JPH0795006B2 - 超音波ボルト軸力測定装置 - Google Patents
超音波ボルト軸力測定装置Info
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- JPH0795006B2 JPH0795006B2 JP2104757A JP10475790A JPH0795006B2 JP H0795006 B2 JPH0795006 B2 JP H0795006B2 JP 2104757 A JP2104757 A JP 2104757A JP 10475790 A JP10475790 A JP 10475790A JP H0795006 B2 JPH0795006 B2 JP H0795006B2
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、超音波ボルト軸力測定装置に関し、詳しく
は、ボルト締付け作業において、部材と部材とを締結し
たボルトが適正な軸力となっているか否かをより正確に
測定することができるような超音波ボルト軸力測定装置
に関する。
は、ボルト締付け作業において、部材と部材とを締結し
たボルトが適正な軸力となっているか否かをより正確に
測定することができるような超音波ボルト軸力測定装置
に関する。
［従来の技術］ 超音波を用いて計測を行う超音波測定装置では、超音波
のエコーを検出して欠陥の有無、欠陥までの距離（ある
いは位置）、板厚の測定などが行われる。また、このよ
うな超音波測定の特徴を利用してボルトの軸力測定（ト
ルクの測定）も行われている。それは、超音波の伝播時
間がボルトの軸力に応じて変化することを利用するもの
であって、例えば、超音波探触子（以下プローブ）から
得られる受信エコー信号をディスプレイの画面上に表示
し、その底面エコーの位置が僅かに変化するのを読取る
ことなどで行われる。
のエコーを検出して欠陥の有無、欠陥までの距離（ある
いは位置）、板厚の測定などが行われる。また、このよ
うな超音波測定の特徴を利用してボルトの軸力測定（ト
ルクの測定）も行われている。それは、超音波の伝播時
間がボルトの軸力に応じて変化することを利用するもの
であって、例えば、超音波探触子（以下プローブ）から
得られる受信エコー信号をディスプレイの画面上に表示
し、その底面エコーの位置が僅かに変化するのを読取る
ことなどで行われる。
この種の超音波を用いたボルト軸力測定においては、計
測すべきエコー（通常、ボルトの先端側から得られる底
面エコー）を確実に捕らえるために、次のような方法を
用いている。
測すべきエコー（通常、ボルトの先端側から得られる底
面エコー）を確実に捕らえるために、次のような方法を
用いている。
（１）測定ボルトに対応して別途入力したボルトの長さ
の情報から適正な時間位置を算出して、そこにゲートを
かけて底面エコーE3（第４図参照）に対応する受信エコ
ー信号を抽出し、それにスレッシュホールドTH1をか
け、スレッシュホールドTH1を越えた信号の最大ピーク
位置を測定してボルトの底部までの時間計測を行う方
法。
の情報から適正な時間位置を算出して、そこにゲートを
かけて底面エコーE3（第４図参照）に対応する受信エコ
ー信号を抽出し、それにスレッシュホールドTH1をか
け、スレッシュホールドTH1を越えた信号の最大ピーク
位置を測定してボルトの底部までの時間計測を行う方
法。
これは、第４図の（ａ），（ｂ）にそのＡスコープ像を
ボルト21との関係で示すようにゲートG1を底面エコーの
受信信号の時間位置を跨ぐように底面エコーの発生する
範囲に設定するものである。なお、E1は、ボルトの首部
分の受信エコー信号であって、E2は、その軸のねじが切
られた端部からの受信エコー信号、そして、E3は、ボル
ト21の先端部側に当たる底面からの受信エコー信号であ
る。なお、22は、プローブである。
ボルト21との関係で示すようにゲートG1を底面エコーの
受信信号の時間位置を跨ぐように底面エコーの発生する
範囲に設定するものである。なお、E1は、ボルトの首部
分の受信エコー信号であって、E2は、その軸のねじが切
られた端部からの受信エコー信号、そして、E3は、ボル
ト21の先端部側に当たる底面からの受信エコー信号であ
る。なお、22は、プローブである。
（２）測定ボルトに対応して別途入力したボルトの長さ
の情報から疑似エコーが発生し易い時間位置を算出し
て、その位置をマスクしてスレッシュホールドを越えた
信号の最大ピーク位置を測定してボルトの底部までの時
間計測を行う方法。
の情報から疑似エコーが発生し易い時間位置を算出し
