(57)【要約】【課題】非循環部へのボールの誤充填を確実に防止するボールねじナットの製造方法、ボールねじナットおよびボールねじを提供する。【解決手段】内周面にボール循環用のサーキット２１、２２を有するボールねじナット４の製造方法において、サーキット外溝４３と、斜径寸法がサーキット外溝４３よりも大きなサーキット内溝４１とをボールねじナット４に形成する工程と、サーキット外溝４３とサーキット内溝４１の径又は溝深さを計測し、計測された径又は溝深さの差分に基づき、サーキット内溝４１の斜径寸法がサーキット外溝４３の斜径寸法よりも大きいことを検査する工程とを含む。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面にボール循環用のサーキットを有するボールねじナットの製造方法において、
サーキット外溝と、斜径寸法が前記サーキット外溝よりも大きなサーキット内溝とを前記ボールねじナットに形成する工程と、
前記サーキット外溝と前記サーキット内溝の径又は溝深さを計測し、計測された前記径又は前記溝深さの差分に基づき、前記サーキット内溝の斜径寸法が前記サーキット外溝の斜径寸法よりも大きいことを検査する工程とを含むことを特徴とするボールねじナットの製造方法。
【請求項２】
前記径又は前記溝深さの差分が許容範囲内であることを検査する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載のボールねじナットの製造方法。
【請求項３】
前記計測を前記サーキット外溝と前記サーキット内溝の複数ケ所で行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のボールねじナットの製造方法。
【請求項４】
複数ケ所で計測された前記径又は前記溝深さの差分に基づき、前記サーキット外溝に対する前記サーキット内溝の偏心量を算出し、前記偏心量が許容範囲内であることを検査する工程を含むことを特徴とする請求項３に記載のボールねじナットの製造方法。
【請求項５】
前記ボールねじナットの軸方向における前記サーキット外溝と前記サーキット内溝の間隔を計測し、計測された前記間隔に基づき、前記サーキット外溝に対する前記サーキット内溝の位置ずれ量が許容範囲内であることを検査する工程を含むことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のボールねじナットの製造方法。
【請求項６】
前記サーキット外溝を粗加工によって形成し、前記サーキット外溝の一部に研削砥石を用いた仕上加工を施すことで前記サーキット内溝を形成することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のボールねじナットの製造方法。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のボールねじナットの製造方法によって製造したことを特徴とするボールねじナット。
【請求項８】
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のボールねじナットの製造方法によって製造したボールねじナットを有することを特徴とするボールねじ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボールねじナットの製造方法、ボールねじナット、ボールねじに関する。
【背景技術】
【０００２】
ボールねじは、産業機械やロボットなどに用いられる機械要素であり、外周面にねじ溝を有するねじ軸と、内周面にねじ溝を有するナットと、ねじ軸のねじ溝とナットのねじ溝とからなる転動路に収容された多数のボール（通常は鋼球）とを備え、高い動力伝達効率と位置精度とをもって回転運動の直線運動への変換（あるいは、直線運動の回転運動への変換）を行う。ボールねじでは、ボールを無限循環させる循環経路（サーキット）を１つあるいは複数形成するため、ボール循環部材（ボール循環チューブやボール循環こま）が転動路に連続するようにナットに取り付けられる。ボールねじの組み立てにあたっては、転動路とボール循環部材とにそれぞれボールを充填したうえで、ナットにボール循環部材を組み付ける方法が採られる。
【０００３】
ところで、複数のサーキットを有するボールねじでは隣接するサーキットの間にボールが循環しない非循環部が存在するが、この非循環部に組立工程でボールが誤充填されることがある。この場合、ボール循環チューブのタング（ボールを掬い上げる部分）が非循環部内のボールと衝突することによって破損したり、ボールが非循環部内で詰まることでボールねじの作動不良（ロック）を引き起こしたりする虞がある。そこで、複数のサーキットを有するボールねじにおいては、非循環部へのボールの誤充填を抑制する手段を備えたものが種々提案されている。
