JP2011251355A

JP2011251355A - 電動工具

Info

Publication number: JP2011251355A
Application number: JP2010125378A
Authority: JP
Inventors: Minoru Ito; 穣伊藤; Kazuhiro Omori; 和博大森; Mizuho Nakamura; 瑞穂中村; Tomomasa Nishikawa; 智雅西河; Hiroshiki Masuko; 弘識益子
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2010-05-31
Filing date: 2010-05-31
Publication date: 2011-12-15
Anticipated expiration: 2030-05-31
Also published as: US20130062086A1; JP5769385B2; CN102917842A; EP2576146A1; EP2576146B1; WO2011152136A1; CN102917842B

Abstract

【課題】ネジ頭の破損を防止する電動工具の提供。
【解決手段】電動工具１は、駆動力を供給するモータ３と、駆動力により連続的又は断続的に正転方向へ回転されるハンマ４２と、正転方向へ回転したハンマ４２により打撃されるアンビル５２と備える。電動工具１は、ハンマ４２を第１の回転数で連続的に回転させてから所定時間経過後に第１の回転数よりも小さな第２の回転数で断続的に回転させ、第２の回転数で連続的に回転させてから所定時間経過後に第２の回転数よりも小さな第３の回転数で断続的に回転させるように制御する。
【選択図】図１０

Description

本発明は電動工具に関し、特に回転駆動力を出力する電子パルスドライバに関する。

従来の電動工具において、一定方向に回転するハンマによって一定方向にアンビルが打撃される構造が知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２００８−３０７６６４号公報

一方、本発明の出願人は、ハンマを正転及び逆転させることによりアンビルを打撃させるように構成した電子パルスドライバを新規に開発した。当該電子パルスドライバを用いて、先端にドリルが設けられているドリルネジを鉄板に締結する際は、ドリルで下穴を開ける必要があるため高速回転が必要となる。

しかしながら、下穴が開いてドリルネジのネジ部分が鉄板に食込んだ状態でも高速回転を続けてドリルネジを着座させてしまうと、ドリルネジが着座した瞬間にドリルネジと先端工具（ビット）との嵌合が外れてドリルネジのネジ頭を破損してしまうことがあった。そこで本発明は、ネジ頭の破損を防止する電動工具を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の電動工具は、駆動力を供給するモータと、前記駆動力により連続的又は断続的に正転方向へ回転されるハンマと、前記正転方向へ回転した前記ハンマにより打撃されるアンビルと、を備えたネジ締結用の電動工具であって、前記ハンマを、第１の回転数で連続的に回転させてから所定時間経過後に前記第１の回転数よりも小さな第２の回転数で断続的に回転させ、前記第２の回転数で連続的に回転させてから所定時間経過後に前記第２の回転数よりも小さな第３の回転数で断続的に回転させることを特徴とする電動工具を提供している。

このような構成によれば、ハンマを、第１の回転数で連続的に回転させてから所定時間経過後に第１の回転数よりも小さな第２の回転数で断続的に回転させ、第２の回転数で連続的に回転させてから所定時間経過後に第２の回転数よりも小さな第３の回転数で断続的に回転させるので、ビットがネジ等に与えるトルクが過大となることを防止することができる。

また、本発明の別の観点による電動工具は、駆動力を供給するモータと、前記駆動力により連続的又は断続的に正転方向へ回転されるハンマと、前記正転方向へ回転した前記ハンマにより打撃されるアンビルと、を備えたネジ締結用の電動工具であって、前記ハンマを、第１の速度で連続的に回転させてから所定時間経過後に前記第１の速度よりも小さな第２の速度で断続的に回転させ、前記第２の速度で連続的に回転させてから所定時間経過後に前記第２の回転数よりも小さな第３の速度で断続的に回転させることを特徴とする電動工具を提供している。

このような構成によれば、ハンマを、第１の速度で連続的に回転させてから所定時間経過後に第１の速度よりも小さな第２の速度で断続的に回転させ、第２の速度で連続的に回転させてから所定時間経過後に第２の回転数よりも小さな第３の速度で断続的に回転させるので、ビットがネジ等に与えるトルクが過大となることを防止することができる。

