JP5165548B2 - ネジの締付管理システム - Google Patents

Description

本発明は、トルクレンチによるネジの締め付け状態を管理するネジの締付管理システムに関する。

周知のように、航空機などの組立工程では、例えば、特許文献１に開示されているようなトルクレンチを使用して、作業者が各構成部品をネジによって設定トルク値まで締め付けるネジの締付作業が組立工程の大部分を占める。

そして、この種のネジの締付作業では、適正トルク値でネジを締め付けることが重要であることから、トルクレンチからネジに作用するトルク情報を管理装置に送信し、管理装置でトルク情報を処理することによって、ネジの締付状態を管理するシステムを採用する場合がある。この場合、トルクレンチからは、管理装置に常時トルク情報が送信され、管理装置は、常時送信されてくるトルク情報に基づいてネジの締付状態を管理する。このとき、トルクレンチから管理装置へは、片方向通信でトルク情報を送信している。
特開２０００−２４６６６１号公報

しかしながら、上述のように、トルク情報を、トルクレンチから管理装置への片方向通信で送信した場合には、トルク情報が管理装置に確実に届いたか否かを判断することはできない。そのため、例えば、ネジの締付作業の途中でトルクレンチからのトルク情報が途絶えた場合には、次のような問題が生じる。すなわち、例えば、順次送信されてくるトルク情報から得られるトルク値の最大値によってネジの締付状態を管理している場合には、ネジの締付作業の途中でトルクレンチからのトルク情報が途絶えると、管理装置では、トルク情報が途絶える直前のトルク情報から得られるトルク値を最大値と誤って判断するおそれがある。この場合、ネジが設定トルク値まで締め付けられているときであっても、管理装置ではネジが締付不足であると誤って判断するなどの事態を招き、ネジの締付状態を適正に管理できないという問題が生じる。

以上の実情に鑑み、本発明は、トルクレンチから送信されるトルク情報を管理装置で確実に受信させることで、ネジの締付状態を適正に管理することを技術的課題とする。

上記課題を解決するために創案された本発明は、トルクレンチからネジに作用するトルク情報を管理装置に送信し、該管理装置で受信した前記トルク情報に基づいて、航空機の組立工程で航空機の構成部品のネジの締付状態を管理するネジの締付管理システムであって、前記管理装置が、通信可能状態にあることを示す通信確認情報を前記航空機の組立工程エリア内に送信する通信確認情報送信手段と、ネジの締付状態を判断する判断手段とを有し、前記トルクレンチが、前記通信確認情報の受信状態を表示する表示部と、ネジの締付作業中の前記トルク情報を順次検知するトルク検知手段とを有し、ネジの締付作業中に、前記トルクレンチが、前記通信確認情報を受信してから前記トルク情報を前記管理装置に送信し、前記管理装置が、前記トルク情報を受信したときに受信完了情報を前記トルクレンチに送信するという手順を繰り返すと共に、前記判断手段で順次送信される前記トルク情報に基づいて前記設定トルク値までネジが締め付けられたか否かを判断することに特徴づけられる。なお、ここでいうトルク情報とは、トルク値と一定の関係があるものであれば、トルク値そのものを示すものでなくてもよい。

このような構成によれば、トルクレンチは、管理装置から送信される通信確認情報を受信できることを確認してから、トルク情報を管理装置に送信する。すなわち、通信確認情報により、トルクレンチと管理装置の間で通信可能な状態にあることを確かめてから、トルクレンチからトルク情報が送信されるので、トルク情報を管理装置で確実に受信することができる。

上記の構成において、携帯情報端末を更に備え、前記管理装置が、前記判断手段でネジが設定トルク値まで締め付けられたと判断した段階で、前記携帯情報端末に締付完了情報を送信し、前記携帯情報端末を介して作業者にネジの締付作業が完了したことを報知することが好ましい。

また、上記の構成において、前記トルクレンチが、前記トルク情報とともに、該トルク情報の正誤を検出するための正誤検出情報を送信し、前記管理装置が、前記トルク情報を受信したときに、前記正誤検出情報に基づいて前記トルク情報の正誤を判断するとともに、前記トルク情報が正しいと判断した場合には受信完了情報を前記トルクレンチに送信し、前記トルク情報が誤りであると判断した場合には受信エラー情報を前記トルクレンチに送信し、前記トルクレンチが、前記受信エラー情報を受信したときに、前記通信確認情報を再度受信してから前記トルク情報と前記正誤検出情報を前記管理装置に再送信するように構成されていてもよい。

