特許 7227904 締め付けツールのエネルギー流をモニタする方法、モニタリングノード及びコンピュータプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-02-14

(45)【発行日】2023-02-22

(54)【発明の名称】締め付けツールのエネルギー流をモニタする方法、モニタリングノード及びコンピュータプログラム

(51)【国際特許分類】

   B25B 23/14 20060101AFI20230215BHJP

   G05B 19/418 20060101ALI20230215BHJP

【ＦＩ】

B25B23/14 620G

G05B19/418 Z

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2019531981

(86)(22)【出願日】2017-12-04

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2020-01-23

(86)【国際出願番号】 EP2017081286

(87)【国際公開番号】W WO2018108593

(87)【国際公開日】2018-06-21

【審査請求日】2020-10-14

(31)【優先権主張番号】1630297-8

(32)【優先日】2016-12-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】SE

(73)【特許権者】

【識別番号】502212604

【氏名又は名称】アトラス・コプコ・インダストリアル・テクニーク・アクチボラグ

(74)【代理人】

【識別番号】100094569

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 伸一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100103610

【弁理士】

【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦

(74)【代理人】

【識別番号】100109070

【弁理士】

【氏名又は名称】須田 洋之

(74)【代理人】

【識別番号】100088694

【弁理士】

【氏名又は名称】弟子丸 健

(74)【代理人】

【識別番号】100095898

【氏名又は名称】松下 満

(74)【代理人】

【識別番号】100098475

【弁理士】

【氏名又は名称】倉澤 伊知郎

(74)【代理人】

【識別番号】100130937

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 泰史

(72)【発明者】

【氏名】デインベルグス アンドリス

【審査官】山内 康明

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１６／１８９６３８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１６／００１２０９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１１－１７３２３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－３２８９５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２１３０８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０５９０３４６２（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２５Ｂ ２３／１４

Ｇ０５Ｂ １９／４１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ツール通信ネットワーク（５０）に関連するモニタリングノード（１００）によって実行される、前記通信ネットワーク（５０）に接続された締め付けツール（１２５）のエネルギーの流れをモニタする方法であって、
前記締め付けツール（１２５）に供給された電流（Ｉ）、前記締め付けツール（１２５）のロータの角度（α）、及び前記締め付けツール（１２５）によって前記締め付けツールによって締付けられる結合部材（８０）に付与されたトルクに関するパラメータ値を前記締め付けツール（１２５）から受け取るステップ（Ｓ１００）と、
前記締め付けツール（１２５）に供給された電流（Ｉ）及び前記締め付けツール（１２５）の前記ロータの前記角度（α）に関する前記受け取ったパラメータ値、および式(エネルギー＝電流×電圧×(角度（α）/角速度)に基づいて、前記締め付けツール（１２５）に費やされたエネルギーを計算するステップ（Ｓ１１０）と、
前記締め付けツールによって前記締め付けツールによって締付けられる結合部材（８０）に付与された前記トルク、及び前記締め付けツール（１２５）の前記ロータの前記角度に関する前記受け取ったパラメータ値に基づいて、回転に要するトルクと前記ロータの累積回転角度との積として、前記締め付けツール（１２５）によって前記締め付けツールによって締付けられる結合部材（８０）に伝えられたエネルギーを計算するステップ（Ｓ１２０）と、
前記締め付けツール（１２５）に費やされた前記計算されたエネルギーが、前記締め付けツール（１２５）によって前記締め付けツールによって締付けられる結合部材（８０）に伝えられた前記計算されたエネルギーから、前記締付けツールにエラーが存在していることを示す所定しきい値より大きな値だけ逸脱していることを検出するステップ（Ｓ１３０）と、
前記逸脱の検出に応答して警告メッセージを送信するステップと、
を含むことを特徴とする方法。

【請求項2】

前記締め付けツール（１２５）に費やされた前記計算されたエネルギーが前記締め付けツール（１２５）によって前記締め付けツールによって締付けられる結合部材（８０）に伝えられた前記計算されたエネルギーから、前記所定しきい値よりも大きく逸脱していることを検出したことに応答して、警告メッセージを送信するステップ（Ｓ１４０）をさらに含む、
請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記通信ネットワーク（５０）を介して前記締め付けツール（１２５）にパラメータ値の要求を送信するステップ（Ｓ１００Ａ）をさらに含む、
請求項１又は２に記載の方法。

【請求項4】

前記受け取るステップ（Ｓ１００）は、前記締め付けツール（１２５）の温度に関するパラメータ値を前記締め付けツール（１２５）から受け取るステップと、
前記締め付けツール（１２５）の前記温度に関する前記パラメータ値と相関する所定の値を計算するステップ（Ｓ１２５）と、
をさらに含む、請求項１から３のいずれかに記載の方法。

【請求項5】

前記受け取るステップ（Ｓ１００）は、前記通信ネットワーク（５０）に接続された第２の締め付けツール（１３５）から該第２の締め付けツール（１３５）の温度に関するパラメータ値を受け取るステップをさらに含み、前記検出するステップ（Ｓ１３０）は、前記締め付けツール（１２５）の前記温度に関する前記パラメータ値が前記第２の締め付けツール（１３５）の前記温度に関する前記パラメータ値から所定の温度範囲から逸脱していることを検出するステップをさらに含み、前記警告メッセージを送信するステップ（Ｓ１４０）は、前記締め付けツール（１２５）及び前記第２の締め付けツール（１３５）の前記温度に関する前記パラメータ値の前記逸脱に関する情報を送信するステップを含む、
請求項１から４のいずれかに記載の方法。

