JP7038378B2

JP7038378B2 - 電動工具

Info

Publication number: JP7038378B2
Application number: JP2018200697A
Authority: JP
Inventors: 勝弘藤本
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2018-10-25
Filing date: 2018-10-25
Publication date: 2022-03-18
Anticipated expiration: 2038-10-25
Also published as: EP3871839A4; CN112955283A; KR102433312B1; JP2020066103A; KR20210046815A; CN112955283B; WO2020085472A1; US20210379741A1; EP3871839A1

Description

本発明は、ボルト・ナット等の締結に用いられる締付機などの電動工具に関するものであり、より具体的には、回転軸を含む回転部材に加わるトルクなどの各種データを内部でワイヤレス通信を行なうことにより外部に有線出力することのできる電動工具に関するものである。

設定されたトルクでボルト・ナット等の締結部材を締め付けることのできる締付機などの電動工具が知られている。たとえば、特許文献１では、締付機の回転軸にトルクセンサーを有するトルク検出器を具える。トルク検出器は、ワイヤレス送受信ユニットを搭載し、外部に配置されたコントローラーにトルクデータをワイヤレス送信している。

特開２０１０－２４７２７７号公報

電動工具の使用環境、すなわち工事現場や作業場には多種多様なワイヤレス送受信機器が配置されており、また、その他通信等に用いられる種々の電波が飛んでいる。その結果、トルク検出器からコントローラーにトルクデータをワイヤレス送信する際に、電波の干渉や妨害を受けて通信不良が生じることがあった。また、使用状況によっては、電動工具とコントローラーとの間に電波遮蔽物が存在することもあり、通信不良を招く。

本発明の目的は、ワイヤレスと有線の通信方式を組み合わせることにより、電波の干渉や妨害を抑えて、良好なデータ通信を行なうことのできる電動工具を提供することである。

本発明に係る電動工具は、
回転軸を含む回転部材と、
ケーシングに収容され、前記回転部材を回転させるモーターを含む固定部材と、
を具えた電動工具であって、
前記回転部材に装着されて一体回転し、前記回転部材の物理量からなる測定値を測定するセンサーと、前記センサーに電気的に接続され、前記センサーにて測定された測定値に関する信号をワイヤレス送信する送信手段と、を具えるデータ送信ユニットと、
前記固定部材に装着され、前記データ送信ユニットから測定値に関する信号をワイヤレス受信する受信手段と、前記受信手段により受信された測定値に関する信号を有線出力する出力手段と、を具えるデータ送受信ユニットと、
を具え、
前記送信手段及び前記受信手段は、それぞれアンテナを具え、前記アンテナは、近接して配置されて近距離無線通信により測定値に関する信号を送受信する。

前記物理量は、前記回転軸に作用するトルク又は前記回転軸の回転角度とすることができる。

前記出力手段に有線接続され、前記測定値に関する信号に基づいて算出された前記物理量を表示する表示手段を具えることが望ましい。

電動工具は、締付機とすることができる。

前記締付機は、締結部材を装着可能なソケットを有する内軸と、反力受けを装着可能な外軸を含み、
前記センサーは、前記内軸に装着することが望ましい。

本発明の電動工具によれば、回転部材に装着されたセンサーは、測定値に関する信号を測定し、送信手段は、近距離無線通信を用いたワイヤレス送信により固定部材に配備された受信手段に送信する。そして、当該信号は、出力手段により有線出力される。近距離無線通信は、外部環境の電波の干渉や妨害を受け難いから、確実に測定値に関する信号を送受信することができる。また、送信手段と受信手段でワイヤレス送信を行なうことで、回転部材はケーブル接続する必要はないから、ケーブルの断線対策は不要であり、回転部材の回転規制等の機構も不要である。出力手段は、固定部材に配置され、測定値に関する信号を有線出力するから、回転部材の回転の影響、電波の干渉や妨害を受けることはなく、たとえば表示手段に測定値に関する信号に基づいて算出されたトルクや回転角度などの物理量を表示することができる。さらには、近距離無線通信を採用することで、データ送受信ユニットや、とくにデータ送信ユニットのバッテリー消耗量を低減できる利点もある。

