螺釘旋動裝置及螺釘的制作方法

專利名稱：螺釘旋動裝置及螺釘的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于進行螺釘的緊固操作或松開操作的螺釘旋動裝置、及與其對應的螺釘。
本申請基于2004年1月21日申請的日本專利申請第2004-013184號、2004年3月10日申請的日本專利申請第2004-067207號、2004年5月18日申請的日本專利申請第2004-147113號、及2004年8月18日申請的日本專利申請第2004-237880號要求優先權，并在此將它們的內容引入。
背景技術：
以往，螺釘被廣泛用作部件的接合機構。作為緊固這樣的螺釘用的機構，以往一般使用下述機構在螺釘的頂部形成加號(+)形狀的“十字孔”或減號(-)形狀的“一字槽”等凹型刻印，通過使對應形成的螺絲刀等螺釘旋動裝置的末端與其嵌合并旋轉，而對螺釘施加緊固螺釘用的旋轉轉矩。
另外，除了形成這樣的“十字孔“或“一字槽”的方法外，公知的還有下述方法在螺釘頭的周側部的一部分上形成鉤狀的“爪”等特殊形狀的刻印，通過將具有對應的末端形狀的特殊螺絲刀與該爪抵接并嵌合，而對螺釘賦予緊固轉矩。
另一方面，作為能發揮高旋轉轉矩的致動器，公知的有特別是能在轉子靜止時得到高靜止轉矩的、例如下面所示的非專利文獻1中公開的超聲波馬達。
非專利文獻1Kentaro Nakamura，Minoru Kurosawa，SadayukiUeha，“Characteristics of a Hybrid Transducer-Type UltrasonicMotor”，IEEE Transactions on Ultrasonics，Ferroelectrics，andFrequency Control，Vol.38，No.3，May 1991，p.188-193。
非專利文獻2川野洋、安藤英由樹，“圧電アクチユエ-タによる刻印なしねじ回しの開発”，ロボテイクスメカトロニクス講演會’04講演予稿集，社団法人日本機械學會，2004年6月(“利用壓電致動器的無刻印的螺絲刀的開發”，ロボテイクスメカトロニクス演講會’04演講預備稿集，社團法人日本機械學會，2004年6月)。
但是，螺釘緊固需要對螺釘賦予較大的轉矩，從而在螺釘緊固時，例如通過手動或電動等方式對螺釘賦予所需的轉矩。而且，在要緊固的螺釘根數較多、或緊固螺釘的部件較硬等的情況下，需要非常大的體力、或者需要非常大的電力等負荷。
另一方面，在通過螺釘接合構成外裝構造部件的機械產品等中存在下述等問題由于在其表面上會自然露出螺釘頭的頂部，所以會由于設置在該螺釘頭頂部的凹型刻印或設置在周側部的爪等緊固機構，而嚴重損害該機械產品整體的美觀。
進而，對于緊固在構造部件(被緊固部件)上的螺釘，如果有末端形狀與其緊固機構對應的螺釘旋動裝置，則可容易地將其松開，但是，這樣的特性在下述情況下則極不適當，即，在正規的工序中緊固的螺釘一旦被第三者松開則會產生問題的情況(例如，以沒有進行過螺釘的松開操作為產品保證條件的情況)。
進而，還存在下述問題若長期使用通過螺釘接合構成的機械產品，則螺釘會自然松動。
因此，例如作為用于防止人為破壞的螺釘，也可利用上述那樣設有特殊形狀刻印的螺釘。但是，由于刻印的形狀，會嚴重損害使用螺釘接合的部件表面的美觀，而且，在有人持有具有該特殊刻印的螺絲刀的情況下，依然存在該螺釘被松開的可能性。
為了解決該問題，提出了一種例如在上述非專利文獻2中公開的、用于緊固螺釘頭上沒有刻印的螺釘的壓電螺絲刀(螺釘旋動裝置)。
但是，在僅通過使壓電螺絲刀與沒有刻印的螺釘頂部壓接來緊固螺釘時，有時難以得到足夠高的緊固力，為了進行可靠的螺釘緊固，要求得到更高的緊固力。
為解決上述那樣的問題，本申請的發明人通過實驗發現，在為了對螺釘旋動裝置賦予旋轉轉矩，而將例如上述非專利文獻1中公開的用作超聲波馬達定子的振子作為螺釘旋動裝置的裝置主體來使用，并利用螺釘旋動裝置旋動螺釘時，通過使振子振動而賦予與機械振動相同超聲波范圍頻率的規定方向的機械振動，從而，利用螺釘所旋合的螺紋牙和螺紋孔之間的摩擦力的引導限制，產生單方向旋轉轉矩，根據這一發現，發明出了用于相對于形成在任意構造部件上的螺紋孔進行螺釘緊固或松開操作的螺絲刀。
另外，本申請的發明人，對于螺釘頭上沒有凹型刻印等的螺釘，發明出了下述螺釘旋動裝置裝置主體由例如上述非專利文獻1中公開的用作超聲波馬達定子的振子構成，使該裝置主體振動，結果將該裝置主體的振動端面上產生的繞軸旋轉運動直接傳遞給螺釘頭，由此用來相對于任意構造部件上形成的螺紋孔進行螺釘的緊固操作或松開操作。
進而，本申請的發明人發明出了能夠得到對于進行可靠的螺釘緊固來說足夠的緊固力的螺釘。

發明內容
在此，本發明所要達到的主要目的如下。
本發明的第1目的在于提供一種螺釘旋動裝置，其在進行螺釘緊固操作時，從螺釘旋動裝置對螺釘傳遞旋轉和基于超聲波振動的規定方向的機械振動，由此，借助在螺釘的螺紋牙和螺紋孔之間作用的摩擦力的引導限制，產生單方向的旋轉轉矩，從而能夠大幅度減輕通過外力直接作用于螺釘旋動裝置上的旋轉轉矩。
本發明的第2目的在于提供一種螺釘旋動裝置，其在由振子構成的裝置主體上設置2種壓電元件組，所述2種壓電元件組激發彼此正交的、俯仰方向和滾動方向上的撓曲振動，由此，對螺釘傳遞規定的振動，來產生規定的旋轉轉矩，所述規定的振動基于由螺釘旋動裝置激發的規定方向的機械振動。
更具體地說，通過使層疊在由振子構成的裝置主體上的俯仰方向撓曲振動壓電元件和滾動方向撓曲振動壓電元件激發彼此具有相位差的撓曲振動，而能控制成希望的螺釘旋轉方向或旋轉速度。例如，若相位差為+90度，則能在正轉方向上以最大角速度旋轉，相反若相位差為-90度，則能在反轉方向上以最大角速度旋轉。
本發明的第3目的在于提供一種螺釘旋動裝置及螺釘，其可對螺釘頭上沒有緊固機構的螺釘進行緊固操作。
本發明的第4目的在于提供一種螺釘旋動裝置及螺釘，其可防止第三者進行的松開操作。
本發明的第5目的在于提供一種螺釘旋動裝置及螺釘，其可自動修復隨時間變化產生的松動。
本發明的第6目的在于提供一種螺釘旋動裝置及螺釘，其能在不損害螺釘接合部件的美觀的情況下，通過使螺釘頭的頂端面和壓電致動器的振動端面可靠壓接而得到高的緊固轉矩。
本發明的第7目的在于提供一種螺釘，在螺釘緊固后，在此前一直受到抑制的螺釘頭和墊圈之間釋放并作用推斥力，提高暫時緊固到螺紋孔中后作用在與被緊固部件之間的按壓力，從而能夠充分利用墊圈發揮的緊固力。
本發明的第8目的在于提供一種螺釘，其可通過簡單的結構產生推斥力，所述推斥力作為相對于形成有螺紋孔的被緊固部件的按壓力而起作用。
本發明的第9目的在于提供一種螺釘，通過利用粘接劑作為推斥力抑制機構，可在將推斥力產生機構壓縮的狀態下粘接硬化，另一方面在螺釘緊固后容易剝離而可自如地釋放其推斥力。
本發明的其他目的根據說明書、附圖、特別是權利要求書的各權利要求的記載，自然會變得明了。
在本發明的螺釘旋動裝置中，采用了下述特征方案，即，具備裝置主體，設置有隨著規定交流電流的施加而產生規定的超聲波振動的壓電元件、和基于前述超聲波振動激發機械振動的振動端面；振動傳遞機構，在前述振動端面上與前述裝置主體固定成一體，通過與前述螺釘接觸而對該螺釘傳遞前述機械振動。
更加詳細地說，在解決該課題時，本發明通過采用下面列舉的上位概念到下位概念所有的新的特征構成方案，來達到上述目的。
即，本發明的螺釘旋動裝置用于相對于在任意被緊固部件上對應形成的螺紋孔，進行螺釘的緊固操作或松開操作，其特征在于，具備裝置主體，設置有隨著規定交流電流的施加而產生規定的超聲波振動的壓電元件、和基于前述超聲波振動激發機械振動的振動端面；振動傳遞機構，在前述振動端面上與前述裝置主體固定成一體，通過與前述螺釘接觸而對該螺釘傳遞前述機械振動。
另外，本發明的螺釘旋動裝置特征在于，前述振動傳遞機構具有凸型末端部，所述凸型末端部以能夠與形成在前述螺釘的螺釘頭上的凹型刻印嵌合的方式對應形成，相對于與該凹型刻印嵌合而接觸的前述螺釘，賦予由外力產生的旋轉轉矩并且傳遞前述裝置主體激發的規定方向的前述機械振動。
進而，本發明的螺釘旋動裝置特征在于，前述壓電元件具有俯仰方向撓曲振動壓電元件、和滾動方向撓曲振動壓電元件這兩種前述壓電元件組，在將前述螺釘的旋轉方向的旋轉軸設為xyz正交坐標系的z軸時，所述俯仰方向撓曲振動壓電元件激發以y軸作為俯仰軸的俯仰方向的撓曲振動，所述滾動方向撓曲振動壓電元件激發以與該俯仰軸正交的x軸作為滾動軸的滾動方向的撓曲振動。
進而，本發明的螺釘旋動裝置特征在于，前述裝置主體構成為，能夠施加規定的前述交流電壓，使得由前述俯仰方向撓曲振動壓電元件激發的前述俯仰方向的撓曲振動、和由前述滾動方向撓曲振動壓電元件激發的前述滾動方向的撓曲振動具有90度的相位差而分別振動。
進而，本發明的螺釘旋動裝置特征在于，前述裝置主體是蘭杰文型振子。
進而，本發明的螺釘旋動裝置特征在于，前述裝置主體具有作為行波型超聲波馬達的定子的功能，通過前述交流電壓的施加而在前述壓電元件上產生行波型彈性彎曲波，對前述凸型末端部傳遞基于該行波型彈性彎曲波的規定方向的前述機械振動。
進而，本發明的螺釘旋動裝置特征在于，前述振動傳遞機構具有摩擦件，所述摩擦件具有以能夠與形成在前述螺釘的螺釘頭上的頂端面面接觸的方式對應形成的螺釘接觸面，實現與前述頂端面的摩擦接觸，從而將伴隨著前述超聲波振動的前述機械振動傳遞到前述螺釘上。
進而，本發明的螺釘旋動裝置特征在于，前述裝置主體還具有預壓力產生機構，所述預壓力產生機構產生用于使前述螺釘頭的前述頂端面始終壓接到前述摩擦件的螺釘接觸面上的預壓力。
進而，本發明的螺釘旋動裝置特征在于，前述預壓力產生機構是埋設在構成前述裝置主體的前述振動端面的末端振動部件中的永久磁體或者吸引管，所述永久磁體接合在前述摩擦件的里側表面上，朝向使前述螺釘頭的前述頂端面壓接到前述螺釘接觸面上的方向，產生吸引該螺釘頭的磁力，所述吸引管穿過前述裝置主體內，使吸入口面對將前述摩擦件形成為環狀的中央部，用于產生吸引前述螺釘頭的吸附力。
進而，本發明的螺釘旋動裝置特征在于，在前述螺釘具有在向前述螺紋孔旋合貫通的過程中使螺釘末端從前述被緊固部件的背面露出的相對長度、并且該螺釘末端具有由與前述螺釘頭的前述頂端面對應的平面要素形成的末端平坦面的情況下，前述預壓力產生機構為虎鉗機構部件，該虎鉗機械部件以前述裝置主體的無振動區域為基礎而設置，朝向使前述螺釘頭的前述頂端面壓接到前述摩擦件的前述螺釘接觸面上的方向，產生對從前述被緊固部件的前述背面露出的狀態下的前述螺釘末端的前述末端平坦面進行對接按壓的機械力，該虎鉗機構部件具有預壓力傳遞軸，借助自身產生的前述機械力對接按壓前述螺釘末端的前述末端平坦面，并且接合成，與從前述裝置主體經由前述摩擦件傳遞到該螺釘上的前述繞軸旋轉運動一體聯動自如；滾珠軸承，支承自如地鑲嵌并軸支承該預壓力傳遞軸。
進而，本發明的螺釘旋動裝置特征在于，在前述螺釘具有在向前述螺紋孔旋合貫通的過程中使螺釘末端從前述被緊固部件的背面露出的相對長度、并且該螺釘末端具有由與前述螺釘頭的前述頂端面對應的平面要素形成的末端平坦面的情況下，前述預壓力產生機構具有第2裝置主體，通過層疊多個壓電元件而構成，隨著向這多個壓電元件施加交流電壓而產生超聲波振動，所述超聲波振動能使與其振動端面接觸的前述螺釘末端的前述末端平坦面進行繞軸旋轉運動；平面圓盤狀的第2摩擦件，固定在該第2裝置主體的前述振動端面上，實現與前述螺釘末端的前述末端平坦面的摩擦接觸，將伴隨著前述超聲波振動的前述繞軸旋轉運動傳遞到前述螺釘上；在前述第2裝置主體與中間隔著前述螺釘和前述螺紋孔而相對置的前述裝置主體的位置關系中，當將前述第2裝置主體設置成，能夠朝向使前述螺釘頭的前述頂端面壓接到前述摩擦件的前述螺釘接觸面上的方向、經由前述第2摩擦件對從前述被緊固部件的前述背面露出的狀態下的前述螺釘末端的前述末端平坦面進行對接按壓時，進行軸心對合定位，使得從前述裝置主體經由前述摩擦件傳遞到該螺釘的前述繞軸旋轉運動、和經由前述第2摩擦件傳遞到該螺釘的前述繞軸旋轉運動為同軸旋轉。
