JP7625804B2

JP7625804B2 - Power Tools

Info

Publication number: JP7625804B2
Application number: JP2020122895A
Authority: JP
Inventors: 哲也門前; 祥太鈴木
Original assignee: Koki Holdings Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2020-07-17
Filing date: 2020-07-17
Publication date: 2025-02-04
Anticipated expiration: 2040-07-17
Also published as: JP2022019199A

Description

本発明は、クラッチ機構を用いて設定されたトルクで締め付けを行うことができる動力工具に関する。 The present invention relates to a power tool that can tighten at a set torque using a clutch mechanism.

ネジ等を締め付けるための動力工具として、特許文献１に示すようなドライバドリルが広く用いられている。ドライバドリルはモータの回転力を、減速機構とクラッチ機構を介して伝達し、チャック等の先端工具保持部を回転させる。クラッチ機構は、所定の締め付けトルクに達した際に動力の伝達を遮断させる。特許文献１ではクラッチ機構として、いわゆる機械式のクラッチが用いられている。これは遊星歯車減速機構のリングギヤの前端面に形成された軸方向に延びる複数の爪部に複数のピンを接触させ、これらの係合の維持状態が解除されることによりクラッチとして作用するようにした。複数のピンは、ギヤケースに対して回転不能及び軸方向に移動可能に設けられたクラッチプレートに固定され、クラッチプレートはコイルスプリングによりリングギヤ側に常時付勢される。コイルスプリングの付勢力は回転式のダイヤルを回すことによって調整可能であり、この調整によってクラッチが動作する際の締め付けトルクの大きさが設定される。一方、ドライバドリルにおいては、コイルスプリングの圧縮量を最大量にしてクラッチ爪とボールの係合状態が解除できないようにしてクラッチ機構の動作を制限する“ドリルモード”を有する。 Driver drills as shown in Patent Document 1 are widely used as power tools for tightening screws and the like. Driver drills transmit the torque of a motor through a reduction mechanism and a clutch mechanism to rotate a tool holder such as a chuck. The clutch mechanism cuts off the transmission of power when a predetermined tightening torque is reached. Patent Document 1 uses a so-called mechanical clutch as the clutch mechanism. This is achieved by contacting a plurality of pins with a plurality of claws extending in the axial direction formed on the front end surface of the ring gear of the planetary gear reduction mechanism, and by releasing the maintained state of engagement, the clutch acts as a clutch. The plurality of pins are fixed to a clutch plate that is non-rotatable and axially movable with respect to the gear case, and the clutch plate is constantly biased toward the ring gear by a coil spring. The biasing force of the coil spring can be adjusted by turning a rotary dial, and the magnitude of the tightening torque when the clutch operates is set by this adjustment. On the other hand, driver drills have a "drill mode" that limits the operation of the clutch mechanism by compressing the coil spring to a maximum amount so that the clutch claw and ball cannot be released from engagement.

特開２０１１－１９４４８５号公報JP 2011-194485 A

特許文献１に記載の従来の動力工具では、クラッチの作動時にはリングギヤとピンが高速で衝突するため、締め付けトルクの精度が安定しない。
また、クラッチ作動時のモータの回転数や、クラッチの作動時間又は作動回数により、締め付けトルクが安定しない。 In the conventional power tool described in Patent Document 1, the ring gear and the pin collide at high speed when the clutch is activated, so the accuracy of the tightening torque is not stable.
Furthermore, the tightening torque is not stable depending on the number of revolutions of the motor when the clutch is in operation and the operation time or number of times the clutch is in operation.

本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は、締め付けトルクの精度を安定させるようにした動力工具を提供することにある。
本発明の他の目的は、クラッチ機構にトルクの変化を緩やかにするような緩動部を設けて、クラッチが作動する直前の状態を精度良く検知することが可能な動力工具を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、クラッチ作動時のモータの回転制御を容易にした動力工具を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、クラッチ機構のピンが爪部を乗り上げている時、又はクラッチ機構のカム機構が動作しているときに電圧又は回転数を低下させるようにした動力工具を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、クラッチ作動時には、リングギヤの爪部がピンを一度だけ乗り越えるクラッチ機構を有する動力工具を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned background, and an object of the present invention is to provide a power tool that stabilizes the accuracy of the tightening torque.
Another object of the present invention is to provide a power tool that is provided with a slow-acting portion in the clutch mechanism that makes the change in torque gentler, thereby making it possible to accurately detect the state immediately before the clutch is actuated.
It is still another object of the present invention to provide a power tool which facilitates control of motor rotation when the clutch is in operation.
It is still another object of the present invention to provide a power tool in which the voltage or rotation speed is reduced when the pin of the clutch mechanism rides over the claw portion or when the cam mechanism of the clutch mechanism is operating.
It is still another object of the present invention to provide a power tool having a clutch mechanism in which, when the clutch is actuated, the claws of the ring gear ride over the pin only once.

本願において開示される発明のうち代表的な特徴を説明すれば次のとおりである。
本発明の一つの特徴によれば、モータと、モータにより駆動される先端工具と、モータと先端工具の回転力伝達経路に設けられたクラッチ部を有し、クラッチ部はトルクの変化を緩やかにする緩動部を有する動力工具が実現される。緩動部は、リングギヤとピンからなり、リングギヤはピンと接触する摺動面を有し、ピンは、摺動面に沿って移動可能とした。また、摺動面は、回転軸線方向に山状及び谷状に変化するクラッチカムを有するように形成される。 Representative features of the invention disclosed in this application are as follows.
According to one aspect of the present invention, a power tool is provided that includes a motor, a tool bit driven by the motor, and a clutch unit provided in a rotational force transmission path between the motor and the tool bit, the clutch unit having a slow-motion unit that smooths changes in torque. The slow-motion unit includes a ring gear and a pin, the ring gear has a sliding surface that contacts the pin, and the pin is movable along the sliding surface. The sliding surface is formed to include a clutch cam that changes in a mountain-like and a valley-like shape in the direction of the rotation axis.

本発明の他の特徴によれば、リングギヤは、円筒部と、円筒部から前方側に延在する山状に形成された摺動面が接続された形状であり、摺動面は、回転軸線と直交する断面を有し、断面が周方向に前後するように形成される。ここで、山状及び谷状に変化する摺動面に沿ったピンの回転軸線方向の変化量は、ピンの太さ以上とすると好ましい。ピンは複数本設けられ、山状及び谷状部分は、ピンの本数と同数設けられる。 According to another feature of the present invention, the ring gear has a shape in which a cylindrical portion and a sliding surface formed in a mountain shape extending forward from the cylindrical portion are connected, and the sliding surface has a cross section perpendicular to the rotation axis and is formed so that the cross section moves back and forth in the circumferential direction. Here, it is preferable that the amount of change in the rotation axis direction of the pin along the sliding surface that changes into a mountain shape and a valley shape is equal to or greater than the thickness of the pin. A plurality of pins are provided, and the number of mountain-shaped and valley-shaped portions is the same as the number of pins.

本発明のさらに他の特徴によれば、緩動部は、カム機構を介して所定の相対角度だけ可動する２つのリングギヤと、リングギヤの一方の前側に形成される複数の爪部と、爪部と係合する複数のピンと、ピンを保持する保持するスラストプレートと、スラストプレートをリングギヤ側に付勢するスプリングからなる。リングギヤは、モータからのトルクがかかるとカム機構によってスプリングを圧縮しながらピンを前方側に移動する。また、動力工具は、モータの回転を制御する制御部と、モータの電流を検出する電流検出部を有し、制御部は、電流検出部の検出結果に基づいて、モータの電圧または回転数を低下させる。制御部は、ピンがクラッチカムを乗り上げているときにモータの電圧または回転数を低下させるように制御する。例えば、制御部はピンがクラッチカムを乗り上げている最中に電流値をゼロにするか又はゼロに近い値まで低減させ、第一の所定時間の経過後に経過後に再び電流を元の値、又は十分な高い値に戻し、戻した後に第二の所定時間の経過後にモータの回転を停止させる。 According to yet another feature of the present invention, the slow-moving part comprises two ring gears movable by a predetermined relative angle via a cam mechanism, a plurality of claws formed on the front side of one of the ring gears, a plurality of pins that engage with the claws, a thrust plate that holds the pins, and a spring that biases the thrust plate toward the ring gear. When torque is applied from the motor, the ring gear moves the pins forward while compressing the spring by the cam mechanism. The power tool also has a control unit that controls the rotation of the motor and a current detection unit that detects the current of the motor, and the control unit reduces the voltage or rotation speed of the motor based on the detection result of the current detection unit. The control unit controls the motor voltage or rotation speed to be reduced when the pins are riding on the clutch cam. For example, the control unit reduces the current value to zero or a value close to zero while the pins are riding on the clutch cam, returns the current to the original value or a sufficiently high value after a first predetermined time has elapsed, and stops the rotation of the motor after a second predetermined time has elapsed after the current has been returned.

本発明によれば、締め付けトルクの精度を安定させることが可能な動力工具を提供することができる。
また、クラッチの作動を精度良く検知することの可能な動力工具を提供することができる。
また、クラッチ作動時のモータの回転制御を容易にした動力工具を提供することができる。
また、クラッチ機構のピンが爪部を乗り上げている時、又は、クラッチ機構のカム機構が動作しているときに電圧又はモータの回転数を低下させるようにした動力工具を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a power tool capable of stabilizing the accuracy of the tightening torque.
It is also possible to provide a power tool that is capable of detecting the operation of the clutch with high accuracy.
It is also possible to provide a power tool in which the rotation of the motor can be easily controlled when the clutch is in operation.
It is also possible to provide a power tool in which the voltage or motor rotation speed is reduced when the pin of the clutch mechanism rides on the claw portion or when the cam mechanism of the clutch mechanism is operating.

本発明の実施例に係るドライバドリル１の全体構造を示す断面図である。1 is a cross-sectional view showing an overall structure of a driver drill 1 according to an embodiment of the present invention. 図１のクラッチ機構部４０の拡大断面図である（クラッチ非動作時）。FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the clutch mechanism 40 in FIG. 1 (when the clutch is not in operation). 図１のクラッチ機構部４０の拡大断面図である（クラッチ動作時）。FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the clutch mechanism 40 in FIG. 1 (when the clutch is in operation). 本発明の実施例に係るドライバドリル１の駆動制御系の回路構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a circuit configuration of a drive control system of a driver drill 1 according to an embodiment of the present invention. クラッチ機構部４０のリングギヤ４１とピン５１の動作を説明するための図である。5A to 5C are diagrams for explaining the operation of the ring gear 41 and pin 51 of the clutch mechanism 40. 本実施例のドライバドリル１の制御部による締め付け制御手順を示すフローチャートである。5 is a flowchart showing a tightening control procedure performed by a control unit of the driver drill 1 of the present embodiment. 本実施例のドライバドリル１の動作時における電流・トルク・回転数の関係を示す図である（着座前ボルトの締め付け時）。FIG. 11 is a diagram showing the relationship between current, torque, and rotation speed during operation of the driver drill 1 of the present embodiment (when the bolt is being tightened before seating). 本実施例のドライバドリル１の動作時における電流・トルク・回転数の関係を示す図である（着座済みのボルトの締め付け時）。FIG. 11 is a diagram showing the relationship between current, torque, and rotation speed during operation of the driver drill 1 of the present embodiment (when tightening a seated bolt). 本発明の第２の実施例に係るクラッチ機構部１４０の拡大断面図である。FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of a clutch mechanism 140 according to a second embodiment of the present invention. 図９のクラッチ機構部１４０の断面及び側面図であり、（Ａ）は低トルク時の状態であり、（Ｂ）は高トルク時の状態を示す。10A and 10B are cross-sectional and side views of the clutch mechanism 140 in FIG. 9, in which (A) shows a state at the time of low torque, and (B) shows a state at the time of high torque. 図９の第１リングギヤ１４１の図であり、（Ａ）は前面図であり、（Ｂ）は後面図であり、（Ｃ）は（Ｂ）のＡ－Ａ部の断面図である。10A to 10C are views of the first ring gear 141 in FIG. 9, in which (A) is a front view, (B) is a rear view, and (C) is a cross-sectional view of the AA portion in (B). 図９の第２リングギヤ１４５の側面図である。FIG. 10 is a side view of the second ring gear 145 of FIG. 9 . 従来のクラッチ機構を示す図であり、（Ａ）はクラッチ機構を構成するリングギヤ２４１とピン２５１の斜視図であり、（Ｂ）はリングギヤ２４１の爪部２４３付近の拡大図である。1A is a perspective view of a ring gear 241 and a pin 251 that constitute the clutch mechanism, and FIG. 1B is an enlarged view of the vicinity of a claw portion 243 of the ring gear 241.

