JP2013532283A - トルク−せん断型高力ボルトのデジタル軸力測定装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】トルク−せん断型高力ボルトのデジタル軸力測定装置及び方法を開示する。
【解決手段】本発明の一実施例に係るトルク−せん断型高力ボルトのデジタル軸力測定装置は、トルク−せん断型高力ボルトを締結させる電動レンチと連結される本体部と、前記本体部に位置し、前記電動レンチの電流量を用いてトルク−せん断型高力ボルトの軸力を測定する測定部と、前記本体部に形成され、外部から電気を受ける電源引き込み部、及び前記電気を前記電動レンチに供給する電源引き出し部を備える電源部と、前記測定部で測定されたトルク−せん断型高力ボルトの軸力測定結果を外部に表示する表示部とを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、デジタル軸力測定装置及び方法に関し、より詳細には、トルク−せん断型高力ボルトのデジタル軸力測定装置及び方法に関する。

鉄骨構造物のボルト接合時に多く使用されるトルク−せん断用高力ボルト（ＴＳ高力ボルト）は、建築工事の標準仕様書で規定されており、標準によるトルク管理法を適用して軸力導入（締結）及び軸力検査が行われている。

前記トルク管理法によって締結されるトルク−せん断用高力ボルトは、ピンテールが破断されると、適正軸力が導入されることで知られている。したがって、従来は、現場で軸力計を通してトルク係数とトルクの相関関係を用いて実際に導入された締結軸力を検査することによって、トルク−せん断型高力ボルトの軸力を推定及び予測してきた。

しかし、トルク係数は、ボルトの保管状態、仮ボルト未使用、当日未締結による外気露出及びこれによる水分浸透、異物付着、製品損傷などの多様な外部的環境要因によって変動される。

したがって、実際に導入された軸力は予測値と大きく変わることになる。これによって、実際の導入軸力を正確に確認できないだけでなく、実際の導入軸力が設計基準に及ばない場合が頻繁に起きるという問題が発生している。

さらに、現場で締結直後に軸力を測定できないので、設計基準に達していない高力ボルトの交替及び追加締結が難しいという問題も発生している。

鉄骨構造物の高力ボルト接合部の耐力を確保するためには、変動幅が小さく、且つ安定的な軸力がボルトに導入されなければならないので、上述した外部環境要因によるトルク係数の変動によって実際の導入軸力が大きく変わる問題を解決するための方案が要請されている。

また、締結軸力に関する品質管理を向上させるために、高力ボルトの軸力を締結直後に測定できる方案も要請されている。

本発明の各実施例は、トルク−せん断型高力ボルトの軸力を締結直後に測定できるデジタル軸力測定装置を提供しようとする。

また、トルク−せん断型高力ボルトの軸力を定量化して確認させることによって、従来の外部環境要因によるトルク係数変動によって実際の導入軸力が大きく変わる問題を緩和させるトルク−せん断型高力ボルトの軸力測定方法を提供しようとする。

本発明の一側面によると、トルク−せん断型高力ボルトを締結させる電動レンチと連結される本体部と、前記本体部に位置し、前記電動レンチの電流量を用いてトルク−せん断型高力ボルトの軸力を測定する測定部と、前記本体部に形成され、外部から電気を受ける電源引き込み部、及び前記電気を前記電動レンチに供給する電源引き出し部を備える電源部と、前記測定部で測定されたトルク−せん断型高力ボルトの軸力測定結果を外部に表示する表示部とを含むトルク−せん断型高力ボルトのデジタル軸力測定装置を提供することができる。

また、前記本体部に形成され、前記測定部で測定されたデータを外部に出力する出力部をさらに含むことができる。

また、前記本体部に形成され、別途の端末機と連結され、前記端末機を通して前記測定部を補修、維持及び管理可能なコネクター部をさらに含むことができる。

一方、前記測定部は、前記電動レンチに供給するＡＣを０〜５Ｖ（ｖｏｌｔｓ）のＤＣを用いて電流センサーを通して感知する電流感知部と、前記電流感知部で感知される電流に対して、設定された範囲でサンプリングを実施するサンプリング部と、軸力計算アルゴリズムを使用して前記サンプリング部で算出されたデータ値を分析し、軸力を計算する計算部とを含むことができる。

