JP6659795B2 - 動力式工具の駆動ユニット - Google Patents

Description

本発明は、ポンプユニットと、圧力を制限する圧力弁を備えていてポンプユニットに配列される弁ユニットと、ポンプユニットを起動させる制御ユニットと、を有する、ネジの予張力を発生させる動力式工具の駆動ユニットに関する。

ネジの予張力を発生させる動力式工具、例えば、流体圧作動式のインパクトレンチ又は延伸シリンダを駆動する最初に挙げたタイプの駆動ユニットが、最新技術において十分に公知である。そのような他の動力式工具には、空気圧駆動式、電気駆動式、及び流体圧駆動式の工具が含まれる。例えば、ある許文献には、駆動ユニットにより駆動されるインパクトレンチによって、個々のネジ締結部を自動形成する自動形成装置が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。それに関して、インパクトレンチによって形成されるべきネジ締結部に必要な締め付けトルクがいつ発生するのかを評価ユニットによって表示し、それにより、不完全なネジ締結部が形成されるリスクを軽減している。

実際のネジ留め工程は幾つかの作業工程から構成されており、それら作業工程において、インパクトレンチを駆動するピストンシリンダユニットは、負荷ストローク及び戻りストロークの両方を実行する。それにより、公知のインパクトレンチにおけるピストンシリンダユニットは、例えば、ピストンシリンダユニットによって回転されるラチェットホイールを駆動する役割を果たす。それによる体積流によって、ネジ締結部を形成する目的のためのピストンシリンダユニットの動作、及びラチェットホイールに伝達される力を生じさせる圧力が保証される。

従って、インパクトレンチによってネジ締結部を形成する場合において、ネジ締結部を形成するのに用いられるトルク及び予張力は、駆動ユニットの圧力調節弁に設定された圧力に応じて決定される。それにより、ネジ締結部を形成することを目的とするネジ留め工程は、圧力調節弁に設定された設定圧力に到達して、締め付けられるべきネジがそのトルク圧力では回転しなくなるまで圧力を上昇させる負荷ストロークと一緒に実行される。ネジが回転しなくなることは、ネジが既に締め付けられ若しくは増し締めされたか、又は固定されたか、の少なくともいずれか一方であることを意味する。

特にインパクトレンチを使用する場合において、操作者は、ネジ留め工程が適切に実行されたかどうかを判断する責務から操作者を解放する、公知の駆動ユニットの態様が存在する。しかしながら、達成されるべき目標パラメータが達成されうるように、操作者は、所定の態様に従って設定パラメータを最初に設定することを依然として要求される。それに関して、設定パラメータ、特に、設定されるべき圧力は、例えば、操作者、ネジ締結部、及び工具に由来する複数のネジ締結工程パラメータに準拠している。不完全なネジ締結部を生じさせる公知のエラー発生源は、例えば、工具を誤って選択すること、計算テーブルを誤って使用すること、設定パラメータを決定する際に基本的な計算ミスをすること、ネジ留めパラメータをネジ締結部に誤って割り当てること、及び設定パラメータを誤って設定することである。

独国特許出願公開第１０２００４０５８３３８号明細書

これに基づき、本発明の目的は、設定パラメータが誤って設定されるリスクを解消する駆動ユニットを提供することである。

本発明は、請求項１の特徴を備えた駆動ユニットを通じて目的を達成する。本発明の有利な実施形態が従属項に記載されている。

本発明に係る駆動ユニットの特徴は、出力ユニットを備えた処理ユニットとともに、処理ユニットに接続され若しくは一体化され、又は処理ユニットに接続されかつ一体化されるデータ収集ユニットを有することである。処理ユニットは、データ収集ユニットを用いて決定される工程パラメータに基づいて、圧力弁に設定されるべき数値を出力するように形成される。本発明に係る駆動ユニットのデータ収集ユニットによると、操作者からの入力を必要とせずに、ネジ締結処理パラメータを自動的に収集できるようになる。ネジ締結工程パラメータには、例えば、操作者についてのデータと、使用されるべき工具、例えば、使用されるインパクトレンチ又は延伸シリンダについてのデータと、形成されるべきネジ締結部についてのデータと、ネジ締結手段についての情報と、一緒にネジ留めされるべき構造要素についてのデータと、が含まれる。

