JP4978888B2 - Screw shaft of ball screw mechanism - Google Patents

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Description

本発明は、例えば一般産業用機械に組付けられたり、或いは自動車に使用されたりするボールねじ機構のねじ軸に関するものである。 The present invention is, for example, or assembled in general industrial machinery or those about the screw shaft of a ball screw mechanism or is used in an automobile.

近年、車両等の省力化が進み、例えば自動車のトランスミッションやパーキングブレーキなどを手動でなく、電動モータの力により行うシステムが開発されている。そのような用途に用いる電動アクチュエータには、電動モータから伝達される回転運動を高効率で軸線方向運動に変換するために、ボールねじ機構が用いられる場合がある。   In recent years, labor saving of vehicles and the like has progressed, and for example, a system has been developed in which a transmission, a parking brake, and the like of an automobile are performed not by hand but by the power of an electric motor. An electric actuator used for such an application may use a ball screw mechanism in order to convert the rotational motion transmitted from the electric motor into the axial motion with high efficiency.

ボールねじ装置のねじ軸外径が細い仕様(例えば、φ10mm程度)では、軸端部に軸受を取付ける場合に、その軸受の内輪端面を受ける面積が小さくなる。特に、アキシャル荷重が大きくなる仕様では、軸受の圧入力や止め輪による支持のみでは足らないため、大きなアキシャル荷重に抗することができるよう、軸受をねじ軸に取付ける設計上の工夫が必要となる。   When the ball screw device has a narrow screw shaft outer diameter (for example, about φ10 mm), when the bearing is attached to the shaft end, the area of the bearing that receives the inner ring end surface is reduced. In particular, with specifications that increase the axial load, it is not enough to support the bearing with pressure input or a retaining ring. Therefore, it is necessary to devise a design for mounting the bearing on the screw shaft to withstand the large axial load. .

かかる設計の一例として、ねじ軸の一方の端部側に、ねじ軸外径より太くなる様なフランジ部を形成し、これに内輪を当接させることにより、その端面を受ける面積を大きくすることで、軸受を介して大きなアキシャル荷重を支持できるようにしている。   As an example of such a design, a flange portion that is thicker than the outer diameter of the screw shaft is formed on one end side of the screw shaft, and an inner ring is brought into contact with the flange portion to increase the area that receives the end surface. Thus, a large axial load can be supported through the bearing.

ところで、フランジ部を有するねじ軸を加工する方法としては、ねじ研削でボール溝部を加工する事が知られているが、加工設備が高価な事、加工時間が長いなど、製造コスト面で不利である。また、ねじ軸とは別に、軸受内輪端面を受けるフランジを加工形成して、ねじ軸に取付けて用いる方法もあるが、同様に製造コスト面で不利である。   By the way, as a method of processing a screw shaft having a flange portion, it is known to process a ball groove portion by screw grinding, but it is disadvantageous in terms of manufacturing cost such as expensive processing equipment and long processing time. is there. In addition to the screw shaft, there is a method of processing and forming a flange for receiving the bearing inner ring end surface and attaching it to the screw shaft, but it is also disadvantageous in terms of manufacturing cost.

これに対し、ねじ溝の形成方法として転造加工が知られている。ボールねじ機構のねじ軸を製造する転造加工として、通し転造方式とインフィード転造方式がある。通し転造方式は、ロールダイスを被転造物に押し当てて転造する際、ロールダイスのリード角と被転造物のリード角に少しの角度差を設けて転造する方式である。ロールダイス又は被転造物を相対的に回転させると、上記リード角の差によってロールダイスと被転造物が相対的に移動しながら転造する、いわゆる歩き現象を生じ、ロールダイスや被転造物を相対的に回転させるとき強制的に軸心方向に動かすことなく自動的に転造を行うことができる(特許文献1参照)。
特開平9−225573号公報
On the other hand, rolling is known as a method for forming a thread groove. As the rolling process for manufacturing the screw shaft of the ball screw mechanism, there are a through rolling method and an in-feed rolling method. The through rolling method is a method in which when a roll die is pressed against a product to be rolled, the roll die is rolled with a slight angle difference between the lead angle of the roll die and the lead angle of the material to be rolled. When the roll die or the rolled material is rotated relatively, the roll die and the rolled material are rolled while moving relative to each other due to the difference in the lead angle. When relatively rotating, rolling can be performed automatically without forcibly moving in the axial direction (see Patent Document 1).
JP-A-9-225573

