(57)【要約】【課題】【解決手段】本発明は、少なくとも１つの電動アクチュエータ（３）と該電動アクチュエータ（３）を制御する制御ユニット（４）とを有する、電動工作機械（２）、特に手持ち式工作機械の通信装置（８）であって、電動工作機械（２）に割り当てられデータを送信する送信装置（９）と、携帯型または据置型の装置（６）に割り当てられデータを受信する受信装置（１０）とを備えた、通信装置に関する。受信装置（１０）が少なくとも１つのマイクロフォン（１１）を有することと、制御ユニット（４）が電動アクチュエータ（３）と共同で送信装置（９）を形成し、かつデータを送信するために、マイクロフォン（１１）により検出されるべき音響信号を生成するように電動アクチュエータ（３）を制御することが予定されている。【選択図】図２
2018528870.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの電動アクチュエータ（３）と前記電動アクチュエータ（３）を制御する制御ユニット（４）とを有する、電動工作機械（２）、特に手持ち式工作機械の通信装置（８）であって、前記電動工作機械（２）に割り当てられデータを送信する送信装置（９）と、携帯型または据置型の装置（６）に割り当てられデータを受信する受信装置（１０）とを備えた、通信装置において、前記受信装置（１０）が少なくとも１つのマイクロフォン（１１）を有することと、前記制御ユニット（４）が前記電動アクチュエータ（３）と共同で前記送信装置（９）を形成し、かつデータを送信するために、前記マイクロフォン（１１）により検出されるべき音響信号を生成するように前記電動アクチュエータ（３）を制御することと、を特徴とする、通信装置。
【請求項２】
前記制御ユニット（４）が、少なくとも１つの電気的に動かすことが可能な切換要素、特にパワー半導体スイッチを有するパワー電子機器（１５）を備えることを特徴とする、請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
前記電動アクチュエータ（３）が電気モータとして形成されていることを特徴とする、前記請求項のいずれか１項に記載の通信装置。
【請求項４】
少なくとも１つの電動アクチュエータ（３）と前記電動アクチュエータ（３）を制御する制御ユニット（４）とを有する電動工作機械（２）、特に手持ち式工作機械を備えた電動工具システム（１）であって、携帯型または据置型の装置（６）と、請求項１〜３のいずれか１項に記載の通信装置とを備えた、電動工具システム。
【請求項５】
前記装置（６）が携帯コンピュータまたは携帯電話として形成されていることを特徴とする、請求項４に記載の電動工具システム。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の通信装置（８）または請求項４および５のいずれか１項に記載の電動工具システム（２）を駆動する方法であって、データを送信するために、受信装置（１０）により検出および評価される音響信号を生成するように電動アクチュエータ（３）が制御されることを特徴とする、方法。
【請求項７】
前記電動アクチュエータ（３）は、作動なしに前記音響信号を生成するように制御されることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記電気モータが電動アクチュエータ（３）として、トルクなしに、および／または回転なしに前記音響信号を生成するように制御されることを特徴とする、請求項６および７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記電動アクチュエータ（３）はパルス幅変調により制御されることを特徴とする、前記請求項のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つの電動アクチュエータと該電動アクチュエータを制御する制御ユニットとを有する、電動工作機械、特に手持ち式工作機械の通信装置であって、工作機械に割り当てられデータを送信する送信装置と、携帯型または据置型の装置に割り当てられデータを受信する受信装置とを備えた、通信装置に関する。
【０００２】
さらに、本発明は、このような電動工具の電動工具システム、ならびに上述した通信装置または電動工具を駆動する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
