JP2004317510A - 測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】固定手段に加えられる締付力を高い精度で可視的に管理できるとともに、広範な用途に適用可能で、安価に生産できる測定装置及び固定装置を提供する。また、この発明の目的は、測定装置の要素によって固定手段の周囲の視認できる領域が汚されないようにする。
【解決手段】固定手段（４）の締付トルクの管理用測定装置（１）は、固定手段（４）のワッシャ（２）とナット（３）の間に配置されている。測定装置（１）は締付トルクの視覚的表示のためのマイクロカプセル含有標識手段（５）を具え、マイクロカプセルは拡散性有色材料で満たされている。標識手段（５）の外面に透明カバー（７．１、７．２）を設ける。
【選択図】図１

Description

この発明は、固定手段の締付トルクの管理用、特にはアンカー、ボルト等を固定手段の保持手段に取り付けるための締付トルクの管理用測定装置に関する。この測定装置は、固定手段を案内するための孔と、締付トルクを視覚的に表示するためのマイクロカプセル含有標識手段とを具える。マイクロカプセルは、少なくとも１種の拡散性有色材料で満たされている。さらに、この発明は、固定手段、特には締結システム又はボルト等と、前記の測定装置と有する固定装置に関する。

固定手段の保持手段、例えば締結システムのボルトヘッドは、トルク管理のために、例えば所定の力で破損する破損性キャプを具える。この破損性キャップは、高価であり、製造コストを増大させる。

こうした管理機構の問題点は、適用されたトルクの表示が限定されるという点にある。しかし、もっと重要なことは、固定手段の締結力を所定の値に調整すべき点である。例えば特許文献１により、所定の荷重下で側方に押し出される、色素貯蔵部を具える変形可能な封入物又はマイクロカプセルを有する平ワッシャが公知となっている。貯蔵された材料をより良好に側方に押し出すために、特許文献２には、外側面にまで延在する引き出し路を具える平ワッシャが記載されている。

特許文献３には、押し出し可能な有色材料を充填した高さの異なる突起を有する平ワッシャが記載されている。ボルトを締め付けると、この突起が押し潰されて有色材料が側方に飛び出すので、この色によってボルトに加えられた締付力の大きさを認識することができる。

公知の方法では、側方に飛び出した有色材料が、固定手段の周囲の視認できる領域を不必要に汚してしまうという問題がある。また、充填された有色材料の特性は外部の影響を受けて変化し、例えば固化するので、固定手段に加えられた締付力の精度をもはや保証することができない。さらに、公知の方法のほとんどは、１種類の固定手段にしか適用することができない。

米国特許第３，９４８，１４１号明細書 ドイツ国実用新案第７８ ２１ ４８９号公報 米国特許第６，４２５，７１８号明細書

この発明の目的は、固定手段に加えられる締付力を高い精度で可視的に管理できるとともに、広範な用途に適用可能で、安価に生産できる測定装置及び固定装置を提供することにある。また、この発明の目的は、測定装置の要素によって固定手段の周囲の視認できる領域が汚されないようにすることにもある。

上記の目的は、独立請求項の特徴により基本的に解決される。有利な実施態様は従属請求項に述べる通りである。

この発明によれば、固定手段の締付トルクの管理用、特にはアンカー、ボルト等を固定手段の保持手段に取り付けるための締付トルクの管理用測定装置は、固定手段を案内するための孔と、締付トルクの視覚的表示のためのマイクロカプセル含有標識手段とを具える。このマイクロカプセルは少なくとも１種の拡散性有色材料で満たされている。標識手段の外面には少なくとも部分的に透明なカバーが設けられている。

この発明に従う測定装置は、固定手段の保持手段、例えばアンカーヘッド、ボルトヘッド又はナットと、ワッシャとの間に配置される。測定装置の外径を、規格品のワッシャの外径に合わせることが好ましい。また、この発明に従う測定装置は、下地とワッシャの間に位置するように、下地に直接適用することもできる。前記のような固定手段の他に、この発明に従う測定装置の配置を、ボルト締結装置により駆動されて下地に入るボルトに適用することもできる。

固定手段に締付トルクを加えると、締付力が発生し、標識手段に表面圧力が加わる。この圧力が所定の値に到達すると、圧力によってマイクロカプセルが破裂し、収容されていた有色材料が標識手段のカバーの中に拡散する。少なくとも部分的に配置された透明カバーを通して、色の変化を認識することができる。これにより、使用者は、必要な締付トルク及び／又は必要な締付力が固定手段に加えられたことを確認する。

