特許 7249702 緩みセンサ付きボルトとその使用方法並びに緩み検出システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-03-23

(45)【発行日】2023-03-31

(54)【発明の名称】緩みセンサ付きボルトとその使用方法並びに緩み検出システム

(51)【国際特許分類】

   G01L 5/00 20060101AFI20230324BHJP

【ＦＩ】

G01L5/00 103Z

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2022111279

(22)【出願日】2022-07-11

【審査請求日】2022-12-06

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】303004107

【氏名又は名称】秋野 芳隆

(74)【代理人】

【識別番号】100095430

【弁理士】

【氏名又は名称】廣澤 勲

(72)【発明者】

【氏名】秋野 芳隆

【審査官】岡田 卓弥

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２１－８５７６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１４２１９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表平４－５０３７０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６０－３１０３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭４８－６６８７６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｌ ５／００－ ５／２８

Ｆ１６Ｂ３１／００－３１／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

雄ネジ部と頭部とを有したボルト本体の中心軸方向に穿設された深穴を備え、
前記深穴内の底部に一端部が固定され、固定された前記一端部以外は前記深穴の内周面に拘束されないピンが前記深穴内に設けられ、
前記ボルト本体の前記頭部に固定され、前記雄ネジ部に掛かる軸力により前記ピンの他端部に離接可能に設けられた接触センサを備え、
前記接触センサは、前記ボルト本体の緩みにより前記ボルト本体の軸方向に掛かる軸力が低下して前記ボルト本体の前記雄ネジ部が縮み、前記ピンの他端部に対して前記接触センサの接触端部が、離間状態から接触状態になったことを示す信号を出力することを特徴とする緩みセンサ付きボルト。

【請求項2】

前記深穴は、前記ボルト本体の前記頭部から前記ボルト本体の前記雄ネジ部内に連通し、前記ボルト本体の前記頭部内に、前記接触センサが固定される雌ネジ部が形成されている請求項１記載の緩みセンサ付きボルト。

【請求項3】

前記ボルト本体の前記雌ネジ部には、シール部材を介して前記接触センサが水密状態で前記ボルト本体の前記頭部に固定される請求項２記載の緩みセンサ付きボルト。

【請求項4】

雄ネジ部と頭部とを有したボルト本体の中心軸方向に穿設された深穴を備え、前記深穴内の底部に一端部が固定され、固定された前記一端部以外は前記深穴の内周面に拘束されないピンと、前記ボルト本体の前記頭部に固定され、前記雄ネジ部に掛かる軸力により前記ピンの他端部に離接可能に設けられた接触センサとを備えた緩みセンサ付きボルトを用いて、
前記ボルト本体を、締結対象物の雌ネジ部材とともに前記締結対象物に取り付け、
前記ボルト本体の前記雄ネジ部を相対的に回転させて、前記締結対象物に対して規定の締め付け力で締結した状態で、前記接触センサの接触端部が前記ピンの前記他端部に接触した状態とし、
前記締結対象物に取り付けられた前記ボルト本体の緩みにより、前記雄ネジ部の軸力が低下して前記雄ネジ部に縮み生じた場合の許容縮み量に対応した所定間隔だけ、前記接触端部を前記ピンの前記他端部から離間させて前記接触センサを前記ボルト本体の前記頭部に固定し、
使用状態において、前記ボルト本体の締結状態に緩みが生じ、前記ボルト本体の縮みが前記許容縮み量に達すると、前記ピンの前記他端部で、前記接触センサの前記接触端部が離間状態から接触状態になり、前記接触センサから緩み検知信号を出力することを特徴とする緩みセンサ付きボルトの使用方法。

【請求項5】

前記深穴は、前記ボルト本体の前記頭部から前記ボルト本体の前記雄ネジ部内に連通し、前記ボルト本体の前記頭部には前記接触センサが固定される雌ネジ部が形成され、前記接触センサの前記接触端部を前記ピンの前記他端部から離間させる際に、前記接触センサを前記ボルト本体の軸回りに所定角度回動させて、前記許容縮み量に対応した前記所定間隔を離間させる請求項４記載の緩みセンサ付きボルトの使用方法。

