JP2019111606A - ネジ締め情報収集装置及びネジ締め管理システム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、既存の電動ドライバーを改造や分解することなく電動ドライバーに装着させることができ、また、レンチや電動以外のドライバーなどのネジ締め工具にも適用することができて、ネジ締めの正常締結の判定や正常締結の回数をカウントできるネジ締め情報収集装置及びネジ締め管理システムを提供することを目的とする。【解決手段】既存のネジ締め工具ＴＤ１に装着されるネジ締め情報収集装置Ｖであって、駆動電源を供給する電池１と、振動を検出する振動検出部６と、を備える。【選択図】図２

Description

工場では流れ作業によって製品のネジ締め作業が行われている。この作業は比較的単純な作業の繰り返しであり、また不慣れな工員によって行われることもあり、ネジ締めの忘れやネジ締め不良が発生することがある。これを防止するために、従来から種々の方法が考えられた。

例えば、特許文献１には、既存の電動ドライバーに付設される電動ドライバー用動作回数係数装置が示されている。既存の電動ドライバーは締結終了時の負荷トルク変化によって移動する円板がマイクロスイッチをＯＮさせてモータが停止する。この円板はクラッチを介して取り付けられている。電動ドライバー用動作回数係数装置がこのマイクロスイッチの信号を利用して締結終了回数をカウントし所定数になれば警報を発する。

また、特許文献２には、電動ドライバーに付設されるネジ締め情報送信装置が回転信号とトルクアップ信号を電動ドライバーから取り出すことによって、ネジ締め作業の良否と正常な締結本数をカウントすることが示されている。
また、特許文献３には、機械的トルクアップ信号によって、ネジ締め作業の良否と正常な締結本数をカウントすることが示されている。

これらの特許文献１〜３の電動ドライバーに付設される装置は、いずれも締結終了信号や電源を得るために、既存の電動ドライバーの回路と電気的に接続されている。このために、既存の電動ドライバーを改造あるいは分解しなければならないという問題があった。

この問題を解決する方法として、特許文献４や特許文献５に、締結終了時にモータが停止する電動ドライバーに流れる電流の変化を検出することによって、電動ドライバーを改造することなくネジの締結を判断する方法が示された。

実開昭６３−８３２７７号公報 特開２０１７−１８９８３７号公報 特許５９６４５２１号公報 特開平７―６０６５６号公報 特開平７―１３６９３９号公報 特許２９００９７８号公報 特開２０００−２０２７８０号公報

しかしながら、電動ドライバーを改造することなく電動ドライバーに流れる電流の変化を検出するには、その装置を電動ドライバーのプラグと商用電源のコンセントの間に配設しなければならず、装置が電動ドライバーと離間するという問題があった。また、トルクアップが空回り機構のみからなる電動ドライバーで、モータの自動停止機能を備えていない電動ドライバーに対しては、そもそも適用することができなかった。

また、特許文献１〜特許文献５はいずれも締結終了時にモータが停止する電動ドライバーに適用するものであり、例えば特許文献６に示されるようなクラッチを有する手動のドライバーや、エアドライバー、例えば特許文献７に示されるような手動のトルクレンチなどには適用することができないという問題があった。

本発明は、既存の電動ドライバーを改造や分解することなく電動ドライバーに装着させることができ、また、レンチや電動以外のドライバーなどのネジ締め工具にも適用することができて、ネジ締めの正常締結の判定や正常締結の回数をカウントできるネジ締め情報収集装置及びネジ締め管理システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のネジ締め情報収集装置は、既存のネジ締め工具に装着されるネジ締め情報収集装置であって、駆動電源を供給する電池と、振動を検出する振動検出部と、を備えたことを特徴とする。

電池を内蔵し、ネジ締め状態をネジ締め工具の電気情報ではなくて振動で検出するので、既存のネジ締め工具を改造や分解することがない。また、電動ドライバー以外のネジ締め工具にも適用することができる。また、直接ネジ締め工具に装着することができる。

また、本発明のネジ締め情報収集装置においては、予め定められた判定条件により、前記振動検出部の検出信号からネジ締めの正常締結を判定する判定部を備えたことが好ましい。

