KR20000023066A

KR20000023066A - 볼나사너트, 그 볼나사너트를 사용한 직선안내장치 및스티어링용 볼나사 및 볼나사너트의 제조방법

Info

Publication number: KR20000023066A
Application number: KR1019990038621A
Authority: KR
Inventors: 소노다카츠히로; 시라이타케키; 야마나카시게루
Original assignee: 데라마찌 아끼히로; 티에치케이 가부시끼가이샤
Priority date: 1998-09-11
Filing date: 1999-09-10
Publication date: 2000-04-25
Also published as: DE69922308T2; JP4230020B2; JP2000088072A; TW509760B; US6334370B1; CN1260259A; CN1261706C; EP0985470A3; EP0985470A2; EP0985470B1; KR100568400B1; DE69922308D1

Abstract

작은지름, 큰 리드의 볼전주홈을 갖는 볼나사를 형성할 수 있고, 볼전주홈의 표면거칠기가 작고 또한 볼전주홈의 R형상이 고정밀도로 되는 볼나사너트 및 볼나사너트의 제조방법을 제공한다. 볼나사너트(1)의 내주면에 형성된 볼전주홈(lc)을 전조 한다. 볼전주홈(1c)가 전조되기 때문에, 연삭가공에 의하지 않고 볼전주홈(1c)을 형성할 수 있다. 이 때문에, 작은지름, 큰 리드의 볼나사너트(1)도 제조할 수 있다. 또한, 전조에 의한 소성가공에 의해서, 볼전주홈(1c)의 표면이 날카로운 요철이 없는 평탄한 면으로 가공되어, 경면다듬질하여, 표면거칠기가 감소한다. 마모가 적고, 내구성이 우수한는 전조 탭(8)으로 전조하는 것으로, 볼전주홈(1c)의 R형상의 정밀도를 양호하게 할 수 있다.

Description

볼나사너트, 그 볼나사너트를 사용한 직선안내장치 및 스티어링용 볼나사 및 볼나사너트의 제조방법{Ball screwed nut, linearly guiding apparatus using the same, and ball screw for steering, and method of manufacturing ball screwed nut}

본 발명은, 볼이 전동하는 나선형상의 볼전주(轉走)홈이 형성된 볼나사너트, 해당 볼나사너트을 사용한 직선안내장치 및 스티어링용 볼나사 및 볼나사너트의 제조방법에 관한 것이다.

종래, 볼나사너트의 내주면에는 절삭과 연삭과에 의해 볼전주홈이 형성되어 있었다. 볼나사너트에 볼전주홈을 형성하는 방법으로서 이하의 방법이 알려지고 있다. 우선, 드릴을 사용하여 소재에 하부구멍을 뚫는다. 다음에 바이트를 사용하여이 하부구멍의 원주면에 나선형상의 볼전주홈을 절삭가공한다. 최후에 지석(砥石, grinding stone)을 사용하여 절삭한 볼전주홈의 표면을 연삭가공한다.

그렇지만, 종래의 절삭가공과 연삭가공과에 의하여 볼전주홈을 형성한 볼나사너트에 있어서는 안지름이 작은 볼나사너트을 연삭가공하는 경우, 지석을 하부구멍에 넣을 수 없어서, 연삭가공을 할 수 없는 일이 있었다. 또한, 안지름이 작은 볼나사너트가 아니더라도 큰 리드의 것에 대해서는 리드각이 크기 때문에 하부구멍에의 지석 삽입량이 한정되어, 연삭가공을 할 수 없는 일이 있었다.

더욱이, 연삭가공에서는 가공면의 단면곡선의 요철이 뾰족해져 버린다. 그 결과 이 가공면상을 볼이 굴러가면 볼록부가 쓰러져 마모하고, 마모가루의 발생 및 볼록부가 없어진 만큼 예압의 저하를 야기한다. 또한, 지석은 외팔보지된 지석축의 선단에 고정되기 때문에, 연삭가공중에 지석이 고주파진동하거나, 지석축의 휨에 의해 연삭면에서 지석이 이탈하는 일이 있다. 이 때문에, 표면거칠기의 증대가 조장되는 우려가 있었다.

더욱이, 볼전주홈의 연삭가공은 지석이 작은지름이기 때문에 마모하기 쉽고, 볼전주홈의 R형상의 정밀도가 저하하여 변동하고 쉽다. 또한 지름의 불균일, 치수의 불일치, 원통도의 저하를 초래하기 쉽다.

