特開 2024-37310 軸力検出装置

(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】P2024037310

(43)【公開日】2024-03-19

(54)【発明の名称】軸力検出装置

(51)【国際特許分類】

   G01L 5/00 20060101AFI20240312BHJP

【ＦＩ】

G01L5/00 103B

【審査請求】有

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022142052

(22)【出願日】2022-09-07

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2023-05-29

(71)【出願人】

【識別番号】000151690

【氏名又は名称】株式会社東日製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100087398

【弁理士】

【氏名又は名称】水野 勝文

(74)【代理人】

【識別番号】100128783

【弁理士】

【氏名又は名称】井出 真

(74)【代理人】

【識別番号】100128473

【弁理士】

【氏名又は名称】須澤 洋

(74)【代理人】

【識別番号】100160886

【弁理士】

【氏名又は名称】久松 洋輔

(72)【発明者】

【氏名】小松 恭一

(72)【発明者】

【氏名】緒方 智博

(72)【発明者】

【氏名】五味 大典

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 聖司

【テーマコード（参考）】

2F051

【Ｆターム（参考）】

2F051AA01

2F051AA06

2F051AB09

(57)【要約】

【課題】軸力検出後の除荷時に、締結体が緩むことを防止する。
【解決手段】軸力検出装置であって、第１ネジ部及び第２ネジ部を有する接続部材と、第３ネジ部を備え、前記第２ネジ部を前記第３ネジ部に螺合させた状態で、上下方向に延びる回転軸周りの回転トルクを前記接続部材に付与することにより、前記接続部材を介して前記締結体を引っ張るテンションロッドと、前記接続部材の外周周りに配置され、前記テンションロッドによる引張時に前記被締結体から作用する反力を受けるテンション受部と、を有し、前記接続部材及び前記テンション受け部は、回転防止機構を有し、前記回転防止機構は、前記テンションロッドの回転軸方向における前記接続部材の移動を許容するとともに、前記テンションロッドの回転軸周りにおける前記接続部材の回転を防止することを特徴とする軸力検出装置。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被締結体に締結された締結体の軸力を検出する軸力検出装置であって、
第１ネジ部及び第２ネジ部を有する接続部材と、
第３ネジ部を備え、前記第２ネジ部を前記第３ネジ部に螺合させた状態で、上下方向に延びる回転軸周りの回転トルクを前記接続部材に付与することにより、前記接続部材を介して前記締結体を引っ張るテンションロッドと、
前記接続部材の外周周りに配置され、前記テンションロッドによる引張時に前記被締結体から作用する反力を受けるテンション受部と、
を有し、
前記締結体又は前記締結体とともに締結に用いられる締結部品には、前記第１ネジ部に螺合する第４ネジ部が形成されており、
前記接続部材及び前記テンション受け部は、回転防止機構を有し、
前記回転防止機構は、前記テンションロッドの回転軸方向における前記接続部材の移動を許容するとともに、前記テンションロッドの回転軸周りにおける前記接続部材の回転を防止することを特徴とする軸力検出装置。

【請求項2】

前記回転防止機構は、上下方向に延びるキー及び前記キーが係合するキー溝であり、
前記キー及び前記キー溝のうち一方は、前記テンション受け部に形成されており、他方は、前記接続部材に形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の軸力検出装置。

【請求項3】

前記接続部材は、外周面がｎ角形（ただし、ｎは３以上の整数である）に形成されており、前記テンション受け部には、前記接続部材の外周面と噛み合う歯形部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の軸力検出装置。

【請求項4】

前記ｎ角形は正ｎ角形であり、
前記歯形部の山部の数は、ｎの倍数であることを特徴とする請求項３に記載の軸力検出装置。

【請求項5】

前記回転防止機構は、前記接続部材に形成された第１歯形部と、前記テンション受け部に形成され、前記テンションロッドの回転軸周り方向において前記第１歯形部と噛み合う第２歯形部と、からなることを特徴とする請求項１に記載の軸力検出装置。

【請求項6】

前記締結体を引張り、軸力を検出する際に、前記テンションロッドによる回転トルクが、前記テンション受け部を回転させるトルクを超えないように、前記テンションロッドは設計されていることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか一つに記載の軸力検出装置。

【請求項7】

前記テンション受け部の接地面には、摩擦力を高める高摩擦処理が施されていることを特徴とする請求項６に記載の軸力検出装置。

【請求項8】

前記締結体を引っ張って、軸力を検出する際に、前記テンション受け部が回転しないように、前記テンションロッドの回転軸から前記テンション受け部までの距離を設定することを特徴とする請求項６に記載の軸力検出装置。

【請求項9】

前記締結体を引っ張って、軸力を検出する際に、前記テンション受け部が回転しないように、前記テンションロッドの回転軸から前記テンション受け部までの距離を設定することを特徴とする請求項７に記載の軸力検出装置。

【請求項10】

前記締結体は、ボルトであり、
前記締結部品は、ナット又は座金であることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか一つに記載の軸力検出装置。

【請求項11】

前記第４ネジ部が前記締結体に形成されている場合、前記第４ネジ部は、ボルト頭部の側面及びボルトのネジ軸部のいずれかに形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の軸力検出装置。

【請求項12】

前記第４ネジ部が前記ナットに形成されている場合、前記第４ネジ部は、前記ナットの側面に形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の軸力検出装置。

【請求項13】

前記第４ネジ部が前記座金に形成されている場合、前記第４ネジ部は、前記座金の側面に形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の軸力検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、被締結体に締結された締結体を引っ張り、軸力を検出する軸力検出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

自動車などの機械、橋梁などの構造物の組立てには、ねじを用いた締結が行われる。ねじの締結体としての強度は、締め付け力に大きく依存する。一方、ボルト締結体における
締結力の管理は、トルクや回転角を測定して一般に締め付け時に行われるだけであり、締
め付け後にはほとんど行われていない。しかし、機械の作動中に予期しない外力の作用に
よってボルトが緩み、締め付け力が低下した場合には、疲労破壊の危険性が著しく増加する。したがって、ボルトの破断事故を防止し、ねじ締結体の信頼性を向上させるためには、締結後のボルトの締付け力の検出にも注意を払う必要がある。

【0003】

特許文献１には、被締結体の挿通孔にボルトを挿入し、挿通孔を貫通したボルトの雄ね
じ部にナットを螺合締結することにより、被締結体を狭圧するボルト・ナット締結体において、ナット上面に対して、該上面から突出するボルトの雄ねじ部を引張して、ボルトの
ばね定数の変移点を検出し、該変移点での引張力を締付け力とすることを特徴とするボル
ト・ナット締結体の締付け力検出方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第４０２８２５４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

従来の軸力検出装置では、軸力検出後の除荷時に、締結体が緩むおそれがあった。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本願発明に係る軸力検出装置は、（１）被締結体に締結された締結体の軸力を検出する軸力検出装置であって、第１ネジ部及び第２ネジ部を有する接続部材と、第３ネジ部を備え、前記第２ネジ部を前記第３ネジ部に螺合させた状態で、上下方向に延びる回転軸周りの回転トルクを前記接続部材に付与することにより、前記接続部材を介して前記締結体を引っ張るテンションロッドと、前記接続部材の外周周りに配置され、前記テンションロッドによる引張時に前記被締結体から作用する反力を受けるテンション受部と、を有し、前記締結体又は前記締結体とともに締結に用いられる締結部品には、前記第１ネジ部に螺合する第４ネジ部が形成されており、前記接続部材及び前記テンション受け部は、回転防止機構を有し、前記回転防止機構は、前記テンションロッドの回転軸方向における前記接続部材の移動を許容するとともに、前記テンションロッドの回転軸周りにおける前記接続部材の回転を防止することを特徴とする。

【0007】

（２）前記回転防止機構は、上下方向に延びるキー及び前記キーが係合するキー溝であり、前記キー及び前記キー溝のうち一方は、前記テンション受け部に形成されており、他方は、前記接続部材に形成されている、ことを特徴とする上記（１）に記載の軸力検出装置。

【0008】

（３）前記接続部材は、外周面がｎ角形（ただし、ｎは３以上の整数である）に形成されており、前記テンション受け部には、前記接続部材の外周面と噛み合う歯形部が形成されていることを特徴とする上記（１）に記載の軸力検出装置。

【0009】

（４）前記ｎ角形は正ｎ角形であり、前記歯形部の山部の数は、ｎの倍数であることを特徴とする上記（３）に記載の軸力検出装置。

【0010】

（５）前記回転防止機構は、前記接続部材に形成された第１歯形部と、前記テンション受け部に形成され、前記テンションロッドの回転軸周り方向において前記第１歯形部と噛み合う第２歯形部と、からなることを特徴とする上記（１）に記載の軸力検出装置。

【0011】

（６）前記締結体を引張り、軸力を検出する際に、前記テンションロッドによる回転トルクが、前記テンション受け部を回転させるトルクを超えないように、前記テンションロッドは設計されていることを特徴とする上記（１）乃至（５）のうちいずれか一つに記載の軸力検出装置。

【0012】

（７）前記テンション受け部の接地面には、摩擦力を高める高摩擦処理が施されていることを特徴とする上記（６）に記載の軸力検出装置。

【0013】

（８）前記締結体を引っ張って、軸力を検出する際に、前記テンション受け部が回転しないように、前記テンションロッドの回転軸から前記テンション受け部までの距離を設定することを特徴とする上記（６）に記載の軸力検出装置。

【0014】

（９）前記締結体を引っ張って、軸力を検出する際に、前記テンション受け部が回転しないように、前記テンションロッドの回転軸から前記テンション受け部までの距離を設定することを特徴とする上記（７）に記載の軸力検出装置。

【0015】

（１０）前記締結体は、ボルトであり、前記締結部品は、ナット又は座金であることを特徴とする上記（１）乃至（５）のうちいずれか一つに記載の軸力検出装置。

【0016】

（１１）前記第４ネジ部が前記締結体に形成されている場合、前記第４ネジ部は、ボルト頭部の側面及びボルトのネジ軸部のいずれかに形成されていることを特徴とする上記（１０）に記載の軸力検出装置。

【0017】

（１２）前記第４ネジ部が前記ナットに形成されている場合、前記第４ネジ部は、前記ナットの側面に形成されていることを特徴とする上記（１０）に記載の軸力検出装置。

【0018】

（１３）前記第４ネジ部が前記座金に形成されている場合、前記第４ネジ部は、前記座金の側面に形成されていることを特徴とする上記（１０）に記載の軸力検出装置。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、軸力検出後の除荷時に、締結体が緩むことを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】軸力検出装置の概略図である（第１実施形態）。

