(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱状の棒状体に転造ダイスを押し当てて前記棒状体にボールねじの転動体と係合するボールねじ溝を転造加工するときに、下式（６）から算出されるボールねじ溝の１リード当りの誤差発生山数Ｎが下式（７）から算出されるボールねじ溝１リード当りの転動体数ＮBを整数倍した値の範囲から外れるようにしたことを特徴とする転造ボールねじ。
【数３】
0003912103.tif 000009
【請求項２】
円柱状の棒状体に転造ダイスを押し当てて前記棒状体にボールねじの転動体と係合するボールねじ溝を転造加工するときに、前記転造ダイスの溝条数とリード角を、下式（６）から算出されるボールねじ溝の１リード当りの誤差発生山数Ｎが下式（７）から算出されるボールねじ溝１リード当りの転動体数ＮBを整数倍した値の範囲から外れるように設定して前記棒状体に前記ボールねじ溝を転造加工することを特徴とするボールねじ溝の転造加工方法。
【数４】
0003912103.tif 000010
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボールねじのねじ軸を製造するときに用いられるボールねじ溝の転造加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ボールねじのねじ軸（以下、ボールねじ軸と称す）は、一般に、円柱状の棒状体にボールねじ溝を形成して構成されており、このようなボールねじ軸を転造加工により製造するときには、通し転造方式と称される方法を用いる場合が多い。この通し転造方式は、いわゆる歩き現象を利用して円柱状の棒状体にボールねじ溝を転造加工する方法であり、歩き現象とは、転造ダイスのリード角と転造加工されるボールねじ溝のリード角とに若干の角度差を持たせ、この角度差によって棒状体が転造ダイス間を軸方向に移動する現象をいう。
【０００３】
このような通し転造方式で棒状体にボールねじ溝を転造加工すると、転造ダイスの幅よりも長さの長いボールねじ軸を得ることができ、ボールねじ軸の製造に用いられる転造盤の小型化等を図ることが可能である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した方法でボールねじ溝を転造加工する場合、ボールねじ溝が転造加工される棒状体には、▲１▼ワーク（棒状体）の振れによるボールねじ溝の誤差成分、▲２▼転造ダイスの振れによるボールねじ溝の誤差成分、▲３▼ダイス条数とボールねじ条数との違いによるボールねじ溝の誤差成分が周期的に発生する。特に、棒状体に転造されたボールねじ溝が転動ダイス間から抜け出るときに応力集中が転造ダイスのエッジ部に発生し、この応力集中によって棒状体の表面を過度に潰してしまうことがある。このような現象が断続的に起きると棒状体に転造されたボールねじ溝が波を打つ形状となり、ボールねじを高速で作動させた場合に振動が発生しやすくなり、その結果として、騒音の発生や位置決め精度の低下などを招く虞があった。また、ボールねじの作動性の低下や剛性の不安定を招くことがあった。
【０００５】
本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、ボールねじを高速で作動させても騒音の発生原因となる振動等の発生を抑制することができ、かつ作動性が良好で剛性の安定した転造ボールねじ及びボールねじ溝の転造加工方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明に係る転造ボールねじは、円柱状の棒状体に転造ダイスを押し当てて前記棒状体にボールねじの転動体と係合するボールねじ溝を転造加工するときに、下式（６）から算出されるボールねじ溝の１リード当りの誤差発生山数Ｎが下式（７）から算出されるボールねじ溝１リード当りの転動体数ＮBを整数倍した値の範囲から外れるようにしたことを特徴とする。
【数５】
0003912103.tif 000002
【０００７】
請求項２の発明に係るボールねじ溝の転造加工方法は、円柱状の棒状体に転造ダイスを押し当てて前記棒状体にボールねじの転動体と係合するボールねじ溝を転造加工するときに、前記転造ダイスの溝条数とリード角を、下式（６）から算出されるボールねじ溝の１リード当りの誤差発生山数Ｎが下式（７）から算出されるボールねじ溝１リード当りの転動体数ＮBを整数倍した値の範囲から外れるように設定して前記棒状体に前記ボールねじ溝を転造加工することを特徴とする。
【数６】
0003912103.tif 000003
【０００８】
