JP6151600B2

JP6151600B2 - 可動体の位置検出器とそれを有する動力工具

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Publication number: JP6151600B2
Application number: JP2013165017A
Authority: JP
Inventors: 平林　伸治; 伸治平林; 健也 ▲柳▼原; 佳孝市川
Original assignee: Makita Corp
Current assignee: Makita Corp
Priority date: 2013-08-08
Filing date: 2013-08-08
Publication date: 2017-06-21
Anticipated expiration: 2033-08-08
Also published as: JP2015033734A

Description

本技術は、可動体の位置検出器とそれを有する動力工具に関する。ここでいう可動体には、直線又は曲線に沿って移動する移動体、回転運動する回転体、振り子運動する揺動といった、各種の可動体が含まれる。

特許文献１に、手持式の動力工具が開示されている。この動力工具は、いわゆるインパクト工具であり、モータと、モータに接続されたインパクト機構と、モータを制御するコントローラとを備える。インパクト機構は、ハンマと、そのハンマが当接するアンビルとを有し、ハンマとアンビルとが当接したときに、工具へ衝撃的なトルクを出力する。ハンマは、モータによって駆動される回転体に設けられている。コントローラは、モータの回転位置を検出しながら、ハンマとアンビルとが繰り返し当接するように、モータの回転方向を繰り返し切り替える。

特開２００８−５５５８０号公報

上記した従来の動力工具は、検出したモータの回転位置に基づいて、ハンマがアンビルに当接するタイミングと、ハンマがアンビルから離間するタイミングとを特定し、それぞれのタイミングにおいて、モータの回転方向を切り替えている。このような構成では、モータの回転位置と回転体の位置との間の関係に誤差が生じたときに、モータの回転方向を適切なタイミングで切り替えることができないおそれがある。

本明細書は、上記した問題を少なくとも低減し得る技術を提供する。

上記した問題を考慮して、本明細書は、移動体や回転体のような、可動体の位置を直接的に検出する技術を提供する。例えば、上記した従来の動力工具において、ハンマが設けられた回転体の位置を直接的に検出することができると、ハンマがアンビルに当接するタイミングと、ハンマがアンビルから離間するタイミングとを、正確に特定することができる。そして、それぞれのタイミングを正確に特定することができれば、モータの回転方向を適切なタイミングで切り替えることが可能となる。

本技術の一側面により、磁性材料で形成された可動体の位置を検出する位置検出器が提供される。この位置検出器は、可動体に磁気的に接続された第１基準端から可動体に隣接する第１検出端まで伸びる第１磁路と、可動体に磁気的に接続された第２基準端から可動体に隣接する第２検出端まで伸びる第２磁路と、第１磁路及び第２磁路を磁化させる少なくとも一つの磁石と、第１磁路及び第２磁路に生じる磁界をそれぞれ検出する少なくとも一つの磁気センサとを備える。この位置検出器では、第１検出端と可動体との間の磁気抵抗と、第２検出端と可動体との間の磁気抵抗とが、可動体の位置に応じてそれぞれ変化する。

上記した位置検出器では、第１磁路の第１検出端が可動体と磁気的に接続され、第１磁路が可動体と共に磁気回路を形成する。第１検出端と可動体との間の磁気抵抗は、可動体の位置に応じて変化するので、第１磁路に生じる磁界の強さも、可動体の位置に応じて変化する。そのことから、第１磁路に生じる磁界に基づいて、可動体の位置を特定することができる。例えば、可動体が第１の位置にあるときに、第１検出端と可動体との間の磁気抵抗が最小になるとする。この場合、第１磁路に生じる磁界の強さが最大となるタイミングを検出することで、可動体が第１の位置にあるのか否かを判別することができる。

第２磁路についても、第２磁路の第２検出端が可動体と磁気的に接続され、第２磁路が可動体と共に磁気回路を形成する。第２検出端と可動体との間の磁気抵抗は、可動体の位置に応じて変化するので、第２磁路に生じる磁界の強さも、可動体の位置に応じて変化する。そのことから、第２磁路に生じる磁界に基づいて、可動体の位置を特定することができる。例えば、可動体が第２の位置にあるときに、第２検出端と可動体との間の磁気抵抗が最小になるとする。この場合、第２磁路に生じる磁界の強さが最大となるタイミングを検出することで、可動体が第２の位置にあるのか否かを判別することができる。

上記した位置検出器によれば、例えばインパクト機構を有する動力工具において、ハンマが設けられた回転体の位置を直接的に検出することができる。この場合、一例ではあるが、第１磁路の検出された磁界に基づいて、ハンマがアンビルに当接するタイミングを特定し、第２磁路の検出された磁界に基づいて、ハンマがアンビルから離間するタイミングを特定することができる。

