(57)【要約】【課題】樹脂層１７ｃ付きのリードスクリュー１７を安価かつ高精度に成形することを可能とする。【解決手段】リードスクリュー１７の中心軸となる長尺状の金属芯材１７ａの周囲に、溶解した樹脂材１７ｂを適宜の厚さで層状に被覆するように押し出し、その金属芯材１７ａの周囲を被覆するように押し出した樹脂層１７ｂに対して、回転ダイ３３によりスクリュー部１７ｃを形成し、その樹脂層１７ｂにスクリュー部１７ｃが形成された金属芯材１７を適宜の長さで切断することによって、従来の金型装置のような回転抜きのための構造を不要とするとともに、従来の射出成形等に比してネジ切り精度を向上させるように構成したもの。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
細長状素材の外周部にスクリュー部を形成してリードスクリューを製造するようにしたリードスクリューの製造装置において、
上記リードスクリューの細長状素材の中心軸となる金属芯材を、長尺状に連続して送り出す芯材供給部と、
上記金属芯材の外周部に沿って、溶解された樹脂材を押し出すことによって、上記金属芯材の外周部全体を筒状に被覆する樹脂層を適宜の厚さで成形する樹脂押出部と、
上記金属芯材の外周部を被覆する樹脂層に対して、ネジ形成部を噛み込ませながら相対的に回転させて前記スクリュー部を形成する回転ダイ部と、
スクリュー部が形成された樹脂層を有する金属芯材を、適宜の長さで切断する切断部と、
を備えていることを特徴とするリードスクリューの製造装置。
【請求項２】
前記樹脂押出部又は回転ダイには、押出成形された後の樹脂層を冷却する冷却手段が設けられていることを特徴とする請求項１記載のリードスクリューの製造装置。
【請求項３】
細長状素材の外周部にスクリュー部を形成してリードスクリューを製造するようにしたリードスクリューの製造方法において、
上記リードスクリューの細長状素材の中心軸となる金属芯材を長尺状に連続して送り出しながら、当該金属芯材の外周部に沿って、溶解された樹脂材を押し出すことによって、上記金属芯材の外周部全体を被覆する樹脂層を適宜の厚さで成形する押出成形工程と、
上記金属芯材の外周部を被覆する樹脂層に対して、回転ダイ部のネジ形成部を噛み込ませながら相対的に回転させて前記スクリュー部を形成するネジ形成工程と、
そのスクリュー部が形成された樹脂層を有する金属芯材を、適宜の長さで切断する切断工程と、
を備えていることを特徴とするリードスクリューの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外周部にスクリュー部が形成されたリードスクリューを製造するようにしたリードスクリューの製造装置及び製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、リードスクリューは、各種装置において広く採用されているが、例えば図４に示されているリードスクリュー１のように、中心軸となる細長状の金属芯材２の周囲に、スクリュー部３を有する樹脂層４が被覆された構造のものが知られている。このような樹脂層４を有するリードスクリュー１は、スクリュー部３の摺動性が良好で円滑な回転動作が可能であるなどの利点があるが、実際に製造するにあたっては、金属芯材２を金型内にセットしてインサート成型を行い、その射出成形の後に金型を回転させて成型品を取り出すことが行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような樹脂層４を有するリードスクリュー１を製造するにあたっては、通常の金属材製リードスクリューに比して加工費が高いという問題がある。
例えば、射出成形後に金型を回転して成型品を取り出すようにした場合には、そのような回転抜きを可能とする複雑な構造の金型を準備しておかねばならず、高価な金型装置が必要になってしまう。
【０００４】
そこで本発明は、樹脂層付きのリードスクリューを安価かつ高精度に成形することができるようにしたリードスクリューの製造装置及び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】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１にかかるリードスクリューの製造装置では、リードスクリューの細長状素材の中心軸となる金属芯材を、長尺状に連続して送り出す芯材供給部と、上記金属芯材の外周部に沿って、溶解された樹脂材を押し出すことによって、上記金属芯材の外周部全体を筒状に被覆する樹脂層を適宜の厚さで成形する樹脂押出部と、上記金属芯材の外周部を被覆する樹脂層に対してネジ形成部を噛み込ませながら相対的に回転させて前記スクリュー部を形成する回転ダイ部と、スクリュー部が形成された樹脂層を有する金属芯材を、適宜の長さで切断する切断部と、を備えている。
