JP2024127005A - 工具及び工具システム - Google Patents

Abstract

【課題】データの分析の精度の向上を図る。【解決手段】工具１は、作業部１１と、操作部１２と、駆動制御部１５１と、センサ１４と、通信部１６と、を備える。作業部１１は、作業対象に対する作業を行う。操作部１２は、ユーザにより操作される。駆動制御部１５１は、操作部１２へのユーザの操作に応じて作業部１１の動作を制御する。センサ１４は、工具１が作業中状態であるか否かを検出するためのセンサである。作業中状態は、作業部１１が作業を実行中であるとみなすべき状態である。通信部１６は、操作部１２に対してなされた操作に関する操作情報を、外部の通信装置２へ送信する。操作情報は、作業中状態における情報である。【選択図】図１

Description

本開示は、一般に工具及び工具システムに関し、より詳細には、通信装置と通信可能な工具、及び工具と通信装置とを含む工具システムに関する。

特許文献１には、電動工具及び電動工具管理システムが記載されている。

特許文献１に記載の電動工具は、使用実績情報記憶手段と、メンテナンス条件記憶手段と、更新手段と、メンテナンス報知手段と、を有している。使用実績情報記憶手段は、電動工具の使用実績情報を記憶する。メンテナンス条件記憶手段は、電動工具のメンテナンス条件を記憶する。更新手段は、電動工具の使用により発生する物理情報に基づいて、使用実績情報記憶手段に記憶されている使用実績情報を更新する。メンテナンス報知手段は、更新手段により更新した使用実績情報とメンテナンス条件記憶手段に記憶されているメンテナンス条件とに基づいて、メンテナンスの要否を報知する。特許文献１では、「使用実績」とは、電動工具が使用された回数、時間等のことをいう。また、「使用実績情報」とは、使用実績に関連する情報であり、例えば、起動スイッチの操作回数、バッテリ装置の脱着回数、駆動源の稼動時間、電動工具の作業回数等をいう。

電動工具管理システムは、複数の電動工具と、複数の電動工具毎の使用実績を管理する管理装置と、を有している。

特開２００２－１８７４４号公報

一般に電動工具においては、同じく駆動源が稼働している状態であっても、工具で作業が行われている場合と行われていない場合とでは、工具にかかる負荷は大きく異なる（作業が行われている場合の方が、負荷が大きい）。しかしながら、特許文献１に記載の電動工具管理システムでは、駆動源が稼働しているが工具で作業が行われていない場合の情報も、「使用実績情報」に含まれる。そのため、特許文献１に記載の電動工具管理システムでは、使用実績情報等のデータの分析の精度が低くなる可能性がある。

本開示の課題は、工具に関するデータの分析の精度の向上を図ることにある。

本開示の一態様に係る工具は、作業部と、操作部と、駆動制御部と、センサと、通信部と、を備える。前記作業部は、作業対象に対する作業を行う。前記操作部は、ユーザにより操作される。前記駆動制御部は、前記操作部への前記ユーザの操作に応じて前記作業部の動作を制御する。前記センサは、前記作業を前記作業部が実行中であるとみなすべき作業中状態であるか否かを検出するためのセンサである。前記通信部は、前記操作部に対してなされた前記操作に関する操作情報を外部の通信装置へ送信する。前記操作情報は、前記作業中状態における情報である。

本開示の一態様に係る工具システムは、前記工具と、前記通信装置と、を備える。

本開示によれば、工具に関するデータの分析の精度の向上を図ることが可能となる。

図１は、一実施形態の工具システムのブロック図である。 図２は、同上の工具システムの概略的なシステム構成図である。 図３は、同上の工具システムに用いられる工具の一例を示す概略図である。 図４は、同上の工具の動作を説明するフローチャートである。

以下、本開示に関する好ましい実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態において互いに共通する要素には同一符号を付しており、共通する要素についての重複する説明は省略する場合がある。以下の実施形態は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎない。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。本開示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のそれぞれの比が、必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。

図１に示すように、本実施形態の工具システム１０は、工具１と、通信装置２と、を備えている。

（１）工具
工具１は、作業対象に対する作業を行う装置である。工具１は、例えば、工場又は建築現場等で使用される、事業者向けの工具である。

工具１は、例えば、工場又は建築現場において、設計図面又は作業指図書等にしたがって、複数の締結部品を用いて取付対象を被取付部材に取り付けるために用いられる。この場合、作業対象は、締結部品と取付対象と被取付部材とを含む。また、作業は、締結部品を締め付ける締付作業を含む。

例えば、工具１は、建築現場において、ねじ、ボルト、ナット等の締結部品を締め付けることで、取付対象としての太陽電池パネルを、被取付部材としての架台に取り付けるために用いられ得る。なお、工具１の用途はこれに限らず、例えば工具１は、工場において、締結部品を締め付けることで電気製品、家具等の組み立てを行う組立ライン等に用いられてもよい。

この種の作業に用いられる工具１としては、締結部品を回転させて衝撃力を加えることによって締め付ける電動式のインパクトドライバーがある。なお、工具１は、電動式のインパクトドライバーに限定されず、電動式のインパクトレンチでもよいし、打撃力を与えるタイプではない電動ドリルドライバー又は電動式のトルクレンチでもよい。また、工具１は電動工具に限定されず、例えば圧縮空気で駆動されるエアー工具（例えばドライバー又は釘打ち機等）でもよい。

