(57)【要約】【課題】ボルトの締結状態を正確に検知する。【解決手段】緩み検知用ボルト１００は、軸部１１及びヘッドインナー部１２を有するボルト軸部材１０と、ヘッドインナー部と嵌合する孔部２１及び工具係合部２２を有するヘッドアウター部材２０とを備える。軸部が座面側開口２１ｂから突出した状態にてヘッドアウター部材とヘッドインナー部とは、締結トルクを伝達可能に、ヘッドインナー部からヘッドアウター部材に座面方向の軸力を伝達可能でその逆方向に互いに乖離可能に嵌合する。軸力を伝達するためのヘッドインナー部とヘッドアウター部材との軸方向接続部は、ヘッドインナー部側の面（凸部１２ｂの天頂面）又はヘッドアウター部材側の面に、軸方向に垂直な方向の位置によって軸方向の位置に変化が付けられていることで軸力の大きさに応じて接触面積が変化し、これらの面の間の電気的特性値をボルトの緩み基準として検知可能にされている。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸部及び当該軸部の基端に形成されたヘッドインナー部を有するボルト軸部材と、
前記ヘッドインナー部と嵌合する孔部及び当該孔部の外周部に形成された工具係合部を有するヘッドアウター部材とを備え、
前記孔部は、天頂側開口と座面側開口とが形成され、前記軸部を前記天頂側開口から挿入して前記座面側開口から突出可能に構成され、
前記軸部が前記座面側開口から突出した状態にて前記ヘッドアウター部材と前記ヘッドインナー部とは、前記ヘッドアウター部材から前記ヘッドインナー部に締結トルクを伝達可能に嵌合するとともに、前記ヘッドインナー部から前記ヘッドアウター部材に座面方向の軸力を伝達可能でその逆方向に互いに乖離可能に嵌合し、
前記軸力を伝達するための前記ヘッドインナー部と前記ヘッドアウター部材との軸方向接続部は、前記ヘッドインナー部側の面又は前記ヘッドアウター部材側の面に、軸方向に垂直な方向の位置によって軸方向の位置に変化が付けられていることで、前記軸力の大きさに応じて当該軸力を伝達するための接触面積が変化し、
前記軸方向接続部における前記ヘッドインナー部側の面と前記ヘッドアウター部材側の面との間の電気的特性値をボルトの緩み基準として検知可能にされた緩み検知用ボルト。
【請求項２】
前記電気的特性値が接触抵抗値又は静電容量値である請求項１に記載の緩み検知用ボルト。
【請求項３】
前記軸方向接続部は、前記ヘッドインナー部の前記軸部より径方向外方に張り出した部分の座面方向面と、前記ヘッドアウター部材の前記孔部の内周面から径方向内方に張り出した部分の天頂方向面とにより構成されている請求項１又は請求項２に記載の緩み検知用ボルト。
【請求項４】
前記軸方向接続部における前記ヘッドインナー部側の面又は前記ヘッドアウター部材側の面が、軸方向に突出した凸部の天頂面に形成され、当該天頂面の軸方向の位置が異なる複数の凸部に分かれている請求項１から請求項３のうちいずれか一に記載の緩み検知用ボルト。
【請求項５】
前記複数の凸部のいずれの一の凸部も天頂面の軸方向の位置が少なくとも２つの他の凸部のそれに等しい請求項４に記載の緩み検知用ボルト。
【請求項６】
前記複数の凸部は、前記軸力の実用締結力範囲の下限において相手面に接触する、天頂面の軸方向の位置が異なる凸部を含む請求項４又は請求項５に記載の緩み検知用ボルト。
【請求項７】
前記軸方向接続部における前記凸部の接続相手面が凹部の底面とされている請求項４から請求項６のうちいずれか一に記載の緩み検知用ボルト。
【請求項８】
前記軸方向接続部における前記凸部の天頂面又はその接続相手面に電気的特性を有する媒介層が設けられた請求項４から請求項７のうちいずれか一に記載の緩み検知用ボルト。
【請求項９】
前記媒介層を介した接続部分以外において前記ボルト軸部材と前記ヘッドアウター部材とを電気的に絶縁する絶縁体を介して前記ボルト軸部材と前記ヘッドアウター部材とが組み立てられた請求項８に記載の緩み検知用ボルト。
【請求項１０】
前記電気的特性値を計測する計測回路が付設された請求項１から請求項９のうちいずれか一に記載の緩み検知用ボルト。
【請求項１１】
前記計測回路の計測信号を送信する送信回路を付設された請求項１０に記載の緩み検知用ボルト。
【請求項１２】
前記天頂側開口を封止する防塵カバーを備える請求項１から請求項１１のうちいずれか一に記載の緩み検知用ボルト。
【請求項１３】
前記電気的特性値を計測する計測回路と、前記計測回路の計測信号を送信する送信回路と、前記天頂側開口を封止する防塵カバーとを備え、
前記計測回路及び前記送信回路は前記防塵カバーに設けられ、
前記天頂側開口を封止するための防塵カバーの装着により、前記電気的特性値を測定するために前記計測回路から延設された２つの電極端子が前記ヘッドインナー部と前記ヘッドアウター部材とに接続するようにされた請求項１から請求項９のうちいずれか一に記載の緩み検知用ボルト。
