JP2001137993A - ボールネジの製造装置及び製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高精度なボールネジを容易に且つ安価に製造
することができるボールネジの製造装置及び製造方法を
提供する。 【解決手段】 内周面にらせん状の突起１２ａが形成さ
れたダイス１２内を丸棒２０ａが軸方向に嵌通すること
により、前記ダイス１２が回転しつつ、らせん状の突起
１２ａが丸棒２０ａの外周面に、等ピッチのハイリード
のらせん状溝が成形される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ボールネジの製造
装置及び製造方法に関し、特に、工作機械やロボットな
どに使われる高精度の位置決めや物体の移動に使用され
るハイリードのボールネジの製造装置及び製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、工作機械やロボットなどに使われ
る高精度の位置決めや物体の移動に使用されるボールネ
ジは切削と研削加工あるいは転造加工により製造されて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の製造方法では、製作期間が長くなり生産性が非常に
低く、特にハイリードのボールネジ製作は従来の加工方
法では容易ではないため、更に製作期間が長くなり高価
である。しかしながら、市場においては超高精度な製品
を要求する一方、安価で納期の短い製品を期待している
ため、市場の要求に合わなくなっている。本発明は、こ
のような課題を解決するためのものであり、高精度なボ
ールネジを容易に且つ安価に製造することができるボー
ルネジの製造装置及び製造方法を提供することを目的と
する。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、本発明のうちで請求項１記載の発明は、内周面
にらせん状の突起が形成されたダイス内を丸棒が軸方向
に嵌通することにより、前記らせん状の突起が丸棒の外
周面にらせん状の深溝を成形しつつ前記ダイスが回転す
るように構成されていることを特徴とするものである。

【０００５】このように、ダイス内に丸棒を軸方向に嵌
通させるだけで回転するダイスのらせん状の突起により
丸棒の外周面にらせん状の深溝を成形することができ
る。

【０００６】また、本発明のうちで請求項２記載の発明
は、超硬のダイスの側部が単式深溝玉軸受けにより回転
可能に支持されており、前記ダイスの軸方向内部側がス
ラスト玉軸受けにより回転可能に支持されており、前記
ダイスの内周面にはらせん状の突起が形成されており、
前記支持部の軸方向内側には、丸棒が挿通可能な挿通孔
が形成されたことを特徴とするものである。

【０００７】このように、ダイスの側部を単式深溝玉軸
受けにより、ダイスの軸方向内部側をスラスト玉軸受け
によりそれぞれ回転可能に支持することにより、ダイス
内に丸棒を嵌通させる際に、スラスト荷重を受けてもダ
イスは容易に回転することができる。

【０００８】また、本発明のうちで請求項３記載の発明
は、前記ダイス内に丸棒の一端を挿入して軸方向に嵌通
させることによりダイスが回転し始め、回転するダイス
内周面のらせん状の突起が嵌通していく丸棒の外周面に
らせん状の深溝を成形することを特徴とする。ダイス内
に丸棒の一端を挿入して軸方向に嵌通させることにより
ダイスが回転し始め、回転するダイスの側部が単式深溝
玉軸受けにより、軸方向内部側がスラスト玉軸受けによ
りそれぞれ支持部に回転可能に支持されることにより構
成されており、これにより、丸棒引抜き中スラスト荷重
を受けてもダイスは容易に回転することができる。ダイ
スの内周面にはらせん状の突起が形成されており、支持
部の下部には、丸棒が挿通可能な挿通孔が形成されてい
る。

【０００９】これにより、ダイス内に丸棒を一度だけ嵌
通させることにより丸棒の外周面に精密な等ピッチのら
せん状の深溝が成形されるため、１回のみの塑性加工に
よりハイリードのボールネジの製造が可能になり、これ
まで切削・研削での製作が技術的に難しいハイリードの
ボールネジの製造が可能となるとともに、生産性も向上
する。

【００１０】また、本発明のうちで請求項４記載の発明
は、請求項３記載の発明において、前記ダイスは、その
側部が単式深溝玉軸受けにより回転可能に支持されてお
り、前記ダイスの軸方向内部側がスラスト玉軸受けによ
り回転可能に支持されることを特徴とするものである。

