JP4281278B2 - ボールねじの製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、回転運動を直線運動に変換あるいはその逆の運動に変換するボールねじの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
ボールねじは、ねじ軸の外周面及びボールナットの内周面に互いに対応する螺旋状のボール転動溝を形成し、双方のボール転動溝により形成される螺旋状の空間内に多数のボールが転動自在に配置されている。
【0003】
そして、ねじ軸とボールナットを相対回転させると、多数のボールの転動を介してねじ軸とボールナットが滑かにしかも正確に相対螺旋運動するようになっており、ボールがボールナットに設けたボール循環路を循環するようになっている。
【0004】
ボール転動溝は、ねじ研削仕上げ加工が一般的であるが、ねじ研削加工においては、円筒研削や円環状溝加工に比べて仕上げ面に砥石の振れ回りによる周期的な加工誤差(うねり)が比較的大きく発生する傾向にある。
しかし、ボールねじは、図5(a)に示すように、負荷ボール2の間隔とボール転動溝1上のうねり山間隔が一致しない場合、ボール転動溝1上の多少の凹凸誤差(うねり)があっても、多数の負荷ボール2を介して負荷を支えているので、その平均化効果によって相対運動に与える影響は小さく抑えることができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図5(b)に示すように、ボール転動溝1上のうねり山の間隔が負荷ボール2の間隔(もしくはその整数分の1)と一致する場合には平均化効果が働かなくなり、ボール転動溝1上の多少の凹凸誤差(うねり)がそのまま相対運動に影響して、振動や騒音の発生原因となる場合があるという問題がある。
従って、ボールねじにおいては、ボール転動溝1を高精度に仕上げ、凹凸誤差(うねり)を十分に小さく抑えることが必要であるが、これは生産効率ひいては生産コストに多大の影響を与えてしまうという問題がある。
この発明は、ボール転動溝上のうねり山の間隔が負荷ボールの間隔(もしくはその整数分の1)と一致する場合には平均化効果が働かなくなるという点に着目し、ボールねじの持つ平均化効果を発揮させることで生産効率や生産コストに影響を与えることなく、振動、騒音問題を解決することができるボールねじを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この発明は、前記目的を達成するために、請求項1は、螺旋状のボール転動溝を外周面に有するねじ軸と、前記ねじ軸のボール転動溝に対応するボール転動溝を内周面に有するボールナットと、前記ボールナットのボール転動溝と前記ねじ軸のボール転動溝に転動自在に介装された多数のボールとからなるボールねじにおいて、前記ねじ軸、ボールナットの少なくとも一方のボール転動溝内に略等間隔に配置された負荷ボール中心間距離をP、ボールピッチ円径をdm、リードをL、としたときに、
【数3】
【0007】
で求められる1リード当りの負荷ボール数mの整数倍を中心とした0.95n倍から1.05n倍の範囲内に、そのボール転動溝の1リード当りのうねりの山数成分の最大値成分が入らないように、前記ボール転動溝を研削仕上げ加工し、この研削仕上げ加工は、加工物回転数Nwに対する砥石回転数NG の比率を、前記1リード当りの負荷ボール数mの整数倍nmを中心とした0.95n倍から1.05n倍の範囲内に、そのボール転動溝の1リード当りのうねりの山数成分の最大値成分が入らないように設定したことを特徴とする。
請求項2は、螺旋状のボール転動溝を外周面に有するねじ軸と、前記ねじ軸のボール転動溝に対応するボール転動溝を内周面に有するボールナットと、前記ボールナットのボール転動溝と前記ねじ軸のボール転動溝に転動自在に介装された多数のボールと、前記ボール相互間に介装された保持ピースとからなるボールねじにおいて、前記ねじ軸、ボールナットの少なくとも一方のボール転動溝内に前記保持ピースを挟んで配置された負荷ボール中心間距離をP、ボールピッチ円径をdm、リードをL、としたときに、
【数4】
【0008】
で求められる1リード当りの負荷ボール数mの整数倍を中心とした0.95n倍から1.05n倍の範囲内に、そのボール転動溝の1リード当りのうねりの山数成分の最大値成分が入らないように、前記ボール転動溝を研削仕上げ加工し、この研削仕上げ加工は、加工物回転数Nwに対する砥石回転数N G の比率を、前記1リード当りの負荷ボール数mの整数倍nmを中心とした0.95n倍から1.05n倍の範囲内に、そのボール転動溝の1リード当りのうねりの山数成分の最大値成分が入らないように設定したことを特徴とする。
前記構成によれば、ねじ軸及びボールナットの少なくとも一方のボール転動溝の仕上げ加工の加工条件をコントロールすることにより、加工によって発生するうねり山数を選択し、設計的にあらかじめ決定されている負荷ボールの間隔(もしくはその整数分の1)とそのうねり山の間隔が一致しないように設定する。そして、ボールねじの持つ平均的効果を発揮させることで生産効率や生産コストに影響を与えることなく振動、騒音を軽減できる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【0010】
