JPH08155700A - プレス装置の工具類の使用回数管理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 作業機械の作動部分によって直接スイッチ類
を作動させることなく仕様回数をカウントすることがで
き、プレスそうち等への取付部位や取付け方にも制約が
なく、寿命の長い、多数の工具類の耐用期間を管理する
使用回数管理装置を提供するものである。 【構成】 振動圧電変換素子８、該素子による検出信号
からプレス作業などの固有振動を識別する検知回路９、
該検知回路により検出した信号を計数回路、所定プレス
作業工程に使用する工具のデータを記憶する記憶装置、
該工具のデータに対応して前記計数値を記憶する記憶装
置、及び該工具の使用回数をプリントするプリント装置
からなることを特徴とするかしめ作業等のプレス装置の
工具類の使用回数管理装置に構成し、ピエゾ効果を利用
した圧電変換素子により、プレス作業等の際の振動・衝
撃を固有の電圧変動として検出し、その固有の分圧変動
パターンによりプレス装置の作動の際の機械固有の振動
や衝撃を識別して計数し、計数した工具の使用回数を、
液晶表示器により表示し、あるいは記録して必要に応じ
て工具毎にプリントアウトするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ワイヤーハーネス端子
の圧着作業に用いるアプリケータ等のプレス装置の工具
やシャーリング加工等に用いる加工刃等の工具類の使用
回数をカウントとして、その工具の寿命に対応した耐用
期間の管理を行う手段に関する。

【０００２】

【従来の技術】ワイヤーハーネス端子の圧着作業に用い
るプレス装置のアプリケータやシャーリング加工等に用
いる工具類は、長い間使用すると摩耗等や変形により正
確な加工ができなくなるため、その寿命に対応する一定
回数以上使用した工具は変換する必要があるが、これら
の使用回数は日常記録に取ってチェックすることは困難
であり、しかも加工部品毎に異なる工具を用いて、これ
を作業スケジュール毎に頻繁に交換して使用しているた
め、その耐用期間の管理は困難であった。

【０００３】そこで、これらの工具類の寿命チェック手
段として、リミットスイッチやリードスイッチを用いた
カウンターで使用回数をチェックすることが一部で試み
られているが、これはいずれもプレス装置の作動部分に
よってスイッチ類を作動させる構造であるため、取付
部、形状、及び配線等の仕様に一定の制約があり、ま
た、機械的動作によるため十分な寿命を有していなかっ
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、これらの課
題を解決するため、作業機械の作動部分によって直接ス
イッチ類を作動させることなく使用回数をカウントする
ことができ、プレス装置等への取付部位や取付け方にも
制約がなく、寿命の長い、多数の工具類の耐用期間を管
理する使用回数管理装置を提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、振動圧電変換素子、該素子による検出信号
からプレス作業などの固有振動を識別する検知回路、該
検知回路により検出した信号を計数する計数回路、所定
プレス作業工程に使用する工具のデータを記憶する記憶
装置、該工具のデータに対応して前記計数値を記憶する
記憶装置、及び該工具の使用回数をプリントするプリン
ト装置からなるかしめ作業等のプレス装置の工具類の使
用回数管理装置に構成するものである。

【０００６】

【作用】本発明において、ピエゾ効果を利用した圧電変
換素子により、プレス作業等の際の振動・衝撃を固有の
電圧変動として検出し、その固有の電圧変動パターンに
よりプレス装置の作動の際の機械固有の振動や衝撃を識
別して計数し、計数した工具の仕様回数を、液晶表示器
により表示し、あるいは記録して必要に応じて工具毎に
プリントアウトする。

【０００７】ピエゾ素子、あるいはそれに類する振動圧
電素子には、振動が加わった際に、交流の電圧を発生す
る特徴があるが、この効果を利用し、ワイヤーハーネス
端子を圧着するプレス装置のアプリケータを例にして、
該アプリケータが上下して作動した際の固有振動を、振
動圧電変換素子をアプリケータに取り付けてその電圧変
化を計測すると、図１のＡのように数回の電圧変動の山
があり、明らかに固有の特徴を持っていることが理解で
きる。

【０００８】すなわち、図１のＡの区間の波形がワイヤ
ーハーネス端子の圧着作業の際のアプリケータの上下動
に伴う電圧変化であって、数回の山が表われ、明確な特
徴を有している。

