(57)【要約】【課題】  ねじを素速く正確なトルクで締め上げることの可能な自動ドライバ及びそのねじ締め方法を提供する。【解決手段】  トルクの駆動源１７と、ビットを装着するためのビット装着部７４と、前記駆動源のトルクを前記ビット装着部に伝達するトルク伝達部とを備える自動ドライバにおいて、前記トルク伝達部１００Ａは、前記駆動源に連結する第１の回転軸１８と前記ビット装着部に連結する第２の回転軸３７との間に接続した弾性部材１０１と、前記第１、第２の回転軸間に所定角以上のねじれが生じたことにより互いに係合して前記第１の回転軸のトルクを前記第２の回転軸に直接伝える係合機構部４５と、を備える。【選択図】  図１
2012076175.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トルクの駆動源と、ビットを装着するためのビット装着部と、前記駆動源のトルクを前記ビット装着部に伝達するトルク伝達部とを備える自動ドライバにおいて、
前記トルク伝達部は、
前記駆動源に連結する第１の回転軸と前記ビット装着部に連結する第２の回転軸との間に接続した弾性部材と、
前記第１、第２の回転軸間に所定角以上のねじれが生じたことにより互いに係合して前記第１の回転軸のトルクを前記第２の回転軸に直接伝える係合機構部と、
を備えることを特徴とする自動ドライバ。
【請求項２】
前記弾性部材は前記第１、第２の回転軸間に接続したねじりばね部材からなることを特徴とする請求項１記載の自動ドライバ。
【請求項３】
前記弾性部材は板ばね部材からなることを特徴とする請求項１又は２記載の自動ドライバ。
【請求項４】
前記弾性部材はトーションバー部材からなることを特徴とする請求項１又は２記載の自動ドライバ。
【請求項５】
前記弾性部材はコイルばね部材からなることを特徴とする請求項１又は２記載の自動ドライバ。
【請求項６】
前記係合機構部は、前記第１、第２の回転軸間の右回転方向又は左回転方向に所定角以上のねじれが生じたことにより互いに係合して前記第１の回転軸のトルクを前記第２の回転軸に直接伝えるよう構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の自動ドライバ。
【請求項７】
前記係合機構部は、前記第１、第２の回転軸間のある回転方向に所定角以上のねじれが生じたことにより互いに係合して前記第１の回転軸のトルクを前記第２の回転軸に直接伝え、前記第１、第２の回転軸間の前記とは逆回転方向にねじれが生じる場合は最初から係合して第１の回転軸のトルクを第２の回転軸に直接伝えるよう構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の自動ドライバ。
【請求項８】
前記駆動源はトルクを制御可能な電動モータであることを特徴とする請求項１記載の自動ドライバ。
【請求項９】
トルクの駆動源と、ビットを装着するためのビット装着部と、前記駆動源のトルクを前記ビット装着部に伝達するトルク伝達部とを備える自動ドライバのねじ締め方法において、
前記トルク伝達部は、前記駆動源に連結する第１の回転軸と前記ビット装着部に連結する第２の回転軸との間に接続した弾性部材と、前記第１、第２の回転軸間に所定角以上のねじれが生じたことにより互いに係合して前記第１の回転軸のトルクを前記第２の回転軸に直接伝える係合機構部とを備え、
ねじを前記弾性部材の弾性力により被締結体にねじ込むステップと、
前記被締結付体に着座した際のねじに加わる衝撃トルクを前記弾性部材の弾性力により緩和するステップと、
前記着座後のねじを前記係合機構部を介した前記弾性力を超える所定のトルクで締め上げるステップと、
を備えることを特徴とする自動ドライバのねじ締め方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自動ドライバ及びそのねじ締め方法に関し、更に詳しくは電子回路と精密機構部とを一体化させた様な電子応用精密機器（時計、カメラ、携帯電話、コンピュータ、ディスク装置等）のねじ締め作業に用いて好適なる自動ドライバ及びそのねじ締め方法に関する。
【０００２】
この種の電子応用精密機器では、電子回路の実装と共に精密機構部のねじ締め作業が必要となるが、一般に、このねじ締め作業はトルクを精密制御可能な自動（電動）ドライバを用いて行われる。
【背景技術】
【０００３】
図１７〜図１９は従来技術を説明する図（１）〜（３）で、図１７は従来の自動ドライバシステムの外観斜視図を示している。図において、クリーンルームの天井等よりバランサ付きのワイヤ１３６が吊されており、ここに自動ドライバ１０のハンガ１３４を引っかけて自動ドライバ１０を吊り下げる。使用時には、ドライバ本体を手で握り、ビット６６の先端をねじの頭に合わせ、スイッチレバー１２６を指で引くと、トリガ信号がケーブル４８を介してドライバコントローラ４６に送られると共に、ドライバコントローラ４６内のＣＰＵ制御の下で、自動ドライバ１０が精密駆動制御され、こうして被締結体のねじ締め作業が能率良く行われる。
【０００４】
またモータの回転方向は自動ドライバ１０内のトグルスイッチ（不図示）により変更可能であり、これによりねじ締め／ねじ緩めの作業が行われる。この様な自動ドライバ１０の内部構造は、大きく分けて動力源であるモータアセンブリ５２とモータの回転トルクをビット６６に伝えるカプラアセンブリ８０とから成っており、以下、これらの構造を概説する。
【０００５】
図１８は従来のモータアセンブリ５２を説明する図で、図１８（ａ）はその組み立て図、図１８（ｂ）はアセンブリ完成図である。図１８（ａ）において、ギヤードモータ１６の後端部にはエンコーダ部２０が取り付けられ、該エンコーダ部２０を介してＤＣモータへの給電及びモータ回転速度の検出等を行う。
【０００６】
一方、ギヤードモータ１６の先端部にはボールベアリング１４で軸支された駆動軸１８が突出していると共に、この駆動軸１８には一部に平坦領域３４が設けられており、ここにカプリング３０を２本のねじ３２により固定する。またこのカプリング３０の先端部にはブロック形状の２つの嵌合部４０が一体して設けられており、これらを後述の図１９のカプラ３６に設けられた溝３８に嵌め込むことで、自在の軸継手部を構成する。更に、この様なカプリング３０の上からマウント４２を被せ、これを４本のねじ４４によりギヤードモータ１６に固定し、こうしてモータアセンブリ５２を完成する。
【０００７】
図１９は従来のカプラアセンブリ８０を説明する図で、図１９（ａ）はその組み立て図、図１９（ｂ）はアセンブリ完成図である。図１９（ａ）において、カプラ３６の後半部は前記カプリング３０の外径よりも幾分内径の大きい円筒状になっており、ここには上記図１８のカプリング３０の両嵌合部４０を嵌め込むための２つの溝３８と、円筒端部に設けたフランジ５６と、外周側面に設けた溝６０とを備える。ベアリング５４の内環をフランジ５６に当接するまで圧入し、かつ溝６０に止め輪５８を嵌め込むことで、ベアリング５４によりカプラ３６を軸支可能となる。
【０００８】