冒頭で述べた種類の通信装置は従来技術からすでに公知である。工作機械、特に手持ち式工作機械は、ふつう、制御機能および情報機能全部をそれ自体で提供する独立型の器具と解され、ユーザは、工作機械で直接制御入力を行い、かつ情報を読み取ることができる。いわゆるモノのインターネット（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  ｏｆ  ｔｈｉｎｇｓ）による製品間の相互接続によって、分散した、もしくは工作機械から切り離された情報出力または制御入力を可能にする新たな可能性が提供される。それにより、例えば、工作機械を外部もしくは別個の装置によって遠隔操作するか、または工作機械の動作状態を検査することができる。データを伝送するために、異なったデータ伝送可能性を利用する通信装置が使用される。赤外線または可視光によってコードレス（ｋａｂｅｌｌｏｓ）でデータを伝達する通信装置が公知である。通信装置間のコード式（ｋａｂｅｌｇｅｂｕｎｄｅｎ）の接続も公知である。
【０００４】
公知の通信装置の欠点は、工作機械においてすでに存在する電子機器に加えて、例えば工作機械の動作データを別個の装置にコードレスで伝達する送信装置をさらに組み込まなければならないことである。
【発明の概要】
【０００５】
本発明に係る請求項１の特徴を有する通信装置は、工作機械においてすでに存在するデータ送信手段が利用されるという利点を有する。それにより、追加の送信装置の付け足し、および設計への組入れをしなくてすむ。工作機械のデータを別個の装置にコードレスで送信することを可能にする、特にコンパクトかつ低コストの解決策が提供される。このために、本発明によれば、受信装置が少なくとも１つのマイクロフォンを有することと、制御ユニットが電動アクチュエータと共同で送信ユニットを形成し、かつデータを送信するために、マイクロフォンにより検出されるべき音響信号（ａｋｕｓｔｉｓｃｈｅｓ  Ｓｉｇｎａｌ）を生成するように電動アクチュエータを制御することが予定されている。すなわち、通信装置は、データの音響での伝達を利用する。このために、制御ユニットは、受信装置のマイクロフォンにより検出および評価され得る音声信号（Ａｕｄｉｏｓｉｇｎａｌ）、あるいは１つまたは複数の所定のノイズ（Ｇｅｒａｅｕｓｃｈ）を生成するように電動アクチュエータを制御する。したがって、本発明によれば、制御ユニットと電動アクチュエータとが共同で通信装置の送信ユニットを形成する。それにより、工作機械においてすでに存在するデータ伝送要素が利用される。電動アクチュエータを相応に制御するように制御ユニットをプログラムするだけで、電動工作機械のデータを音響により送ることが達成される。
【０００６】
本発明の好ましい一展開形態では、制御ユニットが、少なくとも１つの電気的に動かすことが可能な切換要素、特にパワー半導体スイッチを有するパワー電子機器を備えることが予定されている。パワー電子機器、特に切換要素を制御することによって、電動アクチュエータを、簡単にノイズを生成するように制御可能である。パワー半導体スイッチを使用することによって、的確なノイズ発生につながる特に迅速な切換プロセスが可能であり、それによって、音響信号の情報内容に関して高分解能を得ることができる。
【０００７】
電動アクチュエータが電気モータとして形成されていることが特に好ましい。制御ユニットは、電気モータに対して、例えば受信装置のマイクロフォンにより検出することができる的確な音響情報を生成するよう促す（ａｎｒｅｇｅｎ）ことができる。その場合、特に、工作機械の筐体も音響増幅器および／または導体として利用される。これに代えて、電動アクチュエータが、例えば弁またはそれに類するものを動かす電磁石式アクチュエータであることが予定されていてもよい。この電動アクチュエータを相応に制御することによっても、マイクロフォンにより検出および評価され得る音響信号を的確に生成することが可能である。
【０００８】
本発明に係る請求項４の特徴を有する電動工具システムは、本発明に係る通信装置を特徴とする。そのために、手持ち式電動工具の制御ユニットと電動アクチュエータとが共同で送信装置を形成し、携帯型または据置型の装置がこれに関連するマイクロフォンを有する受信装置を備えている。これによって、すでに述べた利点が生じる。他の特徴および利点は、特に上述の記載および請求項から明らかになる。