【請求項１４】
前記防塵カバーは、前記孔部に内嵌されて前記天頂側開口を封止する請求項１２又は請求項１３に記載の緩み検知用ボルト。
【請求項１５】
請求項１から請求項１４のうちいずれか一に記載の緩み検知用ボルトと、
当該緩み検知用ボルトの電気的特性値に基づき、当該緩み検知用ボルトの締結状態を判定する判定手段と、
前記判定手段の判定に基づき、当該緩み検知用ボルトが所定の緩み状態にあることを報知する報知手段とを備えるボルトの緩み監視システム。
【請求項１６】
前記緩み検知用ボルトの個々に割り当てられた個体識別情報と、当該個体識別情報に一対一に対応させたそのボルトの施工位置を示す番地情報とが登録された記憶手段を備え、
前記報知手段による報知に係る緩み検知用ボルトの番地情報がユーザーインターフェースを介して出力可能にされた請求項１５に記載のボルトの緩み監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、緩み検知用ボルト及びボルトの緩み監視システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
大規模工場プラントにおける配管からの気体・液体等の流体の漏洩を予知的に検知し漏れる前に配管設備をメンテナンスすることは、重大な事故を防ぐだけでなく大がかりな修理にかかる費用や工数の削減にもなる。
しかしながら、流体の漏洩前にこれを検知することは難しく実際には漏れ出した直後の微量の漏洩流体をセンシングすることでの事後的な対応となっている場合が多い。
【０００３】
特許文献１，２に記載のフランジ締結監視装置にあっては、フランジ締結部からの流体の漏洩を監視するために、締結ボルトの締め付けにより締結される一対のフランジ部どうし間に介在されるガスケットに、静電容量検出型、圧力検出型等のセンサーを設けて、このセンサーからの信号に基づき締結状態を判定するようにした。
かかる技術によって、配管からの気体・液体等の流体の漏洩を予知的に検知し漏れる前に配管設備をメンテナンスすることを実現できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０９−３２９２８１号公報
【特許文献２】特開２００７−２９２６２８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１，２に記載の発明にあっては、ガスケットにおけるギャップ又は圧力を検知するものであり、ボルトの緩みを直接検知するものではない。
締結具であるボルトの締結状態を監視することで真のフランジ部の締結状態がわかり、さらにボルトの締結状態を監視することはプラント配管の保安ばかりではなく、鉄道車両等における目視確認できない部位のボルト締付トルクの管理、高所山林難所にある鉄塔の構造用ボルト締付トルクの管理などに幅広く展開可能である。
【０００６】
本発明は以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、ボルトの締結状態を正確に検知することができる緩み検知用ボルト及びボルトの緩み監視システムを構成することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以上の課題を解決するための請求項１記載の発明は、軸部及び当該軸部の基端に形成されたヘッドインナー部を有するボルト軸部材と、
前記ヘッドインナー部と嵌合する孔部及び当該孔部の外周部に形成された工具係合部を有するヘッドアウター部材とを備え、
前記孔部は、天頂側開口と座面側開口とが形成され、前記軸部を前記天頂側開口から挿入して前記座面側開口から突出可能に構成され、
前記軸部が前記座面側開口から突出した状態にて前記ヘッドアウター部材と前記ヘッドインナー部とは、前記ヘッドアウター部材から前記ヘッドインナー部に締結トルクを伝達可能に嵌合するとともに、前記ヘッドインナー部から前記ヘッドアウター部材に座面方向の軸力を伝達可能でその逆方向に互いに乖離可能に嵌合し、
前記軸力を伝達するための前記ヘッドインナー部と前記ヘッドアウター部材との軸方向接続部は、前記ヘッドインナー部側の面又は前記ヘッドアウター部材側の面に、軸方向に垂直な方向の位置によって軸方向の位置に変化が付けられていることで、前記軸力の大きさに応じて当該軸力を伝達するための接触面積が変化し、
前記軸方向接続部における前記ヘッドインナー部側の面と前記ヘッドアウター部材側の面との間の電気的特性値をボルトの緩み基準として検知可能にされた緩み検知用ボルトである。
【０００８】
請求項２記載の発明は、前記電気的特性値が接触抵抗値又は静電容量値である請求項１に記載の緩み検知用ボルトである。
【０００９】
請求項３記載の発明は、前記軸方向接続部は、前記ヘッドインナー部の前記軸部より径方向外方に張り出した部分の座面方向面と、前記ヘッドアウター部材の前記孔部の内周面から径方向内方に張り出した部分の天頂方向面とにより構成されている請求項１又は請求項２に記載の緩み検知用ボルトである。
