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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-07-28
(45)【発行日】2023-08-07
(54)【発明の名称】ねじの締結状況の試験方法及び装置
(51)【国際特許分類】
G01M 13/00 20190101AFI20230731BHJP
G01L 5/00 20060101ALI20230731BHJP
【ＦＩ】
G01M13/00
G01L5/00 103C
【請求項の数】
14
(21)【出願番号】P 2019106067
(22)【出願日】2019-06-06
(65)【公開番号】P2020201050
(43)【公開日】2020-12-17
【審査請求日】2022-03-04
(73)【特許権者】
【識別番号】504237050
【氏名又は名称】独立行政法人国立高等専門学校機構
(73)【特許権者】
【識別番号】391006739
【氏名又は名称】株式会社丸エム製作所
(74)【代理人】
【識別番号】100100055
【弁理士】
【氏名又は名称】三枝 弘明
(72)【発明者】
【氏名】岡田 学
(72)【発明者】
【氏名】山中 茂
【審査官】森口 正治
(56)【参考文献】
【文献】特開昭５３－１０６１９２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０８－２７８１１６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｍ １３／００－９９／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１部材と第２部材がねじ構造により締結されたねじ締結体を、第１の方向に加振して振動させた状態で、前記ねじ締結体の前記第１の方向と交差する第２の方向の位置を非接触方式により測定し、前記第２の方向の位置の振動態様を検出し、
前記ねじ締結体に対する加振作用は前記第１部材に対して与えられ、前記ねじ締結体における前記第２の方向の位置の測定部位は前記第２部材である、
ことを特徴とするねじの締結状況の試験方法。
【請求項2】
前記第２の方向は前記ねじ構造の軸線方向である、請求項１に記載のねじの締結状況の試験方法。
【請求項3】
前記第２の方向の位置は、光学式センサにより測定される、請求項１又は２に記載のねじの締結状況の試験方法。
【請求項4】
前記光学式センサは、レーザ変位計である、請求項３に記載のねじの締結状況の試験方法。
【請求項5】
前記振動態様に応じて前記ねじ構造の締結状況を判定する段階をさらに含む、請求項１－４のいずれか一項に記載のねじの締結状況の試験方法。
【請求項6】
前記段階において、前記ねじ構造の締結状況を判定するために用いられる前記振動態様は、前記第２の方向の位置の振動の範囲と振幅のばらつきのうちの少なくとも一方である、請求項５に記載のねじの締結状況の試験方法。
【請求項7】
前記段階において、前記振動態様を、前記ねじ締結体の第１の方向の振動態様と対比することにより、前記ねじ構造の締結状況を判定する、請求項５又は６に記載のねじの締結状況の試験方法。
【請求項8】
前記ねじ締結体に対する加振作用は前記第１部材に対して与えられ、前記第２部材は可動に構成される、請求項１－７のいずれか一項に記載のねじの締結状況の試験方法。
【請求項9】
前記第２部材に接続された錘を有し、前記錘は、前記第２部材の動作状態に応じた慣性力を前記第２部材に与えるように構成される、請求項８に記載のねじの締結状況の試験方法。
【請求項10】
前記第２の方向は前記ねじ構造の軸線方向であり、前記第２部材には、前記ねじ構造の軸線の両側であって、前記第１部材に対する前記軸線方向と直交する向きにある両側に、それぞれ前記錘が接続され、両側の前記錘により、前記第１部材に対する加振時において前記第２部材に相互に等しい慣性力が与えられるように構成される、
請求項９に記載のねじの締結状況の試験方法。
【請求項11】
前記ねじ締結体における前記ねじ構造の軸線の周りの回動を抑制する回動抑制手段をさらに備え、前記回動抑制手段は、前記第２部材に対して直接若しくは間接的に接続され、前記軸線の周りの固定箇所に当接可能に構成された規制部材を含む、
請求項６－１０のいずれか一項に記載のねじの締結状況の試験方法。
【請求項12】
第１部材と第２部材がねじ構造により締結されたねじ締結体を、第１の方向に加振する加振器と、前記加振器により前記ねじ締結体を振動させた状態で、前記第１の方向と交差する第２の方向の位置を非接触方式により測定する位置測定手段と、前記位置測定手段による測定結果に基づいて前記第２の方向の振動態様を計測する振動計測手段と、を具備し、
前記加振器は、前記ねじ締結体に対する加振作用を前記第１部材に対して与え、
前記振動計測手段は、前記ねじ締結体における前記第２の方向の位置の測定部位を前記第２部材とする、
ことを特徴とするねじの締結状況の試験装置。
【請求項13】
前記加振器は、ボイスコイルモータにより構成される、請求項１２に記載のねじの締結状況の試験装置。
【請求項14】
前記加振器は、超音波振動子により構成される、請求項１２に記載のねじの締結状況の試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はねじの締結状況の試験方法及び装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、ねじが緩むことによって脱落や落下などが生じて起こる事故が後を絶たない。本来は、ねじが適切に締結されていればねじの緩みが発生することはないと考えられているが、上記の事故は、ねじの締結状況に関する人々の関心の薄さに起因するものと言える。このようなねじの緩みを防止するには、適切なねじの設計、締結方法、締結状況の管理が必要である。
【0003】
一方、ボルト・ナット締結体等のねじ締結体に対して、ねじの緩み易さを試験するための軸直角振動方式ねじ緩み試験などを行うためのねじ緩み試験機が知られている。このねじ緩み試験機、例えば、軸直角振動方式ねじ緩み試験機では、ねじ締結体の軸力をロードセルなどによって計測しつつ、ねじ締結体の可動板を往復動させることで、固定板との間でねじを弾性変形させて緩みを発生させるようにしている。そして、往復滑りによって軸力が低下すると、ねじ締結体に緩みが発生したことがわかる。
【0004】
