JP6787217B2

JP6787217B2 - How to assemble the ball screw device

Info

Publication number: JP6787217B2
Application number: JP2017062094A
Authority: JP
Inventors: 重雄都倉; 関　裕之; 裕之関
Original assignee: NSK Ltd
Current assignee: NSK Ltd
Priority date: 2017-03-28
Filing date: 2017-03-28
Publication date: 2020-11-18
Anticipated expiration: 2037-03-28
Also published as: JP2018165513A

Description

本発明は、工作機械や自動車用ステアリング装置などに組み込まれ、回転運動を直線運動に変換する、あるいは、直線運動を回転運動に変換する、ボールねじ装置の組立方法に関する。 The present invention relates to a method for assembling a ball screw device, which is incorporated in a machine tool, a steering device for an automobile, or the like and converts a rotary motion into a linear motion or a linear motion into a rotary motion.

ボールねじ装置は、外周面に螺旋状のねじ軸側螺旋溝を有するねじ軸と、内周面に螺旋状のナット側螺旋溝を有するナットと、ねじ軸側螺旋溝とナット側螺旋溝とからなる転動路に収容された複数のボールとを備えている。また、ナットには、転動路内のボールを循環させるためのボール戻し部材が設けられている。 The ball screw device consists of a screw shaft having a spiral screw shaft side spiral groove on the outer peripheral surface, a nut having a spiral nut side spiral groove on the inner peripheral surface, and a screw shaft side spiral groove and a nut side spiral groove. It is equipped with a plurality of balls housed in a spiral path. Further, the nut is provided with a ball return member for circulating the ball in the rolling path.

上述のようなボールねじ装置は、一般的に次のように組み立てられる。
先ず、ナットの内側に仮軸を挿入した状態で、ナットの内周面に形成されたナット側螺旋溝にボールを組み込む。その後、仮軸とねじ軸とを入れ替えるように、ねじ軸をナットの内側に挿入する。 The ball screw device as described above is generally assembled as follows.
First, with the temporary shaft inserted inside the nut, the ball is incorporated into the nut-side spiral groove formed on the inner peripheral surface of the nut. After that, the screw shaft is inserted inside the nut so that the temporary shaft and the screw shaft are exchanged.

ここで、ナットの内側にねじ軸を挿入する作業は、ねじ軸側螺旋溝とナット側螺旋溝とがボールを介して噛み合うように、ねじ軸側螺旋溝とナット側螺旋溝との位相を合わせる必要があり、具体的には、次の２種類の方法によって行われる。
すなわち、第１の方法では、ねじ軸とナットとを互いに押し付けた状態で、ねじ軸側螺旋溝とナット側螺旋溝とがボールを介して噛み合うまで、ねじ軸又はナットを、螺入方向である、ねじ軸側螺旋溝の巻方向と、同方向に回転させる。なお、ねじ軸とナットとでボールねじ装置を構成する場合、ねじ軸に設けられるねじ軸側螺旋溝の巻方向と、ナットに設けられるナット側螺旋溝の巻方向とは、互いに同じになる。
第２の方法では、ねじ軸又はナットを、ねじ軸側螺旋溝の巻方向とは逆方向に回転させ、軸方向に移動するナット又はねじ軸の軸方向位置（絶対位置）を測定する。そして、軸方向に移動するナット又はねじ軸の軸方向位置が、それ以前に行った別のボールねじ装置の組立時に噛み合い位相になった軸方向位置と一致したことを条件に、現在組み立てているボールねじ装置に関して、ねじ軸側螺旋溝とナット側螺旋溝との位相が噛み合い位相になったと判定する。その後、ねじ軸又はナットを、ねじ軸側螺旋溝の巻方向と同方向に回転させる。
特開２００６−３１５０９７号公報及び特開平２−２２４９３４号公報には、ボールを介さずに雄ねじと雌ねじとを直接螺合させる技術に関するものであるが、雄ねじと雌ねじを押圧状態で逆転させ、逆転状態でこれらの螺合状態を検出する、上述した第２の方法と似た方法が記載されている。 Here, in the work of inserting the screw shaft inside the nut, the phases of the screw shaft side spiral groove and the nut side spiral groove are matched so that the screw shaft side spiral groove and the nut side spiral groove mesh with each other via the ball. It is necessary, and specifically, it is carried out by the following two types of methods.
That is, in the first method, with the screw shaft and the nut pressed against each other, the screw shaft or the nut is screwed in until the screw shaft side spiral groove and the nut side spiral groove mesh with each other via the ball. , Rotate in the same direction as the winding direction of the spiral groove on the screw shaft side. When the ball screw device is composed of the screw shaft and the nut, the winding direction of the screw shaft side spiral groove provided on the screw shaft and the winding direction of the nut side spiral groove provided on the nut are the same.
In the second method, the screw shaft or nut is rotated in the direction opposite to the winding direction of the spiral groove on the screw shaft side, and the axial position (absolute position) of the nut or screw shaft moving in the axial direction is measured. Then, on the condition that the axial position of the nut or screw shaft that moves in the axial direction coincides with the axial position that became the meshing phase when assembling another ball screw device that was performed before that, the assembly is currently performed. With respect to the ball screw device, it is determined that the phases of the screw shaft side spiral groove and the nut side spiral groove have become the meshing phase. After that, the screw shaft or nut is rotated in the same direction as the winding direction of the spiral groove on the screw shaft side.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-315097 and JP-A-2-224934 relate to a technique for directly screwing a male screw and a female screw without using a ball, but the male screw and the female screw are reversed in a pressed state and reversed. A method similar to the second method described above for detecting these screwed states in the state is described.

特許２００６−３１５０９７号公報Japanese Patent No. 2006-315097 特開平２−２２４９３４号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2-224934

ところが、ねじ軸の挿入工程として従来から行われてきた上述した２種類の方法には、次のような問題点がある。 However, the above-mentioned two types of methods that have been conventionally performed as the screw shaft insertion step have the following problems.

第１の方法にあっては、ねじ軸側螺旋溝とナット側螺旋溝との位相が噛み合い位相からずれた状態で、ねじ軸又はナットを、ねじ軸側螺旋溝の巻方向と同方向に回転させるため、ボールの噛み込みが生じやすい。このため、ボールやねじ軸側螺旋溝及びナット側螺旋溝に、傷などの損傷を生じる可能性がある。また、ねじ軸とナットとを互いに押し付けながら行うため、押し付け力が大きいと、損傷の程度も大きくなる。 In the first method, the screw shaft or nut is rotated in the same direction as the winding direction of the screw shaft side spiral groove in a state where the phase of the screw shaft side spiral groove and the nut side spiral groove is out of the meshing phase. Therefore, the ball is likely to be bitten. Therefore, the ball, the spiral groove on the screw shaft side, and the spiral groove on the nut side may be damaged such as scratches. Further, since the screw shaft and the nut are pressed against each other, if the pressing force is large, the degree of damage is also large.

第２の方法にあっては、ねじ軸やナット、ボールの形状精度の影響により、軸方向に移動するナット又はねじ軸の軸方向位置にばらつきを生じやすい。このため、噛み合い位相を正確に判定することが難しくなる。この結果、ねじ軸の挿入工程にミスが多くなり、作業効率が低くなる。 In the second method, the axial position of the nut or the screw shaft that moves in the axial direction tends to vary due to the influence of the shape accuracy of the screw shaft, the nut, and the ball. Therefore, it becomes difficult to accurately determine the meshing phase. As a result, there are many mistakes in the screw shaft insertion process, and the work efficiency is lowered.

本発明は、上述のような事情に鑑み、ボールねじ装置の構成部品に損傷が生じることを防止し、かつ、ねじ軸の挿入工程の作業効率の向上を図ることができる、ボールねじ装置の組立方法を実現することを目的としている。 In view of the above circumstances, the present invention can prevent damage to the components of the ball screw device and improve the work efficiency of the screw shaft insertion process. Assembling the ball screw device. The purpose is to realize the method.

