(57)【要約】      （修正有）【課題】微弱な磁界の変化に対応して方位磁針の針の向きがかわることを利用した簡易な磁気変位スイッチ及び磁気変位センサーを提供する。【解決手段】磁気変位スイッチは、方位磁針の針の一端にスイッチの機能を設け、磁界の変化に応じ、針と接点の開閉状況が変化することを利用する。ボルト３１又はナット３２に取り付けられた磁石３３と磁気変位スイッチ３４の相対的位置関係により磁気変位スイッチ３４の開閉状態が変化することを利用し、ボルトのゆるみを遠方から常時監視する。【選択図】図７
2014145753.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
方位磁針を利用して磁界の変化の有無を感知する簡易な磁気変位スイッチ
【請求項２】
方位磁針を利用して磁界の変化を定量的に感知する簡易な磁気変位センサー
【請求項３】
請求項２記載の磁気変位センサーの針を非磁性材料に取り換えた、微弱なゆれを定量的に感知する簡易な揺れ感知センサー
【請求項４】
請求項２記載の磁気変位センサーと請求項３記載の揺れ感知センサーを組み合わせた磁気変位／揺れ感知センサー
【請求項５】
請求項１又は請求項２又は請求項４記載の磁気変位スイッチ又は磁気変位センサー又は磁気変位／揺れ感知センサーを利用したボルトのゆるみを常時監視するシステム
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  この発明は、微弱な磁界の変化にも対応して方位磁針の針の向きが変わることを利用した簡易な磁気変位スイッチ及び磁気変位センサーに関するものであり、また、微弱な揺れにも反応して揺れる針を利用した簡易な揺れ感知センサーに関するものであり、更に、磁気変位センサーと揺れ感知センサーを組み合わせた磁気変位／揺れ感知センサーに関するものである。また、これらの磁気変位スイッチ、磁気変位センサー、磁気変位／揺れ感知センサーなどを利用してボルト又はナットのゆるみを常時監視するシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】  従来、微弱な磁界の変化を感知するには、ホール素子等を用いた磁気センサーなどが用いられているが、簡易でかつ耐久性を備え、外部環境の変化にも影響を受けないで磁界の変位に対応する適当なスイッチ及びセンサーが無かった。【０００３】  また、微弱な揺れを定量的に感知する方法として、圧電素子などの電子部品を用いる方法が一般的であるが、簡易でかつ耐久性を備え外部環境の変化に影響を受けないような、適当な揺れ感知センサーは無かった。【０００４】  一方、ボルト又はナットのゆるみの有無を監視する方法としては、目視によるものが一般的であるが、ボルト又はナットの設置場所によっては目視が困難な場合もあり、そのような場合でも目視に代わり常時監視する有効な方法がなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  従来、磁界の変位を監視するには、ホール素子等を用いた磁気センサーなどが用いられているが、システムが検出部、変換器、電源部等から構成され複雑となる傾向があり、また、長期間にわたり屋外で監視することを試みた場合、外部環境の変化等に対する補正、風雨等を考慮した耐水性、耐久性が要求され、そのような場合には、システムが更に複雑化することが予想される。【０００６】  また、微弱な揺れを定量的に把握するには、圧電素子などを使ったセンサーが一般的に用いられるが、この手法の場合、システムが複雑となり、価格も高価になる傾向があり、仮に屋外で長期間にわたり揺れを観測しようとした場合、外部環境の変化等に対する補正、風雨等を考慮した耐水性、耐久性が要求され、そのような場合には、システムが更に複雑化することが予想される。【０００７】  一方、ボルト又はナットのゆるみを監視する方法として、目視と増し締めに代わる有効な手段がなく、設置場所によっては目視点検するために足場などが必要となり、経済性を考慮すると一定期間ごとの目視点検で対応するのが一般的である。