【００１０】
請求項４記載の発明は、前記軸方向接続部における前記ヘッドインナー部側の面又は前記ヘッドアウター部材側の面が、軸方向に突出した凸部の天頂面に形成され、当該天頂面の軸方向の位置が異なる複数の凸部に分かれている請求項１から請求項３のうちいずれか一に記載の緩み検知用ボルトである。
【００１１】
請求項５記載の発明は、前記複数の凸部のいずれの一の凸部も天頂面の軸方向の位置が少なくとも２つの他の凸部のそれに等しい請求項４に記載の緩み検知用ボルトである。
【００１２】
請求項６記載の発明は、前記複数の凸部は、前記軸力の実用締結力範囲の下限において相手面に接触する、天頂面の軸方向の位置が異なる凸部を含む請求項４又は請求項５に記載の緩み検知用ボルトである。
【００１３】
請求項７記載の発明は、前記軸方向接続部における前記凸部の接続相手面が凹部の底面とされている請求項４から請求項６のうちいずれか一に記載の緩み検知用ボルトである。
【００１４】
請求項８記載の発明は、前記軸方向接続部における前記凸部の天頂面又はその接続相手面に電気的特性を有する媒介層が設けられた請求項４から請求項７のうちいずれか一に記載の緩み検知用ボルトである。
【００１５】
請求項９記載の発明は、前記媒介層を介した接続部分以外において前記ボルト軸部材と前記ヘッドアウター部材とを電気的に絶縁する絶縁体を介して前記ボルト軸部材と前記ヘッドアウター部材とが組み立てられた請求項８に記載の緩み検知用ボルトである。
【００１６】
請求項１０記載の発明は、前記電気的特性値を計測する計測回路が付設された請求項１から請求項９のうちいずれか一に記載の緩み検知用ボルトである。
【００１７】
請求項１１記載の発明は、前記計測回路の計測信号を送信する送信回路を付設された請求項１０に記載の緩み検知用ボルトである。
【００１８】
請求項１２記載の発明は、前記天頂側開口を封止する防塵カバーを備える請求項１から請求項１１のうちいずれか一に記載の緩み検知用ボルトである。
【００１９】
請求項１３記載の発明は、前記電気的特性値を計測する計測回路と、前記計測回路の計測信号を送信する送信回路と、前記天頂側開口を封止する防塵カバーとを備え、
前記計測回路及び前記送信回路は前記防塵カバーに設けられ、
前記天頂側開口を封止するための防塵カバーの装着により、前記電気的特性値を測定するために前記計測回路から延設された２つの電極端子が前記ヘッドインナー部と前記ヘッドアウター部材とに接続するようにされた請求項１から請求項９のうちいずれか一に記載の緩み検知用ボルトである。
【００２０】
請求項１４記載の発明は、前記防塵カバーは、前記孔部に内嵌されて前記天頂側開口を封止する請求項１２又は請求項１３に記載の緩み検知用ボルトである。
【００２１】
請求項１５記載の発明は、請求項１から請求項１４のうちいずれか一に記載の緩み検知用ボルトと、
当該緩み検知用ボルトの電気的特性値に基づき、当該緩み検知用ボルトの締結状態を判定する判定手段と、
前記判定手段の判定に基づき、当該緩み検知用ボルトが所定の緩み状態にあることを報知する報知手段とを備えるボルトの緩み監視システムである。
【００２２】
請求項１６記載の発明は、前記緩み検知用ボルトの個々に割り当てられた個体識別情報と、当該個体識別情報に一対一に対応させたそのボルトの施工位置を示す番地情報とが登録された記憶手段を備え、
前記報知手段による報知に係る緩み検知用ボルトの番地情報がユーザーインターフェースを介して出力可能にされた請求項１５に記載のボルトの緩み監視システムである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、ボルトの締結状態を正確に検知することができる緩み検知用ボルト及びボルトの緩み監視システムを構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態に係る緩み検知用ボルトの組立完成状態を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る緩み検知用ボルトの分解状態を示す斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る緩み検知用ボルトの分解状態を示し、図２と異なる角度から見た斜視図ある。
