JPH11267923A - ボールねじの適合製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ねじ軸の加工精度の如何にかかわらず無駄な
部品在庫を出すことなく精密ボールねじを高い生産効率
の下で製造できるボールねじの適合製造方法を供する。 【解決手段】 ねじ軸のねじ溝を加工するねじ軸加工工
程と、加工されたねじ軸のねじ溝を測定するねじ軸測定
工程と、前記ねじ軸の測定データに基づきナットのねじ
溝を加工するナット加工工程と、加工されたナットのね
じ溝を測定するナット測定工程と、前記工程により測定
された複数の前記ねじ軸の測定データと同数の前記ナッ
トの測定データに基づきねじ軸とナットの適正な組合せ
を決定するねじ軸・ナット組合せ工程と、組み合わされ
たねじ軸とナットの測定データに基づきボールを選択す
るボール選択工程と、前記組み合わされたねじ軸とナッ
トを前記選択されたボールを介して螺合して組付けるボ
ールねじ組立て工程と、からなるボールねじの適合製造
方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ボールねじの製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にボールねじのように２つ以上の部
品を組み合わせて用いる製品の場合、従来は目標の寸法
に対する公差の範囲を定め、各部品の加工精度をこの公
差内にするように加工することで、組付け精度を確保し
製品要求を満足するようにしていた。

【０００３】また要求される加工精度が高く、全ての部
品をこの要求精度内に加工することが困難な場合に、各
部品の寸法を事前に測定しておき、互いの寸法がマッチ
する部品どうしを選択して組み合わせる方法がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ボールねじの場合、一
般にねじ軸のねじ溝を転造加工により成形する所謂転造
ボールねじと、ねじ溝を研削加工により成形する所謂研
削ボールねじとがある。

【０００５】研削ボールねじは、加工精度を目標の寸法
の公差内にして組付け精度を確保することが可能である
が、生産性が低い。転造ボールねじの場合は、転造加工
によりねじ軸を成形するため生産性が高く強度的にも優
れているが、研削加工に比べて高い加工精度が期待でき
ず公差内におさめることが困難である。

【０００６】そこで互いに別個に加工製造されたねじ軸
とナットの寸法から適合する組合せを選択する方法があ
るが、組合せが複雑であり、組み直し等の無駄な作業も
あって効率が良くなく、またそれぞれの寸法のずれが同
じ寸法だけずれていて組み合わせ可能な組が、製造した
ねじ軸およびナットの数だけ揃うことは稀であり、相当
数の寸法の合わないねじ軸，ナットが残ってしまう。

【０００７】本発明は、かかる点に鑑みなされたもの
で、その目的とする処は、ねじ軸の加工精度の如何にか
かわらず無駄な部品在庫を出すことなく精密ボールねじ
を高い生産効率の下で製造できるボールねじの適合製造
方法を供する点にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段および作用効果】上記目的
を達成するために、本発明は、ねじ軸のねじ溝を加工す
るねじ軸加工工程と、加工されたねじ軸のねじ溝を測定
するねじ軸測定工程と、前記ねじ軸の測定データに基づ
きナットのねじ溝を加工するナット加工工程と、加工さ
れたナットのねじ溝を測定するナット測定工程と、前記
工程により測定された複数の前記ねじ軸の測定データと
同数の前記ナットの測定データに基づきねじ軸とナット
の適正な組合せを決定するねじ軸・ナット組合せ工程
と、組み合わされたねじ軸とナットの測定データに基づ
きボールを選択するボール選択工程と、前記組み合わさ
れたねじ軸とナットを前記選択されたボールを介して螺
合して組付けるボールねじ組立て工程と、からなるボー
ルねじの適合製造方法とした。

【０００９】ボールねじの場合、ねじ軸の方がナットよ
りも加工するねじ溝の長さが長く、高い加工精度を確保
することが困難である。そこで高い加工精度の維持が困
難なねじ軸のねじ溝を先に加工製造し、加工成形された
ねじ溝を測定して、その測定データに基づいて十分な加
工精度が期待できるナットのねじ溝を加工することで、
ねじ軸に合ったナットを成形することができる。

