JP2004501792A - 多機能工具 - Google Patents

Abstract

本発明は複数の機能を持つ工具（３）に関する。第一の機能として、工具（３０）は締結具（４０）を、直接の物理的接触又は遠隔駆動により駆動させることができる。第二の機能として、工具（３０）は締結具（４０）の属性を検出することができる。この属性は締結具（４０）の位置、場所、締結具の状態、締結具の識別点、締結具に影響する環境因子、締結具の大きさ、締結具の駆動順序、締結具の履歴、締結具の関する認可要求条件、又は締結具の駆動要求条件等である。

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は複数の機能を持つ工具に関する。本発明の工具に関係して興味ある一つの特定分野は締結具の分野である。本発明はその種々の実施態様において、多数の産業における広範な分野の締結具に適用が可能である。
【０００２】
本発明はナットやネジを含む従来型の締結具に適用が可能である。その実施態様によっては、遠隔手段により固定・解放できる締結具に適用が可能であろう。ＷＯ９９／４７８１９として公開された国際特許出願番号ＰＣＴ／ＡＵ９９／００１８５に言及し、その内容をここに挿入することにする。
【０００３】
【従来の技術】
従来の工具は一般に、特定の締結具に対して独自のものである。例えば、ネジはネジ回しで弛めたり、締めたりする。頭部にマイナス溝を持つネジは、「プラス頭」ネジとは別のネジ回しを必要とする。ナットはスパナを用いて締めたり、弛めたりできるが、寸法の異なるナット毎に異なるスパナが用いられる。また、ナットを扱うのに自在スパナを用いることができるが、これは特定範囲のナット寸法に対して用い得るものである。
【０００４】
締結具が例えばエンジンカバーの下に隠れていたり、又は、暗くて見にくいような、正規に見えない場合問題となる。そのような場合には、締結具を扱うのに必要な工具の正確な種類を確かめるのが難しい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的はその一実施態様として、締結具が正規に見えないような状況下で締結具をロック・アンロックするのに用いることができる多機能工具を提供することにある。本発明のもう一つの目的は、別の実施態様として締結具の寸法、種類、「ヘッド」（例えば、右ヘッドか左ヘッドか）、極性、オス型かメス型か、締結状態、及び損傷の有無又は程度等の締結具の属性を報告できる多機能工具を提供することにある。また、本発明のもう一つの目的は、もう一つ別の実施態様としてたとえ締結具が見えなくても締結具の寸法等の締結具の属性を検出でき、且つ工具自体を適宜に自動的に調節できる工具を提供することにある。その他の目的は、以下の開示内容から明らかであろう。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
従って、本発明は締結具を駆動させるための工具であって、
第一の機能として、締結具を駆動させることができる機能と
第二の機能として、締結具の属性を検出できる機能とを備えて成る工具を提供する。
【０００７】
工具が複数の部分を備えて成るようにしても良い。
【０００８】
締結具を駆動させる場合、工具は通常、締結具を固定又は解放する。締結具の固定・解放は基体に対してでも、別の締結具に対してでも良い。例えば、工具がネジを石（レンガ）組立物に対して固定・解放する場合もあろう。もう一つの例として、工具がナットをボルトに対して固定・解放する場合もあろう。別の例として、締結具が前記国際特許出願ＰＣＴ／ＡＵ９９／００１８５に開示されたもののような締結具の一部であっても良い。
【０００９】
締結具の属性によっては、締結具の駆動が、工具と締結具とが直接物理的に接触して引き起こされるようにしても良い。だが、実施態様によっては、直接物理的接触を伴わない遠隔駆動により、工具が締結具を駆動させることができるようにしたほうが良い。直接物理的接触の例として、本発明の工具を、ナットである締結具の周りに嵌合する離間した歯が頭部にあるレンチとすることもできる。また、遠隔駆動が適宜の手段、例えばエネルギー伝達及び／又はデジタル指令によって引き起こされるようにすることもできる。エネルギー伝達を、例えば電磁パルス、電磁誘導、超音波、赤外、高周波（無線周波）又はマイクロ波で引き起こすことができる。