【図４】本発明の一実施形態に係る緩み検知用ボルトのボルト軸部材と絶縁スペーサーとの組立過程を示す斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る緩み検知用ボルトのボルト軸部材と絶縁スペーサーとの組立過程を示す他の斜視図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る緩み検知用ボルトのボルト軸部材と絶縁スペーサーの組み上がり状態を示す斜視図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る緩み検知用ボルトの絶縁スペーサーが組み付けられたボルト軸部材に対してヘッドアウター部材の組立過程を示す斜視図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る緩み検知用ボルトのボルト軸部材と絶縁スペーサーとヘッドアウター部材の組み上がり状態を示す斜視図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る緩み検知用ボルトのヘッドインナー部を仰ぎ見る斜視図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係り、ヘッドインナー部の側面とヘッドアウター部材の断面を同軸に配置した図(a)と、ヘッドインナー部の側面と、ヘッドアウター部材の凹部を周方向に通る断面を平面的に展開した描いた図(b)である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る緩み検知用ボルトを配管フランジ部の締結に適用した場合の分解断面図である。
【図１２】図１１の状態から、緩み検知用ボルトを配管フランジに挿入設置した状態の断面図である。
【図１３】図１２の状態から、緩み検知用ボルトとナットとにより配管フランジ部を締結した状態の断面図である。
【図１４】本発明の一実施形態に係る緩み検知用ボルトの防塵カバーの断面を示す模式図である。
【図１５】本発明の一実施形態に係るボルトの緩み監視システムのシステム構成図である。
【図１６】本発明の一実施形態に係る緩み検知用ボルトにおいて計測部が接触抵抗値を計測する場合の電気回路図(a)と、締結完了後の時間経過に伴う抵抗値の変化を示すグラフ(b)である。
【図１７】本発明の一実施形態に係る緩み検知用ボルトにおいて計測部が静電容量値を計測する場合の電気回路図(a)と、締結完了後の時間経過に伴う静電容量の変化を示すグラフ(b)である。
【図１８】本発明の一実施形態に係るボルトの緩み監視システムにおいて監視コンピューターが実行する処理のフローの一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下に本発明の一実施形態につき図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。
【００２６】
（緩み検知用ボルト）
図１から図８に示すように本実施形態の緩み検知用ボルト１００は、ボルト軸部材１０と、ヘッドアウター部材２０と、絶縁スペーサー３０と、防塵カバー４０とから構成される。図１に示すように緩み検知用ボルト１００は、組立完成時の外観的には一般のボルトと同様に、ヘッド１０１と軸部１１とから構成される。ヘッド１０１部分においては、ヘッド１０１の天頂面１０１ａと、ヘッド１０１の首下に配置される座面２３と、ヘッド１０１の外周に配置される工具係合部２２とが外観上露出している。
【００２７】
ボルト軸部材１０は、ネジが形成された軸部１１及び軸部１１の基端に形成されたヘッドインナー部１２を有する。なお、以下の説明において単に「軸方向」「径方向」「周方向」というときは軸部１１の中心軸を基準にしたものを指す。
ヘッドインナー部１２は、軸部１１より径方向外方に張り出した部分１２aを有し、部分１２aには、径方向に突出し軸方向に沿って形成された嵌合歯１２ａ１が含まれる。嵌合歯１２ａ１は周方向に沿って複数形成されている。
また、各嵌合歯１２ａ１の座面方向端には、軸方向に突出した凸部１２ｂが形成されている。
【００２８】
ヘッドアウター部材２０は、ヘッドインナー部１２と嵌合する孔部２１及び孔部２１の外周部に形成された工具係合部２２を有する。
本実施形態では工具係合部２２は六角形状であり、一般的に使われている六角レンチ等の工具を適用できる。工具と工具係合部との係合形状は特殊なものであってもよい。工具係合部２２に工具を機械的に係合させて、工具からのトルクを工具係合部２２から伝達して本ボルト１００を軸回りに回転させることができる。
孔部２１は、天頂側開口２１ａと座面側開口２１ｂとが形成され、軸部１１を天頂側開口２１ａから挿入して座面側開口２１ｂから突出可能に構成されている。
座面側開口２１ｂは、孔部２１内の座面側に設けられた内フランジ部２１ｃに囲まれた開口である。内フランジ部２１ｃは、ヘッドアウター部材２０の孔部２１の内周面から径方向内方に張り出した部分に相当する。
内フランジ部２１ｃの天頂側面には、各凸部１２ｂに対応して、凸部１２ｂが挿入される凹部２１ｄが形成されている。
【００２９】
絶縁スペーサー３０は、ボルト軸部材１０とヘッドアウター部材２０とを同心状の所定の相対的位置に保持するためのスペーサー部材であるとともに、ボルト軸部材１０とヘッドアウター部材２０との間を電気的に絶縁する絶縁体である。但し、凸部１２ｂの天頂面１３と凹部２１ｄの底面２４との接続を除く。