しかしながら、特許文献1に開示された通し転造方法を用いた場合、ねじ軸に大径のフランジ部を形成すると、これとの干渉を回避するために、通し転造ダイスの形状及び転造中にねじ軸の軸方向移動(歩み現象)を考慮することにより、ねじ軸の端部の不完全ネジ部が長く形成されてしまい、全長の割に作動ストロークの短いボールねじ機構となるという問題がある。よって、特許文献1の通し転造方法は、ねじ軸両端の不完全ネジ部の長さを極力短くしたいボールねじ機構のねじ軸を製造するのに適していないといえる。   However, when the thread rolling method disclosed in Patent Document 1 is used, when a large-diameter flange portion is formed on the screw shaft, the shape of the thread rolling die and during rolling are avoided in order to avoid interference with the flange portion. In addition, considering the axial movement (step phenomenon) of the screw shaft, an incomplete thread at the end of the screw shaft is formed long, resulting in a ball screw mechanism with a short operating stroke for the entire length. is there. Therefore, it can be said that the thread rolling method of Patent Document 1 is not suitable for manufacturing a screw shaft of a ball screw mechanism in which the length of the incomplete thread portion at both ends of the screw shaft is desired to be as short as possible.

本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、低コストで不完全ねじ部を抑えたボールねじ機構のねじ軸を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the problems of the prior art, and an object thereof is to provide a screw shaft of a ball screw mechanism in which an incomplete thread portion is suppressed at a low cost.

発明のボールねじ機構のねじ軸は、雌ねじ溝を有するナットと、前記ナットに挿通され、雄ねじ溝を有するねじ軸と、前記ナットの雌ねじ溝と前記ねじ軸の雄ねじ溝との間に形成された転走路を転走可能となっているボールとを有するボールねじ機構のねじ軸において、
前記雄ねじ溝の外径より大きな大径部と、前記雄ねじ溝と前記大径部との間に配置され前記雄ねじ溝の溝底径より小径の小径部とが形成されており、前記ねじ軸の雄ねじ溝は転造加工により形成され
前記小径部は、前記ねじ軸の軸線方向断面において、0.8(mm)以上の曲率半径ρを有し、
前記ねじ軸の端部には、面取り部が形成されており、前記面取り部の軸線方向長さをa、その径方向長さをb、ねじ軸のリードをL、雄ねじ溝の深さをtとしたときに、a=L/2+0.1〜0.5(mm)、且つb=t+0.1〜0.5(mm)であり、
前記ねじ軸は、転造装置のセンター軸が係合する凹部を端面に有し、
前記雄ねじ溝に隣接して、前記雄ねじ溝の外径よりも大きな径のフランジ部が設けられ、前記フランジ部と前記雄ねじ溝との間には、前記雄ねじ溝底径よりも小さな径の小径部が設けられ、前記小径部は、前記ねじ軸の軸線方向断面において、直線部と、前記直線部に接続し且つ所定の曲率半径を有する曲面部とからなることを特徴とする。
The screw shaft of the ball screw mechanism of the present invention is formed between a nut having a female screw groove, a screw shaft inserted through the nut and having a male screw groove, and a female screw groove of the nut and a male screw groove of the screw shaft. In the screw shaft of a ball screw mechanism having a ball that can roll on the rolling path,
A large-diameter portion larger than the outer diameter of the male screw groove, and a small-diameter portion disposed between the male screw groove and the large-diameter portion and having a smaller diameter than the groove bottom diameter of the male screw groove are formed. The male thread groove is formed by rolling ,
The small diameter portion has a curvature radius ρ of 0.8 (mm) or more in the axial cross section of the screw shaft,
A chamfered portion is formed at the end of the screw shaft. The chamfered portion has an axial length a, a radial length b, a screw shaft lead L, and a male screw groove depth t. A = L / 2 + 0.1-0.5 (mm) and b = t + 0.1-0.5 (mm)
The screw shaft has a concave portion on the end face with which the center shaft of the rolling device is engaged,
A flange portion having a diameter larger than the outer diameter of the male screw groove is provided adjacent to the male screw groove, and a small diameter portion having a diameter smaller than the male screw groove bottom diameter is provided between the flange portion and the male screw groove. The small-diameter portion includes a straight portion and a curved portion connected to the straight portion and having a predetermined radius of curvature in the axial cross section of the screw shaft .

発明によれば、前記雄ねじ溝の外径より大きな大径部と、前記雄ねじ溝と前記大径部との間に配置され前記雄ねじ溝の溝底径より小径の小径部とが形成されているので、前記ねじ軸の雄ねじ溝を転造加工により形成する際に、転造ダイスの端部外周面にテーパ面を形成しなくても、前記大径部に干渉することが抑制され、広範囲に雄ねじ溝加工を行うことができ、それにより不完全ねじ部を極力減らすことができる。 According to the present invention, a large-diameter portion larger than the outer diameter of the male screw groove and a small-diameter portion disposed between the male screw groove and the large-diameter portion and having a smaller diameter than the groove bottom diameter of the male screw groove are formed. Therefore, when forming the male screw groove of the screw shaft by rolling, interference with the large diameter portion is suppressed without forming a tapered surface on the outer peripheral surface of the end of the rolling die. The male thread groove processing can be performed on the inner thread, thereby reducing the incomplete thread portion as much as possible.