また、前記測定部は、前記計算部で計算された軸力値を時間別に格納するデータ格納部をさらに含むことができる。

一方、前記サンプリング部は、前記電流感知部で感知される信号が第１の大きさ値以下で第１の時間以上持続された後、前記の第１の大きさ値以上の信号が感知されたとき、設定された範囲でサンプリングを開始し、前記電流感知部で感知される信号が第２の大きさ値以下で第２の時間持続されたとき、前記サンプリングを終了させることができる。

一方、前記計算部は、前記サンプリングの終了時点から逆に一定時間以内のデータ値のうち最大値を前記トルク−せん断型高力ボルトのピンテール破断直前の最大電流値と設定することができる。

また、前記計算部は、前記最大電流値を基準と指定し、前記サンプリングの終了時点から逆に一定時間以内の全てのデータ値を前記データ格納部に格納し、前記軸力計算アルゴリズムによって前記データ値のうち前記基準に対比して一定値以上の各データ値の合算を計算し、前記合算を設定された公式（回帰式）に代入して軸力を計算することができる。

本発明の他の側面によると、トルク−せん断型高力ボルトを締結させる電動レンチから、前記トルク−せん断型高力ボルトのピンテール破断時までの累積電流量を求める第１の段階と、前記トルク−せん断型高力ボルトの軸力を正常条件及び非正常条件に区分して測定する段階；前記の区分された軸力に加重値を付与し、軸力値を定量化する段階；及び前記軸力値と１対１の相関関係を有する前記累積電流量を検索する段階を含む第２の段階と、前記トルク−せん断型高力ボルトのピンテール破断時点での最大電流量を基準と指定し、前記累積電流量を１０％単位に等分して定量化したデータ値を算出する段階；前記の第２の段階で定量化された前記軸力値及び定量化された前記累積電流量を統計的管理技法によって分散・分析する段階；及び前記データ値を積分して得た値と前記軸力値との間の回帰分析予測式を算出する段階を含む第３の段階と、前記回帰分析予測式を使用して前記累積電流量から軸力を推定する第４の段階とを含むトルク−せん断型高力ボルトの軸力測定方法を提供することができる。

また、前記の第４の段階以後に、前記累積電流量から推定された軸力が９５％範囲の信頼度区間内にあるかどうかを検定する第５の段階をさらに含むことができる。

このとき、前記の第５の段階は、対応のあるｔ検定を用いて信頼度検定を行うことができる。

一方、前記の第１の段階は、前記トルク−せん断型高力ボルトのピンテール破断時点での最大電流量を基準と指定し、前記トルク−せん断型高力ボルトのピンテール破断時点以前の一定時点を指定し、前記の指定された一定時点から前記ピンテール破断時点までの前記累積電流量を求めることができる。

また、前記トルク−せん断型高力ボルトのピンテール破断時点から１．５秒以前の時間に得た累積電流量のうち前記最大電流量から３０％単位に該当するデータ値を使用して下記の回帰分析予測式１を算出することができる。

［回帰分析予測式１］
Ｙ＝２４．７８＋０．０２３３３Ｘ
（Ｙは、得ようとする軸力（ｋＮ）、Ｘは、電動レンチで得た累積電流量（Ａ））

また、前記トルク−せん断型高力ボルトのピンテール破断時点から１．５秒以前の時間に得た累積電流量のうち前記最大電流値から６０％単位に該当するデータ値を使用して下記の回帰分析予測式２を算出することができる。

［回帰分析予測式２］
Ｙ＝５５．７４＋０．０２７１８Ｘ
（Ｙは、得ようとする軸力（ｋＮ）、Ｘは、電動レンチで得た累積電流量（Ａ））

本発明の各実施例は、電動レンチと連結されるデジタル軸力測定装置を提供し、トルク−せん断型高力ボルトの軸力を締結直後に測定させることによって、高力ボルトの交換及び追加締結をより容易にし、締結軸力に関する品質管理を向上させることができる。