【図2】（a）はボルトの斜視図であり、（ｂ）はボルトの別の斜視図である（第１実施形態）。

【図3】ボルト引っ張り時の軸力検出装置の概略図である（第１実施形態）。

【図4】接続部材本体部（正四角形）及びテンション受け部（山部の数：８）の断面図である。

【図5】テンション受け部（山部の数：１６、１２）の断面図である。

【図6】接続部材本体部（正三角形）及びテンション受け部（山部の数：１２）の断面図である。

【図7】接続部材本体部（正五角形）及びテンション受け部（山部の数：１０）の断面図である。

【図8】接続部材本体部（正六角形）及びテンション受け部（山部の数：１２）の断面図である。

【図9】接続部材本体部（正六角形）及びテンション受け部の断面図である（不均等接触）。

【図10】接続部材本体部及びテンション受け部の断面図である（第２実施形態）。

【図11】ボルトの斜視図である（第４実施形態の変形例１）。

【図12】ボルトの斜視図である（第４実施形態の変形例２）。

【図13(a)】ボルトの斜視図である（第４実施形態の変形例３）。

【図13(b)】ボルトの斜視図である（第４実施形態の変形例３）。

【図14】軸力検出装置の概略図である（第４実施形態の変形例３）。

【図15(a)】軸力検出装置の概略図である（第４実施形態の変形例４）。

【図15(b)】軸力検出装置の概略図である（第４実施形態の変形例５）。

【図15(c)】座金の斜視図である（第４実施形態の変形例６）。

【図16】軸力検出装置の概略図である（第４実施形態の変形例７）。

【図17(a)】軸力検出装置の概略図である（第４実施形態の変形例７）。

【図17(b)】軸力検出装置の概略図である（第４実施形態の変形例８）。

【図18(a)】軸力検出装置の概略図である（第５実施形態）。

【図18(b)】ボルト及び座金の斜視図である（第５実施形態）。

【図19】軸力検出装置の概略図である（第５実施形態の変形例１）。

【図20】軸力検出装置の概略図である（第５実施形態の変形例２）。

【図21】ボルトの斜視図である（第５実施形態の変形例２）。

【図22】座金の斜視図である（第５実施形態の変形例３）。

【図23(a)】軸力検出装置の概略図である（第５実施形態の変形例３）。

【図23(b)】軸力検出装置の概略図である（第５実施形態の変形例３－１）。

【図24】座金の斜視図である（第５実施形態の変形例３－２）。

【図25】軸力検出装置の概略図である（第５実施形態の変形例４）。

【図26】ナットの斜視図である（第５実施形態の変形例４）。

【図27】軸力検出装置の概略図である（第５実施形態の変形例５）。

【図28】軸力検出装置の概略図である（第５実施形態の変形例６）。

【図29】軸力検出装置の概略図である（第５実施形態の変形例６）。

【図30(a)】軸力検出装置の概略図である（第６実施形態）。

【図30(b)】ナットの斜視図である（第６実施形態）。

【図30(c)】ナットの斜視図である（第６実施形態の変形例１）。

【図30(d)】軸力検出装置の概略図である（第６実施形態の変形例２）。

【図31(a)】ナットの斜視図である（第６実施形態の変形例３）。

【図31(b)】軸力検出装置の概略図である（第６実施形態の変形例３）。

【図31(c)】軸力検出装置の概略図である（第６実施形態の変形例３－１）。

【図31(d)】ナットの斜視図である（第６実施形態の変形例４）。

【図31(e)】軸力検出装置の概略図である（第６実施形態の変形例４）。

【図31(f)】軸力検出装置の概略図である（第６実施形態の変形例５）。

【図31(g)】ナットの斜視図である（第６実施形態の変形例６）。

【図32】軸力検出装置の概略図である（第６実施形態の変形例７）。

【図33】軸力検出装置の概略図である（（第６実施形態の変形例８）。

【図34】軸力検出装置の概略図である（（第６実施形態の変形例８）。

【図35(a)】軸力検出装置の概略図である（第７実施形態）。

【図35(b)】図３５（ａ）の変形例である（スタッドボルト）。

【発明を実施するための形態】

【0021】

（第１実施形態）
本実施形態について、図面を参照しながら説明する。

【0022】

本実施形態の軸力検出装置は、被締結体をボルトで締結するとともに、被締結体の上面を抑えながらボルト（締結体に相当する）を引っ張る装置であり、ボルトの軸力（言い換えると、ボルトの締結力）検出に用いられる。軸力検出の基本的な考え方は、特許第４０２８２５４号に記載された内容と同様である。

【0023】

図１は本実施形態の軸力検出装置の概略図であり、ボルトを引っ張る動作を開始した直後の状態を示している。なお、軸力検出装置に含まれる複数の部材を互いに異なる種類のハッチングで表わすことにより、部材間の境界を明確にしている。軸力検出装置１は、接続部材２と、引張機構３と、テンション受部４と、ハンドル５とを含む。なお、一点鎖線で示すＸは、上下方向に延びる軸力検出装置１の回転軸を示している。

【0024】

接続部材２は、接続部材本体部２１及び接続部材本体部２１の上面に形成された凸部２２を含む。接続部材本体部２１の下端部には、上下方向に延びる接続部材中空部２１ａが形成されている。接続部材中空部２１ａの周面には、回転軸Ｘ周りに延びる第１雌ネジ部２１ａ１（請求項１の第１ネジ部に相当する）が形成されている。凸部２２は、接続部材本体部２１よりも径が小さい円柱形状に形成されており、その外周面には回転軸Ｘ周りに延びる第２雄ネジ部２２ａ（請求項１の第２ネジ部に相当する）が形成されている。

【0025】

接続部材２には、ボルト１０よりも引張強度が高い材料を用いることができる。これにより、軸力検出の際に、接続部材２が塑性変形することを防止できる。

【0026】

引張機構３は、テンションロッド３１と、軸受部３２と、角ドライブ３３と、レンチ３４とを含む。テンションロッド３１は、円柱状の小径ロッド部３１ａと円柱状の大径ロッド部３１ｂとからなり、小径ロッド部３１ａの上端部及び大径ロッド部３１ｂの下端部が互いに連接している。これらの小径ロッド部３１ａ及び大径ロッド部３１ｂは、一体的に形成されている。

【0027】

小径ロッド部３１ａの下端部には、テンションロッド中空部３１１が形成されており、このテンションロッド中空部３１１の内周面には、回転軸Ｘ周りに延びる第３雌ネジ部３１１ａ（請求項１の第３ネジ部）が形成されている。大径ロッド部３１ｂの上端部には、取り付け開口部３１２が形成されている。

【0028】

軸受部３２はスラスト軸受けであり、テンションロッド３１の小径ロッド部３１ａを回転可能に支持している。軸受部３２の上端面はテンションロッド３１の大径ロッド部３１ｂに接触しており、軸受部３２の下端面はテンション受部４の上端面に接触している。つまり、軸受部３２は、上下方向において、大径ロッド部３１ｂ及びテンション受部４により挟まれている。

【0029】

角ドライブ３３は、大径ロッド部３１ｂの取り付け開口部３１２に着脱可能に装着されており、角ドライブ３３を回転させることにより、テンションロッド３１を回転軸Ｘ周りに回転させることができる。角ドライブ３３は、ハンドル５及びレンチ３４を用いて回転させることができる。本実施形態の構成では、レンチ３４を用いてテンションロッド３１を回転軸Ｘ周りに１回転させた時に、テンションロッド３１の第３雌ネジ部３１１ａのネジピッチ分だけ接続部材２が上動するように設計されている。なお、本実施形態では、角ドライブ３３、ハンドル５及びレンチ３４を用いてテンションロッド３１を回転させたが、本発明はこれに限るものではなく、テンションロッド３１を回転させる動力を発生させることが可能な他の駆動手段を用いることもできる。

【0030】

レンチ３４は、水平方向に長尺に形成されており、同一の力で回転させた時に、ハンドル５よりも大きなトルクを得ることができる。レンチ３４には、図示しない角度センサ（例えば、ジャイロセンサ）が設けられている。角度センサによって、テンションロッド３１の回転量を計測することができる。ただし、レンチ３４ではなく、テンションロッド３１に直接角度センサを取り付けてもよい。

【0031】

テンション受部４には、軸力を検出するための図示しない軸力検出部が設けられている。軸力検出部には、例えば歪ゲージを用いることができる。歪ゲージは、力が加わると変形し、その変形量に応じた電気信号を出力する。テンション受部４の下端部には、上下方向に延びるテンション中空部４１が形成されている。テンション中空部４１の内部には、接続部材２が収容されており、接続部材２の接続部材本体部２１はテンション中空部４１の内周面に沿って配置されている。つまり、テンション受部４は、接続部材２を包囲するように配設されている。

【0032】

テンション受け部４の内側面には、上下方向に延びる複数のキー溝４１ａが形成されている。これらのキー溝４１ａは、等間隔に配設することが望ましい。キー溝４１ａの設置数は、特に限定しないが、例えば周方向８か所とすることができる。
接続部材２の側面には、キー溝４１ａに係合するキー２５が設けられている。キー２５は、キー溝４１ａの幅より若干小さく設定されている。
なお、キー溝４１ａは、１か所のみに形成してもよいが、複数としたほうが、接続部材２の取り付けの自由度が高めるため、望ましい。

【0033】

キー２５及びキー溝４１ａが協働することにより、回転防止機構が実現される。すなわち、キー２５がキー溝４１ａに係合した状態において、接続部材２は上下方向における移動が許容され、回転軸Ｘ周りにおける回転が禁止される。本実施形態では、接続部材２にキー２５を形成し、テンション受け部４にキー溝４１ａを形成したが、本発明はこれに限るものではなく、接続部材２にキー溝、テンション受け部４にキーを形成することによって、回転防止機構としてもよい。

【0034】

ここで、引張機構３の構成は上述の構成に限るものではなく、接続部材２及びボルト１０を回転させずに上動させることができれば、他の構成であってもよい（他の実施形態及び変形例においても同様である）。例えば、内周面に雌ネジを有する凹部を接続部材本体部２１の上面に形成するとともに、外周面に雄ネジが形成された凸部をテンションロッド３１の下端部（つまり、小径ロッド部３１ａの下端部）に形成し、この凸部を前記の雌ネジに螺合させることにより、接続部材２及びボルト１０を引っ張る構成としてもよい。

【0035】

次に、ボルト及び被締結体について詳細に説明する。ボルト１０は、六角ボルトであり、ボルトネジ軸部１１及びボルト頭部１２から構成されている。ボルトネジ軸部１１には雄ネジ部が形成されている。

【0036】

被締結体Ｈは、上下方向において重ね合わされた被締結体Ｈ１及びＨ２からなり、これらの被締結体Ｈ１及びＨ２には夫々ボルト孔Ｈ１ａ及びＨ２ａが形成されている。ボルト孔Ｈ２ａの周面には、ボルトネジ軸部１１の雄ねじ部と螺合する雌ねじ部が形成されている。ボルト孔Ｈ１ａに挿入されたボルト１０がボルト穴Ｈ２ａと螺合することによって、ボルト１０が被締結体Ｈに締結される。

【0037】

なお、ボルト孔Ｈ２ａに雌ねじ部を形成せずに、ボルト１０をボルト孔Ｈ１ａ，Ｈ２ａに挿入し、被締結体Ｈ（Ｈ２）の端面から下方に突出したボルトネジ軸部１１に不図示のナットを螺合させることにより、ボルト１０を被締結体Ｈに締結してもよい。なお、ナットの種類は特に限定しないが、例えば、六角ナット、十二角ナット、四角ナットを用いることができる（他の実施形態及び変形例においても同様である）。

【0038】

ここで、図２（a）に図示するように、ボルト頭部１２の側面には第４雄ネジ部１２ａ（請求項１の第４ネジ部に相当する）が周方向に間欠的に形成されている。すなわち、個々の第４雄ネジ部１２ａは、ボルト頭部１２の側面における曲げ形状部に形成されている。図示例では、ボルト頭部１２の側面における上端から下端までの全体に亘って、第４雄ネジ部１２ａが形成されているが、本発明はこれに限るものではなく、図２（ｂ）に図示するように、上端から下端までの一部に形成されていてもよい。

【0039】

次に、軸力検出装置１の引張時及び除荷時における動作について説明する。初期状態において、ボルト１０は被締結体Ｈに締結されているものとする。また、引張機構３、テンション受部４及びハンドル５は、予め組み立てられてユニット化されているものとする。

【0040】

最初に、ボルト頭部１２の第４雄ネジ部１２ａを接続部材２の第１雌ネジ部２１ａ１に螺合させて、接続部材２及びボルト１０を連結する。すなわち、ボルト頭部１２の上面が接続部材中空部２１ａの天面に当接する位置まで螺進させ、接続部材２及びボルト１０を互いに螺合させる。