前記小径部は、前記ねじ軸の軸線方向断面において、0.8(mm)以上の曲率半径ρを有すれば、転造時の前記ねじ軸の曲がりを抑制することができる。   If the small diameter portion has a radius of curvature ρ of 0.8 (mm) or more in the axial cross section of the screw shaft, it is possible to suppress the bending of the screw shaft during rolling.

前記ねじ軸の端部には、面取り部が形成されており、前記面取り部の軸線方向長さをa、その径方向長さをb、ねじ軸のリードをL、雄ねじ溝の深さをtとしたときに、a=L/2+0.1〜0.5(mm)、且つb=t+0.1〜0.5(mm)であると、前記ねじ軸の端部における転造時の予肉のせり出しを極力抑えることができる。   A chamfered portion is formed at the end of the screw shaft. The chamfered portion has an axial length a, a radial length b, a screw shaft lead L, and a male screw groove depth t. When a = L / 2 + 0.1-0.5 (mm) and b = t + 0.1-0.5 (mm), the pre-rolling at the end of the screw shaft at the time of rolling It is possible to suppress overhang as much as possible.

前記ねじ軸は、転造装置のセンター軸が係合する凹部を端面に有すると、例えば移動可能なセンター軸で転造加工中の前記ねじ軸の素材を支持できる。   If the threaded shaft has a recess on the end face with which the center shaft of the rolling device is engaged, for example, a movable center shaft can support the material of the threaded shaft being rolled.

本明細書中、「インフィード転造加工」とは、回転する一対の転造ダイスを、円筒状ワークの両側から接近させて加工を行うものである。   In this specification, the “in-feed rolling process” is a process in which a pair of rotating rolling dies are moved closer to both sides of a cylindrical workpiece.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1は、本実施の形態にかかる製造方法により形成されたねじ軸を用いたボールねじ機構の一例を示す断面図である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a ball screw mechanism using a screw shaft formed by the manufacturing method according to the present embodiment.

不図示のモータの回転軸に連結され且つ雄ねじ溝1aを有するねじ軸1を包囲するようにして、円筒状のナット2が配置されている。ナット2は、不図示のハウジングに対して回転のみ可能に支持されており、内周面に雌ねじ溝2aを形成している。複数のボール3が、対向する両ねじ溝1a、2a間に形成された螺旋状の転走路内を転動自在となるように配置されている。ナット2には、転走路の一端から他端へとボール3を戻すチューブ4が配置されている。ねじ軸1と、ナット2と、ボール3とでボールねじ機構を構成する。   A cylindrical nut 2 is arranged so as to surround the screw shaft 1 connected to a rotation shaft of a motor (not shown) and having a male screw groove 1a. The nut 2 is supported so as to be rotatable only with respect to a housing (not shown), and has a female screw groove 2a on the inner peripheral surface. A plurality of balls 3 are arranged so as to be able to roll in a spiral rolling path formed between the opposing screw grooves 1a, 2a. The nut 2 is provided with a tube 4 for returning the ball 3 from one end of the rolling path to the other end. The screw shaft 1, the nut 2, and the ball 3 constitute a ball screw mechanism.

図2(a)は、ねじ軸1の側面図であり、図2(b)は、ねじ軸1を矢印IIB方向に見た図であり、図2(c)は、ねじ軸1を矢印IIC方向に見た図であり、図2(d)は、ねじ軸1の矢印IID部を拡大して示す図であり、図2(e)は、ねじ軸1の矢印IIE部を拡大して示す図であり、図2(f)は、ねじ軸1の矢印IIF部を拡大して示す図である。   2 (a) is a side view of the screw shaft 1, FIG. 2 (b) is a view of the screw shaft 1 viewed in the direction of arrow IIB, and FIG. 2 (c) is a view of the screw shaft 1 shown by arrow IIC. FIG. 2D is an enlarged view showing an arrow IID portion of the screw shaft 1, and FIG. 2E is an enlarged view showing an arrow IIE portion of the screw shaft 1. FIG. 2F is an enlarged view showing an arrow IIF portion of the screw shaft 1.

