JP2006026852A

JP2006026852A - 磁気インパクト工具

Info

Publication number: JP2006026852A
Application number: JP2004211931A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Nakayama; 敏中山; Takeshi Shinagawa; 壮品川; Fumiaki Sekino; 文昭関野
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2004-07-20
Filing date: 2004-07-20
Publication date: 2006-02-02

Abstract

【課題】衝撃的な回転に伴う騒音を抑制することができ、かつ反力による作業者に対する負担が少ないインパクト工具を得る。
【解決手段】制御回路２１は、磁気ハンマブロック７と磁気アンビルブロック８とが磁気的に結合された状態を維持しつつモータ２から磁気ハンマブロック７までの可動部分を回転軸周りに揺動させ、出力軸５にステップ的な回転動作を生じさせることにより、出力トルクを周期的に変動させ、反力が一定方向に継続的に作用しないようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁気を利用して衝撃的なトルクを発生させる磁気インパクト工具に関する。

従来より、機械的に衝撃的なトルクを発生させるインパクト工具が知られている（例えば特許文献１参照）。

図１４および図１５に示すように、上記特許文献１のインパクト工具１００は、モータ１０１のトルクが減速機構１０２およびモータ出力軸１０３を介して伝達されて回転するハンマ１０４と、軸方向においてハンマ１０４と噛み合って回転するアンビル１０５と、軸方向で可動とされた同ハンマ１０４をアンビル１０５側に向けて付勢するスプリング１０６とを備え、前記ハンマ１０４とアンビル１０５との噛合部１０７でこのアンビル１０５に対しハンマ１０４の回転する方向に間欠的な打撃を付与して同アンビル１０５を回動させることにより、このアンビル１０５の前端に形成された出力軸１０８に装着されるビットを衝撃的に回転させることができるものである。

そして、前記インパクト工具は、ビットホルダ１１４にドライバビットのようなビットを装着するインパクトドライバのようなものであって、外殻ケース１１２のグリップ部１１２ａの下端に電源となる電池パック（図示せず）が装着されており、同グリップ部１１２ａの前面側にはトリガスイッチ１１３が設けられている。外殻ケース１１２内にはモータ取付台１２１を介してモータ１０１が配設され、モータ１０１の出力回転軸にはピニオン１２２が圧入固定されており、このピニオン１２２にはモータ出力軸１０３の後端部分のキャリア部１２３に取り付けられたプラネタリギヤ１２４が噛み合っている。

前記モータ出力軸１０３は軸受１２５によって支持されると共に、軸受１２６で支持されたアンビル１０５によって支持されているもので、前記プラネタリギヤ１２４はモータ取付台１２１と一体に形成されたインターナルギヤ１２７にも噛み合っている。そのため、モータ１０１の出力回転軸が回転されると、ピニオン１２２、プラネタリギヤ１２４、インターナルギヤ１２７、およびキャリア部１２３で構成される遊星歯車機構（減速機構１０２）によって減速され、前記モータ出力軸１０３が回転する。

また、前記モータ出力軸１０３の外周には環状のハンマ１０４が軸方向及び回転方向に移動自在に配設されている。このハンマ１０４はその前面に前記アンビル１０５の後端部分に形成されたアンビル腕１０５ａと噛み合うハンマ爪１０４ａを備え、その内周に軸方向の直溝１２８を備えたものであり、モータ出力軸１０３の外周面に形成されたＶ字状溝１２９と同直溝１２８とに係合する鋼製のボール１３０の存在故に、同モータ出力軸１０３に対する軸方向及び回転方向の移動について制限を受けている。

そして、ハンマ１０４の背面には、スプリング１０６の一端がスラスト板１３１及び球１３２を介して当接される一方、スプリング１０６の他端はスラスト板１３３で支持されており、ハンマ１０４は前方へと付勢されている。アンビル１０５は軸受１２６によって回転自在に支持されており、その前端部分にはビットが装着されるビットホルダ１１４を備え、その後端部分には前記ハンマ爪１０４ａと噛み合うアンビル腕１０５ａが形成されている。したがって、このインパクト工具１００において、モータ１０１のトルクは、ボール１３０を介してハンマ１０４に伝えられ、そして、スプリング１０６による付勢力で同ハンマ１０４はアンビル１０５と噛合部１０７で噛み合った状態にあるため、そのトルクはアンビル１０５に形成された出力軸１０８を通じてドライバビットのようなビットに伝達される。