【００１０】こうして複数のねじ軸のそれぞれについて
ナットを成形し、各ナットを測定して、同数のねじ軸と
ナットの測定データをもとにねじ軸とナットの適正な組
合せを見つけることで、より高い組付け精度を確保しな
がら、さらに組み合わされたねじ軸とナットの測定デー
タから両者の誤差を最小にするような最適なボールを選
択し、精密なボールねじを製造することができる。

【００１１】ねじ軸の加工に高い精度が要求されないの
で、生産効率を向上させることができ、常にねじ軸に合
ったナットが成形されるので、最適組合せ後に全く合わ
ないねじ軸とナットが残るようなことは回避され無駄な
在庫部品が出ることは少ない。

【００１２】請求項２記載の発明は、請求項１記載のボ
ールねじの適合製造方法において、前記ねじ軸測定工程
では、ねじ軸のねじ溝のＢＣＤとリードを測定し、前記
ナット測定工程では、ナットのねじ溝のＢＣＤとリード
を測定し、前記ねじ軸・ナット組合せ決定工程が、１ね
じ軸のリードと一致または所定範囲内で近似するリード
のナットを選択するリード選択工程と、前記選択された
ナットから前記１ねじ軸のＢＣＤと一致または最も近似
するＢＣＤのナットを選択するＢＣＤ選択工程と、から
なることを特徴とする。

【００１３】ねじ軸に対して最適な組合せとなるナット
を選択するのに、まず組立時に影響の大きいリードにつ
いてねじ軸に一致または近似するナットを選択して一定
以上の組付け精度を確保した上で、さらに選択されたナ
ットの中からＢＣＤの一致または最も近似するナットを
選択することで、より高い組付け精度を得ることがで
き、かつ複雑な組合せ選択を自動的に効率良く行うこと
ができる。

【００１４】請求項３記載の発明は、請求項１または請
求項２記載のボールねじの適合製造方法において、前記
ねじ軸加工工程では、転造によりねじ溝を加工すること
を特徴とする。

【００１５】転造によりねじ溝を加工するねじ軸の成形
方法は、研削加工に比べ生産性に優れるとともに、成形
されたねじ部の繊維組織が連続していて強度も高い。し
かし研削加工に比べて高い加工精度が期待できない。

【００１６】そこで加工精度が劣ってもねじ軸を先に転
造加工し、その測定データに基づいて十分な加工精度が
期待できるナットのねじ溝を加工し、こうして加工され
たねじ軸とナットの最適組合せを見つけ出し、最適ボー
ルを選択してボールねじを組立てることで、高い組付け
精度を確保し、精密なボールねじを高い生産性と強度を
維持したまま製造することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下本発明に係る一実施の形態に
ついて図１ないし図４に図示し説明する。本実施の形態
に係るボールねじの適合製造を実行する製造システムを
工程順に説明する説明図を図１に示し、製造手順をフロ
ーチャートで図２および図３に示す。以下同図１を参照
しながら図２および図３に従って説明する。

【００１８】本ボールねじは、自動車の電動パワーステ
アリング装置に使用されるボールねじ機構であり、図４
に示すようにねじ軸１にはねじ溝が形成されるねじ部２
とラック部３とが同時に設けられる。最終的にはこのね
じ軸１のねじ部２には、ボール４を介してナット５が螺
合されボールねじ機構が構成される。

【００１９】まず予めラック部３が形成された丸棒状の
素材が、図１に示すねじ軸転造機10に供給されてねじ
軸１の転造加工が行われる（ステップ１）。ねじ軸転造
機10は、素材のねじ加工する部分の長さより短い幅のダ
イスで順次成形していくスルー転造加工を行うもので、
１対の転造用ロールダイス11，12が回転しながら棒状素
材を挟圧して連続的にねじ溝を成形する。

