JP2014083627A

JP2014083627A - ネジ組立て装置

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Publication number: JP2014083627A
Application number: JP2012233602A
Authority: JP
Inventors: Kazutoyo Takebayashi; 竹林　　万豊; Tetsuya Seki; 哲也関
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-10-23
Filing date: 2012-10-23
Publication date: 2014-05-12
Anticipated expiration: 2032-10-23
Also published as: JP5862958B2

Abstract

【課題】軸状部材１に設けた雄時ネジ部１０と雌ネジ部２０とを安定して組み付け可能なネジ組立て装置を提供する。
【解決手段】雄ネジ部１０には、ねじ山部１２と、先端テーパ部１１とを設け、筒状部材２には、雌ネジ部２１の先に、挿入口テーパ部２０と、ストレート部２２とを設け、ネジ組立て装置８が、軸状部材１を筒状部材２の上方側において保持するワーク保持部３７と、ワーク保持部３７を揺動可能とする揺動部３６と、ワーク保持部３７を筒状部材２へ向かって下降させたときには、揺動部３６から離れて揺動部３６を揺動自在とし、ワーク保持部３７を筒状部材２から遠ざかるように上昇させたときには、揺動部３６に当接して揺動部３６を原点位置に固定する姿勢保持部３５と、筒状部材２を保持しつつ、所定の方向に回転駆動する回転駆動支持部７と、を具備し、ワーク保持部３７を下降させると共に、回転駆動支持部７によって筒状部材２を回転駆動させる。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、点火プラグ等の軸状部材の先端に設けた雄ネジ部とターミナルキャップ等の筒状部材に設けた雌ネジ部との調芯を図りながら組み付けるネジ組立て装置に関する。

内燃機関の点火に用いられる点火プラグは、長軸状の中心電極とその周囲を覆う略筒状の絶縁碍子と、さらにその外周を覆う略筒状のハウジングと、ハウジングに延設され、絶縁碍子の先端から内燃機関の燃焼室側に露出する中心電極の先端に設けた中心電極放電部と対向する接地電極とによって構成されている。
中心電極の反放電部側の先端には、導電性接着剤を介して接続された中心電極ステム部が設けられ、中心電極ステム部が絶縁碍子から基端側に露出する位置には雄ネジ部が設けられ、さらに、その雄ネジ部には、雌ネジ部を設けたターミナルキャップが螺結されて、外部電源との接続を図るようになっている。

一般的に、点火プラグの製造においては、略筒状の絶縁碍子に放電部を設けた中心電極先端部を挿入し、次いで、導電性接着剤を充填し、導電性接着剤を加熱溶融しながら、中心電極ステム部の先端を溶融状態の導電性接着剤の中に圧入して、導電性接着剤を冷却固化させることによって、中心電極先端部と中心電極ステム部とを電気的に接続しつつ、絶縁碍子内に保持固定した状態としている。
このため、中心電極ステム部を圧入する際に中心電極ステム部に設けた雄ネジ部が屈曲して、点火プラグ全体の中心軸と、雄ネジ部の中心軸との間に芯ズレを生じ、製造上、雄ネジ部の長さに対して±３％の範囲での芯ズレが許容されている。

このような芯ズレを含む雄ネジ部とターミナルキャップとを組み付ける際に、点火プラグの中心軸とターミナルキャップの中心軸とを合わせただけでは、雄ネジ部の中心軸とターミナルキャップの中心軸とが一致せず組み付け不良となるおそれがある。
特に、ターミナルキャップの組み付けは、点火プラグの製造の最終工程で行われるため、このような組み付け不良が発生すると損失が大きい。
しかし、不可避的に発生する雄ネジ部の屈曲をなくすことは困難であるため、組み付け不良の発生を防ぐには、組み付けの際に雄ネジ部と雌ネジ部との調芯を図る必要がある。

特許文献１には、ワークを把持する把持部材と該把持部材をフローティング支持するフローティング機構を有するワーク把持装置において、前記把持部材はフローティング機構を介して駆動部に連結され、また前記フローティング機構は把持部材を任意の方向に揺動可能に保持すると共に把持部材を原位置に復帰するように付勢することを特徴とするワーク把持装置が開示されている。

ところが、特許文献１にあるようなワーク把持装置では、フローティング機構の先にギア等のワークを把持するクランプ部材が設けられる一方で、長尺のロッド状部材を保持するロッド保持部材は、ワーク把持手段から離れた位置に設けられ、ワーク把持手段とロッド保持部材との間にシリンダによって水平方向に伸縮するロッドを保持するためのハウジングが設けられ、さらに、水平方向の移動を可能とするためのフリーベアリングを介してハウジングの上面に当接している。
このため、構造が複雑であるだけでなく、支点となるロッド保持部材のテーパ面とロッド状部材の先端までの距離が長いのに加えて、内側にシリンダを保持し必然的に大きな重量となるハウジングがロッド状部材の長手方向の中心位置に存在し、ワーク保持部材とロッド保持部材との間に作用するモーメントが大きくなり、ワークとロッド状部材との芯合わせに時間を要するおそれがある。
しかし、点火プラグの中心電極ネジ部とターミナルキャップとの組み付けは、２、３秒程度以下の極めて短い時間内に完了することが要求されており、従来のように、ワークとロッド状部材との芯合わせに時間を要する装置を採用することはできない。

さらに、従来のワーク把持装置では、ロッド状部材に大きなモーメントが作用し得るので、ロッド状部材の変形を招いたりするおそれもある。
特に、点火プラグでは、軸状の中心電極を覆う筒状の絶縁碍子には、金属材料に比べて靱性の低いセラミックス材料が用いられているので、ロッド保持部分が揺動したときに大きなモーメントが発生すると、過剰なストレスによる絶縁碍子の損傷を招くおそれがある。
加えて、点火プラグの基端に設けた雄ネジ部とターミナルキャップに設けた雌ネジ部とを螺結するためには、点火プラグとターミナルキャップとのいずれか一方を固定し、他方を回転させることによって、所定の締め付けトルクを作用させながら組み付けを行う必要がある。

