(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ねじ軸およびボールとともにボールねじを構成し、前記ボールを転動軌道の終点から始点に戻すボール循環溝を軸方向一端部の内周面に有するボールねじ用ナットを製造する方法であって、
円筒状のナット素材の外周面を拘束するとともに、前記ナット素材に円筒状のカムケースを内挿し、前記カムケースの中心穴にカムドライバを挿入し、前記カムケースは径方向に沿った貫通穴を有し、前記貫通穴に、前記ボール循環溝に対応する突起が形成されたパンチを配置し、前記ナット素材および前記カムケースの軸方向一端面を弾性機構を介して拘束し、前記ナット素材および前記カムケースの軸方向他端面は弾性機構を介さずに拘束した状態で、前記カムドライバで前記パンチを前記ナット素材の径方向外側に移動して前記ナット素材を塑性変形させることにより、前記ボール循環溝を形成することを特徴とするボールねじ用ナットの製造方法。
【請求項２】
ねじ軸およびボールとともにボールねじを構成し、前記ボールを転動軌道の終点から始点に戻すボール循環溝を軸方向両端部の内周面に有するボールねじ用ナットを製造する方法であって、
円筒状のナット素材の外周面を拘束するとともに、前記ナット素材に円筒状のカムケースを内挿し、前記カムケースの中心穴にカムドライバを挿入し、前記カムケースは径方向に沿った貫通穴を軸方向に複数有し、前記複数の貫通穴に、前記ボール循環溝に対応する突起が形成された前記各端部用のパンチを配置し、前記ナット素材および前記カムケースの軸方向一端面を弾性機構を介して拘束し、前記ナット素材および前記カムケースの軸方向他端面は弾性機構を介さずに拘束した状態で、前記カムドライバで前記各端部用のパンチを前記ナット素材の径方向外側に移動して前記ナット素材を塑性変形させることにより、前記両端部のボール循環溝を形成することを特徴とするボールねじ用ナットの製造方法。
【請求項３】
ねじ軸およびボールとともにボールねじを構成し、前記ボールを転動軌道の終点から始点に戻すボール循環溝を軸方向両端部の内周面に有するボールねじ用ナットを製造する方法であって、
円筒状のナット素材の外周面を拘束するとともに、前記ナット素材に円筒状のカムケースを内挿し、前記カムケースの中心穴にカムドライバを挿入し、前記カムケースは径方向に沿った貫通穴を軸方向に複数有し、前記複数の貫通穴に、前記ボール循環溝に対応する突起が形成された前記各端部用のパンチを配置し、前記ナット素材の軸方向両端面を弾性機構を介して拘束し、前記カムケースの軸方向一端面は弾性機構を介して拘束し、前記カムケースの軸方向他端面は弾性機構を介さずに拘束した状態で、前記カムドライバで前記各端部用のパンチを前記ナット素材の径方向外側に移動して前記ナット素材を塑性変形させることにより、前記両端部のボール循環溝を形成することを特徴とするボールねじ用ナットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ボールねじを構成するナットの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ボールねじは、内周面に螺旋溝が形成されたナットと、外周面に螺旋溝が形成されたねじ軸と、ナットの螺旋溝とねじ軸の螺旋溝で形成される軌道の間に配置されたボールと、前記ボールを軌道の終点から始点に戻すボール戻し経路とを備え、前記軌道内をボールが転動することで前記ナットがねじ軸に対して相対移動する装置である。
このようなボールねじは、一般的な産業用機械の位置決め装置等だけでなく、自動車、二輪車、船舶等の乗り物に搭載される電動アクチュエータにも使用されている。
【０００３】
ボールねじのボール戻し経路には循環チューブ方式やコマ方式などがあり、コマ方式の場合は、ボール戻し経路をなす凹部が形成されたコマをナットの貫通穴に嵌めている。これに対して、特許文献１（特開２００３−３０７２６３号公報）には、ボール戻し経路をなす凹部（ボール循環溝）がナットの内周面に直接形成されているボールねじが記載されている。
【０００４】