【請求項6】

前記締め付けツールによって締付けられる結合部材（８０）を締め付けるための所望の締め付けトルクに関するパラメータ値を取り出すステップ（Ｓ１０９）と、
前記所望の締め付けトルクに関する前記取り出したパラメータ値が、前記締め付けツール（１２５）によって前記締め付けツールによって締付けられる結合部材（８０）に付与された前記トルク（Ｔ）を示す前記受け取ったパラメータ値から逸脱していることを検出するステップ（Ｓ１３７）と、
をさらに含み、前記警告メッセージを送信するステップ（Ｓ１４０）は、前記所望の締め付けトルクが、前記締め付けツール（１２５）によって前記締め付けツールによって締付けられる結合部材（８０）に付与された前記トルク（Ｔ）を示す前記受け取ったパラメータ値から逸脱している旨の情報を送信するステップを含む、
請求項１から５のいずれかに記載の方法。

【請求項7】

通信ネットワーク（５０）に接続された締め付けツール（１２５）のエネルギーの流れをモニタするための、前記ツール通信ネットワーク（５０）に関連するモニタリングノード（１００）であって、プロセッサ（３５０）と、命令を含むメモリ（３６０）とを備え、前記命令は、前記プロセッサ（３５０）によって実行された時に、前記モニタリングノード（１００）に、
前記締め付けツール（１２５）に供給された電流（Ｉ）、前記締め付けツール（１２５）のロータの角度（α）、及び前記締め付けツール（１２５）によって前記締め付けツールによって締付けられる結合部材（８０）に付与されたトルクに関するパラメータ値を前記締め付けツール（１２５）から受け取ることと、
前記締め付けツール（１２５）に供給された電流（Ｉ）及び前記締め付けツール（１２５）の前記ロータの前記角度（α）に関する前記受け取ったパラメータ値、および式(エネルギー＝電流×電圧×(角度（α）/角速度)に基づいて、前記締め付けツール（１２５）に費やされたエネルギーを計算することと、
前記締め付けツールによって前記締め付けツールによって締付けられる結合部材（８０）に付与された前記トルク及び前記締め付けツール（１２５）の前記ロータの前記角度に関する前記受け取ったパラメータ値に基づいて、回転に要するトルクと、どれだけ回転したかを示す累積回転角度との積として、前記締め付けツール（１２５）によって前記締め付けツールによって締付けられる結合部材（８０）に伝えられたエネルギーを計算することと、
前記締め付けツール（１２５）に費やされた前記計算されたエネルギーが、前記締め付けツール（１２５）によって前記締め付けツールによって締付けられる結合部材（８０）に伝えられた前記計算されたエネルギーから、前記締め付けツール（１２５）にエラーが存在することを示すしきい値よりも大きく逸脱していることを検出することと、
前記逸脱の検出に応答して警告メッセージを送信することと、
を行わせる、ことを特徴とするモニタリングノード（１００）。

【請求項8】

前記締め付けツール（１２５）に費やされた前記計算されたエネルギーが前記締め付けツール（１２５）によって前記締め付けツールによって締付けられる結合部材（８０）に伝えられた前記計算されたエネルギーから、前記所定のしきい値よりも大きく、逸脱していることを検出したことに応答して、警告メッセージを送信すること（Ｓ１４０）をさらに行わされる、
請求項７に記載のモニタリングノード（１００）。

【請求項9】

前記通信ネットワーク（５０）を介して前記締め付けツール（１２５）にパラメータ値の要求を送信することをさらに行わされる、
請求項７又は８に記載のモニタリングノード（１００）。

【請求項10】

前記締め付けツール（１２５）の温度に関するパラメータ値を前記締め付けツール（１２５）から受け取ることと、
前記締め付けツール（１２５）の前記温度に関する前記パラメータ値と相関するような所定の値を計算することと、をさらに行わされる、
請求項７から９のいずれかに記載のモニタリングノード（１００）。

【請求項11】

前記通信ネットワーク（５０）に接続された第２の締め付けツール（１３５）から該第２の締め付けツール（１３５）の温度に関するパラメータ値を受け取ることと、
前記締め付けツール（１２５）の前記温度に関する前記パラメータ値が前記第２の締め付けツール（１３５）の前記温度に関する前記パラメータ値から、所定の温度範囲よりも大きく、逸脱していることを検出することと、
をさらに行わされ、前記警告メッセージの送信は、前記締め付けツール（１２５）及び前記第２の締め付けツール（１３５）の前記温度に関する前記パラメータ値の前記逸脱に関する情報を送信することを含む、
請求項７～１０のいずれかに記載のモニタリングノード（１００）。

