JP2666896B2 - Control and monitoring device for tightening tools - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、トルクセンサを有するトルクレンチなどの
締付工具とこの締付工具の駆動を上記トルクセンサから
の出力信号に基づいて制御する制御装置からなる締付工
具の制御・監視装置に関する。 〈従来の技術〉 従来、例えばトルクレンチによるボルトの締め付け
は、トルクレンチのトルク制御器に予め適正締付トルク
値を設定しておき、駆動に伴ってトルクセンサから入力
される検出信号が上記適正締付トルク値に達したとき、
トルク制御器でトルクレンチの駆動を停止させて行なっ
ている。 〈発明が解決しようとする問題点〉 ところが、上記従来のトルクレンチによるボルトの締
め付けでは、作業者がボルトの種別や締結個所に応じた
最適の締付トルク値を一覧表等で確認し、これをトルク
制御器にその都度設定せねばならぬため、自動車組立て
ラインのように多種のボルトを多数個所に迅速に締結す
る必要がある場合、作業が煩雑化して作業者に大きな負
担がかかるうえ、設定ミスによる締付不良が発生しても
これを発見できないという欠点がある。また、上記従来
のトルクレンチは、締付本数あるいは締付回数をカウン
トする手段を持たぬため、締め忘れが生じた場合や消耗
部品の取替時期になった場合、これを確認することがで
きないという欠点がある。さらに、上記トルクレンチと
トルク制御器は一組で組毎に別個独立に使用されるた
め、故障や異常が発生した場合、他の組で直ちに代替す
ることができず、上記自動車組立てライン等の流れを止
めてしまうという欠点がある。 そこで、本発明の目的は、ボルト等の締付不良と締付
工具自体の異常を確実に発見でき、締め忘れや消耗品の
取替時期を確実にチェックでき、締付工具に故障等が生
じたとき直ちに他の締付工具と代替できる締付工具の制
御・監視装置を提供することである。 〈問題点を解決するための手段〉 上記目的を達成するため、特許請求の範囲第１項の発
明の締付工具の制御・監視装置は、トルクセンサを有す
る締付工具とこの締付工具を駆動を上記トルクセンサか
らの出力信号に基づいて制御する制御装置からなる締付
工具の制御・監視装置であって、上記制御装置は、上記
トルクセンサからの出力信号に基づいて締付工具の締付
トルクが予め設定された適正締付トルク範囲内にあるか
否かを判別する異常判別手段と、上記異常判別手段の判
別結果が出力されるたびにあるいは所定の締付時間が経
過するたびに、被締付物毎の締付本数と締付時間とをカ
ウントすると共に上記締付工具の使用開始からの総締付
本数をカウントするカウント手段と、このカウント手段
でカウントされた上記締付時間が予め設定された設定締
付本数に基づく所定時間内であって、かつ、上記カウン
ト手段でカウントされた上記締付本数が上記設定締付本
数に達したか否かを判別する予告判別手段と、上記カウ
ント手段でカウントされた上記総締付本数が予め設定さ
れた限界締付本数に達したか否かを判別する限界判別手
段と、上記締付工具の実測トルク値と上記トルクセンサ
からの出力信号が表わす締付トルク値との誤差を調整す
る誤差調整手段と、上記締付工具の駆動力を着座前と着
座後で変更する駆動力変更手段とを備えたことを特徴と
する。 また、特許請求の範囲第２項の発明の締付工具の制御
・監視装置は、上記制御装置からなる締付け系を少なく
とも２系統設け、上記異常判別手段，上記予告判別手
段，上記限界判別手段からの信号に基づいて上記締付け
系を自動的に切り換えて作動できるようにしたことを特
徴とする。 〈実施例〉 以下、本発明を図示の実施例により詳細に説明する。 第１図は、締付工具とこの締付工具の駆動を制御する
制御装置からなる締付け系を２つ備えた本発明の締付工
具の制御・監視装置の概略図である。 第１図において、1,1′は出力軸のトルクを検出する
図示しないトルクセンサを有するトルクレンチ、２はこ
のトルクレンチ1,1′の動力源であるエアタンク、３は
このエアタンク２からの空気圧を調整するレギュレー
タ、4,5はこのレギュレータ３と上記トルクレンチ１間
に互いに並列に設けられ、締付開始時および着座時に小
流量のエアを切換供給する流量調節弁６付の電磁弁およ
びボルト着座時から大流量のエアを切換供給する電磁
弁、４′,5′は上記レギュレータ３と上記トルクレンチ
１′間に同様に設けた流量調節弁６′付の電磁弁および
電磁弁である。 また、８は後述する異常判別手段，カウント手段，予
告判別手段、限界判別手段を備え、上記トルクレンチ１
のトルクセンサからの入力信号S₀に基づいて所定の演算
を行ない、トルク判定信号S₁,トルクデータ信号S₂,自己
診断判定信号S₃を出力するとともに、上記電磁弁4,5を
切換作動させる制御信号C₁,C₂を出力するトルクコント
ローラ、８′は同様の手段を備え、入力信号S₀′に基づ
き所定の演算を行ない、同様の信号S₁′,S₂′,S₃′を出
力し、制御信号C₁′,C₂′で上記トルクレンチ１′の駆
動を制御するトルクコントローラ、９は上記トルクレン
チ1,1′の出力軸と嵌合するトーションバーのテスタ部9
aを有し、トルクレンチの締付トルクが所定の適正範囲
内にあるか否かおよびそれ自身の異常の有無を判別し、
トルク判定信号S₄および自己診断判定信号S₅を出力する
トルクテスタである。 さらに、10は上記トルクコントローラ8,8′およびト
ルクテスタ９からの出力信号S₁〜S₃,S₁′〜S₃′,S₄′,S
