WO2023238657A1 - 電動工具、電動工具システム、制御方法及びプログラム - Google Patents

電動工具、電動工具システム、制御方法及びプログラム Download PDF

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WO2023238657A1
WO2023238657A1 PCT/JP2023/019202 JP2023019202W WO2023238657A1 WO 2023238657 A1 WO2023238657 A1 WO 2023238657A1 JP 2023019202 W JP2023019202 W JP 2023019202W WO 2023238657 A1 WO2023238657 A1 WO 2023238657A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
work
unit
drive
power tool
worker
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/019202
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
秀規 清水
雅道 中村
尚武 田中
Original Assignee
パナソニックホールディングス株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25BTOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B23/00Details of, or accessories for, spanners, wrenches, screwdrivers
    • B25B23/14Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25FCOMBINATION OR MULTI-PURPOSE TOOLS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; DETAILS OR COMPONENTS OF PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS NOT PARTICULARLY RELATED TO THE OPERATIONS PERFORMED AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B25F5/00Details or components of portable power-driven tools not particularly related to the operations performed and not otherwise provided for

Definitions

  • the present disclosure generally relates to a power tool, a power tool system, a control method, and a program. More specifically, the present disclosure relates to a power tool, a power tool system, a control method, and a program used for working on a work object.
  • a work management device that manages work on a work object using a tool (see Patent Document 1).
  • This work management device includes a work information acquisition section, a position information acquisition section, a work object information acquisition section, and an information management section.
  • the work information acquisition unit acquires work information regarding the details of the work performed on the work object from a tool used to perform the work on the work object.
  • the position information acquisition unit acquires position information of a place where work is performed on a work object using a tool.
  • the work object information acquisition unit acquires work object information that specifies the work object based on information read from the work object.
  • the information management unit stores the work information, position information, and work target information in the storage unit in association with each other.
  • the present disclosure has been made in view of the above reasons, and aims to provide a power tool, a power tool system, a control method, and a program that reduce variations in work results.
  • a power tool includes a drive section, an information acquisition section, and a drive control section.
  • the drive unit drives a tip tool that performs work on a work object.
  • the information acquisition unit acquires worker information regarding a worker of the work.
  • the drive control section controls the drive section with control content according to the worker information acquired by the information acquisition section.
  • a power tool system includes the power tool and a management system.
  • the information acquisition unit acquires the worker information from the management system.
  • a control method is a control method for an electric tool that includes a drive unit that drives a tip tool that performs work on a work target.
  • the control method includes: an information acquisition step of acquiring worker information regarding the worker of the work; a drive control step of controlling the drive unit with control content according to the worker information acquired in the information acquisition step; including.
  • a program according to one aspect of the present disclosure causes a computer system to execute the control method.
  • FIG. 1 is a block diagram of a power tool system according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a power tool used in the above power tool system.
  • FIG. 3 is a schematic system configuration diagram of the above power tool system.
  • FIG. 4 is a sequence diagram illustrating the operation of the above power tool system.
  • FIG. 5 is a graph for explaining the first control content of the power tool used in the power tool system described above.
  • FIG. 6 is a graph for explaining the second control content of the power tool used in the power tool system described above.
  • a power tool 2 according to an embodiment of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings.
  • each figure described in the following embodiments is a schematic diagram, and the ratio of the size and thickness of each component in each figure does not necessarily reflect the actual size ratio.
  • the embodiments and modified examples described below are merely examples of the present disclosure, and the present disclosure is not limited to the embodiments and modified examples. Even other than this embodiment and modifications, various changes can be made according to the design etc. as long as they do not depart from the technical idea of the present disclosure. Further, the embodiments described below (including modified examples) may be realized by appropriately combining them.
  • the power tool 2 includes a drive section 23, an information acquisition section 211, and a drive control section 213.
  • the drive unit 23 drives the tip tool 7 (see FIG. 2) that performs work on the work object.
  • the information acquisition unit 211 acquires worker information regarding the worker who is working on the work object.
  • the drive control unit 213 controls the drive unit 23 with control content according to the worker information acquired by the information acquisition unit 211.
  • the power tool 2 is a portable tool that is carried and used by an operator.
  • the "work” performed using the power tool 2 is, for example, the work of fastening a tightening member such as a screw or bolt to a member to be attached.
  • the "work target” is the tightening member or the tightening member. This becomes the attached member that is fastened using the member.
  • the "work” and the "work object” using the power tool 2 are not limited to those described above, and can be changed as appropriate.
  • workflow information is information regarding a worker who performs work using the power tool 2, and includes, for example, information that identifies an individual and physical ability information.
  • the information that identifies an individual includes at least one of a name and ID information.
  • the worker receives a reaction force from the power tool 2 while the power tool 2 is performing the work of fastening the fastening member.
  • the higher the rotational speed of the tip tool 7 that rotates the fastening member the greater the reaction force exerted on the operator.
  • the operator needs to hold the power tool 2 against the reaction force so that the power tool 2 does not become unstable. force) differs depending on each worker. Therefore, if the drive unit 23 is controlled so that the same reaction force acts on each worker, the worker with weak holding power may not be able to stably hold the power tool 2 and may not be able to properly perform the fastening work. There is sex.
  • the power tool 2 of the present embodiment can control the drive unit 23 of the power tool 2 with control content suitable for each worker according to the worker information of each worker.
  • the power tool 2 can control the drive unit 23 to rotate the tip tool 7 at a rotation speed suitable for each worker according to the worker information of each worker.
  • the power tool 2 controls the drive unit 23 so that an operator with a weak holding force rotates the tip tool 7 at a lower rotation speed than an operator with a strong holding force. I can do it.
  • the reaction force that a worker with a weak holding force receives from the power tool 2 is smaller than the reaction force that a worker with a strong holding power receives from the power tool 2. Therefore, according to the power tool 2 of this embodiment, even a worker with a weak holding force can stably hold the power tool 2 while performing work, and can perform the work appropriately. It is possible to reduce variations in work results due to
  • the power tool system 1 of this embodiment is used, for example, in an assembly line in which products are assembled in a factory. Note that the use of the power tool system 1 is not limited to a factory assembly line, and may be used for other purposes.
  • the power tool system 1 may be used, for example, to construct a building at a construction site, such as construction work.
  • the power tool system 1 includes a power tool 2 and a management system 3.
  • the management system 3 includes a receiver 4 and a host device 5.
  • the management system 3 transmits setting information to the power tool 2 via the receiver 4.
  • the "setting information" includes information regarding the content of the work performed using the power tool 2.
  • the setting information preferably includes information regarding the tightening torque.
  • the information regarding the tightening torque may be a set value (torque value) of the tightening torque, or may be the number of impacts when the power tool 2 is an impact tool.
  • the receiver 4 and the host device 5 are connected via a wired network 6 such as Ethernet (registered trademark).
  • a wired network 6 such as Ethernet (registered trademark).
  • the number of power tools 2 in FIG. 3 is one, the number of power tools 2 with which one receiver 4 can communicate is not limited to one, and may be two or more, and can be changed as appropriate. be. Further, although the number of receivers 4 is one in FIG. 3, a plurality of receivers 4 may be connected to one host device 5, and the number of receivers 4 can be changed as appropriate.
  • the power tool 2 includes a control section 21, an operation section 22, a drive section 23, a sensor section 24, a first communication section 25, and a power supply section. 26, a storage section 27, and a display section 28.
  • the power tool 2 includes a body 200 for accommodating or holding each part.
  • the body 200 includes a cylindrical body portion 201 and a grip portion 202 that protrudes from the circumferential surface of the body portion 201 in the radial direction.
  • An output shaft 231 protrudes from one end of the body portion 201 in the axial direction.
  • the output shaft 231 is provided with a socket 232 into which a tip tool 7 (for example, a screwdriver bit, etc.) suitable for the tightening member to be worked on can be detachably attached.
  • a battery pack 203 housing a power supply section 26 in a resin case is detachably attached to one end (lower end in FIG. 2) of the grip section 202.
  • the control unit 21 controls the operations of the drive unit 23, the sensor unit 24, the first communication unit 25, etc.
  • the control unit 21 is realized by a computer system having one or more processors and a memory, and the computer system functions as the control unit 21 when the one or more processors execute a program stored in the memory.
  • the program is pre-recorded in the memory of the control unit 21 here, it may also be provided via a telecommunications line such as the Internet or by being recorded on a non-temporary recording medium such as a memory card.
  • the control unit 21 may be configured with, for example, an FPGA (Field-Programmable Gate Array) or an ASIC (Application Specific Integrated Circuit).
  • a microcontroller (circuit board, etc.) constituting the control section 21 is housed inside the grip section 202, for example.
  • control section 21 includes an information acquisition section 211, a control content setting section 212, and a drive control section 213.
  • the information acquisition unit 211 acquires worker information regarding the worker of the work from the management system 3. Specifically, the information acquisition unit 211 communicates with the management system 3 via the first communication unit 25 and receives worker information transmitted from the management system 3.
  • the control content setting unit 212 sets the control content according to the worker information acquired by the information acquisition unit 211 from among the plurality of control contents of the drive unit 23.
  • the control content includes the number of rotations of the tip tool 7 rotated by the drive unit 23.
