JP5672429B2

JP5672429B2 - インパクト工具

Info

Publication number: JP5672429B2
Application number: JP2010051192A
Authority: JP
Inventors: 中村　瑞穂; 瑞穂中村; 大森　和博; 和博大森
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2010-03-08
Filing date: 2010-03-08
Publication date: 2015-02-18
Anticipated expiration: 2030-03-08
Also published as: JP2011183506A

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する。

電動工具の一例であ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）を固定子側に、マグネット（永久磁石）を回転子側に用い、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、連続回転式の打撃機構部を有し、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、スピンドルとハンマの部分の部品点数が多くなり、スピンドルとハンマの間の取り付け精度を良くするように考慮しなければならないので、製造コストが高くなっていた。

また特許文献１の技術において、ハンマによる打撃時には、後退したハンマがスプリングによって前方に押し戻されながら回転してスピンドルを打撃するために、打撃時にスピンドルに対して軸方向前方へのスラスト分力が発生し、これによって先端工具がねじ頭から離れる等の、いわゆるカムアウト現象が起こりにくくなっていた。しかしながら、後述する本発明の実施例に係る新規な構造の打撃機構においては、ハンマは回転方向へ回転するのみであって、回転軸方向への移動はしない構造となるため、打撃によって回転方向（ラジアル方向）への力が発生するのみで、回転軸方向（スラスト方向）への力は発生しない。

本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は新規な打撃機構を用いて構成したインパクト工具を提供することにある。

本発明の別の目的は、簡単な機構のハンマとアンビルによって打撃機構を実現したインパクト工具において、減速歯車機構の長寿命化を達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、減速機構部を複数段で構成することにより、減速比を大きく取ることができ高出力な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、モータを収容するハウジングと、ハウジングに収容されるインナカバー及びハンマケースと、モータにより回転される第１減速機構部と、第１減速機構部に接続される第２減速機構部と、第２減速機構部に接続され回転されるハンマと、ハンマにより回転方向に打撃されるアンビルと、アンビルに接続される先端工具保持部と、を有するインパクト工具であって、ハンマとアンビルの一方には、他方に形成された嵌合穴と嵌挿される嵌合軸が設けられ、第１減速機構部、第２減速機構部、ハンマ及びアンビルは、インナカバーとハンマケースで画定される空間内に収容されるように構成した。

本発明の他の特徴によれば、インナカバーは前方側に開口部を有し、後方側にモータの回転軸を貫通させる貫通穴を有するカップ状の形状であり、ハンマケースはインナカバーの開口部に嵌合させる開口部を後方側に有し、前方側にアンビルを貫通させる貫通穴を有するカップ状の形状であり、インナカバーとハンマケースはお互いの開口部が対面するようにして接合される。インナカバーは、第１減速機構部の軸受け手段を保持する小径内径部と、第１減速機構部のリングギヤを固定する中径内径部と、第２減速機構部のリングギヤを固定する大径内径部を有するように構成される。中径内径部及び大径内径部には、第１減速機構部及び第２減速機構部のリングギヤの回転を阻止する回し止め手段が形成される。

本発明によれば、インパクト工具において第１減速機構部、第２減速機構部、ハンマ及びアンビルを含んで構成されるので、小さいサイズのモータであっても所定の締め付け及び打撃トルクを発生させることができる。また、第１減速機構部、第２減速機構部、ハンマ及びアンビルを、インナカバーとハンマケースで画定される空間内に収容したので、潤滑性が良く耐久性の高いインパクト工具を実現できる。

本発明によれば、インナカバーとハンマケースはカップ状の形状であり、お互いの開口部が対面するようにして接合されるので、剛性が高くて密閉性に優れ、内部に付加されるグリース等の漏れにくい信頼性の高いインパクト工具を実現できる。

本発明によれば、インナカバーは、第１減速機構部の軸受け手段を保持する小径内径部と、第１減速機構部のリングギヤを固定する中径内径部と、第２減速機構部のリングギヤを固定する大径内径部を有するので、一つのインナカバーで２つの遊星歯車式減速手段のリングギヤを保持することができる。また、一つのインナカバーですむので組立性が向上する。

本発明によれば、中径内径部及び大径内径部には、第１減速機構部及び第２減速機構部のリングギヤの回転を阻止する回し止め手段が形成されるので、インナカバーの内壁形状を工夫するだけでリングギヤを軸方向に回転しないように安定性して保持することができる。

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の側面図である。図１の打撃機構５０付近の拡大断面図である。図１の遊星歯車減速機構２０及び打撃機構５０の分解斜視図である。図４のインナカバー２１の形状を示す斜視図である。図４の第２リングギヤ４０と、弾性体４４の外観を示す斜視図である。図４の第１遊星キャリヤ組立体３０の構造を示す図であり、その半分の斜視図とその断面を示す図である。図４の第２遊星キャリヤ組立体５１の構造を示す図であり、その半分の斜視図とその断面を示す図である。図４の第２遊星キャリヤ組立体５１とアンビル６１の形状を示す斜視図である。図４の第２遊星キャリヤ組立体５１とアンビル６１の形状を示す別の角度からの斜視図である。図３のＡ−Ａ断面位置におけるハンマ５２、５３とアンビル６１の打撃爪６４、６５の打撃動作を示す図であり、一回転の動きを６段階で示した図である。アンビル６１からハウジング６に伝わるスラスト反力の伝達経路を説明するための図である。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。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５２，５３とアンビル６１の打撃時のトルクを示す図である。図１の発光体部１２付近の構造を説明するための部分断面図である。

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、上下前後の方向は、図１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１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２を電源とし、モータ３を駆動源として打撃機構５０を駆動し、出力軸であるアンビル６１に回転力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の略筒状の胴体部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図示しない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１９ｂが形成され、図示しない他方のハウジング（右側ハウジング）に複数のネジ穴が形成される。モータ３の回転軸４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１１が搭載されたインバータ基板１０が設けられ、これらスイッチング素子１１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。インバータ基板１０の前方側であって回転子の永久磁石に対向する位置には、回転子の位置を検出するためのホールＩＣ等の回転位置検出素子（図示せず）が搭載される。

ハウジング６の胴体部６ａから略直角方向下方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内の下方であってバッテリ保持部６ｃの内部には、トリガ操作部８ａの操作に応じてモータ３の速度を制御する機能等を備えた制御回路を搭載する制御回路基板９が収容される。制御回路基板９の前方側上面には、インパクト工具１の動作モードを設定するための回転式のダイヤルスイッチ５が設けられ、ダイヤルスイッチ５のダイヤルの一部又は全部がハウジング６から外部に露出するように取り付けられる。ダイヤルスイッチ５によって、「ドリルモード（クラッチ機構無し）」、「ドリルモード（クラッチ機構付き）」、又は、「インパクトモード」に切り替えることができる。「インパクトモード」では、打撃トルクの強さを段階的に又は連続的に可変に設定できるように構成すると良い。