進而，本發明的螺釘旋動裝置特征在于，前述虎鉗機構部件，取代前述預壓力傳遞軸及前述滾珠軸承而具有第2裝置主體，通過層疊多個壓電元件而構成，隨著向這多個壓電元件施加交流電壓而產生超聲波振動，所述超聲波振動能使與其振動端面接觸的前述螺釘末端的前述末端平坦面進行繞軸旋轉運動；平面圓盤狀的第2摩擦件，固定在該第2裝置主體的前述振動端面上，實現與前述螺釘末端的前述末端平坦面的摩擦接觸，將伴隨著前述超聲波振動的前述繞軸旋轉運動傳遞到前述螺釘上；前述第2裝置主體，在通過前述虎鉗機構部件產生的前述機械力按壓前述螺釘末端的前述末端平坦面時，進行軸心對合定位，使得從前述裝置主體經由前述摩擦件傳遞到該螺釘的前述繞軸旋轉運動、和經由前述第2摩擦件傳遞到該螺釘的前述繞軸旋轉運動為同軸旋轉。
進而，本發明的螺釘旋動裝置特征在于，在前述裝置主體與前述被緊固部件的位置關系中，前述裝置主體定位設置成，即使在前述螺釘相對于前述螺紋孔的前述緊固操作完成后，也能自如地保持前述摩擦件的前述螺釘接觸面與前述螺釘頭的前述頂端面恒久接觸的狀態。
進而，本發明的螺釘旋動裝置特征在于，前述裝置主體還具有激光測距裝置，所述激光測距裝置借助激光光線定期對設定于自身的測距基準點和前述被緊固部件之間的距離進行測定，該激光測距裝置，在測定的前述距離超過規定值而檢測出前述螺釘的松動時，自動對對應的前述多個壓電元件發出指示，控制前述交流電壓的施加，所述交流電壓用于產生進行該螺釘的前述緊固操作的超聲波振動。
進而，本發明的螺釘旋動裝置特征在于，前述裝置主體具有中孔而呈圓筒狀，一體層疊有具有中孔而呈環狀的多個壓電元件、和在這多個壓電元件激發的振動的無振動區域中比該壓電元件更向外周突出有鍔部并貫通設置有用于將其位置固定的中孔的突緣部件，隨著向這多個壓電元件施加交流電壓而產生超聲波振動，所述超聲波振動能將繞軸旋轉運動傳遞并賦予與裝置主體的振動端面接觸的前述螺釘頭的前述頂端面，前述振動傳遞機構具有摩擦件，所述摩擦件具有以能夠與形成在前述螺釘的螺釘頭上的頂端面面接觸的方式對應形成的螺釘接觸面，實現與前述頂端面的摩擦接觸，從而將伴隨著前述超聲波振動的前述機械振動傳遞到前述螺釘上，并且具有螺釘旋動裝置側鉤部，與插通在前述裝置主體的前述中孔內的金屬絲的末端連接，能夠與前述螺釘的前述頂端面上突出設置的螺釘側鉤掛部相互掛接；預壓力產生機構，產生用于經由前述金屬絲拉伸該螺釘旋動裝置側鉤部、而使前述裝置主體的前述振動端面和前述螺釘頭的前述頂端面始終壓接的預壓力；預壓力產生機構固定件，處于前述裝置主體的前述振動端面相反端的后端面的更后方附近，與突緣部件相對置，并且安裝該預壓力產生機構。
進而，本發明的螺釘旋動裝置特征在于，前述預壓力產生機構固定件將空轉自如地支承在設于中央的軸承上的銷軸的端部、和伴隨經由前述螺釘旋動裝置側鉤部傳遞來的前述螺釘的前述繞軸旋轉運動而旋轉的前述金屬絲的端部。
進而，本發明的螺釘旋動裝置特征在于，前述預壓力產生機構是壓縮彈性體組，所述壓縮彈性體組，在前述突緣部件的鍔部對稱部位、和與該鍔部對置的前述預壓力產生機構固定件部位之間，以將前述裝置主體置于中間的方式平行架設，通過向該突緣部件和該預壓力產生機構固定件施加壓縮彈力，而使前述螺釘頭的前述頂端面和前述裝置主體的前述振動端面始終壓接。
進而，本發明的螺釘旋動裝置特征在于，前述螺釘旋動裝置具有框架型彈性體固定件，所述框架型彈性體固定件兩端固定在前述突緣部件的前述鍔部的相反兩端上，在至少使前述振動端面露出外部的狀態下將前述裝置主體與前述預壓力產生機構固定件一起包圍在內部，前述預壓力產生機構為拉伸彈性體組，所述拉伸彈性體組在前述預壓力產生機構固定件、和與該預壓力產生機構固定件的對稱部位對置的該彈性體固定件部位之間平行架設，通過向該彈性體固定件和該預壓力產生機構固定件施加拉伸彈力，而經由前述金屬絲使前述螺釘頭的前述頂端面和前述裝置主體的前述振動端面壓接。
進而，本發明的螺釘旋動裝置特征在于，前述預壓力產生機構為拉伸彈性體，所述拉伸彈性體架設在前述金屬絲和前述預壓力產生機構固定件之間，通過對該金屬絲和該預壓力產生機構固定件施加拉伸彈力，而使前述螺釘頭的前述頂端面和前述裝置主體的前述振動端面壓接。
進而，本發明的螺釘旋動裝置特征在于，前述螺釘旋動裝置在前述突緣部件的前述鍔部、和與該鍔部對置的前述預壓力產生機構固定件部位之間具有止動器，該止動器的一端經由鉸鏈開閉自如地鉸接，另一端爪部相對于所面對的該預壓力產生機構固定件外緣卡合/脫離自如，能夠如下進行調整在使從前述振動端面的中孔突出的前述螺釘旋動裝置側鉤部相對于該卡止狀態下的前述螺釘側鉤掛部脫離時，通過克服由前述預壓力產生機構產生的前述預壓力、將前述突緣部件的前述鍔部和前述預壓力產生機構固定件之間的間隔固定為規定間隔，而使前述裝置主體的前述振動端面和前述螺釘頭的前述頂端面離開，解除對該裝置主體的該振動端面和該螺釘頭的該頂端面施加的前述預壓力；另一方面，前述另一端爪部的卡止解除時，作用前述預壓力，使前述間隔擴大到前述規定間隔以上，由此使該裝置主體的該振動端面和該螺釘頭的該頂端面接觸，在該裝置主體的該振動端面和該螺釘頭的該頂端面上產生前述預壓力。
進而，本發明的螺釘旋動裝置特征在于，前述螺釘旋動裝置具有虎鉗機構部件，所述虎鉗機構部件夾設在前述突緣部件的前述鍔部對稱部位、和與該鍔部對置的前述預壓力產生機構固定件部位之間，進行對接推壓而使彼此遠離/接近自如，通過克服前述預壓力產生機構產生的前述預壓力、產生可將該突緣部件的該鍔部和該預壓力產生機構固定件調整成任意間隔的機械力，而能夠調整成，在該裝置主體的該振動端面和該螺釘頭的該頂端面上產生希望大小的前述預壓力。
進而，本發明的螺釘旋動裝置特征在于，前述預壓力產生機構固定件為コ字型框架形體，兩端固定在前述突緣部件的前述鍔部對稱部位上，至少將前述裝置主體的后部包圍在內部，前述預壓力產生機構為直動致動器，所述直動致動器設置在前述裝置主體的前述后端面更后方的、該裝置主體的前述中孔圓筒延長線上的預壓力產生機構固定件上，在前述金屬絲上產生直線方向的規定張力。
進而，本發明的螺釘旋動裝置特征在于，前述裝置主體具有磁體，所述磁體埋設在構成該裝置主體的前述振動端面的末端振動部件中，朝向使前述螺釘頭的前述頂端面壓接到前述振動端面上的方向產生吸引該螺釘頭的磁力。
另一方面，本發明的螺釘是與上述本申請發明所述的螺釘旋動裝置對應的螺釘，其特征在于，螺釘頭的頂端面具有平坦面，所述平坦面由與前述螺釘旋動裝置的摩擦件對應的、沒有+、-刻印的圓形平坦要素構成，并且，該螺釘頭的頂部周側部具有僅由圓形曲面要素構成的周側部曲面。
進而，本發明的螺釘是與上述本申請發明所述的螺釘旋動裝置對應的螺釘，其特征在于，螺釘頭的頂端面形成為沒有與前述螺釘旋動裝置的末端對應嵌合的凹型刻印的圓形平坦面，并且，在該圓形平坦面上，突出設置有能夠與螺釘旋動裝置所具備的螺釘旋動裝置側鉤部相互掛接的螺釘側鉤掛部。
進而，本發明的螺釘特征在于，前述螺釘側鉤掛部能夠在前述螺釘旋合后切斷，使得前述螺釘頭的前述頂端面成為前述圓形平坦面。
進而，本發明的螺釘是與技術方案1所述的螺釘旋動裝置對應的螺釘，突出豎立在螺釘頭的接合面中央的帶螺紋牙的軸被旋入被緊固部件上對應形成的螺紋孔中，暫時緊固到該螺紋孔中后，提高前述螺釘頭的前述接合面和前述被緊固部件之間作用的按壓力而增強緊固力，其特征在于，具備墊圈，插通在前述帶螺紋牙的軸上，在該螺釘緊固到前述被緊固部件上時與前述螺紋孔的周緣接觸，發揮該螺釘的前述緊固力；推斥力產生機構，作用將前述螺釘頭和該墊圈之間的間隔擴開的推斥力，提高該墊圈向前述被緊固部件的按壓力。
進而，本發明的螺釘特征在于，前述螺釘還具有推斥力抑制機構，所述推斥力抑制機構預先逆著前述推斥力產生機構的前述推斥力而強制賦予接近力，在將該推斥力產生機構壓縮的狀態下以規定間隔固定前述螺釘頭的前述接合面和相對置的前述墊圈端面，另一方面，在向前述螺紋孔緊固后解除了該接近力的施加時，能夠釋放該推斥力產生機構的該推斥力。
進而，本發明的螺釘特征在于，前述推斥力抑制機構為粘接劑，在將前述推斥力產生機構壓縮到前述螺釘頭的前述接合面和相對置的前述墊圈端面接近至規定間隔的狀態下，所述粘接劑將前述螺釘頭的前述接合面和相對置的前述墊圈端面粘接固定并硬化，另一方面，在實施了規定處理時，能夠解除粘接固定而釋放前述推斥力產生機構的前述推斥力。
進而，本發明的螺釘特征在于，前述帶螺紋牙的軸，在為了解除前述推斥力抑制機構的前述接近力的施加而使用規定的解除物質時，在靠近前述螺紋牙的頸部位置上環狀突出地設置有浸液防止機構，該浸液防止機構密閉該帶螺紋牙的軸和該螺紋孔之間的間隙，防止該解除物質向前述螺紋孔浸入。
進而，本發明的螺釘特征在于，前述推斥力產生機構具有壓縮螺旋彈簧，所述壓縮螺旋彈簧由彈性部件構成，以前述帶螺紋牙的軸的頸部端部為中心螺旋狀卷繞，夾設在前述螺釘頭的前述接合面和相對置的前述墊圈端面之間。
進而，本發明的螺釘特征在于，前述墊圈和前述推斥力產生機構由彈簧墊圈一體形成。
進而，本發明的螺釘特征在于，前述螺釘頭的頂端面形成為沒有與前述螺釘旋動裝置的前述振動傳遞機構對應嵌合的凹型刻印的平坦面。
根據本發明，將通過外力直接施加給螺釘旋動裝置的旋轉轉矩賦予螺釘，并且對螺釘傳遞規定方向的機械振動，由此，除通過該外力直接施加給螺釘旋動裝置的旋轉轉矩外，可另外借助在旋合的螺紋牙和螺紋孔的接觸面上作用的摩擦力的引導限制，基于從螺釘旋動裝置傳遞的規定方向的機械振動，產生單方向旋轉轉矩，與以往比較可大幅減輕通過外力直接作用于螺釘旋動裝置的旋轉轉矩，能緩和螺釘緊固時的勞力或電力負荷等負擔，可提高由螺釘得到的緊固力。
此外，在裝置主體的壓電元件中，采用相對于螺釘的旋入方向激發俯仰方向的撓曲振動的俯仰方向撓曲振動壓電元件、和激發滾動方向的撓曲振動的滾動方向撓曲振動壓電元件，由此，可在該裝置主體的振動端面上組合激發至少2個方向的撓曲振動，而在螺釘上產生旋轉轉矩。更具體地說，通過激發使由振子構成的裝置主體上層疊的俯仰方向撓曲振動壓電元件和滾動方向撓曲振動壓電元件彼此具有相位差的撓曲振動，可將螺釘控制成希望的旋轉方向或旋轉速度。例如，若相位差為+90度，則在正轉方向上能以最大角速度旋轉，此外，相反若相位差為-90度，則反轉方向上能以最大角速度旋轉。
進而，通過在裝置主體上采用蘭杰文型振子，能以高輸出使凸型末端部進行規定方向的機械振動。
另一方面，也可以使裝置主體起到與行波型超聲波馬達的定子同等的功能，即能夠使搭載的壓電元件產生行波型彈性彎曲波。
進而，根據本發明，通過利用裝置主體產生的超聲波振動，能以高轉矩可靠地進行螺釘頭上沒有緊固機構的螺釘的緊固操作，相應地，例如，能大幅提高通過螺釘接合構成外裝構造部件的機械產品等的表面的美觀。
進而，能防止第三者進行螺釘松動操作，并且能自動修復伴隨著時間變化產生的螺釘松動。
進而，根據本發明，可賦予用于使螺釘頭的頂端面和裝置主體的振動端面可靠壓接的足夠強的力，對螺釘頭上沒有凹型刻印的螺釘作用較強的緊固轉矩來進行緊固，所以能夠利用螺釘頭形成為圓形平坦面的螺釘，可靠地相對于螺釘接合部件進行螺釘緊固操作。
進而，還可以通過在螺釘緊固后用鉗子切除螺釘側鉤掛部，或用銼刀等清除螺釘側鉤掛部的痕跡，來僅用平面要素形成螺釘頭的頂端面，可以大幅提高由螺釘接合構成的機械產品等的表面的美觀，進而，可防止暫時緊固后的螺釘容易由第三者的手松開的問題。
進而，根據本發明，通過在螺釘緊固后在螺釘頭和墊圈之間將此前受到抑制的推斥力釋放而使其作用，能夠充分按壓螺紋孔周緣，即使在不能借助足夠的緊固力緊固的情況下，也可利用以往僅在與螺紋孔周緣接觸后通過足夠的緊固力緊固時才能增強緊固力的墊圈等的作用，來進行可靠的緊固。另外，發揮該推斥力的推斥力產生機構可由壓縮螺旋彈簧或彈簧墊圈等簡單的結構構成，進而，可構成為，能夠在螺釘緊固前后自如地抑制、釋放該推斥力。另外，即使在為釋放推斥力而使用溫水等規定解除物質時，也能防止其向螺紋孔內部浸入。
