WO2016002539A1 - 打撃工具 - Google Patents

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WO2016002539A1
WO2016002539A1 PCT/JP2015/067722 JP2015067722W WO2016002539A1 WO 2016002539 A1 WO2016002539 A1 WO 2016002539A1 JP 2015067722 W JP2015067722 W JP 2015067722W WO 2016002539 A1 WO2016002539 A1 WO 2016002539A1
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WO
WIPO (PCT)
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striking
hammer
anvil
claw
tool
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/067722
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English (en)
French (fr)
Inventor
西河　智雅
哲祐 原田
高野　信宏
松野　智
Original Assignee
日立工機株式会社
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Publication date
Application filed by 日立工機株式会社 filed Critical 日立工機株式会社
Priority to EP15815154.8A priority Critical patent/EP3162505A4/en
Priority to JP2016531267A priority patent/JP6245367B2/ja
Priority to US15/321,017 priority patent/US20170144278A1/en
Priority to CN201580035287.4A priority patent/CN106488829A/zh
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B21/00—Portable power-driven screw or nut setting or loosening tools; Attachments for drilling apparatus serving the same purpose
    • B25B21/02—Portable power-driven screw or nut setting or loosening tools; Attachments for drilling apparatus serving the same purpose with means for imparting impact to screwdriver blade or nut socket
    • B25B21/026—Impact clutches
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B21/00—Portable power-driven screw or nut setting or loosening tools; Attachments for drilling apparatus serving the same purpose
    • B25B21/02—Portable power-driven screw or nut setting or loosening tools; Attachments for drilling apparatus serving the same purpose with means for imparting impact to screwdriver blade or nut socket

Definitions

  • the present invention relates to an impact tool that applies rotational force and impact force to a tip tool.
  • Patent Document 1 An example of a striking tool that imparts rotational force and striking force to a tip tool is described in Patent Document 1.
  • the screw tightening tool (striking tool) described in Patent Document 1 is provided between a spindle to which the rotational force of a motor (drive source) is transmitted and the spindle and the anvil, and the rotational force of the spindle is determined in the direction of rotation of the anvil.
  • a hammer that converts it into striking power.
  • a pair of cam grooves are provided in each of the outer peripheral portion of the spindle and the inner peripheral portion of the hammer, and cam balls (steel balls) are respectively disposed between these cam grooves.
  • cam balls steel balls
  • two hammer projections hammer claws
  • anvil projections anvils
  • Nail is provided.
  • the hammer convex portion and the anvil convex portion are engaged with each other, whereby the rotational force of the hammer is transmitted to the anvil.
  • a bit (tip tool) is attached to the side opposite to the hammer side along the axial direction of the anvil.
  • the rotational force of the motor is transmitted to the bit (tip tool) through the spindle, cam ball, hammer and anvil.
  • the cam ball rolls following the cam groove.
  • the hammer moves away from the anvil against the spring force of the spring and then approaches the anvil by the spring force of the spring.
  • the hammer rotates relative to the anvil when separated from the anvil, and the hammer convex portion and the anvil convex portion engage with each other and collide when approaching the anvil.
  • a striking force is generated in the rotational direction of the bit.
  • the striking interval is “180 degree spacing”, and the rotating body such as the spindle can be sufficiently accelerated with respect to the motor output from the first striking to the next striking. it can.
  • the hitting interval is “90 ° interval”, and the rotating body such as the spindle can be sufficiently accelerated with respect to the motor output from the first hit to the next hit. Can not. This is due to the magnitude of inertia (moment of inertia) of the rotating body rotated by the motor, and hitting is started in a low rotation region before sufficient acceleration. As a result, even if four claws are provided, there may occur a situation where the number of hits cannot be increased so much due to insufficient rotation speed.
  • the number of rotations of the anvil when the hammer is not struck and the number of impacts when the hammer is struck are substantially the same value.
  • the ratio between the number of rotations of the anvil (when not hit) and the number of hits with hammer (when hitting) is approximately “1: 1”.
  • the primary vibration frequency (rotation frequency) generated by the center of gravity unbalance of the rotating body such as an anvil and the vibration frequency (hitting frequency) generated by the hammering operation are very close to each other.
  • an impact tool that applies rotational force and impact force to a tip tool
  • the drive source having a first rotator, the second rotator rotated by the first rotator, and the tip
  • An output member provided with a tool, a striking member that converts the rotational force of the second rotating body into a rotational force and a striking force of the output member, and provided side by side in the circumferential direction on the output member side of the striking member
  • Three first claws, and three second claws provided side by side in the circumferential direction on the striking member side of the output member and respectively engaged with the first claws, and inertia of the first rotating body
  • the total inertia of the second rotating body is 300 kg ⁇ mm 2 or less in terms of the rotation axis of the second rotating body.
  • first claw and the second claw are provided at intervals of 120 degrees along the circumferential direction of the striking member and the output member.
  • the hitting number of the hitting members is set to 4,000 times / min or more.
  • an impact tool for imparting rotational force and impact force to a tip tool
  • an electric motor having a rotor, a spindle rotated by the rotor, an anvil provided with the tip tool, And a hammer for converting the rotational force of the spindle into the rotational force and the striking force of the anvil, and configured so that the number of hits of the hammer is 4,000 times / minute or more.
  • first claws provided in the circumferential direction on the anvil side of the hammer, and provided in a circumferential direction on the hammer side of the anvil, Three second claws that engage with each other.
  • the total inertia obtained by summing the inertia of the rotor and the inertia of the spindle is set to 300 kg ⁇ mm 2 or less in terms of the rotation axis of the spindle.
  • a striking tool comprising a motor, an anvil that is rotated by the motor to rotate a tip tool, and a hammer that imparts striking force to the anvil, and controls the motor.
  • a controller is included, and the controller is configured to increase the voltage applied to the motor when the hammer hit is detected.
  • the hammer is hit at a rate of 4,000 times / minute or more.
  • the anvil is provided with a first claw
  • the hammer is provided with a second claw
  • the first claw and the second claw collide with each other in the rotation direction, so that the impact force is increased.
