JPWO2016002539A1 - 打撃工具 - Google Patents

Abstract

ネジの締め付け速度を速くし、作業効率を向上させるため、ハンマ（３０）の第１爪（３０ｅ）とアンビル（１８）の第２爪（１８ｄ）とを３つずつとして、打撃間隔を従前に比して短い「１２０ 度間隔」にできる。ロータ（１２ｂ）のイナーシャとスピンドル（２６）のイナーシャとを合計してなる合計イナーシャが、スピンドル（２６）の回転軸に換算して「３００ｋｇ・ｍｍ２」以下の低い値となるようにして、ロータ（１２ｂ）およびスピンドル（２６）を十分に加速させて作業効率を向上させることができる。

Description

本発明は、先端工具に回転力および打撃力を与える打撃工具に関する。

先端工具に回転力および打撃力を与える打撃工具の一例が、特許文献１に記載されている。特許文献１に記載されたねじ締め工具（打撃工具）は、モータ（駆動源）の回転力が伝達されるスピンドルと、スピンドルとアンビルとの間に設けられ、スピンドルの回転力をアンビルの回転方向の打撃力に変換するハンマとを備えている。

スピンドルの外周部およびハンマの内周部には、それぞれ一対のカム溝が設けられ、これらのカム溝の間には、それぞれカム用ボール（鋼球）が配置されている。また、ハンマのアンビル側には軸線を中心に180度間隔で２つのハンマ凸部（ハンマ爪）が設けられ、アンビルのハンマ側には軸線を中心に180度間隔で２つのアンビル凸部（アンビル爪）が設けられている。そして、これらのハンマ凸部およびアンビル凸部はそれぞれ互いに係合し、これによりハンマの回転力がアンビルに伝達される。なお、アンビルの軸方向に沿うハンマ側とは反対側には、ビット（先端工具）が取り付けられる。

モータの回転力は、スピンドル，カム用ボール，ハンマおよびアンビルを介してビット（先端工具）に伝達される。そして、ビットに所定の負荷が加わると、カム用ボールがカム溝に倣って転動する。これによりハンマは、スプリングのばね力に抗してアンビルから離間した後、スプリングのばね力によってアンビルに向けて近接する。このときハンマは、アンビルから離間したときにアンビルに対して相対回転し、アンビルに近接したときにハンマ凸部とアンビル凸部とが互いに係合して衝突する。このハンマ凸部とアンビル凸部との開放および係合の繰り返しにより、ビットの回転方向に打撃力が発生する。

特開２００６−２４７７９２号公報

しかしながら、上述の特許文献１に記載された打撃工具においては、ハンマ爪およびアンビル爪をそれぞれ２つずつ設けているため、ハンマおよびアンビルが180度相対回転する毎にハンマ爪とアンビル爪とが互いに衝突するようになっている。よって、打撃間隔を短くして作業効率を向上させたいと言うニーズに応えるのが難しかった。ここで、打撃間隔を短くして作業効率を向上させるには、単位時間当たりのハンマ爪とアンビル爪との衝突回数（打撃数）を増やせば良い。

そこで、ハンマ爪およびアンビル爪の個数をそれぞれ増やすことが考えられる。例えば、ハンマ爪およびアンビル爪の個数をそれぞれ４つずつ設ければ、上述のハンマ爪およびアンビル爪をそれぞれ２つずつ設けたものに比して２倍の打撃数が得られる。しかしながら、単純にハンマ爪およびアンビル爪の個数を増やしたのでは、以下に示すような問題が生じ得る。

つまり、爪が２つずつの場合においては打撃間隔が「180度間隔」であり、最初の打撃から次の打撃までに、モータの出力に対してスピンドル等の回転体は十分に加速することができる。一方、爪が４つずつの場合においては打撃間隔が「90度間隔」であり、最初の打撃から次の打撃までに、モータの出力に対してスピンドル等の回転体は十分に加速することができない。これは、モータにより回転される回転体のイナーシャ（慣性モーメント）の大きさが原因であって、十分に加速する前の低回転領域において打撃を開始することになる。これにより、爪を４つずつ設けたとしても、回転数不足が原因となって、打撃数をそれほど多くすることができないという事態が起こり得る。

また、上述の特許文献１に記載された打撃工具においては、ハンマの非打撃時におけるアンビルの回転数と、ハンマの打撃時における打撃数とが略同じ値となっている。具体的には、図１４および図１５の「比較例Ａ」や「比較例Ｂ」に示すように、アンビルの回転数（非打撃時）とハンマの打撃数（打撃時）との比率が略「1:1」となっている。これにより、アンビル等の回転体の重心アンバランスにより発生する１次振動周波数（回転周波数）と、ハンマの打撃動作により発生する振動周波数（打撃周波数）とが非常に近い値となる。

この場合、打撃工具が非打撃状態から打撃状態に移行する際に、非打撃時の回転周波数と打撃時の打撃周波数とが共振して、打撃工具本体の振動（ブレ）が大きくなるという問題が発生する。これにより、打撃工具の安定動作が阻害されて操作感が低下して、作業者は疲れ易くなり、さらには、ネジ締め作業時においてビットがネジから外れ易くなる等の問題を生じ得る。

すなわち、上述の特許文献１に記載された打撃工具においては、ネジ締め作業時、特にネジの締め付け初期（ネジ立て時）に先端工具がネジから浮き上がって外れてしまう問題については考慮されていなかった。

本発明の目的は、ネジの締め付け速度を速くし、作業効率を向上させることができる打撃工具を提供することにある。また、本発明の別の目的は、ネジの締め付け初期にネジから先端工具が浮き上がって外れてしまうことを抑制し、ネジの締め付けを容易に行うことができる打撃工具を提供することにある。

本発明の一態様では、先端工具に回転力および打撃力を与える打撃工具であって、第１回転体を有する駆動源と、前記第１回転体により回転される第２回転体と、前記先端工具が設けられる出力部材と、前記第２回転体の回転力を前記出力部材の回転力および打撃力に変換する打撃部材と、前記打撃部材の前記出力部材側に周方向に並んで設けられた３つの第１爪と、前記出力部材の前記打撃部材側に周方向に並んで設けられ、前記第１爪にそれぞれ係合する３つの第２爪と、を備え、前記第１回転体のイナーシャと前記第２回転体のイナーシャとを合計してなる合計イナーシャを、前記第２回転体の回転軸に換算して300kg・mm²以下とした。

本発明の他の態様では、前記第１爪および前記第２爪は、前記打撃部材および前記出力部材の周方向に沿ってそれぞれ120度間隔で設けられる。

本発明の他の態様では、前記打撃部材の打撃数を４，０００回／分以上となるように構成した。

本発明の他の態様では、先端工具に回転力および打撃力を与える打撃工具であって、ロータを有する電動モータと、前記ロータにより回転されるスピンドルと、前記先端工具が設けられるアンビルと、前記スピンドルの回転力を前記アンビルの回転力および打撃力に変換するハンマと、を備え、前記ハンマの打撃数を４，０００回／分以上となるように構成した。

本発明の他の態様では、前記ハンマの前記アンビル側に周方向に並んで設けられた３つの第１爪と、前記アンビルの前記ハンマ側に周方向に並んで設けられ、前記第１爪にそれぞれ係合する３つの第２爪と、を備える。

本発明の他の態様では、前記ロータのイナーシャと前記スピンドルのイナーシャとを合計してなる合計イナーシャを、前記スピンドルの回転軸に換算して300kg・mm²以下とした。

また、本発明の一態様では、モータと、前記モータにより回転して先端工具を回転させるアンビルと、前記アンビルに打撃力を与えるハンマと、を備えた打撃工具であって、前記モータを制御するコントローラを有し、前記コントローラは、前記ハンマの打撃を検知すると、前記モータへの印加電圧を増加させるように構成した。

本発明の他の態様では、前記ハンマの打撃数を４，０００回／分以上となるように構成した。

本発明の他の態様では、前記アンビルに第１爪が設けられ、前記ハンマに第２爪が設けられ、前記第１爪および前記第２爪がそれぞれ互いに回転方向に衝突することで前記打撃力が発生し、前記第１爪および前記第２爪をそれぞれ３つずつ設けた。

本発明の他の態様では、先端工具を回転させる回転体と、前記先端工具に打撃力を与える打撃部材と、を備えた打撃工具であって、前記打撃部材の非打撃時における前記回転体の回転数と、前記打撃部材の打撃時における打撃数との比率が１：１．３以上である。

本発明の他の態様では、前記打撃数が４，０００回／分以上である。

本発明の他の態様では、前記回転体の駆動源がブラシレスモータであり、前記ブラシレスモータを制御するコントローラを有し、前記コントローラは、前記打撃部材の打撃を検知すると、前記ブラシレスモータへの印加電圧を増加させる。

