(57)【要約】【課題】　強力な締結力を発揮するものであり且つ小型軽量で騒音の抑制されたインパクト工具を提供する。【解決手段】　駆動部１と、駆動部１により回転駆動される駆動軸１３と、駆動軸１３にカム機構１０を介してスライド自在に嵌合して共に回転運動を行うハンマ２１と、ハンマ２１との係合により回転運動を行うアンビル３１と、ハンマ２１をアンビル３１側に付勢する付勢手段９と、アンビル３１に連結されるビット３５とを備えて、前記カム機構１０によりハンマ２１とアンビル３１との係合を打撃として繰り返し行うインパクト工具において、ハンマ２１によるアンビル３１への打撃周波数を、アンビル３１とビット３５と該ビット３５に連結されるねじ４から成るねじれ振動系３ｂの固有振動数、または該固有振動数の２以上の整数倍、または該固有振動数の２以上の整数の逆数倍と一致させる。【選択図】　　　図１
2004106175.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　駆動部と、駆動部により回転駆動される駆動軸と、駆動軸にカム機構を介してスライド自在に嵌合して共に回転運動を行うハンマと、ハンマとの係合により回転運動を行うアンビルと、ハンマをアンビル側に付勢する付勢手段と、アンビルに連結されるビットとを備えて、前記カム機構によりハンマとアンビルとの係合を打撃として繰り返し行うインパクト工具において、ハンマによるアンビルへの打撃周波数を、アンビルとビットとを含むねじれ振動系の固有振動数、または該固有振動数の２以上の整数倍、または該固有振動数の２以上の整数の逆数倍と、一致させることを特徴とするインパクト工具。
【請求項２】
　駆動部と、駆動部により回転駆動される駆動軸と、駆動軸に連結された状態で共に回転運動を行うハンマと、ハンマの内周側または外周側に回転自在に設けられるアンビルと、アンビルに連結された状態で共に回転運動を行うビットとを具備し、所定空隙を介して対向するハンマとアンビルとの互いの対向部分の、一方には磁極部を配し、他方には磁性体を配して、磁極部と磁性体との間に生じる磁気的吸引力によって、ハンマの回転運動に伴ってアンビルに対して非接触での打撃を加えるインパクト工具において、ハンマによるアンビルへの打撃周波数を、アンビルとビットとを含むねじれ振動系の固有振動数、または該固有振動数の２以上の整数倍、または該固有振動数の２以上の整数の逆数倍と、一致させることを特徴とするインパクト工具。
【請求項３】
　前記ねじれ振動系が、ビットに連結されるねじを含むものであることを特徴とする請求項１又は２記載のインパクト工具。
【請求項４】
　ねじれ振動系の固有振動数を検出する固有振動数検出手段と、ハンマによるアンビルへの打撃周波数を変更する打撃周波数変更手段と、固有振動数検出手段で得られる固有振動数または該固有振動数の２以上の整数倍または該固有振動数の２以上の整数の逆数倍と打撃周波数が一致するように前記打撃周波数変更手段を自動制御するトルク自動増幅手段とを備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか記載のインパクト工具。
【請求項５】
　ねじれ振動系の固有振動数検出手段として、アンビル又はビットの回転角を検知する回転角センサと、回転角センサから得られる回転角の打撃間の振動成分から固有振動数を算出する演算部とを備えたことを特徴とする請求項４記載のインパクト工具。
【請求項６】
　ねじれ振動系の固有振動数検出手段として、アンビル又はビットの回転速度を検知する回転速度センサと、回転速度センサから得た回転速度を積分して回転角を求めると共に該回転角の打撃間の振動成分から固有振動数を算出する演算部とを備えたことを特徴とする請求項４記載のインパクト工具。
【請求項７】
　ねじれ振動系の固有振動数検出手段として、アンビル又はビットの回転加速度を検知する回転加速度センサと、回転加速度センサから得られる回転加速度を二重積分して回転角を求めると共に該回転角の打撃間の振動成分から固有振動数を算出する演算部とを備えたことを特徴とする請求項４記載のインパクト工具。
【請求項８】
　ねじれ振動系の固有振動数検出手段として、アンビル又はビットの回転トルクを検知する回転トルクセンサと、回転トルクセンサから得られる回転トルクの打撃間の振動成分から固有振動数を算出する演算部とを備えたことを特徴とする請求項４記載のインパクト工具。
【請求項９】
　打撃の発生しない僅少時間だけアンビルを回転させて前記固有振動数検出手段によりねじれ振動系の固有振動数の初期値を検出する初期固有振動数検出モードを有することを特徴とする請求項５〜８のいずれか記載のインパクト工具。
【請求項１０】