また、本発明の別の観点による電動工具は、駆動力を供給するモータと、前記駆動力により連続的又は断続的に正転方向へ回転されるハンマと、前記正転方向へ回転した前記ハンマにより打撃されるアンビルと、を備えた電動工具によるネジの締結方法であって、前記ハンマを第１の回転数で連続的に回転させる第１の制御と、前記第１の制御から所定時間経過後に、前記ハンマを前記第１の回転数よりも小さな第２の回転数で断続的に回転させる第２の制御と、前記第２の制御から所定時間経過後に、前記ハンマを前記第２の回転数よりも小さな第３の回転数で断続的に回転させる第３の制御と、を備えたことを特徴とするネジの締結方法を提供している。

このような構成によれば、第１の制御において、ハンマを第１の回転数で連続的に回転させ、第２の制御において、第１の制御から所定時間経過後に、ハンマを第１の回転数よりも小さな第２の回転数で断続的に回転させ、第３の制御において、第２の制御から所定時間経過後に、ハンマを第２の回転数よりも小さな第３の回転数で断続的に回転させるので、ビットがネジ等に与えるトルクが過大となることを防止することができる。

また、本発明の別の観点による電動工具は、駆動力を供給するモータと、前記駆動力により連続的又は断続的に正転方向へ回転されるハンマと、前記正転方向へ回転した前記ハンマにより打撃されるアンビルと、を備えた電動工具によるネジの締結方法であって、前記ハンマを第１の速度で連続的に回転させる第１の制御と、前記第１の制御から所定時間経過後に、前記ハンマを前記第１の速度よりも小さな第２の速度で断続的に回転させる第２の制御と、前記第２の制御から所定時間経過後に、前記ハンマを前記第２の速度よりも小さな第３の速度で断続的に回転させる第３の制御と、を備えたことを特徴とするネジの締結方法を提供している。

このような構成によれば、第１の制御において、ハンマを第１の速度で連続的に回転させ、第２の制御において第１の制御から所定時間経過後に、ハンマを第１の速度よりも小さな第２の速度で断続的に回転させ、第３の制御において、第２の制御から所定時間経過後に、ハンマを第２の速度よりも小さな第３の速度で断続的に回転させるので、ビットがネジ等に与えるトルクが過大となることを防止することができる。

本発明の電動工具によれば、ネジ頭の破損を防止する電動工具を提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係る電子パルスドライバの断面図本発明の第１の実施形態に係る電子パルスドライバのギヤ機構周辺を表す組立図本発明の第１の実施形態に係る電子パルスドライバのファンを表す斜視図本発明の第１の実施形態に係る電子パルスドライバの制御ブロック図本発明の第１の実施形態に係る電子パルスドライバのドリルモードでの制御について説明する図本発明の第１の実施形態に係る電子パルスドライバのクラッチモードで留め金具を締結する際の制御について説明する図本発明の第１の実施形態に係る電子パルスドライバのクラッチモードでのハンマとアンビルとの位置関係による制御の違いを説明する図本発明の第１の実施形態に係る電子パルスドライバのハンマの正転時及び逆転時の制御の違いを説明する図本発明の第１の実施形態に係る電子パルスドライバのパルスモードで留め金具を締結する際の制御について説明する図本発明の第２の実施形態に係る電子パルスドライバのパルスモードでドリルネジを締結する際の制御について説明する図本発明の第２の実施形態に係る電子パルスドライバのパルスモードでドリルネジを締結する際のドリルネジと鉄板との位置関係を表す図本発明の変形例に係る電子パルスドライバのクラッチモードで留め金具を締結する際の留め金具の状態を表す図

以下、本発明の第１の実施形態に係る電動工具の一例である電子パルスドライバ１の構成について、図１から図４に基づき説明する。

図１に示すように、電子パルスドライバ１は、ハウジング２と、モータ３と、ハンマ部４と、アンビル部５と、インバータ回路６と、制御部７と、回転位置検出素子（ホール素子）８（図４）から主に構成されている。ハウジング２は樹脂製であって電子パルスドライバ１の外郭を成しており、略筒状の胴体部２１と、胴体部２１から延出されるハンドル部２２とから主に構成されている。

