JP2018150976A - 締結具、締結状態監視方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、締結具の締結状態を監視することができる新規な締結具、及び前記締結具を用いた締結状態監視方法を提供することを目的とする。【解決手段】 締結具（本発明第一締結具１１、本発明第二締結具１２）として、ネジ本体２と、座金３と、を具備するものを用い、締結時に、前記ネジ本体２又は座金３に設けられた凹部４に、前記座金３又は前記ネジ本体２に設けられた凸部が収容されるようにすることによって、前記ネジ本体２に設けられた前記本体側マーク２Ｍと前記座金３に設けられた座金側マーク３Ｍとが一定の位相関係となるようにする。【選択図】図１

Description

本発明は、締結状態を監視することができる締結具、及び前記締結具を用いた締結状態監視方法に関する。

線路、高速道路、高層ビル、電波塔、鉄塔、風力発電用風車などの建築物を構築するにあたっては、ボルトやナット等の締結具が用いられるが、係る締結具に緩みが生じると倒壊や崩落、脱線などの重大事故を招くおそれがある。

そのため、この種の建築物に対して締結された締結具については、定期的に締結状態を確認する点検作業が不可欠であり、係る点検作業によって緩みなどが生じている締結具が発見され次第締め直す必要がある。

最近では、締結具の締結軸力の変化をＲＦタグからの応答情報にて読み取り、もって、前記締結具の締結状態を監視する手段が開発されている（例えば、下記特許文献１参照。）。

特開２００９‐６４１１１号公報

しかしながら、前記特許文献１に開示された手段では、締結具の僅かな緩みによってスイッチが速やかに切り換わるように設計することが困難であり、必ずしも締結具に生じた僅かな緩みを的確に把握し得る手段とは言い得ないものであった。

そのため、現在、締結具の点検作業は打音検診や目視などの人的作業によって行われているのが実情である。特に、作業員の聴覚によって締結具の締結状態を監視する打音検診よりも、締結具の締結後にラインを描くことによって締結初期の位置を記し、ラインのずれを目視により監視する方がより確実とされている。

本発明は、前記技術的課題に鑑みて完成されたものであり、締結具の締結状態を監視することができる新規な締結具、及び前記締結具を用いた締結状態監視方法を提供することを目的とする。

前記技術的課題を解決する本発明の第一の締結具は、雄ネジ部又は雌ネジ部を有するネジ本体と、座金と、を具備する締結具であって、前記ネジ本体の座面を除く頭部の所定位置に本体側マークが付与され、且つ、前記座金の一面側の所定位置に座金側マークが付与されてなり、締結対象物に対して、前記座金の一面側が前記ネジ本体の座面を臨む状態で前記ネジ本体を締結した際、前記本体側マークと、前記座金側マークとが一定の位相関係となるように、前記ネジ本体の座面に凹部が設けられ、且つ、前記座金の一面側に前記凹部に収容され得る凸部が設けられてなることを特徴とする（以下、「本発明第一締結具」と称する。）。

前記技術的課題を解決する本発明の第二の締結具は、雄ネジ部又は雌ネジ部を有するネジ本体と、座金と、を具備する締結具であって、前記ネジ本体の座面を除く頭部の所定位置に本体側マークが付与され、且つ、前記座金の一面側の所定位置に座金側マークが付与されてなり、締結対象物に対して、前記座金の一面側が前記ネジ本体の座面を臨む状態で前記ネジ本体を締結した際、前記本体側マークと、前記座金側マークとが一定の位相関係となるように、前記ネジ本体の座面に凸部が設けられ、且つ、前記座金の一面側に前記凸部を収容し得る凹部が設けられてなることを特徴とする（以下、「本発明第二締結具」と称する。）。

前記技術的課題を解決する本発明の締結状態監視方法は、前記本発明第一締結具又は前記本発明第二締結具を用いた締結状態監視方法であって、締結対象物に対して前記締結具を締結した後、前記本体側マークと前記座金側マークとの位相関係を監視することによって、前記締結具の締結状態を評価することを特徴とする（以下、「本発明方法」と称する。）。

