JP2024008648A - 電動工具 - Google Patents

Abstract

【課題】クラッチ機構の接続の信頼性を向上する。【解決手段】電動工具１は、モータ２と、出力軸６と、クラッチ機構５と、を備える。出力軸６には先端工具が取り付けられる。クラッチ機構５は、モータ２のトルクを出力軸６に伝達する伝達状態と、モータ２のトルクを出力軸６から遮断する遮断状態とに切り替わる。クラッチ機構５は、モータ２の駆動軸２１に対して回転可能な減速回転部５６と、出力軸６と結合したクラッチ板５４と、を有する。遮断状態において、減速回転部５６とクラッチ板５４とは離間しており、減速回転部５６は、駆動軸２１の第１回転数よりも低速の第２回転数で回転する。クラッチ機構５は、減速回転部５６とクラッチ板５４とが接続することによって、遮断状態から伝達状態に切り替わる。【選択図】図１

Description

本開示は一般に電動工具に関し、より詳細には、モータを備える電動工具に関する。

特許文献１に記載の電動締付機は、電動モータと、電動モータに直結されたはずみ車と、ソケットが取り付けられたドライブ軸と、はずみ車の回転をドライブ軸に伝達するクラッチと、を備えている。特許文献１に記載の電動締付機では、予めはずみ車に蓄積した回転エネルギを、クラッチを瞬時に接続することによりドライブ軸に伝える。

特開昭６２－２７７２７２号公報

特許文献１に記載されたような電動締付機（電動工具）において、ドライブ軸（出力軸）に対してはずみ車が高速で回転している状態で、はずみ車とドライブ軸とをクラッチ（クラッチ機構）によって接続する場合に、クラッチの接続不良が発生する可能性があった。

本開示は上記事由に鑑みてなされ、クラッチ機構の接続の信頼性を向上する電動工具を提供することを目的とする。

本開示の一態様に係る電動工具は、モータと、出力軸と、クラッチ機構と、を備える。前記出力軸には先端工具が取り付けられる。前記クラッチ機構は、前記モータのトルクを前記出力軸に伝達する伝達状態と、前記モータのトルクを前記出力軸から遮断する遮断状態とに切り替わる。前記クラッチ機構は、前記モータの駆動軸に対して回転可能な減速回転部と、前記出力軸と結合したクラッチ板と、を有する。前記遮断状態において、前記減速回転部と前記クラッチ板とは離間しており、前記減速回転部は、前記駆動軸の第１回転数よりも低速の第２回転数で回転する。前記クラッチ機構は、前記減速回転部と前記クラッチ板とが接続することによって、前記遮断状態から前記伝達状態に切り替わる。

本開示によれば、クラッチ機構の接続の信頼性を向上する電動工具を提供することができる。

図１は、本開示の一実施形態に係る電動工具の断面図である。 図２は、同上の電動工具の外観斜視図である。 図３は、同上の電動工具のブロック図である。 図４は、同上の電動工具が備えるクラッチ機構を前方から見た斜視図である。 図５は、同上の電動工具が備えるクラッチ機構を前方から見た分解斜視図である。 図６は、同上の電動工具が備えるクラッチ機構の後方から見た斜視図である。 図７は、同上の電動工具が備えるクラッチ機構の後方から見た分解斜視図である。 図８は、同上の電動工具が備えるクラッチ機構の遮断状態を説明するための説明図である。 図９は、同上の電動工具が備えるクラッチ機構の伝達状態を説明するための説明図である。 図１０は、同上の電動工具が備えるクラッチ機構の伝達状態を説明するための説明図である。 図１１は、同上の電動工具が備えるクラッチ機構の遮断状態における動作を説明するための説明図である。 図１２は、同上の電動工具が備えるクラッチ機構の伝達状態における動作を説明するための説明図である。 図１３は、変形例の電動工具のブロック図である。

本開示の実施形態に係る電動工具１について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態及び変形例は、本開示の一例に過ぎず、本開示は、実施形態及び変形例に限定されない。この実施形態及び変形例以外であっても、本開示の技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。また、下記の実施形態において説明する各図は、模式的な図であり、図中の各構成要素の大きさ及び厚さそれぞれの比が必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。図面中の各向きを示す矢印は一例であり、電動工具１の使用時の向きを規定する趣旨ではない。また、図面中の各向きを示す矢印は説明のために表記しているに過ぎず、実体を伴わない。

（１）概要
まず、本実施形態の電動工具１の概要について、図１及び図２を参照して説明する。

本実施形態の電動工具１は、図１に示すように、モータ２と、出力軸６と、クラッチ機構５と、を備える。

出力軸６には、ねじ及びボルト等の締結部品を締め付けるドライバビット等の先端工具１１（図２参照）が固定される。

クラッチ機構５は、モータ２のトルクを出力軸６に伝達する伝達状態と、モータ２のトルクを出力軸６から遮断する遮断状態とに切り替わる。

クラッチ機構５は、モータ２の駆動軸２１に対して回転可能な減速回転部５６と、出力軸６と結合したクラッチ板５４と、を有する。

遮断状態において、減速回転部５６とクラッチ板５４とは離間しており、減速回転部５６は、駆動軸２１の第１回転数よりも低速の第２回転数で回転する。

クラッチ機構５は、減速回転部５６とクラッチ板５４とが接続することによって、遮断状態から伝達状態に切り替わる。

ここにおいて、減速回転部５６とクラッチ板５４とが接続するとは、減速回転部５６とクラッチ板５４とが、連動して回転可能な状態で接続されること示している。減速回転部５６とクラッチ板５４とが直接接続してもよいし、減速回転部５６とクラッチ板５４との間に中間部材を介して接続してもよい。

