WO2024090170A1

WO2024090170A1 - ボールねじ用ナットの製造方法およびしごき加工方法

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Publication number: WO2024090170A1
Application number: PCT/JP2023/036450
Authority: WO
Inventors: 拓也藤田
Original assignee: Ntn株式会社
Priority date: 2022-10-26
Filing date: 2023-10-05
Publication date: 2024-05-02
Also published as: JP2024063473A

Abstract

外周面に螺旋状のボール転動溝３ａを形成したねじ軸３と、内周面に前記ねじ軸３のボール転動溝３ａに対向する螺旋状のボール転動溝５ａを形成したナット５と、両ボール転動溝３ａ、５ａにより形成されるボール転動路７に配置される複数のボール９とを備え、ナット５は、内周面にボール９をボール転動路７の終点から始点へ戻すボール循環溝２０を備えるボールねじ用ナット５の製造方法であって、ボール循環溝２０を形成するボール循環溝形成工程において、ナット５のブランクＭにボール循環溝２０と位相基準Ｓを塑性加工により同時に形成し、位相基準Ｓを使用して、ボール転動溝５ａを形成するボール転動溝形成工程を行うことを特徴とする。

Description

ボールねじ用ナットの製造方法およびしごき加工方法

　本発明は、ボールねじ用ナットの製造方法およびしごき加工方法に関する。

　ボールねじは、内周面に螺旋溝が形成されたナットと、外周面に螺旋溝が形成されたねじ軸と、ナットの螺旋溝とねじ軸の螺旋溝とで形成される軌道内に配置されたボールと、ボールを軌道の終点から始点に戻すボール戻し経路とを備え、軌道内をボールが転動することでナットがねじ軸に対して相対移動する装置である。このようなボールねじは、一般的な産業用機械の位置決め装置等だけでなく、自動車、二輪車、船舶等の乗り物に搭載される電動アクチュエータにも使用されている。

　ボールねじのボール戻し経路には循環チューブ方式やコマ方式などがあり、コマ方式の場合は、ボール戻し経路をなす凹部が形成されたコマをナットの貫通穴に嵌めている。これに対して、ボール戻し経路をなす凹部（ボール循環溝）がナットの内周面に直接形成されていれば、組み付けの手間やコストが低減できると共に、ボール循環の信頼性向上も期待できる。

　ボールを循環させる軌道をねじ軸の螺旋溝とともに形成するボール転動溝と、軌道の終点から始点にボールを戻すボール循環溝とが、内周面に形成されているボールねじ用ナットの製造方法が特許文献１に記載されている。このボールねじ用ナットの製造方法は、ナット用素材から筒状のブランクを形成するブランク形成工程と、ブランクの内周面にボール循環溝を形成する循環溝形成工程と、ブランクの内周面にボール転動溝を形成する転動溝形成工程とを有し、転動溝形成工程よりも前の工程で加工基準を形成し、この加工基準は、ブランク形成工程で形成される位相基準、軸方向基準および径方向基準を備え、前記加工基準が循環溝形成工程および転動溝形成工程で共通に使用されることを特徴としている。

特許第６０１５４４４号公報

　ところが、特許文献１で提案されているようにブランク形成工程で形成された位相基準を循環溝形成工程と転動溝形成工程で共通に使用する場合、溝（循環溝、転動溝）形成装置側の部材とブランク形成工程で形成された位相基準とを篏合させて位置を特定する必要がある。しかし、溝形成装置側の部材と位相基準とを篏合させるためには最小限の隙間が必要であり、その隙間により循環溝形成工程および転動溝形成工程のそれぞれの工程で位相のずれが生じ、問題になることが判明した。

　本発明は、上記の問題に鑑み、ボール循環溝を高精度に形成することができ、ボール転動溝とボール循環溝の位置ずれを防止し、高精度なボールねじ用ナットの製造方法およびしごき加工方法を提供することを目的とする。

　本発明者らは、上記の目的を達成するため種々検討、検証した結果、以下の技術的事項を着想し、本発明に至った。
（１）循環溝形成工程において、ボール循環溝と位相基準を同時に形成しボール循環溝との位相ずれが少ない工程を備えた製造方法であること。
（２）ボール循環溝との位相ずれが少ない位相基準を使用して後工程の転動溝形成工程を行う製造方法であること。
（３）内側金型を縮径可能な高剛性の分割型構造とし、循環溝形成工程においてナットのブランクの外周面を絞りダイスによってしごき、ボール循環溝を内側金型の成形面に転写して形成するしごき加工方法であること。

