JP2004286551A - センサーボルト及びボルト検査システム - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリー切れの心配がなく半永久的に使用可能であるとともに、小型化することのできるセンサーボルトを提供することを目的とする。
【解決手段】歪みセンサー１１は、被締付体に締め付けられることによりボルト本体１０に生じる歪みを感知し、その歪みの大きさに応じた強度の電気信号を制御部１３に出力する。制御部１３は、その電気信号の強度値が設定範囲内にあるか否かを判定し、送受信部１７は、その判定結果を外部へと送信する。また、送受信部１７は、外部から所定周波数の電波信号を受信すると、誘導起電力を生じる。電源回路１５は、この誘導起電力を制御部１３に供給する。これにより、センサーボルト１の動作に必要な電力が供給される。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボルトに生じた歪みの大きさを判定するセンサーボルト、及びそのセンサーボルトを用いたボルト検査システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のセンサーボルトとしては、例えば図８に示すものがある（特許文献１）。歪みセンサー９１は、被締付体に締め付けられることによりボルトに生じる歪みを感知し、その歪みの大きさに応じた電気信号を制御部９２へと出力する。制御部９２は、その電気信号を増幅し、増幅した電気信号の大きさを設定値と比較することによって、ボルトに異常緩みが発生したか否かを判定する。その判定結果は、必要に応じて、送受信回路９３及びアンテナ９４を介して外部へと送信される。また、センサーボルトにおける上記の動作に必要な電力は、内蔵されたバッテリー９５から供給されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−１１８６３７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図８に示すセンサーボルトにおいては、歪みセンサー９１、制御部９２及び送受信回路９３等の動作に必要な電力は、バッテリー９５によって供給される。それゆえに、このセンサーボルトは、バッテリー９５が切れるとボルトの異常緩みを判定できなくなるため、寿命が短く実用性に欠けるという問題がある。また、このセンサーボルトは、バッテリー９５を内蔵するために大型化してしまうという問題もある。
【０００５】
本発明は、これらの問題を解決するためになされたものであり、半永久的に使用することができるとともに、小型化することのできるセンサーボルト、及びこのセンサーボルトを備えたボルト検査システムを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明によるセンサーボルトは、ボルト本体と、被締付体に締め付けられることによりボルト本体に生じる歪みを感知し、歪みの大きさに応じた強度の電気信号を出力する歪みセンサーと、歪みセンサーを制御するとともに、電気信号に基づいて歪みに関する情報を出力する制御部と、制御部が出力した歪みに関する情報を含む電波信号を外部へと送信するとともに、所定周波数の電波信号を外部から受信し、所定周波数の電波信号による誘導起電力を生じる送受信部と、送受信部で生じた誘導起電力を制御部に供給する電源回路と、を備えることを特徴とするセンサーボルト。
【０００７】
上記したセンサーボルトにおいては、歪みセンサーが、ボルト本体に生じる歪みを感知し、その歪みの大きさに応じた電気信号を制御部へと出力する。制御部は、その電気信号に基づいて歪みに関する情報を生成して出力する。この歪みに関する情報は、送受信部により外部へと送信される。このため、ボルトの検査者等は、センサーボルトから離れた場所にいても、ボルト本体に生じている歪みに関する情報を知ることができる。
【０００８】
また、送受信部は、所定周波数の電波信号を受信することにより誘導起電力を生じる。そして、電源回路は、この誘導起電力を制御部に供給する。これにより、センサーボルトの動作に必要な電力が供給されている。このため、本センサーボルトは、バッテリーを必要としないためにバッテリー切れの心配がないので、半永久的に使用することができ、実用性に優れている。また、本センサーボルトは、バッテリーを内蔵する必要がないため、小型化することができる。
【０００９】
制御部は、電気信号の強度値が設定範囲内にあるか否かを判定し、その判定結果を歪みに関する情報として出力することを特徴としてもよい。この場合、検査者等は、センサーボルトから離れた場所にいても、ボルト本体に生じている歪みの大きさが所定の範囲内にあるか否かを知ることができる。また、これにより、検査者等は、センサーボルトの締付け軸力強度が正常であるか否かを判断することができる。
【００１０】
制御部は、送受信部が設定範囲の変更命令を含む所定周波数の電波信号を受信することにより、設定範囲を変更することを特徴としてもよい。この場合、検査者等は、センサーボルトから離れた場所にいても、設定範囲の変更を行うことができる。
【００１１】
本発明によるセンサーボルトは、制御部が出力した歪みに関する情報を表示する表示部を備えることを特徴としてもよい。この場合、検査者等は、その表示部を見ることにより、ボルト本体に生じている歪みに関する情報を容易に知ることができる。
【００１２】
本発明によるセンサーボルトは、ボルトに関する情報を格納する記憶部を備えることを特徴としてもよい。この場合、ボルトに関する種々の情報を記憶部に格納しておくことができる。
【００１３】
記憶部は、ボルトの固有情報を予め格納する書換不可メモリー領域と、制御部が出力した歪みに関する情報を格納する書換可能メモリー領域とを有することを特徴としてもよい。この場合、ボルトの固有情報として書換不可メモリー領域に予め格納した情報の書換え及び誤消去等を防ぐことができる。一方、制御部が出力した歪みに関する情報を必要に応じて書換可能メモリー領域に格納しておくことにより、過去の歪みに関する情報を蓄積することができる。
【００１４】
制御部は、送受信部がメモリーの読出し命令を含む所定周波数の電波信号を受信することにより、記憶部に格納されているボルトに関する情報を読み出し、送受信部は、制御部が読み出したボルトに関する情報を含む電波信号を外部へと送信することを特徴としてもよい。この場合、検査者等は、センサーボルトから離れた場所にいても、記憶部に格納されている情報を知ることができる。
【００１５】
制御部は、送受信部がメモリーの書込み命令を含む所定周波数の電波信号を受信することにより、記憶部にボルトに関する情報を書き込むことを特徴としてもよい。この場合、検査者等は、所望の情報を記憶部に適宜格納させることができる。
【００１６】
ボルト本体は、樹脂成型されていることを特徴としてもよい。この場合、ボルト本体の成型と同時に、歪みセンサーをボルト本体に固定することができる。
【００１７】
本発明によるボルト検査システムは、上記のセンサーボルトと、送受信部へと所定周波数の電波信号を送信するとともに、送受信部からの歪みに関する情報を含む電波信号を受信するボルト検査装置と、を備えることを特徴とする。
【００１８】
