JP4497933B2 - ワーキングメータ - Google Patents

Description

本発明は、油圧ブレーカ等の使用時間を測定することができるワーキングメータに関し、特に、配設場所が強い振動を伴う場所であっても故障しにくく正確に使用時間を測定することができるワーキングメータに関する。

従来から油圧ショベルに連結して破砕作業等に使用する油圧ブレーカ等のレンタルにおいて、油圧ブレーカ等の使用時間に応じてレンタル料金を定めていた。通常、この使用時間は利用者の自己申告により行われ、かかる自己申告の使用時間に応じてレンタル料金が定まっていた。

また、油圧ブレーカ等を連結した油圧ショベルをレンタルする場合には、油圧ショベル本体の操作盤の近くにカウンタを配設し、油圧ブレーカ等を操作した時間だけカウンタで使用時間を積算する方法も考えられる。

自己申告だと誤差が大きくレンタル業者にとってもレンタル料金が少なくなる可能性があり、逆に、利用者にとっては使用時間を計算する煩わしさがあるという課題を有する。

また、油圧ショベルの操作盤にカウンタを設けることでも正確な使用時間を計算することができるが、油圧ブレーカ等のみをレンタルする場合や、油圧ショベルと油圧ブレーカ等とで別々のレンタル料金を計算する場合に、油圧ブレーカ等のみの使用時間を計算することができないという課題を有する。

さらにまた、このようなレンタル料金の計算のためだけでなく、所定使用時間毎に油圧ブレーカ等をメンテナンスを施し、油圧ブレーカを長期間安全に使用できるようにする必要もある。

ここで、仮に、使用時間を測定するためのカウンタを油圧ブレーカ等に設けた場合を考えると、油圧ブレーカ等に設けられたカウンタにも油圧ブレーカ等の動作により生じる大きな加速度変化の影響が及び、カウンタの自重に伴う強い力が働きカウンタを構成する部品が破損し、特に、内部に通常の電池を有してときには電池の正極材料と負極材料とが混合し電池としての機能を果たせなくなるという課題を有し、また、カウンタに電池を内臓することなく電力供給を油圧ショベル本体からケーブルを介して受けるときは電池を内臓しない分だけ故障率を低下させることができるものの、油圧ショベルのため電力供給ラインが油圧ブレーカ等の周辺にはなく、長くケーブルを引き回す必要があり、大掛かりとなって経済性に著しく乏しいという課題を有する。

本発明は前記課題を解決するためになされたもので、油圧ブレーカ等の動作による加速度変化の影響を受けても壊れにくく、且つ、電池を内臓した油圧ブレーカ等の使用時間を正確に測定ができるワーキングメータを提供することを目的とする。

本発明に係るワーキングメータは、衝撃に応じて検出電圧を発生させる衝撃センサーと、電流を生じる電池部と、衝撃を受けている時間を測定時間として測定する制御部と、測定時間及び／又は当該測定時間を積算した積算時間を記憶する記憶部と、前記衝撃センサー、電池、制御部及び記憶部を内部に配設する外装ケースとからなるワーキングメータであって、前記電池部が複数の電池を結合したものからなり、前記外装ケース、電池部、制御部及び記憶部の間に樹脂を配設したものである。このように本発明においては、電池部が複数の電池を結合したものからなり、衝撃センサー、電池部、制御部及び記憶部を外装ケースに配設し、この外装ケース、電池部、制御部及び記憶部の間に樹脂を配設しているので、電池部が複数の電池を結合することでそれぞれの電池の大きさが小さくなり、電池の自重も小さくなり振動時に生じる力も小さくなって、外装ケース内に配設されて隣接する構成要素に電池が接触したとしても、振動時に生じる力が小さくなっているため、衝撃が小さく損傷にまでは至らず、また、外装ケース、電池部、制御部及び記憶部の間に樹脂を配設することで、剛性を有する外装ケース、電池部、制御部及び記憶部の間に、弾性を有する樹脂を介在させることで、振動時に外装ケース、電池部、制御部及び記憶部が振動しても樹脂による緩衝作用が働き、衝撃が弱まると共に、直接外装ケース、電池部、制御部及び記憶部同士が接触しなくなり損傷せず、正確な使用時間を測定することができる。

また、本発明に係るワーキングメータは必要に応じて、前記複数の電池が扁平な形状をし、振動方向に対して電池の長手方向が略垂直になるように配設されるものである。このように本発明においては、電池部の電池が扁平な形状をし、振動方向に対して電池の長手方向が略垂直になるように配設しているので、扁平な形状の電池は正極、セパレータ及び負極の対面方向の振動には強いが、この対面方向と垂直な方向の振動には弱いという性質があり、使用時に生じる強い振動に対して耐振動性を有する方向に電池を配設しており、振動が生じても電池のセパレータが破壊されることなく、正確な使用時間を長期間測定することができる。

また、本発明に係るワーキングメータは必要に応じて、前記外装ケース内の空間を仕切る仕切りを一以上備え、当該仕切りに電池を一以上配設するものである。このように本発明においては、外装ケース内の空間を仕切る仕切りを一以上設け、この仕切りに電池部の電池、制御部、記憶部及び外部インターフェースを配設しているので、各構成要素が一定の離間距離をもって位置し、振動時に各構成要素が接触することがなく、さらに、樹脂を配設するときも一定の距離をもって位置しているため円滑に配設することができ作業性もよい、さらには、仕切りだけでは振動時に撓んで一定の離間距離が小さくなり接触する可能性があるが樹脂が配設されており確実に接触を防ぐことができ、損傷することなく正確な使用時間を測定することができる。

また、本発明に係るワーキングメータは必要に応じて、前記仕切りが可撓性を有するものである。このように本発明においては、仕切りは可撓性を有しているので、振動時に撓んで緩衝作用を生じ、各構成要素の間に配設されている樹脂による緩衝作用と相まってよりよい緩衝作用を生じて外装ケース内の各構成要素に衝撃が生じず、損傷することがない。