本実施形態の電動工具１によれば、減速回転部５６が駆動軸２１の第１回転数よりも低速の第２回転数で回転した状態で減速回転部５６とクラッチ板５４とが接続するため、減速回転部５６とクラッチ板５４との間で接続不良が発生する可能性を低減することができる。これにより、クラッチ機構５の接続の信頼性を向上することができる。またこれにより、減速回転部５６及びクラッチ板５４の摩耗及び破損を防止することができる。

（２）詳細
（２．１）電動工具の構成
以下、本実施形態の電動工具１について詳細に説明する。

以下の説明では、出力軸６の軸方向に沿って、図１等に示すように、モータ２側から出力軸６側への向きを前方とし、出力軸６側からモータ２側への向きを後方とする。また、前方及び後方と直交する向きに沿って、グリップ部１０２側から胴体部１０１への向きを上方とし、胴体部１０１側からグリップ部１０２側への向きを下方とする。

電動工具１は、ドリルドライバ等の、作業者が片手で把持可能な可搬型の電動工具である。電動工具１は、図１及び図３に示すように、モータ２と、ハウジング１０と、伝達機構３と、第１軸受け８と、出力軸６と、第１スイッチ１３と、第２スイッチ５２と、制御部７と、記憶部９を備えている。

ハウジング１０は、外部ハウジング１０Ａ及び外部ハウジング１０Ａの内側に配置される内部ハウジング１０Ｂを有する。

外部ハウジング１０Ａは、胴体部１０１と、グリップ部１０２と、装着部１０３とを有している。胴体部１０１の形状は、後端が有底の筒状である。

胴体部１０１は、モータ２と、伝達機構３と、第１軸受け８と、を収容している。詳細には、胴体部１０１は、内部ハウジング１０Ｂを収容し、伝達機構３及び第１軸受け８は内部ハウジング１０Ｂに収容されている。

グリップ部１０２は、胴体部１０１から下方に突出している。グリップ部１０２は、制御部７を収容している。

装着部１０３は、グリップ部１０２の先端部（下端部）に設けられている。言い換えれば、胴体部１０１と装着部１０３とが、グリップ部１０２にて連結されている。装着部１０３は、電池パック１４が取り外し可能に装着されるように構成されている。

電動工具１には、充電式の電池パック１４が着脱可能に取り付けられる。本実施形態の電動工具１は、電池パック１４を電源として動作する。すなわち、電池パック１４は、モータ２を駆動する電流を供給する電源部１４Ａである。電池パック１４は、電動工具１の構成要素ではない。ただし、電動工具１は、電池パック１４を備えていてもよい。電池パック１４は、複数の二次電池（例えば、リチウムイオン電池）を直列接続して構成された組電池と、組電池を収容したケースと、を備えている。

モータ２は電動工具１における動力源である。モータ２は、例えばブラシレスモータである。特に、本実施形態のモータ２は、同期電動機であり、より詳細には、永久磁石同期電動機（Permanent Magnet Synchronous Motor：ＰＭＳＭ）である。モータ２は、永久磁石を備えた回転子２Ａと、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）分の電機子巻線を備えた固定子２Ｂとを備える。回転子２Ａは駆動軸２１を有している。モータ２は、電池パック１４から供給される電力を駆動軸２１のトルクに変換する。

伝達機構３は、モータ２の前方に配置される。伝達機構３には、モータ２の駆動軸２１及び出力軸６が機械的に接続されている。伝達機構３は、駆動軸２１のトルクを出力軸６に伝達する。

第１軸受け８は、胴体部１０１の先端部に保持され、出力軸６を回転可能に支持する。

出力軸６の前端には、図２に示すように、取付部１２が固定される。取付部１２には、ドライバビット等の先端工具１１が固定される。つまり、出力軸６が回転するのに伴い、取付部１２に取り付けられた先端工具１１が回転する。ドライバビットである先端工具１１が取付部１２に取り付けられている場合、先端工具１１が締結部品にセットされた状態で先端工具１１が回転することにより、相手部材に対して締結部品を締め付ける又は緩めるといった作業が可能となる。

取付部１２及び先端工具１１は、電動工具１の構成要素ではない。ただし、電動工具１は、取付部１２及び先端工具１１のうち少なくとも一方を備えていてもよい。

本実施形態の伝達機構３は、図１に示すように、慣性体４と、クラッチ機構５とを有している。

慣性体４は、クラッチ機構５とモータ２との間に配置されている。具体的には、慣性体４は、モータ２の前方かつクラッチ機構５の後方に配置されている。慣性体４は、駆動軸２１と機械的に接続されており、慣性体４は、駆動軸２１と一体となって回転する。慣性体４は、いわゆるフライホイールであり、モータ２（駆動軸２１）のトルクの慣性力を増加させる。また、慣性体４はモータ２の冷却用のファンとしての機能も有している。詳細には、慣性体４の後面に複数のファンブレード４１が設けられており、慣性体４の回転に伴って複数のファンブレード４１からモータ２に向かって冷却風が発生する。

クラッチ機構５は、モータ２のトルクを出力軸６に伝達する伝達状態と、モータ２のトルクを出力軸６から遮断する遮断状態とに切り替わる。

クラッチ機構５は、図１、図４～図７に示すように、押圧部５１と、第２スイッチ５２と、第２軸受け５３と、クラッチ板５４と、キャリア５５と、減速回転部５６と、太陽歯車５７と、複数（例えば３つ）の遊星歯車５８と、を備える。