このような構成によれば、ネジ締め情報収集装置単体で、作業中のネジ締めが正常に締結できたかどうかを知ることができる。とくに、ネジ締め情報収集装置に報知部があれば、正常締結を使用者の間近で直ぐに報知させることができる。また、ネジ締め情報を管理する管理装置との間で通信を行うような場合、ネジ締め情報収集装置は、振動検出部での検出データを逐次送信しなくとも、判定部で判定した結果のみを管理装置へ送信する構成を採用することができるので、管理装置との間での通信回数を減らすことができ、通信にかかる電力を抑えることができる。とくに、本ネジ締め情報収集装置は、既存のネジ締め工具に装着して用いるため、装置自体の小型化が必要であり、大きな電池を用いることができないため、電力を抑えることができることは非常に重要である。

また、本発明のネジ締め情報収集装置においては、使用者が締付け工具を把握したことを検出する把握センサを備え、前記振動検出部は、前記把握センサにより把握を検出しているときに振動の検出を行うことが好ましい。

これにより、ネジ締め作業をしていない状態で、振動検出部をＯＦＦにすることができて省電力となる。とくに、本ネジ締め情報収集装置は、既存のネジ締め工具に装着して用いるため、装置自体の小型化が必要であり、大きな電池を用いることができない。このため、省電力化は非常に重要である。
また、本発明のネジ締め情報収集装置においては、前記振動検出部は加速度センサであることが好ましい。
加速度センサにより振動を検出するので、マイクロフォンによる空気の振動検出と比較して近傍のネジ締め作業による外乱の影響が少ない。

上記目的を達成するため、本発明のネジ締め管理システムは、既存のネジ締め工具に装着され、駆動電源を供給する電池と、振動を検出する振動検出部と、を備えるネジ締め情報収集装置と、前記ネジ締め情報収集装置と接続された管理装置と、からなるネジ締め管理システムであって、前記管理装置は、前記振動検出部で検出した振動に基づくネジ締め情報を管理することを特徴とする。
このシステムによって、種々のネジ締付け工具を使用してのネジ締め作業や、種々の製品でのネジ締め作業のネジ締め情報を一括して管理することができる。

また、本発明のネジ締め管理システムにおいては、前記ネジ締め情報収集装置は、予め定められた判定条件により、前記振動検出部の検出信号からネジ締めの正常締結を判定する判定部を備え、前記振動に基づくネジ締め情報は、前記判定部で判定した判定結果であることを特徴とする。

これにより、管理装置からの正常締結の判定を受信しなくても、ネジ締め情報収集装置単独でこの判定を行うことができるので、早期にネジ締め忘れに対応することができる。また、管理装置の動作を低減することができる。また、管理装置へは振動データではなくて判定結果を送信すればよいので、ネジ締め情報収集装置側からの送信データの量を低減できる。

また、本発明のネジ締め管理システムにおいては、前記振動に基づくネジ締め情報は、前記振動検出部の検出信号であり、前記管理装置は、予め定められた判定条件により、前記検出信号からネジ締めの正常締結を判定する判定部を備えることを特徴とする。
これにより、個々のネジ締め情報収集装置に判定部を設けなくてもよいので、ネジ締め情報収集装置が安価になる。

本発明の第1実施形態のネジ締め管理システムの主要な構成を示す斜視図である。 図２Ａは、第１実施形態のネジ締め情報収集装置がトルクドライバーに装着された状態を示す斜視図であり、図２Ｂは、図２Ａの第１パネルが透視された斜視図であり、図２Ｃは図２Ａの分解斜視図である。 図３Ａは、第１実施形態のネジ締め情報収集装置がトルクドライバーに装着された状態を示す正面図であり、図３Ｂは、図３Ａの第１パネルが透視された正面図である。 第１実施形態のネジ締め情報収集装置の主要な構成を示すブロック図である。 第１実施形態の管理装置の主要な構成を示すブロック図である。 第１実施形態のネジ締め情報収集装置の振動検出部が検出する振動波形を示す図である。 第１実施形態のネジ締め情報収集装置の制御回路の主要な動作を示すフローチャートである。 図８Ａは、第２実施形態のネジ締め情報収集装置がトルクレンチに装着された状態を示す斜視図であり、図８Ｂは、図８Ａの第１パネルが透視された斜視図であり、図８Ｃは図８Ａの分解斜視図である。

以下、実施形態及び図面を参照にして本発明を実施するための形態を説明するが、以下に示す実施形態は、本発明をここに記載したものに限定することを意図するものではなく、本発明は特許請求の範囲に示した技術思想を逸脱することなく種々の変更を行ったものにも均しく適用し得るものである。なお、この明細書における説明のために用いられた各図面においては、各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならせて表示しており、必ずしも実際の寸法に比例して表示されているものではない。

