KR20210148150A

KR20210148150A - 중공축 부재, 전동 장치

Info

Publication number: KR20210148150A
Application number: KR1020217031257A
Authority: KR
Inventors: 도루 다카하시; 준조 심베; 히데타다 스즈키
Original assignee: 티에치케이 가부시끼가이샤
Priority date: 2019-04-05
Filing date: 2020-03-10
Publication date: 2021-12-07
Also published as: US20220178401A1; CN113646106A; DE112020001761T5; JP7227059B2; CN113646106B; JP2020168654A; TWI816029B; WO2020203090A1; TW202045831A; US11959516B2

Abstract

이 중공축 부재(10)는, 중공축 형상을 한 관 형상 소재의 양쪽 축 단부에 스웨이징 가공을 실시함으로써 당해 양쪽 축 단부 각각에 형성되는 한 쌍의 직경 축소부(11)와, 한 쌍의 직경 축소부(11) 사이에 배치됨과 함께 당해 한 쌍의 직경 축소부(11)의 외경보다 큰 외경을 갖는 중간부(12)를 구비한다. 그리고, 중간부(12)와 직경 축소부(11)의 접속 경계의 형상이, 축 방향에 대하여 대략 직각으로 단차 형성되는 직각 단차 형상부(13)로서 형성되어 있고, 당해 직각 단차 형상부(13)가 스웨이징 가공에 의해 형성된다. 이러한 구성에 의해, 경량화를 실현한 전동 장치용 중공축 부재를 제공하는 것이 가능하게 된다.

Description

중공축 부재, 전동 장치

본 발명은 중공축 부재와, 이 중공축 부재를 구비하는 전동 장치에 관한 것이다.

볼 나사 장치나 볼 스플라인 장치로서 알려진 전동 장치는, 외면에 궤도면을 갖는 내측 부재와, 내측 부재의 궤도면에 대향하는 부하 궤도면을 갖고 내측 부재의 외측에 배치된 외측 부재를 구비한다. 내측 부재와 외측 부재 사이에는 복수의 전동체가 개재되어 있으며, 내측 부재에 대한 외측 부재의 상대적인 이동이 가능하게 된다. 이와 같이, 이러한 종류의 전동 장치에서는, 내측 부재와 외측 부재 사이에 복수의 전동체를 개재시킴으로써 경쾌한 움직임이 얻어지므로, 당해 전동 장치는 로봇, 공작 기계, 의료 기기, 항공 기재 등, 여러 분야에서 이용되고 있다.

그런데, 전동 장치를 여러 분야에서 이용하기 위해 전동 장치의 경량화가 도모되고 있다. 예를 들어, 전동 장치의 경량화 대책으로서 종래부터 사용되고 있는 방법에는, 전동 장치에 절삭 가공을 실시함으로써 전동 장치의 두께 감소ㆍ박육화나 펀칭을 행하는 것 등이 채용되고 있다. 그러나, 전동 장치에 절삭 가공을 실시해도 전동 장치의 대폭적인 경량화는 곤란하다. 특히, 내측 부재로서 사용되는 나사축이나 스플라인축 등의 축 형상 부재는, 소정의 강도를 확보하지 않으면 안되기 때문에, 경량화를 도모하는 것이 곤란하였다.

여기서, 축 형상 부재의 경량화를 도모하기 위한 종래 기술로서는, 중공축 형상을 한 관 형상 소재에 소성 가공을 실시함으로써, 원하는 외곽 형상을 형성하면서도 경량화를 도모하는 일이 행해지고 있었다. 예를 들어, 하기 특허문헌 1에는 파이프 형상 소재의 양단부를 테이퍼링하는 테이퍼링 공정과, 턱부를 정규의 형상 치수로 성형하는 사이징 공정을 갖는 행정에 의해, 중공 샤프트를 제조하는 방법이 개시되어 있다. 또한, 하기 특허문헌 2에는 경량화, 가공 부하 저감, 비용 저감 등이 가능한 중공 샤프트를 제공하기 위해, 스웨이징 가공이나 업셋 가공에 의해 중공 샤프트를 제조하는 기술이 개시되어 있다.

