(57)【要約】【課題】ボルトの損傷や破壊を防止することができるタグ付きボルト及びリーダ付き締め付け工具並びにボルト歪み測定用ＲＦＩＤシステムの提供。【解決手段】ボルト３に形成した孔３ｃに歪みセンサ６を埋設すると共に、ボルト３の頭部３ａの上部又は内部に、磁芯の周囲に導線を螺旋状に巻回又は基材上に導線を渦巻き状に巻回したタグアンテナ５ａと、歪みセンサ６に接続可能なＩ／Ｏ端子を備えるＩＣ５ｃとを含むタグ５を配設し、必要に応じてボルト３とタグアンテナ５ａとの間に磁性材やスペーサ、金属板を介在させる。一方、締め付け工具７に該タグ５から送信される歪み情報を受信するリーダ９を配設すると共に、歪み状態を報知する歪み報知手段１０を配設する。これにより、締め付け工具７で歪みを確認しながらボルト３の締め付け作業を行うことができるため、ボルト３の損傷や破壊を未然に防止できる。【選択図】図４
2007256008.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
締め付け工具に係合する頭部と、ネジ部とを備え、
前記頭部の上面から前記ネジ部に向かって形成された孔の内部に、歪みを検出する歪みセンサが埋設され、
前記頭部の上面又は該頭部に形成された溝部に、タグアンテナと前記歪みセンサに接続されるＩＣとを含むタグが配設されていることを特徴とするタグ付きボルト。
【請求項２】
締め付け工具に係合する頭部と、ネジ部とを備え、
前記頭部の上面から前記ネジ部に向かって形成された孔の内部に、歪みを検出する歪みセンサが埋設され、
前記頭部の上面又は該頭部に形成された溝部に、磁性材を介して、タグアンテナと前記歪みセンサに接続されるＩＣとを含むタグが配設されていることを特徴とするタグ付きボルト。
【請求項３】
締め付け工具に係合する頭部と、ネジ部とを備え、
前記頭部の上面から前記ネジ部に向かって形成された孔の内部に、歪みを検出する歪みセンサが埋設され、
前記頭部に形成された凹部に、磁性材を介して、タグアンテナと前記歪みセンサに接続されるＩＣとを含むタグが配設されていることを特徴とするタグ付きボルト。
【請求項４】
前記タグアンテナは、磁芯の周囲に導線が螺旋状に巻回されたものであり、該タグアンテナのアンテナ軸が前記ボルトの径方向を向くように配設されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載のボルト。
【請求項５】
前記タグアンテナは、基材上に導線が渦巻き状に巻回されたものであり、該タグアンテナのアンテナ軸が前記ボルトの長手方向を向くように配設されていることを特徴とする請求項２又は３に記載のボルト。
【請求項６】
ボルトの頭部に上方から係合するドーナツ状の先端部と、握持可能な基部とを備え、
前記ドーナツ状の先端部の表面に、リング状のリーダアンテナが配設され、
前記基部に、前記リーダアンテナで受信した情報を処理するリーダ回路部と、該リーダ回路部で処理した情報を識別可能に報知する報知手段とが配設されていることを特徴とするリーダ付き締め付け工具。
【請求項７】
ボルトの頭部に側方から係合する先端部と、握持可能な基部とを備え、
前記先端部の表面に、リーダアンテナが配設され、
前記基部に、前記リーダアンテナで受信した情報を処理するリーダ回路部と、該リーダ回路部で処理した情報を識別可能に報知する報知手段とが配設されていることを特徴とするリーダ付き締め付け工具。
【請求項８】
ボルトの頭部に上方から係合する筒状の先端部と、該先端部を駆動する本体とを備え、
前記筒状の先端部の内面に、リング状のリーダアンテナが配設され、
前記本体に、前記リーダアンテナで受信した情報を処理するリーダ回路部と、該リーダ回路部で処理した情報を識別可能に報知する報知手段とが配設されていることを特徴とするリーダ付き締め付け工具。
【請求項９】
前記先端部の表面と前記リーダアンテナとの間に磁性材が配設されていることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか一に記載のリーダ付き締め付け工具。
【請求項１０】
前記報知手段は、表示手段、点灯手段、鳴動手段のいずれかを含むことを特徴とする請求項６乃至９のいずれか一に記載のリーダ付き締め付け工具。
【請求項１１】
請求項１乃至５のいずれか一の記載のタグ付きボルトと、請求項６乃至１０のいずれか一に記載のリーダ付き締め付け工具とを備え、
前記タグ付きボルトを前記リーダ付き締め付け工具で締め付ける際に、前記歪みセンサで検出した歪み情報が、前記ＩＣと前記タグアンテナと前記リーダアンテナと前記リーダ回路部とを介して、前記報知手段で報知されることを特徴とするボルト歪み測定用ＲＦＩＤシステム。
【請求項１２】
