JP7470758B2 - 回転締結具の緩み検知装置、回転締結具の緩み検知装置が設置された回転締結具の防食方法、回転締結具の緩み検知システム - Google Patents
回転締結具の緩み検知装置、回転締結具の緩み検知装置が設置された回転締結具の防食方法、回転締結具の緩み検知システム Download PDFInfo
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Description
本開示は、ボルト又はナットの緩みを検知する回転締結具の緩み検知装置、回転締結具の緩み検知装置が設置された回転締結具の防食方法、回転締結具の緩み検知システムに関するものである。
従来から、防食材などでボルト周辺を被覆することにより効果を発揮する防食システムがアンカーボルトの防食に適用されている。その多くは、防食効果の維持のみを目的として採用されたものである。しかし、近年、1970年代の高度成長期に建造された高速道路や橋梁等の老朽化に伴い照明等のアンカーボルトやそのプレートの腐食が問題となってきている。そして、鋼構造物特有の高力ボルト等の部品においても腐食等の影響が取り沙汰されている。しかし、高速道路や橋梁等、輸送にかかわるインフラ設備は、腐食だけではなく車両の振動等によるボルトやナットの緩みが不具合の原因となっている。したがって、構造物の維持のためにはボルトやナットの腐食と緩みの両方に対応する必要がある。この緩みを検知するために一般的に行われているのは打音チェックである。しかし、防食のためにボルトやナットを防食材で覆う防食手法では防食が可能となっても打音チェックができないため緩み検知が不可能となってしまう。
一方、RFID(radio frequency identifier)技術を利用してボルトやナットの緩みを検知する手法が知られている(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。
しかし、特許文献1、特許文献2等の手法では、ボルトやナットが僅かに緩んだだけで緩みとして検知されてしまうことから実用性が低かった。僅かな緩みを検出してしまうと、本来補修等が不必要な状態が検知されてしまうこととなるからである。
また、特許文献1の手法では、アンテナが金属ボルトの頭部に隣接して設けられることから、アンテナによる通信状況が悪くなり、通信可能距離が短くなる点、剥がれが懸念される粘着材での貼付といった点でも、実用性が低かった。
さらに、特許文献1、2等の手法では、防食が考慮されておらず、緩み検知と防食との両立が困難であった。
したがって、従来の緩み検知手法は実用性が低く、打音チェックが効果的な点検方法として維持されているのが現状である。
また、特許文献1の手法では、アンテナが金属ボルトの頭部に隣接して設けられることから、アンテナによる通信状況が悪くなり、通信可能距離が短くなる点、剥がれが懸念される粘着材での貼付といった点でも、実用性が低かった。
さらに、特許文献1、2等の手法では、防食が考慮されておらず、緩み検知と防食との両立が困難であった。
したがって、従来の緩み検知手法は実用性が低く、打音チェックが効果的な点検方法として維持されているのが現状である。
本開示の課題は、回転締結具の緩みを検出する回転角度を複数段階で任意に設定可能な回転締結具の緩み検知装置、回転締結具の緩み検知装置が設置された回転締結具の防食方法、回転締結具の緩み検知システムを提供することである。
また、本開示のさらなる課題は、防食構造を容易に適用可能な回転締結具の緩み検知装置、回転締結具の緩み検知装置が設置された回転締結具の防食方法、回転締結具の緩み検知システムを提供することである。
また、本開示のさらなる課題は、防食構造を容易に適用可能な回転締結具の緩み検知装置、回転締結具の緩み検知装置が設置された回転締結具の防食方法、回転締結具の緩み検知システムを提供することである。
本開示は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本開示の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。
第1の開示は、ボルトの頭部の外形形状又はナット(103)の外形形状と係合し、前記ボルト又は前記ナット(103)の回転にしたがって回転可能に設けられた回転部材(30)と、前記回転部材(30)に沿って配置されベース(110)に対して回転しないように固定された固定部材(50)と、アンテナ(61a、61b、62a、62b)及び状態検出用配線(61c、62c)を有するRFIDタグ(60)と、を備え、前記回転部材(30)と前記固定部材(50)とのうち一方に前記RFIDタグ(60)が設けられ、他方に切断部(40)を備え、前記切断部(40)は、前記回転部材(30)の回転によって前記状態検出用配線(61c、62c)を切断する回転締結具の緩み検知装置(1)である。
第2の開示は、第1の開示に記載の回転締結具の緩み検知装置(1)において、前記状態検出用配線(61c、62c)は、複数設けられており、複数の前記状態検出用配線(61c、62c)は、前記切断部(40)によって切断される前記回転部材(30)の回転角度がそれぞれで異なる、回転締結具の緩み検知装置(1)である。
第3の開示は、第1の開示又は第2の開示に記載の回転締結具の緩み検知装置(1)において、前記アンテナ(61a、61b、62a、62b)と前記ボルト及び前記ナット(103)との間が離間されている、回転締結具の緩み検知装置(1)である。
第4の開示は、第1の開示から第3の開示までのいずれかに記載の回転締結具の緩み検知装置(1)において、前記回転部材(30)は、前記ナット(103)の外形形状と係合し、前記ナット(103)の回転にしたがって回転し、前記ナット(103)が螺合するボルト(101)には前記ナット(103)から突出した余長部が設けられており、前記固定部材(50)は、前記余長部を利用してベース(110)に対して固定されている、回転締結具の緩み検知装置(1)である。
第5の開示は、第1の開示から第4の開示までのいずれかに記載の回転締結具の緩み検知装置(1)において、前記RFIDタグ(60)はパッシブ型である、回転締結具の緩み検知装置(1)である。
第6の開示は、第1の開示から第5の開示までのいずれかに記載の回転締結具の緩み検知装置(1)において、前記回転部材(30)及び前記固定部材(50)の内側の領域に犠牲防食材(210)が配置されている、回転締結具の緩み検知装置(1)である。