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２が着脱可能に装着される。バッテリ保持部６ｃの後方側には、ストラップ１１２が取り付けられる。バッテリ保持部６ｃの左右側面のいずれかには、着脱可能な金属製のベルトフック１１１が装着可能である。

モータ３の前方には、回転軸４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は、回転方向によらずに回転軸４付近の空気を吸引して径方向外側に排出する遠心ファンであり、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１３ａ、１３ｂから空気が吸引される。ハウジング６の内部に吸引された外気は、モータ３の回転子と固定子の間、及び、固定子の磁極の間を通過した後に冷却ファン１８に到達し、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空気排出口１３ｃ（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５０は、アンビル６１と第２遊星キャリヤ組立体５１の２つの部品により構成され、第２遊星キャリヤ組立体５１は遊星歯車減速機構２０の２段目の遊星歯車の回転軸を連結すると共に、アンビル６１を打撃するための後述するハンマを有する。現在広く使われている公知の打撃機構と違って、打撃機構５０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６１と第２遊星キャリヤ組立体５１とは回転中心付近に形成された嵌合軸と嵌合穴により半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６１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６２ａが形成される。アンビル６１の後方側は第２遊星キャリヤ組立体５１の嵌合軸と連結され、軸方向中央付近でメタル１６ａによりハンマケース７に対して回転可能に保持される。アンビル６１の先端には先端工具をワンタッチで着脱するためのスリーブ１５が設けられる。尚、これらアンビル６１と第２遊星キャリヤ組立体５１の詳細形状については後述する。

ハンマケース７は打撃機構５０及び遊星歯車減速機構２０を収容するために金属製の一体成形で製造され、ハウジング６の前方側の内部に装着される。ハンマケース７は、ベアリング機構を介してアンビル６１を保持するものであり、左右分割式のハウジング６によって全体が覆われるようにして固定される。このようにハンマケース７は、ハウジング６に対してしっかりと保持されるので、アンビル６１の軸受け部分にガタつきが生ずることを防止でき、インパクト工具１の長寿命化を図ることができる。

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２０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第２遊星キャリヤ組立体５１が回転する。第２遊星キャリヤ組立体５１が回転すると、その回転力は第２遊星キャリヤ組立体５１に設けられるハンマを介してアンビル６１に伝達され、アンビル６１が第２遊星キャリヤ組立体５１と同じ速度で回転を開始する。先端工具側からの受ける反力によってアンビル６１にかかる力が大きくなると、後述する制御部は締め付け反力の増大を検出し、モータ３の回転が停止してロック状態になる前に、第２遊星キャリヤ組立体５１の駆動モードを変更しながらハンマを連続的に又は断続的に駆動する。

図２は、図１のインパクト工具１の側面図である。ハウジング６は３つの部分（胴体部６ａ、グリップ部６ｂ、バッテリ保持部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空気排出口１３ｃが形成される。ハウジング６は、モータ３の回転軸４を通る鉛直面にて左右分割式に形成され、複数本のネジ１９ａによって分割式のハウジング６が固定される。ハウジング６の前方側には、先端工具保持部を構成するスリーブ１５が突出する。スリーブ１５の段差部の前側には、圧縮式のスプリング１５ａが設けられ、このスプリングによってスリーブ１５は軸方向後方側に付勢される。スプリング１５ａの前端は、止め輪１５ｃによって軸方向の移動が制限されたワッシャ１５ｂによって保持される。スリーブ１５は金属製であるのが好ましく、例えば鉄又は任意の合金である。スリーブ１５の内側に突出する部分付近には、ボール２４が、アンビル６１に形成された穴に配置され、ボール２４の一部がアンビル６１内に突出できるように構成される。ハウジング６のバッテリ保持部６ｃの上面には、回転式のダイヤルスイッチ５が設けられる。また、図示していないがハウジング６の一部には、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トグルスイッチや発光体部１２をＯＮ／ＯＦＦするためのスイッチ等が配置された制御パネルが設けられる。バッテリパック２には、リリースボタン２ａが設けられ、左右両側に位置するリリースボタン２ａを押しながら前方にバッテリパック２を移動させることにより、バッテリパック２をバッテリ保持部６ｃから取り外すことができる。

図３は、図１の打撃機構５０付近の拡大断面図である。本実施例における遊星歯車減速機構２０は、プラネタリー型であり、第１減速機構部と第２減速機構部の２つの減速機構部を有し、各減速機構部はそれぞれ、サンギヤ、複数のプラネタリーギヤ、リングギヤを含んで構成される。モータ３の回転軸４の先端には第１ピニオン２９が取り付けられ、第１ピニオン２９が第１減速機構部の駆動軸（入力軸）となる。第１ピニオン２９の周囲には、複数の第１プラネタリーギヤ３３が位置し、第１リングギヤ２８の内周側で回転する。複数の第１プラネタリーギヤ３３の回転軸たるニードルピン３４ａは、遊星キャリヤの機能を持つ第１遊星キャリヤ組立体３０にて保持される。第１遊星キャリヤ組立体３０は第２減速機構部の入力軸となり、前方側中央付近には第２ピニオン３５が形成される。

第２ピニオン３５の周囲には、複数の第２プラネタリーギヤ５６が位置し、第２リングギヤ４０の内周側で回転する。複数の第２プラネタリーギヤ５６の回転軸たるニードルピン５７は、第２遊星キャリヤ組立体５１にて保持される。第２遊星キャリヤ組立体５１は、２つの打撃爪たるハンマを有し、アンビル６１に形成された打撃爪に対応する。第２遊星キャリヤ組立体５１は第２減速機構部の出力として、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）や、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の回転数に対して第２遊星キャリヤ組立体５１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の内部であって、冷却ファン１８の前方側にはインナカバー２１が設けられる。インナカバー２１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、ハウジングの内壁に沿って取り付けられる。インナカバー２１の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４を回転可能に固定するベアリング１７ａの外輪を保持する。また、インナカバー２１の前方側には、３つの異なる径を有する円筒状の部分が段差状に設けられ、後方の小径内径部分にはベアリングの役目を果たす円筒状のメタル１６ｂが設けられ、中央付近の中径内径部分には第１リングギヤ２８が挿入され、前方の大径内径部分には第２リングギヤ４０及びスラスト軸受４５が収容される。本実施例では、ハンマの後部に設けられるスラスト軸受４５の後方側は、第２リングギヤ４０にて固定することによってハウジング６に間接的に保持しているが、これだけに限定されずに、インナカバー２１にて保持するようにしても良いし、ハウジング６にて直接固定するように構成しても良い。尚、小径内径部分、中径内径部分、大径内径部分以外にも後述するワッシャ類を保持するための僅かな段差部分が形成されるが、ここでの説明は省略する。第１リングギヤ２８はインナカバー２１に対して回転不能に取り付けられ、第２リングギヤ４０はインナカバー２１に対して僅かな回動ができるように、しかし実質的には回転不能なように取り付けられる。インナカバー２１は、ハウジング６の胴体部６ａの内部に回転不能に取り付けられるので、第１リングギヤ２８及び第２リングギヤ４０は、ハウジング６に対して非回転状態で固定されることになる。