胴体部２１内には、その長手方向がモータ３の軸方向と一致するようにモータ３が配置されると共に、モータ３の軸方向一端側に向かってハンマ部４、アンビル部５が並んで配置されている。以下の説明においては、アンビル部５側を前側、モータ３側を後側、モータ３の軸方向と平行な方向を前後方向と定義する。また、胴体部２１側を上側、ハンドル部２２側を下側、胴体部２１からハンドル部２２が延びる方向を上下方向と定義する。また、前後方向及び上下方向と直交する方向を左右方向と定義する。

胴体部２１内の前側位置には、ハンマ部４及びアンビル部５が内蔵される金属製のハンマケース２３が配置されている。ハンマケース２３は、前方に向かうに従って徐々に径が細くなる略漏斗形状を成しており、前端部分には開口２３ａが形成され、開口２３ａを画成する内壁にはメタル２３Ａが設けられている。

開口２３ａ近傍位置であってハンマケース２３の下方位置には、後述の先端工具装着部５１に装着されたビットを照射するためのライト２Ａが配置されている。また、ライト２Ａの下方位置には、後述するモード切り替え及び締付トルク設定のためのダイヤル２Ｂが回転操作可能に配置されている。ライト２Ａ及びダイヤル２Ｂは、左右方向における胴体部２１の略中央位置にそれぞれ配置されている。また、胴体部２１には、後述のファン３２により胴体部２１内に外気を吸入・排出する図示せぬ吸気口及び排気口が形成されている。更に、胴体部２１の上部かつ後側には、後述するドリルモード、クラッチモード、パルスモードのうち、いずれのモードが選択されているかを表示する表示部２６が配置されている。

ハンドル部２２は、胴体部２１の前後方向略中央位置から下側に向けて延出され胴体部２１と一体に構成されている。ハンドル部２２の内部には、スイッチ機構６が内蔵されると共に、その下端位置にモータ３等に電力を供給する電池２４が着脱可能に装着されている。ハンドル部２２の上部かつ前側位置には、トリガ２５が設けられている。

図１に示すように、モータ３は、出力軸部３１を有するロータ３Ａと、ロータ３Ａと対向配置されたステータ３Ｂとから主に構成されるブラシレスモータであり、出力軸部３１の軸方向が前後方向と一致するように胴体部２１内に配置されている。出力軸部３１は、ロータ３Ａの前後に突出しており、その突出した箇所でベアリングにより胴体部２１に回転可能に支承されている。出力軸部３１の前側に突出している箇所には、出力軸部３１と同軸一体回転するファン３２が設けられており、更に、当該箇所の最前端位置には、ピニオンギヤ３１Ａが出力軸部３１と同軸一体回転するように設けられている。

ハンマ部４は、ギヤ機構４１と、ハンマ４２とから主に構成されており、ハンマケース２３内のモータ３の前側に内蔵されている。ギヤ機構４１は、２段遊星歯車機構であり、図２に示すように、アウターギヤ４１Ａ及び４１Ｂと、それぞれ３つの遊星歯車４１Ｃ及び４１Ｄと、キャリア４１Ｅ及び４１Ｆと、を備えている。アウターギヤ４１Ａ及び４１Ｂは、ハンマケース２３内に固定されている。

１段目の遊星歯車機構について説明する。３つの遊星歯車４１Ｃは、太陽ギヤとしてのピニオンギヤ３１Ａの周囲にピニオンギヤ３１Ａと噛合するように配置され、かつ、アウターギヤ４１Ａ内にアウターギヤ４１Ａと噛合するように配置されている。また、３つの遊星歯車４１Ｃは、太陽ギヤを有するキャリア４１Ｅに固定されている。このような構成により、ピニオンギヤ３１Ａの回転に伴い、３つの遊星歯車４１Ｂは、ピニオンギヤ３１Ａの周りを公転し、その公転により減速された回転がキャリア４１Ｅの太陽ギヤに伝達される。同様にして、２段目の遊星歯車機構でもモータ３の回転は減速され、ハンマ４２に伝達される。

ハンマ４２は、ギヤ機構４１の前側に配置されており、回転軸に対して対極に配置され、前側に向けて突出した第１係合突起４２Ａ及び第２係合突起４２Ｂを有している（図３）。

