特開2023-121390緩み検出機能付きねじ構造、ねじ緩み検出システム、およびねじ緩み検出方法
(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】P2023121390
(43)【公開日】2023-08-31
(54)【発明の名称】緩み検出機能付きねじ構造、ねじ緩み検出システム、およびねじ緩み検出方法
(51)【国際特許分類】
F16B 31/02 20060101AFI20230824BHJP
F16B 43/00 20060101ALI20230824BHJP
F16B 35/00 20060101ALI20230824BHJP
【ＦＩ】
F16B31/02 Z
F16B43/00 Z
F16B35/00 K
【審査請求】有
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022024711
(22)【出願日】2022-02-21
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2023-03-29
(71)【出願人】
【識別番号】000227205
【氏名又は名称】ＮＥＣプラットフォームズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100106909
【弁理士】
【氏名又は名称】棚井 澄雄
(74)【代理人】
【識別番号】100134544
【弁理士】
【氏名又は名称】森 隆一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100149548
【弁理士】
【氏名又は名称】松沼 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100162868
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 英輔
(72)【発明者】
【氏名】霜田 智紀
【テーマコード（参考）】
3J034
【Ｆターム（参考）】
3J034AA03
3J034DA03
(57)【要約】
【課題】本発明は、簡単な構成でねじの緩みを検出することを目的とする。
【解決手段】緩み検出機能付きねじ構造は、外周にねじを有する軸部１の一端に、軸部１より大きな外径の導電性材料により構成された頭部２と、該頭部２に軸部１からの半径方向への距離を互いに異ならせて設けられた複数の突起３Ａ、３Ｂと、頭部２とのねじ込み面との間に設けられたワッシャと、該ワッシャ４に軸部１を中心とし、前記突起の半径方向への距離に対応する同心円状をなすとともに、互いに電気的に絶縁された複数の接触部位５Ａ、５Ｂとを有し、複数の前記接触部位５Ａ、５Ｂは、軸部１を中心とする円周方向の少なくとも一部でワッシャ４の面方向に分割されている。
【選択図】図１
【解決手段】緩み検出機能付きねじ構造は、外周にねじを有する軸部１の一端に、軸部１より大きな外径の導電性材料により構成された頭部２と、該頭部２に軸部１からの半径方向への距離を互いに異ならせて設けられた複数の突起３Ａ、３Ｂと、頭部２とのねじ込み面との間に設けられたワッシャと、該ワッシャ４に軸部１を中心とし、前記突起の半径方向への距離に対応する同心円状をなすとともに、互いに電気的に絶縁された複数の接触部位５Ａ、５Ｂとを有し、複数の前記接触部位５Ａ、５Ｂは、軸部１を中心とする円周方向の少なくとも一部でワッシャ４の面方向に分割されている。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
外周にねじを有する軸部と、
この軸部の一端に設けられ、軸部より大きな外径を有し、導電性材料により構成された頭部と、
該頭部における前記軸部の他端側を向く面に、前記軸部からの半径方向への距離を互いに異ならせて設けられた複数の突起と、
前記軸部がねじ込まれる面と前記頭部との間に設けられたワッシャと、
該ワッシャの前記頭部側の面に形成され、前記軸部を中心とし、複数の前記突起の前記軸部の半径方向への距離に対応する同心円状をなすとともに、互いに電気的に絶縁された複数の接触部位と、
を有し、
複数の前記接触部位は、それぞれ、前記軸部を中心とする円周方向の少なくとも一部で分割されている、
ことを特徴とする緩み検出機能付きねじ構造。
この軸部の一端に設けられ、軸部より大きな外径を有し、導電性材料により構成された頭部と、
該頭部における前記軸部の他端側を向く面に、前記軸部からの半径方向への距離を互いに異ならせて設けられた複数の突起と、
前記軸部がねじ込まれる面と前記頭部との間に設けられたワッシャと、