₅′を受けて、トルクレンチ1,電磁弁4,5,トルクコント
ローラ８からなる締付け系およびトルクレンチ１′，電
磁弁４′,5′，トルクコントローラ８′からなる締付け
系のいずれかに異常があるか否かを判別し、異常がある
場合、正常な他方の締付け系に作動を切換える起動信号
D,D′を出力するCPU,11はディスプレイ12,キーボード1
3,メモリ14等を備え、上記CPU10を介してトルク判定信
号S₁,トルクデータ信号S₂およびトルクコントローラ8,
8′に入力すべき設定値データ信号S_b等をやりとりし、
システム全体を制御するコンピュータである。 上記トルクレンチ1,1′は、エアタンク２からの圧縮
空気で回転せしめられるエアモータによって油圧パルス
発生部を駆動し、この駆動力を遊星歯車減速機構を介し
て出力軸に伝えるようになっており、この出力軸の反力
を歪ゲージからなるトルクセンサで検出して、トルク信
号として信号線15,15′を介してトルクコントローラ8,
8′に出力する。上記トルクコントローラ8,8′，トルク
テスタ9,CPU10は、図示しないケースに一体にまとめら
れ、各ブロック相互およびCPU10とコンピュータ11はケ
ーブルで夫々接続される。上記締付工具の制御・監視装
置は、自動車組立てラインにおける一連のボルト等の締
付け作業に用いられるものであり、コンピュータ11に
は、締付トルクデータや判別結果がどの車体フレームに
属するかを車体フレームに付されたバーコードに基づき
入力するためのバーコードリーダ（図示せず）が設けら
れている。 第２図は、上記CPU10の正面図である。CPU10の前面パ
ネル21には、電源スイツチ22と、トルクコントローラ8,
8′の作動を切換える切換スイッチ23と、入力される自
己診断判定信号S₃,S₃′,S₅に基づきトルクコントローラ
8,8′およびトルクテスタ９の正常（OK），異常（NG）
ならびにトルクコントローラの動作可能状態を夫々表示
するランプ24,24,…を設けている。上記切換スイッチ23
は、オートモードＡで前述の異常あるトルクコントロー
ラ側から正常なトルクコントローラ側への作動切換えを
自動的に行ない、マニュアルモードMIで一方のトルクコ
ントローラ８を、マニュアルモードM IIで他方のトルク
コントローラ８′を夫々作動させるようになっている。 第３図は、上記トルクコントローラ８の正面図であ
る。トルクコントローラ８の前面パネル25には、上部
に、トルクレンチ１から入力されるトルク信号S₀に基づ
き締付トルク値を表示する表示器26とカウントされた締
付本数Ｎ（第４図参照）を表示する表示器27を、中央部
に、締付トルク値が設定締付け時間ｔ^＊（第４図参照）
内に設定下限値Fl（第４図参照）と設定上限値Fu間に来
たか（OK）否か（＋NG:上限値を超える、−NG:下限値未
満）を表示するランプ28および設定カウント時間Ｔ
^＊（第４図参照）内に設定カウント数N₁のOKが来たか
（OK）否か（NG）を表示するランプ29を、下部に、種々
の設定値を設定するための一連のデジタルスイッチを夫
々設けている。これらのデジタルスイッチは、左から順
に、上記設定上限値用の上限トルクスイッチ30、設定標
準値用の標準トルクスイッチ31、上記設定下限値用の下
限トルクスイッチ32、着座トルクをセットする着座トル
クスイッチ33、上記設定締付け時間をセットする時間ス
イッチ34、設定カウント数N₁をセットするカウント数ス
イッチ35、上記設定カウント時間をセットするカウント
時間スイッチ36、カジリトルクをセットするカジリトル
クスイッチ37、カジリ発生までの時間をセットするカジ
リ時間スイッチ38である。また、前面パネル25の右には
下から順に、電源スイッチ39、トルク表示値とトルク判
定結果とカウント本数とカウント判定結果を初期化する
リセットボタン40、スパン調整時にオンにするスパンチ
ェックレバー41、トルクレンチ１の実測トルク値と表示
器26の表示値の誤差を調整するためのスパン調整つまみ
42を夫々設けている。また、これらの左には上から順
に、スパン値の変動許容上限値をセットするスパン上限
スイッチ46、スパン値の変動許容下限値をセットするス
パン下限スイッチ47、締付本数の限界値をセットする締
付本数スイッチ48を設けるとともに、これらの右に上か
ら順に、上限トルク，標準トルク，下限トルク，カジリ
トルクの各設定値をメモリさせる自己診断プリセットス
イッチ49、上記締付本数の限界値をメモリさせる締付本
数プリセットスイッチ50、締付本数が上記限界値に達し
たとき点灯するランプ51、締付本数が上記限界値の80％
に達したとき点灯するランプ52を夫々設けている。さら
に、トルクコントローラ８の裏面には、トルクレンチ１
からの信号線15（第１図参照）を接続するためのセンサ
コネクタ43および電磁弁4,5へ励磁信号を出力する出力
端子44,45が夫々設けられる。 上記トルクコントローラ８の各異常判別手段等は、第
４図に示すように機能する。即ち、異常判別手段は、ト
ルクコントローラ８自体の異常の有無を判別し、判別結
果に応じてOKあるいはNGを表わす信号を出力する一方
（ステップS13,S14,S21参照）、入力信号S₀に基づいて
トルクレンチ１の締付トルクＦが設定締付け時間ｔ^＊内
に設定下限値Flと設定上限値Fu間に来たか否かを判別
し、判別結果に応じてOKあるいは−NG,＋NGを表わす信
号を出力する（ステップS4〜S8,S18,S21参照）。上記ト
ルクコントローラ８自体の異常の有無は、具体的にはa.
