(57)【要約】      （修正有）【課題】締結体の締付け軸力の弛みを監視する軸力検出用締結体において、小さな軸力でも正確に測定でき、且つ校正の手間も簡単なものを提供する。【解決手段】締結体ユニット１は、軸力検出用ボルト１０に、ピン型ロードセル２０，送信器基板３０，ＩＣタグ５０が装着されて構成されている。ロードセル２０の第２端部２１ｂに固定リング６０が装着され、そのフランジ部６２が、第２端部２１ｂに形成された係合突起２１ｄと、ボルト１０の座面１５ａとの間に填まり込んでいる。フランジ部６２の厚みは、第２端部２１ｂが解放されてロードセル２０が自然長のときにおける座面１５ａと係合突起２１ｄとの間隔よりも大きく設定されているので、係合突起２１ｄはフランジ部６２によって矢印Ａの方向に押圧され、ロードセル２０に初期張力がかけられている。【選択図】図２
2010117310.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被締結体を締結して保持するための長尺状の締結体に対し、その長手方向に挿入孔が開設され、当該挿入孔にピン型のロードセルが挿入されてなる軸力検出用締結体であって、
前記ロードセルの一端部は、前記締結体に接合または係合され、
前記ロードセルの他端部は、前記挿入孔から突出し、
当該突出部分には、
装着体が装着されるとともに係合部が設けられ、且つ当該装着体の少なくとも一部が、前記締結体の座面と前記係合部との間に介在し、
当該介在部分の前記長手方向に沿った厚みが、
前記ロードセルの他端部解放時における前記締結体の座面と前記係合部との間隔よりも大きいことを特徴とする軸力検出用締結体。
【請求項２】
前記装着体は、
内側にフランジ部が形成されたリング状部材であって、前記ロードセルの他端部に填め込まれ、
前記フランジ部が、前記締結体の座面と前記係合部との間に介在していることを特徴とする請求項１記載の軸力検出用締結体。
【請求項３】
前記ロードセルの一端部は、
前記挿入孔の内壁に接合されていることを特徴とする請求項１記載の軸力検出用締結体。
【請求項４】
前記ロードセルの一端部及び前記挿入孔の内部には、互いに係合する係合部が形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の軸力検出用締結体。
【請求項５】
前記ロードセルの一端部に突起が形成されると共に、
前記挿入孔の周壁には、当該突起を係止させる係止構造が形成されていることを特徴とする請求項４記載の軸力検出用締結体。
【請求項６】
前記締結体は、ボルトであって、
前記ボルトの頭部には凹部が形成され、
前記他端部及び前記装着体は、当該凹部に埋設されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか記載の軸力検出用締結体。
【請求項７】
前記ロードセルは、
ピン型の起歪体に歪ゲージが固着されて構成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか記載の軸力検出用締結体。
【請求項８】
前記歪ゲージは、
シリコン半導体からなる抵抗体、または金属薄膜抵抗体であることを特徴とする請求項７記載の軸力検出用締結体。
【請求項９】
前記歪ゲージを組み込んだブリッジ回路、当該ブリッジ回路からのアナログ出力をディジタル変換するＡ／Ｄ変換部、及び前記デジタル変換した歪信号を無線で送信する歪信号送信部を備えることを特徴とする請求項１記載の軸力検出用締結体。
【請求項１０】
前記軸力検出用締結体は、
電磁波を介して無線で供給される電力を受信する電力受信部を備え、
当該電力受信部で受け取った電力で、
前記ブリッジ回路、Ａ／Ｄ変換器、歪信号送信部を駆動させることを特徴とする請求項９記載の軸力検出用締結体。
【請求項１１】
請求項９記載の軸力検出用締結体と、
当該軸力検出用締結体に関する管理情報を記録するＩＣタグとで構成される締結体ユニット。
【請求項１２】
前記ＩＣタグは、前記軸力検出用締結体に装着されていることを特徴とする請求項１１記載の締結体ユニット。
【請求項１３】
請求項９記載の軸力検出用締結体と、
当該軸力検出用締結体から離れた位置で、前記歪信号送信部から送信される歪信号を受信する歪信号受信器を備えることを特徴とする軸力監視システム。
【請求項１４】
前記歪信号受信部には、
前記電力受信部に供給する電磁波を発信する発信部が設置されていることを特徴とする請求項１３記載の軸力監視システム。
【請求項１５】
前記歪信号送信部は、
前記電力受信部に供給される電磁波を負荷変調することによって歪信号を送信し、
前記信号受信部は、変調された電磁波から歪信号を復調することを特徴とする請求項１４記載の軸力監視システム。
【請求項１６】
請求項１１記載の締結体ユニットと、
前記歪信号送信部から送信される歪信号を受信する歪信号受信器、及び、前記ＩＣタグに対して管理情報を送受信するＩＣタグリーダ／ライタを有する受信ユニットとを備えることを特徴とする軸力監視システム。
【請求項１７】
前記歪信号受信器は、
受信した歪信号を、通信回線を通して外部に送信する歪信号送信手段を備えることを特徴とする請求項１６記載の軸力監視システム。
【請求項１８】
請求項１７記載の軸力監視システムを複数と、
前記複数の軸力監視システムにおける各歪信号受信器の歪信号送信手段から送信される歪信号を前記通信回線を通して受信して管理する管理センターとを備える軸力監視ネットワーク。
【請求項１９】
被締結体を締結して保持するための長尺状の締結体に、その長手方向に挿入孔が開設され、当該挿入孔にピン型のロードセルが挿入されてなる軸力検出用締結体を製造する方法であって、
前記ロードセルを前記挿入孔に挿入し、当該ロードセルの一端部を締結体に接合または係合させるとともに、前記ロードセルの他端部を前記挿入孔から突出させる第１工程と、
前記ロードセルの他端部を牽引してロードセルに張力を加えた状態を保持しながら、当該他端部に装着物を装着する第２工程と、
前記牽引を解除して前記ロードセルを収縮させることによって、前記他端部に装着された装着物を締結体の座面に押圧した状態で、当該他端部を締結体に固定する第３工程とを備えることを特徴とする軸力検出用締結体の製造方法。
【請求項２０】
前記ロードセルの他端部には、前記装着物を係合させる係合部が形成され、
前記第２工程では、前記装着物の少なくとも一部が、当該係合部と締結体の座面との間に介在するように、前記装着物を装着することを特徴とする請求項１９記載の軸力検出用締結体の製造方法。
【請求項２１】
前記装着物は、ナットであって、
前記ロードセルの他端部には、当該ナットを螺合させるねじが形成され、
前記第２工程では、
前記ロードセルの他端部を牽引してロードセルに張力を加えた状態を保持しながら、前記ナットを螺合させることを特徴とする請求項１９記載の軸力検出用締結体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボルトをはじめとする締結体の軸力を検出する軸力検出用締結体、締結体ユニット、軸力監視システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
各種車両、航空機、産業・工作機器などにおいて、ボルト、リベットをはじめとする締結体が広く使用されている。そして、締結体を用いることによって、対象物を締め付けした状態で長く保持することができる。例えばボルトとナットで部品をネジ締めすると、被締結体はボルトとナットで締め付け圧縮力を受けると共に、ボルトには引張り方向に軸力が生じた状態で保持される。
【０００３】
ところが、締結体で被締結体をしっかりと締結しても、例えば締結体を取り付けた機械が稼動するといった日常的な稼動によって、経時的に締結体が弛んでその軸力は低下する。
その締結体の弛みは、締結機能の低下につながり、疲れ破壊や部品脱落などの原因にもなる。
【０００４】
そこで、締結体の経時的な弛みを監視して、必要に応じてトルクレンチやスパナで増し締めするといった管理が行われている。
締結体の弛みを監視する方法として、従来から、ボルトにマークをつけておいて目視でマークの位置を検査目視でトルクチェックする方法や、ハンマでボルトあるいはボルトの付近を叩き、その打音を耳で聞いて、経験と勘で弛みをチェックする方法が一般的であったが、機械的方法、電気的方法または光学的方法を用いて、締結体の軸力を機器計測する技術も知られている。
【０００５】
例えば、特許文献１に開示されているように超音波で軸力を測定する方法もあるが、超音波で測定する場合、超音波探触子を測定しようとする締結体ごとに接触させる必要があり、装置コストもかかる。
これに対して特許文献２，３に示されるように、電気抵抗線歪（ひずみ）ゲージを用いる方法が、現場で手軽に計測できるといった理由で発展している。
【０００６】
この歪ゲージを用いる方法では、一般に、ボルトに接着剤で貼りつけたり、ボルトに歪ゲージを埋め込んで接着剤で固め、その歪ゲージで計測用ブリッジを形成する。そして、このボルトを引張試験機にかけて引張荷重を与え、このときの歪出力を静歪計又は動歪計を使って読み取り、引張荷重（軸力）−歪出力の校正を行なう。
そして、校正済みのボルトを使って実際に締付けした後、その歪出力を動歪計で測定することで、校正時に得た引張荷重（軸力）歪出力との対応データに基づいて軸力を算出することができる。
【特許文献１】特開２００６−３０８３４２号公報
【特許文献２】特開２００５−９１０８６号公報
【特許文献３】実開平２−８１８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このように歪ゲージを用いてボルトの軸力を検出する場合、軸力が小さいときから正確に測定するために、歪ゲージに初期張力あるいは初期圧縮力を加えた状態で歪ゲージをボルトに固定することが望ましい。
