(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボールを転動させる軌道をねじ軸の螺旋溝とともに形成するボール転動溝と、前記軌道の終点から始点に前記ボールを戻すボール循環溝とを、ナット素材である円筒状のブランクの内周面に連続して形成するボールねじ用ナットの製造方法であって、
ヘリカルカッターの周囲に設けられた回転刃が前記ブランクの前記内周面に沿うよう、かつ、前記ヘリカルカッターの中心軸及び前記ブランクの中心軸がねじれの位置となるように前記ヘリカルカッター及び前記ブランクを相対的に所定の角度で傾斜配置し、
前記ヘリカルカッターを前記中心軸回りに回転させつつ前記ブランクの前記内周面に沿って相対移動させることで、前記回転刃で前記ボール転動溝を形成していき、
前記ボール転動溝に連続して前記ボール循環溝を形成する際に、前記ヘリカルカッターの前記中心軸と前記ブランクの前記中心軸とがなす角度を、前記ボール転動溝を形成するときとは異なる角度に連続的に変化させて前記回転刃で前記ボール循環溝を形成していき、
前記ボール循環溝に連続して前記ボール転動溝を形成する際に、前記所定の角度となるように前記ヘリカルカッター及び前記ブランクを元の相対的な傾斜配置に戻して前記回転刃で前記ボール転動溝を形成していく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】
前記ヘリカルカッターは、当該ヘリカルカッターの前記中心軸に沿うＺ軸方向及びこのＺ軸方向に直交するとともに互いに直交するＸ軸、Ｙ軸方向に移動可能とされ、
前記ブランクは、当該ブランクの前記中心軸に直交する直交軸回りに回動自在に配置されており、
前記ボール転動溝に連続して前記ボール循環溝を形成する際及び記ボール循環溝に連続して前記ボール転動溝を形成する際には、前記ブランクのみを前記直交軸回りに回動させることで前記ヘリカルカッターの前記中心軸と前記ブランクの前記中心軸とがなす角度を変化させることを特徴とする請求項１記載のボールねじ用ナットの製造方法。
【請求項３】
前記ヘリカルカッターの前記回転刃の先端部は、ゴシックアーチ状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のボールねじ用ナットの製造方法。
【請求項４】
前記回転刃は、前記先端部から基端側に向かって刃幅が徐々に増大していることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項記載のボールねじ用ナットの製造方法。
【請求項５】
前記軌道の終点から始点に接続する前記ボール循環溝の両端部の溝幅ｔｂに対して、前記ボール循環溝の長さ方向の中央部の溝幅ｔａが小さく設定されるように、前記ボール循環溝を形成していることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項記載のボールねじ用ナットの製造方法。
【請求項６】
複数回に渡って、前記ヘリカルカッターの切り込み深さを徐々に大きくしていきながら前記ボール転動溝及び前記ボール転動溝を連続して形成していくとともに、前記ボール循環溝の切り込み深さを、前記ボール転動溝の切り込み深さより深くすることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項記載の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】
本発明は、ボールねじ用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（ボール転動溝）が形成されたナットと、外周面に螺旋溝（ボール転動溝）が形成されたねじ軸と、ナットの螺旋溝（ボール転動溝）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、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れば、組み付けの手間やコストが低減できるとともに、ボール循環の信頼性向上も期待できる。
【０００４】
例えば特許文献１では、先端形状がゴシックアーク形状の単一の切削工具を使用し、この切削工具の回転軸がナットの内周面に対して径方向に延在するようにナット内径部に配置する。そして、切削工具に回転切削主運動を与えることで、ナットの内周面にボール転動溝及びボール循環溝を切削加工で連続的に加工している。
