JP7133182B2 - Looseness detection system - Google Patents
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本発明は、緩み検出システムに関する。
The present invention relates to looseness detection systems.
ボルトやネジなどの締結具の緩みを検出する装置として、特許文献1には、感圧センサを組み込んだ取付金具を、被締結部材とボルト頭部との間に介在させて、感圧センサにより検出された電圧値等の変化から締付けトルクを検出する構成が開示されている。
As a device for detecting looseness of fasteners such as bolts and screws,
上記従来の検知方法は、締結具の緩みを検出するために取付金具が新たな部品として必要になるだけでなく、この取付金具が締結力の作用箇所に影響を与えるため、強度計算や軸力管理が困難になるという問題があった。 In the above-mentioned conventional detection method, not only does the mounting bracket need to be a new part to detect the loosening of the fastener, but the mounting bracket also affects the location where the fastening force acts. There was a problem that management became difficult.
そこで、本発明は、新たな部品を必要とすることなく締結具の緩み発生を的確に検出することができる緩み検出システムの提供を目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a looseness detection system capable of accurately detecting the occurrence of looseness in fasteners without requiring new parts.
本発明の前記目的は、被締結物を締結し締結後の自身の緩みを検出するためのセンサ付き締結具であって、3軸加速度センサおよび3軸磁気センサを含む姿勢検出センサと、前記姿勢検出センサの検出情報を無線出力する送信部とを備えるセンサ付き締結具と、前記センサ付き締結具から無線出力された前記検出情報を受信する監視装置とを備える緩み検出システムであって、前記監視装置は、前記検出情報に基づき前記センサ付き締結具の姿勢情報を演算し、前記姿勢情報の時系列変化から前記センサ付き締結具の緩みの有無を判定するものであり、前記センサ付き締結具は、一の被締結物に対して複数使用されており、前記監視装置は、前記姿勢情報の時系列変化を、複数の前記センサ付き締結具の間で比較することにより、緩みが生じた前記センサ付き締結具を判別する緩み検出システムにより達成される。この緩み検出システムにおいて、前記姿勢検出センサは、前記検出情報を定期的に出力することが好ましい。 The object of the present invention is a fastener with a sensor for fastening an object to be fastened and detecting its own looseness after fastening, comprising a posture detection sensor including a three-axis acceleration sensor and a three-axis magnetic sensor; A looseness detection system comprising: a sensor-equipped fastener including a transmitter that wirelessly outputs detection information from a detection sensor; and a monitoring device that receives the detection information wirelessly output from the sensor-equipped fastener. The device calculates orientation information of the fastener with the sensor based on the detection information, and determines whether or not the fastener with the sensor has loosened based on changes in the orientation information over time. , a plurality of sensors are used for one fastened object, and the monitoring device compares the time-series changes in the posture information among the plurality of fasteners with sensors to detect the loosened sensor. This is accomplished by a looseness detection system that distinguishes between attached fasteners. In this looseness detection system, it is preferable that the posture detection sensor periodically outputs the detection information.
本発明によれば、新たな部品を必要とすることなく締結具の緩み発生を的確に検出することができる緩み検出システムを提供することができる。
According to the present invention, it is possible to provide a looseness detection system that can accurately detect the occurrence of looseness in fasteners without requiring new parts.
