(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被締結体に締結されたねじ部材の端部近傍を当該端部近傍に連結される連結部材を介して引張った場合の引張り荷重と当該連結部材の引張り力作用点の変位とを測定し、これらの測定値に基づいてねじ部材による締結力を演算することを特徴とするねじ締結力測定方法。
【請求項２】
前記引張り荷重の変化量と前記引張り力作用点の変位の変化量との比を求め、当該比が変化するときの当該引張り荷重を締結力とすることを特徴とする請求項１記載のねじ締結力測定方法。
【請求項３】
被締結体に締結されたねじ部材の端部近傍を当該端部近傍に連結される連結部材を介して引張るテンショナーと、
当該テンショナーによる引張り荷重を測定する荷重測定手段と、
前記連結部材の引張り力作用点の変位を測定する変位測定手段と、
前記荷重測定手段および前記変位測定手段の測定値に基づいてねじ部材による締結力を演算する演算手段と、
を有することを特徴とするねじ締結力測定装置。
【請求項４】
前記演算手段は、前記荷重測定手段の測定値の変化量と前記変位測定手段の測定値の変化量との比を求め、当該比が変化するときの当該荷重測定手段の測定値を締結力とすることを特徴とする請求項３記載のねじ締結力測定装置。
【請求項５】
前記被締結体に当接され、前記テンショナーにより引張り荷重を加えるときの反力を受ける支持部材を備えたことを特徴とする請求項４記載のねじ締結力測定装置。
【請求項６】
前記支持部材は、ねじ部材の回転を規制するための当該ねじ部材に係合する係合部を有することを特徴とする請求項５記載のねじ締結力測定装置。
【請求項７】
前記テンショナーは、ねじの送りによって引張り荷重を加える送りねじ機構部を有することを特徴とする請求項５記載のねじ締結力測定装置。
【請求項８】
前記送りねじ機構部はナット部を有し、前記変位測定手段は当該ナット部の回転角度検出手段を有することを特徴とする請求項７記載のねじ締結力測定装置。
【請求項９】
前記送りねじ機構部は軸中心方向に貫通孔が形成されたボルト部とこれに螺合されるナット部とを有し、前記連結部材はねじ部材との連結側と反対側の端部にフランジ部を有し、前記送りねじ機構部を当該貫通孔に前記連結部材が挿通されるように、前記フランジ部と前記支持部材との間に軸受部材を介して配置したことを特徴とする請求項８記載のねじ締結力測定装置。
【請求項１０】
前記連結部材は、ねじ部材の端部に形成される段差部に係合するフック部を有することを特徴とする請求項３〜９のいずれか１項に記載のねじ締結力測定装置。
【請求項１１】
前記荷重測定手段は、前記連結部材に埋設される歪ゲージであることを特徴とする請求項３〜１０のいずれか１項に記載のねじ締結力測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被締結体に締結されたねじ部材の軸力、すなわちねじ締結力を測定する方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
機械構造物などの被締結体の締結にはねじ部材が多用されている。既に締結されているねじ部材の軸力を測定する方法としては、例えば、締結されているボルトに増し締めトルクを付加しこのときのトルク値から軸力を求める方法があるが、もとの締結状態に変化を与えることとなると共に、トルク値が座面やねじ面の状態等の影響を受け易いという欠点がある。
【０００３】
これに対し、例えば特開昭５６−１３３６３８号公報に示すものが知られている。この方法においては、ボルトに引張り荷重を加え、その種々の引張り荷重に関するボルトの伸びを測定する。つまり、ボルト頭に結合した超音波トランスジューサからの超音波パルスがボルトの長さ方向に沿って進行しボルト端面で反射して戻る時間差を超音波トランスジューサに接続される超音波伸び計で計測することにより、ボルトの伸びの測定が行われる。こうして計測される荷重とボルト歪みとの関係は、その結合に関するあらかじめ求められた荷重とボルト歪みとの関係と比較され、この比較に基づいてボルトの残留軸力の測定を行うようになっている。