일본 특허 공개 제2001-121241호 공보 일본 특허 공개 제2007-75824호 공보

본 발명자들은 전동 장치의 내측 부재인 나사축이나 스플라인축의 경량화를 실현하기 위한 방법으로서, 중공축 형상을 한 관 형상 소재의 양쪽 축 단부에 스웨이징 가공을 실시함으로써 나사축이나 스플라인축 등의 중공축 부재를 제조하는 것을 착상하였다. 단, 중공축 부재를 전동 장치용 나사축이나 스플라인축 등에 사용하기 위해서는, 중공축 부재의 양쪽 축 단부에 대하여 축 방향에 대하여 대략 직각으로 단차 형성되는 직각 단차 형상부를 형성할 필요가 있었다. 왜냐하면, 전동 장치용 나사축이나 스플라인축 등에 사용하기 위해서는, 양쪽 축 단부에 축을 지지하기 위한 베어링을 설치할 필요가 있기 때문에, 대략 직각으로 단차 형성되는 직각 단차 형상부의 형성은 필수적이기 때문이다.

그러나, 상기 게재한 특허문헌 2에 개시하는 바와 같이, 스웨이징 가공에 의해 중공 샤프트의 외곽 형상을 형성하는 경우, 그 가공 형상은 축 방향에 대하여 경사 방향으로 기운 경사면을 형성하는 것만이 가능하고, 대략 직각으로 단차 형성되는 직각 단차 형상부를 형성하는 것은 매우 곤란하였다. 이것은, 특허문헌 2의 도면에 표시된 중공 샤프트의 외곽 형상에 경사면 형상만이 존재하고, 직각 단차 형상부가 존재하지 않음으로써 나타나고 있다.

또한, 상기 게재한 특허문헌 1의 「종래의 기술」란에는, 「중공 샤프트를, 파이프 형상 소재를 사용하여 로터리 스웨이징에 의해 성형시키는 방식이 고려되지만, 이 방식은 급격한 단차부를 갖는 부품을 대상으로 하기에는 부적합하다」는 취지의 내용이 기재되어 있으며, 특허문헌 1로 대표되는 종래 기술에 기초하는 기술 상식으로는, 중공축 형상을 한 관 형상 소재의 양쪽 축 단부에 스웨이징 가공을 실시함으로써 나사축이나 스플라인축 등의 중공축 부재를 제조하는 것, 특히 스웨이징 가공에 의해 직각 단차 형상부를 갖는 중공축 부재를 제조하는 것은 매우 곤란하다는 것이 공지였다.

본 발명은 상술한 종래 기술의 기술 상식을 타파하는 새로운 발명을 창안함으로써, 직각 단차 형상부를 갖는 중공축 부재를 스웨이징 가공에 의해 제조하는 기술 방법을 제안하는 것이다. 그리고, 본 발명의 목적은, 이러한 새로운 기술 방법을 제안함으로써, 종래 기술로는 곤란하였던 경량화를 실현한 전동 장치용 중공축 부재를 제공하는 데 있다.

본 발명에 관한 중공축 부재는, 중공축 형상을 한 관 형상 소재의 양쪽 축 단부에 스웨이징 가공을 실시함으로써 당해 양쪽 축 단부 각각에 형성되는 한 쌍의 직경 축소부와, 상기 한 쌍의 직경 축소부 사이에 배치됨과 함께 당해 한 쌍의 직경 축소부의 외경보다 큰 외경을 갖는 중간부를 구비하는 중공축 부재이며, 상기 중간부와 상기 직경 축소부의 접속 경계의 형상이, 축 방향에 대하여 대략 직각으로 단차 형성되는 직각 단차 형상부로서 형성되어 있고, 당해 직각 단차 형상부가 상기 스웨이징 가공에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명에 따르면, 종래 기술로는 곤란하였던 경량화를 실현한 전동 장치용 중공축 부재를 제공할 수 있다.

