JP2017189837A - ネジ締め情報送信装置及びそれを備えた通信機能付ドライバー及びネジ締め管理システム - Google Patents

Abstract

【課題】ネジの締め付け工程について、その作業性を損なうことなく締め付け不良の発生を確実に防止しながら締め忘れの発生を容易に確認可能なものとして、高い作業効率とネジ締め品質の向上を実現出来るようにする。
【解決手段】充電池でモータを回転駆動させながら設定トルク値に達することで自動停止する機能を備えた電動ドライバー２１に付設され、電波受信機能に加え受信した作業情報に基づいて各ネジ締め作業の良否及びそれまでの正常な締結本数を表示する機能を備えた作業結果表示装置３Ａに対し、前記モータによるネジ締め毎の作業情報を電波信号にして無線送信するネジ締め情報送信装置２０Ａであって、前記作業情報が、各ネジ締め作業におけるトルクアップ信号及び前記モータの回転信号によるものとされ、且つ、その作動用電源として前記充電池の電力を使用することを特徴とするものとした。
【選択図】図１

Description

本発明は、ネジ締め工程において、各ネジ締め作業の成否及び正常な締結本数を確認させるための情報を送信するネジ締め情報送信装置、及びそれを備えた通信機能付ドライバー、及びそれらを備えたネジ締め管理システムに関する。

多くの部品を組み合わせて装置や機器を製造する際のネジ締め工程では、多数且つ多種類のネジが使用されるのが通常であるが、ネジの締め付け不良や締め忘れが１箇所でも存在すると、その製品自体が不良品扱いになってしまうことから、ネジ締め品質の向上をはかるために様々な工夫が従来よりなされている。

例えば、電動ドライバーでネジを締め付ける度に、締結したネジに対し所定の色でマーク付けを行い、品質検査の際にそれを目視で総て確認することで締め忘れの発生を防止するものとした製造管理方法が知られている。しかし、手作業でマーク付けするために要する時間は、電動ドライバーによるネジ締め付け時間の約２倍を要して作業効率の低下を招く結果となっている。また、作業者の感覚や検査者の目視だけでは、締め付け不良の発生を確実に認識・チェックすることは容易ではない。

この問題に対し、特開昭５９−７３２８０号公報には、締め付け作業に用いる電動ドライバーなどの螺着具に、その締め付けトルクが所定値以上に達することでその情報を無線送信する送信モジュール設け、受信機側で螺着具毎の締め付け情報を演算しながらネジ締め作業の可否を判定して、その結果を表示させるものとした無線式螺着具締め付け確認装置が提案されている。

この装置は、螺着具から締め付け情報を無線で受信機側に送信する構成であるため、接続線が不要となって螺着具の作業性を損なうことが少ないことに加え、各締め付け作業の良否がその都度表示されて確認できることから、締め付け不良の発生を防止しやすいものとなる。しかしながら、この装置を用いても、ネジ締め忘れの発生については確認することができず、且つ、作業結果を後からチェックすることもできない。

一方、近年では、専用の電動ドライバーに有線接続して用いる作業結果表示装置（締め忘れ防止用カウンター）が販売されて、各ネジ締め作業の良否及び正常な締結本数をカウントして表示することを可能としており、且つ、この装置を管理コンピュータに接続してデータを残すことで、作業結果を後からチェック可能なものとするトレーサビリティ機能をも実現している。

ところが、この装置では有線接続の専用ドライバーを用いる方式であるため、その接続線の存在により締め付け工程の作業性を損ないやすいという難点がある。また、その専用ドライバーは極めて少ない種類に限定されている関係で、汎用の電動ドライバーをこの作業結果装置に適用する場合は、有線接続のために面倒な改造作業を要することになり、且つ、適用可能な機種も少ないことから、汎用性の観点においても難点があると言わざるを得ない。

