JP6095526B2 - 回転打撃工具 - Google Patents

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、ハンマの回転力を受けて回転するアンビルと、を備えた打撃機構が備えられている。打撃機構において、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、アンビルを回転方向に打撃する。

従って、回転打撃工具によれば、モータを正方向に回転させて、ねじやナット等の対象物を板やボルトに固定するときは、ハンマによるアンビルの打撃によって、対象物をしっかりと締め付けることができる。また、対象物の締め付けを緩めるときには、モータを締付時とは逆方向に回転させて、ハンマによりアンビルを打撃させることで、対象物の締め付けを簡単に緩めることができる。

ところで、モータを逆方向に回転させて、対象物の締め付けを緩める際に、対象物を回転し過ぎると、対象物が板やボルトから脱落してしまう。
そこで、この種の回転打撃工具においては、ハンマによるアンビルの打撃を検出する打撃検出手段を備え、モータの逆方向への回転時に、打撃検出手段にて打撃が検出されなくなると、所定時間経過後に、モータの回転を停止させることも提案されている（例えば、特許文献１参照）。

つまり、この提案の回転打撃工具では、打撃検出手段により打撃が検出されなくなってからの経過時間に基づきモータの回転を停止させることで、対象物の締め付けが緩んでから対象物が脱落するまでの間にモータの回転を停止させて、対象物が脱落するのを防止する。

特許第３６６０５５４号公報

ところで、対象物の締め付けを緩めるために、回転打撃工具のモータを逆方向に回転させた際、対象物がしっかりと締め付けられておらず、打撃が発生しないことがある。
この場合、打撃検出手段にて打撃が検出されないので、上記提案の回転打撃工具では、打撃が検出されなくなってからの経過時間を計時してモータの回転を停止させることができず、対象物が脱落してしまうことがある。

また、例えば、足場用のパイプを連結するのに利用されるクランプのように、予めナットが螺合されたボルトを備えたものにおいては、ボルトの先端部分に、ナットの脱落を防止するための加工（以下、脱落防止部という）が施されることがある。

このように脱落防止部が形成されたボルトにおいて、上記提案の回転打撃工具を用いてナットの締め付けを緩める場合、モータの駆動開始直後に打撃を検出できず、モータの回転を停止させることができなくなると、ナットは、脱落防止部に到達するまで回転される。

そして、ナットが脱落防止部に到達して、ナットの回転が停止すると、打撃機構による打撃が開始されることから、その打撃によって脱落防止部が破損することがある。
本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、回転打撃工具において、モータを逆回転させてナット等の対象物の締付を緩める際に、対象物が締め付けられておらず、打撃が発生しないときにでも、対象物が脱落することのないよう、モータの回転を停止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本発明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、回転打撃工具には、ハンマによるアンビルの打撃を検出する打撃検出手段、モータを正方向に回転させて工具要素により対象物を締め付けるか、モータを逆方向に回転させて対象物の締め付けを緩めるかを設定する動作設定部、及び、モータの駆動指令を入力するための操作部が備えられている。

そして、操作部からモータの駆動指令が入力されると、制御手段が、その操作部の操作量に応じて、モータの速度指令値を設定し、その速度指令値に従い、モータを、動作設定部にて設定された回転方向に駆動する。

また、制御手段は、規定値以上の速度指令値にてモータを逆方向に駆動しているときに、モータの駆動を開始してから打撃検出手段にて打撃が検出されない状態が規定時間以上経過すると、モータの駆動を停止するか又は速度指令値を低下させてモータの駆動を継続する。

また、制御手段は、規定値未満の速度指令値にてモータを逆方向に駆動しているときには、その速度指令値によるモータの駆動を継続する。
このため、本発明の回転打撃工具によれば、速度指令値が規定値以上で、モータが高速で回転している場合、打撃検出手段にて打撃が検出されなくても、その状態が規定時間以上経過した時点で、モータの駆動を停止するか、速度指令値を低下させてモータの回転を低下させて、ねじ、ナット等の対象物が脱落するのを防止することができる。

また、本発明の回転打撃工具によれば、ナットの締め付けを緩める際に、ボルトの先端部分にナットの脱落防止部が形成されていても、ナットが脱落防止部に到達するまでの間に、モータの駆動を停止するか、モータの回転を低下させることができる。