また、上記のねじ緩み試験機を改良した装置としては、例えば、以下の特許文献１－３に記載のものが提案されている。これらの装置では、上記可動板に相当する可動部を加振する点は上記と同様であるが、上記固定板のように上記の可動部に対してボルト・ナットなどによって締結されている部分を固定せず、錘などの慣性を付加した可動構造とすることにより、強制振動のような現実離れした条件ではなく、より現実に近い条件で試験ができるようにしたり、より短時間に緩み状態を生成したりすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開昭５３－１０６１９２号公報
【文献】特開平１０－１４２０９９号公報
【文献】特開昭５１－４７０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ところが、上記ねじ緩み試験機或いはこれを改良した上記各装置では、いずれもロードセルや圧力センサなどによってねじ締結体の軸力を検出するようにしているので、これらの力センサを介在させることによって一般の構造体におけるねじ締結体の締結状況とは異なる条件で試験が行われることになるため、正確な検出ができないという問題点がある。また、一般の構造体におけるねじ締結体の形成部分に対してねじの締結状況を検出しようとしても、上記の力センサを介在させる必要があるために、そのままの状態では検出することができないという問題点もある。一方、特許文献２のように電気抵抗により検出する方法もあるが、ねじ山が潰れるなどの大きな変化がないと高い精度でねじ構造の締結状況を検出することはできない。
【0007】
そこで、本発明は上記問題点を解決するものであり、その課題は、従来よりも一般の構造体におけるねじ締結体に近い状況で行うことにより、高精度のねじの締結状況の試験を適格に行うことができる方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を解決するために、本発明に係るねじの締結状況の試験方法は、第１部材と第２部材がねじ構造により締結されたねじ締結体を、第１の方向に加振して振動させた状態で、前記ねじ締結体の前記第１の方向と交差する第２の方向の位置を非接触方式により測定し、前記第２の方向の位置の振動態様を検出することを特徴とする。この場合において、前記第２の方向は前記ねじ構造の軸線方向であることが好ましい。
【0009】
本発明によれば、ねじ締結体を第１の方向に加振することによってねじ構造が当該方向に歪むので、このねじ構造の歪を介して第２の方向へ力成分が生じる。これにより、ねじ締結体の締結状況、例えば、緩みの有無や緩みの程度に応じて、前記軸線方向の位置の振動態様が変化するため、当該振動態様に応じてねじ構造の締結状況を把握することが可能になる。このとき、ねじ締結体の反射面における光の反射による当該反射面の位置の測定などといった非接触方式により当該位置の振動態様が検出されるので、上記位置の測定がねじ締結体の締結状況に影響を及ぼすことがないことから、一般の構造体の通常に近い状態で上記締結状況を把握することができる。このため、ねじの締結状況の試験を適格に行うことができるとともに、一般の構造体の通常の状況に即した検出態様に対する阻害要因を排除できるため、ねじ構造の締結状況を高精度に把握することができる。例えば、ねじ締結体の内部にロードセルや圧力センサなどの測定手段を組み込む必要がないため、一般の構造体（既存の建設物など）に設けられたねじ締結体に対しても、そのままの状態で、ねじ構造の締結状況を知ることができる。ここで、第２の方向は第１の方向と直交することが好ましい。特に、前記第２の方向が前記ねじ構造の軸線方向であれば、当該軸線方向と交差する方向の加振作用によりねじ構造の歪を生じさせ易くなるとともに、ねじ締結体の締結状況を強く反映したねじ構造の軸線方向の振動態様を検出することにより、締結状況をさらに正確に把握できる。このとき、上記の軸線方向と交差する方向は、軸線方向と直交する方向であることが望ましい。
【0010】
ところで、本発明の試験方法において、ねじ締結体を加振する理由は、従来のねじ緩み易さの試験のようにねじ締結体を緊締状態から緩み状態に移行させるためだけではない。すなわち、従来のねじ緩み易さの試験では、緊締状態のねじ締結体にどの程度の負荷を与えれば緩み状態になるかといった「緩み易さ」を評価するための試験において、緊締状態から緩み状態へ移行させるためにねじ締結体を加振している。しかし、本発明では、ねじの締結状況（例えば、緊締状態か緩み状態か）を把握するための「軸線方向の振動態様」を生じさせるためにねじ締結体を第１の方向に加振している。ねじ締結体の「第１の方向の振動状態」は、ねじ構造の締結状況に応じて、当該ねじ構造を介して「第２の方向の振動態様」に変換される。ただし、従来と同様のねじの緩み試験を本発明の方法により実施することも可能である。例えば、後述するように、加振によるねじ締結体の「第１の方向の振動状態」により緊締状態から緩み状態へ移行させる過程で、「第２の方向の振動態様」を検出することにより、ねじ締結体のねじ構造の締結状況を把握することもできる。
【0011】
ここで、「ねじ締結体」とは、第１部材と第２部材にそれぞれ貫通孔を形成し、これらの各貫通孔に通したボルト（ねじ）の上記各貫通孔から突出した先端にナットを螺合させて締め付けた構造体に限らない。例えば、第１部材に貫通孔を形成し、第２部材にねじ穴を形成するとともに、ボルト（ねじ）を上記貫通孔に通してから上記ねじ穴に螺合させて締め付けた構造体であってもよく、或いは、第２部材に貫通孔を形成し、第１部材にねじ穴を形成するとともに、ボルト（ねじ）を上記貫通孔に通してから上記ねじ穴に螺合させて締め付けた構造体であってもよい。また、第１部材において一体に突設したねじ軸を、第２部材に設けた貫通孔に通した後に、その先端にナットを螺合させて締め付けた構造体であってもよく、或いは、第２部材において一体に突設したねじ軸を、第１部材に設けた貫通孔に通した後に、その先端にナットを螺合させて締め付けた構造体であってもよい。さらに、第１部材において一体に突設したねじ軸を、第２部材に設けたねじ穴に螺合させて締め付けた構造体であってもよく、或いは、第２部材において一体に突設したねじ軸を、第１部材に設けたねじ穴に螺合させて締め付けた構造体であってもよい。さらには、第１部材と第２部材の一方がボルト（ねじ）そのものであってもよく、このときにさらに他方がナットそのものであってもよい。すなわち、ねじ締結体とは、二以上の部材がねじ構造（雄ねじと雌ねじが螺合した構造）により相互に締め付けられた構造体である。
【0012】
本発明において、前記第２の方向の位置は、光学式センサにより測定されることが好ましい。例えば、前記ねじ締結体の反射面による光の反射光を検知することにより測定できる。光を用いることにより、非接触方式で容易に測定することができるとともに、高い周波数帯域まで支障なく測定できる。このとき、前記光学式センサは、レーザ変位計であることが望ましい。これにより、上記位置をさらに高精度に検出できるとともに、高い振動数にも精度よく対応でき、上記位置の振動態様を確実に捕捉することが可能になる。