그래서, 본 발명은 작은지름, 큰 리드의 볼전주홈을 갖는 볼나사가 형성할 수 있고, 볼전주홈의 표면거칠기가 작고 또한 볼전주홈의 R형상이 고정밀도로 되는 볼나사너트 및 볼나사너트의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

도1은 본 발명의 1실시형태에 있어서의 볼나사너트의 단면도

도2는 상기 도1의 A부 확대도.

도3은 볼전주홈의 확대단면도(도면(A)는 전조품을 도시하고, 도면(B)는 연마품을 도시한다).

도4는 표면거칠기를 도시하는 그래프(도면(A)는 전조품을 도시하고, 도면(B)는 연마품을 도시한다).

도5는 본 발명의 1실시형태에 있어서의 직선안내장치를 도시하는 평면도.

도6은 상기 직선안내장치의 슬라이더의 단면도.

도7은 본 발명의 1실시형태에 있어서의 스티어링 용 볼나사너트을 도시하는 단면도.

도8은 본 발명의 1실시형태에 있어서의 볼나사너트의 제조방법을 도시하는 공정도.

도9는 하부구멍에 형성한 V자형상 나선 형상의 홈을 도시하는 사시도(도면(A)는 하부구멍만의 평면을 도시하고, 도면(B)는 하부구멍에 형성한 V자형상 나선 형상의 홈을 도시한다.)

도10은 전조했을 때의 재료의 흐름을 도시하는 모식도(도면(A)는 평면을 전조한 경우를 도시하고, 도면(B)는 V자홈을 전조한 경우를 도시한다).

도11은 볼전주홈에서의 소재의 흐름을 도시하는 단면도.

도12는 전조탭을 도시하는 평면도.

도13은 도12의 B부확대도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1, 22. 볼나사너트 1c, 4c. 볼전주홈 2, 23. 볼 4. 소재

4b. 하부구멍 8. 전조(소성 가공 공구) 10. 슬라이더

10a, 21a, 22a 볼전주홈 11. 직선안내장치 12,21볼나사축

13. 안내레일 21a. 볼전주홈 24. 조타 톱니 바퀴

30. V자형상 홈 S2. 하부구멍 형성공정 54. 전조공정

이하, 본 발명에 관해서 설명한다. 또, 본 발명의 이해를 쉽게 하기위해서 첨부 도면의 참조번호를 괄호로 부기하지만, 그것에 의하여 본 발명이 도시의 형태에 한정되는 것이 아니다.

청구항1의 발명은 볼(2)이 전동하는 볼전주홈(1c)가 내주면에 형성된 볼나사너트(1)에 있어서, 상기 볼전주홈(1c)을 전조한 것을 특징으로 하는 볼나사너트(1)에 의해 상술한 과제를 해결한다

본 발명에 의하면, 볼전주홈(1c)이 전조되기 때문에 연삭가공에 의하지 않고 볼전주홈(1c)을 형성할 수 있다. 이 때문에 작은지름, 큰 리드의 볼나사너트(1)도 제조할 수 있다. 또한, 전조에 의한 소성가공에 의해서, 볼전주홈(1c)의 표면이 날카로운 요철이 없는 평탄한 면으로 가공되어, 경면 다듬질이 되며, 표면거칠기가 감소한다. 이 때문에 볼(2)이 굴러 가는 것에 의한 볼전주홈(1c)의 표면의 마모가 감소하며, 예압이 유지되어, 볼나사(1)의 내구성을 향상시킬 수가 있다. 더욱이, 마모하기 쉬운 지석이 아니라, 마모가 적고, 내구성에 뛰어 난 전조탭 등의 소성가공 공구(8)에 의해서 전조하는 것으로서, 볼전주홈(1c)의 표면의 R 형상의 정밀도를 양호하게 할 수 있다.

청구항2의 발명은 청구항1의 발명에 있어서, 상기 볼전주홈(1c)의 표면이 전조에 의해서 버니싱 다듬질되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 볼전주홈(1c)의 표면은 버니싱 다듬질에 의해서 요철이 없어지고, 더 한층 매끄러운 경면형상으로 된다. ,

청구항3의 발명은 청구항1 또는 2항의 발명에 있어서, 상기 볼나사너트(1)가 일본공업규격(JIS) SUS-27 상당의 스테인레스강으로 이루어지고, 전조에 의한 가공경화 후의 상기 볼전주홈(1c)의 표면의 경도가, 록웰경도의 C스케일로 40 이상인 것을 특징으로 하는 청구항1 또는 2항의 볼나사너트이다.

