(57)【要約】【課題】アンカーボルトの下穴側端の取り付け異常についても簡易かつ確実に検出できるようにすることを目的とする。【解決手段】検査対象であるボルト３に加速度センサ７を取り付け、加速度センサ７により周波数０．５Ｈｚ以上の可聴域を含む周波数帯域の打音を検出し、該検出した打音によりボルト３の緩みを検査する。【選択図】図１
2016003915.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象であるボルトに加速度センサを取り付け、前記加速度センサにより周波数０．５Ｈｚ以上の可聴域を含む周波数帯域の打音信号を検出し、
該検出した打音信号により前記ボルトの緩みを検査する
検査方法。
【請求項２】
前記加速度センサで検出した打音信号の信号波形を表示し、当該信号波形の目視による確認により前記ボルトの緩みを検査する
請求項１に記載の検査方法。
【請求項３】
前記加速度センサで検出した打音信号をスペクトラム解析して前記ボルトの緩みを検査する
請求項１に記載の検査方法。
【請求項４】
周波数０．５Ｈｚ以上の可聴域を含む周波数帯域によりボルトの打音を検出して打音信号を出力する加速度センサと、
前記打音信号を取得して信号波形を表示する表示手段を備える
検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築、機械、土木等の分野で使用されるボルトの緩み等の異常の検査に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、各種の構造物の点検、機械の点検等においては、打診検査によりボルトの緩み等の異常の検出している。ここでこの打診検査は、検査対象であるボルトの頭等を打診検査用ハンマで叩き、発生する打音を検査員が聴覚により判断する。
【０００３】
このような従来の打診検査は、検査員が聴覚により打音を判断する検査であることにより、検査員の能力、体調等により精度が種々に変化する等の問題がある。そこで近年、マイクにより打音を集音して得られる打音信号の処理により、ボルトの緩み等の異常を検出する方法が提案されている。このような打音信号の処理による場合には、検査員の聴覚によらないことにより、検査員の能力、体調等に依存することなく異常を検出することができる。
【０００４】
具体的に例えば特許文献１には、マイクで取得した打音信号を事前に設定された基準値により判定することにより、各種の異常を検出する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１―３３０５９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところでおねじアンカーボルトは、設置個所である壁面等に作製された下穴に一端が差し込まれて接着材等により固定され、これにより植立するようにコンクリート壁面等に埋め込まれて保持される。アンカーボルトは、他端にねじ山が設けられ、このねじ山を使用して種々の部材を保持する。このようなアンカーボルトの下穴側端についても、緩み等の取り付け異常を簡易かつ確実に検出できることが望まれる。
【０００７】
しかしながらこの種のボルトに係る緩みの検査方法である検査員の聴覚による検査、マイクにより取得した打音信号の処理によっては、アンカーボルトの下穴側の異常については、検出できない問題がある。
【０００８】
本発明は、アンカーボルトの下穴側端の取り付け異常についても簡易かつ確実に検出できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、可聴域以下の帯域である周波数０．５Ｈｚ〜３０Ｈｚの振動成分に着目し、センサにより取得する打音信号が周波数０．５Ｈｚ以上の可聴域を含む周波数帯域であるように設定し、打診検査用ハンマ等による打撃に対してゆっくりとした振動を把握できるようにする、との着想により本発明を完成するに至った。
【００１０】
（１）  検査対象であるボルトに加速度センサを取り付け、前記加速度センサにより周波数０．５Ｈｚ以上の可聴域を含む周波数帯域の打音信号を検出し、
該検出した打音信号により前記ボルトの緩みを検査する。
【００１１】
（１）によれば、アンカーボルトの下穴側に緩み等の異常が存在する場合、聴覚によっては把握困難な周期の長い緩やかな信号レベルの変化が検出され、このような信号レベルの変化の有無により、簡易かつ確実にアンカーボルトの下穴側についての緩み等の異常を検出することができる。
【００１２】
（２）  （１）において、
前記加速度センサで検出した打音信号の信号波形を表示し、当該信号波形の目視による確認により前記ボルトの緩みを検査する。
【００１３】
（２）によれば、信号波形の目視による確認により、簡易かつ確実にアンカーボルトの下穴側についての緩み等の異常を検出することができる。
【００１４】
（３）  （１）において、
前記加速度センサで検出した打音信号をスペクトラム解析して前記ボルトの緩みを検査する。
【００１５】
（３）によれば、可聴域より周波数の低い周波数スペクトラムの有無により、簡易かつ確実にアンカーボルトの下穴側についての緩み等の異常を検出することができる。
