电动工具及电动工具系统的制作方法

1.本公开涉及电动工具及管理电动工具的状态的系统。


背景技术：

2.专利文献1公开了一种作业管理装置，该作业管理装置包括：取得与作业内容相关的作业信息的作业信息取得部；取得作业场所的位置信息的位置信息取得部；取得作业对象信息的作业对象信息取得部；以及将作业信息与位置信息与作业对象信息相对应地存储于存储部的信息管理部。作业管理装置还包括基于设计图数据来判定作业是否良好的判定部。判定作业的好坏的结果显示于显示部。
3.[在先技术文献]
[0004]
[专利文献]
[0005]
专利文献1：日本特开2016
‑
91316号公报


技术实现要素：

[0006]
[发明要解决的课题]
[0007]
如果在电动工具中发生不良情况，则难以高精度地管理螺钉、螺栓等螺纹构件的紧固扭矩。因此需要对电动工具的当前的状态进行评价，并将评价出的状态适当地通知给用户。
[0008]
本公开鉴于这样的状况而完成，其目的在于提供一种用于电动工具的状态管理的技术。
[0009]
[用于解决技术课题的技术方案]
[0010]
为解决上述课题，本发明的一种方案的电动工具包括：电动机；可安装前端工具的输出轴；将电动机的旋转输出传递到输出轴的动力传递机构；用于使电动机旋转的操作开关；根据用户对操作开关的接通操作而控制电动机的旋转的电动机控制部；在电动机的旋转中检测物理量数据的检测部；使用物理量数据来判定电动工具是否处于劣化的状态的状态判定部；以及在电动机的非旋转时，报知电动工具处于劣化的状态的报知部。
[0011]
本发明的另一方案是包括电动工具及服务器系统的电动工具系统，电动工具具有：电动机；可安装前端工具的输出轴；将电动机的旋转输出传递到输出轴的动力传递机构；用于使电动机旋转的操作开关；根据用户对操作开关的接通操作而控制电动机的旋转的电动机控制部；在电动机的旋转中检测物理量数据的检测部；以及在电动机的非旋转时，将检测出的物理量数据发送到服务器系统的工具侧发送部。服务器系统具有：接收发送的物理量数据的服务器侧接收部；使用物理量数据来判定电动工具是否处于劣化的状态的状态判定部；以及将基于状态判定部的判定数据发送到电动工具的服务器侧发送部。电动工具具有：接收发送的判定数据的工具侧接收部；以及在电动机的非旋转时，报知电动工具处于劣化的状态的报知部。
[0012]
此外，以上构成要素的任意组合，以及将本公开的表现在方法、装置、系统、计算机
程序、或记录计算机程序的记录介质等之间进行转换的方式也作为本公开的方式而有效。
附图说明
[0013]
图1是表示实施方式的电动工具系统的构成的图。
[0014]
图2是表示实施方式的电动工具的功能块的图。
[0015]
图3是表示实施方式的服务器系统的功能块的图。
[0016]
图4是表示物理量数据及时间信息的示例的图。
[0017]
图5是表示实施方式的电动工具的另一功能块的图。
具体实施方式
[0018]
图1表示实施方式的电动工具系统100的构成。电动工具系统100包括电动工具1及服务器系统50。接入点(以下称为“ap”)40与作为无线lan客户端的电动工具1相互连接，并与因特网等外部的网络42连接。路由器41与服务器系统50有线连接，并与网络42连接。电动工具1及服务器系统50经由网络42可通信地连接。
[0019]
图2表示实施方式的电动工具1的功能块。电动工具1具备壳体2，在壳体2内设有驱动部3、控制部10、通信部15、报知部18、存储部19、检测部20、时钟25及电池30。电池30设于壳体2的下端侧，向电动工具1的各构成要素供给电力。此外，壳体2的下端侧也可以形成为与工具主体分体的电池包，并可装卸于工具主体。时钟25是实时时钟，生成当前的日期时间信息，并提供给控制部10。
[0020]
