ボルトの作用力測定用装置
【課題】ボルト作用力を測定するためにボルトに穿設されたボルト孔内の所要の位置に配置するひずみゲージを、該所要の位置まで、容易且つ安定した姿勢でボルト孔内に挿入することができるボルトの作用力測定用装置を提供する。
【解決手段】ボルトの作用力測定用装置１は、直線状に延在するように形成されたロッド部材２と、ロッド部材２の側面に固着されたひずみゲージ３と、ひずみゲージ３から導出された測定用リード線３ｃと、ロッド部材２の側面に所定の単位長間隔で付設された目盛り４とを備え、ボルトＡの孔Ａ３内の所定の位置にひずみゲージ３が配置されるようにロッド部材２の一端側の部分が孔Ａ３に挿入されると共に、孔Ａ３内に充填される接着剤５によってひずみゲージ３とロッド部材２とがボルトＡに固定される。
【解決手段】ボルトの作用力測定用装置１は、直線状に延在するように形成されたロッド部材２と、ロッド部材２の側面に固着されたひずみゲージ３と、ひずみゲージ３から導出された測定用リード線３ｃと、ロッド部材２の側面に所定の単位長間隔で付設された目盛り４とを備え、ボルトＡの孔Ａ３内の所定の位置にひずみゲージ３が配置されるようにロッド部材２の一端側の部分が孔Ａ３に挿入されると共に、孔Ａ３内に充填される接着剤５によってひずみゲージ３とロッド部材２とがボルトＡに固定される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体に締結されたボルトに作用する力をひずみゲージを用いて測定するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両や機械等の種々様々の装置において、物体の締結に使用するボルトの損傷や緩みが発生することのないようにするために、締結されたボルトに作用する力（以下、ボルト作用力ということがある）を管理することがしばしば要求される。そして、このような場合には、装置の設計にあたって、実際のボルト作用力を測定することが必要となる。
【０００３】
この場合、ボルトの表面にひずみゲージを貼り付けることができる場合には、該表面に貼り付けたひずみゲージを介してボルト作用力の測定を行なうことが可能であるものの、ボルトの種類や、物体に対するボルトの締結構造によって、ボルトの表面にひずみゲージを貼り付けることができない場合も多い。
【０００４】
このような場合には、例えば特許文献１に見られるように、ボルトの頭部の頂面からボルトの軸部まであらかじめ穿設した小径の孔（以下、ボルト孔ということがある）に、ひずみゲージを挿入すると共に、このボルト孔に充填した接着剤によってひずみゲージをボルトに固定するようにした構造の装置が用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−３４７３４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に見られる如き従来の装置では、ひずみゲージをボルト孔に挿入する作業は、ひずみゲージから導出された細いリード線に接続されたケーブルを把持して行なわれることとなる。この場合、ひずみゲージから導出されているリード線は、ひずみゲージとボルト孔の内周面との接触等によって折れ曲がりやすい。
【０００７】
このため、特許文献１に見られる如き従来の装置では、ひずみゲージをボルト孔に挿入する際に、ケーブルとひずみゲージとの間の間隔を一定に保つことが難しく、ひいては、ひずみゲージを、ボルト作用力を測定する上で適切な所要の位置まで挿入することが困難なものとなっていた。
【０００８】
また、ひずみゲージをボルト孔に進入させやすくするために、例えばボルト孔を大きめの内径で形成した場合には、ひずみゲージがボルトの軸心方向に対して傾きやすくなる。ひいては、測定しようとするボルト作用力を精度よく測定することが困難となるという不都合がある。
【０００９】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、ボルト作用力を測定するためにボルトに穿設されたボルト孔内の所要の位置に配置するひずみゲージを、該所要の位置まで、容易且つ安定した姿勢でボルト孔内に挿入することができ、ひいては、ボルト作用力の精度のよい測定を可能とするボルトの作用力測定用装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のボルトの作用力測定用装置は、かかる目的を達成するために、物体に締結されるボルトに作用する力であるボルト作用力を測定するために該ボルトに組み付けられる装置であって、直線状に延在するように形成されており、前記ボルト作用力を測定するために、前記ボルトの頭部の頂面から該ボルトの軸部まで該ボルトの軸心方向にあらかじめ穿設された孔であるボルト孔に一端側の部分が挿入されるロッド部材と、該ロッド部材の前記ボルト孔に挿入される部分の側面に固着されたひずみゲージと、該ひずみゲージから導出された測定用リード線と、前記ロッド部材の長手方向での該ロッド部材に対する前記ひずみゲージの位置を把握し得るように該ロッド部材の側面に、該ロッド部材の長手方向に所定の単位長間隔で付設された目盛りとを備え、前記ボルトの軸心方向での所定の位置で前記ひずみゲージがボルト孔内に配置されるように前記ロッド部材の一端側の部分が該ボルト孔に挿入されると共に、該ボルト孔内に充填される接着剤によって該ひずみゲージとロッド部材とが前記ボルトに固定されることを特徴とする。
【００１１】
かかる本発明によれば、前記ひずみゲージが側面に固着された前記ロッド部材は剛性を有するので、折れ曲がり難い。このため、ロッド部材の他端側の部分を把持して、該ロッド部材をボルト孔に挿入することで、ロッド部材に対するひずみゲージの位置及び姿勢を一定に保ったまま、容易に該ひずみゲージをボルト孔に挿入することができる。
【００１２】
さらに、ロッド部材は、ボルト孔内で延在することとなるので、該ロッド部材の長手方向が、ボルトの軸心方向に対して傾くのが抑制される。ひいては、ボルトの軸心方向に対して、ひずみゲージが傾くのも防止される。
【００１３】
また、ロッド部材の側面には目盛りが付設されているため、ロッド部材に対するひずみゲージの位置を該目盛りに基づいて把握することができる。このため、ロッド部材の一端側の部分をひずみゲージと共にボルト孔内に挿入する際に、ひずみゲージがボルト孔内に入り込んだ状態であっても、前記目盛りに基づいて、ボルトに対するひずみゲージの位置関係を容易に把握することができる。ひいては、ひずみゲージをボルト孔内の所定の位置に精度よく配置させることができ、その状態で、前記接着剤によって、ひずみゲージをロッド部材と共にボルトに固定することができる。
【００１４】
よって、本発明によれば、ひずみゲージを、ボルト孔内の所要の位置まで、容易且つ安定した姿勢でボルト孔内に挿入することができる。そして、ひずみゲージをボルト孔内の所要の位置に適切な姿勢で配置できることから、測定しようとするボルト作用力に対するひずみゲージの検出信号の信頼性を確保することができ、ひいては、該ひずみゲージの検出信号に基づいて、ボルト作用力の精度のよい測定を行なうことが可能となる。
【００１５】
かかる本発明では、前記ロッド部材は、前記ボルト孔内に充填される接着剤と同じ材質により構成された部材であることが好ましい。
【００１６】
これによれば、ボルト孔内に充填される接着剤と、前記ロッド部材とを均一的に一体化することができる。このため、物体に締結したボルトに作用するボルト作用力を、ボルト孔内のひずみゲージに適切に伝達することができる。ひいては、ひずみゲージの検出信号に基づくボルト作用力の測定の信頼性を高めることができる。
【００１７】
また、上記本発明では、ひずみゲージをボルト孔内の所定の位置に配置するために、次のような組み付け形態を採用することができる。
【００１８】
その１つの組み付け形態では、前記ひずみゲージは、前記ロッド部材の一端寄りの位置で該ロッド部材に固着されており、前記ロッド部材の一端側の部分は、前記目盛りによって示される前記ひずみゲージと前記ボルト孔の開口端との間の間隔が、あらかじめ定められた所定の間隔となるように該ボルト孔に挿入される。
【００１９】
この場合、ロッド部材の一端側の部分をボルト孔に挿入するときに、前記目盛りによって前記ひずみゲージとボルト孔の開口端との間の間隔を確実に把握できるので、ひずみゲージとボルト孔の開口端との間の間隔が、所定の間隔に精度よく合致するように該ボルト孔にロッド部材を挿入することを行うことができる。これにより、種々様々なサイズ、種類のボルトに対して、ひずみゲージをボルト孔内の所定の位置に精度よく配置することができる。