このようにすれば、トルクレンチからトルク情報とともに、トルク情報の正誤を検出するための正誤検出情報が送信されるため、管理装置でこの正誤検出情報に基づいてトルク情報の正誤を判断することができる。そして、管理装置は、正誤検出情報に基づいてトルク情報が正しいと判断した場合には受信完了情報をトルクレンチに送信するが、正誤検出情報に基づいてトルク情報が誤りであると判断した場合には受信エラー情報をトルクレンチに送信する。そして、後者の場合、トルクレンチでは、受信エラー情報を受信したときに、通信確認情報を再度受信してからトルク情報と正誤検出情報を管理装置に再送信する。したがって、通信経路上でトルク情報に誤りが生じた場合でも、管理装置で、誤ったトルク情報に基づいてネジの締付状態が管理されることを防止することができる。また、トルクレンチからトルク情報を再送信するときも、管理装置からの通信確認情報を確認してからトルク情報が再送信されるので、この場合にもトルク情報を管理装置で確実に受信できる。

以上のように本発明によれば、トルクレンチは、管理装置からの通信確認情報を受信してからトルク情報を管理装置に送信するため、トルクレンチから送信されたトルク情報を管理装置で確実に受信することができ、管理装置でトルク情報に基づいてネジの締付状態を適正に管理することが可能となる。

以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るネジの締付管理システムの概略構成を示す図である。同図に示すように、このネジの締付管理システム１は、トルクレンチ２と、管理装置３と、携帯情報端末４とを備えている。

トルクレンチ２は、目標トルク値が設定可能なプリセット型のトルクレンチである。このトルクレンチ２は、ネジに作用するトルク情報Ｉ１を検出するトルク検知手段２ａを備えており、トルク検知手段２ａによって検出されたトルク情報Ｉ１を管理装置３に送信するようになっている。なお、ネジに作用するトルク情報Ｉ１は、ネジを締め付ける際にトルクレンチ２に生じる歪を歪ゲージなどで検出し、その検出した歪量に基づいて求められる。

管理装置３は、トルクレンチ２から送信されたトルク情報Ｉ１に基づいて設定トルク値までネジが締め付けられたか否かを判断する判断手段３ａを備えている。さらに、管理装置３は、通信可能エリア内に通信可能状態であることを示す通信確認情報Ｉ２を、例えば１秒間隔などで間欠的に順次送信するか、或いは、常時連続的に送信するようになっている（通信確認情報送信手段）。この通信確認情報Ｉ２の通信可能エリアの大きさは、トルクレンチ２から送信されるトルク情報Ｉ１の通信可能エリアの大きさと同一か、或いは、それよりも小さく設定されている。そして、トルクレンチ２は、この通信確認情報Ｉ２を受信できることを確認してから、上記のトルク情報Ｉ１を送信するようになっている。なお、トルクレンチ２は、通信確認情報Ｉ２の受信状態を確認するための表示部２ｂを備えている。

さらに、この実施形態では、トルクレンチ２は、通信経路上でトルク情報Ｉ１に誤り（バグ）が生じた場合でも、その誤りを検出できるように、トルク情報Ｉ１と一緒にトルク情報Ｉ１の正誤を検出するための正誤検出情報Ｉ３を送信するようになっている。この正誤検出情報Ｉ３としては、例えばチェックサムが利用される。一方、上述した管理装置３の判断手段３ａは、トルク情報Ｉ１と一緒に受信した正誤検出情報Ｉ３に基づいてトルク情報Ｉ１の正誤を判断するようにもなっている。管理装置３は、判断手段３ａでトルク情報Ｉ１が正しいと判断された場合には受信完了情報Ｉ４をトルクレンチ２に送信し、トルク情報Ｉ１が誤りであると判断された場合には受信エラー情報Ｉ５をトルクレンチ２に送信するようになっている。トルクレンチ２は、受信エラー情報Ｉ５を受信した場合には、管理装置３から送信される通信確認情報Ｉ２を再度受信できることを確認してから、先に送信した同じトルク情報Ｉ１と正誤検出情報Ｉ３を管理装置３に再送信するようになっている。これとは逆に、トルクレンチ２は、受信完了情報Ｉ４を受信した場合には、通信確認情報Ｉ２を受信してから、次の新たなトルク情報Ｉ１を管理装置３に送信するようになっている。

