打音法による締結異常の検出

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1 研究の目的近年、タイヤ脱落事故やジェットコースター事故など、ボルト締結体の異常による事故が頻発しており、この要因となる締結異常を簡便に検出する方法が求められている。その一つとして打音法があるが、その精度は検査者に強く依存し、熟練者が行わない場合に、異常を見逃す恐れがある。そこで、締結異常において最も問題となる緩みについて、締結状態と打撃音の関係を調査し、打音法の有効性について検討する。2 研究方法鋼板の間にロードセルを挟み、それらをボルトナットで締結し、ボルト頭部をハンマーで打撃した。ボルトの締結力はロードセルで測定し、打撃状態を一定にするために、ハンマーを振り子状にして打撃した。打撃によって発せられた音をマイクロホンで録音し、パソコンに取り込む。取り込んだデータを高速フーリエ変換により周波数解析を行い、締結状態の違いによる周波数特性の変化を調べた。周波数解析には、打撃後0.1秒経過してからの音について行った。これは、ハンマーとボルトの接触状況により変化する打撃直後の音の影響をなくすためである。3 研究成果ナイロン等の柔らかい材質での打撃では、発生する打撃音の周波数が低く、金属では高い周波数となった。一般に、環境音は低周波成分が多いため、柔らかい材質での打音法は、実際の使用には注意を要する。ボルトの締結力を変化させた場合の打撃音は、締結力が高いほど高周波成分が多くなる傾向がみられ、締結力の増加により、ボルトの固有振動の周波数が高くなることが確認された。しかし、さらに締結力が高くなると、低周波成分が確認された。これは、締結力の増加に伴い、被締結体の影響が強くなるためと考えられる。本研究において、ボルトの緩み検出における打音法の有効性が確認されたが、締結部材や締結面の状態による周波数特性への影響が大きく、実機での定量評価には、さらなる検討が必要となる。