(57)【要約】【課題】締結要素の変位を非接触で直接測定し、軸力を算出できる測定方法。【解決手段】締結部品(60)を被締結部材(50)に締結する締結要素(10)の変位を測定する方法は；  締結要素の表面に存在する一定間隔で繰り返す模様(30)を形成するステップと；前記模様の所定の領域の画像をデジタルカメラ(41)で撮像するステップと；締結要素により締結部品を被締結部材に締結するステップと；締結後の模様の所定の領域の画像をデジタルカメラで撮像するステップと；締結前の画像と締結後の画像を重ね合わせて、モアレ縞の画像を生成し、モアレ縞の分布を求めるステップと；締結前後のモアレ縞の分布から締結要素の変位分布を求めるステップを備える。【選択図】図１
2019197025.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
締結部品を被締結部材に締結する締結要素の変位を測定する方法であって、
前記締結要素の表面に一定間隔で繰り返す模様を形成するステップと、
前記模様の所定の領域の画像をデジタルカメラで撮像するステップと
前記締結要素により前記締結部品を前記被締結部材に締結するステップと、
締結後の前記模様の所定の領域の画像をデジタルカメラで撮像するステップと、
前記締結前の画像と前記締結後の画像を重ね合せて、モアレ縞画像を生成しモアレ縞の分布を求めるステップと、
前記モアレ縞の分布から、前記締結要素の変位分布を求めるステップと、
を備えることを特徴とする方法。
【請求項２】
締結部品を被締結部材に締結する締結要素の変位を測定する方法であって、
前記締結要素の表面に一定間隔で繰り返す模様を形成するステップと、
前記締結要素により前記締結部品を前記被締結部材に締結するステップと、
前記締結要素の前記模様の所定の領域の画像をデジタルカメラで撮像するステップと、
前記模様の前記画像を基に一定間隔で繰り返す基準模様を生成するステップと、
前記模様の前記画像と前記基準模様を重ね合わせて、モアレ縞画像を生成しモアレ縞の分布を求めるステップと、
モアレ縞の分布から、前記締結要素の変位分布を求めるステップと、
を備えることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の変位を測定する方法であって、
変位分布からひずみを算出し、前記締結要素にかかる軸力を推定する方法。
【請求項４】
請求項１乃至３に記載の変位を測定する方法であって、
前記締結要素は応力発生部を有する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボルトやナット等の締結要素により、被締結部材に締結部品を締結する場合の締結要素の変形、ひずみを非接触で精度よく測定し、軸力を算出し、締結の良否を判定できる変位測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
締結部品をボルト等の締結要素により、基体等の被取付部材に取り付けることはよく行われている。締結要素は、例えばボルト、ナット、ワッシャ、スクリュー、リベット、クリップ等である。一般に締結要素はフランジを有し、軸力が発生して締結部品を押える。
締結要素であるボルトは、雄ねじ部が締結部品の取付孔を通って被取付部材の雌ねじにねじ止めされる。締結部品は、ボルトのフランジと被取付部材との間に挟まれて固定される。又は、ボルトの雄ねじ部が、被取付部材も貫通し、雄ねじ部にナットを螺合させてねじ止めすることもできる。
【０００３】
締結要素の一例であるブラインドボルトは、雄ねじを有するボルト部材と、ボルト部材に螺合する雌ねじを有するスリーブとを備える。ブラインドボルトは、スリーブ内に挿通したボルトを一方の側から回転して、ボルト部材の雄ねじをスリーブの雌ねじにねじ込むことにより、他方の側に突出したスリーブの先端に圧縮力を与えて、スリーブを拡径して締結する。
【０００４】
締結要素を使用して締結部品を被締結部材に締結する際、重要となるのは軸力である。軸力が弱いと締結部品が動いたり、締結要素が緩んだりする。軸力が強すぎると、締結部品の破壊を引き起こす。
その他の用途でも、締結要素により締結された部分の品質を保証する必要があるものが多くなってきている。