具体的には、ボールねじのナット部材は、周方向において分割面を有さず、切削加工や鍛造加工で一体的に形成され、ナット部材の内周面に、雌螺旋溝（ボール転動溝）より深い（半径方向外方に突出した）部分を有する長Ｓ字状の循環路（ボール循環溝）が形成され、雌螺旋溝の両端を滑らかに接続していると記載されている。しかし、雌螺旋溝および循環路を具体的にどのようにして形成するかについては記載されていない。
【０００５】
特許文献２（特開２０００−２９７８５４号公報）には、ボール戻し経路をなす凹部（戻り溝）と螺旋溝（内ねじ溝）と外周面の突出部（外径面を形成する部分）を有するナットを、焼結合金で一体に成形することが提案されている。
特許文献３（特開２００５−３２１０５９号公報）には、螺旋状の負荷ボール転動溝と、その一端と他端を接続するボール循環溝と、からなるボール循環路が、ナットの内周面に形成されている「ねじ装置」が記載されている。ボール循環路の形成方法としては、「内カム」と呼ばれていた内径溝入れ加工の手法で作製が可能であると記載されている。
特許文献４（特開２００８−２８１０６３号公報）には、ボール循環溝をナット素材の内周面に塑性加工で直接形成する方法が記載されている。この方法では、図５に示すように、ボール循環溝の形状に対応するＳ字状の凸部３７，３８を有する円柱状の加工ヘッド３０を備えた金型を用いる。
【０００６】
そして、ナット素材１を台２００の上に横向きに（軸方向が水平方向に沿うように）置き、ナット素材１の内部に凸部３７，３８を上に向けて加工ヘッド３０を入れ、基端部３０ａと先端部３０ｂを固定した状態で、金型の上部材２０にプレス圧を掛けて下降させる。これにより、凸部３７，３８をナット素材１の内周面１１に押し当ててナット素材１の内周面１１を塑性変形させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−３０７２６３号公報
【特許文献２】特開２０００−２９７８５４号公報
【特許文献３】特開２００５−３２１０５９号公報
【特許文献４】特開２００８−２８１０６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ボール循環溝をナット素材を塑性変形させて形成する方法であって、特許文献４の方法とは異なる方法として、円筒状のナット素材を、軸方向が鉛直方向に沿うように配置し、外周面と軸方向一端面を拘束した状態で、前記ナット素材に内挿されたパンチを前記ナット素材の径方向外側に移動して、前記ナット素材の内周面に押し当てる方法（パンチを用いた鍛造加工法）が考えられる。
【０００９】
しかし、この方法を採用してナット素材の軸方向端部（軸方向の端面に近い部分）の内周面にボール循環溝を形成すると、ナット素材の拘束されていない方の軸方向端面への材料流動が促進されて、ボール循環溝の形状精度（特に、端部側の内周面との境界線の精度）や軸方向および周方向での位置精度が低下したり、パンチに曲げ応力が作用して寿命が低下するという問題点がある。
この発明の課題は、パンチを用いた鍛造加工法によりナット素材の軸方向端部の内周面にボール循環溝を形成する方法として、ナット素材の軸方向端面への材料流動が抑制されるとともに、パンチに作用する曲げ応力が低下できる方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、この発明は、ねじ軸およびボールとともにボールねじを構成し、前記ボールを転動軌道の終点から始点に戻すボール循環溝を軸方向一端部または両端部の内周面に有するボールねじ用ナットを製造する方法であって、前記ボール循環溝を軸方向一端部の内周面に有するボールねじ用ナットを製造する場合は、下記の構成(1) を有することを特徴とし、前記ボール循環溝を軸方向両端部の内周面に有するボールねじ用ナットを製造する場合は、下記の構成(2) または(3) を有することを特徴とする。
【００１１】
(1) 円筒状のナット素材の外周面を拘束するとともに、前記ナット素材に円筒状のカムケースを内挿し、前記カムケースの中心穴にカムドライバを挿入し、前記カムケースは径方向に沿った貫通穴を有し、前記貫通穴に、前記ボール循環溝に対応する突起が形成されたパンチを配置し、前記ナット素材および前記カムケースの軸方向一端面を弾性機構を介して拘束し、前記ナット素材および前記カムケースの軸方向他端面は弾性機構を介さずに拘束した状態で、前記カムドライバで前記パンチを前記ナット素材の径方向外側に移動して前記ナット素材を塑性変形させることにより、前記ボール循環溝を形成する。
