(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータと、
前記モータによって回転方向に駆動されるスピンドルと、
前記スピンドルに対して所定の範囲内で軸方向及び回転方向に相対的に移動可能であってカム機構とスプリングによって前方に付勢されるハンマと、
前記ハンマの前方において回転可能に設けられ、前記ハンマが前方に移動しながら回転したときに前記ハンマによって打撃されるアンビルと、
前記モータの回転速度を調整するトリガスイッチと、を備えた電動工具において、
前記ハンマは回転方向に均等な位置に３つの打撃爪を有し、前記アンビルは回転方向に均等な位置に３つの被打撃爪を有し、
前記ハンマが前記アンビルを打撃する直前に前記ハンマが有するエネルギーである打撃エネルギーＥと、前記ハンマが前記アンビルと離脱する直前に前記ハンマと前記アンビルとの間に作用するトルクである離脱トルクＴＢとの関係を、Ｅ＞５．３×ＴＢとし、
前記トリガスイッチが最大またはそれに近い程度に引かれた時には、前記ハンマが前記アンビルを打撃して後方に移動してから再び前記アンビルを打撃するまでの前記ハンマの前記アンビルに対する相対的な回動角度が略２４０［ｄｅｇ］となり、前記打撃爪が次の被打撃爪を乗り越えて、次の次の被打撃爪を打撃するように調整され、
前記トリガスイッチが少なく引かれた時に、前記ハンマが後退して前記打撃爪が前記被打撃爪との係合を解除して回転した際には、前記ハンマが前記アンビルを打撃して後方に移動してから再び前記アンビルを打撃するまでの前記ハンマの前記アンビルに対する相対的な回動角度が略１２０［ｄｅｇ］となり、前記打撃爪が次の被打撃爪を打撃するように前記スピンドルの回転速度が調整されたことを特徴とする電動工具。
【請求項２】
前記ハンマが前記アンビルを打撃する直前に前記ハンマが有するエネルギーである打撃エネルギーＥと、前記ハンマが前記アンビルと離脱する直前に前記ハンマと前記アンビルとの間に作用するトルクである離脱トルクＴＢとの関係を、５．３×ＴＢ＜Ｅ＜９．３×ＴＢとしたことを特徴とする請求項１に記載の電動工具。
【請求項３】
前記アンビルが最も前方に位置するときの前記アンビルと前記ハンマの軸方向の係合長さである最大係合量をＡ［ｍｍ］とし、前記ハンマが前記スピンドルに対して相対的に回動したときに前記ハンマが後退するよう前記ハンマ及び前記スピンドルに設けられたカムのリード角であるカムリード角をθ［ｄｅｇ］としたときに、これらの関係が（−０．１２５×θ＋７．５）−０．７＜Ａ＜（−０．１２５×θ＋７．５）＋０．７となるよう構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の電動工具。
【請求項４】
前記アンビルに装着される先端工具からの受ける反トルクが小さい時の前記打撃爪と前記被打撃爪の軸方向の重なり長さが２．３〜５．０ｍｍであって、前記ハンマのカム溝と前記スピンドルのカム溝のリード角θを等しくし、且つ、θ＝２６〜３６［ｄｅｇ］としたことを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の電動工具。
【請求項５】
前記ハンマの直径は３５〜４４ｍｍであり、前記ハンマのイナーシャは０．３９ｋｇ・ｃｍ２[０.０００３８Ｎ・ｍ２]以下であることを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の電動工具。
【請求項６】
前記スピンドルの直径は１０〜１５ｍｍであり、前記スプリングのバネ定数は４０ｋｇｆ／ｃｍ以下としたことを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の電動工具。
【請求項７】
モータと、
前記モータによって回転方向に駆動されるスピンドルと、
前記スピンドルに対して所定の範囲内で軸方向及び回転方向に相対的に移動可能であってカム機構とスプリングによって前方に付勢されるハンマと、
前記ハンマの前方において回転可能に設けられ、前記ハンマが前方に移動しながら回転したときに前記ハンマによって打撃されるアンビルと、
前記モータの回転速度を調整するトリガスイッチと、を備えた電動工具において、
前記ハンマは対向する位置に２つの打撃爪を有し、前記アンビルは対向する位置に２つの被打撃爪を有し、
前記ハンマが前記アンビルを打撃する直前に前記ハンマが有するエネルギーである打撃エネルギーＥと、前記ハンマが前記アンビルと離脱する直前に前記ハンマと前記アンビルとの間に作用するトルクである離脱トルクＴＢとの関係を、Ｅ＞９．３×ＴＢとし、
前記トリガスイッチが最大またはそれに近い程度に引かれた時には、前記ハンマが前記アンビルを打撃して後方に移動してから再び前記アンビルを打撃するまでの前記ハンマの前記アンビルに対する相対的な回動角度が略３６０［ｄｅｇ］であり、前記打撃爪が次の被打撃爪を乗り越えて、次の次の被打撃爪を打撃するように調整され、
前記トリガスイッチが少なく引かれた時に、前記ハンマが後退して前記打撃爪が前記被打撃爪との係合を解除して回転した際には、前記ハンマが前記アンビルを打撃して後方に移動してから再び前記アンビルを打撃するまでの前記ハンマの前記アンビルに対する相対的な回動角度が略１８０［ｄｅｇ］であり、前記打撃爪が次の被打撃爪を打撃するように前記スピンドルの回転速度が調整されたことを特徴とする電動工具。
【請求項８】
前記打撃エネルギーＥと前記離脱トルクＴＢとの関係を、９．３×ＴＢ＜Ｅ＜１５．０×ＴＢとしたことを特徴とする請求項７に記載の電動工具。
【請求項９】
前記アンビルが最も前方に位置するときの前記アンビルと前記ハンマの軸方向の係合長さである最大係合量をＦ［ｍｍ］とし、前記ハンマが前記スピンドルに対して相対的に回動したときに前記ハンマが後退するよう前記ハンマ及び前記スピンドルに設けられたカムのリード角であるカムリード角をθ１［ｄｅｇ］としたときに、これらの関係が（−０．１２５×θ１＋６．５）−０．７＜Ｆ＜（−０．１２５×θ１＋６．５）＋０．７となるよう構成したことを特徴とする請求項７又は８に記載の電動工具。
【請求項１０】
前記アンビルに装着される先端工具からの受ける反トルクが小さい時の前記打撃爪と前記被打撃爪の軸方向の重なり長さが２．３〜５．０ｍｍであって、前記ハンマのカム溝と前記スピンドルのカム溝のリード角θ１を等しくし、且つ、θ＝１６〜３０［ｄｅｇ］としたことを特徴とする請求項７から９の何れか一項に記載の電動工具。
【請求項１１】
モータと、
前記モータによって回転方向に駆動されるスピンドルと、
前記スピンドルに対して所定の範囲内で軸方向及び回転方向に相対的に移動可能であってカム機構とスプリングによって前方に付勢されるハンマと、
前記ハンマの前方において回転可能に設けられ、前記ハンマが前方に移動しながら回転したときに前記ハンマによって打撃されるアンビルと、
前記モータの回転速度を調整するトリガスイッチを備えた電動工具において、
前記トリガスイッチが所定の量以上引かれた時には、前記ハンマの打撃爪が前記アンビルの次の被打撃爪を乗り越えて、次の次の被打撃爪を打撃する一つ飛ばし打撃を行い、
前記トリガスイッチが所定未満の引き量の時には、前記打撃爪が次の被打撃爪の打撃を行う連続打撃を行うことを特徴とする電動工具。
【請求項１２】
前記ハンマは回転方向に均等な位置に３つの打撃爪を有し、前記アンビルは回転方向に均等な位置に３つの被打撃爪を有することを特徴とする請求項１１に記載の電動工具。
【請求項１３】
前記ハンマは対向する位置に２つの打撃爪を有し、前記アンビルは対向する位置に２つの被打撃爪を有することを特徴とする請求項１１に記載の電動工具。
【請求項１４】
モータと、
前記モータによって回転方向に駆動されるスピンドルと、
前記スピンドルに対して所定の範囲内で軸方向及び回転方向に相対的に移動可能であってカム機構とスプリングによって前方に付勢される２本の打撃爪を有するハンマと、
前記ハンマの前方において回転可能に設けられ、前記ハンマが前方に移動しながら回転したときに前記ハンマによって打撃される２本の被打撃爪を有するアンビルと、
前記モータの回転速度を調整するトリガスイッチを備えた電動工具において、
前記スピンドルの軸の外径ｄ１を１６ｍｍ以上とし、前記ハンマの外径ｄ３を外径ｄ１の４倍未満とし、
前記スピンドルに形成された前記ハンマ及び前記スピンドルに設けられたカムのリード角を１６〜３０［ｄｅｇ］とし、
前記トリガスイッチが最大またはそれに近い程度に引かれた時には、前記打撃爪が次の被打撃爪を乗り越えて、次の次の被打撃爪を打撃するように調整され、
前記トリガスイッチが少なく引かれた時には、前記ハンマが後退して前記打撃爪が前記被打撃爪との係合を解除して回転した際に前記打撃爪が次の被打撃爪を打撃するように前記スピンドルの回転速度が調整されたことを特徴とする電動工具。
【請求項１５】
前記スピンドルは円筒形状であって、前端から後端まで内部空間が連通することを特徴とする請求項１から１４の何れか一項に記載の電動工具。
【請求項１６】
前記スピンドルの軸部のモータ側には遊星歯車減速機構の遊星歯車を軸支するための嵌合穴が複数形成され、
前記嵌合穴の最内周点に接する円の直径Ｓが、前記スピンドルの軸の外径ｄ１よりも小さく形成されることを特徴とする請求項１から１５の何れか一項に記載の電動工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハンマがアンビルに対して、回転方向の打撃力を加えることのできるインパクト式の電動工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、モータの回転力をハンマに伝達して、ハンマでアンビルに回転方向の打撃力を加える電動工具が知られており、その一例として特許文献１に記載のインパクト工具がある。インパクト工具は、木材へのねじ部材の締め付けや、コンクリートにボルトを固定する作業、及び、ねじ部材やボルトを緩める作業等に広く用いられている。インパクト工具は、トリガスイッチのトリガを引くと、モータが駆動されて、減速機構を介してスピンドルを回転させる。スピンドルが回転すると、ハンマスプリングとカムボールによりスピンドルに連結されているハンマが回転する。ハンマが回転すると、ハンマの打撃爪とアンビルの羽根部を介して回転力が伝達されてアンビルが回転する。アンビルの軸方向の先端には先端工具の装着孔が形成されており、装着孔に装着された六角ビット等の先端工具を介して、ねじやボルトの締め付けを行うことができる。
【０００３】
木材に対して締め付け作業を行う場合、例えばナゲシビスが用いられる。インパクト工具でナゲシビスを締め付ける場合、締め付け開始から当分の間はハンマとアンビルが同期して回転する（連続回転）。その後、締め付けの進行に応じて徐々にナゲシビスに生じる反トルクが高くなって、この反トルクがハンマスプリングのバネ圧を上回ると、ハンマはスピンドルカム溝とハンマカム溝の形状に沿ってハンマスプリングを徐々に圧縮しながらモータ側に徐々に後退する。このハンマの後退により、ハンマの打撃爪とアンビルの被打撃爪の前後方向の接触長さが小さくなっていく。ハンマの打撃爪とアンビルの被打撃爪の前後方向の接触長さが０ｍｍとなった時、回転方向に対するハンマのアンビルに対する係合が離脱することになる。この離脱する直前にハンマとアンビル間に作用するトルクの大きさが、ハンマとアンビルとが離脱する際の“離脱トルク”である。