도 1은, 본 실시 형태에 관한 중공축 부재의 형상을 도시하는 도면이며, 도면 중의 분도 (a)가 외관도를 나타내고, 분도 (b)가 단면도를 도시하고 있다.
도 2는, 본 실시 형태에 관한 중공축 부재의 제조 공정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은, 도 2에서 도시하는 스웨이징 가공의 구체적인 처리 공정의 일례를 도시하는 도면이며, 특히 도면 중의 분도 (a)가 소재 준비(어닐링 처리 완료) 공정을 도시하고 있고, 분도 (b)가 러프 가공 공정을 도시하고 있고, 분도 (c)가 중간 가공 공정을 도시하고 있고, 분도 (d)가 마무리 가공 공정을 도시하고 있다.
도 4는, 종래품과 발명품의 형상을 도시하는 단면도이며, 도면 중의 분도 (a)가 중실 상태의 종래품을 도시하고 있고, 분도 (b)가 드릴 가공에 의한 경량화를 도모한 종래품을 도시하고 있고, 분도 (c)가 스웨이징 가공이 행해진 발명품을 도시하고 있다.
도 5는, 본 실시 형태에 관한 중공축 부재의 구체예를 도시하는 도면이다.
도 6은, 본 실시 형태에 관한 중공축 부재의 다른 구체예를 도시하는 도면이다.
도 7은, 본 실시 형태에 관한 중공축 부재를 볼 나사 장치의 나사축으로서 구성한 경우를 예시하는 도면이다.
도 8은, 본 실시 형태에 관한 중공축 부재를 스플라인 장치의 스플라인축으로서 구성한 경우를 예시하는 도면이다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 적합한 실시 형태에 대하여, 도면을 사용하여 설명한다. 또한, 이하의 실시 형태는, 각 청구항에 관한 발명을 한정하는 것은 아니며, 또한 실시 형태 중에서 설명되어 있는 특징의 조합 전부가 발명의 해결 수단에 필수라고는 할 수 없다.

우선, 도 1을 사용하여, 본 발명에 의해 제조된 중공축 부재의 일 형태예를 설명한다. 여기서, 도 1은, 본 실시 형태에 관한 중공축 부재의 형상을 도시하는 도면이며, 도면 중의 분도 (a)가 외관도를 도시하고, 분도 (b)가 단면도를 도시하고 있다.

본 실시 형태에 관한 중공축 부재(10)는, 중공축 형상을 한 관 형상 소재의 양쪽 축 단부에 스웨이징 가공을 실시함으로써 형성되는 부재이다. 즉, 중공축 부재(10)의 양쪽 축 단부에는, 각각에 직경 축소부(11)가 형성되어 있다. 또한, 양쪽 축 단부에 형성된 한 쌍의 직경 축소부(11) 사이에는, 중간부(12)가 형성되어 있다. 중간부(12)는, 한 쌍의 직경 축소부(11)의 외경보다 큰 외경을 갖고 있으며, 예를 들어 나사축이나 스플라인축과 같은 전동 장치의 내측 부재로서의 기능을 발휘할 수 있는 부위이다.

또한, 중간부(12)와 한 쌍의 직경 축소부(11)의 접속 경계에는, 축 방향에 대하여 대략 직각으로 단차 형성되는 직각 단차 형상부(13)가 형성되어 있다. 이 직각 단차 형상부(13)는, 축체인 중공축 부재(10)를 지지하기 위한 베어링을 설치하기 위해 형성된 형상이며, 직각 단차 형상부(13)의 형성 개소에 베어링이 배치됨으로써, 예를 들어 나사축이나 스플라인축과 같은 전동 장치의 내측 부재로서 사용되는 중공축 부재(10)를, 설치 장소에 대하여 확실하게 설치하는 것이 가능하게 된다. 또한, 본 실시 형태에 관한 중공축 부재(10)에 형성된 한 쌍의 직경 축소부(11)나 직각 단차 형상부(13)에 대해서는, 본 발명자들이 창안한 스웨이징 가공을 사용한 제조 공정에 의해 형성되고 있다. 그래서, 다음에 도 2 및 도 3을 참조 도면에 더하여, 본 실시 형태에 관한 중공축 부재(10)의 제조 공정을 설명한다.