各デジタルスイッチの設定値がメモリ時の値から変化し
たか否か、即ち上限トルクスイッチ30,標準トルクスイ
ッチ31,下限トルクスイッチ32,カジリトルクスイッチ3
7,スパン上限スイッチ46,スパン下限スイッチ47が誤過
操作で変化したか否か、b.締付本数N₀が限界値N₂に達し
たか否か、c.バスラインやメモリに断線等が有るか無い
かで判別され、異常があると判別されたとき、自己診断
判定信号S₃が出力される。また、カウント手段は、上記
異常判別手段のトルク判別結果（OK,NG双方）が出力さ
れるたびに締付本数Ｎおよび締付け時間の累計Ｔをカウ
ントし（ステップS3,S9参照）、予告判別手段は、カウ
ント手段でカウントされた締付け時間の累計Ｔが予め設
定された設定カウント時間Ｔ^＊（＝ｔ^＊・N₁）内であっ
て、かつ、カウント手段でカウントされた締付本数Ｎが
設定カウント数N₁（締付予定ボルト本数）に達したか否
かを判別し、判別結果に応じてOKあるいはNGを表わす信
号を出力する（ステップS10〜S12,S25参照）。さらに、
限界判別手段は、総締付本数N₀がトルクレンチ１の消耗
部品等を取替えるべき限界締付本数N₂に達したか否かを
判別し、達したとき、自己診断判定信号S₃を出力する
（ステップS15,S16参照）。限界締付本数N₂は、第３図
の締付本数スイッチ48によってトルクコントローラ８に
セットされる。上記各異常判別手段から出力される判別
結果を表わす信号は、CPU10に入力され、CPU10は、トル
クコントローラ８自体の異常、即ちa.デジタルスイッチ
の設定値が誤操作で変化したb.締付本数N₀が限界値N₂に
達したc.バスラインやメモリに異常があることを表す前
述の自己診断判定信号S₃を受けたとき、切換を行なうの
である（ステップS17,S22,S27参照）。なお、トルクコ
ントローラ８′の構成が上記トルクコントローラ８と同
一であるのはいうまでもない。 上記構成の締付工具の制御・監視装置の動作につい
て、第４図のフローチャートを参照しつつ次に述べる。 いま、締付けに先立って、トルクレンチ1,トルクコン
トローラ８からなる第１の締付け系が使用され、CPU10
の切換スイッチ23（第２図参照）がオートモードＡに選
択され、トルクコントローラ８（第３図参照）の下段の
一連のデジタルスイッチには、例えば上限トルクスイッ
チ30に設定上限値Fu,下限トルクスイッチ32に設定下限
値Fl,時間スイッチ34に設定締付時間ｔ^＊，カウント数
スイッチ35に１組立に要する締付回数を表す設定カウン
ト数N₁,カウント時間スイッチ36に設定カウント時間Ｔ
^＊（＝N₁・ｔ^＊）の如く夫々設定値がセットされている
ものとする。 ステップS1 トルクコントローラ８のカウント手段は、
総締付本数N₀を０クリアする。 ステップS3〜S5 トルクコントローラ８のカウント手段
は、ステップS3で１組立当たりの締付本数Ｎと締付け時
間累計Ｔを、ステップS4で締付け時間ｔを夫々０クリア
した後、トルクレンチ１の起動スイッチが押されると、
ステップS5で締付け時間ｔのカウントを開始する。同時
に、トルクコントローラ８は、まず電磁弁４に励磁信号
C₁を出力し、この電磁弁４を経る小流量のエアでトルク
レンチ１が起動し、出力軸に嵌装したボルトを締め付け
る。トルクセンサからの入力信号で締付トルクＦが着座
トルク（第３図33参照）に達すると、トルクコントロー
ラ８は次いで電磁弁５に励磁信号C₂を出力し、この電磁
弁５を経る大流量のエアも加えて最終締付けが行なわれ
る。 ステップS6,S7 トルクコントローラ８の異常判別手段
は、上記カウント手段がカウントする締付け時間ｔを参
照しつつ、締付トルクＦが設定締付け時間ｔ^＊内に設定
下限値Flと設定上限値Fu間に来たか否かを判別する。そ
して、Ｆ＜Flの場合ステップS18に進んでトルク：−NG
を、Ｆ＞Fuの場合ステップS20に進んでトルク：＋NG
を、Fl≦Ｆ≦Fuの場合ステップS8に進んでトルク:OKを
夫々トルクコントローラ８のランプ28で表示する。そし
て、トルク：＋NG,−NGの場合は、ステップS19で作業者
に異常対策を採るべきことを知らせる。また、上記いず
れの表示の場合でも、トルクコントローラ８は電磁弁4,
5への励磁信号C₁,C₂を止め、次のボルトの締付けに備え
る。 ステップS9 トルク:OKあるいはトルク：±NGで異常対
策が採られると、カウント手段は締付本数Ｎと総締付本
数N₀と締付け時間累計Ｔをカウントアップする。 ステップS10,S11 トルクコントローラ８の予告判別手
段は、上記カウント手段がカウントした締付本数Ｎと締
付け時間累計Ｔにより、締付本数Ｎが設定カウント時間
Ｔ^＊内に設定カウント数N₁に達したか否かを判別し、Ｔ
^＊内に達すればステップS12に進んでカウント:OKを、Ｔ
^＊に達しなければステップS25に進んでカウント:NGを夫
々トルクコントローラ８のランプ29で表示する。 ステップS13 トルクコントローラ８は、異常判別手段
によって前述の如く自身の異常の有無を判別し、異常が
なければステップS14に進んで、トルクコントローラI:O
K（第２図参照）をCPU10のランプ24で表示する一方、異
常があればステップS21に進んで、トルクコントローラ
I:NGを同様に表示するとともに、CPU10に異常を表す自
己診断判定信号S₃を出力する。そして、この信号S₃を受
けたCPU10は、ステップS22で、起動信号Ｄ′（第１図参
照）によって締付け系をトルクレンチ１′，トルクコン
トローラ８′からなる第２の締付け系に切り換える。 ステップS15 トルクコントローラ８の限界判別手段
は、上記カウント手段がカウントした総締付本数N₀が限
界締付本数N₂に達したか否かを判別し、達したときステ
ップS16に進んでカウント：「限界」をトルクコントロ
ーラ８のランプ51で表示するとともに、CPU10に異常を
表す自己診断判定信号S₃を出力する。そして、この信号
S₃を受けたCPU10は、消耗部品取替時期なのでステップS
17で起動信号Ｄ′によって締付け系を上記第２の締付け
系に切り換える。 また、上記ステップS10で、締付本数Ｎが設定カウン
ト時間Ｔ^＊内に設定カウント数N₁に達せず、ステップS2
5で、カウント:NGが表示されたとき、CPU10は、ステッ
プS26で予め設定された条件に基づいて切換すべきか否
かを判別し、切換すべきと判別したときはステップS27
で前述と同様に締付け系を切り換え、切換すべきでない
と判別したときはステップS28で作業者に異常対策を採
るべきことを知らせる。なお、トルクコントローラ８か
らトルク判定信号S₁,トルクデータ信号S₂はCPU10を介し
てコンピュータ11に入力され、必要に応じてデイスプレ
イ12に表示され、メモリ14に記憶される。こうして、締
付け系か切り換わると、以降トルクレンチ１′やトルク
コントローラ８′が前述と同様に動作する。 このような締付工具の制御・監視装置によれば、作業
者は、設定締付本数（N₁）や限界締付本数（N₂）により
ボルトの締め忘れ（第４図ステップS25参照）や消耗部
品取替時期（第４図ステップS16参照）を容易に認識で
き、締付トルクを適正範囲に確実に管理（第４図ステッ
プS8,S20参照）できるうえ、異常発生時には締付け系が
直ちに自動で切換えられ、自動車組立てライン等のダウ
ンタイムを最小限に抑えることができる。 上記実施例では、CPU10を設けて、種々の切換モード
に応じてトルクコントローラ8,8′の切換え作動を行な
わせるとともに、このCPU10を上位コンピュータ11に接
続しているので、トルクレンチ1,1′の制御・監視を一
層多角的かつ広範囲に行なうことができる。また、トル
クレンチ1,1′の締付トルクを試験できるトルクテスタ
９を上記CPU10に設けているので、レンチ毎のトルクコ
ントローラの誤差調整等を容易に行なうことができる。 なお、本発明の締付工具の制御・監視装置で切換え作
動される締付け系が上記実施例の２系統に限られないの
はいうまでもない。 〈発明の効果〉 以上の説明で明らかなように、特許請求の範囲第１項
の発明の締付工具の制御・監視装置は、トルクセンサか
らの出力信号に基づいて締付工具の締付トルクが予め設
定された適正締付トルク範囲内にあるか否かを異常判別
手段で判別し、異常判別手段の判別結果が出力されるた
びにあるいは所定の締付時間が経過するたびに、被締付
物毎に締付本数と締付時間とをカウント手段でカウント
すると共に上記締付工具の使用開始からの総締付本数を
カウント手段でカウントし、このカウント手段でカウン
トされた締付時間が予め設定された時間内で上記締付本
数が予め設定された予告締付本数に達したか否かを予告
判別手段で判別し、上記総締付本数が限界締付本数に達
したか否かを限界判別手段で判別するので、予告締付本
数を満たさぬボルト等の締め忘れや限界締付本数を超え
る消耗部品取替時期の到来を確実にチェックできる。ま
た、誤差調整手段により締付工具の実測トルク値とトル
クセンサからの出力信号が表わす締付トルク値との誤差
を小さくして、トルクセンサからの出力信号に基づいて
締付工具の締付トルクが予め設定された適正締付トルク
範囲内にあるか否かを異常判別手段で判別するので、ト
ルクセンサにより正確に締付トルク値を検出して、ボル
ト等の締付トルクを適正範囲に確実に管理できる。さら
に、駆動力変更手段により着座前の締付工具の駆動力を
着座後よりも小さくできるので、着座前の工程でネジが
正常に螺合していない場合にカジリが発生しても損傷を
最小限にすることができる。 また、特許請求の範囲第２項の発明の締付工具の制御
・監視装置は、特許請求の範囲第１項の締付工具の制御
・監視装置において、上記異常判別手段，予告判別手
段，限界判別手段からの信号に基づいて締付工具とこれ
を駆動制御する制御装置からなる一方の締付け系を正常
な他方の締付け系に切り換えて作動させるようにしてい
るので、締付け系の異常や故障による組立ラインの中断
時間を最小限に抑えることができ、締付作業の能率化と
