JP2018187745A - 締付順序表示器 - Google Patents

Abstract

【課題】ねじ締付工具から送信されるねじ１本毎の締付到達信号を受信して、予め定められた締付順序にしたがって次のねじの締付位置を視覚的表示部に表示するようにした締付順序表示器である。【解決手段】設定トルクへの到達を検出する検出手段と、検出手段の到達信号を送信する無線式の送信手段とをねじ締付工具に備え、締付順序表示器１の表示手段４は、締付対象となるねじ本数が異なる複数組のねじ群のうちからねじ本数を選択する選択手段４１と、複数組のそれぞれのねじの位置を模式的に表示する視覚的表示部４２と、ねじ締付工具から送信されるねじ１本毎の前記到達信号を受信する受信手段とが備えられるとともに、選択手段４１により選択され予め定められた締付順序にしたがってねじ１本毎の前記到達信号を受信して、次のねじの締付位置を視覚的表示部４２に表示する締付順序表示器としたものである。【選択図】図１

Description

本発明は、複数のねじの締付順序を表示する締付順序表示器に係り、ねじ締付工具から送信されるねじ１本毎の締付到達信号を受信して、予め定められた締付順序にしたがって次のねじの締付位置を視覚的表示部に表示するようにした技術である。

従来、車軸の端部を覆うハブ面に取り付け可能な大きさの円板状のマグネットシートの表面に、ホイールボルトに対するホイールナットの締付順がシート上に表示されているホイールナット締付順表示シートが知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、従来、発光器、カメラ、コンピュータ、ディスプレイなどを用いて、作業者に対するボルトの締付順をディスプレイに表示することが知られている（例えば、特許文献２参照）。

さらに、従来、ボルトの締付け作業をパソコンの画面の指示に沿った手順で行うようにすることが知られている（例えば、特許文献３参照）。

実用新案登録第３１９２８４４号公報 特許第４７２４２１１号公報 特開２００２−２３９９３９号公報

特許文献１に記載された従来のホイールナット締付順表示シートは、構造が簡単な利点があるが、作業者が何らかの事情で一組のねじ締め作業を中断して、作業を再開したときにどのねじまで締付が終了したのかわからなくなるという課題があった。
また、特許文献２及び特許文献３に記載された従来の締付順の表示は、コンピュータなどの複雑な設備が必要で、かつ、作業者がその設備の取扱いに習熟しなければならないという課題があった。

本発明は、このような従来の構成が有していた課題を解決しようとするものであり、ねじ締付工具から送信されるねじ１本毎の締付到達信号を受信して、予め定められた締付順序にしたがって次のねじの締付位置を視覚的表示部に表示するようにした締付順序表示器とすることを目的としている。

請求項１に係る本発明の締付順序表示器は、円周上に配置された締付対象となる複数のねじを予め定められた締付順序にしたがってねじ締付工具を用いて締付ける際に、締付順序を表示する表示手段を備えた締付順序表示器であって、
前記ねじ締付工具は、設定トルクへの到達を検出する検出手段と、前記検出手段の到達信号が前記表示手段に送信される無線式の送信手段とを備えるとともに、前記到達信号により作動が停止され、
前記表示手段は、前記締付対象となるねじ本数が異なる複数組のねじ群のうちからねじ本数を選択する選択手段と、前記複数組のそれぞれのねじの位置を模式的に表示する視覚的表示部と、前記到達信号を受信する受信手段とが備えられ、
前記表示手段は、前記選択手段により選択され予め定められた締付順序にしたがってねじ１本毎の前記到達信号を受信して、次のねじの締付位置を前記視覚的表示部に表示するようにしたものである。

請求項２に係る本発明の締付順序表示器は、請求項１に係る本発明の締付順序表示器の構成に加え、前記表示手段は、前記選択手段により選択された一組のねじ群の全てが前記到達信号を受信したとき、締付終了を前記視覚的表示部に表示するようにしたものである。

請求項３に係る本発明の締付順序表示器は、請求項１又は２に係る本発明の締付順序表示器の構成に加え、前記締付対象は、ディスクホイールにおける所定ピッチで配置されたホイールナットであり、
前記予め定められた締付順序は、次のねじの締付位置が前記到達信号を受信したねじの位置に対向するねじの位置とされているものである。

