JP2006337102A - 緩み検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 作業者に高度な技能や熟練度が要求されず、安全に、しかも作業性良く、ねじの緩みを検出することができる緩み検出装置を得る。
【解決手段】 緩み検出装置１は、所定の超低周波振動３を検査対象物５に出射する振動発生手段７と、超低周波振動３を受けた検査対象物５が発生する振動データを収集・解析して緩み発生箇所の分布を算出する緩み箇所解析手段１５と、緩み箇所解析手段１５の算出した緩みの発生箇所の分布を画像表示する表示手段１７とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、構造物の締結等に使用されているねじの緩みを検出することのできる緩み検出装置に関する。

ねじの締め忘れ等によるねじの緩みを検出する方法として、ハンマでねじを打撃して、その時の打撃音に混ざる異音を作業者が聞き分ける方法がある。
しかし、このような方法には、作業者に高度な技能や熟練が要求されるという問題があった。
そこで、ハンマでねじを打撃した際の打撃音を音響マイクを使って収集し、収集したデータに対して所定の周波数解析を行うことで、ねじの緩みに起因した異音成分の有無を機械に判定させ、緩みが有ると判定された場合に警報等で通知させるようにした緩み判定装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

このように、判定に機械を使うことで、作業者に高度な技能や熟練度が要求されず、ねじの緩みを見逃すような不都合の発生を防ぐことが可能になる。

特開平２０００−１３１１９５号公報

ところが、ハンマでねじを直接打撃する方法では、作業者がねじの装着箇所まで出かけて、一つ一つのねじ毎に打撃を繰り返さなければならず、作業者に大きな負担がかかると同時に、作業性が悪いという問題があった。
また、大型の構造物などでは、専用の足場を組まないと、作業者がねじの締結箇所に近づくことが困難な場合が生じ、足場の建設のために作業コストが増大したり、作業者が不安定な足場に立った場合に落下事故等を生じる虞があった。
また、判定結果を警報等により通知する従来の緩み判定装置の場合、騒音の多い建設現場等では、警報が周囲の騒音のために聞きづらくなり、警報を見落とす虞があった。

そこで、本発明の目的は上記課題を解消することに係り、作業者に高度な技能や熟練度が要求されず、安全に、しかも作業性良く、ねじの緩みを検出することができ、また、作業コストを安価に抑えると同時に、緩み有りの判定を周囲の騒音によって見落とすことがなく、ねじの緩み箇所を確実に締結し直すことができる緩み検出装置を提供することにある。

上記目的は下記構成により達成される。
（１） 所定の超低周波振動を検査対象物に出射する振動発生手段と、前記超低周波振動を受けた前記検査対象物上に発生する振動の内、少なくとも前記超低周波振動とは異なる周波数の振動のデータを収集・解析して、前記検査対象物上の部材の緩みに起因した特定周波数振動の発生箇所から部材の緩み発生箇所の分布を算出する緩み箇所解析手段と、前記緩み箇所解析手段の算出した緩みの発生箇所の分布を画像表示する表示手段とを備えたことを特徴とする緩み検出装置。

（２） 上記（１）において、前記緩み箇所解析手段において、前記検査対象物上に発生する振動のデータの収集手段として、前記検査対象物から発生する振動音を収集する音響マイクを使用したことを特徴とする緩み検出装置。

（３） 上記（１）において、前記緩み箇所解析手段は、前記検査対象物上に発生する所定周波数の振動の大きさ及び方向性を計測・収集する音響インテンシティ解析装置の収集データから部材の緩み発生箇所の分布を算出することを特徴とする緩み検出装置。

（４） 上記（１）において、前記緩み箇所解析手段は、干渉性の良いレーザ光を前記検査対象物上に照射すると共にその反射光に基づいて前記検査対象物上の特定周波数振動の発生箇所を検出する振動ホログラフィによって、部材の緩み発生箇所の分布を算出することを特徴とする緩み検出装置。

（５） 上記（１）乃至（４）のいずれか一つにおいて、前記振動発生手段として、ヘルムホルツ型共鳴箱にスピーカユニットを収容して、所定の超低周波振動音を再生するスピーカ装置を備えたことを特徴とする緩み検出装置。

（６） 上記（１）乃至（４）のいずれか一つにおいて、前記振動発生手段は、圧縮空気を貯留したエアタンクと、前記エアタンクからエアを放出させる開閉バルブと、前記開閉バルブの開閉動作を制御するバルブ制御手段とを備え、前記開閉バルブを所定のタイミングで開閉制御することで、衝撃的な超低周波振動波を発生することを特徴とする緩み検出装置。