請求項１及び２記載の発明によると、ボールねじ溝の１リード当りの誤差発生山数が転動体のボールねじ溝１リード当りの個数を整数倍した値と一致しなくなるので、ボールねじを高速で作動させても騒音の発生原因となる振動等の発生を抑制することができる。つまり、棒状体に転造されるボールねじ溝の１リード当りの誤差発生山数が転動体のボールねじ溝１リード当りの個数を整数倍した値と一致した場合には騒音の発生原因である振動が発生しやすくなるが、棒状体に転造されるボールねじ溝の１リード当りの誤差発生山数が転動体のボールねじ溝１リード当りの個数を整数倍した値と一致しなくなると騒音の発生原因である振動が発生し難くなる。また、ボールねじ溝１リード当りの誤差発生山数が転動体のボールねじ溝１リード当りの個数を整数倍した値と一致しなくなるので、ボール予圧量が全体として安定することにより、作動性が向上し、剛性が安定する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係るボールねじ溝の転動加工方法に用いられる転動ダイスの一例を示す図である。同図に示されるように、転造ダイス１１はロール状に形成されており、この転造ダイス１１の外周面には、円柱状の棒状体にボールねじ溝を転造加工するための螺旋突条１２が所定のリード角ωdで形成されている。そして、隣り合う二つの螺旋突条間には、円柱状の棒状体にボールねじ山を転造加工するための螺旋溝１３が所定のリード角ωdで形成されている。
【００１０】
このような転造ダイス１１を用いてワークである棒状体にボールねじ溝を転動加工する場合には、図２に示されるように、転造ダイス１１の螺旋突条１２に棒状体１５を押し当て、前述した通し転造方式により棒状体１５にボールねじ溝１６を転造加工する。このとき、転造ダイス１１の溝条数ｍdとダイスリード角ωdを適宜設定し、転造加工時にワークの振れやダイスの回転振れ、ダイス溝条数とボールねじ溝条数の違い等によって発生するボールねじ溝１リード当りの誤差発生山数（ビビリ山数）が転動体のボールねじ溝１リード当りの個数を整数倍した値と一致させないようにする。
【００１１】
この場合、ボールねじ溝１リード当りの転動体数は、転動体の総数と転動体循環路長さの違いにより発生する転動体間の隙間を考慮し、ある程度の幅を持たせる。また、転造加工時にボールねじ溝のリードを微調整するためにダイスの傾き角を僅かに変化させたり、あるいは転造加工されるねじ溝の有効径を調整するためにダイス間の設定距離を変更したりすることを考慮し、誤差発生山数にある程度の幅を持たせる。
【００１２】
ボールねじ溝と係合する転動体のボールねじ溝１リード当りの個数は、下記の表１に示されるように、次式より計算から求めることができる。
【００１３】
【数１】
0003912103.tif 000004
【００１４】
【表１】
0003912103.tif 000005
【００１５】
また、ボールねじ溝１リード当りの誤差発生山数Ｎは、転造ダイス１１の外径をＤd、転造ダイス１１の溝高さをＨ、転造ダイス１１の溝条数をｍd、棒状体の外径をＤw、ボールねじの軸外径をＤS、棒状体１５に転造されるボールねじ溝１６のリードをＬ、同じくボールねじ溝１６の溝条数をｍs、転動直径係数をκ、ダイス１回転当りの棒状体１５の軸方向移動量をＳsとすると、下記の式（６）から求めることができる。
【００１６】
【数２】
0003912103.tif 000006
【００１７】
なお、転動直径係数κは、図３に示されるように、ダイスの仕様によってκ＝０．９〜１．５の値をとるが、式（４）から求めてもよい。
本発明に用いられる転造ダイスと従来の転造ダイスの仕様を表２に示す。
【００１８】
【表２】
0003912103.tif 000007
【００１９】
表２に示されるように、ダイス外径：１９４ｍｍ、ダイス条数：８０、ダイスリード角：３３．５１７°の転動ダイスを使用して棒状体１５にボールねじ溝１６を転造加工すると、ボールねじ溝１リード当りの誤差発生山数Ｎが表１に示される転動体数の整数倍と一致するが、ダイス外径：１９４ｍｍ、ダイス条数：７８、ダイスリード角：３２．８５２°の転動ダイスを使用して棒状体１５にボールねじ溝１６を転造加工した場合には、誤差発生山数Ｎが表１に示される転動体数の整数倍と一致しなくなることがわかる。
【００２０】
図４はダイス外径：１９４ｍｍ、ダイス条数：８０、ダイスリード角：３３．５１７°の転動ダイスを使用して棒状体１５にボールねじ溝１６を転造加工した場合の誤差発生山数と転動体数との関係を解析した結果を示す図で、図５はダイス外径：１９４ｍｍ、ダイス条数：７８、ダイスリード角：３２．８５２°の転動ダイスを使用して棒状体１５にボールねじ溝１６を転造加工した場合の誤差発生山数と転動体数との関係を解析した結果を示す図である。
【００２１】
図４を参照すると、ダイス外径：１９４ｍｍ、ダイス条数：８０、ダイスリード角：３３．５１７°の転動ダイスを使用して棒状体１５にボールねじ溝１６を転造加工した場合には、誤差発生山数が４５．９９であり、危険山数４４．８〜４８．２と一致している。