上記のボルト検査システムにおいては、ボルト検査装置が送信した所定周波数の電波信号によって、センサーボルトの動作に必要な電力が供給されている。これにより、センサーボルトのバッテリー交換作業が不要なボルト検査システムが実現されている。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面とともに本発明によるセンサーボルト及びボルト検査システムの好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。
【００２０】
図１は、本発明によるセンサーボルト、及びセンサーボルトを用いたボルト検査システムの一実施形態の構成を示す模式図である。本ボルト検査システムは、センサーボルト１及びボルト検査装置２を備える。
【００２１】
センサーボルト１は、被締付体に締め付けられることによりボルトに生じる歪みを感知し、その歪みの大きさが所定の範囲内にあるか否かを判定し、その判定結果を歪みに関する情報として外部へと送信するものである。このセンサーボルト１は、ボルト本体１０及び歪みセンサー１１を備える。
【００２２】
ボルト本体１０は、胴部１０ａと頭部１０ｂとから構成される。胴部１０ａは、略円柱の形状をしており、その表面の一部又は全部にナット等の雌ねじと螺合できる雄ねじが形成されている。また、胴部１０ａには、その中心軸に沿って、頭部１０ｂから所定の位置まで延びる長孔１９が形成されている。一方、ボルト本体１０の頭部１０ｂは、例えば略正六角柱の形状をしており、その中心軸は胴部１０ａと一致する。
【００２３】
胴部１０ａの長孔１９には、歪みセンサー１１が挿入されて固定されている。この固定は、例えば接着剤によって行うことができる。歪みセンサー１１は、被締付体に締め付けられることによりボルト本体１０に生じる歪みを感知するとともに、その歪みの大きさに応じた強度の電気信号を出力する。歪みセンサー１１としては、例えばストレンゲージを用いることができる。
【００２４】
また、歪みセンサー１１は、自己温度補償機能を有している。自己温度補償機能とは、温度変化に伴うボルト本体１０自体の膨張または収縮が歪みの大きさに与える影響を補償する機能である。歪みセンサー１１は、この機能により、被締付体に締め付けられることによりボルト本体１０に生じる歪みの大きさに応じた強度の電気信号を、温度に関わらず一定の強度で出力する。
【００２５】
図２は、被締付体に締め付けられたボルトに歪みが生じる理由を説明するための図である。図２においては、ボルト本体１０をナット８１と螺合させることにより、２つの被締付体８２ａと８２ｂとを締め付けている。このとき、被締付体８２ａ，８２ｂは、ボルト本体１０及びナット８１から締付け力Ｆ１を受ける。一方、ボルト本体１０は、被締付体８２ａ，８２ｂからの反作用によって、引張り力である締付け軸力Ｆ２を中心軸方向に受ける。この締付け軸力Ｆ２によって、ボルト本体１０の胴部１０ａに歪みが生じる。
【００２６】
ここで、ボルト本体１０の被締付体８２ａ，８２ｂに対する締付けが弱くなれば、締付け軸力Ｆ２が小さくなるので、ボルト本体１０に生じる歪みも小さくなる。逆に、ボルト本体１０の被締付体８２ａ，８２ｂに対する締付けが強くなれば、締付け軸力Ｆ２が大きくなるので、ボルト本体１０に生じる歪みも大きくなる。したがって、ボルト本体１０に生じる歪みの大きさを測定することにより、ボルト本体１０の締付け軸力強度について知ることができる。
【００２７】
図１に戻って、センサーボルト１の頭部１０ｂには、ＩＣチップ１２が設けられている。このＩＣチップ１２上には、制御部１３が形成されている。制御部１３は、歪みセンサー１１と電気的に接続され、歪みセンサー１１に電力を供給するとともに、歪みセンサー１１を制御する。また、制御部１３は、歪みセンサー１１が出力する電気信号の強度値に関する設定範囲を保持している。この設定範囲は、センサーボルト１の締付け軸力強度と歪みセンサー１１が出力する電気信号の大きさとの関係について予め測定されたデータに基づいて設定することができる。すなわち、制御部１３は、歪みセンサー１１が出力する電気信号について、センサーボルト１の所望の締付け軸力強度の範囲に対応するように設定された範囲を保持している。具体的には、設定範囲は、下限値と上限値とを有している。下限値は、センサーボルト１が正常に締め付けられている場合と異常緩みが生じている場合との締付け軸力強度の境界値に対応して設定される値である。一方、上限値は、センサーボルト１が正常に締め付けられている場合と異常締付けが生じている場合との締付け軸力強度の境界値に対応して設定される値である。また、制御部１３は、設定範囲を必要に応じて変更する。
【００２８】
制御部１３は、歪みセンサー１１からの電気信号を入力すると、入力した電気信号を増幅し、増幅した電気信号の強度値が設定範囲内にあるか否かを判定し、その判定結果を出力する。制御部１３は、増幅用のオペアンプ及び判定用のオペアンプを有しており、それぞれのオペアンプによって上記の増幅及び判定を行う。制御部１３から出力される判定結果には、次の３通りある。すなわち、電気信号の強度値が、（１）設定範囲内にある、（２）設定範囲内になく、かつその範囲の下限値よりも小さい、及び（３）設定範囲内になく、かつその範囲の上限値よりも大きいという３通りである。
【００２９】
さらに、制御部１３は、可変抵抗器およびリニアライズ回路を有している。可変抵抗器は、上記した設定範囲を適宜変更するためのものである。制御部１３は、この可変抵抗器の抵抗値を調整することによって、設定範囲を変更することができる。一方、リニアライズ回路は、ボルト本体１０に生じる歪みの大きさに対する歪みセンサー１１が出力する電気信号の大きさの非線形性を補正して、補正後の電気信号の大きさが歪みの大きさに対して線形になるようにするためのものである。
【００３０】
また、頭部１０ｂには、送受信部１７及び電源回路１５が備えられている。送受信部１７は、制御部１３に電気的に接続された送受信回路１４、及び送受信回路１４と電気的に接続されたアンテナ１６を有して構成されており、制御部１３によって制御されている。送受信回路１４は、ＩＣチップ１２上に形成されており、制御部１３が出力した判定結果の情報を含む信号を生成し、電波信号としてアンテナ１６から外部へと送信させる。アンテナ１６は、コイルを有して構成されており、ボルト本体１０の頭部１０ｂのうち、胴部１０ａと反対側の端面を含む一部領域に設けられたアンテナ収容部１０ｃに収容されている。アンテナ収容部１０ｃは、例えば樹脂のように、電波信号の送受信の妨げにならない材料で形成される。また、アンテナ１６は、所定周波数（以下、第１周波数という。）の電波信号を外部から受信する。このとき、アンテナ１６は、コイルを有して構成されているため、受信した電波信号による誘導起電力を生じる。
【００３１】
送受信部１７のアンテナ１６には、電源回路１５が電気的に接続されている。電源回路１５は、ＩＣチップ１２上に形成されている。また、電源回路１５は、制御部１３とも電気的に接続されており、アンテナ１６で生じた誘導起電力を制御部１３に供給する。また、電源回路１５から誘導起電力を供給された制御部１３は、その誘導起電力の一部を歪みセンサー１１及び送受信回路１４に供給する。
【００３２】
