JP4153225B2

JP4153225B2 - デジタルトルクレンチ、デジタルトルクレンチの設定不良検出方法

Info

Publication number: JP4153225B2
Application number: JP2002100724A
Authority: JP
Inventors: 隆志江口; 孝司小野; 俊孝上久保; 晃 ▲高▼島; 康弘山本
Original assignee: Toyota Motor Corp; Tohnichi Mfg Co Ltd
Current assignee: Toyota Motor Corp; Tohnichi Mfg Co Ltd
Priority date: 2002-04-03
Filing date: 2002-04-03
Publication date: 2008-09-24
Anticipated expiration: 2022-04-03
Also published as: JP2003300176A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタルトルクレンチ、デジタルトルクレンチの設定不良検出方法、特に機種設定部の端子接続不良が発生した場合に、奇偶な値をあたかも正しい値のように表示すること無く、端子接続不良を確実に検出することのできるデジタルトルクレンチ、及び設定不良検出方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、工業製品の組み立てにおいて、部品同士の接合は不可欠であり、様々な接合方法が用いられている。特に、金属部品等の接合において、簡単かつ確実で強い接合力が得られる、ボルト・ナット等の締結部品が利用されている。ボルトやナット等を利用する場合、その締め付けが適正に行われることが前提となる。通常、ボルトやナット等は、製造ライン上で自動ロボットや作業者が電動工具等を用いて行っている。そして、この締め込み作業が所定トルクで良好に行われているか否かを確認するために、製造ライン下流側には、デジタルトルクレンチを用いた検査工程が設けられている場合が多い。デジタルトルクレンチは、締め上がったボルトやナットのトルクを測定し、設定されたトルクに達しているか否かで品質判定を行っている。
【０００３】
一般的に、デジタルトルクレンチは、汎用性を向上させる等の目的で、設定を変更することにより同一構造で、使用対象に応じた設定トルクの選択ができるようになっている。つまり、機種設定を変える場合には、図５に示すように、共通の制御部（ＣＰＵ）１００に備えられた複数の機種設定端子（例えば、ＮＯ．１〜ＮＯ．３）に接続されたディップスイッチ１０２ａ〜１０２ｃの切り替え（ハイレベルまたはローレベル）を行い、その組み合わせを変えることにより、所望のトルク設定ができるようになっている。例えば、図６に示すように、ディップスイッチ１０２ａのみを『１：ハイレベル』に設定し、ディップスイッチ１０２ｂ，１０２ｃを『０：ローレベル』にすれば、定格容量が９０Ｎ・ｍのデジタルトルクレンチに機種設定することができる。また、ディップスイッチ１０２ａ，１０２ｂを『１：ハイレベル』、ディップスイッチ１０２ｃを『０：ローレベル』に設定すれば、定格容量が１８０Ｎ・ｍに、ディップスイッチ１０２ａ〜１０２ｃ全てを『１：ハイレベル』に設定すれば、定格容量が３６０Ｎ・ｍのデジタルトルクレンチに機種設定することができる。このように、ディップスイッチ１０２ａ〜１０２ｃを使用した場合、『１』と『０』の組み合わせにより、最大８種類の機種設定を行うことができる。なお、上述の例では、３ビットで設定をする場合を示しているが、通常ＣＰＵ１００には、機種設定に使用できる端子が複数あるため、設定機種の数に応じて、使用するビット数を増やすことができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ＣＰＵ１００に形成されている端子は、前記機種設定用端子も含めて、基板やディップスイッチ１０２ａ〜１０２ｃ（または、そこからのリード線）に、一般的には、半田付けにより固定されている。しかし、この半田付け部分が、半田付け不良や、半田付け後の外力の付与により剥がれてしまう場合がある。例えば、図６に示す『１，１，０』で１８０Ｎ・ｍが定格容量のデジタルトルクレンチにおいて、図５に示す『ＮＯ．２』の機種設定端子に半田剥がれが発生した場合、ディップスイッチ１０２ａ〜１０２ｃの設定が、『１，０，０』で定格容量９０Ｎ・ｍのデジタルトルクレンチと同じになってしまう。このような場合、半田剥がれが生じている定格１８０Ｎ・ｍのデジタルトルクレンチは、実際に１００Ｎ・ｍのトルクを負荷させても５０Ｎ・ｍの表示しか行わないことになってしまう。つまり、正確なトルク検査を行うことができないという問題がある。
