JP2651883B2 - ねじ軸の製造方法 - Google Patents

ねじ軸の製造方法

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JP2651883B2 JP5098373A JP9837393A JP2651883B2 JP 2651883 B2 JP2651883 B2 JP 2651883B2 JP 5098373 A JP5098373 A JP 5098373A JP 9837393 A JP9837393 A JP 9837393A JP 2651883 B2 JP2651883 B2 JP 2651883B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は従来の棒材から切削加
工,研削加工,塑性加工等により剛体のねじ軸を製造す
る方法に代わるねじ軸の新規な製造方法に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】公知のねじ軸は、切削,研削,塑性加工
等の方法により棒材にねじ溝の断面形状に合せたねじ切
り加工等を施して製造されている。この場合、例えばボ
ールねじに関しては製造される実用的なねじ軸の1本の
長さには制約があり、ねじ軸の外径の100倍程度の軸
長が限度である。例えば外径30mmφにおいてはせい
ぜい3mの長さのものが限度で、ボールねじを利用して
トラベルナット方式の行程が数十mもの搬送ラインを構
成するようなことは到底不可能であった。
【0003】また、従来のねじ軸は丸棒にねじ溝加工を
施した剛体であるため、例えば弯曲したルートにボール
ねじをアクチュエータとして適用しようとしても実現不
可能であり、また、出没タイプのアクチュエータを造ろ
うとすると、当該ねじ軸を格納するピットをそのねじ軸
の長さに見合う深さに形成する必要があり設置場所に大
きな制約を受け、まして可搬タイプに形成することはほ
ぼ不可能であった。
【0004】従って、従来のねじ軸によって例えばスク
リュージャッキのような昇降機構を構成したり、あるい
はボールねじ式の搬送ラインや駆動機構を構成する場
合、使用するねじ軸の長さはせいぜい10m程度が限度
である。すなわち、従来の剛性体による伝統的なねじ軸
では、長大な行程を有する往復機構のようなアクチュエ
ータは、前述の理由によって実現不可能である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記のようなねじ軸の
現状に鑑み、特開平4−258557号の発明が提案さ
れているが、この発明は可撓性のない剛性の芯材又は丸
管材に、線材を巻付けたものであるため、この構成のね
じ軸は可撓性がないという問題がある。従って、本発明
が解決しようとする課題は、可撓性のねじ軸に成形する
軸径と、その軸長を数十mの長尺であっても任意に設定
でき、また、同一の軸径であっても、可撓性ねじ軸の剛
性を任意に設定できる上に、軽量にも形成でき、しか
も、任意の断面形状のねじ溝を容易に形成できるねじ軸
の新規な製造方法を提供しようとする点にある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するこ
とを目的としてなされた本発明の主な構成は、非円形断
面の線材をコイル状に巻いて成形することにより互に隣
り合う線材の断面の外側にねじ溝を形成させて中空ねじ
軸を形成するとき、該ねじ軸の中心中空部に可撓性の補
強材を挿填することを特徴とするものである。
【0007】そして、上記のようにして成形されるねじ
軸は、その製造工程において、中心中空部に、非円形断
面の可撓性パイプであって、パイプの中に密に遊挿する
芯材を装備するものを補強材として挿填し、また、これ
と併せて前記補強材と中空部の隙間に充填剤等を充填す
ることを付加的特徴の一つとするものである。
【0008】
【実施例】次に本発明の実施例を図に拠り説明する。図
1は本発明方法により製造したねじ軸の一部を示す正面
図、図2は本発明ねじ軸の製造に使用する線材の一例の
断面形状とこの線材の断面同士が隣接して形成するねじ
溝の断面形状の一例を示す断面拡大図、図3は本発明ね
じ軸の内部構造例を示す平断面図、図4は図3のA−A
矢視断面図、図5,図6は、ねじ軸の中心中空部に補強
材として挿填する鋼線等による可撓性条材の例を示す斜
視図である。
【0009】図1,図2において、1はコイル状に巻か
れて本発明によるねじ軸FSに形成される線材で、ここ
では、線材1の断面に適宜設定した中心からみて外面側
の上,下に約45度前後の位置関係をもたせて円弧状断
面をなす凹部2,3が形成された非円形断面の線材1が
用いられる。本発明において、上記実施例のように外面
側に凹部2,3を有する非円形断面の線材を使用するの
は、ボールナットのボールが転動するための合理的な断
面形状を具備したねじ溝を、この線材1をコイル状に巻
くことによって、ねじ軸の外面に形成するためである。
