(57)【要約】【課題】ボルトの締め忘れは後で大事故につながる恐れがあり、確実に防止したいが、外見上はわからず、後で検査を行う方法もない。簡単で作業時に手間がかからず、確実にボルトの軸力管理ができる方法。【解決手段】ボルトに歪ゲージを埋め込み、ダイレクトにボルトの軸力を測定する。同時にボルト内にマイクロチップを埋め込み、そのボルトの固有番号を読み取る。この方法によれば、安全で確実にボルトの軸力施工管理が行える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボルトの内部に軸力計測用の歪ゲージを固着した軸力測定用のボルトにおいて、ボルトの歪ゲージ回路と固有番号を記憶する回路の電源を共有し、歪ゲージへ軸力測定のため、電力を供給した際に、固有番号を有線で同時に出力し、確実にボルトの軸力測定と固有番号の対応が出来ることを特徴とする軸力管理ボルト。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明はボルトの締結状態を管理する方法及び装置に関する。
【背景の技術】
【０００２】鉄骨構造物間の接続は一般的にボルトが使われる。ボルトの締結に関しては締結担当者のミスにより、締め忘れの可能性が否定できない。しかしながら、後で多数のボルトの締結状態を検査するのは至難の業で、外見からは判定できず、しかし放置すると大事故に発展する可能性があり、過去、いろいろな技術が提案されている。
【０００３】特許文献１は歪ゲージをボルトに埋め込み、ボルト締め込み時にボルトの軸力を測定するものである。また、特許文献２はボルトを特定するため、ＲＦＩＤをボルトに貼り付け、その固有番号を非接触で読み取る技術である。
【特許文献１】実開平６−３４７３４９号公報
【特許文献２】特開２００７−１９９８６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】ところが、過去の技術ではボルトの軸力測定と、ＲＦＩＤによるボルトの固有番号の読み取りが別の次元で行われており、必ずしも今計測している軸力と固有番号の読み取りが同じ次元で行われていない。【０００５】例えば、ＲＦＩＤで読みとる場合、非接触なので測定しているボルト以外の近辺のボルトの固有番号を読み取っている可能性がある。ボルトの締結状態の管理を確実に行うにはこのような読み取りの曖昧さを排除する事が必要である。また、ＲＦＩＤは電波の性質上、ボルト等の金属表面に貼ると電波の送受信が困難になる場合もある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】本発明は以上の課題を解決するためのものであり、ボルトの内部に軸力計測用の歪ゲージを固着した軸力測定用のボルトにおいて、ボルトの歪ゲージ回路と固有番号を記憶する回路の電源を共有し、歪ゲージへ軸力測定のため、電力を供給した際に、固有番号を有線で同時に出力し、確実にボルトの軸力測定と固有番号の対応が出来ることを特徴とする軸力管理ボルトである。【０００７】ボルトの軸力測定はトルクレンチやその他の外部の計測では正確な値が測定できず、どうしてもボルト内部の軸力による変形を測定するしか方法がない。
変形の測定はコスト、精度から歪ゲージをボルトに埋め込むのが最善の方法である。歪ゲージは変形による抵抗値の値を計測するものであり、外部から電力の供給が必要になる。【０００８】電力の供給が可能であれば、固有番号読み取り機構は最も安価で確実なＩＣチップに固有番号を記録する事ができる。そのため不安定なＲＦＩＤによる無線に送受信を行う必要がなく、有線で確実に固有番号を受け取ることができる。
【発明の効果】
【０００９】ボルトの軸力測定時に、同時に電源が供給され、ボルトの固有番号を同じ回路から読み取ることができ、管理上、他のボルトの固有番号を読み取る可能性はなく、確実にボルトの軸力管理が行える。【００１０】この軸力管理ボルトに軸力読み取り記録機を装着すれば、現場で軸力を測定しながらレンチでボルトを締めつける事が可能で、規定の軸力になった時点で締め付けを完了する事ができる。【００１１】その時、軸力読み取り機のメモリーにはボルト締め付け日時、ボルト固有番号、最大軸力が記録されている。工事完了後、工事管理者はこのメモリーのデータを別の媒体に移し、完全な工事記録として保存することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】次に本発明の最良形態を図面を参照して説明する。
図１は軸力管理ボルト１と軸力記録表示機４が合体された図である。軸力管理ボルト１はボルトの中心部に穴をあけ、歪ゲージ３を樹脂で封入固着し、リード線を軸力管理ボルト１の上面に配置したコネクターアセンブリー２に接続されている。【００１３】軸力管理ボルト１を締めつけていくと、ボルトのネジ部と頭部が上下に引っ張られ、同時に内部に固着された歪ゲージも引っ張られ、伸びる。歪ゲージは引っ張られると抵抗値が変化し、ボルトの伸びと抵抗値の変化がほぼ比例し、事前にボルトに加えた軸力と抵抗値の変化の関係を把握しておけば、ボルトの軸力を測定できる。【００１４】また、金属は温度により伸び縮みがあるが、ボルトの温度抵抗系数と歪ゲージの温度抵抗系数を逆になるように選べばそれぞれが相殺され、温度による影響が補償される。【００１５】図３は軸力管理ボルトを上面から見た図である。形状的にレンチの機械的な範囲内の収まっており、ボルトを締めるときの支障にはならない。またボルトの回転と共に軸力記録表示機３７も回転し、ケーブルが捻じれることもない。【００１６】図２は軸力管理ボルトのコネクターアセンブリー２の部分拡大図である。ボルト上部に穴をあけ、コネクターアセンブリー基板１０の下部に歪ゲージからの２本の線がハンダ付けされ、４個のコネクターソケット８が取り付けられている。