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。なお、以下の図において、同一の部分には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。また、本明細書においては、前後、上下の方向は図中に示す方向であるとして説明する。 The following describes an embodiment of the present invention with reference to the drawings. In the following drawings, the same parts are given the same reference numerals, and repeated explanations will be omitted. In addition, in this specification, the front-back and up-down directions will be described as the directions shown in the drawings.

図１は本発明の実施例に係る動力工具であるドライバドリル１の全体構造を示す断面図である。図１に示すように、ドライバドリル１には、ハウジング２の胴体部２ａ内にブラシレス直流方式のモータ３が収容され、モータ３は回転力を減速する減速機構部２０とクラッチ機構部４０等の動力伝達部を介してスピンドル（出力軸）３１に装着されたチャック（先端工具保持部）１２に着脱自在に保持されるドライバまたはドリル等の図示しない先端工具に回転力を与える。ハウジング２の胴体部２ａ内であってモータ３の後端側には、モータ３を駆動するためのインバータ回路基板６が設けられる。モータ３は、いわゆるインナーロータ型のブラシレスＤＣモータであり、回転軸３ｅにマグネット３ｂを有するロータ３ａが取り付けられ、ハウジング２側にステータコイル３ｄを有するステータ３ｃが固定される。ステータコイル３ｄへの駆動電流の供給には、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄｅｆｆｅｃｔｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等のスイッチング素子７を用いた公知のインバータ回路が用いられる。モータ３の前方側において、回転軸３ｅと同軸上に小型の冷却ファン１７が設けられる。モータ３が回転することによって冷却ファン１７も回転し、ハウジング２の後方に設けられる空気取入口１０から外気が吸引され、外気はスイッチング素子７やモータ３の周囲を流れることによりこれらを冷却し、ハウジング２の側方に設けられる図示しない排出口から排出される。 1 is a cross-sectional view showing the overall structure of a driver drill 1, which is a power tool according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the driver drill 1 accommodates a brushless DC motor 3 in the body 2a of the housing 2, and the motor 3 applies rotational force to a tip tool (not shown), such as a driver or drill, which is detachably held in a chuck (tip tool holding part) 12 attached to a spindle (output shaft) 31, via a power transmission part such as a reduction mechanism part 20 that reduces the rotational force and a clutch mechanism part 40. An inverter circuit board 6 for driving the motor 3 is provided on the rear end side of the motor 3 within the body part 2a of the housing 2. The motor 3 is a so-called inner rotor type brushless DC motor, and a rotor 3a having a magnet 3b is attached to the rotating shaft 3e, and a stator 3c having a stator coil 3d is fixed to the housing 2 side. A known inverter circuit using a switching element 7 such as a FET (Field effect transistor) is used to supply a drive current to the stator coil 3d. A small cooling fan 17 is provided coaxially with the rotating shaft 3e on the front side of the motor 3. When the motor 3 rotates, the cooling fan 17 also rotates, and outside air is drawn in through the air intake 10 provided at the rear of the housing 2. The outside air cools the switching element 7 and the motor 3 by flowing around them, and is then discharged from an exhaust port (not shown) provided on the side of the housing 2.

胴体部２ａの先端側に配置されるクラッチ機構部４０は、モータ３から先端工具への回転力伝達経路に設けられるもので、減速機構部２０の出力軸に得られる回転トルクをスピンドル３１の負荷に応答してスピンドル３１に伝達するか否かを制御する。これにより、予めトルク調整及びモード切り替え用のダイヤル５によって所望の締付けトルク（負荷トルク）に設定しておくと、クラッチ機構部４０は、減速機構部２０の出力軸の回転力が設定した締付けトルクに達したとき、その出力軸が空転して減速機構部２０からスピンドル３１への回転伝達を遮断する機能を持つ。減速機構部２０は、モータ３の回転軸３ｅに固定されるサンギヤ２１ａに噛合う、例えば、３段の遊星歯車減速機構（第１～第３プラネタリーギヤ部２１～２３から構成される。減速機構部２０は、変速比を切換えるためのシフトノブ１５を有する。使用者の手動によるシフトノブ１５の切換え操作により低速と高速の２段階で変速が可能となる。 The clutch mechanism 40, which is located at the tip of the body 2a, is provided in the rotational force transmission path from the motor 3 to the tool tip, and controls whether or not the rotational torque obtained at the output shaft of the reduction mechanism 20 is transmitted to the spindle 31 in response to the load on the spindle 31. As a result, if a desired tightening torque (load torque) is set in advance using the torque adjustment and mode switching dial 5, the clutch mechanism 40 has the function of cutting off the transmission of rotation from the reduction mechanism 20 to the spindle 31 by causing the output shaft to spin freely when the rotational force of the output shaft of the reduction mechanism 20 reaches the set tightening torque. The reduction mechanism 20 is composed of, for example, a three-stage planetary gear reduction mechanism (first to third planetary gear units 21 to 23) that meshes with the sun gear 21a fixed to the rotating shaft 3e of the motor 3. The reduction mechanism 20 has a shift knob 15 for changing the gear ratio. The user can change the gear ratio in two stages, low speed and high speed, by manually switching the shift knob 15.

ハウジング２のハンドル部２ｂは、胴体部２ａの回転軸線Ａ１から略直交する方向にその長手方向中心軸が延在するように形成される。ハンドル部２ｂの上端部にはトリガスイッチ１３が配設され、トリガスイッチ１３のトリガ操作部１３ａがバネ力によって押された状態でハンドル部２ｂから前方に突出する。使用者はハンドル部２ｂを片手で把持し、人差し指等によってトリガ操作部１３ａを後方に引くことによって、トリガ押込量（操作量）を調整し、モータ３の回転数を制御することができる。モータ３の回転方向は、正逆切替レバー１４を操作することによって切り替えることができる。 The handle portion 2b of the housing 2 is formed so that its longitudinal central axis extends in a direction substantially perpendicular to the rotation axis A1 of the body portion 2a. A trigger switch 13 is disposed at the upper end of the handle portion 2b, and a trigger operating portion 13a of the trigger switch 13 protrudes forward from the handle portion 2b when pressed by a spring force. The user can hold the handle portion 2b in one hand and pull the trigger operating portion 13a backward with the index finger or the like to adjust the amount of trigger depression (operation amount) and control the rotation speed of the motor 3. The rotation direction of the motor 3 can be switched by operating the forward/reverse switching lever 14.

ハンドル部２ｂの下端部分、即ち、胴体部２ａから離れた部分にはバッテリ取付部２ｃが形成される。バッテリ取付部２ｃには、モータ３の駆動電源となるバッテリ４が着脱可能に装着される。バッテリ４は、トリガスイッチ１３および制御回路部９へ動作電源を供給するとともに、インバータ回路基板６へモータ３の駆動電力を供給する。バッテリ４を構成する二次電池は、例えば、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、ニッカド電池等を用いることができる。図１の状態からバッテリ４を取り外す際には、左右両側にあるラッチボタン４ａを押し込みながらバッテリ４を電動工具本体に対して前方側に相対移動させる。 A battery attachment section 2c is formed at the lower end of the handle section 2b, i.e., at the portion away from the body section 2a. A battery 4 that serves as the driving power source for the motor 3 is removably attached to the battery attachment section 2c. The battery 4 supplies operating power to the trigger switch 13 and the control circuit section 9, and also supplies driving power for the motor 3 to the inverter circuit board 6. The secondary battery that constitutes the battery 4 may be, for example, a lithium ion battery, a nickel metal hydride battery, or a nickel cadmium battery. When removing the battery 4 from the state shown in FIG. 1, the latch buttons 4a on both the left and right sides are pressed while the battery 4 is moved forward relative to the power tool body.

バッテリ４の上部には、モータ３のインバータ回路基板６を制御するための制御回路部９が前後左右方向に延びるように設けられる。制御回路部９の上側には制御パネル１１が設けられる。制御パネル１１には、バッテリ４の残量を表示するための電池残量表示スイッチと電池残量表示ランプが配置される。 A control circuit unit 9 for controlling the inverter circuit board 6 of the motor 3 is provided above the battery 4, extending in the front-rear and left-right directions. A control panel 11 is provided above the control circuit unit 9. A battery remaining capacity display switch and a battery remaining capacity display lamp for displaying the remaining capacity of the battery 4 are arranged on the control panel 11.

ハウジング２の胴体部２ａは、ハンドル部２ｂ及びバッテリ取付部２ｃと共に合成樹脂材料の一体成型により製造され、モータ３の回転軸３ｅを通る鉛直面で左右に２分割されるように形成される。組立の際にはハウジング２の左側部材と右側部材を準備し、予め、図１の断面図で示すような一方のハウジング２（例えば左側のハウジング）に、モータ３、減速機構部２０、クラッチ機構部４０等の組込みを行い、しかる後、他方のハウジング２（例えば右側のハウジング）を重ねて、複数の図示しないネジで締め付ける方法が取られる。 The body 2a of the housing 2 is manufactured by integral molding together with the handle 2b and the battery attachment 2c from synthetic resin material, and is formed so as to be divided into two parts, left and right, by a vertical plane passing through the rotating shaft 3e of the motor 3. When assembling, the left and right members of the housing 2 are prepared, and the motor 3, reduction mechanism 20, clutch mechanism 40, etc. are installed in advance in one of the housings 2 (for example, the left housing) as shown in the cross-sectional view of Figure 1, and then the other housing 2 (for example, the right housing) is placed on top and fastened with multiple screws (not shown).

図２は、図１のクラッチ機構部４０の拡大断面図である。減速機構２０は、第１～第３のプラネタリーギヤ部２１～２３と、第１～第３のキャリヤ部２４～２６によって主に構成される。第１プラネタリーギヤ部２１は、モータ３の回転軸３ｅに取り付けられたサンギヤ２１ａと、リングギヤ２２ｂの間で公転する複数のプラネタリーギヤを有する。第１プラネタリーギヤ部２１のプラネタリーギヤは第１キャリヤ部２４によって保持される。第１キャリヤ部２４の同軸状であって前側には、サンギヤ２４ａが形成される。第２プラネタリーギヤ部２２は、第１キャリヤ部２４に形成されたサンギヤ２４ａと、第２プラネタリーギヤ部２２のリングギヤ２２ｂの間で公転する複数のプラネタリーギヤ２２ａを有する。第３プラネタリーギヤ部２３には、第２キャリヤ部２５に形成されたサンギヤ２５ａと、第３プラネタリーギヤ部２３のリングギヤ４１の間で複数のプラネタリーギヤ２３ａが公転する。第３キャリヤ部２６は、スピンドル３１に設けられた四角部３１ａと係合する四角穴２６ａを有し、四角部３１ａと四角穴２６ａの係合により、第３キャリヤ部からスピンドル３１に駆動力が伝達される。 Figure 2 is an enlarged cross-sectional view of the clutch mechanism 40 in Figure 1. The reduction mechanism 20 is mainly composed of first to third planetary gear sections 21 to 23 and first to third carrier sections 24 to 26. The first planetary gear section 21 has a sun gear 21a attached to the rotating shaft 3e of the motor 3 and a plurality of planetary gears that revolve between a ring gear 22b. The planetary gears of the first planetary gear section 21 are held by the first carrier section 24. A sun gear 24a is formed coaxially on the front side of the first carrier section 24. The second planetary gear section 22 has a sun gear 24a formed on the first carrier section 24 and a plurality of planetary gears 22a that revolve between the ring gear 22b of the second planetary gear section 22 and the ring gear 22b of the second planetary gear section 22. In the third planetary gear section 23, multiple planetary gears 23a revolve between a sun gear 25a formed on the second carrier section 25 and a ring gear 41 of the third planetary gear section 23. The third carrier section 26 has a square hole 26a that engages with a square portion 31a provided on the spindle 31, and the driving force is transmitted from the third carrier section to the spindle 31 by the engagement of the square portion 31a with the square hole 26a.