ねじ軸1は、雄ねじ溝1aの図2(a)で左方端に隣接して、雄ねじ溝1aの外径より大きな径のフランジ部(大径部)1bを有している。雄ねじ溝1aとフランジ部1bとの間には、雄ねじ溝1aの溝底径より小径の小径部1cがフランジ部1bに接して形成されている。図2(f)に示すように、小径部1cは、ねじ軸1の軸線方向断面において、所定の曲率半径を有する曲面部1hと、曲面部1hに接続し且つフランジ部1bから離れるにつれて拡径する直線部1jとからなる。ここで、小径部1cは、ねじ軸1の軸線方向断面において、0.8(mm)以上の曲率半径ρを有するので、転造時のねじ軸1の曲がりを抑制することができる。   The screw shaft 1 has a flange portion (large diameter portion) 1b having a diameter larger than the outer diameter of the male screw groove 1a adjacent to the left end of the male screw groove 1a in FIG. 2A. Between the male screw groove 1a and the flange portion 1b, a small diameter portion 1c smaller in diameter than the groove bottom diameter of the male screw groove 1a is formed in contact with the flange portion 1b. As shown in FIG. 2 (f), the small-diameter portion 1c has a curved surface portion 1h having a predetermined radius of curvature in the axial section of the screw shaft 1, and a diameter increasing as it is connected to the curved surface portion 1h and away from the flange portion 1b. And a straight line portion 1j. Here, since the small diameter portion 1c has a radius of curvature ρ of 0.8 (mm) or more in the axial cross section of the screw shaft 1, the bending of the screw shaft 1 during rolling can be suppressed.

フランジ部1bを挟んで、小径部1cと反対側には丸軸部1dが形成されている。図1に示すように、ねじ軸1を回転自在に支持する軸受5の内輪が、その端面をフランジ部1b突き当てるようにして嵌合されている。図2(e)に示すように、ねじ軸1の右方端には雄ねじ溝1aに隣接して面取り部1eが形成されている。面取り部の軸線方向長さをa、その径方向長さをb、ねじ軸のリードをL、雄ねじ溝の深さをtとしたときに、a=L/2+0.1〜0.5(mm)、且つb=t+0.1〜0.5(mm)であると、ねじ軸1の端部における転造時の予肉のせり出しを極力抑えることができる。又、図2(b)、(c)に示すように、ねじ軸1の両端面には、円形孔(凹部)1f、1gが形成されている。尚、本実施の形態においては、ねじ軸1の雄ねじ溝1aが形成された外周面において、不完全ねじ部(雄ねじ溝1aの断面を有しない部位)の長さΔは、雄ねじ溝1aのリードLの1〜1.5倍の範囲内に収まっている。   A round shaft portion 1d is formed on the opposite side of the small diameter portion 1c with the flange portion 1b interposed therebetween. As shown in FIG. 1, an inner ring of a bearing 5 that rotatably supports the screw shaft 1 is fitted so that the end surface thereof abuts against the flange portion 1 b. As shown in FIG. 2E, a chamfered portion 1e is formed at the right end of the screw shaft 1 adjacent to the male screw groove 1a. A = L / 2 + 0.1 to 0.5 (mm) where a is the axial length of the chamfered portion, b is the radial length, L is the lead of the screw shaft, and t is the depth of the male screw groove. ) And b = t + 0.1 to 0.5 (mm), it is possible to suppress as much as possible the protrusion of the pre-wall during rolling at the end of the screw shaft 1. As shown in FIGS. 2B and 2C, circular holes (concave portions) 1f and 1g are formed on both end surfaces of the screw shaft 1. In the present embodiment, the length Δ of the incomplete screw portion (the portion not having the cross section of the male screw groove 1a) on the outer peripheral surface where the male screw groove 1a of the screw shaft 1 is formed is the lead of the male screw groove 1a. It is within the range of 1 to 1.5 times L.

ボールねじ機構の動作を説明すると、不図示のモータによりねじ軸1が回転駆動されたとき、転走路を転動し且つチューブ4を介して転走路の一端から他端へと循環するボール3により、かかる回転運動がナット2の軸線方向運動に効率よく変換されるようになっている。   The operation of the ball screw mechanism will be described. When the screw shaft 1 is rotationally driven by a motor (not shown), the ball 3 rolls on the rolling path and circulates from one end of the rolling path to the other end via the tube 4. The rotational motion is efficiently converted into the axial motion of the nut 2.

次に、ねじ軸の製造方法について説明する。図3は、インフィード転造装置の上面図であり、図4は、インフィード転造装置の側面図であるが、片方のインフィード転造ダイスを取り外した状態で示している。   Next, a method for manufacturing the screw shaft will be described. FIG. 3 is a top view of the in-feed rolling device, and FIG. 4 is a side view of the in-feed rolling device, with one in-feed rolling die removed.

