JP2004249373A - Method for grinding thread groove of ball screw apparatus - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique which suppresses increase of the number of components and reduces a manufacturing cost by circulating balls within a closed loop connected by a ball circulating groove, which makes the balls sink toward the inside diameter side of a screw shaft and returns the balls from the down stream side to the upstream side, and which can omits the work for separately grinding a plurality of thread grooves when a plurality of the thread grooves are provided. <P>SOLUTION: A rotary shaft 43 having grinding wheels 44, 45 mounted thereon is tilted by a lead angle θ2 of the thread grooves 31, 32. Grinding is carried out by bringing the grinding wheels 44, 45 into contact with the track surfaces of the thread grooves 31, 32. As a result, a plurality of the thread grooves 31, 32 are simultaneously ground. Therefore, a production process for the screw shaft 3 is simplified and its manufacturing cost is reduced compared with the case where the thread grooves 31, 32 are separately ground. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボールをねじ軸の内径側に沈みこませて下流側から上流側へ戻すボール循環溝で接続された複数本のねじ溝を研磨する研磨方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ボールねじ装置では、ねじ軸とナット部材とが伸縮動作した場合であっても、それらに形成した各ねじ溝を転動するボール群の抜出しを防止する必要がある。このため、ねじ軸のねじ溝とナット部材のねじ溝とで形成するボール通路の両端を連通連結して閉ループとし、ボール群を閉ループ内で転動循環させる技術がある。
【０００３】
このように、ボール群を閉ループ内で転動循環させるために、リターンチューブ（例えば、特許文献１参照）や、循環こま（例えば、特許文献２参照）を用いる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−２５３１４６号
【特許文献２】
特開２０００−１８３６０号
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のボールねじ装置では、ボール群を閉ループ内で転動循環させるために、リターンチューブや、循環こまといった特別な部材を設けている。
【０００６】
このため、部品点数が増加し、あるいは場合によっては製造コストが高くなることが考えられる。
【０００７】
そこで、ボールをねじ軸の内径側に沈みこませて下流側から上流側へ戻すボール循環溝で接続することでねじ溝を閉ループとし、この閉ループ内でボールを循環させるようにすることで、部品点数の増加を抑え、製造コストを抑えるようにした技術が提案されている。
【０００８】
しかし、このようなねじ溝をねじ軸に複数本設ける場合、ねじ溝をそれぞれ研磨するのは手間であった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ねじ軸と、このねじ軸に同心に配置されるナット部材とが、軸心周りに相対回転可能かつ軸方向に相対移動可能に設けられ、前記ナット部材の内周面に連続したねじ溝が形成され、前記ねじ軸の外周面に、ねじ軸一周に満たない周方向長さを有するとともに等しいリード角を有する複数本のねじ溝が軸方向に離隔して形成され、前記各ねじ溝は、ボール転動方向における上流と下流とを連続するよう前記ねじ軸に形成されたボール循環溝で接続され、前記ねじ軸とナット部材とが軸心周りに相対回転する動作に伴なって下流側のボールがナット部材のねじ山を乗越えるようボール循環溝に沿って内径側に沈みこみ上流側へ戻されるようにしたボールねじ装置における、前記ねじ軸のねじ溝を研磨する研磨方法である。
【００１０】
この研磨方法は、前記各ねじ溝とそれらに接続される前記ボール循環溝との接続点どうしを結ぶ直線を、前記ねじ軸の軸方向に対して前記ねじ溝のリード角分だけ傾斜させるよう、前記ねじ溝の軸方向投影領域を互いに周方向でずらして配置した状態で、前記ねじ溝それぞれの軌道面に、軸方向に対して前記リード角分だけ傾斜させた回転軸に取付けた複数個の研磨具を接触させて回転させるものである。
【００１１】
上記のように、研磨具を取付けた回転軸をねじ溝のリード角分だけ軸方向に対して傾斜させて、この回転軸に取付けた研磨具それぞれを、それぞれのねじ溝の軌道面に当てて研磨することで、複数本のねじ溝を同時に研磨することが可能となり、各ねじ溝ずつ研磨する場合に比べて製造工程が簡素になり、ねじ軸の製造コストを低減することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係るボールねじ装置のねじ軸の研磨方法を説明する。まずボールねじ装置の構成を、図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１はボールねじ装置の全体縦断面図、図２は図１の状態からナット部材を軸方向一方へ移動させた状態を示す全体縦断面図、図３はボールねじ装置の分解斜視図、図４はボール循環経路を拡大した一部破断断面図、図５はボール循環経路の要部拡大側面図、図６はボール循環経路の要部拡大正面断面図、図７はボール循環経路全体の線形図、図８および図９はねじ溝の研磨方法を示す説明図である。
【００１４】
図１に示すように、この実施の形態に係るボールねじ装置１は、筒状のナット部材２と、筒状のねじ軸３と、ナット部材２およびねじ軸３の対向面間に配置される二列のボール群４と、これらボール群４を構成するボール４ａを円周方向等配位置に保持する保持器リング５と、ナット部材２に回転一体に外嵌する金属製のブラケット８と、このブラケット８に外嵌する樹脂製の歯車９とを備えている。
