JP2013188858A - Fastening tool, fastening position management system, and fastening position detection method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、締付けを行ったボルト等の締結部材の位置を検出する技術に関する。 The present invention relates to a technique for detecting the position of a fastening member such as a bolt that has been tightened.
従来、ボルト等の締結部材を被締結体の予め決められた位置に締結する作業において、締め忘れを防ぐための機器や機構を備えた締付工具あるいは締付管理システムが知られている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a tightening tool or a tightening management system provided with devices and mechanisms for preventing forgetting to tighten in a work of fastening a fastening member such as a bolt to a predetermined position of a body to be fastened is known.
たとえば、締付けたボルトにマーキングするもの(特許文献1参照)や、締付けたボルトの数をカウントするものや、超音波発信器を用いて締付工具で締付けたボルトの位置を検出し、締付け作業をデータ管理するもの(特許文献2参照)がある。 For example, one that marks the bolts that have been tightened (see Patent Document 1), one that counts the number of bolts that have been tightened, or a bolt that has been tightened with a tightening tool using an ultrasonic transmitter. Data management (see Patent Document 2).
しかし、ボルトにマーキングする方法の場合には、ボルトが締付けられたか否かをボルトを目視して確認しなければならない。また、ボルトの締め付けをデータ管理することはできない。 However, in the case of the method of marking a bolt, it must be visually confirmed whether the bolt is tightened or not. Also, data management of bolt tightening is not possible.
締付けたボルトの数をカウントする方法の場合には、同じボルトを複数回締付けた場合でも、その回数分の本数のボルトを締付けたことになってしまうという問題点がある。 In the method of counting the number of tightened bolts, there is a problem that even when the same bolt is tightened a plurality of times, the number of bolts is tightened.
超音波を用いて締付けたボルトを特定し、データ管理する方法の場合には、どのボルトを締付けたかをデータ管理できるが、超音波発信器と受信器との間に遮蔽物が存在すると、締付位置を検出しにくいという問題点がある。 In the case of a method of managing data by identifying bolts tightened using ultrasonic waves, it is possible to manage data for which bolts have been tightened, but if there is a shield between the ultrasonic transmitter and receiver, tightening is possible. There is a problem that it is difficult to detect the attachment position.
本発明は、ボルト等の締結部材の締付位置を確実に特定し、締め忘れ防止などのために締付位置を管理可能な締付工具、締付位置管理システムおよび締付位置検出方法を提供することを目的とする。 The present invention provides a tightening tool, a tightening position management system, and a tightening position detection method capable of reliably identifying the tightening position of a fastening member such as a bolt and managing the tightening position to prevent forgetting to tighten. The purpose is to do.
上記課題を解決するために、本発明に係る締付工具は、締結部材が被締結体に締付けられた締付位置を特定可能な締付工具であって、互いに直交する3軸方向における前記締付工具の加速度を検出する3軸加速度センサと、前記締付工具の回転運動を検出するジャイロセンサと、第1の締付け位置から第2の締付け位置への前記締付け工具の移動の際に前記3軸加速度センサから出力される信号に基づいて、前記第1の締付位置に対する前記第2の締付位置の位置関係を特定する演算処理を行う制御部と、を備え、前記制御部は、前記ジャイロセンサが前記締付工具の回転運動を検出した場合に、前記演算処理を前記ジャイロセンサからの信号に基づき補正する補正処理を行うことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a tightening tool according to the present invention is a tightening tool capable of specifying a tightening position where a fastening member is tightened to a body to be fastened, and is configured so as to be in the three axial directions orthogonal to each other. A triaxial acceleration sensor for detecting the acceleration of the attaching tool, a gyro sensor for detecting the rotational movement of the fastening tool, and the 3 during the movement of the fastening tool from the first fastening position to the second fastening position. A control unit that performs a calculation process that specifies a positional relationship of the second tightening position with respect to the first tightening position based on a signal output from an axial acceleration sensor, and the control unit includes: When the gyro sensor detects a rotational movement of the tightening tool, a correction process is performed to correct the calculation process based on a signal from the gyro sensor.