一方、カプラ３６の前半部は円柱状になっており、その先端部にはビット６６を挿入するための断面６角形状のビット挿入孔６８が設けられている。更にカプラ３６の先端部近傍の外周側面には、溝６４と、３つの鋼球７０を保持するための３つの挿入孔７２とが設けられ、各挿入孔７２は鋼球７０がこぼれ落ちないように所定のテーパをもってビット挿入孔６８の側に通じている。そして、鋼球７０を挿入孔７２に挿入した状態で、コイルスプリング７６と円筒形のチャックリング７４とを順に挿入し、かつ溝６４にＣリング６２を嵌め込むことで、チャックリング７４を手前側に押された状態で係止し、こうしてカプラアセンブリ８０を完成する。
【０００９】
ここで、チャックリング７４の後半部の内径はカプラ３６の先端部の外径と略同一になっており、チャックリング７４が手前側に押し出された状態では、その内壁によって各鋼球７０がカプラ３６の内側に付勢され、これらがビット６６の凹溝１１４と係合することで、ビット６６を抜けない様に拘束する。一方、チャックリング７４の前半部の内径はカプラ３６の先端部の外径よりも幾分大きくなっており、チャックリング７４を手で後ろ側に押し込むと、各鋼球７０の拘束が解かれ、ビット６６を自由に挿抜可能となる。
【００１０】
右ねじの場合は、ビット６６の先端をねじの頭部に押しつけて、ビット６６を右回転させることでねじを締め付け、或いは左回転させることでねじを緩める。左ねじの場合は、この逆である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０００−１５３４６６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
このような自動ドライバを使用して、ねじを素速く正確なトルクで締め上げたいというのは組立ラインからの切実な要求である。しかし、ドライバメカのトルクが自在軸継手（４０，３８）を介してビット６６に直接伝わるような従来方式の自動ドライバでは、ビットの回転速度を上げると着座の瞬間に大きな衝撃トルクが生じねじが締まり過ぎることがあった。以下、この点を詳細に説明する。
【００１３】
ねじの着座前後において、力積モーメントの関係は（1）式で与えられる。
【００１４】
【数１】
2012076175.tif 000003
【００１５】
ここで、Ｉはドライバメカの慣性モーメント、ωはビットの角速度、Ｔはねじに加わるトルクである。また、t は時間で、t ＝0 が着座の瞬間を表す。
【００１６】
いま、トルクＴが接触時間Δｔの間一定値Ｔimpであると仮定すると、（１）式の時間積分は（２）式で書き表される。
【００１７】
【数２】
2012076175.tif 000004
【００１８】
ここで、Ｔimpは衝撃トルクである。
【００１９】
接触時間Δtは、金属製のワークを雄ねじで直接締め付けるような所謂ハード接触（hard joint）ではΔtは短<、樹脂、ゴム、スプリング等のワッシャを介して締め付けるような所謂ソフト接触（soft joint）ではΔtは長くなる。着座前の角運動量Ｉωは一定なので、衝撃トルクＴimpは、ハード接触では大きく、ソフト接触では小さくなる。このため、ねじを速く（大きいωで）締め上げようとするとＴimpが大きくなり、これによってねじの締め過ぎを起こすことがある。つまり、ねじを素速く締め上げたいという要求と正確なトルクで締め上げるという要求は両刃の剣であった。
【００２０】
図２０〜図２２は従来技術の改良したい点を説明する図（１）〜（３）であり、図２０（Ａ）は従来の自動ドライバを使用したねじ締めトルクの時間変化を示している。図において、実線はねじ締めトルクＴf（kgf・cm）、点線はモータ電流Ｉf（Ａ）である。最初は雄ねじが雌ねじの中をくぐる間、ビット６６は一定の角速度ωで回転しており、ねじは殆どトルクを受けない。しかし、ねじの座面が被締結体に接する瞬間では、ドライバメカの力積モーメントによりねじにはビット６６から一時的に大きな衝撃トルクＴimpが加わる。その後は、モータ電流Ｉfの増加と共に締め上げトルクＴfを増してゆき、やがて予め設定した最終トルクＴfinに達すると、このトルクを一定時間保持して電流Ｉfを切る。
【００２１】
図２０（Ｂ）は従来の自動ドライバを使用したねじを緩めるトルクの時間変化を示している。図において、実線はねじを緩めるトルクＴr（kgf・cm）、点線はモータ電流Ｉr（Ａ）である。ねじの緩め過程ではモータ電流Ｉrを徐々に増加させ、ねじが回転し（緩み）始めると、これをロータリエンコーダで検知し、モータ電流Ｉrを弱める。この区間の最大トルクを緩めトルクＴlと定める。
【００２２】
一般に、一定の最終トルクＴfinで締め上げたねじは、これと比例関係にあるような一定の緩めトルクＴlで緩められることが望ましい。即ち、最終トルクＴfinと緩めトルクＴlとの間には一定の関係があることが望ましい。しかし、実際のねじ締め作業では、ねし締めの途中で最終トルクＴfinを超えるような大きな衝撃トルクＴimpが加わるため、しばしばねじの締め過ぎが起きていた。以下、この状況を詳細に説明する。
【００２３】
図２１は従来の自動ドライバについて測定した衝撃トルクＴimpのビット回転速度依存
である。例えば市販のねじを５個選び、設定トルク３kgf・cmでねじ締めした時の衝撃トルクＴimpを測定した。縦軸は衝撃トルクＴimp、横軸はビットの回転速度（rpm）である。特性a（□）とe（△）はねじａとｅの測定データである。実際はねじ５つ分の測定データａ〜ｅがあるが、紙面の簡単のため２つ分のａとｅのみを図示した。特性ａｖｅ（○）はねじ５つ分のデータａ〜ｅの平均値、太実線で示す特性ｍは平均値ａｖｅを基にして得た衝撃トルクの回帰直線である。
【００２４】
駆動軸１８のトルクがビット６６に直接伝わるような従来方式では、ビット６６の回転速度の増加に伴い、衝撃トルクＴimpは大幅に増加している。また回転速度の増加に伴う衝撃トルクＴimpの変動も大きく、更にはねじ毎のばらつきも大きいことが分かる。
【００２５】
図２２は緩めトルクＴlの最終トルクＴfinに対する比Ｔl／Ｔfinのビット回転速度依存である。この比Ｔl／Ｔfinはねじがどの程度の強さで締まったかの目安となる。上記同様にして市販のねじを５個選び、設定トルク３kgf・cmでねじ締めした場合の比Ｔl／Ｔfinを求め、このうちのねじａ，ｅについてのＴl／Ｔfinの特性ａ（□）、ｅ（△）と、ねじａ〜ｅの平均値ａｖｅ（○）と、回帰直線ｍとを示した。但し、回帰直線ｍについては特定のビット回転速度Ｒmax（即ち、2,177 rpm）を境にして、測定データａ〜ｅに急な上昇傾向（折れ曲がり）が見られるため、領域を２つに分けて回帰直線を求めた。本明細書で
は、このＲmaxをねじの締め過ぎが起きないビットの最高回転速度と定義する。但し、例えＲmax 以上のビット回転速度で締めつけ、比Ｔl／Ｔfin＝１になったとしてもねじは破壊するものではない。
【００２６】