【００１０】
工具の第二の機能として、工具が適宜の方法で締結具の属性を検出するようにすることができる。例えば、検出が赤外、高周波、電磁的、マイクロ波又は超音波技術を用いて行われるようすることができる。
【００１１】
第二の機能が関係する属性は、締結具の位置、箇所、締結具の状態、締結具の識別点、締結具に作用する一つ又は複数の環境因子、締結具の大きさ、締結具の駆動の順序、締結具の履歴、締結具の認可要求条件及び締結具の駆動要求条件から成る群より選ばれるようにしても良い。
【００１２】
締結具の位置や箇所の検出が特に重要に成るのは、その位置検出が目で見てできないときである。これは例えば、締結具がエンジンカバーの後ろにあったり、何か別のもので隠れていたりする場合である。また、国際特許出願ＰＣＴ／ＡＵ９９／００１８５に開示されているように、締結具がパネル等の後ろに意図的に隠されている場合である。本発明の工具で締結具を探り当てたとき、表示の照射等の可視標示や、「ビー」と云った可聴音が出るようにすると良い。また、所定の順序でつないだり、外したりする必要のある一組の締結具の初めに扱う要素を、本発明の工具は突き止められるようにしても良い。
【００１３】
締結具の大きさの検出を巨視的又は微視的ナビゲーションで行い、締結具の位置設定が広域的又は相対的にできるようにする。この機能の実現には、広域位置決めシステム、音又は他の波による検出等を含む適宜の技術を用いれば良い。
【００１４】
締結具の状態は締結具がロック状態にあるか、或いはアンロック状態にあるかで、即ち締結具が基体又は別の締結具に対して固定されているか、或いは解放されているかで表すことができる。
【００１５】
締結具の識別は、その種類に関係付けることが出来る。例えば、締結具がネジであれば、それが単溝を持つか、プラス頭を持つかで識別することができる。識別点の検出はまた、締結具は極性が「北」か「南」かで、締結具がネジの場合、右回し又は左回しで、締結具が雄型か雌型か等で表すことができる。本発明の工具では、バーコード等の記号も識別することができる。本発明の工具はプログラムが組み込まれ、例えば、バーコード等の特定の識別子を担う締結具に対してのみ駆動させるようにすることもできる。このバーコードは電子的等、どのように読み取り可能にしても良い。このようにして、認可された工具のみが特定形式の締結具と相互作用できるようにすることができる。要すれば、工具による締結具の固定・解放を、工具にとって許容可能であるかの締結具の識別によって決めるようにすることもできる。従って、締結具が工具として認められない製品であれば、工具にはこの締結具を駆動させないようにするプログラムを組み込めば良い。
【００１６】
締結具に作用する環境因子には、締結具の損傷の有無（例えば、不適切な加圧又は機械的応力による）、締結具を駆動させるのに要する力（例えば、トルク又は圧力）の大きさ、締結具の温度等がある。本発明の工具は要すれば、締結具の溶接の有無等のデフォルト情報を検出・報告する能力が付与されるようにしても良い。
【００１７】
締結具の寸法の検出が役に立つのは、特に工具と締結具とが直接物理的接触する場合である。例えば、ナットである締結具の寸法を検出し、ナットを締めたり、弛めたりできるようにその寸法に自動的に調整される。
【００１８】
駆動の順序に関して、構成の容易性のため、或いはセキュリティの目的で所定の順序で駆動される必要のある複数の締結具が望ましい場合がある。そう云う場合に、本発明の工具は必要な駆動順序を検出し、種々の締結具を駆動させる順序を工具の操作者が知っているようにすることができる。
【００１９】
締結具の履歴には、締結具が以前にロック又はアンロックされたことの有無と、もし有ればその回数が含まれる。この種の属性の他の例は、締結具に関連する何かのアフターサービスの必要の有無と、もし有ればその種類に関わる。一例として、締結具が複写機のトナー容器を閉めようとする場合がある。本工具は締結具が最後に解放されてからの時間、即ちトナーが最後に交換されてからの時間を検出することができる。