携帯情報端末４は、ネジの締付作業を行う作業者がトルクレンチ２とともに所持するものであって、ネジの締付作業の対象となる航空機などの構成部品５に付された識別コード６を読み取る読取手段としてのカメラ４ａと、所定の情報を表示する表示部４ｂとを備えている。識別情報Ｉ６は、ネジの締付作業の対象となる構成部品５毎に付されている。なお、識別コード６は、組み付け前の構成部品５の包装に付されていてもよいし、構成部品５の一つであるネジ自体に付されていてもよい。また識別コード６としては、１次元コードを利用することもできるが、識別情報Ｉ６の情報量を多くする観点からは、ＱＲコードなどの２次元コードが好適である。

携帯情報端末４は、カメラ４ａで構成部品５に付された識別コード６を読み取ると、管理装置３に対して識別コード６の識別情報Ｉ６を送信するようになっている。一方、管理装置３は、各構成部品５に付された識別コード６の識別情報Ｉ６に対応したネジの設定トルク値のデータが格納されたデータベース３ｂを備えており、携帯情報端末４から送信された識別情報Ｉ６を受信すると、その識別情報Ｉ６に対応した設定トルク値をデータベース３ｂの中から呼び出して、その呼び出した設定トルク値の設定トルク値情報Ｉ７を携帯情報端末４に送信し、携帯情報端末４の表示部４ｂに設定トルク値を表示させるようになっている。また、管理装置３は、判断手段３ａがトルク情報Ｉ１に基づいてネジが設定トルク値まで締め付けられたと判断した段階で、締付完了情報Ｉ８を携帯情報端末４に送信して、作業者にネジの締め付けが完了したことを報知するようになっている。なお、この実施形態では、締付完了情報Ｉ８を受信した携帯情報端末４は、その表示部４ｂに所定の情報を表示して、作業者に締付作業の完了を報知するようになっているが、締付完了情報Ｉ８を作業者に報知する方法はこれに限られるものではない。例えば、表示部４ｂに表示するなどの視覚的に認識できる報知方法に代えて、或いはこれと併用して、携帯情報端末４から音を発して聴覚的に認識できる報知方法を採用してもよい。

次に、以上のように構成されたネジの締付管理システム１における管理装置３とトルクレンチ２との間の通信手順を、図２に示すフローに基づいて説明する。

まず、トルクレンチ２からトルク情報Ｉ１を送信する前に、トルクレンチ２が、管理装置３から送信される通信確認情報Ｉ２を受信できることを確認する（ステップＳ１）。次に、トルクレンチ２で通信確認情報Ｉ２を受信した段階で、トルクレンチ２からトルク情報Ｉ１と正誤検出情報Ｉ３とを一緒に送信する（ステップＳ２）。トルク情報Ｉ１と正誤検出情報Ｉ３とを受信した管理装置３は、判断手段３ａで正誤検出情報Ｉ３に基づいてトルク情報Ｉ１が正しいと判断された場合には、トルクレンチ２に受信完了情報Ｉ４を送信する（ステップＳ３ａ）。そして、トルクレンチ２で受信完了情報Ｉ４を受信すると、再び、上記のステップＳ１に戻って、上記と同じ手順を繰り返して、トルクレンチ２から新たなトルク情報Ｉ１を管理装置３に順次送信する。これにより、ネジの締付作業の進行状態に応じた新たなトルク情報Ｉ１が、トルクレンチ２から管理装置３に順次送信される。