驱动部3具备作为驱动源的电动机4和与电动机4的电动机轴5连结的动力传递机构6，从而驱动输出轴7。输出轴7连结有前端工具装载部8，可安装向螺纹构件赋予紧固扭矩的螺丝刀等前端工具。动力传递机构6是将电动机4的旋转输出传递到输出轴7的机构。动力传递机构6可以具有与安装于电动机轴5的小齿轮啮合的行星齿轮减速机构。实施方式的电动工具1为冲击旋转工具，动力传递机构6包括对输出轴7赋予间歇的旋转冲击力的冲击机构。
[0021]
检测部20在电动机4的旋转中检测电动工具1的物理量数据。检测部20可以具有紧固扭矩检测部21、电流检测部22、转速检测部23及振动检测部24。紧固扭矩检测部21检测螺纹构件的紧固扭矩。紧固扭矩检测部21可以包括安装于输出轴7的磁应变式的扭矩传感器及输出轴7的旋转角传感器。扭矩传感器通过在非旋转部分设置的线圈检测与向输出轴7施加扭矩而产生的轴应变相应的磁导率的变化，并输出与应变相应的电压信号。旋转角传感器输出输出轴7的旋转角。紧固扭矩检测部21使用与应变相应的电压信号和输出轴7的旋转角，来计算螺纹构件的紧固扭矩并进行输出。
[0022]
电流检测部22检测供给到电动机4的电流。转速检测部23检测电动机4的转速(旋转速度)。转速检测部23可以是检测电动机4的旋转角的磁性旋转编码器、霍尔元件ic等。振动检测部24检测在壳体2内产生的振动。振动检测部24可以是位移传感器、速度传感器或加速度传感器，也可以由电磁元件、压电元件、静电电容元件等形成。
[0023]
通信部15具有发送部16及接收部17。通信部15例如可以是基于ieee802.11协议等通信协议与ap40进行无线通信的模块。另外，通信部15也可以具有第4代移动通信系统的无线通信功能。此外，通信部15也可以不是无线通信模块，而是经由usb电缆等与外部设备进
行有线通信的模块。
[0024]
报知部18是向用户输出信息的输出接口。报知部18可以包括对信息进行声音输出的扬声器及/或对信息进行画面输出的显示器。存储部19是存储器，包括rom(read only memory：只读存储器)及ram(random access memory：随机存取存储器)。rom至少存储用于识别电动工具1的识别信息(工具id)。rom还存储电动机控制部12所使用的控制程序。ram暂时存储发送部16发送的信息，并暂时存储接收部17接收到的信息。
[0025]
本公开的电动工具或方法的主体包括计算机。通过该计算机执行程序，实现本公开的工具或方法的主体的功能。计算机具备按照程序而动作的处理器作为主要硬件构成。处理器只要能够通过执行程序而实现功能，则不限定其种类。处理器由包括半导体集成电路(ic)或lsi(large scale integration：大规模集成电路)的1个或多个电子电路构成。在此，称为ic或lsi，但称呼方法根据集成的程度而改变，也可以是被称为系统lsi、vlsi(very large scale integration：特大规模集成电路)或ulsi(ultra large scale integration：超大规模集成电路)的集成电路。也能够以相同的目的使用在制造lsi后进行编程的现场可编程门阵列(fpga)，或能够重新构建lsi内部的接合关系或设置lsi内部的电路划分的可重构的逻辑器件。多个电子电路可以集成于1个芯片，也可以设于多个芯片。多个芯片可以集中于1个装置，也可以设于多个装置。程序记录在计算机可读取的rom、光盘、硬盘驱动器等非暂时性记录介质中。程序可以预先存储在记录介质中，也可以经由包括因特网等的广域通信网而供给到记录介质。
[0026]
控制部10通过搭载于控制基板的计算机实现。控制部10具有总体地控制电动工具1的功能，执行与电动工具1相关的各种处理。控制部10具有取得部11、电动机控制部12、通信控制部13及报知控制部14。电动机控制部12控制电动机4的旋转。