本発明は、ねじ軸と、ナットと、複数のボールとを備えるボールねじ装置を組み立てるための方法に関する。
特に、本発明のボールねじ装置の組立方法は、
内周面にナット側螺旋溝を有する前記ナットの内側に仮軸を配置した状態で、前記ナット側螺旋溝に前記複数のボールを組み込み、
前記ナット側螺旋溝内に配置された前記複数のボールのうち、前記ナットの軸方向に関して端部に位置するボールと、外周面にねじ軸側螺旋溝を有する前記ねじ軸のうち、該ねじ軸の軸方向に関して前記ねじ軸側螺旋溝の端部に位置する山部とを接触させる。
そして、前記ねじ軸と前記ナットとの距離を測定しながら、前記ねじ軸と前記ナットとを、前記ねじ軸側螺旋溝の巻方向とは逆方向に相対回転させ、前記距離が減少しはじめてからの減少量が所定の閾値を超えたことを条件に、前記ねじ軸と前記ナットとを、前記ねじ軸側螺旋溝の巻方向と同方向に相対回転させて、前記ねじ軸側螺旋溝内に前記ボールを進入させることを特徴とする。 The present invention relates to a method for assembling a ball screw device including a screw shaft, a nut, and a plurality of balls.
In particular, the method of assembling the ball screw device of the present invention
With the temporary shaft arranged inside the nut having a nut-side spiral groove on the inner peripheral surface, the plurality of balls are incorporated into the nut-side spiral groove.
Of the plurality of balls arranged in the nut-side spiral groove, the screw shaft of the ball located at the end in the axial direction of the nut and the screw shaft having the screw shaft-side spiral groove on the outer peripheral surface. In contact with the ridge located at the end of the screw shaft side spiral groove with respect to the axial direction of.
Then, while measuring the distance between the screw shaft and the nut, the screw shaft and the nut are rotated relative to each other in a direction opposite to the winding direction of the spiral groove on the screw shaft side, and the distance begins to decrease. The screw shaft and the nut are relatively rotated in the same direction as the winding direction of the screw shaft side spiral groove to enter the screw shaft side spiral groove on condition that the amount of decrease in the amount exceeds a predetermined threshold value. It is characterized in that the ball is allowed to enter.

本発明を実施するには、たとえば、前記ナットの中心軸及び前記ねじ軸の中心軸を、同軸上に、かつ上下方向に向けて配置するとともに、前記ねじ軸の上端部を前記仮軸の下端部に接続させることができる。
また、この場合には、前記ねじ軸に対する前記ナットの上下方向に関する距離を測定しながら、前記ナットは回転させずに、前記ねじ軸のみを回転させることができる。
あるいは、前記ねじ軸に対する前記ナットの上下方向に関する距離を測定しながら、前記ねじ軸は回転させずに、前記ナットのみを回転させることができる。
また、本発明を実施する場合には、前記ナット側螺旋溝内に配置された前記複数のボールのうち、上下方向に関して下方側端部に位置するボールと、前記ねじ軸のうち、上下方向に関して前記ねじ軸側螺旋溝の上方側端部に位置する山部とを接触させた後、前記ねじ軸により前記ボールを介して前記ナットを、少なくとも前記ねじ軸側螺旋溝の１リード分の長さだけ押し上げることができる。
さらにこれらの場合には、前記ナットを、上下方向に関して移動可能にフローティング支持して行うこともできる。 In order to carry out the present invention, for example, the central axis of the nut and the central axis of the screw shaft are arranged coaxially and vertically, and the upper end of the screw shaft is positioned at the lower end of the temporary shaft. It can be connected to the unit.
Further, in this case, while measuring the distance of the nut in the vertical direction with respect to the screw shaft, only the screw shaft can be rotated without rotating the nut.
Alternatively, while measuring the vertical distance of the nut with respect to the screw shaft, only the nut can be rotated without rotating the screw shaft.
Further, when the present invention is carried out, among the plurality of balls arranged in the nut-side spiral groove, the ball located at the lower end in the vertical direction and the screw shaft in the vertical direction. After contacting the ridge located at the upper end of the screw shaft side spiral groove, the nut is inserted through the ball by the screw shaft, and the length is at least one lead of the screw shaft side spiral groove. Can only be pushed up.
Further, in these cases, the nut can be float-supported so as to be movable in the vertical direction.

本発明を実施するには、たとえば、前記ねじ軸と前記ナットとを互いに近づく方向に付勢しながら、前記ねじ軸又は前記ナットを、前記ねじ軸側螺旋溝の巻方向とは逆方向に回転させることができる。
本発明を実施するには、たとえば、前記閾値を、前記ねじ軸側螺旋溝の１リード分の長さ未満とすることができる。 To carry out the present invention, for example, while urging the screw shaft and the nut in a direction approaching each other, the screw shaft or the nut is rotated in a direction opposite to the winding direction of the spiral groove on the screw shaft side. Can be made to.
To carry out the present invention, for example, the threshold value can be set to less than the length of one lead of the screw shaft side spiral groove.

本発明のボールねじ装置の組立方法によれば、ボールねじ装置の構成部品に損傷を生じさせることなく、ねじ軸の挿入工程の作業効率の向上を図ることができる。 According to the ball screw device assembly method of the present invention, it is possible to improve the work efficiency of the screw shaft insertion process without causing damage to the components of the ball screw device.

図１は、実施の形態の第１例のボールねじ装置を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a ball screw device of the first example of the embodiment. 図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 図３は、図１のボールねじ装置からナットを取り出して示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a nut taken out from the ball screw device of FIG. 図４は、実施の形態の第１例のボールねじ装置の組立方法のうち、玉詰め工程を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic view showing a ball filling process in the assembly method of the ball screw device of the first example of the embodiment. 図５は、実施の形態の第１例のボールねじ装置の組立方法のうち、ねじ軸挿入工程の初期を示す、模式図である。FIG. 5 is a schematic view showing the initial stage of the screw shaft insertion step in the assembly method of the ball screw device of the first example of the embodiment. 図６は、実施の形態の第１例のボールねじ装置の組立方法のうち、ねじ軸挿入工程の中期を示す、模式図である。FIG. 6 is a schematic view showing the middle stage of the screw shaft insertion step in the assembly method of the ball screw device of the first example of the embodiment. 図７は、実施の形態の第１例のボールねじ装置の組立方法のうち、ねじ軸挿入工程の後期を示す、斜視図である。FIG. 7 is a perspective view showing a latter stage of the screw shaft insertion step in the method of assembling the ball screw device of the first example of the embodiment. 図８（Ａ）〜図８（Ｄ）は、実施の形態の第１例のボールねじ装置の組立方法において、ねじ軸を回転させた場合のボールの移動状態を説明するための模式図である。8 (A) to 8 (D) are schematic views for explaining a moving state of the ball when the screw shaft is rotated in the method of assembling the ball screw device of the first example of the embodiment. .. 図９は、実施の形態の第１例のボールねじ装置の組立方法における、ナットとねじ軸との間隔とねじ軸の回転量との関係を示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing the relationship between the distance between the nut and the screw shaft and the amount of rotation of the screw shaft in the method of assembling the ball screw device of the first example of the embodiment. 図１０は、実施の形態の第２例のボールねじ装置の組立方法を示す、図５に相当する図である。FIG. 10 is a diagram corresponding to FIG. 5 showing a method of assembling the ball screw device of the second example of the embodiment.

［実施の形態の第１例］
実施の形態の第１例について、図１〜図９を用いて説明する。先ず、図１〜図３を用いて、本例の組立方法の対象となるボールねじ装置１の構成を説明した後、図４〜図９を用いて、ボールねじ装置１の組立方法を説明する。 [First Example of Embodiment]
A first example of the embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 9. First, the configuration of the ball screw device 1 which is the target of the assembly method of this example will be described with reference to FIGS. 1 to 3, and then the assembly method of the ball screw device 1 will be described with reference to FIGS. 4 to 9. ..

（ボールねじ装置の構成）
ボールねじ装置１は、ねじ軸２と、ナット３と、複数のボール４と、ボール戻し部材である循環こま５とを備えている。 (Structure of ball screw device)
The ball screw device 1 includes a screw shaft 2, a nut 3, a plurality of balls 4, and a circulation spinning top 5 which is a ball return member.

ねじ軸２は、炭素鋼やクロムモリブデン鋼などの鉄系金属製であり、断面形状が円形で、全体が直線状に構成されている。ねじ軸２は、その外周面に、螺旋状のねじ軸側螺旋溝６を有する。 The screw shaft 2 is made of an iron-based metal such as carbon steel or chrome molybdenum steel, has a circular cross-sectional shape, and has a linear shape as a whole. The screw shaft 2 has a spiral screw shaft side spiral groove 6 on its outer peripheral surface.

ナット３は、炭素鋼やクロムモリブデン鋼などの鉄系金属製であり、全体が円筒状に構成されている。ナット３は、その内周面に、螺旋状のナット側螺旋溝７を有する。 The nut 3 is made of an iron-based metal such as carbon steel or chrome molybdenum steel, and is formed in a cylindrical shape as a whole. The nut 3 has a spiral nut-side spiral groove 7 on its inner peripheral surface.