このため、本発明の回転打撃工具によれば、ナットの締め付けを緩める際に、ナットが、ボルトに形成された脱落防止部に到達して、打撃機構による打撃が実行されるのを抑制し、延いては、打撃機構による打撃によって、ボルトに形成された脱落防止部が破損するのを抑制できる。

また更に、本発明の回転打撃工具によれば、速度指令値が規定値以上である場合に、打撃検出手段にて打撃が検出されない状態が規定時間以上経過すると、モータの回転速度を低速に切り換え、速度指令値が規定値未満である場合には、その速度指令値に基づくモータの低速回転を継続させる。

そして、このように、モータを低速回転させるようにすれば、使用者は、対象物が所望の位置に達したときに、操作部の操作を止めて、モータの回転を停止させることができる。よって、本発明の回転打撃工具によれば、対象物の締め付けを緩める際の作業性を向上できる。

次に、制御手段は、モータの駆動を停止する際にモータに制動トルクを発生させるブレーキ機能を備えていてもよい。
このようにすれば、使用者が操作部の操作を止めて、モータの回転を停止させる際に、モータが慣性にて回転するのを抑制することができ、使用者が操作部の操作を止めてから短時間でモータの回転を停止させることができる。

よって、この場合、使用者は、モータが低速で逆回転しているときに、操作部の操作を止めることで、使用者の狙いに近い場所にて対象物を停止させることができる。

ところで、規定値以上の速度指令値にてモータを逆方向に駆動しているときに、打撃検出手段にて打撃が検出されない状態が規定時間以上経過した際、制御手段が、モータを停止させるのではなく、速度指令値を低下させるように構成した場合には、次の問題が考えられる。

つまり、この場合、対象物であるナットが、ボルトに形成された脱落防止部に到達する前に、使用者が操作部の操作を止めて、モータの回転を停止させなければ、打撃機構による打撃が開始されて、脱落防止部が破損することが考えられる。

そこで、こうした問題を防止するには、制御手段を、次のように構成してもよい。
すなわち、制御手段は、モータの逆方向への駆動時に、打撃検出手段にて打撃が検出されない状態が規定時間以上経過して、速度指令値を低下させた際には、その後、打撃検出手段にて打撃が検出されたときに、モータの駆動を停止する。

このようにすれば、モータの逆回転により、対象物であるナットが、ボルトに形成された脱落防止部に到達して、打撃機構による打撃が開始された際に、モータの回転を速やかに停止させて、脱落防止部が打撃により破損するのを防止できる。

また、制御手段は、モータの逆方向への駆動時に、打撃検出手段にて打撃が検出されない状態が規定時間以上経過すると、速度指令値を、ハンマがアンビルを打撃することのない速度指令値まで低下させて、モータの駆動を継続するようにしてもよい。

このようにすれば、モータの逆方向への駆動によって、ナットが、ボルトに形成された脱落防止部に達したとしても、打撃機構による打撃が発生しないことから、脱落防止部が打撃により破損することはない。

また、打撃を発生させない速度指令値では、モータの回転も相応に低下するため、使用者が操作部の操作を止める(若しくは緩める)タイミングを計り易くなる。
また更に、制御手段は、モータの逆方向への駆動時に、打撃検出手段にて打撃が検出されない状態が規定時間以上経過して、速度指令値を低下させた際には、その後、モータに流れる電流が所定量以上上昇すると、モータの駆動を停止するようにしてもよい。

このようにすれば、モータの逆回転により、対象物であるナットが、ボルトに形成された脱落防止部に到達して、モータに加わる負荷が大きくなった時点で、モータの回転を停止させ、脱落防止部が打撃により破損するのを防止できる。

実施形態の充電式インパクトレンチの縦断面図である。 充電式インパクトレンチ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モータ制御処理を表すフローチャートである。 図３に示す打撃検出処理の詳細を表すフローチャートである。 図３に示す速度指令値設定処理の詳細を表すフローチャートである。 図３に示すモータ駆動／停止処理の詳細を表すフローチャートである。

