(57)【要約】本発明は、動力工具の使用中に操作者が装着するように構成された振動モニタ（３０）に関する。振動モニタは、操作者が振動モニタ（３０）を装着した場合に、操作者が受ける振動を検知するよう動作する振動センサ（３６）を備える。振動モニタ（３０）は、振動センサ（３６）から検知された振動データを受け取り、受け取った振動データを変換し、これによって、変換されたデータが、受け取った振動データよりも、動力工具の使用中に操作者が接触している動力工具または工作物上の位置での振動の代表性が高くなるように構成されたプロセッサをさらに備える。【選択図】図２
2018529949.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力工具の使用中に操作者が装着するように構成された振動モニタであって、前記振動モニタは、
操作者が振動モニタを装着した場合に、操作者が受ける振動を検知する振動センサと、
振動センサから検知された振動データを受け取り、受け取った振動データを変換するように構成されたプロセッサとを備え、
前記変換されたデータが、受け取った振動データよりも、動力工具の使用中に操作者が接触している動力工具または工作物上の位置での振動の代表性が高いことを特徴とする振動モニタ。
【請求項２】
前記変換は、受け取った振動データを増幅して、動力工具または工作物と操作者との接触位置で操作者が受ける振動の、操作者の身体による減衰に対処するよう構成される、請求項１に記載の振動モニタ。
【請求項３】
前記変換は、所定の周波数範囲で受け取った振動データを増幅するよう構成される、請求項２に記載の振動モニタ。
【請求項４】
前記変換は、６Ｈｚ〜１６Ｈｚの間の受け取った振動データを増幅するように構成される、請求項３に記載の振動モニタ。
【請求項５】
前記変換は、所定の周波数範囲を上回る受け取った振動データを実質的に増幅も減衰もしないように構成される、請求項３または４に記載の振動モニタ。
【請求項６】
前記変換は、所定の周波数範囲よりも低い受け取った振動データを減衰するよう構成される、請求項３〜５のいずれか１項に記載の振動モニタ。
【請求項７】
前記変換は、所定の周波数範囲よりも低い受け取った振動データを実質的に完全に減衰するように構成される、請求項６に記載の振動モニタ。
【請求項８】
前記変換は、低周波数範囲の受け取った振動データを減衰し、中周波数範囲の受け取った振動データを増幅し、高周波数範囲の受け取った振動データを実質的に増幅または実質的に減衰させないように構成される、請求項１〜７のいずれか１項に記載の振動モニタ。
【請求項９】
前記変換は、少なくとも１．４の係数で受け取った振動データを増幅するよう構成される、請求項１〜８のいずれか１項に記載の振動モニタ。
【請求項１０】
前記変換は、複数の種類の動力工具のうちの１種類に対して選択的に構成され、振動モニタに含まれるデータストアは、複数の異なる変換を格納し、各変換は、動力工具の種類および特定の動力工具のうちの異なる一方である、請求項１〜９のいずれか１項に記載の振動モニタ。
【請求項１１】
前記変換は、振動モニタが使用される動力工具の振動特性に関係なく動作可能であり、同じ変換を異なる動力工具に使用することもできるよう構成される、請求項１〜９のいずれか１項に記載の振動モニタ。
【請求項１２】
前記プロセッサは、振動センサからの時間領域の振動データを周波数領域の振動データに変換するように構成される、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の振動モニタ。
【請求項１３】
前記プロセッサは、オーバーラッピングウィンドウフーリエ変換を実行するように構成される、請求項１２に記載の振動モニタ。
【請求項１４】
前記プロセッサは、周波数領域データに応じて電力スペクトル密度（ＰＳＤ）を決定し、所定の時間間隔にわたるPSDの積分によってエネルギー値を決定するようことができるように構成される、請求項１２または１３に記載の振動モニタ。
【請求項１５】
前記プロセッサは、前記変換後に、周波数領域振動データの二乗平均平方根値を決定して、より代表的なデータを提供するように構成される、請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の振動モニタ。
【請求項１６】
前記プロセッサは、下記式に従って二乗平均平方根値を決定するように動作することができる、請求項１５に記載の振動モニタ。
【数１】
2018529949.tif 000010
式中、ａｈｗは二乗平均平方根加速度であり、Ｗｈｉは変換によって適用されるｉ番目の１／３オクターブ帯域の重み付け係数であり、ａｈｉはｉ番目の１／３オクターブ帯域で測定された加速度をメートル毎秒毎秒で表したものである。
【請求項１７】
前記振動センサは３軸振動センサであり、前記プロセッサは、３軸のそれぞれの振動データを合計するようさらに構成される、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の振動モニタ。
【請求項１８】
前記プロセッサは、下記式に従ってｘ、ｙおよびｚの３軸の振動データを合成するよう構成される請求項１７に記載の振動モニタ。
【数２】
2018529949.tif 000011
式中、ａｈｖは振動レベル値であり、ａｈｗｘ、ａｈｗｙおよびａｈｗｙはそれぞれｘ値、ｙ値およびｚ値に対する二乗平均平方根値である、請求項１７に記載の振動モニタ。
【請求項１９】
前記プロセッサは、下記式に従ってｘ、ｙおよびｚの３軸の振動データを合成するよう構成される、請求項１７または１８に記載の振動モニタ。
【数３】
2018529949.tif 000012
式中、Ｋｘ、ＫｙおよびＫｚは重み係数である。
【請求項２０】
前記プロセッサは、振動センサによって検知された振動に対する操作者の暴露期間を決定するよう構成され、前記プロセッサは、振動センサから受け取った振動データに応じて動作するタイマを備える、請求項１〜１９のいずれか１項に記載の振動モニタ。
【請求項２１】
前記プロセッサは、振動データの振幅を閾値振幅値と比較し、振動データの振幅が閾値振幅値を超える場合にタイマを開始する、請求項２０に記載の振動モニタ。
【請求項２２】
前記プロセッサは、暴露期間および振動レベル値に応じて振動暴露を決定するように構成され、振動レベル値は、変換された受け取った振動データに応じて決まる、請求項１〜２１のいずれか１項に記載の振動モニタ。
【請求項２３】
前記振動暴露は、振動レベル値の二乗に暴露期間を乗ずることによって求められる、請求項２２に記載の振動モニタ。
【請求項２４】
前記プロセッサは、暴露期間および所定の振動値に応じて振動暴露を決定するように構成される、請求項１〜２３のいずれか１項に記載の振動モニタ。
【請求項２５】
動力工具に対する前記所定の振動値は、較正段階中の動力工具の振動の測定値に応じて決定される、請求項２４に記載の振動モニタ。
【請求項２６】
操作者の腕に取り外し可能に取り付けられるように構成された、請求項１〜２５のいずれか１項に記載の振動モニタ。
【請求項２７】
