JPH0672826B2 - Bolt / nut looseness detection method - Google Patents
Bolt / nut looseness detection methodInfo
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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、構造物に締結されたボルト・ナットを打撃す
ることによって、打撃ハンマーの打撃力又は加速度パル
スを利用して非破壊的にボルト・ナットのゆるみを検出
する方法に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application] The present invention uses a striking force of a striking hammer or an acceleration pulse to strike a bolt / nut fastened to a structure in a non-destructive manner. -It relates to a method for detecting looseness of nuts.
一般的に、ボルトのゆるみやハニカム構造物の剥離等の
如き構造物の固着度の異常を検出する場合、この構造物
を軽くハンマーで打撃し、このときの打撃音や反発力に
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」によるところが大きく、そのために
個人差が大きく、熟練者でないと判断できないだけでな
く、ゆるみ方が少ないときには高度の熟練者でなければ
全く判別できないと云う問題があった。Generally, when detecting an abnormality in the degree of adherence of a structure, such as loose bolts or peeling of a honeycomb structure, the structure is lightly hit with a hammer, and a person makes a judgment based on the impact sound and repulsive force at this time. Method is used. However, this method largely depends on the "feeling" of the person, and as a result, there is a large difference between individuals, and not only can it be judged that the user is not a skilled person, but there is a problem that if it is loosened only a highly skilled person can make a distinction. It was
かかることから構造物、特に回転電機を打撃し、この回
転電機に発生するパルス波形を検出して回転電機におけ
るゆるみを検出する方法が提案されている(例えば特開
昭60-29660、60−260582)、即ち、このゆるみ検出方法
はパルス波形の最大値の前後の時間(幅)の比を求めて
ゆるみを定量的に測定するものである。For this reason, there has been proposed a method of hitting a structure, particularly a rotating electric machine, and detecting a loosening in the rotating electric machine by detecting a pulse waveform generated in the rotating electric machine (for example, JP-A-60-29660, 60-260582). ) That is, this looseness detecting method quantitatively measures the looseness by obtaining the ratio of the time (width) before and after the maximum value of the pulse waveform.
しかしながら本発明者等の知見によれば、構造物がボル
ト・ナットを使用して組立られているものである場合
は、このボルト・ナットにゆるみが生じているにもかか
わらず前記したようなパルス波形の前後の時間に変化が
生じなく、その結果ゆるみを検出できないと云う問題が
あった。However, according to the knowledge of the present inventors, when the structure is assembled using bolts and nuts, the pulse as described above is generated even if the bolts and nuts are loosened. There is a problem that the time before and after the waveform does not change, and as a result, the looseness cannot be detected.
本発明は前記したような従来の問題点を解決するために
なされたものであって、ボルト・ナットの六角部をせん
断方向に打撃する手段と、打撃ハンマーの打撃力又は加
速度パルス波形を検出する手段と該パルス波形の立上り
と立下りの勾配(又は角度)の比を検出する手段とより
なることを特徴としたものである。The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and detects a striking force of a hexagonal portion of a bolt / nut in a shearing direction and a striking force of an impact hammer or an acceleration pulse waveform. It is characterized by comprising means and means for detecting the ratio of the slope (or angle) of the rising and falling edges of the pulse waveform.
本発明は、前記ボルト・ナットの締付状態において、そ
のゆるみが生じた場合、その締結部、即ちボルト・ナッ
トを打撃して発生したパルス波形は上り勾配α(又は角
度)と下り勾配β(又は角度)の比α/βが大きくな
る)(β/αは小さくなる)という現象が見出し、この
パルス波形の変化を利用してボルト・ナットのゆるみを
検出しようとするものである。According to the present invention, when loosening occurs in the tightened state of the bolts and nuts, the pulse waveform generated by striking the fastening portion, that is, the bolts and nuts, has an upward slope α (or angle) and a downward slope β ( Or, the phenomenon that the ratio α / β of the angle becomes large) (the ratio β / α becomes small) is found, and the change of the pulse waveform is used to detect the looseness of the bolt / nut.
そして具体的にはボルト・ナットの六角部を打撃してこ
のボルト・ナットに生じるパルス波形は、力あるいは加
速度センサによる信号をA/D変換処理し、これをプリン
タにより印刷させ、波形の立上り角(又は勾配)と立下
り角(又は勾配)の比を人が計算する方法や、前記A/D
変換した信号を演算部に供給し、この演算部でパルス波
形の立上りと下り角(又は勾配)の比を演算して、この
値を表示する方法などがある。Then, specifically, the pulse waveform generated by hitting the hexagonal part of the bolt / nut is generated by A / D conversion of the signal from the force or acceleration sensor, and this is printed by the printer. (Or slope) and the method of calculating the ratio of the falling angle (or slope),
There is a method in which the converted signal is supplied to an arithmetic unit, the ratio between the rising and falling angles (or the slope) of the pulse waveform is calculated in this arithmetic unit, and this value is displayed.