【０００５】
一般に、軸力を測定するには、変位計、ひずみゲージなどを用いる方法がある。ひずみゲージにより、ボルト等の締結要素の軸力を計測するには、締結要素と締結部品の間にひずみゲージを挟み計測するが、作業工程内で計測した場合は取り外すことができず、また、すべての締結要素にひずみゲージを取り付けることは現実的ではない。
【０００６】
そのため、これらの締結要素の品質管理は、これまで軸力では管理されておらず他の方法で代用されていた。例えば、締結要素を締結するときの、ねじ止めのトルクにより管理している。トルクによる管理は、軸力のバラツキ幅が大きく、締結された部品が、所定の軸力で取付けられているか、所定の品質を満たしているかは、実際には検査できていなかった。
【０００７】
一般に、締結要素に限らず、構造物を作った後、その物に力を加えて変形させ、変位、ひずみを測定することは、必要である。物品のひずみを非接触で視覚的に表示し、安全性を評価する技術がある。
特許文献１は、物体の表面に存在する規則正しい模様を基準格子とし、力を加える前と後のそれぞれの所定の領域をデジタルカメラで撮影するステップと、撮影された画像に対して、等間隔の画素ごとのサンプリングを、起点の画素を変えながら３回以上実行し、サンプリング処理により得られた間引き画像を補間処理することによってモアレ縞画像を生成し、位相シフト法によって得られるモアレ縞の位相分布を求めるステップと、変形前後の位相分布から得られる位相差分布から、物体の変位を検出するステップとを含む物体の変位測定方法を開示する。
【０００８】
特許文献１の発明によれば、簡単かつ高精度に変位応力分布を求めて、物体の変位を検出することが出来る。
特許文献１の測定方法の用途として、板のたわみ測定、ビルの揺れによる位相分布などの例が示されている。
しかし、特許文献１は、小さい部品を締結する場合について、モアレ縞を利用した締結要素の応力分布の測定については記載されていない。
【０００９】
特許文献２は、模様が形成された模様領域を有する一対の基体の模様領域が重なり合うようにして、所定の間隔を有して計測対象物に固定され、模様の干渉によって発生するモアレ縞によって計測対象物にかかるひずみを表示するひずみ表示方法を開示する。
【００１０】
特許文献２は、主に建築物などの計測対象物のひずみなどの変位量を計測し、変位量に基づいて計測対象物に作用する応力を把握し、計測対象物の健全性を評価するものである。
【００１１】
特許文献２のひずみ表示方法は、計測対象物に模様領域を有する基体を２枚固定し、２枚の模様領域の模様のずれによりモアレ縞を生じさせ、モアレ縞の変位によりひずみを求めるものである。そのため、２枚の模様領域の間隔を一定にする必要がある。
特許文献２のひずみ表示方法は、２枚の模様領域を有する基体を計測対象物に取り付ける必要があり、小さい部品のひずみを測定するのには適していない。
また、特許文献２には、モアレ縞を利用した締結要素のひずみの測定については記載されていない。
【００１２】
そのため、締結された締結要素の変位を非接触で直接測定し、変位から締結要素にかかっている軸力を正確に求めることが出来る変位測定方法が求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００９−２６４８５２号公報
【特許文献２】特開２０１２−２４７２２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
従って、本発明の目的は、締結された締結要素の変位を非接触で直接測定し、軸力を算出できる測定装置、及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の第１の態様は、締結部品を被締結部材に締結する締結要素の変位を測定する方法であって、
前記締結要素の表面に一定間隔で繰り返す模様を形成するステップと、
前記模様の所定の領域の画像をデジタルカメラで撮像するステップと
前記締結要素により前記締結部品を前記被締結部材に締結するステップと、
締結後の前記模様の所定の領域の画像をデジタルカメラで撮像するステップと、