본 발명에 의하면, 전조에 의해 볼전주홈(1c)의 금속조직은 섬유형상으로 연속되기 때문에, 볼전주홈(1c)의 표면이 가공경화하여, 강도가 올라간다. 볼나사너트(1)는 일본공업규격(JIS) SUS-27 상당의 스테인레스강으로 이루어지고, 가공경화 후에 경도를 록웰경도의 C스케일로 40이상으로 했기 때문에, 볼(2)이 전동하는데 충분한 경도를 갖는 볼전주홈(1c)가 얻어진다.

청구항4의 발명은 외주면에 나선형상의 볼전주홈을 갖는 볼나사축(12)과, 상기 볼전주홈에 대응하는 나선형상의 볼전주홈(10a)을 포함하는 무한 순환로가 마련되고 안내레일(13)의 길이방향으로 이동가능하게 지지된 슬라이더(10)와, 상기 무한 순환로내에 배열수용되어 상기 슬라이더(10)의 작동에 따라 전동하는 복수의 볼과를 구비하며, 상기 볼나사축(12)을 회전구동함에 의해 상기 슬라이더(10)를 왕복운동시키는 직선안내장치(11)에 있어서, 상기 슬라이더(10)의 볼전주홈을 전조한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 청구항1에 기재의 발명과 마찬가지의 작용, 효과를 연출하는 외에 슬라이더(10)가 안내레일(13)의 길이방향으로 긴 경우라도 슬라이더(10)의 중앙에 볼전주홈(10a)을 형성할 수가 있다. 따라서, 슬라이더(10)를 왕복운동시키는 힘을 슬라이더(10)의 중심부에 작용시킬 수 있어서, 슬라이더(10)의 끝이 억제되고, 슬라이더(10)의 왕복운동의 밸런스를 좋게 할 수가 있다.

청구항5의 발명은 외주면에 나선형상의 볼전주홈(21a)을 가지고 스티어링 휠에 연결된 볼나사축(21)과, 상기 볼전주홈(21a)에 대응하는 나선형상의 볼전주홈(22a)을 포함하는 무한 순환로가 마련되고 외주면에 조타 톱니바퀴(24)를 갖는 볼나사너트(22)와 상기 무한 순환로 내에 배열수용되어 상기 볼전주홈 사이에서 하중을 받으며 전동하는 다수의 볼(23…)을 구비한 스티어링용 볼나사에 있어서, 상기 볼나사너트(22)의 볼전주홈(22a)을 전조 한 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 청구항l의 발명에 관해서 설명한 바와 같이, 볼나사너트(22)의 볼전주홈(22a)을 전조했기 때문에, 볼전주홈(22a)의 표면이 날카로운 요철이 없는 평탄한 면으로 가공되어, 경면 다듬질로 된다. 이 때문에, 볼(23…)이 굴러감에 의하는 볼전주홈(22a)의 표면의 마모가 감소하고, 예압이 유지되어, 볼나사의 내구성을 향상할 수가 있다. 더욱이, 마모하기 쉬운 지석이 아니라, 마모가 적고, 내구성이 우수한 소성가공 공구(8)에 의해 전조 하는 것으로, 볼전주홈(1c)의 표면의 R 형상의 정밀도를 양호하게 할 수 있다.

청구항6의 발명은 볼나사너트(1)에 볼(2)이 전동하는 나선형상의 볼전주홈(4c)을 형성하는 볼나사너트(1)의 제조방법에 있어서, 소재(4)에 하부구멍(4b)을 형성하는 하부구멍 형성공정(S2)과, 상기 하부구멍(4b)에 소성 가공 공구(8)를 삽입하면서, 상기 소재(4)와 상기 소성 가공 공구(8)를 상대적으로 회전시켜 상기 볼전주홈(4c)을 전조하는 전조공정(S4)을 구비하는 것을 특징으로 하는 볼나사너트(1)의 제조방법에 의해 상술한 과제를 해결한다. 여기서, 소성 가공 공구(8)에는 전조탭 등을 쓸 수 있다.

본 발명에 의하면, 볼나사너트(1)에 볼전주홈(4c)을 전조하는 전조공정(S4)을 구비하기 때문에, 종래, 절삭공정과, 지석을 사용한 연삭공정과의 2공정이 필요하던 것을 전조공정(S4)의 한공정으로 끝낼 수 있다. 이 때문에, 볼전주홈(4)의 가공 코스트를 저감할 수가 있다. 또한, 가공 공수를 적게 할 수 있기때문에, 리드타임을 짧게 할 수가 있다.

청구항7의 발명은 청구항6의 발명에 있어서 상기 하부구멍(4b)의 내주면에 나선형상의 홈을 절삭하는 절삭공정을 구비하고, 상기 전조공정(S4)에서, 이 나선형상의 홈에 상기 소성 가공 공구(8)를 나사 결합시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 하부구멍(lb)에 나선형상의 홈을 절삭하는 절삭공정을 갖추기 때문에, 전조공정(S4)에서의 소성 가공 공구(8)의 가공저항을 줄여, 가공저항이 큰 큰 지름의 볼전주홈(4c)를 갖는 볼나사너트(1)를 전조할 수가 있다.

