JP2015193078A - 回転打撃工具 - Google Patents

Abstract

【課題】打撃機構による打撃を検出するとモータの駆動力を低減するように構成された回転打撃工具において、ねじの締め付け不足を発生させることなく、打撃力を充分低減して、打撃力からねじを保護できるようにする。
【解決手段】ねじの締め付け時に、打撃機構による打撃が検出されると（ｔ０）、第１制御時間が経過する迄（ｔ１）、モータの駆動デューティ比を最小値Ｄmin に設定することで、モータの駆動力を、打撃が発生しない駆動力まで低減する。また、第１制御時間が経過すると、モータの駆動デューティ比を、打撃機構に打撃を発生させることのできる最大値Ｄmax （最大値：モータの通常駆動時よりは小さい）になるまで徐々に増加させ（ｔ１−ｔ２）、その後、第２制御時間の間、駆動デューティ比を最大値Ｄmax に保持する。そして、その後は、駆動デューティ比を同様の制御パターンで変化させる。
【選択図】図６

Description

本発明は、モータの回転力により回転動作し、外部から所定値以上のトルクが加わると回転方向へ打撃力を加えるよう構成された回転打撃工具に関する。

この種の回転打撃工具には、モータの回転力を受けて回転するハンマと、そのハンマの回転力を受けて回転するアンビルと、が備えられている。
そして、工具要素が装着されるアンビルに対し、外部から所定値以上のトルクが加わると、ハンマがアンビルから外れて空転し、所定角度空転した後、アンビルを回転方向に打撃する。

このため、回転打撃工具によれば、ねじを対象物に固定する際に、ハンマによるアンビルの打撃によって、対象物に対し、ねじをしっかりと締め付けることができる。
また、回転打撃工具には、ハンマによる打撃を検出するセンサを備え、このセンサにて打撃が検出されると、モータの回転速度を通常速度から低速に切り換えるようにしたものも知られている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１に記載の技術によれば、打撃を検出すると、モータの回転速度（換言すれば駆動力）を低下させることから、その後繰り返し発生する打撃による打撃力を低減することができる。

特開２０１０−２０７９５１号公報

上記特許文献１に記載の技術は、回転打撃工具にてねじを締め付ける際に、打撃力が過大となって、ねじの頭をなめたり、ねじの頭が飛んでしまうのを防止するための技術である。

しかし、打撃検出後のモータの駆動力の低減が不十分であると、打撃が短時間で繰り返し実行されて、ねじに加わる打撃力を充分抑制できず、ねじの頭を保護するという所期の目的を達成できないことがある。

また、この問題を防止するために、打撃検出後のモータの駆動力を低減しすぎると、ハンマがアンビルを乗り上げることができず、打撃によりねじを締め付けることができなくなる。

本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、打撃検出後にモータの駆動力を低減するよう構成された回転打撃工具において、打撃検出後に、ねじの締め付け不足を発生させることなく、打撃力を充分低減して、打撃力からねじを保護できるようにすることを目的とする。

かかる目的を達成するためになされた請求項１に記載の回転打撃工具には、モータと、打撃機構とが備えられている。
打撃機構は、モータの回転力によって回転するハンマ、ハンマの回転力を受けて回転するアンビル、及び、アンビルに工具要素を装着するための装着部を備え、アンビルに対して外部から所定値以上のトルクが加わると、ハンマがアンビルから外れて空転し、アンビルを回転方向に打撃する。

また、モータは、駆動手段によって、外部からの駆動指令に従い駆動され、打撃機構におけるハンマによる打撃は、打撃検出手段により検出される。
そして、打撃検出手段にて打撃が検出されると、制御手段が、駆動手段によるモータの駆動力を通常時の駆動力よりも低減し、モータの回転を低下させるが、この制御手段によるモータの駆動力の制御は、２段階で行われる。

すなわち、制御手段は、打撃検出手段にて打撃が検出されると、予め設定された第１制御時間の間、駆動手段によるモータの駆動力を、打撃機構のハンマを空転させるのに必要な最低駆動力よりも低い第１駆動力に設定する。

そして、その後、第１制御時間が経過すると、駆動手段によるモータの駆動力を、最低駆動力よりも高く、且つ、通常時の駆動力よりも低い、第２駆動力に設定する。
従って、本発明の回転打撃工具によれば、打撃機構による打撃間隔を、従来装置に比べて、少なくとも第１制御時間以上長くすることができる。

つまり、従来装置では、ハンマによる打撃を検出すると、モータの駆動力を通常時よりも低下させるが、その駆動力は、ハンマによる打撃を間欠的に実施させるために、ハンマを空転させるのに要する最低駆動力よりも高くなるように設定される。

これに対し、本発明では、ハンマによる打撃検出後、モータの駆動力を２段階に制御し、打撃検出直後には、その駆動力を、最低駆動力よりも低い第１駆動力に設定し、その後、駆動力を、最低駆動力よりも高い第２駆動力に切り換える。

このため、本発明によれば、打撃機構による打撃間隔を、従来装置に比べて、少なくとも第１制御時間以上長くし、ハンマによる打撃が短時間で高速に実行されるのを防止することができる。

よって、本発明の回転打撃工具によれば、アンビルから工具要素を介して締め付け対象となるねじに加わる打撃力（詳しくは単位時間当たりの打撃力）を低減することができる。

また、本発明の回転打撃工具によれば、ハンマによる打撃間隔が長くなるので、使用者は、その打撃回数や打撃によるねじの締め付け状態等から、ねじの締め付け完了を検知して、駆動指令の入力を停止することができる。