取り付け構造を備え、それにより振動モニタを腕に取り付け、前記取り付け構造は、振動モニタが操作者に取り付けられた場合に、実質的に非弾性であるように構成され、それにより振動が適切に振動モニタに結合される、請求項２６に記載の振動モニタ。
【請求項２８】
請求項１〜２７のいずれか１項に記載の振動モニタと工具装置を備える振動監視装置であって、前記工具装置は動力工具に取り付けられるように構成され、工具装置は、工具装置が取り付けられるべきまたは取り付けられている動力工具の動力工具データを格納するよう構成され、前記振動モニタおよび前記工具装置は、工具装置から振動モニタへ動力工具データを伝達するように構成されることを特徴とする振動監視装置。
【請求項２９】
動力工具の使用中に操作者が受ける振動を監視する方法であって、前記方法は、
操作者が着用する振動モニタに含まれる振動センサを介して操作者が受ける振動を検知し、
振動センサから検知された振動データをプロセッサで受信し、
受信した振動データをプロセッサ内で変換することを含み、
前記変換されたデータは、受け取った振動データよりも、動力工具の使用中に操作者が接触している動力工具または工作物上の位置における振動をより代表するものとなることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、動力工具等の使用中に持続される手腕振動を監視するように構成されているが、これに限定されない振動モニタに関する。また、本発明はかかる振動モニタを備える振動監視装置に関する。さらに、本発明は、操作者が受ける振動を監視する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
手持ち式および手誘導式の動力工具は、しばしば、動力工具の操作者の手および腕に振動を伝達する。かかる伝播振動は、通常、手腕振動（ＨＡＶ）と呼ばれ、長期にわたる暴露の結果として、白ろう病等の、痛みを伴いかつ障害を起こす疾患を引き起こし得ることが知られている。
【０００３】
動力工具の使用中に持続する振動を監視するための振動モニタが知られている。英国特許公開第２２９９１６８号は、振動装置の使用中に操作者の手首に装着される振動モニタを開示している。英国特許公開第２２９９１６８号の振動モニタは、振動を検知し、閾値レベルを超える振動の持続時間を判定する。国際公開第２００７／０７２０６８号は、手持ち式動力工具の振動を監視するための装置を開示している。国際公開第２００７／０７２０６８号の装置は、マウントおよび監視ユニットを備える。マウントは動力工具に取り付けられ、操作者に専属の監視ユニットは、操作者が工具を使用している場合に、取り外し可能にマウントに取り付けられる。マウントは、それが取り付けられている動力工具の識別コードおよび振動暴露率を格納する。監視ユニットがマウントに取り付けられると、識別コードおよび振動暴露率が監視ユニットに伝達される。監視ユニットは、振動を検出し、振動閾値レベルを超える振動の持続時間を測定するように動作する。さらに、監視ユニットは、測定された持続時間に振動暴露率を乗算して、操作者に振動暴露量を提供するように動作する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】英国特許公開第２２９９１６８号
【特許文献２】国際公開第２００７／０７２０６８号
【発明の概要】
【０００５】
本発明者らは、上記の試みが欠点を有することを認識している。本発明は、かかる欠点に関する発明者らの認識を踏まえて案出されたものである。したがって、本発明の目的は、動力工具の使用中に持続される手腕振動を監視するように構成された改良された振動モニタを提供することである。本発明のさらなる目的は、動力工具の使用中に持続される手腕振動を監視する改善された方法を提供することである。
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、動力工具の使用中に操作者が装着するように構成された振動モニタが提供され、この振動モニタは、
操作者が振動モニタを装着した場合に、操作者が受ける振動を検知する振動センサと、
振動センサから検知された振動データを受け取り、受け取った振動データを変換するように構成されたプロセッサであって、変換されたデータが、受け取った振動データよりも、動力工具の使用中に操作者が接触している動力工具または工作物上の位置での振動の代表性が高いプロセッサを備える。
【０００７】
本発明に従う振動モニタは、操作者が装着するように構成されている。振動モニタは、操作者が受ける振動、より具体的には、電動工具または空気圧工具等の動力工具の使用中に受ける振動を検知するように動作する振動センサを備える。振動モニタは、操作者の手首等の、操作者の指から離れた位置に操作者が装着するように構成することができる。したがって、振動センサを離間した位置にすることができる。また、振動モニタは、振動センサから検知された振動データを受け取り、受け取った振動データを変換するように構成されたプロセッサを備える。変換されたデータは、受け取った振動データよりも、動力工具の使用中に操作者が接触している動力工具または工作物上の場所での振動の代表性が高い。手首等の、動力工具の使用中に操作者が接触している動力工具または工作物上の場所以外の場所で検知された振動は、操作者が接触している動力工具または工作物上の場所における振動とは異なる。操作者が接触している動力工具または工作物上の場所以外の場所で検知された振動は、例えば、減衰されるか、または共振のような周波数依存挙動を示す点において異なる場合がある。したがって、受け取った振動データを変換することにより、動力工具の使用中に操作者が接触している動力工具または工作物上の場所における振動の代表性がより高い変換データが得られる。
【０００８】
振動モニタは、プロセッサに含まれるデータメモリ等の、振動センサから受信した振動データを変換するよう作動する変換を格納するデータ記憶装置を備える。
【０００９】
動力工具または工作物との接触点と振動センサの位置との間の操作者の身体は、接触点で受ける振動を減衰させる可能性がある。変換は、受け取った振動データを増幅して減衰に対処するように構成することができる。より詳細には、変換は、６Ｈｚ〜１６Ｈｚの間等の所定の周波数範囲内で、受け取った振動データを増幅するように構成することができる。変換は、１６Ｈｚ超等の所定の周波数範囲を上回る受け取った振動データを実質的に増幅も減衰もしないように構成することができる。変換は、６Ｈｚ未満等の所定の周波数範囲の受け取った振動データを減衰するように構成することができる。より詳細には、変換は、所定の周波数範囲よりも低く、おそらく所定の周波数範囲よりも低い周波数範囲内の受け取った振動データを実質的に完全に減衰するように構成することができる。
【００１０】
変換を、低周波数範囲の受け取った振動データを減衰し、中周波数範囲の受け取った振動データを増幅し、高周波数範囲の受け取った振動データを実質的に増幅または実質的に減衰しないように構成することができる。
【００１１】
