JP7405609B2 - 回転締結具の緩み検知装置 - Google Patents

Description

本発明は、軸線周りに回転して構造物の座面に軸力を伝達する回転締結具の緩みを検知する装置に関する。

特許文献１には、構造物の座面とボルト頭部との間の境界を跨ぐように前記座面及び前記ボルト頭部に貼り付けてボルトの緩みを検知する緩み検知センサが開示されている。緩み検知センサは、ベースシートにＲＦＩＤチップ及び電気回路が搭載されてなる。これによれば、ボルトが緩んだときに、緩み検知センサのベースシートが破断するのに伴って電気回路が断線し、ボルトの緩みを検知できる。

特開２０１９－７８６１１号公報

しかし、ボルト頭部が汚れていると、ボルト頭部への緩み検知センサの貼り付けが安定せず、緩み検知の正確性が低下する。一方、ボルトが金属である場合など、ＲＦＩＤタグが接触する部分の材質によっては電磁的に影響を受けてＲＦＩＤセンサの動作が不安定になる可能性がある。なお、ボルト単体ではなくボルト及びナットの組合せが用いられる場合には、緩み検知センサをボルト頭部に貼り付ける代わりにナットに貼り付けてもよい。

そこで本発明は、回転締結具の汚れ、もしくは回転締結具の材質にかかわらず、回転締結具に対するＲＦＩＤセンサの動作安定性を向上させることを目的とする。

本発明の一態様に係る回転締結具の緩み検知装置は、軸線周りに回転して構造物の座面に軸力を伝達する回転締結具の緩みを検知する装置であって、絶縁キャップと、ＲＦＩＤセンサと、を備え、前記絶縁キャップは、前記回転締結具の非円形の外周面に嵌合する非円形の内周面が形成された嵌合凹部を有し、前記ＲＦＩＤセンサは、前記座面に一体化された固定部材の表面又は前記座面からなる固定面と、前記絶縁キャップと、の間の境界を跨ぐように、前記絶縁キャップ及び前記固定面に一体的に接続されるベースシートと、前記ベースシート上に形成されて前記境界を横断する電気回路と、前記電気回路に電気的に接続されたＲＦＩＤチップと、を有するＲＦＩＤセンサと、を備える。

前記構成によれば、絶縁キャップの嵌合凹部を回転締結具に嵌合させれば、ＲＦＩＤセンサが絶縁キャップを介して回転締結具と相対回転不能に接続されるため、ＲＦＩＤセンサを締結具に直接貼り付けずに済む。一方、ＲＦＩＤセンサと回転締結具との間に絶縁キャップが介在するため、回転締結具が金属の場合でも、ＲＦＩＤセンサが回転締結具から電磁的に影響を受けない。

本発明の他態様に係る回転締結具の緩み検知装置は、軸線周りに回転して構造物の座面に軸力を伝達する回転締結具の緩みを検知する装置であって、前記回転締結具の頂面に対向して配置される第１部と、前記第１部に連続し且つ前記回転締結具の非円形の外周面にフィットさせる複数の第２部と、前記第１部と前記複数の第２部との間の境界を折り曲げ可能に構成した第１ヒンジ部と、前記複数の第２部のうち１つの第２部に連続し且つ前記座面に固定される第３部と、前記１つの第２部と前記第３部との間の境界を折り曲げ可能に構成した第２ヒンジ部と、を有し、前記第２ヒンジ部に破断予定部が形成されてなる絶縁シートと、前記第２ヒンジ部を横断するように前記１つの第２部及び前記第３部に一体に接続された電気回路と、前記電気回路に電気的に接続されたＲＦＩＤチップと、を備える。

前記構成によれば、絶縁シートを第１ヒンジ部及び第２ヒンジ部で折り曲げて組み立てることで、緩み検知装置を平板状に簡単に製作しながらも、緩み検知装置を回転締結具に対して相対回転不能に容易に接続することができる。一方、電気回路（ＲＦＩＤチップ）と回転締結具との間に絶縁シートが介在するため、回転締結具が金属の場合でも、電気回路（ＲＦＩＤチップ）が回転締結具から電磁的に影響を受けない。

本発明によれば、回転締結具の汚れ、もしくは回転締結具の材質にかかわらず、回転締結具に対するＲＦＩＤセンサの動作安定性を向上させることができる。

図１は、ボルトの緩み検知システムの模式図である。 図２は、第１実施形態に係る緩み検知装置の縦断面図である。 図３は、図２に示す緩み検知装置の斜視図である。 図４（Ａ）は、図２に示す緩み検知装置の変形例の絶縁キャップの縦断面図である。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のIVB－IVB線断面図である。 図５（Ａ）は、図２に示す緩み検知装置の変形例の絶縁リングの縦断面図である。図５（Ｂ）は、図５（Ａ）に示す絶縁リングの平面図である。 図６は、第２実施形態に係る緩み検知装置の斜視図である。 図７（Ａ）は、図６に示す緩み検知装置の第１変形例の絶縁キャップの平面図である。図７（Ｂ）は、図６に示す緩み検知装置の第２変形例の絶縁キャップの平面図である。 図８は、第３実施形態に係る緩み検知装置の縦断面図である。 図９（Ａ）は、図８に示す緩み検知装置の第１変形例の縦断面図である。図９（Ｂ）は、図８に示す緩み検知装置の第２変形例の縦断面図である。図９（Ｃ）は、図８に示す緩み検知装置の第３変形例の縦断面図である。 図１０は、第４実施形態に係る緩み検知装置の縦断面図である。 図１１は、図１０に示す緩み検知装置の変形例の絶縁キャップの縦断面図である。 図１２は、第５実施形態に係る緩み検知装置の展開状態での平面図である。

