JP5362498B2 - 締付データ管理システム - Google Patents

Description

本発明は、締付管理装置からトルクレンチ等の締付工具に対してボルト，ナット等の締付部材を締付ける締付トルク値を指示し、締付工具が指示トルク値で締付部材の締付を完了すると前記締付管理装置に締付完了を返信し、次に締付ける締付部材の締付トルク値等の締付データを前記締付工具に送信する締付データ管理システムと、この締付データ管理システムを構成する締付管理装置および締付工具に関する。

ボルト、ナット等の締付部材をトルクレンチで締付けた締付トルクデータを管理する締付データ管理システムとして、パソコン等からなる締付データ管理装置と、前記締付データ管理装置と有線または無線により通信するトルクレンチ等の締付工具により構成したものが提案されている（特許文献１）。

そして、締付データ管理装置のモニターに締付ける締付部材が表示されると、作業者がこれを確認して指示された締付部材を締付工具で締め付ける締付作業を開始し、当該締付工具に設定した設定トルク値に達したことを締付工具に設けたブザー等の報知手段により確認し、締付作業を終了すると締付トルク値を締付データ管理装置に返信する。管理装置は、締付部材毎に締付トルク値を管理し、管理したデータをモニターに表示可能としている。

また、前記締付工具としては、トルクレンチを例にすると、リンク機構により構成されるトグルとばね等を用いて機械的に設定トルク値を決定できる構成とするものではなく、チューブ状のハンドル部材の先端部に取り付けたヘッド部にひずみケージを貼り付け、このひずみゲージから出力される信号よりトルク値を出力する電子的な構成のトルクレンチが使用される。

特開２００６−３２０９８４号公報

上記した従来の締付データ管理システムでは、一締付作業において、一本のトルクレンチで複数本の締付部材を同じ設定トルク値で締付ける場合を対象としている。このため、管理する締付部材の設定トルク値が異なると、設定トルク値毎にトルクレンチを用意する必要がある。

しかし、設定トルク値の異なる複数のトルクレンチを用意した場合、トルクレンチを誤って選択することも考えられる。特に、一締付作業で締付ける複数本の締付部材に要求される締付トルク値が異なる例えばセル生産方式での締付の場合では、一本の締付部材を締付る毎にトルクレンチを交換しなければならず、作業が煩雑化し、また誤締付のおそれもある。

本発明の目的は、一本の電子式トルクレンチ等の締付工具で異なるセットトルク値の締付部材を連続的に締付できる締付データ管理システムを提供しようとするものである。

（１）本発明の目的を実現する締付データ管理システムの構成は、締付部材の締付トルクがセットトルク値に達すると締付データを送信する締付部材を締付ける締付工具と、前記締付工具から送信される締付データを有線または無線で受信すると次に締付ける締付部材のセットトルク値を前記締付工具に送信し、当該締付部材の締付情報を第１表示手段に出力する締付管理装置と、を有する締め付けデータ管理システムであって、前記締付工具は、締付トルク値と受信したセットトルク値に基づいて締付合否を判定した後に締付データを送信する工具制御部を有し、前記締付管理装置は、受信した締付データの締付トルク値と送信したセットトルク値に基づいて締付合否をその都度判定し、判定結果を前記第１表示手段に表示し、次の締付順の締結部材のセットトルク値を前記締付工具に送信する管理制御部を有する。
（２）上記した締付データ管理システムにおいて、前記締付工具は、締付部材の締付トルクを検出するためのセンサーと、セットトルク値を変更可能とするセットトルク設定部と、前記センサーの出力に基づく締付トルク値と前記セットトルク設定部で設定されているセットトルク値に基づいて締付合否を判定した後、締付データを無線または有線で締付管理装置に出力する制御部と、を有し、前記制御部は、前記締付管理装置からセットトルク値が入力されると、前記セットトルク設定部に設定するセットトルク値を当該新に入力されたセットトルク値に変更することを特徴とする。
（３）上記したいずれかの締付データ管理システムにおいて、前記締付工具には、前記締付データと設定されているセットトルク値を選択的または同時に表示する第２表示手段を有することを特徴とする。
（４）上記したいずれかの締付データ管理システムにおいて、前記工具制御部は、前記合否判定の結果を報知手段に報知することを特徴とする。
（５）上記したいずれかの締付データ管理システムにおいて、前記管理制御部は、否判定の場合には判定結果を報知し、合格判定の場合にはその締付データを締付部材に対応してメモリに記憶することを特徴とする。
（６）上記したいずれかの締付データ管理システムにおいて、前記管理制御部は、入力した締付データに対応する締付部材の本数をカウントし、予め前記メモリに記憶した締付部材の総本数に達するまでセットトルク値を出力することを特徴とする。

