JP2024507015A - 応力監視装置 - Google Patents

Abstract

本願では張力監視装置が開示されている。当該装置は、使用時に張力がかかっている軸を有する固定具と、該固定具の前記軸内に埋め込まれると共に前記軸内での張力に対応するひずみセンサ信号を生成するように構成されるひずみセンサを備える。当該装置はさらに、前記ひずみセンサ信号を受信し、前記ひずみセンサに係る１つ以上の評価パラメータに従って前記ひずみセンサ信号を処理することで前記軸が受けるひずみの示す対応ひずみセンサデータを生成するように構成されるデータ処理手段を備える。さらに当該装置は、前記ひずみセンサデータを遠隔受信器へ送信する無線送信器を備える。前記データ処理手段と前記前記無線送信器は、前記固定具の端部に固定されるモジュール内に搭載される。【選択図】図３

Description

本発明は、応力監視装置に関し、より詳細には、ひずみセンサを含む、固定具－たとえばネジ式ボルト又はスタッド－を備える応力監視装置に関する。

多くの産業上の用途において、ネジ式固定具は、複数の部品を一つに固定する手段として用いられている。典型的なネジ式固定具はボルトである。そのような固定装置は、ネジ式軸と対応するナットに固定されるヘッドを有する。他の例には、ネジ式軸と２つ以上の対応するボルトを有するネジ式スタッドが含まれる。

一つに固定される２つ以上の部品の各々には、軸が貫通する受け入れ開口部が設けられる。ボルト固定具では、ナットが軸の遠端にねじ留めされ、ボルトのヘッドとナットは、相互に反対方向に回転されることで、ボルトの軸が挿入される複数の部品を一つに固定する固定力を発生させる。同様にスタッド固定具では、ネジ式の軸が位置決めされ、続いて２つ以上のボルトが、固定される部材（複数可）のいずれかの側に位置決めされ、反対方向に回転されることで、固定力を発生させる。

特定の設定－たとえば大きなボルト又はスタッドが構造上重要な部品を一つに固定するのに用いられる場合－では、固定具が緩くならないことが重要である。

ボルト装置によって発生する固定力を監視する方法は、そのボルト装置によって供される固定力に直接関連するボルトの軸に印加する張力の監視を含む。

一の監視装置では、超音波トランスデューサはボルトのヘッドに設けられ、前記超音波トランスデューサからの音響パルスの「飛行時間」は、ボルトの軸の長さを監視することで、ボルトの軸に印加される張力に関する情報を推定するのに用いられる。

他の監視装置では、棒を含む機械負荷監視装置は、ボルトの長さ方向に下へ向けて挿入され、ボルトの軸に印加される張力を視覚的に示すゲージが、ボルトのヘッドに供される。

そのような方法は比較的実装が複雑で、正確に実装するには慎重で時間のかかる較正を必要とする。

本発明の実施形態の目的はこれらの課題を解決することである。

本発明の第１態様によると、張力監視装置が供される。当該装置は、使用時に張力がかかっている軸を有する固定具と、該固定具の前記軸内に埋め込まれると共に前記軸内での張力に対応するひずみセンサ信号を生成するように構成されるひずみセンサと、前記ひずみセンサ信号を受信し、前記ひずみセンサに係る１つ以上の評価パラメータに従って前記ひずみセンサ信号を処理することで前記軸が受けるひずみの示す対応ひずみセンサデータを生成するように構成されるデータ処理手段と、前記ひずみセンサデータを遠隔受信器へ送信する無線送信器を備える。前記データ処理手段と前記前記無線送信器は、前記固定具の端部に固定されるモジュール内に搭載される。

任意で前記軸はネジ式の軸である。

任意で前記固定具はボルトで、該ボルトは前記ネジ式の軸の端部に設けられるボルトヘッドを備える。

任意で前記モジュールは前記ボルトのヘッドに組み込まれる。

任意で前記モジュールは、前記ひずみセンサと前記データ処理手段とを接続する相互接続をさらに備える。前記相互接続は、前記評価パラメータのうちの１つ以上を格納するメモリを備え、前記評価パラメータは、前記ひずみセンサデータを生成するときに用いるために前記データ処理手段によって取得可能である。

任意で、前記モジュールは、圧入インサートを、前記固定具の近端の対応インサート受け入れ開口部内で固定された状態で備え、前記モジュールは前記データ処理手段と無線送信器を封止するキャップを備え、前記キャップは前記圧入インサートに取り外し可能に取り付けられる。

任意で前記キャップは、前記圧入インサートに固定された中間アダプタによって前記圧入インサートに取り外し可能に取り付けられ、前記中間アダプタは外側ネジ式面を備え、前記外側ネジ式面は、前記キャップの対応内側ネジ式面と係合するように構成される。

任意で前記相互接続は前記圧入インサートに固定される。

任意で当該張力監視装置は、前記キャップを取り外すことによって前記モジュールから取り外し可能な複数の部品を備え、前記複数の部品は前記データ処理手段と前記無線送信器を含む。

任意で前記モジュールから取り外し可能な前記複数の部品はバッテリーを含む。

任意で前記相互接続は第１回路基板装置上に設けられ、前記データ処理手段は第２回路基板装置上に設けられる。

任意で前記第２回路基板装置は上側基板と下側基板を有し、前記バッテリーは前記上側基板と前記下側基板との間で取り囲まれている。

任意で前記相互接続と前記データ処理手段はインターフェースを介して接続可能で、前記インターフェースは第１インターフェース部分と第２インターフェース部分を有し、前記第１インターフェース部分は複数のピンを有し、前記第２インターフェース部分は複数の実質的に環状の伝導性トラックを有する。前記第１インターフェース部分と前記第２インターフェース部分が同心円状に位置合わせされているときに、前記複数のピンの各々は、前記第１インターフェース部分と前記第２インターフェース部分の回転方向での位置合わせにかかわらず、前記複数の実質的に環状の伝導性トラックのうちの一と接触するように、前記複数のピンは前記第１インターフェース部分上に設けられる。

任意で前記評価パラメータは、前記センサ上で実行されて、センサ測定値によってひずみセンサ信号出力をマッピングする較正プロセス中に決定される較正データを含む。

任意で前記較正データは、ゼロ測定値に対応するひずみセンサ信号値を示すデータである。

任意で前記評価パラメータは、前記遠隔受信器へ送信可能な前記ひずみセンサデータに含められる、当該張力監視装置を識別する識別データを含む。

任意で前記相互接続は、前記ひずみセンサ信号が前記データ処理手段に受信される前に前記ひずみセンサ信号へ所定の利得を印加する利得増幅器を備える。

任意で前記ひずみセンサは、前記固定具の前記軸の長さ方向に沿って下方へ延びて前記軸の長さの途中にまで及ぶ軸方向ボアの遠端に設けられる

任意で当該張力監視装置は、検出済温度を示す温度センサ信号を生成するように構成される温度検知センサをさらに備える。前記データ処理手段は、前記温度センサ信号を受信し、前記温度センサ信号を処理し、かつ、対応する温度センサデータを生成するように構成される。前記無線送信器は、前記遠隔受信器へ前記温度センサデータを送るように構成される。

任意で当該張力監視装置は、当該装置が受ける検出済加速度を示す加速度センサ信号を生成するように構成される加速度検出手段をさらに備える。前記データ処理手段は、前記加速度センサ信号を受信し、前記加速度センサ信号を処理し、かつ、対応する加速度センサデータを生成するように構成される。前記無線送信器は、前記遠隔受信器へ前記加速度センサデータを送るように構成される。