実施例の動力工具を示す図であって、斜め方向から見た動力工具を示す図。実施例の動力工具を示す図であって、工具の回転軸と平行な方向から見た動力工具を示す図。実施例における第１ユニットの外観を示す図。図２中のＩＶ−ＩＶ線断面図（下部は省略）であって、第１ユニットの内部構造を示す図。図４中のＶ−Ｖ線断面図であって、ハンマがアンビルに一方側から接近（当接）する様子を示す。図５中のＶ−Ｖ線断面図であって、ハンマがアンビルに他方側から接近する様子を示す。位置検出器を模式的に示す図（ハンマがアンビルに一方側から接近）。位置検出器を模式的に示す図（ハンマがアンビルに他方側から接近）。実施例の動力工具の電気的な構成を示すブロック図。コントローラが実行する処理を示すフローチャート。インパクト締付処理の流れを示すフローチャート。動力工具のタイムチャートであって、チャートＡはトリガの状態を示し、チャートＢはモータの回転方向を示し、チャートＣは磁気センサの出力信号を示し、チャートＤは、工具軸の出力トルクを示す。位置検出器の変形例を示す図。位置検出器の変形例を示す図。位置検出器の変形例を示す図。位置検出器の変形例を示す図。位置検出器の変形例を示す図。位置検出器の変形例を示す図。位置検出器の変形例を示す図。位置検出器の変形例を示す図。

本技術の一実施形態では、第１検出端と可動体との間の磁気抵抗と、第２検出端と可動体との間の磁気抵抗とが、可動体の位置に応じてそれぞれ変化する位置に、第１検出端と第２検出端とが配置されていることが好ましい。例えば、第１検出端と第２検出端とが、凸部又は凹部が部分的に設けられた可動体の表面に隣接して配置されていると、第１検出端と可動体との間、及び第２検出端と可動体との間の磁気抵抗は、可動体の位置に応じてそれぞれ変化する。あるいは、第１検出端と第２検出端とが、磁化率が部分的に異なる可動体の表面に隣接して配置されていても、第１検出端と可動体との間、及び第２検出端と可動体との間の磁気抵抗は、可動体の位置に応じてそれぞれ変化する。

本技術の一実施形態では、第１磁路の一部の区間が、第２磁路の一部の区間との共通磁路であることが好ましい。このような構成によると、第１磁路と第２磁路の二つの磁路を、簡素な構成とすることができる。但し、第１磁路と第２磁路とは、互いに独立して形成されてもよく、共通磁路は必ずしも存在しなくてもよい。

上記した実施形態では、共通磁路が、可動体に磁気的に接続された共通基準端を有することが好ましい。この場合、その共通基準端が、第１磁路の第１基準端及び第２磁路の第２基準端として機能することが好ましい。このような構成によると、第１磁路と第２磁路の二つの磁路を、さらに簡素な構成とすることができる。

上記した実施形態では、位置検出器の少なくとも一つの磁気センサが、共通磁路上に配置された一つの磁気センサを含むことが好ましい。このような構成では、共通磁路上に配置された磁気センサは、第１磁路と第２磁路の両者の磁界を検出することができる。

上記した実施形態では、位置検出器の少なくとも一つの磁石が、第１磁路を磁化する第１磁石と、第２磁路を磁化する第２磁石とを含むことができる。この場合、第１磁石によって第１磁路に生じる磁界の向きと、第２磁石によって第２磁路に生じる磁界の向きとが、前記した共通磁路において反対向きとなることが好ましい。このような構成によると、共通磁路上に配置された磁気センサは、第１磁路と第２磁路の磁界をそれぞれ区別して検出することができる。

上記した実施形態では、第１磁石が、第１磁路の第１検出端に配置されているとともに、第２磁石が、第２磁路の第２検出端に配置されていることが好ましい。この場合、第１磁石と第２磁石の一方は、そのＮ極が可動体側に位置するように配置されることが好ましい。そして、第１磁石と第２磁石の他方は、そのＳ極が可動体側に位置するように配置されることが好ましい。このような構成によると、第１磁石によって第１磁路に生じる磁界の向きと、第２磁石によって第２磁路に生じる磁界の向きとを、前記した共通磁路において反対向きとすることができる。

本技術の他の一実施形態では、位置検出器の少なくとも一つの磁石が、前記した共通磁路上に配置された一つの磁石を含むことが好ましい。このような構成によると、共通磁路上に配置された磁石は、第１磁路と第２磁路の両者を磁化することができる。この場合、位置検出器の少なくとも一つの磁気センサは、前記した共通磁路を除く第１磁路上に配置された第１磁気センサと、共通磁路を除く第２磁路上に配置された第２磁気センサとを含むことが好ましい。それにより、第１磁路と第２磁路の磁界をそれぞれ区別して検出することができる。

本技術の一実施形態では、可動体が、少なくとも一つの凸部又は凹部を有することが好ましい。この場合、第１検出端及び第２検出端は、少なくとも一つの凸部又は凹部の移動経路に隣接していることが好ましい。このような構成によると、第１検出端と可動体との間の距離、及び、第２検出端と可動体との間の距離が、可動体の位置に応じてそれぞれ変化する。その結果、第１検出端と可動体との間の磁気抵抗、及び、第２検出端と可動体との間の磁気抵抗を、可動体の位置に応じてそれぞれ変化させることができる。

本技術は、経路に沿って移動する移動体や、回転軸を中心に回転する回転体といった、様々な可動体の位置を検出する位置検出器に具現化することができる。

本技術の他の一側面により、動力工具が具現化される。この動力工具は、原動機と、原動機によって駆動される磁性材料で形成された回転体と、その回転体の位置を検出する位置検出器とを備える。この位置検出器には、上述した一又は複数の実施形態に係る位置検出器を採用することができる。

