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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022188355
(43)【公開日】2022-12-21
(54)【発明の名称】ボルト軸力測定装置
(51)【国際特許分類】
G01N 29/07 20060101AFI20221214BHJP
【ＦＩ】
G01N29/07
【審査請求】未請求
【請求項の数】1
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021096324
(22)【出願日】2021-06-09
(71)【出願人】
【識別番号】000004695
【氏名又は名称】株式会社ＳＯＫＥＮ
(71)【出願人】
【識別番号】000003207
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100079108
【弁理士】
【氏名又は名称】稲葉 良幸
(74)【代理人】
【識別番号】100109346
【弁理士】
【氏名又は名称】大貫 敏史
(74)【代理人】
【識別番号】100117189
【弁理士】
【氏名又は名称】江口 昭彦
(72)【発明者】
【氏名】岡本 絢子
(72)【発明者】
【氏名】奥村 雅彦
【テーマコード（参考）】
2G047
【Ｆターム（参考）】
2G047AA05
2G047AC07
2G047BA03
2G047BB01
2G047BC02
2G047EA14
2G047GE01
2G047GG02
2G047GG20
2G047GG30
2G047GG33
(57)【要約】
【課題】簡易な構成でありながら、正確にボルトの軸力を求めることを可能とする。
【解決手段】ボルト軸力測定装置１００は、測定機構１０と情報処理装置２０を備える。測定機構１０は、ボルト１３の頭部から底面に向けて超音波を発振する超音波探触子１１を備える。受信部３１は、ボルト１３の底面で反射した反射信号を受信する。ボルト受信波形判定部３４は、受信部３１によって受信された反射信号の波形が、確からしい波形であるか否かを判定する。受信波形判定部３４は、確からしい波形であると判定した複数の受信波形について、測定点を設定する。受信時間算出部３６は、設定された測定点を利用して受信時間差を求め、求めた受信時間に基づき受信時間を算出する。
【選択図】図１
【解決手段】ボルト軸力測定装置１００は、測定機構１０と情報処理装置２０を備える。測定機構１０は、ボルト１３の頭部から底面に向けて超音波を発振する超音波探触子１１を備える。受信部３１は、ボルト１３の底面で反射した反射信号を受信する。ボルト受信波形判定部３４は、受信部３１によって受信された反射信号の波形が、確からしい波形であるか否かを判定する。受信波形判定部３４は、確からしい波形であると判定した複数の受信波形について、測定点を設定する。受信時間算出部３６は、設定された測定点を利用して受信時間差を求め、求めた受信時間に基づき受信時間を算出する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
超音波を利用してボルトの軸力を決定するボルト軸力測定装置であって、
前記ボルトに関わるボルト情報を記憶するボルト情報記憶部と、
超音波探触子から発振された前記超音波が前記ボルトの底面で反射され、前記超音波探触子に戻ってくる反射信号を受信する受信部と、
前記ボルト情報を利用して、受信した反射信号から所定区間の受信波形を取得する受信波形取得部と、
前記受信波形がノイズ等ではない正常な反射信号の波形であるか否かを判定する受信波形判定部と、
前記正常な反射信号の波形であると判定された２つ以上の受信波形を選択する受信波形選択部と、
選択された前記２つ以上の受信波形の各測定点に基づき、受信時間を算出する受信時間算出部と
を具備することを特徴とするボルト軸力測定装置。
前記ボルトに関わるボルト情報を記憶するボルト情報記憶部と、
超音波探触子から発振された前記超音波が前記ボルトの底面で反射され、前記超音波探触子に戻ってくる反射信号を受信する受信部と、