そこで、本発明は、かかる実情に鑑み、軸状部材の先端に設けられ、その中心軸に対して芯ズレを伴う雄ネジ部と、筒状部材に設けた雌ネジ部とをねじ締め固定するに当たり、雄ネジ部の中心軸と雌ネジ部の中心軸とを短時間で一致させつつ、精度良く組み付けを行うネジ組立て装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明では、軸状部材（１）の先端に設けた雄ネジ部（１０）と、筒状部材（２）の内側に設けた雌ネジ部（２１）とを締結するネジ組立て装置であって、上記雄ネジ部（１）には、ねじ山部（１２）と、その先端側に向かって先細りとなる先端テーパ部（１１）と、を設け、上記筒状部材（２）には、上記雌ネジ部（２１）の先に、上記雄ネジ部（１０）が挿入される側の開口端に向かって拡径する挿入口テーパ部（２１）と、一定の開口径を有するストレート部（２２）とを設け、上記ネジ組立て装置（８、８ａ）が、少なくとも、上記軸状部材（１）を上記筒状部材（２）の上方側において保持するワーク保持部（３７、３７ａ）と、該ワーク保持部（３７、３７ａ）を揺動可能とする揺動部（３６、３６ａ）と、上記ワーク保持部（３７、３７ａ）を上記筒状部材（２）へ向かって下降させたときには、上記揺動部（３６、３６ａ）から離れて上記揺動部（３６、３６ａ）を揺動自在とし、上記ワーク保持部（３７、３７ａ）を上記筒状部材（２）から遠ざかるように上昇させたときには、上記揺動部（３６、３６ａ）に当接して上記揺動部（３６、３６ａ）を原点位置に固定する姿勢保持部（３５、３５ａ）と、上記筒状部材（２）を保持しつつ、所定の方向に回転駆動する回転駆動支持部（７）と、を具備し、上記ワーク保持部（３７、３７ａ）を下降させると共に、上記回転駆動支持部（７）によって上記筒状部材（２）を回転駆動することを特徴とする。

請求項２の発明（８）では、装置全体の骨組みとなる架台部（３４）に固定され基準面を構成する不動部（３３）を設け、その下側に上記姿勢保持部（３５）を配設して、上記揺動部（３６）を上記不動部（３３）と上記姿勢保持部（３５）との間に配設せしめた階層構造とし、上記揺動部（３６）と上記姿勢保持部（３５）とが互いに対向する表面のいずれか一方の表面に、略円錐凹面状に窪んだ姿勢保持ガイド部（３６１）を設け、他方の表面に該姿勢保持ガイド部（３６１）に摺動可能に嵌合し略円錐第形状に突出する姿勢保持円錐部（３５１）を設けた。

請求項３の発明（８ａ）では、上記姿勢保持部（３５ａ）の内側に略筒状のカバー体（３５１ａ、３５２ａ）を収容し、さらに該カバー体内（３５１ａ、３５２ａ）に、上記ワーク保持部（３７ａ）を略筒状に形成して収容すると共に、該ワーク保持部（３７ａ）の複数箇所に、径方向に対して略鍔状に張り出し、軸方向の表面のいずれか一方が球面状に湾曲し他方の面が平面に形成した揺動プレート（３６０ａ、３７２ａ）を配設して、該揺動プレート（３６０ａ、３７２ａ）の球面状に湾曲する面に剛球からなるベアリング（３９５、３９６）を介して揺動可能に収容した。

請求項４の発明（８、８ａ）では、上記軸状部材（１）を弾性的に把持するワーク把持手段（３８）を、上記ワーク保持部（３７、３７ａ）に設けた。

請求項５の発明（８、８ａ）では、上記ワーク保持部（３７、３７ａ）に上記軸状部材（１）の回転を阻止するワーク回転止めガイド部（３７０、３７０ａ）を設けた。

請求項６の発明（８、８ａ）では、上記回転駆動支持部（７）が、ネジ締め方向とネジ緩み方向とに回転方向を切換可能である。

請求項７の発明（８、８ａ）では、上記筒状部材が内燃機関用点火プラグ（１）であり、上記筒状部材が中心電極と外部電源との接続を図るターミナルキャップ（２）である。

本発明によれば、上記ワーク保持部（３７、３７ａ）を下降させ、上記筒状部材（２）に近づけたときに、上記ワーク保持部（３７、３７ａ）を下降させると共に、回転駆動支持部（７）によって上記筒状部材（２）を回転駆動し、上記雄ネジ部（１０）の先端が上記筒状部材（２）に到達したときに、上記先端テーパ部（１１）が上記挿入口テーパ部（２０）に摺動しつつ、その接点を支点として、上記ワーク保持部（３７、３７ａ）が上記揺動部（３６、３６ａ）と共に任意の方向に揺動する。
このため、上記軸状部材（１）の中心軸に対して上記雄ネジ部（１０）の中心軸に±３％以内の芯ズレが生じている場合であっても、上記雄ネジ部（１０）の中心軸と上記筒状部材（２）の中心軸とが徐々に一致しながら上記雄ネジ部（１０）が筒状部材（２）内に進入し、上記ストレート部（２２）内に上記ネジ山部（１２）の一部が進入するまでの極めて短時間の間に完全に両者の中心軸を一致させることができる。
この状態で上記筒状部材（２）をネジ締め方向に回転させると、ネジの噛みこみや焼き付き等の組み付け不良を招くことなく上記雄ネジ部（１０）と上記雌ネジ部（２１）とを螺合させることができる。