【０００９】
装置が携帯コンピュータまたは携帯電話として形成されることが予定されていることが特に好ましい。それによって、ユーザは、簡単に、例えば携帯電話または携帯コンピュータ上で対応するプログラムまたはアプリケーションを起動することによって、携帯コンピュータまたは携帯電話のいずれにしても存在するマイクロフォンを、例えば電動工具の動作データを受信および評価するべく、電動工具によって生成されたノイズを評価するために利用することができる。
【００１０】
本発明に係る請求項６の特徴を有する方法は、データを送信するために、受信装置により検出および評価される音響信号を生成するように電動アクチュエータが制御されることを特徴とする。これによって、すでに述べた利点が生じる。
【００１１】
電動アクチュエータが、作動なしに（ａｋｔｕｉｅｒｕｎｇｓｆｒｅｉ）ノイズを生成するように制御されることが予定されていることが特に好ましい。これに関連して、作動なしの制御は、電動アクチュエータが制御によって、これに本来割り当てられている機能、例えば弁を動かす、またはトルクを生成することなどを実行せず、その代わりに、的確なノイズもしくは音響信号を生成するだけであることと解される。
【００１２】
特に、電気モータが、信号を生成するために、トルクなしにまたは回転なしに制御され、すなわちトルクおよび回転を生成しないように制御されることが予定されている。したがって、電気モータによって作動させないこと、例えば工具を駆動しないことが生じる。これにより、データの送信によって工作機械がより確実に動作する状態にあり、特に意図せざる作動が行われないことが確保される。
【００１３】
さらに、電気モータとしての電動アクチュエータがパルス幅変調により制御されることが予定されていることが好ましい。これによって、特に、伝達されるべき音響信号もしくはデータを生成するために、電気モータの簡単かつ正確な制御が保証されている。
【００１４】
他の利点および好ましい特徴は、特に上述したことおよび請求項から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】電動工具システムの簡略化した図を示す。
【図２】電動工具システムの通信装置の簡略化した図を示す。
【図３】通信装置によって伝達される信号の一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面をもとにして本発明を詳しく説明する。
【００１７】
図１は、手持ち式ねじ回し機として形成されている電動工作機械２を有する電動工具システム１の簡略化した図を示す。このために、電動工作機械２は、電気モータの形態での電動アクチュエータ３と、制御ユニット４とを有しており、この制御ユニットは、操作要素５の動きに依存して、工具収容部５を２つの回転方向のうちの１つの方向に駆動するように電動アクチュエータ３を制御する。電動工具システム１は、電動工作機械２とは別個の装置６をさらに有しており、この別個の装置は携帯電話として形成されており、かつ情報を表示するため、および制御命令を入力するためのタッチ感応（ｂｅｒｕｅｈｒｕｎｇｓｅｍｐｆｉｎｄｌｉｃｈ）画面７を有している。
【００１８】
電動工具システム１は通信装置８をさらに有しており、この通信装置は、電動工作機械２に割り当てられた送信装置９と、装置６に割り当てられた受信装置１０とを有している。受信装置１０はマイクロフォン１１を有しており、この事例では、これは受話する標準モードで使用される携帯電話６のマイクロフォン１１である。
【００１９】
送信装置９は、制御ユニット４と電気モータとによって形成される。制御ユニット４は、データを送信するために、電動アクチュエータが工具収容部５の駆動を行うことなしに、音響信号を発生させるための１つまたは複数のノイズを生成するように電動アクチュエータ３を制御するように形成されている。このために、制御ユニット４は、例えば、電気モータの上流に接続されたパワー電子機器１５を、電気モータ３を振動運動させるようにパルス幅変調により制御する。これに代えて、制御ユニット４は、電気モータ自体は全く動くことなく、電気的制御だけで受信装置１０のマイクロフォン１１により検出可能な音響信号を生成するように電気モータを制御する。受信装置１０は、生成された音響信号の音量が十分である場合、音響信号を検出し、これを評価し、それにより送信装置９によって送信されたデータが読み取られる。