変換を、少なくとも２Ｈｚ、４Ｈｚ、６Ｈｚまたは８Ｈｚの周波数の受け取った振動データを増幅するように構成することができる。
【００１２】
変換を、２０Ｈｚ、１８Ｈｚ、１６Ｈｚまたは１４Ｈｚ以下の周波数の受け取った振動データを増幅するように構成することができる。
【００１３】
変換を、少なくとも１．１、１．２、１．３、１．４、１．５、１．６、１．７、１．８または１．９倍の係数で、受け取った振動データを増幅するように構成することができる。変換を、２．０、１．９、１．８、１．７、１．６、１．５、１．４、１．３または１．２以下の係数で、受け取った振動データを増幅するように構成することができる。
【００１４】
動力工具または工作物との接触点と振動センサの位置との間の操作者の身体は、接触点における振動を増幅することができる。減衰および増幅は、異なる周波数帯域に関して行うことができる。これに代えてまたは加えて、変換は、受け取った振動データを減衰させるように構成され、それによって増幅に対処することができる。
【００１５】
人の全身の共振周波数は、通常、２Ｈｚ〜４Ｈｚの範囲内であり、実際の周波数値は、硬直および質量に関してその人の解剖学的構造に依存する。身体の異なる部分は、異なる周波数で共振する。例えば、手首は１２Ｈｚ〜１６Ｈｚの範囲内の共振周波数を有し、実際の値はその人の解剖学的構造に再び依存する。動力工具または工作物との接触点での振動は、共振を引き起こし、それにより、共振周波数およびその付近の動力工具の振動が、操作者により損傷を与える場合がある。変換は、例えば、上述したような受け取った振動データの減衰によって、操作者の身体の共振を考慮に入れるように構成することができる。
【００１６】
あるいは、平均的な操作者の共振周波数に対して変換を構成することができる。変換の構成は、後述する較正段階の間に達成することができる。
【００１７】
異なる動力工具は異なる振動パターンを示す。ある動力工具の振動は、別の動力工具の振動よりも低い振幅となり得る。さらに、異なる動力工具の振動の振幅の差は、関心のある周波数スペクトルにわたって変化し得る。したがって、変換は、動力工具の複数の種類のうちの１つに対して構成することができる。例えば、ある種の動力工具は、低周波数でより高い振幅の振動を示す空気圧工具によって構成することができ、別種の動力工具は、高周波でより高い振幅の振動を示す電気ドリルによって構成することができる。変換をそれに応じて構成することができる。変換の構成は、後述する較正段階の間に達成することができる。
【００１８】
別の実施形態では、変換を、特定の動力工具または複数の種類の動力工具のうちの１つに対して構成しなくてもよい。したがって、変換は、振動モニタが使用される動力工具の振動特性に関係なく動作可能であり得る。同じ変換を異なる動力工具に使用することもできる。したがって、公知の振動モニタとは対照的に、本発明の振動モニタは、動力工具の振動特性を知らなくても動作可能である。さらに、本発明の振動モニタは、工作物を把持するなどして、工作物の振動を引き起こしている動力工具に直接接触していないが工作物と接触している人によって使用することができる。
【００１９】
データストアは、複数の異なる変換を格納することができる。各変換は、動力工具の種類および特定の動力工具のうちの異なる一方とすることができる。さらに、変換は、操作者または上述のような平均的な操作者を考慮に入れることができる。振動モニタは、複数の異なる変換のうちの１つを選択するように構成することができる。より具体的には、振動モニタは、使用者が操作可能な制御を介する等の使用者の操作に対して、複数の異なる変換のうちの１つを選択するように構成することができる。これに代えてまたは加えて、振動モニタは、以下に説明するような工具装置から受け取った動力工具データ等の、動力工具データの受信に応じて複数の異なる変換のうちの１つを選択するように構成することができる。選択は、動力工具データに含まれる動力工具識別データに応じるものとすることができ、動力工具識別データは、動力工具の種類および特定の動力工具の一方を識別する。したがって、振動モニタは、ある種類の動力工具または特定の動力工具と共に使用するように構成することができる。
【００２０】
プロセッサを、振動データの周波数スペクトルを分析するように構成することができる。より具体的には、プロセッサを、支配的周波数または複数の支配的周波数を決定するように構成することができる。さらに、プロセッサを、少なくとも１つの支配的周波数の決定に応じて、振動データがどのようにフィルタリングされるべきかを決定するように構成することができる。例えば、少なくとも１つの支配的周波数の決定に応じて、ローパスフィルタ、バンドパスフィルタおよびハイパスフィルタのうちの１つを振動データに適用することができる。
【００２１】
振動モニタは、振動センサからの出力をサンプリングするように動作するアナログ／デジタル変換を備えることができる。アナログ−デジタル変換は、少なくとも１ｋＨｚ、１．２ｋＨｚ、１．４ｋＨｚ、１．６ｋＨｚ、１．８ｋＨｚまたは２ｋＨｚのレートで振動センサからの出力をサンプリングするように動作することができる。
【００２２】
プロセッサは、振動センサからの時間領域の振動データを周波数領域の振動データに変換するように構成することができる。プロセッサは、フーリエ変換、より具体的には、ウェルチ法等のオーバーラッピングウィンドウフーリエ変換を実行するように構成することができる。プロセッサは、複数の周波数帯域を形成するように動作可能であり、周波数帯域は、５００〜１３００の間、７００〜１１００の間、または８００〜１０００の間である。例えば、８９６の周波数帯域が存在し得る。周波数帯域の下限は、０Ｈｚ、１Ｈｚ、２Ｈｚ、３Ｈｚ、４Ｈｚ、５Ｈｚまたは６Ｈｚとすることができる。周波数帯域の上限は、１５０Ｈｚ、１６０Ｈｚ、１７０Ｈｚ、１８０Ｈｚ、１９０Ｈｚ、２００Ｈｚ、２１０Ｈｚ、２２０Ｈｚ、２３０Ｈｚ、２４０Ｈｚ、２５０Ｈｚ、２６０Ｈｚ、２７０Ｈｚ、２８０Ｈｚ、２９０Ｈｚ、３００Ｈｚ、３１０Ｈｚ、３２０Ｈｚまたは３２５Ｈｚとすることができる。電力スペクトル密度（ＰＳＤ）は、周波数領域データに応じて決定することができる。さらに、エネルギー値は、所定の時間間隔にわたる積分によって決定することができる。例えば、エネルギー値は、０Ｈｚ〜３２５Ｈｚの周波数範囲に関して決定することができる。
【００２３】
プロセッサは、振動データの二乗平均平方根値、より具体的には周波数領域振動データの二乗平均平方根値を決定するように構成することができる。変換後に二乗平均平方根値を決定して、上記のようなより代表的なデータを提供することができる。さらに、プロセッサは、二乗平均平方根値を合計する、より具体的には周波数領域振動データの二乗平均平方根値を合計するように構成することができる。変換後に合計を行い、上記のようなより代表的なデータを提供することができる。したがって、プロセッサは、検知された振動の振幅を表す単一の値を提供するように動作することができる。プロセッサは、下記式に従って二乗平均平方根値を決定するように動作することができる。
【数１】