【００２０】
あるいは、他の組み付け形態では、前記ロッド部材は、前記ボルト孔に挿入される前に、その一端部が、該ロッド部材を横断方向に切断することより切り離されると共に、その切断後の該ロッド部材の一端を前記ボルト孔の底面に当接させるように該ボルト孔に挿入され、前記ロッド部材の切断は、前記目盛りによって示される当該切断後のロッド部材の一端と前記ひずみゲージとの間の間隔が、あらかじめ定められた所定の間隔となるように行なわれる。
【００２１】
この場合、切断後のロッド部材の一端と前記ひずみゲージとの間の間隔が、あらかじめ定められた所定の間隔となるような、該ロッド部材の切断位置を前記目盛りに基づいて精度よく決定できる。このため、ロッド部材の切断後に、該ロッド部材の一端をボルト孔の底面に当接させるように該ボルト孔に挿入することによって、ボルト孔内で、ボルト孔の底面とひずみゲージとの間隔が前記所定の間隔となる位置に、ひずみゲージを精度よく配置することができる。これにより、種々様々なサイズ、種類のボルトに対して、ひずみゲージをボルト孔内の所定の位置に精度よく配置することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態におけるボルトの作用力測定用装置の構造を示す図。
【図２】図１の作用力測定用装値を第１の組み付け形態でボルトに組み付けた状態を示す図。
【図３】図１の作用力測定用装値を第２の組み付け形態でボルトに組み付けた状態を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の一実施形態を図１〜図３を参照して以下に説明する。
【００２４】
図１に示すように、本実施形態のボルトの作用力測定用装置１は、ロッド部材２とひずみゲージ３とを主要な構成要素として備えており、これらのロッド部材２及びひずみゲージ３が、ボルト作用力を測定しようとするボルトＡに組み付けられる。
【００２５】
ボルト作用力を測定しようとするボルトＡには、ロッド部材２及びひずみゲージ３を組み付けるために、あらかじめ該ボルトＡの頭部Ａ１の頂面（上端面）から、外周面にねじが形成されている軸部Ａ２まで該ボルトＡと同軸心に孔Ａ３（以下、ボルト孔Ａ３という）が穿設されている。ボルト孔Ａ３の内径は、例えば２ｍｍ程度である。
【００２６】
ロッド部材２は、直線状に（一定方向に）延在するように形成された棒状又は中空のパイプ状の部材であり、その全長は、ボルト孔Ａ３の深さよりも長いものとされている。また、ロッド部材２の外径は、ボルト孔Ａ３の内径よりも小さいものとされている。その外径は、例えば１．６ｍｍ程度である。
【００２７】
従って、ロッド部材２は、その一端側の部分（図１では下端側の部分）をボルト孔Ａ３の内部に収容し、且つ、他端側の部分（図１では上端側の部分）をボルト孔Ａ３から外部に突出させるようにして、ボルト孔Ａ３に挿入することが可能となっている。
【００２８】
このロッド部材２は、ボルト孔Ａ３内に充填される後述の接着剤５と同じ材質により構成され、剛性を有するものとされている。その材質は、例えばエポキシ、ポリイミド、アクリル、フェノール等である。
【００２９】
また、ロッド部材２の側面には、ロッド部材２の長手方向に所定の単位長間隔（例えば１ｍｍ間隔）で並ぶようにして複数の線分状の目盛り４が付設されている。
【００３０】
ひずみゲージ３は、その基体としてのゲージベース３ａに、抵抗体からなる受感部３ｂを形成したものであり、そのゲージベース３ａが、ロッド部材２の一端寄り（図１では下端寄り）の箇所で該ロッド部材２の側面に接着剤（図示せず）により接着されている。これにより、ひずみゲージ３が、ロッド部材２の側面に固着されている。
【００３１】
図示例の作用力測定用装置１では、ロッド部材２は円柱状に形成されている。このため、ひずみゲージ３のゲージベース３ａは、円筒状に丸められた形態でロッド部材２の外周面に固着されている。
【００３２】
ただし、ロッド部材２を、角柱状もしくは平板状に形成したり、あるいは、ロッド部材２の側面の一部を平坦面状に形成しておき、該ロッド部材２の側面の平坦面部に平板状のゲージベースを有するひずみゲージを固着するようにしてもよい。
【００３３】
なお、本実施形態の例では、測定しようとするボルト作用力は、例えばボルトＡの軸心方向に作用する作用力である。このため、ひずみゲージ３の受感部３ｂは、ロッド部材２の長手方向の作用力によるひずみを検知する（換言すれば、ロッド部材２の長手方向の作用力に対して感度を有する）ように形成されている。
【００３４】
ひずみゲージ３は、ロッド部材２の長手方向での位置を、ロッド部材２に付設された目盛り４に基づいて、特定（把握）し得るようにしてロッド部材２に固着されている。
【００３５】
具体的には、ひずみゲージ３の代表位置、例えば、図１に一点鎖線Ｃで示すひずみゲージ３の受感部３ｂの中央位置Ｃ（あるいは、ひずみゲージ３の受感部３ｂの一端の位置等）が、目盛り４のいずれか１つの線分の位置、あるいは、目盛り４のいずれか１つの線分との間の間隔（ロッド部材２の長手方向での間隔）があらかじめ定められた所定間隔となる位置に合致するようにして、ひずみゲージ３のゲージベース３ａがロッド部材２に固着されている。
【００３６】
これにより、個々の目盛り４（目盛り４の個々の線分）と、ひずみゲージ３の受感部３ｂとの間の、ロッド部材２の長手方向での間隔（換言すれば、ロッド部材２の長手方向での個々の目盛り４に対するひずみゲージ３の受感部３ｂの相対位置）を、目盛り４によって特定（把握）することが可能となっている。例えば、図示例の作用力測定用装置１では、ひずみゲージ３の受感部３ｂの中央位置Ｃが、目盛り４ｘから下側に１０目盛り分の間隔（１目盛り分の単位長の１０倍の間隔）を有する位置であることを把握することが可能となっている。
【００３７】
また、ひずみゲージ３の受感部３ｂには、あらかじめ測定用リード線３ｃが結線されており、この測定用リード線３ｃがひずみゲージ３から導出されている。この測定用リード線３ｃは、ひずみゲージ３の検出信号（ひずみに応じた検出信号）を処理するための図示しない測定器（電子回路ユニット）に該ひずみゲージ３を接続するためのものである。該測定器は、公知のものであり、ひずみゲージ３の検出信号を、作用力の検出信号に変換する回路（例えばひずみゲージ３を含むホイートストンブリッジ回路を構成するための抵抗回路）や、その回路の出力信号を処理する演算処理回路等により構成される。
【００３８】
なお、ひずみゲージ３から導出される測定用リード線３ｃの本数は、図示例では２本となっているが、その本数は、ひずみゲージ３の検出信号を作用力の検出信号に変換する回路の構成形態や、受感部３ｂの個数等に応じて規定される。
【００３９】
以上のように構成された作用力測定用装置１のロッド部材２及びひずみゲージ３は、以下に説明する如く、ボルトＡに組み付けられ、これにより、ボルトＡのボルト作用力の測定を行なうことが可能となる。その組み付け形態は、図２を参照して説明する第１の組み付け形態と、図３を参照して説明する第２の組み付け形態との２種類の組み付け形態に大別される。
【００４０】
まず、図２を参照して、ボルトＡに対するロッド部材２及びひずみゲージ３の第１の組み付け形態は、ロッド部材２の一端をボルト孔Ａ３の底面に当接させると共に、ひずみゲージ３が、ボルトＡの軸心方向でボルト孔Ａ３の底面から所定の間隔を存する位置でボルト孔Ａ３内に配置されるように、ロッド部材２及びひずみゲージ３をボルトＡに組み付ける形態である。
【００４１】
さらに詳細には、この第１の組み付け形態では、図２に示す如く、ボルト孔Ａ３内におけるひずみゲージ３の目標とする配置位置は、例えば該ひずみゲージ３の代表位置としての受感部３ｂの中央位置Ｃが、ボルト孔Ａ３の底面から、ボルトＡの軸心方向で所定の間隔Ｄ１を存する位置とされている。その位置は、ボルトＡにおけるボルト作用力を適切に測定し得る位置として、ボルトＡのサイズや種類等に応じてあらかじめ定められた位置である。
【００４２】