また、本発明に係るワーキングメータは必要に応じて、前記制御部が記録している積算時間及び／又は測定時間を外部から読出すための外部インターフェースを備えるものである。このように本発明においては、前記制御部が記録している積算時間を外部から読出すための外部インターフェースを備えているので、ワーキングメータ自体に積算自体を外部に公開するような表示部を有することなく、外装ケース内に必要最小限の構成要素のみ配設されており、特に、表示部はスペースを取ると共に衝撃に弱い素子からなるため故障率が高く、このような表示部を有しないワーキングメータは故障率を低くすることができる。

また、本発明に係るワーキングメータは必要に応じて、外部インターフェースの接続面が天地方向の下向きに配設されているものである。このように本発明においては、外部インタフェースの接続面が天地方向の下向きに配設されているので、雨が降った場合に水が外部インタフェースの接続面から外装ケース内部に侵入することを防ぎ、油圧動作油が滴り落ちる場合にも外装ケース内部に侵入することを防ぐことができ、これら水や油等の侵入物による故障を抑制できる。

本発明の実施形態に係るワーキングメータについて図１ないし図９に基づいて説明する。図１は本実施形態に係るワーキングメータの正面断面図、上面断面図、側面図及び側面半断面図、図２は本実施形態に係るワーキングメータを取り付ける油圧ブレーカ、図３は図２の一部透過図、図４は本実施形態に係るワーキングメータの回路ブロック図、図５は本実施形態に係るワーキングメータの回路図、図６及び図７は本実施形態に係るワーキングメータの動作フローチャート、図８は本実施形態に係るワーキングメータの期間関係図、図９はである本実施形態に係るワーキングメータのリーダー機の正面図である。図１（ａ）は側面図、図１（ｂ）は上面断面図、図１（ｃ）は側面半断面図、図１（ｄ）は正面断面図、図１（ｅ）は正面図である。

前記各図において本実施形態に係るワーキングメータは、衝撃に応じて検出電圧を発生させる衝撃センサーと、電流を生じる電池部と、この電池部からの電流の供給を受け、前記衝撃センサーからの検出電圧発生時から検出電圧が発生しなくなるまでの測定時間を測定する制御部３と、測定時間を積算した積算時間を記憶する記憶部４と、外部から記憶部４に記憶している積算時間を読み出すだめの外部インターフェース５と、電池部２から制御部３への電流をスイッチするスイッチ部７と、前記衝撃センサー１、電池部２、制御部３、記憶部４、外部インターフェース５、時定数部６及びスイッチ部７を内部に配設する外装ケース８とからなり、前記電池部２が複数の電池を結合したものからなり、前記外装ケース８、電池部２、制御部３、記憶部４、時定数部６及びスイッチ部７の間に樹脂を配設した構成である。また、前記衝撃センサー１からの検出電圧をスイッチ信号としてこのスイッチ信号が出力されている間スイッチ部７が投入状態となって電池部２から制御部３へ電流を供給し、制御部３が記憶部４から積算時間を読出し、当該読み出した積算時間と測定時間とを足して積算時間とし記憶部４に書き込む構成である。なお、図４の一点鎖線は制御部３への電流供給ラインを示す。

前記衝撃センサー１は金属板上に検出手段としての圧電素子を配設することで形成される。この圧電素子は、圧電セラミックス等の圧電体層の両面に電極を有し形成される。ここで、衝撃センサー１は、このような形成に限定されることなく、衝撃を検出でき、小型のものであればよい。特に、本発明においては、強振動下で使用されるため、衝撃センサー１の重量が小さいことが好ましい。

前記電池部２は、複数の電池を直列接続若しくは並列接続したものであり、この電池は扁平な形状をし、所謂コイン型電池、ボタン型電池等が該当する。この電池は、ステンレス製の正極缶に二酸化マンガンからなる正極を圧着し、この圧着した正極をセパレータで覆い、覆ったセパレータの上面にリチウム合金からなる負極を圧着し、負極缶を正極缶とパッキングを介して嵌め合わせたものである。ただし、この電池の構成は、コイン型電池の例示に過ぎず、他の構成の電池（マンガン電池、アルカリ電池、Ｎｉ・Ｃｄ蓄電池、ニッケル水素蓄電池、リチウムイオン蓄電池）でよく、例えば、正極の構成物質や負極の構成物質が異なる電池（酸化銀電池、空気電池）でもよい。扁平な形状をした電池は、正極、セパレータ及び負極が、外形にしたがって扁平な形状をしており、正極、セパレータ及び負極の対面方向の振動には強いが、この対面方向と垂直な方向の振動には弱い。この原因としては、対面方向と垂直な方向の振動が加わると、それぞれが元位置からずれることとなり、正極と負極がセパレータから離反することでセパレータが破壊され、正極と負極が交わり電子の正常な移動が不可能となって電流を供給することができなくなるからである。したがって、ワーキングメータを取り付ける場合には、電池の面方向を考慮して、振動方向に耐振動性のある方向で電池部を配設する必要がある。すなわち、振動方向に対して電池の長手方向が垂直になるように配設することが望ましい。ここで、複数の電池から電池部２を構成しているのは、大きな電池を１つでも当然に電池部２を構成することも可能なのであるが、大きな電池１つで電池部２を構成した場合には、振動時にこの大きな電池に自重が掛り、外装ケース８内部で振動する。この振動した大きな電池が同様に外装ケース８内に配設された他の構成要素に接触し、接触した構成要素に大きな衝撃を与えて損傷させる。また、振動した大きな電池は、外装ケース８にも接触し、大きな電池自体が損傷する可能性がある。樹脂を形成することで緩衝作用が働きこれらの損傷は防止することができるものの、やはり、振動時に大きな電池に大きな力が働くので確実ではない。そこで、電池部２を複数の電池から構成し、それぞれの電池の大きさを小さくする。このように小さくした電池に振動時にかかる自重も当然小さくなり、他の構成要素と接触した場合の衝撃も抑えることができる。電池部２を複数の電池から構成した上で、樹脂を形成することで、それぞれの電池で生じていた振動をより抑えることができる。