図1(a)(b)に示すようなボールねじのねじ軸11の外周面に螺旋状のボール転動溝12を、ねじ研削加工によって形成する場合、砥石の振れ回りが加工面に転写され、図2(a)(b)に示すように、加工物1回転当たりに砥石回転数NGを加工物回転数Nwで割った値の山数のびびりが必ず発生する。
ここで、砥石回転数NG =1300rpm、加工物回転数Nw=20rpmとすると、ボール転動溝12のうねり山数は65山となる。この成分のびびりを経済的に小さく抑える管理を行うことには限界がある。
この発明は、仕上げ加工時の砥石回転数NG と加工物回転数Nwとの関係をコントロールすることにより、びびり山の間隔をコントロールし、負荷ボール13の間隔(もしくはその整数分の1)とそのうねり山の間隔が一致しないように設定したことにある。
すなわち、ボール転動溝12内に略等間隔に配置された負荷ボール13の中心間距離をP、ボールピッチ円径をdm、リードをL、としたときに、
【数5】
【0011】
で求められる1リード当りの負荷ボール数mの整数倍を中心とした0.95n倍から1.05n倍の範囲内に、そのボール転動溝の1リード当たりのうねりの山数成分の最大値成分が入らないように研削仕上げ加工したものである。
【0012】
具体的には、前記研削仕上げ加工は、加工物回転数Nwに対する砥石回転数NG の比率を、前記1リード当りの負荷ボール数mの整数倍nmを中心とした0.95n倍から1.05n倍の範囲内に、そのボール転動溝12の1リード当たりのうねりの山数成分の最大値成分が入らないように設定したことにある。
【0013】
前記負荷ボール13の間隔(負荷ボール13の中心間距離P)とは、一般的な総ボール使用の場合は略ボール径であり、図3に示すように、負荷ボール13と略同一径のスペーサボール14とが1対1仕様の場合は略ボール径の2倍である。さらに、図4に示すように、負荷ボール13相互間に、該ボールに対面する面に凹面15aを有する保持ピース15を介装した保持ピース仕様のものであれば、保持ピース15を挟んだボール中心間距離Pとなる。
【0014】
なお、前記実施形態においては、ボール転動溝として、ねじ軸に設けたボール転動溝について説明したが、ボールナットの内周面に形成されるボール転動溝についても同様である。
【0015】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、ねじ軸及びボールナットの少なくとも一方のボール転動溝の仕上げ加工の加工条件をコントロールすることにより、負荷ボールの間隔とそのうねり山の間隔が一致しないように設定することで、ボールねじの持つ平均的効果を発揮させることで生産効率や生産コストに影響を与えることなく振動、騒音を軽減できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施形態を示し、(a)はボールねじのねじ軸の側面図、(b)はボール転動溝の配置状態を示す側面図。
【図2】(a)はボールねじのボール転動溝の測定結果を示すグラフ、(b)は1リード当たりのうねり山数を示すグラフ。
【図3】同実施形態を示し、負荷ボールと略同一径のスペーサボールとが1対1仕様の場合の配置状態を示す側面図。
【図4】同実施形態を示し、負荷ボール相互間に、ボールに対面する面に凹面を有する保持ピースを介装した場合の配置状態を示す側面図。
【図5】(a)は負荷ボールの間隔とボール転動溝上のうねり山間隔が一致しない状態を示す側面図、(b)は負荷ボールの間隔とボール転動溝上のうねり山間隔が一致する状態を示す側面図。
【符号の説明】
11…ねじ軸
12…ボール転動溝
13…ボール
14…スペーサボール
15…保持ピース
Claims (2)
- 螺旋状のボール転動溝を外周面に有するねじ軸と、
前記ねじ軸のボール転動溝に対応するボール転動溝を内周面に有するボールナットと、
前記ボールナットのボール転動溝と前記ねじ軸のボール転動溝に転動自在に介装された多数のボールと、
からなるボールねじにおいて、
前記ねじ軸、ボールナットの少なくとも一方のボール転動溝は、該ボール転動溝内に略等間隔に配置された負荷ボール中心間距離をP、ボールピッチ円径をdm、リードをL、としたときに、加工物回転数Nwに対する砥石回転数N G の比率を、
- 螺旋状のボール転動溝を外周面に有するねじ軸と、
前記ねじ軸のボール転動溝に対応するボール転動溝を内周面に有するボールナットと、
前記ボールナットのボール転動溝と前記ねじ軸のボール転動溝に転動自在に介装された多数のボールと、
前記ボール相互間に介装された保持ピースと、
からなるボールねじにおいて、
前記ねじ軸、ボールナットの少なくとも一方のボール転動溝は、該ボール転動溝内に前記保持ピースを挟んで配置された負荷ボール中心間距離をP、ボールピッチ円径をdm、リードをL、としたときに、加工物回転数Nwに対する砥石回転数N G の比率を、
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