特許 6984082 ドライバユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6984082

(24)【登録日】2021年11月29日

(45)【発行日】2021年12月17日

(54)【発明の名称】ドライバユニット

(51)【国際特許分類】

   B25B 23/142 20060101AFI20211206BHJP

   B25B 23/14 20060101ALI20211206BHJP

【ＦＩ】

   B25B23/142

   B25B23/14 620G

【請求項の数】6

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2017-162146(P2017-162146)

(22)【出願日】2017年8月25日

(65)【公開番号】特開2019-38068(P2019-38068A)

(43)【公開日】2019年3月14日

【審査請求日】2020年7月1日

(73)【特許権者】

【識別番号】000161909

【氏名又は名称】京都機械工具株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】特許業務法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】有川 誠

(72)【発明者】

【氏名】高橋 広

(72)【発明者】

【氏名】松本 喜晴

【審査官】 須中 栄治

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０１１８０７８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１５−０６６６２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０３７０３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０９５６２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０８８２６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１３６４１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０５４７０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０８２２２２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２５Ｂ２３／００−２３／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸状の締付対象物を、該締付対象物の軸心周りに手動で回転させることで、該締付対象物をワークに対して締め付ける締付作業を行うためのドライバユニットであって、
軸心方向の一端部に上記締付対象物と係合するビットが設けられた主軸と、
上記主軸の軸心方向の他端部に取り付けられるグリップと、
上記締付作業において、該締付作業に関連する情報を検出するための複数のセンサとを備え、
上記締付作業では、上記ビットが上記締付対象物と係合した状態で、上記グリップを介して上記主軸を回転させることで、上記締付対象物が上記ワークに対して締め付けられ、
上記複数のセンサは、
上記締付作業時において、上記主軸にかかる回転トルクを検出するトルクセンサと、
上記締付作業時における、上記締付作業開始時の上記主軸の軸心に対する当該締付作業実行中の上記主軸の軸心の傾きである主軸傾きを検出可能な傾き検出センサとを含み、
上記各センサの検出結果に基づいて上記締付作業の適否を評価する評価手段に、上記各センサの検出結果を提供するように構成されており、
上記評価手段は、上記締付作業の熟練者が締付作業を行った際に上記複数のセンサにより取得された情報である熟練者データを格納する記録媒体を有し、ユーザが行った締付作業おいて取得された上記各センサの検出結果を、上記熟練者データと比較して、上記締付作業の適否を評価することを特徴とするドライバユニット。

【請求項2】

請求項１に記載のドライバユニットにおいて、
上記評価手段は、作業者の上記締付作業と同期して、該締付作業の適否を評価するように構成されていることを特徴とするドライバユニット。

【請求項3】

請求項１又は２に記載のドライバユニットにおいて、
上記評価手段による上記締付作業の適否を評価において、上記傾き検出センサの検出結果に基づく上記締付作業の適否の評価は、上記傾き検出センサにより検出された上記主軸傾きの絶対値が、上記熟練者データに基づいて設定された所定値以下であるときに、上記締付作業が適切に行われていると評価されることを特徴とするドライバユニット。

【請求項4】

請求項１〜３のいずれか１つに記載のドライバユニットにおいて、
上記ビットは、上記主軸に取り外し可能に取り付けられていることを特徴とするドライバユニット。

【請求項5】

請求項１〜４のいずれか１つに記載のドライバユニットにおいて、
上記複数のセンサは、上記締付作業時における、上記主軸の軸心周りの回転の回転ピッチを検出する回転ピッチ検出センサを更に含むことを特徴とするドライバユニット。

【請求項6】

請求項５に記載のドライバユニットにおいて、
上記複数のセンサの検出結果を同期する同期回路を更に備え、
上記評価手段は、上記同期回路により同期された、上記トルクセンサの検出結果、上記傾き検出センサの検出結果、及び回転ピッチ検出センサの検出結果を、評価結果を表示する表示部にグラフ形式で表示可能に構成されていることを特徴とするドライバユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、軸状の締付対象物（木ネジなど）を、該締付対象物の軸心周りに手動で回転させることで、該締付対象物をワークに対して締め付けるためのドライバユニットに関する技術分野に属する。

