JP5648970B2 - Impact tools - Google Patents
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Description
Translated fromJapanese本発明は、モータにより駆動され、減速機構を介して先端工具を回転させるインパクト工具に関し、特にモータの駆動制御を工夫してシンプルな打撃機構を駆動することにより効率的に打撃動作を行うことができるインパクト工具を実現することにある。 The present invention relates to an impact tool that is driven by a motor and rotates a tip tool via a speed reduction mechanism, and in particular, can perform a striking operation efficiently by driving a simple striking mechanism by devising drive control of the motor. It is to realize a possible impact tool.
インパクト工具は、モータを駆動源として回転打撃機構部を駆動し、アンビルに回転力と打撃力を与えることによって先端工具に回転打撃力を間欠的に伝達してネジ締め等の作業を行うものである。近年、駆動源としてブラシレスＤＣモータが広く用いられるようになってきた。ブラシレスＤＣモータは、例えばブラシ（整流用刷子）の無いＤＣ（直流）モータであり、コイル（巻線）を固定子側に、マグネット（永久磁石）を回転子側に用い、インバータ回路で駆動された電力を所定のコイルへ順次通電することによりロータを回転させる。インバータ回路は、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）や、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）のような大容量の出力トランジスタを使用して構成され、大電流で駆動される。ブラシレスＤＣモータは、ブラシ付きＤＣモータと比較するとトルク特性に優れ、より強い力で被加工部材にネジやボルト等を締め付けることができる。 The impact tool drives the rotary impact mechanism using a motor as a drive source, and intermittently transmits the rotary impact force to the tip tool by applying rotational force and impact force to the anvil to perform operations such as screw tightening. is there. In recent years, brushless DC motors have been widely used as drive sources. The brushless DC motor is, for example, a DC (direct current) motor without a brush (rectifying brush), and is driven by an inverter circuit using a coil (winding) on the stator side and a magnet (permanent magnet) on the rotor side. The rotor is rotated by sequentially energizing the predetermined power to a predetermined coil. The inverter circuit is configured using a large-capacity output transistor such as an FET (Field Effect Transistor) or an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), and is driven with a large current. A brushless DC motor is excellent in torque characteristics as compared with a brushed DC motor, and can tighten a screw, a bolt, or the like on a workpiece by a stronger force.
ブラシレスＤＣモータを用いたインパクト工具の例として、例えば特許文献１の技術が知られている。特許文献１では、連続回転式の打撃機構部を有し、動力伝達機構部（減速機構部）を介してスピンドルに回転力が与えられると、スピンドルの回転軸方向に移動可能に係合するハンマが回転し、ハンマと当接するアンビルを回転させる。ハンマとアンビルは、回転平面上の２箇所に互いに対称的に配置された２つのハンマ凸部（打撃部）をそれぞれ有し、これらの凸部は互いに回転方向に噛み合う位置にあり、凸部同士の噛み合いにより回転打撃力が伝えられる。ハンマは、スピンドルを囲むリング域で、スピンドルに対して軸方向に摺動自在にされ、ハンマの内周面には、逆Ｖ字型（略三角形）のカム溝が設けられる。スピンドルの外周面には軸方向に、Ｖ字型のカム溝が設けられており、このカム溝とハンマの内周カム溝との間に挿入されたボール（鋼球）を介してハンマが回転する。 As an example of an impact tool using a brushless DC motor, for example, the technique of
従来の動力伝達機構部においては、スピンドルとハンマは、カム溝に配置されたボールを介して保持され、ハンマはその後端に配置されるスプリングによって、スピンドルに対して軸方向後方に後退できるように構成されている。従って、スピンドルとハンマの部分の部品点数が多くなり、スピンドルとハンマの間の取り付け精度を良くするように考慮しなければならないので、製造コストが高くなっていた。 In the conventional power transmission mechanism, the spindle and the hammer are held via a ball disposed in the cam groove, and the hammer can be moved backward in the axial direction with respect to the spindle by a spring disposed at the rear end. It is configured. Therefore, the number of parts of the spindle and the hammer portion increases, and it is necessary to consider so as to improve the mounting accuracy between the spindle and the hammer, so that the manufacturing cost is high.
また、特許文献１の技術において、ハンマによる打撃時には、先端工具の負荷状態にかかわらず、モータに供給する駆動電力は一定であった。したがって、軽負荷状態でも高い締め付けトルクで打撃することになり、モータに過剰な電力を供給することになって、無駄な電力消費が生じていた。 Further, in the technique of
本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は、新規な打撃機構を用い、モータの正回転及び逆回転を繰り返しながら先端工具を回転させるインパクト工具を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above background, and an object of the present invention is to provide an impact tool that rotates a tip tool while repeating forward and reverse rotations of a motor using a novel striking mechanism.
本発明の別の目的は、ホール素子を有するブラシレスモータを駆動源として用い、ホース素子の出力信号を用いてハンマがアンビルを打撃するまでの回転角度の制御を行い、ハンマ逆転のストロークを最大限に確保し、高トルクを出力するための最適な打撃制御を行うようにしたインパクト工具を提供することにある。 Another object of the present invention is to use a brushless motor having a Hall element as a drive source, and to control the rotation angle until the hammer strikes the anvil using the output signal of the hose element to maximize the stroke of the hammer reversal. It is an object of the present invention to provide an impact tool that performs optimal striking control for ensuring high torque output.
本発明のさらに別の目的は、ハンマがアンビルを打撃するタイミングの近傍で、モータを回転させるための電力供給を停止する制御を行い、過剰なモータ電流と反動を抑制できるインパクト工具を提供することにある。 Still another object of the present invention is to provide an impact tool that performs control to stop the power supply for rotating the motor in the vicinity of the timing when the hammer strikes the anvil, and can suppress excessive motor current and reaction. It is in.
本願において開示される発明のうち、代表的なものの特徴を説明すれば、次の通りである。 Of the inventions disclosed in the present application, typical features will be described as follows.
本発明の一つ特徴によれば、回転子と、固定子と、回転子の回転位置を検出する回転位置検出素子を有するモータと、モータに回転駆動されるハンマと、ハンマと１回転未満の相対回転が可能であってハンマによって打撃されるアンビルと、アンビルに接続される出力軸を有しハンマを所定量逆転させた後にハンマを所定量正転させることによってハンマをアンビルに打撃させるようにしたインパクト工具において、逆転及び正転させるハンマの所定量を、回転位置検出素子の出力に基づいて得られる回転角度によって制御するように構成した。また、モータの回転を制御する制御部を設け、制御部はハンマの連続正転駆動の角度変化率が所定値未満になった後に、ハンマを逆転及び正転させる断続駆動制御を開始するようにした。 According to one aspect of the present invention, a rotor, a stator, a motor having a rotational position detecting element for detecting the rotational position of the rotor, a hammer driven to rotate by the motor, and the hammer less than one rotation. An anvil which can be rotated relative to the anvil and has an output shaft connected to the anvil, and the hammer is caused to strike the anvil by rotating the hammer forward by a predetermined amount after rotating the hammer a predetermined amount. In the impact tool, the predetermined amount of the hammer to be reversely rotated and forwardly rotated is controlled by the rotation angle obtained based on the output of the rotation position detecting element. In addition, a control unit for controlling the rotation of the motor is provided, and the control unit starts intermittent drive control to reverse and forward the hammer after the angle change rate of the continuous forward rotation of the hammer becomes less than a predetermined value. did.
本発明の他の特徴によれば、制御部はハンマの逆転開始位置を記憶し、ハンマを逆転させた後に正転させて、ハンマが再び逆転開始位置付近に到達したら、モータの正転方向の駆動電圧の供給を停止させるように制御する。逆転開始位置付近への到達は、回転子の逆転角度及び正転角度を算出することによって検出される。ハンマは、減速機構を介してモータに接続され、ハンマの正転角度及び逆転角度は、モータへの回転角度に減速機構の減速比を乗じて算出される。 According to another feature of the present invention, the controller stores the reverse rotation start position of the hammer, reverses the hammer, rotates forward, and once the hammer reaches again the vicinity of the reverse rotation start position, Control is performed to stop the supply of the drive voltage. The arrival near the reverse rotation start position is detected by calculating the reverse rotation angle and the normal rotation angle of the rotor. The hammer is connected to the motor via a reduction mechanism, and the normal rotation angle and reverse rotation angle of the hammer are calculated by multiplying the rotation angle to the motor by the reduction ratio of the reduction mechanism.