以下、図面を参照して実施形態を説明する。

図１は、ボルトＢの緩み検知システム１の模式図である。なお、緩み検知システム１は、後述する第１～第８実施形態の全てに適用され得る。図１に示すように、緩み検知システム１は、構造物１０に設けられたボルトＢ（回転締結具）の緩みをＲＦＩＤ（Radio frequency identifier）を利用して自動で検知し、ボルトＢの保守負担を軽減するためのものである。構造物１０は、鉄道車両、航空機、船舶等の輸送機器、橋梁等の定置構造物等を含む。なお、緩み検知対象はボルトＢに限られず、軸線周りに回転して構造物１０の座面１０ａに軸力を伝達する回転締結具であれば他のもの（例えば、ナット）でもよい。

ボルトＢの緩み検知システム１は、複数の緩み検知装置１１、ＲＦＩＤリーダ２、データ処理装置３、サーバ４、及び、データベース５を備える。複数の緩み検知装置１１は、複数のボルトＢにそれぞれ取り付けられる。

ＲＦＩＤリーダ２は、緩み検知装置１１の後述するＲＦＩＤチップ７３のＩＤ情報及び検知情報を含む信号を非接触で読み取る。ＲＦＩＤリーダ２は、構造物１０の近傍に設置されたものでもよいし、作業者が所持するポータブル式のものでもよい。データ処理装置３は、ＲＦＩＤリーダ２が読み取った信号を処理し、ネットワークＮ（例えば、インターネット、ＬＡＮやＷＡＮ、衛星通信回線、携帯電話網等）を介してサーバ４に送信する。

データベース５には、後述するＲＦＩＤチップ７３のＩＤ情報とＲＦＩＤチップ７３が設置されたロケーション（例えば、構造物１０の型番及び部位）を示すロケーション情報との間の対応関係が予め保存されている。サーバ４は、データベース５を参照しながらデータ処理装置３から受信した信号を演算処理し、その緩みが発生したボルトＢのロケーションを保守管理センターに送信する。サーバ４の処理データは、データベース５に蓄積保存される。

（第１実施形態）
図２は、第１実施形態に係る緩み検知装置１１の縦断面図である。図３は、図２に示す緩み検知装置１１の斜視図である。図２及び３に示すように、緩み検知装置１１は、絶縁キャップ２１、絶縁リング２２及びＲＦＩＤセンサ２３を備える。構造物１０に設けられたボルトＢは、外周面に雄ネジが形成された軸部Ｂｂ（以下、ボルト軸部と称する）と、軸部Ｂｂの一端に設けられた頭部Ｂａ（以下、ボルト頭部と称する）とを備える。ボルト頭部Ｂａの外周面は、非円形、具体的には多角形（例えば、六角形）を呈する。

ボルトＢは、その軸線Ｘ周りに回転することで、ボルト頭部Ｂａが構造物１０の座面１０ａに軸力を伝達する。緩み検知装置１１は、構造物１０の座面１０ａに対してボルト頭部Ｂａが所定角度を超えて相対回転することで軸力が低下する緩みを検知する。構造物１０の座面１０ａは、金属からなる。

絶縁キャップ２１は、非導電性の合成樹脂からなる。絶縁キャップ２１は、嵌合凹部３１及び円形凹部３２を備える。絶縁キャップ２１の外周面３３の周方向の一部には、平面３３ａが形成されている。平面３３ａは、外周面３３の上端から下端まで延びている。なお、外周面３３には、周方向の複数箇所に平面３３ａが設けられてもよい。また、外周面３３には、平面３３ａが設けられていなくてもよい。

嵌合凹部３１は、内周面４１及び底面４２を有する。嵌合凹部３１の内周面４１は、ボルト頭部Ｂａの多角形の外周面に嵌合し、ボルト頭部Ｂａの多角形の外周面と同一又は相似の形状（多角形）を有する。即ち、嵌合凹部３１は、ボルト頭部Ｂａに対して相対回転不能に嵌合する。嵌合凹部３１の底面４２は、ボルト頭部Ｂａの頂面に対向する。嵌合凹部３１の底面４２には、接着剤３５が設けられている。即ち、嵌合凹部３１の底面４２が接着剤３５によってボルト頭部Ｂａの頂面に接着されることで、絶縁キャップ２１がボルト頭部Ｂａから軸線Ｘ方向に脱落することが防がれる。なお、接着剤３５は無くてもよい。

円形凹部３２は、嵌合凹部３１の開口側に設けられ且つ嵌合凹部３１と同心状に配置されている。円形凹部３２の内周面４３は、軸線Ｘ周りの円形状を有する。円形凹部３２は、軸線Ｘに直交する径方向において嵌合凹部３１よりも大きい。円形凹部３２の内周面４３には、係止部４３ａが設けられている。係止部４３ａは、例えば、前記径方向の内方に突出した凸部（又は凹部）である。係止部４３ａは、軸線Ｘ周りの環状に設けられているが、軸線Ｘ周りに部分的に設けられてもよい。

絶縁リング２２は、非導電性の合成樹脂からなる。絶縁リング２２は、ボルト頭部Ｂａが配置される収容孔Ｈ１を有する。収容孔Ｈ１は、前記径方向においてボルト頭部Ｂａよりも大きい。絶縁リング２２は、筒部５１及びフランジ部５２を備える。筒部５１は、絶縁キャップ２１の円形凹部３２に内嵌される。筒部５１の外周面には、被係止部６２ａが設けられている。被係止部６２ａは、例えば、前記径方向の内方に窪んだ凹部（又は凸部）である。被係止部６２ａは、係止部４３ａに対応する位置に設けられている。

フランジ部５２は、絶縁キャップ２１を前記径方向の外方に越えるように筒部５１から突出する。絶縁リング２２の下面には、接着剤５３が設けられている。絶縁リング２２は、接着剤５３によって構造物１０の座面１０ａに固定される。絶縁リング２２は、座面１０ａに一体化される固定部材の一例である。なお、絶縁リング２２の使用前の状態（保管状態）では、絶縁リング２２の下面（接着面）側に接着剤５３を覆う剥離シートが設けられてもよい。