第7の開示は、第1の開示から第6の開示までのいずれかに記載の回転締結具の緩み検知装置(1)において、前記回転部材(30)及び前記固定部材(50)の内側の領域にペトロラタム系の防食材(220)が充填されている、回転締結具の緩み検知装置(1)である。
第8の開示は、第1の開示から第7の開示までのいずれかに記載の回転締結具の緩み検知装置(1)において、前記回転部材(30)及び前記固定部材(50)を覆うカバー(70)を有し、前記カバー(70)の外側は、防水性を有する外装材(230)で覆われている、回転締結具の緩み検知装置(1)である。
第9の開示は、第1の開示から第6の開示までのいずれかに記載の回転締結具の緩み検知装置(1)が設置された回転締結具の防食方法であって、前記回転部材(30)及び前記固定部材(50)の内側の領域にペトロラタム系の防食材(220)を充填する、回転締結具の緩み検知装置(1)が設置された回転締結具の防食方法である。
第10の開示は、第1の開示から第7の開示までのいずれかに記載の回転締結具の緩み検知装置(1)が設置された回転締結具の防食方法であって、前記回転部材(30)及び前記固定部材(50)を覆うカバー(70)を配置し、前記カバー(70)の外側を、防水性を有する外装材(230)で覆う、回転締結具の緩み検知装置(1)が設置された回転締結具の防食方法である。
第11の開示は、第2の開示に記載の回転締結具の緩み検知装置(1)と、前記RFIDタグ(60)と通信を行うRFIDリーダ(500)と、を備え、RFIDリーダ(500)の通信結果から前記ボルト又は前記ナット(103)の緩み角度の程度を段階的に認知する、回転締結具の緩み検知システムである。
本開示によれば、回転締結具の緩みを検出する回転角度を複数段階で任意に設定可能な回転締結具の緩み検知装置、回転締結具の緩み検知装置が設置された回転締結具の防食方法、回転締結具の緩み検知システムを提供することができる。
また、本開示によれば、防食構造を容易に適用可能な回転締結具の緩み検知装置、回転締結具の緩み検知装置が設置された回転締結具の防食方法、回転締結具の緩み検知システムを提供することができる。
また、本開示によれば、防食構造を容易に適用可能な回転締結具の緩み検知装置、回転締結具の緩み検知装置が設置された回転締結具の防食方法、回転締結具の緩み検知システムを提供することができる。
以下、本開示を実施するための最良の形態について図面等を参照して説明する。
(実施形態)
図1は、本開示による回転締結具の緩み検知装置1の実施形態の外観を示す斜視図である。
図2は、図1中の矢印A-Aの位置で回転締結具の緩み検知装置1を切断した断面図である。
なお、図1を含め、以下に示す各図は、模式的に示した図であり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張したり、省略したりして示している。
また、以下の説明では、具体的な数値、形状、材料等を示して説明を行うが、これらは、適宜変更することができる。
なお、本明細書及び特許請求の範囲において規定する具体的な数値には、一般的な誤差範囲は含むものとして扱うべきものである。すなわち、±10%程度の差異は、実質的には違いがないものであって、本件の数値範囲をわずかに超えた範囲に数値が設定されているものは、実質的には、本件開示の技術的範囲内のものと解釈すべきである。
また、以下の説明において、図2等における上側、及び、下側に相当する向きに対応して「上」、「下」等の方向を示す文言を用いて説明するが、これは説明の便宜上用いるものであり、回転締結具の緩み検知装置1の使用状態における鉛直方向に対する方向を限定するものではない。
図1は、本開示による回転締結具の緩み検知装置1の実施形態の外観を示す斜視図である。
図2は、図1中の矢印A-Aの位置で回転締結具の緩み検知装置1を切断した断面図である。
なお、図1を含め、以下に示す各図は、模式的に示した図であり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張したり、省略したりして示している。
また、以下の説明では、具体的な数値、形状、材料等を示して説明を行うが、これらは、適宜変更することができる。
なお、本明細書及び特許請求の範囲において規定する具体的な数値には、一般的な誤差範囲は含むものとして扱うべきものである。すなわち、±10%程度の差異は、実質的には違いがないものであって、本件の数値範囲をわずかに超えた範囲に数値が設定されているものは、実質的には、本件開示の技術的範囲内のものと解釈すべきである。
また、以下の説明において、図2等における上側、及び、下側に相当する向きに対応して「上」、「下」等の方向を示す文言を用いて説明するが、これは説明の便宜上用いるものであり、回転締結具の緩み検知装置1の使用状態における鉛直方向に対する方向を限定するものではない。
本実施形態の回転締結具の緩み検知装置1は、ボルト101に螺合してベース部材110を固定するナット103の緩みを検出する装置であって、外装材230に覆われている。回転締結具の緩み検知装置1は、防振リング10と、支持台20と、回転部材30と、切断部40と、固定部材50と、RFIDタグ60と、カバー70と、締付部材80とを備えている。また、回転締結具の緩み検知装置1は、防食のための構成として、防食リング210と、防食材220と、外装材230とを備えている。
以下、回転締結具の緩み検知装置1の組み立て工程に沿って上記各構成について説明する。
以下、回転締結具の緩み検知装置1の組み立て工程に沿って上記各構成について説明する。
図3は、回転締結具の緩み検知装置1を取り付ける前のボルト101と、ナット102と、ナット103と、ワッシャ104とを示す斜視図である。
ボルト101は、コンクリート等により形成された基盤120に埋め込まれたアンカーボルトである。なお、本実施形態では、ボルト101はアンカーボルトである例を例示したが、通常の頭付きのボルトであってもよい。また、基盤120もコンクリートに限らず、鋼材等であってもよい。
ナット102とナット103は、ワッシャ104をベース部材110との間に挟んでボルト101に螺合して締結され、ベース部材110を基盤120へ固定している六角ナットである。ナット102は、ナット103よりもベース部材110に近い側に配置されている。このように本実施形態では、ナット102とナット103との2個のナットを使うダブルナットの構成として、緩み止めの効果を高めた構成を例示している。