確実化に大きく貢献する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Application Field> The present invention relates to a tightening tool such as a torque wrench having a torque sensor and control for controlling the driving of the tightening tool based on an output signal from the torque sensor. The present invention relates to a control / monitoring device for a tightening tool including a device. <Conventional technology> Conventionally, for example, when tightening a bolt with a torque wrench, an appropriate tightening torque value is set in advance in a torque controller of the torque wrench, and the detection signal input from the torque sensor with driving is adjusted to the above-described appropriate value. When the tightening torque value is reached,
The torque controller stops the drive of the torque wrench. <Problems to be Solved by the Invention> However, when tightening bolts with the above-mentioned conventional torque wrench, an operator checks the optimal tightening torque value according to the type of bolt and the fastening position in a list, etc. Must be set in the torque controller each time, so when various types of bolts need to be quickly fastened to many places as in an automobile assembly line, the work becomes complicated and a heavy burden is imposed on the operator. Even if a tightening failure occurs due to a setting error, it cannot be found. Further, since the conventional torque wrench does not have a means for counting the number of tightenings or the number of times of tightening, if the user forgets to tighten or replaces a consumable part, this cannot be confirmed. There is a disadvantage that. Furthermore, since the torque wrench and the torque controller are used independently in each set, if a failure or abnormality occurs, another set cannot be immediately replaced, and the above-mentioned automobile assembly line or the like cannot be replaced. There is the disadvantage of stopping the flow. Therefore, an object of the present invention is to reliably detect a tightening failure such as a bolt and an abnormality of the tightening tool itself, to reliably check the timing of forgetting to tighten or replacing consumables, and causing a failure of the tightening tool. It is an object of the present invention to provide a tightening tool control / monitoring device that can be immediately replaced with another tightening tool when the tool is replaced. <Means for Solving the Problems> To achieve the above object, a control and monitoring device for a tightening tool according to the first aspect of the present invention includes a tightening tool having a torque sensor and a tightening tool. A tightening tool control / monitoring device comprising a control device for controlling driving based on an output signal from the torque sensor, wherein the control device tightens the tightening tool based on an output signal from the torque sensor. Abnormality determining means for determining whether the applied torque is within a preset proper tightening torque range, and each time a determination result of the abnormality determining means is output or every time a predetermined tightening time elapses. Counting means for counting the number of tightening pieces and tightening time for each tightening object and counting the total number of tightening pieces from the start of use of the tightening tool; and the tightening time counted by the counting means. Is preset Notice determining means for determining whether or not the number of tightening pieces counted within the predetermined number of times based on the set number of tightening pieces has reached the set number of tightening pieces, and Limit judgment means for judging whether or not the total tightening number counted by the means has reached a preset limit tightening number, an actual torque value of the tightening tool and an output signal from the torque sensor. It is characterized by comprising an error adjusting means for adjusting an error with the expressed tightening torque value, and a driving force changing means for changing the driving force of the tightening tool before and after seating. Further, in the control and monitoring device for a tightening tool according to the second aspect of the present invention, at least two tightening systems including the control device are provided, and the abnormality determining means, the notice determining means, and the limit