ
レーションを行なう。この場合、AE波が明瞭に発生する
ようにボルトの材質、処理などを定め、同時にボルトの
形状及び寸法などの設定も行なう。例えば、ボルトの首
下部にやや小径の部分を設け、同部分に応力が比較的集
中するようにしておき、AE波の発生場所を限定し、ボル
トの軸力測定の精度を向上させることができる。一般
に、AE波は明瞭な降伏点を有する材料に於て顕著に見ら
れる。
次に実際の締付時にAE波の検知結果に基づき駆動装置6
の作動を停止し、前記したキャリブレーションに基づく
所定の軸力を得ることができる。駆動装置6は、油圧、
空気圧、モータなど停止機能を有する任意の駆動源から
なるものとすることができる。
この際、ボルトねじ部、座面、ナットランナなどにより
発生するノイズなどにより、測定誤差が発生することの
ないように、例えば所定軸力、AEエネルギー、ボルトの
回転角度などの閾値設定を行ない、或いは、AE波の発生
回数(イベント数)を計数する等して測定信頼性を向上
させることが望ましい。また、複数の振動センサを用い
れば、地震の震源決定と同様の理論に基づきAE波の発生
源の位置を特定することも可能であって、これを測定精
度向上のために利用することもできる。
この実施例の場合、AE波が塑性領域で発生する場合に
は、ボルトが塑性締付されることとなるが、そのためば
ね定数が低下し、軸力の管理精度を向上させることがで
きる。
第7図は、弾性域締付も可能なボルトを示す。このボル
トの首下部にはトリガー部材15が、溶接、溶射、メッキ
その他の手段により貼付されている。第8図に示されて
いるように、このトリガー部材15の材質は、ボルトの材
料が曲線Pにより示されるように弾性域にあるような延
び状態であっても、トリガー部材15は例えば曲線Qによ
り示されるように降伏点に達し、このトリガー部材15の
発生するAE波によりボルト1の弾性域の軸力を管理せん
とするものである。従って、トリガー部材15の材質を適
宜選択することにより、AE波の発生パターン或いは管理
されるべき軸力の目標値を任意に設定することができ
る。また、このボルト1は、複数回繰返し使用可能であ
る。加えて、特に第5図に示したタイプのように、顕著
なAEが破断点近傍でないと現れないような材料であって
も、適切な軸力管理を行い得る。
更に、トリガー部材15としてセラミック材などの脆性材
料を用いることも可能で、破断時のAE波を計測すること
により精度が一層向上し、或いはAE波の検知が容易とな
る。また、トリガー部材15に切欠き、スリットなどを設
けておけば、一層顕著なAE波を得ることができる。しか
しながら、それらの場合、ボルトを繰返して使用するこ
とはできない。但し、特性の異なる複数のトリガー部材
をボルトに装着すれば、脆性材料をトリガー部材として
用いた場合には、ボルトの繰返し使用を可能にすること
ができる。また、一般に、特性の異なる複数のトリガー
部材をボルト1に装着すれば、複数の軸力測定値を設定
することができる。
更に、センサ7を必ずしも軸力の測定対象たる部材に直
接設置する必要はなく、当該部材に隣接する他の部材
や、締結工具或いはその他の測定制御装置の側の部分に
設置することもできる。締結工具も上記形式のものであ
る必要はなく、例えば、手動の締結工具にAE波の検知に
基づく軸力測定制御装置を装備しておいて、所定の軸力
が検知されたときに該工具の作動端をフリーにしたり、
作業者に対して聴覚表示、視覚表示或いは触覚表示によ
り所定の軸力が得られたことを告知することができる。
〈発明の効果〉 このように本発明によれば、簡単な設備をもってボルト
などの軸力管理を正確に行なうことができる上、ボルト
の材質を選ばす、しかも弾性域での軸力管理をも正確に
行うことができるため、その効果は極めて大である。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第5図はAE波の発生パターンの幾つかのタイプ
を示すグラフである。 第6図は本発明に基づく方法を実施するための装置の構
造を示すブロック図である。 第7図はトリガー部材を備えるボルトを示す側面図であ
る。 第8図は第7図に示されたボルトの特性を示すためのグ
ラフである。 1…ボルト、2…ねじ部 3…首下部、4…頭部 5…締結工具、6…駆動装置 7…振動センサ、8…制御装置 9…増幅器、10…時間差計 11…ピーク電圧計、12…CPU 13…表示装置、14…プリンタ 15…トリガー部材

