JP2014225075A - Intelligent fastener - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ねじ付きファスナに関する。より具体的には、本発明は、知的特性を有する工業用ねじ付きファスナに関する。 The present invention relates to a threaded fastener. More specifically, the present invention relates to industrial threaded fasteners having intelligent properties.
無数の種類の機械部品を互いに締結するために、長期にわたってねじ付きファスナが使用されている。ねじ付きファスナによって互いに締結される異なるタイプの機械部品のいくつかの例には、橋桁、建物内の支持梁、及び航空機の構造部材などの構造部材がある。通常、取り付け時には、各ねじ付きファスナを捕捉対象部品の開口部に挿入し、この嵌合部品に固定されたナット又はこの嵌合部品に形成されたねじ付き開口部などの、嵌合部品の指定部分に螺入する。多くの用途では、各ファスナを狭い指定許容値範囲内の特定のトルク量までねじによって締め付けなければならない。通常、この指定許容値は、所定のプロジェクトのために作成される仕様書の一部であり、書類形式で、又は現場に持ち運ぶことができるポータブルコンピュータで使用できるように(フラッシュドライブ又はその他のコンピュータ可読メモリなどに記憶して)電子形式で提供される。通常、ファスナを指定トルク範囲内の値まで締め付けるには、手動トルクレンチ及び電動トルクツールの両方が使用される。通常、取付者は、正しい許容トルク値の範囲を判断するために仕様書を参照してからファスナを締め付けなければならない。取付者は、各取り付けたファスナの記録を取付場所及びトルク値ごとに手作業で作成し、プロジェクトデータを維持管理する責任がある検査官又はその他の人物又は事務所にこのような記録を提出することが理想的である。しかしながら、これが常に行われるとは限らない。 Threaded fasteners have been used for a long time to fasten countless types of machine parts together. Some examples of different types of mechanical parts that are fastened together by threaded fasteners include structural members such as bridge girders, support beams in buildings, and aircraft structural members. Normally, during installation, each threaded fastener is inserted into the opening of the part to be captured, and the designation of the mating part, such as a nut fixed to this mating part or a threaded opening formed in this mating part, is specified. Screw into the part. In many applications, each fastener must be tightened with a screw to a specified amount of torque within a narrow specified tolerance range. Typically, this specified tolerance is part of a specification created for a given project and can be used in document form or on a portable computer that can be carried to the field (flash drive or other computer). Provided in electronic form (stored in a readable memory or the like). Typically, both manual torque wrenches and electric torque tools are used to tighten fasteners to values within a specified torque range. Normally, the installer must tighten the fastener after referring to the specifications to determine the correct allowable torque value range. The installer manually creates a record of each installed fastener for each installation location and torque value and submits such records to an inspector or other person or office responsible for maintaining project data. Ideally. However, this is not always done.
多くのプロジェクトでは、構造組立品全体の安全性を保障するために、取り付けられたファスナが正しいトルク値であるかどうかを、取り付け直後、及びその後にも定期的にチェックする必要がある。この検査及びチェックは、正式仕様書の認証されたコピーを有する有資格者(通常は訓練を受けた検査官)が行わなければならず、通常は、検査官が各取り付けられたファスナにトルクレンチ、電動トルクツール又はトルク測定装置を適用して手作業で行う。また、通常、検査官は、いずれかのファスナが欠落していないかどうかを判断するために視覚的な調査を行う。これらの検査及びチェックの結果は、将来的な参考のために、検査記録を維持管理する指定人物又は事務所に報告しなければならない。 In many projects, it is necessary to check whether the installed fasteners have the correct torque values immediately after installation and periodically thereafter to ensure the safety of the entire structural assembly. This inspection and check must be performed by a qualified person (usually a trained inspector) who has a certified copy of the official specification, and the inspector usually attaches a torque wrench to each attached fastener. It is performed manually by applying an electric torque tool or a torque measuring device. Also, inspectors typically conduct visual surveys to determine if any fasteners are missing. The results of these inspections and checks must be reported to the designated person or office that maintains the inspection records for future reference.
この検査工程は、各個々のファスナに対して手作業でしかも視覚的に行わなければならないので非常に時間が掛かり、しかも1又はそれ以上のファスナに正しいトルク仕様値を正確に印加し損ねたり、所与のファスナに対するトルクを正確に測定し損ねたり、又は指定されたファスナの場所にファスナが存在しないことを知らせ損ねたりなどのヒューマンエラーを起こしやすい。また、上述したように、最初のファスナの取り付け記録が常に作成されるとは限らず、締結構造の完全性及び安全性を維持管理する責任者に迷惑が及ぶ。 This inspection process must be done manually and visually for each individual fastener, which is very time consuming and fails to accurately apply the correct torque specifications to one or more fasteners. It is prone to human error, such as failing to accurately measure torque for a given fastener, or failing to signal that a fastener is not present at a specified fastener location. Further, as described above, the first fastener installation record is not always created, and the person in charge of maintaining and managing the integrity and safety of the fastening structure is inconvenienced.
