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技術 締結具の緩み検知装置用キャップ部材および締結具の緩み検知装置および締結具の緩み検知装置の取付方法および締結具の緩み検知警報システム

出願人 株式会社サンヨークリーン
発明者 村田嘉孝村田邦彦
出願日 1998年6月25日 (22年4ヶ月経過) 出願番号 1998-178895
公開日 2000年1月14日 (20年10ヶ月経過) 公開番号 2000-009594
状態 未査定
技術分野 機械部品、その他の構造物または装置の試験
主要キーワード コンクリート基台 保守点検費 六角ナット形状 保守点検者 鉄塔脚 制御ボックス内 非接触検知 大型建造物
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2000年1月14日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (6)

課題

ボルトナットによる締結の緩み具合を検出するためのセンサーを容易且つ確実にボルトに装着することができるとともに、既設のボルトに対しても容易且つ確実に装着することができる締結具緩み検知装置キャップ部材を提供する。

解決手段

締結具の緩み検知装置用キャップ部材には、第1ねじ穴11と第2ねじ穴12と空間部13とが形成されている。第1ねじ穴11には、ボルトとナットから成る締結具における前記ボルト5の先端が螺合される。第2ねじ穴12には、前記ボルト5の先端との距離を検知する近接センサー2が螺合される。空間部13により、前記第1ねじ穴11に螺合したボルト5の先端と前記第2ねじ穴12に螺合した近接センサー2の先端とが対面する。ボルト5に螺合されている図示しないナットが緩み方向に回ると、キャップ部材1も緩み方向に回り、ボルト5の先端と近接センサー2の先端の距離が広がり、規定以上の離間が生じた場合にそのことが近接センサー2の出力において示される。

概要

背景

例えば、鉄塔の設置においては、コンクリート基台上にアンカーボルトをそのねじ部が突出するように埋め込んでおき、鉄塔脚部のフランジ部に形成されている貫通穴を前記アンカーボルトに挿通し、前記アンカーボルトのねじ部にナット螺合させてこれを締め付けていくことで、これらアンカーボルトと鉄塔のフランジ部とナットとの固定状態確立する方法、或いは、貫通穴を備えた支柱をコンクリート基台上に突設しておき、この支柱と鉄塔脚部のフランジ部とを重ねて各々の貫通穴の位置を一致させた状態で両貫通穴にボルトを挿通し、このボルトのねじ部にナットを螺合させてこれを締め付けていくことで、これら支柱と鉄塔のフランジ部とナットとボルトとの固定状態を確立する方法等が採用されている。勿論、このような鉄塔等の大型建造物の設置に限らず、機械設備、或いは車両等においてもボルトとナットによる締結構造が採用されている。

前記ボルトとナットによる締結においては、緩みが生じることは許されず、その対策として、従来より、溶接接着剤等によって締結具被締結部材とを完全に固定する方法、定期的に保守点検者点検整備を行う方法、及び緩み検知装置を装着して人手によらずに緩みを検出する方法が採られている。

概要

ボルトとナットによる締結の緩み具合を検出するためのセンサーを容易且つ確実にボルトに装着することができるとともに、既設のボルトに対しても容易且つ確実に装着することができる締結具の緩み検知装置用キャップ部材を提供する。

締結具の緩み検知装置用キャップ部材には、第1ねじ穴11と第2ねじ穴12と空間部13とが形成されている。第1ねじ穴11には、ボルトとナットから成る締結具における前記ボルト5の先端が螺合される。第2ねじ穴12には、前記ボルト5の先端との距離を検知する近接センサー2が螺合される。空間部13により、前記第1ねじ穴11に螺合したボルト5の先端と前記第2ねじ穴12に螺合した近接センサー2の先端とが対面する。ボルト5に螺合されている図示しないナットが緩み方向に回ると、キャップ部材1も緩み方向に回り、ボルト5の先端と近接センサー2の先端の距離が広がり、規定以上の離間が生じた場合にそのことが近接センサー2の出力において示される。

目的

この発明は、上記の事情に鑑み、ボルトとナットによる締結の緩み具合を検出するためのセンサーを容易且つ確実にボルトに装着することができるとともに、既設のボルトに対しても容易且つ確実に装着することができる締結具の緩み検知装置用キャップ部材および締結具の緩み検知装置および締結具の緩み検知装置の取付方法を提供することを目的とする。また、かかる締結具の緩み検知装置を用いた締結具の緩み検知警報システムを提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