【０００４】
これによれば、ボルトにトルクを付加することもなく、しかも現に締結に使用されているボルト内に歪ゲージを埋め込んだりせずともボルトの伸びを計測することができ、これによりボルトの残留軸力の測定を行うことができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開昭５６−１３３６３８号公報に示すものは、超音波トランスジューサを備えた超音波センサを使用するものであるために、ボルト端面を超音波が反射しやすい平らに研磨された形状としなければならず、また測定子からの超音波の伝達を安定化させるためのカプラントの塗布が必要となるなどの制約が多く作業性も良いものではない。しかもこれらの制約に基づく測定誤差を含むものであった。
【０００６】
さらに、超音波測定子がある程度の大きさを有し、ボルト内部における超音波の直進性等を考慮すればおよそＭ８以下のボルトに対応できず、したがってＭ８以下のボルトの締結力の測定には使用することができないという問題があった。また、超音波センサそのものが高価なのでねじ締結力測定装置全体も高価なものとなっていた。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、ねじ部材による締結後のねじ締結力を精度良く測定し得る簡易かつ安価で測定作業性の良いねじ締結力測定方法および装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための請求項１に記載の発明は、被締結体に締結されたねじ部材の端部近傍を当該端部近傍に連結される連結部材を介して引張った場合の引張り荷重と当該連結部材の引張り力作用点の変位とを測定し、これらの測定値に基づいてねじ部材による締結力を演算することを特徴とするねじ締結力測定方法である。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、上記請求項１に記載のねじ締結力測定方法において、前記引張り荷重の変化量と前記引張り力作用点の変位の変化量との比を求め、当該比が変化するときの当該引張り荷重を締結力とすることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項３に記載の発明は、被締結体に締結されたねじ部材の端部近傍を当該端部近傍に連結される連結部材を介して引張るテンショナーと、当該テンショナーによる引張り荷重を測定する荷重測定手段と、前記連結部材の引張り力作用点の変位を測定する変位測定手段と、前記荷重測定手段および前記変位測定手段の測定値に基づいてねじ部材による締結力を演算する演算手段と、を有することを特徴とするねじ締結力測定装置である。
【００１１】
また、請求項４に記載の発明は、上記請求項３に記載のねじ締結力測定装置において、前記演算手段は、前記荷重測定手段の測定値の変化量と前記変位測定手段の測定値の変化量との比を求め、当該比が変化するときの当該荷重測定手段の測定値を締結力とすることを特徴とする。
【００１２】
上記請求項１乃至請求項４に記載の発明にあっては、引張り荷重を加え始めた当初は、ねじ部材の引張り方向の外部に露出した部分および連結部材のみが伸ばされ、この部分のばね定数にしたがって、引張り荷重と変位とが直線的に変化する。これ以降さらに引張り荷重を増加させるとねじ部材の座面が被締結体から僅かに浮き上がり始め、引張り荷重が締結力よりも大きくなる場合には、ねじ部材の外部に露出した部分および連結部材に加えて被締結体の内部に位置するねじ部材の軸部が伸ばされ、この部分のばね定数にしたがって引張り荷重と変位とが直線的に変化することになる。つまり、引張られる部分の長さが途中で長くなることから少ない荷重で変位するので、引張り荷重および変位の関係直線は、引張り荷重と締結力とが一致する点において折れ曲がることになり、この変化点における引張り荷重をねじ締結力とする演算を行う。
【００１３】
