(57)【要約】【課題】  索状部材を用いてねじを製造する方法において、機械加工によって製造される３角ねじや台形ねじ等におけると同様に面接触等をさせて、軸方向の剛性を高めること、また接触部の応力を下げることが本特許の課題である。【解決手段】索状部材としてその断面が丸型に代わり、多角形状の索状部材を使用して雄ねじと雌ねじを製作し、多角形の面と面が接するようにすることにより、接触面積の拡大を図ることが本発明の第１の解決ポイントである。また、次善の策として、多角形状の面と丸型形状の曲面が接するようにすることにより、曲面−曲面の接触より面接触に近づけることにより、接触面積の拡大を図ることが本発明の第２の解決ポイントである。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材の外周に索状部材を螺旋状に巻き付け、前記索状部材と前記基材とを接合材で接合することにより前記基材の外周にねじを形成することを特徴とするねじの製造方法において、
前記索状部材は断面形状が略多角形状の複数本の索状部材であり、あるいは略多角形状を含む複数本の索状部材であり、前記基材の外周に前記複数本の索状部材を互いに密着させて螺旋状に巻き付け、前記基材と前記複数本の索状部材とを、あるいは前記基材と前記複数本の索状部材の内所定の索状部材とを接合材で接合した後、所定の索状部材を除去することにより前記基材の外周にねじを形成することを特徴とするねじの製造方法。
【請求項２】
基材の外周に索状部材を螺旋状に巻き付け、前記索状部材と前記基材とを接合材で接合することにより前記基材の外周にねじを形成することを特徴とするねじの製造方法において、
前記索状部材は断面形状が略多角形状の索状部材であり、前記基材の外周に前記索状部材を螺旋状に巻き付け、前記基材と前記索状部材とを接合材で接合することにより前記基材の外周にねじを形成することを特徴とするねじの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、安価な精密ねじの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のねじの製造は、旋盤等による切削加工や鍛造等による塑性加工等の機械加工によるものがほとんどである。これらの手法によって製造されるねじは、ピッチが０．５ｍｍ以上であれば、大量生産が可能なため、非常に安価である。しかし、ピッチが０．５ｍｍ以下になると、ねじの表面を研磨や研削することが困難であるため、高価になる、あるいは製造不可となる。
【０００３】
またそれとは異なる従来例として、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に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を形成することを特徴とする製造方法が開示されている（特許文献１参照）。
【０００４】
図１でこの製造工程の一例を具体的に説明する。図１−ａにおいて、横断面円形の基材１の外周に、それぞれ錫メッキ銅線と被覆銅線からなる２本の索状部材３，５を互いに密着させて螺旋状に巻き付ける。
【０００５】
図１−ｂは、密着させて螺旋状に巻き付けた様子を断面形状で表した図である。索状部材３，５が交互に互いに密着して規則正しく並んでいる様子が示されている。
【０００６】
次に、索状部材を巻き付けた基材１を半田７を溶融した半田槽９の中に浸す。図１−ｃは、この様子を示した図である。
【０００７】
この時、基材１と錫メッキ銅線は半田で固着されるが、被膜銅線には半田は付着しない。しかし、図１−ｄは、表面張力のため半田１１が錫メッキ銅線ばかりでなく被膜銅線も覆っている様子を模式的に示している。
【０００８】
半田１１が冷却固化した後、被覆銅線を除去すると索状部材３のみが残り、基材１の外周にねじを形成することができる。なお、図１−ｄに示されている索状部材３，５上を覆っている半田１１は、被覆銅線を除去する際、一緒に除去される。図１−ｅは、雄ねじ１３として完成した様子を示す。
【０００９】