よって、本発明の回転打撃工具によれば、ハンマによる打撃によってねじを充分締め付けることができると共に、締め付け完了後の打撃によってねじに過大な打撃力が加わり、ねじが損傷するのを抑制できる。

なお、制御手段が、駆動手段によるモータの駆動力を第１駆動力から第２駆動力に切り換えると、モータの回転力が増加し、ハンマがアンビルから外れて空転し、アンビルを打撃する。そして、その打撃は、打撃検出手段にて検出される。

従って、制御手段は、打撃検出手段にて打撃が検出される度に、上述した手順でモータの駆動力を２段階に切り換えるようにしてもよい。
しかし、この場合、モータの駆動力を第２駆動力に切り換えてからハンマによる打撃が発生するまでの時間は、回転打撃工具の特性や使用条件により変動する。

このため、制御手段がモータの駆動力を第２駆動力に制御する時間を、予め第２制御時間として設定しておき、打撃検出手段にて最初に打撃が検出された後は、制御手段が、第１駆動力、第１制御時間、第２駆動力、第２制御時間で決まる制御パターンで、モータの駆動力を制御するようにしてもよい。

そして、このようにすれば、ハンマによる打撃間隔を一定時間間隔に制御することができるようになる。
次に、請求項２に記載の回転打撃工具においては、打撃検出手段による打撃検出後に、モータの駆動力を第１駆動力に設定して、第１制御時間が経過すると、制御手段は、モータの駆動力を、第２駆動力になるまで所定の変化割合にて漸増させる。

このため、請求項２に記載の回転打撃工具によれば、モータの駆動力が第１駆動力から第２駆動力に急変するのを防止し、その駆動力の変更に伴い回転打撃工具に振動が発生するのを抑制できる。

次に、請求項３に記載の回転打撃工具には、打撃機構の装着部に装着された工具要素の回転により加工される対象物の厚みを入力するための入力手段が備えられ、制御パラメータ設定手段が、入力手段から入力された対象物の厚みに基づき、制御手段が打撃検出手段による打撃検出後の制御に用いる制御パラメータの少なくとも一つを設定する。

ここで、制御手段が打撃検出手段による打撃検出後の制御に用いる制御パラメータは、第１駆動力、第１制御時間、第２駆動力のことであり、上記のように、第２駆動力の継続時間である第２制御時間や、モータの駆動力を第１駆動力から第２駆動力に漸増させる際の変化割合が設定される場合には、これら各パラメータも含まれる。

そして、請求項３に記載の回転打撃工具によれば、例えば、対象物が厚く、ねじの締め付けに要する時間が長くなる場合と、対象物が薄く、ねじの締め付けに要する時間が短くなる場合とで、制御パラメータを異なる値に設定できるようになる。

よって、請求項３に記載の回転打撃工具によれば、ねじの対象物への締め付けを、対象物の厚みに応じて最適に実施することが可能となる。

実施形態の充電式インパクトドライバの縦断面図である。 充電式インパクトドライバに搭載されたモータ駆動装置の電気的構成を表すブロック図である。 制御回路にて実行されるねじ締め制御処理を表すフローチャートである。 図３に示すモータ制御処理の詳細を表すフローチャートである。 図４に示す打撃検出後モータ制御処理の詳細を表すフローチャートである。 打撃検出後のモータの駆動デューティ比の制御パターンを表すタイムチャートである。

以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
本実施形態では、回転打撃工具の一例である充電式インパクトドライバ１に本発明を適用した場合について説明する。

図１に示すように、本実施形態の充電式インパクトドライバ１は、工具本体１０と、工具本体１０に電力を供給するバッテリパック３０とにより構成されている。
工具本体１０は、後述するモータ４や打撃機構６等が収容されたハウジング２と、ハウジング２の下部（図１の下側）から突出するように形成されたグリップ部３とにより構成されている。

ハウジング２内には、その後部（図１の左側）にモータ４が収容されていると共に、そのモータ４の前方（図１の右側）に釣鐘状のハンマケース５が組み付けられており、このハンマケース５内に打撃機構６が収容されている。

すなわち、ハンマケース５内には、後端側に中空部が形成されたスピンドル７が同軸で収容されており、ハンマケース５内の後端側に設けられたボールベアリング８が、このスピンドル７の後端外周を軸支している。

スピンドル７におけるボールベアリング８の前方部位には、回転軸に対して点対称で軸支された２つの遊星歯車からなる遊星歯車機構９が、ハンマケース５の後端側内周面に形成されたインターナルギヤ１１に噛合している。

この遊星歯車機構９は、モータ４の出力軸１２の先端部に形成されたピニオン１３と噛合するものである。
そして、打撃機構６は、スピンドル７と、スピンドル７に外装されたハンマ１４と、このハンマ１４の前方側で軸支されるアンビル１５と、ハンマ１４を前方へ付勢するコイルバネ１６とから構成される。

つまり、ハンマ１４は、スピンドル７に対して一体回転可能且つ軸方向へ移動可能に連結されており、コイルバネ１６により前方（アンビル１５側）に付勢されている。
また、スピンドル７の先端部は、アンビル１５の後端に同軸で遊挿されることで回転可能に軸支されている。

アンビル１５は、ハンマ１４による回転力及び打撃力を受けて軸回りに回転するものであり、ハウジング２の先端に設けられた軸受２０によって、軸回りに回転自在かつ軸方向に変位不能に支持されている。

また、アンビル１５の先端部には、ドライバビットやソケットビット等の各種工具ビット（図示略）を装着するためのチャックスリーブ１９が設けられている。
なお、モータ４の出力軸１２、スピンドル７、ハンマ１４、アンビル１５、及びチャックスリーブ１９は、いずれも同軸状となるように配置されている。