ベース部材110は、どのような材料で構成されていてもよいが、例えば、鋼材が想定される。
ワッシャ104と、ナット102と、ナット103とを取り付けた状態で、ボルト101の先端がナット103から突出する量である余長は、ボルト101のねじ山が3山以上残っていることが望ましい。
ボルト101は、コンクリート等により形成された基盤120に埋め込まれたアンカーボルトである。なお、本実施形態では、ボルト101はアンカーボルトである例を例示したが、通常の頭付きのボルトであってもよい。また、基盤120もコンクリートに限らず、鋼材等であってもよい。
ナット102とナット103は、ワッシャ104をベース部材110との間に挟んでボルト101に螺合して締結され、ベース部材110を基盤120へ固定している六角ナットである。ナット102は、ナット103よりもベース部材110に近い側に配置されている。このように本実施形態では、ナット102とナット103との2個のナットを使うダブルナットの構成として、緩み止めの効果を高めた構成を例示している。
ベース部材110は、どのような材料で構成されていてもよいが、例えば、鋼材が想定される。
ワッシャ104と、ナット102と、ナット103とを取り付けた状態で、ボルト101の先端がナット103から突出する量である余長は、ボルト101のねじ山が3山以上残っていることが望ましい。
(防振リング10、防食リング210の取り付け工程)
先ず、図3の状態から防振リング10と、防食リング210とを取り付ける。
図4は、図3の状態に防振リング10と、防食リング210とを取り付けた状態を示す斜視図である。
図5は、図4中の矢印B-Bの位置で組み立て途中の回転締結具の緩み検知装置1を切断した断面図である。
防振リング10は、ワッシャ104と略外径が等しいゴム製等のリングであり、ワッシャ104の上に配置される。防振リング10は、ワッシャ104の上に置くだけでもよいが、ワッシャ104に接着してもよい。防振リング10は、後述する回転部材30の振動を防止するために設けている。
先ず、図3の状態から防振リング10と、防食リング210とを取り付ける。
図4は、図3の状態に防振リング10と、防食リング210とを取り付けた状態を示す斜視図である。
図5は、図4中の矢印B-Bの位置で組み立て途中の回転締結具の緩み検知装置1を切断した断面図である。
防振リング10は、ワッシャ104と略外径が等しいゴム製等のリングであり、ワッシャ104の上に配置される。防振リング10は、ワッシャ104の上に置くだけでもよいが、ワッシャ104に接着してもよい。防振リング10は、後述する回転部材30の振動を防止するために設けている。
防食リング210は、例えば、マグネシウム合金のような犠牲防食材により構成されている。防食リング210は、ワッシャ104の周囲に導電性接着剤を用いてベース部材110に接着される。防食リング210は、周囲から浸入する水等の電解液による腐食の防止のために設けられている。
さらに、図5中の左側に二点鎖線で示した範囲PA1(防食リング210の露出部分)、範囲PA2(防振リング10より内側の隙間、及び、ナット102の周囲)の全周を、ペトロラタム系の防食材220(図2参照)によってコーティングや充填を行う。
ペトロラタム系の防食材は、酸素の供給を停止することでボルト101、ナット102、103、ワッシャ104、ベース部材110の腐食の進行を止める作用を持っており防食システムとして有効なシステムである。また、これに合わせてボルト近傍に防食リング210を設置することでさらに強力に防食を行うことが可能となる。
これら防食リング210、及び、ペトロラタム系の防食材が後述する回転部材30及び固定部材50の内側の領域に配置、又は、充填されることにより、高い防食効果を発揮することができる。
さらに、図5中の左側に二点鎖線で示した範囲PA1(防食リング210の露出部分)、範囲PA2(防振リング10より内側の隙間、及び、ナット102の周囲)の全周を、ペトロラタム系の防食材220(図2参照)によってコーティングや充填を行う。
ペトロラタム系の防食材は、酸素の供給を停止することでボルト101、ナット102、103、ワッシャ104、ベース部材110の腐食の進行を止める作用を持っており防食システムとして有効なシステムである。また、これに合わせてボルト近傍に防食リング210を設置することでさらに強力に防食を行うことが可能となる。
これら防食リング210、及び、ペトロラタム系の防食材が後述する回転部材30及び固定部材50の内側の領域に配置、又は、充填されることにより、高い防食効果を発揮することができる。
(支持台20の取り付け工程)
次に、支持台20を取り付ける。
図6は、図4の状態に支持台20を取り付けた状態を示す斜視図である。
図7は、図6中の矢印C-Cの位置で組み立て途中の回転締結具の緩み検知装置1を切断した断面図である。
支持台20は、後述する固定部材50を支持及び固定する部材であり、接着剤を用いてベース部材110に固定される。支持台20は、樹脂成型品とすることが、製造上、コスト上、耐腐食性等の点で望ましい。
なお、次の工程に進む前に、先に施工したペトロラタム系の防食材を追加的にコーティングや充填等してもよい。
次に、支持台20を取り付ける。
図6は、図4の状態に支持台20を取り付けた状態を示す斜視図である。
図7は、図6中の矢印C-Cの位置で組み立て途中の回転締結具の緩み検知装置1を切断した断面図である。
支持台20は、後述する固定部材50を支持及び固定する部材であり、接着剤を用いてベース部材110に固定される。支持台20は、樹脂成型品とすることが、製造上、コスト上、耐腐食性等の点で望ましい。
なお、次の工程に進む前に、先に施工したペトロラタム系の防食材を追加的にコーティングや充填等してもよい。
(回転部材30の取り付け工程)
次に、回転部材30を取り付ける。
図8は、図6の状態に回転部材30を取り付けた状態を示す斜視図である。
図9は、図8中の矢印D-Dの位置で組み立て途中の回転締結具の緩み検知装置1を切断した断面図である。
回転部材30は、外周面が略円筒面に形成されており、外周面に1段凹んだ切断部取付形状31が設けられており、不図示のビスを用いて切断部40が取り付けられている。
回転部材30の内面側には、下ナット逃げ部32と、上ナット嵌合部33と、空隙部34とが設けられている。
回転部材30は、樹脂成型品とすることが、製造上、コスト上、耐腐食性等の点で望ましい。また、回転部材30は、RFIDタグ60の通信を阻害しないためにも樹脂成型品とすることが望ましい。