アンビル部５は、ハンマ部４の前方に配置されており、先端工具装着部５１と、アンビル５２とから主に構成されている。先端工具装着部５１は、円筒状に構成され、ハンマケース２３の開口２３ａ内にメタル２３Ａを介して回転可能に支持されている。先端工具装着部５１には、図示せぬビットが挿入される穿孔５１ａが前後方向へ穿設されており、前端部分には、図示せぬビットを保持するチャック５１Ａが設けられている。

アンビル５２は、先端工具装着部５１の後方であってハンマケース２３内に先端工具装着部５１と一体に構成されており、先端工具装着部５１の回転中心に対して対極に配置され後側に向けて突出した第１被係合突起５２Ａ及び第２被係合突起５２Ｂを有している。ハンマ４２が回転すると、第１係合突起４２Ａと第１被係合突起５２Ａとが衝突すると同時に、第２係合突起４２Ｂと第２係合突起５２Ｂとが衝突し、これにより、ハンマ４２の回転力がアンビル５２に伝達される。

ここで、回転体の有するエネルギーＫは、Ｋ＝Ｉω^２／２の式で表される。このため、モータ３とハンマ４２をギヤ機構４１で減速させる場合には、モータ３の回転数をハンマ４２の回転数よりも大きくすることができる。このため、回転エネルギーＫを大きくするためには、モータ３の回転モーメントＩ_ｍをハンマ４２の回転モーメントＩ_ｈに比べて大きくすることで、コンパクトな電動工具とすることができる。そこで、本実施の形態では、図３に示すように、ファン３２の後側外周面の周縁に略環形状の錘３２Ａを設けてロータ３Ａの重量及び直径を増加させ、モータ３側の慣性モーメントＩ_ｍをハンマ４２の慣性モーメントＩ_ｈよりも大きくしている。なお、本実施の形態では、ロータ３Ａの直径Ｄは２２ｍｍに、ハンマ４２の直径ｄは４５ｍｍに設定されている。更に、ハンマ４２の前後方向の長さＩ（２６．６ｍｍ）よりもロータ３Ａの前後方向の長さＬ（３７．１ｍｍ）を長く設定することによっても、モータ３側の慣性モーメントＩ_ｍをハンマ４２の慣性モーメントＩ_ｈよりも大きくしている。具体的には、モータ３側の慣性モーメントＩ_ｍを５．８×１０^−６ｋｇ・ｍ^２に、モータ３の回転数を０〜１７０００ｒｐｍに、ハンマ４２の慣性モーメントＩ_ｈを１．１×１０^−５ｋｇ・ｍ^２、ハンマ４２の回転数を０〜１１００ｒｐｍに設定している。

また、後述するドリルモードでの作業時に最低必要となる慣性モーメントの比率は、Ｉ_ｍ：Ｉ_ｈ＝１１８：１であり、パルスモードでの作業時に最低必要となる慣性モーメントの比率は、Ｉ_ｍ：Ｉ_ｈ＝１０：１である。従って、これらの比率を満たす範囲でハンマ４２のサイズを小型化することで、電子パルスドライバ１全体を小型化することができる。

図４参照に示すように、インバータ回路６は、３相ブリッジ形式に接続されたＦＥＴ等の６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６から構成されている。

制御部７は、ハンドル部２２内の電池２４近傍位置に配置された基板に搭載されており、電池２４に接続されると共にライト２Ａ、ダイヤル２Ｂ、トリガ２５、スイッチング基板６３、及び、表示部２６に接続されている。また、制御部７は、電流検出回路７１と、スイッチ操作検出回路７２と、印加電圧設定回路７３と、回転方向設定回路７４と、回転子位置検出回路７５と、回転数検出回路７６と、打撃衝撃検出回路７７と、演算部７８と、制御信号出力回路７９と、を備えている。