前記ボルト情報を利用して、受信した反射信号から所定区間の受信波形を取得する受信波形取得部と、
前記受信波形がノイズ等ではない正常な反射信号の波形であるか否かを判定する受信波形判定部と、
前記正常な反射信号の波形であると判定された２つ以上の受信波形を選択する受信波形選択部と、
選択された前記２つ以上の受信波形の各測定点に基づき、受信時間を算出する受信時間算出部と
を具備することを特徴とするボルト軸力測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ボルト軸力測定装置に関する。
【背景技術】
【0002】
ボルトの頭部からボルトの底面に向けて発振した超音波を利用して、ボルトの軸力を測定するボルト軸力測定方法が知られている。かかる方法では、超音波探触子をボルトの頭部に密着させて超音波を発振する必要があるが、各ボルトの頭部は、平坦度にバラツキがあるため、超音波の測定精度が低くなりがちである。
このような問題を解消するために、例えば特許文献１には、超音波探触子（プローブ）とボルトの頭部との間に一定のギャップを形成することで、超音波の測定精度の向上を図る方法が提案されている。
このような問題を解消するために、例えば特許文献１には、超音波探触子（プローブ）とボルトの頭部との間に一定のギャップを形成することで、超音波の測定精度の向上を図る方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２０－２０７４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上記特許文献１の開示技術では、上記ギャップを形成するために複雑な固定機構が必要になる。
また、何らかの理由でボルト底面から反射される反射信号の波形にノイズ等が重畳されると、正確にボルトの軸力を求めることが難しい、という問題もある。
また、何らかの理由でボルト底面から反射される反射信号の波形にノイズ等が重畳されると、正確にボルトの軸力を求めることが難しい、という問題もある。
【0005】
本発明は、以上説明した事情を鑑みてなされたものであり、簡易な構成でありながら、正確にボルトの軸力を求めることが可能な技術を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一実施形態に係るボルト軸力測定装置は、超音波を利用してボルトの軸力を決定するボルト軸力測定装置であって、ボルトに関わるボルト情報を記憶するボルト情報記憶部と、超音波探触子から発振された超音波がボルトの底面で反射され、超音波探触子に戻ってくる反射信号を受信する受信部と、ボルト情報を利用して、受信した反射信号から所定区間の受信波形を取得する受信波形取得部と、受信波形がノイズ等ではない正常な反射信号の波形であるか否かを判定する受信波形判定部と、正常な反射信号の波形であると判定された２つ以上の受信波形を選択する受信波形選択部と、選択された２つ以上の受信波形の各測定点に基づき、受信時間を算出する受信時間算出部とを具備することを要旨とする。
これにより、受信時間を正確に把握することによって、ボルトの軸力に対応するボルトの伸び量の変化を正確に把握することができる。そのため、正確にボルトの軸力を求めることができる。
これにより、受信時間を正確に把握することによって、ボルトの軸力に対応するボルトの伸び量の変化を正確に把握することができる。そのため、正確にボルトの軸力を求めることができる。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、簡易な構成でありながら、正確にボルトの軸力を求めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本実施形態に係るボルト軸力測定装置の概略構成を示す図である。
【図2】確からしい波形であるか否かの判定動作を説明するための説明図である。
【図3】測定点の設定動作を説明するための説明図である。
【図4】受信波形の選択動作を説明するための説明図である。
