JP2018009932A

JP2018009932A - 高力ボルト締付け状態の検知システムおよび方法

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Publication number: JP2018009932A
Application number: JP2016140402A
Authority: JP
Inventors: 裕治平林; Yuji Hirabayashi; 犬伏　昭; Akira Inubushi; 昭犬伏; 綾耶神谷; Ayana Kamiya
Original assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Construction Co Ltd; Shimizu Corp
Priority date: 2016-07-15
Filing date: 2016-07-15
Publication date: 2018-01-18
Anticipated expiration: 2036-07-15
Also published as: JP6877098B2

Abstract

【課題】共回りや軸回りなど高力ボルト締付け状態を検知することのできる高力ボルト締付け状態の検知システムおよび方法を提供する。【解決手段】プレートに座金およびナットを介して締付けた高力ボルトの締付け状態を、それぞれに締付け前に施されたマーキングを用いて検知するシステム１０であって、プレートに対する座金とナットと高力ボルトの締付け状態を撮影する撮影手段１２と、撮影した画像に基づいて、プレートと座金とナットと高力ボルトのそれぞれに施されたマーキングについてのマーキング角度を検出するマーキング角度検出手段１４と、検出したマーキング角度に基づいて、締付け状態を判定する判定手段１６とを備えるようにする。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば高力ボルト本締め後の状態を検知する高力ボルト締付け状態の検知システムおよび方法に関するものである。

従来、高力ボルト本締め後の状態を検知する場合には、１次締め後にボルト、ナット、座金、プレートに施したマーキングのボルト中心軸線に対するナットの回転角度を分度器や目視で測定したり、ナットと座金の共回りやボルトの軸回りなど高力ボルト締付けの状態を目視で判定していたため、検査漏れや測定ミスなどが発生しやすく、検査に手間と時間がかかっていた。また、ナットの回転角度を目視で測定する方法は、誤差を含む可能性が高くなるという問題がある。

図７は、高力ボルト本締め後の状態を示したものである。（１）は軸回り、（２）は正常、（３）は共回りである。この図に示すように、１次締め後に高力ボルト１、ナット２、座金３、プレート４にマーキング５を施して本締めする場合、共回りや軸回りについては、全数を注意深く観察しないと見落としてしまうことがある。

一方、ボルトやナットのマーキングにより緩みを検知する従来の方法として、例えば特許文献１の方法が知られている。この方法は、構造物を締結するボルトの緩み点検において、予めボルト締結時にボルトおよびボルト取付け部の鋼材に耐候性に優れた塗料などでマーキングを施しておき、ボルトの緩み点検時に、地上から撮像した構造物の画像から、ボルト部を拡大して、ボルトに施したマーキングとボルト取付け部の鋼材に施したマーキングの線のずれによって被検査対象ボルトの緩みの判定を行うものである。しかしながら、この方法では、ナットと座金の共回りやボルトの軸回りなど高力ボルト締付けの状態を検知することはできない。また、複数のナットの回転角を測定し、その平均値の算出やバラツキの状態検知などに活用することは示されていない。

特開２００５−３６５８号公報

このため、ナットと座金の共回りやボルトの軸回りなど高力ボルト締付け状態を検知することのできる技術の開発が求められていた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、共回りや軸回りなど高力ボルト締付け状態を検知することのできる高力ボルト締付け状態の検知システムおよび方法を提供することを目的とする。

上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る高力ボルト締付け状態の検知システムは、プレートに座金およびナットを介して締付けた高力ボルトの締付け状態を、それぞれに締付け前に施されたマーキングを用いて検知するシステムであって、プレートに対する座金とナットと高力ボルトの締付け状態を撮影する撮影手段と、撮影した画像に基づいて、プレートと座金とナットと高力ボルトのそれぞれに施されたマーキングについてのマーキング角度を検出するマーキング角度検出手段と、検出したマーキング角度に基づいて、締付け状態を判定する判定手段とを備えることを特徴とする。

また、本発明に係る他の高力ボルト締付け状態の検知システムは、上述した発明において、マーキング角度検出手段は、撮影した画像における高力ボルトのピンテール破断面に基づいて高力ボルトの中心軸線を算出し、算出した中心軸線からの距離に基づいてボルトとナットと座金とプレートを検出するとともにマーキング角度を検出することを特徴とする。