ねじ軸側螺旋溝６とナット側螺旋溝７とは、たとえば右巻き又は左巻きといった同じ巻方向および同一のリードを有する。ねじ軸側螺旋溝６及びナット側螺旋溝７の断面形状は、単一の円弧からなる部分円弧状、又は、曲率中心の異なる２つの円弧を組み合わせてなるゴシックアーチ状である。ボールねじ装置１の組立後においては、ねじ軸側螺旋溝６とナット側螺旋溝７とは、複数のボール４を介して対向するように配置され、ねじ軸側螺旋溝６とナット側螺旋溝７との組み合わせにより、ボール４が転動する転動路８が形成される。 The screw shaft side spiral groove 6 and the nut side spiral groove 7 have the same winding direction and the same lead, for example, right-handed or left-handed. The cross-sectional shape of the screw shaft side spiral groove 6 and the nut side spiral groove 7 is a partial arc shape consisting of a single arc, or a Gothic arch shape formed by combining two arcs having different centers of curvature. After assembling the ball screw device 1, the screw shaft side spiral groove 6 and the nut side spiral groove 7 are arranged so as to face each other via a plurality of balls 4, and the screw shaft side spiral groove 6 and the nut side spiral groove 6 are arranged so as to face each other. By combining with 7, a rolling path 8 in which the ball 4 rolls is formed.

ボール４は、高炭素クロム軸受鋼などの鉄系金属製であり、ボールねじ装置１の組立後においては、転動路８に収容される。 The ball 4 is made of an iron-based metal such as high carbon chrome bearing steel, and is accommodated in the rolling path 8 after the ball screw device 1 is assembled.

循環こま５は、ボール４を循環させるもので、ナット３を直径方向に貫通するように形成された取付孔９の内側に固定されている。循環こま５には、転動路８の終点から始点にボール４を戻すための戻し路１０が形成されている。戻し路１０は、全体がＳ字状に形成されており、一方側端部が転動路８の終点に連結されるとともに、他方側端部が転動路８の始点に連結されている。戻し路１０の中間部は、ねじ軸側螺旋溝６を構成するランド部と呼ばれる山部６ａを横切るように配置されている。本例のボールねじ装置１は、このような戻し路１０と転動路８とにより構成される、無端状の循環路を備える。なお、循環路の数は、ナット３に設ける循環こま５の数と同数となり、１つでも良いし、２つ以上でも良い。また、ボール戻し部材として、循環こま以外に、循環チューブ、エンドキャップ、デフレクタなどを使用することもできる。 The circulation frame 5 circulates the ball 4 and is fixed to the inside of a mounting hole 9 formed so as to penetrate the nut 3 in the radial direction. The circulation frame 5 is formed with a return path 10 for returning the ball 4 from the end point of the rolling path 8 to the starting point. The return path 10 is formed in an S shape as a whole, and one side end portion is connected to the end point of the rolling path 8 and the other side end portion is connected to the start point of the rolling path 8. The intermediate portion of the return path 10 is arranged so as to cross a mountain portion 6a called a land portion forming the screw shaft side spiral groove 6. The ball screw device 1 of this example includes an endless circulation path composed of such a return path 10 and a rolling path 8. The number of circulation paths is the same as the number of circulation frames 5 provided in the nut 3, and may be one or two or more. Further, as the ball return member, a circulation tube, an end cap, a deflector, or the like can be used in addition to the circulation frame.

ボールねじ装置１の作動時には、ボール４は、転動路８内を移動しながら、ねじ軸２の周囲を回る。そして、ボール４は、転動路８の終点に至ると、戻し路１０の一方側端部に入り、戻し路１０内を移動する。この際に、ボール４は、ねじ軸側螺旋溝６を構成する山部６ａを乗り越える。そして、ボール４は、戻し路１０の他方側端部に到達すると、転動路８の始点に戻される。本例のボールねじ装置１は、このようにしてボール４が循環するように構成されている。したがって、ねじ軸２又はナット３を回転させることにより、ボール４が転動路８及び戻し路１０内を転動および循環し、ナット３又はねじ軸２が軸方向に移動する。 When the ball screw device 1 is activated, the ball 4 rotates around the screw shaft 2 while moving in the rolling path 8. Then, when the ball 4 reaches the end point of the rolling path 8, it enters one end of the return path 10 and moves in the return path 10. At this time, the ball 4 gets over the mountain portion 6a forming the spiral groove 6 on the screw shaft side. Then, when the ball 4 reaches the other end of the return path 10, the ball 4 is returned to the starting point of the rolling path 8. The ball screw device 1 of this example is configured so that the balls 4 circulate in this way. Therefore, by rotating the screw shaft 2 or the nut 3, the ball 4 rolls and circulates in the rolling path 8 and the return path 10, and the nut 3 or the screw shaft 2 moves in the axial direction.

（ボールねじ装置の組立方法）
次に、上述のような構成を有するボールねじ装置１の組立方法について説明する。
本例のボールねじ装置１の組立方法では、従来から知られた方法と同様に、ナット３の内側に仮軸１１を挿入した状態で、ナット側螺旋溝７にボール４を組み込む、玉詰め工程を行い、その後、仮軸１１とねじ軸２とを入れ替えるように、ねじ軸２をナット３の内側に挿入する、ねじ軸挿入工程を行う。以下、工程ごとに詳しく説明する。 (Assembly method of ball screw device)
Next, a method of assembling the ball screw device 1 having the above-described configuration will be described.
In the assembly method of the ball screw device 1 of this example, the ball 4 is incorporated into the nut-side spiral groove 7 with the temporary shaft 11 inserted inside the nut 3, as in the conventionally known method. After that, the screw shaft 2 is inserted inside the nut 3 so that the temporary shaft 11 and the screw shaft 2 are replaced with each other. Hereinafter, each step will be described in detail.

＜玉詰め工程＞
玉詰め工程は、図４に示すような、仮軸１１を使用して行う。仮軸１１は、ナット３へのボール４の組み込み時に、ねじ軸２の代わりに、ナット３の内側に挿入する円柱状又は円筒状の部材である。仮軸１１は、ねじ軸２の外周面に形成されたねじ軸側螺旋溝６の溝底径よりも僅かに小さい外径を有している。仮軸１１の先端部には、円すい状の突起部１２が形成されている。これに対し、仮軸１１の基端部には、軸方向に凹んだ嵌合凹部１３が形成されている。このような構成を有する仮軸１１を、突起部１２が上側に、嵌合凹部１３が下側にそれぞれ向くようにして、支持台１５にセットする。 <Ball filling process>
The ball filling step is performed using the temporary shaft 11 as shown in FIG. The temporary shaft 11 is a columnar or cylindrical member that is inserted inside the nut 3 instead of the screw shaft 2 when the ball 4 is assembled into the nut 3. The temporary shaft 11 has an outer diameter slightly smaller than the groove bottom diameter of the screw shaft side spiral groove 6 formed on the outer peripheral surface of the screw shaft 2. A conical protrusion 12 is formed at the tip of the temporary shaft 11. On the other hand, a fitting recess 13 recessed in the axial direction is formed at the base end portion of the temporary shaft 11. The temporary shaft 11 having such a configuration is set on the support base 15 so that the protrusion 12 faces upward and the fitting recess 13 faces downward.

ナット３を、ナット受台１６にセットし、ナット３の内側に仮軸１１の先端部を下方から進入させる。ナット受台１６は、支持台１５に対して昇降可能かつ相対回転可能に配置されている。 The nut 3 is set on the nut pedestal 16, and the tip of the temporary shaft 11 is inserted into the inside of the nut 3 from below. The nut cradle 16 is arranged so as to be able to move up and down and rotate relative to the support pedestal 15.

そして、仮軸１１に対するナット３の上下方向位置を調節し、ナット３の上方からナット３の内側に所定数のボール４を投入する。具体的には、仮軸１１に対するナット３の上下位置を調節し、循環こま５に設けられた戻し路１０と、仮軸１１の突起部１２の肩部１４とを対向させ、この状態で、ナット３の上方からナット３の内側にボール４を投入する。そして、ナット３を仮軸１１に対し相対回転させて、ボール４をナット側螺旋溝７と仮軸１１の外周面との間に組み込んでいく。このようなボール４の組み込み作業は、ボールねじ装置１の循環路ごとに行う。 Then, the vertical position of the nut 3 with respect to the temporary shaft 11 is adjusted, and a predetermined number of balls 4 are thrown into the inside of the nut 3 from above the nut 3. Specifically, the vertical position of the nut 3 with respect to the temporary shaft 11 is adjusted so that the return path 10 provided in the circulation frame 5 and the shoulder portion 14 of the protrusion 12 of the temporary shaft 11 face each other. The ball 4 is thrown into the inside of the nut 3 from above the nut 3. Then, the nut 3 is rotated relative to the temporary shaft 11, and the ball 4 is incorporated between the nut-side spiral groove 7 and the outer peripheral surface of the temporary shaft 11. Such assembling work of the ball 4 is performed for each circulation path of the ball screw device 1.

＜ねじ軸挿入工程＞
玉詰め工程により、ボール４をナット側螺旋溝７と仮軸１１の外周面との間に組み込んだ後に、ナット３の内側に、仮軸１１に代えてねじ軸２を挿入する。本例では、このようなねじ軸挿入工程を、図５〜図７に示したような、組立装置１７を使用して行う。 <Screw shaft insertion process>
After the ball 4 is incorporated between the nut-side spiral groove 7 and the outer peripheral surface of the temporary shaft 11 by the ball filling step, the screw shaft 2 is inserted inside the nut 3 instead of the temporary shaft 11. In this example, such a screw shaft insertion step is performed using the assembly device 17 as shown in FIGS. 5 to 7.