  • the "number of rotations" herein refers to the number of times the tip tool 7 rotates per unit time.
  • the drive control unit 213 controls the drive unit 23 according to the control content set by the control content setting unit 212. In other words, the drive control unit 213 controls the drive unit 23 with control details according to the worker information acquired by the information acquisition unit 211. Specifically, the drive control unit 213 controls the drive unit 23 so that the tip tool 7 rotates at a rotational speed according to the worker information during execution of the work.
  • the information acquisition section 211, the control content setting section 212, and the drive control section 213 merely indicate the functions realized by the control section 21, and do not necessarily indicate an actual configuration.
  • the operating section 22 includes a trigger switch 221 (see FIG. 2) provided on the grip section 202.
  • Trigger switch 221 receives an operation for operating drive unit 23. Specifically, when the trigger switch 221 is operated by a worker or the like, an input signal having a magnitude proportional to the amount of retraction (operation amount) of the trigger switch 221 is input to the drive control section 213.
  • the drive control section 213 controls the operating state of the drive section 23 based on an input signal from the operation section 22 . Specifically, the drive control section 213 controls the drive section 23 to adjust the rotation speed (speed) of the motor 233 so that the motor 233 rotates at a rotation speed according to an input signal from the operation section 22 .
  • the drive unit 23 includes a drive circuit (not shown), an impact mechanism 234, and an output shaft 231.
  • the drive unit 23 drives the tip tool 7 that performs work on a work object, which is a tightening member such as a screw or bolt.
  • the drive circuit controls the rotation of the motor 233 according to a control signal input from the drive control section 213.
  • the rotation of the motor 233 is transmitted via an impact mechanism 234 to the output shaft 231 and the tip tool 7 attached to the output shaft 231 via a socket 232. If the output torque is below a predetermined level, the impact mechanism 234 reduces the rotation of the output shaft of the motor 233 and transmits it to the output shaft 231 and the tip tool 7.
  • the impact mechanism 234 is configured to apply impact force to the output shaft 231 and the tip tool 7 to rotate the fastening member to be worked.
  • the motor 233 and the impact mechanism 234 are housed inside the body section 201.
  • the drive unit 23 may include a speed reduction mechanism (for example, a planetary gear mechanism) that reduces the rotation of the output shaft of the motor 233 and transmits it to the output shaft 231 and the tip tool 7. ).
  • the power tool 2 is not limited to an impact tool, but may be a rotating tool such as a screwdriver or a drill driver.
  • the sensor section 24 measures the tightening torque by the drive section 23.
  • the sensor section 24 includes a torque sensor (for example, a magnetostrictive torque sensor 241) attached to the output shaft 231.
  • the magnetostrictive torque sensor 241 uses a coil installed in a non-rotating part to detect changes in magnetic permeability in response to distortion caused by torque being applied to the output shaft of the motor 233, and outputs a voltage signal proportional to the distortion. do.
  • the sensor unit 24 measures the torque applied to the output shaft 231. That is, the sensor unit 24 measures the torque (tightening torque) that the power tool 2 applies to the workpiece.
  • the sensor section 24 outputs the measured torque (tightening torque) to the control section 21 .
  • the sensor section 24 is not limited to one that includes the torque sensor 241, but includes one that converts a change in the rotation speed of the output shaft of the motor 233 detected by a rotation sensor into a tightening torque value.
  • the drive control unit 213 controls the drive unit 23 so that the tightening torque becomes the torque setting value set based on the setting information. For example, the drive control unit 213 stops the rotation of the motor 233 when the tightening torque measured by the torque sensor 241 reaches a torque setting value. Note that the torque setting value can be changed, and is changed by the drive control unit 213 based on setting information transmitted from the receiver 4 to the power tool 2.
  • the first communication unit 25 is a communication module that performs short-range wireless communication based on, for example, Wi-Fi (registered trademark).
  • the first communication unit 25 performs wireless communication with the receiver 4 using this type of communication method.
  • the method of wireless communication between the first communication unit 25 and the receiver 4 is based on communication standards such as 920 MHz band specified low power wireless station (wireless station that does not require a license), Bluetooth (registered trademark), etc. Compliant wireless communication using radio waves as a medium may be used.
  • the first communication unit 25 may be a communication module that performs wired communication via a communication line. In this case, the first communication unit 25 is a communication module that performs wired communication with the receiver 4 via a wired network such as Ethernet.
  • the first communication section 25 is housed inside the grip section 202, for example, and the antenna 251 of the first communication section 25 is housed inside the body section 201.
  • the power supply unit 26 includes a storage battery.
  • the power supply section 26 is housed within the battery pack 203.
  • the battery pack 203 is configured by accommodating a power supply unit 26 within a resin case.
  • the storage battery of the power supply section 26 can be charged by removing the battery pack 203 from the grip section 202 and connecting the removed battery pack 203 to a charger.
  • the power supply unit 26 supplies the electrical circuit including the control unit 21 and the motor 233 with the power necessary for operation using the power stored in the storage battery.
  • the storage unit 27 includes, for example, ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), and nonvolatile memory. Examples of the nonvolatile memory include EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory) and flash memory.
  • the storage unit 27 stores a control program executed by the control unit 21. Specifically, the storage unit 27 stores a plurality of control contents of the drive unit 23.
  • the storage unit 27 also stores the setting information received from the management system 3 and work results indicating the execution of the work performed based on the setting information.
  • the work result may be, for example, information indicating that the work has been performed, or information regarding the execution result of the work.
  • the information regarding the execution result of the work includes, for example, information such as a measurement value of the tightening torque measured by the sensor unit 24.
  • the storage unit 27 also stores information such as identification information assigned to each power tool 2 and the type of each power tool 2 (for example, information including the manufacturer and the product number determined by the manufacturer). information).
  • the identification information includes, for example, an IP address assigned to the power tool 2.
  • the display unit 28 includes, for example, two-digit 7-segment LEDs (Light Emitting Diodes) exposed on the surface of the body 200. Further, the display section 28 includes, for example, a blue light emitting diode and a red light emitting diode that are exposed and provided on the surface of the body 200.
  • LEDs Light Emitting Diodes
  • the receiver 4 includes a second communication section 41, a third communication section 42, a control section 43, an operation section 44, a display section 45, A storage unit 46 is provided.
  • the control unit 43 controls the operations of the second communication unit 41, the third communication unit 42, the display unit 45, etc.
  • the control unit 43 is realized by a computer system having one or more processors and a memory, and the computer system functions as the control unit 43 when the one or more processors execute a program stored in the memory.
  • the program is pre-recorded in the memory of the control unit 43 here, it may also be provided via a telecommunications line such as the Internet or by being recorded on a non-temporary recording medium such as a memory card.
  • the control unit 43 may be configured with, for example, an FPGA or an ASIC.
  • the second communication unit 41 is a communication module that performs short-range wireless communication using the same communication method as the first communication unit 25 of the power tool 2 (for example, Wi-Fi).
  • the second communication unit 41 performs wireless communication with the first communication unit 25 of the power tool 2 .
  • the third communication unit 42 is a communication module that performs wired communication via a communication line.
  • the third communication unit 42 performs wired communication with the fourth communication unit 51 of the host device 5 via a wired network 6 such as Ethernet.
  • the operation unit 44 includes operation switches and the like that accept operations by the operator.
  • the display unit 45 includes, for example, a plurality of light emitting diodes, and displays the operating state of the receiver 4, etc. by lighting, blinking, or extinguishing the plurality of light emitting diodes.
  • the display section 45 may include a display device such as a liquid crystal display.
  • the storage unit 46 includes, for example, ROM, RAM, and nonvolatile memory (for example, EEPROM or flash memory).
  • the storage unit 46 stores setting information set in the power tool 2, work results received from the power tool 2, etc. in association with identification information of the power tool 2. Thereby, the storage unit 46 can store, for each of the plurality of power tools 2, the setting information to be transmitted to the power tool 2 and the work results received from the power tool 2.
  • the storage unit 46 also stores information such as identification information assigned to each receiver 4 and the type of each receiver 4 (for example, information including the manufacturer and the product number determined by the manufacturer). do.
  • the identification information includes, for example, an IP address assigned to the receiver 4.
  • the storage unit 46 may store a plurality of control contents of the drive unit 23.
  • the higher-level device 5 is, for example, a server.
  • the host device 5 includes a fourth communication section 51, a storage section 52, and a control section 53.
  • the fourth communication unit 51 is a communication module that performs wired communication via a communication line.
  • the fourth communication unit 51 performs wired communication with the third communication unit 42 of the receiver 4 via a wired network 6 such as Ethernet.
  • the storage unit 52 includes, for example, ROM, RAM, and nonvolatile memory (for example, EEPROM or flash memory).
  • the storage unit 52 stores, for each of the plurality of power tools 2, setting information of work performed using the power tool 2, work result history of work performed by the power tool 2, etc., with identification information of the power tool 2. Correlate and memorize.
  • the storage unit 52 also stores a plurality of pieces of worker information corresponding to a plurality of workers. Note that the storage unit 52 may store a plurality of control contents of the drive unit 23.
  • the control unit 53 controls the operation of the fourth communication unit 51 and the like.