次に、回転部材30を取り付ける。
図8は、図6の状態に回転部材30を取り付けた状態を示す斜視図である。
図9は、図8中の矢印D-Dの位置で組み立て途中の回転締結具の緩み検知装置1を切断した断面図である。
回転部材30は、外周面が略円筒面に形成されており、外周面に1段凹んだ切断部取付形状31が設けられており、不図示のビスを用いて切断部40が取り付けられている。
回転部材30の内面側には、下ナット逃げ部32と、上ナット嵌合部33と、空隙部34とが設けられている。
回転部材30は、樹脂成型品とすることが、製造上、コスト上、耐腐食性等の点で望ましい。また、回転部材30は、RFIDタグ60の通信を阻害しないためにも樹脂成型品とすることが望ましい。
下ナット逃げ部32は、回転部材30の下端側(ベース部材110側)に貫通して設けられている。下ナット逃げ部32は、回転部材30が回転した時に、ナット102(下ナット)が干渉して回転部材30の回転が規制されないように設けられた形状であり、ナット102の外径形状よりも十分に大きな円筒内面形状となっている。
上ナット嵌合部33は、下ナット逃げ部32の上側に下ナット逃げ部32と連通して設けられており、ナット103の六角形の外形形状に嵌合する六角筒の内面形状に形成されている。上ナット嵌合部33がナット103と略隙間なく嵌合するので、回転部材30は、ナット103の回転と連動して回転可能である。なお、図9等では、上ナット嵌合部33を明示するためにナット103との間の隙間を大きく誇張して示しているが、実際にはこの隙間は非常に小さい。
本実施形態のようなダブルナットにおける緩みの管理は、ナット102側(下ナット側)で行う場合とナット103側(上ナット側)で行う場合とがあるが、本実施形態では、ナット103側(上ナット側)で緩みの管理を行う構成を例示しており、そのため、上述した下ナット逃げ部32及び上ナット嵌合部33という構成とした。しかし、ナット102側(下ナット側)と回転部材30とが係合する構成として、ナット102側(下ナット側)の緩みを検知する構成としてもよい。また、ナットが1つの構成であるシングルナットに本発明を適用してもよいし、ボルトの頭部に本発明を適用してもよい。
空隙部34は、上側に上ナット嵌合部33と連通し、上方に貫通して設けられた空隙であり、切断部取付形状31に対応する位置を除いて円筒内面形状となっている。空隙部34の底面位置は、ナット103の上面位置と略一致する位置となっている。
切断部40は、台座部41と、切断刃42とを有している。
台座部41は、2つのビス穴41aを有しており、回転部材30の切断部取付形状31に不図示のビスとこのビス穴41aとを用いて固定される。
切断刃42は、後述するRFIDタグ60を切断する刃物であり、台座部41から外方へ向けて突出する形態で台座部41に固定されている。
切断部40が回転部材30に固定されているので、切断刃42は、回転部材30と一体となって回転する。
台座部41は、2つのビス穴41aを有しており、回転部材30の切断部取付形状31に不図示のビスとこのビス穴41aとを用いて固定される。
切断刃42は、後述するRFIDタグ60を切断する刃物であり、台座部41から外方へ向けて突出する形態で台座部41に固定されている。
切断部40が回転部材30に固定されているので、切断刃42は、回転部材30と一体となって回転する。
(固定部材50、RFIDタグ60の取り付け工程)
次に、固定部材50及びRFIDタグ60を取り付ける。
図10は、図8の状態に固定部材50及びRFIDタグ60を取り付けた状態を示す斜視図である。
図11は、図10からRFIDタグ60を除いた状態を示す斜視図である。
図12は、図10中の矢印E-Eの位置で組み立て途中の回転締結具の緩み検知装置1を切断した断面図である。
次に、固定部材50及びRFIDタグ60を取り付ける。
図10は、図8の状態に固定部材50及びRFIDタグ60を取り付けた状態を示す斜視図である。
図11は、図10からRFIDタグ60を除いた状態を示す斜視図である。
図12は、図10中の矢印E-Eの位置で組み立て途中の回転締結具の緩み検知装置1を切断した断面図である。
固定部材50は、略円筒形状に形成されており、回転部材30の外側を略覆う形状となっており、回転部材30に沿って配置されている。固定部材50は、側面開口部51と、スリット52と、フランジ部53と、上面部54と、貫通孔55とを有している。
側面開口部51は、切断刃42が設けられている位置から下方に向けて開口した形状である。側面開口部51は、固定部材50を取り付けるときに切断刃42が側面開口部51を通ることにより、固定部材50に切断刃42が干渉しないようにするための形状である。
スリット52は、側面開口部51から周方向に沿って側面に設けられており、ナット103の回転に連動して回転部材30が回転したときに、切断刃42がRFIDタグ60を切断しながらこのスリット52を通過する。
フランジ部53は、固定部材50の下端側において外周方向へ向けてフランジ状に突出して設けられており、支持台20に接着固定される。なお、本実施形態では、支持台20を設けて、固定部材50を支持台20に対して固定することにより、固定部材50がベース部材110に対して回転しないように固定する構成とした。しかし、支持台20を介さずに固定部材50が直接ベース部材110に対して回転しないように固定される構成としてもよい。
上面部54は、固定部材50の上端側において天井面を形成しており、その中央部に貫通孔55が開口されている。
固定部材50は、樹脂成型品とすることが、製造上、コスト上、耐腐食性等の点で望ましい。また、固定部材50は、RFIDタグ60の通信を阻害しないためにも樹脂成型品とすることが望ましい。
側面開口部51は、切断刃42が設けられている位置から下方に向けて開口した形状である。側面開口部51は、固定部材50を取り付けるときに切断刃42が側面開口部51を通ることにより、固定部材50に切断刃42が干渉しないようにするための形状である。
スリット52は、側面開口部51から周方向に沿って側面に設けられており、ナット103の回転に連動して回転部材30が回転したときに、切断刃42がRFIDタグ60を切断しながらこのスリット52を通過する。