本発明のさらに他の特徴によれば、モータと、モータに接続されるハンマと、ハンマによって回転するアンビルと、モータの回転を制御する制御部を有し、ハンマによってアンビルを打撃して回転させるインパクト工具であって、制御部はハンマがアンビルを打撃する直前にモータへの駆動電圧の供給を停止させる。つまり打撃をするときは、モータは惰性で回転している状態となる。制御部は、モータを正方向と逆方向に交互に回転しながらアンビルを打撃して回転させると好ましい。ハンマの回転角は、モータの回転位置検出用のセンサ出力を用いて検出され、ハンマを所定角度だけ逆転駆動させた後に、ハンマを逆転角度と同じか又はそれよりやや少ない角度だけモータで正転駆動させるように制御する。モータとハンマはギアを介して連結され、モータの回転数はハンマの回転数より高くなる。According to still another aspect of the present invention, a motor, a hammer connected to the motor, an anvil rotated by the hammer, and a control unit for controlling the rotation of the motor are hit, and the anvil is hit and rotated by the hammer. In the impact tool, the control unit stops the supply of the drive voltage to the motorimmediately before the hammer strikes the anvil. That is, when hitting, the motor is in a state of rotating by inertia. The control unit preferably strikes and rotates the anvil while rotating themotor alternately in the forward direction and the reverse direction. The rotation angle of the hammer is detected by using the sensor output for detecting the rotational position of the motor. After the hammer is driven in reverse by a predetermined angle, the hammer is rotated forward by the motor by an angle equal to or slightly less than the reverse rotation angle. Control to drive. The motor and the hammer are connected via a gear, and the rotational speed of the motor is higher than the rotational speed of the hammer.
請求項１の発明によれば、ハンマを正方向と逆方向に交互に回転しながらアンビルを打撃して回転させるインパクト工具において、逆転及び正転させるハンマの所定量を、回転位置検出素子の出力に基づいて得られる回転角度によって制御するので、ハンマとアンビルの相対回転が可能なストローク（移動可能範囲）のほとんど全部を逆転及び加速用に用いることができるので、ハンマの加速区間を大きく取ることができる。このため、ハンマの慣性エネルギーを大きくできるので、出力軸から得られる打撃トルクを大きくすることができる。また、制御部はハンマの逆転開始位置を記憶し、ハンマを逆転させた後に正転させて、ハンマが再び逆転開始位置付近に到達したら、モータの正転方向の駆動電圧の供給を停止させるので、ハンマの慣性エネルギーのみでアンビルを打撃するので、効率的に打撃を行うことができる。仮に逆回転位置を過ぎてもハンマの正転を続けてしまうと、ハンマの慣性エネルギーのみならず、モータによる回転出力によってアンビルを駆動してしまうことになり、エネルギーのロスが大きくなる。According to the first aspect of the present invention, in the impact tool for striking and rotating the anvil while rotating the hammer alternately in the forward direction and the reverse direction, the predetermined amount of the hammer to be rotated in the reverse direction and the forward direction is output from the rotational position detecting element. Because it is controlled by the rotation angle obtained based on this, almost the entire stroke (movable range) that allows relative rotation of the hammer and anvil can be used for reverse rotation and acceleration. Can do. For this reason, since the inertia energy of the hammer can be increased, the impact torque obtained from the output shaft can be increased.In addition, the control unit stores the reverse rotation start position of the hammer, reverses the hammer and then rotates forward, and when the hammer reaches the reverse rotation start position again, it stops supplying the drive voltage in the forward rotation direction of the motor. Since the anvil is hit only with the inertia energy of the hammer, the hit can be performed efficiently. If the hammer continues to rotate forward even after passing through the reverse rotation position, the anvil is driven not only by the inertia energy of the hammer but also by the rotational output of the motor, resulting in a large energy loss.
請求項２の発明によれば、モータの回転を制御する制御部は、ハンマの連続正転駆動の角度変化率が所定値未満になった後に、ハンマを逆転及び正転させる断続駆動制御を開始するので、ボルト等の着座前の軽負荷時にはアンビルを連続回転させることにより迅速に締め付け対象を締め付けることができる。また、着座状態を高精度で検出できるので、連続駆動制御から断続駆動制御への迅速な移行が可能となる。 According to the invention of
請求項３の発明によれば、逆転開始位置付近への到達は、回転子の逆転角度及び正転角度を算出することによって求めるので、ハンマ用の回転位置選出手段を別途設けることなく既存の回転位置検出素子の出力を用いてハンマの回転位置を精度良く検出することができる。According to thethird aspect of the present invention, the arrival at the vicinity of the reverse rotation start position is obtained by calculating the reverse rotation angle and the normal rotation angle of the rotor, so that the existing rotation is not provided without separately providing a rotation position selection means for the hammer. The rotational position of the hammer can be accurately detected using the output of the position detection element.
請求項４の発明によれば、ハンマは減速機構を介してモータに接続され、ハンマの正転角度及び逆転角度は、モータへの回転角度に減速機構の減速比を乗じて算出されるので、回転子の回転角度検出精度よりも遙かに高い精度でハンマの回転位置を検出することができる。According to the invention of
請求項５の発明によれば、ハンマによってアンビルを打撃して回転させるインパクト工具であって、制御部は、ハンマがアンビルを打撃する直前にモータへの駆動電圧の供給を停止させるので、ハンマの慣性エネルギーのみでアンビルを打撃することができ、効率的な打撃を行うことができる。また、制御部はモータを正方向と逆方向に交互に回転しながらアンビルを打撃して回転させるので、ハンマとアンビルの相対回転が可能なストロークを逆転及び加速用に用いることができるので、ハンマの加速区間を大きく取ることができ、出力軸から得られる打撃トルクを大きくすることができる。さらに、ハンマがアンビルを打撃する前に、モータは惰性で回転している状態となるので、モータによる回転出力によってアンビルを駆動してしまうことを確実に防止でき、ハウジングに伝わる打撃時の反動を抑制できるとともに、電気エネルギーのロスを減少できる。According to the invention of
請求項６の発明によれば、ハンマが前記アンビルを打撃する際に、前記モータへの駆動電圧の供給を停止させるので、ハウジングに伝わる打撃時の反動を抑制できるとともに、電気エネルギーのロスを減少できる。According to the invention of
請求項７の発明によれば、ハンマを所定角度だけ逆転駆動させた後に、ハンマを所定角度と同じか又はそれよりやや少ない角度だけモータで正転駆動させるように制御するので、打撃時の際にモータへの駆動電圧の供給を確実に停止させることができる。According to theseventh aspect of the invention, since the hammer is driven to rotate in the reverse direction by a predetermined angle and then the hammer is controlled to be driven in the normal direction by an angle equal to or slightly smaller than the predetermined angle, In addition, the supply of drive voltage to the motor can be reliably stopped.
請求項８の発明によれば、モータとハンマはギアを介して連結され、モータの回転数はハンマの回転数より高いので、小さいモータで大きな出力トルクを得られる上に、モータの回転子の回転精度よりも遙かに高い精度にてハンマの回転位置を検出することができる。According to theeighth aspect of the present invention, the motor and the hammer are connected via the gear, and the rotational speed of the motor is higher than the rotational speed of the hammer. The rotational position of the hammer can be detected with a much higher accuracy than the rotational accuracy.
本発明の上記及び他の目的ならびに新規な特徴は、以下の明細書の記載及び図面から明らかになるであろう。 The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the following description and drawings.
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。以下の説明において、上下前後の方向は、図１中に示した方向として説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following description, the upper and lower directions are described as the directions shown in FIG.