　前述の目的を達成する技術的手段として、第一の発明は、外周面に螺旋状のボール転動溝を形成したねじ軸と、内周面に前記ねじ軸の前記ボール転動溝に対向する螺旋状のボール転動溝を形成したナットと、前記両ボール転動溝により形成されるボール転動路に配置される複数のボールとを備え、前記ナットは、前記内周面に前記ボールを前記ボール転動路の終点から始点へ戻すボール循環溝を備えるボールねじ用ナットの製造方法であって、前記ボール循環溝を形成する循環溝形成工程において、前記ナットのブランクに前記ボール循環溝と位相基準を塑性加工により同時に形成し、前記位相基準を使用して、前記ボール転動溝を形成する転動溝形成工程を行うことを特徴とする。上記構成により、ボール転動溝とボール循環溝の位置ずれを防止し、高精度なボールねじ用ナットの製造方法を実現することができる。

　特に、上記の循環溝形成工程においてボール循環溝と位相基準を同時に形成する塑性加工をしごき加工とすることにより、ボール循環溝を高精度に形成することができ、かつ、ボール循環溝と位相基準との位相ずれの抑制を促進することができる。

　第二の発明は、外周面に螺旋状のボール転動溝を形成したねじ軸と、内周面に前記ねじ軸の前記ボール転動溝に対向する螺旋状のボール転動溝を形成したナットと、前記両ボール転動溝により形成されるボール転動路に配置される複数のボールとを備え、前記ナットは、前記内周面に前記ボールを前記ボール転動路の終点から始点へ戻すボール循環溝を備えるボールねじ用ナットのしごき加工方法であって、前記しごき加工に用いる金型は、前記ボール循環溝の凹部に対応した凸部が形成された分割成形パンチと、この分割成形パンチの位置を規制すると共に前記分割成形パンチに作用する荷重を受け止めるパンチベースと、前記ナットのブランクの外周面をしごくことによりブランクの外径を縮径させる絞りダイスと、前記ブランクの外周面をしごく際に前記ブランクに作用する軸方向荷重を受けると共に前記分割成形パンチの位置を規制するパンチホルダとから構成され、前記絞りダイスにより前記ブランクを縮径させることにより、前記ボール循環溝を形成することを特徴とする。上記構成により、ボール循環溝を高精度に形成することができ、さらに、循環溝形成工程でボール循環溝と位相基準を同時に形成する場合は、ボール循環溝と位相基準との位相ずれの抑制を促進でき、高精度なボールねじ用ナットのしごき加工方法を実現することができる。また、内側金型を縮径可能な高剛性の分割型構造としたので、ボール循環溝を高精度に形成することができることに加えて、金型寿命面でも有利である。

　上記のパンチホルダは、ボール転動溝加工時の位相基準に対応した成形面を備え、絞りダイスによりブランクを縮径させることにより、ボール循環溝と位相基準を同時に形成することができる。これにより、ボール循環溝と位相基準との位相ずれの抑制を促進することができる。

　上記のしごき加工に用いる金型は、さらに上面拘束型を備え、この上面拘束型によりブランクの上面を拘束することにより、軸方向の変形を抑制することができる。

　第一の発明のボールねじ用ナットの製造方法によれば、ボール転動溝とボール循環溝の位置ずれを防止し、高精度なボールねじ用ナットの製造方法を実現することができる。

　第二の発明のボールねじ用ナットのしごき加工によれば、ボール循環溝を高精度に形成することができ、さらに、循環溝形成工程でボール循環溝と位相基準を同時に形成する場合は、ボール循環溝と位相基準との位相ずれの抑制を促進でき、高精度なボールねじ用ナットのしごき加工方法を実現することができる。