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】歪みエネルギとの相関で発生する弾性波を
    検知し、締結工具により被締結部材に与える軸力を前記
    弾性波の検知結果に応じて制御する軸力管理方法であっ
    て、 所要の弾性波を発生するトリガ部材を前記被締結部材に
    貼着し、該トリガ部材からの弾性波に基づいて前記軸力
    の制御を行うことを特徴とする軸力管理方法。
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2221301B (en) * 1988-07-30 1992-05-13 Rolls Royce Plc An acoustic emission load cell
EP0467262A1 (de) * 1990-07-20 1992-01-22 Kamax-Werke Rudolf Kellermann GmbH & Co. KG Vorrichtung zum Anziehen einer Schrauben/Mutter-Verbindung unter Ultraschalleinwirkung zu Montagezwecken
DE4231429C1 (de) * 1992-09-19 1994-03-24 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zum ultraschallgesteuerten Festziehen von Schrauben
DE4404419C2 (de) * 1994-02-11 1997-06-05 Schatz Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum gesteuerten Festziehen von Schraubverbindungen
US6981311B2 (en) * 2003-03-06 2006-01-03 Ingersoll-Rand Company Fastening apparatus and method
JP4524197B2 (ja) * 2004-03-02 2010-08-11 株式会社サンノハシ 軸力検知締結工具、ボルト、ボルトの製造方法
CN103616118B (zh) * 2013-11-28 2015-09-30 中联重科股份有限公司 螺栓及其预紧力的检测***、控制方法
CN105698999B (zh) * 2016-03-04 2018-07-31 北京工业大学 一种检测双螺母滚珠丝杠副预紧力退化过程的方法及装置
JP7044296B2 (ja) * 2017-10-05 2022-03-30 株式会社東日製作所 被締結部材のばね定数の推定方法
CN108132304B (zh) * 2017-12-05 2020-07-21 北京机电工程研究所 航天器复合材料紧固件连接强度的评价方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4333220A (en) * 1980-01-18 1982-06-08 Sps Technologies, Inc. Method and apparatus for tightening an assembly including a pre-load indicating fastener
US4347024A (en) * 1980-08-22 1982-08-31 Eaton Corporation Tension indicating and lock cone washer
JPS58122438A (ja) * 1982-01-14 1983-07-21 Hitachi Constr Mach Co Ltd ボルト軸力管理方法
DE3207346A1 (de) * 1982-03-02 1983-09-08 Klöckner-Humboldt-Deutz AG, 5000 Köln Verfahren zur bestimmung oder pruefung der vorspannkraft von schrauben
JPS5969271A (ja) * 1982-10-13 1984-04-19 第一電通株式会社 誘導電動機を用いたネジ締結装置
US4686859A (en) * 1984-11-13 1987-08-18 Sps Technologies Load indicating member, apparatus and method
DD252287A3 (de) * 1985-06-20 1987-12-16 Leipzig Chemieanlagen Verfahren zum anziehen oder loesen schraubbarer verbindungen
US4730254A (en) * 1986-02-03 1988-03-08 Torque Systems, Inc. Drill string make-up and breakout torque control system and apparatus

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Publication number Publication date
GB2200212B (en) 1991-01-16
US5236052A (en) 1993-08-17
GB8730122D0 (en) 1988-02-03
JPS63167233A (ja) 1988-07-11
GB2200212A (en) 1988-07-27

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