図１は本発明に係るインパクト工具１の全体構造を示す縦断面図である。インパクト工具１は、充電可能なバッテリパック２を電源とし、モータ３を駆動源として打撃機構５０を駆動し、出力軸であるアンビル６１に回転力と打撃を与えることによってドライバビット等の図示しない先端工具に連続する回転力や断続的な打撃力を伝達してネジ締めやボルト締め等の作業を行う。 FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing the overall structure of an
モータ３は、ブラシレスＤＣモータであって、側面から見て略Ｔ字状の形状を成すハウジング６の略筒状の胴体部６ａ内に、回転軸４の軸方向が前後方向と一致するように胴体部６ａ内に収容される。ハウジング６は、ほぼ対称な形状の左右２つの部材に分割可能に構成され、それら部材が複数の図示しないネジにより固定される。そのため、分割されるハウジング６の一方（本実施例では左側ハウジング）に複数のネジボス１９ｂが形成され、図示しない他方のハウジング（右側ハウジング）に複数のネジ穴が形成される。モータ３の回転軸４は、胴体部６ａの後端側のベアリング１７ｂと中央部付近に設けられるベアリング１７ａによって回転可能に保持される。モータ３の後方には６つのスイッチング素子１１が搭載されたインバータ基板１０が設けられ、これらスイッチング素子１１によってインバータ制御を行うことによりモータ３を回転させる。インバータ基板１０の前方側であって回転子の永久磁石に対向する位置には、回転子の位置を検出するためのホールＩＣ等の回転位置検出素子（図示せず）が搭載される。 The
ハウジング６の胴体部６ａから略直角方向下方に一体に延びるグリップ部６ｂ内の上部にはトリガスイッチ８及び正逆切替レバー１４が設けられ、トリガスイッチ８には図示しないバネによって付勢されてグリップ部６ｂから突出するトリガ操作部８ａが設けられる。胴体部６ａの先端側に接続されるハンマケース７の下方位置にはＬＥＤ１２が保持さる。ＬＥＤ１２は、後述の装着穴６２ａに図示せぬ先端工具であるビットが装着された際に、ビットの前端付近を照射可能に構成される。グリップ部６ｂ内の下方であってバッテリ保持部６ｃの内部には、トリガ操作部８ａの操作に応じてモータ３の速度を制御する機能等を備えた制御回路を搭載する制御回路基板９が収容される。制御回路基板９の前方側上面には、インパクト工具１の動作モードを設定するための回転式のダイヤルスイッチ５が設けられ、ダイヤルスイッチ５のダイヤルの一部又は全部がハウジング６から外部に露出するように取り付けられる。ダイヤルスイッチ５によって複数の動作モードを切り替えることができ、例えば動作モードを、「ドリルモード（クラッチ機構無し）」、「ドリルモード（クラッチ機構付き）」、又は、「インパクトモード」に切り替えることができる。「インパクトモード」においては、打撃トルクの強さを段階的に又は連続的に可変に設定できるように構成すると好ましい。尚、図１では図示していないが、ハウジング６のいずれかの一部に液晶表示あるいはＬＥＤ表示等の表示部を設け、表示部はダイヤルスイッチ５によって設定されたモードを示すようにすると良い。 A
グリップ部６ｂの下方に形成されたハウジング６のバッテリ保持部６ｃには、ニッケル水素やリチウムイオン等の複数の電池セルが収容されたバッテリパック２が着脱可能に装着される。バッテリパック２には、リリースボタン２ａが設けられ、左右両側に位置するリリースボタン２ａを押しながら前方にバッテリパック２を移動させることにより、バッテリパック２をバッテリ保持部６ｃから取り外すことができる。バッテリ保持部６ｃの後方側には、ストラップ９２が取り付けられる。バッテリ保持部６ｃの左右側面のいずれかには、着脱可能な金属製のベルトフック９１が装着可能である。 A
モータ３の前方には、回転軸４に取り付けられてモータ３と同期して回転する冷却ファン１８が設けられる。冷却ファン１８は、回転方向によらずに回転軸４付近の空気を吸引して径方向外側に排出する遠心ファンであり、冷却ファン１８により胴体部６ａの後方に設けられた空気取入口１３ａ、１３ｂから空気が吸引される。ハウジング６の内部に吸引された外気は、モータ３の回転子と固定子の間、及び、固定子の磁極の間を通過した後に冷却ファン１８に到達し、冷却ファン１８の半径方向外周側付近に形成される複数の空気排出口（図示せず）からハウジング６の外部に排出される。 A cooling
打撃機構５０は、アンビル６１と第２遊星キャリヤ組立体５１の２つの部品により構成され、第２遊星キャリヤ組立体５１は遊星歯車減速機構２０の２段目の遊星歯車の回転軸を連結すると共に、アンビル６１を打撃するための後述するハンマを有する。現在広く使われている公知の打撃機構と違って、打撃機構５０は、スピンドル、スプリング、カム溝、及びボール等を有するカム機構をもたない。そしてアンビル６１と第２遊星キャリヤ組立体５１とは回転中心付近に形成された嵌合軸と嵌合穴により半回転未満の相対回転だけができるように連結される。アンビル６１は、先端工具（図示せず）を装着する出力軸部分と一体に構成され、前端には軸方向と鉛直面の断面形状が六角形の装着穴６２ａが形成される。尚、アンビル６１と、先端工具を装着する出力軸は別体部品で構成して連結させるように構成しても良い。アンビル６１の後方側は第２遊星キャリヤ組立体５１の嵌合軸と連結され、軸方向中央付近でメタル１６ａによりハンマケース７に対して回転可能に保持される。アンビル６１の先端には先端工具をワンタッチで着脱するためのスリーブ１５が設けられる。これらアンビル６１と第２遊星キャリヤ組立体５１の詳細形状については後述する。 The
ハンマケース７は打撃機構５０及び遊星歯車減速機構２０を収容するために金属製の一体成形で製造され、ハウジング６の前方側の内部に装着される。ハンマケース７は、ベアリング機構を介してアンビル６１を保持するものであり、左右分割式のハウジング６によって全体が覆われるようにして固定される。このようにハンマケース７は、ハウジング６に対してしっかりと保持されるので、アンビル６１の軸受け部分にガタつきが生ずることを防止でき、インパクト工具１の長寿命化を図ることができる。 The
トリガ操作部８ａが引かれてモータ３が起動されると、モータ３の回転は遊星歯車減速機構２０によって減速され、モータ３の回転数に対して所定の比率の回転数で第２遊星キャリヤ組立体５１が回転する。第２遊星キャリヤ組立体５１が回転すると、その回転力は第２遊星キャリヤ組立体５１に設けられるハンマを介してアンビル６１に伝達され、アンビル６１が第２遊星キャリヤ組立体５１と同じ速度で回転を開始する。先端工具側からの受ける反力によってアンビル６１にかかる力が大きくなると、後述する制御部は締め付け反力の増大を検出し、モータ３の回転が停止してロック状態になる前に、第２遊星キャリヤ組立体５１の駆動モードを変更してハンマを断続的に駆動する。 When the
図２は、図１の打撃機構５０付近の拡大断面図である。本実施例における遊星歯車減速機構２０は、プラネタリー型であり、第１減速機構部と第２減速機構部の２つの減速機構部を有し、各減速機構部はそれぞれ、サンギヤ、複数のプラネタリーギヤ、リングギヤを含んで構成される。モータ３の回転軸４の先端には第１ピニオン２９が取り付けられ、第１ピニオン２９が第１減速機構部の駆動軸（入力軸）となる。第１ピニオン２９の周囲には、複数の第１プラネタリーギヤ３３が位置し、第１リングギヤ２８の内周側で回転する。複数の第１プラネタリーギヤ３３の回転軸たるニードルピン３４ａは、遊星キャリヤの機能を持つ第１遊星キャリヤ組立体３０にて保持される。第１遊星キャリヤ組立体３０は第２減速機構部の入力軸となり、前方側中央付近には第２ピニオン３５が形成される。 FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the
第２ピニオン３５の周囲には、複数の第２プラネタリーギヤ５６が位置し、第２リングギヤ４０の内周側で回転する。複数の第２プラネタリーギヤ５６の回転軸たるニードルピン５７は、第２遊星キャリヤ組立体５１にて保持される。第２遊星キャリヤ組立体５１は、２つの打撃爪たるハンマを有し、アンビル６１に形成された打撃爪に対応する。第２遊星キャリヤ組立体５１は第２減速機構部の出力として、モータ３と同方向に所定の減速比で回転する。この減速比をどの程度に設定するかは、主な締め付け対象（ネジかボルトか）や、モータ３の出力と必要な締付トルクの大きさ等の要因から適切に設定すれば良く、本実施例ではモータ３の回転数に対して第２遊星キャリヤ組立体５１の回転数が１／８〜１／１５程度になるように減速比を設定する。 A plurality of second
胴体部６ａの内部であって、冷却ファン１８の前方側にはインナカバー２１が設けられる。インナカバー２１はプラスチック等の合成樹脂の一体成形で製造された部材であり、ハウジングの内壁に沿って取り付けられる。インナカバー２１の後方側には円筒状の部分が形成され、その円筒部分でモータ３の回転軸４を回転可能に固定するベアリング１７ａの外輪を保持する。また、インナカバー２１の前方側には、３つの異なる径を有する円筒状の部分が段差状に設けられ、後方の小径内径部分にはベアリングの役目を果たす円筒状のメタル１６ｂが設けられ、中央付近の中径内径部分には第１リングギヤ２８が挿入され、前方の大径内径部分には第２リングギヤ４０及びスラスト軸受４５が収容される。本実施例では、ハンマの後部に設けられるスラスト軸受４５の後方側は、第２リングギヤ４０にて固定することによってハウジング６に間接的に保持しているが、これだけに限定されずに、インナカバー２１にて保持するようにしても良いし、ハウジング６にて直接固定するように構成しても良い。尚、小径内径部分、中径内径部分、大径内径部分以外にも後述するワッシャ類を保持するための僅かな段差部分が形成されるが、ここでの説明は省略する。第１リングギヤ２８はインナカバー２１に対して回転不能に取り付けられ、第２リングギヤ４０はインナカバー２１に対して僅かな径方向の回動ができるように、しかし実質的には回転不能なように取り付けられる。インナカバー２１は、ハウジング６の胴体部６ａの内部に回転不能に取り付けられるので、第１リングギヤ２８及び第２リングギヤ４０は、ハウジング６に対して非回転状態で固定されることになる。 An
