螺钉的制作方法

专利名称：螺钉的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种与用于进行螺钉的紧固操作或松开操作的螺钉旋 动装置对应的螺钉。
本申请基于2004年1月21日申请的日本专利申请第2004 -013184号、2004年3月10日申请的日本专利申请第2004 - 067207号、 2004年5月18日申请的日本专利申请第2004 - 147113号、及2004 年8月18日申请的日本专利申请第2004 - 237880号要求优先权，并 在此将它们的内容引入。
背景技术：
以往，螺钉被广泛用作部件的接合机构。作为紧固这样的螺钉用 的机构，以往一般使用下述机构在螺钉的顶部形成加号(+ )形状 的"十字孔"或减号(-)形状的"一字槽"等凹型刻印，通过使对应 形成的螺丝刀等螺钉旋动装置的末端与其嵌合并旋转，而对螺钉施加 紧固螺钉用的旋转转矩。
另外，除了形成这样的"十字孔"或"一字槽"的方法外，公知 的还有下述方法在螺钉头的周侧部的一部分上形成钩状的"爪"等 特殊形状的刻印，通过将具有对应的末端形状的特殊螺丝刀与该爪抵 接并嵌合，而对螺钉赋予紧固转矩。
另一方面，作为能发挥高旋转转矩的致动器，公知的有特别是能 在转子静止时得到高静止转矩的、例如下面所示的非专利文献1中公 开的超声波马达。
非专利文献1: Kentaro Nakamura， Minoru Kurosawa, Sadayuki Ueha， "Characteristics of a Hybrid Transducer-Type Ultrasonic Motor", IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics， and Frequency Control, Vol. 38， No.3， May 1991， p. 188-193。
非专利文献2:川野洋、安藤英由树，"圧電7々于i工-夕I二J:石 刻印&Ltei:回L(D開発"，口术亍一々又y力卜口二々又講演会'04講演予稿集，社団法人日本機械学会，2004年6月("利用压电致动器的 无刻印的螺丝刀的开发"，口术亍^々又y力卜口二々又演讲会，04演 讲预备稿集，社团法人日本机械学会，2004年6月)。
但是，螺钉紧固需要对螺钉赋予较大的转矩，从而在螺钉紧固时， 例如通过手动或电动等方式对螺钉赋予所需的转矩。而且，在要紧固 的螺钉根数较多、或紧固螺钉的部件较硬等的情况下，需要非常大的 体力、或者需要非常大的电力等负荷。
另一方面，在通过螺钉接合构成外装构造部件的机械产品等中存 在下述等问题由于在其表面上会自然露出螺钉头的顶部，所以会由 于设置在该螺钉头顶部的凹型刻印或设置在周侧部的爪等紧固机构， 而严重损害该机械产品整体的美观。
进而，对于紧固在构造部件(被紧固部件)上的螺钉，如果有末 端形状与其紧固机构对应的螺钉旋动装置，则可容易地将其松开，但
是，这样的特性在下述情况下则极不适当，即，在正规的工序中紧固 的螺钉一旦被第三者松开则会产生问题的情况(例如，以没有进行过 螺钉的松开操作为产品保证条件的情况)。
进而，还存在下述问题若长期使用通过螺钉接合构成的机械产 品，则螺钉会自然松动。
因此，例如作为用于防止人为破坏的螺钉，也可利用上述那样设 有特殊形状刻印的螺钉。但是，由于刻印的形状，会严重损害使用螺 钉接合的部件表面的美观，而且，在有人持有具有该特殊刻印的螺丝 刀的情况下，依然存在该螺钉被松开的可能性。
为了解决该问题，提出了一种例如在上述非专利文献2中公开的、 用于紧固螺钉头上没有刻印的螺钉的压电螺丝刀(螺钉旋动装置)。
但是，在仅通过使压电螺丝刀与没有刻印的螺钉顶部压接来紧固 螺钉时，有时难以得到足够高的紧固力，为了进行可靠的螺钉紧固， 要求得到更高的紧固力。
为解决上述那样的问题，本申请的发明人通过实验发现，在为了 对螺钉旋动装置赋予旋转转矩，而将例如上述非专利文献1中公开的 用作超声波马达定子的振子作为螺钉旋动装置的装置主体来使用，并 利用螺钉旋动装置旋动螺钉时，通过使振子振动而赋予与机械振动相 同超声波范围频率的规定方向的机械振动，从而，利用螺钉所旋合的螺紋牙和螺紋孔之间的摩擦力的引导限制，产生单方向旋转转矩，根 据这一发现，发明出了用于相对于形成在任意构造部件上的螺紋孔进 行螺钉紧固或松开操作的螺丝刀。
另外，本申请的发明人，对于螺钉头上没有凹型刻印等的螺钉，
发明出了下述螺钉旋动装置装置主体由例如上述非专利文献1中公 开的用作超声波马达定子的振子构成，使该装置主体振动，结果将该 装置主体的振动端面上产生的绕轴旋转运动直接传递给螺钉头，由此 用来相对于任意构造部件上形成的螺紋孔进行螺钉的紧固操作或松开操作。
进而，本申请的发明人发明出了能够得到对于进行可靠的螺钉紧 固来说足够的紧固力的螺钉。

发明内容
在此，本发明所要达到的主要目的如下。
本发明的第1目的在于提供一种螺钉旋动装置，其在进行螺钉紧 固操作时，从螺钉旋动装置对螺钉传递旋转和基于超声波振动的规定 方向的机械振动，由此，借助在螺钉的螺紋牙和螺紋孔之间作用的摩 擦力的引导限制，产生单方向的旋转转矩，从而能够大幅度减轻通过 外力直接作用于螺钉旋动装置上的旋转转矩。
本发明的第2目的在于提供一种螺钉旋动装置，其在由振子构成 的装置主体上设置2种压电元件组，所述2种压电元件组激发彼此正 交的、俯仰方向和滚动方向上的挠曲振动，由此，对螺钉传递规定的 振动，来产生规定的旋转转矩，所述规定的振动基于由螺钉旋动装置 激发的规定方向的机械振动。
更具体地说，通过使层叠在由振子构成的装置主体上的俯仰方向 挠曲振动压电元件和滚动方向挠曲振动压电元件激发彼此具有相位差
的挠曲振动，而能控制成希望的螺钉旋转方向或旋转速度。例如，若 相位差为+ 90度，则能在正转方向上以最大角速度旋转，相反若相位 差为-90度，则能在反转方向上以最大角速度旋转。
本发明的第3目的在于提供一种螺钉旋动装置及螺钉，其可对螺 钉头上没有紧固机构的螺钉进行紧固操作。
本发明的第4目的在于提供一种螺钉旋动装置及螺钉，其可防止 第三者进行的松开操作。本发明的第5目的在于提供一种螺钉旋动装置及螺钉，其可自动 修复随时间变化产生的松动。
本发明的第6目的在于提供一种螺钉旋动装置及螺钉，其能在不 损害螺钉接合部件的美观的情况下，通过使螺钉头的顶端面和压电致 动器的振动端面可靠压接而得到高的紧固转矩。
本发明的第7目的在于提供一种螺钉，在螺钉紧固后，在此前一 直受到抑制的螺钉头和垫圏之间释放并作用推斥力，提高暂时紧固到 螺紋孔中后作用在与被紧固部件之间的按压力，从而能够充分利用垫 圏发挥的紧固力。
本发明的第8目的在于提供一种螺钉，其可通过简单的结构产生 推斥力，所述推斥力作为相对于形成有螺紋孔的被紧固部件的按压力 而起作用。
本发明的第9目的在于提供一种螺钉，通过利用粘接剂作为推斥 力抑制机构，可在将推斥力产生机构压缩的状态下粘接硬化，另一方 面在螺钉紧固后容易剥离而可自如地释放其推斥力。
本发明的其他目的根据说明书、附图、特别是权利要求书的各权 利要求的记载，自然会变得明了。
在本发明的螺钉旋动装置中，采用了下述特征方案，即，具备 装置主体，设置有随着规定交流电流的施加而产生规定的超声波振动 的压电元件、和基于前述超声波振动激发机械振动的振动端面；振动 传递机构，在前述振动端面上与前述装置主体固定成一体，通过与前 述螺钉接触而对该螺钉传递前述机械振动。
更加详细地说，在解决该课题时，本发明通过采用下面列举的上 位概念到下位概念所有的新的特征构成方案，来达到上述目的。
即，本发明的螺钉旋动装置用于相对于在任意被紧固部件上对应 形成的螺紋孔，进行螺钉的紧固操作或松开操作，其特征在于，具备 装置主体，设置有随着规定交流电流的施加而产生规定的超声波振动 的压电元件、和基于前述超声波振动激发机械振动的振动端面；振动 传递机构，在前述振动端面上与前述装置主体固定成一体，通过与前 述螺钉接触而对该螺钉传递前述机械振动。
另外，本发明的螺钉旋动装置特征在于，前述振动传递机构具有 凸型末端部，所述凸型末端部以能够与形成在前述螺钉的螺钉头上的凹型刻印嵌合的方式对应形成，相对于与该凹型刻印嵌合而接触的前 述螺钉，赋予由外力产生的旋转转矩并且传递前述装置主体激发的规 定方向的前述才几械振动。
进而，本发明的螺钉旋动装置特征在于，前述压电元件具有俯仰 方向挠曲振动压电元件、和滚动方向挠曲振动压电元件这两种前述压
电元件组，在将前述螺钉的旋转方向的旋转轴设为xyz正交坐标系的z 轴时，所述俯仰方向挠曲振动压电元件激发以y轴作为俯仰轴的俯仰 方向的挠曲振动，所述滚动方向挠曲振动压电元件激发以与该俯仰轴 正交的x轴作为滚动轴的滚动方向的挠曲振动。
进而，本发明的螺钉旋动装置特征在于，前述装置主体构成为， 能够施加规定的前述交流电压，使得由前述俯仰方向挠曲振动压电元 件激发的前述俯仰方向的挠曲振动、和由前述滚动方向挠曲振动压电 元件激发的前述滚动方向的挠曲振动具有90度的相位差而分别振动。
进而，本发明的螺钉旋动装置特征在于，前述装置主体是兰杰文 型振子。
进而，本发明的螺钉旋动装置特征在于，前述装置主体具有作为 行波型超声波马达的定子的功能，通过前述交流电压的施加而在前述 压电元件上产生行波型弹性弯曲波，对前述凸型末端部传递基于该行 波型弹性弯曲波的规定方向的前述机械振动。
进而，本发明的螺钉旋动装置特征在于，前述振动传递机构具有 摩擦件，所述摩擦件具有以能够与形成在前述螺钉的螺钉头上的顶端 面面接触的方式对应形成的螺钉接触面，实现与前述顶端面的摩擦接 触，从而将伴随着前述超声波振动的前述机械振动传递到前述螺钉上。
进而，本发明的螺钉旋动装置特征在于，前述装置主体还具有预 压力产生机构，所述预压力产生机构产生用于使前述螺钉头的前述顶 端面始终压接到前述摩擦件的螺钉接触面上的预压力。
进而，本发明的螺钉旋动装置特征在于，前述预压力产生机构是 埋设在构成前述装置主体的前述振动端面的末端振动部件中的永久磁 体或者吸引管，所述永久磁体接合在前述摩擦件的里侧表面上，朝向 使前述螺钉头的前述顶端面压接到前述螺钉接触面上的方向，产生吸 引该螺钉头的磁力，所述吸引管穿过前述装置主体内，使吸入口面对 将前述摩擦件形成为环状的中央部，用于产生吸引前述螺钉头的吸附力。
进而，本发明的螺钉旋动装置特征在于，在前述螺钉具有在向前 述螺紋孔旋合贯通的过程中使螺钉末端从前述被紧固部件的背面露出 的相对长度、并且该螺钉末端具有由与前述螺钉头的前述顶端面对应 的平面要素形成的末端平坦面的情况下，前述预压力产生机构为虎钳 机构部件，该虎钳机械部件以前述装置主体的无振动区域为基础而设 置，朝向使前述螺钉头的前述顶端面压接到前述摩擦件的前述螺钉接 触面上的方向，产生对从前述被紧固部件的前述背面露出的状态下的 前述螺钉末端的前述末端平坦面进行对接按压的机械力，该虎钳机构
部件具有预压力传递轴，借助自身产生的前述机械力对接按压前述 螺钉末端的前述末端平坦面，并且接合成，与从前述装置主体经由前
