JP6038397B1 - 電動ドライバ管理システム - Google Patents

Abstract

本発明に係る電動ドライバ管理システムでは、複数の電動ドライバの各々に、親局とのデータ授受が可能とされた子局が接続される。前記子局は、前記電動ドライバの出力トルクに応じて変化する電気信号を得る検出手段を有する。そして、任意の初期設定時における前記電気信号に基づいて得られた算出値を初期設定値として記憶し、通常動作時において前記電気信号に基づいて得られた算出値が、前記初期設定値に所定の許容差を加減した許容トルクの範囲から外れたとき、動作異常を検知する。

Description

本発明は、自動車や電化製品などを、複数の作業者による流れ作業で組み立て製造する際に使用される、複数の汎用電動ドライバを管理するための、電動ドライバ管理システムに関する。

複数の作業者による流れ作業で組み立て製造される製品において、特別な技能を必要としない単純作業は、製品や製造方法に熟練していない作業者が専用の工具を使用して行うことが多い。そして、ネジ締め作業も、このような単純作業として、製品や製造方法に熟練していない作業者が、インパクトレンチや電動ドライバなどの工具（以下、ネジ締め工具ということがある）を使用して行うことが多くなっている。

なお、ネジ締め作業においては、適切なトルクで締め付けることが重要となるため、ネジ締め工具からトルクを検出し、締め付けの停止制御や、締め付け異常の検知を行う様々な手法が提案されている。例えば、そのような手法の一つとして、特開平７−３０８８６４号公報には、インパクト式ネジ締め装置のトルク・パルスの波形変化を利用して締付け力を完了させる技術が開示されている。

特開平０７−３０８８６４号公報

ネジ締め工具は、軸受けや潤滑油などの構成部品の損耗等により、出力トルクが低下するため、予定されているトルクが出力されるかどうかを使用前に確認する必要があった。しかしながら、従来のトルク検出技術では、そのような出力トルクの低下があるかどうかを直接確認できないため、作業開始前に、ネジ締め工具のトルク値をトルク計測器で一つずつ確認をする必要があり、その確認に手間と時間がかかるという問題があった。

そこで、本発明は、複数のネジ締め工具について出力トルクの異常の有無を容易に確認することができる電動ドライバ管理システムを提供することを目的とする。

本発明に係る電動ドライバ管理システムでは、複数の電動ドライバの各々に、親局とのデータ授受が可能とされた子局が接続される。

前記子局は、前記電動ドライバの出力トルクに応じて変化する電気信号を得る検出手段を有する。そして、通常動作時において前記電気信号に基づいて得られた算出値が、前記初期設定値に所定の許容差を加減した許容トルクの範囲から外れたとき、動作異常を検知し、前記子局において、任意の初期設定時における前記電気信号に基づいて得られた算出値が初期設定値として前記親局に送信されたときに、前記初期設定値が前記設定値として前記親局に記憶される。

更に、前記初期設定時が、前記子局の備える初期設定手段を介した入力操作によって指示される。

前記親局は、前記初期設定値を送信した前記子局とは別の子局に、前記初期設定値を送信するものであってもよい。

本発明によれば、任意の初期設定時に電動ドライバの出力トルクに応じて変化する電気信号に基づいて得た初期設定値と、通常動作時に電動ドライバの出力トルクに応じて変化する電気信号に基づいて得た算出値を比較することにより、複数のネジ締め工具について出力トルクの異常の有無を容易に確認することができる。

また、比較判断の基準となる初期出力トルクは、任意の初期設定時に、電動ドライバの各々について計測されるため、種々の電動モータの性能特性の相違により出力トルクが電動ドライバ毎に異なるものとなっても、個別に正確な判断ができる。

更に、初期設定時の指示を状況に応じて変更できるものとすれば、適用範囲を広げることができる。例えば、新設されたシステムを通常使用する前の初期設定であれば、親局から全ての子局に対して初期設定時の指示をすることにより、短時間で効率よく初期設定することができる。

一方、通常使用されているシステムにおいて、故障した子局が交換された後の初期設定であれば、子局が備える初期設定手段を介して初期設定時の指示をすることにより、他の正常な子局の動作に影響を与えることなく、システムの通常使用を維持したまま、交換された子局の初期設定を極めて簡単に行うことができる。

また、初期設定値が子局から親局に送信され、親局は、初期設定値を送信した子局とは別の子局に、当該初期設定値を送信するものであれば、同じ仕様の電動ドライバが多く存在する場合には、親局から子局の各々に初期設定値を送信することにより、電動ドライバ毎に初期設定値を設定する場合と比較し、設定作業に要する手間や時間を削減することができる。

本発明に係る電動ドライバ管理システムの概略構成を示すシステム構成図である。 親局のシステム構成図である。 電動ドライバに接続された子局の機能ブロック図である。 電動ドライバＩ／Ｆ手段の機能ブロック図である。 電動ドライバの作動に伴う、ネジを締め付ける場合のモータ電流の経時変化を示すグラフである。 電動ドライバの作動に伴う、空転させる場合のモータ電流の経時変化を示すグラフである。 ＩＤＸテーブルの模式図である。 子局から出力されるデータを示すテーブルである。 伝送信号のタイムチャート図である。 親局と子局の間の伝送手順の模式図である。

図１〜１０を参照しながら、本発明に係る電動ドライバ管理システムの実施形態を説明する。
本実施形態に係る電動ドライバ管理システムは、ネジ収容棚から取り出したネジを取付け対象部材７１に締め付けるために使用する複数の電動ドライバ９を管理するものである。

ネジ収容棚には、複数のネジ収容部が設けられ、ネジ収容部の各々には蓋６が設けられている。蓋６は、ネジの取り出しが可能となる開放状態と、ネジの取り出しが不可能となる閉鎖状態をとるものとされ、これら開放状態と閉鎖状態は、ネジ収容部の各々に設けられた子局５を介して切替えできるものとなっている。