本発明の他の態様では、前記回転体に第１爪が設けられ、前記打撃部材に第２爪が設けられ、前記第１爪および前記第２爪がそれぞれ互いに回転方向に衝突することで前記打撃力が発生し、前記第１爪および前記第２爪をそれぞれ３つずつ設けた。

本発明の他の態様では、第１爪を有し、先端工具を回転させるアンビルと、前記第１爪と回転方向に衝突する第２爪を有し、衝突により前記アンビルに打撃力を与えるハンマと、を備えた打撃工具であって、前記第１爪および前記第２爪をそれぞれ３つずつ設けるとともに、前記ハンマの非打撃時における前記アンビルの回転数と、前記ハンマの打撃時における打撃数との比率を１：１．３以上となるように構成した。

本発明の他の態様では、前記打撃数が４，０００回／分以上である。

本発明によれば、ネジの締め付け速度を速くでき、作業効率を向上させることができる。また、本発明によれば、ネジ締め初期のカムアウトを抑制しつつ、速いネジ締めを可能とすることができる。

本発明の打撃工具を示す斜視図である。 図１の打撃工具の部分断面図である。 電動モータ，減速機および打撃機構を示す断面図である。 打撃機構（３本爪仕様）を示す分解斜視図である。 打撃機構（２本爪仕様）を示す分解斜視図である。 回転体の回転数上昇時間を説明するグラフである。 打撃数（２本爪仕様）を説明するグラフである。 打撃数（３本爪仕様）を説明するグラフである。 合計イナーシャと締め付け速度との関係を示すグラフである。 本発明および４つの比較例Ａ〜Ｄを比較するグラフである。 図１の打撃工具の電気回路ブロック図である。 図１の打撃工具の動作を説明するフローチャートである。 図１の打撃工具の動作を説明するタイミングチャートである。 本発明および４つの比較例Ａ〜Ｄを比較する表である。 本発明および４つの比較例Ａ〜Ｄを比較するグラフである。

以下、本発明の実施の形態１について、図面（図１〜図１１）を用いて詳細に説明する。

図１は本発明の打撃工具を示す斜視図を、図２は図１の打撃工具の部分断面図を、図３は電動モータ，減速機および打撃機構を示す断面図を、図４は本発明の打撃機構（３本爪仕様）を示す分解斜視図を、図５は比較例の打撃機構（２本爪仕様）を示す分解斜視図を、図６は回転体の回転数上昇時間を説明するグラフを、図７は比較例の打撃数（２本爪仕様）を説明するグラフを、図８は本発明の打撃数（３本爪仕様）を説明するグラフを、図９は合計イナーシャと締め付け速度との関係を示すグラフを、図１０は本発明および４つの比較例Ａ〜Ｄを比較するグラフを、図１１は図１の打撃工具の電気回路ブロック図を、それぞれ示している。

図１乃至図３に示すように、打撃工具としてのインパクトドライバ１０は、充電および放電が可能な電池セルを収容した電池パック１１と、電池パック１１から電力が供給されて駆動される電動モータ１２とを有している。電動モータ１２は、電気エネルギを運動エネルギに変換する駆動源である。インパクトドライバ１０は、プラスチック等よりなるケーシング１３を備え、電動モータ１２はケーシング１３の内部に設けられている。

電動モータ１２はブラシレスモータであり、環状に形成されたステータ（固定子）１２ａと円筒状に形成されたロータ（回転子）１２ｂとを備えている。ロータ１２ｂは、本発明における第１回転体を構成し、ステータ１２ａの径方向内側で軸線Ａを中心に回転するようになっている。このように、電動モータ１２は、インナーロータ型のブラシレスモータを採用している。

ステータ１２ａはケーシング１３に固定され、ステータ１２ａにはコイル１２ｃが所定の巻き方で巻かれている。ロータ１２ｂは周方向に沿って複数着磁された永久磁石により形成され、ステータ１２ａの径方向内側に微少隙間（エアギャップ）を介して回転自在に設けられている。これにより、コイル１２ｃに駆動電流を供給することで、ロータ１２ｂは所定の回転方向に所定の回転速度で回転するようになっている。

ロータ１２ｂの回転中心には、軸線Ａを中心に回転する回転軸１４が一体に設けられている。回転軸１４は、トリガスイッチ１５を操作することで正方向または逆方向に回転される。つまり、トリガスイッチ１５を操作することで、電池パック１１から電動モータ１２に電力が供給される。ここで、回転軸１４の回転方向は、トリガスイッチ１５の近傍に設けられた正逆切替レバー１６を操作することで切り替えられる。

インパクトドライバ１０は、ドライバビット等の先端工具１７が設けられるアンビル（出力部材、回転体）１８を備えている。アンビル１８は、ケーシング１３の内側に装着されたスリーブ１９によって回転自在に支持されている。なお、スリーブ１９の内側には、アンビル１８の回転をスムーズにするグリス（図示せず）が塗布されている。そして、アンビル１８は軸線Ａを中心に回転し、アンビル１８の先端部分には、着脱機構２０を介して先端工具１７が装着される。

ケーシング１３の内部で、かつ軸線Ａに沿う方向の電動モータ１２とアンビル１８との間には、減速機２１が設けられている。減速機２１は、電動モータ１２の回転力を高トルク化（増幅）してアンビル１８に伝達する動力伝達装置であり、所謂シングルピニオン型の遊星歯車機構となっている。減速機２１は、回転軸１４と同軸に配置されたサンギヤ２２と、サンギヤ２２の周囲を取り囲むように配置されたリングギヤ２３と、サンギヤ２２およびリングギヤ２３の双方に噛み合わされた複数のプラネタリギヤ２４と、各プラネタリギヤ２４を自転可能かつ公転可能に支持するキャリヤ２５とを有している。そして、リングギヤ２３は後述するホルダ部材２７を介してケーシング１３に固定されて回転不能となっている。

キャリヤ２５には、当該キャリヤ２５とともに軸線Ａを中心に回転するスピンドル（第２回転体）２６が一体に設けられている。つまり、電動モータ１２の回転軸１４，減速機２１，スピンドル２６，アンビル１８は、軸線Ａを中心にそれぞれ同軸に配置されている。スピンドル２６は、軸線Ａに沿う方向のアンビル１８と減速機２１との間に設けられており、スピンドル２６におけるアンビル１８側の先端部分には、軸線Ａに沿う方向に突出された軸部２６ａが形成されている。

ケーシング１３の内部で、かつ軸線Ａに沿う方向の電動モータ１２と減速機２１との間には、略椀状に形成されたホルダ部材２７が設けられている。ホルダ部材２７の中心部分には軸受２８が装着され、軸受２８は、スピンドル２６における電動モータ１２側の基端部分を回転自在に支持している。また、スピンドル２６におけるアンビル１８側の周囲には、一対の溝状のスピンドルカム２６ｂが設けられている。これらのスピンドルカム２６ｂの内部には、スチールボール（鋼球）２９の一部がそれぞれ入り込んでいる。

アンビル１８におけるスピンドル２６側の基端部分には、軸線Ａと同軸の保持孔１８ａが設けられている。保持孔１８ａには、スピンドル２６の軸部２６ａが回転自在に挿入されている。つまり、アンビル１８とスピンドル２６とは、軸線Ａを中心に相対回転可能となっている。なお、軸部２６ａと保持孔１８ａとの間にも、両者の相対回転をスムーズにするグリス（図示せず）が塗布されている。また、アンビル１８には軸線Ａと同軸に取付孔１８ｂが設けられている。取付孔１８ｂは、ケーシング１３の外部に向けて開口され、先端工具１７の基端部分を着脱するために設けられている。

スピンドル２６の周囲には、略環状に形成されたハンマ（打撃部材）３０が設けられている。ハンマ３０は、軸線Ａに沿う方向の減速機２１とアンビル１８との間に配置されている。ハンマ３０は、スピンドル２６に対して相対回転可能であり、かつ軸線Ａに沿う方向に相対移動可能となっている。ハンマ３０の径方向内側には、軸線Ａに沿う方向に延ばされた一対の溝状のハンマカム３０ａが形成されている。これらのハンマカム３０ａの内部には、スチールボール２９の一部がそれぞれ入り込んでいる。