因此，本發明并不限于螺釘頂端面上具有與螺絲刀等的末端對應的凹型刻印的螺釘，在頂部沒有刻印的平坦面的螺釘中使用本發明時，可以用比目前水平更高的足夠的緊固力可靠地緊固外觀良好、并能防止第三者人為破壞的螺釘。


圖1是概略表示本發明的螺釘旋動裝置的基本結構的側視圖。
圖2是表示本發明第2實施方式的螺釘旋動裝置的主要部分結構及其使用狀態的圖，是透過形成于螺釘頭的規定的凹型刻印進行表示的局部剖面側視圖。
圖3是表示使圖2所示螺釘旋動裝置向圖2中的螺釘旋入方向接近而使螺釘旋動裝置和螺釘接觸的狀態的圖，是透過凸型末端部和凹型刻印進行表示的局部剖面側視圖。
圖4A是作為緊固本發明第3實施方式的螺釘的被緊固部件的一例的構造部件的剖視圖。
圖4B是表示本發明第3實施方式的螺釘的整體形狀的側視圖。
圖4C是表示圖4B所示螺釘的螺釘頭的頂端面形態的主視圖。
圖5是表示本發明第3實施方式的螺釘旋動裝置的第1例的圖，是表示其主要部分結構及其使用狀態的局部剖面側視圖。
圖6是表示本發明第3實施方式的螺釘旋動裝置的第2例的圖，是表示其主要部分結構及其使用狀態的局部剖面側視圖。
圖7是表示本發明第3實施方式的螺釘旋動裝置的第3例的圖，是表示其主要部分結構及其使用狀態的局部剖面側視圖。
圖8是表示本發明第3實施方式的螺釘旋動裝置的第4例的圖，是表示其主要部分結構及其使用狀態的局部剖面側視圖。
圖9是表示本發明第3實施方式的螺釘旋動裝置的第5例的圖，是表示其主要部分結構及其使用狀態的局部剖面側視圖。
圖10是表示本發明第3實施方式的螺釘旋動裝置的第6例的圖，是表示其主要部分結構及其使用狀態的局部剖面側視圖。
圖11A是表示本發明第4實施方式的螺釘的整體形狀的側視圖。
圖11B是表示圖11A所示螺釘的螺釘頭的頂端面形態的主視圖。
圖11C是作為緊固圖11A所示螺釘的被緊固部件的一例的構造部件的剖視圖。
圖12是表示本發明第4實施方式的螺釘旋動裝置的第1例的圖，是表示其主要部分結構及其使用狀態的局部剖面側視圖。
圖13是用于說明圖12所示螺釘旋動裝置的預壓力產生的圖。
圖14是表示本發明第4實施方式的螺釘旋動裝置的第2例的圖，是表示其主要部分結構及其使用狀態的局部剖面側視圖。
圖15是用于說明圖14所示螺釘旋動裝置的預壓力產生的圖。
圖16是表示本發明第4實施方式的螺釘旋動裝置的第3例的圖，是表示其主要部分結構及其使用狀態的局部剖面側視圖。
圖17是表示本發明第4實施方式的螺釘旋動裝置的第4例的圖，是表示其主要部分結構及其使用狀態的局部剖面側視圖。
圖18A是表示本發明第5實施方式的螺釘的第1例的概略結構的圖，是表示螺釘的緊固力增強前的局部剖面側視圖。
圖18B是表示圖18A所示螺釘的使用狀態的局部剖面側視圖。
圖18C是表示圖18A及圖18B所示螺釘的螺釘頭的頂端面的主視圖。
圖19A是表示圖18A所示螺釘的緊固力增強后的局部剖面側視圖。
圖19B是表示圖19A所示螺釘的使用狀態的局部剖面側視圖。
圖20A是表示在本發明第5實施方式的螺釘的第2例中使用的彈簧墊圈的概略結構的圖，是透視彈簧墊圈的一部分而進行表示的主視圖。
圖20B是透視圖20A所示彈簧墊圈的一部分而進行表示的側視圖。
圖20C是表示采用了圖20A及圖20B所示彈簧墊圈的螺釘的概略結構的圖，是表示螺釘的緊固力增強前的局部剖面側視圖。
圖20D是表示圖20C所示螺釘的緊固力增強后的局部剖視圖。
附圖標記說明α、α2、α3、α4、α5、α6、α7、α8、α11、α12、α13、α14螺釘旋動裝置β1、β2、β3、β4、β5螺釘1裝置主體1a振動端面2振動傳遞機構3俯仰方向撓曲振動壓電元件(壓電元件)4滾動方向撓曲振動壓電元件(壓電元件)8突緣部件10裝置主體10a振動端面10b后端面10h中孔13、14壓電元件18突緣部件18a鍔部21凸型末端部(振動傳遞機構)22摩擦件(振動傳遞機構)
22a螺釘接觸面23摩擦件(振動傳遞機構)23a螺釘接觸面30永久磁體40虎鉗機構部件41預壓力傳遞軸42滾珠軸承43調整螺釘44把手50第2裝置主體51壓電元件52末端振動部件52a振動端面53后端振動部件54中央部振動部件55突緣部件60第2摩擦件60a螺釘接觸面70激光測距裝置81螺釘旋動裝置側鉤部82壓縮彈性體組83預壓力產生機構固定件84壓電元件85突緣部件86金屬絲87軸承87a銷軸88止動器88a爪部89鉸鏈91彈性體固定件92拉伸彈性體組
93拉伸彈性體94虎鉗機構部件95磁體96直動致動器101帶陽螺紋的軸102螺釘頭103凹型刻印111帶陽螺紋的軸112螺釘頸部113螺釘頭113a頂端平坦面(頂端面)113b錐形外周面114螺釘末端114a末端平坦面125螺釘側鉤掛部141螺釘頭141a接合面141b頂端面142帶螺紋牙的軸142a頸部143墊圈(平墊圈)144推斥力產生機構(壓縮螺旋彈簧)145推斥力抑制機構(粘接劑)146浸液防止機構(防水密封件)147彈簧墊圈201構造部件202螺紋孔205、205a、205b構造部件(被緊固部件)206螺紋孔207陰螺紋208沉孔209背面開口
220構造部件(被緊固部件)A、B旋轉方向LB激光光線具體實施方式
下面，參照附圖，對本發明的螺釘旋動裝置及螺釘的實施方式進行說明。
首先，作為第1實施方式，使用圖1對本發明的螺釘旋動裝置的基本方案進行說明。該螺釘旋動裝置α，用來相對于任意被緊固部件上對應形成的螺紋孔，進行螺釘的緊固操作或松開操作，具有裝置主體1、和與該裝置主體1一體固定并與螺釘接觸的振動傳遞機構2。
裝置主體1是將相對于兩個彼此正交的方向產生撓曲振動的多個壓電元件3、4、末端振動部件5及后端振動部件6、兩個中央部振動部件7、7、和突緣部件8層疊，并用螺栓(未圖示)將它們緊固而構成的。
多個壓電元件3、4...被從交流電源(未圖示)施加規定的交流電壓，隨之產生超聲波振動，該超聲波振動能使與末端振動部件5的振動端面1a接觸的任意物體(即、螺釘(圖1中未圖示))進行繞軸旋轉運動。
即，裝置主體1構成為，層疊多個壓電元件3、4，所述壓電元件伴隨著規定交流電壓的施加而產生由超聲波馬達的定子賦予轉子的超聲波范圍頻率的超聲波振動，基于由這些壓電元件3、4產生的超聲波振動，在其振動端面1a上激發規定方向的機械振動。即，裝置主體1起到用于對螺釘傳遞機械振動的、作為振子的功能。
這些壓電元件3、4可以構成為，具有俯仰方向撓曲振動壓電元件3、和滾動方向撓曲振動壓電元件4這兩種壓電元件組3、4，在將螺釘旋轉方向的旋轉軸設為xyz正交坐標系的z軸時，所述俯仰方向撓曲振動壓電元件3激發以y軸作為俯仰軸的俯仰方向的撓曲振動，所述滾動方向撓曲振動壓電元件4激發以與該俯仰方向正交的x軸作為滾動軸的滾動方向的撓曲振動。
由此，螺釘旋動裝置α可對螺釘傳遞俯仰方向的撓曲振動和滾動方向的撓曲振動這2個方向的撓曲振動，螺釘旋動裝置α如超聲波馬達的定子那樣對螺釘傳遞這2個方向的撓曲振動，由此，螺釘產生由在帶陽螺紋的軸101和螺紋孔202的接觸面上作用的摩擦力引導限制的規定旋轉轉矩。
進而，裝置主體1構成為，可施加規定的交流電壓，使得由俯仰方向撓曲振動壓電元件3激發的俯仰方向的撓曲振動、和由滾動方向撓曲振動壓電元件4激發的滾動方向的撓曲振動以具有90度相位差的方式分別振動，由此，可基于從螺釘旋動裝置α傳遞的規定方向的機械振動進行控制，使得螺釘上引導產生的旋轉轉矩的旋轉方向為需要的旋轉方向。
另外，裝置主體1優選作成可激發高輸出的機械振動的、例如被螺栓緊固的蘭杰文型振子。
另一方面，在裝置主體1中也可以采用下述結構，即，通過交流電壓的施加而在壓電元件3、4上產生行波型彈性彎曲波，對振動傳遞機構2傳遞基于該行波型彈性彎曲波的規定方向的機械振動，從而使其具有良好的耐磨損性。在這種情況下，裝置主體1起到與行波型超聲波馬達的定子相同的作用。
不管采用哪種結構，都可設計成，能夠通過交流電壓的施加，對螺釘上產生的旋轉轉矩方向向正反兩方向切換控制。
另外，夾設在2個中央部振動部件7、7中間的突緣部件8成為超聲波振動的波節，構成無振動區域。例如，也可如下述那樣構成，即，在壓電元件3、4激發的振動的波節等振動影響較小的位置上，與壓電元件3、4一體地夾設突緣部件8，例如作成中空懸架，以使得裝置主體1的振動不會傳遞到螺釘以外。
振動傳遞機構2在振動端面1a上與前述裝置主體固定成一體，通過與前述螺釘接觸而對該螺釘傳遞機械振動。作為該振動傳遞機構2，如后所述，根據所要緊固的螺釘的形態而采用各種形態。
通過使用這樣的螺釘旋動裝置α，即使在螺釘的旋入需要非常大體力的情況下，作業者等直接對螺釘旋動裝置α作用的外力也只需非常小的程度即可。由此，不需要較大的電力等負荷等，便可容易地緊固或松開螺釘，在被緊固部件較硬或需要較大的緊固力等時也比較理想。

接著，作為本發明的第2實施方式，使用圖2及圖3，對上述實施方式中所述的螺釘旋動裝置的應用例進行說明。
該螺釘旋動裝置α2是具有與螺釘頭上刻印的凹型刻印嵌合的凸型末端部21作為上述振動傳遞機構2的例子。
另外，在本實施方式中，對與上述實施方式的構成要素通用的構成要素標注同一附圖標記，并省略其詳細說明。
圖2是表示本發明第2實施方式的螺釘旋動裝置的主要部分結構及其使用狀態的圖，是透過形成于螺釘頭上的規定的凹型刻印而進行表示的局部剖面側視圖。
如該圖所示，本實施方式的螺釘旋動裝置α2，在相對于形成在任意被緊固部件上的螺紋孔等進行在螺釘頭上具有凹型刻印的螺釘β1的緊固操作時，借助用于緊固或松開螺釘β1的外力而直接對螺釘旋動裝置α2施加螺釘β1的一個旋轉方向的旋轉轉矩，并且傳遞基于超聲波振動的規定方向的機械振動，具有裝置主體1和凸型末端部(振動傳遞機構)21。
在此，裝置主體1構成為，層疊伴隨著規定交流電壓的施加而產生超聲波范圍頻率的超聲波振動的多個壓電元件3、4，基于由這些壓電元件3、4產生的超聲波振動，在其振動端面1a上激發規定方向的機械振動。
另一方面，凸型末端部21構成為，以能夠與螺釘β1的凹型刻印103嵌合的方式對應形成，并在裝置主體1的振動端面1a上與裝置主體1固定成一體，對與凹型刻印103嵌合而接觸的螺釘β1傳遞裝置主體1激發的規定方向的機械振動。
該壓電元件3、4可以構成為，具有俯仰方向撓曲振動壓電元件3、和滾動方向撓曲振動壓電元件4這兩種壓電元件組3、4，在將螺釘β1旋轉方向的旋轉軸設為xyz正交坐標系的z軸時，所述俯仰方向撓曲振動壓電元件3激發以y軸作為俯仰軸的俯仰方向的撓曲振動，所述滾動方向撓曲振動壓電元件4激發以與該俯仰方向正交的x軸作為滾動軸的滾動方向的撓曲振動。
由此，螺釘旋動裝置α2可對螺釘β1傳遞俯仰方向的撓曲振動和滾動方向的撓曲振動這2個方向的撓曲振動，螺釘旋動裝置α2如超聲波馬達的定子那樣對螺釘β1傳遞這2個方向的撓曲振動，由此，螺釘β1產生由作用在帶陽螺紋的軸101和螺紋孔202的接觸面上的摩擦力引導限制的規定的旋轉轉矩。另外，此時的螺釘β1相對于起到超聲波馬達的定子功能的螺釘旋動裝置α2，可看作是超聲波馬達的轉子。
進而，裝置主體1構成為，可施加規定的交流電壓，使得由俯仰方向撓曲振動壓電元件3激發的俯仰方向的撓曲振動、和由滾動方向撓曲振動壓電元件4激發的滾動方向的撓曲振動以具有90度相位差的方式分別振動，由此，可基于從螺釘旋動裝置α傳遞的規定方向的機械振動進行控制，使得由螺釘引導產生的旋轉轉矩的旋轉方向為需要的旋轉方向。
另外，裝置主體1優選作成可激發高輸出的機械振動的、例如被螺栓緊固的蘭杰文型振子。
另一方面，在裝置主體1中也可以采用下述結構，即，通過交流電壓的施加而在壓電元件3、4上產生行波型彈性彎曲波，對凸型末端部21傳遞基于該行波型彈性彎曲波的規定方向的機械振動，從而使其具有良好的耐磨損性。在這種情況下，裝置主體1起到與行波型超聲波馬達的定子相同的作用。