【０００９】一方、通常の外的な衝撃の場合には、図１
のＢの区間の波形のように一回だけの単純な山形で終わ
っており、また時間的にも短いものである。

【００１０】従って、これらの信号波形を識別すること
により、図１のＢのように装置や用具類の持ち運びや、
取り付け、取り外しの際に加えられるであろう衝撃の信
号を除外し、図１のＡのアプリケータの上下動による圧
着作業によるもののみをカウントすることができる。

【００１１】このように、ピエゾ素子等の圧電変換素子
を用いたセンサーによりプレス装置等の工作機械に伴う
固有の振動を識別してその作業回数、即ち使用工具の使
用回数をカウントすることができるから、このような固
有の振動、衝撃を伴う工作機械等の使用回数を記録し、
その耐用期間管理に用いることができる。

【００１２】また、これら圧電変換素子を用いたセンサ
ーは、どの方向からの振動であっても識別し、対応でき
るため、工作機械等に対する取り付け場所や取り付け方
法に格別の制約がなく、しかも可動部がないため固定し
たままで使用でき、寿命の長いものである。

【００１３】振動圧電変換素子を用いたセンサーは、工
作機械等に取り付けるに際して、取り付け個所や取り付
け手段に格別の制約がないから、これとは別にその検出
信号の波形からその作業固有の振動や識別する検出回路
及び計数する計数回路を工作機械の制御装置を設置した
制御室等の適宜の個所に設け、その間を信号線で結ん
で、あるいは無線通信により、工具類の使用回数を制御
室側でカウントし、その計数値を作業管理データの一貫
として利用すれば、現場の作業スケジュールに従って、
工具類を交換して使用する場合、これら工具類毎にその
使用回数をＣＲＴ等の表示装置に表示し、あるいはプリ
ントアウトして、その耐用期間の管理を容易に行うこと
ができる。

【００１４】あるいは、上記センサーの特性を利用して
振動圧電変換素子、自励型リミットアンプ部を含んだ検
出回路、計数回路を一体化してコンパクトなケースに納
め、使用回数を表示する液晶表示器及びマグネット等の
適宜な取り付け手段を設けることにより、任意の工作機
械の適宜な個所に取り付けて、工具類の使用回数管理を
行うことができる。

【００１５】

【実施例】ここでは、一例として、ワイヤーハーネスの
ワイヤー端部に端子を圧着してかしめるためのプレス装
置の専用工具（アプリケータ）によって説明する。

【００１６】図２は、ワイヤーハーネスのワイヤー端部
に端子を圧着してかしめるためのプレス装置であって、
１はプレス装置全体を示し、クランク２でアプリケータ
３を上下させ、下方のワイヤーハーネス線材４の端部に
端子５を圧着してかしめることによって取り付ける。

【００１７】図３は、具体的なシステムのブロック図を
示す。ブロック６は、遠隔管理の際に、振動圧電変換素
子８のみ、もしくは本振動圧電変換素子８と検出回路部
９のみをアプリケータ側に取り付け、それ以降を信号線
で結び、あるいは無線通信により、記憶装置、ＣＲＴ表
示装置、プリント装置を使用し、制御室側で使用工具の
データ及び作業スケジュールを複数一括管理する場合の
ものを示し、プロック７は、すべての装置をケースに一
体に納め、マグネットもしくはネジ固定するものを示
す。

【００１８】図４は、圧電変換素子８及び検出回路部９
の具体例であり、１０はセンサー検出回路、１１は外部
リセット受信回路、１２は外部リセット発信回路、１３
は自励型リミットアンプ部を示す。

【００１９】以下に、上記検出回路部の具体的特徴を示
す。図５は、ピエゾ素子をキャパシタ（コンデンサ容
量）を内臓した交流電圧発生器とみなしたときの、自励
型リミットアンプ部を含めた等価回路を示し、トランジ
スタ（Ｔｒ）がオンしたときに次段のセンサー検出回路
に信号を送るが、この回路構成により振動レベルの異な
るプレス装置及びアプリケータに対応できるとともに、
待機時の電流を数十ナノアンペア程度という極めて少な
い消費電流に抑えることができ、ケース一体型の電池駆
動の際に極めて適している。

