特許 6044707 電動工具

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6044707

(24)【登録日】2016年11月25日

(45)【発行日】2016年12月14日

(54)【発明の名称】電動工具

(51)【国際特許分類】

   B25B 21/02 20060101AFI20161206BHJP

   B25F 5/00 20060101ALI20161206BHJP

【ＦＩ】

   B25B21/02 Z

   B25F5/00 C

【請求項の数】7

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2015-509987(P2015-509987)

(86)(22)【出願日】2014年3月18日

(86)【国際出願番号】JP2014057215

(87)【国際公開番号】WO2014162862

(87)【国際公開日】20141009

【審査請求日】2015年9月30日

(31)【優先権主張番号】特願2013-75473(P2013-75473)

(32)【優先日】2013年3月30日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000005094

【氏名又は名称】日立工機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001689

【氏名又は名称】青稜特許業務法人

(74)【代理人】

【識別番号】100095887

【弁理士】

【氏名又は名称】鹿久保 伸一

(72)【発明者】

【氏名】高野 信宏

(72)【発明者】

【氏名】岩田 和隆

【審査官】 小川 真

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−０１１５０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０７２８８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０７２８８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１１６９６９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２５Ｂ ２１／０２

Ｂ２５Ｂ ２３／１４７

Ｂ２５Ｆ ５／００

ＷＰＩ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体スイッチング素子をＰＷＭ制御することにより駆動されるモータと、前記モータの起動及び回転を調整するためのトリガと、前記モータによって回転されるハンマによってアンビルを打撃又は回転させるインパクト機構と、前記モータの回転をデューティ比によって制御する制御手段を有する電動工具であって、
前記モータまたは前記半導体スイッチング素子に流れる電流値を検出する電流検出手段を設け、
前記制御手段は、
前記インパクト機構による複数回の打撃が継続し、前記電流検出手段によって検出された電流値が第１の閾値Ｉ_１を超えたら、前記デューティ比を打撃開始時の高デューティ比よりも低い低デューティ比に変更した状態で前記モータを駆動することを特徴とする電動工具。

【請求項2】

半導体スイッチング素子をＰＷＭ制御することにより駆動されるモータと、前記モータの起動及び回転を調整するためのトリガと、前記モータによって回転されるハンマによってアンビルを打撃又は回転させるインパクト機構と、前記モータの回転をデューティ比によって制御する制御手段を有する電動工具であって、
前記電動工具は締め付けトルクの異なる複数の動作モードを有し、
前記制御手段は、
前記インパクト機構による複数回の打撃が継続したら、前記デューティ比を打撃開始時の高デューティ比よりも低い低デューティ比に変更した状態で前記モータを駆動し、
前記モータの起動後から複数回の打撃が継続するまでの制御区間では前記動作モードにかかわらずに同一の高デューティ比で制御を行い、
その後の制御区間では前記動作モードに応じてそれぞれ設定された低デューティ比で制御を行うことを特徴とする電動工具。

【請求項3】

前記高デューティ比は１００％であり、前記低デューティ比は７０％以下であることを特徴とする請求項２に記載の電動工具。

【請求項4】

前記モータまたは前記半導体スイッチング素子に流れる電流値を検出する電流検出手段を設け、
前記高デューティ比での駆動時に前記電流検出手段によって検出された電流値が第１の閾値Ｉ_１を超えた時に前記制御手段は前記高デューティ比から低デューティ比に切り換えることを特徴とする請求項２又は３に記載の電動工具。

【請求項5】

前記トリガが引かれてから短い特定期間内において、前記第１の閾値Ｉ_１の代わりに第２の閾値Ｉ_２（但しＩ_２＞Ｉ_１）を用い、前記電流値が第２の閾値Ｉ_２を越えた場合には前記制御手段は前記高デューティ比から低デューティ比に切り換えることを特徴とする請求項４に記載の電動工具。

【請求項6】

半導体スイッチング素子をＰＷＭ制御することにより駆動されるモータと、前記モータの起動及び回転を調整するためのトリガと、前記モータによって回転されるハンマによってアンビルを打撃又は回転させるインパクト機構と、前記モータの回転をデューティ比によって制御する制御手段を有する電動工具であって、
前記モータまたは前記半導体スイッチング素子に流れる電流値を検出する電流検出手段を設け、
前記制御手段は、
前記インパクト機構による複数回の打撃により締め付け部材が着座し、前記電流検出手段によって検出された電流値が第１の閾値Ｉ_１を超えたら、前記デューティ比を着座前の高デューティ比から低デューティ比に変更した状態で前記モータを駆動することを特徴とする電動工具。

【請求項7】

半導体スイッチング素子をＰＷＭ制御することにより駆動されるモータと、前記モータの起動及び回転を調整するためのトリガと、前記モータによって回転されるハンマによってアンビルを打撃又は回転させるインパクト機構と、前記モータの回転をデューティ比によって制御する制御手段を有する電動工具であって、
前記電動工具は締め付けトルクの異なる複数の動作モードを有し、
前記制御手段は、
前記インパクト機構による複数回の打撃により締め付け部材が着座したら、前記デューティ比を着座前の高デューティ比から低デューティ比に変更した状態で前記モータを駆動し、
前記着座前の制御区間では前記動作モードにかかわらずに同一の高デューティ比で制御を行い、
その後の制御区間では前記動作モードに応じてそれぞれ設定された低デューティ比で制御を行うことを特徴とする電動工具。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は電動工具に関し、特に、駆動源として用いられるモータの制御方法を改良した電動工具に関する。

【背景技術】

【0002】

手持ち式の電動工具において、バッテリに蓄電された電気エネルギーにて駆動するコードレスタイプのインパクト工具が広く用いられている。ドリルやドライバ等の先端工具をモータによって回転駆動して所要の作業を行うインパクト工具においては、例えば特許文献１に開示されているように、バッテリを用いてブラシレスＤＣモータを駆動する。ブラシレスＤＣモータは、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）をロータ側に、永久磁石をステータ側に用い、インバータ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。ブラシレスモータはブラシ付きモータに比べて高効率であり、充電可能な二次電池を使用しつつ高い出力を得ることが可能となる。また、モータの回転駆動のためのスイッチング素子を搭載した回路を有するので、電子制御により高度なモータの回転制御が容易となる。

