特許 7584752 締着強度検出装置に使用する無線電波送信装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-08

(45)【発行日】2024-11-18

(54)【発明の名称】締着強度検出装置に使用する無線電波送信装置

(51)【国際特許分類】

   G01L 5/00 20060101AFI20241111BHJP

   H01Q 9/26 20060101ALI20241111BHJP

   F16B 31/02 20060101ALI20241111BHJP

【ＦＩ】

G01L5/00 103E

H01Q9/26

F16B31/02 P

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020074682

(22)【出願日】2020-04-20

(65)【公開番号】P2021173543

(43)【公開日】2021-11-01

【審査請求日】2023-01-23

(73)【特許権者】

【識別番号】304027349

【氏名又は名称】国立大学法人豊橋技術科学大学

(73)【特許権者】

【識別番号】598013404

【氏名又は名称】トーヨーメタル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149320

【弁理士】

【氏名又は名称】井川 浩文

(74)【代理人】

【識別番号】100113664

【弁理士】

【氏名又は名称】森岡 正往

(74)【代理人】

【識別番号】110001324

【氏名又は名称】特許業務法人ＳＡＮＳＵＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】松本 幸大

(72)【発明者】

【氏名】大村 廉

(72)【発明者】

【氏名】ミハイル シドロフ

(72)【発明者】

【氏名】大久保 敦之

【審査官】松山 紗希

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１３２８４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－００４７９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１２４０１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国立大学法人豊橋技術科学大学 Press Release，2019年09月17日，２－３、６頁，[online], <URL>https://www.tut.ac.jp/docs/190917kisyakaiken.pdf，[2023年12月25日検索]

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｌ ５／００－５／２８

Ｈ０１Ｑ １／００－１／１０，１／２７－１／５２

Ｈ０１Ｑ ５／００－１１／２０

Ｆ１６Ｂ ２３／００－４３／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

中心部に締着手段の軸部を挿通可能とする筒状に形成され、該締着手段によって被締着物とともに締着される本体部と、前記本体部に対するひずみの状態を検出する検出手段とを備え、前記締着手段による締着強度の状態を検出するための締着強度検出装置において、
前記検出手段によって検出される検出値を無線送信するための送信部と、
前記本体部の筒状を構成する周壁部の外側表面の周方向に延出する適宜長さのショートバーと、
前記周壁部の外側表面の範囲内に配設され、適宜長さを有しつつ線状または帯状に形成されたアンテナと
を備えることを特徴とする締着強度検出装置に使用する無線電波送信装置。

【請求項2】

中央に締着手段を挿通可能とする挿通部を有する締着力伝達部および該締着力伝達部の周辺に放射状に延出する隔壁部によって構成される計測部を有し、該締着手段によって被締着物とともに締着される本体部と、前記本体部に対するひずみの状態を検出する検出手段とを備え、前記締着手段による締着強度の状態を検出するための締着強度検出装置において、
前記検出手段によって検出される検出値を無線送信するための送信部と、
前記本体部の筒状を構成する周壁部に形成されるものであって、前記計測部を構成する前記隔壁部が形成される部分の外周面を含み、前記隔壁部が形成されていない部分を該周壁部の外側を仮想的に包囲するときの表面とすることによって形成される外側表面と、
前記周壁部の前記外側表面の周方向に延出する適宜長さのショートバーと、
前記周壁部の前記外側表面の範囲内に配設され、適宜長さを有しつつ線状または帯状に形成されたアンテナと
を備えることを特徴とする締着強度検出装置に使用する無線電波送信装置。

【請求項3】

中心部に締着手段の軸部を挿通可能とする筒状に形成され、該締着手段によって被締着物とともに締着される本体部と、前記本体部に対するひずみの状態を検出する検出手段とを備え、前記締着手段による締着強度の状態を検出するための締着強度検出装置において、
前記検出手段によって検出される検出値を無線送信するための送信部と、
前記本体部を構成する部材の周辺を覆うとともに該本体部の一部として設けられ、該本体部の筒状を構成する周壁部の外側表面を形成する包囲部と、
前記周壁部の外側表面の周方向に延出する適宜長さのショートバーと、
前記周壁部の外側表面の範囲内に配設され、適宜長さを有しつつ線状または帯状に形成されたアンテナと
を備えることを特徴とする締着強度検出装置に使用する無線電波送信装置。

【請求項4】

前記アンテナは、前記線状または帯状に形成される軸線を繰り返し折曲または湾曲させて適宜長さを有しつつ、前記本体部の筒状を構成する周壁部の外側表面の周方向へ延出して設けられている請求項１～３のいずれかに記載の締着強度検出装置に使用する無線電波送信装置。

【請求項5】

線状または帯状の形成される前記アンテナの軸線は、２つの任意の方向に断続的に配設された基準領域と、該基準領域の２つの方向の間を連続させるように配設された連続領域とが設けられている請求項４に記載の締着強度検出装置に使用する無線電波送信装置。

【請求項6】

前記基準領域は、前記周方向に平行となる２つの方向に配設されて形成される領域であり、前記連続領域は、該周方向に直交する方向に配設されて形成される領域である請求項５に記載の締着強度検出装置に使用する無線電波送信装置。