該ワッシャの前記頭部側の面に形成され、前記軸部を中心とし、複数の前記突起の前記軸部の半径方向への距離に対応する同心円状をなすとともに、互いに電気的に絶縁された複数の接触部位と、
を有し、
複数の前記接触部位は、それぞれ、前記軸部を中心とする円周方向の少なくとも一部で分割されている、
ことを特徴とする緩み検出機能付きねじ構造。
【請求項2】
前記接触部位は、前記面と前記頭部との間に挟まれるワッシャの表面に形成された導体層である、
請求項１に記載の緩み検出機能付きねじ構造。
請求項１に記載の緩み検出機能付きねじ構造。
【請求項3】
前記接触部位は、前記円周方向に沿って所定の相互間隔で配置された、
請求項１または２のいずれか１項に記載の緩み検出機能付きねじ構造。
請求項１または２のいずれか１項に記載の緩み検出機能付きねじ構造。
【請求項4】
前記ワッシャの前記頭部と反対側を向く面に、複数の前記接触部位のそれぞれに接続され、互いに絶縁された接続端子部を有する、
請求項１～３のいずれか１項に記載の緩み検出機能付きねじ構造。
請求項１～３のいずれか１項に記載の緩み検出機能付きねじ構造。
【請求項5】
請求項１～４のいずれか１項に記載の緩み検出機能付きねじ構造を有し、
さらに、複数の前記接触部位の間の電気的な導通の有無を検出する検出回路を有する、
ねじ緩み検出システム。
さらに、複数の前記接触部位の間の電気的な導通の有無を検出する検出回路を有する、
ねじ緩み検出システム。
【請求項6】
前記ワッシャの前記頭部と反対側を向く面に前記接触部位と導通状態となるプリント回路基板を有し、
該プリント回路基板に前記検出回路を接続した、
請求項５に記載のねじ緩み検出システム。
該プリント回路基板に前記検出回路を接続した、
請求項５に記載のねじ緩み検出システム。
【請求項7】
外周にねじを有する軸部と、この軸部の一端に設けられ、軸部より大きな外径を有し、導電性材料により構成された頭部と、該頭部における前記軸部の他端側を向く面に設けられた複数の突起とを備えるねじ部材を、前記軸部がねじ込まれる面と前記頭部との間に介在するワッシャの前記頭部側に設けられ、前記軸部を中心とする同心円状をなすとともに、互いに電気的に絶縁された複数の接触部位の中心に位置するねじ穴にねじ込むねじ込み工程と、
前記ねじ部材の複数の前記突起が複数の前記接触部位に接触するまで前記ねじ部材をねじ込む締付け工程と、
前記ねじ部材の複数の前記突起との接触により複数の前記接触部位の間の電気的な導通状態を検出する工程と、
を有し、
複数の前記接触部位は、それぞれ、前記軸部を中心とする円周方向の少なくとも一部で分割されており、前記ねじ部材をねじ込む工程によって、前記接触部位の分割されたいずれかの領域に前記突起を接触または非接触とすることを特徴とする、
ねじ緩み検出方法。
前記ねじ部材の複数の前記突起が複数の前記接触部位に接触するまで前記ねじ部材をねじ込む締付け工程と、
前記ねじ部材の複数の前記突起との接触により複数の前記接触部位の間の電気的な導通状態を検出する工程と、
を有し、
複数の前記接触部位は、それぞれ、前記軸部を中心とする円周方向の少なくとも一部で分割されており、前記ねじ部材をねじ込む工程によって、前記接触部位の分割されたいずれかの領域に前記突起を接触または非接触とすることを特徴とする、
ねじ緩み検出方法。
【請求項8】
前記ねじ部材を所定の締め付け力でねじ込んだ時の前記突起の導通の有無を検出して記憶する工程と、
導通の有無を記憶した後に導通の有無を検出する工程と、
検出した導通の有無と、記憶された導通の有無とが一致か不一致かによって前記ねじ部材の緩みを判定する工程と、
を有する請求項７に記載のねじ緩み検出方法。
導通の有無を記憶した後に導通の有無を検出する工程と、
検出した導通の有無と、記憶された導通の有無とが一致か不一致かによって前記ねじ部材の緩みを判定する工程と、
を有する請求項７に記載のねじ緩み検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、緩み検出機能付きねじ構造、ねじ緩み検出システム、およびねじ緩み検出方法に関する。
【背景技術】
【0002】
電子機器を始めとする様々な装置に、ボルトとねじ穴、あるいは、ボルトとナットとを用いた固着機構が採用されている。
前記ねじを利用した固着に関連する技術分野にあっては、ねじの緩みを容易かつ迅速に発見して確実な固着を維持することが求められるが、ネジの緩みは、固着後に強固な固着を目指して増し締めをした場合、あるいは、緩みによりボルトの頭部の固着個所から浮き上がり、目視で判別出来る場合、すなわち、既に固着力が低下して初めて発見される場合が多く。固着力の低下に伴う装置の不具合を未然に防止することは困難である。