도 2는, 본 실시 형태에 관한 중공축 부재의 제조 공정을 설명하기 위한 흐름도이다. 또한, 도 3은, 도 2에서 도시하는 스웨이징 가공의 구체적인 처리 공정의 일례를 도시하는 도면이다.

도 2에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 중공축 부재(10)의 제조 공정에서는, 우선, 중공축 형상을 한 관 형상 소재를 준비한다(스텝 S10). 이 소재의 재질은, 전동 장치의 내측 부재로서 사용하는 것이 가능한 금속 강도나 경도가 높은 것이며, 예를 들어 SUJ2 등의 베어링강이나 고탄소강 등이 사용된다. 그리고, 준비한 관 형상 소재에 대하여 어닐링 처리를 실시함으로써, 이후 스웨이징 가공을 실시하는 관 형상 소재의 경도를 저하시키는 처리를 실행한다(스텝 S11).

계속해서, 어닐링 처리를 실시한 관 형상 소재의 양쪽 축 단부에 대하여 스웨이징 가공을 실시하여, 직경 축소부(11)나 직각 단차 형상부(13)를 형성한다(스텝 S12). 또한, 스웨이징 가공이란, 회전 냉간 단조 가공이라고도 불리는 가공 방법이며, 다이스(31)라고 불리는 분할된 공구를 회전시켜, 모재를 두드리면서 펴 가는 가공을 말한다. 본 실시 형태에 관한 한 쌍의 직경 축소부(11)나 직각 단차 형상부(13)를 형성함에 있어서는, 예를 들어 도 3에 도시하는 바와 같이, 스웨이징 가공을 「(a) 소재 준비→(b) 러프 가공→(c) 중간 가공→(d) 마무리 가공」과 같이, 복수의 가공 공정으로 나누어 서서히 최종 형상을 형성해 가는 방법을 채용해도 되고, 1회의 가공 공정으로 한번에 최종 형상을 형성해 가는 방법을 채용해도 된다.

또한, 상술한 본 실시 형태의 스웨이징 가공이 문제없이 실행 가능하게 되어 있는 것은, 스텝 S12로 나타내는 스웨이징 가공 전에, 스텝 S11로 나타내는 어닐링 처리를 관 형상 소재의 양쪽 축 단부에 대하여 실행함으로써, 소재의 경도를 저하시키는 처리가 유효하게 효과를 발휘하고 있기 때문이며, 발명자들의 시험에 의해, 스텝 S11로 나타내는 어닐링 처리를 행하지 않고 스웨이징 가공을 실시한 경우에는, 제품에 균열 등의 문제가 발생하는 것이 확인되고 있다.

도 2의 스텝 S12로 나타내는 스웨이징 가공이 종료되면, 본 실시 형태에 관한 중공축 부재(10)의 기본적인 외곽 형상은 형성 완료로 되며, 그 후 최종 제품으로서 중공축 부재(10)를 완성시키기 위한 축 단말 가공(스텝 S13)이나 마무리 가공(스텝 S14)이 실행되고, 본 실시 형태에 관한 중공축 부재(10)가 완성된다.