絶縁キャップ２１の係止部４３ａが絶縁リング２２の被係止部６２ａに係止されることで、絶縁キャップ２１及び絶縁リング２２が互いに軸線Ｘ周りに相対回転自在かつ軸線Ｘ方向に相対変位不能になる。即ち、係止部４３ａ及び被係止部６２ａが、絶縁キャップ２１及び絶縁リング２２の係止構造を構成する。係止部４３ａが被係止部６２ａに係止された状態では、絶縁リング２２の筒部５１は、絶縁キャップ２１の円形凹部３２に収容される。係止部４３ａが被係止部６２ａに係止された状態では、絶縁キャップ２１の下面は、絶縁リング２２のフランジ部５２の上面６３（固定面）に当接する。なお、絶縁キャップ２１及び絶縁リング２２が互いに軸線Ｘ周りに相対回転自在かつ軸線Ｘ方向に相対変位不能になる係止構造であれば、他の態様の係止構造であってもよい。

図３に示すように、ＲＦＩＤセンサ２３は、ベースシート７１、検知回路７２（電気回路）、ＲＦＩＤチップ７３、アンテナ回路７４及びトップシート７５を備える。ベースシート７１のうち座面１０ａに対向する面を裏面とし、その反対側を表面とする。裏面に接着剤が設けられている。ベースシート７１は、絶縁材料（例えば、非導電性の合成樹脂）からなる。ベースシート７１は、絶縁キャップ２１の頂面３４及び外周面３３（平面３３ａ）に貼り付けられると共に、絶縁リング２２のフランジ部５２の上面６３に貼り付けられる。

即ち、ベースシート７１は、絶縁キャップ２１の外周面３３（平面３３ａ）と絶縁リング２２のフランジ部５２の上面６３との間の境界Ｙ１を跨ぐように、絶縁キャップ２１及び絶縁リング２２に貼り付けられる。ベースシート７１は、構造物１０の座面１０ａに固定（接着）された絶縁リング２２に貼り付けられることで、構造物１０の座面１０ａに一体的に接続されることになる。

ベースシート７１には、境界Ｙ１に対応させる位置に破断予定部７１ａが形成されている。破断予定部７１ａは、ベースシート７１の他の部分よりも脆弱な線状部分である。本実施形態では、破断予定部７１ａはミシン目である。なお、破断予定部７１ａは、ベースシート７１において優先的に破断される部位を形成するものであればミシン目に限られず、例えば薄肉部や切込部等でもよい。また、ベースシート７１に破断予定部７１ａが設けられていなくてもよい。

検知回路７２は、ベースシート７１の表面（接着面と反対側）に設けられている。検知回路７２は、ＲＦＩＤチップ７３と共に閉回路を形成している。即ち、検知回路７２の両端がＲＦＩＤチップ７３に電気的に接続されている。検知回路７２は、破断予定部７１ａを横断している。即ち、検知回路７２は、絶縁キャップ２１の外周面３３の平面３３ａと絶縁リング２２のフランジ部５２の上面６３との間の境界Ｙ１を横断する。

ＲＦＩＤチップ７３は、検知回路７２に電気的に接続されている。ＲＦＩＤチップ７３は、電源が不要なパッシブＲＤＩＤタグである。ＲＦＩＤチップ７３は、検知回路７２が断線すると自己の検知情報が書き換えられるように構成されている。即ち、ＲＦＩＤチップ７３は、自己のＩＤ情報と、自己に接続された検知回路７２が断線されているか否かを示す検知情報とを記憶している。

例えば、ＲＦＩＤチップ７３は、検知回路７２が断線している状態では検知情報として「０」を記憶し、検知回路７２が断線していない状態では検知情報として「１」を記憶する。ＲＦＩＤチップ７３は、ボルト頭部Ｂａの頂面に対応して配置される。即ち、ＲＦＩＤチップ７３とボルト頭部Ｂａとの間には、絶縁スペーサの役目を果たす絶縁キャップ２１が介在する。

アンテナ回路７４は、ＲＦＩＤチップ７３に電気的に接続されている。ＲＦＩＤチップ７３は、アンテナ回路７４を介して受信した信号に基づいて起電し、アンテナ回路７４を介してＩＤ情報及び検知情報を外部に無線送信する。アンテナ回路７４は、ボルト頭部Ｂａの頂面に対応して配置される。即ち、アンテナ回路７４とボルト頭部Ｂａとの間には、絶縁スペーサの役目を果たす絶縁キャップ２１が介在する。

トップシート７５は、検知回路７２とＲＦＩＤチップ７３とアンテナ回路７４とを覆うようにベースシート７１に積層されている。トップシート７５には、ベースシート７１と同様に境界Ｙ１に対応して破断予定部が設けられてもよく、当該破断予定部が設けられていなくてもよい。なお、ＲＦＩＤセンサ２３には、トップシート７５が無くてもよい。

ＲＦＩＤセンサ２３は、絶縁キャップ２１及び絶縁リング２２に境界Ｙ１を跨いで貼り付けられるので、ボルトＢが所定角度を超えて緩むと、ＲＦＩＤセンサ２３のうちボルト頭部Ｂａに貼り付けられた部分と、ＲＦＩＤセンサ２３のうち座面１０ａに貼り付けられた部分との間に相対変位が生じる。そうすると、ＲＦＩＤセンサ２３が歪んでベースシート７１が破断予定部７１ａにて破断し、検知回路７２が断線する。検知回路７２が断線すると、ＲＦＩＤチップ７３の検知情報が「１」から「０」に書き換えられる。この状態で、リーダ２（図１参照）がアンテナ回路７４を介してＲＦＩＤチップ７３の情報を無線で読み取ることで、ボルトＢに所定角度を超えた緩みが発生したか否かを検知することができる。

以上に説明した構成によれば、絶縁キャップ２１の嵌合凹部３１をボルト頭部Ｂａに嵌合させれば、ＲＦＩＤセンサ２３が絶縁キャップ２１を介してボルト頭部Ｂａと相対回転不能に接続されるため、ＲＦＩＤセンサ２３をボルト頭部Ｂａに直接貼り付けずに済む。また、ＲＦＩＤセンサ２３とボルト頭部Ｂａとの間に絶縁キャップ２１が介在するため、ＲＦＩＤセンサ２３がボルト頭部Ｂａから電磁的に影響を受けることを防止できる。よって、ボルト頭部Ｂａの汚れにかかわらずボルト頭部Ｂａに対するＲＦＩＤセンサ２３の動作安定性を向上させることができる。一方、ボルト頭部Ｂａが金属であっても、ＲＦＩＤセンサ２３の動作安定性を向上させることができる。