前記ねじを利用した固着に関連する技術分野にあっては、ねじの緩みを容易かつ迅速に発見して確実な固着を維持することが求められるが、ネジの緩みは、固着後に強固な固着を目指して増し締めをした場合、あるいは、緩みによりボルトの頭部の固着個所から浮き上がり、目視で判別出来る場合、すなわち、既に固着力が低下して初めて発見される場合が多く。固着力の低下に伴う装置の不具合を未然に防止することは困難である。
【0003】
本発明に関連する特許文献１には、ボルトの頭部とワッシャとの間にボルトの締め込み、緩みに伴って近接、離間することにより開閉される接点を有するスイッチを設け、このスイッチの開閉を検出する技術が開示されている。
本発明に関連する特許文献２には、プリント配線基板上のねじ締結部（ボルト穴が形成された領域）に形成した二つのランド（プリントパターン）上に圧潰部と称する突起を設け、この圧潰部がボルト締結に伴う圧縮力によって潰れることにより、二つのランドを導通させ、この導通状態を監視することにより緩みを検出する技術が開示されている。
本発明に関連する特許文献３には、ボルトと該ボルトがねじ込まれる被固定部材との間に感知座金と称する部材を介在させ、この感知座金を構成する上下に重ねられた楔状カム面の相対回転に伴う軸方向への変位によってボルトの緩みを吸収し、さらに、感知座金の変形を検出することによって締め付け力の変化を検出する技術が開示されている。
本発明に関連する特許文献２には、プリント配線基板上のねじ締結部（ボルト穴が形成された領域）に形成した二つのランド（プリントパターン）上に圧潰部と称する突起を設け、この圧潰部がボルト締結に伴う圧縮力によって潰れることにより、二つのランドを導通させ、この導通状態を監視することにより緩みを検出する技術が開示されている。
本発明に関連する特許文献３には、ボルトと該ボルトがねじ込まれる被固定部材との間に感知座金と称する部材を介在させ、この感知座金を構成する上下に重ねられた楔状カム面の相対回転に伴う軸方向への変位によってボルトの緩みを吸収し、さらに、感知座金の変形を検出することによって締め付け力の変化を検出する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２００９－０６４１１１号公報
【特許文献2】特開２０１３－１２２４１８号公報
【特許文献3】特開２０２１－１６９９９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献１に記載された技術は、ボルトの緩みによる軸方向への移動量が前記スイッチを開閉動作させるに足る大きさであることが必要であるから、締め付け強さの精密な管理に対応することが難しいという課題がある。
また特許文献２に記載された技術は、前記特許文献１と同様、締め付けトルクの精密な管理に利用することが難しいとともに、プリント配線基板の表面の導体パターンを接点として利用することから、プリント配線基板の固着に用途が限られ、また導通の有無の判定に不可欠な圧潰部が最初の締め付けに伴って圧潰することから、反復的にボルトを締め付け、あるいは緩める操作を繰り返す用途に使用することができないという課題がある。
また特許文献３に記載れた技術は、二つの楔状カム面を形成するために精密な機械加工が必要であることから、感知座金の製作に多くの工数を要し、コストがかかるという課題がある。
問題がある。
また特許文献２に記載された技術は、前記特許文献１と同様、締め付けトルクの精密な管理に利用することが難しいとともに、プリント配線基板の表面の導体パターンを接点として利用することから、プリント配線基板の固着に用途が限られ、また導通の有無の判定に不可欠な圧潰部が最初の締め付けに伴って圧潰することから、反復的にボルトを締め付け、あるいは緩める操作を繰り返す用途に使用することができないという課題がある。
また特許文献３に記載れた技術は、二つの楔状カム面を形成するために精密な機械加工が必要であることから、感知座金の製作に多くの工数を要し、コストがかかるという課題がある。
問題がある。
【0006】
この発明は、簡易な構成によりボルトの小さな緩みの検出を可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するために、本願の第１の態様にかかる緩み検出機能付きねじ構造は、以下の手段を提案している。
この緩み検出機能付きねじ構造は、外周にねじを有する軸部と、この軸部の一端に設けられ、軸部より大きな外径を有し、導電性材料により構成された頭部と、該頭部における前記軸部の他端側を向く面に、前記軸部からの半径方向への距離を互いに異ならせて設けられた複数の突起と、前記軸部がねじ込まれる面と前記頭部との間に設けられたワッシャと、該ワッシャの前記頭部側の面に形成され、前記軸部を中心とし、複数の前記突起の前記軸部の半径方向への距離に対応する同心円状をなすとともに、互いに電気的に絶縁された複数の接触部位と、を有し、複数の前記接触部位は、それぞれ、前記軸部を中心とする円周方向の少なくとも一部で分割されていることを特徴とする。
