(57)【要約】      （修正有）【課題】ねじ締結体に対し軸直角振動に加え、軸回転振動および軸方向振動を負荷することができる振動試験機を提供する。【解決手段】互いに平行に接合した状態でねじ締結体１によって締結される加振アーム２及びウェイト取付アーム３について、加振アーム２の他端を縦振動を行う稼働軸５に連結軸１１を介して上下に揺動可能に取り付ける。ウェイト取付アーム３は揺動軸１２を支点として上下に揺動可能に軸受支持部１３に取り付ける。加振アーム２及びウェイト取付アーム３のねじ締結体１が取り付けられる各部位には凹部２ａをそれぞれ形成する。また、ワッシャ２０は直線部２０ｂを有するように形成する。また、ウェイト取付アーム３はねじ締結体１の反対側にウェイト４を取り付ける。稼働軸５のストロークは最下点において加振アーム２がウェイト取付アーム３に対して自身の長手方向に沿って最大限相対変位するように設定する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボルト及びナットから成るねじ締結体（１）によって締結された被締結物（２、３）に対し所定の振動を負荷して前記ねじ締結体（１）の緩み防止性能を評価する振動試験機であって、
前記被締結物（２、３）は、上下に繰り返し移動しながら揺動することにより前記ねじ締結体（１）に振動を負荷する第１アーム（２）と、
所定の回転モーメントによって付勢されながら固定軸（１２）を支点として上下に繰り返し揺動することにより前記ねじ締結体（１）に振動を負荷する第２アーム（３）とから構成されることを特徴とする振動試験機。
【請求項２】
請求項１に記載の振動試験機において、
前記第１アーム（２）及び前記第２アーム（３）は互いに平行に接合した状態で前記ねじ締結体（１）によって締結され、且つ
前記第１アーム（２）は縦振動を行う稼働軸（５）に揺動可能に連結されることを特徴とする振動試験機。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の振動試験機において、
前記第１アーム（２）及び前記第２アーム（３）は、円弧部（２０ａ）と直線部（２０ｂ）から成る座金（２０）を介して前記ねじ締結体（１）によってそれぞれ締結されると共に、前記ねじ締結体（１）が取り付けられる各部位には凹部（２ａ、３ａ）がそれぞれ形成されていることを特徴とする振動試験機。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の振動試験機において、
前記稼働軸（５）のストロークは前記縦振動の最下点において、前記第１アーム（２）が前記第２アーム（３）に対し自身の長手方向に沿って最大限に相対変位するように設定されていることを特徴とする振動試験機。
【請求項５】
請求項１から４の何れか１項に記載の振動試験機において、
前記第２アーム（３）はカウンター・ウェイト（４）を有し、前記カウンター・ウェイト（４）の取付位置は可変であることを特徴とする振動試験機。
【請求項６】
請求項２から５の何れか１項に記載の振動試験機において、
前記稼働軸（５）はクランク機構（７、８）に接続され、プーリー機構（１０）を介して回転駆動源（９）に接続されることを特徴とする振動試験機。
【請求項７】
請求項６に記載の振動試験機において、
前記回転駆動源（９）は交流式電動機であり、前記交流式電動機は回転数がインバータによって可変することが出来るように構成されていることを特徴とする振動試験機。
【請求項８】
請求項１から７の何れか１項に記載の振動試験機において、
前記ねじ締結体（１）は軸力を計測するセンサ（１ｃ）を有し、前記センサ（１ｃ）によって軸力をリアルタイムに計測することができることを特徴とする振動試験機。
【請求項９】
請求項１から８の何れか１項に記載の振動試験機において、
前記ねじ締結体（１）の両側には前記第１アーム（２）と前記第２アーム（３）に対し隙間（ｄ２）を有しながら前記第１アーム（２）及び前記第２アーム（３）を貫通する揺動規制ピン（３０）がそれぞれ設けられていることを特徴とする振動試験機。
【請求項１０】
請求項１から９の何れか１項に記載の振動試験機を使用したねじ緩み試験方法であって、
前記第１アーム（２）及び前記第２アーム（３）が互いに平行に接合した状態で前記ねじ締結体（１）を所定の第１締め付けトルクで締結したときの前記ねじ締結体（１）の軸力の変動を計測する予備試験工程と、
前記ねじ締結体（１）を所定の第２締め付けトルクで締結した後に、所定の第３締め付けトルクで締結された前記ねじ締結体（１）が５秒以内に軸力がゼロとなる第１加振条件で前記稼働軸（５）を単振動させ、前記ねじ締結体（１）の軸力の変動を計測する第１回緩み振動試験工程と、
前記第１回緩み振動試験工程の後、残留軸力が８０％以上である前記ねじ締結体（１）に対し所定の第４締め付けトルクで締結した後に、軸力の低下率が最も大きい前記ねじ締結体（１）が３０秒以内に軸力がゼロとなる第２加振条件で前記稼働軸（５）を単振動させ、前記ねじ締結体（１）の軸力の変動を計測する第２回緩み振動試験工程と、
を備えることを特徴とするねじ緩み方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載のねじ緩み試験方法において
前記ねじ締結体（１）のねじ部に潤滑剤を満遍なく塗布する潤滑工程を有することを特徴とするねじ緩み試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は振動試験機及びねじ緩み試験方法に関し、より詳細には、ねじ締結体に対し軸直角振動に加え、軸回転振動および軸方向振動を負荷することができる振動試験機、並びにねじの緩み防止性能を公平に評価することが出来るねじ緩み試験方法に関するものである。 
【背景技術】
【０００２】
建築、プラント及び、橋梁などの公共インフラをはじめ、自動車、鉄道、鉄鋼、産業機械、建設機械、造船などの幅広い分野で、ねじの高強度化及び、緩み防止技術の開発は喫緊の課題である。一般にねじとその被締結物（以下「ねじ締結体」という）は、締め付けによってボルトの軸部に発生している引張り力(ボルト軸力)と被締結物に発生している圧縮力(締付力)により一体化されている。これらの力は、ねじ締結体に外力が作用していない時は、互いに釣り合っており、その状態における両者を総称して「予張力」と言われている。締め付けの際にねじ締結体に発生し、保持されるはずの予張力が、機械の使用中に何らかの原因で低下することがある。このような予張力の低下をねじの緩みと言われている。ねじの緩みは、ナット戻り回転の有無によって大きく２つに分類することができる。
【０００３】
先ず、ナット戻り回転によらない緩みとしては、（１）初期緩み、（２）陥没緩み、（３）微動摩耗による緩み、（４）密封材（シール材）の永久変形による緩み、（５）過大外力による緩み、（６）熱的原因による緩み等が挙げられる。
【０００４】