対応する工程パラメータを、データ収集ユニットによって自動的にインポート可能な形式で保存することにより、設定パラメータを決定するのに必要な全ての工程パラメータが保存されてないか又はそれら全ての工程パラメータがインポート済みデータから未だ直接的に生成されてない場合において、それら全ての工程パラメータを誤りなく収集できるようになる。処理ユニットは、それら全ての工程パラメータに基づき設定パラメータを決定する。操作者による誤った入力値が原因で生じうる誤った設定パラメータの特定、入力、及び使用のうちの少なくとも１つが、自動化されたデータ収集によって防止される。処理ユニットにより決定された設定パラメータは、処理ユニットの出力ユニットを介して誤りなく特定されるので、必要なのは、特定された設定パラメータを伝送することだけである。次いで、動作工程が、ポンプユニットの制御ユニットの起動を介して開始されうるとともに、目標値が達成された後に再び終了されうる。例えば、処理ユニットに一体化されていて、動作工程を独立して開始するとともに目標値の達成後に終了する自動システムが、動作工程を実行する目的で使用されてもよい。

一般に、処理ユニットによって実行されるべき自動収集済みの特定工程のパラメータの均衡化処理は、任意の態様で行われうる。例えば、設定パラメータを決定するのに必要なデータが予め処理ユニットに保存される。しかしながら、本発明の他の有利な実施形態に従って、処理ユニットは、記憶ユニットに接続されるように形成される。本発明のこの実施形態によると、要求された設定パラメータを決定するのに必要な情報を、記憶ユニットを介して処理ユニットに選択的に提供できる。本発明のこの実施形態の場合においては、設定パラメータを決定するのに必要な関連データを処理ユニットに保存することを省略できるので、特にコスト効率に優れた処理ユニットが形成されうる。

また、記憶ユニットに接続することによって、最新のデータに簡易な態様でアクセスできるようになるので、潜在的に複雑化しうる処理ユニットの更新を省略できる。

記憶ユニットに接続することを選択すれば、工程に特有の情報、例えば、実行済み動作工程についてのデータを記憶ユニットに保存できるようにもなる。この場合においては、不完全な可能性があり多くの時間及び費用を要する、手作業による実行済み動作工程の文書化を省略できる。それに関して、処理ユニットを記憶ユニットに接続する接続部は、任意の形式で形成されうる。例えば、処理ユニットに配列される標準化された接続部、例えば、ＵＳＢ接続部によって、記憶ユニットを処理ユニットに簡易な態様で接続できる。

しかしながら、本発明の特に有利な実施形態に従って、処理ユニットは、記憶ユニットにワイヤレス接続されるように形成される。特に、標準化された無線プロトコルを介して確立されうるワイヤレス接続によって、処理ユニットを記憶ユニットに特に簡易かつ快適に接続できる。それらには、例えば、ＧＳＭ（登録商標）モジュールやブルートゥース（登録商標）モジュール等が備え付けられうる。また、本発明のこの実施形態によると、駆動ユニットが相応に設計されていれば、中央記憶ユニット、例えば、中央データベースにアクセスできるようにもなるので、ローカルの記憶ユニットが不要になる。中央データベースを使用することによって、更新を必要とするデータベースが１つだけになるので、特別な態様によるデータ管理が容易になる。さらに、中央記憶ユニットにワイヤレス接続することによって、実行済みのネジ留め工程についての情報を一箇所に保存できるので、製品出荷を追跡するのと同様に、権限保持者が情報の照会を中央データベースから行えるようになる。

設定パラメータを決定するには、ネジ締結工程パラメータは、適切な箇所、例えば、工具又はネジ締結部においてデータ収集ユニットにより認識可能な態様で保存される必要がある。ネジ締結工程パラメータには、例えば、操作者の身元と、工具の情報と、ネジ締結部の実例（ｉｎｓｔａｎｃｅ）についてのデータと、ネジ締結の機器についてのデータと、が含まれうる。工具の情報には、例えば、製造者、種類、サイズ、シリアル番号、特性についての情報が含まれる。ネジ締結部の実例についてのデータは、種類、用途、ネジ締結方式の説明、ネジ締結パラメータ（例えば、トルク、回転角度、予張力）でありうる。ネジ締結の機器についてのデータには、例えば、製造者、スレッド、寸法、降伏点等が含まれる。ネジ締結工程パラメータには、他の関連する特性、データ、及び情報のうちの少なくとも１つが含まれうることに留意されたい。ネジ締結工程パラメータは、個々の要素においてデータ収集ユニットにより認識可能な態様で保存される。それに関して、データ収集ユニットにより認識可能な態様でのデータ保存形式は、概ね自由に選択可能である。例えば、バーコード又はＲＦＩＤユニットが機械可読コードとして特に証明されているので、本発明の特に有利な実施形態に従って、データ収集ユニットは、携帯型のコード読み取りユニット、ＲＦＩＤ受信器、及び書き込みユニットの少なくとも１つとして設計される。