このような構成を有するリードスクリューの製造装置によれば、リードスクリューの全体が樹脂押出部から押し出されるようにして成形されていくことから、従来の金型装置のような回転抜きのための構造が不要になり、簡易かつ効率的な製造が可能になるとともに、回転ダイを採用することによって、従来の射出成形等に比してネジ切り精度が向上されることとなり、スクリュー部の寸法精度が良好かつ容易に得られるようになっている。
【０００６】
また、請求項２にかかるリードスクリューの製造装置では、上記請求項１における樹脂押出部又は回転ダイに、押出成形された後の樹脂層を冷却する冷却手段が設けられていることから、冷却を完了するまでの時間が短縮化されることとなり、生産性の向上が図られるようになっている。
【０００７】
さらに、請求項３にかかるリードスクリューの製造方法では、リードスクリューの細長状素材の中心軸となる金属芯材を長尺状に連続して送り出しながら、当該金属芯材の外周部に沿って、溶解された樹脂材を押し出すことによって、上記金属芯材の外周部全体を被覆する樹脂層を適宜の厚さで成形する押出成形工程と、上記金属芯材の外周部を被覆する樹脂層に対して回転ダイ部のネジ形成部を噛み込ませながら相対的に回転させて前記スクリュー部を形成するネジ形成工程と、そのスクリュー部が形成された樹脂層を有する金属芯材を、適宜の長さで切断する切断工程と、を備えている。
このような構成を有するリードスクリューの製造方法によれば、リードスクリューの全体が樹脂押出部から押し出されるようにして成形されていくことから、従来の金型装置のような回転抜きのための構造が不要になり、簡易かつ効率的な製造が可能になるとともに、回転ダイを採用することによって、従来の射出成形等に比してネジ切り精度が向上されることとなり、スクリュー部の寸法精度が良好かつ容易に得られるようになっている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、リードスクリュー付きのＰＭ型のステッピングモータに適用した実施の形態を図面に基づいて詳細に説明するが、まず、リードスクリュー付きのＰＭ型のステッピングモータの全体構造を説明する。
【０００９】
図３に示されているように、回転軸１１を中心として略円筒状に巻回されたコイル１２を有するステータ部のコア組１３が、複数軸方向に重合配置されているとともに、そのコア組１３の中心側部分には、上記回転軸１１に取り付けられたロータ部１４が配置されている。そのロータ部１４の外周面にはロータマグネット１５が環状に装着されており、当該ロータマグネット１５が、上記ステータ部のコア組１３に対して近接対向するように配置されている。
【００１０】
上記コア組１３には、前記コイル１２を軸方向から挟み込むように配置された挟持ヨーク１３ａが設けられているとともに、それらの各挟持ヨーク１３ａの内周側の端縁からは、互いに対をなす他方側の挟持部に向かって略直角に折れ曲がるようにして軸方向に延出する複数の極歯１３ｂが設けられている。それら複数個の極歯１３ｂは、他方側の挟持部の近傍まで延出しており、それによって上記回転軸１２を中心とした周状に並設されている。
【００１１】
一方、上記回転軸１１の基端部（図示上端部）は、ピボット軸受部材１６により回転自在に支承されているとともに、当該回転軸１１の出力側（図示下方側）に一体的に連結されるように形成されたリードスクリュー１７の先端部（図示下端部）も、図示を省略した軸受部材により回転自在に支承されている。
【００１２】
上記ピボット軸受部材１６に設けられた樹脂製の本体胴部１６ａには、球体１６ｂが回転自在に装着されており、その球体１６ｂが、上記回転軸１１の図示右方側端面に凹状に形成された軸受面１１ａに対して転動自在に圧接されていることによって、上記回転軸１１が、スラスト方向及びラジアル方向の双方において回転自在に支持される構成になされている。
【００１３】
このとき、上記ピボット軸受部材１６の本体胴部１６ａは、上述したステータ部の挟持ヨーク１３ａに溶接により固定された板状の軸受ホルダー１８の貫通取付孔１８ａ内に挿通されるようにして装着されており、それによって、当該本体胴部１６ａが、軸受ホルダー１８により半径方向に位置規制され、かつ軸方向には摺動自在となるように保持されている。さらに、上記軸受ホルダー１８の外方側（図１の上方側）には、板状の弾性バネ材から形成された予圧バネ１９が装着されており、この予圧バネ１９により、前記ピボット軸受部材１６の本体胴部１６ａが軸方向に押圧付勢されて位置規制されるようになっている。