絶縁スペーサー３０は全体として円筒形状を成す。
孔部２１と同様に、絶縁スペーサー３０は、天頂側開口３１ａと座面側開口３１ｂとが形成され、軸部１１を天頂側開口３１ａから挿入して座面側開口３１ｂから突出可能に構成されている。
座面側開口３１ｂは、絶縁スペーサー３０内の座面側に設けられた内フランジ部３１ｃに囲まれた開口である。内フランジ部３１ｃは、絶縁スペーサー３０の内周面から径方向内方に張り出した部分に相当する。
内フランジ部３１ｃの天頂側面には、各凸部１２ｂに対応して、凸部１２ｂが挿通される孔部３１ｄが形成されている。
絶縁スペーサー３０の内周部には、各嵌合歯１２ａ１に対応して、嵌合歯１２ａ１と嵌め合う嵌合溝３１ｅが形成されている。
内フランジ部３１ｃの座面側面には、一部の孔部３１ｄに対応して、孔部３１ｄの周囲を囲む周壁リブ３１ｆが形成されている。
【００３０】
防塵カバー４０は、天頂側開口２１ａを封止するものである。孔部２１にヘッドインナー部１２及び絶縁スペーサー３０が収まった後に、天頂側開口２１ａ側に空間が残り、この余地に防塵カバー４０が押し込まれる。このようにして、防塵カバー４０は、孔部２１に内嵌されて天頂側開口２１ａを封止する。
締結作業時に防塵カバー４０を取り外しておいてもよいし、取り付けておいてもよい。防塵カバー４０を取り付けておいても、防塵カバー４０がヘッド１０１の外径位置にまで及んでいないので、本ボルト１００の締結作業時に防塵カバー４０が邪魔にならず、また防塵カバー４０を工具で損傷させることは防がれる。特に、本ボルト１００に緩みが生じた際の再締め付け作業時に防塵カバー４０を取り外さなくても工具が使えるので作業性がよい。
防塵カバー４０は孔部２１の内側に摩擦係止される。締結前に本ボルト１００を組み立てた状態で、輸送や、作業者による取扱いが行われる場合でも、本ボルト１００が不意に分解されることが防がれる。本ボルト１００を組立ながら本ボルト１００による締結作業を行うことも可能であり、締結完了後に防塵カバー４０を取り付けることも可能である。
【００３１】
図９、図１０に示すように、凸部１２ｂは、その天頂面１３の軸方向の位置の異なる４種３組、合計数１２が設けられている。突出量が大きい順に凸部１２ｂ１、凸部１２ｂ２、凸部１２ｂ３、凸部１２ｂ４が周方向に並んでおり、さらに２回繰り返し並んで合計数１２の凸部１２ｂが設けられている。
本実施形態においては、天頂面１３の位置の異なる４種の凸部１２ｂ１−４は、軸方向の位置の同一位置を基底にして座面方向に突出している。座面方向を下としていうと、凸部１２ｂ１、凸部１２ｂ２、凸部１２ｂ３、凸部１２ｂ４の順で天頂面１３が低い位置に配置されている。
一方、凹部２１ｄも、凸部１２ｂに対応して合計数１２が設けられている。凹部２１ｄの底面２４の軸方向の位置は同一である。
【００３２】
図１１から図１３にあっては、本ボルト１００を、ガスケット２００を間に挟んだ配管フランジ２０１、２０２の締結に適用した例を示す。絶縁ワッシャー２０３は配管フランジ２０１を介したボルト軸部材１０とヘッドアウター部材２０との導通を遮断するために適用されている。その他、ワッシャー２０４、ナット２０５が適用される。本ボルト１００の適用先は特に限定されるものではない。
図１３に示すように、本ボルト１００は締結されると、凸部１２ｂが内フランジ部３１ｃの孔部３１ｄに挿通され、突出するとともに、孔部３１ｄの周囲を囲む周壁リブ３１ｆが凹部２１ｄに嵌り込む。また、ヘッドインナー部１２の嵌合歯１２ａ１は、絶縁スペーサー３０の嵌合溝３１ｅに嵌っている。
凸部１２ｂの外周と凹部２１ｄとの間に周壁リブ３１ｆが介在することで、締結トルクが負荷されても、凸部１２ｂの外周面と凹部２１ｄの内周面とは接触せず、間隔が保持される。また、周壁リブ３１ｆが設けられていない孔部３１ｄから突出する凸部１２ｂの外周面も、凹部２１ｄの内周面との間に隙間が保たれて接触しない。周壁リブ３１ｆをすべての孔部３１ｄに対して設けてもよいし、一部の孔部３１ｄに対して設けてもよい。周壁リブ３１ｆを一部の孔部３１ｄに対して設ける場合は、少なくとも３つとして周方向に分散させることが好ましい。
以上のようにして軸部１１が座面側開口２１ｂから突出した状態にてヘッドアウター部材２０とヘッドインナー部１２とは、ヘッドアウター部材２０からヘッドインナー部１２に締結トルクを伝達可能に嵌合する。これにより、工具係合部２２に工具を機械的に係合させて、本ボルト１００全体を回転させることができる。
また、凸部１２ｂの天頂面１３が凹部２１ｄの底面２４に接触する。すなわち、ヘッドインナー部１２からヘッドアウター部材２０に座面方向の軸力を伝達可能でその逆方向に互いに乖離可能に嵌合する。
【００３３】