この特許文献１の技術によると、単一の切削工具でボール転動溝及びボール循環溝を連続的に加工するので、ボール転動溝及びボール循環溝が軸方向、周方向、径方向にずれた状態で形成されるのを防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２００７／０４６３２１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、特許文献１の技術は、切削工具及び切削工具を回転自在に支持するスピンドルユニットをナット内径部の径方向に延在させて配置できる大きさのナットしか加工することができず、加工できるナットの大きさに制約がある。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、ナットの大きさに制約を設けず、全ての大きさのナットに対してボール転動溝及びボール循環溝が軸方向、周方向、径方向にずれた状態で形成されるのを防止することができるボールねじ用ナットの製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る請求項１記載のボールねじ用ナットの製造方法は、ボールを転動させる軌道をねじ軸の螺旋溝とともに形成するボール転動溝と、前記軌道の終点から始点に前記ボールを戻すボール循環溝とを、ナット素材である円筒状のブランクの内周面に連続して形成するボールねじ用ナットの製造方法であって、ヘリカルカッターの周囲に設けられた回転刃が前記ブランクの前記内周面に沿うよう、かつ、前記ヘリカルカッターの中心軸及び前記ブランクの中心軸がねじれの位置となるように前記ヘリカルカッター及び前記ブランクを相対的に所定の角度で傾斜配置し、前記ヘリカルカッターを前記中心軸回りに回転させつつ前記ブランクの前記内周面に沿って相対移動させることで、前記回転刃で前記ボール転動溝を形成していき、前記ボール転動溝に連続して前記ボール循環溝を形成する際に、前記ヘリカルカッターの前記中心軸と前記ブランクの前記中心軸とがなす角度を、前記ボール転動溝を形成するときとは異なる角度に連続的に変化させて前記回転刃で前記ボール循環溝を形成していき、前記ボール循環溝に連続して前記ボール転動溝を形成する際に、前記所定の角度となるように前記ヘリカルカッター及び前記ブランクを元の相対的な傾斜配置に戻して前記回転刃で前記ボール転動溝を形成していくボールねじ用ナットの製造方法である。
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載のボールねじ用ナットの製造方法において、前記ヘリカルカッターは、当該ヘリカルカッターの前記中心軸に沿うＺ軸方向及びこのＺ軸方向に直交するとともに互いに直交するＸ軸、Ｙ軸方向に移動可能とされ、前記ブランクは、当該ブランクの前記中心軸に直交する直交軸回りに回動自在に配置されており、前記ボール転動溝に連続して前記ボール循環溝を形成する際及び記ボール循環溝に連続して前記ボール転動溝を形成する際には、前記ブランクのみを前記直交軸回りに回動させることで前記ヘリカルカッターの前記中心軸と前記ブランクの前記中心軸とがなす角度を変化させるボールねじ用ナットの製造方法である。
また、請求項３の発明は、請求項１又は２記載のボールねじ用ナットの製造方法において、前記ヘリカルカッターの前記回転刃の先端部は、ゴシックアーチ状に形成されているボールねじ用ナットの製造方法である。
【０００８】
また、請求項４記載の発明は、請求項１乃至３の何れか１項記載のボールねじ用ナットの製造方法において、前記回転刃は、前記先端部から基端側に向かって刃幅が徐々に増大しているボールねじ用ナットの製造方法である。
また、請求項５記載の発明は、請求項１乃至４の何れか１項記載のボールねじ用ナットの製造方法において、前記軌道の終点から始点に接続する前記ボール循環溝の両端部の溝幅ｔｂに対して、前記ボール循環溝の長さ方向の中央部の溝幅ｔａが小さく設定されるように、前記ボール循環溝を形成しているボールねじ用ナットの製造方法である。
さらに、請求項６記載の発明は、請求項１乃至５の何れか１項記載のボールねじ用ナットの製造方法において、複数回に渡って、前記ヘリカルカッターの切り込み深さを徐々に大きくしていきながら前記ボール転動溝及び前記ボール転動溝を連続して形成していくとともに、前記ボール循環溝の切り込み深さを、前記ボール転動溝の切り込み深さより深くすることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るボールねじ用ナットの製造方法によると、円筒状のブランクの内径に回転刃が挿入可能なヘリカルカッターを使用し、このヘリカルカッターの回転刃をブランクの一方の開口部から内周面に沿って配置し、回転するヘリカルカッター及びブランクを相対的に傾斜させ、回転刃の切削加工によりボール転動溝及びボール循環溝を連続して形成しているので、全ての大きさのナットに対して、ボール転動溝及びボール循環溝が軸方向、周方向、径方向にずれた状態で形成されるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係るボールねじを示す断面図である。