(2) 円筒状のナット素材の外周面を拘束するとともに、前記ナット素材に円筒状のカムケースを内挿し、前記カムケースの中心穴にカムドライバを挿入し、前記カムケースは径方向に沿った貫通穴を軸方向に複数有し、前記複数の貫通穴に、前記ボール循環溝に対応する突起が形成された前記各端部用のパンチを配置し、前記ナット素材および前記カムケースの軸方向一端面を弾性機構を介して拘束し、前記ナット素材および前記カムケースの軸方向他端面は弾性機構を介さずに拘束した状態で、前記カムドライバで前記各端部用のパンチを前記ナット素材の径方向外側に移動して前記ナット素材を塑性変形させることにより、前記両端部のボール循環溝を形成する。
【００１２】
(3) 円筒状のナット素材の外周面を拘束するとともに、前記ナット素材に円筒状のカムケースを内挿し、前記カムケースの中心穴にカムドライバを挿入し、前記カムケースは径方向に沿った貫通穴を軸方向に複数有し、前記複数の貫通穴に、前記ボール循環溝に対応する突起が形成された前記各端部用のパンチを配置し、前記ナット素材の軸方向両端面を弾性機構を介して拘束し、前記カムケースの軸方向一端面は弾性機構を介して拘束し、前記カムケースの軸方向他端面は弾性機構を介さずに拘束した状態で、前記カムドライバで前記各端部用のパンチを前記ナット素材の径方向外側に移動して前記ナット素材を塑性変形させることにより、前記両端部のボール循環溝を形成する。
前記弾性機構としては、バネやゴム等からなる弾性体、ポリウレタン等を用いたもの、油圧や空気圧を利用したものが挙げられる。
【００１３】
この発明の方法によれば、前記ボール循環溝の形成をパンチを用いた鍛造加工法で行う際に、円筒状のナット素材の軸方向端面を弾性機構を介して拘束した状態で行うことで、円筒状のナット素材の軸方向端面を拘束しない状態で行う場合と比較して、ナット素材の軸方向端面への材料流動が抑制される。また、円筒状のナット素材の軸方向端面を弾性機構を介さずに拘束した状態で行う方法と比較して、パンチに作用する曲げ応力が低下する。
【発明の効果】
【００１４】
この発明の方法によれば、パンチを用いた鍛造加工法によりナット素材の軸方向端部の内周面にボール循環溝を形成する方法において、ナット素材の軸方向端面への材料流動が抑制されるため、ボール循環溝の形状精度および位置精度が良好になるとともに、ナット素材の軸方向端面を弾性機構を介さずに拘束した場合と比較して、パンチの寿命が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態の方法を説明する図である。
【図２】第１実施形態の方法を説明する図である。
【図３】第２実施形態の方法を説明する図である。
【図４】第３実施形態の方法を説明する図である。
【図５】特許文献４の方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、この発明の実施形態について説明する。
［第１実施形態］
この実施形態で使用する金型は、図１に示すように、円筒状のナット素材１の外周面を拘束する外周拘束型２と、ナット素材１の下端面を拘束する下型３と、ナット素材１の上端面に載せる円筒状の押え部材４を有する。
【００１７】
また、ナット素材１の内部に挿入する円筒状のカムケース５と、カムケース５の中心穴５１に挿入するカムドライバ６と、カムケース５の径方向に沿った貫通穴５２に配置されるパンチ（カムスライダ）７と、外周拘束型２の上方に配置される上部材８と、上部材８と押え部材４との間に配置されるコイルバネ（弾性機構）９１と、上部材８とカムケース５との間に配置されるコイルバネ９２を有する。
【００１８】
カムドライバ６の上端は上部材８に固定されている。コイルバネ９１，９２は、上部材８を載せる前の状態で、上部材８に固定されていてもよいし、押え部材４およびカムケース５に固定されていてもよい。
カムケース５は、貫通孔５２が形成されている方を上側に配置してナット素材１に挿入されている。パンチ７には、Ｓ字状のボール循環溝１５に対応する突起７１が形成されている。パンチ７は、カムドライバ６の斜面６１と同じ斜面７２を有する。これらの斜面６１，７２がカム機構を構成する。
【００１９】