청구항8의 발명은 청구항7 기재의 발명에 있어서, 상기 절삭공정에서 형성되는 홈은 그 단면형상이 개략 V자형상(30)인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 절삭공정에서 단면이 개략 V자형상 홈(30)이 절삭되기 때문에 소성 가공 공구(8)로 소성가공 할 때, 소성 가공 공구(8)의 압압에 의한 소재(4)의 플로우(흐름)는, 소성 가공 공구(8)와 V자형상홈(30)과의 최초의 접촉점을 플로우의 경계점으로 하여 R형상 단면의 밑바닥과 외측의 2방향으로 나누어진다. 이 때문에, V자형상홈(30)가 형성되어 있지 않은 평면적인 하부구멍(4b)을 소성가공하여, R단면의 밑바닥에서부터 외측으로 향하여 소재(4)를 흘리는 경우에 비교하여, 소재(4)가 흐르는 거리를 짧게 할 수가 있다. 따라서, 볼전주홈(4c)의 단면의 소성변형에 의한 미시적인 스프링백량을 줄일 수 있고, 볼전주홈(4c)의 정밀도를 올릴 수 있다.

청구항9의 발명은, 청구항6 내지 9의 어느 것인가에 기재의 발명에 있어서, 상기 볼전주홈(4c)의 표면을 전조에 의해서 버니싱 다듬질하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 전조가공 중에 평활한 표면을 갖는 소성 가공 공구(8)를 볼전주홈(4c)의 표면에 압착함으로서 볼전주홈의 (4c)표면은 버니싱작용에 의해서 한층 더 매끄러운 경면형상으로 된다.

<발명의 실시의 형태>

도1에서는, 본 발명의 한 실시형태에 있어서의 볼나사(1)를 도시한다. 볼나사너트(1)는 개략 원통상을 하며 그 일단에는 반송기계 등에 결합하기 위한 플랜지(1a)를 갖는다. 볼나사너트(1)의 내주면에는, 볼이 굴러가는 볼전주홈(1c)이 형성된다. 볼나사너트(1)의 외주면에는, 평취(平取)된 평면부(lb)가 형성된다. 이 평면부(lb)에는, 볼전주홈(1c)의 일단과 타단을 연결하는 무부하 복귀 통로가 형성된 리턴파이프 등의 부재가 결합된다. 볼전주홈(1c)과 무부하 복귀 통로와로 구성되는 무한 순환로에는, 볼이 배열수용된다. 볼은, 하중을 받으면서 볼전주홈(lc)을 굴러가고, 무부하 복귀 통로를 지나서, 다시 볼전주홈에 복귀된다. 또, 볼전주홈(lc)의 홈의 단면은, 도2에 도시하는 바와 같이, 볼(2)의 반경보다도 약간 큰 곡율반경(R)의 2개의 원호를 조합한 대상의 형상으로 형성되더라도 좋고(고딕 아치 홈), 볼(2)의 곡률반경보다도 약간 큰 하나의 원호로서 형성되더라도 좋다(서큘러 아크 홈).

볼나사너트(1)의 내주면에 형성된 볼전주홈(1c)은 전조된다. 볼전주홈(lc)을 전조하는 것으로, 종래와 같이, 지석을 사용하여, 볼전주홈(lc)을 연삭가공할 필요가 없다. 이 때문에, 지석을 삽입할 수 없었던 작은지름의 볼나사너트(8)에도, 볼전주홈(1c)을 형성할 수가 있다. 또한, 연삭가공에서는, 큰 리드의 볼전주홈(lc)을 연삭하는 경우, 지석의 숫돌축의 경사 각도를 크게 잡을 필요가 있다. 이 때문에, 지석이 하부구멍(4b) 내에 들어 가는 량에 한계가 있어, 큰 리드의 볼전주홈(lc)을 연삭할 수 없는 일이 있었다. 전조한 볼나사너트(1)에 의하면, 볼전주홈(lc)을 형성하는 전조탭의 리드를 크게하는 것만으로 용이하게 큰 리드의 볼전주홈(lc)을 형성할 수 있다.

