(57)【要約】【課題】緩みの監視や検出が容易な螺子締結体および螺子締結体の緩み検出方法を提供する。【解決手段】螺子部品１が被締結体２に締結された螺子締結体であって、螺子部品１と被締結体２との接合部に、励起光によって発光する蛍光色素が包含された下塗り層３が形成された補助部材８が介挿されたうえに、この補助部材８が介挿された螺子部品１と被締結体２との接合部外縁に前記励起光の透過を阻止する遮光剤が包含された上塗り層４が形成されていることを特徴とする螺子締結体、および、この螺子締結体に励起光６を照射して，上塗り層４に発生した亀裂５を通して下塗り層３を発光させることを特徴とする被締結体の緩み検出方法。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
螺子部品が被締結体に締結された螺子締結体であって、螺子部品と被締結体との接合部外縁に、励起光によって発光する蛍光色素が包含された下塗り層と、この下塗り層の上に前記励起光の透過を阻止する遮光剤が包含された上塗り層が形成されていることを特徴とする螺子締結体。
【請求項２】
螺子部品が被締結体に締結された螺子締結体であって、螺子部品と被締結体との接合部に、励起光によって発光する蛍光色素が包含された下塗り層が塗布された補助部材が介挿されたうえに、この補助部材が介挿された螺子部品と被締結体との接合部外縁に前記励起光の透過を阻止する遮光剤が包含された上塗り層が形成されていることを特徴とする螺子締結体。
【請求項３】
上塗り層を，下塗り層よりも低延性で脆弱なものした請求項１または２に記載の螺子締結体。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかの螺子締結体において、この螺子締結体に励起光を照射して，上塗り層に発生した亀裂を通して下塗り層を発光させることを特徴とする被締結体の緩み検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、緩みの監視や検出が容易な螺子締結体および螺子締結体の緩み検出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  螺子締結とは、ボルト・ナットなどの螺子部品を用いて複数の被締結体を結合する方法の総称であり、本明細書においては、このように構成される構造の全体または一部を螺子締結体という。螺子締結の信頼性向上には、螺子部品の機械的強度、延性のほかに、緩みのない締め付け方法が必要とされる。しかしながら、機械部品などの螺子締結体においては、地震や振動などの応力が繰り返されて、経年的に緩みが発生するおそれがある。螺子締結体に緩みが発生すると、応力が一か所に集中して構造物が破壊する危険性があるので、定期的に緩みを監視する必要がある。特に、送電鉄塔用のボルト・ナットには防錆上、溶融亜鉛メッキが施されており、ナットの嵌合を考慮してボルト・ナット間の隙間が大きくなっている。さらに、被締結体にも防錆上溶融亜鉛メッキや防錆塗料が施されているので、溶融亜鉛メッキや防錆塗料の腐食が進むと螺子締結体が緩むことが考えられる。このために、簡便にして迅速な螺子締結体の緩み検出法が求められている。【０００３】  螺子締結体の緩みを検出する方法として、特許文献１、２に開示されたものがある。特許文献１のものは、ボルト中に歪みゲージを埋設して、この歪みゲージで軸力を監視するものである。しかしながら、この方法においては、すべてのボルトに歪みゲージを埋設する必要があるうえに、それぞれのボルトについて電源を用意する必要があるので、レールや送電鉄塔などの多数の螺子締結体の緩み検出には実際的な方法ではない。【０００４】  また、特許文献２に記載の方法においては、ボルト頭部頂面にスリット状の検査光を照射し、この検査光によって形成された縞状の光像と、既知の基準線とのずれを求め、このずれの大きさによってボルトの緩みを検出する。しかし、このものにおいては、高い精度をもって緩みを検出できるものの、ずれの測定に時間を要し、大量のねじ締結体の緩み検出法として実用的な方法であるとはいいがたい。【０００５】
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−３４７３４９号公報
