JP5998511B2 - ボールねじの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ボールねじの製造方法に関する。

ボールねじは、螺旋状のねじ溝を外周面に有するねじ軸と、ねじ軸のねじ溝に対向するねじ溝を内周面に有するナットと、両ねじ溝により形成される螺旋状のボール転走路内に転動自在に装填された複数のボールと、を備えている。そして、ボールを介してねじ軸に螺合されているナットとねじ軸とを相対回転運動させると、ボールの転動を介してねじ軸とナットとが軸方向に相対移動するようになっている。

このようなボールねじには、ボール転走路の始点と終点とを連通させて無端状のボール通路を形成するボール循環路が備えられている。すなわち、ボールは、ボール転走路内を移動しつつねじ軸の回りを回ってボール転走路の終点に至ると、ボール循環路の一方の端部から掬い上げられてボール循環路内を通り、ボール循環路の他方の端部からボール転走路の始点に戻される。このように、ボール転走路内を転動するボールがボール循環路により無限に循環されるようになっているので、ねじ軸とナットとは継続的に相対移動することができる。

ボール循環路を用いたボール循環形式としては、チューブ式，コマ式等が一般的であるが、近年においてはボールねじの製造コストの削減が強く求められているため、コスト削減を目的として、ナットの内周面の一部を凹化させて凹溝を形成し、この凹溝をボール循環路とするボール循環形式が検討されている。このようなボール循環形式のボールねじのナットを製造する方法としては、金型等を用いた鍛造によりナットの内周面の一部を凹化させて前記凹溝を形成する方法がある（例えば特許文献１を参照）。

特開２００８−２８１０６３号公報

しかしながら、ボールねじのコスト削減要求は益々厳しくなってきていることから、製造コストのさらなる削減が求められていた。
そこで、本発明は上記のような従来技術が有する問題点を解決し、ボールねじをさらに低コストで製造することができるボールねじの製造方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明の態様は次のような構成からなる。すなわち、本発明の一態様に係るボールねじの製造方法は、螺旋状のねじ溝を外周面に有するねじ軸と、前記ねじ軸のねじ溝に対向するねじ溝を内周面に有するナットと、前記両ねじ溝により形成される螺旋状のボール転走路に転動自在に装填された複数のボールと、前記ボールを前記ボール転走路の終点から始点へ戻し循環させるボール循環路と、を備え、前記ナットの内周面に形成された凹溝により前記ボール循環路が構成されているボールねじを製造する方法であって、前記ナットの内周面の一部を塑性加工により凹化させて前記ねじ溝及び前記凹溝を形成することを特徴とする。

このボールねじの製造方法においては、加工工具が有する凸部を前記ナットの内周面に押圧することにより塑性加工して前記ナットの内周面に窪みを形成する操作を複数回行い、前記操作を複数回行うことにより形成される複数の前記窪みを線状に連続させて前記ねじ溝を形成することが好ましい。
前記加工工具は前記凸部を複数個有し、１回の前記操作により複数の前記窪みを形成し、複数の前記窪みを形成する前記操作を複数回行うことにより、前記ねじ溝を形成してもよいし、あるいは、前記加工工具は前記凸部を１個有し、１回の前記操作により１個の前記窪みを形成し、１個の前記窪みを形成する前記操作を複数回行うことにより、前記ねじ溝を形成してもよい。

また、上記のボールねじの製造方法においては、加工工具が有する回転部材を前記ナットの内周面に押圧し、前記回転部材を回転させながら前記加工工具を移動させることにより連続的に塑性加工して、前記ナットの内周面の一部を線状に凹化させ前記ねじ溝を形成することが好ましい。
前記回転部材を円盤状部材とし、前記円盤状部材の周縁部を前記ナットの内周面に押圧してもよいし、あるいは、前記回転部材を球状部材とし、前記球状部材を前記ナットの内周面に押圧してもよい。

本発明のボールねじの製造方法によれば、ナットの内周面の一部を塑性加工により凹化させて、ねじ溝及びボール循環路を形成するので、ボールねじを低コストで製造することができる。

ボールねじの断面図である。 ナットの要部断面図である。 ボール循環路の拡大断面図である。 本発明に係るボールねじの製造方法の第一実施形態を説明する図である。 本発明に係るボールねじの製造方法の第一実施形態を説明するナットの断面図である。 本発明に係るボールねじの製造方法の第二実施形態を説明する断面図である。 第二実施形態の方法の第一の溝加工工程を説明する図である。 第二実施形態の方法の第二の溝加工工程を説明する図である。 第二実施形態の方法の変形例を説明する加工工具の断面図である。 本発明に係るボールねじの製造方法の第三実施形態を説明する図である。

