JP5806184B2 - 組立て管理システム - Google Patents

Description

本発明は、トルクレンチを用いて移動している車両のネジやボルトを一定の力で締め付ける際の締付位置ごとに締付トルクを自動的に管理するシステムに関する。

トルクレンチは所定の締め付け力で部品を締め付けることができるので、自動車の部品を車体に取り付ける場合に従来からトルクレンチが用いられている。

トルクレンチとして送受信が可能なものを用い、適正な規格値を受信するとともに締付トルクをコンピュータなどに送信し、当該締付トルクが規格内にあるか否かを判断可能なトルクレンチが特許文献１に提案されている。

しかしながら、上記の送受信機能を備えたトルクレンチにあっても、ボルトなどの被締付部材の位置については作業者任せになっており、締め忘れや誤ったトルクで締め付けてしまうことがあった。
そこで、上記を改善するためトルクレンチなどの位置確認を行う提案が特許文献２〜６になされている。

特許文献２には、締め付けが完了した時に発光する発光器をトルクレンチに取付け、この発光をカメラで検出し、トルクレンチによって締め付けが完了したボルト位置をコンピュータに記憶させることで締め忘れがないようにした構成が開示されている。

特許文献３には、搬送される車両ボディに基準位置送信機を取付け、またインパクトレンチに締結具送信機を取付け、締付部位の三次元位置を基準位置送信機の三次元位置を原点とする車両ボディの座標系の三次元位置に変換することが開示されている。

特許文献４には、工具から超音波と電磁波を発信し、この超音波と電磁波を作業場の所定位置に固定した受信装置で受信し、受信した超音波と電磁波の時間差から工具位置を算出することが開示されている。

特許文献５には、変形自在な帯板状のテープ部材の複数個所にねじれと曲がりを検出する光ファイバセンサを設け、このテープ部材で基準位置と締付工具をつなぎ、前記光ファイバセンサからの信号にもとづくテープ部材の全体形状から締付工具の三次元位置を演算することが開示されている。

特許文献６には、作業工具に発信器を設け、この発信器からの信号をワークと同期して移動する複数個の受信機で受信することで、作業部位を特定するとともに、作業部位ごとに作業内容を組み合わせて行うようにした管理システムが提案されている。

ＷＯ２００８／１５５９９３ 特開２０１０−０４２４９１号公報 特開２００６−０９８１８６号公報 特開２００６−２９３７６５号公報 特開２０１０−０８５３９０号公報 特開２００４−２５８８５５号公報

特許文献１〜６に開示されるシステムでは、締付位置を検知することができるので、締付忘れを防止することはできるが、個々の締付位置と当該締付位置での設定締付トルクとを関連付けていないため、締付トルクの一元管理ができない。

また、特許文献２のようにトルクレンチに発光器を取り付けても、トルクレンチの大凡の位置は確認できるが、正確にトルクレンチのレバー先端のヘッド部分まで検出するのは困難である。特にヘッド部分が部品の陰になる場合には位置の特定が困難である。

また特許文献３にあっては基準位置送信機と締結具送信機の２つの送信機が必要になり、信号の処理も面倒である。特許文献４にあっては、超音波と電磁波の時間差を計測する装置が必要となり、高価なシステムとなってしまう。更に特許文献５にあっては、帯板状のテープ部材で締付工具と基準位置とをつなげるため、常に締付工具がテープ部材を引きずることになり作業性の点で不利がある。

また、特許文献６にあっては、移動したワークの位置を知ることはできるが、移動しながらの作業を適切に行うことができない。

上記課題を解決するため本発明に係る組立て管理システムは、台車と、台車に載置される車両の締付箇所に対して、トルクレンチを用いて被締付部材を締付けるものであって、台車とトルクレンチの双方にマーカを設け、マーカをカメラで撮像することにより、締付箇所の３次元位置を特定し、締付トルクを締付箇所毎に管理するようにしたものにおいて、前記マーカは、台車とトルクレンチそれぞれに複数箇所設けた孔部に、孔部の開口から突出しない様に配設されており、マーカの配設レイアウトは、台車とトルクレンチ共に、カメラから見て矩形の角部となる位置に４箇所形成されていることを特徴とする

自動二輪車などは車種によって車高が異なる。そのため、台車の載置部については高さ調整可能とする構造が採用される場合がある。このような場合に台車の載置部以外の箇所に、位置確認用のマーカを設けても台車の位置は確認できても自動二輪車の高さ位置を確認することができない。
したがって、前記台車に高さ位置調整可能な載置部が設けられている場合には、この載置部に位置確認用のマーカを設けることが好ましい。

本発明に係る組立て管理システムによれば、移動中の車両においても、締付作業と並行して締付位置を確認でき、どの部位をトルクアップしたかを管理することができる。また作業者が間違った定トルクレンチで作業することがなくなり、更に自動車や自動二輪車の１台分のトレーサ管理が可能となる。

