專利名稱：緊固裝置及其軸向力檢測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用螺栓或螺母等連結(jié)用構(gòu)件用于對構(gòu)件進行緊固的緊固 裝置，以及檢測或管理緊固時的軸向力的緊固裝置的檢測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
為了對螺栓或螺母等連結(jié)用構(gòu)件進行緊固并提高其連結(jié)部的可靠性， 具有多種使軸向力保持一定的緊固機構(gòu)。
例如，具有l(wèi))通過扭力扳手緊固、2)采用分離機構(gòu)、3)使用SP鎖 緊螺母(固定軸向力擰緊螺母)等。
但是，上述的緊固機構(gòu)具有各種缺點。
由于使用扭力扳手的緊固受螺栓或螺母與對方的摩擦系數(shù)不同的影 響，所以即使將扭力扳手設(shè)為相同力矩的值來進行緊固，所得到的軸向力 也各自發(fā)生變化。
另外，雖然具備分離機構(gòu)的緊固裝置或固定軸向力式擰緊螺母即"SP 鎖緊螺母"不受扭力扳手影響而獲得一定力矩，但是如前所述，具有因緊 固構(gòu)件之間的摩擦而軸向力發(fā)生變化這樣的無法避免的缺點。
而且，雖然在施工管理上，對于分離方式的緊固裝置，是否以規(guī)定力 矩進行了緊固的確認必須再次通過扭力扳手進行確認，但是當該緊固位置 位于送配電用鐵塔或電線上等時，其檢查或確認并不容易。
即使是具有分離機構(gòu)的緊固構(gòu)件，也有因意外而直接對去掉了分離部 后的六角部進行緊固的情況，由于這是通過與規(guī)定完全不同的力矩進行緊 固，所以造成施工不良。
對于SP鎖緊螺母，由于從外觀上無法知道是否已完成緊固，所以無 法進行施工后的管理或檢查。
如上所述，對于現(xiàn)有的緊固機構(gòu)，由于緊固的合理化，因此對于減小 失誤的發(fā)生概率的方面給予肯定，但是只要不進行緊固后的檢査，就無法確認是否進行了適當?shù)木o固。
而且，即使已進行了適當?shù)木o固，也由于通過緊固力矩間接地管理軸
向力，所以根據(jù)前述的理由，所得到的軸向力怎么都無法避免較大的差異。作為本申請人提出申請的與本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域相關(guān)聯(lián)的專利文獻具有
例如以下內(nèi)容。
專利文獻1:日本國特開2006-144838號公報專利文獻2:日本國特開2001-173626號公報專利文獻3:日本國特公平6-72606號公報
如此，對于與現(xiàn)有的緊固相關(guān)聯(lián)的技術(shù)，可以說由連結(jié)部的松動等引起的事故接二連三。而且，為了防止因螺栓等過度擰緊所引起的設(shè)備的損壞，迫使在設(shè)計上采取超過需要的安全系數(shù)，結(jié)果導致設(shè)備的重量增加、費用變高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有的上述問題，其課題在于能夠在施工時直接測定并檢測出準確的軸向力；使用具有針對計算機等的發(fā)送功能的讀取裝置，可以在任何時候簡單地檢查或管理連結(jié)部的軸向力；及能夠以較低的價格提供軸向力檢測式的螺栓及螺母等。
(1) 一種緊固裝置，具有檢測緊固的軸向力值的單元，其構(gòu)成為具備-軸向力檢測器，包括應(yīng)變計，為了檢測所述軸向力值而配設(shè)于預(yù)定
場所；及IC標簽，連接于所述應(yīng)變計用于通過無線電發(fā)送由所述應(yīng)變計檢測出的軸向力值和固有的識別信息；以及，向所述軸向力檢測器供給電力的單元。