また、請求項５に記載の発明は、上記請求項４に記載のねじ締結力測定装置において、前記被締結体に当接され、前記テンショナーにより引張り荷重を加えるときの反力を受ける支持部材を備えたことを特徴とする。この発明にあっては、装置がコンパクトにでき、支持部材により被締結体に反力を伝達できるような部位であれば測定可能となる。
【００１４】
また、請求項６に記載の発明は、上記請求項５に記載のねじ締結力測定装置において、前記支持部材は、ねじ部材の回転を規制するための当該ねじ部材に係合する係合部を有することを特徴とする。この発明にあっては、支持部材は、ねじ締結力の測定時には被締結体Ｗに押圧されて固定されることになるので、ねじ部材が支持部材の係合部に係合して確実に回転が規制される。
【００１５】
また、請求項７に記載の発明は、上記請求項５に記載のねじ締結力測定装置において、前記テンショナーは、ねじの送りによって引張り荷重を加える送りねじ機構部を有することを特徴とする。この発明にあっては、ねじ機構部のねじの送りによって連結部材を引張るようにしたので、きわめて容易に所望の引張り荷重を加えることができる。
【００１６】
また、請求項８に記載の発明は、上記請求項７に記載のねじ締結力測定装置において、前記送りねじ機構部はナット部を有し、前記変位測定手段は当該ナット部の回転角度検出手段を有することを特徴とする。この発明にあっては、連結部材の引張り力作用点の変位をナット部の回転角度で検出する。
【００１７】
また、請求項９に記載の発明は、上記請求項８に記載のねじ締結力測定装置において、前記送りねじ機構部は軸中心方向に貫通孔が形成されたボルト部とこれに螺合されるナット部とを有し、前記連結部材はねじ部材との連結側と反対側の端部にフランジ部を有し、前記送りねじ機構部を当該貫通孔に前記連結部材が挿通されるように、前記フランジ部と前記支持部材との間に軸受部材を介して配置したことを特徴とする。この発明にあっては、送りねじ機構部は軸受部材に挟まれて回転自在とされ、当該送りねじ機構部の全長が長くなるようにナット部を回転させることにより引張り荷重が加えられる。
【００１８】
また、請求項１０に記載の発明は、上記請求項３〜９のいずれか１項に記載のねじ締結力測定装置において、前記連結部材は、ねじ部材の端部に形成される段差部に係合するフック部を有することを特徴とする。この発明にあっては、連結部材をねじ部材に連結する場合には、フック部を段差部に係合するだけで簡単に取り付けられ、しかもねじ締結力の測定時に連結部材が僅かに回転してもその回転力がねじ部材に伝わりにくく、測定精度上好ましい。
【００１９】
また、請求項１１に記載の発明は、上記請求項３〜１０のいずれか１項に記載のねじ締結力測定装置において、前記荷重測定手段は、前記連結部材に埋設される歪ゲージであることを特徴とする。この発明にあっては、歪ゲージは連結部材の内部に埋設されているので、外部からの攻撃を受けることはない。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、請求項毎に次のような効果を奏する。
請求項１乃至請求項４に記載の発明によれば、従来のようにトルクやボルト長さの変化量といった締結力の代用特性を測定するものではなく、締結力そのものを直接計測するものであるため測定精度が高まる。また、ねじ締結前の初期状態を知る必要がなく、しかも超音波を利用した測定装置のようにあらかじめボルトの端面を研磨加工しておく等の前段取り作業も不要となるので、容易に測定することができ測定工数も低減することができる。
【００２１】
請求項３乃至請求項４に記載の発明によればさらに、比較的安価な荷重測定手段および変位測定手段を使用した簡易な装置構成とすることができるため、ねじ締結力測定装置の製造コストを低減することが可能となる。
【００２２】
請求項５に記載の発明によれば、装置がコンパクトにでき、支持部材により被締結体に反力を伝達できるような部位であれば測定可能であるため、測定対象物に対する制約が少なく適用範囲が広くなる。
【００２３】