【００１５】
ナット部材２の内周面に、その一方軸端から他方軸端まで所定のリード角を有する連続した、螺旋状の一条のねじ溝２１が形成されている。
【００１６】
ねじ軸３は、ナット部材２の径方向内方位置でかつナット部材２と同心に配置され、ナット部材２の軸方向Ｄ長さよりも短い長さに形成されている。ねじ軸３の内周面の軸方向Ｄ途中に、径方向内方に突出する環状の補強部３ａが形成されている。ねじ軸３は、図示しないケースなどの固定部分に対して非回転かつ軸方向Ｄに不動に取り付けられる。ねじ軸３に対してナット部材２が回転可能かつ軸方向Ｄに移動可能に設けられる。
【００１７】
ねじ軸３の外周面軸方向Ｄ途中部位に、軸方向Ｄに離隔する二条の独立したねじ溝３１，３２が形成されている。それぞれのねじ溝３１，３２は、ナット部材２の内周面に形成したねじ溝２１と等しいリード角を有し、それぞれねじ軸３一周に満たない周方向長さに形成されている。ねじ溝２１およびねじ溝３１，３２の断面形状は、ゴシックアーク形状に形成されている。なお、ゴシックアーク形状でなく半円形状とすることもできる。
【００１８】
図２に示すように、ナット部材２とねじ軸３とは、最大に引離された最大伸長状態で軸方向Ｄ所定長さの重合領域が確保されており、ねじ溝３１，３２は、この重合領域に配置されている。
【００１９】
図３〜図５に示すように、ボール軌道の上流・下流、すなわちねじ溝３１，３２の上流・下流どうしは、ボール循環溝３３，３４を介して連通連結され、それぞれ別個に閉ループとされている。
【００２０】
ナット部材２に形成したねじ溝２１、およびねじ軸３に形成したねじ溝３１，３２間に前記二列のボール群４が介装され、ナット部材２が軸心周りに回転することで、ナット部材２とねじ軸３との対向面間で各ボール群４がそれぞれ独立して循環される。
【００２１】
ボール循環溝３３，３４は、ねじ溝３１，３２の下流側のボール４ａを順次内径側へ沈みこませ、ナット部材２のねじ山（ランド部ともいう）２２を乗越えさせて上流側へ戻すことで、各列のボール群４のボール４ａを、それぞれ独立して転動循環させる機能を有する。このため図６に示すように、ボール循環溝３３，３４は、ねじ溝３１，３２からねじ軸３の内径側に沈みこむよう湾曲し、かつ側面視して蛇行した形状になっている。
【００２２】
以下に、各ボール循環溝３３，３４の形状について、転動するボール４ａの中心軌跡Ｃに基づいて説明する。また各ボール循環溝３３，３４どうしの形状は同一なので、一方のボール循環溝３３の形状の説明をもって、他方のボール循環溝３４の形状の説明を代用する。
【００２３】
ねじ溝３１とボール循環溝３３との関係条件として、ボール４ａの出入りを円滑にする必要がある。この点に着目した場合、ボール循環溝３３の周方向での長さ、すなわち図６に示すボール循環溝３３の占有角度θ１をできるだけ大きくすれば実現できることは明らかである。
【００２４】
しかし、ボール循環溝３３は、ボール４ａを内径側へ沈みこませることでねじ溝３１を転動する下流のボール４ａを上流へ戻すものであるため、ボール循環溝３３を転動するボール４ａは、スラスト荷重やラジアル荷重を受けることができない。
【００２５】
このため、ボール循環溝３３の周方向での長さ、換言すれば占有角度θ１はできるだけ小さい方が望ましく、これによって荷重負担領域を可及的に大きくできる。このような点を考慮してボール循環溝３３の形状は決定される。
【００２６】
図５に示す傾き角αは、ねじ軸３の側面視において、軸方向Ｄとボール循環溝３３を転動するボール４ａの中心軌跡Ｃとの交叉角度を示す。この傾き角αは４０°〜６０°に設定している。
【００２７】
傾き角αを大きくする（例えば、６０°を超える値）ほど、ボール循環溝３３のボール４ａ移動方向の長さが長くなる。このことは即ち、占有角度θ１が大きくなることを意味する。傾き角αが大きい場合、ボール４ａに働く転がり抵抗が小さくなるため、ボール４ａの動作円滑性は向上する。しかしボール循環溝３３の長さが長くなるほどスラスト荷重やラジアル荷重を負担する負荷容量が小さくなる。
【００２８】
逆に、傾き角αを小さくする（例えば、４５°未満の値）ほどボール４ａ転動方向の長さが短くなり、占有角度θ１が小さくなって、負荷容量は、上記傾き角αが大きい場合に比べて高くなる。しかしボール４ａに働く転がり抵抗が大きくなって、ボール４ａの動作円滑性は低下する。
【００２９】
上記したように、傾き角αを大きくとれば、ボール４ａの動作円滑性は向上するが、占有角度θ１が大きくなって負荷容量が低くなることを考慮し、傾き角αを可及的に小さくするよう上記範囲内（４０°〜６０°）に規定することで、占有角度θ１を可及的に小さくし、負荷容量を高めるようにする。
【００３０】
ところで、ねじ溝３１とボール循環溝３３とは、ボール４ａを円滑に転動させるために、緩やかに連接する必要がある。このために、図５に示すように、側面視してねじ溝３１とボール循環溝３３との連接する部分を転動するボール４ａの中心軌跡Ｃが、ボール４ａの直径ｒに対して１．８倍以上の曲率半径Ｒを有する曲線とする。
【００３１】
このようにすることにより、ボール４ａがボール循環溝３３に入るときや、ボール循環溝３３から出るときの方向転換過程において、ボール４ａに働く転がり抵抗を可及的に小さくすることができる。そのため、ボール４ａが蛇行して転がる動作が滑らかになって、耐摩耗が向上する（摩耗量が少なくなる）。
【００３２】
図６に示すように、正面視してボール循環溝３３は、ボール４ａの転動方向の中間領域を径方向で沈みこむよう湾曲した形状（凹曲形状）に形成されており、かつボール４ａの転動方向の両端側領域で径方向外方に膨らむよう湾曲した形状（凸曲形状）に形成されている。ボール循環溝３３のボール転動方向両端領域を転動するボール４ａの中心軌跡Ｃと、ねじ溝３１を転動するボール４ａの中心軌跡Ｃとは、所定の角度βをもって交叉する。
【００３３】
この角度βは、ねじ溝３１を転動するボール４ａの中心軌跡Ｃである大円弧Ｒ１と、ボール循環溝３３の端部分を転動するボール４ａの中心軌跡Ｃである小円弧Ｒ２との交点Ｋにおいて、大円弧Ｒ１側からの第一接線Ｙと、小円弧Ｒ２側からの第二接線Ｚとの交叉角度である。角度βは、０°よりも大きく３０°以下が好ましく、さらに好ましくは２０°以下に設定されている。大円弧Ｒ１の曲率中心Ｐ１から交点Ｋを通る直線Ｇ上に、小円弧Ｒ２の曲率中心Ｐ２を配置すれば、交叉角度βは０°となる。
【００３４】
交叉角度βを所定角度範囲に設定すれば、ねじ溝３１とボール循環溝３３との間をボール４ａが出入りする過程におけるボール４ａの径方向での変位量を小さくすることができ、従ってボール４ａの出入りが円滑になる。なお、交叉角度βを３０°よりも大きく設定した場合、ねじ溝３１とボール４ａの径方向での変位量が大きくなりすぎるため、好ましくない。
【００３５】