[0027]
取得部11取得在电动机4的旋转中检测出的物理量数据。在电动机4的旋转中检测出的物理量数据可以至少包括由检测部20检测出的物理量数据。即，取得部11在电动机4的旋转中，分别从紧固扭矩检测部21取得紧固扭矩值，从电流检测部22取得电动机电流值，从转速检测部23取得电动机转速，从振动检测部24取得振动数据。取得部11将物理量数据和与取得物理量数据时的时刻相关的时间信息相对应，并存储于存储部19。
[0028]
与物理量数据相对应的时间信息可以是表示时钟25供给的当前时刻的绝对时刻信息。另外，相对应的时间信息可以是表示从作为基准的时刻、例如距制造日期时间或初次使用日期时间等的经过时间的相对时刻信息。存储部19将物理量数据、与物理量数据的取得时刻相关的时间信息相对应地存储。
[0029]
壳体2的手柄部前侧设有用户可操作的操作开关9。操作开关9可以是为了使电动机4旋转而能够由用户进行拉动操作的触发式开关。电动机控制部12根据用户对操作开关9的接通操作而控制电动机4的旋转。具体地说，电动机控制部12根据操作开关9的操作量而控制电动机4的施加电流，调整电动机转速。作业开始前，在存储部19中设定有基于本次作业的目标扭矩值。电动机控制部12监视由紧固扭矩检测部21检测出的紧固扭矩值，若紧固扭矩值达到目标扭矩值，则自动停止电动机4的旋转。通过进行这样的控制来管理螺纹构件的紧固扭矩。
[0030]
通信控制部13控制由发送部16进行的发送动作及由接收部17进行的接收动作。通信部15经由网络42与服务器系统50连接。在实施方式的电动工具系统100中，通信控制部13
在电动机4的非旋转时，将检测出的物理量数据及时间信息从发送部16发送到服务器系统50。
[0031]
在电动机4的旋转中，在电动工具1中产生振动或噪音，通信环境未必良好。因此发送部16在电动机4的非旋转时，将存储部19中存储的物理量数据及时间信息发送到服务器系统50。发送部16优选在作业结束后将关于一次紧固作业所取得的物理量数据及时间信息发送到服务器系统50。
[0032]
图3表示实施方式的服务器系统50的功能块。服务器系统50具备通信部51、状态判定部54、通知部55及存储装置56。通信部51具有接收部52及发送部53。
[0033]
服务器系统50例如可以由电动工具1的制造主体来进行运营、管理。图1表示服务器系统50仅与1台电动工具1连接的情况，但服务器系统50与多个电动工具1连接，接收在各个电动工具1取得的物理量数据及时间信息。此外，在电动工具1中，发送部16与自身的工具id相对应地将物理量数据及时间信息发送到服务器系统50。
[0034]
接收部52接收电动工具1发送的物理量数据及时间信息。存储装置56与电动工具1的工具id相对应地存储接收到的物理量数据及时间信息。状态判定部54使用接收到的物理量数据及时间信息来判定电动工具1是否处于劣化的状态。
[0035]
服务器系统50可以具有1台或多台处理装置而构成。例如，服务器系统50可以具有收集电动工具1发送的物理量数据等的收集装置和使用收集到的物理量数据对电动工具1的状态进行评价的评价装置。在这种情况下，图3所示的通信部51及存储装置56可以设置为收集装置侧的构成，状态判定部54及通知部55可以设置为评价装置侧的构成。
[0036]
图4表示关于一次作业所接收到的物理量数据及时间信息的示例。图4中表示在物理量数据中紧固扭矩值与振动数据的关系。在该示例中，示出了从检测出紧固扭矩值超过0的时刻(t1)到紧固扭矩值达到目标扭矩值(tt[n
·
m])、电动机4的旋转自动停止的时刻(t2)为止的期间的物理量数据的变化。
[0037]