前記報知手段では、前記歪み情報を表示手段に表示、又は、前記歪み情報と予め定められた基準値との比較結果に基づいて点灯手段を点灯、又は、前記歪み情報と予め定められた基準値との比較結果に基づいて鳴動手段を鳴動させることを特徴とする請求項１１記載のボルト歪み測定用ＲＦＩＤシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁誘導又は電磁結合を利用して非接触でデータの交信を行うＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システムに関し、特に、物品の固定に用いられるボルトの歪みを測定するためのタグ付きボルト及びリーダ付き締め付け工具並びにボルト歪み測定用ＲＦＩＤシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車、列車、飛行機などの移動物や、ビル、橋などの建造物など、様々な物品の固定にボルトが使用されている。このボルトは専用の工具を用いて締め付けられるが、例えば、自動車のエンジンなどの振動や衝撃が加わる物品では、締め付けが弱いとボルトが緩みやすくなってしまう。そこで、通常は、トルクレンチやインパクトレンチ、オイルパルスレンチなどを用いて一定のトルクでボルトを締め付け、上記ボルトの緩みを未然に防止している。
【０００３】
一定のトルクでボルトを締め付ける技術に関して、例えば、下記特許文献１には、締め付けトルクが規定値に達したときのトルク伝達部材の角加速度によって移動する検知ピンを備える締め付けトルク判定装置が開示されている。また、下記特許文献２には、雌ねじ部材と雄ねじ部材との相対回転角に基づいて締め付けトルクを測定する締め付けトルク測定装置が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２０２６００号公報（第３−５頁、第４図）
【特許文献２】特開２００４−２３９６８１号公報（第３−６頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記ボルトは締め付け工具に係合する頭部と、物品に形成された雌ネジに螺合するネジ部とで構成され、ネジ部が物品の雌ネジに固定された状態で頭部に力を加えると、ボルトに回転方向のねじれや長手方向の伸縮が生じ、ボルト内部に歪みが発生する。
【０００６】
ここで、ボルトの品質が保たれている場合は、締め付けトルクを規定することによって歪みを一定のレベルに抑えることができるが、ボルト内部に亀裂が生じている場合など、ボルトの品質が劣化している場合には、締め付けトルクが規定値以下であっても、歪みによってボルトが損傷したり破壊してしまう恐れがある。
【０００７】
従って、ボルトの締め付けに際しては、締め付けトルクだけではなく、ボルト内部に発生する歪みも考慮する必要があるが、従来のボルトや締め付け工具では、ボルト内部に発生する歪みを簡単に識別することができなかったため、締め付け作業におけるボルトの損傷や破壊を防止することができない問題があった。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その主たる目的は、ボルト内部の歪みに起因するボルトの損傷や破壊を未然に防止することができるタグ付きボルト及びリーダ付き締め付け工具並びにボルト歪み測定用ＲＦＩＤシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明のタグ付きボルトは、締め付け工具に係合する頭部と、ネジ部とを備え、前記頭部の上面から前記ネジ部に向かって形成された孔の内部に、歪みを検出する歪みセンサが埋設され、前記頭部の上面又は該頭部に形成された溝部に、タグアンテナと前記歪みセンサに接続されるＩＣとを含むタグが配設されているものである。
【００１０】
また、本発明のタグ付きボルトは、締め付け工具に係合する頭部と、ネジ部とを備え、前記頭部の上面から前記ネジ部に向かって形成された孔の内部に、歪みを検出する歪みセンサが埋設され、前記頭部の上面又は該頭部に形成された溝部に、磁性材を介して、タグアンテナと前記歪みセンサに接続されるＩＣとを含むタグが配設されているものである。
【００１１】
また、本発明のタグ付きボルトは、締め付け工具に係合する頭部と、ネジ部とを備え、前記頭部の上面から前記ネジ部に向かって形成された孔の内部に、歪みを検出する歪みセンサが埋設され、前記頭部に形成された凹部に、磁性材を介して、タグアンテナと前記歪みセンサに接続されるＩＣとを含むタグが配設されているものである。
【００１２】
本発明においては、前記タグアンテナは、磁芯の周囲に導線が螺旋状に巻回されたものであり、該タグアンテナのアンテナ軸が前記ボルトの径方向を向くように配設されている構成とすることができる。
【００１３】