クラッチ機構部（クラッチ部）４０は、爪部が形成されたリングギヤ４１と、爪部に当接するピン５１と、ピン５１の先端を案内するものであって円周方向に複数の軸方向貫通穴が形成されたギヤケース５０を含んで構成される。第３段目の遊星歯車減速機構を構成するリングギヤ４１の前端面には後述する爪部（クラッチ爪）が設けられており、回転軸線Ａ１方向前方側に突出する爪部は円周方向に均等間隔で３つ設けられ、リングギヤ４１の前縁部の面に３つのピン５１が接触する。３本のピン５１（図では１本しか見えない）は、ギヤケース５０に対して回転不能であって軸方向に移動可能に設けられたスラストプレート５３に固定される。スラストプレート５３の前方側は圧縮式のコイルスプリング５４が配置され、コイルスプリング５４の前方側は軸方向に移動可能なナット５５により保持される。ナット５５はダイヤル５を回転することによって同期して回転するように構成される。 The clutch mechanism (clutch) 40 includes a ring gear 41 with a claw portion formed thereon, a pin 51 that abuts against the claw portion, and a gear case 50 that guides the tip of the pin 51 and has multiple axial through holes formed in the circumferential direction. The front end surface of the ring gear 41 that constitutes the third-stage planetary gear reduction mechanism is provided with a claw portion (clutch claw) described later, and three claw portions that protrude forward in the direction of the rotation axis A1 are provided at equal intervals in the circumferential direction, and three pins 51 contact the front edge surface of the ring gear 41. The three pins 51 (only one pin is visible in the figure) are fixed to a thrust plate 53 that is non-rotatable with respect to the gear case 50 and is provided so as to be movable in the axial direction. A compression coil spring 54 is arranged on the front side of the thrust plate 53, and the front side of the coil spring 54 is held by a nut 55 that is movable in the axial direction. The nut 55 is configured to rotate synchronously with the rotation of the dial 5.

ナット５５の内壁側には、ギヤケース５０の外周部に設けられたねじ部と螺合可能なねじ部が形成され、スラストプレート５３は円周方向に連続したリング状の部材とされる。ダイヤル５とスラストプレート５３は回転方向には相対回転不能であるが、軸方向には相対移動が可能なように接続される。従って、ダイヤル５を回転させるとギヤケース５０のねじ山に沿ってナット５５がコイルスプリング５４を圧縮する方向に移動する。このスラストプレート５３の軸方向（前後方向）に移動することによりスラストプレート５３により後方へ付勢されるピン５１の後方への付勢力の強さを調整することが可能となる。図２のダイヤル５の位置が、コイルスプリング５４が最も伸びた状態であり、クラッチ機構の動作するトルクが最も小さい状態である。 The inner wall of the nut 55 is formed with a threaded portion that can be screwed into a threaded portion provided on the outer periphery of the gear case 50, and the thrust plate 53 is a ring-shaped member that is continuous in the circumferential direction. The dial 5 and the thrust plate 53 are connected so that they cannot rotate relative to each other in the rotational direction, but can move relative to each other in the axial direction. Therefore, when the dial 5 is rotated, the nut 55 moves along the threads of the gear case 50 in a direction that compresses the coil spring 54. By moving the thrust plate 53 in the axial direction (front-to-back direction), it is possible to adjust the strength of the rearward biasing force of the pin 51, which is biased rearward by the thrust plate 53. The position of the dial 5 in Figure 2 is the state in which the coil spring 54 is most extended and the torque at which the clutch mechanism operates is the smallest.

リングギヤ４１の前端面に形成された爪部（後述する図５参照）とピン５１の後端部の形状によって、スピンドル３１に伝わる伝達トルクが増大した場合、爪部がピン５１を前方に押し出す作用をする。そして、コイルスプリング５４の付勢力に抗してピン５１を軸方向前方に移動させることにより爪部とピン５１の係合が解除され、リングギヤ４１の回転を許容することで減速機構２０の減速からスピンドル３１への回転力の伝達が遮断される。この遮断される時の状態が図３である。 Due to the shape of the claw portion (see FIG. 5 described later) formed on the front end surface of the ring gear 41 and the rear end of the pin 51, when the torque transmitted to the spindle 31 increases, the claw portion acts to push the pin 51 forward. Then, by moving the pin 51 axially forward against the biasing force of the coil spring 54, the engagement between the claw portion and the pin 51 is released, and the ring gear 41 is allowed to rotate, cutting off the transmission of rotational force from the reduction gear mechanism 20 to the spindle 31. The state when this is cut off is shown in FIG. 3.

図３と図２を比較するとわかるように、リングギヤ４１が回転することによって、ピン５１の後端部の位置（リングギヤ４１との接触位置）が前方側に変化している。また、ピン５１が前方側に位置する際にはコイルスプリング５４が圧縮された状態になっている。このリングギヤ４１の爪部の頂部とピン５１との解除される際のトルクが、いわゆる締め付けトルクとなる。締め付けトルクはコイルスプリング５４の圧縮量を調節することにより調節可能である。尚、先端工具としてドリルビットを取り付けて穿孔作業をするような場合は、大きな締め付けトルクをスピンドル３１に伝達する必要があるが、スラストプレート５３をコイルスプリング５４が十分圧縮されるまでダイヤル５を回動させることにより、ピン５１の軸方向の動きができないようにすれば、クラッチ機構部４０の動作を抑止できるので、いわゆる”ドリルモード”が実現できる。 3 and 2, the rotation of the ring gear 41 causes the position of the rear end of the pin 51 (contact position with the ring gear 41) to change forward. When the pin 51 is in the forward position, the coil spring 54 is compressed. The torque at the time when the top of the claw of the ring gear 41 and the pin 51 are released is the so-called tightening torque. The tightening torque can be adjusted by adjusting the compression amount of the coil spring 54. When a drill bit is attached as the tip tool to perform drilling work, it is necessary to transmit a large tightening torque to the spindle 31. However, by rotating the dial 5 of the thrust plate 53 until the coil spring 54 is sufficiently compressed, the axial movement of the pin 51 can be prevented, and the operation of the clutch mechanism 40 can be suppressed, thereby realizing the so-called "drill mode".

次に、モータ３の駆動制御系の構成と作用を図４に基づいて説明する。図４はモータ３の駆動制御系の構成を示すブロック図である。モータ３のステータ３ｃは、スター結線された３相の固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗから成るステータコイル３ｄを有し、マグネット３ｂの回転位置を検出するために周方向に所定の間隔毎、例えば角度６０°毎に配置された３つの回転位置検出素子（ホールＩＣ）８が設けられる。これら回転位置検出素子８からの位置検出信号に基づいて固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗへの通電方向と時間が制御され、モータ３が回転する。 Next, the configuration and operation of the drive control system of the motor 3 will be described with reference to Figure 4. Figure 4 is a block diagram showing the configuration of the drive control system of the motor 3. The stator 3c of the motor 3 has a stator coil 3d consisting of star-connected three-phase stator windings U, V, and W, and is provided with three rotational position detection elements (Hall ICs) 8 arranged at predetermined intervals around the circumference, for example, every 60°, to detect the rotational position of the magnet 3b. Based on the position detection signals from these rotational position detection elements 8, the direction and time of current flow to the stator windings U, V, and W are controlled, and the motor 3 rotates.

インバータ回路基板６上に搭載される電子素子には、３相ブリッジ形式に接続された６個のスイッチング素子７（Ｑ１～Ｑ６）を含む。これらの制御は、制御回路部９に搭載される制御手段のうち、演算部８１が制御信号出力回路８２を制御することにより行われる。制御信号出力回路８２は、演算部８１からの出力に基づいてスイッチング素子Ｑ１～Ｑ６のＰＷＭ信号を供給する。ＰＷＭ信号のパルス幅の制御によって各コイル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。演算部８１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。スイッチ操作検出回路９０は、トリガスイッチ１３が少しでも操作されたらＯＮ信号を演算部８１に出力する。印加電圧設定回路９１は、トリガスイッチ１３の操作量（ストローク）に比例した検出信号を演算部８１に出力する。演算部８１は、トリガスイッチ１３の操作量に基づいてＰＷＭ信号のパルス幅（デューティ比）を設定することにより、モータ３の起動／停止と回転速度を制御する。 The electronic elements mounted on the inverter circuit board 6 include six switching elements 7 (Q1 to Q6) connected in a three-phase bridge configuration. These are controlled by the calculation unit 81 controlling the control signal output circuit 82, one of the control means mounted on the control circuit unit 9. The control signal output circuit 82 supplies PWM signals to the switching elements Q1 to Q6 based on the output from the calculation unit 81. The power supplied to each coil U, V, and W can be adjusted by controlling the pulse width of the PWM signal to control the number of rotations of the motor 3 in the set direction of rotation. Although not shown, the calculation unit 81 is composed of a CPU for outputting a drive signal based on a processing program and data, a ROM for storing programs and control data corresponding to the flowchart described below, a RAM for temporarily storing data, and a microcomputer with a built-in timer, etc. The switch operation detection circuit 90 outputs an ON signal to the calculation unit 81 if the trigger switch 13 is operated even slightly. The applied voltage setting circuit 91 outputs a detection signal proportional to the operation amount (stroke) of the trigger switch 13 to the calculation unit 81. The calculation unit 81 controls the start/stop and rotation speed of the motor 3 by setting the pulse width (duty ratio) of the PWM signal based on the amount of operation of the trigger switch 13.

回転子位置検出回路８３は、３つの回転位置検出素子８の出力信号を合成して位置検出パルスを生成して演算部８１に出力する。回転数検出回路８４は、単位時間内にカウントされる回転子位置検出回路８３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。電流検出回路８６はシャント抵抗８５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、その検出値は演算部８１に入力される。つまり、シャント抵抗８５と電流検出回路８６が電流検出部を構成する。電圧検出回路８７はバッテリ４の電圧を測定する回路であり、その出力はマイコンに入力される。電源スイッチ回路８８は、トリガスイッチ１３の最初の引き操作によってオンになり、バッテリ４から供給される電圧から演算部８１を動作させるための基準電圧（３．３Ｖ又は５Ｖ）を生成して演算部に供給するように電源電圧供給回路８９に指示する。一旦、電源スイッチ回路８８から基準電圧の供給が開始されると演算部８１のマイコンは、保持信号８１ａを出力することによりマイコンがシャットダウンするまで電源スイッチ回路８８から基準電圧の供給を維持させる。 The rotor position detection circuit 83 synthesizes the output signals of the three rotational position detection elements 8 to generate a position detection pulse and outputs it to the calculation unit 81. The rotation speed detection circuit 84 is a circuit that detects the rotation speed of the motor based on the number of detection signals from the rotor position detection circuit 83 counted within a unit time. The current detection circuit 86 is a voltage detection means that detects the current flowing through the motor 3 by measuring the voltage across the shunt resistor 85, and the detection value is input to the calculation unit 81. In other words, the shunt resistor 85 and the current detection circuit 86 constitute the current detection unit. The voltage detection circuit 87 is a circuit that measures the voltage of the battery 4, and its output is input to the microcomputer. The power switch circuit 88 is turned on by the first pulling operation of the trigger switch 13, and instructs the power supply voltage supply circuit 89 to generate a reference voltage (3.3V or 5V) for operating the calculation unit 81 from the voltage supplied from the battery 4 and supply it to the calculation unit. Once the power switch circuit 88 starts supplying the reference voltage, the microcomputer in the calculation unit 81 outputs a hold signal 81a to maintain the supply of the reference voltage from the power switch circuit 88 until the microcomputer is shut down.