（１）初期緩みとは、被締結物の表面粗さの微小な凹凸が締結後に時間経過や外力によりへたった場合に発生するねじの緩みである。（２）陥没緩みとは、接触部の面圧が高過ぎ、接触部表面が塑性変形することにより発生するねじの緩みである。（３）微動磨耗による緩みとは、接触部の内、特に被締結物の接合部が外力によってすべり、磨耗を生じることにより発生するねじの緩みである。（４）密封材の永久変形による緩みとは、ガスケット等の異種材料の密封材がへたることによって発生するねじの緩みである。（５）過大外力による緩みとは、被締結物の面圧による陥没以外で過大な外力によりボルト自体の塑性伸び進行により発生するねじの緩みである。（６）熱的原因による緩みとは、熱膨張によりボルトの軸力が低下することにより発生するねじの緩みである。
【０００５】
他方、ナット戻り回転による緩みとしては、（１）軸回り方向繰り返し外力による緩み、（２）軸直角方向繰り返し外力による緩み、（３）軸方向繰り返し外力による緩み等が挙げられる。（１）軸回り方向繰り返し外力による緩みとは、ボルト軸線回りのモーメントが被締結物に作用し接触部がすべり、その上のナット又はボルト頭座部でもすべりが生じた場合に、ナット又はボルトが戻り回転することにより発生するねじの緩みである。（２）軸直角方向繰り返し外力による緩みとは、ボルト軸直角方向の外力が繰り返し作用する場合に接触部がすべり、ナット又はボルトが戻り回転することにより発生するねじの緩みである。（３）軸方向繰り返し外力による緩みとは、ボルト軸方向の外力が準静的に或いは衝撃的に繰り返し作用する場合、ナット又はボルトが戻り回転することにより発生するねじの緩みである。
【０００６】
ねじの緩み評価規格としては、米国航空規格であるＮＡＳ３３５０が古くから使われている。欧州では、ドイツ航空産業、欧州自動車産業規格ＤＩＮ６５１５１が使用されてきたが、２０１０年の改定で、ドイツ鉄道産業、欧州自動車産業規格ＤＩＮ２５２０１として、より詳細な試験条件が規程された。ＩＳＯではねじの緩み試験方法は明確に規定されていなかった。しかし、２０１５年１２月にＤＩＮ２５２０１をベースに、より詳細な試験評価条件が示され、このＩＳＯ国際航空宇宙産業規格ＩＳＯ１６１３０が、最近では世界標準規格となっている。各規格について以下に簡単に記載する。
【０００７】
［ドイツ航空産業、欧州自動車産業規格：ＤＩＮ６５１５１］
この規格は、１９６９年にＧｅｒｈａｌｄ  Ｊｕｎｋｅｒ氏が論証したボルトファスナーの直角方向からのせん断振動に対する自己緩み傾向の研究に対し、ドイツ自動車技術者協会が、この有効性を確認し、ＤＩＮ６５１５１として規格化してから、世界標準として使用されてきた。この規格では、試験装置の基本的構造として、振動は、偏心タペットに接続するコネクティングロッドの取り付け位置を変え、振動を与え、その時のボルトの軸力を測定して、緩み具合を判定する。しかし、試験プロトコル(振動数、振幅、振動負荷時間、ワッシャなどのファスナー構造など)や、結果評価などは規定されていない。
【０００８】
［ドイツ鉄道産業、欧州自動車産業規格：ＤＩＮ２５２０１］
ＤＩＮ６５１５１では、テストタイプや試験方法の規定がなく、任意でテストプロトコルを設定出来たが、ＤＩＮ２５２０１では、効果的な横変位量を求める為、ロック機構が付いていないボルト・ナット(参照試験材)を、比較するロック機構の付いたボルト・ナットの形状、材質、ねじ仕様を同一とし参照試験を実施し、それで得られた横変位量で、実際のロック機構の付いたボルト・ナットを検証試験する。検証試験では、１２セットのボルト・ナットでロック機能を判定評価する。試験周波数は、１２．５Ｈｚ、２０００振動回と明確に指定された。テストパラメーターとテストフィッティングに関しては、Ｄ６５１５１では、パラメーターの規定がなく、ワッシャの使用も規定されておらず、クランプ長の指定もなかった。Ｄ２５２０１では、振動数は上記の通りで、ワッシャ使用は、ＩＳＯ７０９３−１と、ＩＳＯ４７５９−３の規定品を必ず試験毎に新品を使用しなければならない。クランプ長比は、１：１．７でなければならない。判定評価においては、ＤＩＮ６５１５１が、試験者の裁量であったのに対し、ＤＩＮ２５２０１では、振動を２０００回負荷し、その時の残留軸力が８０％を境に良否判定することとなった。軸力減衰カーブの安定性も判断の基準となる。試験結果の有用に関しては、ＤＩＮ６５１５１では、一つのサイズの試験評価を全てのサイズに流用出来たが、ＤＩＮ２５２０１では、全てのファスナーサイズを試験しなければならない事となった。報告書に関しても、ＤＩＮ６５１５１では、厳密な要求はなかったが、ＤＩＮ２５２０１では、報告書に記載しなければならない項目が細かく規定されている。
【０００９】
［国際航空宇宙産業規格：ＩＳＯ１６１３０］
試験内容の規定に関しては、ＤＩＮ２５２０１とまったく同様であるが、試験結果の判定基準を更に具体的に規定したことと、軸力だけではなく、締め付けトルクや緩めトルクを導入した事である。トルクと軸力の関係は、ＩＳＯ１６０４７、２００５、３、３改修の規定を満たす事が要求されている事である。その内容は、最終負荷軸力を与える為の締め付けトルクの計測とそのトルクカーブの取得、セルフロックトルク(プリベリングトルク)の測定が追加されている。
【００１０】
また、上記ねじの緩み評価規格に適用されるねじのねじ緩み試験機としては、米国航空規格ＮＡＳ３３５０で認証された、ＮＡＳ式軸直角衝撃振動試験機（例えば、非特許文献１を参照。）が古くから使われてきた。が、欧州では、ドイツ航空産業、欧州自動車産業規格ＤＩＮ６５１５１で認証された、ユンカー(Junker)式軸直角振動試験機が使用されている（例えば、非特許文献２を参照。）。その後ドイツ鉄道産業、欧州自動車産業規格ＤＩＮ２５２０１が改定された事に伴い、ユンカー式もこの規格に準拠できるよう改造された。ねじのねじ緩み試験方法としては、ＤＩＮ２５２０１とＩＳＯ１６１３０は同一である為、ユンカー式軸直角振動試験機を用いた試験方法が、標準的に使用されている。
【００１１】
ねじのねじ緩み試験は、大きく（１）軸直角振動式、（２）軸回り振動式、（３）軸方向荷重増減式、（４）衝撃式、に分類することができる。（１）軸直角振動式とは、固定板と振動板とを試験用ボルト・ナットで締結し、振動板に軸直角方向の外力を加えて振動変位させる試験方法で、この試験方法には、回転成分は、一切含んでおらず、平行変位だけのものである。（２）軸回り振動式は、更に（２ａ）トルク式と（２ｂ）加振式とに分類することができる。（２ａ）トルク式とは、固定板と振動板とを試験用ボルト・ナットで締結し、振動板にトルクを加えてボルト軸の回りに回転変位させる方式で、この試験方式には、平行変位を含まない回転変位だけのものである。（２ｂ）加振式とは、振動板にアームを設け、その先に重りをつけ、そして固定板を振動台に載せ加振する事で、回転変位を起させるものである。
【００１２】
