JP5374300B2

JP5374300B2 - 電動工具

Info

Publication number: JP5374300B2
Application number: JP2009221609A
Authority: JP
Inventors: 博宮崎; 秀規清水; 史明沢野
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2009-09-25
Filing date: 2009-09-25
Publication date: 2013-12-25
Anticipated expiration: 2029-09-25
Also published as: JP2011067912A

Description

本発明は、外部の管理装置との間で作業内容に関わる作業情報を無線通信する無線通信機能を備えた電動工具に関するものである。

従来から、複数の電動工具が、各電動工具の認識番号、締付トルク、ねじ締め本数、作業時間、電池残量などの作業情報を外部の管理装置に対して無線送信することによって、管理装置側で各電動工具によるねじ締め作業を記録したり管理する管理システムが提案されている。

特許文献１に開示された管理システムでは、管理装置から電動工具へトルク設定値等の管理情報を送ることにより、各電動工具に管理情報を設定し、作業内容に応じた設定を管理装置側から行うことができる。

このようにすることで、例えば、ある作業工程でねじ締め本数が所定の本数に達したことを電動工具側から管理装置に送信すると管理装置では作業工程が終了したと判断して、次の作業工程でのトルク設定値などの管理情報を電動工具側に送信し、各工程ごとに作業者が自らトルク設定値などの設定を変更しなくても、自動的に設定が更新されるので、作業性が向上するという利点がある。

また、特許文献２に示すようにモータの動作状態を監視し、モータの非動作時に作業情報の無線通信を開始させる無線通信機を備えているものが示されており、電池からモータ制御部と無線通信機に電力が供給されている。

特開２０００−３３４６７０号公報特開２００８−２１３０６８号公報

しかし、上記特許文献２に開示された電動工具では、不使用時の無線通信機への動作電力の供給方法が示されておらず、常時無線通信機への通電を行うと電力を無駄に消費してしまうという問題があった。また、送信できない時は、永続的に送信が行われたりするのでさらに電力の消耗を招いてしまうという問題があった。

本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、通電が必要な電動工具内の装置には、通電することができて、通電の必要がなくなった電動工具内の装置には、通電を遮断することができて、電力の無駄な消耗を防ぐことができる電動工具を提供することにある。また、電動工具と、管理装置との間のデータ通信をより確実に行うことのできる電動工具を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の電動工具１ａは、モータ１６と、モータ１６を制御するモータ制御部３１ａと、モータ制御部３１ａを起動させるスイッチ１８と、外部の管理装置２との間で無線通信する無線通信機３５と、報知手段と、を備え、スイッチ１８の操作が開始されると、モータ１６と無線通信機３５に通電され、スイッチ１８の操作が終了されると、モータ１６への通電は遮断され、無線通信機３５への通電は、一定期間Ｔ継続した後に、遮断され、前記一定期間Ｔの間に、無線通信機３５と管理装置２との間で、作業情報と次の作業工程の管理情報を無線通信できなかった場合に、前記報知手段によってデータ通信失敗が報知されることを特徴とする。

このようにすることで、電動工具１ａによる締め付け等の作業が終了したら、スイッチ１８の操作を終了して、駆動させる必要がなくなったモータ１６には通電を行わないようにすることができる。また、無線通信機３５には通電を継続させることができるので、作業終了後に作業した内容を管理装置２に無線通信することができる。また、一定期間Ｔ継続した後に、無線通信機３５への通電を遮断するようにしたことで、外部への無線通信が終了し、駆動させる必要がなくなった無線通信機３５への通電を、スイッチ１８の操作終了から一定期間Ｔ後には遮断することができる。また、一定期間Ｔの間に、無線通信機３５と管理装置２との間で、作業情報と次の作業工程の管理情報を無線通信できなかった場合には、報知手段によってデータ通信失敗を報知することができる。

また、上記無線通信機３５は、外部に無線通信できない場合、無線通信できるまで、上記一定期間Ｔの間、複数回通信を繰り返すことが好ましい。

このようにすることで、外部に無線通信できるまで、複数回通信を繰り返すので、外部への無線通信をより確実に行うことができる。また、一定期間Ｔ内に、複数回通信を繰り返すようにしているので、通信の途中で無線通信機３５への通電が遮断してしまうことがない。

本発明の電動工具は、電動工具による締め付け等の作業が終了した後も、通電が必要な電動工具内の装置には、通電を継続することができて、通電の必要がなくなった電動工具内の装置には、通電を遮断することができて、電力の無駄な消耗を防ぐことができる。