このようにして、２つあるうちの一方のスピンドルカム２６ｂと一方のハンマカム３０ａとを１組として、２つあるうちの一方のスチールボール２９が保持されている。また、２つあるうちの他方のスピンドルカム２６ｂと他方のハンマカム３０ａとを１組として、２つあるうちの他方のスチールボール２９が保持されている。ここで、スチールボール２９は金属製の転動体で構成されている。そのため、ハンマ３０は、スピンドル２６に対して、スチールボール２９が転動可能な範囲で軸線Ａに沿う方向に移動可能となっている。また、ハンマ３０は、スピンドル２６に対して、スチールボール２９が転動可能な範囲で軸線Ａを中心として円周方向に移動可能となっている。

スピンドル２６の周囲であって、かつ軸線Ａに沿う方向の減速機２１とハンマ３０との間には、鋼板よりなる環状プレート３１が設けられている。また、軸線Ａに沿う方向の環状プレート３１とハンマ３０との間には、スプリング３２が圧縮された状態で設けられている。キャリヤ２５は、軸受２８およびホルダ部材２７に接触することで、軸線Ａに沿う方向への移動が規制されており、スプリング３２の押圧力はハンマ３０に加えられている。これによりハンマ３０は、スプリング３２の押圧力により、軸線Ａに沿う方向でアンビル１８に向けて押されている。

スピンドル２６の周囲であって、かつ環状プレート３１の径方向内側には、環状のストッパ３３が設けられている。ストッパ３３は、ゴム等の弾性体により形成され、スピンドル２６に取り付けられている。そして、ストッパ３３は、ハンマ３０の軸線Ａに沿う減速機２１側への移動量を規制するようになっている。

ここで、先端工具１７に打撃力を与える打撃機構ＳＭ１は、スピンドル２６，ハンマ３０，アンビル１８，スチールボール２９およびスプリング３２により形成されている。そして、アンビル１８の回転方向への負荷が大きくなると、ハンマ３０の第１爪３０ｅとアンビル１８の第２爪１８ｄとが、開放および係合を高速で繰り返して、これにより先端工具１７に回転打撃力が発生する。ここで、ハンマ３０の重量はアンビル１８の重量よりも大きく設定されており、ハンマ３０は、スピンドル２６の回転力を、アンビル１８の回転力およびアンビル１８の回転方向の打撃力に変換する。ただし、ハンマ３０の重量をアンビル１８の重量よりも小さく設定しても良い。

次に、ハンマ３０とアンビル１８との係合構造について、図４を用いて詳細に説明する。

ハンマ３０は、略円筒形状に形成された本体部３０ｂを備えており、本体部３０ｂの径方向内側には、軸線Ａに沿う方向に延び、スピンドル２６が回動自在に装着される装着孔３０ｃが設けられている。本体部３０ｂのアンビル１８側は先細り形状となっている。つまり、本体部３０ｂのスピンドル２６側は大径とされ、本体部３０ｂのアンビル１８側は小径とされている。ここで、本体部３０ｂのスピンドル２６側（大径側）の直径寸法は、約40mmに設定されている。

本体部３０ｂのアンビル１８側にはアンビル１８と対向する対向平面３０ｄが設けられている。対向平面３０ｄには、軸線Ａに沿う方向でアンビル１８側に突出された３つの第１爪（ハンマ爪）３０ｅが一体に設けられている。これらの第１爪３０ｅは、対向平面３０ｄの周方向に沿って120度間隔（等間隔）で並んで配置され、軸線Ａと交差する方向に沿う断面形状が略扇形となっている。そして、第１爪３０ｅの先細りとなった先端側、つまり扇形の径方向内側は、ハンマ３０の径方向内側、つまり装着孔３０ｃに向けられている。

第１爪３０ｅのハンマ３０の周方向に沿う一方側には、第１接触平面ＳＦ１が設けられている。また、第１爪３０ｅのハンマ３０の周方向に沿う他方側には、第２接触平面ＳＦ２が設けられている。そして、各第１接触平面ＳＦ１には、アンビル１８の第２爪１８ｄの各第４接触平面ＳＦ４が略全面で接触し、各第２接触平面ＳＦ２には、アンビル１８の第２爪１８ｄの各第３接触平面ＳＦ３が略全面で接触するようになっている。

また、ハンマ３０の径方向外側でかつ周方向に沿う方向の第１爪３０ｅの幅寸法は、約10mmに設定されている。これにより、第１爪３０ｅの強度が十分に確保され、かつハンマ３０の周方向に沿って隣り合う第１爪３０ｅの間には、アンビル１８の第２爪１８ｄが余裕を持って入り込めるようになっている。

アンビル１８は、略円筒形状に形成された本体部１８ｃを備えている。本体部１８ｃの軸方向に沿うハンマ３０側には、径方向外側に突出された３つの第２爪（アンビル爪）１８ｄが一体に設けられている。これらの第２爪１８ｄは、本体部１８ｃの周方向に沿って120度間隔（等間隔）で並んで配置され、軸線Ａと交差する方向に沿う断面形状が略長方形となっている。

第２爪１８ｄのアンビル１８の周方向に沿う一方側には、第３接触平面ＳＦ３が設けられている。また、第２爪１８ｄのアンビル１８の周方向に沿う他方側には、第４接触平面ＳＦ４が設けられている。そして、各第３接触平面ＳＦ３には、ハンマ３０の第１爪３０ｅの各第２接触平面ＳＦ２が略全面で接触し、各第４接触平面ＳＦ４には、ハンマ３０の第１爪３０ｅの各第１接触平面ＳＦ１が略全面で接触するようになっている。

また、アンビル１８の径方向外側でかつ周方向に沿う方向の第２爪１８ｄの幅寸法は、約9mmに設定されている。つまり、第１爪３０ｅよりも若干短い幅寸法に設定されている。これにより、第２爪１８ｄの強度が十分に確保され、かつアンビル１８の周方向に沿って隣り合う第２爪１８ｄの間の距離が比較的長い距離とされて、ハンマ３０の第１爪３０ｅが余裕を持って入り込めるようになっている。

ここで、ハンマ３０の第１爪３０ｅとアンビル１８の第２爪１８ｄとが、正回転方向（ネジ締め方向）に係合した状態においては、第１爪３０ｅの第１接触面ＳＦ１と、第２爪１８ｄの第４接触平面ＳＦ４とが、互いに略全面で接触した状態となる。そして、ハンマ３０が打撃動作する際（打撃時）には、３つずつ設けた第１接触面ＳＦ１と第４接触平面ＳＦ４とが、それぞれ略同時に衝突し、かつ開放されるようになっている。このように、ハンマ３０およびアンビル１８には、それぞれ３つずつの第１爪３０ｅおよび第２爪１８ｄを設けたので、ハンマ３０およびアンビル１８が相対的に１回転すると打撃数（同時打撃）は３回となる。

なお、正逆切替レバー１６（図２参照）を操作すると、ハンマ３０の第１爪３０ｅとアンビル１８の第２爪１８ｄとが、逆回転方向（ネジ緩め方向）に係合した状態となる。よって、第１爪３０ｅの第２接触面ＳＦ２と、第２爪１８ｄの第３接触平面ＳＦ３とが、互いに略全面で接触するようになる。これにより、逆回転方向に打撃力が加えられて、締め付けられたネジ（図示せず）を緩めることができる。

図２に示すように、インパクトドライバ１０は、ケーシング１３の電池パック１１が装着される部分（図中下部の電池パック装着部）に収容されたコントローラ４０によって制御される。以下、インパクトドライバ１０の電気回路について、図面を用いて詳細に説明する。

図１１に示すように、コントローラ４０は、６つのスイッチング素子（FET）Ｑ１〜Ｑ６を有するインバータ部４１と、演算部４２ａやその他の複数の電気回路を有する制御部４２とを備えており、それらは基板４０ａに搭載されている。そして、インバータ部４１には、電動モータ１２の各コイル１２ｃ（U相，V相，W相）が電気的に接続され、制御部４２には、トリガスイッチ１５，正逆切替レバー１６，打撃衝撃検出センサ４３および３つのホール素子４８ａ，４８ｂ，４８ｃからの信号が入力される。

電動モータ１２は、インナーロータ型のブラシレスモータであって、複数組のN極およびS極を含むロータ１２ｂと、スター結線したU相，V相，W相（3相）からなるコイル１２ｃが巻装されたステータ１２ａと、ロータ１２ｂの回転状態を検出するために、ステータ１２ａの周方向に所定間隔（例えば60度間隔）で配置された３つのホール素子４８ａ〜４８ｃとを備えている。なお、センサ基板を電動モータ１２の回転軸１４と略直交するようにステータ１２ａの端部に固定し、センサ基板にホール素子４８ａ〜４８ｃを設けても良いし、センサ基板にインバータ部４１のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を設けても良い。

