(57)【要約】【課題】本発明は、締結具の締結状態の経時的変化を把握し得る新規な締結状態監視方法、及び締結状態監視キットを提供することを目的とする。【解決手段】  締結具２として、磁気センサ３０を備えた集積回路３が設けられてなるものを用い、前記締結具２を締結した後、地磁気を感知することによって、前記磁気センサ３０に定められた測定方向が臨む方向を算出し、算出され方向に基づく情報の経時的な変移によって、前記締結具２の締結状態を評価する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
雄ネジ又は雌ネジを有する締結具の締結状態を監視するための方法であって、
前記締結具として、磁気センサを備えた集積回路が設けられてなるものを用い、
前記締結具を締結した後、
地磁気を感知することによって、前記磁気センサに定められた測定方向が臨む方向を算出し、
算出された方向に基づく情報の経時的な変移によって、前記締結具の締結状態を評価することを特徴とする締結状態監視方法。
【請求項２】
請求項１に記載の締結状態監視方法において用いられる締結状態監視キットであって、
磁気センサを備えた集積回路が設けられてなる一ないし複数の締結具と、
前記集積回路から送信された信号を受信する受信装置と、
を具備することを特徴とする締結状態監視キット。
【請求項３】
請求項２に記載の締結状態監視キットにおいて、
前記集積回路に、締結初期の締結状態を記憶する記憶手段が更に備えられてなる締結状態監視キット。
【請求項４】
請求項２又は３に記締結状態監視キットにおいて、
複数の締結具それぞれに対し、個々を認識し得る識別符号が付与されてなる締結状態監視キット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、締結具の締結状態を監視するための締結状態監視方法、及び締結状態監視キットに関する。
【背景技術】
【０００２】
線路、高速道路、高層ビル、電波塔、鉄塔、風力発電用風車などの土地に定着される工作物を構築するにあたっては、ボルトやナット等の締結具が用いられるが、係る締結具に緩みが生じると倒壊や崩落、脱線などの重大事故を招くおそれがある。
【０００３】
そのため、この種の工作物に対して締結された締結具については、定期的に締結状態を確認する点検作業が不可欠であり、係る点検作業によって緩みなどが生じている締結具が発見され次第、締結具を締め直す必要がある。
【０００４】
現在、この点検作業は、目視や打音検査などの人的作業によって行われているのが実情であるが、締結具に生じた僅かな緩みを、作業員の感覚のみによって発見することは非常に困難であると言わざるを得ない。
【０００５】
そのため最近では、ネジ等の締結具を締結する際に、前記締結具の締結軸力に応じて閉成・開成が切り換わるスイッチと、前記スイッチの閉成・開成状態に応じて応答するＲＦタグとを備えた部品管理具を介在させ、前記締結具の締結軸力の変化を前記ＲＦタグからの応答情報にて読み取り、もって、前記締結具の締結状態を監視する手段が開発されている（例えば、下記特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９‐６４１１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記特許文献１に開示された手段では、前記締結具の僅かな緩みによって前記スイッチが速やかに切り換わるように設計することが困難であり、必ずしも前記締結具に生じた僅かな緩みを的確に把握し得る手段とは言い得ないものであった。
【０００８】
本発明は、前記技術的課題に鑑みて完成されたものであり、締結具の締結状態の経時的変化を把握し得る新規な締結状態監視方法、及び締結状態監視キットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記技術的課題を解決するために、本発明の締結状態監視方法は、雄ネジ又は雌ネジを有する締結具の締結状態を監視するための方法であって、前記締結具として、磁気センサを備えた集積回路が設けられてなるものを用い、前記締結具を締結した後、地磁気を感知することによって、前記磁気センサに定められた測定方向が臨む方向を算出し、算出された方向に基づく情報の経時的な変移によって、前記締結具の締結状態を評価することを特徴とする（以下、「本発明方法」と称する。）。
【００１０】