  • the control unit 53 is realized by a computer system having one or more processors and a memory, and the computer system functions as the control unit 53 by having the one or more processors execute a program stored in the memory.
  • the program is recorded in advance in the memory of the control unit 53 here, it may also be provided via a telecommunications line such as the Internet or recorded on a non-temporary recording medium such as a memory card.
  • the control unit 53 may be configured with, for example, an FPGA or an ASIC.
  • the control unit 53 causes the fourth communication unit 51 to transmit setting information for the work performed by the power tool 2 to the receiver 4.
  • control unit 53 causes the storage unit 52 to store the history of the work results of the work performed by the power tool 2, which the fourth communication unit 51 has received from the receiver 4.
  • FIG. 4 is a sequence diagram, and the like.
  • FIG. 4 is a sequence diagram illustrating the operation flow until one work (predetermined work) is performed using the power tool 2.
  • the predetermined work is, for example, a fastening work of one fastening member (such as a screw).
  • the predetermined work may include a fastening work of a plurality of fastening members.
  • the sequence diagram shown in FIG. 4 is only an example of the operation of the power tool system 1 according to the present embodiment, and the order of processing may be changed as appropriate, and processing may be added or omitted as appropriate.
  • the storage unit 52 of the host device 5 stores setting information of a predetermined task and worker information of a worker who performs the predetermined task. Further, the operation will be described assuming that in the initial state when a predetermined work is started, wireless communication between the receiver 4 and the power tool 2 is possible.
  • the control unit 53 of the host device 5 reads the setting information and worker information of the predetermined work from the storage unit 52 in order to start the predetermined work. Then, the control unit 53 causes the fourth communication unit 51 to transmit the setting information and the worker information to the third communication unit 42 of the receiver 4 (step ST1).
  • the control unit 43 of the receiver 4 transmits the setting information and the worker information from the second communication unit 41 to the first communication unit 25 of the power tool 2. It is transmitted (step ST2).
  • the information acquisition unit 211 of the control unit 21 of the power tool 2 receives setting information and operator information via the first communication unit 25.
  • the information acquisition unit 211 causes the first communication unit 25 to transmit a response signal to the receiver 4 that is the transmission source (step ST3), and stores the setting information and the worker information in the storage unit. 27 is stored in a non-volatile memory.
  • control content setting unit 212 of the control unit 21 selects the operator from among the plurality of control details of the drive unit 23 stored in the storage unit 27 in advance.
  • Control contents are set according to the information (step ST4).
  • the plurality of control contents referred to here correspond to a plurality of workers who may perform the predetermined work.
  • the setting of the control contents of the drive unit 23 will be explained in detail in "(2.2.2) Specific example of control contents".
  • the control content setting unit 212 may display on the display unit 28 that the setting of the control content of the drive unit 23 has been completed.
  • step ST5 When the operator operates the operation section 22 of the power tool 2 after completing the setting of the control contents (step ST5), the drive control section 213 of the control section 21 operates according to the tightening torque specified by the setting information and the operator information.
  • the drive unit 23 is controlled to perform a tightening operation of the tightening member (screw) according to the control content specified, and a predetermined operation is performed (step ST6).
  • a plurality of workers who may perform a predetermined task will be asked to perform a first task that has enough holding power to stably hold the power tool 2 against reaction force during the predetermined task. and a second worker whose holding power is insufficient compared to the first worker. That is, the plurality of worker information stored in the storage unit 52 of the host device 5 includes first worker information of the first worker and second worker information of the second worker. Further, the plurality of control contents stored in the storage unit 27 of the power tool 2 include a first control content corresponding to the first operator and a second control content corresponding to the second operator.
  • step ST1 of the operation flow shown in "(2.2.1) Operation flow"
  • step ST4 the first worker information is transmitted in step ST4. 1 Control details are set.
  • the second worker information is transmitted in step ST1, and the second control content is set in step ST4.
  • the first control content will be explained with reference to FIG. 5.
  • the solid line indicates the change over time in the rotational speed of the tip tool 7 rotated by the drive unit 23, and the broken line indicates the change over time in the reaction force that the first worker receives from the power tool 2 during execution of a predetermined work. show.
  • the drive control part 213 23 to increase the number of revolutions of the tip tool 7 from zero.
  • the reaction force that the first worker receives also increases rapidly, so the first worker holds the power tool 2 against the reaction force.
  • the reaction force reaches reaction force F1 after the start of the predetermined work.
  • the rotation speed of the tip tool 7 is, for example, a rotation speed R1 smaller than the first rotation speed R2, which is the maximum rotation speed.
  • the drive control unit 213 increases the rotation speed of the tip tool 7 even after time t1 until it reaches the first rotation speed R2 set according to the first operator information.
  • the drive control unit 213 After the rotation speed of the tip tool 7 reaches the first rotation speed R2, which is the maximum rotation speed, at time t2, the drive control unit 213 maintains the rotation speed at the first rotation speed R2. In other words, the drive control unit 213 controls the drive unit 23 so that the tip tool 7 rotates at a speed equal to or lower than the first rotation speed R2 set according to the first worker information while performing the predetermined work.
  • the drive control unit 213 can shorten the time required for the predetermined work by increasing the rotation speed of the tip tool 7 to the first rotation speed R2 at once.
  • reaction force F2 decreases from reaction force F2 to zero.
  • the operation of the power tool 2 shifts to, for example, an impact operation in which the impact mechanism 234 included in the drive unit 23 applies impact force to the tip tool 7.
  • the impact operation continues until the tightening torque reaches the torque setting value set based on the setting information.
  • the drive control unit 213 controls the rotation of the motor 233 when the tightening torque reaches the torque setting value set based on the setting information at time t4.
  • the predetermined work is completed at time t5 when the tip tool 7 completely stops rotating.
  • a solid line indicates a time change in the rotational speed of the tip tool 7 rotated by the drive unit 23, and a broken line indicates a time change in the reaction force that the second worker receives from the power tool 2 while performing a predetermined work.
  • the drive control unit 231 increases the rotation speed of the tip tool 7 even after time t11 until it reaches the second rotation speed R12 set according to the second operator information.
  • the drive control section 213 When the rotational speed of the tip tool 7 reaches the second rotational speed R12 at time t12, the drive control section 213 maintains the rotational speed at the second rotational speed R12 until time t13.
  • the second rotation speed R12 is a rotation speed smaller than the first rotation speed R2, which is the maximum rotation speed.
  • the drive control unit 213 causes the number of revolutions of the tip tool 7 to be a second number of revolutions R12 which is smaller than the first number of revolutions R2 during the first period T1 from time t12 to time t13 during execution of the predetermined work.
  • the drive unit 23 is controlled so that the In the first period T1, the reaction force is constant at the reaction force F12.
  • the drive control unit 213 does not increase the rotation speed of the tip tool 7 to the first rotation speed R2 at once, but increases the rotation speed to the second rotation speed R12, which is smaller than the first rotation speed R2.
  • the increase in reaction force is suppressed compared to the first control content.
  • the reaction force F11 which is the peak value of the reaction force before the fastening member is seated
  • the reaction force F1 which is the peak value of the reaction force before the fastening member is seated
  • the drive control section 213 controls the drive section 23 to increase the rotation speed of the tip tool 7.
  • the reaction force increases from reaction force F12 to reaction force F13.
  • the reaction force F13 has a value larger than the reaction force F12 and smaller than the reaction force F11.
  • the drive control section 213 maintains the rotation speed at the first rotation speed R2 until time t15.
  • the drive control unit 213 controls the rotation speed of the tip tool 7 to become the first rotation speed R2 during the second period T2 (period from time t14 to time t15) after the first period T1 ends. Controls the drive unit 23.
  • the reaction force is constant at the reaction force F13.
  • the drive control section 213 controls the drive section 23 to reduce the rotation speed of the tip tool 7 from the first rotation speed R2.
  • the reaction force decreases from reaction force F13 to reaction force F12.
  • the drive control unit 213 When the rotation speed of the tip tool 7 reaches the third rotation speed R13 at time t16, the drive control unit 213 maintains the rotation speed at the third rotation speed R13 until the time t18 when the tightening torque reaches the torque setting value. do. In other words, the drive control unit 213 controls the rotation speed of the tip tool 7 to be smaller than the first rotation speed R2 in the third period T3 (period from time t16 to time t18) after the second period T2. The drive unit 23 is controlled so that the rotation speed becomes 3 R13.
  • the third rotation speed R13 is the same rotation speed as the second rotation speed R12, but the third rotation speed R13 may be a different rotation speed from the second rotation speed R12.
  • the drive control unit 213 stops the rotation of the motor 233.
  • the reaction force continues to increase after time t18, and reaches the reaction force F14 by time t19 when the rotation of the tip tool 7 completely stops.
  • reaction force F14 decreases from reaction force F14 to zero.
  • the drive control unit 213 does not reduce the rotation speed of the tip tool 7 from the first rotation speed R2 to zero at once, but reduces it to a third rotation speed R13 smaller than the first rotation speed R2.
  • the reaction force F12 which is the peak value of the reaction force after the tightening member is seated on the attached member, is the peak value of the reaction force after the tightening member is seated on the attached member in the first control content. The value is smaller than the reaction force F2.
