(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二つの物の間に挟まれて用いられる荷重検知装置であって、
前記二つの物に挟まれる保持部材と、
荷重が加わった時に変色する変色部材と、
前記保持部材に設けられ、前記変色部材を外部から見える状態で保持する保持部とを備え、
前記保持部は、前記保持部材に二つの物の間方向にかかった荷重が所定値に満たない場合にこの荷重が変色部材に伝達されず、かつ、所定値以上の場合に該荷重が変色部材に伝達されるように形成されている、
前記保持部は、前記変色部材よりも断面が大きい溝と、この溝内に前記変色部材を取着する取着手段とで構成されている、
ことを特徴とする荷重検知装置。
【請求項２】
二つの物の間に挟まれて用いられる荷重検知装置であって、
前記二つの物に挟まれる保持部材と、
荷重が加わった時に変色する変色部材と、
前記保持部材に設けられ、前記変色部材を外部から見える状態で保持する保持部とを備え、
前記保持部は、前記保持部材に二つの物の間方向にかかった荷重が所定値に満たない場合にこの荷重が変色部材に伝達されず、かつ、所定値以上の場合に該荷重が変色部材に伝達されるように形成されており、
前記変色部材は一部が前記保持部により保持され、残りの部分が保持部材から該保持部材の外側に突出して配設される、
ことを特徴とする荷重検知装置。
【請求項３】
前記変色部材は、この変色部材に加わる荷重が設定された値以上の時に変色するように形成されている請求項１または２記載の荷重検出装置。
【請求項４】
前記二つの物のうちの一方は、軸状の部材が突出された被締結部材であり、前記二つの物のうちの他方は、前記突出された軸状の部材に螺合されるナット部材であり、前記保持部材は中心に孔が形成された環板状の部材から構成され、前記保持部材の中心の孔に前記軸状の部材が挿通され、前記保持部材が被締結部材とナット部材により挟まれる請求項１、２または３記載の荷重検出装置。
【請求項５】
前記二つの物のうちの一方は、トンネルの壁面や切土斜面であり、前記トンネルの壁面や切土斜面にロックボルトやアンカボルトが打ち込まれてトンネルの壁面や切土斜面から突出しており、前記突出するロックボルトやアンカボルト部分にシェアープレートが挿通され、前記保持部材は、このシェアープレートと、前記ロックボルトやアンカボルトに螺合されるナット部材により挟まれる請求項１、２または３記載の荷重検出装置。
【請求項６】
前記二つの物のうちの一方は、トンネルの壁面や切土斜面であり、前記二つの物のうちの他方は、前記トンネル壁面や切土斜面を補強するため前記トンネル壁面や切土斜面から突出するように打ち込まれたロックボルトやアンカーボルト等の被締結部材に螺合されるナット部材である請求項１、２または３記載の荷重検出装置。
【請求項７】
前記保持部材は、環板状の板部材と、この板部材の上に互いに対向して貼り合わせられる二つの半円弧状部材との三つの分割体から構成されている請求項１、２または３記載の荷重検出装置。
【請求項８】
変色部材が、第一の液が封入された内側筒体と、その外側に第二の液が封入された外側筒体とから構成されており、設定された値以上の荷重が加わった時に内側筒体が破断し、第一の液と第二の液が混合することによって変色するものである請求項１乃至７の何れか１項記載の荷重検出装置。
【請求項９】
変色部材における変色が、発色である請求項１乃至８の何れか１項記載の荷重検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二つの物の間に挟まれて用いられる荷重検出装置であって、例えば、トンネル壁面に打ち込まれるロックボルトや切土斜面に打ち込まれるアンカーボルトの危険度合の判定を簡易迅速に行える荷重検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トンネル壁面にはロックボルトが打ち込まれ、トンネル壁面から突出するロックボルト部分を挿通させてシェアープレートをトンネル壁面に当て、その上からロックボルト部分にナット部材を締めつけ、シェアープレートをトンネル壁面に圧接することでトンネル壁面を補強するようにしている。