【請求項6】

雄ネジ部と頭部とを有したボルト本体の中心軸方向に穿設された深穴を備え、前記深穴内の底部に一端部が固定され、固定された前記一端部以外は前記深穴の内周面に拘束されないピンが前記深穴内に設けられ、前記ボルト本体の前記頭部に固定され、前記雄ネジ部に掛かる軸力により前記ピンの他端部に離接可能に設けられた接触センサを備えた緩みセンサ付きボルトが設けられ、
前記緩みセンサ付きボルトが、締結対象物の雌ネジ部材とともに前記締結対象物に取り付けられた状態で、前記接触センサから緩み検知信号を受けて、前記ボルト本体に緩みが生じていることを表示する表示装置を備え、
使用状態において、前記ボルト本体の前記締結状態に緩みが生じ、前記ボルト本体の縮みが所定の許容縮み量に達すると前記ピンの他端部で、前記接触センサの前記接触端部が離間状態から接触状態になり、前記接触センサから緩み検知信号を出力し、前記表示装置により前記ボルト本体の緩みが表示されることを特徴とする緩み検出システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、種々の構造物を締結するボルトの緩みを検知するセンサを備えた緩みセンサ付きボルトとその使用方法並びに緩み検出システムに関する。

【背景技術】

【0002】

トンネルや橋梁等のインフラ構造物、その他の各種連結対象物の部材同士を締結するボルトは、経時的に緩みが生じ、定期的な検査が必要であるとともに、ボルトの緩みを原因とする事故や問題が生じている。そこで、ボルトの緩みを検知する種々のセンサボルトが提案されている。

【0003】

特許文献１に開示されたセンサボルトは、ボルトの頭部から軸線方向に穿設した深穴内に、歪みを検出する歪みセンサを挿入して固定したものである。さらに、ボルト頭部に収容され歪みセンサの出力を増幅するとともに、歪みセンサ出力と予め設定した設定値との比較を行い、少なくともボルト締め付け後における設定値より歪みセンサ出力が低下した時に出力を送出する増幅器と、ボルト頭部に固定され増幅器からの出力によりボルト締めに緩みが生じたことを表示する表示器を備えたものである。

【0004】

特許文献２に開示された歪み量測定機能付きボルトは、ボルトの軸内部に、ひずみセンサおよびダミー抵抗からなるホイートストンブリッジ回路と、このホイートストンブリッジ回路からの信号を増幅してデジタル信号に変換する変換回路と、デジタル信号をボルトの外部に送信するための送信回路と、ボルトの外部から受けた電磁波エネルギを回路の電源として供給する電源回路とを設け、ホイートストンブリッジ回路を構成するひずみセンサおよびダミー抵抗が、同一のシリコン単結晶部材面上に形成されたものである。

【0005】

特許文献３に開示されたボルト軸力測定装置は、ボルト内を伝播する超音波の伝播時間に基づいてボルトの軸力を測定するボルト軸力測定装置であって、ボルトに超音波を送波してボルトから反射波を受波する超音波送受波部と、反射波の波形内から測定点を検出する測定点検出部とを備える。さらに、複数回得られた反射波の各々の波形内から検出された測定点に基づいて、異なる測定点間の時間差からボルト内における超音波の伝播時間を実測する伝播時間実測部と、温度測定手段によって測定される前記実測時のボルトの温度に基づいて、ボルト内における超音波伝播速度の温度依存性を反映させた伝播時間の補正係数を算出する補正係数算出部と、実測された伝播時間と算出された補正係数とに基づいて温度補正後の伝播時間を算出する伝播時間補正部とを有するボルトの軸力測定装置である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開平１１－１１８６３７号公報

【文献】特許第４３２９４７７号公報

【文献】特開２０１０－２１６８０４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上記特許文献１に開示されたセンサボルトは、ボルトの軸線方向の深穴内に歪みセンサを備えるとともに、ボルト頭部に増幅器と表示器を備えるもので、ボルトに取り付ける電子部品が多く、構造も複雑である。上記特許文献２に開示された歪み量測定機能付きボルトも、シリコン単結晶部材のセンサ装置をボルトに取り付けたもので、構造が複雑であり、コストもかかるものである。さらに、特許文献３に開示されたボルト軸力測定装置は、ボルト内を伝播する超音波を測定するもので、周辺機器が複雑であり、使用方法が面倒でコストもかかるものである。