（３）軸方向荷重増減式とは、ボルト頭部及び、ナット座面にそれぞれ金具をあてがい引っ張り試験機で軸方向の負荷を繰り返すものである。（４）衝撃式は、更に（４ａ）加振式、（４ｂ）ＮＡＳ式、（４ｃ）落下式及び（４ｄ）ハンマー式に分類することができる。（４ａ）加振式とは、試験用ボルト・ナットで締め付けたねじ締結体を鉛直方向の長穴内に横たえ振動させるものである。（４ｂ）ＮＡＳ式とは、長穴の本体を振動台で上下に振動させ長穴の上下端で軸直角方向の衝撃を与えるものである。（４ｃ）落下式とは、試験用ボルト・ナットで二つの円筒を締め付けた締結体を一定の高さから落下させて、二つの円筒を軸方向に分離させるような衝撃を加えるものである。（４ｄ）ハンマー式とは、固定体と衝撃受け板とを試験用ボルト・ナットで締結し、衝撃受け板にハンマー振り下げによる軸直角方向の衝撃を加えるものである。上記試験方式の中で、世界で多く使用されている試験方式は、衝撃式のＮＡＳ式と軸直角振動式のユンカー式である。
【００１３】
図９は、ＮＡＳ３３５０規格に準拠したねじ緩み試験機（ＮＡＳ衝撃式試験機）の要部を示す説明図である。この試験機は、ねじ軸直角方向に強い衝撃振動（１５Ｇ）を与える軸直角加振試験である。評価については、ボルトに装着したナットが１７分間後、３６０度の範囲で緩まなかった状態を確認する試験評価方式である。緩み防止が施されたねじ（以下「緩み防止ねじ」という。）の殆どが、ナットの回転緩みが３６０度を超えない為、メーカー各社は差別化の為に、ねじの戻しトルクを測定して、緩み度合いを比較している。振動条件については、振動数：１７５０〜１８００ｃｐｍで、３００００cycles、約１７分間ボルト軸直角方向(タテ)加振衝撃を与えることである。加振力が、ねじの締結摩擦による緩み難さを上回れば、ボルトに装着したナットは、緩んでしまうことになる。ねじの振動として、多くの要素がこの加振である為、それを繰り返し加えた試験方法は、ねじの緩みが絶対許されない航空機の規格として、定められたものである。適用分野については、金属部同士がぶつかり合う衝撃振動荷重が掛かる部位に使用するねじ（例えばロケット、砕岩機、建設機械等に使用されるねじ）の評価に適している。
【００１４】
図１０は、ＤＩＮ６５１５１及びＤＩＮ２５２０１規格に準拠したユンカー(Junker)式振動試験機の要部を示す説明図である。この試験機は、ねじ軸直角ねじ緩み試験機の一種で、回転を含まない横変位の繰り返し荷重によるねじのねじ緩み試験方式を採用する。ＮＡＳ式と異なり、ねじの軸力を直接測定することにより、ねじの緩み過程でねじの軸力が低下する状況を評価出来る点が特徴である。この振動試験機は、振動条件として０.３ｍｍ〜０.７５ｍｍ幅の１０〜１５Ｈｚの横揺れをねじ軸に継続的に与えることで、ねじの緩み難さを試験することができる。適用分野については、静的、動的振動を問わず、磨耗による緩み防止効果を利用しているねじ（例えば自動車用、機械装置用、建造物用等に使用されるねじ）の評価に適している。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１５】
【非特許文献１】"NAS3350準拠ねじの緩み評価試験（振動試験）"、［online］、ＪＦＥテクノリサーチ株式会社、［平成29年11月30日検索］、インターネット
【非特許文献２】"2015年12月に発行された最新のユンカー振動試験″、［online］、エイ・エフ・エム  ジャパン株式会社、［平成29年11月30日検索］、インターネット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
上記ＮＡＳ式衝撃振動試験機又はユンカー式振動試験機の場合、試験用ボルト・ナットに対し軸直角振動を付与している。ユンカー式振動試験機は、ＮＡＳ式衝撃振動試験機より厳しい振動負荷を試験用ボルト・ナットに与えることが出来る。
【００１７】
しかし、ユンカー式振動試験機を適用した場合でも、多くの緩み防止ねじが合格してしまう。最新の国際航空宇宙産業ＩＳＯ１６１３０では、ユンカー式振動試験機での、試験条件をより厳しいものとしたが、この試験でも数十種類の商品が合格となる状況であり、それら緩み防止ねじが緩むことで脱落事故も報告されている。
【００１８】
そこで、本発明は上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであり、その目的は、自然環境で橋梁物があらゆる角度に振動することを想定し、ねじ締結体に対し軸直角振動に加え、軸回転振動および軸方向振動を負荷することができる振動試験機、並びにねじの緩み防止性能を公平に評価することが出来るねじ緩み試験方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記目的を達成するための本発明に係る振動試験機は、ボルト及びナットから成るねじ締結体（１）によって締結された被締結物（２、３）に対し所定の振動を負荷して前記ねじ締結体（１）の緩み防止性能を評価する振動試験機であって、前記被締結物（２、３）は、上下に繰り返し移動しながら揺動することにより前記ねじ締結体（１）に振動を負荷する第１アーム（２）と、所定の回転モーメントによって付勢されながら固定軸（１２）を支点として上下に繰り返し揺動することにより前記ねじ締結体（１）に振動を負荷する第２アーム（３）とから構成されることを特徴とする。
【００２０】
上記構成では、第１アーム（２）と第２アーム（３）が締結された状態で第１アーム（２）は上下に移動・揺動を行い、第２アーム（３）は上下にいわゆるシーソー運動（揺動）を行う。従って、第１アーム（２）の揺動が反転する場合、第２アーム（３）の揺動は強制的に反転させられることになる。その結果、ねじ締結体（１）に対し第１アーム（２）を介して軸直角方向に衝撃力（以下「軸直角衝撃力」という）が負荷されるのと同時に第２アーム（３）を介して軸回転方向に衝撃モーメント（以下「軸回転衝撃モーメント」という）が負荷されることになる。つまり、上記構成によれば第１アーム（２）が上下に繰り返し移動する場合、ねじ締結体（１）に対し第１アーム（２）を介して軸直角振動が負荷されるのと同時に第２アーム（３）を介して軸回転振動（角加速度振動）が負荷されることになる。
【００２１】
本発明の第２の特徴は、前記第１アーム（２）及び前記第２アーム（３）は互いに平行に接合した状態で前記ねじ締結体（１）によって締結され、且つ前記第１アーム（２）は縦振動を行う稼働軸（５）に揺動可能に連結されることである。
【００２２】
上記構成では、稼働軸（５）が縦方向に振動する場合、第１アーム（２）がねじ締結体（１）又は第２アーム（３）に対し自身の長手方向に沿って左右に相対変位する。これによりねじ締結体（１）に対し第１アーム（２）を介して軸直角振動が好適に負荷されることになる。
【００２３】
本発明の第３の特徴は、前記第１アーム（２）及び前記第２アーム（３）は、円弧部（２０ａ）と直線部（２０ｂ）から成る座金（２０）を介して前記ねじ締結体（１）によってそれぞれ締結されると共に、前記ねじ締結体（１）が取り付けられる各部位には凹部（２ａ、３ａ）がそれぞれ形成されていることである。
【００２４】
上記構成では、稼働軸（５）が縦方向に振動する場合あるいは第２アーム（３）が固定軸（１２）を支点として上下に揺動する場合、座金（２０）の直線部（２０ｂ）と凹部（２ａ、３ａ）が干渉する。その結果、ねじ締結体（１）に対し第１アーム（２）を介して軸直角振動が負荷されるのと同時に第２アーム（３）を介して軸回転振動（角加速度振動）が負荷されることになる。
