JP5741514B2 - ボールねじの製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、ナットの外周部に転がり軸受を取り付けて使用されるボールねじの製造方法に関する。

ボールねじは、内周面に螺旋溝が形成されたナットと、外周面に螺旋溝が形成されたねじ軸と、ナットの螺旋溝とねじ軸の螺旋溝で形成される軌道の間に配置されたボールと、ボールを軌道の終点から始点に戻すボール戻し経路とを備え、前記軌道内をボールが転動することで前記ナットがねじ軸に対して相対移動する装置である。
ボール戻し経路として循環チューブを使用する場合は、循環チューブの本体部を配置する平坦面をナットの外周部に形成し、この平坦面に二個一組の循環孔（軸方向に対して略垂直に延びる貫通孔）を設ける。 そして、この循環孔に循環チューブの脚部を挿入し、本体部を平坦面に接触配置している。

このようなボールねじをナット回転で用いる場合、ナットの外周部に転がり軸受を取り付けて使用することが多い。 そして、ナットの外周部に転がり軸受を取り付けるボールねじでは、循環チューブがナットの外径ライン（外周円）からはみ出ないように、ナットの外径を通常より大きく設定している。
従来のボールねじの製造方法では、ナットの内周面に旋削加工等により螺旋溝を形成した後に、螺旋溝を研削する仕上げ工程を行っている。 そして、ナットの外周部に転がり軸受を取り付けて使用されるボールねじの場合は、例えば図３に示すように、ナット１の軸方向一端を、転がり軸受２１〜２４の内輪の外径に対応させた大径部１１とし、それ以外の部分（小径部）１２に転がり軸受２１〜２４を取り付けている。

そして、従来の方法では、図３（ａ）に示すように、転がり軸受２１〜２４を取り付ける前に、ナット１の螺旋溝１３の仕上げ加工を、砥石６１が先端に固定された回転軸６２を有する研削装置により行う。 次に、図３（ｂ）に示すように、ナット１の小径部（外周部）１２に複数の転がり軸受２１〜２４を取り付けている。
また、ナット１の小径部１２には、転がり軸受２１〜２４と間座３１，３２を配置し、座金４を介してロックナット５を締め付けて、ナット１の大径部１１に転がり軸受２１の端面を押し当てることにより、アンギュラ玉軸受２２，２３に予圧を付与している。 その際に、ナット１は、ロックナット５の締め付け力の反力で弾性変形して、図３（ｂ）に実線で示すように、軸方向に伸びた状態となる。図３（ｂ）の二点鎖線は、転がり軸受を取り付ける前のナット１の状態を示す。

ねじ軸の螺旋溝は、仕上げ加工後のナットの螺旋溝に合わせて設計されている。 そのため、図３（ｃ）に示すように、軸方向に伸びた状態のナット１とねじ軸７を組み合わせると、ナット１とねじ軸７で螺旋溝が合わず、リード差が生じるため、作動不良や寿命低下の原因になる。
特許文献１には、この問題を解決するために、ナットと転がり軸受の間にスリーブを介装することが記載されている。そして、特許文献１には、ナットの外周部に転がり軸受を取り付ける際に、ねじの締め込み力として発生する軸力がスリーブで受け止められることにより、ナットの螺旋溝の弾性変形が防止されてボールねじ装置の良好な作動性を確保することができると記載されている。

特開２００５−６９２７２号公報

しかし、特許文献１に記載されているように、ナットと転がり軸受の間にスリーブを介装する場合には、スリーブの分だけ転がり軸受の外径を大きくする必要がある。そして、前述のように、ボール戻し経路として循環チューブを使用する場合には、ナットの外径が通常より大きく設定されているため、スリーブを設けることでボールねじの径方向の寸法（ナットの外周部に取り付けられた転がり軸受の外径）がさらに大きくなることは好ましくない。
この発明の課題は、ナットの外周部に転がり軸受を取り付けて使用されるボールねじの製造方法として、ボールねじの径方向の寸法を大きくせずに、ねじ軸とナットとのリード差が生じ難くできる方法を提供することである。