ここで、ドライバビットのようなビットによるビス締め作業等を行っている際に、回転の負荷が大きくなってくると、ハンマ１０４とアンビル１０５との噛合部１０７において、モータ出力軸１０３に設けられたＶ字状溝１２９の存在故に、ハンマ１０４を後退させる方向の分力が生じ、このハンマ１０４はモータ出力軸１０３に対して回転しながら後退する。そして、ハンマ１０４とアンビル１０５との噛合部１０７でハンマ爪１０４ａとアンビル腕１０５ａとの噛み合いが外れ、モータ１０１からの回転エネルギとスプリング１０６の復元力とによって、同ハンマ１０４はアンビル１０５を打撃し、この打撃による回転方向の衝撃がドライバビットのようなビットに繰り返し加えられることによって、強力なトルクを発生することができる。
特開平１１−３３３７４２号公報

しかしながら、上記従来のインパクト工具では、打撃により衝撃的かつ強大なトルクを発生させることができるが、ハンマ爪とアンビル腕とが直接衝突するため、大きな騒音（金属音）が発生する。したがって、この騒音を低減することが望まれている。

そこで、インパクト工具を、モータにより回転駆動される駆動軸と、駆動軸と共に回転する磁気ハンマブロックと、磁気ハンマブロックに対向して配置される磁気アンビルブロックと、磁気アンビルブロックと共に回転する出力軸と、を備え、磁気ハンマブロックと磁気アンビルブロックとの対向面の一方に磁極を構成し、他方に磁極または磁性体を構成し、磁気ハンマブロックの回転によって、磁気アンビルブロックに非接触で磁気的に衝撃回転力を発生させるように構成することが考えられる。かかる構成により、ハンマ爪とアンビル腕とを直接衝突させることなく、相互に非接触で回転する磁気ハンマブロックおよび磁気アンビルブロックによって磁力を利用して衝撃的かつ強大なトルクを発生することができるので、騒音を大幅に低減することができる。

ここで、このような磁力を利用したインパクト工具（以下、磁気インパクト工具と記す）では、負荷トルクが小さく、磁気ハンマブロックと磁気アンビルブロックとの間の磁力による吸引トルクを下回る場合には、磁気ハンマブロックと磁気アンビルブロックとの磁気的な結合は解除されない。よって、断続的かつ衝撃的なトルクは生じることなく、出力軸は連続的に一方向に回転し続ける。

このため、作業者の腕には一定方向の反力が継続的に作用することとなって疲れ易くなり、ひいては作業効率が低下する等の問題を生じる場合がある。

そこで、本発明は、衝撃的な回転に伴う騒音を抑制することができ、かつ負荷トルクが小さい状態で作業を行う場合にも反力による影響が少ない磁気インパクト工具を得ることを目的とする。

本発明にかかる磁気インパクト工具にあっては、モータにより回転駆動される駆動軸と、駆動軸と共に回転する主動側ブロックと、主動側ブロックに対向して配置される従動側ブロックと、従動側ブロックと共に回転する出力軸と、を備え、主動側ブロックと従動側ブロックとの対向面の一方に磁極を構成し、他方に磁極または磁性体を構成し、主動側ブロックの回転によって、従動側ブロックに非接触で磁気的に衝撃回転力を発生させる磁気インパクト工具において、主動側ブロックと従動側ブロックとが磁気的に結合された状態を維持しつつモータから主動側ブロックまでの可動部分を回転軸周りに揺動させ、出力軸にステップ的な回転動作を生じさせる揺動制御手段を備えることを最も主要な特徴とする。

このような構成によれば、相互に接触しない主動側ブロックと従動側ブロックとの間に作用する磁力を利用して衝撃的なトルクを発生させるため、機械的な打撃音が発生せず、騒音を低減することができる。また、揺動制御手段により、出力軸にステップ的な回転動作を発生させ、出力トルクが周期的に変動するようにしたので、反力が一定の方向に継続的に作用することがなくなる。