（１）本発明の締付データ管理システムによれば、セットトルクの異なる複数のボルト等の締付部材を締付ける場合、締付管理装置にこれら複数の締結部材のセットトルク値を予め記憶させておけば、作業者がセットトルク値をその都度変更調整することなく一本のトルクレンチ等の締付工具で締付を行なうことができる。
（２）また、締付対象の締付部材を表示手段で確認できるため、間違いなく締付部材を締付けることができる。
（３）さらに、締付部材の締付直後に締付状態の判定を行なうので、締付不良の締付部材をその場で適正トルクに締め直すことができる。
（４）また、本発明の締付データ管理システムにおける締付工具によれば、締付管理装置との双方向通信により、例えば電子式トルクレンチにおいて、セットトルク値の異なる複数のボルト等を締付ける場合、作業者がセットトルク値をその都度変更する必要がない。
（５）請求項３に係る発明によれば、締付トルクなどの締付データ、セットトルク値をその都度確認することができる。
（６）請求項４に係る発明によれば、セットトルク値に締付けたことをランプの点灯,点滅、音等で作業者に知らせることができる。
（７）請求項８に係る発明によれば、締付部材の締付トルク等の締付データの管理と、複数の締付部材に対してセットトルク値を予め設定することで、セットトルク値を変更可能とする締付工具の作業性向上を支援することができる。

請求項５に係る発明によれば、締付の合否をその都度判定でき、締付不良の場合には、例えば再締付の指示を出力することができ、確実に締付部材をセットトルク値で締付させることができる。

請求項６に係る発明によれば、締付部材の締付完了数をカウントすることで、締付忘れの防止を図ることができる。

本発明による締付データ管理システムの実施形態を示す締付管理装置と締付工具の回路ブロック図。 図１の締付データ管理システムの動作を示すフローチャート。

以下、本発明を図面に示す実施の形態に基づいて説明する。図１は、本発明による締付データ管理システムの実施形態を示す締付管理装置と締付工具の回路ブロック図、図２は図１の締付データ管理システムの動作を示すフローチャートである。

本実施の形態において、締付工具として電子式のトルクレンチ１は、中空のレバー部材２の先端部にソケット３が装着されるドライブ軸４を備えたヘッド部材５を取り付け、ヘッド部材５に締付トルクを検出するためのひずみゲージ１２を貼り付けている。また、レバー部材２の表面に、無線により締付管理装置３０と双方向通信を行う締付監視装置１０を取り付けている。ソケット３は締付部材である例えばボルト６の頭部に係合し、作業者がレバー部材１を把持して締付方向に回すと、ひずみゲージ１２からの検出信号が締付監視装置１０に出力される。なお、締付監視装置１０と締付管理装置３０とを例えば２．４ＧＨｚの周波数帯を用いた無線方式による双方向通信としているが、有線による双方向通信としても良い。

締付監視装置１０は、ひずみゲージ１２の検出信号をオペレーションアンプ１３を介してＡＤコンバータ１４によりデジタル信号に変換し、制御部１１で締付トルク値を演算する。制御部１１で演算した締付トルク値を表示装置１５にリアルタイムで表示し、またセットトルク値を表示する。セットトルク値は操作スイッチ１８の操作により選択的に表示できるようにしているが、締付トルク値と並列的に表示してもよい。

制御部１１は、セットトルク設定部１１ａにボルト６を締付けるセットトルク値が設定される。セットトルク設定部１１ａには、セットトルク値に対する上限値および下限値の設定が可能としている。セットトルク値は、操作スイッチ１８により作業者が手動により操作してセットトルク設定部１１ａに設定する方法と、無線通信モジュール１７を介して締付管理装置３０から指示されたセットトルク値を自動的にセットトルク設定部１１ａに設定する方法とがあるが、本実施形態では、自動設定方法で設定する場合に従って説明する。

制御部１１は、締付トルク値が上下限値の範囲に達すると、合否判定ＬＥＤ１６が緑色で点滅し、セットトルク値に達すると緑色の点灯に変わる。また、上下限値の範囲外で安定した場合にはＬＥＤ１６が赤色点灯になる。なお、報知手段としてＬＥＤ１６の他に、ブザー（不図示）が用いられている。

制御部１１による締付データの合否判定の結果は、ボルト５の締付位置情報および締付トルク値と共に無線通信モジュール１７にリアルタイムに出力されて締付管理装置３０に送信され、また外部メモリ１９に記憶できるようにしている。