【0013】
本発明において、前記ねじ締結体に対する加振作用は前記第１部材に対して与えられ、前記ねじ締結体における前記第２の方向の位置の測定部位は前記第２部材であることが好ましい。これによれば、第１部材を加振することによって振動状態とされたねじ締結体において、第１部材に対してねじ構造を介して締結されている第２部材の第２の方向の位置を測定することにより、必ず加振部分に対してねじ構造を介した別部分の第２の方向の位置の振動態様が検出されることとなる。このため、検出された振動態様は、ねじ構造の締結状況をさらに大きく反映した態様となるから、ねじの締結状況の検出精度を高めることができる。ここで、第１部材と第２部材は、ボルトやナット以外の被締結部材に限らず、ねじ構造を介して締結された状態にあるものであればよく、例えば、自身で締結作用をもたらすボルトやナットそのものであってもよい。
【0014】
本発明において、前記振動態様に応じて、前記ねじ締結体の前記ねじ構造の締結状況を判定する段階をさらに含むことが好ましい。このとき、特に、上記第２の方向の位置の振動態様のうち、上記第２の方向の位置の振動の範囲又は振幅のばらつきの態様に応じて前記ねじ構造の締結状況を判定することが望ましい。ねじ締結体の振動態様はねじ構造の締結状況と密接に関連しているので、上記のような判定の態様に限定されるものではない。しかし、与えられた加振エネルギーによってねじ締結体が振動するとき、ねじの締結状況の如何によって、振動の範囲と振幅のばらつきはいずれも大幅に変動する。したがって、振動の範囲と振幅のばらつきのうちの少なくとも一方に基づいてねじの締結状況を判定することにより、当該締結状況をより精度よく容易に把握することができる。また、上記の段階において、前記振動態様を前記ねじ締結体の第１の方向の振動態様と対比することにより、前記ねじ構造の締結状況を判定することが望ましい。この場合には、上記振動態様は、振動の範囲の安定性の態様又は振幅のばらつきの態様であることが例示される。
【0015】
本発明において、前記ねじ締結体に対する加振作用は前記第１部材に対して与えられ、前記第２部材は可動に構成されることが好ましい。これによれば、第１部材が加振されるとともに、この第１部材に対してねじ構造を介して接続される第２部材を可動に構成することにより、一般の構造体における通常の状況にさらに近い状態で試験や検出を行うことが可能になる。また、ねじ構造以外の第１部材及び第２部材やさらにそれらの周囲の構造特性を反映した影響を低減することができるため、ねじ構造の締結状況を的確かつ正確に検出できる。例えば、軸直角振動方式ねじ緩み試験では第２部材が固定されることにより、現実には生じないような強制的な加振状態で測定が行われるので、一般の構造体における通常の状況とは異なる状態で試験が行われることとなる場合も出てくる。さらに、第２部材を固定することにより、ねじ構造以外の第１部材及び第２部材やさらにそれらの周囲の構造特性を反映した状態で測定が行われるので、ねじ構造の締結状況とは関係のない構造による影響を受けやすくなり、試験精度が低下する虞がある。しかし、本発明によれば、上記のような問題は生じない。
【0016】
この場合において、前記第２部材に接続された錘を有し、前記錘は、前記第２部材の動作状態に応じた慣性力を前記第２部材に与えるように構成されることが望ましい。これによれば、第２部材に錘を接続することにより、錘の質量や接続位置に応じてねじ締結体が受ける慣性力を調整することが可能になる。このときにはまた、前記第２の方向は前記ねじ構造の軸線方向であり、前記第２部材には、前記ねじ構造の軸線の両側であって、前記第１部材に対する前記軸線方向と直交する向きにある両側に、それぞれ前記錘が接続され、両側の前記錘により、前記第１部材に対する加振時において前記第２部材に相互に等しい慣性力が与えられるように構成されることが好ましい。これにより、ねじ締結体の第１の方向の振動状態を安定させることができる。ここで、前記第１の方向は垂直方向であり、前記第２の方向は水平方向であることが望ましい。
【0017】
本発明において、前記ねじ締結体における前記ねじ構造の軸線の周りの回動を抑制する回動抑制手段を備えることが好ましい。ここで、前記回動抑制手段は、前記第２部材に対して直接若しくは間接的に接続され、前記軸線の周りの固定箇所に当接可能に構成された規制部材を含むことが望ましい。これにより、ねじ締結体の回動によるねじ構造の締結状況の変動や第２の方向の振動態様への影響を回避することができる。また、前記両側の錘にそれぞれ直接若しくは間接的に接続される前記規制部材を両側に有することがさらに望ましい。
【0018】
次に、本発明に係るねじの締結状況の試験装置は、第１部材と第２部材がねじ構造により締結されたねじ締結体を、第１の方向に加振する加振器と、前記加振器により前記ねじ締結体を振動させた状態で、前記ねじ締結体の前記第１の方向と交差する第２の方向の位置を非接触方式により測定する位置測定手段と、前記位置測定手段による測定結果に基づいて前記第２の方向の振動態様を計測する振動計測手段と、を具備することを特徴とする。この場合において、前記振動計測手段により計測された前記第２の方向の振動の範囲又は振幅のばらつきの態様に応じて、前記ねじ締結体の前記ねじ構造の締結状況を判定する締結状況判定手段をさらに具備することが好ましい。
【0019】
本発明において、前記加振器はボイスコイルモータや超音波振動子によって構成することが好ましい。ボイスコイルモータは、直線的な振動を広い周波数帯域において形成することができる。また、ボイスコイルモータは、振幅も制御可能に構成できるので、対象となるねじ締結体の構成（寸法、構造、材質等）に応じて、或いは、目的（緩み試験か、締結状況の検出か）に応じて、適切な振幅の振動を与えることができる。一方、超音波振動子は、ボイスコイルモータよりも高い周波数帯の振動を生成でき、ねじ締結体に高い加速度や振動エネルギーを与えることができる。また、超音波振動子の振幅は一般に小さいため、ねじ締結体に与える負荷を低減することができる。
【発明の効果】
【0020】
この発明によれば、一般の構造体におけるねじ締結体に近い状況で行うことにより、従来よりも高精度のねじの締結状況の試験を適格に行うことができる。また、一般の構造体におけるねじ締結体に対してそのままの状態でねじの締結状況を検出することが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】本発明に係る第１実施形態のねじの締結状況の試験装置の本体部の正面図（ａ）及び当該本体部の主要部分の平面図（ｂ）である。
【図2】本発明に係る第２実施形態のねじの締結状況の試験装置の本体部の正面図（ａ）及び当該本体部の主要部分の平面図（ｂ）である。