締結部材の締付位置を確実に特定し、締め忘れ防止などのために締付位置を管理可能な締付工具を提供することができる。 It is possible to provide a tightening tool capable of reliably specifying the tightening position of the fastening member and managing the tightening position to prevent forgetting to tighten.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本実施形態の締付位置管理システムのシステム構成図である。締付管理システムは、締付工具であるトルクレンチ1と、締付位置情報を管理する管理装置であるPC100とを備える。また、図2は、トルクレンチ1が備える各種電子機器を示すブロック図である。
FIG. 1 is a system configuration diagram of a tightening position management system according to the present embodiment. The tightening management system includes a
トルクレンチ1は、ボルト等の締結部材を被締結体(ボルト等が締結される対象物(ワーク))に対して、所定のトルクで締付けることができるトルク工具である。また、トルクレンチ1は、締結部材を締付けた位置を示す締付位置情報を、外部に無線通信により出力することができる。トルクレンチ1は、ヘッド部2と、柄部3と、グリップ部4と、ケース5と、CPU6と、メモリ8と、アンテナ10と、ストレインゲージ12と、加速度センサ14と、ジャイロセンサ16と、地磁気センサ18と、液晶表示部20と、操作キー22と、ブザー24と、LED26と、を備える。
The
ヘッド部2は、ボルト等の締結部材に嵌めるソケット(不図示)が装着される部分であり、トルクレンチ1による締付け動作の際に回転中心となる。ヘッド部2は、ソケットを取り付ける取付角2aを有する。また、ヘッド部2の取付角軸2aの反対側の面には、後述する加速度センサ14と、ジャイロセンサ16と、地磁気センサ18とが配置される。ヘッド部2の後端側は、柄部3内に差し込まれ、不図示のトグル機構により柄部3と連結される。
The
柄部3は、トルクレンチ1によりボルト等の締付部材を締め付ける際に、使用者がグリップ4を介して締め付ける力を加える中空の部材である。柄部3は、上述のトグル機構を内部に備える。
The
ここで、トグル機構は、従来トルクレンチに用いられている周知の機構であり、締付けトルクが設定トルクに達すると作動するトルクリミッタの一種である。トグル機構は、ヘッド部2の柄部3の内部に延びる前作動体としての軸部と、柄部3内に配置され、トルクを調節するためのトルク値調節用ばねにより前方に向けて付勢される後作動体としてのバネ受け部材と、前作動体と後作動体との間を連結する連結ピンなどから構成される。
Here, the toggle mechanism is a known mechanism used in a conventional torque wrench, and is a kind of torque limiter that operates when the tightening torque reaches a set torque. The toggle mechanism is arranged in the
このようなトグル機構を備えるトルクレンチ1により締結部材の締付を行うと、締め付けるトルクの上昇に伴ってヘッドに作用する反力により前作動体がトルク値調節用ばね14を連結ピンを介して付勢し、連結ピンにより後作動体が後退する。さらに後作動体が後退すると、前作動体が連結ピンを介して揺動することで、前作動体と後作動体との剛体的な連結が解除される。その際に軽い衝撃やシグナル音が発生して、作業者は締付トルクが所定の設定トルク値に達したことを認識することができる。また、トグル機構の作動は、センサによって検出される。作動を検知するセンサは、本実施形態ではリミットスイッチ13が用いられるが、ホール素子と磁石とを組み合わせたセンサなどでもよい。
When the fastening member is tightened by the
グリップ部4は、締付部材を締め付ける際に使用者が握る部材である。図1においては、握りやすいように柄部3と別体のものを示したが、柄部3の後端に一体的に形成されてもよい。
The grip part 4 is a member that the user grips when tightening the tightening member. In FIG. 1, a separate part from the
グリップ部4の後端には、調整つまみ4aが形成される。調整つまみ4aは、回転させることでトグル機構のトルク値調節用ばねをバネ受け部材に対して押し付ける力を調整することができ、トグル機構が作動するトルク値を調整することができる。トグル機構が作動するトルク値は、表示部4bに表示される目盛で確認できる。
An
ケース5は、トルクレンチ1が備えるCPU6やアンテナ10などの電子機器を収容する。また、ケース5の表面には、ストレインゲージ12からの信号に基づいて算出される、締結部材を締付けるトルク値等を表示する液晶表示部20が形成される。
The
CPU6とメモリ8は、トルクレンチ1におけるさまざまな処理を制御する制御部(プロセッサ)である。
The
CPU6は、メモリ6に記憶されている様々なプログラムを実行して、ストレインゲージ12からの信号に基づいてトルク値を算出する処理や、算出したトルク値を液晶表示部20に表示させる処理や、所定のトルク値に達したことを使用者に知らせるために、LED26を点灯(あるいは点滅)させたり、ブザー24を鳴らしたりする処理を行う。また、CPU6は、締結部材を締付けた締付トルク値をアンテナ10を介して無線通信により外部(本実施形態ではPC100)に出力する処理を制御することができる。
The
さらに、本実施形態のCPU6は、トルクレンチ1によって締付け作業を行った締付位置の検出処理を制御する。具体的には、CPU6は、トルクレンチ1を移動させた場合に、加速度センサ14と、ジャイロセンサ16と、地磁気センサ18と、から出力される信号に基づき、締付位置を特定し、その締付位置を示す締付位置情報を生成する。また、CPU6は、締付位置情報をアンテナ10を介して無線通信により外部に出力することもできる。締付位置の検出処理の詳細は後述する。
Further, the
メモリ8は、様々な情報を記憶する記憶装置であり、CPU6が制御する上述の各種処理の制御プログラムを格納する。本実施形態では、メモリ8は、トルクレンチ1の締付位置の検出処理に関するプログラムを格納する。また、メモリ8は、主記憶装置と補助記憶装置とから構成されてもよい。
