(57)【要約】【課題】本発明の課題は、大型の装置を必要とせず且つ安価に製造できるマイクロマシン用のねじ等の部品の製造方法を提供することである。【解決手段】横断面円形の基材３の外周に複数本の錫メッキ銅線５を隣り合う錫メッキ銅線５を密着させて螺旋状に巻き付け、それぞれの錫メッキ銅線５の少なくとも一方と、錫メッキ銅線５とを半田９で接合した後、他方の錫メッキ銅線５を除去することにより錫メッキ銅線５の外周にねじ溝を形成するように設けた。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
横断面円形の基材の外周に複数本の索状部材を隣り合う索状部材を密着させて螺旋状に巻き付け、夫々の索状部材の少なくとも一方と基材とを接合材で接合した後、他方の索状部材を除去することにより基材の外周にねじ溝を形成することを特徴とするねじの製造方法。
【請求項２】
基材の端部に索状部材の端部を係止する係止部を設けていることを特徴とする請求項１記載のねじの製造方法。
【請求項３】
接合材が半田であり、基材に残すべき索状部材の一方が錫メッキ銅線で、基材から除去するべき他方が被膜銅線であり、索状部材をロウ付けにより接合することを特徴とする請求項１又は２に記載のねじの製造方法。
【請求項４】
基材の外周に複数本の索状部材を隣り合う索状部材を密着させて螺旋状に巻き付け、これらを円筒部材の中空内に挿入し、夫々の索状部材の少なくとも一方と基材とを接合材で接合した後、基材を抜き取り、他方の索状部材を除去することにより円筒部材の内周にねじ溝を形成することを特徴とするナットの製造方法。
【請求項５】
接合材が半田であり、円筒部材に残すべき索状部材の一方が錫メッキ銅線で、円筒部材から除去するべき他方が被膜銅線であり、索状部材をロウ付けにより接合することを特徴とする請求項４に記載のナットの製造方法。
【請求項６】
基材に複数本の索状部材を巻き付け、夫々の索状部材の少なくとも一方と基材とを接合材で接合した後、他方の索状部材を除去することにより歯車素材に歯を形成することを特徴とする歯車部材の製造方法。
【請求項７】
接合材が半田であり、基材に残すべき索状部材の一方が錫メッキ銅線で、基材から除去するべき他方が被膜銅線であり、索状部材をロウ付けにより接合することを特徴とする請求項６に記載の歯車部材の製造方法。
【請求項８】
基材に索状部材を間隔をあけて巻き付けて、基材に索状体を接合材で接合し、歯を形成することを特徴とする請求項６又は７に記載の歯車部材の製造方法。
【請求項９】
索状部材の一方を基材から除去した後、他方の索状部材に被覆処理を行い、次に溶剤により基材の表面を溶かし、その後他方の索状部材を除去することにより基材にねじ溝を形成することを特徴とする請求項１乃至３に記載のねじの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロマシン等に用いる微細なねじ、ナット、及び歯車部材の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
マイクロマシンの研究は、半導体製造装置を用いて超小型歯車が製作されたことから始まり、新しい機械を創出できる期待から多くの研究がなされている。このマイクロマシンを構成するねじ、ナット、歯車部材等の部品（マイクロパーツ）の製造方法としては、半導体製造装置を用いる方法や、超精密研削盤を用いる方法が挙げられる。
ここでマイクロマシン用の微細なねじ等とは、一般にピッチが１μｍ〜２５０μｍ程度のものをいう。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
半導体製造装置を用いる方法では、例えば板材等の微細な部品を製造することは容易であるが、ねじ、ナット等（以下ねじ等という）を製造することは困難であった。
一方、超精密研削盤を用いる方法では、ねじ等の製作は可能であるが、製造個数が限られるために、コスト高になるという問題点があった。
さらに、上記のいずれの方法も大型の装置が別途必要となるため、コストがかかるという問題点があった。
【０００４】
