JPH05126227A - おねじ及びその線状部材並びにボールねじ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ねじれがないように線状部材を芯金に巻き、
ねじ山の間隔が一定であるおねじを得る。 【構成】 おねじは、螺旋状に巻かれた線状部材によっ
て構成されている。芯金に巻く前において、線状部材の
底面は、横断面において凹状である。芯金に線状部材を
巻くときに、線状部材の底面は突出するが、線状部材
は、底面が凹部であるので、ねじれがないように芯金に
巻くことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、螺旋状に巻かれた線状
部材によって形成されたおねじ及びその線状部材並びに
ボールねじに関する。

【０００２】

【従来の技術及びその課題】従来、おねじは、旋盤、タ
ップ、ダイヘッド、フライス、研削等による方法によっ
て形成されていた。これらの方法は、いずれも、切削乃
至塑性変形によるものであった。

【０００３】しかしながら、ねじの長さが、例えば、２
０〜５０ｍと長いものとなると、ねじ加工が困難にな
り、あるいは、加工性に優れた素材の入手か困難となる
という課題があった。

【０００４】このような課題を考慮して、円形の横断面
形状を有する芯金の外周に、円形の横断面形状を有す
る、例えばばね用金属材料からなる線状部材を螺旋状に
巻き付けておねじを形成する方法が提案された。

【０００５】この方法は、長さが長いおねじを形成する
という所期の目的を達成することができたが、その線状
部材が円形の横断面形状を有するが故に、形成されるお
ねじのねじ山の形状は、凸状の半円が連続的に続く形状
に限定される。

【０００６】おねじは、ねじ山の形状により分類する
と、三角ねじ、角ねじ、のこねじ、丸ねじ等がある。こ
れらの種々の山形を有するおねじを上記のとおりの線状
部材を用いる方法で製造することが望まれる。即ち、円
形以外の横断面形状を有する線状部材を螺旋状に巻き付
けておねじを形成することが望まれる。

【０００７】他方、おねじとめねじとの間に形成された
螺旋状空間内にボールを配置して構成されたボールねじ
が、運動伝達用、あるいは位置決め用等に用いられてい
る。このボールねじは、おねじを長くすることが必要で
あることも多い。このため、このボールねじのおねじ
を、上記のとおりに芯金の外周に、円形の横断面形状を
有する線状部材を螺旋状に巻き付けて形成することが提
案された。しかし、このように形成されたおねじを有す
るボールねじを、例えば、大きな力の伝達を行う運動伝
達用として用いると、長期間にわたり使用することがで
きない等の問題が生じた。これは、上記のとおりに形成
されたおねじは、上記のとおり凸状の半円が連続する形
状を有し、おねじとめねじとの間に配置されるボールは
球状であるので、おねじとボールとは点で接触し、小さ
な面積に大きな力が加わることになり、上記のとおり
に、長期間にわたり使用することができない等の問題が
生じると考えられる。このため、ボールねじのおねじと
して、円形以外の横断面形状を有する線状部材を芯金に
螺旋状に巻き付けて、例えば、ボールと線で接触するね
じ山を有するおねじを形成することが望まれる。即ち、
この点からも、円形以外の横断面形状を有する線状部材
を螺旋状に巻いておねじを形成することが望まれる。

【０００８】このような状況から、所望の形状のねじ山
を得るために、上面を所望のねじ山の形状に合致した形
状に変形せしめた線状部材を、芯金に巻き付けておねじ
を形成する方法が提案された。しかしながら、この方法
でおねじを形成すると、線状部材を芯金の回りに巻く際
に、線状部材がねじれてしまい、ねじ山の間隔が一定で
なくなるといる問題が生じることが明らかになった。上
記のとおりの円形横断面形状を有する線状部材を巻く場
合には、仮に線状部材がねじれても、ねじ山の間隔は変
わらない。しかし、上部の横断面形状が円形以外である
線状部材を用いた場合、ねじれが生じると、ねじ山の頂
部間の間隔が一定でなくなり、適切なおねじを形成する
ことができない。