同様に雌ねじも作ることが出来る。具体的作り方は先の文献に記されているので、ここでは省略する。
【００１０】
図２−ａは、雄ねじ１３と雌ねじ１５を組み合わせた場合の様子を示す断面、斜視図である。同図円１７で示される拡大個所の拡大が図２−ｂで示される。図２−ｃはこれを模式的に示した図である。雄ねじ１３のねじを形成する索状部材３と雌ねじ１５のねじを形成する索状部材１９の２つの山が噛合い、ねじとして機能することがわかる。
【００１１】
索状部材を用いてねじを作る方法は、索状部材の断面形状が円形であるため、完成したねじの断面形状は円弧形状に限定され、雄ねじと雌ねじを組み合わせる場合、接触は曲面−曲面の線接触となり、軸方向の剛性を高くすることが出来ない、また接触面積が小さいため応力が大きくなり、磨耗が大きくなる欠点があった。
【００１２】
【特許文献１】特開２００４−６８８８３公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
索状部材を用いてねじを製造する方法において、機械加工によって製造される３角ねじや台形ねじ等におけると同様に平面−平面接触を実現し、軸方向の剛性を高めること、接触部の応力を下げることが本特許の課題である。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
索状部材としてその断面が丸型に代わり、多角形状の索状部材を使用して雄ねじと雌ねじを製作し、多角形の面と面が接するようにすることにより、接触面積の拡大を図ることが本発明の第１の解決ポイントである。また、次善の策として、多角形状の面と丸型形状の曲面が接するようにすることにより、曲面−曲面の接触より面接触に近づけることにより、接触面積の拡大を図ることが本発明の第２の解決ポイントである
【００１５】
従って、基材の外周に索状部材を螺旋状に巻き付け、前記索状部材と前記基材とを接合材で接合することにより前記基材の外周にねじを形成するねじの製造方法において、本発明では、断面形状が略多角形状の索状部材を、あるいは略多角形状の複数本の索状部材を、あるいは略多角形状を含む複数本の索状部材を使用する。すなわち基材の外周に略多角形状の索状部材を巻き付け、あるいは複数本の索状部材を互いに密着させて螺旋状に巻き付け、索状部材と基材とを接合材で接合し、あるいは複数本の索状部材と、あるいは複数本の索状部材のうち所定の索状部材と基材とを接合材で接合した後、必要ならば所定の索状部材を除去することにより基材の外周にねじを形成することにより課題を解決する。すなわち、使用する索状部材が１本のみである場合には略多角形状の索状部材を用い、使用する索状部材が２本以上の複数本の場合は、少なくともその内の１本は略多角形状の断面を有する索状部材であることが解決ポイントである。
【発明の効果】
【００１６】
機械加工によって製造される三角ねじ、台形ねじのように、面接触する精密ねじが、索状部材を用いたねじにおいても製造可能になり、しかも大掛かりな機械設備が不要なため安価に製造できる効果が発生する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
基材に索状部材を巻き付ける際、索状部材として、あるいは索状部材の1つに断面形状が略多角形状の索状部材を用いることが最良の形態である。
【実施例１】
【００１８】
まず第１の実施例を図３に従い説明する。図３−ａにおいて、基材１は断面形状が円形であり、索状部材は円形断面の索状部材２１と正方形断面の索状部材２３の２本である。円の径をＤとするとき正方形の１辺をＤとする場合で説明する。
【００１９】
基材１と索状部材２１，２３との固着、あるいは、基材１とどちらかの索状部材を固着する場合の接着材として、有機系の接着剤２５を用いる場合は、予め基材１の表面に接着剤２５を塗布して置き、２本の索状部材２１、２３を互いに密着するように、基材１に螺旋状に巻きつける。密着巻きの様子を図３−ｂに、断面形状で示す。索状部材２１、２３は基材１に密着すると共に、交互に密着状態で並び、また基材１と索状部材の間に出来る隙間は、接着剤２５で埋められている。