この緩み検出機能付きねじ構造は、外周にねじを有する軸部と、この軸部の一端に設けられ、軸部より大きな外径を有し、導電性材料により構成された頭部と、該頭部における前記軸部の他端側を向く面に、前記軸部からの半径方向への距離を互いに異ならせて設けられた複数の突起と、前記軸部がねじ込まれる面と前記頭部との間に設けられたワッシャと、該ワッシャの前記頭部側の面に形成され、前記軸部を中心とし、複数の前記突起の前記軸部の半径方向への距離に対応する同心円状をなすとともに、互いに電気的に絶縁された複数の接触部位と、を有し、複数の前記接触部位は、それぞれ、前記軸部を中心とする円周方向の少なくとも一部で分割されていることを特徴とする。
【0008】
また本願の第２の態様にかかるねじ緩み検出方法は、外周にねじを有する軸部と、この軸部の一端に設けられ、軸部より大きな外径を有し、導電性材料により構成された頭部と、該頭部における前記軸部の他端側を向く面に設けられた複数の突起とを備えるねじ部材を、前記軸部がねじ込まれる面と前記頭部との間に介在するワッシャの前記頭部側に設けられ、前記軸部を中心とする同心円状をなすとともに、互いに電気的に絶縁された複数の接触部位の中心に位置するねじ穴にねじ込むねじ込み工程と、前記ねじ部材の複数の前記突起が複数の前記接触部位に接触するまでねじ込む締付け工程と、前記ねじ部材の複数の前記突起との接触により複数の前記接触部位の間の電気的な導通状態を検出する工程とを有し、複数の前記接触部位は、それぞれ、前記軸部を中心とする円周方向の少なくとも一部で分割されており、前記ねじ部材をねじ込む工程によって、前記接触部位の分割されたいずれかの領域に前記突起を接触または非接触とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、簡易な構成によりねじの緩みを検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】本発明にかかる緩み検出機能付きねじ構造の最小構成例を示すもので、（ａ）は下面図、（ｂ）は正面図である。
【図2】本発明にかかるねじ緩み検出方法の工程図である。
【図3】本発明の第１実施形態にかかるねじ緩み検出装置に使用されるねじを示すもので、（ａ）は下面図、（ｂ）は正面図である。
【図4】第１実施形態にかかるねじ緩み検出装置に使用されるワッシャを示すもので、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＸ～Ｏ～Ｙ矢視線に沿う断面図、（ｃ）は下面図である。
【図5】第１実施形態にかかるねじ緩み検出装置に使用される検出用プリント回路基板を示すもので、（ａ）は上面図、（ｂ）は軸線方向に沿う断面図である。
【図6】第１実施形態にかかるねじ緩み検出装置の全体構成を示すもので、（ａ）は上面図、（ｂ）は軸線方向に沿う断面図である。
【図7】第１実施形態にかかるねじ緩み検出装置の使用態様を示すもので、（ａ）は上面図、（ｂ）は軸線方向に沿う断面図である。
【図8】本発明の第２実施形態に使用されるワッシャの上面図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
本発明に係る緩み検出機能付きねじ構造の最小構成例について図１を参照して説明する。
この緩み検出機能付きねじ構造は、外周にねじを有する軸部１と、この軸部１の一端に設けられ、軸部１より大きな外径を有し、導電性材料により構成された頭部２と、該頭部２における前記軸部１の他端側を向く面に、前記軸部１からの半径方向への距離を互いに異ならせて設けられた複数の突起３Ａ、３Ｂと、前記軸部１がねじ込まれる面と前記頭部２との間に設けられたワッシャと、該ワッシャ４の前記頭部２側の面に形成され、前記軸部１を中心とし、複数の前記突起の前記軸部の半径方向への距離に対応する同心円状をなすとともに、互いに電気的に絶縁された複数の接触部位５Ａ、５Ｂと、を有し、複数の前記接触部位５Ａ、５Ｂは、それぞれ、前記軸部１を中心とする円周方向の少なくとも一部で分割されていることを特徴とする。
この緩み検出機能付きねじ構造は、外周にねじを有する軸部１と、この軸部１の一端に設けられ、軸部１より大きな外径を有し、導電性材料により構成された頭部２と、該頭部２における前記軸部１の他端側を向く面に、前記軸部１からの半径方向への距離を互いに異ならせて設けられた複数の突起３Ａ、３Ｂと、前記軸部１がねじ込まれる面と前記頭部２との間に設けられたワッシャと、該ワッシャ４の前記頭部２側の面に形成され、前記軸部１を中心とし、複数の前記突起の前記軸部の半径方向への距離に対応する同心円状をなすとともに、互いに電気的に絶縁された複数の接触部位５Ａ、５Ｂと、を有し、複数の前記接触部位５Ａ、５Ｂは、それぞれ、前記軸部１を中心とする円周方向の少なくとも一部で分割されていることを特徴とする。