  • three each of the first claw and the second claw were provided.
  • a striking tool comprising: a rotating body that rotates a tip tool; and a striking member that imparts striking force to the tip tool.
  • the ratio between the number of rotations and the number of hits when hitting the hitting member is 1: 1.3 or more.
  • the number of strikes is 4,000 times / minute or more.
  • the driving source of the rotating body is a brushless motor, and has a controller that controls the brushless motor.
  • the controller detects a hit of the hitting member, the controller applies the brushless motor to the brushless motor. Increase voltage.
  • a first claw is provided on the rotating body, a second claw is provided on the striking member, and the first claw and the second claw collide with each other in the rotation direction, thereby A striking force was generated, and three each of the first claw and the second claw were provided.
  • a hammer having a first claw and having an anvil for rotating a tip tool and a second claw that collides with the first claw in the rotation direction, and imparts a striking force to the anvil by the collision.
  • the third claw and the second claw respectively, and the number of rotations of the anvil when the hammer is not hit and the number of hits when the hammer is hit. And the ratio was 1: 1.3 or more.
  • the number of strikes is 4,000 times / minute or more.
  • the screw tightening speed can be increased, and the working efficiency can be improved. Further, according to the present invention, fast screw tightening can be achieved while suppressing cam-out at the initial stage of screw tightening.
  • FIG. 4 It is a perspective view which shows the impact tool of this invention. It is a fragmentary sectional view of the impact tool of FIG. It is sectional drawing which shows an electric motor, a reduction gear, and a striking mechanism. It is a disassembled perspective view which shows a striking mechanism (three claw specification). It is a disassembled perspective view which shows a striking mechanism (two-claw specification). It is a graph explaining the rotation speed rise time of a rotary body. It is a graph explaining the number of hits (two claw specifications). It is a graph explaining the number of hits (three nail specifications). It is a graph which shows the relationship between a total inertia and a fastening speed. 4 is a graph comparing the present invention and four comparative examples AD.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an impact tool of the present invention
  • FIG. 2 is a partial sectional view of the impact tool of FIG. 1
  • FIG. 3 is a sectional view showing an electric motor, a speed reducer, and an impact mechanism
  • FIG. FIG. 5 is an exploded perspective view showing a striking mechanism (two-claw specification) of a comparative example
  • FIG. 5 is an exploded perspective view showing a striking mechanism (two-claw specification) of a comparative example
  • FIG. 7 is a graph for explaining the number of hits (two-claw specification) of the comparative example
  • FIG. 8 is a graph for explaining the number of hits (three-claw specification) of the present invention
  • FIG. 10 is a graph showing the relationship with the speed
  • FIG. 10 is a graph comparing the present invention and the four comparative examples A to D
  • FIG. 11 is an electric circuit block diagram of the striking tool of FIG.
  • an impact driver 10 as an impact tool includes a battery pack 11 that houses a battery cell that can be charged and discharged, and an electric motor 12 that is driven by power supplied from the battery pack 11. And have.
  • the electric motor 12 is a drive source that converts electrical energy into kinetic energy.
  • the impact driver 10 includes a casing 13 made of plastic or the like, and the electric motor 12 is provided inside the casing 13.
  • the electric motor 12 is a brushless motor, and includes a stator (stator) 12a formed in an annular shape and a rotor (rotor) 12b formed in a cylindrical shape.
  • the rotor 12b constitutes a first rotating body in the present invention, and rotates about the axis A on the radially inner side of the stator 12a.
  • the electric motor 12 employs an inner rotor type brushless motor.
  • the stator 12a is fixed to the casing 13, and a coil 12c is wound around the stator 12a in a predetermined manner.
  • the rotor 12b is formed of a plurality of permanent magnets magnetized along the circumferential direction, and is rotatably provided via a minute gap (air gap) on the radially inner side of the stator 12a.
  • a minute gap air gap
  • a rotation shaft 14 that rotates about the axis A is integrally provided at the rotation center of the rotor 12b.
  • the rotary shaft 14 is rotated in the forward direction or the reverse direction by operating the trigger switch 15. That is, by operating the trigger switch 15, power is supplied from the battery pack 11 to the electric motor 12.
  • the rotation direction of the rotating shaft 14 is switched by operating a forward / reverse switching lever 16 provided in the vicinity of the trigger switch 15.
  • the impact driver 10 includes an anvil (output member, rotating body) 18 provided with a tip tool 17 such as a driver bit.
  • the anvil 18 is rotatably supported by a sleeve 19 mounted inside the casing 13. Note that grease (not shown) is applied to the inside of the sleeve 19 to smooth the rotation of the anvil 18. Then, the anvil 18 rotates about the axis A, and the tip tool 17 is attached to the tip portion of the anvil 18 via the attachment / detachment mechanism 20.
  • a reduction gear 21 is provided inside the casing 13 and between the electric motor 12 and the anvil 18 in the direction along the axis A.
  • the reduction gear 21 is a power transmission device that increases (amplifies) the torque of the electric motor 12 and transmits the torque to the anvil 18, and is a so-called single pinion planetary gear mechanism.
  • the speed reducer 21 includes a sun gear 22 disposed coaxially with the rotary shaft 14, a ring gear 23 disposed so as to surround the sun gear 22, and a plurality of planetary gears 24 meshed with both the sun gear 22 and the ring gear 23, It has the carrier 25 which supports each planetary gear 24 so that rotation and revolution are possible.
  • the ring gear 23 is fixed to the casing 13 via a holder member 27 described later and cannot rotate.
  • the carrier 25 is integrally provided with a spindle (second rotating body) 26 that rotates about the axis A together with the carrier 25. That is, the rotating shaft 14, the speed reducer 21, the spindle 26, and the anvil 18 of the electric motor 12 are coaxially arranged around the axis A.
  • the spindle 26 is provided between the anvil 18 in the direction along the axis A and the speed reducer 21, and a shaft portion 26 a protruding in the direction along the axis A is formed at the tip portion of the spindle 26 on the anvil 18 side. Is formed.