また、トルク−せん断型高力ボルトの軸力測定方法を提供し、トルク−せん断型高力ボルトの軸力を定量化して確認させることによって、従来の外部環境要因によるトルク係数変動によって実際の導入軸力が大きく変わるという問題を緩和させた。

本発明の一実施例に係るデジタル軸力測定装置の概念図である。 図１のデジタル軸力測定装置の正面図である。 図１のデジタル軸力測定装置の斜視図である。 図１のデジタル軸力測定装置の作動構成を示したブロック図である。 本発明の一実施例に係るトルク−せん断型高力ボルトの軸力測定方法のフローチャートである。 正常条件下でのトルク−せん断型高力ボルトの累積電流量を示したグラフである。 １秒間水分浸透下でのトルク−せん断型高力ボルトの累積電流量を示したグラフである。 ３０分間水分浸透下でのトルク−せん断型高力ボルトの累積電流量を示したグラフである。 零下３度で露出させたトルク−せん断型高力ボルトの累積電流量を示したグラフである。 累積電流量が最大電流量の３０％に該当するときの推定軸力の回帰分析模型を示したグラフである。 累積電流量が最大電流量の６０％に該当するときの推定軸力の回帰分析模型を示したグラフである。 累積電流量が最大電流量の１０％に該当するときの推定軸力の回帰分析模型を示したグラフである。 累積電流量が最大電流量の２０％に該当するときの推定軸力の回帰分析模型を示したグラフである。 累積電流量が最大電流量の４０％に該当するときの推定軸力の回帰分析模型を示したグラフである。 累積電流量が最大電流量の５０％に該当するときの推定軸力の回帰分析模型を示したグラフである。

以下、添付の図面を参照して本発明の各実施例について詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施例に係るデジタル軸力測定装置（以下、デジタル軸力測定装置）の概念図で、図２は正面図で、図３は斜視図である。

図１を参照すると、デジタル軸力測定装置２０は、接合部材６０に高力ボルト４０を締結するときに使用される高力ボルト専用電動レンチ３０と連結され、トルク−せん断型高力ボルトの軸力を締結直後に測定することができる。

具体的に、図２及び図３を参照すると、デジタル軸力測定装置は、トルク−せん断型高力ボルトを締結させる電動レンチ３０と連結される本体部１００と、本体部１００に位置し、電動レンチ３０の電流量を用いてトルク−せん断型高力ボルトの軸力を測定する測定部２００と、本体部１００に形成され、外部電源１０から電気の供給を受ける電源引き込み部３２０、及び電気を電動レンチ３０に供給する電源引き出し部３４０を備える電源部３００と、測定部２００で測定されたトルク−せん断型高力ボルトの軸力測定結果を外部に表示する表示部４００とを含む。

また、本体部１００に形成され、測定部２００で測定されたデータを外部に出力する出力部１２０をさらに含むことができる。また、別途の端末機（図示せず）と連結され、前記端末機を通して測定部２００を補修、維持及び管理可能なコネクター部１４０をさらに含むことができる。

本体部１００は、測定部２００が位置し、電源部３００及び表示部４００が形成され得る構成であれば、いずれの構成で製作してもよい。例えば、本体部１００は、携帯可能な大きさを有する直方体の形状に製作することができる。

測定部２００は、軸力を測定する機能を行い、これに関しては後で詳細に説明する。

電源部３００は、前面には電動レンチ３０に電気を供給する電源引き出し部３４０が形成され、後面には外部電源１０から電気の供給を受ける電源引き込み部３２０が形成される。

電源引き出し部３４０及び電源引き込み部３２０としては、公知の電源プラグを使用することができる。デジタル軸力測定装置は、ＡＣ電源プラグを設置することによって外部電源１０から電気の供給を受け、電源１０からの電気は、測定部２００、表示部４００、出力部１２０、コネクター部１４０などに使用されるＤＣ電気と、電動レンチ３０の駆動のためのＡＣ電気とを含んで構成することができる。このとき、ＤＣはコンバータを用いて供給することができ、ＡＣは、後述する電流センサーを通過して供給することができる。