上記に記載の緩み検出装置では、検査対象物上のねじ等の部材に緩みがあると、振動発生手段からの超低周波振動を受けた時に、緩みがあるねじ等の部材に高周波振動が発生し、この高周波振動が緩み箇所解析手段により収集・解析されることで、緩みの有無の判定がなされる。即ち、機械によって判定が成されるため、作業者に高度な技能や熟練度が要求されない。
しかも、非接触で、遠隔から緩みの有無の判定ができるため、緩み検出のために、検査対象物上の高所に登るような作業も不要になる。また、緩みの発生箇所の判定は、分布図によって複数の緩み箇所を一括して通知するため、一箇所ずつ順に処理するような手間がかからない。従って、安全に、且つ作業性良く、ねじ等の部品の緩みを検出することができる。
また、非接触で緩み箇所の判定を行うため、ねじ等の部品に近づくための専用の足場を建設する必要がなくなり、それによって、作業コストを安価に抑えることもできる。
更に、緩み箇所の判定結果は、画像表示により通知するため、緩み有りの判定を周囲の騒音によって見落とすことがなく、ねじの緩み箇所を確実に締結し直すことができる。

以下、本発明に係る緩み検出装置の好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明に係る緩み検出装置の一実施の形態の概略構成を示すブロック図、図２は図１に示した緩み検出装置における振動発生手段の具体的構成の一例を示すブロック図である。

この一実施の形態の緩み検出装置１は、図１に示すように、振動発生手段７と、緩み箇所解析手段１５と、表示手段１７とから構成されている。

振動発生手段７は、例えば、数Ｈｚ〜１０Ｈｚ程度の超低周波振動３を検査対象物５に向けて出射する。
検査対象物５は、ねじ部材１１による締結箇所を有した構造物である。

緩み箇所解析手段１５は、超低周波振動３を受けた検査対象物５上に発生する振動の内、少なくとも超低周波振動３とは異なる高周波数の振動のデータを収集・解析して、検査対象物５上のねじ部材１１の緩みに起因した特定周波数振動１３の発生箇所を特定し、ねじ部材１１の緩み発生箇所の分布を算出する。

表示手段１７は、ＣＲＴや液晶ディスプレイなどを利用したもので、例えば緩み箇所解析手段１５の算出した検査対象物５上の緩みの発生箇所の分布を、正常な振動箇所とは色分けして画像表示する。

本実施の形態の場合、緩み箇所解析手段１５は、図示せぬ音響インテンシティ解析装置によって、検査対象物５上に発生する所定周波数の振動の大きさ及び方向性を検出して、その検出結果から、緩みが発生しているねじ部材１１の分布を特定する。
音響インテンシティ解析装置は、検査対象物５上に発生する振動音を近接配置した２本のマイクロフォンから成るインテンシティマイクロホンにより計測・収集し、収集したデータを２チャンネルタイプのＦＦＴアナライザ又は１／Ｎオクターブ分析器により分析することで、振動音の大きさと、方向性とを検出するもので、音源探査や、音の放射特性の解明、音場解析、音響パワーレベルの測定、材料の音響特性の測定などにも有用である。

振動発生手段７は、本実施の形態の場合、図２に示すように、数Ｈｚ〜１０Ｈｚ程度の超低周波振動信号を出力する超低周波発生手段２１と、この超低周波発生手段２１から出力された信号を増幅するアンプ２３と、スピーカ装置２５とを備えた構成である。そして、スピーカ装置２５は、ヘルムホルツ型共鳴箱２７に低音用のスピーカユニット（ウーファー）２９を収容して、数Ｈｚ〜１０Ｈｚ程度の超低周波振動音を高効率で再生する。

上記実施の形態の緩み検出装置１では、検査対象物５上のねじ部材１１に緩みがあると、振動発生手段７からの超低周波振動３を受けた時に、緩みがあるねじ部材１１に異常な高周波振動が発生し、この高周波振動が緩み箇所解析手段１５により収集・解析されることで、緩みの有無の判定がなされる。即ち、機械によって判定が成されるため、作業者に高度な技能や熟練が要求されない。

しかも、非接触で、遠隔から緩みの有無の判定ができるため、緩み検出のために、検査対象物５上の高所に登るような作業も不要になる。また、緩みの発生箇所の判定は、分布図によって複数の緩み箇所を一括して通知するため、一箇所ずつ順に処理するような手間がかからない。従って、安全に、且つ作業性良く、ねじ部材１１の緩みを検出することができる。

また、非接触で緩み箇所の判定を行うため、ねじ等の部品に近づくための専用の足場を建設する必要がなくなり、それによって、作業コストを安価に抑えることもできる。
更に、緩み箇所の判定結果は、画像表示により通知するため、緩み有りの判定を周囲の騒音によって見落とすことがなく、ねじの緩み箇所を確実に締結し直すことができる。

また、上記実施の形態の緩み検出装置１では、緩みがあるねじ部材１１が超低周波振動３を受けた時に発生する高周波振動を、音響インテンシティ解析装置により収集する構成のため、緩みに起因した異常周波数の音の大きさ及び方向性から、緩み箇所の特定が容易になり、緩み箇所が複数存在している場合に、それぞれの緩み箇所を正確に割り出すことが可能になる。

また、上記実施の形態の緩み検出装置１では、ヘルムホルツ型共鳴箱２７にスピーカユニット２９を収容したスピーカ装置２５が超低音を効率良く再生できるため、緩み箇所の測定に適した数Ｈｚ〜１０Ｈｚ程度の超低周波振動３を、簡単に、且つ安定して出射でき、装置の信頼性を向上させることができる。