本発明は、ファスナの取り付け及び追跡チェックを容易にする知的特性を有するねじ付きファスナと、ねじ付きファスナを使用して互いに締結される構造の取り付け及び追跡モニタリングに今までになかった利点をもたらすインテリジェントファスナシステム及び方法とを含む。 The present invention provides unprecedented advantages for threaded fasteners with intelligent properties that facilitate fastener installation and tracking checks, and for mounting and tracking monitoring of structures that are fastened together using threaded fasteners. An intelligent fastener system and method.
個々の装置の観点から見れば、本発明は、インテリジェントファスナを含み、このインテリジェントファスナは、ヘッド部と、このヘッド部から延びる雄ねじ付きシャンク部とを有する本体部材を備え、ヘッド部は、下面、上面、及びヘッド部を貫いて形成された貫通孔を有し、上面には陥凹部が形成され、インテリジェントファスナは、陥凹部内に装着されたRFIDタグと、陥凹部内に装着され、RFIDタグに結合されたアンテナと、陥凹部内に装着された本体部を有し、RFIDタグに結合されたセンサとをさらに備え、センサは、センサ本体部から離れて延び端部において終端するアーム部を有し、このアーム部は、貫通孔内に摺動自在に受け入れられ、アーム部の端部は、ファスナが開口部付きワークピースの開口部に挿入された際にワークピースの表面に接触できるように下面よりも下方に延びる。 Viewed from an individual device perspective, the present invention includes an intelligent fastener that includes a body member having a head portion and a male threaded shank portion extending from the head portion, the head portion comprising a lower surface, There is a through hole formed through the top surface and the head portion, and a recess is formed in the top surface. The intelligent fastener is mounted in the recess, and the RFID tag is mounted in the recess. And a sensor having a body portion mounted in the recess and coupled to the RFID tag, wherein the sensor has an arm portion extending away from the sensor body portion and terminating at an end portion. This arm part is slidably received in the through hole, and the end part of the arm part is inserted into the opening part of the workpiece with the opening part. When extending downwardly from the lower surface so as to contact the surface of the workpiece.
RFIDタグは、一意の識別符号、ファスナの指定されたトルク値、取付日、ファスナを取り付けた場所、最初の取付日、及びファスナの直近の検査日などの、ファスナ固有の情報を記憶するメモリを有する。 The RFID tag has a memory that stores fastener-specific information such as a unique identification code, the specified torque value of the fastener, the installation date, the location where the fastener was installed, the first installation date, and the most recent inspection date of the fastener. Have.
好適な実施形態では、センサは、2進トルク状態信号を供給する2状態マイクロスイッチを備える。 In a preferred embodiment, the sensor comprises a two-state microswitch that provides a binary torque state signal.
システムの観点から見れば、本発明は、ファスナ取り付け及び検査システムであり、このシステムは、
ヘッド部と、このヘッド部から延びる雄ねじ付きシャンク部とを含む本体部材を有するファスナを備え、ヘッド部は、下面、上面、及びヘッド部を貫いて形成された貫通孔を有し、上面には陥凹部が形成され、このファスナ取り付け及び検査システムは、陥凹部内に装着された、ファスナ固有の情報を記憶するメモリを有するRFIDタグと、陥凹部内に装着され、RFIDタグに結合されたアンテナと、陥凹部内に装着された本体部を有し、RFIDタグに結合されたセンサとをさらに備え、センサは、センサ本体部から離れて延び端部において終端するアーム部を有し、このアーム部は、貫通孔内に摺動自在に受け入れられ、アーム部の端部は、ファスナが開口部付きワークピースの開口部に挿入された際にワークピースの表面に接触できるように下面よりも下方に延び、
RFIDタグを呼び出すとともに、このRFIDタグから情報を受け取るためのRFIDタグリーダがさらに備わる。
From a system point of view, the present invention is a fastener mounting and inspection system that includes:
A fastener having a main body member including a head portion and a male threaded shank portion extending from the head portion, the head portion having a bottom surface, a top surface, and a through hole formed through the head portion, This fastener mounting and inspection system includes an RFID tag having a memory for storing fastener-specific information mounted in the recess, and an antenna mounted in the recess and coupled to the RFID tag. And a sensor coupled to the RFID tag, the sensor having an arm portion that extends away from the sensor body portion and terminates at an end portion. Part is slidably received in the through-hole, and the end of the arm part is in contact with the surface of the workpiece when the fastener is inserted into the opening of the workpiece with the opening. It extends below the lower surface to so that,
An RFID tag reader is further provided for calling the RFID tag and receiving information from the RFID tag.