【背景技術】

【0002】

従来より、軸状の締付対象物を、該締付対象物の軸心周りに手動で回転させることで、該締付対象物をワークに対して締め付けるためのドライバユニットが知られている。

【0003】

例えば、特許文献１には、締付対象物を締め付ける力に応じて電気信号を出力するストレインゲージ（トルクセンサ）と、ストレインゲージから出力された電気信号に基づいて締め付けトルクを算出する演算部と、演算部で算出された締め付けトルクを表示する表示部と、互いに直交する３方向の加速度を検出する３軸加速度センサとを備え、３軸加速度センサの検出結果によって特定されるドライバユニットの姿勢に基づいて、表示部の表示方向を変化させるドライバユニットが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１４−３７０３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、軸状の締付対象物を、該締付対象物の軸心周りに手動で回転させることで、該締付対象物をワークに対して締め付ける締付作業においては、一般に、ドライバユニットから締付対象物に与える力が重要であるといわれている。特に、締付対象物に与える力のうち、ドライバユニットを締付対象物に対して押す力を７割とし、ドライバユニットにより締付対象物を回す力を３割とすると、締付作業をスムーズに行うことができるとされている。

【0006】

ところが、本願発明者らの検討によれば、上記ように手動で行う締付作業では、締付対象物に与える力に加えて、ドライバユニットを締付対象物に対して押す力の方向、詳しくは、締付対象物の軸心に対するドライバユニットの軸心の傾きの大きさ、及び該傾きのブレが重要であることが判明した。特に、手動のドライバユニットで締付対象物をワークに締め付ける場合には、作業者は、ドライバユニット自体を回転させながら該ドライバユニットを支えなければならないため、締付対象物の軸心に対するドライバユニットの軸心の傾きが変動しやすく、上記傾きの大きさやブレが締付作業に与える影響が大きい。

【0007】

特許文献１に記載のドライバユニットでは、３軸加速度センサによってドライバユニットの姿勢を検出することができるものの、３軸加速度センサの検出結果は単に表示部の表示方向の変更に利用しているだけであり、ドライバユニットの姿勢と締付作業の作業性との関係を考慮していない。つまり、特許文献１に記載のドライバユニットでは、作業者は、ドライバユニットの姿勢、特に、ドライバユニットの軸心の傾きが過大になったり、該傾きのブレが大きくなったりしたことによって締付作業の作業性が悪化したときに、作業性の悪化の原因を適切に認識することができず、当該締付作業及び次回の締付作業において、作業状態を改善することができない。

【0008】

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、軸状の締付対象物を、該締付対象物の軸周りに手動で回転させることで、該締付対象物をワークに対して締め付ける締付作業を行う際に、締付作業の適否を適切に評価して、締付作業を円滑に行うことができるようにするドライバユニットを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するために、本発明は、軸状の締付対象物を、該締付対象物の軸心周りに手動で回転させることで、該締付対象物をワークに対して締め付ける締付作業を行うためのドライバユニットを対象として、軸心方向の一端部に上記締付対象物と係合するビットが設けられた主軸と、上記主軸の軸心方向の他端部に取り付けられるグリップと、上記締付作業において、該締付作業に関連する情報を検出するための複数のセンサとを備え、上記締付作業では、上記ビットが上記締付対象物と係合した状態で、上記グリップを介して上記主軸を回転させることで、上記締付対象物が上記ワークに対して締め付けられ、上記複数のセンサは、上記締付作業時において、上記主軸にかかる回転トルクを検出するトルクセンサと、上記締付作業時における、上記締付作業開始時の上記主軸の軸心に対する当該締付作業実行中の上記主軸の軸心の傾きである主軸傾きを検出可能な傾き検出センサとを含み、上記各センサの検出結果に基づいて上記締付作業の適否を評価する評価手段に、上記各センサの検出結果を提供するように構成されており、上記評価手段は、上記締付作業の熟練者が締付作業を行った際に上記複数のセンサにより取得された情報である熟練者データを格納する記録媒体を有し、ユーザが行った締付作業おいて取得された上記各センサの検出結果を、上記熟練者データと比較して、上記締付作業の適否を評価する、という構成とした。

【0010】

この構成によると、評価手段は、トルクセンサにより検出される回転トルクだけでなく、傾き検出センサによって検出可能な上記主軸傾きに基づいて締付作業の適否を判定するため、締付作業の適否を適切に判断することができる。すなわち、例えば、回転トルクの大きさは適切であっても上記主軸傾きの大きさが異常に大きい場合や、上記主軸傾きの大きさ自体は小さくとも上記主軸傾きのブレが大きい場合に、これらの締付作業が不適であると評価することができ、当該締付作業又は次回の締付作業において修正すべき点を作業者が認識することができる。尚、上記締付作業の開始時には、通常、作業者は締付対象物の軸心と主軸の軸心とが略一致するようにドライバユニットをセットするため、上記主軸傾きは、実質的に、締付対象物の軸心に対する主軸の軸心の傾きを表しているといえる。