上記課題を解決するために、この発明は、ナットの外周部に転がり軸受を取り付けて使用されるボールねじの製造方法であって、前記ナットの内周面に形成された螺旋溝を研削する仕上げ工程を有し、前記仕上げ工程は、前記ナットを、前記転がり軸受が取り付けられた状態と同じ弾性変形状態にして行うことを特徴とする。
この発明の方法によれば、転がり軸受が取り付けられた状態のナットの弾性変形状態が仕上げ工程におけるナットの弾性変形状態と同じであるため、転がり軸受が取り付けられた状態のナットの螺旋溝と、仕上げ加工後のナットの螺旋溝に合わせて設計された螺旋溝を有するねじ軸を組み合わせた時に、ねじ軸とナットのリード差が生じ難い。 また、スリーブを介装する方法のように、ボールねじの径方向の寸法が大きくならない。

前記仕上げ工程は、ナットの外周部にスリーブを取り付けて、前記スリーブに、「前記ナットが、前記転がり軸受が取り付けられた状態と同じ弾性変形状態になる力」を付与した状態で行う。
なお、ナットの外周部に転がり軸受を取り付け、前記転がり軸受に予圧を付与した状態で前記仕上げ工程を行う方法は、ナットの外周部にスリーブを取り付けた状態で前記仕上げ工程を行う方法と比較して、スリーブの取り外しが不要な分だけ、製造コストが低減できる。
ナットの外周部にスリーブを取り付けた状態で前記仕上げ工程を行うことにより、スリーブを取り外してからナットの外周部に転がり軸受を取り付けることで、ボールねじの径方向の寸法を大きくせずに済む。

この発明によれば、ナットの外周部に転がり軸受を取り付けて使用されるボールねじの製造方法として、ボールねじの径方向の寸法を大きくせずに、ねじ軸とナットとのリード差が生じ難くできる方法が提供される。

参考例の方法を説明する図である。 この発明の実施形態の方法を説明する図である。 ナットの外周部に転がり軸受を取り付けて使用されるボールねじの製造方法の従来例を説明する図である。

以下、この発明の実施形態について説明する。
［参考例］
図１を使用して参考例の方法を説明する。
この方法では、ナットの外周部に転がり軸受を取り付け、転がり軸受に予圧を付与した状態で、ナットの内周面に形成された螺旋溝を研削する仕上げ工程を行っている。
図１に示すように、ナット１は、軸方向一端の大径部１１とそれ以外の小径部１２とからなり、内周面に螺旋溝１３が旋削加工により形成されている。先ず、この状態のナット１の小径部１２に、大径部１１側から順に、深溝玉軸受２１、アンギュラ玉軸受２２，２３、間座３１、深溝玉軸受２４、および間座３２を外嵌し、座金４を介してロックナット５を締め付ける。
これにより、大径部１１に深溝玉軸受２１の内輪が押し付けられた状態になり、アンギュラ玉軸受２２，２３に予圧が付与される。この状態で、ナット１は、ロックナット５の締め付け力の反力で弾性変形して、軸受等を取り付ける前よりも軸方向に伸びた状態となっている。

次に、この状態で、精密雌ねじ研削装置により、螺旋溝１３を研削する仕上げ工程を行う。精密雌ねじ研削装置は、リング状の砥石６１と、砥石６１が先端に固定された回転軸６２を有する。
次に、この状態のナット１内に、ナット１の仕上げ工程後の螺旋溝１３に合わせた螺旋溝を有するねじ軸を挿入した後、さらにそれに続く工程を通常の方法により行うことで、ボールねじを完成させる。
この方法によれば、ナット１を、転がり軸受が取り付けられた状態と同じ弾性変形状態にして、ナット１の内周面に形成された螺旋溝１３を研削する仕上げ工程を行っているため、得られるボールねじのねじ軸とナットにリード差が生じ難い。
そして、ボールねじの径方向の寸法を大きくする必要がないため、ボール戻し経路として循環チューブを使用した場合に好適である。

［実施形態］
図２を使用して実施形態の方法を説明する。
この方法では、図２（ａ）に示すように、ナットの外周部にスリーブを取り付けて、スリーブに所定の締め付け力を付与した状態で、ナットの内周面に形成された螺旋溝を研削する仕上げ工程を行った後、図２（ｂ）に示すように、スリーブを外してから、ナットの外周部に転がり軸受を取り付けている。スリーブに付与する締め付け力は、図２（ａ）に示す状態のナットが、図２（ｂ）に示す状態のナットと同じ弾性変形状態になる力Ｆに設定する。

