JP2011189413A - インパクト工具 - Google Patents

Abstract

【課題】
新規な機構のインパクト機構を用い、歪ゲージ等のセンサをアンビルに取り付けることなく締め付けトルクの検出手段を実現したインパクト工具を提供する。
【解決手段】
モータと、モータの回転力を減速する減速機構と、減速機構の出力部に接続されるハンマと、ハンマと相対的に３６０度未満の回転角で揺動可能なアンビルを有し、モータによりハンマを駆動するインパクト工具であって、モータを正回転及び逆回転に交互に駆動することによってハンマをアンビルに打撃し、打撃直後にモータに流れる電流値の大きさ（矢印９０ａ、９０ｂ、９０ｃ、９０ｄ）によって、アンビルによる締め付けトルクの大きさを算出する。また、モータへの正回転の駆動電流は、打撃が行われた後の時間ｔ_ａだけ継続して供給し、締め付けトルク算出のための電流値は、打撃後であって時間ｔ_ａが経過するまでに検出される。
【選択図】図１０

Description

本発明は、モータにより駆動され新規な打撃機構部を実現したインパクト工具に関し、特に、特別な検出機器を設けることなくインパクト動作時の打撃トルクの大きさを検出することができるインパクト工具に関する。

インパクト工具は、モータを駆動源として回転打撃機構部を駆動し、アンビルに回転力と打撃力を与えることによって先端工具に回転打撃力を間欠的に伝達してネジ締め等の作業を行うものである。近年、駆動源としてブラシレスＤＣモータが広く用いられるようになってきた。ブラシレスＤＣモータは、例えばブラシ（整流用刷子）の無いＤＣ（直流）モータであり、コイル（巻線）を固定子（ステータ）側に、マグネット（永久磁石）を回転子（ロータ）側に用い、インバータ回路で駆動された電力を所定のコイルへ順次通電することによりロータを回転させる。インバータ回路は、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）や、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）のような大容量の出力トランジスタを使用して構成され、大電流で駆動される。ブラシレスＤＣモータは、ブラシ付きＤＣモータと比較するとトルク特性に優れ、より強い力で被加工部材にネジやボルト等を締め付けることができる。

ブラシレスＤＣモータを用いたインパクト工具の例として、例えば特許文献１の技術が知られている。特許文献１では、連続回転式のインパクト機構部を有し、動力伝達機構部（減速機構部）を介してスピンドルに回転力が与えられると、スピンドルの回転軸方向に移動可能に係合するハンマが回転し、ハンマと当接するアンビルを回転させる。ハンマとアンビルは、回転平面上の２箇所に互いに対称的に配置された２つのハンマ凸部（打撃部）をそれぞれ有し、これらの凸部は互いに回転方向に噛み合う位置にあり、凸部同士の噛み合いにより回転打撃力が伝えられる。ハンマは、スピンドルを囲むリング域で、スピンドルに対して軸方向に摺動自在にされ、ハンマの内周面には、逆Ｖ字型（略三角形）のカム溝が設けられる。スピンドルの外周面には軸方向に、Ｖ字型のカム溝が設けられており、このカム溝とハンマの内周カム溝との間に挿入されたボール（鋼球）を介してハンマが回転する。

特開２００９−７２８８８号公報

従来の動力伝達機構部においては、スピンドルとハンマは、カム溝に配置されたボールを介して保持され、ハンマはその後端に配置されるスプリングによって、スピンドルに対して軸方向後方に後退できるように構成されている。従って、ハンマはカム機構を介してモータによって間接的に駆動されることになり、スピンドルからハンマへの動力伝達部分の部品点数が多くなり製造コストが高くなってしまい、また工具本体のさらなる小型化が難しかった。

一方、インパクト工具においては、インパクト機構を用いた締め付け作業において、所定の締め付けトルクで正確な締め付けが行われるようにすることが望まれており、その場合は、スピンドル軸に歪ゲージや回転トランスなどのトルク検出手段を設けて、打撃時のトルクを検出するようにしていた。しかしながら、トルク検出手段を設けることはインパクト工具本体の小型化の阻害要因となり、また部品点数の増大から製造コストが高くなる要因となっていた。

本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は簡単な機構のハンマとアンビルによってインパクト機構を実現し、所定の締め付けトルクで正確に締め付けを行うことができるインパクト工具を提供することにある。

本発明の別の目的は、歪ゲージ等のセンサをアンビルに取り付けることなく締め付けトルクの検出手段を実現し、小型軽量に構成したインパクト工具を提供することにある。

本発明のさらに別の目的は、打撃直後のモータに流れる電流を検出することにより、締め付けトルクを精度良く検出できるインパクト工具を提供することにある。

本願において開示される発明のうち代表的なものの特徴を説明すれば次の通りである。

本発明の一つの特徴によれば、モータと、モータに接続されるハンマと、モータを正回転及び逆回転に交互に駆動することによってハンマにより打撃されるアンビルと、を有するインパクト工具であって、モータを正回転及び逆回転に交互に駆動することによってハンマをアンビルに打撃し、打撃直後にモータに流れる電流値の大きさによって、アンビルによる締め付けトルクの大きさを算出するように構成した。

本発明の他の特徴によれば、モータへの正回転の駆動電流は、打撃が行われた後の時間ｔ_ａだけ継続して供給し、電流値は、打撃後の時間ｔ_ａの間に検出するようにした。この電流値は、ピーク電流の大きさで検出するか、打撃後の電流と時間ｔ_ａ後の電流値の平均により算出するか、電流値曲線の傾きで検出すると好ましい。

本発明のさらに他の特徴によれば、モータと、モータに接続されるハンマと、モータを正回転及び逆回転に交互に駆動することによってハンマにより打撃されるアンビルと、を有するインパクト工具であって、モータを正回転及び逆回転に交互に駆動することによってハンマをアンビルに打撃し、打撃直後のモータの回転速度の低下を検出して、低下率から打撃による締め付けトルクの大きさを算出する。モータへの正回転の駆動電流は、打撃が行われた後に所定時間だけ継続し、駆動電流の供給を停止してからモータの回転速度の低下率を検出する。

本発明のさらに他の特徴によれば、駆動電流は、打撃後に時間ｔ_ａだけ継続して供給され、回転速度の低下率は、打撃後ｔ_ａ時間経過後からｔ_ｂ時間の間に検出される。回転速度の低下率は、回転速度曲線の傾きで検出するか、回転速度曲線の時間ｔ_ａ経過後と時間ｔ_ｃ経過後の平均値で算出される。

請求項１の発明によれば、打撃直後にモータに流れる電流値の大きさによって、アンビルによる締め付けトルクの大きさを算出するので、歪センサ等の別途のトルク検出装置を用いることなくトルク検出手段を実現でき、打撃ごとに作業中の締め付け負荷を検出してモータの制御に反映させることができ、締め付け作業を精度良く行うことができる。

請求項２の発明によれば、正回転の駆動電流は打撃が行われた後の時間ｔ_ａだけ継続して供給するので作業者に伝わる打撃の反力が少なくてすむと共に、この継続供給される駆動電流を用いて締め付けトルク値を検出することができる。さらに、この締め付けトルク値は、打撃後の時間ｔ_ａという微少時間内に検出されるので、迅速に締め付けトルク値を検出することができる。

請求項３の発明によれば、電流値はピーク電流の大きさが検出されるので、モータの制御回路に用いられる電流検出回路を用いてピーク時の電流を容易に検出することができる。

請求項４の発明によれば、電流値は、打撃後の電流と時間ｔ_ａ後の電流値の平均により算出されるので、締め付け対象や被締め付け材等によって刻々と変化する負荷であっても、精度良く締め付けトルク値を検出することができる。

請求項５の発明によれば、電流値は電流値曲線の傾きで検出するので、トルクセンサを用いずに負荷（締め付けトルク値）の大きさを検出できる。

請求項６の発明によれば、打撃直後のモータの回転速度の低下を検出して、低下率から打撃による締め付けトルクの大きさを算出するので、歪センサ等の別途のトルク検出装置を用いることなくトルク検出手段を実現でき、打撃ごとに作業中の締め付け負荷を検出してモータの制御に反映させることができ、締め付け作業を精度良く行うことができる。