本発明に係るボールねじの製造方法の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
〔第一実施形態〕
図１は、本発明の一実施形態であるボールねじの断面図（軸方向に沿う平面で切断した断面図）である。
図１に示すように、ボールねじ１は、螺旋状のねじ溝３ａを外周面に有するねじ軸３と、ねじ軸３のねじ溝３ａに対向する螺旋状のねじ溝５ａを内周面に有するナット５と、両ねじ溝３ａ，５ａにより形成される螺旋状のボール転走路７内に転動自在に装填された複数のボール９と、ボール９をボール転走路７の終点から始点へ戻し循環させるボール循環路１１と、を備えている。

すなわち、ボール９は、ボール転走路７内を移動しつつねじ軸３の回りを回ってボール転走路７の終点に至り、そこでボール循環路１１の一方の端部から掬い上げられてボール循環路１１内を通り、ボール循環路１１の他方の端部からボール転走路７の始点に戻されるようになっている。
なお、ねじ軸３，ナット５，及びボール９の材質は特に限定されるものではなく、一般的な材料を使用可能であり、例えば金属（鋼等），セラミック，樹脂があげられる。
このようなボールねじ１は、ボール９を介してねじ軸３に螺合されているナット５とねじ軸３とを相対回転運動させると、ボール９の転動を介してねじ軸３とナット５とが軸方向に相対移動するようになっている。そして、ボール転走路７とボール循環路１１により無端状のボール通路が形成されており、ボール９がボール通路内を無限に循環するようになっているため、ねじ軸３とナット５とは継続的に相対移動することができる。

ここで、ナット５の内周面に形成されたねじ溝５ａについて詳細に説明する。ナット５のねじ溝５ａは、ナット５の内周面に一体的に形成されている。詳述すると、ナット５の円柱面状の内周面の一部を鍛造等の塑性加工により凹化させて形成した螺旋状の溝を、ねじ溝５ａとしている。
次に、ボール循環路１１について、図１〜３を参照しながら詳細に説明する。ボール循環路１１は、ナット５の内周面に一体的に形成されている。詳述すると、ナット５の円柱面状の内周面の一部を鍛造等の塑性加工により凹化させて形成した凹溝２２を、ボール循環路１１としている（軸方向に直交する平面で切断したナット５の部分断面図である図２を参照）。よって、チューブ式，コマ式等のボール循環形式の場合とは異なり、ボール循環路１１を構成する別部材は取り付けられていない。

また、ボール循環路１１（凹溝２２）は、ボール転走路７（ねじ溝５ａ）との接続部分である両端部が直線状となっており、これら両端部の間に位置する中間部が曲線状となっている。この中間部の両端と前記両端部とが滑らかに接続されていて、ナット５の中心から内周面を見た場合のボール循環路１１（凹溝２２）の全体形状は略Ｓ字状をなしている。ただし、これは一例であって、ボール循環路１１の全体形状は、略Ｓ字状に限定されるものではない。

このようなボール循環路１１を備えていることから、図３に示すように、ボール転走路７内を移動しつつねじ軸３の回りを回ってボール転走路７の終点に至ったボール９は、ボール循環路１１の一方の端部内に入り、この端部と中間部との境界部分近傍からボール循環路１１（中間部）に掬い上げられてナット５の内部（径方向外方側）に沈み込む。そして、ボール循環路１１の中間部を通ってねじ軸３のランド部３ｂ（ねじ溝３ａのねじ山）を乗り越えて、ボール循環路１１の他方の端部に至り、そこからボール転走路７の始点に戻される。

なお、ボール循環路１１の断面形状（ボール循環路１１の長手方向に直交する平面で切断した場合の断面の形状）は、円弧状（単一円弧状）でもよいしゴシックアーク状でもよい。また、ねじ溝３ａ，５ａの断面形状（ねじ溝３ａ，５ａの長手方向に直交する平面で切断した場合の断面の形状）も、円弧状（単一円弧状）でもよいしゴシックアーク状でもよい。さらに、ボール循環路１１とボール転走路７とは、滑らかに接続されている。すなわち、ボール９と凹溝２２の内面との接点の軌跡と、ボール９とねじ溝５ａの内面との接点の軌跡とが、滑らかに連続するように、ボール循環路１１とボール転走路７とが接続されている。その結果、前記ボール通路内をボール９が滑らかに循環する。

このような本実施形態のボールねじ１は、ナット５のねじ溝５ａ及びボール循環路１１を構成する凹溝２２がいずれも、ナット５の内周面の一部を塑性加工により凹化させて形成したものであるので、切削加工によりねじ溝５ａを形成する従来のボールねじと比べて、生産性が高いことに加えて製造コストが低い。
このような本実施形態のボールねじ１の用途は特に限定されるものではないが、自動車部品，位置決め装置，機械等に好適に使用可能である。

