(57)【要約】【課題】ボールねじ内の潤滑剤充填量を確保しながらボールの掬い上げ性に優れたボールねじ用ナットを製造する。【解決手段】先ず、円筒状のナット素材１の内周面１１にＳ字状の凹部１２を鍛造工程により形成する（ａ）。次に、ナット素材１の内周面１１を切削する切削工程を行い、ダレ１２ａを除去する（ｂ）。次に、ナット素材１の内周面１１に螺旋溝１３を形成する（ｃ）。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面に螺旋溝が形成されたナットと、外周面に螺旋溝が形成されたねじ軸と、ナットの螺旋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、前記ナットの内周面に凹部として形成された、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ボールねじの前記ナットの製造方法であって、
円筒状のナット素材の内周面に前記凹部を鍛造工程により形成した後、前記ナット素材の内周面を予め設定した範囲および量で切削する切削工程を行い、
次いで、前記ナット素材の内周面に前記螺旋溝を形成する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】
前記切削工程を、前記ナット素材の内周面の前記凹部の周辺部以外の部分のみで行う請求項１記載のボールねじ用ナットの製造方法。
【請求項３】
前記切削工程を、前記ナット素材の内周面の全体で行う請求項１記載のボールねじ用ナットの製造方法。
【請求項４】
前記切削工程により、前記鍛造工程で前記凹部に生じたダレを全て除去する請求項３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】
この発明は、ボールねじを構成するナットの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ボールねじは、内周面に螺旋溝が形成されたナットと、外周面に螺旋溝が形成されたねじ軸と、ナットの螺旋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、特許文献１には、ボール戻し経路をなす凹部（循環溝）を、ナット素材の内周面に塑性加工（鍛造）で直接形成することが記載されている。
特許文献２には、コマ式ボールねじが記載されている。コマ式ボールねじでは、コマによる循環溝の深さを十分に確保して、ボールの掬い上げ性を良好にするために、コマの内径をナットの内径より小さく形成している。具体的にはボールねじのＢＣＤ（ボール中心径）よりも小さくしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２８１０６３号公報
【特許文献２】特公昭６１−４５０９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
円筒状のナット素材の内周面に前記凹部が鍛造工程により形成されたボールねじ用ナットは、前記凹部の周辺部でのナットの内径が、それ以外の部分（前記凹部の周辺部以外の部分）と略同じである。そのため、コマ式ボールねじと比較して、前記凹部内へボールが掬い上げにくくなる。
特に、鍛造工程で前記凹部にダレが生じている場合は、ダレが生じていない場合と比較して、掬い上げ時のボールと前記凹部との接触点がナットの外周側になるため、ダレが大きいほど前記凹部内へのボールの掬い上げ性が低下する。なお、鍛造工程でダレの発生を抑制するためには工程数が多くなる。
【０００６】
また、ダレが掬い上げ性に影響を及ぼさないようにナットの内径を小さくすると、ボールねじ内の潤滑剤の充填量が不十分となる。