さらに、本実施形態においては、センサーボルト１のアンテナ収容部１０ｃに表示部１８が設けられている。表示部１８は、制御部１３に電気的に接続されるとともに、外部から視認可能に設けられている。この表示部１８は、制御部１３によって制御されており、制御部１３が出力した判定結果を表示する。このときに必要な電力は、制御部１３を介して電源回路１５から供給される。表示部１８としては、例えばＬＥＤを用いることができる。ＬＥＤを用いる場合、上述した制御部１３における３通りの判定結果それぞれに対応して、所定の相異なる色の発光が生じるように設定しておくことが好ましい。
【００３３】
ボルト検査装置２は、センサーボルト１の送受信部１７へと第１周波数の電波信号を送信するとともに、送受信部１７が出力した電波信号を受信するものである。このボルト検査装置２は、センサーボルト１の締め付けに用いることができるレンチ等の締め付け工具２９に内蔵されている。この締め付け工具２９は、例えば全体を樹脂成型することにより製造することができる。
【００３４】
ボルト検査装置２は、ＩＣチップ２１及びアンテナ２４を有する。ＩＣチップ２１上には、制御部２２及び送受信回路２３が形成されている。制御部２２には送受信回路２３が、また送受信回路２３にはアンテナ２４がそれぞれ電気的に接続されている。制御部２２は、送受信回路２３を制御しており、必要に応じてアンテナ２４から第１周波数の電波信号を送信させる。この電波信号を受信したセンサーボルト１は、送受信部１７が生じる誘導起電力が動力源となって、稼動状態となる。また、アンテナ２４は、センサーボルト１からの電波信号を受信する。受信した電波信号に含まれる制御部１３における判定結果の情報は、送受信回路２３を介して制御部２２へと伝送される。
【００３５】
また、制御部２２は、送受信回路２３を制御して、必要に応じてアンテナ２４から設定範囲の変更命令を含む第１周波数の電波信号を送信させる。この設定範囲の変更命令は、センサーボルト１の制御部１３に設定範囲を変更させるための命令である。この電波信号を受信したセンサーボルト１においては、制御部１３が、設定範囲の変更命令に従って、設定範囲の変更を行う。
【００３６】
また、ボルト検査装置２は、操作部２７を有する。この操作部２７は、制御部２２と電気的に接続されるとともに、工具２９の外面上に設けられている。操作部２７は、ボルト検査装置２とボルトの検査者等とのインターフェースとなる部分である。検査者等は、操作部２７を操作することによって、制御部２２に対して種々の指示を与えることができる。この指示には、アンテナ２４から第１周波数の電波信号を送信させるためのもの、及びアンテナ２４から設定範囲の変更命令を含む第１周波数の電波信号を送信させるためのもの等がある。また、設定範囲の変更命令を含む電波信号を送信させる場合、操作部２７は、変更後の設定範囲として所望の範囲の入力を検査者等から受け付ける。入力された所望の範囲の情報は、設定範囲の変更命令とともに電波信号に含まれてセンサーボルト１へと送信される。
【００３７】
また、ボルト検査装置２は、表示部２５を有する。表示部２５は、制御部２２と電気的に接続されるとともに、外部から視認可能に設けられている。この表示部２５は、制御部２２によって制御されており、センサーボルト１の制御部１３における判定結果を表示する。表示部２５としては、例えば、センサーボルト１の表示部１８と同様に、ＬＥＤを用いることができる。
【００３８】
また、ボルト検査装置２は、バッテリー２６を有する。バッテリー２６は、操作部２７、制御部２２、送受信回路２３、及び表示部２５における上述の動作に必要な電力を供給する。また、バッテリー２６は、必要に応じて充電又は新しいものと交換することができる。
【００３９】
以上の構成において、ボルト検査装置２が送信した第１周波数の電波信号を、センサーボルト１の送受信部１７が受信する。送受信部１７は、受信した電波信号によって誘導起電力を生じる。この誘導起電力は、電源回路１５が制御部１３に供給する。これにより、センサーボルト１は稼動状態となって、歪みセンサー１１による歪みの感知及び電気信号の出力、並びに制御部１３による電気信号の判定が行われる。その判定結果は、表示部１８に表示されるとともに、電波信号に含まれて送受信部１７から送信される。ボルト検査装置２は、この電波信号を受信する。そして、ボルト検査装置２が受信した電波信号に含まれる判定結果の情報は、表示部２５に表示される。
【００４０】
また、ボルト検査装置２が送信した第１周波数の電波信号に設定範囲の変更命令が含まれている場合、制御部１３は設定範囲の変更を行う。このとき、制御部１３は、歪みセンサー１１が出力した電気信号の判定を変更後の設定範囲に基づいて行う。
【００４１】
本実施形態によるセンサーボルト、及びボルト検査システムの効果について説明する。
【００４２】
図１に示すセンサーボルト１においては、制御部１３における判定結果が、電波信号として送受信部１７から外部へと送信される。したがって、本センサーボルトは、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）による締付け軸力強度の確認が可能である。このため、検査者等は、センサーボルト１から離れた場所にいても、ボルト本体１０に生じている歪みの大きさが所定の範囲内にあるか否かを知ることができる。また、これにより、検査者等は、ボルト本体１０の被締付体に対する締付け軸力強度が正常であるか否かを判断することができる。
【００４３】
また、歪みの大きさが所定の範囲内にある場合、及び所定の範囲にない場合のいずれの場合にも、判定結果が外部へと送信される。このため、センサーボルト１の故障を発見することが容易となる。例えば、歪みの大きさが所定の範囲にない場合にのみ判定結果を送信する構成では、歪みの大きさが所定の範囲にある場合とセンサーボルトが故障している場合との区別をつけることができない。これに対して、センサーボルト１の構成であれば、外部から第１周波数の電波信号を受信したにも関わらず何らの電波信号を送信しない場合には、センサーボルト１は、故障していると判断できる。
【００４４】
また、歪みの大きさが所定の範囲にない場合において、さらに歪み大きさがその範囲の下限値よりも小さいのか、或いはその範囲の上限値よりも大きいのかまで判定される。これにより、検査者等は、前者の場合にはボルト本体１０に異常緩みが生じていると、一方、後者の場合には異常締付けが生じていると判断することができる。このため、検査者等は、センサーボルト１を適正な強度で締付け直す際に、もっと締め付ければよいのか或いはもっと緩めればよいのかを予め知っておくことができる。ただし、必要なければ、判定結果は、ボルト本体１０の締め付け強度が正常或いは異常いずれであるかのみを示すものであってもよい。
【００４５】
また、センサーボルト１の動作に必要な電力は、所定の第１周波数の電波信号を受信することにより送受信部１７が生じる誘導起電力によって供給されている。これにより、センサーボルト１は、バッテリーを必要としないためにバッテリー切れの心配がなく、半永久的に使用することができる。このため、センサーボルト１は、実用性に優れている。また、センサーボルト１は、バッテリーが内蔵されていないため、小型化することができる。また、センサーボルト１は、バッテリーを内蔵する必要がないので、低コストである。
【００４６】
また、制御部１３、送受信回路１４、及び電源回路１５は、一枚のＩＣチップ１２上に形成されている。このため、センサーボルト１は、より小型化できるとともに、量産化、低コスト化に適している。ただし、制御部１３、送受信回路１４、及び電源回路１５を一枚のＩＣチップ上に形成することは、必須ではない。