そして、このようなロックボルトの危険度の判定は、従来、計測に依存していた。
すなわち、
▲１▼  ロックボルトの軸力測定に、ひずみゲージをロックボルトの測定箇所に貼付する。
▲２▼  シェアプレートの作用荷重の測定にはロードセルをシェアプレートとナット部材の間に狭み込む。
▲３▼  上記計測器を設置したロックボルトを地山に埋設し、計測を開始する。
▲４▼  計測結果を整理し、ロックボルトの危険度を判断する。
このような危険度の判定は、切土斜面に打ち込まれるアンカーボルトにおいても同様に行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の方法には次のような不具合があった。
▲１▼  計測器が高価で、多点の計測が困難である。
▲２▼  危険度の判定に、多大の計測時間と人件費を要す。
▲３▼  計測結果の整理に時間がかかり、危険個所への対策が遅れる。
本発明は前記事情に鑑み案出されたものであって、本発明の目的は、前記のようなロックボルトやアンカーボルト等の危険度合の判定を安価にしかも簡易迅速に行える荷重検出装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明は、二つの物の間に挟まれて用いられる荷重検出装置であって、前記二つの物に挟まれる保持部材と、荷重が加わった時に変色する変色部材と、前記保持部材に設けられ、前記変色部材を外部から見える状態で保持する保持部とを備え、前記保持部は、前記保持部材に二つの物の間方向にかかった荷重が所定値に満たない場合にこの荷重が変色部材に伝達されず、かつ、所定値以上の場合に該荷重が変色部材に伝達されるように形成されている、前記保持部は、前記変色部材よりも断面が大きい溝と、この溝内に前記変色部材を取着する取着手段とで構成されていることを特徴とする。
【０００５】
また、本発明は、二つの物の間に挟まれて用いられる荷重装置であって、前記二つの物に挟まれる保持部材と、荷重が加わった時に変色する変色部材と、前記保持部材に設けられ、前記変色部材を外部から見える状態で保持する保持部とを備え、前記保持部は、前記保持部材に二つの物の間方向にかかった荷重が所定値に満たない場合にこの荷重が変色部材に伝達されず、かつ、所定値以上の場合に該荷重が変色部材に伝達されるように形成されており、前記変色部材は一部が前記保持部により保持され、残りの部分が保持部材から該保持部材の外側に突出して配設されることを特徴とする。
【０００６】
また、本発明は、前記変色部材が、この変色部材に加わる荷重が設定された値以上の時に変色するように形成されていることを特徴とする。
また、本発明は、前記二つの物のうちの一方が、軸状の部材が突出された被締結部材であり、前記二つの物のうちの他方が、前記突出された軸状の部材に螺合されるナット部材であり、前記保持部材は中心に孔が形成された環板状の部材から構成され、前記保持部材の中心の孔に前記軸状の部材が挿通され、前記保持部材が被締結部材とナット部材により挟まれることを特徴とする。
また、本発明は、前記二つの物のうちの一方が、トンネルの壁面や切土斜面であり、前記トンネルの壁面や切土斜面にロックボルトやアンカボルトが打ち込まれてトンネルの壁面や切土斜面から突出しており、前記突出するロックボルトやアンカボルト部分にシェアープレートが挿通され、前記保持部材が、このシェアープレートと、前記ロックボルトやアンカボルトに螺合されるナット部材により挟まれることを特徴とする。
また、本発明は、前記二つの物のうちの一方が、トンネルの壁面や切土斜面であり、前記二つの物のうちの他方は、前記トンネル壁面や切土斜面を補強するため前記トンネル壁面や切土斜面から突出するように打ち込まれたロックボルトやアンカーボルト等の被締結部材に螺合されることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明は、前記保持部材が、環板状の板部材と、この板部材の上に互いに対向して貼り合わせられる二つの半円弧状部材との三つの分割体から構成されていることを特徴とする。
