(57)【要約】【課題】ボルトの緩み検知方法、疲労破壊防止方法、および機械構造体において、ボルトの緩みを簡単に検知する。【解決手段】ボルトの緩み検知方法は、ボルト１０およびボルト１０で締結される被締結部材２０を含むボルト締結体１と、ひずみゲージ３０とを準備し、ボルト締結体１のボルト１０の頭部１２と被締結部材２０を跨ぐようにひずみゲージ３０を貼り付け、ひずみゲージ３０の出力が増加から減少に転じたことを検出することによりボルト１０が緩んでいると判定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボルトおよび前記ボルトで締結される被締結部材を含むボルト締結体と、ひずみゲージとを準備し、
前記ボルト締結体の前記ボルトの頭部と前記被締結部材を跨ぐように前記ひずみゲージを貼り付け、
前記ひずみゲージの出力が増加から減少に転じたことを検出することにより前記ボルトが緩んでいると判定する
ことを含む、ボルトの緩み検知方法。
【請求項２】
前記ひずみゲージを前記ボルトの中心軸に沿う方向に対して前記ボルトの締め方向に傾斜させて貼り付ける、請求項１に記載のボルトの緩み検知方法。
【請求項３】
前記ひずみゲージを前記ボルトの緩み方向に傾斜させて貼り付ける、請求項１に記載のボルトの緩み検知方法。
【請求項４】
前記ひずみゲージを前記ボルトの中心軸方向に沿って貼り付ける、請求項１に記載のボルトの緩み検知方法。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のボルトの緩み検知方法を使用して前記ボルトの緩みを検知した際に前記ボルト締結体を有する機器を停止する、疲労破壊防止方法。
【請求項６】
ボルトおよび前記ボルトで締結される被締結部材を含むボルト締結体と、
前記ボルト締結体の前記ボルトの頭部と前記被締結部材を跨ぐように貼り付けられたひずみゲージと、
前記ひずみゲージの出力を受け、前記ひずみゲージの出力が増加から減少に転じたことを検出する判定部と
を備える、機械構造体。
【請求項７】
駆動部と、
前記判定部で前記ひずみゲージの出力が増加から減少に転じたことを検出した際に前記駆動部を停止する駆動停止部と
をさらに備える、請求項６に記載の機械構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボルトの緩み検知方法、疲労破壊防止方法、および機械構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
ボルトと、ボルトで締結される被締結部材とを含むボルト締結体に対して振動荷重または温度変化などが長期間にわたって作用すると、ボルトが次第に緩むことがある。このボルトの緩みに起因して、ボルトによる締め付け軸力が低下し、疲労破壊、部品脱落、または予期せぬ負荷が発生することがある。対策として、例えば特許文献１には、ひずみゲージをボルト締結体に貼り付けてボルトの軸力を測定し、ボルトの緩みを検知する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２８１６９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のひずみゲージを用いたボルトの緩み検知方法はボルトの軸力を測定するものである。しかし、ボルトは回転するため、経時的に軸力を測定するためには専用の加工が必要となる。従って、既存の設備に容易に取り付けることができない。
【０００５】
本発明は、ボルトの緩み検知方法、疲労破壊防止方法、および機械構造体において、ボルトの緩みを簡便に検知することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様は、ボルトおよび前記ボルトで締結される被締結部材を含むボルト締結体と、ひずみゲージとを準備し、前記ボルト締結体の前記ボルトの頭部と前記被締結部材を跨ぐように前記ひずみゲージを貼り付け、前記ひずみゲージの出力が増加から減少に転じたことを検出することにより前記ボルトが緩んでいると判定することを含む、ボルトの緩み検知方法を提供する。