【００２０】したがって転造加工は、研削加工に比べて
生産効率が高いとともに、繊維組織の連続性を維持する
ことができるので、強度的に優れている。しかし素材の
硬度や径等が影響して高い加工精度は期待できない。

【００２１】転造加工されたねじ軸１は、加熱により後
処理され（ステップ２）、図１に示すねじ軸測定機20
によりねじ溝の測定が行われる（ステップ３）。ねじ軸
測定機20は、ねじ軸１のラック側端部を回転駆動するコ
レットチャック21に支持され、３点式接触子22がねじ溝
に係合支持して回転とともに移動して連続的に測定を行
う。

【００２２】３点式接触子22の３点の相互位置関係から
ボール中心径ＢＣＤ（ねじ軸と理論的接触点で接触する
球の中心を包含する円筒径）を測定し、３点式接触子22
の移動距離からリードを測定する。

【００２３】ねじ軸測定機20により測定された測定値
は、データ処理コンピュータ23により演算処理されて平
均ＢＣＤと平均リードが算出され（ステップ４）、この
値をねじ軸１のＢＣＤ，リードとする。

【００２４】データ処理コンピュータ23により算出され
たねじ軸１のＢＣＤ，リードは、ラベルプリンタ24によ
りラベル26に印字される（ステップ５）。このラベルプ
リンタ24は、２次元コードであるＱＲコードを印字する
ことができるラベルプリンタであり、ラベルシート25に
順次配列された各ラベル26に図３に拡大して示すように
ＱＲコード27と文字と数字を印字する。

【００２５】ＱＲコード27には、ねじ軸１のシリアルナ
ンバーと、該ねじ軸１のＢＣＤおよびリードの値がＱＲ
コードで表示されており、その他同じ内容のものが通常
の文字と数字で別個にラベル26に印字される。ＱＲコー
ド27は、桁数の多い数値を３つも含む情報を小さいスペ
ースに表示することができ、ラベル26も小さくて済む。

【００２６】印字されたラベル26は、ラベルシート25か
ら剥がして該ねじ軸１に添付する（ステップ６）。ラベ
ル25は、小さくかつ図１および図３に示すようにねじ
軸１のラック部３側の端部に添付されるので、ラベル25
が後工程の作業の邪魔にならず、ねじ軸の物流に制約が
少なく後工程における管理がし易く、ナットとの組合せ
ミス等の不具合が生じない。

【００２７】こうして該ラベル26が添付されたねじ軸１
が所定数揃ったところで、図１に示すように台車30に
搭載され、ナット研削機31およびナット研削機１に付随
するナットねじ研削制御盤32の所へ搬送される（ステッ
プ７）。台車30は、複数本のねじ軸１を所定間隔を存し
て上方から縦に差し込むようにして支持して搭載できる
ようになっている。

【００２８】ねじ軸１を立設するに際しては、ねじ部２
を下にして差し込み、上側となるラック部３側端部にラ
ベル26が添付されているようにする。差し込まれるねじ
部２は振動等に対して保護されるようになっている。

【００２９】ナット研削機31に付随するナットねじ研削
制御盤32からはコード33が延出して、その先端にＱＲコ
ードリーダ34が設けられている。前記したように台車30
に搭載されて搬送されてきたねじ軸１に対して台車30に
立設された状態のままＱＲコードリーダ34をラベル26に
あてがいＱＲコード27を読み取ることができる（ステッ
プ８）。

【００３０】ＱＲコード27は、小さい面積に多量の情報
を含めることができるので、１本のねじ軸１に添付され
たラベル26のＱＲコード27を読み取るのに、ＱＲコード
リーダ34を１回あてがえば当該ねじ軸１についての必要
な情報を読み取ることができ、作業が容易である。