図１に示すように、工具１は、作業部１１と、操作部１２と、測定部１３と、センサ１４と、制御部１５と、通信部１６と、記憶部１７と、電源部１８と、を備えている。また、図２に示すように、工具１は、工具本体１００と、電池パック１０４と、を備えている。本実施形態の工具１では、作業部１１、操作部１２、測定部１３、センサ１４、制御部１５、通信部１６、及び記憶部１７は工具本体１００に設けられており、電源部１８は電池パック１０４に設けられている。

図２、図３に示すように、工具本体１００は、ボディ１０１を備えている。ボディ１０１は、筒形状の胴体部１０２と、胴体部１０２の周面から径方向に突出する握り部１０３と、を有している。胴体部１０２の軸方向における一端側からは、出力軸１１３が突出している。出力軸１１３には、作業対象の部材に合わせたビット（先端工具）１１４が着脱自在に取り付けられるチャックが設けられている。ビット１１４は、例えばドライバービット、ソケットビット等である。握り部１０３の一端（図３における下端）には、電池パック１０４が着脱自在に取り付けられる。電池パック１０４は、樹脂製のケース内に電源部１８を収納して構成されている。

作業部１１は、作業対象に対する作業を行う。図１に示すように、作業部１１は、作業としての締付作業を行う締付部１１０を備えている。図２に示すように、締付部１１０は、モータ１１１と、駆動回路と、伝達機構１１２と、出力軸１１３と、を備えている。

駆動回路は、モータ１１１の回転を制御する。モータ１１１の回転軸の回転は、伝達機構１１２を介して出力軸１１３に伝達される。伝達機構１１２は、減速機構（例えば遊星歯車機構）及びインパクト機構等を備えている。インパクト機構は、ハンマと、出力軸１１３と一体のアンビルと、を備えている。モータ１１１からの出力トルクが所定レベル以下であれば、伝達機構１１２は、モータ１１１の回転軸の回転を減速して出力軸１１３に伝達する。モータ１１１からの出力トルクが所定レベルを超えると、伝達機構１１２は、インパクト機構によって出力軸１１３に打撃力を加えて、作業対象のねじ又はボルト等をねじ込むように構成されている。モータ１１１および伝達機構１１２は、工具本体１００の胴体部１０２内に収納されている。

操作部１２は、ユーザにより操作される。操作部１２は、握り部１０３に設けられたトリガスイッチ１２０を備えている。ユーザによりトリガスイッチ１２０が操作されると、トリガスイッチ１２０の引き込み量（操作量）に比例した大きさの操作信号が、制御部１５へ出力される。

測定部１３は、作業部１１に関する物理量を測定する。図３に示すように、測定部１３は、トルクセンサ１３１と、回転角センサ１３２と、を備えている。

トルクセンサ１３１は、例えば磁歪式のトルクセンサである。トルクセンサ１３１は、出力軸１１３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、出力軸１１３の近傍の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。トルクセンサ１３１で検出した出力軸１１３の歪み（トルク）に基づいて、ビット１１４から作業対象（締結部品）へ出力される締付けトルクを求めることができる。

回転角センサ１３２は、モータ１１１の回転角を測定する。回転角センサ１３２としては、例えば、光電式エンコーダ又は磁気式エンコーダを採用することができる。回転角センサ１３２で測定されたモータ１１１の回転角を時間微分することで、モータ１１１の回転速度を求めることができる。

センサ１４は、工具１が作業中状態であるか否かを検出するためのセンサである。作業中状態とは、作業部１１が作業（締付作業）を実行中であるとみなすべき状態である。作業中状態とは、ここでは、センサ１４の検出値が、作業部１１が作業を実行中であることを示す基準範囲内に収まっている状態を意味しており、作業部１１が実際に作業を実行中であるか否かを問わない。基準範囲は、例えば工具１の工場出荷時等に予め設定されて記憶部１７に記憶されているが、ユーザが設定変更可能であってもよい。

本実施形態の工具１では、センサ１４は、圧力センサ１４１と姿勢センサ１４２とを含む。

図３に示すように、圧力センサ１４１は、出力軸１１３に設けられている。圧力センサ１４１は、出力軸１１３の軸方向（長手方向）にかかる圧力（応力）を検出する。圧力センサ１４１は、例えばひずみゲージである。

姿勢センサ１４２は、工具１の姿勢（向き）を検出する。姿勢センサ１４２は、例えばジャイロセンサである。ただし、これに限らず、姿勢センサ１４２は、２軸以上の加速度センサであってもよい。姿勢センサ１４２は、工具１の任意の場所に設けられる。

制御部１５は、例えば、１以上のプロセッサ（マイクロプロセッサ）と１以上のメモリとを含むコンピュータシステムにより実現され得る。１以上のプロセッサが１以上のメモリに記憶された１以上のプログラムを実行することで、制御部１５として機能する。プログラムは、ここでは制御部１５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１５を構成する回路が実装された回路基板１５０は、例えば握り部１０３の内部に収納されている。