【００２０】
図２は、それについての通信装置８の簡略化した部分図を示す。制御ユニット４は、電動工作機械２の現在動作データを検出する手段または装置１２を有している。装置１２によって、例えば電動工作機械２の異なった構成要素の１つまたは複数の温度値が検出される。装置１２によって、電動工作機械２の再充電可能なバッテリの充電状態を検出することも考えられる。電気モータの現在電流、電圧、または加速度を検出することも考えられる。さらに、装置１２は、制御ユニット４の記憶装置から、例えばシリアルナンバー、機械型式、運転経過時間、エラーメッセージ、またはそれに類するものを読み取ることもできる。
【００２１】
装置１２により検出されたデータは、特に、選択的に、もしくは必要に応じて、符号化装置１３によって、送信装置９によるデータ伝送のために適したフォーマットにされる。必要ならば、符号化に誤り訂正を付随させてもよい。
【００２２】
装置１４は、特にデータパケット（Ｄａｔｅｎｐａｋｔ）として存在するフォーマット化されたデータを音響伝送用に準備する。特に、このためにデータパケットが周波数偏移変調（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  ｓｈｉｆｔ  ｋｅｙｉｎｇ−ＦＳＫ）されることが予定されている。これによって、有利にも、伝送されるべきデジタルデータが音響データ伝送のために適した形式にされる。特に、この場合、個々の送信シンボルもしくは情報を表す異なった周波数セット間の周期的な正弦波振動の搬送周波数が変化させられる。しかし、他の変調法式を使用することもできる。
【００２３】
制御ユニット４は、アクチュエータ３もしくは電気モータ１６のパワー電子機器１５を制御する。その場合、パワー電子機器１５によって、電気モータ１６のパルス幅変調による制御が行われる。その場合、パルス幅変調のデューティサイクル（ｄｕｔｙ  ｃｙｃｌｅ）は、電気モータ１６が回転し始めないように、かつ上述のように音響信号を生成するように選択されている。特に、電気モータ１６は、音響信号を望みどおりに機械的に発生させる運動をするよう促される。そのために、電気モータ１６は、例えば、回転ではなく振動するように制御されてもよい。この機械的運動は、直接または間接的に放射される音波を生成する。場合によって、音波は、電動工作機械２の筐体によって増幅される。音波は、図２に曲線で簡単に示されている。
【００２４】
受信装置１０のマイクロフォン１１は、直接または間接的に、例えば中間媒体を介してマイクロフォン１１に到達する音波を検出する。復調装置１７は、音響信号を再びデジタルデータ／値に変換し、これらが復号装置１８により翻訳もしくは解読され、読取り可能な形式で装置１９に提供される。装置１９は、例えば既知のデータを画面７によりユーザに表示する携帯電話６の制御ユニットであってもよい。
【００２５】
したがって、上記の通信装置８によって情報を電動工作機械２から音響信号によりコードレスで装置６へ伝送し、そこに表示することができる。その場合、音響信号を生成するためのスピーカ装置がなくてすむ。むしろ、電動工作機械２においてすでに存在する構成要素が音響信号を生成するために使用される。
【００２６】
こうして、制御ユニット４を相応にプログラムすることにより既存の電動工作機械２に問題なく組み込むことができる簡単かつコンパクトな通信装置８が提供される。データを受信するために、音響信号を検出するためのマイクロフォンを有するあらゆる端末装置を使用することができる。例えば、電動工作機械２の情報を必要なときに読み取ることができるようにするために、ユーザが対応するアプリケーションを自分の携帯電話にロードするか、またはインストールすることが可能である。これは、ユーザにとっても快適であるとともに低コストである。
【００２７】