RFIDタグメモリに記憶される情報は、ファスナの一意の識別符号、ファスナの指定されたトルク値、ファスナの最初の取付日、ファスナを取り付けた場所、及びファスナの最後の検査日を含む。RFIDタグメモリに記憶された情報は、RFIDタグリーダを使用して適当な時に更新し、この更新された情報をRFIDタグに送信することができる。 The information stored in the RFID tag memory includes the fastener's unique identification code, the fastener's specified torque value, the fastener's first installation date, the location where the fastener was installed, and the fastener's last inspection date. The information stored in the RFID tag memory can be updated at an appropriate time using an RFID tag reader, and the updated information can be transmitted to the RFID tag.
センサは、ファスナのトルク状態を感知するための2状態マイクロスイッチを備えることが好ましい。 The sensor preferably comprises a two-state microswitch for sensing the torque condition of the fastener.
このシステムは、ファスナをねじ付き開口部に特定のトルク値までねじ込むためのファスナ取付ツールをさらに含む。この目的のために、ファスナ取付ツールは、ファスナ取付ツールによってファスナに印加されるトルクを制限するための、RFIDタグリーダに結合されたトルク制御ユニットを備える。 The system further includes a fastener installation tool for screwing the fastener into the threaded opening to a specific torque value. For this purpose, the fastener mounting tool comprises a torque control unit coupled to the RFID tag reader for limiting the torque applied to the fastener by the fastener mounting tool.
本発明に従って製造されたファスナは、既知のねじ付きファスナに勝るいくつかの利点をもたらす。まず、取付者がファスナを取り付ける準備ができた時に、ファスナのRFIDタグ内に正しいトルク情報を取付ツールによって抽出できる形で提供することにより、ファスナを最初に正しいトルク仕様に取り付けることが非常に容易になる。また、この取付ツールにより、ファスナを正しいトルク値に自動的に駆動することができ、ファスナを取り付けた後に即座にトルク値をチェックしてファスナが正しく取り付けられることを確実にすることができる。さらに、スキャン検査技術を使用して、一群のファスナの取り付けの完全性をいつでも素早くチェックすることができ、取付ツールを使用して、あらゆる必要な是正措置を講じることができる。さらに、このスキャン検査技術では、各取り付けられたファスナの現在値を手動でチェックする必要性がなく、検査工程を行うのに必要な時間が大幅に減少する。また、ファスナの識別符号、種類、指定トルク値、取付場所、取付日及び検査日の情報を、関連するタグリーダによって読取可能な形でファスナ内に提供することにより、将来的な維持管理のためにファスナ取付プロジェクトの完全な履歴をホストコンピュータに集めて記憶できるようになる。最後に、これらの利点は全て、比較的低いファスナ当たりの追加コストでもたらされる。 Fasteners made according to the present invention offer several advantages over known threaded fasteners. First, it is very easy to first install the fastener to the correct torque specification by providing the correct torque information in the fastener's RFID tag that can be extracted by the mounting tool when the installer is ready to install the fastener. become. The attachment tool can also automatically drive the fastener to the correct torque value and immediately check the torque value after attaching the fastener to ensure that the fastener is correctly attached. In addition, scan inspection techniques can be used to quickly check the integrity of a set of fasteners at any time, and the installation tool can be used to take any necessary corrective action. In addition, this scan inspection technique eliminates the need to manually check the current value of each attached fastener, greatly reducing the time required to perform the inspection process. In addition, the fastener identification code, type, specified torque value, installation location, installation date, and inspection date information are provided in the fastener in a form that can be read by the associated tag reader for future maintenance. A complete history of fastener installation projects can be collected and stored on the host computer. Finally, all these benefits come at a relatively low additional cost per fastener.
本発明の本質及び利点をより完全に理解できるように、添付図面とともに以下の詳細な説明を参照する。 For a fuller understanding of the nature and advantages of the present invention, reference should be made to the following detailed description taken together with the accompanying figures.