この金型を用いることで、ナット素材１の上端面（軸方向一端面）が、押え部材４と上部材８によりコイルバネ（弾性機構）９１を介して拘束され、ナット素材１の下端面（軸方向他端面）が下型３で拘束される。また、カムケース５の上端面が、上部材８によりコイルバネ（弾性機構）９２を介して拘束され、カムケース５の下端面が下型３で拘束される。
この状態で、上部材８を押し下げてカムドライバ６を押し込むことにより、パンチ７がナット素材１の径方向外側に移動し、ナット素材１の内周面１１にパンチ７の突起７１が押し込まれる。これにより、ナット素材１が塑性変形し、内周面１１の軸方向の上端部にボール循環溝１５が形成される。
【００２０】
その際に、ナット素材１の上端面への材料流動が抑制されるため、ボール循環溝１５の形状精度や軸方向および周方向での位置精度が良好になる。また、ナット素材１の上端面をコイルバネ９１を介さずに拘束した場合と比較して、パンチ７に作用する曲げ応力が低下するためパンチ７の寿命が向上する。なお、カムケース５の上端面がコイルバネ９２を介して上部材８に拘束されているため、ボール循環溝１５の形成途中でナット素材１の材料が軸方向へ流動する際に、カムケース５が共に移動することが防止される。
図２では、図１と同じ金型を用いているが、ナット素材１の内周面１１の軸方向下端部にボール循環溝１６を形成するため、カムケース５を、貫通孔５２が形成されている方を下側に配置してナット素材１に挿入する。
【００２１】
［第２実施形態］
この実施形態で使用する金型は、図３に示すように、円筒状のナット素材１の外周面を拘束する外周拘束型２と、ナット素材１の下端面を拘束する下型３と、ナット素材１の上端面に載せる円筒状の押え部材４を有する。
また、ナット素材１の内部に挿入する円筒状のカムケース５Ａと、カムケース５Ａの中心穴５１に挿入するカムドライバ６Ａと、カムケース５Ａの径方向に沿った貫通穴５２，５３に配置されるパンチ（カムスライダ）７Ａ，７Ｂと、外周拘束型２の上方に配置される上部材８と、上部材８と押え部材４との間に配置されるコイルバネ（弾性機構）９１と、上部材８とカムケース５Ａとの間に配置されるコイルバネ９２を有する。カムドライバ６Ａの上端は上部材８に固定されている。
【００２２】
カムドライバ６Ａの上端は上部材８に固定されている。コイルバネ９１，９２は、上部材８を載せる前の状態で、上部材８に固定されていてもよいし、押え部材４およびカムケース５Ａに固定されていてもよい。
パンチ７Ａ，７Ｂには、Ｓ字状のボール循環溝１５，１６に対応する突起７１Ａ，７１Ｂが形成されている。カムドライバ６Ａは、パンチ７Ａの斜面７２Ａと同じ斜面６１Ａおよびパンチ７Ｂの斜面７２Ｂと同じ斜面６１Ｂを有する。斜面６１Ａ，７２Ａは斜面６１Ｂ，７２Ｂよりも傾斜角度が小さい。斜面６１Ａと斜面７２Ａおよび斜面６１Ｂと斜面７２Ｂがそれぞれカム機構を構成する。
【００２３】
この金型を用いることで、ナット素材１の上端面（軸方向一端面）が、押え部材４と上部材８によりコイルバネ（弾性機構）９１を介して拘束され、ナット素材１の下端面（軸方向他端面）が下型３で拘束される。また、カムケース５Ａの上端面が、上部材８によりコイルバネ（弾性機構）９２を介して拘束され、カムケース５Ａの下端面が下型３で拘束される。
この状態で、上部材８を押し下げてカムドライバ６Ａを押し込むことにより、パンチ７Ａ，７Ｂがそれぞれナット素材１の径方向外側に移動し、ナット素材１の内周面１１にパンチ７Ａ，７Ｂの突起７１Ａ，７１Ｂが押し込まれる。これにより、ナット素材１が塑性変形し、内周面１１の軸方向の上端部にボール循環溝１５が、下端部にボール循環溝１６がそれぞれ形成される。
【００２４】
その際に、ナット素材１の上端面への材料流動が抑制されるため、ボール循環溝１５，１６の形状精度や位置精度が良好になる。また、ナット素材１の上端面をコイルバネ９１を介さずに拘束した場合と比較して、パンチ７Ａ，７Ｂに作用する曲げ応力が低下するためパンチ７Ａ，７Ｂの寿命が向上する。なお、カムケース５Ａの上端面がコイルバネ９２を介して上部材８に拘束されているため、ボール循環溝１５，１６の形成途中でナット素材１の材料が軸方向へ流動する際に、カムケース５Ａが共に移動することが防止される。
【００２５】
［第３実施形態］