【0012】
上記構成によれば、前記軸部１をねじ込む操作によって、複数の前記突起３Ａ、３Ｂが前記複数の接触部位５Ａ、５Ｂに接触してこれらの接触部位５Ａ、５Ｂを前記頭部２を介して互いに電気的に接続することができる。また、前記接触部位５Ａ、５Ｂがワッシャ４の面方向に分割されていることから、前記軸部１の回転角度により、前記突起３Ａ、３Ｂが前記接触部位５Ａ、５Ｂが存在する個所、あるいは、前記接触部位５Ａ、５Ｂの分割個所に接触して、前記電気的な接続状態を切り換えてねじの回転を検出することができる。
【0013】
本発明に係るねじ緩み検出方法の最小構成例について、図１、２を参照して説明する。
この検出方法は、外周にねじを有する軸部１と、この軸部１の一端に設けられ、軸部１より大きな外径を有し、導電性材料により構成された頭部２と、該頭部２における前記軸部１の他端側を向く面に設けられた複数の突起３Ａ、３Ｂとを備えるねじ部材を、前記軸部１がねじ込まれる面と前記頭部２との間に介在するワッシャ４の前記頭部２側の面に設けられ、前記軸部１を中心とする同心円状をなすとともに、互いに電気的に絶縁された複数の接触部位５Ａ、５Ｂの中心に位置するねじ穴にねじ込むねじ込み工程ＳＰ１と、前記ねじ部材の複数の前記突起３Ａ、３Ｂが複数の前記接触部位５Ａ、５Ｂに接触するまで前記ねじ部材をねじ込む締付け工程ＳＰ２と、前記ねじ部材の複数の前記突起３Ａ、３Ｂとの接触により複数の前記接触部位５Ａ、５Ｂの間の電気的な導通状態を検出する工程ＳＰ３とを有し、複数の前記接触部位５Ａ、５Ｂは、それぞれ、前記軸部１を中心とする円周方向の少なくとも一部で分割されており、前記ねじ部材をねじ込む工程によって、前記接触部位５Ａ、５Ｂの分割されたいずれかの領域に前記突起３Ａ、３Ｂを接触または非接触とすることを特徴とする。
この検出方法は、外周にねじを有する軸部１と、この軸部１の一端に設けられ、軸部１より大きな外径を有し、導電性材料により構成された頭部２と、該頭部２における前記軸部１の他端側を向く面に設けられた複数の突起３Ａ、３Ｂとを備えるねじ部材を、前記軸部１がねじ込まれる面と前記頭部２との間に介在するワッシャ４の前記頭部２側の面に設けられ、前記軸部１を中心とする同心円状をなすとともに、互いに電気的に絶縁された複数の接触部位５Ａ、５Ｂの中心に位置するねじ穴にねじ込むねじ込み工程ＳＰ１と、前記ねじ部材の複数の前記突起３Ａ、３Ｂが複数の前記接触部位５Ａ、５Ｂに接触するまで前記ねじ部材をねじ込む締付け工程ＳＰ２と、前記ねじ部材の複数の前記突起３Ａ、３Ｂとの接触により複数の前記接触部位５Ａ、５Ｂの間の電気的な導通状態を検出する工程ＳＰ３とを有し、複数の前記接触部位５Ａ、５Ｂは、それぞれ、前記軸部１を中心とする円周方向の少なくとも一部で分割されており、前記ねじ部材をねじ込む工程によって、前記接触部位５Ａ、５Ｂの分割されたいずれかの領域に前記突起３Ａ、３Ｂを接触または非接触とすることを特徴とする。
【0014】
上記構成によれば、前記軸部１をねじ込む操作によって、複数の前記突起３Ａ、３Ｂが前記複数の接触部位５Ａ、５Ｂに接触してこれらの接触部位５Ａ、５Ｂを前記頭部２を介して互いに電気的に接続することができる。また、前記接触部位５Ａ、５Ｂがワッシャ４の面方向に分割されていることから、前記軸部１の回転角度により、前記突起３Ａ、３Ｂが前記接触部位５Ａ、５Ｂが存在する個所、あるいは、前記接触部位５Ａ、５Ｂの分割個所に接触して、前記電気的な接続状態が切り換えられ、この接続状態の検出からねじの回転を検出することができる。
【0015】
図１、２を具体化した本発明の第１実施形態に係る構成について図３～図７を参照して説明する。なお、図３～７において、図１と共通の構成には同一符号を付し、説明を簡略化する。
ボルト、ビス等のねじ部材１０は、全体が電気的に導通特性を持つ軟鋼等の材料で作られており、軸部１と頭部２とを主要な構成部分とする。前記頭部２の下面には、突起３Ａ、３Ｂを備えている。
ボルト、ビス等のねじ部材１０は、全体が電気的に導通特性を持つ軟鋼等の材料で作られており、軸部１と頭部２とを主要な構成部分とする。前記頭部２の下面には、突起３Ａ、３Ｂを備えている。
【0016】
前記突起３Ａ、３Ｂは、前記ワッシャ４の上面の接触部位５Ａ、５Ｂに接触させることを目的とし、該接触部位５Ａ、５Ｂと同じ間隔で設けられている。詳細には、前記突起３Ａ、３Ｂは、前記軸部１の中心軸線Ｏからの半径方向への距離が互いに異なり、また、前記接触部位５Ａ。５Ｂは、前記突起３Ａ、３Ｂの前記中心軸線Ｏからの距離に対応する径の同心円に沿って配置されている。