ここで図面を参照すると、図1及び図2に、本発明による単一のファスナを示している。これらの図から分かるように、参照番号10で大まかに示すファスナが、ヘッド12、及び自由端14で終端するねじ付きシャンク13を有する。ファスナヘッド12は、陥凹上面15及び境界壁16によって定められる中央凹部を有し、境界壁16は、RFIDチップ17、アンテナ18及びマイクロスイッチ20の上体部19を収容するのに十分な深さ及び境界寸法を有する。要素17、18及び19は、全てヘッド12の陥凹上面15により支持される。マイクロスイッチ20の残り部分は、ヘッド12内に形成された貫通孔23を通って下方に延び自由端23で終端するスイッチ起動アーム22を含む。スイッチ起動アーム22の自由端23は、後述する目的のために、ヘッド12の下面24(図4に図示)よりも所定のレベルだけ下方で終端する。貫通孔23とスイッチ起動アーム22の相対的直径寸法は、スイッチ起動アーム22が貫通孔23内で摺動自在に往復運動できるように選択される。
Referring now to the drawings, FIGS. 1 and 2 show a single fastener according to the present invention. As can be seen from these figures, the fastener, generally designated by
図3を参照すると、ファスナ10の知的特性を提供する構成部品が、マイクロスイッチ20、RFIDチップ17、及びアンテナ18を含む。RFIDチップ17は、当業で一般にRFIDタグと呼ばれている従来のRFIDチップであり、カリフォルニア州サンホセのAtmel社から市販されている、アンテナ18を介して関連するRFIDタグリーダとの間で双方向通信を可能にするのに必要な通常の構成部品を組み込んだAtmelタイプATA5570集積回路であることが好ましい。RFIDチップ17は、ファスナ10に関するいくつかの情報を記憶するとともに関連するRFIDタグリーダによる呼び出しに応答してこの情報を検索できるようにする読み取り/書き込みメモリ部をさらに含む。この種の情報については、以下でより詳細に説明する。また、RFIDチップ17は、関連するRFIDタグリーダからアンテナ18を介して受け取った電磁呼び出し信号から集積回路部品に電力を供給するのに必要な電力伝達回路部品を組み込んでいる。このような構成部品は周知であるため、冗長にならないようにこれらについてのさらなる説明は行わない。
Referring to FIG. 3, the components that provide the intelligent characteristics of
マイクロスイッチ20は、RFIDチップ17のデータ入力部に結合された2つの導体26、27(図2及び図3に図示)を有する。これにより、RFIDチップが、マイクロスイッチ20の2進状態、即ち閉鎖又は開放のいずれかをモニタすることが可能になる。好ましい実施形態では、マイクロスイッチ20が、ファスナ10が正しいトルク値に締め付けられているかどうかを感知するための2進トルク値センサとして機能する。
The microswitch 20 has two
図4に、本発明を組み入れた、2つの構造部材に部分的に取り付けられたファスナを示す。この図では、要素17、18及び20を疑似線で示している。この図から分かるように、ねじ付き軸13を、捕捉対象の第1の構造部材30の開口部31に挿入するとともに、別の構造部材34のねじ部33にも螺合した形で示している。十分な厚みの構造部材34では、構造部材34のねじ部33が、図示のような構造部材34内に形成されたねじ付き開口部を有することができ、或いは構造部材34の反対面に(溶接などにより)恒久的に固定された別個のねじ付きナットを有することができる。いずれにせよ、ねじ部33は、ファスナ10を十分に深くねじ込んだ際に、第1の構造部材30と追加の構造部材34との間に適切な大きさの締め付け力を与えることを目的とする。
FIG. 4 shows a fastener partially attached to two structural members incorporating the present invention. In this figure, elements 17, 18 and 20 are indicated by phantom lines. As can be seen from this figure, the threaded
上述したように、ファスナ10は、通常はプロジェクトの仕様書によって定められる狭い範囲内のトルク値まで締め付けられていなければならない。このファスナ10の状態は、マイクロスイッチ20のアーム22の自由端23が構造部材30の上面35に係合して図4の上方の較正位置に駆動された場合のマイクロスイッチ20の状態変化(回路パラメータによる閉鎖又は開放)によって表される。この状態変化をRFIDチップ17により検出して、後で使用できるようにメモリに記憶することができる。ファスナのトルク値は、ファスナ10の取り付け後に、関連するRFIDタグリーダでRFIDタグ17を呼び出すことによってチェックすることができる。トルクが、仕様書に定められる下限値を下回っている場合、マイクロスイッチアーム22の軸方向位置を、マイクロスイッチ20の状態がトルク範囲から外れた状態に戻るように十分に変更する。このスイッチ状態の変化をRFIDタグ17が検出し、これをメモリに記憶して、呼び出し時に関連するRFIDタグリーダに送信することができる。
As described above, the
図5は、ファスナ10を最初に取り付ける際、及びファスナ10を後から正しいトルクに調整する際に使用する、参照番号40で示す電動式ファスナ取付ツールの概略図である。この図から分かるように、ツール40は、リアルタイムな取付情報を提供するためのリアルタイムクロック41と、取り付け対象のファスナのRFIDタグ17から情報を読み取るためのRFIDタグリーダ42と、ファスナ10の締め付けに使用するドライバビット44に駆動力を与えるための駆動体ユニット43と、ファスナ10を指定のトルク値に締め付けるように駆動体ユニット43を制御するためのトルク制御ユニット45とを含むことが好ましい。取付ツール40は、電源入力部と、ホストコンピュータ47及びポータブルコンピュータ48への接続を可能にするデータ通信導体とを有する。リアルタイムクロック41は、リアルタイムな情報を提供するための従来の回路である。RFIDタグリーダ42は、特定のRFIDタグに対する呼び出し信号を生成し、応答するRFIDタグ17から情報を受け取って処理できる従来の装置である。駆動体ユニット43は、ドライバビット44に回転駆動力を与えるために使用される従来の電気機械装置である。ドライバビット44は、ファスナ10のヘッド12(例えば、六角形ヘッド)の形状に適合する構成を有する従来のドライバビットである。トルク制御ユニット45は、駆動体ユニット43により生成される最大トルク量を制御できる従来のユニットである。