次に図５を用いて、クラッチ機構部４０のリングギヤ４１とピン５１の動作を説明する。ここで、本実施例のリングギヤ４１とピン５１の構造を説明する前に図１３を用いて従来のドライバドリルのリングギヤ２４１とピン２５１の形状を説明する。従来のリングギヤ２４１は、内側に歯車（図示せず）が形成された円筒部２４２を有し、円筒部２４２の前側が円環状の平坦面２４４として形成される。平坦面２４４の周方向の３カ所には、回転軸線方向Ａ１方向前方側に突出する３つの爪部２４３が形成される。平坦面２４４には３本のピン２５１の先端部２５１ａが当接する。ピン２５１の先端部２５１ａは半球状に形成される。リングギヤ２４１の内側に配置される遊星歯車（図示せず）が回転することにより、リングギヤ２４１には回転するトルクＴが加わるが、そのリングギヤ２４１の回転をピン２５１との接触摩擦によって阻止する。締め付け力に対して先端工具から受ける反力が大きくなると、その反力がリングギヤ２４１の平坦面２４４とピン２５１の先端部２５１ａとの静止摩擦力を上回ることになる。この結果、リングギヤ２４１の爪部２４３がそれぞれピン２５１と接触する。さらに、先端工具から受ける反力が大きくなるとピン２５１は、図示しないコイルスプリングを圧縮させながらピン２５１が傾斜面２４３ｂを登るような状態となる。その登る過程でリングギヤ２４１に受ける力がＦ２である。リングギヤ２４１が回転してピン２５１が図１３（Ｂ）の位置からさらに移動すると、爪部２４３の突出する頂点たる頂部２４３ａに到達する。すると、そのとき受ける力が、Ｆ２より急激に減少する。クラッチトルクはＦ２とリングギヤに設けた爪部の配置半径（概リングギヤ外周半径)との積で決定され、Ｆ２は爪の傾斜角θとスプリングの圧縮力Ｆ１に比例する。ここで、大きなクラッチトルクを得る為にはθを大きく設定することが最も簡単な方法であるが、前述した通り従来の構造では爪部２４３とピン２５１は高速で繰り返し衝突する為破損し易く、θは３０°～４０°程度に設定するのが一般的である。このように従来のクラッチ構造には傾斜角の設定に大きな制約がある。 Next, the operation of the ring gear 41 and pin 51 of the clutch mechanism 40 will be described with reference to FIG. 5. Before describing the structure of the ring gear 41 and pin 51 of this embodiment, the shape of the ring gear 241 and pin 251 of a conventional driver drill will be described with reference to FIG. 13. The conventional ring gear 241 has a cylindrical portion 242 with a gear (not shown) formed on the inside, and the front side of the cylindrical portion 242 is formed as a circular flat surface 244. Three claw portions 243 that protrude forward in the direction of the rotation axis A1 are formed at three points in the circumferential direction of the flat surface 244. The tip portions 251a of the three pins 251 abut against the flat surface 244. The tip portions 251a of the pins 251 are formed in a hemispherical shape. When the planetary gear (not shown) arranged inside the ring gear 241 rotates, a rotating torque T is applied to the ring gear 241, but the rotation of the ring gear 241 is prevented by contact friction with the pin 251. When the reaction force from the tool tip against the tightening force becomes large, the reaction force exceeds the static friction force between the flat surface 244 of the ring gear 241 and the tip 251a of the pin 251. As a result, the claws 243 of the ring gear 241 come into contact with the pin 251. Furthermore, when the reaction force from the tool tip becomes large, the pin 251 climbs the inclined surface 243b while compressing the coil spring (not shown). The force F2 is received by the ring gear 241 during the climbing process. When the ring gear 241 rotates and the pin 251 moves further from the position of FIG. 13B, it reaches the apex 243a, which is the protruding apex of the claws 243. Then, the force received at that time is suddenly reduced from F2. The clutch torque is determined by the product of F2 and the arrangement radius of the claws provided on the ring gear (approximately the outer circumferential radius of the ring gear), and F2 is proportional to the inclination angle θ of the claws and the compression force F1 of the spring. The easiest way to obtain a large clutch torque is to set θ to a large value, but as mentioned above, in conventional structures, the claw portion 243 and the pin 251 collide repeatedly at high speed and are prone to damage, so θ is generally set to around 30° to 40°. In this way, conventional clutch structures have significant restrictions on the setting of the inclination angle.

再び図５に戻る。本実施例のドライバドリル１では、リングギヤ４１の形状に大きな特徴があり、リングギヤ４１の爪部４３とピン５１が、クラッチ部におけるトルクの変化を緩やかにする緩動部を形成する。図５（Ａ）はリングギヤ４１とピン５１のいずれにも回転力が働いていない時の状態（初期状態）である。この状態はモータ３が停止している状態、又は、無負荷で駆動を行っている状態である。図５（Ａ）～（Ｅ）は上下方向にそれぞれ２枚の図が示されているが、上側はリングギヤ４１とピン５１の側面図であり、下側はその斜視図であって（Ａ）～（Ｅ）ではそれぞれの状態で上下が対応している。 Returning to FIG. 5 again, the driver drill 1 of this embodiment has a distinctive shape in the ring gear 41, with the claws 43 and pin 51 of the ring gear 41 forming a slow-motion section that smooths out changes in torque in the clutch section. FIG. 5(A) shows the state (initial state) when no rotational force is acting on either the ring gear 41 or the pin 51. This state is when the motor 3 is stopped or is running without load. In FIG. 5(A)-(E), two diagrams are shown in the top and bottom directions, with the top being a side view of the ring gear 41 and pin 51 and the bottom being a perspective view thereof, with the top and bottom corresponding to each state in (A)-(E).

図５（Ａ）において、リングギヤ４１は、内側に内歯車（図示せず）が形成された円筒部４２と、円筒部４２から前方側（ピン５１側）に突出する爪部４３によって構成される。爪部４３が、いわゆるクラッチカムと呼ばれる部分であるので、リングギヤ４１自体にクラッチカムが構成されることになる。爪部４３の前側の面が、ピン５１の半球状の先端部５１ａが接触しながら相対移動する摺動面となり、回転軸線Ａ１方向に見て一番前側に位置する部分が頂部４４であり、一番後側に位置する部分が谷部４６である。頂部４４と谷部４６はそれぞれ３カ所形成され、この数はピン５１の数と同数である。ピン５１の数が多い場合は、そのピンの数に合わせて頂部４４と谷部４６をそれぞれ形成すれば良い。頂部４４と谷部４６の間は傾斜部４５にて接続され、傾斜部４５はその軸線位置が変更するような傾斜とされる。ここでは頂部４４に近い側の傾斜部４５を回転軸線Ａ１方向前方側から見てわずかに凸状となる傾斜面を有する傾斜部４５ａとし、谷部４６に近い側の傾斜部４５をわずかに凹状となる傾斜面を有する傾斜部４５ｂとし、これらの組み合わせで傾斜部４５を形成した。爪部４３の高さＬ_２は、例えばピン５１の太さ（直径）以上であることが好ましく、例えばピン直径５ｍｍに対して、本実施例では高さＬ_２＝９．６ｍｍである。クラッチトルクに起因するのは傾斜面４５ａの角度θ（図１３（ｂ）参照）であり、トルクの精度を上げるにはこの角度を精密に製作する必要がある。一方、谷部に近い大きな面の４５ｂは爪部４３とリングギヤの径から決まる角度であり、クラッチトルクには直接起因せず、精密に製作する必要はない。 In FIG. 5A, the ring gear 41 is composed of a cylindrical portion 42 with an internal gear (not shown) formed on the inside, and a claw portion 43 protruding forward (toward the pin 51) from the cylindrical portion 42. The claw portion 43 is a part called a clutch cam, so the ring gear 41 itself constitutes a clutch cam. The front surface of the claw portion 43 becomes a sliding surface with which the semispherical tip portion 51a of the pin 51 moves relatively while contacting it, and the portion located at the front side as viewed in the direction of the rotation axis A1 is the apex portion 44, and the portion located at the rear side is the valley portion 46. The apex portions 44 and the valley portions 46 are formed in three places, and the number of the apex portions 44 and the valley portions 46 is the same as the number of the pins 51. When the number of the pins 51 is large, the apex portions 44 and the valley portions 46 may be formed according to the number of the pins. The apex portions 44 and the valley portions 46 are connected to each other by an inclined portion 45, and the inclined portion 45 is inclined so that the axis position is changed. Here, the inclined portion 45 near the top 44 is formed as an inclined portion 45a having a slightly convex inclined surface when viewed from the front side in the direction of the rotation axis A1, and the inclined portion 45 near the valley 46 is formed as an inclined portion 45b having a slightly concave inclined surface, and the inclined portion 45 is formed by combining these. The height _L2 of the claw portion 43 is preferably equal to or greater than the thickness (diameter) of the pin 51, for example, for a pin diameter of 5 mm, the height _L2 is 9.6 mm in this embodiment. The angle θ of the inclined surface 45a (see FIG. 13(b)) is caused by the clutch torque, and this angle needs to be manufactured precisely to improve the accuracy of the torque. On the other hand, the angle of the large surface 45b near the valley is determined by the diameter of the claw portion 43 and the ring gear, and is not directly caused by the clutch torque, so it does not need to be manufactured precisely.

作業者がドライバドリル１のトリガ操作部１３ａを引いてモータ３の回転が開始すると、先端工具からの反力が小さいうちはリングギヤ４１の位置は図５（Ａ）のままでスピンドル３１が回転する。そして、先端工具からの反力が大きくなると、リングギヤ４１は遊星ギヤの構造によりチャック１２の正転方向（図１後方から見て時計回り）とは反対方向である矢印４８の方向に回転する。このリングギヤ４１が回転し始めた状態が図５（Ｂ）である。この際、ピン５１は傾斜部４５の作用によりコイルスプリング５４（図３参照）を回転軸線Ａ１前側に圧縮させながら矢印５６に示す方向（前側）に移動する。このピン５１の前方側への移動によりコイルスプリング５４からの反力を受けるため、モータ３に流れる電流が大きく上昇する。 When the operator pulls the trigger operation part 13a of the driver drill 1 and the motor 3 starts to rotate, the spindle 31 rotates with the ring gear 41 in the position shown in FIG. 5(A) while the reaction force from the tip tool is small. Then, when the reaction force from the tip tool increases, the ring gear 41 rotates in the direction of the arrow 48, which is the opposite direction to the forward rotation direction of the chuck 12 (clockwise as viewed from the rear in FIG. 1), due to the structure of the planetary gear. The state in which the ring gear 41 starts to rotate is shown in FIG. 5(B). At this time, the pin 51 moves in the direction shown by the arrow 56 (forward) while compressing the coil spring 54 (see FIG. 3) forward of the rotation axis A1 due to the action of the inclined part 45. This forward movement of the pin 51 receives a reaction force from the coil spring 54, so the current flowing through the motor 3 increases significantly.

図５（Ｂ）は、モータ３の電流値が所定の閾値電流（ここでは２３Ａ）に到達した際のリングギヤ４１とピン５１の相対位置を示している（この電流値については図７にて後述する）。図５（Ｂ）の状態からリングギヤ４１がさらに回転すると、図５（Ｃ）のように爪部４３の頂部４４の直前の位置にまで到達する。その後、図５（Ｄ）のように頂部４４に到達する。頂部４４は回転軸線Ａ１と直交する面であるため、図５（Ｃ）の状態と比べると回転方向へのピン５１と頂部４４との接触摩擦が大きく低下する。その後、図５（Ｅ）のようにピン５１が頂部４４と越えるとリングギヤ４１が素早く回転して、ピン５１が傾斜部４５を滑り落ちるように移動して次の谷部４６に向けて相対移動する。この図５（Ａ）から（Ｅ）に至る過程が、クラッチ機構が動作した状態である。 Figure 5 (B) shows the relative positions of the ring gear 41 and the pin 51 when the current value of the motor 3 reaches a predetermined threshold current (here, 23 A) (this current value will be described later in Figure 7). When the ring gear 41 rotates further from the state of Figure 5 (B), it reaches a position just before the apex 44 of the claw portion 43 as shown in Figure 5 (C). Then, it reaches the apex 44 as shown in Figure 5 (D). Since the apex 44 is a surface perpendicular to the rotation axis A1, the contact friction between the pin 51 and the apex 44 in the rotation direction is greatly reduced compared to the state of Figure 5 (C). Then, when the pin 51 passes the apex 44 as shown in Figure 5 (E), the ring gear 41 rotates quickly, and the pin 51 moves as if sliding down the inclined portion 45 and moves relatively toward the next valley portion 46. This process from Figure 5 (A) to (E) is the state in which the clutch mechanism is operating.