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レンチ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レンチ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とを備える。
また、工具本体１０は、モータ４や打撃機構６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とを備える。

そして、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、ボルト、ナット等の対象物を回転させる工具要素としてのソケット（図示略）を装着するための装着部１９が形成されている。
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、及び装着部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の先端の装着部１９に装着されたソケットが回転し、その回転方向によって、回転方向が正方向であるときには、対象物であるボルトやナットを締め付け、回転方向が逆方向であるときには、対象物の締め付けを緩めることができる。

また、ソケットの正方向若しくは逆方向への回転時に、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レンチ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、正方向への回転時には、対象物であるボルトやナットを高トルクで締め付け、逆方向への回転時には、対象物であるボルトやナットによる締め付けを緩めることができる。

次に、グリップ部３は、作業者が当該充電式インパクトレンチ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。
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・オフされると共に、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）又は逆方向の何れか一方に設定す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レンチ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、及び、照明ＬＥＤ２３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も設けられている。そして、制御回路４６には、バッテリ電圧検出部５２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。
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の速度指令値を設定する。そして、制御回路４６は、その速度指令値に従い駆動回路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。

なお、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を点灯させる制御等も実行する。
また、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、正逆切替スイッチ２２にてモータ４の回転方向が逆方向に設定されているときに、制御回路４６にて実行されるモータ制御処理について説明する。

このモータ制御処理は、モータ４を逆方向に回転させて、装着部１９に装着されたソケットにてボルト若しくはナットを緩めるために実行される処理であり、図３に示すＳ１１０〜Ｓ１４０（Ｓはステップを表す）の処理をくり返し実行する。

すなわち、このモータ制御処理が開始されると、まず、Ｓ１１０にて、打撃機構６による打撃状態を検出するためのパラメータであるモータ４の回転速度若しくはモータ電流を取得する打撃状態取得処理を実行する。

次に、Ｓ１２０では、Ｓ１１０にて取得した打撃状態の検出結果に基づき、モータ４の駆動開始後、打撃機構６による打撃が発生したか否かを判断することにより、打撃発生前と打撃発生後とでモータ４の制御を切り換える打撃検出処理を実行する。

そして、続くＳ１３０では、Ｓ１２０による打撃検出処理にてセットされる後述の制御変更フラグに従い、モータ４の速度指令値を設定する速度指令値設定処理を実行する。
また、続くＳ１４０では、Ｓ１３０にて設定された速度指令値に基づきモータ４を駆動すると共に、トリガスイッチ２１や制御変更フラグに基づきモータ４の停止条件が成立したことを判断して、モータ４の駆動を停止させる、モータ駆動／停止処理を実行し、再度Ｓ１１０に移行する。

次に、Ｓ１２０の打撃検出処理は、図４に示す手順で実行される。
図４に示すように、打撃検出処理が開始されると、Ｓ２１０にて、トリガスイッチ２１が使用者により操作されて、オン状態になっているか否かを判断する。

そして、トリガスイッチがオン状態になっていなければ、Ｓ２２０にて、モータ４の駆動開始後、打撃が検出されずに、モータの制御を切り換えるまでの打撃無時間Ｔ１を設定時間として設定する。

次に、Ｓ２２０にて打撃無時間Ｔ１を設定すると、Ｓ２３０に移行し、制御変更フラグをクリアする。そして、続くＳ２４０では、打撃無カウンタをクリアし、当該打撃検出処理を終了する。

一方、Ｓ２１０にて、トリガスイッチ２１がオン状態になっていると判断されると、Ｓ２５０に移行し、トリガスイッチ２１の引き量が所定値以上であるか否かを判断することで、Ｓ１３０の速度指令値設定処理にてトリガスイッチ２１の引き量に応じて設定される速度指令値が所定の規定値以上となるか否かを判断する。

そして、トリガスイッチ２１の引き量が所定値未満であり、その引き量に応じて設定される速度指令値が規定値未満となる場合には、Ｓ２２０〜Ｓ２４０の処理を実行した後、当該打撃検出処理を終了する。

また、Ｓ２５０にて、トリガスイッチ２１の引き量が所定値以上であると判断された場合、つまり、その引き量に応じて設定される速度指令値が規定値以上となる場合には、Ｓ２６０に移行する。