determining means are provided. The above-mentioned tightening system can be automatically switched and operated based on the above signal. <Example> Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to an illustrated example. FIG. 1 is a schematic view of a tightening tool control / monitoring device of the present invention including two tightening systems including a tightening tool and a control device for controlling the driving of the tightening tool. In FIG. 1, 1, 1'is a torque wrench having a torque sensor (not shown) for detecting the torque of the output shaft, 2 is an air tank which is a power source of the torque wrench 1, 1 ', and 3 is air pressure from the air tank 2. The regulators 4, 5 for adjusting the solenoid valve are provided in parallel between the regulator 3 and the torque wrench 1, and a solenoid valve and a bolt with a flow rate control valve 6 for switching and supplying a small flow rate of air at the start of tightening and at the time of seating. The solenoid valves 4 'and 5' for switching and supplying a large flow of air from the time of seating are a solenoid valve with a flow control valve 6 'and a solenoid valve similarly provided between the regulator 3 and the torque wrench 1'. Numeral 8 includes an abnormality determining means, a counting means, a notice determining means, and a limit determining means which will be described later.
Performs a predetermined calculation based on the input signal S ₀ from the torque sensor, the torque determination signal S _1, a torque data signal S _2, and outputs the self-diagnosis determination signal S _3, switching operation of the electromagnetic valve 4, 5 torque controller which outputs a control signal C _1, C ₂ to 8 'is provided with similar means, the input signal S _0' performs a predetermined calculation based on the same signals _{S 1 ', S 2',} S 3 ' outputs a control signal C ₁ ', C _2' with 'torque controller for controlling the driving of, 9 the torque wrench 1, 1' the torque wrench 1 torsion bar of the tester unit 9 that mates with the output shaft of the
has a, and determines whether or not the tightening torque of the torque wrench is within a predetermined appropriate range and whether there is any abnormality in itself,
A torque tester for outputting the torque determination signal S ₄ and the self-diagnosis determination signal S _5. Furthermore, 10 'output signal S ₁ ~S _3, S ₁ and from the torque tester 9' the torque controller _{8,8 ~S 3 ', S 4'} , S
_In response to 5 ′, abnormalities are detected in any of the tightening system including the torque wrench 1, the solenoid valves 4, 5, and the torque controller 8 and the tightening system including the torque wrench 1 ′, the solenoid valves 4 ′, 5 ′, and the torque controller 8 ′. Start signal to judge whether or not there is, and if there is an abnormality, switch the operation to the other normal tightening system
CPU for outputting D and D ', 11 for display 12, keyboard 1
3, includes a memory 14 or the like, the torque determination signals S ₁ via the CPU 10, the torque data signal S ₂ and the torque controller 8,
To exchange to be set value data signal S _b, etc. input to the 8 ',
A computer that controls the entire system. The torque wrench 1, 1 'drives a hydraulic pulse generator by an air motor rotated by compressed air from the air tank 2, and transmits this driving force to an output shaft via a planetary gear reduction mechanism. The reaction force of the output shaft is detected by a torque sensor comprising a strain gauge, and the torque controller 8 outputs a torque signal via a signal line 15, 15 '.
Output to 8 '. The torque controllers 8, 8 ', the torque tester 9, and the CPU 10 are integrated into a case (not shown), and the respective blocks and the CPU 10 and the computer 11 are connected by cables. The above-mentioned tightening tool control / monitoring device is used for tightening a series of bolts and the like in an automobile assembly line, and the computer 11 determines which body frame the tightening torque data and the determination result belong to. A bar code reader (not shown) for inputting based on a bar code attached to the frame is provided. FIG. 2 is a front view of the CPU 10. On the front panel 21 of the CPU 10, a power switch 22, a torque controller 8,
8 ′ and a torque controller based on the input self-diagnosis determination signals S ₃ , S ₃ ′, S _5.
