WO2016185578A1 - ボルト、制御装置、および歪測定システム - Google Patents
ボルト、制御装置、および歪測定システム Download PDFInfo
- Publication number
- WO2016185578A1 WO2016185578A1 PCT/JP2015/064431 JP2015064431W WO2016185578A1 WO 2016185578 A1 WO2016185578 A1 WO 2016185578A1 JP 2015064431 W JP2015064431 W JP 2015064431W WO 2016185578 A1 WO2016185578 A1 WO 2016185578A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- measurement data
- circuit
- bolt
- wireless power
- unit
- Prior art date
Links
- 238000005259 measurement Methods 0.000 title claims abstract description 121
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 58
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 54
- 230000015654 memory Effects 0.000 claims abstract description 36
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 31
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 31
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 17
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 description 55
- 230000008569 process Effects 0.000 description 55
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 23
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 14
- 230000008859 change Effects 0.000 description 12
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 5
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 5
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 5
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 4
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 4
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 4
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 3
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 3
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000005549 size reduction Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
- F16B31/00—Screwed connections specially modified in view of tensile load; Break-bolts
- F16B31/02—Screwed connections specially modified in view of tensile load; Break-bolts for indicating the attainment of a particular tensile load or limiting tensile load
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
- G01L1/22—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
- G01L1/225—Measuring circuits therefor
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
- G01L1/22—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
- G01L1/2268—Arrangements for correcting or for compensating unwanted effects
- G01L1/2281—Arrangements for correcting or for compensating unwanted effects for temperature variations
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
- G01L1/22—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
- G01L1/2287—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges constructional details of the strain gauges
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/26—Auxiliary measures taken, or devices used, in connection with the measurement of force, e.g. for preventing influence of transverse components of force, for preventing overload
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
- G01L5/24—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for determining value of torque or twisting moment for tightening a nut or other member which is similarly stressed
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
- H02J50/10—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling
- H02J50/12—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling of the resonant type
Definitions
- the present invention relates to a bolt capable of detecting a fastening state.
- the axial force of the shank is detected by making a hole in the bolt, inserting and fixing a strain gauge, and detecting the strain of the bolt with the strain gauge.
- Patent Document 1 requires a battery in order to transmit the output of the strain gauge. For this reason, it is difficult to reduce the size of the circuit. Moreover, when the battery reaches the end of its life, measurement cannot be performed.
- An object of the present invention is to provide a bolt that can accurately detect the axial force of the shank without including a battery in the bolt.
- a bolt according to an aspect of the present invention includes a shank, a body that forms a head provided at one end of the shank, and a detection unit that detects distortion according to the axial force of the shank, and the detection unit includes: A memory and a measurement unit that converts the distortion into measurement data according to the first wireless power supply and writes the measurement data to the memory; and after the first wireless power supply, according to the second wireless power supply, A transmitter that reads measurement data stored in a memory and transmits the read measurement data.
- FIG. 1 is a top view of the head 3 of the bolt 1 in the first embodiment
- FIG. 2 is a front view of the bolt 1 according to the first embodiment.
- the distortion detector 7 is not shown, and the head 3 is shown.
- FIG. 3 shows a cross-sectional view of the vicinity of the head 3 of the bolt 1 according to the first embodiment.
- the bolt 1 is made of steel and includes a columnar shank 2, a head 3 provided at one end of the shank 2, and a strain detector 7.
- a male screw portion 4 is formed on the other end side of the shank 2.
- the head 3 includes a concave portion 5 whose outer periphery is a hexagonal column shape and a flange 6.
- the head 3 has an abutting surface 3 ⁇ / b> A that abuts against an object to be fastened.
- the concave portion 5 is formed with a concave portion 5a, and the concave portion 5 has a bottom plate 5C constituting the bottom surface 5B of the concave portion 5a.
- the bottom plate 5C corresponds to a thin portion and a strained portion.
- the shape of the concave portion 5 is not limited to six corners, but may be twelve corners or hex lobes.
- the recess 5 a in the present embodiment is open on the opposite side of the shank 2.
- the distortion detection unit 7 corresponds to a detection unit.
- the shank 2, the head 3, and the flange 6 may be called a body or a metal body. The body may not include the flange 6.
- the flange 6 is provided on the outer periphery of the concave portion 5 and extends radially from the outer periphery of the concave portion 5 in the radial direction of the shank 2.
- the flange 6 has an opposite surface 6A located on the opposite side of the contact surface 3A in the axial direction of the shank 2. Further, the thickness T1 of the bottom plate 5C and the maximum thickness T2 of the flange 6 are configured to be smaller than the maximum thickness T3 of the head 3.
- the flange 6 corresponds to a thin portion and a strained portion.
- the strain detection unit 7 includes a resistance strain gauge 7A, a power receiving coil 7B, a circuit unit 7C, a responder antenna 7D, and a responder circuit 7E.
- the resistance strain gauge 7A is a foil gauge composed of a metal foil bonded on a base material, and is attached to the bottom surface 5B (the inner wall surface on the shank 2 side of the recess 5a) with an adhesive, and the strain of the bottom plate 5C. It is a resistance that changes according to The resistance strain gauge 7A is connected to the circuit unit 7C via the signal line 7G.
- the power receiving coil 7B is connected to the circuit unit 7C through a signal line.
- the responder antenna 7D is connected to the responder circuit 7E.
- the responder circuit 7E is connected to the circuit unit 7C through a signal line.
- the resistance strain gauge 7A, the power receiving coil 7B, the circuit unit 7C, the responder antenna 7D, and the responder circuit 7E are integrally formed of a resin 7F and fixed to the recess 5a with an adhesive. . Thereby, the manufacturing cost of the volt
- the power receiving coil 7B has, for example, a cylindrical shape, and generates a current upon receiving a magnetic flux from the outside.
- the circuit unit 7C receives the current from the power receiving coil 7B, detects the strain signal of the resistance strain gauge 7A, converts it into measurement data indicating the strain signal, and writes the measurement data to the responder circuit 7E and executes measurement processing To do.
- the responder antenna 7D has, for example, a planar shape, and receives an interrogation signal from the outside to generate a current.
- the responder antenna 7D is, for example, a pattern antenna formed on a substrate.
- the responder circuit 7E In response to the interrogation signal, the responder circuit 7E reads out the measurement data, generates a response signal indicating the measurement data, and outputs a response signal to the responder antenna 7D.
- the responder antenna 7D transmits a response signal as an electromagnetic wave.
- the responder circuit 7E is, for example, an RFID (radio frequency identification) tag chip.
- the power receiving coil 7B is disposed outside the concave portion 5a, away from the head 3, and supported by the resin 7F. Further, the transponder antenna 7D is disposed on the opposite side of the recess 5a with respect to the power receiving coil 7B, and is supported by the resin 7F.
- the responder circuit 7E is disposed on the substrate of the responder antenna 7D. Thus, the power receiving coil 7B, the responder antenna 7D, and the responder circuit 7E can be arranged away from the metal body of the head 3.
- FIG. 4 is a top view of the strain detection unit 7 in the first embodiment.
- the power receiving coil 7B and the responder antenna 7D are arranged coaxially with the shaft of the shank 2.
- the power receiving coil 7B and the responder antenna 7D may not be coaxial with the shank 2 axis.
- the responder antenna 7D may be disposed on the outer periphery of the power receiving coil 7B.
- the position where the strain detection unit 7 including the power receiving coil 7 ⁇ / b> B and the responder antenna 7 ⁇ / b> D is projected in the axial direction of the shank 2 may be inside the outer periphery of the position where the concave portion 5 is projected in the axial direction of the shank 2. Thereby, the distortion
- strain detection part 7 can avoid interference with a tool at the time of the bolt 1 fastening.
- FIG. 5 shows a state in which the object to be fastened is fastened by the bolt 1 of the present embodiment.
- a first insertion hole 10 a is formed in the first object to be fastened 10.
- a second insertion hole 11 a is formed in the second fastening object 11.
- An internal thread portion 11B is formed on the inner peripheral surface that defines the second insertion hole 11a on one end side of the second object to be fastened 11.
- the shank 2 of the bolt 1 is inserted through the first and second insertion holes 10a and 11a, and the male screw portion 4 of the bolt 1 and the female screw portion 11B of the second object to be fastened 11 are screwed together, thereby The second objects 10 and 11 to be fastened are fastened by the bolts 1.
- the bolt 1 is fastened, the bolt 1 is rotated by the fastening tool while the fastening tool having an inner peripheral shape corresponding to the outer peripheral shape of the concave portion 5 covers the concave portion 5.
- the male screw part 4 and the female screw part 11B of the second fastening object 11 are screwed together.
- the contact surface 3 ⁇ / b> A of the head 3 presses the first fastened object 10.
- the head 3 receives a reaction force from the first object to be fastened 10, so that an axial force is generated in the shank 2.
- the head 3 is pulled toward the first object to be fastened 10 side.
- stress concentrates on the bottom plate 5C and the flange 6 having a thickness smaller than the maximum thickness T3 of the head 3, and these portions are distorted more than other portions of the head 3. That is, the stress based on the axial force of the shank 2 concentrates on the thin portion, and the thin portion functions as a strain portion and is distorted more than the other portions of the head 3.
- the electrical resistance of the resistive strain gauge 7A changes according to the strain generated in the bottom plate 5C (bottom surface 5B).
- a control device (not shown) generates magnetic flux toward the power receiving coil 7B
- the power receiving coil 7B generates a current according to the magnetic flux and supplies the current to the circuit unit 7C.
- the circuit unit 7C supplied with the current detects the electrical resistance of the resistance strain gauge 7A, converts the electrical resistance into measurement data, and stores the measurement data.
- the responder antenna 7D receives the interrogation signal from the control device
- the circuit unit 7C generates a current in response to the interrogation signal, converts the stored measurement data into a response signal, and the response signal is transmitted to the control device.
- the control device receives the transmitted response signal.
- the strain detection unit 7 detects, stores, and transmits strain generated on the bottom plate 5C (bottom surface 5B) as measurement data.
- the electrical resistance of the resistance strain gauge 7A is detected in order to detect whether or not the bolt 1 is properly tightened after a predetermined period has elapsed since the first and second objects to be fastened 10 and 11 are fastened by the bolt 1. .
- the fastening state of the bolt 1 can be detected by comparing the electrical resistance of the resistive strain gauge 7A at the initial stage of fastening with the electrical resistance of the resistive strain gauge 7A detected after a predetermined period. That is, it can be detected that the bolt 1 is loose if the detected electrical resistance changes significantly compared to the electrical resistance of the resistance strain gauge 7A at the initial stage of fastening. On the other hand, if the detected electrical resistance does not change significantly compared with the electrical resistance of the resistance strain gauge 7A at the initial stage of fastening, it can be detected that the bolt 1 is properly tightened.
- the head 3 has a bottom plate whose thickness in the axial direction of the shank 2 is smaller than that of the other portion and is distorted more than the other portion by the axial force of the shank 2.
- 5C disortion part
- the distortion detection part 7 detects the distortion of the bottom plate 5C according to the axial force of the shank 2.
- the bottom plate 5C has a thickness smaller than the maximum thickness of the head 3 in the axial direction of the shank 2. That is, a portion having high sensitivity to the change in the axial force of the shank 2 is formed on the head 3, and the distortion of the portion is detected. Therefore, the strain detector 7 can easily and accurately detect the change in the axial force of the shank 2 and can accurately grasp the fastening state of the bolt 1.
- the head 3 includes a concave portion 5 having a bottom plate 5C that is a thin portion, and the strain detection unit 7 detects the strain of the bottom plate 5C. Since the concave portion 5 can be easily formed with respect to the head 3, it is possible to provide the bolt 1 capable of accurately grasping the fastening state while suppressing complicated work, an increase in work time, and an increase in cost. Can do.
- FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the distortion detector 7.
- the strain detection unit 7 includes the resistance strain gauge 7A, the power receiving coil 7B, the circuit unit 7C, the responder antenna 7D, and the responder circuit 7E.
- the circuit unit 7 ⁇ / b> C includes a power reception circuit 110, a detection circuit 150, an amplification circuit 160, and a measurement control circuit 170.
- the power receiving coil 7B generates AC power according to the fluctuation of the magnetic flux from the control device.