The
なお、トルクレンチ1は、制御部としてASIC(Application Specific Integrated Circuit)を備え、CPU6がメモリ8に記憶されるプログラムを実行して実現される機能の一部又は全てがASICによって実現されてもよい。
The
アンテナ10は、無線通信により締付位置情報や締付トルク値などの、締付け作業に関する情報を外部に出力する。また、PC100からアンテナ110を介して送信される信号を受信することもできる。本実施形態ではアンテナ10は、Bluetooth(登録商標)モジュールを介してCPU6と接続されており、Bluetooth規格で無線通信を行う。ただし、無線通信規格はBluetoothに限定されず、他の規格でもよい。
The
ストレインゲージ12は、ヘッド部2の前作動体である軸部(または、後作動体であるバネ受け部材)に配置され、締付け作業の際に配置された部材に生じる歪みを電気信号として検出する。ストレインゲージ12からの電気信号は、アンプとA/Dコンバータを介してCPU6に入力される。CPU6は、ストレインゲージ12からの信号に基づき、トルクレンチ1によって締結部材を締付けているトルク値を算出することができる。
The
加速度センサ14は、トルクレンチ1の加速度(正確には、ヘッド部2の加速度センサ14が配置されている位置の加速度)を検出する。本実施形態の加速度センサ14は、3軸加速度センサであり、互いに直交するXYZの3軸方向の加速度を検出することができる。ここで、3軸方向とは、たとえば、図1に示すように、Z軸が取付角軸2aと同軸であり、Y軸が柄部3が延びる方向であり、X軸が図1の紙面奥方向であり、以下、ジャイロセンサ16と地磁気センサ18の3軸方向も同様である。なお、3軸方向の原点は、実際には各センサの配置位置となる。CPU6は、加速度センサ14によって検出された3軸方向の加速度情報に基づき(加速度の2階積分により)加速度の計測を開始する基点位置から任意の位置に達するトルクレンチ1の移動後の位置を算出することができる。加速度センサ14は、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技術により作成されるものであることが好ましい。MEMSデバイスであれば、小型でヘッド部2への配置が容易であるためである。加速度センサ14の方式は、ピエゾ抵抗効果を利用したピエゾ抵抗型、静電容量の変化を利用した静電容量型、圧電効果を利用した圧電型のいずれでもよい。
The
ジャイロセンサ16は、トルクレンチ1の角速度(同様に、正確にはヘッド部2のジャイロセンサ16が配置されている位置の角速度)を検出する。ジャイロセンサ16は、振動式、光学式、機械式などのジャイロセンサを用いることができるが、小型でヘッド部2への配置が容易であるので、MEMSによる振動式ジャイロセンサが好ましい。CPU6は、ジャイロセンサ16からの信号に基づきトルクレンチ1のヘッド部2のたとえば、X軸廻りの回転運動の有無を判断し、加速度センサ14からの信号に基づいて移動距離およびその移動方向を算出する演算処理を補正する。ここで、図3には、X軸廻りでトルクレンチ1を角度θだけ傾けた状態を示す。なお、ヘッド部2の回転運動は、締結部材の締付時のZ軸廻りの回転のみならず、トルクレンチ1の使用時に生じるヘッド部2の姿勢の変化など様々な回転の動きを含む。たとえば、トルクレンチ1をX軸廻りに回転(回転角θ)させると、加速度センサ14の検知軸Zが鉛直線Z’に対して傾き、その分加速度センサ14の位置がずれる。ここで、回転角θをジャイロセンサ16によって検知することにより、加速度センサ14にの信号に基づく演算処理を補正することができる。また、トルクレンチ1を水平面内から垂直面内へ向きを変えて締付けを行う場合にも、ジャイロセンサ16によってトルクレンチ1の姿勢の変化を検知して、加速度センサ14による演算処理を補正することができる。
The
地磁気センサ18は、地磁気を検出して方位を検出することができるセンサである。本実施形態の地磁気センサ18は、互いに直交する3軸方向の地磁気を検出する3軸地磁気センサである。本実施形態ではその地磁気センサ18の機能を利用して、トルクレンチ1の(ヘッド部2の)姿勢の変化を検出する。CPU6は、地磁気センサ18によってヘッド部2が姿勢が変化する動きが検出された場合に、加速度センサ14からの信号に基づいて移動距離およびその移動方向を算出する演算処理を補正する。
The
なお、加速度センサ14と、ジャイロセンサ16と、地磁気センサ18は、ヘッド部2aの上面であって、トルクレンチ1の回転中心上(つまり、取付角軸2aと同軸上)に積層して配置される。トルクレンチ1により締結部材を締付けた場合、トルクレンチ1の回転中心の位置が、締付けられた締結部材の位置と一致するからであり、回転中心上に積層して配置されることで正確に締付位置を特定できる。なお、加速度センサ14、ジャイロセンサ16、地磁気センサ18を配置する順番は図1に示す順番(つまり、ヘッド部2表面側から加速度センサ14、ジャイロセンサ16、地磁気センサ18の順)に限定されないが、地磁気センサ18は被締結体など鉄系金属の影響を受けやすいので、地磁気センサ18はトルクレンチ1のヘッド部2から一番離れた箇所に配置することが好ましい。
The
また、本実施形態においては、位置情報検出用のセンサとして、加速度センサ14と、ジャイロセンサ16と、地磁気センサ18の3つのセンサを備えるものとして説明したが、これに限られない。トルクレンチ1は、位置情報検出用のセンサとして、少なくとも、加速度センサ14と、ジャイロセンサ16と、を備えればよい。加速度センサ14と、ジャイロセンサ16とを備えれば、十分に正確に締付位置を特定することができる。ただし、地磁気センサ18も備えることでさらに正確に締付位置を特定できるので、たとえば締結部材同士の距離が非常に近い場合など、より高い精度で位置を識別する必要がある場合には、地磁気センサ18も備えることが好ましい。
In the present embodiment, the position information detection sensor has been described as including three sensors, that is, the
液晶表示部20は、ストレインゲージ12からの電気信号に基づいて算出される締付トルク値を表示する。また、液晶表示部20は、各種設定などを行う際にその設定画面を表示したり、さまざまな通知を表示する。
The liquid
操作キー22は、電源のオンオフや、各種設定などを行うための入力手段である。
The