本発明方法においては、前記本体側マークと前記座金側マークとの位相関係の監視を、前記締結具を撮影した撮像のコンピュータ解析によって行うことが好ましい態様となる。

本発明方法においては、前記締結具として、前記ネジ本体の頭部に画像処理用の基準模様が施されたものを用い、コンピュータ解析の際、撮像中の前記基準模様の歪に基づき撮像角度の補正処理を行うことが好ましい態様となる。

本発明によれば、締結具の締結状態を好適に監視することができる。

図１は、実施形態１に係る本発明第一締結具を一部透過状態で示す斜視図である。 図２は、前記本発明第一締結具のネジ本体を一部透過状態で示す上面図（ａ）と、一部断面状態で示す側面図（ｂ）と、底面図（ｃ）である。 図３は、前記本発明第一締結具の座金を示す上面図(ａ)と、側面図（ｂ）である。 図４（ａ）〜（ｃ）は、前記本発明第一締結具を締結対象物に締結する様子を一部断面状態にて示す側面図である。 図５（ａ）は、締結初期の前記本発明第一締結具を示す上面図であり、図５（ｂ）は、締結後に緩みが生じた状態を示す上面図である。 図６は、本発明第一締結具の別態様を示す斜視図(ａ)と、前記ネジ本体を一部透過状態で示す上面図（ｂ）と、前記ネジ本体を示す底面図（ｃ）である。 図７は、前記本発明第一締結具を締結対象物に締結した状態を一部断面状態で示す側面図(ａ)と、一部透過状態で示す上面図（ｂ）である。 図８は、実施形態２に係る本発明第二締結具を示す斜視図である。 図９は、前記本発明第二締結具のネジ本体を一部透過状態で示す上面図（ａ）と、側面図（ｂ）と、底面図（ｃ）である。 図１０は、前記本発明第二締結具の座金を示す上面図である。 図１１（ａ）〜（ｃ）は、前記本発明第二締結具を締結対象物に締結する様子を一部断面状態にて示す側面図である。 図１２（ａ）は、締結初期の前記本発明第一締結具を示す上面図であり、図１２（ｂ）は、締結後に緩みが生じた状態を示す上面図である。 図１３は、実施形態３に係る本発明第一締結具を一部透過状態で示す斜視図である。 図１４は、前記本発明第一締結具のネジ本体を一部透過状態で示す上面図（ａ）と、前記ネジ本体を一部断面状態で示す側面図（ｂ）と、前記ネジ本体を示す底面図（ｃ）である。 図１５は、締結初期の前記本発明第一締結具を示す上面図であり、図１５（ｂ）は、締結後に緩みが生じた状態を示す上面図である。 図１６(ａ)は、締結対象物に締結された前記本発明第一締結具を撮影している様子を示す側面図であり、図１６（ｂ）は、その撮像を示す正面図である。 図１７(ａ)、（ｂ）は、前記撮像中の基準模様の歪に基づき撮像角度の補正処理を行っている様子を示す模式図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明するが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。
[実施形態１]
＜本発明第一締結具１１＞
図１に、実施形態１に係る本発明第一締結具１１を示す。前記本発明第一締結具１１は、ネジ本体２と、座金３と、を具備する。

‐ネジ本体２‐
図２に示すように、本実施形態における前記ネジ本体２は、ワッシャーヘッドとなされた頭部２１と、雄ネジが刻まれた軸部２２と、を具備してなる六角ボルトである。

本発明においては、前記ネジ本体２の座面２１０を除く前記頭部２１の所定位置に、本体側マーク２Ｍが設けられる。本実施形態では、前記頭部２１の上面に三条の直線状の刻印を、各々１２０度の位相差をもって放射状に設けることによって前記本体側マーク２Ｍを付与した。

又、本発明においては、前記ネジ本体２の座面２１０に、凹部４が設けられる。本実施形態では、各本体側マーク２Ｍそれぞれの裏面に相当する位置三箇所に溝（溝幅（Ｗ）、溝長さ（Ｌ）、深さ（Ｔ））を設けることによって前記凹部４を設けた。なお、本実施形態において前記凹部４は、前記ネジ本体２の回転軸を中心とする扇台形（扇形の中心部側を同心円の円弧によって取り除いた形状）となされている。又、前記凹部４は、対向する円弧を挟む各側壁が深さ方向に向かって収束するテーパ形状となされている。