2018529949.tif 000003
式中、ａｈｗは二乗平均平方根加速度であり、Ｗｈｉは変換によって適用されるｉ番目の１／３オクターブ帯域の重み付け係数であり、ａｈｉはｉ番目の１／３オクターブ帯域で測定された加速度をメートル毎秒毎秒で表したものである。
【００２４】
プロセッサは、振動データを重み付けするように、より具体的には、周波数領域の振動データを重み付けするように構成することができる。周波数領域の振動データは、ＩＳＯ  ５３４９−１に従って重み付けすることができる。重み付けは、６Ｈｚ未満の周波数に関するものとすることができる。重み付けは、変換に含むことができる。重み付けは、上記のような合計を行う前とすることができる。
【００２５】
さらに、振動センサが３軸振動センサである場合、プロセッサは、振動センサから受信した３軸の振動データを合成するように構成することができる。より具体的には、プロセッサは、３軸の各々における振動データを合計するように構成することができる。プロセッサは、３軸の各々における振動データの２乗を合計するように構成することができる。より具体的には、プロセッサは、３軸の各々における振動データの２乗の和の平方根を求めるように構成することができる。プロセッサは、以下のようにして、３軸の振動データを合成するように構成することができる。
【数２】
2018529949.tif 000004
式中、ａｈｖは３軸の合成値であり、ａｈｗｘ、ａｈｗｙおよびａｈｗｙはそれぞれ、上記の式に従って決定されるｘ値、ｙ値およびｚ値に対する二乗平均平方根値である。得られる値を振動レベル値とすることができる。
【００２６】
これに代えてまたはそれに加えて、振動センサが３軸振動センサである場合、プロセッサは、さらに、以下のようにして、ｘ、ｙおよびｚの３軸の振動データを合成するよう構成することができる。
【数３】
2018529949.tif 000005
式中、Ｋｘ、ＫｙおよびＫｚは重み係数である。さらに、プロセッサは、合成した振動データに対するフーリエ変換を求めるよう構成することができる。
【００２７】
プロセッサは、振動センサによって検知された振動に対する操作者の暴露期間を決定するよう構成することができる。プロセッサは、振動センサから受け取った振動データに応じて動作するタイマを備えることができる。低振幅振動は、振動暴露に全くまたは殆ど関連しない場合がある。例えば、操作者が立っており、操作者の脚を介して支えられている床が低振幅で振動する場合がある。かかる振動は、手腕振動に全くまたは殆ど寄与しない場合がある。さらなる例として、動力工具は、潜在的に損傷する手腕振動に寄与するレベルより低いと考えられる振幅で振動し得る。したがって、プロセッサは、振動データの振幅を閾値振幅値と比較し、振動データの振幅が閾値振幅値を超えるかまたは少なくともそれと同じである場合に、タイマを開始することができる。振動データの振幅が閾値振幅値以下であるかまたは閾値振幅値よりも大きくない場合に、タイマを停止することができる。閾値振幅値は、少なくとも０．５ｍ／ｓ２、０．６ｍ／ｓ２、０．８ｍ／ｓ２、１．ｍ／ｓ２、１．２ｍ／ｓ２、１．４ｍ／ｓ２、１．６ｍ／ｓ２、１．８ｍ／ｓ２、２．０ｍ／ｓ２、２．２ｍ／ｓ２、２．４ｍ／ｓ２、２．６ｍ／ｓ２、２．８ｍ／ｓ２、３．０ｍ／ｓ２、３．２ｍ／ｓ２、３．４ｍ／ｓ２、３．６ｍ／ｓ２、３．８ｍ／ｓ２または４．０ｍ／ｓ２とすることができる。
【００２８】
振動の特定の周波数は、振動暴露に全くまたは殆ど関連しない場合がある。例えば、手を振る、または動力工具以外の機器を置く等の手の動きは、振動暴露に関係のない振動を引き起こす場合がある。かかる形態の振動は、動力工具の動作による振動とは異なる場合がある。例えば、かかる振動は、動力工具の振動よりも低い周波数である場合があり、または、比較的狭い周波数帯域に限定される場合がある。したがって、プロセッサは、振動データをフィルタリングするように動作するフィルタを備えることができる。フィルタは、ハイパスフィルタおよびノッチフィルタのうちの少なくとも一方を備えることができる。ハイパスフィルタは、例えば、手振れ等に起因する低周波振動データを減衰させ、動力工具の動作に起因する高周波振動データを通過させるように構成することができる。ノッチフィルタは、例えば、操作者が動力工具以外の機器を置くことに起因する狭帯域内の振動データの周波数を減衰させ、狭帯域外の振動データの周波数を通過させるように構成することができる。フィルタは、少なくとも１Ｈｚ、２Ｈｚ、４Ｈｚ、６Ｈｚ、８Ｈｚ、１０Ｈｚ、１２Ｈｚ、１４Ｈｚ、１６Ｈｚ、１８Ｈｚ、２０Ｈｚ、２２Ｈｚ、２４Ｈｚ、２６Ｈｚまたは２８Ｈｚの周波数を通過させるよう構成することができる。フィルタは、２Ｈｚ、４Ｈｚ、６Ｈｚ、８Ｈｚ、１０Ｈｚ、１２Ｈｚ、１４Ｈｚ、１６Ｈｚ、１８Ｈｚ、２０Ｈｚ、２２Ｈｚ、２４Ｈｚ、２６Ｈｚ、２８Ｈｚまたは３０Ｈｚ以下の周波数を通過させるように構成することができる。
【００２９】
閾値振幅値と比較するステップおよび振動データをフィルタリングするステップの少なくとも一方を、振動値が決定される前とすることができる。閾値振幅値との比較や振動データのフィルタリング等の振動データの処理は、アナログ／デジタル変換を介して振動センサから取得された振動データに関するものとすることができる。
【００３０】
プロセッサは、暴露期間および振動レベル値に応じて振動暴露を決定するように動作することができる。振動暴露は、振動レベル値の二乗に暴露期間を乗ずることによって求めることができる。振動レベル値に応じて決定される振動暴露は、後述するように、所定の振動値に応じて決定される振動暴露よりも、より有用な尺度を提供し得る。プロセッサは、少なくとも１つの振動暴露を記録するように動作することができる。より具体的には、例えば、１日等の所定の時間に求められた複数の振動暴露を累積することにより複数の振動暴露を記録することができる。日常の振動暴露は、ＩＳＯ  ５３４９−１に従って測定することができる。
【００３１】
プロセッサは、暴露期間および所定の振動値に応じて振動暴露を決定するように構成することができる。以上の説明に従い、本振動暴露を記録することができ、より詳細には、例えば、１日等の所定の時間内に求められた複数の振動暴露を累積することによって複数の振動暴露を記録することができる。所定の振動値に基づく日常の振動暴露は、ＩＳＯ  ５３４９−１に従って決定することができる。振動暴露は、所定の振動値の二乗に暴露期間を乗ずることによって求めることができる。所定の振動値は、動力工具の較正段階の間に決定することができる。これは、振動モニタの使用中に振動センサによって検知された振動に応じて決定される、上記のような振動レベル値を決定するやり方とは対照的である。所定の振動値は、以下に説明するように工具装置に記憶することができる。
【００３２】