【０００５】
特に、ディップスイッチ１０２ａ〜１０２ｃの組み合わせにより機種設定を行う場合、半田剥がれが発生しても何らかのトルク表示を行ってしまう。つまり、異常な値をあたかも正常な値のように表示してしまい正確な締め付けトルクの検査ができないという問題がある。また、半田剥がれや半田付け不良は、目視でも発見し難いので、半田剥がれ等の発見が遅れ、さらに正確な締め付けトルクの検査阻害に招いてしまうという問題がある。また、設定が上記とは逆に大きく表示する側に変わってしまった場合には、所定の締め付けトルクが得られていないにも関わらず、『締め付けＯＫ』の判定が行われてしまうので、検査信頼性の低下にも繋がってしまうという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、機種設定用の端子で半田剥がれ等の接触不良が発生しても、その接触不良を迅速かつ正確に、シンプルな構成により発見することができるデジタルトルクレンチ、デジタルトルクレンチの設定不良検出方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するために、本発明は、制御部に形成された複数の入力端子のそれぞれに入力する信号のローレベルとハイレベルの組み合わせにより機種設定を行うデジタルトルクレンチであって、前記制御部に入力する信号のローレベルまたはハイレベルのいずれか一方の総数を算出する算出部と、前記算出部で算出した総数の奇偶性が初期設定した奇偶性に反する場合、前記入力端子の接続不良であると判断する判断部と、前記判断部で入力端子の接続不良であると判断した場合、デジタルトルクレンチの設定不良を提示する提示部と、を含むことを特徴とする。
【０００８】
上記のような目的を達成するために、本発明は、上記構成において、前記機種設定は、ハイレベルの信号またはローレベルの信号のいずれか一方の総数が、奇数のみまたは偶数のみになる組み合わせで設定されていることを特徴とする。
【０００９】
上記のような目的を達成するために、本発明は、制御部に入力するローレベル信号とハイレベル信号の組み合わせにより機種設定を行うデジタルトルクレンチの設定不良検出方法であって、前記制御部に入力する信号のローレベル信号またはハイレベル信号のいずれか一方の総数を算出するステップと、前記算出した総数の奇偶性が初期設定した奇偶性に反する場合、前記入力端子の接続不良であると判断するステップと、を含むことを特徴とする。
【００１１】
例えば、制御部に入力する信号のハイレベルの総数が奇数になる組み合わせで機種設定を行った場合、ハイレベルを入力する入力端子に接続不良が発生した場合、ハイレベルの総数が変化する。ここで、接続不良は、全く同じタイミングで複数本同時に発生する可能性は著しく低く、通常、１本であると考えることができる。つまり、接続不良が偶数本同時に発生する確率は、著しく低い。従って、接続不良が発生した場合ハイレベルの信号の総数は、必ず偶数になる。同様に、機種設定をハイレベルの総数が偶数になる組み合わせで行った場合も同様に、接続不良が発生すれば、必ず奇数となる。これは、ローレベルの信号に関しても同じである。
【００１２】
これらの構成によれば、入力端子の接続不良の発生を迅速かつ確実に検出することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態（以下、実施形態という）を図面に基づき説明する。
【００１４】