【請求項7】

前記ショートバーおよび前記アンテナは、予め柔軟な基板の表面に形成されており、該基板を前記本体部の筒状を構成する周壁部の外側表面に貼着することにより該表面に配置されたものである請求項１～６のいずれかに記載の締着強度検出装置に使用する無線電波送信装置。

【請求項8】

前記基板に形成されるアンテナは、その終端から適宜範囲が切除可能に設けられ、前記基板の表面には、送信すべき無線の周波数に対応する長さを表示する切除位置が表示されている請求項７に記載の締着強度検出装置に使用する無線電波送信装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、締着強度検出装置における無線電波送信装置に関するものであり、特に締着手段による締着強度の状態を検出した検出値を送信するための装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

ボルトおよびナット等により締着させる締着手段は、被締着物を締着固定するために使用するものであるが、締着させた状態を長期間継続させる場合には、その締着強度が変化することがあった。この締着強度の変化とは、専ら緩みを生じさせるものであり、被締着物に生じる振動によって、または温度変化に伴う膨張・収縮によって緩みを生じさせることがあった。

【0003】

締着手段の緩み（締着強度の変化）を検出することは容易でないことから、ひずみゲージによる強度の変化を検出するものや、加速度センサまたは地磁気センサ等により締着部材の姿勢の変化を検出するものがあり、これらのセンサ等によって検出したデータをアンテナによって送信し得る装置が提案されていた（特許文献１および２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１０－１８５８０９号公報

【文献】特開２０１７－１６１４７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

前掲の特許文献１および２に開示される技術は、締着強度を検出すための装置が締着部材（ボルト）の内部に挿入された構成となっており、締着部材（ボルト）そのものの強度を維持する必要があり、その必要性からボルトの加工が困難となることが懸念されていた。また、アンテナによって検出データを送信することとなれているが、そのアンテナの構造については開示されておらず、ボルトの内部に埋設するような極めて微細な構造の装置において所望の送信が可能となり得るかについても懸念されるところであった。

【0006】

本発明は、上記諸点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、締着部材を加工せずに締着強度を検出し、その検出値を電波により送信できる装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

そこで、本発明は、締着手段による締着強度の状態を検出するための締着強度検出装置において、中心部に前記締着手段の軸部を挿通可能とする筒状に形成され、該締着手段によって被締着物とともに締着される本体部と、前記本体部に対するひずみの状態を検出する検出手段と、前記検出手段によって検出される検出値を無線送信するための送信部と、前記本体部の筒状を構成する周壁部の外側表面または該周壁部の外方を包囲する仮想面の周方向に延出する適宜長さのショートバーと、前記周壁部の外側表面または該周壁部の外方を包囲する仮想面の範囲内に配設され、適宜長さを有しつつ線状または帯状に形成されたアンテナとを備えることを特徴とする。

【0008】

上記構成によれば、本体部は、締着部材（締着手段）とは異なる部材で構成され、この本体部に作用するひずみの状態を測定することで締着強度を検出するものとなる。また、アンテナおよびショートバーは、本体部の筒状を構成する周壁部の外側表面または該周壁部の外方を包囲する仮想面の範囲内に配設されることから、本体部が装着される領域内において無線電波送信装置を構築することができる。なお、本体部は、金属等による導体で構成されるものとすれば、アンテナの給電部との接合により、本体部をグランドとして機能させることができる。この場合、ショートバーは、その先端において導体に接合されることにより短絡させ、アンテナのインピーダンスを調整することができる。このショートバー先端の接合点と導体（本体部）との間に所定の誘電率を有する材料を設けることで、さらにインピーダンス調整を行うことも可能となる。

【0009】

なお、周壁部の外方を包囲する仮想面とは、現実に本体部の周壁部外方を包囲する包囲部材によって構成される面のほか、包囲部材を設けることなく仮想的に包囲する場合に形成される面を含むものと意味する。その仮想面の範囲内または周壁部の外側表面の範囲内とは、当該表面の面積内に収めることと同義であり、当該表面から外部へ逸脱することなく設けられることを意味するものである。従って、締着手段によって被締着物とともに締着された状態にあっても、締着手段その他の部材を支障なく使用できる状態となるものである。

【0010】

上記構成の発明において、前記アンテナは、前記線状または帯状に形成される軸線を繰り返し折曲または湾曲させて適宜長さを有しつつ、前記本体部の筒状を構成する周壁部の外側表面または該周壁部の外方を包囲する仮想面の周方向へ延出して設けられているものとすることができる。

【0011】

このような構成の場合には、限られた範囲内おいて適宜長さのアンテナを構成することができる。適宜長さとは、無線送信すべき電波の波長（λ）の１／４を基準とする長さであり、９００～９４０ＭＨｚの周波数の電波の場合であれば、概ね８３ｍｍ～８０ｍｍが基準となることから、上記帯域の電波を送信させる場合においても、本体部の筒状を構成する周壁部の外側表面または周壁部の外方を包囲する仮想面の範囲内に設けることが可能となる。