【００３１】ＱＲコード27により表示されたねじ軸１の
シリアルナンバーと、該ねじ軸１のＢＣＤおよびリード
の測定データは、ＱＲコードリーダ34により読み取ら
れ、この測定データに基づいてナットねじ研削制御盤32
は、適正なナット寸法を形成するために必要な計算処理
を行い、ねじ軸１の寸法データに応じたナット加工のた
めの値に加工パラメータが変更され、同加工パラメータ
に従ってナット研削機31による研削加工が行われる（ス
テップ９）。

【００３２】研削加工は、一般に転造加工よりも加工精
度が高く、かつナットのように加工するねじ部の長さが
短いものについては、極めて高い加工精度を確保するこ
とができる。

【００３３】したがってねじ部が長く十分な加工精度が
期待できないねじ軸１を先に、転造加工により生産性と
強度を維持して成形し、成形されたねじ軸１のＢＣＤ，
リードに合わせてナット５のねじ溝を研削加工により高
精度に成形することにより、ねじ軸１に合ったナット５
を成形することができる。

【００３４】研削加工されたナット５は、後処理がなさ
れ（ステップ１０）、図１に示すようにナット測定機
35によりナット５のねじ溝の寸法が測定され（ステップ
１１）、ナット５のＢＣＤとリードが算出される（ステ
ップ１２）。

【００３５】こうしてねじ軸１と同数のナット５が加工
され測定されると、これらねじ軸１とナット５で１グル
ープを構成して、グループ単位でボールねじ組立工程に
搬送される。そして１グル−プのねじ軸１の測定データ
とナット５の測定データは、データ管理組立て指示装置
40に入力される。

【００３６】データ管理組立て指示装置40は、同時にボ
ールねじに介装されるボール４をボール径に応じて５種
類程度に分けて管理している。すなわちボール４は、標
準とされるボール径を中心に小さい方へボール径が変位
した程度および大きい方へボール径が変位した程度によ
って５段階に分けられ各段階の代表値を、データ管理組
立て指示装置40は記憶している。

【００３７】したがってデータ管理組立て指示装置40に
より、１グループのねじ軸１とナット５の測定データお
よびボール４のボール径データは集中的に管理される
（ステップ１３）。そしてデータ管理組立て指示装置40
は、測定データをもとにねじ軸１とナット５の最適組合
せを決定し、次いでボール４を選択する。

【００３８】この組合せの決定手順とボールの選択は、
図３のフローチャートに示されている。まずグループの
中の所定数のねじ軸１から１本のねじ軸１を対象として
決定し（ステップ２１）、該ねじ軸１に組み合わせるナ
ット５を以下のステップで決める。

【００３９】ステップ２２では、リードに関して該ねじ
軸１と一致するナット５が有るか否かを判断し、一致す
るナット５があれば一致する全部のナット５を抽出し
（ステップ２３）、ステップ２４に進み、今度は抽出さ
れたナット５の中からＢＣＤに関して一致するナット５
が有るか否かを判断し、有れば同リードとＢＣＤが一致
したナット５が選択され（ステップ２５）、ステップ３
１に進む。

【００４０】ステップ３１では、リードとＢＣＤが一致
したナット５が選択されているので、ボール径が規定値
の標準ボール４が選択され、１組のねじ軸１，ナット
５，ボール４の組合せが決定される。

【００４１】ステップ２４でＢＣＤに関して一致するナ
ット５が無いときは、ステップ２６に進んで選択された
ナット５の中からＢＣＤが最も近似するナット５が選択
され、ステップ３２に進んでＢＣＤの誤差分を最も吸収
するボール径のボール４が選択され、１組のねじ軸１，
ナット５，ボール４の組合せが決定される。

【００４２】前記ステップ２２でリードに関して一致す
るナット５が無いときは、ステップ２７に進んでリード
が近似するすなわちリード差が所定範囲内にあるナット
５が選択されステップ２８に進み、選択されたナット５
の中からＢＣＤに関して一致するナット５が有るか否か
を判断する。

【００４３】一致するナット５が有れば、当該リードが
近似しＢＣＤが一致するナット５が選択され、ステップ
３３に進んでリードの誤差分を最も吸収するボール径の
ボール４が選択され、１組のねじ軸１，ナット５，ボー
ル４の組合せが決定される。