本技術の一実施形態では、動力工具が、回転体に設けられた少なくとも一つのハンマと、その少なくとも一つのハンマが当接する少なくとも一つのアンビルとを有するインパクト機構をさらに備えることが好ましい。この場合、動力工具はさらに、位置検出器の出力信号に基づいて、ハンマがアンビルに繰り返し当接するように、前記原動機を制御するコントローラをさらに備えることが好ましい。

上記した実施形態では、第１検出端及び第２検出端は、少なくとも一つのハンマの移動経路に隣接していることが好ましい。このような構成によると、回転体に設けられたハンマの位置を、直接的に検出することができる。

上記に加え、又は代えて、アンビルは、磁性材料で形成されており、第１基準端及び第２基準端を構成することが好ましい。アンビルは、ハンマが設けられた回転体の近傍に位置しているとともに、アンビルと回転体との間の距離も、回転体の位置にかかわらず安定している。そのことから、アンビルを第１基準端及び第２基準端とすることで、回転体の位置を精度よく検出することが可能となる。

上記した各実施形態の動力工具において、工具を駆動する原動機は、限定されるものではないが、モータ又はエンジンであることが好ましい。

上記した各実施形態の動力工具は、Ｔ形又はＬ形の手持式動力工具であることが好ましい。ここで、Ｔ形又はＬ形の手持式動力工具とは、工具の回転軸とグリップの中心軸とが同一平面内に位置するとともに、工具の回転軸に対してグリップの中心軸が角度を成して伸びるものを意味する。

本技術の位置検出器は、各種の手持式動力工具、例えば、動力ドライバ、動力ドリル、動力ドライバドリル、動力レンチ、動力ハンマ、動力釘打ち機、芝刈機、刈払機に適用することができる。即ち、本技術の位置検出器は、インパクト機構を有する動力工具にも、インパクト機構を有さない動力工具にも、好適に適用することができる。

図面を参照して、実施例の動力工具１０について説明する。動力工具１０は、原動機によって工具を駆動する手持式の動力工具の一種である。本実施例の動力工具１０は、一例ではあるが、スクリュウドライバ、ソケット、ドリルといった工具（図示省略）を駆動する動力ドライバドリルであり、スクリュウ、ボルト、ナットといったネジの締付作業や、ワークピースへの穴あけ作業に用いられる。

図１、図２に示すように、動力工具１０は、工具（図示省略）が取り付けられる工具軸１２と、ユーザによって把持されるグリップ１８と、電源であるバッテリパック２６を備えている。グリップ１８には、動力工具１０を運転及び停止させるための操作部材であるトリガ２０が設けられている。動力工具１０は、Ｔ形の手持式動力工具である。即ち、工具軸１２（即ち、工具）の回転軸とグリップ１８の中心軸とは、同一平面内に位置している。また、工具軸１２の回転軸に対してグリップ１８の中心軸は、角度を成す方向に伸びている。工具軸１２の回転軸は、グリップ１８の一端側（上端側）に位置しており、バッテリパック２６は、グリップ１８の他端側（下端側）に位置している。

図１、図２に示すように、動力工具１０は、工具軸１２を含む第１ユニット１４と、グリップ１８を含む第２ユニット１６と、バッテリパック２６を含む第３ユニット２２とを備えている。第３ユニット２２は、バッテリホルダ２４をさらに含み、バッテリパック２６は、バッテリホルダ２４に対して着脱可能となっている。

図３、図４に示すように、第１ユニット１４は、概して円柱形状を有している。第１ユニット１４は、工具軸１２（即ち、工具）を駆動するモータ４２と、モータ４２によって駆動されるとともに、工具軸１２へトルクを断続的に出力するインパクト機構４８を備えている。第２ユニット１６のハウジング３０は、二つのベアリング３２を介して、第１ユニット１４を支持している。それにより、第１ユニット１４は、第２ユニット１６に対して回転可能となっている。第１ユニット１４と第２ユニット１６は、二つの弾性部材３６を介して互いに接続されている。各々の弾性部材３６は、一例ではあるが、ねじりバネである。第１ユニット１４と第２ユニット１６は、フレキシブルな電気コード４０を介して、電気的に接続されている。

第１ユニット１４は、モータ４２及びインパクト機構４８を有している。従って、動力工具１０がネジを締め付けるときに、ネジから第１ユニット１４に衝撃的な反トルクが作用する。しかしながら、第１ユニット１４は、第２ユニット１６に対して回転可能であるとともに、弾性部材３６を介して第２ユニット１６に接続されている。それにより、第１ユニット１４に作用した衝撃的なトルクが、第２ユニット１６のグリップ１８を把持するユーザへ直接的に伝わることが防止される。

動力工具１０は、モータ４２を正方向と逆方向とのいずれにも選択的に運転することができる。本実施例におけるモータ４２は、一例ではあるが、三相ブラシレスモータである。モータ４２の出力軸５２は、インパクト機構４８に接続されている。モータ４２の出力軸５２には、冷却ファン５４が設けられている。インパクト機構４８はモータ４２によって駆動され、工具軸１２へ衝撃的なトルクを繰り返し出力することができる。

インパクト機構４８は、ケース５０と、第１遊星歯車機構６０と、第２遊星歯車機構６２を備えている。第１遊星歯車機構６０は、モータ４２の出力軸５２に接続されており、第２遊星歯車機構６２は、工具軸１２に接続されている。そして、第１遊星歯車機構６０と第２遊星歯車機構６２は一連に接続されている。それにより、モータ４２からのトルクは、インパクト機構４８によって増幅されて、工具軸１２へ伝達される。即ち、インパクト機構４８は、減速機としての機能も有する。