【０００７】
この方法によれば、ボルト締結体に貼り付けられたひずみゲージによって連続的にひずみを測定し、測定したひずみに基づいてボルトの緩みを簡便に検知できる。具体的には、ボルトが緩み方向に回転すると、ボルトと被締結部材との間に相対的に回転方向の位置ずれが生じる。ひずみゲージはボルトの頭部と被締結部材とを跨ぐように貼り付けられるため、この位置ずれによってひずみゲージに捩じり力および引っ張り力が付加され、測定するひずみが増加する。さらにボルトが緩み方向に一定以上回転すると、ひずみゲージが剥離し、測定するひずみが減少に転じる。または、ひずみゲージが断線することによって電気抵抗が無限大となり、測定するひずみがマイナスの異常値を示す。従って、測定するひずみが増加から減少に転じたことを検出することで、ボルトが一定以上緩んだことを検知できる。特に、上記方法では、ひずみゲージをボルト締結体に特別な加工なく貼り付けることができるため、簡単にひずみゲージを貼り付けることができる。従って、既存の設備において本方法を使用してボルトの緩みを簡便に検知できる。
【０００８】
前記ボルトの緩み検知方法では、前記ひずみゲージを前記ボルトの中心軸に沿う方向に対して前記ボルトの締め方向に傾斜させて貼り付けてもよい。
【０００９】
この方法によれば、ボルトが緩み方向に回転すると、まず、ひずみゲージの姿勢が、傾斜した姿勢からボルトの中心軸に沿う姿勢へと変化する。この間ではひずみゲージに圧縮の力が付加されるため、測定するひずみが減少する。次いで、ボルトが緩み方向にさらに回転すると、ひずみゲージの姿勢がボルトの中心軸に沿う姿勢から傾斜した姿勢へと変化する。この間ではひずみゲージに引っ張りの力が付加されるため、測定するひずみが増加する。そして、さらに一定以上ボルトが緩み方向に回転すると、ひずみゲージが剥離し、測定するひずみが減少に転じる。この２回目のひずみの減少、換言すればひずみが増加から減少に転じたことを検出することで、ボルトが一定以上緩んだことを検知できる。
【００１０】
前記ボルトの緩み検知方法では、前記ひずみゲージを前記ボルトの緩み方向に傾斜させて貼り付けてもよい。
【００１１】
この方法によれば、ボルトが緩み方向に回転すると、ひずみゲージに引っ張りの力が付加され、測定するひずみが増加するが、その後すぐにひずみゲージが剥離し、ひずみがすぐに減少に転じる。即ち、ひずみゲージが予め緩み方向に傾斜して貼り付けられることで、予め締め方向に傾斜して貼り付けられた場合または傾斜させずに貼り付けられた場合と比べて、剥離までの許容角度が小さくなる。従って、ひずみゲージを予め締め方向に傾斜させて貼り付けた場合または傾斜させないで貼り付けた場合と比べて、ボルトの緩みをすぐに検知できる。本方法は、ボルトの緩みをより厳しく評価したい箇所に有効に適用され得る。
【００１２】
前記ボルトの緩み検知方法では、前記ひずみゲージを前記ボルトの中心軸方向に沿って貼り付けてもよい。
【００１３】
この方法によれば、ボルトに対してひずみゲージを傾斜させずに貼り付けるため、容易にひずみゲージを貼り付けることができる。ひずみゲージはフィルム状であることが多く、傾斜して貼り付けるとヨレやしわなどの要因となるおそれがあるため、正確な貼り付けが困難となり得る。従って、貼り付けの容易さの観点では、ボルトに対してひずみゲージを傾斜させずに貼り付けることが好ましい。
【００１４】
本発明の第２の態様は、前記ボルトの緩み検知方法を使用して前記ボルトの緩みを検知した際に前記ボルト締結体を有する機器を停止する、疲労破壊防止方法を提供する。
【００１５】
この方法によれば、上記ボルトの緩み検知方法を使用することによってボルトの緩みを検知し、疲労破壊、部品脱落、または予期せぬ負荷が発生する前に機器を停止できる。従って、点検および修理等を適時に行うことができる。