【0011】

上記ドライバユニットでは、上記評価手段は、作業者の上記締付作業と同期して、該締付作業の適否を評価するよう構成されている、ことが好ましい。

【0012】

この構成によると、判定手段は、作業者の締付作業と同期して、該締付作業の適否を判定するよう構成されているため、作業者は、締付作業の適否をリアルタイムで認識することができ、締付作業における、上記主軸傾きや回転ピッチを適宜修正することができる。この結果、締付作業を一層円滑に行うことができるようになる。

【0013】

上記ドライバユニットの一実施形態では、上記評価手段による上記締付作業の適否を評価において、上記傾き検出センサの検出結果に基づく上記締付作業の適否の評価は、上記傾き検出センサにより検出された上記主軸傾きの絶対値が、上記熟練者データに基づいて設定された所定値以下であるときに、上記締付作業が適切に行われていると評価される。

【0014】

すなわち、手動で締付作業を行うドライバユニットでは、ドライバユニット自体を回転させながら該ドライバユニットを支えなければならないため、締付対象物の軸心に対するドライバユニットの軸心の傾き（上記主軸傾きと略一致）が変動しやすく、上記傾きの大きさやブレが上記締付作業に与える影響が大きい。特に、上記主軸傾きが大きすぎると、締付対象物に適切にトルクを伝達できなくなったり、ビットが空転してしまったりして、上記締付作業に悪影響を及ぼす。このため、上記主軸傾きの絶対値が所定値以下であるか否かに基づいて、上記締付作業の適否を評価することによって、手動で締付作業を行う場合に、締付作業を円滑に行い易くなる。

【0015】

上記ドライバユニットでは、上記ビットは、上記主軸に取り外し可能に取り付けられている、ことが好ましい。

【0016】

この構成によると、ビットの交換が容易になり、ビットが破損した際に容易にビットの交換ができる。また、締付対象物に応じて最適な形状のビットに容易に交換することができるため、締付作業を一層円滑に行うことができる。

【0017】

上記ドライバユニットでは、上記複数のセンサは、上記締付作業時における、上記主軸の軸心周りの回転の回転ピッチを検出する回転ピッチ検出センサを更に含む、ことが好ましい。

【0018】

すなわち、手動での締付作業では、ドライバユニットを手動で回転させる関係上、ドライバユニットの回転ピッチがばらつく可能性が高い。回転ピッチがばらつくということは、締付対象物のワークへの締付作業が円滑に行われていないことを意味するが、回転ピッチがばらつく原因を理解できなければ、作業者は、当該締付作業又は次回の締付作業において、作業状態の修正を行うことができず、締付作業を円滑に進めることが困難になる。そこで、回転トルク及び上記主軸傾きに加えて、回転ピッチを検出すれば、例えば、回転ピッチにばらつきが見られた場合に、作業者は、該回転ピッチにばらつきの原因をある程度認識することができる。この結果、締付作業をさらに円滑に行うことができるようになる。

【0019】

上記回転ピッチ検出センサを有するドライバユニットにおいて、上記複数のセンサの検出結果を同期する同期回路を更に備え、上記評価手段は、上記同期回路により同期された、上記トルクセンサの検出結果、上記傾き検出センサの検出結果、及び回転ピッチ検出センサの検出結果を、評価結果を表示する表示部にグラフ形式で表示可能に構成されている、という構成でもよい。

【発明の効果】

【0020】

以上説明したように、本発明に係るドライバユニットによると、複数のセンサの検出結果に基づいて締付作業の適否を評価することができ、当該締付作業又は次回の締付作業において修正すべき点を作業者が認識することができるため、締付作業を円滑に行うことができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の実施形態に係るドライバユニットの構成を示す分解斜視図である。

【図2】上記ドライバユニットを用いた締付作業の評価システムを示す概略図である。

【図3】上記評価システムにおける制御系を示すブロック図である。

【図4】上記評価システムによって、作業者の締付作業の適否が評価されるまでの処理動作を示すフローチャートである。

【図5】上記締付作業の評価システムにより取得されたデータの一例を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

【0023】

図１は、本実施形態に係るドライバユニット１の構成を示す。このドライバユニット１は、軸状の締付対象物としてのネジを、該ネジの軸心周りに手動で回転させることで、該ネジをワークに対して締め付ける締付作業を行う際に用いられるドライバユニットである。