【００４７】
また、アンテナ１６は、アンテナ収容部１０ｃに収容されている。これにより、アンテナがセンサーボルト１の外部に露出しないため、本センサーボルト１は取り扱いがし易く、またアンテナの破損等が防止される。このため、高強度なセンサーボルト１が実現されている。
【００４８】
また、アンテナ収容部１０ｃを樹脂で形成した場合には、送受信部１７における電波信号の送受信効率を向上することができる。ただし、アンテナ収容部１０ｃは、電波信号の送受信が可能であれば、金属で形成してもよい。
【００４９】
また、歪みセンサー１１は、自己温度補償機能を有している。これにより、制御部１３は、温度変化に伴うボルト本体１０自体の膨張または収縮の影響を受けることなく、歪みセンサー１１からの電気信号の判定をより正確に行うことができる。ただし、必要がなければ、自己温度補償機能を設けなくてもよい。
【００５０】
また、制御部１３に可変抵抗器が設けられているため、検査者等は、制御部１３における判定の際に基準となる設定範囲を適宜変更することができる。これにより、センサーボルト１の用途毎に、正常な締め付け強度の範囲に応じた設定範囲を設けることができるため、より実用性に優れたセンサーボルト１が実現されている。ただし、設定範囲を変更するための構成は、可変抵抗器には限られない。また、設定範囲を変更する必要がなければ、可変抵抗器は設けなくてもよい。
【００５１】
また、制御部１３における設定範囲の変更は、センサーボルト１に設定範囲の変更命令を含む電波信号を受信させることによって行うことができる。このため、検査者等は、センサーボルト１から離れた場所にいても、設定範囲の変更を行うことができる。
【００５２】
また、制御部１３にリニアライズ回路が設けられている。これにより、感知した歪みの大きさに対して歪みセンサー１１が出力する電気信号の大きさの非線形性が補正される。このため、制御部１３は、歪みセンサー１１からの電気信号の判定をより正確に行うことができる。ただし、必要がなければ、リニアライズ回路は設けなくてもよい。
【００５３】
また、センサーボルト１には、制御部１３における判定結果を表示する表示部１８が設けられている。このため、検査者等は、表示部１８を見ることにより、制御部１３における判定結果を容易に知ることができる。また、検査者等は、センサーボルト１の締め付け強度が、正常または異常緩み若しくは異常締付けのいずれの状態にあるかを、その判定結果から判断することができる。ただし、必要がなければ、表示部１８は設けなくてもよい。表示部１８を設けない場合、アンテナ収容部１０ｃの視認性を考慮する必要がないため、センサーボルト１の製造が容易になる。また、表示部１８を設けない分だけ、センサーボルト１を低コスト化することができる。
【００５４】
図１に示すボルト検査システムにおいては、ボルト検査装置２が送信した第１周波数の電波信号によって、センサーボルト１の動作に必要な電力が供給されている。これにより、センサーボルト１のバッテリー交換作業が不要なボルト検査システムが実現されている。
【００５５】
このため、本ボルト検査システムは、実用性に優れており、したがって、様々な場合において好適に使用することができる。例えば、新幹線等の製造に多数のセンサーボルトを用いた場合、検査者等は、ボルト検査装置を用いて多数のセンサーボルトの締付け軸力強度をまとめて検査することができる。また、ボルト検査装置を新幹線等が走る線路の脇に設置しておくことによっても、多数のセンサーボルトの締付け軸力強度をまとめて迅速に検査することができる。逆に、新幹線等の線路の固定に多数のセンサーボルトを用いた場合を考える。この場合、ボルト検査装置を、線路に面するようにして線路上を走る新幹線等の底板に設置しておくことによって、多数のセンサーボルトの締付け軸力強度をまとめて迅速に検査することができる。
【００５６】
ボルトは、上記の線路及び新幹線等の例のように、多数まとめて用いられることが多い。したがって、図８に示すセンサーボルトを用いた場合のように、センサーボルトのバッテリー交換が必要となるシステムでは、バッテリー交換作業に要する労力が多大となるため、実用性に欠ける。これに対して、本発明によるボルト検査システムでは、バッテリーが不要なセンサーボルトを用いているため、センサーボルトのバッテリー交換の必要がなく実用性に優れる。
【００５７】
また、ボルト検査装置２には、センサーボルト１の制御部１３における判定結果を表示する表示部２５が設けられている。これにより、検査者等は、センサーボルト１から離れた場所にいても、表示部２５を見れば、ボルト本体１０の締付け状態を判断することができる。ただし、ボルト検査装置２が受信した判定結果は、ボルト検査装置２とは別に設けられた表示手段で表示される構成としてもよい。この場合、表示部２５を設ける必要はない。
【００５８】
また、制御部２２及び送受信回路２３は、一枚のＩＣチップ２１上に形成されている。このため、ボルト検査装置２は、小型化が可能であるとともに、量産化、低コスト化に適している。ただし、制御部２２及び送受信回路２３を一枚のＩＣチップ２１上に形成することは必須ではない。
【００５９】
また、ボルト検査装置２は、締め付け工具２９に内蔵されている。これにより、検査者等は、ボルト本体１０の締め付け状態を検査しながら、必要に応じて、締め付け工具２９によってボルト本体１０を所望の強度で締め付け直すことができる。ただし、ボルト検査装置２を締付け工具２９の外面に取り付ける構成としてもよい。
【００６０】
特に、ボルト本体１０を締め付ける際においては、締め付け状態の確認を随時行うことで、この締付け工具２９をトルクレンチのように機能させることができる。ところで、市販のトルクレンチは、レンチがボルトに及ぼす締付けトルクの大きさを測定し、その測定値を設定値と比較することにより、所望の大きさのトルクでボルトを締め付けることを可能ならしめるものである。しかし、同じ大きさのトルクを与えた場合であっても、ボルトの締付け軸力強度は必ずしも一定にならない。これは、ボルトと被締付体との接触状態、或いはボルトとナットとのねじの接触状態等によってボルトの締付け時に生じる摩擦力の大きさが異なるからである。したがって、市販のトルクレンチでは、ボルトに与えるトルクについて所望の大きさであるか否かを判定することはできても、実際のボルトの締付け軸力強度については正確に判定することができない。
【００６１】
これに対して、本発明によるボルト検査装置２付きの締付け工具２９によれば、歪みセンサー１１が出力した電気信号について制御部１３が行った判定結果の情報をセンサーボルト１から受信する構成のため、センサーボルト１の締付け軸力強度が所望の大きさであるか否かを正確に判断することができる。
【００６２】
また、締め付け工具２９全体を樹脂成型した場合、電波信号の送受信効率を向上することができるとともに、締め付け工具２９の成型と同時に、ボルト検査装置２を締付け工具２９に対して据付けることができる。これにより、ボルト検査装置２が据付けられた締め付け工具２９の製造が容易になる。ただし、締め付け工具２９のうち、アンテナ２４が送受信する電波信号の通過領域を含む一部領域のみを樹脂成型してもよい。この場合も、電波信号の送受信効率が向上する。また、締め付け工具２９は、電波信号の送受信が可能であれば、金属で形成してもよい。
【００６３】