【0012】

上記構成の発明において、線状または帯状に形成される前記アンテナの軸線は、２つの任意の方向に断続的に配設された基準領域と、該基準領域の２つの方向の間を連続させるように配設された連続領域とが設けられているものとすることができる。この場合における基準領域は、前記周方向に平行となる２つの方向に配設されて形成される領域とし、連続領域は、該周方向に直交する方向に配設されて形成される領域とすることができる。

【0013】

このような構成の場合には、二方向に延出する基準領域と、両者を連続する連続領域とにより、連続するアンテナが形成され、その全長によってアンテナの適宜長さとすることができる。そして、基準領域を周方向に平行な方向に配設し、連続領域を直交方向に配設することにより、基本的には、本体部の周壁部の外側表面または包囲する仮想表面の周方向へ延出して設けられるとともに、該本体部の肉厚寸法を利用することができる。

【0014】

前記各構成の発明において、前記ショートバーおよび前記アンテナは、予め柔軟な基板の表面に形成されており、該基板を前記本体部の筒状を構成する周壁部の外側表面に貼着することにより該表面に配置されたものとすることができる。

【0015】

上記構成によれば、ショートバーおよびアンテナを本体部の外側表面に直接設ける必要はなく、送信すべき電波の周波数に応じた長さのアンテナを予め基板上に設けることができ、本体部の外側表面が平滑でない状態においてもショートバーおよびアンテナを所定の形状および長さによって構成させることが容易となる。

【0016】

上記構成の場合には、前記基板に形成されるアンテナが、その終端から適宜範囲が切除可能に設けられ、前記基板の表面には、送信すべき無線の周波数に対応する長さを表示する切除位置が表示されるように構成することができる。

【0017】

このような構成によれば、アンテナの全長は、終端部分を適宜切除することにより変更することが可能となり、この全長の変更により、所望の周波数による電波を送信させることができる。特に、近隣において、同時に複数の締着手段を使用し、当該締着手段による締着強度を検出するための検出装置を設置する場合には、個々の締着手段における締着強度の検出値を電波の周波数ごとに区別して使用することができる。さらに、周波数ごとに締着手段の位置を関連付けることにより、締着手段の位置を周波数により特定することができる。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、締着手段によって被締着物とともに締着される本体部を使用して締着強度の状態が検出され、当該本体部の周壁部外側にアンテナが配設される構成であることから、締着部材（締着手段）そのものを加工する必要がない。また、検出される本体部のひずみ状態は送信部によって送信用信号に変換され、アンテナによって無線送信されることから、締着強度検出装置による検出値は無線送信され得ることとなる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】締着強度検出装置の形態を示す説明図である。

【図2】無線電波送信装置に係る第１の実施形態を示す説明図である。

【図3】第１の実施形態の変形例を示す説明図である。

【図4】第１の実施形態の変形例を示す説明図である。

【図5】無線電波送信装置に係る第２の実施形態を示す説明図である。

【図6】無線電波送信装置に係る第３の実施形態を示す説明図である。

【図7】第３の実施形態の変形例を示す説明図である。

【図8】実施形態の使用態様を示す説明図である。

【図9】実施形態の使用態様を示す説明図である。

【図10】実施形態の他の変形例を示す説明図である。

【図11】実施形態の他の変形例を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の無線電波送信装置が使用される締着強度検出装置の概略を示す図である。なお、図１（ａ）は分解斜視図であり、図１（ｂ）は装置全体の斜視図である。これらの図に示されているように、締着強度検出装置は、専ら本体部１によって構成され、この本体部１は、計測部１０ａと、この計測部１０ａの表裏両面に積層される底面部１０ｂおよび天板部１０ｃとを備える構成である。底面部１０ｂおよび天板部１０ｃは、図１（ａ）のように、個別に構成した状態で作製し、使用時に一体化させて（積層させた状態で）使用してもよいが、図１（ｂ）に示すように、当初より一体的に設ける構成としてもよい。また、底面部１０ｂおよび天板部１０ｃは、締着時における被締着物の表面または座金によって代替させてもよい。なお、被締着物の表面または座金によって代替させる場合には、計測部１０ａのみで本体部１を構成することとなる。

【0021】

計測部１０ａは、中央の締着力伝達部２と、その周辺に放射状に延出する隔壁部３とで構成されており、締着力伝達部２または隔壁部３の一部にひずみセンサ４が設置されるものである。また、隔壁部３によって隔てられた空間部分には電池５および送信部６などを配置することができるようになっている。

【0022】

上記の締着力伝達部２は、中央に挿通部（貫通孔）２１ａが設けられ、締着手段（例えば、ボルトの軸部）を挿通可能としている。また、十分な幅寸法Ｗ１を有する筒状（円筒状）に形成されたものであり、締着手段等と間で十分に当接可能（締着力の伝達可能）な面積を保持させている。さらに、締着力が作用する方向（長さ方向）の肉厚Ｈ１は幅寸法Ｗ１に比較して十分に小さく構成され、締着力（圧縮力）の作用により座屈しないような形状としている。