クラッチ板５４は、出力軸６と結合した円板状部材である。具体的には、クラッチ板５４の中心部に設けられた篏合孔５４１（図５参照）及び篏合孔５４１の周縁から前方に突出する円筒部５４２と、出力軸６とが、クラッチ板５４が出力軸６の軸方向（前後方向）に沿って移動可能な状態で結合している。クラッチ板５４は、第１位置と、第２位置と、の間で、前後方向に移動可能である。第１位置は、図８に示すようにクラッチ機構５が遮断状態のときのクラッチ板５４の位置である。クラッチ板５４が第１位置にあるとき、減速回転部５６とクラッチ板５４とは離間している。第２位置は、図１０に示すように、クラッチ機構５が伝達状態のときのクラッチ板５４の位置である。クラッチ板５４が第２位置にあるとき、減速回転部５６とクラッチ板５４とは接続している。

押圧部５１は、図４及び図５に示すように、第２軸受け５３を介して、クラッチ板５４の円筒部５４２に固定される円板状部材である。詳細には、第２軸受け５３の内輪が円筒部５４２の外面に固定され、押圧部５１は第２軸受け５３の外輪に固定されている。これにより、押圧部５１とクラッチ板５４との間では第２軸受け５３を介して前後方向の力は伝達されるが、回転方向の力は伝達は抑制される。すなわち、出力軸６及び出力軸６と結合したクラッチ板５４が回転する場合でも、押圧部５１には回転方向の力の伝達が抑制される。

押圧部５１は、下方において第２スイッチ５２と連結しており、第２スイッチ５２の前後方向の動作と連動して、押圧部５１は前後方向に移動可能である。押圧部５１とクラッチ板５４との間では第２軸受け５３を介して前後方向の力は伝達されるため、押圧部５１は、第２スイッチ５２の前後方向の動作と連動して、クラッチ板５４を第１位置及び第２位置との間で前後方向に移動させる。

クラッチ板５４の後面には、図７に示すように、後方に突出する例えば３つの爪部５４３が設けられる。３つの爪部５４３は、クラッチ板５４が第２位置にあるときに、減速回転部５６に設けられた３つの係合部５６１と各々係合する。

キャリア５５は、クラッチ板５４の後方に配置され、出力軸６と結合した円板状部材である。具体的には、キャリア５５の中心部に設けられた篏合孔５５１（図５等参照）と出力軸６とが篏合している。キャリア５５は、出力軸６の軸方向に沿った移動が規制された状態で出力軸６と篏合している。また、キャリア５５は、出力軸６に対して回転が規制された状態で出力軸６と篏合しているため、キャリア５５は出力軸６と一体となって回転又は停止する。

図５に示すように、キャリア５５の前面において、篏合孔５５１の周囲に、前方に突出する例えば３つの突起部５５２が設けられている。３つの突起部５５２は、クラッチ板５４に設けられた３つの保持孔５４４（図５及び図７参照）と各々篏合している。クラッチ板５４は、３つの保持孔５４４の各々が３つの突起部５５２の各々と篏合した状態で、前後方向に移動可能である。３つの突起部５５２と３つの保持孔５４４とは、クラッチ板５４が前後方向において移動可能な範囲におけるいずれの位置でも篏合した状態となっている。つまり、クラッチ板５４は、クラッチ板５４が前後方向において移動可能な範囲において、キャリア５５に対して回転が規制された状態でキャリア５５に保持されている。換言すると、クラッチ板５４とキャリア５５との間では、回転方向の力が伝達され、クラッチ板５４及びキャリア５５は、クラッチ板５４の前後方向の位置に関わらず、常に一体となって回転又は停止する。

減速回転部５６は、図６及び図７に示すように、内面に歯車（内歯）を有する円筒形状の部材であり、所謂、内歯歯車（インターナルギア）である。減速回転部（内歯歯車）５６は、図１に示すように、内部ハウジング１０Ｂの内壁と接触しない状態で、内部ハウジング１０Ｂに収容されている。つまり、内歯歯車５６は、内部ハウジング１０Ｂの内部で回転可能な状態で、内部ハウジング１０Ｂに収容されている。

内歯歯車５６の前端には、図５に示すように、前方に突出する例えば３つの係合部５６１が設けられる。３つの係合部５６１は、図９及び図１０に示すように、クラッチ板５４が第２位置にあるときに、クラッチ板５４に設けられた３つの爪部５４３と各々係合する。つまり、内歯歯車５６に設けられた３つの係合部５６１とクラッチ板５４に設けられた３つの爪部５４３とが各々係合することによって、クラッチ機構５は遮断状態から伝達状態に切り替わる。

図１に示すように、内歯歯車５６の内側には、キャリア５５が、内歯歯車５６の内壁に接触しない状態で収納されている。また、内歯歯車５６の内側には、キャリア５５の後方において３つの遊星歯車５８が内歯歯車５６の内歯と噛み合った状態で収容されている。

太陽歯車５７は、図１、図５～図７に示すように、駆動軸２１に固定され、モータ２からの動力によって回転する外歯歯車である。

３つの遊星歯車５８は、図１、図５～図７に示すように、太陽歯車５７の周囲に配置され、太陽歯車５７と噛み合っている外歯歯車である。また、３つの遊星歯車５８は、内歯歯車５６の内側において、内歯歯車５６の内歯と噛み合っている。換言すると、内歯歯車５６は、３つの遊星歯車５８の周囲に配置され、３つの遊星歯車５８と噛み合っている。したがって、３つの遊星歯車５８は、太陽歯車５７と内歯歯車５６との間に、太陽歯車５７の外歯及び内歯歯車５６の内歯と噛み合った状態で配置されている。