標識手段は、例えばマイクロカプセルを配置したホイルである。ホイルは、例えば保護被膜を具える接着層を、例えば表面に有する。したがって、必要に応じて、ワッシャや下地の一部にホイルを接着することができる。

少なくとも部分的に透明なカバーは、例えばプレキシガラス製である。透明カバーを、測定装置の一部のみならず、外部から視認できる範囲全体にわたって配置することが好ましい。この態様の透明カバーは、環状に形成される。透明カバー及び／又はこれに隣接し、突起として形成された突出部を有する領域は、ワッシャを覆うように配設されることが好ましく、これによれば、有色材料がこの発明に従う測定装置から側方に飛び出すこともなく、固定手段の周囲の、外部から視認できる領域を汚すこともない。加えられる圧力に対して透明カバーの材質が十分な強度を有している場合には、標識手段全体又は測定装置の全面が透明カバーを具えることができる。

好ましくは、透明カバーが少なくとも１つの細溝を具える。平面領域の上に他の平面領域を重ねて形成される隙間に比べると、この溝の内部には、少なくとも１種の、マイクロカプセルから流出した有色材料が良好に拡散することができる。特に、透明カバーが環状に形成されているか、または環状部材の一部として形成されている場合には、透明カバーが複数の細溝を具えることが好ましい。また、細溝を、測定装置の外周方向に沿って放射状に配置することができる。少なくとも１種の有色材料が、この発明に従う測定装置から側方に意図せず流出するのを防止するために、細溝は透明カバーの外縁にまでは延在しない。

好ましくは、測定装置がワッシャをさらに含み、標識手段がワッシャと透明カバーの間に配置されている。特に、標識手段をホイルとして形成する場合には、例えば接着等により、ホイルをワッシャに貼り付けることができる。

標識手段が、異なる色を有する少なくとも２種類のマイクロカプセルを具えており、第１の種類のマイクロカプセルは、少なくとも第２の種類のマイクロカプセルが破裂するよりも小さな力で破裂することが好ましい。この実施態様によれば、例えば２つの異なるトルクを推定することができる。最小トルクに到達すると、例えば緑色の有色材料を満たしたマイクロカプセルが破裂する。使用者は、固定手段に加えたトルクが要求される値に相当することを外部から認識する。所定のトルクを超えると、例えば赤色の有色材料を満たしたマイクロカプセルが破裂する。使用者は、固定手段に加えたトルクが最大値を超えたことを外部から認識する。標識の色の違いを基準にして、固定手段にトルクを作用させる。ここで説明した緑色と赤色の標識以外の種々の色の組み合わせを用いてもよく、３色以上の色を用いてもよい。

この発明に従う測定装置の、２種類のマイクロカプセルを有する実施態様を、例えばロックボルトの施工に用いて、ロックボルトに過剰な力が加わっていないかを適切に判断できるようにすることができる。ロックボルトは所定のトルクに達するまで締め付けられるが、使用者は、この発明に従う測定装置の第１の色標識、例えば黄色の色標識によってこのトルクに達したことを認識する。例えば岩盤内で作動したことによってロックボルトのトルクがロックボルトの最大許容負荷値に達した場合には、この発明に従う測定装置の色標識が例えば紫色に変化するので、ロックボルトの検査の際に、ロックボルトの破裂を即座に外部から確認することができる。

マイクロカプセルが蛍光色素で満たされていることが好ましい。蛍光色素は暗闇でも光るので、例えば地下作業現場又は建築中の建物の地下室等の、照明が不十分な場所においても容易に確認することができる。

この発明に従う固定装置は、固定手段、具体的には締結システム又はボルト等と、この発明に従う測定装置を具えている。固定装置は、例えば予め工場で組み立ててあり、使用者が完成品として使用する。

以下、図面を参照しつつ、この発明の有利な実施態様を説明する。

図１は、この発明に従う測定装置の第１実施態様の断面を示す。測定装置１は、平ワッシャ２と締結システム４のナット３の間に配置されている。測定装置１は感圧ホイルである標識手段５で覆われて、標識手段５は拡散性有色材料を満たしたマイクロカプセルを含む。さらに、測定装置１は保護要素６を具えており、保護要素６は、外部から測定装置１の外面を視認することのできる複数の透明カバー７．１、７．２を具えており、透明カバーは測定装置１の円周に沿って延在する。

締結システム４を締め付けると、標識手段５として機能する感圧ホイルに加わる圧力が増加する。圧力が所定の値に達すると、マイクロカプセルが破裂して、収容されていた色素が飛び出し、その結果、標識手段５として機能する感圧ホイルの色の変化が、透明カバー７．１、７．２を通して外部から視認される。

