(57)【要約】  シャンクの軸力を精度よく検知することができ、複雑な作業および作業時間の増加を必要としないボルトを提供する。  ボルト１は、シャンク２、及びシャンク２の一端に設けられたヘッド３を形成するボディと、検出部７とを備える。検出部７は、メモリと、第一ワイヤレス給電に応じて、歪を計測データに変換し、計測データをメモリへ書き込む計測部と、第一ワイヤレス給電の後、第二ワイヤレス給電に応じて、メモリに記憶された計測データを読み出し、読み出された計測データを送信する送信部と、を含む。
2016185578.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャンク、及び前記シャンクの一端に設けられたヘッドを形成するボディと、
前記シャンクの軸力に応じた歪を検出する検出部と、
を備え、
前記検出部は、
メモリと、
第一ワイヤレス給電を受けることで動作し、前記歪を計測データに変換し、前記計測データを前記メモリへ書き込む計測部と、
前記第一ワイヤレス給電の後、第二ワイヤレス給電を受けることで動作し、前記メモリに記憶された計測データを読み出し、前記読み出された計測データを送信する送信部と、
を含む、
ボルト。
【請求項２】
前記メモリは、不揮発性メモリである、
請求項１に記載のボルト。
【請求項３】
前記計測部は、
前記歪を信号に変換する歪検出回路と、
前記第一ワイヤレス給電を受ける受電コイルと、
前記第一ワイヤレス給電により動作し、前記歪検出回路からの信号を計測データに変換し、前記計測データを前記メモリへ書き込む計測回路と、
を含み、
前記送信部は、
前記第二ワイヤレス給電を受ける通信アンテナと、
前記第二ワイヤレス給電により動作し、前記メモリから前記計測データを読み出し、前記読み出された計測データを示す応答信号を生成し、前記応答信号を前記通信アンテナにより電磁波として送信させる通信回路と、
を含む、
請求項２に記載のボルト。
【請求項４】
前記歪検出回路は、少なくとも一つの歪ゲージを含むブリッジ回路であり、
前記計測回路は、前記歪検出回路の出力を増幅し、前記増幅された信号を前記計測データに変換する、
請求項３に記載のボルト。
【請求項５】
前記ボディは、前記ヘッドに開口を有する凹部を含み、
前記計測回路は、前記凹部内に配置され、
前記受電コイルは、前記凹部外に、前記ボディから離れて配置される、
請求項４に記載のボルト。
【請求項６】
前記通信アンテナは、前記受電コイルの軸上で、前記凹部外に、前記ボディから離れて配置される、
請求項５に記載のボルト。
【請求項７】
前記歪ゲージは、前記凹部の内壁面に配置される、
請求項６に記載のボルト。
【請求項８】
前記凹部は、前記ヘッド内に形成され、
前記歪ゲージは、前記凹部のうち前記シャンク側の内壁面に配置される、
請求項７に記載のボルト。
【請求項９】
前記第一ワイヤレス給電は、予め設定された第一周波数を有し、
前記第二ワイヤレス給電は、前記第一周波数より高い第二周波数を有する、
請求項１に記載のボルト。
【請求項１０】
前記計測回路は、整流回路と、前記受電コイルに直列に接続されると共に前記整流回路に直列に接続された第一コンデンサと、前記第一コンデンサに直列に接続されると共に前記整流回路に並列に接続された第二コンデンサとを含み、
前記受電コイルと前記第一コンデンサと前記第二コンデンサとは、共振回路を構成する、
請求項３に記載のボルト。
【請求項１１】
前記メモリは、予め書き込まれた識別子を記憶し、
前記送信部は、前記第二ワイヤレス給電を受けることで動作し、前記メモリから前記計測データ及び前記識別子を読み出し、前記計測データ及び前記識別子を送信する、
請求項２に記載のボルト。
【請求項１２】
ボルトに設けられた検出部を制御する制御装置であって、
第一ワイヤレス給電を行うことで、前記検出部に前記ボルトの歪を計測データへ変換させ、前記検出部に前記計測データを記憶させる送電部と、
前記第一ワイヤレス給電の後、第二ワイヤレス給電を行うことで、前記検出部に前記記憶された計測データを送信させ、前記計測データを受信する受信部と、
を備える制御装置。
【請求項１３】
前記送電部は、
前記第一ワイヤレス給電時、送電信号を生成する送電回路と、
前記送電信号に基づいて磁束を発生させる送電コイルと、
を含み、
前記受信部は、
前記第二ワイヤレス給電時、質問信号を生成する通信制御回路と、
前記質問信号を電磁波として送信し、前記送信部からの電磁波である応答信号を受信する通信制御アンテナと、
を含み、
前記通信制御回路は、前記応答信号を前記計測データに変換する、
制御装置。
【請求項１４】
前記送電コイルの内周は、前記ボルトのヘッドの外周より大きく、
前記通信制御アンテナは、前記送電コイルの軸上に配置されている、
請求項１３に記載の制御装置。
【請求項１５】
出力デバイスと、
前記計測データに基づいて、文字と画像と音との少なくとも何れかを示す出力データを生成し、前記出力データを前記出力デバイスに出力させる演算デバイスと、
を更に備える、
請求項１３に記載の制御装置。
【請求項１６】
ボルトと、
前記ボルトに設けられた回路を制御する制御装置と、
を備え、
前記ボルトは、
シャンク、及び前記シャンクの一端に設けられたヘッドを形成するボディと、
前記シャンクの軸力に応じた歪を検出する検出部と、
を備え、
前記検出部は、
メモリと、
第一ワイヤレス給電に応じて、前記歪を計測データに変換し、前記計測データを前記メモリへ書き込む計測部と、
前記第一ワイヤレス給電の後、第二ワイヤレス給電に応じて、前記メモリに記憶された計測データを読み出し、前記読み出された計測データを送信する通信部と、
を含み、
前記制御装置は、
前記第一ワイヤレス給電を行うことで、前記計測部に前記ボルトの歪を前記計測データに変換させ、前記メモリに前記計測データを記憶させる送電部と、
前記第一ワイヤレス給電の後、前記第二ワイヤレス給電を行うことで、前記送信部に前記記憶された計測データを送信させ、前記計測データを受信する受信部と、
を含む、
歪測定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、締結状態を検知可能なボルトに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、締結状態を検知可能なボルトが提案されている（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