かかる軸力を伝達するためのヘッドインナー部１２とヘッドアウター部材２０との軸方向接続部は、本実施形態では、凸部１２ｂと凹部２１ｄのペアによって構成される。凸部１２ｂの天頂面１３（本ボルト１００の座面方向面）は、軸方向接続部におけるヘッドインナー部１２側の面であり、凹部２１ｄの底面２４（本ボルト１００の天頂方向面）は、軸方向接続部におけるヘッドアウター部材２０側の面である。
上述したように、凸部１２ｂの天頂面１３（ヘッドインナー部側の面）は、軸方向に垂直な方向の位置によって軸方向の位置に変化が付けられている。このことにより、軸力の大きさに応じて当該軸力を伝達するための接触面積が変化する。
締結完了時には、凸部１２ｂの圧縮弾性変形によって、すべての凸部１２ｂの天頂面１３が凹部２１ｄの底面２４に押圧力をもって接触する。言い換えれば、締結完了時初期の締結力の下において、すべての凸部１２ｂの天頂面１３が凹部２１ｄの底面２４に押圧力をもって接触するように、ボルト軸部材１０の材質、凸部１２ｂの断面積、突出量及び突出量差等が設計される。
本ボルト１００の緩みが進行すると軸力が低下し、最も高い位置の天頂面１３を有する凸部１２ｂ４から凹部２１ｄの底面２４から離れて、以降凸部１２ｂ３、凸部１２ｂ２・・・と順次天頂面１３が高い順に離れ、軸力を伝達するための接触面積が段階的に変化する。
【００３４】
なお、３つの凸部１２ｂ１、３つの凸部１２ｂ２、３つの凸部１２ｂ３、３つの凸部１２ｂ４は、それぞれ互いに天頂面１３の軸方向の位置が等しい。よって、これら合計数１２の凸部１２ｂのいずれの一の凸部（例えば凸部１２ｂ１）も天頂面１３の軸方向の位置が少なくとも２つの他の凸部（他の２つの凸部１２ｂ１，１２ｂ１）のそれに等しい。天頂面１３の軸方向の位置が等しい３つが周方向に分散されていることで、均等な軸力伝達が可能である。
【００３５】
ボルト軸部材１０及びヘッドアウター部材２０は、鉄鋼材、ステンレスなどの金属材料（導電材料）で構成される。
各凸部１２ｂの天頂面１３又は凹部２１ｄの底面２４に所定の電気的特性（抵抗値や誘電率）を有する媒介層が設けられている。かかる媒介層を設ける方法には、凸部１２ｂの天頂面１３に酸化被膜処理を施す方法や、凸部１２ｂの天頂面１３にシート状の抵抗材料や絶縁材料を貼付する方法が挙げられる。
したがって、凸部１２ｂ１と凹部２１ｄとの間に抵抗素子や容量素子を構成できる。
以上のことから、本ボルト１００は、電気的特性値の測定器の測定端子の一方をヘッドインナー部１２に、他方をヘッドアウター部材２０に接触させることで、かかる電気的特性値（接触抵抗値又は静電容量値）をボルトの緩み基準として検知可能にされている。すなわち、本ボルト１００は、ヘッドインナー部１２とヘッドアウター部材２０との軸方向接続部におけるヘッドインナー部１２側の面とヘッドアウター部材２０側の面との間の電気的特性値（接触抵抗値又は静電容量値）をボルトの緩み基準として検知可能にされている。
なお、以上の凸部１２ｂ１と凹部２１ｄのペアについて、互いに入れ替える、すなわち、凸部をヘッドアウター部材２０に、凹部をヘッドインナー部１２に設けて実施してもよい。
【００３６】
その検出値を自ら送信する機能を獲得するために本ボルト１００は、計測送信回路５０を有する。
図１４に示すように、計測送信回路５０は防塵カバー４０に内蔵される形で設けられている。計測送信回路５０は、計測部５１と、送信部５２と、計測部５１から延設された２つの電極端子５３，５４とを有する。より詳しくは図１５中に示すように計測送信回路５０は、計測部５１と、送信部５２と、計測部５１から延設された２つの電極端子５３，５４と、電池５５と、制御部５６とを有する。計測部５１は、上述した電気的特性値を計測する計測回路に相当し、送信部５２は、その計測信号を送信する送信回路に相当する。
天頂側開口２１ａを封止するための防塵カバー４０の装着により、２つの電極端子５３，５４がヘッドインナー部１２とヘッドアウター部材２０とに接続するようにされている。したがって、防塵カバー４０の電気的接続作業が簡便である。電極端子５３はヘッドインナー部１２に接続する端子であり、防塵カバー４０の底面に設けられる。電極端子５４はヘッドアウター部材２０に接続する端子であり防塵カバー４０の側面に設けられる。
【００３７】
（計測原理とアラート設定）
さらに、図１６、図１７を参照して、ボルトの緩み基準となる電気的特性値の計測原理と、アラート設定につき説明する。
図１６(a)は、本ボルト１００において、計測部５１が接触抵抗値を計測する場合の電気回路図である。各電気抵抗が凸部１２ｂ１、凸部１２ｂ２、凸部１２ｂ３、凸部１２ｂ４に係るものであることを示す。凸部１２ｂ１の天頂面１３と凹部２１ｄの底面２４とが媒介抵抗層を介して接続するとスイッチＳＷ１がＯＮに、離れるとＯＦＦになることに相当する。凸部１２ｂ１、凸部１２ｂ３、凸部１２ｂ４に対応するスイッチは順にスイッチＳＷ２、スイッチＳＷ３、スイッチＳＷ４である。