【００２０】ピエゾ素子をプレス装置のアプリケータに
取り付け、プレス装置のアプリケータが上下した際に発
生する電圧波形は先に図１に示した通りであるが、これ
はあくまでも実際のプレス装置及びアプリケータで計測
したときの一例に過ぎず、実際に加工現場で使用される
際には、プレス装置、アプリケータ、ワイヤー線形、端
子形状、及び端子厚み等、様々な組み合わせが考えら
れ、そのことにより、駆動レベルが大きさが一定ではな
く、即ち電圧波形の波の高さが一定ではなく、様々なレ
ベルが考えられるため、ただ単純なしきい値レベルを設
けて、それ以上の電圧が加わったときにトランジスタを
オン、オフさせるだけでは、振動レベルが大きいときに
はオンしっ離しになり、また振動レベルが小さいときに
は全くオンしない状態となり、このことにより検出はほ
ぼ難しいと言わなければならない。

【００２１】自励型リミットアンプ部においては、加え
られる振動レベルに応じて、即ちピエゾ素子に発生する
電圧レベルに応じて自動的にトランジスタをオンさせる
レベルを変動させながら電圧波形の特徴のあるところを
捉えることができ、その間のノイズ成分や至近の波を除
去することができるが、その理由を以下に示す。

【００２２】一般にピエゾ素子に衝撃が加わった際に
は、図６のように交流の電圧を発生するが、自励型リミ
ットアンプ回路における動作は、先ずピエゾ素子にプラ
ス電圧が発生したとき、即ち図５のＶｐ１にプラス電圧
が発生したときの発生電圧を仮に３ボルトとすると、ｖ
ｐ１によりトランジスタをオンさせるが、トランジスタ
を動作させるための電圧ＶＢは、ダイオードＤ２に依存
するため、ＶＢは０．６ポルトにクランプされ、０．６
ボルト以上にはならないため、そのためＶｃ１は０．６
ボルトから見た３ボルト低いの電圧値なり、すなわち、
Ｖｃ１の電位は０．６−３＝−２．４ボルトとなり、そ
れによりコンデンサＣ１はグランドからみてマイナスに
チャージされ、時間経過とともにＲ２を通してｖｃ１に
より徐々に放電され、グランドレベルに近づいてくる。
（図７のＡ）

【００２３】次に、ピエゾ素子Ｖｐ１にマイナス電圧３
ボルトが発生したとき、ｖｐ２によりＶｐ２とＶｐ１に
は３ボルトの電位差が発生するためＶｐ２とＶｃ１を同
電位とみなすとＶＢは、Ｖｃ１とＶｐ１を合わせた値、
即ち（−２．４）＋（−３）＝−５．４ボルトとなり、
時間経過とともにやはりＲ２を通して徐々にグランドレ
ベルに近づいてくる。（図７のＢ）

【００２４】更に、次のプラス電圧が発生した時には、
一応Ｒ２による放電は殆どないと考えると、Ｖｐ１に６
ボルト以上の電圧が発生しない限り、ＶＢは０．６Ｖま
で達せず、従ってトランジスタはオンしないことによ
り、至近の二波目以降はオンしづらくなる。

【００２５】しかしながらこの状態の中でもマイナスに
チャージされたＣ１は、Ｒ２を通してｖｃ１により放電
を続けており、時間経過とともに、また発生電圧が小さ
くなるとともに、ＶＢがクランドレベルに近づくように
働いているが、このグランドレベルに近づく時間はｖｃ
１に流れる電流に依存しており、またこのｖｃ１はＲ２
に依存しているため、このＲ２の定数設定により、至近
の細かい波形を除去する一方で、次の山形の電圧波形に
備える動きをしている。

【００２６】なお、上記回路の具体例でピエゾ素子の発
生電圧が３ボルトと仮定したが、これが１ボルトでも、
また、２０ボルトでも同様の動作をすることができ、す
なわち、振動レベルの大小に合わせて、それに見合った
動作をすることができる。

【００２７】以上のような働きにより、振動レベルの大
小を間わず、その振動レベルに応じてトランジスタ動作
のレベルを変動させながら、図１のＢの通常衝撃波にみ
られる、至近の強い波形のかたまりを除去するととも
に、Ａのアプリケータの固有振動にみられるようなある
程度はなれた波形の山を検出することができる。