ところで、センサーボルト１及びボルト検査装置２が送受する所定の第１周波数としては、様々な周波数帯から適宜選択することができる。例えば、長波帯（１２０〜１５０ｋＨｚ帯）から選択することができる。この場合、センサーボルト１及びボルト検査装置２の低コスト化が可能となる。あるいは、中波帯（４００〜５３０ｋＨｚ帯）から選択することもできる。この場合、長波帯の場合よりも、数倍の情報伝達能力が実現される。あるいは、短波帯（１３．５６ＭＨｚ帯）から選択することもできる。この場合、センサーボルト１及びボルト検査装置２における高速な情報伝達、情報処理が可能となる。あるいは、極超短波帯（８５０〜９５０ＭＨｚ帯）から選択することもできる。この周波数帯は携帯電話で使用されているため、携帯電話にボルト検査装置２の機能を持たせることが可能となる。あるいは、マイクロ波帯（２．４５ＧＨｚ帯、５．８ＧＨｚ帯）から選択することもできる。この場合、他の周波数帯に比べて、より離れた場所からの送受信が可能となる。また、他の周波数帯に比べて、より高い情報伝達および情報処理能力が実現される。
【００６４】
図３は、本発明によるセンサーボルトの一構造例を示す切断部端面図である。図３は、センサーボルトの中心軸を含む平面での切断端面を示している。ボルト本体１０は、胴部１０ａ、及び頭部１０ｂのうちアンテナ収容部１０ｃを除いた一部分１０ｄが、金属製である。この胴部１０ａ及び頭部の一部分１０ｄには、市販のボルトを用いてもよい。胴部１０ａ及び頭部の一部分１０ｄには、ボルト本体の中心軸に沿って、頭部の一部分１０ｄ側の端面Ｓ１から胴部１０ａの所定位置まで達する長孔１９が形成されている。長孔１９には、歪みセンサー１１が挿入されて固定されている。
【００６５】
また、長孔１９のうち、頭部の一部分１０ｄの端面Ｓ１から所定の深さまでの一部は、中心軸に垂直な平面での断面積が、長孔１９の他の部分よりも広くなるように形成されている。この部分は、ＩＣチップ設置部１９ａである。ＩＣチップ設置部１９ａには、ＩＣチップ１２が固定される。ＩＣチップ１２は、長孔１９内を通って延びる歪みセンサー１１のリード線１１ａと接続されている。
【００６６】
頭部の一部分１０ｄの端面Ｓ１には、予め用意されたアンテナ収容部１０ｃが固定される。アンテナ収容部１０ｃは、アンテナ１６及び表示部１８を内蔵して、樹脂から成型されている。また、アンテナ１６及び表示部１８それぞれのリード線１６ａ及び１８ａの一端は、樹脂部分の外に出ている。これらのリード線１６ａ，１８ａは、アンテナ収容部１０ｃが頭部の一部分１０ｄに固定される前に、ＩＣチップ１２と接続される。
【００６７】
図３に示す構造のセンサーボルトにおいては、ボルト頭部の一部分１０ｄの端面Ｓ１から延びるように形成される長孔１９内に歪みセンサー１１を固定している。このため、歪みセンサー１１をボルト本体１０に対して容易に設けることができる。同様に、端面Ｓ１から所定の深さまでの長孔１９の一部に形成されるＩＣチップ設置部１９ａに、ＩＣチップ１２を固定している。このため、ＩＣチップ１２をボルト本体１０の対して容易に設けることができる。
【００６８】
また、ボルト本体の胴部１０ａ及び頭部の一部１０ｄとして、市販のボルトを用いることにより、市販のボルトを用いて容易にセンサーボルトを製造することができる。
【００６９】
図４は、本発明によるセンサーボルトの他の構造例を示す切断部端面図である。図４は、センサーボルトの中心軸を含む平面での切断端面を示している。ボルト本体１０の胴部１０ａ及び頭部１０ｂは、金属製である。頭部１０ｂには、その端面Ｓ２から頭部１０ｂの所定の位置まで、ボルト本体１０の中心軸に沿って円柱状に形成されたハウジング部１９ｂが設けられている。
【００７０】
また、ハウジング部１９ｂの底面Ｓ３から胴部１０ａの所定の位置まで達する長孔１９が形成されている。長孔１９には、歪みセンサー１１が挿入されて固定されている。長孔１９のうち、底面Ｓ３から所定の深さまでの一部には、ＩＣチップ設置部１９ａが形成されている。ＩＣチップ設置部１９ａには、ＩＣチップ１２が固定される。ＩＣチップ１２は、歪みセンサー１１のリード線１１ａと接続されている。
【００７１】
頭部１０ｂの一部に形成されたハウジング部１９ｂには、アンテナ収容部１０ｃが固定される。アンテナ収容部１０ｃは、アンテナ１６及び表示部１８を内蔵して、樹脂から成型されている。アンテナ収容部１０ｃの形状は、ハウジング部１９ｂと同様に、円柱状である。また、アンテナ１６及び表示部１８のリード線１６ａ及び１８ａが、それぞれＩＣチップ１２と接続される。
【００７２】
図４に示す構造のセンサーボルトにおいては、ボルト本体１０の頭部１０ｂに形成されたハウジング部１９ｂ内に、樹脂製のアンテナ収容部１０ｃを設けている。これにより、樹脂部分の露出が少なくなるため、強度の高いセンサーボルトが実現される。特に、レンチ等の締付け工具から直接トルクを受ける頭部１０ｂの側面部分全体が高強度な金属となるため、締付けが容易なセンサーボルトが実現される。
【００７３】
また、ハウジング部１９ｂよりもアンテナ収容部１０ｃを若干大きく形成することにより、アンテナ収容部１０ｃのハウジング部１９ｂに対する固定を接着剤等を用いることなく、嵌め込み式で行うことが可能である。嵌め込み式にした場合、アンテナ収容部１０ｃの着脱が容易となる。これにより、アンテナ収容部１０ｃ、歪みセンサー１１及びＩＣチップ１２等の交換等を必要に応じて容易に行うことができる。
【００７４】
図５は、本発明によるセンサーボルトの他の構造例を示す切断部端面図である。図５は、センサーボルトの中心軸を含む平面での切断端面を示している。ボルト本体１０は、胴部１０ａと頭部１０ｂとから構成される。本例においては、胴部１０ａのうち、頭部１０ｂと反対側の端面を含む一部領域にアンテナ収容部１０ｃを設ける。胴部１０ａのうちアンテナ収容部１０ｃを除いた一部分１０ｅ、及びボルト頭部１０ｂは、金属製である。胴部の一部分１０ｅには、中心軸に沿って、部分１０ｅの端面Ｓ４から部分１０ｅの所定位置まで達する長孔１９が形成されている。長孔１９には、歪みセンサー１１が挿入されて固定されている。
【００７５】
また、長孔１９のうち、端面Ｓ４から所定の深さまでの一部には、ＩＣチップ設置部１９ａが形成されている。ＩＣチップ設置部１９ａには、ＩＣチップ１２が固定される。ＩＣチップ１２は、歪みセンサー１１のリード線１１ａと接続されている。
【００７６】
胴部の一部分１０ｅの端面Ｓ４には、アンテナ収容部１０ｃが固定される。アンテナ収容部１０ｃは、アンテナ１６及び表示部１８を内蔵して、樹脂から成型されている。また、アンテナ１６及び表示部１８のリード線１６ａ及び１８ａが、それぞれＩＣチップ１２と接続される。
【００７７】
図５に示す構造のセンサーボルトにおいては、アンテナ収容部１０ｃがボルト本体１０の胴部１０ａに設けられている。これにより、被締付体に締付けられた際に、ボルト本体１０の胴部１０ａ側の端面が露出するような場合、電波信号の送受を高効率で行うことのできるセンサーボルトが実現される。ただし、必要であれば、アンテナ収容部１０ｃを胴部１０ａ及び頭部１０ｂの両方に設けてもよい。
【００７８】