【0003】

ブラシレスＤＣモータは、永久磁石を備えたロータ（回転子）と、３相巻線等の複数相の電機子巻線（固定子巻線）を備えたステータ（固定子）を含み、ロータの永久磁石の磁力を検出してロータ位置を検出する複数のホールＩＣより構成された位置検出素子と、電池パック等から供給される直流電圧を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）等の半導体スイッチング素子を用いてスイッチングして各相の固定子巻線への通電を切換えてロータを駆動するインバータ回路が用いられる。インバータ回路はマイクロコンピュータ（マイコン）により制御され、ホールＩＣ等の位置検出素子によるロータの位置検出結果に基づいて各相の電機子巻線の通電タイミングを設定する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００８−２７８６３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、近年電動工具の出力の増大化が図られており、ブラシレスＤＣモータの利用などに伴い工具サイズを小さくしつつ高い回転速度、高い締め付けトルクを得ることができるようになってきた。しかしながら、高い締め付けトルクを実現することは、他方でねじ締め作業等において必要以上に強い打撃を与えてしまうことになるため、要求される締め付けトルク値に合わせて適正な出力や特性のモータを選択することが重要である。特にインパクト工具においては、必要以上にモータの出力を高めるとねじの頭を痛めてしまう恐れが高くなり、寿命や連続稼働時の温度上昇制限の観点から、モータの出力が高くなりすぎないようにする場合もあった。そのためモータとして得られるポテンシャルを最大に生かす電動工具となっていないことがあった。

【0006】

本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、出力のできるだけ高いモータを用いて、連続駆動出力を制限しながら高速で締め付け作業を完了させるようにした電動工具を提供することにある。

【0007】

本発明の別の目的は、高いモータ出力でありながら打撃の際のねじ頭やボルトの破損を防止し、耐久性の高い電動工具を提供することにある。

【0008】

本発明のさらに別の目的は、締め付け対象に対して十分に高出力なモータを、着座直後付近でデューティ比の上限値を下げるように制御することにより、モータの温度上昇を抑えて適正なトルクにて素早く締め付けを完了させるようにした電動工具を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

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。

【0010】

本発明の一つの特徴によれば、半導体スイッチング素子をＰＷＭ制御することにより駆動されるモータと、モータの起動及び回転を調整するためのトリガと、モータによって回転されるハンマによってアンビルを打撃又は回転させるインパクト機構と、モータの回転を制御する制御手段を有する電動工具であって、インパクト機構による複数回の打撃が継続したらデューティ比を高い値から低い値に変更した状態でモータを駆動するようにした。この構成により高い出力のモータを連続駆動させることによる温度上昇や機械的なストレスから電動工具を効果的に保護することができ、信頼性が高くて寿命が長い電動工具を実現できる。また、従来よりも高出力高回転のモータを積極的に使用することができるので、素早く締め付け作業を完了できる。本発明の電動工具は、締め付けトルクの異なる複数の動作モードを設けると好ましく、この場合であっても高いデューティ比の区間では動作モードにかかわらずに同一の高デューティ比で制御を行い、低いデューティ比の区間では動作モードに応じて設定された低デューティ比で制御を行う。高デューティ比は１００％であり、低デューティ比は７０％以下が好ましく、特に好ましくは５０％以下とする。この構成により、いずれの設定モードにおいても締め付け負荷の軽い、いわばフリーラン区間を高速で締め付けることができ、作業時間の短縮化が可能となり、従来ならば１００％デューティで連続稼働させても熱的にも機械的にも問題ない程度の出力のモータしか使えないところを、それよりも１０％以上高い高出力のモータを採用することができる。

【0011】

本発明の他の特徴によれば、モータまたは半導体スイッチング素子に流れる電流値を検出する電流検出手段を設け、高デューティ比での駆動時に電流検出手段によって検出された電流値が第１の閾値Ｉ_１を超えた時に、高デューティ比から低デューティ比に切り換えることようにした。この構成により負荷の状態や締め付け状態に応じて確実にデューティ比を変更することができる。また、デューティ比の切り替えのための特別な検出センサを別途準備することなく従来より用いられている電流検出を応用すれば本発明の制御を実現できるので、発明の実施が容易である。また、トリガが引かれてから短い特定期間内において、第１の閾値Ｉ_１の代わりに第２の閾値Ｉ_２（但しＩ_２＞Ｉ_１）を用い、電流値が第２の閾値Ｉ_２を越えた場合には制御手段は高デューティ比から低デューティ比に切り換えるようにして、ボルト等の二度締めを検出した。二度締めの場合は即座にデューティ比を低減させて締め付け部材、モータ及びメカ部分を保護する。この構成により作業者が締め付け済みのボルト等を何らかの理由によって二度締めしようとしても、モータに過大電力が流れることを防止でき、メカ部分にも機械的に過大な負荷が掛かることを防止できる。

【0013】

本発明のさらに他の特徴によれば、インパクト機構による複数回の打撃により締め付け部材が着座したら着座前の高デューティ比から低デューティ比に変更した状態でモータを駆動して、着座するまでは高いデューティで締め続けているので、フリーランの状態から着座した瞬間に高いトルクまで締め付けることができる。そしてその後にデューティ比を下げて締め付けを継続することで、締付トルクが一定の値に近づくことになりねじ毎の締付トルクのばらつきを抑えることができる。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、本発明によれば高出力であって締め付け時間の短縮化を図ることができる電動工具を提供できる。また操作性の大変良い電動工具を提供できる。本発明の上記及び他の目的ならびに新規な特徴は、以下の明細書の記載及び図面から明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の実施例に係るインパクト工具１の内部構造を示す断面図である。

【図2】本発明の実施例に係るインパクト工具１の外観を示す側面図である。

【図3】本発明の実施例に係るインパクト工具１の概略ブロック図である。

【図4】本発明の実施例のインパクト工具におけるモータ３の駆動制御系の回路構成を示すブロック図である。

【図5】本発明の実施例に係るインパクト工具１のデューティ比の制御方法を説明するための図であり、モータの回転数５８とデューティ比の関係を示すである。

【図6】インパクトの各動作モードでのデューティ比の設定方法を説明する図であって（１）が従来技術における設定方法、（２）が本実施例における設定方法である。

【図7】（１）本発明の実施例のインパクト工具における全速のボルト締め付けを行う際の出力軸回転数とモータ電流値、ＰＷＭ駆動信号のデューティ比の関係を示すグラフであり、（２）はそのときの打撃トルクの大きさを示す図である。

【図8】本発明の実施例のインパクト工具における出力軸回転数とモータ電流値、ＰＷＭ駆動信号のデューティ比の関係を示すグラフである。（固定済みのボルトを２度締めする場合）。

【図9】本発明の実施例のインパクト工具１を用いて締め付け作業を行う際のデューティ比の設定手順を示すフローチャートである。

【図10】本発明の第２の実施例に係る出力軸回転数、モータ電流値、ＰＷＭ駆動信号のデューティ比の関係を示すグラフである。

【図11】本発明の第２の実施例のインパクト工具１を用いて木ねじを締め付ける際のデューティ比の設定手順を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【実施例1】