【0008】

この発明は、上記背景技術に鑑みて成されたもので、簡単な構成で、構造物への取り付けも容易であり、確実にボルトの緩みを検知することができる緩みセンサ付きボルトとその使用方法並びに緩み検出システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

この発明は、雄ネジ部と頭部とを有したボルト本体の中心軸方向に穿設された深穴を備え、前記深穴内の底部に一端部が固定され、固定された前記一端部以外は前記深穴の内周面に拘束されないピンが前記深穴内に設けられ、前記ボルト本体の前記頭部に固定され、前記雄ネジ部に掛かる軸力により前記ピンの他端部に離接可能に設けられた接触センサを備え、前記接触センサは、前記ボルト本体の緩みにより前記ボルト本体の軸方向に掛かる軸力が低下して前記ボルト本体の前記雄ネジ部が縮み、前記ピンの他端部に対して前記接触センサの接触端部が、離間状態から接触状態になったことを示す信号を出力する緩みセンサ付きボルトである。

【0010】

前記深穴は、前記ボルト本体の前記頭部から前記ボルト本体の前記雄ネジ部内に連通し、前記ボルト本体の前記頭部に、前記接触センサが固定される雌ネジ部が形成されているものである。

【0011】

前記ボルト本体の前記雌ネジ部には、シール部材を介して前記接触センサが水密状態で前記ボルト本体の前記頭部に固定されるものでも良い。

【0012】

またこの発明は、雄ネジ部と頭部とを有したボルト本体の中心軸方向に穿設された深穴を備え、前記深穴内の底部に一端部が固定され、固定された前記一端部以外は前記深穴の内周面に拘束されないピンと、前記ボルト本体の前記頭部に固定され、前記雄ネジ部に掛かる軸力により前記ピンの他端部に離接可能に設けられた接触センサとを備えた緩みセンサ付きボルトを用いて、前記ボルト本体を、締結対象物の雌ネジ部材とともに前記締結対象物に取り付け、前記ボルト本体の前記雄ネジ部を相対的に回転させて、前記締結対象物に対して規定の締め付け力で締結した状態で、前記接触センサの接触端部が前記ピンの前記他端部に接触した状態とし、前記締結対象物に取り付けられた前記ボルト本体の緩みにより、前記雄ネジ部の軸力が低下して前記雄ネジ部に縮み生じた場合の許容縮み量に対応した所定間隔だけ、前記接触端部を前記ピンの前記他端部から離間させて前記接触センサを前記ボルト本体の前記頭部に固定し、使用状態において、前記ボルト本体の締結状態に緩みが生じ、前記ボルト本体の縮みが前記許容縮み量に達すると、前記ピンの前記他端部で、前記接触センサの前記接触端部が離間状態から接触状態になり、前記接触センサから緩み検知信号を出力する緩みセンサ付きボルトの使用方法である。

【0013】

前記深穴は、前記ボルト本体の前記頭部から前記ボルト本体の前記雄ネジ部内に連通し、前記ボルト本体の前記頭部には前記接触センサが固定される雌ネジ部が形成され、前記接触センサの前記接触端部を前記ピンの前記他端部から離間させる際に、前記接触センサを前記ボルト本体の軸回りに所定角度回動させて、前記許容縮み量に対応した前記所定間隔を離間させるものである。

【0014】

またこの発明は、雄ネジ部と頭部とを有したボルト本体の中心軸方向に穿設された深穴を備え、前記深穴内の底部に一端部が固定され、固定された前記一端部以外は前記深穴の内周面に拘束されないピンが前記深穴内に設けられ、前記ボルト本体の前記頭部に固定され、前記雄ネジ部に掛かる軸力により前記ピンの他端部に離接可能に設けられた接触センサを備えた緩みセンサ付きボルトが設けられ、前記緩みセンサ付きボルトが、締結対象物の雌ネジ部材とともに前記締結対象物に取り付けられた状態で、前記接触センサから緩み検知信号を受けて、前記ボルト本体に緩みが生じていることを表示する表示装置を備え、使用状態において、前記ボルト本体の前記締結状態に緩みが生じ、前記ボルト本体の縮みが所定の許容縮み量に達すると前記ピンの他端部で、前記接触センサの前記接触端部が離間状態から接触状態になり、前記接触センサから緩み検知信号を出力し、前記表示装置により前記ボルト本体の緩みが表示される緩み検出システムである。