　トルク自動増幅手段に、固有振動数検出手段により得られる固有振動数を経時的に記録するメモリ部と、メモリ部に記録した固有振動数を基に固有振動数の予測値を算出する予測値算出部とを備えたことを特徴とする請求項４〜９のいずれか記載のインパクト工具。
【請求項１１】
　予測値算出部において、メモリ部に記録してある過去のねじ締緩時の固有振動数を、前記ねじ締緩時以降の別のねじ締緩時における固有振動数の予測値算出に用いることを特徴とする請求項１０記載のインパクト工具。
【請求項１２】
　予測値算出部において、メモリ部に記録してある過去のねじ締緩時の固有振動数を、現在のねじ締緩時に検出される固有振動数により補正して現在のねじ締緩作業における固有振動数の予測値とすることを特徴とする請求項１１記載のインパクト工具。
【請求項１３】
　使用したねじを特徴付ける各パラメータを固有振動数と共にメモリ部に記録させておき次回以降のねじ締緩時には各パラメータの入力により対応する固有振動数の記録を利用して固有振動数の予測値算出を行う為の、パラメータ入力手段を備えたことを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか記載のインパクト工具。
【請求項１４】
　駆動部をモータと減速機とで形成し、打撃周波数変更手段として、モータの回転数を変更する駆動回路を設けたことを特徴とする請求項１〜１３のいずれか記載のインパクト工具。
【請求項１５】
　駆動部をモータと無段変速の減速機とで形成し、打撃周波数変更手段として、減速機の減速比を変更する駆動回路を設けたことを特徴とする請求項１〜１３のいずれか記載のインパクト工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明はインパクト工具に関し、詳しくは、ハンマの打撃によりアンビルが受ける回転トルクをねじれ振動系の固有振動数を利用して増幅する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
　図１２には、従来のインパクト工具の内部構造を示している。駆動部１はモータ１１と減速機１２とから成り、減速機１２からは駆動軸１３が突出していて、減速機１２を介して伝達されるモータ１１の出力により駆動軸１３が回転駆動されるようになっている。駆動軸１３の先端部には略円筒状のハンマ２１がカム機構１０を介して軸方向にスライド自在に嵌合しており、上記ハンマ２１が駆動軸１３と共に回転運動を行うようになっている。前記カム機構１０は、駆動軸１３の先端部外周面に形成される軸カム溝１４と、ハンマ２１の内周面に形成されるハンマカム溝２４と、対向する両カム溝１４，２４間に嵌め込まれて駆動軸１３とハンマ２１を連結するスチールボール２３とから形成されるものである。また、駆動部１とハンマ２１との間には、ハンマ２１を後述のアンビル３１側に付勢する付勢手段９としてスプリング２７を介在させている。駆動軸１３の中心軸の延長線上であってハンマ２１を挟んで駆動部１と反対側には、アンビル３１が回転自在に取り付けられている。アンビル３１の後端側（ハンマ２１との対向側）には、半径方向に被打腕３２が一対延設されるとともに、ハンマ２１の先端側（アンビル３１との対向側）には、軸方向に打撃突起２５が一対延設されており、被打腕３２と打撃突起２５とが係合してアンビル３１がハンマ２１と一体に回転運動を行うようになっている。アンビル３１の先端には、ビット３５が抜き差し自在で且つ一体に回転運動を行うように連結されている。
【０００３】
　上記構造のインパクト工具においては、駆動部１の出力を駆動軸１３、ハンマ２１、アンビル３１、ビット３５へと伝達してねじの締め付け等の締緩作業を行うのであるが、作業中にアンビル３１に或る一定以上の荷重が生じて回転が鈍った場合には、カム機構１０を介してハンマ２１をスプリング２７の付勢力に抗して押し下げる分力が生じてハンマ２１とアンビル３１との係合が解除され、その後にスプリング２７の復元力によりハンマ２１がアンビル３１に対して回転しながら衝撃的に係合する。このように、ねじ締め等の作業中に或る一定以上の荷重が生じた場合には、上記の回転方向の衝撃的な係合（即ち打撃）を繰り返し行い、強力な回転トルクを発生させるものである。
【０００４】
　上記した従来のインパクト工具において、大きな回転トルクを得る為には、ハンマ２１の慣性モーメントを大きくするか駆動軸１３の回転速度を大きくする必要があり、その結果、インパクト工具全体の巨大化及び高重量化を招いていた。このため、特に中高年の作業者にとっては腕への負担が増えることから作業性が低下するという問題があり、また、駆動軸１３を高速回転させる為に元々騒音の大きなインパクト工具が更に大きな騒音を発生させることとなって作業者や近隣に悪影響を及ぼすという問題があった。
