ねじおよびドライバビット
【課題】ねじの駆動穴とドライバビットの先端部を係合させる際に、それらの軸心に多少のずれがあったとしても、ねじの軸倒れが発生することなく、円滑なねじ締め動作を可能にする。
【解決手段】ドライバビットの駆動突起部が係合する駆動穴４が頭部２に形成されたねじ１であって、当該駆動穴４は、頭部２を平面視したときに、３本の係合溝４１が、ねじの中心軸Ｃ１から放射状であって、かつ、円周方向に１２０°の角度をなして形成されると共に、前記各係合溝４１の底面４１１が平坦面であって、それらの平坦面が前記中心軸Ｃ１に直交する同一の平面内にある。また、駆動穴４の中心には、中心軸Ｃ１と同軸上に円筒状のセンタ穴４２が穿設される。
【解決手段】ドライバビットの駆動突起部が係合する駆動穴４が頭部２に形成されたねじ１であって、当該駆動穴４は、頭部２を平面視したときに、３本の係合溝４１が、ねじの中心軸Ｃ１から放射状であって、かつ、円周方向に１２０°の角度をなして形成されると共に、前記各係合溝４１の底面４１１が平坦面であって、それらの平坦面が前記中心軸Ｃ１に直交する同一の平面内にある。また、駆動穴４の中心には、中心軸Ｃ１と同軸上に円筒状のセンタ穴４２が穿設される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、頭部に駆動穴を有するねじと、当該駆動穴に係合する駆動突起部を有するドライバビットに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、工業用のねじとして、頭部に十字型形状の溝が形成されたねじ（以下、「十字溝型ねじ」という。）が多く用いられている。
図１４（ａ）は、従来の十字溝ねじ１０１の頭部の平面図であり、同図（ｂ）は、その頭部の一部切り欠き断面図である。
同図（ａ）に示すように、ねじ１０１の頭部１０２の駆動穴１１０は、４本の係合溝１１１が、中心から放射線状に９０度の角をなして形成されてなり、各係合溝１１１の底面１１２は、同図（ｂ）に示すように傾斜しており、駆動穴１１０は、深くなるほど細くなっている。
【０００３】
作業者が、この駆動穴１１０に、当該駆動穴１１０とほぼ相似形状のドライバビット１２０（図１５（ａ）（ｂ）参照）の先端穂先部１２１を挿入して押しつけることにより、当該先端穂先部１２１の係合羽根１２２が係合溝１１１の底面１１２の傾斜面にガイドされて、ドライバビット１２０とねじ１０１が同軸上になり、円滑なねじ締め動作を実行できるようになっている。
【特許文献１】特開２００６−９０４５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような十字溝ねじ１０１の駆動穴１１０とドライバビット１２０の駆動穂先部１２１の形状によれば、特に、自動ねじ締め機を用いてねじ締め動作を実行する場合に次のような問題が生じる。
すなわち、自動ねじ締め機では、ねじ頭部の駆動穴をドライバビット１２０の先端穂先部１２１に係合させて保持させるため吸着方式といわれるものがよく用いられている。
【０００５】
この吸着方式は、スリーブ状のビットガイド内にドライバビットを同軸上に挿通し、当該ビットガイド内を後方（先端部と反対方向）に排気することにより、大気圧との差圧でビット先端にねじの頭部を吸着保持させるように構成されているものである（例えば、特開平８−１９９７０号公報参照）。
上記吸着方式によれば、自動ねじ締め機にねじを供給する装置（パーツフィーダ）のねじ供給位置とドライバビットの位置に少しでも誤差が生じると、ねじとドライバビットの中心軸がずれた状態で、ねじがドライバビット先端に吸着されることになる。
【０００６】
この状態でねじを吸着すると、上記従来の十字溝ねじの駆動穴の場合では、ねじの中心軸がドライバビットの中心軸に対して傾いた状態で保持され（以下では、この状態を「軸倒れ」という。）、ねじ締め動作が的確に行えないおそれがある。
図１５（ａ）（ｂ）は、この軸倒れの現象を説明するための図である。なお、両図においては、ねじ１０１の駆動穴１１０とドライバビット１２０の先端穂先部１２１との係合関係が分かりやすいように、ねじ１０１は、図１４（ｂ）と同じ位置の断面で示しており、ドライバビット１２０については、手前側の係合羽根１２２のみを断面で示している。
【０００７】
ねじ１０１の駆動穴１１０と、ドライバビット１２０の先端穂先部１２１が同軸上に嵌合する場合には、図１５（ａ）に示すように係合溝１１１と係合羽根１２２は、同一の中心軸に対して左右対称な位置Ｐ１、Ｐ２で係合するが、両者の中心軸が少しずれると同図（ｂ）に示すように、まずドライバビット１２０は、係合溝１１１の中心軸からずれた片方の底面１１２の傾斜部に最初に接触し（図では点Ｐ３）、摩擦により、ねじは当該接触点Ｐ３を支点としてクリアランスのある方向に角δだけ傾いて点Ｐ４で接触し、そのままの状態でねじ１０１が、ドライバビット１２０先端に吸着保持される。
【０００８】
手動でねじ締めする場合には、押しつけ力やドライバビットの向きを適当に調整してねじとドライバビットの中心軸を合わせることが比較的容易であるが、自動ねじ締め機のように一律の吸引力でねじを吸着保持する構成では、上記軸倒れが是正されにくい。
そうすると、ねじ１０１がドライバビット１２０の中心軸に対して傾いた状態のまま回転駆動されて、そのねじの脚部の先端の位置が定まらず、ねじ締め動作に支障をきたし、場合によってはねじ止めの対象となっているワークを傷付けるおそれすらある。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、ねじの駆動穴とドライバビットの先端部を係合させる際に、それらの軸心に多少のずれがあったとしても、ねじの軸倒れが発生することなく、円滑なねじ締め動作を実行することができるねじ及びドライバビット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】
上記目的を達成するため、本発明に係るねじは、ドライバビットの駆動突起部が係合する駆動穴が形成された頭部と、前記頭部と一体に形成され、その周面にねじ山が形成された脚部を有するねじであって、前記駆動穴は、前記頭部を平面視したときに、少なくとも３本の係合溝が、ねじの中心軸から放射状であって、かつ、円周方向にほぼ等間隔に形成されてなると共に、前記各係合溝の底面の少なくとも一部に平坦面が形成され、かつ、それらの平坦面が前記中心軸に直交する同一の平面内にあることを特徴とする。
【００１１】
ここで、前記各係合溝の底面には、前記平坦面より突出する部分が存在しないことが望ましい。
また、ここで、前記各係合溝の、円周方向において対向する一対の内壁面は、前記平坦面を含む同一の平面に対してほぼ垂直となるように形成されていることが望ましい。
さらに、前記各係合溝の、外周側に位置する内壁面は、前記平坦面を含む同一の平面に対してほぼ垂直となるように形成されることが望ましい。
【００１２】
また、さらに、前記駆動穴の、前記各係合溝の合流する部位の底面には、円筒状の凹部が前記中心軸と同軸上に穿設されるようにしてもよい。
また、本発明に係るドライバビットは、軸部とその先端に形成された駆動突起部とからなり、上記ねじの頭部に形成された駆動穴に前記駆動突起部を係合させて作用するドライバビットであって、前記駆動突起部は、平面視において前記軸部の中心軸から放射状であって、かつ、円周方向にほぼ等間隔に形成される少なくとも３本の係合羽根を備え、各係合羽根は、その先端端面の、前記ねじの駆動穴の係合溝部底面の平坦面にほぼ対応する位置に平坦部を有し、当該平坦部の前記平坦面に対向する部分の面が、前記軸部の中心軸に直交する同一の平面内にあることを特徴としている。
【００１３】
ここで、前記係合羽根の少なくとも前記駆動穴に挿入される部分の幅方向における側面が、軸部の中心軸に直交する平面に対し垂直に形成されてなることが望ましい。
また、前記ねじの駆動穴における各係合溝の合流する部位の底面には、円筒状の凹部が当該ねじの中心軸と同軸上に穿設されている場合に、前記駆動突起部は、その係合羽根の合流する基部において、前記軸部の中心軸と同軸上に形成され、前記円筒状の凹部に挿入される円柱状の突起を備えることが望ましい。
【００１４】
ここで、前記円柱状の突起の前記中心軸方向の突出量は、前記ねじの円柱状の凹部の深さよりも小さいことが望ましい。
また、ここで、前記円柱状の突起の外径は、前記ねじの各係合溝の幅よりも大きいことが望ましい。
【発明の効果】
【００１５】
上記のように、駆動穴の各係合溝の底面に平坦面を有し、それらがねじの中心軸に直交する同一平面上にあるので、ドライバビットの係合羽根の先端面の当該ねじの係合溝底面の平坦面と対応する部分に平坦部を設け、その平坦部の面を当該ドライバビットの中心軸に直交する同一平面上にあるように形成しておけば、駆動穴と駆動突起部の係合時に両者の中心軸に直交する平坦面同士が接触して、ねじがドライバビットの中心軸に対して傾くことがなくなる。これにより良好なねじ締め動作が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
（１）ねじの形状
図１は、本発明の実施の形態に係るねじ１の斜視図である。
同図に示すように、ねじ１は、上面に三叉形状の駆動穴４が形成された頭部２と、この頭部２と一体に形成され、その周面にねじ山５が形成された脚部３とからなる。
【００１７】
図２（ａ）は、上記ねじ１の頭部２の平面図である。
この図に示すように、駆動穴４は、ねじ１の中心軸Ｃ１から放射状に伸び、かつ、円周方向に等間隔に１２０°の角をなして形成された３本の係合溝４１と中心軸Ｃ１に同軸上に形成された円筒状のセンタ穴（凹部）４２とから構成されている。
各係合溝４１は、平坦な底面４１１と、円周方向に対向して配置される一対の係合内壁４１２と、外周側に位置する外周側内壁４１３からなる。
【００１８】
各係合溝４１の深さは、同一であってその平坦な底面４１１は、中心軸Ｃ１に直交する同一の平面上にあるように形成されている。この底面４１１が、後述するドライバビット６の先端の平坦部と当接することにより、ドライバビットとねじ１の中心軸が平行になって軸倒れを防止することができるようになっている。
各一対の係合内壁４１２は、ドライバビット６の先端の係合羽根に係合して駆動力を受ける部分であり、本実施の形態では、上記底面４１１を含む平面に対して垂直となるように形成されている（以下、内壁もしくは側面が、特定の平面に対して垂直に形成されている状態を、単に「直立している」という場合もある。）。これにより、ドライバビット６で係合溝４１に回転トルクを加える際に、ドライバビット６を押し返す分力が生じて、ドライバビット６の先端が、ねじ１の駆動穴４から滑り出す現象（カムアウト）を防止することが可能になる。
【００１９】
また、外周側内壁４１３も、底面４１１を含む平面に対して直立している。
ねじ山５のピッチ、高さなどは、そのねじの呼び径の大きさや用途により、例えば、ねじに関するＪＩＳ（日本工業規格）に基づき決定される。
（２）ドライバビットの先端形状
上記ねじ１のねじ締めに供されるドライバビット６の先端部（以下、「係合先端部」という。）は、上記駆動穴４の形状に合わせた形状となっている。
【００２０】
図３は、本実施の形態に係るドライバビット６の軸部７の先端に形成された駆動突起部８をその先端側から見たときの斜視図を示す。