この実施形態で使用する金型は、図４に示すように、円筒状のナット素材１の外周面を拘束する外周拘束型２と、ナット素材１の下方に配置される下部材３Ａと、ナット素材１の下端面を載せる円筒状の押え部材４１と、ナット素材１の上端面に載せる円筒状の押え部材４を有する。
【００２６】
また、ナット素材１の内部に挿入する円筒状のカムケース５Ａと、カムケース５Ａの中心穴５１に挿入するカムドライバ６Ａと、カムケース５Ａの径方向に沿った貫通穴５２，５３に配置されるパンチ（カムスライダ）７Ａ，７Ｂと、外周拘束型２の上方に配置される上部材８を有する。下部材３Ａは、平坦面３１から押え部材４１に内挿される突起３２が突出する形状を有し、突起３２の上面３２ａでカムケース５Ａの下端を拘束する。
【００２７】
さらに、上部材８と押え部材４との間に配置されるコイルバネ（弾性機構）９１と、上部材８とカムケース５Ａとの間に配置されるコイルバネ９２と、下部材３Ａの平坦面３１と押え部材４１との間に配置されたコイルバネ９３を有する。下側のコイルバネ９３にはナット素材１を押す力と反対向きに重力が作用するため、上側のコイルバネ９２よりも弾性力が大きいものを使用する。
【００２８】
カムドライバ６Ａの上端は上部材８に固定されている。コイルバネ９１，９２は、上部材８を載せる前の状態で、上部材８に固定されていてもよいし、押え部材４およびカムケース５Ａに固定されていてもよい。
パンチ７Ａ，７Ｂには、Ｓ字状のボール循環溝１５，１６に対応する突起７１Ａ，７１Ｂが形成されている。カムドライバ６Ａは、パンチ７Ａの斜面７２Ａと同じ斜面６１Ａおよびパンチ７Ｂの斜面７２Ｂと同じ斜面６１Ｂを有する。斜面６１Ａ，７２Ａは斜面６１Ｂ，７２Ｂよりも傾斜角度が小さい。斜面６１Ａと斜面７２Ａおよび斜面６１Ｂと斜面７２Ｂがそれぞれカム機構を構成する。
【００２９】
この金型を用いることで、ナット素材１の上端面（軸方向一端面）が押え部材４と上部材８によりコイルバネ（弾性機構）９１を介して拘束され、ナット素材１の下端面（軸方向他端面）が押え部材４１と下部材３Ａによりコイルバネ（弾性機構）９３を介して拘束される。また、カムケース５Ａの上端面が、上部材８によりコイルバネ（弾性機構）９２を介して拘束され、カムケース５Ａの下端面は下部材３Ａで拘束される。
【００３０】
この状態で、上部材８を押し下げてカムドライバ６Ａを押し込むことにより、パンチ７Ａ，７Ｂがそれぞれナット素材１の径方向外側に移動し、ナット素材１の内周面１１にパンチ７Ａ，７Ｂの突起７１Ａ，７１Ｂが押し込まれる。これにより、ナット素材１が塑性変形し、内周面１１の軸方向の上端部にボール循環溝１５が、下端部にボール循環溝１６がそれぞれ形成される。
【００３１】
その際に、ナット素材１の上端面および下端面への材料流動が抑制されるため、ボール循環溝１５，１６の形状精度や位置精度が良好になる。また、ナット素材１の上端面および下端面をコイルバネ９１，９３を介さずに拘束した場合と比較して、パンチ７Ａ，７Ｂに作用する曲げ応力が低下するためパンチ７Ａ，７Ｂの寿命が向上する。なお、カムケース５Ａの上端面がコイルバネ９２を介して上部材８に拘束されているため、ボール循環溝１５，１６の形成途中でナット素材１の材料が軸方向へ流動する際に、カムケース５Ａが共に移動することが防止される。
【符号の説明】
【００３２】
１  ナット素材
１１  ナット素材の内周面
１５，１６  ボール循環溝
２  外周拘束型
３  下型
３Ａ  下部材
３１  下部材の平坦面
３２  下部材の突起
３２ａ  突起の上面
４  押え部材
４１  押え部材
５  カムケース
５Ａ  カムケース
５１  カムケースの中心穴
５２，５３  カムケースの貫通穴
６  カムドライバ
６Ａ  カムドライバ
６１，６１Ａ，６１Ｂ  カムドライバの斜面
７Ａ，７Ｂ  パンチ（カムスライダ）
７１Ａ，７１Ｂ  突起
７２，７２Ａ，７２Ｂ  パンチの斜面
８  上部材
９１  コイルバネ（弾性機構）
９２  コイルバネ（弾性機構）
９３  コイルバネ（弾性機構）
【図１】
0005644514.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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