【００１１】これにより、ダイス内に丸棒を嵌通させる
と、ダイスは単式深溝玉軸受け及びスラスト玉軸受けに
それぞれ支持されて無理なく回転し、丸棒の外周面にら
せん状の深溝を形成する。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
により説明する。図１は、本発明の実施の形態を示すハ
イリードボールネジの製造装置の断面図、図２は、図１
の製造装置により製造されたハイリードボールネジの側
面図である。図１に示すように、１０は、ハイリードボ
ールネジ２０の製造装置である。製造装置１０は、超硬
合金などのダイス１２の側部が単式深溝玉軸受け１４に
より、またダイス１２の軸方向内部側がスラスト玉軸受
け１６によりそれぞれ支持部１８に回転可能に支持され
ることにより構成される。これにより、丸棒２０ａ引抜
き中スラスト荷重を受けてもダイス１２は容易に回転す
ることができる。ダイス１２の内周面にはらせん状の突
起１２ａが形成されており、支持部１８の下部には、丸
棒２０ａが挿通可能な挿通孔１８ａが形成されている。
丸棒２０ａは、例えば、強じんで耐摩耗性のある浸炭用
合金鋼ＳＣＭ４２０などの焼きなましたものである。ま
た、丸棒２０ａの寸法は、例えば、直径１５．０〜１
６．２ｍｍ程度である。

【００１３】次に、ハイリードボールネジ２０の製造方
法について説明する。まず、丸棒２０ａを、潤滑石鹸が
のりやすいようにリン酸亜鉛被膜等の潤滑処理（ボンデ
ライト、ボンデリューべ）を行い、その後、丸棒２０ａ
の一端の直径を縮小（先付け）する。丸棒２０ａを縮小
した一端側から図１中矢印１方向にダイス１２内に挿入
し、丸棒２０ａの一端を図１中矢印２方向に引抜く。丸
棒２０ａの引き抜きは、図示してないドローベンチによ
り、所定の速度で引抜く。丸棒２０ａを引き抜く際に、
ダイス１２のらせん状の突起１２ａが丸棒２０ａの外周
面に食い込むため、丸棒２０ａを軸方向に移動させるこ
とによりダイス１２が図１中矢印３方向に回転して、ら
せん状の突起１２ａが丸棒２０ａの外周面にらせん状の
深溝２０ｂを成形していく。このように、ダイス１２の
側部を単式深溝玉軸受け１４により、ダイス１２の軸方
向内部側をスラスト玉軸受け１６によりそれぞれ回転可
能に支持することにより、ダイス１２内に丸棒２０ａを
嵌通させる際に、スラスト荷重を受けてもダイス１２は
容易に回転することができる。これにより、ダイス１２
内に丸棒２０ａを軸方向に嵌通させるだけで回転するダ
イス１２のらせん状の突起により丸棒２０ａの外周面に
等ピッチの精密ならせん状の深溝を成形することができ
る。

【００１４】

【実施例】強じんで耐摩耗性のある浸炭用合金鋼ＳＣＭ
４２０の焼きなました丸棒２０ａは、引抜き時のリダク
ションを変化させるため、その直径を１５．０ｍｍ、１
５．２ｍｍ、１５．４ｍｍ、１５．６ｍｍ、１６．２ｍ
ｍの５種類を使用する。図３にそれぞれの丸棒２０ａの
直径に対する引抜きリダクションを示し、試作するハイ
リードボールネジ２０の寸法及び目標仕様を、軸径１５
ｍｍ、リード４０ｍｍとし、加工するねじの条数は２と
４とする。累積リード誤差の目標は、ＪＩＳＢ１１９
１，１１９２のＣ１０相当（±０．２１ｍｍ／３００ｍ
ｍ）であり、溝形状は半円状のものとする。

【００１５】まず、丸棒２０ａに潤滑処理を行い、その
後、丸棒２０ａの一端の直径を縮小する。丸棒２０ａの
一端をダイス１２内に挿入して、図示してないドローベ
ンチにより約２ｍ／ｍｉｎの速度で引抜く。引抜き応力
はロードセルより随時測定する。

【００１６】次に、実験結果及び考察を示す。実験で
は、図３に示したリダクション内では引抜きが可能であ
り、１パスの引抜きのみで、図２に示されるような軸径
１５ｍｍの４条のハイリードボールネジ２０が加工され
る。２条或いはその他のハイリードボールネジ２０につ
いても図示していないが同様である。

【００１７】引抜き中ダイス１２は相当大きな圧力を受
けながら回転する。図３に示した各直径の丸棒２０ａを
用いた際の引抜き応力の測定結果を図４に示す。これに
よると、１パスリダクション（Ｒ／Ｐ）が大きくなれば
なるほど引抜き応力は大きくなり、２条ネジと４条ネジ
における実験結果の相異はあまり見られない。多少複雑
形状になる４条ネジの方がかえって引抜き応力が低くな
っており、また、１パスリダクションが十数％を超える
と引抜き応力の上昇率が小さくなっている。これらは、
引き細りのような現象が起き、実リダクションが想定リ
ダクションより小さくなっているためと考えられ、ダイ
ス１２を出たハイリードボールネジ２０のネジの溝部が
引張り応力に耐えられず、溝形状が長手方向に伸ばされ
た現象と判断される。