また、本発明は、変色部材が、第一の液が封入された内側筒体と、その外側に第二の液が封入された外側筒体とから構成されており、設定された値以上の荷重が加わった時に内側筒体が破断し、第一の液と第二の液が混合することによって変色するものであることを特徴とする。
また、本発明は、変色部材における変色が、発色であることを特徴とする。
【０００８】
本発明では、変色部材が保持部材を介して二つの物に挟まれて配置され、変色部材にかかる荷重が設定された値以上の時に、あるいは保持部材にかかる荷重が所定値以上の時に、変色部材が変色する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を、トンネル壁面に打ち込まれるロックボルトの危険度の判定に用いた場合について説明する。
図１はトンネル壁面に打ち込まれたロックボルト部分の拡大正面図、図２は荷重検出装置の斜視図を示す。
２はトンネル壁面、４はロックボルト、６はナット部材、８はシェアープレート、１０は荷重検出装置を示し、トンネル壁面２に打ち込まれたロックボルト４の頭部はトンネル壁面２から突出しており、このロックボルト４の頭部を挿通してシェアープレート８がトンネル壁面２に当てられ、シェアープレート８の背面に、ロックボルト４の頭部を挿通して荷重検出装置１０が配設され、更に、その背面からナット部材６がロックボルト４の頭部の雄ねじに螺合され締め付けられている。
尚、本実施例では、特許請求の範囲の「二つの物の一方」がトンネル壁面２に相当しており、「二つの物の他方」がナット部材６に相当し、荷重検出装置１０がシェアープレート８を介してトンネル壁面２とナット部材６の間で挟まれていることになる。
【００１０】
前記荷重検出装置１０は、保持部材１２と、変色部材１４と、保持部材１２に設けられた変色部材１４の保持部１６とで構成されている。
前記保持部材１２は前記ロックボルト４が挿通されるように中心に孔１２０２が形成された環板状の部材１２０４により構成され、環板状の部材１２０４の対向する部分には上方に開放状で半径方向に貫通する溝１８が形成されている。
前記保持部材１２には、弾性を有する部材、例えば、プラスチックやゴム等が用いられる。
その場合、ヤング率は、１．０００〜２．０００Ｋｇｆ／ｃｍ2 であることが望ましい。
【００１１】
実施例における変色部材１４は、設定された値以上の荷重が加わった時に変色すればよく特に限定されるものではないが、例えば、第一の液と第二の液とを別々に封入された小型容器タイプのものが挙げられ、該変色部材１４に設定された値以上の荷重が加わった際に、第一の液と第二の液とを隔てる境界壁が破壊され、これらの２液の混合により変色するものが挙げられる。
更に具体的には変色部材１４が、第一の液が封入された内側筒体と、その外側に第二の液が封入された外側筒体とから構成され、設定された値以上の荷重が加わった時に内側筒体が破断し、第一の液と第二の液が混合することによって変色するものが好ましい。
ここで、変色とは、脱色または退色、発色、および発光を呈するものであり、混合の前後で色の変化があれば、色調、明度、彩度、輝度は限定されるものでは無いが、変色の識別が容易である点から発光であることが好ましい。
変色を起こす２液の例としては、酸、塩基の反応によって発色または発光または脱色を呈する試薬と、該試薬等を発色または発光または脱色を呈させる物質が挙げられる。
酸、塩基の反応によって発色または発光または脱色を呈する試薬の例としては、ピクリン酸、チモールブルー、２、６−ジニトロフェノール、メチルイエロー、ブロムフェノールブルー、メチルオレンジ、ブロムクレゾールグリーン、メチルレッド、リトマス、ｐーニトロフェノール、ブロムクレゾールパープル、ブロムチモールブルー、ニュートラルレッド、フェノールレッド、ｐーａーナフトールフタレイン、フェノールフタレイン、チモールフタレイン、アリザリンイエローＲ、１、３、５ートリニトロベンゼン、ビスー９、１０−フェニルエチルアントラセン、ビス（２、４、５ートリクロロ−６−カルボブトキシフェニル）シュウ酸エステル等が挙げられる。