本発明に係る組立て管理システムの全体図 台車の平面図 台車に設けた位置確認用のマーカ部分の縦断面図 本発明に係る組立て管理システムを構成するトルクレンチの平面図 同トルクレンチの側面図 トルクレンチに設けた位置確認用のマーカ部分の縦断面図 本発明に係る組立て管理システムを構成するコンピュータの画面の一例を示す図

以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。本発明に係る組立て管理システムは自動二輪車などの車両Ｗを載置した状態でラインに沿って移動する台車１、トルクレンチ１０、送受信手段２０、カメラ３０及びコンピュータ４０で構成される。

台車１は、前部１ａ、後部１ｂ及びこれら前部１ａと後部１ｂをつなぐ幅狭の中間部１ｃからなる。前部１ａには車両Ｗの前輪を固定する載置部２、後部１ｂには車両Ｗの後輪を固定する載置部３が設けられ、これら載置部２、３は高さ位置調整可能とされている。

また、前記台車の前部１ａ、中間部１ｃの上面および載置部２、３の上面には部材を取付けるためのボルト挿通穴が形成されている。図３の載置部２の断面図を例にとって説明すると、載置部２にはボルト挿通孔４が４個形成されている。これら４個のボルト挿通孔４はカメラ３０方向から見て矩形の角部となる位置に形成されている。

また、各ボルト挿通孔４の上端部はボルト５の頭部５ａが収まる大径部とされ、ボルト５の頭部の上面にはマーカ６が取付けられている。取付け手段としては貼着、磁石による吸着など自由である。また、ボルト５の頭部の厚さとマーカ６の厚さの合計値より大径部の深さは大きくなっている。その結果、マーカ６はボルト挿通孔４の開口よりも低い位置となり、車輪などに当たって破損したり剥がれる可能性が低くなる。

一方、トルクレンチ１０は本体１１の一部をグリップ部１２とし、本体１１の他の部分に表示器１３と送信機１４を取り付けている。
表示器１３には締付トルクをデジタル表示する表示部１３ａとスイッチ類１３ｂが設けられ、送信機１４は検出した締付トルク値をＰＣ等に送信するためのものである。
本体１１にはレバー１５が設けられ、このレバー１５の先端にはトグル機構を備えたヘッド１６が設けられている。

送信機１４の部分は本体１１に対して位置調整可能とされ、送信機１４の上面１４ａを前記カメラ３０に対向させることができる。送信機１４には本体１１に固着するためのボルト挿通孔１７が上面に開口している。ボルト挿通孔１７はカメラ３０方向から見て矩形の角部となる位置に合計４箇所形成され、各ボルト挿通孔１７は送信機１４の厚み方向に貫通するとともに上端部はボルト１８の頭部が収まる大径部とされている。

前記同様、ボルト挿通孔１７に挿通されるボルト１８の頭部の上面にはマーカ１９が取付けられている。ボルト１８を用いて送信機１４を本体１１に固着した状態でボルト１８の頭部の厚さとマーカ１９の厚さの合計値より大径部の深さは大きくなっている。その結果、マーカ１９はボルト挿通孔１７の開口よりも低い位置となり、トルクレンチを使用している間にマーカ１９が他の部材に当たって破損したり剥がれる可能性が低くなる。

送受信手段２０は取付け位置ごとのコンピュータ４０内に記憶されている設定トルク値をトルクレンチ１０の送信機１４に送信するとともに締付後の締付トルクを受信し、それをコンピュータ４０に出力する。送受信手段２０はコンピュータ４０と別体でもよいし、コンピュータ４０内に組み込まれたものでよい。

カメラ３０は例えば２つのレンズを離間して備えた３次元撮影用のビデオカメラを用いる。このカメラ３０は台車１に設けたマーカ６及びトルクレンチ１０に設けたマーカ１９の位置を取り込み、その情報をコンピュータ４０に送る。
図示例にあってはカメラ３０は１台のみを示しているが、複数台のカメラを用いることで、マーク６,１９を確実に認識することが可能である。

具体的には台車１の載置部２に設けた４つのマーカ６によって、台車１（車両Ｗ）の前後・左右・高さ（ＸＹＺ)の位置を確認し、台車１の前部１ａおよび中間部１ｃに設けたマーカ６によって台車１（車両Ｗ）の前後・左右（ＸＹ）の位置を確認し、載置部３に設けたマーカ６によって台車１（車両Ｗ）の終了位置を確認する。