上記のようにボルトに歪ゲージを直接貼りつけたり埋め込む方法では、歪みゲージに初期張力や初期圧縮力を付与することが難しいが、特許文献２には、歪ゲージを埋め込んだ検出ロッドを、ボルトに開設した装着孔内にねじ込んで初期圧縮をかける方法が開示されている。
【０００８】
図１６は、この特許文献２に記載された図であって、被締結体２３０、２３１を締付けるボルト２１０に、歪ゲージ２０５が埋め込まれた軸力検出器２０１が装着された様子を示している。
ボルト２１０には、ボルト頭部２１２の頂面から軸方向に向けて、装着孔２１３が設けられている。装着孔２１３の底部に螺刻された固定部２１３ａと、検出ロッド２０２の先端に設けられた螺合部２０２ａとを係合させることで、軸力検出器２０１はボルト軸２１１内の装着孔２１３に一体的に固定されており、ナット２２０を締め付けたときに、ボルト２１０の軸２１１の伸びが、検出ロッド２０２に直接的に伝わって歪ゲージ２０５でその伸びを検出できるようになっている。また、軸力検出器２０１を装着孔２１３内にねじ込んで締結するので、検出ロッド２０２に初期圧縮力が付与される。
【０００９】
しかし、上記のように検出ロッド２０２をねじ込んで圧縮固定すると、圧縮力に加えてねじり歪みが加わるため、歪ゲージからの出力（歪値）とボルトの軸力との間に直線性が得られにくくなり、検出精度が低下する。そして、歪値と軸力との間に直線性がなくなると、検出ロッドを校正するのに手間もかかる。
また特許文献３には、ボルトとナット等の締結要素を用いて締結したときの締結軸力を計測する計測具において、歪ゲージを貼設した芯体を、ボルトに開設した貫通孔に挿入し、芯体に引張予荷重を加えた状態でその両端部を溶接で締結要素に固定することによって、ボルトの締結軸力を初期の小さい値から測定する技術が開示されている。
【００１０】
しかしこのように歪ゲージが貼設された芯体の両端をボルトに溶接すると、溶接時に芯体が高温になって芯体に曲げ歪やねじり歪が残留しやすいので、やはり歪ゲージからの出力（歪値）とボルトの軸力との間に直線性が得られにくい。
本発明は、このような背景のもとに、ボルト等の締結体の締付け軸力の弛みを監視する軸力検出用締結体並びに軸力監視システムにおいて、小さな軸力でも正確に測定でき、且つ校正の手間も簡単なもの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】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明にかかる軸力検出用締結体は、ボルトなど長尺状の締結体に対して、その長手方向に挿入孔を開設し、当該挿入孔にピン型のロードセルを挿入して構成した。
そして、ロードセルの一端部を、締結体に接合または係合させ、ロードセルの他端部を、挿入孔から突出させ、当該突出部分に、装着体を装着するとともに係合部を設け、且つ当該装着体の少なくとも一部を、締結体の座面と係合部との間に介在させ、この装着体の介在部分の上記長手方向に沿った厚みを、ロードセルの他端部解放時における締結体の座面と係合部との間隔よりも大きく設定した。
【００１２】
ここで、「締結体の座面」は、締結体の表面において、装着体が当接する表面部分を指し、挿入孔の入口周囲の領域がこれに相当する。
上記本発明にかかる軸力検出用締結体において、以下のようにすることが好ましい。
装着体として、内側にフランジ部が形成されたリング状部材を用い、これをロードセルの他端部に填め込んで、フランジ部を、締結体の座面と係合部との間に介在させる。ここで用いるリング状部材は、外径が挿入孔の径よりも大きいものである。
【００１３】
ロードセルの一端部を締結体に接合する場合、当該ロードセルの一端部を挿入孔の内壁に接合する。
ロードセルの一端部を締結体に係合させる場合、ロードセルの一端部及び挿入孔の内部に、互いに係合する係合部を形成すればよい。具体的には、ロードセルの一端部に突起を形成すると共に、挿入孔の周壁に、当該突起を係止させる係止構造を形成すればよい。
【００１４】
上記ピン型のロードセルは、ピン型の起歪体に歪ゲージを固着させることによって構成することができる。
歪ゲージの抵抗体としては、シリコン半導体あるいは金属薄膜を用いることが好ましい。
上記の軸力検出用締結体において、歪ゲージを組み込んだブリッジ回路、当該ブリッジ回路からのアナログ出力をディジタル変換するＡ／Ｄ変換器、及びデジタル変換した歪信号を無線で送信する歪信号送信部を設けることが好ましい。
【００１５】
軸力検出用締結体には、電磁波を介して無線で供給される電力を受信する電力受信部を設け、当該電力受信部で受け取った電力で、ブリッジ回路、Ａ／Ｄ変換器、歪信号送信部を駆動させることが好ましい。
上記の軸力検出用締結体と、当該軸力検出用締結体から離れた位置で、歪信号送信部から送信される歪信号を受信する歪信号受信器とで、軸力監視システムを構成することができる。
【００１６】
このとき、歪信号受信部に、電力受信部に供給する電磁波を発信する発信部を設置することが好ましい。
上記軸力監視システムにおいて、歪信号送信部では、電力受信部に供給される電磁波を負荷変調することによって歪信号を送信し、信号受信部では、変調された電磁波から歪信号を復調することが好ましい。
【００１７】
上記の軸力検出用締結体と、当該軸力検出用締結体に関する管理情報を記録するＩＣタグとで、締結体ユニットを構成してもよい。この管理情報は、個体識別コード，締付け日時，締付け軸力などである。
このとき、ＩＣタグは軸力検出用締結体に装着すること、具体的には、ボルト、ナット、ワッシャなどに装着することが好ましい。
【００１８】
上記締結体ユニットと、歪信号送信部から送信される歪信号を受信する歪信号受信器、及び、ＩＣタグに対して管理情報を送受信するＩＣタグリーダ／ライタを有する受信ユニットとで、軸力監視システムを構成することもできる。
また上記目的を達成するため、本発明では、被締結体を締結して保持するための長尺状の締結体に、その長手方向に挿入孔が開設され、当該挿入孔にピン型のロードセルが挿入されてなる軸力検出用締結体を製造する方法において、ロードセルを挿入孔に挿入し、ロードセルの一端部を締結体に接合または係合させるとともに、ロードセルの他端部を前記挿入孔から突出させる第１工程と、ロードセルの他端部を牽引してロードセルに張力を加えた状態を保持しながら、他端部に装着物を装着する第２工程と、牽引を解除してロードセルを収縮させることによって、他端部に装着された装着物を締結体の座面に押圧した状態で、他端部を締結体に固定する第３工程とを設けることとした。
【００１９】
上記本発明にかかる軸力検出用締結体の製造方法において、以下のようにすることが好ましい。
ロードセルの他端部に、装着物を係合させる係合部を形成しておいて、第２工程では、装着物の少なくとも一部が、係合部と締結体の座面との間に介在するように、装着物を装着する。
【００２０】
装着物として、ナットを用い、ロードセルの他端部に、ナットを螺合させるねじを形成し、第２工程では、ロードセルの他端部を牽引してロードセルに張力を加えた状態を保持しながら、ナットを螺合させる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明にかかる軸力検出用締結体によれば、ボルトなど長尺状の締結体に対して、その長手方向に挿入孔を開設し、当該挿入孔にピン型のロードセルを挿入したので、ロードセルの長手方向は締結体の軸方向と一致する。
また、ロードセルの一端部を、締結体に接合または係合させ、ロードセルの他端部を、挿入孔から突出させ、当該突出部分に、装着体を装着するとともに係合部を設け、且つ当該装着体の少なくとも一部を、締結体の座面と係合部との間に介在させ、この装着体の介在部分の厚みを、ロードセルの他端部解放時（すなわちロードセルが自然長のとき）における締結体の座面と係合部との間隔よりも大きく設定したので、ロードセルは、装着体によって自然長よりも伸張された状態、すなわち初期張力が付与された状態で締結体に固定される。
【００２２】
また、ロードセルを締結体に固定するのに、ロードセルを挿入孔にねじ込んだり、溶接する必要もないので、ピン型のロードセルが締結体の軸力を電圧に変換するときの直線性がよくなる。よって、小さな軸力でもその変化を正確に測定できる。
上記装着体として、内側にフランジ部が形成されたリング状部材を用い、これをロードセルの他端部に填め込んで、フランジ部を、締結体の座面と係合部との間に介在させるようにすれば、当該装着体は締結体の座面上に安定し、ロードセルに対して初期張力を安定してかけることができる。
【００２３】
ロードセルの一端部を締結体に接合する場合、当該ロードセルの一端部を挿入孔の内壁に、超音波溶接法、抵抗溶接法などで接合すれば、容易に接合できる。
ロードセルの一端部を締結体に係合させる場合、ロードセルの一端部及び挿入孔の内部に、互いに係合する係合部を形成すればよい。具体的には、ロードセルの一端部に突起を形成すると共に、挿入孔の周壁に、当該突起を係止させる係止構造を形成すればよい。
【００２４】
そうすれば、ロードセルを締結体に組み込むときに、例えばロードセルに一定の操作を加えることによって突起を挿入孔の周壁に容易に係止することができる。
本発明に用いるピン型のロードセルは、起歪体に歪ゲージを固着することによって容易に形成できる。このロードセルが締結体に開設された挿入孔内に固定されると、締結体に軸力がかかって伸張するのに伴って、起歪体も軸方向に引っ張られて伸張し、起歪体に固着されている歪ゲージも起歪体と共に変形して抵抗値が変化する。従って、歪ゲージの抵抗値変化を電気信号として取り出すことで、締結体の軸力を測定することができる。
【００２５】
