JP5309948B2 - 左右同軸ボールねじ用のねじ軸の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、１本の軸の一端側に右ねじ溝を形成した右ねじ部が装備されると共に、他端側には左ねじ溝を形成した左ねじ部が装備されて、それぞれのねじ部に螺合したナット部材相互を軸の回転により相反する方向に移動させる左右同軸ボールねじ用のねじ軸の製造方法に関する。

これまで、１本の軸の一端側に右ねじ溝を形成した右ねじ部が装備されると共に、他端側には左ねじ溝を形成した左ねじ部が装備されるねじ軸の製造方法として、右ねじ部を転造するための右ねじ用ダイスと左ねじ部を転造するための左ねじ用ダイスとを同軸に連結したロールダイス群を一対用意し、これらの一対のロールダイス群で加工する素材軸を挟んで転造して、右ねじ部と左ねじ部とを同時に形成する製造方法が提案されている（例えば、下記特許文献１参照）。
また、下記特許文献１には、一対のロールダイス群相互を、軸方向に１／２ピッチずらして配置することで、右ねじ部と左ねじ部との間に不正規のねじ溝が形成されることを防止する技術も提案されている。

特開平１−２１５４２５号公報

ところが、ねじ部の転造では、加工中の素材軸に、アルキ又はあゆみと呼ばれる軸方向移動が発生し、この軸方向移動を無理に抑えると、形成しようとするねじ溝に歪み等の影響が生じて、ねじ溝の加工精度が低下する可能性がある。
右ねじ部と左ねじ部とを同時に加工する上記特許文献１の製造方法では、同軸に連結されている右ねじ用ダイス及び左ねじ用ダイスのそれぞれから、互いに逆向きの軸方向移動力が素材軸に作用することになって、素材軸の軸方向移動が無理に抑えられる結果となり、上記したようにねじ溝の加工精度が低下する虞があった。

また、上記特許文献１において各ねじ部は、右ねじれのウォームホイールと左ねじれのウォームホイールとを同時に回転駆動するため、ボールねじ用のねじ部と比較すると、左右のねじ部相互間における微少な位相差や、各ねじ部の端部位置の微少なずれ等は、それほど問題とならない。そのため、上記特許文献１では、これらの左右のねじ部相互間における位相差や各ねじ部の端面位置を高精度に管理する技術には言及していない。
しかし、ねじ軸に形成した左右のねじ部が、これらのねじ部に螺合しているナット部材をねじ軸の回転に応じて相反する軸方向に移動させる左右同軸ボールねじに使用されるねじ軸の場合、上記の位相差や、ねじ部の端部位置のずれ等で、ねじ部上のナット部材の位置決め精度が低下する虞があった。
そのため、左右同軸ボールねじ用のねじ軸の製造に対しては、左右のねじ部を位相差なく、高精度に加工できる技術の開発が要求されていた。
本発明の目的は上記課題を解消することに係り、左右の各ねじ部におけるねじ溝の位相や、各ねじ部の端部の基準位置を高精度に設定したねじ軸の製造を可能にするねじ軸の製造方法を提供することである。

上記目的は下記構成により達成される。
（１）１本の軸の一端側に右ねじ溝を形成した右ねじ部が装備されると共に、他端側には左ねじ溝を形成した左ねじ部が装備される左右同軸ボールねじ用のねじ軸の製造方法であって、
素材軸の長手方向の中心及び両端に、軸外周面を平滑に仕上げた基準平面を形成する基準平面形成工程と、
前記基準平面を形成した前記素材軸の一端側にねじ部を転造盤によるインフィード転造によって形成した後、転造盤への前記素材軸の取り付け向きを変えて他端側に逆方向のねじ部をインフィード転造によって形成するねじ軸形成工程と、
前記ねじ軸形成工程により形成したねじ軸の両端に、左右ねじ交点から規定の長さとなる基準端面位置を設定する基準端面設定工程と、
前記基準端面位置が前記ねじ軸の端部となるように端面研削砥石で仕上げる端面仕上げ工程とを備え、
前記素材軸を転造盤に取り付ける際には、軸外周に設けた基準を使用し、転造盤のＮＣ軸の数値制御機能により軸方向の位置調整を行って加工すべきねじ溝の位相合わせを実施することを特徴とする左右同軸ボールねじ用のねじ軸の製造方法。