回帰直線ｍを見ると分かるように、低回転速度の側ではＴl／Ｔfinは略７０％位の値をとり、ビット回転速度が増しても比Ｔl／Ｔfinは殆ど変わらない。しかし、臨界の最高回転速度Ｒmaxを越すと比Ｔl／Ｔfinはビット回転速度の増加に対して急激な立ち上がり（折れ曲がり特性）を示しており、ねじの締め過ぎが起きている。即ち、通常よりも大きな緩めトルクＴlを加えないとねじは緩まなかった。図示はしないが、この最高回転速度Ｒmaxはねじ締めの設定トルクと共に高くなり、逆にＴl／Ｔfinの立ち上がりは設定トルクが低い程急峻になる傾向がある。即ち、設定トルクが低い程、狭いｒｐｍ範囲内で急激なねじの締め過ぎが起きる傾向にあった。このように、ドライバメカ全体の慣性モーメントがビット６６に直接伝わるような従来方式では、ビットの回転速度を所定以上に上げることができなかった。
【００２７】
本発明は上記従来技術の改良したい点に鑑みてなされたものであり、その目的とする所は、ねじを素速く正確なトルクで締め上げることの可能な自動ドライバ及びそのねじ締め方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
本発明（１）の自動ドライバは、トルクの駆動源と、ビットを装着するためのビット装着部と、前記駆動源のトルクを前記ビット装着部に伝達するトルク伝達部とを備える自動ドライバにおいて、前記トルク伝達部は、前記駆動源に連結する第１の回転軸と前記ビット装着部に連結する第２の回転軸との間に接続した弾性部材と、前記第１、第２の回転軸間に所定角以上のねじれが生じたことにより互いに係合して前記第１の回転軸の駆動トルクを前記第２の回転軸に直接伝える係合機構部と、を備えるものである。
【００２９】
係る構成により、例えば雄ねじでワークを締め付ける場合の作用を説明する。最初、雄ねじが雌ねじの中をくぐる間は、雄ねじは雌ねじから殆ど抵抗を受けない。この状態では、雄ねじを弾性部材のねじり応力のみで回すことが可能であり、雄ねじは、弾性部材のねじれが殆ど無い状態で、所定の回転速度でねじ込まれる。
【００３０】
こうして、やがて雄ねじが被締結体に着座すると、雄ねじは座面と被締結体との間の摩擦により急減速させられると共に、ビット側の慣性モーメントによる衝撃トルクを受けるが、弾性部材を介して駆動源側に接続するビット装着部は、それ自体の慣性モーメントが比較的小さいため、雄ねじは大きな衝撃トルクを受けることもなく速やかに減速し、停止できる。
【００３１】
一方、駆動源の側は比較的慣性モーメントも大きく、なお所定の回転速度で回転し続けようとするが、この時、弾性部材がねじれることによってビット装着部に伝わる衝撃トルクが大幅に緩和される共に、駆動源の側も弾性部材をねじる際の反作用を受けて速やかに減速する。
【００３２】
こうして、やがて駆動源とビット装着部との間（即ち、弾性部材）に所定角以上のねじれが生じると、係合機構部が互いに係合することにより以後は駆動源のトルクがビット側に直接伝わるため、雄ねじを所要の設定トルクで締め上げることが可能となる。かくして、本発明によれば、ねじを従来よりも格段に素速く、かつ正確な設定トルクで締め上げることが可能となる。
【００３３】
本発明の第２の態様では、前記弾性部材は前記第１、第２の回転軸間に接続したねじり
ばね部材からなる。ねじりばね部材としては、例えば図１の板ばね１０１、図９のトーションバー１０２、図１２のねじりコイルばね１０３等が考えられる。
【００３４】
本発明の第３の態様では、前記弾性部材は板ばね部材からなる。板ばね部材としては例えば図１の板ばね１０１、図１６（Ａ）の板ばね１０５等が考えられる。
【００３５】
本発明の第４の態様では、前記弾性部材はトーションバー部材からなる。トーションバー(torsion bar)部材としては、例えば図９、図１０のピアノ線１０２が考えられる。
【００３６】
本発明の第５の態様では、前記弾性部材はコイルばね部材からなる。コイルばね部材としては、例えば図１２のねじりコイルばね１０３、図１６（Ｂ）の伸張コイルばね１０６、図１６（Ｃ）の圧縮コイルばね１０７等が考えられる。
【００３７】
本発明の第６の態様では、前記係合機構部は、前記第１、第２の回転軸間の右回転方向又は左回転方向に所定角以上のねじれが生じたことにより互いに係合して前記第１の回転軸のトルクを前記第２の回転軸に直接伝えるよう構成されている。
【００３８】
本発明では、例えば右ねじを締め上げる場合は、係合機構部は第１、第２の回転軸間の右回転方向に所定角以上のねじれが生じたことにより係合して第１の回転軸の右回転トルクを第２の回転軸に直接伝えるよう構成され、逆に左ねじを締め上げる場合は、係合機構部は第１、第２の回転軸間の左回転方向に所定角以上のねじれが生じたことにより係合して第１の回転軸の左回転トルクを第２の回転軸に直接伝えるよう構成されている。従って、右ねじを締め上げる場合も、左ねじを締め上げる場合も、共に素速く、かつ正確な設定トルクで締め上げることが可能となる。
【００３９】
本発明の第７の態様では、前記係合機構部は、前記第１、第２の回転軸間のある回転方向に所定角以上のねじれが生じたことにより互いに係合して前記第１の回転軸のトルクを前記第２の回転軸に直接伝え、前記第１、第２の回転軸間の前記とは逆回転方向にねじれが生じる場合は最初から係合して第１の回転軸のトルクを第２の回転軸に直接伝えるよう構成されている。
【００４０】
本発明では、例えば右ねじを締め上げる場合は、係合機構部は第１、第２の回転軸間の右回転方向に所定角以上のねじれが生じたことにより係合して第１の回転軸の右回転トルクを第２の回転軸に直接伝えるよう構成され、逆に右ねじを緩める場合は、係合機構部は最初から係合して第１の回転軸の左回転トルクを第２の回転軸に直接伝えるように構成されている。従って、右ねじを締め上げる場合は素速くかつ正確な設定トルクで締め上げることが可能であると共に、右ねじを緩める場合は、軸間にトルク伝達の遊びが無いため、速やかに緩められる。左ねじに対しても同様に構成できる。
【００４１】
本発明の第８の態様では、前記駆動源はトルクを制御可能な電動モータである。この電動モータにはＤＣモータやＡＣサーボモータ等が含まれる。本発明によれば、ねじを素速く所望の設定トルクで正確に締め上げられる。
【００４２】
本発明の自動ドライバのねじ締め方法は、トルクの駆動源と、ビットを装着するためのビット装着部と、前記駆動源のトルクを前記ビット装着部に伝達するトルク伝達部とを備える自動ドライバのねじ締め方法において、前記トルク伝達部は、前記駆動源に連結する第１の回転軸と前記ビット装着部に連結する第２の回転軸との間に接続した弾性部材と、前記第１、第２の回転軸間に所定角以上のねじれが生じたことにより互いに係合して前記第１の回転軸のトルクを前記第２の回転軸に直接伝える係合機構部とを備え、ねじを前記弾性部材の弾性力により被締結体にねじ込むステップと、前記被締結体に着座した際のね
じに加わる衝撃トルクを前記弾性部材の弾性力により緩和するステップと、前記着座後のねじを前記係合機構部を介した前記弾性力を超える所定のトルクで締め上げるステップと、を備える。
【発明の効果】
【００４３】
