JP2002224750A - 棒状体の矯正方法 - Google Patents
棒状体の矯正方法Info
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- JP2002224750A JP2002224750A JP2001029104A JP2001029104A JP2002224750A JP 2002224750 A JP2002224750 A JP 2002224750A JP 2001029104 A JP2001029104 A JP 2001029104A JP 2001029104 A JP2001029104 A JP 2001029104A JP 2002224750 A JP2002224750 A JP 2002224750A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 棒状体の外周面に形成された螺旋溝のリード
を容易に公差内に修正することのできる方法を提供す
る。 【解決手段】 棒状体であるボールねじ（ワーク）１の
両端部を固定チャック２及び駆動チャック３で把持した
後、油圧モータ６で駆動チャック３を回転させてワーク
１に捩り応力を加える。この状態で誘導加熱コイル７で
ワーク１を４７３Ｋの温度で加熱して、リードを公差内
に修正する。
を容易に公差内に修正することのできる方法を提供す
る。 【解決手段】 棒状体であるボールねじ（ワーク）１の
両端部を固定チャック２及び駆動チャック３で把持した
後、油圧モータ６で駆動チャック３を回転させてワーク
１に捩り応力を加える。この状態で誘導加熱コイル７で
ワーク１を４７３Ｋの温度で加熱して、リードを公差内
に修正する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばボールねじ
のように外周面に螺旋溝が設けられた棒状体の矯正方法
に関する。
のように外周面に螺旋溝が設けられた棒状体の矯正方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、ボールねじとして使用されるね
じ軸は、工具鋼などの鉄鋼材料から形成され、浸炭焼入
や高周波焼入などの熱処理が施されるのが通常である。
特に、ねじ軸が長尺である場合には、ねじ軸をその長手
方向が鉛直になるように上方から吊り下げて熱処理を施
す手法が用いられるため、このような手法で熱処理が施
された長尺のねじ軸には、熱処理中に伸びが自重によっ
て生じる。
じ軸は、工具鋼などの鉄鋼材料から形成され、浸炭焼入
や高周波焼入などの熱処理が施されるのが通常である。
特に、ねじ軸が長尺である場合には、ねじ軸をその長手
方向が鉛直になるように上方から吊り下げて熱処理を施
す手法が用いられるため、このような手法で熱処理が施
された長尺のねじ軸には、熱処理中に伸びが自重によっ
て生じる。
【０００３】このようなねじ軸の伸びは長手方向に均一
ではなく、熱処理工程で鉛直に吊り下げられたねじ軸の
下部よりも上部のほうが自重の影響を多く受ける。この
ため、伸び量も上部のほうが下部に比べて多く、その結
果、ねじ軸の外周面に形成された螺旋溝のリード（図４
参照）が均一でなくなる。このようなリードの不均一は
ボールねじの精度を低下させる要因となることから、螺
旋溝のリードをねじ軸の全長にわたって一定ピッチとす
るために、たとえば熱処理前の旋盤工程で螺旋溝をねじ
軸の上部に相当する部分のリードが下部に相当する部分
のリードよりも伸びの分だけ短くなるように加工するな
どしている。しかし、上記のような方法はねじ軸の材質
などにより伸び量が異なるため、熱処理後のリードを予
め定められた公差内に収めるためには、数多くの試行錯
誤を繰り返して伸び量を予測しなければならないなどの
問題があった。そこで、このような問題を解消するため
に、ねじ軸などの棒状体に弾性変形範囲内で捩り応力を
与えながら棒状体を加熱して螺旋溝のリードを公差内に
修正する方法が特開2000−202525号公報に開示されてい
る。
ではなく、熱処理工程で鉛直に吊り下げられたねじ軸の