‐座金３‐
図３に示すように、本実施形態における前記座金３は円環形状を有する。
本発明においては、前記座金３の一面側の所定位置に、座金側マーク３Ｍが設けられる。本実施形態では、前記座金３の一面側の外縁寄りの位置に、ドット状の三個の刻印を各々１２０度の位相差をもって設けることによって前記座金側マーク３Ｍを付与した。なお、前記座金３は、前記ネジ本体２の軸部２２に嵌装された際（前記本発明第一締結具１１を締結した際）、その一部が前記ネジ本体２の座面２１０の外縁より張り出す寸法のものが用いられており、前記座金側マーク３Ｍは係る張出代に設けられている。

又、本発明においては、前記座金３の一面側の所定位置に、前記凹部４に収容され得る凸部５が設けられる。本実施形態においては、前記座金側マーク３Ｍに隣接する位置に基端部を残して扇台形の切り欠き（切り欠き幅（ｗ））を１２０度の位相差をもって三箇所設け、各切り欠きを前記座金３の一面側に向かって所定の高さ（ｔ）となるまで起こすことによって前記凸部５を設けた。なお、前記座金３の中心から前記凸部５までの距離（ｘ）は、前記ネジ本体２の回転軸から各凹部４までの距離（Ｘ）と同じとなされている。又、前記凸部５の幅（ｗ）は、前記凹部４の幅（Ｗ）より小さくなされている。更に、前記凸部５の高さ（ｔ）は、前記凹部４の深さ（Ｔ）より小さくなされている。

＜本発明方法＞
以下、前記本発明第一締結具１１を用いた本発明方法を説明する。本発明方法では、締結対象物Ｓに対して前記本発明第一締結具１１を締結した後、前記本体側マーク２Ｍと前記座金側マーク３Ｍとの位相関係を監視することによって、前記本発明第一締結具１１の締結状態を評価する。

‐本発明第一締結具１１の締結‐
図４に示すように、本実施形態では、前記本発明第一締結具１１を締結するにあたり、まず、前記座金３を、その一面側が前記ネジ本体２の座面２１０を臨む状態で前記ネジ本体２の軸部２２に嵌装し、この状態で前記ネジ本体２の軸部２２を締結対象物Ｓに存する締結用雌ネジＳ１に螺合させる（図４(ａ)参照）。

次いで、スパナなどの工具を用いて、前記本発明第一締結具１１を締結していくと、初期の段階では、前記ネジ本体２のみが回転しながら、前記ネジ本体２の座面２１０が前記座金３に近接する（図４（ｂ）参照）。その後、前記座金３に設けられた各凸部５が、前記ネジ本体２の座面２１０に設けられた各凹部４に収容された段階から、前記ネジ本体２と前記座金３とが供回りを始める。最終的に、十分な締結力にて前記本発明第一締結具１１を締結すると、前記座金３の各凸部５が前記ネジ本体２の凹部４の側壁（締結のための回転方向に対し、後端側となる側壁）に当接した状態となる（図４（ｃ）参照）。

‐締結状態の評価‐
前述の如く、本発明第一締結具１１は、前記座金３に設けられた凸部５が、前記ネジ本体２に設けられた凹部４に収容された状態で締結されるため、前記本発明第一締結具１１を締結すると、図５（ａ）に示すように、前記ネジ本体２に設けられた本体側マーク２Ｍと前記座金３に設けられた座金側マーク３Ｍとが一定の位相関係となる。本実施形態では、締結時において、前記本体側マーク２Ｍと前記座金側マーク３Ｍとが位相差０度の関係となるように、各マーク（２Ｍ、３Ｍ）の位置が決定されている。

そして、前記本発明第一締結具１１の締結後に緩みが生じると、図５（ｂ）に示すように、前記本体側マーク２Ｍと前記座金側マーク３Ｍとの位相関係が締結初期の位相関係と異なる状態になる。これにより、前記本発明第一締結具１１の締結状態を目視にて評価することができる。