第一の発明の一実施形態に係るボールねじ用ナットの製造方法および第二の発明の一実施形態に係るボールねじ用ナットのしごき加工方法が対象とするボールねじの部分的な縦断面図である。図１のナットの要部横断面図である。図１のボール循環路の拡大縦断面図である。第一の発明の一実施形態に係るボールねじ用ナットの製造方法における循環溝形成工程の概要を示す縦断面図である。本実施形態に係るボールねじ用ナットの製造方法における循環溝形成工程の概要を示す縦断面図である。本実施形態に係るボールねじ用ナットの製造方法に基づいてボール循環溝と位相基準が形成されたナット用素材を示し、旋削加工後のナット用素材の平面図と縦断面図である。本実施形態に係るボールねじ用ナットの製造方法に基づいてボール循環溝と位相基準が形成されたナット用素材を示し、循環溝形成工程後のナット用素材の平面図と縦断面図である。本実施形態に係るボールねじ用ナットの製造方法における転動溝形成工程の概要を示す縦断面図である。本実施形態に係るボールねじ用ナットの製造方法における転動溝形成工程の概要を示す平面図である。第二の発明の一実施形態に係るボールねじ用ナットのしごき加工方法における金型中の分割成形パンチを示す平面図である。第二の発明の一実施形態に係るボールねじ用ナットのしごき加工方法における金型中の分割成形パンチを示す側面図である。第二の発明の一実施形態に係るボールねじ用ナットのしごき加工方法における金型中の分割成形パンチを示す横断面図である。図８の分割成形パンチの詳細を示し、図８ＡのＤ部の拡大図である。図８の分割成形パンチの詳細を示し、図８ＡのＥ－Ｅ線における横断面図である。図８の分割成形パンチの詳細を示し、図８ＢのＦ方向に矢視した図である。分割成形パンチの変形例を示す平面図である。本実施形態に係るボールねじ用ナットのしごき加工方法における金型中のパンチベースを示し、図１１Ｂの右側面図である。本実施形態に係るボールねじ用ナットのしごき加工方法における金型中のパンチベースを示し、平面図である。本実施形態に係るボールねじ用ナットのしごき加工方法における金型中のパンチベースを示し、図１１Ｂの左側面図である。本実施形態に係るボールねじ用ナットのしごき加工方法における金型中のパンチベースを示し、図１１ＥのＨ－Ｈ線における横断面図である。本実施形態に係るボールねじ用ナットのしごき加工方法における金型中のパンチベースを示し、図１１ＢのＧ－Ｇ線における縦断面図である。本実施形態に係るボールねじ用ナットのしごき加工方法における金型中のパンチホルダを示す平面図である。本実施形態に係るボールねじ用ナットのしごき加工方法における金型中のパンチホルダを示す縦断面図である。本実施形態に係るボールねじ用ナットのしごき加工方法における金型中のパンチホルダを示し、図１２ＡのＩ－Ｉ線における断面図である。本実施形態に係るボールねじ用ナットのしごき加工方法におけるしごき加工工程を示し、ブランクをセットした状態を示す図である。本実施形態に係るボールねじ用ナットのしごき加工方法におけるしごき加工工程を示し、しごき加工直前状態を示す図である。本実施形態に係るボールねじ用ナットのしごき加工方法におけるしごき加工工程を示し、しごき加工開始状態を示す図である。本実施形態に係るボールねじ用ナットのしごき加工方法におけるしごき加工工程を示し、しごき加工終了状態を示す図である。本実施形態に係るボールねじ用ナットのしごき加工方法におけるしごき加工工程を示し、ナット用素材が成形パンチから分離した状態を示す図である。本実施形態に係るボールねじ用ナットのしごき加工方法におけるしごき加工工程を示し、ナット用素材の排出状態を示す図である。

　はじめに、第一の発明の一実施形態に係るボールねじ用ナットの製造方法および第二の発明の一実施形態に係るボールねじ用ナットのしごき加工方法が対象とするボールねじを図１～図３に基づいて説明する。図１はボールねじの部分的な縦断面図で、図２は、図１のナットの要部横断面図で、図３はボール循環路の拡大縦断面図である。図１に示すように、ボールねじ１は、螺旋状のねじ溝（ボール転動溝ともいう）３ａが外周面に形成されたねじ軸３と、ねじ軸３のねじ溝３ａに対向する螺旋状のねじ溝（ボール転動溝ともいう）５ａが内周面に形成されたナット５と、両ねじ溝３ａ、５ａにより形成される螺旋状のボール転動路７内に転動自在に装填された複数のボール９と、ボール９をボール転動路７の終点から始点へ戻し循環させるボール循環路１１とを備えている。

　ボール９は、ボール転動路７内を移動しつつねじ軸３の回りを回ってボール転動路７の終点に至り、そこでボール循環路１１の一方の端部から掬いあげられてボール循環路１１内を通り、ボール循環路１１の他方の端部からボール転動路７の始点に戻されるようになっている。