下部よりも上部のほうが自重の影響を多く受ける。この
ため、伸び量も上部のほうが下部に比べて多く、その結
果、ねじ軸の外周面に形成された螺旋溝のリード（図４
参照）が均一でなくなる。このようなリードの不均一は
ボールねじの精度を低下させる要因となることから、螺
旋溝のリードをねじ軸の全長にわたって一定ピッチとす
るために、たとえば熱処理前の旋盤工程で螺旋溝をねじ
軸の上部に相当する部分のリードが下部に相当する部分
のリードよりも伸びの分だけ短くなるように加工するな
どしている。しかし、上記のような方法はねじ軸の材質
などにより伸び量が異なるため、熱処理後のリードを予
め定められた公差内に収めるためには、数多くの試行錯
誤を繰り返して伸び量を予測しなければならないなどの
問題があった。そこで、このような問題を解消するため
に、ねじ軸などの棒状体に弾性変形範囲内で捩り応力を
与えながら棒状体を加熱して螺旋溝のリードを公差内に
修正する方法が特開2000−202525号公報に開示されてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に開示された方法では、加熱温度などの諸条件に関す
る記載が十分でないなどの改善すべき課題を有してい
た。本発明は、上記の問題点に着目してなされたもの
で、棒状体の変形矯正における加熱条件を明確にして、
より効果的な矯正を行える棒状体の矯正方法を提供する
ことを目的とするものである。
報に開示された方法では、加熱温度などの諸条件に関す
る記載が十分でないなどの改善すべき課題を有してい
た。本発明は、上記の問題点に着目してなされたもの
で、棒状体の変形矯正における加熱条件を明確にして、
より効果的な矯正を行える棒状体の矯正方法を提供する
ことを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、外周面に螺旋溝が設けられた棒状体の矯
正方法であって、前記棒状体に弾性変形範囲内で捩り応
力を与えながら華氏４７３度を超える温度で棒状体を加
熱することを特徴とするものである。この発明による
と、ねじ軸などの棒状体を０．９５Ｍmax以下の捩りモ
ーメント（Ｍmaxは、棒状体が弾性変形する上限の捩り
モーメント）により捩り変形させながら華氏４７３度
（以下、４７３Ｋと記す）を超える温度で加熱すること
により、その焼戻し時に生じる塑性によって棒状体に残
留歪が生じ、安定的に螺旋溝のリードを大きくしたり小
さくしたりすることができる。
に、本発明は、外周面に螺旋溝が設けられた棒状体の矯
正方法であって、前記棒状体に弾性変形範囲内で捩り応
力を与えながら華氏４７３度を超える温度で棒状体を加
熱することを特徴とするものである。この発明による
と、ねじ軸などの棒状体を０．９５Ｍmax以下の捩りモ
ーメント（Ｍmaxは、棒状体が弾性変形する上限の捩り
モーメント）により捩り変形させながら華氏４７３度
（以下、４７３Ｋと記す）を超える温度で加熱すること
により、その焼戻し時に生じる塑性によって棒状体に残
留歪が生じ、安定的に螺旋溝のリードを大きくしたり小
さくしたりすることができる。
【０００６】ここで、加熱温度が４７３Ｋ（２００℃）
を超えなければならない理由について、図１を参照して
説明する。ねじ軸に捩り応力を付与した状態でねじ軸の
一部を加熱した場合の捩りモーメントの変化を図１に示
す。同図において、横軸はねじ軸の加熱部分の表面温度
を示している。また、縦軸はねじ軸に与えられた捩りモ
ーメントの変化率（＝捩りモーメントの変化量の絶対値
÷加熱前の捩りモーメント×１００）を示し、このとき
の捩りモーメントは０．７５Ｍmaxである。
を超えなければならない理由について、図１を参照して
説明する。ねじ軸に捩り応力を付与した状態でねじ軸の
一部を加熱した場合の捩りモーメントの変化を図１に示
す。同図において、横軸はねじ軸の加熱部分の表面温度
を示している。また、縦軸はねじ軸に与えられた捩りモ
ーメントの変化率（＝捩りモーメントの変化量の絶対値
÷加熱前の捩りモーメント×１００）を示し、このとき