また、本発明に係る他の高力ボルト締付け状態の検知システムは、上述した発明において、撮影手段は、複数の高力ボルトの締付け状態を同時に撮影し、マーキング角度検出手段は、複数の高力ボルトについてマーキング角度を検出し、判定手段は、複数の高力ボルトについて締付け状態を判定することを特徴とする。

また、本発明に係る他の高力ボルト締付け状態の検知システムは、上述した発明において、判定手段は、個々の高力ボルトについてプレートのマーキング角度とナットのマーキング角の差を算出するとともに全体の平均値を算出し、算出した全数の平均値と個々の高力ボルトにおけるマーキング角度の差が所定の角度以上である場合には、ナット回転角のバラツキが所定の規定範囲を超えていると判定するナット回転角のバラツキ判定部を有することを特徴とする。

また、本発明に係る他の高力ボルト締付け状態の検知システムは、上述した発明において、判定手段は、座金とプレートのマーキング角度の差が所定の角度以上である場合には、共回りが生じていると判定する共回り判定部を有することを特徴とする。

また、本発明に係る他の高力ボルト締付け状態の検知システムは、上述した発明において、判定手段は、高力ボルトとプレートのマーキング角度の差が所定の角度以上である場合には、軸回りが生じていると判定する軸回り判定部を有することを特徴とする。

また、本発明に係る高力ボルト締付け状態の検知方法は、プレートに座金およびナットを介して締付けた高力ボルトの締付け状態を、それぞれに締付け前に施されたマーキングを用いて検知する方法であって、プレートに対する座金とナットと高力ボルトの締付け状態を撮影する撮影ステップと、撮影した画像に基づいて、プレートと座金とナットと高力ボルトのそれぞれに施されたマーキングについてのマーキング角度を検出するマーキング角度検出ステップと、検出したマーキング角度に基づいて、締付け状態を判定する判定ステップとを備えることを特徴とする。

本発明に係る高力ボルト締付け状態の検知システムによれば、プレートに座金およびナットを介して締付けた高力ボルトの締付け状態を、それぞれに締付け前に施されたマーキングを用いて検知するシステムであって、プレートに対する座金とナットと高力ボルトの締付け状態を撮影する撮影手段と、撮影した画像に基づいて、プレートと座金とナットと高力ボルトのそれぞれに施されたマーキングについてのマーキング角度を検出するマーキング角度検出手段と、検出したマーキング角度に基づいて、締付け状態を判定する判定手段とを備えるので、例えば、共回りや軸回りなど高力ボルト締付け状態を検知することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の高力ボルト締付け状態の検知システムによれば、マーキング角度検出手段は、撮影した画像における高力ボルトのピンテール破断面に基づいて高力ボルトの中心軸線を算出し、算出した中心軸線からの距離に基づいてボルトとナットと座金とプレートを検出するとともにマーキング角度を検出するので、マーキング角度を精度良く検出することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の高力ボルト締付け状態の検知システムによれば、撮影手段は、複数の高力ボルトの締付け状態を同時に撮影し、マーキング角度検出手段は、複数の高力ボルトについてマーキング角度を検出し、判定手段は、複数の高力ボルトについて締付け状態を判定するので、複数の高力ボルトの締付け状態を迅速に判定することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の高力ボルト締付け状態の検知システムによれば、判定手段は、個々の高力ボルトについてプレートのマーキング角度とナットのマーキング角の差を算出するとともに全体の平均値を算出し、算出した全数の平均値と個々の高力ボルトにおけるマーキング角度の差が所定の角度以上である場合には、ナット回転角のバラツキが所定の規定範囲を超えていると判定するナット回転角のバラツキ判定部を有するので、ナット回転角のバラツキを効率的に判定することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の高力ボルト締付け状態の検知システムによれば、判定手段は、座金とプレートのマーキング角度の差が所定の角度以上である場合には、共回りが生じていると判定する共回り判定部を有するので、共回りを効率的に判定することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の高力ボルト締付け状態の検知システムによれば、判定手段は、高力ボルトとプレートのマーキング角度の差が所定の角度以上である場合には、軸回りが生じていると判定する軸回り判定部を有するので、軸回りを効率的に判定することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る高力ボルト締付け状態の検知方法によれば、プレートに座金およびナットを介して締付けた高力ボルトの締付け状態を、それぞれに締付け前に施されたマーキングを用いて検知する方法であって、プレートに対する座金とナットと高力ボルトの締付け状態を撮影する撮影ステップと、撮影した画像に基づいて、プレートと座金とナットと高力ボルトのそれぞれに施されたマーキングについてのマーキング角度を検出するマーキング角度検出ステップと、検出したマーキング角度に基づいて、締付け状態を判定する判定ステップとを備えるので、例えば、共回りや軸回りなど高力ボルト締付け状態を検知することができるという効果を奏する。

