JP6959951B2 - ねじ締結作業管理システム、ねじ締結作業良否判定装置及びねじ締結作業良否判定方法 - Google Patents

Description

本発明は、作業者のねじ締結作業を管理するねじ締結作業管理システム、ねじ締結作業良否判定装置及びねじ締結作業良否判定方法に関する。

エスカレーターや動く歩道（電動歩道）等の乗客コンベアの点検作業には、踏段の固定用ボルトの締付けのように、トルクレンチ（指定工具）を用いて締付ける作業がある。この踏段の固定用ボルトの締付けでは、締付け時のトルクが決められている。一般に、作業者がトルクレンチ（指定工具）を用いて所定のトルクで締付けを実施したかどうかは、作業者の自己申告に基づいて管理されている。そのため、スパナ等のトルクレンチと異なる工具で締付けを実施したり、何らかの要因により作業を中断してそのまま締付けを忘れてしまったりというような作業不良を発生させる危険を含んでいた。

トルクレンチ等の指定された工具で締付けを行う部位は、作業不良を発生させてしまうと重大な故障につながる重要な部位であり、作業不良を絶対に発生させてはならない。そのため、確実に作業を実施したことを検知し、その作業履歴をデータとして残すシステムが必要である。

例えば、トルクレンチに内蔵したマイクロホンで、所定のトルクで締付けを完了する際に発生する音を捉え、その音に対応した電気信号を分析して特定の電気信号が検出されたか否かによって、締付け作業の良否を判定するシステムが開示されている（特許文献１を参照）。

特開２００７−２８３４５５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、ねじを締付ける際の音のみによって、トルクレンチを用いて締付け作業を実施したことを検知及び判定しているため、周囲で発生している雑音等の影響により締付け時の音を正確に判定できないという問題がある。

上記の状況から、周囲の外乱音の影響を受けることなく、ねじの締付け時に発生する音からねじの締付け作業が実施されたことを確実に判定できる手法が要望されていた。

上記課題を解決するために、本発明の一態様におけるねじ締結作業管理システムは、指定工具を用いるねじ締結作業時に発生する音を分析して、ねじ締結作業を管理するねじ締結作業管理システムであって、ねじ締結作業時の指定工具の加速度を示す加速度データを収集する加速度データ収集部と、ねじ締結作業時に指定工具によって発生した音を示す音データを収集する音データ収集部と、加速度データ収集部で収集された加速度データ、及び音データ収集部で収集された音データを取得し、加速度データに基づいて音データから分析対象とする音を抽出し、分析対象の音に含まれる周波数に基づいてねじ締結作業の良否を判定する作業良否判定部と、を備える。

また、本発明の一態様におけるねじ締結作業良否判定装置は、指定工具を用いるねじ締結作業時に発生する音を分析して、ねじ締結作業の良否を判定するねじ締結作業良否判定装置であって、ねじ締結作業時の指定工具の加速度を示す加速度データ、及びねじ締結作業時に指定工具によって発生した音を示す音データを取得し、加速度データに基づいて音データから分析対象とする音を抽出し、分析対象の音に含まれる周波数に基づいてねじ締結作業の良否を判定する作業良否判定部、を備える。

また、本発明の一態様におけるねじ締結作業良否判定方法は、指定工具を用いるねじ締結作業時に発生する音を分析して、ねじ締結作業の良否を判定するねじ締結作業良否判定方法であって、ねじ締結作業時の指定工具の加速度を示す加速度データ、及びねじ締結作業時に指定工具によって発生した音を示す音データを取得する処理と、加速度データに基づいて音データから分析対象とする音を抽出する処理と、分析対象の音に含まれる周波数に基づいてねじ締結作業の良否を判定する処理と、を含む。

本発明の少なくとも一態様によれば、周囲の外乱音の影響を受けることなく、ねじの締付け時に発生する音からねじの締付け作業が実施されたことを確実に判定できる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の一実施形態に係る乗客コンベアのボルト締付け作業の例を示す説明図である。 ボルト締付け作業の対象部品である踏段の側面及び正面の構成例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るデータ収集装置の構成例を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る保守用端末の構成例を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る作業情報管理装置の構成例を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係るねじ締結作業管理システムの構成例を示す説明図である。 収集データ及び周波数分析結果の例を示す波形図である。 収集データのボルト締付け完了の瞬間及びボルト締付け完了直後における、音圧の周波数特性例を示す図である。 収集データのボルト締付け完了の瞬間及びボルト締付け完了直後に検出される音とは区別される、音圧の周波数特性例を示す図である。 本発明の一実施形態に係るねじ締結作業管理システムにおいて実行される処理の手順例を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る作業情報画面の例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る作業対象部品確認画面の例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る作業良否判定結果画面（不良判定の場合）の例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る作業良否判定結果画面（良好判定の場合）の例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る作業チェックシートの例を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態（以下、「実施形態」と記述する）の例について、添付図面を参照して説明する。本明細書及び添付図面において実質的に同一の機能又は構成を有する構成要素については、同一の符号を付して重複する説明を省略する。

＜１．一実施形態＞
［ボルト締付け作業の例］
図１は、本発明の一実施形態に係る乗客コンベアのねじ締結作業の例を示す。図１に示すように、乗客コンベア１０は、建築構造物の上階床と下階床に設置される傾斜型の乗客コンベア、いわゆるエスカレーターである。乗客コンベア１は、ねじ締結作業管理システム５０（図６参照）が適用される機械（設備）の一例である。

