JPH0198705A - ボルトの緩み検知方法 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明はボルトの緩み検知方法、より詳しくはボルトを
剪断方向に打撃し、この打撃によって発生する力と加速
度によって非破壊的にそのボルトの緩みを検知するよう
にしたボルトの緩み検知方法に関するものである。

〔従　来　技　術〕

一般に、ボルトの緩みを検知する場合、このボルトの頭
部を剪断方向にハンマーで打撃し、このときの打撃音や
振動によって人間が判断する方法が用いられている。し
かしこの方法は人の「感」に鯨るところが大きく、その
ために個人差が大きく、熟練者でないと正確な判断がで
きないだけでなく、緩みが少ないときには高度な熟練者
でなければ全く判断することができないと云う問題があ
る。

かかることからボルトに螺合したナツトの側部の一面に
センサを取付け、このナツトの反対面をハンマーで打撃
し、この打撃によるボルトの加速度を検知し、信号解析
器に導いてボルトの緩みを検知する方法が提案されてい
る。しかしこの方法においては、ハンマーの質量が小さ
い場合やボルトの直径が大きい場合には充分な信号が得
られず、その結果検知に誤差が生ずるという問題があっ
た。

〔発明の目的〕

本発明は、前記従来技術の欠点を解消するために得られ
たものであって、ボルトの大きさや剛軟、あるいはハン
マーの質量の大小等の条件に影響されずにボルトの緩み
を的確に、かつ非破壊的に検知する方法を提供するもの
である。

〔発明の概要〕

前記目的を達成するための本発明は、ボルトの頭部ある
いはナツトの側部の六角面の一面に加速度センサを取付
け、前記−面とは中心軸を中心とした逆の面を、力セン
サ又は加速度センサを取付けたハンマーで打撃する。

なお、ハンマーに取付けた加速度センサの出力は、先端
部に取付けた力センサの出力に比例した同一波形の信号
となるため、以後の説明では力センサで説明する。

ハンマーで打撃した際に、加速度センサで得られた加速
度Ａと、力センサで得られた力Ｆの両方の信号を処理、
例えば、両信号の比、あるいは両信号を変数とする数学
的な処理等を行ってボルトの緩み状態を検知するもので
ある。

本発明に係るボルト締め部の検査方法の原理について説
明すれば次の通りである。

ハンマでナツト（あるいはボルトの頭部）の六角面を打
撃する際にハンマーに作用する力Ｆについて観察すれば
、同じ初期速度で打撃したとしても、ナツトが弛んでい
る場合には反発力が小さいのでハンマーに作用する力Ｆ
は小さくなる。しかし、ボルトに対してナツトが固く締
付けられている場合にはワッシャの部分での滑りがなく
、従ってハンマーに大きな反発力が発生し、カセンサス
は加速度センサによって得られる力Ｆは大きなものとな
る。

前記のように、ボルトに対してナツトが固（締付けられ
ている場合とそうでない場合とでは、ナツトあるいはボ
ルトの頭部を打撃した際にハンマーに作用する反発する
力Ｆが変化することは明らかである。

一方、このナツトの打撃時に生じる加速度Ａはナツトが
緩んでいる場合に大きく、反対にナツトが締っていると
きに小さいものとなる。この関係を纏めると第１表の通
りである。

第１表 本発明はこのような現象を検出し、即ちハンマーに発生
する力Ｆと加速度Ａとを検出し、その比を算出すること
によりボルトの緩みを検知するようにしたものである。

〔実　施　例〕

第１図に示すように、構造材１を貫通した孔２に挿通し
たボルト３の頭部４、またはこのボルト３に締付けられ
ているナツト５の六角部の一つの面４ａあるいは５ａに
加速度センサ６を取付けておき、ナツト５あるいはボル
ト３の頭部４の移動状態を加速度Ａとして検出する。そ
してこの加速度センサ６が取付けられている面５ａある
いは４ａとは反対側の面４ｂあるいは５ｂをハンマー７
で打撃する。

一方、ハンマー７の打撃面には圧電素子やストレーンゲ
ージ等よりなる力センサ−８を取付けており、このハン
マー７でナツト５の一面５ｂ。

あるいはボルト３の頭部４の一面４ｂを打撃すると、力
センサ８による力Ｆとナツト５あるいはボルト４自体の
加速度Ａに関連した信号Ｆ、　Ａが得られることになる
。

ボルト３で締付けている構造材１　（この実施例におい
ては板材）に対して、前記ハンマー７で板材の延長方向
に打撃することになるために非常に剛性が高く、ナツト
６が十分に締っている場合にはこのナツト５とワッシャ
９との間で滑りが発生せず、その剛性に基づいて加速度
センサ６と力センサ８より剛性に応じた信号Ａ。