【発明の効果】

【0015】

この発明の緩みセンサ付きボルトとその使用方法並びに緩み検出システムによれば、簡単な構成で、構造物への取り付けも容易であり、確実にボルトの緩みを検知することができる。さらに、ボルトの緩みの検知精度も高く、確実にボルトの緩みを検知して、外部に知らせることができ、締結対象物の構造物の安全性や締結安定性を容易に高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】この発明の第一実施形態の緩みセンサ付きボルトのボルトを示す断面図である。

【図2】第一実施形態の緩みセンサ付きボルトのピンを示す正面図である。

【図3】第一実施形態の緩みセンサ付きボルトの接触センサを示す正面図である。

【図4】第一実施形態の緩みセンサ付きボルトの使用状態を示す縦断面図（ａ）、Ａ－Ａ断面図（ｂ）、Ｂ－Ｂ断面図（ｃ）である。

【図5】第一実施形態の緩みセンサ付きボルトの使用状態を示す部分拡大縦断面図である。

【図6】第一実施形態の緩みセンサ付きボルトの緩み検知状態を示す縦断面図である。

【図7】第一実施形態の緩みセンサ付きボルトの緩み検知状態を示す部分拡大縦断面図である。

【図8】第一実施形態の緩みセンサ付きボルトの軸方向の張力である軸力とボルトの雄ネジ部の軸方向の伸びの関係を示すグラフである。

【図9】第一実施形態の緩みセンサ付きボルトの緩み検知持の動きを示す部分拡大縦断面図である。

【図10】第一実施形態の緩みセンサ付きボルトの他の使用状態を示す縦断面図である。

【図11】第一実施形態の緩みセンサ付きボルトを用いた緩み検知システムを示す概略図である。

【図12】この発明の第二実施形態の緩みセンサ付きボルトを示す断面図である。

【図13】第二実施形態の緩みセンサ付きボルトの接触センサを示す正面図である。

【図14】第二実施形態の緩みセンサ付きボルトの使用状態を示す縦断面図（ａ）、Ｃ－Ｃ断面図（ｂ）、Ｄ－Ｄ断面図（ｃ）である。

【図15】第二実施形態の緩みセンサ付きボルトの使用状態を示す部分拡大縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、この発明の緩みセンサ付きボルトの第一実施形態について、図１～図８を基にして説明する。この実施形態の緩みセンサ付きボルト１０は、図１に示すように、雄ネジ部１２ａと頭部１４から成るボルト本体１２を備える。雄ネジ部１２ａの中心軸Ｃ方向には、頭部１４の天面１４ａから深穴１６が穿設され、深穴１６には、後述する接触センサ２２が挿入され固定される。

【0018】

深穴１６は、ボルト本体１２の頭部１４から、ボルト本体１２の雄ネジ部１２ａの頭部１４側の１／３程度の長さに亘り形成され、深穴１６内の底部には、内径が僅かに小さく形成された小径部１６ａが形成されている。小径部１６ａは、後述するピン２０が嵌合され保持固定可能な短い長さに形成されている。ピン２０が固定される小径部１６ａ以外の深穴１６は、内径が僅かに大きく、深穴１６の内周面にピン２０が接触せず、ピン２０が拘束されない径に形成されている。

【0019】

ボルト本体１２の頭部１４内の深穴１６は、頭部１４で、深穴１６の内径が大きくなり天面１４ａで開口し、且つ接触センサ２２が固定される雌ネジ部１６ｂが形成されている。雌ネジ部１６ｂは、中心軸Ｃ方向の長さが、頭部１４の中心軸Ｃ方向の幅よりも僅かに短く、雌ネジ部１６ｂが形成された端面１６ｃの位置は、ボルト本体１２の頭部１４の裏面１４ｂよりも中心軸Ｃ方向に、僅かの間隔Ｌ_１だけ天面１４ａ側に位置している。