また、上記本発明にかかる磁気インパクト工具では、上記揺動制御手段は、可動部分の揺動の周波数が増大するにつれて出力軸のトルクが増大する範囲で、当該周波数を増大させながら出力軸を回転させるのが好適である。こうすれば、揺動の周波数とともに出力軸の回転数が増大し、当該出力軸の回転数の増大に伴って出力トルクを増大させることができるため、作業時の違和感が少なくなる。

また、上記本発明にかかる磁気インパクト工具では、上記揺動制御手段は、可動部分の揺動の周波数が減少するにつれて出力軸のトルクが増大する範囲で、当該周波数を減少させながら出力軸を回転させるのが好適である。こうすれば、負荷トルクが増大して、出力軸の回転数とともに揺動の周波数が減少すると、出力軸のトルクが増大するという、回転作業を行う工具として極めて好適な特性が得られるため、複雑な制御回路が不要となる。

また、上記本発明にかかる磁気インパクト工具では、上記揺動制御手段は、指示入力手段の操作量に応じて揺動の周波数を変化させるのが好適である。こうすれば、作業者の意志により、出力トルクを自在に調整することができるようになる。

また、上記本発明にかかる磁気インパクト工具では、モータの駆動電圧を検出する電圧検出手段を備え、上記揺動制御手段は、上記電圧検出手段によって検出された駆動電圧の低下に応じて、当該駆動電圧が低いときには揺動制御信号のデューティ比を高くし、駆動電圧が高いときにはデューティ比を低くするのが好適である。こうすれば、駆動電圧が低下した場合にも、モータに印加される電力を確保することができ、より確実に揺動制御を行うことができるようになるとともに、無駄な電力消費を抑制し、電池寿命をより長くすることができる。

本発明によれば、騒音を低減することができるため、作業者やその近隣に対し、騒音による悪影響を及ぼすことがなくなるという効果がある。また、負荷トルクが小さい場合であっても、出力トルクが周期的に変動し、反力が一定の方向に継続的に作用することがなくなるので、当該反力による作業者への負担を軽減することができるという効果がある。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

（第１実施形態）図１〜図１１は、本発明の第１実施形態を示しており、図１は、磁気インパクト工具の内部構造を示す側断面図、図２は、磁気インパクト工具に含まれるインパクト回転発生機構の分解斜視図、図３〜図６は、インパクト回転発生機構の断面図（図１のＡ−Ａ断面図）であって、回転制御の各段階におけるインパクト回転発生機構の磁気ハンマブロックと磁気アンビルブロックとの位置関係を示す図、図７は、磁気インパクト工具の制御回路の概略構成を示すブロック図、図８は、揺動制御された磁気ハンマブロックの磁気アンビルブロックに対する相対的な回転角および出力トルクの経時変化の一例を示す図、図９は、図８の揺動制御の各段階におけるインパクト回転発生機構の断面図、図１０は、揺動の周波数に応じた出力トルク特性の一例を示す図、また図１１は、揺動制御信号のデューティ比の制御の一例を示す図である。なお、図８では、横軸を時間、左側の縦軸を制御信号（電圧）、右側の縦軸上段を出力トルク、右側の縦軸下段を磁気アンビルブロックに対する磁気ハンマブロックの相対的な回転角としている。また、図１０では、横軸を周波数（出力軸の回転数）、縦軸をトルクとしており、揺動制御を行う場合の特性を実線で、負荷トルクが大きく衝撃的なトルクが発生する場合（磁気インパクト状態）の特性を破線で示している。

本実施形態にかかる磁気インパクト工具１は、回転駆動力を発生するモータ２、モータ２による回転を減速する減速機構３、および磁力を利用して衝撃的な回転動作を発生させるインパクト回転発生機構４を備えており、出力軸５のビットホルダ６に装着したビット（図示せず）を衝撃的に回転させるものである。