以下本発明によるボルト・ナットのゆるみ検出方法の実
施例を説明する。An embodiment of the bolt / nut looseness detecting method according to the present invention will be described below.
第1図に示すように鋼製構造物10に設けた孔11にボルト
12を挿通し、ワッシャ13を介してナット14で締付けた部
分の締付状態を測定する場合について説明する。As shown in Fig. 1, bolts are inserted into the holes 11 provided in the steel structure 10.
A case will be described in which 12 is inserted and the tightened state of the portion tightened with the nut 14 via the washer 13 is measured.
本発明においては、例えば圧電素子やストレンゲージ等
を用いた荷重検出器又は加速度検出器の如きセンサ15を
取付けたハンマー16でナット14又はボルト12の頭部12a
(六角部)を、そのせん断方向(ボルト12の軸線に直交
する方向)に打撃した前記センサ15で得られた信号を電
気的に処理して波形を得、更にこの波形を処理すること
によってボルト12とナット14間の締付状態を判別するも
のである。In the present invention, for example, a nut 16 or a head 12a of a bolt 12 with a hammer 16 to which a sensor 15 such as a load detector or an acceleration detector using a piezoelectric element or a strain gauge is attached.
(Hexagonal part) is hit in the shearing direction (direction orthogonal to the axis of the bolt 12), the signal obtained by the sensor 15 is electrically processed to obtain a waveform, and the waveform is further processed to obtain the bolt. The tightening state between the nut 12 and the nut 14 is determined.
第2図ハンマーの一例を示す図であって、ハンマー16の
打撃部分にセンサ15を設け、このセンサ15により検知し
たパルス信号をリード線17を介して増幅部を含むA/D変
換器18と表示部19に導くようにしている。2 is a diagram showing an example of a hammer, a sensor 15 is provided at the striking portion of the hammer 16, and a pulse signal detected by the sensor 15 is connected via a lead wire 17 to an A / D converter 18 including an amplification section. The display portion 19 is led.
具体的には第3図に示すように、センサ15よりパルスの
発生時点と終了時点と、この発生時点と終了時点間の
「力又は加速度」の時間変化を打撃パルス信号25として
て検出し、この打撃パルス信号25を増幅部26に供給し、
増幅されたパルス信号SをA/D変換器18においてA/D変換
を行ない、これをXYブロッタあるいはプリンタ19によっ
て波形として印刷する。Specifically, as shown in FIG. 3, the sensor 15 detects a pulse generation time point and a pulse end time point, and a time change of “force or acceleration” between the generation time point and the end time point as a striking pulse signal 25. This striking pulse signal 25 is supplied to the amplification unit 26,
The amplified pulse signal S is A / D converted by an A / D converter 18, and this is printed as a waveform by an XY blotter or printer 19.
そして前記印刷された波形を利用して人が定規や、分度
器を用いて、立上りと勾配(又は角度)と下り又は勾配
(又は角度)を測定し、その比を程度からゆるみを判別
する。Then, using the printed waveform, a person measures the rising and slope (or angle) and the descending or slope (or angle) using a ruler or a protractor, and discriminates the ratio from looseness to looseness.
また、必要により多数の実験データを処理して得られた
マニアルと比較してこれを判別することもできる。な
お、第3図の装置においてアナログ式レコーダを用いる
場合にはA/D変換部18は不要である。Further, if necessary, it is possible to discriminate this by comparing it with a manual obtained by processing a large number of experimental data. When the analog recorder is used in the apparatus shown in FIG. 3, the A / D converter 18 is unnecessary.
また、第4図のように、センサ15よりの打撃パルス25を
増幅部26に供給し、増幅されたパルス信号SをA/D変換
器18においてA/D変換を行ない、これをマイクロコンピ
ュータを使用した、演算部27によって立上り角度又は勾
配、下り角度又は勾配の特性値を算出し、前記と同様な
表示部19において表示するか、また、LED30によって数
値として表示することができる。Further, as shown in FIG. 4, the striking pulse 25 from the sensor 15 is supplied to the amplification unit 26, the amplified pulse signal S is A / D converted in the A / D converter 18, and this is converted into a microcomputer. It is possible to calculate the characteristic value of the rising angle or the gradient, the downward angle or the gradient, which is used by the calculating unit 27, and display it on the display unit 19 similar to the above, or display it as a numerical value by the LED 30.