以上述べた如く本発明によれば、ねじを正確なトルクでより素速く締め上げることが可能となり、組立ラインにおけるねじ締め作業の能率向上や時間短縮に寄与する所が極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】第１の実施の形態による自動ドライバ１０Ａの要部構成図である。
【図２】第１の実施の形態による自動ドライバ１０Ａの要部断面図である。
【図３】板ばねのねじり特性を説明する図である。
【図４】第１の実施の形態による自動ドライバのねじ締め動作を説明する図である。
【図５】第１の実施の形態による自動ドライバのねじ緩め動作を説明する図である。
【図６】板ばね１０１にステンレス板ばねを使用した場合の衝撃トルクＴimpのビット回転速度依存である。
【図７】板ばね１０１にステンレス板ばねを使用した場合の緩めトルクＴlの最終トルクＴfinに対する比Ｔl／Ｔfinのビット回転速度依存である。
【図８】トルク伝達部に各種の板ばねを使用した場合のねじ締め最高回転速度Ｒmaxの設定トルク依存である。
【図９】第２の実施の形態による自動ドライバ１０Ｂの要部構成図である。
【図１０】トーションバーのねじり特性を説明する図である。
【図１１】トルク伝達部のトーションバーとしてピアノ線を使用した場合のねじ締め最高回転速度Ｒmaxの設定トルク依存である。
【図１２】第３の実施の形態による自動ドライバ１０Ｃの要部構成図である。
【図１３】ねじりコイルばねのねじり特性を説明する図である。
【図１４】トルク伝達部にねじりコイルばねを使用した場合のねじ締め最高回転速度Ｒmaxの設定トルク依存である。
【図１５】他の実施の形態によるトルク伝達部を説明する図（１）である。
【図１６】他の実施の形態によるトルク伝達部を説明する図（２）である。
【図１７】従来技術を説明する図（１）である。
【図１８】従来技術を説明する図（２）である。
【図１９】従来技術を説明する図（３）である。
【図２０】従来技術の改良したい点を説明する図（１）である。
【図２１】従来技術の改良したい点を説明する図（２）である。
【図２２】従来技術の改良したい点を説明する図（３）である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
以下、添付図面を参照して本発明に好適なる実施の形態を詳細に説明する。なお、全図を通して同一符号は同一又は相当部分を示すものとする。図１は第１の実施の形態による自動ドライバ１０Ａの要部構成図で、トルク伝達部１００Ａに板バネ１０１を使用した場合を示している。この自動ドライバ１０Ａは、トルクの駆動源であるモータアセンブリ５３と、ビット６６を装着するためのビット装着部（チャックリング）７４と、モータアセンブリ５３のトルクをカプラアセンブリ９０のビット装着部７４に伝達するトルク伝達部１００Ａとを備える。図はモータアセンブリ５３とカプラアセンブリ９０の結合部分（即ち、トルク伝達部１００Ａ）の構成が分かり易いようにカプラアセンブリ９０を９０°右回転させて描いている。
【００４６】
このモータアセンブリ５３はトルクを制御可能な電動モータとして例えばＤＣモータ１
７を備えている。このＤＣモータ１７の後端部には不図示のエンコーダ部２０が取り付けられ、該エンコーダ部２０を介してＤＣモータ１７への給電及びモータ回転速度の検出等を行う。一方、ＤＣモータ１７の先端部にはベアリングで軸支された駆動軸（本発明の第１の回転軸に相当）１８が突出している。この駆動軸１８をカプリング３１の孔４３に挿入し、２本のねじ３２によりカプリング３１を駆動軸１８に固定している。
【００４７】
カプラアセンブリ９０において、カプラ３７の後半部（図の手前側）には溝３８が設けられると共に、該溝３８の後端部にはフランジ５７が設けられており、ここにボールベアリング５４Ｂと、樹脂等からなるスペーサ３５と、ボールベアリング５４Ａを順に挿入し、これらをカプラ３７の溝にはめ込んだ止め輪で固定することで、カプラ３７をベアリング５４Ａ、５４Ｂにより回転自在に軸支している。
【００４８】
一方、カプラ３７の前半部（図の奥側）は円柱状になっており、その先端部にはビット６６を挿入するための断面６角形状のビット挿入孔６８が設けられている。更にカプラ３７の先端部よりコイルスプリング７６と円筒形のチャックリング７４とを順に挿入し、カプラ３７の溝にはめ込んだＣリングでチャックリング７４を奥側に押された状態でカプラ３７に係止している。
【００４９】
このトルク伝達部１００Ａは、ＤＣモータ（本発明の駆動源に相当）１７に連結する駆動軸（第１の回転軸に相当）とチャックリング（ビット装着部に相当）７４に連結するカプラ（第２の回転軸に相当）３７との間に接続した板ばね（弾性部材に相当）１０１と、駆動軸１８とカプラ３７の間に所定角以上のねじれが生じたことにより互いに係合して駆動軸１８のトルクをカプラ３７に直接伝える係合機構部４５とを備える。この係合機構部４５は、後述の図２（Ａ−Ａ）に示す如く、カプリング３１の前側周囲に設けた係合部４１とフランジ５７の内壁に設けたストッパ面３９とから構成される。
【００５０】
即ち、カプラ３７の後半部はカプリング３１の外径よりも内径の大きい円筒状になっており、ここにはカプリング３１の係合部４１と係合するための相対向する２つのストッパ面３９が設けられている。一方、カプリング３１の先端部にはカム形状をした係合部４１が一体して設けられており、その周囲面の一部がのカプラ３７の対向するストッパ面３９と係合（当接）することにより、駆動軸１８のトルクを１対１でカプラ３７の側に伝えることができる。
【００５１】
カプリング３１とカプラ３７の間はホルダ２６ａ、２６ｂと板ばね１０１とからなる弾性部材によって接続される。ホルダ２６ａは例えば金属製の円柱部材からなり、その前面部には板バネ１０１の長手方向端部と嵌合するための溝２７を備えている。またホルダ２６ａの後部周囲面には平坦領域２８aが設けられている。ホルダ２６ａをカプラ３７の溝３８に挿入することにより、ホルダ２６ａの平坦領域２８aをねじ３２でカプラ３７に固定可能となっている。
【００５２】
ホルダ２６ｂも金属製の円柱部材からなり、その前面部には板バネ１０１の長手方向端部と嵌合するための溝２７を備えている。またホルダ２６bの後部周囲面には小径領域２８ｂが設けられている。ホルダ２６ｂをカプリング３１の孔４３に挿入することにより、ホルダ２６ｂの小径領域２８ｂをねじ３２でカプリング３１に固定可能となっている。係る構成により、モータアセンブリ５３とカプラアセンブリ９０は板ばね１０１のねじれが無い状態で組み立てられる。
【００５３】
図２は第１の実施の形態による自動ドライバ１０Ａの要部断面図で、モータアセンブリ５３とカプラアセンブリ９０を組み立てた状態の要部断面図を示している。ホルダ２６ａをカプラ３７の溝３８内に挿入した状態でホルダ２６ａの平坦領域２８aをねじ３２でカ
プラ３７に固定する。ホルダ２６ｂをカプリング３１の孔４３に挿入した状態でホルダ２６ｂの小径領域２８ｂをねじ３２でカプリング３１に固定している。この状態で、板ばね１０１はねじれておらず、カプリング３１とカプラ３７の間は板ばね１０１だけで接続されている。