ボルトナットから成る締結具における前記ボルトの先端が螺合する第1ねじ穴と、前記ボルトの先端との接触又は距離を検知するセンサーが螺合する第2ねじ穴と、前記第1ねじ穴に螺合したボルトの先端と前記第2ねじ穴に螺合したセンサーの先端とを対面させるための空間部と、が形成されていることを特徴とする締結具の緩み検知装置キャップ部材

請求項2

前記第1ねじ穴の中心線と前記第2ねじ穴の中心線とが平行とされたことを特徴とする請求項1に記載の締結具の緩み検知装置用キャップ部材。

請求項3

樹脂材料によって形成されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の締結具の緩み検知装置用のキャップ部材。

請求項4

請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のキャップ部材と、前記第2ねじ穴に螺合したセンサーと、このセンサーを固定するためのナットとから成ることを特徴とする締結具の緩み検知装置。

請求項5

ボルトを被締結部材貫通穴に嵌合し、当該ボルトに1又は2以上のナットを螺合させてこれらボルトと被締結部材とナットとの固定状態確立した後、請求項4に記載の締結具の緩み検知装置におけるキャップ部材の第1ねじ穴に前記ボルトの先端を螺合させて当該キャップ部材の固定状態を確立するとともに前記センサーの先端と前記ボルトの先端との接触状態或いは距離を調整することを特徴とする締結具の緩み検知装置の取付方法

請求項6

請求項4に記載の締結具の緩み検知装置と、前記センサーの出力信号を入力し、この出力信号が前記センサーとボルト先端との非接触或いは所定距離以上の離間を示す場合に警報信号を出力する制御手段と、を備えたことを特徴とする締結具の緩み検知警報システム

技術分野

0001

本発明は、ボルトナットによる締結の緩み具合を検出するのに適した、締結具緩み検知装置キャップ部材および締結具の緩み検知装置および締結具の緩み検知装置の取付方法および締結具の緩み検知警報システムに関する。

背景技術

0002

例えば、鉄塔の設置においては、コンクリート基台上にアンカーボルトをそのねじ部が突出するように埋め込んでおき、鉄塔脚部のフランジ部に形成されている貫通穴を前記アンカーボルトに挿通し、前記アンカーボルトのねじ部にナットを螺合させてこれを締め付けていくことで、これらアンカーボルトと鉄塔のフランジ部とナットとの固定状態確立する方法、或いは、貫通穴を備えた支柱をコンクリート基台上に突設しておき、この支柱と鉄塔脚部のフランジ部とを重ねて各々の貫通穴の位置を一致させた状態で両貫通穴にボルトを挿通し、このボルトのねじ部にナットを螺合させてこれを締め付けていくことで、これら支柱と鉄塔のフランジ部とナットとボルトとの固定状態を確立する方法等が採用されている。勿論、このような鉄塔等の大型建造物の設置に限らず、機械設備、或いは車両等においてもボルトとナットによる締結構造が採用されている。

0003

前記ボルトとナットによる締結においては、緩みが生じることは許されず、その対策として、従来より、溶接接着剤等によって締結具と被締結部材とを完全に固定する方法、定期的に保守点検者点検整備を行う方法、及び緩み検知装置を装着して人手によらずに緩みを検出する方法が採られている。

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、上記の方法では、締結具の交換或いは部品交換の際に当該締結具を焼き切る等の処理を採らねばならず、締結具や部品交換作業性に劣るという欠点がある。また、上記の方法では、人手を必要とし、保守点検費用が割高になる。更に、過酷な環境下での保守点検作業は極力無くすことが望まれている。これに対し、上記の緩み検知の方法によれば、上記及びの方法を採る場合の不具合は解消されることになる。

0005

緩み検知に関する従来技術として、特開平01−13433号公報(IPC:G01M 13/00)には、棒状固定装置およびその使用方法が開示されている。この技術は、ボルトの先端面にセンサー振動子)を固着し、前記振動子を計測装置電気的に接続したものであり、経時的な繰り返し荷重による緩みを初期セットの状態のままで検知することを可能にしている。しかしながら、ボルトの先端に振動子を接着剤によって固着するため、センサーの取付作業性および交換作業性に劣る。また、この公報には、ボルトの先端を加工してセンサーを固着することが開示されているが、既設のボルトに対してこのような加工を行うことは容易でないから、既設のボルトに対するセンサーの取付は極めて難しいものとなる。