図４、図５、図６に示すように、第２遊星歯車機構６２のインターナルギア６４は、ベアリング５８を介してケース５０に取り付けられており、ケース５０に対して回転可能に支持されている。インターナルギア６４の外周面には、二つのハンマ６６が設けられている。ハンマ６６は、ケース５０の内周面に向かって突出している。インターナルギア６４が回転すると、ハンマ６６はケース５０の内周面に沿って移動する。なお、ハンマ６６の数は少なくとも一つでよい。

ケース５０の内周面には、二つのアンビル５６が設けられている。アンビル５６は、インターナルギア６４のハンマ６６が当接するように、インターナルギア６４に向けて突出している。モータ４２が正方向に回転すると、インターナルギア６４は一方向（図５、図６において時計方向）に回転し、各々のハンマ６６が、一つのアンビル５６の一方側に当接する（図５参照）。モータ４２が逆方向に回転すると、インターナルギア６４は他方向（図５、図６において反時計方向）に回転し、各々のハンマ６６は、一つのアンビル５６の他方側に当接する（図６参照）。ハンマ６６がアンビル５６に当接している間、インターナルギア６４の回転が禁止され、モータ４２からのトルクが工具軸１２へ伝達される。一方、ハンマ６６がアンビル５６から離間している間は、インターナルギア６４の回転が許容され、モータ４２からのトルクが工具軸１２へ伝達されず、モータ４２や遊星歯車機構６０、６２が高速で空転する。

図５、図６に示すように、動力工具１０は、位置検出器７０を備えている。位置検出器７０は、インターナルギア６４に設けられたハンマ６６の位置を検出するセンサである。本実施例の位置検出器７０は、アンビル５６に一方側から接近するハンマ６６（即ち、図５の状態）と、アンビル５６に他方側に接近するハンマ６６（即ち、図６の状態）とを、それぞれ検出することができる。位置検出器７０は、磁気を用いたセンサであり、インパクト機構４８のケース５０の外側から、ハンマ６６の位置を検出することができる。なお、インパクト機構４８のケース５０は、非磁性材料によって形成されており、ハンマ６６を含むインターナルギア６４及びアンビル５６は、磁性材料で形成されている。

図５、図６、図７、図８に示すように、位置検出器７０は、磁気センサ７２と、第１磁石７４と、第２磁石７６と、磁性部材７８を備えている。また、アンビル５６も、位置検出器７０の一部を構成している。磁気センサ７２と第１磁石７４と第２磁石７６は、磁性部材７８に設けられている。磁気センサ７２は、アンビル５６の近傍に位置している。第１磁石７４は、磁気センサ７２の一方側に位置しており、ケース５０を挟んでインターナルギア６４の外周面に対向している。第２磁石７６は、磁気センサ７２の他方側に位置しており、ケース５０を挟んでインターナルギア６４の外周面に対向している。磁気センサ７２は、一例ではあるが、ホール素子であり、その出力信号の大きさは、磁界の強さに応じた変化するとともに、その出力信号の極性が、磁界の向きに応じて変化する。

上記した構成により、位置検出器７０は、磁気的に、第１基準端８１ａから第１検出端８１ｂまで伸びる第１磁路８１と、第２基準端８２ａから第２検出端８２ｂまで伸びる第２磁路８２とを形成している。第１基準端８１ａと第２基準端８２ａは共に、インターナルギア６４に対向するアンビル５６の表面に位置しており、インターナルギア６４と磁気的に接続されている。第１磁石７４は、第１検出端８１ｂに配置されており、第１磁路８１を磁化する。第２磁石７６は、第２検出端８２ｂに配置されており、第２磁路８２を磁化する。磁気センサ７２は、第１磁路８１に生じた磁界と、第２磁路８２に生じた磁界とを、それぞれ検出する。

図５、図７に示すように、ハンマ６６がアンビル５６の一方側に接近すると、ハンマ６６が第１磁路８１の第１検出端８１ｂに近接する。ハンマ６６は、インターナルギア６４の外周面から突出している。従って、ハンマ６６が第１検出端８１ｂに近接すると、第１検出端８１ｂとインターナルギア６４との間の距離が狭まり、第１検出端８１ｂとインターナルギア６４との間の磁気抵抗が低下する。その結果、第１磁路８１の第１検出端８１ｂがインターナルギア６４と磁気的に接続され、第１磁路８１がインターナルギア６４と共に磁気回路を形成する。その結果、第１磁路８１には強い磁界が生じ、その磁界が磁気センサ７２によって検出される。磁気センサ７２は正極性の出力信号を出力するので、それに基づいて、ハンマ６６がアンビル５６に一方側から接近したことを検出することができる。

図６、図８に示すように、ハンマ６６がアンビル５６の他方側に接近すると、ハンマ６６が第２磁路８２の第２検出端８２ｂに近接する。ハンマ６６が第２検出端８２ｂに近接すると、第２検出端８２ｂとインターナルギア６４との間の距離が狭まり、第２検出端８２ｂとインターナルギア６４との間の磁気抵抗が低下する。その結果、第２磁路８２の第２検出端８２ｂがインターナルギア６４と磁気的に接続され、第２磁路８２がインターナルギア６４と共に磁気回路を形成する。その結果、第２磁路８２には強い磁界が生じ、その磁界が磁気センサ７２によって検出される。磁気センサ７２は負極性の出力信号を出力するので、それに基づいて、ハンマ６６がアンビル５６の他方側に接近したことを検出することができる。