この発明の課題は、ボールねじ用ナットの製造方法として、ボールねじ内の潤滑剤充填量を確保しながらボールの掬い上げ性に優れたボールねじ用ナットが製造できる方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、この発明のボールねじ用ナットの製造方法は、内周面に螺旋溝が形成されたナットと、外周面に螺旋溝が形成されたねじ軸と、ナットの螺旋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、前記ナットの内周面に凹部として形成された、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ボールねじの前記ナットの製造方法であって、円筒状のナット素材の内周面に前記凹部を鍛造工程により形成した後、前記ナット素材の内周面を予め設定した範囲および量で切削する切削工程を行い、次いで、前記ナット素材の内周面に前記螺旋溝を形成することを特徴とする。
【０００８】
前記予め設定した範囲とは、前記螺旋溝を形成する範囲であり、ナット素材の軸方向で少なくとも一部にボールが転動する範囲を含む。
この発明の方法において、前記切削工程は、前記ナット素材の内周面の前記凹部の周辺部以外の部分のみで行ってもよい（第１の方法）し、前記ナット素材の内周面の全体で行ってもよい（第２の方法）。
【０００９】
第１の方法では、前記切削工程で前記ナット素材の内周面の前記凹部の周辺部以外の部分を切削することで、前記凹部の周辺部でのナットの内径が、それ以外の部分（前記凹部の周辺部以外の部分）よりも小さくなる。これにより、前記凹部によるボールの掬い上げ性が向上する（掬い上げし易くなる）。また、この方法で得られたナットは、前記凹部を鍛造工程により形成した後に前記凹部の周辺部以外の部分に対して前記切削工程を行わないナットと比較して、前記部分の内径が大きくなるため、潤滑剤の充填量が多くなる。すなわち、第１の方法でナット素材の内周面を切削する量は、潤滑剤の充填量の設定値等によって設定される。
【００１０】
第２の方法では、前記切削工程で前記ナット素材の内周面の全体（前記凹部の周辺部を含む）を切削することで、前記鍛造工程で前記凹部に生じたダレが軽減されるため、前記凹部によるボールの掬い上げ性が向上する。また、この方法で得られたナットは、前記凹部を鍛造工程により形成した後に前記切削工程を行わないナットと比較して、ナットの内径が大きくなるため、潤滑剤の充填量が多くなる。すなわち、第２の方法でナット素材の内周面を切削する量は、ダレの程度と潤滑剤の充填量の設定値等によって設定される。
第２の方法では、前記切削工程により、前記鍛造工程で前記凹部に生じたダレを全て除去することが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
この発明の方法によれば、ボールねじ内の潤滑剤充填量を確保しながらボールの掬い上げ性に優れたボールねじ用ナットが製造できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態の方法を説明する図である。
【図２】実施形態で行う鍛造工程を説明する図である。
【図３】実施形態で行う鍛造工程を説明する図である。
【図４】鍛造工程で生じるダレを説明する図である。
【図５】第２実施形態の方法を説明する図である。
【図６】ボールの掬い上げ性について説明する図である。
【図７】切削工程後に螺旋溝を形成することによる効果を説明する図である。
【図８】螺旋溝が形成される前のナット素材の例を示す平面図（ａ）と、（ａ）のＡ−Ａ断面図（ｂ）である。
【図９】螺旋溝の形成方法の例を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、この発明の実施形態について説明する。
［第１実施形態］
図１に示すように、この実施形態の方法では、先ず、円筒状のナット素材１の内周面１１にＳ字状の凹部１２を鍛造工程により形成し（ａ）、次に、ナット素材１の内周面１１を切削する切削工程を行い（ｂ）、次に、ナット素材１の内周面１１に、例えば切削や研削などの方法で螺旋溝１３を形成する（ｃ）。（ｂ）に示すように、切削工程は、ナット素材１の内周面１１の凹部１２の周辺部１１ａに対しては行わず、それ以外の部分に対してのみ行う。
【００１４】
鍛造工程は、例えば図２に示す方法で行う。これにより、図３および４に示すように、鍛造工程により形成された凹部１２にダレ１２ａが生じている。