【０００４】
ナゲシビスからの反力が離脱トルクを越えると、ハンマの打撃爪は、アンビルの被打撃爪を乗り越え、この後、ハンマはハンマスプリングの圧縮力で、六角ビット側に押し出されながらアンビルの次の被打撃爪と係合（又は衝突）することになる。ハンマに設けられた打撃爪とアンビルに設けられた羽根部は、ナゲシビスの締め付けが完了するまで、離脱、係合の動作を繰り返す（打撃動作）。ナゲシビスは木材に締め付けられるにつれて、ナゲシビスからの反トルクが徐々に高くなることでハンマバック量も増加する。これは、ナゲシビスに生じる反トルクの増加に伴い、ハンマとアンビル間に発生する反発率が高くなるためである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５９−８８２６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、インパクト工具の高トルク化が図られており、締め付けトルク１５０Ｎ・ｍ以上の製品も市販されている。インパクト工具において締め付けトルクを高めるためには、ハンマをアンビル側に付勢するスプリングのばね定数を高く設定する。しかしながら、スプリングのばね定数を高めて高出力化を図ると、離脱トルクが高くなってしまうため次のような問題があることを発明者らは見いだした。
離脱トルクが高くなると連続回転動作から打撃動作に移行するタイミングが遅くなるため、インパクト工具に作用する反トルクが大きくなり、作業者が片手でインパクト工具を把持したままねじ締め作業を行うことが困難となる。また、高い締め付けトルクを必要とされない柔らかい木材等へのねじ締め等の場合、スプリングのばね定数を高めたインパクト工具ではねじ締め作業中に離脱トルクに到達しないことがあり、なかなか打撃動作が行われないという問題があった。打撃動作が行われないと、ナゲシビスの十字溝から先端工具のネジ山が浮きやすく、六角ビットが外れて弾かれたり、その場で空転してナゲシビスのネジ頭が痛んでしまう恐れがあった。このように、離脱トルクが高すぎるとインパクト工具の特徴を生かせないことになり、特にカムアウトを防ぐ効果が得られないことになる。
【０００７】
本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、ハンマとアンビルの離脱トルクの上昇を抑えつつ、回転方向への打撃力を高くして、高出力でありながら片手で把持しながらのねじ締め作業を可能としたインパクト式の電動工具を提供することにある。
本発明の他の目的は、高出力を達成すると共に連続回転から打撃への移行時の操作フィーリングを良くした電動工具を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、ハンマ打撃爪がアンビルの次の次の被打撃爪を打撃するようにして、ハンマスプリングのバネ定数を上昇させることなく、締め付けトルクを十分に確保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】
【０００８】
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。
本発明の一つの特徴によれば、モータと、モータによって回転方向に駆動されるスピンドルと、スピンドルに対して所定の範囲内で軸方向及び回転方向に相対的に移動可能であってカム機構とスプリングによって前方に付勢されるハンマと、ハンマの前方において回転可能に設けられ、ハンマが前方に移動しながら回転したときにハンマによって打撃されるアンビルと、を備えた電動工具において、ハンマは回転方向に均等に３つの打撃爪を有し、アンビルは回転方向に均等に３つの被打撃爪を有するように構成した。そして、ハンマがアンビルを打撃する直前にハンマが有するエネルギーである打撃エネルギーＥと、ハンマがアンビルと離脱する直前にハンマとアンビルとの間に作用するトルクである離脱トルクＴＢとの関係を、Ｅ＞５．３×ＴＢの範囲において打撃動作を行うようにした。また、この離脱トルクＴＢの範囲で打撃を行う場合は、ハンマがアンビルを打撃して後方に移動してから再びアンビルを打撃するまでのハンマのアンビルに対する相対的な回動角度を略２４０［ｄｅｇ］として、打撃爪が次の被打撃爪を乗り越えて、次の次の被打撃爪を打撃するような“一つ飛ばし打撃”となるようにモータの回転数を制御する。この回転数はトリガを最大に引いた状態又は、それに近い状態の時の回転数であり、この構成によりスピンドルの実用回転数を２，３００ｒｐｍ以上にしても打撃タイミングを良好にすることができ、打撃エネルギーに対する離脱トルクの割合が小さい状態のまま締め付けトルクを十分高くすることができる。また、締め付けトルクが上昇しているのに対して離脱トルクは従来と同等のままなので、従来の製品と同様に片手で高出力のねじ締め作業が可能となる。
【０００９】
本発明の他の特徴によれば、打撃エネルギーＥの上限を、９．３×ＴＢ＞Ｅとなるようにした。このように離脱トルクＴＢの大きさを制限することにより、いわゆる“一つ飛ばし打撃”を良好なタイミングで行うことができた。ここでハンマの直径は３５〜４４ｍｍ、ハンマのイナーシャは０．３９ｋｇ・ｃｍ２［０．０００３８Ｎ・ｍ２］以下、スピンドルの直径は１０〜１５ｍｍ、スプリングのバネ定数は３７ｋｇｆ／ｃｍ以下とすると良い。さらに、アンビルが最も前方に位置するときのアンビルとハンマの軸方向の係合長さである最大係合量をＡ［ｍｍ］とし、ハンマがスピンドルに対して相対的に回動したときにハンマが後退するようハンマ及びスピンドルに設けられたカムのリード角であるカムリード角をθ［ｄｅｇ］としたときに、これらの関係が
（−０．１２５×θ＋７．５）−０．７＜Ａ＜（−０．１２５×θ＋７．５）＋０．７
となるよう構成した。この関係式を満たすことによりハンマの連続回転から打撃動作の開始に至るタイミングを良好にすることが可能となる。
【００１０】
本発明の他の特徴によれば、アンビルに装着される先端工具からの受ける反トルクが小さい時の打撃爪と被打撃爪の軸方向の重なり長さが２．３〜５．０ｍｍであって、ハンマのカム溝とスピンドルのカム溝のリード角θを等しくし、且つ、θ＝２６〜３６［ｄｅｇ］とした。この構成において、ハンマが後退して打撃爪が被打撃爪との係合を解除して回転した際に、打撃爪が次の被打撃爪を打撃するか、又は、打撃爪が次の被打撃爪を乗り越えて、次の次の被打撃爪を打撃する一つ飛ばし打撃となるようにスピンドルの回転速度が調整される。
【００１１】
本発明のさらに他の特徴によれば、インパクト式の電動工具において、ハンマは２つの打撃爪を有し、アンビルは２つの被打撃爪を有するように構成した。そして、ハンマがアンビルを打撃する直前にハンマが有するエネルギーである打撃エネルギーＥと、ハンマがアンビルと離脱する直前にハンマとアンビルとの間に作用するトルクである離脱トルクＴＢとの関係を、９．３×ＴＢ＜Ｅ＜１５．０×ＴＢの範囲において打撃動作を行うようにした。また、この離脱トルクＴＢの範囲で打撃を行う場合は、ハンマがアンビルを打撃して後方に移動してから再びアンビルを打撃するまでのハンマのアンビルに対する相対的な回動角度を略３６０［ｄｅｇ］として、打撃爪が次の被打撃爪を乗り越えて、次の次の被打撃爪を打撃するような“一つ飛ばし打撃”となるようにモータの回転数を制御する。この回転数はトリガを最大に引いた状態又は、それに近い状態の時の回転数であり、この構成によりスピンドルの実用回転数を２，１００ｒｐｍ以上にしても打撃タイミングを良好にすることができ、打撃エネルギーに対する離脱トルクの割合が小さい状態のまま締め付けトルクを十分高くすることができる。
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】
【００１２】
【図１】本発明の実施例に係るインパクト工具１の内部構造を示す縦断面図である。
【図２】図１の打撃機構部分の部分拡大図である。
【図３】図１のアンビル６０の正面図と縦断面図である。
【図４】図１のハンマ４０の正面図と縦断面図である。
【図５】図１のスピンドル３０の正面図と側面図である。
【図６】図１のハンマ４０、アンビル６０の一つ飛ばし打撃時における打撃角を説明するための図である（その１）。
【図７】図６に示す打撃角での打撃状況を示す図である。
【図８】図１のハンマ４０、アンビル６０の連続打撃時における打撃角を説明するための図である（その２）。
【図９】図８に示す打撃角での打撃状況を示す図である。
【図１０】本発明の実施例に係るインパクト工具１における打撃エネルギーと離脱トルクの関係を示す図である。
【図１１】本発明の実施例に係るインパクト工具１における最大係合量Ａとカムリード角θとの関係を示す図である。
【図１２】本発明の第二の実施例に係るインパクト工具１０１の内部構造を示す縦断面図である。
【図１３】図１２の打撃機構部分の部分拡大図であり、（１）は断面図、（２）は側面図である。
【図１４】図１２のアンビル１６０の正面図と縦断面図である。
【図１５】図１２のハンマ１４０の正面図と縦断面図である。
【図１６】図１２のスピンドル１３０の正面図と側面図と断面図である。
【図１７】図１２のハンマ１４０、アンビル１６０の一つ飛ばし打撃時における打撃角を説明するための図である（その１）。
【図１８】図１７に示す打撃角での打撃状況を示す図である。
【図１９】図１２のハンマ１４０、アンビル１６０の連続打撃時における打撃角を説明するための図である（その２）。
【図２０】図１９に示す打撃角での打撃状況を示す図である。
【図２１】第二の実施例に係るインパクト工具１０１における打撃エネルギーと離脱トルクの関係を示す図である。
【図２２】第二の実施例に係るインパクト工具１０１における最大係合量Ｆとカムリード角θ１との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１３】
以下、本発明の実施形態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。本実施例では電動工具の一実施例としてインパクト工具を示している。
【００１４】
図１は本発明の実施例に係るインパクト工具１の内部構造を示す縦断面図である。インパクト工具１のハウジングは、本体ハウジング２とそれに設けられるハンマケース３によって構成される。インパクト工具１は、充電可能なバッテリ１０を電源とし、モータ４を駆動源として回転打撃機構を駆動する。出力軸であるアンビル６０には、打撃機構から回転力と打撃力が与えられ、ビット保持部７０に形成された装着孔６１ａに保持されるドライバビット等の図示しない先端工具に、回転打撃力が連続的に又は間欠的に伝達され、ねじ締めやボルト締め等の作業が行なわれる。
【００１５】