本発明の第１の実施形態におけるネジ組立て装置８の全体概要を示す構成図。本発明の第１の実施形態におけるネジ組立て装置８の要部であるフローティング機構部３の概要を示す縦断面図。図１Ｂの平面図。フローティング機構部３の作動を示す縦断面図。フローティング機構部３の詳細な挙動を示す縦断面図。図３Ａの平面図。本発明の第１の実施形態におけるネジ組立て装置８に用いられるワーク供給回転機構部７の一例を示す断面図。図４Ａの平面図。本発明のネジ組立て装置８によってネジ組立てをいったときの様子を、（ａ）から（ｅ）の順を追って示す断面図。本発明の第２の実施形態におけるネジ組立て装置８ａのフローティング機構部３ａの要部を示す展開斜視図。図６Ａのフローティング機構部３ａの全体概要を示すＸ方向側面図。図６Ａのフローティング機構部３ａの全体概要を示すＹ方向側面図。図６Ａのフローティング機構部３ａのＸ方向要部断面図。図６Ａのフローティング機構部３ａのＹ方向要部断面図。図６Ａのフローティング機構部３ａの作動を示すＸ方向要部断面図。図６Ａのフローティング機構部３ａの作動を示すＹ方向要部断面図。

以下に、本発明の実施形態におけるネジ組立て装置８の概要について説明する。
本発明のネジ組立て装置８は、軸状部材１の先端に設けられ、軸状部材１との間に一定の範囲（±３％以内）の芯ズレを含む雄ネジ部１０の中心軸と、筒状部材２に設けた雌ネジ部２１の中心軸とを短時間で合わせつつ、組み付けするものである。
本発明のネジ組立て装置８の効果を有効に発揮させるための前提条件として、雄ネジ部１０には、ねじ山部１２と、その先端側に向かって先細りとなる先端テーパ部１１とが設けられ、筒状部材２には、雌ネジ部２１の先に、雄ネジ部１０が挿入される側の開口端に向かって拡径する挿入口テーパ部２０と、ねじ山部１２が摺動可能な一定の開口径を有するストレート部２２とを設けてある。

ネジ組立て装置８は、少なくとも、軸状部材１を筒状部材２の上方側において保持するワーク保持部３７と、ワーク保持部３７を揺動可能とする揺動部３６と、ワーク保持部３７を筒状部材２へ向かって下降させたときには、揺動部３６から離れて揺動部３６を揺動自在とし、ワーク保持部３７を筒状部材２から遠ざかるように上昇させたときには、揺動部３６に当接して揺動部３６を原点位置に固定する姿勢保持部３５と、筒状部材２を保持しつつ、所定の方向に回転駆動する回転駆動支持部７と、を具備する。
ネジ組立て装置８は、ワーク保持部３７を下降させると共に、回転駆動支持部７によって筒状部材２を回転駆動し、雄ネジ部１０の先端が筒状部材２に到達したときに、先端テーパ部１１が挿入口テーパ部２０に摺動しつつ、その接点を支点として、ワーク保持部３７が揺動部３６と共に揺動しながら、雄ネジ部１０の中心軸と筒状部材２の中心軸とが徐々に一致しながら筒状部材２内に進入し、ストレート部２２内にねじ山部１２の一部が進入すると完全に中心軸が一致した状態となる。
この状態で筒状部材２をネジ締め方向に回転させると、組み付け不良を招くことなく雄ネジ部１０と雌ネジ部２１とを螺合させることができる。

以下の説明においては、内燃機関の点火に用いられる点火プラグ１を軸状部材１とし、外部電源と中心電極との接続を図るターミナルキャップ２を筒状部材２として、点火プラグ１の先端に設けた雄ネジ部１０とターミナルキャップ２の雌ネジ部２１との組み付けを行う場合を例とし、図１Ａを参照して本発明の第１の実施形態におけるネジ組立て装置８の全体概要について説明する。

本実施形態におけるネジ組立て装置８は、フローティング機構部３と、ロック開閉機構部４と、昇降装置５と、ワーク搬送部６と、回転駆動支持部７とによって構成されている。
ネジ組立て装置８は、本発明の要部であるフローティング機構部３によって、内燃機関用点火プラグ１を揺動可能に保持して、点火プラグ１０の基端に設けた雄ネジ部１０の中心軸と、ターミナルキャップ２に設けた雌ネジ部２１の中心軸とを速やかに一致させて、精度良く組み付けを行うものである。
フローティング機構部３の詳細については、図１Ｂ、図１Ｃを参照して後述する。

雄ネジ部１０は、中心電極１が絶縁碍子１０１の基端側に露出する位置において略軸状に設けられ、その先端には先細りとなる先端テーパ部１１が形成され、その外周には、所定のピッチで、ねじ山部１２が形成されている。
ターミナルキャップ２は、略筒状に形成され、雄ネジ部１０に対向する側に、挿入孔テーパ部２０が形成され、内周には、雄ネジ部１０と螺合する雌ネジ部２１が形成され、挿入孔テーパ部２０と雌ネジ部２１との間には、ねじ山部１１の一部が摺動して挿入されたときに、雄ネジ部１０の軸心と、ターミナルキャップ２の軸心とを一致させるためのストレート部２２が形成されている。
なお、ターミナルキャップ２を組み付け後に点火プラグ１が完成するため、厳密には、ターミナルキャップ２の組み付け前の状態では、点火プラグ未完成品とでも称すべきであるが、以下の説明においては、便宜上ターミナルキャップ２の組み付け前後において区別せず、いずれも点火プラグ１と称する。