【００１４】
一方、上述したリードスクリュー１７の中心部には、全長にわたっての中心軸となる金属芯材１７ａが延在するように配置されているとともに、その金属芯材１７ａの外周部の全体を被覆するようにして、適宜の厚さの樹脂層１７ｂが層状に形成されており、当該樹脂層１７ｂの外周部に、スクリュー部１７ｃが形成されている。
【００１５】
次に、上述したような構造を有するリードスクリュー１７を製造する装置及び方法の実施形態を具体的に説明する。
図１に示されているリードスクリュー製造装置３０では、図示左側の領域が上流側の工程となっており、その上流側の工程から図示右側の下流側の工程方向に向かって、芯材供給部３１、樹脂押出部３２、ネジ形成用回転ダイ部３３，及び切断部３４が、順に並列するように配置されている。
【００１６】
これらの各部のうちの最上流側の工程に配置された芯材供給部３１には、上述した金属芯材１７ａが長尺状に連続した状態の芯素材１７ａ’を図示左方側に向かって押圧するローダ部３１ａが設けられており、そのローダ部３１ａの押圧力によって、上記金属芯材１７ａの芯素材１７ａ’が、前記樹脂押出部３２の内部側に向かって送り出されるように構成されている。
【００１７】
また、上記樹脂押出部３２は、押出成形金型３２ａを有しており、その押出成形金型３２ａの前端側（図示左端側）に、上述した金属芯材１７ａの芯素材１７ａ’を受け入れる口金部３２ｂが設けられている。そして、その口金部３２ｂから、上記押出成形金型３２ａの後端側（図示右端側）にかけては、前記芯素材１７ａ’を挿通させるための芯材通路３２ｃが略水平に貫通するように形成されている。
【００１８】
さらに、上記芯材通路３２ｃの途中位置からは、拡大された空間からなる押出キャビティ空間３２ｄが、上記押出成形金型３２ａの後端側（図示右端側）に向かって延在・貫通するように形成されており、その押出キャビティ空間３２ｄの前端側（図示左端側）に、押出機３２ｅの押出成形口３２ｅ１が連通するように配置されている。
【００１９】
上記押出機３２ｅからは、上述したリードスクリュー１７における樹脂層１７ｂの原材料となる樹脂材、例えば液晶ポリマーなどの低収縮性の樹脂材材が、溶解された状態で押し出されていき、前記押出キャビティ空間３２ｄ内に吐出されるようになっている。その押出キャビティ空間３２ｄ内に吐出された樹脂材は、当該押出キャビティ空間３２ｄ内に送り込まれた上記芯素材１７ａ’との間の隙間空間内に充填されていき、その樹脂材が、上記芯素材１７ａ’の外周部に対して適宜の厚さで筒状に被覆されることによって上記樹脂層１７ｂが層状に押出成形されるようになっている。
【００２０】
また、上記樹脂押出部３２の押出成形金型３２ａには、前記押出キャビティ空間３２ｄを外方側から取り囲むようにして冷却手段としての冷却パイプ３２ｆが環状に配置されており、それらの冷却パイプ３２ｆ内を循環する冷却水の吸熱作用によって、押出成形された直後の樹脂層１７ｂの温度制御ができるようになっている。
【００２１】
さらにまた、前記回転ダイ部３３は、上記樹脂押出部３２の後端側（図示右端側）に近接するように配置されており、図示を省略した回転駆動機構によって自転する構成になされている。この回転ダイ部３３の内周部には、複数条のネジ形成部３３ａが設けられており、それらネジ形成部３３ａが、上述した芯素材１７ａ’の外周部に押出形成された樹脂層１７ｂに対して、外周側から噛み込むように配置されている。そして、その樹脂層１７ｂに押し込まれて噛み込んだ状態となされた回転ダイ部３３が、適宜の速度で回転駆動されることによって、上記樹脂層１７ｂの外周部に対して上述したスクリュー部１７ｃが形成されるようになっている。なお、このときの上記芯素材１７ａ’の送り速度は、前記回転ダイ部３３の回転速度と、ネジ形成部３３ａのピッチとにより決まる速度となる。
【００２２】
また、上記回転ダイ部３３には、ネジ形成部を外方側から取り囲むように冷却パイプ３３ｂが環状に配置されており、その冷却パイプ３３ｂ内を循環する冷却水の吸熱作用によって、上記樹脂層１７ｂを樹脂固化温度まで冷却するように構成されている。
【００２３】
