JP2018009693A

JP2018009693A - ナット

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Publication number: JP2018009693A
Application number: JP2017015336A
Authority: JP
Inventors: 徹中山; Toru Nakayama; 増井　隆一; Ryuichi Masui; 隆一増井; 尚大石澤; Hisahiro Ishizawa
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 2016-06-30
Filing date: 2017-01-31
Publication date: 2018-01-18
Anticipated expiration: 2037-01-31
Also published as: CN109477507A; TW201802363A; KR102291546B1; MX2018016422A; JP6903842B2; KR20190022778A; RU2725309C1; TWI728099B; DE112017003264T5; CN109477507B; BR112018077379A2

Abstract

【課題】ナットの管理が容易であると共に、加工時間を削減して低コストでナットを製作する。
【解決手段】積層ナット１０は、略同径の貫通孔１６が形成された複数の薄形ナット１２を有する。各薄形ナット１２の内周面には、所定角度間隔で複数のねじ山１８が貫通孔１６の内方に突出形成されている。この場合、各貫通孔１６が略同軸となるように、中心軸１４の方向に沿って、各薄形ナット１２が積層され、積層状態の各薄形ナット１２の外周面に対して、レーザ溶接等を行うことにより、各薄形ナット１２が接合され、積層ナット１０が完成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動アクチュエータの送りねじナット等に用いられるナットに関する。

例えば、図７に示すように、ワークを搬送する電動アクチュエータ５０において、図示しないモータによって送りねじ軸５２が回転駆動された場合、送りねじ軸５２に螺合する送りねじナット５４は、送りねじ軸５２の回転作用下に送りねじ軸５２の軸線方向に摺動する。なお、電動アクチュエータ５０の構成は周知であるため、その詳細な説明は省略する。

ところで、送りねじナット５４に対するねじ加工は、例えば、タップやねじ切りバイトによる切削加工により行われる。なお、特許文献１〜７には、切削加工を含む従来のナットの製造方法が開示されている。

特開平６−８１８２８号公報特開平７−２２４８２６号公報特開平９−２４２８４１号公報特開平９−３１７７４１号公報特開平１１−８２４５９号公報特開２００６−３４６７０４号公報実用新案登録第３１００２２３号公報

しかしながら、図７及び図８に示すように、従来の送りねじナット５４は、ナット全体が単一部品として製作されるので、ねじ長等の仕様毎に別部品となってしまい、個別に管理する必要がある。

また、タップやねじ切りバイト等の切削工具を用いて製作するので、切削工具の長さによって送りねじナット５４のねじ長が制限される。さらに、摩耗の低減及び摺動性の向上を目的として、送りねじナット５４のねじ部５６に保護膜を形成する表面処理を行う場合、ねじ部５６の中央部分における保護膜の厚みの管理が難しい。

また、送りねじナット５４となる被加工物の切削量に比例して、送りねじナット５４の製造コストが増大する。例えば、多条ねじのねじ部５６を形成する場合、特にねじ切りバイトを用いた切削加工では、被加工物に対して、ねじの条数分だけ切削工具を往復移動させる必要があるので、切削加工に長時間を要し、製造コストが増大する。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、管理が容易であると共に、加工時間を削減して低コストで製作することができるナットを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明に係るナットは、略同径の貫通孔が形成された複数の板状部材を有し、前記各板状部材には、所定角度間隔で複数のねじ山が前記貫通孔の内方に突出形成され、前記各貫通孔が略同軸となるように前記各板状部材が積層されている。

この構成によれば、前記貫通孔の内方に前記各ねじ山が突出形成された前記各板状部材を積層することによりナットが構成される。従って、本発明では、切削加工工程が不要であるため、加工時間を削減して、製造コストを低減することができる。