請求項６に記載の発明によれば、ねじ部材が係合部に係合して確実に回転が規制され、測定時に締結状態が変化することを抑制することができる。
【００２４】
請求項７に記載の発明によれば、ねじの送りによって連結部材を引張るようにしたので、きわめて容易に所望の引張り荷重を加えることができる。
【００２５】
請求項８に記載の発明によれば、エンコーダ等を使用して安価で簡易に変位測定手段を構成することができ、装置全体もさらに安価なものとなる。
【００２６】
請求項９に記載の発明によれば、送りねじ機構部のナット部が回転されることにより引張り荷重が加えられる場合に、その回転力が連結部材および支持部材に伝わり難い利点がある。したがって特に、ナットを使用しないで被締結体を締結する場合や、ボルトとナットとを使用して被締結体を締結するものであるが、ボルト頭部に回り止めがされていない場合等に用いて好ましい。
【００２７】
請求項１０に記載の発明によれば、連結部材をねじ部材に簡単に取り付けることができ、しかもねじ締結力の測定時に連結部材が僅かに回転してもその回転力がねじ部材に伝わりにくいので測定精度上好ましい。
【００２８】
請求項１１に記載の発明によれば、歪ゲージは連結部材の内部に埋設されているので、外部からの攻撃を受けることなく常に安定した計測が可能である。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３０】
《実施の形態１》
図１は本発明の実施の形態１に係るねじ締結力測定装置の概略構成図、図２は図１に示される装置を使用したねじ締結力測定方法の基本原理を説明するための図である。
【００３１】
図１に示すねじ締結力測定装置は、被締結体Ｗに締結されたボルトＶの端部近傍を当該端部近傍に連結される連結部材としてのテンショナーシャフト２を介して引張るテンショナー１を有している。２枚の板材である被締結体Ｗは、ボルトＶおよびナットｎ（ねじ部材と総称する）により締結されており、ボルトＶの先端のおねじ部にテンショナーシャフト２の下端に形成されためねじ部を螺合させて連結する。テンショナー１は、例えば液圧を作動させてテンショナーシャフト２を図中上方に引張る液圧作動式のものが使用できるが、後述するようにこれに限定されるものではない。
【００３２】
支持部材としての中空形状のソケット４が被締結体Ｗに当接して配置されており、テンショナー１により引張り荷重を加えるときの反力を受けるようになっている。また、荷重測定手段としてのロードワッシャ５は、テンショナー１の基板３とソケット４との間に設置され、テンショナー１による引張り荷重を測定することができる。さらに、変位測定手段としての変位計６が設けられており、テンショナーシャフト２に対する引張り力の作用点の変位を測定する構成とされている。
【００３３】
ロードワッシャ５から出力される信号は、荷重計アンプ８で増幅された後Ａ／Ｄ変換器９でデジタル値に変換されて、演算手段としてのＣＰＵ７に入力され、同様に、変位計６から出力される信号は、変位計アンプ１０で増幅された後Ａ／Ｄ変換器１１でデジタル値に変換されて、ＣＰＵ７に入力される。
【００３４】
そしてＣＰＵ７は、ロードワッシャ５および変位計６から出力される信号によって得られるテンショナー１による引張り荷重Ｐおよびその荷重作用点の変位δに基づいて、ねじ部材による締結力Ｆを演算する。すなわち、ＣＰＵ７は、前記引張り荷重Ｐの変化量ΔＰと変位δの変化量Δδとの比Ｃを求め、当該比Ｃが変化するときの当該引張り荷重を締結力Ｆとして得るようにしている。
【００３５】
次に、図２を参照して図１に示すねじ締結力測定装置の動作とともに、ねじ締結力測定方法の原理について説明する。
【００３６】
まず、被締結体ＷがボルトＶおよびナットｎにより締結された状態において、ソケット４をナットｎの上から被せるようにしてねじ締結力測定装置をセットする（図２（Ａ））。このとき締結力Ｆ（すなわちボルトＶの軸力）は、図示のようにナットｎの座面で受けており、ナット座面反力Ｎは、Ｎ＝Ｆである。
【００３７】