トルクレンチ１０に設けた４つのマーカ１９の位置からトルクレンチ１０の３次元位置、正確にはトルクレンチ１０先端部の締付ヘッドの３次元位置を確認する。

コンピュータ４０はディスプレイ４１を備えている。このディスプレイ４１の一例は図７に示すように、作業者への指示を表示する欄４１ａ、フレームＮｏ.を表示する欄４１ｂ、締付個所毎の設定トルクを表示する欄４１ｃ、締付個所毎の締付トルクを表示する欄４１ｄ、締付個所毎にＯＫか否かを表示する欄４１ｅ、締付箇所毎に番号（図示例ではＮｏ.１〜Ｎｏ.９）を付けて各締付個所の締付トルクを表示する欄４１ｆが設けられている。
この表示はコンピュータ４０のディスプレイ４１だけでなくトルクレンチ１０の表示器１３に表示してもよい。

上記作業者への指示、締付個所毎にＯＫか否か等の表示については文字として表示するだけでなく、音声にして作業者が装着しているヘッドホンに流すようにすることで、更に作業性が向上する。

前記締付箇所（Ｎｏ.１〜Ｎｏ.９）の一例を（表１）に示す。この（表１）には各締付箇所毎に工程名、管理項目及び規定値が表示されている。この（表１）についてもコンピュータ４０のディスプレイ４１だけでなくトルクレンチ１０の表示器１３にも表示してもよい。

また、本発明にあってはカメラ３０から送信された４つのマーカ１９位置に基づき、（表２）に示すようにトルクレンチ１０のヘッド１６の位置をＸＹＺ３次元座標系でコンピュータ４０の表示部４１及び／またはトルクレンチ１０の表示器１３に表す。

また同じ（表２）に当該３次元位置に相当するボルトの番号も表示する。これによりトルクレンチ１０のヘッド１６の位置即ち締付位置をリアルタイムで作業者が知ることができる。

以上において、移動している台車１の高さ調整可能な載置部２に設けた４つのマーカ６及び他の箇所に設けられたマーカ６をカメラ３０で撮像し、これらをコンピュータ４０に送ることで、コンピュータ４０では台車１に載置固定された車両Ｗの３次元位置を計算する。この計算により車両Ｗの被締付部材の３次元位置も決まる。

一方、作業者がトルクレンチ１０で任意の締付箇所のボルトを締めつけようとすると、当該締付箇所がカメラ３０によって特定され、その特定された締付箇所の規定値がコンピュータ４０からトルクレンチ１０に送られ、作業者はトルクレンチ１０の締付トルク値を規定値の範囲内に収まるように調整する。

調整後、作業者は特定した締付箇所のボルトを締め付ける。この際の締付トルクが送信機１３から送受信手段２０を介してコンピュータ４０に送られ、コンピュータ４０において、締付トルクが規定値なのか否かを判断し、判断結果を前記したように表示する。ＯＫであれば次の締付箇所に移り、ＮＧであれば再度締付を行う。

本発明にあっては、移動する車両に設けられる被締付部材が設けられている場合でも、トルクレンチによって締付けられる締付箇所の特定、当該締付箇所における設定トルク、当該締付箇所で実際に締めつけたトルクをリアルタイムで管理することができるので、自動車、自動二輪車などの組付けに有効に利用することができる。

１…台車、１ａ…台車の前部、１ｂ…台車の後部、１ｃ…台車の中間部、２,３…載置部、４…ボルト挿通孔、５…ボルト、５ａ…ボルトの頭部、６…マーカ、１０…トルクレンチ、１１…トルクレンチの本体、１２…グリップ部、１３…表示器、１３ａ…表示部、１３ｂ…スイッチ類、１４…送信機、１５…レバー、１６…ヘッド、１７…ボルト挿通孔、１８…ボルト、１９…マーカ、２０…送受信手段、３０…カメラ、４０…コンピュータ、４１…ディスプレイ、４１ａ…作業者への指示を表示する欄、４１ｂ…フレームＮｏ.を表示する欄、４１ｃ…締付個所毎の設定トルクを表示する欄、４１ｄ…締付個所毎の締付トルクを表示する欄、４１ｅ…締付個所毎にＯＫか否かを表示する欄、４１ｆ…各締付個所の締付トルクを表示する欄。

Claims (2)

1. 台車と、台車に載置される車両の締付箇所に対して、トルクレンチを用いて被締付部材を締付けるものであって、台車とトルクレンチの双方にマーカを設け、マーカをカメラで撮像することにより、締付箇所の３次元位置を特定し、締付トルクを締付箇所毎に管理するようにしたものにおいて、
   前記マーカは、台車とトルクレンチそれぞれに複数箇所設けた孔部に、孔部の開口から突出しない様に配設されており、マーカの配設レイアウトは、台車とトルクレンチ共に、カメラから見て矩形の角部となる位置に４箇所形成されていることを特徴とする組立て管理システム。
2. 請求項１に記載の組立て管理システムにおいて、前記孔部は、ボルト挿通孔であり、ボルト頭部にマーカが取付けられていることを特徴とする組立て管理システム。

Images