【０００５】
　これに対して、例えばハンマ２１とアンビル３１との間にクラッチスプリングを介在させ、該クラッチスプリングを介して回転運動が伝達されるようにすることで、打撃による騒音発生の問題を解決しようとするものも提案されているが（特許文献１参照）、このものにおいても大きな回転トルクを得ようとすればやはりインパクト工具全体を巨大化及び高重量化する必要があり、小型軽量で且つ強力な締緩力を発揮することはできないものであった。
【特許文献１】特開平１０−１６６２７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
　本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、強力な締緩力を発揮するものであり且つ小型軽量で騒音の抑制されたインパクト工具を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
　上記課題を解決するために本発明を、駆動部１と、駆動部１により回転駆動される駆動軸１３と、駆動軸１３にカム機構１０を介してスライド自在に嵌合して共に回転運動を行うハンマ２１と、ハンマ２１との係合により回転運動を行うアンビル３１と、ハンマ２１をアンビル３１側に付勢する付勢手段９と、アンビル３１に連結されるビット３５とを備えて、前記カム機構１０によりハンマ２１とアンビル３１との係合を打撃として繰り返し行うインパクト工具において、ハンマ２１によるアンビル３１への打撃周波数を、アンビル３１とビット３５とを含むねじれ振動系３の固有振動数、または該固有振動数の２以上の整数倍、または該固有振動数の２以上の整数の逆数倍と、一致させることを特徴としたものとする。
【０００８】
　このようにすることで、ねじれ振動系３での共振現象を利用してハンマ２１の打撃による回転トルクを効果的に増幅させることができ、これにより強力な締緩力を発揮するインパクト工具を小型軽量及び低騒音のもので提供できることから、作業者の疲労を低減させることができ、また、周囲への影響を少なくすることができる。特に、打撃周波数を固有振動数と一致させた場合には最も効果的に回転トルクを増幅させることができ、固有振動数の２以上の整数倍と一致させた場合には作業時間を大幅に短縮することができ、固有振動数の２以上の整数の逆数倍と一致させた場合には高い静粛性が得られるものである。
【０００９】
　また、上記課題を解決するために本発明を、駆動部１と、駆動部１により回転駆動される駆動軸１３と、駆動軸１３に連結された状態で共に回転運動を行うハンマ２１と、ハンマ２１の内周側または外周側に回転自在に設けられるアンビル３１と、アンビル３１に連結された状態で共に回転運動を行うビット３５とを具備し、所定空隙４０を介して対向するハンマ２１とアンビル３１との互いの対向部分の、一方には磁極部４１を配し、他方には磁性体４２を配して、磁極部４１と磁性体４２との間に生じる磁気的吸引力によって、ハンマ２１の回転運動に伴ってアンビル３１に対して非接触での打撃を加えるインパクト工具において、ハンマ２１によるアンビル３１への打撃周波数を、アンビル３１とビット３５とを含むねじれ振動系３の固有振動数、または該固有振動数の２以上の整数倍、または該固有振動数の２以上の整数の逆数倍と、一致させることを特徴としたものとしても良い。
【００１０】
　このようにすることで、打撃力を発生させる際に直接打撃のような騒音が発生しないことに加えて、ねじれ振動系３での共振現象を利用してハンマ２１の打撃による回転トルクが効果的に増幅されて強力な締緩力を発揮するものとなる。これにより、強力な締緩力を発揮するインパクト工具を小型軽量及び低騒音のもので提供することができ、作業者の疲労を低減させること、及び、周囲への影響を少なくすることが可能となる。特に、打撃周波数を固有振動数と一致させた場合には最も効果的に回転トルクを増幅させることができ、固有振動数の２以上の整数倍と一致させた場合には作業時間を大幅に短縮することができ、固有振動数の２以上の整数の逆数倍と一致させた場合には高い静粛性が得られるものである。
【００１１】
　上記した各インパクト工具において、前記ねじれ振動系３をビット３５に連結されるねじ４を含むものとすることも好ましく、このようにすることで、着座状態でのねじの締緩作業やナットの締緩作業に限らず、非着座状態でのねじの締緩作業においても、ねじれ振動系３での共振現象を利用してハンマ２１の打撃による回転トルクを効果的に増幅させることができる。
【００１２】