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る緩み検出システムの概略構成図である。図1に示すように、緩み検出システム1は、センサ付き締結具10と、監視装置20とを備えている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a looseness detection system according to one embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1 , the
センサ付き締結具10は、頭部11および軸部12を備えるボルト本体13と、姿勢検出センサ14と、信号出力ユニット16とを備えている。ボルト本体13は、軸部12の一端側となる頭部11の上面に凹部11aが形成され、軸部12の外周の一部にねじ部12aが形成されている。このセンサ付き締結具10は、各種構造物や機器等の被提携物を締結するのに使用され、固有の締結具識別情報により、取付対象物や取付位置等が特定される。
The sensor-equipped
姿勢検出センサ14は、3軸加速度センサおよび3軸磁気センサを備えており、センサ付き締結具10の姿勢を検出するための検出情報を出力する。姿勢検出センサ14は、凹部11aに封止樹脂15により固定されている。姿勢検出センサ14の検出情報は、一定時間毎に定期的に出力される。この時間間隔は、長すぎるとセンサ付き締結具10の緩みの発生をリアルタイムに把握するのが困難になる一方、短すぎるとバッテリ寿命の問題が生じやすくなることを考慮して、適宜設定することが好ましく、例えば1日に10回程度である。
The
信号出力ユニット16は、ケーシングの内部に、マイクロチップ17、バッテリ18、送信部19および表示部30を備えて構成されている。マイクロチップ17は、バッテリ18から電力供給を受けて作動し、姿勢検出センサ14から出力される検出情報に締結具識別情報を含めて出力情報を生成し、送信部19から無線出力する。送信部19からの出力は、例えば、3G通信などのモバイル通信によりインターネットに直接接続する方法、あるいは、Bluetooth(登録商標)やZigbeeなどの近距離通信により、ゲートウェイや携帯端末経由でインターネットに接続する方法等により、行うことができる。送信部19からの出力は、姿勢検出センサ14が検出情報を生成する毎に行うことができる。検出情報の変化をマイクロチップ17が把握できる場合には、直前の検出情報に対して検出情報の変化が生じた場合にのみ送信部19から出力情報を無線出力し、検出情報が変化しない場合には、検出情報を生成する周期よりも長い周期(例えば、1日1回)で送信部19から出力情報を無線出力することで、消費電力を低減することができる。表示部30は、液晶パネルやLED等から構成することができる。
The
監視装置20は、例えば、ネットワーク上のコンピュータ、タブレット端末、スマートフォン等であり、センサ付き締結具10から出力された検出情報をインターネット等のネットワークを介して受信する受信部21と、受信した検出情報を締結具識別情報と共に格納するメモリ部22と、受信した検出情報からセンサ付き締結具10の緩みの有無を判定する判定部23と、センサ付き締結具10に緩みが発生したことを示す緩み発生情報を締結具識別情報と共に出力する出力部24とを備えている。監視装置20は、一部の機能を分散させた構成にすることも可能であり、例えば、センサ付き締結具10から定期的に送信されるセンサ付き締結具10の検出情報を、クラウド上に設置された仮想サーバやウェブサービスに格納してもよい。
The
判定部23は、センサ付き締結具10から受信した検出情報に基づき、センサ付き締結具10の締結緩みの有無を検知する。すなわち、姿勢検出センサ14が備える3軸加速度センサおよび3軸磁気センサの検出情報から、周知の方法によりセンサ付き締結具10の傾斜角および方位角を計算して姿勢情報を演算し、この姿勢情報の時系列変化が閾値を超えた場合に、センサ付き締結具10の緩み発生情報を生成する。
Based on the detection information received from the sensor-equipped
被締結物が設置個所に固定されている場合には、センサ付き締結具10の姿勢情報の時系列変化を、そのままセンサ付き締結具10の緩みとして把握することができる。一方、被締結物が移動可能である場合には、被締結物の姿勢が変化することによってセンサ付き締結具10の姿勢情報が変化するため、単一のセンサ付き締結具10の姿勢情報のみではセンサ付き締結具10の緩みを判定することができない。この場合は、本実施形態の姿勢検出センサ14を予め被締結物にも固定しておき、センサ付き締結具1が備える姿勢検出センサ14の姿勢情報の時系列変化と、被締結物に固定された姿勢検出センサ14の姿勢情報の時系列変化との比較により、センサ付き締結具10の緩みを判定することができる。
When the object to be fastened is fixed to the installation location, the time-series change in the posture information of the
センサ付き締結具10は、通常は一の被締結物に対して複数使用される。同一の被締結物に使用されている複数のセンサ付き締結具10の姿勢情報は、被締結物の姿勢が変化しても、各センサ付き締結具10の緩みの発生がなければこれらの間で相対的な変化が生じない。したがって、センサ付き締結具10の姿勢情報の時系列変化を、複数のセンサ付き締結具10の間で比較することにより、緩みが生じたセンサ付き締結具10を判別することができる。緩みが生じたセンサ付き締結具10の判別は、例えば、複数のセンサ付き締結具10のうち、緩みがないことを目視等により確認したセンサ付き締結具10の姿勢情報の時系列変化を基準として行うことができる。あるいは、一の被締結物に対してセンサ付き締結具10が多数使用されている場合には、これらの間で姿勢情報の時系列変化の傾向が相対的に異なるものを判別して行うことができる。
A plurality of sensor-equipped
出力部24は、センサ付き締結具10からの出力情報や、判定部23が生成した緩み発生情報等を、予め定めた条件に応じてモニタ等に画面表示する。出力部24は、緩み発生情報を、画面表示する代わりに(あるいは画面表示すると共に)、他の端末等に電子メール等を介して送信してもよく、実際にセンサ付き締結具10が使用された現場等の任意の場所に、的確な情報を迅速に届けることができる。センサ付き締結具10に受信機能を設けることで、出力部24が外部に出力した緩み発生情報を、該当するセンサ付き締結具10が受信して、緩みの発生を表示部30に文字や色等で表示することもできる。
