JP2007111802A - 締結部品の締付け忘れ防止装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のトルクレンチ等のトルク機器を１台でカバーできる締結部品の締付忘れ防止装置を提供する。
【解決手段】設定したトルク値で締結部品を締め付けると締め付け完了信号を出力する複数のトルクレンチ１１〜１４と通信可能とし、これら複数のトルクレンチの中から一つのトルクレンチの使用を選択すると、当該選択したトルクレンチで締め付ける締結部品の本数を締結部品の締付忘れ防止装置１０の表示手段に表示させ、前記締め付け完了信号を検知する毎に前記表示手段に残り本数を表示させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ワークに対して締め付けなければならないボルト等の締結部品の締付忘れを防止する締結部品の締付忘れ防止装置に関するものである。

ねじやボルト、ナット等の締結部品の締め付け作業の信頼性の中で、ヒューマンエラーは最も厄介なことといえる。本来、人間はミスを犯すものと考えなければならない。また、ヒューマンエラーの中で最も多いのがねじ、ボルト等の締め忘れとされている。

そこで、締め付けを確認する方法の一つとして、ボルト等のねじの締め付け作業に用いられるトルクレンチ において、締め付けトルクが所定値に達すると付設のマーカが動作して、ボルト又はそれの周辺に捺印を行なうマーカ付きトルクレンチ が提案されている（特許文献１）。

また、締付を確認する他の方法として、トルクレンチに超音波パルスを発信する超音波発信器を設け、受信アンテナ装置で受信した超音波パルスの伝播時間に基づいて三角測距の原理でトルクレンチ で締付けられるボルトの座標を演算処理装置により求め、予め記憶している各ボルトの座標との比較で該当するボルト番号を特定し、表示装置に表示している該当のボルト番号の表示部の表示色を変更させる（特許文献２）。
特開平０６−２９７３５２号公報 特開２００５−１２１１３２号公報

特許文献１のように、締め付けたボルトにマーキングを施す方法では、各ワーク毎に締め付け本数の管理ができず、錯覚により締め付け忘れがあるにもかかわらず一つのワークあるいは一つの部位における全てのボルトの締め付け作業が終了したものと誤った判断を行う場合がある。

これに対し、特許文献２のように、締め付けたボルトの管理ができる方法では、一本でも締め付け忘れがあれば警告が発せられるので、確実に締め付け忘れを防止できるという優れた利点がある。

ところで、このようなボルトなどの締結部品の締め付け忘れを防止する装置は、１台のトルクレンチについて適用されているため、例えば自動車の製造ラインのように、１つの製造ラインに種類の異なるワーク（例えば自動車）が流れる場合、同一部位（例えばドア）であっても締め付けトルクが異なることがあるので、複数台のトルクレンチを用意しなければならない。そうすると、締付け忘れ防止装置もこれに合わせて用意しなければならない。

また、一つのワークにおいて複数の部位の締め付けトルクが異なる場合も同様にトルクレンチの台数に対応して締付け忘れ防止装置を用意する必要が生じる。

さらに、複数台のトルクレンチを用意した場合、トルクレンチの取り違いを防止する必要も生じる。

本発明の目的は、このような観点に鑑みなされたもので、複数のトルクレンチ等のトルク機器を１台でカバーできる締結部品の締付忘れ防止装置を提供することにある。

また本発明の他の目的は、上記した目的に加え、用意された複数台のトルクレンチの取り違えを防止できる締結部品の締付忘れ防止装置を提供することにある。

本発明の目的を実現する締結部品の締付け忘れ防止装置の構成は、請求項１に記載のように、設定したトルク値で締結部品を締め付けると締め付け完了信号を出力する複数のトルクレンチと通信可能とし、これら複数のトルクレンチの中から一つのトルクレンチの使用を選択すると、当該選択したトルクレンチで締め付ける締結部品の本数を表示手段に表示させ、前記締め付け完了信号を検知する毎に前記表示手段に残り本数を表示させることを特徴とする。

上記した構成において、前記トルクレンチの選択は、締結部品を締め付けるワークを認識すること、または該ワークに対して予め設定した締め付け部位の順序、あるいは締付部品の締め付け順序に従って行うことを特徴とする。