歪ゲージの抵抗体として、シリコン半導体を用いれば、高いゲージ率が得られるので、出力を増幅しなくても高感度で測定することができる。一方、歪ゲージの抵抗体として、金属薄膜を用いれば、ゲージ率は低いが安定した出力が得られる。
上記の軸力検出用締結体において、歪ゲージからのアナログ出力をデジタル変換するＡ／Ｄ変換器、及びデジタル変換した歪信号を無線で送信する歪信号送信手段を設けておけば、歪信号送信手段から送信される歪信号を受信することによって、軸力検出用締結体の軸力を検出することができる。
【００２６】
すなわち、上記軸力検出用締結体と、当該軸力検出用締結体から離れた位置で、歪信号送信部から送信される歪信号を受信する歪信号受信器とで、軸力監視システムを構成することができる。
従って、軸力検出用締結体から配線を引き出さなくても、離れた場所に無線で歪信号を取り出すことができる。それによって、締結体の整備点検作業の負担を軽減できる。
【００２７】
軸力検出用締結体に、電磁波を介して無線で供給される電力を受信する電力受信部を設けておいて、当該電力受信部で受け取った電力で、ブリッジ回路、Ａ／Ｄ変換器、歪信号送信部を駆動させれば、軸力検出用締結体に電源バッテリを搭載しなくても歪信号を送信することができる。
上記軸力監視システムにおいて、電力受信部に供給する電磁波を発信する発信部を、歪信号受信部に設置しておけば、電力受信部と発信部とが同じ場所にあるため、発信部から軸力検出用締結体に無線で電力を供給しながら電力受信部で歪信号を受信するのに適している。
【００２８】
上記軸力監視システムにおいて、歪信号送信部では、電力受信部に供給される電磁波を負荷変調することによって歪信号を送信し、信号受信部では、変調された電磁波から歪信号を復調すれば、歪信号送信部から信号受信部に歪信号を容易に安定して送ることができる。
上記の軸力検出用締結体と、当該軸力検出用締結体に関する管理情報を記録するＩＣタグとで、締結体ユニットを構成すれば、ＩＣタグリーダ／ライタで、ＩＣタグに記録された管理情報を読み出したり、ＩＣタグに管理情報を書き込んだりできる。
【００２９】
従って、軸力検出用締結体の個体識別情報などを容易に得ることができ、検査記録を残すことも可能になる。
このＩＣタグを軸力検出用締結体に装着しておけば、軸力検出用締結体から歪信号を受信するときに、合わせてＩＣタグから管理情報を読み出すことも容易にできる。
上記締結体ユニットと、歪信号送信部から送信される歪信号を受信する歪信号受信器、及び、ＩＣタグに対して管理情報を送受信するＩＣタグリーダ／ライタを有する受信ユニットとで、軸力監視システムを構成すれば、ユニット間で歪信号の送受信と管理情報の送受信を容易に行うことができる。
【００３０】
本発明にかかる軸力検出用締結体の製造方法によれば、ロードセルを締結体に固定する時に、第１工程でロードセルを挿入孔に挿入し、当該ロードセルの一端部を締結体に接合または係合させ、第２工程でロードセルの他端側を牽引してロードセルに張力を加えた状態を保持しながら、他端部を装着物を装着し、第３工程で、牽引を解除してロードセルを収縮させることによって、他端部に装着された装着物を締結体の座面に押圧した状態で、他端部を締結体に固定しているので、ロードセルに曲げ歪みやねじり歪みがかかることなく、初期張力を加えた状態でロードセルを締結体に固定することができる。
【００３１】
従って、この方法で製造された軸力検出用締結体は、小さな軸力でもその変化を正確に測定でき、且つロードセルが締結体の軸力を電圧に変換するときの直線性がよく、校正に要する手間も簡略化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
[実施の形態１]
図１，図２は、本発明の実施形態にかかる締結体ユニットの構成を示す図である。
この締結体ユニット１は、軸力検出用ボルト１０に、ピン型ロードセル２０，送信器基板３０，ＩＣタグ５０が装着されて構成されている。
図４は、締結体ユニット１を用いた軸力監視システムの構成を示すブロック図である。
【００３３】
当該締結体ユニット１とデータを送受信する受信ユニット１００とで、軸力監視システムが構成されている。すなわち、受信ユニット１００は、軸力検出用ボルト１０に対して、ワイヤレス電力供給技術を用いて電力を送り、送信器基板３０では、受け取った電力を用いて歪信号を測定し、受信ユニット１００に送る。
ワイヤレス電力供給方式として、以下では、コイルアンテナ間を貫く磁束の変化で電力を送る誘導結合方式で行うこととするが、電磁後方拡散結合方式、密着型などの方式も採用できる。
【００３４】
１．締結体ユニットの構成
１−１  軸力検出用ボルト１０
軸力検出用ボルト１０は、軸部１１と頭部１２とからなり、軸部１１の外周面にネジ山１３が形成されている。ボルト１０の材質としては、ステンレス，鉄などの金属、ポリカーボネイドやフェノール樹脂などのプラスチック、合金、セラミックが挙げられる。軸部１１と頭部１２とを同じ材質で形成してもよいし、別々の材質で形成してもよい。例えば、軸部１１を鉄、頭部１２をプラスチックで形成してもよい。
【００３５】
ボルト１０はナット８と対で、被締結体９を締結して保持する。締結した状態で、被締結体９には圧縮力が加わり、軸部１１にはこの圧縮力に相当する大きさの引っ張り軸力Ｐが加わる。
ボルト１０には、中心軸に沿って、頭部１２から挿入孔１４が掘設され、この挿入孔１４に、ボルト１０の軸力を検出するためのピン型ロードセル２０が埋設されている。  ロードセル２０は軸部１１の軸方向に沿って埋設されているので、ロードセル２０で正確に軸力を検出することができる。
【００３６】
挿入孔１４の深さは、埋設されるロードセル２０の長さに合わせて設定すればよいが、ボルト１０の頭部１２から下方に１５ｍｍ以上の深さまでロードセル２０を埋め込むことができるよう十分な深さを確保することが、軸力の検出感度をよくする上で好ましい。
本実施形態では図１，２に示すように、挿入孔１４は軸部１１の途中まで掘設されているが、軸部１１を貫通するように挿入孔１４を形成してもよい。
【００３７】
挿入孔１４の径は、軸部１１の径に対して１／５以下に設定することが、ボルト１０の強度を確保する上で好ましい。
ピン型ロードセル２０には、歪信号を送信する送信器基板３０が取り付けられている。
ボルト１０の頭部１２には、凹部１５が形成され、送信器基板３０はこの凹部１５に填まり込んでいる。
【００３８】
また、凹部１５の開口部はキャップ４０で蓋われ、このキャップ４０に、ボルト１０の管理情報を記録するＩＣタグ５０が埋め込まれている。
１−２  ピン型ロードセル２０と送信器基板３０の設置
ピン型ロードセル２０は歪ゲージ式のロードセルであって、加えられる荷重の大きさを測定して電気信号として出力することができる。
【００３９】
ロードセル２０は、ピン型の起歪体２１に、歪ゲージ２２が接着されて構成されている。
起歪体２１は、アルミ合金や鋼材で作られた弾性体であって、歪ゲージ２２が貼り付けられるゲージ貼付部２１ｃと、その一端に形成された第１端部２１ａと、他端に形成された第２端部２１ｂとからなる。第１端部２１ａ，第２端部２１ｂとゲージ貼付部２１ｃとは、同一材料で一体形成することが望ましいが、別体で作製して接着剤などで接合してもよい。
【００４０】
ゲージ貼付部２１ｃは、柱状又は板状に形成され、第１端部２１ａ及び第２端部２１ｂは、円柱状に形成され、挿入孔１４の内径とほぼ同等の径を有している。その一例をあげると、挿入孔１４の内径は３ｍｍ、第１端部２１ａ，第２端部２１ｂの直径は２．９ｍｍである。
第１端部２１ａは、挿入孔１４の奥まで挿入され、挿入孔１４の底部１４ａの内壁に接合されている。
【００４１】
一方、第２端部２１ｂは、挿入孔１４の上端部１４ｂに位置し、第２端部２１ｂの先端部分が挿入孔１４から凹部１５内に突出している。そして、この第２端部の凹部１５内に突出した部分に、固定リング６０が填め込まれ、この固定リング６０が、第２端部２１ｂを上方（図２の拡大図において矢印Ａで示す方向）に押圧してロードセル２０を伸張させた状態となっている。
【００４２】
このようにして、第２端部２１ｂに固定リング６０が装着され、ロードセル２０は初期張力がかけられた状態でボルト１０に固定されているが、その詳細について以下に説明する。
図３は、第２端部２１ｂおよび固定リング６０の構成を示す斜視図である。
第２端部２１ｂにおける凹部１５内に突出した部分には、第２端部２１ｂの周面から拡径方向に突出する係合突起２１ｄが複数設けられている。図３では、第２端部２１ｂに係合突起２１ｄが１対設けられているが、その数は３以上でもよい。
【００４３】
一方、固定リング６０は、挿入孔１４の径よりも大きい外径を持つリング本体６１と、リング本体６１から内側に突出する円環状のフランジ部６２とから構成され、金属、プラスチックなどで形成されている。このフランジ部６２の内径は、複数の係合突起２１ｄに外接する円の径よりも若干小さく設定されているが、弾性変形することによりその径は若干拡大できるようになっている。
【００４４】
そして、図２に示すように固定リング６０が第２端部２１ｂに装着された状態では、フランジ部６２が、係合突起２１ｄと、ボルト１０の座面１５ａとの間に填まり込んでいる。
この座面１５ａは、ボルト１０において固定リング６０が当接する表面部分を指し、ここでは凹部１５の底面（挿入孔１４の入口周囲の領域）がこれに相当する。
【００４５】
詳しくは製造方法のところで説明するが、このフランジ部６２の厚み（図４におけるｄ２）は、第２端部２１ｂが解放された時（ロードセル２０が自然長のとき）における座面１５ａと係合突起２１ｄとの間隔（図４におけるｄ１）よりも大きく設定されているため、係合突起２１ｄはフランジ部６２によって矢印Ａの方向に押圧され、ロードセル２０に初期張力がかけられている。
【００４６】