- the resistance strain gauge 7A other strain detection elements such as piezoelectric elements that change other electrical characteristics according to the strain may be used.
- the power receiving circuit 110 includes a resonance circuit 111, a rectifier circuit 112, and a voltage stabilization circuit 113.
- the resonance circuit 111 includes a capacitor C1 and a capacitor C2.
- the capacitor C1 is connected in series to the power receiving coil 7B and is connected in series to the rectifier circuit 112.
- the capacitor C2 is connected in series to the capacitor C1 and is connected in parallel to the rectifier circuit 112.
- the power receiving coil 7B and the resonance circuit 111 constitute an LC circuit, and have a resonance frequency (first frequency) determined by the inductance of the power reception coil 7B and the capacitance of the resonance circuit 111.
- the capacitance of the resonance circuit 111 is the sum of the capacitance of the capacitor C1 and the capacitance of the capacitor C2.
- the power receiving circuit 110 can receive stable power in a wide range of gaps.
- the rectifier circuit 112 converts AC power from the resonance circuit 111 into DC power.
- the stabilized power supply circuit 113 converts the DC power from the rectifier circuit 112 into a preset voltage.
- the stabilized power supply circuit 113 supplies the converted DC power to the amplifier circuit 160, the measurement control circuit 170, and the responder circuit 7E.
- the detection circuit 150 constitutes a bridge circuit (Wheatstone bridge circuit) together with the resistance strain gauge 7A. Thereby, the detection circuit 150 outputs a voltage corresponding to the electrical resistance of the resistance strain gauge 7A.
- the bridge circuit may include one resistive strain gauge 7A and three resistors, or may include two resistive strain gauges 7A and two resistors, or may include four resistive strain gauges 7A. May be included.
- the amplifier circuit 160 operates with the power from the power receiving circuit 110.
- the amplifier circuit 160 includes an amplifier 161 and an A / D converter 162.
- the amplifier 161 amplifies the voltage output from the detection circuit 150.
- the A / D converter 162 generates distortion data by A / D converting the amplified voltage.
- the amplifier circuit 160 is, for example, a signal conditioner. Note that the amplifier circuit 160 may be a dynamic strain amplifier.
- the measurement control circuit 170 operates with power from the power receiving circuit 110.
- the measurement control circuit 170 filters the time-series distortion data input from the amplifier circuit 160 and outputs the obtained measurement data to the responder circuit 7E. Filtering is, for example, removal or averaging of high frequency components. Thereby, the distortion detection part 7 can reduce the influence of the noise with respect to measurement data.
- the responder circuit 7E operates with power from the power receiving circuit 110 or power from the responder antenna 7D.
- the responder circuit 7E includes a nonvolatile memory 181, a responder communication circuit 182, and a responder control circuit 183.
- the nonvolatile memory 181 stores the identifier of the responder circuit 7E written in advance, measurement data input from the measurement control circuit 170, reception data received by the responder communication circuit 182, and the like.
- the transponder communication circuit 182 generates power from the interrogation signal that is an electromagnetic wave received by the transponder antenna 7D, demodulates the interrogation signal with the power, acquires interrogation data, and outputs the interrogation data to the transponder control circuit 183. .
- the responder control circuit 183 writes the measurement data to the nonvolatile memory 181 when power is supplied from the power reception circuit 110 and measurement data is input from the measurement control circuit 170. Further, the responder control circuit 183 reads the measurement data and the identifier from the nonvolatile memory 181 according to the question signal, generates response data including them, and outputs the response data to the responder communication circuit 182.
- the responder communication circuit 182 generates a response signal by modulating the carrier wave of the interrogation signal with the response data according to the response data, and outputs the response signal to the responder antenna 7D.
- the responder circuit 7E is, for example, an RFID tag chip.
- the responder circuit 7E can transmit the measurement data together with the identifier. Therefore, the strain detection unit 7 needs to have another transmission circuit for transmitting the measurement data. Absent. Thereby, size reduction and cost reduction of the distortion detection part 7 are realizable.
- the distortion detector 7 includes a bridge circuit, and the amplifier 161 amplifies the voltage output from the bridge circuit, so that minute distortion can be detected with high accuracy.
- the amplifier circuit 160 may include a temperature sensor.
- the strain detection unit 7 may perform temperature compensation of the output of the bridge circuit based on the output of the temperature sensor. Further, the strain detection unit 7 may convert the output of the temperature sensor into temperature data in the measurement process, write the temperature data into the nonvolatile memory 181, and transmit the temperature data to the control device in the transmission process. Thereby, the control apparatus can perform temperature compensation of measurement data.
- the resistance strain gauge 7A, the power receiving coil 7B, and the circuit unit 7C correspond to a measurement unit.
- the responder antenna 7D, the responder communication circuit 182 and the responder control circuit 183 correspond to a transmission unit.
- the resistance strain gauge 7A and the detection circuit 150 correspond to a strain detection circuit.
- the power receiving circuit 110, the amplifier circuit 160, and the measurement control circuit 170 correspond to a measurement circuit.
- the responder antenna 7D corresponds to a communication antenna.
- the responder communication circuit 182 and the responder control circuit 183 correspond to a communication circuit.
- control device 300 Next, the control device 300 will be described.
- the control device 300 executes an instruction process in which the strain detection unit 7 converts the strain of the bolt 1 into measurement data and stores the measurement data by generating magnetic flux and performing wireless power feeding (first wireless power feeding). . Further, the control device 300 causes the strain detection unit 7 to read out the measurement data and transmit the measurement data by transmitting electromagnetic waves and performing wireless power feeding (second wireless power feeding).
- FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the control device 300.
- the control device 300 includes a power transmission unit 430, a computer 440, and an interrogator 350.
- the power transmission unit 340 includes a power source 310, an inverter 320, a resonance circuit 330, and a power transmission coil 340.
- the power source 310 is a battery, for example, and supplies power to the inverter 320.
- a commercial power source may be used instead of the battery.
- the control device 300 can be carried. Further, the control device 300 can be mounted on a moving body such as a drone or a robot. Thereby, even if it is a case where the volt
- the inverter 320 operates in accordance with an instruction from the computer 440.
- Inverter 320 converts DC power supplied from the battery into AC power having a preset resonance frequency (first frequency).
- the resonance circuit 330 includes a capacitor C3.
- Capacitor C3 and power transmission coil 430 constitute an LC circuit and have a resonance frequency thereof.
- the resonance frequency is determined by the inductance of the power transmission coil 340 and the capacitance of the capacitor C3.
- the resonance frequency is several tens of kHz, for example. This resonance frequency is equal to the resonance frequency of the power receiving coil 7 ⁇ / b> B and the power receiving circuit 110.
- the power transmission coil 340 generates magnetic flux according to the AC power supplied from the inverter 320 via the resonance circuit 330.
- the interrogator 350 operates in response to an instruction from the computer 440.
- the interrogator 360 includes an interrogator control circuit 351, an interrogator communication circuit 352, and an interrogator antenna 353.
- the interrogator control circuit 351 outputs question data for obtaining response data from the distortion detector 7 to the interrogator communication circuit 352 in response to an instruction from the arithmetic device 360.
- the interrogator communication circuit 352 generates a carrier wave, modulates the carrier wave with the question data, generates a question signal, and outputs the question signal to the interrogator antenna 353.
- the interrogator antenna 353 transmits a question signal as an electromagnetic wave.
- the frequency of the carrier wave of the interrogation signal (second frequency) is higher than the frequency of the magnetic flux from the power transmission coil 340, and is, for example, several hundred MHz (UHF band).
- the interrogation signal may include an instruction to the responder circuit 7E such as a command.
- the interrogator antenna 353 receives a response signal that is an electromagnetic wave from the responder antenna 7D of the distortion detector 7.
- the interrogator communication circuit 352 converts the response signal into response data by demodulating the response signal.
- the interrogator control circuit 351 transmits the identifier and measurement data included in the response data to the computer 440.
- the interrogator 350 is, for example, an RFID reader / writer. By using such an existing circuit as the interrogator 350, the control device 300 can be reduced in size and cost.
- the computer 440 includes an arithmetic device 360, a storage device 370, an output device 380, an input device 390, an interface (IF) device 450, an interface (IF) device 460, and a battery 470.
- the storage device 370 stores programs and data used by the arithmetic device 360.
- the storage device 370 is, for example, an HDD (Hard Disk Drive), a flash memory device, a ROM, a RAM, or the like.
- the output device 380 outputs the data from the arithmetic device 360 to the user.
- the output device 380 is a display, a speaker, an LED lamp, or the like.
- the input device 390 outputs data input by the user to the arithmetic device 360.
- the input device 390 is a touch panel, a keyboard, a mouse, a button, or the like.
- the battery 460 supplies power to each unit of the computer 440. A commercial power source may be used instead of the battery 460.
- the computing device 360 executes processing in accordance with a program stored in the storage device 370.
- the arithmetic device 360 operates the amplifier 320 and the measurement control circuit 170 of the distortion detection unit 7 by operating the inverter 320 as the instruction process.
- the arithmetic device 360 operates the responder circuit 7E of the distortion detector 7 by operating the interrogator 350 as the acquisition process.
- the arithmetic device 360 may execute arithmetic processing for calculating data such as an identifier and measurement data obtained by the acquisition processing.
- the arithmetic device 360 writes data to the storage device 370 and reads data from the storage device 370.
- the arithmetic device 360 causes the output device 370 to display information based on the data.
- the arithmetic device 360 receives data from the input device 390 and outputs the data to the storage device 370.
- the arithmetic device 360 is a CPU or the like.
- the computing device 360 executes an instruction process in response to an input to the input device 390, and then executes an acquisition process. Note that the computing device 360 may repeatedly execute the instruction process and the acquisition process.
- the arithmetic device 360 changes the magnetic flux corresponding to the AC power from the power transmission coil 340 by operating the inverter 320.
- the receiving coil 7B receives the magnetic flux in the strain detector 7, the amplifier circuit 160, the measurement control circuit 170, and the responder circuit 7E operate to execute measurement processing.
- the strain detection unit 7 generates measurement data based on the voltage output from the detection circuit 150 and writes the measurement data to the nonvolatile memory 181.
- the arithmetic device 360 causes the interrogator 350 to operate, thereby causing the interrogator 350 to transmit a question signal.
- the responder antenna 7D receives the interrogation signal in the distortion detector 7, the responder circuit 7E operates to perform transmission processing.
- the distortion detector 7 reads the measurement data from the nonvolatile memory 181 and transmits a response signal including the identifier and the measurement data.
- the interrogator 350 acquires the identifier and the measurement data from the response signal and sends them to the arithmetic device 360.
- the arithmetic device 360 writes the identifier and the measurement data to the storage device 370, executes the calculation of the measurement data, and causes the output device 370 to output the calculation result.
- the arithmetic device 360 can use the identifier preset in each responder circuit 7E as the identifier (volt ID) of the corresponding bolt 1.
- the control apparatus 300 can receive bolt ID with measurement data, and can identify the volt
- the arithmetic device 360 acquires measurement data for each bolt ID by executing an instruction process and an acquisition process in advance, and writes the obtained measurement data to the storage device 370 as reference data. Thereafter, the arithmetic device 360 executes the instruction process and the acquisition process after a predetermined time has elapsed, thereby acquiring the bolt ID and the latest measurement data. In the arithmetic process, the arithmetic device 360 acquires the bolt The reference data corresponding to the ID is read, the ratio of the latest measurement data to the reference data is calculated, and it is determined whether or not the ratio is below a preset ratio threshold. When it is determined that the ratio is lower than the ratio threshold, the computing device 360 causes the output device 380 to output preset output information. The output information may be text, an image, a color, a sound, or a combination thereof. Thereby, the user can easily recognize the looseness of the bolt. The computing device 360 may cause the output device 380 to display the bolt ID together with the output information.
- a plurality of ranges may be set in advance for the ratio, and output information corresponding to the ranges may be set in advance. For example, when a range of three levels is set, the arithmetic device 360 displays red on the output device 380 if the calculated ratio is within the lowest range among the three levels, and the calculated ratio is three levels. May be displayed on the output device 380 if it is in the middle range, and green may be displayed on the output device 380 if the calculated ratio is within the highest range among the three levels. Thereby, the user can easily recognize the looseness of the bolt.