【００２０】
認可要求条件に関して、工具がこれ等の要求条件をセキュリティ状況で、例えば、認可された職員のみが締結具を駆動させていることの認識が重要な航空機の保守において検出できれば便利である。認可要求条件が役立つ他の状況は、例えば十分に訓練された認可された職員によってのみ修理が行なわれることを製造者が確保しようとする場合である。
【００２１】
駆動要求条件に関して、これ等には例えば、要求される駆動の類型や、駆動がエネルギー伝達によるか、物理的接触によるか、エネルギー伝達によるなら、それが電磁エネルギーか赤外エネルギーか等が含まれる。
【００２２】
締結具の属性を検出し、調整を適宜にする工具に関して、その非限定例を幾つか挙げよう。先ず、工具が一種のネジ回し（ドライバー）であり、除こうとするネジの頭部を検出する場合である。この例では、ネジが通常のマイナスネジかプラスネジかを工具が検出すれば良い。溝やプラスネジ頭部の該当寸法も検出する。検出後、ネジ頭部に合う適宜のドライバー柄部が適宜の自動手段によりドライバーの駆動ヘッドに充填され、次いでドライバーを用いてネジを締めたり、弛めたりできるようにする。本発明のこの側面は、ネジ回しを比較的不慣れの人が用いる場合の時間節約のため、或いは例えば暗かったり、ネジ頭部へのじゃまのない視覚近接が難しくてネジ頭部の型や寸法が視覚によっては検出困難な場合に特に有用である。
【００２３】
他の例として、工具が自在あごを持つレンチの場合である。レンチをあてがおうとする締結具であるナットにレンチを程良く近づけると、レンチは（適宜の手段で）ナットの寸法を検出し、両あごがナットに正確に嵌合するようにあご間距離を自動的に調整する。或いはまた、レンチがナット寸法を可視的に表示し、レンチ上のメモリガイドを用いて両あごを手動で正確な寸法に調整できるようにしても良い。
【００２４】
工具が多数の属性を検出するようにしても良い。この検出は同時でも、順を追ってでも良い。
【００２５】
もう一つのオプションとして、工具が関連情報、例えば、工具自体又は締結具に記録するか、或いは遠隔制御センターに中継するようにすることもできる。情報の記録はどのように行っても良い。工具がそれ自体のメモリに、締結具に設けられたメモリに、又は遠隔センターのメモリに最新情報を書き込めるようにしても良い。記録媒体は適切であれば、どんなものでも良い。
【００２６】
工具が情報を締結具や遠隔センターに、赤外、高周波（無線周波）、電磁、マイクロ波又は超音波技術の使用を含む適宜の手段で報告又は送信できるようにしても良い。例えば、送信は携帯電話によって行われる。
【００２７】
締結具の属性を報告する機能の実行には、適切であればどんな技術を用いても良い。報告自体が工具に、例えば液晶ディスプレー又は他の形式のスクリーンに適宜に表示され、或いはプリントアウトによる等の他の仕方で利用可能になるようにしても良い。
【００２８】
本発明の工具が締結具又は遠隔センターから情報又は報告を受け取れるようにすることもできる。このようにして、締結具が工具に直接、又は遠隔センターを介して、締結具の暗号性や他の属性のいずれかに関する情報を伝えられるようにすることができる。
【００２９】
締結具の属性を検出する工具の第二の機能を、締結具と工具との間で直接ではなく、遠隔センターを介して実行しても良いことと理解されるべきである。遠隔センターが取り扱い説明書、認定手続、顧客ファイル類、許可証、請求書作成、締結具の暗号性、アフターサービス情報、診断、交換部品の履歴を含む履歴及び締結具の種々の属性等の情報を工具に直接伝達又は通信するようにしても良い。工具と遠隔センター間の通信を双方向とすると良い。このことは、交換されており、供給の維持のために注文を要する部品に関して工具が報告できることから、在庫管理に関して特に役立つ。遠隔センターがデータベースを備えるようにしたり、人との対話を伴うようにしても良い。
【００３０】