　ボールねじ１は、ボール９を介してねじ軸３に螺合されているナット５とねじ軸３とを相対回転運動させると、ボール９の転動を介してねじ軸３とナット５とが軸方向に相対移動するようになっている。そして、ボール転動路７とボール循環路１１により無端状のボール通路が形成されており、ボール転動路７内を転動するボール９が無端状のボール通路内を無限に循環するようになっているため、ねじ軸３とナット５とは継続的に相対移動することができる。ボール転動路７の断面形状は、円弧状でもゴシックアーチ状でもよい。ねじ軸３、ナット５、ボール９の素材は特に限定されるものではなく、一般的な材料、例えば金属、鋼、セラミックス等が使用される。

　ボール循環路１１について、図２、図３を参照して説明する。ボール循環路１１は、ナット５の内周面に一体的に形成されている。ナット５の円筒状の内周面の一部を凹化させてボール循環溝２０を形成し、ボール循環溝２０をボール循環路１１としている。したがって、チューブ式、コマ式等のボール循環形式の場合とは異なり、ボール循環路を構成する別部材は取り付けられていない。

　図３に示すように、ボール転動路７の終点に転動してきたボール９は、ボール循環路１１の一方の端部から掬い上げられてナット５の内部、すなわち径方向外側に沈み込む。そして、ボール循環路１１内を通ってねじ軸３のねじ溝３ａのねじ山部３ｂを乗り越えて、ボール循環路１１の他方の端部からボール転動路７の始点に戻される。ボール循環路１１の断面形状は、円弧状でもゴシックアーチ状でもよい。

　このように、ナット５の内周面には、ボール９が転動するねじ溝５ａとボール９が循環するボール循環溝２０が形成されている。ねじ溝５ａはボール転動溝であるので、ボール転動溝５ａともいう。請求の範囲におけるボール転動溝およびボール循環溝は、上記の意味で用いる。

＜第一の発明の実施形態＞
　第一の発明の一実施形態に係るボールねじ用ナットの製造方法について図４～図７を参照して説明する。図４および図５は第一の発明の一実施形態に係るボールねじ用ナットの製造方法における循環溝形成工程の概要を示す縦断面図で、図６は、本実施形態に係るボールねじ用ナットの製造方法に基づいてボール循環溝と位相基準が形成されたナット用素材を示し、図６Ｂは、循環溝形成工程後のナット用素材の平面図と縦断面図で、図６Ａは、旋削加工後のナット用素材の平面図と縦断面図である。図７は、転動溝形成工程の概要を示し、図７Ａは縦断面図で、図７Ｂは平面図である。

　本実施形態に係るボールねじ用ナットの製造方法における循環溝形成工程は、後述するしごき加工を適用した例を示す。図４、図５に示すように、しごき加工に用いる金型は、ボール循環溝２０の凹部に対応した凸部３０ａが形成された分割成形パンチ３０と、分割成形パンチ３０の位置を規制すると共に分割成形パンチ３０に作用する荷重を受け止めるパンチベース３１と、ナット５のブランクＭの外周面をしごくことによりブランクＭの外径を縮径させる絞りダイス３２と、ブランクＭの外周面をしごく際にブランクＭに作用する軸方向荷重を受けると共に分割成形パンチ３０の位置を規制するパンチホルダ３３とから構成されている。

　絞りダイス３２は、円筒状内周面３２ａを有し、円筒状内周面３２ａの下方側に、絞りダイス３２の端面に向かって拡がるテーパ状内周面３２ｂが形成されている。パンチホルダ３３には、その上面に位相基準を形成する成形面３３ａとナット用素材５’の端面を規制する面３３ｂが形成されている。絞りダイス３２の円筒状内周面３２ａに摺動自在に篏合する上面拘束型３４を備えている。

　詳細は後述する図１３Ａに示すように、絞りダイス３２と上面拘束型３４が上方に後退し、分割成形パンチ３０がパンチベース３１に対して上方に相対移動している。分割成形パンチ３０がパンチベース３１に対して上方に相対移動すると、分割成形パンチ３０は縮径した状態となる。この状態で、円筒状のブランクＭが分割成形パンチ３０に外篏され、パンチホルダ３３上に配置される。その後、絞りダイス３２と上面拘束型３４が下降し、上面拘束型３４が分割成形パンチ３０に当接し、分割成形パンチ３０がパンチベース３１の傾斜面に沿ってパンチベース３１に対して相対移動する。分割成形パンチ３０がパンチベース３１の斜面に沿って移動し、所定の半径方向寸法に拡径する。この状態を図４は示している（後述する図１３Ｂに対応する）。