【００４４】ステップ２８でＢＣＤに関して一致するナ
ット５が無いときは、ステップ３０に進んでＢＣＤが最
も近似するナット５が選択され、ステップ３４に進んで
ＢＣＤとリードの総合誤差分を最も吸収するボール径の
ボール４が選択され、１組のねじ軸１，ナット５，ボー
ル４の組合せが決定される。

【００４５】このように１ねじ軸１に対してまずボール
ねじの組合せ精度に影響の大きいリードに関して一致ま
たは近似するナット５を選択し（ステップ２３，２
７）、その中からＢＣＤに関して一致または近似するナ
ット５を選択するので（ステップ２５，２６，２９，３
０）、適正なねじ軸１とナット５の組合せが選択され
る。

【００４６】そして選択されたねじ軸１とナット５の組
合せに対してリードまたはＢＣＤに関し誤差がないとき
は規定値のボール径のボール４が選択され（ステップ３
１）、誤差があるときは、その誤差を吸収するボール径
のボール４が選択される（ステップ３２，３３，３
４）。

【００４７】このようにして１組のねじ軸１，ナット
５，ボール４の適正な組合せが容易に決定されるので、
従来のように試行錯誤に近い組合せ作業に比べ格段に作
業時間が短縮され組立て工程の効率化と稼働率向上が図
れる。

【００４８】そして１組の組合せが決定されると、ステ
ップ３５で１グループの組合せが全部決定したか否かを
判別し、決定していなければステップ２１に戻り、１グ
ループ内で未だ対象とされていないねじ軸１を選んで同
じようにしてナットとボールの最適組合せを決定する。

【００４９】こうして１グループの組合せが全部決定す
ると、図３のメインルーチンのステップ１５に戻り、決
定されたねじ軸１，ナット５，ボール４の組合せでボー
ルねじの組立がなされる。

【００５０】図１に示すようにデータ管理組立て指示
装置40を付随するボールねじ組立て装置41によって１組
のねじ軸１とナット５と選択されたボール４が組立てら
れる。なおデフレクタ式ボールねじの場合、ナット５に
デフレクタを嵌着させておく。

【００５１】ボールねじ組立て装置41は、架台42の中に
ボール挿入治具43を備え、架台42の上に５つのボールス
トッカー44が配列され、各ボールストッカー44からボー
ル導入ホース45がボール挿入治具43に向かって延出して
いる。

【００５２】ボール挿入治具43は、軸方向を縦にして保
持されたナット５に、ボール挿入ノズル46が上から挿入
され、ボール挿入ノズル46には選択された１本のボール
導入ホース45からボール４が供給されて、ボール挿入ノ
ズル46を介してナット５のねじ溝の循環路に内側からボ
ールが挿入される。

【００５３】次いでボール４を循環路に残してボール挿
入ノズル46に代わってねじ軸１が、ナット５に螺入され
ボールねじの組立てが完了する。こうしてボールねじが
組立てられると、バックラッシュ測定やフリクション測
定等の性能測定と検査を行い（ステップ１６）、ボール
ねじとして良品か否かを判別し（ステップ１７）、良品
ならば完成品として払い出され（ステップ１８）、不良
品ならばステップ１９に飛んで別のグループの組合せ候
補として回送される。

【００５４】以上のように本実施の形態に係るボールね
じの適合製造方法は、高い加工精度の維持が困難なねじ
軸１のねじ溝を先に転造加工で製造し、同ねじ溝１の測
定データに基づいて十分な加工精度が期待できるナット
５のねじ溝を研削加工することで、ねじ軸１に合ったナ
ット５を成形することができる。

【００５５】こうして所定数のねじ軸１のそれぞれにつ
いてナット５を成形して１グループを構成し、各ナット
を測定して、同数のねじ軸１とナット５の測定データを
もとにねじ軸１とナット５の適正な組合せを見つけるこ
とで、より高い組付け精度を確保しながら、さらに組み
合わされたねじ軸１とナット５の測定データから両者の
誤差を最小にするような最適なボール４を選択し、精密
なボールねじを製造することができる。

