JP6836583B2 - コードレス溶接装置 - Google Patents

Description

本開示は、全般的には、ハンドヘルド型電気駆動式装置に関し、さらに詳細には、接続可能／取り外し可能なパワーユニット／バッテリーパックを有する装置に関する。さらに詳細には、本開示はプラスチック溶接装置に関する。

血液を含むよう設計された異なる容器（例えば血液バッグなど）を密閉する場合、通常は溶接技術（超音波またはＲＦ）が使用される。係る製品（ＣＳ５４６ Ｑｓｅａｌ−ｈａｎｄｙ）がＣｏｎｒｏｙ Ｍｅｄｉｃａｌ社により提供され、図１で示されている。この製品は、バッテリーパック２（すなわち直流電源）と、溶接のための装置１（通常はハンドヘルド型）と、ハンドヘルド型装置にバッテリーパックを接続するためのコード／ケーブル３と、を含む。この装置は好適なコードを介して交流電源からも電源供給され得る。Ｑｓｅａｌ−ｈａｎｄｙは、血液パックまたはアフェレーシス使い捨てパックに含まれる血液バッグに接続されたＰＶＣおよびＥＶＡチューブを密閉するための完全に自動化されたシステムである。まだ供血者が血液パックまたはアフェレーシス使い捨てパックに接続されている間に、密閉は行われ得る。

コード／ケーブルが存在するために、特定の状況では装置の取り扱いが困難になる。

ＪＰＨ０６１０６６２３（Ａ）（Ｋａｗａｓｕｍｉ）では、チューブを密閉するためのハンドヘルド型溶接装置（図２参照）が開示されている。この溶接装置は、溶接部分４に直接的に取り付けられたバッテリーパック５を含み、それにより電源コードが省略される。この溶接装置はバッテリー電圧を上昇させるための電圧変換器（直流ブースタ）および高性能直流／交流変換器も含む。

本発明の目的は、プラスチック溶接のためのコードレス（すなわちバッテリー駆動式）装置における改善を提供することである。

この目的は、溶接ユニット、溶接ユニットに電源供給するためのパワーユニットを含み、パワーユニットはインターフェースを介して溶接装置に対して直接的に接続可能・切り離し可能である、コードレス、ハンドヘルド型、および電気駆動式の装置により達成される。パワーユニットには、押圧されたときに溶接ユニットに通電し、それにより溶接装置の動作を開始させるよう構成されたプッシュボタン（１６）が提供される。利点は、装置がよりコンパクトととなり、それにより取り扱いやすさが改善され得ることである。

好適には、溶接ユニットおよびパワーユニットのそれぞれは、インターフェースを介して互いに取り付けられたときに情報を交換するよう構成された回路を含む。この情報は、パワーユニットが適正であるかどうかを判定するために使用され得る。

インターフェースは好適には、パワーユニットからの電力を伝達する能力を有する少なくとも２つの接点部材、および、パワーユニットと溶接ユニットとの間で情報を交換するための手段、を含む。インターフェースは、情報交換のための少なくとも１つのさらなる接点部材も含み得る。

この回路は好適には、パワーユニットの少なくとも１つの機能が適正であるかどうかをチェックすることと、少なくとも１つの機能が適正でない場合に溶接ユニットの活性化をブロックすることと、を実行するよう構成される。前述の機能は、出力電圧、充電状態、およびパワーユニットの識別のうちのいずれかから選択され得る。

電子回路により実施される検証は、パワーユニットが適正であるという検証が得られなかった場合に電源ボタンが動作開始することを防止するであろう。

さらなる実施形態では、この装置は、他の機器と情報を交換するよう適応されたワイヤレス通信手段を含む。ワイヤレス通信手段は、無線手段、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）、赤外線領域にて通信する光通信手段、その他の光通信手段のうちのいずれかから選択され得る。

好適には、溶接ユニットは、パワーユニットが低い出力電圧を有することを可能にする直流ブースタをさらに含む。

この装置は好適には、パワーユニットが適正であるという判定が回路により登録された場合にのみ、プッシュボタンを押圧することにより通電される。

さらなる態様では、ハンドヘルド型電気駆動式装置の溶接ユニットに対して接続可能であるパワーユニットが提供される。前述のパワーユニットは、スイッチに連結されたプッシュボタン（好適にはマイクロスイッチ）を含み、前述のボタンが押圧されている場合に装置のパワーユニットと溶接ユニットとの間の電気的接続を提供するよう構成される。