ロック開閉機構部４は、ロックロック開放ピン４００とロック開放ピン連結プレート４０とロック開放ピン昇降シリンダ４１とによって構成され、ロック開放ピン昇降シリンダ４１を上下動させることによってロックロック開放ピン４００を昇降させ、フローティング機構部３の所定位置で点火プラグ１を弾性的に保持するワーククランパ３８０の開閉を行う。
なお、本実施形態においては、ロック開閉機構部４のロックロック開放ピン４００を点火プラグ１の軸方向に対して上下動することによって、ワーククランパ３８０の開閉を行う例を示したが、ロックロック開放ピン４００を点火プラグ１の軸方向に対して水平な方向に向かって前後してワーククランパ３８０を開閉するように構成しても良い。

昇降装置５は、昇降シリンダ５０と、フローティング機構３のアッパプレート３００に接続された連結部５１とによって構成され、アッパプレート３００を軸方向に上下動させるために昇降手段として用いられるものである。
昇降シリンダ５０は、アッパプレート３００を一定の範囲で上下動させることができれば如何なるものであっても良く、例えば、エアシリンダ、又は、油圧シリンダとリニアガイドを組み合わせたり、サーボモータとボールネジとを組み合わせたりすることによって直線運動を行うようにした公知の昇降装置を用いることができる。

ワーク搬送部６は、点火プラグ１の供給と排出を行うプラグ供給排出部６０と、ターミナルキャップの供給を行うターミナル供給部６１とによって構成されている。
プラグ供給排出部６０は、供給側（Ｓ）と、組立て側（Ａ）との間で横移動と上下移動とが可能で、供給側（Ｓ）に置かれたターミナルキャップ２を装着する前の点火プラグ１を把持して、フローティング機構部３の中心の組立て側（Ａ）に移動させて、フローティング機構部３の所定位置に配置し、一旦供給側（Ｓ）に退避し、ターミナルキャップ２の組付が完了した後に、組立て側（Ａ）にある点火プラグ１を把持して、フローティング機構部３から排出する。
本発明において、プラグ供給排出部６０の具体的な構成を特に限定するものではなく、点火プラグ１の供給と排出を行うことができれば、如何なる構成のものでも良い。

ターミナル供給部６１は、供給側（Ｓ）にあるターミナルキャップ２を把持して、フローティング機構部３に配置されたターミナル回転機構部７の中心の組立て側（Ａ）に移動させ、ターミナルキャップ２がターミナル回転機構部７によって保持されたらターミナルキャップ２を離して、供給側（Ｓ）に退避する。

本実施形態における回転機構支持部７は、２つの駆動ローラ７０、７１と、駆動ローラ７０、７１へ動力を伝達しつつ、駆動ローラ７０、７１を保持する動力伝達部７２と、駆動ローラ７０、７１の動力源となる回転モータ７３と、駆動ローラ７０、７１を前後させる駆動ローラ前後シリンダ７４と、ターミナルキャップ２を保持しつつ駆動ローラ７０、７１の回転にしたがって回転する追従ローラ７５と、追従ローラ７５を回転可能に保持する追従ローラ支持部７６と、追従ローラ７５を前後させる追従ローラ前後シリンダ７６と、によって構成され、ターミナルキャップ２の中心軸を垂直に維持した状態で、装置の所定位置において、回転可能に保持する筒状部材回転保持手段として用いられるものである。
回転駆動支持部７は、ネジ締め方向とネジ緩み方向とに回転方向を切換可能となっている。

図１Ｂ、図１Ｃを参照して、本実施形態におけるネジ組立て装置８の要部であるフローティング機構部３について説明する。
フローティング機構部３は、少なくとも、装置全体の骨組みとなる架台部３４に固定され基準面を構成する不動部３３と、その下側に姿勢保持部３５を配設して、揺動部３６を不動部３３と姿勢保持部３５との間に配設した階層構造によって構成されている。
より具体的には、昇降手段５によって昇降駆動される駆動力伝達手段３０と、駆動伝達手段３０と姿勢保持開放手段とを連動させるつり下げ連結部３１と、当該連結部３１が上下動する際の直進性を安定させると共に、姿勢保持部３５を水平な状態に保つ直進性補助部３２と、装置全体の基準となる面を構成し、各部材を固定するための不動部３３と、当該不動部３３を固定する架台部３４と、原点位置において揺動部３６の姿勢を保持する姿勢保持部３５と、点火プラグ１を揺動可能に保持する揺動部３６と、当該揺動部３６に設けられ、点火プラグ１を揺動部３６の所定の範囲内に保持するワーク保持部３７と、点火プラグ１に対して弾性的な把持力を作用させて、点火プラグ１をワーク保持部３７に弾性的に把持するワーク把持手段３８とによって構成されている。

駆動力伝達部３０として設けられたアッパプレート３００は、略平板状に形成されている。
アッパプレート３００は、連結部５１を介して、昇降シリンダ５０に接続され、軸方向に対して上下動するようになっている。
アッパプレート３００には、つり下げ連結部３１として、アッパプレート３００の長手方向に対して左右両側に振り分けて、２本のガイドシャフト３１０が固定されている。

ガイドシャフト３１０の一方の端はアッパプレート３００に固定され、他方の端はアンダプレート３５０に固定されている。
ガイドシャフト３１０は、ステンレス等からなる中実又は中空のシャフトが用いられ、表面が滑らかに加工されている。
リニアガイド３１１は、略筒状で、一端が不動部３３を構成するベースプレート３３０に固定されている。
リニアガイド３１１の内部には、図略のリニアベアリングが収容され、リニアベアリングを介してガイドシャフト３１０を摺動可能に保持している。
ガイドシャフト３１０を介してアッパプレート３００に連結されたアンダプレート３５０は、アッパプレート３００に連動して上下動する。