  • a holder member 27 formed in a substantially bowl shape is provided inside the casing 13 and between the electric motor 12 and the speed reducer 21 in the direction along the axis A.
  • a bearing 28 is attached to the center portion of the holder member 27, and the bearing 28 rotatably supports a base end portion of the spindle 26 on the electric motor 12 side.
  • a pair of grooved spindle cams 26b is provided around the anvil 18 side of the spindle 26.
  • a part of a steel ball (steel ball) 29 enters each of the spindle cams 26b.
  • a holding hole 18a coaxial with the axis A is provided at the base end portion of the anvil 18 on the spindle 26 side.
  • a shaft portion 26a of the spindle 26 is rotatably inserted into the holding hole 18a. That is, the anvil 18 and the spindle 26 are relatively rotatable about the axis A. Note that grease (not shown) is also applied between the shaft portion 26a and the holding hole 18a so as to make the relative rotation of both of them smooth.
  • the anvil 18 is provided with a mounting hole 18b coaxially with the axis A.
  • the attachment hole 18 b is opened toward the outside of the casing 13 and is provided for attaching and detaching the proximal end portion of the tip tool 17.
  • a hammer (striking member) 30 formed in a substantially annular shape is provided around the spindle 26.
  • the hammer 30 is disposed between the speed reducer 21 and the anvil 18 in the direction along the axis A.
  • the hammer 30 is rotatable relative to the spindle 26 and is relatively movable in the direction along the axis A.
  • a pair of grooved hammer cams 30 a extending in the direction along the axis A are formed on the inner side of the hammer 30 in the radial direction. A part of each steel ball 29 enters each of the hammer cams 30a.
  • one of the two spindle cams 26b and one hammer cam 30a are used as one set, and one of the two steel balls 29 is held.
  • the other one of the two spindle cams 26b and the other hammer cam 30a is set as one set, and the other two steel balls 29 are held.
  • the steel ball 29 is formed of a metal rolling element. Therefore, the hammer 30 can move in the direction along the axis A within a range in which the steel ball 29 can roll with respect to the spindle 26. Further, the hammer 30 is movable in the circumferential direction about the axis A within a range in which the steel ball 29 can roll with respect to the spindle 26.
  • An annular plate 31 made of a steel plate is provided around the spindle 26 and between the reducer 21 and the hammer 30 in the direction along the axis A.
  • a spring 32 is provided in a compressed state between the annular plate 31 and the hammer 30 in the direction along the axis A.
  • the carrier 25 is restricted from moving in the direction along the axis A by contacting the bearing 28 and the holder member 27, and the pressing force of the spring 32 is applied to the hammer 30. Thereby, the hammer 30 is pushed toward the anvil 18 in the direction along the axis A by the pressing force of the spring 32.
  • An annular stopper 33 is provided around the spindle 26 and inside the annular plate 31 in the radial direction.
  • the stopper 33 is formed of an elastic body such as rubber and is attached to the spindle 26.
  • the stopper 33 regulates the amount of movement of the hammer 30 toward the reduction gear 21 along the axis A.
  • the striking mechanism SM1 for imparting striking force to the tip tool 17 is formed by a spindle 26, a hammer 30, an anvil 18, a steel ball 29, and a spring 32.
  • the first claw 30e of the hammer 30 and the second claw 18d of the anvil 18 are repeatedly released and engaged at a high speed, whereby the tip tool 17 is struck by rotation. Force is generated.
  • the weight of the hammer 30 is set to be larger than the weight of the anvil 18, and the hammer 30 converts the rotational force of the spindle 26 into the rotational force of the anvil 18 and the striking force in the rotational direction of the anvil 18.
  • the weight of the hammer 30 may be set smaller than the weight of the anvil 18.
  • the hammer 30 includes a main body portion 30b formed in a substantially cylindrical shape.
  • a mounting hole 30c that extends in a direction along the axis A on the radially inner side of the main body portion 30b and in which the spindle 26 is rotatably mounted. Is provided.
  • the anvil 18 side of the main body 30b is tapered. That is, the spindle 26 side of the main body 30b has a large diameter, and the anvil 18 side of the main body 30b has a small diameter.
  • the diameter of the main body 30b on the spindle 26 side (large diameter side) is set to about 40 mm.
  • an opposing flat surface 30d that faces the anvil 18 is provided on the anvil 18 side of the main body 30b.
  • the opposing plane 30d is integrally provided with three first claws (hammer claws) 30e that protrude toward the anvil 18 in the direction along the axis A.
  • These first claws 30e are arranged at intervals of 120 degrees (equal intervals) along the circumferential direction of the opposing flat surface 30d, and the cross-sectional shape along the direction intersecting the axis A is substantially sector-shaped.
  • the tip end side of the first claw 30e that is tapered, that is, the radially inner side of the sector, is directed to the radially inner side of the hammer 30, that is, the mounting hole 30c.
  • a first contact plane SF1 is provided on one side of the first claw 30e along the circumferential direction of the hammer 30.
  • a second contact plane SF2 is provided on the other side of the first claw 30e along the circumferential direction of the hammer 30.
  • Each first contact plane SF1 is in contact with each fourth contact plane SF4 of the second claw 18d of the anvil 18 over substantially the entire surface, and each second contact plane SF2 is in contact with each of the second claw 18d of the anvil 18.
  • the third contact plane SF3 comes into contact with substantially the entire surface.
  • the width dimension of the first claw 30e in the direction along the radial direction outside the hammer 30 is set to about 10 mm.
  • the anvil 18 includes a main body portion 18c formed in a substantially cylindrical shape. On the hammer 30 side along the axial direction of the main body portion 18c, three second claws (anvil claws) 18d projecting radially outward are integrally provided. These 2nd nail
  • a third contact plane SF3 is provided on one side of the second claw 18d along the circumferential direction of the anvil 18.
  • a fourth contact plane SF4 is provided on the other side of the second claw 18d along the circumferential direction of the anvil 18.