このように、占有角度θ１を有するボール循環溝３３はボール４ａが荷重を負担できない領域であり、この領域を可及的に小さくすることにより、負荷容量を可及的に高めるようにした上で、ボール循環溝３３を転動するボール４ａに働く転がり抵抗を可及的に小さくすることにより、ボール４ａの転がり状態を滑らかにするようにしている。上記のことは、他方のボール循環溝３４についても同様である。
【００３６】
ここで、ボール循環溝３３，３４どうしの関係の詳細を下記に示す。図４および図５で示すように、一方のボール循環溝３３において、紙面上方の交点Ｋをボール循環溝３３の始点Ｋ１とし、紙面下方の交点Ｋをボール循環溝３３の終点Ｋ２とする。他方のボール循環溝３４において、紙面上方の交点Ｋをボール循環溝３４の始点Ｋ３とし、紙面下方の交点Ｋをボール循環溝３４の終点Ｋ４とする。
【００３７】
なお、ボール循環溝３３の始点Ｋ１から終点Ｋ２までの軌道長さと、ボール循環溝３４の始点Ｋ３から終点Ｋ４までの軌道長さとは、等しく形成されている。
【００３８】
この場合、他方のボール循環溝３４の始点Ｋ３は、一方のボール循環溝３３における始点Ｋ１に対し、周方向でずれた位置に配置されている。換言すれば、一方のボール循環溝３３における始点Ｋ１と他方のボール循環溝３４の始点Ｋ３とは、軸方向Ｄの投影位置がずれている。具体的には、正面視して他方のボール循環溝３４の始点Ｋ３は、一方のボール循環溝３３における始点Ｋ１に対し時計回転方向にずれた位置に配置されている。
【００３９】
そのずれ量Ｂは、一方のボール循環溝３３における始点Ｋ１と他方のボール循環溝３４の始点Ｋ３とを結んだ直線４０の軸方向Ｄの投影量に相当する。この直線４０は、軸方向Ｄに対してリード角θ２分だけ傾斜している。
【００４０】
但し、他方のボール循環溝３４の始点Ｋ３を、ボール循環溝３３，３４どうしが接近するよう、一方のボール循環溝３３における終点Ｋ２を配置する際、ボール循環溝３３，３４間のねじ山４１が小さくなりすぎたり、あるいはボール循環溝３３，３４を転動するボール４ａどうしが干渉しないようにする必要がある。このような場合、ねじ溝３１，３２の軸方向Ｄの離隔距離を調節するなどして対応する。
【００４１】
ボール循環溝３３の始点Ｋ１から終点Ｋ２までの軌道長さと、ボール循環溝３４の始点Ｋ３から終点Ｋ４までの軌道長さとは、等しく形成されているため、ボール循環溝３３の終点Ｋ２とボール循環溝３４の終点Ｋ４とは、相対的に、ボール循環溝３３における始点Ｋ１と他方のボール循環溝３４の始点Ｋ３との関係においても同様である。
【００４２】
前記保持器リング５は、ボール４ａどうしを溝方向で干渉させないようにするものである。この保持器リング５は薄肉の円筒部材からなり、その円周方向複数ヶ所に、軸方向Ｄに沿う長孔形状のボールポケット５１が形成されている。これらボールポケット５１に、ボール４ａがそれぞれ二個ずつ収納されている。
【００４３】
ねじ軸３の自由端側に縮径部３５が、保持器リング５の一端に径方向内向きのフランジ５２がそれぞれ形成され、ねじ軸３の縮径部３５に対して保持器リング５のフランジ５２が嵌込まれ、ねじ軸３の縮径部３５に形成された周溝に止め輪１０が係合されている。この構成により、保持器リング５は、ねじ軸３に対して軸方向Ｄでほぼ不動に位置決めされた状態で、かつ相対回転可能な状態で取付けられている。
【００４４】
止め輪１０は、ねじ軸３の縮径部３５とねじ溝２１の形成部分との境にできる段壁面３６から離れた位置に取り付けられている。これら止め輪１０と段壁面３６との間に対して保持器リング５のフランジ５２が軸方向Ｄに若干の遊びを持つ状態で配置されている。この構成により、保持器リング５が、ねじ軸３に対して軸方向Ｄにほぼ不動で、相対回転が許容される状態になる。
【００４５】
ブラケット８は外筒部８１と内筒部８３とを有して断面略コ字形に形成されている。ブラケット８の内筒部８３に、図示しない転がり軸受が組付けられる。ブラケット８は、前記転がり軸受を介してねじ軸３の中心孔に挿通される支軸に回転自在に支持される。
【００４６】
歯車９に、図示しないモータなどの回転動力源が減速歯車を介して噛合されるもので、ブラケット８の外筒部８１の外周面に樹脂を射出成型することで、ブラケット８に一体成形される。外筒部８１の内周面にナット部材２が嵌入されている。外筒部８１の内周面にセレーション８２が形成されている。このセレーション８２とナット部材２の嵌入方向奥側の外周面に形成されたセレーション２３とが嵌合され、これにより、ブラケット８とナット部材２とが回転一体に組付けられている。
【００４７】
次に、上述したボールねじ装置１におけるねじ軸３の製造方法を説明する。まず、ねじ溝３１，３２およびボール循環溝３３，３４をマシニングにより切削するようにして形成する。この際、一方のボール循環溝３３における始点Ｋ１と他方のボール循環溝３４の始点Ｋ３とを結んだ直線４０が、軸方向Ｄに対してリード角θ２分だけ傾斜するように、ねじ溝３１，３２どうしを周方向にずらして形成しておく。
【００４８】
続いて、ねじ溝３１，３２の軌道面および両肩部に硬化処理（高周波焼入や浸炭焼入など）を施し、所定の表面硬さを得る。この表面硬さは、例えばＨＲＣ（ロックウェルＣ硬さ）５８〜６２である。
【００４９】
ここで前述のように、ボール循環溝３３を形成した領域は、ボール４ａを内径側へ沈みこませることでねじ溝３１を転動する下流のボール４ａを上流へ戻すものであるため、荷重を負荷しない領域となる。このため、ボール循環溝３３，３４には硬化処理は施す必要はない。
【００５０】
ところで、上記のような硬化処理を施すことにより、ねじ溝３１，３２に熱歪が生じるため、ねじ溝３１，３２に研磨加工を行い熱歪を除去する。また、硬化処理を施していないボール循環溝３３，３４には、研磨加工は行わなくてもよい。
【００５１】
次に、ねじ溝３１，３２の研磨方法を説明する。上述のように、一方のボール循環溝３３における始点Ｋ１と他方のボール循環溝３４の始点Ｋ３とを結んだ直線４０は、軸方向Ｄに対してリード角θ２分だけ傾斜している。この直線４０は、軌道Ｃに対して直交する方向に沿う。
【００５２】
研磨装置４２の回転軸４３を、軸方向Ｄに平行な平面内で、かつリード角θ２に等しい角度だけ軸方向Ｄに対して傾斜させ、研磨具としての二個の砥石４４，４５を、それぞれねじ溝３１，３２の軌道面に当てる。なお、これら砥石４４，４５は、回転軸４３の先端部に、それぞれ同軸に配置されて回転軸４３の傾斜に直交する面内で回転軸４３周りに回転するものである。砥石４４，４５の外周部の断面形状は、ねじ溝３１，３２に熱歪が生じる前のゴシックアーク形状に実質的に等しく形成されている。
【００５３】
研磨加工の際の初期設定として、各砥石４４，４５の外径接触部を、一方のボール循環溝３３における始点Ｋ１と、他方のボール循環溝３４の始点Ｋ３にそれぞれ一致するようにしている。
【００５４】
このように設定した状態で、回転軸４３をその軸心周りに回転させることで各砥石４４，４５を軸心周りに回転させ、同時にねじ軸３をその軸心周りに反時計方向に回転させ、二条のねじ溝３１，３２の軌道面を同時に、ねじ溝方向に沿って順次研磨する。
【００５５】
研磨加工の際のねじ軸３の軸心周りの回転量（回転角度）は、ねじ溝３１，３２を軸方向Ｄに投影した領域、換言すれば、ねじ軸３の周方向長さから、占有角度θ１に相当する、ボール循環溝３３（ボール循環溝３４）の軸方向Ｄへの投影領域分を減じた量でよい。