表示部４００は、測定された軸力値を本体部１００に表示する。例えば、表示部４００は、ＬＣＤなどのディスプレイであり得る。

出力部１２０は、測定部２００で測定された各データを出力する役割をする。例えば、出力部１２０は、本体部１００の下端にメモリカードポートを形成することによって各データを出力可能である（図３参照）。

コネクター部１４０は、測定部２００で使用されるプログラムを補修、維持及び管理する役割をする。コネクター部１４０は、別途の端末機とデジタル軸力測定装置２０がケーブルなどで連結されるように、本体部１００の下端に形成することができる。例えば、コネクター部１４０はＵＳＢポートであり得る。

図４は、図１のデジタル軸力測定装置の作動構成を示したブロック図である。

図４を参照すると、測定部２００は、電動レンチ３０に供給するＡＣを０〜５ＶのＤＣを用いて電流センサー（図示せず）を通して感知する電流感知部２２０と、電流感知部２２０で感知される電流に対して、設定された範囲でサンプリングを実施するサンプリング部２４０と、軸力計算アルゴリズムを使用してサンプリング部２４０で算出されたデータ値を分析し、軸力を計算する計算部２６０とを含むことができる。

また、測定部２００は、計算部２６０で計算された軸力値を時間別に格納するデータ格納部２８０をさらに含むことができる。

一方、サンプリング部２４０では、電流感知部２２０で感知される信号が第１の大きさ値以下で第１の時間以上持続された後、前記の第１の大きさ値以上の信号が感知されたとき、設定された範囲でサンプリングを開始し、電流感知部２２０で感知される信号が第２の大きさ値以下で第２の時間持続されたとき、前記サンプリングを終了するように構成することができる。

例えば、サンプリング部２４０で第１の大きさ値を０．０３Ｖｏｌｔｓ、第１の時間を１秒と指定し、第２の大きさ値を０．０３Ｖｏｌｔｓ、第２の時間を０．２秒と指定することができる。そして、サンプリングの設定範囲を１０，０００／ｓｅｃとしたとき、軸力の測定過程は次に示す通りである。

まず、サンプリング部２４０は、電流感知部２２０で感知される信号が０．０３Ｖｏｌｔｓ（第１の大きさ値）以下で１秒（第１の時間）以上持続された後、０．０３Ｖｏｌｔｓ以上の電流が感知された場合に軸力算出を開始し、１秒当たり１０，０００個のデータを算出する。

次に、電流感知部２２０で感知される信号が０．０３Ｖｏｌｔｓ（第２の大きさ値）以下で０．２秒（第２の時間）持続されると、軸力算出を終了する。

次に、軸力計算アルゴリズムを適用するために電流の最大値を検索するが、前記最大値は、前記サンプリングの終了時点から逆に一定時間以内のデータ値のうち最大値をトルク−せん断型高力ボルトのピンテール破断直前の最大電流値と設定する。

すなわち、前記サンプリングの設定範囲を１０，０００／ｓｅｃとしたとき、前記一定時間以内のデータ値は、例えば、３秒以内に算出された３０，０００個のデータを意味する。

また、前記最大電流値は、起動電流を除いた残りの部分の最大値を意味する。一方、前記軸力計算アルゴリズムとしては、一般的な軸力計算アルゴリズムを使用することができ、以下で詳細に説明する本発明に係る軸力測定方法を使用することも可能である。

次に、計算部２６０は、前記最大電流値を基準と指定し、前記サンプリングの終了時点から逆に一定時間以内の全てのデータ値を前記データ格納部２８０に格納する。そして、前記軸力計算アルゴリズムによって前記データ値のうち前記基準に対比して一定値以上（例えば、０％以上）であるデータ値の合算を計算した後、前記合算を予め設定された公式に代入して軸力を計算する。

このように計算された軸力は表示部４００に表示することができ、データ格納部２８０に格納された各データを前記出力部１２０を通して外部に出力することも可能である。ここで、前記公式は、電流−軸力公式を意味し、回帰式の形態で表現することができる。