本発明の締結状態監視キットは、前記本発明方法において用いられるものであって、磁気センサを備えた集積回路が設けられてなる一ないし複数の締結具と、前記集積回路から送信された信号を受信する受信装置と、を具備することを特徴とする（以下、「本発明キット」と称する。）。
【００１１】
本発明キットにおいては、前記集積回路に、締結初期の締結状態を記憶する記憶手段が更に備えられてなるものが好ましい態様となる。
【００１２】
本発明キットにおいては、複数の締結具それぞれに対し、個々を認識し得る識別符号が付与されてなるものが好ましい態様となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、締結具の締結状態を好適に把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、実施形態１に係る本発明キットにおける締結具を示す斜視図と、受信装置を示す正面図である。
【図２】図２（ａ）、及び（ｂ）は、前記締結具を断面状態にて示す平面図、及び側面図であり、図２（ｃ）は、集積回路の構成を示す模式図である。
【図３】図３は、前記受信装置の構成を示す模式図である。
【図４】図４（ａ）は、工作物に締結された前記締結具の締結状態を測定している様子を一部断面状態にて示す模式図であり、図４（ｂ）は、前記受信装置のモニターに表示された初期締結状態を示す模式図である。
【図５】図５（ａ）、（ｂ）は、前記受信装置のモニターに表示された締結状態を示す模式図である。
【図６】図６（ａ）は、実施形態２に係る本発明キットを示す斜視図であり、図６（ｂ）は、集積回路の構成を示す模式図である。
【図７】図７（ａ）は、線路の構築の際に締結された前記締結具を示す平面図であり、図７（ｂ）は、前記受信装置のモニターに表示された初期締結状態を示す模式図である。
【図８】図８（ａ）、（ｂ）は、前記受信装置のモニターに表示された締結状態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明するが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。
【００１６】
［実施形態１］
＜本発明キット１＞
図１に、実施形態１に係る本発明キット１を示す。前記本発明キット１は、締結具２と、受信装置４と、を具備する。
【００１７】
前記締結具２は、六角柱状の頭部２１と、雄ネジが刻まれた軸部２２と、を具備してなる六角ボルトであり、前記頭部２１の一側面に設けられた凹溝に対し、集積回路３が填め込まれた状態で取り付けられている。
【００１８】
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、前記集積回路３は、前記締結具２に取り付けられた際に露出面となる面が臨む方向（以下、「主方向３１」と称する。）に沿って地磁気を感知する第一磁気センサ素子と、前記締結具２の軸芯方向（以下、「垂直方向３２」と称する。）に沿って地磁気を感知する第二磁気センサ素子と、前記主方向３１及び前記垂直方向３２の双方に対して垂直な方向（以下、「水平方向３３」と称する。）に沿って地磁気を感知する第三磁気センサ素子と、を具備する三軸型の磁気センサ３０を備える。
【００１９】
又、図２（ｃ）に示すように、前記集積回路３は、演算手段３４と、送信手段３５と、起電手段３６と、を更に具備する。
【００２０】
前記演算手段３４は、各磁気センサ素子によって感知された地磁気に基づき、前記磁気センサ３０の測定方向が臨む方向を算出する素子である。本実施形態においては、前記主方向３１に沿う方向が前記磁気センサ３０に定められた測定方向とされており、前記演算手段３４は、北方向を原点（０°）として、前記磁気センサ３０に定められた測定方向が臨む方位角、及び仰俯角を算出する。
【００２１】
前記送信手段３５は、前記演算手段３４によって算出された結果を、無線送信する素子である。
【００２２】
前記起電手段３６は、光エネルギーを受けて起電する素子（光電池）である。前記磁気センサ３０、前記演算手段３４、及び前記送信手段３５は、前記起電手段３６において発生した電力の供給を受けて作動する仕組みとなっている。
【００２３】
一方、前記受信装置４は、前記集積回路３から送信された信号を受信するための装置である。
【００２４】
更に詳しく説明すると、図３に示すように、前記受信装置４は、起電エネルギー発生手段４０と、受信手段４１と、モニター４２と、記録手段４３と、を具備する。
【００２５】