本発明は、大型の装置を必要とせず且つ安価に製造できるマイクロマシン用のねじ等の部品の製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、横断面円形の基材の外周に複数本の索状部材を隣り合う索状部材を密着させて螺旋状に巻き付け、夫々の索状部材の少なくとも一方と基材とを接合材で接合した後、他方の索状部材を除去することにより基材の外周にねじ溝を形成することを特徴とする。
【０００６】
この請求項１に記載の発明の、ねじの製造は、基材と、複数本の索状部材を用い、基材の外周に複数本の索状部材を密着させた状態で螺旋状に且つ隙間なく巻き付ける。基材に巻き付けた複数本の索状部材のうち少なくとも一方と基材とを接合材で接合する。他方の索状部材は基材から除去すると、他方の索状部材を除去してできた凹部がねじの谷部として、また基材に接合されて残った一方の索状部材がねじの山部として残り、基材の外周にねじ溝が形成される。
【０００７】
基材に複数本の索状部材を同時に巻き付けて接合するとともに、一方の索状部材を除去するだけなので、大型の装置を必要とせず且つ安価に製造できる。
また、複数本の索状部材を基材に密着させた状態で巻き付けた後、一方の索状部材を基材から除去した部分がねじ溝となるので、均一なピッチのねじを作ることができる。
【０００８】
基材に索状部材を螺旋状に巻き付けてねじを作るので、螺旋方向を変えることにより、左ねじ又は右ねじの何れのねじも容易に作ることができる。
基材に切削加工等を施さないので、基材の外径が小さい場合でも、基材の全長さに亘ってねじを形成することができ、特に送りねじを切削加工で作る場合のように折れることがなく加工がし易い。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、基材の端部に索状部材の端部を係止する係止部を設けていることを特徴とする。
【００１０】
この請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明と同様の作用効果を奏するとともに、基材に索状部材を巻き付ける際に、基材の端部に索状部材を係止することができ、索状部材を十分な張力を持って基材に巻き付け可能であり、索状部材を基材に巻き付けた際に、弛みや隙間が生じ難く、精度の高いねじ溝を形成することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、接合材が半田であり、基材に残すべき索状部材の一方が錫メッキ銅線で、基材から除去するべき他方が被膜銅線であり、索状部材をロウ付けにより接合することを特徴とする。
【００１２】
この請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載の発明と同様の作用効果を奏するとともに、複数本の索状部材を基材に巻き付けて半田付けで固定する際に、皮膜銅線は基材および錫メッキ銅線に半田付けされないので、半田が固化した後、被膜銅線を除去すると、被膜銅線を除去してできた凹部がねじの谷部として、錫メッキ銅線がねじの山部として残るので、ねじ溝を簡単に形成することができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、基材の外周に複数本の索状部材を隣り合う索状部材を密着させて螺旋状に巻き付け、これらを円筒部材の中空内に挿入し、夫々の索状部材の少なくとも一方と基材とを接合材で接合した後、基材を抜き取り、他方の索状部材を除去することにより円筒部材の内周にねじ溝を形成することを特徴とする。
【００１４】
この請求項４に記載の発明のナットの製造は、基材と、複数本の索状部材を用い、基材の外周に複数本の索状部材を螺旋状に巻き付ける。次に索状部材を巻き付けた基材を円筒部の中に挿入し、円筒部と基材との間を接合材で接着し、一方の索状部材と基材とを接合させる。円筒部を基材から抜き取り、他方の索状部材を基材から除去することで、他方の索状部材を除去した部分がナットの谷部として、また一方の索状部材がナットの山部として残るので、基材の外周にねじ溝が形成される。
【００１５】