　次に、図５（後述する図１３Ｄに対応する）に示すように、絞りダイス３２を下降させると、ブランクＭの外周面が絞りダイス３２のテーパ状内周面３２ｂによりしごかれ、ブランクＭは半径方向内側への絞り込み作用と軸方向下方への流動作用を受ける。ブランクＭは絞り込み作用を受けて縮径し、分割成形パンチ３０の凸部３０ａによりボール循環溝２０がブランクＭの内周面に転写される。また、ブランクＭの軸方向への流動作用はパンチホルダ３３により規制されるが、パンチホルダ３３の一部には位相基準を形成する凹形状の成形面３３ａが形成されており、軸方向下方への流動作用を受けた材料の一部は凹形状の成形面３３ａに流動し、転動溝形成工程で位相方向の位置決めに用いられる位相基準用凸部Ｓを形成する。このようにして、ボール循環溝２０と位相基準Ｓを同時に形成する。

　軸方向下方への流動作用をパンチホルダ３３により規制された材料は、パンチホルダ３３と絞りダイス３２の隙間や軸方向上方へ流動しようとする。材料が軸方向上方に流動すると、分割成形パンチ３０の凸部３０ａに押し付けられていた材料が、軸方向上方への材料流動に引っ張られて分割成形パンチ３０の凸部３０ａの上面から離れてしまい、分割成形パンチ３０の凸部３０ａの凸形状が正しく転写されなくなる。そこで、ブランクＭの上面を上面拘束型３４で拘束することにより、軸方向上方への材料流動を抑制し、分割成形パンチ３０の凸部３０ａの凸形状をブランクＭの内周面に精度よく転写させることができる。

　詳細は後述する図１３Ｅ示すように、絞りダイス３２を上昇させると、ボール循環溝２０が形成されたナット用素材５”は絞りダイス３２に嵌ったまま一緒に上昇し、さらに分割成形パンチ３０は、凸部３０ａがナット用素材５”のボール循環溝２０と嵌っているため、ナット用素材５”と共に上昇する。分割成形パンチ３０が上昇する際にはパンチホルダ３３とパンチベース３１の斜面に沿って上昇するため、相対的にナット用素材５”に対して径方向内側に移動することになり、分割成形パンチ３０の凸部３０ａがナット用素材５”のボール循環溝２０から外れて、ナット用素材５”を分割成形パンチ３０から取り出すことが可能になる。

　図６を参照して、本実施形態に係るボールねじ用ナットの製造方法に基づいてボール循環溝と位相基準が形成されたナット用素材を説明する。図６Ｂは、循環溝形成工程後（しごき加工後）のナット用素材５”の平面図と縦断面図で、図６Ａは、旋削加工後のナット用素材５’の平面図と縦断面図である。図６Ｂに示す循環溝形成工程後のナット用素材５”は、その外周面と一端部の余肉を旋削加工により除去し、図６Ａに示すナット用素材５’となる。ナット用素材５’、５”には、ボール循環溝２０と位相基準Ｓが形成されている。

　図６Ａに示すナット用素材５’の位相基準Ｓを使用して後工程のボール転動溝を形成する転動溝形成工程を行う。転動溝形成工程について図７を参照して説明する。図７Ａは、転動溝形成工程の概要を示す縦断面図で、図７Ｂは、転動溝形成工程の概要を示す平面図である。

　図７Ａ、図７Ｂのチャック５０を解放した状態で、ナット用素材５’を旋盤の主軸台５１に配置する。そして、図７Ｂに示すように、ナット用素材５’に形成された位相基準Ｓを位置決めする基準受け部５２を位相基準Ｓに係止させて、チャック５０を締め付ける。主軸の回転方向の力を受ける側の基準受け部５２と位相基準Ｓとの間で係止（当接）させているので、隙間による位相ずれが生じない。主軸を回転させ、ナット用素材５’の内周面にバイト５３によりボール転動溝５ａを旋削加工する。主軸の回転と同期させてバイト５３を軸方向に送り、ボール転動溝５ａのリードが形成される。前工程の転動溝形成工程でボール循環溝２０と位相基準Ｓを同時に形成されているので、図７Ａに示すように、ボール循環溝２０に対するボール転動溝５ａの形成位置が正確で、ボール循環溝２０の端部とボール転動溝５ａの端部とにズレがなく、両者の接続部分に段差が生じることがほとんどなく、高精度である。旋削加工後、熱処理を施し、ナット用素材５’に形成された位相基準Ｓを同様に使用して研削仕上げ加工を行う。