8, 8 'and torque tester 9 normal (OK), abnormal (NG)
And lamps 24, 24,... For respectively displaying the operable state of the torque controller. Switch 23
Automatically switches the operation from the abnormal torque controller side to the normal torque controller side in the automatic mode A, and switches one torque controller 8 in the manual mode MI and the other torque controller 8 in the manual mode MII. 'Are operated respectively. FIG. 3 is a front view of the torque controller 8. The front panel 25 of the torque controller 8, the upper, number tightening counted and display 26 for displaying the tightening torque value based on the torque signal S ₀ inputted from the torque wrench 1 N (see FIG. 4) Is displayed in the center, and the tightening torque value is set to the set tightening time t ^* (see FIG. 4).
The lamp 28 and the set count time which indicate whether the value has reached between the set lower limit value Fl (see FIG. 4) and the set upper limit value Fu (OK) or not (+ NG: exceeds the upper limit value, -NG: lower than the lower limit value) T
^* A ^(FIG. 4 refer) or came OK setting count number N ₁ in (OK) lamp 29 that displays whether the (NG), the lower part, a series of digital switches for setting various setting values Are provided respectively. These digital switches are, in order from the left, an upper limit torque switch 30 for the set upper limit, a standard torque switch 31 for the set standard value, a lower limit torque switch 32 for the set lower limit, and a seating torque switch for setting the seating torque. 33, the time switch 34 for setting the set tightening time, the count number switch 35 for setting the set count number N ₁ , the count time switch 36 for setting the set count time, the scraping torque switch 37 for setting the scraping torque, until scraping occurs. Time switch 38 for setting the time. On the right side of the front panel 25, in order from the bottom, a power switch 39, a reset button 40 for initializing the torque display value, the torque determination result, the count number, and the count determination result, a span check lever 41 for turning on at the time of span adjustment, Span adjustment knob for adjusting the error between the measured torque value of torque wrench 1 and the value displayed on display 26
There are 42 each. To the left of these, set the span upper limit switch 46 that sets the span value fluctuation allowable upper limit value, the span lower limit switch 47 that sets the span value fluctuation allowable lower limit value, and the tightening limit value in order from the top. A tightening number switch 48 is provided, and a self-diagnosis preset switch 49 for storing the set values of the upper limit torque, the standard torque, the lower limit torque, and the galling torque in order from the top to the right, and the limit value of the number of tightenings is stored. Tightening number preset switch 50, lamp 51 which lights when the number of tightening reaches the above limit value, the number of tightening is 80% of the above limit value
Lamps 52 are provided, each of which is turned on when the number of times has reached. Further, a torque wrench 1 is provided on the back of the torque controller 8.
A sensor connector 43 for connecting a signal line 15 (see FIG. 1) from the controller and output terminals 44 and 45 for outputting excitation signals to the solenoid valves 4 and 5 are provided, respectively. Each abnormality determining means of the torque controller 8 functions as shown in FIG. That is, the abnormality determining means determines whether the torque controller 8 itself abnormality, while outputting a signal representing the OK or NG in accordance with the discrimination result (see step S13, S14, S21), based on the input signal S ₀ It is determined whether the tightening torque F of the torque wrench 1 has fallen between the set lower limit value Fl and the set upper limit value Fu within the set tightening time t ^* , and a signal indicating OK or -NG, + NG according to the result of the determination. Is output (see steps S4 to S8, S18, S21). The presence or absence of an abnormality in the torque controller 8 itself is specifically determined by a.
Whether the set value of each digital switch has changed from the value at the time of the memory, that is, the upper limit torque switch 30, the standard torque switch 31, the lower limit torque switch 32, and the galling torque switch 3
7, whether span upper limit switch 46, span lower limit switch 47 has changed due to erroneous operation, b. Whether the tightening number N ₀ has reached the limit value N ₂ , c. Disconnection of bus line or memory, etc. is determined by whether the or not there, when it is judged that there is an abnormality, the self-diagnostic determination signal S ₃ is output. The counting means counts the number N of tightening pieces and the total T of the tightening time each time the result of the torque determination (both OK and NG) of the abnormality determining means is output (see steps S3 and S9). ^Indicates that the total number T of the tightening times counted by the counting means is within a preset set count time T ^* (= t ^* · N ₁ ) and the number N of tightening pieces counted by the counting means is set. It is determined whether or not the count number N ₁ (the number of bolts to be tightened) has been reached, and a signal indicating OK or NG is output according to the determination result (see steps S10 to S12 and S25). further,
The limit determining means determines whether or not the total tightening number N ₀ has reached the limit tightening number N _{2 at} which a consumable part or the like of the torque wrench 1 is to be replaced, and outputs a self-diagnosis determination signal S ₃ when the limit tightening number N ₀ reaches the limit tightening number N _2. (See steps S15 and S16). Number N ₂ with limit clamping is set to the torque controller 8 by the third biasing view of tightening number switch 48. A signal representing the determination result output from each of the abnormality determining means is input to the CPU 10, and the CPU 10 causes the abnormality of the torque controller 8 itself, that is, a. The set value of the digital switch is changed by an erroneous operation b. ₀ when receiving the self-diagnosis determination signal S ₃ described above indicating that there is abnormality to c. bus lines and memory reaches the limit value N _2, is performed switching (see steps S17, S22, S27). It goes without saying that the configuration of the torque controller 8 'is the same as that of the torque controller 8. The operation of the tightening tool control / monitoring device having the above configuration will be described below with reference to the flowchart of FIG. Before the tightening, a first tightening system including a torque wrench 1 and a torque controller 8 is used.
The changeover switch 23 (see FIG. 2) is set to the auto mode A, and a series of digital switches at the lower stage of the torque controller 8 (see FIG. 3) include, for example, an upper limit torque switch 30, a set upper limit value Fu and a lower limit torque. The switch 32 has a set lower limit value Fl, the time switch 34 has a set tightening time t ^* , the count number switch 35 has a set count N ₁ representing the number of tightenings required for one assembly, and the count time switch 36 has a set count time T.