乗客コンベア１０は、乗客が把持する移動手すり１と、躯体２内に配置されて無端状に接続された踏段チェーン３と、踏段チェーン３に連結された複数の踏段４とを備えている。また、機械室８に収納されており、踏段４を予め決められた軌跡で移動させる踏段反転装置５と、踏段４及び移動手すり１を駆動する駆動装置７とを備えている。踏段反転装置５は、上部乗降床の下方の上部機械室内に配置された上部スプロケット６ａと、下部乗降床の下方の下部機械室内に配置された下部スプロケット６ｂとを備える。

上部スプロケット６ａと駆動装置７の駆動軸には、伝達チェーンが巻き掛けられている。駆動装置７が駆動すると、上部スプロケット６ａは、伝達チェーンを介して回転駆動する。また、上部スプロケット６ａには、踏段チェーン３が巻き掛けられている。

下部スプロケット６ｂには、踏段チェーン３が巻き掛けられている。踏段チェーン３は、その軸方向が連結された無端状に形成されている。上部スプロケット６ａが回転することで、踏段チェーン３及び下部スプロケット６ｂが回転する。そして、踏段チェーン３は、上部スプロケット６ａと下部スプロケット６ｂの間を循環移動する。

踏段チェーン３には、複数の踏段４が無端状に連結されている。複数の踏段４は、躯体２に設けられた不図示のガイドレールに移動可能に支持されている。そして、複数の踏段４は、ガイドレールに案内された往路側と復路側を循環移動する。乗客は、上下方向の上方となる往路側を移動する踏段４により輸送される。

作業者Ｗは、データ収集装置２０を手首に装着し、トルクレンチ９で乗客コンベア１０の踏段４の固定用ボルト１２Ａ，１２Ｂ（図２参照）の締付けを行う。トルクレンチ９は、所定のトルク値でのねじ締付けが完了する毎に動作して音を発するトルクバーを備えている。トルクレンチ９は、所定のトルク値でのねじ締付けが完了する毎に、トルクバーのトグル機構（トルク伝達機構）が作動してトルクバーがトルクレンチ９の柄部材の内壁と衝突することにより、「カッ」及び「チン」という特定パターンの音を発する。

データ収集装置２０と保守用端末３０は、無線通信手段を経由して連携している。データ収集装置２０と保守用端末３０は、指定工具を用いてねじを締め付ける際（ねじ締結作業時）に発生する音を分析して、ねじ締結作業を管理するねじ締結作業管理システムを構成する。データ収集装置２０は、ねじ締結作業の作業状況を示すデータを収集してそのデータを保守用端末３０に送信する。保守用端末３０は、データ収集装置２０が収集したデータを受信して、ねじ締結作業の良否を判定し、判定結果を後述する作業情報管理装置４０（図６参照）へ送信する。

［締付け作業の対象部品例］
図２は、ボルト締付け作業の対象部品である踏段４の側面及び正面の構成例を示す。図２Ａは、固定用ボルト１２Ａ，１２Ｂの締付けが行われる踏段４の側面を示し、図２Ｂは、踏段４の正面を示す。

図２に示すように、踏段チェーン３の踏段取り付け部１１と踏段４とは、締結部品例えば固定用ボルト１２Ａ，１２Ｂによって締結されている。踏段４には、シール等の銘板１３が取り付けられている。銘板１３には、個々の踏段４を識別するための、連続し重複することのない踏段番号（識別情報の一例）が記載されている。なお、銘板１３に代えてバーコード（例えば２次元バーコード）が付されていてもよい。前述した銘板１３、あるいはバーコードによって特定される踏段番号に該当する踏段４の固定用ボルト１２Ａ，１２Ｂの部分は、締結箇所を構成している。

［各装置のハードウェア構成］
次に、データ収集装置２０、保守用端末３０、及び作業情報管理装置４０のハードウェア構成例を説明する。

（データ収集装置の構成）
図３は、データ収集装置２０の構成例を示すブロック図である。データ収集装置２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）２０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）２０３、及び外部記憶装置２０４を備える。さらに、データ収集装置２０は、加速度センサ２０５、マイクロホン２０６、報知部２０７、及び近距離無線インターフェース（図中「Ｉ／Ｆ」）２０８を備える。データ収集装置２０内の各ブロックは、システムバス２０９を介して相互に制御信号やデータの送受信が可能に接続されている。例えばデータ収集装置２０は腕時計型のウェアラブル端末であり、リストバンドにより作業者Ｗの手首に装着可能に構成されている。

ＣＰＵ２０１、ＲＯＭ２０２、及びＲＡＭ２０３は制御部を構成する。この制御部は、データ収集装置２０全体又はデータ収集装置２０内の各部の動作を制御するコンピューターの一例として用いられる。ＣＰＵ２０１は、本実施形態の各機能を実現するソフトウェアのプログラムコードをＲＯＭ２０２から読み出して実行し、各部の制御や各種の演算を行う。なお、ＣＰＵ２０１に代えて、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）等の他の演算処理装置を用いてもよい。

ＲＯＭ２０２は不揮発性メモリ（記録媒体の一例）であり、ＲＯＭ２０２にはＣＰＵ２０１が動作するために必要なプログラムやデータ等が記憶される。ＲＡＭ２０３は、揮発性メモリの一例として用いられ、ＲＡＭ２０３にはＣＰＵ２０１による演算処理の途中に発生した変数やパラメータ等が一時的に記憶される。

外部記憶装置２０４は、記録媒体の一例であり、ＯＳ（Operating System）等のプログラム、プログラムを実行する際に使用するパラメータや、プログラムを実行して得られたデータなどを保存することが可能である。外部記憶装置２０４に、ＣＰＵ２０１が実行するプログラムを記憶させてもよい。例えば本実施形態では、工具の種類ごとに図６に示す作業良否判定ソフトウェア３１が記録されている。どの作業良否判定ソフトウェア３１を起動させるかは作業者Ｗが選択可能とする。外部記憶装置２０４としては、半導体メモリやハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）、磁気や光を利用する記録媒体等が用いられる。なお、プログラムは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、インターネット、デジタル衛星放送といった、有線または無線の伝送媒体を介して提供されてもよい。