次に、本実施形態のボールねじ１の製造方法の一例を、図４を参照しながら説明する。図４は、本発明に係るボールねじの製造方法の第一実施形態を説明する図であり、ブランクの一部分の図示を省略した斜視図である。
まず、図示しない円柱状の鋼製素材を冷間鍛造等の塑性加工により加工し、ナット５と略同一形状（略円筒形状）のブランク２１を得た（粗成形工程）。このとき、塑性加工により、ブランク２１の外周面にフランジも形成される。

次に、ブランク２１の円柱面状の内周面の一部を冷間鍛造等の塑性加工により凹化させて、ボール転走路７の終点と始点を連通するボール循環路１１をなす例えば略Ｓ字状の凹溝２２を形成した（ボール循環路形成工程）。
凹溝２２を形成する方法の具体例としては、以下のようなものがあげられる。すなわち、凹溝２２に対応する形状の凸部を有する金型（図示せず）を、例えば円筒形状の受型（図示せず）の内部に収容されたブランク２１内に挿入し、ブランク２１の内周面に金型の凸部を接触させ、ブランク２１の内周面に向かって金型を強く押圧することにより塑性加工（鍛造）して、凹溝２２を形成することができる。

例えば、カムドライバ（図示せず）と、凹溝２２に対応する形状の凸部を有するカムスライダ（図示せず）と、を有するカム機構の金型を用いて、凹溝２２を形成してもよい。詳述すると、ブランク２１内にカムドライバとカムスライダを挿入し、そのときカムスライダは、ブランク２１とカムドライバとの間に配置するとともに、その凸部をブランク２１の内周面に向けて配置する。ブランク２１内に配されたカムスライダとカムドライバは、ブランク２１の略軸方向（ブランク２１の軸方向から若干傾斜した方向）に延びる傾斜面で相互に接触しており、両傾斜面が金型のカム機構を構成している。

ここで、カムドライバをブランク２１の軸方向に沿って移動させると、両傾斜面で構成されるカム機構（くさびの作用）によりカムスライダがブランク２１の径方向外方に移動する。すなわち、カムドライバの傾斜面からカムスライダの傾斜面に力が伝達され、カムドライバの軸方向の力がカムスライダを径方向外方へ動かす力に変換される。その結果、カムスライダの凸部がブランク２１の内周面を強く押圧することとなるので、鍛造によりブランク２１の内周面に凹溝２２が形成される。

次に、凹溝２２が形成されたブランク２１の内周面の一部を冷間鍛造等の塑性加工により凹化させて、ボール循環路１１（凹溝２２）の両最端部と接続するように螺旋状のねじ溝５ａを形成した（ねじ溝形成工程）。
ねじ溝５ａを形成する方法の具体例としては、以下のようなものがあげられる。すなわち、ねじ溝５ａの形状に対応する線状形状でねじ溝５ａよりも短い凸部３１を有する金型３０（本発明の構成要件である加工工具に相当する）をブランク２１内に挿入し、ブランク２１の内周面に金型３０の凸部３１を接触させ、ブランク２１の内周面に向かって金型３０を強く押圧することにより塑性加工（鍛造）する。すると、ブランク２１の内周面に、凸部３１の形状に対応する形状の窪み３３が形成される。

凸部３１の形状は、ねじ溝５ａの形状に対応する線状形状でねじ溝５ａよりも短いので、ブランク２１の中心から内周面を見た場合の窪み３３の形状は略長方形をなしている。また、凸部３１の断面形状（凸部３１の長手方向に直交する平面で切断した場合の断面の形状）は、ねじ溝５ａの断面形状（ねじ溝５ａの長手方向に直交する平面で切断した場合の断面の形状）に対応する形状、すなわち、円弧状（単一円弧状）又はゴシックアーク状となっているので、窪み３３の断面形状（窪み３３の長手方向に直交する平面で切断した場合の断面の形状）も円弧状（単一円弧状）又はゴシックアーク状をなしている。

金型３０は凸部３１を１個有しているので、前述した金型３０の押圧を１回行うことにより１個の窪み３３が形成される。よって、この窪み３３を形成する操作を、各窪み３３が線状に連続するように複数回行えば、ねじ溝５ａを形成することができる。最初の窪み３３Ａの形成は凹溝２２の一端に連続するように行い、２個目の窪み３３Ｂの形成は最初の窪み３３Ａの端部に連続するように行って、溝を線状に延ばしていくように順次窪み３３を形成していき、最後に凹溝２２の他端に連続するように窪み３３を形成すれば、完全に閉じた１つの回路が凹溝２２とねじ溝５ａとにより形成される（図５を参照）。