上述したように、本発明の一実施例に係るデジタル軸力測定装置は、トルク−せん断型高力ボルトの軸力を締結直後に測定させることによって、前記高力ボルトの交換及び追加締結をより容易にし、締結軸力に関する品質管理を向上させることができる。

図５は、本発明の一実施例に係るトルク−せん断型高力ボルトの軸力測定方法のフローチャートである。

図５を参照すると、本発明の実施例に係るトルク−せん断型高力ボルトの軸力測定方法（以下、トルク−せん断型高力ボルトの軸力測定方法）は、トルク−せん断型高力ボルト４０を締結させる電動レンチ３０から、トルク−せん断型高力ボルト４０のピンテール破断時までの累積電流量を求める第１の段階（Ｓ１００）と、トルク−せん断型高力ボルトの軸力測定装置から測定された軸力値と１対１の相関関係を有する前記累積電流量を検索する第２の段階（Ｓ２００）と、前記軸力値と前記累積電流量との間の回帰分析予測式を算出する第３の段階（Ｓ３００）と、前記回帰分析予測式を使用して前記累積電流量から軸力を推定する第４の段階（Ｓ４００）とを含む。

また、第４の段階（Ｓ４００）以後に、前記累積電流量から推定された軸力が９５％範囲の信頼度区間内にあるかどうかを検定する第５の段階（Ｓ５００）をさらに含むことができる。

このとき、前記検定方法としては、例えば、対応のあるｔ検定を使用することができる。

具体的に、第１の段階（Ｓ１００）は、前記トルク−せん断型高力ボルトのピンテール破断時点での最大電流量を基準と指定し、前記トルク−せん断型高力ボルトのピンテール破断時点以前の一定時点を指定し、前記の指定された一定時点から前記ピンテール破断時点までの前記累積電流量を求めることができる。

例えば、前記累積電流量は電動レンチから得られるデータであって、前記高力ボルトのピンテール破断時点まで起動電流から前記電動レンチ駆動のために使用された電流値を意味する。

前記累積電流量は、例えば、オシロスコープを使用して１秒当たり１０，０００回のデータを計測及び格納することができる。

第２の段階（Ｓ２００）は、前記トルク−せん断型高力ボルトの軸力を正常条件及び非正常条件に区分して測定する段階（Ｓ２２０）と、前記の区分された軸力に加重値を付与し、前記軸力値を定量化する段階（Ｓ２４０）とをさらに含むことができる。

前記正常条件及び非正常条件は、例えば、工場出荷状態（正常条件）、工場出荷状態のボルトを１秒間水分に浸透した状態（第１の非正常条件）、工場出荷状態のボルトを３０分間水分に浸透した状態（第２の非正常条件）、工場出荷状態のボルトを２４時間零下３度の空気に露出させた状態（第３の非正常条件）などに区分することができる。

このように条件を細分化する理由は、外部環境要因によって軸力が変わることを考慮し、測定される軸力の正確度を高めるためである。

上述した各条件による累積電流量グラフは、図６〜図９に示している。図６〜図９での実施例は、直径２０ｍｍ及び長さ８５ｍｍを有するトルク−せん断型高力ボルトに対して各条件別に９０個ずつ締結試験を実施し、このとき、室内温度は２３℃に該当した。

第３の段階（Ｓ３００）は、前記トルク−せん断型高力ボルトのピンテール破断時点での最大電流量を基準と指定し、前記累積電流量を１０％単位に等分して定量化したデータ値を算出する段階（Ｓ３２０）と、第２の段階（Ｓ２００）で定量化された前記軸力値及び定量化された前記累積電流量を統計的管理技法によって分散・分析する段階（Ｓ３４０）と、前記データ値を積分して得た値と前記軸力値との間の回帰分析予測式を算出する段階とをさらに含むことができる。