도3에서는, 볼전주홈(1c)의 단면형상의 비교를 도시한다. 도면(A)는 전조품, 도면(B)는 연삭품을 나타낸다. 이 도면에 도시하는 바와 같이, 전조품(A)는, 연삭품(B)에 비교하여, 볼전주홈(1c)의 R형상의 정밀도를 좋게할 수가 있다. 예컨대, 전조품(A)에서는 볼전주홈(1c)의 연부(3)에서 좌우대칭이 양호한 형상이 얻어지고, 또한, 전조품(A)의 볼 접촉각α는 연삭품(B)의 볼 접촉각β보다도 크고, 이상적인 볼 접촉각이 얻어졌다. 마모하기 쉬운 지석이 아니라, 마모가 적고, 내구성에 뛰어난 전조탭에 의해 전조함으로서, 볼전주홈 표면의 R형상의 정밀도를 양호하게 할 수 있다. 또한, 지름의 불균일함이 작고, 치수가 가지런하며, 원통도가 우수한 볼나사너트가 얻어진다.

도4에서는, 전조품(A)과 연삭품(B)으로서, 볼전주홈(lc)의 표면거칠기를 비교한다. 이 도면에 도시하는 바와 같이, 전조품(A)의 표면거칠기는, 연삭품(B)의 표면거칠기보다도 작다. 볼전주홈(lc)의 표면은, 전조에 의해서 버니싱 다듬질된다. 이 때문에, 볼전주홈의 표면은, 버니싱작용에 의해서 요철이 없어지고, 매끄러운 경면형상으로 된다. 볼전주홈(1c)의 표면이 날카로운 요철이 없는 평탄한 면으로 가공되기 때문에, 볼(2)이 굴러 가는 것에 의한 볼전주홈(1c)의 표면의 마모가 감소하고, 예압이 유지되어, 볼나사(1)의 내구성을 향상할 수가 있다.

볼나사너트(1)의 재질은, 일본공업규격(JIS) SUS-27 상당의 스테인레스강으로 이루어진다. 여기서, (JIS) SUS-27 상당의 스테인레스강이라 함은, 오스테나이트계 스테인레스강으로서, 화학성분 범위가 이하의 표1인 것이다.

JIS	화학성분(%)
SUS-27	C	Si	Mn	P	S	Ni	Cr	Mo	Cu	그 외
SUS-27	0.08이하	1.00이하	2.00이하	0.040이하	0.030이하	8.00∼10.60	18.00∼20.00

전조에 의해서 볼전주홈(1c)의 금속조직은 섬유형상으로 연속하기 때문에, 볼전주홈(1c)의 표면이 가공경화하여, 강도가 오른다. 볼전주홈(1c)의 가공경화 후에 경도는, 록웰경도의 C스케일로 40 이상으로 된다. 볼나사너트(1)가 일본공업규격(JIS) SUS-27 상당의 스테인레스강으로 이루어지고, 가공경화 후에 경도를 록웰경도 C스케일로 40 이상으로 했기 때문에, 볼(2)이 전동하는데 충분한 경도를 갖는 볼전주홈(1c)가 얻어진다.

도5에서는, 본 발명의 1실시형태에 있어서의 직선안내장치(11)를 도시한다. 이 직선안내장치(11)는 외주면에 나선형상의 볼전주홈을 갖는 볼나사축(12)과, 상기 볼전주홈에 대응하는 나선형상의 볼전주홈을 포함하는 무한 순환로가 마련된 슬라이더(10)와, 상기 무한 순환로 내에 배열수용되어 슬라이더(10)의 작동에 따라 전동 하는 복수의 볼(도시하지 않음 )을 구비한다. 슬라이더(10)는, 안내레일(13)의 길이방향으로 이동가능하게 지지된다. 이 안내레일(13)은, 길이방향에 대하여 직각인 단면형상이 개략 U자상을 한다. 안내레일13이 마주 대하는 내측면(13a, 13b)에는, 길이방향을 따라 레일용볼전주홈이 형성된다. 슬라이더(10)에는, 상기 레일용 볼전주홈에 대응하는 레일용 볼전주홈을 포함하는 레일용 무한 순환로도 형성된다. 이 레일용 무한 순환로에도, 복수의 볼이 배열수용된다. 이 복수의 볼은, 슬라이더(10)의 이동에 따라, 레일용 무한 순환로를 순환한다. 모터(14)에 의해 나사축(12)을 회전구동함에 의해, 안내레일(13)의 길이방향에 이동가능하게 지지된 슬라이더(10)가 왕복운동되는 주지의 직선안내장치로이다.