【0024】

ドライバユニット１は、主軸１０と、該主軸１０の一端部に取り付けられ、上記ネジのネジ頭と係合するビット２０と、該主軸１０の他端部に取り付けられるグリップ３０と、上記主軸１０に取り付けられ、上記締付作業において、該締付作業に関連する情報を検出する複数のセンサ（後述するジャイロセンサ１０１等）を有するセンサユニット４０とを備えている。このドライバユニット１を用いた締付作業では、ビット２０がネジと係合した状態で、グリップ３０を介して主軸１０を回転させることで、上記締付対象物がワークに対して締め付けられる。

【0025】

主軸１０は、軸状の主軸本体１１と、該主軸本体１１の軸心方向（つまり主軸１０の軸心方向）の一端部に形成されかつ径方向外側に広がるフランジ部１２と、上記主軸本体１１の軸心方向の他端側に形成されかつ該主軸本体１１よりも大径の円筒状をなすグリップ取付部１３とを有している。尚、主軸１０は本実施形態では常磁性金属で構成されている。

【0026】

主軸本体１１の上記軸心方向の上記一端部には、上記軸心上に設けられかつフランジ部１２よりも上記軸心方向の一側に突出した突出部１５が設けられている。突出部１５は四角柱状をなしている。突出部１５は後述するアダプタソケット５０に設けられた係合穴５１に係合する。

【0027】

グリップ取付部１３には、上記軸心方向の他側（フランジ部１２とは反対側）から上記軸心方向の上記一側に向かって延びるグリップ取付穴１３ａが形成されている。該グリップ取付穴１３ａには、グリップ３０の後述する軸部３２が挿入される。詳細には、図示していないが該グリップ取付穴１３ａの内部には、グリップ３０の後述する係合凹部３３に係合する係合爪が設けられている。

【0028】

主軸本体１１の上記軸心方向の中間には、上記締付作業時において、主軸１０にかかる回転トルクを検出するトルクセンサ１００が埋設されている。トルクセンサ１００は、例えば圧電素子で構成されており、主軸１０にかかる回転トルクに基づいて、主軸１０に発生した歪みを電気信号として出力する。

【0029】

本実施形態では、ビット２０は、アダプタソケット５０を介して主軸１０に取り付けられている。

【0030】

アダプタソケット５０は、円柱状をなしており、アダプタソケット５０の軸心方向の一側の端部には、主軸１０の突出部１５が挿入される主軸係合穴５１が設けられ、アダプタソケット５０の軸心方向の他側の端部には、ビット２０の後述する軸部２１が挿入されるビット係合穴５２が形成されている。

【0031】

アダプタソケット５０の主軸係合穴５１は、主軸１０の突出部１５の形状に対応して、アダプタソケット５０の軸心方向から見て四角形状をなしている。

【0032】

アダプタソケット５０のビット係合穴５２は、ビット２０の軸部２１の形状に対応した形状（詳しくは後述するが、軸部２１は六角柱状をなしているため、アダプタソケット５０の軸心方向から見て六角形状）をなしている。

【0033】

アダプタソケット５０内には、１つ又は複数の磁石（つまり、強磁性体の部材）が埋設されている。この磁石の磁力によりアダプタソケット５０は、主軸１０の突出部１５がアダプタソケット５０の主軸係合穴５１に挿入された状態で、該主軸１０に保持される。また、詳しくは後述するが、ビット２０も上記磁石の磁力によって、アダプタソケット５０に対して保持される。

【0034】

ビット２０は、軸部２１と、上記軸部２１の先端に設けられかつ上記ネジのネジ頭と係合するビット本体２２とを有している。

【0035】

軸部２１は、六角柱状をなしており、アダプタソケット５０のビット係合穴５２に挿入される。アダプタソケット５０のビット係合穴５２は、ビット２０の軸部２１の形状に対応して、アダプタソケット５０の軸心方向から見て六角形状をなしており、軸部２１がビット係合穴５２に挿入された状態では、軸部２１（すなわち、ビット２０）がアダプタソケット５０に対して回転しようとしても、軸部２１の角部がビット係合穴５２の壁部と当接して回転しないようになる。

【0036】

上記ビット本体２２は、該軸部２１の先端部に設けられている。本実施形態では、ビット本体２２はクロス型をなしているが、マイナス型をなしていてもよい。

【0037】

本実施形態では、ビット２０は常磁性体金属で構成されている。これにより、ビット２０の軸部２１が、アダプタソケット５０のビット取付穴５２に挿入されたときには、アダプタソケット５０に設けられた磁石の磁力によって、ビット２０がアダプタソケット５０に保持される。尚、ビット２０が強磁性体金属で構成されていてもよい。