^* Each set value as of ⁽⁼ N ₁ · t ^*) is assumed to be set. Step S1 The counting means of the torque controller 8
Clear the total tightening number N ₀ to 0. Steps S3 to S5 The counting means of the torque controller 8 resets the number N of tightening pieces per assembly and the total tightening time T per assembly in step S3, and clears the tightening time t in step S4 to zero. When pressed,
In step S5, counting of the fastening time t is started. At the same time, the torque controller 8 first sends an excitation signal to the solenoid valve 4.
Outputs C _1, this through the solenoid valve 4 starts the torque wrench 1 in a small flow rate of the air, tightening the bolts fitted to the output shaft. When the tightening torque F with the input signal from the torque sensor reaches the seating torque (see FIG. 3 33), the torque controller 8 then outputs an excitation signal C ₂ to the electromagnetic valve 5, a large flow rate through the electromagnetic valve 5 The final tightening is performed by adding air. Steps S6, S7 The abnormality determining means of the torque controller 8 refers to the tightening time t counted by the counting means, and sets the tightening torque F between the set lower limit value Fl and the set upper limit value Fu within the set tightening time t ^* . It is determined whether or not it has come. If F <Fl, the process proceeds to step S18, where the torque is: -NG
If F> Fu, go to step S20 and torque: + NG
If Fl ≦ F ≦ Fu, the process proceeds to step S8, and the torque: OK is displayed on the ramp 28 of the torque controller 8, respectively. If the torque is + NG or -NG, the operator is informed in step S19 that it is necessary to take measures against the abnormality. In either case, the torque controller 8 controls the solenoid valve 4,
The excitation signals C ₁ and C ₂ to 5 are stopped to prepare for the next bolt tightening. Step S9 Torque: OK or Torque: the abnormality countermeasure is taken at ± NG, counting means for counting up the time accumulated T tightened to the number N ₀ number N and with total tightening fastening. Notice determination means step S10, S11 torque controller 8, by the time the cumulative T said counting means is tightened and counted number tightening N, the number tightening N reaches the set count number N ₁ to set the count time T ^* in Whether or not T
^* If the value is reached, go to step S12 to count: OK, T
If it does not reach ^* , the process proceeds to step S25, and the count: NG is displayed on the lamp 29 of the torque controller 8 respectively. Step S13: The torque controller 8 determines the presence or absence of its own abnormality by the abnormality determining means as described above. If there is no abnormality, the process proceeds to step S14, and the torque controller I: O
While K (see FIG. 2) is displayed on the lamp 24 of the CPU 10, if there is an abnormality, the process proceeds to step S21, where the torque controller
I: as well as similarly displayed a NG, outputs a self-diagnosis determination signal S ₃ representing the abnormal CPU 10. Then, CPU 10 which has received the signal S ₃ is a step S22, the start signal D '(see FIG. 1) the torque wrench 1 and tightening system by' switching to a second clamping system consisting of a torque controller 8 '. In step S15, the limit determination means of the torque controller 8 determines whether or not the total tightening number N ₀ counted by the counting means has reached the limit tightening number N _2, and when it reaches, the process proceeds to step S16 to count: and displays the "critical" in the lamp 51 of the torque controller 8, and outputs the self-diagnosis judgment signal S ₃ representing the abnormal CPU 10. And this signal
Since the CPU 10 receiving S ₃ is the time to replace consumable parts, step S
At 17, the tightening system is switched to the second tightening system according to the start signal D '. Further, in step S10, does not reach the set count number N ₁ in number tightening N is set count time T ^* in, step S2
In 5, when the count: NG is displayed, the CPU 10 determines whether or not to switch based on the condition set in advance in step S26, and when it is determined that the switching should be performed, proceeds to step S27.
Then, in the same manner as described above, the tightening system is switched, and when it is determined that the tightening system should not be switched, the operator is notified in step S28 that a countermeasure for abnormality should be taken. The torque determination signal S ₁ and the torque data signal S ₂ from the torque controller 8 are input to the computer 11 via the CPU 10, displayed on the display 12 as necessary, and stored in the memory 14. Thus, when the tightening system is switched, the torque wrench 1 'and the torque controller 8' operate in the same manner as described above. According to such a tightening tool control / monitoring device, the worker forgets to tighten the bolts due to the set tightening number (N ₁ ) or the limit tightening number (N ₂ ) (see step S25 in FIG. 4). The consumable parts replacement time (see step S16 in Fig. 4) can be easily recognized, the tightening torque can be reliably controlled within an appropriate range (see steps S8 and S20 in Fig. 4), and the tightening system is automatically activated when an abnormality occurs. The downtime of an automobile assembly line or the like can be minimized. In the above embodiment, the CPU 10 is provided to perform the switching operation of the torque controllers 8, 8 'in accordance with various switching modes, and since the CPU 10 is connected to the host computer 11, the torque wrench 1, 1' Can be controlled and monitored more diversifiedly and widely. Further, since the CPU 10 is provided with the torque tester 9 for testing the tightening torque of the torque wrenches 1 and 1 ', it is possible to easily adjust the error of the torque controller for each wrench. It goes without saying that the tightening system switched and operated by the tightening tool control / monitoring device of the present invention is not limited to the two systems of the above embodiment. <Effect of the Invention> As is apparent from the above description, the control and monitoring device for a tightening tool according to the first aspect of the present invention provides a tightening torque of the tightening tool based on an output signal from a torque sensor. The abnormality determining means determines whether or not the torque is within a preset proper tightening torque range.Each time a determination result of the abnormality determining means is output or a predetermined tightening time elapses, the tightened torque is determined. The number of tightening pieces and the tightening time for each attachment are counted by the counting means, and the total number of tightening pieces from the start of use of the above-mentioned tightening tool is counted by the counting means, and the tightening time counted by the counting means is counted. Whether or not the number of fastenings has reached the preset number of noticed fastenings within a preset time is determined by the notice determination means, and whether the total number of fastenings has reached the limit number of fastenings Is determined by the limit determination means. It is possible to reliably check for missing tightening of unsatisfactory bolts and the like, and for the expiration of replacement of consumable parts exceeding the limit tightening number. Further, the error between the measured torque value of the tightening tool and the tightening torque value represented by the output signal from the torque sensor is reduced by the error adjusting means, and the tightening torque of the tightening tool is determined based on the output signal from the torque sensor. The abnormality determination means determines whether or not is within a preset proper tightening torque range, so that the torque sensor accurately detects the tightening torque value and ensures that the tightening torque of the bolt or the like is within the proper range. Can be managed. In addition, the driving force changing mechanism allows the driving force of the tightening tool before seating to be smaller than that after seating, so damage is minimized even if galling occurs if the screws are not properly screwed in before the seating process. Can be limited. The control and monitoring device for a fastening tool according to the second aspect of the present invention is the control and monitoring device for a fastening tool according to the first aspect of the present invention. One of the tightening systems, comprising a tightening tool and a control device for controlling the driving of the tightening tool, is switched to the other normal tightening system based on a signal from the discriminating means, and is operated. The interruption time of the assembly line can be minimized, which greatly contributes to the efficiency and reliability of the tightening work.

