超音波ボルト軸力測定の仕組み Measuring Principle - Ultrasonic Bolting Meter
超音波ボルト軸力測定の仕組み
ボルトの伸びと軸力の間には、弾性域において正の比例関係が成り立ちます。このため、ボルトの伸びが分かれば、比例関係から軸力を求めることが出来ます。
超音波ボルト軸力計ではこの関係を利用し、超音波でボルトの正確な伸びを測定し、伸びから軸力を算出します。ただし、ボルトの伸び量は極めて小さいため、一般的な超音波探傷器や厚さ計の0.01mm分解能に対し、10倍の0.001mmや100倍の0.0001mm分解能を持つ専用に設計された測定器を使用します。
超音波ボルト軸力測定の仕組み
具体的な測定手順は、次の通りです。
まず、ボルト締付け前にボルトの長さ（伝播時間）を超音波で測定し記録します。次に、ボルトを締付けます。その後、再度超音波でボルトの長さを測定し、締め付け前後のボルト長さの差から、伸びを求めます。
次に、伸びにばね乗数を掛け、軸力を算出します。超音波ボルト軸力測定では、ばね乗数をロードファクター（軸力係数）と呼んでいます。下のグラフの傾きがロードファクターとなります。
ロードファクター（ばね乗数）は、ボルトの有効断面積と有効長、弾性係数（ヤング率）等の諸元情報から計算により求める方法と、引張試験機やロードセルを用い、実際にボルトに荷重をかけ実験から求める2通りの方法があります。計算で求める場合は、下の式を使用します。
ロードファクター（ばね乗数）の算出
LF = ロードファクター
A = ボルトの断面積
E = 弾性係数
EL = 有効長
ボルトの校正と端面加工
受託校正
ロードファクター（ばね乗数）は、正確な軸力を測定するために非常に重要な係数です。有効断面積や弾性係数をもとに算出する方法は、引張試験機やロードセルを用いて実験から求める方法よりも信頼性が劣ります。このため、実験によりロードファクター（ばね乗数）を求める方法を強くお勧めします。
ダコタ・ジャパンでは、ロードセルや引張試験器を保有していないお客様向けに、ボルトの受託校正を実施しています。お問い合わせください。
端面加工
ボルトの端面に刻印等の凹凸がある場合、トランスデューサーがボルト端面に密着しないため、測定することができません。測定できたとしても、再現性が低く信頼性の高い計測ができません。高い精度で測定を行うためには、ボルト両端面の研磨加工が必要です。
ダコタ・ジャパンでは、ボルト端面の研磨加工を実施しており、小ロットから対応します。六角ボルトに加え、六角穴付きボルト（キャップボルト、トルクスボルト）の加工も可能です。
| 加工推奨値 | |
|---|---|
| 両端面の面粗度 | Ra 0.8(▽▽▽) |
| 両端面の平行度 | //0.02(mm) |