도6에서는, 슬라이더(10)의 단면을 도시한다. 슬라이더(10)의 내주면에 형성되는 볼전주홈(10a)은 전조된다. 볼전주홈(10a)을 전조함으로서, 슬라이더(10)의 단부에서 홈 가공위치까지의 거리(L)가 긴 경우에도, 볼전주홈(10a)를 형성할 수가 있다. 따라서, 연삭가공하는 경우와 같이, 슬라이더(10)의 단부에서 지석을 삽입할 수 있는 거리에 한계가 없고, 슬라이더(1c)의 중앙에 볼전주홈(10a)을 형성할 수가 있다. 슬라이더(10)의 중앙에 볼전주홈(10a)을 형성함으로서, 안내레일(13)에 지지된 슬라이더(10)를 왕복운동시키는 힘을, 슬라이더(10)의 중심부에 작용시킬 수 있어, 슬라이더(10)의 뒤틀림이 억제되고, 슬라이더(10)의 왕복운동의 밸런스를 좋게 할 수가 있다.

도7에서는, 스티어링용 볼나사너트을 도시한다. 스티어링 휠(도시하지 않음)에는, 외주면에 나선형상의 나사축용 볼전주홈(21a)을 갖는 나사축(21)이 연결된다. 한편, 볼나사너트(22)의 내주면에는, 나사축용 볼전주홈(21a)에 대응하는 나선형상의 볼전주홈(22a)을 갖는 무한 순환로가 형성된다. 이 무한 순환로에는, 다수의 볼(23…)이 배열수용된다. 이 다수의 볼(23…)은 상기 볼전주홈(21a, 22a) 사이에서 하중을 받으면서 전동한다. 볼나사너트(22)의 외주면에는, 래크로 이루어지는 조타 톱니바퀴(24)가 형성된다. 조타 암(steering arm;25)은, 이 조타 톱니 바퀴(24)에 치합하는 섹터 톱니바퀴(26)를 갖는다. 스티어링 휠을 돌리면, 나사축(21)이 회전하여, 볼나사너트(22)가 나사축(21)의 축방향으로 이동한다. 볼나사너트(22)의 이동에 따라, 조타 암(25)이 왕복 운동을 한다. 다수의 볼(23…)을 배열수용함으로서 볼(23‥·)과 나사축(21) 및 볼나사너트(22)와가 구름접촉이 되어 마찰을 작게 하며 핸들 조작을 가볍게 할 수가 있다.

이 볼전주홈(22a)는, 상술한 볼나사너트(1)와 마찬가지로 전조된다. 볼나사너트(22)의 볼전주홈(22a)을 전조했기 때문에, 볼전주홈(22a)의 표면이 날카로운 요철이 없는 평탄한 면으로 가공되어, 경면 다듬질로 된다. 이 때문에 볼(23…)이 굴러감으로서 볼전주홈(22a)의 표면의 마모가 감소하고, 예압이 유지되며, 스티어링용 볼나사의 내구성을 향상할 수가 있다. 더욱이, 마모하기 쉬운 지석이 아니라 마모가 적고, 내구성이 우수한 전조로 볼전주홈(22a)을 전조함으로서, 볼전주홈(22a)의 표면의 R 형상의 정밀도를 양호하게 할 수 있다.

도8에서는, 본 발명의 1실시형태에 있어서의 볼나사너트(1)의 제조방법을 도시한다. 우선, 원통상의 소재(4)의 외주를, 바이트(5)를 사용하여 절삭가공하여, 소재(4)에 플렌지(4a)를 형성한다(S1). 또, 이 때, 소재(4)의 외경을 다듬질하여 치수보다도 약간 플러스하도록 절삭한다. 다음에, 드릴(6)을 사용하여 소재(4)에 하부구멍(4b)을 형성한다(S2). 이 하부구멍(4b)의 지름은, 전조가공시에서의 볼전주홈 부근의 소재(4)의 플로우(흐름)를 고려하여 최적으로 선택된다. 다음에, 보링 바이트(7)를 사용하여, 하부구멍(4b)을 옳바른 치수로 넓힌다(S3). 이 때, 하부구멍(4b)의 표면거칠기는 6.3S 이상으로 다듬질된다. 다음에, 소재4를 100∼200rpm으로 저속 회전시키며, 전조탭(8)을 하부구멍(4b)에 삽입하여, 소재(4)에 볼전주홈(1c)을 전조한다(S4). 볼전주홈(lc)의 표면은 평활한 면을 갖는 전조탭(8)을 사용한 전조에 의해서 버니싱 다듬질된다. 또, 이 전조공정에서는 절삭유가 충분히 가하여져, 소재(4)에서의 발열이 방지된다. 다음에, 엔드밀(9)을 사용하여, 소재(4)에 볼을 순환시키기 위한 리턴부(4d)를 홈 가공한다. 그리고, 바이트(5)를 사용하여, 소재(4)의 외경을 절삭하여, 외경을 다듬질한다(S5). 최후에, 소재(4)의 볼전주홈(4c)에 다시 전조탭(8)을 통과시켜 볼전주홈(4c)의 거스러미(burrs)를 제거한다.