しかし、この点検方法ではボルト又はナットのゆるみを常時監視することにはならず、必ずしも十分な監視手法であるとは言い難い。【０００８】  本発明はこれらの課題を解決するためになされたものであり、外部環境の変化に影響を受けない、微弱な磁界の変化又は微弱な揺れに対応することができる簡易な磁気変位スイッチ又は磁気変位センサー又は揺れ感知センサー又は磁気変位／揺れ感知センサーに関するものであり、また、それらの磁気変位スイッチ又は磁気変位センサー又は磁気変位／揺れ感知センサーを用いた、ボルト又はナットのゆるみを遠方から常時監視することができる監視システムに関するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  請求項１に記載の本発明は、方位磁針（１）の針（２）の一端にスイッチの機能を設け、磁界の強さ又は向きの変化により動く針（２）と接点（３）で構成される簡易な磁気変位スイッチである。【０００１０】  請求項２に記載の本発明は、方位磁針の台座（１１）に光源（１２）が設けられており、軸（１３）、針（１４）及びスクリーン（１５）から構成され、針（１４）には小さな穴（１６）が設けられている。本発明は、磁界の変位に対応して動く針（１４）の動きにあわせ、穴（１６）を通過しスクリーン（１５）に映し出される光点が動き、その変位を検知する磁気変位センサーである。【００１１】  請求項３に記載の本発明は、請求項２に記載の磁気変位センサーの針（１４）を非磁性材料の針（１９）に取り換えたものである。
方位磁針の台座（１１）に光源（１２）が設けられており、軸（１３）、非磁性材料の針（１９）及びスクリーン（１５）から構成され、非磁性材料の針（１９）には小さな穴（２０）が設けられている。本発明は、磁界の変位に対しては反応せず、揺れにのみ反応して動く非磁性材料の針（１９）の動きにあわせ、穴（２０）を通過しスクリーン（１５）に映し出される光点が動き、その変位を検知する揺れ感知センサーである。【００１２】  請求項４に記載の本発明は、請求項２に記載の磁気変位センサー（２１）と請求項３に記載の揺れ感知センサー（２２）が重ねられた構成になっており、揺れを伴わない磁界の変化のみがあった場合には、磁気変位センサー（２１）の光点だけが動き、磁界の変化を伴わない揺れのみがあった場合には、磁気変位センサー（２１）と揺れ感知センサー（２２）の光点が同程度に動く。磁界の変化を伴う揺れがあった場合には、磁界の変化が揺れに比べて影響が大きい場合には磁気変位センサー（２１）と揺れ感知センサー（２２）の光点が違う程度に動き、磁界の変化が揺れに比べて影響が小さい場合には磁気変位センサー（２１）と揺れ感知センサー（２２）の光点は同程度に動く。
以上のことから、本発明の磁気変位／揺れ感知センサーは磁界の変化と揺れを区別して感知することができるセンサーである。【００１３】  請求項５に記載の本発明は、ボルト（３１）又はナット（３２）に取り付けられた磁石（３３）及び磁石付近に固定された磁気変位スイッチ（３４）から構成される。磁気変位スイッチの開閉状態は、磁石（３３）と磁気変位スイッチ（３４）の相対的位置関係に依存し、相対的位置関係が変化しない限り、磁気変位スイッチ（３４）の開閉状態も変化しない。逆に、磁気変位スイッチ（３４）の開閉状態が変化した場合、磁石（３３）と磁気変位スイッチ（３４）の相対的位置関係が変化したことを意味し、そのことによりナット（３２）が動いたことを検知することができる。
磁気変位スイッチ（３４）を請求項２に記載の磁気変位センサー又は請求項４に記載の磁気変位／揺れ感知センサーに置き換えることも可能である。
【発明の効果】