同図に示すように駆動突起部８は、３枚の係合羽根８１が、ドライバビット６の中心軸Ｃ２から放射状に、かつ、円周方向に等間隔に１２０°の角をなして形成されており、また、各係合羽根８１の合流する基部８３には、円柱状のセンタ突起８２が、ドライバビット６の中心軸Ｃ２と同軸上に突設されてなる。
【００２１】
各係合羽根８１は、その軸部７の伸びる方向における端面８１１と、円周方向における一対の係合側面８１２と、外周側の側面（以下、「外周側側面」という。）８１３とを備える。
各係合羽根８１の端面８１１は、平坦であって、中心軸Ｃ２と直交する同一の平面上にある。また、一対の係合側面８１２および外周側側面８１３は、上記端面８１１を含む同一平面に対して直立するように形成される。
【００２２】
また、センタ突起８２の先端部の端面８２２の縁部分が面取りされてテーパ部８２１が形成されている。
（３）駆動穴４と駆動突起部８の各部の形状及び寸法の関係
図４（ａ）（ｂ）は、それぞれドライバビット６の駆動突起部８のみの平面図、および当該駆動突起部８の係合羽根８１の中心線における縦断面図を示す。
【００２３】
当該図４（ａ）に示すように、各係合羽根８１の隣接する係合側面８１２の横断面の輪郭は、それらの漸近線８１２ａが相互に１１０°の角をなす双曲線８５を描くように形成される。
各双曲線８５の内接円がセンタ突起８２の輪郭となるように、センタ突起８２の外径ｄ（図４（ｂ）参照）が決定される。
【００２４】
ここで、ｍは、駆動突起部８の外接円の直径、Ｗａは、係合羽根８１の外周側（もっとも幅が狭い箇所）における幅の寸法を意味する（それぞれ単位は[ｍｍ]。以下、寸法を示す符号の単位は全て[ｍｍ]とする）。
また、図４（ｂ）に示すように、係合羽根８１の端面８１１の断面の輪郭は、中心軸Ｃ２に直交している。図４（ｂ）では、一つの係合羽根８１しか開示されていないが、３つの係合羽根８１が全て同形状であり、各係合羽根８１における端面８１１は、中心軸Ｃ２に直交する同一の平面上にあるように形成される。
【００２５】
ここで、ｔは、円柱状のセンタ突起８２の、係合羽根８１の端面８１１からの突出量、ｔ’は、テーパ部８２１の中心軸Ｃ２方向の幅、ｄは、センタ突起８２の外径、ｄ’は、テーパ部８２１の先端側の最細部の外径を示す。
一方、図４（ｃ）（ｄ）は、それぞれ、ねじ１の駆動穴４のみの平面図、および一の係合溝４１の中心線における縦断面図を示す。
【００２６】
図４（ｃ）に示すように、隣接する係合溝４１の２つの係合内壁４１２の断面輪郭は、それらの漸近線４１２ａが相互に１０６°の角をなす双曲線４５を描くように連続して形成される。また、各双曲線４５の内接円がセンタ穴４２の輪郭となるように、センタ穴４２の径Ｄ（図４（ｄ）参照）が決定される。
ここで、Ｍは、駆動穴４の外接円の半径、Ｗｂは、係合溝４１の外周側（もっとも幅が狭い箇所）における幅の寸法を意味する。
【００２７】
また、図４（ｄ）に示すように、係合溝４１の底面４１１の断面の輪郭は、中心軸Ｃ１に直交している。図４（ｄ）では、一つの係合溝４１しか開示されていないが、３つの係合溝４１が全て同形状であり、各係合溝４１における底面４１１は、中心軸Ｃ１に直交する同一の平面上にあるように形成される。
ここで、Ｈは、係合溝４１の深さ、Ｔは、円筒状のセンタ穴４２の係合溝４１の底面４１１からの深さをそれぞれ示す。
【００２８】
上記駆動穴４と駆動突起部８の各寸法間には次のような関係が成り立つ。
ｄ’＜Ｗｂ＜ｄ＜Ｄ ・・・条件（１）
Ｗａ＜Ｗｂ ・・・条件（２）
ｍ＜Ｍ ・・・条件（３）
ｔ’＜ｔ≦Ｔ ・・・条件（４）
（４）双曲線４５、８５の形状について
本実施の形態では、駆動突起部８における隣接する２つの係合羽根８１の係合側壁８１２の描く双曲線８５の２つの漸近線８１２ａのなす角度をθａ、駆動穴４における隣接する係合溝４１の係合内壁４１２が描く双曲線４５の漸近線のなす角度をθｂとすると、θａ＞θｂ（条件（５））が成立するようにしている（本実施の形態では、θａ＝１１０°、θｂ＝１０６°）。
【００２９】
図５（ａ）、（ｂ）は、それぞれ上記双曲線８５、４５の形状をｘｙ座標系における方程式で示すための図である。
一般に、ｘ軸上に焦点を有し、正のｘ切片がａ（＞０）、ｘ＞０の領域における２本の漸近線同士のなす角をθとする双曲線の方程式は、次式で示される。
ｘ２／ａ２−ｙ２／（ａ・ｔａｎ（θ／２））２＝１ （式１）
また、各漸近線の式は、ｙ＝±ｘ・ｔａｎ（θ／２）となる。
【００３０】
図４（ａ）に示すように、ドライバビット６の係合羽根８１の場合、式１におけるθ＝θａ＝１１０°であり、また、ｘ切片ａは、その内接円（センタ突起８２の外径）の半径ｄ／２に等しいため、隣接する２つの係合羽根８１の伸びる方向の中線をｘ軸、これに直交する方向をｙ軸、中心軸Ｃ２を原点とした場合に、双曲線８５は、次式で示される
ｘ２／（ｄ／２）２−ｙ２／（（ｄ／２）・ｔａｎ５５°）２＝１ （式２）
同様に、駆動穴４の係合溝４１の場合、式１において、θ＝θｂ＝１０６°であり、ｘ切片ａは、その内接円（センタ穴４２の内径）の半径Ｄ／２に等しいため、隣接する係合溝４１の伸びる方向の中線をｘ軸、これに直交する方向をｙ軸、中心軸Ｃ１を原点とした場合に、双曲線４５は、次式で示される。
【００３１】
ｘ２／（Ｄ／２）２−ｙ２／（（Ｄ／２）・ｔａｎ５３°）２＝１ （式３）
なお、本実施の形態では、呼び径１[ｍｍ]のねじについて、ｄ／２＝０．１８[ｍｍ]、Ｄ／２＝０．２[ｍｍ]に設定している。
外接円に近付くほど双曲線８５、４５はそれぞれの漸近線に近付くが、上記のようにｘ切片ａの値を係合羽根８１の方が係合溝４１の場合よりも小さくし、かつ、漸近線のｘ軸となす角度θ／２の値を、係合羽根８１の方が係合溝４１の場合よりも大きくすることにより、上記条件（１）におけるｄ＜Ｄの関係や条件（２）（Ｗａ＜Ｗｂ）も満足される。
【００３２】
なお、上記式３は、双曲線４５の中心位置をねじ１の中心軸Ｃ１に一致させた式であるが、当該双曲線４５の中心位置をねじの中心軸Ｃ１から所定量だけオフセット（そのままの状態で中心をずらすこと）させるようにしてもよい。このようにすれば、双曲線４５の形状は同じままで、センタ穴４２の内径Ｄを増大することもでき、設計の自由度が増す。このことは、他方の係合羽根８１側の双曲線８５についても同様である。
【００３３】
さらには、双曲線８５、４５の形状を同じにして（すなわち、図４（ａ）（ｃ）におけるθａ＝θｂとして）、一方の中心位置をずらすようにしてもよい。
例えば、係合羽根８１側の双曲線８５を示す式２において、α（＞０）だけ、中心軸からｘ方向に移動させた双曲線の式は、
（ｘ−α）２／（ｄ／２）２−ｙ２／（（ｄ／２）・ｔａｎ５５°）２＝１
（式４）
と示すことができ、この式４を係合溝４１側の双曲線４５の式として適用してもよい。
【００３４】
この場合でも上記ｄ＜ＤおよびＷａ＜Ｗｂの関係を満たすことができる。
（５）作用効果
本実施の形態によれば、次のような作用効果が得られる。
（５−１）軸倒れ防止
図６（ａ）は、ねじ１の駆動穴４にドライバビット６の駆動突起部８を同軸状に挿入した状態を、平面視において示す図である。なお、同図では、駆動突起部８については、その中心軸Ｃ２方向の係合羽根８１の部位における横断面で示しており、本来斜線を付すべきであるが、本図は係合溝４１と係合羽根８１の形状の関係を示すことに主眼があり、破線や引出し線などがわかりにくくなるので、便宜上斜線の図示を省略している（以下の、図７（ａ）、図８、図９（ａ）（ｂ）、図１０、図１１（ａ）、図１２（ａ）、図１３（ａ）などにおいて同じ。）。
【００３５】
同図６（ａ）に示すように、駆動突起部８の係合羽根８１の各側面が、係合溝４１の各内壁４１２、４１３に対して一定以上の隙間（クリアランス）を有している。そのため、吸引保持時において、ねじ１とドライバビット６の中心軸Ｃ１，Ｃ２に多少のずれがあっても、上記クリアランスの範囲内であれば、ドライバビット６の駆動突起部８が、ねじ１の駆動穴４内にスムーズに挿入される。
【００３６】
これにより、従来の十字溝ねじにおいて、ドライバビットの係合羽根の先端がねじの係合溝の傾斜底面に当接して軸の傾きが生じやすいという問題を回避することができる。
これは、主に上記条件（２）（３）を満たすことによって得られる効果である。
一方、図６（ｂ）は、図６（ａ）におけるＢ―Ｂ矢視断面図における要部を示す。なお、本図においては、駆動突起部８と駆動穴４の係合関係が理解しやすいように駆動穴４はその断面の輪郭線のみで示しており、頭部２の輪郭線や断面であることを示す斜線は、図示を省略している（以下の、図７（ｂ）、図１０（ｂ）、図１１（ａ）、図１２（ｂ）、図１３（ｂ）などにおいて同じ。）。
【００３７】
同図（ｂ）に示すように、係合羽根８１の先端の平坦面８１１が、係合溝４１の平坦な底面４１１に当接し、これらの当接関係が、全ての係合羽根８１と係合溝４１間で生じるので、これによりねじ１とドライバビット６の中心軸Ｃ１、Ｃ２が平行に維持され、軸倒れを効果的に防止することができる。
さらに、センタ突起８２がセンタ穴４２に挿入されることにより（条件（１）におけるｄ＜Ｄ）、センタ突起８２とセンタ穴４２のクリアランスの範囲内で両中心軸Ｃ１、Ｃ２がほぼ一致して同軸上に係合し、センタリングがなされる。
【００３８】
特に、本実施の形態においては、上記係合溝４１と係合羽根８１の係合が、中心軸周りに等間隔に存する３箇所で行われるため、がたつきが生じにくく、安定してねじ１をドライバビット６に吸着保持できるという利点がある。
この際、上記条件（４）が満たされているので、センタ突起８２の先端がセンタ穴４２の底に干渉することなく、各係合溝４１の底面４１１と係合羽根８１の端面８１１を確実に当接させることができる。
【００３９】
また、仮に、ねじ１をドライバビット６に吸着保持したときに、係合溝４１と係合羽根８１の回転方向の位置が、図７（ａ）に示すように一致していなくても、すぐに図６（ａ）（ｂ）に示すような係合状態に移行することができる。
すなわち、通常、自動ねじ締め機における、ねじ１のドライバビット６への吸着は、ドライバビット６を回転させた状態でなされるので、図７（ａ）の状態でねじ１の頭部２の上面がドライバビット６の先端に当接しても、図７（ｂ）の断面に示すようにも、各係合羽根８１の端面８１１が、頭部２の上面に当接し、この状態で中心軸Ｃ１、Ｃ２がほぼ平行な状態を保ちつつ、ドライバビット６が回転することになる。
【００４０】
この際、頭部２と係合羽根８１の接触面での摩擦力により、ねじ１もドライバビット６の回転に連れて回転するが、両者が接触した瞬間には、ねじ１の慣性力によりその回転速度は、ドライバビット６の回転速度よりも遅いため、両者の回転角度が異なり、各係合羽根８１と係合溝４１の位置が重なったときに、上述した差圧による吸引力により、図７（ｂ）の２点鎖線に示すように、ドライバビット６の各係合羽根８１およびセンタ突起８２が、それぞれ、ねじ１の係合溝４１、センタ穴４２に入り込んで円滑に係合がなされる。
【００４１】
（５−２）耐久性の向上
図８は、ドライバビット６を回転させてねじ１を締め付けるときに、係合羽根８１が係合溝４１の係合内壁４１２に駆動トルクを付与する様子を示す平面図である。
