JPS60145322A - ネジ軸の熱処理変形修正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 イ３産業上の利用分野 この発明は、熱処理時に生じるネジ軸のリード誤差を修
正するようにしたネジ軸の熱処理変形修正方法に関する
。

口、従来技術 所定の硬度と寸法精度とが要求されるネジ軸、例えば測
定機械、工作機械の送りネジに用いられるボールネジ用
雄ネジは、旋削加工によって所定の精度でネジ溝を形成
した後、熱処理を施して硬化し、次いで、研削加工によ
って非常に高精度に仕上げられる。

ところが、金属材料は一般に熱処理時に組織変態を起こ
し、これによって寸法及び形状に変化が生じる所謂熱処
理変形を起こす。この熱処理変形には曲りと寸法伸縮と
があり、曲りについては熱処理後に油圧プレス等を用い
て修正が可能であるが、寸法伸縮についてはいまだ有効
な修正方法がない。これは、ネジ軸にあっては（２） リード誤差となって現われ、後工程の研削加工に悪影響
を及ぼす。１４１１ち、研削加工では、ネジ軸はその回
転駆動に同期して砥石と相対的に研削送りされるが、熱
処理によってネジ軸が軸方向に伸縮して旋削によって所
定精度に形成されたネジ溝のリードが狂ってくると、研
削条件によって定められている研削ピンチと一致しなく
なり、砥石作業面のうち一側部のみが深い砥石切込みで
研削し、砥石異常脱落を起したり、他側部ではネジフラ
ンク面に黒皮残り　（研削されずにそのまま残っている
こと）が生したりする。特に、研削異常脱落が起こると
、ネジフランク面にはその砥石形状が転写されることに
なる為、所定の精度に仕上げることができなくなる。

この為、ボールネジ用雄ネジ等の所定の硬度と寸法精度
とが要求されるネジ軸を製造するに際しては、熱処理時
にリード誤差をできるだけ抑えるように同一ロット、同
一形状のサンプルで試し焼入れを行なって熱処理条件を
設定したり、研削加工時の研削取代を多く設定したり、
（３） 研削目直しを頻繁に行う等で所定のネジ精度を確保する
ようにしていたが、これらはいずれも、ネジ軸の処理能
率及び加工能率を低下させるものであった。

そこで、このような従来の欠点に鑑み本出願人は特願昭
５６−２１２９４６号（特開昭５８−１１８３６３号）
に於いて熱処理時に生じるリード誤差を修正することが
できるネジ軸の熱処理変形修正方法を先に出願している
。

この修正方法は、ネジ軸の加熱・冷却が同時に行なわれ
ている移動焼入れ時の定常状態に於いて、焼入れが終了
した時点のネジ軸の変位置を検出し、この検出値からネ
ジ軸に捩じりトルクを加えて修正するもので、焼入れ時
の急冷等によって生じるネジ軸の比較的大きいリード誤
差を容易にかつ高精度に修正することができ、これによ
り、熱処理後の研削取代を減少させて研削仕上加工の所
要時間を短縮することが可能であり、かつ、焼入れ時に
修正を行なうから生産性も阻害されることもない。

（４） ところで、この修正方法は以上の述べたように一応はそ
の効果を挙げているものの次のような問題がある。即ち
、加熱、冷却に伴う熱膨張及び材料の変態によるネジ軸
の寸法変化は第１図に示す通りであり、移動焼入れ時に
最終的な寸法の変化量を予測する為には、第１図の定常
状態に於ける全長変化の変化率（勾配）から推定するこ
とになる。従って、非定常状態の期間（焼入れ開始から
約３０秒または長さで約５００ｍｍ）は最終的な寸法の
変化量をめることができず、ネジ軸の変化量を判定でき
るまでに時間を要し、短いネジ軸では捩じりトルクが加
えられる前に焼入れが終了すると云う不都合があった。