【0038】

尚、本実施形態では、ビット２０は、アダプタソケット５０を介して、主軸１０に対して取外可能に取り付けられているが、ビット２０が主軸１０と一体であってもよい。

【0039】

グリップ３０は、軸状のグリップ本体３１と、該グリップ本体３１の軸心方向の一端から延びる軸部３２とを有している。

【0040】

グリップ本体３１は、樹脂材や木材で構成されていて、軸心方向の中央部分に、径方向内側に向かって凹んだ窪み部３１ａが周方向全体に亘って形成されている。この窪み部３１ａは、作業者がグリップ本体３１を掴みやすくするためのものである。尚、該窪み部３１ａは必須ではなく、グリップ本体３１が全体として円柱状や樽形状をなしていてもよい。

【0041】

軸部３２は、グリップ本体３１の軸心上に設けられており、該グリップ本体３１の軸心に沿って延びている。軸部３２の一端部はグリップ本体内に埋め込まれている。これにより、グリップ本体３１と軸部３２とは一体的に結合されている。詳細には図示しないが、グリップ本体３１内には、軸部３２のグリップ本体３１に対する回転を防止するための回転止めが設けられている。

【0042】

軸部３２は、先端部３２ａ（グリップ本体３１とは反対側の端部）が四角柱状をなしている。該先端部３２ａの４つの面部の少なくとも１つには、軸部３２の軸心に向かって凹んだ係合凹部３３が形成されている。この係合凹部３３は、軸部３２が、主軸本体１１のグリップ取付穴１３ａに挿入されたときに、該グリップ取付穴１３ａ内に設けられた上記係合爪と係合する部分である。上記係合爪がグリップ３０の係合凹部３３と係合することによって、グリップ３０が主軸１０（厳密には、グリップ取付部１３）から抜けることが防止される。

【0043】

センサユニット４０は、複数のセンサと、該複数のセンサを収容するハウジング４１と、トルクセンサ１００を含む複数のセンサからの出力信号に基づいて回転トルク等の演算等を行うマイコン４２と、該マイコン４２で処理された情報を後述する評価装置６０に送信（提供）するための通信モジュール４３と、マイコン４１等の駆動源としてもバッテリ４４とを有している。尚、図１は、簡略化して記載しているため、ハウジング４１内に何も収容されていないように見えるが、実際には、マイコン４２、通信モジュール４３、バッテリ４４、並びに、後述するジャイロセンサ１０１及び３軸加速度センサ１０２等、さらには、これらを電気的に連結させるケーブル等が収容されている。

【0044】

ハウジング４１は、図１に示すように、２つに分割されている。図示は省略しているが、２つの分割型４１ａは、例えば係合ピンと係合孔との係合によって結合される。すなわち、例えば、２つの分割型４１ａのうちの一方の分割型４１ａに複数の係止ピンが形成され、他方の分割型４１ａに係止孔が形成されていて、該係合ピンが係合孔に係合するように、２つの分割型４１ａを突き合わせることで、２つの分割型４１ａが結合される。

【0045】

ハウジング４１の各分割型４１ａには、主軸本体１１の外周形状に対応した半円状の凹部４１ｂがそれぞれ形成されている。センサユニット４０を主軸１０に取り付ける際には、各分割型４１ａの凹部４１ｂを、主軸本体１１の外周面に沿うように、該主軸本体１１に嵌合させた状態で、２つの分割型４１ａを結合させることで、センサユニット４０が主軸１０に取り付けられる。センサユニット４０が主軸１０に取り付けられた状態では、ハウジング４１がフランジ部１２及びグリップ取付部１３に引っ掛かるため、センサユニット４０が主軸１０から抜け落ちることはない。

【0046】

ハウジング４１内に収容される複数のセンサは、締付作業時における、該締付作業開始時の主軸１０の軸心に対する当該締付作業実行中の主軸１０の軸心の傾きである主軸傾きを検出するジャイロセンサ１０１（傾き検出センサ、図３参照）と、上記締付作業時における、主軸１０の軸心周りの回転の回転ピッチを検出する３軸加速度センサ１０２（回転ピッチ検出センサ、図３参照）とを含んでいる。各センサ１０１，１０２は、ハウジング４１内に収容された他の部品（通信モジュール４３等）と干渉せずかつ出来る限り正確に検出対象の値を検出できるように、ハウジング４１内に配設されている。例えば、ジャイロセンサ１０１は、上記締付作業において、作業者についての前後方向、左右方向、及び上下方向に、主軸１０の軸心がどの程度傾いたかを検出できるようにハウジング４１内に配設されている。尚、図１では、ジャイロセンサ１０１及び３軸加速度センサ１０２を１つだけ示しているが、実際には、各センサ１０１，１０２とも複数配設されている。