不管采用哪種結構，都可設計成，能夠通過交流電壓的施加，對螺釘上產生的旋轉轉矩方向向正反兩方向切換控制。
另外，裝置主體1例如也可如下述那樣構成，即，在壓電元件3、4激發的振動的波節等振動影響較小的位置上，與壓電元件3、4一體地夾設突緣部件8，例如作成中空懸架，以使得裝置主體1的振動不會傳遞到螺釘以外。
由此，在用實施螺釘緊固操作的作業者的手或另外設置的裝置等把持該突緣部件8，對凸型末端部21和螺釘β1的凹型刻印103進行所需要程度的推壓而使其嵌合后，通過作業者等直接對螺釘旋動裝置α2施加的外力，可對螺釘β1作用需要的旋轉方向的轉矩，而對螺釘β1賦予由該外力產生的旋轉轉矩。
接著，圖3是表示使圖2所示螺釘旋動裝置α2向螺釘β1的旋入方向接近而使螺釘旋動裝置α2和螺釘β1嵌合接觸的狀態的圖，透過凸型末端部21和凹型刻紋103進行表示。另外，圖2到圖3的變化，說明了螺釘β1的緊固，但是并不限于此，也可用于螺釘旋動裝置α2對應于螺釘β1的需要的旋轉方向A或B而松開螺釘β1的情況。
如該圖所示，螺釘旋動裝置α2構成為，在螺釘旋動裝置α2的凸型末端部21和螺釘β1的凹型刻印12嵌合接觸時，可向螺釘β1傳遞由裝置主體1激發的規定方向的機械振動，此時，螺釘β1在帶陽螺紋的軸101的與螺紋孔202旋合接觸的面上，作用基于傳遞的規定方向的機械振動而引導限制的摩擦力，因該摩擦力而產生旋轉轉矩。
因此，在螺釘旋動裝置α2由外力將凸型末端部21推壓到螺釘β1的凹型刻印103上、并朝需要的方向A或B旋轉時，作用到螺釘β1上的旋轉轉矩為，由作業者等經由突緣部件8直接施加到螺釘旋動裝置α2上的外力產生的A或B方向的旋轉轉矩、和被傳遞以螺釘旋動裝置α2所激發的規定方向的機械振動而由螺釘β1的帶陽螺紋的軸101引導產生的旋轉轉矩。
由此，在構成為螺釘旋動裝置α2對螺釘β1賦予由外力產生的旋轉轉矩并且傳遞規定方向的機械振動時，與不對螺釘β1傳遞來自螺釘旋動裝置α2的機械振動時比較，即使作業者等借助外力直接作用于螺釘旋動裝置α2上的旋轉轉矩較小，螺釘β1也會基于傳遞的規定方向的機械振動自然產生被引導限制的旋轉轉矩，從而容易旋入，并能得到足夠的緊固力。
在此，在螺釘旋動裝置α2如下構成，即，能控制相位差而使得螺釘旋動裝置α2的俯仰方向撓曲振動壓電元件3和滾動方向撓曲壓電元件4激發的2個方向的撓曲振動以例如-90度的相位差到+90度的相位差勵振時，通過帶陽螺紋的軸101和螺紋孔202的接觸，而可將螺釘β1基于從螺釘旋動裝置α2傳遞的規定方向的機械振動而產生的旋轉轉矩的旋轉方向控制為任意方向。
另外，在圖2及圖3中，表示了將螺釘旋動裝置α2的凸型末端部21設為加號(+)形狀的情況，但是凸型末端部21的形狀只要形成為與螺釘β1的螺釘頭22嵌合的形狀即可，并不限于該形狀，凸型末端部21也可以是與螺釘β1的凹型刻印103的形狀對應的減號(-)等，進而，例如也可構成為，能適當更換凸型末端部21組，所述凸型末端部21組作成與螺釘β1的凹型刻印103的多種規定形狀對應的不同凸型末端形狀。
另外，作為螺釘β1，螺釘旋動裝置α2也可用于自攻螺釘、小螺釘、木螺釘等，即使在螺釘β1的旋入需要非常大的體力時，作業者相對于螺釘旋動裝置α2直接作用的外力也只需要非常小的程度，不需要較大的電力負荷等，便可容易地緊固或松開螺釘β1，在構造部件201較硬或需要較大的緊固力等時等也比較理想。
上面，舉出該螺釘旋動裝置的例子對本發明的實施方式進行了說明。但是，本發明并一定限于上述機構，在具有前述效果的范圍內，可適當變更后實施。
接著，作為本發明第3實施方式，使用圖4A～圖10對上述實施方式中所示的螺釘旋動裝置的其他應用例、及與其對應的螺釘進行說明。在本實施方式中，作為螺釘的一例，依次舉出用于進行該例螺釘的緊固操作的螺釘旋動裝置的第1例～第6例，并進行說明。
另外，本實施方式中，對與上述各實施方式的構成要素通用的構成要素標注同一附圖標記，并省略其詳細說明。
首先，關于本實施方式的螺釘，在圖4A～圖4C中表示。
圖4A～圖4C是表示本實施方式的螺釘及對應的構造部件的形態的圖，其中，圖4A是作為緊固本發明第3實施方式的螺釘的被緊固部件的一例的構造部件的剖視圖，圖4B是表示該螺釘的整體形狀的剖視圖，圖4C是表示該螺釘的螺釘頭頂端面的形態的主視圖。
首先，如圖4B及4C所示，該例的螺釘β2基本上呈與以往的埋頭螺釘相同的形態，具有一體地帶有后述螺釘頭且在圓筒軸的外周面上切削形成規定螺距的螺旋狀螺紋牙而成的帶陽螺紋的軸111、與該帶陽螺紋的軸111連接的圓筒狀的螺釘頸部112、與該螺釘頸部112連接而用于得到埋頭螺釘形態的螺釘頭113。
在此，螺釘頭113的頂部(參照圖4C)具有頂端平坦面(頂端面)113，所述頂端平坦面(頂端面)113不具備任何以往的“十字孔”或“一字槽”等緊固機構，僅由圓形平面要素形成，另外，該螺釘頭113的周側部(參照圖4B)具有錐形外周面113b(僅由圓錐狀的圓形曲面要素形成的周側部曲面)，所述錐形外周面113b也不具備任何以往的“爪”等緊固機構。
另外，位于螺釘β2末端部(帶陽螺紋的軸111的末端部)的螺釘末端114，具有由與螺釘頭113的頂端平坦面113a對應的平面要素形成的平頭形態的末端平坦面114a。
相對于此，如圖4A所示，作為緊固螺釘β2的對象的構造部件(被緊固部件)205，在從其表面(圖右方)貫通到背面的螺紋孔206的內周面上具有陰螺紋207，通過切削形成螺距與螺釘β2的螺距相同的螺旋狀螺紋牙而成；錐狀的沉孔208，用于在使螺釘β2的帶陽螺紋的軸111完全與螺紋孔206的陰螺紋207旋合時，收納該螺釘β2的螺釘頭113；背面開口209，用于在以構造部件205的厚度為基準時的相對長度較長的螺釘β2的帶陽螺紋的軸111完全與螺紋孔206的陰螺紋207旋合時，使該螺釘β2的螺釘末端114從構造部件205的背后避讓而露出。
以上，作用螺釘的例子，說明了具有構成埋頭螺釘形態的螺釘頭113的螺釘β2，但是若該螺釘頭113具有僅由圓形平面要素形成的頂端平坦面113a、和僅由圓形曲面要素形成的周側部曲面，則為平螺釘的形態(將外周徑從下方起擴大的錐面要素變成外周徑均等的圓柱曲面要素的形態)也無妨。在這種情況下，取代錐狀的沉孔208，在構造部件205的對應部位形成與該平螺釘形態的螺釘頭113吻合的“平孔”即可(或不形成而省略)。
圖5是表示本實施方式的螺釘旋動裝置的第1例的圖，表示其主要部分的結構及其使用狀態。
如該圖所示，該螺釘旋動裝置α3，為了相對于對應形成在以上例示說明的作為被緊固部件的一例的構造部件205上的螺紋孔206，進行螺釘β2的緊固操作，而具有裝置主體1、和作為上述振動傳遞機構2的摩擦件(振動傳遞機構)22。
即，裝置主體1，層疊相對于2個彼此正交的方向產生撓曲振動的多個壓電元件3、4、末端振動部件5及后端振動部件6、兩個中央部振動部件7、7，并用螺栓(未圖示)將它們緊固而構成，從交流電源(未圖示)向這多個壓電元件3、4......施加規定的交流電壓，隨之發出超聲波振動，該超聲波振動能使與末端振動部件5的振動端面1a接觸的任意物體(即、螺釘β2)進行繞軸旋轉運動。由此，可將裝置主體1看作為超聲波馬達中的定子，將螺釘β2看作為超聲波馬達中的轉子。
另外，在2個中央部振動部件7、7的中間，夾設有成為超聲波振動的波節而構成無振動區域的突緣部件8。
另一方面，摩擦件22固定在裝置主體1的末端振動部件5的振動端面1a表面上，實現與螺釘β2中的螺釘頭113的頂端平坦面113a的摩擦接觸，向該螺釘β2傳遞伴隨著超聲波振動的繞軸旋轉運動。該摩擦件22的形狀可作成面積比螺釘頭113的頂端平坦面113a稍大一些的平面圓盤狀(包含平面圓環狀)，作為其材質，可使用具有需要的摩擦力及硬度的磷青銅、石棉橡膠、及其他類似的材料。由于石棉橡膠在上述超聲波振動時的耐噪音性方面也良好，所以比較理想。
另外，在此，為了與螺釘β2對應，而將摩擦件22作成平面圓盤狀，但根據所使用螺釘的形狀的不同，并不一定限于此。例如，在使用螺釘頭頂端面具有凸曲面形狀的螺釘時，也可將摩擦件22作成與其對應的凹曲面形狀。
在使用上述那樣構成的螺釘旋動裝置α3、進行螺釘β2相對于構造部件205的螺紋孔206的緊固操作時，首先，用手動操作將該螺釘β2相對于該螺紋孔206旋入到某種程度(或將螺釘頭113的頂端平坦面113a吸引壓接在裝置主體1的摩擦件22上而預先安裝設定螺釘β2，將該螺釘β2的螺釘末端114插入螺紋孔206中)，接著，對對應的多個壓電元件13、14......施加用于使末端振動部件5上的摩擦件22產生超聲波振動的需要的交流電壓(90度相位差驅動電壓)，所述超聲波振動在該螺釘β2上得到右旋的繞軸旋轉運動。然后，在該交流電壓施加狀態下，以手動操作將摩擦件22的螺釘接觸面22a按壓到螺釘頭113的頂端平坦面113a上(圖示的箭頭方向)。
這樣，從裝置主體1經由摩擦件22向螺釘β2上傳遞對應于其摩擦力的右旋的繞軸旋轉運動，借助伴隨著該超聲波振動的繞軸旋轉運動、和由上述手動操作得到的按壓力，螺釘β2的帶陽螺紋的軸111漸漸推進并旋合到螺紋孔206的陰螺紋207上。然后，在其螺釘頭113收納在沉孔208中、帶陽螺紋的軸111完全與陰螺紋207旋合時，需要的緊固操作結束。
另外，帶陽螺紋的軸111與陰螺紋207旋合時的旋轉阻力(二者的螺紋牙彼此的接觸阻力)與上述手動操作的按壓力成比例地變高，但是由于借助超聲波振動而在二者的螺紋牙彼此上獨自產生旋轉轉矩，所以可使螺釘β2產生旋轉運動。即，根據本第1例，能夠得到一種螺釘旋動裝置α3，其能產生對進行需要的螺釘β2緊固操作來說必要且足夠的轉矩。
圖6是表示本實施方式的螺釘旋動裝置的第2例的圖，表示其主要部分結構及其使用狀態。
如該圖所示，該第2例的螺釘旋動裝置α4與第1例一樣，具有裝置主體1和摩擦件22，還具有永久磁體30作為產生預壓力的預壓力產生機構，所述預壓力用于使螺釘頭113的頂端平坦面113a始終與該摩擦件22的螺釘接觸面22a壓接。
即，永久磁體30埋設在構成裝置主體1的振動端面1a的末端振動部件5中，用于朝向使螺釘β2的螺釘頭113的頂端平坦面113a壓接到摩擦件22的螺釘接觸面22a上的方向，產生吸引該螺釘頭113的磁力。其他構成要素，具有與第1例中說明的要素同樣的功能及形態。
但是，在該第2例中，如第1例所示，摩擦件22不是單純固定在末端振動部件5的振動端面1a的表面上，而是采用下述形態以該摩擦件22的螺釘接觸面22a位于該振動端面1a的面內的方式將該摩擦件22埋設在末端振動部件5的表層區域內并固定。盡管該摩擦件22的固定形態的不同沒有帶來其自身功能上的不同，但是根據該第2例的埋設固定形態，可望得到防止該摩擦件22因外因而剝離的效果。
在使用上述那樣構成的螺釘旋動裝置α4、相對于構造部件205的螺紋孔206進行螺釘β2的緊固操作時，與第1例一樣，首先，通過手動操作將該螺釘β2相對于該螺紋孔206旋入到某一程度，接著，對對應的多個壓電元件13、14......施加用于使末端振動部件5上的摩擦件22產生超聲波振動的需要的交流電壓，所述超聲波振動在該螺釘β2上得到右旋的繞軸旋轉運動。然后，在該交流電壓施加狀態下，以手動操作將摩擦件22的螺釘接觸面22a按壓到螺釘頭113的頂端平坦面113a上(圖示的箭頭方向)。
此時，埋設在末端振動部件5中的永久磁體30起到下述功能朝向使螺釘β2的螺釘頭113的頂端平坦面113a壓接到摩擦件22的螺釘接觸面22a上的方向，吸引該螺釘頭113。由此，提高了摩擦件22的螺釘接觸面22和螺釘頭113的頂端平坦面113之間的摩擦力，通過這樣的摩擦力增大，使螺釘β2的旋轉轉矩進一步增大，可在更短的時間內可靠地使螺釘β2旋轉。
其結果，即使在上述手動操作的按壓力較大的情況下，也可將帶陽螺紋的軸111與陰螺紋207旋合時的旋轉阻力盡可能抑制得較低，除此之外，使螺釘β2產生繞軸旋轉運動的超聲波振動起到抵消其旋轉阻力的作用，所以根據本第2例，能夠得到一種螺釘旋動裝置α4，其能產生對進行需要的螺釘β2緊固操作來說足夠高的轉矩。