請求項７の発明によれば、モータへの正回転の駆動電流は、打撃が行われた後に所定時間だけ継続するので作業者に伝わる打撃の反力が少なくてすむ。さらに、駆動電流の供給を停止してからモータの回転速度の低下率を検出するので、打撃のためのモータの駆動電流の供給には何ら影響を与えることなく、打撃ごとの締め付けトルク値を検出することができる。

請求項８の発明によれば、駆動電流は、打撃後に時間ｔ_ａだけ継続して供給され、回転速度の低下率は、打撃後ｔ_ａ時間経過後からｔ_ｂ時間の間に検出されるので、駆動電流の供給区間と締め付けトルク値の検出期間が重複しないので、精度良く締め付けトルク値を検出できる。

請求項９の発明によれば、回転速度の低下率は、回転速度曲線の傾きで検出されるので、トルクセンサを用いずに負荷（締め付けトルク値）の大きさを検出できる。

請求項１０の発明によれば、回転速度の低下率は、回転速度曲線の時間ｔ_ａ経過後と時間ｔ_ｃ経過後の平均値で算出されるので、締め付け対象や被締め付け材等によって刻々と変化する負荷であっても、精度良く締め付けトルク値を検出することができる。

本発明の上記及び他の目的ならびに新規な特徴は、以下の明細書の記載及び図面から明らかになるであろう。

本発明の実施例に係るインパクト工具１の全体構造を示す縦断面図である。 本発明の実施例に係るインパクト工具１の外観を示す斜視図である。 図１の打撃機構４０付近の拡大断面図である。 図１のハンマ４１及びアンビル４６の形状を示す斜視図である。 図１のハンマ４１及びアンビル４６の形状を示す別の角度からの斜視図である。 本発明の実施例に係るインパクト工具のモータ３の駆動制御系を示す機能ブロック図である。 図３のＡ−Ａ部の断面図であり、「連続駆動モード」におけるハンマ４１の駆動制御を説明するための図である。 図３のＡ−Ａ部の断面図であり、「断続駆動モード」におけるハンマ４１の駆動制御を説明するための図である。 インパクト工具１の運転時のトリガ信号、インバータ回路への駆動信号、モータ３の回転速度、ハンマ４１とアンビル４６の打撃状況を示す図である。 図９の断続駆動モード（２）におけるインバータ回路への駆動信号と、モータに流れる運転電流と、モータの回転速度との関係を示す図である。 本発明の実施例に係るインパクト工具１の断続駆動モード（２）における制御手順を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施例に係るインパクト工具１の断続駆動モード（２）における制御手順を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。尚、以下の説明において、上下前後、左右の方向は、図１及び図２中に示した方向として説明する。

図１は本発明に係るインパクト工具の全体構造を示す縦断面図である。インパクト工具１は、充電可能なバッテリパック３０を電源とし、モータ３を駆動源として打撃機構４０を駆動し、出力軸であるアンビル４６に回転と打撃を与えることによってドライバビット等の図示しない先端工具に連続する回転力や断続的な打撃力を伝達してネジ締めやボルト締め等の作業を行う。

モータ３は、ブラシレスＤＣモータであって、側面から見て略Ｔ字状の形状を成すハウジング６（図２参照）の筒状の胴体部６ａ内に収容される。ハウジング６は、ほぼ対称な形状の左右２つの部材に分割可能に構成され、それら部材が複数のネジにより固定される。そのため、分割されるハウジング６の一方（本実施例では左側ハウジング）に複数のネジボス２０が形成され、他方（右側ハウジング）に複数のネジ穴（図示せず）が形成される。モータ３の回転軸１９は、胴体部６ａの後端側のベアリング１７ｂと中央部付近に設けられるベアリング１７ａによって回転可能に保持される。モータ３の後方には６つのスイッチング素子１０が搭載された基板７が設けられ、これらスイッチング素子１０によってインバータ制御を行うことによりモータ３を回転させる。基板７の前方側には、回転子３ａの位置を検出するためにホール素子やホールＩＣ等の回転位置検出素子５８が搭載される。

ハウジング６の胴体部６ａから略直角に一体に延びるグリップ部６ｂ内の上部にはトリガスイッチ８及び正逆切替レバー１４が設けられ、トリガスイッチ８には図示しないバネによって付勢されてグリップ部６ｂから突出するトリガ操作部８ａが設けられる。グリップ部６ｂ内の下方には、トリガ操作部８ａによってモータ３の速度を制御する機能等を備えた制御回路基板９が収容される。ハウジング６のグリップ部６ｂの下方に形成されたバッテリ保持部６ｃには、ニッケル水素やリチウムイオン等の複数の電池セルが収容されたバッテリパック３０が着脱可能に装着される。

モータ３の前方には、回転軸１９に取り付けられてモータ３と同期して回転する冷却ファン１８が設けられる。冷却ファン１８により、胴体部６ａの後方に設けられた空気取入口２６ａ、２６ｂから空気が吸引される。吸引された空気は、ハウジング６の胴体部６ａであって冷却ファン１８の半径方向外周側付近に形成される複数のスリット２６ｃ（図２参照）からハウジング６の外部に排出される。

打撃機構４０は、アンビル４６とハンマ４１の２つの部品により構成され、ハンマ４１は遊星歯車減速機構２１の複数の遊星歯車の回転軸を連結するように固定される。現在広く使われている公知のインパクト機構と違って、ハンマ４１には、スピンドル、スプリング、カム溝、及びボール等を有するカム機構をもたない。そしてアンビル４６とハンマ４１とは回転中心付近に形成された嵌合軸と嵌合穴により１回転未満の相対回転だけができるように連結される。アンビル４６は、図示しない先端工具を装着する出力軸部分と一体に構成され、前端には軸方向と鉛直面の断面形状が六角形の装着穴４６ａが形成される。アンビル４６の後方側はハンマ４１の嵌合軸と連結され、軸方向中央付近でメタルベアリング１６ａによりケース５に対して回転可能に保持される。

ケース５は打撃機構４０及び遊星歯車減速機構２１を収容するための金属製の一体成形で製造され、ハウジング６の前方側に装着される。また、ケース５の外周側は、熱の伝達を防止するとともに、衝撃吸収効果等を果たすために樹脂製のカバー１１で覆われる。アンビル４６の先端には先端工具を保持するための先端工具保持手段が構成され、先端工具の着脱はスリーブ１５を前後方向に動かすことで行われる。

インパクト工具１において、トリガ操作部８ａが引かれてモータ３が起動されると、モータ３の回転は遊星歯車減速機構２１によって減速され、モータ３の回転数に対して所定の比率の回転数でハンマ４１が直接駆動される。ハンマ４１が回転すると、その回転力はアンビル４６に伝達され、アンビル４６がハンマ４１と同じ速度で回転を開始する。

図２は、図１のインパクト工具１の外観を示す斜視図である。ハウジング６は３つの部分（６ａ、６ｂ、６ｃ）から構成され、胴体部６ａの、冷却ファン１８の半径方向外周側付近には冷却風排出用のスリット２６ｃが形成される。また、バッテリ保持部６ｃの上面には制御パネル３１が設けられる。制御パネル３１には、各種の操作ボタンや表示ランプ等が配置され、例えばＬＥＤライト１２をＯＮ／ＯＦＦするためのスイッチや、バッテリパックの残量を確認するためのボタンが配置される。また、バッテリ保持部６ｃの側面にはモータ３の駆動モード（ドリルモード、インパクトモード）を切り替えるためのボタンスイッチ３２が設けられる。ボタンスイッチ３２を作業者が右方向へと押すことにより、ドリルモードとインパクトモードが交互に切り替わる。

バッテリパック３０には、リリースボタン３０ａが設けられ、左右両側に位置するリリースボタン３０ａを押しながら前方にバッテリパック３０を移動させることにより、バッテリパック３０をバッテリ保持部６ｃから取り外すことができる。バッテリ保持部６ｃの左右側には、着脱可能な金属製のベルトフック３３が設けられる。図２では、インパクト工具１の左側に取り付けられているが、ベルトフック３３を取り外してインパクト工具１の右側に装着することも可能である。バッテリ保持部６ｃの後端部付近にはストラップ３４が取り付けられる。

