JP5215905B2 - 工具用無線通信システム - Google Patents

Description

本発明は、工具用の無線通信装置、殊に無線通信周波数や送信出力などの無線通信パラメータの設定に関するものである。

工具を用いたねじ締め作業を行う工場において、工具として締め付けトルクを制御することができるものを用いるとともに、所要トルクでの締め付けが完了したことを管理装置側に送信することでねじ締め作業を管理できるようにしたものがある。この場合、有線通信であると、工具の使い勝手に影響を及ぼすために、特許文献１及び特許文献２に示すように、無線通信を用いることが好ましい。

一方、工場内では無線ＬＡＮなどの環境ノイズが存在している可能性があり、無線通信の場合、このノイズによる通信ミスが生じる虞がある。しかし、従来のものは無線通信周波数が固定であり、現場での変更ができないために、無線通信周波数を変更することができるようにしておくことが求められている。

このために、無線通信周波数をＤＩＰスイッチによって設定変更することができるようにしたものが提案されている。しかし、工具側にＤＩＰスイッチ等の設定用スイッチを数多く設けることは、使用環境によっては鉄粉等のゴミの侵入が原因で工具動作不良を招く虞が高くなる。

また、工具に複数の設定用スイッチを設ける必要性を無くすために、パーソナルコンピュータ（以下ＰＣと称す）に接続してＰＣによって無線通信周波数や送信先の受信機のＩＤナンバーを設定することができるようにしたものも提案されているが、現場においてＰＣに接続して設定変更を行うことは、複数の工具が使用されている工場においては、各工具を個別にＰＣと接続して工具の設定変更を行うことになり、非常に作業効率が悪い。

特許第２９８３１２４号公報 特開２０００−０２４９４５号公報

本発明は上記の点に鑑みなされたものであって、無線通信周波数等の無線通信パラメータの設定を簡便に変更することができる工具用無線通信システムを提供することを課題とするものである。

本発明は、無線通信手段を備えた工具と、工具の無線通信手段から無線送信された信号を受ける無線通信手段を備えた受信機とからなり、両無線通信手段間の無線通信のための無線通信パラメータの設定部を上記受信機が備えているとともに、上記工具は受信機側の上記設定部で設定されて工具側に無線通信で伝達される無線通信パラメータを自身の無線通信手段にセットする工具制御手段を備えており、上記工具及び上記受信機は、それぞれ登録モードに切り替えるモード設定手段を備えて、該モード設定手段によって登録モードにある時に、登録専用の周波数で上記の無線通信パラメータの伝達を行うことに特徴を有している。

設置環境を良好な状態に保つことができる受信機側に無線通信パラメータの設定部を設けて、この設定部で設定された無線通信パラメータが無線通信によって工具側にもセットされるために、簡便に設定することができる上に工具の使用環境に設定部が影響を受けてしまうことがないものである。

しかも、工具及び上記受信機は、モード設定手段によって登録モードにある時に、登録専用の周波数で上記の無線通信パラメータの伝達を行うために、同様のシステムが混在しても作業時に混信してしまうことを無くすことができる。

また、無線通信パラメータの伝達を通常通信時よりも低い送信出力で行うものである場合、同周波数を使用する他のシステムの干渉を抑えることができて、他のシステムに悪影響を与えてしまうことを避けることができる。

前記無線パラメータ設定手段は再送回数を設定する再送回数設定部を備えたものとするのが好ましい。作業に応じて適切な再送回数を設定することができる。

そして前記受信機が個別の識別ナンバーを有する複数の工具と通信するものであると、受信機１台で複数の工具を管理することができて、受信機設置台数及び受信機設置スペースを削減することができ、コストダウンを図ることができる。

本発明においては、受信機側に設けた無線通信パラメータの設定部で設定された無線通信パラメータが無線通信によって工具側にもセットされるために、工具への無線通信パラメータのセットを簡便に行うことができるものであり、しかも受信機は工具とは異なって良好な環境の下に設置しておくことができるために、上記設定部が工具振動や粉塵等の影響で設定不良を招く虞を避けることができる。

本発明の実施の形態の一例における工具側の動作フローチャートである。 同上の受信機側のフローチャートである。 同上の概略図である。 同上のブロック回路図である。 （a)(b)(c)は無線通信パラメータの説明図である。