図２（ａ）および（ｂ）に示すように、この鍛造工程では、円筒状のナット素材１を拘束型４０２で拘束し、拘束したナット素材１の内周面１１にパンチ４０１を押し込んでいる。拘束型４０２は、ナット素材１の外周面１５に対応する形状の内周面４０２ａを有しており、その内周面４０２ａでナット素材１を拘束する。そして、拘束型４０２の内周面４０２ａには、ナット素材１の内周面にパンチ４０１を押し当てる位置に対応して、凹溝形状の材料逃がし部４０２ｂが形成されている。例えば、材料逃がし部４０２ｂは、平面視で略Ｓ字形状をなしている。
【００１５】
パンチ４０１は、ナット素材１の内周面１１に凹部１２を成形可能な形状をなしている。すなわち例えば、パンチ４０１は、平面視で略Ｓ字形状をなしている。
これにより、図２（ａ）（成形開始時を示す図）から（ｂ）（成形終了時を示す図）に示すように、この方法では、拘束型４０２により外周面１５を拘束されたナット素材１の内周面１１に対して、パンチ４０１を押し込んで凹部１２を成形する。
【００１６】
ここで、成形品の変形の減少や材料流動の減少による凹部１２のピッチや凹部１２の深さ、位相の精度向上、又はパンチ４０１の成形面圧の減少による寿命の向上のために、凹部１２の成形に際して、ナット素材１において、その内周面の凹部１２に対応する外周に材料を逃がすことは効果的である。このようなことから、材料逃がし部４０２ｂが拘束型４０２に設けられている。
【００１７】
図３は、凹部１２の成形終了時を示す図２（ｂ）のＡ−Ａ断面を示す。さらに、図４は、凹部１２が成形されたナット素材１の内周面１１を示す。
これら図３および図４に示すように、パンチ４０１が押し込まれて成形された凹部１２の外周部には、塑性変形し輪郭形状が崩れる、いわゆるダレ（図４ではハッチングで示す領域）１２ａが発生する。
【００１８】
この実施形態の方法では、切削工程で、ナット素材１の内周面１１の凹部１２の周辺部１１ａ以外の部分を切削することで、凹部１２の周辺部１１ａでのナット素材１の内径が、それ以外の部分（切削された部分）１１ｂよりも小さくなる。また、ボールねじのＢＣＤよりも小さい内径のナット素材１を使用することで、凹部１２が形成されている部分のナット内径をコマ式ボールねじのコマの内径と同様にすることができる。これにより、得られたナットの凹部１２によるボールの掬い上げ性が向上する。
【００１９】
また、この方法で得られたナットは、凹部１２を鍛造工程により形成した後に凹部１２の周辺部１１ａ以外の部分１１ｂに対して切削工程を行わないナットと比較して、その部分１１ｂの内径が大きくなるため、潤滑剤の充填量が多くなる。
この方法で得られたナットの内周面には、凹部１２の両端部以外のダレ１２ａが残る。このダレ１２ａが残っていることにより、凹部１２の側壁高さが確保される。
【００２０】
［第２実施形態］
図５に示すように、この実施形態の方法では、先ず、円筒状のナット素材１の内周面１１にＳ字状の凹部１２を鍛造工程により形成し（ａ）、次に、ナット素材１の内周面１１を切削する切削工程を行い（ｂ）、次に、ナット素材１の内周面１１に、例えば切削や研削などの方法で螺旋溝１３を形成する（ｃ）。（ｂ）に示すように、切削工程は、ナット素材１の内周面１１の全体で行う。
鍛造工程は、例えば第１実施形態で説明した図２に示す方法で行う。これにより、図３および４に示すように、鍛造工程により形成された凹部１２にダレ１２ａが生じている。切削工程では、このダレ１２ａが全て除去されるように、図３のラインＬに沿ってナット１の内周面１１を切削する。
【００２１】
この実施形態の方法では、鍛造工程で凹部１２に生じたダレ１２ａが全て、切削工程で除去される。これにより、得られたナットの凹部１２によるボールの掬い上げ性が向上する。また、この方法で得られたナットは、凹部１２を鍛造工程により形成した後に切削工程を行わないナットと比較して、ナットの内径が大きくなるため、潤滑剤の充填量が多くなる。また、鍛造工程でダレ１２ａが生じないように凹部１２を形成することは困難であるが、切削工程で生じたダレ１２ａを除去することにより、凹部１２を均一な形状にすることができる。