述摩擦件传递到该螺钉上的前述绕轴旋转运动一体联动自如；滚珠轴
承，支承自如地镶嵌并轴支承该预压力传递轴。
进而，本发明的螺钉旋动装置特征在于，在前述螺钉具有在向前 述螺紋孔旋合贯通的过程中使螺钉末端从前述被紧固部件的背面露出 的相对长度、并且该螺钉末端具有由与前述螺钉头的前述顶端面对应
的平面要素形成的末端平坦面的情况下，前述预压力产生机构具有 第2装置主体，通过层叠多个压电元件而构成，随着向这多个压电元 件施加交流电压而产生超声波振动，所述超声波振动能使与其振动端 面接触的前述螺钉末端的前述末端平坦面进行绕轴旋转运动；平面圓 盘状的第2摩擦件，固定在该第2装置主体的前述振动端面上，实现 与前述螺钉末端的前述末端平坦面的摩擦接触，将伴随着前述超声波 振动的前述绕轴旋转运动传递到前述螺钉上；在前述第2装置主体与 中间隔着前述螺钉和前述螺紋孔而相对置的前述装置主体的位置关系 中，当将前述第2装置主体设置成，能够朝向使前述螺钉头的前述顶 端面压接到前述摩擦件的前述螺钉接触面上的方向、经由前述第2摩 擦件对从前述被紧固部件的前述背面露出的状态下的前述螺钉末端的 前述末端平坦面进行对接按压时，进行轴心对合定位，使得从前述装 置主体经由前述摩擦件传递到该螺钉的前述绕轴旋转运动、和经由前 述第2摩擦件传递到该螺钉的前述绕轴旋转运动为同轴旋转。
进而，本发明的螺钉旋动装置特征在于，前述虎钳机构部件，取 代前述预压力传递轴及前述滚珠轴承而具有第2装置主体，通过层叠多个压电元件而构成，随着向这多个压电元件施加交流电压而产生 超声波振动，所述超声波振动能使与其振动端面接触的前述螺钉末端
的前述末端平坦面进行绕轴旋转运动；平面圆盘状的第2摩擦件，固 定在该笫2装置主体的前述振动端面上，实现与前述螺钉末端的前述 末端平坦面的摩擦接触，将伴随着前述超声波振动的前迷绕轴旋转运 动传递到前述螺钉上；前述第2装置主体，在通过前述虎钳机构部件 产生的前述机械力按压前述螺钉末端的前述末端平坦面时，进行轴心 对合定位，使得从前述装置主体经由前述摩擦件传递到该螺钉的前述 绕轴旋转运动、和经由前述第2摩擦件传递到该螺钉的前述绕轴旋转 运动为同轴旋转。
进而，本发明的螺钉旋动装置特征在于，在前述装置主体与前述 被紧固部件的位置关系中，前述装置主体定位设置成，即使在前述螺 钉相对于前述螺紋孔的前述紧固操作完成后，也能自如地保持前述摩 擦件的前述螺钉接触面与前述螺钉头的前述顶端面恒久接触的状态。
进而，本发明的螺钉旋动装置特征在于，前述装置主体还具有激 光测距装置，所述激光测距装置借助激光光线定期对设定于自身的测 距基准点和前述被紧固部件之间的距离进行测定，该激光测距装置， 在测定的前述距离超过规定值而检测出前述螺钉的松动时，自动对对 应的前述多个压电元件发出指示，控制前述交流电压的施加，所述交 流电压用于产生进行该螺钉的前述紧固操作的超声波振动。
进而，本发明的螺钉旋动装置特征在于，前述装置主体具有中孔 而呈圓筒状， 一体层叠有具有中孔而呈环状的多个压电元件、和在这 多个压电元件激发的振动的无振动 区域中比该压电元件更向外周突出
有锷部并贯通设置有用于将其位置固定的中孔的突缘部件，随着向这 多个压电元件施加交流电压而产生超声波振动，所述超声波振动能将 绕轴旋转运动传递并赋予与装置主体的振动端面接触的前述螺钉头的 前述顶端面，前述振动传递机构具有摩擦件，所述摩擦件具有以能够与 形成在前述螺钉的螺钉头上的顶端面面接触的方式对应形成的螺钉接 触面，实现与前述顶端面的摩擦接触，从而将伴随着前述超声波振动 的前述机械振动传递到前述螺钉上，并且具有螺钉旋动装置侧钩部， 与插通在前述装置主体的前述中孔内的金属丝的末端连接，能够与前 述螺钉的前述顶端面上突出设置的螺钉侧钩挂部相互桂接；预压力产生机构，产生用于经由前述金属丝拉伸该螺钉旋动装置侧钩部、而使前 述装置主体的前述振动端面和前述螺钉头的前述顶端面始终压接的预
压力；预压力产生机构固定件，处于前述装置主体的前述振动端面相 反端的后端面的更后方附近，与突缘部件相对置，并且安装该预压力 产生4几构。
进而，本发明的螺钉旋动装置特征在于，前述预压力产生机构固 定件将空转自如地支承在设于中央的轴承上的销轴的端部、和伴随经 由前述螺钉旋动装置侧钩部传递来的前述螺钉的前述绕轴旋转运动而 旋转的前述金属丝的端部。
进而，本发明的螺钉旋动装置特征在于，前述预压力产生机构是 压缩弹性体组，所述压缩弹性体组，在前述突缘部件的鍔部对称部位、 和与该锝部对置的前述预压力产生机构固定件部位之间，以将前述装
置主体置于中间的方式平行架设，通过向该突缘部件和该预压力产生 机构固定件施加压缩弹力，而使前述螺钉头的前述顶端面和前述装置 主体的前述振动端面始终压接。
进而，本发明的螺钉旋动装置特征在于，前述螺钉旋动装置具有 框架型弹性体固定件，所述框架型弹性体固定件两端固定在前述突缘 部件的前述鍔部的相反两端上，在至少使前述振动端面露出外部的状 态下将前述装置主体与前述预压力产生机构固定件一起包围在内部， 前述预压力产生机构为拉伸弹性体组，所述拉伸弹性体组在前述预压 力产生机构固定件、和与该预压力产生机构固定件的对称部位对置的 该弹性体固定件部位之间平行架设，通过向该弹性体固定件和该预压 力产生机构固定件施加拉伸弹力，而经由前述金属丝使前述螺钉头的 前述顶端面和前述装置主体的前述振动端面压接。
进而，本发明的螺钉旋动装置特征在于，前述预压力产生机构为 拉伸弹性体，所述拉伸弹性体架设在前述金属丝和前述预压力产生机 构固定件之间，通过对该金属丝和该预压力产生机构固定件施加拉伸 弹力，而使前述螺钉头的前述顶端面和前述装置主体的前述振动端面 压接。
进而，本发明的螺钉旋动装置特征在于，前述螺钉旋动装置在前 述突缘部件的前述锝部、和与该锷部对置的前述预压力产生机构固定 件部位之间具有止动器，该止动器的一端经由铰链开闭自如地铰接，另一端爪部相对于所面对的该预压力产生机构固定件外缘卡合/脱离
自如，能够如下进行调整在使从前述振动端面的中孔突出的前述螺 钉旋动装置侧钩部相对于该卡止状态下的前述螺钉侧钩挂部脱离时， 通过克服由前述预压力产生机构产生的前述预压力、将前述突缘部件
隔，而使前述装置主体的前述振动端面和前述螺钉头的前述顶端面离 开，解除对该装置主体的该振动端面和该螺钉头的该顶端面施加的前 述预压力；另一方面，前述另一端爪部的卡止解除时，作用前述预压 力，使前述间隔扩大到前述规定间隔以上，由此使该装置主体的该振 动端面和该螺钉头的该顶端面接触，在该装置主体的该振动端面和该 螺钉头的该顶端面上产生前述预压力。
进而，本发明的螺钉旋动装置特征在于，前述螺钉旋动装置具有 虎钳机构部件，所述虎钳机构部件夹设在前述突缘部件的前述锝部对 称部位、和与该锝部对置的前述预压力产生机构固定件部位之间，进 行对接推压而使彼此远离/接近自如，通过克服前述预压力产生机构产 生的前述预压力、产生可将该突缘部件的该锝部和该预压力产生机构 固定件调整成任意间隔的机械力，而能够调整成，在该装置主体的该 振动端面和该螺钉头的该顶端面上产生希望大小的前述预压力。
进而，本发明的螺钉旋动装置特征在于，前述预压力产生机构固 定件为3字型框架形体，两端固定在前述突缘部件的前述锷部对称部 位上，至少将前述装置主体的后部包围在内部，前述预压力产生机构 为直动致动器，所述直动致动器设置在前述装置主体的前述后端面更 后方的、该装置主体的前述中孔圓筒延长线上的预压力产生机构固定 件上，在前述金属丝上产生直线方向的规定张力。
进而，本发明的螺钉旋动装置特征在于，前述装置主体具有磁体， 所述磁体埋设在构成该装置主体的前述振动端面的末端振动部件中， 朝向使前述螺钉头的前述顶端面压接到前述振动端面上的方向产生吸 引该螺钉头的磁力。
另一方面，本发明的螺钉是与上述本申请发明所述的螺钉旋动装 置对应的螺钉，其特征在于，螺钉头的顶端面具有平坦面，所述平坦 面由与前述螺钉旋动装置的摩擦件对应的、没有+ 、-刻印的圆形平 坦要素构成，并且，该螺钉头的顶部周侧部具有仅由圆形曲面要素构成的周侧部曲面。
进而，本发明的螺钉是与上述本申请发明所述的螺钉旋动装置对 应的螺钉，其特征在于，螺钉头的顶端面形成为没有与前述螺钉旋动 装置的末端对应嵌合的凹型刻印的圆形平坦面，并且，在该圓形平坦 面上，突出设置有能够与螺钉旋动装置所具备的螺钉旋动装置侧钩部 相互挂接的螺钉侧钩桂部。
进而，本发明的螺钉特征在于，前述螺钉侧钩挂部能够在前述螺 钉旋合后切断，使得前述螺钉头的前述顶端面成为前述圆形平坦面。
进而，本发明的螺钉是与技术方案1所述的螺钉旋动装置对应的 螺钉，突出竖立在螺钉头的接合面中央的带螺紋牙的轴被旋入被紧固 部件上对应形成的螺紋孔中，暂时紧固到该螺紋孔中后，提高前述螺 钉头的前述接合面和前述被紧固部件之间作用的按压力而增强紧固
力，其特征在于，具备垫圈，插通在前述带螺紋牙的轴上，在该螺 钉紧固到前述被紧固部件上时与前述螺紋孔的周缘接触，发挥该螺钉 的前述紧固力；推斥力产生机构，作用将前述螺钉头和该垫围之间的 间隔扩开的推斥力，提高该垫圈向前述被紧固部件的按压力。
进而，本发明的螺钉特征在于，前述螺钉还具有推斥力抑制机构， 所述推斥力抑制机构预先逆着前述推斥力产生机构的前述推斥力而强 制赋予接近力，在将该推斥力产生机构压缩的状态下以规定间隔固定 前述螺钉头的前述接合面和相对置的前述垫圈端面，另一方面，在向 前述螺紋孔紧固后解除了该接近力的施加时，能够释放该推斥力产生 才几构的该推斥力。
进而，本发明的螺钉特征在于，前述推斥力抑制机构为粘接剂， 在将前述推斥力产生机构压缩到前述螺钉头的前述接合面和相对置的 前述垫圈端面接近至规定间隔的状态下，所述粘接剂将前述螺钉头的 前述接合面和相对置的前述垫圏端面粘接固定并硬化，另一方面，在 实施了规定处理时，能够解除粘接固定而释放前述推斥力产生机构的 前述推斥力。
进而，本发明的螺钉特征在于，前述带螺紋牙的轴，在为了解除 前述推斥力抑制机构的前述接近力的施加而使用规定的解除物质时， 在靠近前述螺紋牙的颈部位置上环状突出地设置有浸液防止机构，该 浸液防止机构密闭该带螺紋牙的轴和该螺紋孔之间的间隙，防止该解除物质向前述螺紋孔浸入。
进而，本发明的螺钉特征在于，前述推斥力产生机构具有压缩螺 旋弹簧，所述压缩螺旋弹簧由弹性部件构成，以前述带螺紋牙的轴的 颈部端部为中心螺旋状巻绕，夹设在前述螺钉头的前述接合面和相对 置的前述垫圈端面之间。
进而，本发明的螺钉特征在于，前述垫圈和前述推斥力产生机构 由弹簧垫圈一体形成。
进而，本发明的螺钉特征在于，前述螺钉头的顶端面形成为没有 与前述螺钉旋动装置的前述振动传递机构对应嵌合的凹型刻印的平坦 面。
根据本发明，将通过外力直接施加给螺钉旋动装置的旋转转矩赋 予螺钉，并且对螺钉传递规定方向的机械振动，由此，除通过该外力 直接施加给螺钉旋动装置的旋转转矩外，可另外借助在旋合的螺紋牙 和螺紋孔的接触面上作用的摩擦力的引导限制，基于从螺钉旋动装置 传递的规定方向的机械振动，产生单方向旋转转矩，与以往比较可大 幅减轻通过外力直接作用于螺钉旋动装置的旋转转矩，能緩和螺钉紧 固时的劳力或电力负荷等负担，可提高由螺钉得到的紧固力。