【００１４】  請求項１及び請求項２に記載の本発明により、磁界の変化に対応して動作する方位磁針の針をそのままスイッチ又はセンサーとして用いたことにより、簡易でありながら微弱な磁界の変化に対応する磁気変位スイッチ及び磁気変位センサーを実現した。【００１５】  請求項３に記載の本発明により、磁界の変化には反応せず、揺れのみに反応する非磁性材料を使用した針をそのままセンサーとして用いたことにより、簡易でありながら微弱な揺れに反応する揺れ感知センサーを実現した。【００１６】  請求項４に記載の本発明により、請求項２に記載の磁気変位センサーと請求項３に記載の揺れ感知センサーを組み合わせることにより、請求項２に記載の磁気変位センサーでは区別できなかった磁界の変位と揺れの区別をできるようになった。【００１７】  請求項５に記載の本発明により、請求項１に記載の磁気変位スイッチ又は請求項２に記載の磁気変位センサー又は請求項４に記載の磁気変位／揺れ感知センサーを用いて磁界の変化を監視することにより、ボルト又はナットのゆるみを遠方から常時監視することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】  以下、請求項１に記載の本発明を実施するための最良の形態について説明する。
方位磁針（１）を用いた磁気変位スイッチを構成する針（２）、軸（５）及び接点（３）は電導性のよい材質から出来ており、針（２）は軸（５）と電気的に接続されている。
針（２）は軸（５）を経由し、出力端子（４）と電気的につながっており、また、出力端子（４）のもう一端は接点（３）と電気的につながっている。【００１９】  磁気変位スイッチに地磁気のみが影響している時には針（２）と接点（３）が離隔した状態となり、地磁気以外の磁界も影響する状態の時には針（２）と接点（３）が接触する向きに磁気変位スイッチを固定する。
針（２）と接点（３）が接触している場合、出力端子（４）側からみて閉回路となり、出力端子（４）間の抵抗値は０となる。【００２０】  地磁気以外の磁界の強さが変化し、磁気変位スイッチに与える磁気的影響が小さくなった場合、針（２）は動作し、針（２）と接点（３）は離隔し、出力端子（４）側からみた回路は開回路となり、出力端子（４）間の値は無限大を示す。【００２１】  また、地磁気以外の磁界の向きが変化した場合、それに対応して針（２）が動作し、針（２）と接点（３）は離隔し、出力端子（４）側からみた回路が開回路となり、出力端子（４）間の抵抗値は無限大を示す。【００２２】  以上より、出力端子（４）間の抵抗値の変化を確認することにより、磁界の強さまたは向きが変化したことを感知することが出来る。【００２３】  以下、請求項２に記載の本発明を実施するための最良の形態について説明する。
方位磁針を利用した磁気変位センサーは、台座（１１）に取り付けられた光源（１２）、軸（１３）、針（１４）、スクリーン（１５）及びカバー（１８）から構成されている。
針（１４）には頂点から３０度程度ずれた位置に穴（１６）が開いている。また、軸（１３）は光を透過させる透明な材質でできており、軸（１３）の下部は暗幕（１７）により斜光され、まわりに光が漏れない構造になっている。また、カバー（１８）は光を通さない材料でできており、磁気変位センサー内部には、外から光が入り込まない構造になっている。【００２４】  ここで、光源（１２）から発せられた光は軸（１３）、穴（１６）を通過してスクリーン（１５）に光点を映し出す。スクリーン（１５）にはスポット光位置検出素子（ＰＳＤ）などを用いることにより、光点の位置をデータ化し外部出力する構造となっている。【００２５】  以上より、針（１４）の動きに応じてスクリーン（１５）に映し出される光点の位置が変位することを利用し、光点の位置をデータ化し、前後のデータを比較することにより磁界の変位を定量的に感知することが出来る。【００２６】  以下、請求項３に記載の本発明を実施するための最良の形態について説明する。
上記［００２３］で説明した構成のうち、針（１４）を非磁性材料の針（１９）に取り換える。ここで、非磁性材料の針（１９）の形状、重さは針（１４）と同様とし、また、非磁性材料の針（１９）には頂点から３０度程度ずれた位置に穴（２０）が開いている。以上より、磁界の変化には反応せず、揺れに関しては、微弱な揺れにも反応して動く非磁性材料の針（１９）の動きに応じてスクリーン（１５）に映し出される光点の位置が変化することを利用し、光点の位置をデータ化し、前後のデータを比較することにより揺れを定量的に感知することができる。【００２７】  以下、請求項４に記載の本発明を実施するための最良の形態について説明する。