図１に示すように、制御部１５は、駆動制御部１５１と、第１情報生成部１５２と、判断部１５３と、第２情報生成部１５４と、作業情報生成部１５５と、通信制御部１５６と、を備えている。

駆動制御部１５１は、操作部１２へのユーザの操作に応じて、作業部１１の動作を制御する。ここでは、駆動制御部１５１は、指示情報に基づいて、操作部１２へのユーザの操作に応じて作業部１１の動作を制御する。指示情報は、通信装置２から送信される情報であり、例えば締付けトルクの目標値である目標トルクを含んでいる。駆動制御部１５１は、例えば、トリガスイッチ１２０からの操作信号に応じて、締付けトルクが指示情報で指定された目標トルクとなるように、モータ１１１の動作（回転又は停止、及び回転速度）を制御する。駆動制御部１５１は、トリガスイッチ１２０がオンされるとモータ１１１を回転させる。駆動制御部１５１は、トリガスイッチ１２０がオンされた状態で、トリガスイッチ１２０の引き込み量が増えるにつれてモータ１１１の回転速度を増加させる。駆動制御部１５１は、トリガスイッチ１２０がオフされるとモータ１１１を停止させる。

なお、本実施形態の工具１では、駆動制御部１５１は、工具１が作業中状態であるか否かにかかわらず、操作部１２への操作（トリガスイッチ１２０からの操作信号）に応じて、作業部１１（モータ１１１）を動作させる。すなわち、駆動制御部１５１は、センサ１４により工具１が作業中状態でないことが検出されている状態で操作部１２（トリガスイッチ１２０）が操作されても、作業部１１（モータ１１１）を動作させる。これにより、ユーザは、例えば試運転としていわゆる「空回し」等を行うことが可能となり、ユーザの利便性が向上する。

第１情報生成部１５２は、ベース操作情報を生成する。ベース操作情報は、操作部１２（トリガスイッチ１２０）に対してなされた操作に関する情報である。第１情報生成部１５２は、トリガスイッチ１２０からの操作信号に基づいて、ベース操作情報を生成する。

ベース操作情報は、例えば、トリガスイッチ１２０がオンされたこと及びその時刻を示す情報、トリガスイッチ１２０がオフされたこと及びその時刻を示す情報等を含み得る。ベース操作情報は、例えば、トリガスイッチ１２０の引き込み量の時間変化を示す情報を含んでいてもよい。

判断部１５３は、センサ１４の検出結果に基づいて、工具１が作業中状態であるか否かを判断する。

判断部１５３は、例えば、圧力センサ１４１で検出された圧力（応力）に関する第１判断条件と、姿勢センサ１４２で検出された工具１の姿勢（向き）に関する第２判断条件と、の両方が満たされると、工具１が作業中状態であると判断する。

第１判断条件は、圧力センサ１４１で検出された圧力が、基準範囲（基準圧力範囲）内に収まっている、という条件である。

締結部品の締付作業を行う際には、締結部品（例えばねじの頭部）とビット（例えばドライバービット）とが嵌合した状態で、ユーザによって工具１が締結部品へ向けて押し込まれる。そのため、出力軸１１３には、その押し込み力の反力としての圧力（応力）がかかり、その圧力が圧力センサ１４１によって検出される。そこで、本実施形態では、基準圧力範囲は、ユーザによって工具１が締結部品へ向けて押し込まれている場合に出力軸１１３にかかり得る圧力の範囲に設定される。そして、判断部１５３は、圧力センサ１４１で検出された圧力（応力）が基準圧力範囲内に収まっていれば、第１判断条件が満たされていると判断する。

第２判断条件は、姿勢センサ１４２で検出された工具１の姿勢が、現在の作業に対して設定された工具１の基準姿勢に対して基準範囲（基準姿勢範囲）内に収まっている、という条件である。工具１の基準姿勢は、例えば、通信装置２から送信される指示情報によって、作業毎に指定される。

工具１の姿勢は、例えば、工具１の出力軸１１３の方向（軸方向）に基づいて定められ得る。そのため、第２判断条件は、例えば、姿勢センサ１４２で検出された工具１の出力軸１１３の方向と基準姿勢における出力軸１１３の方向とのなす角度が、基準範囲（基準角度範囲）内に収まっている、という条件であり得る。そして、判断部１５３は、上記角度が基準角度範囲内に収まっていれば、第２判断条件が満たされていると判断する。基準角度範囲は、特に限定されないが、例えば２０度程度であり、１０度程度であってもよく、５度程度であってもよい。基準角度範囲は、基準姿勢とともに、通信装置２から送信される指示情報で指定されてもよい。例えば、ねじ（締結部品）で天井材（取付対象）を野縁（被取付部材）に取り付ける場合、基準姿勢は、工具１の出力軸１１３が鉛直方向に沿った姿勢である。そして、判断部１５３は、姿勢センサ１４２の検出結果に基づき定められる出力軸１１３の方向が、鉛直方向から基準角度範囲内（例えば２０度以内）に収まっていれば、第２判断条件が満たされている、と判断する。