子局５の各々は指示ランプ６２を有し、この指示ランプ６２を介して作業者にネジの取り出しが指示されるものとなっている。子局５の各々は、また、入力操作レバー６１を有しており、取り出し作業を完了した作業者が入力操作レバー６１を操作することにより、作業完了を示す情報が監視信号として、共通データ信号線ＤＰ、ＤＮに出力されるものとなっている。

電動ドライバ９の各々には子局４が接続されている。子局４は、電動ドライバ９のモータ電流の値に基づき電動ドライバ９を制御するものであるが、構造と機能の詳細は後述する。各々の子局４は、また、共通データ信号線ＤＰ、ＤＮに接続されている。

共通データ信号線ＤＰ、ＤＮには、また、親局２が接続されており、親局２は、更に、制御部１に接続されている。

締め付け対象となるネジの取付け対象部材７１には、締め付ける順番が決められている複数のネジ穴７３が設けられている。また、取付け対象部材７１そのものにシリアル番号が付与されている。そして、取付け対象部材７１には、そのシリアル番号を表示するバーコード７２が付され、バーコードリーダ７で読み取られたシリアル番号は子局４に入力される。

制御部１は、例えばプログラマブルコントローラ、コンピュータなどであり、制御並列データ１３を送出する出力ユニット１１と、子局４、５から送信される監視信号から抽出される監視データに基づき得られた監視並列データ１４を受け取る入力ユニット１２を有する。そして、これら出力ユニット１１と入力ユニット１２が親局２に接続されている。

親局２は、図２に示すように、出力データ部２１、管理データ部２２、タイミング発生部２３、親局出力部２４、親局入力部２５、入力データ部２６を備える。そして、共通データ信号線ＤＰ、ＤＮに接続され、一連のパルス状信号である制御信号を共通データ信号線ＤＰ、ＤＮに送出するとともに、子局４、５から送出された監視信号から抽出された監視並列データ１４を制御部１の入力ユニット１２へ送出する。

出力データ部２１は、制御部１の出力ユニット１１からの制御並列データ１３を親局出力部２４へ引き渡す。

管理データ部２２は、子局４における電動ドライバ９の制御に必要となるデータを集約したＩＤＸテーブルを記憶する記憶手段２９を備える。そして、制御部１の出力ユニット１１からの制御並列データ１３とＩＤＸテーブルに基づき子局４に引き渡すべきデータを親局出力部２４へ引き渡す。

ＩＤＸテーブルは、図７に示すように、ＩＤＸアドレスデータａｄ、Ｔ／Ｕ設定値ＩＳ、Ｔ／Ｕ時間設定値ＴＳ、正常動作設定値ＹＳ、寿命設定値ＭＳ、起動電流設定値ＳＳ、Ｉ／Ｔ変換係数Ｋ、ネジ穴個数設定値ＮＳで構成されている。ＩＤＸアドレスデータは、複数の子局４のいずれか一つを特定するためのデータであり、この実施形態では、子局４のアドレスデータである先頭アドレス番号が用いられている。

Ｔ／Ｕ設定値ＩＳは、電動ドライバ９によって取付け対象部材７１に締め付けされているネジがネジ穴７３に着座したときのトルク値である。電動ドライバ９に使用されている電動モータの性能特性により異なる値であり、複数種類の電動モータについて、試験などにより予め得られている。

Ｔ／Ｕ時間設定値ＴＳは、電動ドライバ９によって取付け対象部材７１に締め付けされているネジが、ネジ締め開始からネジ穴７３に着座するまでに要する時間である。起動時（本実施形態では、後述のスタート信号の立下り）からの経過時間であり、電動ドライバ９に使用されている電動モータの性能特性により異なる。Ｔ／Ｕ設定値ＩＳと同様、複数種類の電動モータについて、試験などにより予め得られている。

正常動作設定値ＹＳは、起動時からの経過時間が所定値（本実施形態ではＴ／Ｕ時間設定値ＴＳに基づいた所定値）に達したときに、電動モータが正常動作している場合のトルク値である。電動ドライバ９に使用されている電動モータの性能特性により異なる値であり、Ｔ／Ｕ設定値ＩＳと同様、複数種類の電動モータについて、試験などにより予め得られている。

寿命設定値ＭＳは、電動ドライバ９がネジの締付け作業を行うことなく無負荷操作（空転操作）される場合のトルク値である。電動ドライバ９に使用されている電動モータの性能特性により異なる値であり、Ｔ／Ｕ設定値ＩＳと同様、複数種類の電動モータについて、試験などにより予め得られている。

起動電流設定値ＳＳは、起動を検出するために定義される電流値である。後述の通り、電動ドライバ９を起動させると、モータ電流Ｉは、起動電流により急激に増加することを利用し、電動ドライバ９が起動したことを検出するための定義値である。起動電流は、電動ドライバ９に使用されている電動モータの性能特性により異なるため、Ｔ／Ｕ設定値ＩＳと同様、複数種類の電動モータについて、試験などにより予め得られている。

Ｉ／Ｔ変換係数Ｋは、モータ電流Ｉに基づいてトルク値を算出するための係数である。電動ドライバ９に使用されている電動モータの性能特性により異なる値であり、Ｔ／Ｕ設定値ＩＳと同様、複数種類の電動モータについて、試験などにより予め得られている。

ネジ穴個数設定値ＮＳは、作業対象製品（本実施形態では取付け対象部材７１）に対し締め付けるネジの個数である。

タイミング発生部２３は、発振回路（ＯＳＣ）３１とタイミング発生手段３２からなり、発振回路（ＯＳＣ）３１を基にタイミング発生手段３２が、このシステムのタイミングクロックを生成し親局出力部２４、親局入力部２５に引き渡す。

親局出力部２４は、制御データ発生手段３３とラインドライバ３４からなる。制御データ発生手段３３が、出力データ部２１から受けたデータと、タイミング発生部２３から受けたタイミングクロックに基づき、ラインドライバ３４を介して共通データ信号線ＤＰ、ＤＮに伝送信号を送出する。