本実施例の位置検出器７０では、第１磁路８１の一部と第２磁路８２の一部とが、共にアンビル５６によって形成されており、アンビル５６が形成する磁路は、第１磁路８１と第２磁路８２との間で共通磁路となっている。また、第１基準端８１ａと第２基準端８２ａは共に、インターナルギア６４に対向するアンビル５６の表面に位置しており、アンビル５６の当該表面は、第１基準端８１ａ及び第２基準端８２ａとして機能する共通基準端となっている。このように、位置検出器７０の一部が、アンビル５６を用いて構成されていると、位置検出器７０の構成を簡素にすることができる。特に、インパクト機構４８のケース５０内に新たな部材を設ける必要がないので、インパクト機構４８の大幅な設計変更を避けることができる。

図７、図８に示すように、磁気センサ７２は、アンビル５６と磁性部材７８との間に配置されている。それにより、磁気センサ７２は、第１磁路８１と第２磁路８２との間の共通磁路上に位置している。このような構成によると、単一の磁気センサ７２によって、第１磁路８１に生じた磁界と、第２磁路８２に生じた磁界とを、それぞれ検出する。さらに、本実施例では、第１磁石７４と第２磁石７６とが、その磁極が互いに逆向きとなるように配置されている。このような構成によると、第１磁路８１に生じる磁界と第２磁路８２に生じる磁界との間で、その向きが逆向きとなる。従って、磁気センサ７２は、第１磁路８１に生じた磁界と、第２磁路８２に生じた磁界とを、それぞれ区別して検出することができる。本実施例では、第１磁石７４及び第２磁石７６が、それぞれ第１検出端８１ｂ、第２検出端８２ｂに配置されているが、第１磁石７４及び第２磁石７６の位置は特に限定されない。第１磁石７４及び第２磁石７６は、それぞれ第１磁路８１及び第２磁路８２を磁化し得る任意の位置に配置することができる。なお、第１磁石７４及び第２磁石７６は、永久磁石に限られず、電磁石又はその他の磁石であってもよい。

図９は、動力工具１０の電気的な構成を示すブロック図である。図９に示すように、動力工具１０は、コントローラ１００とモータドライバ１０２とモータ位置センサ１０６を備えている。モータドライバ１０２は、バッテリパック２６とモータ４２との間に電気的に接続されている。モータドライバ１０２は、複数のスイッチング素子を備えており、モータ４２の各端子（Ｕ相端子、Ｖ相端子、Ｗ相端子）を、バッテリパック２６の正極又は負極へ選択的に接続する。コントローラ１００は、モータ位置センサ１０６によって検出されたモータ４２の回転位置に基づいて、モータドライバ１０２の複数のスイッチング素子を選択的にオンオフする。それにより、モータ４２の動作を制御する。動力工具１０はさらに、モータ４２へ通電される電流を検出する電流検出回路１０４を備えている。電流検出回路１０４、トリガ２０、及び、位置検出器７０の磁気センサ７２出力信号は、それぞれコントローラ１００に入力される。

図１０、図１１は、ユーザが動力工具１０を用いてネジを締め付けるときに、コントローラ１００が実行する処理を示すフローチャートである。図１０に示すように、ユーザがトリガ２０をオン操作するまで、コントローラ１００は待機する（Ｓ１２）。ユーザがトリガ２０をオン操作すると（Ｓ１２でＹＥＳ）、コントローラ１００は、モータ４２の正方向への駆動を開始する（Ｓ１４）。

モータ４２が正方向に駆動されると、インパクト機構４８ではハンマ６６がアンビル５６の一方側に当接する（図５参照）。その結果、モータ４２からのトルクが、工具軸１２に取り付けられた工具に伝えられ、ネジはワークピースにねじ込まれていく。ネジの頭部がワークピースに当接（即ち、着座）すると、締付トルク（即ち、工具軸１２の出力トルク）が上昇して、モータ４２に流れる電流が増大する。コントローラ１００は、電流検出回路１０４の出力信号に基づいて、モータ４２に流れる電流を監視しており、当該電流が所定値を超えたときに、ネジが着座したと判断する（Ｓ１６）。

ここで、ネジの着座を検出する手法は、特に限定されない。例えば、トルクセンサによって工具軸１２に作用するトルクを検出し、検出されたトルクに基づいてネジの着座を検出してもよい。あるいは、ネジが着座すると、工具軸１２の回転速度（即ち、モータ４２の回転速度）は低下する。従って、工具軸１２又はモータ４２の回転速度を監視することにより、ネジの着座を検出してもよい。さらに、モータ４２については、電圧と電流と回転速度とトルクの４つの状態量が互いに相関し、そのうちの二つの状態量が既知であれば、他の二つの状態量を推定することができる。そのことから、モータ４２の電圧、電流及び回転数のうちの少なくとも二つの状態量を検出し、モータ４２のトルクを推定することによって、ネジの着座を検出してもよい。