【００５６】
ねじ軸３を前述の回転量だけ軸心周りに回転させると、各砥石４４，４５は、一方のボール循環溝３３における終点Ｋ２と他方のボール循環溝３４の終点Ｋ４に一致し、ボール循環溝３３，３４を研磨することなく、各ねじ溝３１，３２の軌道のみを、ねじ軸３の一回転に満たない前述の回転量だけで同時に研磨することができる。
【００５７】
ねじ軸３を前述の回転量だけ軸心周りに回転する途中で、各ねじ溝３１，３２の軌道面における被研磨部位は軸方向Ｄで順次変化するため、研磨装置４２において、砥石４４，４５は、被研磨部位が軸方向Ｄで変化するのに応じて回転軸４３の傾斜方向に沿って移動するようにしておく必要がある。
【００５８】
なお上述のように、研磨加工の初期設定では、研磨装置４２の回転軸４３を軸心に平行な平面内で、かつリード角θ２分だけの傾斜に沿うように軸方向Ｄに対して傾斜させ、二個の砥石４４，４５を、それぞれ一方のボール循環溝３３における始点Ｋ１と他方のボール循環溝３４の始点Ｋ３に一致するようにしている。
【００５９】
次に、ボールねじ装置１の動作を説明する。まず、図示しないモータを駆動することにより歯車９を回転させるとブラケット８およびナット部材２がともに軸心周りに回転する。
【００６０】
この際、ナット部材２が回転しながらねじ軸３によってガイドされてその軸方向一方へ向けて直線的に移動させられる。これによって、例えば図１に示すような縮んだ状態から図２に示す伸張した状態になる。
【００６１】
上記モータを逆回転方向に駆動すると、ナット部材２が前述と逆向きに回転しながら軸方向他方へ向けて移動させられる。これによって、例えば図２に示す伸張した状態から図１に示す縮んだ状態になる。
【００６２】
このように、ナット部材２を軸方向Ｄに往復移動させることにより、ナット部材２とねじ軸３とが軸方向Ｄで重合する範囲が大小変化する。
【００６３】
ナット部材２とねじ軸３とが軸方向Ｄで重合する範囲が大小変化する際、各列ボール群４においてねじ溝３１，３２の下流側のボール４ａは、各ボール循環溝３３，３４に向けて移動する。そして、ねじ軸３の内径側に沈みこむように順次供給され、ナット部材２のねじ山２２を乗り越えて各ねじ溝３１，３２の上流側へ戻されるようにして、それぞれ独立して循環する。
【００６４】
以上説明したように、本発明の実施の形態では、二条のねじ溝３１，３２を同時に研磨することができるので、ねじ溝３１，３２をそれぞれ別個に研磨する場合に比べてねじ溝３１，３２の加工に必要な時間を削減することができ、ねじ軸３の製造コストを低減することができる。
【００６５】
ところで、ボール循環溝３３，３４どうしを軸方向Ｄに投影して重なる範囲は荷重を負担しない領域となる。しかし、ねじ溝３１，３２の始点Ｋ１，Ｋ３どうし、終点Ｋ２，Ｋ４どうしを周方向にずらして配置したことにより、軸方向Ｄに投影して重なる範囲から周方向に外れた領域は、ねじ溝３１，３２の何れか一部に相当する領域となる。このため、ボール循環溝３３，３４を軸方向Ｄに投影して全て重なるようにした場合に比べて、荷重を負担できる領域が増加することになる。
【００６６】
また本発明の実施の形態では、ねじ軸３において軸方向Ｄで隣り合う二条のねじ溝３１，３２の個々を独立した閉ループとして、この閉ループ内でボール群４を転動循環させるよう構成しており、循環こまを用いずに、ねじ軸３にボール循環溝３３，３４を設けた構成とすることで、従来例に比べて部品点数を減らすことができる。
【００６７】
さらに、ナット部材２に循環こま取付用の貫通孔を形成する手間や循環こまの組付けの手間を省くことができるなど、製造コストを低減し得る。しかも、従来例のように循環こまのボール循環溝とねじ溝との位置合わせが不要であるから、その万一の位置ずれなどによる品質低下を回避できるようになる。
【００６８】
さらに、ナット部材２およびねじ軸３の軸方向Ｄの寸法を短くしたうえで外径寸法を大きく設定することにより、円周上においてボール循環溝３３，３４が存在する領域の角度θ１範囲が小さくなる。このため、ボール循環溝３３，３４内に位置するボール４ａの数が少なくなるので、より確実に荷重負担能力の低下を抑制できる。
【００６９】
本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。上記実施の形態では、ねじ軸３に二本のねじ溝３１，３２を形成した場合を説明したが、ねじ溝は、ボールねじ装置１の軸方向Ｄの長さに応じて三本あるいはそれ以上の本数設ける場合もある。
【００７０】
例えば三本のねじ溝を形成する場合では、それぞれのねじ溝の始点を結んだ直線が軸方向Ｄに対しリード角θ２分だけ傾斜するように設定し、この直線の傾斜に沿うように傾斜した回転軸に取付けた三個の砥石を各ねじ溝の軌道面に当て、砥石を軸心周りに回転させるとともにねじ軸３を軸心周りに回転させて各ねじ溝を同時に研磨する。このようにして各ねじ溝を同時に研磨するようにすれば、ねじ軸３の製造コストを低減できる。
【００７１】
上記実施の形態では、ねじ溝３１，３２を研磨するにあたり、一方のボール循環溝３３における始点Ｋ１と他方のボール循環溝３４の始点Ｋ３とを結んだ直線４０が、軸方向Ｄに対してリード角θ２分だけ傾斜するよう一方のボール循環溝３３および他方のボール循環溝３４を位置付け、砥石４４，４５を取付けた回転軸４３を軸方向Ｄに対して傾斜させた。しかし本発明はこれに限定されるものではなく、逆にねじ軸３を、その軸方向Ｄが回転軸４３に対して傾斜させるようにしてねじ溝３１，３２を研磨することもできる。要するに、回転軸４３とねじ軸３とは、相対的にリード角θ２分だけ傾斜していればよい。
【００７２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の研磨方法のように、研磨具を取付けた回転軸をねじ溝のリード角分だけ軸方向に対して傾斜させて、研磨具それぞれを、ねじ溝の軌道面に当てて研磨することで、複数本のねじ溝を同時に研磨することが可能となり、ねじ溝をひとつずつ研磨する場合に比べて製造工程が簡素になり、ねじ軸の製造コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示すボールねじ装置の全体構成を示す縦断面図である。
【図２】同じく図１の状態からナット部材を軸方向一方へ移動させた状態を示す縦断面図である。
【図３】同じくボールねじ装置の分解斜視図である。
【図４】同じくボール循環経路を示す一部拡大断面図である。
【図５】同じくボール循環経路を示す要部拡大側面図である。
【図６】同じくボール循環経路を示す要部拡大正面図である。
【図７】同じくボール循環経路の線形図である。
【図８】同じくねじ溝の研磨加工の初期設定状態の概略正面図である。
【図９】同じくねじ溝の研磨加工の初期設定状態の側面図である。
【符号の説明】
１ ボールねじ装置
２ ナット部材
３ ねじ軸
４ ボール群
４ａ ボール
２１ ねじ溝
３１，３２ ねじ溝
３３，３４ ボール循環溝