請求項４に係る本発明の締付順序表示器は、請求項１〜３のいずれかに係る本発明の締付順序表示器の構成に加え、前記選択手段は、一組のねじ本数が５、６、８及び１０のうちからねじ本数を選択可能であり、
前記一組のねじ本数がいずれの場合も、各組のねじ群のねじの締付位置は、ねじ本数に基づいてそれぞれ所定ピッチで前記視覚的表示部に表示され、
前記視覚的表示部は、異なる組のねじ群間におけるねじの締付位置が一致する場合に、表示を共用して合計２０個のねじの締付位置が表示されるようにしたものである。

請求項５に係る本発明の締付順序表示器は、請求項１〜４のいずれかに係る本発明の締付順序表示器の構成に加え、前記視覚的表示部は、ＬＥＤランプであるものである。

請求項６に係る本発明の締付順序表示器は、請求項１〜５のいずれかに係る本発明の締付順序表示器の構成に加え、前記表示手段はマグネットにより前記締付対象の近傍に設置され、
前記マグネットは、前記表示手段の裏面から出入可能な３本の脚部の先端に設けられているものである。

請求項１に係る本発明の締付順序表示器は、前記ねじ締付工具は、設定トルクへの到達を検出する検出手段と、前記検出手段の到達信号が前記表示手段に送信される無線式の送信手段とを備えるとともに、前記到達信号により作動が停止され、前記表示手段は、前記締付対象となるねじ本数が異なる複数組のねじ群のうちからねじ本数を選択する選択手段と、前記複数組のそれぞれのねじの位置を模式的に表示する視覚的表示部と、前記到達信号を受信する受信手段とが備えられ、さらに、前記表示手段は、前記選択手段により選択され予め定められた締付順序にしたがってねじ１本毎の前記到達信号を受信して、次のねじの締付位置を前記視覚的表示部に表示するようにしたから、構造及び取扱いの簡単な汎用性のある締付順序表示器にできながら、ねじの締め忘れ、締付順序間違い、正常に締付けたねじを誤って再度締付けるいわゆる二度締めを確実に防ぐことができるのである。

請求項２に係る本発明の締付順序表示器は、請求項１に係る本発明の締付順序表示器の効果に加え、前記表示手段は、前記選択手段により選択された一組のねじ群の全てが前記到達信号を受信したとき、締付終了を前記視覚的表示部に表示するようにしたから、作業者に確実に一連の作業の完了を知らせることができるのである。

請求項３に係る本発明の締付順序表示器は、請求項１又は２に係る本発明の締付順序表示器の効果に加え、前記締付対象は、ディスクホイールにおける所定ピッチで配置されたホイールナットであり、前記予め定められた締付順序は、次のねじの締付位置が前記到達信号を受信したねじの位置に対向するねじの位置とされているから、トラックやバスなどの車輪の点検・整備を確実に行えるのである。

請求項４に係る本発明の締付順序表示器は、請求項１〜３のいずれかに係る本発明の締付順序表示器の効果に加え、前記選択手段は、一組のねじ本数が５、６、８及び１０のうちからねじ本数を選択可能であり、前記一組のねじ本数がいずれの場合も、各組のねじ群のねじの締付位置は、ねじ本数に基づいてそれぞれ所定ピッチで前記視覚的表示部に表示され、前記視覚的表示部は、異なる組のねじ群間におけるねじの締付位置が一致する場合に、表示を共用して合計２０個のねじの締付位置が表示されるようにしたから、トラックやバスなどで使用される一組のねじ本数をほぼ網羅できながら、作業者が視認し易いねじの締付位置の表示にすることができるのである。

請求項５に係る本発明の締付順序表示器は、請求項１〜４のいずれかに係る本発明の締付順序表示器の効果に加え、前記視覚的表示部は、ＬＥＤランプとしたから、電池などの取換頻度を軽減できながら、簡単に複数の発光色に制御して、作業者の視認性を向上することができるのである。

請求項６に係る本発明の締付順序表示器は、請求項１〜５のいずれかに係る本発明の締付順序表示器の効果に加え、前記表示手段はマグネットにより前記締付対象の近傍に設置され、前記マグネットは、前記表示手段の裏面から出入可能な３本の脚部の先端に設けられているから、設置や取外しを簡単に行うことができるのである。