ブラシレスＤＣ方式のモータ４は、側面視で略Ｔ字状の形状を成す本体ハウジング２の筒状の胴体部２ａ内に収容される。モータ４の回転軸４ｃは、その軸線Ａ１が胴体部２ａの長手方向に伸びるように配置される。ロータ４ａは、永久磁石によって形成される磁路を形成するもので、例えば薄い金属板の積層鉄心により構成され、積層鉄心の外周側には円筒状の永久磁石が配置される。ステータコア４ｂは積層鉄心にて形成され、径方向内側に突出する複数の磁極片を有し、各磁極片にはコイルが所定ターン分巻かれている。コイルの結線方法は、例えばＹ結線とすることができる。モータ４の軸方向後方であってステータコア４ｂの後方には、モータ４を駆動するためのインバータ回路基板５が配設される。インバータ回路基板５は、略円環状の両面基板であり、この基板の後方側にはＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  ｅｆｆｅｃｔ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等の複数のスイッチング素子１５が搭載され、前方側であってロータ４ａの永久磁石と対向する位置には、ホールＩＣ等の回転位置検出素子１６が所定間隔で複数搭載される。モータ４の前方側の回転軸４ｃには冷却ファン１３が設けられ、モータ４と同期して回転する。冷却ファン１３の回転によって本体ハウジング２の後方の吸気口１７、１８から外気が吸引されて、モータ４やスイッチング素子１５等が冷却され、冷却ファン１３の周囲に形成された図示しない排気口から外部に排出される。
【００１６】
本体ハウジング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スイッチ６が配設され、トリガスイッチ６から本体ハウジング２の前方側には操作レバーたるトリガ６ａが露出する。またトリガスイッチ６の上方には、モータ４の回転方向を切り替えるための正逆切替レバー７が設けられる。ハンドル部２ｂ内の下部は、バッテリ１０を取り付けるために拡径部２ｃが形成される。拡径部２ｃはハンドル部２ｂの長手方向中心軸から径方向（直交方向）に広がるように形成された部分で、拡径部２ｃの下側にバッテリ１０が装着される。拡径部２ｃの内部には、トリガ６ａの引き動作によって前記モータ４の速度を制御する機能を備えた制御回路基板（図示せず）が収容される。制御回路基板は、略水平になるように配置される。制御回路基板には、マイクロコンピュータ（以下、「マイコン」と称する）が搭載される。また、拡径部２ｃの側面には、動作モードの切替スイッチ９が設けられる。バッテリ１０はニッケル水素電池やリチウムイオン電池等の二次電池が用いられ、複数のセルをバッテリハウジング内に収容したバッテリパックが用いられる。
【００１７】
図２は、図１のモータ４の回転軸４ｃから装着孔６１ａに至るまでの動力伝達機構部分を抜粋した部分拡大図である。モータ４の回転駆動力は、回転軸４ｃから遊星歯車を用いた減速機構２０を介して回転打撃機構側に伝達される。減速機構２０はモータ４の出力をスピンドル３０に伝達するものであり、ここでは、遊星歯車を用いた減速機構が用いられる。減速機構２０は、モータ４の回転軸４ｃの先端に固定されるサンギヤ２１と、サンギヤ２１の外周側に距離を隔てて取り囲むように設けたリングギヤ２３と、サンギヤ２１及びリングギヤ２３の間に配置され、これら双方のギヤに噛み合わされる複数（ここでは３つ）のプラネタリーギヤ２２を含んで構成される。３つのプラネタリーギヤ２２はシャフト２４ａ〜２４ｃ（２４ｃは図示せず）の回りを自転しつつサンギヤ２１の回りを公転する。リングギヤ２３は本体ハウジング２側に固定され、回転しない。シャフト２４ａ〜２４ｃ（図２で後述）は、スピンドル３０の後端部分に形成された遊星キャリア部（取付部３７、３８）に固定され、プラネタリーギヤ２２の公転運動が遊星キャリア部の回転運動に変換され、スピンドル３０が回転する。
【００１８】
スピンドル３０は、減速機構２０と同軸上の前方側に配置される。本実施例では、円柱状であってスピンドルカム溝３３、３４が形成されるスピンドル軸部３１の後方側に、減速機構２０の遊星キャリア部を接続したもので、これらは金属の一体成形品にて製造される。スピンドル３０におけるモータ４側の端部には、軸線Ａ１に沿った方向で前方側に窪む円柱孔３５ａが形成され、サンギヤ２１の収容空間とされる。一方、スピンドル３０のアンビル６０側の端部には、軸線Ａ１に沿って後方に窪むように形成された円柱状の嵌合孔３１ａが形成される。
【００１９】
ハンマ４０はスピンドル３０の前方側（図中左側）から装着され、スピンドル３０の軸部の外周面とハンマ４０の内周面の後方側の一部が接するように配置される。スピンドル３０の円柱部分の外周面には、側面視で略Ｖ字状の窪み部分が形成されたスピンドルカム溝３３、３４が形成される。スピンドルカム溝３３、３４と対向するハンマ４０の内周面には、ハンマカム溝４４、４５が形成される。スピンドル３０とハンマ４０は、スピンドルカム溝３３、３４とハンマカム溝４４、４５によって所定の空間が形成されるように組み合わされ、この空間の中に金属製のカムボール５１ａ、５１ｂが設けられることによって、カム機構が構成される。カム機構によってハンマ４０はスピンドル３０とほぼ連動するように回転するが、この空間内でカムボール５１ａ、５１ｂが移動することによって、ハンマ４０とスピンドル３０の回転方向の相対位置が僅かに変動する。ハンマ４０はスピンドル３０に対して軸方向に僅かに移動可能であり、後方側には大きく移動可能とされる。また、ハンマ４０は、スプリング５４によってスピンドル３０に対して常に前方側に付勢されるので、ハンマ４０の後方側への移動はスプリング５４を圧縮しながらの移動となる。
【００２０】
スピンドル３０の静止時には、カムボール５１ａ、５１ｂ、スピンドルカム溝３３、３４と、ハンマカム溝４４、４５との係合位置と、スプリング５４との付勢力とのバランス関係によって、ハンマ４０の前面４２ａとアンビル６０の爪部の後端面とは軸方向に僅かに隙間を隔てた位置にある。一方、アンビル６０の羽根部６３ａとハンマ４０の打撃爪４６ａは、軸線Ａ１方向にみて重なるような位置関係となり、その軸方向に係合する長さは係合量Ａとなる。ここで、係合量Ａとは、軸線Ａ１の方向に見てハンマ４０の打撃爪４６ａ〜４６ｃと、アンビル６０の羽根部６３ａ〜６３ｃの当接領域の軸方向長さであって、図２のように静止時又は打撃前の初期位置においてその係合量Ａが最大となる。係合量Ａは、ハンマ４０の後方向の移動によって変化するもので、アンビル６０が先端工具側から受ける力によりハンマ４０に伝わる反トルクが大きくなると、カムボール５１ａ、５１ｂの位置が移動することによりハンマ４０とアンビル６０の相対的位置関係が変化する。
【００２１】
スプリング５４は圧縮スプリングであり、その前方側には複数のスチールボール５２がワッシャ５３に押さえられた状態で配置され、その後方側は段差付きのワッシャ５５によってスピンドル３０の段付き部３６（図５（２）参照）にて固定される。ワッシャ５５の内周側においては、中央をスピンドル３０が貫通するように形成された円環状のダンパ５６が配置される。ダンパ５６はゴム等の弾性体で構成され、ハンマ４０の最大後退時における減速機構２０との直接衝突を防止し、これによってスピンドルカム溝３３、３４の端部とハンマカム溝４４、４５の端部にカムボール５１ａ、５１ｂが衝突する際の衝撃を緩和する。
【００２２】
スピンドル３０とハンマ４０とアンビル６０を含んで構成される打撃機構と減速機構は、それらの回転中心が軸線Ａ１に並ぶように配置され、金属製であって先細り形状のハンマケース３の内部に収容され、本体ハウジング２の前方側に固定される。図２で示した組立体は、前方側でメタル１９ａによってハンマケース３に軸支され、後方側で軸受１９ｂと軸受ホルダ８（図１参照）を介して本体ハウジング２に軸支される。
【００２３】
次に図３を用いてアンビル６０の形状を説明する。図３（１）はアンビル６０の正面図であり、（２）はＢ−Ｂ部の断面図である。ここでは発明の理解を容易にするために（２）では、（１）のＢ−Ｂ部分の断面図としていることに注意されたい。また、図１、２の断面図においても、アンビル６０と被打撃爪、ハンマ４０の打撃爪部分、減速機構のプラネタリーギヤ２２だけはＢ−Ｂ断面にて図示している。インパクト工具１は、ハンマ４０とアンビル６０に設けられた係合部（打撃爪と被打撃爪）が離脱、係合を繰り返す際に、ハンマ４０の打撃爪がアンビル６０の羽根部に対して、プレヒット、或いは、オーバーシュートをしないよう設計する必要がある。プレヒット、或いは、オーバーシュートが発生した場合では、インパクト工具１には大きな振動が発生し、これにより性能の大幅低下が懸念されるからである。この問題を防止するために、従来のインパクト工具１においては、ハンマの爪、及びアンビルの羽根部の数を共に２本とすることが一般的である。仮に打撃爪の本数が３本以上とした場合では、回動角度が１８０［ｄｅｇ］以下となることから、プレヒットが発生しやすくなる。一方、打撃爪の本数が１本の場合では、回動角度が３６０［ｄｅｇ］になってオーバーシュートが発生しやすくなり、ハンマバック量を増加させる必要もあるため、製品のコンパクト化を図る上で阻害要因となる。本実施例においては、ハンマ４０の打撃爪の数と、アンビル６０の羽根部の数を３本として、スピンドル３０を所定の速度領域にて制御することによって、連続回転から打撃に至るまでの移行をスムーズにすると共に、高トルクのインパクト工具を実現する。
【００２４】
アンビル６０は金属の一体成形にて製造され、その円筒形の出力軸部６１の後方に、３つの羽根部６３ａ〜６３ｃを配した被打撃部６２が形成されたものである。出力軸部６１の前側端部から内側部分には、断面形状が六角形であって先端工具を装着するための装着孔６１ａが形成される。装着孔６１ａが形成される部分の前後方向の途中には径方向に貫通する２つの貫通穴６１ｂが形成され、ビット保持部７０の構成要素となる金属球６９（図１参照）が配置される。軸方向に見て貫通穴６１ｂと被打撃部６２との間（矢印６１ｃの部分）は外周面が円柱状に形成され、この領域の外周側にメタル１９ａ（図１参照）が配置されることによりアンビル６０はハンマケース３（図１参照）に回転可能に軸支される。被打撃部６２の３つの羽根部６３ａ〜６３ｃは、回転方向に見て１２０［ｄｅｇ］ずつ隔てるように均等に配置された被打撃爪であり、径方向外側に伸びるように配置される。羽根部６３ａ〜６３ｃの回転方向の側面は、ハンマ４０の打撃爪によって締め付け方向の回転時に打撃される被打撃面６４ａ〜６４ｃと、その反対側に形成され緩め方向の回転時に打撃される被打撃面６５ａ〜６５ｃが形成される。被打撃部６２の後方側には、円筒状の軸部６６が形成され、軸部６６の外周面がスピンドル３０の嵌合孔３１ａ（図２参照）によって摺動可能な状態で軸支される。
【００２５】