本ボルト１００の締結作業完了直後は、すべての凸部１２ｂ１−４の天頂面１３が相手方凹部２１ｄの底面２４に媒介抵抗層を介して接続しており、すべてのスイッチＳＷ１−４がＯＮである。時間の経過によって本ボルト１００の緩みが進行すると締結力（軸力）が低下していき、まず、凸部１２ｂ４の天頂面１３が凹部２１ｄの底面２４から離れ、次に凸部１２ｂ３、その次に凸部１２ｂ２、最後に凸部１２ｂ１が離れる。スイッチは、スイッチＳＷ４、スイッチＳＷ３、スイッチＳＷ２、スイッチＳＷ１の順でＯＦＦになる。これに応じて抵抗値は電気伝導の断面積に比例するので次第に上昇する。これをグラフに示すと図１６(b)の通りである。天頂面１３の接触面積の段階的変化に応じて図１６(b)に示すように抵抗値は段階的に変化する。
【００３８】
図１６(b)のレベルＬｖ１は全スイッチＳＷ１−４がＯＮ時の抵抗レベルを、レベルＬｖ２は３スイッチＳＷ１−３のみがＯＮ時の抵抗レベルを、レベルＬｖ３は２スイッチＳＷ１−２のみがＯＮ時の抵抗レベルを、レベルＬｖ４は１スイッチＳＷ１のみがＯＮ時の抵抗レベルを示す。
ボルト１００の締結力は、レベルＬＶ１−４の数字が小さいほど高く、ボルト１００の緩みはレベルＬＶ１−４の数字が大きいほど進行していると言うことができる。
以上の計測部５１が接触抵抗値を計測する場合を、計測部５１が静電容量値を計測する場合に置き換えると、図１７に示す通りとなる。静電容量値に置き換えても、天頂面１３の接触面積の段階的変化に応じて図１７(b)に示すように静電容量値は段階的に変化する。
【００３９】
次に説明するボルトの緩み監視システムにおけるアラート設定としては、例えば、レベルＬｖ２〜ＬＶ３に点検メンテナンス勧告アラートを設定し、レベルＬｖ４に運転停止アラートを設定することが考えられるが、アラート設定数やアラートの警告レベルの種類など様々に設定可能である。
少なくともレベルＬｖ１〜レベルＬＶ２は締結力（軸力）の実用締結力範囲内となるように設計されている。すなわち、レベルＬＶ２又はこれより低い締結力に実用締結力範囲の下限が設定される。すなわち、本実施形態で合計数１２の凸部１２ｂは、締結力（軸力）の実用締結力範囲の下限において相手面に接触する、天頂面１３の軸方向の位置が異なる複数の凸部１２ｂ１−３を含む。これにより、実用締結力範囲内においてボルトの緩みの進行を段階的に検知でき、実用締結力範囲を下回るような危険な状態を回避して未然にボルトの締め直し作業を行える。レベルＬｖ１〜レベルＬＶ３を実用締結力範囲内としてもよい。
【００４０】
（ボルトの緩み監視システム）
次に、ボルトの緩み監視システムについて説明する。
図１５に示すように、本実施形態のボルトの緩み監視システム３００は、複数の緩み検知用ボルト１００と、検知用ボルト１００からの無線信号を受信する中継装置３１０と、中継装置３１０と双方向通信ケーブルで接続された監視コンピューター３２０と備えている。
各緩み検知用ボルト１００に個体識別情報（ＩＤ）が割り当てられている。制御部５６に含まれる記憶部に登録されている。監視コンピューター３２０に含まれる記憶部（記憶手段）には、個体識別情報（ＩＤ）と、個体識別情報（ＩＤ）に一対一に対応させたそのＩＤを有するボルトの施工位置を示す番地情報が登録されている。
中継装置３１０には、緩み検知用ボルト１００のＩＤと電気的特性値を受信する受信部３１１（受信手段）と、制御部３１２と、記憶部３１３と、送受信部３１４と、電源部３１５とを備える。電源装置３３０から電力が中継装置３１０に供給され、電源部３１５を介して中継装置３１０の各部に電力が供給される。制御部３１２は、記憶部３１３に記憶されたプログラムの実行の下に機能し、受信部３１１によって受信された信号を読取って送受信部３１４及び双方向通信ケーブルを介して監視コンピューター３２０に送信することで、緩み検知用ボルト１００と監視コンピューター３２０との間を中継する。
【００４１】
各緩み検知用ボルト１００の制御部５６は、計測部５１により示される計測値とＩＤとをデジタル符号化して送信部５２を介して定期的に送信する。この送信信号が、中継装置３１０を介して監視コンピューター３２０に入力される。
監視コンピューター３２０には、この入力された計測値に基づき、計測値に付されたＩＤに係る検知用ボルト１００の締結状態を判定する判定手段と、同判定手段の判定に基づき同ＩＤに係る検知用ボルト１００が所定の緩み状態にあることを報知する報知手段とがプロセッサー上でのプログラムの稼働により構成されている。また、監視コンピューター３２０はＩＤに対応する番地情報を読み出す。
そして、監視コンピューター３２０は、例えば図１８に示すフローチャートに示すように締結状態の判定処理及び報知処理を実行する。
図１８に示すフローにつき説明する。