そのようなデータ収集ユニットは、高い信頼性、及びコスト効率に優れたデザインを特徴としている。可能であれば、それぞれの情報が即座に収集されうるように、それぞれの情報がデータ収集ユニットに対応する形式で保存される。すなわち、この有利な実施形態に従って、それぞれの情報が機械可読コードとして保存されるか、又はＲＦＩＤユニットに保存される。

それに関して、ＲＦＩＤユニットの使用は、特に、ワイヤレス形式による収集が、より長距離にわたって行われうることを特徴とする。ＲＦＩＤユニットの使用によって、動作工程の完了後に、補足データをＲＦＩＤユニットに保存できるようにもなる。それに関して、機械可読コードは、特にバーコード等として認識され、読み取りデバイスは対応するスキャナを有する。それらバーコードは、例えば、工具及びネジ締結部の少なくとも一方に貼付されるステッカーに配列されうる。

一般に、データ取集ユニットは、処理ユニットに任意の態様で接続されうる。しかしながら、本発明の特に有利な実施形態に従って、データ収集ユニットは、処理ユニットにワイヤレス接続されるように形成される。例えば標準化された無線通信処理を介して接続部が形成される本発明の対応するデザインによると、ケーブルで結ばれた接続部に起因してデータ収集ユニットを介したデータ収集が制限されることはないので、使い勝手が補足的に向上する。

例えば、延伸シリンダによる予張力を確立させることを目的としてポンプユニットにより加えられるべき圧力を決定する圧力弁は、一般に、任意の態様で形成されうる。しかしながら、本発明の特に有利な実施形態に従って、圧力弁は、トルク圧力を制限する圧力設定弁として形成される。インパクトレンチを使用してネジ締結部を形成する場合において、本発明のこのデザインによると、ネジ締結部に必要なトルクを特に簡易な態様で設定できる。それに関して、圧力設定弁は、出力ユニットにおいて特定される数値になるように任意の態様で設定されうるし、手動によって最も容易に設定されうる。次いで、ネジ留め工程が、ポンプユニットの制御ユニットの起動を介して実行されうる。

設定パラメータを、出力ユニットを介して単に光学的に出力するだけでなく、本発明の他の実施形態に従って、出力ユニットは、圧力弁及び圧力設定弁の少なくとも一方を制御し若しくは調整し、又は制御しかつ調整するように形成される。本発明のこの実施形態に従って、処理ユニットにより決定される設定パラメータは、データ収集ユニットを介した工程パラメータの決定後に、圧力弁又はそれぞれの圧力設定弁、例えば、電気的に制御可能な圧力設定弁に自動的に伝送される。本発明のこの実施形態によって、操作者が引き起こす調節ミス、及びそれによる不完全なネジ締結部が生じないことを補足的に保証する。また、特に有利な態様において、出力ユニットは、設定パラメータを点検するとともに訂正を加えるように形成される。これにより、必要なネジ締結部が誤りなく形成されることを、特に高い信頼性をもって保証する。

一般に、実行済みの動作工程の文書化は、任意の態様で行われうるし、例えば、上記のように情報を記憶ユニットに保存することによって行われうる。しかしながら、本発明の特に有利な実施形態に従って、出力ユニットは印刷装置を有しており、印刷装置によると、操作者は、形成済みのネジ締結部についての印刷された形式のレポートを即座に利用できる。代替的又は付加的に、本発明のさらなる発展形に従って、処理ユニットが、形成済みのネジ締結部を文書化するように形成されてもよい。仮に、形成済みのネジ締結部についての情報を得ることが必要であるならば、後の時点において処理ユニットにアクセスできるとともに、そこに保存されたデータを呼び出すことができる。

本発明の特に有利な実施形態に従って、処理ユニットは、時間若しくは位置、又はそれらの両方を収集する収集ユニットを有する。位置を収集する収集ユニットが例えばＧＰＳ受信器によって形成されうるときのそのデータは、実行済みの工程についての情報として保存されてもよい。それにより、作成済みの呼び出し可能な文書の品質が補足的に向上しうる。