(2) 在(1)的緊固裝置中，所述緊固裝置包括螺栓或螺母，
所述應(yīng)變計和IC標簽配設(shè)在當通過緊固工具緊固所述緊固裝置時，所述緊固工具碰不到的位置。
(3) —種緊固裝置的檢測系統(tǒng)，具有檢測包括螺栓或螺母的緊固裝置的軸向力的單元，其構(gòu)成為具備
軸向力檢測器，包括應(yīng)變計，為了檢測所述緊固裝置的軸向力值而配設(shè)于預(yù)定場所；及IC標簽，連接于所述應(yīng)變計用于通過無線電發(fā)送所述檢測出的軸向力值和固有的識別信息；
向所述軸向力檢測器供給電力的單元；以及
從所述軸向力檢測器發(fā)送的數(shù)據(jù)的讀取裝置。
發(fā)明的效果
由于考慮到連結(jié)裝置的事故以緊固時的軸向力不合適為原因的情況較多，所以如果應(yīng)用本發(fā)明，則能夠在施工時直接測定并檢測出軸向力，如果能夠確認處于期望的軸向力，則能夠?qū)⑺蓜拥仁鹿史阑加谖慈弧?br> 在本發(fā)明中，如果使用具有針對計算機等的發(fā)送功能的讀取裝置，則只要接近讀取裝置，就能夠在任何時候簡單地檢査連結(jié)部的軸向力。
另外，只要將讀取裝置放置在連結(jié)部附近，就能夠隨時監(jiān)測連結(jié)部的軸向力。
而且，如果應(yīng)用基于本發(fā)明的系統(tǒng)或方法，則還能實現(xiàn)針對連結(jié)部的預(yù)想外的力(較大的軸向力變化)等事故的監(jiān)測等。例如，通過在原子能設(shè)備、車、航空器及鐵路等重要安全單位采用這種方法，可以用于事故的預(yù)防或事故原因的解明。
另外，針對鐵路軌道向枕木的固定使用應(yīng)用了本技術(shù)的螺栓時，通過在高速試驗車上設(shè)置適當?shù)淖x取機，可定期高速地實施螺栓的松動檢查，能夠有利于省力化，提高安全性。


圖1是表示本發(fā)明的緊固裝置的檢測系統(tǒng)的例子的構(gòu)成圖。圖2是表示適用于本發(fā)明的應(yīng)變計的電路結(jié)構(gòu)的例子的圖。圖3是表示在本發(fā)明的緊固裝置的螺栓及螺母上配設(shè)有應(yīng)變計部和IC標簽部的例子的外觀立體圖。
符號說明
Sl、 S2:緊固裝置的檢測系統(tǒng)；10、 20、 30、 40、 50a、 50b:檢測裝置；11、 21、 61:應(yīng)變計；12、 22、 62: IC標簽；23: IC芯片；24:電池；16、 26:讀取裝置；18、 28:計算機；Bl、 B2、 B3:螺栓；Nl:螺母；31、41、 51a、 51b:凹槽；65:通槽。
具體實施例方式
下面，參照附圖，對本發(fā)明的緊固裝置及其軸向力檢測系統(tǒng)的實施方式進行詳細說明。
圖1是緊固裝置的軸向力檢測系統(tǒng)(Sl、 S2)的構(gòu)成圖。
圖1 (1)所示的軸向力檢測系統(tǒng)Sl具有檢測包括螺栓或螺母的緊固
裝置的緊固軸向力的單元，由"軸向力檢測器10-讀取裝置16-計算機18"
一體連接的結(jié)構(gòu)構(gòu)成。"軸向力檢測器10-讀取裝置16"通過無線連接，"讀
取裝置16-計算機18"通過無線或有線連接。
軸向力檢測器10具備應(yīng)變計ll，為了檢測緊固裝置的軸向力值而安
裝于預(yù)定場所；及IC標簽12，連接于該應(yīng)變計ll用于通過無線電發(fā)送檢
測出的軸向力值。