また、ハンマ１４の前端面には、アンビル１５に打撃力を与えるための２つの打撃突部１７，１７が周方向に１８０°の間隔を隔てて突設されている。
一方、アンビル１５には、その後端側に、ハンマ１４の各打撃突部１７，１７が当接可能に構成された２つの打撃アーム１８，１８が周方向に１８０°の間隔を隔てて形成されている。

そして、ハンマ１４がコイルバネ１６の付勢力でスピンドル７の前端側に付勢・保持されることで、そのハンマ１４の各打撃突部１７，１７がアンビル１５の各打撃アーム１８，１８に当接するようになる。

この状態で、モータ４の回転力により遊星歯車機構９を介してスピンドル７が回転すると、ハンマ１４がスピンドル７と共に回転し、そのハンマ１４の回転力が打撃突部１７，
１７と打撃アーム１８，１８とを介してアンビル１５に伝達される。

これにより、アンビル１５の先端に装着されたドライバビット等が回転し、ねじ締めが可能となる。
そして、ねじが所定位置まで締め付けられることにより、アンビル１５に対して外部から所定値以上のトルクが加わると、そのアンビル１５に対するハンマ１４の回転力（トルク）も所定値以上になる。

これにより、ハンマ１４がコイルバネ１６の付勢力に抗して後方に変位し、ハンマ１４の各打撃突部１７，１７がアンビル１５の各打撃アーム１８，１８を乗り越えるようになる。つまり、ハンマ１４の各打撃突部１７，１７がアンビル１５の各打撃アーム１８，１８から一旦外れ、空転する。

このようにハンマ１４の各打撃突部１７，１７がアンビル１５の各打撃アーム１８，１８を乗り越えると、ハンマ１４は、スピンドル７と共に回転しつつコイルバネ１６の付勢力で再び前方へ変位し、ハンマ１４の各打撃突部１７，１７がアンビル１５の各打撃アーム１８，１８を回転方向に打撃する。

従って、本実施形態の充電式インパクトドライバ１においては、アンビル１５に対して所定値以上のトルクが加わる毎に、そのアンビル１５に対してハンマ１４による打撃が繰り返し行われる。そして、このようにハンマ１４の打撃力がアンビル１５に間欠的に加えられることにより、ねじを高トルクで増し締めすることができる。

次に、グリップ部３は、作業者が当該充電式インパクトドライバ１を使用する際に把持する部分であり、その上方にトリガスイッチ２１が設けられている。
このトリガスイッチ２１は、作業者により引き操作されるトリガ２１ａと、このトリガ２１ａの引き操作によりオン・オフされるとともにこのトリガ２１ａの操作量（引き量）に応じて抵抗値が変化するように構成されたスイッチ本体部２１ｂとを備えている。

また、トリガスイッチ２１の上側（ハウジング２の下端側）には、モータ４の回転方向を正転方向（本実施形態では、工具の後端側から前方を見た状態で右回り方向）又は逆転方向（正転方向とは逆の回転方向）の何れか一方に切り替えるための正逆切替スイッチ２２が設けられている。

更に、ハウジング２の下部前方には、トリガ２１ａが引き操作されたときに当該充電式インパクトドライバ１の前方を光で照射するための照明ＬＥＤ２３が設けられている。
また、グリップ部３における前方下部には、ねじを固定する対象物の板厚等、充電式インパクトドライバ１における各種設定値や、バッテリパック３０内のバッテリ２９の残量等を表示すると共に、各種設定値の変更を受け付けるための操作・表示パネル２４が設けられている。

また、グリップ部３の下端には、バッテリ２９を収容したバッテリパック３０が、着脱自在に装着されている。このバッテリパック３０は、装着時にはグリップ部３の下端に対してその前方側から後方側へとスライドさせることにより装着される。

バッテリパック３０に収容されたバッテリ２９は、本実施形態では、例えばリチウムイオン２次電池など、繰り返し充電可能な２次電池である。
また、モータ４は、本実施形態では、Ｕ，Ｖ，Ｗ各相の電機子巻線を備えた３相ブラシレスモータにて構成されている。そして、モータ４には、モータ４の回転位置を検出するホールＩＣ５０（図２参照）が設けられている。

また、グリップ部３の内部には、バッテリパック３０から電力供給を受けて、モータ４を駆動制御するモータ駆動装置４０（図２参照）が設けられている。
このモータ駆動装置４０には、図２に示すように、駆動回路４２、ゲート回路４４、制御回路４６、及び、レギュレータ４８が設けられている。

駆動回路４２は、バッテリ２９から電源供給を受けて、モータ４の各相巻線に電流を流すためのものであり、本実施形態では、６つのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６からなる３相フルブリッジ回路として構成されている。なお、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、本実施形態ではＭＯＳＦＥＴである。

駆動回路４２において、３つのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３は、モータ４の各端子Ｕ，Ｖ，Ｗと、バッテリ２９の正極側に接続された電源ラインとの間に、いわゆるハイサイドスイッチとして設けられている。

また、他の３つのスイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６は、モータ４の各端子Ｕ，Ｖ，Ｗと、バッテリ２９の負極側に接続されたグランドラインとの間に、いわゆるローサイドスイッチとして設けられている。

また、ゲート回路４４は、制御回路４６から出力された制御信号に従い、駆動回路４２内の各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６をオン／オフさせることで、モータ４の各相巻線に電流を流し、モータ４を回転させるものである。

次に、制御回路４６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を中心とするマイクロコンピュータ（マイコン）にて構成されている。そして、制御回路４６には、上述したトリガスイッチ２１（詳しくはスイッチ本体部２１ｂ）、正逆切替スイッチ２２、照明ＬＥＤ２３、操作・表示パネル２４が接続されている。