存储装置56中与工具id相对应地存储有多个在过去各作业中取得的物理量数据及时间信息的组。如果接收部52接收到与工具id相对应的物理量数据及时间信息，则状态判定部54从存储装置56读出与同一工具id相对应的物理量数据及时间信息，并解析电动工具1的状态的时间推移，从而判定本次的物理量数据是否表示劣化。
[0038]
具体地说，如果状态判定部54参照本次的紧固扭矩值的数据而判定最终紧固扭矩值为tt[n
·
m]，则从过去存储的物理量数据中确定最终紧固扭矩值为tt[n
·
m]的物理量数据。状态判定部54使用过去的最近的规定次数(例如50次)的紧固扭矩值的变化数据，求出从紧固扭矩值超过0的时刻起达到tt[n
·
m]的平均时间(ts)。状态判定部54例如也可以针对每个最终紧固扭矩值，事先计算并保持到达该紧固扭矩的平均时间ts。
[0039]
状态判定部54将本次的到达时间(t2
‑
t1)与平均时间ts的比(r)通过
[0040]
r＝(t2
‑
t1)/ts
[0041]
来算出。
[0042]
状态判定部54根据r值对电动工具1的状态的程度进行评价，在此对劣化的程度进行评价。在r值为规定值(例如为1.25)以上的情况下，状态判定部54可以判定电动工具1处于大幅劣化的状态。此外，也可以对于多个r值定义阶段性的劣化的程度。另外，劣化的程度也可以根据本次的到达时间(t2
‑
t1)与平均时间ts的差分来进行评价。
[0043]
状态判定部54优选在判定电动工具1处于劣化的状态的情况下，确定在电动工具1中劣化的部位。在实施方式中，作为物理量数据，从电动工具1发送在时刻t1～t2时取得的紧固扭矩数据、电流数据、电动机转速数据、振动数据。在这些物理量数据中的至少1个表示异常的情况下，状态判定部54确定在电动工具1中劣化的部位。此外，数据的正常、异常可以通过与作为基准的数据进行比较来判断，但关于相同的电动工具1也可以与在存储装置56中存储的过去的物理量数据进行比较来判断。以下，表示确定劣化部位的几个事例。
[0044]
(事例1)
[0045]
在电流数据为正常，转速数据为异常的情况下，状态判定部54判定电动机4未正常旋转，确定劣化部位为电动机4。
[0046]
(事例2)
[0047]
在电流数据及转速数据为正常的情况下，状态判定部54判定电动机4为正常。这时若振动数据为异常，则状态判定部54判定在动力传递机构6产生晃动，确定劣化部位为动力传递机构6。
[0048]
(事例3)
[0049]
在电流数据及转速数据为正常的情况下，状态判定部54判定电动机4为正常。这时若紧固扭矩数据为异常，则状态判定部54判定在动力传递机构6中的冲击机构产生异常，确定劣化部位为冲击机构。
[0050]
此外，以上的事例1～3仅为例示，也可以通过其他事例来确定劣化部位。
[0051]
通知部55将表示状态判定部54的判定结果的判定数据从发送部53发送到电动工具1。判定数据包括表示电动工具1处于劣化的状态的数据以及表示所确定的劣化部位的数据。此外，在状态判定部54未判定电动工具1的劣化的情况下，通知部55不需要从发送部53发送判定数据。也就是，只有在状态判定部54判定电动工具1处于劣化的状态的情况下，发送部53可以将判定数据发送到电动工具1。
[0052]
在电动工具1中，接收部17接收所发送的判定数据。报知控制部14从报知部18报知判定数据。报知部18从扬声器对判定结果进行声音输出，或从显示器对判定结果进行画面输出。用户根据报知部18所报知的内容，能够得知电动工具1劣化及劣化部位，如果需要可采取送修等对应。
[0053]
报知控制部14在电动机4的非旋转时，从报知部18报知电动工具1处于劣化的状态及劣化部位。由于电动机4的旋转中为紧固作业中，因此即使报知部18进行报知，有时用户也不会注意。另一方面，表示处于劣化的状态的判定结果，优选对用户迅速地进行报知。因此，如果在接收部17接收到判定数据时电动机4未进行旋转，则报知控制部14迅速地从报知部18输出判定结果。另外，如果在接收部17接收到判定数据时电动机4为旋转中，则报知控制部14在电动机4的旋转结束后迅速地从报知部18输出判定结果。像这样，通过由报知控制部14控制报知定时，用户能够可靠地得知电动工具1处于劣化的状态。