また、ＲＦＩＤセンサ２３を絶縁キャップ２１及び絶縁リング２２に貼り付ければよく、構造物１０の座面１０ａに貼り付ける必要がない。よって、絶縁キャップ２１及び絶縁リング２２をボルト頭部Ｂａ及び座面１０ａにそれぞれ取り付ける前に、ＲＦＩＤセンサ２３を絶縁キャップ２１及び絶縁リング２２に予め貼り付けておくことができ、現場での施工を容易化することができる。

また、ＲＦＩＤセンサ２３は、絶縁キャップ２１と絶縁リング２２のフランジ部５２とにわたって貼り付けられるので、ＲＦＩＤセンサ２３の屈曲を極力減らしてＲＦＩＤセンサ２３の貼り付け安定性を向上させることができる。また、絶縁キャップ２１の外周面３３の一部に平面３３ａが形成されており、ＲＦＩＤセンサ２３を絶縁キャップ２１の外周面３３の平面３３ａに貼り付けることで、絶縁キャップ２１に対するＲＦＩＤセンサ２３の接着安定性を向上させることができる。

図４（Ａ）は、図２に示す緩み検知装置１１の変形例の絶縁キャップ１２１の縦断面図である。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のIVB－IVB線断面図である。図４（Ａ）（Ｂ）に示すように、緩み検知装置１１１の絶縁キャップ１２１は、アウターキャップ１３７及びインナーブッシュ１３８を備える。アウターキャップ１３７は、非円形の内周面１４５ａが形成された収容凹部１４５を有する。一例として、収容凹部１４５の内周面１４５ａは、ギヤ形状であるが多角形状でもよい。アウターキャップ１３７における収容凹部１４５の開口側には、図２と同様の円形凹部３２が設けられている。

インナーブッシュ１３８は、アウターキャップ１３７の収容凹部１４５の内周面１４５ａと同一又は相似の形状を有する非円形の外周面１４６を有する。インナーブッシュ１３８をアウターキャップ１３７の収容凹部１４５に内嵌することで、インナーブッシュ１３８の外周面１４６がアウターキャップ１３７の収容凹部１４５の内周面１４５ａに噛み合う。即ち、インナーブッシュ１３８は、アウターキャップ１３７に相対回転不能に嵌合される。なお、内周面１４５ａ及び外周面１４６の噛み合い構造は、図示した構造に限られず、例えばキー構造等であってもよい。

インナーブッシュ１３８は、ボルト頭部Ｂａ（図２参照）の外周面に相対回転不能に嵌合される非円形の内周面１４７を有する。インナーブッシュ１３８の内周面１４７とアウターキャップ１３７の収容凹部１４５の底面１４５ｂとが、ボルト頭部Ｂａが嵌合される嵌合凹部１３１を構成する。このような構成によれば、ボルトサイズの違いに合わせて内径の異なるインナーブッシュ１３８を用意すれば、ボルトサイズが異なってもアウターキャップ１３７を共通化することができる。なお、本変形例は、後述する他の実施形態に適用することもできる。

図５（Ａ）は、図２に示す緩み検知装置１１の変形例の絶縁リング２２２の縦断面図である。図５（Ｂ）は、図５（Ａ）に示す絶縁リング２２２の平面図である。図５（Ａ）（Ｂ）に示すように、緩み検知装置２１１の絶縁リング２２２は、筒部５１及びフランジ部２５２を有する。フランジ部２５２のうち接着剤３５が設けられる下面２５２ａ（接着面）には、複数の窪み部２５２ｂが形成されている。窪み部２５２ｂは、絶縁リング２２２の径方向外方に向けて開放されている。なお、窪み部２５２ｂは、１つでもよい。

このような構成によれば、絶縁リング２２２が構造物１０の座面１０ａ（図２参照）に強固に接着されていても、その接着された絶縁リング２２２の窪み部２５２ｂに、径方向外方から工具を差し込むことで、絶縁リング２２２を容易に座面１０ａから剥がすことができる。なお、本変形例は、後述する他の実施形態に適用することもできる。

（第２実施形態）
図６は、第２実施形態に係る緩み検知装置３１１の斜視図である。なお、第１実施形態と共通する構成については同一符号を付して説明を省略する。図６に示すように、緩み検知装置３１１は、絶縁キャップ３２１、絶縁リング２２及びＲＦＩＤセンサ３２３を備える。絶縁リング２２は、第１実施形態のものと同じである。絶縁キャップ３２１は、キャップ部３３６及び鍔部３３７を備える。キャップ部３３６は、第１実施形態の絶縁キャップ２１と同じ構造を有し、嵌合凹部３１（図２参照）を有する。

鍔部３３７は、キャップ部３３６から径方向外方に突出している。鍔部３３７は、平板状である。キャップ部３３６が絶縁リング２２に係止された状態において、鍔部３３７は、絶縁リング２２のフランジ部５２の上面６３に載置される。鍔部３３７は、絶縁リング２２の周方向において絶縁リング２２のフランジ部５２の上面６３を部分的に露出させる形状を有する。図６の例では、鍔部３３７は、キャップ部３３６の外周面３３の平面３３ａの下部から舌状に突出している。

鍔部３３７は、周方向において絶縁リング２２に向けて傾斜したスロープ面３３７ａを有する。スロープ面３３７ａは、周方向における鍔部３３７の側端面を、鍔部３３７の上面に垂直な方向に対して傾斜させてなる。スロープ面３３７ａは、鍔部３３７の底面との間に鋭角をなす。なお、スロープ面３３７ａを形成せずに、周方向における鍔部３３７の側端面を垂直面としてもよい。