【0020】

ボルト本体１２の深穴１６に設けられるピン２０は、図２に示すように円柱状の金属製の棒であり、外径が深穴１６の小径部１６ａに圧入可能な径であり、先端２０ａの角部が面取りされ、基端面２０ｂは平面に形成されている。ピン２０の長さＰ_０は、深穴１６の小径部１６ａに先端２０ａが固定された状態で、基端面２０ｂが、深穴１６の端面１６ｃよりも僅かに突出して、頭部１４の天面１４ａ側に位置する長さである。

【0021】

ボルト本体１２の深穴１６に設けられる接触センサ２２は、図３に示すように、ボルト本体１２の頭部１４の雌ネジ部１６ｂに螺合する雄ネジ部２２ａが形成された円柱状であり、先端部には、ピン２０に対する接触状態を検知する接触端部２４を有している。接触端部２４は、対向した部材に接触したことを電気的に検知するとともに、僅かに突没可能に設けられている。接触センサ２２は、接触端部２４がピン２０に接触すると、電気的に内部回路の接点が開いて又は閉じて、接触状態を検知してリード線１８から出力可能に形成されている。

【0022】

接触センサ２２は、取り付け後に経時的に緩むと検知精度が低下し又は検知不能になるので、接触センサ２２の雄ネジ部２２ａは、緩みの生じない波ネジである雄ネジが形成されていると良い。雄ネジ部２２ａのネジ山２３は、例えば、ネジ山２３が一定の周期で軸方向に波状に形成されているもので、この波状のネジ山２３の波は、標準ネジのつるまき線に対して正逆のサイクロイド曲線等を一サイクルとした周期的な波状の曲線で形成されている。ネジ山２３の波の周期は、雄ネジ部２２ａの１周３６０°に対して、例えば１８０°又は１２０°であり、雄ネジ部２２ａの周面を１周する間に２サイクル又は３サイクルの周期で波形状にネジ山２３が形成されている。ネジ山２３の１サイクルの正逆の波の頂点間の間隔は、この雄ネジ部２２ａの１ピッチの間隔よりも広いもので、雌ネジ部１６ｂに螺合した状態で、雄ネジ部２２ａのネジ山２３が弾性変形して螺合可能な間隔に形成されている。

【0023】

次に、この実施形態の緩みセンサ付きボルト１０の使用方法について説明する。緩みセンサ付きボルト１０は、図４、図５に示すように、ボルト本体１２の深穴１６内の小径部１６ａにピン２０の先端２０ａが圧入されて固定された状態で、締結対象物２６，２８をナット３０と頭部１４との間に挟持して、ボルト本体１２の雄ネジ部１２ａと一体の頭部１４又は締結対象物２６，２８側の雌ネジ部材であるナット３０を、互いに相対的に回転させて締め付けて固定する。このとき、接触センサ２２は深穴１６の雌ネジ部１６ｂに螺合されていても良いが、接触センサ２２をボルト本体１２の締結後に取り付けても良い。

【0024】

ボルト本体１２の締め付けは、所定の締め付けトルクで行う。このとき、ボルト本体１２の雄ネジ部１２ａには中心軸Ｃ方向に張力である軸力Ｔがかかり、この軸力Ｔに比例して、雄ネジ部１２ａは伸張する。この関係は、雄ネジ部１２ａの弾性係数（ヤング率）により定まるもので、ほぼ図８に示すように、軸力Ｔ（応力）と伸び量Ｄ（歪み）は比例関係にある。