【0016】

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。尚、以下の説明において、上下、前後の方向は、図中に示した方向として説明する。図１は本発明に係る電動工具の内部構造を示す断面図である。本実施例においては、電動工具の例として、インパクト工具１を用いて説明する。

【0017】

インパクト工具１は、充電可能なバッテリ１１を電源とし、モータ３を駆動源として減速機構２０によって所定の減速比で減速させてインパクト機構２１を駆動し、出力軸であるアンビル３０に回転力と打撃力を与え、取付穴３０ａに装着され装着機構３１にて保持されるドライバビット等の図示しない先端工具に回転打撃力を間欠的に伝達してねじ締めやボルト締め等の作業を行う。

【0018】

モータ３はブラシレスＤＣモータであり、内周側に２組のマグネット５ａが配置されたロータ５を有し、外周側に６つのスロットに巻線４ａが巻かれたステータ４が配置されるもので、いわゆる４極６スロットのモータである。尚、本発明は４極６スロットのモータだけに限られずに、他の極数、他のスロット数のモータであっても良い。モータ３は側面視で略Ｔ字状の形状を成すハウジング２の筒状の胴体部２ａ内に収容される。モータ３の回転軸６は、ハウジング２の胴体部２ａの中央部付近に設けられるベアリング１９ａと後端側のベアリング１９ｂによって回転可能に保持され、モータ３の前方には、回転軸６と同軸に取り付けられモータ３と同期して回転するロータファン１３が設けられ、モータ３の後方には、モータ３を駆動するためのインバータ回路基板１２が配設される。

【0019】

ロータファン１３によって起こされる空気流は、空気取入口１７ａ及びインバータ回路基板１２の周囲のハウジング部分に形成された後述するスリット（図２のスリット１７ｂ）から胴体部２ａの内部に取り込まれ、主にロータ５とステータ４の間を通過するように流れ、ロータファン１３の後方から吸引されてロータファン１３の径方向外側に流れ、ロータファン１３の周囲のハウジング部分に形成された後述するスリット（図２のスリット１８）からハウジング２の外部に排出される。インバータ回路基板１２はモータ３の外形とほぼ同形の略円形の両面基板であり、この基板上にはＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ ｅｆｆｅｃｔ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等の複数のスイッチング素子１４や、ホールＩＣ等の位置検出素子３３が搭載される。

【0020】

ロータ５とベアリング１９ａの間には、スリーブ３６とロータファン１３が回転軸６と同軸上に取り付けられる。ロータ５は、マグネット５ａによって形成される磁路を形成するものである。スリーブ３６は、例えばプラスチック又は金属によって構成できるが、金属製にする場合は、ロータ５の磁路に影響しないように非磁性体であることが好ましい。

【0021】

ロータファン１３は、例えばプラスチックのモールドにより一体成型されるものであり、後方の内周側から空気を吸引し、前方側の半径方向外側に排出する、いわば遠心ファンである。ロータ５とベアリング１９ｂの間には、プラスチック製のスペーサ３５が設けられる。スペーサ３５の形状は略円筒形で、ベアリング１９ｂとロータ５との間の間隔を設定する。この間隔はインバータ回路基板１２を同軸上に配置するためと、スイッチング素子１４を冷却する空気流の流路として必要とされる空間を形成するために重要である。

【0022】

ハウジング２の胴体部２ａから略直角に一体に延びるハンドル部２ｂ内の上部にはトリガ８が配設され、トリガ８の下方にはスイッチ回路基板７が設けられる。ハンドル部２ｂ内の下部には、トリガ８の引き動作によって前記モータ３の速度を制御する機能を備えた制御回路基板９が収容され、この制御回路基板９は、バッテリ１１とスイッチ回路基板７に電気的に接続される。制御回路基板９は、信号線を介してインバータ回路基板１２と接続される。ハンドル部２ｂの下方には、ニカド電池、リチウムイオン電池等のバッテリ１１が着脱可能に装着される。

【0023】

遊星歯車による減速機構２０の出力側に設けられるもので、インパクト機構２１は、スピンドル２７とハンマ２４を備え、後端がベアリング２２、前端がメタル２９により回転可能に保持される。トリガ８が引かれてモータ３が起動されると、正逆切替レバー１０で設定された方向にモータ３が回転を始め、その回転力は減速機構２０によって減速されてスピンドル２７に伝達され、スピンドル２７が所定の速度で回転駆動される。ここで、スピンドル２７とハンマ２４とはカム機構によって連結され、このカム機構は、スピンドル２７の外周面に形成されたＶ字状のスピンドルカム溝２５と、ハンマ２４の内周面に形成されたハンマカム溝２８と、これらのスピンドルカム溝２５、２８に係合するボール２６によって構成される。ハンマ２４は、スプリング２３によって常に前方に付勢されており、静止時にはボール２６とスピンドルカム溝２５、２８との係合によってアンビル３０の端面とは隙間を隔てた位置にある。そして、ハンマ２４とアンビル３０の対向する回転平面上の２箇所には図示しない凸部がそれぞれ対称的に形成されている。

【0024】

スピンドル２７が回転駆動されると、その回転はカム機構を介してハンマ２４に伝達され、ハンマ２４が半回転しないうちにハンマ２４の凸部がアンビル３０の凸部に係合してアンビル３０を回転させるが、そのときの係合反力によってスピンドル２７とハンマ２４との間に相対回転が生ずると、ハンマ２４はカム機構のスピンドルカム溝２５に沿ってスプリング２３を圧縮しながらモータ３側へと後退を始める。そして、ハンマ２４の後退動によってハンマ２４の凸部がアンビル３０の凸部を乗り越えて両者の係合が解除されると、ハンマ２４は、スピンドル２７の回転力に加え、スプリング２３に蓄積されていた弾性エネルギーとカム機構の作用によって回転方向及び前方に急速に加速されつつ、スプリング２３の付勢力によって前方へ移動し、その凸部がアンビル３０の凸部に再び係合して一体に回転し始める。このとき、強力な回転打撃力がアンビル３０に加えられるため、アンビル３０の取付穴３０ａに装着される図示しない先端工具を介してねじに回転打撃力が伝達される。以後、同様の動作が繰り返されて先端工具からねじに回転打撃力が間欠的に繰り返し伝達され、例えば、ねじが木材等の図示しない被締め付け部材にねじ込まれる。