各ホール素子４８ａ〜４８ｃからの検出信号は、制御部４２の回転位置検出回路４２ｂおよび回転数検出回路４２ｃに入力される。そして、回転位置検出回路４２ｂからは、演算部４２ａに対してロータ１２ｂの回転位置データが出力される。また、回転数検出回路４２ｃからは、演算部４２ａに対してロータ１２ｂの回転数データが出力される。これにより演算部４２ａでは、現在の電動モータ１２の回転状態を認識して、これに基づいてその後の電動モータ１２の回転状態を制御する。

制御部４２には、インバータ部４１に流れる電流値を検出する電流検出回路４２ｄが設けられ、電流検出回路４２ｄは電流検出用抵抗４４の両端部に電気的に接続されている。これにより、電動モータ１２に供給されている現在の電流値が演算部４２ａにフィードバックされる。そして、演算部４２ａは、電動モータ１２に対する負荷が大きくなる等して、電動モータ１２に過電流が流れていることを検知すると、電動モータ１２を保護するために、非常停止（フェイルセーフ動作）をする等、制御信号回路４２ｅを制御する。

制御部４２には、電池パック１１の電圧を検出する電圧検出回路４２ｆが設けられ、電圧検出回路４２ｆは例えばキャパシタ４５の両端部に電気的に接続されている。これにより、電池パック１１の現在の容量が演算部４２ａにフィードバックされる。そして、演算部４２ａは、電池パック１１の残容量が小さい場合には、例えば、充電不足ランプ（図示せず）を点灯させる。一方、電池パック１１の残容量が大きい場合には、例えば、充電十分ランプ（図示せず）を点灯させる。なお、電池パック１１の電圧は電池パック１１自身の両端電圧を検出しても良く、この場合、電圧検出回路４２ｆは電池パック１１の両端部に電気的に接続される。キャパシタ４５は、インバータ部４１のスイッチング動作中に電池パック１１からの大電流がインバータ部４１に流れることを抑制する機能を有する。

トリガスイッチ１５は、操作量に比例して変化する電圧信号を発生する。トリガスイッチ１５の電圧信号は、制御部４２のスイッチ操作検出回路４２ｇおよび印加電圧設定回路４２ｈに入力される。スイッチ操作検出回路４２ｇは、トリガスイッチ１５からの電圧信号を受けて、トリガスイッチ１５が操作されたことを示す開始データを、演算部４２ａに出力する。これにより演算部４２ａは、インパクトドライバ１０が操作されたことを認識する。

一方、印加電圧設定回路４２ｈは、トリガスイッチ１５からの電圧信号を調整して操作量データとし、当該操作量データを演算部４２ａに出力する。つまり、作業者によりトリガスイッチ１５が少し操作された場合には、演算部４２ａに出力される操作量データは小さく、作業者によりトリガスイッチ１５が多く操作された場合には、演算部４２ａに出力される操作量データは大きくなる。

正逆切替レバー１６からの切替信号は、制御部４２の回転方向設定回路４２ｉに入力され、回転方向設定回路４２ｉからは、正回転データまたは逆回転データが演算部４２ａに出力される。これらの正回転データまたは逆回転データに基づいて、演算部４２ａはロータ１２ｂを正方向または逆方向に回転駆動する。

インバータ部４１は、３相のブリッジ形式に電気的に接続された６つのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を備え、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の各ゲートは、制御部４２の制御信号回路４２ｅにそれぞれ電気的に接続されている。また、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の各ドレインまたは各ソースは、U相，V相，W相の各コイル１２ｃにそれぞれ電気的に接続されている。これにより、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、制御信号回路４２ｅからの駆動信号Ｈ１〜Ｈ６によってそれぞれスイッチング動作を行う。そして、インバータ部４１に印加される電池パック１１の直流電圧を3相の電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗとして各コイル１２ｃにそれぞれ電力を供給するようになっている。

演算部４２ａは、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の各ゲートを駆動する各駆動信号Ｈ１〜Ｈ６を、それぞれパルス幅変調信号（PWM信号）とする処理を行う。そして、PWM信号とされた各駆動信号Ｈ１〜Ｈ６を、制御信号回路４２ｅを介して各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６に供給する。つまり、演算部４２ａは、トリガスイッチ１５の操作量に比例した操作量データに基づいて、PWM信号のDuty比（パルス幅）を変化させる。これにより、電動モータ１２への電力供給量（印加電圧）が調整されて、電動モータ１２の駆動および停止や、回転速度が制御される。

制御部４２には、打撃衝撃検出センサ４３からの振動信号が入力される打撃衝撃検出回路４２ｊが設けられている。なお、打撃衝撃検出センサ４３は、コントローラ４０の基板４０ａ（図２参照）に実装された加速度センサで構成される。打撃衝撃検出センサ４３は、インパクトドライバ１０（ケーシング１３）が振動すると振動信号を出力する。そして、打撃衝撃検出回路４２ｊは、ハンマ３０（図３参照）の打撃に起因した高い周波数の振動信号を読み取り、ハンマ３０が打撃していることを示す打撃状態信号を演算部４２ａに出力する。そして、演算部４２ａは、打撃状態信号の入力に基づいて、PWM信号のDuty比、つまりPWM信号のパルス幅を変化させる制御を行う。

ここで、インバータ部４１の各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は高速でスイッチング動作を行うため、コントローラ４０を形成する電気回路には電気ノイズが発生し易くなっている。したがって、コントローラ４０には、ノイズ低減用ダイオード４６を設けている。ここで、ノイズ低減用ダイオード４６は、フライホイールダイオードとして機能し、エネルギ効率を上げて電動モータ１２の動きをスムーズにする働きも備えている。

また、一対のコントローラ停止用スイッチング素子４７は、インパクトドライバ１０の停止時において、コントローラ４０に電力が供給されるのを防止するものである。つまり、コントローラ停止用スイッチング素子４７は、無駄な電力消費を抑えて電池パック１１の持ちを長くする機能を備えている。

次に、インパクトドライバ１０の基本動作について説明する。

電動モータ１２が停止している場合には、スプリング３２に押圧されているハンマ３０は、アンビル１８に接触して停止する。電動モータ１２に電力が供給されて回転軸１４が回転すると、回転軸１４の回転力は減速機２１のサンギヤ２２に伝達される。すると、サンギヤ２２に伝達された回転力は、高トルク化されてキャリヤ２５から出力される。

キャリヤ２５に回転力が伝達されると、スピンドル２６が回転する。スピンドル２６の回転力は、スチールボール２９を介してハンマ３０に伝達される。ハンマ３０の回転力は、３つの第１爪３０ｅと３つの第２爪１８ｄとの係合によりアンビル１８に伝達され、これによりアンビル１８が回転する。アンビル１８に伝達された回転力は、先端工具１７を介してねじ（図示せず）に伝達され、これにより、ねじが木材等にねじ込まれる。

先端工具１７を回転させるのに必要となる回転力が低い状態、すなわち、低負荷状態においては、第１爪３０ｅの第１接触平面ＳＦ１と第２爪１８ｄの第４接触平面ＳＦ４とが接触された状態となっている。その後、ねじが木材等にねじ込まれて、先端工具１７を回転させるのに必要となる回転力（トルク）が高くなると、アンビル１８の回転が停止する。これにより、各スチールボール２９が、各ハンマカム３０ａおよび各スピンドルカム２６ｂの内部を転動して、ハンマ３０がアンビル１８から離れるよう軸線Ａに沿って移動する。

これにより、第１爪３０ｅと第２爪１８ｄとの係合が外れて互いに解放され、ハンマ３０の回転力がアンビル１８に伝達されなくなる。その後、ハンマ３０の電動モータ１２側の端部がストッパ３３に衝突して、ストッパ３３によりハンマ３０の運動エネルギが吸収される。

その後さらに、ハンマ３０の回転が継続され、第１爪３０ｅが第２爪１８ｄを乗り越えると、スプリング３２のハンマ３０を押圧する力が大きくなる。これにより、各スチールボール２９が、各ハンマカム３０ａおよび各スピンドルカム２６ｂの内部を転動して、ハンマ３０はアンビル１８に対して相対回転しつつ、近接するように移動する。

その後、回転しているハンマ３０の各第１爪３０ｅが、停止しているアンビル１８の各第２爪１８ｄに同時に衝突して、アンビル１８および先端工具１７の回転方向に打撃力が加えられる。ここで、正逆切替レバー１６（図２参照）を操作して電動モータ１２の回転方向を逆転させると、上述した動作とは逆方向に打撃力が加えられる。これにより、締め付けられたねじを緩めることができる。

