JP2016503350A - 手持ち式の工具装置、及び手持ち式の工具装置の作動方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、工具装置（１）に関連する作動データ及び負荷状態の少なくとも一方について、検知及び保管の少なくとも一方を行うための装置を有した手持ち式または半固定式の工具装置（１）に関する。工具装置（１）の操作の更なる簡素化、及び工具装置（１）のサービスインターバルまたは耐用年数の長期化の少なくとも一方を実現するため、工具装置（１）は、工具装置（１）に関連する力、加速度、運動、振動周波数、及び振動振幅の少なくとも１つを検出する少なくとも１つのセンサ装置（１０）を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、工具装置に関する作動データまたは負荷状態について、検知及び保管の少なくとも一方を行うための装置を有した、手持ち式または半固定式の工具装置に関するものである。更に、本発明は、そのような工具装置の作動方法に関するものである。

手持ち式工具装置は、例えば、特許文献１や特許文献２に記載されているような、手持ち式の固定具打込工具とすることができる。また、手持ち式工具装置は、特許文献３に記載されているような、手持ち式工具とすることも可能である。

特許文献４には、工具に関連したデータを保管する保管装置と、作動中の負荷状態を検出し、この負荷状態を保管装置で保管可能な負荷データに変換する変換装置とを有し、負荷データの処理、修理予測や残存する正常作動可能期間の予測、または故障情報の出力を行うために、内部または外部のプロセッサによって制御される装置を用いるようにした、手持ち式または半固定式の電動工具が開示されている。

独国特許出願公開第１０２００６０００５１７号明細書 独国特許出願公開第１０２００６０３５４６０号明細書 独国特許第３３１０３７１号明細書 独国特許出願公開第１０１５６２１８号明細書

本発明の目的は、手持ち式または半固定式の工具装置の操作の更なる簡素化と、サービスインターバルや耐用年数の長期化との少なくとも一方を行うことにある。

工具装置に関する作動データ及び負荷状態の少なくとも一方について、検知及び保管の少なくとも一方を行うための装置を有した手持ち式または半固定式の工具装置は、このような目的を達成するため、当該工具装置に関する力、加速度、運動、振動周波数、及び振動振幅の少なくとも１つを検出する少なくとも１つのセンサ装置を備えている。センサ装置を用いて検出した物理量から、使用者の行動と、そのときの工具装置の操作状況との少なくとも一方についての判定を良好に行うことが可能である。これにより、工具装置のサービスインターバルを、実際の負荷状態及び使用者の行動に良好に適合したものとすることができるという効果が得られる。従って、工具装置の耐用年数を最大限に活用することが可能となる。更に、実際の必要性に適合して修理作業を行うことにより、工具装置を使用できない期間を減縮することが可能となる。

手持ち式または半固定式の工具装置の好ましい一態様として、前記センサ装置は、力センサ、加速度センサ、運動センサ、及び振動センサの少なくとも１つを備えることを特徴とする。例えば、このようなセンサを用い、工具装置が正しく使用されていない状況を検知することが可能となる。

手持ち式または半固定式の工具装置のもう１つの好ましい一態様として、作動中に前記工具装置から発せられた固体伝播音を検出できるように、少なくとも１つの力センサが、前記工具装置の前端領域に配置されることを特徴とする。これにより、用途に固有の作動データを検知し、極めて有効に評価することが可能となる。

手持ち式または半固定式の工具装置のもう１つの好ましい一態様として、前記工具装置は、前記工具装置の作動を抑止することが可能な作動抑止アクチュエータを備えることを特徴とする。これにより、安全のための工具装置の強制停止を、作動抑止アクチュエータによって容易に行うことが可能となる。

手持ち式または半固定式の工具装置のもう１つの好ましい一態様として、前記工具装置は、前記工具装置に関する設定に用いることが可能な制御アクチュエータを備えることを特徴とする。作動抑止アクチュエータと同様に、制御アクチュエータは、評価ユニットと組み合わされて工具装置内に設けられた内装式の制御装置によって起動されるのが好ましい。また、この評価ユニットはセンサ装置に接続されている。