【００２５】
本発明の第４の特徴は、前記稼働軸（５）のストロークは前記縦振動の最下点において、前記第１アーム（２）が前記第２アーム（３）に対し自身の長手方向に沿って最大限に相対変位するように設定されていることである。
【００２６】
上記構成では、第１アーム（２）が第２アーム（３）に対し上記最大限に相対変位する場合、各アームの凹部（２ａ、３ａ）が座金（２０）の直線部（２０ｂ）に当接した状態になる。その状態において第２アーム（３）の揺動が強制的に反転させられる場合、ねじ締結体（１）に対し第１アーム（２）を介してより大きな軸直角衝撃力（軸直角振動）が負荷されるのと同時に、第２アーム（３）を介してより大きな軸回転衝撃モーメント（軸回転振動）が負荷されることになる。
【００２７】
本発明の第５の特徴は、前記第２アーム（３）はカウンター・ウェイト（４）を有し、前記カウンター・ウェイト（４）の取付位置は可変であることである。
【００２８】
上記構成では、上記シーソー運動する第２アーム（３）においてカウンター・ウエイト（４）の取り付け位置を、アームの揺動支点（１２）からずらすことにより、揺動支点（１２）からカウンター・ウェイト（４）までの距離を大きく確保することが出来る。その結果、揺動支点（１２）の小さな機械的遊びによってカウンター・ウェイト（４）がねじ締結体（１）の軸方向に平行に大きく変位する。これにより、ねじ締結体（１）に対し軸方向振動を与えることが出来る。
【００２９】
本発明の第６の特徴は、前記稼働軸（５）はクランク機構（７、８）に接続され、プーリー機構（１０）を介して回転駆動源（９）に接続されることを特徴とする。
【００３０】
上記構成では、稼働軸（５）を縦方向に好適に単振動させることが出来る。
【００３１】
本発明の第７の特徴は、前記回転駆動源（９）は交流式電動機であり、前記交流式電動機は回転数がインバータによって可変することが出来るように構成されていることである。
【００３２】
上記構成では、稼働軸（５）を縦方向に所望の周波数で単振動させることが出来る。
【００３３】
本発明の第８の特徴は、前記ねじ締結体（１）は軸力を計測するセンサ（１ｃ）を有し、前記センサ（１ｃ）によって軸力をリアルタイムに計測することができることである。
【００３４】
上記構成では、ねじ締結体（１）の緩み防止性能を正しく評価することができる。
【００３５】
本発明の第９の特徴は、前記ねじ締結体（１）の両側には前記第１アーム（２）と前記第２アーム（３）に対し隙間（ｄ２）を有しながら前記第１アーム（２）及び前記第２アーム（３）を貫通する揺動規制ピン（３０）がそれぞれ設けられていることである。
【００３６】
上記構成では、第１アーム（２）と第２アーム（３）との間の折れ曲げ角度を所定の角度以内に抑えることが可能となる。これにより、ねじ締結体（１）に安定して軸直角振動に加え、軸回転振動および軸方向振動を負荷することが出来るようになる。
【００３７】
本発明の第１０の特徴は、上記振動試験機を使用したねじ緩み試験方法において、前記第１アーム（２）及び前記第２アーム（３）が互いに平行に接合した状態で前記ねじ締結体（１）を所定の第１締め付けトルクで締結したときの前記ねじ締結体（１）の軸力の変動を計測する予備試験工程と、前記ねじ締結体（１）を所定の第２締め付けトルクで締結した後に、所定の第３締め付けトルクで締結された前記ねじ締結体（１）が５秒以内に軸力がゼロとなる第１加振条件で前記稼働軸（５）を単振動させ、前記ねじ締結体（１）の軸力の変動を計測する第１回緩み振動試験工程と、前記第１回緩み振動試験工程の後、残留軸力が８０％以上である前記ねじ締結体（１）に対し所定の第４締め付けトルクで締結した後に、軸力の低下率が最も大きい前記ねじ締結体（１）が３０秒以内に軸力がゼロとなる第２加振条件で前記稼働軸（５）を単振動させ、前記ねじ締結体（１）の軸力の変動を計測する第２回緩み振動試験工程とを備えることである。
【００３８】
上記構成では、上記振動試験機を用いてねじ締結体（１）のねじ緩み防止性能を正しく評価することが出来る。
【００３９】
本発明の第１１の特徴は、上記ねじ緩み試験方法は前記ねじ締結体（１）のねじ部に潤滑剤を満遍なく塗布する潤滑工程を有することである。
【００４０】
上記構成では、優れたねじ緩み防止性能を有するねじ締結体（１）を選定することが出来る。
【発明の効果】
【００４１】
本発明の振動試験機によれば、自然環境で橋梁物があらゆる角度に振動することを想定し、ねじ締結体に対し軸直角振動に加え、軸回転振動および軸方向振動を負荷することが出来るようになる。また本発明のねじ緩み試験方法によれば、ねじの緩み防止性能を公平に評価することが出来るようになる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施形態に係る振動試験機を示す斜視説明図である。
【図２】図１のＡ部拡大図である。
【図３】図２のＢ矢視図である。
【図４】試験片、加振アーム及びウェイト取付アームについての長手方向に沿った相対位置関係を示す説明図である。
【図５】ウェイト取付アームが加振アームに対し相対回転をする前の加振アーム及びウェイト取付アームの軌跡を示す説明図である。
【図６】ウェイト取付アームが加振アームに対し相対回転を開始した後の加振アーム及びウェイト取付アームの軌跡を示す説明図である。
【図７】ウェイト取付アームが加振アームに対し相対回転を開始し、稼働軸の移動方向が反転した後の加振アーム及びウェイト取付アームの軌跡を示す説明図である。
【図８】本発明の振動試験機を使用したねじ緩み試験の試験工程を示す説明図である。
【図９】ＮＡＳ３３５０規格に準拠したねじ緩み試験機（ＮＡＳ衝撃式試験機）の要部を示す説明図である。
【図１０】ＤＩＮ６５１５１及びＤＩＮ２５２０１規格に準拠したユンカー(Junker)式振動試験機の要部を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００４４】
図１は、本発明の一実施形態に係る振動試験機１００を示す斜視説明図である。図２は図１のＡ部拡大図である。図３（ａ）は図２のＢ矢視図である。図３（ｂ）は図３（ａ）からボルト１ａの頭部とワッシャ２０を除いた図である。この振動試験機１００は、試験用ボルト・ナット（以下「ねじ締結体」という）１に対し軸直角振動に加え、軸回転振動（角加速度振動）および軸方向振動を負荷することが出来るように構成されている。また、ねじ締結体１によって締結された二枚のアーム（加振アーム２及びウエイト取付けアーム３）に対し、 縦振動(振動周波数、例えば１７５０〜１８００［ｃｐｍ］）を加振アーム２に与えたときの、ねじ締結体１のボルト軸力変動（軸力低下）の経過をリアルタイムで計測することが出来るように構成されている。
【００４５】