判断部１５３は、第１判断条件と第２判断条件との両方が満たされていれば、工具１が作業中状態であると判断する。言い換えれば、本実施形態では、作業中状態とは、第１判断条件と第２判断条件との両方が満たされている状態であり、具体的には、圧力センサ１４１で検出された圧力が基準圧力範囲内に収まっており、かつ、姿勢センサ１４２で検出された工具１の姿勢が現在の作業に対して設定された工具１の基準姿勢に対して基準姿勢範囲内に収まっている状態である。

第２情報生成部１５４は、操作情報を生成する。操作情報は、操作部１２（トリガスイッチ１２０）に対してなされた操作に関する情報である。操作情報は、特に、作業中状態における情報（作業中状態において操作部１２に対してなされた操作に関する情報）である。すなわち、操作情報は、工具１が作業中状態であると判断部１５３が判断している状況下で操作部１２に対してなされた操作、に関する情報である。

第２情報生成部１５４は、例えば、判断部１５３の判断結果に基づいて、第１情報生成部１５２で生成されたベース操作情報の一部を抽出することで、操作情報を生成する。具体的には、第２情報生成部１５４は、ベース操作情報のうちで、判断部１５３が作業中状態であると判断している期間の情報を、操作情報として抽出する。そのため、ベース操作情報のうちで、工具１の姿勢が基準姿勢から大きく外れている状態の期間の情報、ビット１１４が締結部品から外れている状態の期間の情報等は、操作情報には含まれない。そのため、例えば、ユーザが工具１の試運転として、ビット１１４を締結部品から外した状態でモータ１１１を回転させるいわゆる「空回し」を行っても、その場合のトリガスイッチ１２０のオン及びオフ等の情報は、（ベース操作情報には含まれるが）操作情報には含まれないことになる。

第２情報生成部１５４は、例えば、第１情報生成部１５２で生成されたベース操作情報から随時、操作情報を生成する。第２情報生成部１５４は、例えば、第１情報生成部１５２でベース操作情報が生成された時点で、工具１が作業中状態であればその情報を残し作業中状態でなければその情報を破棄することで、操作情報を生成すればよい。

第２情報生成部１５４は、生成した操作情報を記憶部１７に記憶させる。操作情報（トリガスイッチ１２０のオン時刻、引き込み量の時間変化、オフ時刻等）は、時系列で（例えばデータテーブルの形式で）記憶部１７に記憶される。

作業情報生成部１５５は、作業部１１が行った作業に関する作業情報を生成する。作業情報生成部１５５は、測定部１３で測定された物理量に基づいて、作業情報を生成する。

作業情報は、例えば、トルクセンサ１３１の測定値から求められる、ビット１１４から作業対象へ出力された締付けトルクの情報を含む。

作業情報は、例えば、回転角センサ１３２の測定値から求められる、モータ１１１の回転速度の情報を含む。

作業情報は、例えば、１回の作業が正常に完了した（ＯＫ）か否（ＮＧ）かを示すＯＫ／ＮＧ情報を含む。ＯＫ／ＮＧの判定は、例えば、１回の作業（締付作業）が終了した時点において、トルクセンサ１３１の測定値から求めた締付けトルクが目標トルク以上であるか否かに基づいて行われ得る。

本実施形態の工具１では、操作情報と同様に作業情報も、作業中状態（判断部１５３が作業中状態であると判断している期間）において測定部１３で測定された物理量に基づく情報である。作業情報生成部１５５は、例えば、操作情報の場合と同様に、作業中状態か否かにかかわらずに測定部１３の測定値（物理量）に基づいてベース作業情報を生成し、その後、判断部１５３の判断結果に基づいてベース作業情報から作業情報を抽出してもよい。要するに、作業情報は、例えば、作業中状態における締付けトルクの情報を含むが、作業中状態でない期間の締付けトルクの情報を含まない。作業情報は、例えば、作業中状態におけるモータ１１１の回転速度の情報を含むが、作業中状態でない期間のモータ１１１の回転速度の情報を含まない。

作業情報生成部１５５は、生成した作業情報を記憶部１７に記憶させる。例えば、締付けトルクの情報、モータ１１１の回転速度の情報等は、時系列で（例えばデータテーブルの形式で）記憶部１７に記憶される。

通信制御部１５６は、通信部１６の動作を制御する。通信制御部１５６は、通信部１６を制御して、通信装置２との間で通信を行わせる。

通信部１６は、通信装置２と無線通信するための通信インタフェースを備える。通信部１６は、例えば、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）又は免許を必要としない小電力無線（特定小電力無線）等の規格に準拠した無線通信方式にて通信装置２と通信する。ただし、これに限らず、通信部１６は、通信装置２と有線通信するための通信インタフェースを備えていてもよい。

通信部１６は、操作情報を、外部の通信装置２へ送信する。通信部１６は、例えば、第２情報生成部１５４により生成されて記憶部１７に記憶されている操作情報を、通信により通信装置２へ送信する。また、通信部１６は、作業情報を、外部の通信装置２へ送信する。通信部１６は、例えば、作業情報生成部１５５により生成されて記憶部１７に記憶されている作業情報を、通信により通信装置２へ送信する。