ここで、本実施形態の作用力測定用装置１は、特定のサイズ又は種類のボルトＡに対する専用的なものではなく、種々様々なサイズ、種類のボルトＡにおけるボルト作用力の測定に使用することが可能な汎用的なのとされている。このため、図１に示した作用力測定用装置１のロッド部材２の一端（図１では下端）からひずみゲージ３の受感部３ｂの中央位置Ｃまでの間隔Ｄａは、ボルト作用力を測定しようとするボルトＡに対して専用的な間隔に設定されているわけではない。このため、上記間隔Ｄａは、図２に示す如く、一般には前記所定の間隔Ｄ１と一致せず、該所定の間隔Ｄ１よりも長い場合もある。
【００４３】
補足すると、Ｄａ＜Ｄ１である場合には、第１の組み付け形態は採用できず、後述の第２の組み付け形態が採用される。
【００４４】
上記のように、Ｄａ＞Ｄ１である場合には、ボルト部材２及びひずみゲージ３をボルトＡに組み付ける前に、ロッド部材２の一端からひずみゲージ３の受感部３ｂの中央位置Ｃまでの間隔を所定の間隔Ｄ１に一致させるように、ロッド部材２の切断加工（ロッド部材２の一端とひずみゲージ３の受感部３ｂの中央位置Ｃとの間の間隔を調整するために、ロッド部材２を切断する加工）が行なわれる。
【００４５】
この切断加工では、ロッド部材２は、その一端寄りの位置（一端とひずみゲージ３との間の位置）で該ロッド部材２の横断方向（ロッド部材２の長手方向に対してほぼ直交する方向）に切断され、その切断位置から該ロッド部材２の一端までの部分（図２に二点鎖線２ａで示す部分）がロッド部材２から切り離される。その切断作業は、カッターや鋏等の適宜の工具を使用して行なわれる。
【００４６】
この切断加工におけるロッド部材２の切断位置は、ひずみゲージ３の受感部３ｂの中央位置Ｃから、ロッド部材２の一端側に上記所定の間隔Ｄ１を有する位置、あるいは、切断前の当初のロッド部材２の一端から、ひずみゲージ３側に（Ｄａ−Ｄ１）の間隔を有する位置として、目盛り４に基づいて決定される。
【００４７】
これにより、ロッド部材２は、切断後のロッド部材２の一端とひずみゲージ３の受感部３ｂの中央位置Ｃとの間の間隔が、上記所定の間隔Ｄ１に一致するように切断される。
【００４８】
第１の組み付け形態では、図１に示した当初の作用力測定用装置１のロッド部材２の一端とひずみゲージ３の受感部３ｂの中央位置Ｃと間の間隔Ｄａが、Ｄａ＞Ｄ１となる場合には、上記のようにロッド部材２の切断加工が行なわれる。そして、この切断加工後に、前記測定用リード線３ｃをひずみゲージ３からロッド部材２の他端側に向って延在させるようにして該ロッド部材２に沿わせるようにしつつ、ロッド部材２の他端側の部分（図２の二点鎖線２ｂで示す部分）が把持され、この状態で、ロッド部材２の一端側の部分が、これに固着されているひずみゲージ３と共に、ボルトＡのボルト孔Ａ３に挿入される。
【００４９】
なお、ロッド部材２の一端部を切断する前の当初のロッド部材２の一端とひずみゲージ３の受感部３ｂの中央位置Ｃとの間の間隔Ｄａが、前記所定の間隔Ｄ１に一致（もしくはほぼ一致）している場合には、ロッド部材２の一端部の切断加工は省略される。そして、この場合には、図１に示した当初のロッド部材２の一端側の部分が、ひずみゲージ３と共に、ボルトＡのボルト孔Ａ３に挿入される。
【００５０】
第１の組み付け形態では、ロッド部材２及びひずみゲージ３のボルト孔Ａ３への挿入は、ロッド部材２の長手方向が、ボルトＡの軸心方向とほぼ同方向に保たれるようにしつつ、該ロッド部材２の一端がボルト孔Ａ３の底面に当接するまで行なわれる。これにより、ひずみゲージ３の受感部３ｂの中央位置Ｃがボルト孔Ａ３の底面から前記所定の間隔Ｄ１を存する位置になるようにひずみゲージ３がボルト孔３内に配置される。また、ロッド部材２の他端側の部分（図２の二点鎖線２ｂで示す部分）は、それに沿わせられた測定用リード線３ｃと共に、ボルト孔Ａ３の外部に突出する。
【００５１】
この場合、ロッド部材２は剛性を有するので、ボルト孔Ａ３への挿入時に該ロッド部材２やひずみゲージ３がボルト孔Ａ３の内周面に接触したりしても、ロッド部材２が屈曲変形してしまうようなことはなく、ほぼ直線状の形状に保たれる。そして、ひずみゲージ３はこのロッド部材２に固着されている。このため、ひずみゲージ３をボルト孔Ａ３内にロッド部材２と共に容易に挿入することができる。
【００５２】
また、ロッド部材２に固着されているひずみゲージ３は、ロッド部材２に対して一定の位置及び姿勢に保たれるため、ボルト孔Ａ３の底面へのロッド部材２の一端の当接によって、ひずみゲージ３をボルト孔３内の目標とする適切な位置（ひずみゲージ３の受感部３ｂの中央位置Ｃがボルト孔Ａ３の底面から前記所定の間隔Ｄ１を存する位置）に精度よく配置することができる。
【００５３】
また、ロッド部材２は、ボルト孔Ａ３の全長にわたって延在するのでロッド部材２の長手方向を精度よくボルトＡの軸心方向に沿わせることができる。このため、ひずみゲージ３の向きが、ボルトＡの軸心方向に対して傾くのが抑制され、該ひずみゲージ３の受感部３ｂの感度方向を、測定対象のボルト作用力（本実施形態の例では、ボルトＡの軸心方向の作用力）を測定する上で、好適な方向に精度よく一致させることができる。
【００５４】
上記のようにボルトＡのボルト孔Ａ３に挿入されたロッド部材２及びひずみゲージ３は、さらに、該ボルト孔Ａ３に充填されて硬化される接着剤５によって、ボルトＡに固定される。該接着剤５の材質は、前記したようにロッド部材２と同じ（例えばエポキシ、ポリイミド、アクリル、フェノール等）である。なお、硬化前の溶融状態の接着剤５のボルト孔Ａ３への充填は、ロッド部材２及びひずみゲージ３をボルト孔Ａ３に挿入する前に行なうようにしてもよい。
【００５５】
この場合、ロッド部材２は、接着剤５と同じ材質によって構成されているので、ボルト孔Ａ３に充填されて硬化した接着剤５と、ロッド部材２とは均一的に一体化する。このため、ボルトＡを物体Ｗに締結した状態で該ボルトＡに該物体Ｗ等から作用するボルト作用力をひずみゲージ３の受感部３ｂに適切に伝達させるようにすることができる。
【００５６】
第１の組み付け形態では、以上のようにして、ロッド部材２及びひずみゲージ３がボルト作用力を測定しようとするボルトＡに組み付けられることとなる。
【００５７】
そして、本実施形態では、このようにロッド部材２及びひずみゲージ３をボルトＡに組み付けた後に、ロッド部材２の、ボルト孔Ａ３から突出している部分が、ボルト孔Ａ３の開口端に近接した位置で、該ロッド部材２の横断方向に切断される。この切断作業は、ロッド部材２の一端部の切断作業と同様に、カッターや鋏等の適宜の工具を使用して行なわれる。
【００５８】
これにより、図２のロッド部材２の他端側の部分（図２の二点鎖線２ｂで示す部分）がボルト孔Ａ３に挿入されている部分から切り離される。このようにロッド部材２の他端側の部分２ｂを切り離すのは、物体Ｗに対するボルトＡの締結（ねじ締め）や、その締結の解除作業に際して、ロッド部材２が邪魔にならないようにするためである。
【００５９】
次いで、上記のようにロッド部材２及びひずみゲージ３が組み付けられたボルトＡが物体Ｗに締結される。そして、ひずみゲージ３から導出されている測定用リード線３ｃが図示しない測定器に接続され、該ひずみゲージ３の検出信号に基づいて、ボルト作用力が測定される。
【００６０】
次に、図３を参照して、第２の組み付け形態を説明する。この第２の組み付け形態は、ひずみゲージ３が、ボルトＡの軸心方向でボルト孔Ａ３の開口端から（換言すればボルトＡの頭部Ａ１の頂面から）所定の間隔を存する位置でボルト孔Ａ３内に配置されるように、ロッド部材２及びひずみゲージ３をボルトＡに組み付ける形態である。
【００６１】
さらに詳細には、この第２の組み付け形態では、図３に示す如く、ひずみゲージ３の目標とする配置位置は、例えば該ひずみゲージ３の受感部３ｂの代表位置としての中央位置Ｃが、ボルト孔Ａ３の開口端から、ボルトＡの軸心方向で所定の間隔Ｄ２を存する位置とされている。その位置は、ボルトＡにおけるボルト作用力を適切に測定し得る位置として、ボルトＡのサイズや種類等に応じてあらかじめ定められた位置である。
【００６２】
そして、第２の組み付け形態では、前記測定用リード線３ｃをひずみゲージ３からロッド部材２の他端側（図３では上端側）に向って延在させるようにして該ロッド部材２に沿わせるようにしつつ、ロッド部材２の他端側の部分（図３の二点鎖線２ｃで示す部分）が把持され、この状態で、ロッド部材２の一端側の部分（図３では下端側の部分）が、これに固着されているひずみゲージ３と共に、ボルトＡのボルト孔Ａ３に挿入される。
【００６３】