ここで、前記軸力値は、トルク−せん断型高力ボルトの一般的な軸力測定装置で得られる電流値を意味し、このような軸力測定装置としては、ロードセル及び油圧軸力計がある。

一方、前記統計的管理技法は、統計分析専用ソフトウェアを使用して一元分散分析などを通して回帰分析予測式を算出することを意味し、このような統計分析専用ソフトウェアとしては、例えば、Ｍｉｎｉｔａｂがある。

上述したように、本発明の一実施例に係るトルク−せん断型高力ボルトの軸力測定方法は、トルク−せん断型高力ボルトの軸力を定量化して確認することによって、従来の外部環境要因によるトルク係数変動によって実際の導入軸力が大きく変わる問題を緩和させることができる。

実施例

図１０〜図１５は、累積電流量が最大電流量の１０〜６０％に該当するときの推定軸力の回帰分析模型を示したグラフであるが、以下では、これを参照して本発明の実施例に係る締結軸力アルゴリズム分析式（回帰式）と結果を詳細に説明する。

（１）試験準備

− 高力ボルト締結に必要な鋼板（材質：ＳＭ４９０Ａ）で構成された２面せん断試験体（幅１００ｍｍ＊長さ４２０ｍｍ＊厚さ１９ｍｍ）

− トルク−せん断型高力ボルト（諸元：Ｆ１０Ｔ Ｍ２０、直径２０ｍｍ、長さ８５ｍｍ）

− 電動レンチ（モデル番号：ＧＨ−２４２ＨＲＺ）

− ロードセル及び油圧式軸力計

− 電流信号センサー（モデル：ＴＺ７７Ｌ）

− オシロスコープ（モデル：ＬＣ３３４Ａ）

− データ格納及び分析のための端末機（コンピューター）

（２）試験過程及び結果

トルク−せん断型高力ボルトのピンテール破断時点から１．５秒間得た累積電気エネルギー量のうち最大電流値から３０％に該当するデータで統計的に回帰分析を得た（図１０参照）。データ標本は９０個であった。

［回帰分析予測式１］
Ｙ＝２４．７８＋０．０２３３３＊Ｘ
Ｓ＝９．３７２０２、Ｒ２＝７０．４％、Ｒ２＝７０．０％（修正値）

Ｙは、得ようとする軸力（ｋＮ）で、Ｘは、電動レンチで得た累積電流量（Ａ）である。また、Ｓは標準偏差で、Ｒ２は、決定係数として０＜Ｒ２＜１の範囲内にあり、１に近いほど信頼度が高いことを意味する。

次に、既存の軸力機器であるロードセルで測定された軸力値（ｋＮ）と実験値に基づいたアルゴリズムを基盤としてトルクを軸力に変換した軸力値（ｋＮ）を比較し、実際の測定値とどれほどの誤差程度を示すか、及び信頼性を確認するために統計学的分析方法を行った。

前記統計学的分析方法を行うためのプログラムとしては、Ｍｉｎｉｔａｂ（Ｖｅｒ１．５）を用いた。統計学的検定は、母集団が２個ある母平均を比較する検・推定問題であり、ロードセルで得たデータとアルゴリズムで得たデータが１：１の対応関係を形成するので、対応のあるｔ検定を実施した。検定結果は、下記の表１に示す通りである。

［表１］

平均差の９５％ＣＩ：（−２．５５、３．５７）

平均差のＴ検定＝５．３４（対 ｎｏｔ＝５．３４）

Ｔ−値＝−３．１４

Ｐ−値＝０．００２

平均差のＴ検定５．３４は、標準軸力１７８ｋＮの許容誤差３％である５．３４ｋＮを意味し、Ｐ値が０．００２であって０．０５より小さいので、帰無仮説を採択した。

すなわち、ロードセルで得たデータと試作品で得たデータは、９５％の信頼度水準で許容誤差３％以内の範囲にあると判断される。

同様に、トルク−せん断型高力ボルトのピンテール破断時点から１．５秒間得た累積電気エネルギー量のうち最大電流値から６０％に該当するデータで統計的に回帰分析結果を得た（図１１参照）。データ標本は９０個であった。