次いで、テンショナー１により、テンショナーシャフト２を介してボルトＶのおねじ部先端近傍を図中上方に徐々に引張ると、その引張り荷重Ｐの反力をソケット４で受けることで、それまで締結力Ｆを全てナットｎの座面で受けていたのが一部ソケット４の下方端面に移っていく（図２（Ｂ））。このとき締結力Ｆは、図示のようにナットｎの座面とソケット４の端面とで受けており、ナット座面反力Ｎおよびソケット端面反力Ｐは、Ｎ＝Ｆ1 ，Ｐ＝Ｆ2 （ここにＦ1 ＋Ｆ2 ＝Ｆ）である。
【００３８】
この過程において、テンショナー１による引張り荷重Ｐ（すなわちソケット端面反力）はロードワッシャ５により計測される。引張り荷重Ｐが締結力Ｆ以下のとき（図２（Ｂ））には、ボルトＶの外部に露出した部分とテンショナーシャフト２のみ、さらに詳しく言えばテンショナーシャフト２に対する引張り力の作用点ｍ1 とボルトＶのナットｎとの螺合点ｍ2 との間の距離Ｌ1 のみが伸ばされ、この距離Ｌ1 の部分のばね定数にしたがって引張り荷重Ｐの増加とともに、引張り力作用点ｍ1 の位置が直線的に変化する。つまり、引張り荷重Ｐの変化量ΔＰと変位δの変化量Δδとの比Ｃは一定の値Ｃ1 をとる。
【００３９】
その後テンショナー１による引張り荷重Ｐを増加させると、図２（Ｃ）に示すように、引張り荷重Ｐの反力の受けがナットｎの座面からソケット４の端面に丁度完全に移行する時点がある。このとき締結力Ｆは、図示のようにソケット４の端面で全て受けており、したがって引張り荷重Ｐ（すなわちソケット端面反力）は、Ｐ＝Ｆとなる。
【００４０】
これ以降さらにテンショナー１による引張り荷重Ｐを増加させるとナットｎの座面が被締結体Ｗから浮き上がり始め、ついには図２（Ｄ）に示すように、ナットｎの座面が被締結体Ｗから僅かに離間する。
【００４１】
こうして引張り荷重Ｐが締結力Ｆよりも大きくなる場合には（Ｐ＝Ｆ′＞Ｆ）、ボルトＶの外部に露出した部分およびテンショナーシャフト２に加えてボルトＶの軸部が、さらに詳しく言えばテンショナーシャフト２に対する引張り力の作用点ｍ1 とボルトＶのボルト頭の座面位置ｍ3 との間の距離Ｌ1 ＋Ｌ2 が伸ばされ、この距離Ｌ1 ＋Ｌ2 の部分のばね定数にしたがって引張り荷重Ｐの増加とともに、引張り力作用点ｍ1 の位置が直線的に変化することになる。つまり、引張られる部分の長さが長くなることから少ない荷重で変位するので、引張り荷重Ｐの変化量ΔＰと変位δの変化量Δδとの比Ｃは、前記値Ｃ1 よりも小さい一定の値Ｃ2 をとる。
【００４２】
すなわち、引張り荷重Ｐの変化量ΔＰと変位δの変化量Δδとの比Ｃが、引張り荷重Ｐと締結力Ｆが釣り合う点で変化、つまり図２のグラフで言えば傾きが小さくなる方向に折れ曲がるように変化するので、この変化点Ｑにおけるテンショナー１による引張り荷重Ｐを締結力Ｆとして求めることができる。
【００４３】
このように、本実施の形態１によれば、従来のようにトルクやボルト長さの変化量といった締結力の代用特性を測定するものではなく、締結力そのものを直接計測するものであるため測定精度が高まる。
【００４４】
また、ねじ締結前の初期状態を知る必要がなく、しかも超音波を利用した測定装置のようにあらかじめボルトの端面を研磨加工しておく等の前段取り作業も不要となるので、容易に測定することができ測定工数も低減することができる。
【００４５】
さらに、比較的安価な荷重測定手段および変位測定手段を使用した簡易な装置構成とすることができるため、ねじ締結力測定装置の製造コストを低減することが可能となる。
【００４６】
また、装置がコンパクトにでき、ソケットにより被締結体に反力を伝達できるような部位であれば測定可能であるため、測定対象物に対する制約が少なく適用範囲が広い。
【００４７】
《実施の形態２》
図３は本発明の実施の形態２に係るねじ締結力測定装置の概略構成図であり、図１に示した部材と共通する部材には同一の符号を付し、その説明は一部省略する。
【００４８】
図３に示すねじ締結力測定装置においては、テンショナー１は、ねじの送りによって引張り荷重を加える送りねじ機構部１２を有しており、また、当該送りねじ機構部１２のナット部１３の回転角度を検出する回転角度検出手段としてのエンコーダ１６を備えた変位測定手段が設けられている点で、図１に示す装置と主に相違している。