【0017】
図４（ａ）（ｂ）（ｃ）は前記ワッシャ４の詳細を示す。該ワッシャ４の前記ねじ部材１０と接触する表面には、２つの電気的に導通特性を持つ材料で作られている前記接触部位５Ａ、５Ｂ（５０Ａ、５０Ｂ）が、それぞれ円形に（前記突起３Ａ、３Ｂの半径方向への距離と同じ径の同心円上に）円周方向へ等間隔で配置されている。なお図４（ａ）（ｂ）に示す厚さ（軸線Ｏ方向への寸法）が大きく、前記突起３Ａ、３Ｂと接触可能な円周方向へ分割された接触部位に便宜上符号５０Ａ、５０Ｂを付し、厚さの小さな円環状の（裏面側の）接触部位に符号５１Ａ、５１Ｂを付して区別する。
円周方向に等間隔に配置された前記接触部位５Ａ、５Ｂ（５０Ａ、５０Ｂ）の間（半径方向の間）は樹脂等により構成された絶縁材料部４０となっていて、接触部位５Ａ、５Ｂ（５０Ａ、５０Ｂ）を互いに電気的に絶縁している。
円周方向に等間隔に配置された前記接触部位５Ａ、５Ｂ（５０Ａ、５０Ｂ）の間（半径方向の間）は樹脂等により構成された絶縁材料部４０となっていて、接触部位５Ａ、５Ｂ（５０Ａ、５０Ｂ）を互いに電気的に絶縁している。
【0018】
接触部位５Ａ（５０Ａ）はねじ部材１０の突起３Ａと接触し、接触部位５Ｂ（５０Ｂ）はねじ部材１０の突起３Ｂと接触するように同じ内径となっている。接触部位５Ａ、５Ｂ（５０Ａ、５０Ｂ）は、前記ワッシャ４の表面に形成された環状の（前記接触部位５Ａ、５Ｂ（５０Ａ、５０Ｂ）がなす同心円に沿う）溝４１の中にあり、溝４１の深さは、前記ねじ部材１０の下面の突起３Ａ、３Ｂの高さとほぼ同一の寸法となっている（正確には、突起３Ａ、３Ｂの高さよりわずかに浅く、突起３Ａ、３Ｂがわずかに圧縮状態に変形した際の高さに対応する深さとなっている）。また前記溝４１は、前記突起３Ａ、３Ｂの基端部（最も太い部分）よりわずかに大きな幅寸法を有する。
【0019】
なお前記ワッシャ４の中心には、前記ねじ部材１０の軸部１が挿通される挿通孔４２が形成されている。
また前記接触部位５Ａ、５Ｂ、が配置され、互いに絶縁材料部４０によって電気的に絶縁された領域の内周、外周には、ねじの締め付けに伴う圧縮に耐える強度を有する鋼などの材料により構成された内側環状部材４３Ａ、外側環状部材４３Ｂがそれぞれ設けられている。
また前記接触部位５Ａ、５Ｂ、が配置され、互いに絶縁材料部４０によって電気的に絶縁された領域の内周、外周には、ねじの締め付けに伴う圧縮に耐える強度を有する鋼などの材料により構成された内側環状部材４３Ａ、外側環状部材４３Ｂがそれぞれ設けられている。
【0020】
前記接触部位５Ａ，５Ｂは、図４（ｃ）に示すように、前記ワッシャ４の裏面では円周方向に連続した円状の輪となっている。この裏面の円状の接触部位５Ａ、５Ｂ（５１Ａ、５１Ｂ）は、図５に示すプリント配線基板６０の表面に形成された前記接触部位５Ａ、５Ｂと同径の円状をなす導体パターン６１Ａ、６１Ｂに接触可能に構成されている。
【0021】
前記導体パターン６１Ａ、６１Ｂは、挿通孔６２を中心にして前記ワッシャ４の接触部位５Ａ、５Ｂの径と同じ距離に、例えば図５に示すように同心円状に形成されている。前記導体パターン６１Ａ、６１Ｂからは、信号線６３Ａ、６３Ｂが引き出され、該信号線６３Ａ、６３Ｂは、例えば該プリント配線基板６０上に搭載している検出回路（信号線６３Ａ、６３Ｂから供給される二値信号に基づいてねじの緩みを判定する回路）６４などに入力し、信号線の状態監視を行う。なお前記診断回路等は本信号を入力するためだけの専用回路で無くてもよい。
また、図５の例では、プリント配線基板６０上の導体パターンは円形としているが、ワッシャの接触部位５Ａ、５Ｂの中心からの距離と同じ距離に配置されていれば円形でなくても構わない。
また、図５の例では、プリント配線基板６０上の導体パターンは円形としているが、ワッシャの接触部位５Ａ、５Ｂの中心からの距離と同じ距離に配置されていれば円形でなくても構わない。
【0022】
図６（ａ）（ｂ）を参照して、一実施形態のねじ緩み検出装置の動作および、この検出装置を利用したねじ緩み検出方法の各工程を説明する。
前記ねじ部材１０をワッシャ４に通し、さらに、プリント配線基板６０を通してその下方の雌ねじ穴７０（例えば、ねじ部材１０の雄ねじに対応する雌ねじを有するナットや、筐体に形成されたねじ穴）に固定したときの動作を説明する。
前記ねじ部材１０の軸部１を挿通孔４２、６２に通し、さらに下方の雌ねじ（図示略）にねじ込むと、前記頭部２の下面の突起３Ａ、３Ｂがワッシャ４の上面に接近して行き接触する。