前記制御部３は、抵抗器、コンデンサ、ダイオード、ＦＥＴ、ＥＥＰＲＯＭ、ＭＰＵ、ＣＰＵ等の素子・部品をプリント基板に実装して構成される。ＭＰＵやＣＰＵのチップを使用しなくとも制御部３を構成することはできるが、一般的にＭＰＵやＣＰＵを用いなければ実装された制御部３が大きくなったり、重くなったりするので、適宜、ＭＰＵやＣＰＵを用いて小型化、軽量化を実現した方が本ワーキングメータ自体の自重が軽くなり強振動下でも壊れ難いものを製造することができる。

また、この制御部３は、所定期間毎に一定期間のみ動作し（ここでの所定期間を以下第１の所定期間とする）、当該一定期間外は電力消費の少ないモードで待機する（図８（ｂ）参照）。ここでの動作とは、本ワーキングメータ固有の動作を指し、制御部３をマイコンで実装するとすればマイコンがオン状態で少なくとも常時必要とするような動作は対象とならない。ワーキングメータ固有の動作とは、測定時間を測定する動作、積算時間と測定時間とを足して積算時間とし記憶部４に書き込む動作等が該当する。測定時間を測定する時間を一定期間のみ動作させたとしても、一定期間外の時間がカウントされないわけでなく、第１の所定時間毎の一定期間であるから、一定期間外の時間も判明する。例えば、１０００［ｍｓ］（１［ｓ］）毎に２０［ｍｓ］のみ動作させるとすれば、一定時間外の時間は１０００［ｍｓ］−２０［ｍｓ］＝９８０［ｍｓ］となる。ただし、この方式により１回の測定時間の測定において最大±９８０［ｍｓ］の誤差が生じる。このような誤差は生じるものの、１０００［ｍｓ］中で２０［ｍｓ］のみしか動作していないために、消費電力の大幅な低減には繋がる。

また、制御部３は、一定期間の衝撃センサー１から発生する検出電圧の少なくとも一つが既定電圧レベルより小さい検出電圧であるとき、測定時間を測定しない。既に、「制御部は、所定期間毎に一定期間のみ動作し、当該一定期間外は電力消費の少ないモードで待機する」と説明したが、ここでの「一定期間」（以下、動作するための一定期間）は、「制御部は、一定期間の衝撃センサーから発生する検出電圧の少なくとも一つが既定電圧レベルより小さい検出電圧であるとき、測定時間を測定しない。」における「一定期間」（測定のための一定期間）を包含する（図８（ａ）参照）。言い換えると、動作するための一定期間の一部が測定のための一定期間となる。すなわち、動作するための一定期間の大半の期間に制御部３は、衝撃センサー１から発生する検出電圧うち少なくとも一つでも既定電圧レベルより小さい検出電圧がないか否かを判断し、既定電圧レベルより小さい検出電圧がなければ、電力消費の少ないモードで待機する。ここで、既定電圧レベルより小さい検出電圧が一つでもあれば、制御部３は測定時間の測定を止め、何もしないか、若しくは、測定時間と積算時間とを足して積算時間として記憶部に書き込み、動作を終了する。ただし、動作するための一定期間内で、現在の動作では測定のための一定期間が大半を占めているが、当然他の処理が入ってきてもよい。

また、制御部３は、前記記憶部４から積算時間を読出し、当該読み出した積算時間と測定時間とを足して積算時間とし記憶部４に書き込むが（以下、この動作を積算時間書込み動作とする。）、所定期間毎に積算時間書込み動作を行うこととする（ここでの所定期間を以下第２の所定期間とする）。この積算時間書込み動作は、前記衝撃センサー１からの検出電圧が発生しなくなり制御部３が動作しなくなるまでに最低一回行われれば、正しい積算時間が記憶部４に書き込まれることとなる。しかし、第２の所定期間毎に積算時間書込み動作を行うことにより、異常事態が生じた場合も、最大第２の所定期間の誤差が生じるだけで、復帰後、再び測定時間の測定する動作に移行することができる。すなわち、図８（ｄ）を用いて説明すると、１１個のセルがあった場合に、前者の方法を用いれば１１個目のセルだけで積算時間書込み動作を行うこととなる。後者の方法を用いれば各セル毎に積算時間書込み動作を行うこととなる。６個目のセルで異常事態が生じた場合に、前者の方法では１個目から６個目までの期間は積算時間に加算されないが、後者の方法では１個目から５個目までの期間は積算時間に既に加算されている。なお、ここでの「第２の所定期間」と、第１の期間とは設定次第で同一とすることもできるが、異なっていてもよい。ただし、積算時間書込み動作は、記憶部４に書き込むため、実装の仕方にもよるが外部処理になるため電力消費も大きく、前記第１の所定期間より少なくとも数倍は長い方が好ましい（図８（ｃ）の場合１０倍にしており、２重枠線の１０番目のセルで積算時間書込み動作を行う）。既に例示した第１の所定期間を１０００［ｍｓ］とすると、例えば、積算時間書込み動作における第２の所定期間は１００００［ｍｓ］となる。

前記記憶部４は、具体的には、ＥＥＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭからなり、これ以外の記憶素子から構成されていてもよく、また、制御部３と共にマイクロプロセッサ３ａにより実装されていてもよい。

外部インターフェース５に外部機器が接続され、記憶部４から制御部３を介して積算時間を読み出す場合には、電池部２から電流を供給することなく、外部機器から外部インターフェース５を介して制御部３等のための電流を供給することとする。このようにすることで、外部機器により本ワーキングメータが動作しなければならないとき電池部２の電力消費量がない。

時定数部６は、衝撃がなくなって衝撃センサー１からのスイッチ信号がなくなっても一定時間の間、衝撃センサー１に代わってスイッチ信号を出力するものである。この時定数部より、衝撃を衝撃センサー１が受けなくなっても、一定の時間電池部２から制御部３へ電流を供給することができる。時定数部６は、例えば、コンデンサにより構成することができ、すなわち、コンデンサに電荷を貯め、電流の供給がなくなった時点で貯まった電荷を開放し、スイッチ信号とすることができる。