另外，雖然沒有特別圖示，但是作為需要的預壓力產生機構，也可取代上述的永久磁體30，而采用例如“吸引管”等，所述吸引管通過裝置主體1內，使吸入口面對將摩擦件33形成為環狀的中央部，用于產生吸引螺釘頭113的吸附力。
圖7是表示本實施方式的螺釘旋動裝置的第3例的圖，表示其主要部分的結構及其使用狀態。
如該圖所示，該第3例的螺釘旋動裝置α5與第1例一樣具有裝置主體1和摩擦件22(第2例中的埋設固定形態)，還具有虎鉗機構部件40作為產生預壓力的預壓力產生機構，所述預壓力用于使螺釘頭113的頂端平坦面113a始終與該摩擦件22的螺釘接觸面22a壓接。
即，虎鉗機構部件40通過懸臂固定而設置在成為裝置主體1的無振動區域的突緣部8上，在螺釘β2具有在向螺紋孔206旋合的過程中使螺釘末端114從構造部件(在本例中為2個構造部件205a、205b)的背面露出的相對長度、并且該螺釘末端114具有由與螺釘頭113的頂端平坦面113a對應的平面要素形成的末端平坦面114a的情況下，朝向使螺釘頭113的頂端平坦面113a壓接到摩擦件22的螺釘接觸面22a上的方向，產生按壓從構造部件205a的背面露出的狀態下的螺釘末端114的末端平坦面114a的機械力(預壓力)。
進而，該虎鉗機構部件40，借助自身產生的機械力用預壓力傳遞軸41對接按壓螺釘末端114的末端平坦面114a，并且具有滾珠軸承42，所述滾珠軸承42軸承支承從裝置主體1經由摩擦件22傳遞到該螺釘β2上的繞軸旋轉運動。另外，上述機械力的調整是如下進行的，即，用把手44使圖示的調整螺釘43轉動，而使旋轉自如地鑲嵌在滾珠軸承42中并突出的上述預壓力傳遞軸41的相對位置(圖中左右方向)變化。
在使用上述那樣構成的螺釘旋動裝置α5，相對于構造部件205a、205b的螺紋孔206進行螺釘β2的緊固操作時，首先，用手動操作將該螺釘β2相對于這些螺紋孔206旋入到螺釘末端114從構造部件205b的背面露出的程度，在該狀態下通過操作虎鉗機構部件40，而如圖所示，通過裝置主體1、和與裝置主體1中間隔著螺釘β2及螺紋孔206而相對置的預壓力傳遞軸41，夾持螺釘β2的螺釘頭113的頂端平坦面113a、和螺釘末端114的末端平坦面114a。接著，對對應的多個壓電元件13、14......施加用于使末端振動部件5上的摩擦件22產生超聲波振動的需要的交流電壓，所述超聲波振動在該螺釘β2上得到右旋的繞軸旋轉運動。
此時，虎鉗機構部件40起到下述作用對從構造部件205b的背面露出的狀態下的螺釘末端114的末端平坦面114a，以一定的力朝向使螺釘β2的螺釘頭113的頂端平坦面113a壓接到摩擦件22的螺釘接觸面22a上的方向進行對接按壓；滾珠軸承42起到使從裝置主體1經由摩擦件22傳遞到該螺釘β2上的繞軸旋轉運動圓滑化的作用。由此，一邊保持摩擦件22的螺釘接觸面22a與螺釘頭113的頂端平坦面113a之間的摩擦力較高的狀態，一邊順利進行螺釘β2的繞軸旋轉運動，將與此時的摩擦力對應的右旋的繞軸旋轉運動可靠地傳遞到螺釘β2上。
此時，裝置主體1、螺釘β2、及預壓力傳遞軸41的各軸心彼此定位在同一軸心上。其結果，將帶陽螺紋的軸111旋合到陰螺紋207上時的旋轉阻力抑制得極低，除此之外，由于使螺釘β2產生繞軸旋轉運動的超聲波振動起到自然抵消其旋轉阻力的作用，所以根據本第3例，能得到產生對進行所需的螺釘β2緊固操作來說足夠高的轉矩的螺釘旋動裝置α5。
圖8是表示本實施方式的螺釘旋動裝置的第4例的圖，表示其主要部分結構及其使用狀態。
如該圖所示，該第4例的螺釘旋動裝置α6與第1例一樣，具有裝置主體1、和摩擦件22(第2例中的埋設固定形態)，還具有第2裝置主體50和第2摩擦件60作為產生預壓力的預壓力產生機構，所述預壓力用于使螺釘頭113的頂端平坦面113a始終與該摩擦件22的螺釘接觸面22a壓接。
即，第2裝置主體50與裝置主體1一樣，層疊相對于2個彼此正交的方向產生撓曲振動的多個壓電元件51、51......、末端振動部件52及后端振動部件(未圖示)、兩個中央部振動部件54、54，并用螺栓(未圖示)將它們緊固而構成，向這多個壓電元件51、51......施加來自交流電源(未圖示)的交流電壓，隨之產生超聲波振動，該超聲波振動能使與末端振動部件52的振動端面52a接觸的任意物體(即、螺釘β2)進行繞軸旋轉運動。另外，在2個中央部振動部件54、54的中間夾設有成為超聲波振動的波節而構成無振動區域的突緣部件55。
另一方面，第2摩擦件60作成與摩擦件22同樣的形態，埋設并固定在第2裝置主體50的末端振動部件52的振動端面52a的表層區域中，實現與螺釘β2中的螺釘末端114的末端平坦面114a的摩擦接觸，從而將伴隨著超聲波振動的繞軸旋轉運動傳遞到該螺釘β2上。
在此，在螺釘β2具有在向螺紋孔206旋合貫通的過程中使螺釘末端114從構造部件205b的背面露出的相對長度、并且該螺釘末端114具有由與螺釘頭113的頂端平坦面113a對應的平面要素形成的末端平坦面114a的情況下，將第2裝置主體50設置成，能夠朝向使螺釘頭113的頂端平坦面113a壓接到摩擦件22的螺釘接觸面22a上的方向、經由第2摩擦件60對從構造部件205b的背面露出的狀態下的螺釘末端114的末端平坦面114a進行按壓，此時，確定軸心對合位置，使得從裝置主體1經由摩擦件22傳遞到該螺釘β2上的繞軸旋轉運動、和經由第2摩擦件60傳遞到該螺釘β2上的繞軸旋轉運動為同軸旋轉。
在使用上述那樣構成的螺釘旋動裝置α6，相對于構造部件205a、205b的各螺紋孔206進行螺釘β2的緊固操作時，首先，用手動操作將該螺釘β2相對于這些各螺紋孔206旋入到螺釘末端114從構造部件205b的背面露出的程度，接著，對對應的多個壓電元件13、14......、51、51......施加用于使裝置主體1的末端振動部件5上的摩擦件22、和第2裝置主體50的末端振動部件52上的第2摩擦件60上產生超聲波振動的需要的交流電壓，所述超聲波振動在該螺釘β2上得到右旋的繞軸旋轉運動。然后，在該交流電壓施加狀態下，一邊以手動操作將第2摩擦件60的螺釘接觸面60a按壓(保持)在從構造部件205b的背面露出的狀態下的螺釘末端114的末端平坦面114a上，一邊以手動操作將摩擦件22的螺釘接觸面22a按壓到螺釘頭113的頂端平坦面113a上(圖示的箭頭方向)。
此時，在第2裝置主體50與裝置主體1的位置關系方面，在將第2裝置主體50設置成，能夠朝向使螺釘頭113的頂端平坦面113a壓接到摩擦件22的螺釘接觸面22a上的方向、對從構造部件205b的背面露出的狀態下的螺釘末端114的末端平坦面114a進行按壓時，進行軸心對合定位，使得從裝置主體1經由摩擦件22傳遞到該螺釘β2的繞軸旋轉運動、和經由第2摩擦件60傳遞到該螺釘β2的繞軸旋轉運動為同軸旋轉。由此，一邊保持摩擦件22的螺釘接觸面22a與螺釘頭113的頂端平坦面113a之間的摩擦力較高的狀態，一邊通過第2裝置主體50促進螺釘β2的繞軸旋轉運動，將與此時的摩擦力對應的右旋的繞軸旋轉運動可靠地傳遞到螺釘β2。
其結果，將帶陽螺紋的軸111旋合到陰螺紋207上時的旋轉阻力抑制得極低，除此之外，由于使螺釘β2產生繞軸旋轉運動的超聲波振動起到抵消其旋轉阻力的作用，所以根據本第4例，能夠得到一種螺釘旋動裝置α6，其能產生對進行所需的螺釘β2緊固操作來說必要且足夠高的轉矩。
圖9是表示本實施方式的螺釘旋動裝置的第5例的圖，表示其主要部分結構及其使用狀態。
如該圖所示，該第5例的螺釘旋動裝置α7，取代第3例的預壓力傳遞軸41及滾珠軸承42，而采用第4例中的第2裝置主體50及第2摩擦件60。因此，該第5例的螺釘旋動裝置α7的功能及使用形態與第3及第4例中的相應部分等價(詳細情況參照相應部分)。
圖10是表示本實施方式的螺釘旋動裝置的第6例的圖，表示其主要部分的結構及其使用狀態。
如該圖所示，該第6例的螺釘旋動裝置α8，除了第2例的裝置主體1、摩擦件22、及永久磁體30外，還具有激光測距裝置70。另外，本第6例的螺釘旋動裝置α8，在與構造部件(在本例中為構造部件205a)之間的位置關系方面設置成下述形態即使在螺釘β2相對于各構造部件205a、205b的各螺紋孔206的緊固操作完成后，摩擦件22的螺釘接觸面22a也一直與螺釘頭113的頂端平坦面113a接觸。
在此，激光測距裝置70設置在裝置主體1的突緣部8上，從而借助激光光線LB定期對自身上設定的測距基準點和構造部件205a之間的距離進行測定，起到下述作用在由該激光測距裝置70測定的距離超過規定值而檢測出螺釘β2的松動時，自動對對應的多個壓電元件13、14......發出指示，控制交流電壓的施加，所述交流電壓用于產生進行該螺釘β2的緊固操作的超聲波振動。
通過上述方案，根據本第6例，能得到一種螺釘旋動裝置α8，其能防止第三者對螺釘β2進行的松動操作，并且能自動修復隨時間變化產生的該螺釘β2的松動。
上面，舉出了該螺釘的一例及螺釘旋動裝置的第1例～第6例，對本發明的實施方式進行了說明。但是，本發明并一定限于上述機構，在具有前述效果的范圍內，可適當變更后實施。
接著，作為本發明的第4實施方式，使用圖11A～圖17對上述實施方式中所示的螺釘旋動裝置的另一其他應用例、及與其對應的螺釘進行說明。在本實施方式中，作為螺釘的一例，依次舉出用于進行該例螺釘的緊固操作的螺釘旋動裝置的第1例～第4例，來進行說明。
另外，本實施方式中，對與上述各實施方式的構成要素通用的構成要素標注同一附圖標記，并省略其詳細說明。
圖11A～圖11C是表示本實施方式的螺釘及對應的構造部件的形態的圖，其中，圖11A是表示該螺釘的整體形狀的主視圖，圖11B是表示該螺釘的螺釘頭頂端面形態的圖，圖11是作為緊固該螺釘的對象物的構造部件的剖視圖。
首先，如圖11A及圖11B所示，該螺釘β3在上述第3實施方式的螺釘β2上設置有螺釘側鉤掛部125。即，螺釘頭113的頂端平坦面113a(參照圖11B)為圓形平坦面，不具備以往的“十字孔”或“一字槽”等與螺絲刀末端對應嵌合的凹型刻印等緊固機構，在該頂端平坦面113a上具有突出的螺釘側鉤掛部。在此，螺釘側鉤掛部125只要能與后述螺釘旋動裝置具備的螺釘旋動裝置側鉤部相互掛接即可，并不限于圖示的コ字狀，也可為扣環等。
另外，螺釘側鉤掛部125也可構成為，在螺釘β3的緊固完成后，可用例如鉗子等容易地切斷，在這種情況下。以能夠進一步通過銼刀等將螺釘側鉤掛部125的痕跡從螺釘頭113的頂端平坦面113a完全清除為宜。
另一方面，如圖11C所示，作為緊固螺釘β3的對象物即被緊固部件的一例的構造部件205，從其表面(圖右側)到背面具有螺紋孔206，所述螺紋孔206是在內周面上與螺釘β3的帶陽螺紋的軸111對應地切削形成同一螺距的螺旋狀螺紋牙而形成的。另外，在此，表示的是在使螺釘β3與構造部件205的螺紋孔20旋合時、螺釘頭113的頂端平坦面113a被完全收納的形狀的螺紋孔206，但是螺紋孔206的形狀為需要的形狀即可。
以上，作為螺釘的例子，對具有螺釘頭113的螺釘β3進行了說明，所述螺釘頭113在其頂端平坦面113a上具備螺釘側鉤掛部125，構成埋頭螺釘形態，但是只要該螺釘頭113在圓形平坦面上具有螺釘側鉤掛部125，則為平螺釘的形態(將外周徑從下方起擴大的錐面要素變形成外周徑均等的圓柱曲面要素的形態)也無妨。
圖12是表示本實施方式的螺釘旋動裝置的第1例的圖，表示其主要部分的結構及其使用狀態。
如該圖所示，該第1例的螺釘旋動裝置α11，為了相對于對應形成在以上例示說明的構造部件205上的螺紋孔206進行螺釘β3的緊固操作，而具有裝置主體10，形成有中孔10h而作成圓筒；螺釘旋動裝置側鉤部81；作為產生預壓力的預壓力產生機構的例如壓縮彈性體組82、82......，所述預壓力用于拉伸螺釘旋動裝置側鉤部81而使裝置主體10的振動端面10a和螺釘頭113的頂端平坦面113a始終壓接；和預壓力產生機構固定件83，固定該預壓力產生機構。