0006

また、緩み検知に関する従来技術として、特開平07−280762号公報および特開平07−279936号公報(IPC:G01N 27/00)には、緩み検知装置が開示されている。この技術においては、まずボルトのねじ部に装着される六角ナットよりも幾分大きな形状の六角凹部を有するキャップ部材をボルトのねじ部先端に装着する。この装着時点においては、六角ナットの外側面と前記六角凹部の内壁面との間に均等に隙間を形成しておく。六角ナットが緩んで少し回ると六角ナットの外側面が六角凹部の内壁面に接触するので、この接触による電気的導通状態を検知することで、緩みを検知する。しかしながら、かかる技術は、キャップ部材及びボルトを電流路とするため、あまり好ましくない。また、キャップ部材にねじ穴を切らないで単に装着する場合には、当該キャップ部材自体のボルトからの離脱或いは回転による緩み誤検知が生じると思われ、また、キャップ部材にねじ穴を切る場合においては、既設のナット・ボルトに装着するとき、ボルトから一旦六角ナットを外し、この六角ナットを前記六角凹部に内装してこれら六角ナットとキャップ部材を一体的にボルトに螺合させる必要があるため、既設のボルトに対する取付作業が複雑化するという欠点がある。

0007

この発明は、上記の事情に鑑み、ボルトとナットによる締結の緩み具合を検出するためのセンサーを容易且つ確実にボルトに装着することができるとともに、既設のボルトに対しても容易且つ確実に装着することができる締結具の緩み検知装置用キャップ部材および締結具の緩み検知装置および締結具の緩み検知装置の取付方法を提供することを目的とする。また、かかる締結具の緩み検知装置を用いた締結具の緩み検知警報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

0008

この発明の締結具の緩み検知装置用キャップ部材は、上記の課題を解決するために、ボルトとナットから成る締結具における前記ボルトの先端が螺合する第1ねじ穴と、前記ボルトの先端との接触又は距離を検知するセンサーが螺合する第2ねじ穴と、前記第1ねじ穴に螺合したボルトの先端と前記第2ねじ穴に螺合したセンサーの先端とを対面させるための空間部と、が形成されていることを特徴とする。

0009

上記構成のキャップ部材は、第1ねじ穴と第2ねじ穴と空間部とから成る比較的簡単な構造で実現されるものであるから、その製造が容易で低コスト化が図り易いという利点を有する。そして、第1のねじ穴にボルトの先端を螺合し、第2のねじ穴にセンサーを螺合するだけで、当該センサーが前記ボルトに取り付けられることになるから、ボルトの先端部自体を所定形状に加工してセンサーを取り付けることとする場合に比べて、センサー取付の作業性を格段に向上できる。また、ボルトの先端部に接着剤によってセンサーを取り付けることとする場合に比べて、装着の確実性及びセンサーの交換等のメンテナンス性も格段に向上する。更に、鉄塔等に既に設けられているボルトに対しても、その既設現場において容易且つ確実にセンサーを取り付けることができる。

0010

前記キャップ部材は、前記第1ねじ穴の中心線と前記第2ねじ穴の中心線とが平行とされているのが望ましい。これによれば、キャップ部材の空間部内へのボルトの先端入り込み量が個々のキャップ部材において多少異なったとしても、第2ねじ穴へのセンサーのねじ込み量を調整することによって、当該センサーの先端と前記ボルトの先端との接触又は距離を容易に調整することができる。

0011

前記キャップ部材は、樹脂材料によって形成されていることが望ましい。例えば、前記センサーが金属製のボルトに対する接触或いは接近を検知するものである場合には、当該キャップ部材が金属で形成されている場合に比べて、誤検知等が低減される。

0012

また、この発明の締結具の緩み検知装置は、上述したキャップ部材と、前記第2ねじ穴に螺合したセンサーと、このセンサーを固定するためのナットとから成ることを特徴とする。

0013

また、この発明の締結具の緩み検知装置の取付方法は、ボルトを被締結部材の貫通穴に嵌合し、当該ボルトに1又は2以上のナットを螺合させてこれらボルトと被締結部材とナットとの固定状態を確立した後、前述したキャップ部材の第1ねじ穴に前記ボルトの先端を螺合して当該キャップ部材の固定状態を確立するとともに前記センサーの先端と前記ボルトの先端との接触状態或いは距離を調整することを特徴とする。

0014

また、この発明の締結具の緩み検知警報システムは、前述した締結具の緩み検知装置と、前記センサーの出力信号を入力し、この出力信号が前記センサーとボルト先端との非接触或いは所定距離以上の離間を示す場合に警報信号を出力する制御手段と、を備えたことを特徴とする。