また、一定期間内に、複数回通信を繰り返すようにしたことで、電動工具と、外部との間のデータ通信をより確実に行うことができる。

本発明の実施形態の電動工具と管理装置の内部回路に関する概略ブロック図である。同上の電動工具の管理装置との通信を示す説明図である。同上の電動工具の模式的に示した説明図である。同上の電動工具の通信が１回で完了する場合のタイムチャートである。同上の電動工具の通信が１回で完了しない場合のタイムチャートである。

以下に、本発明に係る電動工具の実施形態を図面に基づいて説明する。

図２は管理システムの概略構成図であり、この管理システムは、例えば工場などでねじの締め作業や穴開け作業などに使用される１乃至複数台の電動工具１ａ、１ｂ、１ｃ…と、外部の管理装置２とで構成されている。電動工具１ａ、１ｂ、１ｃ…と、管理装置２との間で、各電動工具１ａ、１ｂ、１ｃ…の認識番号、締付トルク、ねじ締め本数、作業時間、電池残量などの作業情報や、次の作業工程でのトルク設定値などの管理情報の通信を行って、管理を行うようになっている。

電動工具１ａ、１ｂ、１ｃ…は同様の構成を有しているので、電動工具１ａを図３を参照して説明する。

電動工具１ａは、手で把持可能な大きさに形成された中空丸筒状のグリップ部１１の軸方向一端（上端）に、グリップ部１１の軸方向に交差する方向を軸方向とする中空丸筒状の本体１２を設け、グリップ部１１と本体１２とで側面視略Ｔ字状をなしている。また、グリップ部１１の軸方向他端（下端）には電池収容部１３を設けている。この本体１２、グリップ部１１、電池収容部１３とで電動工具のハウジング１０を形成している。電池収容部１３の内部には充電池の電池１３ａが収納され、電池収容部１３はグリップ部１１の下端部に着脱自在に取り付けられている。なお、電池収容部１３はグリップ部１１の下端部と一体に形成しても良い。

本体１２の軸方向一端側（前端側）には、金属製のカバー部１２ａを設け、さらにその前端側には、ドライバービットやソケットなどの工具（ビット）１４が着脱自在に装着される金属製のチャック１５を設けている。チャック１５は、本体１２の軸方向他端側（後端側）に設けたモータ１６を駆動源として、本体１２の軸方向を中心に回転駆動されるものであり、モータ１６の回転駆動力は本体１２に内装した駆動伝達部１７を介してチャック１５に伝達される。モータ１６の後端側には、モータ駆動部３２が設けられており、モータ駆動部３２は、モータ制御部３１ａからの指令を受けて、モータ１６を励磁して駆動させる。

駆動伝達部１７は、後端側をモータ１６に連結した減速機１７ａと、減速機１７ａの前端側に連結される打撃発生部１７ｂとで構成され、減速機１７ａ及び打撃発生部１７ｂを介してモータ１６の回転駆動力が減速されてチャック１５にまで伝達される。チャック１５に所定荷重がかかるまでは、その減速された回転駆動力がチャック１５にまで伝達され、、チャック１５に所定荷重を超える荷重がかかる場合には打撃発生部１７ｂにて打撃運動が行われ、この打撃運動によりチャック１５に衝撃的な回転駆動力が伝達されるようになっている。

また、グリップ部１１の上端部の、チャック１５側の面である前面には、引込操作によりモータ１６を回転するトリガー型のスイッチ１８を前後方向に出し入れ自在に設けている。また、グリップ部１１の内部には、トリガー型のスイッチ１８の引込量に応じてモータ１６の回転速度を無段階で調節する回転速度調節スイッチ１８ａが、電池１３ａとモータ制御部３１ａ、及び電池１３ａとモータ駆動部３２、それぞれを電気的に接続させるように設けられている。回転速度調節スイッチ１８ａのスイッチが入ると、連動してスイッチが入る電源スイッチ４０が、電池１３ａとモータ制御部３１ａ、及び電池１３ａと無線通信機３５、それぞれを電気的に接続するように設けられている。ここで、回転速度調節スイッチ１８ａのスイッチが切れても、電源スイッチ４０は連動してすぐに切れるようにはなっておらず、一定期間Ｔ経過後、切れるようになっている。一定期間Ｔ経過前に、再度、回転速度調節スイッチ１８ａのスイッチが入ると、電源スイッチ４０は継続してスイッチが入った状態のままとなる。また、トリガー型のスイッチ１８の図３における上方のやや後方には、モータ１６の回転方向を正転又は逆転方向に切り替えるための正逆切替スイッチ１９が本体１２の表面から突出する形で露設されている。また、グリップ部１１の内部の上部には、モータ制御部３１ａが収納されており、グリップ部１１の内部の下部には、無線通信機３５の電動工具側無線制御部（以後、工具側無線制御部とする）３１ｂと、電動工具側無線通信部（以後、工具側無線通信部とする）３３と、電動工具側記憶部（以後、工具側記憶部とする）３４が収納されている。無線通信機３５は、さらに可撓性を有するアンテナ線と電動工具側アンテナ（以後、工具側アンテナとする）３３ａを有する。