전조공정(S4)에서 소재(4)에 볼전주홈(4c)을 형성하기 때문에, 종래과 같이 지석을 사용하여 볼전주홈을 연삭하는 연삭공정이 필요없게 된다. 이 때문에, 볼전주홈(4c)의 가공 코스트를 저감할 수가 있다. 또한, 가공 공수를 적게 할 수 있기 때문에, 리드타임을 짧게 할 수가 있다.

안지름이 큰 소재(4)를 전조하는 경우에는, 하부구멍(4b)을 형성하는 하부구멍 형성공정(S2, S3)과, 하부구멍(4b)에 볼전주홈(1c)을 전조하는 전조공정(S4)과의 사이에, 바이트 또는 절삭탭을 사용하여, 하부구멍(4b)의 내주면에 나선형상의 홈을 절삭하는 절삭공정을 갖춘다. 즉, 하부구멍(4b)의 내주면에 나선형상의 홈을 절삭하여, 그 후, 전조탭을 나선형상의 홈에 나사 결합시켜, 소재(4)에 볼전주홈(4c)을 전조한다.

이와 같이, 하부구멍(4b)에 나선형상의 홈을 절삭하는 절삭공정을 갖춤으로서 전조공정에서의 전조탭(8)의 가공저항을 줄일 수 있어서, 큰 지름의 볼전주홈(4c)을 갖는 볼나사너트도 전조할 수 있게 된다.

또한, 도9에 도시하는 바와 같이, 절삭공정에서 형성되는 홈은, 그 단면 형상이 개략 V자형상의 나선홈으로 형성되는 일도 있다. 도9 중 (A)는, 하부구멍(4b)만이 형성되어 있는 소재(4)를 도시하며, (B)는 하부구멍(4b)에 나선형상의 단면 V자형상 홈(30)을 절삭가공된 소재(4)를 도시한다. 그리고, 도10에, 소재(4)의 컷트한 일부(4e)의 흐름을 비교한 것을 도시한다. 도10 중 (A)는, 하부구멍(4b)만이 형성된 평면(4f)을 전조탭(8)으로 전조하는 경우를 도시하고, (B)는 하부구멍(4b)에 형성된 나선형상의 단면 V자형상 홈(30)을 전조탭(8)으로 전조하는 경우를 도시한다.

도10 및 도11에 도시하는 바와 같이, 전조탭(8)의 압압에 의해서 소재(4)는, 볼전주홈(4c)의 R형상의 밑바닥(31)을 경계점으로 하여, 밑바닥(31)으로부터 도면 좌우방향의 외측을 향하여(도면 c방향으로) 흐른다. 이에 대하여, V자형상 홈(30)을 전조했을 때는 소재(4)는 전조탭(8)과 V자형상 홈(30)과의 최초의 접촉점(32)을 플로우의 경계점으로 하여 R단면의 바닥(도면 b방향)과 외측(도면 a방향)의 2방향으로 나누어진다. 이 때문에, R단면의 밑바닥(31)으로부터 외측으로 향하여 소재(4)를 흘리는 경우에 비교하여, 소재(4)가 흐르는 거리가 짧게되고, 볼전주홈(1c)의 단면의 소성변형에 의한 미시적인 스프링백 량을 줄일 수가 있다. 따라서, 볼전주홈(1c)의 정밀도를 올릴 수 있다. 또한, 전조탭(8)과 V자형상 홈(30)과의 최초의 접촉점(32;플로우의 경계점)을 접촉각선상에서 취함으로서 소재(4)의 플로우를 접촉각선을 기점으로 하여 가를 수 있다.