【００５４】
図の右側に係合機構部４５のＡ−Ａ矢視断面図を示す。ビット６６に負荷が掛からない状態では、例えば図の上下にフランジ５７が位置しているとすると、その内側のストッパ面３９が上下平行に相対向している。一例の係合部４１は略８角形状をしており、板ばね１０１がねじれていない状態では周囲４つの係合面４１ａ〜４１ｄがそれぞれ等間隔を保って対面のストッパ面３９と対峙している。
【００５５】
これにより、この係合機構部４５は、右ねじを締め上げる場合は、駆動軸１８とカプラ３７の間の右回転方向（ＣＷ）に所定角以上のねじれが生じたことにより係合面４１ａ、４１ｂとストッパ面３９が互いに係合して駆動軸１８のトルクをカプラ３７に直接伝えることになる。逆に左ねじを締め上げる場合は、駆動軸１８とカプラ３７の間の左回転方向（ＣＣＷ）に所定角以上のねじれが生じたことにより係合面４１ｃ、４１ｄとストッパ面３９が互いに係合して駆動軸１８のトルクをカプラ３７に直接伝えることになる。従って、右ねじを締め上げる場合も、左ねじを締め上げる場合も、共に素速くかつ正確な設定トルクで締め上げることが可能となる。
【００５６】
図３は板ばね１０１のねじり特性を説明する図である。ねじりばねを使用するときの問題は、ねじが降伏しない領域で、与えられたねじり角の範囲内でどれだけ多くの衝撃トルクＴimpを吸収できるかである。ねじりばねのばね係数が小さければ、係合部４１は容易にストッパ面３９に係合してしまってばねの役割を果たさないし、大きければばねがねじれ難く衝撃トルクＴimpを十分に吸収できない。ここでは、加えられたトルクＴに対して、ねじ締め時の衝撃トルクを最も効率よく吸収できるような、板ばね１０１の材質、形状とねじれ特性（ねじれ角θ、板中央で最大値をとる剪断応力τ等）の関係を説明する。
【００５７】
厚さｃ、幅ｂ、長さl の板ばね１０１にトルクＴ を加えてねじると、剪断応力τはばね中央部で最大値（３）式をとる。
【００５８】
【数３】
2012076175.tif 000005
【００５９】
αはｂ／ｃの値により決まり、例えば厚さc＝0.5 mm、幅ｂ＝4 mmの場合は、α＝0.307である。また許容剪断応力τmaxは板ばね１０１の材質によって決まり、燐青銅ではτmax＝55 kgf/mm2、ステンレスではτmax＝70〜110 kgf/mm2である。
【００６０】
また、板ばね１０１の端でのねじれ角θは（４）式で与えられる。
【００６１】
【数４】
2012076175.tif 000006
【００６２】
Ｇは横弾性係数（剛性率）であり、燐青銅ではＧ＝ 0.45×106 kgf/cm2、ステンレスではＧ＝0.70×106 kgf/cm2である。βもb/cにより決まり、厚さｃ＝0.5 mm、幅ｂ＝4 mmのときβ＝0.307である。
【００６３】
以上により、例えば、厚さｃ＝0.5 mm、 幅ｂ＝4 mm、長さｌ＝15 mmの板ばね１０１に掛けたトルクＴに対して、ねじれ角θと板中央で最大となる剪断応力τを計算すると表１のようになる。
【００６４】
【表１】
2012076175.tif 000007
【００６５】
本実施の形態による板ばね１０１の材質、形状は以上の考察を基にねじ締めの条件を考慮して最適に選ばれる。一例の板ばね１０１は燐青銅やステンレス鋼からなる矩形の薄板ばねからなっており、厚さｃ＝ 0.5 mm、 幅ｂ＝4 mm、長さｌ＝15 mmからなっている。なお、図１に示す如く、板ばね１０１の長さｌについては容易に変更可能となっており、長さｌの相違に応じたホルダ２６ａが用意されている。
【００６６】
図４は第１の実施の形態による自動ドライバ１０Ａのねじ締め動作を説明する図である。図４（ａ）において、右ねじを締める時の駆動軸１８は自動ドライバからねじ頭方向を見て時計方向（ＣＷ）に回転するものとする。最初は、雄ねじが雌ねじの中をくぐる間は、雄ねじは雌ねじから殆ど抵抗を受けない。この状態では、雄ねじを板ばね１０１のねじり応力のみで回すことが可能であり、雄ねじは、板ばね１０１のねじれが殆ど無い状態で、所定の回転速度でねじ込まれる。この時、駆動軸１８の係合部４１とカプラ３７のストッパ面３９とは共に所定の回転速度でＣＷの方向に回転している。
【００６７】
図４（ｂ）において、ある時点（位相角θ０）で雄ねじが被締結体に着座すると、雄ねじは被締結体との間の摩擦により急減速させられると共に、ビット側の慣性モーメントによる衝撃トルクを受けるが、板ばね１０１を介して駆動軸１８側に接続するカプラ３７は、それ自体の慣性モーメントが比較的小さいため、雄ねじは大きな衝撃トルクを受けることもなく速やかに減速し、停止できる。
【００６８】
一方、ＤＣモータ１７を含む駆動軸１８の側は比較的慣性モーメントも大きく、なお所定の回転速度でＣＷの方向に回転し続けようとするが、この時、板ばね１０１がねじれることによってカプラ３７の側に伝わる衝撃トルクＴimpが大幅に緩和される。図４（ｂ）では、急停止するカプラ３７に対して駆動軸１８（即ち、係合部４１）の側がなおＣＷに回転し続ける様子を、初期位相角θ０からの微少回転角（例えば１０°）づつの３段階に分けて表している。
【００６９】
この区間に、駆動軸１８の側の回転速度は板ばね１０１をねじる際の反作用によって速やかに減速させられると共に、やがて、カプラ３７に対する駆動軸１８のねじれ角が所定角θ１（例えば３０°）になると、係合部４１の周囲の２つの係合面４１ａ、４１ｂがカプラ３７の相対向するストッパ面３９にそれぞれ当接（係合）し、これ以降はカプラ３７は駆動軸１８に実質的に直結された形となる。
【００７０】
この時、駆動軸１８の側も回転が停止することになるが、既に駆動軸１８の側の回転速度は板ばね１０１のねじり応力により十分に減速されているため、カプラ３７に加わる衝
撃トルクＴimpも大幅に緩和される。こうして、雄ねじに加わる衝撃トルクＴimpはねじ締め工程の全体を通して大幅に緩和される。
【００７１】
図４（ｃ）において、その後は、駆動軸１８のトルクが直接カプラ３７（即ち、ビット６６）の側に伝わることにより、こうして雄ねじは予め設定された最終トルクＴfinで締め上げられる。
【００７２】
図５は第１の実施の形態による自動ドライバ１０Ａのねじ緩め動作を説明する図である。図５（ａ）において、右ねじを緩める時の駆動軸１８はねじ頭方向を見て反時計方向（ＣＣＷ）に回転するものとする。最初はねじが締まっているため、雄ねじが緩み始めるまではビット６６は回転できない。
【００７３】
図５（ｂ）において、トルクＴｒを増加すると、これに伴い板ばね１０１がねじれて、駆動軸１８はＣＣＷの方向に回転する。図は係合部４１がＣＣＷの方向に回転する様子を初期位相角θ０からの微少回転角（例えば−１０°）づつの３段階に分けて表している。やがて、カプラ３７に対する係合部４１のねじれ角が所定角θ１（例えば−３０°）になると、係合部周囲の２つの係合面４１ｃ、４１ｄがカプラ３７の相対向するストッパ面３９にそれぞれ当接（係合）し、これ以降はカプラ３７は駆動軸１８に実質的に直結された形となる。