【特許文献２】特開２００６−３１７２８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  以上のような従来技術の問題に鑑み、本発明は、緩みの監視や検出が容易な螺子締結体および螺子締結体の緩み検出方法を提供するためになされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】  上記の課題を解決するためになされた本発明の螺子締結体は、螺子部品が被締結体に締結された螺子締結体において、螺子部品と被締結体との接合部外縁に励起光によって発光する蛍光色素が包含された下塗り層と、この下塗り層の上に前記励起光の透過を阻止する遮光剤が包含された上塗り層が形成されていることを特徴とするものである。【０００９】また、本発明の螺子締結体は、螺子部品が被締結体に締結された螺子締結体において、螺子部品と被締結体との接合部に、励起光によって発光する蛍光色素が包含された下塗り層が塗布された補助部材が介挿され、この補助部材が介挿された螺子部品と被締結体との接合部外縁に前記励起光の透過を阻止する遮光剤が包含された上塗り層が形成されていることを特徴とするものである。【００１０】  上記した発明において、上塗り層を，下塗り層よりも低延性で脆弱なものすることができる。【００１１】  また、本発明の螺子締結体の緩み検出方法は、使用に供した上記のような螺子締結体において、この螺子締結体に励起光を照射して，上塗り層に発生した亀裂を通して下塗り層を発光させることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】  請求項１に係る螺子締結体においては、螺子締結体に緩みが発生したときに上塗り層には亀裂が発生するので、この亀裂を通して下塗り層を紫外線などの励起光により発光させるので、大量の螺子締結体の緩みを目視で簡便に検査することができるという大きな利点がある。なお、当然ながら、下塗り層，上塗り層の形成によって、緩み止め効果をもたせるのみならず耐食効果をももたせることができる。【００１３】  請求項２に係る発明は、螺子部品と被締結体との接合部に、励起光によって発光する蛍光色素が包含された下塗り層が塗布されたワッシャーなどの補助部材を介挿し、この補助部材が介挿された螺子部品と被締結体との接合部外縁に遮光剤が包含された上塗り層を形成するので、組立て現場での塗装を一回として緩みの検出が可能な螺子締結体を効率的に構成することができる。【００１３】  請求項３に記載の発明は、上塗り層を，下塗り層よりも低延性で脆弱なものとしたので、螺子締結体に緩みが発生したときに上塗り層のみに亀裂を発生させて、この亀裂を通った励起光により下塗り層を鮮明に発光させることができる。したがって、高所や危険部位などの螺子締結体の緩みを遠方から視認することができる。特に、請求項１の発明において、上塗り層を下塗り層よりも低延性で脆弱なものとするのが望ましい。【００１５】  請求項４に係る発明は、使用に供した螺子締結体に励起光を照射して，上塗り層に発生した亀裂を通して下塗り層を発光させるので、紫外線などを照射するだけで、緩みの発生した螺子締結体を迅速かつ簡便にして一度に大量の検査を行うことができるという大きな利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態の螺子締結体を示す断面図である。
【図２】第１の実施形態において、上塗り層の亀裂を通して下塗り層を発光させた螺子締結体の断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態の螺子締結体を示す断面図である。
【図４】第２の実施形態において、上塗り層の亀裂を通して下塗り層を発光させた螺子締結体の断面図である。
【図５】緩みのない螺子締結体（ａ）と緩みのある螺子締結体（ｂ）に紫外線を照射したときの状態を示す外観写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】  以下に、本発明の螺子締結体および螺子締結体の緩み検出方法を詳細に説明する。
【００１８】  図１〜２は、本発明の第一の実施形態を説明する図である。図１は、螺子部品１を被締結体２に螺着した状態の螺子締結体を示す断面図であって、被締結体２に螺子部品１が螺着されている。この螺子部品１と被締結体２の接合部外縁には、励起光によって発光する蛍光色素が包含された下塗り層３が形成され、さらにこの下塗り層３の上に励起光の透過を阻止する遮光剤が包含された上塗り層４が形成されている。被締結体２としては、送電鉄塔、鉄道レール、鉄橋などの構造物やさまざまの機械設備が想定される。また、螺子部品１としては、ボルト・ナット、各種のねじが想定される。もちろん、螺子部品１と被締結体２の間にはワッシャーなどの補助部材が介在してもよい。
【００１９】  下塗り層３には、紫外線などの励起光によって発光する蛍光色素が包含されている。一方、上塗り層４には、励起光を吸収したり散乱したりする遮光剤が包含されている。また、上塗り層４は下塗り層３より低延性で脆弱なものであるのが望ましい。こうすることによって、小さな緩みが発生したときにも、上塗り層４のみに亀裂を発生させることができる。