もちろん、複数の窪み３３が最終的に線状に連続してねじ溝５ａが形成されるならば、複数の窪み３３を、溝を線状に延ばしていくように順次形成するのではなく、ランダムな順序で形成してもよい。
また、凹溝２２を形成した後にねじ溝５ａを形成してもよいが、これとは逆に、ねじ溝５ａを形成した後に凹溝２２を形成してもよい。

さらに、完全に閉じた１つの回路によって前記ボール通路が構成されるため、循環するボール９に玉詰まりが生じにくい。このボール通路は、ブランク２１の内周面に１個形成してもよいし、軸方向に複数個並べて形成してもよい。
さらに、窪み３３を形成する金型３０は、図４に示すように、カムドライバ（図示せず）と、凸部３１を有するカムスライダ３５と、を有するカム機構の金型でもよい。カムスライダ３５は略棒状の部材であり、一端に凸部３１を備え、他端に傾斜面３７を備えている。そして、カムスライダ３５は、その凸部３１をブランク２１の内周面に向けて配置されている。一方、カムドライバは、カムスライダ３５の傾斜面３７に対向する傾斜面を備えている。カムスライダ３５とカムドライバは、ブランク２１の略軸方向（ブランク２１の軸方向から若干傾斜した方向）に延びる傾斜面で相互に接触しており、両傾斜面が金型３０のカム機構を構成している。

ここで、カムドライバをブランク２１の軸方向に沿って移動させると、両傾斜面で構成されるカム機構（くさびの作用）によりカムスライダ３５がブランク２１の径方向外方に移動する。すなわち、カムドライバの傾斜面からカムスライダ３５の傾斜面３７に力が伝達され、カムドライバの軸方向の力がカムスライダ３５を径方向外方へ動かす力に変換される。その結果、カムスライダ３５の凸部３１がブランク２１の内周面を強く押圧することとなるので、鍛造によりブランク２１の内周面に窪み３３が形成される。

この金型３０は、ねじ又はボールねじを介して駆動装置３９で駆動することにより、ブランク２１の周方向に回転しつつブランク２１の軸方向に移動することが可能となっている。駆動装置３９としては、例えばサーボモータ、ロータリーアクチュエータ、回転式油圧シリンダがあげられる。駆動装置３９を駆動すれば、ねじ又はボールねじの機能により、金型３０の凸部３１を周方向に回転移動させつつ、回転角に対応するリード量だけ軸方向に移動させることができる。よって、金型３０の凸部３１を前記のように移動させつつ窪み３３を順次形成していけば、螺旋状のねじ溝５ａを形成することができる。ただし、金型３０は移動させず、ブランク２１の方を移動させてもよい。

最後に、所望の条件で浸炭，浸炭窒化，焼入れ，焼戻し，高周波焼入れ等の熱処理をブランク２１に施し、さらに所望によりねじ溝５ａ等に研削仕上げを施すことにより、ナット５が得られた。熱処理が浸炭又は浸炭窒化である場合は、ナット５の材質は、炭素の含有量が０．１０〜０．２５質量％のクロム鋼又はクロムモリブデン鋼（例えばＳＣＭ４２０，ＳＣＭ４１５）であることが好ましく、熱処理が高周波焼入れである場合は、炭素の含有量が０．４〜０．６質量％の炭素鋼（例えばＳ５３Ｃ，ＳＡＥ４１５０）であることが好ましい。

このようにして製造されたナット５と、慣用の方法により製造されたねじ軸３及びボール９とを組み合わせて、ボールねじ１を製造した。
このようにして製造されたボールねじ１は、前述したように、ナット５のねじ溝５ａ及びボール循環路１１を構成する凹溝２２がいずれも、ナット５の内周面の一部を塑性加工により凹化させて形成したものであるので、切削加工によりねじ溝５ａを形成する従来のボールねじと比べて、生産性が高いことに加えて製造コストが低い。

また、ねじ溝形成工程を塑性加工（鍛造）により行ったので、ナット５のねじ溝５ａが加工硬化により強化されている。
さらに、上記のような塑性加工でねじ溝５ａを形成すると、ねじ溝５ａを形成した際に生じた余肉が移動して、径方向内方に突出する突起がねじ溝５ａの周囲に生じる場合がある。すなわち、ナット５の内周面のうちねじ溝５ａの両縁部に、ねじ溝５ａに沿う線状の突起が生じる場合がある。この突起により、ボール９がねじ溝５ａに保持されやすくなるため、ねじ軸３のねじ溝３ａの深さを浅くすることが可能である。一方、ブランク２１の外周面のうちねじ溝５ａを形成する部分に対応する部分に、予め凹部を形成しておき、塑性加工でねじ溝５ａを形成した際に生じた余肉が流れ込む逃げ部を設けておけば、上記突起は生じにくい。この場合には、ボールねじ１が低トルク化される、潤滑油を保持しやすくなるなどのメリットがある。