Ｓ２６０では、制御変更フラグがクリアされているか否かを判断し、制御変更フラグがクリアされていれば、Ｓ２７０に移行し、制御変更フラグがクリアされていなければ、当該打撃検出処理を終了する。

Ｓ２７０では、Ｓ１１０の打撃状態取得処理にて取得したモータ４の回転速度若しくはモータ電流の周期的変化から、現在、打撃機構６による打撃が発生しているか否かを判断する。

そして、Ｓ２７０にて、現在、打撃が発生していないと判断されると、Ｓ３００に移行する。また、Ｓ２７０にて、現在、打撃が発生していると判断されると、Ｓ２８０にて、打撃が検出されなくなってからモータの制御を切り換えるまでの打撃無時間Ｔ２を設定時間として設定し、Ｓ２９０にて、打撃無カウンタをクリアして、Ｓ３００に移行する。

Ｓ３００では、打撃無カウンタをインクリメント（＋１）することにより、Ｓ２４０又はＳ２９０にて打撃無カウンタがクリアされてからの経過時間をカウントする。
そして、Ｓ３１０では、打撃無カウンタのカウント値から、Ｓ２２０又はＳ２８０にて設定された設定時間が経過したか否かを判断し、設定時間が経過していなければ、当該打撃検出処理を終了する。

また、Ｓ３１０にて、設定時間が経過したと判断されると、Ｓ３２０にて、制御変更フラグをセットし、当該打撃検出処理を終了する。
つまり、打撃検出処理では、トリガスイッチ２１の引き量に応じて設定される速度指令値が規定値以上となる場合、モータ４の駆動開始後、Ｓ２７０の処理にて打撃機構６による打撃が検出されない時間が打撃無時間Ｔ１に達したときに、制御変更フラグがセットされる。

また、モータ４の駆動開始後、Ｓ２７０の処理にて打撃機構６による打撃が検出され、その後、打撃が検出されない時間が打撃無時間Ｔ２に達したときにも、制御変更フラグがセットされる。

また、トリガスイッチ２１の引き量に応じて設定される速度指令値が規定値以上とならない場合（つまり、モータ４を低回転で駆動する場合）には、打撃機構６による打撃の有無にかかわらず、制御変更フラグがクリア状態に保持される。

次に、Ｓ１３０の速度指令値設定処理は、図５に示す手順で実行される。
図５に示すように、速度指令値設定処理が開始されると、Ｓ４１０にて、トリガスイッチ２１の操作量（引き量）に応じて、モータ４を逆方向に回転させる際の速度指令値を算出する。

そして、続くＳ４２０では、上述の打撃検出処理により、制御変更フラグがセットされているか否かを判断し、制御変更フラグがセットされていなければ、当該速度指令値設定処理を終了する。

また、Ｓ４２０にて、制御変更フラグがセットされていると判断されると、Ｓ４３０に移行し、モータ４の回転速度を通常時よりも低下させるために、Ｓ４１０にて算出した速度指令値を下げ、当該速度指令値設定処理を終了する。

従って、速度指令値設定処理においては、制御変更フラグがセットされていない場合には、モータ４を駆動する際の速度指令値が、トリガスイッチ２１の操作量（引き量）に対応した値に設定される。また、制御変更フラグがセットされている場合には、速度指令値が、トリガスイッチ２１の操作量（引き量）に応じて設定される値よりも低い値に設定される。

次に、Ｓ１４０のモータ駆動／停止処理は、図６に示す手順で実行される。
図６に示すように、モータ駆動／停止処理が開始されると、Ｓ５１０にて、トリガスイッチ２１が使用者により操作されて、オン状態になっているか否かを判断する。

そして、トリガスイッチ２１がオン状態になっていなければ、Ｓ５７０に移行して、モータ４の回転を停止させ、当該モータ駆動／停止処理を終了する。
このＳ５７０では、モータ４が回転しているときには、モータ４に制動トルクが発生するように、モータ４の相巻線に流れる電流を制御し、モータ４にブレーキをかける。この結果、Ｓ５７０にてモータ４の回転を停止させる際には、モータ４はそのときの回転位置付近に速やかに停止される。