て、その位置をマスクしてスレッシュホールドを越えた
信号の最大ピーク位置を測定してボルトの底部までの時
間計測を行う方法。
これは、第４図の（ｃ）にそのＡスコープ像を示すよう
に、マスクＭが首部分の受信エコー信号E1と、その軸の
ねじが切られた端部からの受信エコー信号E2を無効にす
るようにかけられ、底面エコーの受信信号E3の時間位置
の受信エコー信号を有効にするように設定するものであ
る。
に、マスクＭが首部分の受信エコー信号E1と、その軸の
ねじが切られた端部からの受信エコー信号E2を無効にす
るようにかけられ、底面エコーの受信信号E3の時間位置
の受信エコー信号を有効にするように設定するものであ
る。
［解決しようとする課題］ しかし、ボルト軸力測定でゲートをかけて採取する底面
エコーは、実際には、１つのピークではなく、後述する
第２図（ａ）に示すようにいくつものピークが含まれた
信号となる。それは、第４図（ｂ）に示すように、直接
反射波Eaによる底面エコーE3のほかにボルトの側面で反
射する側面反射波Ebによる遅れエコーEd（第２図（ａ）
参照）等が発生することによるものであって、それが正
常な底面エコーE3に隣接して現れる。特に、内部に欠陥
Ｆ（第４図（ｂ）参照）等があるような場合には、第２
図（ａ）に示すように、正常な底面エコーE3よりもこの
側面反射波Ebによる遅れエコーEdの方が高いピークを示
すことがある。このようなときには、前記の（１）の方
法では遅れエコーEdを測定してしまうことになり、正確
な軸力測定ができない。
エコーは、実際には、１つのピークではなく、後述する
第２図（ａ）に示すようにいくつものピークが含まれた
信号となる。それは、第４図（ｂ）に示すように、直接
反射波Eaによる底面エコーE3のほかにボルトの側面で反
射する側面反射波Ebによる遅れエコーEd（第２図（ａ）
参照）等が発生することによるものであって、それが正
常な底面エコーE3に隣接して現れる。特に、内部に欠陥
Ｆ（第４図（ｂ）参照）等があるような場合には、第２
図（ａ）に示すように、正常な底面エコーE3よりもこの
側面反射波Ebによる遅れエコーEdの方が高いピークを示
すことがある。このようなときには、前記の（１）の方
法では遅れエコーEdを測定してしまうことになり、正確
な軸力測定ができない。
そこで、このようなことを回避するために、単に所定の
スレッシュホールドを越えた位置において最初の底面エ
コーの位置として時間を計測する方法もあるが、この場
合には、本来のピーク位置の手前となり、また、ゲイン
の変化により底面エコーの位置が変わってしまう問題が
ある。
スレッシュホールドを越えた位置において最初の底面エ
コーの位置として時間を計測する方法もあるが、この場
合には、本来のピーク位置の手前となり、また、ゲイン
の変化により底面エコーの位置が変わってしまう問題が
ある。
遅れエコーを排除して本来の底面エコーだけにゲートを
かけることも考えられるが、それには、ゲート幅を狭く
しなければならないうえにボルト長自体にばらつきがあ
るためにそのタイミングを選択することが実際にはなか
なか難しい。
かけることも考えられるが、それには、ゲート幅を狭く
しなければならないうえにボルト長自体にばらつきがあ
るためにそのタイミングを選択することが実際にはなか
なか難しい。
この発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決
するものであって、軸力測定をより正確に行える超音波
ボルト軸力測定装置を提供することになる。
するものであって、軸力測定をより正確に行える超音波
ボルト軸力測定装置を提供することになる。
［課題を解決するための手段］ このような目的を達成するためのこの発明の超音波ボル
ト軸力測定装置設置の特徴は、底面エコーが発生する範
囲においてボルトから底面エコーを採取する底面エコー
採取手段と、この底面エコー採取手段により採取した底
面エコーのうち底面エコーを検出する所定のスレッシュ
ホールドを越えたエコーレベルの位置を基準にここから
送信超音波の時間幅に相当する位置までにおける最大ピ
ーク位置を検出する最大ピーク位置検出手段と、この最
大ピーク位置検出手段により検出された最大ピーク位置
までの時間値を底面エコーの時間値とする時間値検出手
段とを備えるものである。
ト軸力測定装置設置の特徴は、底面エコーが発生する範
囲においてボルトから底面エコーを採取する底面エコー
採取手段と、この底面エコー採取手段により採取した底
面エコーのうち底面エコーを検出する所定のスレッシュ
ホールドを越えたエコーレベルの位置を基準にここから
送信超音波の時間幅に相当する位置までにおける最大ピ