さらに、前述の粗成形工程、ボール循環路形成工程、及びねじ溝形成工程を塑性加工（鍛造）により行ったので、このボールねじ１の製造方法は、材料歩留まりが高いことに加えて、高精度のボールねじを安価に製造することができる。さらに、塑性加工（鍛造）により製造するため、鋼製素材が有するメタルフロー（鍛流線）がほとんど切断されないので、高強度のナット５が得られる。

凹溝２２及びねじ溝５ａを形成する塑性加工の種類は特に限定されるものではないが、鍛造が好ましく、特に冷間鍛造が好ましい。熱間鍛造を採用することも可能であるが、冷間鍛造は熱間鍛造に比べて高精度な仕上げが可能であるので、後加工を施さなくても十分に高精度なナット５を得ることができる。よって、ボールねじ１を安価に製造することができる。粗成形工程、ボール循環路形成工程、及びねじ溝形成工程における塑性加工を全て冷間鍛造とすることが好ましいが、いずれか１つ又は２つの工程における塑性加工を冷間鍛造としてもよい。

なお、ボール循環路形成工程及びねじ溝形成工程においては、凹溝２２及び窪み３３の形成される周方向位置は精密に制御される必要があるので、各工程において位相合わせが必要となる。位相合わせの方法としては、ブランク２１の軸方向一端面に位相合わせ用の凹部を設けるとともに、この位相合わせ用の凹部に係合する凸部を受型に設けて、これら凹部と凸部とを係合させつつブランク２１を受型に収容する方法があげられる。

〔第二実施形態〕
本発明に係るボールねじの製造方法の第二実施形態を、図６〜８を参照しながら説明する。図６は、第二実施形態の製造方法を説明する断面図（軸方向に沿う平面で切断した断面図）である。また、図７は、第二実施形態の製造方法の第一の溝加工工程を説明する図であり、図８は、第二実施形態の製造方法の第二の溝加工工程を説明する図である。
第二実施形態のボールねじの製造方法の構成、動作、及び作用効果等には、第一実施形態と同様の部分もあるので、同様の部分の説明は省略し、異なる部分のみ説明する。なお、図６〜８においては、図１〜５と同一又は相当する部分には、図１〜５と同一の符号を付してある。

第一実施形態においては、ねじ溝形成工程で使用する金型３０は、１個の凸部３１を有するものであったが、第二実施形態においては、金型３０は複数個（図６〜８に示す例では３個又は４個）の凸部３１を有している。
まず、第一実施形態と同様にして製造したブランク２１の内周面の一部を冷間鍛造等の塑性加工により凹化させて、ボール転走路７の終点と始点を連通するボール循環路１１をなす例えば略Ｓ字状の凹溝２２と、ねじ溝５ａを形成するための複数の窪み３３のうち一部とを形成した（第一の溝加工工程）。

この第一の溝加工工程において使用する金型３０は、図６，７に示すように、ねじ溝５ａ（窪み３３）を形成するための凸部３１を３個有するとともに、凹溝２２を形成するための凹溝２２に対応する形状の凸部４１を１個有している。凸部３１の形状は、ねじ溝５ａの形状に対応する線状形状でねじ溝５ａよりも短い。詳述すると、略円柱状の部材に、第一実施形態と同様のカムスライダが４個設けられており、そのうち１個のカムスライダが凹溝２２に対応する形状の凸部４１を有し、残り３個のカムスライダがねじ溝５ａの形状に対応する形状の凸部３１を有している。そして、これら４個のカムスライダは、それぞれ９０°の位相差を有しつつ周方向に等配に配置されている。また、凸部３１を有する３個のカムスライダは、軸方向位置がそれぞれ異なっている。

よって、カムドライバをブランク２１の軸方向に沿って移動させると、カム機構により４個のカムスライダがブランク２１の径方向外方に移動する。その結果、カムスライダの凸部３１及び凸部４１がブランク２１の内周面を強く押圧することとなるので、鍛造によりブランク２１の内周面に凹溝２２及び３個の窪み３３が同時に形成される。なお、凸部３１の個数は３個に限定されないことは勿論である。