［第１実施形態］
図１〜図５を用いて、本発明の第１実施形態のネジ締め管理システムＳＹＳの要部の構成を説明する。図１はネジ締め管理システムＳＹＳの機構を示し、図２、図３はネジ締め情報収集装置Ｖの機構を示す図であり、図４はネジ締め情報収集装置Ｖの制御回路３の構成を示すブロック図であり、図５は管理装置Ａの制御回路Ａ２の構成を示すブロック図である。

ネジ締め管理システムＳＹＳは、ネジ締め情報収集装置Ｖと、このネジ締め情報収集装置Ｖと接続された管理装置Ａとからなる。より具体的には、図１に示すように、ネジ締め管理システムＳＹＳは、３つのネジ締め情報収集装置Ｖと、このネジ締め情報収集装置Ｖと無線により通信可能な管理装置Ａとからなる。

一つ目のネジ締め情報収集装置Ｖは、第１トルクドライバーＴＤ１に装着されて用いられる。第１作業者は、これを用いてプリント基板ＰＣＢを雌ネジが切られていない合成樹脂のボスＢＳの下穴Ｈ１（ここでは、貫通していないあなを「穴」と記し、貫通しているあなを「孔」と記す。）にタッピングネジＴＮで螺着させる。

二つ目のネジ締め情報収集装置Ｖも、第１トルクドライバーＴＤ１に装着されて用いられる。第２作業者は、これを用いてプリント基板ＰＣＢを雌ネジが切られていない１．２ｍｍ厚の板金Ｃ１のバーリング加工が施された下孔Ｈ２にタッピングネジＴＮで螺着させる。

三つ目のネジ締め情報収集装置Ｖは、例えば第１トルクドライバーＴＤ１とは異なる機種の第２トルクドライバーＴＤ２に装着されて用いられる。第３作業者は、これを用いてプリント基板ＰＣＢを０．８ｍｍ厚の板金Ｃ２の孔Ｈ３にボルトＢを貫通させてナットＮで固着させる。

なお、第１トルクドライバーＴＤ１と第２トルクドライバーＴＤ２は、いずれも手動でネジを螺入させるものであり、設定されたトルク以上の負荷が掛かると「カチッ」というような音が発して空転する機構を備え、広く一般に流通しているものである。また、タッピングネジＴＮは下穴Ｈ１や下孔Ｈ２に雌ネジが切られていなくても螺入することができるネジである。

これらネジ締め情報収集装置Ｖは、上述のように第１トルクドライバーＴＤ１のような既存のネジ締め工具に装着されて用いられる。そして、ネジ締め情報収集装置Ｖは、駆動電源を供給する電池１と、ネジ締め状態の振動を検出する振動検出部６と、を備える。より詳しくは、図２、図３に示すように、ネジ締め情報収集装置Ｖは、筐体を構成する２つに分離した合成樹脂の第１パネルＫ１と第２パネルＫ２と、両パネルＫ１、Ｋ２に収納されるプリント基板Ｐ、電源スイッチ２、第１、第２ワイヤ８１、８２、第１〜第３ゴムリング８３、８４、８５と、第１トルクドライバーＴＤ１を挟んで両パネルＫ１、Ｋ２を螺着するそれぞれ６つのボルトＢ、ナットＮからなる。

なお、プリント基板Ｐには詳細を後述する電池１と、判定部３１を兼ねた制御回路３と、記憶部４と、アンテナ５１を有する通信部５と、振動検出部６と、報知部７と、第１、第２ワイヤ８１、８２を伴う把握検出部８が搭載されている。

また、図示のような四角形のプリント基板Ｐを効率よく収容するため、合体した両パネルＫ１、Ｋ２の外観は、プリント基板Ｐの収容部分が８角形となっている。また、８角形となっているためネジ締め情報収集装置Ｖが転がりにくい。この８角形の部分には第１〜第３溝Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３が形成されている。

第１孔Ｍ１には図示しないが、両パネルＫ１、Ｋ２を分離することなく電池１を着脱できる角孔が両パネルＫ１、Ｋ２に設けられ、この角孔は第１ゴムリング８３で塞がれている。

第２溝Ｍ２、第３溝Ｍ３にはそれぞれ第１ワイヤ８１、第２ワイヤ８２が、溝の底に沿って入れられている。この第１、第２ワイヤ８１、８２は、パネルＫ１、Ｋ２の結合部に設けられた貫通孔から内部に導かれ、プリント基板Ｐに半田付けされる。第２、第３溝Ｍ２、Ｍ３に配置された第１、第２ワイヤ８１、８２は、第２、第３ゴムリング８４、８５で覆われて露出しないようになっている。