  • the drive unit 23 is controlled with control contents suitable for each of a plurality of workers including the first worker and the second worker. Since it can be controlled, variations in work results among workers can be reduced.
  • the control method according to the above embodiment is a method for controlling the power tool 2 including the drive unit 23 that drives the tip tool 7 that performs work on the work object.
  • the control method includes an information acquisition step of acquiring worker information regarding the worker of the work, and a drive control step of controlling the drive unit 23 with control details according to the worker information acquired in the information acquisition step.
  • the (computer) program according to the above embodiment is a program for causing a computer system to execute the above control method.
  • the control content may include the amount of increase in the rotational speed of the tip tool 7 per unit time.
  • the drive control unit 213 changes the amount of increase per unit time in the number of revolutions of the tip tool 7 according to the worker information acquired by the information acquisition unit 211, so that the The magnitude of the reaction force received from the tool 2 may be controlled.
  • the main body that executes the power tool system 1 or the control method in the present disclosure includes a computer system.
  • a computer system mainly consists of a processor and a memory as hardware.
  • the processor executes the program recorded in the memory of the computer system, the function as the main body for executing the power tool system 1 or the control method according to the present disclosure is realized.
  • the program may be pre-recorded in the memory of the computer system, may be provided through a telecommunications line, or may be recorded on a non-transitory storage medium readable by the computer system, such as a memory card, optical disc, hard disk drive, etc. may be provided.
  • a processor in a computer system is comprised of one or more electronic circuits including semiconductor integrated circuits (ICs) or large scale integrated circuits (LSIs).
  • the integrated circuits such as IC or LSI referred to herein have different names depending on the degree of integration, and include integrated circuits called system LSI, VLSI (Very Large Scale Integration), or ULSI (Ultra Large Scale Integration).
  • FPGAs Field-Programmable Gate Arrays
  • logic devices that can reconfigure the connections inside the LSI or reconfigure the circuit sections inside the LSI, may also be used as processors. I can do it.
  • the plurality of electronic circuits may be integrated into one chip, or may be provided in a distributed manner over a plurality of chips.
  • a plurality of chips may be integrated into one device, or may be distributed and provided in a plurality of devices.
  • the computer system herein includes a microcontroller having one or more processors and one or more memories. Therefore, the microcontroller is also composed of one or more electronic circuits including semiconductor integrated circuits or large-scale integrated circuits.
  • the functions of the management system 3 were distributed between the receiver 4 and the higher-level device 5, but the functions of the receiver 4 and the higher-level device 5 may be integrated into one housing.
  • the electric tool (2) includes a drive section (23), an information acquisition section (211), and a drive control section (213).
  • the drive unit (23) drives the tip tool (7) that performs work on the work object.
  • the information acquisition unit (211) acquires worker information regarding a worker working on a work object.
  • the drive control section (213) controls the drive section (23) with control details according to the worker information acquired by the information acquisition section (211).
  • the information acquisition unit (211) communicates with the management system (3) and receives the worker information transmitted from the management system (3). Receive.
  • the worker information stored in the management system (3) can be used in the power tool (2) at the necessary timing.
  • the drive control unit (213) rotates the tip tool (7) at a rotation speed according to the operator information during execution of the work.
  • the drive unit (23) is controlled so that the drive unit (23) rotates.
  • the drive unit (23) can be controlled so that the tip tool (7) rotates at the optimal rotation speed for each of the plurality of workers, reducing variations in work results among the workers. be able to.
  • the drive control unit (213) rotates at a speed equal to or lower than a first rotation speed (R2) set according to the worker information.
  • the drive unit (23) is controlled so that the tip tool (7) rotates.
  • the drive unit (23) can be controlled so that the tip tool (7) rotates at the first rotation speed (R2) or less that is optimal for each of the plurality of workers, and the worker can perform the work by the worker. Variability in results can be reduced.