【００１８】次に、図３の条件で引抜きを行った２条ネ
ジの各ハイリードボルネジ２０の長手方向のリードの測
定結果を図５に示す。いずれの条件でも測定されたリー
ドは目標の４０ｍｍより大きくなっており、１パスリダ
クションが大きくなればなるほどリードの伸びが大きく
なることがわかる。しかし、長手方向のリードのばらつ
きは少なく、±０．２ｍｍ以内に入っており、ダイス１
２の設計時にリードの伸びを予想しなければならないこ
とがわかる。そこで、図６に示す１パスリダクションと
リードの伸び率の関係のデータと図５のデータを利用し
てダイス１２を設計することにより、ハイリードボール
ネジ２０を目標仕様に仕上げることができるものと判断
される。

【００１９】次に、本発明の引抜きによるハイリードボ
ールネジ２０の変形機構や加工度をチェックするため、
硬さ分布を調べた。これによると、成形された溝部では
加工硬化により硬さが最も高く、焼きなましの硬さの１
０〜１５％向上する。

【００２０】なお、丸棒２０ａの材質、寸法、ねじの条
数及びねじの形状、潤滑処理方法は上記実施の形態に示
したのものに限定されるものではない。

【００２１】また、丸棒２０ａをダイス１２内に嵌通さ
せる方法として、丸棒２０ａをダイス１２内に押し込む
方法も考えられる。

【００２２】さらには、本実施例においてはハイリード
のボールネジ２０について説明したが、これに限るもの
ではなく、ハイリードではないボールネジも同様に製造
することができる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のうち請求
項１記載の発明は、ダイス内に丸棒を軸方向に嵌通させ
るだけで回転するダイスのらせん状の突起により丸棒の
外周面にらせん状の深溝を成形することができる。

【００２４】また、本発明のうち請求項２記載の発明
は、ダイスの側部を単式深溝玉軸受けにより、ダイスの
軸方向内部側をスラスト玉軸受けによりそれぞれ回転可
能に支持することにより、ダイス内に丸棒を嵌通させる
際に、スラスト荷重を受けてもダイスは容易に回転する
ことができる。

【００２５】また、本発明のうちで請求項３記載の発明
は、ダイス内に丸棒を一度だけ嵌通させるだけで、高精
度の寸法精度を有し、成形された溝部の表面状態が良
く、溝部硬さは加工硬化により非常に硬く一部の製品に
おいては熱処理の必要がないらせん状の深溝が丸棒の外
周面に成形されるため、１回のみの塑性加工によりこれ
まで切削・研削での製作が技術的に難しいハイリードの
ボールネジの製造が可能となる。また、加工時間は従来
に比べて一割以下になり、生産性が大幅に向上する。

【００２６】また、本発明のうちで請求項４記載の発明
は、請求項３記載の発明において、ダイス内に丸棒を嵌
通させると、ダイスは単式深溝玉軸受け及びスラスト玉
軸受けにそれぞれ支持されて無理なく回転し、丸棒の外
周面にらせん状の深溝を形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示すハイリードボールネ
ジの製造装置の断面図である。

【図２】図１の製造装置により製造された４条のハイリ
ードボールネジの側面図である。

【図３】各丸棒の直径に対する引抜きリダクションを示
す図である。

【図４】種々なリダクションにおけるネジ製造時の引抜
き応力を示す図である。

【図５】ハイリードボールネジの長手方向のネジのリー
ドを示す図である。

【図６】各リダクションに対するネジのリードの伸び率
を示す図である。

【符号の説明】

１２ ダイス １２ａ らせん状の突起 １４ 単式深溝玉軸受け １６ スラスト玉軸受け ２０ａ 丸棒

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内周面にらせん状の突起が形成されたダ
   イス内を丸棒が軸方向に嵌通することにより、前記らせ
   ん状の突起が丸棒の外周面にらせん状の深溝を成形しつ
   つ前記ダイスが回転するように構成されているボールネ
   ジの製造装置。
2. 【請求項２】 超硬のダイスの側部が単式深溝玉軸受け
   により回転可能に支持されており、前記ダイスの軸方向
   内部側がスラスト玉軸受けにより回転可能に支持されて
   おり、前記ダイスの内周面にはらせん状の突起が形成さ
   れており、前記支持部の軸方向内側には、丸棒が挿通可
   能な挿通孔が形成されたことを特徴とするボールネジの
   製造装置。
3. 【請求項３】 前記ダイス内に丸棒の一端を挿入して軸
   方向に嵌通させることによりダイスが回転し始め、回転
   するダイス内周面のらせん状の突起が嵌通していく丸棒
   の外周面にらせん状の深溝を成形することを特徴とする
   ボールネジの製造方法。
4. 【請求項４】 前記ダイスは、その側部が単式深溝玉軸
   受けにより回転可能に支持されており、前記ダイスの軸
   方向内部側がスラスト玉軸受けにより回転可能に支持さ
   れることを特徴とする請求項３記載のボールネジの製造
   方法。