組立装置１７は、上下方向（垂直方向）に長い複数の支柱１８を備えている。この支柱１８には、ねじ軸支持部１９及びナット支持部２０がそれぞれ支持されている。 The assembling device 17 includes a plurality of columns 18 that are long in the vertical direction (vertical direction). A screw shaft support portion 19 and a nut support portion 20 are supported on the support column 18, respectively.

ねじ軸支持部１９は、ねじ軸２を上下方向に関する移動を可能にかつ回転可能に支持する。ねじ軸支持部１９は、ねじ軸台２１と、ねじ軸台２１を支柱１８に対して上下移動させるための上下送り機構２２と、ねじ軸２をねじ軸台２１に対して回転させるための回転駆動機構２３とを備えている。 The screw shaft support portion 19 supports the screw shaft 2 so as to be movable and rotatably in the vertical direction. The screw shaft support portion 19 includes a screw shaft base 21, a vertical feed mechanism 22 for moving the screw shaft base 21 up and down with respect to the support column 18, and a rotation for rotating the screw shaft 2 with respect to the screw shaft base 21. It includes a drive mechanism 23.

上下送り機構２２は、サーボモータ２４とボールねじ２５とを備えている。この上下送り機構２２を構成するボールねじ２５のねじ軸２６は、支柱１８と平行に、支柱１８に対し回転のみ可能に設置されている。この上下送り機構２２のねじ軸２６に螺合したナット２７は、ねじ軸台２１に対し、回転不能に固定されている。また、ねじ軸台２１は、複数のリニアガイド２８により、支柱１８に対し、この支柱１８に沿った上下方向の移動のみを可能に支持されている。このため、ねじ軸台２１は、上下送り機構２２によって、支柱１８に対する上下移動が可能となっており、上下方向に関する正確な位置決めが可能である。 The vertical feed mechanism 22 includes a servomotor 24 and a ball screw 25. The screw shaft 26 of the ball screw 25 constituting the vertical feed mechanism 22 is installed in parallel with the support column 18 so as to be rotatable only with respect to the support column 18. The nut 27 screwed into the screw shaft 26 of the vertical feed mechanism 22 is fixed to the screw shaft base 21 so as not to rotate. Further, the screw shaft base 21 is supported by a plurality of linear guides 28 with respect to the support column 18 so as to be able to move only in the vertical direction along the support column 18. Therefore, the screw shaft base 21 can be moved up and down with respect to the support column 18 by the vertical feed mechanism 22, and accurate positioning in the vertical direction is possible.

回転駆動機構２３は、ねじ軸台２１に対し支持されており、チャック２９と駆動モータ３０とを備えている。チャック２９は、ねじ軸２の中心軸を上下方向に向けた状態で、ねじ軸２の下端部をねじ軸台２１に対して固定するものである。駆動モータ３０は、チャック２９を介してねじ軸２をねじ軸台２１に対して回転駆動し、ねじ軸２を所定方向に所定速度で回転させる。 The rotation drive mechanism 23 is supported by the screw shaft base 21, and includes a chuck 29 and a drive motor 30. The chuck 29 fixes the lower end portion of the screw shaft 2 to the screw shaft base 21 in a state where the central shaft of the screw shaft 2 is oriented in the vertical direction. The drive motor 30 rotationally drives the screw shaft 2 with respect to the screw shaft base 21 via the chuck 29, and rotates the screw shaft 2 in a predetermined direction at a predetermined speed.

ナット支持部２０は、支柱１８に対してナット３を上下方向に関する移動を可能に、かつ回転不能に支持するものであり、ナットホルダ３１と、ナット台３２とを備えている。 The nut support portion 20 supports the nut 3 with respect to the support column 18 so as to be movable in the vertical direction and non-rotatably, and includes a nut holder 31 and a nut base 32.

ナットホルダ３１は、全体が円筒状に構成されている。ナットホルダ３１は、その内側に、大径の保持孔３３と、保持孔３３よりも小径の小径孔３４を備える。保持孔３３の内径は、ナット３の外径よりも僅かに大きい。これに対し、小径孔３４の内径は、ナット３の外径よりも十分に小さく、かつ、ねじ軸２の外径よりも大きい。このようなナットホルダ３１は、ナット台３２の上面に、その中心軸を上下方向に向けて設置される。また、この状態で、保持孔３３が上側に小径孔３４が下側にそれぞれ位置する。 The nut holder 31 has a cylindrical shape as a whole. The nut holder 31 is provided with a large-diameter holding hole 33 and a small-diameter hole 34 having a diameter smaller than that of the holding hole 33 inside. The inner diameter of the holding hole 33 is slightly larger than the outer diameter of the nut 3. On the other hand, the inner diameter of the small diameter hole 34 is sufficiently smaller than the outer diameter of the nut 3 and larger than the outer diameter of the screw shaft 2. Such a nut holder 31 is installed on the upper surface of the nut base 32 with its central axis oriented in the vertical direction. Further, in this state, the holding hole 33 is located on the upper side and the small diameter hole 34 is located on the lower side.

ナット台３２は、複数のリニアガイド３５により、支柱１８に対して、支柱１８に沿った上下方向の移動のみを可能に支持される。また、ナット台３２は、ばねやエアシリンダなどの支持機構３６によって、支柱１８に対してフローティング支持される。このため、ナット台３２及びナットホルダ３１を、上下方向に小さな力で移動させることが可能である。ナット台３２は、上下方向に貫通する挿通孔３７を備える。ナット台３２上にナットホルダ３１を設置した状態で、挿通孔３７の中心軸とナットホルダ３１の中心軸とを一致させている。挿通孔３７の内径は、ナットホルダ３１の外径よりも小さく、かつ、ねじ軸２の外径よりも大きい。 The nut base 32 is supported by a plurality of linear guides 35 with respect to the support column 18 so that it can move only in the vertical direction along the support column 18. Further, the nut base 32 is floatingly supported with respect to the support column 18 by a support mechanism 36 such as a spring or an air cylinder. Therefore, the nut base 32 and the nut holder 31 can be moved in the vertical direction with a small force. The nut base 32 includes an insertion hole 37 that penetrates in the vertical direction. With the nut holder 31 installed on the nut base 32, the central axis of the insertion hole 37 and the central axis of the nut holder 31 are aligned with each other. The inner diameter of the insertion hole 37 is smaller than the outer diameter of the nut holder 31 and larger than the outer diameter of the screw shaft 2.

ねじ軸支持部１９を構成するねじ軸台２１の上面と、ナット支持部２０を構成するナット台３２の下面との間には、接触式あるいは非接触式の変位センサ３８が設けられている。変位センサ３８は、ねじ軸台２１の上面とナット台３２の下面との間の距離を測定し、ねじ軸２とナット３との上下方向に関する距離を求める。 A contact-type or non-contact-type displacement sensor 38 is provided between the upper surface of the screw shaft base 21 that constitutes the screw shaft support portion 19 and the lower surface of the nut base 32 that constitutes the nut support portion 20. The displacement sensor 38 measures the distance between the upper surface of the screw shaft base 21 and the lower surface of the nut base 32, and obtains the distance between the screw shaft 2 and the nut 3 in the vertical direction.

上述した組立装置１７を用いてねじ軸挿入工程を行うために、先ず、準備工程として、ねじ軸２をねじ軸支持部１９にセットし、また、ナット３をナット支持部２０にセットする。このために、ねじ軸支持部１９を下方に退避させて、ねじ軸支持部１９とナット支持部２０との間隔を広く確保しておく。この状態で、ねじ軸２の下端部を、チャック２９によってねじ軸支持部１９に固定する。また、ナット３を、ナット３の内側にボール４及び仮軸１１を配置したままの状態で、ナットホルダ３１の内側にセットする。具体的には、ナット３、ボール４及び仮軸１１を、仮軸１１の基端側（嵌合凹部１３）が下方に向くようにして、ナットホルダ３１の内側に上方から挿入する。これにより、ナット３を保持孔３３の内側に配置し、仮軸１１の下端部を小径孔３４の内側に配置する。 In order to perform the screw shaft insertion step using the assembly device 17 described above, first, as a preparatory step, the screw shaft 2 is set on the screw shaft support portion 19, and the nut 3 is set on the nut support portion 20. For this purpose, the screw shaft support portion 19 is retracted downward to secure a wide distance between the screw shaft support portion 19 and the nut support portion 20. In this state, the lower end portion of the screw shaft 2 is fixed to the screw shaft support portion 19 by the chuck 29. Further, the nut 3 is set inside the nut holder 31 with the ball 4 and the temporary shaft 11 arranged inside the nut 3. Specifically, the nut 3, the ball 4, and the temporary shaft 11 are inserted into the inside of the nut holder 31 from above so that the base end side (fitting recess 13) of the temporary shaft 11 faces downward. As a result, the nut 3 is arranged inside the holding hole 33, and the lower end portion of the temporary shaft 11 is arranged inside the small diameter hole 34.