＜第二の発明の実施形態＞
　次に、第二の発明の一実施形態に係るボールねじ用ナットのしごき加工方法を図４～図６および図８～図１３に基づいて説明する。第一の発明の一実施形態に係るボールねじ用ナットの製造方法における循環溝形成工程について図４～図６を参照して前述した内容は、第二の発明の一実施形態に係るボールねじ用ナットのしごき加工方法においても同じであるので、前述した内容を全て準用する。第二の発明の一実施形態に係るボールねじ用ナットのしごき加工方法については、図８～図１３に基づいて金型およびしごき加工工程の詳細を追加して説明する。

　図８は、第二の発明の一実施形態に係るボールねじ用ナットのしごき加工方法における金型中の分割成形パンチを示し、図８Ａは平面図で、図８Ｂは側面図で、図８Ｃは横断面図である。図９は、図８の分割成形パンチの詳細を示し、図９Ａは、図８ＡのＤ部の拡大図で、図９Ｂは、図９ＡのＥ－Ｅ線における断面図で、図９Ｃ図は、図８ＢのＦ方向に矢視した図である。図１０は分割成形パンチの変形例を示す平面図である。図１１は、本実施形態に係るボールねじ用ナットのしごき加工方法における金型中のパンチベースを示し、図１１Ａは、図１１Ｂの右側面図で、図１１Ｂは平面図で、図１１Ｃは、図１１Ｂの左側面図で、図１１Ｅは、図１１ＢのＧ－Ｇ線における縦断面図で、図１１Ｄは、図１１ＥのＨ－Ｈ線における横断面図である。図１２は、本実施形態に係るボールねじ用ナットのしごき加工方法における金型中のパンチホルダを示し、図１２Ａは平面図で、図１２Ｂは縦断面図で、図１２Ｃは、図１２ＡのＩ－Ｉ線における断面図である。

　図８Ａに示すように、本実施形態に係るボールねじ用ナットのしごき加工方法における分割成形パンチ３０は、ボール循環溝２０の凹部に対応した凸部３０ａが一つの分割成形パンチ３０に形成された状態で２分割されている。図８Ｂ、図８Ｃに示すように、分割成形パンチ３０は、図４に示すパンチホルダ３３のテーパ状内周面３３ｃに摺動案内される円弧形状のテーパ状外周面３０ｂと、パンチベース３１のＶ字形状のテーパ状案内面３１ａ（図１１参照）に摺動案内されるＶ字形状の側面３０ｃを備えている。分割成形パンチ３０のテーパ状外周面３０ｂは、一定の曲率半径の円弧形状で形成されているので、パンチホルダ３３のテーパ状内周面３３ｃの母線方向に摺動可能である。凸部３０ａが設けられた側の分割成形パンチ３０の軸方向領域は、一対の分割成形パンチ３０が縮径したときの干渉を減らし当接状態を安定させるため、軸方向に平行に形成されている。

　図９Ａに示すように、ボール循環溝２０の凹部に対応した凸部３０ａは、Ｓ字形状に形成され、その両端部の中心線Ｃ１はボール転動溝５ａの中心線Ｃ５と滑らかに接続するように形成されている。凸部３０ａのＥ－Ｅ線における断面形状は、図９Ｂに示すように、円弧状あるいはゴシックアーチ状に形成されている。図９Ｃに示すように、図８Ｂに示す分割成形パンチ３０をＦ方向に矢視すると、分割成形パンチ３０の外周面から突出して形成された凸部３０ａの周方向の形状が理解される。凸部３０ａの周方向の中央部がボール循環溝２０の深い部分を転写し、図３に示したように、ボール９がねじ軸３のねじ山部３ｂを乗り越えることができる。

　分割成形パンチ３０の変形例を図１０に示す。本変形例では、ボール循環溝２０の凹部に対応した凸部３０ａが複数（２個）形成されている。分割成形パンチ３０の凸部３０ａの個数は、ボールねじの設計仕様により適宜の個数となる。分割成形パンチ３０のその他の構成は、図８、図９で前述した内容と同じであるので、重複説明を省略する。