また、モータ駆動装置４０において、駆動回路４２からバッテリ２９の負極側に至る通電経路には、モータ４に流れた電流を検出するための電流検出用抵抗５４が設けられている。そして、この電流検出用抵抗５４の両端電圧（詳しくはバッテリ２９の負極側とは反対側の電圧）は、電流検出信号として制御回路４６に入力される。

また、モータ駆動装置４０には、バッテリ２９からの供給電圧（バッテリ電圧）を検出するバッテリ電圧検出部５２、ハンマ１４による打撃を検出する打撃検出部６０も設けられている。そして、制御回路４６には、これら各検出部５２、６０からの検出信号、及び、モータ４に設けられたホールＩＣ５０からの検出信号も入力される。

なお、ホールＩＣ５０は、モータ４の各相に対応して配置される３つのホール素子を備え、モータ４の所定回転角度毎に回転検出信号を発生する周知のものである。
また、打撃検出部６０は、ハンマ１４の打撃突部１７がアンビル１５の打撃アーム１８を打撃することにより発生する打撃音又は振動を検出する打撃検出素子を備え、この打撃検出素子からの検出信号をノイズ除去用のフィルタを介して、制御回路４６に入力する。

次に、制御回路４６は、トリガスイッチ２１が操作されると、ホールＩＣ５０からの回転検出信号に基づきモータ４の回転位置及び回転速度を求め、正逆切替スイッチ２２からの回転方向設定信号に従い、モータ４を所定の回転方向に駆動する。

また、制御回路４６は、モータ４の駆動時には、トリガスイッチ２１の操作量（引き量）に応じてモータ４の目標回転速度を設定する。
そして、制御回路４６は、モータ４の回転速度が目標回転速度となるよう、駆動回路４２を構成する各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の駆動デューティ比を設定し、その駆動デューティ比に応じた制御信号をゲート回路４４に出力することで、モータ４の回転速度を制御する。

また、制御回路４６は、こうしたモータ４駆動のための駆動制御とは別に、モータ駆動時に照明ＬＥＤ２３を点灯させる制御や、操作・表示パネル２４からの操作指令に従い、対象物の板厚等、各種設定値の表示及び更新を行う表示更新処理も実行する。

なお、レギュレータ４８は、バッテリ２９から電源供給を受けて、制御回路４６を動作させるのに必要な一定の電源電圧Ｖｃｃ（例えば、直流５Ｖ）を生成するものであり、制御回路４６は、レギュレータ４８から電源電圧Ｖｃｃが供給されることにより動作する。

次に、制御回路４６にて実行される各種制御処理の内、モータ４を正転方向に回転させて、チャックスリーブ１９に装着されたドライバビット等の工具要素にてねじを対象物に固定する際に実行される、ねじ締め制御処理について、図３〜図５に示すフローチャートに沿って説明する。

図３に示すように、このねじ締め制御処理では、まず、Ｓ１１０（Ｓはステップを表す）にて、所定の基準時間が経過したか否かを判断する。
そして、所定の基準時間が経過していなければ、再度Ｓ１１０の処理を実行することにより、基準時間が経過するのを待ち、基準時間が経過すると、Ｓ１２０の速度指令設定処理、Ｓ１３０の板厚設定処理、Ｓ１４０の打撃検出処理、及び、Ｓ１５０のモータ制御処理、を順次実行し、再度Ｓ１１０に移行する。

つまり、ねじ締め制御処理では、Ｓ１２０〜Ｓ１５０の一連の制御処理を、所定の基準時間毎に、周期的に実行する。
ここで、Ｓ１２０の速度指令設定処理では、トリガスイッチ２１の操作量（引き量）に基づき、その操作量に対応したモータ４の目標回転速度を設定する。

また、Ｓ１３０の板厚設定処理では、操作・表示パネル２４を介して使用者により設定された対象物の板厚を、制御回路４６内のメモリ（ＲＯＭ若しくは不揮発性ＲＡＭ）から読み込み、その読み込んだ板厚に基づき、モータ４の駆動制御に用いる各種制御パラメータを設定する。

なお、この制御パラメータには、後述する打撃検出後モータ制御処理で用いられる制御パラメータ、詳しくは、駆動デューティ比の最小値Ｄmin 及び最大値Ｄmax 、駆動デューティ比の単位時間当たりの増加分である傾き値△Ｄ、第１制御時間及び第２制御時間、が含まれる。

また、Ｓ１４０の打撃検出処理では、打撃検出部６０から入力される検出信号に基づき、ねじの頭が対象物に当接（着座）したことを検知し、その旨を表す着座フラグＦｉを、オン状態にセットする。

そして、Ｓ１５０のモータ制御処理では、トリガスイッチ２１が操作されているとき、モータ４を駆動制御すると共に、その制御を、着座フラグＦｉがセットされているか否かによって切り換える。

次に、Ｓ１５０のモータ制御処理は、図４に示す手順で実行される。
すなわち、Ｓ１５０のモータ制御処理では、まず、Ｓ２１０にて、トリガスイッチ２１
（詳しくはスイッチ本体部２１ｂ）がオン状態であるか否かを判断することにより、トリガスイッチ２１が使用者により操作されているか否かを判断する。

そして、トリガスイッチ２１がオフ状態であり、使用者により操作されていなければ、Ｓ２２０に移行して、Ｓ１３０の板厚設定処理で設定された各種制御パラメータを読み込み、当該モータ制御処理を終了する。

一方、Ｓ２１０にて、トリガスイッチ２１がオン状態であり、使用者により操作されていると判断されると、Ｓ２３０に移行して、着座フラグＦｉがセットされているか否か（つまりオン状態であるか否か）を判断する。