図3,4において、不図示の定盤に固定された一対のガイドレール10上には、スライダ12を介して第1のセンター支持台13が配置され、更にそれと対向するようにして、ガイドレール10上にスライダ14を介して第2のセンター支持台15が取り付けられている。第1のセンター支持台13は、貫通する第1のセンター軸16を回転自在に且つ軸線方向に移動可能に支持している。第2のセンター支持台15は、第1のセンター軸16と同軸となるようにして、第2のセンター軸17を回転自在に且つ軸線方向に移動不能に支持している。第1のセンター軸16の先端は、ねじ軸1の端面の円形孔1f(図2(b))に嵌合する形状を有し、第2のセンター軸17の先端は、ねじ軸1の端面の円形孔1g(図2(c))に嵌合する形状を有している。かかる孔1f、1gは円形状でなく、例えば六角形状など多角形状であって良い。   3 and 4, a first center support 13 is disposed on a pair of guide rails 10 fixed to a surface plate (not shown) with a slider 12 therebetween, and is further opposed to the guide rails. A second center support 15 is mounted on 10 via a slider 14. The first center support 13 supports the penetrating first center shaft 16 so as to be rotatable and movable in the axial direction. The second center support 15 supports the second center shaft 17 so as to be rotatable and immovable in the axial direction so as to be coaxial with the first center shaft 16. The tip of the first center shaft 16 has a shape that fits into the circular hole 1 f (FIG. 2B) on the end surface of the screw shaft 1, and the tip of the second center shaft 17 is the end surface of the screw shaft 1. The circular hole 1g (FIG. 2 (c)) is fitted. The holes 1f and 1g are not circular, but may be polygonal shapes such as hexagonal shapes.

第1のセンター支持台13と第2のセンター支持台15とは、板部材18を介して連結されている。更に、第1のセンター軸16の端部は、付勢装置19に内蔵されたエアシリンダによって、図3,4で右方に付勢されている。特にエアシリンダの使用は、付勢力をエア圧力で簡単に調整できると共に、比較的安価で、形状、サイズ、シリンダ断面積も豊富で選定しやすいという利点がある。但し、エアシリンダの代わりにばねを用いても良い。付勢装置19は、ガイドレール10上にスライダ20を介して取り付けられている。   The first center support 13 and the second center support 15 are connected via a plate member 18. Further, the end of the first center shaft 16 is urged rightward in FIGS. 3 and 4 by an air cylinder built in the urging device 19. In particular, the use of an air cylinder has the advantage that the urging force can be easily adjusted by air pressure, is relatively inexpensive, has a wide variety of shapes, sizes, and cylinder cross-sectional areas, and is easy to select. However, a spring may be used instead of the air cylinder. The urging device 19 is attached to the guide rail 10 via a slider 20.

図3に示すように、ガイドレール20を挟んで両側には、一対のインフィード転造ダイス30が配置されている。各インフィード転造ダイス30は、ねじ軸1の雄ねじ溝1aと同じリードであり且つ対応する断面形状の加工ねじ部30aを外周に有しており、不図示の回転装置により回転駆動可能に支持されている。尚、本実施の形態のインフィード転造ダイス30は、両端外周部が、その軸線とほぼ平行となっている。   As shown in FIG. 3, a pair of in-feed rolling dies 30 are arranged on both sides of the guide rail 20. Each in-feed rolling die 30 has the same lead as the male screw groove 1a of the screw shaft 1 and has a corresponding cross-sectional processed screw portion 30a on the outer periphery, and is supported so as to be rotationally driven by a rotating device (not shown). Has been. In addition, as for the in-feed rolling die 30 of this Embodiment, the outer peripheral part of both ends is substantially parallel to the axis line.

次に、ねじ軸1の製造工程を説明する。尚、以降の説明図では、加工ねじ部を省略している。まず、円筒軸であるねじ軸の素材Mに、雄ねじ溝以外の形状を形成する。かかるねじ溝の素材Mの両端を、図5に示すように、第1のセンター軸16の先端を円形孔1fに嵌合させ、第2のセンター軸17の先端を円形孔1gに嵌合させることで支持する。このとき、第2のセンター軸17に向かって、第1のセンター軸16は付勢装置19によって付勢されるので、かかる付勢力によりねじ軸の素材Mは保持され、加工中に落下する恐れはない。   Next, the manufacturing process of the screw shaft 1 will be described. In the following explanatory drawings, the machining screw portion is omitted. First, shapes other than the male screw groove are formed on the material M of the screw shaft, which is a cylindrical shaft. As shown in FIG. 5, both ends of the material M of the thread groove are fitted into the circular hole 1f at the tip of the first center shaft 16, and the tip of the second center shaft 17 is fitted into the circular hole 1g. I support it. At this time, since the first center shaft 16 is urged by the urging device 19 toward the second center shaft 17, the material M of the screw shaft is held by the urging force and may be dropped during processing. There is no.