【図3】本発明に係る第３実施形態のねじの締結状況の試験装置の本体部の正面図（ａ）及び当該本体部の主要部分の平面図（ｂ）である。
【図4】本発明に係る第４実施形態のねじの締結状況の試験装置の本体部の正面図（ａ）及び当該本体部の主要部分の平面図（ｂ）である。
【図5】各実施形態のねじの締結状況の試験装置の位置測定手段の測定位置及び測定方法を示す説明図である。
【図6】各実施形態の位置測定手段、振動計測手段及び締結状況検出手段の構成を示す概略構成図である。
【図7】第２実施形態における加振方向の位置測定信号に基づいて導出した加振方向振動波形を示す図である。
【図8】第２実施形態におけるねじ締結体にねじの緩みが発生していないときの軸線方向振動波形を示す図である。
【図9】第２実施形態におけるねじ締結体にねじの緩みが発生したときの軸線方向振動波形を示す図である。
【図10】第２実施形態におけるねじ締結体の緊締状態におけるねじ軸線方向の振動態様と加振方向の振動態様とを対比して示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
【0023】
図１は、ねじの締結状況の試験装置１０の本体部１０Ａを示す正面図（ａ）及び本体部１０Ａの主要部分（中心部分）を示す平面図（ｂ）である。防振台１１上に複数（図示例では４本）の支柱１２を介して基板１３が固定されている。この基板１３には、加振器１４が吊り下げられた状態で固定されている。加振器１４は、特に限定されないが、例えば、ボイスコイルモータ等の駆動モータを内蔵し、図示例では駆動モータにより垂直方向（第１の方向）に振動する加振部１４ａを備える。加振部１４ａは、基板１３の中央に設けられた開口部１３ａを通して上方へ露出している。加振部１４ａ上には接続部材１５が固定されている。加振部１４ａの振動周波数と振幅は、上記駆動モータに与える駆動信号の周波数ｆｄと電圧Ｖｄによって制御できるようになっている。例えば、加振器１４に与える交流電力により、５０～２００Ｈｚ（例えば、５０Ｈｚ、６０Ｈｚ，１００Ｈｚ、２００Ｈｚなど）の周波数で加振することができる。また、振幅も、電圧Ｖｄを０．１～１．０Ｖの範囲で調整することにより、ｆｄ＝５０Ｈｚのとき９８～７９６μｍ、ｆｄ＝１００Ｈｚのとき３５～２５０μｍ、ｆｄ＝２００Ｈｚのとき６～４０μｍといった形で変化させることができる。
【0024】
接続部材１５は、加振部１４ａの中心部に沿った垂直な取付面１５ａを有し、この取付面１５ａ上にねじ締結体１６が取り付けられる。ねじ締結体１６は、上記取付面１５ａ上に固定された第１部材１６１と、この第１部材１６１と重なるように配置された第２部材１６２と、第１部材１６１と第２部材１６２を貫通するボルト（ねじ）１６３と、このボルト１６３の軸部に螺合し、第１部材１６１と第２部材１６２を締め付けるナット１６４とを備える。特に限定されるものではないが、図示例では、第１部材１６１と第２部材１６２はそれぞれ板状体である。なお、取付面１５ａには、上記ボルト１６３の軸部の先端及びナット１６４を収容するための凹部１５ｂが設けられる。ここで、接続部材１５は、図５に示すように、加振器１４の加振部１４ａの軸線１４ｘがねじ締結体１６を通過するように、ねじ締結体１６を配置するように構成されることが好ましい。これにより、加振器１４による加振方向Ｆ（第１の方向）とねじ締結体１６の振動方向とのずれや、当該ずれに起因して生ずるねじ締結体１６の振動の加振方向Ｆと交差する方向の揺れ（振れ）を低減できる。
【0025】
上記第１部材１６１は、上記接続部材１５に対して、取付部材１７により取り付けられる。取付部材１７は、取付ブラケット１７ａ、１７ｂを備える。これらの取付ブラケット１７ａ，１７ｂを用いてボルト等により第１部材１６１が取付面１５ａ上に固定される。図示例では、取付ブラケット１７ａは第１部材１６１の下側の二辺を下方から支持するように接続部材１５（取付面１５ａ）に固定され、取付ブラケット１７ｂは第１部材１６１の上側の二辺を上方から支持するように接続部材１５（上面１５ｃ）に固定される。
【0026】
図５は、上述のようにねじ締結体１６を取り付けた接続部材１５と、ねじ締結体１６のねじ構造の軸線１６ｘの方向（第２の方向）の位置を測定するための位置測定手段であるレーザ変位計１８と、ねじ締結体１６の加振方向Ｆの振動を検出するための位置測定手段（実質的には振動検出手段）であるレーザ変位計１９と、これらのレーザ変位計１８，１９による測定結果を表示するとともに、当該測定結果による振動態様を表示するように構成された、位置測定手段の一部と振動計測手段を構成する計測機１０１とを示す説明図である。ねじの締結状況の試験装置１０は、上記本体部１０Ａと、上記レーザ変位計１８，１９及び計側機１０１から構成される検出部１０Ｂとを有する。
【0027】
本実施形態のねじの締結状況の試験装置１０では、レーザ変位計１８により、ねじ締結体１６のねじ構造の軸線１６ｘの方向の第２部材１６２の位置（表面の光反射面の位置）を測定し、この位置の振動の範囲及び／又は振幅のばらつきなどといった振動態様を検出する。レーザ変位計１８は、レーザ光１８ｉを第２部材１６２の表面に照射し、当該表面（光反射面）により反射された反射光１８ｒを検知することにより、当該表面の測定方向Ｅの位置との間の距離を測定することができる。ここで、図示例では、測定方向Ｅは、ねじ締結体１６のねじ構造の軸線１６ｘの方向である。ただし、測定方向Ｅは、図示例のように軸線１６ｘの方向（第２の方向）と一致する場合に限らず、軸線１６ｘの方向（第２の方向）との間に９０度未満の角度を有していてもよい。これは、レーザ変位計１８により軸線１６ｘの方向のねじ締結体１６の位置を測定できればよいので、測定信号に上記方向の検出成分が含まれていればよいからである。
【0028】
また、ねじ締結体１６の測定位置としては、ねじ構造の軸線１６ｘの方向の位置であればどこでも構わない。ただし、特に、第１部材１６１と第２部材１６２の重なった部分の上記軸線１６ｘと交差（好ましくは直交）する表面の位置を測定することが好ましい。また、ボルト１６３のヘッド部やナット１６４の表面であってもよい。このように、上記測定位置は、本実施形態のように、第２部材１６２やボルト１６３又はナット１６４の一部など、加振される第１部材１６１に対してねじ構造を介して接続された部分であることが好ましい。これは、加振器１４により加振されることにより生じた第１部材１６１の振動（駆動振動成分）に起因してねじ構造を介して他の部分が振動する態様（従動振動成分の態様）がねじ構造の締結状況を反映するため、この従動振動成分をなるべく多く検出することが、ねじの締結状況の高精度の把握に繋がるからである。ただし、ねじ締結体１６の任意の箇所（上記第１部材１６１を含む。）の振動態様には必ず上記従動振動成分の態様の一部が含まれると考えられるから、上記のような測定位置に限定されるものでないことは勿論である。