パワーユニットは、ユニットの識別を実施するために請求項１に記載の装置と協働するよう構成された識別手段も含み得る。

特にパワーユニットは装置のためのハンドルを形成する。

例えば、実施された動作の状態を報告するために、装置と、他の周辺機器（例えば輸血機器など）と、の間のワイヤレス（ＩＲ、ｂｌｕｅ−ｔｏｏｔｈ、ｗｉ−ｆｉ、その他）通信も提供される。

好適な実施形態では、溶接ユニットはコードレスでありながらも、品質に関する機能が依然として維持される。すなわち、パワーユニットの安価な複製品が使用された場合、パワーユニットの性能が劣るために溶接品質が不適切となるリスクが存在する。

これは、溶接機器を、一緒に取り付けられたときに互いに相互作用する２つのユニットの状態で、提供することにより、達成される。第１ユニット（パワーユニット）は、エネルギー供給源と、通信・制御回路と、パワープッシュボタンと、を含み、第２ユニット（溶接ユニット）は、通信・制御回路（プロセッサ）と、直流ブースタと、溶接機と、を含む。

パワーユニットは、エネルギー含量が過剰に低下した場合、充電済みのパワーユニットと交換され得る。

本発明の様々な実施形態について、以下の添付の図面を参照して説明する。

先行技術に係る装置の一例を示す側面図である。 他の先行技術に係る装置の一例を示す側面図である。 ２つの接続可能部分を含む溶接装置の概略側面図である。 組み立てられた状態にある図２の溶接装置の概略図である。 装置およびその制御回路の概略図である。 パワーユニットと適用ユニットとの間のインターフェースの概略図である。

本特許出願の目的のために、以下の用語は、以下の意味を持つものと解釈すべきである。

パワーユニットは、電気エネルギーの充電を受ける能力を有し、かつ電気エネルギーを格納するための、別個のユニットを意味する。

バッテリーパックはパワーユニット内の実際の電池である。

溶接ユニットは、パワーユニットによる電力供給を受け、かつ溶接作業を実行する能力を有する、ユニットである。

全般的に、本明細書における本開示は、バッテリーパック内の電気エネルギーとして格納された直流電力を使用する電気溶接装置を対象とする。

図１では、この種類の先行技術に係る装置が図示されている。示されている装置は、コード２を介してバッテリーパック３に取り付けられた溶接ユニット１を有する溶接装置である。

この溶接装置は、汎用的な装置である一方で、多少大きく、そのために取り回しがさほど容易でないため、いくつかの欠点を有し得る。

したがって、さらに汎用的である装置が図２で示されている（ＪＰＨ０６１０６６２３（Ａ）、Ｋａｗａｓｕｍｉ）。この装置は２つの部分、すなわち、バッテリーパックを有するパワーユニット５の形態にある第１ユニットと、適用ユニット４（ここでは溶接機）の形態にある第２ユニットと、を有する。図３では、この装置は、パワーユニットが適用ユニットに接続された組み立てられた状態で示されている。この装置は、装置のハンドル６内のスロットに挿入されたパワーユニットを有するよう設計されている。

本装置について、ここでハンドヘルド型溶接装置を参照して、より詳細に説明する。

図３では、全体が参照番号１０で示される本装置が、分解された状態で示されている。

本装置は第１部分１２を含む。第１部分１２は、直流電力により作動される適用ユニット（この場合では、医療目的用のプラスチックチューブを密閉する（例えば輸血のプロセスでは収集バッグが密閉される必要がある）ための溶接ユニット）である。これは通常、チューブが閉止されるようチューブを溶接することにより、なされる。実際の溶接要素は１３で示される。

溶接機１２は適切な作動電圧を提供するための直流ブースタ（図３では図示せず）をさらに含み、この溶接機１２については以下でさらに詳細に説明する。

本装置は第２部分１４もさらに含む。第２部分１４は、電力の充電を受ける能力および直流電圧を供給する能力を有するパワーユニットである。溶接ユニット１２に取り付けられたとき、パワーユニットは装置のためのハンドルとして機能する。パワーユニット１４は、溶接ユニット１２に接続されたときにパワーユニット１４から溶接ユニット１２までの電力伝達を開始するためのパワープッシュボタン１６を含む。プッシュボタンは好適にはマイクロスイッチなどに連結される。