ーク位置を検出する最大ピーク位置検出手段と、この最
大ピーク位置検出手段により検出された最大ピーク位置
までの時間値を底面エコーの時間値とする時間値検出手
段とを備えるものである。
［作用］ ところで、直接反射波の底面エコーは、側面反射波より
も路程が短いので遅れエコーよりも必ず手前に発生す
る。そこで、底面エコーの発生範囲において所定のレベ
ルのスレッシュホールドを設定して底面エコーを検出す
ると、直接反射波に対応する最初の底面エコーがまず採
取できる。しかも、１つの底面エコーの幅は、送信超音
波の幅に対応する幅を単位として生じる。
も路程が短いので遅れエコーよりも必ず手前に発生す
る。そこで、底面エコーの発生範囲において所定のレベ
ルのスレッシュホールドを設定して底面エコーを検出す
ると、直接反射波に対応する最初の底面エコーがまず採
取できる。しかも、１つの底面エコーの幅は、送信超音
波の幅に対応する幅を単位として生じる。
この点に着目し、前記の構成のように採取した底面エコ
ーのうち所定のスレッシュホールドを越えたエコーレベ
ルの位置から送信超音波の幅に相当する範囲までにおい
て最大ピーク位置を検出するようにすれば、それが直接
反射波の本来の底面エコーの位置であって、これを検出
することで遅れエコーを排除することができる。
ーのうち所定のスレッシュホールドを越えたエコーレベ
ルの位置から送信超音波の幅に相当する範囲までにおい
て最大ピーク位置を検出するようにすれば、それが直接
反射波の本来の底面エコーの位置であって、これを検出
することで遅れエコーを排除することができる。
［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明
する。
する。
第１図は、この発明を適用した超音波ボルト軸力測定装
置のブロック図、第２図（ａ），（ｂ）は、ボルトを測
定したとき得られる底面エコーの波形と検出されるピー
クとの関係の説明図、第２図（ｃ）は、等温波送信波の
波形の説明図、第３図は、その軸力測定処理の流れ図で
ある。
置のブロック図、第２図（ａ），（ｂ）は、ボルトを測
定したとき得られる底面エコーの波形と検出されるピー
クとの関係の説明図、第２図（ｃ）は、等温波送信波の
波形の説明図、第３図は、その軸力測定処理の流れ図で
ある。
第１図において、20は、超音波ボルト軸力測定装置であ
り、プローブ４が接続された超音波探傷部６を有してい
る。プローブ４は、図示するように、締付け締結する部
材2,3に挿入された被測定ボルト（以下ボルト）１の頭
部に当接される。
り、プローブ４が接続された超音波探傷部６を有してい
る。プローブ４は、図示するように、締付け締結する部
材2,3に挿入された被測定ボルト（以下ボルト）１の頭
部に当接される。
超音波探傷部６は、プローブ４に送信パルス信号を送出
し、これから超音波エコーの受信信号（受信エコー信
号）を受ける。これは、いわゆるパルサ・レシーバ（レ
シーバは増幅器、検波回路を含む）を内蔵するエコー受
信信号検出部であって、受信したエコー信号を増幅又は
減衰して検波し、第４図を示すようなＡスコープ像の信
号を発生してそれをA/D変換回路７へと送出する。
し、これから超音波エコーの受信信号（受信エコー信
号）を受ける。これは、いわゆるパルサ・レシーバ（レ
シーバは増幅器、検波回路を含む）を内蔵するエコー受
信信号検出部であって、受信したエコー信号を増幅又は
減衰して検波し、第４図を示すようなＡスコープ像の信
号を発生してそれをA/D変換回路７へと送出する。
A/D変換回路７は、Ａスコープ像の信号をデジタル値に
変換して、測定データ処理装置16に送出する。
変換して、測定データ処理装置16に送出する。
測定データ処理装置16は、マイクロプロセッサ（以下CP
U）９及び、キーボード（又は操作パネル、以下キーボ
ード）10、インタフェース12、画像メモリ13、メインメ
モリ14、そして、LCD（液晶）ディスプレイ15等を備え
ていて、これらがバス11により相互に接続されている。
また、前記A/D変換回路７、そして、超音波探傷６もイ
ンタフェース12を介してバス11に接続され、CPU9により
制御される。
U）９及び、キーボード（又は操作パネル、以下キーボ
ード）10、インタフェース12、画像メモリ13、メインメ
モリ14、そして、LCD（液晶）ディスプレイ15等を備え
ていて、これらがバス11により相互に接続されている。
また、前記A/D変換回路７、そして、超音波探傷６もイ
ンタフェース12を介してバス11に接続され、CPU9により
制御される。
CPU9は、A/D変換回路７から得られるＡスコープ像の信