また、グリップ部１１の外側の下部後側には回動軸３７を介して引掛フック３６が前後方向に回動自在に枢支されている。引掛フック３６を回転させて、引掛フック３６とグリップ部１１の間の隙間に例えば腰ベルトを差し込むことにより、電動工具１ａを腰ベルトに吊り下げておくことができる。また、グリップ部１１の下部後側には、落下防止用のループ状の帯紐３８が取り付けられている。

なお、図２にも示すように、電動工具１ａ、１ｂ、１ｃ…は、一連の作業を終えた作業中断時や終了時などの非使用時において、作業場所に設置された工具フォルダ３の保持穴３ａ内に本体１２の前側部分（チャック１５を配した出力側部分）を斜め下方を向く姿勢で挿入した状態で、工具フォルダ３に保持される。

続いて、図１に示す実施形態の電動工具１ａと管理装置２の内部回路に関する概略ブロック図について説明する。

管理装置２は、管理装置側無線通信部（以後、管理側無線通信部とする）２１と、管理装置側アンテナ（以後、管理側アンテナとする）２１ａと、管理装置側無線制御部（以後、管理側無線制御部とする）２２と、管理装置側記憶部（以後、管理側記憶部とする）２３とから形成されている。管理装置２は、管理装置側アンテナ２１ａで、電動工具１ａの認識番号、締付トルク、ねじ締め本数、作業時間、電池残量などの作業情報を、電動工具１ａの工具側アンテナ３３ａから無線通信で受信して、管理側記憶部２３に記憶させる。また、管理側無線制御部２２で、次の作業工程でのトルク設定値などの管理情報を管理側無線通信部２１に送信するよう指令して、管理装置側アンテナ２１ａから、電動工具１ａの工具側アンテナ３３ａに向けて送信する。ここで、管理装置２は、電動工具１ａの工具側アンテナ３３ａから無線通信で上記作業情報を受信した際には、管理側無線制御部２２に指示させて、管理装置側アンテナ２１ａから受信完了信号を、電動工具１ａの工具側アンテナ３３ａに向けて送信する。

電動工具１ａに関しては、トリガー型のスイッチ１８が引き込まれると、電池１３ａとモータ制御部３１ａ、及び電池１３ａとモータ駆動部３２、それぞれを電気的に接続する回転速度調節スイッチ１８ａのスイッチがＯＮになる。このとき、引き込んだ量に応じた電力が、モータ駆動部３２には供給されるようになっている。モータ制御部３１ａは、電力が供給され始めると、電池１３ａとモータ制御部３１ａ、及び電池１３ａと無線通信機３５の工具側無線制御部３１ｂ、及び電池１３ａと無線通信機３５の工具側無線通信部３３、それぞれを電気的に接続する電源スイッチ４０に、スイッチをＯＮにする指令を送るようになっている。また、モータ制御部３１ａは、正逆切替スイッチ１９からの入力信号に基づいて、モータ１６を正転させるか逆転させるか（ねじを締めるか、或いは、緩めるか）の指令をモータ駆動部３２に送る。なお、モータ制御部３１ａは、工具側無線制御部３１ｂで受信した管理装置２から送られてきた次の作業工程でのトルク設定値などの管理情報のデータに基づいた制御も可能となっている。