スイッチ部７は、スイッチング機能を有するものであれば、どのような素子を使用してもよく、代表的なものに、ＭＯＳＦＥＴ、トランジスタがある。

前記外装ケース８は、耐振性に優れるだけではなく、耐候性、耐衝撃性、耐水性、耐摩耗性、耐油性等を有していることが好ましく、油圧ブレーカに本ワーキングメータが配設されて用いられる場合には、特に、強振動下で用いられることになるので耐振性、油圧を用いているので耐油性、振動することで岩石等と接触する可能性があるので耐衝撃性、野外で使用されるので耐水性・耐候性を有していることが好ましい。このような性質を有するものとして金属、具体的には、ステンレス材（特に、自動車、航空機、産業機械などに用いられる構造用ステンレス）やアルミニウム合金を用いて外装ケースは作成される。なお、ここで、ステンレス材等は例示にすぎず、上記性質の少なくとも一つを有する物質から構成される外装ケース８であればよい。

外装ケース８は、箱体の形状を有し、さらに鍔部を有し、この鍔部に止め具用の複数穴が形成されており、外部インタフェース５が配設されている面だけ、外部インタフェース５に外部機器のプラグ１４ａが接続できるように外部インタフェース５の形状に沿って穴が形成されている。なお、外部インタフェース５の形状に沿って穴が形成されるのは、有線通信による情報のやり取りをする場合であって、無線通信を用いる場合にはこのような穴は必要ない。ただし、無線通信をより円滑に行えるように外部インタフェース５の配設位置周辺に小さな穴を形成したり、その周辺のみ外装ケース８の側壁の厚みを薄く形成することもできる。また、穴が形成されている場合には、穴の形状に合ったゴム製蓋を穴に嵌めることで、水、油、ホコリの侵入を防ぎ、リーダー機１４と接続している場合にだけゴム製蓋を外し穴が露出するようにすることができる。

この外装ケース８内に衝撃センサー１、電池部２、制御部３、外部インターフェース５等を配設するのであるが、ワーキングメータ自体が受ける振動の大きさにもよるが衝撃センサー１は外部からの衝撃を受けて検出電圧を生じさせる必要があるために、電池部２、制御部３及び外部インターフェース５の配設形態とは異なって、外装ケースに直接配設して衝撃を受けやすくするのが好ましい。ここで、衝撃センサー１と制御部３等を結ぶ配線系統は、衝撃をそのまま受けている衝撃センサー１と、出来る得る限り衝撃を緩衝してかかる緩衝した衝撃を受けている制御部３等とを接続させているために、例えば、銅線で接続している場合に、半田付けして銅線と衝撃センサーとを接続させるだけでなく、半田付けしていない部分を樹脂で覆って銅線と衝撃センサーとの接続をより強固なものとしておくことが好ましい。半田付けしている部分を更に、樹脂により覆ってもより強固な接続となる。また、外装ケース８内に衝撃センサー１、電池部２、制御部３、外部インターフェース５等を配設すると説明したが、外装ケース８には複数の仕切り８１が設けられ、前記電池部２の電池、制御部３、記憶部４、外部インターフェース５、時定数部６及びスイッチ部７はこの複数の仕切り８１に配設されている。なお、制御部３、記憶部４及び時定数部６は、一つの仕切り８１に配設され、この仕切り８１が制御基盤となっている。この仕切り８１がワーキングメータの構成要素である衝撃センサー１、電池部２、制御部３、外部インターフェース５等をそれぞれ離間させて位置させている。このように離間させておけば、樹脂をディスペンサにより塗布するときも離間距離が一定となって作業性がよい。ただし、外装ケース８に仕切り８１を設けられ、この設けられた仕切８１りにワーキングメータの構成要素を配設してもよいし、仕切り８１を外装ケース８に設ける前に、外部でワーキングメータの構成要素を仕切り８１に配設し、ワーキングメータの構成要素が配設された仕切り８１を外装ケース８に設けてもよい。同様に、樹脂の形成も、外装ケース８に仕切り８１を設ける前に行ってもよいし、外装ケースに仕切り８１を設けた後に行ってもよい。特に、仕切り８１が可撓性を有している場合には、樹脂による緩衝作用に加えて、この仕切り８１の可撓性による緩衝作用も生じ、相乗効果により、より効果的に各構成要素の損傷を防止することができる。

前記樹脂は、熱可塑性樹脂若しくは熱硬化性樹脂であり、この熱可塑性樹脂を、外装ケース８に電池部２と制御部３を配設した状態で、例えば、ディスペンサにより外装ケース８内に注入充填する。なお、予め衝撃センサー１は、振動を検出可能なように外装ケース８の側面に両面テープ、接着剤等で接着して固定されている。ディスペンサによって注入充填する以外に、射出成形法によって樹脂を成形する方法もあり、外装ケース８内の衝撃センサー１と電池部２と制御部３に影響を与えない方法であれば種々の方法が適用できる。外装ケース８内の衝撃センサー１と電池部２と制御部３に影響を与えるとは、例えば、高圧による破損、高温による燃焼等が該当する。熱可塑性樹脂としては、ポリスチレン、ＨＩＰＳ、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＭＢＳ樹脂などのスチレン系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのオレフィン系樹脂、ポリ塩化ビニルなどの塩化ビニル系樹脂、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系液晶ポリマー、ウレタン系樹脂、ナイロン系樹脂、エポキシ系樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、ユリア系樹脂、ジシクロペンタジエン系樹脂、及び、これら樹脂を組み合わせたものが該当する。これらの樹脂に、ガラス繊維、充填剤、他の樹脂添加剤を加えたものでよい。前記熱硬化性樹脂による場合には、浸漬法、トランスファー成形法、注型法、流動浸漬法を用いることで樹脂を外装ケース内に成形することができる。