次に図４を用いてハンマ４０の形状を説明する。図４（１）はハンマ４０の正面図であり、（２）はＣ−Ｃ部の断面図である。ハンマ４０は図４（２）に示すように、内径の異なる２つの筒状部分４１、４３の前方側を径方向に接続部４２にてつなげた形状とされる。ここではハンマ４０は金属製であり、その直径（外径）は３５〜４４ｍｍ程度、イナーシャは０．３９ｋｇ・ｃｍ２[０.０００３８Ｎ・ｍ２]以下となるように構成すると良い。接続部４２によって形成される前面４２ａの外周側の３カ所には、軸方向の前方側（アンビル６０側）に突出する３つの打撃爪４６ａ〜４６ｃが形成される。打撃爪４６ａ〜４６ｃは、図４（１）に示すように回転方向に見てその中心位置が回転角で１２０度ずつ隔てるように均等に配置される。打撃爪４６ａ〜４６ｃの回転方向の２つの側面は、アンビル６０の３つの羽根部６３ａ〜６３ｃと衝突時に良好に面接触するように回転方向に所定の角度が付けられる。ハンマ４０の筒状部分４１の内周側であって、スピンドル３０の外面（円筒面）と対向する貫通孔４１ａの内壁部分にはハンマカム溝４４、４５が形成される。ハンマカム溝４４、４５は、ハンマ４０の内周面を平面に展開した際に略台形状の輪郭を有する窪みであって、スピンドルカム溝３３、３４と共にカムボール５１ａ、５１ｂの動きを制限する空間を形成する。また、ハンマカム溝４４、４５の一部には組立時にカムボール５１ａ、５１ｂを挿入するための溝４４ａ、４５ａが形成される。本実施例では、ハンマ４０のカムリード角θＨが所定の値となるように、例えばθＨ＝２６〜３６［ｄｅｇ］の範囲内になるように設定される。
【００２６】
次に図５を用いてスピンドル３０の形状を説明する。図５（１）はスピンドル３０の正面図であり、（２）は側面図である。スピンドル３０は、軸線Ａ１と同軸上であってアンビル６０と減速機構２０との間に配置され、スピンドル３０の長手方向の後方側端部３９は軸受１９ｂ（図１参照）により軸支される。スピンドル３０は金属製であって、軸部３１の直径ｄは１０〜１５ｍｍ程度とすると良い。軸受１９ｂは軸受ホルダ８（図１参照）を介して本体ハウジング２に固定される。スピンドル３０の外周面には２本のスピンドルカム溝３３、３４が形成される。ここでスピンドルカム溝３３は、スピンドルカム溝３４と回転方向で１８０度隔てた位置にあるので図５（２）では見えないが、その形状はスピンドルカム溝３４と同一である。スピンドルカム溝３３、３４の形状は、側面視（軸線Ａ１と直交する上側方向から見た際）で略Ｖ字状とされ、スピンドルカム溝３３、３４のそれぞれのカムリード角θＳを所定の角度としている。本実施例では、ハンマ４０のカムリード角θＨとスピンドルのカムリード角θＳは同一角度とし、例えば２６〜３６［ｄｅｇ］の範囲内になるように設定される。カムリード角θＨ、θＳが大きくなると、離脱トルクと実用時の最大電流が高くなり、一方、カムリード角θＨ、θＳが小さくなると、離脱トルク、実用時の最大電流がともに小さくなるので、これらのバランスを取ることが重要である。
【００２７】
円柱状のスピンドル軸部３１の後方側には、減速機構２０の遊星キャリア部３５が形成され、取付部３７、３８が形成される。取付部３７は軸線Ａ１とは直交するよう延在し、回転方向には均等間隔で３つの嵌合穴３７ａ〜３７ｃが形成される。取付部３７と所定の距離を隔てて後方側には、取付部３７と平行に取付部３８が設けられる。取付部３８にも回転方向には均等間隔で３つの嵌合穴（図示せず）が形成され、取付部３７の嵌合穴３７ａ〜３７ｃと共に、プラネタリーギヤ２２を軸支するシャフト２４ａ〜２４ｃ（ともに図２参照）を固定する。取付部３７の前方側には軸方向に肉厚を増した段付き部３６が形成される。
【００２８】
トリガ６ａが引かれてモータ４が起動されると、正逆切替レバー７で設定された方向にモータ４が回転を開始し、その回転力は減速機構２０によって所定の減速比で減速されてスピンドル３０に伝達され、スピンドル３０が所定の速度で回転駆動される。ここで、スピンドル３０とハンマ４０とはカム機構によって連結され、スピンドル３０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４０に伝達される。ハンマ４０は回転開始後に１／３回転もしないうちにハンマ４０の打撃爪４６ａ〜４６ｃがアンビル６０の羽根部６３ａ〜６３ｃに当接してアンビル６０を回転させる。その際、アンビル６０からの係合反力によってスピンドル３０とハンマ４０との間に相対回転が生ずると、ハンマ４０はカム機構のスピンドルカム溝３３、３４に沿ってスプリング５４を圧縮しながらモータ４側へと後退を始める。そして、ハンマ４０の後退動によってハンマ４０の打撃爪４６ａ〜４６ｃがアンビル６０の羽根部６３ａ〜６３ｃを乗り越えて両者の係合状態が解除されると、ハンマ４０は、スピンドル３０の回転力に加え、スプリング５４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に回転しながら前方に急速に加速される。
【００２９】
ハンマ４０がスプリング５４の付勢力によって前方へ移動すると、ハンマ４０の打撃爪４６ａ〜４６ｃが、回転後の次のアンビル６０の羽根部６３ａ〜６３ｃに再び係合することにより強い打撃が行われ、ハンマ４０とアンビル６０は一体に回転し始める。この打撃により強力な回転力がアンビル６０に加えられるため、アンビル６０の装着孔６１ａ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結材にねじ込まれる。以上がハンマ４０によるアンビル６０の通常打撃時の状態を示すものであるが、本実施例では、ハンマ４０の打撃爪とアンビル６０の羽根部がそれぞれ３本形成されたことにより、特徴的な打撃を行うようにした。その打撃は、モータ４の回転速度を所定の回転数Ｔ１以上の高速領域として一つ飛ばしの打撃をするか、所定の回転数Ｔ２以下（但しＴ１＞Ｔ２）の低速領域として連続打撃をするか、のいずれかを用いることによってハンマ４０によるアンビル６０への打撃を制御するものである。尚、モータ４の回転数がＴ２より大きくＴ１未満の領域においては、一つ飛ばしの打撃ができない上に、連続打撃もオーバーシュートとなる恐れがあるので、このＴ２〜Ｔ１の回転領域は、打撃動作時には使用しないようにすると良い。
【００３０】
図６はハンマ４０、アンビル６０の一つ飛ばし打撃時における打撃角を説明するための図である。本実施例のインパクト工具１においては、高トルクが必要とされる場合には、いわゆる“一つ飛ばし打撃”を行うようにした。アンビル６０は、羽根部６３ａ〜６３ｃの３本の被打撃爪を配し、ハンマ４０は、打撃爪４６ａ〜４６ｃの３本の打撃爪を配した構成になっている。矢印で示す回動角度８３、８４は、ハンマ４０のアンビル６０に対する相対回転角度を示している。回転側であるハンマ４０の打撃爪４６ａは、アンビル６０の羽根部６３ａの後方側を通過した後に、回動角度８３だけ回転して羽根部６３ｃを打撃する。羽根部６３ａは、ハンマ４０の打撃爪４６ａから離脱した後に、次の打撃爪４６ｂに接触することなく、次の次の打撃爪４６ｃに係合する。この時の回動角度は約２４０［ｄｅｇ］である。ハンマ４０の角度８３の相対回転が行われた後は、次に角度８４の相対回転が行われる。ハンマ４０の打撃爪４６ａは、羽根部６３ｃの後方側を通過した後に、回動角度８４だけ回転して羽根部６３ｂを打撃する。ハンマ４０の角度８３と角度８４を含む回転部分（回動角度８３又は８４＋アンビル６０の回動角）は同一角度となることが望ましいが、ハンマ４０とスピンドル３０とは、回転方向にも僅かな相対回転が可能なので、ハンマ４０とアンビル６０は２２０〜２６０［ｄｅｇ］の回動範囲において相違となっても良い。
【００３１】
図７は図６に示す打撃角での打撃をする際のハンマ４０とアンビル６０の状況を示す図である。縦軸はハンマ４０の前後方向の位置を示し、＋が前方側で、−が後方側の何ｍｍの位置にあるかを示す。０が静止時又は低負荷状態で回転時のハンマ４０の打撃爪４６ａの前方側の位置であり、この際の羽根部６３ａの前方側位置も０である。横軸はハンマ４０のアンビル６０に対する相対的な回転角度であり、３６０度（［ｄｅｇ］）にて１周である。ここでは羽根部６３ａ〜６３ｃは１２０度の間隔で配置される。トリガ６ａを一杯に引いてスピンドル３０が高速で回転中に、ハンマ４０の打撃爪４６ａに所定の反力が加わり、離脱トルクを越えると、ハンマ４０が後退する。ハンマ４０の後退量が羽根部６３ａとの最大係合量Ａよりも大きくなると、打撃爪４６ａと羽根部６３ａとの係合状態が解除され、打撃爪４６ａが羽根部６３ａの後方側をすり抜けて回転し、次の羽根部６３ｂの後方側を通過して、その次の羽根部６３ｃ（羽根部６３ａから見て次の次の羽根部）を打撃する。図中、実線７１で示すのが打撃爪４６ａの軸方向前方側且つ回転方向前方側の角部の移動軌跡であり、点線７２で示すのが打撃爪４６ａの軸方向前方側且つ回転方向後方側の角部の移動軌跡である。このように、打撃を行う際に打撃爪４６ａが、次の羽根部６３ｂでなくて次の次の羽根部６３ｃを打撃するためには、スプリング５４を圧縮して後方側に移動したハンマ４０が軸方向前方側に戻る前に、羽根部６３ｂが通過するように十分な高速でスピンドル３０を回転させる。図７においては、打撃爪４６ａしか図示していないが、同様に打撃爪４６ｂ、４６ｃも一つ飛ばし打撃を行うため、２つの打撃爪と２つの羽根部を有する従来のインパクト工具に比べて打撃間隔は長くなるものの、高い打撃トルクを実現することができる。しかも、この打撃方法を実現するに当たって、スプリング５４のばね力を現行製品とほぼ同等程度にすれば良いので、スプリング５４の強化に伴う離脱トルクの上昇を抑えることができ、連続回転から打撃状態に移行するまでのフィーリングの良い、使い勝手の良いインパクト工具を実現できた。スプリング５４のバネ定数は、例えば４０ｋｇｆ／ｃｍ以下とすると良い。
【００３２】
図８は、ハンマ４０、アンビル６０の連続打撃時における打撃角を説明するための図である。矢印で示す回動角度８５〜８７は、ハンマ４０のアンビル６０に対する相対回転角度を示している。本実施例のインパクト工具１においては、高トルクが必要とされない場合、例えばトリガ６ａの引き量が小さい場合や、モータ４の設定回転数が低い場合には、いわゆる“連続打撃”を行うようにした。回転側であるハンマ４０の打撃爪４６ａは、アンビル６０の羽根部６３ａの後方側を通過した後に、回動角度８５だけ回転して羽根部６３ｂを打撃する。その次に、打撃爪４６ａは、羽根部６３ｂの後方側を通過した後に、回動角度８６だけ回転して羽根部６３ｃを打撃する。さらに、打撃爪４６ａは、羽根部６３ｃの後方側を通過した後に、回動角度８７だけ回転して羽根部６３ａを打撃する。一方、羽根部６３ａは打撃爪４６ａから離脱した後に、角度８５を回転したハンマの次の打撃爪４６ｃに係合する。この時のハンマ４０のアンビル６０に対する回動角度は略１２０［ｄｅｇ］である。角度８５の打撃が行われた後は、次に角度８６の打撃が行われ、その次に角度８７の打撃が行われ、以下同様にして次の被打撃爪とハンマの打撃爪の打撃が行われる。ここで、角度８５と角度８６と角度８７は同一角度となることが望ましいが、１００〜１６０［ｄｅｇ］の回動範囲において、例えば、角度８５を１１０［ｄｅｇ］、角度８６を１３０［ｄｅｇ］、角度８７を１２０［ｄｅｇ］というように、それぞれの回動角度を相違となるように設定しても良いので、略１２０［ｄｅｇ］というのは所定の幅を有するものであることに注意されたい。