  • the second contact planes SF2 of the first claws 30e of the hammer 30 are substantially in contact with the third contact planes SF3, and the fourth contact planes SF4 are respectively contacted with the first pawls 30e of the hammer 30.
  • the first contact plane SF1 is in contact with substantially the entire surface.
  • the width dimension of the second claw 18d in the direction outside the radial direction of the anvil 18 and along the circumferential direction is set to about 9 mm. That is, the width dimension is set slightly shorter than that of the first claw 30e.
  • the strength of the second claw 18d is sufficiently secured, and the distance between the second claws 18d adjacent to each other in the circumferential direction of the anvil 18 is set to be a relatively long distance, so that the first claw 30e of the hammer 30 is obtained. Can enter with plenty of room.
  • the first contact surface SF1 of the first claw 30e, The fourth contact plane SF4 of the two claws 18d is in contact with each other over substantially the entire surface.
  • the first contact surface SF1 and the fourth contact plane SF4 provided by three collide with each other almost simultaneously and are released. .
  • the hammer 30 and the anvil 18 are provided with three first claws 30e and two second claws 18d, respectively, when the hammer 30 and the anvil 18 make one relative rotation, the number of hits (simultaneous hits) is 3 times.
  • the impact driver 10 is controlled by a controller 40 housed in a portion of the casing 13 where the battery pack 11 is mounted (a battery pack mounting portion in the lower part in the figure).
  • the electric circuit of the impact driver 10 will be described in detail with reference to the drawings.
  • the controller 40 includes an inverter unit 41 having six switching elements (FETs) Q1 to Q6, and a control unit 42 having a calculation unit 42a and other electric circuits. Is mounted on the substrate 40a.
  • Each coil 12c (U phase, V phase, W phase) of the electric motor 12 is electrically connected to the inverter portion 41, and the trigger switch 15, the forward / reverse switching lever 16, the impact impact is connected to the control portion 42.
  • Signals from the detection sensor 43 and the three Hall elements 48a, 48b, 48c are input.
  • the electric motor 12 is an inner rotor type brushless motor, and includes a rotor 12b including a plurality of sets of N poles and S poles, and a coil 12c composed of a star-connected U phase, V phase, and W phase (three phases).
  • the mounted stator 12a and three Hall elements 48a to 48c arranged at a predetermined interval (for example, an interval of 60 degrees) in the circumferential direction of the stator 12a are provided.
  • the sensor board may be fixed to the end of the stator 12a so as to be substantially orthogonal to the rotating shaft 14 of the electric motor 12, and the hall elements 48a to 48c may be provided on the sensor board.
  • Elements Q1 to Q6 may be provided.
  • Detection signals from the hall elements 48a to 48c are input to the rotation position detection circuit 42b and the rotation speed detection circuit 42c of the control unit 42. Then, the rotational position data of the rotor 12b is output from the rotational position detection circuit 42b to the computing unit 42a. Further, the rotational speed detection circuit 42c outputs the rotational speed data of the rotor 12b to the calculation unit 42a. Thereby, in the calculating part 42a, the present rotation state of the electric motor 12 is recognized, and the subsequent rotation state of the electric motor 12 is controlled based on this.
  • the control unit 42 is provided with a current detection circuit 42 d that detects a current value flowing through the inverter unit 41, and the current detection circuit 42 d is electrically connected to both ends of the current detection resistor 44. Thereby, the current value supplied to the electric motor 12 is fed back to the calculation unit 42a. And if the calculating part 42a detects that the overcurrent flows into the electric motor 12 because the load with respect to the electric motor 12 becomes large etc., in order to protect the electric motor 12, emergency stop (fail safe operation
  • the control unit 42 is provided with a voltage detection circuit 42 f that detects the voltage of the battery pack 11, and the voltage detection circuit 42 f is electrically connected to, for example, both ends of the capacitor 45. Thereby, the current capacity of the battery pack 11 is fed back to the calculation unit 42a. Then, when the remaining capacity of the battery pack 11 is small, for example, the calculation unit 42a turns on an insufficient charge lamp (not shown). On the other hand, when the remaining capacity of the battery pack 11 is large, for example, a sufficient charge lamp (not shown) is turned on. Note that the voltage of the battery pack 11 may detect the voltage at both ends of the battery pack 11 itself. In this case, the voltage detection circuit 42 f is electrically connected to both ends of the battery pack 11.
  • the capacitor 45 has a function of suppressing a large current from the battery pack 11 from flowing to the inverter unit 41 during the switching operation of the inverter unit 41.
  • the trigger switch 15 generates a voltage signal that changes in proportion to the operation amount.
  • the voltage signal of the trigger switch 15 is input to the switch operation detection circuit 42g and the applied voltage setting circuit 42h of the control unit 42.
  • the switch operation detection circuit 42g receives the voltage signal from the trigger switch 15 and outputs start data indicating that the trigger switch 15 has been operated to the calculation unit 42a. Accordingly, the calculation unit 42a recognizes that the impact driver 10 has been operated.
  • the applied voltage setting circuit 42h adjusts the voltage signal from the trigger switch 15 to obtain operation amount data, and outputs the operation amount data to the calculation unit 42a. That is, when the trigger switch 15 is slightly operated by the operator, the operation amount data output to the calculation unit 42a is small, and when the trigger switch 15 is operated by the operator many times, the operation amount data is output to the calculation unit 42a. The operation amount data to be processed becomes large.
  • a switching signal from the forward / reverse switching lever 16 is input to the rotation direction setting circuit 42i of the control unit 42, and forward rotation data or reverse rotation data is output from the rotation direction setting circuit 42i to the calculation unit 42a.
  • the calculation unit 42a rotationally drives the rotor 12b in the forward direction or the reverse direction.
  • the inverter unit 41 includes six switching elements Q1 to Q6 that are electrically connected in a three-phase bridge form, and the gates of the switching elements Q1 to Q6 are electrically connected to the control signal circuit 42e of the control unit 42, respectively. It is connected to the.
  • the drains or sources of the switching elements Q1 to Q6 are electrically connected to the U-phase, V-phase, and W-phase coils 12c, respectively.