【0047】

尚、締付作業の開始時には、通常、作業者は締付対象物（本実施形態ではネジ）の軸心と主軸１０の軸心とが略一致するようにドライバユニット１をセットするため、上記主軸傾きは、実質的に、締付対象物の軸心に対する主軸１０の軸心の傾きを表しているといえる。

【0048】

マイコン４２は、図３に示すように、同期回路４２ａと、演算回路４２ｂと、演算回路４２ｂで算出された結果を集計する集計回路４２ｃとを有している。集計回路４２ｃで集計されたデータが通信モジュール４３を介して評価装置６０へ送信される。

【0049】

通信モジュール４３は、マイコン４２から伝達されたデータを無線通信により、評価装置６０へ送信する。無線通信は、例えばBluetooth（登録商標）を利用することができる。尚、評価装置６０へのデータの送信は、無線送信でなく有線での送信であってもよい。

【0050】

次に、本実施形態に係るドライバユニット１によって、作業者の締付作業の適否を評価するシステムについて説明する。

【0051】

図２は、締付作業の評価システムＳを概略的に示す。この評価システムＳは、締付対象物としての木ネジ２を、ワークとしての木材３に対して締め付ける締付作業を評価するシステムである。

【0052】

評価システムＳでは、上記締付作業時において、作業者がドライバユニット１を木ネジ２の軸心方向に押す力（以下、ドライバ押力という）を測定する押力測定装置４も設けられている。押力測定装置４は、図２に示すように、基台５に固定された台座７１と、該台座７１と上下方向に離間した状態で該台座７１と連結され、ワーク３が載置される載置台７２と、台座７１と載置台７２との間に配設され、ドライバ押力を検出するためのマルチフォースセンサ１０４とが設けられている。マルチフォースセンサ１０４は、ワーク３及び載置台７２を介して伝達されるドライバ押力を検出する。

【0053】

また、押力測定装置４は、マルチフォースセンサ１０４に基づいてドライバ押力を算出する演算器７３（図３参照）と、演算器７３で算出された結果を評価装置６０に送信するための通信モジュール７４（図３参照）を有している。尚、評価装置６０へのデータの送信は、無線送信でなく有線での送信であってもよい。

【0054】

尚、本実施形態の評価システムＳでは、ドライバ押力を測定するために、上述したような押力測定装置４が設けられているが、ドライバ押力を測定する必要がないのであれば、押力測定装置４は設ける必要がなく、省略してもよい。

【0055】

通信モジュール７４は、演算器７３により算出された結果を無線通信により、評価装置６０へ送信する。無線通信は、例えばBluetooth（登録商標）を利用することができる。

【0056】

評価装置６０は、図３に示すように、ドライバユニット１及び押力測定装置４から送信されたデータを受信する受信部６１と、ドライバユニット１から送信されたデータと押力測定装置４から送信されたデータとの同期を行うための同期回路６２と、ドライバユニット１及び押力測定装置４から送信されたデータから判定を行うためのデータを算出するたえの演算回路６３と、演算回路６３の算出結果を記録する記録媒体６４と、演算回路６３の算出結果から締付作業の適否を評価するための評価回路６５と、評価回路６５での上記締付作業の評価結果を表示する表示部６６とを有している。

【0057】

次に、評価システムＳの制御系について説明する。

【0058】

図３に示すように、ドライバユニット１では、トルクセンサ１００、ジャイロセンサ１０１、及び３軸加速度センサ１０２からの出力信号が、検出データとしてマイコン４２の同期回路４２ａに送られる。同期回路４２ａでは、３つのセンサ１００〜１０２の検出データの同期が行われる。同期が行われた検出データは演算回路４２ｂに送信され、その後、集計回路４２ｃで集計される。集計されたデータは、通信モジュール４３を介して無線送信により評価装置６０に送信される。

【0059】

押圧測定装置４では、マルチフォースセンサ１０４からの出力信号が演算器７３に送信され、該演算器７３による演算が完了した後、通信モジュール７４を介して無線送信により評価装置６０に送信される。