此外，在装置主体的压电元件中，采用相对于螺钉的旋入方向激 发俯仰方向的挠曲振动的俯仰方向挠曲振动压电元件、和激发滚动方 向的挠曲振动的滚动方向挠曲振动压电元件，由此，可在该装置主体
的振动端面上组合激发至少2个方向的挠曲振动，而在螺钉上产生旋 转转矩。更具体地说，通过激发使由振子构成的装置主体上层叠的俯
差的i曲振动:可将螺钉控命i成希i的旋转方向或旋转速度。、例如，—
若相位差为+90度，则在正转方向上能以最大角速度旋转，此外，相 反若相位差为-90度，则反转方向上能以最大角速度旋转。
进而，通过在装置主体上采用兰杰文型振子，能以高输出使凸型 末端部进行规定方向的机械振动，
另一方面，也可以使装置主体起到与行波型超声波马达的定子同 等的功能，即能够使搭载的压电元件产生行波型弹性弯曲波。
进而，根据本发明，通过利用装置主体产生的超声波振动，能以 高转矩可靠地进行螺钉头上没有紧固机构的螺钉的紧固操作，相应地，例如，能大幅提高通过螺钉接合构成外装构造部件的机械产品等的表 面的美观。
进而，能防止第三者进行螺钉松动操作，并且能自动修复伴随着 时间变化产生的螺钉松动。
进而，根据本发明，可赋予用于使螺钉头的顶端面和装置主体的 振动端面可靠压接的足够强的力，对螺钉头上没有凹型刻印的螺钉作 用较强的紧固转矩来进行紧固，所以能够利用螺钉头形成为圆形平坦 面的螺钉，可靠地相对于螺钉接合部件进行螺钉紧固操作。
进而，还可以通过在螺钉紧固后用钳子切除螺钉侧钩挂部，或用 锉刀等清除螺钉侧钩挂部的痕迹，来仅用平面要素形成螺钉头的顶端 面，可以大幅提高由螺钉接合构成的机械产品等的表面的美观，进而， 可防止暂时紧固后的螺钉容易由第三者的手松开的问题。
进而，根据本发明，通过在螺钉紧固后在螺钉头和垫圏之间将此 前受到抑制的推斥力释放而使其作用，能够充分按压螺紋孔周缘，即 使在不能借助足够的紧固力紧固的情况下，也可利用以往仅在与螺紋 孔周缘接触后通过足够的紧固力紧固时才能增强紧固力的垫圈等的作 用，来进行可靠的紧固。另外，发挥该推斥力的推斥力产生机构可由 压缩螺旋弹簧或弹簧垫圈等简单的结构构成，进而，可构成为，能够 在螺钉紧固前后自如地抑制、释放该推斥力。另外，即使在为释放推 斥力而使用温水等规定解除物质时，也能防止其向螺紋孔内部浸入。
因此，本发明并不限于螺钉顶端面上具有与螺丝刀等的末端对应 的凹型刻印的螺钉，在顶部没有刻印的平坦面的螺钉中使用本发明时， 可以用比目前水平更高的足够的紧固力可靠地紧固外观良好、并能防 止第三者人为破坏的螺钉。


图l是概略表示本发明的螺钉旋动装置的基本结构的侧视图。
图2是表示本发明第2实施方式的螺钉旋动装置的主要部分结构 及其使用状态的图，是透过形成于螺钉头的规定的凹型刻印进行表示 的局部剖面侧视图。
图3是表示使图2所示螺钉旋动装置向图2中的螺钉旋入方向接 近而使螺钉旋动装置和螺钉接触的状态的图，是透过凸型末端部和凹 型刻印进行表示的局部剖面侧视图。图4A是作为紧固本发明第3实施方式的螺钉的被紧固部件的一例
的构造部件的剖视图。
图4B是表示本发明第3实施方式的螺钉的整体形状的侧视图。 图4C是表示图4B所示螺钉的螺钉头的顶端面形态的主视图。 图5是表示本发明第3实施方式的螺钉旋动装置的第l例的图，
是表示其主要部分结构及其使用状态的局部剖面侧视图。
图6是表示本发明第3实施方式的螺钉旋动装置的第2例的图，
是表示其主要部分结构及其使用状态的局部剖面侧视图。
图7是表示本发明第3实施方式的螺钉旋动装置的第3例的图，
是表示其主要部分结构及其使用状态的局部剖面侧视图。
图8是表示本发明第3实施方式的螺钉旋动装置的第4例的图，
是表示其主要部分结构及其使用状态的局部剖面侧视图。
图9是表示本发明第3实施方式的螺钉旋动装置的第5例的图，
是表示其主要部分结构及其使用状态的局部剖面侧视图。
图IO是表示本发明第3实施方式的螺钉旋动装置的第6例的图，
是表示其主要部分结构及其使用状态的局部剖面侧视图。
图IIA是表示本发明第4实施方式的螺钉的整体形状的侧视图。 图IIB是表示图IIA所示螺钉的螺钉头的顶端面形态的主视图。 图IIC是作为紧固图11A所示螺钉的被紧固部件的一例的构造部
件的剖视图。
图12是表示本发明笫4实施方式的螺钉旋动装置的第1例的图， 是表示其主要部分结构及其使用状态的局部剖面侧视图。
图13是用于说明图12所示螺钉旋动装置的预压力产生的图。
图14是表示本发明第4实施方式的螺钉旋动装置的第2例的图， 是表示其主要部分结构及其使用状态的局部剖面侧视图。
图15是用于说明图14所示螺钉旋动装置的预压力产生的图。
图16是表示本发明第4实施方式的螺钉旋动装置的第3例的图， 是表示其主要部分结构及其使用状态的局部剖面侧视图。
图17是表示本发明第4实施方式的螺钉旋动装置的第4例的图， 是表示其主要部分结构及其使用状态的局部剖面侧视图。
图18A是表示本发明第5实施方式的螺钉的第1例的概略结构的 图，是表示螺钉的紧固力增强前的局部剖面侧视图。图18B是表示图18A所示螺钉的使用状态的局部剖面侧视图。
图18C是表示图18A及图18B所示螺钉的螺钉头的顶端面的主视图。
图19A是表示图18A所示螺钉的紧固力增强后的局部剖面侧视图。
图19B是表示图19A所示螺钉的使用状态的局部剖面侧视图。
图20A是表示在本发明第5实施方式的螺钉的第2例中使用的弹
簧垫圈的概略结构的图，是透视弹簧垫圈的一部分而进行表示的主视图。
图20B是透视图20A所示弹簧垫圈的一部分而进行表示的侧视图。 图20C是表示采用了图20A及图20B所示弹簧垫圈的螺钉的概略 结构的图，是表示螺钉的紧固力增强前的局部剖面侧视图。
图20D是表示图20C所示螺钉的紧固力增强后的局部剖视图。 附图标记说明
oc 、 oc2、 a 3、 oc4、 ot5、 oc6、 oc7、 a8、 cxll、 otl2、 cxl3、 otl4 螺钉旋动装置
Pl、 P2、 P3、 P4、 P5 螺钉 1装置主体 la振动端面 2振动传递机构
3俯仰方向挠曲振动压电元件(压电元件)
4滚动方向挠曲振动压电元件(压电元件)
8突缘部件
10装置主体
10a振动端面
10b后端面
10h中孔
13、 14压电元件
18突缘部件
18a鍔部
21凸型末端部(振动传递机构) 22摩擦件(振动传递机构) 22a螺钉接触面2 3摩擦件(振动传递机构)
23a螺钉接触面
30永久磁体
40虎钳机构部件
41预压力传递轴
42滚珠轴承
43调整螺钉
44把手
50第2装置主体
51压电元件
52末端振动部件
52a振动端面
53后端振动部件
54中央部振动部件
55突缘部件
60第2摩擦件
60a螺钉接触面
70激光测距装置
81螺钉旋动装置侧钩部
82压缩弹性体组
83预压力产生机构固定件
84压电元件
85突缘部件
86金属丝
87轴承
87a销轴
88止动器
88a爪部
89铰链
91弹性体固定件 92拉伸弹性体组 93拉伸弹性体94虎钳机构部件 95磁体 96直动致动器 101带阳螺紋的轴 102螺钉头 103凹型刻印 111带阳螺紋的轴 112螺钉颈部 113螺钉头
113a顶端平坦面(顶端面)
113b锥形外周面
114螺钉末端
114a末端平坦面
125螺钉側钩挂部
141螺钉头
141a接合面
141b顶端面
142带螺紋牙的轴
142a颈部
143垫圏(平垫圈)
144推斥力产生机构(压缩螺旋弹簧)
145推斥力抑制机构(粘接剂)
146浸液防止机构(防水密封件)
147弹簧垫圈
201构造部件
202螺紋孔
205、 205a、 205b构造部件(被紧固部件) 206螺紋孔 207阴螺紋 208沉孔 209背面开口
220构造部件(被紧固部件)A、 B旋转方向 LB 激光光线
具体实施例方式
下面，参照附图，对本发明的螺钉旋动装置及螺钉的实施方式进 行说明。
首先，作为第1实施方式，使用图1对本发明的螺钉旋动装置的 基本方案进行说明。该螺钉旋动装置a，用来相对于任意被紧固部件 上对应形成的螺紋孔，进行螺钉的紧固操作或松开操作，具有装置主 体l、和与该装置主体1 一体固定并与螺钉接触的振动传递机构2。
装置主体1是将相对于两个彼此正交的方向产生挠曲振动的多个 压电元件3、 4、末端振动部件5及后端振动部件6、两个中央部振动 部件7、 7、和突缘部件8层叠，并用螺栓(未图示)将它们紧固而构 成的。
多个压电元件3、 4...被从交流电源(未图示)施加规定的交流电 压，随之产生超声波振动，该超声波振动能使与末端振动部件5的振 动端面la接触的任意物体(即、螺钉(图1中未图示))进行绕轴旋 转运动。
即，装置主体l构成为，层叠多个压电元件3、 4，所述压电元件 伴随着规定交流电压的施加而产生由超声波马达的定子赋予转子的超 声波范围频率的超声波振动，基于由这些压电元件3、 4产生的超声波 振动，在其振动端面la上激发规定方向的机械振动。即，装置主体1 起到用于对螺钉传递机械振动的、作为振子的功能。
这些压电元件3、 4可以构成为，具有俯仰方向挠曲振动压电元件 3、和滚动方向挠曲振动压电元件4这两种压电元件组3、 4，在将螺钉 旋转方向的旋转轴设为xyz正交坐标系的z轴时，所述俯仰方向挠曲 振动压电元件3激发以y轴作为俯仰轴的俯仰方向的挠曲振动，所述 滚动方向挠曲振动压电元件4激发以与该俯仰方向正交的x轴作为滚 动轴的滚动方向的挠曲振动。
由此，螺钉旋动装置ot可对螺钉传递俯仰方向的挠曲振动和滚动 方向的挠曲振动这2个方向的挠曲振动，螺钉旋动装置a如超声波马 达的定子那样对螺钉传递这2个方向的挠曲振动，由此，螺钉产生由在带阳螺紋的轴101和螺紋孔202的接触面上作用的摩擦力引导限制 的规定旋转转矩。
进而，装置主体1构成为，可施加规定的交流电压，使得由俯仰 方向挠曲振动压电元件3激发的俯仰方向的挠曲振动、和由滚动方向 挠曲振动压电元件4激发的滚动方向的挠曲振动以具有90度相位差的 方式分别振动，由此，可基于从螺钉旋动装置oc传递的规定方向的机 械振动进行控制，使得螺钉上引导产生的旋转转矩的旋转方向为需要 的旋转方向。
另外，装置主体1优选作成可激发高输出的机械振动的、例如被 螺栓紧固的兰杰文型振子。
另一方面，在装置主体1中也可以采用下述结构，即，通过交流 电压的施加而在压电元件3、 4上产生行波型弹性弯曲波，对振动传递 机构2传递基于该行波型弹性弯曲波的规定方向的机械振动，从而使 其具有良好的耐磨损性。在这种情况下，装置主体1起到与行波型超 声波马达的定子相同的作用。
不管采用哪种结构，都可设计成，能够通过交流电压的施加，对 螺钉上产生的旋转转矩方向向正反两方向切换控制。
另外，夹设在2个中央部振动部件7、 7中间的突缘部件8成为超 声波振动的波节，构成无振动区域。例如，也可如下述那样构成，即， 在压电元件3、 4激发的振动的波节等振动影响较小的位置上，与压电 元件3、 4一体地夹设突缘部件8，例如作成中空悬架，以使得装置主 体1的振动不会传递到螺钉以外。