この第１、第２ワイヤ８１、８２は、二つの電極を構成している。そして、把持検出部８は、静電容量式のタッチセンサであり、第１、第２ワイヤ８１、８２からなる電極間の容量変化により、ネジ締め情報収集装置Ｖを作業者が把持しているかどうかを検出する。

電源スイッチ２は、ネジ締め情報収集装置Ｖの後部に配設される。そして、電源スイッチ２が誤操作されないよう、電源スイッチ２の押下面が、図３（Ｂ）に示すように、両パネルＫ１、Ｋ２の最後面から突出しないようになっている。

図４のブロック図に示すように、ネジ締め情報収集装置Ｖは、例えば、ＣＲ２０３２のボタン電池からなる電池１と、電池１からの電源供給をＯＮ／ＯＦＦする電源スイッチ２と、各部を制御する制御回路３と、制御回路３が動作を行うのに必要なプログラム４１やデータ４２を記憶する記憶部４と、管理装置Ａと無線通信を行う通信部５と、第１、第２のトルクドライバーＴＤ１、ＴＤ２の振動を検出する加速度センサからなる振動検出部６と、スピーカーで報知を行う報知部７と、使用者によってトルクドライバーＴＤ１、ＴＤ２が握られたことを検出する静電容量式の把握検出部８と、電池１の電圧を検出する電圧検出部９からなる。

プログラム４１には、制御回路３が起動するオペレーティングプログラムや、制御回路３が種々の動作を実行するアプリケーションプログラムがある。このアプリケーションプログラムとして、正常なネジ締結が行われたか否かを判定するプログラムがある。なお、本実施形態のように、ネジ締め情報収集装置Ｖの制御回路３が判定のアプリケーションプログラムを実行するときは、制御回路３が、判定部３１となる。

振動検出部６は、ネジ締め情報収集装置Ｖが装着された工具に生じる振動を検出するものである。ここで、第１、第２トルクドライバーＴＤ１、ＴＤ２は、共に設定されたトルクを超えた負荷が掛かると、外れた爪が他の爪に当たって「カチッ」という音を発するラチェット機構を通常備えている。ネジ締め状態の振動を検出する振動検出部６は、このラチェット機構による「カチッ」という振動を加速度センサで検出する。そして、後述するように、判定部３１では、正常なネジ締結が行われた否かの判定プログラムにおいて、このラチェット機構の振動検出により、ネジ締めの正常締結と判定する。
通信部５は、ネジ締め情報を管理する管理装置Ａへ接続するための無線通信手段であるが、無線通信に限定されるものではなく、有線通信でも構わない。

報知部７は、スピーカーによる音情報で作業者に報知を行うものであるが、音による報知に限定されるものではなく、光の点滅や衝撃等による報知を行うものでも構わない。

把握検出部８は、第１ワイヤ８１と第２ワイヤ８２間の静電気容量変化を検出することにより、ネジ締め情報収集装置Ｖが作業者により掴まれたことを手の近接で検出して、その検出信号をタッチ信号として制御回路３に送信する。そして、制御回路３は、タッチ信号を受け取ると、振動検出部６を動作させる。

管理装置Ａは、ネジ締め情報収集装置Ｖの振動検出部６で検出した振動に基づくネジ締め情報を管理するためのものである。図５のブロック図に示すように、管理装置Ａは、商用電源ＡＣからの電源供給をＯＮ／ＯＦＦする電源スイッチＡ１と、各部を制御する制御回路Ａ２と、制御回路Ａ２が動作を行うのに必要なプログラムＡ３１やデータＡ３２を記憶する記憶部Ａ３と、ネジ締め情報収集装置Ｖと無線通信を行う通信部Ａ４と、キーボード入力を行う入力部Ａ５と、液晶表示を行う表示部Ａ６と、スピーカーで報知を行う報知部Ａ７からなる。

プログラムＡ３１には、制御回路Ａ２が起動するオペレーティングプログラムや、制御回路Ａ２が種々の動作を実行するアプリケーションプログラムがある。なお、このアプリケーションプログラムとしては、ネジ締め情報収集装置Ｖで実行されるネジ締結を判定するプログラムがある。また、このプログラムは、ネジ締め情報収集装置Ｖ側で実行されるが、管理装置Ａで実行することも可能であり、この場合、制御回路Ａ２は判定部Ａ２１として機能する。