【請求項12】

前記締め付けツールによって締付けられる結合部材（８０）を締め付けるための所望の締め付けトルクに関するパラメータ値を取り出すことと、
前記所望の締め付けトルクに関する前記取り出されたパラメータ値が、前記締め付けツール（１２５）によって前記締め付けツールによって締付けられる結合部材（８０）に付与された前記トルク（Ｔ）を示す前記受け取ったパラメータ値から逸脱していることを検出することと、
をさらに行わされ、前記警告メッセージの送信は、前記所望の締め付けトルクが、前記締め付けツール（１２５）によって前記前記締め付けツールによって締付けられる結合部材（８０）に付与された前記トルク（Ｔ）を示す前記受け取ったパラメータ値よりも小さい旨の情報を送信することを含む、
請求項７から９のいずれかに記載のモニタリングノード（１００）。

【請求項13】

コンピュータプログラムコードを含むコンピュータプログラム（３６５）であって、前記コンピュータプログラムコードは、プロセッサ（３５０）上で実行された場合に、請求項１から６のいずれかに記載の方法を実行するように適合される、
ことを特徴とするコンピュータプログラム（３６５）。

【請求項14】

コンピュータ可読記憶媒体（３６０）を含むコンピュータプログラム製品であって、前記コンピュータ可読記憶媒体は、請求項１３に記載のコンピュータプログラム（３６５）を有する、
ことを特徴とするコンピュータプログラム製品。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、一般に締め付けツールのエネルギー流をモニタする方法、モニタリングノード及びコンピュータプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

しばしば、生産作業では、オペレータが操作する電動レンチなどのポータブルな締め付けツールを含む締め付けツール、及び締め付けツールを含むシステムが使用される。一般的な応用は、組み立てラインで行われる。今日では、組み立てラインの締め付けツールにコントローラを接続することができ、コントローラが、ツールによって行われる作業をツールが自動的に機能するように制御する。換言すれば、コントローラは、ツールが正しく動作するように、例えば正しいトルクでレンチ動作を実行するようにうまく取り計らう。

【0003】

時には、コントローラを新たな情報で更新する必要がある。例えば、これらのツールは、新たな動作を実行し、寸法又はトルクを変更し、或いはより良い性能のために現在の動作をわずかに調整することが必要となり得る。

【0004】

欧州特許第２０１５／０６４８１４号には、締め付けツールの遠隔制御を可能にするためのツール通信ネットワークが開示されている。このツール通信ネットワークは、多くのツールコントローラに対して同時に更新を行って、更新中のオペレータの時間を最小限に抑えるのに大いに役立つ。にツールコントローラは、このツール通信ネットワークを使用して、ボルト又はナットの締め付けに使用されたトルクの収集などの、締め付けツールによって行われた作業結果のデータを収集することもできる。このようなデータの収集は、組み立てラインで生産された製品のトレーサビリティを向上させるのに役立つ。従って、ツール通信ネットワークは、組み立てラインにおける作業の効率及び質を大きく改善してきた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】欧州特許第２０１５／０６４８１４号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、行うべき改善は依然として存在する。このような改善分野は、近い将来のツールの故障の予測又は検出、組み立てラインで組み立てられた製品の材料のばらつき及び組み立てラインの製造ステーションにおけるオペレータの行動の検出とすることができる。今日、生産技術者は、組み立てラインのどのステーションがツールの使用又はオペレータの行動に常に問題を抱えているかを、経験を通じて知ることができる。この経験は、オペレータを観察し、及び／又は締め付けシステム及びその他の設備によって表示されるエラーコードを見ることによって獲得することができる。オペレータの行動及びエラーコードを観察して組み立てラインを概観するには、多くの経験も生産技術者の時間も必要である。生産技術者は、同時に１箇所にしか存在できないので、組み立てライン全体を同時に観察することは困難なだけでなく不可能である。故障は、欠陥のある締め付けツール、誤ったオペレータの行動、又は材料の不備を原因として生じるので、このことは生産の乱れに繋がる。

【0007】

従って、生産の中断を招く可能性がある故障を予測して低減するために、さらに良好に組み立てラインを概観することが必要とされている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の目的は、上述した課題点及び問題点の少なくとも一部に対処することである。締め付けツールのエネルギー流をモニタする方法、モニタリングノード及びコンピュータプログラムを使用することによって、これらの及びその他の目的を達成することができる。

【0009】

１つの態様によれば、締め付けツールも接続されたツール通信ネットワークに関連するモニタリングノードによって実行される方法が提供される。この方法は、締め付けツールに供給された電流、締め付けツールのロータの角度、及び締め付けツールによってジョイントに付与されたトルクに関するパラメータ値を締め付けツールから受け取るステップと、締め付けツールに供給された電流及び締め付けツールのロータの角度に関する受け取ったパラメータ値に基づいて、締め付けツールに費やされたエネルギーを計算するステップと、締め付けツールによってジョイントに付与されたトルク及び締め付けツールのロータの角度に関する受け取ったパラメータ値に基づいて、締め付けツールによってジョイントに伝えられたエネルギーを計算するステップとを含む。この方法は、締め付けツールに費やされた計算されたエネルギーが、締め付けツールによってジョイントに伝えられた計算されたエネルギーから、所定の値より大きく、逸脱していることを検出するステップをさらに含む。

【0010】

ある実施形態では、方法が、締め付けツールに費やされた計算されたエネルギーが締め付けツールによってジョイントに伝えられた計算されたエネルギーから、所定の値より大きく、逸脱していることを検出したことに応答して、警告メッセージを送信するステップも含む。