- the arithmetic device 360 may calculate correction data based on the identifier and measurement data, and write the correction data to the storage device 370. In this case, the arithmetic device 360 corrects the measurement data using the correction data corresponding to the identifier in the arithmetic processing. Thereby, the variation of the bolt 1, the variation of the resistance strain gauge 7A, the variation of the adhesion of the resistance strain gauge 7A, and the like can be corrected for each bolt 1, and the determination accuracy can be improved.
- the computer 440 may be a general-purpose computer such as a PC, a smartphone, or a tablet terminal. Thereby, cost can be reduced.
- the computer 440 may also include a communication device. When the computer 440 is connected to another computer via a communication network, the measurement data of the plurality of control devices 300 and the distant measurement data can be collected by the other computer.
- the output device 380 and the input device 390 may be touch panel displays.
- interrogator antenna 353 corresponds to a communication control antenna.
- the interrogator control circuit 351 and the interrogator communication circuit 352 correspond to a communication control circuit.
- FIG. 8 shows the shape of the control device 300.
- the control device 300 includes an antenna unit 410 and an arithmetic unit 420.
- the antenna unit 410 is gripped by the user during the instruction process and the acquisition process, and is brought close to the distortion detection unit 7 of the bolt 1.
- the antenna unit 410 is connected to the arithmetic unit 420 via a cable.
- the antenna unit 410 and the arithmetic unit 420 may be separable.
- the arithmetic unit 420 outputs a measurement result and the like.
- the arithmetic unit 420 includes a computer 440, for example.
- the antenna unit 410 includes, for example, a power transmission unit 430 and an interrogator 350.
- the shape of the antenna unit 410 is a tennis racket.
- the antenna unit 410 includes an antenna unit 430 and a grip 440.
- a power supply 310, an inverter 320, a resonance circuit 330, an interrogator control circuit 351, and an interrogator communication circuit 352 are arranged.
- the antenna unit 430 includes a support plate 460, a power transmission coil 340, and an interrogator antenna 353.
- the support plate 460 is disposed at the tip of the grip 440. Of the surface of the support plate 460, the surface facing the bolt 1 is referred to as an arrangement surface.
- the power transmission coil 340 has a cylindrical shape, for example, and is arranged on the arrangement surface of the support plate 460.
- the opening of the power transmission coil 340 is directed in the normal direction of the arrangement surface.
- the interrogator antenna 353 has a planar shape, for example, and is arranged on the axis of the power transmission coil 340 on the arrangement surface.
- shaft of the power transmission coil 340 may be parallel to the axis
- the power transmission coil 340 may be a spiral planar coil.
- the power transmission coil 340 may be provided on the arrangement surface, and the interrogator antenna 353 may be provided at the center of the power transmission coil 340.
- the antenna unit 410 By dividing the control device 300 into the antenna unit 410 and the arithmetic unit 420, the antenna unit 410 can be reduced in size and weight, and operation becomes easy. Note that a part of the power transmission unit 430 and the interrogator 350 may be provided in the arithmetic unit 420.
- the arithmetic unit 420 may include the power source 310, or the battery 470 may be used instead of the power source 310. Thereby, the antenna unit 410 can be reduced in size and weight.
- FIG. 9 is a cross-sectional view showing the positional relationship between the bolt 1 and the antenna unit 410 in the instruction process and the acquisition process.
- the user operates the control device, holds the grip 440, and brings the antenna unit 430 close to the strain detection unit 7 so that the antenna unit 430 is placed on the head 3 of the bolt 1.
- the control device 300 performs instruction processing by performing power transmission from the power transmission coil 340, and then executes acquisition processing.
- the inner circumference of the power transmission coil 340 is larger than the outer circumference of the concave portion 5 or the head 3.
- the user can put the concave portion 5 into the hollow portion of the power transmission coil 340 from the opening of the power transmission coil 340.
- the interrogator antenna 353 is disposed on the axis of the power transmission coil 340 and on the opposite side of the opening of the power transmission coil 340 with respect to the center of the power transmission coil 340. Thereby, the user can put the antenna part 430 on the concave part 5.
- the user can easily keep the positional relationship between the power transmission coil 340 and the power receiving coil 7B and the positional relationship between the interrogator antenna 353 and the responder antenna 7D simply by covering the concave portion 5 with the antenna unit 430.
- Efficiency can be improved and reliability can be improved both in the power transmission between the power transmission coil 340 and the power receiving coil 7B and in the power transmission between the interrogator antenna 353 and the responder antenna 7D.
- the power transmission coil 340 when the power transmission coil 340 is positioned outside the power reception coil 7B, a part of the magnetic flux passing through the power transmission coil 340 passes through the power reception coil 7B in the instruction processing, and the power is sent to the distortion detection unit 7. Can be supplied.
- the power receiving coil 7B since the power receiving coil 7B is disposed outside the recess 5a and away from the metal body of the head 3, the magnetic flux from the power transmission coil 340 passes between the power receiving coil 7B and the recess 5a and passes through the power receiving coil 7B. Therefore, wireless power feeding can be performed efficiently. Further, the power receiving coil 7B is arranged away from the circuit portion 7C, so that the circuit portion 7C can be accommodated in the recess 5a.
- the transponder antenna 7D can reliably receive the electromagnetic wave from the interrogator antenna 353 in the acquisition process.
- the receiver antenna 353 can reliably receive the electromagnetic wave from the responder antenna 7D.
- the frequency of the electromagnetic wave of the interrogator antenna 353 is higher than the frequency of the magnetic flux from the power transmission coil 340, and the electric field strength in the normal direction of the interrogator antenna 353 is high, so the interrogator antenna 353 faces the transponder antenna 7D. It is desirable to do.
- the responder antenna 7D is disposed on the interrogator antenna 353 side with respect to the power receiving coil 7B, so that the electromagnetic waves between the interrogator antenna 353 and the responder antenna 7D are blocked by the power receiving coil 7B. It can be propagated without. Further, when the interrogator antenna 353 and the responder antenna 7D use electromagnetic waves in the UHF band, the responder antenna 7D and the responder circuit 7E can be reduced in size and the communication distance can be increased. In addition, the influence of surrounding metals can be suppressed compared to electromagnetic waves having a lower frequency. Further, the transponder antenna 7D is disposed away from the metal body of the head 3, so that the circuit portion 7C can be accommodated in the metal body of the head 3. Thereby, the circuit part 7C can be reduced in size.
- the distance H1 from the opening surface of the power transmission coil 340 to the interrogator antenna 353 may be longer than the distance H2 from the lower surface of the head 3 to the highest point of the strain detection unit 7.
- the antenna unit 410 may include an input device 390.
- the input device 390 is a button and is provided on the surface of the grip 440. In this case, when the button is pressed, the arithmetic device 360 executes an instruction process and an acquisition process.
- the antenna unit 410 may include a power source 310. Furthermore, without using a cable between the antenna unit 410 and the arithmetic unit 420, each of the antenna unit 410 and the arithmetic unit 420 may include a wireless communication circuit and a power source to perform wireless communication. In this case, the antenna unit may transmit the identifier and measurement data acquired by the acquisition process to the arithmetic unit 420.
- the control device 300 acquires and stores the first measurement data from the distortion detection unit 7 by executing the acquisition process, then executes the instruction process, and then executes the acquisition process. By acquiring the second measurement data from the strain detector 7 and executing the calculation process, the first measurement data and the second measurement data are compared, and the ratio of the second measurement data to the first measurement data. May be calculated. In this case, the control device 300 can compare the past measurement data with the current measurement data without continuously storing the past measurement data of the target bolt 1.
- the control device 300 calculates the axial force of the plurality of bolts 1 in the structure by the instruction process and the acquisition process, and uses the position information of the plurality of bolts 1 in the structure to determine the plurality of bolts 1 in the structure.
- the distribution of the axial force and the determination result may be calculated and the distribution may be displayed.
- the control device 300 continuously executes the instruction process for the plurality of bolts 1 and then executes the acquisition process for the bolts.
- the bolt ID and measurement data of a plurality of bolts 1 may be acquired.
- control device 300 may be divided into an instruction processing unit for instruction processing and an acquisition processing unit for acquisition processing.
- the instruction processing unit includes a power transmission coil 340, a resonance circuit 330, and an inverter 320
- acquisition processing unit includes an interrogator 350.
- the user continuously executes the instruction process for a plurality of bolts 1 using the instruction processing unit, and then executes the acquisition process for the bolts 1 using the acquisition process unit. May be.
- the control device 300 may calculate a value corresponding to the axial force [kgN] based on the measurement data. In this case, the control device 300 measures and records the initial tightening axial force Fo, which is the axial force when the bolt 1 is tightened, and then measures the axial force Fi after a predetermined maintenance time has passed. The force difference Fo ⁇ Fi is calculated. The control device 300 determines that the bolt 1 is loose when the axial force difference exceeds a predetermined positive axial force difference threshold.
- the control apparatus 300 further has a predetermined axial force difference threshold value with a negative axial force difference. It may be determined whether or not the value has fallen below. If the axial force difference falls below the negative axial force difference threshold, it may indicate that bolts other than bolt 1 in the plurality of bolts are loosened and that bolt 1 is responsible for the load. . That is, it is possible to detect that other bolts in the vicinity have been loosened using the bolt 1. If the axial force difference falls below the negative axial force difference threshold, the user rechecks all bolts except bolt 1. As a result, it is not necessary to attach the strain detector 7 to all of the plurality of bolts, so that the cost can be reduced.
- the strain detection unit 7 writes the measurement data to the nonvolatile memory 181 and does not transmit the measurement data, so that the control device 300 executes the instruction process and the acquisition process at different timings. be able to.
- the metal body of the bolt 1 and the strain detector 7 generate heat. Compared to that time, the instruction processing time is sufficiently short, so that heat generation can be prevented. Further, by performing the acquisition process after the instruction process, the influence of the wireless power supply in the instruction process on the acquisition process, such as a decrease in accuracy due to noise generation, malfunction, heat generation of the responder circuit 7E, etc. The influence of wireless power feeding on the instruction process can be prevented, and the reliability of the operations of the instruction process and the acquisition process can be improved.
- the influence of wireless power feeding in the instruction processing on the acquisition processing such as a decrease in accuracy due to noise generation, malfunction, and heat generation of the responder circuit 7E, because the frequency of the responder antenna 7D is higher than the frequency of the power receiving coil 7B.
- the responder antenna 7D and the responder circuit 7E can be reduced in size.
- the manufacturing cost can be reduced by providing the strain detecting portion 7 in the concave portion 5a of the head 3 as compared with the case where a hole is formed in the shank 2 and a resistance strain gauge is attached to the hole. Further, even when the distortion is small, such as the bottom surface 5B of the recess 5a, the distortion signal can be amplified with the amplifier 161 and measured with high accuracy.
- the amplifier 161 requires more power than the transmission by the responder circuit 7E. Since the distortion detection unit 7 does not transmit measurement data in the instruction process, the power from the power receiving coil 7B can be efficiently supplied to the amplifier 161. By supplying sufficient power for amplification, measurement can be performed with high accuracy even when the distortion is small.
- the strain detection unit 7 may include other memories such as a volatile memory instead of the nonvolatile memory 181.
- the strain detection unit 7 includes a storage circuit such as a capacitor that stores the power from the power reception circuit 110.
- the power storage circuit stores power from the power receiving circuit 110, and after the measurement control circuit 170 writes measurement data to the volatile memory, the power storage circuit supplies power to the volatile memory.
- the responder control circuit 183 reads the measurement data from the volatile memory and transmits the measurement data to the control device 300.
- FIG. 10 shows a cross-sectional view of the vicinity of the head of the bolt according to the second embodiment.
- a recessed portion 6 b is formed on a part of the opposite surface 6 ⁇ / b> A of the flange 6.
- the resistance strain gauge 7A is affixed to the recess 6b with an adhesive.
- the resistance strain gauge 7A is accommodated in the indented portion 6b so as not to be an obstacle when the bolt 1 is fastened.
- the circuit portion 7C is disposed in the recess 5a, and the power receiving coil 7B, the responder antenna 7D, and the responder circuit 7E are disposed away from the head 3 outside the recess 5a.
- the circuit portion 7C is disposed in the recess 5a.