３つの遊星歯車５８は、太陽歯車５７の周囲において、互いに等間隔となるように配置されている。

ここで、３つの遊星歯車５８は、各々の回転軸５８１がクラッチ板５４に回転可能に支持されている。詳細には、３つの遊星歯車５８の各々の回転軸５８１は、図５～図７に示すように、クラッチ板５４を保持しているキャリア５５に設けられた３つの支持孔５５３に、軸受け等を介して支持されている。これにより、３つの遊星歯車５８の各々は、回転可能な状態で、クラッチ板５４に支持される。

第１スイッチ１３は、図１に示すように、グリップ部１０２から前方に突出している。第１スイッチ１３は、作業者によるモータ２を制御するための操作を受け付ける操作部である。具体的には、作業者は、第１スイッチ１３を引く操作により、モータ２のオン／オフを切替可能である。また、第１スイッチ１３を引く操作の引込み量で、駆動軸２１の回転速度を調整可能であり、例えば第１スイッチ１３の引込み量が大きいほど、駆動軸２１の回転速度が速くなる。

第２スイッチ５２は、図１に示すように、グリップ部１０２から前方に突出している。第２スイッチ５２は、第１スイッチ１３の操作後に、作業者による内歯歯車５６とクラッチ板５４とを結合させるための操作を受け付ける操作部である。作業者は、第２スイッチ５２を引く操作によって、押圧部５１を介してクラッチ板５４を第１位置から第２位置に移動させ、クラッチ板５４と内歯歯車５６を接続させることができる。つまり、作業者は、第２スイッチ５２を引く操作によって、クラッチ機構５を遮断状態から伝達状態に切り替えることができる。第２スイッチ５２は、ばね機構によって前方に反発力を与えられており、作業者は、ばねの反発力に抗って第２スイッチ５２を引くことによってクラッチ機構５を遮断状態から伝達状態に切り替えることができる。作業者が第２スイッチ５２の引き込みを解除すると、第２スイッチ５２はばねの反発力によって前方に押し戻され、クラッチ機構５は伝達状態から遮断状態に切り替わる。

記憶部９は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）等からなる。記憶部９は、制御部７が実行する制御プログラムを記憶する。また記憶部９は、締付トルクの設定値（設定トルク）等を記憶する。

制御部７は、１以上のプロセッサ及びメモリを有するコンピュータシステムを含んでいる。コンピュータシステムのメモリに記録されたプログラムを、コンピュータシステムのプロセッサが実行することにより、制御部７の少なくとも一部の機能が実現される。プログラムは、メモリに記録されていてもよいし、インターネット等の電気通信回線を通して提供されてもよく、メモリカード等の非一時的記録媒体に記録されて提供されてもよい。

制御部７は、図３に示すように、トルク検出部７１及び駆動制御部７２を有する。なお、トルク検出部７１及び駆動制御部７２は、必ずしも実体のある構成を示しているわけではなく、制御部７によって実現される機能を示している。

トルク検出部７１は、モータ２に流れる電流量に基づいて、出力軸６の締付トルクを検出する。

駆動制御部７２は、モータ２を制御する。駆動制御部７２は、例えばベクトル制御でモータ２を制御する。駆動制御部７２は、モータ２に供給する電流であるモータ電流を、トルクを発生するトルク電流（ｑ軸電流）と磁束を発生させる励磁電流（ｄ軸電流）とに分解し、それぞれの電流成分を独立に制御する。なお、駆動制御部７２がモータ２を制御する方法は、ベクトル制御に限定されず、ベクトル制御とは異なる制御方法であってもよい。

駆動制御部７２は、トルク検出部７１によって測定された締付トルクが、予め記憶部９に記憶されている設定トルクに一致するようにモータ２を制御する。例えば、トルク検出部７１によって検出された締付トルクと設定トルクとの誤差が所定の許容範囲（例えば設定トルクの±２０％）に収まると、駆動制御部７２はモータ２を制御して駆動軸２１の回転を停止させる。

（２．２）クラッチ動作
以下に、クラッチ機構５の遮断状態と伝達状態との切り替えについて、図１、図８～図１２を参照して詳細に説明する。

まず、作業者は、例えば先端工具１１の先端をねじ等の締結部品に接触させた状態で、第１スイッチ１３を例えば最大まで引き、駆動軸２１を回転させる。以下、第１スイッチ１３を最大まで引いた場合の駆動軸２１の回転数を第１回転数と呼ぶ。なお、第１回転数は、第１スイッチ１３を最大まで引いた場合の駆動軸２１の回転数に限定されず、第１スイッチ１３の引き込み量に応じて変化する値であってもよい。以下の説明では、作業者は、締結部品の締結作業が完了するまで、駆動軸２１を第１回転数で回転するように、第１スイッチ１３を最大まで引いた状態を維持すると想定する。なお、第１スイッチ１３は、作業者によって操作されていない状態でも、最大まで引かれた状態を維持する所謂オルタネイト動作を行ってもよい。この場合、作業者が一度第１スイッチ１３を最大まで引けば、作業者が第１スイッチ１３から手を離しても駆動軸２１は第１回転数で回転を続ける。

駆動軸２１が第１回転数で回転すると、駆動軸２１に固定された太陽歯車５７も第１回転数で回転する。また、太陽歯車５７と噛み合っている３つの遊星歯車５８は、太陽歯車５７が回転することによって、各々の回転軸５８１を中心に回転する。このとき、３つの遊星歯車５８の各々の回転軸５８１は、回転可能な状態で、キャリア５５を介してクラッチ板５４に支持されている。