また、本発明においては、前記タグアンテナは、基材上に導線が渦巻き状に巻回されたものであり、該タグアンテナのアンテナ軸が前記ボルトの長手方向を向くように配設されている構成とすることもできる。
【００１４】
また、本発明のリーダ付き締め付け工具は、ボルトの頭部に上方から係合するドーナツ状の先端部と、握持可能な基部とを備え、前記ドーナツ状の先端部の表面に、リング状のリーダアンテナが配設され、前記基部に、前記リーダアンテナで受信した情報を処理するリーダ回路部と、該リーダ回路部で処理した情報を識別可能に報知する報知手段とが配設されているものである。
【００１５】
また、本発明のリーダ付き締め付け工具は、ボルトの頭部に側方から係合する先端部と、握持可能な基部とを備え、前記先端部の表面に、リーダアンテナが配設され、前記基部に、前記リーダアンテナで受信した情報を処理するリーダ回路部と、該リーダ回路部で処理した情報を識別可能に報知する報知手段とが配設されているものである。
【００１６】
また、本発明のリーダ付き締め付け工具は、ボルトの頭部に上方から係合する筒状の先端部と、該先端部を駆動する本体とを備え、前記筒状の先端部の内面に、リング状のリーダアンテナが配設され、前記本体に、前記リーダアンテナで受信した情報を処理するリーダ回路部と、該リーダ回路部で処理した情報を識別可能に報知する報知手段とが配設されているものである。
【００１７】
本発明においては、前記先端部の表面と前記リーダアンテナとの間に磁性材が配設されている構成とすることができる。
【００１８】
また、本発明においては、前記報知手段は、表示手段、点灯手段、鳴動手段のいずれかを含む構成とすることもできる。
【００１９】
また、本発明のボルト歪み測定用ＲＦＩＤシステムは、上記いずれか一の記載のタグ付きボルトと、上記いずれか一に記載のリーダ付き締め付け工具とを備え、前記タグ付きボルトを前記リーダ付き締め付け工具で締め付ける際に、前記歪みセンサで検出した歪み情報が、前記ＩＣと前記タグアンテナと前記リーダアンテナと前記リーダ回路部とを介して、前記報知手段で報知されるものである。
【００２０】
本発明においては、前記報知手段では、前記歪み情報を表示手段に表示、又は、前記歪み情報と予め定められた基準値との比較結果に基づいて点灯手段を点灯、又は、前記歪み情報と予め定められた基準値との比較結果に基づいて鳴動手段を鳴動させる構成とすることができる。
【００２１】
このように、本発明は、ボルトに形成した孔に埋設された歪みセンサでボルト内部の歪みを測定し、ボルトの頭部の上面又は内部に配設したタグで歪み情報を送信し、締め付け工具に配設されたリーダでこの歪み情報を受信し、所定の歪み報知手段で報知するため、作業者は歪み報知手段で歪みを確認しながら締め付け作業を行うことができ、これにより、ボルトの損傷や破壊を未然に防止することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明のタグ付きボルト及びリーダ付き締め付け工具並びにボルト歪み測定用ＲＦＩＤシステムによれば、締め付け作業におけるボルトの損傷や破壊を未然に防止することができる。
【００２３】
その理由は、ボルトに形成した孔に、ボルトの歪みを測定する歪みセンサが埋設され、ボルトの頭部の上面又は内部に、歪みセンサで測定した歪み情報を送信するタグが配設され、一方、締め付け工具に、該タグから送信される歪み情報を受信するリーダ又はリーダ／ライタと、歪み情報を報知する表示部やＬＥＤなどの歪み報知手段とが配設されているため、該ボルト及び該締め付け工具を用いることによって、作業者はボルト内部に生じた歪みを確認しながら締め付け作業を行うことができるからである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
上述したように、様々な物品の固定にボルトが使用されており、従来はトルクレンチなどの締め付け工具を用いて一定のトルクでボルトの締め付け作業を行っていた。しかしながら、物品にネジ部が固定された状態（ネジ部が完全に螺合した状態のみならず、異物が挟まるなどによってネジ部の螺合が抑止されている状態を含む）で頭部を締め付けると、ボルトに回転方向のねじれや長手方向の伸縮が生じてボルト内部に歪みが発生し、ボルトの品質が劣化している場合は、締め付けトルクが規定値以下であっても、ボルトが損傷したり破壊してしまうという問題があった。
【００２５】
従って、ボルトの締め付け作業においては、トルクを規定するだけでは不十分であり、ボルト内部の歪みを考慮する必要がある。そこで、ボルトの内部に歪みセンサを埋設してボルトの歪みを測定する方法が提案されているが、その場合、歪みセンサの出力を歪み測定器本体に結線しなければならず、また、所定の場所に設置された歪み測定器本体の表示を確認しながらボルトの締め付けを行わなければならないため、作業性が悪いという問題がある。