基材に複数本の索状部材を同時に巻き付けて接合するとともに、円筒部を基材から抜き取り且つ一方の索状部材を除去するだけなので、大型の装置を必要とせず且つ安価に製造できる。
また、複数本の索状部材を基材に密着させた状態で巻き付けた後、一方の索状部材を基材から除去した部分がねじ溝となるので、均一なピッチのナットを作ることができる。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、請求項４記載の発明において、接合材が半田であり、円筒部材に残すべき索状部材の一方が錫メッキ銅線で、円筒部材から除去するべき他方が被膜銅線であり、索状部材をロウ付けにより接合することを特徴とする。
【００１７】
この請求項５に記載の発明では、請求項４に記載の発明と同様の作用効果を奏するとともに、半田が固化した後、円筒部から基材を引き抜くことで、メッキ銅線と被膜銅線が螺旋状に密着巻きされた状態で円筒部の内側に残される。次に、基材と被膜銅線とが半田で接合されないので、被膜銅線を円筒部から除去することで、円筒部の内周にねじ溝を容易に形成することができる。
【００１８】
請求項６に記載の発明は、基材に複数本の索状部材を巻き付け、夫々の索状部材の少なくとも一方と基材とを接合材で接合した後、他方の索状部材を除去することにより歯車素材に歯を形成することを特徴とする。
【００１９】
この請求項６に記載の発明の歯車部材の製造は、歯車素材と、複数本の索状部材を用い、歯車素材に複数本の索状部材を巻き付ける。索状部材を巻き付けた一方の索状部材と基材とを接合材で接合させる。他方の索状部材を歯車素材から除去することで、除去した部分が歯の谷部として、また一方の索状部材が歯の山部として残り、歯溝が形成される。
基材に複数本の索状部材を同時に巻き付けて接合するとともに、基材から一方の索状部材を除去するだけなので、大型の装置を必要とせず且つ安価に製造できる。
【００２０】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、接合材が半田であり、基材に残すべき索状部材の一方が錫メッキ銅線で、基材から除去するべき他方が被膜銅線であり、索状部材をロウ付けにより接合することを特徴とする。
【００２１】
この請求項７に記載の発明では、請求項６に記載の発明と同様の作用効果を奏するとともに、複数本の索状部材を歯車素材に巻き付けて半田付けで固定する際に、皮膜銅線は歯車素材に半田付けされないので、半田が固化した後、被膜銅線を除去すると、被膜銅線を除去してできた凹部が歯溝の谷部として錫メッキ銅線が歯溝の山部として残り、歯溝を簡単に形成することができる。
【００２２】
請求項８に記載の発明は、請求項６又は７に記載の発明において、基材に索状部材を間隔をあけて巻き付けて、基材に索状体を接合材で接合し、歯を形成することを特徴とする。
【００２３】
この請求項８に記載の発明では、請求項６又は７に記載の発明と同様の作用効果を奏するとともに、基材に索状部材を間隔をあけて巻き付けて接合材で接合するので、歯の間隔を自由に設定でき、歯車部材の形状に合わせた対応ができる。
【００２４】
請求項９に記載の発明は、請求項１乃至３に記載の発明において、索状部材の一方を基材から除去した後、他方の索状部材に被覆処理を行い、次に溶剤により基材の表面を溶かし、その後他方の索状部材を除去することにより基材にねじ溝を形成することを特徴とする。
【００２５】
この請求項９に記載の発明では、請求項１乃至３に記載の発明と同様の作用効果を奏するとともに、予め他方の索状部材に溶剤に対する被覆処理を行い、溶剤により基材表面を溶かすことにより基材に直接ねじ溝を形成するので、ねじの強度を高めることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて具体的に説明する。図１は本発明に係るねじを示した斜視図、図２（ａ）、（ｂ）は図１に係るねじの拡大図、図３は図１に係るねじの断面図、図４は図１に係るねじの製作順序を示した工程図である。
【００２７】