【図5】ボルト軸力測定装置によって実行される処理の流れを示す図である。
【図6】変形例１に係る受信波形の選択動作を説明するための説明図である。
【図7】変形例２に係る受信時間の算出動作を説明するための説明図である。
【図8】変形例３に係る測定点の設定動作を説明するための説明図である。
【図9】変形例４に係るゼロクロス点間隔とボルトの軸力の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【0010】
Ａ．本実施形態
Ａ－１．構成
図１は、本実施形態に係るボルト軸力測定装置１００の概略構成を示す図である。
ボルト軸力測定装置１００は、測定機構１０と、情報処理装置２０とを備えている。
本実施形態では、ボルト１３とナット１５によって部品１４が締結されており、ボルト軸力測定装置１００は、ボルト１３の軸力を測定する。
Ａ－１．構成
図１は、本実施形態に係るボルト軸力測定装置１００の概略構成を示す図である。
ボルト軸力測定装置１００は、測定機構１０と、情報処理装置２０とを備えている。
本実施形態では、ボルト１３とナット１５によって部品１４が締結されており、ボルト軸力測定装置１００は、ボルト１３の軸力を測定する。
【0011】
測定機構１０は、超音波探触子１１を備えている。超音波探触子１１は、超音波測定用の接触媒質１２を介してボルト１３の頭部に配置されている。接触媒質１２は、例えば粘着性の強い液体、ゲルのほか、水、潤滑油、グリースなどを利用することができる。
【0012】
超音波探触子１１は、計測対象となるボルト１３の頭部から底面に向けて超音波を発振（送信）する一方、発振された超音波がボルト１３の底面で反射され、戻ってくる反射信号を受信する。超音波探触子１１は、例えば５～２０ＭＨｚ程度の超音波を生成するものを用いることができるが、これに限る趣旨ではなく、様々な周波数に対応した探触子を利用することができる。
【0013】
情報処理装置２０は、例えばパーソナルコンピュータやタブレット端末などであり、制御部３０と、記憶部４０と、通信部５０と、入力部６０と、出力部７０とを備えている。
【0014】
制御部３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えており、装置各部を中枢的に制御する（詳細は後述する）。
【0015】
記憶部４０は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）及び／又はｅＭＭＣ（embedded Multi Media Card）等のストレージを備え、各種データやプログラムを記憶する。
【0016】
通信部５０は、様々な通信インタフェースを備え、外部機器（例えば、超音波探触子１１など）との間で様々な信号やデータを授受する。
【0017】
入力部６０は、キーボード、タッチパネル、マウス及び／又はマイク等を備え、様々なデータを入力する。
【0018】
出力部７０は、ディスプレイ及び／又はスピーカ等を備え、様々なデータを出力する。
【0019】
制御部３０は、受信部３１、ボルト情報記憶部３２、受信波形取得部３３、受信波形判定部３４、受信波形選択部３５、受信時間算出部３６、ボルト軸力決定部３７と、を含む。
【0020】
受信部３１は、超音波探触子１１によって受信された（多重）反射信号を、通信部５０を介して受信する。
ボルト情報記憶部３２は、ボルト１３の長さや材質などをあらわすボルト情報を記憶する。
受信波形取得部３３は、ボルト情報を利用して、受信部３１によって受信された反射信号にゲートを設定し、所定区間の受信波形を取得する。
受信波形判定部３４は、取得された受信波形のそれぞれについて、ノイズ等ではない正常な反射信号の波形であるか否かを判定する。なお、以下では、説明の便宜上、ノイズ等ではない正常な反射信号の波形を「確からしい波形」と呼ぶ。
ボルト情報記憶部３２は、ボルト１３の長さや材質などをあらわすボルト情報を記憶する。
受信波形取得部３３は、ボルト情報を利用して、受信部３１によって受信された反射信号にゲートを設定し、所定区間の受信波形を取得する。