図６は本実施例のドライバドリル１の制御部による締め付け制御手順を示すフローチャートである。図６に示す一連の手順は、演算部８１に含まれるマイコンがあらかじめ格納されたプログラムを実行することによってソフトウェア的に実行可能であり、マイコンが起動すると自動的に実行か開始され、マイコンがシャットダウンすることで停止する。最初に演算部８１に含まれるマイコンはトリガ操作部１３ａが引かれてトリガスイッチ１３がオンになったか否かを判定する（ステップ１０１）。ステップ１０１にてトリガスイッチ１３がオンになっていない場合はオンになるまで待機し、オンになった場合はモータ３の駆動を開始する。演算部８１によるモータ３の回転制御は、トリガ操作部１３ａの引き量に応じてマイコンが制御する。次に演算部８１のマイコンは電流検出回路８６の出力からモータ３に流れる電流値（ここでは、インバータ回路１８へ入力される電流値）を検出し（ステップ１０３）、その電流値が所定の閾値電流Ｉｓを所定時間（例えば３ミリ秒）以上越えたか否かを判定する（ステップ１０４）。 Figure 6 is a flow chart showing the tightening control procedure by the control unit of the driver drill 1 of this embodiment. The series of procedures shown in Figure 6 can be executed in software by the microcomputer included in the calculation unit 81 executing a program stored in advance, and are automatically executed or started when the microcomputer is started, and are stopped by the microcomputer shutting down. First, the microcomputer included in the calculation unit 81 judges whether the trigger operation unit 13a is pulled and the trigger switch 13 is turned on (step 101). If the trigger switch 13 is not turned on in step 101, it waits until it is turned on, and if it is turned on, it starts driving the motor 3. The rotation control of the motor 3 by the calculation unit 81 is controlled by the microcomputer according to the pulling amount of the trigger operation unit 13a. Next, the microcomputer of the calculation unit 81 detects the current value (here, the current value input to the inverter circuit 18) flowing through the motor 3 from the output of the current detection circuit 86 (step 103), and judges whether the current value exceeds a predetermined threshold current Is for a predetermined time (e.g., 3 milliseconds) or more (step 104).

ステップ１０４にてＮｏの場合はステップ１０２に戻り、ＹＥＳの場合は、演算部８１のマイコンが制御信号出力回路８２への出力信号を切り替えてＰＷＭデューティ値を低減させる（ステップ１０５）。次に、マイコンは、ステップ１０５にて低減させたＰＷＭデューティ値を維持したまま、第１の所定時間（例えば０．５秒）だけ待機する（ステップ１０６）。ステップ１０６にて第１の所定時間が経過したら、演算部８１のマイコンはステップ１０５にて低減させる前のＰＷＭデューティ値に復帰させることにより、モータ３の回転状態を維持する（ステップ１０７）。 If the answer is No in step 104, the process returns to step 102. If the answer is Yes, the microcomputer in the calculation unit 81 switches the output signal to the control signal output circuit 82 to reduce the PWM duty value (step 105). Next, the microcomputer waits for a first predetermined time (e.g., 0.5 seconds) while maintaining the PWM duty value reduced in step 105 (step 106). When the first predetermined time has elapsed in step 106, the microcomputer in the calculation unit 81 restores the PWM duty value before it was reduced in step 105, thereby maintaining the rotation state of the motor 3 (step 107).

次に、演算部８１のマイコンはＰＷＭデューティ値を復帰させた後の経過時間を測定して、第２の所定時間（例えば０．２ミリ秒）経過したか否かを判定し（ステップ１０８）、経過したらモータ３の回転を停止させる（ステップ１０９）。次に演算部８１のマイコンは、作業者がトリガ操作部１３ａを離すことによりトリガスイッチ１３がオフになったか否かを判定し（ステップ１１０）、離されていなかったらステップ１０９に戻りモータ３の停止状態を維持する。ステップ１１０にて、作業者がトリガ操作部１３ａを離したらステップ１０１に戻る。 Next, the microcomputer of the calculation unit 81 measures the elapsed time after restoring the PWM duty value and determines whether a second predetermined time (e.g., 0.2 milliseconds) has elapsed (step 108), and if so, stops the rotation of the motor 3 (step 109). Next, the microcomputer of the calculation unit 81 determines whether the trigger switch 13 has been turned off by the operator releasing the trigger operation unit 13a (step 110), and if not, returns to step 109 and maintains the stopped state of the motor 3. If the operator releases the trigger operation unit 13a in step 110, returns to step 101.

以上、図６のフローチャートで示したように、本実施例では、ステップ１０４のようにモータ３に流れる電流を検出する電流検出回路８６の検出結果に基づいて、ピン５１が爪部４３の傾斜部４５ｂを通過している状態を判断し、その検出後に第１の所定時間だけモータ３のＰＷＭデューティ値を低下させるようにした。また、第１の所定時間が経過した後、所定のＰＷＭデューティ値にて第２の所定時間が経過した後にモータ３を停止させるように構成した。 As described above, as shown in the flowchart of FIG. 6, in this embodiment, the state in which the pin 51 passes through the inclined portion 45b of the claw portion 43 is determined based on the detection result of the current detection circuit 86 that detects the current flowing through the motor 3 as in step 104, and the PWM duty value of the motor 3 is reduced for a first predetermined time after the detection. In addition, after the first predetermined time has elapsed, the motor 3 is stopped after a second predetermined time has elapsed at a predetermined PWM duty value.

次に、図６のフローチャートによる制御時におけるドライバドリル１の電流・トルク・回転数の関係を、図７を用いて説明する。図７の横軸は時刻０でトリガを引いてからの時間の経過（単位秒）であり、電流１１１、モータ３の発生トルク１１２、モータ３の回転数１１３を共通の横軸で図示している。電流１１１は電流検出回路８６で検出された電流値である。作業者が時刻ｔ＝０にてトリガ操作部１３ａを引くと、モータ３が起動し、電流値が矢印１１１ａに示すように上昇するようにデューティ制御を行う。尚、実際の電流値１１１は始動電流が大きく流れるが、ここでは説明を簡略化するために、始動電流を無視して理想的に電流値１１１の上昇傾向で図示している。時刻ｔ＝０．９秒に到達するとモータ３の回転数１１３が、目標回転数で設定された１４５００ｒｐｍに到達するので、その回転数が維持される。この時の電流値１１１は矢印１１１ｂに示すように所定の閾値電圧Ｉ_Ｓ（ここでは２３Ａ）を越えていない。この際のボルトの状態は着座前であり、ボルトにかかるトルク１１２は矢印１１２ａのように０に近い値である。このようにしてボルトの回転が進み、時刻ｔ＝１．７４秒付近にて図示しないボルトが着座すると、先端工具から受ける反力が急に上昇するため、矢印１１１ｃ付近にて所定の閾値電圧Ｉ_Ｓに到達する。この時点が、図６のステップ１０４でＹＥＳになった状態であり、ピン５１は図５（Ｂ）の位置にある。 Next, the relationship between the current, torque, and rotation speed of the driver drill 1 during control according to the flowchart of FIG. 6 will be described with reference to FIG. 7. The horizontal axis of FIG. 7 indicates the time (unit: seconds) elapsed since the trigger was pulled at time 0, and the current 111, the torque 112 generated by the motor 3, and the rotation speed 113 of the motor 3 are illustrated on a common horizontal axis. The current 111 is a current value detected by the current detection circuit 86. When the operator pulls the trigger operation part 13a at time t=0, the motor 3 starts, and duty control is performed so that the current value increases as shown by the arrow 111a. Note that the actual current value 111 is a large starting current, but in order to simplify the explanation, the starting current is ignored and the current value 111 is illustrated as ideally tending to increase. When time t=0.9 seconds is reached, the rotation speed 113 of the motor 3 reaches 14,500 rpm set as the target rotation speed, and the rotation speed is maintained. At this time, the current value 111 does not exceed a predetermined threshold voltage I _S (23 A in this case), as indicated by arrow 111b. The bolt is in a pre-seated state at this time, and the torque 112 applied to the bolt is close to 0, as indicated by arrow 112a. As the bolt rotates in this manner, and the bolt (not shown) is seated at approximately time t = 1.74 seconds, the reaction force from the tool tip suddenly increases, and the predetermined threshold voltage I _S is reached near arrow 111c. This is the point in time when YES has been determined in step 104 of FIG. 6, and the pin 51 is in the position shown in FIG. 5B.

矢印１１１ｃに示す電流１１１の変化を見ると、二次曲線的に電流値が上昇する。これは図５（Ａ）から（Ｂ）に至る過程において、傾斜部４５に沿ってピン５１が回転軸線Ａ１方向前側に移動するため、モータ３に加わる反力が急激に増加するからである。このときの出力軸に生ずるトルク１１２は矢印１１２ｂから１１２ｃのように急上昇する。また、モータ３に加わる反力が急激に増加するため、モータ３の回転数は、矢印１１３ｃから１１３ｄまで急激に低下する。 Looking at the change in current 111 indicated by arrow 111c, the current value rises in a quadratic curve. This is because in the process from FIG. 5(A) to (B), pin 51 moves forward along inclined portion 45 in the direction of rotation axis A1, causing a sudden increase in the reaction force applied to motor 3. At this time, torque 112 generated on the output shaft rises suddenly as indicated by arrow 112b to 112c. Furthermore, because the reaction force applied to motor 3 increases suddenly, the rotation speed of motor 3 drops suddenly from arrow 113c to 113d.

電流１１１は、矢印１１１ｄから１１１ｅの間までほとんどゼロに維持される。ここではＰＷＭ制御の関係上、デューティ比を１％程度としてモータ３の出力トルクを０付近にまで低下させるが、電流１１１が０になるようにモータ３の回転を停止しても良い。この時のトルク１１２は矢印１１２ｃから１１２ｄまで急降下したあと、矢印１１２ｄから１１２ｆの区間で徐々に低下する。徐々に低下するのはモータ３及び減速機構２０の慣性エネルギーが存在するからである。この際、ピン５１とリングギヤ４１の関係は、コイルスプリング５４の力により図５（Ｂ）の状態から図５（Ａ）の状態に戻ることになる。また、モータ３の回転数は、矢印１１３ｄから１１３ｅのように急激に低下し、デューティ比１％のモータ３の回転制御によって、回転数１１３が矢印１１３ｅから１１３ｆのように極低速で回転することになる。 The current 111 is maintained at almost zero between the arrows 111d and 111e. Here, due to the PWM control, the duty ratio is set to about 1% to reduce the output torque of the motor 3 to near 0, but the rotation of the motor 3 may be stopped so that the current 111 becomes 0. The torque 112 at this time drops sharply from the arrows 112c to 112d, and then gradually decreases in the section from the arrows 112d to 112f. The gradual decrease is due to the presence of inertial energy of the motor 3 and the reduction mechanism 20. At this time, the relationship between the pin 51 and the ring gear 41 returns from the state shown in FIG. 5(B) to the state shown in FIG. 5(A) due to the force of the coil spring 54. The rotation speed of the motor 3 also drops sharply from the arrows 113d to 113e, and the rotation control of the motor 3 with a duty ratio of 1% causes the rotation speed 113 to rotate at an extremely low speed as shown by the arrows 113e to 113f.