또한, 본 실시 형태에 관한 중공축 부재(10)를 전동 장치의 내측 부재로서 사용하는 경우에는, 중간부(12)에 대하여 궤도면을 형성하거나, ??칭 처리를 행하여 표면 경도를 높이거나 하는 처리를 행할 필요가 있다. 그 경우에는, 예를 들어 도 2의 스텝 S10으로 나타낸 소재 준비 공정에서, 중간부(12)로 되는 부위에 미리 궤도면을 형성하는 가공 처리를 행하거나, 스텝 S14로 나타내는 마무리 가공 공정에서, ??칭 처리를 실행하거나 하는 것으로 해도 된다. 또한, 스텝 S11로 나타내는 어닐링 처리를 행함으로써 경도가 저하된 한 쌍의 직경 축소부(11)에 대해서는, 스텝 S12로 나타내는 스웨이징 가공의 실시에 의해 가공 경화가 일어나, 약간의 경도 상승을 예상할 수 있지만, 전동 장치의 내측 부재로서의 기능을 확보하기 위해, 스텝 S14로 나타내는 마무리 가공 공정에 있어서, 한 쌍의 직경 축소부(11)에 대한 ??칭 처리를 실행할 수도 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 중공축 부재(10)를 형성하는 한 쌍의 직경 축소부(11)나 직각 단차 형상부(13)에 대해서는, 어닐링 처리(스텝 S11)와 스웨이징 가공(스텝 S12)의 조합에 의해 적합하게 형성하는 것이 가능하게 되어 있다. 따라서, 한 쌍의 직경 축소부(11)와 직각 단차 형상부(13)의 단면의 금속 조직을 현미경 관찰하였을 때에는, 스웨이징 가공에 의한 메탈 플로가 형성되어 있는 것을 확인할 수 있다. 즉, 최종 제품인 중공축 부재(10)를 마이크로 관찰하면, 도 2 및 도 3에서 도시한 본 실시 형태의 제조 방법을 이용하였는지 여부를 검증하는 것이 가능하게 되어 있다.

다음에, 도 4 및 표 1을 참조하여, 본 실시 형태의 제조 방법을 이용하여 제조된 중공축 부재(10)(발명품)와, 종래 기술의 중공축 부재(종래품)의 성능 비교의 결과를 설명한다. 여기서, 도 4는, 종래품과 발명품의 형상을 도시하는 단면도이며, 도면 중의 분도 (a)가 중실 상태의 종래품을 도시하고 있고, 분도 (b)가 드릴 가공에 의한 경량화를 도모한 종래품을 도시하고 있고, 분도 (c)가 발명품을 도시하고 있다. 또한, 표 1은, 도 4의 (b)에서 도시한 종래품과 도 4의 (c)에서 도시한 발명품의 성능 비교 결과를 도시한 도표이며, 질량과 위험 속도를 대비한 결과가 도시되어 있다.

도 4에서 도시하는 바와 같이, 성능 비교를 행한 종래품과 발명품은, 동일한 길이를 갖는 동일 강종의 중공축 부재가 채용되고 있다. 덧붙여서 말하자면, 종래품에서는, 경량화를 위해 드릴 가공에 의해 축 방향으로 뚫린 구멍이 형성되어 있다. 한편, 발명품은, 중공축 형상을 한 관 형상 소재에 스웨이징 가공을 실시함으로써 외곽 형상이 형성되어 있으므로, 내부의 공동도 외곽 형상을 따른 공동 형상으로 되어 있다.

그리고, 상기 게재한 표 1에서 나타내는 바와 같이, 「질량」에 관해서는 종래품이 1.2kg인 것에 비해 발명품은 0.6kg으로 되어 있어, 종래 기술에 비하여 50％의 중량이며, 동일 강종이고 동일 길이의 중공축 부재이면서, 발명품은 종래 기술과 비교하여 실로 50％나 되는 경량화가 실현되어 있다. 한편, 전동 장치의 내측 부재로서의 기능면을 평가하기 위해, 「위험 속도(허용 회전수)」를 비교한 바, 종래품이 약 3400min^-1인 것에 비해 발명품은 약 5000min^-1의 값을 나타내었다. 즉, 발명품은, 종래품에 비하여 약 1.5배의 허용 회전수를 갖고 있으며, 발명품이 「위험 속도(허용 회전수)」라는 안전면ㆍ강도면에서의 성능 지표에 대해서도 종래품보다 우수한 것이 확인되었다. 이러한 검증 결과로부터, 본 실시 형태의 제조 방법을 이용하여 제조된 중공축 부재(10)(발명품)가, 종래 기술로는 곤란하였던 경량화를 실현할 수 있는 것이 밝혀졌다.