ところで、本実施形態においては、前記ネジ本体２として六角ボルトを用いているが、前記ネジ本体２の頭部形状は特に限定されない。又、本発明第一締結具１１においては、図６に示すような、ネジ本体２として頭部２１に雌ネジが付与されたナットを用いても良い。この場合、締結対象物Ｓへの締結は、図７に示すように、他のボルトＢを用いて行われる。

本実施形態においては、三条の直線状の刻印を本体側マーク２Ｍとする一方で、三個のドット状の刻印を座金側マーク３Ｍとしているが、前記本体側マーク２Ｍ及び前記座金側マーク３Ｍの形状（模様）は、本発明第一締結具１１の締結時に各々の位相関係を目視にて評価できるものであれば特に限定されるものではない。なお、本体側マーク２Ｍ及び前記座金側マーク３Ｍの個数についても特に限定されないが、各マーク（２Ｍ、３Ｍ）は、１ないし複数個（より好ましくは２〜６個）の範囲内とし、互いの個数及び配置（位相差）をそろえることが好ましい。

本実施形態においては、前記ネジ本体２の座面２１０に扇台形の凹部４を設ける一方で、前記座金３に切り欠き爪からなる凸部５を設けているが、前記凹部４及び前記凸部５の形状は特に限定されない。但し、本発明第一締結具１１は、締結時において前記凹部４に前記凸部５が「収容」される必要があるため、前記凸部５の幅（ｗ）を前記凹部４の幅（Ｗ）より小さくし、前記凸部５の高さ（ｔ）を前記凹部４の深さ（Ｔ）より小さくする必要がある。

又、締結後に緩みが生じた際に、前記ネジ本体２と前記座金３とが供回りすることを抑制すべく、前記凹部４の溝長さ（Ｌ）は、前記凸部５の実質的な厚み（ｌ）の１．５倍以上（より好ましくは、２〜５倍）とすることが好ましい。なお、前記凹部４及び前記凸部５の数についても特に限定されないが、各々１ないし複数個（より好ましくは２〜６個）の範囲内とし、互いの個数及び配置（位相差）をそろえることが好ましい。

本実施形態における本発明第一締結具１１は、締結時に、前記本体側マーク２Ｍと前記座金側マーク３Ｍとが位相差０度の関係となるように、各マーク（２Ｍ、３Ｍ）の位置を決定しているが、締結時における前記本体側マーク２Ｍと前記座金側マーク３Ｍとの位相差は、特に限定されない。要は、締結初期における各マーク（２Ｍ、３Ｍ）の位相差を把握しておけば、締結後における各マーク（２Ｍ、３Ｍ）の位相差が異なる状態となった際に、緩みが生じていると判断できる。

[実施形態２]
＜本発明第二締結具１２＞
図８に、実施形態２に係る本発明第二締結具１２を示す。前記本発明第二締結具１２は、ネジ本体２と、座金３と、を具備する。

‐ネジ本体２‐
図９に示すように、本実施形態における前記ネジ本体２は、ワッシャーヘッドとなされた頭部２１と、雄ネジが刻まれた軸部２２と、を具備してなる六角ボルトである。本実施形態において用いたネジ本体２は、座面２１０に円錐状の凸部５が三箇所（位相差１２０度）に設けられており、凹部４に相当する部分が無い以外は前記実施形態１において用いたネジ本体２と同様である。

‐座金３‐
図１０に示すように、本実施形態における前記座金３は円環形状を有する。本実施形態において用いた座金３は、扇台形の貫通孔からなる凹部４が三箇所(位相差１２０度)設けられており、凸部５に相当する部分が無い以外は前記実施形態１において用いた座金３と同様である。

＜本発明方法＞
以下、前記本発明第二締結具１２を用いた本発明方法を説明する。本発明方法では、締結対象物Ｓに対して前記本発明第二締結具１２を締結した後、前記本体側マーク２Ｍと前記座金側マーク３Ｍとの位相関係を監視することによって、前記本発明第二締結具１２の締結状態を評価する。