【００２０】
次に、この状態で接着剤２５を固化する。使用する有機系の接着剤の固化条件に従い加熱する固化でも自然固化でもよい。
【００２１】
なお、接着剤２５を前もって基材の表面に塗布せず、密着巻きした後に、その表面に接着剤を塗布しても良い。この場合は浸透性のよい接着剤を使用する必要がある。また、多少浸透性が悪くても、真空炉に入れることにより、基材１の表面まで接着剤を浸透させることが可能になる。
【００２２】
また半田やロー材で固定する場合は、文献１で開示される従来法に従い半田やロー材を溶融した中に浸漬し、固化する。あるいは、クリーム半田状のものであれば、前述の有機系接着剤のように、塗布後加熱、溶融、固化でも良い。
【００２３】
基材１と索状部材２１，２３との固着、あるいは、基材１とどちらかの索状部材を固着する場合の接着材として、有機系の接着剤や半田、ロー材の場合を説明したが、これに限定されること無く、固着するものをすべて含み、本発明では接着材と表現している。
【００２４】
最後に、索状部材２１を引き剥がすと、図３-ｃに示すように歯形が四角形の雄ねじ２７が完成する。この場合、ピッチ２９は歯幅３１の丁度倍となる。
【００２５】
逆に、索状部材２１を残し、索状部材２３を剥がすと、図３−ｄに示す円弧形状の歯形の雄ねじ３３が完成する。この場合も、ピッチ３５は歯幅３７の倍となる。
【００２６】
索状部材２１あるいは２３の材質に関しては、これまで言及していないが、基材１に残す方の索状部材は基材１との固着がし易い材質を、剥す方の索状部材は基材１との固着性が悪い材質を選択すればよい。なお、両方の索状部材と基材１との固着性が良くても、引き剥がし時に索状部材の端部を引っ張っても、引きちぎれることなく剥がれる程度の固着であれば、それでも一向に差し支えない。
【００２７】
また、正方形断面の索状部材２３の代わりに、長方形断面の索状部材３９を用い、図４−ａに示すように、円形断面の索状部材２１と密着巻き後、索状部材２１を剥がせば、図４−ｂに示す断面形状の雄ねじ４１が完成し、また索状部材３９を剥がせば、図４−ｃに示す断面形状の雄ねじ４３が完成する。このように、長方形断面の形状、円形断面の径の大きさを色々組み合わせると、任意なピッチのねじを作ることが出来る。
【００２８】
更に、図５−ａに示すように径の異なる２本の断面円形形状の索状部材４５，４７と長方形断面の索状部材４９を組み合わせ、固着後、索状部材４５，４７を剥がすと、図５−ｂに示すように、任意なピッチ５１、歯幅５３の角型形状の雄ねじ５５が完成する。
【００２９】
あるいは、固着後、索状部材４７，４９を剥がすと図５−ｃに示すように、任意なピッチ５７、歯幅５９の円弧状の雄ねじ６１が完成する。
【００３０】
これまで、正方形断面、長方形断面と説明して来たが、厳密な意味での正方形断面、長方形断面では無く、ここでの正方形断面、長方形断面には図５−ｄに示すように各角に多少の面取り６３あるいはフィレット６５等がある場合も、また多少の形状のゆがみがある場合も含む。以後の説明においても然りである。
【００３１】
雌ねじに関しても同様に製造出来ることは容易に推測できる。
【００３２】
以上の工程で作られた雄ねじと雌ねじを噛合わせた場合の様子の１例を、図６に示す。図６−ａは断面形状が正方形の雄ねじと雌ねじのかみ合わせである。ねじの噛合いとして見た場合の接触は平面と平面になるため、円形断面同士の曲面と曲面の接触よりは軸方向の剛性が高くなる等の利点が生ずる。
【００３３】
また、図からわかるように、雄ねじ雌ねじの外径、内径に多少の誤差があっても、一定の遊びで噛合うことが出来る長所も有する。
【００３４】
また、図６−ｂは、長方形断面同士の、軸方向に遊びを設けた場合である。この場合は、歯幅誤差、ピッチ誤差が多少許される利点がある。
【００３５】
もちろん、図６−ｃに示すように、矩形断面のねじと円形断面のねじの組み合わせも可能である。この場合、平面と曲面の接触になるので、平面同士の接触の場合程には剛性が高められないが、曲面同士の接触よりは剛性を高くすることが出来る。
【実施例２】
【００３６】
