JP2004256858A

JP2004256858A - ボールねじの焼入れ方法

Info

Publication number: JP2004256858A
Application number: JP2003047679A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Inoue; 昌弘井上; Norio Usuki; 功雄臼杵; Kiichiro Yamashita; 喜一郎山下; Hisayoshi Otani; 久義大谷; Hiroshi Sone; 寛曽根
Original assignee: Denkoo Techno Heat Kk; Koyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Denkoo Techno Heat Kk; Koyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2003-02-25
Filing date: 2003-02-25
Publication date: 2004-09-16

Abstract

【課題】ボールねじ１において、ナット部材２やねじ軸３に対して簡単に良質な焼入れを施して、優れた耐摩耗性や動作円滑性を確保する。
【解決手段】ナット部材２やねじ軸３のねじ溝２１，３１およびその両肩部に対して高周波焼入れを施す。この高周波焼入れについては、ナット部材２やねじ軸３のねじ溝２１，３１に対してそれを横切る姿勢で高周波加熱コイル１０を対向配置させた状態で、この高周波加熱コイル１０に高周波電流を流すことによりナット部材２やねじ軸３の表面側にねじ溝２１，３１およびその両肩部の表面形状に沿ってねじ溝２１，３１を横切る向きの誘導電流を発生させつつ、ナット部材２やねじ軸３または高周波加熱コイル１０の一方を周方向に動かすようにする。これにより、ナット部材２やねじ軸３のねじ溝２１，３１およびその両肩部にほぼ一定深さの硬化層３５が形成される。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボールねじの焼入れ方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ボールねじに備えるＳ４５Ｃなどの炭素鋼やＳＣＭ４１５などで造られるねじ軸あるいはナット部材のねじ溝を硬化する方法として、浸炭焼入れや高周波焼入れなどがある。
【０００３】
浸炭焼入れでは、ねじ軸やナット部材の全表面を加熱するので、ねじ軸やナット部材の変形が避けられず、ねじ溝のリード精度を高くできないという問題がある。
【０００４】
一方、高周波焼入れをねじ軸に対して行う方法を説明する。一般的に、ねじ軸は、その一端から他端までの全長にわたって連続する１条の螺旋形状のねじ溝が設けられている。そこで、例えば図８に示すように、螺旋形状の高周波加熱コイル８０を用意し、その内部空間に例えばねじ軸８１を挿入し、高周波加熱コイル８０をねじ溝８２に対して沿わせるように対向配置させておき、高周波加熱コイル８０に高周波電流を通電することにより行う。
【０００５】
この場合、高周波加熱コイル８０によりねじ軸８１に発生する誘導電流は、図９の矢印で示すように、ねじ溝８２の長手方向に沿う向きに流れるが、ねじ溝８２の両肩部の角に集中して流れる。そのため、ねじ溝８２の両肩部の角が過剰に加熱される一方で、ねじ溝８２の溝底側が加熱されにくくなるので、図９のクロスハッチングで示すように、ねじ溝８２に所要深さの硬化層８３を得るように焼入れすると、両肩部での硬化層が必要以上に深くなり、その結果、靭性が低下したり、耐衝撃荷重特性が悪くなったり、さらに極端な場合、焼割れなどが生じ、破損する場合がある。
【０００６】
これに対して、螺旋形状の高周波加熱コイルをねじ軸のねじ溝内に入り込ませることにより、高周波加熱コイルとねじ溝や両肩部に対する隙間をほぼ一定にさせるような形態で行うことが考えられている（特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−３２６８５６号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例では、ねじ軸のねじ溝内に高周波加熱コイルを所定の隙間を保った状態で入り込ませるようにしているが、ねじ溝と高周波加熱コイルとの相対位置を高精度に保つ必要があるために、均一な硬化層を得ることは困難であると言える。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るボールねじの焼入れ方法は、ナット部材の内周面に設けられるねじ溝とねじ軸の外周面に設けられるねじ溝との間に複数のボールが介装されたボールねじの前記ねじ軸を焼入れする方法であって、前記ねじ軸のねじ溝方向に対してそれを横切る姿勢で高周波加熱コイルを対向配置させた状態で、この高周波加熱コイルに高周波電流を流すことにより前記ねじ軸の表面側に前記ねじ溝およびその両肩部の表面形状に沿って当該ねじ溝を横切る向きの誘導電流を発生させつつ、前記ねじ軸または高周波加熱コイルの一方を周方向に動かすことにより、前記ねじ軸のねじ溝に対して高周波焼入れを施すようにする。
【００１０】
この場合、高周波加熱コイルへの通電に伴いねじ軸の表面側においてねじ溝を横切る向きに誘導電流がねじ軸の表面形状に沿って流れるので、ねじ溝の両肩部を過剰に加熱することがなく、また、ねじ溝の底まで十分に加熱することができる。これにより、ねじ軸においてねじ溝およびその両肩部に、それらの表面からほぼ一定の深さの硬化層を形成できるようになる。
【００１１】
本発明のボールねじの焼入れ方法は、ナット部材の内周面に設けられるねじ溝とねじ軸の外周面に設けられるねじ溝との間に複数のボールが介装されたボールねじの前記ナット部材を焼入れする方法であって、前記ナット部材のねじ溝方向に対してそれを横切る姿勢で高周波加熱コイルを対向配置させた状態で、この高周波加熱コイルに高周波電流を流すことにより前記ナット部材の表面側に前記ねじ溝およびその両肩部の表面形状に沿って当該ねじ溝を横切る向きの誘導電流を発生させつつ、前記ナット部材または高周波加熱コイルの一方を周方向に動かすことにより、前記ナット部材のねじ溝に対して高周波焼入れを施すようにする。
【００１２】