上記の効果について、より詳しく説明すると、切削加工の送り量でねじ長が決まる従来の手法に替えて、本発明では、必要とされるねじ長の分だけ前記板状部材を積層することにより前記ナットを容易に組み立てることができる。これにより、１種類の前記板状部材から、必要に応じて、様々なねじ長を持つ前記ナットを得ることができる。なお、前記板状部材は、例えば、プレス加工等による塑性変形によって前記貫通孔及び前記各ねじ山を形成することにより製作される。

また、本発明では、切削工具の長さによってねじ長が制限されることがないため、必要な数だけ前記板状部材を積層して前記ナットを製作することができる。さらに、前記板状部材毎に保護膜を形成することができるので、保護膜の厚みの管理が容易となる。

上記の構成により、本発明では、前記ナットの管理が容易になると共に、加工時間が削減されて、低コストで前記ナットを製作することが可能となる。

ここで、本発明において、前記各ねじ山は、多条ねじのねじ山であり、前記各板状部材における前記各ねじ山の間には、前記ナットの軸線方向に沿って前記各ねじ山が互いに重ならないように隙間が形成されていることが好ましい。これにより、前記板状部材となる被加工物を塑性変形させることで、前記ねじ山を形成することができる。

この場合、前記各板状部材の厚みが前記各ねじ山のねじピッチ以下であれば、前記ねじ山を容易に形成することができる。

また、本発明では、前記各板状部材を接合させることにより、送りねじナットとして機能させるために十分なねじ長を有する前記ナットが容易に得られる。

具体的に、前記ナットの軸線方向に沿って前記各板状部材のねじ山が連なるように該各板状部材が積層された状態で、前記各板状部材の外周部分が接合されることが好ましい。

また、雄ねじが形成された治具を前記各ねじ山に螺合させた状態で、前記各板状部材を接合させると、前記ねじピッチを十分な精度で管理しつつ、前記ナットを製作することができる。

この場合、前記各板状部材は、前記各ねじ山が前記雄ねじに螺合することにより、前記治具に対して、前記軸線方向に沿い、隙間なく積層されることが好ましい。これにより、バックラッシュの無い状態で、前記ナットを精度よく製作することができる。

また、前記ナットを対象物のねじ軸に螺合させたときに前記ナットと前記ねじ軸との間に形成されるバックラッシュを、前記対象物の仕様に応じた所定のバックラッシュに調整するため、前記各板状部材は、複数の前記治具のうち、いずれか１つの治具の雄ねじに前記各ねじ山が螺合することにより、該１つの治具に対して隙間なく積層されることが好ましい。この場合でも、バックラッシュの無い状態で、前記ナットを精度よく製作することができる。また、前記ナットが前記対象物のねじ軸に螺合する際の該対象物の仕様（例えば、送りねじナットとして組み込まれる電動アクチュエータの仕様）に応じて、適切な治具を選択し、選択した前記治具の雄ねじに前記各板状部材を螺合させてナットを製作すればよい。これにより、製作されたナットを前記対象物のねじ軸（前記電動アクチュエータの送りねじ軸）に螺合させると、前記ナットと前記ねじ軸との間に形成されるバックラッシュを、前記仕様に応じた所定のバックラッシュ（例えば、最適なバックラッシュ）に調整することが可能となる。

そして、前記各板状部材を溶接で接合すれば、上述したナットが容易に得られる。

本発明によれば、ナットの管理が容易になると共に、加工時間が削減されて、低コストで該ナットを製作することが可能となる。

本実施形態に係る積層ナットの組み立てを図示した斜視図である。図２Ａは、図１の薄形ナットの正面図であり、図２Ｂは、図２ＡのＩＩＢ−ＩＩＢ線に沿った断面図である。薄形ナットのねじ部の形成を図示した断面図である。図４Ａは、ピッチ管理用治具を用いて積層ナットを製作する場合を図示した斜視図であり、図４Ｂは、図４ＡのＩＶＢ−ＩＶＢ線に沿った断面図である。図５Ａは、積層ナットの他の構成を図示した斜視図であり、図５Ｂは、図５ＡのＶＢ−ＶＢ線に沿った断面図である。図６Ａは、ピッチ管理用治具を用いてバックラッシュの無い状態で積層ナットを製作する場合を図示した断面図であり、図６Ｂは、図６Ａの方法で製作された積層ナットを送りねじ軸に螺合させた場合を図示した断面図である。電動アクチュエータの一部断面図である。図７の送りねじナットの斜視図である。