ねじ軸２及びナット３のセットが終了したならば、ねじ軸支持部１９を上昇させる。これにより、図５に示すように、ねじ軸２の上端部を仮軸１１の下端部に接続させる。具体的には、仮軸１１の下端部に形成された嵌合凹部１３に、ねじ軸２の上端部に形成された小径軸部３９を内嵌固定する。これにより、仮軸１１とねじ軸２とが、同軸上に配置された状態で接続される。 When the setting of the screw shaft 2 and the nut 3 is completed, the screw shaft support portion 19 is raised. As a result, as shown in FIG. 5, the upper end portion of the screw shaft 2 is connected to the lower end portion of the temporary shaft 11. Specifically, the small diameter shaft portion 39 formed at the upper end portion of the screw shaft 2 is internally fitted and fixed to the fitting recess 13 formed at the lower end portion of the temporary shaft 11. As a result, the temporary shaft 11 and the screw shaft 2 are connected in a coaxially arranged state.

仮軸１１とねじ軸２とを接続した後に、ねじ軸支持部１９をさらに上昇させ、図６に示すように、ねじ軸２の上端部をナット３の内側に進入させる。そして、ねじ軸側螺旋溝６を構成する山部６ａのうち、ねじ軸２の軸方向に一致する上下方向に関する上方側最端部に位置する山部６ｂを、ナット側螺旋溝７内に配置されたボール４のうち、ナット３の軸方向に一致する上下方向に関する下方側最端部に位置するボール４ａに接触させる。このように、ねじ軸側螺旋溝６の上方側最端部の山部６ｂと下方側最端部のボール４ａとが接触したならば、ねじ軸支持部１９を少なくともねじ軸側螺旋溝６の１リード分の長さだけ上昇させて、ねじ軸支持部１９の上下方向位置を固定する。この結果、ねじ軸２により、ボール４ａを介してナット３を、ナット台３２ごと、ねじ軸支持部１９の上昇量分だけ押し上げる。これにより、ねじ軸側螺旋溝６の上方側最端部の山部６ｂと下方側最端部のボール４ａとが接触した際のねじ軸２とナット３との位相に関係なく、後述するように、ねじ軸側螺旋溝６とナット側螺旋溝７との位相が噛み合い位相になった際に、ナット３が下方に落下するようにしている。 After connecting the temporary shaft 11 and the screw shaft 2, the screw shaft support portion 19 is further raised so that the upper end portion of the screw shaft 2 enters the inside of the nut 3 as shown in FIG. Then, among the mountain portions 6a constituting the screw shaft side spiral groove 6, the mountain portion 6b located at the uppermost end portion in the vertical direction corresponding to the axial direction of the screw shaft 2 is arranged in the nut side spiral groove 7. Among the spiral balls 4, the ball 4a located at the lowermost end in the vertical direction corresponding to the axial direction of the nut 3 is brought into contact with the ball 4. In this way, when the ridge portion 6b at the uppermost end of the screw shaft side spiral groove 6 and the ball 4a at the lowermost end come into contact with each other, the screw shaft support portion 19 is at least formed on the screw shaft side spiral groove 6. Raise it by the length of one lead to fix the vertical position of the screw shaft support portion 19. As a result, the screw shaft 2 pushes up the nut 3 via the ball 4a together with the nut base 32 by the amount of increase of the screw shaft support portion 19. As a result, as will be described later, regardless of the phase of the screw shaft 2 and the nut 3 when the ridge portion 6b at the uppermost end of the spiral groove 6 on the screw shaft side and the ball 4a at the lowermost end come into contact with each other. In addition, when the phase of the spiral groove 6 on the screw shaft side and the spiral groove 7 on the nut side are in meshing phase, the nut 3 is made to fall downward.

ねじ軸支持部１９の上昇を停止した後は、変位センサ３８により、ねじ軸２とナット３との上下方向に関する距離を測定しながら、図７に示すように、ねじ軸２をねじ軸側螺旋溝６の巻方向（図示の例では右巻）とは逆方向である、反時計回りに低速で回転させる。 After stopping the ascent of the screw shaft support portion 19, the displacement sensor 38 measures the vertical distance between the screw shaft 2 and the nut 3, and as shown in FIG. 7, the screw shaft 2 is spiraled on the screw shaft side. The groove 6 is rotated at a low speed counterclockwise, which is the direction opposite to the winding direction (right winding in the illustrated example).

すると、図８（Ａ）に示すように、ねじ軸側螺旋溝６の上方側最端部の山部６ｂに沿ってボール４ａが上昇する。このため、ナット３がボール４ａによって上方に押し上げられる。その結果、ねじ軸２とナット３との上下方向に関する距離が大きくなる。 Then, as shown in FIG. 8A, the ball 4a rises along the mountain portion 6b at the uppermost end of the screw shaft side spiral groove 6. Therefore, the nut 3 is pushed upward by the ball 4a. As a result, the distance between the screw shaft 2 and the nut 3 in the vertical direction becomes large.

ボール４ａが山部６ｂに沿ってある程度上昇すると、図８（Ｂ）に示すように、ボール４ａが山部６ｂの平坦面状の先端面４０に乗り上げる。このように、ボール４ａが山部６ｂの先端面４０に乗り上げると、ねじ軸２の回転にかかわらず、ねじ軸２とナット３との上下方向に関する距離が変化しなくなる。 When the ball 4a rises to some extent along the mountain portion 6b, the ball 4a rides on the flat tip surface 40 of the mountain portion 6b as shown in FIG. 8 (B). In this way, when the ball 4a rides on the tip surface 40 of the mountain portion 6b, the distance between the screw shaft 2 and the nut 3 in the vertical direction does not change regardless of the rotation of the screw shaft 2.

ボール４ａが山部６ｂの先端面４０をある程度転動すると、ボール４ａを支えていた山部６ｂが途中で途切れるように不連続になるため、図８（Ｃ）及び図８（Ｄ）に示すように、ボール４ａが山部６ｂの先端面４０から下方の山部６ｂに向けて落下する。図８（Ｃ）は、ボール４ａが落下途中の状態を示しており、図８（Ｄ）は、ボール４ａが下方の山部６ｂに到達した状態を示している。このようにボール４ａが山部６ｂの先端面４０から落下すると、ナット３も下方に落下する。したがって、ねじ軸２とナット３との上下方向に関する距離が短くなる。なお、ナット３を設置したナット台３２は、支持機構３６によってフローティング支持されているが、下方から支承されない限り、自重によって下方に移動する。 When the ball 4a rolls on the tip surface 40 of the mountain portion 6b to some extent, the mountain portion 6b supporting the ball 4a becomes discontinuous so as to be interrupted in the middle, and thus is shown in FIGS. As described above, the ball 4a falls from the tip surface 40 of the mountain portion 6b toward the lower mountain portion 6b. FIG. 8C shows a state in which the ball 4a is in the middle of falling, and FIG. 8D shows a state in which the ball 4a reaches the lower mountain portion 6b. When the ball 4a falls from the tip surface 40 of the mountain portion 6b in this way, the nut 3 also falls downward. Therefore, the distance between the screw shaft 2 and the nut 3 in the vertical direction becomes short. The nut base 32 on which the nut 3 is installed is floatingly supported by the support mechanism 36, but moves downward due to its own weight unless it is supported from below.