【００２６】
一方、近年、電磁誘導又は電磁結合でデータ通信を行うＲＦＩＤシステムが普及しており、このＲＦＩＤシステムを利用して、歪みセンサにタグを接続すれば、歪みセンサの出力を離れた場所に設置したリーダ又はリーダ／ライタで確認することが可能であるが、通常、ボルトや締め付け工具は金属材料で形成されているため、設置場所によってはデータ通信を良好に行うことができない。従って、どのような形態のタグをどのような場所に配設するか、また、どのような形態のリーダ又はリーダ／ライタをどのような場所に配設するかが重要な技術的要素になる。
【００２７】
そこで、本発明では、ボルトに形成した孔に歪みセンサを埋設すると共に、ボルトの頭部の上面又は内部に、磁芯の周囲に導線を螺旋状に巻回したタグアンテナ又は基材上に導線を渦巻き状に巻回したタグアンテナと、歪みセンサに接続可能なＩ／Ｏ端子を備えるＩＣとを含むタグを配設し、必要に応じて、ボルトとタグアンテナとの間に磁性材やスペーサ、金属板などを介在させる。一方、締め付け工具に、該タグから送信される歪み情報を受信するリーダ又はリーダ／ライタを配設すると共に、歪み状態を報知する報知手段を配設する。これにより、締め付け工具自体で歪みを確認しながらボルトの締め付け作業を行うことができるため、作業性を格段に向上させつつ、ボルトの損傷や破壊を有効に防止することができる。
【実施例】
【００２８】
上記した本発明の実施の形態についてさらに詳細に説明すべく、本発明の一実施例に係るタグ付きボルト及びリーダ付き締め付け工具並びにボルト歪み測定用ＲＦＩＤシステムについて、図１乃至図１７を参照して説明する。図１は、本実施例の歪み測定用ＲＦＩＤシステムの構成を模式的に示す図であり、図２は、タグ及びリーダ又はリーダ／ライタ（以下、リーダとして説明する。）の構成を模式的に示す図である。また、図３及び図４は、本実施例のボルトの具体的構造を示す図であり、図５乃至図１２は、そのバリエーションを示す図である。また、図１３は、本実施例の締め付け工具の具体的構造を示す図であり、図１４乃至図１７は、そのバリエーションを示す図である。
【００２９】
図１に示すように、本実施例のボルト歪み測定用ＲＦＩＤシステム１は、自動車のエンジンなどの物品２を固定するためのボルト３と、該ボルト３の締め付けに使用される締め付け工具７とで構成され、ボルト３には、ボルト３内部に発生する歪みを測定するための歪みセンサ６と、歪みセンサ６で測定した歪み情報を送信するタグ５とを含むボルト歪み測定部４が配設されており、締め付け工具７には、タグ５から送信される歪み情報を受信するリーダ９と、歪み情報を液晶画面などの表示部に表示したりＬＥＤを点灯させたり、ブザーを鳴動させるなどによって作業者に報知する歪み報知手段１０とを含むボルト歪み受信部８が配設されている。
【００３０】
また、図２に示すように、タグ５は、共振回路を構成するタグアンテナ５ａ及びコンデンサ５ｂ（ＩＣ５ｃに容量が内蔵されている場合は必ずしも必要ではなく、本実施例では、説明を容易にするためにＩＣ５ｃに容量が内蔵されているものとする。）と、歪みセンサ６と接続するためのＩ／Ｏ端子を備えるＩＣ５ｃとを備え、内蔵する電源又はリーダ９から供給される電源を用いて駆動される。また、リーダ９は、リーダアンテナ９ａとリーダ回路部９ｂとからなり、リーダ回路部９ｂは、送受信信号を変換するための通信回路部９ｃと、送受信信号をデコードする演算処理部９ｄなどを備え、演算処理部９ｄは表示部やＬＥＤなどの歪み報知手段１０に接続されている。そして、タグ５及びリーダ９の共振周波数をキャリア周波数に合わせることにより、歪みセンサ６で測定したボルト３の歪み情報がタグ５を介してリーダ９に送られ、歪み報知手段１０によって報知される。
【００３１】
なお、図１では、ボルト３で固定される物品として自動車のエンジンを示しているが、本実施例のボルト歪み測定用ＲＦＩＤシステム１は任意の物品に対して適用することができ、例えば、シャーシや駆動部、タイヤホイールなどに対しても同様に適用することができる。また、物品の固定に使用される全てのボルトに本実施例のボルト３を適用する必要はなく、少なくとも１つに対して適用されていればよい。
【００３２】
以下、ボルト３及び締め付け工具７の具体的構造について順に説明する。まず、ボルト３の具体的構造について、図３及び図４を参照して説明する。図３は、タグ５及び歪みセンサ６を組み込む前のボルト３の構造を示す図であり、（ａ）はボルト３を上面から見た平面図、（ｂ）はＡ方向から見た側面図、（ｃ）は（ａ）のＸ−Ｘ線の断面図である。また、図４は、タグ５及び歪みセンサ６を組み込んだ後のボルト３の構造を示す図であり、（ａ）はボルト３を上面から見た平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は頭部の拡大図である。