　また、ねじれ振動系３の固有振動数を検出する固有振動数検出手段Ａと、ハンマ２１によるアンビル３１への打撃周波数を変更する打撃周波数変更手段Ｂと、固有振動数検出手段Ａで得られる固有振動数または該固有振動数の２以上の整数倍または該固有振動数の２以上の整数の逆数倍と打撃周波数が一致するように前記打撃周波数変更手段Ｂを自動制御するトルク自動増幅手段Ｃとを備えることも好ましく、このようにすることで、作業者が自分で調節せずとも、常に強大な回転トルクで締緩作業を行えるようになる。
【００１３】
　また、ねじれ振動系３の固有振動数検出手段Ａとして、アンビル３１又はビット３５の回転角を検知する回転角センサ５ａと、回転角センサ５ａから得られる回転角の打撃間の振動成分から固有振動数を算出する演算部７とを備えることも好ましく、このようにすることで、固有振動数を検出する為の手段を比較的安価に構成することができる。
【００１４】
　また、ねじれ振動系３の固有振動数検出手段Ａとして、アンビル３１又はビット３５の回転速度を検知する回転速度センサ５ｂと、回転速度センサ５ｂから得た回転速度を積分して回転角を求めると共に該回転角の打撃間の振動成分から固有振動数を算出する演算部７とを備えることも好ましく、このようにすることで、固有振動数を検出する為の手段を比較的安価に構成することができる。
【００１５】
　また、ねじれ振動系３の固有振動数検出手段Ａとして、アンビル３１又はビット３５の回転加速度を検知する回転加速度センサ５ｃと、回転加速度センサ５ｃから得られる回転加速度を二重積分して回転角を求めると共に該回転角の打撃間の振動成分から固有振動数を算出する演算部７とを備えることも好ましく、このようにすることで、打撃力が数値的に把握できることから回転トルクの管理や精度向上に寄与する。
【００１６】
　また、ねじれ振動系３の固有振動数検出手段Ａとして、アンビル３１又はビット３５の回転トルクを検知する回転トルクセンサ５ｄと、回転トルクセンサ５ｄから得られる回転トルクの打撃間の振動成分から固有振動数を算出する演算部７とを備えることも好ましく、このようにすることで、打撃力が数値的に把握できることから回転トルクの管理や精度向上に寄与する。
【００１７】
　また、打撃の発生しない僅少時間だけアンビル３１を回転させて前記固有振動数検出手段Ａによりねじれ振動系３の固有振動数の初期値を検出する初期固有振動数検出モードを有することも好ましく、このようにすることで、最初の打撃において初期固有振動数に応じた回転トルクを与え、初期から大きな回転トルクで締緩作業を行って作業効率を向上させることができる。
【００１８】
　また、トルク自動増幅手段Ｃに、固有振動数検出手段Ａにより得られる固有振動数を経時的に記録するメモリ部８と、メモリ部８に記録した固有振動数を基に固有振動数の予測値ｐを算出する予測値算出部２３とを備えることも好ましく、このようにすることで、固有振動数の経時変化を基に次の打撃時の固有振動数を予測することができて、よりピーク値の近くにまで回転トルクを増幅させることができ、作業効率を向上させることができる。
【００１９】
　また、予測値算出部２３において、メモリ部８に記録してある過去のねじ締緩時の固有振動数を、前記ねじ締緩時以降の別のねじ締緩時における固有振動数の予測値ｐ算出に用いることも好ましく、このようにすることで、同種のねじ４を用いたねじ締緩作業を連続して行う場合には、初期段階から精度良く打撃周波数を固有振動数と一致させることができるとともに、作業を重ねる毎に作業効率を向上させることができる。
【００２０】
　また、予測値算出部２３において、メモリ部８に記録してある過去のねじ締緩時の固有振動数を、現在のねじ締緩時に検出される固有振動数により補正して現在のねじ締緩作業における固有振動数の予測値ｐとすることも好ましく、このようにすることで、ねじ締緩作業毎に生じる微妙なばらつきの影響を抑制することができる。
【００２１】
　また、使用したねじ４を特徴付ける各パラメータを固有振動数と共にメモリ部８に記録させておき次回以降のねじ締緩時には各パラメータの入力により対応する固有振動数の記録を利用して固有振動数の予測値ｐ算出を行う為の、パラメータ入力手段Ｄを備えることも好ましく、このようにすることで、同種のねじ４に連続して締緩作業を行う場合以外であっても、過去の固有振動数のデータを利用して固有振動数を予測することができる。
【００２２】
　また、駆動部１をモータ１１と減速機１２とで形成し、打撃周波数変更手段Ｂとして、モータ１１の回転数を変更する駆動回路１７を設けることも好ましく、このようにすることで、打撃周波数の調整範囲が大きくなり、多様な長さや材質のねじ４に対応することができる。
【００２３】