号をメモリ14の測定データ領域14fに一旦記憶する。そ
して、このデータに対してメモリ14に格納された種々の
処理プログラムに従って後述する処理を実行し、その結
果を画像メモリ13に記憶して測定結果をディスプレイ15
に表示する処理をする。
号をメモリ14の測定データ領域14fに一旦記憶する。そ
して、このデータに対してメモリ14に格納された種々の
処理プログラムに従って後述する処理を実行し、その結
果を画像メモリ13に記憶して測定結果をディスプレイ15
に表示する処理をする。
ここで、メインメモリ14には、底面エコー位置検出・時
間算出プログラム14aと、軸力算出処理プログラム14b、
軸力判定処理プログラム14c、そして、測定データ表示
処理プログラム14d等が格納され、底面エコーデータ領
域14eには、測定データ領域14fの測定データのうちから
第２図（ａ）のゲートＧの範囲に対応する底面エコーの
データが抽出されて転送される。
間算出プログラム14aと、軸力算出処理プログラム14b、
軸力判定処理プログラム14c、そして、測定データ表示
処理プログラム14d等が格納され、底面エコーデータ領
域14eには、測定データ領域14fの測定データのうちから
第２図（ａ）のゲートＧの範囲に対応する底面エコーの
データが抽出されて転送される。
第２図（ｂ）は、超音波探傷部６において得られるエコ
ー受信信号のうち、第２図（ａ）のゲートＧに相当する
範囲の底面エコー部分の拡大説明図であって、Ｇがその
ゲート幅である。図示するように、直接反射波Eaによる
底面エコーE3のほかに遅れエコーEdが隣接してその後に
発生している。測定処理がマイクロプロセッサ９により
開始されると、測定データ領域14fには、これらの底面
エコーの信号データを含む、第２図（ａ）に示すボルト
の首部分の受信エコー信号E1とその軸のねじが切られた
端部からの受信エコー信号E2、そして、欠陥Kfがあると
きには欠陥エコーEf等の信号データがマイクロプロセッ
サ９の処理により採取されて記憶されている。
ー受信信号のうち、第２図（ａ）のゲートＧに相当する
範囲の底面エコー部分の拡大説明図であって、Ｇがその
ゲート幅である。図示するように、直接反射波Eaによる
底面エコーE3のほかに遅れエコーEdが隣接してその後に
発生している。測定処理がマイクロプロセッサ９により
開始されると、測定データ領域14fには、これらの底面
エコーの信号データを含む、第２図（ａ）に示すボルト
の首部分の受信エコー信号E1とその軸のねじが切られた
端部からの受信エコー信号E2、そして、欠陥Kfがあると
きには欠陥エコーEf等の信号データがマイクロプロセッ
サ９の処理により採取されて記憶されている。
このような測定データの採取が終了すると、マイクロプ
ロセッサ９は、底面エコー位置検出・時間算出プログラ
ム14aを起動して、まず、設定されたボルト寸法とA/D変
換回路７のサンプリング周期との関係で決定されるゲー
ト位置データ（ゲートＧの位置と幅とを示すデータ）を
参照して測定データ領域14fのうちから底面エコーが含
まれるゲートＧの位置にあるデータを底面エコーデータ
領域14eに転送して記憶する。
ロセッサ９は、底面エコー位置検出・時間算出プログラ
ム14aを起動して、まず、設定されたボルト寸法とA/D変
換回路７のサンプリング周期との関係で決定されるゲー
ト位置データ（ゲートＧの位置と幅とを示すデータ）を
参照して測定データ領域14fのうちから底面エコーが含
まれるゲートＧの位置にあるデータを底面エコーデータ
領域14eに転送して記憶する。
次に、そこから第２図（ｂ）に示すスレッシュホールド
THを越える位置の時間にして一番手前の最初のデータの
検出を行い、そのデータ位置Ｑを検出する。このデータ
位置Ｑから第２図（ｃ）に示す送信パルスにより発生す
る送信超音波Taの幅Ｗに相当する幅の範囲で最大ピーク
Ｐを検出する。なお、スレッシュホールドTHは、ノイズ
よりレベルが高く、底面エコーを検出できる範囲の比較
的低いレベルに設定されているものとする。
THを越える位置の時間にして一番手前の最初のデータの
検出を行い、そのデータ位置Ｑを検出する。このデータ
位置Ｑから第２図（ｃ）に示す送信パルスにより発生す
る送信超音波Taの幅Ｗに相当する幅の範囲で最大ピーク
Ｐを検出する。なお、スレッシュホールドTHは、ノイズ
よりレベルが高く、底面エコーを検出できる範囲の比較
的低いレベルに設定されているものとする。
こうして検出した最大ピークＰの位置を底面エコーE3の
検出位置としてその最大ピークＰまでの時間ｔを測定デ
ータ領域14fに記憶されたデータに基づき、例えば、送