【0025】

ボルト本体１２とナット３０により、ホルト本体１２の雄ネジ部１２ａの太さ等により決められた標準軸力で締結対象物２６，２８を締結した後、接触センサ２２の設定を行う。接触センサ２２の設定は、ホルト本体１２の雄ネジ部１２ａに標準軸力が掛かる締め付けトルクでボルト本体１２を締結した後、接触センサ２２を深穴１６内に螺合し、接触端部２４をボルト本体１２内のピン２０の基端面２０ｂに接触させる。このとき、接触端部２４が接触センサ２２内に没入して移動しないように、接触位置で螺合を止め、接触端部２４には圧力がかかっていない状態とする。なお、ホルト本体１２の標準軸力でボルト本体１２を締結する前に、接触センサ２２を深穴１６内に螺合し、接触端部２４をボルト本体１２内のピン２０の基端面２０ｂに接触させ、その後、標準軸力でボルト本体１２を締結しても良い。しかし、標準軸力でのボルト本体１２を締結後、雄ネジ部１２ａは伸び量Ｄ_１の分だけ伸張するので、再度接触センサ２２の接触端部２４をピン２０の基端面２０ｂに接触させる必要がある。

【0026】

この状態から、接触センサ２２の接触端部２４を、ピン２０の基端面２０ｂから所定間隔Δｄだけ離間させる。所定間隔Δｄは、図８に示すように、所定のトルクで締結対象物２６，２８を締結したときのボルト本体１２にかかる軸力Ｔ_０による伸び（歪み）Ｄ_０に対して、締結対象物２６，２８に取り付けられたボルト本体１２の緩みにより、雄ネジ部１２ａの張力である軸力がＴ_１に低下して、雄ネジ部１２ａが、伸び量Ｄ_０から僅かの縮みを生じて伸び量Ｄ_１になった場合の、許容縮み量ΔＤに対応した値である。許容縮み量ΔＤは、それ以上ボルト本体１２に許容される締め付け力の低下によるボルト本体１２の雄ネジ部１２ａの縮み量である。

【0027】

即ち、所定間隔Δｄは、図５で示す雄ネジ部１２ａの、無負荷状態での深穴１６内での所定の長さＬ_０に対して、締結当初の所定の軸力が、ボルト本体１２の緩みにより低下し、図９に示すように、ボルト本体１２の雄ネジ部１２ａの縮み量に対応し、雄ネジ部１２ａの内の長さＬ_０に対応する部分の伸びの減少量であり、縮み量である。ここで、長さＬ_０は、雄ネジ部１２ａの深穴１６の長さの内の、雄ネジ部１２ａにかかる軸力により伸縮する部分であって、深穴１６の小径部１６ａに圧入されたピン２０に対して、相対的に伸縮する部分の長さである。且つ、ピン２０は、深穴１６内で、ボルト本体１２の伸縮にかかわらず、深穴１６の小径部１６ａに先端２０ａが固定されているので、小径部１６ａに保持されない部分の長さが長さＬ_０である。ボルト本体１２の頭部１４の裏面１４ｂからピン２０の基端面２０ｂまでの間隔は、ボルト本体１２においても、ボルト本体１２の締結による伸縮に影響しない部分である。

【0028】

従って、所定間隔Δｄは、無負荷状態でのボルト本体１２の雄ネジ部１２ａの所定部分の長さＬ_０に対して、ボルト本体１２に緩みが生じ、雄ネジ部１２ａの張力である軸力がＴ_１に低下して、上記のように雄ネジ部１２ａが、伸び量Ｄ_０から僅かの縮みを生じて伸び量Ｄ_１になった場合の許容縮み量ΔＤに比例したもので、図８に示す応力と歪みの関係から導き出される値である。所定間隔Δｄが算出されると、接触センサ２２の接触端部２４の先端位置を、ピン２０の基端面２０ｂから所定間隔Δｄだけ離間させて位置決めする。接触端部２４の先端位置は、接触センサ２２の回動角度と雄ネジ部２２ａのピッチで定まる。従って、所定間隔Δｄを求めた後、所定間隔Δｄに対応した距離を、接触センサ２２の雄ネジ部２２ａの回動角度として算出し、接触端部２４の先端位置の位置決めを行う。

【0029】

なお、所定間隔Δｄを定めるパラメータは、ボルト本体１２の雄ネジ部１２ａの太さ、深穴１６とピン２０により定める長さＬ_０の値、その他ボルト本体１２の材質等により設定されるもので、これらのパラメータを考慮して、実測により所定間隔Δｄを算出し、所定間隔Δｄに対応する接触センサ２２の回動角度として設定し、接触端部２４の位置決めを行うと良い。