インナカバー２１の大径内径部は、ハンマケース７の後方側開口から内部に挿入され、インナカバー２１とハンマケース７によって画定される空間の内部に、第１及び第２の減速機構部からなる遊星歯車減速機構２０と、ハンマ５２、５３及びアンビル６１からなる打撃機構５０が収容されることになる。従って、第１及び第２の減速機構や打撃機構に与えられる潤滑のためのグリース類が外部に流出しすることを効果的に防止でき、長期間にわたって安定して減速機構と打撃機構を動作させることができる。尚、本実施例ではインナカバー２１とハンマケース７の軸方向の接合部分（インナカバー２１の前端側又はハンマケース７の後端側）にシール部材を介在させていないが、Ｏリング等の任意のシール部材を介在させるように構成しても良い。 The large-diameter inner diameter portion of the
次に図３及び図４を用いて、打撃機構５０を構成する第２遊星キャリヤ組立体５１とアンビル６１の詳細構造を説明する。図３は、第２遊星キャリヤ組立体５１とアンビル６１の形状を示す斜視図であり、第２遊星キャリヤ組立体５１は斜め前方から、アンビル６１は斜め後方から見た図である。図４は、第２遊星キャリヤ組立体５１とアンビル６１の形状を示す斜視図であり、第２遊星キャリヤ組立体５１は斜め後方から、アンビル６１は斜め前方から見た図である。第２遊星キャリヤ組立体５１は、一体に構成される円盤状部材５４を基本とし、円盤状部材５４の対向する２箇所に軸方向前方に突出する２つのハンマ５２、５３が形成される。ハンマ５２、５３は打撃部（打撃爪）として機能し、ハンマ５２の円周方向には、打撃面５２ａと５２ｂが形成され、ハンマ５３の円周方向には、打撃面５３ａと５３ｂが形成される。打撃面５２ａ、５２ｂ、５３ａ、５３ｂは、共に平面に形成されたもので、アンビル６１の後述する被打撃面と良好に面接触する形成される。円盤状部材５４の中心軸付近から前方に、突当部５６ａと嵌合軸５６ｂが形成される。円盤状部材５４の外周付近の後方側は、スラスト軸受４５と当接するための円環状の当接面５４ａが形成される。 Next, the detailed structure of the second
円盤状部材５４の後方側には遊星キャリヤの機能を有するように２つの円盤部５５ａ、５５ｂが形成され、円周方向の３箇所において円盤部５５ａ、５５ｂを接続する接続部５５ｃが形成される。円盤部５５ａ、５５ｂの円周方向のそれぞれ３箇所には、貫通穴５５ｄ、５５ｅが形成され、円盤部５５ａ、５５ｂの間に３つの第２プラネタリーギヤ５６（図２参照）が配置され、第２プラネタリーギヤ５６の回転軸たるニードルピン５７（図２参照）が貫通穴５５ｄ、５５ｅに装着される。円盤部５５ｂの後方側中心軸付近には円形のくり貫き穴５５ｆが形成される。くり貫き穴５５ｆを介して第２ピニオン３５が貫通し、第２プラネタリーギヤ５６と噛合する。尚、第２遊星キャリヤ組立体５１は、金属の一体構造にて製造すると強度的にも重量的にも好ましい。同様にアンビル６１も金属の一体構造にて製造すると強度的にも重量的にも好ましい。 Two
アンビル６１は、円柱形の出力軸部分６２の後方に円盤部６３が形成され、この円盤部６３の外周方向に突出する２つの打撃爪６４、６５が形成される。打撃爪６４の円周方向両側には被打撃面６４ａ及び６４ｂが形成される。同様に打撃爪６５の円周方向両側には被打撃面６５ａ及び６５ｂが形成される。円盤部６３の中央には嵌合穴６３ａが形成され、嵌合軸５６ｂが嵌合穴６３ａによって回動可能なように接続されることにより、第２遊星キャリヤ組立体５１とアンビル６１が、モータ３の回転軸４と同軸延長線上にて相対回転できるように構成される。 The
第２遊星キャリヤ組立体５１が正回転（ネジ等を締め付ける回転方向）するときには、打撃面５２ａが被打撃面６４ａに当接し、同時に打撃面５３ａが被打撃面６５ａに当接する。また、第２遊星キャリヤ組立体５１が逆回転（ネジ等をゆるめる回転方向）するときには、打撃面５２ｂが被打撃面６５ｂに当接し、同時に打撃面５３ｂが被打撃面６４ｂに当接する。この当接するタイミングが同時となるようにハンマ５２、５３及び打撃爪６４、６５の形状が決定されるので、回転する軸心を基準に対称な２箇所にて打撃が行われるので打撃時のバランスが良く、打撃時にインパクト工具１が振られにくく構成できる。 When the second
図５は、ハンマ５２、５３及び打撃爪６４、６５の使用状態における一回転の動きを６段階で示した断面図である。断面は軸方向と垂直面であって、図２のＡ−Ａ部の断面である。図５においては、ハンマ５２、５３及び円盤部５５ａが一体に回転する部分（駆動側）であり、打撃爪６４、６５が一体に回転する部分（被駆動側）である。図５（１）の状態において、先端工具からうける締め付けトルクが小さいうちは、打撃爪６４、６５はハンマ５２、５３から押されることにより反時計回りに回転する。しかしながら、締め付けトルクが大きくなってハンマ５２、５３から押される力だけでは回転できなくなった場合には、ハンマ５２、５３を逆回転させるべく、モータ３の逆回転を開始する。（１）で示す状態においてモータ３の反転を開始し、それによって（２）に示すようにハンマ５２、５３を矢印５８ａの方向に回転させる。 FIG. 5 is a cross-sectional view showing the movement of one rotation in the use state of the
モータ３が所定回転数まで逆回転したら、モータ３の駆動を停止する。ハンマ５２、５３は惰性によりさらに逆回転して、矢印５８ｂに示すように図５（３）の位置（逆回転の停止位置）に到達したら、モータ３に正回転方向への駆動電流を流すことにより、ハンマ５２、５３の矢印５９ａの方向（正回転方向）への回転を開始する。尚、ハンマ５２、５３を逆回転させた際に、ハンマ５２と打撃爪６５、及びハンマ５３と打撃爪６４が衝突しないように、所定位置において確実にハンマ５２、５３を停止させることが重要である。ハンマ５２、５３の停止位置を、打撃爪６４、６５と衝突する位置のどの程度前に設定するかは任意であるが、必要とされる締め付けトルクが大きいときは、反転角を大きくすると良い。停止位置の制御は、モータ３の回転位置検出素子の出力信号を用いて行うが、この制御の方法については後述する。 When the
そして、図５（４）で示すようにハンマ５２、５３を矢印５９ｂの方向に加速させて、矢印５９ｃにように加速中の状態のまま図５（５）に示す位置にてハンマ５２の打撃面５２ａは打撃爪６４の被打撃面６４ａと衝突する。同時に、ハンマ５３の打撃面５３ａは打撃爪６５の被打撃面６５ａと衝突する。この衝突の結果、打撃爪６４、６５には強力な回転トルクが伝達され、打撃爪６４、６５は矢印５９ｄで示す方向に回転する。図５（６）の位置は、図５（１）で示した状態から、ハンマ５２、５３と打撃爪６４、６５の双方が所定角度分だけ回転した状態であり、再び図５（１）の状態から図５（５）に至る正転及び逆転動作を繰り返すことによって、被締め付け部材を適正トルクになるまで締め付けを行う。 Then, the
次に、モータ３の駆動制御系の構成と作用を図６に基づいて説明する。図６はモータ３の駆動制御系の構成を示すブロック図であり、本実施例では、モータ３は３相のブラシレスＤＣモータで構成される。このブラシレスＤＣモータは、いわゆるインナーロータ型であって、複数組（本実施例では２組）のＮ極とＳ極を含む永久磁石（マグネット）を含んで構成される回転子（ロータ）３ａと、スター結線された３相の固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗから成る固定子３ｂと、回転子３ａの回転位置を検出するために周方向に所定の間隔毎、例えば角度６０°毎に配置された３つの回転位置検出素子（ホール素子）７８を有する。これら回転位置検出素子７８からの位置検出信号に基づいて固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗへの通電方向と時間が制御され、モータ３が回転する。 Next, the configuration and operation of the drive control system of the
インバータ基板１０上に搭載される電子素子には、３相ブリッジ形式に接続されたＦＥＴなどの６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を含む。ブリッジ接続された６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の各ゲートは、制御回路基板９に搭載される制御信号出力回路７３に接続され、６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の各ドレインまたは各ソースは、スター結線された固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに接続される。これによって、６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、制御信号出力回路７３から入力されたスイッチング素子駆動信号（Ｈ４、Ｈ５、Ｈ６等の駆動信号）によってスイッチング動作を行い、インバータ回路７２に印加されるバッテリパック２の直流電圧を３相（Ｕ相、Ｖ相及びＷ相）電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗとして固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに電力を供給する。 The electronic elements mounted on the