‐本発明第一締結具１１の締結‐
図１１に示すように、締結対象物Ｓに対し、本発明第二締結具１２を締結していくと、初期の段階では、前記ネジ本体２のみが回転しながら、前記ネジ本体２の座面２１０が前記座金３に近接する（図１１（ａ）、（ｂ）参照）。その後、前記ネジ本体２の座面２１０に設けられた各凸部５が、前記座金３に設けられた各凹部４に収容された段階から、前記ネジ本体２と前記座金３とが供回りを始める。最終的に、十分な締結力にて前記本発明第二締結具１２を締結すると、前記ネジ本体２の各凸部５が前記座金３の凹部４の側壁（締結の回転方向の前方側となる側壁）に当接した状態となる（図１１（ｃ）参照）。

‐締結状態の評価‐
即ち、本発明第二締結具１２は、前記ネジ本体２に設けられた凸部５が、前記座金３に設けられた凹部４に収容された状態で締結されるため、図１２に示すように、前記本発明第二締結具１２を締結すると、前記ネジ本体２に設けられた本体側マーク２Ｍと前記座金３に設けられた座金側マーク３Ｍとが一定の位相関係となる（図１２(ａ)参照）。

そして、前記本発明第二締結具１２の締結後に緩みが生じると、前記本体側マーク２Ｍと前記座金側マーク３Ｍとの位相関係が締結初期の位相関係と異なる状態となる（ず１２（ｂ）参照）。これにより、前記本発明第一締結具１１の締結状態を目視にて評価することができる。

その余は、前記実施形態１において説明した事項と同様のため、繰り返しを避けるべく、ここでは説明を省略する。

[実施形態３]
＜本発明第一締結具１１＞
図１３に、本発明第一締結具１１の他の実施形態を示す。前記本発明第一締結具１１は、ネジ本体２と、座金３と、を具備する。

‐ネジ本体２‐
図１４に示すように、本実施形態における前記ネジ本体２は、ワッシャーヘッドとなされた頭部２１と、雄ネジが刻まれた軸部２２と、を具備してなる六角ボルトである。本実施形態において用いたネジ本体２は、頭部２１に画像処理用の円形の基準模様６が施されている以外は、前記実施形態１において用いたネジ本体２と同様である。

‐座金３‐
本実施形態において用いた座金３は、前記実施形態１において用いた座金３と同様である（図３参照）。

＜本発明方法＞
以下、前記本発明第一締結具１１を用いた本発明方法を説明する。本発明方法では、締結対象物Ｓに対して前記本発明第一締結具１１を締結した後、前記本体側マーク２Ｍと前記座金側マーク３Ｍとの位相関係を監視することによって、前記本発明第一締結具１１の締結状態を評価する。

‐本発明第一締結具１１の締結‐
本実施形態において前記本発明第一締結具１１の締結は、前記実施形態１と同様にして行う（図４参照）。

‐締結状態の評価‐
前述の如く、本発明第一締結具１１は、前記座金３に設けられた凸部５が、前記ネジ本体２に設けられた凹部４に収容された状態で締結されるため、前記本発明第一締結具１１を締結すると、図１５（ａ）に示すように、前記ネジ本体２に設けられた本体側マーク２Ｍと前記座金３に設けられた座金側マーク３Ｍとが一定の位相関係となる。

そして、前記本発明第一締結具１１の締結後に緩みが生じると、図５（ｂ）に示すように、前記本体側マーク２Ｍと前記座金側マーク３Ｍとの位相関係が締結初期の位相関係と異なる状態となる。

ここで、本実施形態における本発明方法では、図１６〜図１７に示すように、前記本体側マーク２Ｍと前記座金側マーク３Ｍとの位相関係の監視を、前記本発明第一締結具１１を撮影した撮像Ｐのコンピュータ解析によって行う。

‐撮像Ｐの撮影‐
本実施形態における本発明方法では、まず、締結対象物Ｓに締結された前記本発明第一締結具１１をカメラＣにて撮影する（図１６(ａ)参照）。この際、前記本発明第一締結具１１の真上から撮影できない場合が多く、撮影された撮像Ｐには、斜め方向から見た前記本発明第一締結具１１が写される（図１６（ｂ）参照）。