特開昭５９−７３２８０号公報

本発明は、上記のような問題を解決しようとするものであり、ネジの締め付け工程について、その作業性を損なうことなく締め付け不良の発生を確実に防止しながら締め忘れの発生を容易に確認可能なものとして、高い作業効率とネジ締め品質の向上を実現出来るようにすることを課題とする。

そこで、本発明は、充電池でモータを回転駆動させながら設定トルク値に達することで自動停止する機能を備えた電動ドライバーに付設され、電波受信機能に加え受信した作業情報に基づいて各ネジ締め作業の良否及びそれまでの正常な締結本数を表示する機能を備えた作業結果表示装置に対し、前記モータによるネジ締め毎の作業情報を電波信号にして無線送信するネジ締め情報送信装置であって、前記作業情報は、各ネジ締め作業におけるトルクアップ信号及び前記モータの回転信号によるものとされ、且つ、その作動用電源として前記充電池の電力を使用することを特徴とするものとした。

このように、充電式の電動ドライバーに付設され作業結果表示装置に対しネジ締め毎の作業情報を無線送信して各ネジ締め作業の良否及びそれまでの正常な締結本数を表示して知らせる方式を採用したことにより、電動ドライバーの作業性を損なうことなく締め付け不良の発生を確実に防止しながら、締め忘れの発生を容易に確認できるようになるため、高い作業効率とネジ締め品質の向上を実現することができる。

また、そのネジ締め情報送信装置を、所定のケーシングに内装されているとともに電動ドライバーに接続するための接続用端子を備えており、電動ドライバーの装着部に対し着脱自在とされていることを特徴としたものとすれば、専用の接続用端子を有した装着用マウントを汎用の電動ドライバーに設けるだけで本発明を適用可能な状態となるため、極めて汎用性に優れたものとなる。

この場合、そのネジ締め情報送信装置は、前記作業情報を記憶する記憶手段を備えており、その接続用端子をネジ締め管理システムを構成している管理コンピュータに接続することにより、それを付設していた電動ドライバーによる作業結果の履歴を前記管理コンピュータの記憶手段又は／及びそれに接続した記録媒体に記録させることが可能とされている、ことを特徴としたものとすれば、過去の作業結果を後から確認するトレーサビリティ機能を容易に実現できるものとなる。

さらに、この記憶手段を備えたネジ締め情報送信装置において、その記憶手段には、作業内容の異なる複数種類のワーク毎に対応した設定情報を記憶可能とされており、その設定情報を作業開始時に作業結果表示装置に電波送信することで、そのときの作業対象に対応した制御内容に作業結果表示装置を自動設定することが可能とされていることを特徴としたものとすれば、複数種類のワークごとに予め設定情報を記憶させた複数種類のネジ締め情報送信装置を用意しておくとともに、対応するワークの種類を外部から判別可能な状態にしておくことで、必要なものを選んで装着するだけで、作業結果表示装置に対する設定作業を省略できるようになる。

さらにまた、上述したネジ締め情報送信装置を充電式の電動ドライバーに備えてなる通信機能付ドライバーとすることにより、それを作業結果表示装置に組み合わせて用いるだけで、上述した各機能を発揮できるものとなる。

加えて、前記ネジ締め情報送信装置は電波受信機能を備え、前記作業結果表示装置は電波送信機能を備えてネジ締め作業の判定結果を送信するものとされており、設定したネジとは異なる長さのネジを締め付けようとした場合に、作業結果表示装置が所定の表示により報知するとともに、設定したネジよりも長いネジであると判定することでその電動ドライバーの動作を停止させる停止信号を送信する設定が可能とされている、ことを特徴としたものとすれば、設定より長いネジを誤って締め付けることによるワークの損傷事故を確実に回避することができる。

この場合、そのネジ締め情報送信装置には音声による報知手段が設けられており、その作業結果表示装置から送信された正しい締め付け作業を判定した旨の電波信号を受信することで、前記報知手段が良を意味する発音を行い、正しくない締め付け作業を判定した旨の電波信号を受信することで、前記報知手段が不良を意味する発音を行う設定が可能とされている、ことを特徴としたものとすれば、作業者が作業結果表示装置の見えない位置や音声の届かない離れた位置にいる場合でも、作業結果を確実に認識しやすいものとなる。