伝送手順は、伝送信号のスタート信号ＳＴと次のスタート信号ＳＴの間の、１フレームサイクルであり、図１０に示すように、制御・監視データおよび管理データが複数連なって構成される。スタート信号ＳＴは、伝送信号の１周期の時間幅より長く、伝送信号の閾値Ｖｓｔ（この実施形態では１８Ｖ）より高い電位レベルとなっている。

伝送信号は、図９に示すように、閾値Ｖｓｔより高い電位レベルエリア（この実施形態では＋２４Ｖ）と閾値Ｖｓｔよりも低い電位レベルエリアで構成される。なお、この実施形態では、閾値Ｖｓｔより高い電位レベルエリアが１周期の後半と、閾値Ｖｓｔよりも低い電位レベルエリアが１周期の前半とされているが、その順番に制限はなく、これらの順番を逆にしてもよい。

閾値Ｖｓｔより低い電位レベルエリアのパルス幅が制御信号のデータを表すものとなっている。この実施形態では、伝送データ信号の１周期をｔ０とした時、パルス幅（３／４）ｔ０が論理データ“０”を表し、パルス幅（１／４）ｔ０が論理データ“１”を表している。ただし、制御部１から入力される制御データの値に応じたものであれば、その長さに制限はなく適宜に決めればよい。

また、閾値Ｖｓｔよりも低い電位レベルエリアに重畳される電流が所定値より大きいか小さいかで監視信号のデータを表すものとなっている。この実施形態では、１０ｍＡより小さい電流信号が論理データ“０”を表し、１０ｍＡ以上の電流信号が論理データ“１”を表している。

なお、伝送信号は、電源電圧となっていることから、子局４は、いずれも、内部回路電源を伝送信号から生成するものとなっている。一方、電動ドライバ９の電動モータの電源は、図３に示すように、共通データ信号線ＤＰ、ＤＮとは別の電源供給線を介しＡＣ電源１０から得るものとなっている。また、蓋６を開閉するモータの電源も、共通データ信号線ＤＰ、ＤＮとは別の図示しない電源供給線から得るものとなっている。

図９において閾値Ｖｓｔより低い電位レベルエリアのパルス幅は制御データとして制御データ領域を構成し、その制御データ領域は、図１０における制御・監視データ領域の上段に相当するものとなっている。また、閾値Ｖｓｔよりも低い電位レベルエリアに重畳される電流値は監視データとして監視データ領域を構成し、その監視データ領域は、図１０における制御・監視データ領域の下段に相当するものとなっている。

伝送手順の最後には、図１０に示すように、管理データ領域が設けられている。なお、図１０において、上段は親局からデータが出力される領域（以下、管理制御データ領域とする）を、下段は親局へデータが入力される領域（以下、管理監視データ領域とする）を示すものとなっている。

管理制御データ領域には、システム動作開始時に、図７に示すＩＤＸテーブルのデータが親局２から重畳され、子局４に対して送信される。また、システム動作中には、情報を要求するなどの指示をなす第一管理制御データＩＳＴｏ、及び、子局アドレスを指定する第二管理制御データＩＤＸｏが、親局２から重畳される。

管理監視データ領域には、第二管理制御データＩＤＸｏで指定された子局４から、電動ドライバ９の状態データとして、第一管理制御データＩＳＴｏに対応する第一管理監視データＳＴｉ及び第二管理監視データＩＤＸｉが重畳される。また、後述するバーコードリーダ７で読み取られたデータが重畳される。

親局入力部２５は監視信号検出手段３５および監視データ抽出手段３６で構成される。監視信号検出手段３５は、共通データ信号線ＤＰ、ＤＮを経由して子局４，５から送出された監視信号を検出する。

監視信号のデータは、既述のように論理データとして低電位レベルエリアに重畳される電流の有無で表されており、スタート信号ＳＴが送信された後、複数の子局４、５の各々から監視信号を受け取るものとなっている。そして、監視信号検出手段３５で検出された監視信号は、監視データ抽出手段３６に引き渡される。

監視データ抽出手段３６は、タイミング発生手段３２からのタイミングに同期して監視データと管理監視データを抽出し、直列の入力データとして入力データ部に送出する。

入力データ部２６は、監視データ抽出手段３６から受け取った直列の入力データを並列（パラレル）データに変換し、監視並列データ１４として制御部１の入力ユニット１２へ送出する。

子局４は、図３に示すように、伝送受信手段４１、管理制御データ抽出手段４２、アドレス抽出手段４３、自局アドレス設定手段４４、管理監視データ送信手段４５、参照局アドレス設定手段４６、自局制御データ抽出手段４７、参照局制御データ抽出手段４８、入力手段５０、監視データ送信手段５１、バーコードリーダ手段５２、初期設定指示手段６３および電動ドライバＩ／Ｆ手段８０を有する子局入出力部４０を備える。

なお、この実施形態の子局４は、内部回路としてマイクロコンピュータ・コントロール・ユニットであるＭＣＵを備えており、このＭＣＵが子局入出力部４０として機能するものとなっている。

処理において必要となる演算や記憶は、このＭＣＵの備えるＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭを使用して実行されるが、子局入出力部４０を構成する上記各手段のそれぞれの処理におけるＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭとの関係は、説明の便宜上、図示を省略するものとする。

子局４は、子局入出力部４０に加えて、更に、数字表示灯４９、子局ラインレシーバ５３、子局ラインドライバ５４、ＡＣ／ＤＣ変換器５５、アンプ５６、Ａ／Ｄ変換手段５７、電流／トルク変換手段５８、無接点パワースイッチ５９を備える。

伝送受信手段４１は、共通データ信号線ＤＰ、ＤＮに伝送される伝送信号を、子局ラインレシーバ５３を介して受け、これを管理制御データ抽出手段４２、アドレス抽出手段４３、および管理監視データ送信手段４５に引き渡す。