そのための構成として、この振動試験機１００は、試験片としてのねじ締結体１と、互いに平行に接合した状態でねじ締結体１によって締結されると共にねじ締結体１に所定の振動を負荷する加振アーム２及びウェイト取付アーム３と、ウェイト取付アーム３に取り付けられるウェイト４と、加振アーム２に連結し所定のストロークで縦方向に往復運動（単振動）する稼働軸５と、稼働軸５を横方向に支持しながら縦方向に対し摺動させるシリンダ６と、稼働軸５に連結し回転運動を往復運動に変換するクランク７と、クランク７の回転軸であるクランク軸８と、稼働軸５を往復運動させるための回転動力を発生するモータ９と、モータ９の回転動力をクランク軸８に伝達するプーリー９と、加振アーム２と稼働軸５を連結する連結軸１１と、ウェイト取付アーム３を揺動（シーソー運動）させる揺動軸１２と、揺動軸１２を回転可能に支持する軸受支持部１３と、ねじ締結体１のボルト軸力に係るデータを処理・表示するコンピュータＰＣと、ねじ締結体１に対する締め付けトルクを計測するトルクセンサ（図示せず）とを具備して構成される。以下各構成について更に説明する。
【００４６】
図２に示されるように、ねじ締結体１は、ボルト１ａと、ボルト１ａと螺合する２つのナット１ｂ,１ｂ（いわゆるダブルナット）とから成り、ボルト１ａとナット１ｂとの間には被締結物である加振アーム２及びウェイト取付アーム３と、ねじ締結体１によるボルト軸力（締結力）を広範囲に作用させるためのワッシャ２０と、ねじ締結体１のボルト軸力（締結力）を計測するロードセル１ｃとが配設されている。なお、ナット１ｂ,１ｂについて、内側のナット１ｂは少しだけ緩む方向に戻されており、これにより内外のナット１ｂ,１ｂが相互に軸方向に押し合い、ナット１ｂ,１ｂが容易に緩まないようになっている。
【００４７】
加振アーム２とウェイト取付アーム３は互いに平行に接合した状態でワッシャ２０,２０を介してねじ締結体１によって締結される。加振アーム２のボルト１ａが取り付けられる部位には凹部２ａが形成されている。同様に、ウェイト取付アーム３のナット１ｂが取り付けられる箇所には凹部３ａが形成されている。
【００４８】
また、ねじ締結体１の両側には加振アーム２とウェイト取付アーム３を貫通する回動自在な揺動規制ピン３０,３０がそれぞれ設けられている。詳細については図３を参照しながら後述するが、揺動規制ピン３０,３０によって加振アーム２とウェイト取付アーム３の折れ曲げ角度が、所定の角度以下に制限されることになる。
【００４９】
図３（ａ）に示されるように、ワッシャ２０の両端は直線状に切断され、円弧部２０ａと直線部２０ｂが交互に結合した形状を成している。また、ワッシャ２０の直線部２０ｂと凹部２ａとの間には隙間ｄ０（以下「ワッシャ隙間ｄ０」という）が形成されている。ワッシャ２０の材質としては、例えばＨＲＣ（硬度）が４５〜５０のＳ４５Ｃ（炭素鋼材）であり、表面に四三酸化鉄被膜を形成する表面処理が施されている。
【００５０】
また図３（ｂ）に示されるように、加振アーム２及びウェイト取付アーム３の各凹部２ａ,３ａにはボルト用貫通穴２ｂ,３ｂがそれぞれ形成されている。ボルト用貫通穴２ｂ,３ｂとボルト１ａとの間には隙間（遊び）ｄ１（以下「ボルト遊びｄ１」という）がある。同様に、各凹部２ａ,３ａの両側には揺動規制ピン３０,３０が通過するピン用貫通穴２ｃ,３ｃがそれぞれ形成されている。ピン用貫通穴２ｃ,３ｃと揺動規制ピン３０との間には隙間（遊び）ｄ２（以下「ピン遊びｄ２」という）がある。その他にも稼働軸５と連結軸１１との間の遊び、或いは揺動軸１２と軸受支持部１３との間の遊び、或いはワッシャ２０とボルト１ａとの間の遊び等がある。なお、以降において説明の都合上、ボルト遊びｄ１≧ピン遊びｄ２≧ワッシャ隙間ｄ０とし、ワッシャ隙間ｄ０とボルト遊びｄ１とピン遊びｄ２以外の機械的な遊びについては考慮しないことにする。
【００５１】
従って、稼働軸５が上下に往復移動（単振動）する場合、加振アーム２はねじ締結体１に対し自身の長手方向に沿ってワッシャ隙間ｄ０だけ左右に相対変位すると共に連結軸１１を支点としてピン遊びｄ２だけ上下に揺動することが出来る。一方、ウェイト取付アーム３はねじ締結体１に対し自身の長手方向に沿って相対変位することは出来ないが、ねじ締結体１に対し揺動軸１２を支点としてピン遊びｄ２だけ上下に揺動することが出来る。ねじ締結体１はウェイト取付アーム３に対し長手方向に沿ってワッシャ隙間ｄ０だけ左右に相対変位すると共にボルト遊びｄ１だけ上下に相対変位することが出来る。そのため、加振アーム２はウェイト取付アーム３に対し自身の長手方向に沿って最大で２ｄ０だけ相対変位することができる。
【００５２】
また、ウェイト取付アーム３はウェイト４によって図上時計方向に回転するように常時付勢されている。従って、稼働軸５が移動方向を反転する際、加振アーム２の揺動あるいはウェイト取付アーム３の揺動が強制的に反転または静止させられる。この場合、ねじ締結体１に対し加振アーム２を介して軸直角衝撃力またはウェイト取付アーム３を介して軸回転衝撃モーメントが負荷されることになる。また、揺動軸１２からウェイト４に到る距離が大きい場合、稼働軸５が移動方向を反転する際、ウェイト取付アーム３を介してねじ締結体１に対し軸方向衝撃力が負荷される。
【００５３】
稼働軸５（連結軸１１）は縦方向（鉛直方向）に沿って所定のストローク（例えば１１ｍｍ）で往復運動をする。それに連動して加振アーム２は連結軸１１を支点として上下に揺動しながらねじ締結体１に対し自身長手方向に沿って図上左右に相対変位をする。一方、ウェイト取付アーム３は、稼働軸５の往復運動に連動して揺動軸１２（定点）を支点として揺動（シーソー運動）をする。稼働軸５のストロークは、稼働軸５が最下点に達するとき加振アーム２がウェイト取付アーム３に対して自身の長手方向に沿って最大限相対変位するように設定されている。この場合、ねじ締結体１に対し加振アーム２を介して軸直角衝撃力が負荷されると共に、ウェイト取付アーム３を介してウェイト４による軸回転衝撃モーメントが負荷される。なお、以降において連結軸１１と揺動軸１２が同一高さにある状態のことを「中立状態」ということにする。
【００５４】
同様に、ボルト・連結軸間距離Ｌ１とボルト・揺動軸間距離Ｌ２との相和（＝Ｌ１＋Ｌ２）が最大となるときに、ねじ締結体１（ボルト１ａ）に対し加振アーム２を介して軸直角衝撃力が負荷されるのと同時に、ねじ締結体１（ボルト１ａ）に対しウェイト取付アーム３を介してウェイト４による軸回転衝撃モーメントが負荷される。なお、以降において加振アーム２を介して軸直角衝撃力が繰り返し負荷されることを「軸直角振動」と、ウェイト取付アーム３を介してウェイト４による軸回転衝撃モーメントが繰り返し負荷されることを「軸回転振動」又は「軸角加速度振動」ということにする。また、中立状態におけるボルト・連結軸間距離Ｌ１とボルト・揺動軸間距離Ｌ２との相和をＬ０とする。以降において同様である。
【００５５】
再び図１に戻って、モータ９としては例えば三相ＡＣモータを使用することが出来る。この場合モータ９の回転数はインバータによって制御される。なおモータ９は三相ＡＣモータだけに限定されず、回転数が制御可能なあらゆる種類の原動機（ＤＣモータ、ステッピングモータ、ブラシレスモータ、内燃機関、ハイブリッド機関、油圧モータ等）を使用することが出来る。また、モータ９に要求される回転数の範囲は、例えば４２８〜１９９５［ｃｐｍ］である。