FIG. 5 is a schematic diagram of an electric fastener installation tool, indicated by
図6は、ファスナ10の取り付け及びトルク設定の調整におけるツール40の使用を示すブロック図である。この図から分かるように、RFIDタグリーダ42は、ファスナ10の近傍であってその受信範囲内に配置される。その後、RFIDタグリーダ42は、ファスナ10に送る呼び出し信号を生成するように動作する。ファスナ10のRFIDタグ17は、この呼び出し信号を受け取ると、求められる情報をRFIDタグリーダ42に送信することによって応答する。次に、RFIDタグリーダ42は、ファスナ10の一意の識別符号及びこのファスナ10の望ましいトルク値を含む受け取った情報を調べる。次に、RFIDタグリーダ42は、この望ましいトルク値をトルク制御ユニット45に供給する。トルク制御ユニット45は、トルク値を受け取ると、このトルク値を使用して駆動体ユニット43の動作を制御する。ドライバビット44がファスナ10のヘッド12上に動かされ、駆動体ユニット43が起動する。駆動体ユニット43によってドライバビット44が回転すると、ファスナ10が構造部材34(図4)のねじ付き開口部33にねじ込まれ、ファスナ10に作用するトルクが特定値に達したことをトルク制御ユニット45が感知するまで構造部材30、34を互いに引き寄せる。その後、このトルク制御ユニット45によって駆動体ユニット43の動作が終了する。その後、RFIDタグリーダ42は、ファスナ10のRFIDタグ17を呼び出し、リアルタイムクロック41からの取付日情報をRFIDタグ17に送信して、RFIDタグがこの情報をメモリに記憶する。
FIG. 6 is a block diagram illustrating the use of
最初の取り付け後、ファスナ10のRFIDタグ17を呼び出すようにRFIDタグリーダ42を動作させることにより、現在取り付けられているファスナ10の実際のトルク値をチェックすることができる。RFIDタグリーダ42が応答を受け取った時には、この受け取った情報は、ファスナ10の一意の識別符号、このファスナの望ましいトルク値、及びマイクロスイッチ20の状態を含む。マイクロスイッチ20の状態が、トルク値が正しくない旨を示す場合、このトルク値が正しくなるまで最初の取付工程を繰り返すことができる。1回又はそれ以上の試行後に最初の取付工程が失敗に終わった場合、取付者は、ファスナを調べて不具合が見つかった場合にはこれを交換すること、構造部材34のねじ付き開口部33を調べて損傷しているかどうかを判断すること、などの選択措置を講じて失敗の原因を特定することができる。
After initial installation, the actual torque value of the
取付工程が正常に終了した後、現在取り付けられているファスナ10のRFIDタグ17からRFIDタグリーダ42が受け取った情報を、さらなる処理のため及び/又は後から取り出せるように記憶するためにホストコンピュータ47に送信することができる。通常、この情報は、ファスナ10の一意の識別符号、望ましいトルク値、このファスナのトルク値が仕様値内に収まっているかどうか、取付日及び(任意に)時刻並びにファスナの取付場所を含む。RFIDタグリーダ42が受け取った情報は、取付工程のあらゆる段階において、さらなる処理のため及び/又は後から取り出せるように記憶するためにホストコンピュータ47に送信される。同様に、ホストコンピュータ47は、RFIDタグ17内のデータを更新するための、RFIDタグ17からの特定のデータの検索動作を行うための、又は異なるファスナ10内に存在する一群のRFIDタグ17のスキャンなどのその他の措置を講じるためのデータ及び命令をRFIDタグリーダ42に送ることができる。
After the installation process is successfully completed, the information received by the
一群のファスナ10が正常に取り付けられると、図7に示すスキャン検査技術を使用して、この取り付けの完全性をいつでも素早くチェックすることができる。通常、このスキャン検査工程は、ファスナ取付者よりもさらに専門的な訓練を受けた取付者によって行われる。また、通常、最初のスキャン検査は、取り付け全体が完了した直後又は所定の一連のファスナの取り付けが完了した直後に行われる。図7に、各々が構造パネル30に沿って異なる場所に取り付けられた12個のファスナ10aa、10ab、・・・、10cdのアレイを示す。個々のファスナ10aa、10ab、・・・、10cdに支持された個々のRFIDタグ17を呼び出すことができるポータブルRFIDタグリーダ50を、アレイ全体にわたって所望の方向(図7では左から右)に手動でスキャンする。RFIDタグリーダ50は、同時に複数(図7の実施形態では3つ)のファスナをスキャンできるように、複数のファスナ10aa、10ab、・・・、10cdを取り囲む送信/受信エリアを定めるアンテナを有することが好ましい。各応答するファスナ10aa、10ab、・・・、10cdは、求められる情報をRFIDタグリーダ50に供給し、RFIDタグリーダ50に内蔵された専用ディスプレイ又はポータブルコンピュータのモニタを使用して、この情報を検査官に表示することができる。
Once a group of