そして、上述した通信機能付ドライバーと、前記作業結果表示装置と、ネジ締め作業用の管理ソフトウエアを記憶手段に格納した管理コンピュータとで構成されるネジ締め管理システムであって、その作業結果表示装置がその管理コンピュータに有線又は無線で接続されることで、管理コンピュータ側でその作業結果を逐次確認可能であるとともに、その作業結果の履歴を確認及び管理可能なものとされている、ことを特徴としたものとすれば、作業現場から離れた位置であっても管理者が作業状況を確認ししながらネジ締め工程の管理を行うことができ、且つ管理者や作業者が作業結果の履歴をいつでも確認出来るようになるため、ネジ締め品質の向上を一層実現しやすいものとなる。

作業結果表示装置に対しネジ締め毎の作業情報を無線送信して各ネジ締め作業の良否及びそれまでの正常な締結本数を表示させる方式とした本発明によると、ネジの締め付け工程について、その作業性を損なうことなく締め付け不良の発生を防止しながら締め忘れの発生を容易に確認可能として、高い作業効率とネジ締め品質の向上を実現することが出来るものである。

本発明における第１実施の形態であるネジ締め情報送信装置及びこれと組み合わせた作業結果表示装置からなるネジ締め管理システムのシステム構成図である。 図１のネジ締め情報送信装置の構成を示す機能ブロック図である。 図１の構成に管理コンピュータを加えたネジ締め管理システムのシステム構成図である。 図１の作業結果表示装置を送信機能を備えたものとしたネジ締め管理システムのシステム構成図である。 本発明における第２の実施の形態である着脱式のネジ締め情報送信装置を備えたネジ締め管理システムのシステム構成図である。

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を説明する。尚、本発明において、作業結果の「表示」とはランプの点灯や液晶・電光による文字・数字などの視覚に訴えるもののほか、ブザーなどの音声により聴覚に訴えるものも含まれるものとする。

図１は、本発明における第１の形態であるネジ締め情報送信装置２０Ａを充電式の電動ドライバー２１に付設してなる通信機能付ドライバー２Ａと、これに組み合わせて用いる作業結果表示装置３Ａとで構成されたネジ締め管理システム１Ａのシステム構成図を示している。

そのネジ締め情報送信装置２０Ａは、充電池でモータを回転駆動しながら設定トルク値に達することで自動停止する機能を備えた充電式の電動ドライバー２１に付設されることで通信機能付ドライバー２Ａを構成するものであって、その作動用電源としてドライバー駆動用の充電池の電力を使用するものであり、電動ドライバー２１に付設された状態で、そのネジ締め毎の作業情報を電波信号にして無線送信する機能を備えている点を特徴としている。

一方、作業結果表示装置３Ａは、市販のネジ締め忘れ防止用カウンターである本体３０に、受信機３１Ａを付設して無線受信機能を賦与してなるものであり、通信機能付ドライバー２Ａ側から送信された電波を受信するようになっている。そして、受信した作業情報を基にネジ締め工程における各作業の良否（正常に締結されたか否か）を判定して、正常（良）の場合はＧＯＯＤランプ３０ｃを点灯し、不良（否）の場合はＮＧランプ３０ｂを点灯するとともにブザーでアラーム音を発するようになっており、且つ、それまでの正常な締結本数（累計）をカウント表示部３０ａに表示するようになっている。

そして、無線送信される作業情報は、電動ドライバー２１による各ネジ締め作業におけるトルクアップ信号及びモータの回転信号によるものであり、作業結果表示装置３Ａに内蔵した図示しない電子制御手段が、モータの回転信号を基に１回のネジ締め作業に要したネジ締め時間を算出しながら、そのネジ締め時間が予め設定した基準時間を超えており、且つ、そのネジ締め時間内にトルクアップ信号を検知した場合に、正しいネジ締め作業が行われたものと判定してカウントアップするようになっている。尚、ネジ締め時間の代わりに各ネジ締め作業に要した回転回数を判定に用いることも可能である。

