(57)【要約】【課題】自在継手とクラッチの両方の機能を備えつつ、小型で低コストな螺子部材取付装置を提供する。【解決手段】ワークに設けられた螺子部に螺子部材をねじ込んで取り付ける螺子部材取付装置であって、駆動源と、駆動源から駆動力が入力されて回転駆動する入力軸３１と、先端部側に螺子部材を保持可能な保持部２１を有する出力軸３２と、入力軸３１と出力軸３２との間に介在する球面部３３とを備え、入力軸３１と出力軸３２とが球面部（球体３３）を介して互いに傾斜した状態で磁力によって吸着されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークに設けられた螺子部に螺子部材をねじ込んで取り付ける螺子部材取付装置であって、
駆動源と、
前記駆動源から駆動力が入力されて回転駆動する入力軸と、
先端部側に前記螺子部材を保持可能な保持部を有する出力軸と、
前記入力軸と前記出力軸との間に介在する球面部とを備え、
前記入力軸と前記出力軸とが前記球面部を介して互いに傾斜した状態で磁力によって吸着されていることを特徴とする螺子部材取付装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、螺子部材取付装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジン等の内燃機関において、燃料室内の着火を促進するためのヒータとして使用されるグロープラグは、一般的に、ディーゼルエンジンのシリンダヘッドに設けられた螺子部（螺子孔）にねじ込まれて取り付けられている。
【０００３】
従来、グロープラグをシリンダヘッドにねじ込んで仮締めする作業は作業者によって行われていた。しかしながら、作業者はグロープラグの仮締めを１本ずつ手作業で行わなければならないため、作業に時間と労力を要していた。そのため、仮締め作業の改善が望まれていた。
【０００４】
ところで、ワークに設けられた螺子部（螺子孔）に螺子部材を取り付ける取付装置として、チャック機構によって螺子部材を保持し、チャック機構を回転させることで螺子部材をねじ込んで取り付ける装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、このような装置の構成をグロープラグの仮締め装置に適用するにあたっては、小型化や低コスト化の点で課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１４２４１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
まず、仮締めの作業時間を短縮し、さらに装置の小型化及び低コスト化を図るには、１つの駆動源を用いて複数のグロープラグを同時に回転させてねじ込めるようにすることが望ましい。しかしながら、ねじ込みが完了するタイミングはグロープラグごとにばらつきがあるため、早いタイミングでねじ込みが完了したグロープラグに対しては、それ以降、駆動力が伝達されないようにクラッチ機構を設けて駆動力を遮断する必要がある。
【０００７】
また、グロープラグが挿入されるシリンダヘッドの螺子部は、シリンダヘッドを水平台の上に載置した状態で、鉛直方向に対して三次元的に傾斜して設けられているため、これに合わせてグロープラグも傾斜させて螺子部に挿入する必要がある。そして、この事情に対応するため、グロープラグを保持する機構の回転軸を駆動源の駆動軸に対して傾斜させると、互いに傾斜する回転軸と駆動軸との間で駆動力が伝達できるようにしなければならないため、ユニバーサルジョイント等の自在継手機構を設ける必要がある。
【０００８】
このように、傾斜する螺子部に対して複数のブロープラグを同時にねじ込むには、クラッチ機構と自在継手機構の両方の機能が必要になるところ、これら両方の機能を備えるように構成すると、装置が大型化したり、コストが高くなったりするといった課題があった。なお、このような課題は、グロープラグを仮締めする装置に限らず、クラッチ機構と自在継手機構の両方を必要とするねじ取付装置全般に該当する課題でもある。
【０００９】