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の締付工具の制御・監視装置の一実施例
を示す概略図、第２図は上記実施例のCPUの正面図、第
３図は上記実施例のトルクコントローラの正面図、第４
図は上記実施例の動作を示すフローチャートである。 1,1′……トルクレンチ、２……エアタンク、 4,5,4′,5′……電磁弁、6,6′……流量調整弁、 8,8′……トルクコントローラ、９……トルクテスタ、 10……CPU、11……コンピュータ。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of a control and monitoring device for a tightening tool according to the present invention, FIG. 2 is a front view of a CPU of the above embodiment, and FIG. Front view of example torque controller, fourth
FIG. 9 is a flowchart showing the operation of the above embodiment. 1,1 'torque wrench 2, air tank 4,5,4', 5 'solenoid valve 6,6' flow control valve 8,8 'torque controller 9, Torque tester, 10 ... CPU, 11 ... Computer.

フロントページの続き (72)発明者 原田 友喜人 大阪府摂津市千里丘東４−６−８−216 (72)発明者 白岩 義夫 奈良県大和郡山市冠山町４−５ (56)参考文献 特開 昭62−203776（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−58299（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−259783（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−144674（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−193678（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭50−82500（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭62−16284（ＪＰ，Ｙ２)Continuation of front page    (72) Inventor Tomoki Harada               4-6-8-216 Senrioka Higashi, Settsu-shi, Osaka (72) Inventor Yoshio Shiraiwa               4-5 Kanayamacho, Yamatokoriyama City, Nara Prefecture                (56) References JP-A-62-203776 (JP, A)                 JP-A-54-58299 (JP, A)                 JP-A-62-259783 (JP, A)                 JP-A-57-144467 (JP, A)                 Shokai Sho 59-193678 (JP, U)                 50-82500 (JP, U)                 Jiko 62-16284 (JP, Y2)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 １．トルクセンサを有する締付工具とこの締付工具の駆
動を上記トルクセンサからの出力信号に基づいて制御す
る制御装置からなる締付工具の制御・監視装置であっ
て、 上記制御装置は、 上記トルクセンサからの出力信号に基づいて締付工具の
締付トルクが予め設定された適正締付トルク範囲内にあ
るか否かを判別する異常判別手段と、 上記異常判別手段の判別結果が出力されるたびにあるい
は所定の締付時間が経過するたびに、被締付物毎の締付
本数と締付時間とをカウントすると共に上記締付工具の
使用開始からの総締付本数をカウントするカウント手段
と、 このカウント手段でカウントされた上記締付時間が予め
設定された設定締付本数に基づく所定時間内であって、
かつ、上記カウント手段でカウントされた上記締付本数
が上記設定締付本数に達したか否かを判別する予告判別
手段と、 上記カウント手段でカウントされた上記総締付本数が予
め設定された限界締付本数に達したか否かを判別する限
界判別手段と、 上記締付工具の実測トルク値と上記トルクセンサからの
出力信号が表わす締付トルク値との誤差を調整する誤差
調整手段と、 上記締付工具の駆動力を着座前と着座後で変更する駆動
力変更手段とを備えたことを特徴とする締付工具の制御
・監視装置。 ２．上記制御装置からなる締付け系を少なくとも２系統
設け、上記異常判別手段，上記予告判別手段，上記限界
判別手段からの信号に基づいて上記締付け系を自動的に
切り換えて作動できるようにしたことを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の締付工具の制御・監視装置。(57) [Claims] A control / monitoring device for a tightening tool comprising a tightening tool having a torque sensor and a control device for controlling the driving of the tightening tool based on an output signal from the torque sensor, wherein the control device comprises: Abnormality determining means for determining whether or not the tightening torque of the tightening tool is within a preset proper tightening torque range based on an output signal from the sensor; and a determination result of the abnormality determining means is output. Counting means for counting the number of tightenings and the tightening time for each object to be fastened each time or every time a predetermined tightening time elapses and counting the total number of tightenings since the start of use of the tightening tool. And the fastening time counted by the counting means is within a predetermined time based on a preset number of fastenings set,
And a notification determining means for determining whether or not the number of tightened pieces counted by the counting means has reached the set number of tightening pieces, and the total number of tightened pieces counted by the counting means is set in advance. Limit determining means for determining whether the limit number of fastenings has been reached; and error adjusting means for adjusting an error between a measured torque value of the fastening tool and a fastening torque value represented by an output signal from the torque sensor. A control / monitoring device for a tightening tool, comprising: driving force changing means for changing a driving force of the tightening tool before and after seating. 2. At least two tightening systems including the control device are provided, and the tightening systems can be automatically switched and operated based on signals from the abnormality determining means, the notice determining means, and the limit determining means. The control and monitoring device for a tightening tool according to claim 1.