本実施形態において、前記起電エネルギー発生手段４０は、光エネルギーを発生させる光源であり、前記起電手段３６に光を照射することによって、前記集積回路３を作動させる電力を発生させる役割を担う。
【００２６】
前記受信手段４１は、前記送信手段３５から無線送信された信号を受信する役割を担う。
【００２７】
前記モニター４２は、前記受信手段４１が受信した信号に基づく情報を表示する役割を担う。
【００２８】
前記記録手段４３は、前記受信手段４１が受信した信号に基づく情報を記録する役割を担う。
【００２９】
＜本発明方法の実行＞
以下、前記本発明キット１を用いた本発明方法の実行を説明する。本発明方法を実行するにあたっては、まず、工作物１０に対し、前記締結具２を締結する。本実施形態においては、図４（ａ）に示すように、ナットＮを用いて前記締結具２を工作物１０に対して締結した。なお、本発明において「工作物」とは、線路、高速道路、高層ビル、電波塔、鉄塔、風力発電用風車などの、建設・設置した後に移動させることを前提としていない土地に定着された構造物を意味する。
【００３０】
十分な締結力にて前記締結具２を締結した後、前記起電エネルギー発生手段４０から光エネルギーを前記起電手段３６に与え、前記送信手段３５から無線送信される信号を前記受信装置４にて受信する。本実施形態において、この信号は、前記締結具２の締結初期における前記磁気センサ３０の測定方向が臨む方位角、及び仰俯角についての情報を前記受信装置４に与えるものであり、与えられた情報は、図４（ｂ）に示すように前記モニター４２に表示される。又、前記情報は、前記記録手段４３に記録される。
【００３１】
その後、所定期間経過後の点検時において、前記起電エネルギー発生手段４０から光エネルギーを前記起電手段３６に与え、前記集積回路３の前記送信手段３５から無線送信される信号を前記受信装置４にて再度受信すれば、締結後所定期間経過した際の、前記締結具２における前記磁気センサ３０の測定方向が臨む方位角、及び仰俯角についての情報が前記受信装置４に与えられる。与えられた情報は、図５（ａ）に示すように前記モニター４２に表示される。
【００３２】
図５（ａ）に示すように、一回目の点検時においては、前記締結具２における前記磁気センサ３０の測定方向が臨む方位角、及び仰俯角につき、締結初期の値と変化がなかったため、前記締結具２において緩みが無かったものと評価する。
【００３３】
このようにして、本発明方法においては、点検の都度、前記集積回路３の前記送信手段３５から無線送信される信号を前記受信装置４にて受信する。そして、図５（ｂ）に示すように、何回目かの点検の際、前記締結具２における前記磁気センサ３０の測定方向が臨む方位角、及び仰俯角につき、締結初期の値と変化が生じた場合、前記締結具２において緩みが生じたものと判断し、前記締結具２を締め直す作業を実行する。
【００３４】
即ち、本発明方法を実行すれば、前記締結具２の締結状態につき、前記磁気センサ３０の測定方向が臨む方向を経時的に追跡することによって評価することができる。又、本発明方法によれば、前記締結具２に生じた僅かな緩みについても、前記磁気センサ３０の測定方向が臨む方向の変化によって把握することができる。
【００３５】
なお、本実施形態においては、前記締結具２につき六角ボルトを用い、ナットＮにて前記締結具２を締結しているが、前記締結具２としては、雄ネジ又は雌ネジを具備してなり、ネジ山の螺合によって前記工作物１０に対して締結されるものであれば特に限定されるものではない。前記締結具２としては、例えば、雄ネジを具備するボルトやネジ、雌ネジを具備するナット等を挙げることができる。
【００３６】
又、本実施形態においては、前記集積回路３につき、前記締結具２の前記頭部２１の一側面に設けられた前記凹溝に対して填め込まれた状態で取り付けられているが、前記集積回路３の取り付け位置としては、特に限定されるものではなく、例えば、前記締結具２の前記頭部２１の頂面等に対して取り付けても良い。但し、前記締結具２がナットの場合には、側面に取り付けることが好ましい。
【００３７】
更に、本実施形態においては、前記磁気センサ３０として三軸型のものを用い、前記磁気センサ３０に定められた測定方向が臨む方位角、及び仰俯角を測定しているが、前記磁気センサ３０として、二軸型のものを用い、前記磁気センサ３０に定められた測定方向が臨む方位角、又は、仰俯角のいずれか一方を測定するようにしても良い。
【００３８】