発明を実施するための最良の形態

0015

以下、この発明の実施の形態を図に基づいて説明する。

0016

図1の斜視図に示しているように、この実施の形態の緩み検知装置は、キャップ部材1と、近接センサー2と、この近接センサー2をキャップ部材1に固定するためのナット3とを備えて構成される。

0017

前記キャップ部材1は、図2の断面図に示しているように、ボルト5のねじ部5aの先端が螺合する第1ねじ穴11と、近接センサー2が螺合する第2ねじ穴12と、前記第1ねじ穴11に螺合したねじ部5aの先端と前記第2ねじ穴12に螺合した近接センサー2の先端とを対面させるための空間部13と、を備えている。そして、前記第1ねじ穴11と第2ねじ穴12はその各々の中心線が互いに一致するように形成されている。また、このキャップ部材1は、ポリカーボネート等の樹脂材料によって形成されており、外形的には、上面が平坦面を成し、上側部分が円筒状を成し、下側部分が六角ナット形状を成している。

0018

図3は、コンクリート基台21に埋め込まれてねじ部5aを突出させているアンカーボルト5に被締結部材22を第1,第2ナット23,24で固定するとともに、前述した緩み検知装置をアンカーボルト5の先端に取り付けた状態を示した斜視図である。また、図4は同断面図である。このような取付状態を実現するには、まず、アンカーボルト5のねじ部5aに被締結部材22の貫通穴22aを嵌合する。次に、前記ねじ部5aに第1ナット23を螺合させてこれを締め付けていくことで、これらアンカーボルト5と被締結部材22と第1ナット23との固定状態を確立する。更に、ねじ部5aに第2ナット24を螺合させてダブルナット締結とする。そして、前記ねじ部5aの先端に前記キャップ部材1を螺合させてこれを締め付けてその下面を第2ナット24の上面に圧接させることでアンカーボルト5に対するキャップ部材1の固定状態を確立する。なお、このキャップ部材1の螺合に際してボルト5のねじ部5aにシーリングテープを装着しておけば、当該キャップ部材1自体の緩みを抑制することができる。次に、第2ねじ穴12への近接センサー2の埋め込み量を調整し、その先端と前記ねじ部5aの先端との距離を調整する。調整後にはナット3によって近接センサー2をキャップ部材1に固定する。

0019

アンカーボルト5に対する第1,第2ナット23,24の締結力振動等によって緩む或いは何者かによって緩められると、第2ナット24の緩み方向の回り動作でキャップ部材1も緩み方向に回り、ボルト5のねじ部5aの先端と近接センサー2の先端との距離が広がっていく。この距離が規定値(この実施の形態では、2mmとしている)以上になると、近接センサー2によってその旨の信号(異常信号)が出力されることになる。更に、意図的に何者かによって緩められる場合において、キャップ部材1を取り外してから第2ナット24を緩めようとしても、キャップ部材1を取り外すための回し動作でボルト5のねじ部5aの先端と近接センサー2の先端との距離が広がっていくから、近接センサー2で異常を検知することができる。同じく意図的に何者かによって緩められる場合において、近接センサー2を取り外してからキャップ部材1や第2のナット24を緩めようとしても、近接センサー2を取り外すための回し動作でボルト5のねじ部5aの先端と近接センサー2の先端との距離が広がっていくから、かかる場合においても近接センサー2で異常を検知できる。

0020

また、上記のごとく構成されたキャップ部材1は、第1ねじ穴11と第2ねじ穴12と空間部13とから成る比較的簡単な構造で実現されるものであるから、その製造が容易で低コスト化が図り易いという利点を有する。そして、かかるキャップ部材1を用いれば、その第1ねじ穴11にアンカーボルト5のねじ部5aの先端を螺合し、第2ねじ穴12に近接センサー2を螺合させるだけで、当該近接センサー2をアンカーボルト5に取り付けることができるから、アンカーボルト5の先端部自体を所定形状に加工してセンサーを取り付けることとする場合に比べて、センサー取り付けの作業性は格段に向上し、また、アンカーボルト5の先端部に接着剤によってセンサーを取り付けることとする場合に比べて、装着の確実性及びセンサーの交換等のメンテナンス性も格段に向上する。更に、既に鉄塔等の支持のためにコンクリート基台21上に埋め込まれているアンカーボルト5に対しても、その現場において容易且つ確実にセンサーを取り付けることができる。