任意で当該張力監視装置は、検出済磁場変化を示す磁場センサ信号を生成するように構成される磁場検出手段をさらに備える。前記データ処理手段は、前記磁場センサ信号を受信し、前記磁場センサ信号を処理するように構成され、かつ、強化具が前記固定具に用いられていることを前記磁場センサ信号が示す場合に前記ひずみセンサを始動させ、前記ひずみセンサ信号を受信し、かつ、前記遠隔受信器へ送るひずみセンサデータを生成するように構成される。

任意で前記データ処理手段は、前記ひずみセンサ信号から、前記軸内での検出済最大及び最小張力を決定し、続いて前記遠隔受信器へ送るため、対応する検出済最大及び最小張力値をメモリ内に格納するように構成される。

本発明の第２態様によると、本発明の第１態様による張力監視装置と、遠隔受信器と、センサデータ監視ソフトウエアが動作する遠隔情報処理システムを備える張力監視システムが供される。当該張力監視装置は、前記センサデータ監視ソフトウエアによる処理のため、前記遠隔受信器を介して前記ひずみセンサデータを前記遠隔情報処理システムへ送るように構成される。

本発明の態様によると、使用時に張力のかかる軸を含む他の従来の固定具－たとえばボルト－を備える張力監視装置が供されるひずみセンサは前記固定具の軸内に埋め込まれ、かつ、モジュールは前記固定具の端部（たとえば前記ボルトのヘッド）に取り付けられる。前記モジュールは、前記センサからのセンサ信号を処理し、かつ、続いて遠隔監視の実行を可能にする遠隔受信器へ送られる対応するセンサデータを生成するデータ処理手段を備える。

有利には当該装置は、たとえば前記固定具の近端を貫通する軸方向ボアを掘削し、このボアを前記固定具の前記軸の長さ方向に部分的に下方へ延長し、続いて前記ひずみセンサをこのボアへ挿入して、前記ひずみセンサを底部に固定することによって容易に形成され得る。

任意で前記モジュールは、前記データ処理手段と無線送信器を含む部品を格納するキャップを備える。前記キャップは、前記キャップと該キャップ内に格納される前記部品が前記固定具に取り外し可能に取り付けされ得るように磁気装置によって前記固定具の前記近端に取り外し可能に取り付けされる。

任意で前記キャップによって格納される前記部品はバッテリーをさらに含む。

任意で磁気装置は、前記キャップに結合されるアダプタリングを備える。前記アダプタリングは、該アダプタリングの周縁部の周りに設けられる１つ以上の磁石を有し、前記１つ以上の磁石は、使用時、前記アダプタリングと、前記キャップと前記固定具上の所定の場所において前記キャップ内に格納される前記部品を取り外し可能に固定する前記固定具の前記近端との間に固定力を供する。

任意で当該張力監視装置は、該張力監視装置付近での検出済磁場変化を示す磁場センサ信号を生成するように構成される磁場検出手段をさらに備える。前記データプロセッサは、前記磁場センサ信号が当該張力監視装置付近での磁石の所定の掃引シーケンスに対応するのか否かを判断するように構成される。前記磁場センサ信号が当該張力監視装置付近での磁石の所定の掃引シーケンスに対応する場合には、前記データプロセッサは、連続データ送信モードを開始するように構成される。前記連続データ送信モードでは、所定の期間、前記ひずみセンサデータが連続的に生成され、前記遠隔受信器へ連続的に送信される。

任意で前記モジュールは、前記データ処理手段と無線送信器を含む部品を格納するキャップを備える。前記キャップは、前記キャップと該キャップ内に格納される前記部品は前記固定具に取り外し可能に取り付けられ得るように、固定装置によって前記固定具の前記近端に取り外し可能に取り付けられる。任意でそのような実施形態では、前記モジュールは、前記ひずみセンサと前記データ処理手段を接続する相互接続をさらに備える。前記相互接続は、前記評価パラメータの１つ以上を格納するメモリを備える。前記評価パラメータは、前記ひずみセンサデータを生成するときに用いるために前記データ処理手段によって取得可能である。そのような実施形態では、前記相互接続は、前記固定具に恒久的に取り付けられることで、前記キャップから分離可能である。

本発明の様々な他の特徴及び態様は請求項中に規定される。

ここで添付図面を参照しながら本発明の実施形態を単なる例示として説明する。図中、同様の部品には対応する参照番号が付されている。
本発明の特定の実施形態によるボルトとしてあらわされている張力監視装置の単純概略図を表している。 本発明の特定の実施形態による図１に示された型の張力監視装置の典型的使用を表すシステムの単純概略図を表している。 本発明の特定の実施形態に従って配置された張力監視装置の断面を示す単純概略図を表している。 本発明の特定の実施形態に従って配置された張力監視装置のキャップの取り外しを示す単純概略図を表している。 本発明の特定の実施形態に従って配置された相互接続ＰＣＢと基本ＰＣＢを接続するインターフェースの配置を示す単純概略図を表している。 本発明の特定の実施形態に従って配置された基本ＰＣＢ上に搭載された部品を示す単純概略図を表している。 本発明の特定の実施形態による張力監視固定具を示す単純概略図を表している。 本発明の特定の実施形態による張力監視固定具の断面を示す単純概略図を表している。 本発明の特定の実施形態による磁気掃引による張力監視固定具の相互始動を示す単純概略図を表している。 本発明の特定の実施形態による磁気掃引による張力監視固定具の連続データ送信モードの相互始動を示す単純概略図を表している。

図1は、本発明の特定の実施形態に従って配置された張力監視固定具の簡略化された概略図を表している。具体的には、張力モニタリング固定具は、改良型ボルト101によって提供され、特に、ボルト101での張力を監視できるように構成されている。ボルト101には、ひずみセンサ、データプロセッサ、及び無線トランシーバが組み込まれている。

ひずみセンサは、ボルト101に加えられた張力に応答してセンサ信号を生成するように構成されている。このセンサ信号はデータプロセッサに伝達される。データプロセッサは、センサ信号を処理し、対応するセンサデータを生成するように構成されている。データ処理装置は、無線トランシーバを制御して、センサデータを遠隔受信器へ無線送信する。

従来のボルトと調和するように、ボルト101は、ねじ式の軸102とヘッド103を備える。ボルト101はさらにキャップ104を備え、その中にデータ処理装置、無線トランシーバ、バッテリを含む修正型ボルトの特定の部品が収納されている。ひずみセンサは、ねじ式の軸102内に埋め込まれる。

図2は、ボルト監視システム201における、図1に示したボルト101の典型的な使用例を示す簡略化した概略図を表している。

ボルト101は、2つの部材203a、203bを一緒に固定するための固定具として、ナット202と共に使用される。２つの部材203a、203bを一緒に固定するボルト101のヘッド103とナット202を一緒にする力（固定力）は、軸102の中心軸に沿った張力を生じさせる。ひずみセンサは軸102に埋め込まれているため、この力はひずみセンサにも作用する。固定力が変化することで、その変化に対応するひずみセンサに作用する張力変化が生じる。したがって、2つの部材203a、203bを一緒に固定する固定力は、ひずみセンサによって生成されるセンサ信号を監視することによって監視することができる。

ボルト内で、ひずみセンサによって生成されたセンサ信号は、対応するセンサデータを生成するデータプロセッサによって受信される。

このセンサデータは、無線トランシーバによって遠隔受信器204に送られる。遠隔受信器204は、データネットワーク205を介して、センサーデータ監視ソフトウェアが動作している遠隔情報処理システム206に接続されている。