振动传递机构2在振动端面la上与前述装置主体固定成一体，通 过与前述螺钉接触而对该螺钉传递机械振动。作为该振动传递机构2， 如后所述，根据所要紧固的螺钉的形态而采用各种形态。
通过使用这样的螺钉旋动装置oc ，即使在螺钉的旋入需要非常大 体力的情况下，作业者等直接对螺钉旋动装置oc作用的外力也只需非 常小的程度即可。由此，不需要较大的电力等负荷等，便可容易地紧 固或松开螺钉，在被紧固部件较硬或需要较大的紧固力等时也比较理 想。
接着，作为本发明的第2实施方式，使用图2及图3，对上述实施方式中所述的螺钉旋动装置的应用例进行说明。
该螺钉旋动装置a 2是具有与螺钉头上刻印的凹型刻印嵌合的凸 型末端部21作为上述振动传递机构2的例子。
另外，在本实施方式中，对与上述实施方式的构成要素通用的构 成要素标注同一附图标记，并省略其详细说明。
图2是表示本发明第2实施方式的螺钉旋动装置的主要部分结构 及其使用状态的图，是透过形成于螺钉头上的规定的凹型刻印而进行 表示的局部剖面侧视图。
如该图所示，本实施方式的螺钉旋动装置ct2，在相对于形成在任 意被紧固部件上的螺紋孔等进行在螺钉头上具有凹型刻印的螺钉P 1 的紧固操作时，借助用于紧固或松开螺钉P 1的外力而直接对螺钉旋动 装置oc2施加螺钉P 1的一个旋转方向的旋转转矩，并且传递基于超声 波振动的规定方向的机械振动，具有装置主体1和凸型末端部(振动 传递机构)21。
在此，装置主体1构成为，层叠伴随着规定交流电压的施加而产 生超声波范围频率的超声波振动的多个压电元件3、 4，基于由这些压 电元件3、 4产生的超声波振动，在其振动端面la上激发规定方向的 机械振动。
另一方面，凸型末端部21构成为，以能够与螺钉P 1的凹型刻印 103嵌合的方式对应形成，并在装置主体1的振动端面la上与装置主 体l固定成一体，对与凹型刻印103嵌合而接触的螺钉P1传递装置主 体1激发的规定方向的机械振动。
该压电元件3、 4可以构成为，具有俯仰方向挠曲振动压电元件3、 和滚动方向挠曲振动压电元件4这两种压电元件组3、 4，在将螺钉P 1 旋转方向的旋转轴设为xyz正交坐标系的z轴时，所述俯仰方向挠曲 振动压电元件3激发以y轴作为俯仰轴的俯仰方向的挠曲振动，所述 滚动方向挠曲振动压电元件4激发以与该俯仰方向正交的x轴作为滚 动轴的滚动方向的挠曲振动。
由此，螺钉旋动装置oc2可对螺钉pi传递俯仰方向的挠曲振动和 滚动方向的挠曲振动这2个方向的挠曲振动，螺钉旋动装置ot 2如超声 波马达的定子那样对螺钉P1传递这2个方向的挠曲振动，由此，螺钉 P 1产生由作用在带阳螺紋的轴101和螺紋孔202的接触面上的摩擦力引导限制的规定的旋转转矩。另外，此时的螺钉P1相对于起到超声波
马达的定子功能的螺钉旋动装置ot2，可看作是超声波马达的转子。
进而，装置主体1构成为，可施加规定的交流电压，使得由俯仰 方向挠曲振动压电元件3激发的俯仰方向的挠曲振动、和由滚动方向 挠曲振动压电元件4激发的滚动方向的挠曲振动以具有90度相位差的 方式分别振动，由此，可基于从螺钉旋动装置oc传递的规定方向的机 械振动进行控制，使得由螺钉引导产生的旋转转矩的旋转方向为需要 的旋转方向。
另外，装置主体1优选作成可激发高输出的机械振动的、例如被 螺栓紧固的兰杰文型振子。
另一方面，在装置主体1中也可以采用下述结构，即，通过交流 电压的施加而在压电元件3、 4上产生行波型弹性弯曲波，对凸型末端 部21传递基于该行波型弹性弯曲波的规定方向的机械振动，从而使其 具有良好的耐磨损性。在这种情况下，装置主体1起到与行波型超声 波马达的定子相同的作用。
不管采用哪种结构，都可设计成，能够通过交流电压的施加，对 螺钉上产生的旋转转矩方向向正反两方向切换控制。
另外，装置主体1例如也可如下述那样构成，即，在压电元件3、 4激发的振动的波节等振动影响较小的位置上，与压电元件3、 4一体 地夹设突缘部件8，例如作成中空悬架，以使得装置主体1的振动不会 传递到螺钉以外。
由此，在用实施螺钉紧固操作的作业者的手或另外设置的装置等 把持该突缘部件8，对凸型末端部21和螺钉P 1的凹型刻印103进行 所需要程度的推压而使其嵌合后，通过作业者等直接对螺钉旋动装置 cc2施加的外力，可对螺钉P l作用需要的旋转方向的转矩，而对螺钉 P1赋予由该外力产生的旋转转矩。
接着，图3是表示使图2所示螺钉旋动装置oc 2向螺钉P 1的旋入 方向接近而使螺钉旋动装置oc 2和螺钉P 1嵌合接触的状态的图，透过 凸型末端部21和凹型刻紋103进行表示。另外，图2到图3的变化， 说明了螺钉P1的紧固，但是并不限于此，也可用于螺钉旋动装置oc2 对应于螺钉P 1的需要的旋转方向A或B而松开螺钉P 1的情况。
如该图所示，螺钉旋动装置oc2构成为，在螺钉旋动装置oc2的凸型末端部21和螺钉p 1的凹型刻印12嵌合接触时，可向螺钉P 1传递 由装置主体1激发的规定方向的机械振动，此时，螺钉P1在带阳螺紋 的轴101的与螺紋孔202旋合接触的面上，作用基于传递的规定方向 的机械振动而引导限制的摩擦力，因该摩擦力而产生旋转转矩。
因此，在螺钉旋动装置a2由外力将凸型末端部21推压到螺钉P 1 的凹型刻印103上、并朝需要的方向A或B旋转时，作用到螺钉P1上 的旋转转矩为，由作业者等经由突缘部件8直接施加到螺钉旋动装置 cx 2上的外力产生的A或B方向的旋转转矩、和被传递以螺钉旋动装置 oc2所激发的规定方向的机械振动而由螺钉P 1的带阳螺紋的轴101引 导产生的旋转转矩。
由此，在构成为螺钉旋动装置ct2对螺钉P l赋予由外力产生的旋 转转矩并且传递规定方向的机械振动时，与不对螺钉P 1传递来自螺钉 旋动装置ot2的机械振动时比较，即使作业者等借助外力直接作用于螺 钉旋动装置ot 2上的旋转转矩较小，螺钉P 1也会基于传递的规定方向 的机械振动自然产生被引导限制的旋转转矩，从而容易旋入，并能得 到足够的紧固力。
在此，在螺钉旋动装置oc2如下构成，即，能控制相位差而使得螺 钉旋动装置oc2的俯仰方向挠曲振动压电元件3和滚动方向挠曲压电 元件4激发的2个方向的挠曲振动以例如-90度的相位差到+ 90度的 相位差励振时，通过带阳螺紋的轴101和螺紋孔202的接触，而可将 螺钉P 1基于从螺钉旋动装置ot 2传递的规定方向的机械振动而产生的 旋转转矩的旋转方向控制为任意方向。
另外，在图2及图3中，表示了将螺钉旋动装置ot2的凸型末端部 21设为加号(+ )形状的情况，但是凸型末端部21的形状只要形成为 与螺钉P 1的螺钉头22嵌合的形状即可，并不限于该形状，凸型末端 部21也可以是与螺钉P 1的凹型刻印103的形状对应的减号(-)等， 进而，例如也可构成为，能适当更换凸型末端部21组，所述凸型末端 部21组作成与螺钉P 1的凹型刻印103的多种规定形状对应的不同凸 型末端形状。
另外，作为螺钉P1，螺钉旋动装置oc2也可用于自攻螺钉、小螺 钉、木螺钉等，即使在螺钉P 1的旋入需要非常大的体力时，作业者相 对于螺钉旋动装置a2直接作用的外力也只需要非常小的程度，不需要较大的电力负荷等，便可容易地紧固或松开螺钉P 1，在构造部件201 较硬或需要较大的紧固力等时等也比较理想。
上面，举出该螺钉旋动装置的例子对本发明的实施方式进行了说 明。但是，本发明并一定限于上述机构，在具有前述效果的范围内， 可适当变更后实施。
接着，作为本发明第3实施方式，使用图4A~图IO对上述实施方 式中所示的螺钉旋动装置的其他应用例、及与其对应的螺钉进行说明。 在本实施方式中，作为螺钉的一例，依次举出用于进行该例螺钉的紧 固操作的螺钉旋动装置的第1例~第6例，并进行说明。
另外，本实施方式中，对与上述各实施方式的构成要素通用的构 成要素标注同一附图标记，并省略其详细说明。
首先，关于本实施方式的螺钉，在图4A 图4C中表示。
图4A 图4C是表示本实施方式的螺钉及对应的构造部件的形态 的图，其中，图4A是作为紧固本发明第3实施方式的螺钉的被紧固部 件的一例的构造部件的剖视图，图4B是表示该螺钉的整体形状的剖视 图，图4C是表示该螺钉的螺钉头顶端面的形态的主视图。
首先，如图4B及4C所示，该例的螺钉P 2基本上呈与以往的埋头 螺钉相同的形态，具有 一体地带有后述螺钉头且在圆筒轴的外周面 上切削形成规定螺距的螺旋状螺紋牙而成的带阳螺紋的轴111、与该带 阳螺紋的轴111连接的圆筒状的螺钉颈部112、与该螺钉颈部112连接 而用于得到埋头螺钉形态的螺钉头113。
在此，螺钉头113的顶部(参照图4C)具有顶端平坦面(顶端 面)113，所述顶端平坦面(顶端面)113不具备任何以往的"十字孔，，或 "一字槽"等紧固机构，仅由圆形平面要素形成，另外，该螺钉头113 的周侧部(参照图4B)具有锥形外周面113b (仅由圆锥状的圆形曲面 要素形成的周侧部曲面)，所述锥形外周面113b也不具备任何以往的 "爪"等紧固机构。
另外，位于螺钉P 2末端部(带阳螺紋的轴111的末端部)的螺钉 末端114,具有由与螺钉头113的顶端平坦面113a对应的平面要素形 成的平头形态的末端平坦面114a。
相对于此，如图4A所示，作为紧固螺钉P2的对象的构造部件(被
25紧固部件)205，在从其表面(图右方)贯通到背面的螺紋孔206的内 周面上具有阴螺紋207，通过切削形成螺距与螺钉P 2的螺距相同的 螺旋状螺紋牙而成；锥状的沉孔208，用于在使螺钉P 2的带阳螺紋的 轴111完全与螺紋孔206的阴螺紋207旋合时，收纳该螺钉P 2的螺钉 头113;背面开口 209，用于在以构造部件205的厚度为基准时的相对 长度较长的螺钉P2的带阳螺紋的轴111完全与螺紋孔206的阴螺紋 207旋合时，使该螺钉P 2的螺钉末端114从构造部件205的背后避让 而露出。
以上，作用螺钉的例子，说明了具有构成埋头螺钉形态的螺钉头 113的螺钉P 2，但是若该螺钉头113具有仅由圆形平面要素形成的顶 端平坦面113a、和仅由圆形曲面要素形成的周侧部曲面，则为平螺钉 的形态(将外周径从下方起扩大的锥面要素变成外周径均等的圆柱曲 面要素的形态)也无妨。在这种情况下，取代锥状的沉孔208，在构造 部件205的对应部位形成与该平螺钉形态的螺钉头113吻合的"平孔" 即可(或不形成而省略)。
图5是表示本实施方式的螺钉旋动装置的第1例的图，表示其主 要部分的结构及其使用状态。
如该图所示，该螺钉旋动装置oc3,为了相对于对应形成在以上例 示说明的作为被紧固部件的一例的构造部件205上的螺紋孔206，进行 螺钉P2的紧固操作，而具有装置主体l、和作为上述振动传递机构2 的摩擦件(振动传递机构)22。
即，装置主体l，层叠相对于2个彼此正交的方向产生挠曲振动的 多个压电元件3、 4、末端振动部件5及后端振动部件6、两个中央部 振动部件7、 7，并用螺栓(未图示)将它们紧固而构成，从交流电源
(未图示)向这多个压电元件3、 4......施加规定的交流电压，随之发
出超声波振动，该超声波振动能使与末端振动部件5的振动端面la接 触的任意物体(即、螺钉P2)进行绕轴旋转运动。由此，可将装置主 体1看作为超声波马达中的定子，将螺钉P 2看作为超声波马达中的转 子。