【００４９】
ねじ機構部１２は、前記ナット部１３と、このナット部１３が螺合するテンショナーシャフト２の外面に形成されたおねじ部１４とから構成される。
【００５０】
テンショナー１はまた、前記ナット部１３に係合して回転力を伝達するための回転力伝達用ソケット２１を有しており、回転力伝達用ソケット２１には、例えば下方に臨む六角孔３０が形成される。この回転力伝達用ソケット２１の上方に立設された主軸２２に取り付けられたハンドルＨを回すことによって、ナット部１３が回転し、ねじの送りによってテンショナーシャフト２が上方に引張られることにより引張り荷重を加えるようになっている。
【００５１】
テンショナー１の主軸２２には、エンコーダプレート２３が固着されており、このエンコーダプレート２３には図示省略するが、例えば円周方向等間隔に多数の通孔が形成されている。したがって、例えばフォトセンサからなるエンコーダセンサ２４で前記通孔を検出することにより、回転力伝達用ソケット２１により回転されるナット部１３の回転角度を検出することができる。つまりエンコーダ１６は、エンコーダプレート２３およびエンコーダセンサ２４から構成されている。なお、エンコーダセンサ２４はフォトセンサに限られず、例えば磁気センサを使用することも可能であり、この場合にはエンコーダプレート２３の円周方向等間隔に多数の突起を形成するとよい。
【００５２】
また、エンコーダセンサ２４は円板２５に固着されており、円板２５は、ハンドルＨによりテンショナー１の主軸２２が回転されてもその絶対位置が変化することのないように構成される。すなわち、円板２５の内径部においては軸受部材２９，２９により前記主軸２２に対して回転自在に支持され、一方、円板２５の一端が固定棒２６に連結され、固定棒２６の端部に設けられたマグネット２７により被締結体Ｗに固定されるようになっている。このようにすれば、ねじ締結力の測定時にエンコーダ１６の原点が確実に固定される。なお、マグネット２７をソケット４に固定するように構成することも可能である。
【００５３】
テンショナー１により引張り荷重を加えるときの反力を受ける支持部材としてのソケット４には、ねじ部材のナットｎの回転を規制するための当該ナットｎに係合する係合部としての下方に臨む六角孔２８が形成されている。ソケット４は、ねじ締結力の測定時には被締結体Ｗに押圧されて固定されることになるので、ナットｎがその六角孔２８に係合して確実に当該ナットｎの回転が規制され、測定時に締結状態が変化することを抑制することができる。
【００５４】
また、荷重測定手段としての歪ゲージ１５がテンショナーシャフト２に埋め込まれており、この歪ゲージ１５の出力とテンショナー１による引張り荷重は、あらかじめ校正されている。歪ゲージ１５はテンショナーシャフト２の内部に埋設されているので、外部からの攻撃を受けず常に安定した計測が可能である。
【００５５】
歪ゲージ１５から出力される信号は、歪ゲージアンプ１８で増幅された後、図示しないＡ／Ｄ変換器を経て、演算手段としてのＣＰＵ７に入力され、同様に、エンコーダセンサ２４から出力される信号は、エンコーダアンプ２０で増幅された後、図示しないＡ／Ｄ変換器を経て、ＣＰＵ７に入力される。
【００５６】
そしてＣＰＵ７は、歪ゲージ１５およびエンコーダセンサ２４から出力される信号によって得られるテンショナー１による引張り荷重Ｐおよびその荷重作用点の変位δの代用としてのナット部１３の回転角度αに基づいて、ねじ部材による締結力Ｆを演算する。すなわち、ＣＰＵ７は、前記引張り荷重Ｐの変化量ΔＰと変位δの代用としてのナット部１３の回転角度αの変化量Δαとの比Ｃ′を求め、当該比Ｃ′が所定の割合より大きく変化するときの当該引張り荷重を締結力Ｆとして得るようにしている。
【００５７】
次に、図４および図５を参照して図３に示すねじ締結力測定装置の動作について説明する。
図４はねじ締結力測定準備作業のフローチャート、図５はねじ締結力測定動作のフローチャートである。