　次に、図１１Ｂに示すように、パンチベース３１は、図面左側（底部側）のテーパ状外周面３１ｂとストレートな小径外周面３１ｃとからなる棒状の構成部品である。テーパ状外周面３１ｂとストレートな小径外周面３１ｃに亙ってＶ字形状のテーパ状案内面３１ａが形成されている。パンチベース３１のＶ字形状のテーパ状案内面３１ａには、前述したように、分割成形パンチ３０のＶ字形状の側面３０ｃ（図８Ｂ、図８Ｃ参照）が摺動案内される。図１１Ａ、図１１Ｃに示すように、Ｖ字形状のテーパ状案内面３１ａはパンチベース３１の直径方向に対向して一対形成されている。

　図１１ＢのＧ－Ｇ線の縦断面である図１１Ｅに示すように、一対のＶ字形状のテーパ状案内面３１ａの底部３１ｄは、ストレートな小径外周面３１ｃの端部側に向かって半径方向の距離が狭まるように傾斜している。これにより、分割成形パンチ３０がパンチベース３１に対して軸方向に相対移動することにより、分割成形パンチが縮径可能となる。図１１ＥのＨ－Ｈ線における横断面を図１１Ｄに示す。パンチベース３１のテーパ状外周面３１ｂは、図１２Ｂに示すパンチホルダ３３のテーパ状内周面３３ｃに篏合し固定される。

　図１２Ｂに示すように、パンチホルダ３３は、円錐状の筒状体である。パンチホルダ３３の内周にはテーパ状内周面３３ｃが形成され、パンチホルダ３３の上面にはブランクＭの軸方向への流動作用を規制する端面３３ｂと一部に位相基準Ｓ（図６Ｂ参照）を形成する凹形状の成形面３３ａが形成されている。位相基準Ｓを形成する凹形状の成形面３３ａおよび端面３３ｂは、図１２ＡのＩ－Ｉ線における断面図である図１２Ｃに示す。

　最後に、本実施形態に係るボールねじ用ナットのしごき加工方法のしごき加工工程の詳細について図１３を参照して説明する。図１３Ａはブランクをセットした状態、図１３Ｂはしごき加工直前状態、図１３Ｃは、しごき加工開始状態、図１３Ｄは、しごき加工終了状態、図１３Ｅはナット用素材の成形パンチから分離した状態、図１３Ｆはナット用素材の排出状態を示す。

　図１３Ａに示すように、絞りダイス３２と上面拘束型３４が上方に後退し、分割成形パンチ３０がパンチベース３１に対して上方に相対移動している。分割成形パンチ３０がパンチベース３１に対して上方に相対移動すると、分割成形パンチ３０は縮径した状態となる。この状態で、円筒状のブランクＭが分割成形パンチ３０に外篏され、パンチホルダ３３上に配置される。

　その後、図１３Ｂに示すように、絞りダイス３２と上面拘束型３４が下降し、上面拘束型３４が分割成形パンチ３０に当接し、分割成形パンチ３０がパンチベース３１の傾斜面に沿ってパンチベース３１に対して相対移動する。分割成形パンチ３０がパンチベース３１の斜面に沿って移動し、所定の半径方向寸法に拡径する。この状態で、図１３Ｃに示すように、しごき加工を開始する。

　図１３Ｄに示すように、絞りダイス３２を下降させると、ブランクＭの外周面が絞りダイス３２のテーパ状内周面３２ｂによりしごかれ、ブランクＭは半径方向内側への絞り込み作用と軸方向下方への流動作用を受ける。ブランクＭは絞り込み作用を受けて縮径し、分割成形パンチ３０の凸部３０ａによりボール循環溝２０がブランクＭの内周面に転写される。また、ブランクＭの軸方向への流動作用はパンチホルダ３３により規制されるが、パンチホルダ３３の一部には位相基準を形成する凹形状の成形面３３ａが形成されており、軸方向下方への流動作用を受けた材料の一部は凹形状の成形面３３ａに流動し、転動溝形成工程で位相方向の位置決めに用いられる位相基準Ｓ（図６Ｂ参照）を形成する。このようにして、ボール循環溝２０と位相基準Ｓを同時に形成する。

　図１３Ｅに示すように、絞りダイス３２を上昇させると、ボール循環溝２０が形成されたナット用素材５”は絞りダイス３２に嵌ったまま一緒に上昇し、さらに分割成形パンチ３０は、凸部３０ａがナット用素材５”のボール循環溝２０と嵌っているため、ナット用素材５”と共に上昇する。分割成形パンチ３０が上昇する際にはパンチホルダ３３とパンチベース３１の斜面に沿って上昇するため、相対的にナット用素材５”に対して径方向内側に移動することになり、分割成形パンチ３０の凸部３０ａがナット用素材５”のボール循環溝２０から外れて、ナット用素材５”を分割成形パンチ３０から取り出すことが可能になる。図１３Ｆに示すように、上面拘束型３４が下降し、ナット用素材５”が絞りダイス３２から排出される。