另外，在2个中央部振动部件7、 7的中间，夹设有成为超声波振 动的波节而构成无振动区域的突缘部件8。
另一方面，摩擦件22固定在装置主体1的末端振动部件5的振动端面la表面上，实现与螺钉P 2中的螺钉头113的顶端平坦面113a的 摩擦接触，向该螺钉P 2传递伴随着超声波振动的绕轴旋转运动。该摩 擦件22的形状可作成面积比螺钉头113的顶端平坦面113a稍大一些 的平面圆盘状(包含平面圆环状)，作为其材质，可使用具有需要的 摩擦力及硬度的磷青铜、石棉橡胶、及其他类似的材料。由于石棉橡 胶在上述超声波振动时的耐噪音性方面也良好，所以比较理想。
另外，在此，为了与螺钉P2对应，而将摩擦件22作成平面圆盘 状，但根据所使用螺钉的形状的不同，并不一定限于此。例如，在使 用螺钉头顶端面具有凸曲面形状的螺钉时，也可将摩擦件22作成与其 对应的凹曲面形状。
在使用上述那样构成的螺钉旋动装置oc3、进行螺钉P2相对于构 造部件205的螺紋孔206的紧固操作时，首先，用手动操作将该螺钉 P 2相对于该螺紋孔206旋入到某种程度(或将螺钉头113的顶端平坦 面113a吸引压接在装置主体l的摩擦件22上而预先安装设定螺钉P 2， 将该螺钉P 2的螺钉末端114插入螺紋孔206中)，接着，对对应的多
个压电元件13、 14......施加用于使末端振动部件5上的摩擦件22产生
超声波振动的需要的交流电压(90度相位差驱动电压)，所述超声波 振动在该螺钉P 2上得到右旋的绕轴旋转运动。然后，在该交流电压施 加状态下，以手动操作将摩擦件22的螺钉接触面22a按压到螺钉头113 的顶端平坦面113a上(图示的箭头方向)。
这样，从装置主体1经由摩擦件22向螺钉P 2上传递对应于其摩 擦力的右旋的绕轴旋转运动，借助伴随着该超声波振动的绕轴旋转运 动、和由上述手动操作得到的按压力，螺钉P 2的带阳螺紋的轴111渐 渐推进并旋合到螺紋孔206的阴螺紋207上。然后，在其螺钉头113 收纳在沉孔208中、带阳螺紋的轴111完全与阴螺紋207旋合时，需
要的紧固操作结束。
另外，带阳螺紋的轴111与阴螺紋207旋合时的旋转阻力(二者 的螺紋牙彼此的接触阻力)与上述手动操作的按压力成比例地变高， 但是由于借助超声波振动而在二者的螺紋牙彼此上独自产生旋转转 矩，所以可使螺钉P2产生旋转运动。即，根据本第1例，能够得到一 种螺钉旋动装置ct3，其能产生对进行需要的螺钉P 2紧固操作来说必 要且足够的转矩。图6是表示本实施方式的螺钉旋动装置的第2例的图，表示其主 要部分结构及其使用状态。
如该图所示，该第2例的螺钉旋动装置ot4与第l例一样，具有装 置主体1和摩擦件22，还具有永久磁体30作为产生预压力的预压力产 生机构，所述预压力用于使螺钉头113的顶端平坦面113a始终与该摩 擦件22的螺钉接触面22a压接。
即，永久磁体30埋设在构成装置主体1的振动端面la的末端振 动部件5中，用于朝向使螺钉P 2的螺钉头113的顶端平坦面113a压 接到摩擦件22的螺钉接触面22a上的方向，产生吸引该螺钉头113的 磁力。其他构成要素，具有与第1例中说明的要素同样的功能及形态。
但是，在该第2例中，如第1例所示，摩擦件22不是单纯固定在 末端振动部件5的振动端面la的表面上，而是釆用下述形态以该摩 擦件22的螺钉接触面22a位于该振动端面la的面内的方式将该摩擦 件22埋设在末端振动部件5的表层区域内并固定。尽管该摩擦件22 的固定形态的不同没有带来其自身功能上的不同，但是根据该第2例 的埋设固定形态，可望得到防止该摩擦件22因外因而剥离的效果。
在使用上述那样构成的螺钉旋动装置a4、相对于构造部件205的 螺紋孔206进行螺钉P2的紧固操作时，与第1例一样，首先，通过手 动操作将该螺钉P2相对于该螺紋孔206旋入到某一程度，接着，对对
应的多个压电元件13、 14......施加用于使末端振动部件5上的摩擦件
22产生超声波振动的需要的交流电压，所述超声波振动在该螺钉P 2 上得到右旋的绕轴旋转运动。然后，在该交流电压施加状态下，以手 动操作将摩擦件22的螺钉接触面22a按压到螺钉头113的顶端平坦面 113a上(图示的箭头方向)。
此时，埋设在末端振动部件5中的永久磁体30起到下述功能朝 向使螺钉P 2的螺钉头113的顶端平坦面113a压接到摩擦件22的螺钉 接触面22a上的方向，吸引该螺钉头113。由此，提高了摩擦件22的 螺钉接触面22和螺钉头113的顶端平坦面113之间的摩擦力，通过这 样的摩擦力增大，使螺钉P2的旋转转矩进一步增大，可在更短的时间 内可靠地使螺钉P2旋转。
其结果，即使在上述手动操作的按压力较大的情况下，也可将带 阳螺紋的轴111与阴螺紋207旋合时的旋转阻力尽可能抑制得较低，
28除此之外，使螺钉P 2产生绕轴旋转运动的超声波振动起到抵消其旋转 阻力的作用，所以根据本第2例，能够得到一种螺钉旋动装置a4，其 能产生对进行需要的螺钉P 2紧固操作来说足够高的转矩。
另外，虽然没有特别图示，但是作为需要的预压力产生机构，也 可取代上述的永久磁体30，而采用例如"吸引管，，等，所述吸引管通 过装置主体l内，使吸入口面对将摩擦件33形成为环状的中央部，用 于产生吸引螺钉头113的吸附力。
图7是表示本实施方式的螺钉旋动装置的第3例的图，表示其主 要部分的结构及其使用状态。
如该图所示，该第3例的螺钉旋动装置a5与第1例一样具有装置 主体1和摩擦件22 (第2例中的埋设固定形态)，还具有虎钳机构部 件40作为产生预压力的预压力产生机构，所述预压力用于使螺钉头 113的顶端平坦面113a始终与该摩擦件22的螺钉接触面22a压接。
即，虎钳机构部件40通过悬臂固定而设置在成为装置主体1的无 振动区域的突缘部8上，在螺钉P 2具有在向螺紋孔206旋合的过程中 使螺钉末端114从构造部件(在本例中为2个构造部件205a、 205b) 的背面露出的相对长度、并且该螺钉末端114具有由与螺钉头113的 顶端平坦面113a对应的平面要素形成的末端平坦面114a的情况下， 朝向使螺钉头113的顶端平坦面113a压接到摩擦件22的螺钉接触面 22a上的方向，产生按压从构造部件205a的背面露出的状态下的螺钉 末端114的末端平坦面114a的机械力(预压力)。
进而，该虎钳机构部件40，借助自身产生的机械力用预压力传递 轴41对接按压螺钉末端114的末端平坦面114a，并且具有滚珠轴承 42,所述滚珠轴承42轴承支承从装置主体1经由摩擦件22传递到该 螺钉P2上的绕轴旋转运动。另外，上述机械力的调整是如下进行的， 即，用把手44使图示的调整螺钉43转动，而使旋转自如地镶嵌在滚 珠轴承42中并突出的上述预压力传递轴41的相对位置(图中左右方 向)变化。
在使用上述那样构成的螺钉旋动装置oc5，相对于构造部件205a、 205b的螺紋孔206进行螺钉P 2的紧固操作时，首先，用手动操作将 该螺钉P 2相对于这些螺紋孔2 06旋入到螺钉末端114从构造部件2 05b 的背面露出的程度，在该状态下通过操作虎钳机构部件40，而如图所示，通过装置主体l、和与装置主体1中间隔着螺钉P 2及螺紋孔206 而相对置的预压力传递轴41，夹持螺钉P2的螺钉头113的顶端平坦 面113a、和螺钉末端114的末端平坦面114a。接着，对对应的多个压 电元件13、 14......施加用于使末端振动部件5上的摩擦件22产生超声
波振动的需要的交流电压，所述超声波振动在该螺钉P 2上得到右旋的 绕轴旋转运动。
此时，虎钳机构部件40起到下述作用对从构造部件205b的背 面露出的状态下的螺钉末端114的末端平坦面114a,以一定的力朝向 使螺钉P 2的螺钉头113的顶端平坦面113a压接到摩擦件22的螺钉接 触面22a上的方向进行对接按压；滚珠轴承42起到使从装置主体1经 由摩擦件22传递到该螺钉0 2上的绕轴旋转运动圆滑化的作用。由此， 一边保持摩擦件22的螺钉接触面22a与螺钉头113的顶端平坦面113a 之间的摩擦力较高的状态， 一边顺利进行螺钉P2的绕轴旋转运动，将 与此时的摩擦力对应的右旋的绕轴旋转运动可靠地传递到螺钉P 2上。
此时，装置主体l、螺钉P2、及预压力传递轴41的各轴心彼此定 位在同一轴心上。其结果，将带阳螺紋的轴111旋合到阴螺紋207上 时的旋转阻力抑制得极低，除此之外，由于使螺钉P2产生绕轴旋转运 动的超声波振动起到自然抵消其旋转阻力的作用，所以根据本第3例， 能得到产生对进行所需的螺钉P 2紧固操作来说足够高的转矩的螺钉 旋动装置a 5。
图8是表示本实施方式的螺钉旋动装置的第4例的图，表示其主 要部分结构及其使用状态。
如该图所示，该第4例的螺钉旋动装置oc6与第1例一样，具有装 置主体1、和摩擦件22 (第2例中的埋设固定形态)，还具有第2装 置主体50和第2摩擦件60作为产生预压力的预压力产生机构，所述 预压力用于使螺钉头113的顶端平坦面113a始终与该摩擦件22的螺 钉接触面22a压接。
即，第2装置主体50与装置主体1一样，层叠相对于2个彼此正
交的方向产生挠曲振动的多个压电元件51、 51.......末端振动部件52
及后端振动部件(未图示)、两个中央部振动部件54、 54，并用螺栓
(未图示)将它们紧固而构成，向这多个压电元件51、 51......施加来
自交流电源(未图示)的交流电压，随之产生超声波振动，该超声波振动能使与末端振动部件52的振动端面52a接触的任意物体(即、螺 钉P 2)进行绕轴旋转运动。另外，在2个中央部振动部件54、 54的
中间夹设有成为超声波振动的波节而构成无振动区域的突缘部件55。
另一方面，第2摩擦件60作成与摩擦件22同样的形态，埋设并 固定在第2装置主体50的末端振动部件52的振动端面52a的表层区 域中，实现与螺钉P 2中的螺钉末端114的末端平坦面114a的摩擦接 触，从而将伴随着超声波振动的绕轴旋转运动传递到该螺钉P 2上。
在此，在螺钉P 2具有在向螺紋孔206旋合贯通的过程中使螺钉末 端114从构造部件205b的背面露出的相对长度、并且该螺钉末端114 具有由与螺钉头113的顶端平坦面113a对应的平面要素形成的末端平 坦面114a的情况下，将第2装置主体50设置成，能够朝向使螺钉头 113的顶端平坦面113a压接到摩擦件22的螺钉接触面22a上的方向、 经由第2摩擦件60对从构造部件205b的背面露出的状态下的螺钉末 端114的末端平坦面114a进行按压，此时，确定轴心对合位置，使得 从装置主体1经由摩擦件22传递到该螺钉P 2上的绕轴旋转运动、和 经由第2摩擦件60传递到该螺钉P 2上的绕轴旋转运动为同轴旋转。
在使用上述那样构成的螺钉旋动装置oc6,相对于构造部件205a、 205b的各螺紋孔206进行螺钉P 2的紧固操作时，首先，用手动操作 将该螺钉P 2相对于这些各螺紋孔206旋入到螺钉末端114从构造部件
205b的背面露出的程度，接着，对对应的多个压电元件13、 14.......