受信波形判定部３４は、取得された受信波形のそれぞれについて、ノイズ等ではない正常な反射信号の波形であるか否かを判定する。なお、以下では、説明の便宜上、ノイズ等ではない正常な反射信号の波形を「確からしい波形」と呼ぶ。
【0021】
図２は、確からしい波形であるか否かの判定動作を説明するための説明図である。
図２には、理想的な信号波形（以下、「理想信号波形」ともいう。）Ｗｉと、受信波形取得部３３によって取得される反射信号の受信波形Ｗｒが示されている。
を示す。
図２には、理想的な信号波形（以下、「理想信号波形」ともいう。）Ｗｉと、受信波形取得部３３によって取得される反射信号の受信波形Ｗｒが示されている。
を示す。
【0022】
受信波形判定部３４は、ボルト情報に基づき設定される任意のゲートＧにおいて、ゲートＧ内に存在する受信波形Ｗｒの複数のゼロクロス点（振幅がゼロとなる点）の間隔が、全て規定範囲内である場合に確からしい波形であると判定する。
【0023】
図２を参照して説明すると、受信波形判定部３４には、ゲートＧ内での理想信号波形Ｗｉのゼロクロス点間隔Δｔｄが、規定値として設定されている。
受信波形判定部３４は、ゲートＧ内で検出された受信波形Ｗｒのゼロクロス点の間隔Δｔｄ１’、Δｔｄ２’、Δｔｄ３’…Δｔｄ（ｎ－１）’が、全て規定範囲（規定値Δｔｄ－βよりも大きく、規定値Δｔｄ＋α＋βよりも小さい）に収まっている場合に、確からしい波形であると判定する。ここで、αは、あらかじめ規定した許容幅であり、βは、軸力の測定精度から規定されるゼロクロス点間隔の許容幅である。なお、受信波形判定部３４は、前提として、ゲートＧ内に存在する受信波形Ｗｒが、設定された下限閾値ｗｔｈｌを超えているか否かを判定し、受信波形Ｗｒが、設定された下限閾値ｗｔｈｌを超えている場合にのみ、上述したゲートＧ内のゼロクロス点間隔を求めるようにしてもよい（詳細は後述）。
受信波形判定部３４は、ゲートＧ内で検出された受信波形Ｗｒのゼロクロス点の間隔Δｔｄ１’、Δｔｄ２’、Δｔｄ３’…Δｔｄ（ｎ－１）’が、全て規定範囲（規定値Δｔｄ－βよりも大きく、規定値Δｔｄ＋α＋βよりも小さい）に収まっている場合に、確からしい波形であると判定する。ここで、αは、あらかじめ規定した許容幅であり、βは、軸力の測定精度から規定されるゼロクロス点間隔の許容幅である。なお、受信波形判定部３４は、前提として、ゲートＧ内に存在する受信波形Ｗｒが、設定された下限閾値ｗｔｈｌを超えているか否かを判定し、受信波形Ｗｒが、設定された下限閾値ｗｔｈｌを超えている場合にのみ、上述したゲートＧ内のゼロクロス点間隔を求めるようにしてもよい（詳細は後述）。
【0024】
さらに、受信波形判定部３４は、確からしい波形と判定した受信波形について、測定点を設定する。
図３は、測定点の設定動作を説明するための説明図である。
受信波形判定部３４は、ゲートＧ内に存在する受信波形Ｗｒの複数のゼロクロス点のうち、予め設定された閾値ｗｔｈを超えた直後のゼロクロス点を、測定点ｔｍとして設定する。なお、測定点の設定方法は、これに限る趣旨でなく、様々な方法を採用することができる。
図３は、測定点の設定動作を説明するための説明図である。
受信波形判定部３４は、ゲートＧ内に存在する受信波形Ｗｒの複数のゼロクロス点のうち、予め設定された閾値ｗｔｈを超えた直後のゼロクロス点を、測定点ｔｍとして設定する。なお、測定点の設定方法は、これに限る趣旨でなく、様々な方法を採用することができる。
【0025】
受信波形選択部３５は、受信波形判定部３４によって、確からしい波形と判定された２つ以上の受信波形を選択する。
図４は、受信波形の選択動作を説明するための説明図である。
図４では、反射信号の１波目Ｗ１と３波目Ｗ３が、受信波形判定部３４によって確からしい波形であると判定されているため（図４に示す「確からしさ：〇」参照）、受信波形選択部３５は、反射信号の１波目Ｗ１と３波目Ｗ３を、受信波形として選択する。
図４は、受信波形の選択動作を説明するための説明図である。
図４では、反射信号の１波目Ｗ１と３波目Ｗ３が、受信波形判定部３４によって確からしい波形であると判定されているため（図４に示す「確からしさ：〇」参照）、受信波形選択部３５は、反射信号の１波目Ｗ１と３波目Ｗ３を、受信波形として選択する。