ブザー24と、LED26は、使用者に対する報知手段である。ブザー24は音で、LED26は点滅や点灯などの発光により、それぞれ使用者に様々な状況を報知する。ブザー24およびLED26は、たとえば、締付トルク値が予め設定されたトルク値に達したことを知らせたり、所定の本数の締結部材の締付作業が完了したことを知らせたりするために用いられる。
The
以上が、本実施形態のトルクレンチ1の構成である。なお、トルクレンチ1は、バッテリによって電力が供給される。また、PC100との通信は、作業のしやすさなどから無線通信が好ましいが、有線通信であってもよい。
The above is the configuration of the
次に、PC100の構成を説明する。PC100は、トルクレンチ1から出力された締付位置情報を無線通信により取得し、取得した締付位置情報を管理する装置である。また、トルクレンチ1が締付位置情報と合せてその締付けられた締付部材の締付トルク値も送信する場合には、PC100は、締付ルク値も管理する。さらに、PC100は、たとえば、取得した締付位置情報に基づいて、締付けなければならない位置の締付部材が締付けられているか否かの判定を行ってもよいし、その判定結果をトルクレンチ1に出力してもよい。
Next, the configuration of the
PC100は、CPU102と、メモリ104と、補助記憶装置106と、アンテナ110などを備える。なお、PC100は、締付位置情報などの締付け作業に関する情報を管理する管理プログラムを実行することによりデータ管理が可能な汎用のパーソナルコンピュータを用いることができるが、締付作業に関する情報の管理に専用の管理装置を用いてもよい。
The
まず、CPU102とメモリ104は、PC100におけるさまざまな処理を制御するプロセッサである。
First, the
CPU6は、メモリ104に記憶されている様々なプログラムを実行して、締付位置情報などの情報をアンテナ110を介して受信する処理、受信した情報を管理する処理などの様々な処理を行う。また、CPU100は、トルクレンチ1における情報処理の一部を行うことができ、たとえば締付位置情報を受信して、その情報に基づき締結部材の締付け作業が適正な位置において行われているか否かの判定処理を行ってもよいし、判定処理の結果をアンテナ110を介してトルクレンチ1に送信してもよい。
The
メモリ104は、様々な情報を記憶する記憶装置であり、CPU102が制御する上述の各種処理の制御プログラムや、PC100のOSなどを格納する。
The
補助記憶装置106は、締付位置情報などの締付け作業に関する情報を管理するデータベースを記憶する。その他、各種アプリケーションプログラムを記憶する。また、上述の制御プログラムを記憶してもよい。補助記憶装置106は、ハードディスクドライブやSSD(Solid State Drive)などである。
The
アンテナ110は、トルクレンチ1との間で無線通信により電波の送受信を行う。本実施形態では、アンテナ110は、Bluetooth規格で無線通信を行う。
The
以上が、本実施形態の管理装置であるPC100の構成である。
The above is the configuration of the
次に、本実施形態のトルクレンチ1が、締付位置を特定し、締付位置情報を生成する方法を説明する。図4は、トルクレンチ1の締付位置情報を生成する機能を示す機能ブロック図である。図4に示す機能は、CPU6がメモリ8に記憶された締付位置の検出処理に関するプログラムを実行することにより実現される機能である。
Next, a description will be given of a method in which the
トルクレンチ1は、締付本数設定部200と、トルク値算出部202と、登録部204と、締付位置演算部206と、補正部208と、位置判定部210と、締付本数カウント部212と、通知制御部214と、送受信制御部216と、を備える。
The
締付本数設定部200は、操作キー22からの入力等に基づいて、締付け作業において一つの被締結体に対して締付ける必要のある締結部材の締付本数N1を設定する。たとえば、締付本数N1が10本と入力された場合には、異なる位置の10本の締結部材の締付作業が完了することで、1つの被締結体に対する締付け作業が完了する。
トルク値算出部202は、ストレインゲージ12からの電気信号に基づいて、トルクレンチ1によって締結部材が締付けられているトルク値を算出する。また、トグル機構が作動してリミットスイッチ13がONになった場合に、リミットスイッチ13が作動するまでに検出された最大のトルク値を、その締付け作業における締付トルク値として決定する。
The torque
登録部204は、トルクレンチ1の締付け作業が行われた位置を示す締付位置情報をメモリ8の所定の記憶領域に登録する。また、登録部204は、締付トルク値を締付位置情報と対応付けてメモリ8の所定の記憶領域に登録する。締付位置情報と締付トルク値とが対応付けられることで、その対応付けられた情報をデータベース化されれば、どの締結部材がいくつのトルク値で締付けられたのかをデータ管理できる。
The
締付位置演算部206は、加速度センサ14からの信号に基づき、トルクレンチ1によって締付けが行われた締付位置を算出し、締付位置を示す締付位置情報を生成する。具体的には、締付位置演算部206は、締付けが完了した締結部材(第1の締結部材)から次に締付ける締結部材(第2の締結部材)にヘッド部2を移動させる際に加速度センサ14によって検出される加速度データを2階積分し、移動した方向と距離を求める。算出された移動方向と移動距離から、前の締結部材に対する次の締結部材の位置関係が特定される。この際、締付本数設定部200によって設定された締付本数分の締結部材のうち、1本目に締付を行った締結部材の締付位置をXYZ座標空間における原点(0,0,0)(基準位置)とする。そして、移動先の締結部材とその直前に締付けた締結部材との相対的な位置関係から、各締結部材のXYZ座標空間における座標を特定して、締付位置を特定する。
The tightening