時刻ｔ_２から所定時間０．５秒が経過したら、時刻ｔ_３（＝時刻ｔ_２＋０．５）において、モータ３に再び電流１１１を流すべく、所定のデューティ比により電流１１１を所定時間（ここでは０．２秒）流す。このようにボルト着座までは、モータ３の回転が高い方が作業時間が短くて済むというメリットが得られるように制御し、着座後は元の回転数より低速にすることでより爪の傾斜部４５ａとピン５１の衝突を抑えるように制御する。尚、着座後におけるモータ３の回転制御のための“所定のデューティ比”は、着座前の元のデューティ比より低くするが望ましい。但し、低くし過ぎると爪部４３がピン５１を乗り越える為の十分なモータトルクを得られない為である。時刻ｔ_３からｔ_４までのデューティ比は上記トルクが確保出来、且つトルク精度に影響を与えない十分低い回転数となる値に設定することが望ましい。この制御を行うと電流１１１は、矢印１１１ｅから１１１ｆのように急上昇し（ピン５１とリングギヤ４１の関係は、図５（Ａ）から図５（Ｂ）の状態に変化）、その後に図５（Ｃ）の位置を越えてピン５１がリングギヤ４１の頂部４４に到達する。この図５（Ｃ）の直後の状態での出力軸のトルク１１１が矢印１１１ｇから１１１ｈのピークの状態となる。その後、リングギヤ４１の頂部４４を越えたピン５１は、図５（Ｄ）から図５（Ｅ）の状態になるが、この間の時刻ｔ_４にてモータ３への電流供給が停止するので（図６のステップ１０９）、電流１１１は矢印１１１ｈまで急激に低下する。また、出力軸のトルク１１２は矢印１１２ｉ（図５（Ｄ）の位置）から矢印１１２ｊ（図５（Ｅ）の位置）のように低下し、その後トルク１１２はゼロになる。モータ３の回転数１１３は、ピン５１がリングギヤ４１の頂部４４を越えたあとに、矢印１１３ｈのように一瞬上昇した後に矢印１１３ｉのように低下して停止する。 When a predetermined time of 0.5 seconds has elapsed from time _t2 , at time _t3 (=time _t2 +0.5), the current 111 is passed again to the motor 3 with a predetermined duty ratio for a predetermined time (here, 0.2 seconds). In this way, until the bolt is seated, the motor 3 is controlled so that the higher the rotation speed, the shorter the working time is, and after the bolt is seated, the motor 3 is controlled to rotate at a lower speed than the original speed to suppress the collision between the inclined portion 45a of the claw and the pin 51. Note that the "predetermined duty ratio" for controlling the rotation of the motor 3 after the bolt is seated is preferably set lower than the original duty ratio before the bolt is seated. However, if the duty ratio is set too low, sufficient motor torque for the claw portion 43 to overcome the pin 51 cannot be obtained. It is preferable to set the duty ratio from time _t3 to time _t4 to a value that ensures the above torque and is a sufficiently low rotation speed that does not affect the torque accuracy. When this control is performed, the current 111 rises sharply as indicated by arrow 111e to 111f (the relationship between the pin 51 and the ring gear 41 changes from the state shown in FIG. 5(A) to the state shown in FIG. 5(B)), and then the pin 51 passes the position shown in FIG. 5(C) and reaches the top 44 of the ring gear 41. The torque 111 of the output shaft immediately after the state shown in FIG. 5(C) reaches a peak state shown by arrow 111g to 111h. After that, the pin 51 that has passed the top 44 of the ring gear 41 goes from the state shown in FIG. 5(D) to the state shown in FIG. 5(E), but since the current supply to the motor 3 is stopped at time _t4 during this period (step 109 in FIG. 6), the current 111 drops sharply to the arrow 111h. The torque 112 of the output shaft also drops from the arrow 112i (the position shown in FIG. 5(D)) to the arrow 112j (the position shown in FIG. 5(E)), and then the torque 112 becomes zero. After the pin 51 passes over the top 44 of the ring gear 41, the rotation speed 113 of the motor 3 momentarily rises as indicated by an arrow 113h, then drops as indicated by an arrow 113i and stops.

図７では、着座していないボルトの締め付け時の制御を説明したが、本実施例における締め付け制御は、着座済みのボルトの締め付け時においても同様に有効である。ここで着座済みのボルトの締め付けとは、一旦、締め付けが完了したボルトに対して、ドライバドリル１にて再度締め付け（増し締め）、又は、確認のための再締め付け（締め付け確認）をするような場合である。 In FIG. 7, the control when tightening an unseated bolt is described, but the tightening control in this embodiment is similarly effective when tightening a seated bolt. Here, tightening a seated bolt refers to a case where a bolt that has already been tightened is tightened again (re-tightened) with the driver drill 1, or tightened again for confirmation (tightening confirmation).

図８は、着座済みのボルトの締め付け時におけるドライバドリル１の電流・トルク・回転数の関係を示す図である。作業者がドライバドリル１の先端工具（図示せず）を締め付け対象のボルト等に押し当てた状態で時刻ｔ＝０にてトリガ操作部１３ａを引くと、モータ３が起動する。すると、既に締め付け対象が着座しているため出力軸に加わるトルク１１５が急に上昇するため、電流１１４も矢印１１４ａのように急激に上昇して、時刻ｔ_２にて矢印１１４ｂに示すように所定の閾値電圧（ここでは２３Ａ）を越える。すると演算部８１のマイコンは、第１所定時間（ここでは０．５秒）のモータ３への電流遮断を行うべく矢印１１４ｃ～１１４ｄの間のモータ３のＰＷＭ制御のデューティ比を１％程度にまで落とす。時刻ｔ_３にて、時刻ｔ_２から０．５秒が経過したら、演算部８１のマイコンはモータ３に再び電流１１４を流すべく元のデューティ比による制御を再開して、電流１１４を所定時間（ここでは０．２秒）流す。この結果、電流１１４は、矢印１１４ｅ、１１４ｆのように急上昇する。その後、マイコンは時刻ｔ_４にてモータ３を停止させる。この結果、矢印１１４ｇに示すようにモータ３に流れる電流がゼロになる。 8 is a diagram showing the relationship between the current, torque, and rotation speed of the driver drill 1 when tightening a bolt that has already been seated. When an operator presses the tip tool (not shown) of the driver drill 1 against the bolt to be tightened, etc., and pulls the trigger operation part 13a at time t=0, the motor 3 is started. Then, since the object to be tightened is already seated, the torque 115 applied to the output shaft rises suddenly, and the current 114 also rises suddenly as shown by the arrow 114a, and exceeds a predetermined threshold voltage (here, 23A) as shown by the arrow 114b at time _t2 . Then, the microcomputer of the calculation part 81 reduces the duty ratio of the PWM control of the motor 3 between the arrows 114c and 114d to about 1% in order to interrupt the current to the motor 3 for a first predetermined time (here, 0.5 seconds). At time _t3 , when 0.5 seconds have passed since time _t2 , the microcomputer of the calculation unit 81 resumes control based on the original duty ratio to cause the current 114 to flow again through the motor 3, and causes the current 114 to flow for a predetermined time (here, 0.2 seconds). As a result, the current 114 rises sharply as indicated by arrows 114e and 114f. Thereafter, the microcomputer stops the motor 3 at time _t4 . As a result, the current flowing through the motor 3 becomes zero as indicated by arrow 114g.

以上のような電流制御を行うことにより、出力軸のトルク１１５は図示のように変化する。矢印１１５ａでは、リングギヤ４１とピン５１の位置関係は図５（Ａ）の状態にある。その後、矢印１１５ｂの位置では、図５（Ｂ）の位置までリングギヤ４１が回転する。図５（Ｂ）に示したピン５１の位置にて一旦モータ３の電流１１４が矢印１１４ｃに示すように実質的にゼロにまで低下されるので、出力軸に加わるトルク１１５は矢印１１５ｃのように低下する。この時、リングギヤ４１は図５（Ｂ）から（Ａ）の状態まで戻ることになる。その後、時刻ｔ_３において電流１１４の供給が再開されると、出力軸に加わるトルク１１５が急激に増加し、矢印１１５ｄから矢印１１５ｅに至る過程で、リングギヤ４１は図５（Ａ）の位置から（Ｃ）の位置まで移動し、矢印１１５ｆを越えたあとにリングギヤ４１の頂部４４（図５参照）にピン５１が到達する。矢印１１５ｇ付近でピン５１が頂部４４に到達すると、ピン５１の先端部５１ａと傾斜部４５との摩擦力が大きく低下するため、矢印１１５ｈのように出力軸のトルク１１５も低下する。その後、時刻ｔ_４にてモータ３が停止される後に、ピン５１は傾斜部４５を谷部４６に向けて滑り落ちる状態にあり、トルク１１５は矢印１１５ｈのように低下する。この時のリングギヤ４１の位置が図５（Ｅ）である。 By carrying out the above-mentioned current control, the torque 115 of the output shaft changes as shown in the figure. At the arrow 115a, the positional relationship between the ring gear 41 and the pin 51 is in the state shown in Fig. 5(A). Thereafter, at the position of the arrow 115b, the ring gear 41 rotates to the position shown in Fig. 5(B). At the position of the pin 51 shown in Fig. 5(B), the current 114 of the motor 3 is temporarily reduced to substantially zero as shown by the arrow 114c, so that the torque 115 applied to the output shaft decreases as shown by the arrow 115c. At this time, the ring gear 41 returns from the state shown in Fig. 5(B) to the state shown in Fig. 5(A). After that, when the supply of the current 114 is resumed at time _t3 , the torque 115 applied to the output shaft increases rapidly, and in the process from the arrow 115d to the arrow 115e, the ring gear 41 moves from the position of FIG. 5(A) to the position of FIG. 5(C), and after passing the arrow 115f, the pin 51 reaches the top 44 of the ring gear 41 (see FIG. 5). When the pin 51 reaches the top 44 near the arrow 115g, the frictional force between the tip 51a of the pin 51 and the inclined portion 45 is greatly reduced, so that the torque 115 of the output shaft also decreases as shown by the arrow 115h. After that, after the motor 3 is stopped at time _t4 , the pin 51 is in a state of sliding down the inclined portion 45 toward the valley portion 46, and the torque 115 decreases as shown by the arrow 115h. The position of the ring gear 41 at this time is shown in FIG. 5(E).

以上のように、図６のフローチャートで示した電流制御方法、即ち、所定の閾値電流に到達したことの検出→第１所定時間だけモータへの電流遮断（又はほぼゼロに低減）→第２所定時間だけモータ３への所定のデューティ比で電流を供給→モータ３への電流供給停止（締め付け完了）、を行う制御方法は、着座済みのボルトの再締め付けにおいても有効である。本実施例ではリングギヤ４１に大きな山状の爪部（緩動部）４３を形成するようにして、矢印１１１ｃのような電流１１１の変化を検出しやすい構成とした上で、電流値が所定の閾値に到達したことを検出したあとに、第１所定時間のモータ３への電流遮断を行うようにしたことで、クラッチが動作するタイミングを正確に識別しつつ、クラッチ動作時のモータ３の電流制御を適切に行うことができ、締結部材を設定トルクにて確実に締め付けることが可能となった。尚、第２所定時間はリングギヤ４１の爪部１４３がピン５１を一度だけ乗り越えることに要する時間に設定することが望ましい。従来の構造のように複数回爪を乗り越えると一回一回の発生トルクが仮に同じだとしてもボルトはクラッチ動作回数に比例し増加していくからである。（ある程度の回数で一定値となるが打撃回数によってクラッチ精度が変化する。 As described above, the current control method shown in the flow chart of FIG. 6, that is, the control method of detecting that a predetermined threshold current has been reached → cutting off the current to the motor for a first predetermined time (or reducing it to almost zero) → supplying current to the motor 3 at a predetermined duty ratio for a second predetermined time → stopping the current supply to the motor 3 (tightening completed), is also effective for re-tightening a bolt that has already been seated. In this embodiment, a large mountain-shaped claw portion (slow-moving portion) 43 is formed on the ring gear 41, making it easy to detect changes in the current 111 as shown by the arrow 111c, and then cutting off the current to the motor 3 for a first predetermined time after detecting that the current value has reached a predetermined threshold. This makes it possible to accurately identify the timing at which the clutch operates, while appropriately controlling the current of the motor 3 during clutch operation, and to reliably tighten the fastening member with the set torque. It is preferable to set the second predetermined time to the time required for the claw portion 143 of the ring gear 41 to overcome the pin 51 only once. This is because, as with conventional structures, when the claw is overcome multiple times, even if the torque generated each time is the same, the bolt increases in proportion to the number of clutch operations. (After a certain number of times, it becomes a constant value, but the clutch accuracy changes depending on the number of strikes.