この場合、第２の組み付け形態では、ロッド部材２及びひずみゲージ３のボルト孔Ａ３への挿入は、ロッド部材２の長手方向が、ボルトＡの軸心方向とほぼ同方向に保たれるようにしつつ、ひずみゲージ３の受感部３ｂの中央位置Ｃからロッド部材２の他端側に前記所定の間隔Ｄ２を有する位置として目盛り４に基づきあらかじめ特定されたロッド部材２上の位置が、ボルト孔Ａ３の開口端の位置に一致するようになるまで行なわれる。そして、ひずみゲージ３の受感部３ｂの中央位置Ｃからロッド部材２の他端側に前記所定の間隔Ｄ２を有するロッド部材２上の位置が、ボルト孔Ａ３の開口端の位置に一致する状態で、ロッド部材２が静止・保持される。
【００６４】
これにより、ひずみゲージ３の受感部３ｂの中央位置Ｃがボルト孔Ａ３の開口端から前記所定の間隔Ｄ２を存する位置になるようにひずみゲージ３がボルト孔３内に配置される。また、ロッド部材２の他端側の部分（図３の二点鎖線２ｃで示す部分）は、それに沿わせられた測定用リード線３ｃと共に、ボルト孔Ａ３の外部に突出する。
【００６５】
この場合、第１の組み付け形態の場合と同様に、ロッド部材２は剛性を有するので、ボルト孔Ａ３への挿入時に該ロッド部材２やひずみゲージ３がボルト孔Ａ３の内周面に接触したりしても、ロッド部材２が屈曲変形してしまうようなことはなく、ほぼ直線状の形状に保たれる。そして、ひずみゲージ３はこのロッド部材２に固着されている。このため、ひずみゲージ３をボルト孔Ａ３内にロッド部材２と共に容易に挿入することができる。
【００６６】
そして、ロッド部材２に固着されているひずみゲージ３は、ロッド部材２に対して一定の位置及び姿勢に保たれるため、ロッド部材２のボルト孔Ａ３への挿入時におけるボルト孔Ａ３の開口端とひずみゲージ３の受感部３ｂの中央位置Ｃとの間の間隔を、目盛り４によって精度よく把握することができる。ひいては、ひずみゲージ３の受感部３ｂの中央位置Ｃが、ボルト孔Ａ３の開口端から前記所定の間隔Ｄ２を存する位置に精度よく一致するように、ひずみゲージ３をボルト孔３内に挿入・配置することができる。
【００６７】
また、ロッド部材２の、ボルト孔Ａ３内に配置される部分の長さは、ボルト孔Ａ３の深さに近いものとなるので、ロッド部材２の長手方向を精度よくボルトＡの軸心方向に沿わせることができる。このため、ひずみゲージ３の向きが、ボルトＡの軸心方向に対して傾くのが抑制され、該ひずみゲージ３の受感部３ｂの感度方向を、測定対象のボルト作用力（本実施形態の例では、ボルトＡの軸心方向の作用力）を測定する上で、好適な方向に精度よく一致させることができる。
【００６８】
補足すると、図１に示すロッド部材２の一端（図１では下端）からひずみゲージ３の受感部３ｂの中央位置Ｃまでの間隔Ｄａと、上記所定の間隔Ｄ２との総和の長さ（Ｄａ＋Ｄ２）が、ボルト孔Ａ３の深さよりも長いものとなる場合もある。
【００６９】
このような場合に、第２の組み付け形態でボルト部材２及びひずみゲージ３をボルトＡに組み付ける場合には、その組み付け前に、ロッド部材２の一端からひずみゲージ３の受感部３ｂの中央位置Ｃまでの間隔と、所定の間隔Ｄ２との総和の長さが、ボルト孔Ａ３の深さよりも短くなるように、ロッド部材２の一端部の切断加工を行えばよい。そして、その切断加工は、第１の組み付け形態でロッド部材２の一端部を切断する場合と同様に、カッターや鋏等の適宜の工具を使用して行なえばよい。
【００７０】
上記のようにボルトＡのボルト孔Ａ３に挿入されたロッド部材２及びひずみゲージ３は、第１の組み付け形態の場合と同様に、さらに、該ボルト孔Ａ３に充填されて硬化される接着剤５によって、ボルトＡに固定される。
【００７１】
この場合、ロッド部材２は、接着剤５と同じ材質によって構成されているので、第１の組み付け形態と同様に、ボルト孔Ａ３に充填されて硬化した接着剤５と、ロッド部材２とは均一的に一体化する。このため、ボルトＡを物体Ｗに締結した状態で該ボルトＡに該物体Ｗ等から作用するボルト作用力をひずみゲージ３の受感部３ｂに適切に伝達させるようにすることができる。
【００７２】
第２の組み付け形態では、以上のようにして、ロッド部材２及びひずみゲージ３がボルト作用力を測定しようとするボルトＡに組み付けられることとなる。
【００７３】
そして、このようにロッド部材２及びひずみゲージ３をボルトＡに組み付けた後に、第１の組み立て形態の場合と同様に、ロッド部材２の、ボルト孔Ａ３から突出している部分が、ボルト孔Ａ３の開口端に近接した位置で、該ロッド部材２の横断方向に切断される。これにより、図３のロッド部材２の他端側の部分（図３の二点鎖線２ｃで示す部分）がボルト孔Ａ３に挿入されている部分から切り離される。
【００７４】
次いで、上記のようにロッド部材２及びひずみゲージ３が組み付けられたボルトＡが物体Ｗに締結される。そして、ひずみゲージ３から導出されている測定用リード線３ｃが図示しない測定器に接続され、該ひずみゲージ３の検出信号に基づいて、ボルト作用力が測定される。
【００７５】
補足すると、前記第１の組み付け形態及び第２の組み付け形態のいずれの組み付け形態においても、ロッド部材２及びひずみゲージ３をボルトＡに組み付けた後の測定用リード線３ｃの処理に関しては、例えば、ボルトＡの頭部Ａ１の頂面に端子基板を固着して、この端子基板に測定用リード線３ｃを結線すると共に、該端子基板から引き出された接続用ケーブルに該端子基板を介して測定用リード線３を導通させるようにしてもよい。そして、ボルト作用力の測定に際して、上記接続ケーブルを測定器に接続するようにしてもよい。また、この場合、測定用リード線３ｃを、接着剤によりモールドするようにして端子基板に固定しておくようにしてもよい。
【００７６】
以上説明した如く、本実施形態の作用力測定用装置１によれば、種々様々なサイズ、種類のボルトＡに対して、前記第１の組み付け形態又は第２の組み付け形態によって、ひずみゲージ３を、容易にボルト孔Ａ３の所定の位置に精度よく適切な姿勢で配置させることができる。このため、ボルトＡに対するひずみゲーじ３の組み付け作業を効率よく短時間で行なうことができる。また、ボルト作用力の測定を、ひずみゲージ３の検出信号に基づいて高い信頼性で行なうことができる。
【符号の説明】
【００７７】
１…作用力測定用装置、２…ロッド部材、３…ひずみゲージ、３ｃ…測定用リード線、４…目盛り、５…接着剤、Ａ…ボルト、Ａ１…頭部、Ａ２…軸部、Ａ３…ボルト孔、Ｗ…物体。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体に締結されたボルトに作用する力をひずみゲージを用いて測定するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両や機械等の種々様々の装置において、物体の締結に使用するボルトの損傷や緩みが発生することのないようにするために、締結されたボルトに作用する力（以下、ボルト作用力ということがある）を管理することがしばしば要求される。そして、このような場合には、装置の設計にあたって、実際のボルト作用力を測定することが必要となる。
【０００３】
この場合、ボルトの表面にひずみゲージを貼り付けることができる場合には、該表面に貼り付けたひずみゲージを介してボルト作用力の測定を行なうことが可能であるものの、ボルトの種類や、物体に対するボルトの締結構造によって、ボルトの表面にひずみゲージを貼り付けることができない場合も多い。
【０００４】
このような場合には、例えば特許文献１に見られるように、ボルトの頭部の頂面からボルトの軸部まであらかじめ穿設した小径の孔（以下、ボルト孔ということがある）に、ひずみゲージを挿入すると共に、このボルト孔に充填した接着剤によってひずみゲージをボルトに固定するようにした構造の装置が用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−３４７３４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に見られる如き従来の装置では、ひずみゲージをボルト孔に挿入する作業は、ひずみゲージから導出された細いリード線に接続されたケーブルを把持して行なわれることとなる。この場合、ひずみゲージから導出されているリード線は、ひずみゲージとボルト孔の内周面との接触等によって折れ曲がりやすい。
【０００７】
このため、特許文献１に見られる如き従来の装置では、ひずみゲージをボルト孔に挿入する際に、ケーブルとひずみゲージとの間の間隔を一定に保つことが難しく、ひいては、ひずみゲージを、ボルト作用力を測定する上で適切な所要の位置まで挿入することが困難なものとなっていた。