【0041】

第４雄ネジ部１２ａ及び第１雌ネジ部２１ａ１を螺合させて、引っ張りを開始するときに、所定の引張開始条件を満足させることが望ましい。所定の引張開始条件は、以下の条件１及び条件２からなる。
条件１：ボルト頭部１２の外周面１周以上の長さを有する第４雄ネジ部１２ａに第１雌ネジ部２１ａ１が螺合すること
条件２：接続部材２の下端部と被締結体Ｈ１との間にクリアランスが形成されていること

【0042】

条件１を満足しない場合、ボルト頭部１２の周方向において引張力が付与されない領域（言い換えると、第１雌ネジ部２１ａ１に当接しない領域）が発生するため、荷重が引張り方向（つまり、上下方向）とは異なる方向に働き、軸力検出の精度が低下するおそれがある。また、条件１を満足しない場合、引張時にネジ山が塑性変形して、軸力検出等の検出精度が低下するおそれがある。

【0043】

条件２を満足しない場合、接続部材２の下端部が被締結体Ｈ１に圧接した状態で軸力検出が行われるため、検出誤差が大きくなる。

【0044】

ここで、接続部材２及びボルト頭部１２の連結時に、接続部材２を回転軸Ｘ周りに回転させて、第４雄ネジ部１２ａ及び第１雌ネジ部２１ａ１を螺合させると、接続部材２は下向きに螺進する。接続部材２を回転軸Ｘ周りに更に回転させると、接続部材中空部２１ａの天面にボルト頭部１２が当接して、接続部材２が回転不能となる。本実施形態では、接続部材中空部２１ａ及びボルト頭部１２が当接した時（言い換えると、接続部材２が螺進不能となった時）に、条件１及び条件２を満足するように、接続部材中空部２１ａのサイズ設定を行っている。したがって、条件１及び条件２を容易に満足させることができる。

【0045】

次に、接続部材２の凸部２２の先端にテンションロッド中空部３１１の下端部を位置決めする。この時、テンション受部４は被締結体Ｈ１の上方に位置している（言い換えると、テンション受部４及び被締結体Ｈ１は互いに非接触の状態である）。続いて、手動によりハンドル５を回転軸Ｘ周りに回転させ、第３雌ネジ部３１１ａ及び第２雄ネジ部２２ａを螺合させる。ハンドル５をさらに回転させると、テンションロッド３１が軸受部３２及びテンション受部４とともに下方に螺進して、テンション受部４が被締結体Ｈ１に着座する。

【0046】

図１は、テンション受部４が被締結体Ｈ１に当接した直後の状態を示しており、テンションロッド３１の下端部と接続部材本体部２１の上端部との間には、クリアランスが形成されている。また、凸部２２の先端とテンションロッド中空部３１１の上端部との間にも、クリアランスが形成されている。

【0047】

テンション受部４が被締結体Ｈ１に着座すると、ハンドル５による手動操作ではトルクが小さいため、テンションロッド３１をそれ以上回転させることができない。そこで、レンチ３４による手動操作でテンションロッド３１を回転させる。これにより、接続部材２を上動させることができる。なお、接続部材２は上動する際に回転しない。

【0048】

接続部材２が上動すると、図３に図示するように、ボルトネジ軸部１１が伸びて、被締結体Ｈ１からボルト頭部１２が離れるとともに、軸受部３２を介して大径ロッド部３１ｂからテンション受部４に対して押し下げ力が働く。この際、被締結体Ｈ１に着座しているテンション受部４は下方に移動することができないため、軸受部３２及び被締結体Ｈ１によって狭圧され、被締結体Ｈ１からテンション受部４に対して反力が働く。この時、歪ゲージから電気信号（例えば、電圧）が出力され、この出力信号から軸力を算出することができる。なお、算出した軸力は、例えばレンチ３４やテンション受部４の外周面に設けられた図示しない表示部に表示させることができる。

【0049】

ここで、接続部材２を上動させてボルト１０を引っ張る際に、ボルトネジ軸部１１が伸びて、被締結体Ｈ１からボルト頭部１２が離れると、ボルト頭部１２と被締結体Ｈ１との間の摩擦力が無くなるため、テンションロッド３１によるトルクが、ボルト１０及び被締結体Ｈのトルクより大きくなると、接続部材２が回転して、ボルト１０が更に締まってしまう。本実施形態では、回転防止機構により接続部材２の回転を防止しているため、かかる問題は起こらない。

【0050】

ボルト１０の軸力が目標軸力に到達したら、接続部材２及びテンションロッド３１を除荷する。除荷とは、ボルト１０に対する引張荷重を解除する方向にテンションロッド３１を回転させることである。ここで、除荷トルクＴｒｌが被締結体Ｈに対するボルト１０の緩めトルクＴｓｌを超えると、ボルト１０が緩んでしまう。本実施形態では、キー２５及びキー溝４１ａからなる回転防止機構を設けることにより、除荷時にボルト１０が緩むことを確実に防止できる。

【0051】

（第２実施形態）
本実施形態の軸力検出装置は、回転防止機構の構成が第１実施形態と異なる。
図４（ａ）は接続部材２の接続部材本体部２１を水平方向に沿って切断した断面図であり、図４（ｂ）はテンション受け部４を水平方向に沿って切断した断面図であり、図４（ｃ）は接続部材本体部２１及びテンション受け部４の噛み合い状態を示している。

【0052】

図４（ａ）を参照して、接続部材本体部２１は、外周面が正方形（正四角形）に形成されており、上下方向に延びている。言い換えると、接続部材本体部２１を水平方向に切断した切断面は、正方形に形成されている。テンション受け部４の内周面には歯形部４３が形成されており、この歯形部４３は、周方向に隣接する山部の角度が４５°に設定されている。この場合、山部の数は、３６０°を４５°で除して、８つとなる。

【0053】

ここで、歯形部４３の形状は、接続部材本体部２１をテンション受け部４の中心に配設して、当該中心を回転軸として４５°ずつ回転させたときに形成される図形に対応している。したがって、図４（ｃ）に示すように、接続部材本体部２１はテンション受け部４の歯形部４３に噛み合った状態となる。互いに噛み合う接続部材本体部２１及びテンション受け部４の歯形部４３によって、回転防止機構が構成される。回転防止機構の作用効果は、上述したので説明を繰り返さない。

【0054】

また、上述の構成によれば、歯形部４３は、接続部材本体部２１の外周面に沿った面を有しているため、接続部材２をテンション受け部４に収める際に、テンション受け部４の軸方向端部から接続部材２を容易に組み込むことができる。これにより、軸力検出装置の組み立てが容易になる。

【0055】

また、図４（ｃ）に示すように、接続部材本体部２１の各側面に対して、歯形部４３が略均等に接触しているため、軸力検出時における接続部材２のトルクを大きくすることもできる。

【0056】

ここで、接続部材本体部２１の各側面に対して、歯形部４３を略均等に接触させるためには、必ずしも、周方向に隣接する山部の角度を４５°に設定する必要はなく、図５（ａ）に図示するように２２．５°に設定してもよいし、図５（ｂ）に図示するように、３０°に設定してもよい。図５（ａ）の歯形部４３は、接続部材本体部２１をテンション受け部４の中心に配設して、当該中心から２２．５°ずつ回転させたときの図形に対応している。図５（ｂ）の歯形部４３は、接続部材本体部２１をテンション受け部４の中心に配設して、当該中心から３０°ずつ回転させたときの図形に対応している。なお、図示はしていないが、周方向に隣接する山部の角度は１８°に設定してもよい。
この略均等に接触させるための設計概念について、説明する。

【0057】

（設計概念）
接続部材本体部２１の外周面を正ｎ角形（ただし、ｎは３以上の整数である）に形成するとともに、歯形部４３の山部の数をｎの倍数に設定する。
上述の設計概念によれば、隣接する山部間の角度を、３６０°を山部の数で除した数値に設定することにより、接続部材本体部２１の各側面に対して、歯形部４３を略均等に接触させることができる。なお、３６０°を山部の数で除した解が割り切れない数値の場合、小数点を適宜の桁で四捨五入すればよい。四捨五入するときの桁は、特に限定しない。
例えば、接続部材本体部２１の外周面を正四角形に形成した場合、山部の数は四の倍数に設定することができる。

【0058】

接続部材本体部２１の外周面を正四角形以外の正多角形とすることも可能であり、この場合、上述の設計概念に従って設計を行うことにより、接続部材本体部２１の各側面に対して、歯形部４３を略均等に接触させることができる。

【0059】

図６（ａ）は、外周面が正三角形に形成された接続部材本体部２１の断面図であり、図６（ｂ）は、接続部材本体部２１に噛み合うテンション受け部４の歯形部４３の断面図である。同図に示す例では、山部の数を３（ｎに相当する）の４倍、隣接する山部間の角度を３０°に設定している。勿論、上述の設計概念に従い、山部の数を「３×４以外の整数」としてもよい。

【0060】

図７（ａ）は、外周面が正五角形に形成された接続部材本体部２１の断面図であり、図７（ｂ）は、接続部材本体部２１に噛み合うテンション受け部４の歯形部４３の断面図である。同図に示す例では、山部の数を５（ｎに相当する）の２倍、隣接する山部間の角度を３６°に設定している。これにより、接続部材本体部２１の各側面に対して、歯形部４３を略均等に接触させることができる。勿論、上述の設計概念に従い、山部の数を「５×２以外の整数」としてもよい。

【0061】

図８（ａ）は、外周面が正六角形に形成された接続部材本体部２１の断面図であり、図８（ｂ）は、接続部材本体部２１に噛み合うテンション受け部４の歯形部４３の断面図である。同図に示す例では、山部の数を６（ｎに相当する）の２倍、隣接する山部間の角度を３０°に設定している。これにより、接続部材本体部２１の各側面に対して、歯形部４３を略均等に接触させることができる。勿論、上述の設計概念に従い、山部の数を「６×２以外の整数」としてもよい。

【0062】

ただし、歯形部４３は、接続部材本体部２１の各側面に対して、均等に接触している必要は必ずしもない。図９は、噛み合いが不均一の歯形部及び接触部材本体部を示している。接続部材本体部２１は正四角形に形成されており、歯形部４３は二つの正四角形の山部間の間隔を２０°に設定した形状に対応している。
同図に示すように、接続部材本体部２１の各側面は、歯形部４３に対して不均一に接触している。ただし、接触が不均一であっても、回転防止機構としての効果は発現するため、本発明の範囲に含まれる。

【0063】

（第３実施形態）
図１０（ａ）は、図４（ｃ）に対応しており、接続部材及びテンション受け部の噛み合い状態を示している。本実施形態は、接続部材本体部２１の外周面の一部に第１歯形部２１ｄを形成している点で、第２実施形態と異なる。すなわち、接続部材本体部２１のベース形状は円柱状であり、外周面の一部に第１歯形部２１ｄを形成している。
テンション受け部４の内周面には、第１歯形部２１ｄと噛み合う第２歯形部４４が連続的に形成されており、第２歯形部４４の歯数は、第１歯形部２１ｄの歯数よりも多い。第１歯形部２１ｄ及び第２歯形部４４のピッチは互いに同じに設定されている。これにより、接続部材本体部２１の噛み合い位置を周方向において選択できるため、接続部材２の取り付けの自由度が高まる。
本実施形態では、第１歯形部２１ｄ及び第２歯形部４４により、回転防止機構が実現される。回転防止機構の作用効果は、上述の実施形態で同じであるから、詳細な説明を省略する。
なお、第２及び第３実施形態における回転防止機構は、スプラインで実現してもよいし、セレーションによって実現してもよい。
（変形例）
図１０（ｂ）及び図１０（ｃ）に図示するように、第１歯形部２１ｄを、接続部材本体部２１の外周面に沿って間欠的かつ等間隔に形成してもよい。本変形例の構成においても、第１歯形部２１ｄ及び第２歯形部４４により、回転防止機構が実現される。回転防止機構の作用効果は、上述の実施形態で同じであるから、詳細な説明を省略する。