【0011】

別の実施形態では、方法が、通信ネットワークを介して締め付けツールにパラメータ値の要求を送信するステップを含む。

【0012】

さらに別の実施形態では、この方法の受け取るステップが、締め付けツールの温度に関するパラメータ値を締め付けツールから受け取るステップと、締め付けツールの温度に関するパラメータ値と相関するような、すなわち温度が上昇すると増加するような所定の値を計算するステップとをさらに含む。

【0013】

さらなる実施形態では、この方法の受け取るステップが、通信ネットワークに接続された第２の締め付けツールから第２の締め付けツールの温度に関するパラメータ値を受け取るステップをさらに含み、検出するステップが、締め付けツールの温度に関するパラメータ値が第２の締め付けツールの温度に関するパラメータ値から、所定の温度範囲より大きく、逸脱していることを検出するステップをさらに含み、警告メッセージを送信するステップが、締め付けツール及び第２の締め付けツールの温度に関するパラメータ値の逸脱に関する情報を送信するステップを含む。

【0014】

別の実施形態では、方法が、ジョイントを締め付けるための所望の締め付けトルクに関するパラメータ値を取り出すステップと、所望の締め付けトルクに関する取り出したパラメータ値が、締め付けツールによってジョイントに付与されたトルクを示す受け取ったパラメータ値から逸脱していることを検出するステップとを含み、警告メッセージを送信するステップは、所望の締め付けトルクが、締め付けツールによってジョイントに付与されたトルクを示す受け取ったパラメータ値から逸脱している旨の情報を送信するステップを含む。

【0015】

別の態様によれば、締め付けツールのエネルギー流をモニタするための、ツール通信ネットワークに関連するモニタリングノードが提供される。通信ネットワークには締め付けツールも接続される。このモニタリングノードは、プロセッサと、命令を含むメモリとを備え、この命令は、プロセッサによって実行された時に、モニタリングノードに、締め付けツールに供給された電流、締め付けツールのロータの角度、及び締め付けツールによってジョイントに付与されたトルクに関するパラメータ値を締め付けツールから受け取ることと、締め付けツールに供給された電流及び締め付けツールのロータの角度に関する受け取ったパラメータ値に基づいて、締め付けツールに費やされたエネルギーを計算することと、締め付けツールによってジョイントに付与されたトルク及び締め付けツールのロータの角度に関する受け取ったパラメータ値に基づいて、締め付けツールによってジョイントに伝えられたエネルギーを計算することとを行わせる。モニタリングノードは、締め付けツールに費やされた計算されたエネルギーが、締め付けツールによってジョイントに伝えられた計算されたエネルギーから、所定の値より大きく、逸脱していることを検出することをさらに行わされる。

【0016】

ある実施形態では、モニタリングノードが、締め付けツールに費やされた計算されたエネルギーが締め付けツールによってジョイントに伝えられた計算されたエネルギーから、所定の値より大きく、逸脱していることを検出するステップに応答して、警告メッセージを送信することをさらに行わされる。

【0017】

別の実施形態では、モニタリングノードが、通信ネットワークを介して締め付けツールにパラメータ値の要求を送信することを行わされる。

【0018】

さらに別の実施形態では、モニタリングノードが、締め付けツールの温度に関するパラメータ値を締め付けツールから受け取ることと、締め付けツールの温度に関するパラメータ値と相関するような、すなわち温度が上昇すると増加するような所定の値を計算することとをさらに行わされる。

【0019】

別の実施形態では、モニタリングノードが、通信ネットワークに接続された第２の締め付けツールから第２の締め付けツールの温度に関するパラメータ値を受け取ることと、締め付けツールの温度に関するパラメータ値が第２の締め付けツール（１３５）の温度に関するパラメータ値から、所定の温度範囲より大きく、逸脱していることを検出することとをさらに行わされ、警告メッセージの送信は、締め付けツール及び第２の締め付けツールの温度に関するパラメータ値の逸脱に関する情報を送信することを含む。

【0020】

さらなる実施形態では、モニタリングノードが、ジョイントを締め付けるための所望の締め付けトルクに関するパラメータ値を取り出すことと、所望の締め付けトルクに関する取り出されたパラメータ値が、締め付けツールによってジョイントに付与されたトルクを示す受け取ったパラメータ値から逸脱していることを検出することとをさらに行わされ、警告メッセージの送信は、所望の締め付けトルクが、締め付けツールによってジョイントに付与されたトルクを示す受け取ったパラメータ値よりも小さい旨の情報を送信することを含む。

【0021】

別の態様によれば、モニタリングノードのプロセッサ上で実行された時に、このモニタリングノードを前節で説明したモニタリングノードとして機能させるコンピュータ可読コードを含むコンピュータプログラム及びコンピュータプログラム製品が提供される。

【0022】

以下の詳細な説明から、この解決策のさらなる可能な特徴及び利点が明らかになるであろう。

【0023】

以下、例示的な実施形態を用いて添付図面を参照しながら解決策をさらに詳細に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】ツール通信ネットワークの概要図である。

【図2】１つの考えられる実施形態による方法のフローチャートである。

【図3】他の考えられる実施形態による方法のフローチャートである。

【図4】考えられる実施形態によるモニタリングノードをさらに詳細に示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