特許文献１に開示されたボルトでは、ボルトに穴を開け、歪ゲージを挿入・固定し、歪ゲージによりボルトの歪を検出することにより、シャンクの軸力を検知している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１１８６３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１のボルトは、歪ゲージの出力を送信するために、バッテリを必要とする。このため、回路の小型化が困難になる。また、バッテリが寿命に達すると、計測ができなくなる。【０００６】
本発明の目的は、ボルトにバッテリを含めることなく、シャンクの軸力を精度よく検知することができるボルトを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様によるボルトは、シャンク、及び前記シャンクの一端に設けられたヘッドを形成するボディと、前記シャンクの軸力に応じた歪を検出する検出部と、を備え、前記検出部は、メモリと、第一ワイヤレス給電に応じて、前記歪を計測データに変換し、前記計測データを前記メモリへ書き込む計測部と、前記第一ワイヤレス給電の後、第二ワイヤレス給電に応じて、前記メモリに記憶された計測データを読み出し、前記読み出された計測データを送信する送信部と、を含む。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ボルトにバッテリを含めることなく、シャンクの軸力を精度よく検知することができるボルトを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るボルトのヘッドの上面図である。
【図２】第１の実施の形態に係るボルトの正面図である。
【図３】第１の実施の形態に係るボルトのヘッド近傍の断面図である。
【図４】第１の実施の形態に係る歪検出部の上面図である。
【図５】第１の実施の形態のボルトにより、被締結対象物を締結した状態を示す。
【図６】歪検出部の構成を示すブロック図である。
【図７】制御装置の構成を示すブロック図である。
【図８】制御装置の形状を示す図である。
【図９】指示処理及び取得処理におけるボルトとアンテナユニットの位置関係を示す断面図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係るボルトのヘッド近傍の断面図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態に係るボルトのヘッド近傍の断面図である。
【図１２】第３の実施の形態に係るボルトの変形例を示す図である。
【図１３】本発明の第４の実施の形態に係るボルトのヘッド近傍の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施の形態に係るボルトについて図面を参照しながら説明する。図１は、第１の実施の形態におけるボルト１のヘッド３の上面図であり、図２は、第１の実施の形態に係るボルト１の正面図である。なお、図１では、歪検出部７の図示を省略し、ヘッド３を示している。図３は、第１の実施の形態に係るボルト１のヘッド３近傍の断面図を示している。
【００１１】
図１、図２に示すように、ボルト１は、鋼材からなり、円柱状のシャンク２と、シャンク２の一端に設けられたヘッド３と、歪検出部７とを備える。シャンク２の他端側には、雄ねじ部４が形成されている。ヘッド３は、外周が６角柱状である凹状部５と、フランジ６とを備える。図３に示すように、ヘッド３は、被締結対象物に当接する当接面３Ａを有する。凹状部５には凹部５ａが形成され、凹状部５は凹部５ａの底面５Ｂを構成する底板５Ｃを有する。なお、底板５Ｃは、薄肉部および歪部に相当する。なお、凹状部５の形状は、６角に限らず、１２角であっても良いし、ヘクサローブであっても良い。本実施の形態における凹部５ａは、シャンク２の反対側に開いている。歪検出部７は、検出部に相当する。シャンク２と、ヘッド３と、フランジ６とを、ボディ或いは金属ボディと呼ぶことがある。ボディは、フランジ６を含まなくてもよい。
【００１２】
フランジ６は、凹状部５の外周に設けられ、凹状部５の外周からシャンク２の径方向に放射状に延びている。フランジ６は、シャンク２の軸方向において当接面３Ａの反対側に位置する反対面６Ａを有する。また、底板５Ｃの厚さＴ１およびフランジ６の最大厚さＴ２は、ヘッド３の最大厚さＴ３より小さく構成されている。なお、フランジ６は、薄肉部および歪部に相当する。
【００１３】
また、凹部５ａ内には、歪検出部７が配置されている。歪検出部７は、抵抗歪ゲージ７Ａと、受電コイル７Ｂと、回路部７Ｃと、応答器アンテナ７Ｄと、応答器回路７Ｅとを有する。抵抗歪ゲージ７Ａは、ベース材上に接着された金属箔により構成される箔ゲージであり、底面５Ｂ（凹部５ａのうちシャンク２側の内壁面）に接着剤により貼りつけられ、底板５Ｃの歪に応じて変化する抵抗である。抵抗歪ゲージ７Ａは、信号線７Ｇを介して回路部７Ｃに接続されている。受電コイル７Ｂは、信号線を介して回路部７Ｃに接続されている。応答器アンテナ７Ｄは、応答器回路７Ｅに接続されている。応答器回路７Ｅは、信号線を介して回路部７Ｃに接続されている。また、抵抗歪ゲージ７Ａ、受電コイル７Ｂと、回路部７Ｃと、応答器アンテナ７Ｄと、応答器回路７Ｅとは、樹脂７Ｆにより一体的に構成されて、凹部５ａに接着剤により固定されている。これにより、ボルト１の製造コストを抑えることができる。
【００１４】
受電コイル７Ｂは、例えば円筒状であり、外部からの磁束を受けて電流を発生する。回路部７Ｃは、受電コイル７Ｂからの電流を受けて、抵抗歪ゲージ７Ａの歪信号を検出し、歪信号を示す計測データに変換し、計測データを応答器回路７Ｅへ書き込む、計測処理を実行する。応答器アンテナ７Ｄは、例えば平面状であり、外部からの質問信号を受信して電流を発生させる。応答器アンテナ７Ｄは例えば、基板上に形成されるパターンアンテナである。応答器回路７Ｅは、質問信号に応じて、計測データを読み出し、計測データを示す応答信号を生成し、応答信号を応答器アンテナ７Ｄへ出力する、送信処理を実行する。応答器アンテナ７Ｄは、応答信号を電磁波として送信する。応答器回路７Ｅは例えば、ＲＦＩＤ（radio frequency identification）タグチップである。
【００１５】
受電コイル７Ｂは、凹部５ａの外に、ヘッド３から離れて配置され、樹脂７Ｆにより支持されている。更に応答器アンテナ７Ｄは、受電コイル７Ｂに対して、凹部５ａの反対側に配置され、樹脂７Ｆにより支持されている。応答器回路７Ｅは、応答器アンテナ７Ｄの基板上に配置されている。これにより、受電コイル７Ｂ、応答器アンテナ７Ｄ、応答器回路７Ｅは、ヘッド３の金属ボディから離して配置されることができる。
【００１６】
図４は、第１の実施の形態における歪検出部７の上面図である。
【００１７】