図２は、前述した通信機能付ドライバー２Ａの構成と機能を説明するための機能ブロック図を示している。前述したように、この通信機能付ドライバー２Ａは、汎用で充電式の電動ドライバー２１にネジ締め情報送信装置２０Ａを付設してなるものであり、その電動ドライバー２１はモータ２１１を充電池２１２で駆動させる充電式のものである。そして、ネジ締め作業において電子制御回路２１０が予め定めたトルク値に達したことをトルクアップ検知センサ２１３で検知することで、モータ２１１の駆動を停止させるようになっている。

この電動ドライバー２１に付設されているネジ締め情報送信装置２０Ａは、自前の蓄電池を有しておらず、ＤＣ−ＤＣコンバーター２０５を備えて電動ドライバー２１側の充電池２１２による電力で作動するようになっている。また、モータ２１１の回転信号を電流検知回路２０１で検知するとともに、電動ドライバー２１側のトルクアップ検知センサ２１３と電子制御回路２１０を接続する配線から分岐・延設した配線上に、波形整形回路２０２、フィルター回路２０３、ワンショット出力回路２０４を配置してトルクアップ信号を取り出す方式とされており、このトルクアップ信号と前記モータ２１１の回転信号による作業情報を送受信手段２０６で電波信号にして送信するようになっている。尚、この送受信手段２０６及び上述した作業結果表示装置３Ａの受信機３１Ａには、リンク確認機能が搭載されており、他の機器による無線信号を受信しないようになっている。

斯かる機能を有した通信機能付ドライバー２Ａ及び作業結果表示装置３Ａにより構成されたネジ締め管理システム１Ａにおいては、電動ドライバー２１から作業結果表示装置３Ａに作業情報を送信するための配線が存在しないため、ネジ締め工程における作業性を損なう心配のないものとなっており、且つ、作業者がネジ締め作業毎の良否をその場で認識できるため、締め付け不良の発生を防止しやすいものとなっている。また、作業結果表示装置３Ａに正常な締結本数（累計）が逐次表示されることから、締結したネジに逐一マーキングを付けなくても、最後の合計本数で締め忘れの発生を確認できるため、極めて作業効率に優れたものとなっている。

図３は、図１のネジ締め管理システム１Ａに管理コンピュータ５をケーブル９で接続した構成のネジ締め管理システム１Ｂを示している。即ち、ネジ締め情報送信装置２０Ａを充電式の電動ドライバー２１に備えてなる通信機能付ドライバー２Ａと、作業結果表示装置３Ａと、ネジ締め作業用の管理ソフトウエアを記憶手段に格納した管理コンピュータ５とで構成され、作業結果表示装置３Ａが管理コンピュータ５に有線接続されたことで、管理コンピュータ５側で作業結果を表示できるとともに作業結果の履歴を記録して後から確認可能なものとしている。

そのため、作業現場から離れた管理コンピュータ５側で管理者が作業状況を確認しながら管理することができ、また管理者や作業者が作業結果の履歴をいつでも確認出来るようになるため、ネジ締め品質の向上を一層実現しやすいものとなる。また、この管理コンピュータ５にＳＤカード１００等の記録媒体を挿入して作業結果の履歴を記録しておくことも可能であり、これによりトレーサビリティ機能を一層充実させることができる。

図４は、図１のネジ締め管理システム１Ａの作業結果表示装置３Ａを、送受信機３１Ｂを備えた作業結果表示装置３Ｂに替えて、作業結果表示装置３Ｂ側からネジ締め情報送信装置２Ｂを備えた通信機能付ドライバー２Ｂ側との間で情報の送受信を行えるようにした実施の形態を示している。