【0025】

図２は、本発明の実施例に係るインパクト工具１の外観を示す側面図である。図２において、ハウジング２の胴体部２ａのインバータ回路基板１２の外周側には、吸気用のスリット１７ｂが形成され、ロータファン１３の外周部には、スリット１８が形成される。ハウジング２の前方側には金属製であってカップ状に形成されたハンマケース１５が設けられる。ハンマケース１５は、内部に減速機構２０とインパクト機構２１を収容するものであって、カップの底部にあたる前方部分にはアンビル３０を貫通させるための穴が形成される。ハンマケース１５の外側に装着機構３１が設けられる。

【0026】

図３は本発明の実施例に係るインパクト工具１の概略ブロック図である。本実施例では電源として二次電池で構成されたバッテリ１１を用い、駆動源たるモータ３としてブラシレスＤＣモータを用いた。ブラシレスＤＣモータを制御するために制御手段３９を用いて複数の半導体スイッチング素子により構成されるインバータ回路３８を駆動する。制御手段３９はバッテリ１１の電力を用いて電源回路３７にて生成された低電圧により駆動される。インバータ回路３８からモータ３へは３本の電力線が接続され、インバータ回路３８にて所定の相へ駆動電流を供給することによりモータ３を回転させる。モータ３の出力は減速機構２０に伝達され、減速機構２０によって減速された回転力によってインパクト機構２１を駆動する。制御手段３９によってモータ３を駆動するために、モータ３の近傍にはロータ５の位置検出用の信号を生成するための位置検出素子（ホールＩＣ）３３が設けられ、位置検出素子３３の出力が制御手段３９に入力される。制御手段３９には、正逆切替レバー１０の信号と、トリガ８の信号が入力される。また、モータ３を駆動するモータとして第１の設定手段８７と第２の設定手段８６が設けられる。第１の設定手段８７では、インパクトモードとしてモータの回転数を設定して締め付けトルクを４段階に分けた４つの動作モードを設定できる。また、テックスねじを締め付けるための１つのテックスモードを設定できる。第２の設定手段５３では、通常モードとねじ込みモードを設定できる。第１の設定手段５４と第２の設定手段５３は、例えば操作パネル５５（図１参照）に設けることができる。

【0027】

次に、図４を用いてモータ３の駆動制御系の構成と作用を説明する。図３はモータ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。モータ３は、いわゆるインナーロータ型で、一対のＮ極およびＳ極を含むマグネット５ａ（永久磁石）を埋め込んで構成されたロータ５と、ロータ５の回転位置を検出するために６０°毎に配置された３つの位置検出素子３３と、位置検出素子３３からの位置検出信号に基づいて電気角１２０°の電流の通電区間に制御されるスター結線された３相巻線Ｕ、Ｖ、Ｗからなるステータ４を含んで構成される。

【0028】

インバータ回路基板１２に搭載されるインバータ回路３８は、３相ブリッジ形式に接続された６個のＦＥＴ（以下、単に「トランジスタ」という。）Ｑ１〜Ｑ６と、フライホイールダイオード（図示なし）から構成され、インバータ回路基板１２に搭載される。温度検出用素子（サーミスタ）３４は、インバータ回路基板１２上のトランジスタに近接する位置に固定される。ブリッジ接続された６個のトランジスタＱ１〜Ｑ６の各ゲートは制御信号出力回路４８に接続され、また、６個のトランジスタＱ１〜Ｑ６のソースまたはドレインはスター結線された電機子巻線Ｕ、ＶおよびＷに接続される。これによって、６個のトランジスタＱ１〜Ｑ６は、制御信号出力回路４８から出力されたスイッチング素子駆動信号によってスイッチング動作を行い、インバータ回路に印加されるバッテリ１１の直流電圧を、３相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）交流電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗとして、電機子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗへ電力を供給する。

【0029】

制御回路基板９には、演算部４０、電流検出回路４１、スイッチ操作検出回路４２、印加電圧設定回路４３、回転方向設定回路４４、回転子位置検出回路４５、回転数検出回路４６、温度検出回路４７、制御信号出力回路４８、及び打撃衝撃検出回路４９が搭載される。演算部４０は、図示されていないが、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ＣＰＵと、後述するフローチャートに相当するプログラムや制御データを記憶するためのＲＯＭと、データを一時記憶するためのＲＡＭと、タイマ等を内蔵するマイコンを含んで構成される。電流検出回路４１はシャント抵抗３２の両端電圧を測定することによりモータ３に流れる電流を検出する電圧検出手段であって、検出電流は演算部４０に入力される。本実施例ではシャント抵抗３２をバッテリ１１とインバータ回路３８の間に設けて半導体スイッチング素子に流れる電流値を検出する方式であるが、シャント抵抗をインバータ回路３８とモータ３の間に設けてモータ３に流れる電流値を検出するようにしても良い。

【0030】

スイッチ操作検出回路４２はトリガ８が引かれているかどうかを検出するもので、少しでも引かれていればオン信号を演算部４０に出力する。印加電圧設定回路４３は、トリガ８の移動ストロークに応答してモータ３の印加電圧、すなわちＰＷＭ信号のデューティ比を設定するための回路である。回転方向設定回路４４は、モータの正逆切替レバー１０による正方向回転または逆方向回転の操作を検出してモータ３の回転方向を設定するための回路である。回転子位置検出回路４５は、３つの位置検出素子３３の出力信号に基づいてロータ５とステータ４の電機子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗとの関係位置を検出するための回路である。回転数検出回路４６は、単位時間内にカウントされる回転子位置検出回路４５からの検出信号の数に基づいてモータの回転数を検出する回路である。制御信号出力回路４８は、演算部４０からの出力に基づいてトランジスタＱ１〜Ｑ６にＰＷＭ信号を供給する。ＰＷＭ信号のパルス幅の制御によって各電機子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗへ供給する電力を調整して設定した回転方向へのモータ３の回転数を制御することができる。打撃衝撃検出回路４９は、打撃衝撃検出センサ５０からの検出信号を元にインパクト機構２１によって打撃が行われた時点やそのトルクの大きさを検出する。尚、打撃衝撃検出センサ５０の代わりに、又は打撃衝撃検出センサ５０に加えてジャイロセンサ（図示せず）やその他の任意のセンサを設けても良い。

【0031】

演算部４０には動作モードを切り換えるためのダイヤルスイッチ５３の出力信号と、トルク値（又はモータの回転数）を設定するためのトルク切替スイッチ５４の出力信号が入力される。演算部４０はさらに、先端工具付近を照らすためのＬＥＤ等の照明手段５１の点灯を制御する。この点灯は図示しない点灯スイッチが押されたかどうかを演算部４０により判定して点灯を制御するようにしても良いし、トリガ８の引かれた動作に連動させて点灯させるようにしても良い。表示手段５２は、設定トルク値の強さや電池残量、その他の情報を表示するためのもので、光学的な手段により情報を表示する。本実施例では複数のＬＥＤや、７又はそれ以上のセグメントにより数字とアルファベットが表示可能なＬＥＤ表示器、あるいは液晶表示器などを用いることができる。