また、実際に作業者によるネジ締め作業が行われる前に、管理装置Ａは、ネジ締め情報収集装置Ｖから振動のテスト用データを取得し、後述する正常なネジ締結を判定するのに適した閾値の条件を設定することもできる。あらかじめ管理装置Ａで、このような判定条件を設定する場合には、制御回路Ａ２は、判定条件設定部としても機能することになり、この判定条件がプログラミングされたアプリケーションプログラムが記憶部Ａ３に記憶される。

そして、管理装置Ａの制御回路Ａ２は、通信部Ａ４からネジ締め情報収集装置Ｖへ判定のアプリケーションプログラムを送信させる。なお、ネジ締め情報収集装置Ｖが既に判定のアプリケーションプログラムを記憶していて、閾値のみの変更でよい場合は、制御回路Ａ２はその閾値のみ送信させる。また通信部Ａ４は、本実施形態では無線通信手段であるが、無線通信に限定されるものではなく、有線通信でも構わない。

また、報知部Ａ７は、スピーカーによる音情報で作業者に報知を行うものであるが、音による報知に限定されるものではなく、光の点滅や表示部Ａ６を利用した注意表示による報知等でもよい。

ここで図６は、第１トルクドライバーＴＤ１が装着されたネジ締め情報収集装置Ｖで、正常なネジ締結が行われたか否かを判定するための所定の閾値を得るために実験値として得られた振動検出部６の検出振動波形の一例である。縦軸は加速度（ｍ／Ｓ^２あるいはＧ）であり、横軸は時間（Ｓ）である。

加速度センサを用い振動検出部６で検出する振動は、ＸＹＺの３方向である。ここで、第２振動パルスＰＡＬ２は、ラチェット機構のトルクアップの振動を示している。

一方、第１振動パルスＰＡＬ１は、ラチェット機構のトルクアップの振動ではない振動を示している。トルクアップの振動ではない振動として、例えば、第１トルクドライバーＴＤ１にタッピングネジＴＮが取り付けられたときの振動（タッピングネジＴＮは磁化されたビットＴＤＢに保持される。）や、タッピングネジＴＮがボスＢＳに当たったときの振動や、第１トルクドライバーＴＤ１が使用しないときの置き場に置かれるときの振動など、様々なものがある。

このような実験データに基づき、正常締結と判定するのに適した所定のアルゴリズムと所定の閾値を決定することができる。例えば、第１実施形態では、ＸＹＺ軸方向の加速度の絶対値が１つでもＨＬ（例えば、ＨＬ＝４９ｍ／ｓ^２（５Ｇ））以上であり、且つ加速度がＨＬ以上を継続する時間Ｗ（ＨＬ以上のパルス幅）がＷＬ≦Ｗ≦ＷＨとなるときを正常締結と判定する。
図７は、ネジ締め情報収集装置Ｖの判定部３１（判定のアプリケーションプログラムを実行するときの制御回路３）の動作を示すフローチャートである。

まず、判定部３１は、電圧検出部９により電池１の電圧（定格３．２Ｖ）が２．６Ｖよりも低下していないかを調べ（ステップＳ１）、２．６Ｖ以上であれば（ステップＳ１のＮｏ）ステップＳ３に進み、そうでなければ（ステップＳ１のＹＥＳ）、先のステップに進まずに電圧低下を警報して（ステップＳ２）終了する。

このように、電圧を検出し、電圧が低下している場合に正常締結の判定を行わないようにすることで、電圧低下によるネジ締め情報収集装置Ｖでの突然の判定中断を防止することができる。通常、ネジ締め作業は、同じ作業者によって複数回行われる。電圧低下によるネジ締め情報収集装置Ｖの動作停止が作業途中で生じてしまうと、ネジ締め作業の管理がその時点で行えなくなってしまう。そこで、電圧検出部９により、電圧を検出しておくことで、ネジ締め情報収集装置Ｖの動作停止が生じる前に、電圧低下を警報して、電池交換を促すことができる。

ステップＳ３に進むと、判定部３１は、把握検出部８からのタッチ信号によりネジ締め情報収集装置Ｖが把握されたか否かを判定し、タッチされていれば（ステップＳ３のＹｅｓ）ステップＳ４に進み、タッチされていなければ（ステップＳ３のＮｏ）ステップＳ１に戻る。