そして、Ｓ２３０にて、着座フラグＦｉがセットされていないと判断されると、Ｓ２４０に移行し、打撃検出前モータ制御処理を実行した後、当該モータ制御処理を終了する。
なお、この打撃検出前モータ制御処理では、ホールＩＣ５０からの回転検出信号に基づき算出されるモータ４の回転速度を、Ｓ１２０にて設定された目標回転速度に制御するのに必要な駆動デューティ比を算出し、その駆動デューティ比とモータ４の回転位置とに基づき制御信号を生成して、ゲート回路４４に出力する、といった手順で実行される。

つまり、Ｓ２４０では、生成した制御信号により、ゲート回路４４を介して、駆動回路４２内の各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６をオン／オフさせることで、モータ４を、トリガスイッチ２１の引き量に応じた回転速度で回転させる。

次に、Ｓ２３０にて、着座フラグＦｉがセットされていると判断されると、Ｓ２５０に移行し、打撃検出後モータ制御処理を実行した後、当該モータ制御処理を終了する。
ここで、打撃検出後モータ制御処理は、モータ４の駆動力を制御するのに用いられる駆動デューティ比を、打撃検出前モータ制御処理での駆動デューティ比よりも小さい値に設定することで、モータ４の回転速度を打撃検出前よりも低下させるための処理である。

そして、本実施形態において、この打撃検出後モータ制御処理では、図６に示すように、
（１）モータ４の駆動力がハンマ１４を空転させるのに要する駆動力よりも小さくなるよう、モータ４の駆動デューティ比（duty）を一旦最小値Ｄmin まで低下させ（時点ｔ０）、
（２）その状態が一定の第１制御時間経過すると（時点ｔ１）、モータ４の駆動デューティ比（duty）を一定の変化率（傾き値△Ｄ）にて徐々に増加（漸増）させ、
（３）駆動デューティ比（duty）が最大値Ｄmax に達すると（時点ｔ２）、駆動デューティ比（duty）を最大値Ｄmax に保持し、
（４）駆動デューティ比（duty）の最大値Ｄmax での保持時間が、一定の第２制御時間に達すると（時点ｔ３）、モータ４の駆動デューティ比（duty）を再度最小値Ｄmin まで低下させる、
といった手順で、モータ４の駆動デューティ比（duty）を、大小２段階で周期的に切り換える。

つまり、Ｓ１４０の打撃検出処理にて、ハンマ１４による打撃が検出されると、その後、使用者がトリガスイッチ２１（詳しくはトリガ２１ａ）の操作を継続している間は、打撃が繰り返し発生することになり、その間隔が短いと、ねじに加わる打撃力が過大となって、ねじが損傷することがある。

そこで、本実施形態では、図６に示すように、打撃検出後モータ制御処理にて、モータ４の駆動デューティ比（duty）を２段階に周期的に切り換えることで、打撃の発生間隔を
長くし、ねじの締め付け時にねじに加わる打撃力を抑えるのである。

なお、打撃検出後モータ制御処理は、モータ４の駆動力を、打撃検出前モータ制御処理よりも低減して、ハンマ１４による打撃力を抑制する制御であることから、打撃検出後モータ制御処理で用いられる駆動デューティ比の最大値Ｄmax には、打撃検出前モータ制御処理で用いられる駆動デューティ比よりも小さい値が設定される。

以下、このように駆動デューティ比（duty）を切り換えるために実行される打撃検出後モータ制御処理を、図５に示すフローチャートに沿って説明する。
図５に示すように、打撃検出後モータ制御処理が開始されると、まずＳ３１０にて、第２制御実行フラグＦ２がクリアされているか否かを判断し、第２制御実行フラグＦ２がクリアされていれば、Ｓ３２０に移行して、第１制御完了フラグＦ１がクリアされているか否かを判断する。

なお、第１制御完了フラグＦ１及び第２制御実行フラグＦ２は、Ｓ１４０の打撃検出処理で着座フラグＦｉがセットされるまでは、初期値であるクリア状態に設定されるフラグである。

そして、第１制御完了フラグＦ１は、当該打撃検出後モータ制御処理にて、モータ４の駆動デューティ比を最小値Ｄmin に設定する第１制御開始後、第１制御時間が経過したとき（図６に示す時点ｔ１）にセットされ、その後、モータ４の駆動デューティ比を最大値Ｄmax に設定する第２制御が開始されて、第２制御時間が経過したとき（図６に示す時点ｔ３）にクリアされる。

また、第２制御実行フラグＦ２は、当該打撃検出後モータ制御処理にて、モータ４の駆動デューティ比を最大値Ｄmax に設定する第２制御が開始されたとき（図６に示す時点ｔ２）にセットされ、その後、第２制御時間が経過して、第２制御が終了されるとき（図６に示す時点ｔ３）にクリアされる。

次に、Ｓ３２０にて、第１制御完了フラグＦ１がクリアされていると判断されると、Ｓ３３０に移行して、計時用カウンタＣｔの値が、第１制御時間に対応した第１カウント値Ｃset1を越えたか否かを判断することで、第１制御時間が経過したか否かを判断する。

そして、Ｓ３３０にて、第１制御時間は経過していないと判断されると、Ｓ３４０に移行して、モータ４の駆動デューティ比（duty）に最小値Ｄmin を設定し、続くＳ３５０にて、計時用カウンタＣｔの値をインクリメント（＋１）した後、Ｓ３６０のモータ駆動処理に移行する。