次に、ブランク２１の円柱面状の内周面の一部を冷間鍛造等の塑性加工により凹化させて、ねじ溝５ａを形成するための複数の窪み３３のうち残部を形成して、第一の溝加工工程において形成されていた凹溝２２及び窪み３３を全て線状に連続させてねじ溝５ａを形成した（第二の溝加工工程）。
この第二の溝加工工程において使用する金型３０は、図８に示すように、ねじ溝５ａ（窪み３３）を形成するための凸部３１を４個有する。凸部３１の形状は、ねじ溝５ａの形状に対応する線状形状でねじ溝５ａよりも短い。詳述すると、略円柱状の部材に、第一実施形態と同様のカムスライダが４個設けられており、各カムスライダが凸部３１を有している。そして、これら４個のカムスライダは、それぞれ９０°の位相差を有しつつ周方向に等配に配置されているとともに、軸方向位置がそれぞれ異なっている。

よって、カムドライバをブランク２１の軸方向に沿って移動させると、カム機構により４個のカムスライダがブランク２１の径方向外方に移動する。その結果、カムスライダの凸部３１がブランク２１の内周面を強く押圧することとなるので、鍛造によりブランク２１の内周面に４個の窪み３３が同時に形成される。
この４個の窪み３３により、第一の溝加工工程において形成されていた凹溝２２及び窪み３３が全て線状に連続されて、ねじ溝５ａとなる。すなわち、３個の窪み３３を形成する操作（第一の溝加工工程）と４個の窪み３３を形成する操作（第二の溝加工工程）とを続けて行うことによってねじ溝５ａが形成され、図５と同様の完全に閉じた１つの回路が凹溝２２とねじ溝５ａとにより形成された。なお、第二の溝加工工程において使用する金型３０に設けられる凸部３１の個数が４個に限定されないことは勿論である。また、本実施形態においては、第一の溝加工工程及び第二の溝加工工程の２回の操作で全ての窪み３３を形成したが、３回以上の操作で形成してもよい。

なお、第一の溝加工工程及び第二の溝加工工程においては、凹溝２２及び窪み３３の形成される周方向位置は精密に制御される必要があるので、各溝加工工程において位相合わせが必要となる。位相合わせの方法としては、ブランク２１の軸方向一端面に位相合わせ用の凹部を設けるとともに、この位相合わせ用の凹部に係合する凸部を受型に設けて、これら凹部と凸部とを係合させつつブランク２１を受型に収容する方法があげられる。

また、凹溝２２については、上記のようにして窪み３３と同時に形成しなくても差し支えなく、第一実施形態と同様の方法により窪み３３とは別途形成してもよい。この場合には、最初に凹溝２２を形成した後に全ての窪み３３を形成して前記回路を完成させてもよいし、全ての窪み３３を形成した後に最後に凹溝２２を形成して前記回路を完成させてもよい。そして、窪み３３の形成には、第一の溝加工工程で用いた金型３０は凸部４１を備えているため使用できないので、例えば、第一の溝加工工程で用いた金型３０から凹溝２２に対応する形状の凸部４１を有するカムスライダを省いた金型、及び、第二の溝加工工程で用いた金型３０と同様の金型を用いて、複数の操作で全ての窪み３３を形成すればよい。

さらに、上記の例のように、ボール通路が８個の溝（凹溝２２及び７個の窪み３３）で形成される場合には、これら８個の溝の周方向長さ（ナット５の周方向に沿う方向の長さ）は全て同一（全周の１／８に相当する周方向長さ）であることが好ましいが、凹溝２２の周方向長さは、全周の１／８に相当する周方向長さであるとは限らない。例えば、凹溝２２の周方向長さが全周の１／８に相当する周方向長さよりも短い場合には、凸部４１の形状は以下のようにするとよい。

すなわち、凹溝２２の両端にねじ溝５ａが連続する必要があるので、凸部４１の形状は、短い凹溝２２に対応する形状の短い凸部の両端に、窪み３３と同一の断面形状の短い窪みを形成する凸部を連続して設けた形状にするとよい。そして、短い凹溝２２に対応する形状の短い凸部と、両端の短い窪みを形成する凸部とを合わせた周方向長さが、全周の１／８に相当する周方向長さとなるように、短い窪みを形成する凸部の周方向長さを設定すればよい。もちろん、これに代えて、凹溝２２の周方向長さに合わせて、凸部４１の周方向長さを設定し、これに対応するように一部又は全部の凸部３１の周方向長さを変えてもよい。

さらに、第二実施形態において使用される２つの金型３０はいずれも、第一実施形態において使用される金型３０よりもやや大型となるので、第二実施形態の方法は比較的大径のボールねじの製造に好適であり、第一実施形態の方法は比較的小径のボールねじの製造に好適である。
さらに、完全に閉じた１つの回路によって構成されるボール通路は、ブランク２１の内周面に１個形成してもよいし、軸方向に複数個並べて形成してもよい。ボール通路を複数個形成する場合には、前述の第一の溝加工工程及び第二の溝加工工程を異なる軸方向位置でそれぞれ行えばよい。あるいは、図９に示すような金型３０を用いれば、各ボール通路に対応する凸部３１が異なる軸方向位置に設けられているので、加工を施す軸方向位置を変える作業を行うことなく、複数のボール通路を同時に形成することができる。図９には、一例として、ボール通路を軸方向に２個並べて形成する場合に使用する金型を示す。図９に示す金型３０を用いる方法は、各ボール通路間のピッチが比較的大きいボールねじの製造に好適である。