図３は、図１の打撃機構４０付近の拡大断面図である。遊星歯車減速機構２１は、プラネタリー型であり、モータ３の回転軸１９の先端と接続されるサンギヤ２１ａが駆動軸（入力軸）となり、胴体部６ａに固定されるアウターギヤ２１ｄ内で、複数のプラネタリーギヤ２１ｂが回転する。プラネタリーギヤ２１ｂの複数の回転軸２１ｃは、遊星キャリヤの機能を持つハンマ４１にて保持される。ハンマ４１は遊星歯車減速機構２１の従動軸（出力軸）として、モータ３と同方向に所定の減速比で回転する。この減速比をどの程度に設定するかは、主な締付対象（ネジかボルトか）、モータ３の出力と必要な締付トルクの大きさ等の要因から適切に設定すれば良く、本実施例ではモータ３の回転数に対してハンマ４１の回転数が１／８〜１／１５程度になるように減速比を設定する。

胴体部６ａの内部の２つのネジボス２０の内周側には、インナカバー２２が設けられる。インナカバー２２はプラスチック等の合成樹脂の一体成形で製造された部材であり、後方側には円筒状の部分が形成され、その円筒部分でモータ３の回転軸１９を回転可能に固定するベアリング１７ａを保持する。また、インナカバー２２の前方側には、２つの異なる径を有する円筒状の段差部が設けられ、その小さい方の段差部にはボール式のベアリング１６ｂが設けられ、大きい方の円筒状の段差部には、前方側からアウターギヤ２１ｄの一部が挿入される。尚、アウターギヤ２１ｄはインナカバー２２に回転不能に取り付けられ、インナカバー２２はハウジング６の胴体部６ａに回転不能に取り付けられることから、アウターギヤ２１ｄは非回転状態で固定されることになる。また、アウターギヤ２１ｄの外周部には外径が大きく形成されたフランジ部分が設けられ、フランジ部分とインナカバー２２の間にはＯリング２３が設けられる。ハンマ４１とアンビル４６の回転部分にはグリス（図示せず）が塗布されており、Ｏリング２３は、そのグリスがインナカバー２２側に漏れないようにシールする。

本実施例において特徴的なこととして、ハンマ４１がプラネタリーギヤ２１ｂの複数の回転軸２１ｃを保持する遊星キャリヤの機能を持つことである。そのためハンマ４１の後端部はベアリング１６ｂの内輪の内周側にまで延びる。また、ハンマ４１の後方側内周部は、モータ３の回転軸１９に取り付けられるサンギヤ２１ａを収容する円筒形の内部空間内に配置される。ハンマ４１の前方側中心軸付近は、軸方向前方に突出する軸部となる嵌合軸４５が形成され、嵌合軸４５はアンビル４６の後方側中心軸付近に形成される円筒形の嵌合穴４６ｆに嵌合する。尚、嵌合軸４５と嵌合穴４６ｆは、双方が相対的に回転可能なように軸支するものである。

次に図４、５を用いて、図１、２に示した打撃機構４０の詳細構造を説明する。図４は、本発明の第１の実施例に係るハンマ４１とアンビル４６の形状を示す斜視図であり、ハンマ４１は斜め前方から、アンビル４６は斜め後方からみた図である。図５はハンマ４１とアンビル４６の形状を示す斜視図であり、ハンマ４１は斜め後方から見た図であり、アンビル４６は斜め前方からみた部分図である。ハンマ４１は、円柱形の本体部分４１ｂから径方向に突出する２つの羽根部４１ｃと４１ｄが形成される。羽根部４１ｄと４１ｃには、それぞれ軸方向に突出する突出部が形成され、羽根部４１ｃと４１ｄのそれぞれに一組ずつの打撃部と錘部が形成される。

羽根部４１ｃ側は、外周部が扇状に広がるように形成されとともに、外周部から軸方向前方に突出する突出部４２が形成される。この扇状に広がる部分と突出部４２が打撃部（打撃爪）として機能と同時に、錘部としての機能を果たす。突出部４２の円周方向の両側には打撃面４２ａと４２ｂが形成される。打撃面４２ａと４２ｂは、共に平面に形成されたもので、アンビル４６の後述する被打撃面と良好に面接触するように適度な角度がつけられる。一方、羽根部４１ｄは外周部が扇状に広がるように形成され、扇状に広がる形状によりその部分の質量が大きくなり錘部として作用する。また羽根部４１ｄの径方向中央付近から軸方向前方に突出する突出部４３が形成される。突出部４３は打撃部（打撃爪）として作用するもので、円周方向の両側には打撃面４３ａと４３ｂが形成される。打撃面４３ａと４３ｂは、共に平面状に形成されたもので、アンビル４６の後述する被打撃面と良好に面接触するように、円周方向に適度な角度がつけられる。

本体部分４１ｂの軸心付近、前方側にはアンビル４６の嵌合穴４６ｆと嵌合される嵌合軸４１ａが形成される。本体部分４１ｂの後方側には遊星キャリヤの機能を有するように２つの円盤部４４ａ、４４ｂと円周方向の２箇所においてこれらを接続する接続部４４ｃが形成される。円盤部４４ａ、４４ｂの円周方向のそれぞれ２箇所には、貫通穴４４ｄが形成され、円盤部４４ａ、４４ｂの間に２つのプラネタリーギヤ２１ｂ（図３参照）が配置され、プラネタリーギヤ２１ｂの回転軸２１ｃ（図３参照）が貫通穴４４ｄに装着される。円盤部４４ｂの後方側には円筒形に延びる円筒部４４ｅが形成される。円筒部４４ｅの外周側はベアリング１６ｂの内輪にて保持される。また、円筒部４４ｅの内側の空間４４ｆにはサンギヤ２１ａ（図３参照）が配置される。尚、図４及び図５に示すハンマ４１とアンビル４６とは、金属の一体構造にて製造すると強度的にも重量的にも好ましい。

アンビル４６は、円柱形の本体部分４６ｂから径方向に突出する２つの羽根部４６ｃ、４６ｄが形成される。羽根部４６ｃの外周付近には軸方向後方に突出する突出部４７が形成される。突出部４７の円周方向両側には被打撃面４７ａ及び４７ｂが形成される。一方、羽根部４６ｄの径方向中央付近には軸方向後方に突出する突出部４８が形成される。突出部４８の円周方向両側には被打撃面４８ａ及び４８ｂが形成される。ハンマ４１が正回転（ネジ等を締め付ける回転方向）するときには、打撃面４２ａが被打撃面４７ａに当接し、同時に打撃面４３ａが被打撃面４８ａに当接する。また、ハンマ４１が逆回転（ネジ等をゆるめる回転方向）するときには、打撃面４２ｂが被打撃面４７ｂに当接し、同時に打撃面４３ｂが被打撃面４８ｂに当接する。この当接するのは同時となるように突出部４２、４３、４７、４８の形状が決定される。

このように、図４、５に示すハンマ４１及びアンビル４６によれば、回転する軸心を基準に対称な２箇所にて打撃が行われるので打撃時のバランスが良く、打撃時にインパクト工具１が振られにくく構成できる。また、打撃面は突出部の円周方向両側にそれぞれ設けられるので、正回転だけでなく逆回転時にもインパクト動作が可能になるので、使いやすいインパクト工具を実現できる。さらに、ハンマ４１でアンビル４６を打撃する方向は、円周方向のみであってアンビル４６を軸方向、前方に叩かないので、インパクトモードの際に先端工具を必要以上に被締付部材を押しつけることもなく、木材に木ねじ等を締め込む際に有利である。