IC標簽12是內(nèi)置有IC芯片(微型芯片)和天線的具有固有的識別信息的通常的器件，但是IC標簽的微型芯片具有應(yīng)變計所進行的應(yīng)變檢測所需的一切功能，其電源利用讀取裝置16向構(gòu)成IC標簽12的天線發(fā)出的電波所產(chǎn)生的感應(yīng)電流。
如此，IC標簽12及應(yīng)變計11 一體化制作的軸向力檢測器10以裝入市售的螺栓或螺母的形式，構(gòu)成為盡量小型的器件，將該軸向力檢測器IO粘貼于測定螺栓或螺母等緊固構(gòu)件的軸向力的部位。此時，粘貼的軸向力檢測器10安裝在擰緊緊固構(gòu)件時不妨礙緊固工具施工的位置上。而且，內(nèi)置有該IC標簽12及應(yīng)變計11的軸向力檢測器10為裝入市售的螺栓或螺母程度的大小。
在圖l (1)的軸向力檢測系統(tǒng)S1中，軸向力檢測裝置10構(gòu)成為，可接收無線連接的讀取裝置16的電波，將其在天線中產(chǎn)生的電流作為驅(qū)動源，通過應(yīng)變計11檢測出對應(yīng)于螺栓或螺母的軸向力變化的應(yīng)變變化后，發(fā)送給讀取裝置16。
另外，預(yù)先在該讀取裝置16的周邊配置計算機18，能夠以無線或有線來發(fā)送該檢測結(jié)果。
另外，軸向力檢測裝置10內(nèi)的IC標簽12不僅可以發(fā)送由應(yīng)變計檢測
6出的緊固裝置的軸向力值，還可以同時發(fā)送關(guān)于緊固位置(測定部位)的 固有的識別信息。
然而，本發(fā)明中采用的IC標簽12是被稱為搭載有具有存儲功能的IC 芯片和天線的非接觸式"RFID"的器件，可通過塑料等基材上的線圈圖形 和電容元件形成共振電路接收一定頻率的電波并進行通信。通常使用不足 125kHz、 13.56MHz、 2.45GHz (微波)、UFH帶的頻帶，微波時的通信距 離據(jù)稱為數(shù)m，但是近年已開發(fā)出通信距離更長的。
另外，由于根據(jù)頻帶變得容易受到電噪聲、水分、金屬等的影響，所 以需要對照測定軸向力的緊固構(gòu)件的材質(zhì)或安裝環(huán)境等選擇適當頻帶的IC 標簽。尤其緊固構(gòu)件由鐵、鋁、銅等金屬構(gòu)成的情況較多，因此，IC標簽 的適當選擇是不可或缺的。
圖2所示的是在本發(fā)明的軸向力檢測系統(tǒng)中使用于軸向力檢測的應(yīng)變 計11的具體電路圖的例子。該應(yīng)變計11是由通過4張應(yīng)變片gl g4形成 的惠斯登電橋電路構(gòu)成，在應(yīng)變的計測中，使上述的4張應(yīng)變片以其電阻 各2張交互接入的形式以4片方式組成電橋電路，獲得應(yīng)變輸出的器件， 構(gòu)成為在E端外加電橋電壓時，得到與被檢測物的對象物理量對應(yīng)的應(yīng)變 電壓。
接下來，圖1 (2)所示的軸向力檢測系統(tǒng)S2具有針對具備螺栓或螺 母等緊固構(gòu)件的緊固裝置檢測緊固軸向力的單元，雖然由"軸向力檢測器
20-讀取裝置26-計算機28"—體連接的結(jié)構(gòu)構(gòu)成與軸向力檢測系統(tǒng)Sl相同， 但是圖l (2)的軸向力檢測器20與軸向力檢測系統(tǒng)S1的不同之處在于， 內(nèi)置作為應(yīng)變的測定或接收/發(fā)送的驅(qū)動源的電池24，另外，是在其它的IC 芯片23 (微型芯片)中具有基于應(yīng)變計的測定所需的功能的結(jié)構(gòu)。
圖3是表示在連結(jié)構(gòu)件的螺栓或螺母上配設(shè)軸向力檢測器的狀況的外 觀立體圖。