受電コイル７Ｂと応答器アンテナ７Ｄは、シャンク２の軸と同軸に配置されている。なお、受電コイル７Ｂと応答器アンテナ７Ｄは、シャンク２の軸と同軸でなくてもよい。応答器アンテナ７Ｄが、受電コイル７Ｂの外周に配置されていてもよい。受電コイル７Ｂと応答器アンテナ７Ｄを含む歪検出部７をシャンク２の軸方向に投影した位置が、凹状部５をシャンク２の軸方向に投影した位置の外周より内側であればよい。これにより、歪検出部７は、ボルト１の締結時に工具との干渉を避けることができる。
【００１８】
図５は、本実施の形態のボルト１により、被締結対象物を締結した状態を示している。第１被締結対象物１０には、第１挿通孔１０ａが形成されている。第２被締結対象物１１には、第２挿通孔１１ａが形成されている。第２被締結対象物１１の一端側であって、第２挿通孔１１ａを規定する内周面には雌ねじ部１１Ｂが形成されている。
【００１９】
そして、ボルト１のシャンク２を第１、第２挿通孔１０ａ、１１ａに挿通させ、ボルト１の雄ねじ部４と第２被締結対象物１１の雌ねじ部１１Ｂとを螺合させることにより、第１、第２被締結対象物１０、１１がボルト１により締結される。なお、ボルト１の締結時には、凹状部５の外周形状に対応する内周形状を有する締結工具が、凹状部５を覆った状態で、締結工具によりボルト１が回転されることにより、ボルト１の雄ねじ部４と第２被締結対象物１１の雌ねじ部１１Ｂとを螺合させる。
【００２０】
ボルト１が第１、第２被締結対象物１０、１１を締結した状態において、ヘッド３の当接面３Ａは、第１被締結対象物１０を押圧する。この押圧により、ヘッド３は、第１被締結対象物１０から反力を受けるので、シャンク２に軸力が生じる。この軸力により、ヘッド３が第１被締結対象物１０側に引っ張られる。その結果、ヘッド３の最大厚さＴ３より薄い厚さを有する底板５Ｃおよびフランジ６に応力が集中し、これらの箇所が、ヘッド３の他の部分よりも大きく歪む。すなわち、薄肉部にシャンク２の軸力に基づく応力が集中し、薄肉部が、歪部として機能し、ヘッド３の他の部分よりも大きく歪む。
【００２１】
そして、底板５Ｃ（底面５Ｂ）に生じた歪に応じて、抵抗歪ゲージ７Ａの電気抵抗が変化する。図示せぬ制御装置が磁束を受電コイル７Ｂに向けて発生すると、受電コイル７Ｂは磁束に応じて電流を発生させ、回路部７Ｃに電流を供給する。電流が供給された回路部７Ｃは、抵抗歪ゲージ７Ａの電気抵抗を検出し、その電気抵抗を計測データに変換し、計測データを記憶する。その後、応答器アンテナ７Ｄは、制御装置からの質問信号を受信すると、回路部７Ｃは、質問信号に応じて電流を発生させ、記憶された計測データを応答信号に変換し、応答信号を制御装置へ送信し、制御装置は送信された応答信号を受信する。このように、歪検出部７は、底板５Ｃ（底面５Ｂ）に生じた歪を計測データとして検出、記憶、送信する。
【００２２】
第１、第２被締結対象物１０、１１をボルト１により締結してから所定期間経過後、ボルト１がきちんと締まっているか否かを検知するために、抵抗歪ゲージ７Ａの電気抵抗を検出する。
【００２３】
ボルト１が緩んでいれば、シャンク２の軸力が減少するので、底板５Ｃの歪量も変化する。その結果、抵抗歪ゲージ７Ａの電気抵抗が変化する。一方、ボルト１がきちんと締まっていれば、シャンク２の軸力に変化はほとんどなく、底板５Ｃの歪量もあまり変化しない。よって、抵抗歪ゲージ７Ａの電気抵抗にほとんど変化はない。
【００２４】
よって、締結初期の抵抗歪ゲージ７Ａの電気抵抗と、所定期間経過後に検出した抵抗歪ゲージ７Ａの電気抵抗とを比較することにより、ボルト１の締結状態を検知することができる。すなわち、締結初期の抵抗歪ゲージ７Ａの電気抵抗と比較して、検出した電気抵抗が大きく変化していれば、ボルト１が緩んでいることを検知することができる。一方、締結初期の抵抗歪ゲージ７Ａの電気抵抗と比較して、検出した電気抵抗が大きく変化していなければ、ボルト１がきちんと締まっていることを検知することができる。
【００２５】
以上のように、本実施の形態に係るボルト１によれば、ヘッド３は、他の部分よりもシャンク２の軸方向における厚みが小さく、シャンク２の軸力によって他の部分よりも大きく歪む底板５Ｃ（歪部）を有し、歪検出部７は、シャンク２の軸力に応じた底板５Ｃの歪を検出する。また、底板５Ｃは、シャンク２の軸方向におけるヘッド３の最大厚さより薄い厚さを有する。すなわち、ヘッド３に対し、シャンク２の軸力の変化に対して感度が高い部分を形成し、当該部分の歪を検知している。よって、歪検出部７は、シャンク２の軸力の変化を精度よく容易に検知することができ、ボルト１の締結状態を的確に把握することができる。
【００２６】
また、ヘッド３は、薄肉部である底板５Ｃを有する凹状部５を備え、歪検出部７は、底板５Ｃの歪を検出する。凹状部５は、ヘッド３に対し容易に形成することができるので、複雑な作業、作業時間の増加、およびコストの増加を抑制しつつ、締結状態を的確に把握可能なボルト１を提供することができる。
【００２７】
次に歪検出部７の詳細について説明する。
【００２８】
図６は、歪検出部７の構成を示すブロック図である。
【００２９】
前述したように、歪検出部７は、抵抗歪ゲージ７Ａと、受電コイル７Ｂと、回路部７Ｃと、応答器アンテナ７Ｄと、応答器回路７Ｅとを含む。回路部７Ｃは、受電回路１１０と、検出回路１５０と、増幅回路１６０と、計測制御回路１７０とを含む。
【００３０】
受電コイル７Ｂは、制御装置からの磁束の変動に応じて交流電力を発生させる。抵抗歪ゲージ７Ａの代わりに、圧電素子など、歪に応じて他の電気的特性を変化させる他の歪検出素子が用いられてもよい。
【００３１】
受電回路１１０は、共振用回路１１１と、整流回路１１２と、電圧安定化回路１１３とを含む。
【００３２】
共振用回路１１１は、コンデンサＣ１と、コンデンサＣ２とを含む。コンデンサＣ１は、受電コイル７Ｂに直列に接続されると共に、整流回路１１２に直列に接続される。コンデンサＣ２は、コンデンサＣ１に直列に接続されると共に、整流回路１１２に並列に接続される。受電コイル７Ｂと共振用回路１１１は、ＬＣ回路を構成し、受電コイル７Ｂのインダクタンスと共振用回路１１１のキャパシタンスとにより定まる共振周波数（第一周波数）を有する。共振用回路１１１のキャパシタンスは、コンデンサＣ１のキャパシタンスとコンデンサＣ２のキャパシタンスの和である。ここで、送電コイルから受電コイル７Ｂまでのギャップと、共振用回路１１１から出力される出力電力との関係を調べると、共振用回路１１１のように必要なキャパシタンスをコンデンサＣ１、Ｃ２に分割する場合、分割しない場合に比べ、ギャップの変化に対する出力電力の変化が小さくなる。これにより、受電回路１１０は、広い範囲のギャップにおいて、安定した電力を受けることができる。整流回路１１２は、共振用回路１１１からの交流電力を直流電力へ変換する。安定化電源回路１１３は、整流回路１１２からの直流電力を予め設定された電圧に変換する。安定化電源回路１１３は、変換された直流電力を、増幅回路１６０と、計測制御回路１７０と、応答器回路７Ｅとへ供給する。
