(57)【要約】【課題】超音波センサ及び板材の摩耗を防止でき、常に超音波の検出精度の高い超音波ボルト軸力計を提供する。【解決手段】ボルト頭部４よりボルト２内に超音波を発振すると共に上記ボルト２の底部で反射した超音波を受信してその超音波の伝達時間を検出してボルト２の軸力を算出する超音波ボルト軸力計において、超音波の発振及び受信を行う超音波センサ１の上記ボルト頭部４に対向する対向面９に、上記ボルト２の締付時に上記ボルト頭部４に対して摺動する摺動パッド３を設け、その摺動パッド３の上記ボルト頭部４との接触面６に、潤滑油を取り込むための潤滑油用溝７を形成した。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボルト頭部よりボルト内に超音波を発振すると共に上記ボルトの底部で反射した超音波を受信してその超音波の伝達時間を検出してボルトの軸力を算出する超音波ボルト軸力計において、超音波の発振及び受信を行う超音波センサの上記ボルト頭部に対向する対向面に、上記ボルトの締付時に上記ボルト頭部に対して摺動する摺動パッドを設け、その摺動パッドの上記ボルト頭部との接触面に、潤滑油を取り込むための潤滑油用溝を形成したことを特徴とする超音波ボルト軸力計。
【請求項２】
上記潤滑油用溝が、摺動パッドの外周面から中心側へと延出され上記ボルト頭部の回転によって潤滑油が外周側から中心側へと押し流されるように形成された請求項１記載の超音波ボルト軸力計。
【請求項３】
上記潤滑油用溝が、摺動パッドの外周面から中心側へと延出される螺旋状に形成された請求項１または２いずれかに記載の超音波ボルト軸力計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボルト頭部よりボルト内に超音波を発振すると共に上記ボルトの底部で反射した超音波を受信してその超音波の伝達時間を検出してボルトの軸力を算出する超音波ボルト軸力計に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ボルト締結の信頼性を確保するためには、トルク管理と軸力管理の２つの方法がある。
【０００３】
トルク管理の場合は、トルクレンチの使用やＮＣナットランナによって品質確保が可能であるが、ボルト締結部分の表面状態によって、同じトルクで締めても発生する軸力はバラツキが発生してしまう。
【０００４】
従って、重要締結部分には軸力管理が必要となり、高精度の軸力測定を行うには超音波ボルト軸力計が必要となる。そして、量産ラインでの対応においては、作業時間を短縮するために、ナットランナで締め付けながら軸力を測定する必要がある。
【０００５】
超音波ボルト軸力計は、図６に示すように、超音波センサ５１をボルト５２の頭部５３の端面に密着させて、ボルト頭部５３から超音波ｐ１を発振（入射）すると共にボルト軸部５４の先端部５５で反射された超音波（エコー）ｐ２を検出し、その検出結果に基づいてボルト５２に発生した軸力を測定するものである。
【０００６】
具体的には、ボルト５２が締め付けられて軸力が発生するとボルト５２の軸部５４が伸びるため超音波ｐ１，ｐ２の伝達時間が長くなり、反射波ｐ２が検出されるまでの時間が長くなる。この長くなった伝達時間（延長時間という）はボルト５２に発生した軸力に比例するため、反射波検出の延長時間からボルト軸力を求めることができる。
【０００７】
すなわち、ボルト５２の締付前と締付後の超音波ｐ１，ｐ２の伝達時間を検出し、各伝達時間の時間差（これが延長時間である）を基に、ボルト軸部５４の伸び長さが検出され、これによって、ボルト軸力が算出される。
【０００８】
上述のような超音波ボルト軸力計としては、ボルトの締付を行うソケット内に超音波センサが内蔵されたタイプのものがあった（例えば、特許文献１参照。）。
【０００９】
しかし、このような超音波ボルト軸力計を内蔵したナットランナで、ボルトを締め付けながらボルト軸力を測定すると、超音波センサとボルト頭部とが摺動接触するため、超音波センサが摩耗して超音波の検出精度が低下してしまう場合があった。
【００１０】
そこで、固定された超音波センサと回転するボルト頭部との間に、超音波センサの摩耗を防止するための板材（前面板）を設けたものがあった（例えば、特許文献２参照。）。
【００１１】
【特許文献１】
特開平７−２８０６７７号公報
【特許文献２】