フランジ部53は、固定部材50の下端側において外周方向へ向けてフランジ状に突出して設けられており、支持台20に接着固定される。なお、本実施形態では、支持台20を設けて、固定部材50を支持台20に対して固定することにより、固定部材50がベース部材110に対して回転しないように固定する構成とした。しかし、支持台20を介さずに固定部材50が直接ベース部材110に対して回転しないように固定される構成としてもよい。
上面部54は、固定部材50の上端側において天井面を形成しており、その中央部に貫通孔55が開口されている。
固定部材50は、樹脂成型品とすることが、製造上、コスト上、耐腐食性等の点で望ましい。また、固定部材50は、RFIDタグ60の通信を阻害しないためにも樹脂成型品とすることが望ましい。
RFIDタグ60は、固定部材50の外周面に貼り付けられている。
図13は、RFIDタグ60の展開図である。
RFIDタグ60は、例えば、ポリイミド樹脂製のシート状の基材に導電体で回路を形成した構成とすることができる。本実施形態のRFIDタグ60は、第1RFID回路61と第2RFID回路62との2つのRFID回路を1つの基材上にまとめて構成した形態となっている。
図13は、RFIDタグ60の展開図である。
RFIDタグ60は、例えば、ポリイミド樹脂製のシート状の基材に導電体で回路を形成した構成とすることができる。本実施形態のRFIDタグ60は、第1RFID回路61と第2RFID回路62との2つのRFID回路を1つの基材上にまとめて構成した形態となっている。
第1RFID回路61は、アンテナ61a、61bと、状態検出用配線61cと、ICチップ61dとを有しているパッシブ型のRFID回路であり、1つの独立したRFIDタグとしての構成を有している。第1RFID回路61は、UHF帯の周波数を用い2~5m程度の距離から後述するRFIDリーダ500と通信可能である。
アンテナ61a、61bは、後述するRFIDリーダ500と通信を行うためのアンテナである。
状態検出用配線61cは、切断部40(切断刃42)が回転移動することにより切断される位置に設けられている。状態検出用配線61cが切断されたか否かは、ICチップ61dにより検知される。
ICチップ61dは、アンテナ61a、61bと、状態検出用配線61cとに接続されており、Tamper機能を備えている。ここで、Tamper機能とは、改ざん検出機能とも呼ばれ、従来から、例えば、ラベルの開封等を断線によって検知するために用いられている。
アンテナ61a、61bは、後述するRFIDリーダ500と通信を行うためのアンテナである。
状態検出用配線61cは、切断部40(切断刃42)が回転移動することにより切断される位置に設けられている。状態検出用配線61cが切断されたか否かは、ICチップ61dにより検知される。
ICチップ61dは、アンテナ61a、61bと、状態検出用配線61cとに接続されており、Tamper機能を備えている。ここで、Tamper機能とは、改ざん検出機能とも呼ばれ、従来から、例えば、ラベルの開封等を断線によって検知するために用いられている。
第2RFID回路62は、第1RFID回路61と同様な構成を有している。
すなわち、第2RFID回路62は、アンテナ62a、62bと、状態検出用配線62cと、ICチップ62dとを有しているパッシブ型のRFID回路であり、1つの独立したRFIDタグとしての構成を有している。第2RFID回路62は、UHF帯の周波数を用い2~5m程度の距離から後述するRFIDリーダ500と通信可能である。
アンテナ62a、62bは、後述するRFIDリーダ500と通信を行うためのアンテナである。
状態検出用配線62cは、切断部40(切断刃42)が回転移動することにより切断される位置に設けられている。状態検出用配線62cが切断されたか否かは、ICチップ62dにより検知される。
ICチップ62dは、アンテナ62a、62bと、状態検出用配線62cとに接続されており、Tamper機能を備えている。
すなわち、第2RFID回路62は、アンテナ62a、62bと、状態検出用配線62cと、ICチップ62dとを有しているパッシブ型のRFID回路であり、1つの独立したRFIDタグとしての構成を有している。第2RFID回路62は、UHF帯の周波数を用い2~5m程度の距離から後述するRFIDリーダ500と通信可能である。
アンテナ62a、62bは、後述するRFIDリーダ500と通信を行うためのアンテナである。
状態検出用配線62cは、切断部40(切断刃42)が回転移動することにより切断される位置に設けられている。状態検出用配線62cが切断されたか否かは、ICチップ62dにより検知される。
ICチップ62dは、アンテナ62a、62bと、状態検出用配線62cとに接続されており、Tamper機能を備えている。
ここで、状態検出用配線61cと状態検出用配線62cとは、図10及び図13中に二点鎖線で示した切断予定線CL上に並んで配置されている。この切断予定線CLは、回転部材30が回転することにより切断部40(切断刃42)がRFIDタグ60を切断する予定の位置を示している。なお、切断予定線CLは、説明の便宜上描いた仮想線である。状態検出用配線61cは、状態検出用配線62cよりも切断刃42に近い側に配置されている。なお、図10では、理解を容易にするために切断部40の切断刃42をRFIDタグ60の切断予定線CL状にあるV字形状の切り欠きから離れた位置で描いている。しかし、回転締結具の緩み検知装置1の設置時に位置を調整して切断刃42がRFIDタグ60のV字形状の切り欠きの底部に接した状態としてから固定する。したがって、図10に示すように回転部材30が角度θ1回転すると、最初に状態検出用配線61cが切断され、さらに回転部材30が角度θ2回転すると、状態検出用配線62cも切断される。このように、本実施形態では、回転部材30の回転、すなわち、ナット103の緩みを2段階で検出することができる。
なお、図10に示した切断部40が状態検出用配線61cを切断する位置までに回転する角度θ1、及び、切断部40が状態検出用配線61cを切断する位置からさらに状態検出用配線62cを切断する位置まで回転する角度θ2は、検出したい角度(ナットの緩み角度)に応じて適宜設定することができる。例えば、角度θ1=角度θ2=15度と設定するとよい。従来行われている打音チェックでは、ナットの緩み角度が30度以上で異常と検知されることから、上記角度に設定すれば、従来の打音チェックで異常と判断される30度の半分の角度である15度で状態検出用配線61cが切断される。よって、状態検出用配線61cが切断された時点で、補修等の準備や計画を事前に立てることが可能となる。また、ナット103がさらに緩んで初期位置から30度回転すると、状態検出用配線62cが切断されるので、従来行われている打音チェックと同様な緩み検出を行うことができる。