51、 51......施加用于使装置主体1的末端振动部件5上的摩擦件22、
和第2装置主体50的末端振动部件52上的第2摩擦件60上产生超声 波振动的需要的交流电压，所述超声波振动在该螺钉P 2上得到右旋的 绕轴旋转运动。然后，在该交流电压施加状态下， 一边以手动操作将 第2摩擦件60的螺钉接触面60a按压(保持)在从构造部件205b的 背面露出的状态下的螺钉末端114的末端平坦面114a上， 一边以手动 操作将摩擦件22的螺钉接触面22a按压到螺钉头113的顶端平坦面 113a上(图示的箭头方向)。
此时，在第2装置主体50与装置主体1的位置关系方面，在将第 2装置主体50设置成，能够朝向使螺钉头113的顶端平坦面113a压接 到摩擦件22的螺钉接触面22a上的方向、对从构造部件205b的背面 露出的状态下的螺钉末端114的末端平坦面114a进行按压时，进行轴心对合定位，使得从装置主体1经由摩擦件22传递到该螺钉P 2的绕 轴旋转运动、和经由第2摩擦件60传递到该螺钉P 2的绕轴旋转运动 为同轴旋转。由此，一边保持摩擦件22的螺钉接触面22a与螺钉头113 的顶端平坦面113a之间的摩擦力较高的状态， 一边通过第2装置主体 50促进螺钉P2的绕轴旋转运动，将与此时的摩擦力对应的右旋的绕 轴旋转运动可靠地传递到螺钉P 2。
其结果，将带阳螺紋的轴111旋合到阴螺紋207上时的旋转阻力 抑制得极低，除此之外，由于使螺钉P2产生绕轴旋转运动的超声波振 动起到抵消其旋转阻力的作用，所以根据本第4例，能够得到一种螺 钉旋动装置ot6，其能产生对进行所需的螺钉P2紧固操作来说必要且 足够高的转矩。
图9是表示本实施方式的螺钉旋动装置的第5例的图，表示其主 要部分结构及其使用状态。
如该图所示，该第5例的螺钉旋动装置a7，取代第3例的预压力 传递轴41及滚珠轴承42,而采用第4例中的第2装置主体50及第2 摩擦件60。因此，该第5例的螺钉旋动装置oc7的功能及使用形态与 第3及第4例中的相应部分等价(详细情况参照相应部分)。
图IO是表示本实施方式的螺钉旋动装置的第6例的图，表示其主 要部分的结构及其使用状态。
如该图所示，该第6例的螺钉旋动装置ot8，除了第2例的装置主 体l、摩擦件22、及永久磁体30外，还具有激光测距装置70。另外， 本第6例的螺钉旋动装置oc8，在与构造部件(在本例中为构造部件 205a)之间的位置关系方面设置成下述形态即使在螺钉P 2相对于各 构造部件205a、 205b的各螺紋孔206的紧固操作完成后，摩擦件22 的螺钉接触面22a也一直与螺钉头113的顶端平坦面113a接触。
在此，激光测距装置70设置在装置主体1的突缘部8上，从而借 助激光光线LB定期对自身上设定的测距基准点和构造部件205a之间 的距离进行测定，起到下述作用在由该激光测距装置70测定的距离 超过规定值而检测出螺钉P2的松动时，自动对对应的多个压电元件 13、 14......发出指示，控制交流电压的施加，所述交流电压用于产生
进行该螺钉P 2的紧固操作的超声波振动。
通过上述方案，根据本第6例，能得到一种螺钉旋动装置oc8，其能防止笫三者对螺钉P 2进行的松动操作，并且能自动修复随时间变化 产生的该螺钉P 2的松动。
上面，举出了该螺钉的一例及螺钉旋动装置的第1例~第6例， 对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明并一定限于上述机构， 在具有前述效果的范围内，可适当变更后实施。
接着，作为本发明的第4实施方式，使用图11A~图17对上述实 施方式中所示的螺钉旋动装置的另 一其他应用例、及与其对应的螺钉 进行说明。在本实施方式中，作为螺钉的一例，依次举出用于进行该 例螺钉的紧固操作的螺钉旋动装置的第1例~第4例，来进行说明。
另外，本实施方式中，对与上述各实施方式的构成要素通用的构 成要素标注同一附图标记，并省略其详细说明。
图11A 图11C是表示本实施方式的螺钉及对应的构造部件的形 态的图，其中，图11A是表示该螺钉的整体形状的主视图，图IIB是 表示该螺钉的螺钉头顶端面形态的图，图11是作为紧固该螺钉的对象 物的构造部件的剖视图。
首先，如图11A及图11B所示，该螺钉P 3在上述第3实施方式的 螺钉P 2上设置有螺钉侧钩挂部125。即，螺钉头113的顶端平坦面113a (参照图11B)为圆形平坦面，不具备以往的"十字孔"或"一字槽" 等与螺丝刀末端对应嵌合的凹型刻印等紧固机构，在该顶端平坦面 113a上具有突出的螺钉侧钩挂部。在此，螺钉侧钩桂部125只要能与 后述螺钉旋动装置具备的螺钉旋动装置侧钩部相互桂接即可，并不限 于图示的3字状，也可为扣环等。
另外，螺钉侧钩桂部125也可构成为，在螺钉P3的紧固完成后， 可用例如钳子等容易地切断，在这种情况下。以能够进一步通过锉刀 等将螺钉侧钩挂部125的痕迹从螺钉头113的顶端平坦面113a完全清 除为宜。
另一方面，如图IIC所示，作为紧固螺钉P 3的对象物即被紧固部 件的一例的构造部件205，从其表面(图右侧)到背面具有螺紋孔206， 所述螺紋孔206是在内周面上与螺钉P 3的带阳螺紋的轴lll对应地切 削形成同一螺距的螺旋状螺紋牙而形成的。另外，在此，表示的是在 使螺钉P 3与构造部件205的螺紋孔20旋合时、螺钉头113的顶端平
33坦面113a ;故完全收纳的形状的螺紋孔206，但是螺紋孔206的形状为 需要的形状即可。
以上，作为螺钉的例子，对具有螺钉头113的螺钉P 3进行了说明， 所述螺钉头113在其顶端平坦面113a上具备螺钉侧钩桂部125，构成 埋头螺钉形态，但是只要该螺钉头113在圆形平坦面上具有螺钉侧钩 挂部125，则为平螺钉的形态(将外周径从下方起扩大的锥面要素变形
成外周径均等的圓柱曲面要素的形态)也无妨。
图12是表示本实施方式的螺钉旋动装置的第l例的图，表示其主 要部分的结构及其使用状态。
如该图所示，该第1例的螺钉旋动装置otll，为了相对于对应形 成在以上例示说明的构造部件205上的螺紋孔206进行螺钉P 3的紧固 操作，而具有装置主体IO，形成有中孔10h而作成圆筒；螺钉旋动 装置侧钩部81;作为产生预压力的预压力产生机构的例如压缩弹性体
组82、 82......,所述预压力用于拉伸螺钉旋动装置侧钩部81而使装置
主体10的振动端面10a和螺钉头113的顶端平坦面113a始终压接； 和预压力产生机构固定件83，固定该预压力产生机构。
装置主体IO是上述装置主体1的变形例，层叠相对于2个彼此正
交的方向产生挠曲振动的多个压电元件13、 14......、末端振动部件15
及后端振动部件16、两个中央部振动部件17、 17、和突缘部件18，并 用螺栓(未图示)将它们紧固而构成。形成有中孔10h。
即，装置主体10 —体层叠有具有中孔且呈环状的多个压电元件13、
14.......和突缘部件18,所述突缘部件18例如在多个压电元件13、
14激发的振动的无振动区域比压电元件13、 14......更向外周突出有鍔
部18a，与压电元件13、 14......在其筒状的外周面固定成一体，用于
将其位置固定。向这多个压电元件13、 14......施加交流电压，随之产
生超声波振动，该超声波振动能将绕轴旋转运动传递到与其振动端面 10a接触的螺钉头113的顶端平坦面113a上。
另外，在这些压电元件13、 14.......末端振动部件15、后端振动
部件16、中央部振动部件17及突缘部件18这各构成要素中，分别形 成有中孔，以便在一体构成装置主体10时形成中孔10h。除该点以外， 这些构成要素与上述第2实施方式的压电元件3、 4、末端振动部件5、 后端振动部件6、中央部振动部件7及突缘部件8分别具有同样的结构。在此，对于装置主体io激发的振动，例如可以是通过螺栓紧固的
兰杰文振子使在两个彼此正交的方向上挠曲振动的两种压电元件13、 14......振动，通过使各压电元件13、 14......以90度的相位差机械振动，
而能在装置主体10的振动端面10a上产生紧固螺钉P 3的方向、或松 开螺钉P 3的方向的旋转运动。
另外，螺钉旋动装置侧钩部81也如下构成，即，与插通在装置主 体10的中孔10h内的金属丝86的末端连接，并能够与螺钉侧钩挂部 125相互挂接。
另一方面，预压力产生机构固定件83，处于装置主体10的振动端 面10a相反端的后端面10b更后方附近，与突缘部件18相对置，并且，
安装压缩弹性体组82、 82......，进而也可构成为，在预压力产生机构
固定件83的中央例如夹设轴承87，所述轴承87轴支承金属丝86，使 其能向螺钉P 3的绕轴旋转运动的旋转方向空转。
在此，轴承87例如只要设计成下述方式即可，即，将空转自如地 支承在轴承87上的销轴87a的端部、和伴随螺钉P 3的绕轴旋转运动 而旋转的金属丝86的端部连结，另一方面，用通过夹设滚动体等而不 依赖于销轴87a的旋转的外围，与预压力产生机构固定件83固定，金 属丝86由轴承87轴支承而能向螺钉P 3的绕轴旋转运动方向空转，所 以螺钉0 3的旋转不会传递到预压力产生机构固定件83及装置主体10 上，由此，可将螺钉P3的旋转对螺钉旋动装置ocll造成的旋转阻力 抑制在最小限度。
另外，在本第1例中，作为预压力产生机构而采用的压缩弹性体
组82、 82......，在突缘部件18的锝部18a对称部位、和与该锝部18a
对置的预压力产生机构固定件83部位之间，将装置主体10置于中间 而平行地架设，通过对突缘部件18和预压力产生机构固定件83施加 压缩弹力，而使螺钉头113的顶端平坦面113a和装置主体10的振动 端面10a始终压接。
进而，螺钉旋动装置otll也可以在突缘部件18的鍔部18a、和与 该鍔部18a对置的预压力产生机构固定件83部位之间，具有可将其彼 此的间隔固定在规定间隔的止动器88，止动器88的一端经由铰链89 例如开闭自如地铰接在突缘部件18侧，另一方面，另一端爪部88a相 对于面对的预压力产生机构固定件83外缘卡合/脱离自如。由此，在使从振动端面10a的中孔中突出的螺钉旋动装置侧钩部 81相对于卡止状态的螺钉侧钩挂部125脱离时，止动器88克服由压缩
弹性体组82、 82......产生的预压力，例如与预压力产生机构固定件83
侧嵌合，将突缘部件18的锝部18a和预压力产生机构固定件83固定 为规定间隔，由此，使装置主体10的振动端面10a和螺钉头113的顶 端平坦面113a离开，使施加在金属丝86上的张力减少，而解除赋予 该装置主体10的振动端面10a和螺钉头113的顶端平坦面113a上的 预压力。