【００３３】
検出回路１５０は、抵抗歪ゲージ７Ａと共にブリッジ回路（ホイートストンブリッジ回路）を構成する。これにより、検出回路１５０は、抵抗歪ゲージ７Ａの電気抵抗に応じた電圧を出力する。ブリッジ回路は、１個の抵抗歪ゲージ７Ａと３個の抵抗を含んでもよいし、２個の抵抗歪ゲージ７Ａと２個の抵抗を含んでいてもよいし、４個の抵抗歪ゲージ７Ａを含んでいてもよい。
【００３４】
増幅回路１６０は、受電回路１１０からの電力で動作する。増幅回路１６０は、増幅器１６１と、Ａ／Ｄ変換器１６２とを含む。増幅器１６１は、検出回路１５０から出力される電圧を増幅する。Ａ／Ｄ変換器１６２は、増幅された電圧をＡ／Ｄ変換することで歪データを生成する。増幅回路１６０は例えば、シグナルコンディショナである。なお、増幅回路１６０は、動ひずみアンプであってもよい。
【００３５】
計測制御回路１７０は、受電回路１１０からの電力で動作する。計測制御回路１７０は、増幅回路１６０から入力される時系列の歪データのフィルタリングを行い、得られた計測データを応答器回路７Ｅへ出力する。フィルタリングは例えば、高周波成分の除去や平均化等である。これにより、歪検出部７は、計測データに対するノイズの影響を低減できる。
【００３６】
応答器回路７Ｅは、受電回路１１０からの電力、又は応答器アンテナ７Ｄからの電力により動作する。応答器回路７Ｅは、不揮発性メモリ１８１と、応答器通信回路１８２と、応答器制御回路１８３とを含む。不揮発性メモリ１８１は、予め書き込まれた応答器回路７Ｅの識別子や、計測制御回路１７０から入力される計測データや、応答器通信回路１８２により受信された受信データ等を格納する。応答器通信回路１８２は、応答器アンテナ７Ｄにより受信された電磁波である質問信号から電力を生成すると共に、その電力で質問信号を復調して質問データを取得し、応答器制御回路１８３へ出力する。応答器制御回路１８３は、受電回路１１０から電力が供給され、計測制御回路１７０から計測データが入力された場合、計測データを不揮発性メモリ１８１へ書き込む。また、応答器制御回路１８３は、質問信号に応じて、不揮発性メモリ１８１から計測データと識別子を読み出し、それらを含む応答データを生成し、応答データを応答器通信回路１８２へ出力する。応答器通信回路１８２は、応答データに応じて、質問信号の搬送波を応答データにより変調することで応答信号を生成し、応答器アンテナ７Ｄへ出力する。応答器回路７Ｅは、例えば、ＲＦＩＤタグチップである。応答器回路７Ｅとして、ＲＦＩＤタグチップを用いることにより、応答器回路７Ｅは識別子と共に計測データを送信することができるため、歪検出部７は計測データを送信するための別の送信回路を持つ必要がない。これにより、歪検出部７の小型化や低コスト化を実現できる。
【００３７】
歪検出部７が、ブリッジ回路を含み、ブリッジ回路から出力される電圧を増幅器１６１で増幅することにより、微小な歪を精度よく検出することができる。
【００３８】
なお、増幅回路１６０は、温度センサを含んでもよい。この場合、歪検出部７は、温度センサの出力に基づいて、ブリッジ回路の出力の温度補償を行ってもよい。また、歪検出部７は、計測処理において、温度センサの出力を温度データに変換し、温度データを不揮発性メモリ１８１へ書き込み、送信処理において、温度データを制御装置へ送信してもよい。これにより、制御装置は、計測データの温度補償を行うことができる。
【００３９】
抵抗歪ゲージ７Ａと受電コイル７Ｂと回路部７Ｃとは、計測部に相当する。応答器アンテナ７Ｄと応答器通信回路１８２と応答器制御回路１８３とは、送信部に相当する。抵抗歪ゲージ７Ａと検出回路１５０とは、歪検出回路に相当する。受電回路１１０と増幅回路１６０と計測制御回路１７０とは、計測回路に相当する。応答器アンテナ７Ｄは、通信アンテナに相当する。応答器通信回路１８２と応答器制御回路１８３とは、通信回路に相当する。
【００４０】
次に制御装置３００について説明する。
【００４１】
この制御装置３００は、磁束を発生させワイヤレス給電（第一ワイヤレス給電）することで、歪検出部７に、ボルト１の歪を計測データに変換させ、計測データを記憶させる、指示処理を実行する。更に制御装置３００は、電磁波を送信してワイヤレス給電（第二ワイヤレス給電）することで、歪検出部７に、計測データを読み出させ、計測データを送信させる取得処理を実行させる。
【００４２】
図７は、制御装置３００の構成を示すブロック図である。
【００４３】
制御装置３００は、送電部４３０と、コンピュータ４４０と、質問器３５０とを含む。
【００４４】
送電部３４０は、電源３１０と、インバータ３２０と、共振用回路３３０と、送電コイル３４０とを含む。
【００４５】
電源３１０は、例えばバッテリであり、インバータ３２０へ電力を供給する。バッテリの代わりに商用電源が用いられても良い。電源３１０としてバッテリを用いることにより、制御装置３００を携帯できる。また、制御装置３００をドローンやロボット等の移動体に載せることができる。これにより、ボルト１が高所やユーザの立ち入りが困難な場所に設けられる場合であっても、容易に指示処理及び取得処理を実行できる。
【００４６】
インバータ３２０は、コンピュータ４４０からの指示に応じて動作する。インバータ３２０は、バッテリから供給される直流電力を、予め設定された共振周波数（第一周波数）を有する交流電力に変換する。共振用回路３３０は、コンデンサＣ３を含む。コンデンサＣ３と送電コイル４３０は、ＬＣ回路を構成し、その共振周波数を有する。共振周波数は、送電コイル３４０のインダクタンスとコンデンサＣ３のキャパシタンスとにより定まる。共振周波数は例えば、数十ｋＨｚである。この共振周波数は、受電コイル７Ｂと受電回路１１０の共振周波数に等しい。送電コイル３４０は、共振用回路３３０を介してインバータ３２０から供給される交流電力に応じて磁束を発生させる。
【００４７】