信パルスあるいは表面エコーを基準として算出し、それ
を最大ピークＰまでの時間ｔとして求め、これを底面エ
コーE3までの時間としてメモリ14に記憶する。
検出位置としてその最大ピークＰまでの時間ｔを測定デ
ータ領域14fに記憶されたデータに基づき、例えば、送
信パルスあるいは表面エコーを基準として算出し、それ
を最大ピークＰまでの時間ｔとして求め、これを底面エ
コーE3までの時間としてメモリ14に記憶する。
ところで、ボルト１に軸力が印加されると、ボルト１の
各部で反射したエコー信号の伝播時間は、発生軸力及び
各部の寸法に関係し、これらに応じて増加する。そこ
で、ボルトの底面エコーの伝播時間の増加量を測定する
ことによって、ボルト１に印加された軸力を算出するこ
とができる。
各部で反射したエコー信号の伝播時間は、発生軸力及び
各部の寸法に関係し、これらに応じて増加する。そこ
で、ボルトの底面エコーの伝播時間の増加量を測定する
ことによって、ボルト１に印加された軸力を算出するこ
とができる。
そこで、軸力の測定は、前記のピークＰまでの時間ｔを
ボルト締め付け前に測定し、かつ、それと締め付け後の
時間ｔとの変化量を計算することでなされる。すなわ
ち、軸力測定を開始するに当たって、マイクロプロセッ
サ９は、軸力算出処理プログラム14bを起動し、これを
実行して、ボルト１（これは、ボルト１に対応する基準
ボルトを測定することでもよい）のボルト締付け前の底
面エコー伝播時間値ts（第２図（ａ）参照）を前記の時
間ｔとして算出し、これをメモリ14に記憶する。そし
て、測定状態に入ったときに軸力算出処理プログラム14
bが前記の底面エコー位置検出・時間算出プログラム14a
の処理終了後にこれに続いて起動されて実行され、マイ
クロプロセッサ９は、底面エコー位置検出・時間算出プ
ログラム14aの処理により得られたボルト締付け状態に
おける底面エコー伝播時間値としてピークＰまでの時間
値ｔを得て、これと先の前記底面エコー伝播時間値tsと
によりΔｔ＝ｔ−tsを算出し、締付け軸力Ｆを計算す
る。
ボルト締め付け前に測定し、かつ、それと締め付け後の
時間ｔとの変化量を計算することでなされる。すなわ
ち、軸力測定を開始するに当たって、マイクロプロセッ
サ９は、軸力算出処理プログラム14bを起動し、これを
実行して、ボルト１（これは、ボルト１に対応する基準
ボルトを測定することでもよい）のボルト締付け前の底
面エコー伝播時間値ts（第２図（ａ）参照）を前記の時
間ｔとして算出し、これをメモリ14に記憶する。そし
て、測定状態に入ったときに軸力算出処理プログラム14
bが前記の底面エコー位置検出・時間算出プログラム14a
の処理終了後にこれに続いて起動されて実行され、マイ
クロプロセッサ９は、底面エコー位置検出・時間算出プ
ログラム14aの処理により得られたボルト締付け状態に
おける底面エコー伝播時間値としてピークＰまでの時間
値ｔを得て、これと先の前記底面エコー伝播時間値tsと
によりΔｔ＝ｔ−tsを算出し、締付け軸力Ｆを計算す
る。
つづいて行われる軸力の判定は、この後に起動される軸
力判定処理プログラム14cにより行われ、その判定は、
軸力算出処理プログラム14bの実行により算出された軸
力Ｆとあらかじめメモリ14の所定のデータ記憶領域に記
憶されている適正軸力としての締付け基準となる軸力Fs
とが比較されることで行われる。
力判定処理プログラム14cにより行われ、その判定は、
軸力算出処理プログラム14bの実行により算出された軸
力Ｆとあらかじめメモリ14の所定のデータ記憶領域に記
憶されている適正軸力としての締付け基準となる軸力Fs
とが比較されることで行われる。
その結果、軸力Ｆが軸力Fs以上となっているときには、
マイクロプロセッサ９は、締付け完了を示すグラフを所
定の記憶領域に記憶する。そして、測定データ表示処理
プログラム14dが次に起動される。
マイクロプロセッサ９は、締付け完了を示すグラフを所
定の記憶領域に記憶する。そして、測定データ表示処理
プログラム14dが次に起動される。
マイクロプロセッサ９は、測定データ表示処理プログラ
ム14dの実行により底面エコーデータ領域14eに記憶され
た軸力Ｆとそれが適正値か否かを示すフラグを読出し
て、画像メモリ13に転送してボルトの軸力、そしてそれ
が目標値に達したか否かをディスプレイ15に表示する処
理をする。そして、この表示処理の後に再び測定状態に
戻り、同様なボルト軸力測定が測定周期（送信パルスが
プローブ４に加えられるごと）あるいは測定周期の整数
倍の周期に対応して行われ、その後に行われた軸力測定
とそれが適正か否かが順次表示される。