ここで、クラッチ板５４は図８に示すように、第１位置にあり、内歯歯車５６と離間している。つまり、このときクラッチ機構５は遮断状態にある。また、クラッチ板５４は第１位置にあるとき、第２スイッチ５２に前方への反発力を与えるばね機構により、第２スイッチ５２と結合した押圧部５１を介して内部ハウジング１０Ｂの接触面Ｓ１（図１参照）に押し当てられる。つまり、クラッチ板５４は遮断状態において、内部ハウジング１０Ｂによって回転が抑制されている。なお、クラッチ板５４と内部ハウジング１０Ｂとは互いに篏合する篏合部を有してもよく、クラッチ板５４が第１位置にあるとき、クラッチ板５４の篏合部と内部ハウジング１０Ｂの篏合部とが篏合することで、クラッチ板５４の回転が抑制されてもよい。

これらにより、キャリア５５を介してクラッチ板５４に支持されている３つの遊星歯車５８は、太陽歯車５７に対する回転（公転）が抑制される。つまり、３つの遊星歯車５８の各々は、太陽歯車５７に対する位置が固定されたまま、回転軸５８１を中心として回転する。このとき、３つの遊星歯車５８の周囲に配置され、３つの遊星歯車５８と噛み合っている内歯歯車５６は、内部ハウジング１０Ｂの内部で回転可能な状態で内部ハウジング１０Ｂに収容されている。図１１に示すように、遮断状態において、内歯歯車５６は、太陽歯車５７の回転が３つの遊星歯車５８の各々の回転軸５８１を中心とした回転によって伝達されることにより、太陽歯車５７の回転方向（第１方向ＤＲ１）と逆方向（第２方向ＤＲ２）に第２回転数で回転する。ここで、本実施形態では、第１方向ＤＲ１は電動工具１を後方から見た場合の時計回りの回転方向であり、第２方向ＤＲ２は反時計回りの回転方向である。なお、第１方向ＤＲ１は反時計回りでもよく、この場合は、第２方向ＤＲ２は時計回りとなる。また、第２回転数は、太陽歯車５７の歯数を内歯歯車５６の歯数で除した値を第１回転数に乗じた値である。ここで、太陽歯車５７の歯数は内歯歯車５６の歯数よりも小さいため、第２回転数は第１回転数よりも小さい値となる。

次に作業者は、先端工具１１の先端をねじ等の締結部品に接触させた状態、かつ、第１スイッチ１３を最大まで引いた状態で、第２スイッチ５２を引き、クラッチ板５４を前後方向に沿って第１位置（図８参照）から第２位置（図９参照）に移動させる。

クラッチ板５４が第２位置に移動すると、図９に示すように、３つの爪部５４３の前後方向の位置と、３つの係合部５６１の前後方向の位置が重なる。そして、図１０に示すように、第２方向ＤＲ２に回転する３つの係合部５６１の各々の側面Ｓ２と、３つの爪部５４３の各々の側面Ｓ３とが係合する。以下、３つの係合部５６１の各々の側面Ｓ２と、３つの爪部５４３の各々の側面Ｓ３との係合によって、クラッチ機構５に発生する力について、図１２等を参照して説明する。

３つの爪部５４３が設けられたクラッチ板５４は、伝達状態においては、内部ハウジング１０Ｂの接触面Ｓ１から離間しているため、内部ハウジング１０Ｂに対して回転可能な状態になっている。したがって、第２方向ＤＲ２に回転する３つの係合部５６１の各々の側面Ｓ２が、３つの爪部５４３の各々の側面Ｓ３と係合する（図１０参照）と、クラッチ板５４及びクラッチ板５４を保持するキャリア５５は第２方向ＤＲ２に回転しようとする。また、回転軸５８１を中心として回転可能な状態でキャリア５５に支持されている３つの遊星歯車５８も第２方向ＤＲ２に回転（公転）しようとする。３つの遊星歯車５８が第２方向ＤＲ２に公転しようとした場合、３つの遊星歯車５８の各々には、回転軸５８１を中心として第１方向ＤＲ１に回転（自転）しようとする力Ｆ１（図１２参照）が働く。一方、３つの遊星歯車５８の各々には、第１方向ＤＲ１に回転する太陽歯車５７から、第２方向ＤＲ２に回転する力Ｆ２（図１２参照）が働いている。力Ｆ１及び力Ｆ２はともに太陽歯車５７の第１方向ＤＲ１への回転によって発生する力であるため、力Ｆ１及び力Ｆ２は拮抗し、３つの遊星歯車５８の各々は、回転軸５８１を中心とした回転を停止する。これにより、内歯歯車５６も第２方向ＤＲ２の回転を停止する。つまり、伝達状態において、内歯歯車５６とクラッチ板５４とが接続することによって、内歯歯車５６と、クラッチ板５４と、３つの遊星歯車５８と、太陽歯車５７と、が互いに対して回転を停止する。換言すると、伝達状態において、内歯歯車５６とクラッチ板とが結合することによって、内歯歯車５６と、クラッチ板５４と、３つの遊星歯車５８と、太陽歯車５７と、が互いに固定される。内歯歯車５６と、クラッチ板５４と、３つの遊星歯車５８と、太陽歯車５７と、が互いに固定されると、内歯歯車５６と、クラッチ板５４と、３つの遊星歯車５８と、太陽歯車５７と、が一体となって、第１方向ＤＲ１に第１回転数で回転する。これにより、クラッチ板５４及びキャリア５５と結合している出力軸６が第１方向ＤＲ１に第１回転数で回転する。これにより、作業者は出力軸６に取り付けられた先端工具１１によって締結部品の締結作業を実施することができる。

駆動制御部７２は、トルク検出部７１によって測定された締付トルクと設定トルクとの誤差が所定の許容範囲（例えば設定トルクの±２０％）に収まると、モータ２を制御して駆動軸２１の回転を停止させる。