４４，４５ 砥石[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a polishing method for polishing a plurality of thread grooves connected by a ball circulation groove that sinks a ball into an inner diameter side of a screw shaft and returns the ball from a downstream side to an upstream side.
[0002]
[Prior art]
In the ball screw device, even when the screw shaft and the nut member expand and contract, it is necessary to prevent the ball group that rolls on each screw groove formed therein from being pulled out. For this reason, there is a technique in which both ends of a ball passage formed by a screw groove of a screw shaft and a screw groove of a nut member are connected and connected to form a closed loop, and a ball group is rolled and circulated in the closed loop.
[0003]
As described above, a return tube (for example, see Patent Literature 1) and a circulation top (for example, see Patent Literature 2) are used to roll and circulate the balls in a closed loop.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-7-253146
[Patent Document 2]
JP-A-2000-18360
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the above-mentioned conventional ball screw device, a special member such as a return tube and a circulation top is provided in order to roll and circulate the balls in a closed loop.
[0006]
For this reason, it is conceivable that the number of parts increases or, in some cases, the manufacturing cost increases.
[0007]
Therefore, by sinking the ball on the inner diameter side of the screw shaft and connecting it with a ball circulation groove that returns from the downstream side to the upstream side, the screw groove is made a closed loop, and the ball is circulated in this closed loop, Techniques have been proposed in which the increase in points is suppressed and the manufacturing cost is suppressed.
[0008]
However, when a plurality of such screw grooves are provided on the screw shaft, it is troublesome to grind each of the screw grooves.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, a screw shaft and a nut member concentrically arranged on the screw shaft are provided so as to be relatively rotatable about the axis and relatively movable in the axial direction, and are continuous with the inner peripheral surface of the nut member. A screw groove is formed, and a plurality of screw grooves having a circumferential length less than one circumference of the screw shaft and having the same lead angle are formed on the outer peripheral surface of the screw shaft so as to be spaced apart in the axial direction. The grooves are connected by a ball circulation groove formed on the screw shaft so that the upstream and downstream in the ball rolling direction are continuous, and with the operation of the screw shaft and the nut member relatively rotating around the axis. In a ball screw device in which a ball on the downstream side sinks into the inner diameter side along the ball circulation groove so as to climb over the thread of the nut member and is returned to the upstream side, a polishing method for polishing the screw groove of the screw shaft. is there.