コントローラ１００は、ねじの着座を検出すると（Ｓ１６でＹＥＳ）、図１１に示すインパクト締付処理を開始する（Ｓ１８）。インパクト締付処理については、後述する。コントローラ１００は、トリガ２０がオフ操作されるまで、インパクト締付処理を継続する（Ｓ２２）。トリガ２０がオフ操作されると、コントローラ１００は、モータドライバ１０２を制御し、モータ４２を短絡させることによって、モータ４２にブレーキをかける（Ｓ２４）。その後、コントローラ１００は、所定時間（例えば３００ミリ秒）が経過した時点でブレーキを解除して（Ｓ２６）、モータ４２の制御を終了する。なお、他の実施形態として、コントローラ１００は、インパクト締付処理を開始してから所定時間が経過した時点で、又は、インパクト締付処理を所定回数だけ繰り返した時点で、インパクト締付処理を終了してもよい。

次に、図１１を参照して、インパクト締付処理について説明する。先ず、コントローラ１００は、モータ４２にブレーキをかけ（Ｓ４２）、所定時間（例えば３０ミリ秒）が経過した時点で（Ｓ４６でＹＥＳ）、モータ４２の逆方向への駆動を開始する。モータ４２が逆方向へ駆動されると、インパクト機構４８では、ハンマ６６がアンビル５６から離れるように、インターナルギア６４が逆方向（図５、図６において反時計回り）へ回転する。インターナルギア６４が逆方向へ回転すると、図６に示すように、ハンマ６６はアンビル５６の他方側に接近する。図８に示すように、ハンマ６６がアンビル５６の他方側に接近すると、位置検出器７０では第２磁路８２に磁界が生じ、その磁界が磁気センサ７２によって検出される。コントローラ１００は、磁気センサ７２からの出力信号に基づいて、ハンマ６６がアンビル５６の他方側に接近したことを検出すると（Ｓ４８でＹＥＳ）、モータ４２に直ちにブレーキをかける。それにより、ハンマ６６がアンビル５６の他方側に当接する、又は強く当接することを防止する。コントローラ１００は、所定時間（例えば３０ミリ秒）が経過するまで（Ｓ５２でＹＥＳ）、モータ４２のブレーキを継続する。

続いて、コントローラ１００は、モータ４２の正方向への駆動を開始する（Ｓ５４）。モータ４２が逆方向へ駆動されると、インパクト機構４８では、インターナルギア６４が正方向（図５、図６において時計回り）へ回転する。インターナルギア６４が正方向へ回転すると、図５に示すように、ハンマ６６はアンビル５６の一方側に再び接近する。インターナルギア６４が回転している間、モータ４２は実質的に空転することになり、モータ４２及びインパクト機構４８の各ギアは高速で回転する。図７に示すように、ハンマ６６がアンビル５６の一方側に接近すると、位置検出器７０では第１磁路８１に磁界が生じ、その磁界が磁気センサ７２によって検出される。

コントローラ１００は、磁気センサ７２からの出力信号に基づいて、ハンマ６６がアンビル５６の他方側に接近したことを検出すると（Ｓ５６でＹＥＳ）、所定の遅延時間（例えば１５ミリ秒）が経過した段階で、モータ４２へのブレーキを開始する（Ｓ４２）。この遅延時間により、ハンマ６６がアンビル５６に当接した後に、モータ４２へのブレーキが開始されるようになっている。ハンマ６６がアンビル５６に当接すると、高速で回転していたモータ４２及びインパクト機構４８の各ギアのエネルギーが、瞬間的に工具軸１２へ伝達される。それにより、衝撃的なトルクが工具軸１２から出力される。以降、図１１に示すインパクト締付処理が、繰り返し実行される。

図１２に示すように、時刻Ｔ１においてネジが着座し、インパクト締付処理が開始されると、磁気センサ７２の出力信号（チャートＣ）に基づいて、モータ４２の回転方向は繰り返し切り替えられる（チャートＢ）。その結果、インパクト機構４８ではハンマ６６がアンビル５６に繰り返し当接して、衝撃的なトルクが工具軸１２から繰り返し出力される（チャートＤ）。工具軸１２が出力するトルクは徐々に上昇するので、動力工具１０はネジを高いトルクで締め付けることができる。

本実施例の動力工具１０は、位置検出器７０によって、ハンマ６６を有するインターナルギア６４の位置を、直接的に検出することができる。そのことから、ハンマ６６がアンビル５６に当接するタイミングと、そのアンビル５６からハンマ６６が十分に離間するタイミングとで、モータ４２の回転方向を適切に切り替えることができる。ここで、位置検出器７０は、磁気を利用することから、インパクト機構４８のケース５０の外側から、インターナルギア６４の位置を検出することができる。特に、本実施例における位置検出器７０では、磁気センサ７２がケース５０の外側に配置されている。それにより、磁気センサ７２がケース５０内の潤滑油によって汚染されることが防止される。

図１３から図２０に、位置検出器７０の変形例を示す。図１３に示す位置検出器１７０、及び、図１４に示す位置検出器２７０では、実施例の位置検出器７０と比較して、第１磁石７４及び／又は第２磁石７６の向きが変更されている。即ち、図１３の位置検出器１７０では、第１磁石７４及び第２磁石７６が、それぞれＮ極がインターナルギア６４側に位置するように配置されている。一方、図１４の位置検出器２７０では、第１磁石７４及び第２磁石７６が、それぞれＳ極がインターナルギア６４側に位置するように配置されている。このように、本技術の一実施形態において、第１磁石７４及び第２磁石７６は、磁極の向きが互いに同一となるように配置されてもよい。