  • each of the switching elements Q1 to Q6 performs a switching operation according to the drive signals H1 to H6 from the control signal circuit 42e.
  • the DC voltage of the battery pack 11 applied to the inverter unit 41 is set to three-phase voltages Vu, Vv, and Vw, and power is supplied to each coil 12c.
  • the calculation unit 42a performs processing for using the drive signals H1 to H6 for driving the gates of the switching elements Q1 to Q6 as pulse width modulation signals (PWM signals), respectively. Then, the drive signals H1 to H6 converted to PWM signals are supplied to the switching elements Q1 to Q6 through the control signal circuit 42e. That is, the calculation unit 42a changes the duty ratio (pulse width) of the PWM signal based on the operation amount data proportional to the operation amount of the trigger switch 15. Thereby, the power supply amount (applied voltage) to the electric motor 12 is adjusted, and the driving and stopping of the electric motor 12 and the rotation speed are controlled.
  • PWM signals pulse width modulation signals
  • the control unit 42 is provided with a hit impact detection circuit 42j to which a vibration signal from the hit impact detection sensor 43 is input.
  • the impact impact detection sensor 43 is composed of an acceleration sensor mounted on the board 40a (see FIG. 2) of the controller 40.
  • the impact sensor 43 outputs a vibration signal when the impact driver 10 (casing 13) vibrates.
  • the impact detection circuit 42j reads a high-frequency vibration signal caused by the hammer 30 (see FIG. 3), and outputs a hit state signal indicating that the hammer 30 is hit to the calculation unit 42a.
  • the arithmetic unit 42a performs control to change the duty ratio of the PWM signal, that is, the pulse width of the PWM signal, based on the input of the hit state signal.
  • the controller 40 is provided with a noise reduction diode 46.
  • the noise reduction diode 46 functions as a flywheel diode, and also has a function of increasing the energy efficiency and smoothing the movement of the electric motor 12.
  • the pair of controller stop switching elements 47 prevent power from being supplied to the controller 40 when the impact driver 10 is stopped. That is, the controller stop switching element 47 has a function of suppressing the wasteful power consumption and lengthening the battery pack 11.
  • the spindle 26 rotates.
  • the rotational force of the spindle 26 is transmitted to the hammer 30 via the steel ball 29.
  • the rotational force of the hammer 30 is transmitted to the anvil 18 by the engagement of the three first claws 30e and the three second claws 18d, whereby the anvil 18 rotates.
  • the rotational force transmitted to the anvil 18 is transmitted to a screw (not shown) via the tip tool 17, whereby the screw is screwed into wood or the like.
  • the first claw 30e and the second claw 18d are disengaged and released from each other, and the rotational force of the hammer 30 is not transmitted to the anvil 18. Thereafter, the end of the hammer 30 on the electric motor 12 side collides with the stopper 33, and the kinetic energy of the hammer 30 is absorbed by the stopper 33.
  • Inertia RI of the rotor 12b of the first rotor is set to "3.932kg ⁇ mm 2"
  • inertia SI spindle 26 as a second rotating body is set to "7.026kg ⁇ mm 2”
  • the reduction gear 21 The gear ratio GR is set to “8.286”.
  • the total inertia TI of inertia SI of inertia RI and spindle 26 of the rotor 12b, in terms of the rotational axis of the spindle 26 is set to the "300 kg ⁇ mm 2" (See FIG. 9).
  • the total inertia TI (converted to the rotation axis of the spindle 26) of the inertia RI of the rotor 12b and the inertia SI of the spindle 26 is obtained by substituting the various parameters described above into the following (formula 1). *
  • the impact mechanism SM1 (3-claw specification) in the impact driver 10 of the present embodiment and the impact mechanism SM2 (2-claw specification) in the impact driver (not shown) of the comparative example are compared, and the impact mechanism It will be described that the working efficiency of SM1 is higher than that of the striking mechanism SM2 (structure described later).
  • the striking mechanism SM2 of the comparative example differs from the striking mechanism SM1 of the present invention only in that two first claws 30e and two second claws 18d are provided. . Therefore, in order to make the explanation easy to understand, the striking mechanism SM2 shown in FIG. 5 is assigned the same reference numeral as the striking mechanism SM1 shown in FIG.
  • the striking mechanism SM2 will be described.
  • a facing surface 30 d facing the anvil 18 is provided on the anvil 18 side of the main body 30 b.
  • the opposing surface 30d is integrally provided with two second claws (hammer claws) 30e that protrude toward the anvil 18 in the direction along the axis A.
  • These second claws 30e are disposed opposite to each other around the axis A so as to be spaced 180 degrees along the circumferential direction of the opposing surface 30d, and the cross-sectional shape along the direction intersecting the axis A is substantially a sector.
  • the tip end side of the first claw 30e that is tapered, that is, the radially inner side of the sector, is directed to the radially inner side of the hammer 30, that is, the mounting hole 30c.
  • a first contact surface SF1 is provided on one side of the first claw 30e along the circumferential direction of the hammer 30.
  • a second contact surface SF2 is provided on the other side of the first claw 30e along the circumferential direction of the hammer 30. Then, the fourth contact plane SF4 of the first claw 18d of the anvil 18 is substantially in contact with the first contact surface SF1, and the third contact plane of the first claw 18d of the anvil 18 is in contact with the second contact surface SF2.
  • SF3 is in contact with substantially the entire surface.
  • the width dimension of the first claw 30e in the direction along the circumferential direction and on the outer side in the radial direction of the hammer 30 is set to about 15.0 mm.
  • the anvil 18 includes a main body portion 18c formed in a substantially cylindrical shape, and two second claws (anvil claws) 18d projecting radially outward are provided on the hammer 30 side along the axial direction of the main body portion 18c. Are provided integrally. These first claws 18d are disposed opposite to each other around the axis A so as to be spaced 180 degrees along the circumferential direction of the main body portion 18c, and the cross-sectional shape along the direction intersecting the axis A is substantially rectangular. Yes. *
  • a third contact plane SF3 is provided on one side of the second claw 18d along the circumferential direction of the anvil 18.