ム14dの実行により底面エコーデータ領域14eに記憶され
た軸力Ｆとそれが適正値か否かを示すフラグを読出し
て、画像メモリ13に転送してボルトの軸力、そしてそれ
が目標値に達したか否かをディスプレイ15に表示する処
理をする。そして、この表示処理の後に再び測定状態に
戻り、同様なボルト軸力測定が測定周期（送信パルスが
プローブ４に加えられるごと）あるいは測定周期の整数
倍の周期に対応して行われ、その後に行われた軸力測定
とそれが適正か否かが順次表示される。
次に、その全体的な測定動作について第３図の処理の流
れ図に従って説明する。
れ図に従って説明する。
第３図のステップにおいて、ボルトの寸法（全長域は
全長と径）をキーボード10から入力する。次のステップ
において、この入力情報を受けて測定するボルト１の
底面エコーの発生時間位置にゲートが設定されるように
ゲートデータが算出され、算出されたゲートデータがメ
モリ14に記憶される。
全長と径）をキーボード10から入力する。次のステップ
において、この入力情報を受けて測定するボルト１の
底面エコーの発生時間位置にゲートが設定されるように
ゲートデータが算出され、算出されたゲートデータがメ
モリ14に記憶される。
次のステップにおいては、ボルト締付け前の底面エコ
ーまでの時間値測定か否かをあらかじめ入力された機能
キー等により判定する。ボルト締付け前の底面エコーま
での時間値測定のときには、ステップにて、部材に挿
入されていない状態（あるいはボルト締付け前）のボル
ト１に対して底面エコーE3の時間値の測定を行い、前述
したごとく、第２図（ａ）のピークＰの検出を幅Ｗに亙
って行い、このとき得られる時間値ｔを締め付け前の時
間位置tsとしてメモリに記憶する。また、ボルト締付け
前の測定でないときには、その待ちループに入る。な
お、この場合、締め付け前の時間位置tsは、後述するス
テップにおいて測定開始時点の最初のピークＰの時間
位置ｔをそのまま適用してもよい。
ーまでの時間値測定か否かをあらかじめ入力された機能
キー等により判定する。ボルト締付け前の底面エコーま
での時間値測定のときには、ステップにて、部材に挿
入されていない状態（あるいはボルト締付け前）のボル
ト１に対して底面エコーE3の時間値の測定を行い、前述
したごとく、第２図（ａ）のピークＰの検出を幅Ｗに亙
って行い、このとき得られる時間値ｔを締め付け前の時
間位置tsとしてメモリに記憶する。また、ボルト締付け
前の測定でないときには、その待ちループに入る。な
お、この場合、締め付け前の時間位置tsは、後述するス
テップにおいて測定開始時点の最初のピークＰの時間
位置ｔをそのまま適用してもよい。
次のステップではボルト締付け状態における軸力の測
定か否かの判定に入る。この判定もキーボード10から入
力された機能キーに基づいて行われる。他のキーが入力
されてボルト軸力測定でないと判定されたときには、入
力キーに応じて待ちループとなるか、ここで、処理を終
了するか、他の処理へと移る。なお、処理をここで終了
したり、他の処理へ移ったときには、次にキーボード10
からボルト締付け状態の測定に対応する機能キーが入力
されたときに、この判定処理のステップに戻る。
定か否かの判定に入る。この判定もキーボード10から入
力された機能キーに基づいて行われる。他のキーが入力
されてボルト軸力測定でないと判定されたときには、入
力キーに応じて待ちループとなるか、ここで、処理を終
了するか、他の処理へと移る。なお、処理をここで終了
したり、他の処理へ移ったときには、次にキーボード10
からボルト締付け状態の測定に対応する機能キーが入力
されたときに、この判定処理のステップに戻る。
ステップの判定の結果、ボルト締付け状態における軸
力測定であるときには測定データが採取された後に、ス
テップにおいて、底面エコー位置検出・時間算出プロ
グラム14aが起動され、前述したスレッシュホールドTH
によるデータ検出位置（データ位置Ｑ）から幅Ｗの範囲
で第２図（ｂ）に示す底面エコーE3の位置のピークＰが
検出され、それまでの時間位置ｔが算出される。次にス
テップで軸力算出処理プログラム14bが起動されて締
め付け前の時間位置tsと現在の時間位置ｔとから変化量
Δｔが算出され、それにより軸力Ｆとが算出される。
力測定であるときには測定データが採取された後に、ス
テップにおいて、底面エコー位置検出・時間算出プロ
グラム14aが起動され、前述したスレッシュホールドTH
によるデータ検出位置（データ位置Ｑ）から幅Ｗの範囲
で第２図（ｂ）に示す底面エコーE3の位置のピークＰが
検出され、それまでの時間位置ｔが算出される。次にス