同図に示すようにドライバビット６の係合羽根８１を、中心軸Ｃ２を中心にして右方向に回転させると（本実施の形態における設計では、係合羽根８１と係合溝４１の中心線が一致した状態から約３°回転）、その係合側面８１２の先端付近が、駆動穴４の係合溝４１の係合内壁４１２の当接位置Ｓ１〜Ｓ３において当接する。
【００４２】
各係合内壁４１２、係合側面８１２は共に直立し、かつ、同一方向にやや湾曲しており、また、ねじ１の材料（金属）の弾力性も手伝って、係合側面８１２と係合内壁４１２は比較的広い面積で面接触することができ、両者間にフレッティング摩耗が生じにくい。そのため、駆動穴４の潰れが生じにくいと共に、自動ねじ締め機におけるドライバビット６の摩耗も少なく、それほど高価な材料を用いなくても長期間使用することができ、コスト面でのメリットが大きい。
【００４３】
また、係合内壁４１２に加えられる駆動トルクは、例えば、係合位置Ｓ１においては、係合側面８１２との接触面の法線方向に加わる力Ｆ１と、それに直交する中心軸からの腕の長さＬ１の積で求まるところ、係合内壁４１２と係合側面８１２の双方が上述のように平面視で双曲線状に変化し、しかも、係合内壁４１２の方が、漸近線のなす角度が小さいため（条件（５）参照）、中心軸近くの曲率半径は、係合内壁４１２の方が係合側面８１２より小さくなり、図８に示すように係合溝４１の根元に係合羽根８１との隙間Ｇが生じ、係合溝４１と係合羽根８１が中心軸近くで当接することなく、中心軸から離れたＳ１で当接可能となっている。
【００４４】
これにより上記腕の長さＬ１を長くとることができ、大きな駆動トルクを伝えることが可能となる（他のＳ２、Ｓ３の箇所においても同様）。
しかも、その外周付近のＳ１〜Ｓ３で当接することにより、当該当接位置における回転方向に隣接する係合溝４１との距離も大きくなるので、その分だけ係合内壁４１２の、いわば肉厚が大きくなり、より強い回転トルクにも耐えられるという利点がある。
【００４５】
さらに、係合溝の数が偶数、特に従来のように係合溝が４本の十字溝ねじの場合には、中心軸がずれると１８０°反転した２つの係合溝のみで係合羽根に係合して他の係合溝は、駆動力伝達に寄与しないような場合も生じるが、本実施の形態のように三叉形状の場合には、各係合箇所において面接触することに加えて、３箇所Ｓ１〜Ｓ３で必ず係合してほぼ均等に駆動トルクを伝達することができるので、カムアウトが発生しにくく、これによる係合溝４１の潰れも生じにくい。
【００４６】
（５−３）センタリング機能の向上
また、上記センタ穴４２とセンタ突起８２の作用とは別に、係合溝４１の数が３本であり、かつ、条件（５）を満足することにより、センタリングがより容易になるという効果も得ることができる。
すなわち、ねじ吸着時において、図９（ａ）の示すようにセンタ穴４２とセンタ突起８２のクリアランスの範囲内で、ねじ１がドライバビット６に対し右左方向に若干ずれている場合を考えると、条件（５）により中心軸近くの曲率半径は、係合内壁４１２の方が係合側面８１２より小さくなるため、まず係合溝４１と係合羽根８１の根元付近Ｓ４で当接し、係合羽根８１の矢印方向への回動により、位置Ｓ４で係合羽根８１から係合内壁４１２に加わる力の反作用Ｔ0により、ねじ１が相対的に右方向に移動し、これに連れて、他の係合羽根８１と係合溝４１とが当接して、各当接位置Ｓ１〜Ｓ３で反作用Ｔ１〜Ｔ３を受け、その中で力の弱い方向に中心軸Ｃ２を相対的に移動させようとする。このような調整機能が作用することにより３箇所の係合溝４１と係合羽根８１との当接位置Ｓ１〜Ｓ３が移動し、それらの位置における係合内壁４１２からの反作用Ｔ１〜Ｔ３がほぼ等しくなる位置、すなわち、図９（ｂ）に示すように中心軸Ｃ１とＣ２がほぼ一致する位置に収束する。これにより、センタリングを確実に行うことができる。
【００４７】
なお、このようなセンタリング機能は、三叉形状の駆動穴であれば、一応得られるものであるが、本実施の形態のように条件（５）を満たし、かつ、係合内壁４１２と係合側面８１２の平面視における形状が共に曲線であることにより、係合内壁４１２と係合側面８１２の当接位置が滑らかに移動し、より一層円滑にセンタリングが行えるものである。
また、本実施の形態では、ねじ１の吸着保持の際における、軸ずれが自動ねじ締め機とパーツフィーダの位置決め誤差の範囲内であり、それほど大きくない場合を想定して説明したが、万一、軸ずれの量がそれ以上となる場合があっても、それがねじ１の駆動穴４の外接円の半径より小さい場合であれば、センタリングが可能である。
【００４８】
図１０（ａ）（ｂ）は、この場合のセンタリング動作を示すものである。
すなわち、ねじ吸着時の軸ずれにより、図１０（ａ）に示すように、ドライバビット６の中心軸Ｃ２が、ねじ１の駆動穴４の係合溝４１の途中に位置した場合を考えると、先の条件（１）におけるｄ’＜Ｗｂ＜ｄ＜Ｄの関係から、センタ突起８２の円柱部分の外径ｄは、係合溝４１の幅Ｗｂよりも大きいので、当該溝内に入り込まないが、テーパ部８２１の先端部の径ｄ’が係合溝４１の幅より小さいので、その先端側の一部が、係合溝４１に入り込む（図１０（ｂ）参照）、係合溝４１の縁は、上述のように双曲線状であって中心軸に近づくほど係合溝４１の溝幅が広くなっているので）、吸引によりねじ１をドライバビット６側に付勢しつつ、ドライバビット６が回転されると、徐々にねじ１がドライバビット６の中心軸Ｃ２方向に相対的に移動して、センタリングが行われ、ついにはドライバビット６のセンタ突起８２がねじ１の駆動穴４のセンタ穴４２に入り込む。
【００４９】
ここで、図４（ｃ）に示すように、駆動穴４の平面視において、係合溝４１の一対の係合内壁４１２と内接円（すなわちセンタ穴４２の内側面）との接点をＥ１、Ｅ２、両接点の距離をＷｒとし、さらに中心軸Ｃ１とＥ１を結ぶ線分とｘ軸のなす角をθｒとすると、隣接する係合溝４１同士のなす角は１２０°であるので、角θｒは、その半角の６０°となる。
【００５０】
したがって、距離Ｗｒをセンタ穴４２の径Ｄで表すと、
Ｗｒ＝２・（Ｄ／２）ｓｉｎ６０°
既述のように本実施の形態では、呼び径が１［ｍｍ］であって、Ｄ＝０．４［ｍｍ］としているので、ｓｉｎ６０°＝１．７３／２として計算すると、Ｗｒ＝０．３４６［ｍｍ］となる。
【００５１】
一方、センタ突起８２の外径ｄは、０．３６［ｍｍ］としているので、ｄ＞Ｗｒとなり、この部分では、センタ突起８２はまだ、係合溝４１内に落ち込まず、さらに中心軸Ｃ２が、中心軸Ｃ１と近接したときに、センタ突起８２が、センタ穴４２に入り込んで円滑なセンタリングが可能となる。
したがって、この内接円と交わる（接する）部分から先端部の外接円までの範囲を一の係合溝と定義すると、各係合溝４１の幅が、センタ突起８２の外径ｄよりも小さいこと、より望ましくは、係合溝４１の幅が、外接円側（幅Ｗｂ）から中心軸Ｃ１に移動するに連れて徐々に大きくなり、その根元部分の幅Ｗｒも上記センタ突起８２の外径ｄより小さくなるような形状にすることにより、センタリング機能を十分に発揮することができるものである。
【００５２】
なお、図１０（ａ）（ｂ）では、説明の便宜上ドライバビット６の方が移動するように示しているが、実際には、ドライバビット６の中心軸Ｃ２を中心にねじ１の中心軸Ｃ１がその周りを回転しつつ、ねじ１の方が移動して徐々に中心軸Ｃ１とＣ２の距離が縮まり上記センタリングがなされる。
上記趣旨から、センタ突起８２のテーパ部８２１の代わりに、適当な曲率半径のＲ部を形成しても同様な効果が得られる。
【００５３】
従来の十字溝のねじでは、ドライバビットの先端が鋭く尖っており、また、ねじ吸着時に係合羽根がねじの駆動溝に直接係合するので、係合溝にドライバビットの先端が入り込んだ位置での嵌合が生じやすく、上記のような円滑なセンタリングの実現は難しかった。
しかし、本実施の形態に係るねじ１およびドライバビット６の構成によれば、ねじ１を自動ねじ締め機のドライバビット６に吸着保持させるときに、たとえ、両者の中心軸が若干ずれていたしても、軸倒れを効果的に防止すると共に、効率的にセンタリングが行え、さらには、必要な締め付けトルクを確保しながら、ねじ１およびドライバビット６の耐久性を向上できるという優れた作用効果を得ることができるものである。
【００５４】
＜変形例＞
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明の内容が、上記実施の形態に限定されないことは勿論であり、例えば、以下のような変形例を考えることができる。
（１）上記実施の形態では、各係合溝４１の底面４１１は、センタ穴４２の穿設されている部分を除き、ほぼ全面を平坦面で形成したが、軸倒れを防止できる程度で平面が形成されていればよいので、必ずしも当該底面４１１の全面を平面に形成する必要はない。
【００５５】
図１１（ａ）（ｂ）は、このような変形例に係るねじ１とドライバビット６の係合時の平面図およびその要部の縦断面図をそれぞれ示すものである。
両図に示すように、係合溝４１の底面４１１には、その部位よりも若干突出した位置に平坦部４１１ａが設けられており、各係合溝４１の平坦部４１１ａの上面（係合羽根８１との当接面）が、ねじ１の中心軸Ｃ１に直交する同一平面内に来るように形成されている。
【００５６】
これに当接するドライバビット６の係合羽根８１の端面８１１は、ドライバビット６の中心軸Ｃ２に直交する同一平面内にあるので、本変形例によっても、有効にねじ１の軸倒れを防止することができる。
また、図１２（ａ）（ｂ）に示すように、ドライバビット６の係合羽根８１の端面８１１の一部に平坦部８１１ａを設けるようにしてもよい。
【００５７】
両図に示すように、各係合羽根８１の平坦部８１１ａの下面（係合溝４１の底面４１１との当接面）が、ドライバビット６の中心軸Ｃ２に直交する同一平面内になるように形成することにより、本変形例でも、ねじ１の軸倒れを防止することができる。
さらに、係合溝４１の底面４１１と、係合羽根８１の端面８１１の双方ともその一部分の対応する位置に上記の平坦部４１１ａ、８１１ａを設けるようにしても構わない。この場合に、センタ穴４２とセンタ突起８２のクリアランスの範囲内で中心軸Ｃ１とＣ２がずれた場合でも、いずれの係合溝４１内においても上記平坦部４１１ａ、８１１ａが当接するような範囲に設定することが望ましいのはいうまでもない。
【００５８】
上記図１１、図１２の変形例の場合、当該平坦部４１１ａ、８１１ａより突出する部分があってはならない。もし、あれば、相互に同一平面内の平坦面で当接することができなくなるので、軸倒れ防止ができなくなるからである。
もっとも、ねじ１の係合溝４１、ドライバビット６の係合羽根８１における部分的な平坦部４１１ａ、８１１ａをそれぞれ底面４１１、端面８１１から突出させるのではなく、一方を後退（凹部）させて、他方の平坦部がその凹部内に入って相互の平坦面同士の当接を確保できるように凸形状にすれば、上記と同様な軸倒れ防止の効果は得られる。
【００５９】
（２）上記実施の形態によれば、センタ突起８２がセンタ穴４２に挿入されることにより、ねじ１とドライバビット６のセンタリングがより容易なように構成したが、自動ねじ締め機とパーツフィーダの位置決め精度がよく、両者の軸ずれ量が、係合溝４１と係合羽根８１の間の最小クリアランスの範囲内に収まるのであれば、上記係合溝４１のセンタ穴４２及び、係合羽根８１のセンタ突起８２は、図１３（ａ）（ｂ）に示すように、特に必要ではない。
【００６０】