直進性補助部３２として、それぞれのガイドシャフト３１０の両側には、スプリングシャフト３２０とスプリング３２１とが配設されている。
スプリングガイドシャフト３２０は、一端がベースプレート３３０に固定され、他端がアッパプレート３００に摺動可能に保持されている。
スプリング３２１は、スプリングガイドシャフト３２０を通してアッパプレート３００とベースプレート３３０との間に配設され、アッパプレート３００を上方に向かって付勢し、アッパプレート３００の上下動の安定化を図っている。
直進性補助部材３２によって、アッパプレート３００とアンダプレート３５０とが互いに平行を保った状態で上下動するようになっている。

不動部３３として設けたベースプレート３３０は、略平板状で、装置全体の骨組みとなる架台部３４として設けた本体フレーム３４０に固定され、基準面を構成し、内側に、プレート開口部３３１が形成されている。
ベースプレート３３０には、リニアガイド３１１が固定され、リニアガイド３１１には、ベースプレート３３０を貫通するようにガイドシャフト３１０が摺動可能に保持されている。
架台部３４は、地上から所定の高さでベースプレート３３０を支持するように本体フレーム３４０を組み付けてある。

姿勢保持部３５として設けられたアンダプレート３５０の表面側の所定位置には、円錐状に突出する姿勢保持円錐部３５１が設けられている。
アンダプレート３５０の中心には、点火プラグ１を挿入固定するためのワーク挿入孔３５３が穿設され、アンダプレート３５０の下面側には、ワーク挿入孔３５２に連通して、略筒状のワークガイド３５２が突設されている。
揺動部３６は、不動部３３と姿勢保持部３５との間に設けられ、揺動部３６を構成する揺動プレート３６０は、アンダプレート３５０とベースプレート３３０との間で揺動可能に保持されている。
揺動プレート３６０の下面側には、その一部を略円錐凹面状に窪ませた姿勢保持ガイド３６１が形成されている。
なお、本実施形態においては、揺動プレート３６０側に姿勢保持ガイド部３６１を形成し、アンダプレート３５０側に姿勢保持円錐部３５１を形成した例を示したが、揺動部プレート３６０とアンダプレート３５０とが互いに対向する表面のいずれに、略円錐凹面状に窪んだ姿勢保持ガイド部３６１を設け、他方の表面に姿勢保持ガイド部３６１に摺動可能に嵌合し略円錐第形状に突出する姿勢保持円錐部３５１を設けるかは適宜選択可能である。

本実施形態においては、揺動プレート３６０を揺動可能とするために、ガイドシャフト３１０に対して充分なクリアランス（例えば、片側公差２．０ｍｍ〜２．５ｍｍ）を設けたシャフト挿通孔３６２が穿設されている。
揺動プレート３６０の中心には、点火プラグ１の絶縁碍子１０１が通過可能でハウジング１０２の六角部が係止される程度の内径を有するワーク挿入孔３６３が穿設されている。
揺動プレート３６０の上面には、ワーク保持部３７として、点火プラグ１のハウジング１０２の六角部が当接して回り止めの役割を果たすワーク回転止ガイド部３７０が突設されている。
さらに、揺動プレート３６０の上面には、点火プラグ１を両側から弾性的に押圧して把持するようにワーク把持手段３８が設けられている。

ワーク把持手段３８は、点火プラグ１を両側から把持するワーククランパ３８０と、ワーククランパ３８０を閉じ方向に付勢するバネ３８１と、バネ３８１を固定するバネ固定部３８２とによって構成されている。
ワーククランパ３８０は、ロック開閉機構部４によって開閉駆動される。
図１Ｂ、図１Ｃに示すように、ロック開放ピン４００を上昇させてワーククランパ３８０の一方の端をロック開放ピン４００の先端に設けたテーパ面に沿って移動させると、ワーククランパ３８０が開いて、ワーク把持手段３８への点火プラグ１の供給と排出とが可能となり、ロック開放ピン４００を下降させてワーククランパ３８０から切り離すと、バネ３８１によって押圧されて、ワーククランパ３８０が閉じ、点火プラグ１を両側から弾性的に把持した状態となる。

アッパプレート３００とアンダプレート３５０とが上昇位置にある原点位置においては、揺動プレート３６０は、ベースプレート３３０の裏面とアンダプレート３５０の上面とで挟まれた状態となり、かつ、姿勢保持円錐部３５１が姿勢保持ガイド部３６１内に打ち込まれて嵌合した状態となっている。
このため、揺動プレート３６０は、ベースプレート３３０及びアンダプレート３５０と平行な状態を保ち、かつ、ガイドシャフト３１０とシャフト挿通孔３６２とのクリアランスが均等な状態となり、ベースプレート３３０及びアンダプレート３５０と同心位置に保持されることになる。
原点位置において、ワーク保持部３７に点火プラグ１を供給し、ワーク把持手段３８によって弾性的に把持する。

一方、ターミナルキャップ２は、図４Ａ、図４Ｂに示すように、ターミナル供給部６１によって、供給側（Ｓ）から、ターミナル回転機構部７の中心に位置する組立て側（Ａ）に移動され、２つの駆動ローラ７０、７１と追従ローラ７５がそれぞれ、後退位置（Ｂ）から前進位置（Ｆ）に移動して、回転可能に保持される。

この状態では、図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃに示すように、点火プラグ１全体の中心軸と、姿勢保持部３５の中心軸と、揺動手段３６の中心軸と、ワーク保持部３７の中心軸と、ターミナルキャップ２の中心軸とが一致し、点火プラグ１０の先端に設けた雄ネジ部１０の中心軸は、±３％の範囲で芯ズレを生じた状態となっている。