【００５６】
図４は、ねじ締結体１、加振アーム２及びウェイト取付アーム３についての長手方向に沿った相対位置関係を示す説明図である。図４（ａ）は中立状態におけるこれらの相対位置を示している。図４（ｂ）は加振アーム２がねじ締結体１に対し長手方向に沿ってワッシャ隙間ｄ０だけ相対変位したときのこれらの相対位置を示している。図４（ｃ）は加振アーム２がウェイト取付アーム３に対し長手方向に沿って２ｄ０だけ相対変位したときのこれらの相対位置を示している。
【００５７】
図４（ａ）に示されるように、加振アーム２及びウェイト取付アーム３の各凹部２ａ,３ａとワッシャ２０,２０との間にはワッシャ隙間ｄ０がそれぞれ形成されている。一方、ボルト１ａと加振アーム２及びウェイト取付アーム３との間にはボルト遊びｄ１がそれぞれ形成されている。また、揺動規制ピン３０と加振アーム２及びウェイト取付アーム３との間にはピン隙間ｄ２がそれぞれ形成されている。
【００５８】
図４（ｂ）に示されるように、稼働軸５（図３）が下方に移動を開始すると、加振アーム２はねじ締結体１に対し長手方向に沿って図上左側に相対変位する。この場合、ワッシャ隙間ｄ０≦ボルト遊びｄ１、ピン隙間ｄ２のため、ボルト頭部側のワッシャ２０が加振アーム２の凹部２ａの内壁に当接する。その結果、ワッシャ２０が加振アーム２の凹部２ａの内壁に押され、加振アーム２及びねじ締結体１が一体となってウェイト取付アーム３に対し図上左側に相対変位し始める。この場合、ボルト・連結軸間距離はＬ１＋ｄ０になる。
【００５９】
図４（ｃ）に示されるように、加振アーム２及びねじ締結体１が一体となってウェイト取付アーム３に対し図上左側に相対変位し、ナット１ｂ側のワッシャ２０が凹部３ａの内壁に当接する。そして稼働軸５（図３）が最下点に達するとき、加振アーム２及びウェイト取付アームは長手方向の相対変位が強制的に静止させられる。つまり、ウェイト取付アーム３がウェイト４によって付勢された状態で、加振アーム２は運動量を強制的にゼロにさせられると共に、ウェイト取付アーム３は角運動量を強制的にゼロにさせられる。その結果、ねじ締結体１（ボルト１ａ）に対し加振アーム２を介して軸直角衝撃力が負荷されるのと同時に、ねじ締結体１（ボルト１ａ）に対しウェイト取付アーム３を介してウェイト４による軸回転衝撃モーメントが負荷される。この場合、ボルト・連結軸間距離はＬ１＋ｄ０に維持された状態でボルト・揺動軸間距離はＬ２＋ｄ０になる。
【００６０】
図５は、ウェイト取付アーム３が加振アーム２に対し相対回転をする前の加振アーム２及びウェイト取付アーム３の軌跡を示す説明図である。なお説明の都合上、揺動軸１２を原点とし、揺動軸１２を通る図上下向きの鉛直軸をＹ軸とすると共に、Ｙ軸に垂直な図上左向き水平軸をＸ軸とする。更に、連結軸１１はＸ＝Ｌ０に沿ってＹ＝０を最上点としＹ＝Ｙ１を最下点とする往復運動（単振動）をするものとする。
【００６１】
図５（ａ）に示されるように、稼働軸５が最下点に向かって移動し始める。それに連動して加振アーム２は連結軸１１を支点として上方に揺動しながらねじ締結体１に対し自身の長手方向に沿って図上左側に相対変位を開始する。同時にウェイト取付アーム３は揺動軸１２を支点として図上反時計方向に揺動を開始する。
【００６２】
図５（ｂ）に示されるように、加振アーム２がねじ締結体１に対し自身の長手方向に沿って図上左側にワッシャ隙間ｄ０だけ変位するとき、ボルト頭部側のワッシャ２０が凹部２ａの内壁に当接する。その結果、加振アーム２及びねじ締結体１（ボルト１ａ）が一体となって長手方向に沿って図上左側にウェイト取付アーム３に対し相対変位を開始する。
【００６３】
図５（ｃ）に示されるように、ねじ締結体１がウェイト取付アーム３に対し長手方向に沿って図上左側にワッシャ隙間ｄ０だけ変位するとき、稼働軸５も最下点に達する。その結果、ワッシャ２０,２０が加振アーム２及びウェイト取付アーム３の凹部２ａ,３ａの内壁にそれぞれ当接した状態になる。それと同時に、稼働軸５は移動方向を反転する。その結果、ウェイト取付アーム３がウェイト４によって付勢された状態で、加振アーム２は相対変位が強制的に静止させられると共に、ウェイト取付アーム３は揺動が強制的に静止させられる。その結果、ねじ締結体１に対し加振アーム２を介して軸直角衝撃力と、ウェイト取付アーム３を介して軸回転衝撃モーメントが同時に負荷されることになる。
【００６４】
稼働軸５が往復運動を継続する場合、ねじ締結体１の軸力は徐々に弱まる。その結果、ウェイト取付アーム３が加振アーム２に対し相対回転を開始する。以下にウェイト取付アーム３が加振アーム２に対し相対回転を開始した後の加振アーム２及びウェイト取付アーム３の軌跡を説明する。
【００６５】
図６は、ウェイト取付アーム３が加振アーム２に対し相対回転を開始した後の加振アーム２及びウェイト取付アーム３の軌跡を示す説明図である。なお、説明の都合上、稼働軸５が最下点に達した直後にウェイト取付アーム３が加振アーム２に対し相対回転を開始し、稼働軸５は図６（ｃ）→図６（ｂ）→図６（ａ）の順に変位するものとする。
【００６６】
図６（ｃ）に示されるように、ねじ締結体１の軸力がある程度低下すると、ウェイト４による軸回転衝撃モーメントによってウェイト取付アーム３は加振アーム２に対し図上時計方向に相対回転（揺動）し始める。他方、加振アーム２は連結軸１１を支点として下方に揺動しながら、ねじ締結体１に対し自身の長手方向に沿って図上右側に相対変位し始める。
【００６７】
図６（ｂ）に示されるように、引き続きウェイト取付アーム３は加振アーム２に対し図上時計方向に相対回転すると共に、加振アーム２は連結軸１１を支点として下方に揺動しながらウェイト取付アーム３に対し自身の長手方向に沿って図上右側に相対変位する。
【００６８】
図６（ａ）に示されるように、稼働軸５が最上点に達するとき、加振アーム２はウェイト取付アーム３によって上方に引っ張られる。その結果、加振アーム２はピン遊びｄ２によってＸ軸を超えて上方に揺動する。他方、ウェイト取付アーム３もピン遊びｄ２によって揺動軸１２を中心として図上時計回りにＸ軸を超えて回転する。そして、ボルト・連結軸間距離Ｌ１とボルト・揺動軸間距離Ｌ２との相和が最大値に達するときに、ウェイト取付アーム３がウェイト４によって付勢された状態で、加振アーム２は相対変位を強制的に抑制されると共にウェイト取付アーム３も揺動を強制的に抑制される。その結果、ねじ締結体１に対し加振アーム２及びウェイト取付アーム３を介して軸直角衝撃力および軸回転衝撃モーメントが負荷されることになる。
【００６９】
図７は、ウェイト取付アーム３が加振アーム２に対し相対回転を開始し、稼働軸５の移動方向が反転した後の加振アーム２及びウェイト取付アーム３の軌跡を示す説明図である。図７（ａ）に示されるように、稼働軸５が最上点から最下点に向かって移動するとき、加振アーム２は連結軸１１を支点として上方に揺動しながら下方に変位する。その結果、加振アーム２の凹部２ａの内壁がワッシャ２０を押してウェイト取付アーム３を長手方向に変位させようとする。これによりウェイト取付アーム３は揺動軸１２を支点として図上反時計方向に揺動を開始する。