【0064】

（第４実施形態）
本実施形態は、第１実施形態の変形例に相当するものであり、ボルトの形態が第１実施形態と異なる。ただし、本実施形態は、第２及び第３実施形態の変形例でもある。
（変形例１）
図１１に示すように、ボルト１０は、ボルト頭部に六角穴１０２ａが形成された六角穴付きボルト１００であってもよい。ボルトネジ軸部１０１には雄ネジ部が形成されている。
ボルト頭部１０２の側面には第４雄ネジ部１０２ｂが周方向に途切れることなく連続的に形成されている。軸力検出は、ボルト頭部１０２の第４雄ネジ部１０２ｂを接続部材２の第１雌ネジ部２１ａ１に螺合させた状態で行うことができる。

【0065】

図示例では、ボルト頭部１０２の側面における上端から下端までの全体に亘って、第４雄ネジ部１０２ｂが形成されているが、本発明はこれに限るものではなく、第１実施形態の図２（ｂ）に図示するように、上端から下端までの一部に形成されていてもよい。なお、本変形例のボルト１０は、フランジボルトであってもよい。フランジボルトの詳細は、変形例３で述べる。

【0066】

（変形例２）
図１２に示すように、ボルト１０は、四角ボルトからなるボルト２００であってもよい。
ボルトネジ軸部２０１には雄ネジ部が形成されている。ボルト頭部２０２の側面には第４雄ネジ部２０２ａが周方向に間欠的に形成されている。すなわち、個々の第４雄ネジ部２０２ａは、ボルト頭部２０２の側面における曲げ形状部に形成されている。軸力検出は、ボルト頭部２０２の第４雄ネジ部２０２ａを接続部材２の第１雌ネジ部２１ａ１に螺合させた状態で行うことができる。図示例では、ボルト頭部２０２の側面における上端から下端までの全体に亘って、第４雄ネジ部２０２ａが形成されているが、本発明はこれに限るものではなく、第１実施形態の図２（ｂ）に図示するように、上端から下端までの一部に形成されていてもよい。

【0067】

（変形例３）
図１３（a）及び図１４を参照しながら、変形例３について説明する。本変形例では、フランジボルトが用いられる。図１３（ａ）はフランジボルトの斜視図である。図１４は、軸力検出装置の概略図である。

【0068】

接続部材中空部２１ａは、大径中空部２１１ａ及び小径中空部２１２ａからなる上下二段構成となっており、大径中空部２１１ａの上端部及び小径中空部２１２ａの下端部が連接されている。大径中空部２１１ａの内周面には、雌ネジ部２１１ａ１（請求項１の第１ネジ部に相当する）が形成されており、小径中空部２１２ａの内周面には、雌ネジ部２１２ａ１（請求項１の第１ネジ部に相当する）が形成されている。

【0069】

ボルト３００は、フランジボルトの一例であるフランジ付き六角ボルトであり、ボルトネジ軸部３０１及びボルト頭部３０２から構成される。ボルトネジ軸部３０１には雄ネジ部が形成されている。ボルト孔Ｈ１ａに挿入されたボルト３００をボルト孔Ｈ２ａに螺合させることによって、ボルト３００を被締結体Ｈに締結することができる。

【0070】

ボルト頭部３０２は、頭部本体３０２ａ及びフランジ部３０２ｂから構成されている。頭部本体３０２ａ及びフランジ部３０２ｂは一体的に形成されており、フランジ部３０２ｂは、平板状に形成されており、頭部本体３０２ａよりも径方向外側に張り出している。頭部本体３０２ａの外周面には周方向に延びる第４雄ネジ部３０２ａ１（請求項１の第４ネジ部に相当する）が間欠的に形成されている。フランジ部３０２ｂの外周面には周方向に延びる第４雄ネジ部３０２ｂ１（請求項１の第４ネジ部に相当する）が連続的に形成されている。なお、ボルト頭部３０２を、図１１に図示するような六角穴付きボルトのボルト頭部に置換してもよい。

【0071】

軸力検出は、第４雄ネジ部３０２ａ１を雌ネジ部２１２ａ１に螺合させるとともに、第４雄ネジ部３０２ｂ１を雌ネジ部２１１ａ１に螺合させた状態で行うことができる。第４雄ネジ部３０２ａ１及び３０２ｂ１は、互いに同じピッチでなければならない。ピッチが異なると、第４雄ネジ部３０２ａ１及び３０２ｂ１に接続部材２を螺合させることができない。

【0072】

本変形例３では、頭部本体３０２ａ及びフランジ部３０２ｂの双方に雄ネジ部を形成したが、本発明はこれに限るものではなく、頭部本体３０２ａ及びフランジ部３０２ｂのいずれか一方に雄ネジ部を形成し、他方に雄ネジ部を形成しないフランジボルトを用いることもできる。図示例では、頭部本体３０２ａの側面における上端から下端までの全体に亘って、第４雄ネジ部３０２ａ１が形成されているが、本発明はこれに限るものではなく、図２（ｂ）に図示するように、上端から下端までの一部に形成されていてもよい。また、図示例では、フランジ部３０２ｂの側面における上端から下端までの全体に亘って、第４雄ネジ部３０２ｂ１が形成されているが、本発明はこれに限るものではなく、図２（ｂ）に図示するように、上端から下端までの一部に形成されていてもよい。

【0073】

本願発明は、フランジ付き六角ボルトよりも曲げ形状部の曲線が緩やかに形成されたフランジボルト（図１３（ｂ）参照）にも適用することができる。図１３（ｂ）の符号４００、４０１、４０２、４０２ａ、４０２ｂ、４０２ａ１、４０２ｂ１は夫々、図１３（a）の符号３００、３０１、３０２、３０２ａ、３０２ｂ、３０２ａ１、３０２ｂ１に対応しているから、詳細な説明を省略する。

【0074】

図１３（a）に図示する例では、ボルト頭部３０２のフランジ部３０２ｂを平板状に形成したが、本発明はこれに限るものではなく、曲面を有するもの、或いは円錐台形状であってもよい。また、フランジ部３０２ｂの曲面（フランジ部３０２ｂが円錐台形状である場合には、テーパ面）が大径中空部２１１ａに当接した時に、接続部材２と被締結体Ｈ１との間にクリアランスが形成されてもよい。なお、当該曲面（又は当該テーパ面）には、これらの面に形成された凹部又は凸部が含まれる。すなわち、当該凹部又は凸部に当接したときに、接続部材２と被締結体Ｈ１との間にクリアランスが形成されるように構成してもよい。

【0075】

（変形例４）
図１５（ａ）を参照しながら、変形例４について説明する。図１５（ａ）は、図１に対応しており、テンション受部４が被締結体Ｈ１に当接した直後の状態を示している。本実施形態では、ボルト頭部１２と被締結体Ｈ１との間に、座金５０を介在させている。座金５０は、平板状に形成された通常の平座金であり、テンション中空部４１の内径よりも径寸法が小さく設定されており、接続部材２の下端部と座金５０との間には、微小なクリアランスが形成されている。接続部材２の下端部が座金５０に圧接した状態で軸力検出を行うと、検出誤差が大きくなる。すなわち、接続部材２の下端部と座金５０との間に微小なクリアランスを形成した状態で軸力検出を行うことにより、検出誤差を少なくすることができる。なお、図１５（ａ）において、座金５０の平面方向における寸法を拡大し、テンション受部４と被締結体Ｈ１との間に、座金５０を介在させてもよい（この点については、他の実施形態及び他の変形例においても同様である。）。この場合、テンション受部４は、座金５０を介して、ボルト引っ張り時の反力を受けることになる。

【0076】

本変形例４では、ボルト頭部１２及び接続部材中空部２１ａが当接した時に、クリアランスが形成されるように構成したが、本発明はこれに限るものではない。例えば、後述する図１５（ｂ）に図示するように接続部材中空部２１ａが大径中空部２１１ａ及び小径中空部２１２ａから構成されている場合、座金５０の上面及び大径中空部２１１ａが互いに当接した時に、接続部材２と被締結体Ｈ１との間にクリアランスが形成される構成であってもよい。この場合、ボルト頭部１２と小径中空部２１２ａとの間に上下方向における隙間が形成された状態で軸力検出が行われる。なお、座金５０の上面には、当該上面に形成された凹部又は凸部が含まれる。すなわち、当該凹部又は凸部に当接したときに、接続部材２と被締結体Ｈ１との間にクリアランスが形成されるように構成してもよい。

【0077】

（変形例５）
図１５（ｂ）は本変形例５の軸力検出装置の概略図であり、テンション受部４が被締結体Ｈ１に当接した直後の状態を示している。接続部材中空部２１ａは、大径中空部２１１ａ及び小径中空部２１２ａからなる上下二段構成となっており、大径中空部２１１ａの上端部及び小径中空部２１２ａの下端部が連接されている。小径中空部２１２ａの内周面には、雌ネジ部２１２ａ１が形成されている。

【0078】

座金５１は、段付き座金であり、大径座金部５１ａと、大径座金部５１ａの上面に形成された小径座金部５１ｂとから構成されている。大径座金部５１ａは、小径座金部５１ｂと一体的に形成されており、小径座金部５１ｂよりも径寸法が大きく設定されている。小径座金部５１ｂは、ボルト頭部１２よりも外径寸法が大きく設定されている。

【0079】

ここで、接続部材２を回転軸Ｘ周りに回転させて、ボルト頭部１２の第４雄ネジ部１２ａ及び小径中空部２１２ａの雌ネジ部２１２ａ１を螺合させると、接続部材２は下向きに螺進する。接続部材２を回転軸Ｘ周りに更に回転させると、小径座金部５１ｂの上面が大径中空部２１１ａに当接して、接続部材２が回転不能となる。本実施形態では、小径座金部５１ｂ及び大径中空部２１１ａが当接した時（言い換えると、接続部材２が螺進不能となった時）に、接続部材２と被締結体Ｈ１との間にクリアランスが形成されるように構成されている。したがって、軸力検出のたびに、接続部材２の下端部と被締結体Ｈ１との間にクリアランスが形成されているかを目視確認等する必要がないため、簡易な方法で、正確な軸力検出を行うことができる。なお、小径座金部５１ｂの上面には、当該上面に形成された凹部又は凸部が含まれる。すなわち、当該凹部又は凸部に当接したときに、接続部材２と被締結体Ｈ１との間にクリアランスが形成されるように構成してもよい。

【0080】

ただし、段付きの座金５１を用いる場合であっても、ボルト頭部１２と接続部材中空部２１ａとが当接した時に、接続部材２と被締結体Ｈ１との間にクリアランスが形成されるように構成してもよい。また、大径座金部５１ａの上面と接続部材中空部２１ａとが当接した時に、接続部材２と被締結体Ｈ１との間にクリアランスが形成されるように構成してもよい。なお、大径座金部５１ａの上面には、当該上面に形成された凹部又は凸部が含まれる。すなわち、当該凹部又は凸部に当接したときに、接続部材２と被締結体Ｈ１との間にクリアランスが形成されるように構成してもよい。

【0081】

（変形例６）
上述の実施形態では、座金５０を平板状に形成したが、本発明はこれに限るものでない。図１５（ｃ）は、本変形例の座金５２の斜視図である。座金５２は、ロゼットワッシャであり、下端平板部５２ａには、上方に向かってドーム状に延びる曲面部５２ｂが形成されている。本変形例において、座金５２の曲面部５２ｂと大径中空部２１１ａが当接した時に、接続部材２と被締結体Ｈ１との間にクリアランスが形成されるように構成してもよい。なお、曲面部５２ｂに凹部又は凸部が形成されている場合、当該凹部又は凸部に当接したときに、接続部材２と被締結体Ｈ１との間にクリアランスが形成されるように構成してもよい。また、座金５２は、円錐台形状であってもよい。この場合、座金５２のテーパ面と大径中空部２１１ａが当接した時に、接続部材２と被締結体Ｈ１との間にクリアランスが形成されるように構成してもよい。なお、当該テーパ面に凹部又は凸部が形成されている場合、当該凹部又は凸部に当接したときに、接続部材２と被締結体Ｈ１との間にクリアランスが形成されるように構成してもよい。