なお、図３に示すように、第２端部２１ｂの先端には、固定リング６０を第２端部２１ｂに填め込むときに用いる牽引用突起２１ｅが設けられている。
以上の構成の締結体ユニット１と、ナット８とを用いて、図２に示すように被締結体９を締め付けると、締め付け軸力Ｐに応じて軸部１１が伸張し、起歪体２１と、歪ゲージ２２も変形してその抵抗値が変化する。従って、この歪ゲージ２２の抵抗値変化を電気信号として取り出すことで、軸力を測定できる。
【００４７】
抵抗値変化は、ブリッジ回路で電圧信号に変換し、Ａ／Ｄ変換器でデジタル信号として取り出す。
この内容は、「４．ロードセル２０によるボルト１０の軸力検出」のところで詳しく説明する。
なお、ここでは図２に示すように送信器基板３０を頭部１２の凹部１５に埋め込むこととしたが、送信器基板３０を頭部１２の外表面上に貼り付けてもよい。
【００４８】
また、頭部１２が金属で形成されている場合は、送信器基板３０のアンテナ部分（アンテナコイル３５）を、頭部１２の外側に配置したり、頭部１２を取り巻くように配置することも好ましい。
ボルト１０にＩＣタグ５０を装着する形態についても、図２に示す例ではキャップ４０内にＩＣタグ５０を埋め込んだが、ボルトの適当な部位にＩＣタグ５０を取り付けたり埋め込んだりしてもよい。あるいは、ボルト１０とセットで使う座金もしくはナット８にＩＣタグ５０を取り付けてもよい。
【００４９】
１−３  送信器基板３０
送信器基板３０は、起歪体２１の第１端部２１ａに接合され、歪ゲージ２２と配線でつながっている。
送信器基板３０には、受信回路３１，定電圧回路３２，Ａ／Ｄ変換器３３，送信回路３４，アンテナコイル３５，ブリッジ回路３６などが設けられている。
【００５０】
受信回路３１は、交流電磁界中でアンテナコイル３５が誘導発生する交流電圧を直流に整流して、定電圧回路３２に供給するとともに、Ａ／Ｄ変換器３３，送信回路３４に対しても駆動用電圧として電力を供給する。
定電圧回路３２は、ブリッジ回路３６の入力端子Ａ−Ｃ間に、一定のブリッジ電圧Ｅを供給する。
【００５１】
歪ゲージ２２の抵抗変化をブリッジ回路３６から電圧として安定に出力する上で、ブリッジ電圧Ｅを一定に保つことが重要である。定電圧回路３２として、結合係数Ｋが変化するのに応じて抵抗値が変化する分路抵抗を備える分路調整器を用いることが好ましい。その詳細は４−３「ブリッジ回路３６への電圧供給」で説明する。
Ａ／Ｄ変換器３３は、ブリッジ回路３６の出力端子（Ｂ−Ｄ間）の出力電圧を、デジタル信号に変換する。この信号は、ボルトにかかる歪（軸力）と対応関係があるので「歪データ（歪信号）」とする。
【００５２】
送信回路３４は、Ａ／Ｄ変換器３３で生成された歪データ（デジタル信号）を、受信ユニット１００の歪信号受信回路１０２に送る。
このデータ送信については、「４．送信器基板３０と受信ユニット１００との間のデータ転送」のところで詳しく説明する。
１−４  ＩＣタグ５０
電源回路５１は、交流電磁界中でアンテナコイル５２が発生する交流電圧を直流に整流してメモリ回路５３に供給するとともに、ＩＣタグリーダ／ライタ１１０とのデータ送受信を行う。
【００５３】
電源回路５１からＩＣタグリーダ／ライタ１１０へのデータ送信は、搬送波を負荷変調する負荷変調方式を用いて行い、ＩＣタグリーダ／ライタ１１０から電源回路５１へのデータ送信も搬送波を変調する方式で行う。これによって無線で安定してデータを送ることができる。
メモリ回路５３は、電源回路５１から供給される直流電圧で駆動されて、メモりから管理データ（主としてボルト１０に固有のデータであって管理に用いる。例えば、ボルト１０の個体識別コード、使用部位、初期の軸力値や組み立て日時、過去に測定したボルト１０の軸力）を読み出して、ＩＣタグリーダ／ライタ１１０に送信したり、ＩＣタグリーダ／ライタ１１０から送信される管理データを受信してメモリに書き込む。
【００５４】
２．締結体ユニットの製造方法
図４は、本実施の形態にかかる締結体ユニット１を製造する方法を示す図である。
まず、以下の第１工程〜第３工程を通して、ロードセル２０を、初期張力を加えた状態でボルト１０に固定する。
第１工程：
図４（ａ）に示すように、ボルト１０に形成された挿入孔１４に、ロードセル２０を第１端部２１ａ側から挿入し、第１端部２１ａを挿入孔１４の内壁に接合する。この状態ではロードセル２０の長さは自然長である。第１端部２１ａの接合位置は、座面１５ａと係合突起２１ｄとの間隙ｄ１が、固定リング６０における底面６１ａからフランジ部６２の上面６２ａまでの厚みｄ２よりも狭くなるように設定する。
【００５５】
第１端部２１ａを挿入孔１４の内壁に接合する方法として、摩擦溶接、抵抗溶接を用いれば、強固に接合することができる。あるいは接着剤によって接合することもできる。
第２工程：
次に、図４（ｂ）に示すように、ボルト１０を保持手段（不図示）で保持しながら、チャック７０で、第２端部２１ｂの先端に設けられた牽引用突起２１ｅを把持して、図中矢印Ｂの方向に牽引することによって、ロードセル２０を伸張させる。このとき、座面１５ａと係合突起２１ｄとの間隙ｄ３が、固定リング６０における底面６１ａからフランジ部６２の上面６２ａまでの厚みｄ２よりも大きくなるようにロードセル２０を伸張させる。
【００５６】
このようにロードセル２０を伸張させた状態で、予め準備しておいた固定リング６０を押し込んで装着することによって、フランジ部６２を座面１５ａと係合突起２１ｄとの間に填め込む。
この固定リング６０の装着は、工具７１で矢印Ｃの方向に固定リング６０を押し込んで無理ばめすることによって行うことができる。すなわち、固定リング６０を押し込むと、係合突起２１ｄとフランジ部６２とが、つき当たって径方向に互いに押し合うことによって、フランジ部６２は拡径方向にたわみ、係合突起２１ｄも縮径方向にたわむので、固定リング６０のフランジ部６２は、係合突起２１ｄを乗り越えて、座面１５ａと係合突起２１ｄとの間に填め込まれる。
【００５７】
なお、固定リング６０に切れ目を入れておけば、フランジ部６２の径を拡大しやすくなるので、この固定リング６０を填め込む工程を容易に行うことができる。
あるいは、図３（ｂ）に示すように、フランジ部６２に切欠部６２ｃを形成しておいて、固定リング６０を填め込むときに、係合突起２１ｄがこの切欠部６２ｃを通過するようにしておけば、上記のようにフランジ部６２をたわませなくても、フランジ部６２を座面１５ａと係合突起２１ｄとの間に填め込むことができる。
【００５８】
第３工程：
このように固定リング６０を填め込んだ後、チャック７０を解放すれば、ロードセル２０は収縮する。ロードセル２０の収縮に伴って、係合突起２１ｄが固定リング６０のフランジ部６２を押し、固定リング６０の底面６１ａが座面１５ａ上に押し付けられる。同時に、係合突起２１ｄは、固定リング６０によって、係合突起２１ｄはフランジ部６２によって図２矢印Ａの方向に押圧される。
【００５９】
図４（ｃ）は、固定リング６０が装着されて第２端部２１ｂが座面１５ａ上に固定された状態を示している。この状態で、固定リング６０の底面６１ａ全体と座面１５ａとが当接して互いに押し合い、第２端部２１ｂは、固定リング６０によってロードセル２０の伸張方向に押圧されて、ロードセル２０は自然長から（ｄ２−ｄ１）に相当する長さだけ伸張している。
【００６０】
従って、この伸び（ｄ２−ｄ１）に相当する初期張力が加えられた状態でロードセル２０の両端はボルト１０に固定される。
また、上記の製造方法においては、ロードセル２０にねじり力が加わるような工程はないので、ボルト１０に固定されたロードセル２０にねじり歪みが残留することもない。
以上のようにして、ロードセル２０の両端部をボルト１０に固定した後、送信器基板３０を取り付け、ＩＣタグ５０を埋め込んだキャップ４０を取り付けることによって、締結体ユニット１が作製される。
【００６１】
なお、歪ゲージ２２と送信器基板３０との間は、例えば図４に示すように第２端部２１ｂおよび固定リング６０を貫通するように配された配線３７で接続する。この配線３７の両端は、ロードセル２０を挿入孔１４に挿入する前に予め歪ゲージ２２と送信器基板３０に接続しておいてもよいが、予め配線３７の一端だけ歪ゲージ２２に接続しておいて、固定リング６０を填め込んだ後に配線３７の他端を送信器基板３０に接続してもよい。
【００６２】
３．受信ユニット１００の構成
電源発信回路１０１は、アンテナコイル１０６から高周波の交流電磁波を発生する。その周波数は、例えば１３．５６ＭＨｚである。
歪信号受信回路１０２は、この電磁波を搬送波として送られてくる歪信号を受信して復調し、歪データを生成する。ここで得られる歪データにばらつきが生じる可能性を考慮して、歪信号受信回路１０２で歪データを繰り返し生成して平均化処理をすることが好ましい。
【００６３】
軸力換算回路１０３は、歪信号受信回路１０２で復調した歪データを、軸力データに変換する。
この変換は、あらかじめボルト１０について、歪データ値と軸力値との対応表を作成し記憶しておき、当該対応表を参照することによって容易に行うことができる。
比較部１０４は、軸力換算回路１０３で算出した軸力データと、評価用データ（例えば、あらかじめ準備してある軸力の適正範囲を示すデータ、あるいはＩＣタグリーダ／ライタ１１０がＩＣタグ５０から読み取った個体データ）とを比較する。
【００６４】
表示部１０５は、軸力換算回路１０３で算出した軸力データや、比較部１０４で評価した評価結果などを画面に表示する。
ＩＣタグリーダ／ライタ１１０は、上記電源発信回路１０１と同様に、アンテナコイルから高周波の交流電磁波を発生してＩＣタグ５０に電力を供給するとともに、軸力換算回路１０３で算出した軸力データを電源回路５１に送信したり、必要に応じて管理データを電源回路５１に送信したり、電源回路５１から送られる軸力データや管理データを受信する。
【００６５】