電動工具１ａによる締め付け等の作業が終了して、トリガー型のスイッチ１８が離されると、工具側無線制御部３１ｂは、電動工具１ａの認識番号、締付トルク、ねじ締め本数、作業時間、電池残量などの作業情報のデータをモータ制御部３１ａから入力され、工具側記憶部３４に記憶させる。また、工具側無線制御部３１ｂは、工具側無線通信部３３に指令を出して、工具側アンテナ３３ａから上記作業情報のデータを管理装置２の管理装置側アンテナ２１ａに向けて送信させる。この後、管理装置２の管理装置側アンテナ２１ａから受信完了信号を受けると、送信が完了したと判断し、それ以上、上記作業情報を送信しないよう工具側無線通信部３３に指令を出す。また、この時、工具側無線制御部３１ｂは、受信完了信号とは別に、次の作業工程でのトルク設定値などの管理情報を管理装置２から工具側アンテナ３３ａに受信して、工具側記憶部３４に記憶し、モータ制御部３１ａに出力する。ここでモータ制御部３１ａと工具側無線制御部３１ｂとは、例えばマイクロコンピュータにより構成されている。

図４には、通信が１回で完了する場合のタイムチャートを示す。回転速度調節スイッチ１８ａがＯＮになると、モータ制御部３１ａとモータ１６に給電が開始され、駆動状態になる。また、同時に電源スイッチ４０がＯＮになり、モータ制御部３１ａと工具側無線制御部３１ｂと工具側無線通信部３３に給電が開始され、工具側無線制御部３１ｂと工具側無線通信部３３とは駆動可能状態になる。工具側無線制御部３１ｂと工具側無線通信部３３とは、モータ１６の回転終了後に管理装置２との通信を行うので、この時、まだ駆動状態（通信状態）となっていない。トリガー型のスイッチ１８を離して、回転速度調節スイッチ１８ａをＯＦＦにすると、回転速度調節スイッチ１８ａを通じてのモータ制御部３１ａ及びモータ１６への給電が停止され、駆動停止となる。ここで、モータ制御部３１ａへの給電は、電源スイッチ４０から継続されているが、モータ１６は駆動させる必要のない状態になっているので、モータ制御部３１ａは、モータ１６を制御していない状態、すなわち駆動停止状態となっている。回転速度調節スイッチ１８ａがＯＦＦにされても、電源スイッチ４０は、ＯＦＦにされた直後から一定期間Ｔ、ＯＮになったままになるよう設定されているので、工具側無線制御部３１ｂ及び工具側無線通信部３３には、給電が継続され、駆動可能な状態となっている。ここで、モータ１６の回転を停止した状態で、工具側無線制御部３１ｂからは、工具側無線通信部３３にモータ１６の回転開始から回転停止までの上記作業情報のデータの送信が指示されて、データの送信を管理装置２に向けて行うので、工具側無線制御部３１ｂと工具側無線通信部３３とはＯＮになっている。管理装置２の管理側無線通信部２１が、上記作業情報のデータを受信すると、工具側無線通信部３３に受信完了信号を送信する。管理装置２の管理側無線通信部２１からの受信完了信号を受けて通信は完了し、工具側無線制御部３１ｂと工具側無線通信部３３とは、次のモ-タ１６の回転終了まで、給電の必要のない状態となる。このまま、トリガー型のスイッチ１８が一定時間Ｔ押されなければ、一定時間Ｔ経過後、電源スイッチ４０はＯＦＦになり、モータ制御部３１ａと工具側無線制御部３１ｂと工具側無線通信部３３とへの給電は停止される。一定時間Ｔ経過前に、トリガー型のスイッチ１８が押されれば、引き続き電源スイッチ４０はＯＮのままとなる。

図５には、通信が１回で完了しない場合のタイムチャートを示す。ここで、上述の工具側無線通信部３３からの上記作業内容のデータが１回送信された後から説明を行う。管理装置２の管理側無線通信部２１から受信完了信号が来ない場合、管理装置２の管理側無線通信部２１は非駆動状態（非通信状態）となっている。工具側無線制御部３１ｂからは、工具側無線通信部３３に同じ上記作業内容のデータの送信を指示し、管理装置２の管理側無線通信部２１から受信完了信号が来るまで、複数回行う。管理装置２の管理側無線通信部２１が受信完了信号を送った時点で、工具側無線制御部３１ｂと工具側無線通信部３３とは、次のモ-タ１６の回転終了まで、給電の必要のない状態となる。そして、回転速度調節スイッチ１８ａがＯＦＦになってから一定期間Ｔ経過後、モータ制御部３１ａと工具側無線制御部３１ｂと工具側無線通信部３３に給電が停止される。ここで、回転速度調節スイッチ１８ａがＯＦＦになってから一定期間Ｔまでに、管理装置２の管理側無線通信部２１から受信完了信号を工具側アンテナ３３ａを介して工具側無線制御部３１ｂに受信することができなければ、工具側無線制御部３１ｂ及び工具側無線通信部３３への給電が停止されて、データ通信失敗となり、電源スイッチはＯＦＦになる。