そこで、本発明は、斯かる事情に鑑み、自在継手とクラッチの両方の機能を備えつつ、小型で低コストな螺子部材取付装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明は、ワークに設けられた螺子部に螺子部材をねじ込んで取り付ける螺子部材取付装置であって、駆動源と、駆動源から駆動力が入力されて回転駆動する入力軸と、先端部側に螺子部材を保持可能な保持部を有する出力軸と、入力軸と出力軸との間に介在する球面部とを備え、入力軸と出力軸とが球面部を介して互いに傾斜した状態で磁力によって吸着されていることを特徴とする螺子部材取付装置を提供する。
【００１１】
このように、本発明に係る螺子部材取付装置においては、入力軸と出力軸とが球面部を介して互いに磁力によって吸着されているため、螺子部材をワークにねじ込んで取り付ける際、入力軸に駆動力が入力されると、その駆動力は球面部を介して出力軸に伝達される。また、このとき球面部が自在継手として機能することで、入力軸と出力軸とが互いに傾斜していても、入力軸から出力軸へ駆動力を良好かつ安定して伝達することができる。これにより、螺子部材を回転させてワークの螺子部にねじ込むことができる。
【００１２】
一方、螺子部材のねじ込みが完了した場合は、その螺子部材の回転がワークの螺子部への締結によって規制されることで、出力軸の回転も規制される。その結果、入力軸と球面部との間、あるいは、出力軸と球面部との間で、これらを一体的に回転させる磁力よりも大きな回転阻止力が作用することで回転方向の摺動が発生し、入力軸から出力軸への駆動力の伝達が遮断される。これにより、ねじ込みが完了した後に、さらに螺子部材がねじ込まれるのを防止でき、螺子部材が過度にねじ込まれることによる螺子部材や螺子部の破損を回避することができる。
【００１３】
このように、本発明の構成によれば、入力軸と出力軸とを球面部を介して互いに磁力によって吸着させるだけの簡単な構成によって、クラッチ機構と自在継手機構の両方の機能を実現することができるようになり、小型で低コストな螺子部材取付装置を提供できるようになる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、自在継手とクラッチの両方の機能を備えつつ、小型で低コストな螺子部材取付装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】ディーゼルエンジンの構成を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る仮締め装置の全体構成を示す正面図である。
【図３】回転保持機構の構成を示す正面図である。
【図４】回転保持機構の分解図である。
【図５】回転保持機構の一部を示す断面図である。
【図６】本実施形態に係る仮締め装置の作用及び使用方法を説明するための側面図である。
【図７】（ａ）は、出力軸へ駆動力が伝達されている状態を示す図、（ｂ）は、出力軸への駆動力の伝達が遮断された状態を示す図である。
【図８】（ａ）（ｂ）は、回転保持機構の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る螺子部材取付装置の実施形態について、ディーゼルエンジンのシリンダヘッドに対してグロープラグを仮締めする仮締め装置を例に説明する。
【００１７】
まず、図１に基づき、ディーゼルエンジンの構成について簡単に説明する。
【００１８】
図１に示すように、ディーゼルエンジン１は、内部にピストン４が設けられたシリンダブロック２と、シリンダブロック２の上部に固定されたシリンダヘッド３とを備えている。シリンダヘッド３には、給気路５を開閉する吸気弁６と、吸気弁６を駆動させるカム７と、副室８内に燃料を噴射する燃料噴射弁９と、副室８内を予熱するグロープラグ１０とが設けられている。
【００１９】
グロープラグ１０は、シリンダヘッド３に設けられた挿入孔１１内に挿入されている。挿入孔１１の内周面には螺子部（雌螺子部）１１ａが形成されており、この螺子部１１ａに対してグロープラグ１０の外周面に設けられた螺子部（雄螺子部）１０ａがねじ込まれることにより、グロープラグ１０が挿入孔１１内に取り付けられる。また、挿入孔１１は、グロープラグ１０が吸気弁６や燃料噴射弁９と干渉しないように三次元的に（図１における横方向と紙面直交方向とに）傾斜して配置されている。
【００２０】
次に、本実施形態に係る仮締め装置の構成について説明する。
【００２１】