- the processing unit including the circuit unit 7C, the power receiving coil 7B, the transponder antenna 7D, and the transponder circuit 7E is integrally formed of a resin 7F.
- the concave portion 5 is formed with a connecting groove 5d that connects the concave portion 5a and the recessed portion 6b.
- the resistance strain gauge 7A and the circuit portion 7C are connected via a signal line 7G disposed along the connecting groove 5d.
- the maximum thickness T3 (FIG. 3) of the flange 6 is smaller than the maximum thickness T2 (FIG. 3) of the head 3.
- the axial force generated in the shank 2 causes the maximum of the head 3.
- the circuit unit 7C detects the distortion generated in the flange 6 as a resistance value, converts it into measurement data, and writes it into the nonvolatile memory 181. .
- the strain detector 7 can easily and accurately detect a change in the axial force of the shank 2.
- the fastening state can be accurately grasped. Since the flange 6 can be easily formed with respect to the head 3, it is possible to provide the bolt 21 capable of accurately grasping the fastening state while suppressing complicated work, an increase in work time, and an increase in cost. it can.
- FIG. 11 shows a cross-sectional view of the vicinity of the head 3 of the bolt 41 according to the third embodiment.
- the head 3 includes a leaf spring 42 having a Young's modulus smaller than that of the concave portion 5. Both end portions of the leaf spring 42 are respectively disposed at the free ends of the recessed portion 5 (openings of the recessed portion 5a).
- the resistance strain gauge 7A is attached to the center of the leaf spring 42 with an adhesive.
- the leaf spring 42 corresponds to a strained part.
- strain detection 7 are integrally comprised by resin 7F, and are being fixed to the recessed part 5a with the adhesive agent.
- the head 3 is pulled toward the object to be fastened by the axial force of the shank 2 in a state where the bolt 41 has fastened the object to be fastened. .
- the bottom plate 5C and the flange 6 are greatly distorted, and the free end of the concave portion 5 is displaced (distorted) toward the central axis of the shank 2. Due to the displacement (distortion) of the free end of the concave portion 5, both ends of the leaf spring 42 are pushed toward each other, and the leaf spring 42 is distorted.
- the leaf spring 42 has a Young's modulus smaller than that of the head 3 made of a steel material and is deformed so that both ends of the leaf spring 42 are close to each other.
- the leaf spring 42 is provided in the concave portion 5 so as to be distorted in accordance with the distortion of the concave portion 5.
- the strain at the center of the leaf spring 42 is detected by the resistance strain gauge 7A.
- the control device 300 in the instruction process, the control device 300 generates a magnetic field toward the power receiving coil 7B, whereby the circuit unit 7C converts the resistance value of the resistance strain gauge 7A into measurement data, and is nonvolatile. To the volatile memory 181.
- the strain detector 7 can easily and accurately detect a change in the axial force of the shank 2. The fastening state can be accurately grasped.
- a slit is formed in one side wall of the hexagonal columnar concave portion 5 and another side wall located on the opposite side of the one side wall. 5f may be formed.
- FIG. 13 shows a sectional view of the vicinity of the head 3 of the bolt 61 according to the fourth embodiment.
- the bolt 61 of the present embodiment is provided with a hole 2a that extends from the recess 5a along the axis of the shank 2 into the shank 2.
- the resistance strain gauge 7A is disposed parallel to the axis of the shank 2 and is bonded to the inner wall surface of the hole 2a. Thereby, the axial force of the shank 2 can be measured with high accuracy.
- the strain detection unit 7 is a foil gauge, but may be a semiconductor gauge, or a detection circuit may be formed on the bottom plate 5C and the flange 6 by printing.
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
Abstract
シャンクの軸力を精度よく検知することができ、複雑な作業および作業時間の増加を必要としないボルトを提供する。 ボルト1は、シャンク2、及びシャンク2の一端に設けられたヘッド3を形成するボディと、検出部7とを備える。検出部7は、メモリと、第一ワイヤレス給電に応じて、歪を計測データに変換し、計測データをメモリへ書き込む計測部と、第一ワイヤレス給電の後、第二ワイヤレス給電に応じて、メモリに記憶された計測データを読み出し、読み出された計測データを送信する送信部と、を含む。
Description
本発明は、締結状態を検知可能なボルトに関する。
従来より、締結状態を検知可能なボルトが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1に開示されたボルトでは、ボルトに穴を開け、歪ゲージを挿入・固定し、歪ゲージによりボルトの歪を検出することにより、シャンクの軸力を検知している。
しかし、特許文献1のボルトは、歪ゲージの出力を送信するために、バッテリを必要とする。このため、回路の小型化が困難になる。また、バッテリが寿命に達すると、計測ができなくなる。
本発明の目的は、ボルトにバッテリを含めることなく、シャンクの軸力を精度よく検知することができるボルトを提供することにある。
本発明の一態様によるボルトは、シャンク、及び前記シャンクの一端に設けられたヘッドを形成するボディと、前記シャンクの軸力に応じた歪を検出する検出部と、を備え、前記検出部は、メモリと、第一ワイヤレス給電に応じて、前記歪を計測データに変換し、前記計測データを前記メモリへ書き込む計測部と、前記第一ワイヤレス給電の後、第二ワイヤレス給電に応じて、前記メモリに記憶された計測データを読み出し、前記読み出された計測データを送信する送信部と、を含む。
本発明によれば、ボルトにバッテリを含めることなく、シャンクの軸力を精度よく検知することができるボルトを提供することができる。
本発明の実施の形態に係るボルトについて図面を参照しながら説明する。図1は、第1の実施の形態におけるボルト1のヘッド3の上面図であり、図2は、第1の実施の形態に係るボルト1の正面図である。なお、図1では、歪検出部7の図示を省略し、ヘッド3を示している。図3は、第1の実施の形態に係るボルト1のヘッド3近傍の断面図を示している。
図1、図2に示すように、ボルト1は、鋼材からなり、円柱状のシャンク2と、シャンク2の一端に設けられたヘッド3と、歪検出部7とを備える。シャンク2の他端側には、雄ねじ部4が形成されている。ヘッド3は、外周が6角柱状である凹状部5と、フランジ6とを備える。図3に示すように、ヘッド3は、被締結対象物に当接する当接面3Aを有する。凹状部5には凹部5aが形成され、凹状部5は凹部5aの底面5Bを構成する底板5Cを有する。なお、底板5Cは、薄肉部および歪部に相当する。なお、凹状部5の形状は、6角に限らず、12角であっても良いし、ヘクサローブであっても良い。本実施の形態における凹部5aは、シャンク2の反対側に開いている。歪検出部7は、検出部に相当する。シャンク2と、ヘッド3と、フランジ6とを、ボディ或いは金属ボディと呼ぶことがある。ボディは、フランジ6を含まなくてもよい。
フランジ6は、凹状部5の外周に設けられ、凹状部5の外周からシャンク2の径方向に放射状に延びている。フランジ6は、シャンク2の軸方向において当接面3Aの反対側に位置する反対面6Aを有する。また、底板5Cの厚さT1およびフランジ6の最大厚さT2は、ヘッド3の最大厚さT3より小さく構成されている。なお、フランジ6は、薄肉部および歪部に相当する。
また、凹部5a内には、歪検出部7が配置されている。歪検出部7は、抵抗歪ゲージ7Aと、受電コイル7Bと、回路部7Cと、応答器アンテナ7Dと、応答器回路7Eとを有する。抵抗歪ゲージ7Aは、ベース材上に接着された金属箔により構成される箔ゲージであり、底面5B(凹部5aのうちシャンク2側の内壁面)に接着剤により貼りつけられ、底板5Cの歪に応じて変化する抵抗である。抵抗歪ゲージ7Aは、信号線7Gを介して回路部7Cに接続されている。受電コイル7Bは、信号線を介して回路部7Cに接続されている。応答器アンテナ7Dは、応答器回路7Eに接続されている。応答器回路7Eは、信号線を介して回路部7Cに接続されている。また、抵抗歪ゲージ7A、受電コイル7Bと、回路部7Cと、応答器アンテナ7Dと、応答器回路7Eとは、樹脂7Fにより一体的に構成されて、凹部5aに接着剤により固定されている。これにより、ボルト1の製造コストを抑えることができる。
受電コイル7Bは、例えば円筒状であり、外部からの磁束を受けて電流を発生する。回路部7Cは、受電コイル7Bからの電流を受けて、抵抗歪ゲージ7Aの歪信号を検出し、歪信号を示す計測データに変換し、計測データを応答器回路7Eへ書き込む、計測処理を実行する。応答器アンテナ7Dは、例えば平面状であり、外部からの質問信号を受信して電流を発生させる。応答器アンテナ7Dは例えば、基板上に形成されるパターンアンテナである。応答器回路7Eは、質問信号に応じて、計測データを読み出し、計測データを示す応答信号を生成し、応答信号を応答器アンテナ7Dへ出力する、送信処理を実行する。応答器アンテナ7Dは、応答信号を電磁波として送信する。応答器回路7Eは例えば、RFID(radio frequency identification)タグチップである。
受電コイル7Bは、凹部5aの外に、ヘッド3から離れて配置され、樹脂7Fにより支持されている。更に応答器アンテナ7Dは、受電コイル7Bに対して、凹部5aの反対側に配置され、樹脂7Fにより支持されている。応答器回路7Eは、応答器アンテナ7Dの基板上に配置されている。これにより、受電コイル7B、応答器アンテナ7D、応答器回路7Eは、ヘッド3の金属ボディから離して配置されることができる。