【0032】

次に図５を用いて本実施例に係るインパクト工具１のデューティ比の制御方法を説明する。従来のブラシレスＤＣモータを用いるインパクトドライバにおいては、時刻ｔ＝０において作業者がトリガ８をＯＮにして（引いて）モータ３の回転が開始されてからは、全区間においてデューティ比の上限値（トリガをいっぱいに引いたときのデューティ比の設定値）を１００％として制御し、モータの回転数１５８は２点鎖線に示すように一定であった（実際には負荷の変動によって変動があり得るが、ここでは考慮しないものとする）。そして時刻ｔ_２において作業者がトリガをＯＦＦとする（離す）とモータ３の回転が停止する。これに対して本実施例では、時刻ｔ＝０において作業者がトリガ８を引いてモータ３の回転が開始されるまでデューティ比の上限値を１００％としてモータ３を全速で駆動する。そして、インパクト動作が１〜複数回行われて締め付け対象たるねじやボルトが着座したと判断された後に、時刻ｔ_１においてデューティ比を大幅に下げて低デューティ比により制御する。このような制御によりモータ３の回転数はＮ_ｍａｘとなり、矢印５８ａから５８ｂの区間までほぼ一定に制御される。その後、矢印５８ｃのようにモータの回転数５８を大幅に低下させて、矢印５８ｃのように制御し、作業者によりトリガ８が離されるまでモータ３を低速にて回転させる。モータ３の回転数は矢印５８ｃから５８ｄのように負荷の増加に伴って徐々に低下する。

【0033】

本実施例では、同じ電圧、同じ容量のバッテリ１１を使うものの、モータ３の出力を従来使用するタイプよりも高出力のものを使用する。例えば、従来用いていたモータと外寸やステータ４のコア部分、ロータ５部分は同一形状としつつ、巻線４ａの巻き数をへらして、その代わり巻線４ａの線径を太くすることにより、巻線４ａに大電流を流せるように構成し、モータ３の回転数をあげて出力を増大させた。一方、このように出力を増大させたままで従来のモータ制御（デューティ比を１００％のままトリガオフまで連続駆動）すると、温度上昇が過大となって熱的に厳しくなってしまうこと、着座後の作業者によるトリガオフのタイミングが遅れてしまうとモータ３やインパクト機構２１等のメカ部分への負荷が大きくなってしまうことから好ましくない。しかしながら、本願発明においては、そのようなハイパワーのモータ３を敢えて採用して、複数回の打撃が行われて着座がおこなれたと判断される時点（時刻ｔ_１）までは全速（高速）にてモータ３を駆動することにより、従来方法に対して矢印５９ａのように負荷が軽い領域での回転数を上昇させ、一方、時刻ｔ_１以降において打撃を繰り返す領域での回転数を矢印５９ｂのように大きく低下させることにより、モータ３やメカ部分への負荷を低減させるようにした。このように制御することにより、高出力のモータを用いて、短時間で締め付けを完了させることができ、しかもモータやメカ部分の耐久性を向上させることができる。

【0034】

図６は、インパクトモードでのデューティ比の設定方法を説明する図であって、（１）が従来技術における設定方法、（２）が本実施例における設定方法である。双方の図において、縦軸はモータ３のデューティ比の上限値であり、横軸は時間である。本実施例で前提となるインパクト工具１は、インパクト動作としてモード１〜モード４までの４つのモードが設定される。これらは操作パネル５５に設けられたトルク切替スイッチ５４を押す毎に切り替わるもので、モードを切り換えることによりモータの回転数が切り替わる。例えば、締め付けトルクが一番小さいモード１（弱１）の時にはトリガ８をいっぱいに引いた状態でモータ３が９００回転／分、モード２（弱２）の時の回転数が１５００回転／分、モード３（中）の時の回転数が２２００回転／分、そして締め付けトルクが一番大きいモード４（強）の時の回転数が２９００回転／分である。このようにモータ３の回転数を設定するため、矢印１６１〜１６４のように制御手段はデューティ比をＤ_１〜Ｄ_４に設定する。ここでデューティ比Ｄ_４は１００％である。Ｄ_１〜Ｄ_４のデューティ比（最大値）は一定で有り、例えばモード３においてはトリガ８の引き量に応じて矢印１６５のようにデューティ比が０からＤ_３の範囲内で設定される。ここで作業者がトリガ８をフルに引いた状態でモータ３を回転させると、着座が行われる付近から時刻ｔ_１を越えた後も同じデューティ比において一定の制御がされる。このような制御を行うために、従来のインパクト工具においては矢印１６１のようにデューティ比１００％にてモータ３を連続駆動させても、熱的にも機械的な強度的にも問題が無いような定格のモータ３を選定していた。

【0035】

本実施例では図６（２）のように、少なくとも着座に到達するまで、ここでは時刻ｔ_１まではモード１〜４のいずれのモードにおいても、デューティ比を１００％としてモータ３を最高速で駆動するように構成した。時刻０から時刻ｔ_１までは、いずれのモードが設定されていてもトリガ８の引き量に応じて矢印６５のようにデューティ比が０から１００％の範囲で調整される。一方、時刻ｔ_１になったら、設定モードに応じて矢印６１〜６４で示すようにデューティ比をＤ_１〜Ｄ_４のいずれかに低減させるように構成した。ここではＤ_４を６０％程度として、Ｄ_１〜Ｄ_３をそれぞれ１５％、３０％、４５％に設定した。尚、Ｄ_４をどの程度まで下げるように制御するのかは任意であり、低いデューティ比の最大（ここではＤ_４）を１００％よりも１割以上低下させると良く、７０％以下くらいに制御すると大きな効果が得られる。図６（２）では、モード３においてはトリガ８の引き量に応じて矢印６６のようにデューティ比が０からＤ_３の範囲で調整される。本実施例においてはインパクトモードで駆動する場合は、モード１〜４のいずれのモードを設定しているかに関係なく、時刻ｔ_１まではフルパワーで制御し、時刻ｔ_１以降は各モード値に応じて最大デューティ値を変更するように構成したので、従来よりもはるかに高出力高回転のモータを用いて迅速に締め付け作業を完了させることができるようになった。尚、高デューティ比をすべて１００％とするのではなく、それぞれのモードにおいて高デューティ比と低デューティの組み合わせを持たせるように設定しても良い。例えば、高デューティ比と低デューティ比の関係が、モード４では１００％と６０％、モード３では９０％と４５％、モード２では６０％と３０％、モード１では３０％と１５％というように、それぞれのモードにおいて高デューティ比と高デューティ比を設けても良い。また、別の制御方法として、時刻０〜ｔ_１までの間の区間においては、トリガの引き量が一定以上、例えば半分以上であったら演算部４０がデューティ比を１００％に固定して全速で制御するようにしても良い。