【図２】本発明に係るボールねじ用ナットを形成する際に使用する円筒状のブランクを示す図である。
【図３】本発明に係るボールねじ用ナット形成するヘリカルカッターを示す図である。
【図４】ヘリカルカッターの構成を示す図である。
【図５】本発明に係るボールねじ用ナットを製造するマシニングセンタを示す図である。
【図６】ブランクにボール転動溝及びボール循環溝を形成している状態を示す図である。
【図７】ナットに形成したボール循環溝のボールが進行する方向に対して直交する断面の形状を示す図である。
【図８】ナットに形成したボール循環溝を内径側から示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態（以下、実施形態という。）を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明に係るボールねじ１の断面図である。
このボールねじ１は、螺旋状のボール転動溝３ａを外周面に有するねじ軸３と、ねじ軸３のボール転動溝３ａに対向する螺旋状のボール転動溝５ａを内周面に有するナット５と、両ボール転動溝３ａ，５ａにより形成される螺旋状のボール転動路７内に転動自在に装填された複数のボール９と、ボール９をボール転動路７の終点から始点へ戻し循環させるボール循環溝１１とを備えている。
【００１２】
ボール循環溝１１はナット５の内周面にＳ字状に形成され、このボール循環溝１１の両端部に螺旋状のボール転動溝５ａが形成されている。
ボール９は、ボール転動路７内を移動しつつねじ軸３の回りを回ってボール転動路７の終点に至り、そこでボール循環溝１１の一方の端部から掬い上げられてボール循環溝１１内を通り、ボール循環溝１１の他方の端部からボール転動路７の始点に戻されるようになっている。
【００１３】
上記構成のボールねじ１は、ボール９を介してねじ軸３に螺合されているナット５とねじ軸３とを相対回転運動させると、ボール９の転動を介してねじ軸３とナット５とが軸方向に相対移動するようになっている。そして、ボール転動路７とボール循環溝１１により無端状のボール通路が形成されており、ボール転動路７内を転動するボール９が無端状のボール通路内を無限に循環するようになっているため、ねじ軸３とナット５とは継続的に相対移動することができる。
【００１４】
本実施形態のナット５は、図２に示すように、円筒部材の軸方向の一端にフランジ１３を設けた鉄鋼製のブランク１５から形成される。
すなわち、図３に示すように、ブランク１５（ナット５）の内径に挿入可能な大きさのヘリカルカッター１７を使用し、このヘリカルカッター１７でブランク１５の内周面１５ａを切削加工することにより、Ｓ字状のボール循環溝１１と、このボール循環溝１１の両端部に接続する螺旋状のボール転動溝５ａを形成する。
【００１５】
図４に示すように、ヘリカルカッター１７は軸Ｐ回りに回転し、周方向に所定間隔をあけて設けた複数の回転刃１９でブランク１５の切削加工を行うものである。ヘリカルカッター１７の複数の回転刃１９は、先端部１９ａがゴシックアーチ状に形成されているとともに、先端部１９ａから基端側１９ｂに向かって刃幅Ｈが徐々に増大した形状とされている。
図５は、本実施形態に係る２軸テーブル付きのマシニングセンタ２１を示すものである。
このマシニングセンタ２１は、ヘリカルカッター１７を軸回りに回転させる回転駆動機構（不図示）と、ヘリカルカッター１７をＸ軸方向（水平方向）、Ｙ方向（Ｘ軸方向に直交する水平方向）及びＺ軸方向（鉛直方向）に移動させるヘリカルカッター送り駆動機構（不図示）と、ブランク１５を保持するテーブル２３とを備えている。
【００１６】
テーブル２３には、ブランク１５を保持するチャック２５が設けられており、ブランク１５が軸回りに回転するようにチャック２５をθ方向に回転させるθ方向送り駆動機構（不図示）と、チャック２５をΦ方向に回転させるΦ方向送り駆動機構（不図示）とを備えている。ヘリカルカッター送り駆動機構、θ方向送り駆動機構及びΦ方向送り駆動機構は、モータ等を駆動源とした装置である。なお、Φ方向は、水平方向に延在するＸ軸回りの回転方向であり、θ方向は鉛直方向に延在するブランク１５の軸回りの回転方向（Φ中心軸と交わり、且つ、Φ中心軸と直交する軸回りの回転方向）である。
【００１７】
そして、上記構成のマシニングセンタ２１は、ヘリカルカッター１７の回転刃１９をブランク１５の一方の開口部から内周面１５ａに沿って配置し、コンピュータ（不図示）から入力されたＮＣデータに基づいてθ方向送り駆動機構及びΦ方向送り駆動機構を駆動することで、ブランク１５の移動を制御し、ヘリカルカッター送り駆動機構を駆動することで、軸回りに回転しているヘリカルカッター１７をＸ軸、Ｙ軸及びＺ方向に所定量を送る。
【００１８】