一方、トルク情報Ｉ１と正誤検出情報Ｉ３とを受信した管理装置３は、判断手段３ａで正誤検出情報Ｉ３に基づいてトルク情報Ｉ１が誤りと判断された場合には、トルクレンチ２に受信エラー情報Ｉ５を送信する（ステップＳ３ｂ）。トルクレンチ２は受信エラー情報Ｉ５を受信すると、再び、管理装置３から送信される通信確認情報Ｉ２を受信できることを確認する（ステップＳ４）。次に、トルクレンチ２で通信確認情報Ｉ２を受信できた段階で、トルクレンチ２から先に送信した同じトルク情報Ｉ１と正誤検出情報Ｉ３とを管理装置３に再送信する（ステップＳ５）。そして、再送信されたトルク情報Ｉ１と正誤検出情報Ｉ３を受信した管理装置３は、判断手段３ａで正誤検出情報Ｉ３に基づいてトルク情報Ｉ１が正しいと判断された場合には、トルクレンチ２に受信完了情報Ｉ４を送信する（ステップＳ３ａ）。これとは逆に、再送信されたトルク情報Ｉ１と正誤検出情報Ｉ３を受信した管理装置３は、判断手段３ａで正誤検出情報Ｉ３に基づいてトルク情報Ｉ１が誤りと判断された場合には、トルクレンチ２に受信エラー情報Ｉ５を送信する（ステップＳ３ｂ）。そして、以後、上述のトルクレンチ２が受信完了情報Ｉ４を受信した後の手順（ステップ３ａ→ステップＳ１・・・）、又は上述のトルクレンチ２が受信エラー情報Ｉ５を受信した後の手順（ステップＳ３ｂ→ステップＳ４→ステップＳ５→ステップＳ３ａ→ステップＳ１・・・、又は、ステップＳ３ｂ→ステップＳ４→ステップＳ５→ステップＳ３ｂ・・・）を繰り返す。これにより、ネジの締付作業の進行状態に応じた新たなトルク情報Ｉ１が、トルクレンチ２から管理装置３に順次送信される。

このようにすれば、トルクレンチ２は、管理装置３からの通信確認情報Ｉ２を受信してから、トルク情報Ｉ１を管理装置３に送信するので、トルクレンチ２から送信されたトルク情報Ｉ１を管理装置３で確実に受信することができるので、管理装置３でトルク情報Ｉ１に基づいてネジの締付状態を適正に管理することが可能となる。

次に、以上のように構成されたネジの締付管理システムによるネジの締付作業の管理方法を、図３に示す航空機７の組立工程に適用した場合を例にとって説明する。

当該組立工程では、複数の作業者８によりネジの締付作業が並行して行われる。各作業者８は、トルクレンチ２と、携帯情報端末４とを携帯している。また、当該組立工程の現場は、上下２階に分離されており、高所で作業を行う作業者８は２階に、低所で作業を行う作業者８は１階にそれぞれ振り分けられている。一方、管理装置３は、組立工程の現場近傍（図示例では２階）に設けられた管理室９の内部に収容されており、各作業者８が携帯するトルクレンチ２との間、および携帯情報端末４との間で電波を用いて双方向通信する。

そして、当該組立工程に適用されるネジの締付作業の管理方法は、各構成部品５に対応した設定トルク値をトルクレンチ２の目標トルク値に設定するトルク値設定工程と、ネジの締め付け状態を管理する締付管理工程とに大別される。

トルク値設定工程では、図１に示すように、まず、携帯情報端末４のカメラ４ａで、航空機７の構成部品５に付された識別コード６を読み取る。次に、読み取った識別コード６の識別情報Ｉ６を携帯情報端末４から管理装置３に送信し、この識別情報Ｉ６を受信した管理装置３で識別コード６に対応した設定トルク値をデータベース３ｂから呼び出し、その呼び出した設定トルク値を示す設定トルク値情報Ｉ７を管理装置３から携帯情報端末４に送信する。そして、設定トルク値情報Ｉ７を受信した携帯情報端末４の表示部４ｂには設定トルク値が表示され、作業者８がその表示された設定トルク値をトルクレンチ２の目標トルク値に設定する。このようにすれば、作業者８一人でも、構成部品５に付された識別コード６からネジの正確な設定トルク値を短時間で取得して、適正な設定トルク値にトルクレンチ２の目標トルク値を設定することができる。したがって、作業者８などが作業マニュアルから直接設定トルク値を読み取る場合に比して、効率的なネジの締付作業を実現し得る。