図１は、本発明に係る高力ボルト締付け状態の検知システムおよび方法の実施の形態を示す概略ブロック図である。図２は、検知するエリアを示す写真図である。図３は、マーキング角度検出フローを示す図である。図４は、ナット回転角のバラツキ判定フローを示す図である。図５は、共回り判定フローを示す図である。図６は、軸回り判定フローを示す図である。図７は、高力ボルト本締め後の状態を示したものであり、（１）は軸回り、（２）は正常、（３）は共回りである。

以下に、本発明に係る高力ボルト締付け状態の検知システムおよび方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

本発明に係る高力ボルト締付け状態の検知システムは、ガセットプレート（プレート）に座金およびナットを介して締付けた高力ボルトの締付け状態を、それぞれに締付け前に施されたマーキングを用いて検知するシステムである。図１に示すように、本発明に係る高力ボルト締付け状態の検知システム１０は、プレートに対する座金とナットと高力ボルトの締付け状態を撮影するカメラからなる撮影手段１２と、撮影した画像に基づいて、プレートと座金とナットと高力ボルトのそれぞれに施されたマーキングについてのマーキング角度を検出するマーキング角度検出手段１４と、検出したマーキング角度に基づいて、締付け状態を判定する判定手段１６とを備える。

マーキング角度検出手段１４、判定手段１６は、例えば各種演算処理機能を有するコンピュータとデータベースを用いて構成することができる。判定手段１６は、ナット回転角のバラツキ判定部１８と、共回り判定部２０と、軸回り判定部２２とを有する。

（各部マーキング角度の検出）
次に、マーキング角度検出手段１４による各部マーキング角度の検出フローについて説明する。

図３は、マーキング角度検出フローを示した図である。このフローでは、撮影手段１２のカメラで撮影した画像を解析処理することにより、ボルト軸、ナット、座金、プレートのマーキング角度を検出する。

まず、図２に示すように、予めマーキングされた高力ボルトを本締めした後に、検知対象の検査エリアＲを撮影手段１２のカメラで撮影し、カラー画像を取得する（ステップＳ１１）。図の例では、検査エリアＲのプレートに、格子点状に配置した４×９＝３６個の複数の高力ボルトが本締めしてある。

次に、図３に示すように、取得したカラー画像を周知の画像解析処理方法によって解析し、ガセットプレートおよび高力ボルトの位置関係を検出する。また、予めデータベース等に記録してある設計寸法と比較することにより変形量を算出するとともに、撮影時のカメラ本体の姿勢からカメラ位置を算出する（ステップＳ１２）。なお、カメラ本体の姿勢は、本体に備わるＩＭＵ（慣性計測装置）などの姿勢センサにより取得することが可能である。

次に、ピンテール破断面を色識別して、各ボルト断面の変形量を考慮して楕円で形状を近似し、ボルト位置を特定する（ステップＳ１３）。高力ボルトのピンテール破断面は、プレート面から最も離れた位置にあるので、他の対象物の陰にならないで切断面全体の写真を撮影できる。また、ピンテールが破断した直後の切断面の色はバラツキが少なく、予めデータベース等に記録してあるピンテール破断面の色見本で識別するのに適している。

次に、画像解析によって楕円の長辺と短辺を検知し、それらの交点を各ボルト中心位置として算出する（ステップＳ１４）。

次に、予めデータベース等に記録してあるボルトの配列位置データから各ボルト中心位置を算出し、各ボルト中心位置を補正する（ステップＳ１５）。

次に、予めデータベース等に記録してあるボルト・ナット・座金の３次元形状と寸法データを重ね合わせることにより、各ボルト中心軸線を算出する（ステップＳ１６）。

次に、各ボルト中心軸線からの距離により、ボルト、ナット上部、ナット側部、座金上部、座金側部、プレート部を識別し、各部のマーキング角度を検出する（ステップＳ１７）。