【００１６】
（４）  周波数０．５Ｈｚ以上の可聴域を含む周波数帯域によりボルトの打音を検出して打音信号を出力する加速度センサと、
前記打音信号を取得して信号波形を表示する表示手段を備える。
【００１７】
（４）によれば、アンカーボルトの下穴側に緩み等の異常が存在する場合、聴覚によっては把握困難な周期の長い緩やかな信号レベルの変化が打音信号で検出され、このような信号レベルの変化の有無により、簡易かつ確実にアンカーボルトの下穴側についての緩み等の異常を検出することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、アンカーボルトの下穴側端の取り付け異常についても簡易かつ確実に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る打診検査システムを示す図である。
【図２】図１の打診検査システムに係る信号処理部の詳細構成を示すブロック図である。
【図３】可聴域における打音信号を示す信号波形図である。
【図４】図１の打診検査システムにおける打音信号を示す信号波形図である。
【図５】コンピュータ９の処理による信号波形の表示に係る機能ブロックを示すブロック図である。
【図６】コンピュータ９の処理による打音信号の周波数解析に係る機能ブロックを示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳述する。
【００２１】
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係る打診検査システムを示す図である。この打診検査システム１は、打診検査用ハンマ２により検査対象のボルト３を叩き、その結果得られる打音の判定によりボルト３の緩みを検出する。なおここでこのボルト３は、各種のボルトを適用して、緩み等の取り付け異常を検出することができる。しかしながらこの実施形態において、ボルト３は、おねじアンカーボルトであり、コンクリート壁６等に作製された下穴に一端が差し込まれて接着剤等により固定されて保持され、他端に作製されたねじ山にナット４を締め付けて板材５を固定する。
【００２２】
この打診検査システム１は、この検査対象であるボルト３がねじ込まれてなるナット４に加速度センサ７が配置される。ここで加速度センサ７は、可聴域より充分に周波数の低い周波数０．５Ｈｚ以上の可聴域を含む周波数帯域によるナット４の振動に対して十分に追従可能な固定手段により、また簡易に着脱可能な固定手段により、ナット４に保持される。具体的に、この実施形態では、固定手段にマグネットが適用されて、マグネットによりナット４に保持されるものの、これに代えて充分な周波数特性を確保することができることを条件に、テープ、固定用専用治具等により固定してもよい。
【００２３】
また加速度センサ７は、可聴域より周波数の低い周波数０．５Ｈｚ以上の可聴域を含む周波数帯域について、ナット４の振動を検出して振動信号を出力する。加速度センサ７は、この周波数帯域を検出可能な各種センサを適用することができ、具体的に加速度センサ７は、例えば静電容量方式のセンサを適用することができる。
【００２４】
この打診検査システム１は、信号処理部８によりこの加速度センサ７を駆動すると共に、加速度センサ７の検出信号である打音信号をアナログディジタル変換処理し、打音データＤ１により出力する。打診検査システム１は、この打音データＤ１をコンピュータ９に取り込んで処理することにより、ボルト３の異常を検出する。
【００２５】
図２は、信号処理部８の詳細構成を示すブロック図である。信号処理部８は、加速度センサ７に係るコモンモード電圧１１を操作するための、コモンモードバイアス用電流源１２が設けられ、また加速度センサ７の駆動用電流源１３が設けられる。信号処理部８は、加速度センサ７の正側出力信号が、スイッチ回路１４により短絡可能に配置されたカップリングコンデンサ１５を介して、差動増幅回路１６の正側入力端に入力され、また加速度センサ７の負側出力信号が、差動増幅回路１６の負側入力端に入力される。なおこの負側出力信号については、逆極性により並列接続されたツェナーダイオード１７ａ及び１７ｂを介して、終端抵抗１８により接地される。また差動増幅回路１６の入力端間には、入力抵抗１９が設けられる。これにより信号処理部８は、加速度センサ７を駆動し、加速度センサ７の出力信号による打音信号Ｓ１を取得する。信号処理部８は、この打音信号Ｓ１をアナログディジタル変換回路（ＡＤＣ）２０によりアナログディジタル変換処理し、処理結果を打音データＤ１により出力する。
【００２６】
図３及び図４は、ボルト３の下穴側の取り付けが緩んでいる場合の打音信号を示す信号波形図であり、図３は、可聴域による信号波形図であり、図４は、この図１の構成による打診検査システム１で取得される信号波形図である。この図３及び図４において、振幅が急激に増大する時点が、打診検査用ハンマ２により検査対象のボルト３を叩いた時点であり、可聴域による信号波形では、振幅が急激に増大した後、暫時、振幅が減少し、ボルト３の下穴側に何ら緩みが無い場合とほぼ同一信号波形が得られる。なおこの図３及び図４の横軸の単位は秒である。