本発明を実施の形態の一例に基づいて詳述すると、図示例は工具１として電動インパクトドライバを示している。このインパクトドライバは、図３及び図４に示すように、回転動力源としてのモータ１０と、ハンマとアンビルとからなる打撃機構を有してモータ１０の回転出力を回転打撃として出力軸１２に出力する締付機構手段１１と、締付機構手段１１によるねじ締め作業の状態を検出する作業状態検出手段１３とを備えるとともに、上記モータ１０の動作をモータ制御手段１４を介して制御する工具制御手段１５と、無線通信手段１６、そしてモード設定手段１７を備えたもので、着脱自在な電池パック１８内の二次電池を電源として作動する。図３中の１９はモータ１０のオンオフ及びその操作量でモータ印加電圧を変化させてモータの回転数を調整するトリガースイッチである。

上記無線通信手段１６は、送信周波数及び送信出力を共に変更することができるもので、送受信を行う無線制御手段３１と、送信出力を変更するための送信出力設定手段３２と、送信周波数を変更するための送信周波数設定手段３３とからなる。

上記作業状態検出手殺１３は、ハンマがアンビルに衝突する打撃を検出してこの打撃数をカウントすることで締め付けトルクを検出するものであり、工具制御手段１５はねじ締めが完了したと判断した時、モータ１０を停止させるとともに、無線通信手段１６を通じて外部に作業完了信号を出力する。なお、作業状態検出手段１３は、出力軸１２の回転角量を検出するものや、トルクセンサで構成されたものであってもよい。

上記無線通信手段１６から送出される作業完了信号は、図１及び図２に示すように、作業完了識別データと、送信元である工具に付されている工具ＩＤナンバーと、送信先である受信機２に付されている受信機ＩＤナンバーを含む信号である。なお、工具ＩＤナンバーは、電動工具の工場出荷時に付された各工具固有のもので上記工具制御手段１５内の不揮発性メモリに書き込まれたものであり、受信機ＩＤナンバーは後述する登録モード時に上記不揮発性メモリに書き込まれるものである。

一方、ねじ締め作業の管理を行う管理装置側にあって上記無線通信手段１６から送出された作業完了信号を受信する受信機２は、図４に示すように、無線通信パラメータ設定手段２２及びモード設定手段２３とが接続された受信機制御手段手段２１と、無線通信手段２４とからなり、無線通信手段２４は、上記の工具１側の無線通信手段１６と同様に送信周波数及び送信出力を共に変更することができるもので、送受信を行う無線制御手段２５と、送信出力を変更するための送信出力設定手段２６と、送信周波数を変更するための送信周波数設定手段２７とからなる。

ここにおいて、工具１側のモード設定手段１７及び受信機２側のモード設定手段２３は、通常の通信モードと、登録作業を行うための登録モードとの切り換えのためのものであり、上記両無線通信手段１６，２４間の無線通信のための無線通信パラメータは、登録モード時に設定される。設定される無線通信パラメータの一例を図５に示す。ここでは使用周波数と送信出力と再送回数を無線通信パラメータとしている。

まず、通常の通信モード時の動作について図１及び図２に基づいて説明すると、工具１の電源がオンされた場合、工具制御手段１５内の不揮発性メモリから出荷時に記憶されている工具ＩＤナンバー、過去の登録により記憶されている受信機ＩＤナンバー、送信使用周波数（作業完了信号を送信する時に使用する周波数）、信号送信出力（作業完了信号を送信する時の送信出力値）、再送回数（作業完了信号を受信機に送信する回数）を読み出して送信使用周波数と信号送信出力とを無線制御手段２５に伝達する。無線制御手段２５はこの設定値に応じて送信出力設定手段２６で送信出力を、送信周波数設定手段２７で送信周波数を設定する。

そしてモード設定手段１７である登録モードスイッチがオンとなっていない場合、工具制御手段１５はトリガスイッチがオンされるとモータ１０を駆動し、作業状態検出手段１３による作業完了判定を検出すればモータ１０を停止し、前述のように作業完了信号を無線通信手段１６から送出する。

受信機２においては、受信した作業完了信号に含まれる受信機ＩＤナンバーが自己に付されているＩＤナンバーと一致するかどうか、作業完了信号中の工具ＩＤナンバーが予め登録されている管理すべき工具ＩＤナンバーと一致するかどうかを判定し、一致する場合は受信完了識別データと、送信元である受信機２に付されている受信機ＩＤナンバーと、送信先である工具ＩＤナンバーとを含む受信完了信号を無線通信手段２４から送出するともに、受信完了信号送信後、管理装置本体側に対して受信完了出力を出力する。