また、Ｓ３３０にて、第１制御時間が経過したと判断されると、Ｓ３７０に移行して、第１制御完了フラグＦ１をセットし、Ｓ３６０のモータ駆動処理に移行する。
次に、Ｓ３２０にて、第１制御完了フラグＦ１はセットされていると判断されると、Ｓ３８０に移行し、駆動デューティ比（duty）は、最大値Ｄmax よりも小さいか否かを判断する。

そして、Ｓ３２０にて、駆動デューティ比（duty）は最大値Ｄmax よりも小さいと判断されると、Ｓ３９０に移行して、駆動デューティ比（duty）に、上述した傾き値△Ｄを加算することで、駆動デューティ比（duty）を更新し、Ｓ３６０のモータ駆動処理に移行する。

また、Ｓ３２０にて、駆動デューティ比（duty）は最大値Ｄmax 以上であると判断され
ると、Ｓ４００に移行して、駆動デューティ比（duty）に、最大値Ｄmax を設定する。
そして、続くＳ４１０では、計時用カウンタＣｔをクリアし、続くＳ４２０にて、第２制御実行フラグＦ２をセットし、Ｓ３６０のモータ駆動処理に移行する。

次に、Ｓ３１０にて、第２制御実行フラグＦ２はセットされていると判断されると、Ｓ４３０に移行し、計時用カウンタＣｔの値が、第２制御時間に対応した第２カウント値Ｃset2を越えたか否かを判断することで、第１制御時間が経過したか否かを判断する。

そして、Ｓ４３０にて、第２制御時間は経過していないと判断されると、Ｓ４４０に移行して、モータ４の駆動デューティ比（duty）に最大値Ｄmax を設定し、続くＳ４５０にて、計時用カウンタＣｔの値をインクリメント（＋１）した後、Ｓ３６０のモータ駆動処理に移行する。

また、Ｓ４３０にて、第２制御時間が経過したと判断されると、Ｓ４６０に移行して、モータ４の駆動デューティ比（duty）に最小値Ｄmin を設定し、続くＳ４７０にて、計時用カウンタＣｔをクリアし、Ｓ４８０にて、第１制御完了フラグＦ１及び第２制御実行フラグＦ２をクリアし、Ｓ３６０のモータ駆動処理に移行する。

そして、Ｓ３６０のモータ駆動処理では、上記のように設定若しくは更新される駆動デューティ比（duty）と、モータ４の回転位置とに基づき制御信号を生成して、ゲート回路４４に出力することで、モータ４を、駆動デューティ比（duty）に対応した駆動力で駆動する。

この結果、Ｓ１４０の打撃検出処理にて、ハンマ１４による打撃が検出されて、着座フラグＦｉがオン状態にセットされると、その後、使用者がトリガスイッチ２１の操作を中止するか、その操作を抑制することにより、着座フラグＦｉがオフ状態になるまで、モータ４の駆動力が、図６に示した駆動デューティ比（duty）に応じて周期的に変化することになる。

そして、このように駆動デューティ比（duty）が変化する一周期の間で、少なくとも第１制御時間の間は、モータ４の駆動力（換言すればモータ４の回転力）を、ハンマ１４を空転させるのに要する最低駆動力よりも小さい駆動力に制御する、第１制御を実行する。

従って、本実施形態の充電式インパクトドライバ１において、ハンマ１４による打撃間隔は、上記第１制御を実行しない従来装置に比べて、少なくとも第１制御時間以上長くなり、ハンマ１４による打撃が短時間で高速に実行されるのを防止できる。

よって、本実施形態の充電式インパクトドライバ１によれば、工具要素であるドライバビットを介してねじを対象物に締め付け固定する際に、ねじに加わる打撃力（詳しくは単位時間当たりの打撃力）を低減することができる。

また、本実施形態の充電式インパクトドライバ１によれば、ハンマ１４による打撃間隔を長くすることができるので、使用者は、打撃１回毎に打撃を確認できるようになり、その打撃回数や打撃によるねじの締め付け状態等から、ねじの締め付け完了を検知して、トリガスイッチ２１の操作を中止することができる。

このため、本実施形態の充電式インパクトドライバ１によれば、ハンマ１４による打撃によってねじを充分締め付けることができると共に、締め付け完了後の打撃によってねじに過大な打撃力が加わり、ねじが損傷するのを抑制できる。

また、本実施形態の充電式インパクトドライバ１においては、ハンマ１４による打撃検出後のモータ４の駆動デューティ比（duty）の変化パターンを、駆動デューティ比の最小値Ｄmin 、最大値Ｄmax 、傾き値△Ｄ、第１制御時間、及び、第２制御時間からなる５つの制御パラメータにて設定する。

従って、本実施形態の充電式インパクトドライバ１によれば、ハンマ１４による打撃間隔を、これら制御パラメータにて、任意に設定することができる。
そして、特に、本実施形態では、制御回路４６にて実行されるＳ１３０の板厚設定処理にて、上記５つの制御パラメータを、操作・表示パネル２４を介して使用者により設定された対象物の板厚に応じて、自動設定するようにされている。

このため、使用者は、板厚の設定により、ねじの締め付け時に発生する打撃の発生パターンを適宜変更することができる。
よって、本実施形態によれば、使用者による充電式インパクトドライバ１の使い勝手を向上することもできる。

なお、本実施形態において、チャックスリーブ１９は、本発明の装着部に相当し、操作・表示パネル２４は、本発明の入力手段に相当し、駆動回路４２は、本発明の駆動手段に相当し、打撃検出部６０は、本発明の打撃検出手段に相当し、制御回路４６は、本発明の制御手段及び制御パラメータ設定手段に相当する。