質問器３５０は、コンピュータ４４０からの指示に応じて動作する。質問器３６０は、質問器制御回路３５１と、質問器通信回路３５２と、質問器アンテナ３５３とを含む。質問器制御回路３５１は、演算デバイス３６０からの指示に応じて、歪検出部７から応答データを取得するための質問データを質問器通信回路３５２へ出力する。質問器通信回路３５２は、搬送波を発生させ、搬送波を質問データで変調することで質問信号を生成し、質問信号を質問器アンテナ３５３へ出力する。質問器アンテナ３５３は、質問信号を電磁波として送信する。質問信号の搬送波の周波数（第二周波数）は、送電コイル３４０からの磁束の周波数より高く、例えば数百ＭＨｚ（ＵＨＦ帯）である。質問信号は、コマンド等、応答器回路７Ｅへの指示を含んでいてもよい。また、質問器アンテナ３５３は、歪検出部７の応答器アンテナ７Ｄからの電磁波である応答信号を受信する。質問器通信回路３５２は、応答信号を復調することで、応答信号を応答データに変換する。質問器制御回路３５１は、応答データに含まれる識別子や計測データをコンピュータ４４０へ送信する。質問器３５０は例えば、ＲＦＩＤリーダ／ライタである。質問器３５０として、このような既存の回路を用いることにより、制御装置３００の小型化や低コスト化を実現できる。
【００４８】
コンピュータ４４０は、演算デバイス３６０と、記憶デバイス３７０と、出力デバイス３８０と、入力デバイス３９０と、インターフェイス（ＩＦ）デバイス４５０と、インターフェイス（ＩＦ）デバイス４６０と、バッテリ４７０とを含む。
【００４９】
記憶デバイス３７０は、演算デバイス３６０により用いられるプログラムやデータを格納する。記憶デバイス３７０は、例えばＨＤＤ（Hard  Disk  Drive）やフラッシュメモリデバイスや、ＲＯＭや、ＲＡＭなどである。出力デバイス３８０は、演算デバイス３６０からのデータをユーザへ出力する。出力デバイス３８０は、ディスプレイ、スピーカ、ＬＥＤランプ等である。入力デバイス３９０は、ユーザにより入力されるデータを演算デバイス３６０へ出力する。入力デバイス３９０は、タッチパネル、キーボード、マウス、ボタン等である。バッテリ４６０は、コンピュータ４４０の各部へ電力を供給する。バッテリ４６０の代わりに商用電源が用いられても良い。
【００５０】
演算デバイス３６０は、記憶デバイス３７０に格納されたプログラムに従って処理を実行する。例えば、演算デバイス３６０は、指示処理として、インバータ３２０を動作させることで、歪検出部７の増幅回路１６０及び計測制御回路１７０を動作させる。また、演算デバイス３６０は、取得処理として、質問器３５０を動作させることで、歪検出部７の応答器回路７Ｅを動作させる。また、演算デバイス３６０は、取得処理により得られる識別子や計測データ等のデータを演算する演算処理を実行してもよい。また、演算デバイス３６０は、データを記憶デバイス３７０へ書き込み、記憶デバイス３７０からデータを読み出す。また、演算デバイス３６０は、データに基づく情報を、出力デバイス３７０に表示させる。また、演算デバイス３６０は、入力デバイス３９０からのデータを受け付け、記憶デバイス３７０へ出力する。演算デバイス３６０は、ＣＰＵ等である。
【００５１】
演算デバイス３６０は、入力デバイス３９０への入力に応じて、指示処理を実行し、その後、取得処理を実行する。なお、演算デバイス３６０は、指示処理と取得処理を繰り返し実行してもよい。
【００５２】
指示処理において、演算デバイス３６０は、インバータ３２０を動作させることで、送電コイル３４０から交流電力に応じた磁束を変化させる。歪検出部７において受電コイル７Ｂが磁束を受けると、増幅回路１６０と計測制御回路１７０と応答器回路７Ｅとが動作して計測処理を実行する。これにより、歪検出部７は、検出回路１５０から出力される電圧に基づく計測データを生成し、計測データを不揮発性メモリ１８１へ書き込む。
【００５３】
取得処理において、演算デバイス３６０は、質問器３５０を動作させることで、質問器３５０から質問信号を送信させる。歪検出部７において応答器アンテナ７Ｄが質問信号を受信すると、応答器回路７Ｅが動作して送信処理を実行する。これにより、歪検出部７は、不揮発性メモリ１８１から計測データを読み出し、識別子及び計測データを含む応答信号を送信する。質問器３５０は、応答信号を受信すると、応答信号から識別子及び計測データを取得し、演算デバイス３６０へ送る。演算デバイス３６０は、識別子及び計測データを、記憶デバイス３７０へ書き込み、計測データの演算を実行し、演算結果を出力デバイス３７０に出力させる。応答器回路７ＥとしてＲＦＩＤタグチップを用いることにより、演算デバイス３６０は、個々の応答器回路７Ｅに予め設定された識別子を、対応するボルト１の識別子（ボルトＩＤ）として用いることができる。これにより、制御装置３００は、計測データと共にボルトＩＤを受信することができ、複数のボルト１が存在する場合であっても、取得処理の対象のボルト１を識別することができる。
【００５４】
例えば、演算デバイス３６０は、予め、指示処理と取得処理を実行することで、ボルトＩＤ毎に計測データを取得し、得られた計測データを参照データとして記憶デバイス３７０へ書き込む。その後、演算デバイス３６０は、所定の時間が経過した後、指示処理と取得処理を実行することで、ボルトＩＤと最新の計測データを取得し、演算処理において、記憶デバイス３７０から、取得されたボルトＩＤに対応する参照データを読み出し、参照データに対する最新の計測データの比を算出し、比が、予め設定された比閾値を下回るか否かを判定する。比が比閾値を下回ると判定された場合、演算デバイス３６０は、予め設定された出力情報を出力デバイス３８０に出力させる。出力情報は、文字であってもよいし、画像であってもよいし、色であってもよいし、音であってもよいし、それらの組み合わせであってもよい。これにより、ユーザは、ボルトの緩みを容易に認識することができる。演算デバイス３６０は、出力情報と共にボルトＩＤを、出力デバイス３８０に表示させてもよい。
【００５５】
比に対して予め複数の範囲が設定され、範囲に対応する出力情報が予め設定されてもよい。例えば、３段階の範囲が設定される場合、演算デバイス３６０は、算出された比が３段階のうち最低の範囲内であれば、赤を出力デバイス３８０に表示させ、算出された比が３段階のうち中間の範囲内であれば、黄を出力デバイス３８０に表示させ、算出された比が３段階のうち最高の範囲内であれば、緑を出力デバイス３８０に表示させてもよい。これにより、ユーザは、ボルトの緩みを容易に認識することができる。
【００５６】
また、演算デバイス３６０は、識別子、計測データに基づいて補正データを算出し、補正データを記憶デバイス３７０へ書き込んでもよい。この場合、演算デバイス３６０は、演算処理において、識別子に対応する補正データを用いて計測データを補正する。これにより、ボルト１のばらつきや、抵抗歪ゲージ７Ａのばらつきや、抵抗歪ゲージ７Ａの接着のばらつき等を、ボルト１毎に補正し、判定の精度を高めることができる。
【００５７】