図２に示すように、ナット１は、軸方向一端の大径部１１とそれ以外の小径部１２とからなり、内周面に螺旋溝１３が旋削加工により形成されている。先ず、図２（ａ）に示すように、この状態のナット１の小径部１２に、スリーブ８を取り付けてロックナット５を前述の力Ｆで締め付ける。 よって、この状態のナット１は、図２（ｂ）に示す状態（転がり軸受が取り付けられた状態）と同じ弾性変形状態になっている。つまり、この状態のナット１は、ロックナット５の締め付け力の反力で弾性変形して、ロックナット５を取り付ける前よりも軸方向に伸びた状態となっている。

次に、この状態で、精密雌ねじ研削装置により、螺旋溝１３を研削する仕上げ工程を行う。 精密雌ねじ研削装置は、リング状の砥石６１と、砥石６１が先端に固定された回転軸６２を有する。
次に、セットスクリュを緩めてロックナット５をナット１から外した後、スリーブ８をナット１から外す。
次に、図２（ｂ）に示すように、ナット１の小径部１２に、大径部１１側から順に、深溝玉軸受２１、アンギュラ玉軸受２２，２３、間座３１、深溝玉軸受２４、および間座３２を外嵌し、座金４を介してロックナット５を締め付ける。
これにより、大径部１１に深溝玉軸受２１の内輪が押し付けられた状態になり、アンギュラ玉軸受２２，２３に予圧が付与される。 この状態で、ナット１は、ロックナット５の締め付け力の反力で弾性変形して、軸受等を取り付ける前よりも軸方向に伸び、図２（ａ）の状態と同じになっている。

次に、この状態のナット１内に、ナット１の仕上げ工程後の螺旋溝１３に合わせた螺旋溝を有するねじ軸を挿入した後、さらにそれに続く工程を通常の方法により行うことで、ボールねじを完成させる。
この実施形態の方法によれば、ナット１を、転がり軸受が取り付けられた状態と同じ弾性変形状態にして、ナット１の内周面に形成された螺旋溝１３を研削する仕上げ工程を行っているため、得られるボールねじのねじ軸とナットにリード差が生じ難い。

また、スリーブ８を取り外してからナット１の小径部１２に転がり軸受を取り付けることで、ボールねじの径方向の寸法を大きくせずに済むため、ボール戻し経路として循環チューブを使用した場合に好適である。
なお、上記実施形態の方法と参考例の方法を比較すると、参考例の方法では、仕上げ工程後に、そのまま、ねじ軸を挿入する工程に移行できるため、スリーブの取り外し工程が必要な実施形態の方法よりも製造コストが低減できる。また、参考例の方法では、仕上げ工程で研削液が転がり軸受に進入しないための工夫が必要になるが、実施形態の方法ではその必要がないという利点がある。

１ ナット
１１ ナットの大径部
１２ ナットの小径部
１３ ナットの螺旋溝
２１ 深溝玉軸受（転がり軸受）
２２ アンギュラ玉軸受（転がり軸受）
２３ アンギュラ玉軸受（転がり軸受）
２４ 深溝玉軸受（転がり軸受）
３１ 間座
３２ 間座
４ 座金
５ ロックナット
６１ 砥石
６２ 回転軸
７ ねじ軸
８ スリーブ

Claims (2)

1. ナットの外周部に転がり軸受を取り付けて使用されるボールねじの製造方法であって、 前記ナットの内周面に形成された螺旋溝を研削する仕上げ工程を有し、
   前記仕上げ工程は、前記ナットの外周部にスリーブを取り付けて、前記スリーブに、前記ナットが前記転がり軸受が取り付けられた状態と同じ弾性変形状態になる力を付与して行い、前記仕上工程後に前記スリーブを外してから前記ナットの外周部に前記転がり軸受を取り付けることを特徴とするボールねじの製造方法。
2. 前記ナットは、軸方向一端の大径部とそれ以外の小径部とからなり、
   前記仕上げ工程は、前記小径部に前記スリーブを取り付けて、前記小径部の軸方向他端にロックナットを配置し、前記ロックナットを締めつけることにより、前記スリーブに前記力を付与して行い、
   前記仕上げ工程の後に、前記ロックナットを緩めて前記ロックナットと前記スリーブを外した後、前記小径部に複数の転がり軸受を配置し、前記軸方向他端に前記ロックナットを配置し、前記ロックナットを締めつけることにより、前記複数の転がり軸受を前記小径部に固定する請求項１記載のボールねじの製造方法。

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