手持ち式または半固定式の工具装置のもう１つの好ましい一態様として、前記工具装置は、釘打ち機、手持ち式の固定具打込機、または固定具取付工具として構成されることを特徴とする。固定具取付工具は、燃料式、液圧式、または電動式とすることができる。いずれの形式の固定具取付工具も、耐用年数は、工具の適切な使用と操作とに大きく依存するが、本発明による工具装置の構成により、不適切な使用を防止または抑制することが可能となる。

上述したような工具装置の作動方法であって、前記センサ装置を用いて検出した作動データ及び負荷状態の少なくとも一方を評価し使用して負荷プロファイルを生成することにより、上述した目的を達成することができる。この負荷プロファイルは、工具装置の内部または外部で生成することが可能である。

工具装置の作動方法の好ましい一態様として、前記負荷プロファイルを生成する際に、前記工具装置の内的要素または外的要素を考慮することを特徴とする。外的要素は、作動時における工具装置の負荷に影響を及ぼすものであり、例えば、固定具を打ち込む対象部材、固定具の特性、周囲の湿度、または気圧といった環境条件が含まれる。更に、工具装置の外的要素には、工具装置への打撃や工具装置の落下といった、使用者が及ぼす影響や用途による影響が含まれる。工具装置の内的要素には、例えば、工具装置についての、状態の監視、摩耗の検知、設定状態の検知、または装備部材の検知が含まれる。

工具装置の作動方法のもう１つの好ましい一態様として、前記工具装置の作動中に、前記工具装置の適切な作動または不適切な作動に関する情報を、使用者に対して表示することを特徴とする。この情報については、表示装置を用いた工具装置の外面での表示と、携帯電話などの移動通信装置を介した通信による出力との少なくとも一方を行うのが好ましい。

工具装置の作動方法のもう１つの好ましい一態様として、前記センサ装置を用いて危険な作動状態を検知すると、前記工具装置の作動を抑止することを特徴とする。これによって、安全のための強制停止を容易に行うことが可能となる。

本発明の更なる効果、特徴、及び詳細構成は、図面に基づいて以下に詳述する様々な実施形態の説明から明らかとなる。

本発明に係る工具装置の概要を長手方向の断面で示す図である。

図１は、ハウジング２及びハンドル４を有した固定具取付用の工具装置１を長手方向の断面で簡略化して示す図である。工具装置１は、電動式の固定具取付工具である。但し、本発明は、燃料式や液圧式の固定具取付工具にも適用可能である。また、本発明は、ドリルなどの別の形式の工具装置にも適用することができる。

工具装置１は、対象部材（図示せず）に固定具を打ち込むために用いられる。この固定具は、固定具打ち込み用端部５から工具装置１の外方に出て行く。

使用する固定具は、工具装置１の固定具打ち込み用端部５の近傍に取り付けられた内装式のマガジン６を介して供給される。固定具は、内装マガジン６から自動的に個別に取り出されて固定具打ち込み用端部５に供給されるようになっている。

本実施形態において、固定具を対象部材に打ち込むために必要なエネルギは、電気的に供給される。これに代え、工具装置の内部にある燃料容器に、固定具を対象部材に打ち込むために必要なエネルギを蓄えるようにしてもよい。また、固定具を対象部材に打ち込むために必要なエネルギを、空気圧によって得るようにしてもよい。

本発明に係る工具装置１は、少なくとも１つのセンサ素子１０を有したセンサ装置を備えている。この１以上のセンサ素子を用いて、力、加速度、圧力、時間、温度、振動周波数、及び振動振幅といった物理量を検出する。

更に、センサ素子１０によって得られた情報及びデータの少なくとも一方から、使用者の行動及び工具装置の使用状況の少なくとも一方に関する判定が行われる。これらのデータから、工具装置１及び工具装置１の個々の構成部材の少なくとも一方についての実際の負荷プロファイルが得られる。