また、焼入れの条件（加熱・冷却の条件）を制御する場
合は、定常状態の勾配自身が制御動作により変化するの
で、フィードバックが遅れる。

ハ０発明の目的 この発明は、焼入れ直後のリード誤差を検出し得るネジ
軸の熱処理変形修正方法を提供せんとするものである。

（５） ニ０発明の構成 この発明は、ネジ軸の移動焼入れ時にネジ軸の溝位置を
検出するセンサーを同期して移動させ、このセンサーが
ネジ軸のネジ溝に感応して出力する信号並びに該センサ
ーの移動距離とネジ軸の回転角度を検出し、この検出値
から焼入れ直後のリードを算出して基準リードと比較し
、そのリード誤差を修正するように焼入れ条件または捩
じりトルクの制御装置にフィードバックし、焼入れ中の
ネジ軸に対して修正しようとするものである。

ホ、実施例 第２図はこの発明を具体化した一実施例装置を示すもの
である。第２図に於いて、（１）は両軸端部を駆動側チ
ャック（２）及び制動側チャック（３）によって支持し
たネジ軸、（４）は駆動側チャック（２）を減速駆動す
る減速機付モータで、その出力軸端と駆動側チャック（
２）との間にクラッチ（５）並びにトルク検出装置（６
）が連続されている。（７）は制動（６） 側チャック（３）の回転に制動を加える制動装置で、例
えばブレーキモーター等が用いられ、回生ずる電流値に
よって制動トルクを変化させ、ネジ軸（１）の捩じりト
ルクの調整を行う。

（８）（９）は駆動側チャック（２）及び制動側チャッ
ク（３）の軸受装置である。

そして、上記減速機付モーター（４）及び軸受装置（８
）はベース（１０）に固定され、一方、制動装置（７）
及び軸受装置（９）はベース（１０）に形成した摺動案
内部（図示せず）に支承され、ネジ軸（１）の伸縮に応
じて軸方向に摺動自在に支持されている。尚、制動側チ
ャック（３）がネジ軸（１）を周方向に固定で軸方向に
移動可能に支持し得る型式のものであるならば、制動装
置（７）及び軸受装置（９）はベース（１０）に固定し
ても良い。

（１１）はネジ軸（１）の軸方向に沿って移動可能に設
けられている移動台で、下部には駆動側チャック（２）
及び制動側チャック（３）によって支持されたネジ軸（
１）の外周を覆う高（７） 周波加熱装置の高周波加熱コイル（１２）と、これに隣
接し焼入れ水噴出リング（１３）が突設されている。（
１４）は移動台（１１）の摺動案内部材、（１５）は移
動台（１１）に螺挿させた送りネジ、（１６）は互いに
噛合する歯車（１７）　（１Ｂ）を介して送りネジ（１
５）を回転駆動する駆動モーターで、移動台（１１）の
送り速度を任意に設定できるようにする為に歯車（１７
）との間に無段変速機（１９）が接続されている。

（２０）は焼入れ直後のネジ軸（１〉のネジ溝の位置を
検出する溝位置検出センサーで、例えば電磁ピックアッ
プ等が用いられ、ネジ軸（１）に近接して焼入れ水噴出
リング（１３）に固定されている。（２１）は溝位置検
出センサー（２０）の移動距離を測定する測長装置、（
２２）はネジ軸（１）の回転角度を測定する回転角度検
出装置である。

次に、上記構成に於けるこの発明の熱処理変形修正方法
に付いて説明する。

先ず、ネジ軸（１）を高周波加熱装置の高量（８） 波加熱コイル（１２）及び焼入れ水噴出リング（１３）
内に挿通し、その両軸端部を駆動側チャック（２）及び
制動側チャック（３）で強固に固定する。そして、この
ネジ軸（１）を減速機付モーター（４）で回転駆動する
と共に、駆動モーター（１６）で送りネジ（１５）を回
転駆動して移動台（１１）をネジ軸（１）の軸方向へ移
動させ、高周波加熱コイル（１２）によってネジ軸（１
）を焼入れ温度に加熱すると共に焼入れ水噴出リング（
１３）より冷却水を噴出させてネジ軸（１）の移動焼入
れを開始する。この時、移動台（１１）の移動に伴って
溝位置検出センサー（２０）も高周波加熱コイル（１２
）並びに焼入れ水噴出リング（１３）と同一の方向に同
じ量だけ移動し、この溝位置検出センサー（２０）はネ
ジ軸（１）のネジ溝を通過する毎にネジ溝に感応して溝
位置検出信号を出力する。この検出信号と同期させて溝
位置検出センサー（２０）の移動面ＭＸとネジ軸（１）
の回転角度θをそれぞれ測長装置（２１）と回転角度検
出装置（２２）で測（９） 定し、この移動面ｌ１ＩＩＸと回転角度θより焼入れ直
後のり一ドβをめる。即ち、溝位置検出センサー（２０
）が先のネジ溝に感応してから次のネジ溝に感応する迄
の移動距離Ｘとネジ軸（１）の回転角度θ、リード！の
関係は、ネジ軸（１）のリード方向と回転方向を逆方向
とした場合には次のような式が成り立つ。