なお、上記角度θ1=角度θ2=15度の設定は、一例であって、これら角度θ1、θ2は、RFIDタグ60における状態検出用配線61c及び状態検出用配線62cの配置を変更するだけで容易に変えることができる。したがって、任意の検出角度で緩み検知を行うことができる。
なお、上記角度θ1=角度θ2=15度の設定は、一例であって、これら角度θ1、θ2は、RFIDタグ60における状態検出用配線61c及び状態検出用配線62cの配置を変更するだけで容易に変えることができる。したがって、任意の検出角度で緩み検知を行うことができる。
また、図12に示すようにRFIDタグ60とボルト101との間、及び、RFIDタグ60とナット102、103との間には空間が設けられている。よって、アンテナ61a、61b、62a、62bとボルト101及びナット102、103との間が離間されている。これにより、RFIDタグ60の通信に金属であるボルト101及びナット102、103が悪影響を及ぼすことがなく、安定して確実な通信を実現できる。なお、RFIDタグ60が金属(ナットやボルト等)から離間する距離は、安定して確実な通信を実現ために、10mm以上であることが望ましく、20mm以上であることがさらに望ましい。
(カバー70の取り付け工程)
次に、カバー70を取り付ける。
図14は、図10の状態にカバー70を取り付けた状態を示す斜視図である。
図15は、図14中の矢印F-Fの位置で組み立て途中の回転締結具の緩み検知装置1を切断した断面図である。
カバー70は、略円筒形状に形成されており、固定部材50の外側を略覆う形状となっている。カバー70は、上面部71と、貫通孔72とを有しており、下方が開口している。
上面部71は、カバー70の上端側において天井面を形成しており、その中央部に貫通孔72が開口されている。貫通孔72の開口径は、貫通孔55の開口径よりも大きい。上面部71は、固定部材50の上面部54に密着して配置され、カバー70の下端は固定部材50のフランジ部53との間に僅かな隙間を有して配置される。
カバー70は、樹脂成型品とすることが、製造上、コスト上、耐腐食性等の点で望ましい。また、カバー70は、RFIDタグ60の通信を阻害しないためにも樹脂成型品とすることが望ましい。
次に、カバー70を取り付ける。
図14は、図10の状態にカバー70を取り付けた状態を示す斜視図である。
図15は、図14中の矢印F-Fの位置で組み立て途中の回転締結具の緩み検知装置1を切断した断面図である。
カバー70は、略円筒形状に形成されており、固定部材50の外側を略覆う形状となっている。カバー70は、上面部71と、貫通孔72とを有しており、下方が開口している。
上面部71は、カバー70の上端側において天井面を形成しており、その中央部に貫通孔72が開口されている。貫通孔72の開口径は、貫通孔55の開口径よりも大きい。上面部71は、固定部材50の上面部54に密着して配置され、カバー70の下端は固定部材50のフランジ部53との間に僅かな隙間を有して配置される。
カバー70は、樹脂成型品とすることが、製造上、コスト上、耐腐食性等の点で望ましい。また、カバー70は、RFIDタグ60の通信を阻害しないためにも樹脂成型品とすることが望ましい。
(締付部材80の取り付け工程)
次に、締付部材80を取り付ける。
図16は、図14の状態に締付部材80を取り付けた状態を示す斜視図である。
図17は、図16中の矢印G-Gの位置で組み立て途中の回転締結具の緩み検知装置1を切断した断面図である。
締付部材80は、略円筒状に形成されており、回転部材30と、固定部材50と、カバー70との内側に挿入され、ボルト101と螺合して固定される。締付部材80は、ねじ部81と、フランジ部82と、締付用孔83と、貫通孔84とを有している。
次に、締付部材80を取り付ける。
図16は、図14の状態に締付部材80を取り付けた状態を示す斜視図である。
図17は、図16中の矢印G-Gの位置で組み立て途中の回転締結具の緩み検知装置1を切断した断面図である。
締付部材80は、略円筒状に形成されており、回転部材30と、固定部材50と、カバー70との内側に挿入され、ボルト101と螺合して固定される。締付部材80は、ねじ部81と、フランジ部82と、締付用孔83と、貫通孔84とを有している。
ねじ部81は、締付部材80の下端側に設けられており、雌ねじが形成されており、ボルト101の余長部分と螺合する。
フランジ部82は、締付部材80の上端側にフランジ状に広がって設けられており、カバー70の上面部71を押さえる。
締付用孔83は、フランジ部82に貫通して設けられており、ねじ部81をボルト101の余長部分と螺合させて締め込むときに締め付け用の工具を引っ掛けるための孔である。
貫通孔84は、締付部材80の中央を貫通してねじ部81と繋がって設けられている。
フランジ部82は、締付部材80の上端側にフランジ状に広がって設けられており、カバー70の上面部71を押さえる。
締付用孔83は、フランジ部82に貫通して設けられており、ねじ部81をボルト101の余長部分と螺合させて締め込むときに締め付け用の工具を引っ掛けるための孔である。
貫通孔84は、締付部材80の中央を貫通してねじ部81と繋がって設けられている。
上記構成の締付部材80をボルト101の余長部分と螺合させて締め込むことにより、フランジ部82がカバー70の上面部71を下方へ向けて押さえ、上面部71は固定部材50の上面部54を下方へ向けて押さえる。さらに、固定部材50は、支持台20を下方へ向けて押さえるので、支持台20は、ベース部材110へ押さえつけられる。よって、固定部材50と支持台20、及び、支持台20とベース部材110とがボルト101の余長部分を利用して強固に密着して固定されることから、振動が生じたとしても固定部材50が回転することを防止できる。
また、回転部材30の上端と固定部材50の上面部54との間には隙間が設けられており、両者は接触していないので、締付部材80の締め込みによって回転部材30の回転が妨げられることはない。
また、回転部材30の上端と固定部材50の上面部54との間には隙間が設けられており、両者は接触していないので、締付部材80の締め込みによって回転部材30の回転が妨げられることはない。
(外装材230の取り付け工程)