センサデータ監視ソフトウェアは、ボルト101から受信したセンサデータを処理して、ボルトの軸102に加えられた張力を追跡し、それによって2つの要素203a、203b間の固定力に関する情報を推測するように構成されている。このようにして、データ監視ソフトウェアは例えば、固定力が力の閾値レベルを下回ったことが検出された場合に、警告を生成することができる。固定力が力の閾値レベルを下回ったということは、例えばナットが緩むことによって、2つの部材203a、203bがもはや十分な力で一緒に固定されていないことを示唆する。

図3は、本発明の特定の実施形態による張力監視固定を提供する修正型ボルト101の断面図を示す簡略化された概略図を表している。

中央開口部301は、頭部103、及び、概ねボルト101の中心軸に沿うねじ式の軸102を貫通して下方に延びている。

中央開口部301は、ねじ式の軸102の長さ方向において途中で終端している。ひずみセンサー302は、中央開口部301の遠端に配置される。

接続リード線303が、歪みセンサ302を相互接続プリント回路基板（PCB）304に接続している。

上部基板305a、下部基板305bおよび相互接続リード306を備える基本PCB305が、相互接続PCB304の上方に配置されている。基本PCB305の上部基板305aと下部基板305bとの間には、コイン電池307が配置されている。基本PCB305には、データプロセッサが実装されている。基本PCB305の上部基板305aの上方には、無線トランシーバ308が配置されている。

ボルト101のヘッド103は、中央に位置する開口部309を含み、この開口部は、圧入インサート311の対応する形状の突出部310を受け入れるように構成されている。開口部309と突出部310は、突出部310が開口部309に挿入されると、圧入インサート311をボルト101のヘッド103に固定する圧入結合が形成されるような形状および寸法になっている。

圧入インサート311は、相互接続PCB304が嵌め込まれて固定される上部凹部312を有する。典型的には、相互接続PCB304は、凹部312の所定の位置に接着又はその他の方法で恒久的に固定される。

圧入インサート311の上部の外周には、ねじ山が設けられている。圧入インサート311のねじ山に対応する内ねじを備えたアダプターリング313によって提供される中間アダプターが、圧入インサート311にねじ込まれる。アダプターリング313にはOリング314が埋め込まれる。Oリング314は、アダプターリング313が完全にねじ込まれて圧入インサート311に締め付けられると、ボルト101のヘッド103の上面に係合し、中央開口部301への水分及びその他の不要物の侵入を防ぐ封止体を形成する。

アダプターリング313には、さらに外ねじが設けられている。基本ＰＣＢ305、コイン電池307、及び無線トランシーバー308を囲んで保持するように構成されているボルトキャップ315が設けられる。

ボルトキャップ315を所定の位置に固定するために、ボルトキャップ315の内側の下部周辺部分には、アダプタリング313の外側のねじ山と係合するためのねじ山が設けられている。

ボルトキャップ315が所定位置にねじ込まれると、下部基板305bの下面を相互接続PCB304の上面に押し付け、以下に詳述する接続インターフェースを形成する。

ボルトキャップ315は、ボルトキャップ315が所定の位置にあるときに無線トランシーバ308が無線信号を送受信することを可能にする適切な電磁気的に透明な材料から作られる窓316によって覆われる上部開口部を有する。

図3から、修正型ボルト101は、ボルトの軸がひずみセンサが埋め込まれ、かつ、相互接続PCB304、データプロセッサが搭載された一次PCB305、バッテリ、ワイヤレストランシーバ308圧入インサート311、アダプタリング313、およびボルトキャップ315を備えるモジュールがボルトの近位端（例えば頭部）に取り付けた従来型のボルトから形成できることが理解できる。

特定の実施例では、修正型ボルト101を形成するために、例えば硬化鋼のような単一材料から作られた頭部とねじ山を備える従来のボルトが求められる。中央開口部301は、ボルトのヘッドを貫通するドリル加工によって形成され、軸102の長さ方向に所定距離だけ下方に延びる軸方向ボアを形成することによって形成される。

次に、中央に位置する開口部309が、やはり典型的にはドリル加工によって形成される。

次に、圧入インサート311が中央に位置する開口部309に挿入される。圧入インサート311は、軸方向ボアと並ぶことにより中央開口部301を形成する中央貫通穴を備える。

次に、ひずみセンサー302が中央開口部301に、通常は中央開口部301の底部まで、または実質的に底部まで挿入される。これによりひずみセンサー302が中央開口部301の実質的に遠端に位置付けられる。ひずみセンサーは、例えば適切な硬化接着剤を使用して所定の位置に固定される。その結果ひずみセンサーは、軸102に堅く接続され、それにより軸102が受けるあらゆるひずみがひずみセンサー302に伝達される。

歪みセンサ302の接続リード線303は、相互接続PCB304に接続される。相互接続PCB304その後、圧入インサート311の凹部312に配置された状態で固定される。

ひずみセンサー302は、当該技術分野で知られている任意の適切なひずみセンサーによって提供することができる。このようなひずみセンサは、典型的には、引張力による変形に応じて検出素子の電気的特性が変化するように構成され、この電気的特性は適切な出力信号として伝達される。

有利なことに、本発明の実施形態に従って配置される張力監視固定具用の適切なひずみセンサは、約2mmの幅を有することができる。これは、中央開口301を形成する軸方向ボアの幅が、2mmよりわずかに大きく、例えば2.1mmから2.5mmの間であればよいことを意味する。対照的に、ロッドを固定具のねじ式の軸に挿入する必要がある機械式ひずみゲージを含む技術では、少なくとも6mmから8mmの軸方向ボアが必要になる場合がある。軸方向ボアの幅が小さいほど、固定具が弱くなる程度が抑制されるため、特に有利である。

上述したように、使用時には、ひずみセンサ302は、ボルト101のねじ式軸102が受ける張力に対応するセンサ信号を生成して出力するように構成される。

このセンサー信号は、接続リード線303を介して相互接続PCB304に伝達される。相互接続PCB304には利得増幅器が実装されている。利得増幅器は、ひずみセンサからのセンサ信号を受信し、所定の利得を適用するように構成されている。相互接続PCB304はさらに、改良ボルト101によって提供される張力監視固定に関連する特性パラメータが記憶されたメモリユニットを備えている。これらの特性パラメータは、張力監視固定具を識別する識別データと、較正データとを含む。

較正データは、例えば、張力モニタリング固定具が最初に組み立てられたとき又は最初に配備されたときの較正プロセス中に決定されたデータを含み、センサ信号出力値と特定のセンサ測定値とを対応付けるためにデータプロセッサによって使用される。特定の例では、較正データは、ゼロ張力に対応する出力センサ信号値を示す「ゼロ値」データを含む。

例えば、較正データは、センサの信号線からの2.3Vの出力信号が、センサによって張力が検出されない状態に対応することを示すことができる。

典型的には、利得増幅器によって適用される利得の値は、張力監視固定具が組み立てられる際の較正プロセス中に設定される。

相互接続PCB304と基本PCB305の下部基板305bとの間の電気接続インターフェースにより、増幅されたセンサ信号は、基本PCB305上に配置されたデータプロセッサに伝達される。電気接続インターフェースはまた、較正データ及びIDデータをデータプロセッサに伝達する手段を提供する。