４．ロードセル２０によるボルト１０の軸力検出
歪ゲージ２２は、ベース２３上に抵抗体２４，保護被膜２５が積層されて構成され、起歪体２１のゲージ貼付部２１ｃ周面上又は平面上に接着剤２６で接着されている。抵抗体としては、金属薄膜もしくはシリコンに不純物をドーピングしたシリコン半導体を用いることが好ましい。
【００６６】
４−１  抵抗体として金属薄膜を用いる場合
ボルト１０を締め付けると、締め付け軸力Ｐに応じて軸部１１が伸張する（Ｌ→Ｌ＋ΔＬ）。ロードセル２０の第１端部２１ａ，第２端部２１ｂは軸部１１に強固に接合されているので、軸部１１が伸張するのに伴って、起歪体２１のゲージ貼付部２１ｃも軸方向に引っ張られて伸張する（ｌ→ｌ＋Δｌ）。また、起歪体２１に貼り付けられた歪ゲージ２２も変形する。
【００６７】
歪ゲージ２２における抵抗体２４の抵抗値Ｒは、Ｒ＝ρＬ／Ａであらわされる。また、抵抗体に張力が加わってその長さｌが伸びる（ｌ→ｌ＋Δｌ）と、断面積が減少するので、抵抗値Ｒは増加する（Ｒ→Ｒ＋ΔＲ）。
Ｌ：抵抗体の長さ
Ａ：抵抗体の断面積
ρ：抵抗体の固有抵抗率
機械的ひずみと歪ゲージ抵抗体の抵抗変化との比率（ゲージ率Ｇ）は、金属薄膜ではＧ＝（ΔＲ ／Ｒ）／（ΔＬ／Ｌ）である。
【００６８】
一般の金属はポアソン比σは０．３〜０．６程度と小さく、ゲージ率Ｇは１．６〜２．２程度である。歪ゲージに使用されている金属薄膜のゲージ率Ｇも、室温で約２であり、使用温度 によって少し変化する。
歪ゲージの抵抗変化は大変微小であるが、以下のように、ホイートストンブリッジ回路を用いることによって、当該抵抗変化を電圧変化に換算（ひずみ−電圧換算）することができる。
【００６９】
図５に示すように、ブリッジ回路３６は、４個の抵抗が結線されてなり、４つの結線部分に端子Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを有しており、相対する２組の端子の一方（端子Ａ−Ｃ）にはブリッジ電圧Ｅが印加され、他方（端子Ｂ−Ｄ）から出力電圧ｅが検出される。
Ａ−Ｂ間の抵抗値をＲ1，Ｂ−Ｃ間の抵抗値をＲ2，Ｃ−Ｄ間の抵抗値をＲ3，Ｄ−Ａ間の抵抗値をＲ4とすると、端子Ａ−Ｃ間に印加されるブリッジ電圧Ｅと、端子Ｂ−Ｃ間に出力される出力電圧ｅとの関係は、
ｅ＝Ｅ（Ｒ1Ｒ3−Ｒ2Ｒ4）／（Ｒ1＋Ｒ2）（Ｒ3＋Ｒ4）で表わされる。
【００７０】
このようなホイートストンブリッジ回路において、４個の抵抗の中、１つ以上にゲージ抵抗体を用いる。
例えば、１アクチブゲージ法では、図６に示す端子Ａ−Ｂ間に、ゲージ抵抗体を挿入する。
この場合、ブリッジ回路からの出力特性は、
Δｅ＝（１／４）ＧＥΔε…（式１）
であらわされ、機械的ひずみ変化Δεとブリッジ出力電圧変化Δｅとは比例する。例えば、ゲージ率Ｇ＝２．０，ブリッジ電圧Ｅ＝４ＶとするとΔｅ＝２Δεとなる。
【００７１】
４アクチブゲージ法では、図７に示すように、４個の歪ゲージＲｇ1，Ｒｇ2，Ｒｇ3，Ｒｇ4を柱状又は板状の起歪体２１（ゲージ貼付部２１ｃ）に貼り付ける。すなわち、歪ゲージＲｇ1と歪ゲージＲｇ3とは、起歪体２１の中心軸に対して互いに対称な位置に、中心軸に沿った方向に貼り付ける。歪ゲージＲｇ2と歪ゲージＲｇ4とは、起歪体２１の中心軸に対して互いに対称な位置に、中心軸に対して垂直方向に貼り付ける。
【００７２】
そして、この４個のＲｇ1，Ｒｇ2，Ｒｇ3，Ｒｇ4を、ブリッジ回路３６の抵抗Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4として組み込むように接続する。
金属薄膜抵抗を用いる場合、ブリッジ回路３６からの出力特性は、
Δｅ＝Ｅ(１＋σ）ＧΔε／２…（式２）
（σ：金属薄膜のポアソン比）で表わされ、やはり、機械的ひずみ変化Δεとブリッジ出力電圧変化Δｅとは比例する。
【００７３】
この４アクチブゲージ法によれば、起歪体２１の曲げひずみによる電圧変化分は打ち消されて、引張り圧縮ひずみによる電圧変化だけを検出することができ、また、温度補償もなされる。
なお、金属薄膜のゲージ率は小さいので、ブリッジ回路からの出力変化Δｅも小さい。従って、出力電圧ｅを直流増幅器で増幅してからＡ／Ｄ変換器３３でＡ/Ｄ変換することが望ましい。
【００７４】
なお、歪ゲージ２２を起歪体２１の表面に貼り付ける以外に、起歪体２１の表面に絶縁薄膜を形成し、その上に金属薄膜抵抗体を形成してもよい。例えば、絶縁薄膜として、ピンの表面に絶縁膜としてＳＩＯ2膜をスパッタリングや蒸着などで形成し、その上に、クロム（Ｃr）、酸素と、アルミニウム（Ａｌ）を混合した薄膜を、スパッタリングや蒸着などで形成する。それによって、接着工程が不要となり、生産性の向上を図ることが可能になる。
【００７５】
４−２  抵抗体として半導体を用いる場合
抵抗体として半導体を用いる場合、基本的には上記金属薄膜と同様であるが、抵抗体の抵抗変化は、主に半導体の圧抵抗効果による。すなわち、半導体の中には、この圧抵抗効果によって、金属と比べてひずみによる抵抗変化率Δρ／ρが極めて大きいものがあり、この場合のゲージ率Ｇは、Ｇ＝（Δρ ／ρ）／（ΔＬ／Ｌ）である。なお、半導体において圧抵抗効果が生じるしくみとして、マルチバレイ半導体のひずみによる等エネルギー面の変化に基づく説明がなされている。
【００７６】
半導体歪ゲージに用いる半導体材料の具体例としては、Ｓｉ，Ｇｅ，ＩｎＳｂなどが挙げられる。これらの材料は、伝導型（ｐ型，ｎ型）や結晶方向によって特異なゲージ率を示す。
例えば、Ｓｉ半導体は、以下のようなゲージ率を示し、そのゲージ率は大きい絶対値を持っている（「電気電子材料（共立出版）」を参照した）。
【００７７】
ｐ型、結晶方向（１００）  ゲージ率Ｇ＝１０
ｐ型、結晶方向（１１１）  ゲージ率Ｇ＝１７７
ｎ型、結晶方向（１００）  ゲージ率Ｇ＝−１３２
ｎ型、結晶方向（１１１）  ゲージ率Ｇ＝−１３
ゲージ率の絶対値が大きい半導体を用いれば、金属薄膜抵抗体を用いた歪みゲージと比べて５０〜１００倍程度の感度が得られ、歪ゲージのひずみに伴って生じるブリッジ回路の出力電圧変化Δｅも数十ｍＶ程度となる。
【００７８】
従って、ブリッジ回路からの出力電圧Δｅを増幅しなくても、Ａ／Ｄ変換器３３でＡ/Ｄ変換することができる。
半導体歪ゲージでロードセルを形成する場合、起歪体に歪ゲージを貼りつける形態以外に、起歪体自体をシリコンウェハで形成し、このシリコンウェハに不純物ドーピングによるゲージ部を形成してもよい。
【００７９】
その製法は、例えば、シリコンウェハ上に、マスキング法でパターニングしながら不純物をドーピングすることによって半導体抵抗体層を形成し、更に配線パターンを描くことによってブリッジ回路を形成することができ、１アクチブゲージ法の場合はゲージを１つ、４アクチブゲージ法の場合は、ゲージを４つ形成する。各ゲージの寸法は、例えば縦０．３ｍｍ、横０．１ｍｍである。
【００８０】
このシリコンウェハを切り出すことによって起歪体のゲージ貼付部２１ｃに相当する部分を形成することができる。切り出し寸法については、第１端部２１ａ、第２端部２１ｂとのバランスや接合強度を確保することを考慮しつつ、挿入孔１４に挿入できる範囲で適宜決めればよく、例えば横２．５ｍｍ程度、長さ１５ｍｍ〜３０ｍｍである。
そして第１端部２１ａ，第２端部２１ｂに相当する部材を接合すれば、歪ゲージとブリッジ回路を組み込んだシリコンウェハからなるロードセルを形成することができる。
【００８１】
この製法によって、抵抗値１２０Ω、ゲージ率１００のロードセルを作製することができる。
ボルト１０の強度を維持する上で、挿入孔１４や凹部１５の径は、できるだけ小さい方が好ましいが、上記のようにシリコンウェハ上に半導体抵抗層を形成し、更に配線パターンを描いてブリッジ回路を形成することによって超小型の金属シリコン製半導体歪ゲージデバイスを作製して起歪体に接合すれば、挿入孔１４に埋め込むロードセル２０の径を小さくでき送信器基板３０を小型化することもできる。従って、ボルト１０の強度を維持するのに有効である。
【００８２】
４−３  ブリッジ回路３６の端子Ａ−Ｃへの電圧供給
送信器基板３０において、ブリッジ回路３６の電源電圧として、小型バッテリを搭載してもよいが、本実施形態では、受信ユニット１００から無線で供給される電力を送信器基板３０が受け取ってブリッジ回路３６などに供給するパッシブ型を採用している。
図６に基づいて、ブリッジ回路３６の端子Ａ−Ｃに一定電圧を供給するしくみを説明する。なお、パッシブ型駆動法については「ＲＦＩＤハンドブック（日刊工業新聞）」に詳しく記載されている。
【００８３】
電源発信回路１０１を、送信器基板３０に近い位置において、電源発信回路１０１のアンテナコイル１０６と送信器基板３０のアンテナコイル３５とを誘導結合させる。
そして、電源発信回路１０１において、交流電源で高周波電圧（１３．５６ＭＨｚ）を発生させると、誘導結合しているアンテナコイル１０６及びアンテナコイル３５を介して、当該高周波電圧が受信回路３１で受信される。
【００８４】
受信回路３１と、ブリッジ回路３６の端子Ａ−Ｃとの間には、定電圧回路３２が介挿されている。
図６に示している定電圧回路３２は、比較的簡単な構成の分路調整器であって、整流器と、ツェナダイオードＺＤが発生する電圧をエミッタ接地されたｎｐｎトランジスタのベースに供給する回路とが設けられている。
【００８５】
受信回路３１で受信された高周波は、定電圧回路３２において整流器で整流されて、ツェナダイオードＺＤとトランジスタによって、端子Ａ−Ｃ間に印加される電圧が安定化される。
図８は、アンテナコイル１０６とアンテナコイル３５との結合係数Ｋとブリッジ回路３６の入力端子Ａ−Ｃ間に入力される電圧との関係を示す図である。当図に示されるように、アンテナコイル同士が誘導結合されていてその結合係数Ｋがある程度以上あれば、一定の電圧Ｖｚが入力端子Ａ−Ｃ間に印加される。