図２に示すように、仮締め装置２０は、ワイヤー等の可撓性の吊り下げ部材２６によって天井などから吊り下げられ、シリンダヘッド３が載置される載置台１８の上方に配置されている。吊り下げ部材２６は、図示しない巻取装置によって繰り出し又は巻き取り可能に構成されている。このため、作業者は、仮締め装置２０を引っ張るなどして上下方向（図２における縦方向）、左右方向（図２における横方向）、あるいは前後方向（図２における紙面直交方向）を含む様々な方向に、自由に移動させることができる。また、作業者が仮締め装置２０を移動させないときは、吊り下げ部材２６が巻取装置によって自動で巻き取られることにより、仮締め装置２０は載置台１８の上方の所定位置に水平状に吊り下げられた状態（図２に示す状態）で保持される。
【００２２】
仮締め装置２０は、先端部側にグロープラグを保持する保持部２１が設けられた複数の回転保持機構２２と、本体フレーム２３と、駆動源としてのモータ２４とを主な構成としている。
【００２３】
本体フレーム２３は、上下に配置された２枚の板部材２８と、各板部材２８の左右方向の両端部に設けられた２つの連結部材２９とによって構成されている。２枚の板部材２８は、スペーサの機能を兼ねる連結部材２９によって互いに間隔をあけて連結されている。また、各連結部材２９には、作業者が仮締め装置２０を移動させる際に把持する把持部（取っ手部）２７が設けられている。
【００２４】
複数の回転保持機構２２は、本体フレーム２３から下方へ垂下するように取り付けられた長尺の構造体であり、互いに左右方向に間隔をあけて配置されている。各回転保持機構２２同士の間隔は、シリンダヘッド３に設けられた挿入孔１１同士の間隔に対応して設定されている。
【００２５】
モータ２４は、本体フレーム２３の左右方向の中央に１つだけ設けられている。このモータ２４からの駆動力によって各回転保持機構２２がそれぞれの軸回りに回転駆動する。具体的には、モータ２４の駆動軸２４ａと各回転保持機構２２の入力軸３１のそれぞれに、スプロケット３５，３８が設けられており、これらスプロケット３５，３８が動力伝達部材としてのタイミングチェーン２５を介して連結されている。モータ２４が駆動すると、その駆動力がタイミングチェーン２５及び各スプロケット３５，３８を介して各回転保持機構２２の入力軸３１に伝達され、各回転保持機構２２が同時に回転駆動する。なお、タイミングチェーン２５とスプロケット３５，３８に代えて、タイミングベルトとプーリ等の他の動力伝達機構を用いてもよい。また、各スプロケット３５、３８及びタイミングチェーン２５は、いずれも本体フレーム２３を構成する板部材２８の間に配置されている。
【００２６】
また、各回転保持機構２２は、先端部側に保持部２１を有し、入力軸３１から駆動力が伝達される出力軸３２を有する。各出力軸３２は、本体フレーム２３の下方に設けられた姿勢支持フレーム３０によって、入力軸３１に対して所定の角度α傾斜した姿勢で支持されている。このように各出力軸３２を入力軸３１に対して傾斜させているのは、作業者によるグロープラグの挿入作業性を考慮し、出力軸３２の向きをグロープラグが挿入される挿入孔１１の向きに対応させたためである。すなわち、シリンダヘッド３に設けられた挿入孔１１は、シリンダヘッド３が載置台１８（水平台）上に載置された状態で、鉛直方向に対して角度β傾斜しているので、これに対応して、各出力軸３２も、仮締め装置２０が水平状に吊り下げられた状態で、鉛直方向から角度α傾斜するように配置されている。なお、出力軸３２の傾斜角度αは、挿入孔１１の傾斜角度βと必ずしも同じ角度でなくてもよい。
【００２７】
一方、各入力軸３１は、モータ２４から駆動力が伝達される構成上、モータ２４の駆動軸２４ａと平行に配置されていることが望ましい。また、入力軸３１や駆動軸２４ａを出力軸３２と同様に傾斜させるよりは、仮締め装置２０が水平状に吊り下げられた状態で鉛直方向を向くように配置した方が姿勢が安定し、構成が不必要に複雑化することも回避できる。
【００２８】