本発明の実施の形態に係る締付順序表示器を示す図面で、（ａ）は正面図及び（ｂ）は背面側斜視図である。 本発明の実施の形態に係る締付順序表示器に関連して用いられるねじ締付工具の斜視図である。 本発明の実施の形態に係る締付順序表示器に関連して用いられるねじ締付工具に内蔵された制御基板のブロック図である。 本発明の実施の形態に係る締付順序表示器を用いたねじの締付作業を示す説明図である。 本発明の実施の形態に係る締付順序表示器に内蔵された制御基板のブロック図である。 本発明の実施の形態に係る締付順序表示器におけるＬＥＤランプの点灯状態の推移を説明する状態推移図である。

以下、本発明の実施の形態を添付した図面により詳細に説明する。
図１〜図６は本発明の実施の形態に係る図面であり、図１は締付順序表示器、図２はねじ締付工具の斜視図、図３はねじ締付工具に内蔵の制御基板のブロック図、図４は締付作業の説明図、図５は締付順序表示器に内蔵の制御基板のブロック図及び図６は締付順序表示器におけるＬＥＤランプの点灯状態の推移図である。

＜締付順序表示器の全体概略構成＞
締付順序表示器１は、図１に示すように、円盤状に形成されており、円周上に配置された締付対象となる複数のねじを予め定められた締付順序にしたがって、ねじ締付工具２（図２参照）を用いて締付ける際に、締付順序を表示する表示手段４を備えている。
表示手段４は、締付対象となるねじ本数が異なる４組のねじ群のうちからねじ本数を選択する選択手段４１と、４組のそれぞれのねじの位置を模式的に表示する視覚的表示部４２と、受信手段４３（図５参照）と、電源スイッチ４４とが備えられている。

締付対象となる一組のねじ本数は５本、６本、８本及び１０本の４組であり、選択手段４１である選択スイッチ（４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ）上にそれぞれ数値が記載されている。
視覚的表示部４２であるＬＥＤランプは、締付順序表示器１の表面の外側の円周上に合計２０個配置されている。

一組のねじ本数が５本、６本、８本、１０本のいずれの場合も、各組のねじ群のねじの締付位置は、ねじ本数に基づいてそれぞれ所定ピッチで視覚的表示部４２であるＬＥＤランプで表示されるようにしている。
視覚的表示部４２は、異なる組のねじ群間におけるねじの締付位置が一致する場合に、ＬＥＤランプを共用して合計２０個のねじの締付位置が表示されるのである。

具体的には、一組のねじ本数が１０本の場合に角度３６度ごとに、８本の場合に角度４５度ごとに、６本の場合に角度６０度ごとに、５本の場合に角度７２度ごとにそれぞれＬＥＤランプが締付位置として表示される。
そして、５本の場合には、すべて１０本の場合と一致し、６本と８本の場合には角度０度と１８０度で１０本の場合と一致するから、合計２０個のねじの締付位置がＬＥＤランプで表示されるのである。

したがって、図１（ａ）の２０個のＬＥＤランプの角度は、時計回りで、最上部の０度、３６度、４５度、６０度、７２度、９０度、１０８度、１２０度、１３５度、１４４度、１８０度、２１６度、２２５度、２４０度、２５２度、２７０度、２８８度、３００度、３１５度及び３２４度となっている。
また、締付順序表示器１には、図１（ｂ）に示すように、マグネット５が表示手段４の裏面からハウジング４５の内部に出入可能な３本の脚部５１の先端に設けられるとともに、電池収納用の開閉蓋５２が備えられている。

＜ねじ締付工具の構成＞
前記ねじ締付工具２は、図２及び図３に示すように、設定トルクへの到達を検出する検出手段２１と、検出手段２１の到達信号が前記表示手段４に送信される無線式の送信手段２２とを備えるとともに、到達信号により作動が停止されるように構成されている。
具体的には、ねじ締付工具２は圧縮空気により駆動されるエアナットランナであり、検出手段２１はトルク検出センサとして歪ゲージを用いている。