0021

また、この実施の形態では、前記第1ねじ穴11の中心線と前記第2ねじ穴12の中心線とを一致させているので、キャップ部材1の空間部13内へのボルト5の先端入り込み量が個々の締結状態において多少異なったとしても、第2ねじ穴12への近接センサー2のねじ込み量を調整することによって、当該近接センサー2の先端と前記ボルト5の先端との距離を容易に調整できる。また、キャップ部材1を樹脂材料によって形成しているので、当該キャップ部材が金属で形成されている場合に比べて、誤検知が低減される。更に、キャップ部材1の一部を六角ナット状としたので、一般的な工具であるスパナによって当該キャップ部材1をボルト5に簡単に締め付けることができる。

0022

図5は、締結具の緩み検知警報システムの概略構成を例示したブロック図である。この図における一点鎖線で囲われている構成部分は、図示しない制御ボックス内に設けられる。電源供給切換部31は、AC100V電源整流して得たDC電力電源ライン34を通じて制御部32に供給するとともに、バッテリー電源ライン35を通じてバッテリー33にDC電力を蓄えさせる。そして、AC100V電源の供給を断たれたときには、信号線36を通じて異常信号を制御部32に与えるとともに、バッテリー33からのDC電力を制御部32に供給する。更に、バッテリー電源ライン35の断線やバッテリー33からのDC電力の電圧低下が生じたときにも、信号線36を通じて異常信号を制御部32に与える。

0023

制御部32は、近接センサー2からの信号を受け取る。近接センサー2が複数設けられるのであれば、その各々から信号を受け取る。なお、近接センサー2からの信号検知のみならず、近接センサー2と制御部32とを結ぶ信号ライン38の断線或いは短絡も検知する。更に、制御部32は、制御ボックスの扉の開閉を検出するスイッチ37によって扉が例えば所定のキーを用いずにこじ開けられたか否かも検出する。そして、制御部32は、前述した電源に関する異常、近接センサー2に基づく緩みに関する異常、信号ライン38に関する異常、及び制御ボックスの扉に関する異常を検知したときには、図示しない警報装置によって警報を鳴らしたり、或いは、通信装置39によって中央監視センターに向けて異常信号を送出する。中央監視センターでは、異常信号を受信したときに保守点検者をその現場に派遣すればよく、定期的に派遣することは必ずしも必要でない。

0024

なお、この実施の形態では、樹脂材料を用いて形成したキャップ部材を示したが、これに限らず、例えば、キャップ部材を金属材料で形成してもよく、更に金属としての性質が不所望となる部分において樹脂等の絶縁材料被覆しておく構造を採用してもよいものである。また、近接センサーを用いた例を示したが、これに限らず、例えば接触/非接触検知センサーを用いてもよい。また、コンクリート基台21に埋め込またアンカーボルト5に被締結部材22を固定する場合を例に示したが、これに限らず、ボルトとナットによる締結を行うあらゆる場面で本願の技術を適用することが可能である。

発明の効果

0025

以上説明したように、この発明のキャップ部材は、第1ねじ穴と第2ねじ穴と空間部とから成る比較的簡単な構造で実現されるものであるから、その製造が容易で低コスト化が図り易いという利点を有する。また、センサー取付の作業性およびセンサーの交換等のメンテナンス性に優れるとともに、既設のボルトに対しても、その既設現場において容易にセンサーを取り付けることができるという効果を奏する。そして、上記キャップ部材を用いる締結具の緩み検知装置、締結具の緩み検知装置の取付方法、及び締結具の緩み検知警報システムについても、上述した効果を奏することになる。

図面の簡単な説明

0026

図1この発明の実施の形態の緩み検知装置を示した斜視図である。
図2この発明の実施の形態の緩み検知装置用キャップ部材を示した縦断側面図である。
図3コンクリート基台に設けたアンカーボルトの先端にこの発明の実施の形態の緩み検知装置を取り付けた状態を示した斜視図である。
図4コンクリート基台に設けたアンカーボルトの先端にこの発明の実施の形態の緩み検知装置を取り付けた状態を示した縦断側面図である。
図5この発明の実施の形態の緩み検知装置を用いた緩み検知警報システムの概略構成を示したブロック図である。

--

0027

1キャップ部材
2近接センサー
3ナット
5ボルト
5aねじ部
11 第1ねじ穴
12 第2ねじ穴
13 空間部
21コンクリート基台
22被締結部材
23 第1ナット
24 第2ナット

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