  • the drive control unit (213) is configured such that during the first period (T1) during execution of the work, the rotation speed of the tip tool (7) is The drive unit (23) is controlled to have a second rotation speed (R12) smaller than the first rotation speed (R2), and in a second period (T2) after the end of the first period (T1), the tip tool The drive unit (23) is controlled so that the rotation speed (7) becomes the first rotation speed (R2).
  • the drive control section (213) controls the tip tool (7) in the third period (T3) after the end of the second period (T2).
  • the drive unit (23) is controlled such that the rotation speed becomes a third rotation speed (R13) smaller than the first rotation speed (R2).
  • the reaction force transmitted from the power tool (2) to the operator can be reduced by decreasing the rotational speed of the tip tool (7) in stages.
  • a power tool system (1) according to a seventh aspect includes the power tool (2) according to any one of the first to sixth aspects and a management system (3).
  • the information acquisition unit (211) acquires worker information from the management system (3).
  • the control method according to the eighth aspect is a method for controlling an electric tool (2) that includes a drive section (23) that drives a tip tool (7) that performs work on a work object.
  • the control method includes an information acquisition step of acquiring worker information regarding the worker of the work, and a drive control step of controlling the drive unit (23) with control content according to the worker information acquired in the information acquisition step. .
  • the program according to the ninth aspect causes a computer system to execute the control method according to the eighth aspect.
  • the configurations according to the second to sixth aspects are not essential to the power tool (2) and can be omitted as appropriate.

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Abstract

本開示の課題は、作業結果のばらつきを低減することである。 電動工具(2)は、駆動部(23)と、情報取得部(211)と、駆動制御部(213)と、を備える。駆動部(23)は、作業対象に対する作業を行う先端工具を駆動させる。情報取得部(211)は、作業対象に対する作業の作業者に関する作業者情報を取得する。駆動制御部(213)は、情報取得部(211)が取得した作業者情報に応じた制御内容で駆動部(23)を制御する。

Description

電動工具、電動工具システム、制御方法及びプログラム
 本開示は、一般に電動工具、電動工具システム、制御方法及びプログラムに関する。より詳細には、本開示は、作業対象に対する作業に使用される電動工具、電動工具システム、制御方法及びプログラムに関する。
 従来、工具による作業対象に対する作業を管理する作業管理装置が知られている(特許文献1参照)。この作業管理装置は、作業情報取得部と、位置情報取得部と、作業対象情報取得部と、情報管理部と、を備える。作業情報取得部は、作業対象に対して作業を行うために使用される工具から作業対象に行った作業の内容に関する作業情報を取得する。位置情報取得部は、工具を用いて作業対象に対する作業が行われた場所の位置情報を取得する。作業対象情報取得部は、作業対象から読み取った情報をもとに作業対象を特定する作業対象情報を取得する。情報管理部は、作業情報と位置情報と作業対象情報とを対応付けて記憶部に記憶させる。
 特許文献1の作業管理装置の管理対象である工具が複数の異なる作業者によって使用される場合に、作業中に工具から伝わる反力に抗って工具を保持する力が作業者によって異なるため、同一作業であっても、作業者によって作業結果にばらつきが生じる可能性があった。
特開2016-91316号公報
 本開示は、上記事由に鑑みてなされており、作業結果のばらつきを低減する電動工具、電動工具システム、制御方法及びプログラムを提供することを目的とする。
 本開示の一態様に係る電動工具は、駆動部と、情報取得部と、駆動制御部と、を備える。前記駆動部は、作業対象に対する作業を行う先端工具を駆動させる。前記情報取得部は、前記作業の作業者に関する作業者情報を取得する。前記駆動制御部は、前記情報取得部が取得した前記作業者情報に応じた制御内容で前記駆動部を制御する。
 本開示の一態様に係る電動工具システムは、前記電動工具と、管理システムと、を備える。前記情報取得部は、前記管理システムから前記作業者情報を取得する。
 本開示の一態様に係る制御方法は、作業対象に対する作業を行う先端工具を駆動させる駆動部を備える電動工具の制御方法である。前記制御方法は、前記作業の作業者に関する作業者情報を取得する情報取得ステップと、前記情報取得ステップで取得した前記作業者情報に応じた制御内容で前記駆動部を制御する駆動制御ステップと、を含む。
 本開示の一態様に係るプログラムは、コンピュータシステムに、前記制御方法を実行させる。
図1は、本開示の一実施形態に係る電動工具システムのブロック図である。 図2は、同上の電動工具システムに用いられる電動工具の一例を示す概略図である。 図3は、同上の電動工具システムの概略的なシステム構成図である。 図4は、同上の電動工具システムの動作を説明するシーケンス図である。 図5は、同上の電動工具システムに用いられる電動工具の第1制御内容を説明するためのグラフである。 図6は、同上の電動工具システムに用いられる電動工具の第2制御内容を説明するためのグラフである。
 本開示の実施形態に係る電動工具2について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施形態において説明する各図は、模式的な図であり、各図中の各構成要素の大きさ及び厚さそれぞれの比が、必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。また、以下に説明する実施形態及び変形例は、本開示の一例に過ぎず、本開示は、実施形態及び変形例に限定されない。この実施形態及び変形例以外であっても、本開示の技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。また、下記の実施形態(変形例を含む)は、適宜組み合わせて実現されてもよい。
 (1)概要
 まず、本実施形態に係る電動工具2の概要について図1及び図2を参照して説明する。
 電動工具2は、図1に示すように、駆動部23と、情報取得部211と、駆動制御部213と、を備える。
 駆動部23は、作業対象に対する作業を行う先端工具7(図2参照)を駆動させる。
 情報取得部211は、作業対象に対する作業の作業者に関する作業者情報を取得する。
 駆動制御部213は、情報取得部211が取得した作業者情報に応じた制御内容で駆動部23を制御する。
 ここにおいて、電動工具2は作業者が携帯して使用する可搬型の工具である。電動工具2を使用して行われる「作業」とは、例えばねじ又はボルトなどの締付部材を、被取付部材に締結する作業であり、この場合の「作業対象」は締付部材又は締付部材を用いて締結される被取付部材となる。なお、電動工具2を使用する「作業」及びその「作業対象」は上記のものに限定されず、適宜変更が可能である。
 また、ここにおいて、「作業者情報」とは、電動工具2を用いて作業を行う作業者に関する情報であり、例えば、個人を特定する情報と、身体能力情報と、を含む。個人を特定する情報は、氏名及びID情報の少なくとも一つを含む。
 作業者は、電動工具2による締結部材の締結作業の実行中に、電動工具2から反力を受ける。この場合、締結部材を回転させる先端工具7の回転数が高くなるほど、作業者への反力は大きくなる。このとき、作業者は、反力に抗って、電動工具2が不安定にならないように電動工具2を保持する必要があるが、反力に抗って電動工具2を保持する力(保持力)は各作業者によって異なる。したがって、各作業者に対して同じ反力が働くように、駆動部23を制御した場合、保持力が弱い作業者は電動工具2を安定的に保持できず、締結作業を適切に実施できない可能性がある。
 本実施形態の電動工具2は、各作業者の作業者情報に応じて、電動工具2の駆動部23を各作業者に適した制御内容で制御することができる。一例として、電動工具2は、各作業者の作業者情報に応じて、先端工具7を各作業者に適した回転数で回転させるように駆動部23を制御することができる。具体的には、電動工具2は、保持力が弱い作業者に対しては、保持力が強い作業者と比較して低い回転数で先端工具7を回転させるように駆動部23を制御することができる。これにより、保持力が弱い作業者が電動工具2から受ける反力は、保持力が強い作業者が電動工具2から受ける反力と比較して小さくなる。したがって、本実施形態の電動工具2によれば、保持力が弱い作業者でも作業の実行中に電動工具2を安定的に保持することができ、作業を適切に行うことができるため、作業者による作業結果のばらつきを低減することができる。
 (2)詳細
 以下、実施形態に係る電動工具システム1の詳細について説明する。
 (2.1)構成
 以下、電動工具システム1の構成について、図1~図3を参照して説明する。
 本実施形態の電動工具システム1は、例えば、工場において製品の組立作業を行う組立ラインに用いられる。なお、電動工具システム1の使用用途は、工場の組立ラインに限らず、他の使用用途であってもよい。電動工具システム1は、例えば、建設工事等の施工現場において建築物を施工する作業に用いられてもよい。