　また、駆動部１をモータ１１と無段変速の減速機１２とで形成し、打撃周波数変更手段Ｂとして、減速機１２の減速比を変更する駆動回路１７を設けることも好ましく、このようにすることで、モータ１１の回転数を最もエネルギ変換効率の高い回転数に維持しながら打撃周波数の調節を行うことができるので、消費電力を少なくできて、電池駆動の場合には１回の充電で締緩可能なねじ４の本数を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２４】
　本発明にあっては、ねじれ振動系での共振現象を利用してハンマの打撃による回転トルクを増幅させることができ、これにより強力な締緩力を発揮するインパクト工具を小型軽量及び低騒音のもので提供できることから、作業者の疲労を低減させることができ、また、周囲への影響を少なくすることができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
　以下、本発明を添付図面に示す実施の形態に基づいて説明する。なお、従来の技術に示した構成と同様の構成については同一符号を付して説明を省略し、本発明の特徴的な構成については新たな記号を付して詳しく説明する。
【００２６】
　図１には、本発明の実施の形態における一例のインパクト工具を示している。このインパクト工具は、ハンマ２１により回転方向に打撃されて後述するねじれ振動系３がねじ４やナット（図示せず）等を繰り返し締め付けまたは緩めていくものである。ねじれ振動系３は、着座状態でのねじ締緩時やナット締緩時においてはアンビル３１とビット３５とから成るものとみなすことができ（以下、この場合にはねじれ振動系３ａという）、非着座状態でのねじ締緩時においては、ねじれ振動系３はアンビル３１とビット３５と該ビット３５に連結されるねじ４とで形成されるものとみなすことができる（以下、この場合にはねじれ振動系３ｂという）。なお、アンビル３１の軸部３１ａには、ねじれ振動系３全体の固有振動数を小さくする為にくびれを形成している。
【００２７】
　そして、いずれのねじれ振動系３ａ，３ｂにおいても、系全体の固有振動数とハンマ２１によるアンビル３１への打撃周波数とを一致させることで、ハンマ２１により与えられる回転トルクが増幅されて、小型軽量のインパクト工具においても強力な締緩力を発揮することができる。また、駆動軸１３を高速回転させる必要がないので騒音も抑制されたものとなる。
【００２８】
　非着座状態でのねじ締緩作業に要する回転トルクは、着座状態でのねじ締緩作業に要する回転トルクよりはるかに小さいので、一般的には、ねじれ振動系３をアンビル３１とビット３５から成るねじれ振動系３ａとみなして上記のように打撃周波数と固有振動数とが一致するように設計すれば良い。しかし、非着座状態でのねじ締緩過程においても強大な回転トルクが必要となる場合には、ねじれ振動系３を、アンビル３１とビット３５とねじ４とから成るねじれ振動系３ｂとみなして打撃周波数と固有振動数とを一致させることが好ましい。この場合には、例えばねじ締め開始から着座までの間はねじ４の被削材６からの突出量が徐々に短くなり（図４（ａ）参照）、これに応じて固有振動数は徐々に大きくなるものであることから、固有振動数の変化に対応して打撃周波数を変化させる必要がある。
【００２９】
　そこで、本例においては、ねじれ振動系３ｂの固有振動数を検出する固有振動数検出手段Ａと、ハンマ２１によるアンビル３１への打撃周波数を変更する打撃周波数変更手段Ｂと、固有振動数検出手段Ａで得られる固有振動数と打撃周波数が一致するように前記打撃周波数変更手段Ｂを自動制御するトルク自動増幅手段Ｃを備えている。
【００３０】
　具体的には、上記固有振動数検出手段Ａとして、アンビル３１の周辺に該アンビル３１の回転角を測定する回転角センサ５ａを設け、この回転角センサ５ａを信号線１４により演算処理装置１５に接続させている。演算処理装置１５には、回転角センサ５ａから得た回転角の打撃間の振動成分から固有振動数を算出する演算部７を備えると共に、信号線２２を介してＲＡＭ部１９とＲＯＭ部２０により成るメモリ部８を接続させており、作業中に回転角センサ５ａで検知したアンビル３１の回転角の時間変動をＲＡＭ部１９に取り込み、これを基に演算部７で固有振動数を検出するようになっている。一般的に回転角は図２に示すように打撃の度に階段状に増加していくが、打撃直後にはねじれ振動系３ｂのねじり振動成分により微振動が発生するものであり、この振動成分を分析することで固有振動数を検出することができる。また、上記回転角センサ５ａをビット３５の回転角を測定するように設けて同様の構成によりねじれ振動系３ｂの固有振動数を検出することもできる。
【００３１】