図4は、第1の実施の形態における歪検出部7の上面図である。
受電コイル7Bと応答器アンテナ7Dは、シャンク2の軸と同軸に配置されている。なお、受電コイル7Bと応答器アンテナ7Dは、シャンク2の軸と同軸でなくてもよい。応答器アンテナ7Dが、受電コイル7Bの外周に配置されていてもよい。受電コイル7Bと応答器アンテナ7Dを含む歪検出部7をシャンク2の軸方向に投影した位置が、凹状部5をシャンク2の軸方向に投影した位置の外周より内側であればよい。これにより、歪検出部7は、ボルト1の締結時に工具との干渉を避けることができる。
図5は、本実施の形態のボルト1により、被締結対象物を締結した状態を示している。第1被締結対象物10には、第1挿通孔10aが形成されている。第2被締結対象物11には、第2挿通孔11aが形成されている。第2被締結対象物11の一端側であって、第2挿通孔11aを規定する内周面には雌ねじ部11Bが形成されている。
そして、ボルト1のシャンク2を第1、第2挿通孔10a、11aに挿通させ、ボルト1の雄ねじ部4と第2被締結対象物11の雌ねじ部11Bとを螺合させることにより、第1、第2被締結対象物10、11がボルト1により締結される。なお、ボルト1の締結時には、凹状部5の外周形状に対応する内周形状を有する締結工具が、凹状部5を覆った状態で、締結工具によりボルト1が回転されることにより、ボルト1の雄ねじ部4と第2被締結対象物11の雌ねじ部11Bとを螺合させる。
ボルト1が第1、第2被締結対象物10、11を締結した状態において、ヘッド3の当接面3Aは、第1被締結対象物10を押圧する。この押圧により、ヘッド3は、第1被締結対象物10から反力を受けるので、シャンク2に軸力が生じる。この軸力により、ヘッド3が第1被締結対象物10側に引っ張られる。その結果、ヘッド3の最大厚さT3より薄い厚さを有する底板5Cおよびフランジ6に応力が集中し、これらの箇所が、ヘッド3の他の部分よりも大きく歪む。すなわち、薄肉部にシャンク2の軸力に基づく応力が集中し、薄肉部が、歪部として機能し、ヘッド3の他の部分よりも大きく歪む。
そして、底板5C(底面5B)に生じた歪に応じて、抵抗歪ゲージ7Aの電気抵抗が変化する。図示せぬ制御装置が磁束を受電コイル7Bに向けて発生すると、受電コイル7Bは磁束に応じて電流を発生させ、回路部7Cに電流を供給する。電流が供給された回路部7Cは、抵抗歪ゲージ7Aの電気抵抗を検出し、その電気抵抗を計測データに変換し、計測データを記憶する。その後、応答器アンテナ7Dは、制御装置からの質問信号を受信すると、回路部7Cは、質問信号に応じて電流を発生させ、記憶された計測データを応答信号に変換し、応答信号を制御装置へ送信し、制御装置は送信された応答信号を受信する。このように、歪検出部7は、底板5C(底面5B)に生じた歪を計測データとして検出、記憶、送信する。
第1、第2被締結対象物10、11をボルト1により締結してから所定期間経過後、ボルト1がきちんと締まっているか否かを検知するために、抵抗歪ゲージ7Aの電気抵抗を検出する。
ボルト1が緩んでいれば、シャンク2の軸力が減少するので、底板5Cの歪量も変化する。その結果、抵抗歪ゲージ7Aの電気抵抗が変化する。一方、ボルト1がきちんと締まっていれば、シャンク2の軸力に変化はほとんどなく、底板5Cの歪量もあまり変化しない。よって、抵抗歪ゲージ7Aの電気抵抗にほとんど変化はない。
よって、締結初期の抵抗歪ゲージ7Aの電気抵抗と、所定期間経過後に検出した抵抗歪ゲージ7Aの電気抵抗とを比較することにより、ボルト1の締結状態を検知することができる。すなわち、締結初期の抵抗歪ゲージ7Aの電気抵抗と比較して、検出した電気抵抗が大きく変化していれば、ボルト1が緩んでいることを検知することができる。一方、締結初期の抵抗歪ゲージ7Aの電気抵抗と比較して、検出した電気抵抗が大きく変化していなければ、ボルト1がきちんと締まっていることを検知することができる。
以上のように、本実施の形態に係るボルト1によれば、ヘッド3は、他の部分よりもシャンク2の軸方向における厚みが小さく、シャンク2の軸力によって他の部分よりも大きく歪む底板5C(歪部)を有し、歪検出部7は、シャンク2の軸力に応じた底板5Cの歪を検出する。また、底板5Cは、シャンク2の軸方向におけるヘッド3の最大厚さより薄い厚さを有する。すなわち、ヘッド3に対し、シャンク2の軸力の変化に対して感度が高い部分を形成し、当該部分の歪を検知している。よって、歪検出部7は、シャンク2の軸力の変化を精度よく容易に検知することができ、ボルト1の締結状態を的確に把握することができる。
また、ヘッド3は、薄肉部である底板5Cを有する凹状部5を備え、歪検出部7は、底板5Cの歪を検出する。凹状部5は、ヘッド3に対し容易に形成することができるので、複雑な作業、作業時間の増加、およびコストの増加を抑制しつつ、締結状態を的確に把握可能なボルト1を提供することができる。
次に歪検出部7の詳細について説明する。
図6は、歪検出部7の構成を示すブロック図である。
前述したように、歪検出部7は、抵抗歪ゲージ7Aと、受電コイル7Bと、回路部7Cと、応答器アンテナ7Dと、応答器回路7Eとを含む。回路部7Cは、受電回路110と、検出回路150と、増幅回路160と、計測制御回路170とを含む。
受電コイル7Bは、制御装置からの磁束の変動に応じて交流電力を発生させる。抵抗歪ゲージ7Aの代わりに、圧電素子など、歪に応じて他の電気的特性を変化させる他の歪検出素子が用いられてもよい。
受電回路110は、共振用回路111と、整流回路112と、電圧安定化回路113とを含む。
共振用回路111は、コンデンサC1と、コンデンサC2とを含む。コンデンサC1は、受電コイル7Bに直列に接続されると共に、整流回路112に直列に接続される。コンデンサC2は、コンデンサC1に直列に接続されると共に、整流回路112に並列に接続される。受電コイル7Bと共振用回路111は、LC回路を構成し、受電コイル7Bのインダクタンスと共振用回路111のキャパシタンスとにより定まる共振周波数(第一周波数)を有する。共振用回路111のキャパシタンスは、コンデンサC1のキャパシタンスとコンデンサC2のキャパシタンスの和である。ここで、送電コイルから受電コイル7Bまでのギャップと、共振用回路111から出力される出力電力との関係を調べると、共振用回路111のように必要なキャパシタンスをコンデンサC1、C2に分割する場合、分割しない場合に比べ、ギャップの変化に対する出力電力の変化が小さくなる。これにより、受電回路110は、広い範囲のギャップにおいて、安定した電力を受けることができる。整流回路112は、共振用回路111からの交流電力を直流電力へ変換する。安定化電源回路113は、整流回路112からの直流電力を予め設定された電圧に変換する。安定化電源回路113は、変換された直流電力を、増幅回路160と、計測制御回路170と、応答器回路7Eとへ供給する。
検出回路150は、抵抗歪ゲージ7Aと共にブリッジ回路(ホイートストンブリッジ回路)を構成する。これにより、検出回路150は、抵抗歪ゲージ7Aの電気抵抗に応じた電圧を出力する。ブリッジ回路は、1個の抵抗歪ゲージ7Aと3個の抵抗を含んでもよいし、2個の抵抗歪ゲージ7Aと2個の抵抗を含んでいてもよいし、4個の抵抗歪ゲージ7Aを含んでいてもよい。
増幅回路160は、受電回路110からの電力で動作する。増幅回路160は、増幅器161と、A/D変換器162とを含む。増幅器161は、検出回路150から出力される電圧を増幅する。A/D変換器162は、増幅された電圧をA/D変換することで歪データを生成する。増幅回路160は例えば、シグナルコンディショナである。なお、増幅回路160は、動ひずみアンプであってもよい。
計測制御回路170は、受電回路110からの電力で動作する。計測制御回路170は、増幅回路160から入力される時系列の歪データのフィルタリングを行い、得られた計測データを応答器回路7Eへ出力する。フィルタリングは例えば、高周波成分の除去や平均化等である。これにより、歪検出部7は、計測データに対するノイズの影響を低減できる。
応答器回路7Eは、受電回路110からの電力、又は応答器アンテナ7Dからの電力により動作する。応答器回路7Eは、不揮発性メモリ181と、応答器通信回路182と、応答器制御回路183とを含む。不揮発性メモリ181は、予め書き込まれた応答器回路7Eの識別子や、計測制御回路170から入力される計測データや、応答器通信回路182により受信された受信データ等を格納する。応答器通信回路182は、応答器アンテナ7Dにより受信された電磁波である質問信号から電力を生成すると共に、その電力で質問信号を復調して質問データを取得し、応答器制御回路183へ出力する。応答器制御回路183は、受電回路110から電力が供給され、計測制御回路170から計測データが入力された場合、計測データを不揮発性メモリ181へ書き込む。また、応答器制御回路183は、質問信号に応じて、不揮発性メモリ181から計測データと識別子を読み出し、それらを含む応答データを生成し、応答データを応答器通信回路182へ出力する。応答器通信回路182は、応答データに応じて、質問信号の搬送波を応答データにより変調することで応答信号を生成し、応答器アンテナ7Dへ出力する。応答器回路7Eは、例えば、RFIDタグチップである。応答器回路7Eとして、RFIDタグチップを用いることにより、応答器回路7Eは識別子と共に計測データを送信することができるため、歪検出部7は計測データを送信するための別の送信回路を持つ必要がない。これにより、歪検出部7の小型化や低コスト化を実現できる。
歪検出部7が、ブリッジ回路を含み、ブリッジ回路から出力される電圧を増幅器161で増幅することにより、微小な歪を精度よく検出することができる。
なお、増幅回路160は、温度センサを含んでもよい。この場合、歪検出部7は、温度センサの出力に基づいて、ブリッジ回路の出力の温度補償を行ってもよい。また、歪検出部7は、計測処理において、温度センサの出力を温度データに変換し、温度データを不揮発性メモリ181へ書き込み、送信処理において、温度データを制御装置へ送信してもよい。これにより、制御装置は、計測データの温度補償を行うことができる。
抵抗歪ゲージ7Aと受電コイル7Bと回路部7Cとは、計測部に相当する。応答器アンテナ7Dと応答器通信回路182と応答器制御回路183とは、送信部に相当する。抵抗歪ゲージ7Aと検出回路150とは、歪検出回路に相当する。受電回路110と増幅回路160と計測制御回路170とは、計測回路に相当する。応答器アンテナ7Dは、通信アンテナに相当する。応答器通信回路182と応答器制御回路183とは、通信回路に相当する。
次に制御装置300について説明する。
この制御装置300は、磁束を発生させワイヤレス給電(第一ワイヤレス給電)することで、歪検出部7に、ボルト1の歪を計測データに変換させ、計測データを記憶させる、指示処理を実行する。更に制御装置300は、電磁波を送信してワイヤレス給電(第二ワイヤレス給電)することで、歪検出部7に、計測データを読み出させ、計測データを送信させる取得処理を実行させる。
図7は、制御装置300の構成を示すブロック図である。
制御装置300は、送電部430と、コンピュータ440と、質問器350とを含む。
送電部340は、電源310と、インバータ320と、共振用回路330と、送電コイル340とを含む。
電源310は、例えばバッテリであり、インバータ320へ電力を供給する。バッテリの代わりに商用電源が用いられても良い。電源310としてバッテリを用いることにより、制御装置300を携帯できる。また、制御装置300をドローンやロボット等の移動体に載せることができる。これにより、ボルト1が高所やユーザの立ち入りが困難な場所に設けられる場合であっても、容易に指示処理及び取得処理を実行できる。
インバータ320は、コンピュータ440からの指示に応じて動作する。インバータ320は、バッテリから供給される直流電力を、予め設定された共振周波数(第一周波数)を有する交流電力に変換する。共振用回路330は、コンデンサC3を含む。コンデンサC3と送電コイル430は、LC回路を構成し、その共振周波数を有する。共振周波数は、送電コイル340のインダクタンスとコンデンサC3のキャパシタンスとにより定まる。共振周波数は例えば、数十kHzである。この共振周波数は、受電コイル7Bと受電回路110の共振周波数に等しい。送電コイル340は、共振用回路330を介してインバータ320から供給される交流電力に応じて磁束を発生させる。
質問器350は、コンピュータ440からの指示に応じて動作する。質問器360は、質問器制御回路351と、質問器通信回路352と、質問器アンテナ353とを含む。質問器制御回路351は、演算デバイス360からの指示に応じて、歪検出部7から応答データを取得するための質問データを質問器通信回路352へ出力する。質問器通信回路352は、搬送波を発生させ、搬送波を質問データで変調することで質問信号を生成し、質問信号を質問器アンテナ353へ出力する。質問器アンテナ353は、質問信号を電磁波として送信する。質問信号の搬送波の周波数(第二周波数)は、送電コイル340からの磁束の周波数より高く、例えば数百MHz(UHF帯)である。質問信号は、コマンド等、応答器回路7Eへの指示を含んでいてもよい。また、質問器アンテナ353は、歪検出部7の応答器アンテナ7Dからの電磁波である応答信号を受信する。質問器通信回路352は、応答信号を復調することで、応答信号を応答データに変換する。質問器制御回路351は、応答データに含まれる識別子や計測データをコンピュータ440へ送信する。質問器350は例えば、RFIDリーダ/ライタである。質問器350として、このような既存の回路を用いることにより、制御装置300の小型化や低コスト化を実現できる。
コンピュータ440は、演算デバイス360と、記憶デバイス370と、出力デバイス380と、入力デバイス390と、インターフェイス(IF)デバイス450と、インターフェイス(IF)デバイス460と、バッテリ470とを含む。
記憶デバイス370は、演算デバイス360により用いられるプログラムやデータを格納する。記憶デバイス370は、例えばHDD(Hard Disk Drive)やフラッシュメモリデバイスや、ROMや、RAMなどである。出力デバイス380は、演算デバイス360からのデータをユーザへ出力する。出力デバイス380は、ディスプレイ、スピーカ、LEDランプ等である。入力デバイス390は、ユーザにより入力されるデータを演算デバイス360へ出力する。入力デバイス390は、タッチパネル、キーボード、マウス、ボタン等である。バッテリ460は、コンピュータ440の各部へ電力を供給する。バッテリ460の代わりに商用電源が用いられても良い。
演算デバイス360は、記憶デバイス370に格納されたプログラムに従って処理を実行する。例えば、演算デバイス360は、指示処理として、インバータ320を動作させることで、歪検出部7の増幅回路160及び計測制御回路170を動作させる。また、演算デバイス360は、取得処理として、質問器350を動作させることで、歪検出部7の応答器回路7Eを動作させる。また、演算デバイス360は、取得処理により得られる識別子や計測データ等のデータを演算する演算処理を実行してもよい。また、演算デバイス360は、データを記憶デバイス370へ書き込み、記憶デバイス370からデータを読み出す。また、演算デバイス360は、データに基づく情報を、出力デバイス370に表示させる。また、演算デバイス360は、入力デバイス390からのデータを受け付け、記憶デバイス370へ出力する。演算デバイス360は、CPU等である。