  • a fourth contact plane SF4 is provided on the other side of the second claw 18d along the circumferential direction of the anvil 18.
  • the second contact surface SF2 of the first claw 30e of the hammer 30 is in contact with the third contact plane SF3 over substantially the entire surface, and the first contact surface of the first claw 30e of the hammer 30 is in contact with the fourth contact plane SF4.
  • SF1 comes into contact with substantially the entire surface.
  • the width dimension of the second claw 18d in the radial direction outside the anvil 18 and along the circumferential direction is set to about 10.0 mm. That is, the width dimension is set slightly shorter than that of the first claw 30e. As a result, the strength of the second claw 18d is sufficiently secured, and the first claw 30e of the hammer 30 can enter between the second claw 18d adjacent to each other along the circumferential direction of the anvil 18 with a margin. ing.
  • the first contact surface SF1 of the first claw 30e, The fourth contact plane SF4 of the two claws 18d is in contact with each other over substantially the entire surface.
  • the first contact surface SF1 and the fourth contact plane SF4 provided two by two collide substantially simultaneously and are released. .
  • the number of hits is 2 times. That is, when the hammer 30 rotates 180 degrees with respect to the anvil 18, the pair of first claws 30e simultaneously strikes the pair of second claws 18d. If this hit is made once, two simultaneous hits are performed in one rotation.
  • the striking interval is narrower (120 ° interval) than the striking mechanism SM2 of the two-claw specification of the comparative example. Therefore, in the striking mechanism SM1, striking is started at time t1 when the rotational speed of the rotor 12b and the spindle 26 does not rise sufficiently. On the other hand, in the striking mechanism SM2, since the striking interval is wider than that of the striking mechanism SM1 (180 degree interval), the striking starts at time t2 when the rotational speed of the rotor 12b and the spindle 26 sufficiently rises. .
  • the two-claw specification striking mechanism SM2 (comparative example) starts striking at time t2, and then the striking number is (1) ⁇ (2) ⁇ (3) ⁇ (4 ) ⁇ As shown in (5), when “5 times” is reached, the screw tightening operation is completed. That is, the time (t4 ⁇ t2) required from the time t2 when the striking mechanism SM2 starts striking to the time t4 when the number of hits is “5 times” is the striking work time of the striking mechanism SM2.
  • the striking mechanism SM2 since the striking mechanism SM2 starts striking at time t2, the rotational speeds of the rotor 12b and the spindle 26 (rotating body) are in a fast region (regardless of the low inertia L and the high inertia H). High) and close (rL2 ⁇ rH2). That is, in the striking mechanism SM2, the influence due to the difference in the inertia of the rotating body is small, and as shown in FIG. 7, the striking intervals are substantially the same in the case of the low inertia L of the solid line and the high inertia H of the broken line.
  • the striking mechanism SM2 has an advantage that there is almost no difference in the fastening speed even if the total inertia TI changes.
  • the impact work time (t4 ⁇ t2) is relatively long, so there is a demerit that work efficiency is poor.
  • the three-claw specification striking mechanism SM1 (present invention) starts striking at time t1, and then the striking number is (1) ⁇ (2) ⁇ (3 ) ⁇ (4) ⁇ (5) As shown in “5 times”, the screw tightening operation is completed. That is, the time (t5 ⁇ t1) required from the time t1 when the striking mechanism SM1 starts striking to the time t5 when the number of hits is “5 times” is the striking work time of the striking mechanism SM1.
  • the striking mechanism SM1 starts striking at time t1, and therefore, in the case of the low inertia L and the case of the high inertia H, the rotation speed of the rotor 12b and the spindle 26 is a slow region (Low ) Have different values (rL1> rH1).
  • the impact mechanism SM1 is more affected by the difference in inertia of the rotating body than the impact mechanism SM2, and as shown in FIG. 8, the solid inertia is low and the dashed inertia is high.
  • the striking interval is also different (t3L ⁇ t3H).
  • the striking mechanism SM1 has a demerit that a difference in tightening speed occurs according to the size of the total inertia TI. Therefore, in order to improve the working efficiency by making the striking work time (t5-t1) of the striking mechanism SM1 shorter than the striking work time (t4-t2) of the striking mechanism SM2, as shown in FIG. 9, the rotor 12b the inertia RI and total inertia TI of inertia SI spindle 26 (rotary shaft conversion of a spindle 26) is set to "300 kg ⁇ mm 2" following "276.988kg ⁇ mm 2".
  • the boundary value “300 kg ⁇ mm 2 ” of the total inertia TI shown in FIG. 9 is a boundary where the working efficiency (clamping speed) of the striking mechanism SM1 (present invention) and the striking mechanism SM2 (comparative example) is reversed. ing. That is, if the total inertia TI is equal to or less than the boundary value “300 kg ⁇ mm 2 ”, the tightening speed of the striking mechanism SM1 is faster than the tightening speed of the striking mechanism SM2, and the working efficiency can be improved. .
  • an inner rotor type brushless motor is particularly employed as the electric motor 12 (drive source). That is, if the inner rotor type brushless motor is used, the inertia can be made smaller than, for example, an electric motor with a brush. Specifically, in an electric motor with a brush, since a rotor, a commutator, and the like around which a coil is wound are included in the rotor, there is a structural limit in reducing inertia.
  • the first claw 30e of the hammer 30 and the second claw 18d of the anvil 18 are set to three, and the hitting interval is compared with the conventional one. Short “120 degree intervals”.
  • the total inertia TI which is the sum of the inertia RI of the rotor 12b and the inertia SI of the spindle 26, is converted to the rotational axis of the spindle 26 so as to be a low value of “300 kg ⁇ mm 2 ” or less.
  • the working efficiency can be improved by sufficiently accelerating the spindle 26.
  • the total number of hits can be increased by reducing the total inertia T1 to low inertia and using three claws.