【００２８】また、上記の動作はピエゾ素子に電圧が発
生したとき、すなわちセンサーに振動が加えられたとき
のみトランジスタが働くしくみになっており、センサー
待機状態にはトランジスタの漏れ電流のみの、数十ナノ
アンペアという極めて少ない待機電流にすることができ
る。

【００２９】上記動作と同様の働きをする回路として、
オートゲインコントロール回路（ＡＧＣ）が一般的では
あるが、ダイナミックレンジが限られているため、すべ
ての振動レベルをカバーするのは難しく、振動が大きい
ときにはトランジスタはオンしっぱなしになり、振動が
小さいときには全くオンしないことが発生すると思わ
れ、また、ランダムで発生する電圧レベルをモニターし
てフィードバックさせなければならないため、そのため
に待機時にも最低でも３マイクロアンペアの電流を必要
とし、電池駆動には難しいと判断される。

【００３０】以上のように、自励型リミットアンプ部を
設けていることにより、振動レベルの異なる様々なプレ
ス装置、及びアプリケータに対応することができ、ま
た、極めて少ない待機時消費電流によりケース一体型の
電池駆動製品に極めて適している。

【００３１】外部リセット受信部１１を設けていること
により、ある任意の時点で外部より外部リセット発信部
１２を使用してカウントリセットでき、これにより、だ
れでも不用意にリセット装置に触れるおそれがなく、そ
の管理上の信頼性を維持できる。

【００３２】図８は、センサー検出回路部１０の信号処
理タイムチャートを表わす。処理方法として、１４．ピ
エゾ素子より発生した信号を、自励リミットアンプ部を
中継して、１５．１０ミリ秒毎にブロック化し、この１
０ミリ秒ブロックが立ち上がると同時に、１６．８５ミ
リ秒ブロックを立ち上げ、この８５ミリ秒の間に更にも
う一つの１０ミリブロック波が立ち上がったときに始め
て１７．２００ミリ秒ブロック波を立ち上げ、この信号
が計数回路に送られることにより、一つカウントアップ
することとなる。

【００３３】このアルゴリズムの詳細を以下に示す。１
５．１０ミリ秒ブロック波はさきの自励型リミットアン
プ回路のトランジスタがオンすると同時に立ち上がり、
１０ミリ秒間オン状態を継続するが、この１０ミリ秒間
に更にトランジスタがオンしたときには、そこからもう
一度１０ミリ秒間継続させ、それ以降も同様の働きを継
続させており、図中にあるとおり、１０ミリ秒とはいえ
一定時間ではなくなっているが、このことにより、ここ
でも自励型リミットアンプ部と同様に、通常波にみられ
るような至近の波型を一つのかたまりにまとめてブロッ
ク化することにより、ノイズ成分として除去することが
できる。

【００３４】次に、１６．８５ミリ秒ブロック波は、一
つ目の１０ミリ秒ブロックが立ち上がると同時に立ち上
がり、８５ミリ秒後にオフ状態となるが、この８５ミリ
秒の間に１０ミリ秒ブロックのふたつ目の立ち上がりが
確認されると同時に、１７．２００ミリ秒ブロックを立
ち上げ、この信号が計数回路に送られて一つカウントア
ップするが、この８５ミリ秒という時間間隔の意味合い
として、図１のアプリケータを上下させたときの圧電変
換素子の電圧波形にみられるように、特徴のある数回の
電圧波形の山の間隔は約５０〜７０ミリ秒程度であるた
め、８５ミリ秒という時間設定と１５．１０ミリ秒ブロ
ック波との連動によりこの特徴ある波形を捉えることが
できる。

【００３５】なお、１７．２００ミリ秒ブロック波は一
旦立ち上がった後は、２００ミリ秒経過しないとオフ状
態に戻らないため、この２００ミリ秒の間に、先の８５
ミリ秒間における１０ミリ秒ブロックの二度以上の発生
があったとしても、信号として受け付けず、誤動作を防
いでいる。

【００３６】以上のアルゴリズムにより、通常衝撃波形
の除去、誤動作の除去を施すとともに、０．３秒ピッチ
という短い間隔で圧着するプレス装置にも対応できる。

【００３７】なお、本検出回路は倫理回路であるため、
マイクロプロセッサーに置き換えることもでき、自励型
リミットアンプ部の部品定数変更と組み合わせれば、他
の様々な振動検出にも応用できる。