データプロセッサは、増幅されたセンサ信号を較正データ及び識別データと共に処理して、対応するセンサデータを生成するように構成される。次に、このセンサデータは、基本PCB305の上部基板305aと無線トランシーバ308との間のさらなる電気接続インターフェースを介して、データプロセッサから無線トランシーバ308に通信される。無線トランシーバ308は、次に、上述したように、対応するワイヤレス信号を生成し、遠隔受信器に送信する。この無線信号は、センサデータを含む信号である。

コイン電池307は、上部基板305aと下部基板305bとの間に形成された適切な電力接続を介して、基本PCB305に電力を供給する。その後、電力は、データプロセッサなどの基本PCB305上に実装された部品に分配される。

電力は、上部基板305a上の適切な電力接続を介して無線トランシーバ308に分配される。

電力は、相互接続PCB304との適切な電力接続を介して、ひずみセンサ302に分配され、さらに接続リード線303を介して分配される。

上述したように、コイン電池307は、基本PCB305の上部基板305aと下部基板305bの間に配置されている。この構成は特に有利である。理解されるように、基本PCB305に実装されたデータプロセッサは、（相互接続PCB304を介して）ひずみセンサ302と無線トランシーバ308の両方に接続されなければならない。しかし、必然的に、これらの部品は、ねじ式の軸102内のひずみセンサ302と、窓316に隣接する無線トランシーバ308というように、改良ボルトの反対側の端部に配置される。基本PCB305を、間にコイン電池307を配置する（挟む）上部基板305a及び下部基板305bとして現すことにより、基本PCB305を無線トランシーバ308及び歪みセンサ302の一方又は他方に接続することをより厄介にし、より多くのスペースを必要とする恐れのある、電池を他の場所に配置することを要しない。さらに、便利なことに、電力は基本PCB305の相互接続を介してひずみセンサ302と無線トランシーバ308に分配することができる。

修正型ボルトによって提供される張力監視固定具の特定の部品は、取り外すことができ、必要に応じて交換することができる。特定の実施形態では、これらの部品には、ボルトキャップ315によって所定の位置に解放可能に保持されるコイン電池307、基本PCB305、及び無線トランシーバ308が含まれる。

図4は、これらの部品の取り外しを示す簡略化された概略図を表す。見てわかるように、一旦ボルトキャップ315が取り外されると、無線トランシーバ308は、基本PCB305の上部基板305aから持ち上げられ、基本PCB305が取り外され、上部基板305aと下部基板305bとが互いに分離され、コイン電池307を解放することができる。

しかし、相互接続PCB304は圧入インサート311に恒久的に取り付けられているため、恒久的に張力監視固定具の一部であり続ける。このようにして、無線トランシーバ308、基本PCB305、及びコイン電池307などの他の部品の取り外しや交換に関係なく、相互接続PCB304は、張力監視固定具の原位置に残る。

上述したように、増幅されたセンサ信号、較正データ、及びIDデータは、相互接続PCB304と基本PCB305の下部基板305bとの間の電気接続インターフェースによって、相互接続PCB304から基本PCB305上のデータプロセッサに送られる。図5は、この電気接続インターフェースを共に形成する相互接続PCB304及び基本PCB305の下部基板305bの部品を描写する簡略化された概略図を表す。

図4はさらに、基本PCB305の上部基板305a上に実装されたデータプロセッサ401を示す。

図5は、使用時に、基本PCB305の下部基板305bに対向する相互接続PCB304の上部面501を示す。

相互接続PCB304の上部面501は、相互接続PCB304の上部面501の外周の周りの円形リングによって形成される第1接続トラック502、相互接続PCB304の上部面501の内周の周りの円形リングによって形成される第2接続トラック503、及び相互接続PCB304の上部面501の実質的に中央に位置する実質的に円形の接触パッド504を備える。

第1接続トラック502、第2接続トラック503、及びコンタクトパッド504は、銅のような適切な導電材料で作られている。

図5はさらに、相互接続PCB304に実装されたメモリユニット505及び利得増幅器506を示す。簡明を期すために、図5では、これらの部品を第1接続トラック502、第2接続トラック503、及びコンタクトパッド504に接続する中間接続線は省略されている。

図5はさらに、基本PCB305の下部基板305bの下面507を示す。下側基板305bの下面507は、相互接続PCB304の上面501に対向する下側基板305bの面である。

基本ＰＣＢ305の下部基板305bの下面507は、複数の端子コネクタ（ピン）、具体的には、第1端子コネクタ508、第2端子コネクタ509、及び第3端子コネクタ510を備える。

第1端子コネクタ508は、下部基板305bの下面507の中心から距離r1の位置にあり、第1接続トラック502の半径に対応している。

第2端子コネクタ509は、第2接続トラック503の半径に対応する下部基板305bの下面507の中心からの距離r2に位置する。第3端子コネクタ510は、下側基板305bの下面507の中心に配置されている。

このようにして、使用時、相互接続PCB304と基本PCB305の下側基板305bとが同心に位置合わせされると、第1端子コネクタ508は、第1接続トラック502に係合して電気的に接続するように位置決めされ、第2端子コネクタ509は、第2接続トラック503に係合して電気的に接続するように位置決めされ、第3端子コネクタ510は、中央接続パッド504に係合して電気的に接続するように位置決めされる。

さらに、第1端子コネクタ508は、第1接続トラック502の半径に対応する下部基板305bの下面507の中心からr1の距離に配置されている、相互接続PCB304及び基本PCB305の相対的な回転位置に関係なく（すなわち、相互接続PCB304及び基本PCB305が図5に示す方向A及びBに回転する程度に関係なく）、第1接続トラック502は、常に第1端子コネクタ508と位置合わせされるので、第1端子コネクタ508と係合し、電気的に接続する。

同様に、第2端子コネクタ509が、第2接続トラック503の半径に対応する下部基板305bの下面507の中心からr2の距離に配置されていることにより、相互接続PCB304と一次PCB305の相対的な回転位置に関係なく、第2の接続トラック503は、常に第2の端子コネクタ509と位置合わせされるので、第2の端子コネクタ509と係合し、電気的に接続される。

端子コネクタ、接続トラック、及びコンタクトパッドは、基本PCB305上の部品（データプロセッサを含む）と相互接続PCB304上の部品（メモリ及びゲ利得増幅器を含む）及び歪みセンサとの間の接続ラインを提供する。

例えば、特定の実施形態では、第1端子コネクタ508と第1接続トラック502は共通ラインの接続を提供し、第2端子コネクタ509と第2接続トラック503は電圧ラインの接続を提供し、第3端子コネクタ510とコンタクトパッド504は信号ラインの接続を提供する。

特定の実施形態では、張力監視固定具はさらなる監視機能を備えることができる。特定のそのような例では、このさらなる監視機能は、磁場を監視する手段、張力監視固定具が受ける加速度を監視する手段、及び温度を測定する手段を含む。

図6は、データプロセッサ602を含むだけでなく、ホール効果センサ603、加速度センサ604、温度センサ605、及びメモリ606をさらに含むことを除いて、上述した型の基本PCB601の部品を示す簡略化された概略図を表す。

ホール効果センサ603は、データプロセッサ602に接続され、検出された磁場を示すデータプロセッサ602に伝達される出力センサ信号を生成するように構成されている。

加速度センサ604は、データプロセッサ602に接続され、データプロセッサ602に伝達され、張力監視固定具が受ける加速度を示す出力センサ信号を生成するように構成される。