【００８６】
なお、この電圧は、Ａ／Ｄ変換器３３、変調器３４ａなどの駆動電源としても用いられる。
このように送信器基板３０では、バッテリを搭載しなくても、ブリッジ電圧などが供給されるようになっている。
４−４  軸力換算回路１０３に記憶させる対応表の作成（校正）
図９は、歪データΔｅと軸力値Ｐとの対応関係の一例を示す図表である。
【００８７】
基本的に上記式１，２に示されるように、歪データΔｅとΔεとは比例し、また、Δεは起歪体２１の伸びΔｌに相当し、このΔｌはボルト１０の軸力Ｐにほぼ比例するので、歪データ（Δｅ）とボルト１０の軸力Ｐとは、図９で実線ａに示すようにほぼ比例する。
ただし、ボルト１０の軸力Ｐと歪データΔｅとの関係は、ロードセル２０のばらつきや装着するボルト１０の種類などによっても異なるので、各締結体ユニット１ごとに、図９に示すような歪データ値Δｅと軸力値Ｐとの対応表を作成しておくことが好ましい。
【００８８】
ところで、このような対応表の作成（校正）は、ロードセル２０及び送信器基板３０を装着した後に、引張試験機にかけて引張荷重（ボルト１０の軸力）をいろいろ変えながら、歪データ（Δｅ）を測定することによって行うこともできるが、各ロードセル２０をボルト１０に装着する前に、ロードセル２０を引張試験器にかけて引張荷重と歪データを測定することによって行なうこともできる。
【００８９】
すなわち、ロードセル２０にかかる引張力とボルト１０の軸力Ｐとの変換倍数を、あらかじめ測定して求めておいて、各ロードセル２０について引張試験機を用いて校正（引張力と歪データの変化Δｅとの対応表を作成）し、ロードセル２０を一定の条件でボルト１０に固定する。そうすれば、各ボルト１０にロードセル２０を装着した後に校正しなくても、個別に作成したロードセル２０にかかる引張力と歪データの変化Δｅとの対応表に、ロードセル２０にかかる引張力とボルト１０の軸力Ｐとの間の変換倍率を乗じることによって、ボルト１０ごとに歪データ値Δｅと軸力値Ｐとの対応表を作成することができる。
【００９０】
ロードセル２０の断面積は、ボルト１０の断面積と比べて格段に小さいため、ボルト１０に組み込む前にロードセル２０で校正すれば校正時の引張力は小さくて済む。従って校正に用いる引張試験機も小型のもので行なえる。
以上のようにしてボルト１０ごとに、歪データ値Δｅと軸力値Ｐとの対応表を作成し、各ボルト１０の個体識別コードを付けて軸力換算回路１０３に記憶させておけば、ボルト１０の軸力を測定しようとするときに、軸力換算回路１０３は、記憶されている対応表の中から当該ボルト１０の個体識別コードが付いている対応表を参照することよって、歪信号受信回路１０２で復調した歪データから軸力データを算出することができる。
【００９１】
５．送信器基板３０と受信ユニット１００との間のデータ転送
受信ユニット１００と送信器基板３０との間のデータ送受信、ならびにＩＣタグリーダ／ライタ１１０とＩＣタグ５０との間のデータ送信は、ＲＦＩＤタグで一般に使われているデジタル変調方式を用いて行う。
ＲＦＩＤタグでは、ＡＳＫ(Amplitude Shift Keying  振幅シフトキーイング）あるいはＦＳＫ（周波数シフトキーイング）、ＰＳＫ（位相シフトキーイング）といった方式が用いられている。この中で、ＡＳＫ方式は、デジタル信号にもとづいて正弦波の振幅を変える方式であって、復調が容易であり、ＲＦＩＤタグなど、近距離の通信に多く用いられている。本実施形態においてもこのデジタル変調方式を適用する。
【００９２】
なお、受信ユニット１００−送信器基板３０間のデータ送受信と、ＩＣタグリーダ／ライタ１１０−ＩＣタグ５０間のデータ送受信との間で、衝突を防止する（アンチコリジョン）ため、副搬送波の周波数を別々に割り当てたり、時分割で動作することが好ましい。
データ送受信の例として、図５を参照しながら、送信回路３４から歪信号受信回路１０２に歪データを送信するしくみを説明する。
【００９３】
受信ユニット１００の電源発信回路１０１は、上述したように周波数ｆｔ（１３．５６ＭＨｚ）で交流電磁波を発信する。
送信器基板３０の送信回路３４は、変調器３４ａを備えている。
この変調器３４ａは、受信回路３１で受信した周波数ｆｔ（１３．５６ＭＨｚ）のクロック信号を１／６４に分周して、周波数ｆs（２１２ｋＨｚ）の副搬送波を生成する。さらに、生成した副搬送波を、Ａ／Ｄ変換器３３で生成された歪データ（デジタル信号）に基づいてＡＳＫ変調する。
【００９４】
受信回路３１においては、このようにＡＳＫ変調された副搬送波にもとづいて、ＦＥＴをＯＮ−ＯＦＦする。ＦＥＴをＯＮ／ＯＦＦするのに伴って、受信回路３１に負荷が組み込まれた状態とそうでない状態とに切り替わる（受信回路３１の負荷が変動する）ので、もとの周波数ｆt（１３．５６ＭＨｚ）の電磁波が負荷変調される。
このように、稼働周波数ｆtの電磁波を、周波数ｆsの副搬送波で負荷変調すると、周波数ｆtの波と周波数ｆsの波とが掛け合わせられるので、周波数（ｆt＋ｆs)の波と周波数（ｆt−ｆs)の波が形成される。すなわち、周波数ｆtを中心として、両サイドに対称的に側波帯（サイドバンド）が形成され、上部側波帯の周波数は（ｆt＋ｆs)，下部側波帯の周波数は（ｆt−ｆs)となる。
【００９５】
歪信号受信回路１０２では、この２つの側波帯の中、一方から歪データ（デジタル信号）をとりだす。図６に示す例では、歪信号受信回路１０２では、受信した電磁波から、バンドパスフィルタ１０２ａで稼働搬送波成分などを除去して上部側波帯だけを取り出し、最終的に復調器１０２ｂで歪データ（デジタル信号）に復調する。
６．軸力監視システムの利用形態
以上説明した軸力監視システムを用いて、以下のようにして、軸力測定用のボルト１０を車両などに取り付けておけば、受信ユニット１００をボルト１０から近い位置において、非接触でボルト１０の軸力を測定し、表示部１０５に表示することができる。
【００９６】
工場で車両を組立てる時に、車両の部分を締結するのに同種のボルトを多数使用する場合、そのすべてに対して軸力測定用のボルト１０を用いてもよいが、一部だけに軸力測定用のボルト１０を用いてサンプル的に軸力測定するようにしてもよい。
軸力測定用のボルト１０を締結する現場には、受信ユニット１００を設置しておく。そして、車の組立時に、適正に締め付けられたボルト１０の締付け軸力データを測定する。この軸力データは軸力換算回路１０３で算出されるが、受信ユニット１００の軸力換算回路１０３からＩＣタグリーダ／ライタ１１０を経由してＩＣタグ５０に送られ、メモリ回路５３に記録される。
【００９７】
ＩＣタグリーダ／ライタ１１０からＩＣタグ５０には、この軸力データ以外に、ボルト１０の個体識別コードや使用部位、組立てした日時などの管理データも、ＩＣタグリーダ／ライタ１１０から送られてメモリ回路５３に記録される。
工場から車両が出荷された後には、使用者に渡った車両が一時的に駐停車することがわかっている場所、例えば給油所などに、受信ユニット１００を設置しておく。
【００９８】
そうすれば、車両が一時的に駐停車する際に、受信ユニット１００を用いて、ボルト１０に非接触で、その時点のボルト１０の軸力を確認することができる。
チェックした結果、ボルト１０が弛んでいると判断された場合には、そこでボルト１０の増し締め、並びにボルト１０と同種のボルトがあればその増し締めを行なう。そして、増し締めたボルト１０の軸力値と増し締め日時などをＩＣタグ５０に書き込んで記録内容を更新する。
【００９９】
ボルト１０が外れて紛失していたり折損したりしている場合には、新品のボルト１０に交換して、そのＩＣタグ５０に新たな軸力などのデータを記録する。
さらに、ＩＣタグに記録されているボルトの位置やボルトサイズ、適正に締め付けた年月日、その時の適正な軸力(締付け力)などの固体認識情報も、ＩＣタグから読み込んで比較することによって、新たな情報を得ることができる。たとえば、ボルトの位置と軸力低下の度合いとの関係を調べて、締結される場所によって軸力低下の傾向があるかどうかなどを把握することもできる。
【０１００】
このようにきめ細かい軸力管理ができることによって、ボルトの弛みに起因する事故を未然に防止できる。
７．  本実施形態にかかる締結体ユニット１による効果
本実施形態の締結体ユニット１が奏する主要な効果を以下にまとめる。
＊ロードセル２０は、初期張力が加わった状態でボルト１０に固定されているので、ボルト１０が無負荷（軸力がゼロ）のときにもロードセル２０には張力かかっている。従って、ロードセル２０とボルト１０との間に遊びがなく、ボルト１０を締付けて軸力が高くなると同時に歪ゲージ２２に伸び歪が加わる。従って、ボルト１０の軸力Ｐが小さいときでも、確実に歪ゲージ２２に伝わって歪信号として検出される。
【０１０１】
＊軸力Ｐと歪データの変化Δｅとの関係における直線性
ボルト１０にロードセル２０を固定するときに、ロードセル２０に熱歪みやねじり歪が残留した場合、ボルト１０の軸力Ｐと歪データの変化Δｅとの間で直線的な関係が失われて、例えば図９において破線ｂあるいは破線ｃで示す曲線のような関係となる。この場合、ボルト１０ごとに、軸力Ｐと歪データの変化Δｅとの関係もばらつきやすい。
【０１０２】
これに対して、本実施形態においては、ロードセル２０の両端をボルト１０に固定するときに、ロードセル２０に熱歪みやねじり歪みは残留しない。すなわち、第１端部２１ａを挿入孔１４の内壁に接合するときには、第２端部２１ｂはボルト１０に固定されておらず解放されているので、第１端部２１ａの接合時に溶接による熱が加わったとしても、ロードセル２０に熱歪みとして残留することはない。一方、第２端部２１ｂをボルト１０に固定するときには、固定リング６０を第２端部２１ｂに填め込む方法をとっているので、この工程でもロードセル２０に熱歪みやねじり歪みが残留することはない。