以上、本発明の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、本発明の要旨を逸脱しない範囲内にて種々の態様をとることができる。
例えば、上記実施形態では、ハンマ１４による打撃を検出した後は、モータ４の駆動デューティ比を、図６に示す変化パターンにて変化させるものとして説明したが、例えば、第２制御時間は、打撃検出部６０からの検出信号にて打撃を検出する迄の時間としてもよい。つまり、第２制御時間は、必ずしも一定時間となるように計時する必要はない。

また、上記実施形態では、ハンマ１４による打撃検出後の制御パラメータである、最小値Ｄmin 、最大値Ｄmax 、傾き値△Ｄ、第１制御時間、及び、第２制御時間を、全て、対象物の板厚に応じて設定するものとして説明した。しかし、対象物の板厚に応じて設定する制御パラメータは、これら５つの制御パラメータの中から選択される一つ若しくは複数の制御パラメータにしてもよい。

また、上記実施形態では、その制御パラメータとして、傾き値△Ｄを設定することで、第１制御時間の経過後、駆動デューティ比（duty）を最小値Ｄmin から最大値Ｄmax へ徐々に増加させるものとして説明したが、駆動デューティ比（duty）は、最小値Ｄmin から最大値Ｄmax へ直ぐ変更するようにしてもよい。

また次に、上記実施形態では、打撃検出部６０に、打撃音若しくは振動を検出する打撃検出素子を設け、その打撃検出素子からの打撃音の検出信号、若しくは、振動の検出信号から、打撃を検出するものとして説明した。

しかし、制御回路４６にて打撃を検出する際には、電流検出用抵抗５４から入力される電流検出信号、バッテリ電圧検出部５２から入力される電圧検出信号、或いは、ホールＩＣ５０から入力される回転検出信号、を用いるようにしてもよい。

つまり、ハンマ１４がアンビル１５を打撃する際には、外部からアンビル１５に加わるトルクが上昇することにより、モータ４に加わる負荷が増加し、その後、ハンマが空転することによりモータ４に加わる負荷が低下する。

このため、モータ４には回転変動が生じ、この回転変動により、モータ４に流れる電流、モータ４に印加されるバッテリ電圧、及び、モータ４の回転速度が変化する。従って、制御回路４６は、これら各パラメータの変化に基づき、打撃を検出するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、制御回路４６はマイコンにて構成されるものとして説明したが、例えばＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuits）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などのプログラマブル・ロジック・デバイスで構成してもよ
い。

また、制御回路４６が実行する各種制御処理は、制御回路４６を構成するＣＰＵがプログラムを実行することにより実現されるが、このプログラムは、制御回路４６内のメモリ（ＲＯＭ若しくは不揮発性ＲＡＭ）に書き込まれていてもよく、制御回路４６からデータを読み取り可能な記録媒体に記録されていてもよい。

なお、記録媒体としては、持ち運び可能な半導体メモリ（例えばＵＳＢメモリ、メモリカード（登録商標）など）を使用することができる。
また、本発明は、上記実施形態の充電式インパクトドライバ１に限定されるものではなく、モータにより駆動される打撃機構を備えた回転打撃工具であれば適用することができる。

また、上記実施形態では、モータ４は、３相ブラシレスモータにて構成されるものとして説明したが、打撃機構６を回転駆動可能なモータであればよい。
つまり、例えば、本発明の回転打撃工具は、バッテリ式ものに限らず、コードを介して電力の供給を受けるものに適用されてもよいし、交流モータによって工具要素を回転駆動させるように構成されたものであってもよい。

また、駆動回路４２を構成する各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、ＭＯＳＦＥＴ以外のスイッチング素子（例えば、バイポーラトランジスタなど）であってもよい。
また、上記実施形態では、バッテリ２９がリチウムイオン二次電池であるものとして説明したが、これはあくまでも一例であり、例えばニッケル水素二次電池やニッケルカドミウム蓄電池など、他の二次電池であってもよい。

１…充電式インパクトドライバ、２…ハウジング、３…グリップ部、４…モータ、５…ハンマケース、６…打撃機構、７…スピンドル、８…ボールベアリング、９…遊星歯車機構、１０…工具本体、１１…インターナルギヤ、１２…出力軸、１３…ピニオン、１４…ハンマ、１５…アンビル、１６…コイルバネ、１７…打撃突部、１８…打撃アーム、１９…チャックスリーブ、２０…軸受、２１…トリガスイッチ、２１ａ…トリガ、２１ｂ…スイッチ本体部、２２…正逆切替スイッチ、２３…照明ＬＥＤ、２４…操作・表示パネル、２９…バッテリ、３０…バッテリパック、４０…モータ駆動装置、４２…駆動回路、Ｑ１〜Ｑ６…スイッチング素子、４４…ゲート回路、４６…制御回路、４８…レギュレータ、５０…ホールＩＣ、５２…バッテリ電圧検出部、５４…電流検出用抵抗、６０…打撃検出部。

本発明の一局面の回転打撃工具は、モータと、スイッチング素子を用いてモータに流れる電流を制御する制御手段と、モータの回転力により工具要素を駆動する打撃機構と、を備える。
そして、制御手段は、トリガが操作されている間、スイッチング素子の駆動デューティ比を変化させることにより、高デューティ比による制御と低デューティ比による制御とを混在させてモータを駆動する。
上記のように構成される回転打撃工具において、制御手段は、高デューティ比による制御が、低デューティ比による制御の間に間欠的に出現するように、スイッチング素子の駆動デューティ比を変化させるように構成されていてもよい。
また、回転打撃工具には、打撃機構による打撃を検出する打撃検出手段が備えられ、制御手段は、打撃検出手段にて検出された打撃のタイミングを基準に、スイッチング素子の駆動デューティ比を切り替えるように構成されていてもよい。
また、打撃検出手段は、モータに流れる電流に基づき前記打撃を検出するように構成されていてもよく、或いは、打撃により発生する打撃音又は振動を検出することにより、打撃を検出するように構成されていてもよい。
ここで、上記課題を解決することが可能な他の発明を、参考発明として説明する。
参考発明の一局面の回転打撃工具には、モータと、打撃機構とが備えられている。
打撃機構は、モータの回転力によって回転するハンマ、ハンマの回転力を受けて回転するアンビル、及び、アンビルに工具要素を装着するための装着部を備え、アンビルに対して外部から所定値以上のトルクが加わると、ハンマがアンビルから外れて空転し、アンビルを回転方向に打撃する。