【0029】
レーザ変位計１９は、ねじ締結体１６の加振器１４による加振方向Ｆの振動を検出する。具体的には、ねじ締結体１６の任意の箇所又はこれに直接若しくは間接的に固定された加振部１４ａや接続部材１５、或いは、取付部材１７（１７ａ，１７ｂ）の表面にレーザ光１９ｉを照射し、その反射光１９ｒを検知することにより、当該表面の加振方向Ｆの振動状態を検出することができる。この例ではレーザ変位計１９を用いることから、上記表面の加振方向Ｆの位置を測定していることとなるが、ここでは、加振器１４による加振によるねじ締結体１６の振動状態（上記駆動振動成分の状態）、すなわち、加振方向Ｆの振動の周波数と振幅を検出することを目的としている。なお、加振方向Ｆの位置測定や振動測定の測定方向は、上述の軸線１６ｘの方向の測定と同様に、加振方向Ｆ（第１の方向）の成分を測定可能であれば、加振方向Ｆ（第１の方向）そのものでなくても構わない。
【0030】
なお、本実施形態のねじの締結状況の試験方法において、レーザ変位計１８とレーザ変位計１９を一つのレーザ変位計で兼用しても構わない。また、それぞれの測定又は検出において、位置測定手段又は振動検出手段は、ねじ締結体１６に対して非接触で、位置の測定又は振動の検出を行うことができるものであればよく、上記レーザ変位計に限定されるものではない。一般的に、非接触方式で位置を測定できる方法としては、光検出方式や磁気検出方式などが挙げられる。例えば、近接センサがその一例であるが、これには、誘導形、静電容量形、超音波形、光電形、磁気形などがある。なお、レーザ変位計は、上記測定部１８，１９と、これらの測定部１８，１９から送出される信号に基づいて、被測定部の位置や当該位置の時間経過を示す振動波形を導出し、好ましくは、これらを表示する計測機１０１とで構成されると考えることもできる。ここで、計測機１０１には、軸線方向位置測定値表示部１０１ａと、加振方向位置測定値表示部１０１ｂと、軸線方向振動波形表示部１０１ｃと、加振方向振動波形表示部１０１ｄとが設けられる。
【0031】
図６は、本実施形態のねじ締結体１６に対するねじの締結状況の検出過程若しくはねじの締結状況の検出システムの構成を示す概略構成図である。まず、加振器１４を稼働させ（加振手段により）、接続部材１５を介してねじ締結体１６を加振する。これによってねじ締結体１６は加振方向Ｆに振動する。これが駆動振動成分である。この振動状態のねじ締結体１６に対して位置測定手段であるレーザ変位計１８によりねじ構造の軸線１６ｘの方向である測定方向Ｅの位置を測定し、その位置の時間変化を示す位置測定信号１８ｔを振動態様検出器１８Ａに出力する。この振動態様検出器１８Ａは、入力された位置測定信号１８ｔに基づいて、上記位置の振動の範囲や振幅のばらつきを示す位置測定信号１８ｔの波形を形成する。そして、この波形そのものや波形を間接的に示す情報を含む振動波形信号１６ｄを出力する。この振動態様検出器１８Ａは、図示しない動作プログラムを図示しないコンピュータ装置によって動作させること等により、上記検出部１０Ｂの機能実現手段として構成できる。
【0032】
次に、上記のように検出されたねじ締結体１６の振動波形信号（例えば、振動波形そのもの、或いは、振動の範囲、振幅のばらつきを示す信号）１６ｄは、ねじ締結状況判定器１８Ｂに出力される。このねじ締結状況判定器１８Ｂでは、上記振動波形信号１６ｄに基づいて、ねじ締結体１６のねじ構造の締結状況を判定し、それを判定結果を出力する。このねじ締結状況判定器１８Ｂも、上記振動態様検出器１８Ａと同様に動作プログラムをコンピュータ装置によって動作させること等により、上記検出部１０Ｂの機能実現手段として構成できる。ねじ構造の締結状況の判定は、上記振動波形信号１６ｄによって示される、ねじ締結体１６の上記軸線方向の位置の振動の範囲の基準位置からのずれ（図５に示す測定表面（第２部材１６２の表面）であれば、上記位置の振動の範囲の増大方向へのずれ）、或いは、上記軸線方向の位置の振幅のばらつきの変化（図示例であれば、ばらつきの増加）の程度に応じて行われる。ここで、上記のずれ量やばらつきが増加するほど、ねじ構造の締結状況は緩む方向に進んでいると判定される。このようにして得られたねじ締結状況の判定結果１６ｓは、判定表示手段である判定表示器１８Ｃによって表示される。ここで、ねじ締結状況の判定結果１６ｓは、文字（列）、数値、記号、色などの種々の方法で表示できる。例えば、ねじ締結状況の判定結果１６ｓとしては、緩み状態か否か（緩み状態の有無）、締結状況（緩みの程度）の段階を表示する数値（例えば、１０段階であれば、１～１０までの数値）とすることができる。一方、判定表示器１８Ｃは、上記コンピュータ装置に接続された出力装置、例えば、表示モニタや印刷機などによって構成できる。
【0033】
図５に示すように、上記位置測定信号１８ｔは、計測機１０１の上記軸線方向位置測定値表示部１０１ａに時間的に変化する数値として表示される。また、上記位置測定信号１９ｔは、計測機１０１の上記加振方向位置測定値表示部１０１ｂに時間的に変化する数値として表示される。さらに、上記振動波形信号１６ｄは、位置測定信号１８ｔをサンプリングする等により、計測機１０１の上記軸線方向振動波形表示部１０１ｃに振動波形（例えば、縦軸が振幅、横軸が時間の二次元グラフ）として表示される。また、上記位置測定信号１９ｔから求められた加振方向の振動波形が、位置測定信号１９ｔをサンプリングする等により、上記加振方向振動波形表示部１０１ｄに振動波形（例えば、縦軸が振幅、横軸が時間の二次元グラフ）として表示される。なお、軸線方向振動波形表示部１０１ｃや加振方向振動波形表示部１０１ｄの表示内容は、それまでの平均波形を示すようにしてもよく、或いは、定期的に、若しくは、適宜の操作により、その都度更新されるようにしてもよい。
【0034】
ここで、前述のように、レーザ変位計１９により、ねじ締結体１６の加振方向Ｆの振動状態を検知し、位置測定信号１９ｔを出力する場合には、この位置測定信号１９ｔを上記振動態様検出器１８Ａ及び／又は上記ねじ締結状況判定器１８Ｂに入力し、上記振動波形信号１６ｄの出力処理や上記ねじ締結状況判定結果１６ｓの判定処理に利用することができる。例えば、上記位置の振動の範囲のずれ量や振幅のばらつきの程度を求める際に、上記位置の軸線方向の振動波形に対して上記位置測定信号１９ｔを基準信号として用いることによってノイズ除去等を施すことができる。また、上記振動波形信号１６ｄにより示される軸線１６ｘの方向の振動態様のうち、振動の範囲の安定性や振幅のばらつきは、基本的に、ねじ締結体１６が緊締状態にあるときには、上記位置測定信号１９ｔから得られる加振方向Ｆの振動態様の振動の範囲の安定性や振幅のばらつきとほぼ同様である。一方で、ねじ締結体１６が緩み状態にあるとき、或いは、緊締状態から緩み状態へ移行したときには、加振方向Ｆの振動の範囲の安定性や振幅のばらつきに比べて、軸線１６ｘの方向の振動の範囲の安定性が低下し、振幅のばらつきも増大する。したがって、軸線１６ｘの方向の振動態様と加振方向Ｆの振動態様とを対比することによって、ねじ締結体１６のねじの締結状況を判定するようにしてもよい。