次に、モータ３の駆動制御系の構成と作用を図６に基づいて説明する。図６はモータ３の駆動制御系の構成を示すブロック図であり、本実施例では、モータ３は３相のブラシレスＤＣモータで構成される。このブラシレスＤＣモータは、いわゆるインナーロータ型であって、複数組（本実施例では２組）のＮ極とＳ極を含む永久磁石（マグネット）を含んで構成される回転子（ロータ）３ａと、スター結線された３相の固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗから成る固定子（ステータ）３ｂと、回転子３ａの回転位置を検出するために周方向に所定の間隔毎、例えば角度６０°毎に配置された３つの回転位置検出素子（ホール素子）５８を有する。これら回転位置検出素子５８からの位置検出信号に基づいて固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗへの通電方向と時間が制御され、モータ３を回転させる。回転位置検出素子５８は、基板７上の回転子３ａの永久磁石３ｃに対向する位置に設けられる。

基板７上に搭載される電子素子には、３相ブリッジ形式に接続されたＦＥＴなどの６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６からなるインバータ回路５２を含む。ブリッジ接続された６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の各ゲートは、制御回路基板９に搭載される制御信号出力回路５３に接続され、６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の各ドレインまたは各ソースは、スター結線された固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに接続される。これによって、６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、制御信号出力回路５３から入力されたスイッチング素子駆動信号（Ｈ４、Ｈ５、Ｈ６等の駆動信号）によってスイッチング動作を行い、インバータ回路５２に印加されるバッテリパック３０の直流電圧を３相（Ｕ相、Ｖ相及びＷ相）電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗとして固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに電力を供給する。

６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の各ゲートを駆動するスイッチング素子駆動信号（３相信号）のうち、３個の負電源側スイッチング素子Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６をパルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）Ｈ４、Ｈ５、Ｈ６として供給し、制御回路基板９上に搭載された演算部５１によって、トリガスイッチ８のトリガ操作部８ａの操作量（ストローク）の検出信号に基づいてＰＷＭ信号のパルス幅（デューティ比）を変化させることによってモータ３への電力供給量を調整し、モータ３の起動／停止と回転速度を制御する。

ここで、ＰＷＭ信号は、インバータ回路５２の正電源側スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３または負電源側スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６の何れか一方に供給され、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３またはスイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６を高速スイッチングさせることによってバッテリパック３０の直流電圧から各固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに供給する電力を制御する。尚、本実施例では、負電源側スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６にＰＷＭ信号が供給されるため、ＰＷＭ信号のパルス幅を制御することによって各固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに供給する電力を調整してモータ３の回転速度を制御することができる。

インパクト工具１には、モータ３の回転方向を切り替えるための正逆切替レバー１４が設けられ、回転方向設定回路６２は正逆切替レバー１４の変化を検出するごとに、モータの回転方向を切り替えて、その制御信号を演算部５１に送信する。演算部５１は、図示していないが、処理プログラムとデータに基づいて駆動信号を出力するための中央処理装置（ＣＰＵ）、処理プログラムや制御データを記憶するためのＲＯＭ、データを一時記憶するためのＲＡＭ、タイマ等を含んで構成される。

制御信号出力回路５３は、回転方向設定回路６２と回転子位置検出回路５４の出力信号に基づいて所定のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を交互にスイッチングするための駆動信号を形成し、その駆動信号を制御信号出力回路５３に出力する。これによって固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗの所定の巻線に交互に通電し、回転子３ａを設定された回転方向に回転させる。この場合、負電源側スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６に印加する駆動信号は、印加電圧設定回路６１の出力制御信号に基づいてＰＷＭ変調信号として出力される。モータ３に供給される電流値は、電流検出回路５９によって測定され、その値が演算部５１にフィードバックされることにより、設定された駆動電力となるように調整される。尚、ＰＷＭ信号は正電源側スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３に印加しても良い。

回転数検出回路５５は、複数の回転子位置検出回路５４の信号を入力とし、モータ３の回転数を検出して演算部５１に出力する回路である。打撃衝撃検出センサ５６は、アンビル４６に発生する衝撃の大きさを検出するもので、その出力は打撃衝撃検出回路５７を介して演算部５１に入力される。打撃衝撃検出センサ５６としては、例えば、制御回路基板９に取り付けられる加速度センサで実現でき、打撃衝撃検出センサ５６の出力を用いて規定トルクで締め付けが完了した際に、モータ３を自動停止させるようにしても良い。

本実施例に係るインパクト工具１においては、「連続駆動モード」と「断続駆動モード」で駆動させることができる。「連続駆動モード」とは、ハンマを連続駆動させて、アンビルを一方向に連続して回転させるという、単純な制御モードである。「断続駆動モード」とは、ハンマを正転及び停止、又は、正転及び逆転させながらハンマをアンビルに打撃することにより、アンビルに強い締め付けトルクを発生させる制御モードである。「断続駆動モード」では、アンビル４６を打撃するためにハンマ４１を正転及び逆転させる必要があるため、モータ３を特殊な制御を行う。この断続駆動モードによる制御は、本実施例に係るハンマ４１とアンビル４６により実現できた独特の制御方法である。断続駆動モードでは、ハンマ４１による打撃動作を行うために時間あたりの締め付け角度が連続駆動モードに比べて小さくなる。そこで、インパクト動作による締め付けを行う場合は、締め付け動作の初期の必要なトルクが小さくてすむ期間は連続駆動モードで駆動し、締め付け対象からの反力が強くなって必要な締め付けトルクが大きくなってきたら断続駆動モードに切り替えるようにすると、インパクトモードにおける締め付けのために要するトータル時間が短くてすむ。

ここで、図７及び８を用いてハンマ４１及びアンビル４６の回転動作を説明する。図７は図３のＡ−Ａ部の断面図であり、前述した「連続駆動モード」における基本的なハンマ４１の駆動制御を説明する図である。これら断面図からハンマ４１から軸方向に突出する突出部４２、４３と、アンビル４６から軸方向に突出する突出部４７、４８の位置関係が理解できるであろう。締め付け動作時（正回転時）のアンビル４６の回転方向は本図では反時計回りであり、ハンマ４１は、モータの駆動により図７（１）→（２）→（３）→（４）の順番に回転する。この際、ハンマ４１は、モータ３の駆動によって矢印７１、７２、７３、７４の方向に連続的に回転するので、アンビル４６はハンマ４１から後方から押されるようにして、ハンマ４１の打撃面４２ａ、４３ａがアンビル４６の被打撃面４７ａ、４８ａと接触したままアンビル４６も矢印方向に同期して回転する。

図７に示す「連続駆動モード」では、ハンマ４１を駆動するモータ３の回転トルクが、被締め付け材から受ける反力に比べて大きい状態での締め付けを意図しており、締め付けの際の負荷が小さい状況下においては、ハンマ４１をモータ３によって回転させるだけでアンビル４６も同期して回転させることができるので、インパクトモードによる締め付け初期に「連続駆動モード」を用いることによって高速で締め付けをすることができる。

図８は図３のＡ−Ａ部の断面図であり、前述したインパクト工具１の「断続駆動モード」における基本的なハンマ４１の駆動制御を説明するための図である。「断続駆動モード」においては、ハンマ４１を一方向だけに回転させるのではなく、モータ３を独特な方法で駆動することによりハンマ４１を前進及び後退させることにより、ハンマ４１をアンビル４６に打撃するものである。図８（１）は初期状態を示す図であり、この状態は「連続駆動モード」等の他の駆動モードから「断続駆動モード」への切り替え直後の状態を示す。この状態から、モータ３の逆回転を開始することにより、ハンマ４１を矢印８１の方向（アンビル４６の回転方向とは逆の方向）へ回転させる。

ハンマ４１とアンビル４６は、相対角度にして３６０度未満だけ回転でき、（１）の状態からハンマ４１だけを逆回転させることができる。（２）の状態付近までモータ３を逆回転させたら、モータ３の逆回転駆動を停止させるが、ハンマ４１は惰性で矢印８２の方向に回転し続け、（３）の位置まで逆回転する。図８（３）の位置の直前で、モータ３に正転方向の駆動電流を流して正転させることにより、ハンマ４１の矢印８３方向の回転が停止し、矢印８４の方向への回転（正方向への回転）を開始する。ここで、ハンマ４１が反転を行う位置を「反転位置」というが、本実施例では、ハンマ４１の反転開始から反転位置までの回転角が約２４０度である。ハンマ４１を約２４０度反転させるには、モータ３はこの角度に遊星歯車減速機構２１の減速比の逆数分だけ反転する必要がある。この反転角度は最大反転角度内で任意に設定すればよいが、打撃によって得られる締め付けトルクの大きさの要求値によって設定するのが好ましい。