（３）利点
以上説明したように、本実施形態の電動工具１において、内歯歯車５６が駆動軸２１の第１回転数よりも小さい第２回転数で回転した状態で、内歯歯車５６に設けられた複数の係合部５６１とクラッチ板５４に設けられた複数の爪部５４３が係合する。これにより、内歯歯車５６が駆動軸２１に対して減速されていない場合と比較して、係合部５６１と爪部５４３の係合不良が発生する可能性を低減でき、内歯歯車５６とクラッチ板５４との接続の信頼性を向上することができる。またこれにより、内歯歯車５６及びクラッチ板５４の摩耗及び破損を防止することができる。具体的には、係合部５６１及び爪部５４３の摩耗、欠け等を防止することができる。

また、電動工具１において、クラッチ機構５が伝達状態に切り替わった後は、出力軸６はモータ２の駆動軸２１と同じ第１回転数で回転する。これにより、減速機構によって出力軸６の回転が減速される（回転数が低下する）場合と比較して、締付トルクの上昇を抑制でき、締結部品の締結作業中に作業者が電動工具１から受ける反力を小さくすることができる。

更に、作業者は駆動軸２１の回転数を第１回転数に維持したまま、第２スイッチ５２の操作によってクラッチ機構５を遮断状態と伝達状態とに切り替えることによって出力軸６の回転を制御することができる。これにより、複数の締結部品の締結作業を連続して行う場合等に、駆動軸２１の回転数を都度ゼロから上昇させる場合と比較して、出力軸６の回転数を第１回転数まですばやく上昇させることができ、作業効率を向上させることができる。

（４）変形例
上記実施形態は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎない。上記実施形態は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。

以下、上記実施形態の変形例を列挙する。以下に説明する変形例は、適宜組み合わせて適用可能である。

本開示における電動工具１は、制御部７にコンピュータシステムを含んでいる。コンピュータシステムは、ハードウェアとしてのプロセッサ及びメモリを主構成とする。コンピュータシステムのメモリに記録されたプログラムをプロセッサが実行することによって、本開示における制御部７としての機能が実現される。プログラムは、コンピュータシステムのメモリに予め記録されてもよく、電気通信回線を通じて提供されてもよく、コンピュータシステムで読み取り可能なメモリカード、光学ディスク、ハードディスクドライブ等の非一時的記録媒体に記録されて提供されてもよい。コンピュータシステムのプロセッサは、半導体集積回路（ＩＣ）又は大規模集積回路（ＬＳＩ）を含む１又は複数の電子回路で構成される。ここでいうＩＣ又はＬＳＩ等の集積回路は、集積の度合いによって呼び方が異なる。ＩＣ又はＬＳＩ等の集積回路は、システムＬＳＩ、ＶＬＳＩ（Very Large Scale Integration）、又はＵＬＳＩ（Ultra Large Scale Integration）と呼ばれる集積回路を含む。さらに、ＬＳＩの製造後にプログラムされる、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、又はＬＳＩ内部の接合関係の再構成若しくはＬＳＩ内部の回路区画の再構成が可能な論理デバイスも、プロセッサとして採用することができる。複数の電子回路は、１つのチップに集約されていてもよいし、複数のチップに分散して設けられていてもよい。複数のチップは、１つの装置に集約されていてもよいし、複数の装置に分散して設けられていてもよい。ここでいうコンピュータシステムは、１以上のプロセッサ及び１以上のメモリを有するマイクロコントローラを含む。したがって、マイクロコントローラについても、半導体集積回路又は大規模集積回路を含む１又は複数の電子回路で構成される。

電動工具１には、ドライバビットの代わりにソケットが先端工具１１として取り付けられてもよい。さらに、電動工具１は、電池パック１４を電源とする構成に限らず、交流電源（商用電源）を電源とする構成であってもよい。

また、電動工具１は、締付トルクを測定するトルクセンサを備えていてもよい。トルクセンサは、例えば、ねじり歪みの検出が可能な磁歪式歪センサである。磁歪式歪センサは、出力軸６にトルクが加わることにより発生する歪みに応じた透磁率の変化を検出し、歪みに比例した電圧信号を出力するセンサである。電動工具１がトルクセンサを備える場合、トルク検出部７１は、トルクセンサによって測定される締付トルクを検出してもよい。

トルク検出部７１は、締結部品が相手部材に着座したことを検出してもよく、駆動制御部７２は、トルク検出部７１が締付部材の着座を検出した場合に、モータ２への電力供給を停止してもよい。ここで、「着座」とは、締結部品の頭部座面が相手部材と接触することを示す。締結部品の頭部座面が相手部材と接触すると、先端工具１１は締結部品の頭部座面と相手部材との間に発生する摩擦力に抗って回転するため、トルク検出部７１が検出する締付トルクは急激に上昇する。したがって、トルク検出部７１は、一例として、単位時間当たりの締付トルクの上昇量が規定値を超えたときに、締付部材の着座を検出するように構成される。トルク検出部７１が締付部材の着座を検出すると、駆動制御部７２はモータ２への電力供給を停止する。モータ２への電力供給が停止された後、出力軸６及び出力軸６に取り付けられた先端工具１１は、慣性体４等に蓄積された運動エネルギによって回転を続け、締付部品を締め付ける。これにより、締付部品の着座後において、作業者が電動工具１から受ける反力を低減することができる。詳細には、モータ２に電力が供給されていない状態においては、モータ２の回転子２Ａと固定子２Ｂとの間に電磁的な相互作用が発生しない。このため、出力軸６から回転子２Ａに伝達される反力が固定子２Ｂに伝達されず、作業者が電動工具１から受ける反力を低減することができる。