【0010】上記の凹部2,3が形成された断面の線材
1は、例えば、当該線材1の断面形状に相当する適宜の
金型を用いて母材を引抜きまたはロール圧延することに
より成形する。そして、連続引抜きまたはロール圧延に
より上記断面に成形される線材1をコイル成形機により
逐次コイル状に巻いて行くことにより、前記線材1の外
面に形成された凹部2,3同士が隣接し、ここでは一例
として図2に示す断面半円形状をなすねじ溝Gが外面に
形成されたねじ軸FSが製造される。
【0011】上記ねじ軸FSは、所望の非円形断面に形
成した線材1をコイル状に巻くだけで、従来技術では丸
棒に切削等の機械加工を施すことによってしか形成でき
なかったねじ溝を容易に形成できるので、きわめて合理
的である。しかも、所望のねじ溝Gの断面形状は、線材
1の断面形状を形成したいねじ溝の断面形状に合せた形
状とするだけで得られるから、任意の断面形状のねじ溝
Gをねじ軸の表面に形成することができる。
【0012】即ち、上記線材1の図2に示した断面形状
は一例であるので、引抜きまたは圧延金型の断面形状を
任意の形状に形成することにより、線材1の外面又は内
面に、コイル状に巻いてねじ溝となる任意の非円形断面
形状を付与することが可能である。例えば、線材1の凹
部2,3を斜面に形成するなど、本発明ねじ軸に螺合さ
れる部材側のねじに合った断面形状とすることが任意に
できるのである。ここで、線材1をコイル状に巻き、そ
の中心線からみて内側になる外面形状も、図2に示した
断面形状と異なる断面とすることは任意である。
【0013】本発明において、線材1はその断面形状や
太さによって、同じ径のコイル状に巻いても、ねじ軸F
S自体の持つ剛性を種々の大きさに設定することが可能
である。また、線材1の断面形状,その太さに加え、コ
イル状に巻く径の大小によっても、出来上るねじ軸FS
の剛性を任意に設定することが可能である。更には、線
材1をコイル状に巻く巻数を予め適宜設定することによ
り、形成されるねじ軸FSの長さを任意の長さに設定す
ることも可能である。
【0014】上記のようにして任意の太さ,断面形状の
線材1をコイル状に巻き、任意の長さに形成したねじ軸
FSは、図1に示すように、その軸の外面にねじ溝Gが
形成されているので、このねじ溝Gの断面上をころがる
ボールBを具備したボールナット(図示せず)を螺装す
ることにより、このねじ軸FSはそのままをボールねじ
として使用できる。また、このねじ軸FSは、線材1を
コイル状に巻いて成形したものであるから、内部が中空
であり、従って、従来の丸棒を切削,研削あるいは塑性
加工することにより形成されるねじ軸に比べ、同じ長さ
であれば、きわめて軽量であり、それなりの剛性も発揮
させることができ、また、長さも自由に設定することが
できる。
【0015】しかし、上記実施例のねじ軸FSはその中
心部は中空であるから可撓性はあるが、充実ねじ軸に比
べ剛性が充分とはいえない。そこで、本発明ではねじ軸
FSの剛性を高めるため、その中空部分に、1本の条
材、又は図5,図6に示すような複数本の可撓性の条材
を撚り合せた条材41又は条材42を補強材として装填
するのである。
【0016】ここで、前記の可撓性補強材の材質は、金
属製のものに限られず、合成樹脂製、或は、これらの複
合材料製など、適宜のもので足りる。これらの補強材
は、前記ねじ軸FSをその内面側において補強するもの
であるから、当該ねじ軸FSの内面に当接させて配置す
るが、装填する補強材の太さ、本数の選択、或は、径の
異なる補強材を混在させることなどにより、可撓性のね
じ軸全体の剛性を線材1の断面形状,その太さ、或は、
コイル状の巻き径と併せて、より自由に設定することが
可能になる。次に、上記補強材の用い方の一例を図3,
図4により説明する。
【0017】図3において、ねじ軸FSの中空部には、
該中空部にほぼ内接する角パイプ材4を補強材として収
装している。図3,図4に示した実施例では、中空部に
収装した角パイプ4を剛体性のものとし、かつ、この剛
性角パイプ4の内部に、当該パイプ4内に密に遊挿され
る角棒材を、芯材5としてそのパイプ4内で進退可能に
収める一方、前記角パイプ4の外面とねじ軸FSの内面
とが形成している隙間に、充填剤又は接着剤6を注入し
て、この角パイプ4,芯材5とねじ軸FSとを一体化す
る一方、充填剤6の注入された側で撓み可能なねじ軸F
Sの一例を示したものである。
【0018】即ち、図3,図4に例示した構造のねじ軸
FSは、本発明の製造方法をとることにより、相当に長
大な長さのねじ軸であっても、従来品に比べればはるか
に小径かつ軽量なものを、容易かつ、低コストに作製提
供することが可能になるのである。因に、従来、丸棒を
切削或は研削してねじ溝を形成し表面に熱処理等を施し
て形成する剛体のねじ軸の場合、例えば長さが6mにな
るとその外径を少なくとも60mmφ程度以上に形成し
なければ実用的な精度のねじ軸の製造は不可能であった
ので、重量も過大となり製造コストも極めて高く殆んど