ここで、合否判定結果が否判定の場合に、合格判定となるまで再締付を行わせてもよいが、否判定結果のまま締付データを締付管理装置３０に送信し、一応全てのボルトの締付作業の終了後、再締付の双方向送信を行うようにしても良い。

操作スイッチ１８により、セットトルク自動設定を選択した場合、制御部１１は、締付管理装置３０から新にセットトルク値が送信されると、セットトルク設定部１１ａに設定したセットトルク値を新たなセットトルク値に変更する。

一方、締付管理装置３０は、本実施形態ではパソコンにより構成し、無線通信モジュール３４を介してトルクレンチ１と双方向通信を可能とする。締付管理装置３０は、装置全体を制御する制御部３１に、操作キー３５により例えばボルト５の締付（組立工程）順にセットトルク値を入力すると、メモリ３２にボルトの締付順にセットトルク値が記憶される。なお、セットトルク値の入力操作の際には、モニター３３に全てのボルト５の締付位置が表示され、セットトルク値の入力対象ボルトの表示態様を他のボルトの表示と異ならせて当該入力対象のボルトを特定表示させることができる。また、締付順毎にボルト５の締付位置等の情報を一本ずつ表示させる特定表示させることもできる。なお、モニター３３への表示態様としては、組立対象の機器の画像を表示させることができ、この画像はトルクレンチ１へセットトルク値を送信する際に締付位置を示す締付情報として利用することができる。

制御部３１は、トルクレンチ１から双方向通信を利用した締付を開始するスタンバイ信号が入力されると、メモリ３２に記憶したセットトルク値が締付（組立工程）順を締付軸指示部３１ｂに指示し、そのセットトルク値をセットトルク指示部３１ａに指示する。最初は、指示を待たずに無線通信モジュール３４を介してトルクレンチ１に送信し、モニター３３にボルト５を特定表示し、併せてセットトルク値を表示する。トルクレンチ１の作業者は、モニター３３の特定表示を確認してその締付位置にボルト５を締付ける。

トルクレンチ１のセットトルク設定部１１ａに設定したセットトルクでボルト５の締付が行なわれ、締付データがトルクレンチ１から無線通信モジュール３４を介して制御部３１に送信される。制御部３１では、締付データの合否判定を行い、合否判定結果をモニター３３に表示し、合格判定された締付データをメモリ３２にボルト５の締付位置と共に記憶する。

この合否判定結果が否判定の場合であっても、締付データをメモリ３２に記憶させることはせずに、次の締付順のボルト５のセットトルク値をメモリ３２から呼び出し、モニター３３への特定表示を行なうと共にトルクレンチ１へのセットトルク値の送信を行なう。これは、全てのボルト５に対する締付処理を終了後、問題となった締付不良のボルト５を再点検して締付け直すようにしたものである。なお、この合否判定結果が否判定の場合に、モニター３３にその結果を表示しているので、作業者は再度そのボルトの締付を行い、再締付データについて合否判定を行い、合格判定となるとその締付データをメモリ３２にボルト５の締付位置と共に記憶するようにしても良い。

次に、上記したトルクレンチ１の締付監視装置１０と締付管理装置３０との動作を図２のフローチャートを参照して説明する。なお、図２において、Ｓはステップを示す。

締付管理装置３０の主電源がＯＮとなりスタンバイ（開始）状態で、トルクレンチ１側が電源スイッチをＯＮとし、スタンバイ（開始）状態であると、締付監視装置１０はセットトルク受信待機状態にあり（Ｓ３０）、締付管理装置３０からセットトルク値が送信され（Ｓ１０）、締付監視装置１０はセットトルク設定部１１ａにセットトルクを設定する。なお、Ｓ１０でセットトルク値を最初に送信した時点から全てのボルトを締付けるのに要する締付タイマをスタートさせる。

作業者は、トルクレンチ１により所定の締付位置に対してボルト５の締付作業を行い、ＬＥＤ１６が合格判定の緑色点灯あるいは合格ブザー音を確認して締付作業を終了する（Ｓ３２）。

締付監視装置１０では、締付トルク合否判定を行い（Ｓ３２）、合格判定の場合には、Ｓ３３で締付データを締付データ受信状態（Ｓ１１）にある締付管理装置３０に送信し、Ｓ３４で全軸の締付が完了したか否かを判定し、全軸の締付が終了していればセットトルク値の受信動作を終了する。また全軸の締付が終了していなければ、Ｓ３０に戻り、次のセットトルク値の受信待機状態となる。