最後に外装材230として、例えば、ポリエステル補強繊維を被せその上からアクリルゴム弾性樹脂及びセラミックスからなる塗り剤を下塗り、中塗りと層状に塗布する。さらに、耐候性に優れたアクリルシリコーン樹脂を主成分とする上塗り剤を塗布して防水性を付与し、外部からの雨水及び紫外線等を遮断する構成として、本実施形態の回転締結具の緩み検知装置1が完成する(図1、図2参照)。なお、図2においては、外装材230は単層として示しているが、上述したように外装材230は、複数の層により構成されている。また、外装材230としては、上記例示した構成に限らず、ビーチュメン系の材料等、防水性を備えた他の材料を用いてもよい。
最後に外装材230として、例えば、ポリエステル補強繊維を被せその上からアクリルゴム弾性樹脂及びセラミックスからなる塗り剤を下塗り、中塗りと層状に塗布する。さらに、耐候性に優れたアクリルシリコーン樹脂を主成分とする上塗り剤を塗布して防水性を付与し、外部からの雨水及び紫外線等を遮断する構成として、本実施形態の回転締結具の緩み検知装置1が完成する(図1、図2参照)。なお、図2においては、外装材230は単層として示しているが、上述したように外装材230は、複数の層により構成されている。また、外装材230としては、上記例示した構成に限らず、ビーチュメン系の材料等、防水性を備えた他の材料を用いてもよい。
(回転締結具の緩み検知システム)
図18は、回転締結具の緩み検知システムの概要を示す図である。
上記構成の回転締結具の緩み検知装置1は、RFIDリーダ500と通信を行うことができる。具体的には、RFIDリーダ500は、第1RFID回路61及び第2RFID回路62と通信を行い、状態検出用配線61c及び状態検出用配線62cが切断されているか否かの情報を受信する。そして、RFIDリーダ500の通信結果から状態検出用配線61c及び状態検出用配線62cの切断状況を得ることができ、ナットの緩み角度の程度を段階的に認知することができる。
図18は、回転締結具の緩み検知システムの概要を示す図である。
上記構成の回転締結具の緩み検知装置1は、RFIDリーダ500と通信を行うことができる。具体的には、RFIDリーダ500は、第1RFID回路61及び第2RFID回路62と通信を行い、状態検出用配線61c及び状態検出用配線62cが切断されているか否かの情報を受信する。そして、RFIDリーダ500の通信結果から状態検出用配線61c及び状態検出用配線62cの切断状況を得ることができ、ナットの緩み角度の程度を段階的に認知することができる。
また、回転締結具の緩み検知装置1は、ICチップ61d、62dがそれぞれ固有のIDを有していることから、図18に示すようにRFIDリーダ500によって複数の回転締結具の緩み検知装置1との通信をまとめて行い、後からID毎に緩みの状態を管理することができる。したがって、従来の打音チェックのように異常のあるナットやボルトの位置をいちいち記録するといった作業も不要であり、効率よく回転締結具の状態確認(緩んでいるか否か)を行うことができる。
(振動試験)
上記構成の回転締結具の緩み検知装置1を用いて、振動試験を実施したので、その結果について説明する。本実施形態の回転締結具の緩み検知装置1は、例えば、高速道路の照明等のアンカーボルトの緩み検知に用いることが想定される。耐振動性については建設電気技術協会が設けた試験方法(道路・トンネル照明器材仕様書 平成30年改訂一般社団法人建設電気技術協会)における照明器材の基準に準じで耐振動性試験を実施した。
実施した耐振動性試験は、振動数800回/分、振幅3mm/5分間の条件で行った。
試験実施後に、剥がれ、割れ等の異常は観察されず、試験条件をクリアできた。また、試験後のテストとして通信テストを行ったが問題なく通信を行うことができた。また、試験後の分解結果も部品単位で分解を行ったがすべての部材で剥がれや割れは確認されなかった。
上記構成の回転締結具の緩み検知装置1を用いて、振動試験を実施したので、その結果について説明する。本実施形態の回転締結具の緩み検知装置1は、例えば、高速道路の照明等のアンカーボルトの緩み検知に用いることが想定される。耐振動性については建設電気技術協会が設けた試験方法(道路・トンネル照明器材仕様書 平成30年改訂一般社団法人建設電気技術協会)における照明器材の基準に準じで耐振動性試験を実施した。
実施した耐振動性試験は、振動数800回/分、振幅3mm/5分間の条件で行った。
試験実施後に、剥がれ、割れ等の異常は観察されず、試験条件をクリアできた。また、試験後のテストとして通信テストを行ったが問題なく通信を行うことができた。また、試験後の分解結果も部品単位で分解を行ったがすべての部材で剥がれや割れは確認されなかった。
以上説明したように、本実施形態の回転締結具の緩み検知装置1によれば、複数設けられた状態検出用配線61c及び状態検出用配線62cの切断状況によって緩みを検知するので、回転部材30の回転角度、すなわち、回転締結具の緩みによる回転角度に応じた複数段階で緩み検知を行うことができる。また、防食構造を備えているので、ボルトやナットの腐食を効果的に抑制することができる。
(変形形態)
以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本開示の範囲内である。
以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本開示の範囲内である。
(1)実施形態において、状態検出用配線61c及び状態検出用配線62cの2つの状態検出用配線を備える構成を例示した。これに限らず、状態検出用配線を3つ以上として、緩み検知の段階数を多くしてもよい。
(2)実施形態において、RFIDタグ60は、第1RFID回路61と第2RFID回路62との2つのRFIDタグ回路を1つの基材上にまとめて構成した形態を例示した。これに限らず、例えば、1つのICチップで複数の状態検出用配線の切断検知を行うことができるRFIDタグとして構成してもよい。
(3)実施形態において、回転部材30に切断部40を設け、固定部材50にRFIDタグ60が設けられている構成を例示した。これに限らず、例えば、回転部材にRFIDタグを設け、固定部材に切断部を設ける構成としてもよい。
なお、各実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本開示は以上説明した各実施形態によって限定されることはない。
1 回転締結具の緩み検知装置
10 防振リング
20 支持台