ハンマ４１が反転をすると再び正回転方向に回転をするが、図８（４）のように突出部４２は再び突出部４８の外周側を通過し、同時に突出部４３は突出部４７の内周側を通過し、加速しながら矢印８５の方向に回転を続ける。このように、双方の通過を可能とするために、突出部４２の内径Ｒ_Ｈ２は、突出部４８の外径Ｒ_Ａ１よりも大きく構成され、両者は衝突しない。同様に、突出部４３の外径Ｒ_Ｈ１は、突出部４７の内径Ｒ_Ａ２よりも小さく構成され、両者は衝突しない。このような位置関係に構成すれば、ハンマ４１とアンビル４６との相対回転角を１８０度より大きく構成することができ、アンビル４６に対してハンマ４１の十分な量の反転角が確保でき、この反転角がハンマ４１をアンビル４６に打撃する前の加速区間とすることができる。

次に、図８（５）の状態までハンマ４１を矢印８６の方向に加速して回転させると、突出部４２の打撃面４２ａは、突出部４７の被打撃面４７ａに衝突する。同時に、突出部４３の打撃面４３ａは突出部４８の被打撃面４８ａに衝突する。このように、回転軸に対して反対側の２箇所にて衝突することによりアンビル４６に対してバランスの良い打撃を行うことができる。

この打撃の結果、図８（６）に示すようにアンビル４６は、後方からハンマ４１に打撃されて矢印８７の方向に回転することになり、この打撃に伴う回転によって被締付材の締め付けが行われる。尚、ハンマ４１には、径方向の同心位置（Ｒ_Ｈ２以上、Ｒ_Ｈ３以下の位置）において唯一の突起である突出部４２を有し、同心位置（Ｒ_Ｈ１以下の位置）において第３の唯一の突起である突出部４３を有する。また、アンビル４６は、径方向の同心位置（Ｒ_Ａ２以上、Ｒ_Ａ３以下の位置）において唯一の突起である突出部４７を有し、同心位置（Ｒ_Ａ１以下の位置）において唯一の突起である突出部４８を有する。以上のように、「断続駆動モード」では、モータ３を正方向及び逆方向に交互に回転させることにより、ハンマ４１を正方向及び逆方向に交互に回転させて、アンビル４６に対する打撃動作を行う。

次に、本実施例に係るインパクト工具１の駆動方法について図９を用いて説明する。本実施例に係るインパクト工具１においては、アンビル４６とハンマ４１が、相対的に３６０度未満の回転角で回転可能なように形成される。従って、ハンマ４１はアンビル４６に対して１回転以上の相対的回転ができないため、その回転制御も特有なものになる。図９は、インパクト工具１の運転時のトリガ信号、インバータ回路の駆動信号、モータ３の回転速度、ハンマ４１とアンビル４６の打撃状況を示す図である。各グラフにおいて横軸は時間であり、各グラフのタイミングを比較できるように横軸を合わせて記載している。

本実施例に係るインパクト工具１において、インパクトモードにおける締め付け作業の場合は、最初モータ３の連続駆動モードで高速に締め付けを行い、必要な締め付けトルク値が大きくなったらモータ３の断続駆動モード（１）に切り替えて締め付けを行い、必要な締め付けトルク値がさらに大きくなったらモータ３の断続駆動モード（２）に切り替えて締め付けを行う。図９の時刻Ｔ_１からＴ_２における連続駆動モードでは、演算部５１はモータ３を目標回転数に基づく制御を行う。このため演算部５１は、起動後に矢印８５ａで示す目標回転数に達するまでモータ３を加速させる。連続駆動モードでのアンビル４６の回転は、ハンマ４１に押されながら回転する。ここでハンマ４１は、回転子３ａの連続的な回転により、ハンマ４１が同期して連続的に回転する。回転子３ａの回転数とハンマ４１の回転数の比は１：１でも良いが、所定の減速比を持たせると好ましい。その後、アンビル４６に取り付けられた先端工具からの締め付け反力が大きくなると、アンビル４６からハンマ４１に伝わる反力が大きくなるため、矢印８５ｂに示すようにモータ３の回転速度が徐々に落ちてくる。そこで、その回転速度の落ち込みをモータ３に供給される電流値で検出して、時刻Ｔ_２でモータ３の断続駆動モード（１）に切り替える。

断続駆動モード（１）は、モータ３を連続的に駆動するのではなく断続的に駆動するモードであり、「休止→正回転駆動」を複数回繰り返すようにパルス状に駆動する。ここで、「パルス状に駆動する」とは、インバータ回路５２に加えるゲート信号を脈動させることにより、モータ３に供給される駆動電流を脈動させ、それによってモータ３の回転数又は出力トルクを脈動させるように駆動制御することである。この脈動は、時刻Ｔ_２からＴ_２１まではモータへ供給される駆動電流ＯＦＦ（休止）にし、時刻Ｔ_２１からＴ_３まではモータの駆動電流ＯＮ（駆動）にし、時刻Ｔ_３からＴ_３１までは駆動電流ＯＦＦ（休止）にし、時刻Ｔ_３１から時刻Ｔ_４までは駆動電流ＯＮにするというような、大きな周期（例えば数十Ｈｚ〜百数十Ｈｚ程度）で駆動電流のＯＮ−ＯＦＦを繰り返すことによって発生される。尚、駆動電流ＯＮ状態の時にはモータ３の回転数制御のためにＰＷＭ制御が行われるが、そのデューティ比制御の周期（通常数キロＨｚ）に比べると、脈動させる周期は十分小さい。

図９の例では、Ｔ_２から一定の時間モータ３への駆動電流の供給を休止して、モータ３の回転速度が矢印８６ａに低下した後に、演算部５１（図５参照）は駆動信号８３ａを制御信号出力回路５３に送ることによりモータ３にパルス状の駆動電流（駆動パルス）が供給され、モータ３を加速させる。尚、この加速時の制御は、必ずしもデューティ比１００％で駆動という意味ではなく、１００％未満のデューティ比で制御する事もありうる。次に、矢印８６ｂの地点においてハンマ４１がアンビル４６に強く衝突することにより、矢印８８ａで示すように打撃力が与えられる。打撃力が与えられると再び、所定期間モータ３への駆動電電流の供給を休止し、モータの回転速度が矢印８６ｃで示すように低下した後に、演算部５１は駆動信号８３ｂを制御信号出力回路５３に送ることによりモータ３を加速させる。すると、矢印８６ｄの地点においてハンマ４１がアンビル４６に強く衝突することにより、矢印８８ｂで示すように打撃力が与えられる。断続駆動モード（１）においては、上述したモータ３の「休止→正回転駆動」を繰り返す断続的な駆動が１回又は複数回繰り返されるが、より高い締め付けトルクが必要になったらその状態を検出し、断続駆動モード（２）による回転駆動モードに切り替える。高い締め付けトルクが必要になったか否かの判定は、例えば矢印８８ｂで示す打撃力が与えられた際のモータ３の回転数（矢印８６ｄの前後）を用いて判断することができる。

断続駆動モード（２）は、モータ３を断続的に駆動し、断続駆動モード（１）と同様にパルス状にモータ３を駆動するモードであるが、「休止→逆回転駆動→休止→正回転駆動」を複数回繰り返すように駆動する。つまり断続駆動モード（２）においては、モータ３の正回転駆動だけでなく逆回転駆動をも加わるために、図８に示したようにハンマ４１をアンビル４６に対して十分な相対角だけ逆回転させた後に、ハンマ４１を正回転方向に加速させて勢いよくアンビル４６に衝突させることになる。このようにハンマ４１を正逆両方向に交互に駆動することにより、アンビル４６に強い締め付けトルクを発生させるものである。