【０００４】
特許文献１のボールねじでは、非循環部を構成するねじ溝（「サーキット外溝」という）の斜径寸法（リード角に沿って計測した谷径の寸法）を、サーキットを構成するねじ溝（「サーキット内溝」という）の斜径寸法より小さくすることにより、非循環部へのボールの誤充填を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許３３７４５０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１の場合、サーキット外溝の斜径寸法とサーキット内溝の斜径寸法の差のみを規定しているため、サーキット外溝の斜径寸法がボールのロックに至らない値であった場合、非循環部へボールを誤充填してしまう虞があった。
【０００７】
そこで本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、非循環部へのボールの誤充填を確実に防止するボールねじナットの製造方法、ボールねじナット、ボールねじ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】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明は、
内周面にボール循環用のサーキットを有するボールねじナットの製造方法において、
サーキット外溝と、斜径寸法が前記サーキット外溝よりも大きなサーキット内溝とを前記ボールねじナットに形成する工程と、
前記サーキット外溝と前記サーキット内溝の径又は溝深さを計測し、計測された前記径又は前記溝深さの差分に基づき、前記サーキット内溝の斜径寸法が前記サーキット外溝の斜径寸法よりも大きいことを検査する工程とを含むことを特徴とするボールねじナットの製造方法を提供する。
また本発明は、
上記ボールねじナットの製造方法によって製造したことを特徴とするボールねじナットを提供する。
また本発明は、
上記ボールねじナットの製造方法によって製造したボールねじナットを有することを特徴とするボールねじを提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、非循環部へのボールの誤充填を確実に防止するボールねじナットの製造方法、ボールねじナット、ボールねじを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係るボールねじの斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係るボールねじの縦断面図である。
【図３】図２の矢視断面図である。
【図４】ねじ溝の仕上工程を示す縦断面図である。
【図５】ねじ溝の測定部位を示す拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明を適用したボールねじについて詳細に説明する。なお、図１および図２中に上下および左右を矢印で示して位置や方向をこれらに沿って表記する。
【００１２】
図１〜図３に示すように、本実施形態のボールねじ１は、所定のリードを有するねじ溝２が外周面に形成されたねじ軸３、ねじ溝２に対応するねじ溝３１（図２、図３参照）が内周面に形成された円筒状のナット４、ナット４に取り付けられた前後一対のボール循環チューブ５、ねじ溝２とねじ溝３１によって画成された転動路３２（図２参照）およびボール循環チューブ５に収容された多数個のボール６（鋼球：図２、図３参照）、ナット４の両端に嵌め込まれたシールリング１０とから構成されている。
【００１３】
ねじ軸３およびナット４は、どちらもクロームモリブデン鋼などの強靱鋼を素材としており、切削加工および研削加工によって製造されている。ねじ軸３は、図示しない駆動手段（電気モータのシャフトなど）に連結され、正逆両回転方向に回転駆動される。一方、ナット４の前端には、６つのボルト孔８ａを有する円板状のフランジ８が形成され、このフランジ８に図示しない被駆動部材（加工機械や搬送機械の往復運動部など）が締結される。また、ナット４の上部には、矩形の平坦面９が切削加工によって形成され、この平坦面９上に締結されたチューブクランプ７によってボール循環チューブ５が固定される。
【００１４】
ボール循環チューブ５は鋼管を略コ字形状に屈曲成形したものであり、その両端がナット４の上部に形成されたボール循環孔１１（図２、図３参照）に嵌入している。ボール循環孔１１は平坦面９と転動路３２とを連絡するようにナット４の上部を上下に貫通しており、これにより、ねじ軸３が回転すると転動路３２とボール循環チューブ５との間でボール６が移動することになる。
【００１５】