インナカバー２１の大径内径部は、ハンマケース７の後方側開口から内部に挿入され、インナカバー２１とハンマケース７によって画定される空間の内部に、第１及び第２減速機構部からなる遊星歯車減速機構２０と、ハンマ５２、５３及びアンビル６１からなる打撃機構５０が収容されることになる。従って、第１及び第２の減速機構や打撃機構に与えられる潤滑のためのグリース類が外部に流出しすることを効果的に防止でき、長期間にわたって安定して減速機構と打撃機構を動作させることができる。尚、本実施例ではインナカバー２１とハンマケース７の軸方向の接合部分（インナカバー２１の前端側又はハンマケース７の後端側）にシール部材を介在させていないが、Ｏリング等の任意のシール部材を介在させるように構成しても良い。

図４は、遊星歯車減速機構２０及び打撃機構５０の分解斜視図であり、各部品の一部を断面にて示している。遊星歯車減速機構２０の２つの減速機構部は、インナカバー２１の内部に収容される。インナカバー２１の内部には軸方向前方から後方にワッシャ２６、２７が挿入される。ワッシャ２６は回転する第１遊星キャリヤ組立体３０のニードルピン３４ａの後方側端部を押さえるための金属製のあて板である。ワッシャ２７は、第１リングギヤ２８の後方側を位置決めするための金属製のあて板である。第１リングギヤ２８は、第１減速機構部のアウターギヤとして作用するが、第１リングギヤ２８は回転方向には固定され、回転しない。このため第１リングギヤ２８の外周側の４箇所には、径方向外側に突出する突出リブ２８ａが形成され、突出リブ２８ａがインナカバー２１内の後述する溝部に嵌挿されることによりハウジング６に対して非回転状態で固定される。また、第１リングギヤ２８の軸方向後方の端面は、ワッシャ２７を介してインナカバー２１の内壁に形成される円環状の平面部分に当接し、後方への移動が制限される。

第１遊星キャリヤ組立体３０は、３つの第１プラネタリーギヤ３３の公転運動を保持すると共に、その公転運動を出力として取り出す機能を果たす。第１プラネタリーギヤ３３の前方には、第２減速機構部の入力となりサンギヤとして機能する第２ピニオン３５が形成される。第１遊星キャリヤ組立体３０の第２ピニオン３５の外周側には金属製のワッシャ３７が位置づけられる。ワッシャ３７は、第２遊星キャリヤ組立体５１のニードルピン５７の抜け止めとして作用するとともに、第１遊星キャリヤ組立体３０と第２遊星キャリヤ組立体５１がスムーズに回転できるように挿入されるものである。

次に第２減速機構部を構成する第２リングギヤ４０がインナカバー２１内部に配置される。第２リングギヤ４０は、外径が花びら形のワッシャ３８を介してインナカバー２１内の内壁に形成される円環状の平面部分に当接するようにして固定される。第２リングギヤ４０は、インナカバー２１に対して、軸方向（前後方向）には移動せず、回転方向には弾性体４４の弾性変形分だけ微少角度だけ回動する。第２リングギヤ４０の内側及び前方側には第２遊星キャリヤ組立体５１が装着される。第２リングギヤ４０は非回転部品であり、第２遊星キャリヤ組立体５１は回転部品である。そこで、第２リングギヤ４０と第２遊星キャリヤ組立体５１の間には、スラスト軸受４５が設けられる。スラスト軸受４５は、第２遊星キャリヤ組立体５１から軸方向後方に受けるスラスト加重を受けるためのもので、スラスト加重を受けつつも第２遊星キャリヤ組立体５１をスムーズに回転させることができる。スラスト軸受４５は、後方と前方に配置される軌道ワッシャ４６、４９と、図示しないベアリング球を組み込むために円周方向に複数の穴４８が形成された穴あきワッシャ４７により構成される。

第２遊星キャリヤ組立体５１は、第２プラネタリーギヤ５６の第２ピニオン３５の回りの公転運動を保持すると共に、その公転運動をハンマ５２の回転運動に変換する機能を果たす。第２プラネタリーギヤ５６はニードルピン５７によって第２遊星キャリヤ組立体５１の円盤部５５ａ、５５ｂにて保持される。本実施例において特徴的なこととして、第２遊星キャリヤ組立体５１が第２プラネタリーギヤ５６の複数の回転軸たるニードルピン５７の両端を保持することである。そのため第２遊星キャリヤ組立体５１の後端側は円筒状の空間を有し、その空間の内部には第２ピニオン３５が収容される。第２遊星キャリヤ組立体５１の前方側中心付近は、軸方向前方に突出する嵌合軸５６ｂが形成され、嵌合軸５６ｂはアンビル６１の後方側中心付近に形成される円筒形の嵌合穴６３ａに嵌挿される。嵌合軸５６ｂと嵌合穴６３ａによって、第２遊星キャリヤ組立体５１とアンビル６１が相対的に回転可能なように軸支される。アンビル６１は、後端部から半径方向外側に向けて伸びる２つの打撃爪６４、６５を有し、前方には先端工具を装着するための装着穴６２ａが形成される。

本実施例によるインパクト工具では、ハンマによるアンビル６１の打撃の際に、スラスト方向（軸方向前方）への打撃力がほとんど伝わらないため、例えばネジを締めるときに先端工具とネジ頭の嵌合が外れないようにするために、作業者はインパクト工具１本体を前方に強く押しつけることが重要である。そのため、アンビル６１には押しつけの反力が軸方向後方に伝わり、その反力は第２遊星キャリヤ組立体５１に伝わることになる。第２遊星キャリヤ組立体５１が受ける反力は、スラスト軸受４５を介して第２リングギヤ４０に伝わる。第２リングギヤ４０の後端側はインナカバー２１により保持されるので、結果としてアンビル６１にかかるスラスト反力は、第２遊星キャリヤ組立体５１→スラスト軸受４５→第２リングギヤ４０→ワッシャ３８→インナカバー２１→ハウジング６と伝達されることになる。