另外，螺钉旋动装置ocll也可具有形成有作用较高摩擦力的螺钉 接触面23a的摩擦件23，所述摩擦件23固定在装置主体10的振动端 面10a表面上，实现与螺钉头113的顶端平坦面113a的摩擦接触，将 伴随着超声波振动的绕轴旋转运动传递到螺钉P 3上，为具有中孔的圆 环形状。由此，通过使较高摩擦力作用在装置主体10的振动端面10a 和螺钉头113的顶端平坦面113a的接触面上，还可对螺钉P 3赋予更 高的紧固转矩。
另外，在此，为了与螺钉P3对应，而将摩擦件23作成具有平坦 面的、有中孔的圆环形状，但是根据使用的螺钉的形状，并不一定限 定于此。例如，在使用螺钉头的顶端面具有凸曲面形状的螺钉的情况 下，也可将摩擦件23作成与其对应的凹曲面形状。
接着，图13是用于说明图12所示的螺钉旋动装置ctll的预压力 产生的图。
如该图所示，在例如被卡止的止动器88的爪部88a从预压力产生 机构固定件83脱离时，螺钉旋动装置all,由于压缩弹性体组82、 82......的压缩弹力，而将预压力产生机构固定件83向图示的箭头方向
推出，固定在压缩弹性体组82、 82两端的突缘部件18的锝部18a和 预压力产生机构固定件83之间的间隔变大。
随着该突缘部件18的鍔部18a和预压力产生机构固定件83之间 间隔的变大，与预压力产生机构固定件83 —起，在轴承87、金属丝 86、螺钉旋动装置侧钩部81上分别一体地作用朝向与将螺钉P 3旋合 到螺紋孔206中的方向相反的方向、即图示的箭头方向拉伸的力，从 而可使装置主体10的振动端面10a和螺钉P 3的顶端平坦面113a接 触。因此，在解除止动器88的固定时，在装置主体10的振动端面10a 的例如摩擦件23上始终产生对于压接来说足够的预压力，由此，能向 螺钉P 3传递螺钉旋动装置ct11的装置主体10激发的超声波振动所引 起的绕轴旋转运动，而赋予紧固转矩，这样，通过止动器88的卡合/ 脱离，可切换螺钉P3的插装和紧固。
此时，螺钉旋动装置ocll不对螺钉P 3产生向螺紋孔206按压的 方向的机械力，便能压接螺钉P3和螺钉旋动装置ctll而赋予足够的 紧固转矩，所以不会在螺钉P 3的带阳螺紋的轴111和螺紋孔206间产 生因以必要以上的程度按压而产生的旋转阻力。
另外，在螺钉P 3的旋合结束后，用止动器88以使突缘部件18和 预压力产生机构固定件83接近的规定间隔再次固定，从而解除产生的 预压力，另外，根据压缩弹性体组82、 82......中采用的弹性体的弹性
常数、和事先对压缩弹性体组82、 82赋予的压缩量，将预压力调整到 需要的大小。
图14是表示本实施方式的螺钉旋动装置的第2例的图，表示其主 要部分结构及其使用状态。
如该图所示，该第2例的螺钉旋动装置ot12与第1例一样具有装 置主体IO、螺钉旋动装置侧钩部81、预压力产生机构固定件83，除此 之外，还具有弹性体固定件91、和作为预压力产生机构的例如拉伸弹 性体组92、 92......，关于其他构成要素，具有与第l例中说明的构成
要素相同的功能和形态。
即，弹性体固定件91的两端固定在突缘部件18的锝部18a的相 反两端上，构成框架型，在至少使振动端面10a露出到外部的状态下， 将装置主体IO与预压力产生机构固定件83—起包围在内部。
另一方面，在本第2例中，作为预压力产生机构而采用的拉伸弹性 体组92、 92......，在预压力产生机构固定件83、和与该预压力产生机
构固定件83的对称部位对置的弹性体固定件91部位之间平行架设， 通过向弹性体固定件91和预压力产生机构固定件83上施加拉伸弹力， 经由金属丝86使螺钉头113的顶端平坦面113a和装置主体10的振动 端面10a压接。
另外，本第2例中采用的止动器88与前述第l例一样，例如也可 构成为， 一端与弹性体固定件91 一起经由铰链89开闭自如地铰接，
37与突缘部件18的鍔部18a成为一体，另一方面，另一端爪部88a相对 于面对的预压力产生机构固定件83外缘卡合/脱离自如。
此时，在使从振动端面10a的中孔10h突出的螺钉旋动装置侧钩 部81相对于卡止状态下的螺钉侧钩挂部125脱离时，止动器88克服 由拉伸弹性体组92、 92......产生的预压力，将突缘部件18和预压力产
生机构固定件83固定为规定间隔，由此，可解除施加在金属丝86上 的张力，从而解除使装置主体10的振动端面10a和螺钉头113的顶端 平坦面113a压接的预压力。
接着，图15是用于说明图14所示螺钉旋动装置otl2的预压力产 生的图。
如该图所示，爪部88a的卡止脱离、止动器88被解除后的螺钉旋 动装置ocl2,由于拉伸弹性体组92、 92......的拉伸弹力，预压力产生
机构固定件83被向图示的箭头方向拉伸，使固定有拉伸弹性体组92、 92的各端子的弹性体固定件91和预压力产生机构固定件83之间的间 隔减小。
由此，与第1例一样，使突缘部件18的锷部18a和预压力产生 机构固定件83之间的间隔扩大，而使金属丝15具有张力，在螺钉旋 动装置侧钩部81上作用向与将螺钉P 3旋合到螺紋孔206中的方向相 反的方向、即图示的箭头方向拉曳的力，而可使装置主体10的振动端 面10a和螺钉P 3的顶端平坦面113a接触。
因此，可产生预压力，使得螺钉P 3的顶端平坦面113a始终与装 置主体10的摩擦件23的螺钉接触面23a压接，能够对螺钉P 3赋予装 置主体IO激发的超声波振动所产生的紧固转矩。
另外，在螺钉P3的旋合结束时，用止动器88再次将突缘部件18 和预压力产生机构固定件83固定为接近的规定间隔，解除产生的预压 力，另外，根据在拉伸弹性体组92、 92......中使用的弹性体的弹性常
数、和事前赋予的伸长量，将预压力调整为需要的大小。
图16是表示本实施方式的螺钉旋动装置的第3例的图，表示其主 要部分结构及其使用状态。
如该图所示，该笫3例的螺钉旋动装置oc13，除了与第l例及第2 例一样具有装置主体IO、螺钉旋动装置侧钩部81、预压力产生机构固 定件83外，作为预压力产生机构还具有架设在金属丝86和预压力产生机构固定件83之间的拉伸弹性体93,关于其他构成要素，与第l例 及第2例中说明的构成要素具有相同的功能和形态。
即，拉伸弹性体93在金属丝86和预压力产生机构固定件83之间、 例如在金属丝86和轴承87之间赋予拉伸弹力，从而使螺钉头113的 顶端平坦面113a和装置主体10的振动端面10a压接。
另外，在本第3例中，也可取代在第1例及第2例中说明过的止 动器88，具有通过螺杆按压突缘部件18的锝部18a和预压力产生机构 固定件83而使彼此远离/接近的虎钳机构部件94，此外，还具有补充 拉伸弹性体93等预压力产生机构产生的预压力的磁体95，所述螺杆的 末端抵接在突缘部件18的锝部18a上，并螺紋贯通与该锝部18a对置 的预压力产生机构固定件83。
即，虎钳机构部件94取代止动器88,克服拉伸弹性体93产生的 预压力，产生可将该突缘部件18的锝部18a和预压力产生机构固定件 83调整成任意间隔的旋动机械力，并可进行调整，使得装置主体10的 振动端面10a和螺钉头113的顶端平坦面113a上产生希望大小的预压 力。
另一方面，磁体95例如为永久磁体等，可埋设在构成装置主体IO 的振动端面10a的末端振动部件内，朝向将螺钉头113的顶端平坦面 113a压接到振动端面10a上的方向产生吸引螺钉头113的磁力。
另外，取代止动器88的虎钳机构部件94、和补充预压力产生机构 产生的预压力的磁体95都可用于第1例或第2例，而且，磁体95还 可用于后述的第4例。
图17是表示本实施方式的螺钉旋动装置的第4例的图，表示其主 要部分结构及其使用状态。
如该图所示，该第4例的螺钉旋动装置cx14，除了与第1例、第2 例及第3例一样具有装置主体10、螺钉旋动装置侧钩部81、预压力产 生机构固定件83外，作为预压力产生机构例如还具有可在金属丝86 上产生直线方向的规定张力的直动致动器96，关于其他构成要素，具 有与第l例、第2例及笫3例中说明的构成要素相同的功能和形态。
在此，预压力产生机构固定件83例如为以至少将装置主体10后 部抱在内部的方式将两端固定在突缘部件18的锷部18a对称部位上的 3字型框架形体，在装置主体10的后端面10b更后方的装置主体10的中孔圆筒延长线上的预压力产生机构固定件83上，设置有直动致动 器96。
另一方面，直动致动器96例如通过压力缸等对金属丝86产生作 用在图中左右直线方向上的规定张力，使该金属丝86在图中左右方向 上联动，进而，例如也可通过在金属丝86和直动致动器96之间夹设 轴承87，而使螺钉P 3的绕轴旋转运动不会传递到直动致动器96。
由此，通过直动致动器96使金属丝86直线运动，直到作用规定 的张力为止，能够使装置主体10的振动端面10a和螺钉头113的顶端 平坦面113a接触并压接，而产生希望的预压力，能对螺钉P3赋予基 于装置主体IO的振动的、用于进行绕轴旋转运动的足够的紧固转矩。
直动致动器96只要能使金属丝86在图中左右方向上联动，并在 金属丝86上产生规定的张力，则并不限于线性马达、利用液压、水压、 气压等的压力缸、螺线管等，也可以是将旋转致动器的转矩变换成直 线方向的才几构。
上面，举出该螺钉的一例及螺钉旋动装置的第1例~第4例，对 本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明并不一定限于上述机构， 在具有前述效果的范围内，可适当变更后实施。
接着，作为本发明第5实施方式，使用图18A~图20D对与上述实 施方式中所示螺钉旋动装置对应的螺钉进行说明。在本实施方式中， 依次举出作成下述结构的螺钉的第1例及第2例，并详细进行说明， 所述螺钉在上述实施方式所示的螺钉上附加了用于得到更高紧固力的 机构。
另外，本实施方式中可优选使用的螺钉旋动装置是上述各实施方 式中所示的螺钉旋动装置，所以在本实施方式中，省略关于螺钉旋动 装置的详细说明。
图18A~图19B是表示本实施方式的螺钉的第1例的结构图。 图18A是表示本发明第5实施方式的螺钉的第1例的概略结构的 图，是表示螺钉的紧固力增强前的局部剖面侧视图，图18B是表示图 18A所示螺钉的使用状态的局部剖面侧视图，图18C是表示图18A及图 18B所示螺钉的螺钉头的顶端面的主视图。另一方面，图19A是表示图 18A所示螺钉的紧固力增强后的局部剖面侧视图，图19B是表示图19A所示螺钉的使用状态的局部剖面侧视图。