本発明に係るナットの好適な実施形態について、図面を参照しながら以下詳細に説明する。

［本実施形態の構成］
本実施形態に係るナット１０は、図１〜図３に示すように、アルミニウム等の金属からなる略同一形状の板状部材１２を、中心軸１４に沿った方向（軸線方向）に積層し、積層後の各板状部材１２の外周部分をレーザ溶接等の溶接加工で接合することにより製作される。なお、以下の説明において、ナット１０に対して相対的に薄肉の板状部材１２を薄形ナット１２と呼称し、複数の薄形ナット１２を積層して構成されるナット１０を積層ナット１０と呼称する場合がある。

薄形ナット１２は、貫通孔１６が形成されたワッシャ状（リング状）の薄肉部材である。薄形ナット１２の内周面には、所定角度間隔で複数のねじ山１８が貫通孔１６の内方に突出形成されている。なお、図１〜図３では、一例として、略９０°間隔で４つのねじ山１８が形成されている場合を図示している。

各ねじ山１８は、多条ねじのねじ山である。また、所定角度間隔で形成された各ねじ山１８の間は、隙間２０として形成されている。この場合、図２Ｂの断面視で、それぞれの薄形ナット１２について、中心軸１４に沿った方向で、各ねじ山１８が互いに重ならないように各隙間２０が形成されている。

また、本実施形態では、隣接する薄形ナット１２の間で各ねじ山１８が連続する（連なる）ように、各ねじ山１８の位相をずらした状態で各薄形ナット１２を中心軸１４の方向に重ね合わせることにより、各薄形ナット１２を積層する。この場合、薄形ナット１２の厚みＬは、各薄形ナット１２を積層することで構成されるねじ部２２（の各ねじ山１８）のねじピッチＰ以下に設定される。なお、本実施形態では、一例として、条数が４で、Ｌ＝Ｐ／２（半ピッチ）の場合を図示している。

そして、図３に示すように、板状の被加工物２４に対して、中心軸１４に沿った左右方向からプレス加工等により被加工物２４に圧縮力を加えることで、貫通孔１６及びねじ山１８が形成され、薄形ナット１２が製作される。図３では、圧縮力が加わる様子を破線の矢印で図示している。

図４Ａ及び図４Ｂは、積層ナット１０を組み込んで、対象物としての電動アクチュエータ５０（図７参照）用の送りねじナット２６を製作する場合を図示したものである。

先ず、送りねじ軸５２と同様に、雄ねじ２７が形成された円柱状のピッチ管理用治具２８に各薄形ナット１２を螺合させる。この場合、薄形ナット１２を１枚ずつピッチ管理用治具２８の雄ねじ２７に螺合させ、隣接する薄形ナット１２同士を密着させることにより、各薄形ナット１２を積層状態とすればよい。

次に、筒状部材３０の貫通孔３２にピッチ管理用治具２８の一端側を挿通させ、各薄形ナット１２の積層体の一面に筒状部材３０を当接させる。また、ブロック３４の貫通孔３６にピッチ管理用治具２８の他端側を挿通させ、各薄形ナット１２の積層体の他面にブロック３４を当接させる。

次に、破線の矢印に示すように、各薄形ナット１２の積層体の外周部分に対して、周方向にレーザ溶接等の溶接加工を行うことにより、各薄形ナット１２を接合し、積層ナット１０を製作する。また、積層ナット１０と筒状部材３０との接触箇所をレーザ溶接等で接合し、且つ、積層ナット１０とブロック３４との接触箇所をレーザ溶接等で接合することにより、送りねじナット２６が完成する。なお、積層体の外周部分に対する溶接加工は、例えば、周方向に沿った複数の箇所で行われる。