簡単に言えば、近い将来のツールの故障を予測又は検出し、組み立てラインで組み立てられた製品の材料のばらつき及び組み立てラインの製造ステーションにおけるオペレータの行動を検出するために、締め付けツールのエネルギー流のモニタリングを可能にする解決策を提供する。通常はコントローラによって制御される複数の締め付けツールが使用される環境では、締め付けツールを異なる動作のために設定することができる。さらに、特定の締め付けツールは、生産材料、材料取り扱いのための装置及び締め付けツールの異なるアクセサリ又は付属品などと共に製造ステーションの一部とすることもできる。締め付けツールは、ツール通信ネットワークの一部である。ツール通信ネットワークは、きれいな環境内の小規模製造工場で動作することができる。ツール通信ネットワークは、複数の建物又は遠隔地にわたって分散した製造環境で動作することもできる。ツール通信ネットワークは、時には通信設備及びコンピュータにとって厳しい汚れ、侵襲性の強い化学薬品、電気的外乱といった厳しい環境を伴う工場内の製造環境で動作することもできる。本発明と共に使用するのに適したツール通信ネットワークは、欧州特許第２０１５／０６４８１４号にさらに詳細に記載されている。

【0026】

図１に、ツール通信ネットワーク５０の概要を示す。ツール通信ネットワーク５０は、締め付けツール１２５、１３５（又は他の電動ツール）と、ツールコントローラ１２２、１２３と、ツールサーバ１４０と、通信ノード（ハブ）１５０と、モニタリングノード１００とを含むことができる。図１には３つの異なるタイプのモニタリングノードを示しており、これらについては以下でさらに説明する。ツール通信ネットワーク５０は、組み立てラインの一部である異なる製造ステーション１２０、１３０をサポートするように設定される。通常、組み立てラインには２つよりも多くの製造ステーションが存在するが、図１には、説明的なツール通信ネットワーク５０を例示するために２つしか示していない。図１には、第１の製造ステーション１２０において締め付けられる第１のジョイント８０（図１のボルト）と、第２の製造ステーションにおいて締め付けられる第２のジョイント９０とを有する加工物１１０も示す。

【0027】

締め付けツール１２５、１３５は、締め付けツール１２５、１３５からの結果データの制御、監視及び収集を行うそれぞれのツールコントローラ１２２、１２３に接続される。締め付けツール１２５、１３５は、上述したようなボルトの締め付けなどの単純動作のために設定することができる。しかしながら、締め付けツール１２５、１３５は、複数の同様の動作及び異なる動作を含むさらに複雑な作業動作、１つの設備との一連の動作、別の設備に移行した後の別の一連の動作、並びに第３の設備への移行可能性のために設定することもできる。締め付けツール１２５、１３５がどのように動作を実行してどのようにオペレータと相互作用すべきかについては、ツールコントローラ１２２、１２３から受け取られた制御データに基づくことができる。各個々の動作は、例えばトルク及び回転速度などについて高精度で実行されることが必要となり得る。望ましい品質管理を維持するために、回転数、最終トルク、動作位置、時間、及び締め付けツールの動作の同様の結果データなどの全ての結果をセンサによって収集することができる。

【0028】

締め付けツール１２５、１３５及び付属設備を制御するツールコントローラ１２２、１２３は、締め付けツール１２５、１３５を制御するという主要タスクを有する。ツールコントローラ１２２、１２３は、設定データの管理、センサデータの収集、及び実行された作業動作の結果としてのセンサデータの保存を行うこともできる。ツールコントローラ１２２、１２３は、締め付けツール１２５、１３５を制御するための特定のノードとすることも、例えば締め付けツールの制御を行うように適合された汎用コンピュータすることもできる。ツールコントローラ１２２、１２３は、ツールコントローラ１２２のように有線で、又はツールコントローラ１２３によって概略的に示すように無線でツール通信ネットワーク５０に接続することができる。ツールコントローラ１２２、１２３は、コントローラ、コントローラノード、制御ノード、制御ユニット、ツールプロセッサ、ツールレギュレータ、又は同様の表現で呼ぶこともできる。ツールコントローラ１２２、１２３は、締め付けツール１２５、１３５、ツールサーバ１４０、通信ノード１５０、又はツール通信ネットワーク５０内で動作する他の好適な技術ノードと同じ位置に配置し、又はこれらに含まれるようにすることができる。

【0029】

ツールサーバ１４０は、締め付けツール１２５、１３５の作業動作の形成及び／又は管理のために生産管理者又は生産技術者が接続できるサーバである。ツールサーバ１４０は、汎用サーバとすることも、又は締め付けツール１２５、１３５の遠隔制御のために明確に構成されたツールサーバ１４０とすることもできる。ツールサーバに接続する管理者は、例えば特定の締め付けツール又は締め付けツール１２５、１３５のグループが特定の状況においてどのように挙動すべきかを創造し、指定し、変更することができる。一例として、一連の動作、ツールの選択、トルク率、回転数、回転速度、位置のような各動作の値、及び結果データをツールサーバ１４０にフィードバックすべき時に終了する方法などが挙げられる。