次に本発明の第２の実施例を図９及び図１０を用いて説明する。第１の実施例では、クラッチ動作直後のモータ３の電流制御を行うにあたり、クラッチが作動する直前の電流増加状態を精度良く検出できるようにするために、従来のリングギヤ２４１（図１３参照）に替えて、図５で示したようななだらかな斜面を有するような山状の爪部４３を有するリングギヤ４１（図５参照）を採用した。このリングギヤ４１の採用は、図７の時刻ｔ_１～ｔ_２の電流変化をなだらかにするためであるので、同じような電流特性を生じさせるようなリングギヤ機構であれば、他の構成によるものであっても良い。そこで、第２の実施例ではリングギヤをピン５１と接触する側の部材（第１リングギヤ）と、内歯車が形成される側の部材（第２リングギヤ）をそれぞれ別に構成して第１リングギヤ１４１と第２リングギヤ１４５とし、これらをカムボールを用いたカム機構にて接続するようにした。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to Figures 9 and 10. In the first embodiment, in order to accurately detect the current increase state immediately before the clutch is operated when controlling the current of the motor 3 immediately after the clutch is operated, a ring gear 41 (see Figure 5) having a mountain-shaped claw portion 43 with a gentle slope as shown in Figure 5 is adopted instead of the conventional ring gear 241 (see Figure 13). The reason for adopting this ring gear 41 is to make the current change from time _t1 to time _t2 in Figure 7 gentle, so as long as it is a ring gear mechanism with a different configuration that generates similar current characteristics, it may be used. Therefore, in the second embodiment, the ring gear is configured so that the member (first ring gear) on the side that contacts the pin 51 and the member (second ring gear) on the side where the internal gear is formed are separately configured to form the first ring gear 141 and the second ring gear 145, and these are connected by a cam mechanism using a cam ball.

図９は、カム機構を用いたリングギヤ機構の部分断面図である。リングギヤ機構は、減速機構の出力軸１２０を入力とし、チャックを保持するスピンドル１３１を出力とする機構（緩動部）である。基本的な構成は、第１リングギヤ１４１の前側平坦面１４４に爪部１４３が形成され、前側平坦面１４４にピン１５１が当接する構成であり、カム機構を介して第１リングギヤ１４１が第２リングギヤ１４５に対して所定の相対角度だけ可動する。第１リングギヤ１４１と、第１リングギヤ１４１側に付勢されるピン１５１の形状で見ると図１３にて示した従来のリングギヤ２４１の爪形状と同じである。しかしながら、第１リングギヤ１４１は、内側に内歯車が形成された第２リングギヤ１４５と協働してリングギヤ機構を構成する。第１リングギヤ１４１と第２リングギヤ１４５はカムボール１４９ａ、１４９ｂを用いたカム機構によって接続されることにより回転方向及び回転軸線Ａ１方向に相対移動が可能である。 Figure 9 is a partial cross-sectional view of a ring gear mechanism using a cam mechanism. The ring gear mechanism is a mechanism (slow-motion part) that uses the output shaft 120 of the reduction mechanism as an input and the spindle 131 that holds the chuck as an output. The basic configuration is that a claw portion 143 is formed on the front flat surface 144 of the first ring gear 141, and a pin 151 abuts against the front flat surface 144, and the first ring gear 141 moves by a predetermined relative angle with respect to the second ring gear 145 via the cam mechanism. The shape of the first ring gear 141 and the pin 151 biased toward the first ring gear 141 side is the same as the claw shape of the conventional ring gear 241 shown in Figure 13. However, the first ring gear 141 cooperates with the second ring gear 145, which has an internal gear formed on the inside, to form a ring gear mechanism. The first ring gear 141 and the second ring gear 145 are connected by a cam mechanism using cam balls 149a and 149b, allowing relative movement in the direction of rotation and the direction of the rotation axis A1.

カム機構によって第２リングギヤ１４５は遊星歯車１２２の回転に伴い、先端工具側からのトルクが上昇するにつれ、スピンドル１３１の回転方向と反対方向に回転しようとするが、第１リングギヤ１４１と第２リングギヤ１４５の両者の間にトルク差が生ずると、カムボール１４９ａ、１４９ｂの位置が移動することによって２つの部材が相対回転をして、カム機構の作用によって第１リングギヤ１４１に回転軸線Ａ１の前方側に移動させる力が作用する。図９（Ａ）は第１リングギヤ１４１が回転軸線Ａ１方向の後方側の通常位置にあるときである。この状態ではコイルスプリング１５４が延びていて、スラストプレート１５３とナット１５５の間が設定トルク値に対応した距離となっている。ピン２５１は円環状のスラストプレート１５３の後面側に周方向に均等間隔で３本配置されている。ピン２５１はギヤケース１５０に形成されたピン２５１用の貫通孔（図では見えない）によって、回転軸線Ａ１方向には移動できるが、回転軸線Ａ１を中心とした周方向には回転できないように保持される。 The cam mechanism causes the second ring gear 145 to rotate in the opposite direction to the rotation direction of the spindle 131 as the torque from the tool tip increases with the rotation of the planetary gear 122, but when a torque difference occurs between the first ring gear 141 and the second ring gear 145, the positions of the cam balls 149a and 149b move, causing the two members to rotate relative to each other, and the cam mechanism acts to apply a force to the first ring gear 141 to move it forward of the rotation axis A1. Figure 9 (A) shows the first ring gear 141 in its normal position on the rear side of the rotation axis A1. In this state, the coil spring 154 is extended, and the distance between the thrust plate 153 and the nut 155 corresponds to the set torque value. Three pins 251 are arranged at equal intervals in the circumferential direction on the rear side of the annular thrust plate 153. The pin 251 can move in the direction of the rotation axis A1 by a through hole (not visible in the figure) formed in the gear case 150 for the pin 251, but is held so that it cannot rotate in the circumferential direction around the rotation axis A1.

図９（Ｂ）は第１リングギヤ１４１が回転方向にわずかに回転すると共に、回転軸線Ａ１方向の前方側に移動した状態である。本実施例では第１リングギヤ１４１が大きく前方側に移動することによりピン１５１がコイルスプリング１５４の付勢力に抗しながら前方側に移動される。ここで、第１リングギヤ１４１に形成された爪部１４３の爪の高さＬ_４は、第１の実施例（図５）で示した爪部４３の高さＬ_２に比べると十分低い。しかしながら、爪部１４３の高さＬ_４に加えて第１リングギヤ１４１の移動可能距離Ｌ_３を十分確保すれば、図９（Ａ）から図９（Ｂ）に至る過程で、ピン１５１の位置は、第１の実施例のピン５１と同じ程度の前後動をすることができる。この状態で爪部１４３との係合状態が解除された後には、第１リングギヤ１４１の位置が図９（Ｂ）のままで、ピン１５１の頭頂部が次の爪部１４３に向かって移動していくことになる。 9B shows a state in which the first ring gear 141 rotates slightly in the rotation direction and moves forward in the direction of the rotation axis A1. In this embodiment, the first ring gear 141 moves forward significantly, so that the pin 151 moves forward against the biasing force of the coil spring 154. Here, the claw height _L4 of the claw portion 143 formed on the first ring gear 141 is sufficiently lower than the height _L2 of the claw portion 43 shown in the first embodiment (FIG. 5). However, if the movable distance _L3 of the first ring gear 141 is sufficiently secured in addition to the height _L4 of the claw portion 143, the position of the pin 151 can move forward and backward to the same extent as the pin 51 in the first embodiment in the process from FIG. 9A to FIG. 9B. After the engagement with the claw portion 143 is released in this state, the position of the first ring gear 141 remains as in FIG. 9B, and the top of the pin 151 moves toward the next claw portion 143.

図１０はクラッチ機構部１４０の断面及び側面図である。図１０（Ａ）は低トルク時の状態であり、先端工具側から受ける反力が小さく、モータ３からのトルクが少ない状態を示す。第１リングギヤ１４１には、側面視で略Ｖ字状に形成された２組のカムガイド１４２ａ、１４２ｂが形成される。これらカムガイド１４２ａ、１４２ｂに対向するように第２リングギヤ１４５には２組のカム溝１４７ａ、１４７ｂが形成される。カムガイド１４２ａと１４７ａの間にはカムボール１４９ａが配置され、カムガイド１４２ｂと１４７ｂの間にはカムボール１４９ｂが配置される。図１０（Ａ）の状態において、先端工具側から受ける反力が大きくなりモータ３の出力トルクが上昇すると、第１リングギヤ１４１と第２リングギヤ１４５が相対回転して、図１０（Ｂ）の状態になる。図９と比較するとわかるように、第２リングギヤ１４５の回転軸線Ａ１方向の位置は移動できないため、第１リングギヤ１４１が回転軸線Ａ１方向前側に移動することになる。 Figure 10 is a cross-sectional view and a side view of the clutch mechanism 140. Figure 10 (A) shows a state at the time of low torque, in which the reaction force received from the tool tip side is small and the torque from the motor 3 is small. The first ring gear 141 is formed with two sets of cam guides 142a, 142b formed in a substantially V-shape in side view. The second ring gear 145 is formed with two sets of cam grooves 147a, 147b so as to face these cam guides 142a, 142b. A cam ball 149a is disposed between the cam guides 142a and 147a, and a cam ball 149b is disposed between the cam guides 142b and 147b. In the state of Figure 10 (A), when the reaction force received from the tool tip side becomes large and the output torque of the motor 3 increases, the first ring gear 141 and the second ring gear 145 rotate relative to each other, resulting in the state of Figure 10 (B). As can be seen by comparing with FIG. 9, the position of the second ring gear 145 in the direction of the rotation axis A1 cannot be moved, so the first ring gear 141 moves forward in the direction of the rotation axis A1.

図１１は図９の第１リングギヤ１４１の図であり、（Ａ）は前面図であり、（Ｂ）は後面図であり、（Ｃ）は鉛直断面から見た内側側面図である。図１１（Ａ）の前面から見ると周方向に等間隔で３つの爪部１４３が配置される。隣接する爪部１４３の間は回転軸線Ａ１と直交する平坦面１４４にて形成される。平坦面１４４と爪部１４３がピン１５１の先端部１５１ａが接触する摺動面である。 Figure 11 is a diagram of the first ring gear 141 in Figure 9, where (A) is a front view, (B) is a rear view, and (C) is an inner side view viewed from a vertical cross section. When viewed from the front in Figure 11 (A), three claw portions 143 are arranged at equal intervals in the circumferential direction. A flat surface 144 perpendicular to the rotation axis A1 is formed between adjacent claw portions 143. The flat surface 144 and the claw portion 143 are the sliding surfaces with which the tip portion 151a of the pin 151 comes into contact.