モータ２は、制御回路２１から入力される制御信号によって制御され、モータ出力軸（図示せず）を所定方向に回転させ、あるいは揺動させるものであり、例えば、直流電源（例えば蓄電池２６）によって駆動されるＤＣモータとして構成される。また、減速機構３は、例えば、サンギヤ、プラネタリギヤ、およびリングギヤ（いずれも図示せず）を備える遊星歯車機構として構成され、モータ出力軸の回転を減速してインパクト回転発生機構４に伝達する。

インパクト回転発生機構４は、軸方向後側（モータ２側）の磁気ハンマブロック（主動側ブロック）７と、軸方向前側（出力軸５側）の磁気アンビルブロック（従動側ブロック）８とを含んでいる。本実施形態では、磁気ハンマブロック７に磁石９が設けられる一方、磁気アンビルブロック８は磁性体によって構成され、これらの間で非接触で磁気的吸引力が作用するようにしてある。

磁気ハンマブロック７では、筒状のコア部１０の外周に、軸方向視で略十字状に突出する四つの板状の極取付部１１が設けられるとともに、各極取付部１１の径方向外側（先端側）に、極取付部１１と同じ厚みの板状の磁石９が隣接して配置されている。そして、極取付部１１および磁石９は、周方向の両側から磁性体からなる磁極板１２で挟み込むようにして接着され、こうして９０°おきに四つのハンマ部１３が形成されている。また、コア部１０の筒状部分には、減速機構３の出力軸（図示せず）と連結されて前側に伸びる駆動軸１４が圧入されている。

一方、磁気アンビルブロック８は、略十字状に形成される板状の基体部１５と、十字の各先端で折れ曲がって軸方向の後側（モータ２側）に伸びるアーム部１６と、基体部１５の中心部から軸方向の前側に向けて伸びる円柱状の出力軸５とを備える。アーム部１６は、磁気ハンマブロック７のハンマ部１３の外周に、微小なギャップをあけて９０°間隔で四つ配設され、その幅はハンマ部１３の幅とほぼ同じになるように形成されており、図３に示すように、各ハンマ部１３の径方向外側に各アーム部１６が対向配置される位置関係となったときに、磁気ハンマブロック７と磁気アンビルブロック８との間で作用する磁力（吸引力）が最も強くなる。なお、本実施形態では、磁気アンビルブロック８の一部としての出力軸５が、磁気インパクト工具１の本体部の一部としてのケーシング１７に設けられた軸受１９に回転自在に支持されている。また、磁気ハンマブロック７の駆動軸１４の前端部は磁気アンビルブロック８の基体部１５の後端面に形成された有底孔１５ａに取り付けられた軸受２０に回動自在に支持される一方、当該駆動軸１４の後端部は減速機構３の出力に連結されている。

ここで、図３〜図６を参照して、インパクト回転発生機構４において衝撃的な回転が発生する原理について説明する。

まず、ねじの締め付け工程の初期状態など、負荷トルクが比較的小さい状態では、図３に示すように、磁気ハンマブロック７および磁気アンビルブロック８は、ハンマ部１３とアーム部１６とが周方向にほとんどずれることなく相互に重なり合った状態で回転する。

そして、ねじの締め付け等が進み、負荷トルクがより大きくなると、図４に示すように、磁気アンビルブロック８は磁気ハンマブロック７に対して周方向に遅れをもって回転するようになる。

さらに負荷トルクが増大し、磁気ハンマブロック７と磁気アンビルブロック８との間の磁力による吸引トルクを越えると、それらの間の磁気的な結合が解除され、図５に示すように、ハンマ部１３とアーム部１６との同期が外れて周方向に大きくずれ、磁気ハンマブロック７と磁気アンビルブロック８との間に角速度の差が生じる。

しかし、磁気ハンマブロック７の回転がさらに進むと、ハンマ部１３（１３ａ）は、図６に示すように、従前に（図３の状態で）重なり合っていたアーム部１６（１６ａ）の先方側（回転先側）に隣接するアーム部１６（１６ｂ）と重なり合う位置に到達する。このとき、磁気アンビルブロック８には、磁気ハンマブロック７から、モータ２の駆動トルクとモータ２から磁気ハンマブロック７までの可動部分の慣性トルクとの和となって吸引トルクを超えるトルクが衝撃的に伝達される。そして、上述した図３〜図６の動作が繰り返され、出力軸５のビットホルダ６に装着したビットを、断続的かつ衝撃的に印加される強大なトルクによって効率よく回転させることができる。