この結果、本実施形態に係る積層ナット１０を含む送りねじナット２６を、従来の送りねじナット５４（図７及び図８参照）に替えて、電動アクチュエータ５０に搭載することが可能となる。なお、上記の説明では、送りねじ軸５２とは別部材のピッチ管理用治具２８を用いた場合について説明したが、送りねじ軸５２自体をピッチ管理用治具２８としてもよい。

［本実施形態の変形例］
図５Ａ及び図５Ｂは、本実施形態に係る積層ナット１０の変形例を示す。図５Ａ及び図５Ｂでは、説明の容易化のため、１枚の薄形ナット１２及びピッチ管理用治具２８（又は送りねじ軸５２）のみ図示している。

この変形例は、薄形ナット１２の内周面に所定角度間隔で半球状の突起が形成されることにより、丸ねじのねじ山３８が構成される場合を図示したものである。この場合でも、各薄形ナット１２を中心軸１４の方向に積層し、各薄形ナット１２の外周面に対してレーザ溶接等を行えば、丸ねじのねじ山３８で構成されるねじ部２２を備えた積層ナット１０を製作することができる。

このように、本実施形態において、ねじ山１８、３８の形状は、積層ナット１０と組み合わせて使用される送りねじ軸５２に対して、該積層ナット１０をねじ込むことが可能な如何なる形状も採用可能である。すなわち、一般的なメートルねじ（規格ねじ）の形状以外に、例えば、台形状、角形状のねじ山を採用しても、積層ナット１０の機能を奏することができる。

図６Ａ及び図６Ｂは、本実施形態に係る積層ナット１０の他の変形例を示す。なお、説明の容易化のため、図６Ａでは、２枚の薄形ナット１２及びピッチ管理用治具２８のみ図示し、図６Ｂでは、２枚の薄形ナット１２及び送りねじ軸５２のみ図示する。

図６Ａに示すように、ねじ山１８、３８を有する薄形ナット１２をピッチ管理用治具２８の雄ねじ２７に螺合させる。この場合、薄形ナット１２を１枚ずつ雄ねじ２７にねじ込んで螺合させる。これにより、各薄形ナット１２が中心軸１４に沿った方向に隙間無く積層されて、積層ナット１０が構成される。その際、各薄形ナット１２間には軸力が発生するため、各薄形ナット１２は、ダブルナットのようにねじ込まれた状態で隙間無く積層される。このような積層状態の各薄形ナット１２により、バックラッシュの無い状態で積層ナット１０が精度よく製作される。なお、積層ナット１０においても、前述の溶接加工が行われることは勿論である。

そして、図６Ｂに示すように、図６Ａの方法で製作された積層ナット１０を、例えば、ピッチ管理用治具２８の雄ねじ２７よりも小径の三角ねじの送りねじ軸５２に螺合させる。この場合、送りねじ軸５２の径は、積層ナット１０のねじ部２２の径よりも小さいため、ねじ部２２と送りねじ軸５２との間には、中心軸１４に平行な隙間幅のバックラッシュｂが発生している。前述のように、バックラッシュの無い状態で積層ナット１０が精度よく製作されるので、積層ナット１０と送りねじ軸５２とを組み合わせると、バックラッシュｂを所望の大きさにすることができる。

また、他の変形例では、雄ねじ２７の径（例えば、有効径）が異なる複数のピッチ管理用治具２８を予め用意してもよい。この場合、送りねじ軸５２を有する電動アクチュエータ５０の仕様に応じて、いずれか１つのピッチ管理用治具２８を選択し、選択したピッチ管理用治具２８の雄ねじ２７に各薄形ナット１２を螺合させる。この場合も、各薄形ナット１２間に軸力が発生し、各薄形ナット１２は、ダブルナットのようにねじ込まれた状態で隙間無く積層される。この結果、バックラッシュの無い状態で積層ナット１０が精度よく製作される。