次に、インパクトドライバ１０を形成する回転体のイナーシャの大きさについて説明する。

第１回転体としてのロータ１２ｂのイナーシャＲＩは「3.932kg・mm²」に設定され、第２回転体としてのスピンドル２６のイナーシャＳＩは「7.026kg・mm²」に設定され、減速機２１のギヤ比ＧＲは「8.286」に設定されている。そして、ロータ１２ｂのイナーシャＲＩとスピンドル２６のイナーシャＳＩとの合計イナーシャＴＩを、スピンドル２６の回転軸に換算すると「276.988kg・mm²」となり、「300kg・mm²」以下に設定されている（図９参照）。

ここで、ロータ１２ｂのイナーシャＲＩとスピンドル２６のイナーシャＳＩとの合計イナーシャＴＩ（スピンドル２６の回転軸換算）は、上述の各種パラメータを下記（式１）に代入することで得られる。

ＴＩ＝ＳＩ＋ＧＲ^２×ＲＩ・・・（式１）

次に、本実施の形態のインパクトドライバ１０における打撃機構ＳＭ１（３本爪仕様）と、比較例のインパクトドライバ（図示せず）における打撃機構ＳＭ２（２本爪仕様）とを比較し、打撃機構ＳＭ１の方が打撃機構ＳＭ２（後述する構造）よりも作業効率が向上することについて説明する。なお、比較例の打撃機構ＳＭ２は、図５に示すように、本発明の打撃機構ＳＭ１に比して、第１爪３０ｅおよび第２爪１８ｄをそれぞれ２つずつ設けた点のみが異なっている。そのため、説明を判り易くするために、図５に示す打撃機構ＳＭ２には、図４に示す打撃機構ＳＭ１と同じ符号を付している。ここで、打撃機構ＳＭ１と打撃機構ＳＭ２を比較する前に、打撃機構ＳＭ２について説明する。

図５に示すように、本体部３０ｂのアンビル１８側にはアンビル１８と対向する対向面３０ｄが設けられている。対向面３０ｄには、軸線Ａに沿う方向でアンビル１８側に突出された２つの第２爪（ハンマ爪）３０ｅが一体に設けられている。これらの第２爪３０ｅは、対向面３０ｄの周方向に沿って180度間隔となるよう軸線Ａを中心に対向配置されており、軸線Ａと交差する方向に沿う断面形状が略扇形となっている。そして、第１爪３０ｅの先細りとなった先端側、つまり扇形の径方向内側は、ハンマ３０の径方向内側、つまり装着孔３０ｃに向けられている。

第１爪３０ｅのハンマ３０の周方向に沿う一方側には、第１接触面ＳＦ１が設けられている。また、第１爪３０ｅのハンマ３０の周方向に沿う他方側には、第２接触面ＳＦ２が設けられている。そして、第１接触面ＳＦ１には、アンビル１８の第１爪１８ｄの第４接触平面ＳＦ４が略全面で接触し、第２接触面ＳＦ２には、アンビル１８の第１爪１８ｄの第３接触平面ＳＦ３が略全面で接触するようになっている。

また、ハンマ３０の径方向外側でかつ周方向に沿う方向の第１爪３０ｅの幅寸法は、約15.0mmに設定されている。これにより、第１爪３０ｅの強度が十分に確保され、かつハンマ３０の周方向に沿って隣り合う第１爪３０ｅの間に、アンビル１８の第１爪１８ｄが余裕を持って入り込めるようになっている。

アンビル１８は、略円筒形状に形成された本体部１８ｃを備えており、本体部１８ｃの軸方向に沿うハンマ３０側には、径方向外側に突出された２つの第２爪（アンビル爪）１８ｄが一体に設けられている。これらの第１爪１８ｄは、本体部１８ｃの周方向に沿って180度間隔となるよう軸線Ａを中心に対向配置されており、軸線Ａと交差する方向に沿う断面形状が略長方形となっている。

第２爪１８ｄのアンビル１８の周方向に沿う一方側には、第３接触平面ＳＦ３が設けられている。また、第２爪１８ｄのアンビル１８の周方向に沿う他方側には、第４接触平面ＳＦ４が設けられている。そして、第３接触平面ＳＦ３には、ハンマ３０の第１爪３０ｅの第２接触面ＳＦ２が略全面で接触し、第４接触平面ＳＦ４には、ハンマ３０の第１爪３０ｅの第１接触面ＳＦ１が略全面で接触するようになっている。

また、アンビル１８の径方向外側でかつ周方向に沿う方向の第２爪１８ｄの幅寸法は約10.0mmに設定されている。つまり、第１爪３０ｅよりも若干短い幅寸法に設定されている。これにより、第２爪１８ｄの強度が十分に確保され、かつアンビル１８の周方向に沿って隣り合う第２爪１８ｄの間に、ハンマ３０の第１爪３０ｅが余裕を持って入り込めるようになっている。

ここで、ハンマ３０の第１爪３０ｅとアンビル１８の第２爪１８ｄとが、正回転方向（ネジ締め方向）に係合した状態においては、第１爪３０ｅの第１接触面ＳＦ１と、第２爪１８ｄの第４接触平面ＳＦ４とが、互いに略全面で接触した状態となる。そして、ハンマ３０が打撃動作する際（打撃時）には、２つずつ設けた第１接触面ＳＦ１と第４接触平面ＳＦ４とが、それぞれ略同時に衝突し、かつ開放されるようになっている。このように、ハンマ３０およびアンビル１８には、それぞれ２つずつの第１爪３０ｅおよび第２爪１８ｄを設けたので、ハンマ３０およびアンビル１８が相対的に１回転すると打撃数（同時打撃）は２回となる。すなわち、アンビル１８に対してハンマ３０が180度回転すると一対の第１爪３０ｅが同時に一対の第２爪１８ｄを打撃する。この打撃を１回とすると１回転で２回の同時打撃が行われる。

なお、正逆切替レバー１６（図２参照）を操作すると、ハンマ３０の第１爪３０ｅとアンビル１８の第２爪１８ｄとが、逆回転方向（ネジ緩め方向）に係合した状態となる。よって、第１爪３０ｅの第２接触面ＳＦ２と、第２爪１８ｄの第３接触平面ＳＦ３とが、互いに略全面で接触するようになる。これにより、逆回転方向に打撃力が加えられて、締め付けられたネジ（図示せず）を緩めることができる。

図６に示すように、出力が同じ駆動源の場合において、低イナーシャＬの回転体と高イナーシャＨの回転体との回転数の立ち上がり具合を比較すると、低イナーシャＬの回転体の方が高イナーシャＨの回転体に比して速やかに立ち上がる。よって、低イナーシャＬの回転体と高イナーシャＨの回転体との回転数差は、回転開始直後の時間t1が経過した時の回転数差(rL1−rH1)の方が、時間t1よりも長い時間t2が経過した時の回転数差(rL2−rH2)よりも大きくなる（(rL1−rH1)＞(rL2−rH2)）。その後、時間t2よりもさらに長い時間t3が経過したところで、何れも駆動源の最高回転数(Max)に到達する。

本発明の打撃機構ＳＭ１は３本爪仕様であるため、比較例の２本爪仕様の打撃機構ＳＭ２に比して打撃間隔が狭く（120度間隔）なっている。したがって、打撃機構ＳＭ１においては、ロータ１２ｂとスピンドル２６との回転数が十分に立ち上がらない時間t1で打撃を開始することになる。一方、打撃機構ＳＭ２においては、打撃機構ＳＭ１に比して打撃間隔が広い（180度間隔）ため、ロータ１２ｂとスピンドル２６との回転数が十分に立ち上がった時間t2で打撃を開始することになる。

図７に示すように、２本爪仕様の打撃機構ＳＭ２（比較例）は、時間t2で打撃を開始し、その後、打撃数が図中（１）→（２）→（３）→（４）→（５）に示すように「５回」となったところで、ねじ締め作業が完了する。つまり、打撃機構ＳＭ２が打撃を開始する時間t2から、打撃数が「５回」となった時間t4までに掛かる時間（t4−t2）が、打撃機構ＳＭ２の打撃作業時間となる。

ここで、図６に示すように打撃機構ＳＭ２は時間t2で打撃を開始するため、低イナーシャＬおよび高イナーシャＨに関わらず、ロータ１２ｂおよびスピンドル２６（回転体）の回転数は、速い領域（High）で近い値（rL2≒rH2）となっている。つまり、打撃機構ＳＭ２においては、回転体のイナーシャの違いによる影響が小さく、図７に示すように、実線の低イナーシャＬの場合と破線の高イナーシャＨの場合とで、打撃間隔は略同等となる（t2L≒t2H）。したがって、打撃機構ＳＭ２においては、合計イナーシャＴＩの大きさに関わらず、図９の破線の「２本爪仕様」の特性（グラフの傾き小）に示すように、締め付け速度にも殆ど差が生じない。