通常、この求められる情報は、RFIDタグリーダ50により生成された呼び出し信号に応答する各ファスナの一意の識別符号、パネル30上の各応答するファスナの物理的位置、トルクマイクロスイッチ20の状態、及び最初の取付日を含む。所与のファスナ10aa、10ab、・・・、10cdの呼び出しに対する応答が受け取られない場合、これは、あるファスナが現在欠落していること、又は知的回路部品が動作不能であることを意味する。いずれの状態も、欠落した又は動作不能のファスナ10aa、10ab、・・・、10cdを単純に交換することにより、直ちに又はその後の予定日に修正することができる。応答するファスナ10aa、10ab、・・・、10cdから受け取った情報が、トルクが仕様値から外れている旨を示す場合、検査官は、図5に関連して上述した取付ツール40を使用してこの問題を修正しようと試みることができる。RFIDタグリーダ50が受け取った情報は、全てホストコンピュータ47と共有して、維持管理、履歴及びその他の適当な目的に使用することができる。RFIDタグリーダ50は、各正常に呼び出されたRFIDタグ17に検査日及び取付場所を送信し、これらのRFIDタグは、この情報をメモリに記憶する。
Typically, this required information includes the unique identification code of each fastener that responds to the paging signal generated by the RFID tag reader 50, the physical location of each responding fastener on the
ファスナ10のRFIDタグ17に記憶できる基本的な種類の情報は、特定のファスナの識別符号を含み、この識別符号は、一連の番号又は一群の文字内の異なる文字の組み合わせの形のシリアル番号、ファスナのタイプ指示、そのファスナの指定トルク値、ファスナの取付場所、最初の取付日、及び直近の検査日とすることができる。当業者には明らかなように、所与の用途の要件に応じて、RFIDタグ17に他の種類の情報を記憶することもできる。
The basic type of information that can be stored in the RFID tag 17 of the
なお、各ファスナ10のマイクロスイッチ20には、3つの可能な状態が存在する。状態「1」は、ファスナトルクが仕様値内にあることを意味することができ、状態「0」は、ファスナトルクが仕様値内にないことを意味することができる。呼び出し中に、RFIDタグリーダ50がマイクロスイッチの値を受け取らなかった場合、ファスナ10が欠落しているものとして解釈され、これは視覚的検査によって検証することができ、或いはマイクロスイッチが動作不能であると解釈され、この場合には交換品として新たなファスナ10を取り付けることができる。
Note that there are three possible states for the microswitch 20 of each
以上から明らかなように、上述した本発明を組み入れた知的構成部品を有するねじ付きファスナは、既知のねじ付きファスナに勝るいくつかの利点をもたらす。まず、取付者がファスナを取り付ける準備ができた時に、ファスナのRFIDタグ内に正しいトルク情報を取付ツールによって抽出できる形で提供することにより、ファスナを最初に正しいトルク仕様に取り付けることが非常に容易になる。また、この取付ツールにより、ファスナを正しいトルク値に自動的に駆動することができ、ファスナを取り付けた後に即座にトルク値をチェックしてファスナが正しく取り付けられることを確実にすることができる。さらに、スキャン検査技術を使用して、一群のファスナの取り付けの完全性をいつでも素早くチェックすることができ、取付ツールを使用して、あらゆる必要な是正措置を講じることができる。さらに、このスキャン検査技術では、各取り付けられたファスナの現在値を手動でチェックする必要性がなく、検査工程を行うのに必要な時間が大幅に減少する。また、ファスナの識別符号、種類、指定トルク値、取付場所、取付日及び検査日の情報を、関連するタグリーダによって読取可能な形でファスナ内に提供することにより、将来的な維持管理のためにファスナ取付プロジェクトの完全な履歴をホストコンピュータに集めて記憶できるようになる。最後に、これらの利点は全て、比較的低いファスナ当たりの追加コストでもたらされる。 As is apparent from the foregoing, a threaded fastener having an intelligent component incorporating the present invention described above provides several advantages over known threaded fasteners. First, it is very easy to first install the fastener to the correct torque specification by providing the correct torque information in the fastener's RFID tag that can be extracted by the mounting tool when the installer is ready to install the fastener. become. The attachment tool can also automatically drive the fastener to the correct torque value and immediately check the torque value after attaching the fastener to ensure that the fastener is correctly attached. In addition, scan inspection techniques can be used to quickly check the integrity of a set of fasteners at any time, and the installation tool can be used to take any necessary corrective action. In addition, this scan inspection technique eliminates the need to manually check the current value of each attached fastener, greatly reducing the time required to perform the