温度センサ605は、データ処理装置602に接続され、データ処理装置602に伝達され、検出された温度を示す出力センサ信号を生成するように構成される。

典型的には、データプロセッサ602は、センサ（ホール効果センサ603、加速度センサ604、及び温度センサ605）からセンサ信号を受信し、センサ信号をセンサデータに変換し、無線トランシーバを制御してこのセンサデータを遠隔情報処理システムに通信するように構成される。このようにして、張力監視固定具が受ける磁場、加速度、温度に関する有用な情報を遠隔監視することができる。

特定の実施例では、データ処理装置602は、センサからのセンサ信号を定期的に（例えば、60分に1回などの定期的な所定の間隔で）受信し、対応するセンサデータを生成するように構成され得る。ある実施例では、このセンサデータは、メモリ606に保存（「ログが記録」）され、定期的に（例えば、24時間ごとなどの定期的な固定頻度で）遠隔情報処理システムに送信される。このようにして、遠隔情報処理システムにおいて、センサによって生成されたセンサデータを経時的に追跡する報告データを容易に生成することができる。このような報告データは、例えば、張力監視固定具の軸の張力が減少する速度など、経時的な傾向を監視するのに有用である。

しかし、特定の例では、特定の事象に応答するセンサデータを生成することが望ましい場合がある。特に、ある実施例では、例えばレンチのような締め付け工具を使用する作業者によって締め付け作業が行われた直後に、張力監視用固定具の軸の張力を監視することが有用である。従って、ある実施例では、ホール効果センサ603は、金属工具が張力監視用固定具に接触させられることによって生じる磁場の変化を検出するように構成され得る。ホール効果センサ603は、データ処理装置602によって受信される対応するセンサ信号を生成するように構成される。データ処理装置602は、この信号を処理して、その信号が、締め付け工具の存在に起因して生じる磁場の変化に関連しているかどうかを判定するように構成されている。これは、例えば、検出された磁場の強さ及び磁場が検出された時間を分析するなど、任意の適切な方法で達成することができる。データプロセッサ602は、歪みセンサからのセンサ信号の受信を開始し、対応するセンサデータを生成し、このセンサデータをメモリ606に格納するように構成される。その後、データプロセッサ602は、このセンサデータを遠隔情報処理システムに通信するように構成されることがある。このようにして、締め付け作業によって生じる張力監視固定具の張力の変化に関するデータを自動的に生成し、遠隔監視することができる。

特定の実施形態では、データ処理装置は、さらなる処理作業を行うように構成される。例えば、特定の実施形態では、データ処理装置は、ひずみセンサからのセンサ信号を処理して、張力監視用固定具の軸が受けた最大張力値及び最小張力値を決定するなどの計算を実行するように構成される。これらの計算値は、その後の遠隔情報処理システムへの通信のためにメモリに格納することができる。

上述した実施形態では、張力監視用固定具について、主に適切に改良されたボルトを参照して説明した。言い換えれば、ねじ式の軸とヘッドを備える固定具である。しかしながら、本発明の実施例は、使用時に張力を受ける軸を備え、上述したデータ処理およびデータ伝送部品を固定具に組み込むことができるように構成された、任意の形式の適切な固定具で実施することができる。その他の固定具の例としては、全部又は一部がねじ式の軸とヘッドのない「スタッド」がある。このような例では、ひずみセンサーがスタッドのねじ式の軸に埋め込まれ、図3を参照して説明した型のモジュールがスタッドの一端に取り付けられる。

上述したように、較正データ（例えばゼロ基準データ）及び識別データ（例えば固有のボルト識別子）は、相互接続PCB上のメモリに保存される。特定の実施形態では、例えば、張力監視固定具が製造された日付を示す製造日データ及び／又はファームウェアバージョンデータを含む、さらなるデータがこのメモリに格納される。

本発明の特定の実施形態による張力監視固定具は、2つの部品を有する。

第1部品は、軸内に歪みセンサが配置された修正型固定具（例えば、修正型ボルト又はスタッド）であり、この歪みセンサは上述の型の相互接続PCBに接続されている。相互接続PCBは、修正型固定具に恒久的に取り付けられている。上述したように、これは、それ自体が修正型固定具に恒久的に取り付けられる圧入インサートに恒久的に固定されることによってもよい。第2部品は、基本PCB、コイン電池、無線トランシーバなどを含む、張力監視固定具の他のすべての部品を含む取り外し可能なキャップモジュールを含む。この取り外し可能なキャップモジュールは、適切な修正固定具に着脱可能な自己完結型モジュールを形成する。

そのような実施形態では、第1部分（修正型固定具）は、恒久的に接続された相互接続PCBを含み、そのPCBは、張力監視を実行するために必要な、その修正された固定具に固有のすべての特性パラメータ（例えば、較正データ）をそこに記憶しているので、第2部分（取り外し可能なキャップモジュール）は、異なる修正型固定具の間を移動して、張力監視動作を実行することができる。

例えば、複数の修正型固定具の張力を監視する必要があるが、これを同時に行う必要がないような特定の環境では、複数の修正型固定具の荷重張力データを生成するために、単一の取り外し可能なキャップモジュールを複数の異なる修正型固定具の間で移動させることができるため、これは特に利点となる。

この目的のために、特定の実施形態では、取り外し可能なキャップモジュールは、適切に修正された固定具への取り付けと、そこからの取り外しを容易にするように適合されている。ある実施形態では、これは、取り外し可能なモジュールと修正ボルトとの間に、使用中は取り外し可能なキャップモジュールが所定位置に固定されることを保証するのに十分な強度を有するが、取り外し可能なキャップモジュールが取り外されるとき、例えば、別の修正固定具に移されるときに（例えば手動で）克服され得る固定力を提供するように構成された磁気装置によるものである。

このような特定の実施形態では、これは、磁気中間アダプターリングによるものである。

このような実施形態は、例えば、図3及び図4を参照して説明した実施形態とは対照的であり、この実施形態では、ボルトキャップは、ボルトキャップと修正型ボルトとを結合するように構成されたねじ接続部を提供する中間アダプターリングによって、修正型ボルトに固定される。このような実施形態では、ボルトキャップを所定の位置にねじ込む必要がある。

図7は、取り外し可能なキャップモジュール701と修正型固定具、具体的には改良されたボルト710とによって形成された張力監視固定具を示す簡略化された概略図を表す。取り外し可能なキャップモジュール701は、磁気アダプタリング703によって提供される磁気装置によって修正型ボルト710に固定される。

アダプターリング703は取り外し可能なモジュール702に取り付けられている。アダプターリング703と取り外し可能なモジュール702との間の取り付けは、圧入接続によって行われる。

アダプタリング703は、中央開口714とアダプタ面713を有する。アダプタリング703は、アダプタリング703の円周上に配された複数の磁石704をさらに備える。図7に描かれた例では、複数の磁石は6つの磁石704を備えるが、磁石の任意の適切な数又は配置が使用され得る。

使用時、複数の磁石704は、アダプタ面713を修正型ボルト710の固定面709に固定するための固定力を提供するように構成され、それにより、取り外し可能モジュール702を修正型ボルト710に対して取り付け位置に保持する。

取り付け位置では、アダプタ面713と固定面709が係合して、湿気や他の不要物の侵入を低減する封止体を提供し、それによって、そのような湿気や不要物が相互接続PCB708に接触する可能性を低減する。

さらに、取り付け位置では、圧入インサート707はアダプタリング703の中央開口714内に位置し、相互接続PCB708はプライマリPCBの下部基板705と係合し、図5を参照して説明した電気接続を形成する。

張力監視が不要な場合は、取り外し可能モジュール702を修正型ボルト710から取り外し、ダストキャップ706を改良ボルト710に取り付けることができる。ダストキャップ706は、中央開口部712とダストキャップ面711を備える。