【0023】

隔壁部３は、締着力伝達部２と一体的に構成されており、隣接する相互の隔壁部３が、等間隔（同じ中心角）で分散して設けられている。締着力が作用する方向に同じ高さ方向の肉厚Ｈ２で構成されるとともに、それぞれの隔壁部３の幅寸法Ｗ２は、十分に当接可能な面積を有する程度としている。隔壁部３は、隣接する隔壁部３との間に空隙部２２を形成する機能のほかに、締着力伝達部２とともに、締着力を伝達する機能を有するものであるため、上記当接可能な面積を有しつつ、肉厚Ｈ２を幅寸法Ｗ２に比較して十分に小さくすることにより座屈しないように構成したものである。

【0024】

締着力伝達部２および隔壁部３が、ともに同じ高さ寸法としていることから、締着手段がボルトおよびナットである場合には、これらの締着面に同時に当接することが可能であり、その締着手段による締着力を分散しつつ支持（伝達）することができるものである。締着手段が、座金を使用する場合には、当該座金によって分散される圧縮力を双方によってさらに分散させるものとしている。

【0025】

さらに、締着力が作用する方向（上下方向）には底面部１０ｂおよび天板部１０ｃを配置するものとしており、この底面部１０ｂおよび天板部１０ｃにボルト頭部や座金などが当接されると、締着により作用する圧縮力（締着力）の全部が底面部１０ｂおよび天板部１０ｃを介して、締着力伝達部２および隔壁部３に分散させつつ伝達させることができる。底面部１０ｂおよび天板部１０ｃは、いずれも適宜な肉厚の概略円環状（例えば、図示のような円形の環状）に形成された部材であり、中央には、締着力伝達部２の挿通部（貫通孔）２１ａと同じ程度の径による挿通部（貫通孔）２１ｂ，２１ｃが設けられ、これら全体が一体の挿通部（貫通孔）２１を形成し、締着手段を挿通可能としている。

【0026】

図１（ｂ）に示すように、底面部１０ｂおよび天板部１０ｃの外径を締着力伝達部２の外径よりも大きく構成することにより、締着力伝達部２と隔壁部３の上下の両端面（底部表面および上部表面）は、これらの底面部１０ｂおよび天板部１０ｃに対して、同時に当接されることとなる。特に、計測部１０ａの外径（複数の隔壁部３の先端を結んで形成されるときの外周の径）と同じ径とすることにより、一体化させた状態で、全体の外周を一致させることができる。また、底面部１０ｂおよび天板部１０ｃの外径を計測部１０ａの外径と同一にすることにより、全体として、挿通部（貫通孔）２１の周りに一体となる周壁部１１を構成できることとなり、その周壁部１１の外周部分には、外側表面１２を観念的に形成することができる。

【0027】

このような構成により、締着手段（ボルトの頭部）による締着力を受ける天板部１０ｃは、その締着力を分散し、他方の底面部１０ｂは、締着力伝達部２および隔壁部３から伝達される締着力を被締着材料に分散しつつ伝達することとなる。なお、概略環状とは、外縁形状が円形または他の多角形状を含むこと、および環状の周方向に連続しない（径方向に切断部を有する）場合を含むことを意味している。

【0028】

本発明は、締着強度の検出値を無線送信するものであることから、計測部１０ａには送信部６が設置されるものである。送信部６は、ひずみセンサ４および電池５に接続されており、ひずみセンサ４による計測部１０ａ（締着力伝達部２もしくは隔壁部３またはその双方）に生じるひずみの測定値の入力を受け、これを送信するものである。

【0029】

具体的には、例えば、ひずみセンサ４としてひずみゲージを用いる場合には、当該ひずみゲージを構成する回路に電圧を印加し、ひずみゲージの変形に伴う抵抗値の変化によって得られる出力電圧から締着強度を算出することができる。この出力電圧（アナログ信号）は、Ａ／Ｄ変換器によりデジタル信号に変換されたうえで出力される。本実施形態では、上記の送信データを電波によって無線送信するためにアンテナ７（図２参照）を設けている。従って、上記の送信データ（デジタル信号）は、変調器および発振器を介して高周波電流としてアンテナ７よって無線送信されるものである。

【0030】

アンテナは、図２（ａ）に示されるように、本体部１の周壁部１１の外側表面１２に設けられる。本体部１は、上述のように計測部１０ａ、底面部１０ｂおよび天板部１０ｃによって構成されるものであるから、これらが一体化して筒状に形成されるものであり、周壁部１１は、その筒状体の周壁を形成する部分であり、その外側表面１２を利用してアンテナ７を配置するのである。ここで形成するアンテナ７は、いわゆるモノポールアンテナであり、本体部１（特に底面部１０ｂ）の一部または全部を金属等による導体で構成することにより、当該本体部１（底面部１０ｂ）をグランドとして機能させることができる。この場合、ショートバー８を設けることにより、アンテナのインピーダンスを調整することができるものである。

【0031】

＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態は、図２（ａ）に例示するものであり、周壁部１１の外側表面１２を仮想面（周壁部１１の外側を仮想的に包囲したときの表面）として、その外側表面１２に形成されたものである。これは、計測部１０ａには、隔壁部３が形成されていない部分に外周面が存在しないため、周壁外周に円滑な表面が形成されないことから、仮想的に包囲したときの外側表面１２を使用するものである。なお、アンテナ７およびショートバー８は、部分的に支持されていることにより機能するため、そのような構成とするものであってよいものである。