テップで軸力算出処理プログラム14bが起動されて締
め付け前の時間位置tsと現在の時間位置ｔとから変化量
Δｔが算出され、それにより軸力Ｆとが算出される。
次のステップでは、軸力判定処理プログラム14cが起
動されて、算出された軸力Ｆが基準値Fs以下であるか否
かの判定が行われ、そのそれぞれの結果がメモリ14に記
憶される。
動されて、算出された軸力Ｆが基準値Fs以下であるか否
かの判定が行われ、そのそれぞれの結果がメモリ14に記
憶される。
ステップでは、メモリ14に記憶された測定結果が表示
される処理が行われ、ステップで測定処理が終了か否
かの判定が終了キー入力の有無によりなされる。そし
て、測定処理が終了していないときには、ステップへ
と戻り、同様な測定が繰り返される。
される処理が行われ、ステップで測定処理が終了か否
かの判定が終了キー入力の有無によりなされる。そし
て、測定処理が終了していないときには、ステップへ
と戻り、同様な測定が繰り返される。
以上説明してきたが、第２図（ｂ）に示す底面エコーE3
のピークＰの位置やそれまでの時間値（路程）ｔの測定
は、超音波探傷部６に設けられたアナログ回路とカウン
タ等により行うことでもよい。この場合には、第２図
（ａ）のゲートＧの範囲の時間タイミングでスレッシュ
ホールドTHを基準値とするコンパレータによりスレッシ
ュホールドTHを越えるタイミング（Ｑの位置）を検出
し、そこから新たに送信超音波の幅Ｗに相当するパルス
をゲートパルスとして発生させて、これによりエコー受
信信号を抽出し、そのエコー受信信号の最大ピーク（ピ
ークＰに対応）を検出してそこまでの時間ｔをカウンタ
によりクロックをカウントすることで計測すればよい。
したがって、この発明は、Ａスコープ像（検波後のビデ
オ信号であっても、あるいは検波前のRF信号であっても
可）を直接A/D変換して測定するものに限定されるもの
ではない。
のピークＰの位置やそれまでの時間値（路程）ｔの測定
は、超音波探傷部６に設けられたアナログ回路とカウン
タ等により行うことでもよい。この場合には、第２図
（ａ）のゲートＧの範囲の時間タイミングでスレッシュ
ホールドTHを基準値とするコンパレータによりスレッシ
ュホールドTHを越えるタイミング（Ｑの位置）を検出
し、そこから新たに送信超音波の幅Ｗに相当するパルス
をゲートパルスとして発生させて、これによりエコー受
信信号を抽出し、そのエコー受信信号の最大ピーク（ピ
ークＰに対応）を検出してそこまでの時間ｔをカウンタ
によりクロックをカウントすることで計測すればよい。
したがって、この発明は、Ａスコープ像（検波後のビデ
オ信号であっても、あるいは検波前のRF信号であっても
可）を直接A/D変換して測定するものに限定されるもの
ではない。
［発明の効果］ このように、この発明にあっては、採取した底面エコー
のうち所定のスレッシュホールドを越えたエコーレベル
の位置から送信超音波の幅に相当する範囲までにおいて
最大ピーク位置を検出するようにすれば、それが直接反
射波の本来の底面エコーの位置であって、これを検出す
ることで遅れエコーを排除することができる。
のうち所定のスレッシュホールドを越えたエコーレベル
の位置から送信超音波の幅に相当する範囲までにおいて
最大ピーク位置を検出するようにすれば、それが直接反
射波の本来の底面エコーの位置であって、これを検出す
ることで遅れエコーを排除することができる。
その結果、超音波探傷装置のゲインや測定ボルトの長さ
のばらつき、そして内部の欠陥等の状態に影響されず
に、正確に底面エコーまでの時間測定ができ、正確なボ
ルト軸力測定を行うことができる。
のばらつき、そして内部の欠陥等の状態に影響されず
に、正確に底面エコーまでの時間測定ができ、正確なボ
ルト軸力測定を行うことができる。
第１図は、この発明を適用した超音波ボルト軸力測定装
置のブロック図、第２図（ａ），（ｂ）は、ボルトを測
定したとき得られる底面エコーの波形と検出されるピー
クとの関係の説明図、第２図（ｃ）は、超音波送信波の
波形の説明図、第３図は、その軸力測定処理の流れ図、
第４図は、ボルトを測定したときの従来のＡスコープ像
とゲート位置との関係を示す説明図である。 １……被測定ボルト、2,3……締付け締結する部材、４
……超音波探触子（プローブ）、６……超音波探傷部、
７……ピーク検出・路程測定部、8a……A/D変換回路、8
b……時間計測回路、９……マイクロプロセッサ（CP
U）、10……キーボード、11……バス、13……画像メモ
リ、14……メインメモリ、14a……底面エコー位置検出
・時間算出プログラム、14b……軸力算出処理プログラ