の捩りモーメントは０．７５Ｍmaxである。
【０００７】図１によると、ねじ軸の温度が４７３Ｋ以
下では、ほぼ一定の捩りモーメント変化率を示し、ねじ
軸に付与されている捩りモーメントには変化がほとんど
無い。しかし、ねじ軸の温度が４７３Ｋを超えると、捩
りモーメント変化率は急激に大きくなり始め、温度が高
くなるほど大きくなる。このことから、ねじ軸に捩り応
力による残留歪を与えるためには、４７３Ｋを超える温
度でねじ軸を加熱しなくてはならないことがわかる。
下では、ほぼ一定の捩りモーメント変化率を示し、ねじ
軸に付与されている捩りモーメントには変化がほとんど
無い。しかし、ねじ軸の温度が４７３Ｋを超えると、捩
りモーメント変化率は急激に大きくなり始め、温度が高
くなるほど大きくなる。このことから、ねじ軸に捩り応
力による残留歪を与えるためには、４７３Ｋを超える温
度でねじ軸を加熱しなくてはならないことがわかる。
【０００８】次に、ねじ軸に付与する捩りモーメントが
０．９５Ｍmax以下でなければならない理由を以下に述
べる。本発明者らは、図１に準じた線図を種々の捩りモ
ーメントを付与したねじ軸において作成すべく、実験を
行った。その過程において、０．９５Ｍmaxを超える捩
りモーメントを付与した場合、ねじ軸表面の加工粗さや
キズなどが原因と思われる破損を生じることがあった。
しかし、０．９５Ｍmax以下の捩りモーメントを付与さ
れたねじ軸については、破損することはなかった。した
がって、本発明においては、棒状体に付与する捩りモー
メントを０．９５Ｍmaxとすることが望ましい。
０．９５Ｍmax以下でなければならない理由を以下に述
べる。本発明者らは、図１に準じた線図を種々の捩りモ
ーメントを付与したねじ軸において作成すべく、実験を
行った。その過程において、０．９５Ｍmaxを超える捩
りモーメントを付与した場合、ねじ軸表面の加工粗さや
キズなどが原因と思われる破損を生じることがあった。
しかし、０．９５Ｍmax以下の捩りモーメントを付与さ
れたねじ軸については、破損することはなかった。した
がって、本発明においては、棒状体に付与する捩りモー
メントを０．９５Ｍmaxとすることが望ましい。
【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。本発明に係る棒状体の矯正方法を
実施するための矯正装置の概略構成を図２に示す。この
実施形態ではボールねじを対象物、つまりワークとし、
そのリードを矯正することを目的としている。
に基づいて説明する。本発明に係る棒状体の矯正方法を
実施するための矯正装置の概略構成を図２に示す。この
実施形態ではボールねじを対象物、つまりワークとし、
そのリードを矯正することを目的としている。
【００１０】ワーク１の図示右方端部は固定チャック２
のチャック爪２ａにより、またワーク１の図示左方端部
は駆動チャック３のチャック爪３ａによりそれぞれ把持
される。駆動チャック３のチャック爪３ａは、オイルポ
ンプ４から駆動チャック３内に供給される油圧によって
開閉されるようになっている。また、駆動チャック３は
捩りモーメントセンサ１０と一対の歯車対５を介して油
圧モータ６に連結されており、油圧モータ６を回転駆動
すると駆動チャック３全体が駆動される。従って、固定
チャック２と駆動チャック３とでワーク１の両端部を把
持し、この状態で油圧モータ６を回転駆動すると、ワー
ク１に捩り応力が加えられ、これによりワーク１が捩り
変形する。このときワーク１に生じた捩りモーメント
は、捩りモーメントセンサ１０で測定される。
のチャック爪２ａにより、またワーク１の図示左方端部
は駆動チャック３のチャック爪３ａによりそれぞれ把持
される。駆動チャック３のチャック爪３ａは、オイルポ
ンプ４から駆動チャック３内に供給される油圧によって
開閉されるようになっている。また、駆動チャック３は
捩りモーメントセンサ１０と一対の歯車対５を介して油
圧モータ６に連結されており、油圧モータ６を回転駆動
すると駆動チャック３全体が駆動される。従って、固定
チャック２と駆動チャック３とでワーク１の両端部を把