【００１６】
本発明の第３の態様は、ボルトおよび前記ボルトで締結される被締結部材を含むボルト締結体と、前記ボルト締結体の前記ボルトの頭部と前記被締結部材を跨ぐように貼り付けられたひずみゲージと、前記ひずみゲージの出力を受け、前記ひずみゲージの出力が増加から減少に転じたことを検出する判定部とを備える、機械構造体を提供する。
【００１７】
この構成によれば、判定部にて上記ボルトの緩み検知方法と同様にしてボルトの緩みを検知できる。
【００１８】
前記機械構造体は、駆動部と、前記判定部で前記ひずみゲージの出力が増加から減少に転じたことを検出した際に前記駆動部を停止する駆動停止部とをさらに備えてもよい。
【００１９】
この構成によれば、機械構造体において、判定部にてボルトの緩みを検知し、疲労破壊、部品脱落、または予期せぬ負荷が発生する前に駆動停止部によって駆動部を停止できる。従って、点検および修理等を適時に行うことができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、ボルトの緩み検知方法、疲労破壊防止方法、および機械構造体において、ひずみゲージを使用することでボルトの緩みを簡便に検知できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係るボルトの緩み検知方法を適用するボルト締結体のボルトが緩む前の斜視図。
【図２】図１のボルト締結体のボルトが緩んだ後の斜視図。
【図３】ボルト締結体を有する機械構造体の概略図。
【図４】機械構造体が備える制御装置のブロック図。
【図５】ひずみゲージによって測定したひずみを仮想的に示すグラフ。
【図６】図５のひずみの移動平均を示すグラフ。
【図７】図５のひずみを所定回数ごとのサンプリングの平均値で表したグラフ。
【図８】ボルト締結体のボルトの緩み角度とひずみとの関係を示す実験データのグラフ。
【図９】第１変形例に係るボルトの緩み検知方法を適用するボルト締結体のボルトが緩む前の斜視図。
【図１０】第２変形例に係るボルトの緩み検知方法を適用するボルト締結体のボルトが緩む前の斜視図。
【図１１】図９，１０のボルト締結体のボルトの緩み角度とひずみとの関係を示す実験データのグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００２３】
図１は、本発明の一実施形態に係るボルトの緩み検知方法を適用するボルト締結体１のボルト１０が緩む前の斜視図を示している。
【００２４】
ボルト締結体１は、ボルト１０と、ボルト１０で締結される被締結部材２０とを含んでいる。本実施形態では、ボルト１０の緩みをひずみゲージ３０を用いて簡単に検知する方法を以下で説明する。
【００２５】
ボルト１０は、六角穴１１が設けられた円柱状の頭部１２と、頭部１２から延びるねじ部（図示せず）とを有する。ただし、ボルト１０の種類は六角穴付きボルトに限定されず、本発明は任意の種類のボルト１０に適用可能である。
【００２６】
被締結部材２０は、ボルト１０が締結され得る部材であれば特に限定されず、様々な機械構造体の一部材であり得る。好ましくは、本実施形態のボルトの緩み検知方法を適用するボルト締結体１は、ボルト１０の緩みにつながる繰返し外力を受ける製品の一部材である。例えば、当該機械構造体は、ポンプ、タービン、送風機、圧縮機、プラント、原子炉、発電設備、天井クレーン、アンローダ、リクレーマ、スタッカー、プレス、圧延機、または切断機などであってもよい。
【００２７】
ひずみゲージ３０は、汎用の箔ゲージを使用できる。ただし、ひずみゲージ３０は、取り扱いの簡便さからベース長が１０ｍｍ以上のものを使用することが好ましい。ひずみゲージ３０は、ボルト１０の頭部１２と被締結部材２０を跨ぐようにボルト締結体１に貼り付けられる。本実施形態では、貼り付けに接着剤を使用している。ボルト締結体１では、ボルト１０の頭部１２の側面Ｓ１と被締結部材２０のボルト取付面Ｓ２とによって垂直な角度が構成される。ひずみゲージ３０は、側面Ｓ１とボルト取付面Ｓ２とに跨って貼り付けられるため、何らの手当を施さなければ９０度程度折り曲げられ得る。