圖3 (1)是在具有緊固用六角形頭部的螺栓Bl中，將內(nèi)置有應(yīng)變計 和IC標簽的軸向力檢測器30配置于六角形頭部的六角表面的圖，這里在 六角形頭部的表面加工有凹槽31，在該凹槽31配設(shè)有軸向力檢測器30。 因此，該圖3 (1)的軸向力檢測器30在施工時不會碰到緊固工具，安裝在 不會妨礙施工的位置。在圖3 (1)這樣的在具有六角形頭部的螺栓Bl的頭部配設(shè)應(yīng)變計的 方式中，未檢測螺栓軀干部的軸向力，在螺栓頭部將軸向力所引起的拉伸 應(yīng)力轉(zhuǎn)換為彎曲應(yīng)力，通過一體化的軸向力檢測器30對其進行檢測，能夠
以較低的精度廉價地應(yīng)用于螺栓。
之后的圖3 (2)是在剖面六角形的緊固用螺母N1上配設(shè)內(nèi)置有應(yīng)變 計和IC標簽的軸向力檢測器40的圖，在螺母N1中六角形的上下表面與其 它構(gòu)件抵接，另外，側(cè)面是與緊固工具抵接的位置，因此，使側(cè)面凹陷預(yù) 先設(shè)置凹槽41，在此配設(shè)軸向力檢測器40。
其后的圖3 (3)是在具有與圖3 (1) —樣的緊固用六角形頭部的螺栓 B2中，在六角形頭部的六角面上的凹槽(51a、 51b)上從其中心對稱地配 設(shè)分別內(nèi)置有應(yīng)變計和IC標簽的2個軸向力檢測器(50a、 50b)的圖，2 個軸向力檢測器(50a、 50b)的位置是在施工時不會碰到緊固工具，另外 不會妨礙施工的位置。
如圖3 (1)所示，要求以較低的精度廉價的費用時，采用不在螺栓的 軀干部檢測軸向力，在頭部加工槽，將軸向力所引起的拉伸應(yīng)力轉(zhuǎn)換為彎 曲應(yīng)力，通過一體化的軸向力檢測器對其進行檢測的方式即可。此時，雖 然對于1個位置(圖3 (l))很難對應(yīng)于偏負荷，但是根據(jù)費用或檢測精度 的需要，可以使軸向力檢測器配置于2個位置(圖3 (3))甚至3個位置， 由于將軸向力檢測器配置在多個位置，所以對由計算機等接收的檢測值求 平均值來使用。
圖3 (4)是表示在具有與圖3 (1) —樣的緊固用六角形頭部的螺栓 B3中，配設(shè)軸向力檢測器60的其它狀況的圖，但是該圖3 (4)中的應(yīng)變 計61和IC標簽62并未都內(nèi)置于軸向力檢測器60，構(gòu)成為相互連接配設(shè)于 各自的位置。
艮P，在該螺栓B3形成有從六角形頭部63的六角表面貫通至軸部64 側(cè)面的通槽65，應(yīng)變計61配設(shè)于軀干部(軸部)64側(cè)面的通槽65， IC標 簽62配設(shè)在六角形頭部63的六角表面上，兩者通過導線相互連接。
這里，由于應(yīng)變計61的位置位于軀干部64側(cè)面的位置，所以能夠準 確地測定施加在螺栓B3的軀干部64上的軸向力。
在本發(fā)明的技術(shù)中，根據(jù)目的或要求的水平，可以自由地適用其精度或費用。例如，由于在原子能設(shè)備等重要安全單位可以投入較高費用，所
以如該圖3 (4)所示，能夠以不會妨礙螺栓的施工的形式，并以不會破壞 軸向力檢測器的形式，在螺栓的軀干部表面加工槽，在此收容軸向力檢測 部。
該圖3 (4)的情況是將應(yīng)變計61以可高精度地直接檢測出軸向力的形 式配置于螺栓的軀干部64，將IC標簽62以可收發(fā)電波的形式配置于螺栓 的頭部，應(yīng)變計61和IC標簽62預(yù)先通過導線連接，上述的構(gòu)件通過耐久 性良好的粘接劑粘貼于螺栓即可。
如圖3 (4)所示，由于使應(yīng)變計部和IC標簽部分離，通過導線電氣連 接它們之間的形式與圖3 (1)相比要投入更高的費用，所以根據(jù)軸向力檢 測的用途等靈活使用它們即可。