動力工具に対する所定の振動値は、較正段階中の動力工具の振動の測定値に応じて決定される。振動は、振動モニタ以外の振動測定装置によって測定することができる。振動測定装置は、振動モニタに対して上記で指定された数字に従って、レートおよび帯域幅内で動力工具の振動をサンプリングするように動作することができる。サンプリングされた振動に重み付け変換を適用して、有害でないと考えられる周波数成分を減衰させることができる。重み付け変換は、帯域制限フィルタと重み付けフィルタとを備え、帯域制限フィルタと重み付けフィルタをカスケード接続して重み付け変換を提供することができる。帯域制限フィルタおよび重み付けフィルタは、ＩＳＯ  ５３４９−１で定義されているような形式とすることができる。
【００３３】
重み付け変換の適用後、サンプリングされた振動は、上記のような二乗平均平方根値の決定および３軸における振動データの合成を受け、工具の振動値を提供することができる。所定の振動値は、このようにして決定された工具振動値であり、振動の監視中のその後の使用のために格納される。
【００３４】
振動モニタは、検知された振動に応じて決定された振動レベル値および振動暴露を決定するための所定の振動値のうちの少なくとも一方を選択するように構成することができる。
【００３５】
プロセッサは、変換された振動データおよびエネルギー値に応じて操作者暴露値を決定するように動作することができる。さらに、操作者暴露値は、所定の振動値に基づく振動暴露に応じて決めることができる。さらに、操作者暴露値は、暴露期間と、動力工具識別データとして動力工具から読み取られた、または振動データの周波数スペクトルにおける少なくとも１つの支配的周波数に応じて決定される工具の種類との少なくとも一方に応じて決めることができる。操作者暴露値は、これらの要因を合計することによって形成することができる。より具体的には、各係数に定数を掛けることができる。定数は、様々な要因の適切な重み付けを提供するように較正中に設定することができる。
【００３６】
振動モニタは、操作者に取り付けられ、より具体的には、操作者に取り外し可能に取り付けられるように構成することができる。振動モニタは、操作者の肢に、例えば腕に、より具体的には操作者の手首に取り付けられるように構成することができる。振動モニタは、腕時計の形態とすることができる。したがって、振動モニタは、ストラップまたはバンド等の取り付け構造を備えることができ、それにより、振動モニタを腕に、より具体的には手首に取り付けることができる。取り付け構造は、振動が振動モニタに適切に結合され、より具体的には、関連する周波数帯域の振動が振動モニタに結合されるように構成することができる。取り付け構造は、振動モニタが操作者に取り付けられた場合に、実質的に非弾性であるように構成することができる。
【００３７】
振動モニタは、ハウジングを備えることができる。ハウジングは、振動センサおよびプロセッサを収容することができる。取付け構造は、ハウジングの外部に取り付けることができる。ハウジングは、少なくとも部分的に実質的に剛体の材料で形成することができ、それにより振動が操作者から振動センサに合成される。ハウジングは、ＰＣ−ＡＢＳ等のプラスチック材料から少なくとも部分的に形成することができる。
【００３８】
振動センサは、３軸振動センサを備えることができる。振動センサは、加速度計を備えることができる。
【００３９】
プロセッサは、マイクロコントローラを備えることができる。これに代えてまたはこれに加えて、プロセッサは、マイクロコントローラの他にまたは代わりに電子回路を備えることができ、電子回路は、本明細書に記載のプロセスを実行するように構成される。
【００４０】
振動モニタは、ＬＣＤディスプレイ等のディスプレイを備えることができる。ＬＣＤディスプレイは、ハウジングによって支持することができる。振動モニタは、検知された振動に応じて決定される振動レベル値と所定の振動値の一方、他方または両方に応じて、振動モニタによって決定される振動暴露を表示するように構成することができる。代替的または付加的に、振動モニタは、ブザー等の可聴出力を提供するように動作可能なアクチュエータと、振動モータ等の振動感覚に感受される出力を提供するように動作可能なアクチュエータとの少なくとも一方を備えることができる。プロセッサは、検知された振動および所定の振動値の一方、他方または両方に応じて決定された振動暴露に応じて、かかるアクチュエータを作動させるように動作することができる。例えば、１日当たりの振動暴露限界に達した場合にアクチュエータを作動させることができる。
【００４１】
本発明の第２の態様によれば、本発明の第１の態様による振動モニタを備える振動監視装置が提供される。振動監視装置は、工具装置をさらに備えることができる。
【００４２】
工具装置は、動力工具に取り付けられるように構成することができる。工具装置は、動力工具データ、より具体的には、工具装置が取り付けられるべきまたは取り付けられている動力工具の動力工具データを格納するように構成することができる。振動モニタおよび工具装置は、工具装置から振動モニタへ動力工具データを伝達するように構成することができる。振動モニタおよび工具装置は、動力工具データを無線伝送するように構成することができる。工具装置はＲＦＩＤタグを備えることができ、振動モニタはＲＦＩＤリーダを備えることができ、それによって動力工具データを工具装置から振動モニタに伝送することができる。工具装置は、接着剤等によって動力工具に取り付けられるように構成することができる。
【００４３】
動力工具データは、動力工具識別データ、所定の振動値、少なくとも１つの閾値のうちの少なくとも１つを含むことができる。閾値は、振幅閾値および周波数閾値の一方とすることができる。
【００４４】
本発明の第２の態様のさらなる実施形態は、本発明の第１の態様の１つまたは複数の特徴を含むことができる。
【００４５】
本発明の第３の態様によれば、動力工具の使用中に操作者が受ける振動を監視する方法であって、
操作者が着用する振動モニタに含まれる振動センサを介して操作者が受ける振動を検知し、
振動センサから検知された振動データをプロセッサで受け取り、
受け取った振動データをプロセッサ内で変換することを含み、それによって、変換されたデータは、受け取った振動データよりも、動力工具の使用中に操作者が接触している動力工具または工作物上の位置における振動をより代表するものとなる。
【００４６】
この方法は、受け取った振動データの第１の周波数スペクトルを決定することをさらに含むことができる。周波数スペクトルは、振動センサ以外の振動監視装置を介して決定することができる。周波数スペクトルは、較正段階等の間に決定することができる。この方法は、動力工具の使用中に操作者が接触している動力工具上の位置で測定された振動に対する第２の周波数スペクトルを決定することをさらに含むことができる。この方法は、第１および第２の周波数スペクトルに応じて変換を決定することを含むことができる。
【００４７】
本発明の更なる態様によれば、操作者によって着用されるように構成された振動モニタが提供され、該振動モニタは、操作者が受ける振動を検知するように動作する振動センサと、振動センサから検知された振動データを受け取り、受け取った振動データを変換するように構成されたプロセッサとを含む。本発明の更なる態様の実施形態は、本発明の第１または第２の態様の１つまたは複数の特徴を含むことができる。