演算デバイス360は、入力デバイス390への入力に応じて、指示処理を実行し、その後、取得処理を実行する。なお、演算デバイス360は、指示処理と取得処理を繰り返し実行してもよい。
指示処理において、演算デバイス360は、インバータ320を動作させることで、送電コイル340から交流電力に応じた磁束を変化させる。歪検出部7において受電コイル7Bが磁束を受けると、増幅回路160と計測制御回路170と応答器回路7Eとが動作して計測処理を実行する。これにより、歪検出部7は、検出回路150から出力される電圧に基づく計測データを生成し、計測データを不揮発性メモリ181へ書き込む。
取得処理において、演算デバイス360は、質問器350を動作させることで、質問器350から質問信号を送信させる。歪検出部7において応答器アンテナ7Dが質問信号を受信すると、応答器回路7Eが動作して送信処理を実行する。これにより、歪検出部7は、不揮発性メモリ181から計測データを読み出し、識別子及び計測データを含む応答信号を送信する。質問器350は、応答信号を受信すると、応答信号から識別子及び計測データを取得し、演算デバイス360へ送る。演算デバイス360は、識別子及び計測データを、記憶デバイス370へ書き込み、計測データの演算を実行し、演算結果を出力デバイス370に出力させる。応答器回路7EとしてRFIDタグチップを用いることにより、演算デバイス360は、個々の応答器回路7Eに予め設定された識別子を、対応するボルト1の識別子(ボルトID)として用いることができる。これにより、制御装置300は、計測データと共にボルトIDを受信することができ、複数のボルト1が存在する場合であっても、取得処理の対象のボルト1を識別することができる。
例えば、演算デバイス360は、予め、指示処理と取得処理を実行することで、ボルトID毎に計測データを取得し、得られた計測データを参照データとして記憶デバイス370へ書き込む。その後、演算デバイス360は、所定の時間が経過した後、指示処理と取得処理を実行することで、ボルトIDと最新の計測データを取得し、演算処理において、記憶デバイス370から、取得されたボルトIDに対応する参照データを読み出し、参照データに対する最新の計測データの比を算出し、比が、予め設定された比閾値を下回るか否かを判定する。比が比閾値を下回ると判定された場合、演算デバイス360は、予め設定された出力情報を出力デバイス380に出力させる。出力情報は、文字であってもよいし、画像であってもよいし、色であってもよいし、音であってもよいし、それらの組み合わせであってもよい。これにより、ユーザは、ボルトの緩みを容易に認識することができる。演算デバイス360は、出力情報と共にボルトIDを、出力デバイス380に表示させてもよい。
比に対して予め複数の範囲が設定され、範囲に対応する出力情報が予め設定されてもよい。例えば、3段階の範囲が設定される場合、演算デバイス360は、算出された比が3段階のうち最低の範囲内であれば、赤を出力デバイス380に表示させ、算出された比が3段階のうち中間の範囲内であれば、黄を出力デバイス380に表示させ、算出された比が3段階のうち最高の範囲内であれば、緑を出力デバイス380に表示させてもよい。これにより、ユーザは、ボルトの緩みを容易に認識することができる。
また、演算デバイス360は、識別子、計測データに基づいて補正データを算出し、補正データを記憶デバイス370へ書き込んでもよい。この場合、演算デバイス360は、演算処理において、識別子に対応する補正データを用いて計測データを補正する。これにより、ボルト1のばらつきや、抵抗歪ゲージ7Aのばらつきや、抵抗歪ゲージ7Aの接着のばらつき等を、ボルト1毎に補正し、判定の精度を高めることができる。
コンピュータ440は、PC、スマートフォン、タブレット端末等の汎用コンピュータであってもよい。これにより、コストを低減できる。また、コンピュータ440は、通信デバイスを含んでもよい。コンピュータ440が通信ネットワークを介して他のコンピュータに接続されることにより、複数の制御装置300の計測データや、遠方の計測データを、他のコンピュータで収集することができる。出力デバイス380及び入力デバイス390は、タッチパネルディスプレイであってもよい。
なお、質問器アンテナ353は、通信制御アンテナに相当する。質問器制御回路351及び質問器通信回路352は、通信制御回路に相当する。
次に制御装置300の形状について説明する。
図8は、制御装置300の形状を示す。
制御装置300は、アンテナユニット410と、演算ユニット420とを含む。アンテナユニット410は、指示処理及び取得処理時に、ユーザにより握られ、ボルト1の歪検出部7に近づけられる。アンテナユニット410は、ケーブルを介して演算ユニット420に接続されている。アンテナユニット410と、演算ユニット420は、切り離し可能であってもよい。演算ユニット420は、計測結果の表示等の出力を行う。
演算ユニット420は例えば、コンピュータ440を含む。アンテナユニット410は例えば、送電部430と、質問器350とを含む。
アンテナユニット410の形状は、テニスラケット状である。アンテナユニット410は、アンテナ部430と、グリップ440とを含む。グリップ440内には、電源310と、インバータ320と、共振用回路330と、質問器制御回路351と、質問器通信回路352が配置されている。アンテナ部430は、支持板460と、送電コイル340と、質問器アンテナ353とを含む。支持板460は、グリップ440の先端に配置されている。支持板460の表面のうち、ボルト1に向ける面を配置面と呼ぶ。送電コイル340は、例えば円筒状であり、支持板460の配置面上に配置される。送電コイル340の開口は、配置面の法線方向に向けられている。質問器アンテナ353は、例えば平面状であり、配置面上で、送電コイル340の軸上に配置されている。なお、送電コイル340の軸がグリップ440の軸と平行であってもよいし、他の方向に向けられていてもよい。
なお、送電コイル340は、渦巻状(スパイラル)の平面コイルであってもよい。この場合、送電コイル340が、配置面上に設けられ、送電コイル340の中心に、質問器アンテナ353が設けられていてもよい。
制御装置300をアンテナユニット410と演算ユニット420に分けることにより、アンテナユニット410を小型化及び軽量化でき、操作が容易になる。なお、送電部430及び質問器350の一部が演算ユニット420に設けられていてもよい。例えば、演算ユニット420が電源310を含んでもよいし、電源310の代わりにバッテリ470を用いてもよい。これにより、アンテナユニット410を小型化及び軽量化できる。
図9は、指示処理及び取得処理におけるボルト1とアンテナユニット410の位置関係を示す断面図である。
ユーザは、制御装置を動作させ、グリップ440を握り、アンテナ部430をボルト1のヘッド3に被せるように、アンテナ部430を歪検出部7に近接させる。このとき、制御装置300は、送電コイル340から送電を行うことにより指示処理を実行し、続いて取得処理を実行する。
ここで、送電コイル340の内周は、凹状部5又はヘッド3の外周より大きい。これにより、ユーザは、凹状部5を、送電コイル340の開口から送電コイル340の中空部内に入れることができる。また、質問器アンテナ353は、送電コイル340の軸上で、送電コイル340の中心に対し、送電コイル340の開口の反対側に配置されている。これにより、ユーザが、アンテナ部430を凹状部5に被せることができる。また、ユーザは、アンテナ部430を凹状部5に被せるだけで、送電コイル340及び受電コイル7Bの位置関係と、質問器アンテナ353及び応答器アンテナ7Dの位置関係を、容易に保つことができる。送電コイル340及び受電コイル7Bの間の送電と、質問器アンテナ353及び応答器アンテナ7Dの間の送電との両方において、効率を高め、信頼性を向上させることができる。なお、凹状部5が送電コイル340に囲まれていない状態であっても、受電コイル7Bによる受電と、応答器アンテナ7Bによる受信は可能である。
この位置関係によれば、送電コイル340が受電コイル7Bの外側に位置することにより、指示処理において、送電コイル340内を通る磁束の一部が受電コイル7B内を通り、歪検出部7へ電力を供給することができる。また、受電コイル7Bが凹部5aの外側に、ヘッド3の金属ボディから離れて配置されることにより、送電コイル340からの磁束は、受電コイル7Bと凹部5aの間を通って、受電コイル7B内を通るため、効率良くワイヤレス給電を行うことができる。また、受電コイル7Bが回路部7Cから離れて配置されることにより、回路部7Cは凹部5a内に収容されることができる。
更にこの位置関係によれば、質問器アンテナ353が応答器アンテナ7Dに対向することにより、取得処理において、応答器アンテナ7Dは、質問器アンテナ353からの電磁波を確実に受信することができ、質問器アンテナ353は、応答器アンテナ7Dからの電磁波を確実に受信することができる。また、質問器アンテナ353の電磁波の周波数は、送電コイル340からの磁束の周波数より高く、質問器アンテナ353の法線方向の電界強度が高くなるため、質問器アンテナ353が応答器アンテナ7Dに対向することが望ましい。また、この位置関係において、応答器アンテナ7Dが受電コイル7Bに対し、質問器アンテナ353側に配置されることにより、質問器アンテナ353と応答器アンテナ7Dの間の電磁波が受電コイル7Bに遮られることなく伝搬することができる。また、質問器アンテナ353と応答器アンテナ7DがUHF帯の電磁波を用いることにより、応答器アンテナ7D及び応答器回路7Eを小型化すると共に通信距離を長くすることができる。また、より低い周波数の電磁波に比べて、周囲の金属の影響を抑えることができる。また、応答器アンテナ7Dがヘッド3の金属ボディから離れて配置されることにより、回路部7Cはヘッド3の金属ボディ内に収容されることができる。これにより、回路部7Cを小型化できる。
なお、送電コイル340の開口面から質問器アンテナ353までの距離H1は、ヘッド3の下面から歪検出部7の最高点までの距離H2よりも長くてもよい。これにより、ユーザがアンテナ部430をヘッド3に被せた場合に、送電コイル340の開口面が被締結対象物に接しても、質問器アンテナ353が歪検出部7に接触することを防ぐことができる。
なお、アンテナユニット410は、入力デバイス390を含んでもよい。例えば、入力デバイス390は、ボタンであり、グリップ440の表面に設けられる。この場合、ボタンが押されると、演算デバイス360は、指示処理及び取得処理を実行する。
また、アンテナユニット410は、電源310を含んでもよい。更に、アンテナユニット410と演算ユニット420の間のケーブルを用いずに、アンテナユニット410と演算ユニット420の夫々が無線通信回路と電源を含み、無線通信を行ってもよい。この場合、アンテナユニットは、取得処理により取得された識別子及び計測データを、演算ユニット420へ送信してもよい。
なお、制御装置300は、取得処理を実行することにより、歪検出部7から第一の計測データを取得して記憶し、その後、指示処理を実行し、その後、取得処理を実行することにより、歪検出部7から第二の計測データを取得し、演算処理を実行することにより、第一の計測データと第二の計測データの比較や、第一の計測データに対する第二の計測データの割合の算出を実行してもよい。この場合、制御装置300は、対象のボルト1の過去の計測データを記憶し続けることなく、過去の計測データと現在の計測データを比較することができる。
制御装置300は、指示処理及び取得処理により、構造物内の複数のボルト1の軸力を算出し、構造物における複数のボルト1の位置情報を用いて、構造物内の複数のボルト1の軸力や判定結果の分布を算出し、その分布を表示してもよい。
ボルト1は、指示処理時に計測データを記憶するため、制御装置300は、複数のボルト1に対し、連続して指示処理を実行した後、それらのボルトに対し、連続して取得処理を実行し、複数のボルト1のボルトIDと計測データを取得してもよい。
また、制御装置300は、指示処理のための指示処理ユニットと、取得処理のための取得処理ユニットとに分けられていてもよい。この場合、指示処理ユニットは、送電コイル340、共振用回路330、インバータ320を含み、取得処理ユニットは、質問器350を含む。例えば、ユーザは、指示処理ユニットを用いて、複数のボルト1に対し、連続して指示処理を実行した後、取得処理ユニットを用いて、それらのボルト1に対し、連続して取得処理を実行してもよい。
制御装置300は、計測データに基づいて軸力[kgN]に相当する値を算出してもよい。この場合、制御装置300は、ボルト1を締め付けた時の軸力である初期締め付け時軸力Foを測定して記録し、それから所定のメンテナンス時間が経過した後の軸力Fiを測定し、軸力差Fo-Fiを算出する。制御装置300は、軸力差が所定の正の軸力差閾値を上回った場合、ボルト1が緩んでいると判定する。
また、第1被締結対象物10および第2被締結対象物11がボルト1を含む複数のボルトにより締結されている場合、制御装置300は更に、軸力差が所定の負の軸力差閾値を下回ったか否かを判定しても良い。軸力差が負の軸力差閾値を下回った場合、複数のボルトの中のボルト1以外のボルトが緩んで、ボルト1がその負荷を受け持っていると言うことを示している可能性がある。すなわち、ボルト1を用いて周辺の他のボルトが緩んだことを検出することができる。軸力差が負の軸力差閾値を下回った場合、ユーザは、ボルト1以外の全てのボルトを再点検する。これによって、複数のボルトの全てに歪検出部7を付ける必要がないため、コストダウンを図ることができる。
本実施例によれば、指示処理において歪検出部7が不揮発性メモリ181に計測データを書き込み、計測データを送信しないことにより、制御装置300は、指示処理と取得処理を、異なるタイミングで実行することができる。
もし、長時間に亘って送電コイル340に電流を流すと、ボルト1の金属ボディや、歪検出部7が発熱する。その時間に比べて、指示処理の時間は、十分に短いため、発熱を防ぐことができる。また、指示処理の後に取得処理を行うことで、ノイズの発生による精度の低下や、誤作動や、応答器回路7Eの発熱等、指示処理におけるワイヤレス給電が取得処理に与える影響や、取得処理におけるワイヤレス給電が指示処理に与える影響を防ぐことができ、指示処理と取得処理のそれぞれの動作の信頼性を高めることができる。
応答器アンテナ7Dの周波数が、受電コイル7Bの周波数より高いことで、ノイズの発生による精度の低下や、誤作動や、応答器回路7Eの発熱等、指示処理におけるワイヤレス給電が取得処理に与える影響や、取得処理におけるワイヤレス給電が指示処理に与える影響を防ぐことができる。また、応答器アンテナ7D及び応答器回路7Eを小型化することができる。