６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の各ゲートを駆動するスイッチング素子駆動信号（３相信号）のうち、３個の負電源側スイッチング素子Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６をパルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）Ｈ４、Ｈ５、Ｈ６として供給し、制御回路基板９上に搭載された演算部７１によって、トリガスイッチ８のトリガ操作部８ａの操作量（ストローク）の検出信号に基づいてＰＷＭ信号のパルス幅（デューティ比）を変化させることによってモータ３への電力供給量を調整し、モータ３の起動／停止と回転速度を制御する。 Of the switching element drive signals (three-phase signals) for driving the gates of the six switching elements Q1 to Q6, the three negative power supply side switching elements Q4, Q5, Q6 are converted into pulse width modulation signals (PWM signals) H4, The pulse width (duty ratio) of the PWM signal is supplied as H5 and H6 and based on the detection signal of the operation amount (stroke) of the
ここで、ＰＷＭ信号は、インバータ回路７２の正電源側スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３または負電源側スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６の何れか一方に供給され、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３またはスイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６を高速スイッチングさせることによってバッテリパック２の直流電圧から各固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに供給する電力を制御する。尚、本実施例では、負電源側スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６にＰＷＭ信号が供給されるため、ＰＷＭ信号のパルス幅を制御することによって各固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに供給する電力を調整してモータ３の回転速度を制御することができる。 Here, the PWM signal is supplied to any one of the positive power supply side switching elements Q1 to Q3 or the negative power supply side switching elements Q4 to Q6 of the
インパクト工具１には、モータ３の回転方向を切り替えるための正逆切替レバー１４が設けられ、回転方向設定回路８２は正逆切替レバー１４の変化を検出するごとに、モータの回転方向を切り替えて、その制御信号を演算部７１に送信する。演算部７１は、図示していないが、処理プログラムとデータに基づいて駆動信号を出力するための中央処理装置（ＣＰＵ）、処理プログラムや制御データを記憶するためのＲＯＭ、データを一時記憶するためのＲＡＭ、タイマ等を含んで構成される。 The
制御信号出力回路７３は、回転方向設定回路８２と回転子位置検出回路７４の出力信号に基づいて所定のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を交互にスイッチングするための駆動信号を形成し、その駆動信号を制御信号出力回路７３に出力する。これによって固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗの所定の巻線に交互に通電し、回転子３ａを設定された回転方向に回転させる。この場合、負電源側スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６に印加する駆動信号は、印加電圧設定回路８１の出力制御信号に基づいてＰＷＭ変調信号として出力される。モータ３に供給される電流値は、電流検出回路７９によって測定され、その値が演算部７１にフィードバックされることにより、設定された駆動電力となるように調整される。尚、ＰＷＭ信号は正電源側スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３に印加しても良い。 The control
次に、本実施例に係るインパクト工具１の駆動方法について説明する。本実施例に係るインパクト工具１においては、アンビル６１とハンマ５２、５３が、相対的に１８０度未満の回転角で回転可能なように形成される。従って、ハンマ５２、５３はアンビル６１に対して半回転以上の相対回転ができないため、その回転制御も特有のものになる。 Next, a driving method of the
本実施例に係るインパクト工具１において、インパクトモードにおける締め付け作業の場合は、最初“連続駆動モード”で高速に締め付けを行い、必要な締め付けトルク値が大きくなったら“断続駆動モード”に切り替えて締め付けを行う。“連続駆動モード”では、演算部７１はモータ３を目標回転数に基づく制御を行う。このためモータ３は目標回転数に達するまで加速し、アンビル６１は、ハンマ５２、５３に押されながら回転する。その後、アンビル６１に取り付けられた先端工具からの締め付け反力が大きくなると、アンビル６１からハンマ５２、５３に伝わる反力が大きくなるため、モータ３の回転速度が徐々に落ちてくる。そこで、その回転速度の落ち込みを検出して、モータを反転させる“断続駆動モード”を開始する。 In the
断続駆動モードは、モータ３を連続的に駆動するのではなく断続的に駆動するモードであり、「正回転駆動と逆回転駆動」を複数回繰り返すようにモータ３をパルス状に駆動する。ここで、本明細書における「パルス状に駆動する」とは、インバータ回路７２に加えるゲート信号を脈動させることにより、モータ３に供給される駆動電流を脈動させ、それによってモータ３の回転数又は出力トルクを脈動させるように駆動制御することである。脈動の周期は、例えば数十Ｈｚ〜百数十Ｈｚ程度である。正回転駆動と逆回転駆動の切り替えの間には、休止時間を介するようにしても良いし、休止時間無しで切り替えるようにしても良い。尚、駆動電流ＯＮ状態の時にはモータ３の回転数制御のためにＰＷＭ制御が行われるが、そのデューティ比制御の周期（通常数キロＨｚ）に比べると、脈動させる周期は十分小さい。 The intermittent drive mode is a mode in which the
図７は本発明のインパクト工具を“断続駆動モード”で動作させる際のモータ制御について説明するための図であって、（１）〜（４）の４つのグラフの横軸は経過する時間ｔ（秒）であって、それぞれのグラフの横軸を合わせて図示している。断続駆動モードでは、ハンマ５２、５３をアンビル６１に対して十分な相対角だけ逆回転させた後に正回転方向に加速させて、勢いよくアンビル６１に衝突させる。このようにハンマ５２、５３を逆回転方向及び正回転方向に駆動することにより、アンビル６１に強い締め付けトルクを発生させるものである。 FIG. 7 is a diagram for explaining motor control when the impact tool of the present invention is operated in the “intermittent drive mode”, and the horizontal axis of the four graphs (1) to (4) indicates the elapsed time t. (Seconds) and the horizontal axes of the respective graphs are shown together. In the intermittent drive mode, the
図７（１）は、ハンマ５２、５３の回転角、つまり第２遊星キャリヤ組立体５１の回転角を示すグラフである。縦軸はハンマ５２、５３の回転角（単位ｒａｄ）である。時間０においてインパクト工具１の回転を開始すると、時間０〜ｔ１までは“連続駆動モード”で回転させる。演算部７１は“連続駆動モード”で回転中のハンマ５２、５３の回転角の変化率（＝Δθ／Δｔ）を周期的に求めて、その変化率を監視する。ハンマ５２、５３の回転角は、回転位置検出素子７８の出力信号から回転子位置検出回路７４が所定間隔毎の検出パルスを演算部７１に出力するので、演算部７１はこの検出パルス数を監視することにより回転角の変化率を算出できる。本実施例においては、ホールＩＣ等の回転子位置検出回路７４が回転角で６０度ずつ隔てて３つ設けられているので、回転子位置検出回路７４から出力される検出パルスは、回転子３ａの回転角にして６０度毎に出力される。本実施例では回転子３ａの回転は遊星歯車減速機構２０にて所定の減速比（本実施例では１：１５）で減速される。減速比が１：１５とすると、ハンマ５２、５３の回転角にして４度毎に回転位置検出素子７８の検出パルスが出力されることになる。従って、“断続駆動モード”において、回転子位置検出回路７４の検出パルスをカウントすることによって、演算部７１はハンマ５２、５３のアンビル６１に対する相対的な回転角を検出することができる。 FIG. 7 (1) is a graph showing the rotation angle of the