ム、14c……ゲート位置更新処理プログラム、14c……軸
力判定処理プログラム、14d……測定データ表示処理プ
ログラム、14e……データ記憶領域、16……測定データ
処理装置。
置のブロック図、第２図（ａ），（ｂ）は、ボルトを測
定したとき得られる底面エコーの波形と検出されるピー
クとの関係の説明図、第２図（ｃ）は、超音波送信波の
波形の説明図、第３図は、その軸力測定処理の流れ図、
第４図は、ボルトを測定したときの従来のＡスコープ像
とゲート位置との関係を示す説明図である。 １……被測定ボルト、2,3……締付け締結する部材、４
……超音波探触子（プローブ）、６……超音波探傷部、
７……ピーク検出・路程測定部、8a……A/D変換回路、8
b……時間計測回路、９……マイクロプロセッサ（CP
U）、10……キーボード、11……バス、13……画像メモ
リ、14……メインメモリ、14a……底面エコー位置検出
・時間算出プログラム、14b……軸力算出処理プログラ
ム、14c……ゲート位置更新処理プログラム、14c……軸
力判定処理プログラム、14d……測定データ表示処理プ
ログラム、14e……データ記憶領域、16……測定データ
処理装置。
Claims (1)
- 【請求項１】ボルト締付け前のボルトの先端側から得ら
れる底面エコーまでの時間値とボルト締付け状態におけ
る前記底面エコーまでの時間値との変化量を算出してこ
の変化量に基づきボルトの軸力を算出する超音波ボルト
軸力測定装置において、前記底面エコーが発生する範囲
において前記ボルトから底面エコーを採取する底面エコ
ー採取手段と、この底面エコー採取手段により採取した
底面エコーのうち底面エコーを検出する所定のスレッシ
ュホールドを越えたエコーレベルの位置を基準にここか
ら送信超音波の時間幅に相当する位置までにおける最大
ピーク位置を検出する最大ピーク位置検出手段と、この
最大ピーク位置検出手段により検出された最大ピーク位
置までの時間値を前記底面エコーの時間値とする時間値
検出手段とを備えることを特徴とする超音波ボルト軸力
測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2104757A JPH0795006B2 (ja) | 1990-04-20 | 1990-04-20 | 超音波ボルト軸力測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2104757A JPH0795006B2 (ja) | 1990-04-20 | 1990-04-20 | 超音波ボルト軸力測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH042936A JPH042936A (ja) | 1992-01-07 |
| JPH0795006B2 true JPH0795006B2 (ja) | 1995-10-11 |
Family
ID=14389363
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2104757A Expired - Fee Related JPH0795006B2 (ja) | 1990-04-20 | 1990-04-20 | 超音波ボルト軸力測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0795006B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5195076B2 (ja) * | 2008-06-26 | 2013-05-08 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 超音波計測装置及び超音波計測方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6136542U (ja) * | 1984-08-03 | 1986-03-06 | トヨタ自動車株式会社 | ボルト軸力測定装置 |
-
1990
- 1990-04-20 JP JP2104757A patent/JPH0795006B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH042936A (ja) | 1992-01-07 |
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Legal Events
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