（２） 上記（１）において、前記基準端面設定工程では、前記各ねじ部のねじ溝を測定用基台に配置された位置決めピンに整合させて、前記左右ねじ交点を前記測定用基台上の定位置に位置決めすることを特徴とする左右同軸ボールねじ用のねじ軸の製造方法。

（３） 上記（１）において、前記基準端面設定工程では、前記ねじ軸を端面研削盤に取り付け、前記左右の各ねじ溝位置を前記端面研削盤に装備したプローブにより測定し、前記基準端面位置を決定することを特徴とする左右同軸ボールねじ用のねじ軸の製造方法。

（４） 上記（１）において、前記基準端面設定工程では、前記ねじ軸の両ねじ部には、前記左右ねじ交点から端面までの長さが規定の長さになるスリーブ状の治具を装着し、前記治具の端面を前記ねじ部の基準端面位置に設定することを特徴とする左右同軸ボールねじ用のねじ軸の製造方法。

本発明に係る左右同軸ボールねじ用のねじ軸の製造方法によれば、右ねじ部及び左ねじ部の加工は、それぞれ個別に実施するため、ねじ溝の加工中の素材軸に発生するアルキ又はあゆみと呼ばれる軸方向移動が無理に抑えられることがない。従って、素材軸の軸方向移動を無理に抑えることによって生じたねじ溝の加工精度の低下がなく、しかも、加工がインフィード転造であるため、右ねじ部及び左ねじ部を高精度に加工することができる。
また、各ねじ部を加工する際には、転造盤の数値制御機能を使って高精度に位置決めして、加工すべきねじ溝の位相合わせを実施するため、同軸上に形成される各ねじ溝の位相を正確に整合させることができる。
更に、各ねじ部の加工後には、各ねじ部の左右ねじ交点から規定の長さに揃えられるため、ねじ部の端部の位置も、高精度に管理することができる。

以下、本発明に係る左右同軸ボールねじ用のねじ軸の製造方法の好適な実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明に係るねじ軸の製造方法による第１の実施の形態で製造したねじ軸の正面図、図２はねじ軸の製造方法を説明するフローチャート、図３はねじ軸形成工程の説明図、図４は基準端面設定工程の説明図である。

図１に示したねじ軸１は、１本の軸の一端側に右ねじ溝３ａを形成した右ねじ部３が装備されると共に、他端側には左ねじ溝５ａを形成した左ねじ部５が装備されている。
ねじ軸１は、それぞれのねじ部３，５に螺合した図示せぬナット部材相互を軸の回転により相反する軸方向に移動させる左右同軸ボールねじに使用されるものである。

本実施の形態のねじ軸の製造方法は、図２に示すように、基準平面形成工程Ｓ１０１、ねじ軸形成工程Ｓ１０２、基準端面設定工程Ｓ１０３、端面仕上げ工程Ｓ１０４を順に実施することで、図１に示したねじ軸１を製造するものである。

基準平面形成工程Ｓ１０１は、右ねじ部３や左ねじ部５を形成する前の素材軸の状態のときに、図１に示すように素材軸の長手方向の中心、及び両端の３箇所に、軸の外周面を平滑に仕上げた基準平面ｈ１，ｈ２，ｈ３を形成する工程である。

ねじ軸形成工程Ｓ１０２は、基準平面形成工程Ｓ１０１を実施した素材軸６（図３参照）に対して、その一端側にねじ部（例えば、右ねじ部３）を転造盤によるインフィード転造によって形成した後、転造盤への素材軸の取り付け向きを変えて素材軸の他端側にねじ部（例えば、左ねじ部５）をインフィード転造によって形成してねじ軸７（図４参照）を形成する工程である。