この場合、高周波加熱コイルへの通電に伴いナット部材の内径面の表面側においてねじ溝を横切る向きに誘導電流がナット部材の内径面形状に沿って流れるので、ねじ溝の両肩部を過剰に加熱することがなく、また、ねじ溝の底まで十分に加熱することができる。これにより、ナット部材においてねじ溝およびその両肩部に、それらの表面からほぼ一定の深さの硬化層を形成できるようになる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１から図７に本発明の一実施形態を示している。図例のボールねじ１は、ナット部材２と、ねじ軸３と、複数のボール４とを備えている。ナット部材２およびねじ軸３は、Ｓ４５Ｃ，Ｓ５５Ｃなどの炭素鋼製あるいはＳＡＥ４１５０鋼とされ、また、ボール４は、軸受鋼（ＳＵＪ２）とされる。
【００１４】
ナット部材２には、その一方軸端から他方軸端まで連続する１条のねじ溝２１が形成されている。また、ねじ軸３には、その一方軸端から他方軸端まで連続する１条のねじ溝３１が形成されている。これらナット部材２のねじ溝２１とねじ軸３のねじ溝３１とは、互いに同じリード角に設定されている。なお、上記ねじ溝２１，３１の断面形状は、ゴシックアーク形状とされているが、半円形状とすることもできる。
【００１５】
このナット部材２のねじ溝２１とねじ軸３のねじ溝３１との間に、複数のボール４が介装されている。ボール４は、例えば両ねじ溝２１，３１の３巻きの範囲内に所定の間隙を介して配置されるだけの数が用いられている。
【００１６】
次に、上記ボールねじ１の動作を説明する。
【００１７】
例えばナット部材２を回転自在に支持し、上記ねじ軸３を非回転かつ軸心方向不動に取り付けた状態において、上記ナット部材２を回転させると、このナット部材２が、図１の二点鎖線で示すようにねじ軸３上を軸方向に動くことになる。この他、ナット部材２またはねじ軸３の一方を回転させることで他方を軸心方向に移動させる使用形態、あるいはナット部材２またはねじ軸３の一方を軸心方向に移動させることで他方を回転させる使用形態にすることができる。
【００１８】
この実施形態では、ねじ軸３のねじ溝３１とナット部材２のねじ溝２１とに対して高周波焼入れを施しているのであるが、その高周波焼入れの形態を工夫しているので、以下で説明する。
【００１９】
ここでのねじ軸３は、炭素鋼Ｓ５５Ｃ材をベースとしてねじ溝３１を旋削加工により形成している。
【００２０】
まず、図３および図４に示すように、高周波加熱コイル１０においてＵ字形に屈曲された部分１１をねじ軸３に対して対向配置させるのであるが、このＵ字形部分１１の二つの直線部分１１ａ，１１ｂをねじ軸３の中心軸線に対して平行にする。高周波加熱コイル１０の二つの直線部分１１ａ，１１ｂは、ねじ軸３の全長よりも長く設定されている。
【００２１】
このような状態で、ねじ軸３を図４の矢印方向に１回転させることで、高周波加熱コイル１０を、ねじ溝３１の全範囲に対して順次対向させる。この過程で、高周波加熱コイル１０に高周波電流を流すと、ねじ軸３の表面側には前記高周波電流と逆向きであるが、平行に誘導電流が流れる。詳しくは、図５の矢印で示すように、ねじ溝３１およびその両肩部の表面形状に沿ってねじ溝３１を横切る向きに誘導電流が流れる。これにより、ねじ溝３１およびその両肩部が、ほぼ一定の深さまで加熱されるので、図５のクロスハッチングで示すように、深さがほぼ一定の硬化層（表面硬さＨＲＣ５８〜６２）３５が形成される。
【００２２】
次に、ナット部材２に対する焼入れ方法について、図６および図７を参照して説明する。この場合、図６に示すような高周波加熱コイル４０を用いる。この高周波加熱コイル４０は、波形に蛇行させつつ円筒形に形づけられることにより王冠のような形状とされている。言い換えれば、高周波加熱コイル４０は、平面から見てＵ字形部分４１を周方向隣り合わせに複数配置してそれぞれの先端側を連結したような形状になっている。この高周波加熱コイル４０において、各Ｕ字形部分４１の直線部分４１ａ，４１ｂが軸方向に沿って配置されている。また、上記直線部分４１ａ，４１ｂの軸方向寸法は、加熱対象となるナット部材２の軸方向寸法とほぼ同じ長さに設定されている。
【００２３】
このような高周波加熱コイル４０を、ナット部材２の内周に所定隙間を介して対向するように挿入する。このような状態で、ナット部材２を回転させながら、高周波加熱コイル４０に高周波電流を流すと、ナット部材２の表面側には前記高周波電流の向きと逆向きであるが、平行に誘導電流が流れる。つまり、図７の矢印で示すように、ねじ溝２１およびその両肩部の表面形状に沿ってねじ溝２１を横切る向きに誘導電流が流れる。これにより、ねじ溝２１およびその両肩部が、ほぼ一定の深さまで加熱されるので、図７のクロスハッチングで示すように、深さがほぼ一定の硬化層（表面硬さＨＲＣ５８〜６２）３５が形成される。ところで、上記焼入れ過程で、ナット部材２と高周波加熱コイル４０とを回転させなくてもよい。
【００２４】
なお、上記のような高周波焼入れを施すと、ねじ溝２１，３１に僅かながらも熱歪が発生するので、高周波焼入れの後でねじ溝２１，３１に対して研磨処理を施すことにより、前記熱歪を除去するのが好ましい。
【００２５】
以上説明した実施形態では、ナット部材２やねじ軸３においてねじ溝２１，３１の両肩部の角が過剰に加熱されずに済むとともにねじ溝２１，３１の底側を不足なく加熱できて、ほぼ一定深さの硬化層３５を形成できるので、優れた耐摩耗性ならびに動作円滑性を確保することができる。
【００２６】
なお、本発明は、上記実施形態のみに限定されない。例えば、ナット部材２とねじ軸３のいずれか一方のみに高周波焼入れを施してもよい。
【００２７】
【発明の効果】
本発明では、ねじ軸やナット部材のねじ溝に対してほぼ一定深さの硬化層を簡単に形成することができる。したがって、ねじ軸やナット部材における耐摩耗性ならびに動作円滑性を向上できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るボールねじの断面図
【図２】図１のボールねじの分解斜視図
【図３】図１のねじ軸に対する高周波焼入れの様子を示す斜視図
【図４】図３の平面図
【図５】図４においてねじ軸に発生する誘導電流を示す断面図
【図６】図１のナット部材に対する高周波焼入れの様子を示す斜視図
【図７】図６においてナット部材に発生する誘導電流を示す断面図
【図８】従来例のねじ軸に対する高周波焼入れの様子を示す斜視図
【図９】図８においてねじ軸に発生する誘導電流を示す断面図
【符号の説明】
１ボールねじ
２ナット部材
２１ナット部材のねじ溝
３ねじ軸
３１ねじ軸のねじ溝
４ボール
１０高周波加熱コイル