通信制御部１５６は、例えば、作業部１１による１回の作業が終了した時点で、その作業に関連して生成された操作情報及び作業情報を、通信部１６から一括して通信装置２へ送信させる。１回の作業が終了した時点とは、例えば、トリガスイッチ１２０がオンからオフになった時点である。なお、制御部１５が、締付けトルクが目標トルクに達した場合に自動でモータ１１１を停止させる電子クラッチの機能を有している場合、１回の作業が終了した時点とは、電子クラッチの機能によりモータ１１１が停止した時点であってもよい。また、１回の作業が終了した時点とは、トリガスイッチ１２０がオンからオフになった後に、工具１が作業中状態でなくなった時点であってもよい。

記憶部１７は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、又はＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）等の半導体メモリを含む。なお、記憶部１７は、半導体メモリに限らず、ハードディスクドライブ等を含んでいてもよい。記憶部１７は、種々の情報を記憶する。記憶部１７には、指示情報、ベース操作情報、操作情報、作業情報等が、適宜記憶される。

電源部１８は、電池パック１０４内に収納されている。電源部１８は充電池を備えており、握り部１０３から取り外した電池パック１０４を充電器に接続することによって、電源部１８内の充電池が充電されるように構成されている。電源部１８は、充電池に充電された電力で、制御部１５を含む電気回路とモータ１１１とに動作に必要な電力を供給する。

（２）通信装置
通信装置２は、例えば、工具１を使用する作業者が携帯する携帯端末（例えばタブレット型のコンピュータ、又はスマートフォン等）である。通信装置２は、作業者が工具１を用いて作業を行う間も作業者によって携帯されており、作業者が工具１を用いて行う作業の内容を管理している。なお、通信装置２は、携帯端末以外の情報端末（例えばノートパソコン、デスクトップ型のコンピュータ等）であってもよいし、サーバ装置等であってもよい。

通信装置２は、インターネットのような公衆回線網を介して、外部の管理装置と通信を行う機能を有している。管理装置は、工具１を用いて作業を行う作業現場（例えば建築現場）の設計図面データを保持している。通信装置２は、公衆回線網を介して管理装置からダウンロードした設計図面データを、記憶部２６に記憶させる。なお通信装置２は、作業現場の設計図面データを全てダウンロードして記憶部２６に記憶させてもよいし、設計図面データの一部（例えば当日作業を行う作業エリアのみの設計図面データ）をダウンロードして記憶部２６に記憶させてもよい。

この種の設計図面データとしては、例えば、ＢＩＭ（Building Information Modeling）と呼ばれるデータがある。ＢＩＭには、建物本体のデータだけではなく、什器類のデータも含まれており、建設工程のデータ等も登録されている。すなわち、設計図面データには、複数ある作業対象の各々について、施工場所と作業内容（例えばねじで固定する部材の名称、締め付け力等）の情報が登録されている。なお、設計図面データにおける建物の基準点と、作業現場の基準点とを位置合わせすることで、各々の作業対象について図面上の位置から作業現場における実際の位置を求めることができる。

図１に示すように、通信装置２は、信号処理部２１と、通信部２２と、表示部２３と、操作部２４と、音出力部２５と、記憶部２６と、を備える。

通信部２２は、工具１の通信部１６と無線通信するための通信インタフェースを備える。通信部２２は、工具１の通信部１６と同じ通信方式で、近距離の無線通信を行う。本実施形態では、マスタとなる通信部２２に、工具１の通信部１６がスレーブとして登録され、通信部１６と通信部２２との間で無線通信が行われる。したがって、同じ作業者が使用する工具１及び通信装置２は、通信圏内にある他の作業者の工具１及び通信装置２と通信しないように構成されている。

表示部２３は、例えば、液晶ディスプレイ又は有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイのような薄型ディスプレイを備える。表示部２３の表示内容は、信号処理部２１によって制御される。

操作部２４は、例えば、表示部２３を構成する薄型ディスプレイに設けられたタッチスイッチを備える。操作部２４は、操作に応じた信号を信号処理部２１に出力する。

音出力部２５は、スピーカと、スピーカを駆動する駆動部と、を備える。音出力部２５は、信号処理部２１から入力される制御信号に応じて、ビープ音又はメロディ音等の報知音、又は音声メッセージ等を出力する。

記憶部２６は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、又はＥＥＰＲＯＭ等の半導体メモリを含む。なお、記憶部２６は、半導体メモリに限らず、ハードディスクドライブ等を含んでいてもよい。

記憶部２６には、設計図面データが記憶される。また、記憶部２６には、この通信装置２を携帯する作業者が使用する工具１の識別情報が、予め登録されている。

信号処理部２１は、例えば、１以上のプロセッサ（マイクロプロセッサ）と１以上のメモリとを含むコンピュータシステムにより実現され得る。１以上のプロセッサが１以上のメモリに記憶された１以上のプログラムを実行することで、信号処理部２１として機能する。プログラムは、ここでは信号処理部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。信号処理部２１は、メモリに記憶されたプログラムを実行することによって、種々の機能を実現する。

図１に示すように、信号処理部２１（信号処理部２１により実現される機能）は、指示情報出力部２１１、操作情報取得部２１２、作業情報取得部２１３、位置情報取得部２１４、作業対象情報取得部２１５、情報管理部２１６、作業判定部２１７、及び分析部２１８を備えている。

指示情報出力部２１１は、これから行う（予定の）作業に関する指示情報を、通信部２２から工具１へ送信させる。これから行う作業がねじ締め作業の場合、指示情報は、締め付けるねじ（ボルト）の本数、目標トルク（締め付け力の設定値）、工具１の基準姿勢等を含み得る。