【００４８】
本発明の更なる特徴および利点は、単なる例示として与えられ、添付の図面を参照する以下の特定の説明から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施形態による振動モニタを取り付けた状態で示す図である。
【図２】図１の実施形態を表すブロック図である。
【図３Ａ】図１の振動モニタの設定中の主なステップを示すフローチャートである。
【図３Ｂ】様々なデータセットの周波数に対する伝達率を示す。
【図３Ｃ】図１の振動モニタの動作中の主なステップを示すフローチャートである。
【図４】図４Ａは、研磨工具の使用中の手首の振動測定を示す図である。図４Ｂは、  コンクリート破壊工具の使用中の手首の振動測定値を示す。
【図５】本発明の第２の実施形態で使用される伝達関数を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
本発明の一実施形態による振動モニタ１０を、動力工具の操作者の手首に取り付けた状態で示す。振動モニタ１０は、略直方体形のハウジング１２と、ハウジングに取り付けられたストラップ１４とを備えており、これにより振動モニタ１０は、腕時計のように操作者の手首に取り付けることができる。ハウジング１２の面は矩形の窓１６を画定し、これを通して操作者がＬＣＤディスプレイを見ることができる。図１の振動モニタ１０の一実施形態は、使用者が操作可能なオン／オフスイッチを備えており、操作者が運転している場合等の不適切な時に振動モニタをオフにして振動を止めることができる。
【００５１】
振動モニタ３０は、図２にブロック図の形態で表されている。振動モニタ３０は、マイクロコントローラ３２、すなわち、５１２Ｋのフラッシュメモリを有するＡｔｍｅｌ  ＡＲＭ  Ｃｏｒｔｅｘ  Ｍ４  ＳＡＭ４ＬＳと、ｉ２ｃバスを介してマイクロコントローラ３２によって駆動されるＬＣＤ３４と、加速度センサ３６（振動センサを構成する）、すなわちＳＴ  Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  ＭＥＭＳ  ＬＩＳ３ＤＳＨＴＲと、ＲＦＩＤトランシーバ３８、すなわち多重プロトコルをサポートするＮＸＰ  １３．５６ＭＨｚ  ＣＬＲＣ６６３０  １ＨＮ／ＴＲとを備える。加速度計３６およびＲＦＩＤトランシーバ３８の各々は、ＳＰＩバスを介してマイクロコントローラ３２と通信する。加速度計３６は、アナログ／デジタル変換を備える。マイクロコントローラ３２、ＬＣＤ３４、加速度計３６およびＲＦＩＤトランシーバ３８に関する振動モニタ３０の設計は、当業者の通常の設計能力の範囲内である。振動モニタ３０は、ブザー４０および振動モータ４２をさらに備え、これらはマイクロコントローラ３２からの制御下で動作して、振動暴露が所定のレベルを超えた場合に、異なる感覚形態の警告を提供する。ブザー４０および振動モータ４２に関する振動モニタ３０の設計は、当業者の通常の設計能力の範囲内である。
【００５２】
振動モニタ３０は、充電式バッテリ４４、バッテリ保護回路４６、電気的に絶縁された通信回路４８、オンオフスイッチ５０、電源回路５２および温度センサ５６をさらに備える。これらの構成要素に関する振動モニタ３０の設計は、当業者の通常の設計能力の範囲内である。ドッキングステーション５４を図２に示す。ドッキングステーション５４は、ドッキングステーション５４に形成されたそれぞれのベイに複数の振動モニタ３０を保持するように構成されている。ドッキングステーション５４に受け入れられると、振動モニタ３０の充電式バッテリ４４は、ドッキングステーション５４と振動モニタ３０との間の銅接続を介して充電される。振動モニタ３０の通信回路４８は、振動モニタ３０とドッキングステーション５４との間のデータ通信を提供する。ドッキングステーション５４に伝達されるデータには、振動モニタ３０の使用中に振動モニタ３０に保存される振動暴露データ、操作者暴露データ、およびパワースペクトル密度（ＰＳＤ）データのようなものが含まれる。かかるデータは、コンプライアンスおよび記録保持の目的で保存され、必要に応じて動力工具の使用状況のさらなる分析のために保存される。振動モニタ３０に伝達されるデータは、振動暴露閾値および振動モニタ３０のための他の構成データのようなものを含み、振動暴露データ、暴露者暴露データおよびＰＳＤデータを保存するために使用されるデータメモリ等の、振動モニタ３０内のデータメモリを消去するために提供される。電源回路５２は、充電式バッテリ４４から電流を引き出し、ブザー４０および振動モータ４２のそれぞれに適切な電圧の電力を供給するように動作するレギュレータおよびＤＣ／ＤＣコンバータを備える。オンオフスイッチ５０は、操作者が振動モニタ３０をオンおよびオフにすることを可能にする。温度センサ５６は、充電中に再充電可能なバッテリ４４の温度を検知し、検知した温度をドッキングステーション５４に伝達するように動作する。二次電池４４の温度が閾値温度を超えて上昇すると、二次電池４４の損傷が生じ得る。したがって、ドッキングステーション５４は、検知温度が閾値温度を超えた場合に充電式バッテリ４４の充電を停止するように構成されている。
【００５３】
本発明の第１の実施形態に従う振動監視装置は、図１および図２の振動モニタ３０とＲＦＩＤタグ（図示せず）とを備える。動力工具データはＲＦＩＤタグに格納され、ＲＦＩＤタグは接着剤を介して動力工具に取り付けられて使用される。以下、ＲＦＩＤタグに格納された動力工具データについて説明する。本発明の第２の実施形態に従う振動監視装置は、図１および図２の振動モニタ３０を備え、ＲＦＩＤタグは通常は好ましいが任意選択である。
【００５４】
次に、第１の実施形態に従う図２の振動モニタ３０の構成および動作について、図３Ａおよび図３Ｃのフローチャートならびに図３Ｂ、４Ａおよび４Ｂに示すチャートを参照して説明する。
【００５５】
振動モニタ３０に含まれる振動センサ以外の振動センサを備える振動監視装置（図示せず）は、構成段階の間に用いられる。振動監視装置は、既知の形態および機能を有し、振動モニタ３０と少なくとも同じ高さのレートで振動をサンプリングし、表示および分析のためにサンプリングされた振動を記録する能力を有する。振動監視装置の振動センサは、操作者が動力工具を保持する位置で較正中の動力工具に取り付けられ、振動監視装置は、使用中に動力工具の振動をサンプリングして記録するように動作する。加重平均振動（ＷＦＡＶ）は、公知の英国安全衛生庁手順にしたがって、より具体的にはＩＳＯ５３４９−１および２に記載されているように、記録された振動データに基づいて決定される。ＷＦＡＶは、以下のようにして、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸の各々における振動の二乗平均平方根値に基づいて決定される。
【数４】
2018529949.tif 000006