なお、任意の位置を基準位置として設定して、その基準位置を原点とする座標空間において締結部材の締付位置を特定することももちろん可能であるが、1本目の締結部材の締付位置を原点に設定することで基準位置の設定と1本目の締付部材の締付位置の特定とが一度にできるという効果が得られる。また、締付位置の演算処理回数も1回分少ないので、位置検出の誤差もより小さくなる。従って、作業効率および位置検出精度の観点から1本目の締付位置を原点とすることが好ましい。 Of course, it is possible to set an arbitrary position as the reference position and specify the fastening position of the fastening member in the coordinate space with the reference position as the origin. By setting the origin, the effect of setting the reference position and specifying the tightening position of the first tightening member at a time can be obtained. Further, since the number of times of calculation processing of the tightening position is reduced by one, the error in position detection is further reduced. Therefore, it is preferable that the first tightening position is the origin from the viewpoint of work efficiency and position detection accuracy.
補正部208は、加速度センサ14からの信号に基づいて締付位置を演算する処理を補正する。具体的には、まずジャイロセンサ16がヘッド部2が回転する動きを検出した場合に、補正部208は、ジャイロセンサ16が回転を検出している期間における加速度センサ14からの信号をキャンセルする補正処理を行う。つまり、回転が検出されている間は、加速度が検出されても、その加速度の信号を除外し、ヘッド部2が移動していないものとなるように処理する。これは、たとえば、ヘッド部2が移動しておらず、その場でヘッド部2の姿勢が変化して回転運動しているだけであっても、その回転運動によって加速度が検出されてしまい、移動しているものとして演算処理されてしまうためである。回転運動が検出されている間の加速度センサ14からの信号がキャンセルされることで、移動している場合の加速度のみに基づき移動距離や方向が演算され、より正確に締付位置を特定することができる。
The
さらに補正部208は、トルクレンチ1が地磁気センサ18を備える場合には、地磁気センサ18からの信号に基づいて、締付位置演算部206の演算を補正する。具体的には、地磁気センサ18は、地磁気に対する方位を検出できるのでヘッド部2の地磁気対する向きの変化を検出できる。そのため、補正部208は、地磁気センサ18によってヘッド部2の向きの変化が検出されている間における加速度センサ14からの信号をキャンセルする補正処理を行う。
Further, when the
位置判定部210は、締付けられた締結部材の締付位置がそれまでに締付けられた締結部材の締付位置と重複しているか否かを判定する。具体的には、位置判定部210は、締付位置演算部206によって算出された締付位置と、それまでに締付けが完了している締結部材の締付位置とを比較して、同じ位置の締付部材が存在するか否かを判定する。なお、締付位置を示す締付位置情報は、メモリ8の所定の記憶領域に記憶されており、位置判定部210はメモリ8に格納されている締付位置情報に基づいて判定する。
The
締付本数カウント部212は、トルクレンチ1において締付けた締結部材の本数をカウントする。締付が完了する度に、締付けなければならない残本数Nを算出する。残本数Nは、締付本数設定部200によって設定された締付本数N1から適正に締付けられた締結部材の本数を差し引いた本数である。本実施形態では、締付位置演算部206によって締付けられた位置が特定されると、その位置が、それまでに締付けられた締結部材の位置と異なる位置であると位置判定部210によって判定された場合にのみ、締付本数カウント部212が残本数を1差し引く。そして、差し引いた結果残本数が0になれば、その被締結体の締付け作業は完了である。残本数が1以上であれば、残っている締結部材の締付け作業が続行される。
The tightening
通知制御部214は、ブザー24やLED26や液晶表示部20によって、使用者に様々な通知を行わせる。たとえば、通知制御部214は、位置判定部210によって締付位置が重複していると判定された場合に、ブザー24にエラー音を出させたり、LED26を点滅させる等して、重複して締付されたことを通知する。また、残本数Nが0となり、締付が完了した場合に、通知制御部214はブザー24などでその旨を通知する。そのほか、通知制御部214は、締付けているトルク値が設定トルク値に達したことを通知することもできる。
The
送受信制御部216は、アンテナ10を介して無線通信により情報を出力したり、受信したりする処理を制御する。本実施形態では、設定された締付本数分の締付が完了した場合に、各締結部材の締付位置情報やその締付トルク値などの情報を送信する処理を制御する。
The transmission / reception control unit 216 controls processing for outputting and receiving information by wireless communication via the
以上が、本実施形態のトルクレンチ1の機能ブロックである。なお、トルク値を測定する機能が必要がなければ、トルク値算出部202はなくてよい。
The above is the functional block of the
ここで、以上の機能により締付位置を特定する処理の具体例を図面に基づき説明する。図5は、A〜Fの6箇所の締付位置に締結部材であるボルトが締付けられた被締結体である。なお、理解を容易にするために、図5の被締結体は、6つの締結部材の締付位置がXY平面上に存在するものを例示して説明する。6つの締結部材のZ座標は全て0である。 Here, a specific example of the process of specifying the tightening position by the above function will be described with reference to the drawings. FIG. 5 shows a fastened body in which bolts as fastening members are fastened at six fastening positions A to F. In addition, in order to make an understanding easy, the to-be-fastened body of FIG. 5 demonstrates and demonstrates what the fastening position of six fastening members exists on XY plane. The Z coordinates of the six fastening members are all zero.