裝置主體10是上述裝置主體1的變形例，層疊相對于2個彼此正交的方向產生撓曲振動的多個壓電元件13、14......、末端振動部件15及后端振動部件16、兩個中央部振動部件17、17、和突緣部件18，并用螺栓(未圖示)將它們緊固而構成。形成有中孔10h。
即，裝置主體10一體層疊有具有中孔且呈環狀的多個壓電元件13、14......、和突緣部件18，所述突緣部件18例如在多個壓電元件13、14激發的振動的無振動區域比壓電元件13、14......更向外周突出有鍔部18a，與壓電元件13、14......在其筒狀的外周面固定成一體，用于將其位置固定。向這多個壓電元件13、14......施加交流電壓，隨之產生超聲波振動，該超聲波振動能將繞軸旋轉運動傳遞到與其振動端面10a接觸的螺釘頭113的頂端平坦面113a上。
另外，在這些壓電元件13、14......、末端振動部件15、后端振動部件16、中央部振動部件17及突緣部件18這各構成要素中，分別形成有中孔，以便在一體構成裝置主體10時形成中孔10h。除該點以外，這些構成要素與上述第2實施方式的壓電元件3、4、末端振動部件5、后端振動部件6、中央部振動部件7及突緣部件8分別具有同樣的結構。
在此，對于裝置主體10激發的振動，例如可以是通過螺栓緊固的蘭杰文振子使在兩個彼此正交的方向上撓曲振動的兩種壓電元件13、14......振動，通過使各壓電元件13、14......以90度的相位差機械振動，而能在裝置主體10的振動端面10a上產生緊固螺釘β3的方向、或松開螺釘β3的方向的旋轉運動。
另外，螺釘旋動裝置側鉤部81也如下構成，即，與插通在裝置主體10的中孔10h內的金屬絲86的末端連接，并能夠與螺釘側鉤掛部125相互掛接。
另一方面，預壓力產生機構固定件83，處于裝置主體10的振動端面10a相反端的后端面10b更后方附近，與突緣部件18相對置，并且，安裝壓縮彈性體組82、82......，進而也可構成為，在預壓力產生機構固定件83的中央例如夾設軸承87，所述軸承87軸支承金屬絲86，使其能向螺釘β3的繞軸旋轉運動的旋轉方向空轉。
在此，軸承87例如只要設計成下述方式即可，即，將空轉自如地支承在軸承87上的銷軸87a的端部、和伴隨螺釘β3的繞軸旋轉運動而旋轉的金屬絲86的端部連結，另一方面，用通過夾設滾動體等而不依賴于銷軸87a的旋轉的外圈，與預壓力產生機構固定件83固定，金屬絲86由軸承87軸支承而能向螺釘β3的繞軸旋轉運動方向空轉，所以螺釘β3的旋轉不會傳遞到預壓力產生機構固定件83及裝置主體10上，由此，可將螺釘β3的旋轉對螺釘旋動裝置α11造成的旋轉阻力抑制在最小限度。
另外，在本第1例中，作為預壓力產生機構而采用的壓縮彈性體組82、82......，在突緣部件18的鍔部18a對稱部位、和與該鍔部18a對置的預壓力產生機構固定件83部位之間，將裝置主體10置于中間而平行地架設，通過對突緣部件18和預壓力產生機構固定件83施加壓縮彈力，而使螺釘頭113的頂端平坦面113a和裝置主體10的振動端面10a始終壓接。
進而，螺釘旋動裝置α11也可以在突緣部件18的鍔部18a、和與該鍔部18a對置的預壓力產生機構固定件83部位之間，具有可將其彼此的間隔固定在規定間隔的止動器88，止動器88的一端經由鉸鏈89例如開閉自如地鉸接在突緣部件18側，另一方面，另一端爪部88a相對于面對的預壓力產生機構固定件83外緣卡合/脫離自如。
由此，在使從振動端面10a的中孔中突出的螺釘旋動裝置側鉤部81相對于卡止狀態的螺釘側鉤掛部125脫離時，止動器88克服由壓縮彈性體組82、82......產生的預壓力，例如與預壓力產生機構固定件83側嵌合，將突緣部件18的鍔部18a和預壓力產生機構固定件83固定為規定間隔，由此，使裝置主體10的振動端面10a和螺釘頭113的頂端平坦面113a離開，使施加在金屬絲86上的張力減少，而解除賦予該裝置主體10的振動端面10a和螺釘頭113的頂端平坦面113a上的預壓力。
另外，螺釘旋動裝置α11也可具有形成有作用較高摩擦力的螺釘接觸面23a的摩擦件23，所述摩擦件23固定在裝置主體10的振動端面10a表面上，實現與螺釘頭113的頂端平坦面113a的摩擦接觸，將伴隨著超聲波振動的繞軸旋轉運動傳遞到螺釘β3上，為具有中孔的圓環形狀。由此，通過使較高摩擦力作用在裝置主體10的振動端面10a和螺釘頭113的頂端平坦面113a的接觸面上，還可對螺釘β3賦予更高的緊固轉矩。
另外，在此，為了與螺釘β3對應，而將摩擦件23作成具有平坦面的、有中孔的圓環形狀，但是根據使用的螺釘的形狀，并不一定限定于此。例如，在使用螺釘頭的頂端面具有凸曲面形狀的螺釘的情況下，也可將摩擦件23作成與其對應的凹曲面形狀。
接著，圖13是用于說明圖12所示的螺釘旋動裝置α11的預壓力產生的圖。
如該圖所示，在例如被卡止的止動器88的爪部88a從預壓力產生機構固定件83脫離時，螺釘旋動裝置α11，由于壓縮彈性體組82、82......的壓縮彈力，而將預壓力產生機構固定件83向圖示的箭頭方向推出，固定在壓縮彈性體組82、82兩端的突緣部件18的鍔部18a和預壓力產生機構固定件83之間的間隔變大。
隨著該突緣部件18的鍔部18a和預壓力產生機構固定件83之間間隔的變大，與預壓力產生機構固定件83一起，在軸承87、金屬絲86、螺釘旋動裝置側鉤部81上分別一體地作用朝向與將螺釘β3旋合到螺紋孔206中的方向相反的方向、即圖示的箭頭方向拉伸的力，從而可使裝置主體10的振動端面10a和螺釘β3的頂端平坦面113a接觸。
因此，在解除止動器88的固定時，在裝置主體10的振動端面10a的例如摩擦件23上始終產生對于壓接來說足夠的預壓力，由此，能向螺釘β3傳遞螺釘旋動裝置α11的裝置主體10激發的超聲波振動所引起的繞軸旋轉運動，而賦予緊固轉矩，這樣，通過止動器88的卡合/脫離，可切換螺釘β3的插裝和緊固。
此時，螺釘旋動裝置α11不對螺釘β3產生向螺紋孔206按壓的方向的機械力，便能壓接螺釘β3和螺釘旋動裝置α11賦予足夠的緊固轉矩，所以不會在螺釘β3的帶陽螺紋的軸111和螺紋孔206間產生因以必要以上的程度按壓而產生的旋轉阻力。
另外，在螺釘β3的旋合結束后，用止動器88以使突緣部件18和預壓力產生機構固定件83接近的規定間隔再次固定，從而解除產生的預壓力，另外，根據壓縮彈性體組82、82......中采用的彈性體的彈性常數、和事先對壓縮彈性體組82、82賦予的壓縮量，將預壓力調整到需要的大小。
圖14是表示本實施方式的螺釘旋動裝置的第2例的圖，表示其主要部分結構及其使用狀態。
如該圖所示，該第2例的螺釘旋動裝置α12與第1例一樣具有裝置主體10、螺釘旋動裝置側鉤部81、預壓力產生機構固定件83，除此之外，還具有彈性體固定件91、和作為預壓力產生機構的例如拉伸彈性體組92、92......，關于其他構成要素，具有與第1例中說明的構成要素相同的功能和形態。
即，彈性體固定件91的兩端固定在突緣部件18的鍔部18a的相反兩端上，構成框架型，在至少使振動端面10a露出到外部的狀態下，將裝置主體10與預壓力產生機構固定件83一起包圍在內部。
另一方面，在本第2例中，作為預壓力產生機構而采用的拉伸彈性體組92、92......，在預壓力產生機構固定件83、和與該預壓力產生機構固定件83的對稱部位對置的彈性體固定件91部位之間平行架設，通過向彈性體固定件91和預壓力產生機構固定件83上施加拉伸彈力，經由金屬絲86使螺釘頭113的頂端平坦面113a和裝置主體10的振動端面10a壓接。
另外，本第2例中采用的止動器88與前述第1例一樣，例如也可構成為，一端與彈性體固定件91一起經由鉸鏈89開閉自如地鉸接，與突緣部件18的鍔部18a成為一體，另一方面，另一端爪部88a相對于面對的預壓力產生機構固定件83外緣卡合/脫離自如。
此時，在使從振動端面10a的中孔10h突出的螺釘旋動裝置側鉤部81相對于卡止狀態下的螺釘側鉤掛部125脫離時，止動器88克服由拉伸彈性體組92、92......產生的預壓力，將突緣部件18和預壓力產生機構固定件83固定為規定間隔，由此，可解除施加在金屬絲86上的張力，從而解除使裝置主體10的振動端面10a和螺釘頭113的頂端平坦面113a壓接的預壓力。
接著，圖15是用于說明圖14所示螺釘旋動裝置α12的預壓力產生的圖。
如該圖所示，爪部88a的卡止脫離、止動器88被解除后的螺釘旋動裝置α12，由于拉伸彈性體組92、92......的拉伸彈力，預壓力產生機構固定件83被向圖示的箭頭方向拉伸，使固定有拉伸彈性體組92、92的各端子的彈性體固定件91和預壓力產生機構固定件83之間的間隔減小。
由此，與第1例一樣，使突緣部件18的鍔部18a和預壓力產生機構固定件83之間的間隔擴大，而使金屬絲15具有張力，在螺釘旋動裝置側鉤部81上作用向與將螺釘β3旋合到螺紋孔206中的方向相反的方向、即圖示的箭頭方向拉曳的力，而可使裝置主體10的振動端面10a和螺釘β3的頂端平坦面113a接觸。
因此，可產生預壓力，使得螺釘β3的頂端平坦面113a始終與裝置主體10的摩擦件23的螺釘接觸面23a壓接，能夠對螺釘β3賦予裝置主體10激發的超聲波振動所產生的緊固轉矩。
另外，在螺釘β3的旋合結束時，用止動器88再次將突緣部件18和預壓力產生機構固定件83固定為接近的規定間隔，解除產生的預壓力，另外，根據在拉伸彈性體組92、92......中使用的彈性體的彈性常數、和事前賦予的伸長量，將預壓力調整為需要的大小。
圖16是表示本實施方式的螺釘旋動裝置的第3例的圖，表示其主要部分結構及其使用狀態。
如該圖所示，該第3例的螺釘旋動裝置α13，除了與第1例及第2例一樣具有裝置主體10、螺釘旋動裝置側鉤部81、預壓力產生機構固定件83外，作為預壓力產生機構還具有架設在金屬絲86和預壓力產生機構固定件83之間的拉伸彈性體93，關于其他構成要素，與第1例及第2例中說明的構成要素具有相同的功能和形態。
即，拉伸彈性體93在金屬絲86和預壓力產生機構固定件83之間、例如在金屬絲86和軸承87之間賦予拉伸彈力，從而使螺釘頭113的頂端平坦面113a和裝置主體10的振動端面10a壓接。
另外，在本第3例中，也可取代在第1例及第2例中說明過的止動器88，具有通過螺桿按壓突緣部件18的鍔部18a和預壓力產生機構固定件83而使彼此遠離/接近的虎鉗機構部件94，此外，還具有補充拉伸彈性體93等預壓力產生機構產生的預壓力的磁體95，所述螺桿的末端抵接在突緣部件18的鍔部18a上，并螺紋貫通與該鍔部18a對置的預壓力產生機構固定件83。
即，虎鉗機構部件94取代止動器88，克服拉伸彈性體93產生的預壓力，產生可將該突緣部件18的鍔部18a和預壓力產生機構固定件83調整成任意間隔的旋動機械力，并可進行調整，使得裝置主體10的振動端面10a和螺釘頭113的頂端平坦面113a上產生希望大小的預壓力。
另一方面，磁體95例如為永久磁體等，可埋設在構成裝置主體10的振動端面10a的末端振動部件內，朝向將螺釘頭113的頂端平坦面113a壓接到振動端面10a上的方向產生吸引螺釘頭113的磁力。
另外，取代止動器88的虎鉗機構部件94、和補充預壓力產生機構產生的預壓力的磁體95都可用于第1例或第2例，而且，磁體95還可用于后述的第4例。
圖17是表示本實施方式的螺釘旋動裝置的第4例的圖，表示其主要部分結構及其使用狀態。
如該圖所示，該第4例的螺釘旋動裝置α14，除了與第1例、第2例及第3例一樣具有裝置主體10、螺釘旋動裝置側鉤部81、預壓力產生機構固定件83外，作為預壓力產生機構例如還具有可在金屬絲86上產生直線方向的規定張力的直動致動器96，關于其他構成要素，具有與第1例、第2例及第3例中說明的構成要素相同的功能和形態。