【0026】
受信時間算出部３６は、選択された２つ以上の受信波形に設定された測定点での受信時間差を求め、求めた受信時間差に基づき、受信時間を算出する。
図４を参照して具体的に説明すると、図４では、１波目Ｗ１と３波目Ｗ３が、受信波形として選択されているため、受信時間算出部３６は、１波目Ｗ１と３波目Ｗ３の測定点ｔｍ１、ｔｍ３を利用して受信時間ｔ（＝（ｔｍ３－ｔｍ１）／２）を求める。一般化すると、選択された受信波形が、ａ波目とｂ波目であり、測定点がそれぞれｔｍａ、ｔｍｂである場合、受信時間算出部３６は、下記式（１）を利用して受信時間ｔを算出する。
ｔ＝（ｔｍｂ－ｔｍａ）／（ｂ－ａ） ・・・（１）
図４を参照して具体的に説明すると、図４では、１波目Ｗ１と３波目Ｗ３が、受信波形として選択されているため、受信時間算出部３６は、１波目Ｗ１と３波目Ｗ３の測定点ｔｍ１、ｔｍ３を利用して受信時間ｔ（＝（ｔｍ３－ｔｍ１）／２）を求める。一般化すると、選択された受信波形が、ａ波目とｂ波目であり、測定点がそれぞれｔｍａ、ｔｍｂである場合、受信時間算出部３６は、下記式（１）を利用して受信時間ｔを算出する。
ｔ＝（ｔｍｂ－ｔｍａ）／（ｂ－ａ） ・・・（１）
【0027】
ボルト軸力決定部３７は、受信時間ｔを用いてボルトの軸力を決定（導出）する。一例として、ボルト軸力決定部３７は、ボルト情報に示されるボルト１３の長さや受信時間ｔなどに基づき、ボルト１３の伸びを求め、これに軸力係数を乗じることでボルトの軸力を決定する方法が挙げられるが、これに限る趣旨ではなく、他の方法でボルトの軸力を決定してもよい。
【0028】
このように、本実施形態によれば、ボルトの頭部から超音波を送信し、ボルトの底面で反射した反射信号を受信することでボルトの軸力を決定するボルト軸力測定方法において、ボルトの頭部と底面の間で多重反射した反射信号のうち、確からしい波形であると判定した複数の受信波形に測定点を設定し、設定した測定点を利用して受信時間差を求め、求めた受信時間に基づき受信時間を算出する構成とした。これにより、ノイズ等により受信波形が乱れた場合でも、ノイズ等の影響を受けることなく受信時間を正確に算出することが可能となる。
また、超音波探触子とボルトの頭部との間に一定のギャップ等を形成するといった複雑な機構は不要であり、信号処理のみでボルトの軸力を導出することが可能となる。
また、超音波探触子とボルトの頭部との間に一定のギャップ等を形成するといった複雑な機構は不要であり、信号処理のみでボルトの軸力を導出することが可能となる。
【0029】
Ａ－２．動作
以下、ボルト軸力測定装置１００によって実行される処理の流れについて、図５を参照しながら説明する。
ユーザは、計測対象となるボルト１３の頭部に超音波探触子１１を設置し、タッチパネル等を操作してボルト１３の軸力の測定開始指示を入力する。
以下、ボルト軸力測定装置１００によって実行される処理の流れについて、図５を参照しながら説明する。
ユーザは、計測対象となるボルト１３の頭部に超音波探触子１１を設置し、タッチパネル等を操作してボルト１３の軸力の測定開始指示を入力する。
【0030】
制御部３０は、測定開始指示が入力されると、ボルト情報記憶部３２からボルト情報を取得し（ステップＳ１）、受信波形取得部３３に送る。受信波形取得部３３は、ボルト情報を利用して、反射信号の１波目、２波目…ｎ波目の各受信時間を予測し、ゲートＧを設定する（ステップＳ２）。
【0031】
その後、超音波探触子１１は、計測対象となるボルト１３の頭部から底面に向けて超音波を発振（送信）するとともに、ボルト１３の底面で反射されて戻ってくる反射信号を受信する。受信部３１は、超音波探触子１１によって受信された（多重）反射信号を、通信部５０を介して受信する。
【0032】
受信波形取得部３３は、受信部３１によって受信される反射信号から、ゲートＧが設定された各区間の受信波形を取得する（ステップＳ３）。なお、以下では、便宜上、１波目、…ａ波目（ａ＞１）、…ｂ波目（ｂ＞ａ）の受信波形を処理する場合について説明する。
【0033】