加えて、本実施形態においては、前記磁気センサ３０の測定方向を前記主方向３１に沿う方向としているが、前記磁気センサ３０の測定方向はいずれの方向に設定しても良い。要は、設定された測定方向が、いずれの方向に向いているかを基にして、前記締結具２の締結状態の経時的な変位を監視することができれば良い。
【００３９】
又、本実施形態においては、前記起電手段３６として光電池を用い、前記集積回路３に電力を供給しているが、前記集積回路３に電力を供給する手段は、特に限定されるものではない。前記集積回路３に電力を供給するための手段としては、例えば、畜電池であっても良い。又、誘電コイル等による起電力によって、前記集積回路３に電力を供給するようにしても良い。
【００４０】
［実施形態２］
＜本発明キット１＞
図６に、実施形態２に係る本発明キット１を示す。前記本発明キット１は、複数の締結具２と、受信装置４と、を具備する。
【００４１】
本実施形態に係る本発明キット１が、前記実施形態１に係る本発明キット１と異なる点は、前記締結具２が複数個用いられている点と、図６（ｂ）に示すように、前記締結具２に取り付けられた集積回路３が、記憶手段３７を更に具備する点と、起電手段３６が蓄電池となされたことによって、前記受信装置４において起電エネルギー発生手段４０が除かれた点である。
【００４２】
なお、本実施形態において、前記記憶手段３７は、前記演算手段３４によって算出された前記磁気センサ３０に定められた測定方向が臨む方向に関する情報を記憶する素子であり、特に、前記締結具２を工作物１０に対して締結した直後において算出された情報（締結初期情報）を記憶する役割を担う。
【００４３】
又、前記記憶手段３７には、個々の締結具２を認識し得る識別符号が予め記憶されている。
【００４４】
＜本発明方法の実行＞
以下、前記本発明キット１を用いた本発明方法の実行を説明する。本実施形態においては、図７（ａ）に示すように、工作物１０としての線路に対し、前記締結具２を複数本締結した。
【００４５】
十分な締結力にて各締結具２を締結した後、各締結具２それぞれに対して備えられた前記集積回路３の前記送信手段３５から無線送信される信号を前記受信装置４にて受信する。本実施形態において、この信号は、各締結具２の締結初期における前記磁気センサ３０の測定方向が臨む方位角、及び仰俯角についての情報に加えて、各締結具２の識別符号を前記受信装置４に与えるものであり、与えられた情報は、図７（ｂ）に示すように前記モニター４２に表示される。又、締結初期の情報は、前記記憶手段３７に記憶される。
【００４６】
その後、所定期間経過後の点検時において、各締結具２それぞれから無線送信される信号を前記受信装置４にて受信すれば、締結後所定期間経過した際の、各締結具２における前記磁気センサ３０の測定方向が臨む方位角、及び仰俯角についての情報、及び識別符号が前記受信装置４に与えられる。同時に、締結初期の情報も再度受信装置４に与えられる。与えられた情報は、図８（ａ）に示すように前記モニター４２に表示される。
【００４７】
図８（ａ）に示すように、一回目の点検時においては、各締結具２のいずれにおいても前記磁気センサ３０の測定方向が臨む方位角、及び仰俯角につき、締結初期の値と変化がなかったため、この場合、全ての締結具２において緩みが無かったものと評価する。
【００４８】
そして、図８（ｂ）に示すように、何回目かの点検の際、各締結具２のいずれかにおいて前記磁気センサ３０の測定方向が臨む方位角、及び仰俯角につき、締結初期の値と変化が生じた場合、前記締結具２において緩みが生じたものと判断し、前記締結具２を締め直す作業を実行する。
【００４９】
前記締結具２を締め直す作業は、緩みが生じていると判断された締結具（この場合、識別符号０００３を付された締結具）１のみに対して行えば良いことから、係る作業に要する人的コストを低減することができる。
【００５０】
なお、本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【符号の説明】
【００５１】
１  本発明キット（締結状態監視キット）
２  締結具
３  集積回路
３０  磁気センサ
３１  主方向子
３２  垂直方向
３３  水平方向
３４  演算手段
３５  送信手段
３６  起電手段
３７  記憶手段
４  受信装置
４０  起電エネルギー発生手段
４１  受信手段
４２  モニター
４３  記録手段
１０  工作物
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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