上記の理由から、本実施形態に係る仮締め装置２０においては、入力軸３１と出力軸３２とを互いに異なる方向を向くように配置し、出力軸３２を入力軸３１に対して傾斜させている。しかしながら、出力軸３２を入力軸３１に対して傾斜させると、入力軸３１から出力軸３２へ動力を伝達するために自在継手機構が必要になる。さらに、本実施形態のように、１つのモータ２４によって複数の回転保持機構２２を同時に回転させるように構成すると、グロープラグのねじ込みが完了した一部の出力軸３２に対しては、それ以降、駆動力が伝達されないように、入力軸３１と出力軸３２との間にクラッチ機構を設けて駆動力を遮断する必要がある。そこで、本実施形態に係る仮締め装置２０においては、以下に説明するように、回転保持機構２２がクラッチ機構と自在継手機構の両方の機能を備えるようにしている。
【００２９】
以下、図３〜図５に基づき、回転保持機構２２の構成について詳しく説明する。
なお、各回転保持機構２２はいずれも同様に構成されているので、１つの回転保持機構２２の構成について説明する。
【００３０】
図３に示すように、回転保持機構２２は、入力軸３１と、出力軸３２と、入力軸３１と出力軸３２との間に介在する球体３３とを備えている。そして、入力軸３１及び出力軸３２は、球体３３を介して互いに磁力によって吸着されている。
【００３１】
詳しくは、出力軸３２の上端部に磁石３４が設けられており、この磁石３４の磁力によって入力軸３１と球体３３とが出力軸３２に対して吸着されている。従って、球体３３及び入力軸３１は、いずれも磁石３４との間で吸着力が生じる鉄等の磁性体（強磁性体）で構成されている。なお、入力軸３１と球体３３と出力軸３２との間で吸着力が生じればよいので、入力軸３１と球体３３と出力軸３２のうち、少なくとも１つが磁石で構成され、その他が磁性体（強磁性体）であればよい。
【００３２】
また、本実施形態では、入力軸３１と出力軸３２とが球体３３を介して互いに吸着される箇所が、円筒状のカバー部材３６によって覆われている。カバー部材３６は、本体フレーム２３の下面に対して斜めに（鉛直方向に対して傾斜して）固定されており、出力軸３２を傾斜した姿勢で支持する姿勢支持部材としての機能も兼ねている。
【００３３】
図４に示すように、本実施形態では、球体３３に対して吸着される入力軸３１の吸着面３１ａが、球体３３と同じ半径の凹球面に形成されている。また同様に、球体３３に対して吸着される磁石３４の吸着面３４ａも、球体３３と同じ半径の凹球面に形成されている。このように、それぞれの吸着面３１ａ，３４ａが球体３３と同じ半径の凹球面に形成されていることで、図５に示すように、入力軸３１と出力軸３２とが球体３３に対して吸着された状態では、両吸着面３１ａ，３４ａが球体３３に対して面接触する。この場合、両吸着面３１ａ，３４ａが球体３３に対して点接触する場合に比べて大きな吸着力が得られるようになり、大きな駆動力（回転トルク）を伝達することが可能となる。また、入力軸３１と出力軸３２とが球体３３に対して、面接触ではなく、環状の線接触となるようにしてもよい。この場合、面接触に比べて吸着力は小さくなるが、点接触の場合に比べて吸着力を大きくすることが可能である。なお、両吸着面３１ａ，３４ａの接触面積の大きさをどのように設定するかは、入力軸３１から出力軸３２へ伝達すべき駆動力（回転トルク）の大きさに応じて適宜調整すればよい。
【００３４】
また、本実施形態では、出力軸３２において磁石３４を保持する周囲の部材（磁石ホルダ部）３７がアルミニウム等の非磁性体（強磁性体ではない材質で、常磁性体、反磁性体、反強磁性体が含まれる。）で構成されている。このように、磁石３４の周囲の部材３７を非磁性体で構成することで、グロープラグが出力軸３２に保持された際に、グロープラグが磁石３４の影響を受けて磁力を帯びることがないようにしている。
【００３５】
続いて、本実施形態に係る仮締め装置の動作及び使用方法について説明する。
【００３６】
図６は、仮締め装置２０を側方（図２における右側）から見た図である。
図６に示すように、まず、作業者は、載置台１８の上にシリンダヘッド３を載置し、全ての回転保持機構２２の保持部２１にグロープラグ１０を装着する。そして、作業者は、仮締め装置２０の把持部２７を持って、図６の二点鎖線で示すように、仮締め装置２０を移動させ、グロープラグ１０の先端部をシリンダヘッド３の挿入孔１１の位置に合わせる。そして、作業者は、仮締め装置２０を移動させて、各グロープラグ１０を各挿入孔１１内に挿入し、その状態でモータ２４を駆動させ、各回転保持機構２２を回転駆動させる。
【００３７】