この樹脂をディスペンサ等により塗布して、前記外装ケース８、電池部２、制御部３及び記憶部４の間に樹脂を形成する。しかし、前記外装ケース８、電池部２、制御部３、記憶部４、時定数部６及びスイッチ部７の間に樹脂を形成するだけでなく、衝撃センサー１、外部インタフェース５にも樹脂を形成することができる。ただし、衝撃センサー１に樹脂を形成する場合には、かかる樹脂の緩衝作用により衝撃センサー１が適切に衝撃を検出できなくなるのを防止すべく、例えば、全面に樹脂を塗るのではなく、他の部品との接触する部分のみに樹脂を形成する。このように形成することで、衝撃センサー１が適切に衝撃を検出することができる状態を維持したままで、さらに、衝撃センサー１に隣接して外装ケース８内に配設してある他の構成要素と接触することを防止することができ、構成要素の損傷を防止することができる。同様に、外部インタフェース５に樹脂を形成する場合には、かかる樹脂がプラグ１４ａと接続する面を覆うことで情報のやり取りが外部とできないことを防止すべく、例えば、接続する面以外の部分に樹脂を形成する。このように形成することで、外部インタフェース５に適切に外部機器が接続することができ情報のやり取りができると共に、外部インタフェース５に隣接して外装ケース８内に配設してある他の構成要素と接触することを防止することができ、接触による構成要素の損傷及び振動によるこの外部インタフェース５の損傷をも防止することができる。

外装ケース８内に樹脂を配設した後に、外装ケース底面に外装ケースの開口部分を略覆うように金属板を配設する。このような金属板を配設することで、本ワーキングメータを油圧ブレーカ９に取り付けたときに、底面が平らとなって取り付け作業を円滑に行うことができる。この金属板は外装ケース８と直接ねじ等で固定してもよいが、容易に金属板を配設する方法として、まだ樹脂が固まっていない配設直後に金属板を圧入することで、樹脂に金属板がめり込み、このめり込んだ状態で金属板が固定されることで配設を容易に行う方法がある。ただし、外装ケース８の開口部分と金属板が同一面積の場合には圧入が円滑に行うことができないため、若干金属板の面積を小さくすることが望ましい。同一面積の金属板の場合には、金属板に幾つかの孔を設けることで、圧入の際に樹脂がかかる孔から流出し固まり圧入を容易にし且つ樹脂により金属板が確実に固定される。この金属板は、外装ケース８に内設されている各構成要素を保護してもいる。

次に、本実施形態に係るワーキングメータの使用動作について説明する。その前に、本ワーキングメータを取り付ける油圧ブレーカ９及びこの油圧ブレーカ９の取り付け動作について説明する。

この油圧ブレーカ９は、図２及び図３に示すように、ブレーカ本体９１と、ブレーカ本体の一部に両面から挟着するブラケット９２とからなり、ブレーカ本体９１の先端にチゼル９１ａが形成されている構成である。油圧ブレーカ９は、ブレーカ本体９１が作動油供給路を介して油圧系統と接続して作動油の油圧により内部にあるピストン（図示しない）が上下運動を繰り返し、ピストンの延長上に位置するチゼル９１ａも同様に上下に振動をし、チゼル９１ａの先端に触れた岩石等が破砕される仕組みである。

この油圧ブレーカ９に本ワーキングメータを取り付ける場合には、チゼル９１ａにより破砕された岩石の破片の飛散により損傷しないように、出来る得る限り破片が飛んでこない位置に取り付けるか、ワーキングメータを岩石の破片から保護する機構を設けた上で取り付けることが好ましい。破片が飛んでこない位置としては、例えば、ブレーカ本体９１とブランケット９２とに取り囲まれた領域、特に、かかる領域で凸が形成されている箇所でチゼル９１ａから直線上に見えない位置などが好ましい。具体的には、ブランケット９２内の固定ボルト９３の周辺などが好ましい。ワーキングメータを岩石の破片から保護する機構とは、岩石の破片の飛散を防ぐようにワーキングメータの外形より若干大きめの箱状の凸部が該当し、その凸部の内部にワーキングメータを取り付けることで完全に岩石の破片の飛散から守ることができる。他にも、ブレーカ本体９１とブランケット９２とに取り囲まれた領域を保護するように、ブランケット９２自体の形状を閉じたものとすることでもワーキングメータを岩石の破片から保護する機構としての役目を果たすことができる。さらに、本ワーキングメータは外部インタフェース５の接続面が天地方向の下向きに配設されており、雨が降った場合に水が外部インタフェース５から外装ケース８内部に侵入することを防ぎ、油圧動作油が滴り落ちる場合にも外装ケース８内部に侵入することを防ぐことができる。また、接続面において接続部分を他の部分より低く形成しておくことで、より水や油の侵入を防ぎ、また、一端入った水や油を自重により排出することができる。接続部分以外にも小さな穴を空けることで空気穴として役目を果たしより水や油の排出を円滑にすることができる。また、本実施形態の説明では、固定ボルト９３の周辺のチゼル９１ａから直線状に見えない位置にワーキングメータを取り付けたとする。以上で、ワーキングメータを取り付ける油圧ブレーカ９及びこの油圧ブレーカの取り付け動作の説明を終了し、次に、本ワーキングメータの使用動作について説明する。

ワーキングメータを取り付けた油圧ブレーカ９を油圧シャベル１１の先端と接合し、さらに、油圧シャベル１１の作動油供給路と油圧ブレーカ９とを接続し、油圧シャベル１１からの操作により油圧ブレーカ９の作業方向を変えたり、チゼル９１ａを上下に振動することができるようにする。

