JP7283823B2 - ボルトの弛緩を検出する検出装置およびこれを用いた監視システム - Google Patents
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Description
(1)台風や地震などの自然災害やボルトの経年劣化が原因で、タワー等の構造物が倒壊するおそれがある。
(2)台風や地震などの自然災害やボルトの経年劣化が原因で、ボルトが破断するおそれがある
(3)メンテナンス時のボルトの緩みを全数点検(例えば、1タワー当り100本以上)することは、メンテナンスの工数が大きくかつ熟練の保守作業員を必要とする。
(2)次に、ボルト300を規定のトルクで締め付ける(状態B)。
(3)状態Bで歪ゲージ量を測定する。状態Bで測定された歪量が基準値となる。
(4)状態Cから状態Jは、経年繰返し発生する風力や地震力などにより、ボルト長が漸増延伸し、そしてボルト特性の靭性域を超過し、初期のボルト強度が保持されない状態まで塑性変形が進みボルト締結力が漸減し、緩んできた状態を示す。本例では、万力で取付け金具110に荷重を加えており、従って、状態Cから状態Jは、万力による荷重を緩めた状態を示している。緩めた角度は、状態C:状態Bから-11°、状態D:状態Bから-22°、状態E:状態Bから-33°、状態F:状態Bから-45°、状態G:状態Bから-67°、状態H:状態Bから-90°、状態I:状態Bから-180°、状態J:状態Bから-225°である。
(1)親機420と複数の子機410は、特許第6251363号を利用して、送受信タイミングの同期を取る。この時、親機420から各子機410に送受信の間隔時間とセンシング間隔時間を設定する。例えば、送受信間隔時間=2分、センシング間隔時間=30秒。
(2)子機410は、センシング回数を算出する。センシング回数=送受信間隔時間/センシング時間である。この例では、センシング回数は4回となる。以降、この例を基に説明する。子機410は、送受信間隔時間とセンシング間隔時間のタイマをスタートさせる。
(3)次に子機410は、センシング時間がくるまでスリープ状態に入る。
(4)子機410は、センシング時間のタイマの割り込みでスリープ状態から動作状態に入る。
(5)子機410は、センシング回路をスリープ状態から動作状態に移行させる。
(6)子機410は、スリープ状態から動作状態の移行時に、発生する電流の急な流れ込みによるブリッジ回路BRGの不安定性を防止する。制御部580は、ある一定時間、リセット信号RSTを出力し、ピークホールド回路540をリセットし、ブリッジ回路BRGの不安定な状態をホールドしないようにする。一定時間のリセット後、リセットを解除してピークホールド回路540を動作可能にする。
(7)子機410は、その後、ある一定時間でアナログ/デジタル変換を行って歪ゲージのセンシングを行う。
(8)子機410は、センシング内容を記録して、スリープ状態に入る。
(9)子機410は、(4)~(8)送受信時間がくるまで続ける(この例では4回のセンシング)。このセンシング間で最大値を記録する。
(10)子機410は、送受信時間に達した時点で、親機420からクエリを受信して、その応答として、記録したセンシングデータ(最大値)を親機420に送信する。
(11)子機410は、(4)~(10)を繰り返す。
(12)親機420は、子機410から受信したセンシングデータをインターネット430を介して監視センター440に送信する。
(13)監視センター440は、受信したセンシングデータから図8A、図8Bのフローに基づき目標値(増し締め閾値とボルト交換の閾値)を算出する。
(14)監視センター440は、いずれかが閾値に達した場合、ユーザーにその旨を通知する。
・ボルトの遠隔監視が可能なり、その結果、ユーザーが現地に赴いてボルトの弛緩状態を確認する回数を減らすことできる
・増し締めが必要なボルトをピンポイントで特定することが可能になる。これにより、ボルトの全数点検が必要でなくなり、メンテナンス工数を大幅に低減させることができる。
・劣化によるボルトの交換時期を把握することが可能になる。これにより、タワー等の倒壊を未然に防止することができる。
・台風や地震の発生時、ボルトへの過負荷状況やタワーの異常有無等を把握することが可能になる。
・ボルトのメンテナンスに熟練者を必要としない。従来、ボルトのメンテナンスは、ボルトを叩いて、その音でボルトの状態を判断するため、一定の熟練または経験を必要としていたが、初心者でもボルトのメンテナンスが可能である。
・本実施例の監視システムは、応用範囲は広く、例えば、風力発電タワー、橋梁、電力線鉄塔などの構造物においてボルトの監視が必要な個所に適用することができる。
脱着用特殊治具の構成は、特に限定されないが、例えば、上面部120および底面部130の板厚が比較的厚い場合(1~5mm)には、ペンチ機構(X構造)を用いて上面部120および底面部130の開放端側を開かせるようにし、上面部120および底面部130の板厚が比較的薄い場合(0.3~1.0mm)には、脱着用特殊治具を用いることなく、上面部120および底面部130の開放端側に脱着機能を持たせる形状を設けるようにしてもよい。