ステップＳ４で判定部３１は、振動検出部６が検出した第１トルクドライバーＴＤ１の振動信号を調べステップＳ５に進み、ＸＹＺ軸方向の振動信号の高さ（加速度の絶対値）Ｈが１つでも下限の閾値であるＨＬ以上であれば（ステップＳ５のＹｅｓ）ステップＳ６に進み、そうでなければ（ステップＳ５のＮｏ）ステップＳ１に戻る。

ステップＳ５で判定部３１は、加速度がＨＬ以上を継続する時間Ｗ（ＨＬ以上のパルス幅）がＷＬ≦Ｗ≦ＷＨであるか否かを調べる。そして判定部３１は、ＷＬ≦Ｗ≦ＷＨであれば（ステップＳ６のＹｅｓ）ステップＳ７に進み、そうでなければ（ステップＳ６のＮｏ）ステップＳ１に戻る。

そして、ステップＳ６で判定部３１は、正常締結が行われたと判定すると、そのことを報知手段７で報知させ、通信部で管理装置Ａへ正常締結が行われたことの正常締結信号を送信させる（ステップＳ７）。そして、ネジ締め情報収集装置Ｖは、判定部３１での動作を終了する。

そして、ネジ締め情報収集装置Ｖの振動検出部６で検出した振動に基づくネジ締め情報を管理する管理装置Ａは、振動に基づくネジ締め情報として、ネジ締め情報収集装置Ｖの判定部３１で判定したこの判定結果を管理していく。つまり、管理装置Ａの制御回路Ａ２は、ネジ締め情報収集装置Ｖからの正常締結信号を受信すると、これを記憶部Ａ３に管理、保存し、正常締結があったことを報知部Ａ７に報知させると共に表示部Ａ６にも表示させる等に利用する。

なお、作業者が管理装置Ａの表示部Ａ６を見ることができる位置に設置されている場合は、管理装置Ａは正常締結信号を受信する度に表示部Ａ６に次のネジ締め場所を指示するなどの作業手順を表示することもできる。
また、複数のネジ締め情報収集装置Ｖから正常締結信号を受信した管理装置Ａは、複数のネジ締め情報収集装置Ｖのネジの締結状況を一括管理する。

上述のように、本実施形態のネジ締め情報収集装置Ｖは、トルクアップの振動によってネジ締めの正常締結を検出するので、手動式の第１トルクドライバーＴＤ１に適用することができる。また、ネジ締め情報収集装置Ｖは、電動式のトルクドライバーにも分解したり改造したりせずに適用することができる。

また、ネジ締め情報収集装置Ｖは、直接第１トルクドライバーＴＤ１に装着され、判定部３１と報知部７を備えているので、正常締結を使用者の間近で報知することができる。なお、ネジ締め管理システムＳＹＳは、ネジ締め情報収集装置Ｖに報知部７を備えない構成とし、正常締結の報知を管理装置Ａの報知部Ａ７のみで行う構成とすることもできる。

また、ネジ締め情報収集装置Ｖは、判定部３１を備えているので、管理装置Ａへの送信を正常締結の場合のみとすることができる。従って、ネジ締め情報収集装置Ｖは、管理装置Ａとの通信回数を減らすことができ、通信にかかる電力を抑えることで省電力となる。つまり、ネジ締め情報収集装置Ｖが判定部３１を備えていなければ、振動データを逐次管理装置Ａへ送信しなければならなくなるので、ネジ締め情報収集装置Ｖは、多くの電力を消費し、電池の消耗が激しくなる。また、ネジ締め作業を行う作業所内では様々な機器が動作しており、ネジ締め情報収集装置Ｖが管理装置Ａとの通信回数を減らすことで、ネジ締め管理システムＳＹＳは、データ通信による他の機器へのノイズによる影響を低減することができる。

なお、本実施形態と異なり、ネジ締め情報収集装置Ｖが判定部３１を備えていない場合は、ネジ締め情報収集装置Ｖは振動データを管理装置Ａに逐次送信して、管理装置Ａの判定部Ａ２１がネジ締めの正常締結信号を判定する。この場合、ネジ締め情報収集装置Ｖの振動検出部Ｖで検出した振動に基づくネジ締め情報を管理する管理装置Ａは、振動に基づくネジ締め情報として、ネジ締め情報収集装置Ｖの振動検出部６による検出信号を管理し、そして判定部Ａ２１での判定に利用することとなる。そして、この場合ネジ締め情報収集装置Ｖに判定部３１を設けなくてよいのでネジ締め情報収集装置Ｖが安価となる。