管理制御データ抽出手段４２は、伝送データ信号の管理データ領域から、管理制御信号のデータを抽出し、これらを電動ドライバＩ／Ｆ手段８０に引き渡す。

アドレス抽出手段４３は、図１０に示すように、伝送データ信号の始まりを示すスタート信号ＳＴを起点としてパルスをカウントする。そして、そのカウント値が自局アドレス設定手段４４で設定された自局アドレスデータと一致するタイミングで、伝送送信信号を自局制御データ抽出手段４７に引き渡すとともに、監視データ送信手段５１を有効にする。また、参照局アドレス設定手段４６で設定された参照局アドレスデータと一致するタイミングで、伝送送信信号を参照局制御データ抽出手段４８に引き渡す。

管理監視データ送信手段４５は、伝送信号のスタート信号ＳＴを起点としてパルスをカウントし、管理データ領域のタイミングを得る。そして、管理監視データ送信手段４５は、バーコードリーダ手段５２から引き渡されるデータに基づき、子局ラインドライバ５４を介して共通データ信号線ＤＰ、ＤＮに監視信号を出力する。

自局制御データ抽出手段４７は、アドレス抽出手段４３から引き渡された伝送送信信号から、自局アドレス設定手段４４に設定された自局アドレスに送信された制御データ値を抽出し、これを電動ドライバＩ／Ｆ手段８０に引き渡す。

参照局制御データ抽出手段４８は、アドレス抽出手段４３から引き渡された伝送送信信号から、参照局アドレス設定手段４６で設定された子局４、５に送信された制御データ値を抽出し、これを電動ドライバＩ／Ｆ手段８０に引き渡す。

数字表示灯４９は、電動ドライバＩ／Ｆ手段８０からの入力信号に従い、電動ドライバ９を操作する作業者に対し締付けネジの残存数を示すと共に、その数字の点滅により、その電動ドライバ９が使用対象であることを表示する。

入力手段５０は、電動ドライバＩ／Ｆ手段８０からの入力データに基づき、監視データを監視データ送信手段５１に引き渡す。

監視データ送信手段５１は、アドレス抽出手段４３により有効とされた場合に、子局ラインドライバ５４を介して共通データ信号線ＤＰ、ＤＮに監視信号を出力する。

バーコードリーダ手段５２は、取付け対象部材７１に付されたバーコード７２のデータ及び電動ドライバ９に付された電動ドライババーコード７４のデータをバーコードリーダ７から受け取り、これを管理監視データ送信手段４５に引き渡す。

電動ドライバ９とＡＣ電源１０の間には図３に示すように、電動ドライバ９の動作に影響を及ばさない小抵抗ｒが直列的に挿入されている。電動ドライバ９のグリップを握って動作スイッチＳＷｄをオンとしたときに、モータ電流ＩであるＡＣ電流信号が小抵抗ｒに流れると、小抵抗ｒの両端に発生するＡＣ電圧信号は、ＡＣ／ＤＣ変換器５５により直流信号に変換され、アンプ５６で増幅された後、Ａ／Ｄ変換手段５７を介し、デジタル信号Ｉｄとして電動ドライバＩ／Ｆ手段８０に入力される。

この小抵抗ｒからＡＣ／ＤＣ変換機５５、アンプ５６、及び、Ａ／Ｄ変換手段５７を経て電動ドライバＩ／Ｆ手段８９に至る、デジタル信号Ｉｄを得るまでの部分が検出手段６０を構成するものとなっている。なお、小抵抗ｒの代わりにクランプ式電流センサを使用しても良い。

また、Ａ／Ｄ変換手段５７から出力されるデジタル信号Ｉｄの値、すなわち、増幅されデジタル化された電流値は、電流／トルク変換手段５８を介して、後述する電動ドライバＩ／Ｆ手段８０のＩ／Ｔ変換係数記憶手段８１ｇから出力されるＩ／Ｔ変換係数Ｋに従って変換されたトルクデータ値（以下、現在トルク値という場合がある）として電動ドライバＩ／Ｆ手段８０に入力される。

電動ドライバ９とＡＣ電源１０の間には、また、無接点パワースイッチ５９が設けられ、電動ドライバＩ／Ｆ手段８０により、ＡＣ電源１０からの電力供給回路（本発明の駆動電力供給路に相当）をオン・オフすることにより電動ドライバ９が動作または停止されるものとなっている。

なお、電動ドライバ９の電源はＡＣ電源に限られず、図３において破線で示すように、ＤＣ電源を採用してもよい。その場合、ＡＣ／ＤＣ変換器５５は不要となる。

電動ドライバＩ／Ｆ手段８０では、電動ドライバ９の制御と管理を行うために必要な演算処理と信号の入出力処理が行われる。図４〜８を参照しながら、以下に、この電動ドライバ管理システムの動作と併せて、電動ドライバＩ／Ｆ手段８０の構成及び機能について説明する。

なお、図５は子局番号０の子局４に接続された電動ドライバに使用されている電動モータの、ネジを締め付ける場合の電流変化を、図６は子局番号０の子局４に接続された電動ドライバに使用されている電動モータの、無負荷動作（空転）させた場合の電流変化を示す。

＜制御変数の設定＞
まず、作業開始の前に、子局４の各々に接続される電動ドライバ９に付与された電動ドライババーコード７４を、子局４に接続されているバーコードリーダ７を介して読み込む。そして、子局４に接続された電動ドライバ９の機種を、親局２の管理データ部２２の記憶手段２９に、子局４ごとに記憶させる。その他の子局４に接続されている電動ドライバ９についても、同様に各々について記憶手段２９に記憶させる。

なお、電動ドライバ９に使用されている電動モータの性能特性は予め把握されており、電動ドライバ９の機種毎に、その性能特性に応じた、ネジ締め動作に必要な制御変数が設定値として制御部１にデータとして記憶されている。

電動ドライバ９の機種を子局４毎に記憶した記憶手段２９では、それら電動ドライバ９の機種に対応した電動モータの性能特性値に従い、予め制御部１に記憶されているデータから、ＩＤＸテーブルが形成される。

ＩＤＸテーブルの一例を図７に示す。このＩＤＸテーブルでは、テーブル番号ごとにＩＤＸアドレスデータ、各設定値、係数が特定されている。

一方、子局４の各々においては、自局に接続されている電動ドライバ９に使用されている、電動モータの性能特性に対応する設定値（制御変数）が設定値群として共通データ信号線ＤＰ、ＤＮを経由して親局２からダウンロードされる。