図４に示すように、本実施の形態に係るねじ１の製造方法は、索状部材としての錫メッキされた錫メッキ銅線５と、ポリウレタンで表面が被膜された被膜銅線７、及び基材３を用い、錫メッキ銅線５と被膜銅線７を基材３の一方の端部から他端まで挿通させ、錫メッキ銅線５と被膜銅線７の端部を係止部４に引っかけて、基材３の外周に錫メッキ銅線５と被膜銅線７とを螺旋状に巻き付ける（（ａ）工程）。次に基材３に巻き付けた錫メッキ銅線５および被膜銅線７と、基材３との間の隙間に半田９を溶融させて流し込み、錫メッキ銅線５を基材３に半田付けして接合する（（ｂ）工程）。被膜銅線７は、基材３及び錫メッキ銅線５に半田付けされないので、半田９が固化した後、被膜銅線７を剥がしながら巻き取ると、被膜銅線７を巻き取ってできた凹部がねじの谷部として錫メッキ銅線５がねじの山部として残り、ねじ１が製作される（（ｃ）工程）。
尚、本実施の形態に係るねじ１の直径は０．８５ｍｍであり、ねじピッチ（図２（Ａ））は２００μｍとした。
【００２８】
上記のように実際にねじ１を作成し、その断面を観察したところ、図３に示すように、銅を母材とする基材３の表面に錫メッキ層が形成され、基材３に巻き付けられた錫メッキ銅線５が半田付けされて結合していた。
【００２９】
さらに、ねじ１の谷部は被膜銅線７と、錫メッキ銅線５、及び基材３の間に流れ込んだ半田９によって半円状の凹部が形成されていた。また被膜銅線７の形状が鋳型となってねじ１の谷部を形成し、ねじ１が丸ねじの形になっていた。
【００３０】
基材３は、直径が０．６５ｍｍの真鍮製の軸の表面にニッケル下地金メッキを施したものを使用したが、タングステンでも良く、また、蒸着装置を用いて表面に錫メッキを施した銅製の軸でも良い。
【００３１】
索状部材としては、直径が１００μｍの半田付けが可能な錫メッキ銅線５と、基材３から剥がれ易いように半田付けが困難な被膜銅線７を使用したが、錫メッキ銅線５の代わりにステンレス、タングステン、絹糸、又はナイロン等でも良く、被膜銅線７の代わりにステンレス、タングステン等にポリウレタン等を被膜したものでも良い。
接合材として半田９を用いたが、瞬間接着材を用いたり、蒸着による方法でも良い。
【００３２】
基材３の端部に設けた係止部４をドライバ用のねじ頭を取り付けるための溝としても良い。
【００３３】
次に、図５から図９を参照して他の実施の形態について説明するが、その説明にあたり、上述した部分と同様な部分には同一の符号を付することにより、その説明を省略する。
【００３４】
第２実施の形態では、ナット１１について説明する。ナット１１は、錫メッキされた錫メッキ銅線１５と、ポリウレタン被膜された被膜銅線１７、及びステンレス製の基材１３と銅製の細管２１を用い、基材１３の外周に錫メッキ銅線１５と被膜銅線１７とを密着させた状態で螺旋状に巻き付ける（（ａ）工程）。次に錫メッキ銅線１５と被膜銅線１７を巻き付けた基材１３を細管２１の中に挿入し、細管２１と基材１３の間に半田を溶融させて流し込み、錫メッキ銅線１５と細管２１を半田付けして接合する（（ｂ）工程）。
【００３５】
そして、半田が固化した後、基材１３を引き抜くことで、錫メッキ銅線１５と被膜銅線１７が螺旋状に密着して巻き付けられた状態で、細管２１の中に残される。被膜銅線１７は細管２１に半田で接合されないので、被膜銅線１７を細管２１の端から巻取りながら剥がすと、被膜銅線１７を剥がした部分がナット１１の谷部として、また錫メッキ銅線１５がナット１１の山部として残り、ナット１１が作られる（（ｃ）工程）。尚、本実施の形態で使用した基材１３の直径は０．７ｍｍであり、細管２１の内径は１．０ｍｍ、錫メッキ銅線１５及び被膜銅線１７の直径は１００μｍであった。
【００３６】
上記のように実際にナット１１を作成し、その断面を観察したところ、図６に示すように、銅を母材とする細管２１の表面に溶融させて流し込んだ半田層があり、錫メッキ銅線１５が半田付けされて結合していた。
【００３７】
また、錫メッキ銅線１５の母材である銅線の周りに錫メッキ層が形成されており、さらにナット１１は、被膜銅線１７が半円状の谷部を形成しており、ナット１１が丸ねじの形になっていた。
【００３８】
第３実施の形態では、歯車部材としてラック３１及び内歯歯車４１について説明する。本実施の形態では、基材にねじ溝を形成する代わりに歯溝を形成する点で第１及び第２の実施形態と異なる。