図１は、本発明の一実施形態に係る電動工具（締付機）の説明図である。図２は、測定値に関する信号の送受信に用いられるユニットのブロック図である。

以下、本発明の一実施形態に係る電動工具として、締付機１０を採用した実施形態について、図面を参照しながら説明を行なう。締付機１０は、ボルト・ナット等の締結部材を締め付ける電動工具であり、図示の実施形態では、締付機１０は、締結部材が嵌まるソケット（図示せず）を装着するインナーユニット２１と、反力受け２６が装着されたアウターユニット２４をケーシング１２の先端に配置して構成される。インナーユニット２１は内軸２２、アウターユニット２４は外軸２５を具え、これら各軸が遊星歯車機構などの減速機構２８に接続されて回転部材２０を構成する。内軸２２と外軸２５は、図中矢印で示すように逆方向に回転する。減速機構２８はモーター１６に接続されている。

ケーシング１２には持ち手１７が形成されており、持ち手１７に設けられたトリガースイッチ１８を操作することで、モーター１６が回転する。

上記締付機１０の回転部材２０には、回転部材２０の物理量を測定するセンサー３１が装着される。センサー３１は、測定される物理量に応じたものを採用することができ、たとえば、物理量がトルクである場合には歪みゲージ、回転角度の場合にはエンコーダー、ジャイロセンサー、フォトインターラプター、磁気センサーなどを例示できる。

センサー３１は、回転部材２０のうち、インナーユニット２１の内軸２２に取り付けることが望ましい。これにより、アウターユニット２４等に装着する場合に比べ、内軸２２は、締結部材、ソケットに直接連繋されるため、より正確なトルク、回転角度などを測定することができる。

センサー３１は、図１及び一部を図２に示すように、たとえば回転部材２０と一体回転する１又は複数の基板３２に、Ａ／Ｄ変換器、増幅回路、ＣＰＵなどとＲＦ（Radio Frequency）回路と、ＲＦ回路に接続された送信用アンテナ３５を具えた送信手段３３に電気的に接続され、データ送信ユニット３０を構成する。データ送信ユニット３０は、二次電池などのバッテリーを具え、バッテリーから電源供給を受けて作動する。

送信手段３３は、たとえばBluetooth（登録商標）などの近距離無線通信により送信用アンテナ３５から測定値に関する信号を送信する。近距離無線通信は、Bluetoothに限らず、ZigBee（登録商標）、赤外線通信等であっても構わない。

送信用アンテナ３５は、図１の実施形態では、インナーユニット２１の基端側に配置しており、後述するデータ送受信ユニット４０と近接して信号の送受信が行なうことができるように、インナーユニット２１の回転中心と同心に配置することが望ましい。

データ送信ユニット３０から送信される測定値に関する信号は、データ送受信ユニット４０にて受信される。データ送受信ユニット４０は、締付機１０のケーシング１２などの固定部材１４に配備される１又は複数の基板４２に、受信用アンテナ４５、ＲＦ回路、ＣＰＵなどを具えた受信手段４３と、受信手段４３にてワイヤレス受信された測定値に関するデータを有線出力する有線出力手段４４を具える。受信手段４３は、たとえば締付機１０の駆動が商用電源の場合、当該商用電源から取ることができ、バッテリー駆動の場合は、当該バッテリーから取ることができる。

受信用アンテナ４５は、近距離無線通信を効率的に行なうために、送信用アンテナ３５と近接する位置、図１の実施形態では、送信用アンテナ３５と対向する位置に配置している。