この場合には、図１３（ｂ）の縦断面図に示すように、ねじ１の係合溝４１の底面４１１とドライバビット６の係合羽根８１の端面８１１の双方の平坦面の接触面積が大きくなり、軸倒れ防止がより確実となると共に、駆動穴４、駆動突起部８の加工が容易となり生産性が向上する。
また、ねじ１についてみれば、センタ穴４２がなくなることにより、ねじの強度が向上し、ドライバビット６についてみれば、一番摩耗する部分であるセンタ突起８２をなくすことができるので、耐久性が増し、メンテナンスコストをより低減化できる。
【００６１】
このような構成は、比較的呼び径が小さく、かつ、頭部２の中心軸Ｃ１方向の厚みが小さいねじ（薄頭ねじ）において特に有効である。
なお、本変形例の場合でも、係合溝４１、係合羽根８１が３本であるため、センタ穴４２がなくても、図９で説明した原理に基づきセンタリングが達成されるので支障はない。
（３）上記実施の形態では、ねじ１における駆動穴４の係合溝４１の断面形状や、ドライバビット６および駆動突起部８の係合羽根８１の断面形状は、それぞれ双曲線４５、８５を描くように形成したが（図４（ａ）、（ｃ）参照）、必ずしも双曲線である必要はなく、双方もしくは一方が、中心軸に向けて湾曲する曲線であって、中心軸に近付くほど曲率半径が小さくなるような曲線を描くようにしても構わない。また、当該曲線に近似する複数の直線からなるようにしても構わない。
【００６２】
もっとも、複数の直線により近似して形成する場合には、角部が発生し、その部分に応力が集中するので、耐久性を増すという観点からは、断面形状が連続した曲線となるように係合溝４１、係合羽根８１を形成する方がより望ましいといえる。
（４）上記実施の形態では、ねじ１の駆動穴４におけるセンタ穴４２は、その各係合溝４１の平面視における形状を規定する３つの双曲線４５の内接円となるようにその内径Ｄを決定し、一方のドライバビット６の駆動突起部８におけるセンタ突起８２の外径は、上記Ｄより小さく、また、各係合羽根８１の端面の平面視における形状を規定する３本の双曲線８５の内接円となるように決定した。
【００６３】
しかし、最終的に、ドライバビット６の係合羽根８１がねじ１の係合溝４１に回転トルクを伝達する位置は、係合羽根８１と係合溝４１の先端部近くで行われるので（図８におけるＳ１〜Ｓ３参照）、センタ穴４２の内径を上記内接円の径よりも若干大きくしても締め付け動作に支障はなく、それに応じてドライバビット６のセンタ突起８２の外径ｄを大きくしても構わない。センタ突起８２が太くなる分、ドライバビット６の耐久性が増すからである。
【００６４】
他方、センタ穴４２の内径を大きくすればする程、ねじ１の強度が低下し、いわゆる、「首飛び」が発生するおそれがあるので、当該センタ穴４２の内径を大きくする場合には、ねじ１の呼び径や使用する材料の強度、当該対象ワークの締め付けに必要なトルクなどを勘案し、必要な締め付けトルクを加えても、ねじ１が破損しないような安全な値が実験や計算などにより求められる。
【００６５】
（５）上記実施の形態では、ねじ１の駆動穴４の係合内壁４１２、外周側内壁４１３および、ドライバビット６の駆動突起部８の係合羽根８１の係合側面８１２、外周側側面８１３を全て直立形状とし、傾斜面がないように構成した。
これにより、ねじ吸着時に、軸ずれが生じても、駆動突起部８の先端が当接する傾斜面がなくなり、軸倒れが生じにくいという効果を得ることができる。
【００６６】
ただし、上記実施の形態では、係合時における駆動穴４と駆動突起部８のクリアランスを比較的大きく取っているため、自動ねじ締め機およびパーツフィーダの位置決め精度の範囲内で、上記係合内壁４１２、外周側内壁４１３および係合側面８１２、外周側側面８１３のいずれかに若干の傾斜を設けても、ねじ吸着時に、当該一方の傾斜面が他方の一部と最初に当接させないようにすることが可能であるので、軸倒れのおそれが生じない。この意味においては、上記係合溝４１の内壁、係合羽根８１の側面を全て直立形状とする必要はない。
【００６７】
もっとも、締め付け時に駆動突起部８が駆動穴４から滑り上がって抜け出すというカムアウト現象の防止という観点からは、係合内壁４１２と係合側面８１２双方の、とりわけ、締め付け時に接触する領域については、傾斜させずに直立形状とするのが望ましい。
上述したように従来の十字溝ねじは、その係合溝底面を傾斜させて、駆動穴を先細り形状にすることにより、ドライバビット先端と駆動穴を嵌合させてセンタリングを実現しようとする構成なので、本発明の実施の形態のように係合時にクリアランスを十分設けることができず、そのためねじの吸着保持の際、両者の中心軸に少しでもずれがあると、必ず駆動穴の傾斜面がドライバビットの駆動穂先部と係合せざるを得ず、軸倒れが生じていたのである。
【００６８】
しかし、本発明では、従来の十字溝ねじと全く異なる技術思想により、軸倒れとセンタリングを実現しているため、ねじ１の駆動穴４とドライバビット６の駆動突起部８間に十分なクリアランスを確保して、ねじ１の吸着保持の際における両者の係合をより容易に行うことができ、特に小径のねじのねじ締め自動化に大いに資するものである。
＜その他＞
（１）上述のねじ１の駆動穴４の形状は、特に、サイズの小さなねじ（呼び径が、２．０ｍｍ以下）において効果を発揮するが、サイズの大きなねじであってももちろん適用可能である。
【００６９】
（２）また、上述のねじ１の駆動穴４およびドライバビット６の駆動突起部８の形状は、自動ねじ締め機専用でなくても、手動操作用に供せられるものであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は、ドライバビットの先端にねじの駆動穴を係合させる際におけるねじの軸倒れを防止して円滑にねじ締め動作を行うことができるねじおよびドライバビットの構成として好適である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の実施の形態に係るねじ１の外観斜視図である。
【図２】（ａ）（ｂ）はそれぞれ上記ねじ１の平面図、一部切り欠き断面図を示す。
【図３】本発明の実施の形態に係るドライバビット６の先端部の外観斜視図である。
【図４】（ａ）（ｂ）は、それぞれ、ドライバビット６の駆動突起部８の形状を示す平面図と断面図、（ｃ）（ｄ）は、それぞれ、ねじ１の駆動穴４の形状を示す平面図と断面図である。
【図５】（ａ）（ｂ）はそれぞれ、駆動突起部８の係合羽根８１の輪郭形状を示す双曲線８５、駆動穴４の係合溝４１の輪郭形状を示す双曲線４５を示す図である。
【図６】（ａ）（ｂ）はそれぞれ、ドライバビット６の駆動突起部８をねじ１の駆動穴４に係合させたときの平面図、断面図を示す図である。
【図７】（ａ）（ｂ）は、ドライバビット６の係合羽根８１と駆動穴４の係合溝４１の回転位置が異なって吸着されたときにおける係合動作を説明するための平面図および断面図である。
【図８】係合羽根８１により係合溝４１に回転トルクが付与される様子を説明するための図である。
【図９】（ａ）（ｂ）は、ねじ１のドライバビット６への吸着保持の際に、両者に軸ずれがあっても是正される様子を説明するための図である。
【図１０】（ａ）（ｂ）は、ねじ１のドライバビット６への吸着保持の際に、両者に軸ずれが図９の場合よりもさらに大きい場合であっても、両者の係合動作が円滑に行われることを説明するための図である。
【図１１】（ａ）（ｂ）は、本発明の変形例に係るねじ１とドライバビット６の構成を説明するための平面図および断面図である。
【図１２】（ａ）（ｂ）は、本発明の別の変形例に係るねじ１とドライバビット６の構成を説明するための平面図および断面図である。
【図１３】（ａ）（ｂ）は、本発明のさらに別の変形例に係るねじ１とドライバビット６の構成を説明するための平面図および断面図である。
【図１４】（ａ）（ｂ）は、従来の十字溝ねじの形状を示すための平面図および一部切り欠き断面図である。
【図１５】（ａ）（ｂ）は、上記従来の十字溝ねじにおける軸倒れの現象を説明するための図である。
【符号の説明】
【００７２】
１ ねじ
２ 頭部
３ 脚部
４ 駆動穴
５ ねじ山
６ ドライバビット
７ 軸部
８ 駆動突起部
４１ 係合溝
４２ センタ穴
４５、８５ 双曲線
４１１ 底面
４１１ａ 平坦部
４１２ 係合内壁
４１３ 外周側内壁
４１２ａ 漸近線
８１ 係合羽根
８２ センタ突起
８１１ 端面
８１１ａ 平坦部
８１２ 係合側面
８１３ 外周側側面
８１２ａ 漸近線
８２１ テーパ部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、頭部に駆動穴を有するねじと、当該駆動穴に係合する駆動突起部を有するドライバビットに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、工業用のねじとして、頭部に十字型形状の溝が形成されたねじ（以下、「十字溝型ねじ」という。）が多く用いられている。
図１４（ａ）は、従来の十字溝ねじ１０１の頭部の平面図であり、同図（ｂ）は、その頭部の一部切り欠き断面図である。
同図（ａ）に示すように、ねじ１０１の頭部１０２の駆動穴１１０は、４本の係合溝１１１が、中心から放射線状に９０度の角をなして形成されてなり、各係合溝１１１の底面１１２は、同図（ｂ）に示すように傾斜しており、駆動穴１１０は、深くなるほど細くなっている。
【０００３】
作業者が、この駆動穴１１０に、当該駆動穴１１０とほぼ相似形状のドライバビット１２０（図１５（ａ）（ｂ）参照）の先端穂先部１２１を挿入して押しつけることにより、当該先端穂先部１２１の係合羽根１２２が係合溝１１１の底面１１２の傾斜面にガイドされて、ドライバビット１２０とねじ１０１が同軸上になり、円滑なねじ締め動作を実行できるようになっている。
【特許文献１】特開２００６−９０４５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような十字溝ねじ１０１の駆動穴１１０とドライバビット１２０の駆動穂先部１２１の形状によれば、特に、自動ねじ締め機を用いてねじ締め動作を実行する場合に次のような問題が生じる。
すなわち、自動ねじ締め機では、ねじ頭部の駆動穴をドライバビット１２０の先端穂先部１２１に係合させて保持させるため吸着方式といわれるものがよく用いられている。
【０００５】
この吸着方式は、スリーブ状のビットガイド内にドライバビットを同軸上に挿通し、当該ビットガイド内を後方（先端部と反対方向）に排気することにより、大気圧との差圧でビット先端にねじの頭部を吸着保持させるように構成されているものである（例えば、特開平８−１９９７０号公報参照）。
上記吸着方式によれば、自動ねじ締め機にねじを供給する装置（パーツフィーダ）のねじ供給位置とドライバビットの位置に少しでも誤差が生じると、ねじとドライバビットの中心軸がずれた状態で、ねじがドライバビット先端に吸着されることになる。
【０００６】
この状態でねじを吸着すると、上記従来の十字溝ねじの駆動穴の場合では、ねじの中心軸がドライバビットの中心軸に対して傾いた状態で保持され（以下では、この状態を「軸倒れ」という。）、ねじ締め動作が的確に行えないおそれがある。