【０１０３】
従って、ボルト１０の軸力Ｐと歪データの変化Δｅとの間の関係は、上記４−４で説明した図９の直線ａのように直線性が得られ、ボルト間におけるばらつきも小さい。よって、正確に軸力データを算出することができる。
＊本実施形態の締結体ユニット１によれば、上記製造方法のところで説明したように、ロードセル２０には、伸び（ｄ２−ｄ１）に相当する初期張力が加えられるが、固定リング６０における厚みｄ２は一定なので、第１工程において座面１５ａと係合突起２１ｄとの間隙ｄ１を一定に制御すれば、ロードセル２０には一定の初期張力が加えられることになる。
【０１０４】
従って、ロードセル２０に一定の初期張力を付与するのが容易である。
よって、上記の４−４で説明したように、各ロードセル２０について校正を行えば、ボルト１０にロードセル２０を装着した後に校正する必要がないので、校正作業に要する手間を簡略化でき、校正に要するコストも軽減できる。
＜適用例、その他＞
本実施形態の軸力監視システムの適用例として、自動車，列車，航空機などに締結体ユニット１を装着しておいて、その駐停車の際や点検整備の際に、受信ユニット１００でその軸力をチェックし、各部位のボルトの弛みを検査することができる。
【０１０５】
受信ユニット１００を軽量でポータブルに作製すれば、受信ユニット１００を移動するのも容易である。
さらに、複数の軸力監視システムと管理センターとの間を通信回線で結んで、ネットワークを形成することもできる。
図１５は、そのネットワークの一例を示す図である。
【０１０６】
この例では、各エリアＡ，Ｂ，Ｃに受信ユニット１００が配置されている。そして、各受信ユニット１００は、そのエリアに属する複数の自動車に取り付けられた締結体ユニット１から軸力データを収集し、インターネット回線、衛星通信回線などの通信回線１２０を介して、管理センター１３０に送信する。
管理センター１３０では、各エリアＡ，Ｂ，Ｃから、各自動車に取りつけらている締結体ユニット１の軸力データを受け取り、受け取った軸力データをまとめて管理する。
【０１０７】
以下の実施形態２〜６で、ロードセル２０を初期張力がかかった状態で挿入孔１４内に固定する方法に関して、別の形態を説明する。
なお、上で説明した３．受信ユニット１００の構成、４．ロードセル２０によるボルト１０の軸力検出、５．送信器基板３０と受信ユニット１００との間のデータ転送、６．軸力監視システムの利用形態については、実施形態２〜６にも適用される。
【０１０８】
[実施の形態２]
本実施の形態の締結体ユニット１は、上記実施の形態１の締結体ユニット１と同様の構成であるが、実施の形態１においてはロードセル２０の第１端部２１ａを挿入孔１４の内壁に接合したのに対して、本実施形態では、ロードセル２０の第１端部２１ａを挿入孔１４の内壁に係合させる点が異なっている。
【０１０９】
図１０は、実施の形態２にかかる締結体ユニットの製法を説明する図である。
上記実施の形態１では、第１工程において、第１端部２１ａを挿入孔１４の内壁に接合したが、本実施形態では、第１端部２１ａおよび挿入孔１４の内壁に互いに係合可能な係合部を形成しておき、第１工程においてこれを互いに係合させる。
具体的には、第１端部２１ａに、径方向に突出する一対の係止突起２１ｆが形成されており、一方ボルト１０の挿入孔１４の内壁には、係止突起２１ｆを係止させる係止溝１４ｃが対で刻設されている。そして、ボルト１０の挿入孔１４の内壁には、挿入孔１４の入口から係止溝１４ｃに到るまで、各係止突起２１ｆを案内する案内溝１４ｄが対で刻設されている。
【０１１０】
そして、第１工程においては、係止溝１４ｃおよび案内溝１４ｄが形成された挿入孔１４にロードセル２０を第１端部２１ａから挿入する（図１０で矢印Ａ）。このとき、各係止突起２１ｆは各案内溝１４ｄに沿って挿入される。そして、係止突起２１ｆが係止溝１４ｃの深さまで達したら、ロードセル２０を、軸を中心に回転させる（図１０中矢印Ｂ）。これによって、係止突起２１ｆが係止溝１４ｃの奥まで挿入され、各係止突起２１ｆが各係止溝１４ｃに係合される。
【０１１１】
このように係止突起２１ｆが係止溝１４ｃに係合した状態では、ロードセル２０を牽引しても、各係止突起２１ｆが各係止溝１４ｃから外れることがない。
第２工程、第３工程は、上記実施の形態１で説明した第２工程、第３工程と同様に行う。すなわち、第２工程において、ロードセル２０を牽引しながら第２端部２１ｂに固定リング６０を填め込み、第３工程で牽引を解除して、座面１５ａ上に第２端部２１ｂを固定する。
【０１１２】
上記の方法によれば、第１工程において、係止突起２１ｆを係止溝１４ｃに挿入するときに、ロードセル２０を回転させはするが、ねじを締め付けるわけではないのでロードセル２０にねじり歪みは加わらない。従って、このようにして製造された締結体ユニット１においても、上記実施の形態１と同様、ロードセル２０に熱歪みやねじり歪みが残ることなく、初期張力が加えられた状態でロードセル２０の第１端部２１ａおよび第２端部２１ｂがボルト１０に固定されている。
【０１１３】
なお、以上の説明では、係止突起２１ｆを係止溝１４ｃに係合させることによって第１端部２１ａを挿入孔１４の内壁に係合させたが、第１端部２１ａの周面に雄ねじ、挿入孔１４の内壁に雌ねじを形成しておいて、第１工程においてロードセル２０を回転させて軽く螺合させることによっても、第１端部２１ａを挿入孔１４の内壁に係合させることができる。
【０１１４】
この場合も、第１工程において、雄ねじを雌ねじに強く締め付ける必要はないので、ロードセル２０に熱歪みやねじり歪みが残ることなく、初期張力が加えられた状態でロードセル２０の第１端部２１ａおよび第２端部２１ｂがボルト１０に固定される。
[実施の形態３]
図１１は、実施の形態３にかかる締結体ユニット２の構成を示す図である。当図では歪ゲージ２２と送信器基板３０との間の配線は省略している。
【０１１５】
本実施形態の締結体ユニット２は、上記実施の形態２の締結体ユニットと同様の構成であるが、ボルト１０に形成されている挿入孔１４は、軸部１１の下端まで貫通され、第１端部２１ａが軸部１１の下端に係合している点が異なっている。
本実施形態において、ロードセル２０の長さが挿入孔１４より若干長く設定され、第１端部２１ａには、挿入孔１４の径よりも径の大きいフランジ部２１ｇが形成されている。
【０１１６】
締結体ユニット２の製造時には、第１工程において、ロードセル２０を挿入孔１４に挿入するときに、軸部１１の下端側から第２端部２１ｂを挿入して、挿入孔１４を貫通させる。
そして、フランジ部２１ｇを軸部１１の先端面１１ａに当接させる。このとき、第２端部２１ｂの先端部が凹部１５に突出するように、予めロードセル２０の長さなどを設定しておく。
【０１１７】
続いて、第２工程、第３工程を、上記実施の形態１で説明したのと同様に行う。すなわち、第２工程においては、ロードセル２０を牽引しながら第２端部２１ｂに固定リング６０を填め込み、第３工程で、牽引を解除することによって座面１５ａ上に第２端部２１ｂを固定する。
そして、送信器基板３０、ＩＣタグ５０を埋め込んだキャップ４０を取り付けることによって、締結体ユニット２が作製される。
【０１１８】
以上のように製造された締結体ユニット２においても、上記実施の形態１と同様、ロードセル２０に熱歪みやねじり歪みがかかることなく、初期張力が加えられた状態でロードセル２０の第１端部２１ａおよび第２端部２１ｂがボルト１０に固定されている。
[実施の形態４]
本実施形態の締結体ユニット３においても、上記実施の形態３の締結体ユニット２と同様、図１２（ａ）に示すように、ボルト１０に形成する挿入孔１４を、軸部１１の先端まで貫通させ、ロードセル２０の長さを、挿入孔１４の長さに合わせて設定しておく。
【０１１９】
ただし、ボルト１０に対してロードセル２０を取り付けるときの向きが実施の形態３とは異なり、実施の形態３では、フランジ部２１ｇが形成された第１端部２１ａが軸部１１の先端側に固定され、第２端部２１ｂが固定リング６０によってボルト１０の頭部１２側に固定されていたのに対して、本実施形態では、フランジ部２７が形成された第１端部２１ａがボルト１０の頭部１２側に固定され、第２端部２１ｂがスナップリング６３によって軸部１１の先端側に固定される。従って、本実施形態では、軸部１１の先端面１１ａが、スナップリング６３が当接する座面となっている。
【０１２０】
以下、締結体ユニット３の製造方法を説明する。
本実施形態では、送信器基板３０を、予めフランジ部２７上に取り付けておく。
第１工程：
図１２（ａ）に示すように、予め、第２端部２１ｂの先端部に、スナップリング６３を填め込むための溝２８を形成しておく。この溝２８の幅は、スナップリング６３の厚みより小さくても大きくてもよいが、ここではスナップリング６３の厚みと同等とする。そしてロードセル２０の第２端部２１ｂを、凹部１５側から挿入孔１４に挿入する。
【０１２１】
図１２（ｂ）に示すように、第１端部２１ａのフランジ部２７が座面１５ａに当接するまでロードセル２０を挿入することによって、当該フランジ部２７が座面１５ａに係合する。このとき第２端部２１ｂの先端部は軸部１１の先端面１１ａよりも突出する。
この状態で、ロードセル２０の長さは自然長であるが、図１２（ｂ）拡大図に示すように、溝２８の一部が挿入孔１４の中（先端面１１ａよりも内側）に入り込むように、予めロードセル２０の長さなどを設定しておく。ここでは、溝２８の先端側内壁２８ａが軸部１１の先端面１１ａから距離ｄ４だけ突出しているものとする。
【０１２２】
第２工程：
次に、図１２（ｃ）に示すように、挿入孔１４から突出する第２端部２１ｂの先端部を、チャック７０で把持して牽引して、ロードセル２０を伸長させ、挿入孔１４から露出した第２端部２１ｂの溝２８にスナップリング６３を填め込む。このスナップリング６３は、厚みｄ５が上記の距離ｄ４よりも大きいものを用いる。