また、Ｓ３２で否判定の場合には、ＬＥＤランプ１６に赤色点灯の否判定結果を表示させる否判定処理（ＮＧ処理）を行なう（Ｓ３５）。

締付管理装置３０では、締付データの受信により、締付データの合否判定をその都度行う（Ｓ１２）。

Ｓ１２での締付合否判定の結果が締付合格判定では、Ｓ１３で締付データをメモリに記憶し、Ｓ１５で締付軸数（締付ボルト数）をカウントする。

Ｓ１２の合否判定結果が否判定であると、モニター３３に否判定結果を示す表示を行なう等の否判定処理（ＮＧ処理）を行い、Ｓ１５に進む。

Ｓ１５で締付軸数のカウントを行うと、Ｓ１６において、前記締付タイマが終了したか否かと、総軸数に達したかを判定し、締付タイマ時間内であれば、Ｓ１７に進み、全軸の締付が完了したか否かを判定し、全軸の締付が完了していなければ、Ｓ１０に戻り、次の締付順のボルトのセットトルク値を送信する。また、Ｓ１７で全軸の締付が終了していると、セットトルク値の送信動作を終了する。

また、Ｓ１６において、締付タイマのタイマ時間がオーバー、あるいは締付軸数がオーバーしていると、トラブルが生じていると判断して、Ｓ１８でその旨の表示をモニター３３に表示させるＮＧ処理を行い、セットトルク値の送信動作を終了させる。

本実施形態による締付データ管理システムによれば、例えば一人の作業者が一台の機器の全てあるいは複数箇所を一人で組み立てる場合、一本の電子式のトルクレンチを用いてセットトルク値が異なる複数本のボルトを締付ける際、作業者が手作業でセットトルク値の変更を行なう必要がなく、しかも予め締付管理装置にセットしている組立手順に従ってボルトを締付けだけで済み、作業時間の短縮と、締め忘れ、締付トルクの間違いを一掃することができる。

１ トルクレンチ（締付工具）
２ レバー部材
３ ソケット
４ ドライブ軸
５ ヘッド部材
６ ボルト（締付部材）
１０ 締付監視装置
１１ 制御部（ＣＰＵ）
１２ ひずみゲージ
１３ オペレーションアンプ
１４ ＡＤコンバータ
１５ 表示装置
１６ 合否判定ＬＥＤ
１７ 無線通信モジュール
１８ 操作スイッチ
１９ 外部メモリ
３０ 管理装置
３１ 制御部
３１ａ セットトルク指示部 ３１ｂ 締付軸指示部
３２ メモリ
３３ モニター
３４ 無線通信モジュール
３５ 操作キー

Claims (6)

1. 締付部材の締付トルクがセットトルク値に達すると締付データを送信する締付部材を締付ける締付工具と、
   前記締付工具から送信される締付データを有線または無線で受信すると次に締付ける締付部材のセットトルク値を前記締付工具に送信し、当該締付部材の締付情報を第１表示手段に出力する締付管理装置と、
   を有する締め付けデータ管理システムであって、
   前記締付工具は、締付トルク値と受信したセットトルク値に基づいて締付合否を判定した後に締付データを送信する工具制御部を有し、
   前記締付管理装置は、受信した締付データの締付トルク値と送信したセットトルク値に基づいて締付合否をその都度判定し、判定結果を前記第１表示手段に表示し、次の締付順の締結部材のセットトルク値を前記締付工具に送信する管理制御部を有する締付データ管理システム。
2. 前記締付工具は、
   締付部材の締付トルクを検出するためのセンサーと、
   セットトルク値を変更可能とするセットトルク設定部と、
   前記センサーの出力に基づく締付トルク値と前記セットトルク設定部で設定されているセットトルク値に基づいて締付合否を判定した後、締付データを無線または有線で締付管理装置に出力する制御部と、
   を有し、
   前記制御部は、前記締付管理装置からセットトルク値が入力されると、前記セットトルク設定部に設定するセットトルク値を当該新に入力されたセットトルク値に変更することを特徴とする請求項１に記載の締付データ管理システム。
3. 前記締付工具には、前記締付データと設定されているセットトルク値を選択的または同時に表示する第２表示手段を有することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の締付データ管理システム。
4. 前記工具制御部は、前記合否判定の結果を報知手段に報知することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の締付データ管理システム。
5. 前記管理制御部は、否判定の場合には判定結果を報知し、合格判定の場合にはその締付データを締付部材に対応してメモリに記憶することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の締付データ管理システム。
6. 前記管理制御部は、入力した締付データに対応する締付部材の本数をカウントし、予め前記メモリに記憶した締付部材の総本数に達するまでセットトルク値を出力することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の締付データ管理システム。

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