【００７４】
図５（ｃ）において、更にトルクＴｒを増加し、やがて雄ねじが緩み始めると、これをロータリエンコーダで検知し、モータ電流Ｉrを弱める。この区間における最大トルクを緩めトルクＴlとする。その後ねじが緩むと、板ばね１０１はそれ程トルクを受けることもなくねじれが殆ど無い状態で、所定の速度でＣＣＷの方向に回転し始める。なお、この場合のロータリエンコーダは駆動軸１８に逆トルクＴｒを掛け始めて後、所定角θ１（例えば−３０°）を超える回転角を検知するまではねじの緩みを検知しないものとする。
【００７５】
以上は右ねじを締め上げる場合と緩める場合の動作を述べたが、左ねじを締める場合と緩める場合は上記とは逆の回転になる。本第１の実施の形態によれば、構造の回転対称性からして右ねじに対しても左ねじに対しても同一の作用効果が得られる。
【００７６】
また、以上はトルク伝達部１００に板ばね１０１を使用した場合のねじ締め／緩め動作を説明したが、トルク伝達部に後述のトーションバー１０２や、ねじりコイルばね１０３を使用した場合もねじ締め／緩め動作は同様である。
【００７７】
図６は板ばね１０１にステンレス板ばねを使用した場合の衝撃トルクＴimpのビット回転速度依存である。上記の市販のねじ５個について、ねじ締め時の衝撃トルクＴimpをトルクメータにより測定した。グラフｓ１５−３は厚さｃ＝ 0.5 mm、 幅ｂ＝4 mm、長さｌ＝15 mmのステンレス製板ばね１０１を使用し、設定トルクＴ＝3 kgf・cmでねじ締めした場合の衝撃トルクＴimpを示している。特性ａ、ｅはねじａ、ｅについての測定データ、太実線で示す特性ｍはねじａ〜ｅの測定データを基にして得た回帰直線である。なお、紙面の都合でねじａ〜ｅの平均値ａｖｅについては図示していないが、特性ａ，ｅから容易に推定できる。図２１の従来のばねを使用しない結果と比較しながら、グラフｓ１５−３を見てみよう。衝撃トルクＴimpのビット回転速度rpmに対する傾きは従来の略50％と低く抑えられ、衝撃トルクＴimpの回帰直線からのずれも極めて小さい。また、ねじによるばらつきも小さく、全てのデータが重なって区別できないほど再現性が良い。
【００７８】
図７は板ばね１０１にステンレス板ばねを使用した場合の緩めトルクＴlの最終トルクＴfinに対する比Ｔl／Ｔfinのビット回転速度依存である。比Ｔl／Ｔfinのビット回転速度依存性を調べれば、ねじが破壊しない範囲で、ねじの締め過ぎが起きないビットの最高
回転速度Ｒmaxを求めることができる。上記同様にして、ねじａ，ｅの測定データと、ねじａ〜ｅの平均値ａｖｅと、回帰直線ｍを示した。図より分かるように、1000〜4000 rpmの範囲で比Ｔl／Ｔfinは略80％以下に収まっている。ビット回転速度が増しても比Ｔl／Ｔfinは単調増加するだけであり、ビット回転速度が4000 rpmでも締め過ぎは生じていない。
【００７９】
図８はトルク伝達部１００Ａに各種板ばねを使用した場合のねじ締め最高回転速度Ｒmaxの設定トルク依存であり、ねじの締め過ぎが起きないビットの最高回転速度Ｒmaxを設定トルクＴ＝1、2、3 kgf・cmの各場合についてプロットしたものである。板ばねは全て厚さｃ＝ 0.5 mm、 幅ｂ＝4 mmであるが、一部については長さｌを変えてデータを取っている。
【００８０】
特性Ｎは従来の様にばねを使用しない場合を示しており、Ｒmaxは設定トルク3 kgf・cmの場合でも1,700 rpmを超えることができなかった。特性Ａ０５、Ａ１０、Ａ１５はそれぞれ長さｌ＝5、10、15 mmの燐青銅板ばねを使用した場合を示しており、例えば特性Ａ１０、Ａ１５では設定トルク3 kgf・cmの場合Ｒmaxを4,000 rpm以上まで上げることが可能である。一番良いのは長さｌ＝15 mmのステンレス板ばねを使用した場合の特性ｓ１５であり、設定トルク2 kgf・cmの場合でも、Ｒmaxを3,560 rpmまで上げることが可能であった。
【００８１】
以上を設定トルク2 kgf・cmの場合で比較すると、Ｒmaxは、従来のばねを使用しない特性Ｎに比べて、燐青銅板ばねＡでは1.4〜1.7倍に、ステンレス板ばねｓ１５では2.2倍にスピードアップされている。これによってねじ締め作業の時間を大幅に短縮できる。
【００８２】
図９は第２の実施の形態による自動ドライバ１０Ｂの要部構成図で、トルク伝達部１００Ｂにトーションバー１０２を使用した場合を示している。モータアセンブリ５３とカプラアセンブリ９０については上記図１で述べたものと同様で良い。このトルク伝達部１００Ｂは、カプリング３１とカプラ３７との間に接続したトーションバー１０２と、カプリング３１とカプラ３７の間に所定角以上のねじれが生じたことにより互いに係合して駆動軸１８のトルクをカプラ３７に直接伝える係合機構部４５とを備える。そして、この係合機構部４５はカプリング３１の前側周囲に設けた係合部４１と、これと対面するようフランジ５７の内壁に設けたストッパ面３９とから構成される。
【００８３】
カプリング３１とカプラ３７の間はホルダ２６ａ、２６ｂとトーションバー１０２とからなる弾性部材によって接続される。ホルダ２６ａ、２６ｂの各前面部にはとトーションバー１０２の長手方向両端部を嵌め込み固定するための孔２９を備えている。係る構成により、モータアセンブリ５３とカプラアセンブリ９０はトーションバー１０２のねじれが無い状態で組み立てられ、この状態で、カプリング３１とカプラ３７はトーションバー１０２を介して直結された状態になっている。
【００８４】
図１０はトーションバーのねじり特性を説明する図であり、ここでは、加えられたトルクＴに対して、ねじ締め時の衝撃トルクを最も効率よく吸収できるような、トーションバー１０２の材質、形状とねじれ特性（ねじれ角θ、剪断歪γ等）の関係を説明する。
【００８５】
トーションバー１０２としてピアノ線を用いると、許容剪断応力はτmax＝65〜100 kgf/mm2程度であり、これ以上の剪断応力を加えるとピアノ線が破壊する怖れがある。このような条件の下、加えるトルクＴとねじれ角θとからピアノ線の線径ｄと長さｌを割り出す必要がある。図１０に示す長さｌ、線径ｄのピアノ線にトルクＴを加えると、剪断応力τは素線表皮で最大となりこの値は（５）式で与えられる。
【００８６】
【数５】
2012076175.tif 000008
【００８７】
τは素線表皮に生じる剪断応力、Ｚｐは極断面係数であり、中実丸棒の場合に
は（６）式で与えられる。
【００８８】
【数６】
2012076175.tif 000009
【００８９】
一方、ねじれ角θ（rad）と剪断歪γ（rad）との間には（７）式の関係がある。
【００９０】
【数７】
2012076175.tif 000010
【００９１】
ところで、剪断歪γは剪断応力τと（８）式でつながっている。
【００９２】
【数８】
2012076175.tif 000011
【００９３】
Ｇは横弾性係数（剛性率）であり、ピアノ線では（９）式の値をとる。
【００９４】
【数９】
2012076175.tif 000012