【００２８】
ひずみゲージ３０を具体的に貼り付ける方法としては、まず、ひずみゲージ３０のフィルム部３１の長手方向の半分程度に接着剤を塗布し、ひずみゲージ３０のフィルム部３１の長手方向の中心がボルト１０と被締結部材２０の間に来るように、ひずみゲージ３０を被締結部材２０のボルト取付面Ｓ２に押さえつけて貼り付ける。次に、ひずみゲージ３０の残りの未接着領域に接着剤を塗布してボルト１０の頭部１２の側面Ｓ１にひずみゲージ３０を張り付ける。このように貼り付けた場合でも、ひずみゲージ３０の全面をボルト締結体１に貼り付けることは難しく、ボルト１０と被締結部材２０とで形成される角部（ひずみゲージ３０の折れ曲がり部分）にてひずみゲージ３０は部分的にボルト締結体１から離れている。
【００２９】
本実施形態では、ひずみゲージ３０は、ボルト１０の中心軸Ｌ方向に沿ってボルト締結体１に貼り付けられる。即ち、ひずみゲージ３０は、ボルト１０の回転方向に対して傾斜せずにボルト締結体１に貼り付けられる。
【００３０】
ひずみゲージ３０は、通常１つの面に貼り付けて使用するため、本実施形態のように２つの面に跨って貼り付けられることは少ない。本実施形態では、ひずみゲージ３０が２つの面に跨って貼り付けられても正確にひずみを測定できるように、以下の３つの態様でひずみゲージ３０をボルト締結体１に貼り付けている。
【００３１】
第１の態様では、ひずみゲージ３０を何も介せずボルト締結体１に貼り付けている。第２の態様では、ひずみゲージ３０をビニルテープ２１を介してボルト締結体１に貼り付けている。第３の態様では、ひずみゲージ３０を型取り材２２を介してボルト締結体１に貼り付けている。型取り材２２は、例えば粘土のような変形可能な材質であり得る。第２の態様および第３の態様では、ボルト１０の頭部１２と被締結部材２０とによって形成される角部にビニルテープ２１または型取り材２２を貼り付け、角部の形状を丸くしている。これらにより、第２の態様および第３の態様では、ひずみゲージ３０が鋭利に折れ曲がることを防止している。なお、第１の態様でも測定自体は可能であるが、測定精度および貼り付けの容易性等の観点から第２の態様または第３の態様が好ましい。
【００３２】
図２は、図１のボルト締結体１のボルト１０が緩んだ後の斜視図を示している。即ち、図２は、図１の状態から、ボルト１０が緩み方向に回転し、被締結部材２０に対して相対的に位置がずれた状態を示している。この位置ずれにより、ひずみゲージ３０は、捩じり力および引っ張り力を受ける。図示しないが、さらに一定以上緩み方向にボルト１０が回転すると、ひずみゲージ３０が剥離する。詳細には、未接着領域であるひずみゲージ３０の折れ曲がり部から接着剤が剥がれ、最終的にボルト１０の側面Ｓ１または被締結部材２０の取付面Ｓ２からひずみゲージ３０が完全に剥がれる。
【００３３】
図３は、図１，２のボルト締結体１を有する機械構造体１００を示している。以下では、本実施形態のボルトの緩み検知方法を機械構造体１００のボルト締結体１に適用する場合について説明する。
【００３４】
機械構造体１００は、後述のモータ（駆動部）１４０にて回転駆動される被回転体を収容する被駆動部１１０を有している。本実施形態では、機械構造体１００は、２つの被駆動部１１０を備えている。機械構造体１００が前述の一例として挙げた送風機などの場合には被駆動部１１０に収容される被回転体には空冷ファンなどが想定されるが、特に限定されるものではない。図３では、空冷ファンなどが収容されるケーシングを想定して、被駆動部１１０の概形を矩形として図示している。被駆動部１１０、より正確には、その被駆動部１１０に収容される空冷ファンなどの被回転体は、ギアボックス１３０内のギア（図示せず）を介してモータ（駆動部）１４０に機械的に接続されている。従って、ギアボックス１３０内のギアを介して、モータ１４０からの動力を受けて、被駆動部１１０に収容される被回転体が回転される。この回転動作に伴い、機械構造体１００には振動が発生している。なお、モータ１４０およびギアボックス１３０は、防振ゴム１５０を介して床面に設置されており、振動が低減されている。