インパクトレンチが取り付けられた駆動ユニットを示す概略図である。

本発明の例示的な実施形態が、図面を参照して詳細に説明される。図１には、駆動ユニット１を概略的に表した斜視図が示されている。駆動ユニット１は、ポンプユニット２と、ポンプユニット２に接続された弁ユニット３と、を有する。弁ユニット３は、２つの流体圧ライン１１を接続するように形成される。２つの流体圧ライン１１の一方は、インパクトレンチ７の負荷ストローク側に接続され、他方は戻りストローク側に接続される。ネジ締結部に必要なトルクを設定することを目的として、弁ユニット３は圧力設定弁４を有する。ネジ締結工程パラメータ（９）が、携帯型のバーコードスキャナ６によって操作者、工具（７）、ネジ締結部の実例又は適用例（１２）、及びネジ締結機器（１３）から収集された後に、ネジ締結工程パラメータ（９）は、処理ユニット５にワイヤレスで伝送される。処理ユニット５は、記憶ユニット１０に保存されたデータにアクセスした後に、設定されるべき圧縮トルクを、制御ユニット８のディスプレイを介して表示する。表示された圧縮トルクが操作者によって圧力設定弁４に設定された後に、ネジ留め工程が制御ユニット８を介して開始されかつ停止されうる。圧縮トルク又はネジの予張力は、ネジ締結部の締め付け若しくは緩和、又はそれらの両方を行うのに必要な力であることに留意されたい。

ここでは図示されない代替的な実施形態において、決定された設定パラメータは、処理ユニット５から圧力設定弁４への転送を通じて、圧力設定弁４に直接的に設定されうる。好ましくは電気的に制御可能である圧力設定弁における設定後に、ネジ締結が自動的に開始されうるし、又は起動ユニット８を介して操作者により始動されうる。ネジ留め工程の完了後に、ネジ締結部についての具体的なデータが、処理ユニット５によって記憶ユニット１０に保存されうる。そのデータは、以後の用途において呼び出し可能である。

ここでは図示されない代替的な実施形態において、制御ユニット８は、ネジ締結部の締め付け若しくは緩和、又はそれらの両方を行うのに工具７がいつ利用可能であるかを判断する検知ユニットを有しうる。それにより、弁ユニット３が制御ユニット８を介して起動可能になる。検知ユニットは、操作者が傷害を被ることを防止するのに役立つ安全機構の役割を果たす。付加的に、制御ユニット８及びデータ収集デバイス６は、１つのユニットに統合されうる。それにより、弁ユニット３が統合されたユニットによって起動可能になる。

前述の明細書及び後述の特許請求の範囲の少なくとも一方において使用される際に、「有する（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」という用語、及びその変化形は、詳細に記載された特徴、工程、又は全体（ｉｎｔｅｇｅｒ）が含まれることを意味する。それら用語は、他の特徴、工程、又は構成要素の存在を排除するものと解釈されるべきではない。平易な言葉の意味とは異なる何らかの特別な意味が、明細書及び特許請求の範囲における用語又は語句に付与される場合がわずかにあるものの、明細書の記載が、用語を不当に狭い意味に定義するために使用されるべきではない。

前述の明細書、後述の特許請求の範囲、及び添付図面のうちの少なくとも１つにおいて開示されるとともに、具体的な形態において、又は開示される機能を実行する手段、若しくは開示される結果を適宜達成する方法若しくは工程という観点において表現される特徴は、個別に、又はそのような特徴の任意の組み合わせにおいて、本発明の種々の態様を実施するのに利用されうる。上記の内容は本発明の好適な実施形態の説明にすぎず、添付の特許請求の範囲に記載される本発明の真の精神及び範囲から逸脱することなく、種々の変更、組み合わせ、修正、及び変形を実現しうることが理解されるであろう。

Claims (16)