전조탭(8)은, 도12 및 도13에 도시하는 바와 같이, 공작기에 척크되는 사각부(35a)와, 생크부(35b)와, 전조 도부(35c)와로 이루어진다. 전조탭(8)의 재질은 SUS440이다. 전조 도부(轉造刀部)(35c)에는, 나선형상의 나사산이 형성된다. 전조 도부(35c)의 선단에는, 소재(4)에의 캐칭(catching)을 좋게하기 위해서 테이퍼가 부착된다. 나사산의 단면은, 도13에 도시하는 바와 같이, 개략 호형상을 한다. 이 나사산의 단면은, 볼전주홈(4c)의 단면과 일치되며, 볼(2…)의 반경보다 약간 큰 곡률반경 R의 2개의 원호를 조합한 대상의 형상(고딕 아치 홈)으로 형성되어도 좋고, 볼(2…)의 반경보다도 약간 큰 곡율반경 R의 하나의 원호를 조합한 대상의 형상(서큘러 아크 홈)으로 형성되어도 좋다. 또한, 전조 도부(35c)에는, 원주방향으로 4등분하여 홈(35d)이 마련된다. 전조 도부(35c)의 표면에는, 주석 코팅이 시행되어, 표면이 매끈하게 된다. 또한, 전조공정 전에 나선형상의 홈 또는 단면 V자형상의 나선형상 홈(30)을 절삭하는 절삭공정을 갖는 경우는, 전조 도부(35c)의 선단에, 연속하여 동일 리드를 갖는 절삭 도부를 전조 도부(35c)와 일체로 형성하여도 좋다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 볼나사너트의 볼이 전동하는 볼전주홈을 전조했기 때문에, 연삭가공에 의하지 않고 볼전주홈을 형성할 수 있다.이 때문에 작은 지름 큰 리드의 볼나사너트도 제조할 수 있다. 또한, 전조에 의한 소성가공에 의해서, 볼전주홈의 표면이 날카로운 요철이 없는 평탄한 면에 가공되고, 경면 다듬질이 되어 표면거칠기가 감소한다. 또, 마모하기 쉬운 지석이 아닌, 마모가 적고 내구성이 우수한 전조탭 등의 소성 가공 공구에 의하여 전조함으로서 볼전조홈의 표면의 R형상의 정밀도를 양호하게 할 수 있다.

Claims

볼이 전동하는 볼전주홈이 내주면에 형성된 볼나사너트에 있어서,

상기 볼전주홈을 전조한 것을 특징으로 하는 볼나사너트.
제1항에 있어서,

상기 볼전주홈의 표면이 전조에 의해서 버니싱 다듬질되는 것을 특징으로 하는 볼나사너트.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 볼나사너트가 일본공업규격(JIS) SUS-27 상당의 스테인레스강으로 이루어지고, 전조에 의한 가공경화 후의 상기 볼전주홈의 표면의 경도가, 록웰경도의 C스케일로 40 이상인 것을 특징으로 하는 볼나사너트.
외주면에 나선형상의 볼전주홈을 갖는 볼나사축과, 상기 볼전주홈에 대응하는 나선형상의 볼전주홈을 포함하는 무한 순환로가 마련되고 안내 레일의 길이방향에서 이동가능하게 지지된 슬라이더와, 상기 무한 순환로내에 배열수용되어 상기 슬라이더의 작동에 따라 전동하는 복수의 볼을 구비하여, 상기 볼나사축을 회전구동함으로서 상기 슬라이더를 왕복운동시키는 직선안내장치에 있어서,

상기 슬라이더의 볼전주홈을 전조한 것을 특징으로 하는 직선안내장치.
외주면에 나선형상의 볼전주홈을 갖고 스티어링 휠에 연결된 볼나사축과, 상기 볼전주홈에 대응하는 나선형상의 볼전주홈을 포함하는 무한 순환로가 마련되고 외주면에 조타 톱니바퀴를 갖는 볼나사너트과, 상기 무한 순환로내에 배열수용되어 상기 볼전주홈 사이에서 하중을 받으면서 전동하는 다수의 볼을 구비한 스티어링용 볼나사에 있어서,

상기 볼나사너트의 볼전주홈을 전조한 것을 특징으로 하는 스티어링용 볼나사.
볼나사너트에 볼이 전동하는 나선형상의 볼전주홈을 형성하는 볼나사너트의 제조방법에 있어서,

소재에 하부구멍을 형성하는 하부구멍 형성공정과, 상기 하부구멍에 소성 가공 공구를 삽입하면서, 상기 소재와 상기 소성 가공 공구를 상대적으로 회전시켜 상기 볼전주홈을 전조 하는 전조공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 볼나사너트의 제조방법.
제6항에 있어서,

상기 하부구멍의 내주면에 나선형상의 홈을 절삭하는 절삭공정을 구비하고, 상기 전조공정에서, 이 나선형상의 홈에 상기 소성 가공 공구를 나사 결합시키는 것을 특징으로 하는 볼나사너트의 제조방법.
제7항에 있어서,

상기 절삭공정에서 형성되는 홈은, 그 단면형상이 약 V자형상인 것을 특징으로 하는 볼나사너트의 제조방법.
제6항 내지 제8항의 어느 한 항에 있어서,

상기 볼전주홈의 표면을 전조에 의해서 버니싱 다듬질하는 것을 특징으로 하는 볼나사너트의 제조방법