前記ねじ部材１０をワッシャ４に通し、さらに、プリント配線基板６０を通してその下方の雌ねじ穴７０（例えば、ねじ部材１０の雄ねじに対応する雌ねじを有するナットや、筐体に形成されたねじ穴）に固定したときの動作を説明する。
前記ねじ部材１０の軸部１を挿通孔４２、６２に通し、さらに下方の雌ねじ（図示略）にねじ込むと、前記頭部２の下面の突起３Ａ、３Ｂがワッシャ４の上面に接近して行き接触する。
【0023】
前記突起３Ａ、３Ｂが前記ワッシャ４の上面に接触した後、さらにねじ込むと、前記溝４１に侵入して行き、接触部位５０Ａ、５０Ｂが存在する領域（回転角度）で所定のトルクに達した場合には、前記接触部材５０Ａ、５０Ｂが前記突起３Ａ、３Ｂに接触し、導電性を有する前記頭部２を介し、図中矢印Ａで示すように電流が流れる導通状態となり、接触部位５１Ａ，５１Ｂ、さらにはこれと接触する導体パターン６１Ａ、６１Ｂが導通状態となり、この導通状態が検出回路６４によって検出される。
すなわち、前記突起３Ａ、３Ｂが前記接触部位５０Ａ、５０Ｂに接触することによって、“１”という二値データが検出回路６４に検出され、初期値として記憶される。
なお前記ねじ部材１０を所定のトルクで締め付ける（所定のトルクまで締め付けることにより初期の締め付け力を得る）ためのトルクの測定は、締め付け工具に生じる応力を検出することや、いわゆるトルクレンチを用いて所定のトルクで締め付ける等の周知の手段により行うことができる。
すなわち、前記突起３Ａ、３Ｂが前記接触部位５０Ａ、５０Ｂに接触することによって、“１”という二値データが検出回路６４に検出され、初期値として記憶される。
なお前記ねじ部材１０を所定のトルクで締め付ける（所定のトルクまで締め付けることにより初期の締め付け力を得る）ためのトルクの測定は、締め付け工具に生じる応力を検出することや、いわゆるトルクレンチを用いて所定のトルクで締め付ける等の周知の手段により行うことができる。
【0024】
また、図７（ａ）に示すように、前記突起３Ａ、３Ｂが前記接触部位５０Ａ、５０Ｂの存在しない領域まで角度θだけ回転して所定のトルクに達した場合には、前記接触部位５１Ａ、５１Ｂの上方となる位置にあるため、中間に絶縁材料部４０が介在し、突起３Ａ、３Ｂが導通状態とならないため、接触部位５１Ａ，５１Ｂ、さらにはこれと接触する導体パターン６１Ａ、６１Ｂが非導通状態となり、この非導通状態が検出回路６４によって検出される。
すなわち、前記突起３Ａ、３Ｂが前記接触部位５０Ａ、５０Ｂに接触しないことによって、“０”という二値データが検出回路６４に検出され、初期値として記憶される。
すなわち、前記突起３Ａ、３Ｂが前記接触部位５０Ａ、５０Ｂに接触しないことによって、“０”という二値データが検出回路６４に検出され、初期値として記憶される。
【0025】
以上のステップにより、前記ねじ部材１０を所定の締め付け力で締め付けた際の突起３Ａ、３Ｂの導通状態を示す初期値を記憶した後、突起３Ａ、３Ｂの導通状態を示す二値データを所定の周期で監視することにより、前記ねじ部材１０の回転に伴う前記二値データの変化を知ることができ、わずかな緩みを検出して、締め付け力の低下を未然に防止することができる。
以上説明したように、前記ねじ部材１０を所定のトルクでねじ込んだ状態における停止位置に接触部位５０Ａ、５０Ｂが存在するか否かによって、“１”または“０”の二値データが検出回路６４に記憶されているので、前記ねじ部材１０が緩み（所定のトルクを下回る程度に回転し）、前記突起３Ａ、３Ｂによる導通状態が、“１”から“０”、あるいは、“０”から“１”へ変化する。この変化を予め記憶された値との比較によって判定することにより、前記ねじ部材１０の緩みを検出することができる。
したがって、振動や衝撃等により前記ねじ部材１０が徐々に回転して必要な締め付け力が得られなくなる端緒となる初期の緩みに伴うなるわずかな回転を検出することが可能となる。
以上説明したように、前記ねじ部材１０を所定のトルクでねじ込んだ状態における停止位置に接触部位５０Ａ、５０Ｂが存在するか否かによって、“１”または“０”の二値データが検出回路６４に記憶されているので、前記ねじ部材１０が緩み（所定のトルクを下回る程度に回転し）、前記突起３Ａ、３Ｂによる導通状態が、“１”から“０”、あるいは、“０”から“１”へ変化する。この変化を予め記憶された値との比較によって判定することにより、前記ねじ部材１０の緩みを検出することができる。
したがって、振動や衝撃等により前記ねじ部材１０が徐々に回転して必要な締め付け力が得られなくなる端緒となる初期の緩みに伴うなるわずかな回転を検出することが可能となる。
【0026】