【０００８】
また、ひずみゲージをボルト孔に進入させやすくするために、例えばボルト孔を大きめの内径で形成した場合には、ひずみゲージがボルトの軸心方向に対して傾きやすくなる。ひいては、測定しようとするボルト作用力を精度よく測定することが困難となるという不都合がある。
【０００９】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、ボルト作用力を測定するためにボルトに穿設されたボルト孔内の所要の位置に配置するひずみゲージを、該所要の位置まで、容易且つ安定した姿勢でボルト孔内に挿入することができ、ひいては、ボルト作用力の精度のよい測定を可能とするボルトの作用力測定用装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のボルトの作用力測定用装置は、かかる目的を達成するために、物体に締結されるボルトに作用する力であるボルト作用力を測定するために該ボルトに組み付けられる装置であって、直線状に延在するように形成されており、前記ボルト作用力を測定するために、前記ボルトの頭部の頂面から該ボルトの軸部まで該ボルトの軸心方向にあらかじめ穿設された孔であるボルト孔に一端側の部分が挿入されるロッド部材と、該ロッド部材の前記ボルト孔に挿入される部分の側面に固着されたひずみゲージと、該ひずみゲージから導出された測定用リード線と、前記ロッド部材の長手方向での該ロッド部材に対する前記ひずみゲージの位置を把握し得るように該ロッド部材の側面に、該ロッド部材の長手方向に所定の単位長間隔で付設された目盛りとを備え、前記ボルトの軸心方向での所定の位置で前記ひずみゲージがボルト孔内に配置されるように前記ロッド部材の一端側の部分が該ボルト孔に挿入されると共に、該ボルト孔内に充填される接着剤によって該ひずみゲージとロッド部材とが前記ボルトに固定されることを特徴とする。
【００１１】
かかる本発明によれば、前記ひずみゲージが側面に固着された前記ロッド部材は剛性を有するので、折れ曲がり難い。このため、ロッド部材の他端側の部分を把持して、該ロッド部材をボルト孔に挿入することで、ロッド部材に対するひずみゲージの位置及び姿勢を一定に保ったまま、容易に該ひずみゲージをボルト孔に挿入することができる。
【００１２】
さらに、ロッド部材は、ボルト孔内で延在することとなるので、該ロッド部材の長手方向が、ボルトの軸心方向に対して傾くのが抑制される。ひいては、ボルトの軸心方向に対して、ひずみゲージが傾くのも防止される。
【００１３】
また、ロッド部材の側面には目盛りが付設されているため、ロッド部材に対するひずみゲージの位置を該目盛りに基づいて把握することができる。このため、ロッド部材の一端側の部分をひずみゲージと共にボルト孔内に挿入する際に、ひずみゲージがボルト孔内に入り込んだ状態であっても、前記目盛りに基づいて、ボルトに対するひずみゲージの位置関係を容易に把握することができる。ひいては、ひずみゲージをボルト孔内の所定の位置に精度よく配置させることができ、その状態で、前記接着剤によって、ひずみゲージをロッド部材と共にボルトに固定することができる。
【００１４】
よって、本発明によれば、ひずみゲージを、ボルト孔内の所要の位置まで、容易且つ安定した姿勢でボルト孔内に挿入することができる。そして、ひずみゲージをボルト孔内の所要の位置に適切な姿勢で配置できることから、測定しようとするボルト作用力に対するひずみゲージの検出信号の信頼性を確保することができ、ひいては、該ひずみゲージの検出信号に基づいて、ボルト作用力の精度のよい測定を行なうことが可能となる。
【００１５】
かかる本発明では、前記ロッド部材は、前記ボルト孔内に充填される接着剤と同じ材質により構成された部材であることが好ましい。
【００１６】
これによれば、ボルト孔内に充填される接着剤と、前記ロッド部材とを均一的に一体化することができる。このため、物体に締結したボルトに作用するボルト作用力を、ボルト孔内のひずみゲージに適切に伝達することができる。ひいては、ひずみゲージの検出信号に基づくボルト作用力の測定の信頼性を高めることができる。
【００１７】
また、上記本発明では、ひずみゲージをボルト孔内の所定の位置に配置するために、次のような組み付け形態を採用することができる。
【００１８】
その１つの組み付け形態では、前記ひずみゲージは、前記ロッド部材の一端寄りの位置で該ロッド部材に固着されており、前記ロッド部材の一端側の部分は、前記目盛りによって示される前記ひずみゲージと前記ボルト孔の開口端との間の間隔が、あらかじめ定められた所定の間隔となるように該ボルト孔に挿入される。
【００１９】
この場合、ロッド部材の一端側の部分をボルト孔に挿入するときに、前記目盛りによって前記ひずみゲージとボルト孔の開口端との間の間隔を確実に把握できるので、ひずみゲージとボルト孔の開口端との間の間隔が、所定の間隔に精度よく合致するように該ボルト孔にロッド部材を挿入することを行うことができる。これにより、種々様々なサイズ、種類のボルトに対して、ひずみゲージをボルト孔内の所定の位置に精度よく配置することができる。
【００２０】
あるいは、他の組み付け形態では、前記ロッド部材は、前記ボルト孔に挿入される前に、その一端部が、該ロッド部材を横断方向に切断することより切り離されると共に、その切断後の該ロッド部材の一端を前記ボルト孔の底面に当接させるように該ボルト孔に挿入され、前記ロッド部材の切断は、前記目盛りによって示される当該切断後のロッド部材の一端と前記ひずみゲージとの間の間隔が、あらかじめ定められた所定の間隔となるように行なわれる。
【００２１】
この場合、切断後のロッド部材の一端と前記ひずみゲージとの間の間隔が、あらかじめ定められた所定の間隔となるような、該ロッド部材の切断位置を前記目盛りに基づいて精度よく決定できる。このため、ロッド部材の切断後に、該ロッド部材の一端をボルト孔の底面に当接させるように該ボルト孔に挿入することによって、ボルト孔内で、ボルト孔の底面とひずみゲージとの間隔が前記所定の間隔となる位置に、ひずみゲージを精度よく配置することができる。これにより、種々様々なサイズ、種類のボルトに対して、ひずみゲージをボルト孔内の所定の位置に精度よく配置することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態におけるボルトの作用力測定用装置の構造を示す図。
【図２】図１の作用力測定用装値を第１の組み付け形態でボルトに組み付けた状態を示す図。
【図３】図１の作用力測定用装値を第２の組み付け形態でボルトに組み付けた状態を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の一実施形態を図１〜図３を参照して以下に説明する。
【００２４】
図１に示すように、本実施形態のボルトの作用力測定用装置１は、ロッド部材２とひずみゲージ３とを主要な構成要素として備えており、これらのロッド部材２及びひずみゲージ３が、ボルト作用力を測定しようとするボルトＡに組み付けられる。
【００２５】
ボルト作用力を測定しようとするボルトＡには、ロッド部材２及びひずみゲージ３を組み付けるために、あらかじめ該ボルトＡの頭部Ａ１の頂面（上端面）から、外周面にねじが形成されている軸部Ａ２まで該ボルトＡと同軸心に孔Ａ３（以下、ボルト孔Ａ３という）が穿設されている。ボルト孔Ａ３の内径は、例えば２ｍｍ程度である。
【００２６】
ロッド部材２は、直線状に（一定方向に）延在するように形成された棒状又は中空のパイプ状の部材であり、その全長は、ボルト孔Ａ３の深さよりも長いものとされている。また、ロッド部材２の外径は、ボルト孔Ａ３の内径よりも小さいものとされている。その外径は、例えば１．６ｍｍ程度である。
【００２７】
従って、ロッド部材２は、その一端側の部分（図１では下端側の部分）をボルト孔Ａ３の内部に収容し、且つ、他端側の部分（図１では上端側の部分）をボルト孔Ａ３から外部に突出させるようにして、ボルト孔Ａ３に挿入することが可能となっている。
【００２８】
このロッド部材２は、ボルト孔Ａ３内に充填される後述の接着剤５と同じ材質により構成され、剛性を有するものとされている。その材質は、例えばエポキシ、ポリイミド、アクリル、フェノール等である。
【００２９】
また、ロッド部材２の側面には、ロッド部材２の長手方向に所定の単位長間隔（例えば１ｍｍ間隔）で並ぶようにして複数の線分状の目盛り４が付設されている。
【００３０】