このように、打撃機構ＳＭ２においては、合計イナーシャＴＩの大きさが変わっても締め付け速度に殆ど差が生じないというメリットがある。その一方で、打撃作業時間（t4−t2）が比較的長い時間となるため、作業効率が悪いというデメリットがある。

これに対し、図８に示すように、３本爪仕様の打撃機構ＳＭ１（本発明）は、時間t1で打撃を開始し、その後、打撃数が図中（１）→（２）→（３）→（４）→（５）に示すように「５回」となったところで、ねじ締め作業が完了する。つまり、打撃機構ＳＭ１が打撃を開始する時間t1から、打撃数が「５回」となった時間t5までに掛かる時間（t5−t1）が、打撃機構ＳＭ１の打撃作業時間となる。

ここで、図６に示すように打撃機構ＳＭ１は時間t1で打撃を開始するため、低イナーシャＬの場合と高イナーシャＨの場合とでは、ロータ１２ｂおよびスピンドル２６の回転数が、遅い領域（Low）において異なる値（rL1＞rH1）となる。つまり、打撃機構ＳＭ１においては、打撃機構ＳＭ２に比して回転体のイナーシャの違いによる影響が大きく、図８に示すように、実線の低イナーシャＬの場合と破線の高イナーシャＨの場合とで、打撃間隔も異なっている（t3L＜t3H）。したがって、打撃機構ＳＭ１においては、合計イナーシャＴＩの大きさに応じて、図９の実線の「３本爪仕様」の特性（グラフの傾き大）に示すように、締め付け速度にも差が生じる。

このように、打撃機構ＳＭ１においては、合計イナーシャＴＩの大きさに応じて締め付け速度に差が生じるというデメリットがある。そのため、打撃機構ＳＭ１の打撃作業時間（t5-t1）を、打撃機構ＳＭ２の打撃作業時間（t4−t2）よりも短くして作業効率を向上させるために、図９に示すように、ロータ１２ｂのイナーシャＲＩとスピンドル２６のイナーシャＳＩとの合計イナーシャＴＩ（スピンドル２６の回転軸換算）を「300kg・mm²」以下の「276.988kg・mm²」としている。

ここで、図９に示す合計イナーシャＴＩの境界値「300kg・mm²」は、打撃機構ＳＭ１（本発明）および打撃機構ＳＭ２（比較例）の作業効率（締付速度）が逆転する境界となっている。つまり、合計イナーシャＴＩが境界値「300kg・mm²」以下であれば、打撃機構ＳＭ１の締付速度の方が打撃機構ＳＭ２の締付速度よりも速くなり、作業効率の向上を図ることができる。

そして、図９に示すように、合計イナーシャＴＩをより小さくすることで、締付速度をより速くすることができ、ひいては作業効率をより向上させることができる。本実施の形態においては、合計イナーシャＴＩを境界値「300kg・mm²」以下に設定するために、特に、電動モータ１２（駆動源）にインナーロータ型のブラシレスモータを採用している。つまり、インナーロータ型のブラシレスモータとすれば、例えば、ブラシ付きの電動モータよりもイナーシャを小さくできる。具体的には、ブラシ付きの電動モータにおいては、コイルが巻かれた回転子や整流子等が回転体に含まれるため、イナーシャの低下には構造上限界がある。

以上詳述したように、本実施の形態に係るインパクトドライバ１０によれば、ハンマ３０の第１爪３０ｅとアンビル１８の第２爪１８ｄとを３つずつとして、打撃間隔を従前に比して短い「120度間隔」にできる。ロータ１２ｂのイナーシャＲＩとスピンドル２６のイナーシャＳＩとを合計してなる合計イナーシャＴＩが、スピンドル２６の回転軸に換算して「300kg・mm²」以下の低い値となるようにして、ロータ１２ｂおよびスピンドル２６を十分に加速させて作業効率を向上させることができる。すなわち、本実施の形態に係るインパクトドライバ１０によれば、合計イナーシャＴ１を低イナーシャにするとともに３本爪とすることにより、打撃数を大きくすることができる。図１０に示すように、本実施の形態では、打撃数を「4,000回／分以上（例えば4,500回／分）」とすることが可能となる。これにより、ネジの締め付け速度を速くすることが可能となる。また、打撃数を大きくすることにより、一打撃当たりの手のブレを小さくできるため、長いネジを締め付ける場合でも先端工具の先端がネジから外れるカムアウト現象を抑制することもできる。よって、ネジの締め付け速度を速くでき、作業効率を向上させることができる。なお、図１０に示す比較例Ａ〜Ｄは、打撃数が「4,000回／分未満」（3,200回／分〜3,500回／分）の例であり、いずれも本実施の形態に係るインパクトドライバ１０に比して、ネジの締め付け速度が遅く、かつ安定動作が難しくなっている。

また、本実施の形態に係るインパクトドライバ１０によれば、電動モータ１２をブラシレスモータとしたので、ブラシ付きの電動モータに比して回転体のイナーシャを低く抑えることができる。したがって、作業効率をより向上させることができる。さらに、ブラシレスモータとしたので、ブラシ交換等のメンテナンスをしなくて済む。

また、本実施の形態に係るインパクトドライバ１０によれば、電動モータ１２をインナーロータ型のブラシレスモータとしたので、ロータ１２ｂの直径寸法を小さくして、イナーシャをより低く抑えることができる。したがって、作業効率をさらに向上させることができる。

本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。例えば、本発明の打撃工具は、上述したインパクトドライバ１０の他に、インパクトレンチ等を包含する。また、本発明の打撃工具は、交流電源の電力を、電池パック１１を介さずに電動モータ１２に供給し得る構造を包含する。さらに、本発明の打撃工具は、電池パック１１の電力、交流電源の電力を切り替えて電動モータ１２に供給可能な構造を包含する。

また、本発明の駆動源は、上述した電動モータ１２の他に、空気圧モータ，油圧モータ等を包含する。さらに、電動モータ１２としては、アウターロータ型のブラシレスモータや、イナーシャを低くできるのであればブラシ付きの電動モータであっても良い。また、本発明の打撃工具は、アンビル１８に先端工具１７が直接取り付けられる構造に加えて、アンビルにソケットやアダプタ等を介して先端工具が取り付けられる構造も包含する。

次に本発明の実施の形態２及び３について、図面（図１〜図５、図１０〜図１５）を用いて詳細に説明する。

実施の形態１では打撃機構ＳＭ２（２本爪仕様）よりも打撃機構ＳＭ１（３本爪仕様）のネジの締め付け速度を速くでき、作業効率を向上させることができる。一方、実施の形態２及び３では打撃機構ＳＭ１及びＳＭ２の両方においてネジ締め初期のカムアウトを抑制し速いねじ締めを可能にすることができる。以下、実施の形態２におけるインパクトドライバ１０の動作について、図面を用いて詳細に説明する。

図１０は本発明および４つの比較例Ａ〜Ｄを比較する打撃数に着目したグラフを、図１１は図１の打撃工具の電気回路ブロック図を、図１２は図１の打撃工具の動作を説明するフローチャートを、図１３は図１の打撃工具の動作を説明するタイミングチャートを、図１４は本発明および４つの比較例Ａ〜Ｄを比較する表を、図１５は本発明および４つの比較例Ａ〜Ｄを比較するグラフを、それぞれ示している。

図１２に示すように、ステップＳ１では、作業者によるトリガスイッチ１５の操作により、トリガスイッチ１５からの電圧信号が、スイッチ操作検出回路４２ｇおよび印加電圧設定回路４２ｈに入力される。これにより、スイッチ操作検出回路４２ｇからの開始データが演算部４２ａに入力される。ステップＳ２では、印加電圧設定回路４２ｈからの操作量データが演算部４２ａに入力され、作業者によるトリガスイッチ１５の操作量が多くなって、演算部４２ａはトリガスイッチ１５がオンされた、つまりネジ締め作業が開始されたと認識する。これにより、ステップＳ３において、コントローラ４０の制御ソフトがスタートしてインパクトドライバ１０の制御が開始される。なお、制御ソフトは、演算部４２ａの内部に設けられたROM等（図示せず）に予め格納されている。

ステップＳ４では、起動時間ｔ１が経過するまで、インパクトドライバ１０の起動処理を実行する。具体的には、図１３に示すように、時間０〜ｔ１の間は、演算部４２ａによってPWM信号のDuty比（PWM Duty）を徐々に増加させる処理が実行される。これにより、電動モータ１２への印加電圧が徐々に大きくなり、ひいては先端工具１７の急激な回転が抑制される。よって、ネジ（図示せず）から先端工具１７が浮き上がって外れること、つまりカムアウトすることが防止される。また、電動モータ１２の起動時の突入電流も抑制することができる。