【0060】

ドライバユニット１及び押力測定装置４から評価装置６０に送信されたデータは、評価装置６０の受信部６１で受信される。受信されたドライバユニット１からのデータと押力測定装置４からのデータとは、同期回路６２で同期される。同期が完了した各データは、演算回路６３に送られ、該演算回路６３により評価を行うためのデータが算出される。演算回路６３の算出結果は記録媒体６４に記録されるとともに、評価回路６５に送られる。そして、評価回路６５によって締付作業の適否が評価される。この評価の結果は、表示部６６に表示される。表示の形式は特に限定されず、例えば、締付作業の適否を作業者が理解できるように、回転トルクや上記主軸傾きの時間変化をグラフで表示することができる。尚、記録媒体６４には、後述する熟練者データが予め格納されており、評価回路６５は、記録媒体６４に格納された上記熟練者データを読み出して、締付作業の評価を行う。

【0061】

本実施形態では、ドライバユニット１及び押力測定装置４からの評価装置６０へのデータ送信は、作業者による締付作業中は常に行われており、評価装置６０は、上記送信されたデータに基づく当該締付作業の評価を逐一行っている。すなわち、本実施形態では、評価装置６０は、作業者の締付作業と同期して、該締付作業の適否を評価するように構成されている。これにより、作業者は、締付作業が不適と評価された瞬間に当該評価を認識して、締付作業における、上記主軸傾き等を適宜修正することができる。

【0062】

次いで、評価システムＳによって、作業者の締付作業の適否が評価されるまでの処理動作を、図４のフローチャートに基づいて説明する。尚、図４のフローチャートは、ドライバユニット１、押力測定装置４、及び評価装置６０の電源が入った後の状態でのフローチャートである。

【0063】

最初のステップＳ１０１で、ドライバユニット１と評価装置６０との通信状態及び押力測定装置４と評価装置６０との通信状態の適否が判定される。両方の通信状態が適切である場合には、ステップＳ１０２に進み、少なくとも一方の通信状態が適切でなければ、両方の通信状態が適切になるまで、ステップＳ１０１の判定が繰り替えされる。

【0064】

次のステップＳ１０２では、ドライバユニット１及び押力測定装置４において、各種データが取得される。

【0065】

続く、ステップＳ１０３では、ドライバユニット１及び押力測定装置４から評価装置６０に各種データが送信される。

【0066】

次のステップＳ１０４では、送信された各種データに基づいて、評価装置６０で評価用のデータが算出される。

【0067】

続く、ステップＳ１０５では、算出された評価用のデータが記録媒体６４に記録される。

【0068】

次のステップＳ１０６では、算出された評価用のデータに基づいて、作業者の上記締付作業の適否が評価される。尚、本実施形態では、上記締付作業の適否の評価は、上記締付作業を当該締付作業の熟練者が行った場合のデータである熟練者データを基準に行われる。

【0069】

その後、ステップＳ１０７において、評価結果が表示部６６に表示される。上記ステップＳ１０７の後は、しかる後にリターンする。

【0070】

図５は、評価装置６０による締付作業の評価結果の一例として、上記主軸傾きに基づく評価を示す。

【0071】

図５に示すグラフは、前後方向における主軸傾きを示している。詳しくは、グラフ中の破線が締付作業開始時の主軸１０の軸心の位置を示しており、該破線の位置よりもプラス側は、主軸１０が前側に傾いていることを示し、該破線の位置よりもマイナス側は、主軸１０が後側に傾いていることを示す。また、グラフ中の２本の一点鎖線は、締付作業の適否の評価基準を表しており、２本の一点鎖線の間の範囲（一点鎖線を含む）にあるときに締付作業が適切であると評価されるようになっている。すなわち、本実施形態では、評価装置６０による締付作業の適否を評価において、ジャイロセンサ１０１の検出結果に基づく該締付作業の適否の評価は、ジャイロセンサ１０１により検出された上記主軸傾きの絶対値が所定値以下であるときに、当該締付作業が適切に行われていると評価されるようになっている。

【0072】

上記所定値は、本実施形態では、上記熟練者データを基準に設定されている。すなわち、例えば、上記熟練者が上記締付作業を行った場合の上記主軸傾きの絶対値の最大値に対して−１０％〜＋１０％の値を上記所定値として設定することができ、より詳しくは、例えば０．９°〜１．１°程度を上記所定値として設定することができる。尚、上記所定値は上記値に限定されず、軸状の締付対象物の形状や使用するビットの形状等により適宜変更することができる。また、上記所定値は、１人の熟練者が上記締付作業を行って得られた熟練者データを基準にしてもよく、複数の熟練者のそれぞれが上記締付作業を行って得られた複数の熟練者データを基準に（例えば、各熟練者データにおける上記主軸傾きの絶対値の平均をとる等）してもよい。