図７（１）の時間ｔ１において、締め付け対象たるボルト等が着座し、ハンマ５２、５３の回転角の変化率が大きく減少する。この際、僅かながらハンマに打撃トルク１１１が発生する。演算部７１は、時間ｔ１〜ｔ２において回転角変化率が所定の閾値よりも小さくなったことを検出したら、モータ３に供給する正転駆動電圧１２１を停止し、時間ｔ２において逆転駆動電圧１２２の供給を開始する。逆転駆動電圧１２２は、演算部７１（図６参照）が負の方向の駆動信号を制御信号出力回路７３（図６参照）に送ることにより行われる。モータ３の正転、逆転を行う際には、制御信号出力回路７３から各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６に出力する各駆動信号（オンオフ信号）の信号パターンを切り替えることにより実現される。尚、インバータ回路７２を用いたモータ３の回転駆動においては、印加電圧をプラスからマイナスに切り替えるものではなく、駆動電圧を供給するコイルへの供給順序を変えるだけであるが、図７（３）でどちら方向へ回転駆動するかを容易に理解できるように、正逆印加電圧を＋及び−に分けて模式的に表現した。 At time t1 in FIG. 7 (1), a bolt or the like to be tightened is seated, and the change rate of the rotation angle of the
逆転駆動電圧１２２の供給によって、モータ３は逆回転を開始し、それによってハンマ５２、５３も逆回転を開始する（矢印１０２）。この逆回転時には、ハンマ５２、５３はアンビル６１の打撃爪６４、６５から離れる方向への移動なので無負荷状態での回転となり、ハンマ５２、５３が大きく逆転する。次に、時間ｔ３においてハンマ５２、５３の回転角の減少量が所定の閾値ｃに到達したら、モータ３に正転駆動電圧１２３の供給を開始する。正転駆動電圧１２３の供給によって、モータ３は再び正回転を開始し、それによってハンマ５２、５３も正回転を開始する。この正回転時には、ハンマ５２、５３はアンビル６１の打撃爪６４、６５に再び接近方向への移動なので、無負荷状態となりハンマ５２、５３の回転角が大きく増加する（矢印１０３）。 By supplying the
次に、時間ｔ４においてハンマ５２、５３の回転角の増加量が閾値ｃに到達したら、モータ３への正転駆動電圧１２３の供給を停止させる。この停止させる際が、モータ３の回転速度が最大速度に達する付近であり、ハンマ５２、５３は勢いよく打撃爪６４、６５に衝突し、この衝突により打撃トルク１１１に比べて大きい打撃トルク１１２が発生する。理想的には閾値ｃに到達した地点ｔ４においてハンマ５２、５３がアンビル６１の打撃爪６４、６５に衝突する。このようにハンマ５２、５３がアンビル６１を打撃するタイミング近傍でモータ３の正転駆動を停止させるようにしたので、打撃の際にはハンマ５２、５３（第２遊星キャリヤ組立体５１）は惰性で回転し、第２遊星キャリヤ組立体５１の慣性のみでハンマ５２、５３はアンビル６１に対する打撃を行うことができる。この結果、モータ３への過剰な電流供給を抑制することができ、効率的なインパクト動作を実現できる。尚、「打撃の際」とは、打撃の時と一致している場合だけでなく、打撃のほんの僅か前であってもほんの僅かだけ後であっても良い。打撃前におけるハンマ５２、５３に対するアンビル６１の位置は、専用の位置センサで正確に検出している訳ではないので、厳密な制御をするのは難しいが、少なくとも打撃トルクが発生している期間内（ｔ４〜ｔ５）のほとんどの区間でモータ３への正転駆動電圧１２３の供給が停止されるような状態とすれば良い。 Next, when the increase amount of the rotation angle of the
時間ｔ４にて打撃が行われると、打撃トルクが消失する時間ｔ５において、モータ３に逆転駆動電圧１２４の供給を開始し、ハンマ５２、５３の逆回転を開始させる（矢印１０４）。ハンマ５２、５３が閾値ｃだけ逆回転したら、モータ３の駆動電圧を正転駆動電圧１２５に切り替える。正転駆動電圧１２５の供給によって、モータ３を再び正回転させ（矢印１０５）、時間ｔ７においてハンマ５２、５３の回転角の増加量が閾値ｃに到達したら、モータ３に正転駆動電圧１２５の供給を停止させる。この停止とほぼ同時にハンマ５２、５３がアンビル６１の打撃爪６４、６５に衝突するので、以降は時間ｔ４〜ｔ７と同じ制御を繰り返し、モータ３の逆転駆動電圧１２６、１２８の供給、正転駆動電圧１２７、１２９の供給、モータ３への駆動電圧の停止（時間ｔ１０、ｔ１３）を繰り返すことによってインパクト動作を行い、ボルト等の締め付け部材の締め付けを完了させる。締め付け作業の終了は、時間ｔ１５にて作業者がトリガスイッチ８を離すことによって行う。尚、作業の終了は作業者がトリガスイッチ８を離すだけでなく、アンビル６１による締め付けトルク値を検出する公知のセンサ（図示せず）を付加し、締め付けトルク値が所定の値になったときに演算部７１がモータ３への駆動電圧を強制的に停止させるように構成しても良い。 When an impact is made at time t4, at time t5 when the impact torque disappears, supply of the reverse drive voltage 124 to the
図７（４）は、モータ３に流れる電流の大きさを示すグラフである。正転駆動電圧１２１、１２３、‥を供給した直後、及び、逆転駆動電圧１２２、１２４、‥を供給した直後の始動電流に相当する部分の電流値が大きくなっているのが理解できるであろう。 FIG. 7 (4) is a graph showing the magnitude of the current flowing through the
本実施例においては締め付けトルクが少なくてすむ締め付け初期段階は連続駆動モードで回転駆動し、必要な締め付けトルクが大きくなったら断続駆動モードを用いてネジやボルト等の締め付けを行う。また、逆転及び正転させるハンマの回転角を、回転位置検出素子の出力に基づいて得られる回転角度によって精密に制御するにしたので、効率が良く消費電力の無駄が少ないインパクト工具を実現できる。また、ハンマ５２、５３がアンビル６１を打撃するタイミング近傍でモータ３への駆動電圧の供給を停止させ、ハンマの慣性エネルギーのみでアンビルを打撃するので、効率的に打撃を行うことができる。さらに、締め付け対象がボルトやナット等の場合は打撃後に作業者の手に伝わる反動が少なくて済むという効果がある。 In this embodiment, the initial stage of tightening, which requires less tightening torque, is rotationally driven in the continuous drive mode, and when the necessary tightening torque increases, the intermittent drive mode is used to tighten screws and bolts. Further, since the rotation angle of the hammer to be rotated in the reverse direction and the forward rotation is precisely controlled by the rotation angle obtained based on the output of the rotation position detecting element, an impact tool with high efficiency and low waste of power consumption can be realized. Further, the supply of the drive voltage to the
次に図８のフローチャートを用いて演算部７１によるモータ３の回転制御手順を説明する。フローチャートに示す回転制御手順は、トリガスイッチ８が引かれたことを契機に開始する。また、これらの回転制御手順は演算部７１に含まれる図示しないマイクロコンピュータによってプログラムを実行することによりソフトウェア的に実現できる。 Next, the rotation control procedure of the
トリガスイッチ８が引かれると、演算部７１はハンマ５２、５３の回転角変化率（＝Δθ／Δｔ）の算出を開始すると同時に、モータ３に正転電圧を印加する（ステップ２０１、２０２）。これによってモータ３は正回転を開始し、ハンマ５２、５３とアンビル６１が一体的に回転し、ボルト等の締め付け対象の締め付けを開始する。締め付け対象が被締め付け部材に着座すると、その負荷の増加に伴い回転角変化率は、図７（１）の時間ｔ１〜ｔ２の部分のように大きく低下する。そこで、演算部７１は短い周期で算出している回転角変化率が、予め設定された閾値ａより小さくなったか否かを判定し（ステップ２０３）、小さくなった場合はモータ３への正転電圧印加を停止し（ステップ２０４）、回転角変化率算出値のリセットを行う（ステップ２０５）。ステップ２０３において回転角変化率が閾値ａ以上の場合は、ステップ２０２に戻る。 When the
続いて、次なる打撃動作に向け、ハンマ５２、５３を逆転させる（図７（１）の時間ｔ２〜ｔ３）。この際、ハンマ５２、５３の逆転方向の回転角度の算出を開始する（ステップ２０６、２０７）。次に、回転角変化率が、予め設定された閾値ｃより小さくなったか否かを判定し（ステップ２０８）、大きくなった場合は逆転電圧印加を停止する（ステップ２０８、２０９）。ここで、閾値ｃはハンマ５２、５３とアンビル６１とを十分な回転角だけ引き離すために設定されるものであって、逆回転方向に打撃しない程度に十分な角度分を閾値ｃとして設定する。また、逆回転させる回転角によって打撃前の助走区間を調整できるので、必要とされる打撃トルクの大きさに合わせて閾値ｃを設定すれば良い。 Subsequently, the