回転位置検出素子８は、ロータ３Ａの永久磁石３Ｃに対向する位置に設けられており、ロータ３Ａの周方向に所定の間隔毎（例えば角度６０°毎）に配置されている。

次に、モータ３の駆動制御系の構成を図４に基づき説明する。本実施の形態では、モータ３は、３相のブラシレスＤＣモータであり、ロータ３Ａは複数組（本実施の形態では２組）のＮ極とＳ極を含む永久磁石を有し、ステータ３Ｂはスター結線された３相の固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗである。

インバータ回路６の各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のゲートは、制御部７の制御信号出力回路７９に接続され、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６のドレイン又はソースは、ステータ３Ｂの固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに接続されている。６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、制御信号出力回路７９から入力されるスイッチング素子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６６に印加される電池２４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。詳細には、制御信号出力回路７９から正電源側スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３に入力される出力切替信号Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３により、通電される固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗ、すなわち、ロータ３Ａの回転方向が制御される。また、制御信号出力回路７９から負電源側スイッチング素子Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６に入力されるパルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）Ｈ４、Ｈ５、Ｈ６により、固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗへの電力供給量、すなわち、ロータ３Ａの回転速度が制御される。

電流検出回路７１は、モータ３に供給される電流値を検出し、演算部７８に出力する。スイッチ操作検出回路７２は、トリガ２５の操作の有無を検出して演算部７８に出力する。印加電圧設定回路７３は、トリガ２５の操作量に応じた信号を演算部７８に出力する。

また、電子パルスドライバ１には、モータ３の回転方向を切替えるための図示せぬ正逆切替レバーが設けられており、回転方向設定回路７４は、正逆切替レバーの切り替えを検出すると、モータ３の回転方向を切り替えるための信号を演算部７８に送信する。

回転子位置検出回路７５は、回転位置検出素子８からの信号に基づきロータ３Ａの回転位置を検出し、演算部７８に出力する。回転数検出回路７６は、回転位置検出素子８からの信号に基づきロータ３Ａの回転数を検出し、演算部７８へ出力する。

また、電子パルスドライバ１には、アンビル５２に発生する衝撃の大きさを検出する打撃衝撃検出センサが設けられており、打撃衝撃検出回路７７は、打撃衝撃検出センサからの信号を演算部７８に出力する。

演算部７８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）と、処理プログラムや制御データを記憶するためのＲＯＭと、データを一時記憶するためのＲＡＭと、タイマとを備えている。演算部７８は、回転方向設定回路７４と回転子位置検出回路７５からの信号に基づき、出力切替信号Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３を、印加電圧設定回路７３からの信号に基づきパルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）Ｈ４、Ｈ５、Ｈ６を生成し、制御信号出力回路７９に出力する。
なお、ＰＷＭ信号を正電源側スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３に出力し、出力切替信号を負電源側スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６に出力してもよい。

次に、図５〜図９を用いて、第１の実施形態による電子パルスドライバ１において使用可能な動作モードについて説明する。本実施の形態による電子パルスドライバは、ドリルモード、クラッチモード、パルスモードの３つの動作モードを備えており、ダイヤル２Ｂを操作することによりモード切り替えが可能である。

ドリルモードとは、ハンマ４２とアンビル５２とを一体的に回転させるモードであって、主に、木ネジを締結する場合等に用いられる。モータ３に流れる電流は、図５に示すように、締結が進むにつれて増加する。

クラッチモードとは、図６に示すように、ハンマ４２とアンビル５２とを一体的に回転させた状態でモータ３に流れる電流が目標値（目標トルク）まで増加した場合にモータ３の駆動を停止させるモードであって、主に、締結後に外観に現れる留め金具を締結する場合等、正確なトルクで締結することを重要視する場合に用いられる。

パルスモードとは、図９に示すように、ハンマ４２とアンビル５２とを一体的に回転させた状態でモータ３に流れる電流が所定値（所定トルク）まで増加した場合にモータ３の正転及び逆転を交互に切り換えて打撃により留め金具を締結するモードであって、主に、外観に現れない場所で用いられる長尺のネジを締結する場合等に用いられる。これにより、強力な締結力を供給することができると同時に、被加工部材からの反発力を低減することができる。

次に、本実施の形態による電子パルスドライバが締結動作を行う際の制御部７による制御について説明する。なお、ドリルモードに関しては、特別な制御は行われないので説明を省略する。また、以下の説明では、電流に基づく判断には起動電流を考慮しないこととする。起動電流は、例えば約２０ｍｓの不感時間を設けることによって、考慮しないようにすることができる。