そして、その後、第１制御時間が経過すると、駆動手段によるモータの駆動力を、最低駆動力よりも高く、且つ、通常時の駆動力よりも低い、第２駆動力に設定する。
従って、参考発明の回転打撃工具によれば、打撃機構による打撃間隔を、従来装置に比べて、少なくとも第１制御時間以上長くすることができる。

これに対し、参考発明では、ハンマによる打撃検出後、モータの駆動力を２段階に制御し、打撃検出直後には、その駆動力を、最低駆動力よりも低い第１駆動力に設定し、その後、駆動力を、最低駆動力よりも高い第２駆動力に切り換える。

このため、参考発明によれば、打撃機構による打撃間隔を、従来装置に比べて、少なくとも第１制御時間以上長くし、ハンマによる打撃が短時間で高速に実行されるのを防止することができる。

よって、参考発明の回転打撃工具によれば、アンビルから工具要素を介して締め付け対象となるねじに加わる打撃力（詳しくは単位時間当たりの打撃力）を低減することができる。

また、参考発明の回転打撃工具によれば、ハンマによる打撃間隔が長くなるので、使用者は、その打撃回数や打撃によるねじの締め付け状態等から、ねじの締め付け完了を検知して、駆動指令の入力を停止することができる。

よって、参考発明の回転打撃工具によれば、ハンマによる打撃によってねじを充分締め付けることができると共に、締め付け完了後の打撃によってねじに過大な打撃力が加わり、ねじが損傷するのを抑制できる。

そして、このようにすれば、ハンマによる打撃間隔を一定時間間隔に制御することができるようになる。
次に、参考発明の第２の局面では、打撃検出手段による打撃検出後に、モータの駆動力を第１駆動力に設定して、第１制御時間が経過すると、制御手段は、モータの駆動力を、第２駆動力になるまで所定の変化割合にて漸増させる。

このため、この回転打撃工具によれば、モータの駆動力が第１駆動力から第２駆動力に急変するのを防止し、その駆動力の変更に伴い回転打撃工具に振動が発生するのを抑制できる。

次に、参考発明の第３の局面では、打撃機構の装着部に装着された工具要素の回転により加工される対象物の厚みを入力するための入力手段が備えられ、制御パラメータ設定手段が、入力手段から入力された対象物の厚みに基づき、制御手段が打撃検出手段による打撃検出後の制御に用いる制御パラメータの少なくとも一つを設定する。

そして、この回転打撃工具によれば、例えば、対象物が厚く、ねじの締め付けに要する時間が長くなる場合と、対象物が薄く、ねじの締め付けに要する時間が短くなる場合とで、制御パラメータを異なる値に設定できるようになる。

よって、参考発明の第３の局面の回転打撃工具によれば、ねじの対象物への締め付けを、対象物の厚みに応じて最適に実施することが可能となる。

なお、本実施形態において、チャックスリーブ１９は、参考発明の装着部に相当し、操作・表示パネル２４は、参考発明の入力手段に相当し、駆動回路４２は、参考発明の駆動手段に相当し、打撃検出部６０は、本発明及び参考発明の打撃検出手段に相当し、制御回路４６は、本発明及び参考発明の制御手段、及び、参考発明の制御パラメータ設定手段に相当する。

Claims (3)

1. モータと、
   前記モータの回転力によって回転するハンマ、該ハンマの回転力を受けて回転するアンビル、及び、該アンビルに工具要素を装着するための装着部を備え、前記アンビルに対して外部から所定値以上のトルクが加わると、前記ハンマが前記アンビルから外れて空転し、前記アンビルを回転方向に打撃する打撃機構と、
   外部からの駆動指令に従い前記モータを駆動する駆動手段と、
   前記ハンマによる前記アンビルの打撃を検出する打撃検出手段と、
   前記打撃検出手段にて前記打撃が検出されると、前記駆動手段による前記モータの駆動力を通常時の駆動力よりも低減し、前記モータの回転を低下させる制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、
   前記打撃検出手段にて前記打撃が検出されると、予め設定された第１制御時間の間、前記駆動手段による前記モータの駆動力を、前記ハンマを空転させるのに必要な最低駆動力よりも低い第１駆動力に設定し、その後、前記駆動手段による前記モータの駆動力を、前記最低駆動力よりも高く、且つ、前記通常時の駆動力よりも低い、第２駆動力に設定することを特徴とする回転打撃工具。
2. 前記制御手段は、
   前記第１制御時間が経過すると、前記駆動手段による前記モータの駆動力を、前記第２駆動力になるまで所定の変化割合にて漸増させることを特徴とする請求項１に記載の回転打撃工具。
3. 前記装着部に装着された工具要素の回転により加工される対象物の厚みを入力するための入力手段と、
   前記入力手段から入力された前記対象物の厚みに基づき、前記制御手段が前記打撃検出手段による打撃検出後の制御に用いる制御パラメータの少なくとも一つを設定する、制御パラメータ設定手段と、
   を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の回転打撃工具。

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