ＲＦＩＤセンサ３２３は、その内部構造（積層構造）が第１実施形態のものと同じであるが、その外形が第１実施形態のものと異なる。ＲＦＩＤセンサ３２３は、キャップ部３３６の頂面から、キャップ部３３６の外周面３３（平面３３ａ）、鍔部３３７の上面及びスロープ面３３７ａを経由し、絶縁リング２２の上面６３に到達する形状を有する。ＲＦＩＤセンサ３２３は、周方向における鍔部３３７と絶縁リング２２との間の境界Ｙ２（具体的には、鍔部３３７のスロープ面３３７ａと絶縁リング２２の上面６３との間の境界Ｙ２）を跨ぐように、絶縁キャップ３２１及び絶縁リング２２に対して接着により固定されている。

ＲＦＩＤセンサ３２３は、絶縁リング２２に対して絶縁キャップ３２１がボルトＢ（図２参照）と共にボルト緩み方向（反時計回り）に回転したときに、ＲＦＩＤセンサ３２３に引張応力が作用する向きに絶縁リング２２に貼り付けられている。具体的には、ＲＦＩＤセンサ３２３が跨ぐ境界Ｙ２は、鍔部３３７から見てボルト締り方向（時計回り側）に位置している。即ち、ＲＦＩＤセンサ３２３は、鍔部３３７から周方向におけるボルト締り側に延びて、絶縁リング２２の上面に貼り付けられている。

以上のような構成によれば、ＲＦＩＤセンサ３２３が周方向に沿って配置されるため、ボルトＢ（図２参照）が緩んだときにＲＦＩＤセンサ３２３が破断して検知回路７２が断線されやすくなる。キャップ部３３６の鍔部３３７にスロープ面３３７ａが形成されていることで、鍔部３３７と絶縁リング２２とにわたってＲＦＩＤセンサ３２３を滑らかに貼り付けることができ、ＲＦＩＤセンサ３２３の浮き上がりを防止できる。なお、他の構成は前述した第１実施形態と同様であるため説明を省略する。

図７（Ａ）は、図６に示す緩み検知装置３１１の第１変形例の絶縁キャップ３２１Ａの平面図である。図７（Ａ）に示すように、絶縁キャップ３２１Ａの鍔部３３７Ａは、キャップ部３３６から円環フランジ状に突出してもよい。その場合、鍔部３３７Ａには、絶縁リング２２のフランジ部５２の上面６３を露出させる開口３３７Ａｂが形成される。鍔部３３７Ａの開口３３７Ａｂの周縁は、図６のスロープ面３３７ａと同様に、絶縁リング２２の上面６３に向けて傾斜したスロープ面３３７Ａａとすると好適である。

図７（Ｂ）は、図６に示す緩み検知装置３１１の第２変形例の絶縁キャップ３２１Ｂの平面図である。図７（Ｂ）に示すように、絶縁キャップ３２１Ｂの鍔部３３７Ｂは、キャップ部３３６からＣ形状に突出してもよい。即ち、鍔部３３７Ｂは、円環形状の一部に切欠３３７Ｂｂが形成された形状でもよい。絶縁リング２２のフランジ部５２の上面６３は、切欠３３７Ｂｂにおいて露出している。切欠３３７Ｂｂの周縁は、図６のスロープ面３３７ａと同様に、絶縁リング２２の上面６３に向けて傾斜したスロープ面３３７Ｂａとすると好適である。

（第３実施形態）
図８は、第３実施形態に係る緩み検知装置４１１の縦断面図である。なお、第１実施形態と共通する構成については同一符号を付して説明を省略する。図８に示すように、ボルトＢは、座金４５５を介して構造物１０に締結されている。座金４５５は、座金部４５５ａ及び被係止部４５５ｂを有する。座金部４５５ａには、ボルト軸部Ｂｂが挿通される挿通孔Ｈ２が形成されている。座金部４５５ａは、ボルト頭部Ｂａと構造物１０の座面１０ａとの間に挟まれる。被係止部４５５ｂは、座金部４５５ａの外周側に設けられ、座面１０ａから離れる向きに座金部４５５ａから屈曲している。

緩み検知装置４１１は、絶縁キャップ４２１、絶縁リング２２及びＲＦＩＤセンサ２３を備える。絶縁リング２２及びＲＦＩＤセンサ２３は、第１実施形態のものと同じである。絶縁キャップ４２１は、嵌合凹部３１の開口側に円形凹部４３２を備える。円形凹部４３２の内周面４４３には、絶縁リング２２の被係止部６２ａに係止される係止部４４３ａが設けられている。絶縁キャップ４２１には、円形凹部４３２の底面から円形凹部４３２の開口側に向けて突出した突出部４４４が設けられている。突出部４４４は、絶縁リング２２の筒部５１よりも径方向内側に配置される。突出部４４４には、座金４５５の被係止部４５５ｂを係止する係止部４４４ａが形成されている。

絶縁キャップ４２１が軸線Ｘに沿ってボルト頭部Ｂａに被せられる際に、係止部４４４ａが被係止部４５５ｂを弾性的に乗り越えることで被係止部４５５ｂが係止部４４４ａに係止される。即ち、座金４５５に対して絶縁キャップ４２１が軸線Ｘ周りに相対回転自在かつ軸線Ｘ方向に相対変位不能に係止される係止構造が、係止部４４４ａ及び被係止部４５５ｂによって構成される。この構成によれば、接着剤３５（図２参照）の有無にかかわらず、絶縁キャップ４２１の脱落を好適に防止することができる。なお、他の構成は前述した第１実施形態と同様であるため説明を省略する。