前記締結前の画像と前記締結後の画像を重ね合せて、モアレ縞画像を生成しモアレ縞の分布を求めるステップと、
前記モアレ縞の分布から、前記締結要素の変位分布を求めるステップと、
を備えることを特徴とする方法である。
【００１６】
締結前後の締結要素の表面に存在する一定間隔で繰り返す模様の所定の領域の画像を、締結の前後にデジタルカメラで撮像し、締結前後の模様の画像を重ね合せて、モアレ縞を生成すると、モアレ縞の分布から、締結要素の変位分布を算出することができる。
【００１７】
本発明の第２の態様は、締結部品を被締結部材に締結する締結要素の変位を測定する方法であって、
前記締結要素の表面に一定間隔で繰り返す模様を形成するステップと、
前記締結要素により前記締結部品を前記被締結部材に締結するステップと、
前記締結要素の前記模様の所定の領域の画像をデジタルカメラで撮像するステップと、
前記模様の前記画像を基に一定間隔で繰り返す基準模様を生成するステップと、
前記模様の前記画像と前記基準模様を重ね合わせて、モアレ縞画像を生成しモアレ縞の分布を求めるステップと、
モアレ縞の分布から、前記締結要素の変位分布を求めるステップと、
を備えることを特徴とする方法である。
【００１８】
模様の画像をデジタルカメラで撮像し、撮像した画像を基に一定間隔で繰り返す基準模様を生成し、模様の画像と基準模様を重ね合わせると、モアレ縞を見ることができ、モアレ縞の分布から、締結部品の変位分布を求めることができる。
【００１９】
前記変位分布から、ひずみを算出し、前記締結要素にかかる軸力を推定することが好ましい。
軸力を推定できると、正常に締結されているか簡単に判断できる。
【００２０】
前記締結要素は、応力発生部を有することが好ましい。
応力発生部を有すると、締結要素の応力発生部付近に応力が集中し、部分的にひずみが発生しやすくなり、剛性の高い締結要素の変位測定が可能となり、または、低い軸力からの変位測定が可能となる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、締結された締結要素の変位を非接触で直接測定することが出来る。
締結要素の変位を締結工程で非接触での測定ができ、締結要素の軸力管理が容易にできる。また、経年変化を観測することができ、製品の維持管理に資することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１実施形態のボルトにより締結部品を被締結部材に締結した状態の断面図である。
【図２】第２実施形態のボルトとナットにより締結部品を被締結部材に締結した状態の断面図である。
【図３】第１実施形態の模様の例を表す図である。
【図４】直線パターンを重ね合せてモアレ縞が発生したことを示す平面図である。
【図５】モアレ縞の原理を示す平面図である。
【図６】本発明の実施形態の変位測定装置の概略図である。
【図７】(a)は本発明の別の実施例のボルトの上面図、(b)は正面図である。
【図８】第３実施形態のボルトとワッシャの正面図である。
【図９】第４実施形態のブラインドボルトの断面図である。
【図１０】図９のブラインドボルトにより締結部品を被締結部材に締結した状態の断面図である。
【図１１】図９のブラインドボルトにより締結部品を被締結部材に締結した状態の斜視図である。
【図１２】第５実施形態のボルトの正面図である。
【図１３】第６実施形態のボルトの正面図である。
【図１４】第７実施形態のボルトの断面図である。
【図１５】第８実施形態のボルトとワッシャの正面図である。
【図１６】第９実施形態のボルトとワッシャの正面図である。
【図１７】第１０実施形態のボルトとワッシャの一部を断面とした正面図である。
【図１８】第１１実施形態のナットとボルトにより締結部品を被締結部材に締結した状態の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態による締結要素の変位測定方法について説明する。図１は、第１実施形態のボルト10（締結要素）により締結部品60を被締結部材50に締結した状態の断面図である。
【００２４】