【0032】

このようなアンテナ７およびショートバー８は、全体が支持されていない場合、使用される位置の周辺環境により欠損のおそれもあるため、図２（ｂ）に示すような基板（樹脂等によって構成された柔軟なフィルム等）９にアンテナ７およびショートバー８を形成し、当該基板９を外側表面（仮想面）１２に沿って貼着させるように構成することができる。この場合、計測部１０ａには隔壁部３の一部が外側表面１２の一部を構成し、また、底面部１０ｂおよび天板部１０ｃの外周面が外側表面１２の一部を構成することとなるから、当該部分を利用して貼着することができる。

【0033】

ところで、アンテナ７およびショートバー８は、この図２（ｂ）に例示しているように、給電部（給電点）７０で分岐され、ショートバー８は、外側表面１２の周方向へ延出して設けられ、その先端が接合部（接合点）８０において導体である本体部１（底面部１０ｂ）に接続されている。給電部（給電点）７０は、ショートバー８の接合部（接合点）８０と同様に、導体である本体部１（底面部１０ｂ）に接合され、当該本体部１（底面部１０ｂ）をグランドとして機能させている。従って、ショートバー８による短絡によりインピーダンスが調整されるものである。なお、インピーダンスの調整のため、ショートバー８の先端（接合部８０）と本体部１（底面部１０ｂ）との間に所定の誘電率を有する材料を設けてもよい。上記のアンテナ７は、基本的形状としては、ショートバー８と同様に、外側表面１２の周方向へ向かって延出して設けられるものであるが、繰り返し折曲した形状とし、延出方向（周方向）に向かって配置される２つの基本領域７１，７２と、その中間に配置され両者を連続させている連続領域７３とで形成される構成となっている。

【0034】

このように、アンテナ７を基本領域７１，７２と連続領域７３とで構成することにより、本体部１の外側表面１２によって構成される僅かな面積部分を有効に利用できるものとしている。すなわち、所定の周波数によって電波を送信する場合には、モノポールアンテナの場合、波長（λ）の１／４の長さを必要とすることから、例えば、９００～９４０ＭＨｚの周波数の電波の場合であれば、波長（λ）は約３３３ｍｍ～約３１９ｍｍとなるため、アンテナ７の全長は概ね８３ｍｍ～８０ｍｍを必要とする。そこで、上述のように、本体部１の外側表面１２を利用し、その周方向への長さと幅方向の長さの双方を使用することにより、必要な長さのアンテナ７を当該外側表面１２の範囲内に形成させることができるものである。

【0035】

＜変形例＞
上記のような基本領域７１，７２は、２つに限定されるものではなく、複数の基本領域を形成してもよい。例えば、図３（ａ）に示すように、比較的短尺の基本領域７１ａ，７１ｂ，・・・７１ｎを周方向へ延出させて設け、この両端の間を交互に連続させる連続領域７３ａ，７３ｂ,・・・７３ｎを配置する構成としてもよい。また、外側表面の幅方向の長さによっては、図３（ｂ）に示すように、上記構成を周方向に２箇所配置してもよい。

【0036】

さらに、２つの基本領域７１，７２を設ける場合、両者を平行に設けることができるが、図４（ａ）に示すように、平行ではないが、周方向に延出させる構成としてもよい。この場合、図示する例示のように、２つの直線状に構成してもよいが、これらを曲線状で構成してもよい。直線状とすることにより、アンテナ７の全長を設計しやすいが、外側表面１２の形状（本体部１の形状）に応じて適宜形状を選択すればよい。図示する本体部１の形状は、円筒状としてものを例示しているが、この本体部１は、その機能の面で筒状であればよく、円筒に限らず楕円または多角形の筒状であってもよいからである。

【0037】

ところで、本実施形態のアンテナ７の先端（末端）から適宜範囲となる末端部７５が、図４（ｂ）に示すように、切除可能な状態で形成され、切除位置の目印９０をフィルム９の面に表示させている。これは、異なる位置に配置される締着強度検出装置を複数設ける場合に、使用する周波数を変更させるためである。例えば、９００～９４０ＭＨｚの周波数の電波を使用する場合において、アンテナ７の全長をミリ単位で変化させることにより、上記に示した範囲の周波数の中で個別に選択させるのである。例えば、全長を８３ｍｍとしておき、０．５ｍｍ間隔で切除位置の目印を付しておき、これを異なる場所ごとに順次切除して長さを順次短尺化させることにより、８３ｍｍ～８０ｍｍの範囲内に７種類の異なる周波数による電波を送信させることが可能となる。

【0038】

このように異なる周波数による電波を送信させることにより、それぞれ異なる位置に設置される締着強度検出装置の送信機から送信される電波を、一箇所の受信機において個別に受信できるとともに、締着強度検出装置と周波数帯域とを関連付けることで、設置位置ごとの締着強度の変化（緩み）を検出することが可能となる。

【0039】

なお、フィルム９の表面に表示される切除位置の目印９０は、アンテナ７の末端部７５を切除するための目安であることから、当該末端部７５のみが切除可能となっていればよいが、フィルム９とともに目印９０に従って切除する構成としてもよい。