在此，預壓力產生機構固定件83例如為以至少將裝置主體10后部抱在內部的方式將兩端固定在突緣部件18的鍔部18a對稱部位上的コ字型框架形體，在裝置主體10的后端面10b更后方的裝置主體10的中孔圓筒延長線上的預壓力產生機構固定件83上，設置有直動致動器96。
另一方面，直動致動器96例如通過壓力缸等對金屬絲86產生作用在圖中左右直線方向上的規定張力，使該金屬絲86在圖中左右方向上聯動，進而，例如也可通過在金屬絲86和直動致動器96之間夾設軸承87，而使螺釘β3的繞軸旋轉運動不會傳遞到直動致動器96。
由此，通過直動致動器96使金屬絲86直線運動，直到作用規定的張力為止，能夠使裝置主體10的振動端面10a和螺釘頭113的頂端平坦面113a接觸并壓接，而產生希望的預壓力，能對螺釘β3賦予基于裝置主體10的振動的、用于進行繞軸旋轉運動的足夠的緊固轉矩。
直動致動器96只要能使金屬絲86在圖中左右方向上聯動，并在金屬絲86上產生規定的張力，則并不限于線性馬達、利用液壓、水壓、氣壓等的壓力缸、螺線管等，也可以是將旋轉致動器的轉矩變換成直線方向的機構。
上面，舉出該螺釘的一例及螺釘旋動裝置的第1例～第4例，對本發明的實施方式進行了說明。但是，本發明并不一定限于上述機構，在具有前述效果的范圍內，可適當變更后實施。
接著，作為本發明第5實施方式，使用圖18A～圖20D對與上述實施方式中所示螺釘旋動裝置對應的螺釘進行說明。在本實施方式中，依次舉出作成下述結構的螺釘的第1例及第2例，并詳細進行說明，所述螺釘在上述實施方式所示的螺釘上附加了用于得到更高緊固力的機構。
另外，本實施方式中可優選使用的螺釘旋動裝置是上述各實施方式中所示的螺釘旋動裝置，所以在本實施方式中，省略關于螺釘旋動裝置的詳細說明。
圖18A～圖19B是表示本實施方式的螺釘的第1例的結構圖。
圖18A是表示本發明第5實施方式的螺釘的第1例的概略結構的圖，是表示螺釘的緊固力增強前的局部剖面側視圖，圖18B是表示圖18A所示螺釘的使用狀態的局部剖面側視圖，圖18C是表示圖18A及圖18B所示螺釘的螺釘頭的頂端面的主視圖。另一方面，圖19A是表示圖18A所示螺釘的緊固力增強后的局部剖面側視圖，圖19B是表示圖19A所示螺釘的使用狀態的局部剖面側視圖。
如圖18A及圖19A所示，本第1例的螺釘β4基本上具有突出豎立在螺釘頭141的接合面141a中央的帶螺紋牙的軸142、墊圈143、推斥力產生機構144，即使在不能用足夠的緊固力緊固的情況下，也可利用墊圈143的功能，發揮足夠的緊固力。進而，在該螺釘β4上具有推斥力抑制機構145的情況下，可構成為，暫時緊固到螺紋孔中后，可釋放此前受到抑制的、作用在與構造部件(被緊固部件)220之間的按壓力。
其中，墊圈143例如為內徑比帶螺紋牙的軸142大所需長度的輪環形狀的平墊圈143等，插通在帶螺紋牙的軸142上，在螺釘β4緊固到構造部件220上時作用足夠的力而與螺紋孔的周緣接觸的情況下，增強該螺釘β4的緊固力。
一方面，推斥力產生機構144如圖19B所示，作用將該螺釘頭141和墊圈143之間的間隔擴開的推斥力，提高墊圈143向構造部件220的按壓力，產生螺釘β4的緊固力，例如具有壓縮螺旋彈簧144等，所述壓縮螺旋彈簧144由彈性部件構成，以帶螺紋牙的軸142的頸部142a的端部為中心螺旋狀卷繞，并夾設在螺釘頭141的接合面和相對置的墊圈143的端面之間。
另一方面，推斥力抑制機構145如圖18A及圖18B所示，預先強制對螺釘頭141的接合面141a和相對置的墊圈143的端面賦予逆著推斥力產生機構144的推斥力的接近力，在推斥力產生機構144被壓縮了的狀態下以規定間隔固定，另外，如圖19A及圖19B所示，可在緊固到構造部件220的螺紋孔中后解除了接近力的施加時，釋放推斥力產生機構144的推斥力，例如，在推斥力產生機構144采用了壓縮螺旋彈簧144的情況下，可構成為，逆著壓縮螺旋彈簧144的磁力而預先強制賦予接近力，使得壓縮螺旋彈簧144的長度變得比自然長度短，以規定間隔固定，另外，在解除該接近力的施加時，可發揮壓縮螺旋彈簧144的推斥力。
在此，作為推斥力抑制機構145，例如粘接劑145等是最合適的，在將推斥力產生機構144壓縮而使得螺釘頭141的接合面141a和對置的墊圈143端面接近至規定間隔的狀態下，所述粘接劑145將接合面141a和對置的墊圈143端面粘接固定并硬化，而在實施了規定處理時，可解除粘接固定而釋放推斥力產生機構144的推斥力。
在推斥力抑制機構145采用粘接劑145的情況下，優選具有下述特性的粘接劑例如通過澆上規定溫度的水、或加熱，便會失去其粘接能力，作為滿足該要求的粘接劑，例如有化研テツク株式會社制造的環氧樹脂類粘接劑即“エコセパラ”(商品名)等。
在推斥力抑制機構145采用該“エコセパラ”的情況下，由于“エコセパラ”具有例如15MPa的粘接力，所以通過考慮該粘接力而將螺釘頭141的直徑設成適當大小，可對螺釘β4產生足夠的緊固力。
另外，在薄層狀填充的“エコセパラ”等剝離后的推斥力抑制機構145不會妨礙推斥力產生機構144的推斥力起作用的情況下，如圖18A、圖18B以及圖19A及圖19B所示，可以一體地粘接硬化到推斥力產生機構144的螺旋內部，但是推斥力抑制機構145也可將彈性產生機構144穿過其中而填充硬化成輪環狀，以避免接觸。
進而，螺釘β4，在為了解除推斥力抑制機構145施加的螺釘頭141和墊圈143之間的接近力而使用溫水或規定的粘接劑剝離液等規定的解除物質時，可以在墊圈143正下方靠近螺紋牙的頸部142a的位置上，環狀突出地設置浸液防止機構146，該浸液防止機構146密閉帶螺紋牙的軸142和形成在該構造部件220上的螺紋孔之間的間隙，防止該解除物質向螺紋孔浸入，作為浸液防止機構146優選采用例如由合成橡膠等各種合成樹脂材料形成的O環形狀的防水密封件146。
這樣構成的螺釘β4如圖18B所示，通過在暫時緊固到構造部件220的螺紋孔底部后，對推斥力抑制機構145(粘接劑145)實施澆溫水等規定處理，而解除固定成規定間隔的接近力的施加，此前在逆著推斥力而被預先壓縮了的狀態下推斥力受到抑制的推斥力產生機構144(壓縮螺旋彈簧144)伸長，作用使螺釘頭141從螺紋孔伸出的方向的推斥力，該推壓力即成為緊固力。
另外，螺釘β4的螺釘頭141的頂端面141b并不限于形成有與以往的螺釘旋動末端對應的+、-等形狀的凹型刻印的形式，如圖18C所示，通過形成為沒有與螺釘旋動末端對應嵌合的凹型刻印的平坦面，能作成不會損害美觀而且有防止人為破壞的效果的螺釘β4，在這種情況下，可解決以往利用例如壓電螺絲刀等進行緊固時緊固力不足的問題，能作用足夠的緊固力而緊固。
接著，圖20A～圖10D是表示在本發明第5實施方式的螺釘的第2例中使用的彈簧墊圈的概略結構的圖，是透視彈簧墊圈的一部分而進行表示的主視圖。圖20B是透視圖20A所示彈簧墊圈的一部分而進行表示的側視圖。圖20C是采用了圖20A及圖20B所示彈簧墊圈的螺釘的概略結構的圖，是表示螺釘的緊固力增強前的局部剖面側視圖，圖20D是表示圖20C所示螺釘的緊固力增強后的局部剖視圖。
另外，在下面關于本實施方式的說明中所使用的附圖中，對與圖18A～圖19C中所示構成要素相同或等同的構成要素標注相同的附圖標記，并省略該構成要素的詳細說明。
如圖20A及圖20B所示，第1例中說明的墊圈143和推斥力產生機構144也可由彈簧墊圈147一體形成，彈簧墊圈147插通在帶螺紋牙的軸142上，在緊固時與螺紋孔的周緣接觸，在解除推斥力抑制機構145對推斥力的抑制后，由于其彈性形狀而作用推斥力，從而對構造部件220作用足夠的按壓力而與構造部件220接觸，例如兼具墊圈143和推斥力產生機構144的功能，即，即使在不能通過足夠的緊固力緊固的情況下，也會作用足夠的力而與螺紋孔周緣接觸，提高緊固力。
此時，本實施方式例中的螺釘β5如圖20C所示，在緊固力增強前借助推斥力抑制機構145，逆著彈簧墊圈147的推斥力預先使彈簧墊圈147和螺釘頭141一體地緊貼而強制固定，另一方面，如圖20D所示，在緊固到螺紋孔中后解除了緊貼時，在相對置的螺釘頭141的接合面141a和螺紋孔周緣之間作用彈簧墊圈147的推斥力。
上面，舉出了第1例和第2例，對本發明的實施方式進行了說明。但是，本發明并一定限于上述機構，在具有前述效果的范圍內，可適當變更后實施。
工業實用性本發明能很好地進行例如接合任意被緊固部件彼此的螺釘的緊固操作或松開操作。
權利要求
1.一種螺釘旋動裝置，用于相對于在任意被緊固部件上對應形成的螺紋孔，進行螺釘的緊固操作或松開操作，其特征在于，具備裝置主體，設置有隨著規定交流電流的施加而產生規定的超聲波振動的壓電元件、和基于前述超聲波振動激發機械振動的振動端面；振動傳遞機構，在前述振動端面上與前述裝置主體固定成一體，通過與前述螺釘接觸而對該螺釘傳遞前述機械振動。
2.如權利要求1所述的螺釘旋動裝置，其特征在于，前述振動傳遞機構具有凸型末端部，所述凸型末端部以能夠與形成在前述螺釘的螺釘頭上的凹型刻印嵌合的方式對應形成，相對于與該凹型刻印嵌合而接觸的前述螺釘，賦予由外力產生的旋轉轉矩并且傳遞前述裝置主體激發的規定方向的前述機械振動。
3.如權利要求1所述的螺釘旋動裝置，其特征在于，前述壓電元件具有俯仰方向撓曲振動壓電元件、和滾動方向撓曲振動壓電元件這兩種前述壓電元件組，在將前述螺釘的旋轉方向的旋轉軸設為xyz正交坐標系的z軸時，所述俯仰方向撓曲振動壓電元件激發以y軸作為俯仰軸的俯仰方向的撓曲振動，所述滾動方向撓曲振動壓電元件激發以與該俯仰軸正交的x軸作為滾動軸的滾動方向的撓曲振動。
4.如權利要求3所述的螺釘旋動裝置，其特征在于，前述裝置主體構成為，能夠施加規定的前述交流電壓，使得由前述俯仰方向撓曲振動壓電元件激發的前述俯仰方向的撓曲振動、和由前述滾動方向撓曲振動壓電元件激發的前述滾動方向的撓曲振動具有90度的相位差而分別振動。
5.如權利要求4所述的螺釘旋動裝置，其特征在于，前述裝置主體是蘭杰文型振子。
6.如權利要求4所述的螺釘旋動裝置，其特征在于，前述裝置主體具有作為行波型超聲波馬達的定子的功能，通過前述交流電壓的施加而在前述壓電元件上產生行波型彈性彎曲波，對前述凸型末端部傳遞基于該行波型彈性彎曲波的規定方向的前述機械振動。
7.如權利要求1所述的螺釘旋動裝置，其特征在于，前述振動傳遞機構具有摩擦件，所述摩擦件具有以能夠與形成在前述螺釘的螺釘頭上的頂端面面接觸的方式對應形成的螺釘接觸面，實現與前述頂端面的摩擦接觸，從而將伴隨著前述超聲波振動的前述機械振動傳遞到前述螺釘上。
8.如權利要求7所述的螺釘旋動裝置，其特征在于，前述裝置主體還具有預壓力產生機構，所述預壓力產生機構產生用于使前述螺釘頭的前述頂端面始終壓接到前述摩擦件的螺釘接觸面上的預壓力。
9.如權利要求8所述的螺釘旋動裝置，其特征在于，前述預壓力產生機構是埋設在構成前述裝置主體的前述振動端面的末端振動部件中的永久磁體或者吸引管，所述永久磁體接合在前述摩擦件的里側表面上，朝向使前述螺釘頭的前述頂端面壓接到前述螺釘接觸面上的方向，產生吸引該螺釘頭的磁力，所述吸引管穿過前述裝置主體內，使吸入口面對將前述摩擦件形成為環狀的中央部，用于產生吸引前述螺釘頭的吸附力。
10.如權利要求8所述的螺釘旋動裝置，其特征在于，在前述螺釘具有在向前述螺紋孔旋合貫通的過程中使螺釘末端從前述被緊固部件的背面露出的相對長度、并且該螺釘末端具有由與前述螺釘頭的前述頂端面對應的平面要素形成的末端平坦面的情況下，前述預壓力產生機構為虎鉗機構部件，該虎鉗機械部件以前述裝置主體的無振動區域為基礎而設置，朝向使前述螺釘頭的前述頂端面壓接到前述摩擦件的前述螺釘接觸面上的方向，產生對從前述被緊固部件的前述背面露出的狀態下的前述螺釘末端的前述末端平坦面進行對接按壓的機械力，該虎鉗機構部件具有預壓力傳遞軸，借助自身產生的前述機械力對接按壓前述螺釘末端的前述末端平坦面，并且接合成，與從前述裝置主體經由前述摩擦件傳遞到該螺釘上的前述繞軸旋轉運動一體聯動自如；滾珠軸承，支承自如地鑲嵌并軸支承該預壓力傳遞軸。