　なお、上記回転角センサ５ａの代りにアンビル３１又はビット３５の回転速度を検知する回転速度センサ５ｂを設け、演算部７にて回転速度センサ５ｂから得た回転速度を積分して回転角を求めると共に該回転角の打撃間の振動成分から固有振動数を検出するようにしても良いし、上記回転角センサ５ａの代りにアンビル３１又はビット３５の回転加速度を検知する回転加速度センサ５ｃを設け、演算部７にて回転加速度センサ５ｃから得られる回転加速度を二重積分して回転角を求めると共に該回転角の打撃間の振動成分から固有振動数を算出するようにしても良いし、また、上記回転角センサ５ａの代りにアンビル３１又はビット３５の回転トルクを検知する回転トルクセンサ５ｄを設け、演算部７にて回転トルクセンサ５ｄから得られる回転トルクの図３に示すような打撃間の振動成分から固有振動数を算出するようにしても良い。
【００３２】
　上記打撃周波数変更手段Ｂとしては、駆動部１に駆動線１６を介して接続される駆動回路１７を設けている。この駆動回路１７は、モータ１１の回転数が所望の回転数となるように制御するものであり、上記制御により駆動部１から駆動軸１３への出力を変更自在としている。なお、駆動部１を構成する減速機１２が無段階変速機である場合には、駆動回路１７によって減速機１２をアクチュエータ（図示せず）により所望の減速比に変更自在として、これにより駆動部１から駆動軸１３への出力を変更自在としても良い。この場合、モータ１１を高効率な回転数に保持しておくことができるという利点がある。
【００３３】
　上記トルク自動増幅手段Ｃは、演算処理装置１５により構成されている。演算処理装置１５は、回転角センサ５ａ等の検知結果から得られる固有振動数を基に、打撃周波数を固有振動数と一致させるような制御を行わせるように、信号線１８を介して駆動回路１７に指令を送るものである。この演算処理装置１５と駆動回路１７とメモリ部８とで、次回打撃の打撃周波数が固有振動数と一致するように駆動部１を自動制御する制御部２を形成している。
【００３４】
　ここで、更に効果的に固有振動数と打撃周波数を一致させる為には、メモリ部８のＲＡＭ部１９に経時的に記録してある打撃開始後の固有振動数の変化を、演算処理装置１５内の予測値算出部２３内で図４（ｂ）に点線で示すような簡単な曲線に近似し、この近似曲線から次の打撃時における固有振動数の予測値ｐを算出して、該予測値ｐに基づいて次回打撃の打撃周波数が固有振動数と一致するように駆動部１を制御すると良い。
【００３５】
　また、ねじ込み始めから強大な回転トルクが必要な場合の為に、初期固有振動検出モードが設けてあると良い。このモードにおいては、最初に打撃の発生しない僅少時間だけアンビル３１を回転させた後に停止させることで、回転角センサ５ａ等の出力値に生じる微振動から回転振動数を算出することができ、１回目の打撃からハンマ２１により強大な回転トルクを与えることが可能となる。
【００３６】
　また、前述のように減速機１２の減速比変更により駆動軸１３への出力を変更するようにした場合には、図５に示すように回転角センサ５ａ等から得られる固有振動数の観測値（図中実線）と打撃周波数の指令値（図中点線）との間にギャップＧが大きく生じてしまい、この場合には図６に示すように上記ギャップＧの分、得られる回転トルクがかなり減少してしまうのだが、これに対して図７のフローチャートに示すように、例えば同種のねじ４を連続してねじ込む場合にはメモリ部８のＲＡＭ部１９に経時的に記録してある前回のねじ締め時の固有振動数に基づいて駆動部１の制御を行うようにすれば、上記ギャップＧを小さくすることができる。このように、メモリ部８に記録した過去のねじ締緩時の固有振動数を、現在のねじ締緩時における固有振動数の予測値ｐ算出に用いることで、ギャップＧを小さくして大きな回転トルクが得られるものである。
【００３７】
　そして、図８のフローチャートに示すように、メモリ部８のＲＡＭ部１９に経時的に記録してある前回のねじ締緩時の固有振動数を、更に、現在のねじ締緩時に検出される固有振動数から予測される次回打撃時の固有振動数によりＰＩＤ制御を用いて補正し、現在のねじ締緩作業における固有振動数の予測値ｐとすることで、固有振動数の微妙なずれも補正できて回転トルクを常に強大に保持することができる。
【００３８】
　加えて、図９に示すように演算処理装置１５にパラメータ入力手段Ｄであるタッチパネル２６を接続し、該タッチパネル２６により、メモリ部８のＲＯＭ部２０内のデータベースに太さ、長さ、種類、材質といったねじ４を特徴付ける各パラメータを当該ねじ４が使用された場合の固有振動数と共に記録させ、作業者がパラメータを入力すれば対応する固有振動数の記録を利用して固有振動数の予測値ｐを算出できるようにすることも可能である。
【００３９】
　なお、上記のようにねじれ振動系３をねじ４を含むねじれ振動系３ｂとした場合に限らず、ねじ４を含まないねじれ振動系３ａとした場合にあっても、ねじれ振動系３ａの固有振動数を検出する同様の固有振動数検出手段Ａや、同様の打撃周波数変更手段Ｂやトルク自動増幅手段Ｃを備えることで、多様な形態のビット３５のうち作業に適したものを用いるのに際して作業者が自分で調節せずとも常に強大な回転トルクで締緩作業を行えるようになる。