図１５（ａ）（ｂ）は、この軸倒れの現象を説明するための図である。なお、両図においては、ねじ１０１の駆動穴１１０とドライバビット１２０の先端穂先部１２１との係合関係が分かりやすいように、ねじ１０１は、図１４（ｂ）と同じ位置の断面で示しており、ドライバビット１２０については、手前側の係合羽根１２２のみを断面で示している。
【０００７】
ねじ１０１の駆動穴１１０と、ドライバビット１２０の先端穂先部１２１が同軸上に嵌合する場合には、図１５（ａ）に示すように係合溝１１１と係合羽根１２２は、同一の中心軸に対して左右対称な位置Ｐ１、Ｐ２で係合するが、両者の中心軸が少しずれると同図（ｂ）に示すように、まずドライバビット１２０は、係合溝１１１の中心軸からずれた片方の底面１１２の傾斜部に最初に接触し（図では点Ｐ３）、摩擦により、ねじは当該接触点Ｐ３を支点としてクリアランスのある方向に角δだけ傾いて点Ｐ４で接触し、そのままの状態でねじ１０１が、ドライバビット１２０先端に吸着保持される。
【０００８】
手動でねじ締めする場合には、押しつけ力やドライバビットの向きを適当に調整してねじとドライバビットの中心軸を合わせることが比較的容易であるが、自動ねじ締め機のように一律の吸引力でねじを吸着保持する構成では、上記軸倒れが是正されにくい。
そうすると、ねじ１０１がドライバビット１２０の中心軸に対して傾いた状態のまま回転駆動されて、そのねじの脚部の先端の位置が定まらず、ねじ締め動作に支障をきたし、場合によってはねじ止めの対象となっているワークを傷付けるおそれすらある。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、ねじの駆動穴とドライバビットの先端部を係合させる際に、それらの軸心に多少のずれがあったとしても、ねじの軸倒れが発生することなく、円滑なねじ締め動作を実行することができるねじ及びドライバビット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】
上記目的を達成するため、本発明に係るねじは、ドライバビットの駆動突起部が係合する駆動穴が形成された頭部と、前記頭部と一体に形成され、その周面にねじ山が形成された脚部を有するねじであって、前記駆動穴は、前記頭部を平面視したときに、少なくとも３本の係合溝が、ねじの中心軸から放射状であって、かつ、円周方向にほぼ等間隔に形成されてなると共に、前記各係合溝の底面の少なくとも一部に平坦面が形成され、かつ、それらの平坦面が前記中心軸に直交する同一の平面内にあることを特徴とする。
【００１１】
ここで、前記各係合溝の底面には、前記平坦面より突出する部分が存在しないことが望ましい。
また、ここで、前記各係合溝の、円周方向において対向する一対の内壁面は、前記平坦面を含む同一の平面に対してほぼ垂直となるように形成されていることが望ましい。
さらに、前記各係合溝の、外周側に位置する内壁面は、前記平坦面を含む同一の平面に対してほぼ垂直となるように形成されることが望ましい。
【００１２】
また、さらに、前記駆動穴の、前記各係合溝の合流する部位の底面には、円筒状の凹部が前記中心軸と同軸上に穿設されるようにしてもよい。
また、本発明に係るドライバビットは、軸部とその先端に形成された駆動突起部とからなり、上記ねじの頭部に形成された駆動穴に前記駆動突起部を係合させて作用するドライバビットであって、前記駆動突起部は、平面視において前記軸部の中心軸から放射状であって、かつ、円周方向にほぼ等間隔に形成される少なくとも３本の係合羽根を備え、各係合羽根は、その先端端面の、前記ねじの駆動穴の係合溝部底面の平坦面にほぼ対応する位置に平坦部を有し、当該平坦部の前記平坦面に対向する部分の面が、前記軸部の中心軸に直交する同一の平面内にあることを特徴としている。
【００１３】
ここで、前記係合羽根の少なくとも前記駆動穴に挿入される部分の幅方向における側面が、軸部の中心軸に直交する平面に対し垂直に形成されてなることが望ましい。
また、前記ねじの駆動穴における各係合溝の合流する部位の底面には、円筒状の凹部が当該ねじの中心軸と同軸上に穿設されている場合に、前記駆動突起部は、その係合羽根の合流する基部において、前記軸部の中心軸と同軸上に形成され、前記円筒状の凹部に挿入される円柱状の突起を備えることが望ましい。
【００１４】
ここで、前記円柱状の突起の前記中心軸方向の突出量は、前記ねじの円柱状の凹部の深さよりも小さいことが望ましい。
また、ここで、前記円柱状の突起の外径は、前記ねじの各係合溝の幅よりも大きいことが望ましい。
【発明の効果】
【００１５】
上記のように、駆動穴の各係合溝の底面に平坦面を有し、それらがねじの中心軸に直交する同一平面上にあるので、ドライバビットの係合羽根の先端面の当該ねじの係合溝底面の平坦面と対応する部分に平坦部を設け、その平坦部の面を当該ドライバビットの中心軸に直交する同一平面上にあるように形成しておけば、駆動穴と駆動突起部の係合時に両者の中心軸に直交する平坦面同士が接触して、ねじがドライバビットの中心軸に対して傾くことがなくなる。これにより良好なねじ締め動作が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
（１）ねじの形状
図１は、本発明の実施の形態に係るねじ１の斜視図である。
同図に示すように、ねじ１は、上面に三叉形状の駆動穴４が形成された頭部２と、この頭部２と一体に形成され、その周面にねじ山５が形成された脚部３とからなる。
【００１７】
図２（ａ）は、上記ねじ１の頭部２の平面図である。
この図に示すように、駆動穴４は、ねじ１の中心軸Ｃ１から放射状に伸び、かつ、円周方向に等間隔に１２０°の角をなして形成された３本の係合溝４１と中心軸Ｃ１に同軸上に形成された円筒状のセンタ穴（凹部）４２とから構成されている。
各係合溝４１は、平坦な底面４１１と、円周方向に対向して配置される一対の係合内壁４１２と、外周側に位置する外周側内壁４１３からなる。
【００１８】
各係合溝４１の深さは、同一であってその平坦な底面４１１は、中心軸Ｃ１に直交する同一の平面上にあるように形成されている。この底面４１１が、後述するドライバビット６の先端の平坦部と当接することにより、ドライバビットとねじ１の中心軸が平行になって軸倒れを防止することができるようになっている。
各一対の係合内壁４１２は、ドライバビット６の先端の係合羽根に係合して駆動力を受ける部分であり、本実施の形態では、上記底面４１１を含む平面に対して垂直となるように形成されている（以下、内壁もしくは側面が、特定の平面に対して垂直に形成されている状態を、単に「直立している」という場合もある。）。これにより、ドライバビット６で係合溝４１に回転トルクを加える際に、ドライバビット６を押し返す分力が生じて、ドライバビット６の先端が、ねじ１の駆動穴４から滑り出す現象（カムアウト）を防止することが可能になる。
【００１９】
また、外周側内壁４１３も、底面４１１を含む平面に対して直立している。
ねじ山５のピッチ、高さなどは、そのねじの呼び径の大きさや用途により、例えば、ねじに関するＪＩＳ（日本工業規格）に基づき決定される。
（２）ドライバビットの先端形状
上記ねじ１のねじ締めに供されるドライバビット６の先端部（以下、「係合先端部」という。）は、上記駆動穴４の形状に合わせた形状となっている。
【００２０】
図３は、本実施の形態に係るドライバビット６の軸部７の先端に形成された駆動突起部８をその先端側から見たときの斜視図を示す。
同図に示すように駆動突起部８は、３枚の係合羽根８１が、ドライバビット６の中心軸Ｃ２から放射状に、かつ、円周方向に等間隔に１２０°の角をなして形成されており、また、各係合羽根８１の合流する基部８３には、円柱状のセンタ突起８２が、ドライバビット６の中心軸Ｃ２と同軸上に突設されてなる。
【００２１】
各係合羽根８１は、その軸部７の伸びる方向における端面８１１と、円周方向における一対の係合側面８１２と、外周側の側面（以下、「外周側側面」という。）８１３とを備える。
各係合羽根８１の端面８１１は、平坦であって、中心軸Ｃ２と直交する同一の平面上にある。また、一対の係合側面８１２および外周側側面８１３は、上記端面８１１を含む同一平面に対して直立するように形成される。
【００２２】
また、センタ突起８２の先端部の端面８２２の縁部分が面取りされてテーパ部８２１が形成されている。
（３）駆動穴４と駆動突起部８の各部の形状及び寸法の関係
図４（ａ）（ｂ）は、それぞれドライバビット６の駆動突起部８のみの平面図、および当該駆動突起部８の係合羽根８１の中心線における縦断面図を示す。
【００２３】
当該図４（ａ）に示すように、各係合羽根８１の隣接する係合側面８１２の横断面の輪郭は、それらの漸近線８１２ａが相互に１１０°の角をなす双曲線８５を描くように形成される。
各双曲線８５の内接円がセンタ突起８２の輪郭となるように、センタ突起８２の外径ｄ（図４（ｂ）参照）が決定される。
【００２４】
ここで、ｍは、駆動突起部８の外接円の直径、Ｗａは、係合羽根８１の外周側（もっとも幅が狭い箇所）における幅の寸法を意味する（それぞれ単位は[ｍｍ]。以下、寸法を示す符号の単位は全て[ｍｍ]とする）。
また、図４（ｂ）に示すように、係合羽根８１の端面８１１の断面の輪郭は、中心軸Ｃ２に直交している。図４（ｂ）では、一つの係合羽根８１しか開示されていないが、３つの係合羽根８１が全て同形状であり、各係合羽根８１における端面８１１は、中心軸Ｃ２に直交する同一の平面上にあるように形成される。
【００２５】
ここで、ｔは、円柱状のセンタ突起８２の、係合羽根８１の端面８１１からの突出量、ｔ’は、テーパ部８２１の中心軸Ｃ２方向の幅、ｄは、センタ突起８２の外径、ｄ’は、テーパ部８２１の先端側の最細部の外径を示す。
一方、図４（ｃ）（ｄ）は、それぞれ、ねじ１の駆動穴４のみの平面図、および一の係合溝４１の中心線における縦断面図を示す。
【００２６】
図４（ｃ）に示すように、隣接する係合溝４１の２つの係合内壁４１２の断面輪郭は、それらの漸近線４１２ａが相互に１０６°の角をなす双曲線４５を描くように連続して形成される。また、各双曲線４５の内接円がセンタ穴４２の輪郭となるように、センタ穴４２の径Ｄ（図４（ｄ）参照）が決定される。
ここで、Ｍは、駆動穴４の外接円の半径、Ｗｂは、係合溝４１の外周側（もっとも幅が狭い箇所）における幅の寸法を意味する。
【００２７】
また、図４（ｄ）に示すように、係合溝４１の底面４１１の断面の輪郭は、中心軸Ｃ１に直交している。図４（ｄ）では、一つの係合溝４１しか開示されていないが、３つの係合溝４１が全て同形状であり、各係合溝４１における底面４１１は、中心軸Ｃ１に直交する同一の平面上にあるように形成される。
ここで、Ｈは、係合溝４１の深さ、Ｔは、円筒状のセンタ穴４２の係合溝４１の底面４１１からの深さをそれぞれ示す。
【００２８】
上記駆動穴４と駆動突起部８の各寸法間には次のような関係が成り立つ。
ｄ’＜Ｗｂ＜ｄ＜Ｄ ・・・条件（１）
Ｗａ＜Ｗｂ ・・・条件（２）
ｍ＜Ｍ ・・・条件（３）
ｔ’＜ｔ≦Ｔ ・・・条件（４）
（４）双曲線４５、８５の形状について
本実施の形態では、駆動突起部８における隣接する２つの係合羽根８１の係合側壁８１２の描く双曲線８５の２つの漸近線８１２ａのなす角度をθａ、駆動穴４における隣接する係合溝４１の係合内壁４１２が描く双曲線４５の漸近線のなす角度をθｂとすると、θａ＞θｂ（条件（５））が成立するようにしている（本実施の形態では、θａ＝１１０°、θｂ＝１０６°）。
【００２９】