【0030】

通信ノード又はハブ１５０は、通信ネットワーク５０に参加する異なる機能ノード又は装置間の通信を管理することができる。通信ノード１５０は、例えばツールコントローラ１２２、ツールサーバ１４０又は締め付けツール１２５、１３５のアイデンティティを追跡することができる。通信ノード１５０は、「オンライン」と「オフライン」を繰り返すあらゆるノード又は装置を追跡することができる。例えば、ツールコントローラ１２２は、様々な理由で常にネットワークに接続されているとは限らない。さらに、通信ノード１５０は、許可されたノードのみが互いに通信する権利を有するように、通信ネットワーク５０内で通信するノード又は装置の妥当性確認及び／又は認可を行うこともできる。

【0031】

締め付けツール１２５、１３５のエネルギー流をモニタするように構成されたモニタリングノード１００は、ツールサーバ１４０の一部とすることも、クラウドソリューションの一部として提供することも、或いは独立型サーバとして提供することもできる。モニタリングノード１００については、図４に関連してさらに詳細に説明する。

【0032】

次に、図２を参照しながら、モニタリングノード１００によって実行される方法をさらに詳細に説明する。モニタリングノード１００は、ツール通信ネットワーク５０に関連して、例えば組み立てラインにおいて締め付けツール１２５、１３５のエネルギー流をモニタする。上述したように、通信ネットワーク５０には締め付けツール１２５、１３５も接続される。

【0033】

モニタリングノード１００によって実行される方法のステップＳ１００では、モニタリングノード１００が、締め付けツール１２５に供給された電流、締め付けツール１２５のロータの角度、及び締め付けツール１２５によってジョイントに付与されたトルクに関するパラメータ値を締め付けツール１２５から受け取る。上述したように、締め付けツール１２５、１３５は異なるタイプのセンサを備え、これらを利用して供給電流、ロータ角度及び付与トルクを直接的又は間接的に取得することができる。受け取られるパラメータ値に関連するパラメータ値を取得するために使用できるセンサは多くのものが考えられる。本発明の文脈において重要なことは、供給電流、ロータ角度及び付与トルクに関するパラメータ値をモニタリングノード１００が受け取ることである。

【0034】

その後、別のステップＳ１１０において、モニタリングノードは、締め付けツール１２５、１３５に供給された電流及び締め付けツールのロータの角度αに関する受け取ったパラメータ値に基づいて、締め付けツール１２５、１３５に費やされたエネルギーを計算する。

【0035】

別のステップＳ１２０において、モニタリングノードは、締め付けツール１２５、１３５によってジョイント８０に付与されたトルク及び締め付けツール１２５、１３５のロータの角度αに関する受け取ったパラメータ値に基づいて、締め付けツール１２５、１３５によってジョイント８０に伝えられたエネルギーも計算する。

【0036】

モニタリングノード１００は、これらのステップＳ１１０及びＳ１２０における計算に基づいて、締め付けツール１２５、１３５に費やされた計算されたエネルギーが、締め付けツール１２５、１３５によってジョイント８０に伝えられた計算されたエネルギーから、所定値より大きく、逸脱していることを検出する。例えば、締め付けツールに費やされたエネルギーを１０ｋＷｈとし、ジョイント８０に伝えられたエネルギーを８ｋＷｈとすることができる。この場合、逸脱は２ｋＷｈ又は２０％である。従って、所定の値が２ｋＷｈ又は２０％よりも高い場合、モニタリングノード１００は、締め付けツール１２５、１３５に費やされた計算されたエネルギーが、締め付けツール１２５、１３５によってジョイント８０に伝えられた計算されたエネルギーから、所定値すなわち２ｋＷｈ又は２０％より大きく、逸脱していることを検出する。この所定値は、生産技術者などによって設定される任意の値とすることができる。なお、上述したエネルギー値は例示目的で使用したものにすぎず、使用される締め付けツール１２５、１３５のタイプに依存する。

【0037】

締め付けツール１２５、１３５に費やされたエネルギーと締め付けツール１２５、１３５によってジョイント８０、９０に伝えられたエネルギーとを計算してこれらを比較することにより、多くのことを学習又は理解することができる。エネルギー損失及び締め付け力を計算することができる。例えば、エネルギー損失が存在する場合、又は締め付け力が低い場合には、締め付けツール１２５、１３５にエラーが存在することを示している可能性がある。さらに、１つの締め付けツール１２５のエネルギー損失を別の締め付けツール１３５又は複数の締め付けツールのエネルギー損失と比較することもできる。締め付けツール１２５、１３５を通過する総エネルギー量、及び締め付けツールにおいて失われる総エネルギーは、例えば締め付けツールの寿命の指標として使用することができる。例えばボルト８０、９０を締め付けるのに必要なエネルギーが増加した場合には、何かに不具合が生じている現れである。新たなボルトのバッチによってボルト８０、９０の特性が変化したか、或いは締め付けツール１２５、１３５の変換器が較正を失った可能性がある。従って、ツール内外へのエネルギー及び計算されたデータを使用すると、締め付けツール１２５、１３５の機能が衰えてきているかどうか、較正を必要としているかどうか、或いは組み立てラインで組み立てられている部品に予期せぬ変化が生じているかどうかを容易に理解できるようになる。