各回転保持機構２２においては、入力軸３１と球体３３と出力軸３２とが互いに磁力によって吸着されているため、入力軸３１に駆動力が入力されると、その駆動力は球体３３を介して出力軸３２に伝達される。また、このとき球体３３が自在継手として機能することで、出力軸３２が入力軸３１に対して傾斜した状態で保持されていても、入力軸３１から出力軸３２へ駆動力が良好かつ安定して伝達され、出力軸３２が回転する。
【００３８】
これにより、図７（ａ）に示すように、入力軸３１と球体３３と出力軸３２とが一体的に回転し、グロープラグ１０が挿入孔１１内にねじ込まれていく。ここで、一部のグロープラグ１０のねじ込みが他のグロープラグ１０よりも早く完了した場合は、そのグロープラグ１０の回転が挿入孔１１の螺子部に対する締結によって規制されることで、出力軸３２の回転も規制される。その結果、球体３３と入力軸３１との吸着面間でこれらを一体的に回転させる磁力よりも大きな回転阻止力が作用するので、図７（ｂ）に示すように、入力軸３１の回転は継続するが、球体３３と入力軸３１との吸着面間で回転方向の摺動が発生することで、球体３３及び出力軸３２への駆動力の伝達が遮断される。これにより、ねじ込みが完了した後、さらにグロープラグ１０がねじ込まれるのを防止することができ、グロープラグ１０が過度にねじ込まれることによるグロープラグ１０や挿入孔１１の破損を回避することができる。
【００３９】
また、このときねじ込みが完了していない他の回転保持機構２２においては、出力軸３２の回転が継続される。その後、ねじ込みが完了次第、逐次上記と同様の作用により出力軸３２への駆動伝達が遮断される。そして、全てのグロープラグ１０のねじ込みが完了した時点で、モータ２４の駆動を停止させて、グロープラグの仮締め作業が完了する。
【００４０】
以上のように、本実施形態に係る仮締め装置２０においては、入力軸３１と出力軸３２とが傾斜した状態で保持されていても、球体３３が自在継手として機能することで、入力軸３１から出力軸３２へ駆動力を良好かつ安定して伝達することが可能である。また、入力軸３１と球体３３と出力軸３２とが磁力によって吸着されていることで、グロープラグ１０のねじ込みが完了した場合は、その時点で出力軸３２に回転規制力が生じることで、出力軸３２への駆動力の伝達が遮断されるため、グロープラグ１０が過度にねじ込まれることによるグロープラグ１０や挿入孔１１の螺子部等の破損を回避することができる。このように、本実施形態に係る仮締め装置２０の構成によれば、入力軸３１と出力軸３２とを球体３３を介して互いに磁力によって吸着させるだけの簡単な構成によって、クラッチ機構と自在継手機構の両方の機能を実現することができ、装置の小型化及び低コスト化を図ることが可能となる。
【００４１】
また、本実施形態に係る仮締め装置２０においては、入力軸３１と出力軸３２とを球体３３を介して互いに吸着させているが、図８（ａ）（ｂ）に示す例のように、球体３３を省略し、入力軸３１と出力軸３２のいずれか一方に球面部（凸球面部）４０を一体に設け、この球面部４０を介して入力軸３１と出力軸３２とが互いに磁力で吸着されるようにしてもよい。すなわち、自在継手として機能する球面部は、入力軸３１及び出力軸３２とは別体（球体３３）として構成されてもよいし、入力軸３１又は出力軸３２と一体に構成されていてもよい。
【００４２】
また、本実施形態では、本発明をグロープラグの仮締め装置に適用した場合を例に説明したが、本発明はこのような仮締め装置に限らず、その他の螺子部材をワークにねじ込んで取り付ける螺子部材取付装置にも適用可能である。
【符号の説明】
【００４３】
３      シリンダヘッド
１０    グロープラグ
１１    挿入孔
１１ａ  螺子部
２０    仮締め装置
２１    保持部
２２    回転保持機構
２４    モータ２４
２４ａ  駆動軸
３１    入力軸
３２    出力軸
３３    球体
３４    磁石
４０    球面部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2019111593.tif 000006
【図５】
2019111593.tif 000007
【図６】
2019111593.tif 000008
【図７】
2019111593.tif 000009
【図８】
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