【０００９】本件発明者の研究の結果、上記のとおりの
線状部材は、底面の横断面形状が円形であり、線状部材
と芯金とが、線状部材の長手方向に延びている１本の線
においてのみ接触するため、上記のとおりにねじれが生
じることが明らかになった。そこで本件発明者は、線状
部材の底面を平らにし、即ち横断面において底面が直線
状になるように形成し、ねじれを防止することを試み
た。しかしながら、このような対応では、ねじれを防止
することができなかった。

【００１０】本件発明者の研究の結果、その理由は次の
とおりであることが明らかになった。線状部材を芯金に
巻くと、線状部材は、芯金の中心軸線を中心とする円上
に配置されることになる。線状部材の芯金に接触する部
分（即ち底面）は、芯金の中心軸線を中心とする小さな
円上に位置し、めねじと接触するねじ山の部分（即ち上
面）は、大きな円上に位置する。このため、芯金に巻か
れた線状部材の底面側では、材料は圧縮力を受け、上面
側では、引っ張り力を受ける。上記のとおりに底面を横
断面において直線状に形成すると、上記圧縮力によって
底面が突出し、凸部を形成する。線状部材を芯金に巻く
ときに、このように線状部材の底面が凸状になると、線
状部材と芯金とが、線状部材の長手方向に延びている１
本の線においてのみ接触することになり、ねじれが生じ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に従うと、上記の
とおりの課題を解決するために、螺旋状に巻かれた線状
部材によって形成されたおねじにおいて、該線状部材
が、めねじに係合する上面と、底面と、側面とを備えて
おり、該底面が、横断面形状において直線状又は凹状で
あることを特徴とするおねじが提供される。

【００１２】本発明に従うと、上記のとおりの課題を解
決するために、円形の横断面形状を有する芯体と、該芯
体に巻かれた線状部材とを具備し、該線状部材が、めね
じに係合する上面と、該芯体の外周表面に接触している
底面と、側面とを備えており、該芯体に巻かれている該
線状部材の底面が、横断面形状において直線状又は凹状
であることを特徴とするおねじが提供される。

【００１３】本発明に従うと、上記のとおりの課題を解
決するために、円形の横断面形状を有する芯金によって
螺旋状に巻かれて、おねじを形成する線状部材におい
て、めねじに係合する上面と、該芯金の外周表面に接触
する底面と、側面とを備えており、該底面が、横断面形
状において凹状になっていることを特徴とする線状部材
が提供される。

【００１４】本発明に従うと、上記のとおりの課題を解
決するために、おねじと、めねじと、該おねじ及び該め
ねじによって規定されている螺旋状空間内に配置された
複数個のボールとを具備するボールねじにおいて、該お
ねじが、螺旋状に巻かれた線状部材によって形成されて
おり、該線状部材が、めねじに係合する上面と、底面
と、側面とを備えており、螺旋状に巻かれている該線状
部材の底面が、横断面形状において直線状又は凹状であ
ることを特徴とするボールねじが提供される。

【００１５】

【実施例】次に、添付図面を参照して、本発明の好適実
施例を説明する。

【００１６】まず、図１乃至図５を参照して、一実施例
に従うおねじを説明する。

【００１７】図４及び図５に示したとおりのおねじ１０
が、金属材料乃至は金属と同じように塑性変形する非金
属材料からなる線状部材１２を螺旋状に巻くことによっ
て形成される。

【００１８】線状部材１２は、図１に示したとおり、ね
じを形成したときに、めねじと係合する上面１４と、底
面１６と、上面１４と底面１６との間の２つの側面１８
とによって、規定されている。上面１４の形状は、所望
のねじ山の形状に従って、選定される。線状部材１２の
底面１６は、螺旋状に巻かれる前においては、図１に示
したとおり、凹状をなしており、螺旋状に巻かれた後に
おいては、図３に示したとおり直線状又は凹状をなして
いる。