この実施形態においてダウンロードされる設定値群の各設定値は、図７に示すように、Ｔ／Ｕ（トルクアップを省略して示したもの。以下同じ）設定値ＩＳ、Ｔ／Ｕ時間設定値ＴＳ、正常動作設定値ＹＳ、寿命設定値ＭＳ、起動電流設定値ＳＳ、Ｉ／Ｔ（電流／トルクを省略して示したもの。以下同じ）変換係数Ｋ、およびネジ穴個数設定値ＮＳである。

これらダウンロードされた各設定値は、電動ドライバＩ／Ｆ手段８０の設定値記憶手段８１に記憶される。なお、図４においては、各設定値と演算処理の関係を明確にするために、設定値記憶手段８１の記憶領域を設定値毎に分けて示すものとする。

このように、種々の電動モータの性能特性を予め把握しておき、ネジ締め動作に必要な電動モータに対応する制御変数を、親局２を介して子局４に、共通データ信号線ＤＰ、ＤＮを経由してダウンロードすることにより、共通のシステムで対応することができる。

なお、所定の制御変数（Ｔ／Ｕ時間設定値ＴＳ、正常動作設定値ＹＳ、寿命設定値ＭＳ）は、実際に使用される電動ドライバ９を使用して設定することも可能とされている。そして、電動ドライバ９を使用した制御変数の設定を行う場合には、初期設定スイッチＳＷｉ（本発明の初期設定手段に相当する）を使用する。

システムの使用開始前や電動ドライバ９の交換後などは、電動ドライバ９が正常に動作することは明らかであるため、そのときのトルク値は正常トルク値である。そこで、現在トルク値が正常トルク値となることが明からなときの現在トルク値を、正常トルク値として設定（本発明の初期設定値の設定に相当）する場合に、初期設定スイッチＳＷｉを“ＯＮ”とする。

初期設定スイッチＳＷｉが“ＯＮ”とされたとき、初期設定指示手段６３から電動ドライバＩ／Ｆ手段８０にＯＮ信号が出力される。

電動ドライバＩ／Ｆ手段８０では、初期設定指示手段６３からＯＮ信号の入力があったとき、設定値記憶手段８１において、Ｔ／Ｕ時間設定値ＴＳ、正常動作設定値ＹＳ、および寿命設定値ＭＳが設定可能状態となる。また、経過時間比較手段８８は、Ｔ／Ｕ時間設定値記憶手段８１ｅに初期値としてプリセットされている手動設定用時間のタイミング（後述するＴＳ／２のタイミングに相当）で、正常動作設定値記憶手段８１ｂに初期値設定トリガ信号を出力する状態となる。

次に、電動ドライバ９の動作スイッチＳＷｄが“ＯＮ”とされ、電動ドライバ９が動作すると、電流／トルク変換手段５８で得られたトルク値（電動ドライバの出力トルクに応じて変化する電気信号に基づいて得られた算出値）が、正常動作設定値記憶手段８１ｂ、寿命設定値記憶手段８１ｆおよびＴ／Ｕ比較手段８７に入力される。そして、手動設定用時間のタイミングで経過時間比較手段８８から初期値設定トリガ信号が入力されたときに、正常動作設定値記憶手段８１ｂに入力されたトルク値は、正常動作設定値ＹＳｎとしてセットされる。

更に、Ｔ／Ｕ時間比較手段９０で得られた動作信号の立上りからの計測時間がＴ／Ｕ時間設定値記憶手段８１ｅに引き渡される。一方、電流／トルク変換手段５８からＴ／Ｕ比較手段８７に引き渡されたトルク値は、Ｔ／Ｕ設定値記憶手段８１ｃにプリセットされているＴ／Ｕ設定値ＩＳと比較され、Ｔ／Ｕ設定値ＩＳに達したとき、完了信号がＴ／Ｕ比較手段８７からＴ／Ｕ時間比較手段９０に出力される。そして、完了信号を受けたＴ／Ｕ時間比較手段９０から、そのときの計測時間がＴ／Ｕ時間記憶手段８１ｅに引き渡され、Ｔ／Ｕ時間設定値ＴＳｎとしてセットされる。

従って、初期設定用のサンプルネジの締付け作業を行うことにより、正常動作設定値ＹＳｎとＴ／Ｕ時間設定値ＴＳｎを設定することができる。なお、このときには、まだ、寿命設定値ＭＳｎは設定されていない。

正常動作設定値ＹＳｎとＴ／Ｕ時間設定値ＴＳｎが設定されたら、続いて、サンプルネジを使用することなく、電動ドライバ９を空転状態で動作させる。

電動ドライバ９の動作スイッチＳＷｄが再度“ＯＮ”とされ、電動ドライバ９が再び動作したときも、電流／トルク変換手段５８で得られたトルク値が、正常動作設定値記憶手段８１ｂ、寿命設定値記憶手段８１ｆおよびＴ／Ｕ比較手段８７に入力される。

寿命設定値記憶手段８１ｆには、また、経過時間比較手段８８から、２ＴＳ（Ｔ／Ｕ時間設定値ＴＳの２倍）のタイミングで、トリガ信号が入力される。

そして、寿命設定値記憶手段８１ｆに入力されたトルク値は、経過時間比較手段８８から入力されるトリガ信号によって、２ＴＳのタイミングで、寿命設定値ＭＳｎとしてセットされる。

一方、経過時間比較手段８８において、正常動作設定値記憶手段８１ｂへのＴＳ／２のタイミングでのトリガ信号の入力には禁止がかけられており、先に設定された正常動作設定値ＹＳｎが維持される。

初期設定スイッチＳＷｉを使用して設定されたＴ／Ｕ時間設定値ＴＳｎ、正常動作設定値ＹＳｎ、および寿命設定値ＭＳｎは管理監視データ送信手段４５に引き渡され、管理監視データ領域を利用して親局２に送信され、既述のＩＤＸテーブルに記憶される。