また、シャンク2内に穴を開け、その穴に抵抗歪ゲージを貼り付ける場合に比べ、ヘッド3の凹部5aに歪検出部7を設けることで、製造コストを抑えることができる。また、凹部5aの底面5Bのように、歪が小さい場合であっても、増幅器161により歪信号を増幅することで、高い精度で計測することができる。
増幅器161は、応答器回路7Eによる送信よりも大きい電力を必要とする。指示処理において歪検出部7が計測データを送信しないことで、受電コイル7Bからの電力を効率良く増幅器161へ供給することができる。増幅に十分な電力を供給することにより、歪が小さい場合であっても、高い精度で計測することができる。
なお、歪検出部7は、不揮発性メモリ181の代わりに、揮発性メモリ等、他のメモリを含んでもよい。歪検出部7が、揮発性メモリを含む場合、歪検出部7は、受電回路110からの電力を蓄電するコンデンサ等の蓄電回路を含む。この場合、指示処理において、蓄電回路は、受電回路110からの電力を蓄電し、計測制御回路170が計測データを揮発性メモリへ書き込んだ後、蓄電回路は、揮発性メモリへ電力を供給する。蓄電回路が電力を供給している間に、取得処理が実行されると、応答器制御回路183は、揮発性メモリから計測データを読み出し、計測データを制御装置300へ送信する。
次に、本発明の第2の実施の形態に係るボルト21について説明する。
なお、第1の実施の形態と同一の部材については同一の番号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。図10は、第2の実施の形態に係るボルトのヘッド近傍の断面図を示している。
図10に示すように、本実施の形態ではフランジ6の反対面6Aの一部にくぼみ部6bが形成されている。抵抗歪ゲージ7Aは、くぼみ部6bに接着剤により貼りつけられている。抵抗歪ゲージ7Aをくぼみ部6bに収めることにより、ボルト1の締結時の障害にならないようにしている。実施の形態1と同様、回路部7Cは、凹部5a内に配置され、受電コイル7B、応答器アンテナ7D、応答器回路7Eは、凹部5a外にヘッド3から離れて配置されている。回路部7Cは、凹部5a内に配置されている。回路部7C、受電コイル7B、応答器アンテナ7D、応答器回路7Eを含む処理部は、樹脂7Fにより一体的に構成されている。
また、凹状部5には、凹部5aとくぼみ部6bとを繋ぐ連結溝5dが形成されている。抵抗歪ゲージ7Aと回路部7Cとは、連結溝5dに沿って配設された信号線7Gを介して接続されている。なお、第1の実施の形態において説明したように、フランジ6の最大厚さT3(図3)は、ヘッド3の最大厚さT2(図3)より小さく構成されている。
第1の実施の形態のボルト1と同様に、ボルト21が第1、第2被締結対象物10、11(図4)を締結した状態では、シャンク2に生じる軸力により、ヘッド3の最大厚さT3より薄い厚さを有するフランジ6に応力が集中し、フランジ6がヘッド3の他の部分よりも大きく歪む。換言すれば、ヘッド3の最大厚さT3より薄い厚さを有するフランジ6と凹状部5の境界付近に応力が集中し、フランジ6と凹状部5の境界付近が他の部分よりも大きく歪む。
指示処理において制御装置300が受電コイル7Bに向けて磁界を発生させることにより、回路部7Cは、フランジ6に生じた歪を抵抗値として検出し、計測データに変換し、不揮発性メモリ181へ書き込む。
第1の実施の形態のボルト1と同様に、本実施の形態のボルト21においても、歪検出部7は、シャンク2の軸力の変化を精度よく容易に検知することができ、ボルト21の締結状態を的確に把握することができる。フランジ6は、ヘッド3に対し容易に形成することができるので、複雑な作業、作業時間の増加、およびコストの増加を抑制しつつ、締結状態を的確に把握可能なボルト21を提供することができる。
次に、本発明の第3の実施の形態に係るボルト41について説明する。
なお、第1の実施の形態と同一の部材については同一の番号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。図11は、第3の実施の形態に係るボルト41のヘッド3近傍の断面図を示している。
ヘッド3は、凹状部5よりもヤング率が小さい板バネ42を備えている。板バネ42の両端部は、それぞれ凹状部5の自由端(凹部5aの開口部)に配置されている。また、抵抗歪ゲージ7Aは、板バネ42の中央部に接着剤により張り付けられている。板バネ42は歪部に相当する。そして、板バネ42および歪検出7は、樹脂7Fにより一体に構成されて、凹部5aに接着剤により固定されている。
本実施の形態においても、上述の実施の形態のボルト1と同様に、ボルト41が被締結対象物を締結した状態では、シャンク2の軸力により、ヘッド3が被締結対象物側に引っ張られる。その結果、底板5Cおよびフランジ6が大きく歪み、凹状部5の自由端が、シャンク2の中心軸に向かって変位する(歪む)。この凹状部5の自由端の変位(歪み)により、板バネ42の両端が互いに近づくように押されて、板バネ42は歪む。すなわち、板バネ42は、鋼材からなるヘッド3よりもヤング率が小さく、板バネ42の両端が互いに近づくように変形するので、凹状部5の歪みと比較して大きく歪む。このように、板バネ42は、凹状部5の歪に応じて歪むように、凹状部5に設けられている。
そして、板バネ42の中心部の歪が抵抗歪ゲージ7Aにより検出される。第1の実施の形態と同様に、指示処理において制御装置300が受電コイル7Bに向けて磁界を発生させることにより、回路部7Cは、抵抗歪ゲージ7Aの抵抗値を計測データに変換し、不揮発性メモリ181へ書き込む。
第1の実施の形態のボルト1と同様に、本実施の形態のボルト41においても、歪検出部7は、シャンク2の軸力の変化を精度よく容易に検知することができ、ボルト41の締結状態を的確に把握することができる。
また、図12に示すように、第3の実施の形態のボルト41において、6角柱状の凹状部5の一の側壁と、当該一の側壁の反対側に位置する他の側壁とにそれぞれスリット5fを形成しても良い。かかる構成により、凹状部5の自由端の変位をより大きくすることができ、板バネ42の歪みをより大きくすることができる。その結果、抵抗歪ゲージ7Aの軸力の変化に対する感度を、より大きくすることができ、ボルト1の締結状態をより的確に把握することができる。なお、図12においては、板バネ42のみを示し、歪検出部7の図示を省略している。
次に、本発明の第4の実施の形態に係るボルト61について説明する。
なお、第1の実施の形態と同一の部材については同一の番号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。図13は、第4の実施の形態に係るボルト61のヘッド3近傍の断面図を示している。
本実施の形態のボルト61においては、凹部5aから、シャンク2の軸に沿ってシャンク2内に達する穴2aが設けられている。抵抗歪ゲージ7Aは、シャンク2の軸に平行に配置され、穴2aの内壁面に接着される。これにより、シャンク2の軸力を精度良く計測することができる。
また、前述の各実施の形態において、歪検出部7は、箔ゲージであったが、半導体ゲージであっても良いし、印刷により検出回路を底板5C、フランジ6に形成しても良い。
1、21、41、61 ボルト
2 シャンク
3 ヘッド
5C 底板
5 凹状部
6 フランジ
7 歪検出部
42 板バネ
300 制御装置
2 シャンク
3 ヘッド
5C 底板
5 凹状部
6 フランジ
7 歪検出部
42 板バネ
300 制御装置
Claims (16)
- シャンク、及び前記シャンクの一端に設けられたヘッドを形成するボディと、
前記シャンクの軸力に応じた歪を検出する検出部と、
を備え、
前記検出部は、
メモリと、
第一ワイヤレス給電を受けることで動作し、前記歪を計測データに変換し、前記計測データを前記メモリへ書き込む計測部と、
前記第一ワイヤレス給電の後、第二ワイヤレス給電を受けることで動作し、前記メモリに記憶された計測データを読み出し、前記読み出された計測データを送信する送信部と、
を含む、
ボルト。 - 前記メモリは、不揮発性メモリである、
請求項1に記載のボルト。 - 前記計測部は、
前記歪を信号に変換する歪検出回路と、
前記第一ワイヤレス給電を受ける受電コイルと、
前記第一ワイヤレス給電により動作し、前記歪検出回路からの信号を計測データに変換し、前記計測データを前記メモリへ書き込む計測回路と、
を含み、
前記送信部は、
前記第二ワイヤレス給電を受ける通信アンテナと、
前記第二ワイヤレス給電により動作し、前記メモリから前記計測データを読み出し、前記読み出された計測データを示す応答信号を生成し、前記応答信号を前記通信アンテナにより電磁波として送信させる通信回路と、
を含む、
請求項2に記載のボルト。 - 前記歪検出回路は、少なくとも一つの歪ゲージを含むブリッジ回路であり、
前記計測回路は、前記歪検出回路の出力を増幅し、前記増幅された信号を前記計測データに変換する、
請求項3に記載のボルト。 - 前記ボディは、前記ヘッドに開口を有する凹部を含み、
前記計測回路は、前記凹部内に配置され、
前記受電コイルは、前記凹部外に、前記ボディから離れて配置される、
請求項4に記載のボルト。 - 前記通信アンテナは、前記受電コイルの軸上で、前記凹部外に、前記ボディから離れて配置される、
請求項5に記載のボルト。 - 前記歪ゲージは、前記凹部の内壁面に配置される、
請求項6に記載のボルト。 - 前記凹部は、前記ヘッド内に形成され、
前記歪ゲージは、前記凹部のうち前記シャンク側の内壁面に配置される、
請求項7に記載のボルト。 - 前記第一ワイヤレス給電は、予め設定された第一周波数を有し、
前記第二ワイヤレス給電は、前記第一周波数より高い第二周波数を有する、
請求項1に記載のボルト。 - 前記計測回路は、整流回路と、前記受電コイルに直列に接続されると共に前記整流回路に直列に接続された第一コンデンサと、前記第一コンデンサに直列に接続されると共に前記整流回路に並列に接続された第二コンデンサとを含み、
前記受電コイルと前記第一コンデンサと前記第二コンデンサとは、共振回路を構成する、
請求項3に記載のボルト。 - 前記メモリは、予め書き込まれた識別子を記憶し、
前記送信部は、前記第二ワイヤレス給電を受けることで動作し、前記メモリから前記計測データ及び前記識別子を読み出し、前記計測データ及び前記識別子を送信する、
請求項2に記載のボルト。 - ボルトに設けられた検出部を制御する制御装置であって、
第一ワイヤレス給電を行うことで、前記検出部に前記ボルトの歪を計測データへ変換させ、前記検出部に前記計測データを記憶させる送電部と、
前記第一ワイヤレス給電の後、第二ワイヤレス給電を行うことで、前記検出部に前記記憶された計測データを送信させ、前記計測データを受信する受信部と、
を備える制御装置。 - 前記送電部は、
前記第一ワイヤレス給電時、送電信号を生成する送電回路と、
前記送電信号に基づいて磁束を発生させる送電コイルと、
を含み、
前記受信部は、
前記第二ワイヤレス給電時、質問信号を生成する通信制御回路と、
前記質問信号を電磁波として送信し、前記送信部からの電磁波である応答信号を受信する通信制御アンテナと、
を含み、
前記通信制御回路は、前記応答信号を前記計測データに変換する、
制御装置。 - 前記送電コイルの内周は、前記ボルトのヘッドの外周より大きく、
前記通信制御アンテナは、前記送電コイルの軸上に配置されている、
請求項13に記載の制御装置。 - 出力デバイスと、
前記計測データに基づいて、文字と画像と音との少なくとも何れかを示す出力データを生成し、前記出力データを前記出力デバイスに出力させる演算デバイスと、
を更に備える、
請求項13に記載の制御装置。 - ボルトと、
前記ボルトに設けられた回路を制御する制御装置と、
を備え、
前記ボルトは、
シャンク、及び前記シャンクの一端に設けられたヘッドを形成するボディと、
前記シャンクの軸力に応じた歪を検出する検出部と、
を備え、
前記検出部は、
メモリと、
第一ワイヤレス給電に応じて、前記歪を計測データに変換し、前記計測データを前記メモリへ書き込む計測部と、
前記第一ワイヤレス給電の後、第二ワイヤレス給電に応じて、前記メモリに記憶された計測データを読み出し、前記読み出された計測データを送信する通信部と、
を含み、
前記制御装置は、
前記第一ワイヤレス給電を行うことで、前記計測部に前記ボルトの歪を前記計測データに変換させ、前記メモリに前記計測データを記憶させる送電部と、
前記第一ワイヤレス給電の後、前記第二ワイヤレス給電を行うことで、前記送信部に前記記憶された計測データを送信させ、前記計測データを受信する受信部と、
を含む、
歪測定システム。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2015/064431 WO2016185578A1 (ja) | 2015-05-20 | 2015-05-20 | ボルト、制御装置、および歪測定システム |
JP2017518680A JP6450839B2 (ja) | 2015-05-20 | 2015-05-20 | ボルト、制御装置、および歪測定システム |
US15/817,970 US10774867B2 (en) | 2015-05-20 | 2017-11-20 | Bolt, control apparatus, and strain measurement system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2015/064431 WO2016185578A1 (ja) | 2015-05-20 | 2015-05-20 | ボルト、制御装置、および歪測定システム |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
US15/817,970 Continuation US10774867B2 (en) | 2015-05-20 | 2017-11-20 | Bolt, control apparatus, and strain measurement system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2016185578A1 true WO2016185578A1 (ja) | 2016-11-24 |
Family
ID=57319603
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2015/064431 WO2016185578A1 (ja) | 2015-05-20 | 2015-05-20 | ボルト、制御装置、および歪測定システム |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10774867B2 (ja) |
JP (1) | JP6450839B2 (ja) |