【0038】

図３を参照しながら、モニタリングノード１００によって実行される方法の異なる実施形態及び変形例についてさらに詳細に説明する。図２に関連して説明した主なステップは図３でも繰り返され、これらについては実線で示す。図３では、任意のステップ及び変形例を破線で示す。

【0039】

１つの実施形態では、ステップＳ１４０において、締め付けツール１２５、１３５に費やされた計算されたエネルギーが、締め付けツール１２５、１３５によってジョイントに伝えられた計算されたエネルギーから、上述したような所定値より大きく、逸脱しいる旨を検出したことに応答して、モニタリングノード１００が警告メッセージを送信する。この警告メッセージは、保存して生産管理者又は他のいずれかの権限者が後でアクセスできるようにツールサーバ１４０に送信することができる。警告メッセージは、通信ネットワーク５０内の他のいずれかのノードに送信することもできる。例えば、警告メッセージは、メッセージをテキストメッセージとして受け取ることができるスマートホン又はその他のいずれかの装置に直接送信することができる。従って、警告メッセージを送信することにより、締め付けツール１２５、１３５に費やされたエネルギーと締め付けツール１２５、１３５によって出力されたエネルギーとの間に所定値又は閾値よりも大きな逸脱が発見されるとすぐに生産管理者などに通知することができる。これにより、生産管理者は、特定の製造ステーション１２０、１３０に行き、そこで又は特定のオペレータによって締め付けツール１２５、１３５がどのように使用されているかを観察する機会を得ることができる。

【0040】

１つの実施形態では、ステップＳ１００において受け取られるパラメータ値を、概ね連続して、或いは締め付けツール１２５、１３５、又は締め付けツール１２５、１３５を制御するツールコントローラ１２２、１２３に予めプログラムされた規則的な間隔で受け取ることができる。別の実施形態では、これらのパラメータ値が、モニタリングノード１００による要求時にのみ受け取られる。従って、モニタリングノード１００は、ステップＳ１００Ａにおいて、通信ネットワーク５０を介して締め付けツール１２５、１３５にパラメータ値の要求を送信する。

【0041】

ステップＳ１００においてパラメータ値を受け取る際の別の選択肢は、電流供給、ロータの角度及び付与トルクに関するパラメータ値を受け取るだけでなく、締め付けツール１２５、１３５の温度に関するパラメータ値も受け取ることである。締め付けツールの温度は、締め付けツール１２５、１３５の何が問題であるかをさらに良好に診断するために使用できる他の計算を行うのに有用となり得る。例えば、ステップＳ１２５において、モニタリングノード１００は、締め付けツール１２５、１３５の温度に関するパラメータ値と相関するような、すなわち温度が上昇すると増加するような所定の値を計算する。この理由は、締め付けツール１２５、１３５が温まると、これらが失うエネルギーも多くなって締め付けツール１２５、１３５の効率が低下するからである。しかしながら、このことはほとんどの場合において当然のことにすぎず、締め付けツールのエラーではなく、締め付けツールが頻繁に使用されていることのみに依存するものである。従って、所定の値を温度と相関させることによって所定の値が温度と共に動的に変化するようになり、従ってステップＳ１４０において不必要な警告メッセージが送信されなくなる。しかしながら、１つの実施形態では、締め付けツールの過熱が避けられるように、超えた時にはそれ以上の相関が行われなくなる閾値が存在することもできる。

【0042】

さらに別の実施形態では、通信ネットワーク５０に接続された第２の締め付けツール１３５から、第２の締め付けツール１３５の温度に関するパラメータ値も受け取られる。さらに、この実施形態は、ステップＳ１３０において、締め付けツール１２５の温度に関するパラメータ値が第２の締め付けツール１３５の温度に関するパラメータ値から、所定の温度範囲より大きく、逸脱していることを検出するステップを含む。締め付けツールの故障又は材料の欠陥を予測する際には、異なる締め付けツール間の相違を比較することが有用となり得る。全ての締め付けツールの温度が上昇した場合には、ツールが存在する組み立てラインに問題があることを示している可能性がある。１つの締め付けツールの温度しか上昇しない場合には、その締め付けツールの製造ステーションに何らかの問題があることを示している。問題は、締め付けツール自体に関連することも、或いは加工物又はその部品の何らかの問題に関連することもある。１つの特定の締め付けツールの温度が上昇していることを指摘できる場合、モニタリングノード１００は、ステップＳ１４０において、締め付けツール１２５及び第２の締め付けツール１３５の温度に関するパラメータ値の逸脱に関する情報を含む警告メッセージを送信する。

【0043】

別の変形例では、方法が、ステップＳ１０９において、ジョイント８０を締め付けるための所望の締め付けトルクに関するパラメータ値を取り出すステップをさらに含む。この時、モニタリングノード１００は、ステップＳ１３７において、所望の締め付けトルクに関連する取り出したパラメータ値が、締め付けツール１２５によってジョイント８０に付与されたトルクを示す受け取ったパラメータ値から逸脱していることを検出する。換言すれば、付与されたトルクが所望の締め付けトルクよりも小さい。この逸脱は、ステップＳ１４０において、ジョイント８０に付与されたトルクが所望の締め付けトルクよりも小さい旨の情報を含む警告メッセージの送信を引き起こす。このことは、締め付けツールを再較正する必要があること、又は締め付けツールの寿命が終わりに近づいていることを示している可能性がある。