加速度センサ２０５は、例えば対象物の３軸の加速度を検出する機能を有し、加速度に応じて電気信号を生成する。データ収集装置２０が作業者Ｗの手首に装着されている場合には、手首の加速度を検出することでトルクレンチ９の加速度（動作）が得られる。また、マイクロホン２０６は、音響センサであり、周囲の音を検知して電気信号に変換する。

報知部２０７は、表示部及び／又は音声出力部（スピーカ）から構成される。表示部は、例えば液晶ディスプレイであり、ＧＵＩ画面やＣＰＵ２０１で行われた処理の結果等を表示する。表示部にタッチパネルが積層されていてもよい。なお、タッチパネルは入力部として機能するものであるが、入力部（入力方法）としてはボタンキーや音声入力などでもよい。入力部は、ユーザーの操作又は音声に応じた入力信号を生成してＣＰＵ２０１へ供給する。

近距離無線インターフェース２０８には、例えばＮＩＣ（Network Interface Card）が用いられ、無線ＬＡＮを介して、保守用端末３０との間で各種のデータを送受信することが可能に構成されている。通信手段として、無線ＬＡＮの他に、Bluetooth（登録商標）などの近距離無線通信技術を用いることができる。

（保守用端末の構成）
図４は、保守用端末３０の構成例を示すブロック図である。保守用端末３０は、ＣＰＵ３０１、ＲＯＭ３０２、ＲＡＭ３０３、及び外部記憶装置３０４を備える。さらに、保守用端末３０は、表示部３０５、入力部３０６、近距離無線インターフェース（図中「Ｉ／Ｆ」）３０７、及び公衆通信インターフェース３０８を備える。保守用端末３０内の各ブロックは、システムバス３０９を介して相互に制御信号やデータの送受信が可能に接続されている。例えば保守用端末３０には、タブレット型端末やパーソナルコンピューターなどが用いられる。保守用端末３０は、ねじ締結作業良否判定装置の一例でもある。

ＣＰＵ３０１、ＲＯＭ３０２、及びＲＡＭ３０３は制御部を構成する。これらのＣＰＵ３０１、ＲＯＭ３０２、ＲＡＭ３０３、及び外部記憶装置３０４の機能は、データ収集装置２０のＣＰＵ２０１、ＲＯＭ２０２、ＲＡＭ２０３、及び外部記憶装置２０４と同様であるため、詳細な説明を割愛する。

表示部３０５は、例えば液晶ディスプレイであり、ＧＵＩ画面やＣＰＵ３０１で行われた処理の結果等を表示する。入力部３０６としては、表示部３０５に積層されたタッチパネル、ボタンキー、マイクロホンによる音声入力等が用いられる。入力部３０６は、ユーザーの操作又は音声に応じた入力信号を生成してＣＰＵ３０１へ供給する。

近距離無線インターフェース３０７は、データ収集装置２０の近距離無線インターフェース２０８と同様である。公衆通信Ｉ／Ｆ３０８は、電気通信事業者が一般公衆に提供する通信回線を利用して作業情報管理装置４０との間で各種のデータを送受信することが可能に構成されている。なお、データ収集装置２０と保守用端末３０との間で、公衆通信Ｉ／Ｆにより通信するようにしてもよい。

（作業情報管理装置の構成）
図５は、作業情報管理装置４０の構成例を示すブロック図である。作業情報管理装置４０は、ＣＰＵ４０１、ＲＯＭ４０２、ＲＡＭ４０３、及び外部記憶装置４０４を備える。さらに、作業情報管理装置４０は、表示部４０５、入力部４０６、及び公衆通信インターフェース４０８を備える。作業情報管理装置４０内の各ブロックは、システムバス４０９を介して相互に制御信号やデータの送受信が可能に接続されている。例えば作業情報管理装置４０は、パーソナルコンピューターなどが用いられたサーバーである。

ＣＰＵ４０１、ＲＯＭ４０２、及びＲＡＭ４０３は制御部を構成する。これらのＣＰＵ４０１、ＲＯＭ４０２、ＲＡＭ４０３、外部記憶装置４０４、表示部４０５、入力部４０６、及び公衆通信インターフェース４０８の機能は、保守用端末３０の対応するブロックと同様であるため、詳細な説明を割愛する。なお、作業情報管理装置４０の表示部４０５及び入力部４０６は削除してもよい。

［ねじ締結作業管理システムの構成及び機能］
図６は、ねじ締結作業管理システム５０の構成例を示す。ねじ締結作業管理システム５０は、データ収集装置２０、保守用端末３０、及び作業情報管理装置４０を備える。ねじ締結作業管理システム５０は、前述した締結箇所（固定用ボルト１２Ａ，１２Ｂ等）の締結作業が、指定工具（本例ではトルクレンチ９）を用いて適正に行われたかを管理するシステムである。各装置の機能を示したブロックは、各装置のＣＰＵがそれぞれのＲＯＭ等に格納されたプログラムを実行することにより実現される。

（データ収集装置の機能）
データ収集装置２０は、加速度データ収集部２１と、音データ収集部２２と、収集データ送信部２３と、作業良否報知処理部２４とを備える。

加速度データ収集部２１は、保守用端末３０からのデータ収集指令を受けて、加速度センサ２０５により、ねじ締結作業時の指定工具（例えばトルクレンチ９）の加速度を示す加速度データを収集する。