式中、ａｈｗｎは、ｎをｘ軸、ｙ軸およびｚ軸のうちの１つとした振動軸ｎの二乗平均平方根加速度であり、Ｗｈｉは、ＩＳＯ  ５３４９−１の表Ａ．２に示すｉ番目の１／３オクターブ帯域の重み付け係数であり、ａｈｉｎは、ｎをｘ軸、ｙ軸およびｚ軸のうちの１つとした振動軸ｎの二乗平均平方根加速度をメートル毎秒毎秒で表すものである。その後、３つの軸に対する振動データは、３つの軸の各々における振動データの２乗を合計し、次のようにして合計の平方根を得ることにより合成される。
【数５】
2018529949.tif 000007
式中、ａｈｖは、３軸に対する合成値であり、ａｈｗｘ、ａｈｗｙおよびａｈｗｙはそれぞれ、上記の式に従って決定されたｘ軸、ｙ軸およびｚ軸に対する二乗平均平方根値である。重み付け係数Ｗｈｉの適用は、ＩＳＯ  ５３４９−１のＡ．１に規定される帯域制限および周波数重み付けフィルタの適用に相当する。
【００５６】
このようにして求められた合成値がＷＦＡＶ（所定の振動値を構成する）である。ＲＦＩＤタグは、動力工具データがＷＦＡＶを含むようにＷＦＡＶでプログラムされる。また、ＲＦＩＤタグは、動力工具の識別コードと動力工具の振動閾値とによってもプログラムされ、それによって、動力工具データが識別コードおよび振動閾値を含む。ＲＦＩＤタグは、動力工具の騒音定格および重量でさらにプログラムされる。騒音定格は、動力工具の使用時間の長さに基づいて騒音に対する操作者の暴露の決定を提供する。また、動力工具の重量は、使用中の動力工具の重量を支えるために、使用者の物理的ストレスを決定するための基礎を提供する。
【００５７】
本発明に従うさらなる構成を、このようなさらなる構成の間の主なステップを示す図３Ａのフローチャート７０を参照して説明する。さらなる構成は、動力工具の使用中に、操作者の手首での振動を監視し、記録する（７０）ことを含む。操作者の手首での振動の監視は、手首に取り付けられた振動監視装置に含まれる第２の振動センサによって達成され、振動監視装置は、動力工具の使用中の動力工具の振動と同時に手首の振動をサンプリングして記録するように動作する。動力工具と手首での測定値は、ウェルチ法によって周波数領域に変換される（７４）。二乗平均平方根（ＲＭＳ）は、ｘ軸、ｙ軸、およびｚ軸に対する各周波数帯域について振幅が決定され、その平方根として合計される。したがって、動力工具および手首における合計ＲＭＳ値が決定される。周波数の関数としての伝達率の伝達関数は、手首でのＲＭＳ値を振動源でのＲＭＳ値で除することによって決定される（７６）。１つの形態では、複数の異なる操作者に対して上記の試みが実行され、それによって平均的な操作者に対する伝達関数が得られる。別の形態では、特定の操作者に対して上記の試みが実行され、特定の操作者に対する伝達関数が得られる。さらに別の形態では、複数の異なる工具に関して複数の伝達関数が得られる。図３Ｂは、動力工具ではなくシェーカーで取得された１１組のデータセットの伝達率を示す。それにもかかわらず、図３Ｂのトレースは、動力工具に関して従う原理を示す。１１組のデータセットの曲線を除いて、図３Ｂは、最小値、平均値、中央値、平均値から標準偏差を減じたもの、平均値から２標準偏差を減じたものを示す。ここでは、標準偏差を減じた平均が、最も適切な伝達関数を提供するものとして選択された。振動モニタに少なくとも１つの伝達関数が格納される（７８）。
【００５８】
図１および図２の振動モニタの動作を、図３Ｃに示すフローチャート９０を参照して説明する。操作者は、振動モニタ３０を手首に装着し、振動モニタを切り替える（９２）。操作者が動力工具を保持するとき、振動モニタ３０と工具上のＲＦＩＤタグとの間のＲＦＩＤ通信リンクは、動力工具データのアップロードを提供するように動作する（９４）。あるいは、操作者は、粉砕機のような固定された動力工具を用いて作業し、動力工具を接触させた工作物を保持することにより、動力工具の振動が工作物を介して操作者に連結される。上述したように、動力工具データは、ＷＦＡＶ、動力工具の識別コードおよび動力工具の振動閾値を含む。振動モニタが複数の伝達関数を格納する場合、マイクロコントローラ３２は、動力工具の識別コードに応じて複数の伝達関数のうちの１つを選択するように動作する（９６）。
【００５９】
次いで、振動モニタに含まれる加速度計３６は、動力工具の使用中に操作者が受ける振動を検知するように作用する（９８）。検知された振動は、マイクロコントローラ３２に含まれるアナログ／デジタル変換によって、１．６ｋＨｚのレートで１秒ごとに３２０ミリ秒間サンプリングされる。サンプリングされた振動データは、ハイパスデジタルフィルタおよびノッチデジタルフィルタを用いてフィルタリングされ、動力工具以外の振動源からの振動データ、例えば操作者が手を振った振動、または操作者が脚を介して床から受ける振動を除去する（１００）。さらに、マイクロコントローラ３２は、サンプリングされた振動データの周波数スペクトルを分析し、少なくとも１つの優勢周波数を決定するように構成される。動力工具は、支配的周波数の決定と、サンプリングされた振動データ１００に適用されるローパスおよびハイパスフィルタの一方に基づいて分類される。例として、図４Ａは、研磨工具に記録された振動跡を示す。さらなる例として、図４Ｂは、コンクリート破砕工具に記録された振動跡を示す。図４Ａの振動跡は、約１００Ｈｚから上での振動振幅の急な増加を示す。図４Ｂの振動跡は、１６Ｈｚから２０Ｈｚでの振動振幅の山を示している。ハイパスフィルタは研磨工具に適しており、ローパスフィルタはコンクリート破砕工具に適している。
【００６０】
検知された振動がサンプリングされ格納されると、それを動力工具の振動閾値と比較する（１００）。より具体的には、サンプリングされた振動の振幅は、３．０ｍ／ｓ２の振動振幅閾値と比較される。サンプリングされた振動が振動閾値を超える場合、マイクロコントローラ３２は、振動暴露の計時を開始するように動作する（１０２）。サンプリングされた振動が振動閾値を超えない場合、振動暴露の計時は停止する。
【００６１】
振動暴露の測定は、２つの平行な振動暴露工程を含む。上述の計時工程によって決定される振動暴露持続時間は、２つの平行な振動暴露工程のそれぞれで使用される。
【００６２】
第１の振動暴露工程は、ＲＦＩＤタグからアップロードされたＷＦＡＶに基づく。第１の振動暴露工程は、振動暴露持続時間にＷＦＡＶの２乗を乗じ、定数２を乗算して、動力工具タグに基づく振動暴露を決定すること（１０３）を含む。動力工具タグに基づく振動暴露は格納され、以前に操作者の作業シフト中に決定された動力工具タグに基づく振動暴露に加えられる（１０４）。
【００６３】
第２の振動暴露工程は、１．６ｋＨｚのレートで１秒毎に３２０ミリ秒間にわたるマイクロコントローラ３２のアナログ−デジタル変換によってサンプリングされる３軸加速度計３６によって検知された振動に基づく（１０６）。時間領域サンプルは、例えば１０秒の大きな時間窓を有するウェルチ法によって周波数領域に変換され、高周波数分解能を提供する（１０８）。ｘ、ｙおよびｚ周波数領域振動データの各々の各周波数帯域におけるＲＭＳ振幅は、格納された伝達関数を使用して変換され、次いでＩＳＯ  ５３４９−１にしたがって重み付けされる（１１０）。その後、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸の各々におけるＲＭＳ振幅が、すべての周波数帯域にわたって合計され、３軸１１０に対して、３軸のそれぞれのＲＭＳ振動データの２乗を合計し、合計の平方根を取ることにより、合成される。このようにして決定された合成値が振動レベル値である（１１２）。測定値に基づく振動暴露は、振動レベル値の２乗に振動暴露期間を乗じることによって与えられる（１１２）。測定に基づく振動暴露は格納され、以前に操作者の作業シフト中に決定された測定に基づく振動暴露に加えられる。