次いで、図２、及び、図３Ａに示すように、アッパプレート３００に連動してアンダプレート３５０が押し下げると、雄ネジ部１０の先端がターミナルキャップ２の先端に当接し、姿勢保持円錐部３５１と姿勢保持ガイド部３６１との嵌合が外れる。
すると、揺動プレート３６０は、雄ネジ部１０の先端に設けた先端テーパ部１１とターミナルキャップ２の基端に設けた挿入口テーパ部２０とが接する部分を支点として任意の方向に揺動可能となる。
このとき、駆動ローラ７０、７１を回転駆動し、ターミナルキャップ２を回転させつつ、アンダプレート３５０を下降させると、先端テーパ部１１が挿入孔テーパ部２０を滑り込みながら、揺動プレート３６０の揺動によって、徐々に雄ネジ部１０の中心軸とターミナルキャップ２の中心軸とが一致するように雄ネジ部１０がターミナルキャップ２内に進入していく。
さらに、ターミナルキャップ２を回転させることにより、雄ネジ部１０との摩擦により、点火プラグ１がターミナルキャップ２の回転方向と逆方向に回転しようとするが、ハウジング１０２の六角部が、ワーク回転止部３７０に当接するので点火プラグ１が回転することはない。

なお、雄ネジ部１０の芯ズレ度合いによっては、揺動プレート３６０の揺動だけでは、雄ネジ部１０の中心軸とターミナルキャップ２の中心軸とが平行となっても、軸中心が完全には一致しない場合があり得るが、点火プラグ１は、クランパ３８０によって弾性的に把持されているため、図３Ａ、３Ｂに示すように、バネ３８１が伸縮して軸中心のズレを吸収するように、点火プラグ１が、ワーク部３７内を平行移動する。
さらに、ターミナルキャップ２の挿入口テーパ部２０と雌ネジ部２１との間には、直円筒状のストレート部２２が形成されているため、雄ネジ部１０の中心軸が垂直となった状態でターミナルキャップ２内に挿入され、中心軸が完全に一致した状態となる。

図５（ａ）から（ｅ）に示すように、点火プラグ１の下降に伴って、雄ネジ部１０の中心軸がターミナルキャップ２の中心軸と徐々に一致しながらターミナルキャップ２内に進入していく。
このとき、図５（ｂ）、（ｃ）に示すように、点火プラグ１の下降を開始した直後は、ターミナルキャップ２の回転方向をネジ緩み方向となるように逆回転させるのが望ましい。
これにより、雄ネジ部１０の中心軸とターミナルキャップ２の中心軸が完全に一致する前に、ねじ山１２が雌ネジ部２１とが咬み合うことがなく、組み付け不良を確実に回避することができる。

図５（ｃ）に示すように、テーパ部１１とねじ山部１２の一部がストレート部２２内に進入して、完全に中心軸が一致したら、図５（ｄ）に示すように、ターミナルキャップ２の回転方向を正回転に変え、ターミナルキャップ２の雄ネジ部１０への締め付けを開始する。
さらに、図５（ｅ）に示すように、駆動ローラ７０、７１の正回転を続けると、雄ネジ部１０へのターミナルキャップ２の締め付けが完了する。
なお、雄ネジ部１０の芯ズレの程度が低い場合には、初めから駆動ローラ７０、７１をネジ締め方向に正回転させるようにしても良い。

図６Ａ，図６Ｂ、図６Ｃ、図７Ａ、図７Ｂ、図８Ａ、図８Ｂを参照して、本発明の第２の実施形態におけるネジ組立て装置８ａの要部であるフローティング機構部３ａについて説明する。
上記実施形態においては、フローティング機構部３を、少なくとも、不動部３３と、姿勢保持部３５と、揺動部３６とを順に並べた階層構造によって形成した構成を示したが、本実施形態においては、フローティング機構部３ａとして、姿勢保持部３５ａとして設けたアンダプレート３５０ａ内に収容固定され、アッパカバー３５２ａとアンダカバー３５１ａとからなる略筒状のカバー体内に、略筒状に形成したワーク保持部３７ａを収容し、ワーク保持部材３７ａの複数箇所に略鍔状に張り出し、軸方向の表面のいずれか一方が球面状に湾曲し他方の面が平面に形成した揺動プレート３６０ａ、３７２ａを配設して、該揺動プレート３６０ａ、３７２ａの球面状に湾曲する面に剛球からなるベアリング３９５、３９６を介して、揺動可能に収容し、点火プラグ１に作用するモーメントをできるだけ小さくした点が相違する。
なお、上記実施形態と同様の構成については同じ符号を付し、相違する構成については類似の符号にａの枝番を付したので、上記実施形態と同一の構成については、詳細な説明を省略し、本実施形態における特徴的な部分を中心に説明する。

本実施形態における姿勢保持部３５ａを構成するアンダプレート３５０ａは、上記実施形態と同様、駆動力伝達部３０を介して駆動力電筒部３０を構成するアッパプレート３００に連結されている。
さらに、アンダプレート３５０ａは、アンダカバー３５１ａと、アッパカバー３５２ａとからなる略筒状のカバー体を収容している。
アンダカバー３５１ａには、点火プラグ１を装着したとき、雄ネジ部１０、及び、絶縁碍子１０１の一部が露出すると共に、雄ネジ部１０の中心軸と雌ネジ部２１の中心軸を一致させる際に点火プラグ１が揺動するため十分なクリアランスを設けたワーク挿入孔３５３ａが穿設されている。
さらに、アンダカバー３５１ａには、アッパカバー３５２ａと勘合する勘合部３５４ａが設けられている。