【0035】
さらに、上記位置測定信号１９ｔは、実際のねじ締結体１６の加振方向Ｆの振動状態、すなわち、同方向の振動の周波数や振幅を示すため、加振器１４（加振手段）によって標準の振動状態が得られているか否かの確認や、加振方向Ｆの標準の振動状態からのずれによる影響を解消するために、例えば、上記振動波形信号１６ｄや上記ねじ締結状況判定結果１６ｓを加振方向Ｆの標準の振動状態からのずれの程度に応じて修正するために用いてもよい。ただし、上記位置測定信号１９ｔを単に基準信号として表示するだけでも構わない。例えば、上記位置測定信号１９ｔの波形を上記振動波形信号１６ｄの波形と対比して示すことなどが考えられる。
【0036】
本実施形態では、ねじ締結体１６を加振して加振方向Ｆ（第１の方向）に振動させた状態で、光を用いて非接触で測定方向Ｅ（すなわち、ねじ締結体１６のねじ構造の軸線１６ｘの方向（第２の方向））のねじ締結体１６の位置を測定し、その位置測定信号１８ｔからねじ締結体１６の軸線１６ｘの方向の振動波形信号１６ｄ（例えば、振動の範囲や振幅のばらつき）を導出する。このようにすると、ねじ締結体１６自体の振動態様に基づいて、ねじ構造の締結状況を確実に把握することができる。特に、振動波形信号１６ｄに基づいてねじ構造の締結状況を判定し、ねじ締結状況判定結果１６ｓを求めることにより、ねじ締結状況を客観的に示すことができる。この試験方法では、例えば、従来のロードセルや圧力センサなどのようにねじ締結体１６の振動系に影響を与える虞がなく、また、電気抵抗の測定のように、振動系から悪影響を受けやすい物理量を測定するものでもないので、ねじ構造の締結状況を高精度に検出できる。特に、測定に際してねじ構造以外のロードセルや圧力センサなどの部材を介在させる必要がないため、一般の構造体におけるねじ締結体に近い状況で測定を行うことができる。
【0037】
また、本実施形態では、加振器１４により加振される第１部材１６１に対してねじ構造を介して接続される第２部材１６２を可動に構成し、固定していない。図示例において、第２部材１６２には、ボルト１６３とナット１６４等によるねじ構造による締付作用のみが与えられ、その他の拘束力は受けない。このため、加振器１４によりねじ締結体１６を確実に加振することができる一方で、ねじ構造自体に過剰な負荷を与える虞を回避でき、ねじ構造に対して検出に必要な負荷のみを与えて、ねじの締結状況適切に検出することができる。すなわち、従来の軸直角振動方式ねじ緩み試験のように振動によりねじの緩みを発生させるといった目的を有しない場合には、ねじ締結体１６の現時点でのねじの締結状況を検出するだけでよいため、過剰な応力を与える必要がないから、加振時の振幅も低減できるので、ねじ構造の周囲に生ずる歪も抑制できる。ここで、ねじ締結体１６の振動によりねじ構造に与えられる負荷は、基本的に第２部材１６２及びこれに接続された質量による慣性力となる。
【0038】
上記の慣性力は、第２部材１６２自体の形状寸法（大きさや形状）や比重によって設定できるほか、後述するように、第２部材１６２に接続固定される錘その他の部材の形状寸法（大きさや形状）や比重によって適宜に設定することができる。このように構成される結果、本実施形態では、１０ｍｍφ以下の小径のボルトやねじなどを用いたねじ締結体１６にも支障なく用いることができる。従来の軸直角振動方式ねじ緩み試験機によるねじの緩み易さを判定する試験では、加振によってねじに緩みを生じさせるために大きな振幅を与える必要がある上に第２部材１６２を固定するため、小径のボルトやねじでは、大きな損傷を受けたり、破断したりし、試験そのものができなくなる場合があった。本実施形態では、ねじ構造を緩める機能が不要である場合には、ねじ構造に合わせるために、或いは、ねじの締結状況の検出精度を高めるために、慣性力、加振周波数、振幅等を、より広い範囲で設定することができる。また、加振の振幅を或る程度確保すれば、上記のような試験不能の事態を回避しつつ、上記慣性力を或る程度大きくすることにより、従来の緩み易さを確認する試験機のように、ねじ構造を緩めることができる機能をも付与することができる。
【0039】
次に、図２を参照して、本発明に係る第２実施形態について説明する。なお、上記第１実施形態における図５及び図６に示す内容に関する上述の説明は、第２実施形態においても共通するため、これらの内容に関する重複する説明事項は省略する。
【0040】
本実施形態では、上記第１実施形態における第２部材１６２の代わりに、左右に延びるアーム形状の第２部材１６５を有する。しかし、その他の構成については、第１実施形態と全く同じであるため、同じ部分の説明は省略する。この第２部材１６５は、ボルト１６３及びナット１６４によって第１部材１６１に対して締め付けられた中央部分１６５ａと、この中央部分１６５ａから左右に延在する一対のアーム部１６５ｂ、１６５ｂと、これらのアーム部１６５ｂの先端に固定された錘部１６５ｃ，１６５ｃを備える。また、第２部材１６５は、左右の錘部１６５ｃに接続され、それぞれ下方へ延伸して、上述の基板１３の表面に向かう延長部１６５ｄを備える。延長部１６５ｄの先端は、例えば、基板１３の表面に当接していてもよいが、図示例では、基板１３の表面から僅かに離れている。
【0041】
本実施形態では、第２部材１６５に中央部分１６５ａから延在するアーム部１６５ｂ及びこれに接続された錘部１６５ｃを設けることによって、第２部材１６５に作用する慣性力を大きくしているため、ねじ締結体１６のねじ構造に第１実施形態よりも大きな負荷を与えることができる。このため、ボルト１６３及びナット１６４によって構成されるねじ構造の耐力が大きい場合に、当該ねじ構造に十分な負荷を与えることによって、ねじ構造の締結状況を検出しやすくしたり、検出精度を高めたりすることができる。また、或る程度の加振による振幅を確保する必要はあるが、上記ねじ構造に大きな負荷を与えることによって、意図的にねじ構造を緩め、これによって、ねじ締結体１６の緩み易さを判定する試験を行うことも可能である。さらに、アーム部１６５ｂと錘部１６５ｃからなる左右の対称構造は、加振時における軸線１６ｘ周りの回動成分の抑制にも寄与する。
【0042】