第１実施形態のボルト10は、一端部に断面が六角形のフランジ11（頭部）を有する。フランジ11は、締結部品60を押えるのに十分な大きさを有する。フランジ11の下面13は、平面である。ボルト10は、フランジ11に隣接して、円柱形の円柱部14を有する。円柱部14の先は、円柱形の雄ねじ部15となっている。雄ねじ部15は外周面に雄ねじを有する。
ボルト10は、鋼、ステンレス等の金属でできている。ボルト10は、市販のものを使用することが出来る。
ボルトのフランジ11の外周部には、一定の周期で繰り返される模様30が形成されている。図１では、模様30は縦方向の直線パターン30aである。模様30は、印刷、刻印、成形、貼り付け等により形成される。
【００２５】
ワッシャ20について説明する。ワッシャ20は、短い円筒形であり、軸方向に断面が円形の中心孔24が形成されている。
ボルト10の円柱部14の外径は、ワッシャ20の中心孔24の内径と等しいか、少し小さく、ボルト10の円柱部14は、ワッシャ20の中心孔24に挿入することが出来る。
ワッシャ20は、なくてもよい。
【００２６】
図１を参照して、ボルト10（締結要素）により締結部品60を被締結部材50に締結した状態について説明する。締結部品60は、自動車のボディ等の被締結部材50に締結される装飾板等の部品である。締結部品60には、ボルト10を挿通することが出来る取付孔61が形成されている。
被締結部材50は、自動車のボディ等であり、ボルト10を挿入できる盲孔である取付孔51が形成されている。取付孔51には、ボルト10の雄ねじ部15を螺合させることができる雌ねじ部54が形成されている。
【００２７】
締結部品60を被締結部材50に締結する方法を説明する。ボルト10の円柱部14をワッシャ20の中心孔24に通す。締結部品60の取付孔61の位置が被締結部材50の取付孔51の位置と合うように、被締結部材50の上に締結部品60を配置する。ボルト10を回転させて、ボルト10の雄ねじ部15が被締結部材50の雌ねじ部54に螺合するようにする。適度な軸力が出るように、ボルト10を締める。
その結果、ボルト10は、矢印で示す軸力Jで締結される。
【００２８】
一般に、ボルト10を締めるトルクを一定の値にすることで、締結部品60が所定の軸力により取り付けられていることを保証している。
【００２９】
図２は、第２実施形態のボルト10とナット26により締結部品60を被締結部材50に締結した状態の断面図である。第２実施形態では、ナット26の外周部に模様30が形成されている。図２の例では、模様30は横方向の直線パターン30bである。第２実施形態は、締結部品60の取付孔61と被締結部材50の取付孔51を貫通孔の位置を合わせ、ボルト10を被締結部材50側から取付孔51と取付孔61を貫通して、雄ねじ部15にナット26（締結要素）を螺合させている。ボルト10は、被締結部材50に溶接、圧入等により固定されていてもよい。
【００３０】
図３は、本発明の第１の実施形態のボルト10のフランジ11の側面や、第２の実施形態のナット26の側面に形成される模様30のパターンである。図３(a)は、縦方向の白黒の直線パターン30aである。図３(b)は、横方向の白黒の直線パターン30bである。
図３(c)は、縦横方向の白黒の正方形の格子30cである。図３(d)は、縦横方向の白黒の正方形の格子（輝度反転）30dである。図３(d)は、白黒の正方形の格子30dである。
図３(e)は、白と黒の正方形を交互に配置したパターン30eである。
模様30は、線状、格子状、円周状でも、他のパターンを繰り返す模様でもよい。各実施形態では、１つの模様を例として示しているが、図３に示す模様30又は他の模様を形成してもよい。
【００３１】
ボルト10のフランジ11の側面に模様30を形成するには、直接描画する方法、型により模様30を成形する方法、レーザーにより形成する方法、模様30付のテープを貼り付ける方法等がある。
模様30は、フランジ11の側面に形成する以外に、フランジ11の上面に形成することもできる。又は、ワッシャ20の側面または上面に形成することもできる。これらの模様については、図７〜１８を参照して後述する。
【００３２】
図４は、等間隔の直線パターン30aと、角度αだけ傾けた直線パターン30a'を重ね合せたものであり、モアレ縞が発生している。