アッパカバー３５２ａには、アンダカバー３５１ａと勘合する勘合部３５８ａが設けられている。
アッパカバー３５２ａには、ワーク保持部３７０の一部が露出しつつ、揺動可能とために十分なクリアランスを設けた、開口部３５７ａが穿設されている。
アッパカバー３５２ａの内側には、揺動手段収容空間３５６ａが区画されている。
アッパカバー３５２ａには、バネ部材３９３を収容保持するための溝部３５５ａが穿設されている。
アッパカバー３５２ａの上面には、開閉可能でワークを弾性的に把持するワーク把持手段３８ａが設けられている。

ワーク把持手段３８ａは、ワーククランパ３８０ａと、バネ部材３８１ａと、バネ固定部３８２ａとで構成されている。
バネホルダ３９０は、略円筒状で、アッパカバー３５２ａとの間にバネ３９３を配設するためのバネ収容孔３９４が穿設されている。
バネホルダ３９０には、ワーク保持部３７ａを揺動可能に配設するための十分なクリアランスを設けてワークホルダ挿入孔３９１が穿設されている。
バネホルダ３９０とアンダカバー３５１ａとの間には第１の揺動プレート３６０ａが剛球からなるベアリング３９５を介して収容されている。

本実施形態における揺動部３６ａを構成する第１の揺動プレート３６０ａは、略環状で、上面側が球面状に湾曲し、下面側が平面状に形成され、周方向の対向する一部を切り欠いて回転止切欠部３６２ａが形成されている。
バネ３９３は、バネホルダ３９０、及び、ベアリング３９５を介して第１の揺動プレート３６０ａを下方に押圧するように付勢している。
回転止ピン３９４は、第１の揺動プレート３６０ａに設けた回転止部３６２ａに係合して第１の揺動プレート３６０ａが周方向に回転するのを防いでいる。
ワーク保持部３７ａは、段付き略筒状に形成され、中心に点火プラグ１を挿入保持するためのワーク挿入孔３７１ａが穿設されており、基端側には、点火プラグ１が周方向に回転するのを阻止するワーク回転止めガイド部３７０ａが形成され、先端側には、径方向に向かって鍔状に張り出し、上面側が球面状に湾曲し下面側が平面に形成された第２の揺動プレート３７２ａが形成され、周方向の回転を防ぐために第２の揺動プレート３７２ａの一部を切り欠いて回転止側面部３７３ａが形成されている。
第１の揺動プレート３６０ａと第２の揺動プレート３７２ａとの間には剛球からなるベアリング３９６が配設されており、不動部３３ａには、姿勢保持プレート３６１ａが固定されている。アンダカバー３５１ａは、姿勢保持機能の一部を担う。

アンダプレート３５０ａが上昇し、ワーク保持部３７ａの一方の端に設けたワーク回転止めガイド部３７０ａの末部が姿勢保持プレート３６１ａに当接すると、ワーク保持部３７ａの他方の端部において鍔状にせり出す第２の揺動プレート３７２ａの下面がアンダカバー３５１ａの上面に当接し、姿勢保持プレート３６１ａとアンダカバー３５１ａとによって、ワークホル３７ａが上下から挟まれて、原点位置に保持される。
アンダプレート３５０ａが下降すると、ワークホルダ３７ａに設けたワーク回転止めガイド部３７０ａの末部が姿勢保持プレート３６１ａから離れ、ワークホルダ３７ａの中腹に配設された第１の揺動プレート３６０ａと、ワークホルダ３７ａの下端に鍔状に張り出すように延設された第２の揺動プレート３７２ａとは、ベアリング３９５、３９６、及び、バネホルダ３９０を介してバネ３９３によって弾性的に保持された状態となり、ワークホルダ３７ａ内に収容された点火プラグ１が雄ネジ部１０の先端とターミナルキャップ２とが接する点を支点として揺動可能となる。

このとき、図８Ａに示すように、第２の揺動プレート３７２ａの球面状の表面に接するベアリング３９６の転がりによって、第２の揺動プレと３７２ａがＸ方向に自由に揺動でき、図８Ｂに示すように、第１の揺動プレート３６０ａの球面状の表面に接するベアリング３９５の転がりによって、第１の揺動プレート３６０ａがＹ方向に自由に揺動できるため、ワーク保持部３７ａに収容した点火プラグ１はＸ方向にも、Ｙ方向にも自由に揺動可能となる。
したがって、上記実施形態と同様、本実施形態においても、雄ネジ部１０と雌ネジ部２１とに芯ズレが生じていても、ワーク保持部３７ａが自由に揺動するので、軸芯を一致させながら、雄ネジ部１０と雌ネジ部２１との締結が可能となる。

さらに、上記実施形態においては、揺動プレート３６が比較的大きいため雄ネジ部１０の先端に作用する荷重が大きくなる虞があるが、本実施形態では第１の揺動プレート３６０ａ、及び、第２の揺動プレート３７２ａは、アッパカバー３５２ａ、アンダカバー３５１ａ内に収容される程度に小型に形成されているので、雄ネジ部１０に作用する荷重を小さくし、より自在に揺動できるようになる。
なお、アンダカバー３５１ａの３５３ａの一部を内側に向かって鍔状にせり出させて、第２の揺動プレート３７２ａの下面との間に第２の揺動プレート３７２ａを上方に向かって付勢するバネ部材を介装しても良い。

当然のことながら、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、フローティング機構として、姿勢保持部と軸状部材を弾性的に保持するワーク把持部とを設けて、軸状部材を揺動可能に保持して、軸状部材の先端に設けた雄ネジ部と雌ネジ部とを有する筒状部材との芯ズレを解消しながら締結する本発明の趣旨に反しない限りにおいて適宜変更可能である。
例えば、上記実施形態において、回転駆動支持部７を３つのローラによって構成した例を示したが、ターミナルキャップ２の中心軸を正中に維持した状態で、回転可能に保持できるものであれば良く、いわゆるコレットチャック等を用いても良い。