作業情報取得部２１３は、通信部２２が工具１と通信を行うことによって、工具１が行った作業を示す作業情報を工具１から収集する。

位置情報取得部２１４は、例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）受信機から入力される測位データ（緯度、経度、高度のデータ）をもとに、作業場所の位置情報を取得する。ＧＰＳ受信機は、ＧＰＳ衛星から受信した電波をもとに、現在位置を測定する装置である。ＧＰＳ受信機は、通信装置２に内蔵されていてもよいし、通信装置２の外部にあって通信装置２と接続されいてもよい。なお、作業場所の位置情報を測定する方法は、ＧＰＳ衛星を用いた測位システムに限定されず、地上の複数の地点から放射されるビーコン電波を受信して現在位置を測定するような測位システムでもよい。

作業対象情報取得部２１５は、現在の作業対象を特定する作業対象情報を取得する。作業対象情報は、作業対象の部材の品番、メーカ名等の情報である。作業対象情報は、例えば、作業対象の部材に印刷されているバーコードをバーコードリーダで読み取ったり、作業対象の部材に取り付けられているＩＣタグの情報をタグリーダで読み取ったりすることで、取得され得る。

情報管理部２１６は、作業情報取得部２１３が取得した作業情報と、位置情報取得部２１４が取得した作業場所の位置情報と、作業対象情報取得部２１５が取得した作業対象の情報とを対応付けて、記憶部２６に記憶させる。

作業判定部２１７は、工具１による作業が適切な作業対象に対して行われたか否かを判定する。作業判定部２１７は、記憶部２６に記憶された設計図面データから、作業対象情報取得部２１５が取得した作業対象情報に該当する作業対象の施工場所及び作業内容の情報を読み取る。作業判定部２１７は、例えば、作業中又は作業を終えた作業対象について、設計図面データから読み取った施工場所の情報を、位置情報取得部２１４が取得した位置情報と照合する。また作業判定部２１７は、設計図面データから読み取った作業内容の情報を、作業情報取得部２１３が取得した作業情報と照合する。作業判定部２１７は、施工場所の情報と位置情報とを照合し、かつ作業内容の情報を作業情報と照合することによって、適切な作業対象の部材に対して設計図面データで指示された通りの作業が行われたか否かを判定する。

操作情報取得部２１２は、通信部２２が工具１と通信を行うことによって、操作情報を工具１から収集する。上述のように、操作情報は、工具１の作業中状態における情報である。情報管理部２１６は、操作情報取得部２１２が取得した操作情報を、記憶部２６に記憶させる。

分析部２１８は、記憶部２６に記憶された操作情報及び作業情報の少なくとも一方に基づいて、種々の分析を行う。例えば、分析部２１８は、トリガスイッチ１２０がオンされた時刻及びオフされた時刻等に基づいて、工具１の総使用時間（総作業時間）の分析を行ってもよい。また、分析部２１８は、トリガスイッチ１２０の引き込み量の時間変化、締付けトルクの時間変化、及び作業対象の種類（部材の材料）の情報等に基づいて、工具１が所望の締付けトルクを出力できているか否か（すなわち工具１の劣化状態）を分析してもよい。また、分析部２１８は、操作情報（トリガスイッチ１２０がオンされた時刻及びオフされた時刻等）及び作業情報（締付けトルクの時間変化及びモータ１１１の回転速度の時間変化等）に基づいて、作業に対するユーザの熟練度を分析してもよい。

なお、分析部２１８の機能は、通信装置２の外部、例えば管理装置、に備えられていてもよい。

上述のように、本実施形態の工具１及び工具システム１０では、操作情報及び作業情報は、工具１の作業中状態における情報である。そのため、操作情報及び作業情報には、作業中状態以外の期間の情報は含まれていない。これにより、本実施形態の工具１及び工具システム１０では、作業中状態以外の期間の情報を含む情報を用いて分析を行う比較例１の工具システムと比較して、分析部２１８でのデータの分析の精度が向上し得る。

また、比較例２の工具システムとして、ベース操作情報及び作業中状態の切り替わり時点を示す情報を、通信装置へ送信し、切り替わり時点の情報に基づいて通信装置がベース操作情報から操作情報を抽出するシステムが考えられる。本実施形態の工具１及び工具システム１０では、このような比較例２の工具システムと比較して、工具１と通信装置２との間で送受信されるデータのデータ量を低減することが可能となり、また、通信装置２の記憶部２６に記憶されるデータのデータ量を低減することが可能となる、という利点がある。

（３）動作例
本実施形態の工具１の動作について、図４を参照して説明する。

工具１の制御部１５は、指示情報を含む信号を通信装置２から受信する（ＳＴ１）と、指示情報に含まれる目標トルク、基準姿勢等を記憶部１７に記憶させて、トリガスイッチ１２０が操作されるのを待ち受ける（ＳＴ２）。トリガスイッチ１２０がオンされると（ＳＴ２：Ｙｅｓ）、工具１の制御部１５（駆動制御部１５１）は、作業部１１を動作（モータ１１１を駆動）させる（ＳＴ３）。また、工具１の制御部１５は、トリガスイッチ１２０からの操作信号に基づいてベース操作情報を生成し、測定部１３の測定値に基づいてベース作業情報を生成する。