図５（ａ）、（ｂ）は、それぞれ上記双曲線８５、４５の形状をｘｙ座標系における方程式で示すための図である。
一般に、ｘ軸上に焦点を有し、正のｘ切片がａ（＞０）、ｘ＞０の領域における２本の漸近線同士のなす角をθとする双曲線の方程式は、次式で示される。
ｘ２／ａ２−ｙ２／（ａ・ｔａｎ（θ／２））２＝１ （式１）
また、各漸近線の式は、ｙ＝±ｘ・ｔａｎ（θ／２）となる。
【００３０】
図４（ａ）に示すように、ドライバビット６の係合羽根８１の場合、式１におけるθ＝θａ＝１１０°であり、また、ｘ切片ａは、その内接円（センタ突起８２の外径）の半径ｄ／２に等しいため、隣接する２つの係合羽根８１の伸びる方向の中線をｘ軸、これに直交する方向をｙ軸、中心軸Ｃ２を原点とした場合に、双曲線８５は、次式で示される
ｘ２／（ｄ／２）２−ｙ２／（（ｄ／２）・ｔａｎ５５°）２＝１ （式２）
同様に、駆動穴４の係合溝４１の場合、式１において、θ＝θｂ＝１０６°であり、ｘ切片ａは、その内接円（センタ穴４２の内径）の半径Ｄ／２に等しいため、隣接する係合溝４１の伸びる方向の中線をｘ軸、これに直交する方向をｙ軸、中心軸Ｃ１を原点とした場合に、双曲線４５は、次式で示される。
【００３１】
ｘ２／（Ｄ／２）２−ｙ２／（（Ｄ／２）・ｔａｎ５３°）２＝１ （式３）
なお、本実施の形態では、呼び径１[ｍｍ]のねじについて、ｄ／２＝０．１８[ｍｍ]、Ｄ／２＝０．２[ｍｍ]に設定している。
外接円に近付くほど双曲線８５、４５はそれぞれの漸近線に近付くが、上記のようにｘ切片ａの値を係合羽根８１の方が係合溝４１の場合よりも小さくし、かつ、漸近線のｘ軸となす角度θ／２の値を、係合羽根８１の方が係合溝４１の場合よりも大きくすることにより、上記条件（１）におけるｄ＜Ｄの関係や条件（２）（Ｗａ＜Ｗｂ）も満足される。
【００３２】
なお、上記式３は、双曲線４５の中心位置をねじ１の中心軸Ｃ１に一致させた式であるが、当該双曲線４５の中心位置をねじの中心軸Ｃ１から所定量だけオフセット（そのままの状態で中心をずらすこと）させるようにしてもよい。このようにすれば、双曲線４５の形状は同じままで、センタ穴４２の内径Ｄを増大することもでき、設計の自由度が増す。このことは、他方の係合羽根８１側の双曲線８５についても同様である。
【００３３】
さらには、双曲線８５、４５の形状を同じにして（すなわち、図４（ａ）（ｃ）におけるθａ＝θｂとして）、一方の中心位置をずらすようにしてもよい。
例えば、係合羽根８１側の双曲線８５を示す式２において、α（＞０）だけ、中心軸からｘ方向に移動させた双曲線の式は、
（ｘ−α）２／（ｄ／２）２−ｙ２／（（ｄ／２）・ｔａｎ５５°）２＝１
（式４）
と示すことができ、この式４を係合溝４１側の双曲線４５の式として適用してもよい。
【００３４】
この場合でも上記ｄ＜ＤおよびＷａ＜Ｗｂの関係を満たすことができる。
（５）作用効果
本実施の形態によれば、次のような作用効果が得られる。
（５−１）軸倒れ防止
図６（ａ）は、ねじ１の駆動穴４にドライバビット６の駆動突起部８を同軸状に挿入した状態を、平面視において示す図である。なお、同図では、駆動突起部８については、その中心軸Ｃ２方向の係合羽根８１の部位における横断面で示しており、本来斜線を付すべきであるが、本図は係合溝４１と係合羽根８１の形状の関係を示すことに主眼があり、破線や引出し線などがわかりにくくなるので、便宜上斜線の図示を省略している（以下の、図７（ａ）、図８、図９（ａ）（ｂ）、図１０、図１１（ａ）、図１２（ａ）、図１３（ａ）などにおいて同じ。）。
【００３５】
同図６（ａ）に示すように、駆動突起部８の係合羽根８１の各側面が、係合溝４１の各内壁４１２、４１３に対して一定以上の隙間（クリアランス）を有している。そのため、吸引保持時において、ねじ１とドライバビット６の中心軸Ｃ１，Ｃ２に多少のずれがあっても、上記クリアランスの範囲内であれば、ドライバビット６の駆動突起部８が、ねじ１の駆動穴４内にスムーズに挿入される。
【００３６】
これにより、従来の十字溝ねじにおいて、ドライバビットの係合羽根の先端がねじの係合溝の傾斜底面に当接して軸の傾きが生じやすいという問題を回避することができる。
これは、主に上記条件（２）（３）を満たすことによって得られる効果である。
一方、図６（ｂ）は、図６（ａ）におけるＢ―Ｂ矢視断面図における要部を示す。なお、本図においては、駆動突起部８と駆動穴４の係合関係が理解しやすいように駆動穴４はその断面の輪郭線のみで示しており、頭部２の輪郭線や断面であることを示す斜線は、図示を省略している（以下の、図７（ｂ）、図１０（ｂ）、図１１（ａ）、図１２（ｂ）、図１３（ｂ）などにおいて同じ。）。
【００３７】
同図（ｂ）に示すように、係合羽根８１の先端の平坦面８１１が、係合溝４１の平坦な底面４１１に当接し、これらの当接関係が、全ての係合羽根８１と係合溝４１間で生じるので、これによりねじ１とドライバビット６の中心軸Ｃ１、Ｃ２が平行に維持され、軸倒れを効果的に防止することができる。
さらに、センタ突起８２がセンタ穴４２に挿入されることにより（条件（１）におけるｄ＜Ｄ）、センタ突起８２とセンタ穴４２のクリアランスの範囲内で両中心軸Ｃ１、Ｃ２がほぼ一致して同軸上に係合し、センタリングがなされる。
【００３８】
特に、本実施の形態においては、上記係合溝４１と係合羽根８１の係合が、中心軸周りに等間隔に存する３箇所で行われるため、がたつきが生じにくく、安定してねじ１をドライバビット６に吸着保持できるという利点がある。
この際、上記条件（４）が満たされているので、センタ突起８２の先端がセンタ穴４２の底に干渉することなく、各係合溝４１の底面４１１と係合羽根８１の端面８１１を確実に当接させることができる。
【００３９】
また、仮に、ねじ１をドライバビット６に吸着保持したときに、係合溝４１と係合羽根８１の回転方向の位置が、図７（ａ）に示すように一致していなくても、すぐに図６（ａ）（ｂ）に示すような係合状態に移行することができる。
すなわち、通常、自動ねじ締め機における、ねじ１のドライバビット６への吸着は、ドライバビット６を回転させた状態でなされるので、図７（ａ）の状態でねじ１の頭部２の上面がドライバビット６の先端に当接しても、図７（ｂ）の断面に示すようにも、各係合羽根８１の端面８１１が、頭部２の上面に当接し、この状態で中心軸Ｃ１、Ｃ２がほぼ平行な状態を保ちつつ、ドライバビット６が回転することになる。
【００４０】
この際、頭部２と係合羽根８１の接触面での摩擦力により、ねじ１もドライバビット６の回転に連れて回転するが、両者が接触した瞬間には、ねじ１の慣性力によりその回転速度は、ドライバビット６の回転速度よりも遅いため、両者の回転角度が異なり、各係合羽根８１と係合溝４１の位置が重なったときに、上述した差圧による吸引力により、図７（ｂ）の２点鎖線に示すように、ドライバビット６の各係合羽根８１およびセンタ突起８２が、それぞれ、ねじ１の係合溝４１、センタ穴４２に入り込んで円滑に係合がなされる。
【００４１】
（５−２）耐久性の向上
図８は、ドライバビット６を回転させてねじ１を締め付けるときに、係合羽根８１が係合溝４１の係合内壁４１２に駆動トルクを付与する様子を示す平面図である。
同図に示すようにドライバビット６の係合羽根８１を、中心軸Ｃ２を中心にして右方向に回転させると（本実施の形態における設計では、係合羽根８１と係合溝４１の中心線が一致した状態から約３°回転）、その係合側面８１２の先端付近が、駆動穴４の係合溝４１の係合内壁４１２の当接位置Ｓ１〜Ｓ３において当接する。
【００４２】
各係合内壁４１２、係合側面８１２は共に直立し、かつ、同一方向にやや湾曲しており、また、ねじ１の材料（金属）の弾力性も手伝って、係合側面８１２と係合内壁４１２は比較的広い面積で面接触することができ、両者間にフレッティング摩耗が生じにくい。そのため、駆動穴４の潰れが生じにくいと共に、自動ねじ締め機におけるドライバビット６の摩耗も少なく、それほど高価な材料を用いなくても長期間使用することができ、コスト面でのメリットが大きい。
【００４３】
また、係合内壁４１２に加えられる駆動トルクは、例えば、係合位置Ｓ１においては、係合側面８１２との接触面の法線方向に加わる力Ｆ１と、それに直交する中心軸からの腕の長さＬ１の積で求まるところ、係合内壁４１２と係合側面８１２の双方が上述のように平面視で双曲線状に変化し、しかも、係合内壁４１２の方が、漸近線のなす角度が小さいため（条件（５）参照）、中心軸近くの曲率半径は、係合内壁４１２の方が係合側面８１２より小さくなり、図８に示すように係合溝４１の根元に係合羽根８１との隙間Ｇが生じ、係合溝４１と係合羽根８１が中心軸近くで当接することなく、中心軸から離れたＳ１で当接可能となっている。
【００４４】
これにより上記腕の長さＬ１を長くとることができ、大きな駆動トルクを伝えることが可能となる（他のＳ２、Ｓ３の箇所においても同様）。
しかも、その外周付近のＳ１〜Ｓ３で当接することにより、当該当接位置における回転方向に隣接する係合溝４１との距離も大きくなるので、その分だけ係合内壁４１２の、いわば肉厚が大きくなり、より強い回転トルクにも耐えられるという利点がある。
【００４５】
さらに、係合溝の数が偶数、特に従来のように係合溝が４本の十字溝ねじの場合には、中心軸がずれると１８０°反転した２つの係合溝のみで係合羽根に係合して他の係合溝は、駆動力伝達に寄与しないような場合も生じるが、本実施の形態のように三叉形状の場合には、各係合箇所において面接触することに加えて、３箇所Ｓ１〜Ｓ３で必ず係合してほぼ均等に駆動トルクを伝達することができるので、カムアウトが発生しにくく、これによる係合溝４１の潰れも生じにくい。
【００４６】
（５−３）センタリング機能の向上
また、上記センタ穴４２とセンタ突起８２の作用とは別に、係合溝４１の数が３本であり、かつ、条件（５）を満足することにより、センタリングがより容易になるという効果も得ることができる。
すなわち、ねじ吸着時において、図９（ａ）の示すようにセンタ穴４２とセンタ突起８２のクリアランスの範囲内で、ねじ１がドライバビット６に対し右左方向に若干ずれている場合を考えると、条件（５）により中心軸近くの曲率半径は、係合内壁４１２の方が係合側面８１２より小さくなるため、まず係合溝４１と係合羽根８１の根元付近Ｓ４で当接し、係合羽根８１の矢印方向への回動により、位置Ｓ４で係合羽根８１から係合内壁４１２に加わる力の反作用Ｔ0により、ねじ１が相対的に右方向に移動し、これに連れて、他の係合羽根８１と係合溝４１とが当接して、各当接位置Ｓ１〜Ｓ３で反作用Ｔ１〜Ｔ３を受け、その中で力の弱い方向に中心軸Ｃ２を相対的に移動させようとする。このような調整機能が作用することにより３箇所の係合溝４１と係合羽根８１との当接位置Ｓ１〜Ｓ３が移動し、それらの位置における係合内壁４１２からの反作用Ｔ１〜Ｔ３がほぼ等しくなる位置、すなわち、図９（ｂ）に示すように中心軸Ｃ１とＣ２がほぼ一致する位置に収束する。これにより、センタリングを確実に行うことができる。
【００４７】
なお、このようなセンタリング機能は、三叉形状の駆動穴であれば、一応得られるものであるが、本実施の形態のように条件（５）を満たし、かつ、係合内壁４１２と係合側面８１２の平面視における形状が共に曲線であることにより、係合内壁４１２と係合側面８１２の当接位置が滑らかに移動し、より一層円滑にセンタリングが行えるものである。