そして、このようにして算出された特性値を用いて前記
したように表示部19またはLED30に図形、色彩もしくは
数値で表示された特性値を目視することにより容易にゆ
るみを判別できるのである。Then, the looseness can be easily determined by visually observing the characteristic value displayed on the display unit 19 or the LED 30 as a figure, a color or a numerical value by using the characteristic value thus calculated.
第5図はゆるみ検知の他の方法を示すものであって、基
準値、例えば、前記パルス波形の立上り角度αと終了時
における下り角度βの比、α/βを基準値Lと比較して
α/β>Lなるときをゆるみ有りとする比較器28により
判別して、音声発生器31により警報を発する等によりゆ
るみを判別することができるのである。FIG. 5 shows another method for detecting looseness, in which a reference value, for example, the ratio of the rising angle α of the pulse waveform to the falling angle β at the end, α / β, is compared with a reference value L. When α / β> L, the comparator 28 determines that there is slackness, and the sound generator 31 issues an alarm to determine the slackness.
次に実験例を示す。Next, an experimental example is shown.
実際に使用したボルト12とナット14はM22で、第1表の
ような重量のものを使用した。The bolts 12 and nuts 14 actually used were M22, and the weights shown in Table 1 were used.
この場合のハンマー16の重量は0.25kgで、かかるハンマ
ー16により、ボルト・ナットの六角部をせん断方向に打
撃したときに打撃ハンマーの打撃力のパルス波形を調
べ。その波形の代表例を第6図(a)〜第9図(b)に
示す。 In this case, the hammer 16 weighs 0.25 kg, and when the hammer 16 strikes the hexagonal parts of the bolt / nut in the shearing direction, the pulse waveform of the striking force of the striking hammer is examined. Representative examples of the waveforms are shown in FIGS. 6 (a) to 9 (b).
即ち、ボルト12の軸力を3トン,5トン,10トン及び22.5
トンに変化させた場合に得られたパルス波形Aを夫々2
例示している。That is, the axial force of the bolt 12 is 3 tons, 5 tons, 10 tons and 22.5 tons.
The pulse waveform A obtained when changing to tons is 2
It is illustrated.
そしてこのパルス波形Aについて立上りからピーク値ま
での幅laとピーク値から立下りまでの幅lbの比lb/la及
び立上り勾配αと立下り勾配βとの比α/βを計測し
た。その結果を第2表に示す。Then, for this pulse waveform A, the ratio lb / la of the width la from the rising to the peak value and the width lb from the peak value to the falling and the ratio α / β of the rising slope α and the falling slope β were measured. The results are shown in Table 2.
そして、このボルト軸力の変化によるパルス波形Aの変
形状態をより明確にするため、図で示すと第10図及び第
11図のとおりとなる。 Then, in order to clarify the deformation state of the pulse waveform A due to the change of the bolt axial force, as shown in FIG.
It is as shown in Figure 11.
第10図は横軸にボルト軸力をとり、縦軸にlb/laをとっ
て示したもので、この図からも明らかなようにパルス波
形Aの立上りからピーク値までの幅laとピーク値から立
下りまでの幅lbの比は、ボルト軸力の変化に対応して変
化することとならないことが分かる。Fig. 10 shows the bolt axial force on the horizontal axis and lb / la on the vertical axis. As is clear from this figure, the width la and the peak value of the pulse waveform A from the rise to the peak value are shown. It can be seen that the ratio of the width lb from the to the fall does not change in response to the change in the bolt axial force.
したがって、パルス波形の中心部より前後の幅の比lb/l
aではボルトのゆるみを検出することはできないことが
分かる。Therefore, the ratio of the width before and after the center of the pulse waveform is lb / l
It can be seen that a cannot detect looseness of the bolt.
一方、第11図は第10図と同様に横軸にボルト軸力をと
り、縦軸にパルス波形Aの立上り勾配αと立下り勾配β
との比α/βをとって示したものであるが、この図から
も明らかなように、ボルト軸力の変化に対応してα/β
が変化している様子が分かる。On the other hand, in FIG. 11, as in FIG. 10, the horizontal axis represents the bolt axial force, and the vertical axis represents the rising slope α and the falling slope β of the pulse waveform A.
It is shown by taking the ratio α / β from the above. As is clear from this figure, α / β corresponds to the change in the bolt axial force.
You can see how is changing.