θ また、溝位置検出センサー（２０）がｎ個のネジ溝を感
応する間の移動面ｊｉｌｔ　Ｘｎは次の式でめられる、 θ これより、リードβは次式でめられる。

にｎ そして、ｎをある程度大きく、例えば１０とすれば、Ｘ
ｎの誤差のβへの影響を少なくでき、β（１０） の測定の粒度があがる。このｎごとに、上記式より算出
した焼入れ直後のり一ドｌと基準リードを比較してリー
ド誤差を算出し、そのリード誤差を修正するのに適切な
ネジ軸（１）の回転駆動条件、即ち涙しりトルクを演算
し、その演算結果を制動装置（７）にフィードバックし
、これから焼入れを行なうネジ軸（１）に対して直ちに
かつその都度修正しようとするものである。

尚、以上の実施例では移動焼入れ時のネジ軸（１）の捩
じりトルクを制御することにより、リード誤差を修正す
るようにしているが、焼入れ条件を制御してリード誤差
の修正を行なうことも可能で、第４図はそのコイルの出
力を制御してリード誤差の修正を行なう場合のブロック
図である。第４図に於いて、傾向的誤差は前記（３）の
式より得られる焼入れ直後のり一ドｊ２゜の差として与
えられる。また、累積誤差前記（２）の式に於いてｊ！
＝ｊ！ｏとし、第１番目の溝からｎを累積して算出した
値と、第１番目か（１１） らの移動距離の測定値の差として与えられる。

尚、傾向的誤差が例えば零であっても累積誤差があれば
コイル出力等を調節する必要がある。

ホ０発明の効果 この発明によれば、焼入れ直後のリード誤差を測定して
直ちに修正が行なえるから、短いネジ軸の修正も可能で
ある。また、短区間での測定値が得られるため、ネジ軸
の伸縮の傾向を速やかにとれて早目の修正も可能となる
。

【図面の簡単な説明】 第１図はネジ軸の寸法変化を示すグラフ図、第２図はこ
の発明のネジ軸の熱処理変形修正方法を具体化した一実
施例装置の正面図、第３図はこの発明の測定原理図、第
４図はコイルの出力を制御してリード誤差の修正を行な
う場合のブロック図である。 （１）　−ネジ軸、（１１）　−高周波加熱装置、（１
２）高周波加熱コイル、（１３）　−焼入れ水噴出リン
グ、（２０）　−ヘ・溝位置検出センサー、（２１）−
測長装置、（２２）回転角度検出装置。 （１２）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１高周波加熱装置の高周波加熱コイル及び焼入れ水
   噴射リングを移動台に取付け、この高周波加熱コイル及
   び焼入れ噴出リング内にネジ軸を挿通してその両軸端部
   を一方が軸方向にスライド可能な状態で支持すると共に
   、該ネジ軸に回転角度検出装置を付設し、更に、前記移
   動台にネジ軸の溝位置を検出する溝位置検出センサーを
   取付け、かつ、この溝位置検出センサーの移動距離を測
   定する測長装置をネジ軸と並設して、このセンサーがネ
   ジ軸のネジ溝に感応して出力する信号を検出すると共に
   、溝位置検出センサーの移動距離とネジ軸の回転角度を
   それぞれ測長装置と回転角度検出装置で測定し、これら
   の測定値より焼入れ直後のリードを算出して基準リード
   と比較し、そのリード誤差を修正するように制御装置に
   フィードバックすること（１） を特徴とするネジ軸の熱処理変形修正方法。