【0044】

次に、図４を参照してモニタリングノード１００をさらに詳細に説明する。モニタリングノード１００は、プロセッサ３５０と、メモリ３６５と、ツール通信ネットワーク５０内の締め付けツール１２５、１３５などの他のノード及び装置と通信するための通信インターフェイス３７０とを含む。構成にもよるが、モニタリングノード１００は、リポジトリ３７５をさらにオプションとして含むこともできる。リポジトリは、締め付けツールの異なるタイプのエラー又は使用と、締め付けツール１２５、１３５に関するオペレータの行動とを判定するために使用される履歴データ及び／又は異なる閾値を含むことができる。図４には、コンピュータプログラムコードを含むコンピュータプログラム３６５をさらに示す。コンピュータプログラムコードは、プロセッサ３５０上で実行された場合に、モニタリングノード１００によって実行される上述したような方法ステップを実行するように適合される。コンピュータプログラム３６５は、メモリ３６０に記憶することもできるが、メモリ３６０にロードされるＣＤ又はＵＳＢスティックなどのコンピュータ可読記憶媒体上に提供することもできる。

【0045】

上述したように、モニタリングノード１００は、ツール通信ネットワーク５０に関連して締め付けツール１２５、１３５のエネルギー流をモニタし、プロセッサ３５０とメモリ３６０とを含む。メモリ３６０は、プロセッサ３５０による実行時に、モニタリングノード１００に、締め付けツール１２５、１３５に供給された電流、締め付けツール１２５のロータの角度、及び締め付けツール１２５によってジョイント８０に付与されたトルクに関するパラメータ値を締め付けツール１２５、１３５から受け取り、締め付けツール１２５、１３５に供給された電流及び締め付けツール１２５、１３５のロータの角度に関する受け取ったパラメータ値に基づいて、締め付けツール１２５、１３５に費やされたエネルギーを計算し、締め付けツール１２５、１３５によってジョイント８０に付与されたトルク及び締め付けツール１２５、１３５のロータの角度に関する受け取ったパラメータ値に基づいて、締め付けツール１２５によってジョイント８０に伝えられたエネルギーを計算することを行わせる命令を含む。その後、モニタリングノード１００は、これらの計算値を使用して、締め付けツール１２５、１３５に費やされた計算されたエネルギーが締め付けツール１２５、１３５によってジョイント８０に伝えられた計算されたエネルギーから、所定の値より大きく、逸脱していることを検出する。

【0046】

なお、モニタリングノード１００は、図２及び図３に関連して上述した方法ステップ又は動作の全てをモニタリングノード１００に行わせるようなコンピュータプログラム３６５のコンピュータプログラムコードを実行するようにさらに構成されると理解されたい。従って、ここではこれらのステップを繰り返さない。

【0047】

プロセッサ３５０は、単一の中央処理装置（ＣＰＵ）を含むことも、或いは２又は３以上の処理装置を含むこともできる。例えば、プロセッサ３５０は、汎用マイクロプロセッサ、命令セットプロセッサ及び／又は関連するチップセット、及び／又は特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）又は複合プログラマブルロジックデバイス（ＣＰＬＳ）などの特定用途向けマイクロプロセッサを含むことができる。プロセッサ３５０は、キャッシュ目的のストレージを含むこともできる。

【0048】

コンピュータプログラムは、説明したモニタリングノード１００内の、コンピュータ可読媒体を有してプロセッサ３５０に接続されたメモリの形のコンピュータプログラム製品によって保持することができる。コンピュータプログラム製品は、ＣＤ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ又はダウンロード可能オブジェクトなどの媒体によって保持することもできる。従って、各コンピュータプログラム製品又はメモリは、コンピュータプログラムをコンピュータプログラム単位などの形で記憶したコンピュータ可読媒体を含む。例えば、メモリは、フラッシュメモリ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）又は電気的に消去可能なプログラマブルＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）とすることができ、別の実施形態では、プログラム単位を、説明したモニタリングノード１００又はツール通信ネットワーク５０内のメモリの形で異なるコンピュータプログラム製品上に分散させることもできる。

【0049】

特定の例示的な実施形態を参照しながら解決策について説明したが、一般にこの説明は発明概念を示すことを意図したものにすぎず、解決策の範囲を限定するものとして解釈すべきではない。例えば、本明細書全体を通じて「ツール通信ネットワーク」、「モニタリングノード」、「ツールサーバ」、「締め付けツール」及び「ツールコントローラ」という用語を使用したが、本明細書で説明した特徴及び特性を有する他のいずれかの対応するノード、機能及び／又はパラメータを使用することもできる。本解決策は、添付の特許請求の範囲によって定められる。

【符号の説明】

【0050】

５０ ツール通信ネットワーク
８０ 第１のジョイント
９０ 第２のジョイント
１００ モニタリングノード
１１０ 加工物
１２０ 第１の製造ステーション
１２２ ツールコントローラ
１２５ 締め付けツール
１３０ 第２の製造ステーション
１３５ 締め付けツール
１４０ ツールサーバ
１５０ ハブ
１６０ クラウド

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】