また、本実施の形態では、ねじ１の吸着保持の際における、軸ずれが自動ねじ締め機とパーツフィーダの位置決め誤差の範囲内であり、それほど大きくない場合を想定して説明したが、万一、軸ずれの量がそれ以上となる場合があっても、それがねじ１の駆動穴４の外接円の半径より小さい場合であれば、センタリングが可能である。
【００４８】
図１０（ａ）（ｂ）は、この場合のセンタリング動作を示すものである。
すなわち、ねじ吸着時の軸ずれにより、図１０（ａ）に示すように、ドライバビット６の中心軸Ｃ２が、ねじ１の駆動穴４の係合溝４１の途中に位置した場合を考えると、先の条件（１）におけるｄ’＜Ｗｂ＜ｄ＜Ｄの関係から、センタ突起８２の円柱部分の外径ｄは、係合溝４１の幅Ｗｂよりも大きいので、当該溝内に入り込まないが、テーパ部８２１の先端部の径ｄ’が係合溝４１の幅より小さいので、その先端側の一部が、係合溝４１に入り込む（図１０（ｂ）参照）、係合溝４１の縁は、上述のように双曲線状であって中心軸に近づくほど係合溝４１の溝幅が広くなっているので）、吸引によりねじ１をドライバビット６側に付勢しつつ、ドライバビット６が回転されると、徐々にねじ１がドライバビット６の中心軸Ｃ２方向に相対的に移動して、センタリングが行われ、ついにはドライバビット６のセンタ突起８２がねじ１の駆動穴４のセンタ穴４２に入り込む。
【００４９】
ここで、図４（ｃ）に示すように、駆動穴４の平面視において、係合溝４１の一対の係合内壁４１２と内接円（すなわちセンタ穴４２の内側面）との接点をＥ１、Ｅ２、両接点の距離をＷｒとし、さらに中心軸Ｃ１とＥ１を結ぶ線分とｘ軸のなす角をθｒとすると、隣接する係合溝４１同士のなす角は１２０°であるので、角θｒは、その半角の６０°となる。
【００５０】
したがって、距離Ｗｒをセンタ穴４２の径Ｄで表すと、
Ｗｒ＝２・（Ｄ／２）ｓｉｎ６０°
既述のように本実施の形態では、呼び径が１［ｍｍ］であって、Ｄ＝０．４［ｍｍ］としているので、ｓｉｎ６０°＝１．７３／２として計算すると、Ｗｒ＝０．３４６［ｍｍ］となる。
【００５１】
一方、センタ突起８２の外径ｄは、０．３６［ｍｍ］としているので、ｄ＞Ｗｒとなり、この部分では、センタ突起８２はまだ、係合溝４１内に落ち込まず、さらに中心軸Ｃ２が、中心軸Ｃ１と近接したときに、センタ突起８２が、センタ穴４２に入り込んで円滑なセンタリングが可能となる。
したがって、この内接円と交わる（接する）部分から先端部の外接円までの範囲を一の係合溝と定義すると、各係合溝４１の幅が、センタ突起８２の外径ｄよりも小さいこと、より望ましくは、係合溝４１の幅が、外接円側（幅Ｗｂ）から中心軸Ｃ１に移動するに連れて徐々に大きくなり、その根元部分の幅Ｗｒも上記センタ突起８２の外径ｄより小さくなるような形状にすることにより、センタリング機能を十分に発揮することができるものである。
【００５２】
なお、図１０（ａ）（ｂ）では、説明の便宜上ドライバビット６の方が移動するように示しているが、実際には、ドライバビット６の中心軸Ｃ２を中心にねじ１の中心軸Ｃ１がその周りを回転しつつ、ねじ１の方が移動して徐々に中心軸Ｃ１とＣ２の距離が縮まり上記センタリングがなされる。
上記趣旨から、センタ突起８２のテーパ部８２１の代わりに、適当な曲率半径のＲ部を形成しても同様な効果が得られる。
【００５３】
従来の十字溝のねじでは、ドライバビットの先端が鋭く尖っており、また、ねじ吸着時に係合羽根がねじの駆動溝に直接係合するので、係合溝にドライバビットの先端が入り込んだ位置での嵌合が生じやすく、上記のような円滑なセンタリングの実現は難しかった。
しかし、本実施の形態に係るねじ１およびドライバビット６の構成によれば、ねじ１を自動ねじ締め機のドライバビット６に吸着保持させるときに、たとえ、両者の中心軸が若干ずれていたしても、軸倒れを効果的に防止すると共に、効率的にセンタリングが行え、さらには、必要な締め付けトルクを確保しながら、ねじ１およびドライバビット６の耐久性を向上できるという優れた作用効果を得ることができるものである。
【００５４】
＜変形例＞
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明の内容が、上記実施の形態に限定されないことは勿論であり、例えば、以下のような変形例を考えることができる。
（１）上記実施の形態では、各係合溝４１の底面４１１は、センタ穴４２の穿設されている部分を除き、ほぼ全面を平坦面で形成したが、軸倒れを防止できる程度で平面が形成されていればよいので、必ずしも当該底面４１１の全面を平面に形成する必要はない。
【００５５】
図１１（ａ）（ｂ）は、このような変形例に係るねじ１とドライバビット６の係合時の平面図およびその要部の縦断面図をそれぞれ示すものである。
両図に示すように、係合溝４１の底面４１１には、その部位よりも若干突出した位置に平坦部４１１ａが設けられており、各係合溝４１の平坦部４１１ａの上面（係合羽根８１との当接面）が、ねじ１の中心軸Ｃ１に直交する同一平面内に来るように形成されている。
【００５６】
これに当接するドライバビット６の係合羽根８１の端面８１１は、ドライバビット６の中心軸Ｃ２に直交する同一平面内にあるので、本変形例によっても、有効にねじ１の軸倒れを防止することができる。
また、図１２（ａ）（ｂ）に示すように、ドライバビット６の係合羽根８１の端面８１１の一部に平坦部８１１ａを設けるようにしてもよい。
【００５７】
両図に示すように、各係合羽根８１の平坦部８１１ａの下面（係合溝４１の底面４１１との当接面）が、ドライバビット６の中心軸Ｃ２に直交する同一平面内になるように形成することにより、本変形例でも、ねじ１の軸倒れを防止することができる。
さらに、係合溝４１の底面４１１と、係合羽根８１の端面８１１の双方ともその一部分の対応する位置に上記の平坦部４１１ａ、８１１ａを設けるようにしても構わない。この場合に、センタ穴４２とセンタ突起８２のクリアランスの範囲内で中心軸Ｃ１とＣ２がずれた場合でも、いずれの係合溝４１内においても上記平坦部４１１ａ、８１１ａが当接するような範囲に設定することが望ましいのはいうまでもない。
【００５８】
上記図１１、図１２の変形例の場合、当該平坦部４１１ａ、８１１ａより突出する部分があってはならない。もし、あれば、相互に同一平面内の平坦面で当接することができなくなるので、軸倒れ防止ができなくなるからである。
もっとも、ねじ１の係合溝４１、ドライバビット６の係合羽根８１における部分的な平坦部４１１ａ、８１１ａをそれぞれ底面４１１、端面８１１から突出させるのではなく、一方を後退（凹部）させて、他方の平坦部がその凹部内に入って相互の平坦面同士の当接を確保できるように凸形状にすれば、上記と同様な軸倒れ防止の効果は得られる。
【００５９】
（２）上記実施の形態によれば、センタ突起８２がセンタ穴４２に挿入されることにより、ねじ１とドライバビット６のセンタリングがより容易なように構成したが、自動ねじ締め機とパーツフィーダの位置決め精度がよく、両者の軸ずれ量が、係合溝４１と係合羽根８１の間の最小クリアランスの範囲内に収まるのであれば、上記係合溝４１のセンタ穴４２及び、係合羽根８１のセンタ突起８２は、図１３（ａ）（ｂ）に示すように、特に必要ではない。
【００６０】
この場合には、図１３（ｂ）の縦断面図に示すように、ねじ１の係合溝４１の底面４１１とドライバビット６の係合羽根８１の端面８１１の双方の平坦面の接触面積が大きくなり、軸倒れ防止がより確実となると共に、駆動穴４、駆動突起部８の加工が容易となり生産性が向上する。
また、ねじ１についてみれば、センタ穴４２がなくなることにより、ねじの強度が向上し、ドライバビット６についてみれば、一番摩耗する部分であるセンタ突起８２をなくすことができるので、耐久性が増し、メンテナンスコストをより低減化できる。
【００６１】
このような構成は、比較的呼び径が小さく、かつ、頭部２の中心軸Ｃ１方向の厚みが小さいねじ（薄頭ねじ）において特に有効である。
なお、本変形例の場合でも、係合溝４１、係合羽根８１が３本であるため、センタ穴４２がなくても、図９で説明した原理に基づきセンタリングが達成されるので支障はない。
（３）上記実施の形態では、ねじ１における駆動穴４の係合溝４１の断面形状や、ドライバビット６および駆動突起部８の係合羽根８１の断面形状は、それぞれ双曲線４５、８５を描くように形成したが（図４（ａ）、（ｃ）参照）、必ずしも双曲線である必要はなく、双方もしくは一方が、中心軸に向けて湾曲する曲線であって、中心軸に近付くほど曲率半径が小さくなるような曲線を描くようにしても構わない。また、当該曲線に近似する複数の直線からなるようにしても構わない。
【００６２】
もっとも、複数の直線により近似して形成する場合には、角部が発生し、その部分に応力が集中するので、耐久性を増すという観点からは、断面形状が連続した曲線となるように係合溝４１、係合羽根８１を形成する方がより望ましいといえる。
（４）上記実施の形態では、ねじ１の駆動穴４におけるセンタ穴４２は、その各係合溝４１の平面視における形状を規定する３つの双曲線４５の内接円となるようにその内径Ｄを決定し、一方のドライバビット６の駆動突起部８におけるセンタ突起８２の外径は、上記Ｄより小さく、また、各係合羽根８１の端面の平面視における形状を規定する３本の双曲線８５の内接円となるように決定した。
【００６３】
しかし、最終的に、ドライバビット６の係合羽根８１がねじ１の係合溝４１に回転トルクを伝達する位置は、係合羽根８１と係合溝４１の先端部近くで行われるので（図８におけるＳ１〜Ｓ３参照）、センタ穴４２の内径を上記内接円の径よりも若干大きくしても締め付け動作に支障はなく、それに応じてドライバビット６のセンタ突起８２の外径ｄを大きくしても構わない。センタ突起８２が太くなる分、ドライバビット６の耐久性が増すからである。
【００６４】
他方、センタ穴４２の内径を大きくすればする程、ねじ１の強度が低下し、いわゆる、「首飛び」が発生するおそれがあるので、当該センタ穴４２の内径を大きくする場合には、ねじ１の呼び径や使用する材料の強度、当該対象ワークの締め付けに必要なトルクなどを勘案し、必要な締め付けトルクを加えても、ねじ１が破損しないような安全な値が実験や計算などにより求められる。
【００６５】
（５）上記実施の形態では、ねじ１の駆動穴４の係合内壁４１２、外周側内壁４１３および、ドライバビット６の駆動突起部８の係合羽根８１の係合側面８１２、外周側側面８１３を全て直立形状とし、傾斜面がないように構成した。
これにより、ねじ吸着時に、軸ずれが生じても、駆動突起部８の先端が当接する傾斜面がなくなり、軸倒れが生じにくいという効果を得ることができる。
【００６６】
ただし、上記実施の形態では、係合時における駆動穴４と駆動突起部８のクリアランスを比較的大きく取っているため、自動ねじ締め機およびパーツフィーダの位置決め精度の範囲内で、上記係合内壁４１２、外周側内壁４１３および係合側面８１２、外周側側面８１３のいずれかに若干の傾斜を設けても、ねじ吸着時に、当該一方の傾斜面が他方の一部と最初に当接させないようにすることが可能であるので、軸倒れのおそれが生じない。この意味においては、上記係合溝４１の内壁、係合羽根８１の側面を全て直立形状とする必要はない。
【００６７】