【0036】

図７（１）は本発明の実施例のインパクト工具における先端回転数とモータ電流値、ＰＷＭ駆動信号のデューティ比の関係を示すグラフであり、全速のボルト締め付け動作時の状態を示す図である。図７（２）はそのときの打撃トルクの大きさを示す図である。図５及び図６で説明したように本実施例においては、いずれの動作モードにかかわらずに、着座してから所定の打撃がすむまではデューティ比１００％の最高回転数にてモータ３を回転させて高速で先端工具を回転させ、所定の打撃トルクに到達した時点たる時刻ｔ_１の時点でデューティ比を１００％から設定モード毎のデューティ比に低減させるように制御する。このように制御するときの出力軸の回転数７１（＝先端工具の回転数）は矢印７１ａのフリーランにおけるほぼ一定の回転数から、矢印７１ｂのように着座前後においては急激な回転低下まで変化する。このように出力軸の回転数７１が低下するのはインパクト機構２１においてハンマ２４が後退して打撃動作が開始されるからである。電流検出回路４１（図４参照）によって検出される電流値７２は、矢印７２ａ付近のフリーラン区間においてはほぼ一定で有り徐々に上昇する程度であるが、ボルトやねじの着座付近においては先端工具から受ける反力（負荷）の急上昇により矢印７２ｂのように急激に上昇する。そして矢印７２ｃの時点で、電流値７２が閾値Ｉ_１を越えたらデューティ比を１００％から動作モードに対応させた所定の値に低減させる。時刻ｔ_１以降の回転数７１は負荷の増大から矢印７１ｃから矢印７１ｄにまで低下し、作業者が時刻ｔ_２においてトリガ８を離すことによりモータ３が停止する。一方、モータ３に流れる電流値は矢印７２ｄのように徐々に上昇するが、デューティ比を大幅に下げていることから第１の閾値Ｉ_１を越えることはないので、過大な電流が流れることによるインバータ回路やモータ３の発熱を防止することができる。

【0037】

図７（２）は（１）の状態の際の打撃トルクの大きさを示した図である。横軸の時間軸を（１）と（２）で合わせて図示している。また、打撃の行われるタイミングのうちいくつかを三角マークにて図示している。三角マークは代表的なものしか図示していないが、最初の三角マーク(矢印７３ａ)から最後の三角マーク７３ｆまで複数回の打撃が続けて行われるものである。この図から理解できるように、矢印７３ａ付近でインパクト機構２１による打撃動作が開始される。本実施例のインパクト工具１においては毎秒１０〜３０打撃程度が行われる。打撃が開始した矢印７３ａ時点では設定されたデューティ比は１００％であり、複数回の打撃を行ううちに電流値７２の上昇率が大きくなり、電流がＩ_１以上になると着座が完了したと判断してデューティを下げるように制御する。ここでは時刻ｔ_１において行われる矢印７３ｂの打撃が、設定された動作モードにおける締め付けトルク値Ｔ_Ｎになるように、閾値Ｉ_１の値が設定される。閾値Ｉ_１は動作モード毎に設定され、製品開発時に実験等によって最適値を設定してあらかじめマイコン等に記憶させておくと良い。時刻ｔ_１以降はデューティ比が低い状態とされるが、それでも矢印７３ｄ、７３ｅのように十分な大きさの打撃トルクが発生するので、ねじやボルト等を確実に締め付けることが可能となる。作業者がトリガ８を離す時刻ｔ_２における矢印７３ｆで示す打撃トルク値は、矢印７３ｂの締め付けトルク値を越えることがないように低減するデューティ比の値を設定すれば良い。尚、各モードにおける低減するデューティ比の値も、製品開発時に実験等によって最適値を設定してあらかじめマイコン等に記憶させておくと良い。

【0038】

次に、図８を用いて固定済みのボルトを２度締めする場合における出力軸回転数とモータ電流、ＰＷＭ駆動信号のデューティ比の関係を説明する。図４〜図７で説明したようにフリーラン期間においてモータ３を最高速度で駆動するように制御すると、作業者が締め付け済みのボルトやねじ等を何らかの理由で２度締めしようとすると、ボルトやねじの頭を破損したり、またはモータやメカ部に過大な力が掛かり好ましくない。そこで、本実施例のインパクト工具１においては第１の閾値Ｉ_１よりも大きい第２の電流値Ｉ_２を設定して、２度締め状態を早期に検出して、検出された場合にはすかさずデューティ比を低減させるように制御する。ここでは２度締めを検出するための検出区間を設定するための時間窓（ここではトリガ起動から時刻Ｔまでの間）を設定し、その時間窓内においては第１の閾値Ｉ_１の代わりに第２の閾値Ｉ_２によってデューティ比を低減させるタイミングを決定するようにした。時刻Ｔが過ぎたら第１の電流値Ｉ_１によってデューティ比を低減させるタイミングを切り換えるように制御する。時刻ｔ＝０において作業者がトリガを引くと、締め付け対象のボルトが締め付け済みであるため、先端工具の回転数が矢印８１ａのように急激に低下するとともに、負荷が大きいため電流値８２が矢印８２ａのように急激に増大し、矢印８２ｂの時点で第２の閾値Ｉ_２に到達する。そこで、それまで１００％だったデューティ比を低いデューティ値に変更するように制御した。そして作業者がトリガをオフにしたらモータ３が停止するが、デューティを低下させた後の電流値８２は第１の閾値Ｉ_１よりも十分低いため、第１の閾値Ｉ_１を越えることはない。このようにトリガを引いてから所定の時間窓だけは２度締め検出用の第２の閾値Ｉ_２を用いるようにし、時間窓を過ぎたあとは図４〜図７で説明した方法を採用するようにしたので、通常のねじやボルト締めでも、何らかの理由によって２度締めを試みてしまった場合でも、モータを損傷することを効果的に防止できる。

【0039】

次に図９のフローチャートを用いて、本発明の実施例にインパクト工具１のモータ制御用のデューティ比の設定手順について説明する。図９で示す制御手順は、例えば、マイクロプロセッサを有する演算部４０においてコンピュータ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。まず、演算部４０は作業者によってトリガ（ＴＲ）８が引かれてＯＮになったか否かを検出し、引かれたらステップ５０２に進む（ステップ５０１）。次に、演算部４０はトリガ８の引き量が最大量、つまり全速となる全速域であるかどうかを判定する（ステップ５０２）。ステップ５０２において全速域でない場合、例えばトリガ８を半分程度しか引いていない場合は、トリガの引き量に応じた、通常のデューティ比制御を行う（ステップ５１１）。例えばトリガの引き量が半分ならデューティ比を半分とするなど、引き量とデューティ比の値を比例または所定の関係式にて対応づけるようにすれば良い。次にステップ５１２にてトリガ８がオンのままで有るかを検出し、トリガ８が戻されたらステップ５０１に戻り、戻されていなかったらステップ５１１に戻る。