従来の遊星歯車減速機構においては、アンビル６１にかかるスラスト反力は、第２遊星キャリヤ組立体５１→第１遊星キャリヤ組立体４０→ボールベアリング（１６ｂに相当）→インナカバー２１→ハウジング６となり、ボールベアリングの寿命が短くなってしまうおそれがあった。しかしながら、本実施例の構造においては、回転差が生ずる部分である第２遊星キャリヤ組立体５１と第２リングギヤ４０の間には耐スラスト荷重の高いスラスト軸受４５が介在されるので、回転及び打撃動作にほとんど影響を与えることなく効果的にスラスト反力をハウジング６に逃がすことができ、インパクト工具１本体の剛性を高めることができる。また、アンビル６１にかかるスラスト反力は、第１減速機構部の構成部分にはかからないので、ボールベアリングの代わりにメタル１６ｂで実現できるようになったので、ベアリング部分の大きさを小さくすることができ、インパクト工具１の上下方向の大きさ及び前後(軸)方向の大きさを短縮することができ、同時に軽量化を達成できた。また、メタル１６ｂの信頼性が上がり、インパクト工具１の寿命を向上させることができた。

図５は、インナカバー２１の形状を示す斜視図であり、前方側から見た図である。インナカバー２１は、前方側に開口部を持つ略カップ状の形状であり、底部中央（後部中央部）に貫通穴２１ａが形成される。貫通穴２１ａから前方側には少なくとも３つの径を有する、小径内径部２１ｂ、中径内径部２１ｅ、大径内径部２１ｉが形成される。小径内径部２１ｂの部分にはリング状のメタル１６ｂ（図３参照）が挿入され、メタル１６ｂの後端部は図示しないワッシャを介して段差部２１ｃに突き当てられる。

中径内径部２１ｅの部分にはワッシャ２７（図４参照）を介して第１リングギヤ２８（図４参照）が軸方向前方から後方側へ挿入される。この結果ワッシャ２７は段差部２１ｄに接触するように配置され、第１リングギヤ２８はワッシャ２７を介して段差部２１ｄによって軸方向後方への動きが制限されることになる。ここで、中径内径部２１ｅの円周上の複数箇所（本実施例では４箇所）には軸方向に連続する切り欠き溝２１ｆが形成され、第１リングギヤ２８の突出リブ２８ａが嵌合し、これらは第１リングギヤ２８の回し止め手段として作用する。このように第１リングギヤ２８は、インナカバー２１によって軸方向後方にも、回転方向にも移動できないので、安定して保持されることが可能となる。

大径内径部２１ｉの部分には、円周上に複数の凹部３８ａが形成されたワッシャ３８（図４参照）を介して第２リングギヤ４０が軸方向前方から後方側へ挿入される。ここで、大径内径部２１ｉの円周上の複数箇所（本実施例では６箇所）には中径内径部２１ｅから同一内径で軸方向前方に連続する凸部２１ｈが形成され、ワッシャ３８の凹部３８ａが凸部２１ｈと対応するようにして段差部２１ｇに配置される。また、第２リングギヤ４０に取り付けられる複数の弾性体４４間の隙間に凸部２１ｈが入り込むようにして第２リングギヤ４０がワッシャ３８の前方に位置づけられる。第２リングギヤ４０の後述する軸方向の後端面はワッシャ３８を介して段差面２１ｇに当接するので、第２リングギヤ４０は軸方向後方への移動ができないことになる。

インナカバー２１の軸方向中央付近の外周には、半径が大きく形成された円環状のフランジ部分２２が形成される。このフランジ部分２２は、ハウジング６の胴体部６ａの内壁に設けられた段差部に当接することによって、インナカバー２１の軸方向後方への移動を制限する。インナカバー２１の後方側には、軸方向後方に突出する突出部２３ａ、２３ｂが形成される。図では１組の突出部２３ａ、２３ｂしか見えないが、中心軸と軸対象の位置に同形状のもう一組の突出部２３ａ、２３ｂが形成される。また突出部２３ａ、２３ｂの間には空間２３ｃが画定され、この空間２３ｃがハウジング６の内壁側に形成された図示しない突出部と係合することによってインナカバー２１がハウジング６に対して回転できないように保持される。尚、突出部２３ａ、２３ｂはインナカバー２１が軸方向に回転しないようにするための周り止め手段であるので、図示した形状に限られずに、インナカバー２１が中心軸に対して回転しないようにハウジング６に対して保持できるような凹凸部であるならば他の形状であっても良い。同様に、切り欠き溝２１ｆや突出リブ２８ａのような凹凸部も、これらの凹凸関係を逆にして形成して実現しても良い。

図６は第２リングギヤ４０と、弾性体４４の外観を示す斜視図である。第２リングギヤ４０は、内周部に第２プラネタリーギヤ５６（図４参照）と噛合するギヤ部４１が形成され、外周側には、弾性体４４を収容するための空間となる窪み部４０ａが形成される。窪み部４０ａの前方側は弾性体の軸方向への移動を制限するための円周方向に連続する壁部４０ｂが形成される。複数の窪み部４０ａの間には軸方向後方にまで延びる突出部４０ｃが形成され、突出部４０ｃの後端側には、ワッシャ３８を介してインナカバー２１の段差部２１ｇと当接するための当接面４０ｄが形成され、これらは第２リングギヤ４０の回し止め手段として作用する。当接面４０ｄは円周上の６ヶ所に形成されるが、それぞれ微少面積であるので、第２リングギヤ４０の後方側は６ヶ所の当接面４０ｄだけでワッシャ３８に当接することになる。

６つ用いられる弾性体４４のそれぞれは、２つの弾性体本体４４ａとそれらを接合するベルト４４ｂにより構成される。弾性体４４は、例えばゴム等の制震効果に優れた素材を用いると好ましい。ベルト４４ｂによって接合される部分は隙間４４ｃとなり、この隙間４４ｃが第２リングギヤ４０の突出部４０ｃに位置づけられる。尚、第２リングギヤ４０に複数の弾性体４４が取り付けられた後には、矢印４３で示す部分に隙間が生ずることとなる。この隙間の間にインナカバー２１の凸部２１ｈが位置するようにして、第２リングギヤ４０がインナカバー２１に装着されることになる。その場合、第２リングギヤ４０にハンマから打撃の反力（回転方向の反力）が伝わった場合には、第２リングギヤ４０に対して回転方向の反力が伝わるが、その反力は弾性体４４を介してインナカバー２１の凸部２１ｈによって伝わる。従って、第２リングギヤ４０に生ずる回転方向の反力に対しては弾性体４４によって効果的に減衰させることができ、打撃時にインパクト工具１に振られにくくすることができ、使いやすいインパクト工具１を実現できる。