持し、この状態で油圧モータ６を回転駆動すると、ワー
ク１に捩り応力が加えられ、これによりワーク１が捩り
変形する。このときワーク１に生じた捩りモーメント
は、捩りモーメントセンサ１０で測定される。
【００１１】また、ワーク１の一部を取り囲むように誘
導加熱用コイル７が配置されている。また、誘導加熱コ
イル７を挟んでワーク１の長手方向両側には、ワーク１
にエアを吹き付けるエアーノズル８が配設されている。
また、ワーク１のうち、誘導加熱コイル７で加熱される
部分の温度を検出する放射温度計９も配設されている。
そして、これら誘導加熱コイル７、エアノズル８、放射
温度計９は、それぞれワーク１と一定の距離を保ったま
ま、図示されていない移動手段によってワーク１の長手
方向に所望の速度で移動できるようになっている。
導加熱用コイル７が配置されている。また、誘導加熱コ
イル７を挟んでワーク１の長手方向両側には、ワーク１
にエアを吹き付けるエアーノズル８が配設されている。
また、ワーク１のうち、誘導加熱コイル７で加熱される
部分の温度を検出する放射温度計９も配設されている。
そして、これら誘導加熱コイル７、エアノズル８、放射
温度計９は、それぞれワーク１と一定の距離を保ったま
ま、図示されていない移動手段によってワーク１の長手
方向に所望の速度で移動できるようになっている。
【００１２】このような矯正装置を用いてリードを公差
内に修正するには、ワーク１の両端部を固定チャック２
及び駆動チャック３で把持した後、油圧モータ６で駆動
チャック３を回転させてワーク１に捩り応力を加える。
この状態で誘導加熱コイル７でワーク１を加熱するので
あるが、ワーク１の非チャック部分が均一に加熱される
ように、放熱温度計９でワーク１の温度を計測しながら
誘導加熱コイル７、エアノズル８、放熱温度計９をワー
ク１の長手方向に移動しつつ加熱する。このときの移動
速度は、捩りモーメントセンサ１０の検出値によって変
化（制御）する。また、ワーク１は軸方向に移動でき、
駆動チャック３で把持または把持を解放しつつ、ワーク
１に捩りモーントを加える場所を移動方向に任意に選択
できる。
内に修正するには、ワーク１の両端部を固定チャック２
及び駆動チャック３で把持した後、油圧モータ６で駆動
チャック３を回転させてワーク１に捩り応力を加える。
この状態で誘導加熱コイル７でワーク１を加熱するので
あるが、ワーク１の非チャック部分が均一に加熱される
ように、放熱温度計９でワーク１の温度を計測しながら
誘導加熱コイル７、エアノズル８、放熱温度計９をワー
ク１の長手方向に移動しつつ加熱する。このときの移動
速度は、捩りモーメントセンサ１０の検出値によって変
化（制御）する。また、ワーク１は軸方向に移動でき、
駆動チャック３で把持または把持を解放しつつ、ワーク
１に捩りモーントを加える場所を移動方向に任意に選択
できる。
【００１３】図２に示した矯正装置によりワークを矯正
する前と後のリードの変化を図３に示す。同図におい
て、横軸は放射温度計９によって測定されたワーク１の
加熱温度（単位はＫ）から４７３Ｋを差し引いた温度偏
差ＴM（Ｋ）、縦軸はリード加工率：｜ＬB−ＬA｜／ＬB
であり、ＬAは矯正処理後のリード、ＬBは矯正処理前の
リードである。
する前と後のリードの変化を図３に示す。同図におい
て、横軸は放射温度計９によって測定されたワーク１の
加熱温度（単位はＫ）から４７３Ｋを差し引いた温度偏
差ＴM（Ｋ）、縦軸はリード加工率：｜ＬB−ＬA｜／ＬB
であり、ＬAは矯正処理後のリード、ＬBは矯正処理前の
リードである。
【００１４】図３において、放射温度計９によって測定
されたワーク１の加熱温度から４７３Ｋを差し引く理由
は、前述のごとく、ワーク１を捩りつつ加熱した場合に
矯正効果が現れるのは、ワーク温度が４７３Ｋを超える
温度域であり、それよりも低い温度域は無視できるから
である。また、ワークはＪＩＳ ＳＵＪ２の丸棒を直径
１２ｍｍ、長さ２５０ｍｍ、非チャック部長さ２００ｍ
ｍ、リード約６ｍｍに機械加工した後、１１１３Ｋ（８
４０℃）×２０ｍｉｎの焼入れを行ったものを使用し
た。