図６は、本発明によるセンサーボルトの他の構造例を示す切断部端面図である。図６は、センサーボルトの中心軸を含む平面での切断端面を示している。ボルト本体１０は、全体が樹脂から一体に成型されている。歪みセンサー１１、ＩＣチップ１２、アンテナ１６及び表示部１８は、ボルト本体１０の成型と同時にボルト本体１０内に固定されたものである。歪みセンサー１１は、胴部１０ａの中心軸上の所定位置に設けられている。ＩＣチップ１２、アンテナ１６及び表示部１８は、頭部１０ｂの所定位置に設けられている。
【００７９】
図６に示す構造のセンサーボルトにおいては、ボルト本体１０の成型と同時に歪みセンサー１１及びＩＣチップ１２をボルト本体１０に固定している。これにより、ボルト本体１０に対して長孔またはＩＣチップ設置部を形成する必要がない。このため、製造が容易で、量産化、低コスト化に適したセンサーボルトが実現される。また、センサーボルト内部への水分の侵入を防ぐことができる。また、アンテナ１６及び表示部１８の固定もボルト本体１０の成型と同時に行われている。これにより、胴部１０ａ又は頭部１０ｂの一部としてアンテナ収容部を別に設ける必要がない。したがって、アンテナ収容部をボルト本体１０に固定する手間が省けるので、センサーボルトの製造がより容易になる。
【００８０】
図７は、本発明によるセンサーボルト、及びそれを用いたボルト検査システムの他の実施形態の構成を示す模式図である。本ボルト検査システムは、センサーボルト３及びボルト検査装置４を備える。センサーボルト３は、ボルト本体１０及び歪みセンサー１１を備える。歪みセンサー１１は、図１と同様に、ボルト本体１０に形成された長孔１９に挿入されて固定されている。
【００８１】
センサーボルト３の頭部１０ｂには、ＩＣチップ３２が設けられている。このＩＣチップ３２上には、制御部３３が形成されている。制御部３３は、歪みセンサー１１の制御、及び歪みセンサー１１が出力した電気信号の判定を行うとともに、設定範囲の変更を必要に応じて行う。
【００８２】
また、頭部１０ｂには、送受信部３７ａ，３７ｂが設けられている。送受信部３７ａ，３７ｂは、それぞれ制御部３３と電気的に接続されており、制御部３３によって制御されている。送受信部３７ａは、送受信回路３４ａ及びアンテナ３６ａを有して構成されている。また、送受信部３７ｂは、送受信回路３４ｂ及びアンテナ３６ｂを有して構成されている。送受信回路３４ａ，３４ｂは、ＩＣチップ３２上に形成されている。また、アンテナ３６ａ，３６ｂは、ともにコイルを有して構成されアンテナ収容部１０ｃに収容されている。これらの送受信部３７ａ，３７ｂは、外部と所定周波数の電波信号の送受を行い、受信時には、センサーボルト３の動力源となる誘導起電力を生じる。送受信部３７ａは、第１周波数の電波信号を送受する。一方、送受信部３７ｂは、第１周波数とは異なる所定の第２周波数の電波信号を送受する。
【００８３】
また、ＩＣチップ３２上には、電源回路３５が形成されている。電源回路３５は、制御部３３及び２つのアンテナ３６ａ，３６ｂと電気的に接続されている。この電源回路３５は、アンテナ３６ａ，３６ｂで生じた誘導起電力を制御部３３に供給する。
【００８４】
さらに、本実施形態においては、ＩＣチップ３２上に記憶部３９が設けられている。記憶部３９は、制御部３３と電気的に接続されており、制御部３３によって制御されている。また、記憶部３９は、書換不可メモリー領域３９ａ及び書換可能メモリー領域３９ｂを有する。書換不可メモリー領域３９ａには、予めボルトの固有情報等が格納されている。ボルトに関する固有の情報としては、例えば、ボルトの製造メーカー、製造工場、型番、製造番号、及び工場での検査結果などがある。書換不可メモリー領域３９ａに予め格納されている情報は、書換え、追加及び消去等の一切の変更ができない。書換不可メモリー領域３９ａは、例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）で構成することができる。
【００８５】
一方、書換可能メモリー領域３９ｂには、ボルトに関する所望の情報が適宜格納される。ボルトに関する所望の情報としては、例えば、制御部３３における判定結果、或いは、ボルトの設置日、点検時期、及び交換時期等のボルトの管理情報がある。書換可能メモリー領域３９ｂに格納されている情報は、書換え及び消去等が可能である。また、書換可能メモリー領域３９ｂには、新たな情報を追加して書き込むことも可能である。書換可能メモリー領域３９ｂは、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）で構成することができる。
【００８６】
制御部３３は、必要に応じて、記憶部３９に格納された情報の読出しを行うとともに、記憶部３９の書換可能メモリー領域３９ｂに上記したボルトに関する所望の情報の書込みを行う。また、制御部３３は、判定結果を書換可能メモリー領域３９ｂに書き込む場合、必要に応じて、その判定を行った日時等も併せて書き込む。
【００８７】
また、センサーボルト３のアンテナ収容部１０ｃには、表示部３８が設けられている。表示部３８は、制御部３３と電気的に接続されるとともに、外部から視認可能に設けられている。この表示部３８は、制御部３３によって制御されており、制御部３３が出力した判定結果を表示する。さらに、表示部３８は、必要に応じて、制御部３３によって読み出された記憶部３９に格納されている情報を表示する。表示部３８としては、例えば液晶ディスプレイを用いることができる。
【００８８】
ボルト検査装置４は、ＩＣチップ４１及びアンテナ４４ａ，４４ｂを有する。ＩＣチップ４１上には、制御部４２及び送受信回路４３ａ，４３ｂが形成されている。制御部４２には、２つの送受信回路４３ａ，４３ｂがそれぞれ電気的に接続されている。また、送受信回路４３ａ，４３ｂには、それぞれアンテナ４４ａ，４４ｂが電気的に接続されている。制御部４２は、送受信回路４３ａを制御しており、必要に応じてアンテナ４４ａから第１周波数の電波信号を送信させる。同様に、制御部４２は、送受信回路４３ｂを制御しており、必要に応じてアンテナ４４ｂから第２周波数の電波信号を送信させる。一方、アンテナ４４ａ及び４４ｂは、それぞれ送受信部３７ａ及び３７ｂが送信した電波信号を受信する。
【００８９】
また、制御部４２は、送受信回路４３ａ，４３ｂを制御して、必要に応じてアンテナ４４ａ，４４ｂからメモリーの読出し命令を含む電波信号を送信させる。このメモリーの読出し命令は、センサーボルト３の制御部３３に記憶部３９に格納された情報の読出しを行わせるための命令である。この電波信号を受信したセンサーボルト３においては、制御部３３が、記憶部３９に格納されている情報を読み出す。また、送受信部３７ａ，３７ｂが、制御部３３が読み出した情報を電波信号に含んで送信する。そして、ボルト検査装置４は、送受信部３７ａ，３７ｂが送信した電波信号を受信する。
【００９０】
また、制御部４２は、送受信回路４３ａ，４３ｂを制御して、必要に応じてアンテナ４４ａ，４４ｂから、メモリーの書込み命令を含む電波信号を送信させる。このメモリーの書込み命令は、センサーボルト３の制御部３３に記憶部３９への所望の情報の書込みを行わせるための命令である。この電波信号を受信したセンサーボルト３においては、制御部３３が、メモリーの書込み命令に従って、記憶部３９の書換可能メモリー領域３９ｂへの書込みを行う。
【００９１】