続いて、図6に示すように、同方向に回転するインフィード転造ダイス30を、ねじ軸の素材Mの両側から接近させ、加工ねじ部30aによる切り込みを開始する。このときインフィード転造ダイス30から回転力が伝達されるが、センター軸16,17は回転自在に支持されているため、ねじ軸の素材Mが連れ回り、インフィード転造ダイス30を回転駆動する装置の負荷を減らし、円形孔1f、1gの摩耗等を生じさせないようになっている。   Subsequently, as shown in FIG. 6, the in-feed rolling die 30 that rotates in the same direction is approached from both sides of the material M of the screw shaft, and incision by the processing screw portion 30 a is started. At this time, rotational force is transmitted from the infeed rolling die 30, but since the center shafts 16 and 17 are rotatably supported, the material M of the screw shaft is rotated and the infeed rolling die 30 is driven to rotate. This reduces the load on the device and prevents the circular holes 1f and 1g from being worn.

更に、加工ねじ部30aによる切り込みを行うにつれて、ねじ軸の素材Mは軸線方向に移動する方向に力を受ける。これを「歩み」という。本実施の形態においては、センター支持台13,15及び付勢装置19は、ガイドレール10に沿って、ねじ軸の素材Mの軸線方向に移動可能に支持されているため、「歩み」に基づく、ねじ軸の素材Mの移動を許容する。これによりコジリ等が発生する恐れがなく、円滑な加工を実現できる。   Further, as the cutting by the processing screw portion 30a is performed, the material M of the screw shaft receives a force in the direction of moving in the axial direction. This is called “walking”. In the present embodiment, the center support bases 13 and 15 and the urging device 19 are supported along the guide rail 10 so as to be movable in the axial direction of the material M of the screw shaft. The movement of the material M of the screw shaft is allowed. As a result, there is no risk of galling or the like, and smooth machining can be realized.

更に、一対のインフィード転造ダイス30は、NC制御によって、同期しながら近接する方向に接近し、それぞれ所定の回転角度だけ回転した後、逆方向に同じ回転角度だけ回転し、この往復動作を複数回繰り返すようになっている。従って、ねじ軸の素材Mの「歩み」も往復動作するので、センター支持台13,15及び付勢装置19の移動範囲は限られ、ガイドレール10の全長を短く抑えることができる。   Furthermore, the pair of in-feed rolling dies 30 approach each other in close proximity by NC control, rotate by a predetermined rotation angle, and then rotate by the same rotation angle in the opposite direction. Repeated several times. Therefore, since the “step” of the material M of the screw shaft also reciprocates, the movement range of the center support bases 13 and 15 and the urging device 19 is limited, and the total length of the guide rail 10 can be kept short.

特に、図2(f)を参照して、ねじ溝の素材Mには、フランジ部1bの手前に小径部1cが形成されているので、点線で示す加工ねじ部30aの角部の干渉を回避でき、NC制御によりフランジ部1bに接近する直前まで転造加工を行うことができ、これにより不完全ねじ部を極力減少させることができる。尚、ねじ溝の素材Mの反対側の端部には、面取り部1eが形成されているため、転造加工中に、加工ねじ部30aはねじ軸の素材Mをはみ出すことができ、これにより不完全ねじ部の形成を極力抑えることができる。   In particular, referring to FIG. 2 (f), since the small-diameter portion 1c is formed in front of the flange portion 1b in the thread groove material M, interference of the corner portion of the machining screw portion 30a indicated by the dotted line is avoided. In addition, the rolling process can be performed until just before approaching the flange portion 1b by NC control, and thereby the incomplete thread portion can be reduced as much as possible. In addition, since the chamfered portion 1e is formed at the opposite end of the thread groove material M, the processing screw portion 30a can protrude the material M of the screw shaft during the rolling process. Formation of incomplete thread portions can be suppressed as much as possible.

尚、転造加工中に、塑性変形によるねじ軸の素材Mの伸びが生じても、第2のセンター支持台15に対して,第1のセンター支持台13及び付勢装置19は相対移動可能となっているため、かかる伸びを吸収することができる。   It should be noted that the first center support 13 and the urging device 19 can be moved relative to the second center support 15 even if the material M of the screw shaft is caused by plastic deformation during the rolling process. Therefore, this elongation can be absorbed.

所定の深さまで雄ねじ溝の切り込みが完了した後は、図7に示すように、一対のインフィード転造ダイス30は、ねじ軸の素材Mから離れる。以上により、ねじ軸1が製造される。   After the completion of the cutting of the male screw groove to a predetermined depth, the pair of in-feed rolling dies 30 are separated from the material M of the screw shaft as shown in FIG. As described above, the screw shaft 1 is manufactured.