図２に示すように、ボールねじ１は、転動路３２とボール循環チューブ５とからなる第１サーキット２１および第２サーキット２２と、両サーキット２１、２２の転動路３２の間に形成された非循環部２３とを有している。図４に示すように、ねじ溝３１は、両サーキット２１、２２に対応する第１サーキット内溝４１および第２サーキット内溝４２と、非循環部２３に対応するサーキット外溝４３とからなり、両サーキット内溝４１、４２の斜径寸法Ｄ１、Ｄ２（Ｄ１とＤ２とは同一）がサーキット外溝４３の斜径寸法Ｄ３よりも所定量だけ大きく設定されている。なお、斜径寸法Ｄ１〜Ｄ３は、任意の測定器の測定子をサーキット内溝４１、４２、サーキット外溝４３に沿って移動させたときの（１ピッチ以内の）最大値として計測可能である。
【００１６】
以上に述べた構成のボールねじ１は、不図示の加工制御装置を用いて以下の方法で製造される。
加工制御装置は、ナット４に対して外形切削加工（旋削加工やフライス加工）や切削工具によるねじ溝３１の粗加工を行った後、浸炭熱処理装置や高周波熱処理装置を用いて熱処理（焼き入れ）を施す。なお、加工制御装置は、切削加工装置や熱処理装置の他、ねじ溝３１の仕上加工を行う研削盤を統括制御する。
【００１７】
ナット４の熱処理を終えると、加工制御装置は、図４に示すように、ナット４のフランジ８を研削盤の主軸チャック５１に直接または治具を介して取り付けさせ、所定のリードで送りつつ研削砥石５２によるねじ溝３１の仕上加工を行わせる。研削砥石５２は、図示しない高周波スピンドルにクイル５３を介して装着されており、両サーキット内溝４１、４２を研削する際の回転中心線（砥石中心線Ｃｇ）がナット４の軸心Ｃｎに対してシフト量βをもって偏心している。
【００１８】
仕上加工にあたり、加工制御装置は、砥石中心線Ｃｇをナット４の軸心Ｃｎに対してシフト量βで偏心させた状態で、高速回転する研削砥石５２をナット４の後方からねじ溝３１に向けて進入させる。研削砥石５２がねじ溝３１の後端（すなわち、第２サーキット２２の後端）にアプローチしたら、加工制御装置は、ナット４を回転させながらねじ溝３１のリードに沿う速度をもって研削砥石５２を前進させる。これにより、ねじ溝３１は所定の研削量をもって研削され、第２サーキット内溝４２が形成される。加工制御装置は、研削砥石５２が前進して第２サーキット２２と非循環部２３との境に達すると、研削砥石５２の砥石中心線Ｃｇをナット４の軸心Ｃｎ側に所定量接近させる。すると、研削砥石５２がねじ溝３１の表面から離れ、ねじ溝３１の研削が行われなくなる。その結果、非循環部２３においては、ねじ溝３１は、粗加工されたままの黒皮の状態でサーキット外溝４３として残ることになる。
【００１９】
研削砥石５２が更に前進して非循環部２３と第１サーキット２１との境に達すると、加工制御装置は、研削砥石５２の砥石中心線Ｃｇをナット４の軸心Ｃｎに対してシフト量βで偏心させる。これにより、ねじ溝３１は再び所定の研削量をもって研削され、第１サーキット内溝４１が形成される。以上のようにして第１サーキット内溝４１の斜径寸法Ｄ１、第２サーキット内溝４２の斜径寸法Ｄ２がいずれもサーキット外溝４３の斜径寸法Ｄ３よりも大きなナット４を製造することができる。
【００２０】
加工制御装置は、第１サーキット内溝４１および第２サーキット内溝４２が形成されたら、図５に示すように、ねじ溝３１の溝底に計測器のプローブ５５を押し当て、ナット４の軸心Ｃｎを基準線とする溝の径（基準線から溝底までの距離）およびピッチ（基準線方向における溝底どうしの距離）を測定する。すなわち、サーキット外溝４３の径ｄ３、サーキット外溝４３に隣接する第１サーキット内溝４１の径ｄ１、および第１サーキット内溝４１とサーキット外溝４３との溝間ピッチＰ１を順次計測する。なお、これらの計測は、ナット４を後方から見て軸心Ｃｎから径方向外側へ延びる同一線上に位置する各ねじ溝４１、４３の溝底で行われる。さらに、これらの計測は、ナット４を後方から見て９０°の角度間隔をおいて各ねじ溝４１、４３の４箇所について行われる。
【００２１】
次に、加工制御装置は、第１サーキット内溝４１の径ｄ１とサーキット外溝４３の径ｄ３との差分を上記の４箇所について算出することにより、４箇所分の仕上げ取代（仕上げ加工量）ｆ１を求める。なお、本実施形態では、サーキット外溝４３の径ｄ３と第１サーキット内溝４１の径ｄ１を計測し、これに基づいて仕上げ取代ｆ１を算出しているが、サーキット外溝４３の溝深さと第１サーキット内溝４１の溝深さを計測し、これに基づいて仕上げ取代ｆ１を算出してもよい。
また、加工制御装置は、４箇所分の仕上げ取代ｆ１に基づいて、サーキット外溝４３に対する第１サーキット内溝４１の偏心量（ナット４を後方から見た際のサーキット外溝４３の中心と第１サーキット内溝４１の中心とのずれ量）を算出する。
さらに、加工制御装置は、予め記憶されている１リードの基準値（基準リード）と上記溝間ピッチＰ１との差分を４箇所について算出することにより、サーキット外溝４３に対する第１サーキット内溝４１の基準線方向におけるずれ量（溝位置誤差）を４箇所分求める。