図１は、本実施形態のデジタルトルクレンチ１０の構成ブロック図である。デジタルトルクレンチ１０の構成は、一般的なデジタルトルクレンチとほぼ同じで、ボルトやナット等に接続される主軸にトルクセンサ部１２が配置されている。このトルクセンサ部１２は、例えば、所定の抵抗でホイーストンブリッジを構成し、ここに、バッテリ部１４、電源部１６、印加電圧部１８等を介して一定電流を流すようにすると、トルクセンサ部１２に作用したトルクに比例した出力電圧が得られる。この電圧変化を増幅部２０で増幅し、信号処理部２２でフィルタ処理等を施し、さらに、Ａ／Ｄ変換部２４でアナログ信号からデジタル信号への変換を行い、制御部２６に検出値として提供する。
【００１５】
制御部２６では、機種設定入力部（本実施形態では複数のディップスイッチ）２８で行われている設定に応じて、すなわち、設定されている定格容量に応じて、提供された検出値の換算を行い、さらに定格容量に応じて定められた、閾値との比較を行い、検査対象であるボルトやナットが良好に締め込まれているか否かの良否判定を行っている。良否判定の結果は、提示部３０でＬＥＤ表示色や点滅動作等によって行っている。例えば、検査対象のボルトやナットが閾値以上のトルクで良好に締め込まれている場合には、緑色のＬＥＤを点灯させる。逆に、ボルトやナットの締め付けトルクが閾値に到達していない場合、つまり、締め付け不良の場合は、赤色のＬＥＤの点灯を行ったり、ビープ音等のアラームを出力して、作業者にボルトやナットの締め付け奇偶を知らせる。なお、制御部２６には、操作部３２が接続されている。操作部３２には、電源スイッチや各種ファンクションスイッチ等が設けられている。
【００１６】
本実施形態の特徴的事項は、制御部２６が、機種設定入力部２８から入力される信号のローレベルまたはハイレベルのいずれか一方の総数を算出する算出部２６ａと、算出した総数の奇偶性が初期設定した奇偶性に反する場合、制御部２６と機種設定入力部２８との間で接続不良が存在すると判断する判断部２６ｂとを含んでいるところであり、機種設定入力部２８の複数のディップスイッチの『ハイ（ハイレベル信号）』と『ロー（ローレベル信号）』の組み合わせでデジタルトルクレンチ１０の定格容量の機種設定を行う場合、機種設定に使用するディップスイッチの組み合わせの『ハイ』または『ロー』の総数が、奇数のみまたは偶数のみになる組み合わせ（初期設定の奇偶性）で設定され、制御部２６が実際に認識する『ハイ』または『ロー』の総数が、初期設定の奇偶性に反すると判断した場合、機種設定入力部２８と制御部２６との接続不良が存在すると判断し、設定不良を利用者に提示するところである。
【００１７】
本実施形態においては、一例として、機種設定入力部２８が６個のディップスイッチを使用し、機種設定に使用する組み合わせの『ロー』の総数が、奇数である場合、つまり、初期設定の奇偶性が『奇数』である場合を示す。６個のディップスイッチの『ハイ』と『ロー』の組み合わせは、全部で６４通りであるが、そのうち、『ロー』の総数が奇数になるのは、『ロー』の総数が「１」の場合が６通り、『ロー』の総数が「３」の場合が２０通り、『ロー』の総数が「５」の場合が６通りとなり、全部で、３２通りとなる。つまり、６個のディップスイッチを使用する本実施形態のデジタルトルクレンチ１０は、最大で３２機種の設定を行うことができる。
【００１８】
図２には、本実施形態の制御部２６内で、『ロー』の総数を算出するための算出部２６ａに含まれるメモリ１、メモリ２の機種設定入力部２８内のディップスイッチ（Ｎｏ．１端子〜Ｎｏ．６端子）に対するビット番号の割り振りが示されている。メモリ１には、ビット０〜ビット３が存在し、ディップスイッチのＮｏ．１端子〜Ｎｏ．４端子までが接続されている。同様に、メモリ２にもビット０〜ビット３が存在し、残りのディップスイッチのＮｏ．５端子とＮｏ．６端子が接続されている。
【００１９】
図３には、本実施形態で使用するディップスイッチ（Ｎｏ．１端子〜Ｎｏ．６端子）の『ハイ：１』と『ロー：０』の組み合わせの一部が示されている。例えば、『９Ｎ・ｍ』の定格容量に設定する場合、ディップスイッチ（Ｎｏ．１端子〜Ｎｏ．６端子）は、順に、『０，１，１，１，１，１』となる。また、例えば、『８５０Ｎ・ｍ』の定格容量に設定する場合、ディップスイッチ（Ｎｏ．１端子〜Ｎｏ．６端子）は、順に、『０，０，１，１，０，１』となる。必要に応じて、同様な組み合わせにより全部で『ロー：０』を奇数個含む組み合わせが全部で３２通り得ることができる。なお、図３に示した９Ｎ・ｍや１８０Ｎ・ｍの機種設定は一例であり、ディップスイッチとの対応がとれていれば任意である。また、使用地域に応じて、通常使用する単位系に基づく機種設定を行うことができる。例えば、『ｋｇｆ・ｃｍ』や『ｌｂｆ・ｉｎ』としてもよい。また、同じトルクでもその表現を『Ｎ・ｍ』や『ｋｇｆ・ｃｍ』や『ｌｂｆ・ｉｎ』等に切り替え表示できるようにしてもよい。