【００２０】  図１に示す亀裂発生のない通常の状態においては、励起光は上塗り層４内の遮光剤により透過を妨げられるので、下層の下塗り層３まで到達せず、よって、下塗り層３が発光することはない。
【００２１】  しかしながら、図２に示すごとく、螺子締結体に機械振動や地震などによって緩みが発生した場合には、上層である脆弱な上塗り層４には亀裂５が発生するが、下層である比較的柔軟な下塗り層２は単に延びるだけで亀裂５は発生しない。このような状態において、紫外線などの励起光６を照射すると、励起光６は亀裂５内を通過して、亀裂５の下側の下塗り層４に到達するので、この部分は蛍光色素によって発光部７が発光することができる。発光は青白色などの鮮明な色彩を呈するので、暗所においても作業者は容易に亀裂５を発見して、螺子締結体に緩みが発生したことを検出することができる。なお、発光の色彩は蛍光顔料を変更することによって、赤色、緑色、黄色など適宜な色彩とすることができる。
【００２２】  図３〜４には、本発明の第二の実施形態を示す。この実施形態においては、螺子部品１と被締結体２との接合部に、ワッシャーなどの補助部材８が介挿されている。この補助部材８の外面には励起光によって発光する蛍光色素が包含された下塗り層３が塗布されている。そして、この補助部材８が介挿された螺子部品１と被締結体２との接合部外縁に、励起光の透過を阻止する遮光剤が包含された上塗り層４が形成されている。すなわち、補助部材８の下塗り層３を包み込んで上塗り層４が被締結体２と螺子部品１との接合部外縁に形成されている。下塗り層３が形成された補助部材８を組立て現場外で予め作製しておくことにより、現場での下塗り層３の乾燥に要する時間を省略することができる。上塗り層４を形成後は単に自然に乾燥させればよい。したがって、螺子締結体の組み立てに要する時間を大幅に低減できるという大きな利点がある。なお、第２の実施形態においては、上塗り層４は下塗り層３より必ずしも低延性で脆弱なものとする必要はない。
【００２３】  以上のように構成したものにおいても、図４に示すように、螺子締結体に緩みが発生した場合には、上層である上塗り層４には亀裂５が発生するが、下層である下塗り層３には亀裂５は発生しない。このような状態において、励起光６を照射すると、励起光６は亀裂５内を通過して、亀裂５の下側の下塗り層３に到達するので、この部分は蛍光色素によって発光部７が発光することができる。したがって、検査員は螺子締結体に緩みが発生したことを検出することができる。
【００２４】  以下に本発明をさらに詳細に説明する。
下塗り層３は、高い延性を有する高弾性であって、緩みが発生したときにも亀裂５の発生しないことが望ましい。このような下塗り層３を形成するための塗料として、エチレン酢酸ビニルコポリマー系、アクリルポリマー系、酢酸ビニルホモポリマー系、ポリウレタン系、ＳＢＲ系の水性弾性塗料および各種の水性エマルジョン塗料（酢酸ビニル系、スチレン−ブタジエン系およびアクリル系等の水性弾性塗料）を適宜使用すればよい。これらの塗料は可塑剤を添加することによって延性、弾性を調整することができる。可塑剤として、フタル酸エステル、リン酸エステルグリコール類、エポキシ系可塑剤などが挙げられる。なお、塗料には、耐候性、耐熱性、難燃性等を有する添加剤を構造物の機能に合わせて適宜添加することができる。また、紫外線硬化型塗料を用いてもよいことは言うまでもない。
【００２５】  ここで、下塗り層３には、励起光の照射によって発光する蛍光色素が包含されていることが必要である。なお、励起光として、紫外線又は波長が５００ｎｍ以下の青色系可視光を用いることができる。波長が５００ｎｍを超えて長い場合には、蛍光色素を発光させることができない。紫外線の光源として、紫外線ランプや紫外線ＬＥＤなどを用いることができ、青色系可視光の光源として、青色のＬＥＤライトを用いることができる。
【００２６】  蛍光色素とは、蛍光顔料および蛍光染料の総称である。蛍光顔料として、蓄光材、蛍光材が挙げられ、蛍光染料として、蛍光増白材が挙げられる。蓄光材として、アルミナ系酸化物の無機顔料を使用することができるし、各種希土類系蓄光材（アルミン酸ストロンチウム＋ユーロピウム、ネオジムドープ、アルミン酸カルシウム＋ユーロピウム，ジスプロシウムドープなど）や、硫化亜鉛＋銅ドープなどを用いることができる。
【００２７】  また、蛍光材とは、励起光に刺激されて蛍光を発光し、刺激を停止すると発光が止まるものであって、この蛍光材として、例えば、フルオレセイン系、スチルベンゼン系、各種希土類蛍光材や、バリウム、ストロンチウム、亜鉛などの硫化物が例示される。