inspection process. In addition, the fastener identification code, type, specified torque value, installation location, installation date, and inspection date information are provided in the fastener in a form that can be read by the associated tag reader for future maintenance. A complete history of fastener installation projects can be collected and stored on the host computer. Finally, all these benefits come at a relatively low additional cost per fastener.
以上、本発明の好ましい実施形態を十分かつ完全に開示したが、当業者には様々な修正例、代替構造及び同等物が思い浮かぶであろう。例えば、特定のRFIDタグ17を参照しながら本発明を説明したが、特定の用途の要件に従って他のFRIDタグを使用することもできる。また、トルク値センサを、2つの動作状態を有する単純なマイクロスイッチ、即ち2進装置として説明したが、必要に応じて、可変抵抗又は可変容量などの可変値の測定を行う他の種類のトルクセンサを採用することもできる。このようなセンサを、米国特許出願公開第2007/0222583号A1に記載される信号処理技術などの相補的可変信号処理技術を使用することによってファスナ10に組み込むこともでき、この特許出願の開示は引用により本明細書に組み入れられる。従って、上記の内容を、本発明を限定するものとして解釈すべきではなく、本発明は、添付の特許請求の範囲により定義される。
While the preferred embodiment of the present invention has been fully and fully disclosed, various modifications, alternative constructions and equivalents will occur to those skilled in the art. For example, although the present invention has been described with reference to a particular RFID tag 17, other FRID tags can be used according to the requirements of a particular application. Also, although the torque value sensor has been described as a simple microswitch with two operating states, ie a binary device, other types of torque that measure variable values, such as variable resistance or variable capacitance, as required A sensor can also be employed. Such sensors can also be incorporated into
Claims (20)
ヘッド部と、該ヘッド部から延びる雄ねじ付きシャンク部とを有する本体部材を備え、
前記ヘッド部は、下面、上面、及び該ヘッド部を貫いて形成された貫通孔を有し、
前記上面には陥凹部が形成され、前記インテリジェントファスナは、
前記陥凹部内に装着されたRFIDタグと、
前記陥凹部内に装着され、前記RFIDタグに結合されたアンテナと、
前記陥凹部内に装着された本体部を有し、前記RFIDタグに結合されたセンサと、
をさらに備え、前記センサは、前記センサ本体部から離れて延び端部において終端するアーム部を有し、前記アーム部は、前記貫通孔内に摺動自在に受け入れられ、前記アーム部の前記端部は、前記ファスナが開口部付きワークピースの開口部に挿入された際に前記ワークピースの表面に接触できるように前記下面よりも下方に延びる、
ことを特徴とするインテリジェントファスナ。 Intelligent fastener,
A main body member having a head portion and a male threaded shank portion extending from the head portion;
The head portion has a lower surface, an upper surface, and a through hole formed through the head portion,
A recess is formed on the upper surface, and the intelligent fastener is
An RFID tag mounted in the recess,
An antenna mounted in the recess and coupled to the RFID tag;
A sensor having a body mounted in the recess and coupled to the RFID tag;
The sensor further includes an arm portion that extends away from the sensor body portion and terminates at an end portion, the arm portion being slidably received in the through hole, and the end of the arm portion. The portion extends below the lower surface so that the fastener can contact the surface of the workpiece when inserted into the opening of the workpiece with an opening.