遠隔センターから情報を受け取るオプションとは別に、本発明の工具が例えばメモリカードを工具に挿入することにより、情報を工具に挿入する便宜を持つようにすることもできる。このカードが例えばサービスマニュアルを含む情報を包含し、工具が工具自体、又は工具の台等の付随するハードウェアに関する使用説明書をユーザーに表示できるようにしても良い。カード上の情報を暗号化したり、工具を暗号化したりして、認可されたカードのみが工具に挿入可能、又は工具で読み取り可能としても良い。このようにして、認可された修理等の保守が確保される。
【００３１】
締結具の状態を理解するに際し、本発明の工具が締結具を固定又は解放するのに要する動作の種類をユーザーに指示するようにすることもできる。斯くして、本発明の工具は比較的不慣れな人にも使用可能である。
【００３２】
【実施態様】
先ず図１を参照して、工具１０にはユーザーインターフェース／メニュー選択ボタン１２と、関連ディスプレー１４が有る。工具１０にはまた、印刷回路基板１６、コンデンサ１８、極性論理回路２０、電源２２、ホール効果センサ２４及びソレノイド２６が備わる。
【００３３】
メニュー選択ボタン１２が「検出」モードに切り換わると、工具１０は当該締結具の位置を検出し、適宜の出力をディスプレー１４に送ってこれを表示することができる。締結具の位置を突き止めたら、ユーザーはメニュー選択ボタン１２を「駆動」モードに切り換え、締結具（図示せず）を固定又は解放することができる。検出と駆動のため、工具１０は電磁エネルギーを用いる。
【００３４】
図２に移って、当具工具３０は検出キャップ３２と永久磁石キャリア３４とから成る二部構成である。検出キャップ３２を用いて締結具４０の位置を検出するが、この締結具は国際特許出願ＰＣＴ／ＡＵ９９／００１８５に開示されたものと同様な締結装置３８の一部を成す。締結装置３８は磁気手段によって駆動されるもので、締結具４０はコンクリート壁４４に向かって移動することで締結装置３８をアンロックし、木製パネル４２に向かって移動することで締結装置３８をロックする。締結具４０は、部分４１と係合する部分３６をロックする。
【００３５】
検出キャップ３２には、区画室４８内で自由に動ける微小検出磁石４６が備わる。検出キャップ３２は、微小検出磁石４６が区画室４８の上にある透明標的（図示せず）の中心に位置するまで、木製パネル４２に沿って矢印５０の方向に移動される。検出キャップ３２が締結装置３８上の中央に位置すると、微小検出磁石４６はこの標的の中央に位置する。
【００３６】
この段階で、キャリア３４を検出キャップ３２に、そのＳ極大磁石５２とＮ極大磁石５４の何れかがキャップ３２に入るように挿入する。締結具４０をアンロック位置に（コンクリート壁４４に向かって）動かしたい場合には、Ｓ極大磁石５２がキャップ３２に挿入されるようにする。逆に、締結具４０をコンクリート壁４４側から木製パネル４２に向かって動かして締結装置をロックするには、Ｎ極大磁石５４がキャップ３２に挿入されるようにする。締結具４０の位置特定が済んでいれば、適宜の大磁石５２又は５４をキャップ３２に挿入するのではなく、直接木製パネル４４に当てるようにしても良いことが理解されるべきである。
【００３７】
締結装置３８は、締結具４０がロック位置からアンロック位置に、又はその逆にと位置を変えるとき「カチッ」と云う音が発せられるように作られる。そうすれば、キャリア３４を当てる際、締結装置３８がロック又はアンロック位置にあるのを知る必要は無い。「カチッ」といわなければ、締結装置３８の状態は変わっていないから、キャリア３４を反転して反対極性の大きな磁石を締結装置３８に当てる必要がある。
【００３８】
図３及び４に示す次の実施態様は、より精巧なバージョンである。工具６０には、アクチュエータ６２と検出器６４と共に、読出しスクリーン６６とユーザーインターフェース／メニュー選択ボタン６８とが有る。工具６０にはまた、モジュラーヘッド７０が備わる（アクチュエータ６２と検出器６４を含むモジュールが異なる駆動及び／又は検出手順に関係する異なるモジュール用に交換可能とするため）。
【００３９】