【００３５】
ボルト締結体１は、機械構造体１００の様々な部分に設けられるが、図示の例では被駆動部１１０とギアボックス１３０との接続部に使用されている。ボルト１０は被駆動部１１０の内部に配置されており、図３では図示しないが被締結部材２０は被駆動部１１０の内壁等であり得る。従って、ボルト締結体１は、外部から視認できない。ボルト締結体１には上記の振動が作用してボルト１０が緩むことがあるため、図１，２のようにひずみゲージ３０を使用してこの緩みを検知する。
【００３６】
ボルト締結体１に取り付けられたひずみゲージ３０は、小型の通信機３２に電気的に接続されている。通信機３２は、ひずみゲージ３０と同様に被駆動部１１０内に配置されている。通信機３２は、ひずみゲージ３０からの出力を受け、後述する制御装置４０に当該出力を送信する。通信機３２を使用することによって、ひずみゲージ３０から制御装置４０へのリード線の取り回しを省略できるとともに、目視点検不可能な閉じられた空間に配置されたボルト１０の緩みを検知できる。なお、このような無線型のひずみゲージ３０を使用することが好ましいが、リード線の配線が可能な箇所では有線型のひずみゲージ３０を使用することもできる。即ち、制御装置４０とひずみゲージ３０をリード線で接続してもよい。換言すれば、本発明では、無線型または有線型のひずみゲージ３０の両方を使用できる。
【００３７】
図３，４を参照して、機械構造体１００は、制御装置４０を備える。制御装置４０は、通信機３２から受けたひずみゲージ３０の出力に基づいて本実施形態のボルトの緩み検知方法を使用し、ボルト１０（図１，２参照）の緩みを検知する。制御装置４０は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＲＡＭ（Random Access Memory）、およびＲＯＭ（Read Only Memory）のような記憶装置を含むハードウェアと、それに実装されたソフトウェアとにより構築されている。
【００３８】
本実施形態では、制御装置４０は、通信部４１と、アナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換部４２と、判定部４３と、駆動停止部４４とを備える。
【００３９】
通信部４１は、通信機３２から送信されたひずみゲージ３０の出力信号を受信する。なお、通信部４１は、有線型のひずみゲージを使用した場合には省略され得る。
【００４０】
Ａ／Ｄ変換部４２は、通信部４１で得られたアナログ信号をデジタル信号に変換する。
【００４１】
判定部４３は、ボルト１０の緩みが発生しているか否かを判定する。判定部４３は、算出部４３ａと、記憶部４３ｂとを有している。算出部４３ａは、Ａ／Ｄ変換部４２で変換されたデジタル信号から後述するひずみの平均値などを算出する。記憶部４３ｂは、算出部４３ａにて算出された値を記憶する。また、算出部４３ａは、ひずみの平均値などの算出とともに、記憶部４３ｂにて記憶された過去の値を参照して現在の値が増加しているか、または、減少しているかを判断する。後述するように、判定部４３にてひずみが増加から減少に転じたと判定されると、ボルト１０が緩んでいると判定する。
【００４２】