30 回転部材
31 切断部取付形状
32 下ナット逃げ部
33 上ナット嵌合部
34 空隙部
40 切断部
41 台座部
41a ビス穴
42 切断刃
50 固定部材
51 側面開口部
52 スリット
53 フランジ部
54 上面部
55 貫通孔
60 RFIDタグ
61 第1RFID回路
61a アンテナ
61b アンテナ
61c 状態検出用配線
61d ICチップ
62 第2RFID回路
62a アンテナ
62b アンテナ
62c 状態検出用配線
62d ICチップ
70 カバー
71 上面部
72 貫通孔
80 締付部材
81 ねじ部
82 フランジ部
83 締付用孔
84 貫通孔
101 ボルト
102 ナット
103 ナット
104 ワッシャ
110 ベース部材
120 基盤
210 防食リング
220 防食材
230 外装材
500 RFIDリーダ
10 防振リング
20 支持台
30 回転部材
31 切断部取付形状
32 下ナット逃げ部
33 上ナット嵌合部
34 空隙部
40 切断部
41 台座部
41a ビス穴
42 切断刃
50 固定部材
51 側面開口部
52 スリット
53 フランジ部
54 上面部
55 貫通孔
60 RFIDタグ
61 第1RFID回路
61a アンテナ
61b アンテナ
61c 状態検出用配線
61d ICチップ
62 第2RFID回路
62a アンテナ
62b アンテナ
62c 状態検出用配線
62d ICチップ
70 カバー
71 上面部
72 貫通孔
80 締付部材
81 ねじ部
82 フランジ部
83 締付用孔
84 貫通孔
101 ボルト
102 ナット
103 ナット
104 ワッシャ
110 ベース部材
120 基盤
210 防食リング
220 防食材
230 外装材
500 RFIDリーダ
Claims (11)
- ボルトの頭部の外形形状又はナットの外形形状と係合し、前記ボルト又は前記ナットの回転にしたがって回転可能に設けられた回転部材と、
前記回転部材に沿って配置されベースに対して回転しないように固定された固定部材と、
アンテナ及び状態検出用配線を有するRFIDタグと、
を備え、
前記回転部材と前記固定部材とのうち一方に前記RFIDタグが設けられ、他方に切断部を備え、
前記切断部は、前記回転部材の回転によって前記状態検出用配線を切断する回転締結具の緩み検知装置。 - 請求項1に記載の回転締結具の緩み検知装置において、
前記状態検出用配線は、複数設けられており、
複数の前記状態検出用配線は、前記切断部によって切断される前記回転部材の回転角度がそれぞれで異なる、回転締結具の緩み検知装置。 - 請求項1又は請求項2に記載の回転締結具の緩み検知装置において、
前記アンテナと前記ボルト及び前記ナットとの間が離間されている、回転締結具の緩み検知装置。 - 請求項1又は請求項2に記載の回転締結具の緩み検知装置において、
前記回転部材は、前記ナットの外形形状と係合し、前記ナットの回転にしたがって回転し、
前記ナットが螺合するボルトには前記ナットから突出した余長部が設けられており、
前記固定部材は、前記余長部を利用してベースに対して固定されている、回転締結具の緩み検知装置。 - 請求項1又は請求項2に記載の回転締結具の緩み検知装置において、
前記RFIDタグはパッシブ型である、回転締結具の緩み検知装置。 - 請求項1又は請求項2に記載の回転締結具の緩み検知装置において、
前記回転部材及び前記固定部材の内側の領域に犠牲防食材が配置されている、回転締結具の緩み検知装置。 - 請求項1又は請求項2に記載の回転締結具の緩み検知装置において、
前記回転部材及び前記固定部材の内側の領域にペトロラタム系の防食材が充填されている、回転締結具の緩み検知装置。 - 請求項1又は請求項2に記載の回転締結具の緩み検知装置において、
前記回転部材及び前記固定部材を覆うカバーを有し、
前記カバーの外側は、防水性を有する外装材で覆われている、回転締結具の緩み検知装置。 - 請求項1又は請求項2に記載の回転締結具の緩み検知装置が設置された回転締結具の防食方法であって、
前記回転部材及び前記固定部材の内側の領域にペトロラタム系の防食材を充填する、回転締結具の緩み検知装置が設置された回転締結具の防食方法。 - 請求項1又は請求項2に記載の回転締結具の緩み検知装置が設置された回転締結具の防食方法であって、
前記回転部材及び前記固定部材を覆うカバーを配置し、
前記カバーの外側を、防水性を有する外装材で覆う、回転締結具の緩み検知装置が設置された回転締結具の防食方法。 - 請求項2に記載の回転締結具の緩み検知装置と、
前記RFIDタグと通信を行うRFIDリーダと、
を備え、
前記RFIDリーダの通信結果から前記ボルト又は前記ナットの緩み角度の程度を段階的に認知する、回転締結具の緩み検知システム。
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JP2022151574A JP7470758B2 (ja) | 2022-09-22 | 2022-09-22 | 回転締結具の緩み検知装置、回転締結具の緩み検知装置が設置された回転締結具の防食方法、回転締結具の緩み検知システム |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2024046275A JP2024046275A (ja) | 2024-04-03 |
JP7470758B2 true JP7470758B2 (ja) | 2024-04-18 |
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JP2014189306A (ja) | 2013-03-27 | 2014-10-06 | Toyo Seikan Kaisha Ltd | Icタグを備えて成る複合容器蓋 |
JP2021105589A (ja) | 2019-12-27 | 2021-07-26 | 川崎重工業株式会社 | 回転締結具の緩み検知装置 |
CN217155657U (zh) | 2021-08-17 | 2022-08-09 | 湖北睿辉智固科技有限公司 | 一种紧固件智能监测装置 |
-
2022
- 2022-09-22 JP JP2022151574A patent/JP7470758B2/ja active Active
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