弾性体４４の弾性力をどの程度に設定するかは、締め付け対象がネジかボルトか等を考慮して任意に設定すれば良い。また、弾性体４４の変形によって第２リングギヤ４０がインナカバー２１に対してどの程度回転できるかも適宜設定すればよいが、角度にしては数度未満の微少角であることが望ましい。尚、窪み部４０ａの軸方向の厚さｄ１と、弾性体４４の軸方向の厚さｄ２の関係をｄ２＞ｄ１とすることも可能である。その場合、第２リングギヤ４０に対して軸方向後方へのスラスト加重がかかっていない場合は、当接面４０ｄがワッシャ３８から浮いて弾性体４４だけがワッシャ３８と当接することになる。このような配置関係とすると第２リングギヤ４０の軸後方への動きが減衰させることになる。

図７は第１遊星キャリヤ組立体３０の構造を示す図であり、その半分の斜視図とその断面を示す図である。第１遊星キャリヤ組立体３０は、前側部材３１ａと後側部材３２ａの２ピースからなるプラネタリーキャリヤと、複数の第１プラネタリーギヤ３３とにより構成される。前側部材３１ａの前方中心部には、第２減速機構部の入力軸となる第２ピニオン３５が構成される。前側部材３１ａと後側部材３２ａは、円周方向に複数箇所設けられる貫通穴３１ｂ、３２ｂと、その貫通穴３１ｂ、３２ｂに圧入されるロールピン３４ｂによって固定される。本実施例では、第１プラネタリーギヤ３３はニードルピン３４ａの両端部が保持されることによって両持ちにて保持されるので、第１プラネタリーギヤ３３のがたつきが生ずることを防止でき、スムーズに動作させることができる。この結果、インパクト工具の大幅な長寿命化を図ることができる。尚、本実施例では、第１遊星キャリヤ組立体３０は、前側部材３１ａと後側部材３２ａの２ピースで構成されたが、一体成形とした１ピース構成としても良い。

図８は、第２遊星キャリヤ組立体５１の構造を示す図であり、その半分の斜視図とその断面を示す図である。第２遊星キャリヤ組立体５１は、一体に構成される円盤状部材５４を基本とし、円盤状部材５４の後方側は第２プラネタリーギヤ５６を保持するプラネタリーキャリヤを構成し、円盤状部材５４の前方側には、アンビル６１の嵌合穴６３ａと嵌合する嵌合軸５６ｂと、打撃爪となるハンマ５３が突出する。嵌合軸５６ｂの後方側には、径が嵌合軸５６ｂよりも太くなった突当部５６ａが形成される。突当部５６ａはアンビル６１の後端部と当接可能であり、これによってアンビル６１に対して軸方向後方へのスラスト加重が加わった際に、そのスラスト加重を第２遊星キャリヤ組立体５１に伝達することが可能となる。

第２プラネタリーギヤ５６は、ニードルピン５７によって２つの円盤部５５ａ及び５５ｂにより保持される。ここで、本実施例では、第２プラネタリーギヤ５６はニードルピン５７によって円盤部５５ａ、５５ｂに両持ち保持されるので、がたつきが生ずることを防止でき、スムーズに動作させることができる。この結果、インパクト工具の大幅な長寿命化を図ることができる。尚、本実施例では、第２遊星キャリヤ組立体５１は、一体成形とした１ピース構成としたが、第１遊星キャリヤ組立体３０のように２ピース構成としても良い。

次に図９、１０を用いて、打撃機構５０を構成する第２遊星キャリヤ組立体５１とアンビル６１の詳細構造を説明する。図９は、第２遊星キャリヤ組立体５１とアンビル６１の形状を示す斜視図であり、第２遊星キャリヤ組立体５１は斜め前方から、アンビル６１は斜め後方からのみた図である。図１０は第２遊星キャリヤ組立体５１とアンビル６１の形状を示す斜視図であり、第２遊星キャリヤ組立体５１は斜め後方から見た図であり、アンビル６１は斜め前方からみた部分図である。第２遊星キャリヤ組立体５１は、一体に構成される円盤状部材５４を基本とし、円盤状部材５４の対向する２箇所に軸方向前方に突出する２つのハンマ５２、５３が形成される。ハンマ５２、５３は打撃部（打撃爪）として機能し、ハンマ５２の円周方向には、打撃面５２ａと５２ｂが形成され、ハンマ５３の円周方向には、打撃面５３ａと５３ｂが形成される。打撃面５２ａ、５２ｂ、５３ａ、５３ｂは、共に平面に形成されたもので、アンビル６１の後述する被打撃面と良好に面接触する形成される。円盤状部材５４の中心軸付近から前方に、突当部５６ａと嵌合軸５６ｂが形成される。円盤状部材５４の外周付近の後方側は、スラスト軸受４５と当接するための円環状の当接面５４ａが形成される。

円盤状部材５４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５５ａ、５５ｂが形成され、円周方向の３箇所において円盤部５５ａ、５５ｂを接続する接続部５５ｃが形成される。円盤部５５ａ、５５ｂの円周方向のそれぞれ３箇所には、貫通穴５５ｄ、５５ｅが形成され、円盤部５５ａ、５５ｂの間に３つの第２プラネタリーギヤ５６（図８参照）が配置され、第２プラネタリーギヤ５６の回転軸たるニードルピン５７（図８参照）が貫通穴５５ｄ、５５ｅに装着される。円盤部５５ｂの後方側中心軸付近には円形のくり貫き穴５５ｆが形成される。くり貫き穴５５ｆを介して第２ピニオン３５が貫通し、第２プラネタリーギヤ５６の第２プラネタリーギヤ５６と噛合する。尚、第２遊星キャリヤ組立体５１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。同様にアンビル６１も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６１は、円柱形の出力軸部分６２の後方に円盤部６３が形成され、この円盤部６３の外周方向に突出する２つの打撃爪６４、６５が形成される。打撃爪６４の円周方向両側には被打撃面６４ａ及び６４ｂが形成される。同様に打撃爪６５の円周方向両側には被打撃面６５ａ及び６５ｂが形成される。第２遊星キャリヤ組立体５１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５２ａが被打撃面６４ａに当接し、同時に打撃面５３ａが被打撃面６５ａに当接する。また、第２遊星キャリヤ組立体５１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５２ｂが被打撃面６４ｂに当接し、同時に打撃面５３ｂが被打撃面６５ｂに当接する。この当接するタイミングが同時となるようにハンマ５２、５３及び打撃爪６４、６５の形状が決定されるので、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。