第２の実施例を図７に従い説明する。断面形状が円形の基材１に、２本の断面形状が同じ台形の索状部材１０３と索状部材１０５を用い、索状部材１０３は台形の長い方の底辺と基材１が接するように、また索状部材１０５は短い方の底辺と基材１が接するようにして、互いに密着状態で巻き付ける。
【００３７】
接着材で固定後、索状部材１０５を剥せば、図７−ｂで示す断面が台形形状の台形ねじである雄ねじ１０７が完成する。
【００３８】
図７−ｂは、断面形状が台形の索状部材１０５に代わり、円形の断面形状の索状部材１０９を用いる場合である。台形の形状と円の大きさを選択すれば、任意なピッチの台形ねじを製造することが出来る。
【００３９】
同様にして、断面が台形形状の雌ねじを作ることが出来るので、図７−ｅに示すように雄ねじと雌ねじを組み合わせ、ねじとして機能させることが出来る。この場合、平面−平面での接触となるので、高い剛性等が期待できる。
【００４０】
以上、多角形状の索状部材として、正４角形、長方形、台形の場合を説明したが、それぞれの角の丸みや形状のゆがみ等を含め、本発明では全てを含めて略４角形と表現する。
【００４１】
本発明で請求する内容は、実施例１と２をまとめると、次のように表現することも出来る。すなわち、基材の外周に索状部材を螺旋状に巻き付け、前記索状部材と前記基材とを接合材で接合することにより前記基材の外周にねじを形成することを特徴とするねじの製造方法において、前記索状部材は断面形状が略４角形状の複数本であり、あるいは略４角形状を含む複数本であり、前記基材の外周に前記複数本の索状部材を互いに密着させて螺旋状に巻き付け、前記複数本の索状部材と、あるいは所定の索状部材と前記基材とを接合材で接合した後に、所定の索状部材を除去することにより前記基材の外周にねじを形成することを特徴とするねじの製造方法である。
【実施例３】
【００４２】
第３の実施例を図８に従い説明する。図８−ａに示すように断面形状が円形の基材１に、２本の断面形状が同じ正３角形の索状部材１１３と索状部材１１５を用い、索状部材１１３は３角形の１辺と基材１が接するように、また索状部材１１５は索状部材１１３を逆さにした状態で、互いに密着状態で巻き付ける。なお、ここで使用される３角形状は、３つの角が面取りされた形状の３角形状を用いる。これは図からもわかるように、固定用の接着材が入り込む空間を作るためである。ただし、図８においては接着材は省略されている。
【００４３】
実施例１，２におけると同様に、索状部材と基材を固定後、索状部材１１５を剥せば、図８−ｂで示される雄ねじ１１７が完成する。
【００４４】
同様に雌ねじも作ることが出来るので、図８−ｃに示すように、雄ねじ１１７と雌ねじ１１９を組み合わせ、ねじとして機能させることが出来る。この場合も平面―平面の接触となる。
【００４５】
以上、正３角形の場合で説明したが、この形状に限定されること無く、図８−ｄに示すように任意形状の３角形でも構わない。ただし、雄ねじ１２１に使用する索状部材１２５と、雌ねじ１２３に使用する索状部材１２７は同一形状であることが好ましい。
【００４６】
以上、索状部材の断面形状が３角形の場合を説明したが、各角は面取りやフィレットが形成されていることが好ましいので、また多少の形状のゆがみを含めてここでは略３角形と表現することにする。
【００４７】
本発明で請求する内容は、実施例３に関しては、次のように表現することも出来る。すなわち、基材の外周に索状部材を螺旋状に巻き付け、前記索状部材と前記基材とを接合材で接合することにより前記基材の外周にねじを形成することを特徴とするねじの製造方法において、前記索状部材は断面形状が略３角形状の複数本であり、あるいは略３角形状を含む複数本であり、前記基材の外周に前記複数本の索状部材を互いに密着させて螺旋状に巻き付け、前記複数本の索状部材と、あるいは所定の索状部材と前記基材とを接合材で接合した後、所定の索状部材を除去することにより前記基材の外周にねじを形成することを特徴とするねじの製造方法である。
【実施例４】
【００４８】