監視コンピューター３２０は、ＩＤと計測値の入力（ステップＳ１）があると、ＩＤに対応する番地情報を読み出し（ステップＳ２）、締結状態がレベルＬＶ４以下であるか否か判断する（ステップＳ３）。
ステップＳ３でＹＥＳの場合、そのＩＤと番地情報を含めて運転停止アラートを出力する（ステップＳ４）。出力は監視コンピューター３２０に設けられた映像モニターや音声モニターなどのユーザーインターフェースや、監視コンピューター３２０と通信接続した他のコンピューターの映像モニターや音声モニターなどのユーザーインターフェースによって実行される。他のコンピューターの少なくとも一つは、本ボルト１００が使われて構築された機械、設備の点検・修理部門に設置される。他のコンピューターには監視コンピューター３２０からアラート情報が送信される。
監視コンピューター３２０が運転自動停止制御の機能を持っている場合、運転停止アラートは、「運転を停止しました」との要旨を含み、その他対処方法などの情報が付随する。監視コンピューター３２０が運転自動停止制御の機能を持っていない場合、運転停止アラートは、「運転を停止してください」との要旨を含み、その他対処方法などの情報が付随する。
【００４２】
ステップＳ３でＮＯの場合、締結状態がレベルＬＶ３以下であるか否か判断する（ステップＳ５）。
ステップＳ５でＹＥＳの場合、そのＩＤと番地情報を含めて点検メンテナンス勧告アラートを出力する（ステップＳ６）。この点検メンテナンス勧告アラートには、レベルＬＶ３であることが含まれる。
点検・修理部門の作業員は、早急に番地情報を頼りに現場に向かい、問題のボルト１００を特定して、これを締め直す又は交換が必要な場合は新規なボルト１００と交換して締結作業を完了する。
なお、番地情報の提示は、対象の機械、設備を含んだ３Ｄマップ上で、問題のボルト１００を目立つように表示するなど、その実施形態は問わない。
【００４３】
ステップＳ５でＮＯの場合、締結状態がレベルＬＶ２以下であるか否か判断する（ステップＳ７）。
ステップＳ５でＹＥＳの場合、そのＩＤと番地情報を含めて点検メンテナンス勧告アラートを出力する（ステップＳ８）。この点検メンテナンス勧告アラートには、レベルＬＶ２であることが含まれる。
点検・修理部門の作業員は、例えば定期点検時に番地情報を頼りに問題のボルト１００を特定して、これを締め直すか又は交換が必要な場合は新規なボルト１００と交換して締結作業を完了する。
【００４４】
なお、初期及び交換時の新規なボルト１００の締結作業を行う作業員は、情報入力通信端末を用いて新規なボルト１００のＩＤを読み込み、番地情報を設定して監視コンピューター３２０に送信する。これを受け監視コンピューター３２０は、ＩＤに対応させて番地情報を登録する。
また、上記判定手段を防塵カバー４０内の制御部５１に設ける、すなわち、上記の判断ステップＳ３，Ｓ５，Ｓ７を、防塵カバー４０内の制御部５１で行って、監視コンピューター３２０に送信する計測値を、ＬＶ１〜Ｌｖ４の４段階を弁別する信号としてもよい。その場合、制御部５１からの送信は、初期設定時及びレベル変化があった時に実行するようにプログラムされる。
【００４５】
以上の実施形態にあっては、周方向の位置によって凸部１２ｂの天頂面１３の軸方向の位置に変化を付けた。これに拘わらず、径方向に複数の凸部を並べ、径方向の位置によって凸部１２ｂの天頂面１３の軸方向の位置に変化を付けて実施してもよい。ヘッド１０１の外径内に、多数の凹部を形成するためには、周方向の位置によって凸部１２ｂの天頂面１３の軸方向の位置に変化を付けることが好ましい。
【符号の説明】
【００４６】
１０   ボルト軸部材
１１   軸部
１２   ヘッドインナー部
１２ａ１      嵌合歯
１２ｂ（１２ｂ１−４）      凸部
１３   凸部の天頂面
２０   ヘッドアウター部材
２１   孔部
２１ａ 天頂側開口
２１ｂ 座面側開口
２１ｃ 内フランジ部
２１ｄ 凹部
２２   工具係合部
２３   座面
２４   凹部の底面
３０   絶縁スペーサー
３１ａ 天頂側開口
３１ｂ 座面側開口
３１ｃ 内フランジ部
３１ｄ 孔部
３１ｅ 嵌合溝
３１ｆ 周壁リブ
４０   防塵カバー
５０   計測送信回路
５１   計測部
５２   送信部
５３，５４    電極端子
１００ 緩み検知用ボルト
１０１ ヘッド
１０１ａ      ヘッドの天頂面
２００ ガスケット
２０１ 配管フランジ
２０２ 配管フランジ
２０３ 絶縁ワッシャー
２０４ ワッシャー
２０５ ナット
３００ ボルトの緩み監視システム
３１０ 中継装置
３２０ 監視コンピューター
【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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【図１８】
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