まず、動作モードがクラッチモードに設定されている場合であって留め金具締結時（ハンマ４２正転時）の制御について、図６〜図８を用いて説明する。

図６は、クラッチモードでボルト等の留め金具（以下、ボルト）を締結する際の制御について説明する図であり、図７は、クラッチモードでのハンマ４２とアンビル５２との位置関係による制御の違いを説明する図であり、図８は、ハンマ４２正転時及び逆転時の制御の違いを説明する図である。なお、図７ではハンマ４２とアンビル５２との相対回転角を１８０度であるタイプのものを例示して説明する。

クラッチモードは、ハンマ４２とアンビル５２とを一体的に回転させた状態でモータ３に流れる電流が目標値（目標トルク）まで増加した場合にモータ３の駆動を停止させるモードであるところ、ハンマ４２とアンビル５２とが互いに離れている状態でトリガ２５が引かれるとアンビル５２に打撃が加えられてしまい、その打撃のみで目標値を超えるトルクが留め金具に供給されてしまうことがある。特に、一旦締結したネジ等を改めて締結する増し締めを行う際には、そのような問題が顕著となる。

従って、ボルト締結時のクラッチモードでは、アンビル５２を回転させることなくハンマ４２をアンビル５２に接触させるためにプレスタート制御を行う。具体的には、プレスタート用正転電圧（例えば、１．５Ｖ）をモータ３に印加する。本実施の形態のプレスタートとは、締結前にハンマ４２をアンビル５２に予め接触させておくための制御であり、具体的には、ハンマ４２がアンビル５２と接触した場合にアンビル５２を回転させない範囲の電圧をモータ３に印加してハンマ４２をアンビル５２に接触させる。

ここで、従来のプレスタートは、ハンマ４２がアンビル５２との距離に関わらず、一定期間プレスタートを行っていたため、実際の締結動作に移行するまでに余分な時間がかかっていた。そこで、本実施の形態では、ハンマ４２とアンビル５２の距離に応じてプレスタートの期間を変更する。具体的には、モータ３の回転数が閾値ｎ（例えば、２００ｒｐｍ）より小さくなった場合にハンマ４２とアンビル５２とが接触（負荷を検知）したと判断し、プレスタートを終了し、次の制御、例えば、ソフトスタートへと移行する。これにより、図７（２）及び（３）に示すようなハンマ４２とアンビル５２との距離の場合には、図７（１）に示すようハンマ４２とアンビル５２との距離が大きい場合よりも短い時間でプレスタートを終了し、次の制御へと移行することができる。なお、本実施形態では、モータ３の負荷の上昇（ハンマ４２とアンビル５２との接触）を回転数の低下によって検知したが、電流値の上昇によってモータ３の負荷の上昇を検知してもよい。

プレスタートが終了すると、ソフトスタートへ移行し、ソフトスタートが終了すると、通常の制御に移行し、モータ３に流れる電流が目標値（トルク設定ダイヤルによって設定された目標トルク）まで増加した場合にモータ３への電力供給を停止させる。ソフトスタートとは、モータ３の起動時に過大な起動電流が発生することを防止するためにＰＷＭデューティを目標値まで一定の増加率で徐々に増加させる制御である。なお、本実施形態では、プレスタート後に、ソフトスタートを介して通常の制御へ移行したが、プレスタート後にそのまま通常の制御へ移行してもよい。

次に、クラッチモードにおいてボルトを緩める時（ハンマ４２逆転時）の制御について図８を用いて説明する。なお、図８におけるハンマ４２及びアンビル５２の形状は、ハンマ４２とアンビル５２とが円周方向１箇所のみで接触するタイプを例示して説明する。