【００５８】
まず、測定準備として、テンショナーシャフト２の下部を測定対象のボルトＶの露出部に螺合して取り付け（ステップＳ１）、ソケット４を測定対象のナットｎに被せて嵌合する（ステップＳ２）。次いで、ナット部１３がソケット４の上端面に着座するまで、テンショナーシャフト２のおねじ部１４に軽く締め込む。（ステップＳ３）。そして、回転力伝達用ソケット２１をナット部１３に嵌合し（ステップＳ４）、固定棒２６の端部に設けられたマグネット２７を被締結体Ｗあるいはソケット４に固定する（ステップＳ５）。
【００５９】
ねじ締結力を測定する場合には、ハンドルＨを回転して測定装置のナット部１３を締め付けつつ（ステップＳ１１）、エンコーダセンサ２４から出力される信号によって得られる荷重作用点の変位δの代用としてのナット部１３の回転角度αを計測し（ステップＳ１２）、また歪ゲージ１５から出力される信号によって得られるテンショナー１による引張り荷重Ｐを計測する（ステップＳ１３）。
【００６０】
次いで、ＣＰＵ７は、前記引張り荷重Ｐの変化量ΔＰとナット部１３の回転角度αの変化量Δαとの比Ｃ′を求める（ステップＳ１４）。
【００６１】
前記比Ｃ′は当初、図１に示す装置と同様にして、ボルトＶの外部に露出した部分およびテンショナーシャフト２のみが伸ばされ、この部分のばね定数にしたがって、引張り荷重Ｐとナット部１３の回転角度αとが直線的に変化する。つまり、引張り荷重Ｐの変化量ΔＰとナット部１３の回転角度αの変化量Δαとの比Ｃ′は一定の値Ｃ1 ′をとる。これ以降さらにハンドルＨを回転して引張り荷重Ｐを増加させるとナットｎの座面が被締結体Ｗから浮き上がり始め、引張り荷重Ｐが締結力Ｆよりも大きくなる場合には、ボルトＶの外部に露出した部分およびテンショナーシャフト２に加えてボルトＶの軸部が伸ばされ、この部分のばね定数にしたがって引張り荷重Ｐとナット部１３の回転角度αとが直線的に変化することになる。つまり、引張られる部分の長さが長くなることから少ない荷重で変位するので、引張り荷重Ｐの変化量ΔＰとナット部１３の回転角度αの変化量Δαとの比Ｃ′は、前記値Ｃ1 ′よりも小さい一定の値Ｃ2 ′をとる。
【００６２】
ステップＳ１５では、前記比Ｃ′が当初の値Ｃ1 ′よりも小さくなったか否かが判断され、前記比Ｃ′が当初の値Ｃ1 ′のままであれば、ステップＳ１１に戻ってナット部１３の締め付けを続行し、前記比Ｃ′が当初の値Ｃ1 ′からこれより小さいＣ2 ′に変化した場合には、計測を終了し（ステップＳ１６）、ブザーを鳴らすとともに（ステップＳ１７）、前記比Ｃ′の変化点での引張り荷重Ｐを締結力Ｆとして図示しない表示部に表示する（ステップＳ１８）。
【００６３】
前記比Ｃ′の変化点は、僅かな測定誤差があっても正確に当該変化点を検知することができるように、例えばＣＰＵ７において図２に示すのと同様なグラフから折れ曲り点を演算して求める。なお、簡易的には、比Ｃ′が所定の割合より大きく変化、つまり当初の値Ｃ1 ′を基にした変化の割合が所定値以上となったときで判断してもよい。
【００６４】
このように、本実施の形態２によれば、上記実施の形態１で述べたと同じ効果を奏することができるほか、ねじ機構部１２のナット部１３を回転させ、ねじの送りによってテンショナーシャフト２を上方に引張るようにしたので、きわめて容易に所望の引張り荷重を加えることができる。また、テンショナーシャフト２の引張り力作用点の変位をナット部１３の回転角度で検出するようにしたので、エンコーダ１６等を使用して安価で簡易に変位測定手段を構成することができ、装置全体もさらに安価なものとなる。
【００６５】
《実施の形態３》
図６は本発明の実施の形態３に係るねじ締結力測定装置の概略構成図であり、図２に示した部材と共通する部材には同一の符号を付し、その説明は一部省略する。
【００６６】
図６に示すねじ締結力測定装置においては、送りねじ機構部１２は、軸中心方向に貫通孔３４が形成されたボルト部３２とこれに螺合されるナット部１３とを有している。また、テンショナーシャフト２は、ねじ部材との連結側と反対側の端部にフランジ部３３を有している。そして、前記送りねじ機構部１２は、その貫通孔３４にテンショナーシャフト２が挿通されるようにして、フランジ部３３とソケット４との間に軸受部材３１，３１を介して配置される。