その後、積層ナット１０を送りねじ軸５２に螺合させると、送りねじ軸５２と積層ナット１０との間に形成されるバックラッシュｂは、電動アクチュエータ５０の仕様に応じた最適なバックラッシュになる。つまり、他の変形例では、段階的に径が変更されたピッチ管理用治具２８を複数用意しておくことにより、バックラッシュｂの大きさを段階的に調整することが可能である。この結果、量産性やコストの面に起因して、送りねじ軸５２の精度にある程度のバラツキが許容されている場合に、当該仕様に応じた最適な積層ナット１０が精度よく製作されるので、バックラッシュｂが調整しやすくなる。すなわち、他の変形例では、バックラッシュｂを、電動アクチュエータ５０の仕様に応じた最適なバックラッシュに調整することができる。

また、本実施形態において、積層状態の各板状部材１２の外周部分に対する溶接加工は、上述のレーザ溶接に限定されることはない。抵抗溶接等の他の溶接加工を行うことにより、積層ナット１０を製作可能であることは勿論である。

また、本実施形態において、積層状態の各板状部材１２の接合は、上述したレーザ溶接等の各種溶接に限定されることはない。接着剤、リベット等の他の接合方法により積層状態の各板状部材１２を接合することで、積層ナット１０を製作することも可能である。

［本実施形態の効果］
以上説明したように、本実施形態に係る積層ナット１０によれば、貫通孔１６の内方に各ねじ山１８、３８が突出形成された各薄形ナット１２を積層することにより積層ナット１０が構成される。従って、本実施形態では、切削加工工程が不要であるため、加工時間を削減して、製造コストを低減することができる。

この効果について、より詳しく説明すると、切削加工の送り量でねじ長が決まる従来の手法に替えて、本実施形態では、必要とされるねじ長の分だけ薄形ナット１２を積層することにより積層ナット１０を容易に組み立てることができる。これにより、１種類の薄形ナット１２から、必要に応じて、様々なねじ長を持つ積層ナット１０を得ることができる。

また、本実施形態では、切削工具の長さによってねじ長が制限されることがないため、必要な数だけ薄形ナット１２を積層して積層ナット１０を製作することができる。さらに、薄形ナット１２毎に保護膜を形成することができるので、保護膜の厚みの管理が容易となる。

上記の構成により、本実施形態に係る積層ナット１０では、積層ナット１０の管理が容易になると共に、加工時間が削減されて、低コストで積層ナット１０を製作することが可能となる。

また、積層ナット１０において、各ねじ山１８、３８は、多条ねじのねじ山であり、各薄形ナット１２における各ねじ山１８、３８の間には、積層ナット１０の中心軸１４に沿った方向に各ねじ山１８、３８が互いに重ならないように隙間２０が形成されている。これにより、薄形ナット１２となる被加工物２４を塑性変形させることで、ねじ山１８を形成することができる。

この場合、各薄形ナット１２の厚みＬが各ねじ山１８、３８のねじピッチＰ以下であれば、各ねじ山１８、３８を容易に形成することができる。

また、本実施形態では、積層状態の各薄形ナット１２を接合させることにより、送りねじナット２６として機能させるために十分なねじ長を有する積層ナット１０が容易に得られる。

具体的に、積層ナット１０の中心軸１４に沿った方向に各ねじ山１８、３８が連なるように各薄形ナット１２が積層された状態で、各薄形ナット１２の外周部分が接合される。

この場合、雄ねじ２７が形成されたピッチ管理用治具２８（又は送りねじ軸５２）を各ねじ山１８、３８に螺合させた状態で、各薄形ナット１２を接合させると、ねじピッチＰを十分な精度で管理しつつ、積層ナット１０を製作することができる。

また、ピッチ管理用治具２８の雄ねじ２７に各薄形ナット１２のねじ山１８、３８が螺合することにより、各薄形ナット１２は、ピッチ管理用治具２８に対して、中心軸１４に沿い、隙間なく積層されるので、バックラッシュの無い状態で、積層ナット１０を精度よく製作することができる。