上記した構成において、前記締付完了信号を設定時間内に検知すると合格と判定し、該時間内に検知しないと不合格と判定し、また作業入力信号が入力された際に締め付けすべきボルトの残数がゼロであると合格と判定し、残っていると不合格と判定し、合否の判定結果を報知手段により報知することを特徴とする。

上記した構成において、認識したワークの番号および、当該ワークに対応したトルクレンチの番号を表示する表示手段を有することを特徴とする。

上記した構成において、複数のトルクレンチを夫々収納する工具ボックスに工具識別ランプを設け、選択したトルクレンチの番号に対応して前記工具識別ランプを点灯させることを特徴とする。

上記した構成において、前記報知手段には、ブザーを有し、該ブザーの発音を複数種類の中から設定できるようにしたことを特徴とする。

本発明によれば、ワーク毎にそれぞれ専用のトルクレンチを用意し、あるいは一つのワークに対して専用の複数のトルクレンチを用意でき、ワークの認識を行うことにより、使用するトルクレンチの選択が行われ、しかもこの選択したトルクレンチにより締め付けるボルト等の締結部品の本数が確認できるので、締付忘れが防げ、しかも間違いなく設定したトルクで締め付けを行える。

また、締結部品を締め付ける度、合否判定タイマー、作業終了入力信号の検知によって合否判定がなされるので、作業者が確実にボルト等の締結部品の締め付けを行え、締付け忘れを防止することができる。

また、選択されていないトルクレンチを使用した場合には不合格の報知が為されるので、トルクレンチの誤使用を防ぐことができる。

さらに、工具ボックスの工具識別ランプを点灯させることにより、作業者は使用するトルクレンチを間違いなく工具ボックスから取出すので、トルクレンチの取り違えを防止することができる。

さらに、報知手段のブザーの発音パターンを近接した他の締結部品の締付忘れ防止装置と異なるパターンに設定することにより、ブザーによる不合格の判定を確実に認識することができる。

図１は本発明による締結部品の締付忘れ防止装置の第１の実施の形態を示す概念図、図２は本発明による締結部品の締付忘れ防止装置の第２の実施の形態を示す概念図、図３は本発明による締結部品の締付忘れ防止装置の第３の実施の形態を示す概念図、図４は本発明による締結部品の締付忘れ防止装置の第４の実施の形態を示す概念図、図５は本発明による締結部品の締付忘れ防止装置の第５の実施の形態を示す概念図で、これら第１〜第５の実施の形態はいずれも自動車の製造工程での使用例を示す。

図１に示す第１の実施の形態は、複数種類のワーク（最大で４種）に対して専用のトルクレンチ（設定トルクに達すると内蔵スイッチによりＯＮ信号が出力される）１１〜１４が用意され、１台の締結部品の締付忘れ防止装置（以下単に防止装置と略称する）１０に、これらのトルクレンチ１１〜１４が有線又は無線方式で接続される。すなわち、組み立てラインに締め付けトルクの異なる複数のワークが流れている場合に対応する。

図２に示す第２の実施の形態は、一種類のワークに対して締め付けトルクの異なる複数台のトルクレンチ（設定トルクに達すると内蔵スイッチによりＯＮ信号が出力される）２１〜２４が用意され、防止装置２０にこれらのトルクレンチ２１〜２４が有線又は無線方式で接続される。すなわち、一種類のワークに対して、締め付けトルクの異なるボルトが複数本ある場合に対応可能とし、またトルクレンチ毎に締め付け本数を設定可能としている。例えば、ワーク（自動車）に対して複数の部位（右のドア、左のドア等）にそれぞれトルクレンチを用意し、各部位におけるボルト数を設定する。

図３に示す第３の実施の形態は、複数種類のワーク（最大で４種）に対して複数台の専用のトルクレンチ（設定トルクに達すると内蔵スイッチによりＯＮ信号が出力される）Ａ−３１〜３４、Ｂ−３１〜３２、Ｃ−３１、Ｄ―３１〜３３が用意され（実際には丸数字で示す１〜４の４本のトルクレンチを使いまわししており、符号３１〜３４で示すトルクレンチは、Ａ〜Ｄにおいて共通している）、１台の締結部品の締付忘れ防止装置（以下単に防止装置と略称する）３０に、これらのトルクレンチＡ−３１〜３４、Ｂ−３１〜３２、Ｃ−３１、Ｄ３１〜３３が有線又は無線方式で接続される。すなわち、組み立てラインに複数のワークが流れ、ワーク毎に締め付けトルクの異なるボルトが複数本ある場合に対応する。