【００６４】
累積された動力工具タグに基づく振動暴露および累積された測定に基づく暴露振動の一方が、振動モニタに格納された振動暴露閾値を超えるとマイクロコントローラ３２が判定した場合に、マイクロコントローラ３２は、ブザー４０および振動モータ４２を作動させて操作者に警告を出すように動作する。さらに、マイクロコントローラ３２は、累積された動力工具タグに基づく振動暴露および累積された測定に基づく振動暴露の少なくとも一方を、ＬＣＤディスプレイ３４を介して操作者に表示するように動作する。
【００６５】
上述した２つの振動暴露工程に加えて、マイクロコントローラ３２は、サンプリングされた振動データからパワースペクトル密度（ＰＳＤ）を決定し、ＰＳＤをメモリに格納するように動作する。ＰＳＤは、３Ｈｚと２００Ｈｚとの間での３．１２５Ｈｚの周波数インクリメントに基づいて決定される。振動のために操作者の手首が受けるエネルギーは、ＰＳＤの積分によって決定され、それによってエネルギー値が提供される。さらに、マイクロコントローラ３２は、エネルギー値、工具タグに基づく振動暴露および測定に基づく振動暴露、ならびに動力工具および工具タイプの使用期間に応じて操作者の暴露値を決定するように動作する。操作者暴露値（ＯＥＶ）は、次式に従って形成される。
ＯＥＶ＝Ｋ１Ｄ＋Ｋ２Ｔ＋Ｋ３Ｌ＋Ｋ４Ｐ＋Ｋ５Ｅ
式中、Ｄは使用期間であり、Ｔは工具タイプであり、Ｌは工具タグに基づく振動暴露であり、Ｐは測定に基づく振動暴露であり、Ｅはエネルギー値であり、定数Ｋ１〜Ｋ５は、較正の間に設定され、様々な要因の適切な重み付けを提供し、０を含む任意の数字とすることができる。定数Ｋ１〜Ｋ５は、以前の測定に基づいて決定し、操作者へのリスクを反映する種々の要因の相対的寄与を反映している。
【００６６】
操作者のシフトの終わりに、操作者は、手首から振動モニタ３０を取り外し、ドッキングステーション５４のベイに配置し、振動モニタに含まれる充電式バッテリの再充電を開始する。加えて、累積された工具タグに基づく振動暴露、累積された測定に基づく振動暴露および電力スペクトル密度データは、操作者暴露値とともにドッキングステーション５４に無線で伝達される。ドッキングステーション５４に格納されると、累積された工具タグに基づく振動暴露、累積された測定値に基づく振動暴露およびパワースペクトル密度データは、ここで説明した振動モニタ３０、および、ドッキングステーション５４に含まれる公知の形態および機能の通信ポートを介して同じ形式および機能の他の振動モニタに格納されたデータを受信するパーソナルコンピュータ等の上での後の検討および分析のために利用可能である。
【００６７】
次に、第２の実施形態に係る図２の振動モニタ３０の構成および動作について説明する。第１の実施形態に従い、および図３Ａに示すように、各動力工具または各種の動力工具に対する較正段階は必要ない。代わりに、同じ伝達関数が、異なる動力工具または種類の異なる動力工具のそれぞれに使用される。伝達関数を図５に示す。図５に示すグラフを考慮すると、６Ｈｚ未満の伝達関数によって適用される重み付けは、ＥＮ  ＩＳＯ５３４９：２００１のＡｎｎｅｘ  Ａの表Ａ．２で指定された重み付けに対応する。６Ｈｚから１６Ｈｚの周波数範囲では、伝達関数は、図５に示すように検知された振動を増幅するように作用する。１６Ｈｚを超えると、伝達関数は、図５に示すように、検知された振動を増幅も減衰もしないように動作する。
【００６８】
第２の実施形態に従う図２の振動モニタ３０の動作をさらに説明する。操作者は、第１の実施形態に関して上述したように、振動モニタ３０を手首に装着し、振動モニタ９２を切り替える。第１の実施形態とは対照的に、動力工具に取り付けられたＲＦＩＤタグからデータをアップロードする必要はない。振動モニタは、そのようなアップロードされたデータなしで振動測定を行い、記録することができるからである。したがって、振動モニタは、使用中の動力工具に取り付けられたＲＦＩＤタグ無しで作動する。しかし、格納されたデータを特定の動力工具に関連付ける等の、ＲＦＩＤタグに格納されたデータに関連するさらなる機能性の多くが失われてしまうので、より一般的には、しかし排他的ではなく、振動モニタはＲＦＩＤタグと協働して動作する。操作者が動力工具や動力工具で振動させた工作物から振動を受けると、振動モニタは、第１の実施の形態を参照して上述したようにして、振動データを取得して格納する。次に、第２の実施形態に従う取得された振動データの処理について説明する。
【００６９】
プロセッサは、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸の各々において測定された加速度を以下の式にしたがって合成して、単一のベクトル和ａｖ（ｔ）を提供するように動作する。
【数６】
2018529949.tif 000008
式中、Ｋｘ、ＫｙおよびＫｚは重み係数である。次いで、プロセッサは、ａｖ（ｔ）のフーリエ変換ａｖ（ｆ）を決定するよう動作可能である。その後、プロセッサは、ＥＮ  ＩＳＯ  ５３４９−１：２００１のＡｎｎｅｘ  Ａの式Ａ．１にしたがって、二乗平均平方根で重み付けされた加速度ａｈｗを計算するように動作する。すなわち、
【数７】
2018529949.tif 000009
式中、Ｗｈｉは、図５に示され、さらに上記して説明されたｉ番目の１／３オクターブ帯域の重み付け係数である。第２の実施形態に従う他の動作は、上述した第１の実施形態に従う動作に従う。
【００７０】
本発明の形態では、振動モニタ３０は、第１および第２の実施形態の一方もしくは他方、または両方の実施形態にしたがって選択的に動作する。選択的動作は、使用前に振動モニタの制御を手動で操作すること、または構成フェーズ中に振動モニタをソフトウェア制御することによるものである。
【図１】
2018529949.tif 000013
【図２】
2018529949.tif 000014
【図３Ａ】
2018529949.tif 000015
【図３Ｂ】
2018529949.tif 000016
【図３Ｃ】
2018529949.tif 000017
【図４】
2018529949.tif 000018
【図５】
2018529949.tif 000019
【国際調査報告】
2018529949.tif 000020
2018529949.tif 000021
2018529949.tif 000022
2018529949.tif 000023
2018529949.tif 000024
2018529949.tif 000025