図９において、時刻Ｔ_４で断続駆動モード（２）に切り替わると、モータ３の駆動を一時休止させて、その後、負の方向の駆動信号８４ａを制御信号出力回路５３に送ることによりモータ３を逆回転させる。正転、逆転を行う際には、制御信号出力回路５３から各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６に出力する各駆動信号（オンオフ信号）の信号パターンを切り替えることにより実現される。モータ３が所定の回転角分だけ逆回転したら（矢印８７ａ）、モータ３の駆動を一時休止させる。モータ３の駆動の休止の際には、モータ３へは駆動電圧が供給されないため、モータ３は惰性で回転することになる。その後に正回転駆動を開始する（矢印８７ｂ）ため、正の方向の駆動信号８４ｂを制御信号出力回路５３に送る。尚、インバータ回路５２を用いた回転駆動においては、駆動信号をプラス側又はマイナス側に切り替えるものではないが、図１０ではどちら方向へ回転駆動するか容易に理解できるように、駆動信号を＋及び−方向に分けて模式的に表現した。

モータ３の回転速度が最大速度に達する付近で、ハンマ４１はアンビル４６に衝突する（矢印８７ｃ）。この衝突により断続駆動モード（１）で発生する締め付けトルク（８８ａ、８８ｂ）に比べて格段に大きい締め付けトルク（矢印８９ａ）が発生する。このように衝突が行われると矢印８７ｃから８７ｄに至るようにモータ３の回転速度が低下する。本実施例では、衝突が行われた後の所定の時間だけモータ３への駆動信号を継続して供給するようにしている。しかしながら、矢印８９ａに示す衝突を検出した瞬間にモータ３への駆動信号を停止する制御をしても良く、その場合は締付対象がボルトやナット等の場合は打撃後に作業者の手に伝わる反動が少なくて済む。本実施例のように衝突後もモータ３に駆動電流を流すことにより作業者への反力が連続駆動モードに比較して小さく、中負荷状態での作業に適している。また、締め付け速度が速く、パルス強モードと比較して電力消費が少なくて済むという効果が得られる。

その後、モータ３の駆動を一時休止させて、その後、負の方向の駆動信号８４ｃを制御信号出力回路５３に送ることによりモータ３を逆回転させ、同様にして、「休止→逆回転駆動→休止→正回転駆動」を所定回数だけ繰り返すことにより強い締め付けトルクでの締め付けが行われ、時刻Ｔ_９において作業者がトリガ操作を解除することによってモータ３が停止し、締め付け作業が完了する。尚、作業の完了は作業者によるトリガ操作の解除だけでなく、演算部５１が設定された締め付けトルクでの締め付けが完了したと判断したらモータ３の駆動を停止するように制御しても良い。この締め付けトルクの検出の仕方については後述する。

図１０は、図９の連続駆動モード（２）部分の制御を示すもので、インバータ回路への駆動信号と、モータに流れる運転電流と、モータの回転速度との関係を示す図である。時刻Ｔ_４において、連続駆動モード（１）から連続駆動モード（２）への制御に切り替わると、演算部５１はモータ３の駆動を一時休止させて、その後、負の方向の駆動信号８４ａを制御信号出力回路５３に送ることによりモータ３を逆回転させる。演算部５１は、負の方向の駆動信号８４ａを所定時間流し、モータ３の回転速度は矢印８７ａで示す所定の逆回転速度に到達する。次に、演算部５１はモータ３の駆動を時間Ｐ_１だけ一時休止させる。この間、モータ３は惰性により逆方向の回転速度をほぼ保ったまま回転する。休止時間Ｐ_１だけ経過したら、演算部５１はモータ３の正回転駆動を開始する（矢印８７ｂ）。正回転駆動は、正転駆動時間Ｄ_１だけ行われ、このＤ_１が経過する直前（時刻Ｔ_５）にハンマ４１がアンビル４６と衝突することにより、アンビル４６に対する打撃が行われ、アンビル４６には打撃による強い締め付けトルクが発生する。ここで、連続駆動モード（２）に移行した直後の時間Ｐ_１及び正転駆動時間Ｄ_１は、予めデフォルト値を設定しておくと良い。打撃が行われた後に時間ｔ_ａ経過したら、演算部５１はモータ３への駆動電流値Ｉ_１（矢印９０ａのピークの大きさ）を測定する。

発明者らの実験により、連続駆動モード（２）に移行してからｍ回目の打撃直後のピーク電流Ｉ_ｍの大きさは、打撃による締め付けトルクとほぼ比例することが判明した。そして、断続駆動モード（２）におけるｍ回目の打撃時の締め付けトルク値ＴＲ_ｍは、
ＴＲ_ｍ ＝ ｋ・ΔＩ_ｍ （但し、ｋ：比例定数、 ｍ＝１，２・・、ｎ）
で表すことができる。また、トルク値ＴＲ_ｍは、次の逆転電流後の休止時間Ｐ_ｍ＋１と、正転電流を加える正転駆動時間Ｄ_ｍ＋１を設定する基準となるものであり、得られたトルク値ＴＲ_ｍを元に、休止時間Ｐ_ｍ＋１と正転駆動時間Ｄ_ｍ＋１を設定する。この設定の仕方は、所定の算出式で算出しても良いが、あらかじめトルク値ＴＲ_ｍと休止時間Ｐ_ｍ＋１、正転駆動時間Ｄ_ｍ＋１の関係をデータテーブルとして演算部５１内の図示しない記憶装置内に格納しておくと良い。

次に、得られたピーク電流Ｉ_１を測定した後に休止時間ｔ_ｂを置き、その後演算部５１は、負の方向の駆動信号８４ｃを供給して、モータ３が所定の逆回転速度、例えば−３０００ｒｐｍに到達するように制御し、矢印８７ｅで示す所定の逆回転速度に到達したら、駆動信号８４ｃの供給を停止する。この際の休止時間Ｐ_２は、１回目の打撃時に得られた締め付けトルク値ＴＲ_１によって決定する。ここで、ｍ回目の休止時間Ｐ_ｍは、締め付けトルク値ＴＲ_ｍ−１が大きくなるにつれて大きくするのが好ましい。休止時間Ｐ_ｍを大きくするということは、図８（２）から（３）に至る範囲の、惰性でハンマ４１が逆回転する期間が長くなることを意味し、その結果、ハンマ４１の反転角度が大きくなり、反転位置が後方側になる。ハンマ４１の反転角度が大きくなることは、次の打撃の助走距離が長くなるため、ハンマ４１がアンビル４６を打撃する際の正方向の回転速度が高くなり、より大きい締め付けトルク値ＴＲ_ｍを発生させることができる。

矢印８７ｆの地点から正方向に加速されたモータ３は、矢印８７ｇの地点、即ち時刻Ｔ_６で回転速度がピークに到達するとともにアンビル４６を打撃する。この打撃が行われた後には、１回目の打撃時と同様に、時間ｔ_ａが経過したら、演算部５１は駆動電流値Ｉ_２（矢印９０ｂのピークの大きさ）を測定し、上述した式により締め付けトルク値ＴＲ_２を算出する。その後、モータ３の駆動を時間ｔ_ｂだけ一時休止させる。以下、同様の動作を繰り返し、時刻Ｔ_７で３回目の打撃、時刻Ｔ_８で４回目の打撃が行われる。また、各打撃の際に締め付けトルク値ＴＲ_ｍを算出し、休止時間Ｐ_ｍ＋１を決定する。そして、時間Ｔ９において作業者がトリガ操作を解除することによってモータ３が停止する。

以上のように、発明者らは駆動電流のピーク電流Ｉ_ｍの大きさを用いて締め付けトルク値ＴＲ_ｍを検出する方法を確立することができた。この結果、インパクト工具において締め付け負荷の大きさに応じて最適な打撃を行うように制御することができ、無駄なエネルギーの消費を押さえ、省電力化を図ることができた。