油圧シャベル１１を作業目標位置まで動かし、チゼル９１ａの先端を破砕目標の岩石まで移動させ、操作者の指示により、油圧ブレーカ９を動作させ、チゼル９１ａが上下に振動し、破砕目標の岩石が破砕される。このチゼル９１の上下の振動により、油圧ブレーカ９に取り付けたワーキングメータの衝撃センサー１により電圧が生じ、検出電圧が入力信号として制御部３に入力されると共に、検出電圧がスイッチ信号としてスイッチ部７に入力される。スイッチ部７にはスイッチ信号が入力されＯＮ状態となって、電池部２からの電流が制御部３に供給される。衝撃センサー１が衝撃を受けてスイッチ信号をスイッチ部７に入力している限り、電池部２からの電流が制御部３に供給される。なお、このスイッチ信号は、スイッチ部７に入力されつつ、時定数部６が衝撃がなくなって衝撃センサー１の代わりにスイッチ信号を出力すべく、一部を例えばコンデンサにより時定数部６に貯める。このように時定数部６に貯める電荷は、スイッチ信号から吸い上げてもよいが、別途電流供給ラインを設けて電池部２から供給してもよい。制御部３は、電池部２からの電流の供給を受け起動し、さらに、衝撃センサー１から入力信号が入力されているため、測定時間の測定をすべきか否かを判断すべく、一定期間の衝撃センサー１から発生する入力信号の少なくとも一つが既定電圧レベルより小さい検出電圧であるか否かを判断する（ステップ１）。このステップ１において、一定期間の衝撃センサー１から発生する入力信号の少なくとも一つが既定電圧レベルより小さい検出電圧である場合でないと判断したときに、測定時間を測定する（ステップ２）。前記ステップ１において、一定期間の衝撃センサー１から発生する入力信号の少なくとも一つが既定電圧レベルより小さい検出電圧であると判断したときに、積算時間書込み動作を行い停止し終了する（ステップ３）。ただし、測定時間が０のときは、積算時間書込み動作をすることなく停止し終了する。ステップ２の次に、前回の記憶動作から第２の所定期間経過している否かを判断する（ステップ４）。このステップ４において、第２の所定期間経過している場合でないと判断した場合に、制御部３を省電力モードに移行させる（ステップ５）。前記ステップ４において、第２の所定期間経過していると判断した場合に、記憶部４に記憶している積算時間に、計測時間を足して積算時間として更新し、記憶部４に積算時間を記憶する（ステップ６）。

油圧シャベル１１による作業が終了し、使用時間を調べる場合には、外部インタフェース５の接続仕様に合致したリーダー機１４（図９参照）を用いて、積算時間を読み出す。利用者が、外部インタフェース５にリーダー機１４のプラグ１４ａを接続し、リーダー機の電源を電源ツマミ１４ｂを上方向に押し上げてＯＮにし、読取ボタンを押下する。電源がＯＮになると点灯ランプ１４ｃが点灯する。起動ボタン１４ｄを押下し、制御部３に電流を供給して制御部３を起動させる。制御部３を起動させると、制御部３が応答し起動した旨が表示部１４ｅに表示される。制御部３が起動した状態で読取ボタン１４ｆが押下されると、リーダー機１４は、外部インタフェース５を介して起動した制御部３に対して積算時間読出命令を出力する。制御部３は、積算時間読出命令が入力されると、かかる入力が積算時間読出命令であると判断し、記憶部４から積算時間を読出し、リーダー機１４に外部インタフェース５を介して積算時間を出力する。リーダー機１４は、入力された積算時間を表示部１４ｅに表示する。リーダー機１４には、削除ボタン１４ｇも用意されており、利用者により削除ボタンが押下されると、リーダー機１４は、外部インタフェース５を介して制御部３に電流を供給し制御部３を起動させ、起動した制御部３に対して積算時間削除命令を出力する。制御部３は、積算時間削除命令が入力されると、かかる入力が積算時間削除命令であると判断し、記憶部４の積算時間を初期化し、正常に初期化がなされた場合にはリーダー機１４に外部インタフェース５を介して「正常に削除された」旨を出力する。リーダー機１４は、入力された「正常に削除された」旨を表示部１４ｅに表示する。正常に初期化がなされない場合にはリーダー機に外部インタフェース５を介して「削除に失敗した」旨を出力する。リーダー機は、入力された「削除に失敗した」旨を表示部１４ｅに表示する。

次に、本実施形態におけるワーキングメータをより具体的に説明すべく、図５の回路図及び図６・図７の動作フローチャートに基づいて説明する。制御部３、記憶部４、時定数部６及びスイッチ部７を一つの基盤の実装して、図５に示す回路を作成した。この回路の構成は、衝撃センサー１が制御部３を実装したマイクロプロセッサ（日立製Ｈ８／３６６４）３ａと接続し、同時に、衝撃センサー１が時定数部６に接続し、時定数部６がスイッチ部７であるＭＯＳＦＥＴ７ａのゲートと接続し、ＭＯＳＦＥＴ７ａのドレインに電池部２の電池であるリチウム電池２ａが接続し、ＭＯＳＦＥＴ７ａのソースに外部インターフェース５の電源ラインが接続している。マイクロプロセッサ３ａも時定数部６に接続している。マイクロプロセッサ３ａは記憶部４であるＥＥＰＲＯＭ４ａと接続し、さらには、外部クロック１０ａとも接続しクロック信号を入力されている。衝撃センサー１がマイクロプロセッサ３ａとＭＯＳＦＥＴ７ａのゲートと接続することで、衝撃センサー１が衝撃が加わると発生する電圧が検出電圧としてマイクロプロセッサ３ａに印加されると共に、ＭＯＳＦＥＴ７ａにも同様に検出電圧がスイッチ信号として印加されるためスイッチング素子としてのＭＯＳＦＥＴ７ａはＯＮ状態となり、リチウム電池からの電流がマイクロプロセッサ３ａに供給される。よって、衝撃センサー１から検出電圧が発生し、ＭＯＳＦＥＴ７ａのゲートに印加されている間リチウム電池２ａから電流がマイクロプロセッサ３ａに供給される。また、衝撃がなくなって衝撃センサー１からの検出電圧が印加されなくなっても、暫くの間時定数部６から電圧が印加され、衝撃が終わってもリチウム電池２ａから電流がマイクロプロセッサ３ａに供給される。マイクロプロセッサ３ａは、一般のマイクロプロセッサ３ａと同様に演算処理するＭＰＵとメモリとを有し、さらに、タイマーも備えて１チップに集積されたＩＣである。マイクロプロセッサ３ａへの電力供給ライン上に、電源が入ったとき確実にリセットがかかるようにするためにパワーオンリセット１２ａを配設している。外部インタフェース５の電力供給ライン上に、一定の安定した直流電流を得るためにボルテージレギュレータ１３ａを配設している。