【００５６】ねじ軸１の加工に高い精度が要求されない
ので、転造加工で生産効率を向上させることができ、常
にねじ軸に合ったナット５が成形されるので、最適組合
せ後に全く合わないねじ軸１とナット５が残るようなこ
とは回避され無駄な在庫部品が出ることは少ない。

【００５７】ねじ軸１に対してナット５を選択するに際
しては、まず組立時に影響の大きいリードについてねじ
軸１に一致または近似するナット５を選択して一定以上
の組付け精度を確保した上で、さらに選択されたナット
５の中からＢＣＤの一致または最も近似するナット５を
選択することで、より高い組付け精度を得ることができ
る。

【００５８】また組み直しなどの無駄な作業が削減さ
れ、複雑な組合せ選択が自動的に瞬時に実行されるの
で、組立て工程を効率化し、同稼働率の向上が図れる。
さらに作業者によるバラツキを少なくできるため、安定
した高い組立て精度を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係るボールねじの適合
製造を実行する製造システムを工程順に説明する説明図
である。

【図２】同製造手順を示すフローチャートである。

【図３】組合せ決定ルーチンを示すフローチャートであ
る。

【図４】ねじ軸と添付されたラベルの拡大図を示す図で
ある。

【符号の説明】

１…ねじ軸、２…ねじ部、３…ラック部、４…ボール、
５…ナット、10…ねじ軸転造機、11，12…ロールダイ
ス、20…ねじ軸測定機、21…コレットチャック、22…３
点式接触子、23…データ処理コンピュータ、24…ラベル
プリンタ、25…ラベルシート、26…ラベル、27…ＱＲコ
ード、30…台車、31…ナット研削機、32…ナットねじ研
削制御盤、33…コード、34…ＱＲコードリーダ、35…ナ
ット測定機、40…データ管理組立て指示装置、41…ボー
ルねじ組立て装置、42…架台、43…ボール挿入治具、44
…ボールストッカー、45…ボール導入ホース、46…ボー
ル挿入ノズル。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 刀根 修一 静岡県御殿場市駒門一丁目140番 株式会 社ショーワ御殿場工場内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ねじ軸のねじ溝を加工するねじ軸加工工
   程と、 加工されたねじ軸のねじ溝を測定するねじ軸測定工程
   と、 前記ねじ軸の測定データに基づきナットのねじ溝を加工
   するナット加工工程と、 加工されたナットのねじ溝を測定するナット測定工程
   と、 前記工程により測定された複数の前記ねじ軸の測定デー
   タと同数の前記ナットの測定データに基づきねじ軸とナ
   ットの適正な組合せを決定するねじ軸・ナット組合せ決
   定工程と、 組み合わされたねじ軸とナットの測定データに基づきボ
   ールを選択するボール選択工程と、 前記組み合わされたねじ軸とナットを前記選択されたボ
   ールを介して螺合して組付けるボールねじ組立て工程
   と、 からなることを特徴とするボールねじの適合製造方法。
2. 【請求項２】 前記ねじ軸測定工程では、ねじ軸のねじ
   溝のＢＣＤとリードを測定し、 前記ナット測定工程では、ナットのねじ溝のＢＣＤとリ
   ードを測定し、 前記ねじ軸・ナット組合せ決定工程は、 １ねじ軸のリードと一致または所定範囲内で近似するリ
   ードのナットを選択するリード選択工程と、 前記選択されたナットから前記１ねじ軸のＢＣＤと一致
   または最も近似するＢＣＤのナットを選択するＢＣＤ選
   択工程と、 からなることを特徴とする請求項１記載のボールねじの
   適合製造方法。
3. 【請求項３】 前記ねじ軸加工工程では、転造によりね
   じ溝を加工することを特徴とする請求項１または請求項
   ２記載のボールねじの適合製造方法。