駆動停止部４４は、判定部４３にてボルト１０が緩んでいると判定された際にモータ１４０を停止する。代替的には、ボルト１０が緩んでいると判定した際に警報を発してもよい。この場合、駆動停止部４４は省略されてもよい。好ましくは、測定したひずみをモニター等に表示させることで、ユーザがボルト１０の緩みをより確実に認知できる。さらに言えば、ボルト１０が緩んでいると判定された際、ユーザが機械構造体１００の状態を確認した後に、必要に応じてモータ１４０等の駆動部を手動で停止してもよい。自動または手動に拘らず、このようにボルト１０の緩みを検知した際に機械構造体１００等の機器を停止することにより、機器の疲労破壊を防止できるが、このような疲労破壊防止方法も本発明には含まれる。
【００４３】
図５〜７を参照して、本実施形態のボルトの緩み検知方法を具体的に説明する。
【００４４】
図５は、ひずみゲージ３０によって測定したひずみを仮想的に示すグラフである。横軸が時間ｔを示し、縦軸がひずみゲージ３０によって測定したひずみεを示している。この値εは、制御装置４０の通信部４１にて受ける値と一致する。
【００４５】
図６は、図５のひずみ値εの移動平均値εａを示すグラフである。図６では、横軸が時間ｔを示し、縦軸が所定時間のひずみの平均値εａを示している。ひずみは、時間とともに増加傾向にあり、一定時間ｔ１後に減少傾向に転じている。これは、時間とともにボルト１０が緩み、時間ｔ１まではひずみゲージ３０に引っ張り力が付与されているが、時間ｔ１にてひずみゲージ３０がボルト締結体１から剥離し始めたことを表している。従って、判定部４３では、ひずみが増加から減少に転じたことを時間ｔ１後に検出することによりボルト１０の緩みを検知したと判定する。
【００４６】
図７は、図５のひずみを所定回数ごとのサンプリングの平均値εｂで表したグラフである。図７では、横軸がサンプリング回数Ｎを示し、縦軸が所定のサンプリング回数ごとのひずみの平均値εｂを示している。本実施形態のボルトの緩み検知方法では、このように所定回数ごとのサンプリングの平均値εｂを用いてボルト１０の緩みを検知することもできる。なお、ひずみの挙動およびボルト１０の緩み判定は、図６の場合と同様である。
【００４７】
図８は、図１，２のボルト締結体１のボルト１０の緩み角度θとひずみεとの関係を示す実験データのグラフである。図８では、横軸がボルト１０の緩み角度θを示し、縦軸がひずみゲージ３０によって測定したひずみεを示している。以降、ボルト１０の回転角度をθとすると、緩み方向を正の方向とし、締め方向を負の方向とする。図８では、２本の折れ線データが示されているが、△の点で示された点を繋いだ折れ線がビニルテープ２１（図１，２参照）を使用した実験結果であり、□の点で示された点を繋いだ折れ線が型取り材２２（図１，２参照）を使用した実験結果である。実験では、六角穴付ボルト（Ｍ１２）１０とベース長１０ｍｍのひずみゲージ３０を使用し、ボルト１０を緩み方向に徐々に回転させ、ボルト１０の緩み角度θとひずみεの関係を得た。
【００４８】
図８における２本の折れ線はともに、ボルト１０の緩み角度θが一定角度θ１に達するまではひずみεが増加し、角度θ１以降はひずみεが減少に転じている。これは、角度θ１までは、ひずみゲージ３０がボルト１０の回転によって引っ張りの力を受け、角度θ１にてひずみゲージ３０がボルト締結体１から剥離し始めたことを示している。従って、図８の例では、判定部４３は、２本の折れ線のデータに対してともに、ひずみが増加から減少に転じたことを角度θ１後に検出することによりボルト１０の緩みを検知したと判定する。
【００４９】
本実施形態によれば、以下の作用効果が得られる。
【００５０】