[0054]
报知控制部14可以在操作开关9未被接通操作时，从报知部18报知电动工具1处于劣化的状态及劣化部位。实施方式的电动机控制部12在紧固扭矩值达到目标扭矩值时，自动停止电动机4的旋转。之后，用户对操作开关9进行断开操作，将前端工具从工件上拆下。在用户刚对操作开关9进行断开操作之后的定时，通过由报知部18报知电动工具1处于劣化的状态及劣化部位，用户能够可靠地得知与劣化相关的信息。
[0055]
以上，说明了在电动工具系统100中，由服务器系统50判定电动工具1的劣化的情况。以下，对由电动工具1自己判定电动工具1的劣化的情况进行说明。
[0056]
图5表示实施方式的电动工具1a的另一功能块。电动工具1a包括：驱动部3、控制部10、通信部15、报知部18、存储部19、检测部20、时钟25及电池30。时钟25是实时时钟，生成当前的日期时间信息，并提供给控制部10。在图2所示的电动工具1和图5所示的电动工具1a中，标注相同附图标记的构成具有相同功能。因此，适当省略在电动工具1a中被标注相同附图标记的构成的说明。作为与图2所示的电动工具1的不同，图5所示的电动工具1a具有状态判定部26，具有自己判定劣化的程度的功能。
[0057]
驱动部3具备电动机4、可安装前端工具的输出轴7、将电动机4的旋转输出传递到输出轴7的动力传递机构6。电动机控制部12根据用户对操作开关9的接通操作而控制电动机4的旋转。检测部20在电动机4的旋转中检测电动工具1a的物理量数据。取得部11取得在电动机4的旋转中检测出的物理量数据，将物理量数据和与取得物理量数据时的时刻相关的时间信息相对应地存储于存储部19。
[0058]
在如上所述的电动工具1a中，控制部10具备状态判定部26。状态判定部26从存储部19读出物理量数据及时间信息，判定电动工具1的本次的物理量数据是否表示已劣化。另外，状态判定部26在判定电动工具1处于劣化的状态的情况下，确定在电动工具1中劣化的部位。
[0059]
由状态判定部26进行的劣化判定及劣化部位的确定，可以与关于服务器系统50中的状态判定部54所说明的劣化判定及劣化部位的确定为相同处理。此外，关于电动工具1，说明了状态判定部54可以在物理量数据中的至少一个表示异常的情况下，确定电动工具1中的劣化部位。说明了数据的正常、异常可以通过与作为基准的数据进行比较来判断，但在电动工具1中，状态判定部26也可以从服务器系统50提供用于比较的作为基准的数据。另外，状态判定部26也可以与存储部19中存储的过去的物理量数据进行比较，来判断本次的物理量数据的正常、异常。状态判定部26也可以判断本次的物理量数据各自的正常、异常，并按照上述事例1～3的基准来确定劣化部位。
[0060]
报知控制部14在电动机4的非旋转时，从报知部18报知电动工具1处于劣化的状态。此外，在状态判定部26确定电动工具1中的劣化部位的情况下，报知控制部14也可以从报知部18同时报知电动工具1处于劣化的状态和劣化部位。由于电动机4的旋转中为紧固作业中，因此即使报知部18进行报知，有时用户也不会注意。通过报知部18在电动机4的非旋转时报知关于劣化的信息，用户能够得知电动工具1处于劣化的状态。此外，在状态判定部26未判定电动工具1的劣化的情况下，报知部18可以不报知判定结果。
[0061]
报知控制部14可以在操作开关9未被接通操作时，从报知部18报知电动工具1处于劣化的状态及劣化部位。实施方式的电动机控制部12在紧固扭矩值达到目标扭矩值时，自动停止电动机4的旋转。之后，用户对操作开关9进行断开操作，将前端工具从工件上拆下。在用户刚对操作开关9进行断开操作之后的定时，通过由报知部18报知电动工具1处于劣化的状态及劣化部位，用户能够可靠地得知与劣化相关的信息。