中央開口部712は、ダストキャップ706が修正ボルト710に装着されたときに、圧入インサート707が中央開口部712内に位置して摩擦嵌合ジョイントを形成し、ダストキャップ面711が固定面709と係合して、湿気や他の不要物の浸入を低減する封止体を提供し、それによって、そのような湿気や不要物が相互接続PCB708と接触する可能性を低減するような形状及び寸法にされる。

図8は、図7に示す取り外し可能なキャップモジュール701および修正型ボルト710によって提供される張力監視固定の断面を示す簡略化された概略図を表す。

図8から見て分かるように、取り外し可能なキャップモジュール701は、電磁気的に透明な窓801、無線トランシーバ802、基本PCB803、及びコイン電池804を備える。

修正型ボルト710は、軸811の中央開口806に配置されたひずみセンサー807を相互接続PCB708に接続する接続リード線805を備える。修正型ボルト710自体は、圧入インサート707が配置される頭部810の中央に位置する開口部808を備える。相互接続PCB708は、圧入インサート707の凹部809に固定される。

図8から見て分かるように、張力監視固定具の部品は、図7を参照して説明したように、取り外し可能モジュール702がアダプタリング703によって修正型ボルト710に固定されるという主な例外を除いて、図3を参照して説明したような上記の実施形態と実質的に対応している。アダプタリング703は、以下のように、取り外し可能モジュール702を、モジュール702が修正型ボルト710に固定される取り付け位置に固定するのに使用することができる。

磁石704が固定面709に近接するように、取り外し可能モジュール702が例えば方向Aに動かされると、磁石704は固定力F1を供する。固定力F1は、アダプタ面713を修正型ボルト710の固定面709に押し付け、それによって取り外し可能モジュール702を取り付け位置に保持する。取り付け位置では、アダプタ面713と固定面709が係合して封止体を提供し、湿気や他の不要な物質の浸入を低減し、それによってそのような湿気や不要な物質が相互接続PCB708に接触する可能性を低減する。さらに、取り付け位置では、圧入インサート707は、アダプタリング703の中央開口714（図7に示す）内に位置し、相互接続PCB708は、図5に関連して説明したように、電気接続インターフェースを形成する基本PCBの下部基板705と係合する。

取り付け位置から、取り外し可能モジュール702は、実質的にB方向に、固定力F1に打ち勝つのに十分な力で取り外し可能モジュール702を引っ張ることによって、修正型ボルト710から取り外すことができる。典型的には、固定力F1は、取り外し可能なモジュール702を（例えば手動で）専用機器を必要とせずに修正型ボルト710から取り外すことができる程度に十分に低いが、典型的な使用条件下では、取り外し可能なモジュール702が修正型ボルト710上の所定位置に固定され、アダプタ面713と固定面709との間の封止体が実質的に維持されるように十分に高い。このようにして、取り外し可能なモジュール702は、例えば、手で、修正型ボルト710に便利に取り付け、また、修正型ボルト710から便利に取り外すことができる。

取り外し可能モジュールとは対照的に、歪みセンサ807、接続リード線805、圧入インサート707、及び相互接続PCB708はすべて、その場で、修正型ボルト710に取り付けられたままである。このような部品は、図3を参照して説明したことに従って、修正型ボルト710に固定される。

図3を参照して説明した相互接続PCB304と同様に、相互接続PCB708はその上にメモリユニットを実装している。このメモリユニットには、修正型ボルト710に関連する特性パラメータが記憶されている。特性パラメータは、張力監視固定具を識別する識別データと、図3を参照して説明したような較正データとを含む。特性パラメータは、例えば、センサ信号出力値と特定のセンサ測定値とを対応付けるために、基本PCBのデータプロセッサによって使用することができる。

上記の配置により、取り外し可能なモジュール702は、修正型ボルト710の張力監視が必要になるまで、修正型ボルト710に取り付けられる必要はない。したがって、張力監視が必要でない間は、取り外し可能なモジュール702を修正型ボルト710から取り外し、ダストキャップ706（図7に示す）を、図7を参照して説明したことに従って修正型ボルト710に取り付けることができる。

取り外し可能なモジュール702（したがってコイン電池804）を取り外した結果、ひずみセンサ807、接続リード線805、及び相互接続PCB708は非通電状態になる。しかし、非電源状態においても、相互接続PCB 708には、オンボードの不揮発性メモリを使用して上述したような特性パラメータが保存されている。

修正型ボルト710の張力監視が再び必要になった場合、ダストキャップ706を修正型ボルト710から取り外し、上述のように、アダプタリング703によって、取り外し可能モジュール702を修正型ボルト710に取り付けることができる。取り外し可能なモジュール702を修正型ボルト710に取り付けることによって、電気的に接続するインターフェースが相互接続PCB708と基本PCBの下部基板705との間に形成されるので、相互接続PCB708に記憶された特性パラメータは、再び、基本PCBのデータプロセッサによって使用されることができる。

上述したように、特定の実施形態では、センサデータは、一定の間隔（これらの間隔は、アプリケーションに応じて任意の適切な長さとすることができ、例えば、5分毎または60分毎）で生成及び記録され、次いで、所定の間隔（これらの間隔は、アプリケーションに応じて任意の適切な長さとすることができ、例えば、2時間毎または24時間毎）で遠隔情報処理システムに送信される。このような実施形態において、典型的には、センサデータを記録しないとき、またはセンサデータを送信しないとき、本発明の実施形態に従って配置された張力監視固定具の取り外し可能なモジュールは、低電力「スリープ」モードにある。

上述したように、このスリープモードは、張力監視固定具に接触させられる金属工具に関連する磁場の変化のホール効果センサによる検出のような特定の事象の検出に応答して中断され得る。

さらなる実施形態において、取り外し可能なモジュールは、追加的又は代替的に、張力監視固定具の近傍における磁石の掃引のようなさらなる所定の事象の検出に応答して、スリープモードを終了するように構成される。

このようにしてスリープモードが解除されると、さらなる所定の事象、例えば、張力監視固定具の近傍における磁石の二重掃引が検出された場合に、取り外し可能なモジュールは、所定の期間、締結具張力データを提供するセンサデータが連続的に生成され、遠隔情報処理装置に連続的に送信される連続データ送信モードに入るように構成される。このような実施形態は、例えば、締め付けまたは緩め作業を「リアルタイム」で監視することが望ましい場合、すなわち、固定具が締め付け又は緩められつつあるときに固定具に加えられている張力を監視することが望ましい場合に、特に有用であり得る。

従って操作者は、磁石の所定の掃引シーケンス（例えば、取外し可能なモジュールを「目覚めさせる」ための1回の掃引と、連続伝送モードに入るようにモジュールを制御するための後続の掃引）を実行することによって、取外し可能なモジュールを連続伝送モードに入るように手動で制御することができる。

このような実施形態の例を、図9aおよび図9bを参照してさらに説明する。

図9aは、本発明の特定の実施形態による、磁石掃引905による張力監視固定の手動起動を示す簡略化された概略図を表す。

図9aは、複数の固定具、具体的には複数のボルト902a、902b、902c、902d、902e、902fによって別のフランジ（図示せず）に固定されたフランジ901を示す。

ボルトの1つは、本発明の特定の実施形態に従って配置された張力監視固定具を形成する修正型ボルト902dと取り外し可能なモジュール903を備える。具体的には、修正型ボルト902dは、図8を参照して説明した部品を備え、その軸に埋め込まれたひずみセンサを含み、このひずみセンサは、例えばIDデータや較正データなど、ボルトに関する特性パラメータが記憶された相互接続PCBに接続されている。