【００６７】
この装置では、ボルト部３２とこれに螺合されるナット部１３から構成される送りねじ機構部１２の全長が長くなるようにナット部１３を回転させることにより、ボルトＶに引張り荷重が加えられる。なお、ナット部１３を回転させる場合に、ボルト部３２の連れ回りを防止する手段を設けることが望ましい。
【００６８】
この装置によれば、送りねじ機構部１２が軸受部材３１，３１に挟まれて回転自在とされているので、回転力伝達用ソケット２１によりナット部１３が回転されることによりボルトＶに引張り荷重が加えられる場合に、その回転力がテンショナーシャフト２およびソケット４に伝わり難い利点がある。
【００６９】
したがって、この装置は特に、図６に示すようにナットを使用しないで被締結体Ｗを締結する場合や、図３に示すようにボルトとナットとを使用して被締結体Ｗを締結するものであるが、ボルト頭部に回り止めがされていない場合等に用いて好ましい。
【００７０】
また、図７に示すように、テンショナーシャフト２は、ねじ部材であるボルトＶのボルト頭部に形成される段差部３５に係合するフック部３６を有している。テンショナーシャフト２をボルトＶに連結する場合には、例えば図中矢印方向にスライドするだけで簡単に取り付けられ、しかもねじ締結力の測定時にテンショナーシャフト２が僅かに回転してもその回転力がボルトＶに伝わりにくく、測定精度上好ましい。また、段差部３５を図７に示すようにリング状の溝とすれば、加工も施し易く、テンショナーシャフト２を任意の方向から取り付けることができ測定の作業性が一層向上する。
【００７１】
なお、テンショナーシャフト２とボルトＶとの連結方法は、図７に示したものに限定されるものではなく、例えば図８（Ａ）に示すように、ボルトＶのボルト頭部におねじ部３７を突設し、テンショナーシャフト２の下部に形成しためねじ部と螺合させて連結したり、図８（Ｂ）に示すように、ボルトＶのボルト頭部にめねじ部３８を形成し、テンショナーシャフト２の下部に突設したおねじ部と螺合させて連結したりすることも勿論可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態１に係るねじ締結力測定装置の概略構成図である。
【図２】  図１に示される装置を使用したねじ締結力測定方法の基本原理を説明するための図であって、（Ａ）〜（Ｄ）は引張り荷重を順次増加させていった場合の様子を示す。
【図３】  本発明の実施の形態２に係るねじ締結力測定装置の概略構成図である。
【図４】  ねじ締結力測定準備作業のフローチャートである。
【図５】  ねじ締結力測定動作のフローチャートである。
【図６】  本発明の実施の形態３に係るねじ締結力測定装置の概略構成図である。
【図７】  図６に示されるテンショナーシャフトをボルトに連結する様子を示す図である。
【図８】  （Ａ）（Ｂ）はテンショナーシャフトをボルトに連結する様子の別案を示す図である。
【符号の説明】
１…テンショナー、
２…テンショナーシャフト（連結部材）、
４…ソケット（支持部材）、
５…ロードワッシャ（荷重測定手段）、
６…変位計（変位測定手段）、
７…ＣＰＵ（演算手段）、
１２…ねじ機構部、
１３…ナット部、
１５…歪ゲージ（荷重測定手段）、
１６…エンコーダ（回転角度検出手段）、
２８…六角孔（係合部）、
２９，３１…軸受部材、
３２…ボルト部、
３３…フランジ部、
３４…貫通孔、
３５…段差部、
３６…フック部、
Ｃ，Ｃ′…比、
Ｆ…締結力、
Ｐ…引張り荷重、
δ…引張り力作用点の変位、
Ｖ…ボルト（ねじ部材）、
ｎ…ナット（ねじ部材）、
Ｗ…被締結体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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