また、本発明のネジ組立て装置は、内燃機関用点火プラグの雄ネジ部１０とターミナルキャップ２との組付に特に優れた効果を発揮するものであるが、用途を点火プラグのネジ組立てに限定するものではなく、撓みによってネジ部との芯ズレを生じ易い長尺のシャフトの先端に設けたネジ部にナットを組み付けるような用途に用いることも可能である。
さらに、より速やかに雄ネジ部１０の中心軸とターミナルキャップ２の中心軸とが一致するように、つるまきバネ等の弾性部材を介して、揺動プレート３６０を弾性的に持ち上げたり、アンダプレート３５０に複数の細孔を設けてその細孔からエアを噴出させ、揺動プレート３６０との間にエアを流したりすることによって、揺動プレート３６０の重量をキャンセルして、雄ネジ部１０の先端がターミナルキャップ２に当接したときに、点火プラグ１の自重だけ作用するようにしても良い。

１軸状部材（点火プラグ）
１０雄ネジ部
１１先端テーパ部
１２ねじ山部
２筒状部材（ターミナルキャップ）
２０挿入口テーパ部
２１雌ネジ部
２２ストレート部
３４架台部
３３不動部
３５、３５ａ姿勢保持部
３５１姿勢保持円錐部
３５１ａ、３５２ａカバー体
３６、３６ａ揺動部
３６０ａ、３７２ａ揺動プレート
３６１姿勢保持ガイド部
３７０、３７０ａワーク回転止めガイド部
３７、３７ａワーク保持部
３８ワーク把持手段
３９５、３９６ベアリング
７回転駆動支持部
８、８ａネジ組立て装置

特開平７−２１４４３１号公報

Claims

軸状部材（１）の先端に設けた雄ネジ部（１０）と、筒状部材（２）の内側に設けた雌ネジ部（２１）とを締結するネジ組立て装置であって、
上記雄ネジ部（１）には、ねじ山部（１２）と、その先端側に向かって先細りとなる先端テーパ部（１１）と、を設け、
上記筒状部材（２）には、上記雌ネジ部（２１）の先に、上記雄ネジ部（１０）が挿入される側の開口端に向かって拡径する挿入口テーパ部（２０）と、一定の開口径を有するストレート部（２２）とを設け、
上記ネジ組立て装置（８、８ａ）が、
少なくとも、
上記軸状部材（１）を上記筒状部材（２）の上方側において保持するワーク保持部（３７、３７ａ）と、
該ワーク保持部（３７、３７ａ）を揺動可能とする揺動部（３６、３６ａ）と、
上記ワーク保持部（３７、３７ａ）を上記筒状部材（２）へ向かって下降させたときには、上記揺動部（３６、３６ａ）から離れて上記揺動部（３６、３６ａ）を揺動自在とし、上記ワーク保持部（３７、３７ａ）を上記筒状部材（２）から遠ざかるように上昇させたときには、上記揺動部（３６、３６ａ）に当接して上記揺動部（３６、３６ａ）を原点位置に固定する姿勢保持部（３５、３５ａ）と、
上記筒状部材（２）を保持しつつ、所定の方向に回転駆動する回転駆動支持部（７）と、を具備し、
上記ワーク保持部（３７、３７ａ）を下降させると共に、上記回転駆動支持部（７）によって上記筒状部材（２）を回転駆動することを特徴とするネジ組立て装置（８、８ａ）。
装置全体の骨組みとなる架台部（３４）に固定され基準面を構成する不動部（３３）を設け、
その下側に上記姿勢保持部（３５）を配設して、
上記揺動部（３６）を上記不動部（３３）と上記姿勢保持部（３５）との間に配設せしめた階層構造とし、
上記揺動部（３６）と上記姿勢保持部（３５）とが互いに対向する表面のいずれか一方の表面に、略円錐凹面状に窪んだ姿勢保持ガイド部（３６１）を設け、他方の表面に該姿勢保持ガイド部（３６１）に摺動可能に嵌合し略円錐第形状に突出する姿勢保持円錐部（３５１）を設けた請求項１に記載のネジ組立て装置（８）。
上記姿勢保持部（３５ａ）の内側に略筒状のカバー体（３５１ａ、３５２ａ）を収容し、さらに該カバー体内（３５１ａ、３５２ａ）に、上記ワーク保持部（３７ａ）を略筒状に形成して収容すると共に、
該ワーク保持部（３７ａ）の複数箇所に、径方向に対して略鍔状に張り出し、軸方向の表面のいずれか一方が球面状に湾曲し他方の面が平面に形成した揺動プレート（３６０ａ、３７２ａ）を配設して、
該揺動プレート（３６０ａ、３７２ａ）の球面状に湾曲する面に剛球からなるベアリング（３９５、３９６）を介して揺動可能に収容した請求項１に記載のネジ組立て装置（８ａ）。
上記軸状部材（１）を弾性的に把持するワーク把持手段（３８）を、上記ワーク保持部（３７、３７ａ）に設けた請求項１ないし３のいずれかに記載のネジ組立て装置（８、８ａ）。
上記ワーク保持部（３７、３７ａ）に上記軸状部材（１）の回転を阻止するワーク回転止めガイド部（３７０、３７０ａ）を設けた請求項１ないし４のいずれかに記載のネジ組立て装置（８、８ａ）。
上記回転駆動支持部（７）が、ネジ締め方向とネジ緩み方向とに回転方向を切換可能とした請求項１ないし５のいずれかに記載のネジ組立て装置（８、８ａ）。
上記筒状部材が内燃機関用点火プラグ（１）であり、上記筒状部材が中心電極と外部電源との接続を図るターミナルキャップ（２）である請求項１ないし６のいずれかに記載のネジ組立て装置。