【００１９】上記のとおりの形状を有する線状部材１２
を、例えば、図２に示したとおりのコイリングマシン２
０によって、芯金２２の回りに巻き付けることによっ
て、螺旋状に巻く。図２に示したコイリングマシン２０
は、旋盤の一部であるチヤック２４と、このチヤック２
４の保持された芯金２２と、線状部材１２を把持する一
対の把持ロール（図示せず）を具備している。線状部材
１２の先端を芯金２２に固定し、線状部材１２の芯金２
２に巻かれていない部分を把持ロールによって把持しつ
つ、チヤック２４を回転駆動して、芯金２２の回りに、
線状部材１２の側面１８が相互に接触するように、巻き
付ける。そして、所望の長さの線状部材１２を芯金２２
に巻き付けた後に、螺旋状に巻かれた線状部材１２を芯
金２２から外し、図４及び図５に示したとおりのおねじ
１０を得る。

【００２０】上記のとおりに、線状部材１２が芯金２２
に巻き付けらえるとき、芯金２２の外周に圧接せしめら
れる。線状部材１２の底面１６は、芯金２２に巻かれる
前において凹状であり、芯金２２に巻かれるときにおい
ても、直線状又は凹状であるので、芯金２２の外周に対
して線状部材１２が傾くことが防止され、線状部材１２
のねじれを防止することができる。即ち、線状部材１２
は、芯金２２に巻かれ螺旋状にせしめられると、線状部
材１２は、芯金２２の長手方向中心軸線に中心を有する
円上に配置されることになる。線状部材１２の芯金２２
に接触する部分（即ち底面１６）は、芯金２２の長手方
向中心軸線に中心を有する小さな円上に位置し、めねじ
と接触するねじ山の部分（即ち上面１４）は、大きな円
上に位置する。このため、螺旋状に巻かれた線状部材１
２の底面１６側では、材料は圧縮力を受け、上面１４側
では、引っ張り力を受ける。このため、底面１６は、上
記圧縮力によって外側（即ち、おねじ１０の中心軸線方
向）に突出する。しかし、上記のとおりにこの底面１６
は、螺旋状に巻かれる前においては、図１に示したとお
りに凹状になっているので、螺旋状に巻かれる時に、凸
状にはならず、直線状又はへこみの程度が小さくなった
凹状になる。このようにして、線状部材１２が、芯金２
２の外周に対して傾くことを防止することができ、線状
部材１２のねじれを防止することができる。

【００２１】このようにして、線状部材１２のねじれが
ない、非常に長いおねじを形成することができる。

【００２２】次に、図６を参照して、おねじ１０を形成
する他のコイリングマシン２６を説明する。このコイリ
ングマシン２６は、ばね２８によって、相互に近接する
方向のばね力を受けている一対の送りロール３０と、線
ガイド３２と、コイルリングピン３４と、芯金３６とを
具備する。図１に示したおりの横断面を有する線状部材
１２が、送りロール３０によって、線ガイド３２を介し
て強制的に推し進められ、コイルリングピン３４によっ
て、芯金３６の回りに螺旋状に巻かれる。上記場合と同
様に、芯金３６に巻き付けらえるとき、線状部材１２
は、芯金３６の外周に圧接せしめられる。線状部材１２
の底面１６は、芯金３６に巻かれる前において凹状であ
り、芯金３６に巻かれるときにおいても、直線状又は凹
状であるので、芯金２２の外周に対して線状部材１２が
傾くことが防止され、線状部材１２のねじれを防止する
ことができる。

【００２３】次に、図７乃至図１１を参照して、線状部
材の他の態様を説明する。これらの図面は、それぞれ線
状部材の横断面を示している。

【００２４】図７に示した線状部材においては、上面に
円形の凹部を有し、底面に上面よりも大きな径の円形の
凹部を有する。上面と底面とを結ぶ側面は上下方向に直
線状に延びている。底面は、上記のとおりに芯金に巻か
れると底面の横断面は直線状になる。