データ送受信ユニット４０は、受信用アンテナ４５を経由して受信手段４３にて受信した測定値に関する信号を有線出力手段４４に送信する。有線出力手段４４には、ケーブル４６が接続されており、当該ケーブル４６は、図１に示すように、締付機１０の適所に配置された表示手段４７や、締付機１０の外部に配置されたモニターなどの表示手段４７に出力され、測定値に関する信号を物理量として表示する。図示では、表示手段４７は、トルク（７００（Ｎ／ｍ））を表示している。なお、表示手段４７は、ＰＤＡなどであってもよく、表示手段４７に物理量を表示するだけでなく、データ送受信ユニット４０から出力される測定値に関する信号にＧＰＳ（Global Positioning System）機能による位置情報やタイムスタンプを重畳し、締付けを行なった場所や時間を表示することもできる。また、これらデータをグラフ化したり、記憶手段に記録することもできる。

さらには、表示手段４７は、締結部材を締め付けるトルク等の物理量を入力可能なコントローラーを兼ね、所望の物理量に到達したときに、モーター１６の通電を遮断、或いは、所望の物理量に近づいたときにモーター１６への供給電力を下げて減速させるなどの制御を行なうようにしてもよい。

然して、本発明の締付機１０によれば、回転部材２０であるインナーユニット２１に直接センサー３１を配置できる。インナーユニット２１、特に内軸２２には、直接トルク等が作用するから、より正確に物理量の測定を行なうことができる。

また、センサー３１により測定された測定値に関する信号は、近距離無線通信によって固定部材１４側にワイヤレス送信される。近距離無線通信は、外部環境の電波の干渉や妨害を受け難いから、通信不良を抑えて確実に測定値に関する信号を送受信することができる。また、送信手段３３と受信手段４３でワイヤレス送信を行なうことで、回転部材２０はケーブル接続する必要はないから、ケーブルの断線対策は不要であり、回転部材２０の回転規制等の機構も不要とすることができる。

加えて、近距離無線通信を採用することで、データ送受信ユニットや、とくにデータ送信ユニットのバッテリー消耗量を低減することができる。

さらに、固定部材１４側では、近距離無線通信によって受信した測定値に関する信号を表示手段４７に有線出力することにより、電波の干渉や妨害を受けることはなく、確実に測定値に関する信号に基づいて算出されたトルクや回転角度などの物理量を表示手段４７に表示することができる。

従って、本発明の電動工具は、妨害電波や電波干渉、電波遮蔽物などの多い工事現場において極めて有用である。

上記説明は、本発明を説明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、或いは範囲を限縮するように解すべきではない。また、本発明の各部構成は、上記実施例に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。

１０電動工具（締付機）
１４固定部材
２０回転部材
３０データ送信ユニット
３１センサー
３５送信用アンテナ
４０データ送受信ユニット
４３受信手段
４４有線出力手段
４５受信用アンテナ
４７表示手段

Claims

回転軸を含む回転部材と、
ケーシングに収容され、前記回転部材を回転させるモーターを含む固定部材と、
を具えた電動工具であって、
前記回転部材に装着されて一体回転し、前記回転部材の物理量からなる測定値を測定するセンサーと、前記センサーに電気的に接続され、前記センサーにて測定された測定値に関する信号をワイヤレス送信する送信手段と、を具えるデータ送信ユニットと、
前記固定部材に装着され、前記データ送信ユニットから測定値に関する信号をワイヤレス受信する受信手段と、前記受信手段により受信された測定値に関する信号を有線出力する出力手段と、を具えるデータ送受信ユニットと、
を具え、
前記送信手段及び前記受信手段は、それぞれアンテナを具え、前記アンテナは、近接して配置されて近距離無線通信により測定値に関する信号を送受信する、
電動工具。
前記物理量は、前記回転軸に作用するトルク又は前記回転軸の回転角度である、
請求項１に記載の電動工具。
前記出力手段に有線接続され、前記測定値に関する信号に基づいて算出された前記物理量を表示する表示手段を具える、
請求項１又は請求項２に記載の電動工具。
電動工具は、締付機である、
請求項１乃至請求項３の何れかに記載の電動工具。
前記締付機は、締結部材を装着可能なソケットを有する内軸と、反力受けを装着可能な外軸を含み、
前記センサーは、前記内軸に装着される、
請求項４に記載の電動工具。