メインハンドル２３に設けられている始動ボタン２４を作業者が押し続けることにより、機械式の始動弁２５が開き、エア入口２６から圧縮空気がねじ締付け工具２のハウジング２７内に導入される。
そして、ハウジング２７内に導入された圧縮空気によりエアモータ２８が駆動し、遊星歯車群による多段減速部２９を介して出力軸３０を回転駆動して出力軸３０に着脱自在に取り付けられたソケット３０ａ（図４参照）で締付対象のねじを締めつけるように構成されている。

ねじが締めつけられてねじのその時点での締付トルクが設定トルクに達すると、検出手段２１の作動により到達信号が発生し、到達信号を送信手段（送信機）２２から表示手段４の受信手段（受信機）４３（図５参照）に送信されるように構成されている。
ここで、検出手段２１は歪ゲージ２１ａとＣＰＵ２１ｂとから構成されている。

そして、歪ゲージ２１ａはねじのその時点での締付トルクに応じた信号を出力し、ＣＰＵ２１ｂは歪ゲージ２１ａからの信号と予め設定した設定トルクとを比較し、信号が設定トルクに達したときに到達信号を発生するのである。
また、到達信号が発生すると、作業者が始動ボタン２４を押し続けていても、ハウジング２７内に設けられた電磁弁３１の作動によりエアモータ２８への圧縮空気通路が閉鎖されて出力軸３０の回転駆動が停止されるように構成されている。

ねじ締付工具２の設定トルクの設定は、ねじ締付工具２の上面に設けられたトルク制御部・表示部３２で行うようにされている。
トルク制御部・表示部３２には、表示パネル３２ａ、判定ランプ３２ｂ、設定ランプ３２ｃ、設定スイッチ３２ｄ、電源スイッチ３２ｅなどが設けられている。

なお、図２において、３３は電池３３ａを収納した電池収納ボックス、３４はサブハンドル、３５は反力受であり、図３において、３６は制御基板、３６ａはアンプ、３６ｂはＡ／Ｄコンバータ、３６ｃはクロック、３６ｄはレギュレータである。

＜締付順序表示器の使用例＞
以上のように構成したねじ締付工具２を用いて、一組のねじ本数が６本であるトラックのディスクホイールのホイールナットを締めつける場合について、締付順序表示器１の使用例を図４に基づいて説明する。
締付順序表示器１は、ディスクホイール６の中央部のフランジ６１にマグネット５（図１（ｂ）参照）で設置するのである。

締付順序表示器１を設置するマグネット５は、表示手段４の裏面からハウジング４５の内部に出入可能な３本の脚部５１の先端に設けられているから、フランジ６１が凸面や凹面となっていても確実に締付順序表示器１を設置することができるのである。
作業者は、ねじ締付工具２の制御部・表示部３２で設定トルクを設定するとともに、ねじ締付工具２に圧縮空気の供給ホース６２を接続して、出力軸に着脱自在に取り付けられたソケット３０ａと反力受３５とを締付けるねじとそのねじの隣のナットに嵌合するのである。

そして、ねじ締付工具２の始動ボタン２４を押し続けることにより、ねじを締付けることができ、ねじが締めつけられて設定トルクに達すると、検出手段２１の作動により到達信号が発生するのである。
到達信号が発生すると送信手段２２から表示手段４の受信手段（受信機）４３に送信されるとともに、後述するように、締付順序表示器１に次の締付対象となるねじがＬＥＤランプで表示されるのである。

＜締付順序表示器の具体的構成＞
締付順序表示器１におけるＬＥＤランプの点灯状態の推移について、図１、図５及び図６に基づいて説明する。
締付対象がディスクホイールにおける所定ピッチで配置されたホイールナットである場合を例にとると、各ホイールナットの締付順序を対角線順にして、各ホイールナットの締付力を均等で確実にすることが必要である。

ここで、対角線順とは、次のねじの締付位置が到達信号を受信したねじの位置に対向するねじの位置とされた締付順序を指している。
そこで、締付順序表示器１は作業者に選択手段４１で、一組のねじ本数が５、６、８及び１０のうちから締付対象のねじ本数を選択するだけで、締付順序を視覚的表示部４２にＬＥＤランプにより表示している。