コンピュータ４４０は、ＰＣ、スマートフォン、タブレット端末等の汎用コンピュータであってもよい。これにより、コストを低減できる。また、コンピュータ４４０は、通信デバイスを含んでもよい。コンピュータ４４０が通信ネットワークを介して他のコンピュータに接続されることにより、複数の制御装置３００の計測データや、遠方の計測データを、他のコンピュータで収集することができる。出力デバイス３８０及び入力デバイス３９０は、タッチパネルディスプレイであってもよい。
【００５８】
なお、質問器アンテナ３５３は、通信制御アンテナに相当する。質問器制御回路３５１及び質問器通信回路３５２は、通信制御回路に相当する。
【００５９】
次に制御装置３００の形状について説明する。
【００６０】
図８は、制御装置３００の形状を示す。
【００６１】
制御装置３００は、アンテナユニット４１０と、演算ユニット４２０とを含む。アンテナユニット４１０は、指示処理及び取得処理時に、ユーザにより握られ、ボルト１の歪検出部７に近づけられる。アンテナユニット４１０は、ケーブルを介して演算ユニット４２０に接続されている。アンテナユニット４１０と、演算ユニット４２０は、切り離し可能であってもよい。演算ユニット４２０は、計測結果の表示等の出力を行う。
【００６２】
演算ユニット４２０は例えば、コンピュータ４４０を含む。アンテナユニット４１０は例えば、送電部４３０と、質問器３５０とを含む。
【００６３】
アンテナユニット４１０の形状は、テニスラケット状である。アンテナユニット４１０は、アンテナ部４３０と、グリップ４４０とを含む。グリップ４４０内には、電源３１０と、インバータ３２０と、共振用回路３３０と、質問器制御回路３５１と、質問器通信回路３５２が配置されている。アンテナ部４３０は、支持板４６０と、送電コイル３４０と、質問器アンテナ３５３とを含む。支持板４６０は、グリップ４４０の先端に配置されている。支持板４６０の表面のうち、ボルト１に向ける面を配置面と呼ぶ。送電コイル３４０は、例えば円筒状であり、支持板４６０の配置面上に配置される。送電コイル３４０の開口は、配置面の法線方向に向けられている。質問器アンテナ３５３は、例えば平面状であり、配置面上で、送電コイル３４０の軸上に配置されている。なお、送電コイル３４０の軸がグリップ４４０の軸と平行であってもよいし、他の方向に向けられていてもよい。
【００６４】
なお、送電コイル３４０は、渦巻状（スパイラル）の平面コイルであってもよい。この場合、送電コイル３４０が、配置面上に設けられ、送電コイル３４０の中心に、質問器アンテナ３５３が設けられていてもよい。
【００６５】
制御装置３００をアンテナユニット４１０と演算ユニット４２０に分けることにより、アンテナユニット４１０を小型化及び軽量化でき、操作が容易になる。なお、送電部４３０及び質問器３５０の一部が演算ユニット４２０に設けられていてもよい。例えば、演算ユニット４２０が電源３１０を含んでもよいし、電源３１０の代わりにバッテリ４７０を用いてもよい。これにより、アンテナユニット４１０を小型化及び軽量化できる。
【００６６】
図９は、指示処理及び取得処理におけるボルト１とアンテナユニット４１０の位置関係を示す断面図である。
【００６７】
ユーザは、制御装置を動作させ、グリップ４４０を握り、アンテナ部４３０をボルト１のヘッド３に被せるように、アンテナ部４３０を歪検出部７に近接させる。このとき、制御装置３００は、送電コイル３４０から送電を行うことにより指示処理を実行し、続いて取得処理を実行する。
【００６８】
ここで、送電コイル３４０の内周は、凹状部５又はヘッド３の外周より大きい。これにより、ユーザは、凹状部５を、送電コイル３４０の開口から送電コイル３４０の中空部内に入れることができる。また、質問器アンテナ３５３は、送電コイル３４０の軸上で、送電コイル３４０の中心に対し、送電コイル３４０の開口の反対側に配置されている。これにより、ユーザが、アンテナ部４３０を凹状部５に被せることができる。また、ユーザは、アンテナ部４３０を凹状部５に被せるだけで、送電コイル３４０及び受電コイル７Ｂの位置関係と、質問器アンテナ３５３及び応答器アンテナ７Ｄの位置関係を、容易に保つことができる。送電コイル３４０及び受電コイル７Ｂの間の送電と、質問器アンテナ３５３及び応答器アンテナ７Ｄの間の送電との両方において、効率を高め、信頼性を向上させることができる。なお、凹状部５が送電コイル３４０に囲まれていない状態であっても、受電コイル７Ｂによる受電と、応答器アンテナ７Ｂによる受信は可能である。
【００６９】
この位置関係によれば、送電コイル３４０が受電コイル７Ｂの外側に位置することにより、指示処理において、送電コイル３４０内を通る磁束の一部が受電コイル７Ｂ内を通り、歪検出部７へ電力を供給することができる。また、受電コイル７Ｂが凹部５ａの外側に、ヘッド３の金属ボディから離れて配置されることにより、送電コイル３４０からの磁束は、受電コイル７Ｂと凹部５ａの間を通って、受電コイル７Ｂ内を通るため、効率良くワイヤレス給電を行うことができる。また、受電コイル７Ｂが回路部７Ｃから離れて配置されることにより、回路部７Ｃは凹部５ａ内に収容されることができる。
【００７０】
更にこの位置関係によれば、質問器アンテナ３５３が応答器アンテナ７Ｄに対向することにより、取得処理において、応答器アンテナ７Ｄは、質問器アンテナ３５３からの電磁波を確実に受信することができ、質問器アンテナ３５３は、応答器アンテナ７Ｄからの電磁波を確実に受信することができる。また、質問器アンテナ３５３の電磁波の周波数は、送電コイル３４０からの磁束の周波数より高く、質問器アンテナ３５３の法線方向の電界強度が高くなるため、質問器アンテナ３５３が応答器アンテナ７Ｄに対向することが望ましい。また、この位置関係において、応答器アンテナ７Ｄが受電コイル７Ｂに対し、質問器アンテナ３５３側に配置されることにより、質問器アンテナ３５３と応答器アンテナ７Ｄの間の電磁波が受電コイル７Ｂに遮られることなく伝搬することができる。また、質問器アンテナ３５３と応答器アンテナ７ＤがＵＨＦ帯の電磁波を用いることにより、応答器アンテナ７Ｄ及び応答器回路７Ｅを小型化すると共に通信距離を長くすることができる。また、より低い周波数の電磁波に比べて、周囲の金属の影響を抑えることができる。また、応答器アンテナ７Ｄがヘッド３の金属ボディから離れて配置されることにより、回路部７Ｃはヘッド３の金属ボディ内に収容されることができる。これにより、回路部７Ｃを小型化できる。
【００７１】
なお、送電コイル３４０の開口面から質問器アンテナ３５３までの距離Ｈ１は、ヘッド３の下面から歪検出部７の最高点までの距離Ｈ２よりも長くてもよい。これにより、ユーザがアンテナ部４３０をヘッド３に被せた場合に、送電コイル３４０の開口面が被締結対象物に接しても、質問器アンテナ３５３が歪検出部７に接触することを防ぐことができる。
【００７２】