【００３３】
図３に示すように、本実施例のボルト３は、締め付け工具７に係合する頭部３ａと、物品やナットなどに形成された雌ネジに螺合するネジ部３ｂとで構成され、ボルト３の内部には頭部３ａからネジ部３ｂに向かって延びる、歪みセンサ６と略等しい径の孔３ｃが形成されている。
【００３４】
なお、図３の構造は例示であり、ボルト３全体の形状、頭部３ａの形状や構造、ネジ部３ｂの形状や長さ、ネジ構造などは任意である。また、孔３ｃの深さも限定されず、少なくとも歪みセンサ６が埋設可能な深さであればよいが、物品にネジ部３ｂが固定された状態で頭部３ａを締め付けると、頭部３ａとネジ部３ｂとの間の領域で歪みが大きくなると考えられることから、上記領域に達する深さまで形成されていることが好ましい。また、図３では、孔３ｃをボルト３の中心軸に沿って形成しているが、例えば、中心軸からずれた位置に形成してもよいし、頭部３ａの上面から斜め方向に向かって形成してもよいし、頭部３ａの側面から径方向（図の左右方向）に向かって形成してもよい。
【００３５】
そして、図４に示すように、ボルト３の孔３ｃの内部に歪みを測定するための歪みセンサ６を挿入して固定し、ボルト３の頭部３ａの上面に、磁芯の周囲に導線を螺旋状に巻回したタグアンテナ５ａを、そのアンテナ軸がボルト３の径方向を向くように配設すると共に、ＩＣ５ｃのＩ／Ｏ端子を歪みセンサ６に接続する。この構造では、タグアンテナ５ａの磁束１２は、図４（ｃ）に示すようになるため、ボルト３が金属で構成されている場合であっても金属の影響を抑制することができる。
【００３６】
なお、歪みセンサ６は、ボルト３内部の歪みを検出する機能を備えたものであればよく、その検出方法は任意であるが、通常は、応力による配線の抵抗変化を読み取るものや、応力に応じた電圧を発生させる圧電素子を用いたものなどを利用することができる。また、歪みセンサ６の形状は任意であるが、孔３ｃの形状が大きくなるとボルト３の強度が弱くなることから、長細い円柱又は角柱状とすることが好ましい。また、歪みセンサ６の固定方法も特に限定されず、歪みセンサ６を孔３ｃに嵌合させてもよいし、接着剤などを用いて固定してもよい。
【００３７】
また、図４では、タグ５の構造を分かりやすくするためにタグアンテナ５ａの側面にＩＣ５ｃを配置しているが、タグ５の構造は任意であり、タグアンテナ５ａとＩＣ５ｃとを離して配置してもよいし、タグアンテナ５ａとＩＣ５ｃと必要に応じてコンデンサ５ｂとをプラスチックなどの筐体に収納したり、樹脂などでモールドしてもよく、ＩＣ５ｃと歪みセンサ６との結線方法も任意である。また、タグアンテナ５ａの磁芯の形状、サイズ、導線の巻き数なども任意に設定することができる。
【００３８】
また、図４ではボルト３の頭部３ａの上面に直接タグ５を配置しているが、ボルト３を構成する金属の影響を抑制するために、タグ５とボルト３の頭部３ａとの間に磁性材を介在させてもよい。この磁性材としては、例えば、アモルファス箔やアモルファス箔の積層材、金属粉、カーボニル鉄粉、還元鉄粉、アトマイズ粉（純鉄、Ｓｉ、Ｃｒ、Ａｌ等を含む鉄、パーマロイ、Ｃｏ−Ｆｅ等の粉末）、アモルファス（Ｂ、Ｐ、Ｓｉ等を含む鉄、コバルト、ニッケル合金を水アトマイズまたはガスアトマイズした粉末）等の粒状の粉体若しくはフレークとプラスチック、ゴム等の有機物との複合材などを用いることができる。また、上記複合材は、粒状粉体をアトラター、ボールミル、スタンプミル等で扁平化してフレークとした後、フレーク又は粒状粉体を含む塗料をフィルム上に塗布／乾燥を繰り返して形成することができ、その際、塗布中に磁場を印加することによりフレークを一定の方向に配向させて特定方向の透磁率を高くすることができ、透磁率の高い方向とタグアンテナ５のアンテナ軸とを略一致させることにより、アンテナ特性を向上させることができる。
【００３９】
また、ボルト３を構成する金属の影響を抑制するために、タグ５とボルト３の頭部３ａとの間や、磁性材とボルト３の頭部３ａとの間に、スペーサ（好ましくは発泡ウレタンなどの多孔質プラスチックや多孔質ゴム、内部に中空領域を含む枠部材などの誘電率の小さいスペーサ）を介在させてもよい。また、ボルト３を構成する金属の種類によってその影響が変化しないように、磁性材とボルト３の頭部３ａとの間や、スペーサとボルト３の頭部３ａとの間に、アルミニウム、銅、黄銅、マグネシウム等の特定の種類の金属材料で形成した金属板を介在させてもよい。
【００４０】
以下、本実施例のボルト３の構造のバリエーションについて説明する。
【００４１】