基準平面形成工程Ｓ１０１を実施した素材軸６は、、図３に示すように、転造盤のＮＣ軸１１に取り付ける。
その際、転造盤のＮＣ軸１１の数値制御機能（ＮＣ機能）により軸方向（図３の矢印Ｘ方向）の位置調整を行って、予め素材軸６の長さ方向の中心に形成された基準平面ｈ３を基準にして加工すべきねじ溝の位相合わせを実施する。なお、図３に示した素材軸６は、便宜上、ねじ部３，５が形成された形態を図示しているが、素材軸６自体は、当初はねじ部３，５を形成する前の丸棒状態である。
そして、位相合わせが完了したら、転造盤のロールダイス１３で、該当するねじ溝の形成を行う。

基準端面設定工程Ｓ１０３は、図４に示すように、ねじ軸７の各ねじ溝３ａ，５ａを、測定用基台であるＶブロック２１のＶ溝２１ａに配置された位置決めピン２３，２４に整合させて、基準平面ｈ３に一致する左右ねじ交点１５をＶブロック２１上の定位置に位置決めし、左右ねじ交点１５からそれぞれのねじ部３，５の端部までの長さを測定し、左右ねじ交点１５から規定（目標）の長さＬ３，Ｌ４となる基準端面位置ｐ３，ｐ４を決定する。
なお、Ｖブロック２１上の各位置決めピン２３，２４は、予め設定した基準位置にあり、左右ねじ交点１５からはＬ１，Ｌ２の距離に装備されている。

端面仕上げ工程Ｓ１０４は、基準端面設定工程Ｓ１０３で設定した基準端面位置ｐ３，ｐ４がねじ軸７上の各ねじ部３，５の端部となるようにねじ軸７の両端面を端面研削砥石で仕上げる工程である。

以上に説明した第１の実施の形態のねじ軸の製造方法では、右ねじ部３及び左ねじ部５の加工は、それぞれ個別に実施するため、ねじ溝の加工中の素材軸に発生するアルキ又はあゆみと呼ばれる軸方向移動が無理に抑えられることがない。従って、素材軸の軸方向移動を無理に抑えることによってねじ溝の加工精度が低下することがなく、しかも、加工が精度向上に適したインフィード転造であるため、右ねじ部３及び左ねじ部５を高精度に加工することができる。

また、各ねじ部３，５を加工する際には、予め素材軸の長さ方向の中心に形成された基準平面ｈ３に対して、転造盤の数値制御機能を使って高精度に位置決めして、加工すべきねじ溝の位相合わせを実施するため、同軸上に形成される各ねじ溝３ａ，５ａの位相を正確に整合させることができる。

更に、各ねじ部３，５の加工後には、基準端面設定工程Ｓ１０３と端面仕上げ工程Ｓ１０４とが実施され、各ねじ部３，５の端部は左右ねじ交点１５から規定の長さＬ３，Ｌ４に揃えられるため、ねじ部３，５の端部の位置も、高精度に管理することができる。

即ち、左右のねじ溝３ａ，５ａの位相や、各ねじ部３，５の端部のを高精度に設定した高品位のねじ軸１の製造が可能になり、当該ねじ軸１を使用する左右同軸ボールねじでは、各ねじ部３，５に螺合したナット部材を高精度に移動させることが可能になる。

更に、本実施の形態のねじ軸の製造方法では、測定用基台として、ねじ軸７を載置するＶ溝２１ａ上に、各ねじ部３，５に係合する一対の位置決めピン２３，２４を有したＶブロック２１を使用しており、ねじ軸７をＶブロック２１上に載置するという簡単な操作だけで、左右の各ねじ部３，５の基準端面位置ｐ３，ｐ４を決定することができ、基準端面設定工程Ｓ１０３を簡易にすることができる。