ここで、電動工具１ａには、上記のようにデータ通信失敗となったことを管理者又は使用者に知らせるために、ブザー等の報知手段を設けることが好ましい。なお、報知のタイミングとしては、一定期間Ｔ経過前に、受信完了信号を受信していない状態で、トリガー型のスイッチ１８が再度押されたタイミングでそのような報知手段で報知することが望ましい。また、一定期間Ｔ内に、トリガー型のスイッチ１８が再度押されない場合は、一定期間Ｔ経過直前に、そのような報知手段で報知することが望ましい。このようにすれば、新しく作業を開始する際に、適切な締付トルクではない状態の電動工具１ａを使用することを防止することができる。

上記のような構成を本発明の電動工具１ａは有することで、電動工具１ａによる締め付け等の作業が終了したら、スイッチ１８の操作を終了して、駆動させる必要がなくなったモータ１６には通電を行わないようにすることができる。また、無線通信機３５には通電を継続させることができるので、作業終了後に作業した内容を管理装置２に無線通信することができる。また、一定期間Ｔ継続した後に、無線通信機３５への通電を遮断するようにしたことで、管理装置２への無線通信が終了し、駆動させる必要がなくなった無線通信機３５への通電を遮断することができる。

このようにして本発明の電動工具１ａは、電動工具１ａによる締め付け等の作業が終了した後も、通電が必要な電動工具１ａ内の装置には、通電を継続することができて、通電の必要がなくなった電動工具１ａ内の装置には、通電を遮断することができて、電力の無駄な消耗を防ぐことができる。

また、管理装置２に無線通信できるまで、複数回通信を繰り返すようにしたことで、管理装置２への無線通信をより確実に行うことができる。また、通信の途中で、一定時間Ｔが経過して無線通信機３５への通電が遮断してしまうことがないようにするために、一定期間Ｔ内で複数回通信を繰り返すように設定している。

ここで、管理装置２からの受信完了信号を工具側アンテナ３３ａで受けた際に、モータ制御部３１ａから電源スイッチ４０にスイッチをＯＦＦにするような指示を送るようにすれば、更に電池の電力の無駄な消費を抑えることができる。

尚、本実施形態ではグリップ部１１と本体１２とで側面視略Ｔ字状をなすハウジング１０を備えた電動工具を例に説明を行ったが、本体１２とグリップ部１１とが直線状に並んだ側面視略Ｉ字状等の他形状のハウジングを備えた電動工具でも良いことは言うまでもない。また、本実施形態では電動工具としてインパクトドライバを例に説明を行ったが、オイルパルスインパクトドライバやインパクト機能をもたないドライバ等の、他の機能を発揮する電動工具であっても良い。

１ａ電動工具
２管理装置
３工具フォルダ
３ａ保持穴
１０ハウジング
１１グリップ部
１２本体
１２ａカバー部
１３電池収容部
１３ａ電池
１４工具
１５チャック
１６モータ
１７駆動伝達部
１７ａ減速機
１７ｂ打撃発生部
１８トリガースイッチ
１８ａ回転速度調節スイッチ
１９正逆切替スイッチ
２１管理装置側無線通信部
２１ａ管理装置側アンテナ
２２管理装置側通信制御部
２３管理装置側記憶部
３１ａモータ制御部
３１ｂ電動工具側通信制御部
３２モータ駆動部
３３電動工具側無線通信部
３３ａ電動工具側アンテナ
３４電動工具側記憶部
３６引掛フック
３７回動軸
３８帯紐
４０電源スイッチ

Claims

モータと、前記モータを制御するモータ制御部と、前記モータ制御部を起動させるスイッチと、外部の管理装置との間で無線通信する無線通信機と、報知手段と、を備え、
前記スイッチの操作が開始されると、前記モータと前記無線通信機に通電され、前記スイッチの操作が終了されると、前記モータへの通電は遮断され、前記無線通信機への通電は、一定期間継続した後に、遮断され、
前記一定期間の間に、前記無線通信機と前記管理装置との間で、作業情報と次の作業工程の管理情報を無線通信できなかった場合に、前記報知手段によってデータ通信失敗が報知されることを特徴とする電動工具。
上記無線通信機は、外部に無線通信できない場合、無線通信できるまで、上記一定期間の間、複数回通信を繰り返すことを特徴とする請求項１記載の電動工具。