ボルト締結体１に貼り付けられたひずみゲージ３０によって連続的にひずみを測定し、測定したひずみに基づいてボルト１０の緩みを簡便に検知できる。具体的には、ボルト１０が緩み方向に回転すると、ボルト１０と被締結部材２０との間に相対的に回転方向の位置ずれが生じる。ひずみゲージ３０はボルト１０の頭部１２と被締結部材２０とを跨ぐように貼り付けられるため、この位置ずれによってひずみゲージ３０に捩じり力および引っ張り力が付加され、測定するひずみが増加する。さらにボルト１０が緩み方向に一定以上回転すると、ひずみゲージ３０が剥離し、測定するひずみが減少に転じる。または、ひずみゲージ３０が断線することによって電気抵抗が無限大となり、測定するひずみがマイナスの異常値を示す。従って、測定するひずみが増加から減少に転じたことを検出することで、ボルト１０が一定以上緩んだことを検知できる。また、ひずみゲージ３０をボルト締結体１に特別な加工なく貼り付けることができるため、簡単にひずみゲージ３０を貼り付けることができる。従って、既存の設備において本実施形態の方法を使用してボルト１０の緩みを簡便に検知できる。
【００５１】
ボルト１０に対してひずみゲージ３０を傾斜させずに貼り付けるため、容易にひずみゲージ３０を貼り付けることができる。ひずみゲージ３０を傾斜して貼り付けるとフィルム部３１のヨレやしわなどの要因となり得るおそれがあるため、正確な貼り付けが困難となり得る。従って、貼り付けの容易さの観点では、ボルト１０に対してひずみゲージ３０を傾斜させずに貼り付けることが好ましい。
【００５２】
機械構造体１００において、ボルト１０の緩みを検知し、疲労破壊、部品脱落、または予期せぬ負荷が発生する前に駆動停止部４４によってモータ１４０を停止できる。従って、点検および修理等を適時に行うことができる。
【００５３】
（第１変形例）
図９は、第１変形例に係るボルトの緩み検知方法を適用するボルト締結体１のボルト１０が緩む前の斜視図である。
【００５４】
本変形例では、ひずみゲージ３０は、ボルト１０の中心軸Ｌに沿う方向に対してボルト１０の締め方向に傾斜させて貼り付ける。好ましくは、少なくとも１０度以上傾斜させる。ここで、ボルト１０の締め方向にひずみゲージ３０を傾斜させることは、被締結部材２０に貼り付けたひずみゲージ３０の基端３１ａに対し、ボルト１０の頭部１２に貼り付けたひずみゲージ３０の先端３１ｂを、ボルト１０の中心軸Ｌに沿う方向に対してボルト１０の締め方向に傾斜させることをいう。
【００５５】
（第２変形例）
図１０は、第２変形例に係るボルトの緩み検知方法を適用するボルト締結体１のボルト１０が緩む前の斜視図である。
【００５６】
本変形例では、ひずみゲージ３０は、ボルト１０の中心軸Ｌに沿う方向に対してボルト１０の緩み方向に傾斜させて貼り付ける。好ましくは、少なくとも１０度以上傾斜させる。ここで、ボルト１０の緩み方向にひずみゲージ３０を傾斜させることは、被締結部材２０に貼り付けたひずみゲージ３０の基端３１ａに対し、ボルト１０の頭部１２に貼り付けたひずみゲージ３０の先端３１ｂを、ボルト１０の中心軸Ｌに沿う方向に対してボルト１０の緩み方向に傾斜させることをいう。
【００５７】
図１１は、図９，１０のボルト締結体１のボルト１０の緩み角度θとひずみεとの関係を示す実験データのグラフである。図１１では、横軸がボルト１０の緩み角度θを示し、縦軸がひずみゲージ３０によって測定したひずみεを示している。図１１では、２本の折れ線データが示されているが、△の点で示されたものがひずみゲージ３０を締め方向に傾斜させて貼り付けたもの（第１変形例の図９参照）であり、□の点で示されたものがひずみゲージ３０を緩み方向に傾斜させて貼り付けたもの（第２変形例の図１０参照）である。実験では、六角穴付ボルト（Ｍ１２）１０とベース長１０ｍｍのひずみゲージ３０を使用し、ボルト１０を緩み方向に回転させ、ボルト１０の緩み角度θとひずみεの関係を得た。
【００５８】
上記第１変形例によれば、ボルト１０が緩み方向に回転すると、まず、ひずみゲージ３０の姿勢が、傾斜した姿勢からボルト１０の中心軸Ｌに沿う姿勢へと変化する。この間ではひずみゲージ３０に圧縮の力が付加されるため、測定するひずみが減少する。次いで、ボルト１０が緩み方向にさらに回転すると、ひずみゲージ３０の姿勢がボルトの中心軸Ｌに沿う姿勢から傾斜した姿勢へと変化する。この間ではひずみゲージ３０に引っ張りの力が付加されるため、測定するひずみが増加する。そして、ボルト１０が緩み方向に角度θ２以上回転すると、ひずみゲージ３０が剥離し、測定するひずみが減少に転じる。この２回目のひずみの減少、換言すればひずみが増加から減少に転じたことを角度θ２後に検出することによりボルト１０の緩みを検知したと判定する。なお、角度θ２は角度θ１よりも大きい値となる。