또한, 본 발명품은 종래품에 비하여 보다 경량화할 수 있지만, 그러한 효과를 얻을 수 있었던 것은, 종래품이 양쪽 축 단부에 위치하는 한 쌍의 직경 축소부의 내경의 범위 내에서만 축에 관통 구멍이 뚫어진 것에 비해, 본 발명품에서는, 축 중앙부에 위치하는 중간부(12)의 내경을 따른 공간을 형성할 수 있었기 때문이다. 즉, 본 실시 형태에 관한 중공축 부재(10)에서는, 한 쌍의 직경 축소부(11)의 내경보다 중간부(12)의 내경을 크게 하는 것이 가능하게 되어 있고, 이러한 형태의 실현에 의해, 종래 기술에 비하여 보다 큰 경량화 효과를 얻을 수 있다.

다음에, 이상 설명한 본 실시 형태의 제조 방법을 이용하여 제조된 중공축 부재(10)의 구체예를, 도 5 및 도 6을 사용하여 도시한다. 여기서, 도 5는, 본 실시 형태에 관한 중공축 부재의 구체예를 도시하는 도면이고, 도 6은, 본 실시 형태에 관한 중공축 부재의 다른 구체예를 도시하는 도면이다.

도 5에서는, 예를 들어 외경이 φ 약 5mm, 판 두께가 약 0.8mm인 소재에 대하여, 어닐링 처리(스텝 S11)와 스웨이징 가공(스텝 S12)을 포함하는 처리가 실행되어 있고, 한 쌍의 직경 축소부(11)와, 부호 A, B, C로 나타내는 3개의 직각 단차 형상부(13)가 형성된 구체예가 도시되어 있다. 도 5에서 도시된 중공축 부재(10)는 QPD5(SUS440C 상당)로 형성되어 있으며, 예를 들어 중간부(12)에 스플라인 홈을 형성함으로써, 스플라인축으로서 사용하는 것이 가능하다.

또한, 도 6에서는, 예를 들어 외경이 φ 약 15mm, 판 두께가 약 2.15mm인 소재에 대하여, 어닐링 처리(스텝 S11)와 스웨이징 가공(스텝 S12)을 포함하는 처리가 실행되어 있고, 한 쌍의 직경 축소부(11)와, 부호 D, E로 나타내는 2개의 직각 단차 형상부(13)가 형성된 구체예가 도시되어 있다. 도 6에서 도시된 중공축 부재(10)는 고탄소강으로 형성되어 있고, 예를 들어 중간부(12)에 나사 홈을 형성함으로써, 나사축으로서 사용하는 것이 가능하다.

또한, 도 6의 구체예의 경우, 직각 단차 형상부(13)의 형성 위치를 경계로 하여, 중간부(12)의 내주면과 직경 축소부(11)의 외주면이 축 방향에서 대략 동일 위치로 되어 있는 것을 알 수 있다. 따라서, 소재의 판 두께를 t, 스웨이징 가공에 의한 단차 형성의 가공 변형 치수를 L이라고 하였을 때,

판 두께 t≤가공 변형 치수 L

의 부등식이 성립하는 조건까지, 직각 단차 형상부(13)의 형성을 행하는 것이 가능한 것이 도시되어 있다. 또한, 상기 부등식이 성립하는 것을 확인한 구체적인 가공 실적으로서는, 볼 스플라인에 대하여, 판 두께 t=0.5mm<가공 변형 치수 L=0.525mm(외경 φ4.2mm를 φ3.15mm로 가공)의 실적값이나, 정밀 볼 나사에 대하여, 판 두께 t=2.15mm<가공 변형 치수 L=2.5mm(외경 φ15.3mm를 φ10.3mm로 가공)의 실적값이, 발명자들에 의해 확인되고 있다.

이상, 본 실시 형태에 관한 중공축 부재(10)의 구체적인 구성과, 그 제조 공정을 설명하였다. 본 실시 형태의 중공축 부재(10)에 대해서는, 특히 전동 장치를 구성하는 내측 부재로서 사용하는 것이 적합하다. 그래서, 도 7 및 도 8을 사용하여, 본 실시 형태의 중공축 부재(10)를 전동체 나사 장치와 스플라인 장치에 적용한 경우의 예를 설명한다.