この発明に従う測定装置１の変形態様において、感圧ホイル５は、破裂する圧力及び充填した色素が異なる２種類のマイクロカプセルを含む。第１の種類のマイクロカプセルは第１の荷重値で破裂し、第２の種類のマイクロカプセルは例えば第１の荷重値よりも高い第２の荷重値で破裂する。したがって、締結システム４が設定値に達したこと及び最大値に達したことは、測定装置１によって視覚的に標識される。

この発明に従う測定装置１の第２実施態様の上面図を図２に示す。測定装置２１は、図１を参照して説明した測定装置１と本質的には同じであるが、透明カバーとしての環状要素２２が測定装置２１の全周に沿って延在しているという点が異なる。透明カバーを構成する材料が、圧力に対して十分な強度を有している場合には、固定手段の固定手段、例えばボルトヘッド又はナット３と接触する領域２３を透明カバーとすることもできる。さらに、図２には、固定手段を案内するための開口２７が示されている。

透明環状要素２２の下には、マイクロカプセルを含む感圧ホイル２４が配置されている。マイクロカプセルの裂け目から流出した色素が良好に拡散するように、透明環状要素２２は、その円周方向に拡散して配置された複数の細溝２５．１〜２５．８を具えており、この細溝２５．１〜２５．８が色素の拡散を補助する。溝２５．１〜２５．８は、半径方向に延在するが、環状要素２２の外縁にまでは達しない。測定装置２１の機能は、前記の測定装置１の機能に本質的に対応する。

透明環状要素２２は、その外周２６に突起をさらに具えていてもよく、これにより隣接する平ワッシャの端部を包囲し、測定装置２１から拡散した色素が側方に流れ出すのを防ぐ。

図３は、この発明に従う固定装置の一部を破断した側面を示す。固定装置３１は、締結システム３２、及び平ワッシャ３４と六角形ヘッド３５との間に配置された測定装置３３を覆っている。測定装置３３を、予め工場で平ワッシャ３４に取り付けておいてもよい。さらに、固定装置全体を予め工場で組み立てておき、部品を紛失する可能性のない１つの要素として、使用することができる。

以上述べたように、この発明によれば、固定手段に加えられる締付力を高い精度で可視的に管理することができるとともに、広範な用途に適用可能で、安価に生産できる測定装置及び固定装置が得られる。また、測定装置の要素によって固定手段の周囲の視認できる領域が汚されることを防止できる。

この発明に従う測定装置の第１実施態様の断面図である。 この発明に従う測定装置の第２実施態様の上面図である。 この発明に従う固定装置の一部を破断して示す側面図である。

符号の説明

１、２１、３３ 測定装置
２、３４ 平ワッシャ
３ ナット
４、３２ 締結システム
５、２４ 標識手段
６ 保護要素
７．１、７．２ 透明カバー
２２ 環状要素
２３ 接触領域
２５．１〜２５．８ 細溝
２６ 外周
２７ 開口
３１ 固定装置
３５ 六角形ヘッド

Claims (6)

1. 固定手段（４；３２）を案内するための孔（２７）と、締付トルクの視覚的表示のためのマイクロカプセル含有標識手段（５；２４）とを具えており、該マイクロカプセルが少なくとも１種の拡散性有色材料で満たされている、固定手段（４；３２）の締付トルクの管理用、特にはアンカー又はボルト等を固定手段（４；３２）の保持手段（３；３５）に取り付けるための締付トルクの管理用測定装置（１；２１；３３）において、
   標識手段（５；２４）の外面に少なくとも部分的に透明なカバー（７．１、７．２；２２）を設けることを特徴とする測定装置。
2. 透明カバー（２２）が少なくとも１つの細溝（２５．１〜２５．８）を具える、請求項１に記載の測定装置。
3. 測定装置がワッシャ（２；３４）を含み、標識手段（５；２４）がワッシャ（２；３４）と透明カバー（７．１、７．２；２２）の間に配置されている、請求項１又は２に記載の測定装置。
4. 標識手段（５；２４）が、異なる色を有する少なくとも２種類のマイクロカプセルを具えており、第１の種類のマイクロカプセルは、少なくとも第２の種類のマイクロカプセルが破裂するよりも小さな力で破裂する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の測定装置。
5. マイクロカプセルが蛍光色素で満たされている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の測定装置。
6. 固定手段（３２）、特には締結システム又はボルト等と、請求項１〜５のいずれか一項に記載の測定装置とを含む固定装置（３１）。

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