続いて、逆回転方向の回転角度算出値をリセットし（ステップ２１０）、ハンマ５２、５３の正回転方向の回転角度の算出と回転角変化率の算出を開始し（ステップ２１１、２１２）、正転電圧を印加する（ステップ２１３）。正転電圧の印加開始によってモータ３が正回転方向に開始するので、ハンマ５２、５３はアンビル６１の打撃爪６４、６５に接近して行くことになる。ここで、図９を用いて、ステップ２０８及びステップ２１４における反転電圧及び正転電圧の供給タイミングの決定方法について説明する。 Subsequently, the rotation angle calculation value in the reverse rotation direction is reset (step 210), the calculation of the rotation angle of the
図９は、モータ３の制御に用いられる回転子位置検出回路７４の出力たる検出パルスの波形と、モータ３への印加電圧の供給状態を示す図である。図９（１）と（２）のグラフの横軸は時間ｔであり、両者の横軸は同じタイミングとなるように合わせて図示している。本実施例のモータ３に用いられるホールＩＣ（回転位置検出素子７８）は、回転角にして６０度ずつ離れて配置される。この場合、回転子位置検出回路７４の検出パルスはモータ３の回転子３ａが６０度回転する毎にパルス３０１、３０２、・・・が出現する。遊星歯車減速機構２０の減速比が１：１５であると、回転子３ａの６０度の回転はハンマ５２、５３の回転角４度に相当する。 FIG. 9 is a diagram illustrating a waveform of a detection pulse output from the rotor
そこで、本実施例においてハンマ５２、５３の回転角度の閾値ｃを約２４度とする場合は、図９（２）に示すように、パルス３０１〜３０６の６パルス分が発生する間だけ逆転電圧３１５を供給し、その後にパルス３０７〜３１２の６パルス分だけ正転電圧３１６を供給するように制御する。このように、モータ３に用いられる回転位置検出素子７８の検出パルスを検出することで、演算部７１はハンマ５２、５３の回転角度が閾値ｃに到達したか否かを容易に判定することができる。尚、図９の例では、回転角度の閾値ｃを約２４度としたが、閾値ｃの値は任意に設定することができ、図３、４に示すハンマ形状の場合は、閾値ｃを最大で約１２０度程度にまで設定可能である。閾値ｃを１２０度とした場合は、パルスが４０パルス分出現する間だけモータ３を逆転させて、その後に４０パルス分出現する間だけモータ３を正転させるようにすれば良い。このパルス３０１〜３１２等の出現は演算部７１によって常に監視されるので、演算部７１のマイクロコンピュータによってハンマ５２、５３の反転角度及び正転角度を容易に制御することができる。
Therefore, in the present embodiment, when the rotation angle threshold c of the
再び図８に戻り、ステップ２１３において正転電圧を供給した後に、正転角度が閾値ｃを越えた場合は、正転電圧の供給を停止させる（ステップ２１５）。この停止させるタイミングとほぼ同じに、ハンマ５２、５３は加速度をもってアンビル６１に衝突し、正転方向に強い打撃トルクが発生する（図７（１）のｔ４）。その後、ハンマ５２、５３が持つ慣性力にしたがってアンビル６１と一体的に回転する（図７（１）のｔ４〜ｔ５）。 Returning to FIG. 8 again, after the normal rotation voltage is supplied in
次に、ハンマ５２、５３の慣性力による打撃の終了（回転の終了）を検出するために、回転角変化率が閾値ａより小さくなったか否かを判定し（ステップ２１６）、回転角変化率が閾値ａ以上の場合はステップ２１５に戻る。回転角変化率が閾値ａより小さくなった場合は、回転角変化率算出値及び相対回転角度算出値のリセットを行い（ステップ２１７、２１８）、次なる打撃動作に向けステップ２０６に戻る。以上の動作を、作業者がトリガスイッチ８を離すまで繰り返すことによって、ボルト等の締め付け作業を完了させる。 Next, in order to detect the end of striking due to the inertial force of the
尚、上記実施例では、ステップ２１６と２０３で用いる閾値ａを等しくしたが、連続駆動モード時の閾値ａ１と断続駆動モード時の閾値ａ２を別々に設定しても良い。同様に、ステップ２１４と２０８では、逆回転の角度（反転角度）の閾値ｃ１と、正回転の角度（正転角度）の閾値ｃ２を等しくしたが、これらを個別の閾値を用いてもよい。 In the above embodiment, the threshold value a used in
次に図１０を用いて本発明の第二の実施例を説明する。図１０においてはハンマ５２、５３の回転角度をモータ３の制御に用いられる回転子位置検出回路７４の検出パルスを用いて逆転電圧４１５及び正転電圧４１７の供給区間を制御する点は同じである。しかしながら第２の実施例では逆転電圧４１５から正転電圧４１７の移行をいきなり行うのではなく、一定の休止区間４１６（モータ３の固定子３ｂへの駆動電圧供給を停止する区間）を設けたことに特徴がある。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 10, the rotation angle of the
ハンマ５２、５３の回転角度の閾値ｃを約２４度とするには、パルス４０１〜４０６の６パルス分が発生する間に回転子３ａを逆回転させる必要があるが、この間ずっと逆転電圧４１５を供給するのではなく、反転から正転に切り替える直前に一定の休止区間４１６が存在するように逆転電圧４１５の供給停止を早めるように制御した。休止区間４１６においては、モータ３は慣性により回転することになる。その後、パルス４０７の出現タイミングで正転電圧４１７の供給を開始するように制御し、パルス４０７〜４１２の６パルス分だけモータ３に正転電圧４１７を供給するようにした。このように図１０の例では、反転から正転に切り替える直前に一定の長さｂの休止区間４１６を設けるようにしたので、逆転から正転に移行する際のブレーキ制御のために用いられる電力量を低減させることができ、省エネルギー化に貢献することができる。 In order to set the rotation angle threshold c of the
尚、第２の実施例においては回転角度の閾値ｃを約２４度とする例で説明したが、閾値ｃの値は任意に設定することができる。また、反転の閾値ｃ１（図１０の逆転電圧４１５＋休止区間４１６の合計）と正転の閾値ｃ２を別々に設定するようにしても良い。さらに、ハンマ５２、５３がアンビル６１を打撃する十分手前の時点（例えば図１０でパルス４１２が出現した時点）で正転電圧４１７の供給を停止するように制御しても良い。 In the second embodiment, the example in which the threshold value c of the rotation angle is about 24 degrees has been described. However, the value of the threshold value c can be set arbitrarily. Further, the inversion threshold c1 (the sum of the
以上、本発明について実施例に基づき説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。例えば、アンビルとハンマの形状は任意であり、アンビルとハンマが相対的に連続回転できない（乗り越えながら回転できない）構造とし、相対的に１８０度未満あるいは３６０度未満の所定の回転角を確保して打撃面及び被打撃面を形成すれば他の形状のものでも良い。また、上記実施例では、ボルトを締め付ける際の制御について説明したが、木ネジ等の作業及び緩める（取り外す）際にも同様に適用することができる。 As mentioned above, although this invention was demonstrated based on the Example, this invention is not limited to the above-mentioned Example, A various change is possible within the range which does not deviate from the meaning. For example, the shape of the anvil and the hammer is arbitrary, and the anvil and the hammer cannot be rotated relatively continuously (cannot rotate while riding over), and a predetermined rotation angle of relatively less than 180 degrees or less than 360 degrees is secured. Other shapes may be used as long as the striking surface and the striking surface are formed. Moreover, although the said Example demonstrated the control at the time of bolt | tightening a volt | bolt, it can apply similarly also when work | operating and loosening (removing) a wood screw etc.