図９のグラフは、ねじ軸２を、螺入方向であるねじ軸側螺旋溝６の巻方向とは逆方向に回転させた際に、変位センサ３８によって測定される、ねじ軸２とナット３との上下方向に関する距離（ｍｍ）と、ねじ軸２の回転量（ｄｅｇ）との関係を模式的に示している。
図９の線分Ａは、ねじ軸２の回転量が増えるほど、ねじ軸２とナット３との距離が大きくなる範囲であり、図８（Ａ）に示した、ボール４ａが山部６ｂに沿って転動し上昇する際に測定される。線分Ｂは、ねじ軸２の回転量が増えても、ねじ軸２とナット３との距離が変化しない範囲であり、図８（Ｂ）に示した、ボール４ａが、山部６ｂの平坦面状の先端面４０を転動する際に測定される。線分Ｃは、ねじ軸２の回転量が増えても、ねじ軸２とナット３との距離が小さくなる範囲であり、図８（Ｃ）及び図８（Ｄ）に示した、ボール４ａが下方の山部６ｂに向けて落下する際に測定される。なお、線分Ｃが現れたのち、ねじ軸２の回転量をさらに増やすと、再度、線分Ａが現れる。つまり、ねじ軸２を回転させると、線分Ａ、線分Ｂ及び線分Ｃが連続して順番に現れる。 In the graph of FIG. 9, the screw shaft 2 and the nut 3 are measured by the displacement sensor 38 when the screw shaft 2 is rotated in the direction opposite to the winding direction of the screw shaft side spiral groove 6 which is the screwing direction. The relationship between the vertical distance (mm) and the amount of rotation (deg) of the screw shaft 2 is schematically shown.
The line segment A in FIG. 9 is a range in which the distance between the screw shaft 2 and the nut 3 increases as the amount of rotation of the screw shaft 2 increases, and the ball 4a shown in FIG. 8A is formed on the mountain portion 6b. Measured as it rolls and rises along. The line segment B is a range in which the distance between the screw shaft 2 and the nut 3 does not change even if the amount of rotation of the screw shaft 2 increases, and the ball 4a shown in FIG. 8 (B) is flat on the mountain portion 6b. It is measured when rolling the planar tip surface 40. The line segment C is a range in which the distance between the screw shaft 2 and the nut 3 becomes small even if the amount of rotation of the screw shaft 2 increases, and the ball 4a shown in FIGS. 8 (C) and 8 (D) It is measured when falling toward the lower mountain portion 6b. When the rotation amount of the screw shaft 2 is further increased after the line segment C appears, the line segment A appears again. That is, when the screw shaft 2 is rotated, the line segment A, the line segment B, and the line segment C appear consecutively in order.

特に本例では、噛み合い位相になったことを、次のようにして判定する。
すなわち、ねじ軸２をねじ軸側螺旋溝６の巻方向とは逆方向である、反時計回りに低速で回転させながら測定される変位センサ３８の出力信号から、ねじ軸２とナット３との間の距離に関するデータを、所定のサンプリング間隔で得る。サンプリング間隔は、たとえば、ねじ軸２が１回転する間のサンプリング数が最低でも３６０以上になる時間とする。そして、得られた距離データ（Ｄ_Ｘ）と、ｎ個前（ｎは１以上の整数）に得られた距離データ（Ｄ_Ｘ−ｎ）との差分を求める。そして、距離の変化量である差分の値が、正の値又はゼロから負の値に変化した直後の、ねじ軸２の回転量及び距離データ（Ｄmax≒最大値）を求める。このように、差分の値が正の値又はゼロから負の値に変化する位置は、図９のグラフでは線分Ｂと線分Ｃとの境界に相当し、ボール４ａが山部６ｂの先端面４０から落下し始める位置である。差分の値は、直接計算によって求めることもできるが、距離データにはノイズが含まれるため、この差分の値としては、差分の移動平均を用いることが好ましい。 In particular, in this example, it is determined that the meshing phase has been reached as follows.
That is, from the output signal of the displacement sensor 38 measured while rotating the screw shaft 2 at a low speed counterclockwise, which is the direction opposite to the winding direction of the screw shaft side spiral groove 6, the screw shaft 2 and the nut 3 Data on the distance between them is obtained at predetermined sampling intervals. The sampling interval is, for example, a time during which the number of samplings during one rotation of the screw shaft 2 becomes at least 360 or more. Then, the distance data obtained (D _X), n-th previous (n is an integer of 1 or more) obtaining a difference between the distance data obtained (D _X-n). Then, the rotation amount and distance data (Dmax ≈ maximum value) of the screw shaft 2 immediately after the difference value, which is the amount of change in the distance, changes from a positive value or zero to a negative value is obtained. In this way, the position where the difference value changes from a positive value or zero to a negative value corresponds to the boundary between the line segment B and the line segment C in the graph of FIG. 9, and the ball 4a is the tip of the mountain portion 6b. This is the position where it starts to fall from the surface 40. The difference value can be obtained by direct calculation, but since the distance data contains noise, it is preferable to use the moving average of the difference as the difference value.

そして、算出される差分の値が連続して負の値になるなどして、差分の値が負の値（図９の線分Ｃの範囲）に変化したことを確認したならば、差分の値が正の値又はゼロから負の値に変化した直後の距離データ（Ｄmax）と現在の距離データ（Ｄ_Ｘ）から算出される距離の減少量（Ｄmax−Ｄ_Ｘ）が、予め定めた閾値を超えたか判定する。そして、減少量（Ｄmax−Ｄ_Ｘ）が、予め定めた閾値を超えた場合に、噛み合い位相になったと判定する。 Then, if it is confirmed that the calculated difference value has changed to a negative value (range of line segment C in FIG. 9) by continuously becoming a negative value, the difference is found. threshold value reduction of distance calculated from the distance data immediately after the change from a positive value or zero to a negative value (Dmax) and the current distance data _{(D X) (Dmax-D} X) is a predetermined Is exceeded. Then, it is determined that the decrease amount (Dmax-D _X) is, if it exceeds a predetermined threshold, became meshing phase.

前記閾値は、ボール４やねじ軸側螺旋溝６及びナット側螺旋溝７などに傷などの損傷を生じさせずに、ボール４をねじ軸側螺旋溝６内に進入させられる値であり、ねじ軸側螺旋溝６及びナット側螺旋溝7のリード、ボール４の玉径、ボール４とねじ軸側螺旋溝６及びナット側螺旋溝７との接触位置や接触角などが異なると変化する値である。したがって、前記閾値は、組立対象となるボールねじ装置１ごとに個別に設定する。 The threshold value is a value that allows the ball 4 to enter the screw shaft side spiral groove 6 without causing damage such as scratches to the ball 4, the screw shaft side spiral groove 6, the nut side spiral groove 7, and the like, and is a screw. A value that changes when the lead of the shaft side spiral groove 6 and the nut side spiral groove 7, the ball diameter of the ball 4, the contact position and contact angle between the ball 4 and the screw shaft side spiral groove 6 and the nut side spiral groove 7 are different. is there. Therefore, the threshold value is set individually for each ball screw device 1 to be assembled.

なお、減少量の最大値は、理論的には、ねじ軸側螺旋溝６の１リード分の長さになる。すなわち、減少量の最大値は、差分の値が正の値又はゼロから負の値に変化した直後の距離データ（Ｄmax）と、差分の値が負の値からゼロ又は正の値に変化した直後のねじ軸２の距離データ（Ｄmin≒最小値）との差（Ｄmax−Ｄmin）になるから、該差（Ｄmax−Ｄmin）は、理論的には最大で１リード分の長さになる。なお、差分の値が負の値からゼロ又は正の値に変化する位置は、図９のグラフでは線分Ｃと線分Ａとの境界に相当し、図８（Ｄ）に示した、落下したボール４ａが下方の山部６ｂに到達した位置である。ただし、実際には、ねじ軸２の外径やナット３の内径、ボール４の玉径などといったワークの形状誤差、支持機構３６で生じる摩擦抵抗などに起因して、減少量の最大値は、ねじ軸側螺旋溝６の１リード分の長さ未満になる場合がある。このため、閾値を、ねじ軸側螺旋溝６の１リード分の長さに設定してしまうと、噛み合い位相を検出できなくなる可能性がある。そこで、本例では、閾値を、ねじ軸側螺旋溝６の１リード分の長さ未満の値で、かつ、組立対象となるボールねじ装置を構成するワークの各種諸元に基づき、予め計算や実験により求めた値に設定する。 The maximum value of the reduction amount is theoretically the length of one lead of the screw shaft side spiral groove 6. That is, the maximum value of the amount of decrease is the distance data (Dmax) immediately after the difference value changes from a positive value or zero to a negative value, and the difference value changes from a negative value to zero or a positive value. Since the difference (Dmax-Dmin) from the distance data (Dmin ≈ minimum value) of the screw shaft 2 immediately after is obtained, the difference (Dmax-Dmin) is theoretically the length of one lead at the maximum. The position where the difference value changes from a negative value to zero or a positive value corresponds to the boundary between the line segment C and the line segment A in the graph of FIG. 9, and is shown in FIG. 8 (D). This is the position where the ball 4a has reached the lower mountain portion 6b. However, in reality, the maximum value of the reduction amount is due to the shape error of the work such as the outer diameter of the screw shaft 2, the inner diameter of the nut 3, the ball diameter of the ball 4, the frictional resistance generated by the support mechanism 36, and the like. It may be less than the length of one lead of the screw shaft side spiral groove 6. Therefore, if the threshold value is set to the length of one lead of the screw shaft side spiral groove 6, the meshing phase may not be detected. Therefore, in this example, the threshold value is calculated in advance based on a value less than the length of one lead of the screw shaft side spiral groove 6 and various specifications of the work constituting the ball screw device to be assembled. Set to the value obtained by the experiment.