[0062]
以上，基于实施方式说明了本公开。本领域技术人员应理解，该实施方式仅是例示，其各构成要素或者各处理工艺的组合可以有各种变形例，并且这样的变形例也包含在本公开的范围内。检测部20也可以还具有检测温度的温度检测部，检测声音的声音检测部。
[0063]
另外，在电动工具1中，通信控制部13在电动机4的非旋转时，将检测出的物理量数据及时间信息从发送部16发送到服务器系统50，但也可以在电动工具1的电源为接通或断开时发送。
[0064]
另外，在实施方式中，由于电动工具1a自己判定劣化的程度，因此电动工具1a的发送部16不将检测出的物理量数据等发送到服务器系统50。在变形例中，电动工具1a的发送部16也可以将检测出的物理量数据及判定结果等发送到服务器系统50。
[0065]
本公开的方案的概要如下。
[0066]
本公开的一种方案的电动工具(1)可以包括：电动机(4)；可安装前端工具的输出轴(7)；将电动机的旋转输出传递到输出轴的动力传递机构(6)；用于使电动机旋转的操作开关(9)；根据用户对操作开关的接通操作而控制电动机的旋转的电动机控制部(12)；在电动机的旋转中检测物理量数据的检测部(20)；使用物理量数据来判定电动工具是否处于劣化的状态的状态判定部(26)；以及在电动机的非旋转时，报知电动工具处于劣化的状态的报知部(18)。
[0067]
优选报知部(18)在操作开关未被接通操作时，报知电动工具处于劣化的状态。优选的是，状态判定部(26)在判定电动工具处于劣化的状态的情况下，确定电动工具中劣化的部位，报知部(18)报知所确定的部位。
[0068]
本公开的另一方案的电动工具系统(100)包括电动工具(1)及服务器系统(50)。电动工具(1)可以具有：电动机(4)；可安装前端工具的输出轴(7)；将电动机的旋转输出传递到输出轴的动力传递机构(6)；用于使电动机旋转的操作开关(9)；根据用户对操作开关的接通操作而控制电动机的旋转的电动机控制部(12)；在电动机的旋转中检测物理量数据的检测部(20)；以及在电动机的非旋转时，将检测出的物理量数据发送到服务器系统的工具侧发送部(16)。服务器系统(50)可以具有：接收发送的物理量数据的服务器侧接收部(52)；使用物理量数据来判定电动工具是否处于劣化的状态的状态判定部(54)；以及将基于状态判定部的判定数据发送到电动工具(1)的服务器侧发送部(53)。电动工具(1)可以具有：接收发送的判定数据的工具侧接收部(17)；以及在电动机的非旋转时，报知电动工具处于劣化的状态的报知部(18)。
[0069]
优选报知部(18)在操作开关未被接通操作时，报知电动工具处于劣化的状态。优选的是，状态判定部(54)在判定电动工具处于劣化的状态的情况下，确定电动工具中劣化的部位，报知部(18)报知所确定的部位。
[0070]
[工业可利用性]
[0071]
本公开能够用于管理电动工具及电动工具的状态的领域。
[0072]
[附图标记说明]
[0073]
1、1a
…
电动工具，3
…
驱动部，4
…
电动机，5
…
电动机轴，6
…
动力传递机构，7
…
输出轴，9
…
操作开关，10
…
控制部，11
…
取得部，12
…
电动机控制部，13
…
通信控制部，14
…
报知控制部，15
…
通信部，16
…
发送部，17
…
接收部，18
…
报知部，19
…
存储部，20
…
检测部，26
…
状态判定部，50
…
服务器系统，51
…
通信部，52
…
接收部，53
…
发送部，54
…
状态判定部，55
…
通知部，56
…
存储装置，100
…
电动工具系统。