さらに、積層ナット１０を電動アクチュエータ５０の送りねじ軸５２に螺合させたときに積層ナット１０と送りねじ軸５２との間に形成されるバックラッシュｂを、電動アクチュエータ５０の仕様に応じた所定のバックラッシュｂに調整するため、複数のピッチ管理用治具２８のうち、いずれか１つのピッチ管理用治具２８の雄ねじ２７に各薄形ナット１２のねじ山１８、３８が螺合することにより、該１つのピッチ管理用治具２８に対して各薄形ナット１２が隙間なく積層される。この場合でも、バックラッシュの無い状態で、積層ナット１０を精度よく製作することができる。また、積層ナット１０が送りねじナットとして組み込まれる電動アクチュエータ５０の仕様に応じて、適切なピッチ管理用治具２８を選択し、選択したピッチ管理用治具２８の雄ねじ２７に各薄形ナット１２を螺合させて積層ナット１０を製作すればよい。これにより、製作された積層ナット１０を該電動アクチュエータ５０の送りねじ軸５２に螺合させると、積層ナット１０と送りねじ軸５２との間に形成されるバックラッシュｂを、当該仕様に応じた最適なバックラッシュに調整することが可能となる。

そして、積層状態の各板状部材１２の外周部分を溶接で接合すれば、上述の積層ナット１０が容易に得られる。

なお、本発明は、上述の実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることは勿論である。

１０…積層ナット１２…薄形ナット
１４…中心軸１６、３２、３６…貫通孔
１８、３８…ねじ山２０…隙間
２２、５６…ねじ部２４…被加工物
２６…送りねじナット２７…雄ねじ
２８…ピッチ管理用治具３０…筒状部材
３４…ブロック５０…電動アクチュエータ
５２…送りねじ軸

Claims

略同径の貫通孔が形成された複数の板状部材を有し、
前記各板状部材には、所定角度間隔で複数のねじ山が前記貫通孔の内方に突出形成され、
前記各貫通孔が略同軸となるように前記各板状部材が積層されていることを特徴とするナット。
請求項１記載のナットにおいて、
前記各ねじ山は、多条ねじのねじ山であり、
前記各板状部材における前記各ねじ山の間には、前記ナットの軸線方向に沿って前記各ねじ山が互いに重ならないように隙間が形成されていることを特徴とするナット。
請求項１又は２記載のナットにおいて、
前記各板状部材の厚みは、前記各ねじ山のねじピッチ以下であることを特徴とするナット。
請求項１〜３のいずれか１項に記載のナットにおいて、
前記各板状部材は、接合されていることを特徴とするナット。
請求項４記載のナットにおいて、
前記ナットの軸線方向に沿って前記各板状部材のねじ山が連なるように該各板状部材が積層された状態で、前記各板状部材の外周部分が接合されることを特徴とするナット。
請求項４又は５記載のナットにおいて、
雄ねじが形成された治具を前記各ねじ山に螺合させた状態で、前記各板状部材が接合されることを特徴とするナット。
請求項６記載のナットにおいて、
前記各板状部材は、前記各ねじ山が前記雄ねじに螺合することにより、前記治具に対して、前記軸線方向に沿い、隙間なく積層されることを特徴とするナット。
請求項７記載のナットにおいて、
該ナットを対象物のねじ軸に螺合させたときに前記ナットと前記ねじ軸との間に形成されるバックラッシュを、前記対象物の仕様に応じた所定のバックラッシュに調整するため、前記各板状部材は、複数の前記治具のうち、いずれか１つの治具の雄ねじに前記各ねじ山が螺合することにより、該１つの治具に対して隙間なく積層されることを特徴とするナット。
請求項４〜８のいずれか１項に記載のナットにおいて、
前記各板状部材は、溶接により接合されていることを特徴とするナット。