一方、ダイス外径：１９４ｍｍ、ダイス条数：７８、ダイスリード角：３２．８５２°の転動ダイスを使用して棒状体１５にボールねじ溝１６を転造加工した場合には、図５に示されるように、誤差発生山数が２４．８４となり、どの危険山数にも一致していないことがわかる。
【００２２】
図６は従来方法によってボールねじ溝を転造加工した場合のボールねじの騒音特性を解析した結果を示す線図で、図７は本発明方法によってボールねじ溝を転造加工した場合のボールねじの騒音特性を解析した結果を示す線図である。図６の解析結果と図７の解析結果とを比較すると、従来では１ｋＨｚ以下の領域でボールねじ溝のビビリによるピークが数本立っているのに対し、本発明では騒音レベルのピークが低く抑えられていることがわかる。
【００２３】
なお、転動ダイスを用いて転造加工したボールねじ軸の誤差発生山数は、図８に示す方法で測定することができる。すなわち、電気マイクロメータ１７の接触子１７ａをねじ軸１５のねじ溝１６に略４５°の角度で接触させ、この状態でねじ軸１５を回転させ、ねじ軸１５のねじ溝方向に沿ったねじ溝面における接触子１７ａとの接触方向のうねりの変位振幅を電気マイクロメータ１７で測定することにより、ボールねじの誤差発生山数を求めることができる。
【００２４】
【表３】
0003912103.tif 000008
【００２５】
表３に示す仕様の転造ダイスを用いて転造加工したボールねじ軸の誤差発生山数の測定データを図９に、また図９の測定データをＦＦＴ解析した結果を図１０に示す。図９及び図１０から、誤差発生山数は計算値とほぼ一致していることがわかる。
上述のように、円柱状の棒状体１５に転造ダイス１１を押し当てて棒状体１５にボールねじの転動体と係合するボールねじ溝１６を転造加工するときに、ボールねじ溝１６の１リード当りの誤差発生山数が転動体のボールねじ溝１リード当りの個数を整数倍した値と一致しないように、転造ダイス１１の条数とリード角とを適宜設定して棒状体１５にボールねじ溝１６を転造加工することにより、ボールねじ溝の１リード当りの誤差発生山数が転動体のボールねじ溝１リード当りの個数を整数倍した値と一致しなくなるので、ボールねじを高速で作動させても騒音の発生原因となる振動等の発生を抑制することができる。
【００２６】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。たとえば、上述した実施形態では２ロールの転造加工を例に挙げているが、３ロールの転造加工でも同様である。また、ダイス外径、ダイスの条数、ダイスのリード角、ボールねじの仕様を決定することにより、２つを決めれば残りも決まるため、いずれか２つをコントロールすればよい。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ボールねじを高速で作動させても騒音の発生原因となる振動等の発生を抑制することができる。また、作動性が良く、剛性の安定したボールねじを加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るボールねじ溝の転造加工方法に用いられる転動ダイスの一例を示す図である
【図２】図１に示される転造ダイスを用いて棒状体にボールねじ溝を転造加工する方法を示す図である。
【図３】転動直径係数とダイス仕様との関係を示す図である。
【図４】ダイス外径：１９４ｍｍ、ダイス条数：８０、ダイスリード角：３３．５１７°の転動ダイスを使用して棒状体にボールねじ溝を転造加工した場合の誤差発生山数と転動体数との関係を解析した結果を示す図である。
【図５】ダイス外径：１９４ｍｍ、ダイス条数：７８、ダイスリード角：３２．８５２°の転動ダイスを使用して棒状体にボールねじ溝を転造加工した場合の誤差発生山数と転動体数との関係を解析した結果を示す図である。
【図６】従来方法によってボールねじ溝を転造加工した場合のボールねじの騒音特性を解析した結果を示す線図である。
【図７】本発明方法によってボールねじ溝を転造加工した場合のボールねじの騒音特性を解析した結果を示す線図である。
【図８】ボールねじ軸の誤差発生山数を測定する方法を示す図である。
【図９】誤差発生山数の測定データを示す線図である。
【図１０】図９の測定データをＦＦＴ解析した結果を示す線図である。
【符号の説明】
１１  転造ダイス
１２  螺旋突条
１５  棒状体
１６  ボールねじ溝
【図１】
0003912103.tif 000011
【図２】
0003912103.tif 000012
【図３】
0003912103.tif 000013
【図４】
0003912103.tif 000014
【図５】
0003912103.tif 000015
【図６】
0003912103.tif 000016
【図７】
0003912103.tif 000017
【図８】
0003912103.tif 000018
【図９】
0003912103.tif 000019
【図１０】
0003912103.tif 000020