〔第三実施形態〕
本発明に係るボールねじの製造方法の第三実施形態を、図１０を参照しながら説明する。第三実施形態のボールねじの製造方法の構成、動作、及び作用効果等には、第一実施形態と同様の部分もあるので、同様の部分の説明は省略し、異なる部分のみ説明する。なお、図１０においては、図１〜５と同一又は相当する部分には、図１〜５と同一の符号を付してある。
第一及び第二実施形態においては、ねじ溝形成工程で使用する金型３０は凸部３１を有するものであったが、第三実施形態においては、金型３０は円盤状のローラー４５（本発明の構成要件である円盤状部材に相当する）を有している。

詳述すると、第三実施形態の金型３０は、ローラー４５と、ブランク２１の軸に対してリード角分だけ傾斜した傾斜軸まわりに回転可能にローラー４５を支持する支持台４８と、図示しない機構（例えばカムスライダ機構）により径方向に移動可能に支持台４８が取り付けられた回転昇降台４７と、を有している。
まず、第一実施形態と同様にして粗成形工程及びボール循環路形成工程を行い、凹溝２２を有するブランク２１を得た。次に、金型３０を用いて、ブランク２１の内周面の一部を冷間鍛造等の塑性加工により凹化させて、ボール循環路１１（凹溝２２）の両最端部と接続するように螺旋状のねじ溝５ａを形成した（ねじ溝形成工程）。

ねじ溝５ａを形成する方法の具体例としては、以下のようなものがあげられる。すなわち、円盤状のローラー４５を有する金型３０をブランク２１内に挿入し、支持台４８を径方向外方に移動させて、ブランク２１の内周面にローラー４５の周縁部を接触させ、ブランク２１の内周面に向かって金型３０を強く押圧することにより塑性加工（鍛造）する。すると、ブランク２１の内周面に、ローラー４５の周縁部の形状に対応する形状の窪みが形成される。

そして、ブランク２１の内周面に向かって金型３０を強く押圧した状態を保ちつつ、円盤状のローラー４５の中心軸を回転軸としてローラー４５を回転させながら金型３０を移動させる。すると、ローラー４５の周縁部より連続的に塑性加工がなされ、ブランク２１の内周面の一部が螺旋状に凹化されてねじ溝５ａが形成される。
この金型３０は、ねじ又はボールねじを介して駆動装置３９で駆動することにより、ブランク２１の周方向に回転しつつブランク２１の軸方向に移動することが可能となっている。駆動装置３９としては、例えばサーボモータ、ロータリーアクチュエータ、回転式油圧シリンダがあげられる。よって、駆動装置３９を駆動すれば、ねじ又はボールねじの機能により、金型３０を周方向に回転移動させつつ、回転角に対応するリード量だけ軸方向に移動させることができる。よって、金型３０を前記のように移動させつつローラー４５を回転させて塑性変形を行えば、螺旋状のねじ溝５ａを形成することができる。ただし、金型３０は移動させず、ブランク２１の方を移動させてもよい。

ローラー４５の周縁部の断面形状（ローラー４５の周方向に直交する平面で切断した場合の断面の形状）は、ねじ溝５ａの断面形状（ねじ溝５ａの長手方向に直交する平面で切断した場合の断面の形状）が円弧状（単一円弧状）又はゴシックアーク状となるように、略円弧状（単一円弧状）又は略ゴシックアーク状となっている。
なお、凹溝２２を形成した後にねじ溝５ａを形成してもよいが、これとは逆に、ねじ溝５ａを形成した後に凹溝２２を形成してもよい。

〔第四実施形態〕
本発明に係るボールねじの製造方法の第四実施形態を説明する。第四実施形態のボールねじの製造方法の構成、動作、及び作用効果等は、第三実施形態とほぼ同様であるので、同様の部分の説明は省略し、異なる部分のみ説明する。
第三実施形態においては、ねじ溝形成工程で使用する金型３０はローラー４５を有するものであったが、第四実施形態においては、金型３０はボール（本発明の構成要件である球状部材に相当する）を有している。
まず、第一実施形態と同様にして粗成形工程及びボール循環路形成工程を行い、凹溝２２を有するブランク２１を得た。次に、図示しないボールを有する金型３０を用いてブランク２１の内周面の一部を冷間鍛造等の塑性加工により凹化させて、ボール循環路１１（凹溝２２）の両最端部と接続するように螺旋状のねじ溝５ａを形成した（ねじ溝形成工程）。