図１１（Ｂ）は第１リングギヤ１４１の後面図である。第１リングギヤ１４１には、回転角にして１５０度分のカムガイド１４２ａと１４２ｂが形成される。それぞれのカムガイド１４２ａ、１４２ｂの周方向中央付近には、カムボール１４９ａ、１４９ｂをカムガイド１４２ａ、１４２ｂ内に組み込むための挿入用の凹部１４２ｃ、１４２ｄが形成される。図１１（Ｃ）は（Ｂ）のＡ－Ａ部の断面図であり、第１リングギヤ１４１の鉛直断面図及び鉛直断面から一方の内側を見た図である。第１リングギヤ１４１は、内周に内歯車が形成される代わりに、カムガイド１４２ａ、１４２ｂが形成される。 Figure 11 (B) is a rear view of the first ring gear 141. Cam guides 142a and 142b with a rotation angle of 150 degrees are formed on the first ring gear 141. Near the circumferential center of each cam guide 142a, 142b, insertion recesses 142c, 142d are formed for incorporating cam balls 149a, 149b into the cam guides 142a, 142b. Figure 11 (C) is a cross-sectional view of part A-A in (B), showing a vertical cross-section of the first ring gear 141 and one side of the inside from the vertical cross-section. Instead of an internal gear being formed on the inner circumference, the first ring gear 141 has cam guides 142a, 142b formed.

図１２は図９の第２リングギヤ１４５の側面図である。第２リングギヤ１４５は矢印１４６にて示す後方側の内側部分に内歯車（図では見えない）が形成されたギヤである。第２リングギヤ１４５の内歯車部の前側には、円筒形の部分が延長され、その外周側に側面視で略Ｖ字状のカム溝１４７ａ、１４７ｂが形成される。カム溝１４７ａ、１４７ｂ以外の外周面１４５ｃは、平坦な形状である。２つのカム溝１４７ａ、１４７ｂ内にカムボール１４９ａ、１４９ｂが配置されることによって、カムボール１４９ａ、１４９ｂを使ったカム機構によって、第２リングギヤ１４５に対する第１リングギヤ１４１の位置が回転軸線Ａ１方向に前後する。この第１リングギヤ１４１の位置の変化は、先端工具から受ける反力の大きさによって変動し、爪部１４３（図１１参照）に加わるピン１５１からの反力が大きくなるにつれて第１リングギヤ１４１と第２リングギヤ１４５の通常位置からの相対回転角が大きくなる。クラッチ機構が動作して、ピン１５１が爪部１４３を乗り越えた後、図６の１０５に示すようにＰＷＭデューティ比を１％に低下させ、モータからのトルクを０付近にすると、コイルスプリング１５４（図９参照）の付勢力により第１リングギヤ１４１と第２リングギヤ１４５の位置は、図９（Ａ）で示した元の位置に戻ることになる。 Figure 12 is a side view of the second ring gear 145 of Figure 9. The second ring gear 145 is a gear with an internal gear (not visible in the figure) formed on the inner part on the rear side indicated by arrow 146. A cylindrical part is extended to the front side of the internal gear part of the second ring gear 145, and cam grooves 147a, 147b that are approximately V-shaped in side view are formed on the outer periphery of the cylindrical part. The outer periphery surface 145c other than the cam grooves 147a, 147b has a flat shape. By arranging cam balls 149a, 149b in the two cam grooves 147a, 147b, the position of the first ring gear 141 relative to the second ring gear 145 moves back and forth in the direction of the rotation axis A1 by a cam mechanism using the cam balls 149a, 149b. The change in the position of the first ring gear 141 varies depending on the magnitude of the reaction force received from the tool tip, and as the reaction force from the pin 151 applied to the claw portion 143 (see FIG. 11) increases, the relative rotation angle of the first ring gear 141 and the second ring gear 145 from the normal position increases. After the clutch mechanism operates and the pin 151 overcomes the claw portion 143, the PWM duty ratio is reduced to 1% as shown at 105 in FIG. 6, and the torque from the motor is reduced to near 0. The biasing force of the coil spring 154 (see FIG. 9) returns the positions of the first ring gear 141 and the second ring gear 145 to the original positions shown in FIG. 9(A).

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、本実施例の動力工具では減速機構２０として第１～第３のプラネタリーギヤ部２１～２３を用いているが、減速機構２０の構成は任意でありどのような機構によってモータ３の回転軸３ｅからリングギヤ４１を有する減速機構まで動力を伝達しても良い。また、上述の実施例では動力源としてモータ３を用いているが、エアモータ等の別の駆動源を用いた工具であっても良い。 The present invention has been described above based on two embodiments, but the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and various modifications are possible within the scope of the invention. For example, in the power tool of this embodiment, the first to third planetary gear units 21 to 23 are used as the reduction mechanism 20, but the configuration of the reduction mechanism 20 is arbitrary, and any mechanism may be used to transmit power from the rotating shaft 3e of the motor 3 to the reduction mechanism having the ring gear 41. Also, in the above-mentioned embodiment, the motor 3 is used as the power source, but the tool may use another driving source such as an air motor.

１ドライバドリル２ハウジング２ａ（ハウジングの）胴体部
２ｂ（ハウジングの）ハンドル部２ｃ（ハウジングの）バッテリ取付部
３モータ３ａロータ３ｂマグネット３ｃステータ
３ｄステータコイル３ｅ回転軸４バッテリ４ａラッチボタン
５ダイヤル６インバータ回路基板７スイッチング素子
８回転位置検出素子９制御回路部１０空気取入口
１１制御パネル１２チャック１３トリガスイッチ
１３ａトリガ操作部１４正逆切替レバー１５シフトノブ
１７冷却ファン１８インバータ回路１９ａ、１９ｂ軸受
２０減速機構部２１第１プラネタリーギヤ部２１ａサンギヤ
２２第２プラネタリーギヤ部２２ａプラネタリーギヤ２２ｂリングギヤ
２３第３プラネタリーギヤ部２３ａプラネタリーギヤ
２４第１キャリヤ部２４ａサンギヤ２５第２キャリヤ部
２５ａサンギヤ２６第３キャリヤ部２６ａ四角穴
２８シャフト２９ロックピン３０ロックリング
３１スピンドル３１ａ四角部３７リングギヤ３８キャリヤ
４０クラッチ機構部４１リングギヤ４２円筒部
４３爪部４４（爪部の）頂部４５（爪部の）傾斜部
４５ａ（頂部側の）傾斜部４５ｂ（谷部側の）傾斜部
４６（爪部の）谷部４７（ピンの）通常位置５０ギヤケース
５１ピン５１ａ先端部５３スラストプレート
５４コイルスプリング５５ナット８１演算部
８２制御信号出力回路８３回転子位置検出回路
８４回転数検出回路８５シャント抵抗８６電流検出回路
８７電圧検出回路８８電源スイッチ回路８９電源電圧供給回路
９０スイッチ操作検出回路９１印加電圧設定回路
１１１、１１４電流１１２、１１５トルク
１１３、１１６モータ回転数１２０出力軸１２１軸受ホルダ
１２２遊星歯車１２３シャフト１２４遊星キャリヤ
１４０クラッチ機構部１４１第１リングギヤ１４１ｃ外周面
１４１ｄ内周面１４２ａ、１４２ｂカムガイド
１４２ｃ、１４２ｄ凹部１４３爪部１４４平坦面
１４５第２リングギヤ１４５ａ前側開口面１４５ｂ後側開口面
１４５ｃ外周面１４６内歯領域１４７ａ、１４７ｂカム溝
１４８ａ、１４８ｂカムボール挿入用溝１４９ａ、１４９ｂカムボール
１５０ギヤケース１５１ピン１５１ａ先端部
１５３スラストプレート１５４コイルスプリング１５５ナット
１７４ａ、１７４ｂ軸受２４１リングギヤ２４２円筒ベース部
２４３爪部２４３ａ頂部平坦面２４３ｂ、２４３ｃ傾斜面
２４４平坦面２５１ピン２５１ａ先端部

1 Driver drill 2 Housing 2a (Housing) body part
Reference Signs List 2b Handle portion (of housing) 2c Battery attachment portion (of housing) 3 Motor 3a Rotor 3b Magnet 3c Stator 3d Stator coil 3e Rotating shaft 4 Battery 4a Latch button 5 Dial 6 Inverter circuit board 7 Switching element 8 Rotational position detection element 9 Control circuit portion 10 Air intake 11 Control panel 12 Chuck 13 Trigger switch 13a Trigger operation portion 14 Forward/reverse switching lever 15 Shift knob 17 Cooling fan 18 Inverter circuit 19a, 19b Bearing 20 Reduction mechanism portion 21 First planetary gear portion 21a Sun gear 22 Second planetary gear portion 22a Planetary gear 22b Ring gear 23 Third planetary gear portion 23a Planetary gear 24 First carrier portion 24a Sun gear 25 Second carrier portion 25a Sun gear 26 Third carrier portion 26a Square hole 28 Shaft 29 Lock pin 30 Lock ring 31 Spindle 31a Square portion 37 Ring gear 38 Carrier 40 Clutch mechanism portion 41 Ring gear 42 Cylindrical portion 43 Claw portion 44 Top portion (of claw portion) 45 Inclined portion (of claw portion) 45a Inclined portion (on top side) 45b Inclined portion (on valley side) 46 Valley portion (of claw portion) 47 Normal position (of pin) 50 Gear case 51 Pin 51a Tip portion 53 Thrust plate 54 Coil spring 55 Nut 81 Calculation portion 82 Control signal output circuit 83 Rotor position detection circuit 84 Rotation speed detection circuit 85 Shunt resistor 86 Current detection circuit 87 Voltage detection circuit 88 Power switch circuit 89 Power supply voltage supply circuit 90 Switch operation detection circuit 91 Applied voltage setting circuit 111, 114 Current 112, 115 Torque 113, 116 Motor rotation speed 120 Output shaft 121 Bearing holder 122 Planetary gear 123 Shaft 124 Planetary carrier 140 Clutch mechanism 141 First ring gear 141c Outer peripheral surface 141d Inner peripheral surface 142a, 142b Cam guides 142c, 142d Recess 143 Claw portion 144 Flat surface 145 Second ring gear 145a Front opening surface 145b Rear opening surface 145c Outer peripheral surface 146 Internal teeth region 147a, 147b Cam grooves 148a, 148b Cam ball insertion grooves 149a, 149b Cam ball 150 Gear case 151 Pin 151a Tip portion 153 Thrust plate 154 Coil spring 155 Nut 174a, 174b Bearing 241 Ring gear 242 Cylindrical base portion 243 Claw portion 243a Top flat surface 243b, 243c Inclined surface 244 Flat surface 251 Pin 251a Tip portion

Claims

A motor;
a reduction mechanism for reducing the rotational force of the motor;
a tool holder driven by the motor via the reduction mechanism, the tool holder detachably holding a tool;
a clutch mechanism provided in a rotational force transmission path between the motor and the tool bit, the clutch mechanism being configured such that when the rotational force of the output shaft of the reduction mechanism reaches a set tightening torque, the output shaft of the reduction mechanism rotates freely to interrupt the transmission of the rotational force from the reduction mechanism to the tool bit holder;
a current detection unit that detects a current of the motor;
A power tool having a control unit for controlling the motor,
the control unit is configured to reduce a voltage or a rotation speed of the motor when detecting that a value of a current flowing through the motor has reached a predetermined threshold current from an output of the current detection unit;
the threshold current is set such that a value of the current flowing through the motor reaches the threshold current before the output shaft of the reduction mechanism rotates idly in a state in which a rotational force is applied to the clutch mechanism ,
the clutch mechanism includes a rotatable ring gear having a clutch cam with a peak, a valley, and an inclined portion connecting the peak and the valley, and a plurality of pins movable along the clutch cam in a direction of a rotation axis of the ring gear,
The control unit detects that the current value flowing through the motor reaches the threshold current when the multiple pins move along the inclined portion toward the top of the clutch cam, and reduces the voltage or rotation speed of the motor .

The power tool according to claim 1 , wherein the control unit reduces the voltage or the rotation speed of the motor to reduce the current value to zero or to a value close to zero.

The power tool described in claim 1, characterized in that when the control unit detects that the current value flowing through the motor has reached the threshold current , it reduces the voltage or rotation speed of the motor, and then increases the voltage or rotation speed of the motor before the multiple pins reach the top, so that the multiple pins reach the top in a state where the motor voltage or rotation speed is increased .

The power tool according to claim 3 , wherein the control unit stops the motor after a plurality of pins have passed over the top while the voltage or rotation speed of the motor is increased.