【００２５】図８に示した線状部材においては、上面に
台形の凹部を有し、底面に矩形の凹部を有し、底面の角
は面取りされている。上面と底面とを結ぶ側面は上下方
向に直線状に延びている。底面は、上記のとおりに芯金
に巻かれると底面の凹部の矩形の上面は突出するが、芯
金には接触しない。

【００２６】図９に示した線状部材においては、上面の
両側に矩形状の凹部を有し、底面に円形の凹部を有す
る。上面と底面とを結ぶ側面は上下方向に直線状に延び
ている。上記のとおりに芯金に巻かれると、底面の凹部
は、径の大きな凹部に変形する。

【００２７】図１０に示した線状部材においては、上面
の両側に斜面からなる凹部を有し、底面に円形の凹部と
両側の平らな面とを有する。上面と底面とを結ぶ側面は
上下方向に直線状に延びている。底面は、上記のとおり
に芯金に巻かれると底面は、径の大きな凹部に変形す
る。

【００２８】図１１に示した線状部材においては、上面
に２つの円形の凹部を有し、底面に上面よりも大きな径
の円形の１つの凹部を有する。上面と底面とを結ぶ側面
は上下方向に直線状に延びている。底面は、上記のとお
りに芯金に巻かれると底面の凹部が直線状になる。この
図１１に示した線状部材を用いると、２条ねじが形成さ
れる。

【００２９】次に、図１２を参照して本発明の一実施例
に従って形成されたボールねじを説明する。

【００３０】このボールねじ３８は、おねじ４０とめね
じ４２と複数個のボール４４とを具備する。

【００３１】おねじ４０は、図１乃至図６を参照して説
明したおねじ１０と同様に構成されている。即ち、おね
じ４０は、螺旋状に巻かれた線状部材４６によって形成
されており、螺旋状に巻かれる前の線状部材４６の横断
面は、図１に示したとおりである。おねじ４０の長さ
は、十分に長い。

【００３２】めねじ４２は、おねじ４０の線状部材４６
の上面４８と共に、円形横断面の螺旋状空間５０を形成
する。更に、めねじ４２は、この螺旋状空間５０の一方
の端と他方に端とを連通せしめる円形横断面形状の案内
孔５２を有する。

【００３３】ボール４４は、上記螺旋状空間５０及び案
内孔５２内に配置されている。

【００３４】公知のボールねじと同様に、おねじ４０を
回転すると、ボール４４は螺旋状空間５０の一端から案
内孔５２に入り、螺旋状空間５０の他端に戻される。

【００３５】このボールねじ３８においては、おねじ４
０が図１に示したとおりの横断面を有する線状部材４６
によって形成されているので、ボール４４とおねじ４０
とが点ではなく線で接触する。従って、大きな圧力がこ
れらの間に加わっても、ボール４４及びおねじ４０が変
形したり、損傷したりすることがない。更に、このボー
ルねじ３８においては、おねじ４０が、底面が凹状の線
状部材４６を芯金に巻き付けることによって、形成され
る。このため、非常に長いおねじを容易に形成すること
ができ、且つおねじのねじ山が適切に形成され、線状部
材４６がねじれることによって、ねじ山の間隔が等しく
なくなるということがない。

【００３６】次に、図１３及び図１４を参照して、他の
実施例に従うおねじを説明する。

【００３７】このおねじ６０は、芯体６２と線状部材６
４とから構成されている。

【００３８】芯体６２は、先端部６６と、線状部材６４
が巻かれる主部６８（図１４）と、軸部７０とを備えて
おり、軸部７０の端部には、ドライバのためのスロット
を設けることができる。

【００３９】芯体６２の先端部６６は、円形の横断面を
有し、この円の直径は、主部６８の横断面が形成する円
の直径よりも大きく、主部６８に巻かれた線状部材６４
によって形成されたねじ山の谷部が形成する円の直径よ
りも小さい。このため、めねじをこの先端部６６側から
挿入することができる。先端部６６は、下記のとおりに
線状部材６４に接触して、線状部材６４を所定位置に保
持する。