図１１は、ハンマ５２、５３及び打撃爪６４、６５の使用状態における一回転の動きを６段階で示した断面図である。断面は軸方向と垂直面であって、図３のＡ−Ａ部の断面である。図１１においては、ハンマ５２、５３及び円盤部５５ａが一体に回転する部分（駆動側）であり、打撃爪６４、６５が一体に回転する部分（被駆動側）である。図１１（１）の状態において、先端工具からうける締め付けトルクが小さいうちは、打撃爪６４、６５はハンマ５２、５３から押されることにより反時計回りに回転する。しかしながら、締め付けトルクが大きくなってハンマ５２、５３から押される力だけでは回転できなくなった場合には、ハンマ５２、５３を逆回転させるべく、モータ３の逆回転を開始する。（１）で示す状態においてモータ３の反転を開始し、それによって（２）に示すようにハンマ５２、５３を矢印５８ａの方向に回転させる。

モータ３が所定回転数まで逆回転したら、モータ３の駆動を停止する。ハンマ５２、５３は惰性によりさらに逆回転して、矢印５８ｂに示すように図１１（３）の位置（逆回転の停止位置）に到達したら、モータ３に正回転方向への駆動電流を流すことにより、ハンマ５２、５３の矢印５９ａの方向（正回転方向）への回転を開始する。尚、ハンマ５２、５３を逆回転させた際に、ハンマ５２と打撃爪６５、及びハンマ５３と打撃爪６４が衝突しないように、所定位置において確実にハンマ５２、５３を停止させることが重要である。ハンマ５２、５３の停止位置を、打撃爪６４、６５と衝突する位置のどの程度前に設定するかは任意であるが、必要とされる締め付けトルクが大きいときは、反転角を大きくすると良い。また、停止位置は毎回同じ位置とする必要はなく、締め付け初期段階では逆回転角を小さくして、締め付けが進むにつれて逆回転角を大きく設定するように構成しても良い。このように停止位置を可変にすれば逆回転に要する時間を最小に設定できるので、短い時間で迅速に打撃動作を行うことができる。

そして、図１１（４）で示すようにハンマ５２、５３を矢印５９ｂの方向に加速させて、矢印５９ｃにように加速中の状態のまま図１１（５）に示す位置にてハンマ５２の打撃面５２ａは打撃爪６４の被打撃面６４ａと衝突する。同時に、ハンマ５３の打撃面５３ａは打撃爪６５の被打撃面６５ａと衝突する。この衝突の結果、打撃爪６４、６５には強力な回転トルクが伝達され、打撃爪６４、６５は矢印５９ｄで示す方向に回転する。図１１（６）の位置は、図１１（１）で示した状態から、ハンマ５２、５３と打撃爪６４、６５の双方が所定角度分だけ回転した状態であり、再び図１１（１）の状態から図１１（５）に至る動作を繰り返すことによって、被締付部材を適正トルクになるまで締め付けを行う。

次に、図１２を用いてアンビル６１からハウジング６に伝わるスラスト反力の伝達経路を説明する。図１２では、各部分を概略的に表現した図である。作業者がグリップ６ｂを握り、インパクト工具１を前方に押しつけながら作業をすると、ハウジング６から締付部材の方向に矢印１００の方向に押しつけ力が加わる。この押しつけ力の反力として、アンビル６１は先端工具を介して矢印１０１の反力を受けることになる。矢印１０１の反力は、アンビル６１の円盤部６３からハンマの突当部５６ａに伝達され、矢印１０２のように反力が第２遊星キャリヤ組立体５１に伝達される。第２遊星キャリヤ組立体５１の後方側は、後方への荷重を受ける荷重受け部たるスラスト軸受４５が配置されるので、スラスト軸受４５を介して矢印１０３、１０４のように伝達され、第２リングギヤ４０に伝達される。第２リングギヤ４０の後方側は、インナカバー２１の段差部にて保持されるため矢印１０５のようにスラスト反力がインナカバー２１に伝達される。

インナカバー２１はハウジング６の内側に配置され、しかもハウジング６から内側に突出する突起部６ｇにより保持されるので矢印１０６で示すようにスラスト反力がハウジング６に伝達される。以上のようにして、作業者がインパクト工具を締め付け材に押しつける荷重を、特定の部分で受けることが無くハウジング６全体で効果的に受けることができ、遊星歯車減速機構のベアリング等の特定部分に荷重が集中するのを防止することができ、インパクト工具の長寿命化を図ることができる。

尚、アンビル６１も第２遊星キャリヤ組立体５１も共に回転するために、第２遊星キャリヤ組立体５１はスラスト反力だけでなく、ラジアル反力も受けることになる。このラジアル反力は、第２遊星キャリヤ組立体５１から第２リングギヤ４０に伝達され、第２リングギヤ４０とインナカバー２１の回転方向の隙間に介在される弾性体４４を介して第２リングギヤ４０からインナカバー２１に伝達され、最終的にハウジング６に伝達される。このようにラジアル反力については、弾性体４４を介してハウジング６に伝達されるので、弾性体４４によってラジアル反力のピーク荷重を効果的に減衰させることができる。

以上のように、先端工具からの反力によってアンビル６１が径方向へと力を受けた際に、ハンマ５２，５３を介して第１遊星キャリヤ５１が径方向へと力を受けると、第１遊星キャリヤ５１と連結される第２遊星キャリヤ３０がメタル１６ｂによって径方向の力を受けるので、しっかりと第１遊星キャリヤ５１からの力を受けることができ、第１遊星キャリヤ５１が傾くことが少なくなる。このため、第１ピニオン２９に対して第１プラネタリーギヤ３３が傾くことによる伝達ロスが小さくなる。

次に、モータ３の駆動制御系の構成と作用を図１３に基づいて説明する。図１３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）７８を有する。これら回転位置検出素子７８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が回転する。

インバータ基板１０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７３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７３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７２に印加されるバッテリパック２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７１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７２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２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８２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７１に送信する。演算部７１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７３は、回転方向設定回路８２と回転子位置検出回路７４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７３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８１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７９によって測定され、その値が演算部７１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。

制御回路基板９に搭載される制御部７０には、アンビル６１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７６が接続され、その出力は打撃衝撃検出回路７７を介して演算部７１に入力される。打撃衝撃検出センサ７６としては、振動、歪、音等で反応するセンサとすることができる。また、打撃衝撃検出センサ７６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。