したがって、パルス波形Aより得られ立上り角度又は勾
配αと、下り角度又は勾配βとの比であるα/βの変化
を基準とすることによってボルトのゆるみを明確に検出
することができる。Therefore, the looseness of the bolt can be clearly detected by using the change in α / β, which is the ratio of the rising angle or gradient α obtained from the pulse waveform A and the falling angle or gradient β, as a reference.
以上の説明から明らかなように、本発明によるボルト・
ナットのゆるみ検出方法によれば、ハンマーによってボ
ルト・ナットの六角部をせん断方向に打撃した際に発生
する打撃力又は加速度のパルス波形を検出する手段と、
前記パルス波形の立上り角度又は勾配と下り角度又は勾
配との比を算出する手段を採用してボルト・ナットのゆ
るみを判別するようにしたものである。As is clear from the above description, the bolt according to the present invention
According to the looseness detecting method of the nut, means for detecting a pulse waveform of a striking force or acceleration generated when the hexagonal portion of the bolt / nut is striking in the shearing direction by a hammer,
A means for calculating the ratio of the rising angle or gradient of the pulse waveform to the falling angle or gradient is employed to determine the looseness of the bolt and nut.
従って、本発明によれば、ボルト・ナットの大きさ、ボ
ルト・ナットの剛性、あるいは板厚の大小等の諸条件及
び判断時の個人差に影響されずにボルト・ナットのゆる
みを検出し、良否を判定することができる。Therefore, according to the present invention, the looseness of the bolts and nuts is detected without being affected by various conditions such as the size of the bolts and nuts, the rigidity of the bolts and nuts, or the size of the plate thickness, and individual differences at the time of determination, The quality can be determined.
本発明は前記のように個人差を全く排除すると共にボル
ト・ナットや板厚に起因して発生するデータを排除する
ことによって汎用性が大となり、かつボルト・ナットの
ゆるみ検出作業を迅速かつ容易に行なうことができ産業
上極めて有益である。The present invention has great versatility by eliminating the individual differences as described above and by eliminating the data generated due to the bolts and nuts and the plate thickness, and the bolt and nut loosening detection work can be performed quickly and easily. It can be carried out and is extremely beneficial in the industry.
第1図ないし第2図は本発明によるボルト・ナットのゆ
るみ検出方法の実施例を説明するもので、第1図は複数
枚の板材をボルト・ナットで締結した際のゆるみ具合の
検査の説明図、第2図はハンマーと表示装置の例を示す
説明図である。 第3図ないし第5図は信号処理装置の例を示すブロック
図である。 第6図(a)ないし第9図(b)は何れもボルト軸力を
変化させて実験した場合のパルス波形の変化説明図であ
る。 第10図はパルス波形の幅の変化説明図、第11図はパルス
波形の立上り勾配及び立下り勾配の変化説明図である。 10……鋼製構造物、11……穴、12……ボルト、12a……
ボルトの頭部、13……ワッシャ、14……ナット、15……
センサ、16……ハンマー。FIGS. 1 and 2 explain an embodiment of a bolt / nut looseness detecting method according to the present invention. FIG. 1 is an explanation of inspection of looseness when a plurality of plate materials are fastened with bolts / nuts. FIG. 2 and FIG. 2 are explanatory views showing examples of a hammer and a display device. 3 to 5 are block diagrams showing examples of the signal processing device. 6 (a) to 9 (b) are explanatory views of changes in the pulse waveform when the experiment is performed by changing the bolt axial force. FIG. 10 is an explanatory diagram of changes in the width of the pulse waveform, and FIG. 11 is an explanatory diagram of changes in the rising slope and the falling slope of the pulse waveform. 10 …… Steel structure, 11 …… Hole, 12 …… Bolt, 12a ……
Head of bolt, 13 …… washer, 14 …… nut, 15 ……
Sensor, 16 ... hammer.
Claims (1)
撃する手段と、打撃ハンマーの打撃力又は加速度パルス
波形を検出する手段と、該パルス波形の立上り角又は勾
配と下り角度又は勾配の比を算出する手段とよりなるこ
とを特徴とするボルト・ナットのゆるみ検出方法。1. A means for striking a hexagonal portion of a bolt / nut in a shearing direction, a means for detecting a striking force of an impact hammer or an acceleration pulse waveform, and a ratio of a rising angle or gradient to a descending angle or gradient of the pulse waveform. A method for detecting looseness of bolts and nuts, which comprises a means for calculating
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Cited By (1)
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1989
- 1989-02-03 JP JP1024040A patent/JPH0672826B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JPH02205736A (en) | 1990-08-15 |
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