Claims

ナット部材の内周面に設けられるねじ溝とねじ軸の外周面に設けられるねじ溝との間に複数のボールが介装されたボールねじの前記ねじ軸を焼入れする方法であって、
前記ねじ軸のねじ溝方向に対してそれを横切る姿勢で高周波加熱コイルを対向配置させた状態で、この高周波加熱コイルに高周波電流を流すことにより前記ねじ軸の表面側に前記ねじ溝およびその両肩部の表面形状に沿って当該ねじ溝を横切る向きの誘導電流を発生させつつ、前記ねじ軸または高周波加熱コイルの一方を周方向に動かすことにより、前記ねじ軸のねじ溝に対して高周波焼入れを施す、ボールねじの焼入れ方法。
ナット部材の内周面に設けられるねじ溝とねじ軸の外周面に設けられるねじ溝との間に複数のボールが介装されたボールねじの前記ナット部材を焼入れする方法であって、
前記ナット部材のねじ溝方向に対してそれを横切る姿勢で高周波加熱コイルを対向配置させた状態で、この高周波加熱コイルに高周波電流を流すことにより前記ナット部材の表面側に前記ねじ溝およびその両肩部の表面形状に沿って当該ねじ溝を横切る向きの誘導電流を発生させつつ、前記ナット部材または高周波加熱コイルの一方を周方向に動かすことにより、前記ナット部材のねじ溝に対して高周波焼入れを施す、ボールねじの焼入れ方法。