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６１とハンマ５２、５３が、相対的に１８０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５２、５３はアンビル６１に対して半回転以上の相対回転ができないため、その回転制御も特有のものになる。図１４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５２、５３とアンビル６１の打撃時のトルクを示す図である。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“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“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“断続駆動モード（２）”に切り替えて締め付けを行う。図１４の時間Ｔ_１からＴ_２における連続駆動モードでは、演算部７１はモータ３を目標回転数に基づく制御を行う。このためモータ３は矢印９５ａで示す目標回転数に達するまでモータを加速させる。連続駆動モードでのアンビル６１の回転は、ハンマ５２、５３に押されながら回転する状態である。その後、アンビル６１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６１からハンマ５２、５３に伝わる反力が大きくなるため、矢印９５ｂ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、時間Ｔ_２で“断続駆動モード（１）”による回転駆動モードに切り替える。

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モータ３を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７２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、時間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）、時間Ｔ_２１からＴ_３まではモータの駆動電流ＯＮ（駆動）、時間Ｔ_３からＴ_３１までは駆動電流ＯＦＦ（休止）、時間Ｔ_３１から時間Ｔ_４までは駆動電流ＯＮ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１４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９６ａに低下した後に、演算部７１（図１３参照）は駆動信号９３ａを制御信号出力回路７３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９６ｂの地点においてハンマ５２、５３がアンビル６１に強く衝突することにより、矢印９８ａで示すように打撃トルクが発生する。アンビル６１に打撃力が与えられると、再びモータ３への駆動電流の供給を所定期間休止し、モータ３の回転速度が矢印９６ｃで示すように低下した後に、演算部７１は駆動信号９３ｂを制御信号出力回路７３に送ることによりモータ３を加速させる。すると、矢印９６ｄの地点においてハンマ５２、５３がアンビル６１に強く衝突することにより、矢印９８ｂで示すように打撃トルクが発生する。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９８ｂで示す打撃力が与えられた際のモータ３の回転数（矢印９６ｄの前後）が所定の回転数（閾値）以下になったか否かで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（停止）→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、ハンマ５２、５３をアンビル６１に対して十分な相対角だけ逆回転させた後に、ハンマ５２、５３を正回転方向に加速させて勢いよくアンビル６１に衝突させる。このようにハンマ５２、５３を駆動することにより、アンビル６１に強い締め付けトルクを発生させるものである。

図１４の例では時間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９４ａを制御信号出力回路７３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７３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９７ａ）、モータ３の駆動を一時休止させて正回転駆動を開始する（矢印９７ｂ）。このため、正の方向の駆動信号９４ｂを制御信号出力回路７３に送る。尚、インバータ回路７２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１４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５２、５３は打撃爪６４、６５に衝突する（矢印９７ｃ）。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（９８ａ、９８ｂ）に比べて格段に大きい締め付けトルク（９９ａ）が発生する。このように衝突が行われると矢印９７ｃから９７ｄに至るようにモータ３の回転数が低下する。尚、矢印９９ａ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。その後、同様にして、「休止→逆回転駆動→休止（停止）→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、時間Ｔ_７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。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、打撃衝撃検出センサ７６（図１３参照）の出力を元に、演算部７１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。

本実施例においては締め付けトルクが少なくてすむ締め付け初期段階は連続駆動モードで回転駆動し、締め付けトルクが大きくなるにつれて正転のみの断続駆動による断続駆動モード（１）で締め付けを行い、締め付けの最終段階においては、モータ３の正転及び逆転による断続駆動による断続駆動モード（２）によって強力に締め付けを行う。尚、断続駆動モード（１）と断続駆動モード（２）だけを使って駆動するように構成しても良い。また、断続駆動モード（１）を設けないで、連続駆動モードから断続駆動モード（２）に直接移行する制御も可能である。断続駆動モード（２）ではモータの正回転と逆回転を交互に行うため、締め付け速度が、連続駆動モードや断続駆動モード（１）よりも大幅に遅くなる。このように締め付け速度が急に遅くなると、周知の回転打撃機構を有するインパクト工具に比べて打撃動作に移行する際の違和感が大きくなるので、連続駆動モードから断続駆動モード（２）への移行にあたり、断続駆動モード（１）を介在させた方が操作感が自然な感じとなる。さらに、可能な限り連続駆動モードや断続駆動モード（１）で締め付けを行うことにより、締め付け作業時間の短縮化を図ることができる。

以上説明したように、本実施例によれば相対回転角が半回転未満のハンマとアンビルを用いて、モータを連続回転、正方向のみの断続回転、正方向及び逆方向の断続回転を行うことによって、効率的に締付部材を締付することができる。また、ハンマとアンビルの形状をシンプルな構造にすることができたので、インパクト工具の小型化及びコストダウンが実現できる。

次に図１５を用いて発光体部１２付近の構造を説明する。図１３は、発光体部１２付近の構造を説明するための部分断面図である。本実施例のインパクト工具１においては、ハンマケース７と発光体部１２の間には、ハッチングで示した仕切り部６ｄが設けられる。この仕切り部６ｄは、ハウジング６の胴体部６ａの一部として一体的に形成される。仕切り部６ｄの下方には、発光体部１２が設置される。発光体部１２は、基板６６と、基板６６に固定されるＬＥＤチップ６７と、基板６６を保持する透明樹脂体６８を有する。透明樹脂体６８は、ハウジング６の胴体部６ａの凹凸部（図示せず）と左右方向で係合することによってハウジング６に固定される。透明樹脂体６８は、レンズを有しており、このレンズはＬＥＤチップ６７の前方に配置される。基板６６には後方に延びるように２本の電力供給用のコード６９ａが接続される。仕切り部６ｄの下方であって、ハウジング６の側面にはコード６９ａを保持するための複数のリブ６９ｂが形成される。

発光体部１２の下方には、別のハッチングで示すライト収容室壁６ｅが設けられる。このライト収容室壁６ｅは、ハウジング６の胴体部６ａの一部として一体的に製造され、例えば合成樹脂の一体成形で製造されると好ましい。ライト収容室壁６ｅの前端部であって、透明樹脂体６８のレンズの前方には窓６ｆが設けられ、窓６ｆを介してＬＥＤチップ６７から発せられる光が前方に照射される。