上述したように、ボルト締結時（ハンマ４２が時計回り方向に回転）には、プレスタートでハンマ４２とアンビル５２とを接触させた後にソフトスタートに移行する（図８（１））。一方、本実施の形態では、ボルトを緩める時（ハンマ４２が反時計回り方向に回転）には、プレスタートを行わない（図８（２））。締結されているボルトは、錆等の原因により、締結する際と同じ力を加えたとしても緩めることができない場合がある。また、ねじ締めの際のねじと被削材の間の動摩擦係数と、ねじを緩める際のねじと被削材の間の静止摩擦係数とでは、動摩擦係数＜静止摩擦係数となるため、緩めることができない場合がある。しかしながら、本実施の形態では、ソフトスタート制御中にハンマ４２を加速させてアンビル５２と衝突させるため、電子パルスドライバ１のトルクの設定値がボルト締付時とボルト緩め時とにおいて同一であったとしても、ボルトを緩めることが可能となる。なお、図８では、ソフトスタートから開始しているが、通常の制御から開始することもできる。

次に、動作モードがパルスモードに設定されている場合について、図９を用いて説明する。

図９は、パルスモードでボルトを締結する際の制御を説明する図である。動作モードがパルスモードに設定されている場合には、トリガ２５が操作されると、制御部７は、まず、モータ３を回転数Ａ（例えば、１７０００ｒｐｍ）で連続回転させ、モータ３のトルクが所定値に到達するとパルスモードに移行し、モータ３を交互に正転及び逆転させる。パルスモードは打撃により締結力を与えるモードであるため、連続回転からパルスモードに移行した際に、ビットがボルト外れやすくなる（カムアウト）。そこで、本実施の形態では、パルスモード時には、回転数Ａよりも低い回転数Ｂ（例えば、１００００ｒｐｍ）でモータ３を正転させる。これにより、ビットへかかるトルクが低下するので、パルスモードに移行した際のカムアウトを防止することが可能となる。なお、本実施の形態のパルスモードでは、正転と逆転とを交互に行ったが、断続的に正転されていればよく、例えば、正転と停止を交互に行ってもよい。

次に、本発明の第２の実施形態について、図１０及び図１１に基づいて説明する。

図１０は、パルスモードでドリルネジ５３を鉄板Ｓに締結する際の制御について説明する図であり、図１１は、パルスモードでドリルネジ５３を鉄板Ｓに締結する際のドリルネジ５３の状態を示す図である。ドリルネジとは、ネジの先端に鉄板に孔を開けるドリルの刃が設けられているネジのことであり、ネジ頭５３Ａと、座面５３Ｂと、ネジ部５３Ｃと、ネジ先５３Ｄと、ドリル５３Ｅとから構成される（図１１）。

本実施の形態によるパルスモードでは、回転数を変更するためにＰＷＭ制御を行う。まず、トリガ２５が操作されると（図１０のｔ１）、制御部７は、モータ３を回転数ａで駆動させる。パルスモードでは、正確なトルクで締結することを重要視していないので、クラッチモードにおけるプレスタートに相当するステップは省略される。また、簡略化のため図１０においてソフトスタートの図示を省略する。

図１１（ａ）に示すような鉄板Ｓとドリルネジ５３のドリル５３Ｅとが接触した状態では、ドリル５３Ｅで鉄板Ｓに下穴を開ける必要があるため、図１０に示すように、モータ３を回転数ａ（例えば、１７０００ｒｐｍ）で高速回転させる。ドリルネジ５３の先端が鉄板に食込み、ネジ先５３Ｄが鉄板Ｓにさしかかると、ネジ部５３Ｃと鉄板Ｓとの摩擦が抵抗となって電流値が上昇する（図１０、図１１の（ｂ））。電流値が閾値Ｃ（例えば、１１Ａ）を超えると第１パルスモードに移行し、正転と逆転とを繰り返す（図１０のｔ２）。ここで、本実施の形態では、第１パルスモード時には、回転数ａよりも低い回転数ｂ（例えば、６０００ｒｐｍ）でモータ３を正転させる。そして、座面５３Ｂが鉄板Ｓに着座すると電流値は急激に上昇する。ここで、本実施の形態では、電流の増加率が所定値を超えると第２パルスモードに移行する（図１０のｔ３）。第２パルスモード時には、回転数ｂよりも低いに回転数ｃ（例えば、３０００ｒｐｍ）でモータ３を正転させる。これにより、ビットがドリルネジ５３に与えるトルクが過大になることによるドリルネジ５３の破損やドリルネジ５３の頭をなめることを防止することができる。