締付順序表示器１によって、作業者が次に締付けるねじを視覚的表示部４２の表示にしたがって作業するだけで、ねじの締め忘れ、締付順序の間違い、二度締めを確実に防ぐことができるようにしている。
締付順序表示器１の具体的構成は、以下に説明する、図６に示すＬＥＤランプの点灯状態の推移により明らかとなる。

ＬＥＤランプは、その色と点灯又は点滅によって作業者に視覚的にねじの締付順序などを認識できるようにしている。
図６においては、円周上の２０個の小円がそれぞれＬＥＤランプを示しており、小円の中心に黒点があるものと、塗つぶした小円のものとを赤色点灯と青色点灯とで示している。

また、小円の中心に黒点があるもののうち、放射光模様付きの小円の中心に黒点があるものが赤色点滅で次のねじの締付位置を示し、放射光模様のない小円の中心に黒点があるものが赤色点灯で締付の順番待ちのねじの位置を示している。
塗つぶした小円のもののうち、放射光模様のない塗りつぶした小円のものが青色点灯で締付完了のねじの位置を示しており、放射光模様付きの塗つぶした小円のものの全数が青色点滅で選択された一組のねじ群の全本数の締付完了を示している。

なお、図５において、４６は制御基板、４６ａはＣＰＵ、４６ｂはＬＥＤランプ用ドライバ、４６ｃは電池である。
締付順序表示器１の動作について、図６の上記の表記を参照しながら、作業者への次の締付位置のねじの表示などを説明する。

締付順序表示器１の表示手段４の電源スイッチ４４を入れるとともに選択手段（本数選択スイッチ）４１のうちから６本選択スイッチ４１ｂを入れると、２０個のＬＥＤランプの全てが赤色で点灯した後、１秒後に青色で点灯して起動表示がなされる。
起動表示の１秒後に１本目待機中の表示に切り替わり、一組のねじ群が６本の締付対象について、ＬＥＤランプの角度が６０度ごとに赤色で点灯するとともに、最上段のＬＥＤランプが赤色点滅で作業者にねじの締付順に該当することを示している。

作業者が赤色点滅で示されたディスクホイール６のホイールナットを締付けて、ねじの締付トルクが設定トルクになると検出手段２１（歪ゲージ２１ａとＣＰＵ２１ｂ）が到達信号を発生し、送信手段２２により送信された到達信号を、締付順序表示器１の受信手段４３が受信する。
締付順序表示器１の受信手段４３が到達信号を受信すると、１本完了の表示に切り替わり、最上段のＬＥＤランプが赤色点滅から青色点灯に切り替わるとともに、対角線上のＬＥＤランプが赤色点滅に切り替わって作業者にねじの締付順に該当することを示す。

このようにして、６本の一組のねじ群の全てが締付完了となると、６個のＬＥＤランプの全てが青色点滅に切り替わって、作業者に確実に一連の作業の完了を知らせるようにしているのである。
なお、締付対象の一組のねじ群が５本、８本、１０本のいずれの場合でも、締付順序は対角線順となるように予め定められており、次の締付順を作業者に示す締付順序表示器１の動作などは６本の場合と同様であるので、説明を省略する。

＜実施形態の変形例＞
以上の実施の形態では、ねじ締付工具としてエアナットランナを用いたが、各種の動力工具、手動工具を用いることができ、要はねじの締付トルクを検出して到達信号を発生させるとともに送信手段で到達信号を送信できればよいのである。
汎用の各種のねじ締付工具を用いる場合、送信手段（送信機）を付設して、到達信号を送信できるように改造すればよいのである。

以上の実施の形態では、締付対象を、ディスクホイールにおける所定ピッチで配置されたホイールナットとしたが、所定ピッチでなくてもよく、例えば、８本のねじが２本を一対としてピッチを小さくした４対のねじでもよい。
また、締付対象をディスクホイールを締付けるねじに替えて圧力容器や熱交換器の蓋を締付けるねじとしてもよい。

以上の実施の形態では、予め定められた締付順序を、対角線順としたが、締付対象を２本一対で複数対としたときに、一対のねじごとに締付けてもよい。
以上の実施の形態では、選択手段は、一組のねじ本数が５、６、８及び１０のうちからねじ本数を選択可能としたが、さらに多い本数を含む各組から選択するようにしてもよく、その場合、視覚的表示部の表示を作業者が視認しやすいようにすることが肝要である。