図４に示す第４の実施の形態は、第１〜第３の実施の形態に示す用意されている複数本のトルクレンチをそれぞれ収納する専用の工具ボックス４１〜４４を設け、防止装置４０に設けた選択指示部４０Ａからの指示により、使用すべきトルクレンチを工具ボックス４１〜４４に指示する。本実施の形態では、各工具ボックス４１〜４４に工具識別ランプ４１Ａ〜４４Ａを設け、この工具識別ランプ４１Ａ〜４４Ａを点灯させることにより、指示されたトルクレンチの識別を行えるようにしている。

防止装置４０には、一つのワークに対してボルトの締め付け順序が予め設定されているので、図２および図３に示す第２、第３の実施の形態に対応することができる。また図１に示す第１の実施の形態では、次に到来するワークの種類を例えばワークを識別する押しボタン式のスイッチ等で認識でき、これを防止装置４０に入力することで工具識別ランプ４１Ａ〜４４Ａを点灯させることができる。

選択指示部４０Ａには、２ビットの情報が出力され、Ｎｏ．１トルクレンチの選択信号は「０，０」、Ｎｏ．２トルクレンチの選択信号は「０，１」、Ｎｏ．３トルクレンチの選択信号は「１，０」、Ｎｏ．４トルクレンチの選択信号は「１，１」としている。

図５に示す第５の実施の形態は、上記した第４の実施の形態において、ワークの特定をバーコードを用いて行う例を示し、各ワークにはバーコード（ＱＲコード）が取り付けられ、これをバーコードリーダ５１により読み取り、そのバーコードに対応したワークセレクト信号（矢印１）を防止装置４０に入力することで、防止装置４０は選択指示部４０にトルクレンチ選択信号（矢印２）を出力し、該当する工具ボックス４１〜４４の工具識別ランプ４１Ａ〜４４Ａを点灯させる。この場合、バーコードの他に、ＩＣタグ、近接センサ等を用いることもできる。

図６および図７は図１から図３に示す実施の形態における防止装置１０、２０、３０のブロック図で、図６はトルクレンチと有線方式で接続した例を示し、図７はトルクレンチと無線方式で接続した例を示している。また、図８は図４および図５に示す実施の形態における防止装置４０のブロック図を示す。

図６に示すブロック図において、マイコン６１は装置全体の制御を行い、各種設定用のＥＥＰＲＯＭ６２にワーク毎に使用するトルクレンチ、トルクレンチ毎の締付本数、トルクレンチを使用する順序、合否判定タイマー等が設定されている。

また、ボルトの締め付けが開始されると、一つのワークあるいは部位に対して予め設定されている締め付けるべきボルト本数がカウント数表示ＬＥＤ６３に表示される。

ワークの認識は、フォトカプラ入力回路６４に接続されるワーク認識手段（押しボタンスイッチ、近接センサ、バーコードリーダ、ＰＬＣ等）６５からの信号が入力されることにより行われ、またリミットスイッチを備えた有線接続式の各トルクレンチＬＳからのスイッチ信号もこのフォトカプラ入力回路６４を介して取り込まれる。

フォトカプラ入力回路６４には、図１〜図５に示す各トルクレンチ毎の接続端子が設けられている。したがって、マイコン６１は、選択されているワークあるいは部位用とは異なるトルクレンチを使用すると、不合格であると判定し、作業者に警告を発する。

また、マイコン６１は、一台のトルクレンチによる締め付けが１台のワークに対して所定本数の締め付けが所定時間内（タイマー内）又は作業終了入力信号（ＥＮＤ入力）に実行されたか否か、一台のトルクレンチが所定本数のボルトの締め付けを終了せずに、他のトルクレンチを使用したか否かなどを合否判定要素として合否判定を行い、その合否判定結果を内蔵報知手段であるの合否判定ランプ６３に表示させ、同時に不合格を知らせる内蔵の報知手段であるブザー６７を発音させる。ブザー６７の発音パターンは４種類用意され、隣接して配置されている他の防止装置との差別化を図れるようにしている。また、外部に用意している外部報知装置（回転灯、ＰＬＣ等）６８に対しては、リレー出力回路６９に対して合否判定結果を出力できるようにしている。