また、第２部材１６５には、下方へ伸びて基板１３の表面に極めて近い位置まで達する延長部１６５ｄを設けることにより、第１部材１６１が加振されてねじ締結体１６に振動が発生したとき、その振動によってねじ構造の軸線１６ｘの周りを回動する方向の揺動運動が発生することをその規制作用により抑制することができる。図示例では、左右一対の延長部１６５ｄを設けることで、左右いずれの向きの回動をも、基板１３の表面による規制作用により、抑制できる。なお、このような回動抑制手段としては、例えば、第１部材１６１と第２部材１６２，１６５（例えば、中央部分１６５ａ）との間において、ねじ構造の軸線１６ｘの周りに形成した回動方向のストッパ構造などによって構成してもよい。
【0043】
本実施形態によれば、第２部材１６５の質量（或いは、第２部材に接続された質量）が増大することにより、ねじ締結体１６が振動する際の慣性力が大きくなるため、ねじ構造に大きな負荷を与えることができる。したがって、加振により与えられた振動成分（駆動振動成分）に基づいて生ずる上記慣性力により、ねじ構造に与えられる振動エネルギーが大きくなることから、振動波形信号１６ｄ内のねじ構造の締め付け状況を反映した振動成分（従動振動成分）も大きくなるので、振動波形信号１６ｄからねじの締結状況を判定することが容易になり、高精度の判定が可能になる。また、この場合には、加振器１４による十分な振幅を生じさせれば、緊締されたねじ構造に対しても緩みを生じさせ易くなる。さらに、この構成であれば、上述の回動抑制手段（延長部１６５ｄ）により、振動時におけるねじ締結体１６の軸線１６ｘの周りの回動を抑制できるため、加振器１４による加振時の軸直角成分のみを残し、回動成分を排除できる。このため、ねじの締結状況のみを判定する目的で使用する場合には、試験時における締結状況を維持しやすくなり、また、ねじの緩み易さの試験を行う目的で使用する場合には回動成分による緩み促進作用を回避して、軸直角方向の緩み試験の精度を高めることができる。
【0044】
次に、図３を参照して、本発明に係る第３実施形態について説明する。なお、上記第１実施形態における図５及び図６に示す内容に関する上述の説明は、第３実施形態においても共通するため、これらの内容に関する重複する説明事項は省略する。
【0045】
この第３実施形態では、第１実施形態の加振器１４の代わりに、超音波振動子からなる加振器２４を用いたねじの緩み試験装置２０を構成している。超音波振動子からなる加振器２４としては、例えば、ボルト締めランジュバン型振動子（ＢＬＴ）を用いることができるが、特に限定されない。また、超音波振動子からなる加振器２４には円錐状のホーン２４ａを取り付け、このホーン２４ａを基板２３に接続固定している。基板２３は、箱型の基枠２１に設けられた支持板２２に固定されている。
【0046】
この第３実施形態においても、第１実施形態と同様の上記接続部材１５及びこれに取り付けられた上記ねじ締結体１６が用いられる。接続部材１５は、第１実施形態において、加振器１４の加振部１４ａの軸線１４ｘに沿って取り付けられるのと同様に、上記加振器２４とそのホーン２４ａの軸線２４ｘ上に沿って上記基板２３に取り付け固定される。このときの超音波振動子の加振方向Ｆは、上記軸線２４ｘに沿った方向である。また、この実施形態の接続部材１５及びねじ締結体１６は、第１実施形態のものと同様に構成できるので、それらの説明は省略する。
【0047】
本実施形態では、加振器２４から発せられた超音波（例えば、周波数１５～６０ｋＨｚ、一例として２９ｋＨｚ）がホーン２４ａを介して基板２３上の接続部材１５及びねじ締結体１６に印加される。このとき、ホーン２４ａの形状寸法を調整することにより、上記超音波の節が基板２３の支持板２２に対する取付面の位置に生じるように構成されることが好ましい。これにより、超音波のエネルギーを効率的にねじ締結体１６に伝搬させることができる。また、上記超音波の腹が接続部材１５上の上記ねじ締結体１６のねじ構造の軸線１６ｘと交差する位置に生じるように構成されることが好ましい。これにより、ねじ締結体１６に与えられる加振エネルギーを増大させることができる。
【0048】
ねじ締結体１６は、超音波によって加振され、振動する。この場合、先の各実施形態の場合よりも高い周波数で加振されるため、ねじ締結体１６自体の加振方向Ｆの振動数も高く、各部に高い加速度が生じ、高い振動エネルギーを生じた状態とされる。一方、超音波を用いる場合には振幅は小さく、０．０１～０．０５μｍ程度であった。このように、高い振動エネルギーを受けることによって、ねじの締結状況の検出を高精度に行うことが可能になる。一方、振幅が小さいことにより、振動状態にあってもねじ締結体１６の歪量は小さいため、ねじの締結状況に影響を与え難いことから、ねじの締結状況が維持されやすいので、ねじの締結状況を高い精度で検出する目的で使用する場合に適した装置２０であることがわかる。逆に、上記超音波による振動でねじの緩み状態を作り出すことは難しいため、ねじの緩み易さの試験を行う場合には適していないこともある。
【0049】
本実施形態では、加振器２４の加振周波数や振幅の帯域が異なるものの、ねじの緩み試験装置２０の本体部の全体構成は先の各実施形態の装置１０の本体部１０Ａとは異なるが、ねじの締結状況を示す軸線方向の振動態様を検出する方法やレーザ変位計１８，１９などのセンサやそれらの動作は、図５及び図６に示す検出部１０Ｂの内容と全く変わりがない。
【0050】
次に、図４を参照して、本発明に係る第４実施形態について説明する。なお、上記第１実施形態における図５及び図６に示す内容に関する上述の説明は、第４実施形態においても共通するため、これらの内容に関する重複する説明事項は省略する。
【0051】
この実施形態では、上記第３実施形態と同様の、基枠２１、支持板２２、基板２３、超音波振動子により構成される加振器２４を備えているとともに、第１実施形態と同様の接続部材１５やねじ締結体１６を有するので、これらの説明は省略する。
【0052】
本実施形態においては、第１実施形態と同様の第２部材１６１の代わりに、第２実施形態と類似の第２部材１６６を有する。この第２部材１６６は、中央部分１６６ａから左右に延在するアーム部１６６ｂ、１６６ｂと、これらのアーム部１６６ｂの先端にそれぞれ接続された錘部１６６ｃを有する。一方、基枠２１の左右部分には案内部２５，２５が設けられ、これらの案内部２５は、上記アーム部１６６ｂ又は錘部１６６ｃを加振方向Ｆにスライド可能に案内する。図示例では、錘部１６６ｃが案内部２５の案内面２５ａ上で加振方向Ｆにスライド自在に支持されている。
【0053】
本実施形態では、第２実施形態と同様に、第２部材１６６に大きな質量を与えたので、ねじ締結体１６が振動するとき、ねじ構造は第２部材１６６から大きな慣性力を受ける。このため、ねじ構造に大きな負荷を与えることができるので、第２実施形態と同様にねじの締結状況の検出の高精度化やねじの締結状況の試験の容易化を図ることができる。また、アーム部１６６ｂの長さや錘部１６６ｃの質量を調整することにより、慣性力を調整することができるので、目的に応じて第２部材１６６による慣性力を適宜に設定し、締結状況の検出精度を高めたり、締結状況の試験の条件の最適化を図ったりすることができる。