特開２０００−３４６７３１号公報（図１）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の板材を備えた超音波ボルト軸力計でも、ボルト頭部と板材との摺動接触が進めば板材の摩耗が進むため、板材を交換する必要があり、その材料の手配や交換作業に手間を要すると共に、摩耗時には超音波の検出精度が低下してしまうといった問題があった。
【００１３】
そこで、本発明は、上記課題を解決すべく案出されたものであり、その目的は、超音波センサ及び板材の摩耗を防止でき、常に超音波の検出精度の高い超音波ボルト軸力計を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、ボルト頭部よりボルト内に超音波を発振すると共に上記ボルトの底部で反射した超音波を受信してその超音波の伝達時間を検出してボルトの軸力を算出する超音波ボルト軸力計において、超音波の発振及び受信を行う超音波センサの上記ボルト頭部に対向する対向面に、上記ボルトの締付時に上記ボルト頭部に対して摺動する摺動パッドを設け、その摺動パッドの上記ボルト頭部との接触面に、潤滑油を取り込むための潤滑油用溝を形成したものである。
【００１５】
上記構成によれば、潤滑油用溝に沿って、摺動パッドとボルト頭部との接触面に潤滑油が取り込まれるので、摺動パッドとボルト頭部とが円滑に摺動することとなり、摺動パッドの摩耗が進まず、交換の手間をなくすことができると共に、常に超音波の検出精度を高く保つことができる。
【００１６】
そして、上記潤滑油用溝が、摺動パッドの外周面から中心側へと延出され上記ボルト頭部の回転によって潤滑油が外周側から中心側へと押し流されるように形成されたものが好ましい。
【００１７】
また、上記潤滑油用溝が、摺動パッドの外周面から中心側へと延出される螺旋状に形成されたものが好ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１９】
図１は本発明に係る超音波ボルト軸力計の好適な実施の形態を示した側面図、図２は本発明に係る超音波ボルト軸力計の摺動パッドを示した側面図、図３は本発明に係る超音波ボルト軸力計の摺動パッドに形成された潤滑油用溝の一実施形態を示した底面図、図４は本発明に係る超音波ボルト軸力計の摺動パッドに形成された潤滑油用溝の他の実施形態を示した底面図、図５は本発明に係る超音波ボルト軸力計の摺動パッドに形成された潤滑油用溝のさらに他の実施形態を示した底面図である。
【００２０】
本発明に係る超音波ボルト軸力計は、超音波センサ１が図示しないソケット内に収容されており、そのソケットでボルト２を締め付けながら、超音波センサ１にて、ボルト２の延びを検出するようになっている。なお、かかる超音波ボルト軸力計は、超音波センサ１の先端の摺動パッド３以外の部分は、従来と同様の構成であるので、その説明を省略する。
【００２１】
図１に示すように、上述の超音波センサ１は、略円柱状に形成され、その先端のボルト頭部４の端面に対向する対向面９に、ボルト頭部４との間に介在して、当該超音波センサ１の摩耗を防止するための摺動パッド３が設けられている。
【００２２】
摺動パッド３は、砲金等の自己潤滑性を有する金属にて構成されている。その他、銅合金、セラミックス（酸化アルミナ）、樹脂等であってもよく、さらに通常の鋼材やボルト２と同等の素材であってもよい。
【００２３】
摺動パッド３は、円盤状に形成されており、超音波センサ１との接触面５は平面状に形成されている。摺動パッド３は、超音波センサ１の先端に接着剤等によって固定されている。
【００２４】
なお、摺動パッド３は、円盤状に限られるものではなく、有底円筒状であってもよい。この場合、底板部の超音波センサ１との接触面は平面状に形成されており、筒状部分に超音波センサ１を嵌合させて固定するようになっている。
【００２５】
摺動パッド３のボルト頭部４との接触面６は、球面状（図２（ａ）参照）或いは平面状（図２（ｂ）参照）に形成されている。球面の曲率はＲ５０〜１０００程度で、ボルト２の材質や締め付け条件によって適宜決定される。
【００２６】
摺動パッド３の表面粗さはＲｍａｘで１０〜１５μｍであり、塑性加工で製作可能である。当然、研削仕上げでも問題はない。
【００２７】
摺動パッド３のボルト頭部４との接触面６には、摺動パッド３とボルト頭部４との間に潤滑油を取り込むための潤滑油用溝７が形成されている。