なお、上記のステップＳ１４〜Ｓ１７において、カメラ本体の撮影位置と姿勢は個々のボルトにより異なるので、個別に算出する。

（ナット回転角のバラツキ判定）
次に、ナット回転角のバラツキ判定部１８によるナット回転角のバラツキ判定フローについて説明する。

図４は、ナット回転角のバラツキ判定フローを示したものである。この図に示すように、ボルト中心軸線からの距離により、ボルト、ナット上部、ナット側部、座金上部、座金側部、プレートのマーキング角度を検出した後に（ステップＳ２１）、ナット回転角のバラツキ判定部１８は、プレートのマーキング角度とナット上部またはナット側部のマーキング角の差Ａをボルト全数について算出する（ステップＳ２２）。Ａの平均値と個々のボルトのＡとの差が所定角度（例えば±３０度）以内であるかを判定し（ステップＳ２３、Ｓ２４）、この条件を満たさない場合は、ナット回転角のバラツキが所定の規定範囲を超えていると判定し、例えばコンピュータに備わるモニタやスピーカなどを介してそれを表すアラームを出す（ステップＳ２５）。

（共回りの判定）
次に、共回り判定部２０による共回り判定フローについて説明する。

図５は、共回り判定フローを示したものである。この図に示すように、ボルト中心軸線からの距離により、ボルト、ナット上部、ナット側部、座金上部、座金側部、プレートのマーキング角度を検出した後に（ステップＳ３１）、共回り判定部２０は、座金上部、または座金側部とプレートのマーキング角度の差が±Ｘ度以内であるかを判定する（ステップＳ３２、Ｓ３３）。判定値Ｘは検査ごとに設定する。この条件を満たさない場合は、共回りと判定し、例えばコンピュータに備わるモニタやスピーカなどを介して共回りを示すアラームを出す（ステップＳ３４）。

（軸回りの判定）
次に、軸回り判定部２２による軸回り判定フローについて説明する。

図６は、軸回り判定フローを示したものである。この図に示すように、ボルト中心軸線からの距離により、ボルト、ナット上部、ナット側部、座金上部、座金側部、プレートのマーキング角度を検出した後に（ステップＳ４１）、軸回り判定部２２は、ボルトとプレートのマーキング角度の差が±Ｙ度以内であるかを判定する（ステップＳ４２、Ｓ４３）。判定値Ｙは検査ごとに設定する。この条件を満たさない場合は、軸回りと判定し、例えばコンピュータに備わるモニタやスピーカなどを介して軸回りを示すアラームを出す（ステップＳ４４）。

このように、本実施の形態によれば、高力ボルト本締め後の共回りや軸回りなどの状態をその場ですぐに検知できる。また、１回の撮影で複数の高力ボルトやナットの状態を同時に検知できる。また、対象物に対する撮影角度や拡大率を調整して画像データを取り直すことで、検知精度を向上させることができる。

以上説明したように、本発明に係る高力ボルト締付け状態の検知システムによれば、プレートに座金およびナットを介して締付けた高力ボルトの締付け状態を、それぞれに締付け前に施されたマーキングを用いて検知するシステムであって、プレートに対する座金とナットと高力ボルトの締付け状態を撮影する撮影手段と、撮影した画像に基づいて、プレートと座金とナットと高力ボルトのそれぞれに施されたマーキングについてのマーキング角度を検出するマーキング角度検出手段と、検出したマーキング角度に基づいて、締付け状態を判定する判定手段とを備えるので、例えば、共回りや軸回りなど高力ボルト締付け状態を検知することができる。

また、本発明に係る他の高力ボルト締付け状態の検知システムによれば、マーキング角度検出手段は、撮影した画像における高力ボルトのピンテール破断面に基づいて高力ボルトの中心軸線を算出し、算出した中心軸線からの距離に基づいてボルトとナットと座金とプレートを検出するとともにマーキング角度を検出するので、マーキング角度を精度良く検出することができる。

また、本発明に係る他の高力ボルト締付け状態の検知システムによれば、撮影手段は、複数の高力ボルトの締付け状態を同時に撮影し、マーキング角度検出手段は、複数の高力ボルトについてマーキング角度を検出し、判定手段は、複数の高力ボルトについて締付け状態を判定するので、複数の高力ボルトの締付け状態を迅速に判定することができる。

また、本発明に係る他の高力ボルト締付け状態の検知システムによれば、判定手段は、個々の高力ボルトについてプレートのマーキング角度とナットのマーキング角の差を算出するとともに全体の平均値を算出し、算出した全数の平均値と個々の高力ボルトにおけるマーキング角度の差が所定の角度以上である場合には、ナット回転角のバラツキが所定の規定範囲を超えていると判定するナット回転角のバラツキ判定部を有するので、ナット回転角のバラツキを効率的に判定することができる。