音データ収集部２２は、保守用端末３０からのデータ収集指令を受けて、マイクロホン２０６により、ねじ締結作業時に指定工具によって発生した音を示す音データを収集する。

収集データ送信部２３は、データ収集の完了後、加速度データ及び音データを含んだ収集データを、近距離無線インターフェース２０８により保守用端末３０の作業良否判定ソフトウェア３１（データ取得部３１Ｄ）へ送信する。

作業良否報知処理部２４は、保守用端末３０の作業良否判定部３１Ｅによる判定結果を、報知部２０７を用いて出力する処理を行う。

（保守用端末の機能）
保守用端末３０は、作業情報取得部３１Ａと、作業情報表示処理部３１Ｂと、データ収集指令発信部３１Ｃと、データ取得部３１Ｄと、作業良否判定部３１Ｅと、判定データ保存部３１Ｆと、判定データ送信部３１Ｇと、を備えた作業良否判定ソフトウェア３１が組み込まれている

保守用端末３０は、インターネット等の通信回線Ｎを経由して、踏段番号（作業対象部品の一例）、作業日時、判定結果（図中「結果」）等を含む作業情報４１を保存している作業情報管理装置４０と連携している。作業情報取得部３１Ａは、公衆通信インターフェース３０８により通信回線Ｎを経由して、作業情報管理装置４０内に保存されている作業情報４１を取得する。

作業情報表示処理部３１Ｂは、作業情報管理装置４０から取得した作業情報を、表示部３０５に表示する処理を行う。

データ収集指令発信部３１Ｃは、作業情報表示処理部３１Ｂにより表示された作業情報４１を元に選択された作業対象部品の加速度データ及び音データを収集するよう、近距離無線インターフェース２０８によりデータ収集装置２０に対してデータ収集指令を出力する。データ収集指令発信部３１Ｃは、入力部３０６を介してユーザーによる、作業対象部品の選択を受け付ける機能を有してもよい。

データ取得部３１Ｄは、近距離無線インターフェース２０８により、データ収集指令の作業対象部品に関する加速度データ及び音データをデータ収集装置２０から取得する。

作業良否判定部３１Ｅは、データ収集装置２０で収集された、ねじ締結作業時の指定工具の加速度データ及び音データを取得し、加速度データに基づいて音データから分析対象とする音を抽出し、分析対象の音に含まれる周波数に基づいてねじ締結作業の良否を判定する。

判定データ保存部３１Ｆは、作業良否判定部３１Ｅによるねじ締結作業の良否判定結果を、外部記憶装置３０４に保存する。

判定データ送信部３１Ｇは、公衆通信インターフェース３０８により通信回線Ｎを経由して、ねじ締結作業の良否判定結果を、作業情報管理装置４０へ送信する。このねじ締結作業の良否判定結果は、作業情報管理装置４０の外部記憶装置４０４に作業情報４１として新たに保存される。

［加速度データ及び音データの分析方法］
次に、データ収集装置２０が収集した加速度や音等の信号データを保守用端末３０の作業良否判定ソフトウェア３１で判定する際の、加速度や音等の信号データの分析方法を説明する。

図７は、データ収集装置２０の収集データ及び周波数分析結果の例を示す波形図である。図７において、上段には加速度の時間特性の例、中段には音の振幅の時間特性の例、下段には音の周波数の時間特性の例が示されている。
図８は、収集データのボルト締付け完了の瞬間（時間ｔ３）及びボルト締付け完了直後（時間ｔ４）における、音圧の周波数特性例を示す。図８の横軸は周波数（ｋＨｚ）、縦軸は音圧［Ｐａ］を表す。

まず、図７を用いて、ねじ締結作業の良否判定方法を説明する。
作業良否判定ソフトウェア３１の作業良否判定部３１Ｅは、データ収集装置２０が収集した加速度や音等の信号データを取得する。次いで、作業良否判定部３１Ｅは、収集した加速度データから得られた加速度波形６１の大きさが所定の値を超えるかどうかを判定する。そして、加速度波形６１の大きさが所定の値を超える場合には、収集した音の振幅波形６２を周波数分析した後の音の周波数波形６３を確認する。図７では、時間ｔ３における加速度波形６１のピーク６４Ａ（第１ピーク）に対応する音６５Ａと、その後の時間ｔ４における加速度波形６１のピーク６４Ｂ（第２ピーク）に対応する音６５Ｂが、周波数分析の対象（一点鎖線の部分）となる。

ここで、作業良否判定部３１Ｅは、その音の周波数波形６３から、トルクレンチ９によるボルト締付け完了の瞬間の音６５Ａ（第１の音）の周波数分析波形６６(「カッ」と表記)を確認する。そして、作業良否判定部３１Ｅは、検出すべき音の周波数ｆ１（第１の周波数）の音圧が高く出ている場合には、さらに音の周波数波形６３から、トルクレンチ９によるボルト締付け完了直後の音６５Ｂ（第２の音）の周波数分析波形６７(「チン」と表記)を確認する。作業良否判定部３１Ｅは、検出すべき音の周波数ｆ２，ｆ３（第２及び第３の周波数）の２箇所の音圧が所定の値よりも高く出ていれば、トルクレンチ９でボルトの締付けが適切に行われたと判定する。

一般的なトルクレンチを用いて規定トルクでボルトを締め付けた場合、締付け完了の瞬間の音「カッ」の周波数波形では２〜３ｋＨｚ（周波数ｆ１）にピークを有し、締付け完了直後の音「チン」の周波数波形では２〜３ｋＨｚ（周波数ｆ２）と５〜６ｋＨｚ（周波数ｆ３）にピークを有することが多い。このように、トルクレンチによる締付け作業が適正に行われた場合、作業時に得られるトルクレンチの加速度と音（周波数）には特徴がある。上述した周波数の数値は一例である。例えば周波数ｆ１と周波数ｆ２が同じ周波数帯であるが、異なる周波数帯でもよい。