【0040】

＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態について説明する。この実施形態は、図５（ａ）に示すように、計測部１０ａと底面部１０ｂとが予め一体的に構成されたものであり、底面部１０ｂの外径が、計測部１０ａの外径よりも大径に構成されている。底面部１０ｂが計測部１０ａと一体に構成されることから、電池５および送信部６は、底面部１０ｂの上面に予め設置させることができる。

【0041】

また、図５（ｂ）に示すように、計測部１０ａの上部に天板部１０ｃを設けることにより、締着力を計測部１０ａに伝達させることができるものとなっている。底面部１０ｂは、計測部１０ａと一体化しているものではあるが、分離して形成される場合と同様に、計測部１０ａに作用する締着力を底面部１０ｂによって分散されることとなるものである。従って、締着強度は、締着力伝達部２または隔壁部３にひずみセンサ４を設けることにより計測が可能となるものである。

【0042】

この場合においても、アンテナ７は、周壁部１１の外側表面（仮想面）１２に形成されたものとしている。また、アンテナ７はショートバー８とともに基板９（図２）に形成されたものとし、当該基板９を外側表面（仮想面）１２に沿って貼着させるものとしている。このような構成の場合には、電波の送信のためにアンテナ７に出力される高周波電流は、底面部１０ｂの上面に予め設置した配線を利用することができる。給電部（給電点）７０は、底面部１０ｂの上面において接合され、当該底面部１０ｂをグランドとして機能させることができ、また、ショートバー８の接合点についても底面部１０ｂの上面に接合するように構成できるものである。

【0043】

なお、底面部１０ｂの上面のみを導体としてもよく、この場合には、当該上面をグランドとして機能させることも可能である。また、アンテナ７の形状に係る変形例、およびアンテナ７の末端部７５（図４（ｂ））に切除位置の目印９０を設ける変形例については、本実施形態においても同様に採用可能である。

【0044】

＜第３の実施形態＞
次に、第３の実施形態について説明する。本発明の実施形態は、図６（ａ）に示すように、計測部１０ａ、底面部１０ｂおよび天板部１０ｃの周辺を覆うことができる筒状の包囲部１０ｄが設けられた構成である。この包囲部１０ｄは本体部１の一部として一体的に設けられるものであり、この包囲部１０ｄによって、本体部１の周壁部１１の外側表面１２が形成されるものである。

【0045】

上記構成におけるアンテナ７およびショートバー８は、包囲部１０ｄの外側表面１２に直接設ける構成としてもよいが、基板９（図２）に形成されたものを使用してもよい。この場合においても、アンテナ７の形状に係る変形例、およびアンテナ７の末端部７５（図４（ｂ））に切除位置の目印９０を設ける変形例については、本実施形態においても同様に採用可能である。切除位置の目印は包囲部１０ｄの表面に設けられ、切除はアンテナ７の部分のみを切除可能とすることとなる。

【0046】

ところで、本実施形態の場合には、計測部１０ａに形成される（隔壁部３によって形成される）空隙部２２（図１）の周辺が包囲されることから、当該空隙部２２の外側開口部が閉鎖された状態となる。その結果、当該空隙部２２を利用して設置される電池５および送信部６を当該空隙部２２の内部に安定的に収容することができるものである。

【0047】

また、送信部６は、包囲部１０ｄの内側に位置するものである一方、アンテナ７およびショートバー８は、包囲部１０ｄの外側表面に設けられることから、送信部６によって出力される高周波電流は、アンテナ７の給電部に接続される配線部を包囲部１０ｄの裏面側に設けることにより、包囲部１０ｄの内側で結線することが可能となる。

【0048】

＜変形例＞
上記の第２の実施形態における変形例としては、図７に示すように、上述の天板部１０ｃと包囲部１０ｄとを一体化し、全体としてキャップ状に構成した蓋部１０ｅを使用するものがある。この蓋部１０ｅは上部表面に挿通部（貫通孔）２１ｅが設けられ、締着手段を挿通できるものとしており、上部は天板部１０ｃと同様の構成として、計測部１０ａに当接して締着力を伝達できるものとしている。また、蓋部１０ｅの側壁は、包囲部１０ｄと同様に筒状に形成され、その外側表面１２にアンテナ７およびショートバー８を形成できる構成としたものである。

【0049】

＜使用態様＞
上記の各実施形態については、締着手段によって締着される際、本体部１が締着手段によって挟持されることとなり、締着力の伝達を受けることができるものである。具体的には、図８に示すように、例えば、締着手段としてボルトＡおよびナットＢを用いる場合、ボルトＡの軸部Ａｂを一方の座金Ｃに挿通させ、実施形態の本体部１の挿通部（貫通孔）２１に挿通させたうえ、さらに他方の座金Ｄに挿通させ、ナットＢに螺合させるのである（図８（ａ）参照）。このとき、本体部１の天板部１０ｃは、一方の座金Ｃに当接し（図８（ｂ）参照）、他方の座金Ｄとの間に被締着物を介在させることにより、本体部１の底面部が被締着物に当接することとなる。