ひずみゲージ３は、その基体としてのゲージベース３ａに、抵抗体からなる受感部３ｂを形成したものであり、そのゲージベース３ａが、ロッド部材２の一端寄り（図１では下端寄り）の箇所で該ロッド部材２の側面に接着剤（図示せず）により接着されている。これにより、ひずみゲージ３が、ロッド部材２の側面に固着されている。
【００３１】
図示例の作用力測定用装置１では、ロッド部材２は円柱状に形成されている。このため、ひずみゲージ３のゲージベース３ａは、円筒状に丸められた形態でロッド部材２の外周面に固着されている。
【００３２】
ただし、ロッド部材２を、角柱状もしくは平板状に形成したり、あるいは、ロッド部材２の側面の一部を平坦面状に形成しておき、該ロッド部材２の側面の平坦面部に平板状のゲージベースを有するひずみゲージを固着するようにしてもよい。
【００３３】
なお、本実施形態の例では、測定しようとするボルト作用力は、例えばボルトＡの軸心方向に作用する作用力である。このため、ひずみゲージ３の受感部３ｂは、ロッド部材２の長手方向の作用力によるひずみを検知する（換言すれば、ロッド部材２の長手方向の作用力に対して感度を有する）ように形成されている。
【００３４】
ひずみゲージ３は、ロッド部材２の長手方向での位置を、ロッド部材２に付設された目盛り４に基づいて、特定（把握）し得るようにしてロッド部材２に固着されている。
【００３５】
具体的には、ひずみゲージ３の代表位置、例えば、図１に一点鎖線Ｃで示すひずみゲージ３の受感部３ｂの中央位置Ｃ（あるいは、ひずみゲージ３の受感部３ｂの一端の位置等）が、目盛り４のいずれか１つの線分の位置、あるいは、目盛り４のいずれか１つの線分との間の間隔（ロッド部材２の長手方向での間隔）があらかじめ定められた所定間隔となる位置に合致するようにして、ひずみゲージ３のゲージベース３ａがロッド部材２に固着されている。
【００３６】
これにより、個々の目盛り４（目盛り４の個々の線分）と、ひずみゲージ３の受感部３ｂとの間の、ロッド部材２の長手方向での間隔（換言すれば、ロッド部材２の長手方向での個々の目盛り４に対するひずみゲージ３の受感部３ｂの相対位置）を、目盛り４によって特定（把握）することが可能となっている。例えば、図示例の作用力測定用装置１では、ひずみゲージ３の受感部３ｂの中央位置Ｃが、目盛り４ｘから下側に１０目盛り分の間隔（１目盛り分の単位長の１０倍の間隔）を有する位置であることを把握することが可能となっている。
【００３７】
また、ひずみゲージ３の受感部３ｂには、あらかじめ測定用リード線３ｃが結線されており、この測定用リード線３ｃがひずみゲージ３から導出されている。この測定用リード線３ｃは、ひずみゲージ３の検出信号（ひずみに応じた検出信号）を処理するための図示しない測定器（電子回路ユニット）に該ひずみゲージ３を接続するためのものである。該測定器は、公知のものであり、ひずみゲージ３の検出信号を、作用力の検出信号に変換する回路（例えばひずみゲージ３を含むホイートストンブリッジ回路を構成するための抵抗回路）や、その回路の出力信号を処理する演算処理回路等により構成される。
【００３８】
なお、ひずみゲージ３から導出される測定用リード線３ｃの本数は、図示例では２本となっているが、その本数は、ひずみゲージ３の検出信号を作用力の検出信号に変換する回路の構成形態や、受感部３ｂの個数等に応じて規定される。
【００３９】
以上のように構成された作用力測定用装置１のロッド部材２及びひずみゲージ３は、以下に説明する如く、ボルトＡに組み付けられ、これにより、ボルトＡのボルト作用力の測定を行なうことが可能となる。その組み付け形態は、図２を参照して説明する第１の組み付け形態と、図３を参照して説明する第２の組み付け形態との２種類の組み付け形態に大別される。
【００４０】
まず、図２を参照して、ボルトＡに対するロッド部材２及びひずみゲージ３の第１の組み付け形態は、ロッド部材２の一端をボルト孔Ａ３の底面に当接させると共に、ひずみゲージ３が、ボルトＡの軸心方向でボルト孔Ａ３の底面から所定の間隔を存する位置でボルト孔Ａ３内に配置されるように、ロッド部材２及びひずみゲージ３をボルトＡに組み付ける形態である。
【００４１】
さらに詳細には、この第１の組み付け形態では、図２に示す如く、ボルト孔Ａ３内におけるひずみゲージ３の目標とする配置位置は、例えば該ひずみゲージ３の代表位置としての受感部３ｂの中央位置Ｃが、ボルト孔Ａ３の底面から、ボルトＡの軸心方向で所定の間隔Ｄ１を存する位置とされている。その位置は、ボルトＡにおけるボルト作用力を適切に測定し得る位置として、ボルトＡのサイズや種類等に応じてあらかじめ定められた位置である。
【００４２】
ここで、本実施形態の作用力測定用装置１は、特定のサイズ又は種類のボルトＡに対する専用的なものではなく、種々様々なサイズ、種類のボルトＡにおけるボルト作用力の測定に使用することが可能な汎用的なのとされている。このため、図１に示した作用力測定用装置１のロッド部材２の一端（図１では下端）からひずみゲージ３の受感部３ｂの中央位置Ｃまでの間隔Ｄａは、ボルト作用力を測定しようとするボルトＡに対して専用的な間隔に設定されているわけではない。このため、上記間隔Ｄａは、図２に示す如く、一般には前記所定の間隔Ｄ１と一致せず、該所定の間隔Ｄ１よりも長い場合もある。
【００４３】
補足すると、Ｄａ＜Ｄ１である場合には、第１の組み付け形態は採用できず、後述の第２の組み付け形態が採用される。
【００４４】
上記のように、Ｄａ＞Ｄ１である場合には、ボルト部材２及びひずみゲージ３をボルトＡに組み付ける前に、ロッド部材２の一端からひずみゲージ３の受感部３ｂの中央位置Ｃまでの間隔を所定の間隔Ｄ１に一致させるように、ロッド部材２の切断加工（ロッド部材２の一端とひずみゲージ３の受感部３ｂの中央位置Ｃとの間の間隔を調整するために、ロッド部材２を切断する加工）が行なわれる。
【００４５】
この切断加工では、ロッド部材２は、その一端寄りの位置（一端とひずみゲージ３との間の位置）で該ロッド部材２の横断方向（ロッド部材２の長手方向に対してほぼ直交する方向）に切断され、その切断位置から該ロッド部材２の一端までの部分（図２に二点鎖線２ａで示す部分）がロッド部材２から切り離される。その切断作業は、カッターや鋏等の適宜の工具を使用して行なわれる。
【００４６】
この切断加工におけるロッド部材２の切断位置は、ひずみゲージ３の受感部３ｂの中央位置Ｃから、ロッド部材２の一端側に上記所定の間隔Ｄ１を有する位置、あるいは、切断前の当初のロッド部材２の一端から、ひずみゲージ３側に（Ｄａ−Ｄ１）の間隔を有する位置として、目盛り４に基づいて決定される。
【００４７】
これにより、ロッド部材２は、切断後のロッド部材２の一端とひずみゲージ３の受感部３ｂの中央位置Ｃとの間の間隔が、上記所定の間隔Ｄ１に一致するように切断される。
【００４８】
第１の組み付け形態では、図１に示した当初の作用力測定用装置１のロッド部材２の一端とひずみゲージ３の受感部３ｂの中央位置Ｃと間の間隔Ｄａが、Ｄａ＞Ｄ１となる場合には、上記のようにロッド部材２の切断加工が行なわれる。そして、この切断加工後に、前記測定用リード線３ｃをひずみゲージ３からロッド部材２の他端側に向って延在させるようにして該ロッド部材２に沿わせるようにしつつ、ロッド部材２の他端側の部分（図２の二点鎖線２ｂで示す部分）が把持され、この状態で、ロッド部材２の一端側の部分が、これに固着されているひずみゲージ３と共に、ボルトＡのボルト孔Ａ３に挿入される。
【００４９】
なお、ロッド部材２の一端部を切断する前の当初のロッド部材２の一端とひずみゲージ３の受感部３ｂの中央位置Ｃとの間の間隔Ｄａが、前記所定の間隔Ｄ１に一致（もしくはほぼ一致）している場合には、ロッド部材２の一端部の切断加工は省略される。そして、この場合には、図１に示した当初のロッド部材２の一端側の部分が、ひずみゲージ３と共に、ボルトＡのボルト孔Ａ３に挿入される。
【００５０】
第１の組み付け形態では、ロッド部材２及びひずみゲージ３のボルト孔Ａ３への挿入は、ロッド部材２の長手方向が、ボルトＡの軸心方向とほぼ同方向に保たれるようにしつつ、該ロッド部材２の一端がボルト孔Ａ３の底面に当接するまで行なわれる。これにより、ひずみゲージ３の受感部３ｂの中央位置Ｃがボルト孔Ａ３の底面から前記所定の間隔Ｄ１を存する位置になるようにひずみゲージ３がボルト孔３内に配置される。また、ロッド部材２の他端側の部分（図２の二点鎖線２ｂで示す部分）は、それに沿わせられた測定用リード線３ｃと共に、ボルト孔Ａ３の外部に突出する。