されたワーク１の加熱温度から４７３Ｋを差し引く理由
は、前述のごとく、ワーク１を捩りつつ加熱した場合に
矯正効果が現れるのは、ワーク温度が４７３Ｋを超える
温度域であり、それよりも低い温度域は無視できるから
である。また、ワークはＪＩＳ ＳＵＪ２の丸棒を直径
１２ｍｍ、長さ２５０ｍｍ、非チャック部長さ２００ｍ
ｍ、リード約６ｍｍに機械加工した後、１１１３Ｋ（８
４０℃）×２０ｍｉｎの焼入れを行ったものを使用し
た。
【００１５】また、本実施例では、捩りモーメント比ε
を０．５、０．８、０．９５に設定して各々矯正を行
い、図３に示される試験結果を得た。捩りモーメントが
ε≦０．９５の範囲で本実施例が実施可能であるので、
図３中斜線部分が有効範囲となる。図３の結果をまとめ
たものを数式（２）に表す。
を０．５、０．８、０．９５に設定して各々矯正を行
い、図３に示される試験結果を得た。捩りモーメントが
ε≦０．９５の範囲で本実施例が実施可能であるので、
図３中斜線部分が有効範囲となる。図３の結果をまとめ
たものを数式（２）に表す。
【００１６】 リード加工率＝αＴM 2＋βＴM ‥… （２） ここで、 α＝３×１０-5ε4.7 β＝０．０１１ε5.7 ＴM＝ワーク温度−２００（℃） 図２に示した矯正装置を用いてリード間隔の矯正を行う
場合、式（２）における捩りモーメントとワーク温度と
の関係を考慮して任意のリード加工率にて矯正すること
ができる。
場合、式（２）における捩りモーメントとワーク温度と
の関係を考慮して任意のリード加工率にて矯正すること
ができる。
【００１７】焼入れを施したワークについて本発明を実
施する場合、ワークの加熱温度が４７３Ｋ（２００℃）
を超えるので、矯正と同時に焼戻しが進行する。そのた
め、要求品質（表面硬さ）を満足する範囲でワーク温度
を調整する必要がある。また、前記実施例では、ＳＵＪ
２を焼入れ焼戻したボールねじについて説明したが、対
象とするワークの材質や熱処理の種類、あるいは対象そ
のものもこれらに限定されるものではない。
施する場合、ワークの加熱温度が４７３Ｋ（２００℃）
を超えるので、矯正と同時に焼戻しが進行する。そのた
め、要求品質（表面硬さ）を満足する範囲でワーク温度
を調整する必要がある。また、前記実施例では、ＳＵＪ
２を焼入れ焼戻したボールねじについて説明したが、対
象とするワークの材質や熱処理の種類、あるいは対象そ
のものもこれらに限定されるものではない。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、棒状体
に弾性変形範囲内で捩り応力を与えながら４７３Ｋを超
える温度で棒状体を加熱することにより、その焼戻し時
に生じる塑性によって棒状体に残留歪が生じ、安定的に
リードを大きくしたり小さくしたりすることができる。
したがって、リードの不均一伸びなどの変形を矯正し
て、それを公差内に収めるようなことができる。
に弾性変形範囲内で捩り応力を与えながら４７３Ｋを超
える温度で棒状体を加熱することにより、その焼戻し時
に生じる塑性によって棒状体に残留歪が生じ、安定的に
リードを大きくしたり小さくしたりすることができる。
したがって、リードの不均一伸びなどの変形を矯正し
て、それを公差内に収めるようなことができる。
【図１】ねじ軸の加熱温度とリードの加工率との関係を
示す図である。
示す図である。
【図２】本発明に係る棒状体の矯正方法を実施するため
の矯正装置の概略構成を示す図である。
の矯正装置の概略構成を示す図である。
【図３】図２に示した矯正装置によりワークを矯正する
前と後のリードの変化を示す図である。
前と後のリードの変化を示す図である。
【図４】ボールねじのねじ軸のリードの説明図である。
１ ワーク ２ 固定チャック ３ 駆動チャック ４ オイルポンプ ６ 油圧ポンプ ７ 誘導加熱コイル ８ エアノズル ９ 放射温度計 １０ 捩りモーメントセンサ
Claims (1)
- 【請求項１】 外周面に螺旋溝が設けられた棒状体の矯
正方法であって、前記棒状体に弾性変形範囲内で捩り応
力を与えながら絶対温度４７３度を超える温度で棒状体