マイクロプロセッサ３ａに電流が供給され、マイクロプロセッサ３ａが起動した後、マイクロプロセッサ３ａは各種変数の宣言、初期化、メモリの割当等の初期化動作を行う（ステップ１００、以下図６及び図７参照）。このステップ１００の後に、マイクロプロセッサ３ａは入力信号の入力があるか否かを判断する（ステップ１０１）。このステップ１０１において、マイクロプロセッサ３ａが入力信号があると判断した場合には、測定時間変数ｔの測定を開始する（ステップ１０１ａ）。このステップ１０１ａの後に、マイクロプロセッサ３ａは測定時間を示す測定時間変数ｔが２０［ｍｓ］以上であるか否かを判断する（ステップ１０２）。このステップ１０２において、マイクロプロセッサ３ａが測定時間変数ｔが２０［ｍｓ］以上でないと判断した場合には、マイクロプロセッサ３ａは入力信号は規定電圧レベル以上か否かを判断する（ステップ１０３）。このステップ１０３において、マイクロプロセッサ３ａが入力信号は規定電圧レベル以上であると判断した場合には、マイクロプロセッサ３ａは次の入力信号があるか否かを判断する（ステップ１０４）。このステップ１０４において、マイクロプロセッサ３ａが次の入力信号があると判断した場合には、次の入力信号をセットする（ステップ１０５）。このステップ１０５の後に、再びステップ１０２に移行する。前記ステップ１０２において、マイクロプロセッサ３ａが測定時間を示す測定時間変数ｔが２０［ｍｓ］以上であると判断した場合には、測定時間変数ｔを０にする（ステップ１０６）。このステップ１０６の後に、マイクロプロセッサ３ａは媒介変数ｉが１０であるか否かを判断する（ステップ１０７）。このステップ１０７において、マイクロプロセッサ３ａが媒介変数ｉが１０であると判断した場合には、マイクロプロセッサ３ａは後記する記憶動作に移行する（ステップ１０８）。前記ステップ１０７において、マイクロプロセッサ３ａが媒介変数ｉが１０でないと判断した場合には、マイクロプロセッサ３ａは媒介変数ｉを１インクリメントする（ステップ１０９）。このステップ１０９の後に、マイクロプロセッサ３ａは後記する省電力モード動作に移行する（ステップ１１０）。前記ステップ１０３において、マイクロプロセッサ３ａが入力信号は規定電圧レベル以上でないと判断した場合には、マイクロプロセッサ３ａは後記する記憶動作に移行する（ステップ１０８）。前記ステップ１０１において、マイクロプロセッサ３ａが入力信号がないと判断した場合には、マイクロプロセッサ３ａは各種変数の初期化、メモリ解放等の終了動作を行い、停止する（ステップ１１１）。

ステップ１０８の記憶動作はステップ１０８ａないしステップ１０８ｅからなる。まず、マイクロプロセッサ３ａが記憶部４から記憶している積算時間を読み出す（ステップ１０８ａ）。このステップ１０８ａの後に、マイクロプロセッサ３ａは基準時間に媒介変数ｉを掛けて測定時間を求める（ステップ１０８ｂ）。このステップ１０８ｂの後に、マイクロプロセッサ３ａは読み出した積算時間にステップ１０８ｂで求めた測定時間を足して積算時間を求める（ステップ１０８ｃ）。このステップ１０８ｃの後に、マイクロプロセッサ３ａはステップ１０８ｃで求めた積算時間を記憶部４に書き込む（ステップ１０８ｄ）。このステップ１０８ｄの後に、マイクロプロセッサ３ａは媒介変数ｉを０にする（ステップ１０８ｅ）。

ステップ１１０の省電力モード動作はステップ１１０ａないしステップ１１０ｃからなる。まず、マイクロプロセッサ３ａが消費電力の少ない省電力モードに移行し（ステップ１１０ａ）、このステップ１１０ａの後に、省電力モードのままマイクロプロセッサ３ａが外部割込みがあるか否かを判断する（ステップ１１０ｂ）。このステップ１１０ｂにおいて、マイクロプロセッサ３ａが外部割込みがないと判断した場合には、再びマイクロプロセッサ３ａはステップ１１０ｂに移行する。前記ステップ１１０ｂにおいて、マイクロプロセッサ３ａが外部割込みがあると判断した場合には、マイクロプロセッサ３ａは省電力モードから通常モードに移行する（ステップ１１０ｃ）。このステップ１１０ｃの後に、ステップ１０１ａに移行する。前記外部割込みは、タイマを用いて一定の時間経過毎に生じ、例えば、１０００［ｍｓ］毎に生じることとする。このように外部割込みを１０００［ｍｓ］毎に生じるとすると、測定するための一定期間が略２０［ｍｓ］、動作するための一定期間も略２０［ｍｓ］、省電力モードとなっている間が９８０［ｍｓ］（１０００［ｍｓ］−２０［ｍｓ］）、記憶動作がなされるのが１００００［ｍｓ］毎（外部割込み×媒介変数ｉ）となる。

なお、前記ステップ１０２においてマイクロプロセッサ３ａが測定時間を示す測定時間変数ｔが２０［ｍｓ］以上であるか否かを判断しているが、２０［ｍｓ］後に外部割込みの信号を制御部３に出力するタイマを用いて１０１ａにおいてタイマに開始の信号を出力し、外部割込みがあるまでステップ１０３ないしステップ１０５の処理を行うようにしても実現することができる。また、第２の所定期間毎に積算時間書込み動作を実現すべく、媒介変数ｉを用いてループ処理しているが、第２の所定期間後に外部割込みの信号を制御部３に出力するタイマを用いて実現することもできる。