【００２２】
次に、加工制御装置は、予め記憶されている基準データ（仕上げ取代ｆ１、偏心量および溝位置誤差の適切な数値範囲）に基づき、上記４箇所分の径ｄ３、４箇所分の仕上げ取代ｆ１、偏心量および４箇所分の溝位置誤差がそれぞれ適切な数値範囲にあるか否かを判定する。４箇所分の径ｄ３、４箇所分の仕上げ取代ｆ１、偏心量および４箇所分の溝位置誤差がそれぞれ適切な数値範囲にあることで、第１サーキット内溝４１の斜径寸法Ｄ１がサーキット外溝４３の斜径寸法Ｄ３よりも大きく、非循環部２３へのボール６の誤充填を確実に防止できることが確認される。また、４箇所分の仕上げ取代ｆ１が適切な数値範囲にあることで、仕上げ加工量（研削砥石５２による加工量）が最小限に維持されていることが確認される。
【００２３】
サーキット外溝４３の４箇所分の径ｄ３が適切な数値範囲から外れていた場合、加工制御装置は、粗加工における切削工具の切込量を変化させる、あるいは切削工具を交換するなどの方法によって適切な数値範囲内となるようにフィードバック制御する。一方、上記４箇所分の径ｄ３、４箇所分の仕上げ取代ｆ１、偏心量および４箇所分の溝位置誤差のうちのいずれか１つでも適切な数値範囲から外れていた場合、加工制御装置は、研削砥石５２のシフト量β（径方向送り量）や軸方向送り量を変化させてこれらが適切な数値範囲内となるようにフィードバック制御する。
【００２４】
本実施形態では、上述した構成を採ったことにより、切削工具や研削砥石５２の摩耗などによって切削加工量や研削加工量、溝位置が変化しても、それらの変化が直ちに補正されて常に適正な寸法および形状のナット４を製造することができる。また、仕上加工後の計測を同一基準線（ナット４の軸心Ｃｎ）をもって行うようにしたため、計測器のハンドリングが容易になって計測誤差を生じにくくできる。
【００２５】
以上、第１サーキット内溝４１および第２サーキット内溝４２の仕上げ加工後に、サーキット外溝４３の径ｄ３、仕上げ取代ｆ１、偏心量および溝位置誤差の検査を行うことで、仕上げ加工量のばらつきを把握して、前加工から仕上げ加工の工程管理を行うことができる。これにより、仕上げ取代ｆ１を最小限に維持して加工効率を向上して加工コストを低減することができるとともに、非循環部２３へのボール６の誤充填を確実に防止することができる。
【００２６】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこれら実施形態に限られるものではない。例えば、上記実施形態はボール循環部材としてボール循環チューブを用いたボールねじに本発明を適用したものであるが、本発明はボール循環こまを用いたボールねじにも当然に適用可能である。また、上記実施形態ではボールねじの有するサーキットを２つとしたが、本発明は３つ以上のサーキットを有するボールねじにも適用可能である。また、上記実施形態ではナットのねじ溝の粗加工を切削工具によって行うものとしたが、粗加工を目の粗い研削砥石によって行うようにしてもよい。
【００２７】
また、上記実施形態では仕上加工後の計測における基準線をナットの軸心としたが、ナット内周のランド面を基準線としてもよい。また、上記実施形態ではサーキット外溝４３とこれに隣接する第１サーキット内溝４１について上述の計測と判定を行っているが、これに限られず、サーキット外溝４３とこれに隣接する第２サーキット内溝４２、或いはサーキット外溝４３とこれに隣接する第１サーキット内溝４１と第２サーキット内溝４２の両方について上述の計測と判定を行ってもよい。その他、ボールねじやナットの具体的構成や形状などについても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００２８】
１      ボールねじ
２      ねじ溝
３      ねじ軸
４      ナット
５      ボール循環チューブ（ボール循環部材）
６      ボール
２１    第１サーキット（第１循環経路）
２２    第２サーキット（第２循環経路）
２３    非循環部
３１    ねじ溝
３２    転動路
４１    第１サーキット内溝
４２    第２サーキット内溝
４３    サーキット外溝
５２    研削砥石
Ｃｇ    砥石中心線
Ｃｎ    ナットの軸心
Ｄ１    第１サーキット内溝の斜径寸法
Ｄ２    第２サーキット内溝の斜径寸法
Ｄ３    サーキット外溝の斜径寸法
Ｐ１    溝間ピッチ
ｄ１    第１サーキット内溝の径
ｄ３    サーキット外溝の径
ｆ１    仕上げ取代
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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