工具１の制御部１５（判断部１５３）は、センサ１４の検出結果に基づいて、工具１が作業中状態であるか否かを判断する（ＳＴ４）。作業中状態であると判断された場合（ＳＴ４：Ｙｅｓ）、制御部１５（第２情報生成部１５４）は、生成されたベース操作情報を残すことで操作情報を生成し、記憶部１７に記憶させる（ＳＴ５）。また、作業中状態であると判断された場合（ＳＴ４：Ｙｅｓ）、制御部１５（作業情報生成部１５５）は、生成されたベース作業情報を残すことで作業情報を生成し、記憶部１７に記憶させる（ＳＴ６）。作業中状態でない場合（ＳＴ４：Ｎｏ）、制御部１５は、生成されたベース操作情報及びベース作業情報を破棄し（すなわち操作情報及び作業情報を生成することなく）、工程ＳＴ７へ移る。

工程ＳＴ７において、制御部１５は、トリガスイッチ１２０がオフされたか否かを判定する。トリガスイッチ１２０がオンのままの場合（ＳＴ７：Ｎｏ）、制御部１５は、工程ＳＴ３～ＳＴ７の処理を繰り返す。トリガスイッチ１２０がオフされると（ＳＴ７：Ｙｅｓ）、制御部１５（駆動制御部１５１）は作業部１１（モータ１１１）の動作を停止させる（ＳＴ８）。また、制御部１５（通信制御部１５６）は、記憶部１７に記憶されている操作情報及び作業情報を、通信部１６から通信装置２へ送信させる（ＳＴ９）。

なお、図４に示すフローチャート図は、一例に過ぎず、処理の順番が適宜変更されてもよいし、処理が適宜追加又は削除されてもよい。

（４）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。

本開示における工具１の制御部１５、及び通信装置２の信号処理部２１の各々は、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、本開示における制御部１５及び信号処理部２１の各々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ないし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ないし複数の電子回路で構成される。

また、制御部１５及び信号処理部２１の各々における複数の機能が、１つのハウジング内に集約されていることは必須の構成ではない。制御部１５及び信号処理部２１の各々の構成要素は、複数のハウジングに分散して設けられていてもよい。反対に、制御部１５及び信号処理部２１の各々における複数の機能が、１つのハウジング内に集約されてもよい。さらに、制御部１５及び信号処理部２１の各々の少なくとも一部の機能がクラウド（クラウドコンピューティング）等によって実現されてもよい。

一変形例において、工具１の制御部１５は第１情報生成部１５２を備えていなくてもよい。すなわち、工具１の制御部１５は、ベース操作情報を生成しなくてもよい。例えば、第２情報生成部１５４は、判断部１５３の判断結果に基づいて、操作信号から直接、作業中状態（のみ）における操作情報を生成して、記憶部１７に記憶させてもよい。同様に、作業情報生成部１５５は、ベース作業情報を生成することなく、測定部１３の測定値から直接、判断部１５３の判断結果に基づいて作業中状態（のみ）における作業情報を生成してもよい。

一変形例において、作業情報は、作業中状態以外の期間（判断部１５３が作業中状態でないと判断している期間）において測定部１３で測定された物理量に基づく情報を、更に含んでいてもよい。

一変形例において、通信部１６は、１回の作業の終了後に、操作情報及び作業情報を一括して通信装置２へ送信する構成に限られず、生成した操作情報及び作業情報をリアルタイムで通信装置２へ送信してもよい。

一変形例において、センサ１４は、圧力センサ１４１（のみ）を備えていてもよい。判断部１５３は、第１判断条件が満たされれば、工具１が作業中状態であると判断すればよい。その場合、作業中状態とは、圧力センサ１４１で検出された圧力が、基準圧力範囲内に収まっている状態である。

一変形例において、センサ１４は、姿勢センサ１４２（のみ）を備えていてもよい。判断部１５３は、第２判断条件が満たされれば、工具１が作業中状態であると判断すればよい。その場合、作業中状態とは、姿勢センサ１４２で検出された工具１の姿勢が、現在の作業に対して設定された工具１の基準姿勢に対して基準姿勢範囲内に収まっている状態である。

一変形例において、第２判断条件は、姿勢センサ１４２で検出された工具１の姿勢が一定である、という条件であってもよい。「姿勢センサ１４２で検出された工具１の姿勢が一定である」とは、例えば、姿勢センサ１４２で検出された工具１の姿勢が、予め決められた基準時間以上の間、一定に（所定の誤差範囲内に）維持されることであり得る。すなわちこの場合、作業中状態とは、姿勢センサ１４２で検出された工具１の姿勢が一定である状態である。

（５）態様
以上説明したように、本開示の第１の態様の工具（１）は、作業部（１１）と、操作部（１２）と、駆動制御部（１５１）と、センサ（１４）と、通信部（１６）と、を備える。作業部（１１）は、作業対象に対する作業を行う。操作部（１２）は、ユーザにより操作される。駆動制御部（１５１）は、操作部（１２）へのユーザの操作に応じて作業部（１１）の動作を制御する。センサ（１４）は、工具（１）が作業中状態であるか否かを検出するためのセンサである。作業中状態は、作業部（１１）が作業を実行中であるとみなすべき工具（１）の状態である。通信部（１６）は、操作部（１２）に対してなされた操作に関する操作情報を外部の通信装置（２）へ送信する。操作情報は、作業中状態における情報である。