【００５９】
上記第２変形例によれば、ボルト１０が緩み方向に回転すると、ひずみゲージ３０に引っ張りの力が付加され、測定するひずみが増加するが、その後すぐに角度θ３にてひずみゲージ３０が剥離し、ひずみがすぐに減少に転じる。ひずみが増加から減少に転じたことを角度θ３後に検出することによりボルト１０の緩みを検知したと判定する。本変形例では、ひずみゲージ３０が予め緩み方向に傾斜して貼り付けられているため、予め締め方向に傾斜して貼り付けた場合または傾斜させずに貼り付けた場合と比べて、剥離までの許容角度が小さくなっている。従って、ひずみゲージ３０を予め締め方向に傾斜させて貼り付けた場合または傾斜させないで貼り付けた場合と比べて、ボルト１０の緩みをすぐに検知できる。よって、ボルト１０の緩みをより厳しく評価したい箇所に本方法を有効に適用できる。なお、角度θ３は角度θ１，θ２よりも小さい値となる。
【００６０】
従って、上記第１，２変形例のように、ひずみゲージ３０を貼り付ける傾斜角度を調節することによってひずみゲージ３０の剥離までのボルト１０の緩み角度を調節できる。
【００６１】
以上より、本発明の具体的な実施形態およびその変形例について説明したが、本発明は上記形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。
【００６２】
例えば、ボルト１０の緩み検知のために、複数枚のひずみゲージ３０を使用してもよい。具体的には、誤判定を防ぐため、例えば４枚のゲージを貼り、４枚とも異常値を示すことでボルト１０の緩みを検知したと判定してもよい。また、より厳しく評価するために、４枚のうち１枚でもひずみが増加から減少に転じたことでボルト１０の緩みを検知したと判定してもよい。
【００６３】
また、ひずみゲージ３０の断線強度が接着強度を下回るようにひずみゲージ３０を加工してもよい。具体的には、ひずみゲージ３０のフィルムの未接着領域に切れ込みを入れ、断線強度を低下させ、ひずみゲージ３０の剥離よりも先に断線が発生させる。断線により、測定されるひずみはマイナスの異常値を示すため、このマイナスの異常値を検知した際にボルト１０の緩みを検知したと判定してもよい。
【００６４】
また、上記実施形態ではひずみゲージ３０を使用しているが、ひずみゲージ３０に代えてクラックゲージ等の他のゲージを使用してもよい。また、ひずみが増加から減少に転じたときにボルト１０が緩んだと判定する以外に、所定の閾値を超えたひずみを検出したときにボルト１０の緩みを検知したと判定してもよい。所定の閾値は予め実験を行うことで決定されてもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１  ボルト締結体
１０  ボルト
１１  六角穴
１２  頭部
２０  被締結部材
２１  ビニルテープ
２２  型取り材
３０  ひずみゲージ
３１  フィルム部
３１ａ  基端
３１ｂ  先端
３２  通信機
４０  制御装置
４１  通信部
４２  アナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換部
４３  判定部
４３ａ  算出部
４３ｂ  記憶部
４４  駆動停止部
１００  機械構造体
１１０  被駆動部
１３０  ギアボックス
１４０  モータ（駆動部）
１５０  防振ゴム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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