【００３３】
図９は図７に示す打撃角での打撃をする際のハンマ４０とアンビル６０の状況を示す図である。縦軸と横軸の関係は図７と同様である。スピンドル３０が低速モードで回転中に、ハンマ４０の打撃爪４６ａに所定の反力が加わり、離脱トルクを越えると、ハンマ４０が後退して、その後退量が羽根部６３ａとの最大係合量Ａよりも大きくなると、打撃爪４６ａと羽根部６３ａとの係合状況が解除され、打撃爪４６ａが羽根部６３ａの後方側をすり抜けて回転し、次の羽根部６３ｂに係合する。図中、実線７３で示すのが打撃爪４６ａの軸方向前方側且つ回転方向前方側の角部の移動軌跡であり、点線７４で示すのが打撃爪４６ａの軸方向前方側且つ回転方向後方側の角部の移動軌跡である。このように、打撃を行う際に打撃爪４６ａが、次の羽根部６３ｂに良好に係合するためには、スプリング５４を圧縮して後方側に移動したハンマ４０が軸方向前方側に戻ると同時に次の羽根部６３ｂがくるように、図７の回転状況に比べて低速でスピンドル３０を回転させる必要がある。このため、この連続打撃を行う際には、制御回路は連続打撃が良好に行われるような低速の回転速度にてスピンドル３０を回転させるべく、モータ４の回転制御を行う。図９においても、打撃爪４６ａしか図示していないが、同様に打撃爪４６ｂ、４６ｃも連続打撃を行う。この際の打撃間隔は、２つの打撃爪と２つの羽根部を有する従来のインパクト工具に比べて短くなるため、その分打撃トルクが小さくなる。よって、柔らかい木材に対してナゲシビス等の締め付け作業を行う際であって確実に打撃モードにて打撃を行うことができるので、使い勝手の良いインパクト工具を実現できた。
【００３４】
図１０は本実施例のインパクト工具１における打撃エネルギーと離脱トルクの関係を示す図である。打撃エネルギーＥは、ハンマ４０がアンビル６０を打撃する直前に、ハンマ４０が有するエネルギーである。ここでは、トリガ６ａの操作量（引き量）は最大、被締め付け材はラワン材（木材）で、その反発率は０．３１という条件下で算出した。ここに図示している離脱トルクＴＢ［ｋｇ・ｃｍ］、及び打撃エネルギーＥ［Ｎ・ｍ２×（ｒａｄ／ｓ）２］は次の式１、式２で算出した値である。
式１：  
離脱トルクＴＢ［ｋｇ・ｃｍ］＝ばね定数［ｋｇ／ｃｍ］×（ばね押付け高さ）［ｃｍ］×ｔａｎ（カム角度［ｄｅｇ］×カム接点半径［ｃｍ］）
但し、ばね押付け高さ［ｃｍ］は、ばねの自由長［ｃｍ］−離脱時のばね高さ［ｃｍ］である（本実施例では１．１ｃｍ）。
カム角度θ［ｄｅｇ］は、θＨ［ｄｅｇ］、θＳ［ｄｅｇ］である。
カム接点半径［ｃｍ］は、スピンドル３０の中心軸からスピンドルに形成されたカムＲ形状の中心点までの距離である（本実施例では０．７ｃｍ）。
なお、ここに示す離脱トルクＴＢは静的な状態における離脱トルクを示しており、上記した部品の各寸法から容易に算出することが可能である。
式２：  
打撃エネルギーＥ［Ｎ・ｍ２×（ｒａｄ／ｓ）２］
＝０．５×ハンマイナーシャ［Ｎ・ｍ２］×（ハンマ打撃直前速度［ｒａｄ／ｓ］）２
但し、ハンマ打撃直前速度［ｒａｄ／ｓ］
＝  スピンドル角速度［ｒａｄ／ｓ］＋（スピンドル角速度［ｒａｄ／ｓ］×反発率を考慮した係数）
スピンドル角速度［ｒａｄ／ｓ］＝２×π×スピンドル回転数［ｒｐｓ］
反発率を考慮した係数は、本実施例では１．９である。
尚、ここに示すスピンドル回転数は、ねじ締め作業時におけるスピンドル回転数を示しており、ねじ締め作業時におけるロータ４ａの実用回転数を検証すれば、遊星歯車の減速比から容易に算出することが可能である。また、反発率を考慮した係数については木材の硬さにより変動することになる。後述する図１０では上記数値を代入した場合における打撃エネルギーＥを示している。
【００３５】
図１０にて図示した各プロット点は、本発明、従来における打撃諸元をそれぞれプロットしたものであり、かつ、ハンマに配した打撃爪４６ａが、アンビルに配した羽根部６３ａから離脱した後に、次の羽根部６３ｂに係合するまでの回動角度を１２０［ｄｅｇ］とした場合における打撃エネルギーＥと離脱トルクＴＢ、及び、係数Ｋの範囲を、上限の係数Ｋ２と下限の係数Ｋ１として表示した。プロット群９１は市販されている現行品の打撃エネルギーＥと離脱トルクＴＢの関係である。この従来技術において、打撃エネルギーＥをさらに大きくするためには、スプリング５４のバネ圧を大きくする必要があり、その場合は離脱トルクＴＢも大きくなる。これは式２に示すように、打撃エネルギー向上のために最も影響度の高いスピンドル３０の回転速度を高くしていくと、回動角度を１８０［ｄｅｇ］内で打撃タイミングを良好にする目的からバネ定数を高くする必要があるためである。しかしながら、仮にスプリング５４のバネ圧を大きくすると、実線Ｋ１の下側領域において離脱トルクＴＢが大きくなり、実用的な上限値であるＴＢ＝２０ｋｇ・ｃｍを越えてしまい、実用性を阻害してしまう。
【００３６】
これに対して、アンビルに配した羽根部６３ａから離脱した後に、次の羽根部６３ｂに係合するまでの前記回動角度を２２０〜２６０［ｄｅｇ］となるインパクト工具の打撃エネルギーＥと離脱トルクＴＢ、及び、係数ＫＰの関係性をＥ＝ＫＰ×ＴＢ［Ｋ１＜ＫＰ］とした場合では、プロット群９２で示すように離脱トルクを１２〜１８ｋｇ・ｃｍを保ったまま打撃エネルギーＥを大幅に向上させることができ、実線Ｋ１の領域よりも上側領域の高い打撃エネルギーＥを得ることが可能となった。これは、回動角度を２２０〜２６０［ｄｅｇ］と大きく設定したことにより、同等以下の離脱トルクで、スピンドル回転数を高くすることが可能となるためである。
【００３７】
このように本実施例では３本の打撃爪、３本の被打撃爪を有する打撃機構を用いて、打撃エネルギーＥと離脱トルクＴＢとの関係が、Ｅ＞５．３×ＴＢの領域での打撃を行うようにした。しかしながら、同時に適切な離脱トルクＴＢを設定することも重要である。例えば、離脱トルクＴＢが小さすぎると、打撃を必要としないような締め付け作業や、ドリル作業においても打撃動作が開始されてしまう恐れがある。一方、離脱トルクＴＢが大きすぎるとインパクト工具１から受ける反力によって作業者が片手で把持した状態で締め付け作業が行えないことになる。発明者らが検証した結果、２５ｋｇ・ｃｍ以上の場合には片手での作業がほぼ不可能であった。また実用的には離脱トルクＴＢが２０ｋｇ・ｃｍ程度が上限であるので、離脱トルクＴＢを１０〜２０ｋｇ・ｃｍ程度、特に好ましくは１２〜１８ｋｇ・ｃｍ程度とすることが良い。
【００３８】
一方、アンビル６０に配した第１の羽根部６３ａから離脱した後に、第２の羽根部６３ｂに係合するまでの回動角度を１００〜１６０［ｄｅｇ］となる、いわゆる連続打撃を行うように制御を切り替えても良い。その場合の打撃エネルギーＥとの関係は図１０には図示していないが、プロット群９１とほぼ同等かそれ以下の打撃エネルギーＥを得ることができるので、特に短いビスを木材に締め付けるのに適した締め付けが可能となる。
【００３９】
図１１は、本発明の実施例に係るインパクト工具１における最大係合量Ａ［ｍｍ］とカムリード角θ［ｄｅｇ］との関係を示した図である。発明者らの実験によると、カムリード角θ（＝θＨ＝θＳ）に対して、
式３：Ａ［ｍｍ］＝−０．１２５×θ［ｄｅｇ］＋７．５
を用いて算出したアンビルとハンマの最大係合量Ａを用いた打撃諸元とすることで離脱トルクＴＢが高くて良好な打撃フィーリングのインパクト工具を実現できた。また、その際にスピンドル回転数を大幅に高くして一つ飛ばし打撃を行うことにより、打撃エネルギーＥを従来よりも大幅に向上させることができた。さらに、打撃動作に移行した際にスピンドル回転数を大幅に低くして連続打撃を行うようにすれば、連続回転から打撃開始に至るまでの好フィーリング化を図ることができる。尚、式３においては、最大係合量Ａの範囲を±０．７の範囲で調整しても良い。この際のカムリード角θ（＝θＨ＝θＳ）の範囲は２６〜３６［ｄｅｇ］程度が好ましい。
【実施例２】
【００４０】
次に図１２〜図２２を用いて本発明の第二の実施例について説明する。第一の実施例のハンマ４０は３本の打撃爪を配した構成にて説明したが、第一の実施例のように“一つ飛ばし打撃”をおこなう方法は、１８０［ｄｅｇ］隔てた位置に打撃爪と羽根部を有する２本の羽根のアンビルと、２本の打撃爪のハンマを用いる従来のインパクト工具の構造でも同様に適用できる。図１２は本発明の第二の実施例に係るインパクト工具１０１の内部構造を示す縦断面図である。基本的な構造はハンマの爪とアンビルの羽根部の数が共に２本であることを除いて、図１で示したインパクト工具１と同様である。
【００４１】
インパクト工具１０１はバッテリ１１０を電源とし、ブラシレス方式のモータ１０４を駆動源として回転打撃機構を駆動する。モータ１０４は、ロータ１０４ａとステータコア１０４ｂを有するブラシレスＤＣモータであって、ステータコア１０４ｂの後方に複数のスイッチング素子１１５、回転位置検出素子１１６が所定間隔で複数搭載されたインバータ回路基板１０５が配設される。モータ１０４の前方側の回転軸１０４ｃには冷却ファン１１３が設けられる。モータ１０４の出力は減速機構１２０を介してスピンドル１３０に伝達され、スピンドル１３０によって回転されるハンマ１４０とアンビル１６０にその動力が伝達される。これら回転打撃機構は金属製のハンマケース１０３の内部に収容され、この内部空間には十分な量のグリスが塗布される。アンビル１６０はメタル１１９ａによって回転可能なように軸支される。アンビル１６０の先端には、軸方向Ｄ１と垂直な断面形状が四角形の取付部１６１ａが形成される。取付部１６１ａの側面には穴部１６１ｂが設けられる。取付部１６１ａには、六角ソケット（図示せず）等の先端工具を装着して、穴部１６１ｂに図示しないピンを通して固定し、ボルト締め等の様々な作業を行うことができる。
【００４２】
本体ハウジング１０２の胴体部１０２ａから下方に延在するハンドル部１０２ｂの上部にはトリガ１０６ａを有するトリガスイッチ１０６と正逆切替レバー１０７が設けられる。ハンドル部１０２ｂの下端部分には拡径部１０２ｃが形成される。拡径部１０２ｃの内部には、モータ１０４の回転制御を行うための制御回路基板１０９が収容される。制御回路基板は略水平に配置され、そこには図示しないマイコンが搭載される。
【００４３】
図１３は、図１２のモータ１０４の回転軸１０４ｃから取付部１６１ａに至るまでの動力伝達機構部分を抜粋した部分拡大図である。図１３（１）が断面図であり、（２）が側面図である。従来のインパクト工具は、スピンドルの直径が小さいため、ハンマバック量を稼ぐにはカムリード角θを大きくする必要があった。一方、２本爪の工具において、本発明のように一つ飛ばし打撃をするには、３つ爪仕様よりも回転角が大きくなること（ハンマの回転角が３６０度になる）から、ハンマバック量を大きくする必要があった。しかしながら、カムリード角を大きくするためにはスピンドルの軸方向の寸法を大きくする必要があり、工具の前後方向の寸法が大きくなる点や、単純にリード角を大きくした場合には、離脱トルクも大きくなることで、使い勝手が悪くなる。一方、ハンマが１回転できるようにハンマを付勢するスプリングを弱くすることも考えられるが、そうすると打撃力が低下してしまう。そこで、第二の実施例では、スピンドル径を従来に対して大きくする、つまり太径のスピンドルを用いることで、リード角を大きくせずにハンマのバック量を稼ぐように構成した。