工具６０にはまた、受信・送信用アンテナ７２、通信モジュール７４、処理モジュール７６、メモリモジュール７８及びスイッチングモジュール７９、電源８０及び挿入型外部メモリカード８２が備わる。図示の実施態様では、更にバイオメトリック認可手段８４が備わり、例えば認可可能な指紋の検出により工具６０の使用が認可されるようにする。
【００４０】
ボタン６８を用いて、工具６０を数個の異なるモードの何れか一つに置くことができる。或るモードでは、検出器６４は締結具（図示せず）の位置を検出できる。同じ又は異なるモードで、検出器６４は締結具情報（例えば、締結具の種類）を読取って、これをスクリーン６６に表示できる。別のモードでは、検出器６４は締結具の状態（例えば締結具が固定されているか、解放されているか、或いはそれが破損しているか）を診断することができる。次いで、工具６０は特定の締結具に付いて必要な動作を理解し、これをスクリーン６６に表示することができる。更に他のモードでは、工具６０は締結具を駆動させ、それを連結するか、解放するか適宜に行う。工具６０はまた情報を記録するため、それを締結具に転送するか、工具６０自体に記録するか、遠隔センターに転送することができる。
【００４１】
工具６０の機能の種類を更に詳しく述べれば、締結具の位置を突き止め、そのデータを得、その種類を確定し、他の締結具に比べてそれが駆動されるべき順序を決定し、その環境（トルク、圧力、温度等）を感知し、工具６０を用いる人、又は工具自体が締結具を駆動するのを認可されているかどうかを決定することができる。工具６０がまた、サービスマニュアルをスクリーン６６に表示するようにしても良い（サービスマニュアルが外部メモリカード８２に記憶されるようにしても良い）。工具６０が締結具の履歴を記録するようにしても良い。最後に、工具６０が締結具を駆動させることができるようにしても良い。
【００４２】
図４に移って、工具６０が、遠隔センター８６と壁装置９２内の締結具８８及び９０との関係におけるフロー図で示されている。本例では、工具６０は締結具８８を検出し、この締結具から情報を受け取ることができる。工具６０は力を印加し、メッセージを送ることによって締結具８８を駆動することができる。工具６０は締結具８８に報告し、締結具８８からの報告を受け取ることができる。
【００４３】
工具６０は締結具９０についてもこれ等の機能を同じように行うことができるが更に、締結具８８と締結具９０との間でも通信ができるようにしても良い。
【００４４】
要約すると、工具６０と締結具８８との間のリンクが位置、種類、状態、環境因子、許可要求条件及び駆動要求条件の検出及び報告を可能にしている。これを行うには就中、赤外、高周波（無線周波）、電磁、マイクロ波又は超音波エネルギーを用いれば良い。工具６０が締結具８８を駆動するのに、これ等の形式のエネルギーの何れかを用いても良く、またデジタル指令を単独で、又はエネルギー伝達を伴って、また電磁パルスや電磁誘導等と共に用いても良い。
【００４５】
また、工具６０と遠隔センター８６の間のリンクにより、締結具のマニュアル、指示、手順及び顧客ファイルのダウンロード、認可の付与、請求書発行、締結具の暗号化管理、アフターサービス情報、診断情報、交換部品情報のアップロード、締結具の在庫調べ、位置決め及び履歴の簡易化が可能になる。
【００４６】
遠隔センター８６と締結具８８との間にリンクも示されている。このリンクにより、状態の報告、履歴の中継、診断、暗号化リンクの管理が可能になる。
【００４７】
工具６０が果たす機能を実行する方法の例を述べたが、これ等の機能が適宜の方法何れでも実行し得るものと理解されるべきである。この目的に適する該当技術が既に実在することは当業者には理解されよう。
【００４８】
図５を参照して、工具１００は矢印１０６に沿って調整可能なあご部１０２及び１０４の有るスパナである。スパナ１００には、検出ユニット１０８、ＬＣＤスクリーン１１０及び作動ユニット１１２が備わる。
【００４９】
工具１００が締結具、本例ではナット１１４に近づき、作動ユニット１１２が作動すると、ナット１１４の寸法が検出ユニット１０８により検出され、ＬＣＤスクリーン１１０上に表示される。ナット１１４の寸法が検出されると、あご部１０２及び１０４は互いに自動的に近接又は離間し、それによって工具１００がナット１１４に正確に嵌合し、工具１００を用いてボルト１１６の周りにナット１１４は弛め又は締められる。