【0040】

ステップ５０２において、トリガ８の引き量が最大、つまり全速域である場合は演算部４０はデューティ比を１００％にしてモータ３を駆動する（ステップ５０３）。次に演算部４０は電流検出回路４１（図４参照）により検出された電流値が第２の閾値Ｉ_２以上であるかを判定する（ステップ５０４）。ここで電流値が第２の閾値Ｉ_２以上である場合は図８で説明した２度締めに相当するので、デューティ値を１００％から低い値に変更して、トリガの引き量に応じた低デューティ比（３）の制御を行う（ステップ５０９）。尚、低デューティ比（３）は図６（２）で示した低デューティ比（２）と同様にモード毎に異なるように設定すれば良い。また、低デューティ比（２）と低デューティ比（３）は同一でなく異なるように、好ましくは低デューティ比（３）が低デューティ比（２）よりも更に低いデューティ比となるように制御すれば良い。次にステップ５１０にてトリガ８がオンのままで有るかを検出し、トリガ８が戻されたらステップ５０１に戻り、戻されていなかったらステップ５０９に戻る。

【0041】

ステップ５０４において、電流検出回路４１（図４参照）により検出された電流値が第２の閾値Ｉ_２未満と判定されたら、２度締めを検出するための検出区間を設定するための時間窓内、つまり所定時間Ｔが経過する前であるか否かを判定し、経過していなかったらステップ５０１に戻る（ステップ５０５）。ステップ５０５において所定時間Ｔが経過したら、電流値が第１の閾値Ｉ_１以上であるかを判定し、閾値Ｉ_１未満の場合はステップ５０１に戻る（ステップ５０６）。ここで電流値が第１の閾値Ｉ_１以上である場合は図６（２）で説明したようにデューティ値を１００％から低い値に変更して、トリガの引き量に応じた低デューティ比（２）の制御を行う（ステップ５０７）。次にステップ５０８にてトリガ８がオンのままで有るかを検出し、トリガ８が戻されたらステップ５０１に戻り、戻されていなかったらステップ５０７に戻る。

【0042】

以上説明したように本実施例の制御によれば、無負荷回転数を高くしたモータでインパクトが離脱トルクに達して打撃を開始する時点までは高速で回転（デューティ比１００％）させ、複数回の打撃が継続したと判断されたら、高いデューティ比から低いデューティ比に下げるように制御するので、過剰締め付けを防止でき、モータの温度上昇を抑えて素早い締め付けを完了させることができるインパクト工具を実現できる。また、ねじに砂がかみこんだ場合などに瞬間的にトルクが高くなり１回だけ打撃するという状況がおこるが、仮に電流値が初回打撃相当値以上となっただけですぐにデューティ比を下げる制御を行うと、砂がかんだ場合に１回だけ打撃した後にすぐにデューティ比が下がり、それ以降のねじ締めが遅くなってしまう。本発明によれば複数回の打撃が継続したことによりトルクの高い状態でのねじ締めが継続していると判断される状態で初めてデューティ比を下げるので、締め付け不足の問題を解決することができる。

【0043】

本実施例においては、高デューティ比から低デューティ比への切り換えタイミングを、電流値７２の大きさによって切り換えるようにしたが、これだけに限られずに図７（１）の矢印７２ｂ付近の電流値７２の単位時間当たりの上昇率を監視し、この上昇率が所定の時間だけ継続して高い状態を維持するようになったら高デューティ比から低デューティ比への切り換えるように構成しても良い。このように構成すれば、トルクの高い状態でねじが継続して締め付けられていることが確認できる。この電流値７２の上昇率を監視方法は、短い時間間隔毎に検出された電流値の微分値を演算により求める等、公知の電流上昇率監視方法によって実現すれば良い。また、電動工具に締め付けトルク値の大きさを検出するトルクセンサを用いるようにして、締め付け具が着座した状態を正確に検出して、着座をしたことを確認した後にデューティ比を下げるように構成しても良い。このように、着座するまでは高いデューティで締め続けているのでフリーランの状態から着座した瞬間に高いトルクまで締め付けることができる。そしてその後にデューティ比を下げて締め付けを継続することで、締付トルクが一定の値に近づくことになりねじ毎の締付トルクのばらつきを抑えることができる。

【実施例2】

【0044】

次に図１０及び図１１を用いて本発明の第２の実施例について説明する。第１の実施例において複数回の打撃が行われるまで高デューティ比で制御すると、木ねじ等の初期締め付け等の作業において、モータの回転数が速すぎて使いにくくなる恐れがある。そこで第２の実施例においては、木ねじ等で最初に相手材たる木材等に木ねじを確実に食い込ませるように制御する「ねじ込みモード」による制御方法を実現した。第２の実施例においては、作業者がトリガ８の引き量を小さくしている場合に、回転数が低速でほぼ一定速となるように制御して、ねじ倒れを防止して確実に木ねじを食い込ませるようにしたものである。図１０は本発明の第２の実施例に係る先端工具の回転数、モータ電流、ＰＷＭ駆動信号のデューティ比の関係を示すグラフである。

【0045】

図１０において、モード切替スイッチによりねじ込みモードを選択すると、木ねじ等の先端が木などの相手材に安定して食い込むまでは低速にて制限された回転数により駆動される。ここでは時刻０において作業者がトリガをオンにして、時刻ｔ_３に至るまでの短い期間において、２つのモードのいずれかで回転数を制御する。一つはトリガの引き量に連動させる制御モードで、その際の回転数１０１は一定になる。ここでは、デューティ比を十分小さく設定して、仮にトリガを一杯に引いた場合であってもその上限が図１０の回転数１０１の範囲となるように制限してトリガ８の引き量に応じて制御する。ここでは出力軸たるアンビルが１〜１００ｒｐｍ程度の極低速が望ましく、その際のデューティ比は１０％以下であって、好ましくは５％以下であると良い。本実施例ではモータ３の出力を従来よりも大きくしていることもあり、この際のデューティ比は１％前後である。このように時刻０からｔ_３においてはトリガ８の引き量に応じて定速回転させる回転数を設定するものの、デューティ比が極めて低くするので作業者はモータ３を低速にて回転制御できる。