また、ネジ締め管理システムＳＹＳは、管理装置Ａに判定条件を設定できる判定条件設定部を備える構成とすることで、あらかじめ実験データを用いて閾値を設定することができ、作業工程や異なるトルクドライバーに対応して、判定のプログラムを変更して、ネジ締め情報収集装置Ｖを用いることができる。例えば、雌ネジが切られていないボスＢＳや下孔Ｈ２にタッピングネジＴＮを螺入させるときは、ナットＮや雌ネジが切られた下孔にボルトＢを螺入させるときよりも大きなトルクが必要であるので、図７の高さの閾値ＴＬを高くした判定のアプリケーションソフトを使用することとなる。一方、ボスＢＳの高さが低くて短いタッピングネジＴＮを使用するときや、板厚１ｍｍでバーリング加工が無い下孔Ｈ２にタッピングネジＴＮを使用するときはネジバカになり易いので第１トルクドライバーＴＤ１の締結トルクを低く設定しなければならない。締結トルクが低くなるので閾値ＴＬを低くした判定のアプリケーションソフトを使用することとなる。このように、同じトルクドライバーであっても作業工程によって異なるアプリケーションソフトを使用することがある。

また、ネジ締めの正常締結を判定できれば、これを用いてネジ締めの忘れを検出し、これを報知することができる。つまり、本ネジ締め管理システムＳＹＳをネジ締め作業の品質保証としてより有効に活用することができる。このネジ締めの忘れの検出方法には種々の方法があり、本発明はその方法を限定するものではない。例えば、１台の１つの作業としてＣ回のネジ締めがあったとすると、正常締結のカウント値がＣ回目でなくてＣ−１回目に報知する方法がある。また、ベルトコンベアの作業では製品が変わるたびにカウント値がＣ回でなければ報知し、ネジ締めのカウントを自動的にリセットする方法がある。その他種々のネジ締めの忘れの検出方法がある。

また、１回のネジ締め作業のときに短時間で複数回のトルクアップの振動を発生することがある。例えば、第１トルクドライバーＴＤ１のラチェット機構で回転の反動により爪が飛び越えて２つの他の爪に当たったり、作業者が第１トルクドライバーＴＤ１の回転を直ぐに止めずに回し過ぎたりすることがある。この誤検出の防止策をすることが好ましい。例えば、作業者が次の作業に移る時間よりも短い時間（例えば３秒）内の複数回のトルクアップの検出は１回とみなす（２回目以降の検出は無視する。）処理をする。

また、タッピングネジＴＮは、雌ネジが切られていない下孔Ｈ２に雌ネジを切りながら螺入される。このために、特に厚みが薄い下孔にタッピングネジＴＮを螺入するときは、傾いて螺入作業されると、そのまま傾いた状態でトルクアップする。このトルクアップを正常締結として誤って判定されることがある。したがって、加速度センサにより振動検出を行う場合、加速度センサにより重力の方向を検出し、この重力の方向から所定の角度以上傾いて螺入されたネジ締めは正常締結の判定から除外することもできる。

なお、本実施形態の把握検出部８は静電気容量のタッチセンサであったが、本発明は静電気容量のタッチセンサに限定するものではない。例えば、把握による抵抗の変化を検出するものでもよく、把握で接点が短絡するスイッチでもよい。

［第２実施形態］
次に、図８を用いて、第２実施形態のネジ締め情報収集装置ＶＡを説明する。第２実施形態のネジ締め情報収集装置ＶＡにおいては、第１実施形態のネジ締め情報収集装置Ｖと構成が同一の部分については同一の参照符号を付与してその詳細な説明は省略し、構成が異なる同一名の部分については参照符号に添え字「Ａ」を付す。第１実施形態のネジ締め情報収集装置Ｖは手動式のトルクドライバーＴＤ１、ＴＤ２に装着されたが、第２実施形態のネジ締め情報収集装置ＶＡは手動式のトルクレンチＴＳに装着される点が相違する。

図８に示すように、第２実施形態のネジ締め情報収集装置ＶＡは、筐体を構成する２つに分離した合成樹脂の第１パネルＫ１Ａと第２パネルＫ２Ａと、両パネルＫ１Ａ、Ｋ２Ａに収納あるいは取り付けられるプリント基板ＰＡ、電源スイッチ（図示せず。）と、第１トルクドライバーＴＤ１を挟んで両パネルＫ１、Ｋ２を螺着するそれぞれ４つのボルトＢ、ナットＮと、ネジ締め情報収集装置ＶＡの回転を防止するための六角穴付き止めネジＳＢとナットＮからなる。プリント基板ＰＡには、電池、判定部を兼ねた制御回路と、記憶部と、アンテナ５１Ａを有する通信部と、振動検出部と、報知部、が搭載されている。