まず、使用者が1本目に締付け作業を開始した締結部材をXY平面での原点(0,0)として設定する。図5ではボルトAの締付位置が原点である。そして、Aの締付位置で締付が完了した後、Bの位置の締結部材を締付けるためにトルクレンチ1をBの位置に移動させた場合、加速度センサ14によって加速度が検出される。締付位置演算部206は、加速度センサ14からの信号に基づき移動距離や移動方向を演算する。さらにこのとき、補正部208によって締付位置演算部206における締付位置の演算処理が補正される。以上の処理によりBの位置が正確に特定される。図5では、Bは、Aの(0,0)の位置に対して、(10,0)の位置であるとして示している。さらに、次にBからCの位置にトルクレンチ1を移動させた場合には、締付位置演算部206が、CがBに対してどの方向にどれだけの距離離れているかを、加速度センサ14による信号と補正部208からの補正処理によって求める。図5の場合は、CはBに対してX軸方向に10離れた位置にあることが演算により求められる。従って、締付位置演算部206によりCの位置は(20,0)として特定される。
First, the fastening member that has started the first tightening operation by the user is set as the origin (0, 0) on the XY plane. In FIG. 5, the tightening position of the bolt A is the origin. Then, after the tightening is completed at the A tightening position, when the
さらに、たとえばCの後、Cの左上のEに移動して締付けた場合には、EはCに対して、X軸方向に−10、Y軸方向に+10移動した位置にあるので、座標平面では(10,10)として特定される。以上のような方法で、A〜Fの6箇所の締付位置がXY(Z)座標上で特定される。図5に示すように、特定された締付位置が全て異なる場合には、重複して締付が行われていないので、位置判定部210は、設定された締付本数分の締結部材が適正に締付けられたと判定する。
Further, for example, after C, when moving and tightening to E at the upper left of C, E is at a position moved by -10 in the X-axis direction and +10 in the Y-axis direction with respect to C. Then, it is specified as (10, 10). With the method as described above, the six tightening positions A to F are specified on the XY (Z) coordinates. As shown in FIG. 5, when all the specified tightening positions are different, since the overlapping tightening is not performed, the
一方、たとえば、B(10,0)の位置で締付けられた後、締付位置演算部206によって次の締付位置も(10,0)であると算出された場合には、位置判定部210は締付位置が重複していると判定し、通知制御部214が適正に締付が行われていないことを使用者に通知する。
On the other hand, for example, when the tightening
なお、加速度センサ14は3軸加速度センサであるので、Z軸方向の移動も検出することができる。従って、締付位置が同一平面上になくても、締付位置演算部206は締付位置を特定し、位置判定部210はZ座標も含めて締付位置が重複しているか否かを判定することができる。
Note that since the
なお、上述の座標は実際の距離に対応する値であってもよいし、距離を適当な数値に換算した数値であってもよい。座標が実際のcm単位での数値である場合には、たとえば上述の例であれば、B(10,0)は、A(0,0)からX軸方向に10cm離れた位置となる。 The coordinates described above may be values corresponding to actual distances, or may be numerical values obtained by converting the distances into appropriate numerical values. In the case where the coordinates are numerical values in actual cm units, for example, in the above example, B (10,0) is located 10 cm away from A (0,0) in the X-axis direction.
また、上述の通り、本実施形態では1本目の締結部材の締付位置を Further, as described above, in this embodiment, the tightening position of the first fastening member is set.