【００３９】
ラック３１は、板状の基材３３と、錫メッキ銅線３５および被膜銅線を用い、錫メッキ銅線３５および被膜銅線の端部を開口部３９に係止し、基材３３に錫メッキ銅線３５および被膜銅線を巻き付ける。次に基材３３と錫メッキ銅線３５とを半田付けにより接合させる。その後、被膜銅線を基材３３から剥がし取り、この剥がした部分が歯の谷部として、また基材３３に接合したメッキ銅線３５が歯の山部として残り、ラック３１が作られる。尚、ラック３１のピッチは２００μｍであった。
【００４０】
内歯歯車４１もラック３１と同様に、環状の基材４３に錫メッキ銅線４５および被膜銅線を巻き付け、半田付けにより接合させた後、被膜銅線を基材３３から剥がし取ることで、基材４３の内周側４７に溝ができる。
【００４１】
第４実施の形態では、基材５３に直接ねじ溝を形成する点で第１実施形態と異なる。図１０に示すように、本実施の形態に係るねじ５１の製造方法は、基材５３に２本の索状部材５５、５７を螺旋状に巻き付ける（（ａ）工程）。次に基材５３に巻き付けた索状部材５５、５７の何れか一方を、基材５３から取り除く（（ｂ）工程）。そして、基材５３の表面に残った他方の索状部材５５の表面にマスク処理５９を行う（（ｃ）工程）。基材５３の表面に例えば硝酸、硫酸を付与してエッチング処理し、基材５３に溝６１を形成する（（ｄ）工程）。溝６１が形成された後、基材５３の表面に残った他方の索状部材５５を取り除くと、基材５３の表面に形成された溝がねじ溝となり、ねじ５１が製作される（（ｅ）工程）。このように、予め他方の索状部材５５に溶剤に対する被覆処理を行い、溶剤により基材表面を溶かすことにより基材５３に直接ねじ溝を形成するので、ねじの強度を高めることができる。
【００４２】
本発明は、上述のような実施例に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形が可能である。
【００４３】
ねじ１は基材３の外周に２本の索状部材を巻き付けるようにしたが、これに限定されず、例えば基材３の外周に複数本の索状部材を密着させて巻き付けて、その内の数本を剥がし取ることで多条ねじの製造も可能である。
【００４４】
剥ぎ取り用の索状部材としてポリウレタン被膜銅線７を使用したが、可燃性のカーボンファイバー等を使用し、燃焼させ又は溶かしてねじ溝を形成するようにしても良い。
【００４５】
また、歯車部材の一例としてラック３１及び内歯歯車４１について説明したが、これらに限定されず、歯車軸が平行軸となる外歯歯車又はかさ歯車、歯車軸が食い違いの軸となるウォームギアであっても良い。
【００４６】
ねじ１及びナット１１は、装置の組立てに用いる他、ねじ１及びナット１１を組み込んだ装置にも適用できる。例えば、注射器のピストンにねじ１及びナット１１を組み込み、ねじ１の回転移動によりピストンの送り量を微調整させるものでも良い。
【００４７】
歯車部材の基材に複数の索状部材を巻き付けるようにしたが、これに限定されず１本の索状部材を間隔をあけて巻き付けて接合材で接合するので、歯の間隔を自由に設定でき、歯車部材の形状に合わせた対応ができる
【００４８】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明では、基材に複数本の索状部材を同時に巻き付けて接合するとともに、一方の索状部材を除去するだけなので、大型の装置を必要とせず且つ安価に製造できる。
【００４９】
また、複数本の索状部材を基材に密着させた状態で巻き付けた後、一方の索状部材を基材から除去した部分がねじ溝となるので、均一なピッチのねじを作ることができる。
基材に索状部材を螺旋状に巻き付けてねじを作るので、螺旋方向を変えることにより、左ねじ又は右ねじの何れのねじも容易に作ることができる。
【００５０】
基材に切削加工等を施さないので、基材の外径が小さい場合でも、基材の全長さに亘ってねじを形成することができ、特に送りねじを切削加工で作る場合のように折れることがなく加工がし易い。