[0010]
This polishing method is such that a straight line connecting the connection points between the respective screw grooves and the ball circulation grooves connected thereto is inclined by the lead angle of the screw grooves with respect to the axial direction of the screw shaft, In a state where the axial projection areas of the screw grooves are arranged so as to be shifted from each other in the circumferential direction, a plurality of rotating shafts mounted on the rotating shaft inclined by the lead angle with respect to the axial direction on the respective raceway surfaces of the screw grooves. The polishing tool is brought into contact with and rotated.
[0011]
As described above, the rotating shaft on which the polishing tool is mounted is inclined with respect to the axial direction by the lead angle of the screw groove, and each of the polishing tools mounted on the rotating shaft is brought into contact with the raceway surface of each screw groove. By polishing, a plurality of screw grooves can be polished at the same time, and the manufacturing process is simplified as compared with the case where each screw groove is polished one by one, and the manufacturing cost of the screw shaft can be reduced.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a method of polishing a screw shaft of a ball screw device according to an embodiment of the present invention will be described. First, the configuration of the ball screw device will be described with reference to the drawings.
[0013]
1 is an overall longitudinal sectional view of the ball screw device, FIG. 2 is an overall longitudinal sectional view showing a state where the nut member is moved in one axial direction from the state of FIG. 1, and FIG. 3 is an exploded perspective view of the ball screw device. 4 is a partially cutaway cross-sectional view of the ball circulation path, FIG. 5 is an enlarged side view of the main part of the ball circulation path, FIG. 6 is an enlarged front cross-sectional view of the main part of the ball circulation path, and FIG. FIG. 8, FIG. 8, and FIG. 9 are explanatory views showing a method of polishing a screw groove.
[0014]
As shown in FIG. 1, a ball screw device 1 according to this embodiment is disposed between a cylindrical nut member 2, a cylindrical screw shaft 3, and an opposing surface of the nut member 2 and the screw shaft 3. A two-row ball group 4, a retainer ring 5 for holding the balls 4 a constituting the ball group 4 at equidistant positions in the circumferential direction, a metal bracket 8 fitted to the nut member 2 so as to rotate integrally with the nut member 2, A resin gear 9 is externally fitted to the bracket 8.
[0015]
A continuous, spiral, single thread groove 21 having a predetermined lead angle from one axial end to the other axial end is formed on the inner peripheral surface of the nut member 2.
[0016]
The screw shaft 3 is disposed radially inward of the nut member 2 and concentric with the nut member 2, and is formed to have a length shorter than the axial length D of the nut member 2. An annular reinforcing portion 3a protruding radially inward is formed in the axial direction D of the inner peripheral surface of the screw shaft 3. The screw shaft 3 is attached non-rotatably to a fixed portion such as a case (not shown) and immovable in the axial direction D. The nut member 2 is provided to be rotatable with respect to the screw shaft 3 and to be movable in the axial direction D.
[0017]
Two independent thread grooves 31, 32 are formed in the outer peripheral surface of the screw shaft 3 at a position in the axial direction D at an intermediate position in the axial direction D. Each of the screw grooves 31 and 32 has the same lead angle as the screw groove 21 formed on the inner peripheral surface of the nut member 2, and each has a circumferential length less than one round of the screw shaft 3. The cross-sectional shapes of the screw groove 21 and the screw grooves 31 and 32 are formed in a Gothic arc shape. It should be noted that the shape may be a semicircular shape instead of the gothic arc shape.
[0018]
As shown in FIG. 2, the nut member 2 and the screw shaft 3 have an overlap area of a predetermined length in the axial direction D in a maximum extended state in which the nut member 2 and the screw shaft 3 are separated from each other. It is located in the polymerization zone.
[0019]
As shown in FIGS. 3 to 5, the upstream and downstream of the ball track, that is, the upstream and downstream of the thread grooves 31 and 32 are connected and connected via ball circulation grooves 33 and 34, and each of them is separately closed loop. I have.
[0020]
The two rows of ball groups 4 are interposed between the screw groove 21 formed in the nut member 2 and the screw grooves 31 and 32 formed in the screw shaft 3, and the nut member 2 is rotated around the axis so that the nut is rotated. Each ball group 4 is independently circulated between the opposing surfaces of the member 2 and the screw shaft 3.
[0021]
The ball circulation grooves 33, 34 sink the balls 4 a on the downstream side of the screw grooves 31, 32 to the inner diameter side in order, move over the screw threads (also referred to as lands) 22 of the nut member 2, and return to the upstream side. Thus, each row has a function of rolling and circulating the balls 4a of the ball group 4 independently. For this reason, as shown in FIG. 6, the ball circulation grooves 33 and 34 are curved so as to sink from the screw grooves 31 and 32 toward the inner diameter side of the screw shaft 3 and have a meandering shape in a side view.
[0022]
Hereinafter, the shapes of the ball circulation grooves 33 and 34 will be described based on the center locus C of the rolling ball 4a. Since the shapes of the ball circulation grooves 33 and 34 are the same, the description of the shape of one ball circulation groove 33 will be used instead of the description of the shape of the other ball circulation groove 34.
[0023]
As a related condition between the screw groove 31 and the ball circulation groove 33, it is necessary to smoothly move the ball 4a in and out. Focusing on this point, it is apparent that the above can be realized by making the length of the ball circulation groove 33 in the circumferential direction, that is, the occupation angle θ1 of the ball circulation groove 33 shown in FIG. 6 as large as possible.
[0024]
However, since the ball circulation groove 33 returns the downstream ball 4a rolling the screw groove 31 to the upstream by sinking the ball 4a to the inner diameter side, the ball 4a rolling the ball circulation groove 33 is And cannot receive a thrust load or a radial load.
[0025]
For this reason, it is desirable that the length of the ball circulation groove 33 in the circumferential direction, in other words, the occupation angle θ1 be as small as possible, so that the load bearing area can be made as large as possible. The shape of the ball circulation groove 33 is determined in consideration of such points.
[0026]
The inclination angle α shown in FIG. 5 indicates the intersection angle between the axial direction D and the center locus C of the ball 4 a rolling in the ball circulation groove 33 in a side view of the screw shaft 3. The inclination angle α is set to 40 ° to 60 °.