【００７０】
図７（ｂ）に示されるように、稼働軸５が最下点に向かって移動するにつれて、加振アーム２も連結軸１１を支点にして揺動しながら更に下方に変位する。ウェイト取付アーム３は揺動軸１２を支点として図上反時計方向に更に揺動をする。
【００７１】
図７（ｃ）に示されるように、加振アーム２がウェイト取付アーム３に対して自身の長手方向に沿って最大限相対変位するとき、稼働軸５は最下点に達する。このとき、ウェイト取付アーム３がウェイト４によって付勢された状態で、加振アーム２は長手方向の相対変位を強制的に抑制されると共にウェイト取付アーム３も強制的に揺動を抑制される。その結果、ねじ締結体１に対し加振アーム２を介して軸直角衝撃力が負荷されるのと同時にウェイト取付アーム３を介して軸回転衝撃モーメントが負荷されることになる。
【００７２】
以上、上記図５から図７に示されるように、稼働軸５（連結軸１１）が所定のストローク（＝Ｙ１）で鉛直方向に沿って往復運動（単振動）するとき、加振アーム２は上下に揺動しながら、ねじ締結体１又はウェイト取付アーム３に対し自身の長手方向に沿って左右に相対変位する。すなわち、稼働軸５が最上点に向かうとき加振アーム２は下方に揺動しながら、ねじ締結体１又はウェイト取付アーム３に対し自身の長手方向に沿って図上右側に相対変位する。なお、稼働軸５が最下点に向かうとき加振アーム２は上方に揺動しながら、ねじ締結体１又はウェイト取付アーム３に対し自身の長手方向に沿って図上左側に相対変位する。なお、何れの場合も加振アーム２とウェイト取付アーム３との折れ曲げ角度については、揺動規制ピン３０,３０によって所定角度以下に制限される。
【００７３】
他方、ウェイト取付アーム３については、稼働軸５が最上点に向かうときウェイト取付アーム３は揺動軸１２を支点として図上時計方向に加振アーム２又はねじ締結体１に対し相対回転をする。なお、稼働軸５が最下点に向かうときウェイト取付アーム３は揺動軸１２を支点として図上反時計方向に加振アーム２又はねじ締結体１に対し相対回転をする。従って、加振アーム２がウェイト取付アーム３に対し最大限に相対変位するとき、即ち稼働軸５が最下点近傍に到達するとき、ウェイト取付アーム３がウェイト４によって付勢された状態で、加振アーム２は長手方向の相対変位を強制的に抑制されると共にウェイト取付アーム３も強制的に揺動を抑制される。その結果、ねじ締結体１に対し加振アーム２を介して軸直角衝撃力が負荷されると共に、ウェイト取付アーム３を介して軸回転衝撃モーメントが負荷される。他方、ボルト・連結軸間距離Ｌ１とボルト・揺動軸間距離Ｌ２との相和が最大となるとき、即ち稼働軸５が最上点近傍に到達するとき、同様にねじ締結体１に対し加振アーム２を介して軸直角衝撃力が負荷されると共に、ウェイト取付アーム３を介して軸回転衝撃モーメントが負荷される。以下に上記振動試験機１００を使用したねじのねじ緩み試験方法の一例を説明する。
【００７４】
図８は、本発明の振動試験機１００を使用したねじ緩み試験方法の試験工程を示す説明図である。工程Ｓ１として潤滑工程を実施する。ねじ締結体１のボルト１ａとナット１ｂの摩擦量を変化させるため、ボルト１ａの雄ねじ部及びナット１ｂの雌ねじ部に対し汎用潤滑剤、汎用グリース、又は二硫化モリブデングリースを試験ごとに満遍なく塗布する。ドライ状態で試験を実施する場合は、本工程Ｓ１は不要である。
【００７５】
次に工程Ｓ２として予備試験工程を実施する。予備試験はねじ締結体１に対する締め付けトルク（第１締め付けトルク）とボルト軸力との相関関係を取得することを目的とする。締め付けトルクはトルクセンサによって計測し、ボルト軸力はボルト１ａとワッシャ２０との間に装着されるロードセル１ｃによって計測する。
【００７６】
加振アーム２及びウェイト取付アーム３が水平に保った状態でねじ締結体１（ボルト１ａ・ナット１ｂ,１ｂ）を上記振動試験機１００に取り付け、第１締め付けトルクを掛けながら、その際ボルト軸力を測定し、ねじ締結体１のボルト軸力変動を計測する。この際、第１締め付けトルク及びボルト軸力変動値をそれぞれ記録する。
【００７７】
次に工程Ｓ３として、第１回ねじ緩み振動試験工程を実施する。ワッシャ２０については新しいワッシャ２０に交換する。そしてねじ締結体１を「標準軸力」（第２締め付けトルク）で締結し、下記加振条件（振動レベル）でねじ緩み試験を実施する。加振条件：インバータ設定周波数が２５Ｈｚ以上である加振レベルであって、「規程の軸力」（第３締め付けトルク）で締め付け且つ内側のナット１ｂに対し戻り回転処理を行った標準のダブルナット１ｂ,１ｂが５秒以内に緩み、その際、ボルト軸力が０［ｋＮ］となる加振レベルとする。
【００７８】
この加振条件下で、試験後の残留ボルト軸力が８０％以上であるねじ締結体１（ボルト１ａ、ナット１ｂ,１ｂ）を合格品として選別する。
【００７９】
次に工程Ｓ４として、上記第１回ねじ緩み振動試験工程において合格したねじ締結体１に対し第２回ねじ緩み振動試験工程を実施する。ワッシャ２０を新しいワッシャ２０に交換する。そしてねじ締結体１を「標準軸力の１／２」（第４締め付けトルク）で締結し、下記加振条件（振動レベル）でねじ緩み試験を実施する。加振条件：インバータ設定周波数が３５Ｈｚの加振レベルであって、第１回ねじ緩み振動試験工程で合格したねじ締結体１の中であって、４０％以上の軸力を保持したものの中で、軸力低下率が最も大きいねじ締結体１が３０秒以内にボルト軸力が０％となる加振レベルとする。
【００８０】
この加振条件下で、試験後のボルト軸力の低下率が最も少なかったねじ締結体１（ボルト１ａ、ナット１ｂ,１ｂ）を合格品として選別する。なお、上記「標準締め付けトルク」、「標準軸力」、及び「規程の軸力」については、公知の技術資料、例えば「東日トルクハンドブックVol.8」（株式会社東日製作所著作）の３４頁から３７頁を参照し、ねじの呼び径に応じて適切な値を設定することができる。
【００８１】
次に工程Ｓ５として、第２回ねじ緩み振動試験工程をパスしたねじ締結体１（ボルト１ａ、ナット１ｂ,１ｂ）に対し、繰り返し性能試験を実施する。この繰り返し性能確認試験は、ねじ締結体１の緩み防止性能が評価できた段階で、そのねじ締結体１が繰り返し使用可能か否かを確認する為の試験である。インバータ設定周波数が３０Ｈｚで３０秒間振動試験を実施後、残留ボルト軸力が確認出来たらそのままの状態で、インバータ設定周波数が３５Ｈｚで３０秒間振動試験を行い、ねじ山の状態を検査後、合格の場合は、同一サイクルの試験を繰り返し実施（最大１０サイクル)して、ねじ締結体１の繰り返し使用性能を評価する。
【００８２】
なお、上記ねじ緩み試験方法における残留ボルト軸力の評価については、下記ＩＳＯ１６１３０：２０１５にて規定する緩み試験時の評価区分を使用することが出来る。
（ａ）残留ボルト軸力８０％以上：“良好な緩み止め性能”
（ｂ）残留ボルト軸力４０％〜８０％未満：“許容できる性能”
（ｃ）残留ボルト軸力４０％未満：“劣った緩み止め性能”
（ｄ）繰り返し性能評価としては、ねじゲージに合格する回数で評価：“良好な繰り返し性能”