図４では装置１０は、パワーユニット１４および溶接ユニット１２が互いに接続されてパワーユニット１４がハンドルを形成し片手での保持が可能である装置が形成されている状態で、示されている。電力をパワーユニット１４から溶接ユニット１２まで伝達するために、好適なインターフェースが提供される。係るインターフェースは、オス接点がパワーユニット上に提供されメス接点が溶接機上に提供されているか、またはその逆である、オス／メス接点の形態であり得る。したがって、パワーユニット上にそれぞれ正極のための１つの接点および負極のための１つの接点が存在する。

ユニット１２およびユニット１４には、ユニット１２およびユニット１４間で情報を交換する能力を有する、相互に協働する制御回路が提供される。特に、この回路は、パワーユニットが、対象となる用途に対して適正なパワーユニットであるかどうかを、パワーユニット１４からの情報を受容することにより検出するよう構成されている。この手順は検証と呼ばれる。

異なる種類の情報が交換され得る。交換される情報は、ユニットの実際の充電状態（すなわち、ユニットが適正な電圧を供給する能力を有するかどうか、および／または、格納されたエネルギーの量が、実行されるべき動作に対して適切であるかどうか）であり得る。

ユニットの種類に関する情報（例えば、同一の接続インターフェースを利用するいくつかの異なる種類が存在する場合、１つの溶接ユニット用に設計された１つのユニットが、他の性能を要求する他の溶接ユニットに対して間違って使用されないなど）が提供されてもよい。

溶接の適切な使用に関する任意の情報が、この検証手続において使用されると考えられる。

溶接ユニット内の制御回路も、他の機器とのワイヤレス通信を実行する能力を有し得る。

図５では、装置の概略図が示されており、制御回路も示されている。

したがって、本装置の第１部分１２および第２部分１４がそれぞれ示されている。パワーユニット１４は、それぞれ正極＋および負極−を有するバッテリーパック１５と、１つの制御回路１７ｂと、を含む。溶接ユニット１２は、パワーユニット１４内のバッテリーパック１５に電力線１９、２０を介して接続された溶接要素１３を有する実際の溶接装置１８と、直流ブースタ１５’と、パワーユニットの制御回路１７ｂと協働する制御回路１７ａと、を含む。

直流ブースタ１５’は、かなり低い電圧を供給するパワーユニットの使用を、係る低電圧を相当に高い電圧に変換することにより、可能にするために、提供されている。

制御回路間の情報の交換は、電力線１９、２０を介して、重畳信号（図５で図示される）としてなされ、後に制御回路に供給するためにフィルタ処理され得る。代替的に、信号伝達のために専用の接点要素（図５では図示せず）がインターフェースに、電力接点とは別に、または両方の組み合わせとして、提供され得る。

制御回路は、パワーユニットが適正であるという検証が得られなかった場合には、溶接ユニットの動作の起動をブロックするよう構成される。したがって、プッシュボタン１６（物理的プッシュボタン１６に連結されたマイクロスイッチ１６’として概略的に示されている）が押圧されたとしても、適正であるという検証が得られないかぎり、スイッチは閉じられず、溶接ユニットがその機能を開始することはない。

提供された検証が得られ、パワーユニット上に設けられたパワープッシュボタン１６が押圧されたとき、溶接ユニット内のプロセッサは、（検証されている場合）エネルギー供給源を活性化し、それにより直流ブースタ１５’を介して溶接機に電力が供給されるであろう。直流ブースタ１５’は、より低い電圧を有するエネルギー供給源の統合化を可能にし、それによりエネルギー供給源の小型化および軽量化が可能となる。

通信回路は、関連情報を溶接装置から他の機器２５（例えば輸血機器）に伝達するために他の機器２５に対してワイヤレス通信を実施するよう構成され得る。関連情報は、血液バッグの安全な取り外しが可能となるよう、承認された溶接回数（溶接装置により決定される）を含み得る。

外部への通信は、パワーユニット１４内の手段により実行され、回路１７ｂに一体化され得る。通信手段をパワーユニットに提供することにより、通信能力を有さない装置を供給することが可能となる。係る装置は、係る通信が不要であるユーザに対して、より安価な代替製品を提供する。

ワイヤレス通信は、無線手段、ｂｌｕｅ−ｔｏｏｔｈ、ｗｉ−ｆｉ、光通信手段（好適には赤外線領域）などの任意の周知の手段により、または当業者に利用可能な任意の他の手段により、達成され得る。したがって、パワーユニット１４および他の機器の両方において送受信器回路（それぞれ参照番号２２および２３で指定される）が提供されるであろう。ワイヤレス通信は図５および図６において象徴的に稲妻矢印を用いて示される。