この態様によれば、工具（１）に関するデータ（操作情報）の分析の精度の向上を図ることが可能となる。

本開示の第２の態様の工具（１）では、第１の態様において、センサ（１４）は、圧力センサ（１４１）を含む。作業中状態は、圧力センサ（１４１）で検出された圧力が基準圧力範囲内に収まっている状態である。

この態様によれば、工具（１）が作業中状態であることを、容易に検出可能となる。

本開示の第３の態様の工具（１）では、第１の態様において、センサ（１４）は、姿勢センサ（１４２）を含む。作業中状態は、姿勢センサ（１４２）で検出された工具（１）の姿勢が、現在の作業に対して設定された工具（１）の基準姿勢に対して基準姿勢範囲内に収まっている状態である、又は姿勢センサ（１４２）で検出された工具（１）の姿勢が一定である状態である。

この態様によれば、工具（１）が作業中状態であることを、容易に検出可能となる。

本開示の第４の態様の工具（１）では、第１の態様において、センサ（１４）は、圧力センサ（１４１）と姿勢センサ（１４２）とを含む。作業中状態は、圧力センサ（１４１）で検出された圧力が基準圧力範囲内に収まっており、かつ、姿勢センサ（１４２）で検出された工具（１）の姿勢が現在の作業に対して設定された工具（１）の基準姿勢に対して基準姿勢範囲内に収まっている又は姿勢センサ（１４２）で検出された工具（１）の姿勢が一定である状態である。

この態様によれば、工具（１）が作業中状態であることを、容易に検出可能となる。

本開示の第５の態様の工具（１）では、第１～第４のいずれか１つの態様において、駆動制御部（１５１）は、センサ（１４）により作業中状態でないことが検出されている状態で操作部（１２）が操作されても、作業部（１１）を動作させる。

この態様によれば、ユーザの利便性が向上する。

本開示の第６の態様の工具（１）は、第１～第５のいずれか１つの態様において、作業部（１１）に関する物理量を測定する測定部（１３）を更に備える。通信部（１６）は、更に、作業部（１１）が行った作業に関する作業情報を通信装置（２）へ送信する。作業情報は、作業中状態において測定部（１３）で測定された物理量に基づく情報である。

この態様によれば、工具（１）に関するデータ（作業情報）の分析の精度の向上を図ることが可能となる。

本開示の第７の態様の工具システム（１０）は、第１～第６の何れか１つの態様の工具（１）と、通信装置（２）と、を備える。

この態様によれば、工具（１）に関するデータの分析の精度の向上を図ることが可能となる。

１ 工具
１１ 作業部
１２ 操作部
１３ 測定部
１４ センサ
１４１ 圧力センサ
１４２ 姿勢センサ
１５１ 駆動制御部
１６ 通信部
２ 通信装置
１０ 工具システム

Claims (7)

1. 作業対象に対する作業を行う作業部と、
   ユーザにより操作される操作部と、
   前記操作部への前記ユーザの操作に応じて前記作業部の動作を制御する駆動制御部と、
   前記作業を前記作業部が実行中であるとみなすべき作業中状態であるか否かを検出するためのセンサと、
   前記操作部に対してなされた前記操作に関する操作情報を、外部の通信装置へ送信する通信部と、を備え、
   前記操作情報は、前記作業中状態における情報である、
   工具。
2. 前記センサは、圧力センサを含み、
   前記作業中状態は、前記圧力センサで検出された圧力が基準圧力範囲内に収まっている状態である、
   請求項１に記載の工具。
3. 前記センサは、姿勢センサを含み、
   前記作業中状態は、
   前記姿勢センサで検出された前記工具の姿勢が、現在の前記作業に対して設定された前記工具の基準姿勢に対して基準姿勢範囲内に収まっている状態である、又は
   前記姿勢センサで検出された前記工具の姿勢が一定である状態である、
   請求項１に記載の工具。
4. 前記センサは、圧力センサと姿勢センサとを含み、
   前記作業中状態は、前記圧力センサで検出された圧力が基準圧力範囲内に収まっており、かつ、前記姿勢センサで検出された前記工具の姿勢が現在の前記作業に対して設定された前記工具の基準姿勢に対して基準姿勢範囲内に収まっている又は前記姿勢センサで検出された前記工具の姿勢が一定である状態である、
   請求項１に記載の工具。
5. 前記駆動制御部は、前記センサにより前記作業中状態でないことが検出されている状態で前記操作部が操作されても、前記作業部を動作させる、
   請求項１に記載の工具。
6. 前記作業部に関する物理量を測定する測定部を更に備え、
   前記通信部は、更に、前記作業部が行った作業に関する作業情報を前記通信装置へ送信し、
   前記作業情報は、前記作業中状態において前記測定部で測定された前記物理量に基づく情報である、
   請求項１に記載の工具。
7. 請求項１に記載の工具と、
   前記通信装置と、を備える、
   工具システム。

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