The
以上の構成を備える緩み検出システム1は、センサ付き締結具10の緩みの発生を、それ自身に内蔵された姿勢検出センサ14によって検出することができ、従来のように、締結具の締結力を作用させる箇所に取付金具等の介在物を介在させる必要がない。このため、締結具の機械的性質に影響を及ぼすおそれがなく、通常の締結具を用いる場合と同様に軸力管理等を行うことができる。また、3軸加速度センサおよび3軸磁気センサを備える姿勢検出センサ14が自動的に検出して得られる検出情報により、磁界測定や目視では検出が困難な緩み発生を、的確に把握することができる。更に、この検出情報を定期的に取得することにより、緩み発生を迅速に把握することができる。
The
センサ付き締結具10が備える姿勢検出センサ14は、3軸加速度センサおよび3軸磁気センサ以外に、ジャイロセンサ、振動センサ、温度センサ、湿度センサ、超音波センサ、位置センサ等の他のセンサを備えていてもよく、センサ付き締結具10が使用された被締結物の周辺環境の変化を、各種センサの検出情報から迅速的確に把握して、周辺診断を行うことができる。これらのセンサの検出情報は、センサ付き締結具10の緩み検出にも活用することが可能であり、例えば、ジャイロセンサにより検出したセンサ付き締結具10の回転加速度に基づいて、3軸加速度センサおよび3軸磁気センサのデータ補正を行ってもよい。
The
本実施形態のセンサ付き締結具10のボルト本体13は、頭部11および軸部12を備える構成としているが、ホーローセットやスタッドボルト等のように、頭部を有さずに軸部のみの構成であってもよく、軸部の一端側に形成された凹部に姿勢検出センサ14を配置することで、本実施形態のセンサ付き締結具10と同様に使用することができる。軸部12は、ねじ部12aを有しないシャフト状のものであってもよい。センサ付きボルト10は、姿勢検出センサ14や信号出力ユニット16等の凹部11aに収容される部品を予め一体化した装置を市場に流通させ、ユーザが、この装置を六角穴付きボルト等の市販のボルトの凹部に嵌め込んで使用することもできる。
The
本発明のセンサ付き締結具は、ボルト状のものに限定されない。例えば、被締結物の締結を大型のボルトおよびナットにより行う場合には、本実施形態の姿勢検出センサを側面等に埋め込んだナットを、センサ付き締結具として使用することができる。 The sensor-equipped fastener of the present invention is not limited to bolt-shaped fasteners. For example, when a large bolt and nut are used to fasten an object, a nut in which the posture detection sensor of the present embodiment is embedded in the side surface or the like can be used as a sensor-equipped fastener.
1 緩み検出システム
10 センサ付き締結具
11 頭部
11a 凹部
12 軸部
13 ボルト本体
14 姿勢検出センサ
19 送信部
20 監視装置
1
Claims (2)
前記センサ付き締結具から無線出力された前記検出情報を受信する監視装置とを備える緩み検出システムであって、
前記監視装置は、前記検出情報に基づき前記センサ付き締結具の姿勢情報を演算し、前記姿勢情報の時系列変化から前記センサ付き締結具の緩みの有無を判定するものであり、
前記センサ付き締結具は、一の被締結物に対して複数使用されており、
前記監視装置は、前記姿勢情報の時系列変化を、複数の前記センサ付き締結具の間で比較することにより、緩みが生じた前記センサ付き締結具を判別する緩み検出システム。 A fastener with a sensor for fastening an object to be fastened and detecting its own looseness after fastening, comprising an attitude detection sensor including a triaxial acceleration sensor and a triaxial magnetic sensor, and detecting information of the attitude detection sensor wirelessly. a sensored fastener comprising a transmitter that outputs;
A looseness detection system comprising a monitoring device that receives the detection information wirelessly output from the fastener with the sensor,
The monitoring device calculates orientation information of the fastener with the sensor based on the detection information, and determines whether or not the fastener with the sensor is loosened from the time series change of the orientation information,
A plurality of the sensor-equipped fasteners are used for one object to be fastened,
The monitoring device is a looseness detection system that determines the looseness of the sensor-equipped fastener by comparing time-series changes in the posture information among a plurality of the sensor-equipped fasteners.
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