【００３３】
図５により、モアレ法の原理を説明する。図５(a)は、等間隔の直線パターンの基準模様である。図５(b)は、基準模様が少し変形した変形後の模様である。図５(a)の基準模様と、図５(b)の変形した模様を重ね合せると、図５(c)のように、元の模様にない新たなモアレ縞が発生する。１つの連なるモアレ縞は変形量の等しい等変位線である。
モアレ法では、変形した模様に変形前の模様を重ね合せて発生するモアレ縞を解析することにより、試料の変位（動いた量または変形した量）を得ることができる。
【００３４】
物体の、変形やひずみの分布を求める為、モアレ法は古くから使われてきた。デジタルカメラの高解像度化、コンピュータおよび画像処理の発達により、モアレ縞を利用した変位測定は高精度となっている。本発明は、モアレ法を活用して高精度で締結要素の変位を計測するもので、走査モアレ法、サンプリングモアレ法などで変位分布を計測してもよい。
なお、ｘ方向にもｙ方向にも、格子の位相が変わる２次元格子を用いると、２次元変形解析ができる。
【００３５】
変位分布を微分することにより、ひずみの分布を得ることができる。ひずみにヤング率などの材料定数を乗じると、応力分布を得ることができる。
【００３６】
本発明の第１の実施形態に戻ると、ボルト10の模様30aにより形成されるモアレ縞を解析することにより、ボルト10の微小な変位を求めることができる。変位から、ひずみ（伸びた割合）を求めることができる。軸力は、ひずみとほぼ比例して変化するので、軸力を推定することができる。
【００３７】
図６は、変位測定装置40の概略図である。変位測定装置40は、ボルト10の変位を非接触で直接測定し、変位からひずみを求めることができる。変位測定装置40は、ボルト10を撮像する撮像装置41と、撮像装置41で撮像された画像を解析し、ひずみを評価するプロセッサ42と、プロセッサ42で評価された結果を表示する表示装置44とを備える。
【００３８】
撮像装置41は、デジタルカメラ等の光学式撮像装置である。撮像装置41は、変位を計測するボルト10の模様30から所定の距離離れた場所に配置され、ボルト10の模様30を撮像することができるようになっている。ボルト10のフランジ11の側面に模様30が形成されている場合は、フランジ11の側面を撮像する。撮像装置41は、フランジ11の側面に向くように配置される。図６では、撮像装置41は、フランジ11の側面に対して、斜めに取り付けられているが、傾いている場合でも、側面の模様30のデータの傾きを補正することができる。
ボルト10のフランジ11の上面に模様が形成されている場合は、撮像装置41はフランジ11の上面に向くように配置される。
撮像装置41により撮像されたフランジ11の模様30の画像データは、プロセッサ42に送信される。
【００３９】
プロセッサ42は、撮像装置41により撮像された画像データに基づいて、画像を解析する画像解析部46と、解析結果に基づいて、ボルト10のフランジ11の変位を算出し、変位を評価する評価部47と、評価結果を表示する表示部48と、を備える。評価結果は他の機器に送信して、表示し、又は記憶しておくこともできる。また、プロセッサ42は、各部分を総括的に制御する制御部45を備える。
【００４０】
画像解析部46は、撮像装置41から送られた画像からモアレ縞画像を生成し、モアレ縞の位置を特定する。評価部47は、モアレ縞の位置から、ボルト10のフランジ11の模様30の変位を算出し、ひずみを算出し、算出されたひずみに基づいて、軸力を算出する。軸力を基準値と比較し、ボルト10が、正常に締結されているか、否かを判定する。
表示部48は、変位、変位から算出されたひずみ、ひずみから算出された軸力を数値で示すことができる。また、ボルト10が正常に締結されているか否かの判定結果を表示することができる。
【００４１】
制御部45は、ＣＰＵ、作業用メモリ、各種プログラムやデータを記憶する記憶装置を備えている。制御部45は、記憶装置に記憶された画像解析プログラムと、評価プログラムを実行することが出来る。制御部45の指示により、画像解析部46は、画像解析プログラムを実行し、モアレ縞を解析してその位置を特定することができる。
【００４２】