(전동체 나사 장치에 대한 적용예)

본 실시 형태에 관한 중공축 부재(10)는, 예를 들어 도 7에 있어서 도시되어 있는 바와 같은 볼 나사 장치(70)의 나사축(71)으로서 구성하는 것이 가능하다. 도 7은, 본 실시 형태에 관한 중공축 부재를 볼 나사 장치의 나사축으로서 구성한 경우를 예시하는 도면이다. 이러한 볼 나사 장치(70)는, 내측 부재로서의 나사축(71)과, 이 나사축(71)에 복수의 볼(73)을 통하여 상대 회전 가능하게 설치되는 외측 부재로서의 너트 부재(72)를 구비한 장치이다.

나사축(71)은, 외주면에 나선상의 궤도면으로서의 전동체 구름 주행 홈(71a)이 형성되는 내측 부재이며, 한편, 너트 부재(72)는, 내주면에 전동체 구름 주행 홈(71a)에 대응하는 나선상의 궤도면으로서의 부하 구름 주행 홈이 형성되는 외측 부재이다. 나사축(71)의 너트 부재(72)에 대한 상대적인 회전 운동에 수반하여, 너트 부재(72)가 나사축(71)에 대하여 상대적으로 왕복 운동 가능하게 되어 있다.

그리고, 볼 나사 장치(70)를 구성하는 나사축(71)을, 상술한 어닐링 처리(스텝 S11)와 스웨이징 가공(스텝 S12)의 조합에 의해 형성된 한 쌍의 직경 축소부(11)나 직각 단차 형상부(13)를 갖는 본 실시 형태에 관한 중공축 부재(10)에 의해 형성할 수 있다. 이때, 본 실시 형태에 관한 중공축 부재(10)의 중간부(12)의 외주면에 나선상의 궤도면으로서의 전동체 구름 주행 홈(71a)을 형성함으로써, 본 실시 형태에 관한 중공축 부재(10)가 나사축(71)으로서 기능할 수 있다. 이러한 구성의 채용에 의해, 종래 기술로는 곤란하였던 경량화를 실현한 볼 나사 장치(70)용 중공축 부재(10)를 제공할 수 있다.

(스플라인 장치에 대한 적용예)

또한, 본 실시 형태에 관한 중공축 부재(10)는, 예를 들어 도 8에 있어서 도시되는 바와 같은 스플라인 장치(80)의 스플라인축(81)으로서 구성하는 것이 가능하다. 도 8은, 본 실시 형태에 관한 중공축 부재를 스플라인 장치의 스플라인축으로서 구성한 경우를 예시하는 도면이다.

여기서, 도 8에 도시되는 스플라인 장치(80)의 구성을 간단하게 설명하면, 스플라인 장치(80)는, 내측 부재로서의 스플라인축(81)과, 그 스플라인축(81)에 복수의 전동체로서의 볼(83)을 통하여 이동 가능하게 설치된 외측 부재로서의 원통상의 외통(82)을 갖고 있다. 스플라인축(81)의 표면에는, 볼(83)의 궤도로 되고, 스플라인축(81)의 축선 방향으로 연장되는 궤도면으로서의 전동체 구름 주행면(81a)이 형성되어 있다. 스플라인축(81)에 설치되는 외통(82)에는, 전동체 구름 주행면(81a)에 대응하는 궤도면으로서의 부하 전동체 구름 주행면이 형성된다. 외통(82)에 형성한 부하 전동체 구름 주행면과 스플라인축(81)에 형성한 전동체 구름 주행면(81a) 사이에서 부하 구름 주행로가 형성된다. 부하 구름 주행로의 옆에는, 하중으로부터 해방된 볼(83)이 이동하는 무부하 복귀 통로가 형성되어 있다. 외통(82)에는, 복수의 볼(83)을 서킷상으로 정렬ㆍ보유 지지하는 보유 지지기(84)가 내장되어 있다. 그리고, 복수의 볼(83)이, 외통(82)의 부하 전동체 구름 주행면과 스플라인축(81)의 전동체 구름 주행면(81a) 사이에 전동 가능하게 설치되고, 무부하 복귀 통로를 통하여 무한 순환하도록 설치됨으로써, 외통(82)이 스플라인축(81)에 대하여 상대적으로 왕복 운동 가능하게 되어 있다.