【００４０】
　以上、ハンマ２１によるアンビル３１への打撃周波数をねじれ振動系３ａ，３ｂの固有振動数と一致させる場合について説明してきたが、これに限定されるものではなく、上記打撃周波数をねじれ振動系３ａ，３ｂの固有振動数の２以上の整数（２、３、４、…）倍、または、ねじれ振動系３ａ，３ｂの固有振動数の２以上の整数の逆数（１／２、１／３、１／４、…）倍と一致させるものであっても、ねじれ振動系３ａ，３ｂでの共振現象を利用してハンマ２１の打撃による回転トルクを効果的に増幅させることができる。
【００４１】
　例えば図１０（ａ）には、アンビル３１とビット３５から成るねじれ振動系３ａの固有振動数が１９６Ｈｚであるものにおいて、ハンマ２１によるアンビル３１への打撃周波数を変更しながら、ビット３５に取付固定した回転トルクセンサ５ｄにより回転トルクを計測した場合のグラフ図を示しており、図１０（ｂ）には、ねじれ振動系３ａの固有振動数が６７Ｈｚであるものにおいて、同様に打撃周波数を変更しながら回転トルクを計測した場合のグラフ図を示している。図１０（ａ）と図１０（ｂ）とでは固有振動数が異なるものの、両グラフ図からは、打撃周波数がねじり振動系３ａの固有振動数と一致する条件で回転トルクが最も高い値を示すとともに、打撃周波数がねじり振動系３ａの固有振動数の２倍となる条件や、打撃周波数がねじり振動系３ａの固有振動数の１／２倍、１／３倍、１／４倍、１／５倍となる各条件においても回転トルクのピーク値が現れることが観察される。同様のピーク値は、ねじ４を含めたねじり振動系３ｂにおいても観察されるものであることから、例えばねじ締め作業を行うに際して作業効率を優先する場合には、ねじ４が着座する前までは固有振動数の２以上の整数（２、３、４、…）倍と一致する打撃周波数で駆動し、着座後には固有振動数と一致する打撃周波数で駆動すれば良い。また、特に静粛性が必要な場合には、ねじ４が着座する前までは固有振動数の２以上の整数の逆数（１／２、１／３、１／４、…）倍と一致する打撃周波数で駆動し、着座後に十分な回転トルクが必要な場合にのみ固有振動数と一致する打撃周波数で駆動すれば良い。
【００４２】
　上記した一例のインパクト工具は、ねじやナットの締緩作業を行うものとして（主としてねじ締め作業を行うものとして）説明してきたが、穴空け作業等の他の作業を行うインパクト工具においても、同様の構造により小型軽量且つ低騒音で強力な回転トルクを発揮するものを提供することができることは勿論である。
【００４３】
　次に、本発明の実施の形態における他例のインパクト工具について説明する。他例のインパクト工具は、一例のインパクト工具と比較すると、一例のインパクト工具のような直接打撃によって強大な回転トルクを衝撃的に発生させる直接打撃構造のものではなく、ハンマ２１の回転運動に伴ってアンビル３１に非接触での磁気的な打撃を加え、この打撃によって強大な回転トルクを衝撃的に発生させる非接触打撃構造のものである点のみが相違しているので、以下に他例の非接触打撃構造についてのみ述べる。
【００４４】
　上記非接触打撃構造としては、図１１（ａ）〜（ｃ）に示すように、モータ１１と減速機１２とから成る駆動部１と、駆動部１から突設されて該駆動部１により回転駆動される駆動軸１３と、駆動軸１３に連結された状態で共に回転運動を行うハンマ２１と、ハンマ２１の外周側に回転自在に設けられるアンビル３１と、アンビル３１の軸部３１ａに連結された状態で共に回転運動を行うビット（図示せず）とを具備したものとし、半径方向に所定空隙４０を介して対向するハンマ２１とアンビル３１との互いの対向部分のうち、ハンマ２１側の対向部分に磁極部４１を配し、アンビル３１側の対向部分に磁性体４２を配すればよい。これにより、アンビル３１に対してハンマ２１が回転運動を行った場合には、磁極部４１と磁性体４２との間に生じる磁気的吸引トルクによってアンビル３１に非接触での打撃が加えられ、この打撃により強大な回転トルクが発生するものである。
【００４５】