なお、初期設定スイッチＳＷｉを使用した設定において、初期設定指示手段６３から電動ドライバＩ／Ｆ手段８０に出力されるＯＮ信号は、親局２からの指示により出力されることとしてもよい。

＜取付け対象部材の準備＞
取付け対象部材７１にネジ締め作業を開始するときには、まず、取付け対象部材７１に付与されているバーコード７２を子局４の自局に接続されているバーコードリーダ７で読み取る。前工程の工作完了が正常であれば、取付け対象部材７１に使用するネジを保管しているネジ部品棚の蓋６が開き、取り出し指示である指示ランプ６２が点滅する。所定のネジを取り出した作業者が入力操作レバー６１をオンすると、指示ランプ６２が消灯し、蓋６が閉まり、指定ネジの取り出しが完了する。

＜電動ドライバの起動＞
続いて、自局の数字表示灯４９が作業指示を表す点滅状態であることを確認し、電動ドライバ９のグリップを握って動作スイッチＳＷｄをオンにする。

数字表示灯４９は、図４に示すように、減算カウンタ８６からの信号に基づいて表示する。減算カウンタ８６は、自局制御データ抽出手段４７から自局の動作指示信号ｊが入力されとき、数字表示灯４９を点滅させる信号を出力する。従って、数字表示灯４９の点滅は、自局に接続された電動ドライバ９に動作指示のあったことを示すものとなる。

電動ドライバ９は、無接点パワースイッチ５９がオンの状態である場合、動作スイッチＳＷｄをオンにすることで起動する。

無接点パワースイッチ５９は、図４に示すように、動作手段９１からの信号に基づいてオン状態またはオフ状態となる。動作手段９１は、引渡し条件手段８２からの条件成立信号、或いは自局制御データ抽出手段４７からの自局の無負荷動作指示信号ｉが入力されたとき、無接点パワースイッチ５９をオン状態とする信号を出力する。

引渡し条件手段８２は、自局制御データ抽出手段４７から自局の動作指示信号ｊが入力され、かつ、参照局制御データ抽出手段４８から前工程完了信号ｋが入力されたとき、条件成立信号を動作手段９１に出力する。従って、電動ドライバ９は、無負荷動作指示のある場合、または、前工程が完了している場合にのみ、動作スイッチＳＷｄをオンにすることで起動するため、作業員による誤操作が未然に防止される。

なお、前工程として、参照局とされている子局５が設けられたネジ収容部のネジの取り出し完了、又は、参照局とされている他の子局４が接続されている電動ドライバ９の工作完了が想定されているが、詳細は後述する。

＜ネジ締め＞
指定ネジを使用してネジ締め動作を行う場合、すなわち、前工程の完了後に作業される場合、電動ドライバ９を起動させると、モータ電流Ｉは、起動電流により急激に増加した後、モータの動作が安定状態（図５、図６における水平状態）となるまで下がり、その状態の電流が継続される。なお、以下の説明において、モータの動作が安定状態となるまでの期間を起動期間という。

電動ドライバＩ／Ｆ手段８０では、各種の電動モータに対応した起動電流を検出するために、起動電流の閾値である起動電流設定値ＳＳとＡ／Ｄ変換手段５７から引き渡された、モータ電流Ｉに比例するデジタル信号Ｉｄのデータ値を、スタート検出手段８３において比較する。

スタート検出手段８３では、起動期間において、モータ電流Ｉに比例するデジタル信号Ｉｄのデータ値が起動電流設定値ＳＳ以上となる期間に、スタート信号を得る。そして、図５に示すように、スタート信号の立下りから動作信号を経過時間比較手段８８、Ｔ／Ｕ時間比較手段９０に出力する。

なお、モータ電流Ｉに比例するデジタル信号Ｉｄのデータ値は、モータ電流Ｉを間接的に表すため、図５においては、電流変化の説明の便宜上、モータ電流Ｉｄと起動電流設定値ＳＳ、Ｔ／Ｕ設定値ＩＳ、正常動作設定値ＹＳを、図６においてはモータ電流Ｉｄと寿命設定値ＭＳを、関連づけて示すものとする。また、図５、図６は子局番号０の子局に関するものであるため、ＳＳ０のように子局番号０を付した形で表示している。以下、その他の設定値、計測値についても同様とする。

ネジの締め付けが進行している間、モータ電流Ｉｄは安定状態となる。そして、締付け作業が進行し、締付け対象であるネジが取付け対象部材７１のネジ穴７３に着座すると、締付けトルクが増し、モータ電流Ｉｄが急激に増加する（トルクアップ）。

電動ドライバＩ／Ｆ手段８０は、モータ電流ＩｄをＩ／Ｔ変換係数Ｋに従って変換されたトルク値を、電流／トルク変換手段５８から得て、そのトルク値を、後述する増し締め手段８４を介してＴ／Ｕ設定値記憶手段８１ｄから引き渡されたＴ／Ｕ設定値ＩＳと、Ｔ／Ｕ比較手段８７において比較する。

Ｔ／Ｕ比較手段８７では、電流／トルク変換手段５８から引き渡されたトルク値が、増し締め手段８４を介して引き渡されたＴ／Ｕ設定値ＩＳに達したとき、完了信号を減算カウンタ８６、Ｔ／Ｕ時間比較手段９０及び動作手段９１に出力する。また、そのときのデータ値をＴ／Ｕ値（図４及び図８においてｃで示すデータ）として入力手段５０に引き渡す。

完了信号を得た動作手段９１は、無接点パワースイッチ５９をオフとし、電動ドライバ９は作動停止状態となる。すなわち、トルクアップしたときに、電動ドライバ９を作動停止状態とすることができる。なお、動作手段９１は、後述する動作エラーデータｄが“１”の場合にも、無接点パワースイッチ５９をオフとし、電動ドライバ９を作動停止状態とする。