（ｅ）繰り返し性能評価として、新しいナット及び、ボルトに合格する回数で評価：“許容できる繰り返し性能”
【００８３】
以上、上記図１から図８を参照しながら本発明の一実施形態について説明してきたが、本発明の実施形態は上記のみに限定されない。即ち、本発明の技術的特徴を逸脱しない範囲内において種々の変更・修正を加えることが可能である。例えば、加振アーム２とウェイト取付アーム３の折り曲げ角度を規制する揺動規制ピン３０を省略することも可能である。また、加振アーム２において連結軸１１を通す貫通穴を長穴にすることも可能である。また、加振アーム２及びウェイト取付アーム３において凹部２ａ,３ａを省略することも可能である。またワッシャ２０において直線部２０ｂを省略することも可能である。
【符号の説明】
【００８４】
１              ねじ締結体
１ａ            ボルト
１ｂ            ナット
１ｃ            ロードセル
２              加振アーム（第１アーム）
２ａ            凹部
２ｂ            ボルト用貫通穴
２ｃ            ピン用貫通穴
３              ウェイト取付アーム（第２アーム）
３ａ            凹部
３ｂ            ボルト用貫通穴
３ｃ            ピン用貫通穴
４              ウェイト（カウンター・ウェイト）
５              稼働軸
６              シリンダ
７              クランク（クランク機構）
８              クランク軸（クランク機構）
９              モータ（回転駆動源）
１０            プーリー（プーリー機構）
１１            連結軸
１２            揺動軸（固定軸）
１３            軸受支持部
２０            ワッシャ（座金）
３０            揺動規制ピン
１００          振動試験機
【図１】
2019124647.tif 000003
【図２】
2019124647.tif 000004
【図３】
2019124647.tif 000005
【図４】
2019124647.tif 000006
【図５】
2019124647.tif 000007
【図６】
2019124647.tif 000008
【図７】
2019124647.tif 000009
【図８】
2019124647.tif 000010
【図９】
2019124647.tif 000011
【図１０】
2019124647.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成30年6月15日(2018.6.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボルト及びナットから成るねじ締結体（１）によって締結された被締結物（２、３）に対し所定の振動を負荷して前記ねじ締結体（１）の緩み防止性能を評価する振動試験機であって、
前記被締結物（２、３）は、上下に繰り返し移動しながら揺動することにより前記ねじ締結体（１）に振動を負荷する第１アーム（２）と、所定の回転モーメントによって付勢されながら固定軸（１２）を支点として上下に繰り返し揺動することにより前記ねじ締結体（１）に振動を負荷する第２アーム（３）とから構成され、
前記第１アーム（２）及び前記第２アーム（３）は互いに平行に接合した状態で前記ねじ締結体（１）によって締結され、且つ
前記第１アーム（２）は縦振動を行う稼働軸（５）に揺動可能に連結されることを特徴とする振動試験機。
【請求項２】
請求項１に記載の振動試験機において、
前記第１アーム（２）及び前記第２アーム（３）は、円弧部（２０ａ）と直線部（２０ｂ）から成る座金（２０）を介して前記ねじ締結体（１）によってそれぞれ締結されると共に、前記ねじ締結体（１）が取り付けられる各部位には凹部（２ａ、３ａ）がそれぞれ形成されていることを特徴とする振動試験機。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の振動試験機において、
前記稼働軸（５）のストロークは前記縦振動の最下点において、前記第１アーム（２）が前記第２アーム（３）に対し自身の長手方向に沿って最大限に相対変位するように設定されていることを特徴とする振動試験機。
【請求項４】
請求項１から３の何れか１項に記載の振動試験機において、
前記第２アーム（３）はカウンター・ウェイト（４）を有し、前記カウンター・ウェイト（４）の取付位置は可変であることを特徴とする振動試験機。
【請求項５】
請求項１から４の何れか１項に記載の振動試験機において、
前記稼働軸（５）はクランク機構（７、８）に接続され、プーリー機構（１０）を介して回転駆動源（９）に接続されることを特徴とする振動試験機。
【請求項６】
請求項５に記載の振動試験機において、
前記回転駆動源（９）は交流式電動機であり、前記交流式電動機は回転数がインバータによって可変することが出来るように構成されていることを特徴とする振動試験機。
【請求項７】
請求項１から６の何れか１項に記載の振動試験機において、
前記ねじ締結体（１）は軸力を計測するセンサ（１ｃ）を有し、前記センサ（１ｃ）によって軸力をリアルタイムに計測することができることを特徴とする振動試験機。
【請求項８】
請求項１から７の何れか１項に記載の振動試験機において、
前記ねじ締結体（１）の両側には前記第１アーム（２）と前記第２アーム（３）に対し隙間（ｄ２）を有しながら前記第１アーム（２）及び前記第２アーム（３）を貫通する揺動規制ピン（３０）がそれぞれ設けられていることを特徴とする振動試験機。
【請求項９】
請求項１から８の何れか１項に記載の振動試験機を使用したねじ緩み試験方法であって、
前記第１アーム（２）及び前記第２アーム（３）が互いに平行に接合した状態で前記ねじ締結体（１）を所定の第１締め付けトルクで締結したときの前記ねじ締結体（１）の軸力の変動を計測する予備試験工程と、
前記ねじ締結体（１）を所定の第２締め付けトルクで締結した後に、所定の第３締め付けトルクで締結された前記ねじ締結体（１）が５秒以内に軸力がゼロとなる第１加振条件で前記稼働軸（５）を単振動させ、前記ねじ締結体（１）の軸力の変動を計測する第１回緩み振動試験工程と、
前記第１回緩み振動試験工程の後、残留軸力が８０％以上である前記ねじ締結体（１）に対し所定の第４締め付けトルクで締結した後に、軸力の低下率が最も大きい前記ねじ締結体（１）が３０秒以内に軸力がゼロとなる第２加振条件で前記稼働軸（５）を単振動させ、前記ねじ締結体（１）の軸力の変動を計測する第２回緩み振動試験工程と、
を備えることを特徴とするねじ緩み方法。
【請求項１０】
請求項９に記載のねじ緩み試験方法において
前記ねじ締結体（１）のねじ部に潤滑剤を満遍なく塗布する潤滑工程を有することを特徴とするねじ緩み試験方法。