なお、本発明の電子パルスドライバは、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。

例えば、第１の実施形態におけるクラッチモードでのボルトを緩める時（逆転時）の制御は、他の方法によっても実現することができる。図１２は、変形例のクラッチモードの制御を説明する図である。図１２の（１）にモータ３を正転させたときの制御を示し、図１２（２）にモータ３を逆転させたときの制御を示す。

図１２（２）に示すように、変形例の電子パルスドライバ１では、逆転時には正転時よりもＰＷＭデューティの大きな電力をモータ３に供給する。これにより、ハンマ４２が、逆転時には正転時よりも強くアンビル５２と衝突するため、ボルトを緩めることが容易となる。但し、逆転時のＰＷＭデューティは、過電流が生じない範囲に設定される。

また、ＰＷＭデューティを大きくする代わりに、キャパシタを備え、逆転時にはキャパシタに蓄えた電力も供給することにより、大きな電力をモータ３に供給してもよいし、単純にモータ３の回転数を上げてもよい。また、逆転時にハンマ４２がアンビル５２と接触するまでに回転する角度を、正転時にハンマ４２がアンビル５２と接触するまでに回転する角度よりも大きくなるように制御してもよい。具体的には、例えば、逆転時には、モータ３を微少時間正転させた後に逆転させることで、ハンマ４２とアンビル５２との角度（加速距離）を大きくすることができ、ハンマ４２とアンビル５２とを強く衝突させることができる。

１・・電子パルスドライバ
３・・モータ
３Ａ・・ロータ
４・・ハンマ部
５・・アンビル部
４２・・ハンマ
５２・・アンビル
７・・制御部

Claims

駆動力を供給するモータと、
前記駆動力により連続的又は断続的に正転方向へ回転されるハンマと、
前記正転方向へ回転した前記ハンマにより打撃されるアンビルと、
を備えたネジ締結用の電動工具であって、
前記ハンマを、第１の回転数で連続的に回転させてから所定時間経過後に前記第１の回転数よりも小さな第２の回転数で断続的に回転させ、前記第２の回転数で連続的に回転させてから所定時間経過後に前記第２の回転数よりも小さな第３の回転数で断続的に回転させることを特徴とする電動工具。
駆動力を供給するモータと、
前記駆動力により連続的又は断続的に正転方向へ回転されるハンマと、
前記正転方向へ回転した前記ハンマにより打撃されるアンビルと、
を備えたネジ締結用の電動工具であって、
前記ハンマを、第１の速度で連続的に回転させてから所定時間経過後に前記第１の速度よりも小さな第２の速度で断続的に回転させ、前記第２の速度で連続的に回転させてから所定時間経過後に前記第２の回転数よりも小さな第３の速度で断続的に回転させることを特徴とする電動工具。
駆動力を供給するモータと、前記駆動力により連続的又は断続的に正転方向へ回転されるハンマと、前記正転方向へ回転した前記ハンマにより打撃されるアンビルと、を備えた電動工具によるネジの締結方法であって、
前記ハンマを第１の回転数で連続的に回転させる第１の制御と、
前記第１の制御から所定時間経過後に、前記ハンマを前記第１の回転数よりも小さな第２の回転数で断続的に回転させる第２の制御と、
前記第２の制御から所定時間経過後に、前記ハンマを前記第２の回転数よりも小さな第３の回転数で断続的に回転させる第３の制御と、
を備えたことを特徴とするネジの締結方法。
駆動力を供給するモータと、前記駆動力により連続的又は断続的に正転方向へ回転されるハンマと、前記正転方向へ回転した前記ハンマにより打撃されるアンビルと、を備えた電動工具によるネジの締結方法であって、
前記ハンマを第１の速度で連続的に回転させる第１の制御と、
前記第１の制御から所定時間経過後に、前記ハンマを前記第１の速度よりも小さな第２の速度で断続的に回転させる第２の制御と、
前記第２の制御から所定時間経過後に、前記ハンマを前記第２の速度よりも小さな第３の速度で断続的に回転させる第３の制御と、
を備えたことを特徴とするネジの締結方法。