また、本発明に係る他の高力ボルト締付け状態の検知システムによれば、判定手段は、座金とプレートのマーキング角度の差が所定の角度以上である場合には、共回りが生じていると判定する共回り判定部を有するので、共回りを効率的に判定することができる。

また、本発明に係る他の高力ボルト締付け状態の検知システムによれば、判定手段は、高力ボルトとプレートのマーキング角度の差が所定の角度以上である場合には、軸回りが生じていると判定する軸回り判定部を有するので、軸回りを効率的に判定することができる。

また、本発明に係る高力ボルト締付け状態の検知方法によれば、プレートに座金およびナットを介して締付けた高力ボルトの締付け状態を、それぞれに締付け前に施されたマーキングを用いて検知する方法であって、プレートに対する座金とナットと高力ボルトの締付け状態を撮影する撮影ステップと、撮影した画像に基づいて、プレートと座金とナットと高力ボルトのそれぞれに施されたマーキングについてのマーキング角度を検出するマーキング角度検出ステップと、検出したマーキング角度に基づいて、締付け状態を判定する判定ステップとを備えるので、例えば、共回りや軸回りなど高力ボルト締付け状態を検知することができる。

以上のように、本発明に係る高力ボルト締付け状態の検知システムおよび方法は、例えば高力ボルト本締め後の状態を検知するのに有用であり、特に、共回りや軸回りなど高力ボルト締付け状態を検知するのに適している。

１０高力ボルト締付け状態の検知システム
１２撮影手段
１４マーキング角度検出手段
１６判定手段
１８ナット回転角のバラツキ判定部
２０共回り判定部
２２軸回り判定部

Claims

プレートに座金およびナットを介して締付けた高力ボルトの締付け状態を、それぞれに締付け前に施されたマーキングを用いて検知するシステムであって、
プレートに対する座金とナットと高力ボルトの締付け状態を撮影する撮影手段と、
撮影した画像に基づいて、プレートと座金とナットと高力ボルトのそれぞれに施されたマーキングについてのマーキング角度を検出するマーキング角度検出手段と、
検出したマーキング角度に基づいて、締付け状態を判定する判定手段とを備えることを特徴とする高力ボルト締付け状態の検知システム。
マーキング角度検出手段は、撮影した画像における高力ボルトのピンテール破断面に基づいて高力ボルトの中心軸線を算出し、算出した中心軸線からの距離に基づいてボルトとナットと座金とプレートを検出するとともにマーキング角度を検出することを特徴とする請求項１に記載の高力ボルト締付け状態の検知システム。
撮影手段は、複数の高力ボルトの締付け状態を同時に撮影し、
マーキング角度検出手段は、複数の高力ボルトについてマーキング角度を検出し、
判定手段は、複数の高力ボルトについて締付け状態を判定することを特徴とする請求項１または２に記載の高力ボルト締付け状態の検知システム。
判定手段は、個々の高力ボルトについてプレートのマーキング角度とナットのマーキング角の差を算出するとともに全体の平均値を算出し、算出した全数の平均値と個々の高力ボルトにおけるマーキング角度の差が所定の角度以上である場合には、ナット回転角のバラツキが所定の規定範囲を超えていると判定するナット回転角のバラツキ判定部を有することを特徴とする請求項３に記載の高力ボルト締付け状態の検知システム。
判定手段は、座金とプレートのマーキング角度の差が所定の角度以上である場合には、共回りが生じていると判定する共回り判定部を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の高力ボルト締付け状態の検知システム。
判定手段は、高力ボルトとプレートのマーキング角度の差が所定の角度以上である場合には、軸回りが生じていると判定する軸回り判定部を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の高力ボルト締付け状態の検知システム。
プレートに座金およびナットを介して締付けた高力ボルトの締付け状態を、それぞれに締付け前に施されたマーキングを用いて検知する方法であって、
プレートに対する座金とナットと高力ボルトの締付け状態を撮影する撮影ステップと、
撮影した画像に基づいて、プレートと座金とナットと高力ボルトのそれぞれに施されたマーキングについてのマーキング角度を検出するマーキング角度検出ステップと、
検出したマーキング角度に基づいて、締付け状態を判定する判定ステップとを備えることを特徴とする高力ボルト締付け状態の検知方法。