【００５１】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明と同様の効果を奏するとともに、基材に索状部材を巻き付ける際に、基材の端部に索状部材を係止することができ、索状部材を十分な張力を持って基材に巻き付け可能であり、索状部材を基材に巻き付けた際に、弛みや隙間が生じ難く、精度の高いねじ溝を形成することができる。
【００５２】
請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載の発明と同様の効果を奏するとともに、複数本の索状部材を基材に巻き付けて半田付けで固定する際に、皮膜銅線は基材および錫メッキ銅線に半田付けされないので、半田が固化した後、被膜銅線を除去すると、被膜銅線を除去してできた凹部がねじの谷部として、錫メッキ銅線がねじの山部として残るので、ねじ溝を簡単に形成することができる。
【００５３】
請求項４に記載の発明では、基材に複数本の索状部材を同時に巻き付けて接合するとともに、円筒部を基材から抜き取り且つ一方の索状部材を除去するだけなので、大型の装置を必要とせず且つ安価に製造できる。
また、複数本の索状部材を基材に密着させた状態で巻き付けた後、一方の索状部材を基材から除去した部分がねじ溝となるので、均一なピッチのナットを作ることができる。
【００５４】
請求項５に記載の発明では、請求項４に記載の発明と同様の効果を奏するとともに、半田が固化した後、円筒部から基材を引き抜くことで、錫メッキ銅線と被膜銅線が螺旋状に密着巻きされた状態で円筒部の内側に残される。次に、基材と被膜銅線とが半田で接合されないので、被膜銅線を円筒部から除去することで、円筒部の内周にねじ溝を容易に形成することができる。
【００５５】
請求項６に記載の発明では、基材に複数本の索状部材を同時に巻き付けて接合するとともに、基材から一方の索状部材を除去するだけなので、大型の装置を必要とせず且つ安価に製造できる。
【００５６】
請求項７に記載の発明では、請求項６に記載の発明と同様の効果を奏するとともに、複数本の索状部材を歯車素材に巻き付けて半田付けで固定する際に、皮膜銅線は歯車素材に半田付けされないので、半田が固化した後、被膜銅線を除去すると、被膜銅線を除去してできた凹部が歯溝の谷部として錫メッキ銅線が歯溝の山部として残り、歯溝を簡単に形成することができる。
【００５７】
請求項８に記載の発明では、請求項６又は７に記載の発明と同様の効果を奏するとともに、基材に索状部材を間隔をあけて巻き付けて接合材で接合するので、歯の間隔を自由に設定でき、歯車部材の形状に合わせた対応ができる。
【００５８】
請求項９に記載の発明では、請求項１乃至３に記載の発明と同様の効果を奏するとともに、予め他方の索状部材に溶剤に対する被覆処理を行い、溶剤により基材表面を溶かすことにより基材に直接ねじ溝を形成するので、ねじの強度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るねじを示した斜視図である。
【図２】図１に係るねじの拡大図である。
【図３】図１に係るねじの断面図である。
【図４】図１に係るねじの製作順序を示す工程図である。
【図５】第２実施の形態に係るナットの断面図である。
【図６】図５に係るナットの切断図である。
【図７】図５に係るナットの製作順序を示す工程図である。
【図８】第３実施の形態に係る歯車部材を示す図である。
【図９】第３実施の形態に係る歯車部材を示す図である。
【図１０】第４実施の形態に係るねじの製作順序を示す工程図である。
【符号の説明】
１　　　　　　　　　　　ねじ
１１　　　　　　　　　　ナット
３、１３、３３、４３　　基材
５、１５、３５、４５　　錫メッキ銅線（索状部材）
７、１７　　　　　　　　被膜銅線（索状部材）
９、１９　　　　　　　　半田（接合材）
３１　　　　　　　　　　ラック（歯車部材）
４１　　　　　　　　　　内歯歯車（歯車部材）
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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