ステップＳ５では、起動時間ｔ１が経過したことに伴い、演算部４２ａがPWM信号のDuty比を「70%」とする。これにより、先端工具１７（図２参照）に対する負荷が小さい状態でのネジ込み（ネジ立て）が開始される。ここで、本実施の形態においては、木材（図示せず）にネジをネジ込む場合を例に挙げて説明する。なお、ネジ立てとは、ハンマ３０（図３参照）の打撃に依らず、電動モータ１２（図２参照）の回転力のみでネジの先端部分を木材にネジ込むことができる作業のことである。そして、ステップＳ５において、PWM信号のDuty比が「70%」で、かつハンマ３０が非打撃時の場合（図６の時間ｔ１〜ｔ２）におけるアンビル１８の回転数は、図７に示すように「3,000回転／分」となっている。

ステップＳ６では、演算部４２ａにより、打撃衝撃検出回路４２ｊからの打撃状態信号の入力を監視する。次いで、ステップＳ７では、演算部４２ａにより、ハンマ３０の打撃を検知したか否かを判定する。そして、ネジの木材へのネジ込み量が多くなって先端工具１７への負荷が大きくなり、打撃衝撃検出回路４２ｊから打撃状態信号が出力されたと判定、つまりハンマ３０の打撃が開始されたと判定（yes判定）した場合には、ステップＳ８に進む。一方、ステップＳ７において、未だハンマ３０の打撃が開始されていないと判定（no判定）した場合には、ステップＳ５に戻り、PWM信号のDuty比を「70%」にしたままで電動モータ１２を継続して駆動する。

図１２に示すように、ステップＳ８では、ハンマ３０の打撃を検知したことに伴い、演算部４２ａはPWM信号のDuty比を「100%」とする。これにより、時間ｔ２以降において、電動モータ１２への印加電圧を増加させ、アンビル１８の回転数および回転力を増加させる。ここで、ネジ立ての作業時においては、先端工具１７に対する負荷が小さいため、PWM信号のDuty比が「70%」であっても、アンビル１８の回転数は「3,000回転／分」に維持される。これに対して、ハンマ３０の打撃時においては、先端工具１７に対する負荷が大きいため、PWM信号のDuty比を「100%」にしても、アンビル１８の回転数は「2,250回転／分」に減速される。したがって、ハンマ３０の打撃時でかつアンビル１８の回転数が「2,250回転／分」のときには、打撃数は2倍の値なので「4,500回／分」となる（図１４参照）。

このように、本実施の形態においては、先端工具１７への負荷が小さいハンマ３０の非打撃時に、PWM信号のDuty比を「70%」に設定してアンビル１８の回転数を「3,000回転／分」とする。これにより、ネジ締め作業時、特にネジ締め初期（ネジ立て時）において、先端工具１７の先端がネジから外れるカムアウトを抑制することができ、速いネジ締めが可能となり、ネジ締め作業を容易に行うことができる。特に、長い木ネジ等に最適である。一方、先端工具１７への負荷が大きいハンマ３０の打撃時に、PWM信号のDuty比を「100%」に設定してハンマ３０の打撃数を「4,500回／分」とする。したがって、図１４に示すように、ハンマ３０の非打撃時におけるアンビル１８の回転数（R）と、ハンマ３０の打撃時おける打撃数（H）との比率（H）/（R）は「1:1.5」となる。つまり、本実施の形態では、回転数（R）と打撃数（H）との比率が「1:1.3以上」となっている。ハンマ３０の打撃数を「4,000回／分以上」とすることでカムアウトが発生し難いとの実感を得ることができる。従って、打撃周波数（打撃数）を大きくすることで、一打撃当たりの手のブレを小さく抑えることができるため、長いネジを締め付ける際にもカムアウトが生じ難くなる。

その後、ネジの木材へのネジ込み作業が終了して、作業者によるトリガスイッチ１５の操作が開放（オフ）されると、トリガスイッチ１５からスイッチ操作検出回路４２ｇへの電圧信号の入力が無くなる。これにより、演算部４２ａは、制御信号回路４２ｅを介して電動モータ１２の駆動を停止させる（ステップＳ９）。これに続いて、演算部４２ａは、制御信号回路４２ｅを介して、一対のコントローラ停止用スイッチング素子４７をスイッチング動作させる。よって、コントローラ４０のへの電力供給が停止される（ステップＳ１０）。

以上詳述したように、実施の形態２に係るインパクトドライバ１０によれば、電動モータ１２を制御するコントローラ４０を有し、コントローラ４０は、ハンマ３０の打撃を検知すると、電動モータ１２への印加電圧を増加させる。ハンマ３０の非打撃時におけるアンビル１８の回転数（回転周波数）と、ハンマ３０の打撃時における打撃数（打撃周波数）との比率が「1:1.3以上」の「1:1.5」となっている。これにより、図１５に示すように、実施の形態２における回転数と打撃数との比率を、回転数と打撃数とが略同じ値となる基準線ＢＬ（比率が略「1:1」）から大きく異ならせることができる。

したがって、ハンマ３０の非打撃状態から打撃状態に移行する際に、回転周波数と打撃周波数とが共振するのを抑制して、インパクトドライバ１０が大きく振動するのを抑制できる。よって、実施の形態１に係るインパクトドライバ１０においては、図１４に示すように、より一層の安定動作が可能でかつ操作感が「◎」の評価となり、作業性の向上と操作感の向上を両立することができる。

なお、図１４および図１５に示すように、「比較例Ａ」および「比較例Ｂ」は、アンビルの回転数（非打撃時）とハンマの打撃数（打撃時）との比率が略「1:1」の基準線ＢＬにより近い特性のインパクトドライバ（従来例）である。これらは、いずれも安定動作し難くかつ操作感が「×」の評価となった。また、「比較例Ｃ」および「比較例Ｄ」は、回転数と打撃数との比率をそれぞれ「1:1.143」および「1:1.250」として、回転数と打撃数との比率が略「1:1」の基準線ＢＬに対して若干異なる特性のインパクトドライバである。「比較例Ｃ」および「比較例Ｄ」においても、「1:1.3」を越えない「領域I」内の特性であるため、安定動作の状態や操作感の評価は、それぞれ本発明よりも低い「△」および「○」となった。なお、図１５に示す「領域I」および「領域II」の範囲内は、打撃数が回転数の1.3倍未満の範囲内を示している。

さらに、実施の形態２に係るインパクトドライバ１０によれば、図１５に示すように、回転周波数に比して打撃周波数を、基準線ＢＬを中心として「領域I」側のより高い値にするので、ハンマ３０の打撃時におけるインパクトドライバ１０の本体の変動（振れ幅）を小さくできる。さらに、図１０に示すように、打撃数だけに着目すると本発明は打撃数が「4,000回／分以上（4,500回/分）」となっており、比較例Ａ〜Ｄの打撃数（3,200回／分〜3,500回／分）よりも大きくなっている。このように打撃数を大きくすることで、一打撃当たりの手のブレを小さく抑えることができるため、長いネジを締め付ける際にもカムアウトが生じ難くなる。よって、評価「◎」となり、カムアウトが生じ難くなるとの実感を得ることができる。従って、長いネジでも容易に締め付けを行うことが可能となる。

ここで、図１５に示すように、回転周波数（回転数）に比して打撃周波数（打撃数）を、基準線ＢＬを中心として「領域II」側のより低い値としても、上述の共振を抑えることができる。しかしながら、この場合には、ハンマ３０の大きな加振力によりインパクトドライバ１０の本体の変動が大きくなるため、あまり望ましい対策とは言えない。特に、打撃数が「2,500回/分」以下の「領域III」の内部に入るような設定にすると、打撃効率が著しく低下して作業性が大幅に低下することになる。

また、実施の形態２に係るインパクトドライバ１０によれば、電動モータ１２をブラシレスモータで構成したので、電動モータ１２をきめ細かく制御することができる。したがって、例えば、インパクトドライバ１０を形成するケーシング１３の共振周波数に対して、打撃周波数をずらすように制御することもでき、これによりインパクトドライバ１０の本体の変動をより小さくすることが可能となる。

次に、本発明の実施の形態３について、図面を用いて詳細に説明する。

図４に示すように、実施の形態３においては、実施の形態２に比して、打撃機構ＳＭ１の構造が異なっており、実施の形態１と同じ打撃機構を用いている。また、図１３の二点鎖線に示すように、起動時間ｔ１が経過した以降のPWM信号のDuty比を「100％」に固定して、PWM信号のDuty比を変化させないようにした点が異なっている。さらに、PWM信号のDuty比をハンマ３０の打撃検知をトリガとして
変化させないため、打撃衝撃検出回路４２ｊおよび打撃衝撃検出センサ４３（図１１参照）を省略した点が異なっている。