 電動工具システム1は、図3に示すように、電動工具2と、管理システム3と、を備える。管理システム3は、受信機4と、上位装置5と、を備える。管理システム3は、受信機4を介して電動工具2に設定情報を送信する。ここで、「設定情報」は、電動工具2を使用して行う作業の作業内容に関する情報を含む。電動工具2を使用して行う作業が締付部材の締付作業である場合、設定情報は、締付トルクに関する情報を含むのが好ましい。締付トルクに関する情報は、締付トルクの設定値(トルク値)でもよいし、電動工具2がインパクト工具の場合は打撃回数でもよい。
 受信機4と、上位装置5とは、例えばEthernet(登録商標)等の有線ネットワーク6を介して接続されている。なお、図3では電動工具2の数が1つであるが、1つの受信機4が通信可能な電動工具2の数は1つに限定されず、2つ以上でもよく、適宜変更が可能である。また、図3では受信機4の数が1つであるが、1つの上位装置5に複数の受信機4が接続されてもよく、受信機4の数は適宜変更が可能である。
 次に、電動工具システム1を構成する各機器の詳細について図1を参照して説明する。
 (2.1.1)電動工具
 電動工具2は、図1に示すように、制御部21と、操作部22と、駆動部23と、センサ部24と、第1通信部25と、電源部26と、記憶部27と、表示部28と、を備える。
 また、図2に示すように、電動工具2は、各部を収容又は保持するためのボディ200を備えている。ボディ200は、筒形状の胴体部201と、胴体部201の周面から径方向に突出する握り部202とを備える。胴体部201の軸方向における一端側からは出力軸231が突出している。出力軸231には、作業対象の締付部材に合わせた先端工具7(例えばドライバービットなど)が着脱自在に取り付けられるソケット232が設けられている。握り部202の一端(図2における下端)には、樹脂製のケース内に電源部26を収納した電池パック203が着脱自在に取り付けられている。
 制御部21は、駆動部23、センサ部24、第1通信部25等の動作を制御する。制御部21は、1以上のプロセッサ及びメモリを有するコンピュータシステムにて実現されており、1以上のプロセッサがメモリに格納されているプログラムを実行することにより、コンピュータシステムが制御部21として機能する。プログラムは、ここでは制御部21のメモリに予め記録されているが、インターネット等の電気通信回線を通じて、又はメモリカード等の非一時的な記録媒体に記録されて提供されてもよい。制御部21は、例えば、FPGA(Field-Programmable Gate Array)、又はASIC(Application Specific Integrated Circuit)等で構成されてもよい。制御部21を構成するマイクロコントローラ(回路基板等)は、例えば握り部202の内部に収容されている。
 制御部21は、図1に示すように、情報取得部211、制御内容設定部212及び駆動制御部213を有する。
 情報取得部211は、管理システム3から作業の作業者に関する作業者情報を取得する。詳細には、情報取得部211は、第1通信部25を介して、管理システム3と通信を行い、管理システム3から送信される作業者情報を受信する。
 制御内容設定部212は、駆動部23の複数の制御内容のなかから、情報取得部211が取得した作業者情報に応じた制御内容を設定する。なお、本実施形態では、制御内容には駆動部23が回転させる先端工具7の回転数が含まれる。ここでいう「回転数」とは、単位時間当たりに先端工具7が回転する回数を示す。
 駆動制御部213は、制御内容設定部212が設定した制御内容で駆動部23を制御する。換言すると、駆動制御部213は、情報取得部211が取得した作業者情報に応じた制御内容で駆動部23を制御する。具体的には、駆動制御部213は、作業の実行中に、作業者情報に応じた回転数で先端工具7が回転するように駆動部23を制御する。
 なお、情報取得部211、制御内容設定部212及び駆動制御部213は制御部21によって実現される機能を示しているに過ぎず、必ずしも実体のある構成を示しているわけではない。
 操作部22は、握り部202に設けられたトリガスイッチ221(図2参照)を備える。トリガスイッチ221は、駆動部23を動作させるための操作を受け付ける。詳細には、トリガスイッチ221が作業者等により操作されると、トリガスイッチ221の引き込み量(操作量)に比例した大きさの入力信号が、駆動制御部213に入力される。駆動制御部213は、駆動部23の動作状態を操作部22からの入力信号に基づいて制御する。具体的には、駆動制御部213は、操作部22からの入力信号に応じた回転数で回転するように、駆動部23を制御してモータ233の回転数(速度)を調整する。
 駆動部23は、モータ233に加えて、駆動回路(図示せず)と、インパクト機構234と、出力軸231と、を備えている。駆動部23は、例えばねじ又はボルトなどの締付部材である作業対象に対する作業を行う先端工具7を駆動させる。詳細には、駆動回路は、駆動制御部213から入力される制御信号に応じて、モータ233の回転を制御する。モータ233の回転は、インパクト機構234を介して出力軸231及び出力軸231にソケット232を介して取り付けられる先端工具7に伝達される。出力トルクが所定レベル以下であれば、インパクト機構234は、モータ233の出力軸の回転を減速して出力軸231及び先端工具7に伝達する。出力トルクが所定レベルを超えると、インパクト機構234は、出力軸231及び先端工具7に打撃力を加えて、作業対象の締結部材を回転させるように構成されている。図2に示すように、モータ233及びインパクト機構234は、胴体部201の内部に収容されている。なお、駆動部23がインパクト機構234を備えることは必須ではなく、駆動部23は、モータ233の出力軸の回転を減速して出力軸231及び先端工具7に伝達する減速機構(例えば遊星歯車機構)のみを有してもよい。つまり、電動工具2はインパクト工具に限定されず、スクリュードライバー及びドリルドライバー等の回転工具であってもよい。
 センサ部24は、駆動部23による締付トルクを測定する。センサ部24は、出力軸231に取り付けられたトルクセンサ(例えば、磁歪式のトルクセンサ241)を備えている。磁歪式のトルクセンサ241は、モータ233の出力軸にトルクが加わることにより発生する歪みに応じた透磁率の変化を、非回転部分に設置したコイルで検出し、歪みに比例した電圧信号を出力する。これによりセンサ部24は、出力軸231に加わったトルクを測定する。つまり、センサ部24は、電動工具2が作業対象に与えるトルク(締付トルク)を測定する。センサ部24は、測定したトルク(締付トルク)を制御部21へ出力する。なお、センサ部24はトルクセンサ241を備えるものに限定されず、回転センサによって検出されたモータ233の出力軸の回転数の変化を締付トルク値に変換するものを含む。
 駆動制御部213は、締付トルクが設定情報に基づいて設定されるトルク設定値となるように駆動部23を制御する。駆動制御部213は、例えば、トルクセンサ241で測定された締付トルクが、トルク設定値に達すると、モータ233の回転を停止させる。なおトルク設定値は変更可能であり、受信機4から電動工具2に送信される設定情報に基づいて駆動制御部213によって変更される。
 第1通信部25は、例えばWi-Fi(登録商標)に準拠した近距離無線通信を行う通信モジュールである。第1通信部25は、この種の通信方式で、受信機4との間で無線通信を行う。なお、第1通信部25と受信機4との間の無線通信の方式は、例えば、920MHz帯の特定小電力無線局(免許を要しない無線局)、Bluetooth(登録商標)等の通信規格に準拠した、電波を媒体とした無線通信であってもよい。また、第1通信部25は、通信線を介して有線通信を行う通信モジュールであってもよい。この場合、第1通信部25は、受信機4と例えばEthernet等の有線ネットワークを介して有線通信を行う通信モジュールである。
 第1通信部25は、例えば、握り部202の内部に収容されており、第1通信部25のアンテナ251は、胴体部201の内部に収容されている。
 電源部26は、蓄電池を備えている。電源部26は、電池パック203内に収容されている。電池パック203は、樹脂製のケース内に電源部26を収容して構成されている。電池パック203を握り部202から取り外し、取り外した電池パック203を充電器に接続することによって、電源部26の蓄電池を充電することができる。電源部26は、蓄電池に充電された電力で、制御部21を含む電気回路とモータ233とに動作に必要な電力を供給する。
 記憶部27は、例えば、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、及び、不揮発性メモリを含む。不揮発性メモリには、例えばEEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)又はフラッシュメモリ等がある。記憶部27は、制御部21が実行する制御プログラムを記憶する。具体的には、記憶部27は、駆動部23の複数の制御内容を記憶する。また記憶部27は、管理システム3から受信した設定情報、及び、設定情報に基づいて行った作業の実行を示す作業結果を記憶する。作業結果は、例えば、作業を実行したことを示す情報でもよいし、作業の実行結果に関する情報でもよい。作業が締付部材の締付作業である場合、作業の実行結果に関する情報は、例えば、センサ部24が測定した締付トルクの測定値等の情報を含むことが好ましい。また記憶部27は、個々の電動工具2に割り当てられた識別情報や、個々の電動工具2の品種(例えば製造メーカとその製造メーカで決められた品番とを含む情報)などの情報(工具種別の情報)を記憶する。ここで、識別情報は、例えば電動工具2に割り当てられるIPアドレスを含むことが好ましい。
 表示部28は、例えば、ボディ200の表面に露出して設けられた、2桁の7セグメントLED(Light Emitting Diode)を有する。また、表示部28は、例えば、ボディ200の表面に露出して設けられた青色発光ダイオードと赤色発光ダイオードとを有している。
 (2.1.2)受信機
 受信機4は、図1に示すように、第2通信部41と、第3通信部42と、制御部43と、操作部44と、表示部45と、記憶部46と、を備えている。
 制御部43は、第2通信部41、第3通信部42、表示部45等の動作を制御する。制御部43は、1以上のプロセッサ及びメモリを有するコンピュータシステムにて実現されており、1以上のプロセッサがメモリに格納されているプログラムを実行することにより、コンピュータシステムが制御部43として機能する。プログラムは、ここでは制御部43のメモリに予め記録されているが、インターネット等の電気通信回線を通じて、又はメモリカード等の非一時的な記録媒体に記録されて提供されてもよい。制御部43は、例えば、FPGA、又はASIC等で構成されてもよい。
 第2通信部41は、電動工具2の第1通信部25と同じ通信方式(例えばWi-Fi)で、近距離の無線通信を行う通信モジュールである。第2通信部41は、電動工具2の第1通信部25と無線通信を行う。
 第3通信部42は、通信線を介して有線通信を行う通信モジュールである。第3通信部42は、上位装置5の第4通信部51と例えばEthernet等の有線ネットワーク6を介して有線通信を行う。
 操作部44は、作業者の操作を受け付ける操作スイッチ等を含む。
 表示部45は、例えば複数の発光ダイオードを含み、複数の発光ダイオードの点灯、点滅、又は消灯により受信機4の動作状態等を表示する。なお表示部45は、液晶ディスプレイ等のディスプレイ装置を含んでもよい。
 記憶部46は、例えば、ROM、RAM、及び不揮発性メモリ(例えば、EEPROM又はフラッシュメモリ等)を含む。記憶部46は、電動工具2に設定する設定情報、電動工具2から受信した作業結果等を電動工具2の識別情報と対応付けて記憶する。これにより、記憶部46は、複数の電動工具2の各々について、電動工具2に送信する設定情報及び電動工具2から受信した作業結果を記憶することができる。また、記憶部46は、個々の受信機4に割り当てられた識別情報や、個々の受信機4の品種(例えば製造メーカとその製造メーカで決められた品番とを含む情報)などの情報を記憶する。ここで、識別情報は、例えば受信機4に割り当てられるIPアドレスを含む。なお、記憶部46は、駆動部23の複数の制御内容を記憶していてもよい。