上述したように、負荷トルクが磁気ハンマブロック７と磁気アンビルブロック８との間に作用する吸引トルクより小さいときには、断続的かつ衝撃的なトルクは生じることなく、出力軸は連続的に一方向に回転し続ける。このため、作業者の腕には反力が一定方向に継続的に作用することとなって疲れ易くなり、ひいては作業効率が低下する等の問題を生じる場合がある。そこで、本実施形態では、モータ２から磁気ハンマブロック７までの可動部分（本実施形態では、モータ２のロータ（図示せず）、減速機構３、および磁気ハンマブロック７）を揺動制御することにより、負荷トルクが吸引トルクより低い状態でも、出力トルクを周期的に変動させ、反力が一定方向に継続的に作用するのを抑制する。以下、かかる揺動制御および当該制御による可動部分の動作について説明する。

モータ２の動作を制御する制御回路２１は、モータ２に制御信号を入力するモータ制御部２２の他、回転状態判定部２３および駆動電圧検出部２７を備える。

回転状態判定部２３は、可動部分の回転状態を判定する。具体的には、モータ２の回転角度を検出するエンコーダ２５から出力された角度検出パルスに基づいて、角速度あるいは角加速度を取得し、角速度の変化（角加速度の大きさ）が所定時間継続して所定の閾値と同じかまたは小さい場合には、負荷トルクが吸引トルクより低く、断続的かつ衝撃的な出力トルクが生じていない状態が所定時間継続していると判定して、低負荷状態判定信号を出力する。

モータ制御部２２は、回転状態判定部２３から低負荷状態判定信号が出力されると、モータ２に対し、可動部分を揺動させるべく、揺動制御信号を入力する。本実施形態では、図８に示すように、揺動制御信号を、周波数が一定で、電圧値：＋Ｖ０をハイレベル、電圧値：０をローレベルとする矩形波の電圧信号としている。

そして、この揺動制御信号がモータ２に入力されると、図９に示すように、揺動の各段階（ａ）〜（ｄ）で、磁気アンビルブロック８に対する磁気ハンマブロック７の相対的な揺動角度（図３の正対状態からの角度差β１〜β４）はβ１からβ３まで漸増し（β１＜β２＜β３＝β４）、その後振幅がβ３（＝β４）で一定となる。このとき、出力軸５のトルク（出力トルク）も揺動角度に応じた振幅で周期的に変動する。そして、かかるトルクを発生する出力軸５は、周期的に回転速度が増減して揺動しながら回転するステップ的な回転動作を生じることになる。

ここで、この可動部分に関しては、当該可動部分の慣性、磁気ハンマブロック７と磁気アンビルブロック８との間の磁気バネ、およびモータ２内のロータ−磁石間の磁気バネからなるねじれ共振系が構成されており、当該可動部分をねじれ共振周波数（ねじれ共振の固有振動数ω_０およびその整数（２以上の整数）分の１の振動数ω_０／２，ω_０／３，ω_０／４，・・・）で揺動させると、ねじれ共振が生じる。すなわち、モータ２に、ねじれ共振周波数またはその近傍の周波数の揺動制御信号を入力すると、可動部分の揺動振幅が徐々に大きくなり、ついには、磁気ハンマブロック７と磁気アンビルブロック８との磁気的結合が解除されることになる。しかし、本実施形態では、磁気ハンマブロック７と磁気アンビルブロック８との磁気的結合を解除しない状態で可動部分を揺動させるべく、揺動制御信号の周波数を、ねじれ共振が生じない、ねじれ共振周波数と次のねじれ共振周波数との間の周波数（例えば図１０でトルクが極小となる周波数ｘ）とする。このように、揺動の周波数をねじれ共振が生じない周波数とし、磁気ハンマブロック７と磁気アンビルブロック８との磁気的結合を解除させないことで、磁気バネによるエネルギ蓄積の効果により、可動部分を揺動させるのに要するエネルギ消費を抑制することができる。