【００５０】
【発明の効果】
本発明の工具は極めて広い範囲の分野で幅広い適用が可能であり、締結具を固定及び解放する技術を大きく変革し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の工具の第１の実施態様の概略的縦断面図である。この実施態様では、工具は締結具の位置を突き止め、次いでそれを駆動させるようにしている。
【図２】
本発明の工具の第２の実施態様である二部構成工具の前立面図であって、締結具の近傍に工具の一部が示されている。この実施態様では、工具の一部が締結具の位置を突き止める。次いで、工具の他部が適宜に操作され、締結具を解放又は固定できるようにしてある。
【図３】
本発明による工具の第３の実施態様の一部を切欠き斜視図である。
【図４】
図３の工具の側立面図とフロー図を示す。この実施例では、工具は締結具の属性数種を検出し、締結具を駆動させ、該当情報を記録できる。
【図５】
本発明の工具の第４実施態様であるスパナであって、ナットである締結具の大きさを検出し、スパナのあご間距離を自動的に調整できるものを示す。

Claims (21)

1. 締結具要素を駆動させるための工具であって、
   第一の機能として、締結具要素を駆動させることができる機能と
   第二の機能として、締結具要素の属性を検出できる機能とを備えて成るもの。
2. 複数の部分を備えて成る請求項１に記載の工具。
3. 締結具要素の複数の属性を検出できる請求項１又は２に記載の工具。
4. 属性が締結具要素の位置、締結具要素の状態、締結具要素の識別、締結具要素に作用する一つ又は複数の環境因子、締結具要素の大きさ、他の締結具要素と比較しての、この締結具要素の駆動の順序、締結具要素の履歴、締結具要素の認可要求条件及び締結具要素の駆動要求条件から成る群より選ばれたものである請求項１〜３のいずれか一項に記載の工具。
5. 更に、締結具要素に関する情報を表示できる請求項１〜４のいずれか一項に記載の工具。
6. 更に、締結具要素に関する情報を記録できる請求項１〜５のいずれか一項に記載の工具。
7. 更に、締結具要素に関する情報を送信できる請求項１〜６のいずれか一項に記載の工具。
8. 更に、締結具要素から報告を受け取ることができる請求項１〜７のいずれか一項に記載の工具。
9. 更に、受け取った報告を送信できる請求項８に記載の工具。
10. 更に、締結具要素以外の源から情報を受け取ることができる請求項１〜９のいずれか一項に記載の工具。
11. ダウンロード又はメモリカード挿入により他の源から情報を受け取ることができる請求項１０に記載の工具。
12. 赤外、高周波（無線周波）、電磁又は超音波技術を用いて属性を検出できる請求項１〜１１のいずれか一項に記載の工具。
13. エネルギー伝達及び／又はデジタル指令を用いて締結具要素を駆動させることができる請求項１〜１２のいずれか一項に記載の工具。
14. エネルギー伝達が電磁パルス、誘導、超音波、赤外、高周波（無線周波）、電磁、マイクロ波又は超音波エネルギーから成る群より選ばれる請求項１３に記載の工具。
15. 属性が遠隔センターを介して検出される請求項１〜１４のいずれか一項に記載の工具。
16. 締結具要素を遠隔駆動させることができる請求項１〜１５のいずれか一項に記載の工具。
17. 締結具要素との直接物理的接触により締結具要素を駆動させることができる請求項１〜１２のいずれか一項に記載の工具。
18. 実質的に添付図面の図１を参照して本明細書に記載の請求項１の工具。
19. 実質的に添付図面の図２を参照して本明細書に記載の請求項１の工具。
20. 実質的に添付図面の図３及び４を参照して本明細書に記載された通りの請求項１の工具。
21. 実質的に添付図面の図５を参照して本明細書に記載の請求項１の工具。

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