本実施例において、インパクト工具１の発光体部１２付近は上記したような構造であるため、ハンマケース７の内部に適宜塗布される図示しないグリース（潤滑油）が、仮にハンマケース７の外部へと漏れ出しても、グリースが発光体部１２へと伝わりにくく、発光体部１２がグリースによって汚れることを防止できる。また、インパクト動作に起因するハンマケース７の振動は、仕切り部６ｄを介して発光体部１２に伝達されるが、本実施例では発光体部１２は仕切り部６ｄとライト収容室壁６ｅに囲まれる閉空間内に配置されるため、ＬＥＤチップ６７、基板６６、コード６９ａなどが振動によって破損することを効果的に防止できる。尚、このように発光体部１２を仕切り部６ｄとライト収容室壁６ｅに囲まれる閉空間内に収容する構造は、インパクト工具１のハンマケースではなく、ドライバドリルに用いられる（減速機構部を収容する）ギヤケースとＬＥＤライトの間に仕切り部を設ける構造として実現しても、同様の効果を奏することができる。

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、本実施例ではモータとしてブラシレスＤＣモータを用いた例を説明したが、これに限定されず、正方向及び逆方向に駆動できる他の種類のモータであっても良い。また、アンビルとハンマの形状は任意であり、アンビルとハンマが相対的に連続回転できない（乗り越えながら回転できない）構造とし、相対的に３６０度未満、あるいは１８０度未満の所定の回転角を確保し、打撃面及び被打撃面を形成すれば他の形状のものでも良い。

１インパクト工具２バッテリパック２ａリリースボタン
３モータ３ａ（モータの）回転子３ｂ（モータの）固定子
４（モータの）回転軸５ダイヤルスイッチ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
６ｄ（ハウジングの）仕切り部６ｅ（ハウジングの）ライト収容室壁
６ｆ（ハウジングの）窓６ｇ突起部
７ハンマケース８トリガスイッチ８ａトリガ操作部
９制御回路基板１０インバータ基板１１スイッチング素子
１２発光体部１３ａ、１３ｂ空気取入口１３ｃ空気排出口
１４正逆切替レバー１５スリーブ１５ａスプリング
１５ｂワッシャ１５ｃ止め輪１６ａ、１６ｂメタル
１７ａ、１７ｂベアリング１８冷却ファン
１９ａネジ１９ｂネジボス２０遊星歯車減速機構
２１インナカバー２１ａ貫通穴２１ｂ小径内径部
２１ｃ段差部
２１ｄ段差部２１ｅ中径内径部
２１ｆ溝
２１ｇ段差部２１ｈ凸部２１ｉ大径内径部
２２フランジ部２３ａ、２３ｂ突出部２３ｃ空間
２４ボール
２６、２７ワッシャ２８第１リングギヤ２８ａ突出リブ
２９第１ピニオン３０第１遊星キャリヤ組立体
３１ａ円盤部３１ｂ貫通穴
３３第１プラネタリーギヤ３４ａニードルピン３４ｂロールピン
３５第２ピニオン３７ワッシャ３８変形ワッシャ
３８ａ（変形ワッシャ）の凹部４０第２リングギヤ
４０ａ窪み部
４０ｂ壁部４０ｃ突出部
４０ｄ後端面４０ｄ当接面
４１ギヤ部４４弾性体４４ａ弾性体本体
４４ｂベルト４４ｃ隙間４５スラスト軸受
４６軌道ワッシャ４７穴あきワッシャ４８穴
４９軌道ワッシャ５０打撃機構
５１第２遊星キャリヤ組立体５２、５３ハンマ
５２ａ、５２ｂ打撃面５３ａ、５３ｂ打撃面
５４円盤状部材５４ａ当接面５５ａ、５５ｂ円盤部
５５ｃ接続部
５５ｄ、５５ｅ貫通穴５５ｆくり貫き穴
５６第２プラネタリーギヤ５６ａ突当部５６ｂ嵌合軸
５７ニードルピン６１アンビル６２出力軸部分
６２ａ装着穴６３円盤部６３ａ嵌合穴
６４打撃爪６４ａ、６４ｂ被打撃面
６５打撃爪６５ａ、６５ｂ被打撃面
６６基板６７ＬＥＤチップ６８透明樹脂体
６９ａコード６９ｂコード押さえリブ７０制御部
７１演算部７２インバータ回路７３制御信号出力回路
７４回転子位置検出回路７５回転数検出回路
７６打撃衝撃検出センサ７７打撃衝撃検出回路
７８回転位置検出素子７９電流検出回路
８０スイッチ操作検出回路８１印加電圧設定回路
８２回転方向設定回路１１１ベルトフック１１２ストラップ

Claims

モータと、
前記モータを収容するハウジングと、
前記ハウジングに収容されるインナカバー及びハンマケースと、
前記モータにより回転される第１減速機構部と、
前記第１減速機構部に接続される第２減速機構部と、
前記第２減速機構部に接続されて回転するハンマと、
前記ハンマにより回転方向に打撃されるアンビルと、
前記アンビルに接続される先端工具保持部と、を有するインパクト工具であって、
前記ハンマと前記アンビルの一方には、他方に形成された嵌合穴と嵌挿される嵌合軸が設けられ、
前記第１減速機構部、前記第２減速機構部、前記ハンマ及び前記アンビルは、前記インナカバーと前記ハンマケースで画定される空間内に収容されることを特徴とするインパクト工具。
前記インナカバーは前方側に開口部を有し、後方側に前記モータの回転軸を貫通させる貫通穴を有するカップ状の形状であり、
前記ハンマケースは前記インナカバーの開口部に嵌合させる開口部を後方側に有し、前方側に前記アンビルを貫通させる貫通穴を有するカップ状の形状であり、
前記インナカバーと前記ハンマケースは、お互いの前記開口部が対面するようにして接合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。
前記インナカバーは、前記第１減速機構部の軸受け手段を保持する小径内径部と、前記第１減速機構部のリングギヤを固定する中径内径部と、前記第２減速機構部のリングギヤを固定する大径内径部を有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。
前記中径内径部及び前記大径内径部には、前記第１減速機構部及び前記第２減速機構部のリングギヤの回転を阻止する回し止め手段が形成されることを特徴とする請求項３に記載のインパクト工具。
モータと、前記モータの回転を減速する遊星歯車減速機構と、前記遊星歯車減速機構により駆動される打撃機構部と、を有するインパクト工具であって、
前記打撃機構部は、アンビルと、前記アンビルを打撃するためのハンマを有するキャリヤ組立体と、を備え、
前記キャリヤ組立体は、前記遊星歯車減速機構を構成するプラネタリーギヤを回転可能に支持し、
前記アンビルと前記キャリヤ組立体の一方には、他方に形成された嵌合穴と嵌挿される嵌合軸が設けられることを特徴とするインパクト工具。
前記遊星歯車減速機構は、内周部に前記プラネタリーギヤと噛合するギヤ部が形成されたリングギヤを有し、
前記リングギヤと前記キャリヤ組立体との間にスラスト軸受を配置したことを特徴とする請求項５に記載のインパクト工具。