実用性が見込めなかったが、本発明方法によって細くて
も長尺の実用的なねじ軸の製造が可能になったといえ
る。
【0019】図3,図4に示したねじ軸FSは、一例と
して次のような使い方をする。即ち、角パイプ4の内部
に密に遊挿した芯材5の末端をクランプ(図示せず)な
どにより固定しておく一方、ねじ軸FSのねじ溝Gにボ
ールナット部材(図示せず)を螺装して該ナット部材に
外部から正,逆回転を与えることにより、前記芯材5を
ガイドとしてねじ棒FSを回転させることなく進退させ
ることができることとなる。このような進退作動をさせ
ることが可能なねじ軸FSは、特に長大な進退アクチュ
エータとして有用である。
【0020】本発明方法により製造したねじ軸は、充実
棒材で形成されたねじ軸に比べ軽量に、しかもその長さ
を任意の長さに容易に製造することができる。また、本
発明により形成するねじ軸FSは、線材をコイル状に巻
いて成形し、中空の内部に所要の部材を装填して形成す
ることができるから、細くて長いねじ軸を任意の長さ,
任意の太さに、また可撓性と剛性も殆んど柔軟なものか
ら超剛性のものまで自在に、しかも、低コストで製造す
ることができ、従って、上記のような進退アクチュエー
タを作製する上できわめて有用な部材となる。
【0021】
【発明の効果】本発明は以上の通りであって、従来の製
造法では細くて長大なねじ軸は、ねじ溝が軸の内面又は
外面のいずれに形成される場合であっても、事実上製造
不可能であったが、本発明によればそのように長大なね
じ軸であっても短か目のねじ軸であってもその長さの大
小に拘らず容易かつ低コストに製造できるので、各種の
進退機構、例えば、伸縮柱の進退用アクチュエータなど
に用て有用な長さや太さの種々異なるねじ軸を供給する
ことができる。
【0022】また、本発明ねじ軸製造法は、それに用い
る線材の断面形状を任意の非円形断面にすることができ
ること、及び、この線材をコイル状に巻くことによっ
て、所望する任意の断面形状のねじ溝を、ねじ軸の外面
に、直ちに形成することができる。更に、本発明方法
は、線材の断面形状を適宜の非円形断面形状にすること
とこの線材をコイル状に巻くことによって、ねじ溝の形
成に切削等の機械加工を全く必要とせず、ねじ溝の断面
形状,ねじ軸長さ,ねじ軸の太さ、ねじ溝が形成される
面などの条件をいずれも任意に選択してねじ軸を随意に
製造できるから、これらの点でも従来の充実棒材を加工
するねじ軸の製造に比べはるかに合理的である。
【0023】特に、本発明ねじ軸製造法では、線材の断
面形状と寸法,コイルの直径を適宜に選定することによ
りねじ軸を可撓性のものから剛性の高いものまで任意に
成形することができ、しかも、中心中空部に目的に応じ
て各種の補強材を挿填したので、使用時におけるねじ軸
の伸びを防止したり、回転を防止することも可能で従来
の切削,研削,転造等の加工法では実現不可能な数々の
特徴を有するねじ軸を製造することができる。また、本
発明ねじ軸のねじは、一条ねじ,多条ねじのいずれにも
形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明方法により製造したねじ軸の一部を示す
正面図。
【図2】本発明ねじ軸の製造に使用する線材の一例の断
面形状とこの線材の断面同士が隣接して形成するねじ溝
の断面形状の一例を示す断面拡大図。
【図3】本発明ねじ軸の内部構造例を示す平断面図。
【図4】図3のA−A矢視断面図。
【図5】本発明ねじ軸の中心中空部に挿填する可撓性補
強材の一例を示す斜視図。
【図6】本発明ねじ軸の中心中空部に挿填する可撓性補
強材の他の例を示す斜視図。
【符号の説明】
1 線材 2,3 凹部 4 角パイプ 5 芯材 FS ねじ軸 G ねじ溝

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 非円形断面の線材をコイル状に巻いて成
    形することにより互に隣り合う線材の断面の外側にねじ
    溝を形成させて中空ねじ軸を形成するとき、該ねじ軸の
    中心中空部に可撓性の補強材を挿填することを特徴とす
    るねじ軸の製造方法。
  2. 【請求項2】 線材の太さとコイル状に巻く巻き径を任
    意に設定することによりねじ軸の剛性を任意に設定する
    請求項1のねじ軸の製造方法。
  3. 【請求項3】 コイル状に巻く巻き数を調整することに
    より成形するねじ軸の長さを任意に設定する請求項1又
    は2のねじ軸の製造方法。
  4. 【請求項4】 補強材は非円形断面のパイプであって、
    パイプの中に密に遊挿する芯材を装備する請求項1のね
    じ軸の製造方法。
  5. 【請求項5】 ねじ軸とその中心中空部に挿填される補
    強材が形成する隙間に充填剤,接着剤,溶着剤等を注入
    して補強材をねじ軸と一体化する請求項1のねじ軸の製
    造方法。
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