図６では、参照番号２６で指定されるインターフェースが概略的に示されている。

このインターフェースはバッテリーパック１５の上部に連結された２つの電力接点１９’および２０’を含む。これらの接点１９’および２０’はメス接点を介して、それぞれ適用ユニット１２（概略的に破線で示される）における電力線１９および２０に接続される。無論のこと、上記の構成は逆となり得る。すなわちオス接点が適用ユニット１２において提供され、メス接点がパワーユニット１４において提供され得る。

すでに説明したように、制御回路１７ｂからの情報は、図５で見られるように出力電圧上の重畳信号として伝達され得るが、図６で示されるように、代替的に１つまたは複数の信号線（ここでは２つの信号線２７、２８が示されており、これらの信号線２７、２８は、溶接ユニット内の接点２９、３０および信号線２９’、３０’を介して、適用ユニット１２内の制御回路１７ａに信号を伝達する）が提供され得る。

代替的に、インターフェースにおいてパワーユニットと溶接ユニットとの間の光結合を使用することも等しく可能である。これは標準的技術であり、ここでは詳細な説明は加えない。当業者は信号伝達の光、電気、または他の任意の手段を適応することが可能であろう。

Claims (12)

1. コードレス、ハンドヘルド型、および電気駆動式の溶接装置（１２、１４）であって、
   溶接ユニット（１２）と、
   前記溶接ユニット（１２）に対して電力供給するためのパワーユニット（１４）であって、インターフェースを介して前記溶接ユニット（１２）に対して直接的に接続可能かつ切り離し可能であるパワーユニット（１４）と、
   を含み、
   前記パワーユニット（１４）には、押圧されたときに前記溶接ユニット（１２）に通電するよう構成されたプッシュボタン（１６）が提供されていることと、
   前記溶接ユニット（１２）および前記パワーユニット（１４）は、それぞれが、前記インターフェースを介して互いに取り付けられたときに情報を交換するよう構成された回路（１７ａ、１７ｂ）を含み、前記情報は、前記パワーユニットが適正であるかどうかの判定のために使用可能であることと、
   を特徴とする、
   溶接装置（１２、１４）。
2. 前記インターフェースは、前記パワーユニット（１４）から電力を伝達する能力を有する少なくとも２つの接点部材と、前記パワーユニット（１４）と前記溶接ユニット（１２）との間で情報を交換するための手段と、を含むことを特徴とする、請求項１に記載の溶接装置。
3. 前記インターフェースは、電力伝達のための２つの接点部材と、情報交換のための少なくとも１つのさらなる接点部材と、を含むことを特徴とする、請求項２に記載の溶接装置。
4. 前記回路は、前記パワーユニット（１４）の少なくとも１つの機能が適正であるかどうかをチェックすることと、少なくとも１つの機能が適正でない場合に前記溶接ユニット（１２）の活性化をブロックすることと、を実行するよう構成されていることを特徴とする、請求項１〜請求項３のうちのいずれか１項に記載の溶接装置。
5. 前記少なくとも１つの機能は、出力電圧、充電状態、および前記パワーユニットの識別からなる群より選択されることを特徴とする、請求項４に記載の溶接装置。
6. 他の機器と情報を交換するよう適応されたワイヤレス通信手段を含むことを特徴とする、請求項１〜請求項５のうちのいずれか１項に記載の溶接装置。
7. 前記ワイヤレス通信手段は、無線手段、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）、赤外線領域にて通信する光通信手段、その他の光通信手段からなる群より選択されることを特徴とする、請求項６に記載の溶接装置。
8. 前記溶接ユニットは直流ブースタをさらに含むことを特徴とする、請求項１〜請求項７のうちのいずれか１項に記載の溶接装置。
9. 前記パワーユニット（１４）が適正であるという判定が前記回路（１７ａ、１７ｂ）により登録された場合にのみ前記プッシュボタンを押圧することにより通電されることを特徴とする、請求項１〜請求項８のうちのいずれか１項に記載の溶接装置。
10. 請求項１に記載の溶接装置に接続可能なパワーユニット（１４）であって、スイッチ（１６’）に連結されたプッシュボタン（１６）が押圧されたときに前記装置の前記パワーユニット（１４）と前記溶接ユニット（１２）との間の電気的接続を提供するよう構成されたプッシュボタン（１６）を含む、パワーユニット（１４）。
11. 前記ユニットを識別するために請求項１に記載の溶接装置と協働するよう構成された識別手段を含む、請求項１０に記載のパワーユニット。
12. 請求項１に記載の前記溶接装置のためのハンドルを形成する、請求項１０または請求項１１に記載のパワーユニット。
    

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