なお、このようにモータ４に制動トルクを発生させるブレーキ制御は、周知であるため、ここでは、詳細な説明は省略する。
次に、Ｓ５１０にて、トリガスイッチ２１はオン状態であると判断されると、Ｓ５２０に移行し、上述の打撃検出処理により、制御変更フラグがセットされているか否かを判断する。

そして、制御変更フラグがセットされていなければ、Ｓ５６０に移行して、速度指令値設定処理にて設定された速度指令値（この場合、トリガスイッチ２１の引き量に応じて設定される速度指令値）に応じて、モータ４の回転速度を制御し、当該モータ駆動／停止処理を終了する。

なお、Ｓ５６０の処理は、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の回転速度を速度指令値に対応した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。

次に、Ｓ５２０にて、制御変更フラグがセットされていると判断された場合には、Ｓ５３０にて、速度指令値は、モータ４の回転を停止させる値「０」になっているか否かを判断する。そして、速度指令値が値「０」になっていれば、Ｓ５７０に移行して、モータ４の回転を停止させ、そうでなければ、Ｓ５４０に移行する。

Ｓ５４０では、モータ電流が所定量以上増加しているか否か、換言すれば、モータ４に加わる負荷が上昇しているか否かを判断する。そして、モータ電流が所定量以上増加していて、モータ４に加わる負荷が上昇している場合には、Ｓ５７０に移行して、モータ４の回転を停止させ、そうでなければ、Ｓ５５０に移行する。

Ｓ５５０では、Ｓ１１０の打撃状態取得処理にて取得したモータ４の回転速度若しくはモータ電流の周期的変化から、打撃機構６による打撃が発生したか否かを判断し、打撃が発生していれば、Ｓ５７０に移行して、モータ４の回転を停止させる。

また、Ｓ５５０にて、打撃機構６による打撃は発生していないと判断されると、Ｓ５６０に移行し、速度指令値に応じたモータ制御を実行する。
以上説明したように、本実施形態のインパクトレンチ１においては、正逆切替スイッチ２２がモータ４を逆方向に回転させるように設定されている状態で、トリガスイッチ２１が操作されると、モータ４を、ボルト若しくはナットを緩める方向（つまり逆方向）に回転させる。

そして、そのときのモータ４の回転速度は、トリガスイッチ２１の操作量に応じて設定される速度指令値により制御される。
また、トリガスイッチ２１の操作量、延いては、その操作量に応じて設定される速度指令値が、所定値以上であり、モータ４が比較的高速で回転しているときに、打撃機構６による打撃が検出されない時間が打撃無時間Ｔ１に達すると、速度指令値を低下させることで、モータ４を通常時よりも低速で回転させる。

また、同様に、モータ４が比較的高速で回転しているときに、打撃機構６による打撃が検出され、その後、打撃が検出されない時間が打撃無時間Ｔ２に達したときにも、速度指令値を低下させることで、モータ４を通常時よりも低速で回転させる。

従って、本実施形態のインパクトレンチ１によれば、モータ４の逆方向への駆動開始後、打撃検出手段によって打撃が検出されたときだけでなく、打撃が検出されないときにも、モータ４の回転速度を低下させることができる。

そして、モータ４の回転速度を低下させることにより、使用者は、ボルト又はナットが脱落する前に、トリガスイッチ２１の操作を中止することで、モータ４の回転を停止させることができるようになる。

よって、本実施形態のインパクトレンチ１によれば、ボルト又はナットの締め付けを緩める際に、これらが締め付け部分から外れて、脱落するのを防止することができる。
また、本実施形態のインパクトレンチ１によれば、ナットが締め付けられたボルトの先端部分にナットの脱落防止部が形成されていて、打撃機構６による打撃が検出されない場合であっても、ナットが脱落防止部に到達する前に、モータの回転を低下させることができるようになる。

そして、ナットが、ボルトに形成された脱落防止部に到達して、打撃機構６による打撃が実行されたとしても、使用者は、その打撃により脱落防止部が破損する前に、トリガスイッチ２１の操作を中止することで、打撃機構６による打撃を終了させることができる。