次に、図１１のフローチャートを用いて、本発明の実施例に係るインパクト工具１の断続駆動モード（２）における制御手順を説明する。まず、図９で示した断続駆動モード（１）における駆動が終了したら断続駆動モード（２）に移行させる（ステップ１１１）。断続駆動モード（２）では、図１０に示したように、休止→逆転電流→休止→正転電流の順に電流を流して、ハンマ４１をアンビル４６に衝突させる。正転電流においては、定電流制御によって所定の電流、例えば５０Ａでモータ３を駆動し、ハンマ４１を初期位置から正転方向に加速して、ハンマ４１がアンビル４６に衝突する。この衝突においては、ハンマ４１の慣性だけでなく回転子３ａの慣性も利用することができるので、比較的軽量なハンマ４１であっても強い打撃力を発生させることができる。断続駆動モード（２）における最初の打撃の際には、休止時間Ｐ_１及び正転駆動時間Ｄ_１は予め設定されるデフォルト値が用いられる。逆転電流も定電流制御が行われる。次に打撃が検出されたか否かを検出し、検出されていない場合は、検出するまで待機する（ステップ１１２）。この打撃の検出は、打撃衝撃検出センサ５６（図６参照）により行われる。打撃が検出されたら、所定時間ｔ_ａが経過するまで待機する（ステップ１１３）。所定時間ｔ_ａが経過したら、モータ３の駆動電流を測定することによりピーク電流Ｉ_ｍを検出する（ステップ１１４）。この測定は、電流検出回路５９（図６参照）を用いて行う。

次に、得られたピーク電流Ｉ_ｍを元に締め付けトルク値ＴＲ_ｍを算出する（ステップ１１５）。次に、締め付けトルク値ＴＲ_ｍが設定された所定の締め付けトルクに到達したか、又は、作業者がトリガスイッチ８をオフにしたかを判断し（ステップ１１６）、締め付けトルクに到達した場合又はトリガスイッチ８がオフにされた場合は、モータ３の回転を停止させて（ステップ１２１）、締め付け作業を終了する。

ステップ１１６でいずれにも該当しない場合は、さらに休止時間ｔ_ｂが経過したか（即ち、打撃が検出されてから、時間ｔ_ａ＋ｔ_ｂが経過したか）を判断し、経過していなかったら待機する（ステップ１１７）。休止時間ｔ_ｂが経過した場合には、モータ３に逆転電流を供給して、モータ３を逆回転させる（ステップ１１８）。次に、モータ３の回転速度が所定の逆回転速度（例えば−３０００ｒｐｍ）に到達したか否かを検出し、到達していないならば到達するまで定電流制御を続けながら待機する（ステップ１１９）。到達した場合は、モータ３の逆転電流の供給を停止して、ステップ１１５で得られた締め付けトルク値ＴＲ_ｍから、休止時間Ｐ_ｍ＋１と正転駆動時間Ｄ_ｍ＋１、及び、次の正転駆動における定電流制御値を算出し、ステップ１１１に戻る（ステップ１２０）。ここで次の正転駆動における定電流制御値は、締め付けトルク値ＴＲ_ｍが大きいときは増大させて、小さいときは減少させる。この定電流制御値と締め付けトルク値ＴＲ_ｍの関係は、データテーブル形式或いは関数形式であらかじめ演算部５１内の図示しない記憶装置内に格納しておくと良い。

以上説明したように、本実施例では、打撃直後にモータ３に流れる駆動電流の大きさによって、アンビルによる締め付けトルクの大きさを算出するので、歪センサ等の別途のトルク検出装置を用いることなくトルク検出手段を実現でき、打撃ごとに締め付け負荷を検出してモータの制御に反映させることができ、締め付け作業を精度良く行うことができる。尚、ステップ１１７において所定の休止時間ｔｂが経過した後にモータ３に逆転電流を供給するように構成したが、これをモータ３の回転数が所定の回転数（例えば５０００ｒｐｍ）まで低下したらモータ３に逆転電流を供給するように構成しても良い。

次に、図１０及び１２を用いて、本発明の第２の実施例に係るインパクト工具１の断続駆動モード（２）における制御手順を説明する。第２の実施例では、第１の実施例とモータ３の制御方法は同じであるが、打撃後のモータ３に供給されるピーク電流値Ｉ_ｍを用いて締め付けトルク値ＴＲ_ｍを検出するのではなく、打撃後のモータ３の回転速度の落ち込み度合いを用いて検出するようにした点にある。図１０において、矢印８７ｃの時点において打撃が行われた後に時間ｔ_ａ経過したら、演算部５１はモータ３の駆動を時間ｔ_ｂだけ一時休止させる。この際、演算部５１は、このｔ_ｂの時間経過中のモータ３の回転速度の落ち込みを監視し、回転速度曲線の傾きΔＮ_１を算出する。

この傾きΔＮ_１は、打撃後の短い時間だけ駆動電流を流し続け、その駆動電流を止めた直後のモータ３の回転速度の落ち込み度合いを示し、傾きΔＮ_１が大きいことは打撃による締め付けトルクが大きいことを意味する。発明者らの実験により、締め付けトルク値ＴＲ_ｍは傾きΔＮ_ｍにほぼ反比例することが判明し、断続駆動モード（２）におけるｍ回目の打撃時の締め付けトルク値ＴＲ_ｍは、
ＴＲ_ｍ ＝ −α・ΔＮ_ｍ （但し、α：比例定数、 ｍ＝１，２・・、ｎ）
で表すことができる。また、トルク値ＴＲ_ｍは、次の逆転電流後の休止時間Ｐ_ｍ＋１と、正転電流を加える正転駆動時間Ｄ_ｍ＋１を設定する基準となるものであり、得られたトルク値ＴＲ_ｍを元に、休止時間Ｐ_ｍ＋１と正転駆動時間Ｄ_ｍ＋１を設定する。この設定の仕方は、所定の算出式で算出しても良いが、あらかじめトルク値ＴＲ_ｍと休止時間Ｐ_ｍ＋１、正転駆動時間Ｄ_ｍ＋１の関係をデータテーブルとして演算部５１内の図示しない記憶装置内に格納しておくと良い。

次に、得られた傾きΔＮ_１を測定した直後（矢印８７ｄ）から、演算部５１は、負の方向の駆動信号８４ｃを供給して、所定の逆回転速度、例えば−３０００ｒｐｍに到達するように制御し、モータ３の回転速度は矢印８７ｅで示す所定の逆回転速度に到達させてから、駆動信号８４ｃの供給を停止する。この際の休止時間Ｐ_２は、１回目の打撃時に得られた締め付けトルク値ＴＲ_１によって決定する。ここで、ｍ回目の休止時間Ｐ_ｍは、締め付けトルク値ＴＲ_ｍ−１が大きくなるにつれて大きくするのが好ましい。休止時間Ｐ_ｍを大きくするということは、図８（２）から（３）に至る範囲の、惰性でハンマ４１が逆回転する期間が長くなることを意味し、その結果、ハンマ４１の反転角度が大きくなり、反転位置が後方側になる。ハンマ４１の反転角度が大きくなることは、次の打撃の助走距離が長くなるため、ハンマ４１がアンビル４６を打撃する際の正方向の回転速度が高くなり、より大きい締め付けトルク値ＴＲ_ｍを発生させることができる。

矢印８７ｆの地点から正方向に加速されたモータ３は、矢印８７ｇの地点、即ち時刻Ｔ_６で回転速度がピークに到達するとともにアンビル４６を打撃する。この打撃が行われた後には、１回目の打撃時と同様に、時間ｔ_ａが経過したら、演算部５１はモータ３の駆動を時間ｔ_ｂだけ一時休止させる。この際、演算部５１は、このｔ_ｂ時間経過中のモータ３の回転速度の落ち込み度合いを監視し、回転速度曲線の傾きΔＮ_２を算出する。以下、同様の動作を繰り返し、時刻Ｔ_７で３回目の打撃、時刻Ｔ_８で４回目の打撃が行われる。また、各打撃の際に締め付けトルク値ＴＲ_ｍを算出し、休止時間Ｐ_ｍ＋１を決定する。そして、時間Ｔ９において作業者がトリガ操作を解除することによってモータ３が停止する。