同様に、取り外し可能モジュール903は、ホール効果センサ、バッテリ、無線トランシーバを含む基本PCBを含む、図8を参照して説明した部品を備える。

上述のようにセンサデータを定期的に記録及び送信することとは別に、取り外し可能モジュール903は、取り外し可能モジュールの部品が低電力状態に維持されるが、データプロセッサがホール効果センサの出力を監視するように構成される低電力スリープモードに留まるように構成される。

磁石904が取外し可能モジュール903に近接した位置1から位置2に掃引された場合、ホール効果センサーは、対応する急速に変化する磁場を検出し、データプロセッサーに通信される対応するセンサー信号を生成するように構成される。次に、データプロセッサは、このセンサ信号を処理して、センサ信号が所定のウェイクアップイベントに対応するかどうか（すなわち、センサ信号が磁気掃引を示すかどうか）を判定するように構成される。

データプロセッサが、ホール効果センサから受信したセンサ信号が確かに所定のウェイクアップイベントに対応すると判定した場合、同様に、さらなる所定のイベント、具体的には、図9bに示すように、磁石904が位置3から経路906aおよび906b（すなわち二重経路）を経由して、取外し可能モジュール903に近接した位置4まで掃引される磁石904の二十掃引が検出された場合、データプロセッサは、取外し可能モジュール903を制御して連続データ送信モードに入るように構成される。

この連続データ送信モードでは、データプロセッサは、ひずみセンサからひずみセンサ信号を連続的に受信し、対応するひずみセンサデータを連続的に生成し、無線トランシーバから、遠隔トランシーバ907及びデータネットワーク908を介して、遠隔ユーザ機器909にひずみセンサデータを連続的にストリーミングするように構成される。

さらなる実施形態に従って配置された取り外し可能なモジュールは、代替手段によって連続送信モードに入るように制御することができる。例えば、図9A及び図9Bを参照すると、ユーザ機器909で生成され、ユーザ機器909から送られ、データネットワーク908及び遠隔トランシーバ907を介して、取り外し可能モジュール903の無線トランシーバに通信される制御信号によって、このような制御信号の受信に応答して、このような実施形態では、データ処理装置は、取り外し可能モジュール903を制御して、上述のような連続データ送信モードに入るように構成される。

このようにして、張力監視固定具への物理的なアクセスが制限される環境であっても、操作者は、適切な無線接続を介して、張力監視固定具を選択的に作動させ、さらにそのような固定具の連続的な張力監視を作動させることができる。

上述のように、本発明の実施形態に従った張力モニタリング固定具に使用するためのひずみセンサは、当該技術分野で知られている任意の適切なひずみセンサによって提供することができる。上述したように、このようなひずみセンサは、感知部（当技術分野ではひずみゲージとして知られている）を備え、その電気的特性は、引張力による変形に応じて変化し、適切な出力信号として伝達される。

本明細書（添付の特許請求の範囲、要約および図面を含む）に開示されたすべての特徴、および／またはこのように開示された方法もしくはプロセスのすべてのステップは、そのような特徴および／またはステップの少なくとも一部が相互に排他的である組み合わせを除き、任意の組み合わせで組み合わせることができる。本明細書（添付の特許請求の範囲、要約および図面を含む）に開示された各特徴は、明示的に別段の記載がない限り、同一、同等または類似の目的を果たす代替的な特徴で置き換えることができる。従って、明示的に別段の記載がない限り、開示された各特徴は、同等または類似の特徴の一般的な一連の一例のみである。本発明は、前述の実施形態の詳細に限定されるものではない。本発明は、本明細書（添付の特許請求の範囲、要約および図面を含む）に開示された特徴の新規なもの、または新規な組み合わせ、あるいはそのように開示された方法またはプロセスのステップの新規なもの、または新規な組み合わせに及ぶ。

本明細書における実質的に任意の複数および／または単数の用語の使用に関して、当業者であれば、文脈および／または用途に応じて、複数形から単数形へ、および／または単数形から複数形へ翻訳することができる。様々な単数／複数の順列は、明瞭さのために本明細書において明示的に規定され得る。

一般に、本明細書において、特に添付の特許請求の範囲において使用される用語は、一般に「開放」用語として意図されることが当業者には理解されるであろう（例えば、用語「含む」は、「含むが限定されない」と解釈されるべきであり、用語「有する」は、「少なくとも有する」と解釈されるべきであり、用語「含む」は、「含むが限定されない」と解釈されるべきであるなど）。当業者にはさらに、導入された請求項の特定の数の記載が意図される場合、そのような意図は請求項に明示的に記載され、そのような記載がない場合、そのような意図は存在しないことが理解されよう。例えば、理解の一助として、以下の添付の特許請求の範囲には、特許請求の範囲の記載を導入するために「少なくとも1つ」及び「1つ以上」という導入句が使用されている場合がある。しかしながら、このような語句の使用は、不定冠詞「a」または「an」による請求項の繰り返しの導入が、そのような導入された請求項の繰り返しを含む特定の請求項を、そのような繰り返しを1つだけ含む実施形態に限定することを意味すると解釈されるべきではなく、たとえ同じ請求項が、導入語句「1つ以上」または「少なくとも1つ」と、「ある」又は「１つの」などの不定冠詞（例えば、例えば、「ある」又は「１つの」は、「少なくとも１つ」又は「１つ以上」を意味すると解釈されるべきである）。さらに、導入された請求項の繰り返しの特定の数が明示的に復唱されている場合であっても、当業者は、そのような記載は、少なくとも記載された数を意味すると解釈されるべきであることを認識するであろう（例えば、他の修飾語なしの「2つの記載」のそのまま記載は、少なくとも2つの記載、または2つ以上の記載を意味する）。

本開示の様々な実施形態が、例示の目的で本明細書に記載されており、本開示の範囲から逸脱することなく様々な変更がなされ得ることが理解されるであろう。従って、本明細書に開示された様々な実施形態は、限定することを意図しておらず、真の範囲は、以下の特許請求の範囲によって示される。

Claims (27)