一方、回転状態判定部２３から低負荷状態判定信号が出力されない場合には、モータ制御部２２は、回転制御信号として一定電圧の信号を出力する。この場合には、図３〜図６に示した動作となり、高負荷の場合には衝撃的かつ強大な出力トルクが生じるようになる。

また、本実施形態では、図７に示すように、スライドスイッチや押しボタン等の操作部材を含むモード切替指示部２８を設け、かかるモード切替指示部２８の操作により、上記揺動制御を行うか、あるいは通常の回転制御を行うかを切り替えるように構成している。こうすることで、作業者の意志によって、上記揺動制御を行うか否かを選択することができる。

さらに、本実施形態にかかる制御回路２１は、駆動電圧を検出する駆動電圧検出部２７を備え、当該駆動電圧に応じて揺動制御信号の波形を変化させるようにしている。具体的には、駆動電圧検出部２７は、電源としての蓄電池２６の電圧をモニタしており、揺動制御信号の周期（周波数）は変化させることなく、駆動電圧が低いときには揺動制御信号のデューティ比を高くし、駆動電圧が高いときにはデューティ比を低くするものである。例えば、図１１に示すように、通常時の駆動電圧を２［Ｖ（ボルト）］とし、それに対応する有効な正電圧印加期間をＴ（デューティ比５０％、すなわち周期は２Ｔ）と設定している場合には、駆動電圧がそれより高く例えば２．４［Ｖ］であるときには、正電圧印加期間をより短く０．８３Ｔとする一方、駆動電圧がそれより低く例えば１．６［Ｖ］であるときには、正電圧印加期間をより長く例えば１．２５Ｔとする。これにより、駆動電圧が低下した場合にも、モータ２に印加される電力（すなわち電圧値と印加期間の積）をほぼ一定とすることができ、より確実にロック状態から抜け出すことができるようになるとともに、無駄な電力消費を抑制し、電池寿命をより長くすることができる。

以上説明した本実施形態にかかる磁気インパクト工具によれば、相互に接触しない磁気ハンマブロック７と磁気アンビルブロック８との間に作用する磁力を利用して衝撃的なトルクを発生させるため、機械的な打撃音が発生せず、騒音を低減することができる。また、負荷トルクが小さい場合に、ステップ的な回転動作を行わせ、出力トルクが周期的に変動するようにしたので、反力が一定の方向に継続的に作用することがなくなり、当該反力による作業者への負担を軽減することができるという効果がある。

また、本実施形態にかかる磁気インパクト工具によれば、駆動電圧検出部２７を設け、駆動電圧が低いときには揺動制御信号のデューティ比を高くし、駆動電圧が高いときにはデューティ比を低くするようにしたので、駆動電圧が低下した場合にも、モータ２に印加される電力を確保することができ、より確実に揺動制御を行うことができるようになるとともに、無駄な電力消費を抑制し、電池寿命をより長くすることができる。

（第２実施形態）図１２は、本発明の第２実施形態を示しており、揺動制御された磁気ハンマブロックの磁気アンビルブロックに対する相対的な回転角および出力トルクの経時変化の一例を示す図である。なお、図１２では、横軸を時間とし、左側の縦軸を制御信号（電圧）、右側の縦軸上段を出力トルク、右側の縦軸下段を磁気アンビルブロックに対する磁気ハンマブロックの相対的な回転角としている。本実施形態では、モータ制御部２２によって出力する揺動制御信号が上記第１実施形態と相違しており、それ以外は上記第１実施形態にかかる磁気インパクト工具と全く同様である。

図１２に示すように、本実施形態では、モータ制御部２２は、揺動制御信号の周波数を漸増させている。具体的には、図１２の例では、その周波数を図１０の周波数ｘから周波数ｙに向けて、３段階で増大している。図１０に示すように、出力トルクは、ねじれ共振周波数で極大値となり、相互に隣接するねじれ共振周波数の中間域に極小値が存在する特性を有しており、各ねじれ共振周波数より周波数（回転数）が低いところに、当該周波数が増大するにつれて出力軸のトルクが単調に増大する範囲がある。したがって、本実施形態のように、揺動の周波数をｘからねじれ共振周波数（ω_０）に近い周波数ｙまで増大させると、出力トルクはＴ_１まで増大する。なお、周波数ｙは、磁気ハンマブロック７と磁気アンビルブロック８との磁気的な結合が解除されない周波数に設定してある。