그리고, 도 8에 있어서 도시하는 스플라인 장치(80)의 경우에 있어서도, 스플라인 장치(80)를 구성하는 스플라인축(81)을, 상술한 어닐링 처리(스텝 S11)와 스웨이징 가공(스텝 S12)의 조합에 의해 형성된 한 쌍의 직경 축소부(11)나 직각 단차 형상부(13)를 갖는 본 실시 형태에 관한 중공축 부재(10)에 의해 형성할 수 있다. 이때, 본 실시 형태에 관한 중공축 부재(10)의 중간부(12)의 외주면에 궤도면으로서의 전동체 구름 주행면(81a)을 형성함으로써, 본 실시 형태에 관한 중공축 부재(10)가 스플라인축(81)으로서 기능할 수 있다. 이러한 구성의 채용에 의해, 종래 기술로는 곤란하였던 경량화를 실현한 스플라인 장치(80)용 중공축 부재(10)를 제공할 수 있다.

이상, 본 발명의 적합한 실시 형태에 대하여 설명하였지만, 본 발명의 기술적 범위는 상기 실시 형태에 기재된 범위로 한정되지 않는다. 상기 실시 형태에는, 다양한 변경 또는 개량을 가하는 것이 가능하다. 그러한 변경 또는 개량을 가한 형태도 본 발명의 기술적 범위에 포함될 수 있는 것이 청구범위의 기재로부터 명확하다.

10: 중공축 부재(발명품, 내측 부재)
11: 직경 축소부
12: 중간부
13: 직각 단차 형상부
31: 다이스
70: 볼 나사 장치(전동 장치)
71: 나사축(내측 부재)
71a: 전동체 구름 주행 홈(궤도면)
72: 너트 부재(외측 부재)
73: 볼(전동체)
80: 스플라인 장치(전동 장치)
81: 스플라인축(내측 부재)
81a: 전동체 구름 주행면(궤도면)
82: 외통(외측 부재)
83: 볼(전동체)
84: 보유 지지기

Claims

중공축 형상을 한 관 형상 소재의 양쪽 축 단부에 스웨이징 가공을 실시함으로써 당해 양쪽 축 단부 각각에 형성되는 한 쌍의 직경 축소부와,
상기 한 쌍의 직경 축소부 사이에 배치됨과 함께 당해 한 쌍의 직경 축소부의 외경보다 큰 외경을 갖는 중간부를
구비하는 중공축 부재이며,
상기 중간부와 상기 직경 축소부의 접속 경계의 형상이, 축 방향에 대하여 대략 직각으로 단차 형성되는 직각 단차 형상부로서 형성되어 있고, 당해 직각 단차 형상부가 상기 스웨이징 가공에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 중공축 부재.
제1항에 있어서, 상기 한 쌍의 직경 축소부와 상기 직각 단차 형상부는, 중공축 형상을 한 관 형상 소재의 양쪽 축 단부에 어닐링 처리를 행한 후에 실행되는 상기 스웨이징 가공에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 중공축 부재.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 한 쌍의 직경 축소부와 상기 직각 단차 형상부의 단면의 금속 조직을 현미경 관찰하였을 때, 상기 스웨이징 가공에 의한 메탈 플로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 중공축 부재.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 한 쌍의 직경 축소부의 내경보다 상기 중간부의 내경이 큰 것을 특징으로 하는 중공축 부재.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 중공축 부재가 구비하는 상기 중간부의 외면에 궤도면을 형성하여 내측 부재로 하고,
상기 내측 부재의 궤도면에 대향하는 궤도면을 갖는 외측 부재와,
상기 양쪽 궤도면간에 전동 가능하게 배치되는 복수의 전동체를
구비하고,
상기 내측 부재의 외측에 상기 복수의 전동체를 통하여 상기 외측 부재를 조립함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 전동 장치.