以上の実施の形態では、ねじの締付順序の表示を１回の締付の場合について説明したが、ねじの締付を複数回に分けて行うことが多く、この場合、増し締めの場合を追加して表示するようにしてもよい。
以上の実施の形態では、ＬＥＤランプを視覚的表示部に用いたが、ＬＥＤランプに替えて液晶表示でもよい。

また、以上の実施の形態では、ＬＥＤランプを赤色点灯、青色点灯、赤色点滅、青色点滅で一組のねじ群の締付推移を表示したが、ＬＥＤランプを一色で点灯、消灯、点滅で表示してもよい。
さらに、以上の実施の形態では、一組のねじ群すべての到達信号を受信したとき、締付終了をＬＥＤランプ（視覚的表示部）で表示するようにしたが、ＬＥＤランプの表示に加えてブザーや音声を追加してもよい。

また、以上の実施の形態では、ＬＥＤランプを共用したが、一組のねじ群ごとに円周径をかえてそれぞれ専用のＬＥＤランプとしてもよい。
さらに、以上の実施の形態では、ＬＥＤランプは締付順序表示器の表面に垂直に光線が出るようにしたが、円筒状や斜面状の側面にＬＥＤランプを設け締付対象のねじに光線が当たるようにしてもよい。

以上の実施の形態では、締付順序表示器は、表示手段の裏面から出入可能な３本の脚部の先端に設けられたマグネットにより設置するようにしたが、専用スタンドを別途製作したり、フックや吸盤を用いて設置するようにしてもよい。

１ 締付順序表示器
２ ねじ締付工具（エアナットランナ）
２１ 検出手段
２２ 送信手段（送信機）
４ 表示手段
４１ 選択手段（本数選択スイッチ）
４２ 視覚的表示部（ＬＥＤランプ）
４３ 受信手段（受信機）
５ マグネット
５１ 脚部
６ ディスクホイール

Claims (6)

1. 円周上に配置された締付対象となる複数のねじを予め定められた締付順序にしたがってねじ締付工具を用いて締付ける際に、締付順序を表示する表示手段を備えた締付順序表示器であって、
   前記ねじ締付工具は、設定トルクへの到達を検出する検出手段と、前記検出手段の到達信号が前記表示手段に送信される無線式の送信手段とを備えるとともに、前記到達信号により作動が停止され、
   前記表示手段は、前記締付対象となるねじ本数が異なる複数組のねじ群のうちからねじ本数を選択する選択手段と、前記複数組のそれぞれのねじの位置を模式的に表示する視覚的表示部と、前記到達信号を受信する受信手段とが備えられ、
   前記表示手段は、前記選択手段により選択され予め定められた締付順序にしたがってねじ１本毎の前記到達信号を受信して、次のねじの締付位置を前記視覚的表示部に表示することを特徴とする締付順序表示器。
2. 前記表示手段は、前記選択手段により選択された一組のねじ群の全てが前記到達信号を受信したとき、締付終了を前記視覚的表示部に表示することを特徴とする請求項１に記載の締付順序表示器。
3. 前記締付対象は、ディスクホイールにおける所定ピッチで配置されたホイールナットであり、
   前記予め定められた締付順序は、次のねじの締付位置が前記到達信号を受信したねじの位置に対向するねじの位置とされていることを特徴とする請求項１又は２に記載の締付順序表示器。
4. 前記選択手段は、一組のねじ本数が５、６、８及び１０のうちからねじ本数を選択可能であり、
   前記一組のねじ本数がいずれの場合も、各組のねじ群のねじの締付位置は、ねじ本数に基づいてそれぞれ所定ピッチで前記視覚的表示部に表示され、
   前記視覚的表示部は、異なる組のねじ群間におけるねじの締付位置が一致する場合に、表示を共用して合計２０個のねじの締付位置が表示されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の締付順序表示器。
5. 前記視覚的表示部は、ＬＥＤランプであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の締付順序表示器。
6. 前記表示手段はマグネットにより前記締付対象の近傍に設置され、
   前記マグネットは、前記表示手段の裏面から出入可能な３本の脚部の先端に設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の締付順序表示器。

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