　本実施形態に係るボールねじ用ナットのしごき加工方法により形成された位相基準Ｓを使用して、前述した図７に示す転動溝形成工程を行うことができる。

　本実施形態に係るボールねじ用ナットのしごき加工方法によれば、ボール循環溝を高精度に形成することができ、さらに、しごき加工によりボール循環溝と位相基準を同時に形成する場合は、ボール循環溝と位相基準との位相ずれの抑制を促進でき、高精度なボールねじ用ナットを実現することができる。また、分割成形パンチ、パンチベース、パンチホルダからなる内側金型を縮径可能な高剛性の分割型構造としたので、ボール循環溝を高精度に形成することができることに加えて、金型寿命面でも有利である。

　本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々の形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、請求の範囲によって示され、さらに請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

１　　　　　ボールねじ
３　　　　　ねじ軸
３ａ　　　　ねじ溝、ボール転動溝
５　　　　　ボールねじ用ナット
５’　　　　ナット用素材
５”　　　　ナット用素材
５ａ　　　　ねじ溝、ボール転動溝
７　　　　　ボール転動路
９　　　　　ボール
１１　　　　ボール循環路
２０　　　　ボール循環溝
３０　　　　分割成形パンチ
３０ａ　　　凸部
３１　　　　パンチベース
３２　　　　絞りダイス
３３　　　　パンチホルダ
３３ａ　　　成形面
３４　　　　上面拘束型
Ｍ　　　　　ブランク
Ｓ　　　　　位相基準

Claims

　外周面に螺旋状のボール転動溝を形成したねじ軸と、内周面に前記ねじ軸の前記ボール転動溝に対向する螺旋状のボール転動溝を形成したナットと、前記両ボール転動溝により形成されるボール転動路に配置される複数のボールとを備え、前記ナットは、前記内周面に前記ボールを前記ボール転動路の終点から始点へ戻すボール循環溝を備えるボールねじ用ナットの製造方法であって、
　前記ボール循環溝を形成する循環溝形成工程において、前記ナットのブランクに前記ボール循環溝と位相基準を塑性加工により同時に形成し、
　前記位相基準を使用して、前記ボール転動溝を形成する転動溝形成工程を行うことを特徴とするボールねじ用ナットの製造方法。
　前記循環溝形成工程において前記ボール循環溝と前記位相基準を同時に形成する前記塑性加工がしごき加工であることを特徴とする請求項１に記載のボールねじ用ナットの製造方法。
　外周面に螺旋状のボール転動溝を形成したねじ軸と、内周面に前記ねじ軸の前記ボール転動溝に対向する螺旋状のボール転動溝を形成したナットと、前記両ボール転動溝により形成されるボール転動路に配置される複数のボールとを備え、前記ナットは、前記内周面に前記ボールを前記ボール転動路の終点から始点へ戻すボール循環溝を備えるボールねじ用ナットのしごき加工方法であって、
　前記しごき加工に用いる金型は、前記ボール循環溝の凹部に対応した凸部が形成された分割成形パンチと、この分割成形パンチの位置を規制すると共に前記分割成形パンチに作用する荷重を受け止めるパンチベースと、前記ナットのブランクの外周面をしごくことによりブランクの外径を縮径させる絞りダイスと、前記ブランクの外周面をしごく際に前記ブランクに作用する軸方向荷重を受けると共に前記分割成形パンチの位置を規制するパンチホルダとから構成され、
　前記絞りダイスにより前記ブランクを縮径させることにより、前記ボール循環溝を形成することを特徴とするボールねじ用ナットのしごき加工方法。
　前記パンチホルダは、ボール転動溝加工時の位相基準に対応した成形面を備え、前記絞りダイスにより前記ブランクを縮径させることにより、前記ボール循環溝と前記位相基準を同時に形成することを特徴とする請求項３に記載のボールねじ用ナットのしごき加工方法。
　前記しごき加工に用いる金型は、さらに上面拘束型を備え、この上面拘束型により前記ブランクの上面を拘束することにより、軸方向の変形を抑制することを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のボールねじ用ナットのしごき加工方法。