制御部45の指示により、評価部47は、評価プログラムを実行し、ボルト10の変位を求める。変位からひずみを算出し、ひずみから軸力を算出する。軸力を基準値と比較し、正常に締結されているか、否かを判定する。
表示部48は、評価結果を表示することができる。評価結果は、変位、ひずみ、軸力の数値で示すことができる。又は、軸力を基準値と比較し、正常か否かの判定結果を表示することができる。
【００４３】
ボルト10を締結する前後の模様30の画像を比較して、軸力を求める方法を説明する。
図１に示すように、ボルト10をセットし、撮像装置41は、フランジ11の側面の模様30を撮像し、撮像した画像をプロセッサ42に送る。画像解析部46は、締結前の撮像画像を記憶する。
次に、ボルト10により、締結部品60を被締結部材50に締結する。撮像装置41は、ボルト10のフランジ11の側面の模様30を撮像し、撮像した画像をプロセッサ42に送る。画像解析部46は、締結後の撮像画像を記憶する。
【００４４】
画像解析部46は、締結前の撮像画像と締結後の撮像画像を重ね合せ、モアレ縞を発生させる。画像解析部46は、モアレ縞の画像から、モアレ縞の位置を特定する。評価部47は、モアレ縞の位置から、ボルト10のフランジ11の変位を求める。次に、ひずみを算出し、算出されたひずみに基づいて、軸力を求める。軸力を基準値と比較し、ボルト10が正常に締結されているか、否かを判定する。
【００４５】
又は、締結前のボルト10のフランジ11の模様30の画像は撮像せず、締結後の画像のみを撮像し、締結後の画像から締結前の画像を生成する方法もある。この方法では、締結後のボルト10のフランジ11の模様30の画像を撮像し、画像からモアレ縞を生成するため一定間隔で繰り返す基準模様を生成する。撮像した画像と基準模様からモアレ縞を生成し、変位分布を求め、変位分布からひずみ分布を得る。ボルト等のフランジで剛性が高い場合は、締結前は変位発生が無いとして締結前の変位測定を省略しているが、締結前にボルト10の模様30の画像を撮像して、締結前のモアレ縞の分布と締結後のモアレ縞の分布を比較して位相差分布を求め、位相差分布より変位分布を求めてもよい。
【００４６】
又は、ボルト10を締結する前の模様30の画像と、締結後のボルト10のフランジ11の模様30の画像を撮像する。締結前の模様30の画像から、サンプリングモアレ法により、モアレ縞を発生させ、締結前の位相分布を求める。同様に、締結後の模様30の画像から、サンプリングモアレ法により、モアレ縞を発生させ、締結後の位相分布を求める。
締結前の位相分布と締結後の位相分布から、位相差分布を得る。位相差分布から変位分布を得ることができる。変位分布からひずみ分布を得ることができる。
【００４７】
次に、ボルト10に色々の模様を形成した実施形態を説明する。
図１では、ボルト10のフランジ11の側面に模様30aを形成した。模様30aは、ボルト10のフランジ11の側面以外の面に形成することができる。図２は、ナットの側面に模様30bを形成した。
図７は、第１実施形態のボルト10の変形例であるボルト10bの上面図、図７(b)は正面図である。ボルト10bでは、フランジ11の上面に模様30fが形成されている。模様30fは、一定の間隔の同心円である。模様30fは、印刷により形成することができる。また、旋盤により切削した痕を模様30fとすることもできる。模様30fは一定の間隔の同心円としたが、図３に示す直線パターン30a、格子パターン30d等でもよい。
【００４８】
ボルト10bのフランジ11の上面に模様30fを形成した場合も、ボルト10bを締結するとき、フランジ11の上面が変位するので、モアレ縞を発生させ、変位を測定することができる。変位からひずみを求め、ボルト10bにかかる軸力を算出することができる。
【００４９】
図８は、本発明の第３実施形態のボルト10とワッシャ20の正面図である。ボルト10には模様は形成されず、ワッシャ20の側面に模様30aが形成されている。ボルト10により、締結部品60を被締結部材50に締結すると、ワッシャ20に軸力がかかり、ワッシャ20が変形する。ワッシャ20の側面の模様30aによりモアレ縞を生成し、変位を測定し、ひずみを算出することができる。ひずみから、ボルト10にかかる軸力を算出することができる。模様30aは、ワッシャ20をボルト10のフランジ11より大きくして、ワッシャ20のフランジ11側の表面に形成してもよい。