【0046】

もう一つの制御は、トリガ８がわずかにでも引かれたらデューティ比を固定量に設定して回転数１０２によって極低速にて一定回転とするようにした。ここでは演算部４０はモータ３の回転数を５０ｒｐｍに固定して、作業者のトリガ引き量が少々変動しても固定回転数を保つように制御する。このようにして電流値１０５が矢印１０５ａより徐々に増加して、時刻ｔ_３において第４の電流閾値Ｉ４を越えたら通常のデューティ制御に切り換え、トリガ８の引き量に応じたモータの回転制御を行う。所定の条件に達した時、デューティ比を第１の実施例で説明した通常の回転領域での制御に切り替えて締め付けを継続する。以上のように、ねじ込みモードを設けて、ねじ込み初期の段階でモータ３を低速にて一定回転で制御することにより作業者は安定してねじ込みを行うことができる。

【0047】

時刻ｔ_４以降でに通常モードでータを回転させると、回転数１０３は矢印１０３ａのように上昇して、矢印１０３ｂで安定し、締め付けが完了する頃に矢印１０３ｃのように回転数が減少する。このときの電流値１０５は、矢印１０５ｂを越えたらしばらくほぼ一定であるが、締め付けが完了するころに矢印１０５ｃで急激に増大する。次に、第２の実施例のインパクト工具１を用いて木ねじを締め付ける際のデューティ比の設定手順を図１１のフローチャートを用いて説明する。まず、演算部４０は作業者によってトリガ８が引かれてＯＮになったか否かを検出し、引かれたらステップ７０２に進む（ステップ７０１）。次に、演算部４０はトリガ８の引き量が極少ない領域の範囲かどうかを判定する。これは、第３の閾値Ｉ_３以上で、第４の閾値Ｉ_４未満であるか否かを判定する（ステップ７０２、７０３）。ここで電流値がＩ_３以上Ｉ_４未満の場合は、次にトリガの引き量が５０％以上であるかどうかを判定する（ステップ７０４）。ここで、トリガの引き量が５０％以上で有る場合は、木ねじ等を食い込ませるような締め付け作業で無く、ボルト等のねじ込み作業であると判断して、図６〜図８で説明したような通常のデューティ制御を行う（ステップ７０４、７０６）。ステップ７０４においてトリガ８の引き量が５０％未満の場合は、図１０の回転数１０１又は１０２で示すような低速定回転数制御を行う。以上のように、演算部４０は作業者によるトリガ８の引き量を判定することにより、木ねじ等のねじ込み作業を自動的に検出してそれに合わせた最適な締め付け制御を行うことができる。尚、図７のフローチャートでは、第３及び第４の閾値Ｉ_３、Ｉ_４とトリガ８の引き量を元に演算部４０がねじ込みモードを自動的に検出するようにしたが、自動検出で無くてダイヤル等で「ねじ込みモード」を手動で設定するように構成しても良い。

【0048】

以上説明したように第２の実施例によれば、インパクト工具だけでなくドライバドリルのようなねじ締め工具の全般にも適用でき、ねじ込みモードを設けたことにより締め付け初期段階において締め付け具を被締め付けに正確に位置合わせをすることが可能となります。また、セーバソーのように切断の初期に刃を切断箇所に位置合わせする必要がある切断工具全般にも第２の実施例の考えは適用可能である。さらに、切削工具において切削の初期に砥石等の先端工具を切削箇所に位置合わせするような作業の場合は、同様に適用可能である。

【0049】

本実施例によれば複数の電流閾値（ここではＩ_３＜Ｉ_４＜Ｉ_１＜Ｉ_２）を用いてデューティ比を最適に切り換えながら作業を行うように構成したので、高出力のモータを用いて精度良く締め付け作業を行うことができる。また、フリーラン部分は高いデューティ比で素早く回転させるので、締め付け時間の短縮化を図ることができる。さらに、木ねじ等の最初の部分の締め付けを行う「ねじ込みモード」を設けたので、木ねじ等の締め付け初期の回転制御を演算部４０により安定して行うことができるので、初期の食い込みがうまくいかずに木ねじが倒れてしまう現象を大幅に減らすことができる。

【0050】

以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、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、上述の実施例ではバッテリで駆動されるインパクト工具の例を用いて説明したが、本発明はコードレスタイプの工具に限られず、商用電源を用いたインパクト工具であっても同様に適用できる。また、トリガを引き始めてから引き終えるまでの間に、トリガの引き量と設定デューティ比の関係を変更するようにする制御は、ＰＷＭ制御によってブラシレスモータを駆動する電動工具、例えばドライバドリル、いわゆる電子パルス方式のインパクトドライバ等に同様に適用することができる。

【符号の説明】

【0051】

１ インパクト工具 ２ ハウジング
２ａ 胴体部 ２ｂ ハンドル部
２ｃ バッテリ取付部 ３ モータ
４ ステータ ４ａ 巻線
５ ロータ ５ａ マグネット
６ 回転軸 ７ スイッチ回路基板
８ トリガ ９ 制御回路基板
１０ 正逆切替レバー １１ バッテリ
１２ インバータ回路基板 １３ ロータファン
１４ スイッチング素子 １５ ハンマケース
１７ａ 空気取入口 １７ｂ スリット
１８ スリット １９ａ ベアリング
１９ｂ ベアリング ２０ 減速機構
２１ インパクト機構 ２２ ベアリング
２３ スプリング ２４ ハンマ
２５ スピンドルカム溝 ２６ ボール
２７ スピンドル ２８ ハンマカム溝
２９ メタル ３０ アンビル
３０ａ 取付穴 ３１ 装着機構
３２ シャント抵抗 ３３ 位置検出素子（ホールＩＣ）
３４ 温度検出用素子（サーミスタ） ３５ スペーサ
３６ スリーブ ３７ 電源回路
３８ インバータ回路 ３９ 制御手段
４０ 演算部 ４１ 電流検出回路
４２ スイッチ操作検出回路 ４３ 印加電圧設定回路
４４ 回転方向設定回路 ４５ 回転子位置検出回路
４６ 回転数検出回路 ４７ 温度検出回路
４８ 制御信号出力回路 ４９ 打撃衝撃検出回路
５０ 打撃衝撃検出センサ ５１ 照明手段
５２ 表示手段
５３ ダイヤルスイッチ（第２の設定手段）
５４ トルク切替スイッチ（第１の設定手段）
５５ 操作パネル ７１ 回転数
７２ 電流値 ７３ 打撃トルク
８２ 電流値 １００ デューティ比
１０１ 回転数 １０２ 回転数
１０３ 回転数 １０５ 電流値
１２０ 電気角 １５８ モータ回転数
２０１ モータ電流 ２０２ デューティ比
２０３ 締付トルク値

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】