受信波形判定部３４は、ゲートＧが設定された各区間の受信波形が、何番目の波形であるのかを特定する（ステップＳ４、Ｓ４ａ、Ｓ４ｂ）。受信波形判定部３４は、何番目の受信波形（例えば、１波目、…ａ波目、…ｂ波目の受信波形など）であるかを特定すると、各受信波形が、設定された下限閾値ｗｔｈｌを超えているか否かを判断する（ステップＳ５、Ｓ５ａ、Ｓ５ｂ）。
【0034】
受信波形判定部３４は、受信波形が、下限閾値ｗｔｈｌを超えていないと判断すると（ステップＳ６、Ｓ６ａ、Ｓ６ｂ；ＮＯ）、処理を終了する。
一方、受信波形判定部３４は、受信波形が、下限閾値ｗｔｈｌを超えていると判断すると（ステップＳ６、Ｓ６ａ、Ｓ６ｂ；ＹＥＳ）、ゲートＧ内に存在する受信波形の複数のゼロクロス点を取得する（ステップＳ７、Ｓ７ａ、Ｓ７ｂ）。そして、受信波形判定部３４は、取得した複数のゼロクロス点の間隔が、全て規定範囲（規定値Δｔｄ－βよりも大きく、規定値Δｔｄ＋α＋βよりも小さい）に入っているか、別言すればゼロクロス点の間隔が適正であるか否かを判断する（ステップＳ８、Ｓ８ａ、Ｓ８ｂ）。
一方、受信波形判定部３４は、受信波形が、下限閾値ｗｔｈｌを超えていると判断すると（ステップＳ６、Ｓ６ａ、Ｓ６ｂ；ＹＥＳ）、ゲートＧ内に存在する受信波形の複数のゼロクロス点を取得する（ステップＳ７、Ｓ７ａ、Ｓ７ｂ）。そして、受信波形判定部３４は、取得した複数のゼロクロス点の間隔が、全て規定範囲（規定値Δｔｄ－βよりも大きく、規定値Δｔｄ＋α＋βよりも小さい）に入っているか、別言すればゼロクロス点の間隔が適正であるか否かを判断する（ステップＳ８、Ｓ８ａ、Ｓ８ｂ）。
【0035】
受信波形判定部３４は、例えば取得したゼロクロス点の間隔の中に、規定範囲外のものがあることから、取得した複数のゼロクロス点の間隔は適正でないと判断すると（ステップＳ８、Ｓ８ａ、Ｓ８ｂ；ＮＯ）、処理を終了する。
一方、受信波形判定部３４は、例えば、取得したゼロクロス点の間隔が、全て規定範囲に収まっていることから、取得した複数のゼロクロス点の間隔は適正であると判断すると（ステップＳ８、Ｓ８ａ、Ｓ８ｂ；ＹＥＳ）、この受信波形は、確からしい波形であると判定する。そして、受信波形判定部３４は、確からしい波形と判定した受信波形について、設定された閾値ｗｔｈを超えた直後のゼロクロス点を、測定点ｔｍとして設定する（ステップＳ９、Ｓ９ａ、Ｓ９ｂ）。
一方、受信波形判定部３４は、例えば、取得したゼロクロス点の間隔が、全て規定範囲に収まっていることから、取得した複数のゼロクロス点の間隔は適正であると判断すると（ステップＳ８、Ｓ８ａ、Ｓ８ｂ；ＹＥＳ）、この受信波形は、確からしい波形であると判定する。そして、受信波形判定部３４は、確からしい波形と判定した受信波形について、設定された閾値ｗｔｈを超えた直後のゼロクロス点を、測定点ｔｍとして設定する（ステップＳ９、Ｓ９ａ、Ｓ９ｂ）。
【0036】
受信波形選択部３５は、受信波形判定部３４によって、確からしい波形と判定された受信波形が２つ以上あるか否か、別言すれば測定点ｔｍが２つ以上あるか否かを判断する（ステップＳ１０）。受信波形選択部３５は、受信波形（すなわち、測定点ｔｍ）が１つしかないと判断すると（ステップＳ１０；ＮＯ）、処理を終了する。一方、受信波形選択部３５は、受信波形（すなわち、測定点ｔｍ）が２つ以上あると判断すると、複数の受信波形の中から、受信時間の算出に利用する２つ以上の受信波形を選択する（ステップＳ１１）。なお、選択する受信波形の数は、２つであってもよいが、３つ以上であってもよい。
【0037】
受信時間算出部３６は、選択された２つ以上の受信波形に設定された測定点ｔｍでの受信時間差を求め、求めた受信時間差に基づき、受信時間を算出する（ステップＳ１２）。例えば、ａ波目とｂ波目の受信波形が選択された場合であれば、受信時間算出部３６は、各受信波形に設定された測定点ｔｍａ、ｔｍｂを利用して、受信時間ｔ＝（ｔｍｂ－ｔｍａ）／（ｂ－ａ）を求める。
【0038】
ボルト軸力決定部３７は、受信時間算出部によって算出された受信時間ｔを用いて、ボルトの軸力を決定し（ステップＳ１３）、処理を終了する。
【0039】
Ｂ．変形例