［回帰分析予測式２］
Ｙ＝５５．７４＋０．０２７１８＊Ｘ
Ｓ＝１０．３５６３、Ｒ２＝６３．８％、Ｒ２＝６３．４％（修正値）

これに対して、上述した試験過程と同一の過程を経て検定を実施し、検定結果は下記の表２に示す通りである。

［表２］

平均差の９５％ＣＩ：（−２．７９、３．６３）

平均差のＴ検定＝５．３４（対 ｎｏｔ＝５．３４）

Ｔ−値＝−３．０５

Ｐ−値＝０．００３

この場合も、Ｐ値は、０．００３であって０．０５より小さい値と分析された。したがって、帰無仮説を採択した。すなわち、ロードセルで得たデータと試作品で得たデータは、９５％の信頼度水準で許容誤差３％以内の範囲にあると判断される。

以上では、本発明の好適な実施例について図示して説明したが、本発明は、上述した特定の実施例に限定されるものでなく、特許請求の範囲で請求する本発明の要旨を逸脱することなく、当該発明の属する技術分野で通常の知識を有する者によって多様な変形実施が可能であることは当然で、このような変形実施は、本発明の技術的思想や展望から個別的に理解してはならない。

１０：電源、２０：デジタル軸力測定装置、３０：電動レンチ、４０：高力ボルト、５０：ナット、６０：接合部材、１００：本体部、１２０：出力部、１４０：コネクター部、２００：測定部、２２０：電流感知部、２４０：サンプリング部、２６０：計算部、２８０：データ格納部、３００：電源部、３２０：電源引き込み部、３４０：電源引き出し部、４００：表示部

Claims (15)