完了信号を得たＴ／Ｕ時間比較手段９０は、完了信号を得たタイミングで、動作信号の立上りからの計測時間を、Ｔ／Ｕ時間設定値記憶手段８１ｅから引き渡されたＴ／Ｕ時間設定値ＴＳと比較する。そして、計測時間が、Ｔ／Ｕ時間設定値ＴＳを含む予め決められた許容値の範囲内であれば正常（“０”）、範囲外なら異常（“１”）の値を、Ｔ／Ｕ時間エラーデータ（図４及び図８においてａで示すデータ）として、入力手段５０に引き渡す。また、そのときのデータ値をＴ／Ｕ時間値データ（図４及び図８においてｂで示すデータ）として、入力手段５０に引き渡す。

完了信号を得た減算カウンタ８６は、ネジ穴個数設定値記憶手段８１ｃから引き渡されたネジ穴個数設定値ＮＳを初期値として、完了信号を得る毎にネジ穴個数を減算し、作業対象となる残りのネジ穴数を数字表示灯４９に引き渡す。更に、残りのネジ穴数が０となったときは、工作完了ステータスデータ（図４及び図８においてｈで示すデータ）“１”を、入力手段５０に引き渡す。

＜増し締め＞
増し締め手段８４は、増し締めスイッチＳＷｍにより有効状態と無効状態に切り替えることができる。そして、無効状態の場合には、Ｔ／Ｕ設定値記憶手段８１ｄから引き渡されたＴ／Ｕ設定値ＩＳを変更することなくＴ／Ｕ比較手段８７に引き渡す。一方、有効状態の場合には、Ｔ／Ｕ設定値ＩＳを適宜に割増しした値をＴ／Ｕ比較手段８７に引き渡す。Ｔ／Ｕ設定値ＩＳが割増しされた場合には、ネジがネジ穴７３に着座するときのトルク値（トルクアップ値）は割増しとなり、増し締めすることができる。

なお、この実施形態の増し締め手段８４において、Ｔ／Ｕ設定値ＩＳに対する割増しは１０％とされているが、その割合に制限はなく、使用状況に応じた設定とすればよい。

＜異常検知＞
電動ドライバＩ／Ｆ手段８０では、また、電動ドライバ９の起動時から所定時間経過後における安定状態のトルク値から、ネジ選定ミスやネジの配置ミスによるエラーの検出が行われる。

具体的には、まず、電動ドライバ９の起動時からの経過時間を得るために、経過時間比較手段８８において、動作信号をトリガ信号として、動作信号の立上りからの時間をタイマで計測する。そして、Ｔ／Ｕ時間設定値記憶手段８１ｅから引き渡されたＴ／Ｕ時間設定値ＴＳに基づいた所定時間、この実施形態では、ＴＳ／２に達したとき、トリガ信号を正常動作比較手段８５に出力する。

正常動作比較手段８５では、電流／トルク変換手段５８から引き渡されたトルク値が、正常動作設定値記憶手段８１ｂから引き渡された正常動作設定値ＹＳと比較される。そして、経過時間比較手段８８からのトリガ信号（ＴＳ／２タイミング信号）が有効のとき、電流／トルク変換手段５８から引き渡されたトルク値が正常動作設定値ＹＳを含む予め決められた許容値の範囲内であれば正常（“０”）、範囲外なら異常（“１”）の値を、動作エラーデータ（図４及び図８においてｄで示すデータ）として、入力手段５０に引き渡す。また、そのときのデータ値を動作Ｔ値データ（図４及び図８においてｅで示すデータ）として、入力手段５０に引き渡す。

なお、タイミングＴＳ／２におけるトルク値が、正常動作設定値ＹＳよりも低い範囲（図５におけるｉ０ｌ）であれば、ネジ径が大きく空転していることを意味する。

一方、タイミングＴＳ／２におけるトルク値が、正常動作設定値ＹＳよりも高い範囲（図５におけるｉ０ｈ）であれば、ネジ径が小さい、或いはネジが斜めに配置され、ネジが適合した状態になっていないことを意味する。

そして、動作エラーデータｄが“１”の場合は、既述のように動作手段９１が無接点パワースイッチ５９をオフとし、電動ドライバ９が作動停止状態となる。すなわち、ネジの空転やネジが適合した状態になっていないなどの異常が発生した場合に、電動ドライバ９を停止させることができる。

電動ドライバＩ／Ｆ手段８０では、更に、ネジの締付け作業を行うことなく無負荷操作（空転操作）が行われる場合に、Ｔ／Ｕ時間設定時間を超える所定時間経過後の安定状態のトルク値から、電動ドライバ９の機構部品などの寿命検出が行われる。

具体的には、まず、経過時間比較手段８８から、動作信号の立上りからの時間が、Ｔ／Ｕ時間設定値記憶手段８１ｅから引き渡されたＴ／Ｕ時間設定値ＴＳを超える所定時間、この実施形態では、２ＴＳに達したとき、トリガ信号を寿命比較手段８９に出力する。

寿命比較手段８９では、電流／トルク変換手段５８から引き渡されたトルク値が、寿命設定値記憶手段８１ｆから引き渡された寿命設定値ＭＳと比較される。そして、経過時間比較手段８８からのトリガ信号（２ＴＳタイミング信号）が有効のとき、電流／トルク変換手段５８から引き渡されたトルク値が寿命設定値ＭＳを含む予め決められた許容値の範囲を超えれば異常（“１”）の値を、範囲内ならば正常（“０”）の値を寿命エラーデータ（図４及び図８においてｆで示すデータ）として、入力手段５０に引き渡す。また、そのときのデータ値を寿命Ｔ値データ（図４及び図８においてｇで示すデータ）として、入力手段５０に引き渡す。

電動ドライバ９の軸受けや潤滑油などの機構部品などの損耗などによる寿命が近づいてくると、電動ドライバ９の内部にトルクロスが生じ、モータ電流Ｉｄが大きくなる。そのため、タイミング２ＴＳにおけるトルク値が、寿命設定値ＭＳよりも大きい値（図６におけるｍ０ｈ）であれば、機構部品などの寿命が近づいていることを意味する。