[0027]
The larger the inclination angle α (for example, a value exceeding 60 °), the longer the length of the ball circulation groove 33 in the ball 4a moving direction. This means that the occupation angle θ1 increases. When the inclination angle α is large, the rolling resistance acting on the ball 4a is reduced, so that the operation smoothness of the ball 4a is improved. However, as the length of the ball circulation groove 33 increases, the load capacity for bearing the thrust load and the radial load decreases.
[0028]
Conversely, the smaller the inclination angle α (for example, a value less than 45 °), the shorter the length of the ball 4a in the rolling direction, the smaller the occupation angle θ1, and the load capacity becomes larger when the inclination angle α is larger. Higher than. However, the rolling resistance acting on the ball 4a increases, and the operation smoothness of the ball 4a decreases.
[0029]
As described above, if the inclination angle α is increased, the operation smoothness of the ball 4a is improved. However, considering that the occupation angle θ1 increases and the load capacity decreases, the inclination angle α is reduced as much as possible. By setting it within the above range (40 ° to 60 °), the occupation angle θ1 is made as small as possible, and the load capacity is increased.
[0030]
Incidentally, the thread groove 31 and the ball circulation groove 33 need to be gently connected in order to smoothly roll the ball 4a. For this purpose, as shown in FIG. 5, the center trajectory C of the ball 4a rolling on the portion where the thread groove 31 and the ball circulation groove 33 are connected to each other in a side view is 1. The curve has a curvature radius R of eight times or more.
[0031]
By doing so, the rolling resistance acting on the ball 4a during the direction change process when the ball 4a enters the ball circulation groove 33 or exits the ball circulation groove 33 can be reduced as much as possible. Therefore, the operation of the ball 4a meandering and rolling becomes smooth, and the wear resistance is improved (the wear amount is reduced).
[0032]
As shown in FIG. 6, when viewed from the front, the ball circulation groove 33 is formed in a curved shape (concave shape) so that an intermediate region in the rolling direction of the ball 4a sinks in the radial direction, and the ball 4a Are formed in a curved shape (convex shape) so as to expand radially outward in both end regions in the rolling direction. The center locus C of the ball 4a rolling in both end regions of the ball circulation groove 33 in the ball rolling direction and the center locus C of the ball 4a rolling in the screw groove 31 intersect at a predetermined angle β.
[0033]
The angle β is the intersection of the large arc R1 which is the center locus C of the ball 4a rolling on the thread groove 31 and the small arc R2 which is the center locus C of the ball 4a rolling on the end portion of the ball circulation groove 33. K is the intersection angle between the first tangent Y from the large arc R1 and the second tangent Z from the small arc R2. Is preferably larger than 0 ° and equal to or smaller than 30 °, and more preferably set equal to or smaller than 20 °. If the center of curvature P2 of the small arc R2 is arranged on a straight line G passing through the intersection K from the center of curvature P1 of the large arc R1, the intersection angle β becomes 0 °.
[0034]
If the crossing angle β is set within a predetermined angle range, the amount of displacement of the ball 4a in the radial direction in the process of the ball 4a entering and exiting between the thread groove 31 and the ball circulation groove 33 can be reduced, and therefore the ball 4a In and out becomes smooth. If the crossing angle β is set to be larger than 30 °, the amount of displacement of the thread groove 31 and the ball 4a in the radial direction becomes too large, which is not preferable.
[0035]
As described above, the ball circulation groove 33 having the occupation angle θ1 is a region in which the ball 4a cannot bear the load, and the load capacity is increased as much as possible by making this region as small as possible. The rolling state of the ball 4a is made smooth by minimizing the rolling resistance acting on the ball 4a rolling in the ball circulation groove 33. The same applies to the other ball circulation groove 34.
[0036]
Here, details of the relationship between the ball circulation grooves 33 and 34 will be described below. As shown in FIGS. 4 and 5, in one of the ball circulation grooves 33, the intersection K above the plane of the drawing is defined as the starting point K1 of the ball circulation groove 33, and the intersection K below the plane of the drawing is defined as the end point K2 of the ball circulation groove 33. In the other ball circulation groove 34, the intersection K above the plane of the paper is defined as the starting point K3 of the ball circulation groove 34, and the intersection K below the plane of the paper is defined as the end point K4 of the ball circulation groove 34.
[0037]
The track length from the start point K1 to the end point K2 of the ball circulation groove 33 is equal to the track length from the start point K3 to the end point K4 of the ball circulation groove 34.
[0038]
In this case, the start point K3 of the other ball circulation groove 34 is arranged at a position shifted in the circumferential direction from the start point K1 of the one ball circulation groove 33. In other words, the start point K1 of one ball circulation groove 33 and the start point K3 of the other ball circulation groove 34 are shifted in the projection position in the axial direction D. Specifically, when viewed from the front, the starting point K3 of the other ball circulation groove 34 is arranged at a position shifted clockwise from the starting point K1 of the one ball circulation groove 33.
[0039]
The shift amount B corresponds to the projection amount in the axial direction D of a straight line 40 connecting the start point K1 of one ball circulation groove 33 and the start point K3 of the other ball circulation groove 34. The straight line 40 is inclined with respect to the axial direction D by the lead angle θ2.
[0040]
However, when arranging the end point K2 of one ball circulation groove 33 so that the start point K3 of the other ball circulation groove 34 approaches the ball circulation grooves 33, 34, the thread 41 between the ball circulation grooves 33, 34 is arranged. Must be prevented from becoming too small, or the balls 4a rolling in the ball circulation grooves 33, 34 do not interfere with each other. In such a case, the distance between the thread grooves 31 and 32 in the axial direction D is adjusted to cope with the situation.
[0041]
Since the trajectory length from the start point K1 to the end point K2 of the ball circulation groove 33 is equal to the trajectory length from the start point K3 to the end point K4 of the ball circulation groove 34, the end point K2 of the ball circulation groove 33 is equal to the ball circulation. The same is true for the end point K4 of the groove 34 in relation to the start point K1 of the ball circulation groove 33 and the start point K3 of the other ball circulation groove 34.