【0050】

そして、ボルトＡの軸部ＡｂにナットＢが螺合することにより、かつボルトＡを螺進させることにより、本体部１をボルトＡの頭部Ａａと被締着部との間に介在させつつ締着させることとなる。このときの本体部１に作用する締着力は、ボルトＡの頭部Ａａと被締着物との双方から作用し、本体部１の計測部１０ａ（図１）に伝達され、ひずみセンサ４（図１）によってひずみが計測されるのである。

【0051】

たとえは、図９（ａ）に示すように、二つの板状の被締着物Ｘ，Ｙを締着手段（ボルト・ナット）Ａ，Ｂによって締着する場合、被締着物Ｘ，Ｙには、挿通部Ｘａ，Ｙａが予め設けられており、この挿通部Ｘａ，ＹａにボルトＡの軸部Ａｂを挿通して、先端にナットＢを螺合するのである。このときの締着強度を検出するため、本体部１は、ボルトＡの頭部Ａａの側（またはナットＢの側）において、軸部Ａｂを挿通部２１（図８）に挿通させた状態で装着するのである。これにより、図示のように、本体部１は、ボルトＡの頭部Ａａと一方の被締着物Ｘの表面との間に介在され、ボルトＡを強く締着させることにより、その締着力が本体部１に作用するのである。

【0052】

また、図９（ｂ）に示すように、予め雌ネジＺａが螺刻された被締着物Ｚに対して他の部材（被締着物）Ｘを締着する場合についても、同様に、ボルトＡの頭部Ａａの側において軸部Ａｂを挿通部２１（図８）に挿通させて設置することにより、締着強度を測定することができるものとなる。

【0053】

これらの設置状態において測定される締着力は、前述のように、ひずみセンサ４（図１）による計測部１０ａ（特に締着力伝達部２）のひずみとして検出され、送信部６によって送信用の高周波電流に変換されて（図１）、アンテナ７によって電波として送信されることとなる（図２）。これらの送信電波は、特定の受信機によって受信し得ることとなる。

【0054】

なお、例えば、大型建造物のように、被締着物を多数の締着手段で締着する場合には、複数の締着手段に締着力検出装置を設置することとなるが、個々の装置（本体部１）に設けるアンテナ７の長さを適宜変更して異なる周波数の電波を放出させることにより、個々の締着手段ごとの締着強度を受信することができる。締着力検出装置に使用される電源は限られるものであるため、放出される電波が低出力となることが予想される。このような場合には、受信機は締着力検出装置が設けられる位置の近隣に設置されることとなる。近隣に受信機を設置する場合には、当該受信機を携帯しつつ計測結果を受信してもよいが、多数の締着手段をグループ化し、各グループを一括して近隣設置の受信機が受信し、それをさらに他の装置（例えば管理サーバ）へ送信させてもよい。このときの送信は、インターネット回線や携帯電話回線を使用した無線送信のほか、ケーブルを使用した有線による送信としてもよい。

【0055】

＜まとめ＞
本発明の実施形態および変形例は、上記のとおりであるから、締着手段における締着強度を検出する際、その検出結果（検出値）を電波により無線送信することが可能となる。この無線電波送信において使用するアンテナ７は、本体部１の外側表面１２の範囲内において折曲または湾曲を繰り返して構成されるため、比較的小型に構成される締着力検出装置の本体部１に使用可能となる。また、アンテナ７の末端部７５において切除可能とすることにより、所望の周波数に合わせて適宜アンテナ７の全長を調整することが可能となり、異なる周波数の電波を使用することができる。これにより、近傍において複数の電波を送信する場合においても相互に干渉されることなく送信することが可能となる。

【0056】

以上のように、本発明の実施形態を示したが、本発明がこれらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内において種々の形態とすることは可能である。例えば、締着手段（ボルトおよびナット等）が小さく、本体部１を構成するために締着力伝達部２と隔壁部３とを区別することが難しい場合には、図９または図１０に示す変形例のように、両者２，３を区別せずに一体的な筒状（円筒形または筒状円錐台形）とした計測部１１０ａ，２１０ａおよび底面部１１０ｂ，２１０ｂによって本体部１０１，２０１を形成することができる。この場合、計測部１１０ａ，２１０ａの上面は、締着手段に用いられる座金Ｃと同じ外径および面積とすることにより、座金Ｃを天板部として機能させるものである。

【0057】

このような構成の場合における第１の変形例を図１０に示す。この変形例は、図１０（ａ）に示すように、計測部１１０ａを円筒状としつつ底面部１１０ｂと一体的に構成されてものである。この計測部１１０ａの側面部分にはひずみセンサ４を設置することにより、当該計測部１１０ａの変位による締着強度の変化を検出することものとしている。また、底面部１１０ｂは、その外径を計測部１１０ａの外径よりも大きく構成して鍔状としており、底面部１１０ｂの表面部分に電池５および送信部６を設置できるように構成されている。なお、これらの電池５および送信部６は、その離脱を防止するために、底面部１１０ｂの周縁を包囲するような包囲部を設けてもよいが、底面部１１０ｂの表面部分に貼着するなどにより固定してもよい。さらに、上記のような構成の結果として、計測部１１０ａは周壁部と一致するものとなることから、その外側表面１１２に、無線電波送信に使用されるアンテナ７およびショートバー８を設けることができる。この場合のアンテナ７およびショートバー８は、上述した各実施形態のように、外側表面１１２に直接的に形成してもよく、またフィルム９を使用してもよい。アンテナ７の形状についても上述の各種形状とすることができる。