以上のようにして、前記減少量（Ｄmax−Ｄ_Ｘ）が閾値を超え、噛み合い位相であると判定されたならば、ねじ軸支持部１９を構成する回転駆動機構２３により、図８（Ｄ）に示すように、ねじ軸２を、ねじ軸側螺旋溝６の巻方向と同方向である、時計回りに低速で回転させ、リードに合わせてねじ軸２を上昇させる。これにより、ねじ軸側螺旋溝６に複数のボール４を順次進入させて、ナット３を下方に移動させつつ、ナット３の内側にねじ軸２を挿入する。そして、ねじ軸２の挿入量が多くなると、ナット３の上方から仮軸１１が排出される。本例では、このようにして、仮軸１１とねじ軸２とを入れ替えるように、ねじ軸２をナット３の内側に挿入する。 As described above, the reduction amount (Dmax-D _X) exceeds the threshold value, if it is determined that the engagement phase, the rotary drive mechanism 23 constituting the screw shaft supporting portion 19, FIG. 8 (D) As shown in the above, the screw shaft 2 is rotated at a low speed clockwise in the same direction as the winding direction of the screw shaft side spiral groove 6, and the screw shaft 2 is raised in accordance with the lead. As a result, a plurality of balls 4 are sequentially inserted into the spiral groove 6 on the screw shaft side, and the screw shaft 2 is inserted inside the nut 3 while moving the nut 3 downward. Then, when the insertion amount of the screw shaft 2 increases, the temporary shaft 11 is discharged from above the nut 3. In this example, the screw shaft 2 is inserted inside the nut 3 so as to replace the temporary shaft 11 and the screw shaft 2 in this way.

以上のような本例のボールねじ装置１の組立方法によれば、ボールねじ装置１の構成部品であるねじ軸２、ナット３及びボール４に損傷を生じずに済み、かつ、ねじ軸挿入工程の作業効率の向上を図ることができる。
すなわち、本例の場合には、噛み合い位相が見つかるまでは、ねじ軸２を、ねじ軸側螺旋溝６の巻方向とは逆方向に回転させており、従来の第１の方法のように、噛み合い位相が見つかる以前の状態で、ねじ軸又はナットをねじ軸側螺旋溝の巻方向と同方向に回転させることはない。このため、ボールの噛み込みが生じることを有効に防止でき、ボールねじ装置１の構成部品に損傷が生じることを防止できる。また、本例では、ねじ軸挿入工程を、ナット３を含めたナット支持部２０の重量と釣り合う大きさの力を支持機構３６により発生させ、ナット支持部２０を上下方向に小さな力で移動可能とさせる、フローティング支持により行うため、ねじ軸２とナット３との間の押し付け力が過大になることも防止できる。したがって、この面からも、ボールねじ装置１の構成部品の損傷を防止できる。 According to the assembly method of the ball screw device 1 of this example as described above, the screw shaft 2, the nut 3 and the ball 4 which are the components of the ball screw device 1 are not damaged, and the screw shaft insertion step is performed. It is possible to improve the work efficiency of.
That is, in the case of this example, the screw shaft 2 is rotated in the direction opposite to the winding direction of the screw shaft side spiral groove 6 until the meshing phase is found, and as in the conventional first method, the screw shaft 2 is rotated. The screw shaft or nut is not rotated in the same direction as the winding direction of the spiral groove on the screw shaft side before the meshing phase is found. Therefore, it is possible to effectively prevent the ball from being bitten, and it is possible to prevent the component parts of the ball screw device 1 from being damaged. Further, in this example, in the screw shaft insertion step, the support mechanism 36 generates a force having a size commensurate with the weight of the nut support portion 20 including the nut 3, and the nut support portion 20 can be moved in the vertical direction with a small force. Since it is performed by the floating support, it is possible to prevent the pressing force between the screw shaft 2 and the nut 3 from becoming excessive. Therefore, from this aspect as well, damage to the components of the ball screw device 1 can be prevented.

また、本例では、ねじ軸２とナット３との距離が減少しはじめる、すなわち、得られた距離データ（Ｄ_Ｘ）と、ｎ個前（ｎは１以上の整数）に得られた距離データ（Ｄ_Ｘ−ｎ）との差分がマイナスになったことを確認し、距離の減少量（Ｄmax−Ｄ_Ｘ）が、前記閾値を超えたことを条件に、噛み合い位相になったと判定する。このため、従来の第２の方法のように、軸方向に移動するナット又はねじ軸の軸方向位置のみによって、噛み合い位相であるか否かを判定する場合に比べて、ボールねじ装置の構成部品の形状精度の影響を受けにくくすることができる。また、判定基準の幅（許容範囲）を大きくとることができるため、ねじ軸側螺旋溝６とナット側螺旋溝７とが噛み合い位相にあるか否かの誤判定を少なくすることができる。したがって、ねじ軸挿入工程でのミスを減少することができ、作業効率の向上を図ることが可能となる。 Further, in this embodiment, the distance between the screw shaft 2 and the nut 3 starts to decrease, i.e., the distance data obtained (D _X), n-th previous (n is an integer of 1 or more) distance data obtained determines that (D _X-n) and the difference confirms that becomes negative, the amount of decrease in distance (Dmax-D _X) is, on the condition that exceeds the threshold value, became meshing phase. Therefore, as compared with the conventional second method, which determines whether or not the ball screw device has the meshing phase only by the axial position of the nut or the screw shaft that moves in the axial direction, it is a component of the ball screw device. It can be less affected by the shape accuracy of. Further, since the width (allowable range) of the determination standard can be made large, it is possible to reduce erroneous determination as to whether or not the screw shaft side spiral groove 6 and the nut side spiral groove 7 are in the meshing phase. Therefore, mistakes in the screw shaft insertion process can be reduced, and work efficiency can be improved.

また、本例の組立方法を実施する場合、循環路が複数存在する場合には、循環路のうち最も下方に位置する循環路にボールを組み込む玉詰め工程を行った後、これらのボールをねじ軸側螺旋溝内に進入させるねじ軸挿入工程を行う。その後、下方から２番目に位置する循環路を対象に、玉詰め工程及びねじ軸挿入工程を順次実施する。そして最後に、最も上方に位置する循環路を対象に、玉詰め工程及びねじ軸挿入工程を順次実施する。 In addition, when the assembly method of this example is carried out, when there are a plurality of circulation paths, these balls are screwed after performing a ball filling step of incorporating the balls into the circulation path located at the lowermost position among the circulation paths. The screw shaft insertion step of entering the spiral groove on the shaft side is performed. After that, the ball filling step and the screw shaft insertion step are sequentially carried out for the circulation path located second from the bottom. Finally, the ball filling step and the screw shaft insertion step are sequentially carried out for the circulation path located at the uppermost position.

［実施の形態の第２例］
実施の形態の第２例について、図１０を用いて説明する。本例の特徴は、ねじ軸挿入工程に使用する組立装置１７ａにある。すなわち、本例では、ナットホルダ３１を、ナット台３２上に設けられた回転駆動機構２３ａにより回転させるように構成している。回転駆動機構２３ａは、ナットホルダ３１を把持したチャック２９ａと、該チャック２９ａを回転させる駆動モータ３０ａとを備えている。これに対し、ねじ軸２は、ねじ軸台２１に対して回転不能に支持されている。このため、本例では、ねじ軸挿入工程で、ナット３のみを回転させ、ねじ軸２は回転させない。 [Second Example of Embodiment]
A second example of the embodiment will be described with reference to FIG. The feature of this example is the assembly device 17a used in the screw shaft insertion step. That is, in this example, the nut holder 31 is configured to be rotated by the rotation drive mechanism 23a provided on the nut base 32. The rotation drive mechanism 23a includes a chuck 29a that grips the nut holder 31 and a drive motor 30a that rotates the chuck 29a. On the other hand, the screw shaft 2 is non-rotatably supported by the screw shaft base 21. Therefore, in this example, in the screw shaft insertion step, only the nut 3 is rotated, and the screw shaft 2 is not rotated.

本例でも、ねじ軸台２１は、上下送り機構２２により、支柱１８に対して上下移動が可能である。また、ナット台３２は、ばねやエアシリンダなどの支持機構３６によって、支柱１８に対してフローティング支持されている。 Also in this example, the screw shaft base 21 can be moved up and down with respect to the support column 18 by the vertical feed mechanism 22. Further, the nut base 32 is floatingly supported with respect to the support column 18 by a support mechanism 36 such as a spring or an air cylinder.