なお、アンテナユニット４１０は、入力デバイス３９０を含んでもよい。例えば、入力デバイス３９０は、ボタンであり、グリップ４４０の表面に設けられる。この場合、ボタンが押されると、演算デバイス３６０は、指示処理及び取得処理を実行する。
【００７３】
また、アンテナユニット４１０は、電源３１０を含んでもよい。更に、アンテナユニット４１０と演算ユニット４２０の間のケーブルを用いずに、アンテナユニット４１０と演算ユニット４２０の夫々が無線通信回路と電源を含み、無線通信を行ってもよい。この場合、アンテナユニットは、取得処理により取得された識別子及び計測データを、演算ユニット４２０へ送信してもよい。
【００７４】
なお、制御装置３００は、取得処理を実行することにより、歪検出部７から第一の計測データを取得して記憶し、その後、指示処理を実行し、その後、取得処理を実行することにより、歪検出部７から第二の計測データを取得し、演算処理を実行することにより、第一の計測データと第二の計測データの比較や、第一の計測データに対する第二の計測データの割合の算出を実行してもよい。この場合、制御装置３００は、対象のボルト１の過去の計測データを記憶し続けることなく、過去の計測データと現在の計測データを比較することができる。
【００７５】
制御装置３００は、指示処理及び取得処理により、構造物内の複数のボルト１の軸力を算出し、構造物における複数のボルト１の位置情報を用いて、構造物内の複数のボルト１の軸力や判定結果の分布を算出し、その分布を表示してもよい。
【００７６】
ボルト１は、指示処理時に計測データを記憶するため、制御装置３００は、複数のボルト１に対し、連続して指示処理を実行した後、それらのボルトに対し、連続して取得処理を実行し、複数のボルト１のボルトＩＤと計測データを取得してもよい。
【００７７】
また、制御装置３００は、指示処理のための指示処理ユニットと、取得処理のための取得処理ユニットとに分けられていてもよい。この場合、指示処理ユニットは、送電コイル３４０、共振用回路３３０、インバータ３２０を含み、取得処理ユニットは、質問器３５０を含む。例えば、ユーザは、指示処理ユニットを用いて、複数のボルト１に対し、連続して指示処理を実行した後、取得処理ユニットを用いて、それらのボルト１に対し、連続して取得処理を実行してもよい。
【００７８】
制御装置３００は、計測データに基づいて軸力［ｋｇＮ］に相当する値を算出してもよい。この場合、制御装置３００は、ボルト１を締め付けた時の軸力である初期締め付け時軸力Ｆｏを測定して記録し、それから所定のメンテナンス時間が経過した後の軸力Ｆｉを測定し、軸力差Ｆｏ−Ｆｉを算出する。制御装置３００は、軸力差が所定の正の軸力差閾値を上回った場合、ボルト１が緩んでいると判定する。
【００７９】
また、第１被締結対象物１０および第２被締結対象物１１がボルト１を含む複数のボルトにより締結されている場合、制御装置３００は更に、軸力差が所定の負の軸力差閾値を下回ったか否かを判定しても良い。軸力差が負の軸力差閾値を下回った場合、複数のボルトの中のボルト１以外のボルトが緩んで、ボルト１がその負荷を受け持っていると言うことを示している可能性がある。すなわち、ボルト１を用いて周辺の他のボルトが緩んだことを検出することができる。軸力差が負の軸力差閾値を下回った場合、ユーザは、ボルト１以外の全てのボルトを再点検する。これによって、複数のボルトの全てに歪検出部７を付ける必要がないため、コストダウンを図ることができる。
【００８０】
本実施例によれば、指示処理において歪検出部７が不揮発性メモリ１８１に計測データを書き込み、計測データを送信しないことにより、制御装置３００は、指示処理と取得処理を、異なるタイミングで実行することができる。
【００８１】
もし、長時間に亘って送電コイル３４０に電流を流すと、ボルト１の金属ボディや、歪検出部７が発熱する。その時間に比べて、指示処理の時間は、十分に短いため、発熱を防ぐことができる。また、指示処理の後に取得処理を行うことで、ノイズの発生による精度の低下や、誤作動や、応答器回路７Ｅの発熱等、指示処理におけるワイヤレス給電が取得処理に与える影響や、取得処理におけるワイヤレス給電が指示処理に与える影響を防ぐことができ、指示処理と取得処理のそれぞれの動作の信頼性を高めることができる。
【００８２】
応答器アンテナ７Ｄの周波数が、受電コイル７Ｂの周波数より高いことで、ノイズの発生による精度の低下や、誤作動や、応答器回路７Ｅの発熱等、指示処理におけるワイヤレス給電が取得処理に与える影響や、取得処理におけるワイヤレス給電が指示処理に与える影響を防ぐことができる。また、応答器アンテナ７Ｄ及び応答器回路７Ｅを小型化することができる。
【００８３】
また、シャンク２内に穴を開け、その穴に抵抗歪ゲージを貼り付ける場合に比べ、ヘッド３の凹部５ａに歪検出部７を設けることで、製造コストを抑えることができる。また、凹部５ａの底面５Ｂのように、歪が小さい場合であっても、増幅器１６１により歪信号を増幅することで、高い精度で計測することができる。
【００８４】
増幅器１６１は、応答器回路７Ｅによる送信よりも大きい電力を必要とする。指示処理において歪検出部７が計測データを送信しないことで、受電コイル７Ｂからの電力を効率良く増幅器１６１へ供給することができる。増幅に十分な電力を供給することにより、歪が小さい場合であっても、高い精度で計測することができる。
【００８５】
なお、歪検出部７は、不揮発性メモリ１８１の代わりに、揮発性メモリ等、他のメモリを含んでもよい。歪検出部７が、揮発性メモリを含む場合、歪検出部７は、受電回路１１０からの電力を蓄電するコンデンサ等の蓄電回路を含む。この場合、指示処理において、蓄電回路は、受電回路１１０からの電力を蓄電し、計測制御回路１７０が計測データを揮発性メモリへ書き込んだ後、蓄電回路は、揮発性メモリへ電力を供給する。蓄電回路が電力を供給している間に、取得処理が実行されると、応答器制御回路１８３は、揮発性メモリから計測データを読み出し、計測データを制御装置３００へ送信する。
【００８６】
次に、本発明の第２の実施の形態に係るボルト２１について説明する。
【００８７】
なお、第１の実施の形態と同一の部材については同一の番号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。図１０は、第２の実施の形態に係るボルトのヘッド近傍の断面図を示している。
【００８８】