また、ボルト検査装置４は、操作部４７を有する。この操作部４７は、ボルト検査装置４と検査者等とのインターフェースとなる部分である。検査者等は、操作部４７を操作することによって、制御部４２に対して種々の指示を与えることができる。この指示には、アンテナ４４ａから第１周波数の電波信号を送信させるためのものがある。同じく、アンテナ４４ｂから第２周波数の電波信号を送信させるための指示もある。また、アンテナ４４ａからメモリーの読出し命令を含む第１周波数の電波信号を送信させるための指示もある。同じく、アンテナ４４ｂからメモリーの読出し命令を含む第２周波数の電波信号を送信させるための指示もある。また、アンテナ４４ａからメモリーの書込み命令を含む第１周波数の電波信号を送信させるための指示もある。同じく、アンテナ４４ｂからメモリーの書込み命令を含む第２周波数の電波信号を送信させるための指示もある。
【００９２】
メモリーの書込み命令を含む電波信号を送信させる場合、操作部４７は、必要に応じて、記憶部３９に格納する所望の情報の入力を検査者等から受け付ける。入力された所望の情報は、メモリーの書込み命令とともに電波信号に含まれてセンサーボルト３へと送信される。
【００９３】
また、ボルト検査装置４は、表示部４５を有する。表示部４５は、制御部４２と電気的に接続されるとともに、外部から視認可能に設けられている。この表示部４５は、制御部４２によって制御されており、センサーボルト３の制御部３３における判定結果を表示する。さらに、表示部４５は、必要に応じて、制御部３３が記憶部３９から読み出したボルトに関する情報を表示する。表示部４５としては、例えば、センサーボルト３の表示部３８と同様に、液晶ディスプレイを用いることができる。
【００９４】
また、ボルト検査装置４は、バッテリー４６を有する。バッテリー４６は、操作部４７、制御部４２、送受信回路４３ａ，４３ｂ、及び表示部４５における上述の動作に必要な電力を供給する。また、バッテリー４６は、必要に応じて新しいものと交換することができる。
【００９５】
以上の構成において、ボルト検査装置４が送信した第１周波数の電波信号は、センサーボルト３のアンテナ３６ａで受信される。一方、ボルト検査装置４が送信した第２周波数の電波信号は、センサーボルト３のアンテナ３６ｂで受信される。アンテナ３６ａ，３６ｂは、受信した電波信号によって誘導起電力を生じる。この誘導起電力は、電源回路３５が制御部３３に供給する。これにより、センサーボルト３は、稼動状態となって、歪みセンサー１１による歪みの感知、及び制御部３３による判定が行われる。その判定結果は、表示部３８に表示されるとともに、電波信号に含まれて送受信部３７ａ，３７ｂから送信される。ボルト検査装置４は、この電波信号を受信する。そして、ボルト検査装置４が受信した電波信号に含まれる判定結果の情報は、表示部４５に表示される。
【００９６】
また、ボルト検査装置４が送信した電波信号にメモリーの読出し命令が含まれている場合、制御部３３は記憶部３９に格納されている情報の読出しを行う。制御部３３が読み出した情報は、必要に応じて表示部３８に表示されるとともに、電波信号に含まれて送受信部３７ａ，３７ｂから送信される。ボルト検査装置４は、この電波信号を受信する。そして、制御部３３が記憶部３９から読み出した情報は、表示部４５に表示される。
【００９７】
また、ボルト検査装置４が送信した電波信号にメモリーの書込み命令が含まれている場合、制御部３３は、その命令に従って、記憶部３９に必要な情報を書き込む。
【００９８】
本実施形態によるセンサーボルト、及びボルト検査システムの効果について説明する。
【００９９】
図７に示すセンサーボルト３においては、センサーボルト３の動作に必要な電力は、所定の第１周波数または第２周波数の電波信号を受信することにより送受信部３７ａ，３７ｂが生じる誘導起電力によって供給されている。これにより、センサーボルト３は、半永久的に使用することができ、実用性に優れている。また、センサーボルト３は、小型化、低コスト化が可能である。
【０１００】
また、センサーボルト３には、記憶部３９が設けられている。これにより、ボルトに関する種々の情報を記憶部３９に格納しておくことができる。さらに、記憶部３９は、書換不可メモリー領域３９ａと書換可能メモリー領域３９ｂとを有して構成されている。書換不可メモリー領域３９ａには、製造番号等のボルトの固有情報を予め格納しておくことができる。書換不可メモリー領域３９ａに格納された情報の変更は一切できないため、ボルトの固有情報の書換え及び誤消去等を防ぐことができる。一方、書換可能メモリー領域３９ｂには、制御部３３における判定結果を格納することができる。これにより、過去の判定結果の履歴を書換可能メモリー領域３９ｂに蓄積することができる。
【０１０１】
また、センサーボルト３に対してメモリーの読出し命令を外部から与えることにより、制御部３３が記憶部３９に格納された情報を読み出し、送受信部３７ａ，３７ｂがその情報を外部へと送信する。これにより、検査者等は、センサーボルト３から離れた場所にいても、記憶部３９に格納されている情報を知ることができる。
【０１０２】
また、センサーボルト３に対してメモリーの書込み命令を外部から与えることにより、制御部３３が、その命令に従って、記憶部３９の書換可能メモリー領域３９ｂに情報を書き込む。これにより、検査者等は、所望の情報を記憶部３９に格納させることができる。
【０１０３】
また、センサーボルト３には、２つの送受信部３７ａ，３７ｂが設けられている。そして、送受信部３７ａと３７ｂとは、相異なる周波数の電波信号を送受信する。これにより、センサーボルト３は、２種類の電波信号を同時に受信することができるとともに、２種類の電波信号を同時に送信することができる。例えば、送受信部３７ａは設定範囲の変更命令を含む電波信号を受信し、一方、送受信部３７ｂはメモリーの読出し命令を含む電波信号を受信することができる。ただし、送受信部は、１つだけ設けてもよいし、或いは３つ以上設けてもよい。
【０１０４】
図７に示すボルト検査システムにおいては、ボルト検査装置４が送信した電波信号によって、センサーボルト３の動作に必要な電力が供給されている。これにより、センサーボルト３のバッテリー交換作業が不要なボルト検査システムが実現されている。
【０１０５】
また、本ボルト検査システムにおいては、記憶部３９を備えたセンサーボルト３を用いている。ここで、複数のセンサーボルト３の締付け軸力強度を１つのボルト検査装置４でまとめて検査する場合を考える。このとき、記憶部３９の書換不可メモリー領域３９ａに予め製造番号等のボルトの固有情報を格納しておき、メモリーの読出し命令を含む電波信号をボルト検査装置４から複数のセンサーボルト３に対して送信する。そうすれば、各センサーボルト３の制御部３３における判定結果を含む電波信号とともに、そのボルトの固有情報を含む電波信号もボルト検査装置４で受信されるので、複数のセンサーボルト３のうち、締付け軸力強度が正常なものと異常なものとを容易かつ正確に特定することができる。
【０１０６】
また、ボルト検査装置４には、２組の送受信回路４３ａ，４３ｂ及びアンテナ４４ａ，４４ｂが設けられている。そして、アンテナ４４ａ及び４４ｂが送受信する電波信号の周波数は、それぞれセンサーボルト３のアンテナ３６ａ及び３７ｂが送受信する電波信号の所定周波数と一致する。これにより、ボルト検査装置４は、センサーボルト３に対して２種類の電波信号を同時に送信することができるとともに、センサーボルト３からの２種類の電波信号を同時に受信することができる。ただし、送受信回路及びアンテナは、センサーボルト３の送受信部の数に応じて、１組だけ設けてもよいし、或いは３組以上設けてもよい。