なお実施形態にあっては、前記ねじ部材１０の緩み方向への回転のみならず、締め付け方向への回転によっても二値データが変化するが、フェイルセーフの設計思想に基づき、締め付け方向への回転に伴う二値データの変化であっても緩み方向への回転と同様に警報等を発して目視点検や増し締め等の対応を執ることにより、緩みに起因する不具合の防止に寄与することができる。
【0027】
また前記構成によれば、ねじ部材の緩みの検出に歪ゲージ、圧電素子等を用いたセンサを用いることなく、単に突起３Ａ、３Ｂの導通の有無による二値データにより判定することができるから、低コストで実現することができる。
【0028】
前記接触部位５０Ａ、５０Ｂを設ける円周方向への間隔は上記第１実施形態に限定されるものではなく、さらに細かくすることによって、前記ねじ部材１０のどの程度の回転により緩みを判定するかの分解能を変更することができる。
図８は第１実施形態より細かい分解能を実現した第２実施形態を示すものである。
図８にあっては、ワッシャ４の表面に設ける接触部位５２Ａ、５２Ｂと絶縁材料部４０との間隔を小さくすることによって、ねじ部材１０の回転による緩みの検出精度を高めている。
図８は第１実施形態より細かい分解能を実現した第２実施形態を示すものである。
図８にあっては、ワッシャ４の表面に設ける接触部位５２Ａ、５２Ｂと絶縁材料部４０との間隔を小さくすることによって、ねじ部材１０の回転による緩みの検出精度を高めている。
【0029】
図６に示す第１実施形態と対比して説明すれば、第１実施形態では、接触部位５０Ａ、５０Ｂを円形状に６箇所、３０°分の長さで配置している（θ＝３０°）。これにより、第１実施形態では、ねじ部材１０の回転量が３０°回転した場合に（停止位置により３０°以下となる場合もある）、緩みを検出することが可能となっているが、この第２実施形態では、接触部位５２Ａ、５２Ｂの配置間隔を図８のように１５°間隔に狭めてその数を増やすことによって、前記ねじ部材１０の回転量が少ない場合であっても、緩みの検出が可能な構造となっている。
すなわち第２実施形態では、接触部位を第１実施形態の２倍の１２箇所、１５°分の長さで配置されたワッシャとすることによって、前記ねじ部材１０の緩みが１５°（停止位置により３０°以下となる場合もある）であっても、その回転を検出することが可能となる。
すなわち第２実施形態では、接触部位を第１実施形態の２倍の１２箇所、１５°分の長さで配置されたワッシャとすることによって、前記ねじ部材１０の緩みが１５°（停止位置により３０°以下となる場合もある）であっても、その回転を検出することが可能となる。
【0030】
なお、接触部位の円周方向への分割数（実施形態におけるθの角度）、接触部位が存在する領域と存在しない領域 との円周方向への長さの比、接触部位の半径方向への寸法、ねじ部材、ワッシャ、プリント配線版の具体的形状は第１、第２実施形態に限定されるものではない。
さらに、ねじ部材の頭部の突起の個数は２個に限定されるものではなく、また、これらの配列は、実施形態の如く同一の半径方向（直線上）に沿って並ぶ配置に限定されるものではなく、円周方向へ位置をずらして配置しても良い。
さらに、ねじ部材の頭部の突起の個数は２個に限定されるものではなく、また、これらの配列は、実施形態の如く同一の半径方向（直線上）に沿って並ぶ配置に限定されるものではなく、円周方向へ位置をずらして配置しても良い。
【0031】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【産業上の利用可能性】
【0032】
本発明は、緩み検出機能付きねじ構造、ねじ緩み検出システム、およびねじ緩み検出方法に利用することができる。
【符号の説明】
【0033】
１ 軸部
２ 頭部
３Ａ、３Ｂ 突起
４ ワッシャ
５Ａ、５Ｂ、５０Ａ、５０Ｂ、５１Ａ、５１Ｂ 接触部位
１０ ねじ部材
４０ 絶縁材料部
４１ 溝
４２ 挿通孔
４３Ａ 内側環状部材
４３Ｂ 外側環状部材
６０ プリント配線基板
６１Ａ、６１Ｂ 導体パターン
６２ 挿通孔
６３Ａ、６３Ｂ 信号線
７０ 雌ねじ穴
２ 頭部
３Ａ、３Ｂ 突起
４ ワッシャ
５Ａ、５Ｂ、５０Ａ、５０Ｂ、５１Ａ、５１Ｂ 接触部位
１０ ねじ部材
４０ 絶縁材料部
４１ 溝
４２ 挿通孔
４３Ａ 内側環状部材
４３Ｂ 外側環状部材
６０ プリント配線基板
６１Ａ、６１Ｂ 導体パターン
６２ 挿通孔
６３Ａ、６３Ｂ 信号線
７０ 雌ねじ穴
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【手続補正書】
【提出日】2023-01-25
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0006】
この発明は、簡易な構成により、ワッシャに対して回転したボルトの小さな緩みの検出を可能にすることを目的とする。