即ち、ネジ締め情報送信装置２０Ｂは電波受信機能を備えているので、作業結果表示装置３Ｂも電波送信機能を設けることにより両者で情報通信を行えるようにしたものであり、作業結果表示装置３Ｂからネジ締め情報送信装置２０Ｂに判定結果の情報を送信する構成となっている。この実施例では、設定したネジとは異なる長さのネジを締め付けようとした場合に、作業結果表示装置３Ｂがアラーム音を発するものであり、且つ、設定したネジよりも長いネジを締め付けようとした場合に、ネジ締め情報送信装置２０Ｂを介して電動ドライバー２１の動作を停止させる停止信号を電波送信する設定も可能である。

このような方式を採用したことで、設定よりも長いネジを締め付けることによるワークの損傷事故を回避できるようになる。また、そのネジ締め情報送信装置２０Ｂにはブザーが設けられており、作業結果表示装置３Ｂから送信された正しい締め付け作業を判定した旨の電波信号を受信することで、ブザーが良を意味する発音（例えばピッ）を行い、正しくない締め付け作業を判定した旨の電波信号を受信することで不良を意味する発音（例えばピー）をする設定も可能とされており、作業者が作業結果表示装置３Ｂの見えない位置や離れた位置にいる場合でも、手元の音声にて作業結果を認識可能なものとなる。

図５は、本発明における第２の実施の形態である着脱式のネジ締め情報送信装置２０Ｃを付設してなる通信機能付ドライバー２Ｃと、作業結果表示装置３Ａ又は３Ｂと、接続用ポート８をケーブル９５で接続した管理コンピュータ５とからなるネジ締め管理システム１Ｄを示している。

そのネジ締め情報送信装置２０Ｃは、樹脂製のケーシング２００に内装されているとともに電動ドライバー２１に接続するための接続用端子（ＵＳＢ端子等）２０１を備えており、電動ドライバーの装着部になる装着用マウント２５に対し着脱自在なものとされている点を特徴としており、専用の接続用端子を有した装着用マウント２５を汎用の電動ドライバーに設けてネジ締め情報送信装置２０Ｃを接続するだけで通信機能付ドライバー２Ｃが構成されるため、極めて汎用性に優れたものとなっている。

また、このネジ締め情報送信装置２０Ｃは、上述したネジ締めの作業情報を記憶するメモリを備えており、作業終了後にネジ締め情報送信装置２０Ｃを取り外して、その接続用端子２０１をネジ締め管理システム１Ｄを構成している管理コンピュータ５にケーブル９５で接続された接続用ポート８に接続することで、それを付設していた電動ドライバー２１による作業結果の履歴を管理コンピュータ５の記憶手段に記録できるようになっている。そのため、このネジ締め管理システム１Ｄでは、過去の作業結果を後からチェックするトレーサビリティ機能を容易に実現することができる。

尚、このメモリを備えたネジ締め情報送信装置２０Ｃに関して、そのメモリに、各々の機体を識別するための識別情報のほか、作業内容の異なる複数種類のワーク毎に対応したネジの種類及びそのネジ締め合計本数、トルク値などの設定情報を記憶するようにして、その設定情報を作業開始時に作業結果表示装置３Ａ，３Ｂに電波送信することで、そのときの作業対象に対応した制御内容に自動設定できるようにしても良い。また、その設定情報のトルク値に基づいて、装着する電動ドライバー２１のトルク値も自動設定できるようにしても良い。

このようにすることで、複数種類のワークごとに予め設定情報を記憶させた複数種類のネジ締め情報送信装置２０Ｃを予め用意しておくとともに、対応するワークの種類を色分けしたシール等で外部から判別可能にしておけば、それを装着する手間だけで作業結果表示装置３Ａ，３Ｂ（及び電動ドライバー２１）に対する面倒な設定作業を省略できるようになる。