【００４４】
モータ１０４の回転駆動力は、回転軸１０４ｃから遊星歯車を用いた減速機構１２０を介して回転打撃機構側に伝達される。減速機構１２０はモータ１０４の出力をスピンドル１３０に伝達するものであり、ここでは、遊星歯車を用いた減速機構が用いられる。減速機構１２０は、モータ１０４の回転軸１０４ｃの先端に固定されるサンギヤ１２１と、サンギヤ１２１の外周側に距離を隔てて取り囲むように設けたリングギヤ１２３と、サンギヤ１２１及びリングギヤ１２３の間に配置され、これら双方のギヤに噛み合わされる複数（ここでは２つ）のプラネタリーギヤ１２２ａ、１２２ｂを含んで構成される。３つのプラネタリーギヤ１２２ａ、１２２ｂはシャフト１２４ａ、１２４ｂの回りを自転しつつサンギヤ１２１の回りを公転する。リングギヤ１２３は本体ハウジング１０２側に固定され、回転しない。シャフト１２４ａ、１２４ｂは、スピンドル１３０の後端部分に形成された遊星キャリア部（取付部１３７、１３８）に固定され、プラネタリーギヤ１２２ａ、１２２ｂの公転運動が遊星キャリア部の回転運動に変換され、スピンドル１３０が回転する。
【００４５】
円筒状のスピンドル１３０の外周側にはスピンドルカム溝１３３、１３４が形成され、後方側には減速機構１２０の遊星キャリア部が接続され、これらは金属の一体成形品にて製造される。スピンドル１３０のモータ１０４側の内部空間は、サンギヤ１２１の収容空間たる円柱孔１３５ａとされ、アンビル１６０側の前方側の嵌合孔１３１ａにはアンビル１６０の軸部１６６が収容される。
【００４６】
ハンマ１４０はスピンドル１３０の前方側（図中左側）から装着され、スピンドル１３０の軸部の外周面とハンマ１４０の内周面の後方側の一部が接するように配置される。スピンドルカム溝１３３、１３４は側面視で略Ｖ字状の窪み部分であり、スピンドルカム溝１３３、１３４と対向するハンマ１４０の内周面には、ハンマカム溝１４４、１４５が形成される。スピンドルカム溝１３３、１３４とハンマカム溝１４４、１４５によって形成される空間内に金属製のカムボール１５１ａ、１５１ｂが配置される。このカム機構によってハンマ１４０はスピンドル１３０とほぼ連動するように回転するが、この空間内でカムボール１５１ａ、１５１ｂが移動することによって、ハンマ１４０とスピンドル１３０回転方向の相対位置が僅かに変動可能であり、軸方向後方には大きく移動可能とされる。ハンマ１４０は、後方側に配置されるスプリング１５４によって常に前方側に付勢される。
【００４７】
スピンドル１３０の静止時には、ハンマ１４０の前面１４２ａとアンビル１６０の爪部の後端面とは軸方向に僅かに隙間を隔てた位置にある。一方、アンビル１６０の羽根部１６３ａとハンマ１４０の打撃爪１４６ａは、軸線Ｄ１方向にみて重なるような位置関係となり、その軸方向に係合する長さは係合量Ｆとなる。ここで、係合量Ｆとは、軸線Ｄ１の方向に見てハンマ１４０の打撃爪１４６ａ、１４６ｂ(図１５参照)と、アンビル１６０の羽根部１６３ａ、１６３ｂの当接領域の軸方向長さであって、図１３のように静止時又は打撃前の初期位置において係合量Ｆが最大となる。係合量Ｆは、ハンマ１４０の後方向への移動によって変化する。
【００４８】
スプリング１５４は圧縮スプリングであり、その前方側には複数のスチールボール１５２がワッシャ１５３に押さえられた状態で配置され、その後方側は内周側が軸方向に円筒状に延び外周側が円環状の座金１５５によってスピンドル１３０の取付部１３７にて保持される。座金１５５の円筒部分とスピンドル１３０の間には、円筒状の弾性体によるダンパ１５６が配置される。図１３（１）で示したアンビル１６０、ハンマ１４０、スピンドル１３０の回転体は、前方側の円筒面１６１ｃでメタル１１９ａ（図１２参照）によってハンマケース１０３に軸支され、後方側端部の外周面で軸受１１９ｂによって軸受ホルダ１０８（図１３参照）に軸支される。リングギヤ１２３と軸受ホルダ１０８の外周側接合部には周方向に連続する環状の隙間部分が形成され、そこにはＯリング１２９が介在される。Ｏリング１２９より前方側であってハンマケース１０３（図１２参照）の空間内は十分な量のグリス等が塗布される。
【００４９】
図１４（１）はアンビル１６０の正面図であり、（２）は（１）のＧ−Ｇ部の断面図である。前述した第一の実施例ではハンマ４０の爪、及びアンビル６０の羽根部の数を共に３本にして、モータ４の回転速度を所定の回転数以上の高速領域として一つ飛ばし打撃をするか、所定の回転数以下の低速領域として連続打撃をするか、の２つの動作モードを実現した。しかしながら、第二の実施例では、この一つ飛ばし打撃と連続打撃を、ハンマ１４０の爪、及びアンビル１６０の羽根部の数が共に２本のインパクト工具において実現するものである。スピンドル１３０の回転数が所定の速度領域以下の場合は従来例のインパクト工具と同じように連続打撃が行われる。しかしながら、所定の速度領域（中間速度領域）を飛ばして、さらに高速な高速速度領域にてモータ１０４を回転させることにより”一つ飛ばし打撃”による締め付け動作も可能とした。
【００５０】
アンビル１６０は金属の一体成形にて製造され、図１４（２）に示すように円筒形の出力軸部１６１の後方に、羽根部１６３ａ、１６３ｂを配した被打撃部１６２が形成される。軸方向に見てほぼ中央付近の外周面１６１ｃは円柱状に形成される。アンビル１６０には軸方向溝１６７ｂと径方向溝１６７ａからなる油分供給孔１６７を形成して、開口１６７ｃ側からメタル１１９ａへのグリスの供給を行う。油分供給孔１６７は、径方向及び軸方向からドリルを用いて穿孔加工を行うことにより形成できる。被打撃部１６２の２つの羽根部１６３ａ、１６３ｂは、回転方向に見て１８０［ｄｅｇ］隔てて配置された被打撃爪であり、径方向外側に伸びるように配置される。羽根部１６３ａ、１６３ｂの回転方向の側面は、ハンマ１４０の打撃爪によって締め付け方向の回転時に打撃される被打撃面１６４ａ、１６４ｂと、その反対側に形成され緩め方向の回転時に打撃される被打撃面１６５ａ、１６５ｂが形成される。被打撃部１６２の軸方向後方側には、円柱状の軸部１６６が形成され、軸部１６６の外周面がスピンドル１３０の嵌合孔１３１ａ（図１３参照）によって摺動可能な状態で軸支される。
【００５１】
次に図１５を用いてハンマ１４０の形状を説明する。図１５（１）はハンマ１４０の正面図であり、（２）は（１）のＨ−Ｈ部の断面図である。ハンマ１４０は図１５（２）に示すように、内径の異なる２つの筒状部分１４１、１４３の前方側を径方向に接続部１４２でつなげた形状とされる。ここではハンマ１４０は金属製であり、基本的に更なる高性能化を目指した仕様である。ハンマサイズは、ハンマケース１０３に収容できるならばそのサイズはできるだけ大きくするのが好ましく、その直径（外径）ｄ３は４４ｍｍ以上になるように構成すると良い。また、スピンドル１３０の軸径と比較したらハンマ１４０の外径は４倍未満程度とすると好ましい。接続部１４２によって形成される前面１４２ａの外周側の対向する２カ所には、軸方向の前方側（アンビル１６０側）に突出する２つの打撃爪１４６ａ、１４６ｂが形成される。打撃爪１４６ａ、１４６ｂは、回転方向に見てその中心位置が回転角で１８０度ずつ隔てるように均等に配置される。打撃爪１４６ａ、１４６ｂの回転方向の２つの側面は、アンビル１６０の２つの羽根部１６３ａ、１６３ｂと衝突時に良好に面接触するように回転方向に所定の角度が付けられる。ハンマ１４０の筒状部分１４１の内周側であって、スピンドル１３０の外面（円筒面）と対向する貫通孔１４１ａの内壁部分にはハンマカム溝１４４、１４５が形成される。ここでは、貫通孔１４１ａの直径が図４で示したハンマ４０の貫通孔４１ａに比べて大きく形成されているのが理解できるであろう。そのため、カムボール１５１ａ、１５１ｂの移動するハンマカム溝１４４、１４５の長さを十分確保することができる。ハンマカム溝１４４、１４５は、ハンマ１４０の内周面を平面に展開した際に略台形状の輪郭を有する窪みであって、スピンドルカム溝１３３、１３４と共にカムボール１５１ａ、１５１ｂの動きを制限する空間を形成する。また、ハンマカム溝１４４、１４５の一部には組立時にカムボール１５１ａ、１５１ｂを挿入するための溝１４４ａ、１４５ａが形成される。本実施例では、ハンマの回動角度が１８０度または３６０度の２つに規定されていることから、ハンマ１４０のカムリード角θＨ１が所定の値となるように、例えばθＨ１＝１６〜３０［ｄｅｇ］の範囲内になるように設定される。この値は従来のインパクト工具に比べると十分低く、カムリード角を寝かせた構造である。また、モータの最高回転数は１８，０００〜２７，０００ｒｐｍ程度とすると良い。この場合、スピンドル１３０の回転数は２，１００〜３，１５０ｒｐｍである。
【００５２】
次に図１６を用いてスピンドル１３０の形状を説明する。図１６（１）はスピンドル１３０の正面図であり、（２）は側面図であり、（３）は（１）のＩ−Ｉ部の断面図である。スピンドル１３０は略円筒状の金属製であり、アンビル１６０と減速機構１２０との間に配置され、スピンドル１３０の長手方向の後方側端部１３９は軸受１１９ｂ（図１３参照）により軸支される。スピンドル１３０の軸部１３１の直径ｄ１は１６ｍｍ以上が好ましく、ここでは１８ｍｍとして図５で示したスピンドル３０の径に比べて十分太く形成される。スピンドル１３０を太く形成したため、円筒状として内部空間が前端側の嵌合孔１３１ａと後端側の円柱孔１３５ａが連通するような中空形状としても強度を十分確保できる。中空構造は、内部空間にグリスを充填でき、アンビル側へのグリスの供給をおこなうことができるので、潤滑性の点で有利である。スピンドル１３０の外周面には２組のスピンドルカム溝１３３、１３４が形成される。ここでスピンドルカム溝１３３、１３４の形状は、側面視（軸線Ｄ１と直交する方向から見た際）で略Ｖ字状とされ、スピンドルカム溝１３３、１３４のそれぞれのカムリード角θＳ１を所定の角度としている。第二の実施例では、ハンマ１４０のカムリード角θＨ１とスピンドルのカムリード角θＳ１は同一角度とし、例えば１６〜３０［ｄｅｇ］の範囲内になるように設定し、カムリード角θＨ１を比較的小さくした。しかしながら、カムリード角θＨ１を小さくしてもスピンドル１３０の直径ｄ１が大きく周長が長いため、カムボール１５１ａ、１５１ｂの移動可能距離を長くすることができ、ハンマ１４０の後退量（ハンマバック量）を十分確保することができる。
【００５３】