【0082】

（変形例７）
図１６を参照しながら、変形例７について説明する。図１６は、テンション受部４が保護プレート６０に当接した直後の状態を示している。すなわち、ボルト頭部１２及びテンション受部４と被締結体Ｈ１との間に、保護プレート６０を介在させることができる。保護プレート６０は、ボルトネジ軸部１１を挿通させるための開口部を有しており、テンション受部４の外径よりも径寸法が大きく設定されている。そのため、ハンドル５を回転させてテンション受部４を下動させた時に、テンション受部４の当接する部材は被締結体Ｈ１ではなく保護プレート６０となる。この場合、被締結体Ｈ１から加わる軸力検出時の反力は、保護プレート６０を介してテンション受部４に伝達される。

【0083】

本変形例の構成は、被締結体Ｈの剛性（ＥＩ）、弾性限界強度がテンション受部４よりも低い場合に、特に好適である。なお、Ｅはヤング率であり、Ｉは断面二次モーメントである。すなわち、テンション受部４を被締結体Ｈ１に当接させて軸力検出を行うと、被締結体Ｈ１の当接部分に荷重が集中する。そのため、被締結体Ｈ１の剛性等が低い場合には、被締結体Ｈ１が変形するおそれがある。そこで、本実施形態では、テンション受部４の外径よりも径寸法が大きい保護プレート６０をテンション受部４と被締結体Ｈ１との間に介在させている。これにより、当接面積が増大して、荷重が分散されるため、被締結体Ｈに加わる負荷を軽減することができる。

【0084】

保護プレート６０には、被締結体Ｈよりも剛性（ＥＩ）、弾性限界強度が高い材料（例えば、熱処理した鉄鋼材）を用いることができる。剛性（ＥＩ）等の高い保護プレート６０を介して反力を検出することにより、軸力検出の検出誤差を小さくすることができる。

【0085】

図１７（ａ）は、保護プレートの変形例である。保護プレート６１は、リング状に形成されており（ただし、リング状以外の形状であってもよい）、ボルト頭部１２の直下を避けたテンション受部４と被締結体Ｈ１との間に介在している。保護プレート６１のうち、内縁部６１ａはテンション受部４の内縁部に対応した位置に設けられており、外縁部６１ｂはテンション受部４の外縁部から径方向に突出した位置に設けられている。
本例によれば、保護プレート６１の径方向における肉厚を調整（言い換えると、被締結体Ｈ１及び保護プレート６１の接触面積を調整）することにより、ボルト頭部１２の直下における被締結体Ｈ１の変形量と、保護プレート６１の直下における被締結体Ｈ１の変形量とを略同じにすることができる。すなわち、引張機構３による引張を開始する前における、ボルト頭部１２直下の被締結体Ｈ１の変形量をＳ１、引張機構３により引張を開始した後における、保護プレート６１の直下の被締結体Ｈ１の変形量をＳ２としたときに、これらの変形量Ｓ１及びＳ２が互いに略等しくなるように、被締結体Ｈ１に対する保護プレート６１の接触面積を調整しておくことが望ましい。なお、変形量Ｓ１及びＳ２は、ボルト１０の軸方向における変形量のことである。ただし、保護プレート６１は、テンション受部４の一部として設けられていてもよい。この場合、被締結体Ｈ１に接触するテンション受部４の当接部（言い換えると、下端部）の接触面積が、上述の条件を満足するように、接触面積を調整しておくことが望ましい。適切な接触面積は、予め実験、或いはシミュレーションを行うことにより、求めることができる。

【0086】

変形量を略同じにすることによるメリットは、以下の通りである。ボルト頭部１２を引っ張ると、ボルト頭部１２直下における被締結体Ｈ１の締め付け時の変形量が解放される（言い換えると、ボルト頭部１２直下が無負荷に近い状態となる）。ボルト頭部１２を引っ張ったときの変形状態を維持するために、保護プレート６１（又はテンション受部４）により被締結体Ｈ１を締め付け時と同様に変形させておくことにより、軸力検出の精度を向上させることができる。

【0087】

第１実施形態及びその各種変形例では、ボルト頭部の形状を六角又は四角としたが、本発明はこれに限るものではなく、例えば、十二角に置換してもよい。

【0088】

また、ボルトは、二重六角ボルトであってもよい。ここで二重六角ボルトとは、六角形の頭部を３０度ずらして上下に二重に重ね合わせたボルトのことであり、各頭部に第１実施形態と同様の第４雄ネジ部を形成することができる。ただし、上下に重ね合わせた頭部のうち一方の頭部にのみ第４雄ネジ部を形成する構成であってもよい。

【0089】

（変形例８）
図１７（ｂ）を参照しながら、変形例８について説明する。図１７（ｂ）は、テンション受部４が被締結体Ｈ１に当接した直後の状態を示しており、接続部材本体部２１とナット５０との間には微小なクリアランスが形成されており、ボルトネジ軸部１１の上端は接続部材中空部２１ａの天面に当接している。本変形例の構成では、接続部材中空部２１ａの周面に形成された第１雌ネジ部２１ａ１に対して、ボルトネジ軸部１１を螺合させることにより、ボルト１０を引っ張る構成となっている。ナット５０の種類は特に限定しないが、例えば、六角ナット、十二角ナット、四角ナットを用いることができる。

【0090】

（第５実施形態）
本実施形態の軸力検出装置は、被締結体をボルト及び座金で締結するとともに、被締結体の上面を抑えながら座金（請求項１の締結部品に相当する）を介してボルトを引っ張り、軸力を検出する装置である。回転防止機構は、第１実施形態と同じである。ただし、第２及び第３実施形態の回転防止機構を採用してもよい。

【0091】

図１８（ａ）は本実施形態の軸力検出装置の概略構成図であり、図１８（ｂ）はボルト及び座金の斜視図である。軸力検出装置の基本的な構成は、第１実施形態と同様であるから、詳細に説明を省略する。
ボルト、座金及び被締結体について詳細に説明する。ボルト１０は、六角ボルトであり、ボルトネジ軸部１１及びボルト頭部１２から構成されている。ただし、ボルト１０は、例えば、十二角ボルト、四角ボルトなどであってもよい（本実施形態の他の変形例においても同様である）。ボルトネジ軸部１１には雄ネジが形成されている。座金１４は、平板状に形成されており、ボルト１０よりも径寸法が大きく設定されている。座金１４の外周面には、第４雄ネジ部１４ａ（請求項１の第４ネジ部に相当する）が周方向に延びて形成されている。図示例では、座金１４の外周面（側面）全体に第４雄ネジ部１４ａを形成しているが、本発明はこれに限るものではなく、当該外周面の一部であってもよい（他の実施形態及び変形例も同様である）。

【0092】

座金１４は、上下方向において、ボルト頭部１２及び被締結体Ｈ１に狭圧されている。座金１４を使用することにより、接触面積が大きくなるため、被締結体Ｈ１に対する接触面圧を下げることができる。したがって、被締結体Ｈ１が強度の低い材料（例えば、アルミニウム）で構成されている場合にも、本願発明は適用することができる。

【0093】

軸力検出は、座金１４の第４雄ネジ部１４ａを接続部材２の第１雌ネジ部２１ａ１に螺合させた状態で行うことができる。ここで、第４雄ネジ部１４ａは、ボルト頭部１２よりも径方向外側に張り出した座金１４の外周面に形成されているため、座金１４及び接続部材２を螺合させたときのネジの周方向長さを十分に確保することができる。これにより、軸力検出時にネジ山が塑性変形して、軸力検出の検出精度が低下することを抑制できる。
以下、本実施形態の変形例について説明する。

【0094】

（変形例１）
図１９を参照しながら、変形例１について説明する。図１９は、図１に対応しており、テンション受部４が被締結体Ｈ１に当接した直後の状態を示している。本実施形態のボルト１０は、ボルト頭部１２が被締結体Ｈ２の下面に接触し、ボルトネジ軸部１１の先端が被締結体Ｈ１の上面から突出している。なお、ボルト孔Ｈ１ａ及びＨ２ａには、ネジが切られていない。

【0095】

ボルトネジ軸部１１の突出部分には、座金１４が挿通されており、この座金１４の上からナット５０が締結されている。つまり、座金１４が被締結体Ｈ１及びナット５０によって狭圧されている。座金１４は、ナット５０よりも外径寸法が大きく設定されている。なお、ナット５０の種類は特に限定しないが、例えば、六角ナット、十二角ナット、四角ナットを用いることができる（本実施形態の他の変形例においても同様である）。

【0096】

座金１４の外周面に第４雄ネジ部１４ａが形成されている。接続部材中空部２１ａは、大径中空部２１１ａ及び小径中空部２１２ａからなる上限二段構成となっており、大径中空部２１１ａの上端部及び小径中空部２１２ａの下端部が連接されている。大径中空部２１１ａには、軸力検出時に座金１４の第４雄ネジ部１４ａに螺合する第１雌ネジ部２１ａ１が形成されている。

【0097】

ここで、大径中空部２１１ａ及び小径中空部２１２ａの上下方向の寸法は、接続部材２を座金１４に螺合させた時に、ボルトネジ軸部１１が小径中空部２１２ａの天面に当接する前に、ナット５０の上面（ナット５０の上面に凹部又は凸部が形成されている場合、当該凹部又は凸部が含まれる）が大径中空部２１１ａの天面に当接するようにサイズ調整されている。

【0098】

（変形例２）
図２０及び図２１を参照しながら、変形例２の軸力検出装置について説明する。図２０は軸力検出装置の概略図であり、座金を引っ張る動作を開始した直後の状態を示している。なお、上述の実施形態と機能が共通する要素は、同一符号を付して、詳細な説明を省略する。図２１はボルトの斜視図である。

【0099】

接続部材本体部２１の下端部には、上下方向に延びる接続部材中空部２１ａが形成されている。接続部材中空部２１ａは、大径中空部２１１ａ及び小径中空部２１２ａからなる上下二段構成となっており、大径中空部２１１ａの上端部及び小径中空部２１２ａの下端部が連接されている。大径中空部２１１ａには、軸力検出時に座金１４の第４雄ネジ部１４ａに螺合する第１雌ネジ部２１ａ１が形成されている。

【0100】

次に、ボルト、座金及び被締結体について詳細に説明する。ボルト１３は、フランジ付き六角ボルトであり、ボルトネジ軸部１３ａ、ボルト頭部１３ｂ及びボルトフランジ部１３ｃから構成されている。ボルトネジ軸部１３ａには雄ネジが形成されている。ボルトフランジ部１３ｃは、ボルト頭部１３ｂの下端部から径方向に張り出すように形成されており、ボルト頭部１３ｂと一体的に形成されている。ボルトフランジ部１３ｃの外径は、小径中空部２１２ａの内径よりも大きく、かつ、大径中空部２１１ａの内径よりも小さい。

【0101】

座金１４は、平板状に形成されており、ボルトフランジ部１３ｃよりも径寸法が大きく設定されている。座金１４の外周面には第４雄ネジ部１４ａが周方向に延びて形成されている。座金１４は、上下方向において、ボルトフランジ部１３ｃ及び被締結体Ｈ１に狭圧されている。

【0102】

軸力検出は、座金１４の第４雄ネジ部１４ａを接続部材２の第１雌ネジ部２１ａ１に螺合させた状態で行うことができる。ここで、第４雄ネジ部１４ａは、ボルトフランジ部１３ｃよりも径方向外側に張り出した座金１４の外周面に形成されているため、座金１４及び接続部材２を螺合させたときのネジの周方向長さを十分に確保することができる。これにより、軸力検出時にネジ山が塑性変形して、軸力検出の検出精度が低下することを抑制できる。