【００３８】図９は、本発明の他の実施例を示す使用回
数管理装置の全体図であり、内部にピエゾ素子、自励型
リミットアンプ部を含めた検出回路、計数回路、リセッ
ト受信部、電池を収納し、表側に液晶表示器１８を設
け、裏面に吸着用のマグネット１９を設けて、プレス装
置及びアプリケータに取り付け可能としている。

【００３９】該使用回数管理装置は、取り付け部位や取
り付け方法には格別の制約がなく、表側の使用回数表示
部が見やすく、かつ作業上の邪魔にならない個所を選べ
ば良く、図１０にその取りつけ例を示す。

【００４０】

【発明の効果】このように、本発明のプレス装置の工具
類の使用回数管理装置によれば、取り付け手段や取り付
け位置に制約はなく、正確に使用回数をカウントするこ
とができ、かつその寿命も長く、工具類の使用回数管理
を容易に行うことができる。

【００４１】表示されたカウント数がアプリケータの圧
着刃の寿命に相当する一定回数以上になれば、これを新
しいものに交換し、また、一定回数となる以前に、予め
アプリケータの圧着刃を交換して使用する場合には、交
換時の表示カウント数をそのアプリケータの管理データ
として記録し、新しい圧着刃を交換後、外部リセット発
信部により、表示カウントをリセットして使用すること
ができる。

【００４２】また、現場の作業スケジュールに従って、
プレス装置の工具類を交換して使用する際にも、これら
工具類の使用回数による耐用期間の管理を容易に行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例である圧電変換素子により検出
した、プレス装置によるアプリケータの一回の上下動作
より発生した電圧波形を示す関係図である。

【図２】同プレス装置に、アプリケータを装着したワイ
ヤーハーネス端子の圧着機構の正面図である。

【図３】同圧電変換素子、検出回路、計数回路、リセッ
ト、記憶装置、ＣＲＴ表示器、プリント装置、表示回路
及び液晶表示器を含めたシステムブロック図である。

【図４】同圧電変換素子、自励型リミットアンプ回路、
センサー検出回路、リセット回路を示す回路図であ
る。。

【図５】自励型リミットアンプ部の等価回路である。

【図６】ピエゾ素子に一般的な振動が加えられた際に発
生する、交流電圧変化を示す図である。

【図７】自励型リミットアンプ回路の働きによる電圧波
形の信号処理内容を示す図である。

【図８】検出回路部による信号処理タイムチャートであ
る。

【図９】本発明の他の実施例を示す使用回数管理装置の
概略図である。

【図１０】図９の使用回数管理装置のアプリケータへの
取り付け例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ プレス装置 ２ クランクシャフト ３ アプリケータ ４ ワイヤーハーネス線材の端末 ５ 端子 ６ 圧電変換素子及び検出回路部分離タイプのブロッ
ク図 ７ ケース一体化タイプのブロック図 ８ 圧電変換素子 ９ 検出回路 １０ 圧電変換素子及びセンサー検出回路図 １１ 外部リセット受信回路 １２ 外部リセット発信回路 １３ 自励型リミットアンプ回路 １４ ピエゾ素子発生電圧波形 １５ １０ミリ秒ブロック波 １６ ８５ミリ秒ブロック波 １７ ２００ミリ秒ブロック波 １８ 液晶表示器 １９ 吸着マグネット

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 振動圧電変換素子、該素子による検出信
   号からプレス作業などの固有振動を識別する検知回路、
   該検知回路により検出した信号を計数する計数回路、所
   定プレス作業工程に使用する工具のデータを記憶する記
   憶装置、該工具のデータに対応して前記計数値を記憶す
   る記憶装置、及び該工具の使用回数をプリントするプリ
   ント装置からなることを特徴とするかしめ作業等のプレ
   ス装置の工具類の使用回数管理装置。
2. 【請求項２】 振動圧電変換素子、該素子による検出信
   号からプレス作業などの固有振動を識別する自励型リミ
   ットアンプ回路を含めた検出回路、該検出回路により検
   出した信号を計数する計数回路、該計数値を表示する表
   示器、及びこれらを一体に収納するケースからなり、該
   ケースを作業機械の適宜の個所に取り付ける取付具から
   なることを特徴とするかしめ作業等のプレス装置の工具
   類の使用回数管理装置。