一方で、作業良否判定部３１Ｅは、トルクレンチ９で締付けた時以外に加速度が所定の値を超えていても、トルクレンチ９で締付けた時以外の加速度が所定の値を超えた時の音の周波数分析波形を確認した結果、ボルトの締付けが行われたと判定しないこともある。

図９に、収集データのボルト締付け完了の瞬間（時間ｔ１）及びボルト締付け完了直後（時間ｔ２）に検出される音とは区別される、音圧の周波数特性例を示す。図９の横軸は周波数（ｋＨｚ）、縦軸は音圧［Ｐａ］を表す。

作業良否判定部３１Ｅは、対象とする周波数全域に渡って音圧が高く出ている周波数分析波形６８や、目立ったピークがなく全体的に音圧が低い周波数分析波形６９等になっていれば、ボルトを締付けたと判定しない。これにより、ねじ締結作業の良否判定において、誤判定を防止することが可能となる。

同様に、作業良否判定部３１Ｅは、ボルト締付け時以外の時に、音の周波数分析波形にボルト締付け完了の瞬間の音“カッ”の周波数分析波形６６や、ボルト締付け完了直後の音“チン”の周波数分析波形６７が出ている時があったとしても、加速度が所定の値を超えていなければ、音の周波数分析波形を確認しない。すなわち、作業良否判定部３１Ｅは、加速度データ（加速度波形６１）のピークの大きさが所定の値を超えている場合に、該当する音を分析対象として周波数分析を行う。これにより、ねじ締結作業の良否判定において、誤判定を防止することが可能となるとともに、処理負荷を軽減できる。

さらに、ねじ締結作業時の周囲の環境音についても、加速度が高く出ている時に同じタイミングで音の周波数がトルクレンチ９でボルト締付け完了の瞬間の音“カッ”の周波数分析波形６６、及び、トルクレンチ９でボルト締付け完了直後の音“チン”の周波数分析波形６７と同じ周波数分析波形が検出される状況は考えられる。しかし、トルクレンチ９でボルト締付け完了の瞬間の音の周波数分析波形６６、及び、トルクレンチ９でボルト締付け完了直後の音の周波数分析波形６７と同じ周波数分析結果が、この順番に連続で現れる可能性は限りなく小さい。そのため、この音の順番に基づいて、ねじ締結作業の良否判定を行うことにより、誤判定を防止することが可能となる。

なお、トルクレンチ９を使用してボルトを締め付けている作業であることは、手首の加速度に限定せず、例えば締付け作業前に作業員Ｗによる所定の動作（ボタン操作、発声等）でも検出可能である。

［ねじ締結作業管理システムにおける作業の流れ］
次に、図１０を用いて、ねじ締結作業管理システム５０における作業現場での作業の流れを説明する。

図１０は、ねじ締結作業管理システム５０において実行される処理の手順例を示すフローチャートである。この図１０は、作業前に作業情報管理装置４０から保守用端末３０に作業情報４１をダウンロードし、作業者Ｗが実際にねじ締結作業を行い、作業を適切に終了するまでの流れを表している。

作業者Ｗは、作業前に保守用端末３０を作業情報管理装置４０に接続し（Ｓ１）、使用する指定工具に合わせて保守用端末３０の作業良否判定ソフトウェア３１を立上げる（Ｓ２）。次いで、作業者Ｗは、作業情報管理装置４０から保守用端末３０へ作業現場（本例では乗客コンベア１０）の作業情報４１をダウンロードしておく（Ｓ３）。作業情報表示処理部３１Ｂは、作業者Ｗの操作を受けて、作業の前に保守用端末３０の表示部３０５に作業対象部品（本例では踏段番号）を表示する（Ｓ４）。作業者Ｗは、表示された作業対象部品を確認し、作業対象部品を間違えないようにする。

図１１に、表示部３０５に表示される作業情報画面７０の例を示す。作業情報画面７０には、作業情報管理装置４０に保存されている作業情報４１（図６）の内容が表示される。例えば作業情報画面７０には、作業日時、作業対象部品、判定結果（図中「判定」）が表示される。図１１では、踏段番号“２４”までの踏段４のねじ締結作業が適正に終了していることが示されている。選択枠７１は、作業対象部品選択部である。作業員Ｗは、入力部３０６を操作して選択枠７１を所望の踏段番号に移動させることで、作業対象の踏段４を指定することができる。これにより、踏段番号“２５”からではなく、踏段番号２６以降から作業を開始することも可能である。

なお、作業員Ｗが作業対象部品を選択するのではなく、データ収集指令発信部３１Ｃが、自動的に作業対象部品を指定してもよい。例えば図１１の場合、踏段番号“２４”までの踏段４のねじ締結作業が適正に終了しているため、踏段番号“２５”の踏段４を指定して作業を開始するようにしてもよい。

また、踏段４の固定用ボルト１２Ａ，１２Ｂのように、一つの作業対象部品に対して複数の締結箇所がある場合には、作業情報画面７０において複数の締結箇所があることを明確に表示するとともに、個々の締結箇所の判定結果を記録することが望ましい。

また、作業情報管理装置４０の外部記憶装置４０４は、乗客コンベア１０の作業情報だけではなく、設備ごとに、及び設備が納入される施設ごとに作業情報を備えている。作業者Ｗは、施設ごと及び設備ごとに作業情報４１をダウンロードすることができる。