【００４０】芯体６２の主部６８は、円形の横断面を有
し、この円の直径は、形成すべきおねじの内径及び外径
を考慮して選定される。即ち、この主部６８に巻かれた
線状部材６４の谷部及び山部の直径が、それぞれねじの
内径及び外径を規定する。

【００４１】芯体６２の軸部７０は、円形の横断面を有
し、この円の直径は、主部６８の横断面が形成する円の
直径よりも大きい。軸部７０は、下記のとおりに線状部
材６４に接触して、線状部材６４を所定位置に保持す
る。

【００４２】線状部材６４は、例えば、図１に示したと
おりの横断面形状を有しており、おねじを形成したとき
に、めねじと係合する上面７２と、芯体６２に接触する
底面７４と、上面７２と底面７４との間の２つの側面７
６とによって、規定されている（図１４）。上面７２の
形状は、所望のねじ山の形状に従って、選定される。線
状部材６４の底面７４は、芯体６２に巻かれる前におい
ては、図１に示したとおり、凹状をなしており、芯体６
２に巻かれた後においては、直線状又は凹状をなしてい
る。線状部材６４は、円筒状である芯体６２の主部６８
に巻かれると、直線状又はへこみの程度が小さくなった
凹状になる。

【００４３】線状部材６４は、芯体６２の先端部６６に
接する端部７８と、芯体６２の軸部７０に接する端部８
０とを有する。これらの端部７８及び８０は、それぞれ
先端部６６及び軸部７０に接触する側が削られていて、
先端に向かって徐々に幅（線状部材６４の図１３の左右
方向長さ）が狭くなっている。換言すると、線状部材６
４の端部７８及び８０は、その先端において幅が非常に
狭く、中央部に向かうに従って徐々に幅が広くなってお
り、そして、主部６８をほぼ一巻した位置において、図
１３に示したとおり通常の幅となる。

【００４４】線状部材６４の長さは、芯体６２の主部６
８の幅（図１３の左右方向長さ）に合致するように選定
される。即ち、線状部材６４は、線状部材６４を芯体６
２の主部６８に巻いた場合に、線状部材６４の一方の端
部７８が芯体６２の先端部６６に接触し、他方の端部８
０が軸部７０に接触する長さに形成される。

【００４５】上記のとおりの作成した芯体６２及び線状
部材６４を用意し、線状部材６４を、例えば図２、図６
に示したとおりのコイリングマシンによって、芯体６２
の主部６８の外径よりも小さな内径を有する螺旋状に芯
金に巻き、これを芯金から外し、しかる後、強制的に広
げて芯体６２の主部６８の回りに配置する。あるいは、
上記のとおりのコイリングマシンによって、線状部材６
４を、芯体６２の主部６８の径よりも小さな径に塑性変
形せしめて、芯体６２の主部６８の回りに、直接巻き付
ける。このようにして、線状部材６４は主部６８を回り
から圧縮するように取りつけられ、線状部材６４は主部
６８の外周に圧接する。そして、線状部材６４の長さは
上記のとおりに選定されているので、主部６８に巻き付
けられた線状部材６４は、芯体６２の先端部６６及び軸
部７０によって軸線方向の移動が制限される。このよう
にして、溶接、接着剤等を用いることなしに、線状部材
６４が芯体６２に堅固に取り付けられる。

【００４６】図２、図６に示したとおりのコイリングマ
シンによって、線状部材６４が、芯金２２又は３６に巻
かれるとき、あるいは、芯体６２に巻かれるときに、線
状部材６４の底面７４は、芯金又は芯体の外周面に圧接
しながら巻かれ、上記のとおりに線状部材６４の底面７
４は、芯金又は芯体に巻かれる前において凹状であり、
芯金又は芯体に巻かれるときにおいても、直線状又は凹
状であるので、芯金又は芯体の外周に対して線状部材６
４が傾くことが防止され、線状部材６４のねじれを防止
することができる。