また、このとき、揺動の周波数は、指示入力手段としてのトリガスイッチ１８の操作量に応じて増大させるのが好適である。これにより、作業者の意志によって出力トルクを自在に調整することができるようになる。

本実施形態によれば、揺動の周波数の増大とともに出力軸５の回転数が増大し、当該出力軸５の回転数の増大に伴って出力トルクが増大することになるため、作業時の違和感が少なくなるという利点がある。また、本実施形態のように、揺動の周波数によって出力トルクを変化させる場合、モータ制御部２２は、モータ２に対し、比較的容易な速度制御を行えばよく、回路構成をより簡素に構成することができるという利点もある。

（第３実施形態）図１３は、本発明の第３実施形態を示しており、揺動制御された磁気ハンマブロックの磁気アンビルブロックに対する相対的な回転角および出力トルクの経時変化の一例を示す図である。なお、図１３では、横軸を時間とし、左側の縦軸を制御信号（電圧）、右側の縦軸上段を出力トルク、右側の縦軸下段を磁気アンビルブロックに対する磁気ハンマブロックの相対的な回転角としている。本実施形態では、モータ制御部２２によって出力する揺動制御信号が上記第１実施形態と相違しており、それ以外は上記第１実施形態にかかる磁気インパクト工具と全く同様である。

図１３に示すように、本実施形態では、モータ制御部２２は、揺動制御信号の周波数を漸減させている。具体的には、図１３の例では、その周波数を図１０の周波数ｘから周波数ｚに向けて、３段階に増大している。図１０に示すように、各ねじれ共振周波数より周波数（回転数）が高いところに、当該周波数が減少するにつれて出力軸のトルクが単調に増大する範囲がある。したがって、本実施形態のように、揺動の周波数をｘからねじれ共振周波数（ω_０／２）に近い周波数ｚまで減少させると、出力トルクはＴ_１まで増大する。なお、周波数ｚは、磁気ハンマブロック７と磁気アンビルブロック８との磁気的な結合が解除されない周波数に設定してある。

ここで、ＤＣモータには、負荷トルクが大きくなるにつれて回転数が低下する特性がある。したがって、本実施形態によれば、負荷トルクが増大すると、出力軸５の回転数とともに揺動の周波数が減少して、出力軸５のトルクが増大するという、この種の工具として極めて好適な特性が得られることになり、揺動制御を行うモータ制御部２２としては複雑な回路構成が不要になるという利点がある。また、本実施形態でも、モータ制御部２２は、モータ２に対して比較的容易な速度制御を行えば済むため、回路構成をより簡素化することができるという利点がある。

そして、本実施形態でも、揺動の周波数は、指示入力手段としてのトリガスイッチ１８の操作量に応じて増大させるのが好適である。これにより、作業者の意志によって出力トルクを自在に調整することができるようになる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で上記実施形態に種々の改変を施すことができる。例えば、上記実施形態では、磁石を磁気ハンマブロック（主動側ブロック）に配置した場合を例にあげて説明したが、この磁石を磁気アンビルブロック（従動側ブロック）に設けてもよい。

また、上記実施形態では、回転状態判定部２３を、エンコーダ２５の出力パルスから取得した可動部分の角速度または角加速度によって回転状態を判定するものとして構成したが、これに替えて、モータ２に入力される制御信号の電流値を検出する電流検出部（図示せず）や、磁気ハンマブロック７の動作を検出するホール素子（図示せず）を設け、それらの検出結果を用いて判定するようにしてもよい。前者の場合には、負荷トルクが大きいほどモータ制御信号の電流値が大きくなることを利用し、当該制御信号の電流値が所定の閾値より低い場合に、負荷トルクが小さい状態と判定することができる一方、後者の場合には、ホール素子によって検出した磁気ハンマブロック７の動作状態（パルス数等）から負荷トルクが小さい状態を判定することができる。