【0103】

ボルトフランジ部１３ｃは、平板状ではなく、曲面（又はテーパ面）状に形成してもよい。

【0104】

（変形例３）
図２２は、本変形例３の座金の斜視図であり、図２３（ａ）は軸力検出装置の概略図である。座金８１は、段付き座金であり、大径座金部８１ａと、大径座金部８１ａの上面に形成された小径座金部８１ｂとから構成されている。大径座金部８１ａは、小径座金部８１ｂと一体的に形成されており、小径座金部８１ｂよりも外径寸法が大きく設定されている。

【0105】

ボルト８２は、ボルト頭部８２ａ及びボルトネジ軸部８２ｂからなる六角ボルトである。ボルトネジ軸部８２ｂには座金８１が挿通されており、ボルト頭部８２ａと被締結体Ｈ１との間に座金８１は挟まれている。小径座金部８１ｂはボルト頭部８２ａに接触しており、大径座金部８１ａは、大径中空部２１１ａの天面に接触している。大径座金部８１ａの外周面（側面）には、第４雄ネジ部８１０ａが形成されている。ボルト頭部８２ａと小径中空部２１２ａとの間には、隙間が形成されている。ボルトの引っ張りは、大径座金部８１ａの第４雄ネジ部８１０ａを接続部材２の第１雌ネジ部２１ａ１に螺合させた状態で行われる。

【0106】

図２３（ｂ）を参照しながら、本変形例３の更なる変形例３－１について説明する。図２３（ｂ）は、図２３（ａ）に対応しており、テンション受部４が被締結体Ｈ１に当接した直後の状態を示している。座金８１は、小径座金部８１ｂの外径寸法が本変形例３よりも大きく設定されている。

【0107】

上述の構成において、接続部材２を回転軸Ｘ周りに回転させて、第４雄ネジ部８１０ａ及び第１雌ネジ部２１ａ１を螺合させると、接続部材２は下向きに螺進する。接続部材２を回転軸Ｘ周りに更に回転させると、小径座金部８１ｂの上面（小径座金部８１ｂの上面に凹部又は凸部が形成されている場合、当該凹部又は凸部が含まれる）が大径中空部２１１ａに当接して、接続部材２が回転不能となる。この状態で、テンションロッド３１を回転させることにより、ボルト８２を接続部材２及び座金８１を介して引っ張ることができる。

【0108】

図２４を参照しながら、本変形例３の更なる変形例３－２について説明する。図２４は本変形例３－２の座金の斜視図である。座金９１は、ロゼットワッシャであり、下端平板部９１ａの外周面（側面）には、第４雄ネジ部９１０ａが形成されている。下端平板部９１ａには、上方に向かってドーム状の延びる曲面部９１ｂが形成されている。ただし、曲面部９１ｂを、円錐台状に形成してもよい。

【0109】

図２３（ａ）及び図２４を参照して、本変形例３－２では、座金９１の曲面部９１ｂ（円錐台の場合は、テーパ面）及び大径中空部２１１ａが当接することにより、接続部材２が回転不能となる。この状態で、テンションロッド３１を回転させることにより、ボルト８２を接続部材２及び座金８１を介して引っ張ることができる。

【0110】

（変形例４）
図２５及び図２６を参照しながら、本変形例４の軸力検出装置について説明する。図２５は、テンション受部４が被締結体Ｈ１に当接した直後の状態を示している。図２６は、本変形例４のナット９５の斜視図である。

【0111】

ナット９５は、フランジ付きのナットであり、ナットフランジ部９５ａとナット本体９５ｂとを含む。ナットフランジ部９５ａは、ナット本体９５ｂの下端部から径方向外側に向かって張り出している。ナットフランジ部９５ａの外径は、座金１４の外径よりも小さく設定されている。

【0112】

ここで、接続部材２を回転軸Ｘ周りに回転させて、第４雄ネジ部１４ａ及び第１雌ネジ部２１ａ１を螺合させると、接続部材２は下向きに螺進する。接続部材２を回転軸Ｘ周りに更に回転させると、ナットフランジ部９５ａの上面（ナットフランジ部９５ａの上面に凹部又は凸部が形成されている場合、当該凹部又は凸部が含まれる）が大径中空部２１１ａに当接して、接続部材２が回転不能となる。接続部材２が回転不能となる。この状態で、テンションロッド３１を回転させることにより、ボルト８２を接続部材２及び座金１４を介して引っ張ることができる。

【0113】

本変形例４では、図２５に図示するように、ボルト８２を六角ボルトとしたが、ボルト頭部を有しないスタッドボルトにすることもできる（後述する図２７についても同様である）。なお、スタッドボルトは、両端にネジ部を有する。

【0114】

本変形例４では、ナットフランジ部９５ａを平板状に形成したが、本発明はこれに限るものではなく、ナット本体９５ｂよりも径方向外側に拡径した、平板以外の形状であってもよい。ナットフランジ部９５ａは、例えば、図２４に示す形状を模した曲面（又はテーパ面）を有する形状であってもよい。

【0115】

（変形例５）
図２７を参照しながら、変形例５の軸力検出装置について説明する。図２７は、テンション受部４が被締結体Ｈ１に当接した直後の状態を示している。本変形例５のナット９７は、フランジのないナットである。本変形例５の座金は、上述した座金８１（図２２参照）と同様である。また、本変形例５の接続部材２は、大径中空部２１１ａ及び小径中空部２１２ａの間に中径中空部２１３ａが形成されている。

【0116】

ここで、接続部材２を回転軸Ｘ周りに回転させて、第４雄ネジ部８１０ａ及び第１雌ネジ部２１ａ１を螺合させると、接続部材２は下向きに螺進する。接続部材２を回転軸Ｘ周りに更に回転させると、大径座金部８１ａの上面（大径座金部８１ａの上面に凹部又は凸部が形成されている場合、当該凹部又は凸部が含まれる）が大径中空部２１１ａに当接して、接続部材２が回転不能となる。この状態で、テンションロッド３１を回転させることにより、ボルト８２を接続部材２及び座金８１を介して引っ張ることができる。

【0117】

変形例５の更なる変形例５－１を説明する。図２７において、大径中空部２１１ａの高さを大きくして、小径座金部８１ｂの上面（小径座金部８１ｂの上面に凹部又は凸部が形成されている場合、当該凹部又は凸部が含まれる）及び中径中空部２１３ａが当接して、接続部材２が螺進不能となるようにしてもよい。

【0118】

（変形例６）
図２８を参照しながら、変形例６について説明する。図２８は、テンション受部４が保護プレート６０に当接した直後の状態を示している。すなわち、座金１４及びテンション受部４と被締結体Ｈ１との間に、保護プレート６０を介在させることができる。保護プレート６０は、リング状に形成されており、内縁部６０ａはボルトネジ軸部１１に対応した位置に設けられており、外縁部６０ｂはテンション受部４の外縁部から径方向に突出した位置に設けられている。そのため、ハンドル５を回転させてテンション受部４を下動させた時に、テンション受部４は被締結体Ｈ１ではなく保護プレート６０に当接する。この場合、被締結体Ｈ１から加わる軸力検出時の反力は、保護プレート６０を介してテンション受部４に伝達される。

【0119】

図２９は、保護プレートの変形例である。保護プレート６１は、リング状に形成されており（ただし、リング状以外の形状であってもよい）、座金１４の直下を避けたテンション受部４と被締結体Ｈ１との間に介在している。保護プレート６１のうち、内縁部６１ａはテンション受部４の内縁部に対応した位置に設けられており、外縁部６１ｂはテンション受部４の外縁部から径方向に突出した位置に設けられている。

【0120】

（第６実施形態）
本実施形態の軸力検出装置は、被締結体の挿通孔にボルトを挿入し、挿通孔を貫通したボルトの雄ねじ部にナットを螺合締結することにより、被締結体を狭圧するボルト・ナット締結体を引っ張り、軸力を検出する装置である。回転防止機構は、第１実施形態の機構と同じである。ただし、第２及び第３実施形態の回転防止機構を採用してもよい。

【0121】

図３０（ａ）は軸力検出装置の概略図である。図３０（ｂ）はナットの斜視図である。
軸力検出装置の基本的な構成は、第１実施形態等と同じであるから詳細な説明を省略する。
ボルト１０は、六角ボルトであり、ボルトネジ軸部１１及びボルト頭部１２から構成されている。ただし、ボルト１０は、例えば、十二角ボルト、四角ボルトなど第１実施形態で説明した様々なボルトを用いることができる。また、ボルト頭部を有しないスタッドボルトを用いることもできる。

【0122】

ボルトネジ軸部１１は、被締結体Ｈの上面から突出しており、この突出部分にナット１５が締結されている。すなわち、被締結体Ｈは、ボルト頭部１２及びナット１５によって狭圧されている。

【0123】

図３０（ｂ）に図示するように、ナット１５の側面には第４雄ネジ部１５ａ（請求項１の第４ネジ部に相当する）が周方向に間欠的に形成されている。すなわち、個々の第４雄ネジ部１５ａは、ナット１５の側面における曲げ形状部に形成されている。第４雄ネジ部１５ａは、全ての曲げ形状部に略均等な長さで形成することが好ましい。例えば、一部の曲げ形状部に第４雄ネジ部１５ａが形成されていない場合、荷重が引張り方向（つまり、上下方向）とは異なる方向に働き、軸力検出の精度が低下するおそれがある。

【0124】

軸力検出は、接続部材２の第１雌ネジ部２１ａ１をナット１５の第４雄ネジ部１５ａに螺合させた状態で行うことができる。本実施形態では、ボルトネジ軸部１１よりも径寸法が大きいナット１５の外周面に第４雄ネジ部１５ａを形成しているため、第４雄ネジ部１５ａ及び第１雌ネジ部２１ａ１の螺合する面積を大きくすることができる。

【0125】

（変形例１）
図示例では、ナット１５の側面における上端から下端までの全体に亘って、第４雄ネジ部１５ａが形成されているが、本発明はこれに限るものではなく、図３０（ｃ）に図示するように、上端から下端までの一部に形成されていてもよい。

【0126】

（変形例２）
上述の例では、ナット１５の上面と接続部材第１中空部２１ａとが当接した時に、接続部材２の下端部と被締結体Ｈ１との間にクリアランスが形成されるように構成したが、本発明はこれに限るものではなく、図３０（ｄ）に図示するように、ボルトネジ軸部１１の先端面と接続部材第２中空部２１ｂの天面とが当接した時に、クリアランスが形成されるように構成してもよい。なお、ボルトネジ軸部１１の先端面には、当該先端面に形成された凹部又は凸部も含まれる。

【0127】

（変形例３）
図３１（ａ）及び図３１（ｂ）を参照しながら、本変形例３について説明する。図３１（ａ）は本変形例３のナットの斜視図である。図３１（ｂ）は本変形例３の軸力検出装置の概略図である。本変形例３では、フランジナットが用いられる。

【0128】

ナット５００は、フランジナットの一例であるフランジ付き六角ナットであり、六角形状のナット本体５０１及びリング形状のフランジ部５０２により構成されている。これらのナット本体５０１及びフランジ部５０２は、一体的に形成されている。フランジ部５０２は、ナット本体５０１よりも径方向外側に張り出している。ナット本体５０１の外周面には、周方向に延びる第４雄ネジ部５０１ａが間欠的に形成されている。すなわち、第１実施形態と同様、ナット本体５０１の曲げ形状部に第４雄ネジ部５０１ａが形成されている。