次に、本実施形態の締付位置の検出処理の流れを説明する。図6は、本実施形態のトルクレンチ1において締付け作業を行った場合の処理の流れを示すフローチャートである。
Next, the flow of the tightening position detection process of this embodiment will be described. FIG. 6 is a flowchart showing a flow of processing when a tightening operation is performed in the
まず、使用者が電源をONにし(Step101)、操作キー22の入力に基づき締付本数設定部200が締付本数N1を設定し、メモリ8に登録する(Step102)。上述の図5の例であれば、N1=6と設定される。
First, the user has the power ON (Step 101), tightening
次に、使用者が1本目の締結部材の締付けを開始すると、トルク値算出部202がストレインゲージ12からの入力信号に基づき、締付け作業中に締結部材が締付けられているトルク値を演算する(Step103)。
Next, when the user starts tightening the first fastening member, the torque
次に、締付トルクが設定トルク値に達するとトグル機構が作動して、リミットスイッチ13がONとなったことがCPU6によって検出される(Step104)。
Next, when the tightening torque reaches the set torque value, the toggle mechanism is activated and the
リミットスイッチ13がONとなって1本目の締付が完了した後、使用者がトルクレンチ1を2本目の締結部材の締付位置に移動させると、締付位置演算部206が加速度センサ14からの信号に基づき、2本目の締結部材の締付位置を演算して特定する(Step105)。この際、ジャイロセンサ16からの信号と、地磁気センサ16を備える場合には地磁気センサ16からの信号とに基づき、補正部208が締付位置演算部206による締付位置情報の演算処理を補正する。
After the
次に、2本目の締結部材に対する締付けが開始されて、トルク値算出部202が同様にトルク値を演算する(Step106)。
Next, tightening of the second fastening member is started, and the torque
次に、締結部材の締付トルクが設定トルク値に達してリミットスイッチ13がONになったことがCPU6によって検出されると(Step107)、登録部204は締付位置演算部206によってStep105での処理で特定された締付位置をメモリ8の所定の記憶領域に登録する(Step108)。なお、登録部204は、リミットスイッチ13がONになるまでに測定された最大のトルク値をその締結部材の締付けトルク値として、締付位置情報と対応付けてメモリ8に登録することができる。
Next, when it is detected by the
次に、位置判定部210は、登録部204がStep108において登録した締付位置が、それまでにメモリ8に登録されている他の締付位置情報の締付位置と重複しているか否かを判定する(Step109)。
Next, the
締付位置が重複していないと判定された場合には(Step109のNo)、締付本数カウント部212が、残本数Nから1を差し引く(Step110)。締付が完了した締結部材が2本目の締結部材であれば、図5の例の場合、減算する前の残本数はN=N1=6であるので、1減算することで、残本数N=6−1=5となる。
When it is determined that the tightening positions do not overlap (No in Step 109), the tightening
次に、締付本数カウント部212が、残本数Nが0であるか否かを判定する(Step111)。残本数が0である場合には(Step111のYes)、その被締結体に対する締付作業が完了したことになるので、通知制御部214はブザー24などに締付が完了した旨を通知させる(Step112)。
Next, the tightening
一方、残本数Nが0ではない(つまり、1以上である)場合には(Step111のNo)、まだ締付け作業が続くので、Step105に戻って処理を繰り返す。 On the other hand, if the remaining number N is not 0 (that is, 1 or more) (No in Step 111), the tightening operation is still continued, so the process returns to Step 105 and the process is repeated.
また、締付位置が重複していると判定された場合には(Step109のYes)、通知制御部214が締付位置が重複している旨をブザー24などによって通知させ(Step113)、処理を終了する。
Further, when it is determined that the tightening positions are overlapped (Yes in Step 109), the
以上が、本実施形態のトルクレンチ1を用いて締付け作業が行われた場合の処理の流れである。なお、Step111においてYesであった場合に、送受信制御部216が締付本数分の締付位置情報を無線通信によってPC100に送信してもよい。PC100は、締付位置情報を受信した場合に、所定のデータベースに締付位置情報を登録することで、締付け作業の状況をデータベース化でき、締付け作業を簡単に管理できるようになる。締付位置情報と締付トルク値とが対応付けられている場合には、締付位置と締付トルク値とを対応付けてデータベース化できる。また、トルクレンチ1からPC100に締付位置情報を送信する処理は、1つの被締結体に対する締付け作業が完了する度に行う方法に限定されず、複数の被締結体への締付け作業が完了した際にまとめて送信されてもよい。
The above is the process flow when the tightening operation is performed using the
以上説明した本実施形態のトルクレンチ1およびトルクレンチ1を用いた締付位置管理システムによれば、締結部材が締付けられた締付位置を正確に特定することができる。締付位置が正確に特定されることで、同じ締結部材が重複して締付けられるなどの締付け作業の重複を確実に防ぐことができる。また、正確に特定された締付位置情報と締付トルクとが対応付けられて管理されれば、各締結部材の締付トルク値をいつでも確認することができる。
According to the
なお、本実施形態においては、図4に示した機能は全てトルクレンチ1が備えるとして説明したがこれに限られない。トルクレンチ1の機能の一部をPC100が備えてもよい。図4の機能のうち、トルクレンチ1は、加速度センサ14やジャイロセンサ16や地磁気センサ18からの信号を処理する機能(締付位置演算部206や補正部208)や、ストレインゲージ12からの信号を処理する機能(トルク値算出部202)や、無線通信に必要な送受信制御部216などの機能を備えるだけでもよい。そして、残りの位置判定部210や締付本数カウント部212などの機能はPC100が備えてもよい。この場合は、必要な情報をトルクレンチ1からPC100に送信しておき、その情報に基づきStep109やStep111の処理をPC100が行えばよい。そしてPC100での判定結果を無線通信によりトルクレンチ1に送信し、トルクレンチ1の通知制御部214が判定結果に応じた通知処理を行えばよい。
In the present embodiment, the functions shown in FIG. 4 are all described as being provided in the
さらに、トルクレンチ1は、通信を制御する送受信制御部216や通知制御部214などだけを備えて、加速度センサ14などの各種センサからの信号処理は、全てPC100側で行われるようにしてもよい。締付位置の演算処理など処理負荷の大きい処理をPC100側で行えば、トルクレンチ1のバッテリ駆動時間を長くすることができる。
Further, the
また、本実施形態では、締付工具としてトルクレンチを例示したが、締付工具としては所定のトルクでの締付が可能なトルク工具に限られず、ねじ部材を締付可能な締付工具であればどのような工具であっても本発明の適用が可能である。 In this embodiment, a torque wrench is exemplified as the tightening tool. However, the tightening tool is not limited to a torque tool capable of tightening with a predetermined torque, and is a tightening tool capable of tightening a screw member. The present invention can be applied to any tool.