このコネクターソケットは軸力記録表示機のオスピンを受け入れるようになっている。図４のコネクターアセンブリー２１はボルト内全体の回路構成である。
ボルト上に取り付けた基板上には固有番号記録用マイクロチップ２８、歪ゲージ用抵抗２３が取り付けられている。またコネクターピンを経由して軸力記録機の接続される。【００１７】図４は軸力管理ボルトのシステム構成図である。軸力記録表示機３７は電源供給用ピン３８、歪ゲージデータ取り込み用ピン３９、マイクロチップ用データ取り込みピン４０、グランド端子４１、Ａ／Ｄ変換機３１、電源３０、ＣＰＵ３５、時計３２、メモリー３３、表示器３４、外部出力端子３６で構成されている。
以降、軸力管理ボルトのシステムについて詳しく説明する。【００１８】軸力管理ボルトは通常は上面が平らで、基板が見えているだけで他のボルトと何ら変わりがない。ボルト締め付け時に軸力記録表示機３７をとりつけると、電源ピン３８を経由して電源が軸力管理ボルト２１に供給される。【００１９】電源はまず抵抗２３を経由して歪ゲージに供給される。歪ゲージは軸力に応じて伸縮し、歪ゲージ出力ピン２５には歪ゲージの抵抗に応じた電圧が出力される。例えば、電源に３Ｖの電圧を供給し、抵抗２３が８８０オーム、歪ゲージ２２が１２０オームの場合、オームの法則により０．４Ｖの電圧が出力される。ボルトに軸力をかけることにより、この０．４Ｖの電圧が変化する。【００２０】また、コネクターアセンブリーには固有番号記録用マイクロチップ２８が搭載されている。マイクロチップ２８は例えばワンチップマイクロコンピュータで、電源が投入されると、予め記録された固有番号が一定の間隔でシリアル信号でアウトプットされる。【００２１】この信号は以前から使われている調歩同期方式で、例えば９６００ｂｐｓ、８ビット等の信号である。固有番号は例えば１０桁の英数字で最初の４桁が製造者ＩＤ、後の６桁がシリアル番号とする。この番号は後、製造ロット番号、製造日、納入先等の情報をデータベースで管理する事ができる。【００２２】軸力記録表示機３７をボルトに装着した時、まず軸力記録表示機３７はマイクロチップからの固有番号を受ける。次に歪ゲージからの電圧をＡ／Ｄコンバータで読み取り、デジタル信号に変換する。この時はまだ軸力がかかっていないので、軸力がかかるのを待つ。ボルトを締め付けていくと軸力がかり、表示器に軸力が表示される。規定に軸力になると締め付けを終了する。【００２３】軸力記録表示機３７をボルトから抜くとボルトからの固有番号出力が止まるので、軸力記録表示機３７は締め付け完了とみなし、それまでの最大軸力と、その時の時間を時計３２から読み、メモリーに記録する。メモリーはフラッシュメモリーで、電源を落しても消えない。【００２４】記録したデータは軸力記録表示機３７の固有番号を含めて、インタフェースピン３６からのダウンロードコマンドにより、外部に出力される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施の形態に係る軸力管理ボルトに軸力記録表示機が装着された状態の図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る軸力管理ボルトのコネクターアセンブリーの拡大図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る軸力管理ボルトの上面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る軸力管理ボルトのブロックダイヤグラムである。
【符号の説明】１  軸力管理ボルト
２  軸力管理ボルトコネクターアセンブリー部
３  歪ゲージ
４  軸力記録表示機
５  表示器
８  コネクターオスピン
９  コネクターメスソケット
１０  コネクターアセンブリー基板
１１  歪ゲージリード線
２１  軸力管理ボルト内部構成
２２  歪ゲージ
２３  抵抗
２４  電源ピン
２５  歪ゲージ出力ピン
２６  固有番号出力ピン
２８  マイクロチップ
２９  グランドピン
３０  電源
３１  Ａ／Ｄ変換機
３２  時計
３３  メモリー
３４  表示器
３５  ＣＰＵ
３６  出力端子
３７  軸力記録表示機
３８  電源ピン
３９  歪ゲージ出力ピン
４０  固有番号入力ピン
４１  グランドピン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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