【0030】

また、使用状態において、深穴１６により設定される長さＬ_０に対して、締結対象物２６，２８の間隔が狭い場合には、図１０に示すように、ナット３０と締結対象物２６との間に座金３２等のスペーサを介在させて、ボルト本体１２の雄ネジ部１２ａに、少なくとも長さＬ_０に対応した部分には締結による軸力がかかるように取り付けると良い。

【0031】

この実施形態の緩みセンサ付きボルト１０によれば、接触センサ２２を用いた簡単な構成であり、構造物等の締結対象物２６，２８への取り付けも容易であり、ボルト本体１２の緩みを、雄ネジ部１２ａの縮みとして、図９に示すように接触センサ２２の検知端部２４で電気的に確実に検知することができる。リード線１８からの検知出力は、接触端部２４がピン２０に接触したか否かのＯＮ，ＯＦＦ信号であるが、ボルト本体１２の緩みが許容縮み量ΔＤに対応した閾値としての所定間隔Δｄを、高精度に検出できるので、ボルト本体１２の緩みを早期に検出して、増し締め等の管理を行うことができ、締結対象物２６，２８の締結状態の安全性、安定性を確実に高めることができる。

【0032】

次に、この実施形態の緩みセンサ付きボルト１０を利用した緩み検出システム４０について、図１１を基にして説明する。この実施形態の緩みセンサ付きボルト１０は、複数の工場Ａ，Ｂに設けられた装置の構造物を締結したもので、締結対象物２６，２８を緩みセンサ付きボルト１０を用いて締結固定したものである。この実施形態の緩みセンサ付きボルト１０の出力は、各接触センサ２２に並列に接続された並列配線３４に接続され、並列配線３４は、緩みセンサ付きボルト１０の接触センサ２２がＯＮしたことを表示するランプ表示盤４２に接続されている。ランプ表示盤４２は、各装置Ａ，Ｂ毎に設けられ、さらに各装置Ａ，Ｂのいずれかの緩みセンサ付きボルト１０の接触センサ２２がＯＮするとランプが点灯するランプ表示盤４４と、ランプ表示盤４２，４４の表示を送信する無線の発信機４６とが、各工場Ａ，Ｂ毎に設けられている。発信機４６の出力は、工場Ａ，Ｂとは離れた所にある表示盤４８やパソコン４９に出力され、緩みセンサ付きボルト１０がＯＮしたことを表示する。

【0033】

この実施形態の緩みセンサ付きボルト１０を利用した緩み検出システム４０によれば、接触センサ２２により安価で高精度の装置で緩み検知を可能にし、確実にボルト本体１０の緩みを検知して、補修することができる。また、工場内の締結対象物２６，２８及び緩みセンサ付きボルト１０を確実にモニタリングすることができ、締結対象物２６，２８の安定な締結を可能にしている。

【0034】

次に、この発明の緩みセンサ付きボルトの第二実施形態について、図１２～図１５を基にして説明する。ここで、上記実施形態と同様の構成は、同一の符号を付して説明を省略する。この実施形態の緩みセンサ付きボルト５０は、防水機能を備えたもので、ボルト本体５２は、図１２に示すように、頭部１４の天面１４ａに後述する水密構造の接触センサ５４が嵌合する円筒状の突部５６が形成されている。突部５６には、同心状に円孔５６ａが形成され、円孔５６ａは、深穴１６の雌ネジ部１６ｂよりも大きい内径に形成されている。

【0035】

接触センサ５４は、図１３に示すように、上記実施形態と同様に、ボルト本体５２の雌ネジ部１６ｂに螺合する雄ネジ部２２ａが形成された円柱状であり、先端部にピン２０に対する接触状態を検知する接触端部２４を有している。接触端部２４は、僅かに突没可能に設けられ、ピン２０に接触すると、電気的に内部回路の接点が閉じて、接触状態を検知して出力可能に形成されている。さらに、接触センサ５４も、その雄ネジ部２２ａは、緩みの生じない波ネジである雄ネジが形成されている。