図４では、ボルト３の頭部３ａの上面にタグ５を固定したが、この構造ではボルト３を締め付ける際に、タグ５が締め付け工具７と接触して破損したり、タグ５がボルト３から離脱するなどの不具合が生じる恐れがある。このような問題を回避するためには、タグ５をボルト３の内部に配設すればよいが、タグ５をボルト３の内部に配設すると、ボルト３を構成する金属によってタグ５が機能しなくなったり、通信距離が低下してしまうという問題が生じる。
【００４２】
そこで、タグ５をボルト３の内部に配設する場合は、上述した磁性材を利用して金属の影響を抑制する。具体的には、図５に示すように、孔３ｃに加えて、頭部３ａにタグ５を配設するための凹部３ｄが形成されたボルト３に対して、図６に示すように、孔３ｃに歪みセンサ６を埋設すると共に、凹部３ｄの底部及び側面に磁性材１１を配置し、その内部にタグ５を配置する。この構造では、図６（ｃ）に示すように、タグアンテナ５ａの磁束１２は磁性材１１を通過してボルト３の頭部３ａの上面に逃げることができるため、金属で形成されたボルト３にタグ５を配設する場合であっても、良好な通信状態を確保することができる。
【００４３】
なお、図６では磁性材１１を凹部３ｄの底部及び４方の側面に配置したが、磁性材１１は少なくとも凹部３ｄのアンテナ軸方向の側面（図の左右方向の側面）に配置されていればよい。また、上記と同様に、磁性材１１と凹部３ａの内面との間にスペーサを介在させてもよいし、磁性材１１と凹部３ａの内面との間や、スペーサと凹部３ａの内面との間に特定の種類の金属材料で形成された金属板を介在させてもよい。
【００４４】
また、図６では、ボルト３の頭部３ａに設けた凹部３ｄに、そのアンテナ軸がボルト３の径方向を向くようにタグアンテナ５ａを配置したが、図３に示す構造のボルト３に対して、図７に示すように、そのアンテナ軸がボルト３の長手方向を向くようにタグアンテナ５ａを配置することもできる。この構造の場合も、単にボルト３の孔３ｃにタグアンテナ５ａを挿入するとボルト３を構成する金属によってタグ５が機能しなくなったり、通信距離が低下してしまうため、タグアンテナ５ａとボルト３との間（少なくともタグアンテナ５ａと孔３ｃの側面との間、好ましくはタグアンテナ５ａの上面を除く全ての面）に磁性材１１を配置することが好ましく、磁性材１１を配置することによって、図７（ｃ）に示すように、タグアンテナ５ａの磁束１２は磁性材１１を通過して、頭部３ａの上面に逃げることができるため、金属で形成されたボルト３にタグ５を配設する場合であっても、良好な通信状態を確保することができる。また、磁性材１１と孔３ｃの内面との間にスペーサを介在させてもよいし、磁性材１１と孔３ｃの内面との間や、スペーサと孔３ｃの内面との間に特定の種類の金属材料で形成された金属板を介在させてもよい。
【００４５】
また、図６及び図７では、ボルト３の凹部３ｄの内部にタグ５を埋設したが、例えば、図８に示すように、孔３ｃに加えて、ボルト３の頭部３ａの対向する側面間を貫通する溝部３ｅを設け、この構造のボルト３に対して、図９に示すように、孔３ｃに歪みセンサ６を埋設すると共に、溝部３ｅの内部にタグ５を配設する構成とすることもできる。この構造では、図９（ｃ）に示すように、タグアンテナ５ａの磁束１２はボルト３に遮られることないため、金属で形成されたボルト３にタグ５を組み込む場合であっても、良好な通信状態を確保することができる。この構造においても、金属の影響を抑制するために、タグアンテナ５ａと溝部５ｅの内面との間に磁性材を介在させたり、タグアンテナ５ａと溝部５ｅの内面との間や磁性材と溝部５ｅの内面との間にスペーサを介在させてもよいし、磁性材と溝部５ｅの内面との間やスペーサと溝部５ｅの内面との間に特定の種類の金属で形成された金属板を介在させてもよい。
【００４６】
また、上記説明では、タグアンテナ５ａとして磁芯に導線を螺旋状に巻回したものを用いたが、例えば、図３に示す構造のボルト３に対して、図１０に示すように、孔３ｃに歪みセンサ６を埋設すると共に、頭部３ａの上面にプラスチックフィルムなどの基材上に導線を渦巻き状に巻回したタグアンテナ５ａを配設する構成とすることもできる。この構造の場合も、単にボルト３の頭部３ａの上面にタグアンテナ５ａを配置すると、ボルト３を構成する金属によってタグ５が機能しなくなったり、通信距離が低下してしまうため、タグアンテナ５ａとボルト３との間に磁性材１１を配置することが好ましく、磁性材１１を配置することによって、図１０（ｃ）に示すように、タグアンテナ５ａの磁束１２は磁性材１１を通過して上面に逃げることができるため、金属で形成されたボルト３にタグ５を配設する場合であっても、良好な通信状態を確保することができる。また、磁性材１１と頭部３ａとの間にスペーサを介在させてもよいし、磁性材１１と頭部３ａとの間や、スペーサと頭部３ａとの間に特定の種類の金属材料で形成された金属板を介在させてもよい。
【００４７】