これにより、ブランク１５の内周面１５ａに、ボール循環溝１１及びボール転動溝５ａを連続的に形成することでナット５が製造される。つまり、図６（ａ）〜（ｃ）は、数回に渡ってヘリカルカッター１７の切り込み深さを徐々に大きくしながら、ボール循環溝１１及びボール転動溝５ａを連続的に形成している状態を示す。ここで、ボール循環溝１１及びボール転動溝５ａは、切り込み深さが異なった状態で形成される。
【００１９】
ここで、ヘリカルカッター１７の複数の回転刃１９は、先端部１９ａがゴシックアーチ状に形成されているとともに、先端部１９ａから基端側１９ｂに向かって刃幅Ｈが徐々に増大した形状とされているので、製造されたナット５のボール循環溝１１及びボール転動溝５ａのボール９が進行する方向に対して直交する断面の形状は、ボール９が２点接触するゴシックアーチ状をなすとともに、溝底からブランク１５（ナット５）の径方向内方に向かうに従いテーパ状に開口する形状となる。すなわち、図７はボール循環溝１１を示すものであるが、ゴシックアーチ状の溝底１１ａが形成されているとともに、テーパ状に開口する開口部１１ｂが形成される。
【００２０】
また、図８に示すように、ボール循環溝１１は、ボール転動溝５ａに接続する両端部が直線状となっており、該両端部の間に位置する中央部が略Ｓ字状に湾曲した曲線状となっている。そして、ボール循環溝１１の中央部の溝幅ｔａ及び両端部の溝幅ｔｂが、ｔａ＜ｔｂを満足するように形成されている。なお、端部と中央部との間には、端部から中央部に向かって溝幅が漸減する漸減部が形成されている。
【００２１】
したがって、上記構成のナット５は、ブランク１５の内径に挿入可能な大きさのヘリカルカッター１７を使用し、ヘリカルカッター１７の回転刃１９をブランク１５の一方の開口部から内周面１５ａに沿って配置し、ブランク１５をθ方向及びΦ方向に移動制御し、軸回りに回転したヘリカルカッター１７をＸ軸、Ｙ軸及びＺ方向に所定量を送ってブランク１５の内周面１５ａを切削加工することにより、Ｓ字状のボール循環溝１１と、このボール循環溝１１の両端部に接続する螺旋状のボール転動溝５ａを連続して形成しているので、全ての大きさのナットに対して、ボール転動溝５ａ及びボール循環溝１１が軸方向、周方向、径方向にずれた状態で形成されるのを防止することができる。
【００２２】
また、このナット５を備えたボールねじ１は、ナット５のボール循環溝１１及びボール転動溝５ａのボール９が進行する方向に対して直交する断面の形状が、ボール９が２点接触するゴシックアーチ状をなしているので、ボール循環溝１１及びボール転動溝５ａを通過するボール９の蛇行を防止することができる。
しかも、ナット５のボール循環溝１１及びボール転動溝５ａの溝底からナット５の径方向内方に向かうに従いテーパ状に開口する形状としたことから、ボール循環溝１１及びボール転動溝５ａとボール９との隙間を小さく設定し、異音や振動を抑制することができる。
【００２３】
さらに、ナット５のボール循環溝１１の中央部の溝幅ｔａが両端部の溝幅ｔｂよりも小さく設定されているため、ボール循環溝１１内を通る際のボール９の蛇行が抑制され、作動性が向上する。その結果、ボール９がボール循環溝１１内の内壁に衝突することにより生じる作動音が低減するとともに、ボール循環溝１１及びボール９の摩耗が低減する。また、ボール９が摩耗しにくいため、ボールねじ１にトルク変動が生じにくいことに加えて、ボールねじ１が長寿命となる。
なお、上記の実施形態では、工具としてヘリカルカッター１７を使用した切削加工による加工を示したが、上記ヘリカルカッター１７と同様の断面形状を有した研削砥石を用いて転動溝及び循環溝を研削加工により仕上げ加工する場合にも、本発明を適用できる。
【符号の説明】
【００２４】
１…ボールねじ、３…ねじ軸、３ａ…ボール転動溝、５…ナット、５ａ…ボール転動溝、７…ボール転動路、９…ボール、１１…ボール循環溝、１１ａ…ゴシックアーチ形状の溝底、１１ｂ…テーパ状に開口する開口部、１３…フランジ、１５…ブランク、１５ａ…ブランクの内周面、１７…ヘリカルカッター、１９…ヘリカルカッターの回転刃、１９ａ…先端部、１９ｂ…基端側、２１…マシニングセンタ、２３…テーブル、２５…チャック、Ｈ…刃幅、Ｐ…軸、ｔａ…ボール循環溝の中央部の溝幅、ｔｂ…ボール循環溝の両端部の溝幅
【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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【図６】
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【図７】
0005772586.tif 000008
【図８】
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