【0054】
なお、本実施形態では図示しないが、例えば、左右の案内部２５，２５（案内面２５ａ）とアーム部１６６ｂ又は錘部１６６ｃとの間に加振方向Ｆに沿った案内溝や案内リブ（リニアガイドと同様の案内構造）を設けて相互に嵌合するように構成することなどにより、第２部材１６６がねじ構造の軸線１６ｘの周りに回動しない回動抑制手段として用いることができる。この回動抑制手段の作用効果は第２実施形態と同様である。
【0055】
なお、第３実施形態や本実施形態のように第２部材１６２や１６６を可動に構成するのではなく、第２部材を基枠２１に対して固定し、例えば、左右の案内部２５，２５に固定するようにしてもよい。第３実施形態や本実施形態では、加振器２４が超音波を生ずるが、その振幅は小さいため、第２部材を固定しても、ねじ構造に過剰な負荷を与える虞が少ない。したがって、小径のボルトやねじなどに対しても支障なくねじの締結状況の検出や緩み試験を行うことが可能である。なお、この第２部材の固定は、第１実施形態や第２実施形態において実施しても構わない。
【0056】
最後に、具体的な振動波形の例について説明する。図７－図１０には、上記第２実施形態において計測された振動波形を示す。図７は、レーザ変位計１９により測定された加振方向Ｆの位置測定信号１９ｔに基づく加振方向の振動波形である。このとき、加振周波数ｆｄ＝５０Ｈｚ、加振電圧はＶｄ＝１．０Ｖである。この加振方向Ｆの振動態様は、ねじ締結体１６のねじ構造が緊締状態にあるときと緩み状態にあるときとでほとんど変化しなかった。また、図８は、同じ条件で加振し続けたときの、ねじ締結体１６が緊締状態にあるときのレーザ変位計１８により測定された軸線方向の位置測定信号１８ｔに基づく軸線方向の振動波形信号１６ｄによる振動波形を示す。このときの軸線方向の振動の範囲は－１３５μｍ－＋２５μｍであり、この約１５０μｍの振幅のばらつきは１５－２５％程度（約２０％）であった。
【0057】
図９は、上記と同じ条件で加振し続けたときに、途中でねじ締結体１６にねじの緩みが生じた場合の軸線方向の振動波形の変化を示す。緩みが生じた後には、振動の範囲は０－２００μｍにシフトし、軸線方向の位置の振動の範囲はプラス側（レーザ変位計１８の計測距離が増大する側）に移動している。ここで、レーザ変位計１８による位置測定ではプラス側への移動はレーザ変位計１８と測定対象（ねじ締結体１６）との距離が近づいた（小さくなった）場合に相当するので、ねじ締結体１６の第２部材１６２の表面が第１部材１６１から手前側へ移動したことになる。このことは、ねじ締結体１６のねじに緩みが生じたことと整合する。また、このときの振幅のばらつきは、図８に示す程度から図９に示すように増大し、振幅のばらつきは５０－９０％程度（約７０％）であった。
【0058】
図１０は、第２実施形態において、加振周波数ｆｄ＝５０Ｈｚ、加振電圧Ｖｄ＝０．５Ｖで加振したときのねじ締結体１６の軸線１６ｘの方向の振動態様と加振方向Ｆの振動態様とを対比して示すグラフである。この例では、レーザー変位計１８，１９の位置測定信号１８ｔ、１９ｔのサンプリング周波数を４０ｋＨｚとし、１振動周期内の測定点が約８００点となる条件で表示した。このときのねじ締結体１６は緊締状態にあり、軸線１６ｘの方向の振動態様と加振方向Ｆの振動態様とは、相互に位相差はあるものの、振動の範囲の安定性と、振幅のばらつきに関してほとんど差異は見られなかった。そして、上述のように、加振方向Ｆの振動態様は、ねじ締結体１６が緊締状態にあるときと緩み状態にあるときの差は、軸線１６ｘの方向の振動態様の変化に比べて小さい。このため、緊締状態の軸線１６ｘの方向の振動態様を加振方向Ｆの振動態様を比較対象とすることにより、ねじ構造の締結状況（緊締状態か緩み状態か）を確実に検出、判定することができることがわかる。
【0059】
ここで、ねじ締結体１６に緩みが生じたか否か、或いは、ねじの緩み状態がどの程度か、といった締結状況の判定については、上記振動態様との間で既定の条件を定めておき、当該条件に沿って判断することが好ましい。例えば、軸線方向の位置の振動の範囲に基づいて判定を行う場合には、上記振動の範囲の求め方（当該範囲を定めるための計算方法）と、上記振動の範囲の基準値からのシフト量の判定時に用いる閾値を定めておく。また、軸線方向の位置の振幅のばらつきに基づいて判定を行う場合には、上記振幅のばらつきの求め方（当該ばらつきを求めるための計算方法）と、上記振幅のばらつきの基準値との差の判定時に用いる閾値を定めておく。なお、判定に用いる振動態様の具体的な要素（上記の振動の範囲、振動の範囲の安定性、振幅のばらつき等）は、状況に応じて適宜に変更してもよい。
【0060】
なお、本発明に係るねじの締結状況の試験方法及び装置は、上述の図示例のみ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種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、上記各実施形態では、加振器に対してねじ締結体を装着する態様で、ねじの締結状況の試験や、ねじの緩み易さの試験などを行う例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、既存の建設物を加振器により加振し、当該建設物に存在するねじ締結体のねじの締結状況を試験する場合にも適用できる。また、本明細書において用いられる「試験」という語は、既存の方法で行われる行為だけを含むものではなく、ねじの締結状況を確認するための種々の状況で行われ得る種々の行為（締結状況と関係のある情報の検出、導出、算定、評価等）を含むものである。
【符号の説明】
【0061】
１０，２０…ねじの締結状況の試験装置、１０Ａ…本体部、１０Ｂ…検出部、１１…防振台、１２…支柱、１３，２３…基板、１３ａ…開口部、１４，２４…加振器、１４ａ…加振部、１５…接続部材、１５ａ…取付面、１５ｂ…凹部、１６…ねじ締結体、１６１…第１部材、１６２…第２部材、１６３…ボルト、１６４…ナット、１６ｄ…振動波形信号、１６ｓ…ねじ締結状況判定結果、１７…取付部材、１７ａ，１７ｂ…取付ブラケット、１８，１９…レーザ変位計、１８ｔ…位置測定信号、１８Ａ…振動態様検出器、１８Ｂ…ねじ締結状況判定器、１８Ｃ…判定表示器、１９ｔ…位置測定信号、２１…基枠、２２…支持板、２５…案内部、２５ａ…案内面、２４ａ…ホーン、１０１…計測機、１０１ａ…軸線方向位置測定値表示部、１０１ｂ…加振方向位置測定値表示部、１０１ｃ…軸線方向振動波形表示部、１０１ｄ…加振方向振動波形表示部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】