このように本実施形態に係るワーキングメータによれば、電池部２が複数の電池を結合したものからなり、衝撃センサー１、電池部２、制御部３、記憶部４、外部インターフェース５、時定数部６及びスイッチ部７を外装ケース８に配設し、この外装ケース８、電池部２、制御部３、記憶部４、時定数部６及びスイッチ部７の間に樹脂を配設しているので、電池部２が複数の電池を結合することでそれぞれの電池の大きさが小さくなり、電池の自重も小さくなり振動時に生じる力も小さくなって、外装ケース８内に配設されて隣接する構成要素に電池が接触したとしても、振動時に生じる力が小さくなっているため、衝撃が小さく損傷にまでは至らず、また、外装ケース８、電池部２、制御部３、記憶部４、時定数部６及びスイッチ部７の間に樹脂を配設することで、剛性を有する外装ケース８、電池部２、制御部３、記憶部４、時定数部６及びスイッチ部７の間に、弾性を有する樹脂を介在させることで、振動時に外装ケース８、電池部２、制御部３、記憶部４、時定数部６及びスイッチ部７が振動しても樹脂による緩衝作用が働き、衝撃が弱まると共に、直接外装ケース８、電池部２、制御部３、記憶部４、時定数部６及びスイッチ部７同士が接触しなくなり損傷しなくなる。また、電池部２の電池が扁平な形状をし、振動方向に対して電池の長手方向が略垂直になるように配設しているので、扁平な形状の電池は正極、セパレータ及び負極の対面方向の振動には強いが、この対面方向と垂直な方向の振動には弱いという性質があり、本ワーキングメータ使用時に生じる強い振動に対して耐振動性を有する方向に電池を配設しており、振動が生じても電池のセパレータが破壊されることなく、安定して使用できる。また、外装ケース８内の空間を仕切る仕切り８１を一以上設け、この仕切り８１に電池部２の電池、制御部３、記憶部４、外部インターフェース５、時定数部６及びスイッチ部７を配設しているので、各構成要素が一定の離間距離をもって位置し、振動時に各構成要素が接触することがなく、さらに、樹脂を配設するときも一定の距離をもって位置しているため円滑に配設することができ作業性もよい、さらには、仕切り８１だけでは振動時に撓んで一定の離間距離が小さくなり接触する可能性があるが樹脂が配設されており確実に接触を防ぐことができる。また、仕切り８１は可撓性を有しているので、振動時に撓んで緩衝作用を生じ、各構成要素の間に配設されている樹脂による緩衝作用と相まってよりよい緩衝作用を生じて外装ケース８内の各構成要素に衝撃が生じず、損傷することがない。また、前記制御部３が記録している積算時間を外部から読出すための外部インターフェース５を備えているので、ワーキングメータ自体に積算自体を外部に公開するような表示部を有することなく、外装ケース８内に必要最小限の構成要素のみ配設されており、特に、表示部はスペースを取ると共に衝撃に弱い素子からなるため故障率が高く、このような表示部を有しないワーキングメータは故障率を低くすることができる。また、外部インタフェース５の接続面が天地方向の下向きに配設されているので、雨が降った場合に水が外部インタフェース５から外装ケース８内部に侵入することを防ぎ、油圧動作油が滴り落ちる場合にも外装ケース８内部に侵入することを防ぐことができる。

なお、本実施形態に係るワーキングメータにおいては、外部インタフェース５は有線のインタフェースであったが、無線のインタフェースとすることもでき、さらには、無線でリーダー機から電流供給を行えるようにすることもできる。

また、前記第１の実施形態に係るワーキングメータにおいては、電池部２の電池が１次電池であったが、２次電池とすることもでき、外部インタフェース５を介して外部（例えば、リーダー機１４）から蓄電することもできる。

本発明の実施形態に係るワーキングメータの正面断面図、上面断面図、側面図及び側面半断面図である。 本発明の実施形態に係るワーキングメータを取り付ける油圧ブレーカである。 図２の一部透過図である。 本発明の実施形態に係るワーキングメータの回路ブロック図である。 本発明の実施形態に係るワーキングメータの回路図である。 本発明の実施形態に係るワーキングメータの動作フローチャートである。 本発明の実施形態に係るワーキングメータの動作フローチャートである。 本発明の実施形態に係るワーキングメータの期間関係図である。 本発明の実施形態に係るワーキングメータのリーダー機の正面図である。

符号の説明

１ 衝撃センサー
２ 電池部
２ａ リチウム電池
３ 制御部
３ａ マイクロプロセッサ
４ 記憶部
４ａ ＥＥＰＲＯＭ
５ 外部インターフェース
６ 時定数部
７ スイッチ部
７ａ ＭＯＳＦＥＴ
８ 外装ケース
８１ 仕切り
９ 油圧ブレーカ
９１ ブレーカ本体
９１ａ チゼル
９２ ブランケット
９３ 固定ボルト
１０ａ 外部クロック
１１ 油圧シャベル
１２ａ パワーオンリセット
１３ａ ボルテージレギュレータ
１４ リーダー機
１４ａ プラグ
１４ｂ 電源ツマミ
１４ｃ 点灯ランプ
１４ｄ 起動ボタン
１４ｅ 表示部
１４ｆ 読取ボタン
１４ｇ 削除ボタン

Claims (6)

1. 衝撃に応じて検出電圧を発生させる衝撃センサーと、電流を生じる電池部と、衝撃を受けている時間を測定時間として測定する制御部と、測定時間及び／又は当該測定時間を積算した積算時間を記憶する記憶部と、前記衝撃センサー、電池、制御部及び記憶部を内部に配設する外装ケースとからなるワーキングメータであって、
   前記電池部が複数の電池を結合したものからなり、
   前記外装ケース、電池部、制御部及び記憶部の間に樹脂を配設したことを
   特徴とするワーキングメータ。
2. 前記請求項１に記載のワーキングメータにおいて、
   前記複数の電池が扁平な形状をし、振動方向に対して電池の長手方向が略垂直になるように配設されることを
   特徴とするワーキングメータ。
3. 前記請求項１または２に記載のワーキングメータにおいて、
   前記外装ケース内の空間を仕切る仕切りを一以上備え、
   当該仕切りに電池を一以上配設することを
   特徴とするワーキングメータ。
4. 前記請求項３に記載のワーキングメータにおいて、
   前記仕切りが可撓性を有することを
   特徴とするワーキングメータ。
5. 前記請求項１ないし４に記載のワーキングメータにおいて、
   前記制御部が記録している積算時間及び／又は測定時間を外部から読出すための外部インターフェースを備えることを
   特徴とするワーキングメータ。
6. 前記請求項５に記載のワーキングメータにおいて、
   外部インターフェースの接続面が天地方向の下向きに配設されていることを
   特徴とするワーキングメータ。