本発明は、上述した本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、他の様々な形で実施することができる。このため、上記実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈されるものではない。例えば、上述した各処理ステップは処理内容に矛盾を生じない範囲で任意に順番を変更し、または並列に実行することができる。
本発明は、上述した本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、他の様々な形で実施することができる。このため、上記実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈されるものではない。例えば、上述した各処理ステップは処理内容に矛盾を生じない範囲で任意に順番を変更し、または並列に実行することができる。
【0040】
＜変形例１＞
受信波形選択部３５は、確からしい波形と判定された受信波形が３つ以上ある場合、信号としての信頼性が高い、多重反射の反射回数がより少ない２つの受信波形を選択するようにしてもよい。
受信波形選択部３５は、確からしい波形と判定された受信波形が３つ以上ある場合、信号としての信頼性が高い、多重反射の反射回数がより少ない２つの受信波形を選択するようにしてもよい。
【0041】
図６は、変形例１に係る受信波形の選択動作を説明するための説明図である。
図６に示す例では、１波目と、３波目と、４波目の３つの受信波形Ｗ１、Ｗ３、Ｗ４が、確からしい波形と判定されている。この場合、受信波形選択部３５は、反射回数がより少ない１波目と、３波目の２つの受信波形Ｗ１、Ｗ３を選択する一方、受信時間算出部３６は、１波目と３波目の測定点ｔｍ１、ｔｍ３を利用して、受信時間ｔ＝ｔ（ｍ３－ｍ１）＝（ｔｍ３－ｔｍ１）／２を求めるようにしてもよい。
図６に示す例では、１波目と、３波目と、４波目の３つの受信波形Ｗ１、Ｗ３、Ｗ４が、確からしい波形と判定されている。この場合、受信波形選択部３５は、反射回数がより少ない１波目と、３波目の２つの受信波形Ｗ１、Ｗ３を選択する一方、受信時間算出部３６は、１波目と３波目の測定点ｔｍ１、ｔｍ３を利用して、受信時間ｔ＝ｔ（ｍ３－ｍ１）＝（ｔｍ３－ｔｍ１）／２を求めるようにしてもよい。
【0042】
＜変形例２＞
受信時間算出部３６は、確からしい波形と判定された受信波形が３つ以上ある場合、それぞれの受信波形から検出される測定点ｔｍを組み合わせて複数の受信時間を算出し、これらの平均値を受信時間として用いてもよい。
受信時間算出部３６は、確からしい波形と判定された受信波形が３つ以上ある場合、それぞれの受信波形から検出される測定点ｔｍを組み合わせて複数の受信時間を算出し、これらの平均値を受信時間として用いてもよい。
【0043】
図７は、変形例２に係る受信時間の算出動作を説明するための説明図である。
図７に示す例では、１波目と、３波目と、４波目の３つの受信波形が、確からしい波形と判定されている。この場合、受信波形選択部３５は、１波目、３波目、４波目の３つの受信波形を選択する。一方、受信時間算出部３６は、１波目と３波目の測定点ｔｍ１、ｔｍ３を利用して、受信時間ｔ＝ｔ（ｍ３－ｍ１）＝（ｔｍ３－ｔｍ１）／２を求めるとともに、３波目と４波目の測定点ｔｍ３、ｔｍ４を利用して、受信時間ｔ＝ｔ（ｍ４－ｍ３）＝ｔｍ４－ｔｍ３を求める。受信時間算出部３６は、このように求めた２つの受信時間の平均値を、受信時間ｔ＝ｔ（ｍ３－ｍ１）＋ｔ（ｍ４－ｍ３）／２として用いてもよい。
図７に示す例では、１波目と、３波目と、４波目の３つの受信波形が、確からしい波形と判定されている。この場合、受信波形選択部３５は、１波目、３波目、４波目の３つの受信波形を選択する。一方、受信時間算出部３６は、１波目と３波目の測定点ｔｍ１、ｔｍ３を利用して、受信時間ｔ＝ｔ（ｍ３－ｍ１）＝（ｔｍ３－ｔｍ１）／２を求めるとともに、３波目と４波目の測定点ｔｍ３、ｔｍ４を利用して、受信時間ｔ＝ｔ（ｍ４－ｍ３）＝ｔｍ４－ｔｍ３を求める。受信時間算出部３６は、このように求めた２つの受信時間の平均値を、受信時間ｔ＝ｔ（ｍ３－ｍ１）＋ｔ（ｍ４－ｍ３）／２として用いてもよい。