【００５１】
この場合、ロッド部材２は剛性を有するので、ボルト孔Ａ３への挿入時に該ロッド部材２やひずみゲージ３がボルト孔Ａ３の内周面に接触したりしても、ロッド部材２が屈曲変形してしまうようなことはなく、ほぼ直線状の形状に保たれる。そして、ひずみゲージ３はこのロッド部材２に固着されている。このため、ひずみゲージ３をボルト孔Ａ３内にロッド部材２と共に容易に挿入することができる。
【００５２】
また、ロッド部材２に固着されているひずみゲージ３は、ロッド部材２に対して一定の位置及び姿勢に保たれるため、ボルト孔Ａ３の底面へのロッド部材２の一端の当接によって、ひずみゲージ３をボルト孔３内の目標とする適切な位置（ひずみゲージ３の受感部３ｂの中央位置Ｃがボルト孔Ａ３の底面から前記所定の間隔Ｄ１を存する位置）に精度よく配置することができる。
【００５３】
また、ロッド部材２は、ボルト孔Ａ３の全長にわたって延在するのでロッド部材２の長手方向を精度よくボルトＡの軸心方向に沿わせることができる。このため、ひずみゲージ３の向きが、ボルトＡの軸心方向に対して傾くのが抑制され、該ひずみゲージ３の受感部３ｂの感度方向を、測定対象のボルト作用力（本実施形態の例では、ボルトＡの軸心方向の作用力）を測定する上で、好適な方向に精度よく一致させることができる。
【００５４】
上記のようにボルトＡのボルト孔Ａ３に挿入されたロッド部材２及びひずみゲージ３は、さらに、該ボルト孔Ａ３に充填されて硬化される接着剤５によって、ボルトＡに固定される。該接着剤５の材質は、前記したようにロッド部材２と同じ（例えばエポキシ、ポリイミド、アクリル、フェノール等）である。なお、硬化前の溶融状態の接着剤５のボルト孔Ａ３への充填は、ロッド部材２及びひずみゲージ３をボルト孔Ａ３に挿入する前に行なうようにしてもよい。
【００５５】
この場合、ロッド部材２は、接着剤５と同じ材質によって構成されているので、ボルト孔Ａ３に充填されて硬化した接着剤５と、ロッド部材２とは均一的に一体化する。このため、ボルトＡを物体Ｗに締結した状態で該ボルトＡに該物体Ｗ等から作用するボルト作用力をひずみゲージ３の受感部３ｂに適切に伝達させるようにすることができる。
【００５６】
第１の組み付け形態では、以上のようにして、ロッド部材２及びひずみゲージ３がボルト作用力を測定しようとするボルトＡに組み付けられることとなる。
【００５７】
そして、本実施形態では、このようにロッド部材２及びひずみゲージ３をボルトＡに組み付けた後に、ロッド部材２の、ボルト孔Ａ３から突出している部分が、ボルト孔Ａ３の開口端に近接した位置で、該ロッド部材２の横断方向に切断される。この切断作業は、ロッド部材２の一端部の切断作業と同様に、カッターや鋏等の適宜の工具を使用して行なわれる。
【００５８】
これにより、図２のロッド部材２の他端側の部分（図２の二点鎖線２ｂで示す部分）がボルト孔Ａ３に挿入されている部分から切り離される。このようにロッド部材２の他端側の部分２ｂを切り離すのは、物体Ｗに対するボルトＡの締結（ねじ締め）や、その締結の解除作業に際して、ロッド部材２が邪魔にならないようにするためである。
【００５９】
次いで、上記のようにロッド部材２及びひずみゲージ３が組み付けられたボルトＡが物体Ｗに締結される。そして、ひずみゲージ３から導出されている測定用リード線３ｃが図示しない測定器に接続され、該ひずみゲージ３の検出信号に基づいて、ボルト作用力が測定される。
【００６０】
次に、図３を参照して、第２の組み付け形態を説明する。この第２の組み付け形態は、ひずみゲージ３が、ボルトＡの軸心方向でボルト孔Ａ３の開口端から（換言すればボルトＡの頭部Ａ１の頂面から）所定の間隔を存する位置でボルト孔Ａ３内に配置されるように、ロッド部材２及びひずみゲージ３をボルトＡに組み付ける形態である。
【００６１】
さらに詳細には、この第２の組み付け形態では、図３に示す如く、ひずみゲージ３の目標とする配置位置は、例えば該ひずみゲージ３の受感部３ｂの代表位置としての中央位置Ｃが、ボルト孔Ａ３の開口端から、ボルトＡの軸心方向で所定の間隔Ｄ２を存する位置とされている。その位置は、ボルトＡにおけるボルト作用力を適切に測定し得る位置として、ボルトＡのサイズや種類等に応じてあらかじめ定められた位置である。
【００６２】
そして、第２の組み付け形態では、前記測定用リード線３ｃをひずみゲージ３からロッド部材２の他端側（図３では上端側）に向って延在させるようにして該ロッド部材２に沿わせるようにしつつ、ロッド部材２の他端側の部分（図３の二点鎖線２ｃで示す部分）が把持され、この状態で、ロッド部材２の一端側の部分（図３では下端側の部分）が、これに固着されているひずみゲージ３と共に、ボルトＡのボルト孔Ａ３に挿入される。
【００６３】
この場合、第２の組み付け形態では、ロッド部材２及びひずみゲージ３のボルト孔Ａ３への挿入は、ロッド部材２の長手方向が、ボルトＡの軸心方向とほぼ同方向に保たれるようにしつつ、ひずみゲージ３の受感部３ｂの中央位置Ｃからロッド部材２の他端側に前記所定の間隔Ｄ２を有する位置として目盛り４に基づきあらかじめ特定されたロッド部材２上の位置が、ボルト孔Ａ３の開口端の位置に一致するようになるまで行なわれる。そして、ひずみゲージ３の受感部３ｂの中央位置Ｃからロッド部材２の他端側に前記所定の間隔Ｄ２を有するロッド部材２上の位置が、ボルト孔Ａ３の開口端の位置に一致する状態で、ロッド部材２が静止・保持される。
【００６４】
これにより、ひずみゲージ３の受感部３ｂの中央位置Ｃがボルト孔Ａ３の開口端から前記所定の間隔Ｄ２を存する位置になるようにひずみゲージ３がボルト孔３内に配置される。また、ロッド部材２の他端側の部分（図３の二点鎖線２ｃで示す部分）は、それに沿わせられた測定用リード線３ｃと共に、ボルト孔Ａ３の外部に突出する。
【００６５】
この場合、第１の組み付け形態の場合と同様に、ロッド部材２は剛性を有するので、ボルト孔Ａ３への挿入時に該ロッド部材２やひずみゲージ３がボルト孔Ａ３の内周面に接触したりしても、ロッド部材２が屈曲変形してしまうようなことはなく、ほぼ直線状の形状に保たれる。そして、ひずみゲージ３はこのロッド部材２に固着されている。このため、ひずみゲージ３をボルト孔Ａ３内にロッド部材２と共に容易に挿入することができる。
【００６６】
そして、ロッド部材２に固着されているひずみゲージ３は、ロッド部材２に対して一定の位置及び姿勢に保たれるため、ロッド部材２のボルト孔Ａ３への挿入時におけるボルト孔Ａ３の開口端とひずみゲージ３の受感部３ｂの中央位置Ｃとの間の間隔を、目盛り４によって精度よく把握することができる。ひいては、ひずみゲージ３の受感部３ｂの中央位置Ｃが、ボルト孔Ａ３の開口端から前記所定の間隔Ｄ２を存する位置に精度よく一致するように、ひずみゲージ３をボルト孔３内に挿入・配置することができる。
【００６７】
また、ロッド部材２の、ボルト孔Ａ３内に配置される部分の長さは、ボルト孔Ａ３の深さに近いものとなるので、ロッド部材２の長手方向を精度よくボルトＡの軸心方向に沿わせることができる。このため、ひずみゲージ３の向きが、ボルトＡの軸心方向に対して傾くのが抑制され、該ひずみゲージ３の受感部３ｂの感度方向を、測定対象のボルト作用力（本実施形態の例では、ボルトＡの軸心方向の作用力）を測定する上で、好適な方向に精度よく一致させることができる。
【００６８】
補足すると、図１に示すロッド部材２の一端（図１では下端）からひずみゲージ３の受感部３ｂの中央位置Ｃまでの間隔Ｄａと、上記所定の間隔Ｄ２との総和の長さ（Ｄａ＋Ｄ２）が、ボルト孔Ａ３の深さよりも長いものとなる場合もある。
【００６９】
このような場合に、第２の組み付け形態でボルト部材２及びひずみゲージ３をボルトＡに組み付ける場合には、その組み付け前に、ロッド部材２の一端からひずみゲージ３の受感部３ｂの中央位置Ｃまでの間隔と、所定の間隔Ｄ２との総和の長さが、ボルト孔Ａ３の深さよりも短くなるように、ロッド部材２の一端部の切断加工を行えばよい。そして、その切断加工は、第１の組み付け形態でロッド部材２の一端部を切断する場合と同様に、カッターや鋏等の適宜の工具を使用して行なえばよい。
【００７０】
上記のようにボルトＡのボルト孔Ａ３に挿入されたロッド部材２及びひずみゲージ３は、第１の組み付け形態の場合と同様に、さらに、該ボルト孔Ａ３に充填されて硬化される接着剤５によって、ボルトＡに固定される。
【００７１】