1. トルク−せん断型高力ボルトを締結させる電動レンチと連結される本体部（１００）と、
   前記本体部（１００）に位置し、前記電動レンチの電流量を用いてトルク−せん断型高力ボルトの軸力を測定する測定部（２００）と、
   前記本体部（１００）に形成され、外部から電気を受ける電源引き込み部（３２０）、及び前記電気を前記電動レンチに供給する電源引き出し部（３４０）を備える電源部（３００）と、
   前記測定部（２００）で測定されたトルク−せん断型高力ボルトの軸力測定結果を外部に表示する表示部（４００）と、を含むトルク−せん断型高力ボルトのデジタル軸力測定装置。
2. 前記本体部（１００）に形成され、
   前記測定部（２００）で測定されたデータを外部に出力する出力部（１２０）をさらに含む、請求項１に記載のトルク−せん断型高力ボルトのデジタル軸力測定装置。
3. 前記本体部（１００）に形成され、
   別途の端末機と連結され、前記端末機を通して前記測定部（２００）を補修、維持及び管理可能なコネクター部（１４０）をさらに含む、請求項１に記載のトルク−せん断型高力ボルトのデジタル軸力測定装置。
4. 前記測定部（２００）は、
   前記電動レンチに供給するＡＣを０〜５Ｖ（ｖｏｌｔｓ）のＤＣを用いて電流センサーを通して感知する電流感知部（２２０）と、
   前記電流感知部（２２０）で感知される電流に対して、設定された範囲でサンプリングを実施するサンプリング部（２４０）と、
   軸力計算アルゴリズムを使用して前記サンプリング部（２４０）で算出されたデータ値を分析し、軸力を計算する計算部（２６０）と、を含む、請求項１に記載のトルク−せん断型高力ボルトのデジタル軸力測定装置。
5. 前記測定部（２００）は、
   前記計算部（２６０）で計算された軸力値を時間別に格納するデータ格納部（２８０）をさらに含む、請求項４に記載のトルク−せん断型高力ボルトのデジタル軸力測定装置。
6. 前記サンプリング部（２４０）は、前記電流感知部（２２０）で感知される信号が第１の大きさ値以下で第１の時間以上持続された後、前記の第１の大きさ値以上の信号が感知されたとき、設定された範囲でサンプリングを開始し、前記電流感知部（２２０）で感知された信号が第２の大きさ値以下で第２の時間持続されるとき、前記サンプリングを終了させる、請求項４に記載のトルク−せん断型高力ボルトのデジタル軸力測定装置。
7. 前記計算部（２６０）は、
   前記サンプリングの終了時点から逆に一定時間以内のデータ値のうち最大値を前記トルク−せん断型高力ボルトのピンテール破断直前の最大電流値と設定することを特徴とする、請求項４又は５に記載のトルク−せん断型高力ボルトのデジタル軸力測定装置。
8. 前記計算部（２６０）は、
   前記最大電流値を基準と指定し、
   前記サンプリングの終了時点から逆に一定時間以内の全てのデータ値を前記データ格納部に格納し、
   前記軸力計算アルゴリズムによって前記データ値のうち前記基準に対比して一定値以上である各データ値の合算を計算し、
   前記合算を設定された公式（回帰式）に代入して軸力を計算する、請求項７に記載のトルク−せん断型高力ボルトのデジタル軸力測定装置。
9. トルク−せん断型高力ボルトを締結させる電動レンチから、前記トルク−せん断型高力ボルトのピンテール破断時までの累積電流量を求める第１の段階と、
   前記トルク−せん断型高力ボルトの軸力を正常条件及び非正常条件に区分して測定する段階、前記の区分された軸力に加重値を付与し、軸力値を定量化する段階；及び前記軸力値と１対１の相関関係を有する前記累積電流量を検索する段階を含む第２の段階と、
   前記トルク−せん断型高力ボルトのピンテール破断時点での最大電流量を基準と指定し、前記累積電流量を１０％単位に等分して定量化したデータ値を算出する段階、前記の第２の段階で定量化された前記軸力値及び定量化された前記累積電流量を統計的管理技法によって分散・分析する段階、及び前記データ値を積分して得た値と前記軸力値との間の回帰分析予測式を算出する段階を含む第３の段階と、
   前記回帰分析予測式を使用して前記累積電流量から軸力を推定する第４の段階と、を含むトルク−せん断型高力ボルトの軸力測定方法。
10. 前記の第４の段階以後に、
    前記累積電流量から推定された軸力が９５％範囲の信頼度区間内にあるかどうかを検定する第５の段階をさらに含む、請求項９に記載のトルク−せん断型高力ボルトの軸力測定方法。
11. 前記の第５の段階は、
    対応のあるｔ検定を用いて信頼度検定を行う、請求項１０に記載のトルク−せん断型高力ボルトの軸力測定方法。
12. 前記の第１の段階は、
    前記トルク−せん断型高力ボルトのピンテール破断時点での最大電流量を基準と指定し、
    前記トルク−せん断型高力ボルトのピンテール破断時点以前の一定時点を指定し、前記の指定された一定時点から前記ピンテール破断時点までの前記累積電流量を求める、請求項９に記載のトルク−せん断型高力ボルトの軸力測定方法。
13. 前記トルク−せん断型高力ボルトのピンテール破断時点から１．５秒以前の時間に得た累積電流量のうち前記最大電流量から３０％単位に該当するデータ値を使用して下記の回帰分析予測式１を算出する、請求項９に記載のトルク−せん断型高力ボルトの軸力測定方法。
    ［回帰分析予測式１］
    Ｙ＝２４．７８＋０．０２３３３Ｘ
    （Ｙは、得ようとする軸力（ｋＮ）、Ｘは、電動レンチで得た累積電流量（Ａ））
14. 前記トルク−せん断型高力ボルトのピンテール破断時点から１．５秒以前の時間に得た累積電流量のうち前記最大電流値から６０％単位に該当するデータ値を使用して下記の回帰分析予測式２を算出する、請求項９に記載のトルク−せん断型高力ボルトの軸力測定方法。
    ［回帰分析予測式２］
    Ｙ＝５５．７４＋０．０２７１８Ｘ
    （Ｙは、得ようとする軸力（ｋＮ）、Ｘは、電動レンチで得た累積電流量（Ａ））
15. 前記軸力計算アルゴリズムは、請求項９〜１４のいずれか１項によるトルク−せん断型高力ボルトの軸力測定方法である、請求項１に記載のトルク−せん断型高力ボルトのデジタル軸力測定装置。

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