【0044】
＜変形例３＞
本実施形態では、ゲートＧ内に存在する受信波形Ｗｒの複数のゼロクロス点のうち、予め設定された閾値ｗｔｈを超えた直後のゼロクロス点を、測定点ｔｍとして設定したが、例えば図８に示すように、ゲートＧ内に存在する受信波形Ｗｒの複数のピーク点のうち、予め設定された閾値ｗｔｈを超えた直後のピーク点を、測定点ｔｍとしてもよい。なお、閾値ｗｔｈを超えた最大のピーク点を、測定点ｔｍとしてもよい。
本実施形態では、ゲートＧ内に存在する受信波形Ｗｒの複数のゼロクロス点のうち、予め設定された閾値ｗｔｈを超えた直後のゼロクロス点を、測定点ｔｍとして設定したが、例えば図８に示すように、ゲートＧ内に存在する受信波形Ｗｒの複数のピーク点のうち、予め設定された閾値ｗｔｈを超えた直後のピーク点を、測定点ｔｍとしてもよい。なお、閾値ｗｔｈを超えた最大のピーク点を、測定点ｔｍとしてもよい。
【0045】
＜変形例４＞
本実施形態では、理想信号波形Ｗｉを想定してゼロクロス点間隔の規定範囲を設定したが、これに限る趣旨ではない。基準ボルトを利用してゼロクロス点間隔の規定範囲を設定してもよい。
本実施形態では、理想信号波形Ｗｉを想定してゼロクロス点間隔の規定範囲を設定したが、これに限る趣旨ではない。基準ボルトを利用してゼロクロス点間隔の規定範囲を設定してもよい。
【0046】
図９は、ゼロクロス点間隔とボルトの軸力の関係を示す図であり、縦軸にゼロクロス点間隔、横軸にボルト軸力を示す。図９において、Δｔｄは、基準ボルト締結前のゼロクロス点間隔であり、Δｔｄ＋αは、基準ボルト締結後のボルトの軸力が最大（＝Ｆｍａｘ）となったときのゼロクロス点間隔である。また、βは、すでに説明したように、軸力の測定精度から規定されるゼロクロス点間隔の許容幅である。このように、基準ボルトを利用して実験的に求めたゼロクロス点間隔Δｔｄ－β、Δｔｄ＋α＋βを、ゼロクロス点間隔の規定範囲として設定してもよい。
【0047】
その他、例えば超音波の送信周波数から定まる送信波形のゼロクロス点間隔Δｔｄと、基準ボルト締結後のボルトの軸力が最大（＝Ｆｍａｘ）となったときのゼロクロス点間隔Δｔｄ＋αと、軸力の測定精度から規定されるゼロクロス点間隔の許容幅βから、Δｔｄ－β、Δｔｄ＋α＋βを、ゼロクロス点間隔の規定範囲として設定してもよい。
【0048】
Ｃ．その他
また、本明細書において、「部」とは、単に物理的構成を意味するものではなく、その「部」が実行する処理をソフトウェアによって実現する場合も含む。また、１つの「部」が実行する処理を２つ以上の物理的構成や装置により実現されても、２つ以上の「部」が実行する処理を１つの物理的手段や装置により実現されてもよい。
また、本明細書において、「部」とは、単に物理的構成を意味するものではなく、その「部」が実行する処理をソフトウェアによって実現する場合も含む。また、１つの「部」が実行する処理を２つ以上の物理的構成や装置により実現されても、２つ以上の「部」が実行する処理を１つの物理的手段や装置により実現されてもよい。
【0049】
本明細書において説明した各処理を実施するプログラムは、記録媒体に記憶させてもよい。この記録媒体を用いれば、情報処理装置２０を構成するコンピュータに、上記プログラムをインストールすることができる。ここで、上記プログラムを記憶した記録媒体は、非一過性の記録媒体であっても良い。非一過性の記録媒体は特に限定されないが、例えば、ＣＤ－ＲＯＭ等の記録媒体であっても良い。
【符号の説明】
【0050】
１００…ボルト軸力測定装置、１０…測定機構、１１…超音波探触子、１２…接触媒質、１３…ボルト、１４…部品、１５…ナット、２０…情報処理装置、３０…制御部、３１…受信部、３２…ボルト情報記憶部、３３…受信波形取得部、３４…受信波形判定部、３５…受信波形選択部、３６…受信時間算出部、３７…ボルト軸力決定部、４０…記憶部、５０…通信部、６０…入力部、７０…出力部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】