上記受信完了信号を受信した工具制御手段１５は、受信機ＩＤナンバーと工具ＩＤナンバーとが不揮発メモリに書き込まれているものと一致する時、送信完了と判断し、トリガースイッチ１９がオフとなった時点で初期状態に戻る。

なお、ＩＤナンバーが一致しない場合は、設定されている再送回数だけ再送を繰り返すものとしてある。再送回数が無限回の場合は送信完了まで上記処理を繰り返すものとする。再送回数を再送繰返し時間として設定できるようにしても良い。工場等の工程における作業は様々であり、作業間隔も様々である。従って無線通信が成功するまで再送するシステムが要求される場合は再送回数を無限回数、そうでない場合は各作業間隔にあった再送回数を設定することで、各作業における無線通信成功率を最大限に向上させることができる。

次に登録モードについて説明すると、工具制御手段１５及び受信機制御手段２１は、各登録モードスイッチ（モード設定手段１７，２３）のオンを認識した場合、夫々登録モードへ遷移する。

登録モードに遷移した工具制御手段１５及び受信機制御手段２１は、使用周波数設定を登録専用の周波数ＣＨ０に、送信出力を０（最小出力）に切り換える。作業完了通知用の周波数とは異なる登録専用の周波数を用いるのは、同様のシステムが作業時に混信しないようにするためであり、送信出力設定を０にするのは、同周波数帯を使用する他のシステムへの干渉を抑えて、他のシステムへ悪影響が発生しないようにするためである。

そして登録モードに遷移した工具制御手段１５は、登録要求識別データと自身の工具ＩＤナンバーとを含む登録要求信号を送出する。この登録要求信号を受けた受信機制御手段２１は、ＤＩＰスイッチなどで構成された無線通信パラメータ設定手段２２で設定された作業完了信号用使用周波数、作業完了信号用送信出力、再送回数を読み取り、受信した登録要求信号の送信元である工具ＩＤナンバーを送信先とした登録確認信号を送信する。

この登録確認信号は、上記工具ＩＤナンバーのほか、登録確認識別データ、送信元の受信機ＩＤナンバー、作業完了信号用使用周波数、作業完了用送信出力、再送回数のデータを含むものである。

登録確認信号を受けた工具制御手段１５は、ＩＤナンバーが一致した時、登録完了信号を送信し、送信後は工具制御手段１５内の不揮発性メモリに前記通信に関するパラメータと受信機ＩＤナンバーとを記憶する。

工具１から送信された登録完了信号を受信した受信機制御手段２１は、各ＩＤナンバーが一致した場合、受信機制御手段２１が備える不揮発性メモリに工具ＩＤナンバーと前記無線通信パラメータとを記憶する。各ＩＤナンバーが一致しない場合は登録要求信号の受信待ち状態に戻って上記処理を繰り返す。

ここでは工具１と受信機２とが１対１である場合の説明をしたが、受信機２側で登録操作を繰り替えすことにより、異なる工具ＩＤナンバーを有する複数の複数の工具１を単一の受信機２に登録するとともに無線通信パラメータを設定することで、複数の工具を受信機１台で認識可能にすることができ、この場合、工場工程内の受信機２数を減らして受信機配置スペース、コスト等を低減することができる。

１ 工具
２ 受信機
１５ 工具制御手段
１６ 無線通信手段
２１ 受信機制御手段
２４ 無線通信手段

Claims (4)

1. 無線通信手段を備えた工具と、工具の無線通信手段から無線送信された信号を受ける無線通信手段を備えた受信機とからなり、両無線通信手段間の無線通信のための無線通信パラメータの設定部を上記受信機が備えているとともに、上記工具は受信機側の上記設定部で設定されて工具側に無線通信で伝達される無線通信パラメータを自身の無線通信手段にセットする工具制御手段を備えており、
   上記工具及び上記受信機は、それぞれ登録モードに切り替えるモード設定手段を備えて、該モード設定手段によって登録モードにある時に、登録専用の周波数で上記の無線通信パラメータの伝達を行うことを特徴とする工具用無線通信システム。
2. 無線通信パラメータの伝達を通常通信時よりも低い送信出力で行うものであることを特徴とする請求項１記載の工具用無線通信システム。
3. 前記無線パラメータ設定手段は再送回数を設定する再送回数設定部を備えていることを特徴とする請求項１または２記載の工具用無線通信システム。
4. 前記受信機は個別の識別ナンバーを有する複数の工具と通信するものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の工具用無線通信システム。

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