【０１２３】
第３工程：
そして、チャック７０を解放すると、ロードセル２０は収縮するが、図１２（ｄ）に示すうように填め込まれたスナップリング６３は、挿入孔１４よりも径が大きいので、軸部１１の先端面（座面）１１ａに当接する。
このとき、溝２８の先端側内壁２８ａと先端面１１ａとの間隙距離は、スナップリング６３の厚みｄ５とほぼ等しく、この厚みｄ５は距離ｄ４よりも大きいので、ロードセル２０は自然長よりも（ｄ５−ｄ４）だけ伸長された状態で保持されることになる。
【０１２４】
このようにロードセル２０をボルト１０に固定した後、ＩＣタグ５０を埋め込んだキャップ４０を取り付けることによって、締結体ユニット３が作製される。
このようにして製造された締結体ユニット３においても、ロードセル２０に熱歪みやねじり歪みがかかることなく、初期張力が加えられた状態でロードセル２０の第１端部２１ａおよび第２端部２１ｂがボルト１０に固定されている。
【０１２５】
また、ロードセル２０にかかる初期張力は伸び（ｄ５−ｄ４）に相当し、スナップリング６３の厚みｄ５は一定と見なせるので、ｄ４を一定に制御することによって、ロードセル２０に一定の初期張力を付与することができる。
〈変形例〉
なお、上記説明では、第２端部２１ｂを軸部１１の先端に固定するのに、第２端部２１ｂに溝２８を形成しておいて、第２工程においてその溝２８にスナップリング６３を填め込んだが、以下のように、第２端部２１ｂに貫通孔を形成しておいてその貫通孔に係止ピンを差し込んでもよい。
【０１２６】
図１３（ａ）に示すように、ロードセル２０の第２端部２１ｂに、径方向に貫通する係止孔２９を形成しておいて、第１工程で、そのロードセル２０を挿入孔１４に挿入する。このとき係止孔２９の一部もしくは全部が、挿入孔１４内に入り込むように、予めロードセル２０の長さなどを設定しておく。
第２工程において、図１３（ｂ）に示すように、チャック７０で第２端部２１ｂを牽引して係止孔２９を挿入孔１４の外に引き出す。そして、その状態で、挿入孔１４の径よりも長い係止ピン６４を係止孔２９に差し込む。
【０１２７】
第３工程において、チャック７０を解放すると、ロードセル２０は収縮して、図１３（ｃ）に示すように係止ピン６４が、軸部１１の先端面（座面）１１ａに当接し、ロードセル２０は自然長よりも伸長された状態で保持される。
この変形例においても、ロードセル２０に熱歪みやねじり歪みがかかることなく、初期張力が加えられた状態でロードセル２０の第１端部２１ａおよび第２端部２１ｂがボルト１０に固定される。
【０１２８】
[実施の形態５]
本実施の形態の締結体ユニット４は、上記実施の形態１の締結体ユニット１と同様の構成であるが、実施の形態１においては、ロードセル２０の第２端部２１ｂに係合突起２１ｄを形成するとともに、固定リング６０を填め込んで係合突起２１ｄに係合させることによって、第２端部２１ｂをボルト１０に固定したのに対して、本実施形態では、ロードセル２０の第２端部２１ｂの外周面に雄ねじを形成し、これにナットを螺号させることによって、第２端部２１ｂをボルト１０に固定する点が異なっている。
【０１２９】
図１４は、締結体ユニット４の構成および製法を説明する図である。当図では歪ゲージ２２と送信器基板３０との間を接続する配線は省略している。
図１４（ａ）に示すように、第２端部２１ｂの先端部分に雄ねじ部２１ｋを形成しておく。なお、図１４（ａ）の拡大図における点Ｐは、ナット下面の予定位置を示すものであって、第２工程でナット６５を雄ねじ部２１ｋに一定条件で螺号させたときに、ナット６５の下面６５ａが点Ｐの位置に来るようになっている。
【０１３０】
第１工程：
上記実施の形態１で説明した第１工程と同様、図１４（ａ）に示すようにロードセル２０を挿入孔１４に挿入して、第１端部２１ａを挿入孔１４の内壁に接合する。このとき、第２端部２１ｂは解放されているのでロードセル２０は自然長である。
図１４（ａ）の拡大図では、予定位置Ｐが座面１５ａから距離ｄ６だけ挿入孔１４内に入り込んでいる。
【０１３１】
第２工程：
次に、図１４（ｂ）に示すように、ボルト１０を保持手段（不図示）で保持しながら、チャック７０で、第２端部２１ｂの先端に設けられた牽引用突起２１ｅを把持して、図中矢印Ｂの方向に牽引することによって、ロードセル２０を伸張させる。
このとき、上記予定位置Ｐが、挿入孔１４の外（座面１５ａよりも上）に出るまでロードセル２０を伸張させる。
【０１３２】
このようにロードセル２０を伸張させた状態で、予め準備しておいたナット６５を雄ねじ部２１ｋに螺合させる。そして、工具（不図示）でナット６５を回転させて、ナット６５の下面６５ａを予定位置Ｐまで移動させる。
このとき、ナット６５と座面１５ａとは接触していないので、ナット６５はスムースに回転する。その上、第２端部２１ｂはチャック７０で牽引されているので、ロードセル２０にねじり歪が加わることもない。
【０１３３】
第３工程：
次に、チャック７０を解放すると、ロードセル２０は収縮して、図１４（ｃ）に示すようにナット６５の下面６５ａが、ボルト１０の座面１５ａに当接する。この状態で、ロードセル２０は、自然長よりも距離ｄ６だけ伸長されているので、その伸びに相当する張力が加えられた状態で保持されていることになる。
【０１３４】
このようにロードセル２０をボルト１０に固定した後、送信器基板３０、ＩＣタグ５０を埋め込んだキャップ４０を取り付けることによって、締結体ユニット３が作製される。
以上のように製造された締結体ユニット４においても、ロードセル２０に熱歪みやねじり歪みが残留することがなく、初期張力が加えられた状態でロードセル２０の第１端部２１ａおよび第２端部２１ｂがボルト１０に固定されている。
【０１３５】
また、この初期張力の大きさは距離ｄ６に相当するので、上記の第１工程において、距離ｄ６を一定に制御すれば、ロードセル２０に一定の初期張力が加えられることになる。
従って、ロードセル２０に一定の初期張力を付与するのが容易である。
【産業上の利用可能性】
【０１３６】
本発明は、ボルトやリベットなど、被締結体を締結した状態で保持する締結体の軸力を監視するのに利用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１３７】
【図１】実施の形態１にかかる締結体ユニット１の構成を示す分解図である。
【図２】実施の形態１にかかる締結体ユニット１の構成を示す図である。
【図３】実施の形態１にかかる第２端部２１ｂおよび固定リング６０の構成を示す斜視図である。
【図４】実施の形態１にかかる締結体ユニット１を製造する方法を示す図である。
【図５】実施の形態にかかる軸力監視システムの構成を示すブロック図である。
【図６】実施の形態にかかる軸力監視システムにおいて、ブリッジ回路の端子に一定電圧を供給するしくみ、歪データを送信するしくみを説明する図である。
【図７】４アクチブゲージ法で歪みを測定する方法を説明する図である。
【図８】アンテナコイルの結合係数Ｋとブリッジ回路に入力される電圧との関係を示す図である。
【図９】歪データΔｅと軸力値Ｐとの対応関係の一例を示す図表である。
【図１０】実施の形態２にかかる締結体ユニットの組立方法を示す図である。
【図１１】実施の形態３にかかる締結体ユニット２の構成を示す図である。
【図１２】実施の形態４にかかる締結体ユニット３の構成および製法を示す図である。
【図１３】実施の形態４の変形例にかかる締結体ユニット３の製法を示す図である。
【図１４】実施の形態５にかかる締結体ユニット４の構成および製法を説明する図である。
【図１５】複数の軸力監視システムと管理センターとの間を通信回線で結んたネットワークの一例を示す図である。
【図１６】従来技術にかかる軸力検出器が装着されたボルトを示す図である。
【符号の説明】
【０１３８】
１〜４  締結体ユニット
１０    軸力検出用ボルト
１１    ボルトの軸部
１２    ボルトの頭部
１４    挿入孔
１５    凹部
１５ａ  座面
２０    ピン型ロードセル
２１    起歪体
２１ａ  第１端部
２１ｂ  第２端部
２１ｄ  係合突起
２１ｆ  係止突起
２１ｋ  雄ねじ部
２２    歪ゲージ
２４    抵抗体
３０    送信器基板
３１    受信回路
３２    定電圧回路
３３    Ａ／Ｄ変換器
３４    送信回路
３５    アンテナコイル
３６    ブリッジ回路
５０    ＩＣタグ
５１    電源回路
５２    アンテナコイル
５３    メモリ回路
６０    固定リング
６２    フランジ部
６５    ナット
１００    受信ユニット
１０１    電源発信回路
１０２    歪信号受信回路
１０６    アンテナコイル
１１０    ＩＣタグリーダ／ライタ
【図１】
2010117310.tif 000003
【図２】
2010117310.tif 000004
【図３】
2010117310.tif 000005
【図４】
2010117310.tif 000006
【図５】
2010117310.tif 000007
【図６】
2010117310.tif 000008
【図７】
2010117310.tif 000009
【図８】
2010117310.tif 000010
【図９】
2010117310.tif 000011
【図１０】
2010117310.tif 000012
【図１１】
2010117310.tif 000013
【図１２】
2010117310.tif 000014
【図１３】
2010117310.tif 000015
【図１４】
2010117310.tif 000016
【図１５】
2010117310.tif 000017
【図１６】
2010117310.tif 000018