この場合、ロッド部材２は、接着剤５と同じ材質によって構成されているので、第１の組み付け形態と同様に、ボルト孔Ａ３に充填されて硬化した接着剤５と、ロッド部材２とは均一的に一体化する。このため、ボルトＡを物体Ｗに締結した状態で該ボルトＡに該物体Ｗ等から作用するボルト作用力をひずみゲージ３の受感部３ｂに適切に伝達させるようにすることができる。
【００７２】
第２の組み付け形態では、以上のようにして、ロッド部材２及びひずみゲージ３がボルト作用力を測定しようとするボルトＡに組み付けられることとなる。
【００７３】
そして、このようにロッド部材２及びひずみゲージ３をボルトＡに組み付けた後に、第１の組み立て形態の場合と同様に、ロッド部材２の、ボルト孔Ａ３から突出している部分が、ボルト孔Ａ３の開口端に近接した位置で、該ロッド部材２の横断方向に切断される。これにより、図３のロッド部材２の他端側の部分（図３の二点鎖線２ｃで示す部分）がボルト孔Ａ３に挿入されている部分から切り離される。
【００７４】
次いで、上記のようにロッド部材２及びひずみゲージ３が組み付けられたボルトＡが物体Ｗに締結される。そして、ひずみゲージ３から導出されている測定用リード線３ｃが図示しない測定器に接続され、該ひずみゲージ３の検出信号に基づいて、ボルト作用力が測定される。
【００７５】
補足すると、前記第１の組み付け形態及び第２の組み付け形態のいずれの組み付け形態においても、ロッド部材２及びひずみゲージ３をボルトＡに組み付けた後の測定用リード線３ｃの処理に関しては、例えば、ボルトＡの頭部Ａ１の頂面に端子基板を固着して、この端子基板に測定用リード線３ｃを結線すると共に、該端子基板から引き出された接続用ケーブルに該端子基板を介して測定用リード線３を導通させるようにしてもよい。そして、ボルト作用力の測定に際して、上記接続ケーブルを測定器に接続するようにしてもよい。また、この場合、測定用リード線３ｃを、接着剤によりモールドするようにして端子基板に固定しておくようにしてもよい。
【００７６】
以上説明した如く、本実施形態の作用力測定用装置１によれば、種々様々なサイズ、種類のボルトＡに対して、前記第１の組み付け形態又は第２の組み付け形態によって、ひずみゲージ３を、容易にボルト孔Ａ３の所定の位置に精度よく適切な姿勢で配置させることができる。このため、ボルトＡに対するひずみゲーじ３の組み付け作業を効率よく短時間で行なうことができる。また、ボルト作用力の測定を、ひずみゲージ３の検出信号に基づいて高い信頼性で行なうことができる。
【符号の説明】
【００７７】
１…作用力測定用装置、２…ロッド部材、３…ひずみゲージ、３ｃ…測定用リード線、４…目盛り、５…接着剤、Ａ…ボルト、Ａ１…頭部、Ａ２…軸部、Ａ３…ボルト孔、Ｗ…物体。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体に締結されるボルトに作用する力であるボルト作用力を測定するために該ボルトに組み付けられる装置であって、
直線状に延在するように形成されており、前記ボルト作用力を測定するために、前記ボルトの頭部の頂面から該ボルトの軸部まで該ボルトの軸心方向にあらかじめ穿設された孔であるボルト孔に一端側の部分が挿入されるロッド部材と、
該ロッド部材の前記ボルト孔に挿入される部分の側面に固着されたひずみゲージと、
該ひずみゲージから導出された測定用リード線と、
前記ロッド部材の長手方向での該ロッド部材に対する前記ひずみゲージの位置を把握し得るように該ロッド部材の側面に、該ロッド部材の長手方向に所定の単位長間隔で付設された目盛りとを備え、
前記ボルトの軸心方向での所定の位置で前記ひずみゲージがボルト孔内に配置されるように前記ロッド部材の一端側の部分が該ボルト孔に挿入されると共に、該ボルト孔内に充填される接着剤によって該ひずみゲージとロッド部材とが前記ボルトに固定されることを特徴とするボルトの作用力測定用装置。
【請求項２】
請求項１記載のボルトの作用力測定用装置において、
前記ロッド部材は、前記ボルト孔内に充填される接着剤と同じ材質により構成された部材であることを特徴とするボルトの作用力測定用装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載のボルトの作用力測定用装置において、
前記ひずみゲージは、前記ロッド部材の一端寄りの位置で該ロッド部材に固着されており、前記ロッド部材の一端側の部分は、前記目盛りによって示される前記ひずみゲージと前記ボルト孔の開口端との間の間隔が、あらかじめ定められた所定の間隔となるように該ボルト孔に挿入されることを特徴とするボルトの作用力測定用装置。
【請求項４】
請求項１又は２記載のボルトの作用力測定用装置において、
前記ロッド部材は、前記ボルト孔に挿入される前に、その一端部が、該ロッド部材を横断方向に切断することより切り離されると共に、その切断後の該ロッド部材の一端を前記ボルト孔の底面に当接させるように該ボルト孔に挿入され、前記ロッド部材の切断は、前記目盛りによって示される当該切断後のロッド部材の一端と前記ひずみゲージとの間の間隔が、あらかじめ定められた所定の間隔となるように行なわれることを特徴とするボルトの作用力測定用装置。
【請求項１】
物体に締結されるボルトに作用する力であるボルト作用力を測定するために該ボルトに組み付けられる装置であって、
直線状に延在するように形成されており、前記ボルト作用力を測定するために、前記ボルトの頭部の頂面から該ボルトの軸部まで該ボルトの軸心方向にあらかじめ穿設された孔であるボルト孔に一端側の部分が挿入されるロッド部材と、
該ロッド部材の前記ボルト孔に挿入される部分の側面に固着されたひずみゲージと、
該ひずみゲージから導出された測定用リード線と、
前記ロッド部材の長手方向での該ロッド部材に対する前記ひずみゲージの位置を把握し得るように該ロッド部材の側面に、該ロッド部材の長手方向に所定の単位長間隔で付設された目盛りとを備え、
前記ボルトの軸心方向での所定の位置で前記ひずみゲージがボルト孔内に配置されるように前記ロッド部材の一端側の部分が該ボルト孔に挿入されると共に、該ボルト孔内に充填される接着剤によって該ひずみゲージとロッド部材とが前記ボルトに固定されることを特徴とするボルトの作用力測定用装置。
【請求項２】
請求項１記載のボルトの作用力測定用装置において、
前記ロッド部材は、前記ボルト孔内に充填される接着剤と同じ材質により構成された部材であることを特徴とするボルトの作用力測定用装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載のボルトの作用力測定用装置において、
前記ひずみゲージは、前記ロッド部材の一端寄りの位置で該ロッド部材に固着されており、前記ロッド部材の一端側の部分は、前記目盛りによって示される前記ひずみゲージと前記ボルト孔の開口端との間の間隔が、あらかじめ定められた所定の間隔となるように該ボルト孔に挿入されることを特徴とするボルトの作用力測定用装置。
【請求項４】
請求項１又は２記載のボルトの作用力測定用装置において、
前記ロッド部材は、前記ボルト孔に挿入される前に、その一端部が、該ロッド部材を横断方向に切断することより切り離されると共に、その切断後の該ロッド部材の一端を前記ボルト孔の底面に当接させるように該ボルト孔に挿入され、前記ロッド部材の切断は、前記目盛りによって示される当該切断後のロッド部材の一端と前記ひずみゲージとの間の間隔が、あらかじめ定められた所定の間隔となるように行なわれることを特徴とするボルトの作用力測定用装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−２０２６８８（Ｐ２０１２−２０２６８８Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６４３８９（Ｐ２０１１−６４３８９）
【出願日】平成２３年３月２３日（２０１１．３．２３）
【出願人】（０００１５１５２０）株式会社東京測器研究所 (29)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２２日（２０１２．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２３日（２０１１．３．２３）
【出願人】（０００１５１５２０）株式会社東京測器研究所 (29)
【Ｆターム（参考）】
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