1. 張力監視装置であって、
   使用時に張力がかかっている軸を有する固定具と、
   該固定具の前記軸内に埋め込まれると共に前記軸内での張力に対応するひずみセンサ信号を生成するように構成されるひずみセンサと、
   前記ひずみセンサ信号を受信し、前記ひずみセンサに係る１つ以上の評価パラメータに従って前記ひずみセンサ信号を処理することで前記軸が受けるひずみを示す対応ひずみセンサデータを生成するように構成されるデータ処理手段と、
   前記ひずみセンサデータを遠隔受信器へ送信する無線送信器を備え、
   前記データ処理手段と前記前記無線送信器は、前記固定具の端部に固定されるモジュール内に搭載される、張力監視装置。
2. 請求項１に記載の張力監視装置であって、前記軸はネジ式の軸である、張力監視装置。
3. 請求項２に記載の張力監視装置であって、前記固定具はボルトで、該ボルトは前記ネジ式の軸の端部に設けられるボルトヘッドである、張力監視装置。
4. 請求項３に記載の張力監視装置であって、前記モジュールは、前記ボルトの前記ヘッド内に組み込まれる、張力監視装置。
5. 請求項１～４のいずれかに記載の張力監視装置であって、
   前記モジュールは、前記ひずみセンサと前記データ処理手段とを接続する相互接続をさらに備え、
   前記相互接続は、前記評価パラメータのうちの１つ以上を格納するメモリを備え、前記評価パラメータは、前記ひずみセンサデータを生成するときに用いるために前記データ処理手段によって取得可能である、張力監視装置。
6. 請求項５に記載の張力監視装置であって、前記モジュールは、圧入インサートを、前記固定具の近端の対応インサート受け入れ開口部内で固定された状態で備え、前記モジュールは前記データ処理手段と無線送信器を封止するキャップを備え、前記キャップは前記圧入インサートに取り外し可能に取り付けられる、張力監視装置。
7. 請求項６に記載の張力監視装置であって、前記キャップは、前記圧入インサートに固定された中間アダプタによって前記圧入インサートに取り外し可能に取り付けられ、前記中間アダプタは外側ネジ式面を備え、前記外側ネジ式面は、前記キャップの対応内側ネジ式面と係合するように構成される、張力監視装置。
8. 請求項６又は７に記載の張力監視装置であって、前記相互接続は前記圧入インサートに固定される、張力監視装置。
9. 請求項８に記載の張力監視装置であって、前記キャップを取り外すことによって前記モジュールから取り外し可能な複数の部品を備え、前記複数の部品は前記データ処理手段と前記無線送信器を含む、張力監視装置。
10. 請求項８に記載の張力監視装置であって、前記モジュールから取り外し可能な前記複数の部品はバッテリーを含む、張力監視装置。
11. 請求項１０に記載の張力監視装置であって、前記相互接続は第１回路基板装置上に設けられ、前記データ処理手段は第２回路基板装置上に設けられる、張力監視装置。
12. 請求項１１に記載の張力監視装置であって、前記第２回路基板装置は上側基板と下側基板を有し、前記バッテリーは前記上側基板と前記下側基板との間で取り囲まれている、張力監視装置。
13. 請求項５～１２のいずれかに記載の張力監視装置であって、前記相互接続と前記データ処理手段はインターフェースを介して接続可能で、前記インターフェースは第１インターフェース部分と第２インターフェース部分を有し、前記第１インターフェース部分は複数のピンを有し、前記第２インターフェース部分は複数の実質的に環状の伝導性トラックを有し、前記複数のピンの各々は、前記第１インターフェース部分と前記第２インターフェース部分が同心円状に位置合わせされているときに、前記第１インターフェース部分と前記第２インターフェース部分の回転方向での位置合わせにかかわらず、前記複数の実質的に環状の伝導性トラックのうちの一と接触するように、前記第１インターフェース部分上に設けられる、張力監視装置。
14. 請求項５～１３のいずれかに記載の張力監視装置であって、前記評価パラメータは、前記センサ上で実行されて、センサ測定値によってひずみセンサ信号出力をマッピングする較正プロセス中に決定される較正データを含む、張力監視装置。
15. 請求項１４に記載の張力監視装置であって、前記較正データは、ゼロ測定値に対応するひずみセンサ信号値を示すデータである、張力監視装置。
16. 請求項１～１５のいずれかに記載の張力監視装置であって、前記評価パラメータは、前記遠隔受信器へ送信可能な前記ひずみセンサデータに含められる、当該張力監視装置を識別する識別データを含む、張力監視装置。
17. 請求項５～１６のいずれかに記載の張力監視装置であって、前記相互接続は、前記ひずみセンサ信号が前記データ処理手段に受信される前に前記ひずみセンサ信号へ所定の利得を印加する利得増幅器を備える、張力監視装置。
18. 請求項１～１７のいずれかに記載の張力監視装置であって、前記ひずみセンサは、前記固定具の前記軸の長さ方向に沿って下方へ延びて前記軸の長さの途中にまで及ぶ軸方向ボアの遠端に設けられる、張力監視装置。
19. 請求項１～１８のいずれかに記載の張力監視装置であって、検出済温度を示す温度センサ信号を生成するように構成される温度検知センサをさらに備え、前記データ処理手段は、前記温度センサ信号を受信し、前記温度センサ信号を処理し、かつ、対応する温度センサデータを生成するように構成され、前記無線送信器は、前記遠隔受信器へ前記温度センサデータを送るように構成される、張力監視装置。
20. 請求項１～１９のいずれかに記載の張力監視装置であって、当該装置が受ける検出済加速度を示す加速度センサ信号を生成するように構成される加速度検出手段をさらに備え、前記データ処理手段は、前記加速度センサ信号を受信し、前記加速度センサ信号を処理し、かつ、対応する加速度センサデータを生成するように構成され、前記無線送信器は、前記遠隔受信器へ前記加速度センサデータを送るように構成される、張力監視装置。
21. 請求項１～２０のいずれかに記載の張力監視装置であって、検出済磁場変化を示す磁場センサ信号を生成するように構成される磁場検出手段をさらに備え、前記データ処理手段は、前記磁場センサ信号を受信し、前記磁場センサ信号を処理するように構成され、かつ、強化具が前記固定具に用いられていることを前記磁場センサ信号が示す場合に前記ひずみセンサを始動させ、前記ひずみセンサ信号を受信し、かつ、前記遠隔受信器へ送るひずみセンサデータを生成するように構成される、張力監視装置。
22. 請求項１～２１のいずれかに記載の張力監視装置であって、前記データ処理手段は、前記ひずみセンサ信号から、前記軸内での検出済最大及び最小張力を決定し、続いて前記遠隔受信器へ送るため、対応する検出済最大及び最小張力値をメモリ内に格納するように構成される。
23. 請求項１～２２のいずれかに記載の張力監視装置と、遠隔受信器と、センサデータ監視ソフトウエアが動作する遠隔情報処理システムを備える張力監視システムであって、
    当該張力監視装置は、前記センサデータ監視ソフトウエアによる処理のため、前記遠隔受信器を介して前記ひずみセンサデータを前記遠隔情報処理システムへ送るように構成される、張力監視システム。
24. 請求項１に記載の張力監視装置であって、前記モジュールは、前記データ処理手段と無線送信器を含む部品を格納するキャップを備え、前記キャップは、前記キャップと該キャップ内に格納される前記部品が前記固定具に取り外し可能に取り付けられ得るように、磁気装置によって前記固定具の前記近端に取り外し可能に取り付けられる、張力監視装置。
25. 請求項２４に記載の張力監視装置であって、前記キャップによって格納される前記部品はバッテリーをさらに含む、張力監視装置。
26. 請求項２４又は２５に記載の張力監視装置であって、前記磁気装置は、前記キャップに結合されるアダプタリングを備え、前記アダプタリングは、該アダプタリングの周縁部の周りに設けられる１つ以上の磁石を有し、前記１つ以上の磁石は、使用時、前記アダプタリングと、前記キャップと前記固定具の所定の場所において前記キャップ内に格納される前記部品を取り外し可能に固定する前記固定具の前記近端との間に固定力を供する、張力監視装置。
27. 請求項１に記載の張力監視装置であって、当該張力監視装置付近での検出済磁場変化を示す磁場センサ信号を生成するように構成される磁場検出手段をさらに備え、前記データプロセッサは、前記磁場センサ信号が当該張力監視装置付近での磁石の所定の掃引シーケンスに対応するのか否かを判断するように構成され、前記磁場センサ信号が当該張力監視装置付近での磁石の所定の掃引シーケンスに対応する場合には、前記データプロセッサは、連続データ送信モードを開始するように構成され、前記連続データ送信モードでは、所定の期間、前記ひずみセンサデータが連続的に生成され、前記遠隔受信器へ連続的に送信される、張力監視装置。

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