【００４７】上記のとおり、この実施例においては、線
状部材６４の端部が徐々に細くなっており、芯体６２の
先端部６６及び軸部７０の線状部材６４に接触する面
（例えば、先端部６６の図１３及び図１４の右側面）は
平らである。この代わりに、線状部材の端部の幅を狭く
せず、一定のままにして、芯金の主部に巻かれた線状部
材の端部の形状に合致するように、先端部及び軸部の線
状部材に接触する面に段部を設けることもできる。

【００４８】更に、この実施例においては、芯体６２
は、径の小さい主部６８とその両側の径の大きい先端部
６６及び軸部７０を有する。この代わりに、芯金の径を
一定にして、この芯金の回りに線状部材を巻き付け、線
状部材が芯金の軸線方向に移動しないように、溶接、接
着剤、ねじ止め等によって、線状部材を芯金に固定する
こともできる。

【００４９】

【発明の効果】本発明に従うと、線状部材の底面の横断
面が、芯金に巻かれる前において凹状であり、線状部材
を芯金に巻くときに、線状部材がねじれることを防止す
ることができ、ねじ山の間隔が一定であるおねじを形成
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の一実施例に従うおねじのを形
成する線状部材の拡大横断面図。

【図２】図２は、本発明の一実施例に従うおねじを形成
するコイリングマシンを示す簡略図。

【図３】図３は、芯金に巻かれている線状部材の線状部
材の拡大横断面図。

【図４】図４は、本発明の一実施例に従うおねじの正面
図。

【図５】図５は、本発明の一実施例に従うおねじの横断
面図。

【図６】図６は、本発明の一実施例に従うおねじを形成
する、他の形態のコイリングマシンを示す簡略図。

【図７】図７は、線状部材の他の態様の横断面図。

【図８】図８は、線状部材の他の態様の横断面図。

【図９】図９は、線状部材の他の態様の横断面図。

【図１０】図１０は、線状部材の他の態様の横断面図。

【図１１】図１１は、線状部材の他の態様の横断面図。

【図１２】図１２は、本発明の一実施例に従うボールね
じの部分断面正面図。

【図１３】図１３は、本発明の他の実施例に従うおねじ
の正面図。

【図１４】図１４は、図１３に示したおねじの横断面
図。

【符号の説明】

１０ おねじ １２ 線状部材 １４ 上面 １６ 底面 １８ 側面 ２０ コイリングマシン ２２ 芯金 ３６ 芯金 ３８ ボールねじ ４０ おねじ ４２ めねじ ４４ ボール ４６ 線状部材 ６０ おねじ ６２ 芯体 ６４ 線状部材

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 螺旋状に巻かれた線状部材によって形成
   されたおねじにおいて、 該線状部材が、めねじに係合する上面と、底面と、側面
   とを備えており、 該底面が、横断面形状において直線状又は凹状であるこ
   とを特徴とするおねじ。
2. 【請求項２】 円形の横断面形状を有する芯体と、該芯
   体に巻かれた線状部材とを具備し、 該線状部材が、めねじに係合する上面と、該芯体の外周
   表面に接触している底面と、側面とを備えており、 該芯体に巻かれている該線状部材の底面が、横断面形状
   において直線状又は凹状であることを特徴とするおね
   じ。
3. 【請求項３】 円形の横断面形状を有する芯金によって
   螺旋状に巻かれて、おねじを形成する線状部材におい
   て、 めねじに係合する上面と、該芯金の外周表面に接触する
   底面と、側面とを備えており、 該底面が、横断面形状において凹状になっていることを
   特徴とする線状部材。
4. 【請求項４】 おねじと、めねじと、該おねじ及び該め
   ねじによって規定されている螺旋状空間内に配置された
   複数個のボールとを具備するボールねじにおいて、 該おねじが、螺旋状に巻かれた線状部材によって形成さ
   れており、 該線状部材が、めねじに係合する上面と、底面と、側面
   とを備えており、 螺旋状に巻かれている該線状部材の底面が、横断面形状
   において直線状又は凹状であることを特徴とするボール
   ねじ。