図３は、伝送音声信号を例示的に示す。通信装置８は、３２文字のアルファベットで動作することが有利である。各文字は、音声信号の別の周波数によって表される。音声信号もしくはデータ伝送が２０文字を含むことが好ましい。これらの文字は、音声信号の開始、伝送されるべきデータ、および誤り訂正を定義する。当然のことながら、音声信号の別の符号化を適用することもできる。音声信号の音量は、パルス幅変調デューティサイクルとともに増加する。すでに述べたように、デューティサイクルは電気モータ１６が回転運動させられないように低いことが好ましい。その場合、デューティサイクルは、駆動されるべき電動工作機械２の機械構成要素の慣性に依存して決定されることが好ましい。手持ち式ねじ回し機によるこの実施例では、例えば１３％のデューティサイクルであることが好ましい。
【００２８】
図３に示された音声信号を、その品質に関して、デューティサイクルの増加および正弦波信号の生成によって最適化することができることが有利である。その場合、電気モータ１６のインダクタンスを、急峻なエッジを平滑化するためのローパスフィルタとして使用することができる。
【００２９】
図３に見て取れるように、音声信号は異なった周波数に対して異なった振幅を有する。これは電気モータ１６の非線形性と電動工作機械２の筐体の共振とにもとづく。これはデューティサイクルを周波数ごとに個別に適応させることによって改善することができる。
【００３０】
通信装置８は、バッテリ式の電動工作機械にもコード式の電動工作機械にも用いること、もしくは使用することができる。電動アクチュエータ３をいつでもオンおよびオフすることができる場合には、周波数変調はデータ伝送のために良い選択である。ソフトウェアの簡単な適応によって、送信装置９を、略あらゆる、特にバッテリ式の電動工作機械２に組み入れることが可能である。通信装置８を、例えば製造時にベルトの端において、製作された製品をテストするために用いることができる。さらに、通信装置によって製品の識別を実行すること、例えば製品名、ソフトウェアバージョンおよび／またはハードウェアバージョンを問い合わせることが可能である。さらに、ユーザは、インストールしたアプリケーションを電動工作機械２に関する他の情報、例えば商店における陳列個数を知るために利用することができる。さらに、通信装置８によって、電動工作機械２の故障（Ｆｅｈｌｅｒ）を簡単に読み取り、例えばサービスセンターに転送することができる。さらに、電動工作機械２の運転に関するデータを継続的に検出することができ、かつ市場分析のために使用することができる。そのために、データを、例えば携帯電話から中央サーバに直接送信し、そこでデータを収集および評価することができる。さらに、例えば電動工作機械２が臨界温度（ｋｒｉｔｉｓｃｈｅ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒ）に達するか、または臨界温度に達しそうな場合に、通信装置８によって警告信号を生成することができる。その場合、電動工作機械２の運転を自動的に停止させることが好ましい。送信装置９は、異なった音響信号によって異なった事態を通知することができる。
【００３１】
さらに、対話型操作手引き（ｉｎｔｅｒａｋｔｉｖｅ  Ｂｅｄｉｅｎｕｎｇｓａｎｌｅｉｔｕｎｇ）を操作するために音声信号を使用することもでき、それによって、例えば、故障が発生した場合、電動工具は、対応する音響信号によって、現在の故障発生にとって重要である操作手引きの特定のページにユーザを導く。さらに、通信装置８によって電動工作機械２を識別すること、および携帯電話を用いて位置特定する（ｌｏｋａｌｉｓｉｅｒｔ）ことができる。基本的に、送信装置は、例えば推定される残りの運転時間、ねじ込まれた、もしくはまだねじ込まれるべきねじの数、バッテリの充電状態、電圧、温度、一般状態および／または故障発生後、特に負荷（Ｂｅｌａｓｔｕｎｇ）後の推定待ち時間などの、他の値を算出または推定するために使用することができる測定または算出データを送信することができる。
【００３２】
通信装置８によって、電動工作機械２がユーザに情報を伝達することができ、その際、情報伝達の帯域幅が０．３ｋＨｚ〜３ｋＨｚであることが有利である。通信装置８によって、さらに、電動工作機械２が、例えば電動工作機械２に取り付けることができる追加ユニットなどのアクセサリを音響信号によってワイヤレスで制御することが可能である。携帯電話のヘッドホン端子が、例えば電動工作機械２の充電端子と、場合によってはアダプタを介して接続されていてもよい。特にマイクロコントローラを有する制御ユニットは、デジタル増幅器として使用することができる。電気モータを、上述したように、振動スピーカとして直接使用することができる。しかしこれに代えて、モータを、例えば音響信号を増幅するためのスピーカ装置と接続してもよいだろう。