ネジ締め情報収集装置ＶＡはトルクレンチＴＳを分解することなく、トルクレンチＴＳを挟持するように４つのボルトＢ、ナットＮで装着され、六角穴付き止めネジＳＢでネジ締め情報収集装置ＶＡの回転が防止される。トルクレンチＴＳは、設定されたトルクを超えた負荷が掛かると突っ張った状態で位置保持された作動杆が突っ張りの外れで移動して振動を発生する特許文献７のようなトグル機構を備えている。ネジ締め情報収集装置ＶＡの判定部は、この振動を検出してネジ締めの正常締結を判定する。

トルクレンチＴＳには、ネジを締めるときと緩めるときの回転方向を切り替えるレバーＴＳ１が設けられている。このレバーＴＳ１で設定された方向とは逆方向にトルクレンチＴＳを回すとラチェットが「カチカチ」という音を発して空回りする。第２実施形態のネジ締め情報収集装置ＶＡは、この空回り振動をネジ締めの正常締結と誤認しないように、所定のアルゴリズムと所定の閾値が用いられている。この誤認防止策はトルクドライバーにおいても同様である。

このように、本発明は手動式のトルクレンチＴＳにも適用することができる。また、トルクアップのように、締結終了時に振動を発生する工具であれば、電動式、手動式いずれにも適用することができる。

なお、もともと締結終了時に振動を発生しない工具であっても、ラチェット機構のように締結終了時に振動を発生する装置を付属させれば、締結終了時に振動を発生しない工具に対しても本発明は、適用することができる。この場合、振動を発生しない工具側に、ラチェット機構のような振動発生装置を付属させる構成を用いることも、或はラチェット機構のような振動発生装置を本発明のネジ締め情報収集装置Ｖ側に付属させる構成を用いることも可能である。

また、本発明の振動の検出は機械的な振動の検出に限定するものではなく、例えば音による振動でもよい。骨伝導のように音となる空気振動でも機械的な振動に変換することが可能であるし、振動検出部として加速度センサを使用しなくても、マイクロフォンを使用することも可能である。

ＳＹＳ：ネジ締め管理システム
Ａ：管理装置
Ｖ、ＶＡ：ネジ締め情報収集装置
１：電池
２：電源スイッチ
３１：判定部
４１：プログラム
４２：データ
５：通信部
６：振動検出部
７：報知部
８：把握検出部
８１：第１ワイヤ
８２：第２ワイヤ
９：電圧検出部
Ｐ：プリント基板
Ｋ１：第１パネル
Ｋ２：第２パネル
ＴＤ１、ＴＤ２：第１、第２トルクドライバー

Claims (7)

1. 既存のネジ締め工具に装着されるネジ締め情報収集装置であって、
   駆動電源を供給する電池と、
   振動を検出する振動検出部と、を備えたことを特徴とするネジ締め情報収集装置。
2. 予め定められた判定条件により、前記振動検出部の検出信号からネジ締めの正常締結を判定する判定部を備えたことを特徴とする請求項１に記載のネジ締め情報収集装置。
3. 使用者が締付け工具を把握したことを検出する把握センサを備え、
   前記振動検出部は、前記把握センサにより把握を検出しているときに振動の検出を行うことを特徴とする請求項１に記載のネジ締め情報収集装置。
4. 前記振動検出部は加速度センサであることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載のネジ締め情報収集装置
5. 既存のネジ締め工具に装着され、
   駆動電源を供給する電池と、
   振動を検出する振動検出部と、を備えるネジ締め情報収集装置と、
   前記ネジ締め情報収集装置と接続された管理装置と、
   からなるネジ締め管理システムであって、
   前記管理装置は、前記振動検出部で検出した振動に基づくネジ締め情報を管理することを特徴とするネジ締め管理システム。
6. 前記ネジ締め情報収集装置は、予め定められた判定条件により、前記振動検出部の検出信号からネジ締めの正常締結を判定する判定部を備え、
   前記振動に基づくネジ締め情報は、前記判定部で判定した判定結果であることを特徴とする請求項５に記載のネジ締め管理システム。
7. 前記振動に基づくネジ締め情報は、前記振動検出部の検出信号であり、
   前記管理装置は、予め定められた判定条件により、前記検出信号からネジ締めの正常締結を判定する判定部を備えることを特徴とする請求項５に記載のネジ締め管理システム。