【0129】

接続部材２及びナット５００の連結時に、接続部材２を回転軸Ｘ周りに回転させて、第４雄ネジ部５０１ａ及び第１雌ネジ部２１ａ１を螺合させると、接続部材２は下向きに螺進する。接続部材２を回転軸Ｘ周りに更に回転させると、ナット本体５０１の上面が接続部材第１中空部２１ａの天面に当接して、接続部材２が回転不能となる。本変形例３では、ナット本体５０１及び接続部材第１中空部２１aが当接した時（言い換えると、接続部材２が螺進不能となった時）に、クリアランスが形成される。なお、ナット本体５０１の上面には、当該上面に形成された凹部又は凸部が含まれる。
図３１（ｂ）に図示する構成において、フランジ部５０２を拡径し、テンション受部４と被締結体Ｈ１との間に、フランジ部５０２を介在させてもよい。この場合、テンション受部４は、座金５００のフランジ部５０２を介して、ボルト引っ張り時の反力を受けることになる。

【0130】

本変形例３の更なる変形例３－１について図３１（ｃ）を参照しながら説明する。図３１（ｃ）は本変形例の軸力検出装置の概略図であり、接続部材第３中空部２１ｃが形成されている点で、図３１（ｂ）の軸力検出装置と相違する。接続部材第３中空部２１ｃは、接続部材第１中空部２１ａの下端部に連接しており、接続部材第１中空部２１ａよりも径寸法が大きく設定されている。

【0131】

本変形例３－１では、ナット５００のフランジ部５０２の上面が接続部材第３中空部２１ｃの天面に当接した時に、接続部材２の下端部と被締結体Ｈ１との間にクリアランスが形成される。なお、フランジ部５０２の上面には、当該上面に形成された凹部又は凸部も含まれる。ただし、図３０（ｄ）に図示するように、ボルトネジ軸部１１の先端面（ボルトネジ軸部１１の先端面に凹部又は凸部が形成されている場合、当該先端面に形成された凹部又は凸部を含む）と接続部材第２中空部２１ｂの天面とが当接した時に、接続部材２の下端部と被締結体Ｈ１との間にクリアランスが形成されるようにしてもよい。

【0132】

（変形例４）
図３１（ｄ）は本変形例のナットの斜視図である。図３１（ｅ）は、本変形例の軸力検出装置の概略図である。本変形例のナット５００では、フランジ部５０２の外周面に周方向に延びる第４雄ネジ部５０２ａが連続的に形成されている。

【0133】

接続部材２及びナット５００の連結時に、接続部材２を回転軸Ｘ周りに回転させて、第４雄ネジ部５０２ａ及び第１雌ネジ部２１ｃ１を螺合させると、接続部材２は下向きに螺進する。接続部材２を回転軸Ｘ周りに更に回転させると、フランジ部５０２の上面が接続部材第３中空部２１ｃの天面に当接して、接続部材２が回転不能となる。本変形例４では、フランジ部５０２及び接続部材第３中空部２１ｃが当接した時（言い換えると、接続部材２が螺進不能となった時）に、接続部材２の下端部と被締結体Ｈ１との間にクリアランスが形成される。なお、フランジ部５０２の上面には、当該上面に形成された凹部又は凸部も含まれる。ただし、ナット本体５０１の上面（ナット本体５０１の上面に凹部又は凸部が形成されている場合、これらの凹部又は凸部も含まれる）が接続部材第１中空部２１ａに当接した時、或いはボルトネジ軸部１１の先端面（ボルトネジ軸部１１の先端面に凹部又は凸部が形成されている場合、これらの凹部又は凸部も含まれる）が接続部材第２中空部２１ｂに当接した時に、接続部材２の下端部と被締結体Ｈ１との間にクリアランスが形成されてもよい。

【0134】

（変形例５）
図３１（ｆ）は、本変形例５の軸力検出装置の概略図である。本変形例のナット５００は、ナット本体５０１の外周面に第４雄ネジ部５０１ａが形成されるとともに、フランジ部５０２の外周面に第４雄ネジ部５０２ａが形成されている。これらの第４雄ネジ部５０１ａ及び５０２ａは、互いに同じピッチでなければならない。ピッチが異なると、第４雄ネジ部５０１ａ及び５０２ａに接続部材２を螺合させることができない。

【0135】

ここで、接続部材２及びナット５００の連結時に、接続部材２を回転軸Ｘ周りに回転させて、第４雄ネジ部５０１ａ及び第１雌ネジ部２１ａ１を螺合せるとともに、第４雄ネジ部５０２ａ及び第１雌ネジ部２１ｃ１を螺合させると、接続部材２は下向きに螺進する。接続部材２を回転軸Ｘ周りに更に回転させると、ナット５００のフランジ部５０２の上面（フランジ部５０２の上面に凹部又は凸部が形成されている場合、これらの凹部又は凸部も含まれる）が接続部材第３中空部２１ｃの天面に当接して、接続部材２が回転不能となる。本変形例５では、フランジ部５０２及び接続部材第３中空部２１ｃが当接した時（言い換えると、接続部材２が螺進不能となった時）に、接続部材２の下端部と被締結体Ｈ１との間にクリアランスが形成される。ただし、ナット本体５０１の上面（ナット本体５０１の上面に凹部又は凸部が形成されている場合、これらの凹部又は凸部も含まれる）が接続部材第１中空部２１ａに当接した時、或いはボルトネジ軸部１１の先端面（ボルトネジ軸部１１の先端面に凹部又は凸部が形成されている場合、これらの凹部又は凸部も含まれる）が接続部材第２中空部２１ｂに当接した時に、接続部材２の下端部と被締結体Ｈ１との間にクリアランスが形成されてもよい。

【0136】

（変形例６）
図３１（ｇ）は、本変形例のナットの斜視図である。同図を参照して、フランジ部５０２は、下端平板部５０３及び下端平板部５０３の上面外縁から上方に向かってドーム状に延びる曲面部５０４を含む。ただし、曲面部５０４は、円錐台状に形成してもよい。下端平板部５０３の外周面には、周方向に延びる第４雄ネジ部５０３ａが形成されている。ただし、第４雄ネジ部は、ナット本体５０１に形成してもよい。また、ナット本体５０１及び下端平板部５０３の双方に第４雄ネジ部を形成してもよい。

【0137】

ボルトネジ軸部１１の先端面（ボルトネジ軸部１１の先端面に凹部又は凸部が形成されている場合、これらの凹部又は凸部も含まれる）が接続部材第２中空部２１ｂの天面に当接した時、ナット本体５０１の上面（ナット本体５０１の上面に凹部又は凸部が形成されている場合、これらの凹部又は凸部も含まれる）が接続部材第１中空部２１ａの天面に当接した時又は曲面部５０４（円錐台の場合は、テーパ面）が接続部材第３中空部２１ｃの天面に当接した時に、接続部材２の下端部と被締結体Ｈ１との間にクリアランスが形成されてもよい。なお、曲面部５０４（又は当該テーパ面）に凹部又は凸部が形成されている場合、当該凹部又は凸部を当接部位としてもよい。

【0138】

（変形例７）
図３２を参照しながら、本実施形態の変形例７について説明する。図３２は、図１に対応しており、テンション受部４が被締結体Ｈ１に当接した直後の状態を示している。本変形例７では、ナット１５と被締結体Ｈ１との間に、平板状の座金５０を介在させている。座金５０は、テンション中空部４１の内径よりも径寸法が小さく設定されており、接続部材２の下端部と座金５０との間には、微小なクリアランスが形成されている。

【0139】

座金５０は、ボルトネジ軸部１１に挿通されており、この座金５０の上からナット１５が締結されている。座金５０は、ナット１５よりも外径寸法が大きく設定されている。ここで、座金５０は、平板状に限るものではなく、図２２に図示する段付き座金、図２４に図示するロゼットワッシャ５２であってもよい。

【0140】

ここで、接続部材２を座金５０に螺合させた時に、ボルトネジ軸部１１が接続部材第２中空部２１ｂの天面に当接する前に、ナット１５の上面が接続部材第１中空部２１ａの天面に当接するように、接続部材第１中空部２１ａ及び接続部材第２中空部２１ｂの上下方向の寸法はサイズ設定されている。

【0141】

ただし、ボルトネジ軸部１１の先端面（ボルトネジ軸部１１の先端面に凹部又は凸部が形成されている場合、これらの凹部又は凸部も含まれる）が接続部材第２中空部２１ｂの天面に当接した時に、接続部材２の下端部と被締結体Ｈ１との間にクリアランスが形成されてもよい。また、座金５０の上面（座金５０の上面に凹部又は凸部が形成されている場合、これらの凹部又は凸部も含まれる）が接続部材２に当接した時に、接続部材２の下端部と被締結体Ｈ１との間にクリアランスが形成されてもよい。
また、段付き座金の上面（段付き座金５１の上面に凹部又は凸部が形成されている場合、これらの凹部又は凸部も含まれる）が接続部材２に当接した時に、接続部材２の下端部と被締結体Ｈ１との間にクリアランスが形成されてもよい。
さらに、ロゼットワッシャの曲面部（当該曲面部に凹部又は凸部が形成されている場合、当該凹部又は凸部を含む）を当接部位としてもよい。

【0142】

（変形例８）
図３３を参照しながら、本実施形態の変形例８について説明する。図３３は、テンション受部４が保護プレート６０に当接した直後の状態を示している。すなわち、ナット１５及びテンション受部４と被締結体Ｈ１との間に、保護プレート６０を介在させることができる。接続部材２の下端部と保護プレート６０との間には、微小なクリアランスが形成されている。保護プレート６０は、ボルトネジ軸部１１を挿通させるための開口部を有しており、テンション受部４の外径よりも径寸法が大きく設定されている。そのため、ハンドル５を回転させてテンション受部４を下動させた時に、テンション受部４の当接する部材は被締結体Ｈ１ではなく保護プレート６０となる。この場合、被締結体Ｈ１から加わる軸力検出時の反力は、保護プレート６０を介してテンション受部４に伝達される。保護プレート６０については、説明を繰り返さない。

【0143】

本変形例８の保護部プレートは、図３４に図示する形態であってもよい。図３４は、保護プレートの変形例である。これについては、図１７（ａ）を参照して説明する第４実施形態で詳細を述べたから、省略する。

【0144】

（変形例９）
上述の実施形態及び変形例では、ナットの種類を六角ナットとしたが、本発明はこれに限るものではなく、例えば、四角ナット、或いは十二角ナットに置換することもできる。なお、四角ナット、十二角ナットは、フランジを有していてもよいし、フランジを有していなくてもよい。

【0145】

（第７実施形態）
上述の実施形態では、ボルトの頭部、座金、ナットのうちいずれかを接続部材２を介してテンションロッド３１で引っ張る構成について説明したが、本実施形態の軸力検出装置は、ボルトの軸部を、接続部材を介して引っ張る装置である。回転防止機構は、第１実施形態の機構と同じである。ただし、第２及び第３実施形態の回転防止機構を採用してもよい。

【0146】

図３５（ａ）は、本実施形態の軸力検出装置の概略図である。テンション受け部４の下端部には、回転軸Ｘに向かって延びる底面部４２が設けられている。なお、この底面部４２を有するテンション受け部４の構成は、他の実施形態及び変形例にも適用することができる。ボルト１０は、ボルトネジ軸部１１及びボルト頭部１２を有する一般的なボルトである。一般的なボルトとは、ボルト頭部の側面にネジが形成されていないボルトのことである。ボルト１０には、四角ボルト、六角ボルト、十二角ボルトなど第１実施形態で説明した様々なボルトを用いることができる。ボルト頭部１２は、被締結体Ｈ２の下面に接触している。

【0147】

ナット１５は、一般的なナットである。一般的なナットとは、ナット側面にネジが形成されていないナットのことである。ナット１５には、四角ナット、六角ナット、十二角ナット等上述の様々なナットを用いることができる。ナット１５は、ボルトネジ軸部１１に締結されており、被締結体Ｈ１の上面に接触している。また、ナット１５の上面には、テンション受け部４の底面部４２が接触している。したがって、テンション受け部４は、ナット１５を介して反力を受けることになる。なお、テンション受け部４の底面部４２は省略してもよい。この場合、テンション受け部４はナット１５ではなく被締結体Ｈと接触するため、被締結体Ｈから直接反力を受けることになる。