【００２７】
しかしながら打診検査システム１で取得される周波数０．５Ｈｚ以上の可聴域を含む周波数帯域の信号波形では、急激に信号レベルが変化した後に、周期の長い緩やかな信号レベルの変化が見て取られる。種々に検討した結果、このような周期の長い緩やかな信号レベルの変化は、可聴域より低い周波数帯域によるものであり、従来の打診検査では検出されないものである。またこのような周期の長い緩やかな信号レベルの変化は、アンカーボルトにおいて、下穴側に緩みが発生している場合はもとより、ボルトに取り付けたナットに緩みがある場合に発生する。これによりこのような可聴域以下の周波数帯域により打音信号を取得することにより、この取得した打音信号に基づいてボルトの緩み等の異常を検出することができる。またこのとき周波数０．５Ｈｚ以上の可聴域を含む周波数帯域により打音信号を取得することにより、可聴域における信号レベルの変化を把握することができ、これにより打診のタイミングを把握してこのようなボルトの異常による周期の長い緩やかな信号レベルの変化を把握することができる。
【００２８】
より具体的に、このような周期の長い緩やかな信号レベルの変化の有無は、種々の手法により確認することができる。具体的に、例えば信号波形の目視による確認によっても確認することができ、またこの緩やかな信号レベルの変化に係る周波数帯域を打音信号から抽出して信号レベルを判定することによっても確認することができる。またこのような対応する周波数帯域の信号レベルの判定にあっては、ＦＦＴ（Fast  Fourier  Transform）により打音信号を処理して対応する周波数スペクトラムの信号レベルを判定することによっても判定することができる。
【００２９】
この実施形態では、コンピュータ９に取り込んだ打音データによる信号波形をユーザの操作により表示し、これにより信号波形の目視による確認によりボルトの緩みを検出する。またユーザの操作により打音データの処理を切り替え、ＦＦＴにより打音データを処理し、これにより周波数スペクトラムのレベル判定によってもボルトの緩みを検出できるようにする。
【００３０】
すなわち図５は、コンピュータ９の処理による信号波形の表示に係る機能ブロックを示すブロック図である。コンピュータ９においては、打診検査システム１に係るアプリケーションプログラムの実行によりボルト３の打診を繰り返し指示し、この繰り返しによる打音データＤ１を取得する。ここで打音データＤ１の取得を開始した後の、先頭３秒のデータを削除することにより、打診用ハンマによる打診に供していない無為のデータを削除する（２１）。またハイパスフィルタ（ＨＰＦ）２２、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）２３により取り込んだ打音データＤ１を処理して表示画面に表示する（ＡＣＣ波形表示：２４）。なおこの表示は、図３（Ａ）及び図４（Ａ）に示す表示である。
【００３１】
またこの表示において、ユーザが拡大表示を指示すると、打診用ハンマによる打診に供していない無為のデータを削除してなる打音データＤ１から直流成分を除去した後（ＡＣカップリング：２５）、補完演算処理、積分処理によりサンプリングレートを１０００倍に増大させる（積分：２６）。また直流成分を除去した後（ＡＣカップリング：２７）、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）２８、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）２９により帯域制限し、表示画面に表示する（ＶＥＬ波形表示：３０）。なおこの表示は、図３（Ｂ）及び図４（Ｂ）に示す表示である。
【００３２】
またＡＣＣ波形表示又はＶＥＬ波形表示において、ユーザがさらなる拡大表示を指示すると、サンプリングレートを１０００倍に伸長してなる打音データの直流成分を除去した後（ＡＣカップリング２７）、さらに補完演算処理、積分処理によりサンプリングレートを１０００倍に増大させる（積分：３１）。またハイパスフィルタ（ＨＰＦ）３２、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）３３により帯域制限した後、表示画面に表示する（ＤＩＳＰ波形表示：３４）。なおこのような補完演算処理によりサンプリングレートを増大させる代わりに、アナログディジタル変換回路２０によるオーバーサンプリングによりサンプリングレートを事前に増大した状態で打音データを取得するようにしてもよい。
【００３３】
またユーザが包絡線の表示を指示すると、ＡＣＣ波形表示に供した打音データをヒルベルト変換した後（３５）、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）３６、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）３７により帯域制限し、表示画面に表示する（ＡＣＣ−ＥＮＶ波形表示：３８）。これらにより打診検査システム１では、必要に応じて時間軸方向を拡大して周期の長い緩やかな信号レベルの変化の有無を目視により判断できるように構成される。