電動ドライバＩ／Ｆ手段８０では、更にまた、既述のように、参照局制御データ抽出手段４８から引き渡される参照局制御データに基づき、他の装置が関連する前工程の状況によって、電動ドライバ９を動作可能状態または動作不可能状態とするものとなっている。

具体的には、参照局として蓋６を制御する所定の子局５を設定した場合、所定の子局５において、ネジの取り出し作業が完了しているとき、引渡し条件手段８２は、条件成立信号を動作手段９１に出力する。そして、無接点パワースイッチ５９をオン状態とし、そのネジ締めを行うための電動ドライバ９を動作可能状態とする。

一方、ネジの取り出し作業が完了されていないとき、引渡し条件手段８２は、条件成立信号を動作手段９１に出力しない。そして、無接点パワースイッチ５９をオフ状態とし、そのネジ締めを行うための電動ドライバ９を動作不可能状態とし、他のネジ締めに誤って使用されることを防止する。

また、参照局として所定の他の子局４を設定した場合、前工程で使用されるべき別の電動ドライバ９を使用した作業が完了しているとき、引渡し条件手段８２は、条件成立信号を動作手段９１に出力する。そして、無接点パワースイッチ５９をオン状態とし、そのネジ締めを行うための電動ドライバ９を動作可能状態とする。

一方、前工程で使用されるべき別の電動ドライバ９を使用した作業が完了していないとき、引渡し条件手段８２は、条件成立信号を動作手段９１に出力しない。そして、無接点パワースイッチ５９をオフ状態とし、自局の電動ドライバ９を動作不可能状態とし、順番を誤って使用されることを防止することができる。

＜履歴管理＞
電動ドライバＩ／Ｆ手段８０から入力手段５０に引き渡された、図８のテーブルに示されるデータは、監視データ送信手段５１を介し、共通データ信号線ＤＰ、ＤＮに出力される。これらのデータは、共通データ信号線ＤＰ、ＤＮを経由して親局２に取得され、図８に示すテーブルデータが形成される。制御部１は、親局２で形成されたテーブルデータを元に、タイムスタンプデータと組み合わせて、履歴管理を行うことが可能となる。つまり、工作完了した取付け対象部材７１に対するネジ締め作業時の、トルク値を含む作業データの履歴管理を可能とする。

この実施形態において、複数の子局４、５が共通データ信号線ＤＰ、ＤＮに接続され伝送同期方式によってデータの授受が行われているが、データ授受の方式に制限はない。例えば、伝送線で接続された複数の子局とコマンド方式によってデータの授受を行うこととしてもよい。更に、複数の子局を伝送線で接続せず、各々の子局と対をなす親局に接続し、親局と子局が一対一で直接データを授受してもよい。なお、この場合のシステムは、親局と子局の複数組により構成されることとなる。

１ 制御部
２ 親局
４、５ 子局
６ 蓋
７ バーコードリーダ
９ 電動ドライバ
１０ 電源
１１ 出力ユニット
１２ 入力ユニット
１３ 制御並列データ
１４ 監視並列データ
２１ 出力データ部
２２ 管理データ部
２３ タイミング発生部
２４ 親局出力部
２５ 親局入力部
２６ 入力データ部
２９ 記憶手段
３１ ＯＳＣ（発振回路）
３２ タイミング発生手段
３３ 制御データ発生手段
３４ ラインドライバ
３５ 監視信号検出手段
３６ 監視データ抽出手段
４０ 子局入出力部
４１ 伝送受信手段
４２ 管理制御データ抽出手段
４３ アドレス抽出手段
４４ 自局アドレス設定手段
４５ 管理監視データ送信手段
４６ 参照局アドレス設定手段
４７ 自局制御データ抽出手段
４８ 参照局制御データ抽出手段
４９ 数字表示灯
５０ 入力手段
５１ 監視データ送信手段
５２ バーコードリーダ手段
５３ 子局ラインレシーバ
５４ 子局ラインドライバ
５５ ＡＣ／ＤＣ変換器
５６ アンプ
５７ Ａ／Ｄ変換手段
５８ 電流／トルク変換手段
５９ 無接点パワースイッチ
６０ 検出手段
６１ 入力操作レバー
６２ 指示ランプ
６３ 初期設定指示手段
７１ 取付け対象部材
７２ バーコード
７３ ネジ穴
７４ 電動ドライババーコード
８０ 電動ドライバＩ／Ｆ手段
８１ 設定値記憶手段
８１ａ 起動電流設定値記憶手段
８１ｂ 正常動作設定値記憶手段
８１ｃ ネジ穴個数設定値記憶手段
８１ｄ Ｔ／Ｕ設定値記憶手段
８１ｅ Ｔ／Ｕ時間設定値記憶手段
８１ｆ 寿命設定値記憶手段
８１ｇ Ｉ／Ｔ変換係数記憶手段
８２ 引渡し条件手段
８３ スタート検出手段
８４ 増し締め手段
８５ 正常動作比較手段
８６ 減算カウンタ
８７ Ｔ／Ｕ比較手段
８８ 経過時間比較手段
８９ 寿命比較手段
９０ Ｔ／Ｕ時間比較手段
９１ 動作手段

Claims (2)

1. 複数の電動ドライバの各々に、親局とのデータ授受が可能とされた子局が接続され、
   前記子局は、前記電動ドライバの出力トルクに応じて変化する電気信号を得る検出手段を有し、通常動作時において前記電気信号に基づいて得られた算出値が、前記親局から制御変数としてダウンロードした設定値に所定の許容差を加減した許容トルクの範囲から外れたとき、動作異常を検知し、
   前記子局において、任意の初期設定時における前記電気信号に基づいて得られた算出値が初期設定値として前記親局に送信されたときに、前記初期設定値が前記設定値として前記親局に記憶され、
   前記初期設定時が、前記子局の備える初期設定手段を介した入力操作によって指示されることを特徴とする電動ドライバ管理システム。
2. 前記親局は、前記初期設定値を送信した前記子局とは別の子局に、前記初期設定値を送信する請求項１に記載の電動ドライバ管理システム。

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