さらに本発明は、ハンマによってアンビルを打撃して回転させるインパクト工具であれば、モータを正転・逆転させないインパクト工具においても同様に適用可能である。ハンマを正転させ続けている場合にもハンマでアンビルを打撃するタイミング近傍でモータへの駆動電圧の供給を停止するようにすれば、電力の消費が小さくなる。 Furthermore, the present invention can be similarly applied to an impact tool that does not rotate the motor forward or backward as long as it is an impact tool that strikes and rotates an anvil with a hammer. Even when the hammer continues to rotate normally, if the supply of the drive voltage to the motor is stopped in the vicinity of the timing of hitting the anvil with the hammer, the power consumption is reduced.
１ インパクト工具 ２ バッテリパック ２ａ リリースボタン
３ モータ ３ａ （モータの）回転子 ３ｂ （モータの）固定子
４ （モータの）回転軸 ５ ダイヤルスイッチ ６ ハウジング
６ａ （ハウジングの）胴体部 ６ｂ （ハウジングの）グリップ部
６ｃ （ハウジングの）バッテリ保持部 ７ ハンマケース
８ トリガスイッチ ８ａ トリガ操作部 ９ 制御回路基板
１０ インバータ基板 １１ スイッチング素子 １２ ＬＥＤ
１３ａ、１３ｂ 空気取入口 １４ 正逆切替レバー １５ スリーブ
１６ａ、１６ｂ メタル １７ａ、１７ｂ ベアリング
１８ 冷却ファン １９ｂ ネジボス ２０ 遊星歯車減速機構
２１ インナカバー ２８ 第１リングギヤ ２９ 第１ピニオン
３０ 第１遊星キャリヤ組立体 ３３ 第１プラネタリーギヤ
３４ａ ニードルピン ３５ 第２ピニオン ４０ 第２リングギヤ
４５ スラスト軸受 ５０ 打撃機構 ５１ 第２遊星キャリヤ組立体
５２、５３ ハンマ ５２ａ、５２ｂ 打撃面 ５３ａ、５３ｂ 打撃面
５４ 円盤状部材 ５４ａ 当接面 ５５ａ、５５ｂ 円盤部
５５ｃ 接続部 ５５ｄ、５５ｅ 貫通穴 ５５ｆ くり貫き穴
５６ 第２プラネタリーギヤ ５６ａ 突当部 ５６ｂ 嵌合軸
５７ ニードルピン ６１ アンビル ６２ 出力軸部分
６２ａ 装着穴 ６３ 円盤部 ６３ａ 嵌合穴 ６４ 打撃爪
６４ａ、６４ｂ 被打撃面 ６５ 打撃爪 ６５ａ、６５ｂ 被打撃面
７０ 制御部 ７１ 演算部 ７２ インバータ回路
７３ 制御信号出力回路 ７４ 回転子位置検出回路
７５ 回転数検出回路 ７８ 回転位置検出素子 ７９ 電流検出回路
８０ スイッチ操作検出回路 ８１ 印加電圧設定回路
８２ 回転方向設定回路 ９１ ベルトフック ９２ ストラップDESCRIPTION OF
13a,
Claims (8)
Translated fromJapanese前記モータの回転を制御する制御部と、
前記モータに回転駆動されるハンマと、
前記ハンマに対して相対回転が可能であって前記ハンマによって打撃されるアンビルと、
前記アンビルに接続される出力軸を有し、
前記ハンマを所定量逆転させた後に前記ハンマを所定量正転させることによって前記ハンマを前記アンビルに打撃させるようにしたインパクト工具において、
前記逆転及び正転させるハンマの所定量を、前記回転位置検出素子の出力に基づいて得られる回転角度によって制御し、
前記制御部は前記ハンマの逆転開始位置を記憶し、前記ハンマを逆転させた後に正転させて、前記ハンマが再び前記逆転開始位置付近に到達したら、前記モータの正転方向の駆動電圧の供給を停止させることを特徴とするインパクト工具。A motor having a rotor, a stator, and a rotational position detecting element for detecting a rotational position of the rotor;
A control unit for controlling rotation of the motor;
A hammer that is rotationally driven by the motor;
An anvil that is rotatable relative to the hammer and is struck by the hammer;
An output shaft connected to the anvil;
In the impact tool in which the hammer is hit against the anvil by rotating the hammer forward by a predetermined amount after reversing the hammer by a predetermined amount,
A predetermined amount of the hammer to be reversely rotated and forwardly controlled is controlledby a rotation angle obtained based on an output of the rotational position detecting element;
The controller stores the reverse rotation start position of the hammer, and when the hammer is reversely rotated and forwardly rotated, when the hammer reaches the reverse rotation start position again, supply of the drive voltage in the forward rotation direction of the motor Impact tool characterizedby stopping
前記ハンマの正転角度及び逆転角度は、前記モータへの回転角度に前記減速機構の減速比を乗じて算出されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のインパクト工具。The hammer is connected to the motor via a speed reduction mechanism,
The impact tool according to any one of claims 1 to3 , wherein the forward rotation angle and the reverse rotation angle of the hammer are calculated by multiplying a rotation angle to the motor by a reduction ratio of the reduction mechanism. .
前記モータに接続されるハンマと、
前記ハンマによって回転するアンビルと、
前記モータの回転を制御する制御部を有し、
前記ハンマによって前記アンビルを打撃して回転させるインパクト工具であって、
前記制御部は、前記モータを正方向と逆方向に交互に回転しながら前記アンビルを打撃して回転させ、前記ハンマが前記アンビルを打撃する直前に前記モータへの駆動電圧の供給を停止させることにより前記モータは惰性で回転している状態で打撃されることを特徴とするインパクト工具。A motor,
A hammer connected to the motor;
An anvil rotated by the hammer;
A control unit for controlling rotation of the motor;
An impact tool for striking and rotating the anvil with the hammer,
Wherein the control unit,the motor in the forward direction and the reverse direction is rotated by striking the anvil rotates alternately, the hammerRu stops the supply of the drive voltage to the motorjust prior to striking the anvilThus , the impact tool is characterizedin that the motor is struck in a state of rotating by inertia .
前記ハンマを所定角度だけ逆転駆動させた後に、前記ハンマを前記所定角度と同じか又はそれよりやや少ない角度だけ前記モータで正転駆動させるように制御することを特徴とする請求項５又は６に記載のインパクト工具。The rotation angle of the hammer is detected using a sensor output for detecting the rotational position of the motor,
7. The control according to claim5 , wherein the hammer is driven to rotate forward by the motor by an angle equal to or slightly less than the predetermined angle after the hammer is driven to rotate backward by a predetermined angle.8 . The listed impact tool.
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