図５は発明に係る左右同軸ボールねじ用のねじ軸の製造方法の第２の実施の形態における基準端面設定工程及び端面仕上げ工程の説明図である。

この第２の実施の形態の製造方法は、図２に示した一連の製造工程中の基準端面設定工程Ｓ１０３を、先の第１の実施の形態とは異なる方法で実施したものである。
この実施の形態では、基準端面設定工程Ｓ１０３は、図５に示すように、ねじ軸形成工程Ｓ１０２で形成したねじ軸７を端面研削盤３１のセンタ軸３３に取り付け、ねじ軸７の左右ねじ交点１５を基準に左右の各ねじ溝位置を端面研削盤３１に装備した軸方向位置測定用の一対のプローブ３５，３６により測定し、一対のプローブ３５，３６の位置を移動させながら各ねじ部３，５において規定の長さとなる基準端面位置を決定する。

なお、基準端面設定工程で設定した基準端面位置ｐ３がねじ軸上のねじ部３の端部となるように端面研削砥石３８で仕上げる端面仕上げ工程は第１の実施の形態と同様でよい。

上記第２の実施の形態のねじ軸の製造方法では、各ねじ部３，５の基準端面位置の決定には、軸方向位置の測定のために端面研削盤３１に装備されるプローブ３５，３６を使うため、基準端面設定工程Ｓ１０３から端面仕上げ工程Ｓ１０４に移行する際に、ねじ軸７の移動やつけ替えが不要になり、作業性を向上させることができる。

図６は発明に係る左右同軸ボールねじ用のねじ軸の製造方法の第３の実施の形態における基準端面設定工程及び端面仕上げ工程の説明図、図７は図６のＡ部の拡大図である。

この第３の実施の形態の製造方法は、図２に示した一連の製造工程中の基準端面設定工程Ｓ１０３を第１の実施の形態や第２の実施の形態とは異なる方法で実施するようにしたものである。
この第３の実施の形態では、基準端面設定工程Ｓ１０３は、図６及び図７に示すように、ねじ軸形成工程Ｓ１０２で形成したねじ軸７の長さ方向の中間部には、中間ブッシュ４１を嵌合させ、更に、両ねじ部３，５にはスリーブ状の治具４３，４４を装着した状態で、端面研削盤３１のセンタ軸３３にねじ軸７を取り付ける。

中間ブッシュ４１は、ねじ軸７の外周に遊嵌する筒構造を呈している。また、中間ブッシュ４１の両端が、両ねじ部３，５の中心部を覆うように、軸方向の長さＬ５（図６参照）が設定されている。
更に、中間ブッシュ４１の軸方向の中間部には、左右ねじ交点１５を視認可能な開口部４１ａが設けられている。

両ねじ部３，５に装着された治具４３，４４は、内周に各ねじ部３，５に螺合する雌ねじ４３ａ，４４ａが形成されている。それぞれの治具４３，４４の中間ブッシュ４１側の端部が中間ブッシュ４１に密着するように、各治具４３，４４をねじ部３，５にねじ込むと、図６に示したように治具４３の端面研削砥石３８側の端面４３ｂの位置は、左右ねじ交点１５から規定の長さＬ３の位置になり、端面４３ｂが右ねじ部３の基準端面位置となるように、各治具４３，４４の軸方向長さが設定されている。従って、治具４３の端面４３ｂ位置をねじ部３の基準端面位置に設定する。

この第３の実施の形態の製造方法では、中間ブッシュ４１、治具４３，４４を装着したねじ軸７を図６に示したように端面研削盤３１のセンタ軸３３に取り付けて、治具４３の端面位置を基準にねじ部３の端部を端面研削砥石３８により研削処理すれば、ねじ部３が基準の長さに仕上げられる。