【００９５】
例えば、トルクＴ＝３kgf・cmを加えたときの剪断歪γは（１０）式により求められる。
【００９６】
【数１０】
2012076175.tif 000013
【００９７】
線径0.8 mm、長さｌ＝15 mmのピアノ線ではγは（１１）式により求められる。
【００９８】
【数１１】
2012076175.tif 000014
【００９９】
この値を（７）式に代入すると、ねじれ角θ ＝80°となる。この例で さらに計算すると、トルクＴ ＝1.12 kgf・cmで既にねじれ角θ ＝30°のストッパ面３９に接し、それ以上のトルクは全てストッパ面３９で支えていたことが分かる。
【０１００】
そこで、ピアノ線が破壊しないためには、（５）式と（６）式を組み合わせ、許容剪断応力τmax＝65〜100 kgf/mm２とから、設定トルク 3 kgf・cmに対しては（１２）式の径のピアノ線を必要とすることになる。
【０１０１】
【数１２】
2012076175.tif 000015
【０１０２】
また設定トルク 5 kgf・cmに対しては（１３）式の径のピアノ線を必要とすることになる。
【０１０３】
【数１３】
2012076175.tif 000016
【０１０４】
本実施の形態によるトーションバー１０２の材質、形状は以上の考察を基にねじ締めの条件を考慮して最適に選ばれる。
【０１０５】
図１１はトルク伝達部１００Ｂにピアノ線を使用した場合のねじ締め最高回転速度Ｒmaxの設定トルク依存であり、ねじの締め過ぎが起きないビットの最高回転速度Ｒmaxを設定トルク1、2、3 kgf・cmの各場合についてプロットしたものである。ピアノ線は全て長さl
＝15 mmであるが、特性Ｐ０５、Ｐ１０、Ｐ１５、Ｐ２０はそれぞれの線径をd ＝0.5、1.0、1.5、2.0 mmに変えてデータを取っている。特性Ｎは従来のばねを使用しない（即ち、直結の）場合を示している。測定した範囲では、線径ｄを増すにつれ Ｒmax も上がるように見えるが、ｄ ＝1.5 mmを境にｄ ＝2.0 mmのＰ２０では逆に大きく減少する。このように最適の線径が存在することが分かる。そして、例えば特性Ｐ１０では、低い設定トルク1 kgf・cmの場合にビットの最高回転速度Ｒmax を1,830 rpmにまで上げることができる。
【０１０６】
図１２は第３の実施の形態による自動ドライバ１０Ｃの要部構成図で、トルク伝達部１００Ｃにねじりコイルばね１０３を使用した場合を示している。モータアセンブリ５３とカプラアセンブリ９０については上記図１で述べたものと同様で良い。このトルク伝達部は１００Ｃは、カプリング３１とカプラ３７との間に接続したにねじりコイルばね１０３と、カプリング３１とカプラ３７の間に所定角以上のねじれが生じたことにより互いに係合して駆動軸１８のトルクをカプラ３７に直接伝える係合機構部４５とを備える。そして、この係合機構部４５はカプリング３１の前側周囲に設けた係合部４１と、これと対面す
るようフランジ５７の内壁に設けたストッパ面３９とから構成される。
【０１０７】
カプリング３１とカプラ３７の間はホルダ２６ａ、２６ｂとねじりコイルばね１０３とからなる弾性部材によって接続される。ホルダ２６ａ、２６ｂの各前面部にはねじりコイルばね１０３の長手方向両端部１０４を嵌め込むための溝２７を備えている。係る構成により、モータアセンブリ５３とカプラアセンブリ９０はねじりコイルばね１０３のねじれが無い状態で組み立てられ、この状態で、カプリング３１とカプラ３７はねじりコイルばね１０３を介して直結された状態になっている。
【０１０８】
なお、ねじりコイルばね１０３の両端部１０４は図示の如く折り曲げなくても良い。例えば、ねじりコイルばねの円筒状両端部をそのままにして、ホルダ２６ａ、２６ｂの一部をねじりコイルばね本体部１０３の内径に合わせて削る。そして、コイルばねの機能を果たす本体部１０３として所要の長さ分を残すようにして、ホルダ２６ａ、２６ｂの削った部分にねじりコイルばね円筒状両端部を被せ、その両端部を接着剤等により接着、固定しても良い。
【０１０９】
図１３はねじりコイルばねのねじり特性を説明する図であり、ここでは、加えられたトルクＴに対して、ねじ締め時の衝撃トルクを最も効率よく吸収できるような、ねじりコイルばね１０３の材質、形状とねじれ特性（ねじれ角θ、縦弾性係数等）の関係を説明する。
【０１１０】
線径がｄで、平均直径Ｄの円形断面コイルばね１０３がトルクＴを受けると、ばね１０３には曲げ応力が生じる。曲げ応力σはコイルの内側で最大となり、この最大応力は（１４）式で与えられる。
【０１１１】
【数１４】
2012076175.tif 000017
【０１１２】
Ｚpは極断面係数であり、補正係数Ｋは、ｃ＝Ｄ／ｄとすれば（１５）式で与えられる。
【０１１３】
【数１５】
2012076175.tif 000018
【０１１４】
また、トルクＴとねじれ角θの関係は、有効巻き数をｎとすれば、有効部展開長さがｌ＝πＤｎなので（１６）式で与えられる。
【０１１５】
【数１６】
2012076175.tif 000019
【０１１６】
ここで、E は縦弾性係数（ヤング率）であり、ばね材料の炭素鋼やオイルテンパー鋼に
対しては E ＝2.1ラ 106 kgf/cm2である。たとえば、素線の径 0.6 mmで外径 4 mm、長さ
5 mmのねじりコイルばねは 1 kgf・cmのトルクを受けると17.2ーねじれることになる。本実施の形態によるねじりコイルばね１０３の材質、形状は以上の考察を基にねじ締めの条件を考慮して最適に選ばれる。
【０１１７】
図１４はトルク伝達部１００Ｃにねじりコイルばね１０３を使用した場合のねじ締め最高回転速度Ｒmax の設定トルク依存であり、ねじの締め過ぎが起きないビットの最高回転速度Ｒmax を設定トルク 1、2、3 kgf・cmの各場合についてプロットしたものである。ねじりコイルばね１０３は炭素鋼（冷間加工）やオイルテンパー鋼（熱間加工）からなると共に、これらは同じ縦弾性係数Ｅ＝2.1ラ10６ kgf/cm２と同じ許容剪断応力τmax＝65〜100 kgf/cm２を有している。コイルは全て外径 ４ mmで、コイルの素線の径をｄ ＝0.6、0.8 mm、長さをｌ＝3、7、5 mmと変えている。
【０１１８】
特性Ｎは従来のばねを使用しない（即ち、直結の）場合を示している。特性Ｃ０５は素線の径0.6 mmで長さｌ＝5 mmの炭素鋼からなるねじりコイルばね１０３を使用した場合、特性Ｃ０７、Ｃ０３は素線の径0.8 mmで長さｌ＝7、3 mmのオイルテンパー鋼からなるねじりコイルばね１０３を使用した場合である。一番良いのは特性Ｃ０３であり、設定トルク3 kgf・cmの場合にビットの最高回転速度Ｒmax を2,930 rpmに上げることができた。
【０１１９】