また、この実施形態の方法で製造されたナットは、第１実施形態の方法で製造されたナットと比較して、ナットの厚さが均一になり動バランスが向上するため、このナットを組み込んだボールねじは高速回転時に騒音が発生しにくくなる。
【００２２】
図６に、この実施形態の方法で製造されたナットを組み込んだボールねじの、ボール掬い上げ部（凹部１２の直線部と曲線部との境界位置）におけるボール進行方向の断面を示す。この例では、ナットの内径ｄがボールねじのＢＣＤよりも大きくなっている。この図に、循環溝である凹部１２とボール３の接点をＡ、ねじ軸２の螺旋溝２３とボール３の接点をＢで示す。また、各接点Ａ，Ｂでボール３が受ける力Ｆ２，Ｆ１と、これらの合力Ｆを示す。この合力Ｆによりボール３が凹部１２の内部に掬い上げられて、凹部１２内を進行する。
【００２３】
そして、接点Ｂでのボール３の接触角（θ１）と接点Ａでのボール３の接触角（θ２）の関係がθ２＞θ１となるように、鍛造工程前のナット素材１の内径と切削工程による切削量を決める。その際に、この実施形態のようにダレ１２ａが全て除去されていると、接点Ａが１点に決まるので、安定的に掬い上げ可能な内径ｄが設定できる。これに対して、２点鎖線で示すようにダレ１２ａが存在していると、接点Ａが定まりにくいため、安定的に掬い上げ可能な内径ｄが設定されにくい。
【００２４】
なお、凹部１２を形成する鍛造工程は、例えば、カムドライバと、凹部１２に対応する形状の凸部を有するカムスライダと、を有するカム機構の金型を用いて行ってもよい。詳述すると、ナット素材１内にカムドライバとカムスライダを挿入し、そのときカムスライダは、ナット素材１とカムドライバとの間に配置するとともに、凸部をナット素材１の内周面に向けて配置する。ナット素材１内に配されたカムスライダとカムドライバは、ナット素材１の略軸方向（ナット素材１の軸方向から若干傾斜した方向）に延びる傾斜面で相互に接触しており、両傾斜面が金型のカム機構を構成している。
【００２５】
ここで、カムドライバをナット素材１の軸方向に沿って移動させると、両傾斜面で構成されるカム機構（くさびの作用）によりカムスライダがナット素材１の径方向外方に移動する。すなわち、カムドライバの傾斜面からカムスライダの傾斜面に力が伝達され、カムドライバの軸方向の力がカムスライダを径方向外方へ動かす力に変換される。その結果、カムスライダの凸部がナット素材１の内周面を強く押圧することとなるので、鍛造によりナット素材１の内周面に凹部１２が形成される。
【００２６】
また、第１実施形態および第２実施形態のいずれの場合でも、図７に示すように、螺旋溝１３の形成をナット素材の内周面１１を切削した後に行う場合は、内径が大きくなっている内周面１１ｂに対して行われる。このため、螺旋溝１３の形成をナット素材の内周面１１を切削しないで行う場合（図７に二点鎖線で表示）と比較して、螺旋溝１３を形成する際にカッター５で除去される量がＡで示す分だけ少なくなる。これにより、螺旋溝１３の形成に係る加工時間が短縮でき、加工精度が向上でき、工具の寿命を向上できる。
【００２７】
［図８の説明］
図８のナット素材１は、Ｓ字状の凹部（ボール戻し経路）１２が形成されていて、螺旋溝が形成される前の状態を示す。この状態で、ナット素材１の内周面１１にＳ字状の凹部（ボール戻し経路）１２が２個形成され、２個の凹部１２は内周面１１の周方向で同じ位置（同位相）に形成され、２個の凹部１２の周辺部１１ａの内径が他の部分（凹部１２の周辺部以外の部分）１１ｃより小さく形成されている。このナット素材１に螺旋溝が形成されることで、ボールねじ用ナットが得られる。
【００２８】
図８のナット素材１は、周辺部１１ａの内径を有する円筒体に対する冷間鍛造加工で、周辺部１１ａ以外の部分１１ｃの内径を有する大径部と、２個の凹部１２を同時に形成する方法で得ることができる。また、内周面が、周辺部１１ａに対応する小径部と、周辺部１１ａ以外の部分１１ｃに対応する大径部とからなる略円筒体を用意し、その小径部に冷間鍛造加工でＳ字状の凹部１２を２個形成する方法で得ることができる。さらに、周辺部１１ａの内径を有する円筒体に冷間鍛造加工でＳ字状の凹部１２を２個形成した後、凹部１２の周辺部１１ａ以外の部分を切削する方法で得ることができ、その際の切削加工としてブローチ加工が採用できる。