該試薬等を発色または発光または脱色または退色させる酸塩基としては、無機酸、酢酸、サリチル酸塩、過酸化水素、水酸化ナトリウム、アンモニア等が挙げられ、これらの一種または二種類以上組み合わせて使用してもよい。
本発明においては、これらの酸、塩基の反応によって発色または発光または脱色を呈する試薬を用いる他、酸化還元によって発色または発光または脱色を呈する試薬、吸着によって発色または発光または脱色を呈する試薬等と、それらの対象物質との組み合わせでもよい。酸化還元で変色または発光または脱色を呈する試薬の例としては、ファノサフラニン、インジゴテトラスルホン酸、メチレンブルー、ジフェニルアミン、ジフェニルベンジジン、ジフェニルアミノスルホン酸、５、６−ジメチルフェロイン、エリオグラウシンＡ、５−メチルフェロイン、フェロイン、ニトロフェロインが挙げられ、一方、吸着によって発色または発光または脱色を呈する試薬の例としては、ジクロルフルオレッセイン、フルオレッセン、エオシン、トリン、ブロムクレゾールグリーン、メチルバイオレット、ローダミン６Ｇ、オルトクロムＴ、ブロムフェノールブルー等が挙げられる。
実施例における変色部材１４は、第一の液が封入された内側筒体と、その外側に第二の液が封入された外側筒体とから構成され、設定された値以上の荷重が加わった時に内側筒体が破断し、第一の液と第二の液が混合することによって発色するものであり、市販の製品としては日本化学発行株式会社製「ルミカライト」が挙げられる。
前記変色部材１４は棒状に形成され、前記溝１８はその幅が変色部材１４の直径よりも大きな寸法で形成され、前記変色部材１４の一端が前記溝１８に保持され、残りの部分が保持部材１２の半径方向外方に突出している。
【００１２】
変色部材１４の一端の前記溝１８への保持は、粘着テープや接着剤、あるいは、溝１８内に埋め込まれる軟質の粘土等のような取着手段により行われている。従って、この実施例では、前記保持部１６は溝１８と取着手段により構成されている。
そして、この実施例では、溝１８の幅を、保持部材１２の中心孔が貫設された方向に荷重が加わり、その荷重が所定値に満たない場合に、溝１８が変形しても溝１８の面と変色部材１４が接触せず、あるいは、接触するに留まり、あるいは、接触しても変色部材１４にかかる荷重が設定された値未満で、かつ、保持部材１２にかかる荷重が所定値以上の場合に、溝１８の変形により溝１８の面が変色部材１４を押圧し、変色部材１４にかかる荷重が設定された値以上となって内側筒体を破断するように設定されている。
【００１３】
この場合の所定値とは、シェアープレート８によりトンネル壁面２を押圧して該壁面を補強するに充分な荷重よりも大きく、かつ、トンネル壁面２がくずれ出す時にシェアープレート８にかかる荷重よりも小さい値である。
すなわち、ナット部材６の締め付けによりシェアープレート８によりトンネル壁面２を押しつける際の荷重では、変色部材１４の内側筒体が破断せず、また、トンネル壁面２が崩れ出す前に何らかの対策が取れるように、トンネル壁面２がくずれ出す時のシェアープレート８にかかる荷重よりも小さい値である。
なお、保持部材１２の製作は、図３に示すように、下側の環板状の板部材１２１０と、この板部材１２１０の上に互いに対向して貼り合わせられる二つの半円弧状部材１２１２とから構成でき、このような三つの分割体で保持部材１２を製作するようにすると、安価に量産可能となる。
【００１４】
本実施例によれば、ロックボルト４の打ち込み時、シェアープレート８とナット部材６の間でロックボルト４を挿通させて荷重検出装置１０を配置させ、従来と同様にナット部材６を締め込み、トンネル壁面２を補強する。
すなわち、ロックボルト４の打ち込み時に、シェアープレート８とナット部材６の間に挟まれて荷重検出装置１０がトンネル壁面２に取り付けられる。