本例では、上述のような組立装置１７ａを使用して、ねじ軸挿入工程を行う。具体的には、ねじ軸２の上方側最端部に位置する山部６ｂを、ナット側螺旋溝７内に配置されたボール４のうち、下方側最端部に位置するボール４ａに接触させた後、さらに、ねじ軸支持部１９を少なくともねじ軸側螺旋溝６の１リード分だけ上昇させる。その後、変位センサ３８により、ねじ軸２とナット３との上下方向に関する距離を測定しながら、ナット３をねじ軸側螺旋溝６の巻方向とは逆方向である、反時計回りに低速で回転させる。そして、変位センサ３８により算出される、ねじ軸２とナット３との距離が減少しはじめたことを確認し、距離の減少量が閾値を超えたことを条件に、噛み合い位相になったと判定する。その他の構成及び作用効果については、実施の形態の第１例と同様である。 In this example, the screw shaft insertion step is performed using the assembly device 17a as described above. Specifically, the mountain portion 6b located at the uppermost end of the screw shaft 2 is brought into contact with the ball 4a located at the lowermost end of the balls 4 arranged in the nut-side spiral groove 7. After that, the screw shaft support portion 19 is further raised by at least one lead of the screw shaft side spiral groove 6. Then, while measuring the distance between the screw shaft 2 and the nut 3 in the vertical direction by the displacement sensor 38, the nut 3 is rotated at a low speed counterclockwise, which is the direction opposite to the winding direction of the screw shaft side spiral groove 6. Let me. Then, it is confirmed that the distance between the screw shaft 2 and the nut 3 calculated by the displacement sensor 38 has begun to decrease, and it is determined that the meshing phase has been reached on the condition that the amount of decrease in the distance exceeds the threshold value. .. Other configurations and effects are the same as in the first example of the embodiment.

なお、上述の実施の形態の各例では、ナットをフローティング支持し、ねじ軸を上下送り機構によって昇降させる例を用いて説明したが、反対に、ねじ軸をフローティング支持し、ナットを上下送り機構によって昇降させる構成に対しても、本発明を適用することもできる。さらに、本発明を、ねじ軸の中心軸とナットの中心軸とを、上下方向ではなく、たとえば水平方向に向けて配置し、ねじ軸挿入工程を行う構成に対しても、適用することもできる。また、上述の実施の形態の各例では、玉詰め工程とねじ軸挿入工程とを、それぞれ別の装置を利用して実施する例を説明したが、これら玉詰め工程とねじ軸挿入工程とは、同じ装置を利用して実施することもできる。 In each example of the above-described embodiment, the nut is float-supported and the screw shaft is moved up and down by the vertical feed mechanism. The present invention can also be applied to a configuration that raises and lowers by means of. Further, the present invention can also be applied to a configuration in which the central axis of the screw shaft and the central axis of the nut are arranged not in the vertical direction but in the horizontal direction, for example, and the screw shaft insertion step is performed. .. Further, in each example of the above-described embodiment, an example in which the ball filling step and the screw shaft inserting step are carried out by using different devices has been described, but the ball filling step and the screw shaft inserting step are different from each other. , It can also be carried out using the same device.

さらに、上述の実施の形態の各例では、ねじ軸挿入工程において、ねじ軸とナットのうち、一方の部材のみを回転させ、他方の部材は回転させない場合について説明したが、本発明を実施する場合には、ねじ軸とナットとの両方の部材を回転させても良い。この場合には、噛み合い位相を検出するまでの間は、ねじ軸とナットとを、ねじ軸側螺旋溝の巻方向とは逆方向に相対回転させる。つまり、ねじ軸とナットとをそれぞれ、ねじ軸側螺旋溝の巻方向とは逆方向に回転させる。あるいは、ねじ軸とナットとのうち、一方の部材をねじ軸側螺旋溝の巻方向に回転させ、他方の部材をねじ軸側螺旋溝の巻方向とは逆方向に回転させる場合には、一方の部材の回転速度よりも他方の部材の回転速度を速くする。そして、噛み合い位相を検出した後は、ねじ軸とナットとを、ねじ軸側螺旋溝の巻方向と同方向に相対回転させる。つまり、ねじ軸とナットとをそれぞれ、ねじ軸側螺旋溝の巻方向に回転させる。あるいは、ねじ軸とナットとのうち、一方の部材をねじ軸側螺旋溝の巻方向に回転させ、他方の部材をねじ軸側螺旋溝の巻方向とは逆方向に回転させる場合には、他方の部材の回転速度よりも一方の部材の回転速度を速くする。 Further, in each example of the above-described embodiment, the case where only one member of the screw shaft and the nut is rotated and the other member is not rotated in the screw shaft insertion step has been described, but the present invention will be carried out. In some cases, both the screw shaft and the nut may be rotated. In this case, the screw shaft and the nut are relatively rotated in the direction opposite to the winding direction of the spiral groove on the screw shaft side until the meshing phase is detected. That is, the screw shaft and the nut are each rotated in the direction opposite to the winding direction of the spiral groove on the screw shaft side. Alternatively, when one member of the screw shaft and the nut is rotated in the winding direction of the spiral groove on the screw shaft side and the other member is rotated in the direction opposite to the winding direction of the spiral groove on the screw shaft side, one is used. The rotation speed of the other member is made faster than the rotation speed of the member of. Then, after detecting the meshing phase, the screw shaft and the nut are relatively rotated in the same direction as the winding direction of the spiral groove on the screw shaft side. That is, the screw shaft and the nut are rotated in the winding direction of the spiral groove on the screw shaft side, respectively. Alternatively, when one member of the screw shaft and the nut is rotated in the winding direction of the spiral groove on the screw shaft side and the other member is rotated in the direction opposite to the winding direction of the spiral groove on the screw shaft side, the other member. The rotation speed of one member is made faster than the rotation speed of the member of.

１ボールねじ装置
２ねじ軸
３ナット
４、４ａボール
５循環こま
６ねじ軸側螺旋溝
６ａ、６ｂ山部
７ナット側螺旋溝
８転動路
９取付孔
１０戻し路
１１仮軸
１２突起部
１３嵌合凹部
１４肩部
１５支持台
１６ナット受台
１７、１７ａ組立装置
１８支柱
１９ねじ軸支持部
２０ナット支持部
２１ねじ軸台
２２上下送り機構
２３、２３ａ回転駆動機構
２４サーボモータ
２５ボールねじ
２６ねじ軸
２７ナット
２８リニアガイド
２９、２９ａチャック
３０、３０ａ駆動モータ
３１ナットホルダ
３２ナット台
３３保持孔
３４小径孔
３５リニアガイド
３６支持機構
３７挿通孔
３８変位センサ
３９小径軸部
４０先端面
1 Ball screw device 2 Screw shaft 3 Nut 4, 4a Ball 5 Circulation frame 6 Screw shaft side spiral groove 6a, 6b Crest 7 Nut side spiral groove 8 Rolling path 9 Mounting hole 10 Return path 11 Temporary shaft 12 Protrusion part 13 Fitting Joint recess 14 Shoulder 15 Support 16 Nut cradle 17, 17a Assembling device 18 Strut 19 Screw shaft support 20 Nut support 21 Screw shaft 22 Vertical feed mechanism 23, 23a Rotation drive mechanism 24 Servo motor 25 Ball screw 26 Screw Shaft 27 Nut 28 Linear guide 29, 29a Chuck 30, 30a Drive motor 31 Nut holder 32 Nut stand 33 Holding hole 34 Small diameter hole 35 Linear guide 36 Support mechanism 37 Insertion hole 38 Displacement sensor 39 Small diameter shaft part 40 Tip surface

Claims

With the temporary shaft placed inside the nut having a nut-side spiral groove on the inner peripheral surface, a plurality of balls are incorporated into the nut-side spiral groove.
Of the plurality of balls arranged in the nut-side spiral groove, the ball located at the end in the axial direction of the nut and the screw shaft having the screw shaft-side spiral groove on the outer peripheral surface of the screw shaft. In contact with the ridge located at the end of the spiral groove on the screw shaft side in the axial direction,
While measuring the distance between the screw shaft and the nut, the screw shaft and the nut are rotated relative to each other in the direction opposite to the winding direction of the spiral groove on the screw shaft side, and the distance decreases after the distance starts to decrease. On condition that the amount exceeds a predetermined threshold, the screw shaft and the nut are relatively rotated in the same direction as the winding direction of the screw shaft side spiral groove, and the ball is formed in the screw shaft side spiral groove. To enter,
How to assemble a ball screw device.

The first aspect of claim 1, wherein the central axis of the nut and the central axis of the screw shaft are arranged coaxially and vertically, and the upper end of the screw shaft is connected to the lower end of the temporary shaft. How to assemble a ball screw device.

Among the plurality of balls arranged in the nut-side spiral groove, a ball located at the lower end in the vertical direction and an upper end of the screw shaft in the vertical direction of the screw shaft-side spiral groove. The ball screw according to claim 2, wherein the nut is pushed up by the screw shaft via the ball by at least the length of one lead of the spiral groove on the screw shaft side after being brought into contact with the mountain portion located in. How to assemble the device.

The method for assembling a ball screw device according to claim 2 or 3, wherein the nut is floatingly supported so as to be movable in the vertical direction.

The method for assembling a ball screw device according to any one of claims 1 to 4, wherein the threshold value is less than the length of one lead of the screw shaft side spiral groove.