図１５に示す位置検出器３７０、及び、図１６に示す位置検出器４７０では、実施例の位置検出器７０と比較して、単一の磁石７５が、第１磁路８１と第２磁路８２との共通磁路に配置されている。このような構成によると、第１磁路８１と第２磁路８２の両者を、単一の磁石７５によって磁化することができる。また、図１６に示す位置検出器４７０では、第１磁路８１と第２磁路８２のそれぞれに、磁気センサ７２ａ、７２ｂが設けられている。二つの磁気センサ７２ａ、７２ｂを用いることで、第１磁路８１で生じた磁界と第２磁路８２で生じた磁界とを、それぞれ区別して検出することができる。

一方、図１３、図１４、図１５に示す位置検出器１７０、２７０、３７０では、単一の磁気センサ７２が、第１磁路８１で生じた磁界を検出したときも、第２磁路８２で生じた磁界を検出したときも、同じ極性の信号を出力する。そのことから、磁気センサ７２の出力信号の極性だけでは、検出された磁界が第１磁路８１のものなのか、第２磁路のものなのかを判別することができない。この問題に関して、例えば、第１磁石７４と第２磁石７６の磁力は、互いに異なることが好ましい。このような構成によれば、磁気センサ７２の出力信号の大きさに基づいて、検出された磁界が、第１磁路８１で生じたものなのか、第２磁路８２で生じたものなのかを判別することができる。

図１７に示す位置検出器５７０、及び、図１８に示す位置検出器６７０では、実施例の位置検出器７０と比較して、第１磁路８１と第２磁路８２のそれぞれに、磁気センサ７２ａ、７２ｂが設けられている。このような構成によると、第１磁路８１で生じた磁界は一方の磁気センサ７２ａによって検出され、第２磁路８２で生じた磁界は他方の磁気センサ７２ｂによって検出される。従って、図１７に示す位置検出器５７０のように、第１磁石７４及び第２磁石７６が同じ向きで配置されていても、第１磁路８１で生じた磁界と第２磁路８２で生じた磁界とを、それぞれ区別して検出することができる。

図１９に示す位置検出器７７０、及び、図２０に示す位置検出器８７０では、実施例の位置検出器７０と比較して、第１磁路８１と第２磁路８２とが、互いに独立して形成されている。このように、本技術の一実施形態では、第１磁路８１と第２磁路８２とが互いに独立しており、第１磁路８１と第２磁路８２とのそれぞれに、磁石７４、７６と磁気センサ７２ａ、７２ｂが設けられていてもよい。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

実施例で説明した位置検出器７０及びその変形例は、直線又は曲線に沿って移動する移動体、回転運動する回転体、振り子運動する揺動体といった、様々な可動体の位置を検出するセンサとして、広く利用することができる。

実施例の動力工具１０では、インターナルギア６４の外周面においてハンマ６６が突出しており、位置検出器７０の第１検出端８１ｂ及び第２検出端８２ｂが、当該ハンマ６６の移動経路に隣接して配置されている。しかしながら、他の実施形態では、インターナルギア６４の端面に少なくとも一つの凹部を形成し、位置検出器７０の第１検出端８１ｂ及び第２検出端８２ｂを、当該凹部の移動経路に隣接して配置してもよい。このような構成であっても、インターナルギア６４と第１検出端８１ｂとの間の距離、及び、インターナルギア６４と第２検出端８２ｂとの間の距離が、インターナルギア６４の位置に応じて変化する。その結果、インターナルギア６４の位置に応じて、磁気センサ７２の出力信号が変化することになり、磁気センサ７２の検出信号に基づいてインターナルギア６４の位置を検出することができる。

本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的な有用性を持つものである。

１０：動力工具
１２：工具軸
１８：グリップ
２０：トリガ
２６：バッテリパック
４２：モータ
４８：インパクト機構
５０：ケース
５６：アンビル
６４：インターナルギア
６６：ハンマ
７０、１７０、２７０、３７０、４７０、５７０、６７０、７７０、８７０：位置検出器
７２、７２ａ、７２ｂ：磁気センサ
７４、７５、７６：磁石
７８：磁性部材
８１：第１磁路
８１ａ：第１基準端
８１ｂ：第１検出端
８２：第２磁路
８２ａ：第２基準端
８２ｂ：第２検出端
１００：コントローラ
１０２：モータドライバ