図8(a)は、本実施の形態にかかるインフィード転造ダイス30を用いて転造加工を行ったねじ軸1を示す図であり、図8(b)は、比較例にかかるインフィード転造ダイス30’を用いて転造加工を行ったねじ軸1’を示す図である。比較例のインフィード転造ダイス30’は、その両端にテーパ部30bが形成されている。従って、比較例のインフィード転造ダイス30’を用いて転造加工を行う場合、フランジ部1bとの干渉を回避するために、必然的に不完全ねじ部の範囲が大きくなる。これに対し、本実施の形態のインフィード転造ダイス30は、両端外周が軸線に平行であって、端部まで加工ねじ部30aとなっているため、フランジ部1bに接する直前まで加工を行え、不完全ねじ部を減少させることができ、また図示するようにダイス長が素材の被加工部より長くても問題ない。   Fig.8 (a) is a figure which shows the screw shaft 1 which performed the rolling process using the infeed rolling die 30 concerning this Embodiment, FIG.8 (b) is the infeed concerning a comparative example. It is a figure showing screw axis 1 'which performed rolling processing using rolling die 30'. The in-feed rolling die 30 ′ of the comparative example has tapered portions 30 b at both ends. Therefore, when performing the rolling process using the in-feed rolling die 30 ′ of the comparative example, the range of the incomplete thread portion is inevitably increased in order to avoid interference with the flange portion 1 b. On the other hand, the in-feed rolling die 30 of the present embodiment has the outer periphery at both ends parallel to the axis and is a processed screw portion 30a up to the end, so that it can be processed until just before contacting the flange portion 1b. The incomplete thread portion can be reduced, and there is no problem even if the die length is longer than the processed portion of the material as shown.

本実施の形態によれば、ボールねじ機構のねじ軸1に、雄ねじ溝1aに隣接して大径のフランジ部1bを形成する場合でも、その間に雄ねじ溝の溝底径より小径の小径部1cを形成することによって、転造ダイスの端部外周面にテーパ面を形成しなくても、フランジ部1bに干渉することがなく、切削加工等によらず、コスト面で安価であるインフィード転造加工で製造することができる。又、本実施の形態によるインフィード転造加工により形成されたねじ軸1は、不完全ネジ部を極力少なくできるので、資源を節約でき、ボールねじ機構を使用する装置をコンパクト化できる。   According to the present embodiment, even when the large-diameter flange portion 1b is formed adjacent to the male screw groove 1a on the screw shaft 1 of the ball screw mechanism, the small-diameter portion 1c having a smaller diameter than the groove bottom diameter of the male screw groove therebetween. Therefore, even if a tapered surface is not formed on the outer peripheral surface of the end portion of the rolling die, it does not interfere with the flange portion 1b, and it is inexpensive in terms of cost regardless of cutting or the like. It can be manufactured by manufacturing. Further, since the screw shaft 1 formed by the in-feed rolling process according to the present embodiment can reduce the incomplete thread portion as much as possible, resources can be saved and the apparatus using the ball screw mechanism can be made compact.

更に、本実施の形態によるインフィード転造装置は、付勢装置19によって付勢しながら、センター支持台13,15によって軸線方向に移動可能にねじ軸の素材Mをセンター支持するため、転造中の素材Mの伸びを吸収し、ねじ軸1の円形孔1f、1gとセンター軸16,17との摩擦を回避できるため、特に後工程で円形孔1f、1gを加工基準などとして用いる場合には、円形孔1f、1gの円形状を精度良く維持できるので好ましい。   Furthermore, the in-feed rolling device according to the present embodiment is centered to support the screw shaft material M so as to be movable in the axial direction by the center support bases 13 and 15 while being biased by the biasing device 19. Since the elongation of the material M inside is absorbed and friction between the circular holes 1f and 1g of the screw shaft 1 and the center shafts 16 and 17 can be avoided, especially when the circular holes 1f and 1g are used as processing standards in the subsequent process. Is preferable because the circular shape of the circular holes 1f and 1g can be accurately maintained.

以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能であることはもちろんである。   The present invention has been described above with reference to the embodiments. However, the present invention should not be construed as being limited to the above-described embodiments, and can be modified or improved as appropriate.