請求項２に記載の磁気変位センサー（２１）と請求項３に記載の揺れ感知センサー（２２）を重ねて一体化する。ここで、磁気変位センサー（２１）と揺れ感知センサー（２２）の形状、重さは同じであり、また、針の形状、重さ及び穴の位置はそれぞれ同じである。【００２８】  ここで、磁気変位センサー（２１）の光点のみが変位した場合は、揺れを伴わず磁界の変化のみが生じたことが分かる。また、磁気変位センサー（２１）と揺れ感知センサー（２２）の光点がそれぞれ違う程度で変位した場合は、揺れを伴う磁界の変化が生じ、磁界の変化の影響が揺れの影響よりも大きかった事が分かる。一方、磁気変位センサー（２１）と揺れ感知センサー（２２）の光点がそれぞれ同じ程度で変位した場合は、磁界の変化を伴わない揺れかまたは磁界の変化の影響が揺れの影響よりも小さいかのいずれかが生じたことが分かる。【００２９】  以上より、磁気変位センサー（２１）の光点の動きと揺れ感知センサー（２２）の光点の動きを比較することにより、磁界の変化と揺れを区別しながらそれぞれ定量的に感知することができる。【００３０】  以下、請求項５に記載の本発明を実施するための最良の形態について説明する。
構造物１（３６）及び構造物２（３７）はボルト（３１）及びナット（３２）によって固定されており、ナット（３２）に磁石（３３）を取り付け、構造物を挟んで反対側に磁気変位スイッチ（３４）を固定する。このとき、ナット（３２）がゆるみなく正常な状態であるとき、磁石（３３）と磁気変位スイッチ（３４）の相対的位置関係により、磁気変位スイッチ（３４）が出力端子（３５）側からみて閉回路となり、一方、ナット（３２）がゆるみ磁石（３３）と磁気変位スイッチ（３４）の相対的位置関係が変化した場合、磁気変位スイッチ（３４）が出力端子（３５）側からみて開回路となる向きに磁気変位スイッチを固定する。【００３１】  ナット（３２）がゆるみ磁石（３３）と磁気変位スイッチ（３４）の相対的位置関係が変化すると、磁気変位スイッチ（３４）は出力端子（３５）側からみて閉回路から開回路に状態が変化する。【００３２】  以上より、磁気変位スイッチ（３４）の状態を常時監視することにより、ナットのゆるみを監視することが可能となる。【００３３】  磁石（３３）をナット（３２）に設置し、磁気変位スイッチ（３４）をボルト（３１）に設置することも可能である。【００３４】  磁石（３３）をナット（３２）に設置し、磁気変位スイッチ（３４）をナットの近辺に設置することも可能である。【００３５】  磁気変位スイッチ（３４）のかわりに請求項２に記載の磁気変位センサーまたは請求項４に記載の磁気変位／揺れ感知センサーを用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】  磁気変位スイッチ全体図
【図２】  磁気変位スイッチ断面図
【図３】  磁気変位センサー全体図
【図４】  磁気変位センサー断面図
【図５】  揺れ感知センサー断面図
【図６】  磁気変位／揺れ感知センサー断面図
【図７】  ボルトのゆるみ常時監視システム（１）
【図８】  ボルトのゆるみ常時監視システム（２）
【符号の説明】
【００３７】    １  方位磁針
２  針
３  接点
４  出力端子
５  軸
１１  台座
１２  光源
１３  軸
１４  針
１５  スクリーン
１６  穴
１７  暗幕
１８  カバー
１９  非磁性材料の針
２０  穴
２１  磁気変位センサー
２２  揺れ感知センサー
３１  ボルト
３２  ナット
３３  磁石
３４  磁気変位センサー
３５  出力端子
３６  構造物１
３７  構造物２
【図１】
2014145753.tif 000003
【図２】
2014145753.tif 000004
【図３】
2014145753.tif 000005
【図４】
2014145753.tif 000006
【図５】
2014145753.tif 000007
【図６】
2014145753.tif 000008
【図７】
2014145753.tif 000009
【図８】
2014145753.tif 000010