ねじ溝５ａを形成する方法の具体例としては、以下のようなものがあげられる。すなわち、ボールを有する金型３０をブランク２１内に挿入し、ブランク２１の内周面にボールを接触させ、ブランク２１の内周面に向かって金型３０を強く押圧することにより塑性加工（鍛造）する。すると、ブランク２１の内周面に、ボールの形状に対応する球面状の窪みが形成される。そして、ブランク２１の内周面に向かって金型３０を強く押圧した状態を保ちつつ、ボールを回転させながら金型３０を移動させることにより連続的に塑性加工して、ブランク２１の内周面の一部を螺旋状に凹化させねじ溝５ａを形成する。

この金型３０は、ねじ又はボールねじを介して駆動装置３９で駆動することにより、ブランク２１の周方向に回転しつつブランク２１の軸方向に移動することが可能となっている。よって、駆動装置３９を駆動すれば、ねじ又はボールねじの機能により、金型３０を周方向に回転移動させつつ、回転角に対応するリード量だけ軸方向に移動させることができる。よって、金型３０を前記のように移動させつつボールを回転させて塑性変形を行えば、螺旋状のねじ溝５ａを形成することができる。ただし、金型３０は移動させず、ブランク２１の方を移動させてもよい。

ボールの断面形状は円弧状（単一円弧状）となっているので、ねじ溝５ａの断面形状（ねじ溝５ａの長手方向に直交する平面で切断した場合の断面の形状）は、円弧状（単一円弧状）となる。
なお、凹溝２２を形成した後にねじ溝５ａを形成してもよいが、これとは逆に、ねじ溝５ａを形成した後に凹溝２２を形成してもよい。

また、ボールを有する金型３０は、仕上げ加工に転用することも可能である。すなわち、第一又は第二実施形態の方法で形成したねじ溝５ａにボールを嵌め込み、ブランク２１の内周面に向かって金型３０を押圧した状態を保ちつつ、ボールを回転させながら金型３０を移動させることにより、凹溝２２と窪み３３との境界部や窪み３３と窪み３３との境界部に形成される微小な段差を平坦化するための仕上げ加工、あるいは、ねじ溝５ａの溝面全体の仕上げ加工を行うことも可能である。

なお、これら第一〜第四実施形態は本発明の一例を示したものであって、本発明は前記各実施形態に限定されるものではない。例えば、前記各実施形態のボールねじ１においては、ボール９をボール転走路７の終点から始点へ戻し循環させるボール循環路１１をナット５に形成したナット循環方式のボールねじを例示したが、本発明は、ボール循環路１１に相当するものをねじ軸に形成したねじ軸循環方式のボールねじにも適用可能である。

１ ボールねじ
３ ねじ軸
３ａ ねじ溝
５ ナット
５ａ ねじ溝
７ ボール転走路
９ ボール
１１ ボール循環路
２１ ブランク
２２ 凹溝
３０ 金型
３１ 凸部
３３ 窪み
４１ 凸部
４５ ローラー

Claims (3)

1. 螺旋状のねじ溝を外周面に有するねじ軸と、前記ねじ軸のねじ溝に対向するねじ溝を内周面に有するナットと、前記両ねじ溝により形成される螺旋状のボール転走路に転動自在に装填された複数のボールと、前記ボールを前記ボール転走路の終点から始点へ戻し循環させるボール循環路と、を備え、前記ナットの内周面に形成された凹溝により前記ボール循環路が構成されているボールねじを製造する方法であって、前記ナットの内周面の一部を塑性加工により凹化させて前記ねじ溝及び前記凹溝を形成し、
   加工工具が有する凸部を前記ナットの内周面に押圧することにより塑性加工して前記ナットの内周面に窪みを形成する操作を複数回行い、前記操作を複数回行うことにより形成される複数の前記窪みを線状に連続させて前記ねじ溝を形成することを特徴とするボールねじの製造方法。
2. 前記加工工具は前記凸部を複数個有し、１回の前記操作により複数の前記窪みを形成し、複数の前記窪みを形成する前記操作を複数回行うことにより、前記ねじ溝を形成することを特徴とする請求項１に記載のボールねじの製造方法。
3. 前記加工工具は前記凸部を１個有し、１回の前記操作により１個の前記窪みを形成し、１個の前記窪みを形成する前記操作を複数回行うことにより、前記ねじ溝を形成することを特徴とする請求項１に記載のボールねじの製造方法。

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