【0058】

このような構成により、図１０（ｂ）に示すように、例えば、締着手段がボルトＡおよびナットＢである場合であって、二つのＸ，Ｙ被締着物を締着する場合、その締着強度を検出するためには、ボルトＡの頭部Ａａの側（またはナットＢの側）において、座金Ｃ（または座金Ｄ）を介して本体部１０１を同時に締着することとなる。この場合、図示のように、計測部１１０ａの上面全体が座金Ｃ（または座金Ｄ）に当接し、当該座金（または座金Ｄ）に作用する締着強度の全部が計測部１１０ａに伝達されることとなり、その変位をひずみセンサ４によって検出することができることとなる。このときの変位は、微細であるため、アンテナ７およびショートバー８に対して変形させるような程度ではなく、当該アンテナ７およびショートバー８は、その形状を維持しつつ無線電波送信を継続して可能にするものである。

【0059】

他方、第２の変形例としては、図１１（ａ）に示すように、上記計測部１１０ａの形状を筒状円錐台形とするものがある。基本的には、第１の変形例と同様の構成であるが、計測部２１０ａが筒状円錐台形であるため、その側面部分（周壁部の外側表面）２１２が傾斜することとなる。このような形状においても、側面部分（周壁部の外側表面）２１２にひずみセンサ４を設置すれば、計測部２１０ａの変位による締着強度の変化を検出することができる。これは、計測部２１０ａの上面から受ける荷重を底面部２１０ｂに分散させることとなるが、計測部２１０ａが変位することに変わりないからである。また、底面部２１０ｂは、筒状円錐台形の底面外径よりも大きい外径として構成していることにより、上述と同様に、その表面部分に電池５および送信部６を設置可能である。ここでも貼着等により固定することで離脱を防止させることができる。

【0060】

この変形例におけるアンテナ７およびショートバー８は、やはり計測部２１０ａの側面部分（周壁部の外側表面）２１２に設けられるものであるが、円錐台の上面と底面との径が異なる（基本的には同心円となる）ことから、アンテナ７を構成する二つの基準領域は、これらの中間的な径の同心円上に形成し、連続領域は放射状とすることにより、同じピッチによる同一形状を繰り返して形成することができる。なお、この場合においても、アンテナ７およびショートバー８は、当該側面部分（周壁部の外側表面）２１２に直接設けることができるほか、フィルムを使用して設置することができる。

【0061】

このような構成により、図１１（ｂ）に示すように、例えば、締着手段がボルトＡおよびナットＢである場合であって、二つのＸ，Ｙ被締着物を締着する場合、その締着強度を検出するためには、ボルトＡの頭部Ａａの側（またはナットＢの側）において、座金Ｃ（または座金Ｄ）を介して本体部２０１を同時に締着することとなる。この場合、図示のように、計測部２１０ａの上面全体は座金Ｃ（または座金Ｄ）に当接して、当該座金（または座金Ｄ）を介して締着力の伝達を受けることができる。そのときの計測部２１０ａの変位は、円筒状の場合とは異なる状態となるとしても、変位するものであることから、その変位に基づいて、ひずみセンサ４によって締着強度として検出することができる。アンテナ７およびショートバー８が、当該変位によって影響を受けないことは第１の変形例と同様である。

【0062】

その他、前記各実施形態における本体部１の全体形状は、図面において円筒状を中心に例示したが、筒状であればよく、多角形等の筒状に構成してもよいものである。このことは、変形例においても同様である。また、締着手段にはボルト・ナットを例示したが、構造物そのものに雄ネジが刻設されて締着可能となったものによる締着強度の検出に使用してもよい。被締着物は、鉄骨構造物などのように金属部材であってもよいが、車両などに使用する車軸であってもよい。振動による緩みを検出するために用いる場合は、頻繁に振動が伝達される橋梁のほか、工作機械などでも使用可能である。

【符号の説明】

【0063】

１，１０１，２０１ 本体部
２ 締着力伝達部
３ 隔壁部
４ ひずみセンサ
５ 電池
６ 送信部
７，７ａ，７ｂ アンテナ
８ ショートバー
９ 基板（フィルム）
１０ａ，１１０ａ，２１０ａ 計測部
１０ｂ，１１０ｂ，２１０ｂ 底面部
１０ｃ 天板部
１０ｄ 包囲部
１０ｅ 蓋部
１１ 周壁部
１２，１１２，２１２ 周壁部の外側表面（または仮想面）
２１，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，１２１，２２１ 挿通部（貫通孔）
２２ 空隙部
７０ 給電部（給電点）
７１，７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｎ，７２ 基本領域
７３，７３ａ，７３ｂ 連続領域
７５ 末端部
８０ 接合部（接合点）
９０ 切除位置の目印
Ａ ボルト
Ａａ ボルトの頭部
Ａｂ ボルトの軸部
Ｂ ナット
Ｃ，Ｄ 座金
Ｘ，Ｙ，Ｚ 被締着物
Ｘａ，Ｙａ 挿通部
Ｚａ 雌ネジ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】