言い換えると、荷重検出装置１０は、既存のロックボルト４、シェアープレート８、ナット部材６に対応可能でトンネル壁面２に簡単に取り付けられ、また、構造は簡易で安価に制作される。
そして、作業者はトンネル坑内を巡回する際に、変色部材１４が発光しているか否かを視認することで、トンネル壁面２の危険度の判定が行われる。
すなわち、変色部材１４が発光していなければ、シェアープレート８にかかる荷重は所定値以下であり異常がなく、変色部材１４が発光していれば、シェアープレート８にかかる荷重が所定値以上で異常があり、何らかの対策が必要となり、このように危険度の判定が簡単に迅速になされる。
【００１５】
なお、実施例では、所定のヤング率を有する材料により保持部材１２を構成しており、このような弾性材料を用いると、変色部材１４が発光する際の荷重の設定が容易に行なえる利点があるが、本発明では、保持部材１２として塑性を有する材料を用いても良く、要するに、検知したい荷重がかかった時に、この荷重を変色部材１４に伝達できる材料であればよい。
【００１６】
また、実施例では、シェアープレート８とロックボルト４の間に単一の荷重検出装置１０を介設した場合について説明したが、ヤング率の異なる材料で複数の保持部材１２を形成し、これら保持部材１２で保持された変色部材１４の内側筒体が破断する時の荷重を異ならせ、かつ、双方の変色部材１４の発光色を、例えば、青、黄、赤等のように異ならせた複数の荷重検出装置１０を設け、これら複数の荷重検出装置１０を直列的にシェアープレート８とロックボルト４の間に配置すれば、シェアープレート８に加わっている荷重を段階的に判断することも可能となる。
【００１７】
また、実施例では、保持部材１２にかかる荷重を該保持部材１２にて緩衝し、荷重が所定値に到達する前においては、変色部材１４に荷重を伝達せず、あるいは、伝達される荷重を変色部材１４が変色する設定された値未満とし、所定値に到達した時点で初めて変色部材１４に変色を生じるように構成した場合について説明したが、荷重が所定値に到達する前から変色部材１４に既に荷重がそのまま伝達され、荷重が所定値に到達した時点で内側筒体が破断され変色部材１４が変色するように構成してもよく、この場合には、変色部材１４が変色する際の荷重を前記所定値に設定しておけばよく、前記所定値が設定された値となる。
【００１８】
また、変色部材１４を保持部材１２に取り付ける構造は種々考えられ、実施例の構造に限定されない。
また、実施例では、トンネル壁面２を補強するロックボルト４に本発明を適用した場合について説明したが、その他、切羽斜面を補強するアンカボルトにも同様に適用可能である。
また、本発明は、上記のような土木や建築分野に限定されず、一般の機械、装置等にも広く適用される。この場合に、ロックボルト４やアンカボルト等のような軸状の部材に必ずしも挿通される必要はなく、二つの物の間に挟まれ、これら二つの物の間方向に加わる荷重が所定値以上の時に変色部材１４を変色させるようにすればよい。
【００１９】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように本発明は、構造簡易で安価に制作されると共に、保持部材や変色部材にかかる荷重が所定値以上の時に変色部材が変色するので、変色部材の変色状態を視認することで、二つの物の間にかかる力を簡単に判定でき、特に、トンネル壁面や切羽斜面に打ち込まれるロックボルトやアンカーボルトに用いられて好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】トンネル壁面に打ち込まれたロックボルト部分の拡大正面図である。
【図２】荷重検出装置の斜視図である。
【図３】保持部材の製作工程の説明図である。
【符号の説明】
４  ロックボルト
６  ナット部材
８  シェアープレート
１０  荷重検出装置
１２  保持部材
１４  変色部材
１６  保持部
１８  溝
【図１】
0003669765.tif 000002
【図２】
0003669765.tif 000003
【図３】
0003669765.tif 000004