図１０に示すように、本実施の形態ではフランジ６の反対面６Ａの一部にくぼみ部６ｂが形成されている。抵抗歪ゲージ７Ａは、くぼみ部６ｂに接着剤により貼りつけられている。抵抗歪ゲージ７Ａをくぼみ部６ｂに収めることにより、ボルト１の締結時の障害にならないようにしている。実施の形態１と同様、回路部７Ｃは、凹部５ａ内に配置され、受電コイル７Ｂ、応答器アンテナ７Ｄ、応答器回路７Ｅは、凹部５ａ外にヘッド３から離れて配置されている。回路部７Ｃは、凹部５ａ内に配置されている。回路部７Ｃ、受電コイル７Ｂ、応答器アンテナ７Ｄ、応答器回路７Ｅを含む処理部は、樹脂７Ｆにより一体的に構成されている。
【００８９】
また、凹状部５には、凹部５ａとくぼみ部６ｂとを繋ぐ連結溝５ｄが形成されている。抵抗歪ゲージ７Ａと回路部７Ｃとは、連結溝５ｄに沿って配設された信号線７Ｇを介して接続されている。なお、第１の実施の形態において説明したように、フランジ６の最大厚さＴ３（図３）は、ヘッド３の最大厚さＴ２（図３）より小さく構成されている。
【００９０】
第１の実施の形態のボルト１と同様に、ボルト２１が第１、第２被締結対象物１０、１１（図４）を締結した状態では、シャンク２に生じる軸力により、ヘッド３の最大厚さＴ３より薄い厚さを有するフランジ６に応力が集中し、フランジ６がヘッド３の他の部分よりも大きく歪む。換言すれば、ヘッド３の最大厚さＴ３より薄い厚さを有するフランジ６と凹状部５の境界付近に応力が集中し、フランジ６と凹状部５の境界付近が他の部分よりも大きく歪む。
【００９１】
指示処理において制御装置３００が受電コイル７Ｂに向けて磁界を発生させることにより、回路部７Ｃは、フランジ６に生じた歪を抵抗値として検出し、計測データに変換し、不揮発性メモリ１８１へ書き込む。
【００９２】
第１の実施の形態のボルト１と同様に、本実施の形態のボルト２１においても、歪検出部７は、シャンク２の軸力の変化を精度よく容易に検知することができ、ボルト２１の締結状態を的確に把握することができる。フランジ６は、ヘッド３に対し容易に形成することができるので、複雑な作業、作業時間の増加、およびコストの増加を抑制しつつ、締結状態を的確に把握可能なボルト２１を提供することができる。
【００９３】
次に、本発明の第３の実施の形態に係るボルト４１について説明する。
【００９４】
なお、第１の実施の形態と同一の部材については同一の番号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。図１１は、第３の実施の形態に係るボルト４１のヘッド３近傍の断面図を示している。
【００９５】
ヘッド３は、凹状部５よりもヤング率が小さい板バネ４２を備えている。板バネ４２の両端部は、それぞれ凹状部５の自由端（凹部５ａの開口部）に配置されている。また、抵抗歪ゲージ７Ａは、板バネ４２の中央部に接着剤により張り付けられている。板バネ４２は歪部に相当する。そして、板バネ４２および歪検出７は、樹脂７Ｆにより一体に構成されて、凹部５ａに接着剤により固定されている。
【００９６】
本実施の形態においても、上述の実施の形態のボルト１と同様に、ボルト４１が被締結対象物を締結した状態では、シャンク２の軸力により、ヘッド３が被締結対象物側に引っ張られる。その結果、底板５Ｃおよびフランジ６が大きく歪み、凹状部５の自由端が、シャンク２の中心軸に向かって変位する（歪む）。この凹状部５の自由端の変位（歪み）により、板バネ４２の両端が互いに近づくように押されて、板バネ４２は歪む。すなわち、板バネ４２は、鋼材からなるヘッド３よりもヤング率が小さく、板バネ４２の両端が互いに近づくように変形するので、凹状部５の歪みと比較して大きく歪む。このように、板バネ４２は、凹状部５の歪に応じて歪むように、凹状部５に設けられている。
【００９７】
そして、板バネ４２の中心部の歪が抵抗歪ゲージ７Ａにより検出される。第１の実施の形態と同様に、指示処理において制御装置３００が受電コイル７Ｂに向けて磁界を発生させることにより、回路部７Ｃは、抵抗歪ゲージ７Ａの抵抗値を計測データに変換し、不揮発性メモリ１８１へ書き込む。
【００９８】
第１の実施の形態のボルト１と同様に、本実施の形態のボルト４１においても、歪検出部７は、シャンク２の軸力の変化を精度よく容易に検知することができ、ボルト４１の締結状態を的確に把握することができる。
【００９９】
また、図１２に示すように、第３の実施の形態のボルト４１において、６角柱状の凹状部５の一の側壁と、当該一の側壁の反対側に位置する他の側壁とにそれぞれスリット５ｆを形成しても良い。かかる構成により、凹状部５の自由端の変位をより大きくすることができ、板バネ４２の歪みをより大きくすることができる。その結果、抵抗歪ゲージ７Ａの軸力の変化に対する感度を、より大きくすることができ、ボルト１の締結状態をより的確に把握することができる。なお、図１２においては、板バネ４２のみを示し、歪検出部７の図示を省略している。
【０１００】
次に、本発明の第４の実施の形態に係るボルト６１について説明する。
【０１０１】
なお、第１の実施の形態と同一の部材については同一の番号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。図１３は、第４の実施の形態に係るボルト６１のヘッド３近傍の断面図を示している。
【０１０２】
本実施の形態のボルト６１においては、凹部５ａから、シャンク２の軸に沿ってシャンク２内に達する穴２ａが設けられている。抵抗歪ゲージ７Ａは、シャンク２の軸に平行に配置され、穴２ａの内壁面に接着される。これにより、シャンク２の軸力を精度良く計測することができる。
【０１０３】
また、前述の各実施の形態において、歪検出部７は、箔ゲージであったが、半導体ゲージであっても良いし、印刷により検出回路を底板５Ｃ、フランジ６に形成しても良い。
【符号の説明】
【０１０４】
１、２１、４１、６１  ボルト
２  シャンク
３  ヘッド
５Ｃ  底板
５  凹状部
６  フランジ
７  歪検出部
４２  板バネ
３００  制御装置
【図１】
2016185578.tif 000003
【図２】
2016185578.tif 000004
【図３】
2016185578.tif 000005
【図４】
2016185578.tif 000006
【図５】
2016185578.tif 000007
【図６】
2016185578.tif 000008
【図７】
2016185578.tif 000009
【図８】
2016185578.tif 000010
【図９】
2016185578.tif 000011
【図１０】
2016185578.tif 000012
【図１１】
2016185578.tif 000013
【図１２】
2016185578.tif 000014
【図１３】
2016185578.tif 000015
【国際調査報告】
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