つまり、上述の実施の形態２においては、PWM信号のDuty比を制御することで回転数（回転周波数）と打撃数（打撃周波数）との比率を「1:1.3以上」の「1:1.5」としていたが、実施の形態３においては、実施の形態２の打撃機構ＳＭ２と異なり実施の形態１と同じ構造の打撃機構ＳＭ１を採用することで、回転数と打撃数との比率を「1:1.3以上」としている。打撃機構ＳＭ１の構成は実施の形態１で説明した通りのため説明を省略する。

実施の形態３においても、実施の形態２と同様に、ハンマ３０の非打撃時におけるアンビル１８の回転数（回転周波数）と、ハンマ３０の打撃時における打撃数（打撃周波数）との比率を「1:1.3以上」にできる。つまり、実施の形態３においては、PWM信号のDuty比を「100％」で固定したままでも、ハンマ５０の非打撃状態から打撃状態への移行時におけるアンビル１８の回転数の低下に対して、その３倍の打撃数を得ることができる。よって、回転数と打撃数との比率を「1:1.3以上」にできる。したがって、実施の形態３においては、実施の形態２に比して、打撃衝撃検出センサ４３等の部品を省略でき、かつ制御ロジックを簡素化することができる。

さらには、実施の形態３においては、PWM信号のDuty比を変化させる等、電動モータ１２のきめ細かな制御が不要となるため、ブラシレスモータに換えて、安価なブラシ付きモータを採用することができる。

本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。例えば、上記各実施の形態においては、ハンマの非打撃時におけるアンビルの回転数と、ハンマの打撃時における打撃数との比率を「1:1.3以上」としたものを示したが、本発明はこれに限らない。例えば、回転数と打撃数との比率を「1:1.3」としても良く、この場合には、「1」と「1.3」は公倍数として高く設定できるので、２次的な共振をより発生し難くさせることができる。

また、本発明の打撃工具は、上述したインパクトドライバ１０の他に、インパクトレンチ等を包含する。さらに、本発明の打撃工具は、交流電源の電力を、電池パック１１を介さずに電動モータ１２に供給し得る構造を包含する。また、本発明の打撃工具は、電池パック１１の電力、交流電源の電力を切り替えて電動モータ１２に供給可能な構造を包含する。

さらに、本発明の駆動源は、上述した電動モータ１２の他に、エンジン，空気圧モータ，油圧モータ等を包含する。エンジンは、燃料を燃焼させて発生した熱エネルギを運動エネルギに変換する動力源であって、例えば、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン，さらには液化石油ガスエンジンを包含する。また、本発明の打撃工具は、アンビル１８，５１に先端工具１７が直接取り付けられる構造に加えて、アンビルにソケットやアダプタ等を介して先端工具が取り付けられる構造も包含する。

１０…インパクトドライバ（打撃工具）、１１…電池パック、１２…電動モータ（駆動源，ブラシレスモータ）、１２ａ…ステータ、１２ｂ…ロータ（第１回転体）、１２ｃ…コイル、１３…ケーシング、１４…回転軸、１５…トリガスイッチ、１６…正逆切替レバー、１７…先端工具、１８…アンビル（出力部材、回転体）、１８ａ…保持孔、１８ｂ…取付孔、１８ｃ…本体部、１８ｄ…第２爪、１９…スリーブ、２０…着脱機構、２１…減速機、２２…サンギヤ、２３…リングギヤ、２４…プラネタリギヤ、２５…キャリヤ、２６…スピンドル（第２回転体、回転体）、２６ａ…軸部、２６ｂ…スピンドルカム、２７…ホルダ部材、２８…軸受、２９…スチールボール、３０…ハンマ（打撃部材）、３０ａ…ハンマカム、３０ｂ…本体部、３０ｃ…装着孔、３０ｄ…対向平面（対向面）、３０ｅ…第１爪、３１…環状プレート、３２…スプリング、３３…ストッパ、Ａ…軸線、ＳＦ１…第１接触平面、ＳＦ２…第２接触平面、ＳＦ３…第３接触平面、ＳＦ４…第４接触平面、ＳＭ１…打撃機構（３本爪仕様）、ＳＭ２…打撃機構（２本爪仕様）

Claims (15)

1. 先端工具に回転力および打撃力を与える打撃工具であって、
   第１回転体を有する駆動源と、
   前記第１回転体により回転される第２回転体と、
   前記先端工具が設けられる出力部材と、
   前記第２回転体の回転力を前記出力部材の回転力および打撃力に変換する打撃部材と、
   前記打撃部材の前記出力部材側に周方向に並んで設けられた３つの第１爪と、
   前記出力部材の前記打撃部材側に周方向に並んで設けられ、前記第１爪にそれぞれ係合する３つの第２爪と、を備え、
   前記第１回転体のイナーシャと前記第２回転体のイナーシャとを合計してなる合計イナーシャを、前記第２回転体の回転軸に換算して300kg・mm²以下とした、打撃工具。
2. 前記第１爪および前記第２爪は、前記打撃部材および前記出力部材の周方向に沿ってそれぞれ120度間隔で設けられる、請求項１に記載の打撃工具。
3. 前記打撃部材の打撃数を４，０００回／分以上となるように構成した、請求項１または２に記載の打撃工具。
4. 先端工具に回転力および打撃力を与える打撃工具であって、
   ロータを有する電動モータと、
   前記ロータにより回転されるスピンドルと、
   前記先端工具が設けられるアンビルと、
   前記スピンドルの回転力を前記アンビルの回転力および打撃力に変換するハンマと、を備え、
   前記ハンマの打撃数を４，０００回／分以上となるように構成した、打撃工具。
5. 前記ハンマの前記アンビル側に周方向に並んで設けられた３つの第１爪と、
   前記アンビルの前記ハンマ側に周方向に並んで設けられ、前記第１爪にそれぞれ係合する３つの第２爪と、
   を備える、請求項４に記載の打撃工具。
6. 前記ロータのイナーシャと前記スピンドルのイナーシャとを合計してなる合計イナーシャを、前記スピンドルの回転軸に換算して300kg・mm²以下とした、請求項４またｈ５に記載の打撃工具。
7. モータと、前記モータにより回転して先端工具を回転させるアンビルと、前記アンビルに打撃力を与えるハンマと、を備えた打撃工具であって、
   前記モータを制御するコントローラを有し、
   前記コントローラは、前記ハンマの打撃を検知すると、前記モータへの印加電圧を増加させるように構成した、打撃工具。
8. 前記ハンマの打撃数を４，０００回／分以上となるように構成した、請求項１に記載の打撃工具。
9. 前記アンビルに第１爪が設けられ、前記ハンマに第２爪が設けられ、前記第１爪および前記第２爪がそれぞれ互いに回転方向に衝突することで前記打撃力が発生し、前記第１爪および前記第２爪をそれぞれ３つずつ設けた、請求項７または８に記載の打撃工具。
10. 先端工具を回転させる回転体と、前記先端工具に打撃力を与える打撃部材と、を備えた打撃工具であって、
    前記打撃部材の非打撃時における前記回転体の回転数と、前記打撃部材の打撃時における打撃数との比率が１：１．３以上である、打撃工具。
11. 前記打撃数が４，０００回／分以上である、請求項１０に記載の打撃工具。
12. 前記回転体の駆動源がブラシレスモータであり、
    前記ブラシレスモータを制御するコントローラを有し、
    前記コントローラは、前記打撃部材の打撃を検知すると、前記ブラシレスモータへの印加電圧を増加させる、請求項１０または１１に記載の打撃工具。
13. 前記回転体に第１爪が設けられ、前記打撃部材に第２爪が設けられ、前記第１爪および前記第２爪がそれぞれ互いに回転方向に衝突することで前記打撃力が発生し、前記第１爪および前記第２爪をそれぞれ３つずつ設けた、請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の打撃工具。
14. 第１爪を有し、先端工具を回転させるアンビルと、
    前記第１爪と回転方向に衝突する第２爪を有し、衝突により前記アンビルに打撃力を与えるハンマと、を備えた打撃工具であって、
    前記第１爪および前記第２爪をそれぞれ３つずつ設けるとともに、前記ハンマの非打撃時における前記アンビルの回転数と、前記ハンマの打撃時における打撃数との比率を１：１．３以上となるように構成した、打撃工具。
15. 前記打撃数が４，０００回／分以上である、請求項１４に記載の打撃工具。

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