電動工具１は、図１３に示すように、モータ２を制御するための操作を受け付ける第１スイッチ１３と、第１スイッチ１３の操作に連動して、減速回転部５６とクラッチ板５４とを接続させる接続機構１５と、を更に備えてもよい。つまり、電動工具１は作業者によって手動で操作される第２スイッチ５２に加えて、又は第２スイッチ５２の代わりに、第１スイッチ１３の操作に連動して、クラッチ機構５を遮断状態から伝達状態に切り替える接続機構１５を備えてもよい。また、この場合に、制御部７は、接続機構１５を制御する接続制御部７３を更に備えてもよい。これによれば、作業者が２つのスイッチ（第１スイッチ１３及び第２スイッチ５２）を同時に操作する必要がないため、電動工具１の作業性を向上することができる。接続機構１５は、例えばソレノイド１５１を含んでよい。ここで言う「ソレノイド」とは、電磁力を利用して電気エネルギを機械運動に変換する機能部品を示す。接続機構１５は、一例として、第１スイッチ１３が操作されてから所定時間後に、減速回転部５６とクラッチ板５４とを接続させる。具体的には、接続制御部７３は、第１スイッチ１３が操作されてから所定時間が経過すると、接続機構１５に含まれるソレノイド１５１に電流を流し、クラッチ板５４を第１位置から第２位置に移動させることによって減速回転部５６とクラッチ板５４とを接続させる。ここで所定時間は、例えば、駆動軸２１の回転数が第１回転数に達するまでの時間であり、記憶部９に予め記憶される。これにより、減速回転部５６とクラッチ板５４との接続後の出力軸６の回転数が、締結部品の締結作業に不十分な値となる可能性を低減することができる。なお、接続機構１５は、駆動軸２１の回転数が所定値（例えば第１回転数）まで達した後に、減速回転部５６とクラッチ板５４とを接続させてもよい。この場合、例えば接続制御部７３が、モータ２に流れるｑ軸電流及びｄ軸電流の値に基づいて駆動軸２１の回転数を算出し、算出した駆動軸２１の回転数に基づいて接続機構１５を制御すればよい。

（５）まとめ
以上説明したように、第１の態様の電動工具（１）は、モータ（２）と、出力軸（６）と、クラッチ機構（５）と、を備える。出力軸（６）には先端工具（１１）が取り付けられる。クラッチ機構（５）は、モータ（２）のトルクを出力軸（６）に伝達する伝達状態と、モータ（２）のトルクを出力軸（６）から遮断する遮断状態とに切り替わる。クラッチ機構（５）は、モータ（２）の駆動軸（２１）に対して回転可能な減速回転部（５６）と、出力軸（６）と結合したクラッチ板（５４）と、を有する。遮断状態において、減速回転部（５６）とクラッチ板（５４）とは離間しており、減速回転部（５６）は、駆動軸（２１）の第１回転数よりも低速の第２回転数で回転する。クラッチ機構（５）は、減速回転部（５６）とクラッチ板（５４）とが接続することによって、遮断状態から伝達状態に切り替わる。

この態様によれば、減速回転部（５６）が駆動軸（２１）の第１回転数よりも低速の第２回転数で回転した状態で減速回転部（５６）とクラッチ板（５４）とが接続するため、減速回転部（５６）とクラッチ板（５４）との間で接続不良が発生する可能性を低減することができる。これにより、クラッチ機構（５）の接続の信頼性を向上することができる。

第２の態様の電動工具（１）では、第１の態様において、クラッチ機構（５）は、太陽歯車（５７）と、複数の遊星歯車（５８）と、を更に備える。太陽歯車（５７）は、駆動軸（２１）に固定され、モータ（２）からの動力によって回転する。複数の遊星歯車（５８）は、太陽歯車（５７）の周囲に配置され、太陽歯車（５７）と噛み合う。減速回転部（５６）は、内歯歯車（５６）である。内歯歯車（５６）は、複数の遊星歯車（５８）の周囲に配置され、複数の遊星歯車（５８）と噛み合う。複数の遊星歯車（５８）は、各々の回転軸（５８１）がクラッチ板（５４）に回転可能に支持されている。遮断状態において、内歯歯車（５６）は、太陽歯車（５７）の回転が複数の遊星歯車（５８）の各々の回転軸（５８１）を中心とした回転によって伝達されることにより、太陽歯車（５７）の回転方向と逆方向に第２回転数で回転する。伝達状態において、内歯歯車（５６）とクラッチ板（５４）とが接続することによって、内歯歯車（５６）と、クラッチ板（５４）と、複数の遊星歯車（５８）と、太陽歯車（５７）と、が互いに固定され、内歯歯車（５６）と、クラッチ板（５４）と、複数の遊星歯車（５８）と、太陽歯車（５７）と、が一体となって、駆動軸（２１）の回転方向に第１回転数で回転する。

この態様によれば、内歯歯車（５６）が駆動軸（２１）の第１回転数よりも小さい第２回転数で回転した状態で内歯歯車（５６）とクラッチ板（５４）とが接続するため、内歯歯車（５６）とクラッチ板（５４）との間で接続不良が発生する可能性を低減することができる。これにより、クラッチ機構（５）の接続の信頼性を向上することができる。

第３の態様の電動工具（１）は、第２の態様において、モータ（２）及びクラッチ機構（５）を収容するハウジング（１０）を更に備える。クラッチ板（５４）は、遮断状態において、ハウジング（１０）によって回転が抑制されるように固定される。

この態様によれば、遮断状態において、クラッチ板（５４）に回転可能に支持されている複数の遊星歯車（５８）の太陽歯車（５７）に対する公転を抑制することができる。

第４の態様の電動工具（１）は、第１～第３のいずれかの態様において、モータ（２）を制御するための操作を受け付ける第１スイッチ（１３）と、第１スイッチ（１３）の操作後に、減速回転部（５６）とクラッチ板（５４）とを接続させるための操作を受け付ける第２スイッチ（５２）と、を更に備える。