本発明を特定の態様により詳細に説明したが、本発明の精神および範囲を逸脱しないかぎり、様々な変更および改質がなされ得ることは、当業者には自明であろう。 Although the present invention has been described in detail according to particular embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the invention.
1 トルクレンチ
2 ヘッド部
6 CPU
8 メモリ
10 アンテナ
14 加速度センサ
16 ジャイロセンサ
18 地磁気センサ
100 PC
110 アンテナ
1
8
110 Antenna
Claims (10)
互いに直交する3軸方向における前記締付工具の加速度を検出する3軸加速度センサと、
前記締付工具の回転運動を検出するジャイロセンサと、
第1の締付け位置から第2の締付け位置への前記締付工具の移動の際に前記3軸加速度センサから出力される信号に基づいて、前記第1の締付位置に対する前記第2の締付位置の位置関係を特定する演算処理を行う制御部と、を備え、
前記制御部は、前記ジャイロセンサが前記締付工具の回転運動を検出した場合に、前記演算処理を前記ジャイロセンサからの信号に基づき補正する補正処理を行うことを特徴とする締付工具。 A fastening tool capable of specifying a fastening position where a fastening member is fastened to a body to be fastened,
A triaxial acceleration sensor for detecting the acceleration of the tightening tool in the triaxial directions orthogonal to each other;
A gyro sensor for detecting the rotational movement of the tightening tool;
The second tightening with respect to the first tightening position based on a signal output from the three-axis acceleration sensor when the tightening tool moves from the first tightening position to the second tightening position. A control unit that performs arithmetic processing to identify the positional relationship of the positions,
The said control part performs the correction process which correct | amends the said calculation process based on the signal from the said gyro sensor, when the said gyro sensor detects the rotational motion of the said clamping tool, The clamping tool characterized by the above-mentioned.
前記制御部は、前記締付工具の向きが変化したことにより前記3軸地磁気センサから信号が出力された場合に、前記演算処理を前記3軸地磁気センサからの信号に基づき補正することを特徴とする請求項1から3のいずれか1つに記載の締付工具。 A triaxial geomagnetic sensor for detecting geomagnetism in three axial directions orthogonal to each other;
The control unit corrects the arithmetic processing based on a signal from the triaxial geomagnetic sensor when a signal is output from the triaxial geomagnetic sensor due to a change in direction of the tightening tool. The fastening tool according to any one of claims 1 to 3.
前記締付工具において特定された締付位置を示す締付位置情報を前記締付工具から取得し、取得した前記締付位置情報を管理する管理装置と、
を備えることを特徴とする締付位置管理システム。 A tightening tool according to any one of claims 1 to 5,
A management device that acquires tightening position information indicating the tightening position specified in the tightening tool from the tightening tool, and manages the acquired tightening position information;
A tightening position management system comprising:
第1の締付け位置から第2の締付け位置への前記締付工具の移動の際に前記3軸加速度センサから出力される信号に基づいて、前記第1の締付位置に対する前記第2の締付位置の位置関係を特定する演算処理の際に、前記ジャイロセンサが前記締付工具の回転運動を検出した場合に、前記ジャイロセンサからの信号に基づき前記演算処理を補正して、前記第1の締付位置に対する前記第2の締付位置の位置関係を特定することを特徴とする締付位置検出方法。 A fastening tool capable of specifying a fastening position at which a fastening member is fastened to a body to be fastened, a triaxial acceleration sensor for detecting acceleration of the fastening tool in three axial directions orthogonal to each other, and the fastening tool A clamping position detection method in a clamping tool comprising a gyro sensor for detecting rotational movement,
The second tightening with respect to the first tightening position based on a signal output from the three-axis acceleration sensor when the tightening tool moves from the first tightening position to the second tightening position. When the gyro sensor detects a rotational movement of the tightening tool during the calculation process for specifying the positional relationship of the positions, the calculation process is corrected based on a signal from the gyro sensor, and the first process is performed. A tightening position detecting method characterized by specifying a positional relationship of the second tightening position with respect to the tightening position.
10. The tightening position according to claim 9, wherein it is determined whether or not the tightening position specified with respect to the reference position overlaps with the tightening position already specified with respect to the reference position. Attached position detection method.
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