將基于本發(fā)明的緊固裝置及其軸向力檢測系統(tǒng)的技術(shù)應(yīng)用于螺栓或螺 母等緊固構(gòu)件時，施工后可以當場立即以非接觸的形式測定軸向力。
而且，通過由讀取裝置等將該結(jié)果發(fā)送給管理者的計算機等，管理者 可以瞬間判斷是否是恰當?shù)妮S向力，如果不恰當則通過向作業(yè)人員指示修 正，能夠切實地得到目的的軸向力。
另外，可以將測定的軸向力與連結(jié)裝置各自的識別信息一起記錄于計 算機等，可以作為用于此后檢査的管理數(shù)據(jù)。
軸向力檢測器由使應(yīng)變計和IC標簽一體化的方式構(gòu)成，IC標簽的微型 芯片具有可基于應(yīng)變計測定軸向力的功能，同時其電源可利用讀取裝置向
構(gòu)成IC標簽的天線發(fā)出的電波所產(chǎn)生的感應(yīng)電流。另外，基于應(yīng)變計的測 定所需的功能如圖1 (2)的系統(tǒng)所示，也可以構(gòu)成為由其它IC標簽(微型 芯片)具有，也可以內(nèi)置作為電源的電池，并使它們一體化。
如此，應(yīng)變計和IC標簽一體化后的軸向力檢測器作為裝入市售的螺栓 或螺母的小型器件可容易地進行制造。另外，根據(jù)用途，也可以使應(yīng)變計 和IC標簽分離，通過導線電氣連接它們之間。
9
權(quán)利要求
1.一種緊固裝置，具有檢測緊固的軸向力值的單元，其特征在于，構(gòu)成為具備軸向力檢測器，包括應(yīng)變計，為了檢測所述軸向力值而配設(shè)于預(yù)定場所；及IC標簽，連接于所述應(yīng)變計用于通過無線電發(fā)送由所述應(yīng)變計檢測出的軸向力值和固有的識別信息；以及，向所述軸向力檢測器供給電力的單元。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的緊固裝置，其特征在于， 所述緊固裝置包括螺栓或螺母，所述應(yīng)變計和IC標簽配設(shè)在當通過緊固工具緊固所述緊固裝置時，所 述緊固工具碰不到的位置。
3. —種緊固裝置的檢測系統(tǒng)，具有檢測包括螺栓或螺母的緊固裝置的軸向力的單元，其特征在于，構(gòu)成為具備軸向力檢測器，包括應(yīng)變計，為了檢測所述緊固裝置的軸向力值而配設(shè)于預(yù)定場所；及IC標簽，連接于所述應(yīng)變計用于通過無線電發(fā)送所述檢測出的軸向力值和固有的識別信息；向所述軸向力檢測器供給電力的單元；以及 從所述軸向力檢測器發(fā)送的數(shù)據(jù)的讀取裝置。
全文摘要
本發(fā)明的主要目的在于解決由連結(jié)部松動等引起的事故，其課題在于，在施工時直接測定并檢測出準確的軸向力，使用具有針對計算機等的發(fā)送功能的讀取裝置并在任何時候簡單地檢查或管理連結(jié)部的軸向力，以較低的價格提供軸向力檢測式的螺栓及螺母。具體為，一種緊固裝置的檢測系統(tǒng)，具有檢測包括螺栓或螺母的緊固裝置的軸向力的單元，其構(gòu)成為具備軸向力檢測器，包括應(yīng)變計，為了檢測緊固裝置的軸向力值而配設(shè)于預(yù)定場所；及IC標簽，連接于應(yīng)變計用于通過無線電發(fā)送檢測出的軸向力值和固有的識別信息；向軸向力檢測器供給電力的單元；及軸向力檢測器發(fā)送的數(shù)據(jù)的讀取裝置。
文檔編號B25B29/00GK101659048SQ200910166630
公開日2010年3月3日 申請日期2009年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月27日
發(fā)明者橋本文由, 西田英司 申請人:旭電機株式會社