WO (1) | WO2016185578A1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018141538A (ja) * | 2017-02-28 | 2018-09-13 | 株式会社サンノハシ | 軸力を検出するための締結ボルト装置 |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3248146B1 (de) * | 2015-01-19 | 2020-04-15 | Balluff GmbH | Spannbolzen mit integriertem rfid-transponder |
FR3041719B1 (fr) * | 2015-09-25 | 2017-10-20 | Schneider Electric Ind Sas | Dispositif de surveillance de la temperature et du serrage d'une vis |
ITUB20154080A1 (it) * | 2015-10-06 | 2017-04-06 | Autec S R L | Vite e metodo di lettura di una forza di serraggio di una vite. |
WO2017197457A1 (en) * | 2016-05-18 | 2017-11-23 | Integrity Engineering Solutions Pty Ltd | A load indicating fastener |
JP6536550B2 (ja) * | 2016-12-08 | 2019-07-03 | トヨタ自動車株式会社 | ボルト軸力測定装置及びボルト軸力測定方法 |
JP7003724B2 (ja) * | 2018-02-22 | 2022-01-21 | トヨタ自動車株式会社 | ボルトの軸力測定方法、締結判定方法及び軸力測定装置、締結判定装置 |
US11707010B2 (en) | 2019-06-14 | 2023-07-25 | Cnh Industrial America Llc | System and method for monitoring the operational status of tools of an agricultural implement |
US11506723B2 (en) | 2019-10-02 | 2022-11-22 | Cnh Industrial America Llc | System and method for monitoring the operational status of tools of an agricultural implement utilizing connectivity |
US11015993B2 (en) | 2019-10-02 | 2021-05-25 | Cnh Industrial America Llc | System and method for wirelessly monitoring the operational status of tools of an agricultural implement |
CN110732384A (zh) * | 2019-10-29 | 2020-01-31 | 中信重工机械股份有限公司 | 一种用于检测磨机衬板磨损量的数据采集与发射装置 |
CN112835105B (zh) * | 2019-11-22 | 2024-05-24 | 中国电信股份有限公司 | 螺栓松动监控装置及方法、计算机可存储介质 |
US20230081071A1 (en) * | 2021-09-10 | 2023-03-16 | Zephyr Lock, Llc | Rechargeable electronic lock |
FR3138930A1 (fr) * | 2022-08-17 | 2024-02-23 | Safran Aircraft Engines | Vis d’assemblage instrumentée |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005114441A (ja) * | 2003-10-06 | 2005-04-28 | Hitachi Ltd | ひずみ量測定機能付きボルト |
JP2005156569A (ja) * | 2005-02-15 | 2005-06-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 圧力計測システム |
US7412898B1 (en) * | 2006-07-28 | 2008-08-19 | Disney Enterprises, Inc. | Load sensing system including RFID tagged fasteners |
JP2010185809A (ja) * | 2009-02-13 | 2010-08-26 | Taiheiyo Cement Corp | ボルト及びボルト軸力情報処理システム |
JP2010216804A (ja) * | 2007-07-06 | 2010-09-30 | Uchimura:Kk | 軸力検出用締結体、締結体ユニット、軸力監視システム |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4114428A (en) * | 1976-09-24 | 1978-09-19 | Popenoe Charles H | Radio-frequency tuned-circuit microdisplacement transducer |
JPH11118637A (ja) | 1997-10-15 | 1999-04-30 | Yoshihiro Funayama | センサーボルト |
DE19917222A1 (de) * | 1999-04-16 | 2000-11-02 | Schrauben Betzer Gmbh & Co Kg | Schraube sowie Vorrichtung zur Handhabung einer derartigen Schraube |
US7441462B2 (en) * | 2001-01-29 | 2008-10-28 | Innovation Plus, Llc | Load indicating member with identifying element |
US7293466B2 (en) * | 2005-07-19 | 2007-11-13 | Hitachi, Ltd. | Bolt with function of measuring strain |
US8810370B2 (en) * | 2010-01-22 | 2014-08-19 | The Boeing Company | Wireless collection of fastener data |
US8683869B2 (en) * | 2008-09-04 | 2014-04-01 | The Boeing Company | Monitoring fastener preload |
US8596134B2 (en) * | 2011-09-21 | 2013-12-03 | King Fahd University Of Petroleum And Minerals | Bolt tension monitoring system |
US8584957B2 (en) * | 2012-01-23 | 2013-11-19 | Silicon Valley Microe Corp. | Intelligent fastener |
JP2015050739A (ja) * | 2013-09-04 | 2015-03-16 | 東芝テック株式会社 | 監視システム、報知装置、監視方法 |
-
2015
- 2015-05-20 JP JP2017518680A patent/JP6450839B2/ja active Active
- 2015-05-20 WO PCT/JP2015/064431 patent/WO2016185578A1/ja active Application Filing
-
2017
- 2017-11-20 US US15/817,970 patent/US10774867B2/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005114441A (ja) * | 2003-10-06 | 2005-04-28 | Hitachi Ltd | ひずみ量測定機能付きボルト |
JP2005156569A (ja) * | 2005-02-15 | 2005-06-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 圧力計測システム |
US7412898B1 (en) * | 2006-07-28 | 2008-08-19 | Disney Enterprises, Inc. | Load sensing system including RFID tagged fasteners |
JP2010216804A (ja) * | 2007-07-06 | 2010-09-30 | Uchimura:Kk | 軸力検出用締結体、締結体ユニット、軸力監視システム |
JP2010185809A (ja) * | 2009-02-13 | 2010-08-26 | Taiheiyo Cement Corp | ボルト及びボルト軸力情報処理システム |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018141538A (ja) * | 2017-02-28 | 2018-09-13 | 株式会社サンノハシ | 軸力を検出するための締結ボルト装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPWO2016185578A1 (ja) | 2018-03-29 |
US10774867B2 (en) | 2020-09-15 |
US20180073542A1 (en) | 2018-03-15 |
JP6450839B2 (ja) | 2019-01-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6450839B2 (ja) | ボルト、制御装置、および歪測定システム | |
JP6324405B2 (ja) | ボルト、ナット、および歪測定システム | |
US9645061B2 (en) | Bolt tension gauging apparatus | |
US9378448B2 (en) | RFID sensor tag and system for small output transducers, and related methods | |
US11586872B2 (en) | Metal fastener with embedded RFID tag and method of production | |
US9046431B2 (en) | Single ear stator antenna for wireless torque measurement system | |
US9610065B2 (en) | Probe control method and apparatus | |
US8448520B1 (en) | Bolt tension monitoring system | |
JP2007204006A (ja) | タイヤ圧検出装置及びタイヤ監視システム | |
US9589163B2 (en) | Sensor assembly, device and method for determining vibrations of a measurement object, and measurement object having at least one such sensor assembly | |
KR102355202B1 (ko) | 에너지 하베스팅 rfid 회로, 에너지 하베스팅 rfid 태그 및 관련 방법 | |
JP5950982B2 (ja) | トルクレンチおよび自動認識システム | |
US10004480B2 (en) | Probe control method and apparatus | |
JP2010216804A (ja) | 軸力検出用締結体、締結体ユニット、軸力監視システム | |
US20190095769A1 (en) | Energy harvesting rfid circuit, energy harvesting rfid tag, and associated methods | |
WO2017203220A1 (en) | Method and apparatus for measuring resonant frequency of an article and for monitoring tensile load in a bolt | |
JP2010117310A (ja) | 軸力検出用締結体およびその製造方法、締結体ユニット、軸力監視システム | |
JP5010405B2 (ja) | パッシブ型rfidセンサ | |
US6923572B2 (en) | Data acquisition device using radio frequency identification (RFID) system | |
JP2020186950A (ja) | ボルト、及び、検出システム | |
US20230258520A1 (en) | Screw nut and mounting device | |
JP2017207465A (ja) | 振動センサ | |
JP5921728B2 (ja) | Rfidラベルによるトリガイベントの形成 | |
KR101589989B1 (ko) | 프로브 제어 방법 및 장치 | |
US20240062024A1 (en) | Method for determining a value of an electromagnetic field strength, method for coupling a reader, chip card, and reader for a chip card |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 15892577 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 2017518680 Country of ref document: JP Kind code of ref document: A |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 15892577 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |