JP2007044784A - 電動ドライバ - Google Patents

Abstract

【課題】 締結対象物が電気的に接続され、かつ、機械的に固定されたことを確実に確認できる電動ドライバを提供することを目的とする。
【解決手段】 導通した締結対象物を固定する締結具を締結する工具２０と、前記締結具による前記締結対象物が固定された時に前記締結対象物に接触する位置に前記工具２０に取り付けられ、接触時に前記締結対象物の電圧を検出可能な電圧検出部３２と、を有する電動ドライバ１０。
【選択図】 図２

Description

本発明は、締結の際に通電が伴う締結対象物の固定に適した電動ドライバに関する。

近年、電気自動車、ハイブリッド自動車などの駆動用モータへ電力を供給する電源として、または、燃料電池車の補助電源として、複数の電池モジュールを接続した組電池が用いられている。

電池モジュール同士は、それぞれの電極が導電性のバスバーにより相互に接続されることによって、電気的に接続されている。電極およびバスバーは、両者に設けられたネジ孔にボルトを挿通しナットと締結することによって、機械的に接続されている。ボルト締結の際には、電動ドライバが用いられている。

しかし、従来の電動ドライバは、単にボルトを締め付ける機能しかない。したがって、電極およびバスバー間が電気的に接続されたかどうかまでは確認できない。これでは、電池モジュール同士が適切に電気的に接続されているか否かは、後の検査工程で確認しなくてはならず、工程が煩雑である。

一方で、電圧を検出しつつ、ネジ締めできる電動ドライバが知られている（特許文献１参照）。この電動ドライバは、予め導通している部位に測定用端子を接続し、電圧の変化を検出しながら、工具の回転を制御する。
特開昭６２−１２０５１９号公報

しかし、上記の電動ドライバでは、電圧の変化を検出できるものの、上述の電極とバスバーとの接続のように電圧の変化を伴わない締結には適用できない。すなわち、電極とバスバーの電圧は、締結するボルト等を介して一端導通されれば、ボルトにより電極およびバスバーが固定される前でも後でも変化がない。したがって、上記電動ドライバでは、ボルトを介して端子とバスバーとが電気的に接続されていることがわかったとしても、電極とバスバーとが機械的に確実に固定されたかどうかは確認できない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、締結対象物が電気的に接続され、かつ、機械的に固定されたことを確実に確認できる電動ドライバを提供することを目的とする。

本発明の電動ドライバは、導通した締結対象物を固定する締結具を締結する工具と、前記締結具による前記締結対象物が固定された時に前記締結対象物に接触する位置に前記工具に取り付けられ、接触時に前記締結対象物の電圧を検出可能な電圧検出部と、を有する。

本発明の電動ドライバによれば、電圧検出部は、締結具が締結対象物を固定した状態になると締結対象物に接触する位置に工具に取り付けられている。したがって、電圧検出部により電圧が検出されることによって、締結対象物が電気的に接続されたことを確実に確認できるだけでなく、機械的に固定されたことも確実に確認できる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。

図１は本実施形態の電動ドライバの概略構成を示す図、図２は電動ドライバの先端のビット部を示す図、図３は締結中のビット部の断面図、図４は締結後のビット部の断面図、図５は工具により締結対象と締結する様子を示す図、図６は締結対象と適正電圧値との関係を示す図である。

電動ドライバ１０は、ボルトなどの締結部材を締結するための工具２０と、電圧検出端子５０と、工具２０および電圧検出端子５０の間に接続されたコントローラ６０（判断部）とを有する。

工具２０は、ビット部３０と、本体部４０とを有する。ビット部３０は、図２および図３に示すように、ソケット部３１と、電圧検出部３２と、絶縁部３３と、管状部３４と、電線３５とを有する。

ソケット部３１は、ソケット本体３１１と、ソケット絶縁部３１２とを有する。ソケット本体３１１は、本体部４０に対して回転自在に接続されており、本体部４０からの指示により回転する。ソケット絶縁部３１２は、ソケット本体３１１の内面に固定されている。ソケット絶縁部３１２は、絶縁性の物質から形成されており、ボルト８０などの締結部材と嵌合する凹部が形成されている。したがって、ソケット本体３１１が回転すると、ソケット絶縁部３１２がボルト８０を保持して回転する。これによって、ボルト８０が締め付けられる。

電圧検出部３２は、ボルト８０により締結対象物が固定された時に締結対象物に接触する位置に、ソケット部３１の周囲に取り付けられている。すなわち、電圧検出部３２は、図４に示すように、ボルト８０によって締結対象物が固定されると同時に接触対象物と接触するように、ソケット部３１と略同一の平面を形成する。なお、締結対象物とは、たとえば、電池モジュール９０の電極９２と、電池モジュール９０間を電気的に接続するバスバー９３である（図５参照）。

電圧検出部３２は、ソケット部３１と小許の隙間を介して取り付けられている。したがって、電圧検出部３２は、ソケット部３１の回転に関わらず回転しない。電圧検出部３２は、本実施形態においては、ソケット部３１の周囲に４箇所に取り付けられている。

絶縁部３３は、絶縁性の物質により形成されている。絶縁部３３は、電圧検出部３２と後述する管状部３４との間に取り付けられている。したがって、電圧検出時に電圧検出部３２に流れる電流が、管状部３４を介して本体部４０に入力されるのを防止する。

管状部３４は、本体部４０に接続されており、電圧検出部３２および絶縁部３３を支持する。

電線３５は、絶縁性のチューブ等により被覆された導電性の線材であり、絶縁部３３、管状部３４および本体部４０を通って、コントローラ６０に接続されている。

本体部４０は、図１に示すように、作業者が持ちやすい形状に形成されており、トリガー４２が設けられている。作業者がトリガー４２を引くことによって、ビット部３０のソケット部３１が回転し、ボルト８０が締結される。また、本体部４０は、ソケット部３１の回転からトルクを測定し、コントローラ６０に送信する。

電圧検出端子５０は、後述するコントローラ６０に接続され、締結対象物と接続可能な端子に形成されている。電圧検出端子５０は、たとえば、図５に示すように、１０個の電池モジュール９０が直列接続される場合、直列接続の最上流および最下流の電極９２Ｓ、Ｔに接続される。

コントローラ６０は、本体部４０に接続され、また、電圧検出端子５０に接続されている。コントローラ６０は、工具２０の電圧検出部３２と、電圧検出端子５０との間の電圧を測定する。ただし、コントローラ６０は、上述の通り、電圧検出部３２が締結対象物と接触した場合のみ、電圧を測定できる。コントローラ６０は、複数の電圧検出部３２ごとに電圧を測定できる。

コントローラ６０には、締結対象物が固定される複数の締結箇所ごとに、締結時に電圧検出部３２によって検出されるべき適正電圧値が記憶されている。たとえば、図５に示す電池モジュール９０の電極９２Ａ〜Ｒの順でバスバー９３を締結し、各電池モジュール９０の電圧が３０Ｖの場合を考える。この場合、各電極９２に対する適正電圧値は、図６に示すように、電極９２Ａ、Ｂに対して３０Ｖ、電極９２Ｃ、Ｄに対して６０Ｖ、電極９２Ｅ、Ｆに対して９０Ｖ、電極９２Ｇ、Ｈに対して１２０Ｖ、電極９２Ｉ、Ｊに対して１５０Ｖ、電極９２Ｋに対して１８０Ｖ、電極９２Ｌ、Ｍに対して−３０Ｖ、電極９２Ｎ、Ｏに対して−６０Ｖ、電極９２Ｐ、Ｑに対して−９０Ｖ、電極９２Ｒに対して−１２０Ｖである。

また、コントローラ６０には、締結対象物が適切に締結されたときのトルク値として、予め設定トルク値が設定および記憶されている。コントローラ６０は、工具２０から送信されたトルク値を設定トルク値と比較して、締結が終了したかどうかを判断できる。

次に、上記の電動ドライバ１０を用いて、締結対象物を締結する手順について説明する。

図７は締結手順を示すフローチャート、図８は斜め締め状態を示す図である。

なお、図５に示すように、電動ドライバ１０を用いて、複数の電池モジュール９０の電極９２Ａ〜Ｒを順にバスバー９３と固定する場合を説明する。固定は、ボルト８０およびナットを用い、ボルト８０およびナットを仮止めして、ナットを固定した状態で、ボルト８０を締め付けて行う。

まず、作業者が、電極９２Ａに仮止めされたボルト８０に電動ドライバ１０のビット部３０を嵌合し、トリガー４２を引いて、ボルト８０の締め付けを開始する（ステップＳ１）。

ボルト８０の締め付けが開始されると、コントローラ６０は、電圧検出部３２から電圧が検出されないか否かを判断する（ステップＳ２）。電圧が検出された場合（ステップＳ２：ＮＯ）、締め付け開始時から電圧検出部３２が締結対象物である電極９２に接触しており、すなわち、既に締結が完了していることになるので、コントローラ６０は、二度締めであると判断し、工具２０による締結を停止する（ステップＳ３）。二度締めである旨は、たとえば、コントローラ６０に設けられたディスプレイに表示され、作業者に示される。

電圧検出部３２から電圧が検出されない場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、ビット部３０は、ボルト８０を締め付ける（ステップＳ４）。ボルト８０の締め付けに際して、コントローラ６０は、ビット部３０のトルク値が予め記憶されている設定トルク値に到達したか否かを判断する（ステップＳ５）。

ビット部３０の締め付けトルク値が設定トルク値に到達していない場合（ステップＳ５：ＮＯ）、ボルト８０の締め付けを継続する。

ビット部３０の締め付けトルク値が設定トルク値に到達した場合（ステップＳ５：ＹＥＳ）、ビット部３０は、締め付けを停止する（ステップＳ６）。続けて、コントローラ６０は、４つの全ての電圧検出部３２により電圧が検出されているか否かを判断する（ステップＳ７）。すなわち、全ての電圧検出部３２が電極９２に接触しているか否かを判断する。

電圧を検出していない電圧検出部３２がある場合（ステップＳ７：ＮＯ）、図８に示すようにビット部３０が傾いていることになるので、コントローラ６０は、斜め締めであると判断する（ステップＳ８）。斜め締めであり、締結が不適切である旨は、たとえば、コントローラ６０に設けられたディスプレイに表示され、作業者に示される。

全ての電圧検出部３２により電圧が検出されている場合（ステップＳ８：ＹＥＳ）、コントローラ６０は、電圧検出部３２により検出されている電圧が、現在締結している電極９２に対して予め設定されている適性電圧値と等しいか否かを判断する（ステップＳ９）。たとえば、電極９２Ａを締結している場合、コントローラ６０は、検出されている電圧が適正電圧値３０Ｖであるか否かを判断する。

検出電圧値が適正電圧値でない場合（ステップＳ１０：ＮＯ）、締め付け順序が誤っているので、コントローラ６０は、締め付け順序ＮＧであると判断する（ステップＳ１０）。締め付け順序ＮＧである旨は、たとえば、コントローラ６０に設けられたディスプレイに表示され、作業者に示される。なお、締め付け順序のＮＧとは、たとえば、本当は電極９２Ｃを締結する順番で適性電圧値は６０Ｖなのに、誤って電極９２Ｌを締結して検出電圧値が−３０Ｖである場合である。

検出電圧値が適正電圧値である場合（ステップＳ９：ＹＥＳ）、コントローラ６０は、全てのボルト８０の締結が完了したかを、締め付け順序に基づいて判断する（ステップＳ１１）。

全ての締結が完了していない場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、ステップＳ１の処理に戻って、次の電極９２の締結が行われる。

全ての締結が完了した場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、コントローラ６０は、締結工程を終了する。

以上のように、本実施形態の電動ドライバ１０によれば、電圧検出部３２は、ボルト８０が電極９２を固定した状態になると電極９２に接触する位置に、工具２０に取り付けられている。したがって、電圧検出部３２により電圧が検出されることによって、電極９２およびバスバー９３が電気的に接続されたことを確実に確認できるだけでなく、機械的に固定されたことも確実に確認できる。

また、電圧検出部３２が４箇所に設けられているので、ビット部３０が傾いておりボルト８０が斜めに電極９２を締め付けている場合、必ず電圧を検出できない電圧検出部３２が生じる。したがって、確実に斜め締めを確認でき、不適切な締結を防止できる。なお、上記実施形態では、電圧検出部３２を４箇所に設けているが、これに限定されない。少なくとも３箇所に電圧検出部３２が設けられていれば、斜め締めを検知できる。また、電圧検出部３２は、図９に示すように、円形の端面を有し、ソケット部３１の周囲に配列されてもよい。図９は電圧検出部３２の一例を示す図である。なお、図９では、ビット部３０を先端から見た平面図を示している。

本実施形態の電動ドライバ１０によれば、各電極９２において検出される電圧値と適正電圧値とが一致するか否かを判断するので、一致している限り適切な順序で締結箇所が固定されていることを確認できる。逆に一致しない場合、適切な順序で締結箇所が固定されていないことを容易に検知できる。

また、本実施形態の電動ドライバ１０によれば、コントローラ６０は、工具２０による締結が開始したときに、まず、電圧検出部３２によって電圧が検出されているか否かを判断する。したがって、同じ締結対象物を締結したことを容易に検知でき、２度締めを防止できる。

ビット部３０のソケット部３１には、ソケット絶縁部３１２が設けられている。したがって、電極９２からの電流がボルト８０を介してソケット本体３１１に流れることを防止できる。これによって、ボルト８０を介して電圧検出部３２が電圧を誤検出しない。

なお、上記実施形態において、コントローラ６０は工具２０と別体に示しているが、コントローラ６０と工具２０とを一体に構成してもよい。

本実施形態の電動ドライバの概略構成を示す図である。 図２は電動ドライバの先端のビット部３０を示す図である。 締結中のビット部の断面図である。 締結後のビット部の断面図である。 工具により締結対象と締結する様子を示す図である。 締結対象と適正電圧値との関係を示す図である。 締結手順を示すフローチャートである。 斜め締め状態を示す図である。 電圧検出部の一例を示す図である。

符号の説明

１０…電動ドライバ、
２０…工具、
３０…ビット部、
３１…ソケット部、
３２…電圧検出部、
３３…絶縁部、
３４…管状部、
３５…電線、
４０…本体部、
５０…電圧検出端子、
６０…コントローラ、
８０…ボルト、
９０…電池モジュール、
９２Ａ〜Ｔ…各電極、
９３…バスバー、
３１１…ソケット本体、
３１２…ソケット絶縁部。

Claims (5)

1. 導通した締結対象物を固定する締結具を締結する工具と、
   前記締結具による前記締結対象物が固定された時に前記締結対象物に接触する位置に前記工具に取り付けられ、接触時に前記締結対象物の電圧を検出可能な電圧検出部と、
   を有する電動ドライバ。
2. 前記電圧検出部は、前記締結具の締結に伴って前記締結対象物に接近する前記工具の先端周囲に、少なくとも３箇所に取り付けられている請求項１に記載の電動ドライバ。
3. 前記電圧検出部は、前記工具に対して絶縁されている請求項１または請求項２に記載の電動ドライバ。
4. 前記締結対象物が固定される複数の締結箇所ごとに、締結時に前記電圧検出部によって検出されるべき適正電圧値を記憶し、各締結箇所において検出される電圧値と前記適正電圧値とが一致するか否かを判断する判断部をさらに有する請求項１〜３のいずれか一項に記載の電動ドライバ。
5. 前記判断部は、前記工具による締結が開始したときに、前記電圧検出部によって電圧が検出されているか否かを判断する請求項４記載の電動ドライバ。

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