如图18A及图19A所示，本第1例的螺钉P 4基本上具有突出竖 立在螺钉头141的接合面141a中央的带螺紋牙的轴142、垫圏143、 推斥力产生机构144,即使在不能用足够的紧固力紧固的情况下，也可 利用垫圈143的功能，发挥足够的紧固力。进而，在该螺钉P4上具有 推斥力抑制机构145的情况下，可构成为，暂时紧固到螺紋孔中后， 可释放此前受到抑制的、作用在与构造部件(被紧固部件)220之间的 按压力。
其中，垫圈143例如为内径比带螺紋牙的轴142大所需长度的轮 环形状的平垫圈143等，插通在带螺紋牙的轴142上，在螺钉P4紧固 到构造部件220上时作用足够的力而与螺紋孔的周缘接触的情况下， 增强该螺钉P4的紧固力。
一方面，推斥力产生机构144如图19B所示，作用将该螺钉头141 和垫團143之间的间隔扩开的推斥力，提高垫圏143向构造部件220 的按压力，产生螺钉P4的紧固力，例如具有压缩螺旋弹簧144等，所 述压缩螺旋弹簧144由弹性部件构成，以带螺紋牙的轴142的颈部142a 的端部为中心螺旋状巻绕，并夹设在螺钉头141的接合面和相对置的 垫圏143的端面之间。
另一方面，推斥力抑制机构145如图18A及图18B所示，预先强 制对螺钉头141的接合面141a和相对置的垫圈143的端面赋予逆着推 斥力产生机构144的推斥力的接近力，在推斥力产生机构144被压缩 了的状态下以规定间隔固定，另外，如图19A及图19B所示，可在紧 固到构造部件220的螺紋孔中后解除了接近力的施加时，释放推斥力 产生机构144的推斥力，例如，在推斥力产生机构144采用了压缩螺 旋弹簧144的情况下，可构成为，逆着压缩螺旋弹簧144的磁力而预 先强制赋予接近力，使得压缩螺旋弹簧144的长度变得比自然长度短， 以规定间隔固定，另外，在解除该接近力的施加时，可发挥压缩螺旋 弹簧144的推斥力。
在此，作为推斥力抑制机构145,例如粘接剂145等是最合适的， 在将推斥力产生机构144压缩而使得螺钉头141的接合面141a和对置 的垫圏143端面接近至规定间隔的状态下，所述粘接剂145将接合面 141a和对置的垫團143端面粘接固定并硬化，而在实施了规定处理时，可解除粘接固定而释放推斥力产生机构144的推斥力。
在推斥力抑制机构145采用粘接剂145的情况下，优选具有下述 特性的粘接剂例如通过浇上规定温度的水、或加热，便会失去其粘 接能力，作为满足该要求的粘接剂，例如有化研亍少夕林式会社制造 的环氧树脂类粘接剂即"工3七川，"(商品名)等。
在推斥力抑制机构145采用该"工3七A，"的情况下，由于"工 3七A，"具有例如15MPa的粘接力，所以通过考虑该粘接力而将螺 钉头141的直径设成适当大小，可对螺钉P4产生足够的紧固力。
另外，在薄层状填充的"工3七A，"等剥离后的推斥力抑制机 构145不会妨碍推斥力产生机构144的推斥力起作用的情况下，如图 18A、图18B以及图19A及图19B所示，可以一体地粘接硬化到推斥力 产生机构144的螺旋内部，但是推斥力抑制机构145也可将弹性产生 机构144穿过其中而填充硬化成轮环状，以避免接触。
进而，螺钉P4，在为了解除推斥力抑制机构145施加的螺钉头141 和垫團143之间的接近力而使用温水或规定的粘接剂剥离液等规定的 解除物质时，可以在垫圈143正下方靠近螺紋牙的颈部142a的位置上， 环状突出地设置浸液防止机构146，该浸液防止机构146密闭带螺紋牙 的轴142和形成在该构造部件220上的螺紋孔之间的间隙，防止该解 除物质向螺紋孔浸入，作为浸液防止机构146优选采用例如由合成橡 胶等各种合成树脂材料形成的O环形状的防水密封件146。
这样构成的螺钉P4如图18B所示，通过在暂时紧固到构造部件 220的螺紋孔底部后，对推斥力抑制机构145 (粘接剂145)实施浇温 水等规定处理，而解除固定成规定间隔的接近力的施加，此前在逆着 推斥力而被预先压缩了的状态下推斥力受到抑制的推斥力产生机构 144 (压缩螺旋弹簧144)伸长，作用使螺钉头141从螺紋孔伸出的方 向的推斥力，该推压力即成为紧固力。
另外，螺钉P 4的螺钉头141的顶端面141b并不限于形成有与以 往的螺钉旋动末端对应的+ 、-等形状的凹型刻印的形式，如图18C 所示，通过形成为没有与螺钉旋动末端对应嵌合的凹型刻印的平坦面， 能作成不会损害美观而且有防止人为破坏的效果的螺钉P 4，在这种情 况下，可解决以往利用例如压电螺丝刀等进行紧固时紧固力不足的问 题，能作用足够的紧固力而紧固。
42接着，图20A~图IOD是表示在本发明第5实施方式的螺钉的第2 例中使用的弹簧垫圈的概略结构的图，是透视弹簧垫圈的一部分而进 行表示的主视图。图20B是透视图20A所示弹簧垫圏的一部分而进行 表示的侧视图。图20C是采用了图20A及图20B所示弹簧垫圏的螺钉 的概略结构的图，是表示螺钉的紧固力增强前的局部剖面侧视图，图 20D是表示图20C所示螺钉的紧固力增强后的局部剖视图。
另外，在下面关于本实施方式的说明中所使用的附图中，对与图 18A~图19C中所示构成要素相同或等同的构成要素标注相同的附图标 记，并省略该构成要素的详细说明。
如图20A及图20B所示，第1例中说明的垫圏143和推斥力产生 机构144也可由弹簧垫圈147 —体形成，弹簧垫圏147插通在带螺紋 牙的轴142上，在紧固时与螺紋孔的周缘接触，在解除推斥力抑制机 构"5对推斥力的抑制后，由于其弹性形状而作用推斥力，从而对构 造部件220作用足够的按压力而与构造部件220接触，例如兼具垫圏 143和推斥力产生机构144的功能，即，即使在不能通过足够的紧固力 紧固的情况下，也会作用足够的力而与螺紋孔周缘接触，提高紧固力。
此时，本实施方式例中的螺钉P 5如图20C所示，在紧固力增强前 借助推斥力抑制机构145，逆着弹簧垫围147的推斥力预先使弹簧垫圏 147和螺钉头141 一体地紧贴而强制固定，另一方面，如图20D所示， 在紧固到螺紋孔中后解除了紧贴时，在相对置的螺钉头141的接合面 141a和螺紋孔周缘之间作用弹簧垫圈147的推斥力.
上面，举出了第1例和第2例，对本发明的实施方式进行了说明。 但是，本发明并一定限于上述机构，在具有前述效果的范围内，可适 当变更后实施。
工业实用性
本发明能很好地进行例如接合任意被紧固部件彼此的螺钉的紧固 操作或松开操作。
权利要求
1.一种螺钉，通过螺钉旋动装置被相对于在任意被紧固部件上对应形成的螺纹孔，进行紧固操作或松开操作，所述螺钉旋动装置的特征在于，具备装置主体，设置有随着规定交流电流的施加而产生规定的超声波振动的压电元件、和基于前述超声波振动激发机械振动的振动端面；振动传递机构，在前述振动端面上与前述装置主体固定成一体，通过与螺钉接触而对该螺钉传递前述机械振动，前述振动传递机构具有摩擦件，所述摩擦件具有以能够与形成在前述螺钉的螺钉头上的顶端面面接触的方式对应形成的螺钉接触面，实现与前述顶端面的摩擦接触，从而将伴随着前述超声波振动的前述机械振动传递到前述螺钉上，前述螺钉的特征在于，螺钉头的顶端面具有平坦面，所述平坦面由与前述螺钉旋动装置的摩擦件对应的、没有+、-刻印的圆形平坦要素构成，并且，该螺钉头的顶部周侧部具有仅由圆形曲面要素构成的周侧部曲面。
2. —种螺钉，通过螺钉旋动装置被相对于在任意被紧固部件上对 应形成的螺紋孔，进行紧固操作或松开操作，所述螺钉旋动装置的特 征在于，具备装置主体，设置有随着规定交流电流的施加而产生规 定的超声波振动的压电元件、和基于前述超声波振动激发机械振动的 振动端面；振动传递机构，在前述振动端面上与前述装置主体固定成 一体，通过与前述螺钉接触而对该螺钉传递前述机械振动，所述螺钉中，突出竖立在螺钉头的接合面中央的带螺紋牙的轴被 旋入被紧固部件上对应形成的螺紋孔中，暂时紧固到该螺紋孔中后， 提高前述螺钉头的前述接合面和前述被紧固部件之间作用的按压力而 增强紧固力，其特征在于，具备垫圈，插通在前述带螺紋牙的轴上，在该螺钉紧固到前述被紧固 部件上时与前迷螺紋孔的周缘接触，发挥该螺钉的前述紧固力；推斥力产生机构，作用将前述螺钉头和该垫圏之间的间隔扩开的 推斥力，提高该垫圈向前述被紧固部件的按压力。
3. 如权利要求2所述的螺钉，其特征在于，前述螺钉还具有推斥 力抑制机构，所述推斥力抑制机构预先逆着前述推斥力产生机构的前 述推斥力而强制赋予接近力，在将该推斥力产生机构压缩的状态下以规定间隔固定前述螺钉头的前述接合面和相对置的前述垫圏端面，另 一方面，在向前述螺紋孔紧固后解除了该接近力的施加时，能够释放 该推斥力产生机构的该推斥力。
4. 如权利要求3所述的螺钉，其特征在于，前述推斥力抑制机构 为粘接剂，在将前述推斥力产生机构压缩到前述螺钉头的前述接合面 和相对置的前述垫圈端面接近至规定间隔的状态下，所述粘接剂将前 述螺钉头的前述接合面和相对置的前述垫圏端面粘接固定并硬化，另 一方面，在实施了规定处理时，能够解除粘接固定而释放前述推斥力 产生机构的前述推斥力。
5. 如权利要求3所述的螺钉，其特征在于，前述带螺紋牙的轴， 在为了解除前述推斥力抑制机构的前述接近力的施加而使用规定的解 除物质时，在靠近前述螺紋牙的颈部位置上环状突出地设置有浸液防 止机构，该浸液防止机构密闭该带螺紋牙的轴和该螺紋孔之间的间隙， 防止该解除物质向前述螺紋孔浸入。
6. 如权利要求2所述的螺钉，其特征在于，前述推斥力产生机构 具有压缩螺旋弹簧，所述压缩螺旋弹簧由弹性部件构成，以前述带螺 紋牙的轴的颈部端部为中心螺旋状巻绕，夹设在前述螺钉头的前述接 合面和相对置的前述垫圏端面之间。
7. 如权利要求2所述的螺钉，其特征在于，前述垫圈和前述推斥 力产生机构由弹簧垫圈一体形成。
8. 如权利要求2所述的螺钉，其特征在于，前迷螺钉头的顶端面 形成为没有与前述螺钉旋动装置的前述振动传递机构对应嵌合的凹型 刻印的平坦面。
全文摘要
本发明提供一种螺钉，通过螺钉旋动装置被相对于在任意被紧固部件上对应形成的螺纹孔，进行紧固操作或松开操作，螺钉头的顶端面具有平坦面，平坦面由与螺钉旋动装置的摩擦件对应的、没有+、-刻印的圆形平坦要素构成，并且，该螺钉头的顶部周侧部具有仅由圆形曲面要素构成的周侧部曲面。
文档编号B25B23/00GK101566186SQ200910134730
公开日2009年10月28日 申请日期2005年1月20日 优先权日2004年1月21日
发明者川野洋, 平原达也 申请人:日本电信电话株式会社