その後、作業者Ｗは、作業対象の踏段４の固定用ボルト１２Ａ，１２Ｂをトルクレンチ９で締付ける前に、作業良否判定ソフトウェア３１の測定開始ボタンを押す（Ｓ５）。なお、作業良否判定ソフトウェア３１を使用せずに作業情報４１を入手可能な環境であれば、作業員Ｗはその作業情報４１に記載された指定工具を確認し、ステップＳ４の後で該当する指定工具に対応する作業良否判定ソフトウェア３１を立ち上げるようにしてもよい。

図１２は、作業対象部品確認画面８０の例を示す。図１２に示すように、作業対象部品確認画面８０には、作業対象部品（本例では踏段番号）の情報と、測定開始ボタン８１が表示される。これにより、作業者Ｗは、踏段番号を確認した上で測定開始ボタン８１を押すことができるため、作業対象部品の間違えを防止することができる。データ収集指令発信部３１Ｃは、測定開始ボタン８１が押下されたことを検知すると、選択された作業対象部品に対するデータ収集指令を、近距離無線インターフェース３０７によりデータ収集装置２０へ出力する。

次いで、保守用端末３０と無線通信しているデータ収集装置２０において、加速度データ収集部２１及び音データ収集部２２がそれぞれ、加速度や音等の特徴的な信号データの収集を開始するので（Ｓ６）、作業者Ｗはボルト締付け作業を実施する（Ｓ７）。

次いで、データ収集の完了後、収集データ送信部２３は、加速度データ収集部２１及び音データ収集部２２が収集したデータを、近距離無線インターフェース２０８により保守用端末３０へ送信する（Ｓ８）。例えば、ボルト締付け作業に特有の又は特徴的な加速度が一定の時間以上検出されない場合や、加速度の大きさが閾値を超えない時間が一定の時間以上続く場合に、データ収集が完了したと判断してもよい。

次いで、作業良否判定部３１Ｅは、取得した加速度データ及び音データからねじ締結作業の良否を判定し（Ｓ９，Ｓ１０）、保守用端末３０の表示部３０５に判定結果を表示する。これと並行して、作業良否判定部３１Ｅは、近距離無線インターフェース３０７により、判定結果をデータ収集装置２０へも送信し、データ収集装置２０の報知部２０７で判定結果を報知する。

ステップＳ１０の判定処理において判定結果が不良である場合には（Ｓ１０の不良）、作業良否判定部３１Ｅは、表示部３０５に判定結果“不良”を表示する（Ｓ１１）。これと並行して、データ収集装置２０においても、判定結果“不良”が表示又は音声により報知されるため、作業者Ｗはボルト締付け作業が不良であったことを認識し、再度作業良否判定ソフトウェア３１の測定開始ボタンを押し（Ｓ５）、ボルト締付け作業をやり直す。

図１３に、作業良否判定結果画面９０（不良判定の場合）の例を示す。図１３に示す作業良否判定結果画面９０には、作業対象部品（例えば踏段番号“２５”）の作業良否の判定結果欄９１と、作業日時と、再測定ボタン９２と、次の部品ボタン９３と、終了ボタン９４が表示されている。ここでは、判定結果欄９１に“不良”と表示されるとともに、画面左下に再測定ボタン９２が表示されている。判定結果が不良であるため、次の部品ボタン９３と終了ボタン９４は、グレーアウト表示されて操作／選択できない状態となる。データ収集指令発信部３１Ｃは、再測定ボタン９２が押下されたことを検知すると（Ｓ５）、データ収集指令をデータ収集装置２０へ出力し（Ｓ６）、ステップＳ６〜Ｓ１０の処理が再度実行される。

また、作業良否の判定結果が良好である場合には（Ｓ１０の良好）、作業良否判定部３１Ｅは、表示部３０５に判定結果“良好”を表示する（Ｓ１２）。これと並行して、データ収集装置２０においても、判定結果“良好”が表示又は音声により報知される。次いで、判定データ保存部３１Ｆは、判定結果を外部記憶装置３０４に保存する（Ｓ１３）。また、判定データ送信部３１Ｇは、公衆通信インターフェース３０８により通信回線Ｎを経由して、作業情報管理装置４０へ判定結果を送信する（Ｓ１４）。

作業者Ｗは、判定結果が良好であることを確認後、保守用端末３０の作業良否判定ソフトウェア３１を終了し（Ｓ１５）、ボルト締付け作業が終了となる。

図１４に、作業良否判定結果画面９０（良好判定の場合）の例を示す。ここでは、判定結果欄９１に“良”と表示されるとともに、画面中央下及び画面右下に、次の部品ボタン９３と終了ボタン９４が選択可能に表示される。判定結果が良好であるため、再測定ボタン９２は、グレーアウト表示される。作業者Ｗは、次の部品のボルト締付け作業を行う場合には、次の部品ボタン９３を押下し、踏段番号“２６”の固定用ボルト１２Ａ，１２Ｂの締付け作業を行う。また、作業すべき次の部品がない場合には、終了ボタン９４を押下し、ボルト締付け作業を終了する。

以上のとおり、作業良否判定部３１Ｅは、加速度データの第１ピーク（６４Ａ）に対応する第１の音（６５Ａ）と、第１ピーク（６４Ｂ）の後の第２ピークに対応する第２の音（６５Ｂ）を分析し、第２の音に第１の音とは異なる周波数が含まれる場合に、ねじ締結作業が適正に完了したと判断するように構成されている。このように、作業時の工具の加速度の情報に加えて、第２の音（６５Ｂ）に第１の音（６５Ａ）とは異なる周波数が含まれることを検出することで、ねじ締結作業が適正に完了したことを精度よく判断できる。