なお、上記緩み箇所解析手段１５において、検査対象物５上に発生する振動のデータの収集手段は、音響インテンシティ解析装置に限らない。
例えば、検査対象物５上に発生する振動のデータの収集手段として、検査対象物５から発生する振動音を収集する無指向性タイプの音響マイクを使用するようにしても良い。
このような構成では、通常の無指向性タイプの音響マイクは、音響インテンシティ解析装置よりも安価に入手できるため、装置コストを抑えることができる。

また、本発明で使用する緩み箇所解析手段は、上記実施の形態に示した音響インテンシティ解析装置を利用するものに限らない。
例えば、干渉性の良いレーザ光を検査対象物５上のねじ部材１１に照射すると共にその反射光に基づいて検査対象物５上の特定周波数振動１３の発生箇所を検出する振動ホログラフィによって、ねじ部材１１の緩み発生箇所の分布を算出する構成としても良い。
このように振動ホログラフィを使った構成では、緩みがあるねじ部材１１が超低周波振動３を受けた時に発生する高周波振動の発生箇所を、レーザ光の干渉によるホログラムから正確に割り出すことができ、細かなピッチでねじの締結箇所が多数並ぶような場合でも、緩み箇所を正確に特定することができる。

本発明に係る振動発生手段７は、図２に示した構成に限らない。
図３は、図１に示した緩み検出装置１における振動発生手段７の具体的構成の他の例を示すブロック図である。
ここに示した振動発生手段７は、圧縮空気を圧送するコンプレッサ３１と、コンプレッサ３１が圧送した圧縮空気を貯留したエアタンク３３と、エアタンク３３からエアを放出させる開閉バルブ３５と、開閉バルブ３５の開閉動作を制御するバルブ制御手段３７とを備えて、開閉バルブ３５を所定のタイミングで開閉制御することで、衝撃的な超低周波振動波を発生する構成である。
このように圧縮空気を衝撃波として出力する構成としたことで、緩み箇所の異常振動を一層明確に発生させることが可能になる。

なお、本発明の緩み検出装置によって検出する緩みは、ねじによる締結部に限らない。例えば、扉や窓等の建て付けの緩み等の検知にも適用することができる。

本発明に係る緩み検出装置の一実施の形態の概略構成を示すブロック図である。 図１に示した緩み検出装置における振動発生手段の具体的構成の一例を示すブロック図である。 図１に示した緩み検出装置における振動発生手段の具体的構成の他の例を示すブロック図である。

符号の説明

１ 緩み検出装置
３ 超低周波振動
５ 検査対象物
７ 振動発生手段
１１ ねじ部材
１３ 特定周波数振動
１５ 緩み箇所解析手段
１７ 表示手段
２１ 超低周波発生手段
２３ アンプ
２５ スピーカ装置
２７ ヘルムホルツ型共鳴箱
２９ スピーカユニット
３１ コンプレッサ
３３ エアタンク
３５ 開閉バルブ
３７ バルブ制御手段

Claims (6)

1. 所定の超低周波振動を検査対象物に出射する振動発生手段と、前記超低周波振動を受けた前記検査対象物上に発生する振動の内、少なくとも前記超低周波振動とは異なる周波数の振動のデータを収集・解析して、前記検査対象物上の部材の緩みに起因した特定周波数振動の発生箇所から部材の緩み発生箇所の分布を算出する緩み箇所解析手段と、前記緩み箇所解析手段の算出した緩みの発生箇所の分布を画像表示する表示手段とを備えたことを特徴とする緩み検出装置。
2. 前記緩み箇所解析手段において、前記検査対象物上に発生する振動のデータの収集手段として、前記検査対象物から発生する振動音を収集する音響マイクを使用したことを特徴とする請求項１に記載の緩み検出装置。
3. 前記緩み箇所解析手段は、前記検査対象物上に発生する所定周波数の振動の大きさ及び方向性を計測・収集する音響インテンシティ解析装置の収集データから部材の緩み発生箇所の分布を算出することを特徴とする請求項１に記載の緩み検出装置。
4. 前記緩み箇所解析手段は、干渉性の良いレーザ光を前記検査対象物上に照射すると共にその反射光に基づいて前記検査対象物上の特定周波数振動の発生箇所を検出する振動ホログラフィによって、部材の緩み発生箇所の分布を算出することを特徴とする請求項１に記載の緩み検出装置。
5. 前記振動発生手段として、ヘルムホルツ型共鳴箱にスピーカユニットを収容して、所定の超低周波振動音を再生するスピーカ装置を備えたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の緩み検出装置。
6. 前記振動発生手段は、圧縮空気を貯留したエアタンクと、前記エアタンクからエアを放出させる開閉バルブと、前記開閉バルブの開閉動作を制御するバルブ制御手段とを備え、前記開閉バルブを所定のタイミングで開閉制御することで、衝撃的な超低周波振動波を発生することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の緩み検出装置。

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