本発明の実施形態にかかる磁気インパクト工具の内部構造を示す側断面図（衝撃的に回転可能なモード）。本発明の実施形態にかかる磁気インパクト工具に含まれるインパクト回転発生機構の分解斜視図。本発明の実施形態にかかる磁気インパクト工具に含まれるインパクト回転発生機構の回転軸に垂直な断面図（図１のＡ−Ａ断面図）で、動作の第１段階を示す図。本発明の実施形態にかかる磁気インパクト工具に含まれるインパクト回転発生機構の回転軸に垂直な断面図（図１のＡ−Ａ断面図）で、動作の第２段階を示す図。本発明の実施形態にかかる磁気インパクト工具に含まれるインパクト回転発生機構の回転軸に垂直な断面図（図１のＡ−Ａ断面図）で、動作の第３段階を示す図。本発明の実施形態にかかる磁気インパクト工具に含まれるインパクト回転発生機構の回転軸に垂直な断面図（図１のＡ−Ａ断面図）で、動作の第４段階を示す図。本発明の実施形態にかかる磁気インパクト工具に含まれる制御回路の概略構成を示すブロック図。本発明の第１実施形態にかかる磁気インパクト工具の揺動制御された磁気ハンマブロックの回転角および出力トルクの経時変化の一例を示す図。本発明の第１実施形態にかかる磁気インパクト工具の揺動制御の各段階におけるインパクト回転発生機構の断面図。本発明の実施形態にかかる磁気インパクト工具の揺動の周波数（またはモータ回転数）に対する出力トルク特性を示す図。本発明の実施形態にかかる磁気インパクト工具の駆動電圧に応じた揺動制御信号のデューティ比の制御の一例を示す図。本発明の第２実施形態にかかる磁気インパクト工具の揺動制御された磁気ハンマブロックの回転角および出力トルクの経時変化の一例を示す図。本発明の第３実施形態にかかる磁気インパクト工具の揺動制御された磁気ハンマブロックの回転角および出力トルクの経時変化の一例を示す図。従来のインパクト工具の内部構造を示す側断面図。従来のインパクト工具のハンマブロックの内部構造を示す図。

符号の説明

１磁気インパクト工具
２モータ
５出力軸
７磁気ハンマブロック（主動側ブロック）
８磁気アンビルブロック（従動側ブロック）
１１磁石（磁極）
１４駆動軸
１８トリガスイッチ（指示入力手段）
２２モータ制御部（揺動制御手段）
２７駆動電圧検出部（電圧検出手段）

Claims

モータにより回転駆動される駆動軸と、駆動軸と共に回転する主動側ブロックと、主動側ブロックに対向して配置される従動側ブロックと、従動側ブロックと共に回転する出力軸と、を備え、主動側ブロックと従動側ブロックとの対向面の一方に磁極を構成し、他方に磁極または磁性体を構成し、主動側ブロックの回転によって、従動側ブロックに非接触で磁気的に衝撃回転力を発生させる磁気インパクト工具において、
主動側ブロックと従動側ブロックとが磁気的に結合された状態を維持しつつモータから主動側ブロックまでの可動部分を回転軸周りに揺動させ、出力軸にステップ的な回転動作を生じさせる揺動制御手段を備えることを特徴とする磁気インパクト工具。
前記揺動制御手段は、可動部分の揺動の周波数が増大するにつれて出力軸のトルクが増大する範囲で、当該周波数を増大させながら出力軸を回転させることを特徴とする請求項１に記載の磁気インパクト工具。
前記揺動制御手段は、可動部分の揺動の周波数が減少するにつれて出力軸のトルクが増大する範囲で、当該周波数を減少させながら出力軸を回転させることを特徴とする請求項１に記載の磁気インパクト工具。
前記揺動制御手段は、指示入力手段の操作量に応じて揺動の周波数を変化させることを特徴とする請求項２または３に記載の磁気インパクト工具。
モータの駆動電圧を検出する電圧検出手段を備え、
前記揺動制御手段は、前記電圧検出手段によって検出された駆動電圧の低下に応じて、当該駆動電圧が低いときには揺動制御信号のデューティ比を高くし、駆動電圧が高いときにはデューティ比を低くすることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか一つに記載の磁気インパクト工具。