よって、この例のボールねじ用ナットは、複数の凹部１２が内周面１１の周方向で異なる位置に形成されているボールねじ用ナットと比較して、加工効率が高くなる。
【００２９】
図８のナット素材１を経て得られるボールねじ用ナットは、内周面に螺旋溝が形成されたナットと、外周面に螺旋溝が形成されたねじ軸と、ナットの螺旋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、前記ナットの内周面に凹部として形成された、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ボールねじであって、前記ナットは前記凹部を複数個有し、前記複数の凹部は内周面の周方向で同じ位置に形成され、前記複数の凹部の周辺部の内径が他の部分（前記凹部の周辺部以外の部分）より小さいことを特徴とするボールねじ用ナットに含まれる。
【００３０】
［図９の説明］
図９に、ナット素材１の内周面１１に螺旋溝１３を形成する方法の一例を示す。この方法では、切削工具５を用いた粗加工により螺旋溝１３ａと溝肩面取り部１４を同時に形成した（ａ）後、粗加工された螺旋溝１３ａを研削工具６により仕上げ加工する（ｂ）ことで、螺旋溝１３を形成している。
【００３１】
図９（ａ）に示す螺旋溝粗加工工程では、ナット素材１の内周面１１の直径がコマ式ボールねじのナットの内周面１１１より小さい状態で、切削工具５を用いた粗加工により螺旋溝１３ａと溝肩面取り部１４を形成する。そのため、図９（ｂ）に示すように、コマ式ボールねじのナットの場合よりも溝肩面取り部１４が大きく形成される。
これにより、溝肩面取り部１４に多くの潤滑剤が充填できる。また、仕上げ加工で研削工具６にかかる加工負荷が小さくなるため、螺旋溝加工の精度が向上し、工具の寿命も向上する。さらに、Ｓ字状の凹部１２の形成後にナット素材１の内周面１１の切削工程を行わなくても、ボール掬い上げ性が良好になる。
【００３２】
図９の例は、内周面に螺旋溝が形成されたナットと、外周面に螺旋溝が形成されたねじ軸と、ナットの螺旋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、前記ナットの内周面に凹部として形成された、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ボールねじの前記ナットの製造方法であって、下記の構成(a) を特徴とする方法に含まれる。
(a) 円筒状のナット素材の内周面に前記凹部を鍛造工程により形成した後、前記ナット素材の内周面に前記螺旋溝を形成する螺旋溝形成工程を行い、前記螺旋溝形成工程は、前記螺旋溝と溝肩面取り部を粗加工する螺旋溝粗加工工程と、粗加工された前記螺旋溝を仕上げ加工する螺旋溝仕上げ工程とを有する。
【符号の説明】
【００３３】
１  ナット素材
１１  内周面
１１ａ  ナット素材の凹部の周辺部
１１ｂ  切削された部分（凹部の周辺部以外の部分）
１１ｃ  大径部（凹部の周辺部以外の部分）
１２  Ｓ字状の凹部
１２ａ  ダレ
１３  ナットの螺旋溝
１３ａ  粗加工された螺旋溝
１４  溝肩面取り部
１５  ナット素材の外周面
２  ねじ軸
２３  ねじ軸の螺旋溝
３  ボール
４０１  パンチ
４０２  拘束型
４０２ａ  拘束型の内周面
４０２ｂ  拘束型の材料逃がし部
５  切削工具
６  研削工具
【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】
2013076464.tif 000009
【図８】
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【図９】
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