120:上面部 122、132:貫通孔
130:底面部 140:側部
150、160:補強金具 170、180:ワッシャー
200、210:タワー 202、204:フランジ
300:ボルト 310:ナット
400:監視システム 410:子機
420:親機 440:監視センター
500:取付け金具 510、520:補強用リブ
530、540:ビード 550:ボルト
560:ナット 570、580:ワッシャー
590、600、610、620:高さ調整ネジ
Claims (20)
- 被締結部材を締結するボルトおよびナットの弛緩を検出する検出装置であって、
板状の第1の部材と、板状の第2の部材と、第1の部材の一方の端部と第2の部材の一方の端部とを接続する板状の第3の部材とを含み、第1および第2の部材が第3の部材から片持ち梁状に延在し、第1の部材と第2の部材が前記被締結部材に固定される取付け金具と、
前記取付け金具の第3の部材の表面に貼り付けられた少なくとも1つの歪ゲージを含む検出装置。 - 前記被締結部材に取付ける前の初期状態において、第1の部材と第2の部材の開放端側の第1の間隔は、第1の部材と第2の部材の固定端側の第2の間隔よりも大きい、請求項1に記載の検出装置。
- 前記取付け金具は、第1の部材が前記被締結部材のボルト側の第1の表面と接触し、第2の部材が前記被締結部材のナット側の第2の表面と接触するように、前記被締結部材に固定される、請求項2に記載の検出装置。
- 前記取付け金具を前記被締結部材に固定したとき、第1の間隔が減少するように第1の部材と第2の部材が弾性変形され、第3の部材の外側の面に引張り応力が生じ、第3の部材の内側の面に圧縮応力が生じる、請求項3に記載の検出装置。
- 第3の部材の外側の面に貼り付けられた第1の歪ゲージは、最大の引張り応力を検出し、第3の部材の内側の面に貼り付けられた第2の歪ゲージは、最大の圧縮応力を検出する、請求項4に記載の検出装置。
- 第1の部材および第2の部材には、それぞれ第1の貫通孔および第2の貫通孔が形成され、第1の貫通孔は、第1の表面のボルトと干渉しない大きさであり、第2の貫通孔は、第2の表面のナットと干渉しない大きさである、請求項3に記載の検出装置。
- 前記被締結部材に取付ける前の初期状態において、第1の部材と第2の部材の開放端側の第1の間隔は、第1の部材と第2の部材の固定端側の第2の間隔よりも小さい、請求項1に記載の検出装置。
- 前記取付け金具は、第1の部材が前記被締結部材のボルト側の第1の表面と接触し、第2の部材が前記被締結部材のナット側の第2の表面と接触するように、前記被締結部材に固定される、請求項7に記載の検出装置。
- 前記取付け金具を前記被締結部材に固定したとき、第1の間隔が増加するように第1の部材と第2の部材が弾性変形され、第3の部材の外側の面に引張り応力が生じ、第3の部材の内側の面に圧縮応力が生じる、請求項8に記載の検出装置。
- 第3の部材の外側の面に貼り付けられた第1の歪ゲージは、最小の圧縮応力を検出し、第3の部材の内側の面に貼り付けられた第2の歪ゲージは、最小の引張り応力を検出する、請求項8に記載の検出装置。
- 第1の部材および第2の部材には、それぞれ第1の貫通孔および第2の貫通孔が形成され、第1の貫通孔は、第1の表面のボルトと干渉しない大きさであり、第2の貫通孔は、第2の表面のナットと干渉しない大きさである、請求項8に記載の検出装置。
- 前記取付け金具は、第1の部材および第2の部材のバネ圧によって前記被締結部材に固定される、請求項7に記載の検出装置。
- 第1の部材、第2の部材および第3の部材は、曲げ加工により一体成型される、請求項1に記載の検出装置。
- 前記歪ゲージは、第3の部材の主面の中心部に貼り付けられる、請求項1に記載の検出装置。
- 第1の部材および第2の部材には、それぞれ第1および第2の補強部材が取り付けられる、請求項1に記載の検出装置。
- 第1の補強部材は、第1の部材の両側部に延在するリブであり、第2の補強部材は、第2の部材の両側部に延在するリブである、請求項15に記載の検出装置。
- 第1の補強部材は、第1の部材の梁の長手方向に形成された複数の凹状または凸状のビードを含み、第2の補強部材は、第2の部材の梁の長手方向に形成された複数の凹状または凸状のビードを含む、請求項15に記載の検出装置。
- 請求項1ないし17いずれか1つに記載の複数の検出装置と、
前記複数の検出装置に電気的に接続された複数の子機と、
前記複数の子機と無線通信する監視装置とを含む監視システムであって、
前記子機は、前記検出装置で検出された歪データに基づきボルトの弛緩状態を判定する判定手段と、
前記判定手段による判定結果を親機に通知する通知手段とを有し、
前記監視装置は、前記通知手段で通知された結果を出力する出力手段を含む、監視システム。
- 前記判定手段は、ボルトの増し締めが必要か否かを判定する、請求項18に記載の監視システム。
- 前記判定手段は、ボルトの交換が必要か否かを判定する、請求項18に記載の監視システム。
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