【００２８】  蛍光増白材とは、太陽光線の中の紫外線を選択的に吸収し、これを目に見える紫〜青色の可視光に変え、放射させる能力を持ったものであって、この蛍光増白材として、例えば、ジアミノスチルベンジルスルホン酸誘導体系、ビススチリルビフェニル誘導体系、クマリン誘導体系、ピラゾロン誘導体系、ビスベンゾオキサゾール誘導体系、ナフタルイミド誘導体系等の一般的な蛍光増白材を使用することができる。
【００２９】  下塗り層３に対して、上塗り層４は低延性で脆弱なものであるのが望ましい。このような上塗り層４を形成する塗料として、例えばカルボキシル基、エポキシ基、水酸基及びアルコキシシリル基等をビヒクル成分とする塗料、あるいは基体樹脂に硬化剤の配合比率を大きくしたり、顔料含有濃度を高くしたり、さらには架橋性官能基量を多くして架橋点を多くするなどの手法によって得られる塗料を用いることができる。
【００３０】  上塗り層４には、励起光の透過を遮蔽する遮光剤が混入されていることが必要である。遮光剤として紫外線吸収剤、紫外線散乱剤などを用いることができる。紫外線吸収剤として、メトキシケイヒ酸オクチル、オキシベンゼン、ｔ−ブチルメトキシジベンゾイルメタンなどが例示される。紫外線散乱剤として、酸化チタンや酸化亜鉛が挙げられる。これらの紫外線吸収剤、紫外線散乱剤は、青色系可視光を遮蔽する効果をも有することがある。
【００３１】  塗料を塗布する方法として、例えば、噴霧コート法、ローラーコート法、刷毛塗り法、ディッピング法などの各種の方法を構造物の形状に対応して適宜選択することができる。塗布後は、常温乾燥、または４０〜２００°Ｃで加熱乾燥することで塗布層を形成することができる。
【実施例】
【００３２】  本発明の螺子締結体において、緩みの検査は、発光が視認しやすい夜間とか暗所において特に有効である。夜間や暗所においては、小型の懐中電灯型の紫外線ライトでも十分である。したがって、工場内の機械設備の点検においては、懐中電灯型の紫外線ライトを用いて、簡便に緩み監査を行うことができる。【００３３】  しかしながら、送電鉄塔などの大構造物における検査は、危険性を考慮して明るい昼間に行われることが多い。また、高所であるので、比較的遠距離からも発光部が視認できる必要がある。このような場合には、開発した３６５ｎｍ又は３８５ｎｍ波長のバッテリー併用型６０Ｗ  ＬＥＤ紫外線照射器を用いて検査を行う。本器は、５０ｍまでの遠方照射が可能である。以下にその実施例を示す。【００３４】  図５（ａ），（ｂ）は螺子締結体の要部拡大写真である。図５（ａ）は、螺子締結体に緩みが発生していない状態を示す。螺子部品１と被締結体２との間には、視認しにくいが、下塗り層３と上塗り層４が形成されている。緩みのないこの状態では、上記ＬＥＤ紫外線照射器を用いて紫外線を照射しても、下塗り層３に紫外線が到達できないので、発光が生ずることはない。【００３５】  しかし、図５（ｂ）では、緩みが発生して、脆弱な上塗り層４に多数の亀裂５が発生している。この状態で日光のある明所においてＬＥＤ紫外線照射器を用いて紫外線を照射すると、亀裂５を介して紫外線が下塗り層３に到達して鮮やかな発光が生じた。図では、中央の白色部分が発光部７である。したがって、検査員は螺子締結体に緩みが発生したことを検知して、速やかに対策を講ずることができる。しかしながら、従来の懐中電灯型の紫外線ライトでは、輝度のある発光が得られず、亀裂５の検出がしにくいものであった。【００３６】  また、送電鉄塔、鉄鉱、化学、石油などの大型構造物の検査には、飛行ロボット、ドローンを用いて、検査を行うことができる。すなわち、ドローンで螺子締結体に紫外線を照射して撮影を行う。同時に画像データを取得して、この画像データをオペレータに転送する。こうすることによって、オペレータは緩みの発生した螺子締結体を抽出することができるので、速やかに対策を講ずることができる。また、取得した画像データは人工知能ＡＩを利用した解析ソフトを用いることで、緩みの判別の自動化処理も可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３７】  以上のように、本発明に係る螺子締結体は、暗所においても明所においても、また、高所においても緩みの検出を迅速かつ大量に行うことができるので、産業の発展に貢献すること大なるものである。
【符号の説明】
【００３８】１  螺子部品、２  被締結体、３  下塗り層、４  上塗り層、５  亀裂、６  励起光、７  発光部、８  補助部材、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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