更に、図１１に示すように、孔３ｃと凹部３ｄとが形成された構造のボルト３に対して、図１２に示すように、孔３ｃに歪みセンサ６を埋設すると共に、凹部３ｄに基材上に導線を渦巻き状に巻回したタグアンテナ５ａを配設する構成とすることもできる。この構造の場合も、単にボルト３の凹部３ｄにタグアンテナ５ａを配置するとボルト３を構成する金属によってタグ５が機能しなくなったり、通信距離が低下してしまうため、タグアンテナ５ａとボルト３との間（好ましくは凹部３ｄの底面及び側面）に磁性材１１を配置することが好ましく、磁性材１１を配置することによって、図１２（ｃ）に示すように、タグアンテナ５ａの磁束１２は磁性材１１を通過して上面に逃げることができるため、金属で形成されたボルト３にタグ５を配置する場合であっても、良好な通信状態を確保することができる。また、磁性材１１と凹部３ｄの内面との間にスペーサを介在させてもよいし、磁性材１１と凹部３ｄの内面との間や、スペーサと凹部３ｄの内面との間に特定の種類の金属材料で形成された金属板を介在させてもよい。
【００４８】
なお、図３乃至図１２の構造は例示であり、ボルト３の内部に歪みセンサ６が埋設され、ボルト３の上面又は内部に、動作可能な状態でタグ５が配設されていればよい。
【００４９】
次に、締め付け工具７の具体的構造について、図１３を参照して説明する。図１３は、締め付け工具（メガネレンチ）の構造を示す平面図である。
【００５０】
図１３に示すように、ボルト３の締め付けを行う締め付け工具７は、ボルト３に係合する先端部７ａと、作業者が握持する基部７ｂとからなり、先端部７ａの表面にはリング状のリーダアンテナ９ａが配設されており、基部７ｂの所定の位置にリーダ回路部９ｂと、歪み情報を表示する液晶画面などの表示部１０ａとが配置されている。なお、図１３の構成は例示であり、リーダアンテナ９ａはボルト３に係合する部分を取り囲むように導線が巻回されていればよく、導線の種類や構造、巻き数、固定方法などは任意である。また、リーダ回路部９ｂや表示部１０ａの形状や配置、固定方法、結線方法なども任意である。
【００５１】
また、図１３では、締め付け工具７の先端部７ａの表面にリーダアンテナ９ａを直接配設したが、締め付け工具７が金属で形成されている場合は、金属によってリーダ９が機能しなくなったり、通信距離が低下してしまう恐れがある。そこで、図１４に示すように、リーダアンテナ９ａと先端部７ａの表面との間に磁性材１１を介在させる構成とすることができる。また、リーダアンテナ９ａと先端部７ａの表面との間や、磁性材１１と先端部７ａの表面との間にスペーサを介在させてもよいし、磁性材１１と先端部７ａの表面との間や、スペーサと先端部７ａの表面との間に特定の種類の金属で形成された金属板を介在させてもよい。
【００５２】
また、図１３及び図１４では、歪みセンサ６で測定した歪み情報を表示部１０ａで表示する構成としたが、歪みの具体的な数値が表示される構成では作業者は歪みの値が適正であるかを判断しなければならず、作業性が悪い。そこで、例えば、図１５に示すように、表示部１０ａに代えて、又は表示部１０ａに加えて、ＬＥＤ１０ｂなどの発光手段を設け、リーダ回路部９ｂで、受信した歪み情報と予め定められた基準値とを比較し、歪みと基準値との比較結果に応じて発光手段を発光させる（例えば、歪みが基準値を超えた場合にＬＥＤ１０ｂを発光させたり、ＬＥＤ１０ｂの表示色を変える）構成とすることもできる。また、表示部１０ａやＬＥＤ１０ｂに代えて、又は表示部１０ａやＬＥＤ１０ｂに加えて、スピーカーなどの鳴動手段を設け、歪みと基準値との比較結果に応じて鳴動手段を鳴動させる（例えば、歪みが基準値を超えた場合に警報音を鳴らす）構成とすることもできる。
【００５３】
また、図１３乃至図１５では、先端部７ａがリング状の締め付け工具７（メガネレンチ）を記載したが、例えば、図１６に示すように、先端部７ａの一部が除去された締め付け工具７（スパナ）を用いることもできる。この締め付け工具７の場合、リーダアンテナ９ａはボルト３の周囲を取り囲むようにリング状に形成することができないため、例えば、図１６（ａ）に示すように、先端部７ａ上に平面的に導線を引き回した構造としたり、図１６（ｂ）、（ｃ）に示すように、先端部７ａ上に立体的に導線を引き回した構造にすることができる。また、この構造において、締め付け工具７を構成する金属による影響を抑制するために、リーダアンテナ９ａと先端部７ａの表面との間に磁性材を介在させてもよいし、リーダアンテナ９ａと先端部７ａの表面との間や、磁性材と先端部７ａの表面との間にスペーサを介在させてもよいし、磁性材と先端部７ａの表面との間や、スペーサと先端部７ａの表面との間に特定の種類の金属で形成された金属板を介在させてもよい。
【００５４】