1. ポンプユニット（２）と、
   圧力を制限する圧力弁（４）を備えていて前記ポンプユニット（２）に配列される弁ユニット（３）と、
   前記ポンプユニット（２）を起動させる制御ユニット（８）と、を有する、ネジの予張力を発生させる動力式の工具の駆動ユニットにおいて、
   前記駆動ユニットは、
   出力ユニットを備えた処理ユニット（５）と、
   前記処理ユニット（５）に接続され若しくは一体化され、又は前記処理ユニット（５）に接続されかつ一体化されるデータ収集ユニット（６）と、を有しており、
   前記処理ユニット（５）は、前記データ収集ユニット（６）に保存されるネジ締結工程のパラメータ（９）に基づいて、前記圧力弁（４）に設定されるべき数値を決定し、決定した前記数値をディスプレイを介して表示するように形成され、
   前記出力ユニットは、前記処理ユニット（５）が決定した前記数値に基づいて、前記圧力弁（４）を制御し若しくは調整し、又は制御しかつ調整するように形成され、
   前記制御ユニットは、ネジ締結部の締め付け及び緩和の少なくともいずれか一方を行うのに前記工具が利用可能であるかどうかを決定する検知ユニットを有し、それにより、前記弁ユニット（３）の圧力弁（４）を起動可能にするようになることを特徴とする駆動ユニット。
2. 前記処理ユニット（５）は、記憶ユニット（１０）に接続されるように形成されることを特徴とする請求項１に記載の駆動ユニット。
3. 前記処理ユニット（５）は、前記記憶ユニット（１０）にワイヤレス接続されるように形成されることを特徴とする請求項２に記載の駆動ユニット。
4. 前記データ収集ユニット（６）は、携帯型のコード読み取りデバイス（６）、ＲＦＩＤ受信器、及び、ネジ締結工程のパラメータ（９）を保存するために書き込まれる書き込みユニットのうちの少なくとも１つとして形成されること特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の駆動ユニット。
5. 前記データ収集ユニット（６）は、前記処理ユニット（５）にワイヤレス接続されるように形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の駆動ユニット。
6. 前記圧力弁は、前記圧力に対応するトルク圧力を制限する圧力設定弁（４）として形成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の駆動ユニット。
7. 前記出力ユニットが印刷装置を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の駆動ユニット。
8. 前記処理ユニット（５）は、前記ネジ締結部が締結されたということを文書化するように形成されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の駆動ユニット。
9. 前記処理ユニット（５）は、時間及び位置の少なくとも一方を収集する収集ユニットを有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の駆動ユニット。
10. 前記弁ユニット（３）の圧力弁（４）は、前記制御ユニット（８）と１つのユニットに統合された前記データ収集ユニット（６）によって起動可能であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の駆動ユニット。
11. 前記ネジの予張力は、ネジ締結部の締め付け及び緩和の少なくともいずれか一方を行うのに必要な力であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の駆動ユニット。
12. 前記ネジ締結工程のパラメータは、操作者によって保存されることによって決定されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１つに記載の駆動ユニット。
13. ネジ締結工程におけるネジの予張力を自動的に決定する決定方法であって、
    データ収集ユニット（６）を用いて、（ｉ）操作者の身元、（ｉｉ）工具の情報、（ｉｉｉ）ネジ締結部の実例についてのデータ、及び（ｉｖ）ネジ締結の機器についてのデータとを少なくとも含む、操作者が保存した別個のネジ締結工程のパラメータ（９）を収集し、
    前記パラメータ（９）を、ネジの予張力を発生させる動力式工具を駆動するための駆動ユニット（１）の処理ユニット（５）に伝送し、
    記憶ユニット（１０）に保存されたデータとともに前記パラメータ（９）を処理して前記ネジの予張力を決定し、
    決定した前記ネジの予張力を前記駆動ユニット（１）の圧力弁（４）に設定することを含む決定方法。
14. 前記ネジの予張力は、ネジ締結部の締め付け及び緩和の少なくともいずれか一方を行うのに必要な力であることを特徴とする請求項１３に記載の決定方法。
15. ネジ締結部の締め付け及び緩和の少なくともいずれか一方を自動的に行う方法であって、
    データ収集ユニット（６）を用いて、（ｉ）操作者の身元、（ｉｉ）工具の情報、（ｉｉｉ）ネジ締結部の実例についてのデータ、及び（ｉｖ）ネジ締結の機器についてのデータとを少なくとも含む、操作者が保存した別個のネジ締結工程のパラメータ（９）を収集し、
    前記パラメータ（９）を、ネジの予張力を発生させる動力式工具を駆動するための駆動ユニット（１）の処理ユニット（５）に伝送し、
    記憶ユニット（１０）に保存されたデータとともに前記パラメータ（９）を処理して前記ネジの予張力を決定し、
    ポンプユニット（２）により生み出される前記駆動ユニット（１）の圧力弁（４）の圧力が、決定した前記ネジの予張力に対応するように、前記ポンプユニット（２）により生み出される前記駆動ユニット（１）の圧力弁（４）の圧力を設定し、
    制御ユニット（８）が、ネジ締結部の締め付け及び緩和の少なくともいずれか一方を行うのに前記工具（７）が利用可能であるかどうかを判断し、
    前記駆動ユニット（１）を起動させることを含む方法。
16. 前記ネジの予張力は、ネジ締結部の締め付け及び緩和の少なくともいずれか一方を行うのに必要な力であることを特徴とする請求項１５に記載の方法。

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