　ハンマ２１及びアンビル３１の更に具体的な構造としては、以下の通りである。即ち、ハンマ２１は、駆動軸１３の先端部に圧入固定される略円筒形のハンマコア４４と、該ハンマコア４４の外周面の周方向に等間隔を隔てた箇所からそれぞれ突設した取付部４５と、各取付部４５の先端に取付けられる磁石４６と、各箇所の取付部４５と磁石４６とを周方向の互いに反対側から挟持し接着する磁極板４７，４７とで形成されており、磁石４６とこれを挟持する磁極板４７，４７とで磁極部４１を構成している。また、アンビル３１は、ビットを抜き差し自在に取付けるビット孔４６を有する軸部３１ａと、軸部３１ａの外周面の周方向に等間隔を隔てた箇所からそれぞれ突設したＬ型の磁性体４２であるアンビルアーム４８とで形成されており、駆動軸１３にハンマ２１を圧入固定し、アンビル３１の軸部３１ａの後端面に配した軸受４９に駆動軸１３の先端部を挿入し、ケース５０の先端部内面に配した軸受５１にアンビル３１の軸部３１ａを挿入して、駆動軸１３とハンマ２１とアンビル３１とをケース５０内に組み込み連結させた状態において、ハンマ２１側の磁極部４１とアンビル３１側のアンビルアーム４８（即ち磁性体４２）とが微小な所定空隙４０を介して半径方向に１対１で対向し、磁気的吸引力を発生させるようになっている。
【００４６】
　なお、ハンマ２１とアンビル３１の構造に関してはこれに限らず、アンビル３１がハンマ２１の内周側に回転自在に位置する構造のものであっても構わない。また、上記の磁極部４１と磁性体４２の配置に関してもこれに限定されず、ハンマ２１とアンビル３１との互いの対向部分の一方に磁極部４１を配し、他方に磁性体４２を配したものであれば良い。
【００４７】
　しかして、図１１（ａ）〜（ｃ）に示す非接触打撃構造のインパクト工具を用い、アンビル３１の軸部３１ａのビット孔３６に例えばねじ締め用のビットを挿入し、該ビットにねじ（図示せず）を係合させ押し当てながらモータ１１を駆動させると、減速機１２及び駆動軸１３を介してハンマ２１が回転駆動され、以下のようにねじ締めが行われる。即ち、ねじ締め初期においては、ハンマ２１の磁極部４１とアンビル３１の磁性体４２との間の磁気的吸引力により生じる磁気的吸引トルクがねじ締めに必要な回転トルクよりも大きいため、ハンマ２１とアンビル３１とが一体に回転駆動されてねじ締め作業が連続的に行われる。そして、必要な回転トルクが磁極部４１と磁性体４２との間で生じる磁気的吸引トルクを超えた場合には、ハンマ２１はアンビル３１に対して回転運動を行い、このハンマ２１の回転運動に伴いアンビル３１に対して非接触での打撃が加えられ、強大な回転トルクが発生する。この所謂磁気インパクト状態によってねじ締めが確実に行われることとなり、直接打撃構造のインパクト工具に比べて格段に高い静粛性を有しながらも確実なねじ締めが行われるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施の形態における一例のインパクト工具の内部構造を示す説明図である。
【図２】同上のねじ締め時に生じるアンビルの回転角変化を示す説明図である。
【図３】同上のねじ締め時に生じるアンビルの回転トルク変化を示す説明図である。
【図４】（ａ）は同上のねじ締め時に生じるねじれ振動系の固有振動数変化を示す説明図であり、（ｂ）は同上のねじ締め時における固有振動数の予測方法を示す説明図である。
【図５】同上のねじ締め時の観測される固有振動数と指令される打撃周波数との関係を示す説明図である。
【図６】同上の固有振動数のギャップがもたらす回転トルクのギャップを示す説明図である。
【図７】同上の前回ねじ締め時のデータを利用した演算処理を示すフローチャートである。
【図８】同上の前回ねじ締め時のデータを利用して更に測定値により補正を行なう演算処理を示すフローチャートである。
【図９】種々のねじの固有振動数を記録したデータベースを利用する場合の制御部を示す説明図である。
【図１０】同上の打撃周波数と回転トルクとの関係を示すグラフ図であり、（ａ）は固有振動数が１９６Ｈｚの場合、（ｂ）は固有振動数が６７Ｈｚの場合を示している。
【図１１】本発明の実施の形態における他例のインパクト工具を示しており、（ａ）は駆動部とハンマとアンビルの斜視図、（ｂ）は内部構造の説明図、（ｃ）は（ｂ）のＸ―Ｘ線断面図である。
【図１２】従来のインパクト工具の内部構造を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４９】
　１　駆動部
　３，３ａ，３ｂ　ねじれ振動系
　４　ねじ
　５ａ　回転角センサ
　５ｂ　回転速度センサ
　５ｃ　回転加速度センサ
　５ｄ　回転トルクセンサ
　７　演算部
　８　メモリ部
　９　付勢手段
　１０　カム機構
　１１　モータ
　１２　減速機
　１３　駆動軸
　１７　駆動回路
　２１　ハンマ
　２３　予測値算出部
　３１　アンビル
　３５　ビット
　４０　所定空隙
　４１　磁極部
　４２　磁性体
　Ａ　固有振動数検出手段
　Ｂ　打撃周波数変更手段
　Ｃ　トルク自動増幅手段
　Ｄ　パラメータ入力手段
【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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