以上、索状部材の断面形状が略３角形、略４角形の場合を説明してきたが、これらの形状に限定されることなく、６角形や８角形あるいはそれ以上の多角形状でも良いことは、容易に類推できる。すなわち、図９−ａは６角形状の場合、図９−ｂは８角形状の場合を例として示す。ここでは、平面−平面の接触が実現されている。
【実施例５】
【００４９】
更に、索状部材の断面形状がインボリュートやサイクロイドの曲面から形成される形状であってもよい。図１０−ａは、台形の斜辺の部分が円弧、インボリュート、サイクロイド等の曲線２１５から形成される索状部材２１３の場合である。
【００５０】
図１０−ｂは、索状部材２１３で作られた雄ねじと断面形状が台形の索状部材より作られた雌ねじを組み合わせた場合を例として示す図である。ここでは平面−曲面の接触となる。台形断面だけではなく、様々な組み合わせが可能なことは容易に類推できる。また、索状部材２１３を用いて作られたねじは、ウォーム歯車におけるウォームをしても使用可能なことはもちろんである。
【００５１】
以上、索状部材の断面形状が略３角形、略４角形、台形の斜辺の部分が曲線より形成される形状の場合を説明したが、これらの断面形状に限定されるものではなく、本発明の趣旨に適合する形状を本発明では略多角形状と表現することにする。従って、実施例１から実施例５まで全てを含めると本発明の始めの請求項は、特許請求の範囲に記した、請求項１となる。
【実施例６】
【００５２】
これまで、複数本の索状部材を用いる場合で説明して来たが、１本の略多角形状の索状部材を所定のピッチで基材に巻き付け、接合材で固着しても良い。ただし、この場合は、接着材の量の管理を厳しくする必要がある。すなわち、接着材の量が少ないと固着力が落ち、接着材の量が多すぎると索状部材の周りにまで付き、雄ねじと雌ねじを噛合わせる場合に、両者の接触面に接着材が入り込むからである。接着材の量の管理が出来れば、一番工程が簡単な製造法である。
【００５３】
実施例５の場合の請求内容が、請求項２で表される。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】従来例のねじの製造過程を説明するための図
【図２】従来法による雄ねじと雌ねじの噛合いの様子を示す図
【図３】本発明の第１の実施例を説明するための図
【図４】本発明の第１の実施例を説明するための図
【図５】本発明の第１の実施例を説明するための図
【図６】本発明の第１の実施例を説明するための図
【図７】本発明の第２の実施例を説明するための図
【図８】本発明の第３の実施例を説明するための図
【図９】本発明の第４の実施例を説明するための図
【図１０】本発明の第４の実施例を説明するための図
【符号の説明】
【００５５】
１  基材
３  索状部材
５  索状部材
７  半田
９  半田槽
１１  半田
１３  雄ねじ
１５  雌ねじ
１７  拡大個所を示す丸
１９  索状部材
２１  索状部材
２３  索状部材
２５  接着剤
２７  雄ねじ
２９  ピッチを示す矢印
３１  歯幅を示す矢印
３３  雄ねじ
３５  ピッチを示す矢印
３７  歯幅を示す矢印
３９  索状部材
４１  雄ねじ
４３  雄ねじ
４５  索状部材
４７  索状部材
４９  索状部材
５１  ピッチを示す矢印
５３  歯幅を示す矢印
５５  雄ねじ
５７  ピッチを示す矢印
５９  歯幅を示す矢印
６１  雄ねじ
６３  面取り
６５  フィレット
６７  雌ねじ
６９  雌ねじ
７１  雌ねじ
１０３  索状部材
１０５  索状部材
１０７  雄ねじ
１０９  索状部材
１１１  雌ねじ
１１３  索状部材
１１５  索状部材
１１７  雄ねじ
１１９  雌ねじ
１２１  雄ねじ
１２３  雌ねじ
１２５  索状部材
１２７  索状部材
２０１  雌ねじ
２０３  雄ねじ
２０５  雌ねじ
２０７  雄ねじ
２１３  索状部材
２１５  曲線
２１７  雄ねじ
２１９  雌ねじ
【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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