スピンドル１３０の軸部１３１の後方側には、減速機構１２０の遊星キャリア部１３５が形成される。遊星キャリア部１３５には円盤状の取付部１３７、１３８が形成される。取付部１３７は、前方側の大径部１３７ｃと後方側の小径部１３７ｄが連結されたような形状とされる。取付部１３７は軸線Ｄ１と直交方向に延在し、回転方向には均等間隔で２つの嵌合穴１３７ａ、１３７ｂが形成される。取付部１３７の後方側には、取付部１３７と平行かつ所定の間隔を隔てて取付部１３８が設けられる。取付部１３８にも回転方向には均等間隔で２つの嵌合穴１３８ａ、１３８ｂが形成され、嵌合穴１３７ａ、１３７ｂと共に、プラネタリーギヤ１２２ａ、１２２ｂを軸支するためのシャフト１２４ａ、１２４ｂ（ともに図１３参照）が固定される。シャフト１２４ａ、１２４ｂの穴径（直径）は、第一の実施例とほぼ同様にすれば良いが、第二の実施例の場合はその嵌合穴１３７ａ、１３７ｂ、１３８ａ、１３８ｂを形成する位置が問題となる。通常、後方側から軸方向に平行に向けて移動するドリルを用いて、嵌合穴１３７ａ、１３７ｂ、１３８ａ、１３８ｂを形成する。その際、取付部１３７の前方側に突出するドリルの先端がスピンドル軸部１３１を加工しないように、嵌合穴１３７ａ、１３７ｂの最内周点に接する円の直径Ｓが、スピンドル軸部１３１の直径ｄ１よりも大きくなるように構成する必要があった。図５（１）に示す構造もそのような位置関係（図２参照）となっている。これに対して本実施例では、嵌合穴１３７ａ、１３７ｂの最内周点に接する円の直径Ｓの内径が、スピンドル軸部１３１の直径ｄ１よりも小さくなるように構成した。言い換えると、スピンドル１３０（軸部１３１）の直径ｄ１を嵌合穴１３７ａ、１３７ｂの最内周円の直径Ｓよりも大きくした。すなわち、径方向において、スピンドル１３０と嵌合穴１３７ａ、１３７ｂとがオーバーラップするように構成した。このような位置関係を可能とするために、取付部１３７の前方側に外径が小さくなるように切削加工した溝部１３６ａを形成し、ドリルによる穿孔作業の際にドリルの先端がスピンドル軸部１３１側外周面に当たらないようにした。この結果、嵌合穴１３７ａ、１３７ｂの最内周点に接する円の直径Ｓを従来と同等にでき、必要以上に大きくしなくて済むので、太径のスピンドル軸部１３１であっても遊星キャリア部１３５の直径ｄ２の大形化を抑制することができた。また、溝部１３６ａは、円環状のゴム等のダンパ１５６を配置する空間として利用できるので好都合である。取付部３７の前方側には軸方向に肉厚を増した段付き部１３６が形成され、段付き部１３６にてダンパ１５６の後側面を保持する。
【００５４】
スピンドル１３０とハンマ１４０とはカム機構によって連結され、スピンドル１３０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１４０に伝達される。ハンマ１４０は回転開始後に１／２回転もしないうちにハンマ１４０の打撃爪１４６ａ、１４６ｂがアンビル１６０の羽根部１６３ａ、１６３ｂに当接してアンビル１６０を回転させる。その際、アンビル１６０からの係合反力によってスピンドル１３０とハンマ１４０との間に相対回転が生ずると、ハンマ１４０はカム機構のスピンドルカム溝１３３、１３４に沿ってスプリング１５４を圧縮しながらモータ１０４側へと後退を始める。そして、ハンマ１４０の後退動によってハンマ１４０の打撃爪１４６ａ、１４６ｂがアンビル１６０の羽根部１６３ａ、１６３ｂを乗り越えて両者の係合状態が解除されると、ハンマ１４０は、スピンドル１３０の回転力に加え、スプリング１５４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に回転しながら前方に急速に加速される。
【００５５】
ハンマ１４０がスプリング１５４の付勢力によって前方へ移動すると、ハンマ１４０の打撃爪１４６ａ、１４６ｂが、回転後の次のアンビル１６０の羽根部１６３ｂ、１６３ａに再び係合することにより強い打撃が行われ、ハンマ１４０とアンビル１６０は一体に回転し始める。この打撃により強力な回転力がアンビル１６０に加えられるため、アンビル１６０の取付部１６１ａに装着される図示しないソケット等を介してボルト等の締結部材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締結部材に回転打撃力が間欠的に繰り返し伝達される。以上がハンマ１４０によるアンビル１６０の通常打撃時の状態を示すものであるが、第二の実施例でも第一の実施例同様に、モータ１０４の回転速度を第一の回転数Ｔ３以上の高速領域として一つ飛ばし打撃を行うようにした。また、モータ１０４を第二の回転数Ｔ４以下の低速領域にて駆動することにより、連続打撃を行うことができる。ここで、回転数Ｔ４＜回転数Ｔ３の関係であり、高速領域及び低速領域のいずれにおいてもプレヒット、或いは、オーバーシュートをしないように、スピンドル１３０の適切な回転数を設定すれば良い。
【００５６】
図１７はハンマ１４０、アンビル１６０の一つ飛ばし打撃時における打撃角を説明するための図である。ハンマ１４０の打撃爪１４６ａは、アンビル１６０の羽根部１６３ａの後方側を通過した後に、回動角度１８１のように回転してアンビル１６０の羽根部１６３ａを打撃する。その次も同様にして、打撃爪１４６ａは羽根部１６３ａの後方側を通過した後に、回動角度１８２だけ回転してアンビル１６０の羽根部１６３ａを打撃する。一方、ハンマ１４０の打撃爪１４６ｂは、アンビル１６０の羽根部１６３ｂから離脱した後に、羽根部１６３ａに接触することなく、羽根部１６３ｂに再び係合する。この時の回動角度は約３６０［ｄｅｇ］である。ハンマ１４０の角度１８１の相対回転が行われた後は、次に角度１８２の相対回転が行われる。角度１８１と角度１８２は同一角度となることが望ましい。
【００５７】
図１８は図１７に示す打撃角での打撃をする際のハンマ１４０とアンビル１６０の状況を示す図である。縦軸はハンマ１４０の前後方向の位置を示し、＋が前方側で、−が後方側の何ｍｍの位置にあるかを示す。０が静止時又は低負荷状態で回転時のハンマ１４０の打撃爪４６ａの前方側の位置であり、この際の羽根部１６３ａの前方側位置も０である。横軸はハンマ１４０のアンビル１６０に対する相対的な回転角度であり、３６０度（［ｄｅｇ］）にて１周である。トリガ１０６ａを一杯に引いてスピンドル１３０が高速で回転中に、ハンマ１４０の打撃爪１４６ａに所定の反力が加わり、離脱トルクを越えると、ハンマ１４０が軸方向後方に移動する。ハンマ１４０のスピンドル１３０に対する後退量（ハンマバック量）は、カム軸長×２によって決定される。ハンマ１４０の後退量が羽根部１６３ａとの最大係合量Ｆ（図１３参照）よりも大きくなると、打撃爪１４６ａと羽根部１６３ａとの係合状態が解除され、打撃爪１４６ａが羽根部１６３ａの後方側をすり抜けて回転し、次の羽根部１６３ｂの後方側を通過して、その次の羽根部、即ち元の羽根部１６３ａを打撃する。図中、実線１７１で示すのが打撃爪１４６ａの軸方向前方側且つ回転方向前方側の角部の移動軌跡であり、点線１７２で示すのが打撃爪４６ａの軸方向前方側且つ回転方向後方側の角部の移動軌跡である。このように、打撃を行う際に打撃爪１４６ａが、次の羽根部１６３ｂでなくて次の次の羽根部１６３ａを打撃するためには、スプリング１５４を圧縮して後方側に移動したハンマ１４０が軸方向前方側に戻る前に、打撃爪１４６ａが羽根部１６３ｂに接触すること無く後方側を通過するように十分な高速でスピンドル１３０を回転させる。回転角２００度の地点において、打撃爪１４６ａの軸方向前方位置がアンビル１６０の羽根部１６３ａより３ｍｍ以上も離れた部分を通過する。尚、図１８においては、打撃爪１４６ａしか図示していないが、同様に打撃爪１４６ｂも一つ飛ばし打撃を行うため、高い打撃トルクを実現することができる。
【００５８】
第二の実施例によれば、スピンドル１３０の軸方向の寸法を大きくせずにハンマ１４０のバック量を大きくできるため、モータ１０４の回転数を適切に設定することで一つ飛ばし打撃を行うことができる。更に、ハンマ１４０の外径は従来相当の寸法を維持して内径（スピンドル１３０の直径）を大きくすることで、ハンマ１４０のイナーシャが小さくなり、一つ飛ばし打撃の際にハンマを回転し易くなった。また、一つ飛ばし打撃を行う制御により、モータの最高回転数を従来に比べて大幅に上げることができる。この際の打撃力は、第一の実施例の（式２）で示したように、（ハンマイナーシャ）×（スピンドル角速度）＾２  であるから、たとえハンマ１４０のイナーシャを一割小さくしたとしても回転速度を三割上昇させれば、打撃力は従来相当又はそれ以上とすることができる。ここで、（式１）において現行製品を打撃エネルギーE=1/2×1.0×1.0^2=0.50 と仮定して、ハンマイナーシャを現行製品より小さくしスピンドル角速度を現行製品より大きくして比較した場合、角速度アップと打撃エネルギーＥとの関係は次のようになる。
例１：E=1/2×0.9×1.3^2=0.76  ［1.52倍向上］
例２：E=1/2×0.8×1.3^2=0.68  ［1.36倍向上］
例３：E=1/2×0.8×1.5^2=0.90  ［1.8 倍向上］
このように、一つ飛ばし打撃を行う場合、回転数を大幅に向上させる関係で、ハンマイナーシャを小さくしても打撃力を大幅に向上させることができる利点がある。尚、回転数が速く、かつハンマイナーシャも大きい仕様とすると、ハンマバック量も大幅に大きくなる問題がある。また、前述した問題をハンマスプリングのバネ定数アップで対策した場合は、離脱トルクが大きくなり、使い勝手が悪くなってしまう。そこで本実施例では、最適なハンマイナーシャとモータの回転速度を選択することで、工具の寸法を大形化することなく、打撃力を従来以上にできた。また、この際の離脱トルクも小さくすることができることから、２つ爪の仕様で一つ飛ばし打撃を実現でき、高性能と使い易さの両立を図った打撃式の電動工具を提供することができた。
【００５９】
図１９は、ハンマ１４０、アンビル１６０の連続打撃時における打撃角を説明するための図である。回転側であるハンマ１４０の打撃爪１４６ａは、アンビル１６０の羽根部１６３ａの後方側を通過した後に、回動角度１８５だけ回転してアンビル１６０の羽根部１６３ｂを打撃する。その次に、ハンマ１４０の打撃爪１４６ａは、アンビル１６０の羽根部１６３ｂの後方側を通過した後に、回動角度１８６だけ回転してアンビル１６０の羽根部１６３ａを打撃する。この時の回動角度は略１８０［ｄｅｇ］である。以下同様にして次の被打撃爪とハンマの打撃爪の打撃が行われる。ここで、角度１８５と角度１８６は同一角度となることが望ましいが、略１８０［ｄｅｇ］というのは所定の幅を有するものである。
【００６０】
図２０は図１９に示す打撃角での打撃をする際のハンマ１４０とアンビル１６０の状況を示す図である。縦軸と横軸の関係は図１８と同様である。スピンドル１３０が低速モードで回転中に、ハンマ１４０の打撃爪１４６ａに所定の反力が加わり、離脱トルクを越えるとハンマ１４０が後退する。ハンマ１４０の後退量が羽根部１６３ａとの最大係合量Ｆよりも大きくなると、打撃爪１４６ａと羽根部１６３ａとの係合状況が解除され、打撃爪１４６ａが羽根部１６３ａの後方側をすり抜けて回転し、次の羽根部１６３ｂに係合する。図中、実線１７３で示すのが打撃爪１４６ａの軸方向前方側且つ回転方向前方側の角部の移動軌跡であり、点線１７４で示すのが打撃爪１４６ａの軸方向前方側且つ回転方向後方側の角部の移動軌跡である。このように、打撃を行う際に打撃爪１４６ａが、次の羽根部１６３ｂに良好に係合するためには、スプリング１５４を圧縮して後方側に移動したハンマ１４０が軸方向前方側に戻ると同時に次の羽根部１６３ｂがくるように、低速でスピンドル１３０を回転させるようにモータ１０４の回転制御を行う。図２０において打撃爪１４６ａしか図示していないが、同様に打撃爪１４６ｂも連続打撃を行う。