【符号の説明】
【００３３】
１    電動工具システム
２    電動工作機械
３    電動アクチュエータ
４    制御ユニット
５    工具収容部、操作要素
６    装置
７    画面
８    通信装置
９    送信装置
１０  受信装置
１１  マイクロフォン
１２  装置
１３  符号化装置
１４  装置
１５  パワー電子機器
１６  電気モータ
１７  復調装置
１８  復号装置
１９  装置
【図１】
2018528870.tif 000003
【図２】
2018528870.tif 000004
【図３】
2018528870.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成30年5月9日(2018.5.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの電動アクチュエータ（３）と前記電動アクチュエータ（３）を制御する制御ユニット（４）とを有する、電動工作機械（２）の通信装置（８）であって、前記電動工作機械（２）に割り当てられデータを送信する送信装置（９）と、携帯型または据置型の装置（６）に割り当てられデータを受信する受信装置（１０）とを備えた、通信装置において、前記受信装置（１０）が少なくとも１つのマイクロフォン（１１）を有することと、前記制御ユニット（４）が前記電動アクチュエータ（３）と共同で前記送信装置（９）を形成し、かつデータを送信するために、前記マイクロフォン（１１）により検出されるべき音響信号を生成するように前記電動アクチュエータ（３）を制御することと、を特徴とする、通信装置。
【請求項２】
前記制御ユニット（４）が、少なくとも１つの電気的に動かすことが可能な切換要素を有するパワー電子機器（１５）を備えることを特徴とする、請求項１に記載の通信装置。
【請求項３】
前記電動アクチュエータ（３）が電気モータとして形成されていることを特徴とする、請求項１および２のいずれか１項に記載の通信装置。
【請求項４】
前記電動工作機械（２）が手持ち式工作機械として形成されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の通信装置。
【請求項５】
少なくとも１つの電動アクチュエータ（３）と前記電動アクチュエータ（３）を制御する制御ユニット（４）とを有する電動工作機械（２）を備えた電動工具システム（１）であって、携帯型または据置型の装置（６）と、請求項１〜４のいずれか１項に記載の通信装置とを備えた、電動工具システム。
【請求項６】
前記装置（６）が携帯コンピュータまたは携帯電話として形成されていることを特徴とする、請求項５に記載の電動工具システム。
【請求項７】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の通信装置（８）または請求項５および６のいずれか１項に記載の電動工具システム（１）を駆動する方法であって、データを送信するために、受信装置（１０）により検出および評価される音響信号を生成するように電動アクチュエータ（３）が制御されることを特徴とする、方法。
【請求項８】
前記電動アクチュエータ（３）は、作動なしに前記音響信号を生成するように制御されることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
電気モータとして形成されている前記電動アクチュエータ（３）は、トルクなしに、および／または回転なしに前記音響信号を生成するように制御されることを特徴とする、請求項７および８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記電動アクチュエータ（３）はパルス幅変調により制御されることを特徴とする、請求項７〜９のいずれか１項に記載の方法。
【国際調査報告】
2018528870.tif 000006
2018528870.tif 000007
2018528870.tif 000008
2018528870.tif 000009