本防止装置は、ワークあるいは部位の選択が行われると、カウント数表示ＬＥＤ６に対して予め設定した順序パターンに従って締め付けるべきボルト本数が表示され、所定本数の締め付けが終了すれば合格の判定結果が外部の報知装置６８と合否判定ランプ６６に合格の表示がなされる。また、締め付け途中で設定時間内に次の締め付けを行わないと、不合格と判定し、不合格の判定結果が外部の報知装置６８と合否判定ランプ６６になされる。

また、現在選択しているワークの番号がワークＮＯ．セレクトＬＥＤ７０に表示され、また現在選択しているトルクレンチの番号がトルクレンチＮＯ．セレクトＬＥＤ７１に表示される。

なお、押しボタンスイッチ７２を操作することにより、ワーク毎に使用するトルクレンチ、トルクレンチ毎の締付本数、トルクレンチを使用する順序、合否判定タイマー等の設定ができる。また、セレクト、リセットスイッチ７３の内、セレクトスイッチはワーク番号の変更を行い、リセットスイッチは締め付け作業開始時に戻る。７４は外部電源を降圧するスイッチング電源である。

図７に示す防止装置は、無線方式のトルクレンチＦＭがボルトを所定のトルクで締め付けるとＯＮする接点信号を無線で受信するＦＭ受信基板７５を備えており、このＦＭ受信基板７５で接点信号を受信すると、マイコン７１に締め付け完了信号を送信する。なお、ＤＣ−ＤＣコンバータ７６でスイッチング電源７４の電圧を昇圧し、ＦＭ受信基板７５に供給している。

図６、図７に示した防止装置を用いて、図１に示す自動車の組立作業を行う場合、ワーク認識手段６５でワークを認識すると、ワークＮＯ．セレクトＬＥＤに認識したワーク番号を表示する。これでマイコン６１は認識したワークの締め付けるボルト本数を呼び出してカウント数表示ＬＥＤ６３にその本数を表示する。また、認識したワークに対応したトルクレンチ（ＬＳ，ＦＭ）の接続端子との通信を可能とする。したがって、他のトルクレンチを使用してもマイコン６１とは通信されないので、マイコン６１は所定時間内または作業終了入力（ＥＮＤ入力）が検知されるまでに接点信号が入力されないとして不合格（ＮＧ）信号を出力し、合否判定ランプ６６を警告表示させ、ブザー６７を発音させる。同時に外部報知装置６８にもＮＧ信号を出力する。

マイコン６１は、認識されたワークに対応したトルクレンチから接点信号が入力される度（合否判定タイマー内での接点信号の検知）、又は作業終了入力信号時にボルト締付残数がゼロであると（残っていると不合格）、合格と判定して合否判定ランプ６６に合格表示を行わせ、同様に外部報知装置６８にも合格信号を出力し、カウント数表示ＬＥＤ６３の表示数を減らす。そして、所定本数の締付が終了すると、次のワークの認識が行われるのを待つ。

図６、図７に示した防止装置を用いて、図２に示す自動車の組立作業を行う場合、ワークの認識が行なわれると、この認識されたワーク（ワークＮＯ．１）の設定情報を呼び出す。呼び出した設定情報は、例えば締め付けトルク値が異なるボルトが４種類存在すること、そして４種類のトルクレンチの使用順序が決まっていること等が挙げられる。

この場合も、決められた順序に従ってトルクレンチナンバーがトルクレンチＮＯ．セレクトＬＥＤ７１に表示される。そしてこの選択されたトルクレンチから接点信号がマイコン５１に入力され、予め設定された締付本数に達すると合格と判定し、上述した合格処理を行う。

選択したトルクレンチによる所定本数のボルト締付が終了すると、次のトルクレンチのナンバーが同様にして表示される。そして、この一連の処理が各トルクレンチ毎に行われる。