図９（Ａ）は、図８に示す緩み検知装置４１１の第１変形例の縦断面図である。図９（Ａ）に示すように、第１変形例の絶縁キャップ４２１Ａは、円形凹部４３２Ａの内周面に設けられた係止部４４３Ａａを有する。係止部４４３Ａａは、座金４５５の被係止部４５５ｂを係止する。絶縁キャップ４２１Ａの外周面は、テーパー面部４４４Ａａ及び垂直面部４４４Ａｂを有する。テーパー面部４４４Ａａは、絶縁キャップ４２１Ａの頂面３４に連続する。テーパー面部４４４Ａａは、頂面３４とのなす角が鈍角になるように傾斜している。垂直面部４４４Ａｂは、テーパー面部４４４Ａａに対して頂面３４側と反対側に連続している。垂直面部４４４Ａｂは、頂面３４に対して垂直である。垂直面部４４４Ａｂには、被係止部４４４Ａｂａが設けられている。

第１変形例の絶縁リング４２２Ａの筒部４５１Ａは、絶縁キャップ４２１Ａに外嵌される。絶縁リング４２２Ａの筒部４５１Ａの内周面には、絶縁キャップ４２１Ａの４４４Ａｂａに係止する係止部４６２Ａａが設けられている。絶縁リング４２２Ａの筒部４５１Ａの外周面は、テーパー状に傾斜したテーパー面部４６３Ａを有する。筒部４５１Ａの外周面は、フランジ部５２の上面とのなす角が鈍角になるように傾斜している。絶縁キャップ４２１Ａのテーパー面部４４４Ａａと絶縁リング４２２Ａのテーパー面部４６３Ａとは、面一のスロープ面４６５を構成する。なお、スロープ面４６５は、緩み検知装置４１１の周方向における一部のみに設けられてもよいし、全周に設けられてもよい。

ＲＦＩＤセンサ２３は、絶縁キャップ４２１Ａの頂面３４から、スロープ面４６５を経由し、絶縁リング４２２Ａのフランジ部５２の上面６３に到達する。ＲＦＩＤセンサ２３は、絶縁キャップ４２１Ａのテーパー面部４４４Ａａと絶縁リング４２２Ａの外周面４６３Ａとの間の境界Ｙ３を跨ぐように、絶縁キャップ４２１Ａ及び絶縁リング４２２Ａに対して接着により固定されている。

図９（Ｂ）は、図８に示す緩み検知装置４１１の第２変形例の縦断面図である。図９（Ｂ）に示すように、第２変形例の絶縁キャップ４２１Ｂは、円形凹部４３２Ｂの内周面に設けられた係止部４４３Ｂａを有する。係止部４４３Ｂａは、絶縁リング２２の被係止部６２ａを係止する。絶縁キャップ４２１Ｂには、円形凹部４３２Ｂの底面から円形凹部４３２Ｂの開口側に向けて突出した突出部４４４Ｂが設けられている。突出部４４４Ｂは、絶縁リング２２の筒部５１から径方向内側に離間している。突出部４４４Ｂには、径方向外方に突出した被係止部４４４Ｂａを有する。座金４５５Ｂは、被係止部４４４Ｂａを径方向外方から係止する係止部４５５Ｂｂを有する。

図９（Ｃ）は、図８に示す緩み検知装置４１１の第３変形例の縦断面図である。図９（Ｃ）に示すように、第３変形例の絶縁キャップ４２１Ｃは、円形凹部４３２Ｃの内周面に設けられた係止部４４３Ｃａを有する。係止部４４３Ｃａは、座金４５５の被係止部４５５ｂを係止する。絶縁キャップ４２１Ｃの外周面４３３Ｃの下部は段差状に縮径している。その外周面４３３Ｃの下部には、被係止部４３３Ｃａが設けられている。絶縁リング４２２Ｃは、全体として環状板である。絶縁リング４２２Ｃの内周面には、絶縁キャップ４２１Ｃの被係止部４３３Ｃａに係止する係止部４２２Ｃａが設けられている。なお、他の構成は前述した第１実施形態と同様であるため説明を省略する。

（第４実施形態）
図１０は、第４実施形態に係る緩み検知装置５１１の縦断面図である。なお、第１実施形態と共通する構成については同一符号を付して説明を省略する。図１０に示すように、緩み検知装置５１１は、絶縁キャップ５２１及びＲＦＩＤセンサ２３を備えるが、絶縁リング２２（図２参照）のようなものを備えない。絶縁キャップ５２１は、非導電性の合成樹脂からなる。絶縁キャップ５２１は、嵌合凹部５３１を有する。

嵌合凹部５３１は、ボルト頭部Ｂａの多角形の外周面と同一又は相似の形状（多角形）を有する内周面５４１を備える。嵌合凹部５３１は、ボルト頭部Ｂａに対して相対回転不能に嵌合する。嵌合凹部５３１の底面５４２は、接着剤３５によってボルト頭部Ｂａの頂面に接着され得る。絶縁キャップ５２１は、構造物１０の座面１０ａに対して軸線Ｘ周りに相対回転可能である。

ＲＦＩＤセンサ２３は、座面１０ａ（固定面）と絶縁キャップ５２１との間の境界Ｙ４を跨ぐように絶縁キャップ５２１及び座面１０ａに接着により固定されている。この構成によっても、絶縁キャップ５２１の嵌合凹部５３１をボルト頭部Ｂａに嵌合させれば、ＲＦＩＤセンサ２３が絶縁キャップ５２１を介してボルト頭部Ｂａと相対回転不能に接続されるため、ＲＦＩＤセンサ２３をボルト頭部Ｂａに直接貼り付けずに済む。一方で、ＲＦＩＤセンサ２３がボルト頭部Ｂａから電磁的に影響を受けることを防止できる。なお、他の構成は前述した第１実施形態と同様であるため説明を省略する。

図１１は、図１０に示す緩み検知装置５１１の変形例の絶縁キャップ５２１Ａの縦断面図である。図１１に示すように、ボルト頭部Ｂａ’は、径方向に延びた貫通孔Ｈ３を有する。絶縁キャップ５２１Ａは、ボルト頭部Ｂａ’に嵌合した状態でボルト頭部Ｂａ’の貫通孔Ｈ３に合致する貫通孔Ｈ４を有する。絶縁キャップ５２１Ａをボルト頭部Ｂａ’に嵌合させた状態で、貫通孔Ｈ３，Ｈ４にピン５２４Ａ（例えば、割ピン等）が挿通される。これにより、絶縁キャップ５２１Ａがボルト頭部Ｂａ’から脱落することが防止される。