図１５は他の実施の形態によるトルク伝達部を説明する図（１）で、トルク伝達作用がビットの右回転と左回転とで異なる場合を示している。図１５（ａ）において、この例の係合部４１は、ねじ締め時（ＣＷ）の回転でストッパ面３９に係合する係合面４１ａ、４１ｂと、ねじ緩め時（ＣＣＷ）の回転でストッパ面３９に係合する係合面４１ｃ、４１ｄとが駆動軸１８の周りで非対称に構成されている。即ち、駆動軸１８とカプラ３７の間にねじれが無い状態では、係合面４１ａ、４１ｂとストッパ面３９の間には隙間があるが、係合面４１ｃ、４１ｄとストッパ面３９の間には隙間が無いように構成されている。
【０１２０】
これにより、この例の係合機構部は、右ねじを締める場合は、図１５（ｂ）に示す如く、駆動軸１８とカプラ３７の間の右回転方向（ＣＷ）に所定角以上のねじれが生じたことにより互いに係合して駆動軸１８のトルクをカプラ３７に直接伝え、逆に右ねじを緩める場合は、図１５（ｃ）に示す如く、駆動軸１８とカプラ３７の間に左回転方向（ＣＣＷ）のねじれが生じる際に初めから係合して駆動軸１８のトルクをカプラ３７に直接伝えることになる。
【０１２１】
従って、右ねじを締め上げる場合は素速くかつ正確な設定トルクで締め上げることが可能であると共に、右ねじを緩める場合は、軸間にトルク伝達の遊びが無く、速やかに緩められる。左ねじに対しても同様に構成できることは明らかである。
【０１２２】
なお、上記係合部４１の係合面４１ａ、４１ｂと４１ｃ、４１ｄを非対称に構成する代わりに、上記図４に示すような対称形状の係合部４１を一方向に回転（オフセット）させた状態で駆動軸１８に取り付けても良い。この場合も、係合面４１ａ、４１ｂとストッパ面３９或いは係合面４１ｃ、４１ｄとストッパ面３９を初めから係合させておくことが可能である。
【０１２３】
図１６は他の実施の形態によるトルク伝達部を説明する図（２）で、衝撃トルクを緩和するためのばねの他の態様を概念的に示している。また、ここでは軸対称形状の係合部４１をたとえば−30°左方向に回転（オフセット）させて駆動軸１８に取り付けたことにより、係合面４１ｃ、４１ｄとスットパ面３９とが初めから係合している場合を示している。
【０１２４】
図１６（Ａ）は係合部４１とカプラ３７の間に曲げ板ばね１０５を接続した場合を示しており、ビット６６に負荷が掛からない状態では、図１６（Ａ−ａ）に示す如く、係合部４１とカプラ３７の間にねじれは無く、曲げ板ばね１０５は開いた状態でカプラ３７と共にＣＷの方向に高速で回転している。
【０１２５】
やがて、右ねじが着座すると、カプラ３７は急停止しようとするが、この時、図１６（Ａ−ｂ）に示す如く、曲げ板ばね１０５が曲がることにより、駆動軸１８の側からカプラ３７に加わる衝撃トルクは大幅に緩和されることになる。
【０１２６】
図１６（Ｂ）は係合部４１とカプラ３７の間に伸張コイルばね１０６を接続した場合を示しており、ビット６６に負荷が掛からない状態では、図１６（Ｂ−ａ）に示す如く、係合部４１とカプラ３７の間にねじれは無く、伸張コイルばね１０６は縮んだ状態でカプラ３７と共にＣＷの方向に高速で回転している。
【０１２７】
やがて、右ねじが着座すると、カプラ３７は急停止しようとするが、この時、図１６（Ｂ−ｂ）に示す如く、伸張コイルばね１０６が伸びることにより、駆動軸１８の側からカプラ３７に加わる衝撃トルクは大幅に緩和されることになる。
【０１２８】
図１６（Ｃ）は係合部４１とカプラ３７の間に圧縮コイルばね１０７を接続した場合を示しており、ビット６６に負荷が掛からない状態では、図１６（Ｃ−ａ）に示す如く、係合部４１とカプラ３７の間にねじれは無く、圧縮コイルばね１０７は伸びた状態でカプラ３７と共にＣＷの方向に高速で回転している。
【０１２９】
やがて、右ねじが着座すると、カプラ３７は急停止しようとするが、この時、図１６（Ｃ−ｂ）に示す如く、圧縮コイルばね１０７が縮むことにより、駆動軸１８の側からカプラ３７に加わる衝撃トルクは大幅に緩和されることになる。
【０１３０】
なお、係合部４１を例えば＋３０°右方向に回転（オフセット）させて駆動軸１８に取り付けると共に、曲げ板ばね１０５、伸張コイルばね１０６又は圧縮コイルばね１０７を軸対称に付け替えれば左ねじの衝撃トルクも上記同様にして緩和できるように構成できる。あるいは、上記図４（ａ）に示すように取り付けられた係合部４１に対して曲げ板ばね１０５、伸張コイルばね１０６又は圧縮コイルばね１０７を４つ軸対称に配置すれば、右ねじの衝撃トルクも左ねじの衝撃トルクも上記同様にして緩和できるように構成できる。
【０１３１】
また、上記各実施の形態ではプラスねじ、マイナスねじ、トルクス（ＴＯＲＸ：登録商標）ねじ等の締め付けに使用する自動ドライバ（ビット）を説明したがこれに限らない。本発明はボルトやナットを締め付けるような自動ドライバにも適用できる。
【０１３２】
また、上記各実施の形態では本発明の弾性部材としてのねじりばね部材、板ばね部材、トーションバー部材あるいはコイルばね部材が金属製部材からなる場合を述べたがこれに限らない。これらの弾性部材の一部または全部をゴムや樹脂の弾性を利用して実現しても良いことは明らかである。
【０１３３】
また、上記各実施の形態ではトルクの駆動源にＤＣモータ等の電動モータを使用する場合を述べたがこれに限らない。本発明では駆動源に使用する電動モータとしてＡＣサーボモータを使用しても良い。あるいは、トルクの駆動源に圧縮空気でトルク駆動されるようなエアモータを使用しても良い。また、本発明のトルクの駆動源にギヤードモータを使用しても良いことは明らかである。
【０１３４】
また、上記本発明に好適なる複数の実施の形態を述べたが、本発明思想を逸脱しない範
囲内で各部の構成及びこれらの組合せの様々な変更が行えることは言うまでも無い。
【符号の説明】
【０１３５】
１０ 自動ドライバ
１４  ボールベアリング
１５  カバー
１６  ギヤードモータ
１７  ＤＣモータ
１８  駆動軸
２０  エンコーダ部
２６ａ、２６ｂ  ホルダ
２７  溝
２８ａ  平坦領域
２８ｂ  小径部
２９  孔
３０、３１  カプリング
３２  ねじ
３４  平坦領域 
３５  スペーサ
３６、３７  カプラ
３８  溝 
３９  ストッパ面
４０  嵌合部
４１  係合部（カム）
４１ａ〜４１ｄ 係合面
４２  マウント
４３  孔
４４  ねじ
４５  係合機構部
４６  ドライバコントローラ
４８  ケーブル
５２、５３  モータアセンブリ
５４、５４Ａ、５４Ｂ  ベアリング
５６、５７  フランジ
５８  止め輪
６０  溝
６２  Ｃリング
６４  溝
６６  ビット
６８  ビット挿入孔
７０  鋼球
７２  挿入孔
７４  チャックリング
７６  コイルスプリング
８０、９０  カプラアセンブリ
８１  ねじ
８２  金属製ケース
１００Ａ〜１００Ｃ  トルク伝達部
１０１  板ばね
１０２  トーションバー
１０３  ねじりコイルばね
１０４ コイル端部
１０５  板ばね
１０６  伸張コイルばね
１０７  圧縮コイルばね
１１４  凹溝
１２６  スイッチレバー
１３４  ハンガ
１３６  ワイヤ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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