また、作業良否判定部３１Ｅは、第２の音（６５Ｂ）から第１の音（６５Ａ）に含まれる周波数よりも高い周波数を検出した場合に、ねじ締結作業が適正に完了したと判断するように構成されている。このように、作業時の工具の加速度の情報に加えて、第２の音（６５Ｂ）から第１の音（６５Ａ）に含まれる周波数よりも高い周波数を検出することで、ねじ締結作業が適正に完了したことをより精度よく判断できる。

また、作業良否判定部３１Ｅは、第１の音として第１の周波数（ｆ１）に音圧のピークを有する音（６５Ａ）を検出した後に、第２の音として第２の周波数（ｆ２）と少なくとも第１の周波数よりも高い第３の周波数（ｆ３）とに音圧のピークを有する音を検知した場合に、ねじ締結作業が適正に完了したと判断するように構成されている。このように、作業時の工具の加速度の情報に加えて、第１の周波数（ｆ１）に音圧のピークを有する第１の音（６５Ａ）を検出した後に、第２の周波数（ｆ２）と少なくとも第１の周波数よりも高い第３の周波数（ｆ３）とに音圧のピークを有する第２の音（６５Ｂ）を検知することで、ねじ締結作業が適正に完了したことを更に精度よく判断できる。

また、作業情報管理装置４０は、保守用端末３０から作業対象部品に対するねじ締結作業の良否判定結果を受信し、当該良否判定結果をねじ締結作業の実績を示す作業情報（４１）として管理するように構成されている。

また、保守用端末３０は、作業情報管理装置４０から取得した作業情報（４１）を表示する作業情報表示処理部３１Ｂを備える。そして、保守用端末３０は、作業情報表示処理部３１Ｂに表示された作業情報を元に選択された作業対象部品の加速度データ及び音データを、データ収集装置２０から取得し、作業良否判定部３１Ｅにより判定された、該当作業対象部品についてのねじ締結作業の良否判定結果を作業情報管理装置４０へ送信するように構成されている。このように、保守用端末３０と、過去の作業対象部品の作業情報（判定結果）や作業日時等を管理している作業情報管理装置４０を連携させることで、保守用端末３０で過去の作業情報を確認可能となるため、当日の作業対象部品を特定でき、作業時の対象部品の誤りを防止できる。

上述した本実施形態によれば、保守用端末３０は、ねじの締付け作業時の加速度や音等の特徴的な信号のデータを取得し、加速度のデータに基づいて音のデータから分析対象とする音を抽出し、分析対象の音に含まれる周波数に基づいてねじの締付け作業の良否を判定する。これにより、周囲の外乱音の影響を受けることなく、指定工具（トルクレンチ９）によるねじの締付け時に発生する音から、ねじの締付け作業が実施されたことを確実に判定できる。

また、本実施形態では、作業不良と判定した場合には再測定（作業のやり直し）を義務づけている。これにより、作業者Ｗは、指定工具（トルクレンチ９）による締付け作業を最後まで行うことが必須となるので、作業不良を防止することができる。

さらに、本実施形態では、その作業履歴の情報を作業情報管理装置４０へ送信するため、遠隔地にいる管理者が、作業対象部品の締付け作業が適正に実施されたことを確認することができる。それゆえ、作業不良を防止するとともに、管理者が作業の進捗を管理することが可能となる。

＜２．変形例＞
保守用端末３０内の作業良否判定ソフトウェア３１で判定したねじ締結作業の良否結果から作業チェックシートを自動で作成するように構成してもよい。

図１５は、作業チェックシートの例を示す。図１５に示す作業チェックシートには、一例として、設備名と、作業日時、作業対象部品、及び判定結果が表示されている。各作業対象部品のレコードごとに、チェック欄が表示される。例えば、判定データ保存部３１Ｆが、判定データを保存する処理と並行して、作業チェックシートを作成し、表示部３０６に表示するとともに、判定データと紐付けて作業チェックシートを外部記憶装置３０４に保存してもよい。あるいは、作業良否判定ソフトウェア３１の不図示の作業チェックシート生成部が、作業チェックシートを作成及び表示部３０６に表示してもよい。さらに、例えば判定データ送信部３１Ｇが、作業チェックシートを作業情報管理装置４０に送信してもよい。

このような構成とした場合、作業者Ｗはその場で作業チェックシートを確認してセルフチェックが可能であり、第三者によるダブルチェックレス化を実現できる。また、作業チェックシート作成の効率化を図ることが可能となる。また、作業後に即座に作業チェックシートを作成して作業情報管理装置４０へ送信することで、作業管理者への作業完了及び作業内容の報告を速やかに行うことができる。

上述した実施形態では、トルクレンチを用いたねじ締結作業について説明したが、トルクドライバ等、他に加速度や音等に特徴があればどのような工具を用いてもよい。

また、上述した実施形態では、データ収集装置２０が工具の加速度を収集したが、作業時の工具の速度変化の情報が含まれていればよく、角速度であってもよい。すなわち、加速度センサとして、３軸の角速度を検出する機能を持つセンサを用いてもよい。あるいは、加速度センサが、３軸の加速度検出機能と３軸の角速度検出機能を併せ持っていてもよい。例えば指定工具がトルクドライバの場合、３軸の加速度よりも３軸の角速度を用いた方が、トルクドライバの動きをより正確に反映することができる。

また、上述した実施形態では、ねじ締結作業管理システム５０が、少なくとも加速度データ収集部２１と音データ収集部２２が搭載され、作業員に装着可能に構成されたデータ収集装置２０と、少なくとも作業良否判定部３１Ｅが搭載された保守用端末３０とから構成された例を説明したが、この例に限らない。データ収集装置２０に保守用端末３０の機能を実装して、データ収集装置２０と保守用端末３０を一体化してもよい。この場合、データ収集装置２０だけで作業時の工具に関するデータの収集及び作業の良否判定を行うことができる。それゆえ、ねじ締結作業管理システム５０を、簡素な構成とすることができる。