 (2.1.3)上位装置
 上位装置5は、例えばサーバである。上位装置5は、第4通信部51と、記憶部52と、制御部53と、を備えている。
 第4通信部51は、通信線を介して有線通信を行う通信モジュールである。第4通信部51は、受信機4の第3通信部42と例えばEthernet等の有線ネットワーク6を介して有線通信を行う。
 記憶部52は、例えば、ROM、RAM、及び不揮発性メモリ(例えば、EEPROM又はフラッシュメモリ等)を含む。記憶部52は、複数の電動工具2の各々について、電動工具2を使用して行う作業の設定情報、及び電動工具2が行った作業の作業結果の履歴等を、電動工具2の識別情報と対応付けて記憶する。また記憶部52は、複数の作業者に各々対応する複数の作業者情報を記憶する。なお、記憶部52は、駆動部23の複数の制御内容を記憶していてもよい。
 制御部53は、第4通信部51等の動作を制御する。制御部53は、1以上のプロセッサ及びメモリを有するコンピュータシステムにて実現されており、1以上のプロセッサがメモリに格納されているプログラムを実行することにより、コンピュータシステムが制御部53として機能する。プログラムは、ここでは制御部53のメモリに予め記録されているが、インターネット等の電気通信回線を通じて、又はメモリカード等の非一時的な記録媒体に記録されて提供されてもよい。制御部53は、例えば、FPGA、又はASIC等で構成されてもよい。
 制御部53は、電動工具2が行う作業の設定情報を第4通信部51から受信機4に対して送信させる。
 また制御部53は、第4通信部51が受信機4から受信した、電動工具2が行った作業の作業結果の履歴を記憶部52に記憶させる。
 (2.2)動作説明
 次に、電動工具システム1の動作を、シーケンス図である図4等に基づいて説明する。
 (2.2.1)動作フロー
 図4は、電動工具2を用いた1つの作業(所定作業)が実行されるまでの動作フローを説明するシーケンス図である。所定作業は、一例として、1つの締結部材(ねじ等)の締結作業であるとする。なお、所定作業は、複数の締結部材の締結作業を含んでもよい。また、図4に示すシーケンス図は、本実施形態に係る電動工具システム1の動作の一例に過ぎず、処理の順序が適宜変更されてもよいし、処理が適宜追加又は省略されてもよい。
 上位装置5の記憶部52には、所定作業の設定情報及び所定作業を行う作業者の作業者情報が記憶されているものとする。また、所定作業を開始する初期状態では、受信機4と電動工具2との間の無線通信が可能な状態であるものとして動作を説明する。
 上位装置5の制御部53は、所定作業を開始させるため、所定作業の設定情報及び作業者情報を記憶部52から読み出す。そして、制御部53は、設定情報及び作業者情報を第4通信部51から受信機4の第3通信部42に送信させる(ステップST1)。
 第3通信部42が設定情報及び作業者情報の受信を完了すると、受信機4の制御部43は、第2通信部41から電動工具2の第1通信部25に設定情報及び作業者情報を送信させる(ステップST2)。
 電動工具2の制御部21の情報取得部211は、第1通信部25を介して、設定情報及び作業者情報を受信する。設定情報及び作業者情報の受信を完了すると、情報取得部211は、第1通信部25から送信元の受信機4へ応答信号を送信させ(ステップST3)、設定情報及び作業者情報を記憶部27が有する不揮発性メモリに記憶する。
 設定情報及び作業者情報が記憶部27に記憶されると、制御部21の制御内容設定部212は、予め記憶部27に記憶されている駆動部23の複数の制御内容のなかから、作業者情報に応じた制御内容を設定する(ステップST4)。なお、ここでいう複数の制御内容は、所定作業を行う可能性のある複数の作業者に各々対応している。駆動部23の制御内容の設定については、「(2.2.2)制御内容の具体例」にて詳細に説明する。
 制御内容設定部212は、駆動部23の制御内容の設定が完了したことを表示部28にて表示してもよい。
 制御内容の設定完了後、作業者が電動工具2の操作部22を操作すると(ステップST5)、制御部21の駆動制御部213は、設定情報で規定された締付トルク及び作業者情報に応じた制御内容で締付部材(ねじ)の締付作業を行うように駆動部23を制御し、所定作業を行う(ステップST6)。
 (2.2.2)制御内容の具体例
 以下に、駆動部23の制御内容の具体例について、図5及び図6を用いて詳細に説明する。
 以下の説明において、所定作業を行う可能性がある複数の作業者には、所定作業中に反力に抗って電動工具2を安定的に保持する保持力を十分に備えている第1作業者と、第1作業者と比べて保持力が不十分である第2作業者を含むとする。つまり、上位装置5の記憶部52に記憶されている複数の作業者情報は、第1作業者の第1作業者情報及び第2作業者の第2作業者情報を含む。また、電動工具2の記憶部27に記憶されている複数の制御内容は、第1作業者に対応する第1制御内容及び第2作業者に対応する第2制御内容を含む。
 したがって、所定作業が第1作業者によって行われる場合には、「(2.2.1)動作フロー」において示した動作フローのステップST1において、第1作業者情報が送信され、ステップST4において第1制御内容が設定される。また、所定作業が第2作業者によって行われる場合には、ステップST1において、第2作業者情報が送信され、ステップST4において第2制御内容が設定される。
 まず、第1制御内容について、図5を参照して説明する。なお、図5において、駆動部23が回転させる先端工具7の回転数の時間変化を実線で示し、所定作業の実行中に第1作業者が電動工具2から受ける反力の時間変化を破線で示す。
 制御内容設定部212によって駆動部23の制御内容が第1制御内容に設定された後の時点t0において、第1作業者が電動工具2の操作部22を操作すると、駆動制御部213は、駆動部23を制御し、先端工具7の回転数をゼロから増加させる。このとき、先端工具7の回転数の増加に伴って第1作業者が受ける反力も急激に増加するため、第1作業者は、反力に抗って電動工具2を保持する。具体的には、所定作業の開始後に反力は、反力F1に達する。このとき、先端工具7の回転数は、例えば最大回転数である第1回転数R2よりも小さい回転数R1である。
 反力が反力F1に達した後、反力は減少する。駆動制御部213は、時点t1以後も、第1作業者情報に応じて設定される第1回転数R2に達するまで先端工具7の回転数を増加させる。
 時点t2において先端工具7の回転数が最大回転数である第1回転数R2に達した後、駆動制御部213は、回転数を第1回転数R2に維持する。換言すると、駆動制御部213は、所定作業の実行中に、第1作業者情報に応じて設定される第1回転数R2以下で先端工具7が回転するように駆動部23を制御する。
 ここで、第1制御内容においては、駆動制御部213が、先端工具7の回転数を第1回転数R2まで一度に上昇させることで所定作業にかかる時間を短縮することができる。
 時点t3において、ねじ等の締結部材の頭部座面が被取付部材に着座すると、先端工具7は締結部材の頭部座面と被取付部材との間に発生する摩擦力に抗って回転するため、反力が再び増加を開始する。
 時点t4において、トルクセンサ241で測定された締付トルクが、インパクト機構234がインパクト動作を開始する所定レベルに達すると、インパクト機構234によって、一時的に先端工具7にモータ233の回転力が伝わらなくなる。このとき、先端工具7は、慣性によって回転を続けようとするため、反力は時点t4以後も上昇を続け、先端工具7の回転が完全に停止する時点t5までに反力F2に達する。
 時点t5で先端工具の回転が完全に停止すると、反力は反力F2からゼロに減少する。
 時点t5以後は、電動工具2の動作は、例えば駆動部23が備えるインパクト機構234が先端工具7に打撃力を加えるインパクト動作に移行する。インパクト動作は、締付トルクが設定情報に基づいて設定されているトルク設定値に達するまで継続される。なお、電動工具2がインパクト機構234を備えていない場合、時点t4において締付トルクが設定情報に基づいて設定されているトルク設定値に達した場合に、駆動制御部213がモータ233の回転を停止させ、先端工具7の回転が完全に停止する時点t5において所定作業は完了する。
 次に、第2制御内容について、図6を参照して説明する。図6において、駆動部23が回転させる先端工具7の回転数の時間変化を実線で示し、所定作業の実行中に第2作業者が電動工具2から受ける反力の時間変化を破線で示す。
 制御内容設定部212によって駆動部23の制御内容が第2制御内容に設定された後の時点t10において、第2作業者が電動工具2の操作部22を操作すると、駆動制御部213は、駆動部23を制御し、先端工具7の回転数を上昇させる。
 時点t11において先端工具7の回転数が回転数R11に達し、反力が反力F11に達した後、反力は時点t12までに反力F12まで減少する。駆動制御部231は、時点t11以後も、第2作業者情報に応じて設定される第2回転数R12に達するまで先端工具7の回転数を増加させる。
 時点t12において先端工具7の回転数が第2回転数R12に達すると、駆動制御部213は、時点t13までの間、回転数を第2回転数R12に維持する。ここで、第2回転数R12は、最大回転数である第1回転数R2よりも小さい回転数である。換言すると、駆動制御部213は、所定作業の実行中の時点t12から時点t13までの第1期間T1において、先端工具7の回転数が、第1回転数R2よりも小さい第2回転数R12となるように駆動部23を制御する。第1期間T1において、反力は反力F12で一定となっている。
 ここで、第2制御内容において、駆動制御部213が、先端工具7の回転数を第1回転数R2まで一度に上昇させずに、第1回転数R2よりも小さい第2回転数R12までの上昇に留めることで、反力の上昇が第1制御内容と比べて抑制される。具体的には、締結部材の着座前の反力のピーク値である反力F11は、第1制御内容における締結部材の着座前の反力のピーク値である反力F1よりも小さい値となる。これにより、第1作業者と比較して保持力が不十分な第2作業者でも、締結部材の着座前において電動工具2を安定的に保持することができる。
 時点t13において、駆動制御部213は、駆動部23を制御し、先端工具7の回転数を増加させる。時点t13から時点t14の間に、反力は反力F12から反力F13まで増加する。反力F13は、反力F12より大きく、反力F11よりも小さい値である。
 時点t14において先端工具7の回転数が第1回転数R2に達すると、駆動制御部213は、時点t15まで回転数を第1回転数R2に維持する。換言すると、駆動制御部213は、第1期間T1の終了後の第2期間T2(時点t14から時点t15までの期間)において、先端工具7の回転数が、第1回転数R2となるように駆動部23を制御する。第2期間T2において、反力は反力F13で一定となっている。
 時点t15において、駆動制御部213は、駆動部23を制御し、先端工具7の回転数を第1回転数R2から減少させる。時点t15から時点t16までの間に、反力は反力F13から反力F12まで減少する。
 時点t16において先端工具7の回転数が第3回転数R13に達すると、駆動制御部213は、締付トルクがトルク設定値に達する時点t18までの間、回転数を第3回転数R13に維持する。換言すると、駆動制御部213は、第2期間T2の終了後の第3期間T3(時点t16から時点t18までの期間)において、先端工具7の回転数が、第1回転数R2よりも小さい第3回転数R13となるように駆動部23を制御する。本実施形態では、第3回転数R13は、第2回転数R12と同じ回転数であるが、第3回転数R13は、第2回転数R12とは異なる回転数であってもよい。