一方、締付管理工程では、図１に示すように、まず、作業者８が、トルクレンチ２の表示部２ｂにより通信確認情報Ｉ２が受信されていることを確認してから、トルクレンチ２でネジを実際に締め付ける。このとき、トルクレンチ２のトルク検知手段２ａがネジに作用するトルク情報Ｉ１を検出する。この検出されたトルク情報Ｉ１は、上述した管理装置３とトルクレンチ２との間の通信手順（図２参照）に従って、管理装置３に順次送信される。そして、管理装置３は、判断手段３ａでトルク情報Ｉ１に基づいてネジが設定トルク値まで締め付けられたか否かを判断する。そして、管理装置３は、判断手段３ａでネジが設定トルク値まで締め付けられたと判断した段階で、携帯情報端末４に締付完了を報知する締付完了情報Ｉ８を送信する。そして、締付完了情報Ｉ８を受信した携帯情報端末４の表示部４ｂには所定の情報が表示され、作業者８にネジの締付作業が完了したことが報知される。このようにすれば、作業者８一人でも、ネジが設定トルク値まで締め付けられたことを容易且つ確実に確認することができるので、ネジの締め付け不足による緩みや、締め過ぎを確実に防止することが可能となる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、種々の形態で実施することができる。例えば、上記の実施形態では、トルクレンチ２からトルク情報Ｉ１と一緒に、正誤検出情報Ｉ３を送信する場合を説明したが、トルクレンチ２からトルク情報Ｉ１のみを送信するようにしてもよい。このようにすれば、管理装置３とトルクレンチ２との間の通信手順を単純化して応答性を高めることができる。具体的には、図２に示したフローを例にとって説明すると、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３ａを一つのサイクルとする通信手順にしてもよい。また、更に通信手順を単純化して応答性を向上させるという観点からは、管理装置３からの受信完了情報Ｉ４の送信を省略し、ステップＳ１→ステップＳ２を一つのサイクルとする通信手順にしてもよい。

本発明の一実施形態に係るネジの締付管理システムの概略構成を示す図である。 本実施形態に係るネジの締付管理システムにおける管理装置とトルクレンチとの間の通信手順を説明するためのフローである。 本実施形態に係るネジの締付管理システムを適用した航空機の組立工程を説明するための図である。

符号の説明

１ 締付管理システム
２ トルクレンチ
２ａ トルク検知手段
２ｂ 表示部
３ 管理装置
３ａ 判断手段
３ｂ データベース
４ 携帯情報端末
４ａ カメラ
４ｂ 表示部
５ 構成部品
６ 識別コード
７ 航空機
８ 作業者
９ 管理室
Ｉ１ トルク情報
Ｉ２ 通信確認情報
Ｉ３ 正誤検出情報
Ｉ４ 受信完了情報
Ｉ５ 受信エラー情報
Ｉ６ 識別情報
Ｉ７ 設定トルク値情報
Ｉ８ 締付完了情報

Claims (3)

1. トルクレンチからネジに作用するトルク情報を管理装置に送信し、該管理装置で受信した前記トルク情報に基づいて、航空機の組立工程で航空機の構成部品のネジの締付状態を管理するネジの締付管理システムであって、
   前記管理装置が、通信可能状態にあることを示す通信確認情報を前記航空機の組立工程エリア内に送信する通信確認情報送信手段と、ネジの締付状態を判断する判断手段とを有し、
   前記トルクレンチが、前記通信確認情報の受信状態を表示する表示部と、ネジの締付作業中の前記トルク情報を順次検知するトルク検知手段とを有し、
   ネジの締付作業中に、前記トルクレンチが、前記通信確認情報を受信してから前記トルク情報を前記管理装置に送信し、前記管理装置が、前記トルク情報を受信したときに受信完了情報を前記トルクレンチに送信するという手順を繰り返すと共に、
   前記判断手段で順次送信される前記トルク情報に基づいて前記設定トルク値までネジが締め付けられたか否かを判断することを特徴とするネジの締付管理システム。
2. 携帯情報端末を更に備え、
   前記管理装置が、前記判断手段でネジが設定トルク値まで締め付けられたと判断した段階で、前記携帯情報端末に締付完了情報を送信し、前記携帯情報端末を介して作業者にネジの締付作業が完了したことを報知することを特徴とする請求項１に記載のネジの締付管理システム。
3. 前記トルクレンチが、前記トルク情報とともに、該トルク情報の正誤を検出するための正誤検出情報を送信し、
   前記管理装置が、前記トルク情報を受信したときに、前記正誤検出情報に基づいて前記トルク情報の正誤を判断するとともに、前記トルク情報が正しいと判断した場合には受信完了情報を前記トルクレンチに送信し、前記トルク情報が誤りであると判断した場合には受信エラー情報を前記トルクレンチに送信し、
   前記トルクレンチが、前記受信エラー情報を受信したときに、前記通信確認情報を再度受信してから前記トルク情報と前記正誤検出情報を前記管理装置に再送信するように構成されている請求項１又は２に記載のネジの締付管理システム。

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