【００６１】
図２１は本実施例のインパクト工具１０１における打撃エネルギーＥと離脱トルクＴＢの関係を示す図である。打撃エネルギーＥは、ハンマ１４０がアンビル１６０を打撃する直前に、ハンマ１４０が有するエネルギーである。ここでは、トリガ１０６ａの操作量（引き量）は最大、被締め付け材はラワン材（木材）で、その反発率は０．３１という条件下で算出した。ここに図示している離脱トルクＴＢ［ｋｇ・ｃｍ］、及び打撃エネルギーＥ［Ｎ・ｍ２×（ｒａｄ／ｓ）２］は実施例１で示した式１、式２で算出した値と同じである。図２１にて図示した各プロット点は、本発明、従来における打撃諸元をそれぞれプロットしたものであり、かつ、ハンマに配した打撃爪１４６ａが、アンビルに配した羽根部１６３ａから離脱した後に、次の羽根部１６３ｂに係合するまでの回動角度を１８０［ｄｅｇ］とした場合における打撃エネルギーＥと離脱トルクＴＢ、及び、係数Ｋの範囲を、上限の係数Ｋ３と下限の係数Ｋ４として表示した。プロット群１９１は市販されている現行品の打撃エネルギーＥと離脱トルクＴＢの関係である。前述したように、従来技術において打撃エネルギーＥをさらに大きくするためには、スプリング１５４のバネ圧を大きくする必要があり、その場合は離脱トルクＴＢも大きくなり実用性を阻害してしまう。
【００６２】
これに対して、アンビルに配した羽根部１６３ａから離脱した後に、次の羽根部１６３ｂに係合するまでの前記回動角度を３６０［ｄｅｇ］となるインパクト工具の打撃エネルギーＥと離脱トルクＴＢ、及び、係数ＫＰの関係性をＥ＝ＫＰ×ＴＢ［Ｋ１＜ＫＰ］とした場合では、プロット群１９２で示すように離脱トルクを７〜１５ｋｇ・ｃｍを保ったまま打撃エネルギーＥを大幅に向上させることができ、実線Ｋ３の領域よりも上側領域の高い打撃エネルギーＥを得ることが可能となった。
【００６３】
このように本実施例では２本の打撃爪、２本のアンビルを有する従来と同様の打撃機構を用いて、打撃エネルギーＥと離脱トルクＴＢとの関係が、１５．０＞Ｅ＞９．３×ＴＢの領域での打撃を行うようにした。一方、一つ飛ばし打撃だけで無くて、連続打撃も行えるようにした。連続打撃の場合の打撃エネルギーＥは、例えば一つ飛ばし打撃のときが矢印１９２ａで、連続打撃のときが矢印１９１ａ（又はそれよりも下側）のような関係となるので、特に短いビスを木材に締め付ける等の低い打撃トルクで十分な場合は、連続打撃をおこなうことで適切な打撃トルクによる締め付け作業を行うことができる。
【００６４】
図２２は、本発明の実施例に係るインパクト工具１０１における最大係合量Ｆ［ｍｍ］とカムリード角θ１［ｄｅｇ］との関係を示した図である。発明者らの実験によると、カムリード角θ１（＝θＨ１＝θＳ１）に対して、
式４：Ｆ［ｍｍ］＝−０．１２５×θ１［ｄｅｇ］＋６．５
を用いて算出したアンビルとハンマの最大係合量Ａを用いた打撃諸元とすることで離脱トルクＴＢが高くて良好な打撃フィーリングのインパクト工具を実現できた。また、その際にスピンドル回転数を大幅に高くして一つ飛ばし打撃を行うことにより、打撃エネルギーＥを従来よりも大幅に向上させることができた。さらに、打撃動作に移行した際にスピンドル回転数を大幅に低くして連続打撃を行うようにすれば、連続回転から打撃開始に至るまでの好フィーリング化を図ることができる。尚、式４においては、最大係合量Ｆの範囲を±０．７の範囲で調整しても良い。この際のカムリード角θ１（＝θＨ１＝θＳ１）の範囲は１６〜３０［ｄｅｇ］程度が好ましい。
【００６５】
以上、本発明を２つの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、上述のハンマ及びアンビルは、２本又は３本の同数の打撃爪と被打撃爪を配した構成にて説明したが、ハンマの打撃爪の本数と、アンビルの被打撃爪の本数をその他の本数としても良いし、打撃爪と被打撃爪の本数が異なるインパクト工具においても同様に適用できる。
【符号の説明】
【００６６】
１  インパクト工具                    ２  本体ハウジング
２ａ  胴体部                          ２ｂ  ハンドル部
２ｃ  拡径部                          ３  ハンマケース
４  モータ                            ４ａ  ロータ
４ｂ  ステータコア                    ４ｃ  回転軸
５  インバータ回路基板                ６  トリガスイッチ
６ａ  トリガ                          ７  正逆切替レバー
８  軸受ホルダ                        ９  （動作モードの）切替スイッチ
１０  バッテリ                        １３  冷却ファン
１５  スイッチング素子                １６  回転位置検出素子
１７、１８  吸気口                    １９ａ  メタル
１９ｂ  軸受                          ２０  減速機構
２１  サンギヤ                        ２２  プラネタリーギヤ
２３  リングギヤ                      ２４ａ〜２４ｃ  シャフト
３０  スピンドル                      ３１  スピンドル軸部
３１ａ  嵌合孔                        ３３、３４  スピンドルカム溝
３５  遊星キャリア部                  ３５ａ  円柱孔
３６  段付き部                        ３７  取付部
３７ａ〜３７ｃ  嵌合穴                ３８  取付部
３９  後方側端部                      ４０  ハンマ
４１  筒状部分                        ４１ａ  貫通孔
４２  接続部                          ４２ａ  前面
４４、４５  ハンマカム溝              ４４ａ、４５ａ  （カムボール挿入用の）溝
４６ａ〜４６ｃ  打撃爪                ５１ａ、５１ｂ  カムボール
５２  スチールボール                  ５３  ワッシャ
５４  スプリング                      ５５  ワッシャ
５６  ダンパ                          ６０  アンビル
６１  出力軸部                        ６１ａ  装着孔
６１ｂ  貫通穴                        ６２  被打撃部
６３ａ〜６３ｃ  羽根部                ６４ａ〜６４ｃ  被打撃面
６５ａ〜６５ｃ  被打撃面              ６６  軸部
６９  金属球                          ７０  ビット保持部
８３、８４、８５〜８７  回動角度
１０１  インパクト工具                １０２  本体ハウジング
１０２ａ  胴体部                      １０２ｂ  ハンドル部
１０２ｃ  拡径部                      １０３  ハンマケース
１０４  モータ                        １０４ａ  ロータ
１０４ｂ  ステータコア                １０４ｃ  回転軸
１０５  インバータ回路基板            １０６  トリガスイッチ
１０６ａ  トリガ                      １０７  正逆切替レバー
１０８  軸受ホルダ                    １０９  制御回路基板
１１０  バッテリ                      １１３  冷却ファン
１１５  スイッチング素子              １１６  回転位置検出素子
１１９ａ  メタル                      １１９ｂ  軸受
１２０  減速機構                      １２１  サンギヤ
１２２ａ、１２２ｂ  プラネタリーギヤ  １２３  リングギヤ
１２４ａ、１２４ｂ  シャフト          １２９  Ｏリング
１３０  スピンドル                    １３１  軸部
１３１ａ  嵌合孔                      １３３  スピンドルカム溝
１３５  遊星キャリア部                １３５ａ  円柱孔
１３６  段付き部                      １３６ａ  溝部
１３７  取付部                        １３７ａ  嵌合穴
１３７ｃ  大径部                      １３７ｄ  小径部
１３８  取付部                        １３８ａ  嵌合穴
１３９  後方側端部                    １４０  ハンマ
１４１  筒状部分                      １４１ａ  貫通孔
１４２  接続部                        １４２ａ  前面
１４４  ハンマカム溝                  １４４ａ、１４５ａ  溝
１４６ａ、１４６ｂ  打撃爪            １５１ａ、１５１ｂ  カムボール
１５２  スチールボール                １５３  ワッシャ
１５４  スプリング                    １５５  座金
１５６  ダンパ                        １６０  アンビル
１６１  出力軸部                      １６１ａ  取付部
１６１ｂ  穴部                        １６１ｃ  円筒面
１６１ｃ  外周面                      １６２  被打撃部
１６３ａ、１６３ｂ  羽根部            １６４ａ、１６５ａ  被打撃面
１６６  軸部                          １６７  油分供給孔
１６７ａ  径方向溝                    １６７ｂ  軸方向溝
１６７ｃ  開口                        １８１、１８２  回動角度
１８５、１８６  回動角度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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