【００２０】
図４のフローチャートは、デジタルトルクレンチ１０の設定不良の検出手順を示している。すなわち、制御部２６に入力されるローレベルの信号（ロー：０）の総数の算出手順及び、その結果に基づき、接触不良の有無を判断する手順が示されている。なお、このフローチャートは常時起動していてもよいし、デジタルトルクレンチ１０の電源を入れた時（使い始めの時）に起動してもよいし、所定時間毎に起動してもよい。
【００２１】
まず、起動すると、制御部２６は、前回の設定不良の検出時に使用したメモリのクリア（０リセット）を行う（Ｓ１００）。続いて、制御部２６の算出部２６ａは、Ｎｏ．６端子の入力が、『ロー（０）』であるか『ハイ（１）』であるかの判断を行う（Ｓ１０１）。もし、『ハイ』であれば、メモリ２のビット１に『０』をセットする（Ｓ１０２）。一方、（Ｓ１０１）において、『ロー』である場合、メモリ２のビット１に『１』をセットし（Ｓ１０３）、制御部２６内の算出部２６ａに含まれるディップスイッチカウントメモリをインクリメント（＋１ＵＰ）する（Ｓ１０４）。
【００２２】
続いて、Ｎｏ．５端子の入力が、『ロー（０）』であるか『ハイ（１）』であるかの判断を行う（Ｓ１０５）。もし、『ハイ』であれば、メモリ２のビット０に『０』をセットする（Ｓ１０６）。一方、（Ｓ１０５）において、『ロー』である場合、メモリ２のビット０に『１』をセットし（Ｓ１０７）、ディップスイッチカウントメモリをインクリメント（＋１ＵＰ）する（Ｓ１０８）。
【００２３】
以下同様に、Ｎｏ．４端子の入力に対しメモリ１のビット３、Ｎｏ．３端子の入力に対しメモリ１のビット２、Ｎｏ．２端子の入力に対しメモリ１のビット１、Ｎｏ．１端子の入力に対しメモリ１のビット０のセット、及び『ロー』であった場合のディップスイッチカウントメモリをインクリメント（＋１ＵＰ）を（Ｓ１０９）〜（Ｓ１２４）で行う。
【００２４】
全てのディップスイッチ（Ｎｏ．１端子〜Ｎｏ．６端子）に関して、判断が終了すると、制御部２６に含まれる判断部２６ｂは、ディップスイッチカウントメモリのカウント数が、奇数であるか偶数であるかを判断する（Ｓ１２５）。カウント数が『奇数』である場合、判断部は、エラーフラグ『０』をセットし（Ｓ１２６）、カウント数が『偶数』の場合、判断部は、エラーフラグ『１』をセットする（Ｓ１２７）。
【００２５】
制御部２６は、判断部２６ｂでエラーフラグが『０』であるか『１』であるかの判断を行い（Ｓ１２８）、もし、エラーフラグが『０』の場合、つまり、制御部２６が認識している『ロー』の総数が『奇数』であり、初期設定した奇偶性（奇数）と一致している場合には、デジタルトルクレンチ１０の設定は正常であり、機種設定入力部２８と制御部２６との接続が良好に行われ、両者の間で、半田剥がれ等が存在しないことが確認され、提示部３０を介して、正常表示を行う（Ｓ１２９）。この正常表示は、例えば、提示部３０に設けられた緑色のＬＥＤを点灯させる。もちろん、正常であるので、使用者に注意を喚起する必要がないので、ＬＥＤ等の点灯を省略してもよい。つまり、正常表示（Ｓ１２９）を省略してもよい。
【００２６】
一方、エラーフラグが『１』の場合、つまり、制御部２６が認識している『ロー』の総数が『偶数』であり、初期設定した奇偶性（奇数）に反している場合、デジタルトルクレンチ１０の設定が奇偶である。つまり、機種設定入力部２８と制御部２６との接続が不良であり、両者の間で、半田剥がれ等が存在していることが確認され、提示部３０を介して、エラー表示を行う（Ｓ１３０）。このエラー表示は、例えば、提示部３０に設けられた赤色のＬＥＤを点灯させたり、スピーカ等を介してビープ音等の出力を行い、使用者に注意を喚起する。また、デジタルトルクレンチ１０の使用を禁止するように、例えば、電源をオフする等の処理を行ってもよい。また、判断部２６ｂの判断結果は、別途レポートとして出力したり、他の制御機器に転送するようにしてもよい。