 時点t16と時点t18との間の時点t17において、ねじ等の締結部材の頭部座面が被取付部材に着座すると、先端工具7は締結部材の頭部座面と被取付部材との間に発生する摩擦力に抗って回転するため、反力が反力F12から急激に増加を開始する。
 時点t18において、締付トルクがトルク設定値に達すると、駆動制御部213はモータ233の回転を停止させる。このとき、先端工具7は、慣性によって回転を続けようとするため、反力は時点t18以後も上昇を続け、先端工具7の回転が完全に停止する時点t19までに反力F14に達する。
 時点t19で先端工具の回転が完全に停止すると、反力は反力F14からゼロに減少する。
 ここで、第2制御内容において、駆動制御部213が、先端工具7の回転数を第1回転数R2からゼロまで一度に減少させずに、第1回転数R2より小さい第3回転数R13に維持する第3期間T3を設けることにより、締付部材の被取付部材への着座後の反力の上昇が第1制御内容と比べて抑制される。具体的には、締付部材の被取付部材への着座後の反力のピーク値である反力F12は、第1制御内容における締付部材の被取付部材への着座後の反力のピーク値である反力F2よりも小さい値となる。これにより、第1作業者と比較して保持力が不十分な第2作業者でも、締付部材の被取付部材への着座後において電動工具2を安定的に保持することができる。
 以上のように、本実施形態の電動工具システム1では、電動工具2による所定作業において、駆動部23を第1作業者及び第2作業者を含む複数の作業者の各々に適した制御内容で制御することができるため、作業者による作業結果のばらつきを低減することができる。
 (3)変形例
 上記実施形態は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎない。上記実施形態は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。
 以下、上記の実施形態の変形例を列挙する。以下に説明する変形例は、適宜組み合わせて適用可能である。また、電動工具システム1と同様の機能は、制御方法、(コンピュータ)プログラム、又はプログラムを記録した非一時的記録媒体等で具現化されてもよい。
 上記の実施形態に係る制御方法は、作業対象に対する作業を行う先端工具7を駆動させる駆動部23を備える電動工具2の制御方法である。制御方法は、作業の作業者に関する作業者情報を取得する情報取得ステップと、情報取得ステップで取得した作業者情報に応じた制御内容で駆動部23を制御する駆動制御ステップと、を含む。また、上記の実施形態に係る(コンピュータ)プログラムは、コンピュータシステムに、上述の制御方法を実行させるためのプログラムである。
 制御内容は、先端工具7の回転数の単位時間当たりの増加量を含んでもよい。つまり、駆動制御部213は、情報取得部211が取得した作業者情報に応じて、先端工具7の回転数の単位時間当たりの増加量を変化させることで、作業者が作業の実行中に電動工具2から受ける反力の大きさを制御してもよい。
 本開示における電動工具システム1又は制御方法の実行主体は、コンピュータシステムを含んでいる。コンピュータシステムは、ハードウェアとしてのプロセッサ及びメモリを主構成とする。コンピュータシステムのメモリに記録されたプログラムをプロセッサが実行することによって、本開示における電動工具システム1又は制御方法の実行主体としての機能が実現される。プログラムは、コンピュータシステムのメモリに予め記録されてもよく、電気通信回線を通じて提供されてもよく、コンピュータシステムで読み取り可能なメモリカード、光学ディスク、ハードディスクドライブ等の非一時的記録媒体に記録されて提供されてもよい。コンピュータシステムのプロセッサは、半導体集積回路(IC)又は大規模集積回路(LSI)を含む1又は複数の電子回路で構成される。ここでいうIC又はLSI等の集積回路は、集積の度合いによって呼び方が異なっており、システムLSI、VLSI(Very Large Scale Integration)、又はULSI(Ultra Large Scale Integration)と呼ばれる集積回路を含む。さらに、LSIの製造後にプログラムされる、FPGA(Field-Programmable Gate Array)、又はLSI内部の接合関係の再構成若しくはLSI内部の回路区画の再構成が可能な論理デバイスについても、プロセッサとして採用することができる。複数の電子回路は、1つのチップに集約されていてもよいし、複数のチップに分散して設けられていてもよい。複数のチップは、1つの装置に集約されていてもよいし、複数の装置に分散して設けられていてもよい。ここでいうコンピュータシステムは、1以上のプロセッサ及び1以上のメモリを有するマイクロコントローラを含む。したがって、マイクロコントローラについても、半導体集積回路又は大規模集積回路を含む1又は複数の電子回路で構成される。
 上記の実施形態では、管理システム3の機能が、受信機4と上位装置5とに分散されていたが、受信機4及び上位装置5の機能が一つの筐体内に集約されてもよい。
 (4)まとめ
 以上述べたように、第1の態様に係る電動工具(2)は、駆動部(23)と、情報取得部(211)と、駆動制御部(213)と、を備える。駆動部(23)は、作業対象に対する作業を行う先端工具(7)を駆動させる。情報取得部(211)は、作業対象に対する作業の作業者に関する作業者情報を取得する。駆動制御部(213)は、情報取得部(211)が取得した作業者情報に応じた制御内容で駆動部(23)を制御する。
 この態様によれば、複数の作業者の各々に最適な制御内容で駆動部(23)を制御することができ、作業者による作業結果のばらつきを低減することができる。
 第2の態様に係る電動工具(2)では、第1の態様において、情報取得部(211)は、管理システム(3)と通信を行い、管理システム(3)から送信される作業者情報を受信する。
 この態様によれば、管理システム(3)に記憶された作業者情報を、電動工具(2)において必要なタイミングで利用することができる。
 第3の態様に係る電動工具(2)では、第1又は第2の態様において、駆動制御部(213)は、作業の実行中に、作業者情報に応じた回転数で先端工具(7)が回転するように駆動部(23)を制御する。
 この態様によれば、複数の作業者の各々に最適な回転数で先端工具(7)が回転するように駆動部(23)を制御することができ、作業者による作業結果のばらつきを低減することができる。
 第4の態様に係る電動工具(2)では、第3の態様において、駆動制御部(213)は、作業の実行中に、作業者情報に応じて設定される第1回転数(R2)以下で先端工具(7)が回転するように駆動部(23)を制御する。
 この態様によれば、複数の作業者の各々に最適な第1回転数(R2)以下で先端工具(7)が回転するように駆動部(23)を制御することができ、作業者による作業結果のばらつきを低減することができる。
 第5の態様に係る電動工具(2)では、第4の態様において、駆動制御部(213)は、作業の実行中の第1期間(T1)において、先端工具(7)の回転数が、第1回転数(R2)よりも小さい第2回転数(R12)となるように駆動部(23)を制御し、第1期間(T1)の終了後の第2期間(T2)において、先端工具(7)の回転数が、第1回転数(R2)となるように駆動部(23)を制御する。
 この態様によれば、先端工具(7)の回転数を段階的に増加させることで、電動工具(2)から作業者に伝わる反力を低減することができる。
 第6の態様に係る電動工具(2)では、第5の態様において、駆動制御部(213)は、第2期間(T2)の終了後の第3期間(T3)において、先端工具(7)の回転数が、第1回転数(R2)よりも小さい第3回転数(R13)となるように駆動部(23)を制御する。
 この態様によれば、先端工具(7)の回転数を段階的に減少させることで、電動工具(2)から作業者に伝わる反力を低減することができる。
 第7の態様に係る電動工具システム(1)は、第1~第6のいずれかの態様の電動工具(2)と、管理システム(3)と、を備える。情報取得部(211)は、管理システム(3)から作業者情報を取得する。
 この態様によれば、複数の作業者の各々に最適な制御内容で駆動部(23)を制御することができ、作業者による作業結果のばらつきを低減することができる。
 第8の態様に係る制御方法は、作業対象に対する作業を行う先端工具(7)を駆動させる駆動部(23)を備える電動工具(2)の制御方法である。制御方法は、作業の作業者に関する作業者情報を取得する情報取得ステップと、情報取得ステップで取得した作業者情報に応じた制御内容で駆動部(23)を制御する駆動制御ステップと、を含む。
 この態様によれば、複数の作業者の各々に最適な制御内容で駆動部(23)を制御することができ、作業者による作業結果のばらつきを低減することができる。
 第9の態様に係るプログラムは、コンピュータシステムに、第8の態様の制御方法を実行させる。
 この態様によれば、複数の作業者の各々に最適な制御内容で駆動部(23)を制御することができ、作業者による作業結果のばらつきを低減することができる。
 第2~第6の態様に係る構成については、電動工具(2)に必須の構成ではなく、適宜省略可能である。
1 電動工具システム
2 電動工具
3 管理システム
7 先端工具
23 駆動部
211 情報取得部
213 駆動制御部
R2 第1回転数
R12 第2回転数
R13 第3回転数
T1 第1期間
T2 第2期間
T3 第3期間

Claims (9)

  1.  作業対象に対する作業を行う先端工具を駆動させる駆動部と、
     前記作業の作業者に関する作業者情報を取得する情報取得部と、
     前記情報取得部が取得した前記作業者情報に応じた制御内容で前記駆動部を制御する駆動制御部と、を備える
     電動工具。
  2.  前記情報取得部は、管理システムと通信を行い、前記管理システムから送信される前記作業者情報を受信する
     請求項1に記載の電動工具。
  3.  前記駆動制御部は、前記作業の実行中に、前記作業者情報に応じた回転数で前記先端工具が回転するように前記駆動部を制御する
     請求項1又は2に記載の電動工具。
  4.  前記駆動制御部は、前記作業の実行中に、前記作業者情報に応じて設定される第1回転数以下で前記先端工具が回転するように前記駆動部を制御する
     請求項3に記載の電動工具。
  5.  前記駆動制御部は、
      前記作業の実行中の第1期間において、前記先端工具の回転数が、前記第1回転数よりも小さい第2回転数となるように前記駆動部を制御し、
      前記第1期間の終了後の第2期間において、前記先端工具の回転数が、前記第1回転数となるように前記駆動部を制御する
     請求項4に記載の電動工具。
  6.  前記駆動制御部は、前記第2期間の終了後の第3期間において、前記先端工具の回転数が、前記第1回転数よりも小さい第3回転数となるように前記駆動部を制御する
     請求項5に記載の電動工具。
  7.  請求項1~6のいずれか1項に記載の電動工具と、管理システムと、を備え、
     前記情報取得部は、前記管理システムから前記作業者情報を取得する
     電動工具システム。
  8.  作業対象に対する作業を行う先端工具を駆動させる駆動部を備える電動工具の制御方法であって、
     前記作業の作業者に関する作業者情報を取得する情報取得ステップと、
     前記情報取得ステップで取得した前記作業者情報に応じた制御内容で前記駆動部を制御する駆動制御ステップと、を含む
     制御方法。
  9.  コンピュータシステムに、請求項8に記載の制御方法を実行させる
     プログラム。
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