【００２８】
潤滑油用溝７は、摺動パッド３の外周面から中心側へと延出され、ボルト頭部４の回転によって潤滑油が外周側から中心側へと押し流されるように形成されており、例えば、図３に示すように、摺動パッド３の外周面から中心側へと延出される螺旋状に形成されている。この螺旋形状は、その外周側端部がボルト頭部４の回転方向（図中、大矢印にて示す）に向かい合うように形成されており、ボルト頭部４の回転によって潤滑油が潤滑油用溝７の奥側（中心側）に押し流されるようになっている（図中、小矢印にて示す）。
【００２９】
潤滑油用溝７は、接触面６の中心部には形成されず、超音波センサ１からの超音波が透過する超音波透過用平面部８が残されていることが望ましい。
【００３０】
なお、潤滑油用溝７の形状は、螺旋状に限られるものではなく、その外周側端部がボルト頭部４の回転方向に向かい合うように形成されていれば他の形状であってもよい。
【００３１】
例えば、図４に示すように摺動パッド３の外周面の４箇所から円弧状に中心側へ延出する形状や、図５に示すように摺動パッド３の外周面の４箇所から、Ｌ字状に中心側へ延出する形状であってもよい。
【００３２】
これら形状の潤滑油用溝７によれば、潤滑油を、摺動パッド３のボルト頭部４との接触面６の中心側にまで、円滑に且つ積極的に取り込むことができる。
【００３３】
次に、上記構成の超音波ボルト軸力計の作用を説明する。
【００３４】
まず、締付前のボルト頭部４に潤滑油を塗布しておく。
【００３５】
ソケットでボルト２の締付を行いながら、ソケット内部に収容された超音波センサ１によって、ボルト２の延びを計測する。このとき、超音波センサ１は回転しない一方で、ボルト２はソケットと共に回転するので、超音波センサ１先端の摺動パッド３とボルト頭部４とは摺動するが、摺動パッド３に潤滑油用溝７が形成されているので、予めボルト頭部４に塗布された潤滑油が摺動パッド３とボルト頭部４との接触面６に取り込まれ、円滑に摺動できる。
【００３６】
これによって、摺動パッド３表面の摩耗を防止することができ、摺動パッド３の交換の手間をなくすことができると共に、常に摺動パッド３の平滑性が保たれ、超音波の検出精度を高く保つことができる。
【００３７】
また、ナットランナの回転を止めずに軸力が測定できるので、締付、測定、再締付といった工程を別々に行う必要がなく、時間短縮が図れ、効率的なボルト２の締付を行うことができる。さらに、締結部の軸力検査を全数実施できるので、製品の品質向上が達成される。
【００３８】
潤滑油用溝７は、摺動パッド３の外周面から中心側へと延出され、ボルト頭部４の回転によって潤滑油が外周側から中心側へと押し流されるように形成されているので、摺動パッド３の中心近傍まで潤滑油が供給され、より円滑な摺動が行われる。
【００３９】
さらに、潤滑油用溝７は、摺動パッド３の接触面６の中心部には形成されず、超音波センサ１からの超音波が透過する超音波透過用平面部８が残されているので、超音波の検出精度が高く保たれる。
【００４０】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、超音波センサ及び板材の摩耗を防止でき、常に超音波の検出精度を高く保つことができるといった優れた効果を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る超音波ボルト軸力計の好適な実施の形態を示した側面図である。
【図２】本発明に係る超音波ボルト軸力計の摺動パッドを示した側面図である。
【図３】本発明に係る超音波ボルト軸力計の摺動パッドに形成された潤滑油用溝の一実施形態を示した底面図である。
【図４】本発明に係る超音波ボルト軸力計の摺動パッドに形成された潤滑油用溝の他の実施形態を示した底面図である。
【図５】本発明に係る超音波ボルト軸力計の摺動パッドに形成された潤滑油用溝のさらに他の実施形態を示した底面図である。
【図６】従来の超音波ボルト軸力計でのボルトの測定状態を示した概略図である。
【符号の説明】
１  超音波センサ
２  ボルト
３  摺動パッド
４  ボルト頭部
６  接触面
７  潤滑油用溝
【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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