ところで、一般的なクランプでは、ナットが締め付けられた状態で、脱落防止部が形成されたボルトの先端部分までナットを回転させるのに要する回転数が、約１３回転になっている。

従って、この種のクランプにおいて、ナットを緩める作業を効率よく行うには、Ｓ４３０にて設定する速度指令値を、出力軸である装着部１９の回転速度が約１５００ｒｐｍ、若しくは１５００ｒｐｍ以下になるように設定するとよい。

つまり、このようにすれば、装着部１９を約０．５秒で１３回転させることができることになり、ナットを緩めるのに要する作業時間が長くなるのを防止できる。
また、装着部１９（延いてはナット）の回転速度が約１５００ｒｐｍであれば、使用者は、トリガスイッチ２１の操作によって、モータ４を所望の回転位置で停止させることができ、インパクトレンチ１の操作性が低下することもない。

なお、Ｓ４３０にて速度指令値が変更されるまでの間に、モータ４は、トリガスイッチ２１の操作量に応じて設定される速度指令値で回転する。しかし、このときの回転時間は、Ｓ２２０若しくはＳ２８０にて設定される設定時間にて規定され、減速比等を考慮すると、この回転時間内に装着部１９が回転する回転角度は非常に小さく、ナットを緩める際の装着部１９の回転に対しては誤差となる。このため、Ｓ４３０にて設定する速度指令値は、制御変更フラグがセットされる前のモータ４の回転を特に考慮することなく、上記のように設定すればよい。

また、本実施形態のインパクトレンチ１によれば、トリガスイッチ２１の操作量に応じて設定される速度指令値が規定値未満であるときには、その速度指令値に基づくモータの駆動を継続させる。

このため、使用者は、トリガスイッチ２１の操作によって、モータ４を比較的低速で回転させ、ナット若しくはボルトが所望位置に達した時点で、モータ４の回転を停止させることができる。よって、本実施形態のインパクトレンチ１によれば、使用者がナット若しくはボルトの締め付けを緩める際の作業性を向上できる。

また次に、本実施形態では、Ｓ４３０にて速度指令値を低下させて、モータ４を低速回転させているとき（つまり、制御変更フラグがセットされているとき）、モータ電流が所定量以上上昇するか、或いは、打撃機構６による打撃を検出すると、モータ４を停止させる。

このため、ナットの脱落防止部が形成されているボルトにおいて、ナットの締め付けを緩める際に、ナットがボルトに形成された脱落防止部に当たって、装着部１９に加わる負荷が増大するか、或いは打撃機構６による打撃が実施されたときには、モータ４の回転を停止させることができる。よって、打撃機構６による打撃により、ボルトに形成された脱落防止部が破損するのを、より確実に防止できる。

なお、本実施形態においては、正逆切替スイッチ２２が、本発明の動作設定部に相当し、トリガスイッチ２１が、本発明の操作部に相当し、制御回路４６が、本発明の打撃検出手段及び制御手段として機能する。

そして、特に、本発明の制御手段としての機能は、制御回路４６にて実行されるモータ制御処理にて実現され、打撃検出手段としての機能は、打撃検出処理におけるＳ２７０の処理にて実現される。

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、打撃検出処理にて制御変更フラグがセットされた際には、速度指令値設定処理のＳ４３０にて、速度指令値を低下させることで、モータ４を低速回転させるものとしたが、Ｓ４３０では、速度指令値を値「０」に設定することで、モータ４の回転を速やかに停止させるようにしてもよい。

そして、このようにすれば、ナット若しくはボルトが落下するのをより確実に防止することができる。また、脱落防止部が形成されたボルトに螺合されたナットを緩める際には、ナットが脱落防止部に到達するのを防止できる。

また、上記実施形態では、Ｓ４３０にて速度指令値を低下させるが、その速度指令値を、打撃機構６が動作して打撃を発生することのない、充分小さな速度指令値に設定するようにしてもよい。

つまり、このようにしても、脱落防止部が形成されたボルトに螺合されたナットを緩める際に、ナットが脱落防止部に到達して、打撃機構６が動作するのを防止できる。
なお、Ｓ４３０にて、速度指令値を値「０」に設定するか、或いは、打撃機構６が動作して打撃を発生することのない速度指令値を設定するようにした場合には、モータ駆動／停止処理におけるＳ５４０及びＳ５５０の判定処理は不要になる。