（第５実施形態）
図１２は、第５実施形態に係る緩み検知装置６１１の展開状態での平面図である。図１２に示すように、緩み検知装置６１１は、絶縁シート６２５、検知回路６２６、ＲＦＩＤチップ６２７、アンテナ回路６２８及びトップシート６２９を備える。緩み検知装置６１１の使用前の状態（展開状態）では、緩み検知装置６１１は、全体として平板状である。そして、緩み検知装置６１１の使用時には、平板状の緩み検知装置６１１は、その必要箇所が折り曲げられて、ボルト頭部Ｂａ及び構造物１０の座面１０ａ（図２参照）に貼り付けられる。

絶縁シート６２５は、頂部６２５ａ（第１部）、複数の側部６２５ｂ（第２部）、複数のフランジ部６２５ｃ（第３部）、複数の第１ヒンジ部６２５ｅ及び第２ヒンジ部６２５ｆを備える。頂部６２５ａは、ボルト頭部Ｂａ（図２参照）の頂面に対向して配置され、ボルト頭部Ｂａの頂面と同一又は相似の多角形状（例えば、六角形）を有する。頂部６２５ａの裏面には、接着剤が設けられるが、接着剤が設けられなくてもよい。

複数の側部６２５ｂは、頂部６２５ａの各辺にそれぞれ連続し、ボルト頭部Ｂａの多角形状の外周面の平坦な各側面と同一又は相似の形状（例えば、矩形）を有する。側部６２５ｂの裏面には、接着剤が設けられる。頂部６２５ａと複数の側部６２５ｂとの間の各境界には、折り曲げ可能な複数の第１ヒンジ部６２５ｅがそれぞれ設けられている。

複数のフランジ部６２５ｃ，６２５ｄは、複数の側部６２５ｂからそれぞれ頂部６２５ａ側とは反対側に突出している。フランジ部６２５ｃ，６２５ｄの裏面には、接着剤が設けられる。フランジ部６２５ｃ，６２５ｄと隣接する側部６２５ｂとの間の各境界には、折り曲げ可能な複数の第２ヒンジ部６２５ｆがそれぞれ設けられている。

フランジ部６２５ｄは、隣接する側部６２５ｂと連続する基部６２５ｄａと、基部６２５ｄａとフランジ部６２５ｃとの隣接方向に交差する周方向に突出した突出部６２５ｄｂとを有する。フランジ部６２５ｄは、当該周方向において隣接する側部６２５ｂよりも長い。突出部６２５ｄｂは、隣接する側部６２５ｂから離間している。基部６２５ｄａと突出部６２５ｄｂとの間の境界には、破断予定部６２５ｇが形成されている。なお、破断予定部６２５ｇは、突出部６２５ｄｂに形成されてもよい。

検知回路６２６は、絶縁シート６２５の表面（接着面と反対側の面）において、破断予定部６２５ｇを横断するように、フランジ部６２５ｄ及び隣接する側部６２５ｂに固定されている。ＲＦＩＤチップ６２７は、絶縁シート６２５の表面において、頂部６２５ａに固定され、検知回路６２６に電気的に接続されている。アンテナ回路６２８は、絶縁シート６２５の表面において、頂部６２５ａに固定され、ＲＦＩＤチップ６２７に電気的に接続されている。

トップシート６２９は、検知回路６２６とＲＦＩＤチップ６２７とアンテナ回路６２８とを覆うように絶縁シート６２５に積層されている。トップシート６２９には、絶縁シート６２５と同様に破断予定部が設けられてもよく、当該破断予定部が設けられなくてもよい。なお、トップシート６２９は無くてもよい。また、緩み検知装置６１１の使用前の状態（保管状態）では、絶縁シート６２５の裏面（接着面）側に接着剤を覆う剥離シートが設けられてもよい。

緩み検知装置６１１をボルトＢに装着する際には、先ず、絶縁シート６２５の頂部６２５ａをボルト頭部Ｂａの頂面に載せる。次いで、第１ヒンジ部６２５ｅを折り曲げて、絶縁シート６２５の各側部６２５ｂをボルト頭部Ｂａの外周面の平坦な各側面にそれぞれフィットさせて接着にて固定する。そして、第２ヒンジ部６２５ｆを折り曲げて、フランジ部６２５ｃ，６２５ｄを座面１０ａ（図２参照）に接着にて固定する。

緩み検知装置６１１は、ボルトＢが所定角度を超えて緩むと、フランジ部６２５ｄに引張応力が作用して破断予定部６２５ｇにて破断し、検知回路６２６が断線する。検知回路６２６が断線すると、ＲＦＩＤチップ６２７の検知情報が書き換えられる。この状態で、リーダ２（図１参照）がアンテナ回路６２８を介してＲＦＩＤチップ６２７の情報を無線で読み取ることで、ボルトＢに所定角度を超えた緩みが発生したか否かを検知することができる。

以上に説明した構成によれば、絶縁シート６２５を第１ヒンジ部６２５ｅ及び第２ヒンジ部６２５ｆで折り曲げて組み立てることで、緩み検知装置６１１を平板状に簡単に製作しながらも、緩み検知装置６１１をボルト頭部Ｂａに対して相対回転不能に容易に接続することができる。一方で、検知回路６２６、ＲＦＩＤチップ６２７及びアンテナ回路６２８は、ボルト頭部Ｂａ又は座面１０ａとの間に絶縁シート６２５を介在させているため、検知回路６２６、ＲＦＩＤチップ６２７及びアンテナ回路６２８がボルト頭部Ｂａ又は座面１０ａから電磁的に影響を受けることを防止できる。