さらに、上記回転ダイ部３３から芯素材１７ａ’の送り方向に向かって適宜に離間した位置には、上述した切断部３４の切断刃３４ａが配置されている。この切断刃３４ａは、リードスクリュー１７の送り出し速度に対応した適宜のタイミングで上下動することによって、当該リードスクリュー１７を適宜の長さに切断する構成になされている。この切断部３４による切断工程は、リードスクリュー１７の先端部分に対する形状加工を施した後に行われるが、その先端形状加工としては、図２（ａ）に示されているようなセンター付け加工や、図２（ｂ）に示されているようなＲ加工等が行われる。また、切断工程後における切断面、すなわちリードスクリュー１７の後端面に対しては、センター付けを行って仕上加工（２次加工）が施される。
【００２４】
このようなリードスクリュー製造装置３０を用いた製造方法によれば、リードスクリュー１７の全体が、樹脂押出部３２から押し出されるようにして成形されていくことから、従来の金型装置のような回転抜きのための構造が不要になり、リードスクリュー１７が簡易かつ効率的に製造される。また、回転ダイ部３３を採用したことによって、従来の射出成形等に比してネジ切り精度が向上されることとなり、回転ダイ部３３により形成されるスクリュー部１７ｃの寸法精度が良好かつ容易に向上されるようになっている。
【００２５】
特に、上述した実施形態では、樹脂押出部３２に、押し出された樹脂材１７ｂを回転ダイ部３３寄りの領域で冷却する冷却パイプ３２ｆが設けられていることから、樹脂材１７ｂの押出後から冷却を完了するまでの時間が短縮化されることとなり、その分、生産性の向上が図られるようになっている。
【００２６】
以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能であるというのは言うまでもない。
【００２７】
例えば、上述した実施形態では、固定ネジを成形する回転ダイ部３３を回転させることによって金属芯材１７ａの芯素材１７ａ’にスクリュー部１７ｃを成形するようにしているが、回転ダイ部３３を固定状態にして金属芯材１７ａの芯素材１７ａ’側を回転させるようにしてスクリュー部１７ｃを成形することも可能であり、いずれにしても両者を相対的に回転させるようにすればよい。
【００２８】
また、上述した各実施形態は、モータ軸と一体的に形成されたリードスクリューに対して本発明を適用したものであるが、その他の多種多様な装置に用いられるリードスクリューや、リードスクリューの単品を製造する場合にも、本発明は同様に適用することができる。
【００２９】
また、樹脂層を構成する樹脂材料としては、上述した実施形態において用いられている液晶ポリマーに限定されることはなく、多種多様な樹脂材料を採用することが可能である。
【００３０】
【発明の効果】
以上述べたように本発明の請求項１にかかるリードスクリューの製造装置及び製造方法は、リードスクリューの中心軸となる長尺状の金属芯材の周囲に、溶解した樹脂材を適宜の厚さで層状に被覆するように押し出し、その金属芯材の周囲を被覆するように押し出した樹脂層に対して、相対的に回転する回転ダイ部によりスクリュー部を形成し、その樹脂層にスクリュー部が形成された金属芯材を適宜の長さで切断することによって、従来の金型装置のような回転抜きのための構造を不要とするとともに、従来の射出成形等に比してネジ切り精度を向上させるように構成したものであるから、樹脂層付きのリードスクリューを安価かつ高精度に成形することができる。
【００３１】
また、請求項２にかかるリードスクリューの製造装置は、上記請求項１における樹脂押出部に、押出成形された後の樹脂層を冷却する冷却手段が設けられていることによって、樹脂層を冷却する時間を短縮化したものであるから、上述した効果に加えて、生産性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態におけるリードスクリューの製造装置の概略構造を表した縦断面説明図である。
【図２】リードスクリューの先端部分における加工形状の例を表した部分縦断面説明図である。
【図３】リードスクリュー付きのＰＭ型ステッピングモータの全体構造を表した縦断面説明図である。
【図４】一般のリードスクリューの構造を表した側面説明図である。
【符号の説明】
１７　リードスクリュー
１７ａ　金属芯材
１７ａ’金属芯材の芯素材
３０　リードスクリュー製造装置
３１　芯材供給部
３１ａ　ローダ部
３２　樹脂押出部
３２ａ　押出成形金型
３２ｃ　芯材通路
３２ｄ　押出キャビティ空間
３２ｅ　押出機
３２ｆ　冷却パイプ（冷却手段）
３３　回転ダイ部
３３ａ　ネジ形成部
３３ｂ　冷却パイプ（冷却手段）
３４　切断部
３４ａ　切断刃
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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