なお、ワーク番号の誤認識あるいはトルクレンチの選択の変更を行う場合には、
押しボタンスイッチ７２を操作することで行える。

押しボタンスイッチ７２を操作して所望のワークあるいはトルクレンチの番号を設定でき、セレクトリセットスイッチ７３をオンとすると、初期設定に戻るようになっている。

図８に示すブロック図は、図６、図７のブロック図に示す構成に加えて、工具ボックス４１から４４に設けた工具識別ランプ（図５の符号４１Ａ〜４４Ａに対応）７９を点灯させる変換回路７８（図４に示す選択指示部４０Ａと共通の回路）を設けたものである。マイコン６１は、トルクレンチナンバーを選択すると、トルクレンチＮＯ．セレクトＬＥＤ７１に選択したトルクレンチナンバーを表示するようにしているが、さらに、トランジスタ出力回路７７からのトルクレンチ選択信号（２bit）を変換回路７８に出力し、変換回路７８はこの２bitの信号を４bitに変換して対応する工具識別ランプ７９を点灯させる。作業者は、工具識別ランプの点灯した工具ボックス４１〜４４内のトルクレンチを取出してボルトの締め付け作業を行うことになる。

本発明による締結部品の締付忘れ防止装置の第１の実施の形態を示す概念図。 本発明による締結部品の締付忘れ防止装置の第２の実施の形態を示す概念図。 本発明による締結部品の締付忘れ防止装置の第３の実施の形態を示す概念図。 本発明による締結部品の締付忘れ防止装置の第４の実施の形態を示す概念図。 図５は本発明による締結部品の締付忘れ防止装置の第５の実施の形態を示す概念図。 図１〜図３の締結部品の締付忘れ防止装置のブロック図で、トルクレンチと有線により接続されている例を示す。 図１〜図３の締結部品の締付忘れ防止装置のブロック図で、トルクレンチと無線により接続されている例を示す。 図４、図５の締結部品の締付忘れ防止装置のブロック図。

符号の説明

１０、２０、３０、４０ 締結部品の締付忘れ防止装置（防止装置）
１１〜１４、２１〜２４、Ａ−３１〜３４、Ｂ−３１〜３２、Ｃ−３１、Ｄ３１〜３３ トルクレンチ
４０Ａ 選択指示部
４１〜４４ 工具ボックス
４１Ａ〜４４Ａ 工具識別ランプ
５１ バーコードリーダ
６１ マイコン
６２ ＥＥＰＲＯＭ
６３ カウント数表示ＬＥＤ
６４ フォトカプラ入力回路
６５ ワーク認識手段
６６ 合否判定ランプ
６７ ブザー
６８ 外部報知装置
６９ リレー出力回路
７０ ワークＮＯ．セレクトＬＥＤ
７１ トルクレンチＮＯ．セレクトＬＥＤ
７２ 押しボタンスイッチ
７３ セレクト、リセットスイッチ
７４ スイッチング電源
７５ ＦＭ受信基板
７６ ＤＣコンバータ
７７ トランジスタ出力回路
７８ 変換回路
７９ 工具識別ランプ

Claims (6)

1. 設定したトルク値で締結部品を締め付けると締め付け完了信号を出力する複数のトルクレンチと通信可能とし、これら複数のトルクレンチの中から一つのトルクレンチの使用を選択すると、当該選択したトルクレンチで締め付ける締結部品の本数を表示手段に表示させ、前記締め付け完了信号を検知する毎に前記表示手段に残り本数を表示させることを特徴とする締結部品の締付け忘れ防止装置。
2. 前記トルクレンチの選択は、締結部品を締め付けるワークを認識すること、または該ワークに対して予め設定した締め付け部位の順序、あるいは締付部品の締め付け順序に従って行うことを特徴とする請求項１に記載の締結部品の締付け忘れ防止装置。
3. 前記締付完了信号を設定時間内に検知すると合格と判定し、該時間内に検知しないと不合格と判定し、また作業入力信号が入力された際に締め付けすべきボルトの残数がゼロであると合格と判定し、残っていると不合格と判定し、合否の判定結果を報知手段により報知することを特徴とする請求項１または２に記載の締結部品の締付け忘れ防止装置。
4. 認識したワークの番号および、当該ワークに対応したトルクレンチの番号を表示する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結部品の締付け忘れ防止装置。
5. 複数のトルクレンチを夫々収納する工具ボックスに工具識別ランプを設け、選択したトルクレンチの番号に対応して前記工具識別ランプを点灯させ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結部品の締付け忘れ防止装置。
6. 前記報知手段には、ブザーを有し、該ブザーの発音を複数種類の中から設定できるようにしたことを特徴とする請求項２から５のいずれかに記載の締結部品の締付け忘れ防止装置。

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