【0073】

図５に示すように、本締付作業では、開始後しばらくの間は適切に作業されていると評価されているが、下限値を下回ったところで不適であると評価される。そして、不適であると評価された後には、作業が適切であると評価されている。このように、本実施形態によると、不適と評価された後、作業者は、作業状態の修正等をすることができ、その後の作業を適切に行うようにすることができる。この結果、締付作業を円滑に行うことができる。尚、実際の表示では、例えば、下限値を下回ったところを、色を変えて表示するなどして、作業者が不適と評価されたことを直ぐに認識できるようになっている。

【0074】

尚、詳細には図示していないが、本実施形態では、評価結果として、例えば、３軸加速度センサ１０２によって検出される回転ピッチを同じ時間軸で表示することができ、これによれば、回転ピッチにばらつきが見られた場合に、作業者は、該回転ピッチにばらつきの原因が上記主軸傾きのブレにあるのか等、原因をある程度認識することもできる。

【0075】

したがって、本実施形態では、主軸１０と、主軸１０の軸心方向の一端部に取り付けられ、締付対象物（ネジ）と係合するビット２０と、主軸１０の軸心方向の他端部に取り付けられるグリップ３０と、上記締付作業において、該締付作業に関連する情報を検出するための複数のセンサとを備え、上記締付作業では、ビット２０が上記締付対象物と係合した状態で、グリップ３０を介して主軸１０を回転させることで、上記締付対象物が上記ワークに対して締め付けられ、上記複数のセンサは、上記締付作業時において、主軸１０にかかる回転トルクを検出するトルクセンサ１００と、上記締付作業時における、上記締付作業開始時の主軸１０の軸心に対する当該締付作業実行中の主軸１０の軸心の傾きである主軸傾きを検出可能なジャイロセンサ１０１とを含み、上記各センサの検出結果に基づいて上記締付作業の適否を評価する評価装置６０に、上記各センサの検出結果を提供するように構成されているため、複数のセンサの検出結果に基づいて上記締付作業の適否を評価することができ、当該締付作業又は次回の締付作業において修正すべき点を作業者が認識することができるため、締付作業を円滑に行うことができる。

【0076】

本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、請求の範囲の主旨を逸脱しない範囲で代用が可能である。

【0077】

例えば、上述の実施形態では、評価装置６０は、作業者の締付作業と同期して、該締付作業の適否を評価するように構成されていたが、これに限らず、締付作業が終了した後に、当該締付作業の適否を評価するようにしてもよい。この場合、作業者は当該締付作業では、作業状態を修正等できないが、次回の締付作業において、作業状態を修正等をすることができるため、結果として、締付作業を円滑に行うことができるようになる。

【0078】

また、上述の実施形態では、評価装置６０は、ドライバユニット１と別体であったが、ドライバユニット１と一体になっていてもよい。また、評価装置６０の構成要素うち表示部６６のみを別体にして、表示部６６以外の構成要素をドライバユニットに組み込むようにしてもよい。

【0079】

さらに、上述の実施形態では、上記主軸傾きの絶対値に基づいて、締付作業を評価する場合を示したが、これに代えて又はこれに加えて、上記主軸傾きの変動率に基づいて評価を行ってもよい。さらに、これらに加えて、回転トルクの大きさに基づく評価を行うこともできる。尚、回転トルクの大きさに基づく評価では、例えば、上記熟練者が上記締付作業を行った際の回転トルクに対して、１０％以上のズレがあった場合に、実際の作業者の上記締付作業が不適であると評価することができる。

【0080】

また、上述の実施形態では、ドライバユニット１に対する押力を検出するマルチフォースセンサ１０４を、ドライバユニット１とは別体で設けていたが、これに限らず、マルチフォースセンサ１０４をドライバユニット１に組み込んでもよい。また、上述の実施形態のように、締付対象物を介して、ドライバユニット１に対する押力を検出するようにマルチフォースセンサ１０４を配置するとともに、別のマルチフォースセンサをドライバユニット１に組み込むようにしてもよい。このようにすれば、インプット側の押力とアウトプット側の押力とを検出することができるようになる。

【0081】

上述の実施形態は単なる例示に過ぎず、本発明の範囲を限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は請求の範囲によって定義され、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

【産業上の利用可能性】

【0082】

本発明は、軸状の締付対象物を、該締付対象物の軸心周りに手動で回転させることで、該締付対象物をワークに対して締め付ける締付作業を行うためのドライバユニットとして有用である。

【符号の説明】

【0083】

１ ドライバユニット
２ 木ネジ（軸状の締付対象物）
３ ワーク
１０ 主軸
２０ ビット
３０ グリップ
６０ 評価装置（評価手段）
１００ トルクセンサ
１０１ ジャイロセンサ（傾き検出センサ）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】