【０１０７】
本発明によるセンサーボルト及びボルト検査システムは、上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。図１及び図７に示すセンサーボルトにおいては、制御部が、歪みセンサーが出力した電気信号についての判定結果を歪みに関する情報として出力する構成とした。しかし、制御部は、歪みセンサーが出力した電気信号に基づいて、その電気信号の強度を検出し、検出した強度値を歪みに関する情報として出力する構成としてもよい。あるいは、制御部は、歪みセンサーが出力した電気信号に基づいて、ボルト本体に生じている歪みの大きさを算出し、算出した歪みの大きさを歪みに関する情報として出力する構成としてもよい。あるいは、制御部は、歪みセンサーが出力した電気信号に基づいて、ボルト本体が受けている締付け軸力の大きさを算出し、算出した締付け軸力の大きさを歪みに関する情報として出力する構成としてもよい。これらの構成によれば、検査者等は、離れた場所からでも、ボルト本体に生じている歪みの大きさ、締付け軸力等を知ることができる。
【０１０８】
また、センサーボルトの制御部が歪みセンサーからの電気信号の強度値についての判定を行わない構成とした場合、ボルト検査装置の制御部が判定を行う構成としてもよい。
【０１０９】
また、歪みセンサーが出力した電気信号を制御部が判定する際の基準となる設定範囲は、下限値と上限値とを有することとしたが、下限値または上限値のいずれか一方のみを有することとしてもよい。設定範囲が下限値だけを有する場合、検査者等は、センサーボルトの判定結果から異常緩みが生じているか否かを知ることができる。一方、設定範囲が上限値だけを有する場合、検査者等は、センサーボルトの判定結果から異常締付けが生じているか否かを知ることができる。
【０１１０】
また、ボルト本体は、植込みボルト及びねじ等であってもよい。本発明によるセンサーボルトは、植込みボルト及びねじ等に適用した場合にも、これらの締付け軸力強度を好適に検出することができる。
【０１１１】
【発明の効果】
本発明によるセンサーボルトにおいては、歪みセンサーが、ボルト本体に生じる歪みを感知し、その歪みの大きさに応じた電気信号を制御部へと出力する。制御部は、その電気信号に基づいて歪みに関する情報を生成して出力する。この歪みに関する情報は、送受信部により外部へと送信される。このため、ボルトの検査者等は、センサーボルトから離れた場所にいても、ボルト本体に生じている歪みに関する情報を知ることができる。
【０１１２】
また、送受信部は、所定周波数の電波信号を外部から受信することにより誘導起電力を生じる。そして、電源回路は、この誘導起電力を制御部に供給する。これにより、センサーボルトの動作に必要な電力が供給されている。このため、本センサーボルトは、バッテリーを必要としないためにバッテリー切れの心配がないので、半永久的に使用することができ、実用性に優れている。また、本センサーボルトは、バッテリーを内蔵する必要がないため、小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるセンサーボルト、及びセンサーボルトを用いたボルト検査システムの一実施形態の構成を示す模式図である。
【図２】被締付体に締め付けられたボルトに歪みが生じる理由を説明するための図である。
【図３】本発明によるセンサーボルトの一構造例を示す切断部端面図である。
【図４】本発明によるセンサーボルトの他の構造例を示す切断部端面図である。
【図５】本発明によるセンサーボルトの他の構造例を示す切断部端面図である。
【図６】本発明によるセンサーボルトの他の構造例を示す切断部端面図である。
【図７】本発明によるセンサーボルト、及びセンサーボルトを用いたボルト検査システムの他の実施形態の構成を示す模式図である。
【図８】従来のセンサーボルトの構成を示す模式図である。
【符号の説明】
１，３…センサーボルト、１０…ボルト本体、１１…歪みセンサー、１３，３３…制御部、１５，３５…電源回路、１７，３７ａ，３７ｂ…送受信部、１８，３８…表示部、３９…記憶部、３９ａ…書換不可メモリー領域、３９ｂ…書換可能メモリー領域、２，４…ボルト検査装置。

Claims (10)

1. ボルト本体と、
   被締付体に締め付けられることにより前記ボルト本体に生じる歪みを感知し、前記歪みの大きさに応じた強度の電気信号を出力する歪みセンサーと、
   前記歪みセンサーを制御するとともに、前記電気信号に基づいて前記歪みに関する情報を出力する制御部と、
   前記制御部が出力した前記歪みに関する情報を含む電波信号を外部へと送信するとともに、所定周波数の電波信号を外部から受信し、前記所定周波数の電波信号による誘導起電力を生じる送受信部と、
   前記送受信部で生じた前記誘導起電力を前記制御部に供給する電源回路と、
   を備えることを特徴とするセンサーボルト。
2. 前記制御部は、前記電気信号の強度値が設定範囲内にあるか否かを判定し、その判定結果を前記歪みに関する情報として出力することを特徴とする請求項１に記載のセンサーボルト。
3. 前記制御部は、前記送受信部が設定範囲の変更命令を含む前記所定周波数の電波信号を受信することにより、前記設定範囲を変更することを特徴とする請求項２に記載のセンサーボルト。
4. 前記制御部が出力した前記歪みに関する情報を表示する表示部を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のセンサーボルト。
5. ボルトに関する情報を格納する記憶部を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のセンサーボルト。
6. 前記記憶部は、ボルトの固有情報を予め格納する書換不可メモリー領域と、前記制御部が出力した前記歪みに関する情報を格納する書換可能メモリー領域とを有することを特徴とする請求項５に記載のセンサーボルト。
7. 前記制御部は、前記送受信部がメモリーの読出し命令を含む前記所定周波数の電波信号を受信することにより、前記記憶部に格納されている前記ボルトに関する情報を読み出し、
   前記送受信部は、前記制御部が読み出した前記ボルトに関する情報を含む電波信号を外部へと送信することを特徴とする請求項５又は６に記載のセンサーボルト。
8. 前記制御部は、前記送受信部がメモリーの書込み命令を含む前記所定周波数の電波信号を受信することにより、前記記憶部に前記ボルトに関する情報を書き込むことを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載のセンサーボルト。
9. 前記ボルト本体は、樹脂成型されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のセンサーボルト。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載のセンサーボルトと、
    前記送受信部へと前記所定周波数の電波信号を送信するとともに、前記送受信部からの前記歪みに関する情報を含む電波信号を受信するボルト検査装置と、
    を備えることを特徴とするボルト検査システム。

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