Intelligent fastener characterized by that.
ことを特徴とする請求項1に記載のインテリジェントファスナ。 The RFID tag has a memory for storing information unique to the fastener.
The intelligent fastener according to claim 1.
ことを特徴とする請求項2に記載のインテリジェントファスナ。 At least a portion of the information is stored in a readable portion of the memory;
The intelligent fastener according to claim 2.
ことを特徴とする請求項2に記載のインテリジェントファスナ。 The information includes a unique identification code of the fastener;
The intelligent fastener according to claim 2.
ことを特徴とする請求項2に記載のインテリジェントファスナ。 The information includes a specified torque value of the fastener,
The intelligent fastener according to claim 2.
ことを特徴とする請求項2に記載のインテリジェントファスナ。 The information includes an installation date of the fastener,
The intelligent fastener according to claim 2.
ことを特徴とする請求項1に記載のインテリジェントファスナ。 The information includes a location where the fastener is installed,
The intelligent fastener according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1に記載のインテリジェントファスナ。 The information includes an inspection date of the fastener,
The intelligent fastener according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1に記載のインテリジェントファスナ。 The sensor comprises a two-state microswitch,
The intelligent fastener according to claim 1.
ヘッド部と、該ヘッド部から延びる雄ねじ付きシャンク部とを含む本体部材を有するファスナを備え、
前記ヘッド部は、下面、上面、及び該ヘッド部を貫いて形成された貫通孔を有し、
前記上面には陥凹部が形成され、前記システムは、
前記陥凹部内に装着された、前記ファスナ固有の情報を記憶するメモリを有するRFIDタグと、
前記陥凹部内に装着され、前記RFIDタグに結合されたアンテナと、
前記陥凹部内に装着された本体部を有し、前記RFIDタグに結合されたセンサと、
をさらに備え、前記センサは、前記センサ本体部から離れて延び端部において終端するアーム部を有し、前記アーム部は、前記貫通孔内に摺動自在に受け入れられ、前記アーム部の前記端部は、前記ファスナが開口部付きワークピースの開口部に挿入された際に前記ワークピースの表面に接触できるように前記下面よりも下方に延び、
前記RFIDタグを呼び出すとともに、該RFIDタグから前記情報を受け取るためのRFIDタグリーダがさらに備わる、
ことを特徴とするファスナ取り付け及び検査システム。 Fastener installation and inspection system,
A fastener having a body member including a head portion and a male threaded shank portion extending from the head portion;
The head portion has a lower surface, an upper surface, and a through hole formed through the head portion,
A recess is formed on the top surface, and the system includes:
An RFID tag that is mounted in the recess and has a memory for storing information unique to the fastener;
An antenna mounted in the recess and coupled to the RFID tag;
A sensor having a body mounted in the recess and coupled to the RFID tag;
The sensor further includes an arm portion that extends away from the sensor body portion and terminates at an end portion, the arm portion being slidably received in the through hole, and the end of the arm portion. The portion extends below the lower surface so that the fastener can contact the surface of the workpiece when inserted into the opening of the workpiece with the opening,
An RFID tag reader for calling the RFID tag and receiving the information from the RFID tag;
Fastener mounting and inspection system characterized by that.
ことを特徴とする請求項10に記載のシステム。 The information includes a unique identification code of the fastener;
The system according to claim 10.
ことを特徴とする請求項10に記載のシステム。 The information includes a specified torque value of the fastener,
The system according to claim 10.
ことを特徴とする請求項10に記載のシステム。 The information includes an installation date of the fastener,
The system according to claim 10.
ことを特徴とする請求項10に記載のシステム。 The information includes a location where the fastener is installed,
The system according to claim 10.
ことを特徴とする請求項10に記載のシステム。 The information includes an inspection date of the fastener,
The system according to claim 10.
請求項10に記載のシステム。 The sensor comprises a two-state microswitch,
The system according to claim 10.
ことを特徴とする請求項10に記載のシステム。 The RFID tag reader includes a transmitter for storing information in the memory of the RFID tag;
The system according to claim 10.
ことを特徴とする請求項10に記載のシステム。 The RFID tag reader includes a transmitter for updating the information stored in the memory of the RFID tag;
The system according to claim 10.
ことを特徴とする請求項10に記載のシステム。 A fastener installation tool for screwing the fastener into the threaded opening to a specified torque value;
The system according to claim 10.
ことを特徴とする請求項19に記載のシステム。 The information includes a specified torque value of the fastener, and the fastener mounting tool is a torque coupled to the RFID tag reader for limiting the torque applied by the fastener mounting tool to the fastener to the torque value. Including control unit,
The system of claim 19.
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