例えば、作業者、即ち使用者が、工具装置１を乱暴に扱ったり、例えば短すぎる釘などのように、不適切な固定具を用いたりすると、これをセンサ素子１０によって検知することが可能である。短すぎる釘の使用により、工具装置１内で得られる打ち込みのためのエネルギが完全には消費されなくなる可能性がある。

この結果、従来の工具装置の場合には、得られたエネルギの一部を、緩衝部材に吸収させたり、別の構成部材に伝達させたりしている。本発明に係るセンサ装置を用いることより、工具装置１へのより大きな負荷を検知し、評価して、負荷プロファイルとして保管することができる。

工具装置１の個々の構成部材、及び装置全体についての耐用年数の予測は、ダメージの積算に基づいて行うことができる。更に、可変のサービスインターバルが得られる。このサービスインターバルは、可能な限り長くして、起こりうる工具装置の故障が実際に発生する直前の時期に精度よく対応するように設定される。

本発明に係る工具装置１の作動方法では、装置を保護し、サービスインターバルをできる限り延長し、危険な状態を防止するような様々な方策が適用される。即ち、それらの方策には以下が含まれる。

・装置の適切または不適切な使用に関する使用者情報。

・装置が慎重に取り扱われている場合のサービスインターバルの延長。

・装置の負荷が高い場合のサービスインターバルの短縮。

・負荷プロファイルの記録（例えば、点検修理用）。

・負荷プロファイルの出力（インターフェース経由、ディスプレイ表示、通信）。

・装置が危険な状態となった場合の作動の抑止。

・更なるダメージを回避するための作動の抑止。

・サービスインターバル満了（点検時期）の表示。

・負荷プロファイルに基づく装置設定の確認。

・最適な装置設定の導出。

負荷プロファイルを生成する際には、工具装置の内的要素及び外的要素の両方を用い、これらを考慮することができる。

工具装置に加わる負荷に影響を与える外的要素は、例えば以下の通りである。

・装置の使用状態（対象部材、固定具、釘、温度、湿度、気圧、誤使用、固定具のない状態での打ち込みなど）。

・使用者による影響（工具装置への打撃、工具装置の落下、工具装置の乱暴な扱い、押し付けの強弱や斜めの押し付けなど）。

内的要素は、例えば以下の通りである。

・状態の監視（工具装置の圧迫、ピストンの異常など）。

・摩耗の検知（緩衝部材、ピストン、ベアリングなど）。

・設定状態の検知（エネルギの調整量、過剰エネルギなど）。

・装備部材に関する検知（固定具ガイド、ピストン、カートリッジなど）。

センサ装置１０は、加速度センサ１２を備えており、この加速度センサ１２を用い、固定具を打ち込むたびに、工具装置１の固体伝播音を検出する。センサ装置１０は、接続線１４を介して評価・制御ユニット２０と電気的に接続されている。評価・制御ユニット２０は、ディスプレイを備えた表示装置２５と、更なる接続線２４で接続されている。図示しない実施形態では、評価・制御ユニットが通信インタフェースと接続されており、この通信インタフェースは、関連する情報を、例えばＧＳＭのような無線通信により、携帯電話などの移動通信装置に出力する。また、評価・制御ユニット２０は、更なる接続線２８を介し、アクチュエータ３０に接続されている。

センサ装置１０からの信号は、評価・制御ユニット２０において分析される。この分析により、使用状態、誤使用、装置寿命などといった、様々な情報を得ることができる。使用状態に関する情報に基づき、工具装置１における緩衝部材、ピストン、或いはベルトなどの構成部材に関するダメージの度合いが積算される。この度合いが、いずれかの構成部材において予め定められた値に達すると、このことが、工具装置１の外面に設けられた表示装置２５のディスプレイによって視覚的に通知される。また、この通知には、音響信号を用いることも可能である。