この態様によれば、第１スイッチ（１３）の操作後に、作業者の任意のタイミングで、減速回転部（５６）とクラッチ板（５４）とを接続させることができる。

第５の態様の電動工具（１）は、第１～第３のいずれかの態様において、モータ（２）を制御するための操作を受け付ける第１スイッチ（１３）と、第１スイッチ（１３）の操作に連動して、減速回転部（５６）とクラッチ板（５４）とを接続させる接続機構（１５）と、を更に備える。

この態様によれば、作業者が第１スイッチ（１３）及び第２スイッチ（５２）を同時に操作する必要がないため、電動工具（１）の作業性を向上することができる。

第６の態様の電動工具（１）では、第５の態様において、接続機構（１５）は、ソレノイド（１５１）を含む。

この態様によれば、作業者が第１スイッチ（１３）及び第２スイッチ（５２）を同時に操作する必要がないため、電動工具（１）の作業性を向上することができる。

第７の態様の電動工具（１）では、第５又は第６の態様において、接続機構（１５）は、第１スイッチ（１３）が操作されてから所定時間後に、減速回転部（５６）とクラッチ板（５４）とを接続させる。

この態様によれば、減速回転部（５６）とクラッチ板（５４）との接続後の出力軸（６）の回転数が、締結部品の締結作業に不十分な値となる可能性を低減することができる。

第８の態様の電動工具（１）では、第５又は第６の態様において、接続機構（１５）は、モータ（２）の駆動軸（２１）の回転数が所定値まで達した後に、減速回転部（５６）とクラッチ板（５４）とを接続させる。

この態様によれば、減速回転部（５６）とクラッチ板（５４）との接続後の出力軸（６）の回転数が、締結部品の締結作業に不十分な値となる可能性を低減することができる。

なお、第２～第８の態様は電動工具（１）に必須の構成ではなく、適宜省略が可能である。

１ 電動工具
２ モータ
５ クラッチ機構
６ 出力軸
１０ ハウジング
１１ 先端工具
１３ 第１スイッチ
１５ 接続機構
２１ 駆動軸
５２ 第２スイッチ
５４ クラッチ板
５６ 減速回転部、内歯歯車
５７ 太陽歯車
５８ 遊星歯車
１５１ ソレノイド
５８１ 回転軸

Claims (8)

1. モータと、
   先端工具が取り付けられる出力軸と、
   前記モータのトルクを前記出力軸に伝達する伝達状態と、前記モータのトルクを前記出力軸から遮断する遮断状態とに切り替わるクラッチ機構と、を備え、
   前記クラッチ機構は、前記モータの駆動軸に対して回転可能な減速回転部と、前記出力軸と結合したクラッチ板と、を有し、
   前記遮断状態において、前記減速回転部と前記クラッチ板とは離間しており、前記減速回転部は、前記駆動軸の第１回転数よりも低速の第２回転数で回転し、
   前記クラッチ機構は、前記減速回転部と前記クラッチ板とが接続することによって、前記遮断状態から前記伝達状態に切り替わる
   電動工具。
2. 前記クラッチ機構は、
   前記駆動軸に固定され、前記モータからの動力によって回転する太陽歯車と、
   前記太陽歯車の周囲に配置され、前記太陽歯車と噛み合う複数の遊星歯車と、を更に備え、
   前記減速回転部は、内歯歯車であり、
   前記内歯歯車は、前記複数の遊星歯車の周囲に配置され、前記複数の遊星歯車と噛み合い、
   前記複数の遊星歯車は、各々の回転軸が前記クラッチ板に回転可能に支持されており、
   前記遮断状態において、前記内歯歯車は、前記太陽歯車の回転が前記複数の遊星歯車の各々の前記回転軸を中心とした回転によって伝達されることにより、前記太陽歯車の回転方向と逆方向に前記第２回転数で回転し、
   前記伝達状態において、前記内歯歯車と前記クラッチ板とが接続することによって、前記内歯歯車と、前記クラッチ板と、前記複数の遊星歯車と、前記太陽歯車と、が互いに固定され、前記内歯歯車と、前記クラッチ板と、前記複数の遊星歯車と、前記太陽歯車と、が一体となって、前記駆動軸の回転方向に前記第１回転数で回転する
   請求項１に記載の電動工具。
3. 前記モータ及び前記クラッチ機構を収容するハウジングを更に備え、
   前記クラッチ板は、前記遮断状態において、前記ハウジングによって回転が抑制されるように固定される
   請求項２に記載の電動工具。
4. 前記モータを制御するための操作を受け付ける第１スイッチと、
   前記第１スイッチの操作後に、前記減速回転部と前記クラッチ板とを接続させるための操作を受け付ける第２スイッチと、を更に備える
   請求項１に記載の電動工具。
5. 前記モータを制御するための操作を受け付ける第１スイッチと、
   前記第１スイッチの操作に連動して、前記減速回転部と前記クラッチ板とを接続させる接続機構と、を更に備える
   請求項１に記載の電動工具。
6. 前記接続機構は、ソレノイドを含む
   請求項５に記載の電動工具。
7. 前記接続機構は、前記第１スイッチが操作されてから所定時間後に、前記減速回転部と前記クラッチ板とを接続させる
   請求項５に記載の電動工具。
8. 前記接続機構は、前記モータの前記駆動軸の回転数が所定値まで達した後に、前記減速回転部と前記クラッチ板とを接続させる
   請求項５に記載の電動工具。

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