Ｆが発生する。

一方、ボルト３が緩んでいる場合には、ハンマー７によ
る剪断方向の打撃によってワッシャ９の部分で僅かでは
あるが滑りが発生することになる。従ってハンマー７と
ナツト５の面との間に働く力Ｆは同じ初期速度で打撃し
た場合でも緩んでいる場合には小さく、締っている場合
には滑りがないため反発力が大きく、したがってハンマ
ー７に設けた力センサ８で得られる力Ｆは大となる。

このようにして検出された力Ｆと加速度Ａとはそのピー
ク値を信号として第３図に示されるように増幅器２０．
２１で増幅し、ピーク検出器２２゜２３でピーク値をと
らえ、これを演算部２４に導入し、ここで両者の比、即
ちＡ／Ｆ又はＦ／Ａが算出され、これが数字により、又
は必要に応じて図形や色彩により陰極管あるいは液晶デ
イスプレィ等よりなる表示部２５に表示される。

また、演算部２４により算出されたＡ／Ｆ又はＦ／＾は
そのままＬＥＤ等により出力してもよく、更には第４図
に示すようにあらかじめ基準値Ｂを比較器２６に入力し
ておき、演算部２４からのＡ／Ｆ又はＦ／Ａと比較し、
表示部２５に表示したり、ＬＥＤ２７から出力したり、
又は拡声器２８から警報を発するようにすることもでき
る。

〔実　験　例〕

次に実験例を示す。

直径２２ｍｍのボルト３の軸力（締付力）を変化させて
重１２６０ｇのハンマー７でナツト５の一面を打撃した
際の力Ｆと加速度Ａを調べた。その結果の代表例を第５
図（ａ）〜（Ｃ）に示す。

第５図は軸力を１トンした場合における打撃時における
力Ｆを（ａ−１）に、加速度Ａを（ａ−２）に、同様に
軸力を４トンとした場合の力Ｆを（ｂ−１）に、加速度
を（ｂ−２）に、また、軸力２２．５トンとした場合の
力Ｆを（ｃ−１）に、加速度を（ｃ−２）それぞれ示し
た。

これらについて答方Ｆと加速度Ａを纏めると第２表の通
りとなった。

第２表 注：軸力＝トン、加速度＝ｍ／ｓｅｅ”　（Ｇ）、カー
ｋｇｆ 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明は被打撃物に加速度センサ
を設け、打撃物に力センサを設け、両センサで得られた
加速度と力との信号を利用して信号の比を計算してボル
トの緩みを検知するようにしたので、ハンマーの質量が
小さい場合やボルトの直径が大きい場合であっても適切
な信号が得られ、その結果、検知誤差がなく正確にボル
トの緩みを検知することができると云う効果がある。

また、ボルトに対するナツトの締付は部を打撃するだけ
でその部分の締まり具合を検査することができる。

ボルトの軸線に直交する打撃力、即ち剪断方向に打撃す
るだけでボルトの軸力を確認することができるので、各
種の構造材のボルトの緩み状態を非破壊的に確認するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるボルトの緩み検知方法の概念を示
す側断面図、第２図は同正面図である。第３図及び第４
図は信号の処理装置のブロック図、第５図（ａ）〜（Ｃ
）は前記装置によって得られたデータのグラフである。 １・・・構造材、２・・・孔、３・・・ボルト、４・・
・頭部、４ａ・・・面、５・・・ナンド、５ａ・・・面
、６・・・加速度センサ、７・・・ハンマー、８・・・
力センサ−，２０，２１・・・増幅部、２２．２３・・
・ピーク検出器、２４・・・演算部、２５・・・表示部
、２６・・・比較器、２７・・・ＬＥＤ、２８・・・拡
声器。 代理人　弁理士　小　川　信　−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被打撃物に加速度センサを、打撃物に力センサ又は加速
   度センサをそれぞれ設け、前記加速度センサより得られ
   る信号Ａと、力センサより得られる信号Ｆよりボルトの
   緩み状態を判定することを特徴とするボルト緩み検知方
   法。