‐コンピュータ解析‐
次に、本実施形態における本発明方法では、前記撮像Ｐの画像データをコンピュータに取り込みコンピュータ解析を行う。前記コンピュータは、取り込まれた画像データから基準模様６を抽出し（図１７(ａ)参照）、楕円形状に歪む前記基準模様６を円形に補正することによって、前記本発明第一締結具１１を真上から撮影した状態に画像処理する。

最後に、画像処理されたデータを基に、締結初期における各マーク（２Ｍ、３Ｍ）の位相差と、締結後における各マーク（２Ｍ、３Ｍ）の位相差を比較し、前記本発明第一締結具１１の締結状態を評価する。

このようにして、前記本体側マーク２Ｍと前記座金側マーク３Ｍとの位相関係の監視を、前記本発明第一締結具１１を撮影した撮像Ｐのコンピュータ解析によって行う方法によれば、作業員による目視による締結状態の監視と比較して、多量の締結状態を迅速に処理することができる。

特に、本実施形態の様に、前記本発明第一締結具１１として、前記ネジ本体２の頭部２１に画像処理用の基準模様６が施されたものを用い、コンピュータ解析の際、撮像Ｐ中の前記基準模様６の歪に基づき撮像角度の補正処理を行えば、より正確な判断を行うことができる。

なお、本実施形態においては、前記本発明第一締結具１１を用いた場合について説明したが、本発明第二締結具１２を用いた場合にあっても同様である。

又、本実施形態においては、前記基準模様６として「円」を用いたが、前記基準模様６は、例えば、三角形や四角形などの多角形であっても良い。要は、コンピュータによって画像処理し得る形状（線や模様）であれば、前記基準模様６は特に限定されない。

その余は、前記実施形態１、２と同様であることから、繰り返しを避けるべくここでは説明を省略する。

なお、本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

１１ 本発明第一締結具（締結具）
１２ 本発明第二締結具（締結具）
２ ネジ本体
２１ 頭部
２２ 軸部
２１０ 座面
２Ｍ 本体側マーク
３ 座金
３Ｍ 座金側マーク
４ 凹部
５ 凸部
６ 基準模様
Ｃ カメラ
Ｐ 撮像
Ｓ 締結対象物

Claims (5)

1. 雄ネジ部又は雌ネジ部を有するネジ本体と、座金と、を具備する締結具であって、
   前記ネジ本体の座面を除く頭部の所定位置に本体側マークが付与され、且つ、前記座金の一面側の所定位置に座金側マークが付与されてなり、
   締結対象物に対して、前記座金の一面側が前記ネジ本体の座面を臨む状態で前記ネジ本体を締結した際、前記本体側マークと、前記座金側マークとが一定の位相関係となるように、
   前記ネジ本体の座面に凹部が設けられ、且つ、前記座金の一面側に前記凹部に収容され得る凸部が設けられてなることを特徴とする締結具。
2. 雄ネジ部又は雌ネジ部を有するネジ本体と、座金と、を具備する締結具であって、
   前記ネジ本体の座面を除く頭部の所定位置に本体側マークが付与され、且つ、前記座金の一面側の所定位置に座金側マークが付与されてなり、
   締結対象物に対して、前記座金の一面側が前記ネジ本体の座面を臨む状態で前記ネジ本体を締結した際、前記本体側マークと、前記座金側マークとが一定の位相関係となるように、
   前記ネジ本体の座面に凸部が設けられ、且つ、前記座金の一面側に前記凸部を収容し得る凹部が設けられてなることを特徴とする締結具。
3. 請求項１又は２に記載の締結具を用いた締結状態監視方法であって、
   締結対象物に対して前記締結具を締結した後、前記本体側マークと前記座金側マークとの位相関係を監視することによって、前記締結具の締結状態を評価することを特徴とする締結状態監視方法。
4. 請求項３に記載の締結状態監視方法において、
   前記本体側マークと前記座金側マークとの位相関係の監視を、前記締結具を撮影した撮像のコンピュータ解析によって行う締結状態監視方法。
5. 請求項４に記載の締結状態監視方法において、
   前記締結具として、前記ネジ本体の頭部に画像処理用の基準模様が施されたものを用い、コンピュータ解析の際、撮像中の前記基準模様の歪に基づき撮像角度の補正処理を行う締結状態監視方法。
   
   
   

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