また、上記実施形態のように、Ｓ４３０にて、速度指令値を低下させるようにした場合でも、モータ駆動／停止処理におけるＳ５４０及びＳ５５０の判定処理は必ずしも実行する必要はなく、Ｓ５４０及びＳ５５０の判定処理の一方、若しくは両方を実行しないようにしても、本発明の所期の目的は達成できる。

一方、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にて実行されるモータ制御処理は、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レンチ１に限定されるものではなく、例えば、インパクトドライバ等、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…充電式インパクトレンチ、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…装着部、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、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、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。

Claims (5)

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、
   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、
   前記モータを正方向に回転させて前記工具要素により対象物を締め付けるか、前記モータを逆方向に回転させて前記対象物の締め付けを緩めるかを設定する動作設定部と、
   前記モータの駆動指令を入力するための操作部と、
   前記操作部の操作量に応じて前記モータの速度指令値を設定し、該速度指令値に従い、前記モータを前記動作設定部にて設定された回転方向に駆動する制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、
   規定値以上の前記速度指令値にて前記モータを前記逆方向に駆動しているとき、前記モータの駆動を開始してから前記打撃検出手段にて前記打撃が検出されない状態が規定時間以上経過すると、前記モータの駆動を停止するか又は前記速度指令値を低下させて前記モータの駆動を継続し、
   前記規定値未満の前記速度指令値にて前記モータを前記逆方向に駆動しているときには、当該速度指令値による前記モータの駆動を継続することを特徴とする回転打撃工具。
2. 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、
   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、
   前記モータを正方向に回転させて前記工具要素により対象物を締め付けるか、前記モータを逆方向に回転させて前記対象物の締め付けを緩めるかを設定する動作設定部と、
   前記モータの駆動指令を入力するための操作部と、
   前記操作部の操作量に応じて前記モータの速度指令値を設定し、該速度指令値に従い、前記モータを前記動作設定部にて設定された回転方向に駆動する制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、
   規定値以上の前記速度指令値にて前記モータを前記逆方向に駆動しているとき、前記打撃検出手段にて前記打撃が検出されない状態が規定時間以上経過すると、前記速度指令値を低下させて前記モータの駆動を継続し、その後、前記打撃検出手段にて前記打撃が検出されると、前記モータの駆動を停止し、
   前記規定値未満の前記速度指令値にて前記モータを前記逆方向に駆動しているときには、当該速度指令値による前記モータの駆動を継続することを特徴とする回転打撃工具。
3. 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、
   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、
   前記モータを正方向に回転させて前記工具要素により対象物を締め付けるか、前記モータを逆方向に回転させて前記対象物の締め付けを緩めるかを設定する動作設定部と、
   前記モータの駆動指令を入力するための操作部と、
   前記操作部の操作量に応じて前記モータの速度指令値を設定し、該速度指令値に従い、前記モータを前記動作設定部にて設定された回転方向に駆動する制御手段と、
   を備え、
   前記制御手段は、
   規定値以上の前記速度指令値にて前記モータを前記逆方向に駆動しているとき、前記打撃検出手段にて前記打撃が検出されない状態が規定時間以上経過すると、前記速度指令値を、前記ハンマが前記アンビルを打撃することのない速度指令値まで低下させて、前記モータの駆動を継続し、
   前記規定値未満の前記速度指令値にて前記モータを前記逆方向に駆動しているときには、当該速度指令値による前記モータの駆動を継続することを特徴とする回転打撃工具。
4. 前記制御手段は、
   規定値以上の前記速度指令値にて前記モータを前記逆方向に駆動しているとき、前記打撃検出手段にて前記打撃が検出されない状態が規定時間以上経過すると、前記速度指令値を低下させて前記モータの駆動を継続し、その後、前記モータに流れる電流が所定量以上上昇すると、前記モータの駆動を停止することを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の回転打撃工具。
5. 前記制御手段は、前記モータの駆動を停止する際に、前記モータに制動トルクを発生させるブレーキ機能を備えることを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の回転打撃工具。

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