もっとも、締め付け時に駆動突起部８が駆動穴４から滑り上がって抜け出すというカムアウト現象の防止という観点からは、係合内壁４１２と係合側面８１２双方の、とりわけ、締め付け時に接触する領域については、傾斜させずに直立形状とするのが望ましい。
上述したように従来の十字溝ねじは、その係合溝底面を傾斜させて、駆動穴を先細り形状にすることにより、ドライバビット先端と駆動穴を嵌合させてセンタリングを実現しようとする構成なので、本発明の実施の形態のように係合時にクリアランスを十分設けることができず、そのためねじの吸着保持の際、両者の中心軸に少しでもずれがあると、必ず駆動穴の傾斜面がドライバビットの駆動穂先部と係合せざるを得ず、軸倒れが生じていたのである。
【００６８】
しかし、本発明では、従来の十字溝ねじと全く異なる技術思想により、軸倒れとセンタリングを実現しているため、ねじ１の駆動穴４とドライバビット６の駆動突起部８間に十分なクリアランスを確保して、ねじ１の吸着保持の際における両者の係合をより容易に行うことができ、特に小径のねじのねじ締め自動化に大いに資するものである。
＜その他＞
（１）上述のねじ１の駆動穴４の形状は、特に、サイズの小さなねじ（呼び径が、２．０ｍｍ以下）において効果を発揮するが、サイズの大きなねじであってももちろん適用可能である。
【００６９】
（２）また、上述のねじ１の駆動穴４およびドライバビット６の駆動突起部８の形状は、自動ねじ締め機専用でなくても、手動操作用に供せられるものであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明は、ドライバビットの先端にねじの駆動穴を係合させる際におけるねじの軸倒れを防止して円滑にねじ締め動作を行うことができるねじおよびドライバビットの構成として好適である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の実施の形態に係るねじ１の外観斜視図である。
【図２】（ａ）（ｂ）はそれぞれ上記ねじ１の平面図、一部切り欠き断面図を示す。
【図３】本発明の実施の形態に係るドライバビット６の先端部の外観斜視図である。
【図４】（ａ）（ｂ）は、それぞれ、ドライバビット６の駆動突起部８の形状を示す平面図と断面図、（ｃ）（ｄ）は、それぞれ、ねじ１の駆動穴４の形状を示す平面図と断面図である。
【図５】（ａ）（ｂ）はそれぞれ、駆動突起部８の係合羽根８１の輪郭形状を示す双曲線８５、駆動穴４の係合溝４１の輪郭形状を示す双曲線４５を示す図である。
【図６】（ａ）（ｂ）はそれぞれ、ドライバビット６の駆動突起部８をねじ１の駆動穴４に係合させたときの平面図、断面図を示す図である。
【図７】（ａ）（ｂ）は、ドライバビット６の係合羽根８１と駆動穴４の係合溝４１の回転位置が異なって吸着されたときにおける係合動作を説明するための平面図および断面図である。
【図８】係合羽根８１により係合溝４１に回転トルクが付与される様子を説明するための図である。
【図９】（ａ）（ｂ）は、ねじ１のドライバビット６への吸着保持の際に、両者に軸ずれがあっても是正される様子を説明するための図である。
【図１０】（ａ）（ｂ）は、ねじ１のドライバビット６への吸着保持の際に、両者に軸ずれが図９の場合よりもさらに大きい場合であっても、両者の係合動作が円滑に行われることを説明するための図である。
【図１１】（ａ）（ｂ）は、本発明の変形例に係るねじ１とドライバビット６の構成を説明するための平面図および断面図である。
【図１２】（ａ）（ｂ）は、本発明の別の変形例に係るねじ１とドライバビット６の構成を説明するための平面図および断面図である。
【図１３】（ａ）（ｂ）は、本発明のさらに別の変形例に係るねじ１とドライバビット６の構成を説明するための平面図および断面図である。
【図１４】（ａ）（ｂ）は、従来の十字溝ねじの形状を示すための平面図および一部切り欠き断面図である。
【図１５】（ａ）（ｂ）は、上記従来の十字溝ねじにおける軸倒れの現象を説明するための図である。
【符号の説明】
【００７２】
１ ねじ
２ 頭部
３ 脚部
４ 駆動穴
５ ねじ山
６ ドライバビット
７ 軸部
８ 駆動突起部
４１ 係合溝
４２ センタ穴
４５、８５ 双曲線
４１１ 底面
４１１ａ 平坦部
４１２ 係合内壁
４１３ 外周側内壁
４１２ａ 漸近線
８１ 係合羽根
８２ センタ突起
８１１ 端面
８１１ａ 平坦部
８１２ 係合側面
８１３ 外周側側面
８１２ａ 漸近線
８２１ テーパ部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドライバビットの駆動突起部が係合する駆動穴が形成された頭部と、前記頭部と一体に形成され、その周面にねじ山が形成された脚部を有するねじであって、
前記駆動穴は、前記頭部を平面視したときに、少なくとも３本の係合溝が、ねじの中心軸から放射状であって、かつ、円周方向にほぼ等間隔に形成されてなると共に、
前記各係合溝の底面の少なくとも一部に平坦面が形成され、かつ、それらの平坦面が前記中心軸に直交する同一の平面内にあることを特徴とするねじ。
【請求項２】
前記各係合溝の底面には、前記平坦面より突出する部分が存在しないことを特徴とする請求項１に記載のねじ。
【請求項３】
前記各係合溝の、円周方向において対向する一対の内壁面は、前記平坦面を含む同一の平面に対してほぼ垂直となるように形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のねじ。
【請求項４】
前記各係合溝の、外周側に位置する内壁面は、前記平坦面を含む同一の平面に対してほぼ垂直となるように形成されてなることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のねじ。
【請求項５】
前記駆動穴の、前記各係合溝の合流する部位の底面には、円筒状の凹部が前記中心軸と同軸上に穿設されてなることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のねじ。
【請求項６】
軸部とその先端に形成された駆動突起部とからなり、請求項１に記載のねじの頭部に形成された駆動穴に前記駆動突起部を係合させて作用するドライバビットであって、
前記駆動突起部は、平面視において前記軸部の中心軸から放射状であって、かつ、円周方向にほぼ等間隔に形成される少なくとも３本の係合羽根を備え、
各係合羽根は、その先端端面の、前記ねじの駆動穴の係合溝部底面の平坦面にほぼ対応する位置に平坦部を有し、
当該平坦部の前記平坦面に対向する部分の面が、前記軸部の中心軸に直交する同一の平面内にあることを特徴とするドライバビット。
【請求項７】
前記係合羽根の少なくとも前記駆動穴に挿入される部分の幅方向における側面が、軸部の中心軸に直交する平面に対し垂直に形成されてなることを特徴とする請求項６に記載のドライバビット。
【請求項８】
前記ねじの駆動穴における各係合溝の合流する部位の底面には、円筒状の凹部が当該ねじの中心軸と同軸上に穿設されてなり、
前記駆動突起部は、その係合羽根の合流する基部において、前記軸部の中心軸と同軸上に形成され、前記円筒状の凹部に挿入される円柱状の突起を備える
ことを特徴とする請求項６または７に記載のドライバビット。
【請求項９】
前記円柱状の突起の前記中心軸方向の突出量は、前記ねじの円柱状の凹部の深さよりも小さいことを特徴とする請求項８に記載のドライバビット。
【請求項１０】
前記円柱状の突起の外径は、前記ねじの各係合溝の幅よりも大きいことを特徴とする請求項８または９に記載のドライバビット。
【請求項１】
ドライバビットの駆動突起部が係合する駆動穴が形成された頭部と、前記頭部と一体に形成され、その周面にねじ山が形成された脚部を有するねじであって、
前記駆動穴は、前記頭部を平面視したときに、少なくとも３本の係合溝が、ねじの中心軸から放射状であって、かつ、円周方向にほぼ等間隔に形成されてなると共に、
前記各係合溝の底面の少なくとも一部に平坦面が形成され、かつ、それらの平坦面が前記中心軸に直交する同一の平面内にあることを特徴とするねじ。
【請求項２】
前記各係合溝の底面には、前記平坦面より突出する部分が存在しないことを特徴とする請求項１に記載のねじ。
【請求項３】
前記各係合溝の、円周方向において対向する一対の内壁面は、前記平坦面を含む同一の平面に対してほぼ垂直となるように形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のねじ。
【請求項４】
前記各係合溝の、外周側に位置する内壁面は、前記平坦面を含む同一の平面に対してほぼ垂直となるように形成されてなることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のねじ。
【請求項５】
前記駆動穴の、前記各係合溝の合流する部位の底面には、円筒状の凹部が前記中心軸と同軸上に穿設されてなることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のねじ。
【請求項６】
軸部とその先端に形成された駆動突起部とからなり、請求項１に記載のねじの頭部に形成された駆動穴に前記駆動突起部を係合させて作用するドライバビットであって、
前記駆動突起部は、平面視において前記軸部の中心軸から放射状であって、かつ、円周方向にほぼ等間隔に形成される少なくとも３本の係合羽根を備え、
各係合羽根は、その先端端面の、前記ねじの駆動穴の係合溝部底面の平坦面にほぼ対応する位置に平坦部を有し、
当該平坦部の前記平坦面に対向する部分の面が、前記軸部の中心軸に直交する同一の平面内にあることを特徴とするドライバビット。
【請求項７】
前記係合羽根の少なくとも前記駆動穴に挿入される部分の幅方向における側面が、軸部の中心軸に直交する平面に対し垂直に形成されてなることを特徴とする請求項６に記載のドライバビット。
【請求項８】
前記ねじの駆動穴における各係合溝の合流する部位の底面には、円筒状の凹部が当該ねじの中心軸と同軸上に穿設されてなり、
前記駆動突起部は、その係合羽根の合流する基部において、前記軸部の中心軸と同軸上に形成され、前記円筒状の凹部に挿入される円柱状の突起を備える
ことを特徴とする請求項６または７に記載のドライバビット。
【請求項９】
前記円柱状の突起の前記中心軸方向の突出量は、前記ねじの円柱状の凹部の深さよりも小さいことを特徴とする請求項８に記載のドライバビット。
【請求項１０】
前記円柱状の突起の外径は、前記ねじの各係合溝の幅よりも大きいことを特徴とする請求項８または９に記載のドライバビット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１０−１３９０１１（Ｐ２０１０−１３９０１１Ａ）
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３１７０７２（Ｐ２００８−３１７０７２）
【出願日】平成２０年１２月１２日（２００８．１２．１２）
【出願人】（０００２２７４６７）日東精工株式会社 (263)
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月１２日（２００８．１２．１２）
【出願人】（０００２２７４６７）日東精工株式会社 (263)
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