以上、述べたように、本発明により、ネジの締め付け工程について、その作業性を損なうことなく締め付け不良の発生を確実に防止しながら、締め忘れの発生を容易に確認可能なものとして、高い作業効率とネジ締め品質の向上を実現できるようになった。

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ ネジ締め管理システム、２Ａ，２Ｂ，２Ｃ 通信機能付ドライバー、３Ａ，３Ｂ 作業結果表示装置、５ 管理コンピュータ、８ 接続用ポート、２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ ネジ締め情報送信装置、２１ 電動ドライバー、３１Ａ 受信機、３１Ｂ 送受信機、１００ ＳＤカード、２１１ モータ、２１２ 充電池

Claims (8)

1. 充電池でモータを回転駆動させながら設定トルク値に達することで自動停止する機能を備えた電動ドライバーに付設され、電波受信機能に加え受信した作業情報に基づいて各ネジ締め作業の良否及びそれまでの正常な締結本数を表示する機能を備えた作業結果表示装置に対し、前記モータによるネジ締め毎の作業情報を電波信号にして無線送信するネジ締め情報送信装置であって、前記作業情報が、各ネジ締め作業におけるトルクアップ信号及び前記モータの回転信号によるものとされ、且つ、その作動用電源として前記充電池の電力を使用する、ことを特徴としたネジ締め情報送信装置。
2. 所定のケーシングに内装されているとともに前記電動ドライバーに接続するための接続用端子を備えており、前記電動ドライバーの装着部に対し着脱自在とされている、ことを特徴とする請求項１に記載したネジ締め情報送信装置。
3. 前記作業情報を記憶する記憶手段を備えており、前記接続用端子をネジ締め管理システムを構成している管理コンピュータに接続することにより、それを付設していた前記電動ドライバーによる作業結果の履歴を前記管理コンピュータの記憶手段又は／及びそれに接続した記録媒体に記録させることが可能とされている、ことを特徴とする請求項２に記載したネジ締め情報送信装置。
4. 前記記憶手段には、作業内容の異なる複数種類のワーク毎に対応した設定情報を記憶可能とされており、前記設定情報を作業開始時に前記作業結果表示装置に電波送信することで、そのときの作業対象に対応した制御内容に前記作業結果表示装置を自動設定することが可能とされている、ことを特徴とする請求項３に記載したネジ締め情報送信装置。
5. 請求項１，２，３又は４に記載したネジ締め情報送信装置を、充電式の前記電動ドライバーに備えてなる通信機能付ドライバー。
6. 前記ネジ締め情報送信装置は電波受信機能を備え、前記作業結果表示装置は電波送信機能を備えて前記ネジ締め作業の判定結果を送信するものとされており、設定したネジとは異なる長さのネジを締め付けようとした場合に、前記作業結果表示装置が所定の表示により報知するとともに、設定したネジよりも長いネジであると判定することにより前記電動ドライバーの動作を停止させる停止信号を送信する設定が可能とされている、ことを特徴とする請求項５に記載した通信機能付ドライバー及び前記作業結果表示装置を備えたネジ締め管理システム。
7. 前記ネジ締め情報送信装置には音声による報知手段が設けられており、前記作業結果表示装置から送信された正しい締め付け作業を判定した旨の電波信号を受信することで前記報知手段が良を意味する発音を行い、正しくない締め付け作業を判定した旨の電波信号を受信することで前記報知手段が不良を意味する発音を行うものとする設定が可能とされている、ことを特徴とする請求項６に記載したネジ締め管理システム。
8. 請求項５に記載した通信機能付ドライバーと、前記作業結果表示装置と、ネジ締め作業用の管理ソフトウエアを記憶手段に格納した管理コンピュータとで構成されるネジ締め管理システムであって、前記作業結果表示装置が前記管理コンピュータに有線又は無線で接続されることで、前記管理コンピュータ側で前記作業結果を逐次確認可能であるとともに、前記作業結果の履歴を確認及び管理可能とされている、ことを特徴としたネジ締め管理システム。

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