  • the number of hits can be set to “4,000 times / minute or more (for example, 4,500 times / minute)”. This makes it possible to increase the screw tightening speed. Also, by increasing the number of hits, hand shake per hit can be reduced, so that even when a long screw is tightened, the cam-out phenomenon in which the tip of the tip tool comes off the screw can be suppressed. Therefore, the screw tightening speed can be increased, and the working efficiency can be improved.
  • the screw tightening speed is slow and stable operation is difficult.
  • the electric motor 12 is a brushless motor
  • the inertia of the rotating body can be suppressed lower than that of the electric motor with a brush. Therefore, working efficiency can be further improved. Furthermore, since the brushless motor is used, maintenance such as brush replacement is not required.
  • the electric motor 12 is an inner rotor type brushless motor, the diameter of the rotor 12b can be reduced, and the inertia can be further suppressed. Therefore, working efficiency can be further improved.
  • the impact tool of the present invention includes an impact wrench and the like in addition to the impact driver 10 described above.
  • the impact tool of the present invention includes a structure that can supply electric power from an AC power source to the electric motor 12 without using the battery pack 11.
  • the impact tool of the present invention includes a structure capable of switching the power of the battery pack 11 and the power of the AC power source and supplying the power to the electric motor 12.
  • the drive source of the present invention includes a pneumatic motor, a hydraulic motor, and the like.
  • the electric motor 12 may be an outer rotor type brushless motor or an electric motor with a brush as long as the inertia can be lowered.
  • the impact tool of the present invention includes a structure in which the tip tool is attached to the anvil via a socket, an adapter, or the like.
  • the screw tightening speed of the striking mechanism SM1 (3-claw specification) can be made faster than the striking mechanism SM2 (2-claw specification), and the working efficiency can be improved.
  • both the striking mechanisms SM1 and SM2 can suppress the cam-out at the initial stage of screw tightening and enable fast screw tightening.
  • FIG. 10 is a graph focusing on the number of hits comparing the present invention and the four comparative examples A to D
  • FIG. 11 is an electric circuit block diagram of the hitting tool of FIG. 1
  • FIG. 12 is an operation of the hitting tool of FIG.
  • FIG. 13 is a timing chart for explaining the operation of the striking tool of FIG. 1
  • FIG. 14 is a table for comparing the present invention and four comparative examples A to D
  • FIG. 15 is a chart for comparing the present invention and four comparison examples. Graphs comparing Examples AD are shown respectively.
  • step S1 a voltage signal from the trigger switch 15 is input to the switch operation detection circuit 42g and the applied voltage setting circuit 42h by the operation of the trigger switch 15 by the operator.
  • the start data from the switch operation detection circuit 42g is input to the calculation unit 42a.
  • step S2 the operation amount data from the applied voltage setting circuit 42h is input to the calculation unit 42a, the operation amount of the trigger switch 15 by the operator increases, and the calculation unit 42a turns on the trigger switch 15, that is, the screw. Recognize that the tightening operation has started.
  • step S3 the control software of the controller 40 is started and the control of the impact driver 10 is started.
  • the control software is stored in advance in a ROM or the like (not shown) provided in the arithmetic unit 42a.
  • step S4 the activation process of the impact driver 10 is executed until the activation time t1 elapses.
  • a process of gradually increasing the duty ratio (PWM Duty) of the PWM signal is executed by the calculation unit 42a.
  • PWM Duty the duty ratio of the PWM signal
  • the voltage applied to the electric motor 12 gradually increases, and as a result, rapid rotation of the tip tool 17 is suppressed. Therefore, the tip tool 17 is prevented from being lifted off from a screw (not shown), that is, coming out of the cam.
  • the inrush current at the time of starting of the electric motor 12 can also be suppressed.
  • step S5 as the activation time t1 has elapsed, the calculation unit 42a sets the duty ratio of the PWM signal to “70%”. Thereby, screwing (screw stand) in a state where the load on the tip tool 17 (see FIG. 2) is small is started.
  • screw tapping is an operation in which the tip end portion of the screw can be screwed into the wood only by the rotational force of the electric motor 12 (see FIG. 2) without depending on the hammer 30 (see FIG. 3). .
  • step S5 when the duty ratio of the PWM signal is “70%” and the hammer 30 is not hit (time t1 to t2 in FIG. 6), the rotational speed of the anvil 18 is as shown in FIG. “3,000 rpm”.
  • step S6 the calculation unit 42a monitors the input of the hit state signal from the hit impact detection circuit 42j.
  • step S7 it is determined whether or not the hammer 30 has been hit by the calculation unit 42a. Then, it is determined that the amount of screw to be screwed into the wood increases and the load on the tip tool 17 is increased, and that the impact signal is output from the impact detection circuit 42j, that is, it is determined that the hammer 30 has been started. If yes, the process proceeds to step S8. On the other hand, if it is determined in step S7 that the hammer 30 has not yet begun to hit (no determination), the process returns to step S5, and the electric motor 12 is turned on with the duty ratio of the PWM signal kept at “70%”. Continue to drive.
  • step S ⁇ b> 8 the calculation unit 42 a sets the duty ratio of the PWM signal to “100%” when the hammer 30 is detected. Thereby, after time t2, the voltage applied to the electric motor 12 is increased, and the rotational speed and rotational force of the anvil 18 are increased.
  • the duty ratio of the PWM signal is “70%”, the rotation speed of the anvil 18 is maintained at “3,000 rotations / minute”.
  • the duty ratio of the PWM signal is set to “70%” and the rotation speed of the anvil 18 is set to “3,000 rpm / Minutes ".
  • the duty ratio of the PWM signal is set to “100%” and the hammer 30 is struck “4,500 times / minute”. Therefore, as shown in FIG. 14, the ratio (H) / (R) between the rotation speed (R) of the anvil 18 when the hammer 30 is not hit and the hit number (H) when the hammer 30 is hit is “1”. : 1.5 ". That is, in the present embodiment, the ratio between the rotation speed (R) and the hitting number (H) is “1: 1.3 or more”.
  • the calculating part 42a stops the drive of the electric motor 12 via the control signal circuit 42e (step S9).