Claims

原動機と、
原動機によって駆動される磁性材料で形成された回転体と、
前記回転体に設けられた少なくとも一つのハンマと、その少なくとも一つのハンマが当接する少なくとも一つのアンビルとを有するインパクト機構と、
前記回転体の位置を検出する位置検出器と、
を備え、
前記位置検出器は、
前記回転体に磁気的に接続された第１基準端から、前記回転体に隣接する第１検出端まで伸びる第１磁路と、
前記回転体に磁気的に接続された第２基準端から、前記回転体に隣接する第２検出端まで伸びる第２磁路と、
前記第１磁路及び第２磁路を磁化させる少なくとも一つの磁石と、
前記第１磁路及び第２磁路を通過する磁界をそれぞれ検出する少なくとも一つの磁気センサと、
を備え、
前記少なくとも一つのアンビルは、磁性材料で形成されており、前記第１基準端及び前記第２基準端は、前記回転体に対向する前記少なくとも一つのアンビルの表面に位置しており、
前記第１検出端及び前記第２検出端は、前記少なくとも一つのハンマの移動経路に隣接しており、
前記第１検出端と前記回転体との間の磁気抵抗と、前記第２検出端と前記回転体との間の磁気抵抗とが、前記回転体の位置に応じてそれぞれ変化し、
前記第１磁路の一部の区間は、前記第２磁路の一部の区間との共通磁路であり、
前記少なくとも一つの磁気センサは、前記共通磁路上に配置された一つの磁気センサを含み、
前記少なくとも一つの磁石は、前記第１磁路を磁化する第１磁石と、前記第２磁路を磁化する第２磁石とを含み、
前記第１磁石によって前記第１磁路に生じる磁界の向きと、前記第２磁石によって前記第２磁路に生じる磁界の向きとが、前記共通磁路において反対向きとなる、
動力工具。
前記第１磁石は、前記第１磁路の第１検出端に配置されており、
前記第２磁石は、前記第２磁路の第２検出端に配置されており、
前記第１磁石と第２磁石の一方は、そのＮ極が前記回転体側に位置するように配置されており、
前記第１磁石と第２磁石の他方は、そのＳ極が前記回転体側に位置するように配置されている、請求項１に記載の動力工具。
原動機と、
原動機によって駆動される磁性材料で形成された回転体と、
前記回転体に設けられた少なくとも一つのハンマと、その少なくとも一つのハンマが当接する少なくとも一つのアンビルとを有するインパクト機構と、
前記回転体の位置を検出する位置検出器と、
を備え、
前記位置検出器は、
前記回転体に磁気的に接続された第１基準端から、前記回転体に隣接する第１検出端まで伸びる第１磁路と、
前記回転体に磁気的に接続された第２基準端から、前記回転体に隣接する第２検出端まで伸びる第２磁路と、
前記第１磁路及び第２磁路を磁化させる少なくとも一つの磁石と、
前記第１磁路及び第２磁路を通過する磁界をそれぞれ検出する少なくとも一つの磁気センサと、
を備え、
前記少なくとも一つのアンビルは、磁性材料で形成されており、前記第１基準端及び前記第２基準端は、前記回転体に対向する前記少なくとも一つのアンビルの表面に位置しており、
前記第１検出端及び前記第２検出端は、前記少なくとも一つのハンマの移動経路に隣接しており、
前記第１検出端と前記回転体との間の磁気抵抗と、前記第２検出端と前記回転体との間の磁気抵抗とが、前記回転体の位置に応じてそれぞれ変化し、
前記第１磁路の一部の区間は、前記第２磁路の一部の区間との共通磁路であり、
前記少なくとも一つの磁石は、前記共通磁路上に配置された一つの磁石を含み、
前記少なくとも一つの磁気センサは、前記共通磁路以外の前記第１磁路上に配置された第１磁気センサと、前記共通磁路以外の前記第２磁路上に配置された第２磁気センサとを含む、
動力工具。
前記共通磁路は、前記回転体に磁気的に接続された共通基準端を有し、
前記共通基準端は、前記第１基準端及び前記第２基準端として機能する、請求項１から３のいずれか一項に記載の動力工具。
原動機と、
原動機によって駆動される磁性材料で形成された回転体と、
前記回転体に設けられた少なくとも一つのハンマと、その少なくとも一つのハンマが当接する少なくとも一つのアンビルとを有するインパクト機構と、
前記回転体の位置を検出する位置検出器と、
を備え、
前記位置検出器は、
前記回転体に磁気的に接続された第１基準端から、前記回転体に隣接する第１検出端まで伸びる第１磁路と、
前記回転体に磁気的に接続された第２基準端から、前記回転体に隣接する第２検出端まで伸びる第２磁路と、
前記第１磁路及び第２磁路を磁化させる少なくとも一つの磁石と、
前記第１磁路及び第２磁路を通過する磁界をそれぞれ検出する少なくとも一つの磁気センサと、
を備え、
前記少なくとも一つのアンビルは、磁性材料で形成されており、前記第１基準端及び前記第２基準端は、前記回転体に対向する前記少なくとも一つのアンビルの表面に位置しており、
前記第１検出端及び前記第２検出端は、前記少なくとも一つのハンマの移動経路に隣接しており、
前記第１検出端と前記回転体との間の磁気抵抗と、前記第２検出端と前記回転体との間の磁気抵抗とが、前記回転体の位置に応じてそれぞれ変化し、
前記少なくとも一つの磁石は、前記第１磁路上であって前記第２磁路上ではない位置に配置された第１磁石と、前記第２磁路上であって前記第１磁路上ではない位置に配置された第２磁石とを含み、
前記少なくとも一つの磁気センサは、前記第１磁路上であって前記第２磁路上ではない位置に配置された第１磁気センサと、前記第２磁路上であって前記第１磁路上ではない位置に配置された第２磁気センサとを含む、
動力工具。
前記位置検出器の出力信号に基づいて、前記ハンマが前記アンビルに繰り返し当接するように、前記原動機を制御するコントローラをさらに備える、請求項１から５のいずれか一項に記載の動力工具。
前記インパクト機構は、前記回転体を回転可能に支持するとともに、その内周面に前記アンビルが設けられたケースをさらに有し、
前記少なくとも一つの磁気センサは、前記ケースの外側に配置されている、請求項１から６のいずれか一項に記載の動力工具。