【００３４】
これに対してこの図５の処理により信号波形を表示した状態で、ユーザがＦＦＴによる解析を指示した場合、コンピュータ９では、図６の機能ブロック図により示される処理により解析結果を表示する。すなわちこの処理においては、各表示において、解析処理に供する範囲を表示画面上で受け付け（４０、４１）、ＶＥＬ波形表示、ＤＩＳＰ波形表示、ＡＣＣ−ＥＮＶ波形表示においては、ダウンサンプリングによりサンプリング数を１／１０に低減する（４２）。さらに指示された処理範囲について、０レベルのサンプリング数の割合を判定し（４３）、この割合が所定値以上の場合には優位な解析結果を取得するのに十分で無いと判断して処理を中止する。またこの割合が所定値より小さい場合、直流レベルを除去した後（ＡＣカップリング：４４）、ＦＦＴの処理に供する打音データを切り出し（４５）、ウインドウ関数により畳み込み演算処理する。また続いてＦＦＴ演算処理し、周波数スペクトラムを取得する（４７、４８）。この実施形態では、このようにして取得した周波数スペクトラムについて、それぞれ音圧レベル（ＯＡ値）を算出し（４９）、音圧レベルの高い側より５つの周波数スペクトラムに係る周波数を表示する（５０）。これによりこのようにして表示された周波数により周期の長い緩やかな信号レベルの変化の有無を確認することができる。
【００３５】
またさらにＦＦＴ演算処理により得られた周波数スペクトラムを逆ＦＦＴ処理して自己相関関数を計算し（５１）、この自己相関関数を平均値化した後、正規化し（５２、５３）、自己相関の高い側より５つの周波数スペクトラムに係る周波数を表示する（５４）。これによっても周期の長い緩やかな信号レベルの変化の有無を確認することができる。
【００３６】
〔他の実施形態〕
以上、本発明の実施に好適な具体的な構成を詳述したが、本発明は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述の実施形態の構成を種々に変更することができる。
【００３７】
すなわち上述の実施形態では、目視による表示画面の確認によりボルトの緩みを判定する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば可聴域より低い周波数成分の信号レベルを判定する場合等、種々の判定手法を広く適用することができる。
【００３８】
また上述の実施形態では、ナットに加速度センサを取り付けてこのナットが取り付けられているボルトの緩みを検出する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、ボルトに直接加速度センサを取り付けてボルトの緩みを検出するようにしてもよい。
【００３９】
また上述の実施形態では、おねじアンカーボルトについて緩みを検出する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、他のアンカーボルトの緩みを検出する場合、アンカーボルト以外のボルトの緩みを検出する場合等に広く適用することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１  打診検査システム
２  打診検査用ハンマ
３  ボルト
４  ナット
５  板材
６  コンクリート
７  加速度センサ
８  信号処理部
９  コンピュータ
１１  コモンモード電圧
１２  コモンモードバイアス用電流源
１３  駆動用電流源
１４  スイッチ回路
１５  カップリングコンデンサ
１６  差動増幅回路
１７ａ、１７ｂ  ツェナーダイオード
１８  終端抵抗
１９  入力抵抗
２０  アナログディジタル変換回路
【図１】
2016003915.tif 000003
【図２】
2016003915.tif 000004
【図３】
2016003915.tif 000005
【図４】
2016003915.tif 000006
【図５】
2016003915.tif 000007
【図６】
2016003915.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成27年9月30日(2015.9.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象であるボルトがねじ込まれてなるナットにマグネットにより加速度センサを取り付け、打診検査用ハンマにより前記ボルトを叩いて、前記加速度センサにより周波数０．５Ｈｚ以上の可聴域を含む周波数帯域の打音信号を検出し、
該検出した打音信号により前記ボルトの緩みを検査する
検査方法。
【請求項２】
前記加速度センサで検出した打音信号の信号波形を表示し、当該信号波形の目視による確認により前記ボルトの緩みを検査する
請求項１に記載の検査方法。
【請求項３】
前記加速度センサで検出した打音信号をスペクトラム解析して前記ボルトの緩みを検査する
請求項１に記載の検査方法。