  • the arithmetic unit 42a performs a switching operation of the pair of controller stop switching elements 47 via the control signal circuit 42e. Therefore, the power supply to the controller 40 is stopped (step S10).
  • the impact driver 10 includes the controller 40 that controls the electric motor 12.
  • the controller 40 detects the hammer 30 being hit, the application to the electric motor 12 is performed. Increase voltage.
  • the ratio of the number of rotations (rotation frequency) of the anvil 18 when the hammer 30 is not hit to the number of hits (batch frequency) when the hammer 30 is hit is “1: 1.5”, which is “1: 1.5”.
  • the ratio between the number of revolutions and the number of hits in the second embodiment is the reference line BL (ratio is substantially “1: 1”) where the number of revolutions and the number of hits are approximately the same. Can be greatly different.
  • the impact driver 10 when the hammer 30 shifts from the non-striking state to the striking state, the rotation frequency and the striking frequency can be suppressed from resonating, and the impact driver 10 can be prevented from greatly vibrating. Therefore, in the impact driver 10 according to the first embodiment, as shown in FIG. 14, the further stable operation is possible and the operational feeling is evaluated as “ ⁇ ”, which improves workability and operational feeling. It can be compatible.
  • “Comparative Example A” and “Comparative Example B” have a ratio of the number of rotations of the anvil (when not hit) and the number of hits of hammer (when hit) about “1”.
  • : 1 impact driver (conventional example) having characteristics closer to the reference line BL. All of these were difficult to operate stably and rated as “ ⁇ ” for the operational feeling.
  • the ratio between the rotational speed and the number of hits is “1: 1.143” and “1: 1.250”, respectively, and the ratio between the rotational speed and the hit number is approximately “1”.
  • : 1 ”impact driver having slightly different characteristics with respect to the reference line BL.
  • the hit frequency is set to a higher value on the “region I” side with respect to the reference line BL as compared with the rotation frequency.
  • the fluctuation (runout width) of the main body of the impact driver 10 when the hammer 30 is hit can be reduced.
  • the present invention shows that the number of hits is “4,000 times / minute or more (4,500 times / minute)”, and the number of hits in Comparative Examples A to D (3,200 times). / Min to 3,500 times / min).
  • the electric motor 12 since the electric motor 12 is configured by a brushless motor, the electric motor 12 can be finely controlled. Therefore, for example, it is possible to control so that the striking frequency is shifted with respect to the resonance frequency of the casing 13 that forms the impact driver 10, whereby the fluctuation of the main body of the impact driver 10 can be further reduced.
  • the structure of the striking mechanism SM1 is different from that in the second embodiment, and the same striking mechanism as in the first embodiment is used. Further, as shown by a two-dot chain line in FIG. 13, the duty ratio of the PWM signal after the start time t1 has elapsed is fixed to “100%” so that the duty ratio of the PWM signal is not changed. ing. Further, since the duty ratio of the PWM signal is not changed with the hit detection of the hammer 30 as a trigger, the hit impact detection circuit 42j and the hit impact detection sensor 43 (see FIG. 11) are omitted.
  • the ratio of the rotation number (rotation frequency) to the number of hits (hitting frequency) is “1: 1.5”, which is “1: 1.3 or more”.
  • the striking mechanism SM1 having the same structure as that of the first embodiment is employed, so that the ratio between the rotation speed and the striking number is “1: 1.3 or more ". Since the configuration of the striking mechanism SM1 is as described in the first embodiment, the description thereof is omitted.
  • the ratio of the number of rotations (rotation frequency) of the anvil 18 when the hammer 30 is not hit to the number of hits (hitting frequency) when the hammer 30 is hit is “ 1: 1.3 or higher. That is, in the third embodiment, even when the duty ratio of the PWM signal is fixed at “100%”, the rotation speed of the anvil 18 at the time of transition from the non-striking state to the hammering state of the hammer 50 is reduced. Three times as many hits can be obtained. Therefore, the ratio between the number of rotations and the number of hits can be set to “1: 1.3 or more”. Therefore, in the third embodiment, compared to the second embodiment, components such as the impact impact detection sensor 43 can be omitted, and the control logic can be simplified.
  • the ratio of the number of rotations of the anvil when the hammer is not hit and the number of hits when the hammer is hit is set to “1: 1.3 or more”. Not limited to this.
  • the ratio between the number of revolutions and the number of hits may be set to “1: 1.3”.
  • “1” and “1.3” can be set high as common multiples, so that secondary resonance is less likely to occur. Can be made.
  • the impact tool of the present invention includes an impact wrench and the like in addition to the impact driver 10 described above. Furthermore, the impact tool of the present invention includes a structure that can supply the electric power of the AC power source to the electric motor 12 without going through the battery pack 11. In addition, the impact tool of the present invention includes a structure that can be supplied to the electric motor 12 by switching the power of the battery pack 11 and the power of the AC power supply.
  • the drive source of the present invention includes an engine, a pneumatic motor, a hydraulic motor, and the like in addition to the electric motor 12 described above.
  • the engine is a power source that converts thermal energy generated by burning fuel into kinetic energy, and includes, for example, a gasoline engine, a diesel engine, and a liquefied petroleum gas engine.
  • the impact tool of the present invention includes a structure in which the tip tool is attached to the anvil via a socket, an adapter, or the like.
  • SYMBOLS 10 Impact driver (blow tool), 11 ... Battery pack, 12 ... Electric motor (drive source, brushless motor), 12a ... Stator, 12b ... Rotor (first rotating body), 12c ... Coil, 13 ... Casing, 14 ... Rotating shaft, 15 ... trigger switch, 16 ... forward / reverse switching lever, 17 ... tip tool, 18 ... anvil (output member, rotating body), 18a ... holding hole, 18b ... mounting hole, 18c ... main body, 18d ... second Claw, 19 ... Sleeve, 20 ... Detachable mechanism, 21 ... Reduction gear, 22 ... Sun gear, 23 ... Ring gear, 24 ... Planetary gear, 25 ... Carrier, 26 ...

Landscapes

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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

打撃工具
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＋ＧＲ２×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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