また、図１３乃至図１６では、手動で操作する締め付け工具７を記載したが、例えば、図１７に示すように、筒状の先端部７ａと、該先端部７ａを駆動するための本体７ｃ（ハンドツール）とで構成される電動式の締め付け工具７に対しても同様に適用することができる。この構造の場合は、筒状の先端部７ａの奥部にリーダアンテナ９ａを配設し、本体７ｃの所定の位置にリーダ回路部９ｂと表示部１０ａやＬＥＤ１０ｂなどの歪み報知手段１０とを配置し、リーダアンテナ９ａとリーダ回路部９ｂとを、先端部７ａと本体７ｃとを繋ぐ回転軸内部の空間を通して接続することができる。この構造においても、リーダアンテナ９ａと先端部７ａの内面との間に磁性材を介在させてもよいし、リーダアンテナ９ａと先端部７ａの内面との間や、磁性材と先端部７ａの内面との間にスペーサを介在させてもよいし、磁性材と先端部７ａの内面との間や、スペーサと先端部７ａの内面との間に特定の種類の金属で形成された金属板を介在させてもよい。
【００５５】
このように、本実施例のボルト歪み測定用ＲＦＩＤシステム１では、ボルト３に設けた孔３ｃの内部にボルトの歪みを測定するための歪みセンサ６が埋設され、ボルト３の頭部３ａの上面又は内部には、タグアンテナ５ａと歪みセンサ６に接続されるＩＣ５ｃとを含むタグ５が配設され、また、ボルト３を締め付ける締め付け工具７には、その先端部７ａにリーダアンテナ９ａが配設され、基部７ｂや本体７ｃにリーダ回路部９ｂと歪み情報を報知する表示部１０ａやＬＥＤ１０ｂなどの歪み報知手段１０とが配置されているため、作業者は歪みの状態を確認しながらボルト３の締め付け作業を実施することができるため、ボルト３の損傷や破壊を未然に防止することができる。
【００５６】
なお、上記実施例では、本実施例のＲＦＩＤシステムをボルトに適用する場合を示したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、物品の締め付けに使用される任意の固定手段、例えばネジなどに対しても同様に適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、任意の物品、特に、振動や衝撃が加わりやすい、自動車や自動二輪車、電車、飛行機、宇宙船などの移動物に使用される固定手段及び締め付け工具に対して適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の一実施例に係るボルト歪み測定用ＲＦＩＤシステムの構成を模式的に示す図である。
【図２】本発明の一実施例に係るＲＦＩＤタグ及びリーダ／ライタの構成を模式的に示す図である。
【図３】本発明の一実施例に係るボルトの構造を示す図である。
【図４】本発明の一実施例に係るボルトにタグ及び歪みセンサを組み込んだ状態を示す図である。
【図５】本発明の一実施例に係るボルトの構造の他の例を示す図である。
【図６】本発明の一実施例に係るボルトにタグ及び歪みセンサを組み込んだ状態の他の例を示す図である。
【図７】本発明の一実施例に係るボルトにタグ及び歪みセンサを組み込んだ状態の他の例を示す図である。
【図８】本発明の一実施例に係るボルトの構造の他の例を示す図である。
【図９】本発明の一実施例に係るボルトにタグ及び歪みセンサを組み込んだ状態の他の例を示す図である。
【図１０】本発明の一実施例に係るボルトにタグ及び歪みセンサを組み込んだ状態の他の例を示す図である。
【図１１】本発明の一実施例に係るボルトの構造の他の例を示す図である。
【図１２】本発明の一実施例に係るボルトにタグ及び歪みセンサを組み込んだ状態の他の例を示す図である。
【図１３】本発明の一実施例に係る締め付け工具の構造を示す図である。
【図１４】本発明の一実施例に係る締め付け工具の構造の他の例を示す図である。
【図１５】本発明の一実施例に係る締め付け工具の構造の他の例を示す図である。
【図１６】本発明の一実施例に係る締め付け工具の構造の他の例を示す図である。
【図１７】本発明の一実施例に係る締め付け工具の構造の他の例を示す図である。
【符号の説明】
【００５９】
１  ボルト歪み測定用ＲＦＩＤシステム
２  部品
３  ボルト
３ａ  頭部
３ｂ  ネジ部
３ｃ  孔
３ｄ  凹部
４  ボルト歪み測定部
５  タグ
５ａ  アンテナコイル
５ｂ  コンデンサ
５ｃ  ＩＣ
６  歪みセンサ
７  締め付け工具
７ａ  先端部
７ｂ  基部
７ｃ  本体
８  ボルト歪み受信部
９  リーダ
９ａ  リーダアンテナ
９ｂ  リーダ回路部
９ｃ  通信回路部
９ｄ  演算処理部
１０  歪み報知手段
１０ａ  表示部
１０ｂ  ＬＥＤ
１１  磁性材
１２  磁束
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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