11.如權利要求8所述的螺釘旋動裝置，其特征在于，在前述螺釘具有在向前述螺紋孔旋合貫通的過程中使螺釘末端從前述被緊固部件的背面露出的相對長度、并且該螺釘末端具有由與前述螺釘頭的前述頂端面對應的平面要素形成的末端平坦面的情況下，前述預壓力產生機構具有第2裝置主體，通過層疊多個壓電元件而構成，隨著向這多個壓電元件施加交流電壓而產生超聲波振動，所述超聲波振動能使與其振動端面接觸的前述螺釘末端的前述末端平坦面進行繞軸旋轉運動；平面圓盤狀的第2摩擦件，固定在該第2裝置主體的前述振動端面上，實現與前述螺釘末端的前述末端平坦面的摩擦接觸，將伴隨著前述超聲波振動的前述繞軸旋轉運動傳遞到前述螺釘上；在前述第2裝置主體與中間隔著前述螺釘和前述螺紋孔而相對置的前述裝置主體的位置關系中，當將前述第2裝置主體設置成，能夠朝向使前述螺釘頭的前述頂端面壓接到前述摩擦件的前述螺釘接觸面上的方向、經由前述第2摩擦件對從前述被緊固部件的前述背面露出的狀態下的前述螺釘末端的前述末端平坦面進行對接按壓時，進行軸心對合定位，使得從前述裝置主體經由前述摩擦件傳遞到該螺釘的前述繞軸旋轉運動、和經由前述第2摩擦件傳遞到該螺釘的前述繞軸旋轉運動為同軸旋轉。
12.如權利要求10所述的螺釘旋動裝置，其特征在于，前述虎鉗機構部件，取代前述預壓力傳遞軸及前述滾珠軸承而具有第2裝置主體，通過層疊多個壓電元件而構成，隨著向這多個壓電元件施加交流電壓而產生超聲波振動，所述超聲波振動能使與其振動端面接觸的前述螺釘末端的前述末端平坦面進行繞軸旋轉運動；平面圓盤狀的第2摩擦件，固定在該第2裝置主體的前述振動端面上，實現與前述螺釘末端的前述末端平坦面的摩擦接觸，將伴隨著前述超聲波振動的前述繞軸旋轉運動傳遞到前述螺釘上；前述第2裝置主體，在通過前述虎鉗機構部件產生的前述機械力按壓前述螺釘末端的前述末端平坦面時，進行軸心對合定位，使得從前述裝置主體經由前述摩擦件傳遞到該螺釘的前述繞軸旋轉運動、和經由前述第2摩擦件傳遞到該螺釘的前述繞軸旋轉運動為同軸旋轉。
13.如權利要求7所述的螺釘旋動裝置，其特征在于，在前述裝置主體與前述被緊固部件的位置關系中，前述裝置主體定位設置成，即使在前述螺釘相對于前述螺紋孔的前述緊固操作完成后，也能自如地保持前述摩擦件的前述螺釘接觸面與前述螺釘頭的前述頂端面恒久接觸的狀態。
14.如權利要求13所述的螺釘旋動裝置，其特征在于，前述裝置主體還具有激光測距裝置，所述激光測距裝置借助激光光線定期對設定于自身的測距基準點和前述被緊固部件之間的距離進行測定，該激光測距裝置，在測定的前述距離超過規定值而檢測出前述螺釘的松動時，自動對對應的前述多個壓電元件發出指示，控制前述交流電壓的施加，所述交流電壓用于產生進行該螺釘的前述緊固操作的超聲波振動。
15.如權利要求1所述的螺釘旋動裝置，其特征在于，前述裝置主體具有中孔而呈圓筒狀，一體層疊有具有中孔而呈環狀的多個壓電元件、和在這多個壓電元件激發的振動的無振動區域中比該壓電元件更向外周突出有鍔部并貫通設置有用于將其位置固定的中孔的突緣部件，隨著向這多個壓電元件施加交流電壓而產生超聲波振動，所述超聲波振動能將繞軸旋轉運動傳遞并賦予與裝置主體的振動端面接觸的前述螺釘頭的前述頂端面，前述振動傳遞機構具有摩擦件，所述摩擦件具有以能夠與形成在前述螺釘的螺釘頭上的頂端面面接觸的方式對應形成的螺釘接觸面，實現與前述頂端面的摩擦接觸，從而將伴隨著前述超聲波振動的前述機械振動傳遞到前述螺釘上，并且具有螺釘旋動裝置側鉤部，與插通在前述裝置主體的前述中孔內的金屬絲的末端連接，能夠與前述螺釘的前述頂端面上突出設置的螺釘側鉤掛部相互掛接；預壓力產生機構，產生用于經由前述金屬絲拉伸該螺釘旋動裝置側鉤部、而使前述裝置主體的前述振動端面和前述螺釘頭的前述頂端面始終壓接的預壓力；預壓力產生機構固定件，處于前述裝置主體的前述振動端面相反端的后端面的更后方附近，與突緣部件相對置，并且安裝該預壓力產生機構。
16.如權利要求15所述的螺釘旋動裝置，其特征在于，前述預壓力產生機構固定件將空轉自如地支承在設于中央的軸承上的銷軸的端部、和伴隨經由前述螺釘旋動裝置側鉤部傳遞來的前述螺釘的前述繞軸旋轉運動而旋轉的前述金屬絲的端部。
17.如權利要求15所述的螺釘旋動裝置，其特征在于，前述預壓力產生機構是壓縮彈性體組，所述壓縮彈性體組，在前述突緣部件的鍔部對稱部位、和與該鍔部對置的前述預壓力產生機構固定件部位之間，以將前述裝置主體置于中間的方式平行架設，通過向該突緣部件和該預壓力產生機構固定件施加壓縮彈力，而使前述螺釘頭的前述頂端面和前述裝置主體的前述振動端面始終壓接。
18.如權利要求15所述的螺釘旋動裝置，其特征在于，前述螺釘旋動裝置具有框架型彈性體固定件，所述框架型彈性體固定件兩端固定在前述突緣部件的前述鍔部的相反兩端上，在至少使前述振動端面露出外部的狀態下將前述裝置主體與前述預壓力產生機構固定件一起包圍在內部，前述預壓力產生機構為拉伸彈性體組，所述拉伸彈性體組在前述預壓力產生機構固定件、和與該預壓力產生機構固定件的對稱部位對置的該彈性體固定件部位之間平行架設，通過向該彈性體固定件和該預壓力產生機構固定件施加拉伸彈力，而經由前述金屬絲使前述螺釘頭的前述頂端面和前述裝置主體的前述振動端面壓接。
19.如權利要求15所述的螺釘旋動裝置，其特征在于，前述預壓力產生機構為拉伸彈性體，所述拉伸彈性體架設在前述金屬絲和前述預壓力產生機構固定件之間，通過對該金屬絲和該預壓力產生機構固定件施加拉伸彈力，而使前述螺釘頭的前述頂端面和前述裝置主體的前述振動端面壓接。
20.如權利要求15所述的螺釘旋動裝置，其特征在于，前述螺釘旋動裝置在前述突緣部件的前述鍔部、和與該鍔部對置的前述預壓力產生機構固定件部位之間具有止動器，該止動器的一端經由鉸鏈開閉自如地鉸接，另一端爪部相對于所面對的該預壓力產生機構固定件外緣卡合/脫離自如，能夠如下進行調整在使從前述振動端面的中孔突出的前述螺釘旋動裝置側鉤部相對于該卡止狀態下的前述螺釘側鉤掛部脫離時，通過克服由前述預壓力產生機構產生的前述預壓力、將前述突緣部件的前述鍔部和前述預壓力產生機構固定件之間的間隔固定為規定間隔，而使前述裝置主體的前述振動端面和前述螺釘頭的前述頂端面離開，解除對該裝置主體的該振動端面和該螺釘頭的該頂端面施加的前述預壓力；另一方面，前述另一端爪部的卡止解除時，作用前述預壓力，使前述間隔擴大到前述規定間隔以上，由此使該裝置主體的該振動端面和該螺釘頭的該頂端面接觸，在該裝置主體的該振動端面和該螺釘頭的該頂端面上產生前述預壓力。
21.如權利要求15所述的螺釘旋動裝置，其特征在于，前述螺釘旋動裝置具有虎鉗機構部件，所述虎鉗機構部件夾設在前述突緣部件的前述鍔部對稱部位、和與該鍔部對置的前述預壓力產生機構固定件部位之間，進行對接推壓而使彼此遠離/接近自如，通過克服前述預壓力產生機構產生的前述預壓力、產生可將該突緣部件的該鍔部和該預壓力產生機構固定件調整成任意間隔的機械力，而能夠調整成，在該裝置主體的該振動端面和該螺釘頭的該頂端面上產生希望大小的前述預壓力。
22.如權利要求15所述的螺釘旋動裝置，其特征在于，前述預壓力產生機構固定件為コ字型框架形體，兩端固定在前述突緣部件的前述鍔部對稱部位上，至少將前述裝置主體的后部包圍在內部，前述預壓力產生機構為直動致動器，所述直動致動器設置在前述裝置主體的前述后端面更后方的、該裝置主體的前述中孔圓筒延長線上的預壓力產生機構固定件上，在前述金屬絲上產生直線方向的規定張力。
23.如權利要求15所述的螺釘旋動裝置，其特征在于，前述裝置主體具有磁體，所述磁體埋設在構成該裝置主體的前述振動端面的末端振動部件中，朝向使前述螺釘頭的前述頂端面壓接到前述振動端面上的方向產生吸引該螺釘頭的磁力。
24.一種螺釘，是與權利要求7所述的螺釘旋動裝置對應的螺釘，其特征在于，螺釘頭的頂端面具有平坦面，所述平坦面由與前述螺釘旋動裝置的摩擦件對應的、沒有+、-刻印的圓形平坦要素構成，并且，該螺釘頭的頂部周側部具有僅由圓形曲面要素構成的周側部曲面。
25.一種螺釘，是與權利要求15所述的螺釘旋動裝置對應的螺釘，其特征在于，螺釘頭的頂端面形成為沒有與前述螺釘旋動裝置的末端對應嵌合的凹型刻印的圓形平坦面，并且，在該圓形平坦面上，突出設置有能夠與螺釘旋動裝置所具備的螺釘旋動裝置側鉤部相互掛接的螺釘側鉤掛部。
26.如權利要求25所述的螺釘，其特征在于，前述螺釘側鉤掛部能夠在前述螺釘旋合后切斷，使得前述螺釘頭的前述頂端面成為前述圓形平坦面。
27.一種螺釘，是與權利要求1所述的螺釘旋動裝置對應的螺釘，突出豎立在螺釘頭的接合面中央的帶螺紋牙的軸被旋入被緊固部件上對應形成的螺紋孔中，暫時緊固到該螺紋孔中后，提高前述螺釘頭的前述接合面和前述被緊固部件之間作用的按壓力而增強緊固力，其特征在于，具備墊圈，插通在前述帶螺紋牙的軸上，在該螺釘緊固到前述被緊固部件上時與前述螺紋孔的周緣接觸，發揮該螺釘的前述緊固力；推斥力產生機構，作用將前述螺釘頭和該墊圈之間的間隔擴開的推斥力，提高該墊圈向前述被緊固部件的按壓力。
28.如權利要求27所述的螺釘，其特征在于，前述螺釘還具有推斥力抑制機構，所述推斥力抑制機構預先逆著前述推斥力產生機構的前述推斥力而強制賦予接近力，在將該推斥力產生機構壓縮的狀態下以規定間隔固定前述螺釘頭的前述接合面和相對置的前述墊圈端面，另一方面，在向前述螺紋孔緊固后解除了該接近力的施加時，能夠釋放該推斥力產生機構的該推斥力。
29.如權利要求28所述的螺釘，其特征在于，前述推斥力抑制機構為粘接劑，在將前述推斥力產生機構壓縮到前述螺釘頭的前述接合面和相對置的前述墊圈端面接近至規定間隔的狀態下，所述粘接劑將前述螺釘頭的前述接合面和相對置的前述墊圈端面粘接固定并硬化，另一方面，在實施了規定處理時，能夠解除粘接固定而釋放前述推斥力產生機構的前述推斥力。
30.如權利要求28所述的螺釘，其特征在于，前述帶螺紋牙的軸，在為了解除前述推斥力抑制機構的前述接近力的施加而使用規定的解除物質時，在靠近前述螺紋牙的頸部位置上環狀突出地設置有浸液防止機構，該浸液防止機構密閉該帶螺紋牙的軸和該螺紋孔之間的間隙，防止該解除物質向前述螺紋孔浸入。
31.如權利要求27所述的螺釘，其特征在于，前述推斥力產生機構具有壓縮螺旋彈簧，所述壓縮螺旋彈簧由彈性部件構成，以前述帶螺紋牙的軸的頸部端部為中心螺旋狀卷繞，夾設在前述螺釘頭的前述接合面和相對置的前述墊圈端面之間。
32.如權利要求27所述的螺釘，其特征在于，前述墊圈和前述推斥力產生機構由彈簧墊圈一體形成。
33.如權利要求27所述的螺釘，其特征在于，前述螺釘頭的頂端面形成為沒有與前述螺釘旋動裝置的前述振動傳遞機構對應嵌合的凹型刻印的平坦面。
全文摘要
本發明提供一種螺釘旋動裝置，在進行螺釘的緊固操作時，可大幅減輕通過外力直接作用于螺釘旋動裝置上的旋轉轉矩。在螺釘旋動裝置(α2)中采用了具有裝置主體(1)和凸型末端部(21)的特征構成，所述裝置主體層疊有伴隨規定交流電流的施加而產生規定的超聲波振動的多個壓電元件(3、4)，基于該超聲波振動在其振動端面(1a)上激發規定方向的機械振動，所述凸型末端部(21)以能夠與螺釘(β1)的凹型刻印(103)嵌合的方式對應形成，在與裝置主體(1)的振動端面(1a)上與裝置主體(1)固定成一體，相對于與凹型刻印(103)嵌合而接觸的螺釘(β1)，賦予通過外力直接施加到螺釘旋動裝置(α2)上的旋轉轉矩，并傳遞裝置主體(1)激發的規定方向的機械振動。
文檔編號F16B23/00GK1910015SQ20058000273
公開日2007年2月7日 申請日期2005年1月20日 優先權日2004年1月21日
發明者川野洋, 平原達也 申請人:日本電信電話株式會社