を加熱することを特徴とする棒状体の矯正方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001029104A JP2002224750A (ja) | 2001-02-06 | 2001-02-06 | 棒状体の矯正方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001029104A JP2002224750A (ja) | 2001-02-06 | 2001-02-06 | 棒状体の矯正方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002224750A true JP2002224750A (ja) | 2002-08-13 |
Family
ID=18893489
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001029104A Pending JP2002224750A (ja) | 2001-02-06 | 2001-02-06 | 棒状体の矯正方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002224750A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105817896A (zh) * | 2016-04-11 | 2016-08-03 | 清华大学深圳研究生院 | 一种金属管切割及弯曲矫直装置 |
| CN109814491A (zh) * | 2017-11-20 | 2019-05-28 | 罗伯特·博世有限公司 | 用于加工半成品的设备和尤其用于控制该设备的方法 |
| CN110961493A (zh) * | 2018-09-28 | 2020-04-07 | 上海宝冶集团有限公司 | 轻钢构件扭曲校正机及其使用方法 |
| CN111496018A (zh) * | 2020-05-09 | 2020-08-07 | 汪涛 | 一种重型卡车分体十字轴整体轴自动校直装置 |
| CN117245021A (zh) * | 2023-11-20 | 2023-12-19 | 自贡长盈精密技术有限公司 | 一种高精度可转角度铝材矫直装置 |
-
2001
- 2001-02-06 JP JP2001029104A patent/JP2002224750A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105817896A (zh) * | 2016-04-11 | 2016-08-03 | 清华大学深圳研究生院 | 一种金属管切割及弯曲矫直装置 |
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| CN109814491B (zh) * | 2017-11-20 | 2024-05-14 | 罗伯特·博世有限公司 | 用于加工半成品的设备和用于控制该设备的方法 |
| CN110961493A (zh) * | 2018-09-28 | 2020-04-07 | 上海宝冶集团有限公司 | 轻钢构件扭曲校正机及其使用方法 |
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| CN111496018B (zh) * | 2020-05-09 | 2021-12-21 | 唐山龙泉机械有限公司 | 一种重型卡车分体十字轴整体轴自动校直装置 |
| CN117245021A (zh) * | 2023-11-20 | 2023-12-19 | 自贡长盈精密技术有限公司 | 一种高精度可转角度铝材矫直装置 |
| CN117245021B (zh) * | 2023-11-20 | 2024-01-23 | 自贡长盈精密技术有限公司 | 一种高精度可转角度铝材矫直装置 |
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