工具装置１は、安全のために強制停止するべく、アクチュエータ３０を用いて作動を抑止することが可能である。更に、１以上の更なるアクチュエータ（図示せず）を用い、工具装置の設定を行うことも可能である。

センサ装置１０を有した本発明に係る工具装置１により、とりわけ以下のような機能が得られる。

例えば、正常な使用、誤使用、打ち込みの失敗、打ち込みの強弱、打ち込みの回数、打ち込みの特徴、及び打ち込みの方向を認識し、使用状況の検知結果として考慮することができる。

更に、工具開発にとって重要な開発用データを記録して保管することも可能である。また、故障が発生する前に、点火遅れや点火不良といった不具合を予め認識することも可能である。

故障検知としては、ベルトやスプリングといった構成部材の不具合を、より一層良好に予測することが可能である。また、エネルギを計測することによって、燃焼が良好であるか、或いは不十分であるかを判定することが可能である。緩衝部材、ギヤユニット、ベアリング、ピストン、或いはベルトといった、工具装置１における構成部材の摩耗や破損を検出することも可能である。また、センサ装置１０を利用し、工具装置１の初期調整を行うことも可能である。この場合、例えば１０個の設定条件で、出荷前に調整しておくことが可能である。

例えば工具装置の落下といった、誤使用の回数及び使用者の動作の少なくとも一方に応じて、サービスインターバルを決定することができる。また、工具装置１の打撃や落下といった不適切な使用を通知することも可能である。本発明のもう１つの特徴によれば、工具装置１を振ることにより、センサ装置１０を利用して工具装置１を起動することができるので、工具装置１の手動操作スイッチを省略することが可能である。

Claims (10)

1. 工具装置（１）に関する作動データ及び負荷状態の少なくとも一方について、検知及び保管の少なくとも一方を行うための装置を有した手持ち式または半固定式の工具装置（１）であって、前記工具装置（１）に関する力、加速度、運動、振動周波数、及び振動振幅の少なくとも１つを検出する少なくとも１つのセンサ装置（１０）を備えることを特徴とする、手持ち式または半固定式の工具装置。
2. 前記センサ装置（１０）は、力センサ(１２)、加速度センサ、運動センサ、及び振動センサの少なくとも１つを備えることを特徴とする、請求項１に記載の手持ち式または半固定式の工具装置。
3. 作動中に前記工具装置（１）から発せられた固体伝播音を検出できるように、少なくとも１つの力センサ（１２）が、前記工具装置（１）の前端領域に配置されることを特徴とする、請求項１または２に記載の手持ち式または半固定式の工具装置。
4. 前記工具装置（１）は、前記工具装置（１）の作動を抑止することが可能な作動抑止アクチュエータを備えることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の手持ち式または半固定式の工具装置。
5. 前記工具装置（１）は、前記工具装置（１）に関する設定に用いることが可能な制御アクチュエータを備えることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の手持ち式または半固定式の工具装置。
6. 前記工具装置（１）は、釘打ち機、手持ち式の固定具打込機、または固定具取付工具として構成されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の手持ち式または半固定式の工具装置。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の手持ち式または半固定式の工具装置の作動方法であって、前記センサ装置（１０）を用いて検出した作動データ及び負荷状態の少なくとも一方を評価し使用して負荷プロファイルを生成することを特徴とする作動方法。
8. 前記負荷プロファイルを生成する際には、前記工具装置（１）の内的要素または外的要素を考慮することを特徴とする、請求項７に記載の作動方法。
9. 前記工具装置（１）の作動中に、前記工具装置（１）の適切な作動または不適切な作動に関する情報を、使用者に対して表示することを特徴とする、請求項７または８に記載の作動方法。
10. 前記センサ装置（１０）を用いて危険な作動状態を検知すると、前記工具装置（１）の作動を抑止することを特徴とする、請求項７〜９のいずれかに記載の作動方法。

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