【００２７】
なお、本実施形態においては、奇偶性の変化に基づいて、接続状態を監視しているので、全く同じタイミングで偶数個の接続不良が発生したり、間欠的に設定不良検出を行う場合で、検出間隔間で、偶数個の接続不良が発生した場合、奇偶性の変化が確認できない。しかし、全く同じタイミングで、または短時間の間に偶数個の接続不良が発生する可能性は著しく低く、実用上無視し得るものであり、不都合を伴うことはない。
【００２８】
本実施形態においては、奇偶性の初期設定を奇数としたが、偶数と設定してもよい。つまり、ローの総数が偶数となる『０』と『１』の組み合わせで、機種設定を行っても本実施形態と同様な効果を得ることができる。また、ハイの総数を算出し、奇偶性の判断を行っても本実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００２９】
また、本実施形態では、６個のディップスイッチを用いて６ビットで機種設定を行う例を示したが、使用するディップスイッチの数は任意であり、所望の設定機種に応じて使用ビット数を変更しても本実施形態と同様な効果を得ることができる。
【００３０】
本実施形態においては、締め付けが行われたネジの締め付け具合の検査を行うためにデジタルトルクレンチ１０を用いている場合を説明したが、決められたトルク値に締める場合に使用してもよい。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、機種設定用の端子で半田剥がれ等の接触不良が発生しても、その接触不良を迅速かつ正確に、シンプルな構成により発見することができるデジタルトルクレンチ、デジタルトルクレンチの設定不良検出方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るデジタルトルクレンチの概略構成を説明するブロック図である。
【図２】本発明の実施形態に係るデジタルトルクレンチの制御部内に含まれるメモリのディップスイッチに対するビット番号の割り振りを説明する説明図である。
【図３】本発明の実施形態で使用するディップスイッチの『ハイ：１』と『ロー：０』の組み合わせの一部を示す説明図である。
【図４】本発明の実施形態に係るデジタルトルクレンチの設定不良の検出手順を示すフローチャートである。
【図５】デジタルトルクレンチの制御部の外観図である。
【図６】従来のディップスイッチの『ハイ：１』と『ロー：０』の組み合わせの一部を示す説明図である。
【符号の説明】
１０デジタルトルクレンチ、１２トルクセンサ部、１４バッテリ部、１６電源部、１８印加電圧部、２０増幅部、２２信号処理部、２４Ａ／Ｄ変換部、２６制御部、２６ａ算出部、２６ｂ判断部、２８機種設定入力部、３０提示部、３２操作部。

Claims

制御部に形成された複数の入力端子のそれぞれに入力する信号のローレベルとハイレベルの組み合わせにより機種設定を行うデジタルトルクレンチであって、
前記制御部に入力する信号のローレベルまたはハイレベルのいずれか一方の総数を算出する算出部と、
前記算出部で算出した総数の奇偶性が初期設定した奇偶性に反する場合、前記入力端子の接続不良であると判断する判断部と、
前記判断部で入力端子の接続不良であると判断した場合、デジタルトルクレンチの設定不良を提示する提示部と、
を含むことを特徴とするデジタルトルクレンチ。
請求項１記載のデジタルトルクレンチにおいて、
前記機種設定は、ハイレベルの信号またはローレベルの信号のいずれか一方の総数が、奇数のみまたは偶数のみになる組み合わせで設定されていることを特徴とするデジタルトルクレンチ。
制御部に入力するローレベル信号とハイレベル信号の組み合わせにより機種設定を行うデジタルトルクレンチの設定不良検出方法であって、
前記制御部に入力する信号のローレベル信号またはハイレベル信号のいずれか一方の総数を算出するステップと、
前記算出した総数の奇偶性が初期設定した奇偶性に反する場合、前記入力端子の接続不良であると判断するステップと、
を含むことを特徴とするデジタルトルクレンチの設定不良検出方法。