【００５０】
図９は、本発明の第４実施形態のブラインドボルト70を表す。ブラインドボルト70は、ボルト71と、アウターナット73と、円筒形のスリーブ74と、雌ねじが形成されたインナーナット72を備える。ボルト71の雄ねじは、インナーナット72の雌ねじに螺合する。インナーナット72は、アウターナット73に対し軸方向にスライドするが回転しないようにアウターナット73に支持される。
【００５１】
図１０は、図９のブラインドボルト70により、締結部品60を被締結部材50に締結した状態を示す断面図である。締結部品60の取付孔61と被締結部材50の取付孔51に、ブラインドボルト70を挿入する。アウターナット73を回転しないように保持し、ボルト71を回転させるとボルト71の雄ねじがインナーナット72の雌ねじに螺合していく。スリーブ74の両端は、アウターナット73とインナーナット72により押圧され、スリーブ74には拡径部75が形成され、被締結部材50の取付孔51の周りの表面に当接する。
【００５２】
所定の軸力になったところで、ボルト71の締め込みを終了し、締結を完了する。ボルト71の締め付け力を調整することにより、ブラインドボルト70の軸力を調整することができる。このようにして、ブラインドボルト70は、締結部品60を被締結部材50に締結する。
【００５３】
図１１は、図９のブラインドボルト70により、締結部品60を被締結部材50に締結した状態を示す斜視図である。ブラインドボルト70のボルト71のフランジ76の外周部には、一定の周期で繰り返される模様30が形成されている。図１１の例では、模様30は横方向の直線パターン30bである。締結完了後に模様30の変位を計測することにより、軸力を推察することができ、締結の要否は判断することが出来る。一定の周期で繰り返される模様30は、アウターナット73の外周部に形成してもよい。
【００５４】
図１２は、本発明の第５実施形態を表す。第５実施形態のボルト10dは、ボルト10dのフランジ11の側面に模様30が形成されている。図１２の例では、模様30は縦方向の直線パターン30aである。フランジ11の下面13には、ボルト10dの径方向に延びる突状17が形成されている。突状17は、締結要素に部分的に応力を発生させる応力発生部である。第５実施形態のボルト10dを締結すると、突状17が下にあるワッシャ20に当接し、フランジ11の突状17の周辺に多くの応力が発生する。そのため、剛性が高く変位量が少ない締結要素であっても、低い軸力から応力集中により部分的に変位が発生し、変位からひずみ、軸力を計算することができる。
【００５５】
図１３は、本発明の第６実施形態を表す。第６実施形態のボルト10eは、ボルト10のフランジ11の側面に模様30が形成されている。フランジ11の下面13eは、緩やかな曲面状に湾曲している。下面13eは、締結要素に部分的に応力を発生させる応力発生部である。第６実施形態のボルト10eを締結すると、フランジ11の下部にかかる応力はフランジの下面が平面の場合とは異なり部分的に集中する。湾曲した下面13e付近の変位が大きくなり、軸力がどのように変わるか分かる。
【００５６】
図１４は、本発明の第７実施形態を表す。第７実施形態のボルト10fは、フランジ11の下面13fが外周部へ行くにしたがって低くなっている。下面13fは、締結要素に部分的に応力を発生させる応力発生部である。第７実施形態のボルト10fを締結すると、フランジ11の下面13fの外周部が先にワッシャ20に当接するので、フランジ11の下部にかかる応力はフランジの下面が平面の場合とは異なり、部分的に集中する。傾斜した下面13f付近の変位が大きくなり、軸力がどのように変わるか分かる。
【００５７】
図１５は、本発明の第８実施形態を表す。第８実施形態のボルト10は、図１に示すボルト10である。第８実施形態では、ワッシャ20gの上面に、突状27が形成されている。突状27は、締結要素に部分的に応力を発生させる応力発生部である。