本実施の形態にかかる製造方法により形成されたねじ軸を用いたボールねじ機構の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the ball screw mechanism using the screw shaft formed by the manufacturing method concerning this Embodiment. ねじ軸1の各部を示す図である。It is a figure which shows each part of the screw shaft. インフィード転造装置の上面図である。It is a top view of an in-feed rolling device. インフィード転造装置の側面図である。It is a side view of an infeed rolling apparatus. インフィード転造加工の工程を示す図である。It is a figure which shows the process of an in-feed rolling process. インフィード転造加工の工程を示す図である。It is a figure which shows the process of an in-feed rolling process. インフィード転造加工の工程を示す図である。It is a figure which shows the process of an in-feed rolling process. 図8(a)は、本実施の形態にかかるインフィード転造ダイス30を用いて転造加工を行ったねじ軸1を示す図であり、図8(b)は、比較例にかかるインフィード転造ダイス30’を用いて転造加工を行ったねじ軸1’を示す図である。Fig.8 (a) is a figure which shows the screw shaft 1 which performed the rolling process using the infeed rolling die 30 concerning this Embodiment, FIG.8 (b) is the infeed concerning a comparative example. It is a figure showing screw axis 1 'which performed rolling processing using rolling die 30'.

符号の説明Explanation of symbols

1 ねじ軸
1a 雄ねじ溝
1b フランジ部
1c 小径部
1d 丸軸部
1e 面取り部
1f 円形孔
1g 円形孔
1h 曲面部
1j 直線部
2 ナット
2a 雌ねじ溝
3 ボール
4 チューブ
5 軸受
10 ガイドレール
12 スライダ
13 センター支持台
14 スライダ
15 センター支持台
16 センター軸
17 センター軸
18 板部材
19 付勢装置
20 スライダ
30 インフィード転造ダイス
30a 加工ねじ部
30b テーパ部
M ねじ軸の素材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Screw shaft 1a Male thread groove 1b Flange part 1c Small diameter part 1d Round shaft part 1e Chamfer part 1f Circular hole 1g Circular hole 1h Curved part 1j Straight part 2 Nut 2a Female thread groove 3 Ball 4 Tube 5 Bearing 10 Guide rail 12 Slider 13 Center support Base 14 Slider 15 Center support base 16 Center shaft 17 Center shaft 18 Plate member 19 Biasing device 20 Slider 30 In-feed rolling die 30a Machining screw portion 30b Taper portion M Material of screw shaft

Claims (1)

雌ねじ溝を有するナットと、前記ナットに挿通され、雄ねじ溝を有するねじ軸と、前記ナットの雌ねじ溝と前記ねじ軸の雄ねじ溝との間に形成された転走路を転走可能となっているボールとを有するボールねじ機構のねじ軸において、
前記雄ねじ溝の外径より大きな大径部と、前記雄ねじ溝と前記大径部との間に配置され前記雄ねじ溝の溝底径より小径の小径部とが形成されており、前記ねじ軸の雄ねじ溝は転造加工により形成され
前記小径部は、前記ねじ軸の軸線方向断面において、0.8(mm)以上の曲率半径ρを有し、
前記ねじ軸の端部には、面取り部が形成されており、前記面取り部の軸線方向長さをa、その径方向長さをb、ねじ軸のリードをL、雄ねじ溝の深さをtとしたときに、a=L/2+0.1〜0.5(mm)、且つb=t+0.1〜0.5(mm)であり、
前記ねじ軸は、転造装置のセンター軸が係合する凹部を端面に有し、
前記雄ねじ溝に隣接して、前記雄ねじ溝の外径よりも大きな径のフランジ部が設けられ、前記フランジ部と前記雄ねじ溝との間には、前記雄ねじ溝底径よりも小さな径の小径部が設けられ、前記小径部は、前記ねじ軸の軸線方向断面において、直線部と、前記直線部に接続し且つ所定の曲率半径を有する曲面部とからなることを特徴とするボールねじ機構のねじ軸。
It is possible to roll on a rolling path formed between a nut having a female screw groove, a screw shaft inserted through the nut and having a male screw groove, and a female screw groove of the nut and the male screw groove of the screw shaft. In a screw shaft of a ball screw mechanism having a ball,
A large-diameter portion larger than the outer diameter of the male screw groove, and a small-diameter portion disposed between the male screw groove and the large-diameter portion and having a smaller diameter than the groove bottom diameter of the male screw groove are formed. The male thread groove is formed by rolling ,
The small diameter portion has a curvature radius ρ of 0.8 (mm) or more in the axial cross section of the screw shaft,
A chamfered portion is formed at the end of the screw shaft. The chamfered portion has an axial length a, a radial length b, a screw shaft lead L, and a male screw groove depth t. A = L / 2 + 0.1-0.5 (mm) and b = t + 0.1-0.5 (mm)
The screw shaft has a concave portion on the end face with which the center shaft of the rolling device is engaged,
A flange portion having a diameter larger than the outer diameter of the male screw groove is provided adjacent to the male screw groove, and a small diameter portion having a diameter smaller than the male screw groove bottom diameter is provided between the flange portion and the male screw groove. The small-diameter portion includes a straight portion and a curved portion connected to the straight portion and having a predetermined radius of curvature in the axial cross section of the screw shaft. axis.
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