【0036】

接触センサ５４の雄ネジ部２２ａの基端側は、ボルト本体５２の突部５６の円孔５６ａに嵌合可能な外形の円柱部５４ａが形成され、円柱部５４ａに、Ｏリング等のシール部材６０が嵌合するシール溝５８が環状に２本形成されている。シール溝５８には、シール部材６０が嵌合し、ボルト本体５２の突部５６の円孔５６ａに、シール部材６０が水密状態で嵌合可能に形成されている。

【0037】

次に、この実施形態の緩みセンサ付きボルト５０の使用方法について説明する。緩みセンサ付きボルト５０は、図１４、図１５に示すように、ボルト本体５２の深穴１６内にピン２０が嵌合され固定された状態で、締結対象物２６，２８をナット３０と頭部１４との間に挟持して、ボルト本体５２の頭部１４又はナット３０を相対的に回転させて締め付けて固定する。このとき、接触センサ５４は深穴１６の雌ネジ部１６ｂに螺合されていても良いが、接触センサ５４をボルト本体５２の締結後に取り付けても良い。

【0038】

ボルト本体５２の締め付けは、上記実施形態と同様に行う。ボルト本体５２により、所定の締め付け力で締結対象物２６，２８を締結した後、接触センサ５４の設定を行う。接触センサ５４の設定も、上記実施形態と同様に、ホルと本体５２の雄ネジ部１２ａの標準軸力でボルト本体５２を締結前又は後、接触センサ５４を深穴１６内に螺合し、接触端部２４をボルト本体５２内のピン２０の基端面２０ｂに接触させる。このとき、接触端部２４が接触センサ５４内に没入しないように、接触位置で螺合を止める。この後、上記実施形態と同様に、ボルト本体５２の雄ネジ部１２ａの許容縮み量ΔＤに対応した値の所定間隔Δｄだけ、接触センサ５４の接触端部２４をピン２０の基端面２０ｂから離間させる。所定間隔Δｄの離間は、所定間隔Δｄに対応した距離を接触センサ５４の雄ネジ部２２ａの回動角度として算出し、接触端部２４の位置決めを行う。

【0039】

この実施形態の緩みセンサ付きボルト５０は、水密構造で接触センサ５４がボルト本体５２に取り付けられ、雨水やオイル等の液体が侵入可能な環境や、水中における締結状態でのボルト本体５４の緩みを確実に検知することができる。

【0040】

なお、この発明の緩みセンサ付きボルトは上記実施形態に限定されるものではなく、接触センサの種類は、問わないもので、ボルト本体の雄ネジ部にかかる軸力の緩みにより、ボルト本体中のピンに接触端部が接触して、雄ネジ部の縮みを検知可能な構造であれば良い。接触センサの取り付けも、ネジにより固定するほか、嵌合固定する形式でも良い。

【符号の説明】

【0041】

１０，５０ 緩みセンサ付きボルト
１２，５２ ボルト本体
１２ａ，２２ａ 雄ネジ部
１４ 頭部
１６ 深穴
１８ リード線
２０ ピン
２０ａ 先端部
２０ｂ 基端面
２２，５４ 接触センサ
２４ 接触端部
２６，２８ 締結対象物
３０ ナット
４０ 緩み検出システム
５８ シール溝
６０ シール部材

【要約】

【課題】簡単な構成で、構造物への取り付けも容易であり、確実にボルトの緩みを検知することができる緩みセンサ付きボルトとその使用方法並びに緩み検出システムを提供する。
【解決手段】雄ネジ部１２ａと頭部１４とを有したボルト本体１２の中心軸Ｃ方向に穿設された深穴１６を備える。深穴１６内の底部に一端部が固定され、固定された一端部以外は深穴１６の内周面に拘束されないピン２０を、深穴１６内に有する。ボルト本体１２の頭部１４に固定され、雄ネジ部１２ａに掛かる軸力によりピン２０の他端部に離接可能に設けられた接触センサ２２を備える。接触センサ２２は、ボルト本体１２の緩みによりボルト本体１２の軸方向に掛かる軸力が低下してボルト本体１２の雄ネジ部１２ａが縮み、ピン２０の他端部に対して接触センサ２２の接触端部が、離間状態から接触状態になったことを示す信号を出力する。
【選択図】図５

【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】

【図14】

【図15】