ワッシャ20gの突状27が、上にあるボルト10のフランジ11の下面13に当接し、フランジ11にかかる応力は突状27がない場合とは異なり、突条27付近に集中する。突状27に当接した部分の変位が大きくなり、軸力がどのように変わるか分かる。
【００５８】
図１６は、本発明の第９実施形態を表す。第９実施形態のボルト10は、図１に示すボルト10である。第９実施形態では、ワッシャ20hの上面23hは緩やかな曲面状に湾曲している。上面23hは、締結要素に部分的に応力を発生させる応力発生部である。第９実施形態のボルト10を締結すると、フランジ11にかかる応力はワッシャ20の上面23が平面の場合とは異なり、ワッシャ20hの上面23hが当接した付近に集中する。湾曲した上面23hにより変位が大きくなり、軸力がどのように変わるか分かる。
【００５９】
図１７は、本発明の第１０実施形態を表す。第１０実施形態のボルト10は、図１に示すボルト10である。第１０実施形態では、ワッシャ20iの上面23iが外周部へ行くにしたがって高くなっている。上面23iは、締結要素に部分的に応力を発生させる応力発生部である。第１０実施形態のボルト10を締結すると、ワッシャ20iの上面23iの外周部が先にボルト10のフランジ11の下面13に当接するので、フランジ11にかかる応力はワッシャ20iの上面23iが平面の場合とは異なり、当接した部分に集中する。傾斜した上面23iにより変位が大きくなり、軸力がどのように変わるか分かる。
【００６０】
図１８は、本発明の第１１実施形態を表す。第１１実施形態のボルト10、ワッシャ20は、図２に示すボルト10、ワッシャ20である。第１１実施形態では、ナット26aの下面に薄肉部28が形成されている。薄肉部28は、締結要素に部分的に応力を発生させる応力発生部である。第１１実施形態のボルト10とナット26aを締結すると、ナット26aの薄肉部28にかかる応力は、図２のナット26の下面が平面の場合とは異なり、部分的に集中する。薄肉部28の変位が大きくなり、軸力がどのように変わるか分かる。
【００６１】
第５実施形態から第７実施形態は、ボルト10のフランジ11の下面に特殊な形状を形成し、ボルト10のフランジ11の側面の変位を測定するものである。第８実施形態から第１０実施形態は、ワッシャの上面に特殊な形状を形成し、ボルト10のフランジ11の側面の変位を測定するものである。
第１１実施形態は、ナット26の下面に特殊な形状を形成し、ナット26の側面の変位を測定するものである。
第５実施形態から第７実施形態のボルト10のフランジ11の下面の特殊形状を、ボルト10のフランジ11の上面の模様30bと組み合わせ、ボルト10の上面の変位を求めることもできる。
第８実施形態から第１０実施形態のワッシャの上面の特殊形状を、ボルト10のフランジ11の上面の模様30bと組み合わせ、ボルト10の上面の変位を求めることもできる。
【００６２】
本発明の実施形態では、ボルト10のフランジ11、ワッシャ20、ナット26の変位を測定して、ひずみを求めた。このような測定は、ボルト10以外にリベット、樹脂クリップのフランジでも同様に行うことができる。
【符号の説明】
【００６３】
10  ボルト（締結要素）
11  フランジ（頭部）
12  上面
13  下面  
14  円柱部
15  雄ねじ部
16  先端部
17  突状
20,20g,20h,20i  ワッシャ（締結要素）
23h,23i  上面
24  中心孔
26  ナット（締結要素）
27  突状
28  薄肉部
30  模様
40  変位測定装置
41  撮像装置
42  プロセッサ
44  表示装置
45  制御部
46  画像解析部
47  評価部
48  表示部
50  被締結部材
51  取付孔
54  雌ねじ部
60  締結部品
61  取付孔
70  ブラインドボルト（締結要素）
71  ボルト
72  インナーナット
73  アウターナット
74  スリーブ
75  拡径部
76  フランジ
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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