【0148】

上述した通り、ボルト１０には様々なボルトが含まれるが、図３５（ｂ）に図示するように、ボルト頭部を有しないスタッドボルトも含まれる。スタッドボルト１０の上側のネジ部には、ナット１５が締結され、スタッドボルト１０の下側のネジ部は、被締結体Ｈ２に締結される。これにより、スタッドボルト１０は被締結体Ｈに固定される。図示例では、テンション受け部４の底面部４２と被締結体Ｈとの間にナット１５を介在させているため、テンション受け部４は、ナット１５を介して反力を受ける。なお、テンション受け部４の底面部４２は省略してもよい。この場合、テンション受け部４はナット１５ではなく被締結体Ｈと接触するため、被締結体Ｈから直接反力を受けることになる。
ナット１５は、平板状に限るものではなく、例えば、図２６に図示するフランジ付きのナットであってもよい。この場合、ナットのフランジ部をテンション受け部４と被締結体Ｈとの間に介在させてもよい。ナットのフランジ部の形状は、例えば、図２４に示す形状を模した曲面（又はテーパ面）を有する形状としてもよい。

【0149】

本実施形態の変形例について、説明する。
（変形例１）
ナット１５と被締結体Ｈ１との間に座金を介在させてもよい。座金には、図１５（ａ）に図示する通常の座金、図１５（ｂ）に図示する段付き座金５１、図１５（ｃ）に図示するロゼットワッシャからなる座金５２などを用いることができる。座金を拡径して、テンション受け部４と被締結体Ｈ１との間に介在させてもよい。この場合、テンション受部４は、座金を介して、ボルト引っ張り時の反力を受けることになる。

【0150】

（変形例２）
本実施形態の変形例１のナット１５に変えて、上述の実施形態で説明した保護プレート６０をボルト頭部１２と被締結体Ｈとの間に介在させてもよい。この場合、テンション受部４は、保護プレート６０を介して、ボルト引っ張り時の反力を受けることになる。
なお、図３５（ａ）、図３５（ｂ）に図示する、底面部４２を備えたテンション受け部４を用いる場合、テンション受け部４は、複数の部品に分割できる分割タイプとすることが望ましい。この場合、接続部材２をボルト１０などに螺合させた後に、テンション受け部４を組み立てることにより、図３５（ａ）、図３５（ｂ）に図示する軸力検出装置を完成させることができる。

【0151】

（第８実施形態）
上述の各実施形態で説明した回転防止機構を設けることにより、ボルト１０の引っ張り時に、テンションロッド３１の回転トルクが、接続部材２を介して、テンション受け部４に働き、テンション受け部４が回転してしまうおそれがある。したがって、テンション受け部４が回転しないように、テンション受け部４の接地面の摩擦係数を大きくしたり、テンション受け部４の径を大きく設計する（つまり、トルクを大きくしておく）などしておくことが望ましい。
なお、上述の各実施形態において、テンションロッド３１の回転軸周り方向における、回転防止機構のガタやねじれがあると、ボルト１０が緩め方向に回転しやすくなる。したがって、回転防止機構のガタやねじれが少なくなるように設計することが望ましい。

【符号の説明】

【0152】

１ 軸力検出装置
２ 接続部材
３ 引張機構
４ テンション受部
５ ハンドル
１０，１００，２００，３００ ボルト
１１ ボルトネジ軸部
１２ａ，１０２ｂ，２０２ａ，３０２ａ１，３０２ｂ１ 第１雄ネジ部
１４ ５０ ５１ ５２ ８１ ９１ 座金
１５ ９５ ９７ ５００ ナット
２１ 接続部材本体部
２１ａ 接続部材中空部
２１ａ１ 第１雌ネジ部
２１ｄ 第１歯形部
２２ 凸部
２２ａ 第２雄ネジ部
２５ キー
３１ テンションロッド
３１ａ 小径ロッド部
３１ｂ 大径ロッド部
３２ 軸受部
３３ 角ドライブ
３４ レンチ
４１ａ キー溝
４２ 底面部
４３ 歯形部
４４ 第２歯形部
６０ 保護プレート
３１１ テンションロッド中空部
３１１ａ 第２雌ネジ部
Ｈ（Ｈ１，Ｈ２） 被締結体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13(a)】

【図13(b)】

【図14】

【図15(a)】

【図15(b)】

【図15(c)】

【図16】

【図17(a)】

【図17(b)】

【図18(a)】

【図18(b)】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23(a)】

【図23(b)】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30(a)】

【図30(b)】

【図30(c)】

【図30(d)】

【図31(a)】

【図31(b)】

【図31(c)】

【図31(d)】

【図31(e)】

【図31(f)】

【図31(g)】

【図32】

【図33】

【図34】

【図35(a)】

【図35(b)】

【手続補正書】

【提出日】2022-11-01

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被締結体に締結された締結体の軸力を検出する軸力検出装置であって、
第１ネジ部及び第２ネジ部を有する接続部材と、
第３ネジ部を備え、前記第２ネジ部を前記第３ネジ部に螺合させた状態で、上下方向に延びる回転軸周りの回転トルクを前記接続部材に付与することにより、前記接続部材を介して前記締結体を引っ張るテンションロッドと、
前記接続部材の外周周りに配置され、前記テンションロッドによる引張時に前記被締結体から作用する反力を受けるテンション受け部と、
を有し、
前記締結体又は前記締結体とともに締結に用いられる締結部品には、前記第１ネジ部に螺合する第４ネジ部が形成されており、
前記接続部材及び前記テンション受け部は、回転防止機構を有し、
前記回転防止機構は、前記テンションロッドの回転軸方向における前記接続部材の移動を許容するとともに、前記テンションロッドの回転軸周りにおける前記接続部材の回転を防止することを特徴とする軸力検出装置。

【請求項2】

前記回転防止機構は、上下方向に延びるキー及び前記キーが係合するキー溝であり、
前記キー及び前記キー溝のうち一方は、前記テンション受け部に形成されており、他方は、前記接続部材に形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の軸力検出装置。

【請求項3】

前記接続部材は、外周面がｎ角形（ただし、ｎは３以上の整数である）に形成されており、前記テンション受け部には、前記接続部材の外周面と噛み合う歯形部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の軸力検出装置。

【請求項4】

前記ｎ角形は正ｎ角形であり、
前記歯形部の山部の数は、ｎの倍数であることを特徴とする請求項３に記載の軸力検出装置。

【請求項5】

前記回転防止機構は、前記接続部材に形成された第１歯形部と、前記テンション受け部に形成され、前記テンションロッドの回転軸周り方向において前記第１歯形部と噛み合う第２歯形部と、からなることを特徴とする請求項１に記載の軸力検出装置。

【請求項6】

前記締結体を引張り、軸力を検出する際に、前記テンションロッドによる回転トルクが、前記テンション受け部を回転させるトルクを超えないように、前記テンションロッドは設計されていることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか一つに記載の軸力検出装置。

【請求項7】

前記テンション受け部の接地面には、摩擦力を高める高摩擦処理が施されていることを特徴とする請求項６に記載の軸力検出装置。

【請求項8】

前記締結体を引っ張って、軸力を検出する際に、前記テンション受け部が回転しないように、前記テンションロッドの回転軸から前記テンション受け部までの距離を設定することを特徴とする請求項６に記載の軸力検出装置。

【請求項9】

前記締結体を引っ張って、軸力を検出する際に、前記テンション受け部が回転しないように、前記テンションロッドの回転軸から前記テンション受け部までの距離を設定することを特徴とする請求項７に記載の軸力検出装置。

【請求項10】

前記締結体は、ボルトであり、
前記締結部品は、ナット又は座金であることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか一つに記載の軸力検出装置。

【請求項11】

前記第４ネジ部が前記締結体に形成されている場合、前記第４ネジ部は、ボルト頭部の側面及びボルトのネジ軸部のいずれかに形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の軸力検出装置。

【請求項12】

前記第４ネジ部が前記ナットに形成されている場合、前記第４ネジ部は、前記ナットの側面に形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の軸力検出装置。

【請求項13】

前記第４ネジ部が前記座金に形成されている場合、前記第４ネジ部は、前記座金の側面に形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の軸力検出装置。

【手続補正書】

【提出日】2023-03-13

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被締結体に締結された締結体の軸力を検出する軸力検出装置であって、
第１ネジ部及び第２ネジ部を有する接続部材と、
第３ネジ部を備え、前記第２ネジ部を前記第３ネジ部に螺合させた状態で、上下方向に延びる回転軸周りの回転トルクを前記接続部材に付与することにより、前記接続部材を介して前記締結体を引っ張るテンションロッドと、
前記接続部材の外周周りに配置され、前記テンションロッドによる引張時に前記被締結体から作用する反力を受けるテンション受け部と、
を有し、
前記締結体又は前記締結体とともに締結に用いられる締結部品には、前記第１ネジ部に螺合する第４ネジ部が形成されており、
前記接続部材及び前記テンション受け部は、回転防止機構を有し、
前記回転防止機構は、前記テンションロッドの回転軸方向における前記接続部材の移動を許容するとともに、軸力検出後の除荷時に前記テンションロッドの回転軸周りにおける前記接続部材の回転を防止することを特徴とする軸力検出装置。

【請求項2】

前記回転防止機構は、上下方向に延びるキー及び前記キーが係合するキー溝であり、
前記キー及び前記キー溝のうち一方は、前記テンション受け部に形成されており、他方は、前記接続部材に形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の軸力検出装置。

【請求項3】

前記接続部材は、外周面がｎ角形（ただし、ｎは３以上の整数である）に形成されており、前記テンション受け部には、前記接続部材の外周面と噛み合う歯形部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の軸力検出装置。

【請求項4】

前記ｎ角形は正ｎ角形であり、
前記歯形部の山部の数は、ｎの倍数であることを特徴とする請求項３に記載の軸力検出装置。

【請求項5】

前記回転防止機構は、前記接続部材に形成された第１歯形部と、前記テンション受け部に形成され、前記テンションロッドの回転軸周り方向において前記第１歯形部と噛み合う第２歯形部と、からなることを特徴とする請求項１に記載の軸力検出装置。

【請求項6】

前記締結体を引張り、軸力を検出する際に、前記テンションロッドによる回転トルクが、前記テンション受け部を回転させるトルクを超えないように、前記テンションロッドは設計されていることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか一つに記載の軸力検出装置。

【請求項7】

前記テンション受け部の接地面には、摩擦力を高める高摩擦処理が施されていることを特徴とする請求項６に記載の軸力検出装置。

【請求項8】

前記締結体を引っ張って、軸力を検出する際に、前記テンション受け部が回転しないように、前記テンションロッドの回転軸から前記テンション受け部までの距離を設定することを特徴とする請求項６に記載の軸力検出装置。

【請求項9】

前記締結体を引っ張って、軸力を検出する際に、前記テンション受け部が回転しないように、前記テンションロッドの回転軸から前記テンション受け部までの距離を設定することを特徴とする請求項７に記載の軸力検出装置。

【請求項10】

前記締結体は、ボルトであり、
前記締結部品は、ナット又は座金であることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか一つに記載の軸力検出装置。

【請求項11】

前記第４ネジ部が前記締結体に形成されている場合、前記第４ネジ部は、ボルト頭部の側面及びボルトのネジ軸部のいずれかに形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の軸力検出装置。

【請求項12】

前記第４ネジ部が前記ナットに形成されている場合、前記第４ネジ部は、前記ナットの側面に形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の軸力検出装置。

【請求項13】

前記第４ネジ部が前記座金に形成されている場合、前記第４ネジ部は、前記座金の側面に形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の軸力検出装置。