次に、図１２のフローチャートを用いて、本発明の第２の実施例に係るインパクト工具１の断続駆動モード（２）における制御手順を説明する。まず、図９で示した断続駆動モード（１）における駆動が終了したら断続駆動モード（２）に移行させる（ステップ１３１）。断続駆動モード（２）では、図１０に示したように、休止→逆転電流→休止→正転電流の順に電流を流して、ハンマ４１をアンビル４６に衝突させる。次に打撃が検出されたか否かを検出し、検出されていない場合は、ステップ１３１に戻る。打撃が検出されたら、所定時間ｔ_ａが経過するまで待機する（ステップ１３３）。所定時間ｔ_ａが経過したら、モータ３への正転電流の供給を停止し、モータ３の回転角度Δθの検出を開始する（ステップ１３４）。回転角度Δθは、モータ３に設けられた回転位置検出素子５８（図６参照）を用いて回転子位置検出回路５４により検出できる。

次に、モータ３へ正転電流の供給を停止してから時間ｔ_ｂ経過時まで、モータ３の回転角度を検出して、その回転角度Δθを取得して、モータ３の回転速度の落ち込み度合いを示すΔＮ_ｍを算出する。前述の式のように、このΔＮ_ｍによって締め付けトルク値を算出することができる。次に、ステップ１３６によって、設定された締め付けトルクに到達したか、又は、作業者がトリガスイッチ８をオフにしたかを判断し（ステップ１３６）、締め付けトルクに到達した場合又はトリガスイッチ８がオフにされた場合は、モータ３の回転を停止させて（ステップ１４１）、締め付け作業を終了する。

ステップ１３６でいずれにも該当しない場合はステップ１３７に進み、さらに休止時間ｔ_ｂが経過したか（即ち、打撃が検出されてから、時間ｔ_ａ＋ｔ_ｂが経過）を判断し、経過していなかったら待機する（ステップ１３７）。休止時間ｔ_ｂが経過した場合は、モータ３に逆転電流を供給して、モータ３を逆回転させる（ステップ１３８）。逆転電流も定電流制御が行われる。次に、モータ３の回転速度が所定の逆回転速度（例えば−３０００ｒｐｍ）に到達したか否かを検出し、到達していないならば到達するまで待機する（ステップ１３９）。到達した場合は、ステップ１３５で得られた締め付けトルク値ＴＲ_ｍから、休止時間Ｐ_ｍ＋１と正転駆動時間Ｄ_ｍ＋１、及び、次の正転駆動における定電流制御値を算出し、ステップ１３１に戻る（ステップ１４０）。ここで次の正転駆動における定電流制御値は、取得されたΔＮ_ｍが大きいときは増大させて、小さいときは減少させる。この定電流制御値と回転角度ΔＮ_ｍの関係は、データテーブル形式であらかじめ演算部５１内の図示しない記憶装置内に格納しておくか、或いは、
定電流制御値 ＝ ｋ・Δθ （但し、ｋ：比例定数）
で算出するようにしても良い。

以上、第２の実施例によれば、打撃直後のモータの回転速度の低下を検出して、低下率から打撃による締め付けトルクの大きさを算出するので、歪センサ等の別途のトルク検出装置を用いることなくトルク検出手段を実現でき、打撃ごとに締め付け負荷を検出してモータの制御に反映させることができ、締め付け作業を精度良く行うことができる。尚、締め付けトルクの大きさをモータの回転速度の低下を検出するだけでなく、モータの回転角度の量でアンビルによる締付トルクの大きさを検出するように構成してもよい。

以上、本発明について実施例に基づき説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。例えば、横軸が時間で縦軸が電流（回転数、回転角度でも良い）のグラフを描いたとき、電流のグラフ面積（積分値）に応じて、定電流制御値を変更する様にしても良い。

１ インパクト工具 ３ モータ
３ａ （モータの）回転子 ３ｂ （モータの）固定子
３ｃ （モータの）永久磁石 ３ｄ 絶縁部材
３ｅ （モータの）コイル ５ ケース
６ ハウジング ６ａ （ハウジングの）胴体部
６ｂ （ハウジングの）グリップ部 ６ｃ （ハウジングの）バッテリ保持部
７ 基板 ８ トリガスイッチ ８ａ トリガ操作部
９ 制御回路基板 １０ スイッチング素子 １１ カバー
１２ ＬＥＤライト １４ 正逆切替レバー
１５ スリーブ １６ａ メタルベアリング １６ｂ ベアリング
１７ａ、１７ｂ ベアリング １８ 冷却ファン
１９ （モータの）回転軸
２０ ネジボス ２１ 遊星歯車減速機構
２１ａ サンギヤ ２１ｂ プラネタリーギヤ
２１ｃ 回転軸 ２１ｄ アウターギヤ ２２ インナカバー
２３ Ｏリング ２６ａ、２６ｂ 空気取入口 ２６ｃ スリット
３０ バッテリパック ３０ａ リリースボタン ３１ 制御パネル
３２ ボタンスイッチ（パルスモード／ドリルモード切替スイッチ）
３３ ベルトフック ３４ ストラップ ４０ 打撃機構
４１ ハンマ ４１ａ 嵌合軸 ４１ｂ 本体部分
４１ｃ、４１ｄ 羽根部 ４２ 突出部 ４２ａ、４２ｂ 打撃面
４３ 突出部 ４３ａ、４３ｂ 打撃面
４４ａ 円盤部、円盤部 ４４ｃ 接続部
４４ｄ 貫通穴 ４４ｅ 円筒部 ４４ｆ 空間 ４５ 嵌合軸
４６ アンビル ４６ａ 装着穴 ４６ｂ 本体部分
４６ｃ、４６ｄ 羽根部 ４６ｆ 嵌合穴 ４７ 突出部
４７ａ、４７ｂ 被打撃面 ４８ 突出部 ４８ａ、４８ｂ 被打撃面
５０ 制御部 ５１ 演算部 ５２ インバータ回路
５３ 制御信号出力回路 ５４ 回転子位置検出回路
５５ 回転数検出回路 ５６ 打撃衝撃検出センサ
５７ 打撃衝撃検出回路 ５８ 回転位置検出素子 ５９ 電流検出回路
６０ スイッチ操作検出回路 ６１ 印加電圧設定回路
６２ 回転方向設定回路

Claims (10)

1. モータと、前記モータに接続されるハンマと、前記モータを正回転及び逆回転に交互に駆動することによって前記ハンマにより打撃されるアンビルと、を有するインパクト工具であって、
   前記打撃直後に前記モータに流れる電流値の大きさによって、前記アンビルによる締め付けトルクの大きさを算出することを特徴とするインパクト工具。
2. 前記モータへの正回転の駆動電流は、前記打撃が行われた後の時間ｔ_ａだけ継続して供給し、
   前記電流値は、打撃後の時間ｔ_ａの間に検出されることを特徴とする請求項１に記載のインパクト工具。
3. 前記電流値は、ピーク電流の大きさが検出されることを特徴とする請求項２に記載のインパクト工具。
4. 前記電流値は、打撃後の電流と時間ｔ_ａ後の電流値の平均により算出されることを特徴とする請求項２に記載のインパクト工具。
5. 前記電流値は、電流値曲線の傾きで検出することを特徴とする請求項２に記載のインパクト工具。
6. モータと、前記モータに接続されるハンマと、前記モータを正回転及び逆回転に交互に駆動することによって前記ハンマにより打撃されるアンビルと、を有するインパクト工具であって、
   前記打撃直後のモータの回転速度の低下を検出して、該低下度合いから打撃による締め付けトルクの大きさを算出することを特徴とするインパクト工具。
7. 前記モータへの正回転の駆動電流は、前記打撃が行われた後に所定時間だけ継続し、
   前記駆動電流の供給を停止してから前記モータの回転速度の低下率を検出することを特徴とする請求項６に記載のインパクト工具。
8. 前記駆動電流は、前記打撃後に時間ｔ_ａだけ継続して供給され、
   前記回転速度の低下率は、打撃後ｔ_ａ時間経過後からｔ_ｂ時間の間に検出されることを特徴とする請求項７に記載のインパクト工具。
9. 前記回転速度の低下率は、回転速度曲線の傾きで検出されることを特徴とすることを特徴とする請求項８に記載のインパクト工具。
10. 前記回転速度の低下率は、回転速度曲線の時間ｔ_ａ経過後と時間ｔ_ｃ経過後の平均値で算出されることを特徴とする請求項８に記載のインパクト工具。

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