上記第３の実施の形態のねじ軸の製造方法では、ねじ軸７に螺合させた治具４３の端面４３ｂがねじ部３の基準端面位置となるため、治具４３の端面４３ｂの位置に倣って端面研削を実施するだけで、高精度な端面仕上げが可能になり、端面研削盤３１による研削加工時の位置合わせを容易にして、作業性を向上させることができる。

本発明に係るねじ軸の製造方法で製造するねじ軸の正面図である。 本発明に係るねじ軸の製造方法を説明するフローチャートである。 本発明に係る左右同軸ボールねじ用のねじ軸の製造方法の第１の実施の形態におけるねじ軸形成工程の説明図である。 発明に係る左右同軸ボールねじ用のねじ軸の製造方法の第１の実施の形態における基準端面設定工程の説明図である。 発明に係る左右同軸ボールねじ用のねじ軸の製造方法の第２の実施の形態における基準端面設定工程及び端面仕上げ工程の説明図である。 発明に係る左右同軸ボールねじ用のねじ軸の製造方法の第３の実施の形態における基準端面設定工程及び端面仕上げ工程の説明図である。 図６のＡ部の拡大図である。

符号の説明

１ ねじ軸
３ 右ねじ部
３ａ 右ねじ溝
５ 左ねじ部
５ａ 左ねじ溝
６ 素材軸
１１ ＮＣ軸
１３ ロールダイス
２１ Ｖブロック（測定用基台）
２１ａ Ｖ溝
２３，２４ 位置決めピン
３１ 端面研削盤
３３ センタ軸
３５，３６ プローブ
３８ 端面研削砥石
４１ 中間ブッシュ
４３，４４ 治具
ｈ１，ｈ２，ｈ３ 基準平面
Ｓ１０１ 基準平面形成工程
Ｓ１０２ ねじ軸形成工程
Ｓ１０３ 基準端面設定工程
Ｓ１０４ 端面仕上げ工程

Claims (4)

1. １本の軸の一端側に右ねじ溝を形成した右ねじ部が装備されると共に、他端側には左ねじ溝を形成した左ねじ部が装備される左右同軸ボールねじ用のねじ軸の製造方法であって、
   素材軸の長手方向の中心及び両端に、軸外周面を平滑に仕上げた基準平面を形成する基準平面形成工程と、
   前記基準平面を形成した前記素材軸の一端側にねじ部を転造盤によるインフィード転造によって形成した後、転造盤への前記素材軸の取り付け向きを変えて他端側に逆方向のねじ部をインフィード転造によって形成するねじ軸形成工程と、
   前記ねじ軸形成工程により形成したねじ軸の両端に、左右ねじ交点から規定の長さとなる基準端面位置を設定する基準端面設定工程と、
   前記基準端面位置が前記ねじ軸端部となるように端面研削砥石で仕上げる端面仕上げ工程とを備え、
   前記素材軸を転造盤に取り付ける際には、軸外周に設けた基準を使用し、転造盤のＮＣ軸の数値制御機能により軸方向の位置調整を行って前記ねじ溝の位相合わせを実施することを特徴とする左右同軸ボールねじ用のねじ軸の製造方法。
2. 前記基準端面設定工程では、前記各ねじ部のねじ溝を測定用基台に配置された位置決めピンに整合させて、前記左右ねじ交点を前記測定用基台上の定位置に位置決めすることを特徴とする請求項１に記載の左右同軸ボールねじ用のねじ軸の製造方法。
3. 前記基準端面設定工程では、前記ねじ軸を端面研削盤に取り付け、前記左右の各ねじ溝位置を前記端面研削盤に装備したプローブにより測定し、前記基準端面位置を決定することを特徴とする請求項１に記載の左右同軸ボールねじ用のねじ軸の製造方法。
4. 前記基準端面設定工程では、前記ねじ軸の両ねじ部には、前記左右ねじ交点から端面までの長さが規定の長さになるスリーブ状の治具を装着し、前記治具の端面を前記ねじ部の基準端面位置に設定することを特徴とする請求項１に記載の左右同軸ボールねじ用のねじ軸の製造方法。

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