なお、本発明は前述した実施形態及び変形例に限定されるものではなく、その構成を変更、追加、又は削除することができる。例えば、１つの実施形態又は変形例の一部の構成は、その実施形態又は変形例の他の構成から分離して任意に抽出可能であり、１つの実施形態又は変形例の一部の構成を他の実施形態又は変形例に適用してもよい。また、ボルト緩み時に断線する電気回路は、検知回路の代わりにアンテナ回路としてもよい。即ち、ＲＦＩＤリーダがＲＦＩＤチップと通信できない状態になったときに、アンテナ回路が断線するボルト緩みが発生したと判断する構成としてもよい。また、回転締結部の材質は金属としたが、電磁的に影響を与えない材質としてもよい。例えば、セラミックや樹脂でもよい。

１０ 構造物
１０ａ 座面（固定面）
１１，１１１，２１１，３１１，４１１，５１１，６１１ 緩み検知装置
２１，１２１，３２１，４２１，５２１ 絶縁キャップ
２２，２２２ 絶縁リング
２３，３２３ ＲＦＩＤセンサ
３１，５３１ 嵌合凹部
３２，４３２ 円形凹部
３３ａ 平面
４３ａ 係止部
５１ 筒部
５２，２５２ フランジ部
６２ａ 被係止部
６３ 上面（固定面）
７１ ベースシート
７２，６２６ 検知回路（電気回路）
７３，６２７ ＲＦＩＤチップ
７４，６２８ アンテナ回路（電気回路）
１３７ アウターキャップ
１３８ インナーブッシュ
１４５ 収容凹部
２５２ｂ 窪み部
３３６ キャップ部
３３７ 鍔部
３３７ａ スロープ面
４５５ 座金
６２５ 絶縁シート
６２５ａ 頂部（第１部）
６２５ｂ 側部（第２部）
６２５ｃ フランジ部（第３部）
６２５ｄ フランジ部（第３部）
６２５ｅ 第１ヒンジ部
６２５ｆ 第２ヒンジ部
６２５ｇ 破断予定部
Ｂ，Ｂ’ ボルト（回転締結具）
Ｂａ，Ｂａ’ ボルト頭部
Ｈ４ 貫通孔
Ｈ１ 収容孔
Ｈ２ 挿通孔
Ｈ３，Ｈ４ 貫通孔
Ｘ 軸線
Ｙ１～Ｙ４ 境界

Claims (10)

1. 軸線周りに回転して構造物の座面に軸力を伝達する回転締結具の緩みを検知する装置であって、
   絶縁キャップと、ＲＦＩＤセンサと、を備え、
   前記絶縁キャップは、前記回転締結具の非円形の外周面に嵌合する非円形の内周面が形成された嵌合凹部を有し、
   前記ＲＦＩＤセンサは、
   前記座面に一体化された固定部材の表面又は前記座面からなる固定面と、前記絶縁キャップと、の間の境界を跨ぐように、前記絶縁キャップ及び前記固定面に一体的に接続されるベースシートと、
   前記ベースシート上に形成されて前記境界を横断する電気回路と、
   前記電気回路に電気的に接続されたＲＦＩＤチップと、を有する、回転締結具の緩み検知装置。
2. 前記回転締結具が配置される収容孔を含み、前記座面に固定される絶縁リングを更に備え、
   前記絶縁リングは、前記固定部材であり、
   前記絶縁キャップ及び前記絶縁リングは、互いに前記軸線周りに相対回転自在かつ前記軸線方向に相対変位不能に係止される係止構造を有し、
   前記ベースシートは、前記絶縁リングに貼り付けられることで前記座面に一体的に接続される、請求項１に記載の回転締結具の緩み検知装置。
3. 前記絶縁キャップは、前記嵌合凹部の開口側に設けられ且つ前記嵌合凹部と同心状の円形凹部を有し、
   前記絶縁リングは、前記円形凹部に内嵌される筒部と、前記筒部から前記絶縁キャップを径方向外方に越えて突出するフランジ部と、を有し、
   前記係止構造は、前記円形凹部の内周面に設けられた係止部と、前記筒部の外周面に設けられた被係止部と、を有し、
   前記ベースシートは、前記絶縁キャップと前記絶縁リングの前記フランジ部とにわたって貼り付けられている、請求項２に記載の回転締結具の緩み検知装置。
4. 前記絶縁リングは、前記座面に接着される接着面と、前記接着面側に形成され且つ前記絶縁リングの径方向外方に向けて開放された窪み部と、を有する、請求項２又は３に記載の回転締結具の緩み検知装置。
5. 前記絶縁キャップは、前記嵌合凹部を有するキャップ部と、前記キャップ部から径方向外方に突出して前記絶縁リングに載置される鍔部と、を有し、
   前記鍔部は、前記絶縁リングの周方向において前記絶縁リングを部分的に露出させる形状を有し、
   前記ベースシートは、前記周方向における前記鍔部と前記絶縁リングとの間の境界を跨ぐように、前記絶縁キャップ及び前記絶縁リングに固定される、請求項２乃至４のいずれか１項に記載の回転締結具の緩み検知装置。
6. 前記鍔部は、前記周方向において前記絶縁リングに向けて傾斜したスロープ面を有する、請求項５に記載の回転締結具の緩み検知装置。
7. 前記絶縁キャップの外周面の一部に、平面が形成されている、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の回転締結具の緩み検知装置。
8. 前記絶縁キャップは、非円形の内周面を含む収容凹部を有するアウターキャップと、前記収容凹部に相対回転不能に嵌合される非円形の外周面及び前記回転締結具の前記外周面に相対回転不能に嵌合される非円形の内周面を有するインナーブッシュと、を有し、
   前記インナーブッシュの前記内周面が、前記嵌合凹部の前記内周面である、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の回転締結具の緩み検知装置。
9. 前記軸線が通過する挿通孔が形成された座金を更に備え、
   前記絶縁キャップ及び前記座金は、互いに前記軸線周りに相対回転自在かつ前記軸線方向に相対変位不能に係止される係止構造を有する、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の回転締結具の緩み検知装置。
10. 前記回転締結具は、径方向に延びた貫通孔を有し、
    前記絶縁キャップは、前記貫通孔に合致する貫通孔を有する、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の回転締結具の緩み検知装置。

Images