さらに、本発明は上述した各実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、その他種々の応用例、変形例を取り得ることは勿論である。

例えば、上述した実施形態は本発明を分かりやすく説明するためにねじ締結作業管理システムの構成を詳細かつ具体的に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成要素を備えるものに限定されない。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成要素の追加、削除、置換をすることも可能である。

また、上記の各構成、機能、処理部等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計するなどによりハードウェアで実現してもよい。なお、ソフトウェアで実現する場合、プログラムは、一つのコンピューターにより処理されるものであってもよいし、複数のコンピューターによって分散処理されるものであってもよい。さらに、プログラムは、遠方のコンピューターに転送されて実行されるものであってもよい。

４…踏段、 ９…トルクレンチ、 １０…乗客コンベア、 １２Ａ，１２Ｂ…固定用ボルト、 ２０…データ収集装置、 ２１…加速度データ収集部、 ２２…音データ収集部、 ２３…収集データ送信部、 ２４…作業良否判定報知処理部、 ３０…保守用端末、 ３１…作業良否判定ソフトウェア、 ３１Ａ…作業情報取得部、 ３１Ｂ…作業情報表示処理部、 ３１Ｃ…データ収集指令発信部、 ３１Ｄ…データ取得部、 ３１Ｅ…作業良否判定部、 ３１Ｆ…判定データ保存部、 ３１Ｇ…判定データ送信部、 ４０…作業情報管理装置、 ４１…作業情報、 ５０…ねじ締結作業管理システム

Claims (10)

1. 指定工具を用いるねじ締結作業時に発生する音を分析して、前記ねじ締結作業を管理するねじ締結作業管理システムであって、
   前記ねじ締結作業時の前記指定工具の加速度を示す加速度データを収集する加速度データ収集部と、
   前記ねじ締結作業時に前記指定工具によって発生した音を示す音データを収集する音データ収集部と、
   前記加速度データ収集部で収集された前記加速度データ、及び前記音データ収集部で収集された前記音データを取得し、前記加速度データに基づいて前記音データから分析対象とする音を抽出し、前記分析対象の音に含まれる周波数に基づいて前記ねじ締結作業の良否を判定する作業良否判定部と、を備える
   ねじ締結作業管理システム。
2. 前記作業良否判定部は、前記加速度データの第１ピークに対応する第１の音と、前記第１ピークの後の第２ピークに対応する第２の音を分析し、前記第２の音に前記第１の音とは異なる周波数が含まれる場合に、前記ねじ締結作業が適正に完了したと判断する
   請求項１に記載のねじ締結作業管理システム。
3. 前記作業良否判定部は、前記第２の音から前記第１の音に含まれる周波数よりも高い周波数を検出した場合に、前記ねじ締結作業が適正に完了したと判断する
   請求項２に記載のねじ締結作業管理システム。
4. 前記作業良否判定部は、前記第１の音として第１の周波数に音圧のピークを有する音を検出した後に、前記第２の音として第２の周波数と少なくとも前記第１の周波数よりも高い第３の周波数とに音圧のピークを有する音を検知した場合に、前記ねじ締結作業が適正に完了したと判断する
   請求項３に記載のねじ締結作業管理システム。
5. 前記作業良否判定部は、前記加速度データのピークの大きさが所定の値を超えている場合に、該当する音を分析対象とする
   請求項２に記載のねじ締結作業管理システム。
6. 前記加速度データ収集部と前記音データ収集部が搭載され、作業員に装着可能に構成されたデータ収集装置と、
   前記作業良否判定部が搭載された保守用端末と、から構成される
   請求項１乃至５のいずれか一項に記載のねじ締結作業管理システム。
7. 前記保守用端末から作業対象部品に対する前記ねじ締結作業の良否判定結果を受信し、当該良否判定結果を前記ねじ締結作業の実績を示す作業情報として管理する作業情報管理装置、を更に備える
   請求項６に記載のねじ締結作業管理システム。
8. 前記保守用端末は、前記作業情報管理装置から取得した前記作業情報を表示する作業情報表示処理部、を更に備え、
   前記保守用端末は、前記作業情報表示処理部に表示された前記作業情報を元に選択された作業対象部品の前記加速度データ及び前記音データを、前記データ収集装置から取得し、前記作業良否判定部により判定された、該当作業対象部品についての前記ねじ締結作業の良否判定結果を前記作業情報管理装置へ送信する
   請求項７に記載のねじ締結作業管理システム。
9. 指定工具を用いるねじ締結作業時に発生する音を分析して、前記ねじ締結作業の良否を判定するねじ締結作業良否判定装置であって、
   前記ねじ締結作業時の前記指定工具の加速度を示す加速度データ、及び前記ねじ締結作業時に前記指定工具によって発生した音を示す音データを取得し、前記加速度データに基づいて前記音データから分析対象とする音を抽出し、前記分析対象の音に含まれる周波数に基づいて前記ねじ締結作業の良否を判定する作業良否判定部、を備える
   ねじ締結作業良否判定装置。
10. 指定工具を用いるねじ締結作業時に発生する音を分析して、前記ねじ締結作業の良否を判定するねじ締結作業良否判定方法であって、
    前記ねじ締結作業時の前記指定工具の加速度を示す加速度データ、及び前記ねじ締結作業時に前記指定工具によって発生した音を示す音データを取得する処理と、
    前記加速度データに基づいて前記音データから分析対象とする音を抽出する処理と、
    前記分析対象の音に含まれる周波数に基づいて前記ねじ締結作業の良否を判定する処理と、を含む
    ねじ締結作業良否判定方法。

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