[0042]
The retainer ring 5 prevents the balls 4a from interfering with each other in the groove direction. The retainer ring 5 is formed of a thin cylindrical member, and a plurality of elongated ball pockets 51 along the axial direction D are formed at a plurality of positions in the circumferential direction. Two balls 4a are stored in each of these ball pockets 51.
[0043]
A reduced diameter portion 35 is formed on the free end side of the screw shaft 3, and a radially inward flange 52 is formed on one end of the retainer ring 5, and a flange of the retainer ring 5 is formed with respect to the reduced diameter portion 35 of the screw shaft 3. The snap ring 10 is engaged with a circumferential groove formed in the reduced diameter portion 35 of the screw shaft 3. With this configuration, the retainer ring 5 is mounted so as to be positioned substantially immovably in the axial direction D with respect to the screw shaft 3 and to be relatively rotatable.
[0044]
The retaining ring 10 is mounted at a position separated from a stepped wall surface 36 formed at a boundary between the reduced diameter portion 35 of the screw shaft 3 and the portion where the screw groove 21 is formed. The flange 52 of the retainer ring 5 is arranged between the retaining ring 10 and the stepped wall surface 36 with a slight play in the axial direction D. With this configuration, the retainer ring 5 is substantially immovable with respect to the screw shaft 3 in the axial direction D, so that relative rotation is allowed.
[0045]
The bracket 8 has an outer cylindrical portion 81 and an inner cylindrical portion 83 and is formed in a substantially U-shaped cross section. A rolling bearing (not shown) is attached to the inner cylindrical portion 83 of the bracket 8. The bracket 8 is rotatably supported by a support shaft inserted through the center hole of the screw shaft 3 via the rolling bearing.
[0046]
A rotational power source such as a motor (not shown) is meshed with the gear 9 via a reduction gear, and is formed integrally with the bracket 8 by injection-molding a resin on the outer peripheral surface of the outer cylinder portion 81 of the bracket 8. . The nut member 2 is fitted into the inner peripheral surface of the outer cylinder portion 81. Serrations 82 are formed on the inner peripheral surface of the outer cylinder portion 81. The serrations 82 and the serrations 23 formed on the outer peripheral surface on the back side in the fitting direction of the nut member 2 are fitted to each other, whereby the bracket 8 and the nut member 2 are integrally rotatably assembled.
[0047]
Next, a method of manufacturing the screw shaft 3 in the above-described ball screw device 1 will be described. First, the thread grooves 31, 32 and the ball circulation grooves 33, 34 are formed by machining. At this time, the thread grooves 31 and the screw grooves 31 are arranged such that the straight line 40 connecting the starting point K1 of the one ball circulation groove 33 and the start point K3 of the other ball circulation groove 34 is inclined with respect to the axial direction D by the lead angle θ2. 32 are formed shifted from each other in the circumferential direction.
[0048]
Subsequently, a hardening treatment (such as induction hardening or carburizing hardening) is performed on the raceway surfaces and both shoulders of the screw grooves 31 and 32 to obtain a predetermined surface hardness. The surface hardness is, for example, HRC (Rockwell C hardness) 58 to 62.
[0049]
Here, as described above, the area where the ball circulation groove 33 is formed is for sinking the ball 4a to the inner diameter side, thereby returning the downstream ball 4a rolling on the screw groove 31 to the upstream, so that the load is reduced. This is the area where no load is applied. Therefore, the ball circulation grooves 33 and 34 do not need to be cured.
[0050]
By performing the above-described hardening treatment, thermal distortion occurs in the screw grooves 31 and 32. Therefore, the screw grooves 31 and 32 are polished to remove the thermal distortion. In addition, the ball circulation grooves 33 and 34 that have not been subjected to the hardening process need not be polished.
[0051]
Next, a method of polishing the screw grooves 31 and 32 will be described. As described above, the straight line 40 connecting the start point K1 of one ball circulation groove 33 and the start point K3 of the other ball circulation groove 34 is inclined with respect to the axial direction D by the lead angle θ2. The straight line 40 extends in a direction orthogonal to the track C.
[0052]
The rotating shaft 43 of the polishing device 42 is inclined with respect to the axial direction D within a plane parallel to the axial direction D and at an angle equal to the lead angle θ2, and the two grindstones 44 and 45 as polishing tools are respectively moved. This is applied to the raceway surfaces of the screw grooves 31 and 32. The grinding wheels 44 and 45 are coaxially arranged at the tip of the rotating shaft 43 and rotate around the rotating shaft 43 in a plane perpendicular to the inclination of the rotating shaft 43. The cross-sectional shapes of the outer peripheral portions of the grindstones 44 and 45 are formed to be substantially equal to the Gothic arc shape before heat distortion occurs in the screw grooves 31 and 32.
[0053]
As an initial setting at the time of polishing, the outer diameter contact portions of the grinding wheels 44 and 45 are made to coincide with the start point K1 of one ball circulation groove 33 and the start point K3 of the other ball circulation groove 34, respectively.
[0054]
In this state, the grindstones 44 and 45 are rotated about the axis by rotating the rotating shaft 43 about the axis, and simultaneously the screw shaft 3 is rotated counterclockwise about the axis. The orbital surfaces of the two thread grooves 31 and 32 are simultaneously polished sequentially along the thread groove direction.
[0055]
The amount of rotation (rotation angle) around the axis of the screw shaft 3 during the polishing process is occupied from the area where the screw grooves 31 and 32 are projected in the axial direction D, in other words, from the circumferential length of the screw shaft 3. The amount may be a value obtained by subtracting the projection area in the axial direction D of the ball circulation groove 33 (ball circulation groove 34) corresponding to the angle θ1.
[0056]
When the screw shaft 3 is rotated around the axis by the above-described amount of rotation, each of the grinding wheels 44 and 45 coincides with the end point K2 of one ball circulation groove 33 and the end point K4 of the other ball circulation groove 34, and the ball circulation groove It is possible to grind only the trajectories of the thread grooves 31 and 32 at the same time with only the rotation amount less than one rotation of the screw shaft 3 without grinding the 33 and 34.
[0057]
During the rotation of the screw shaft 3 around the axis by the above-described amount of rotation, the polished portion on the raceway surface of each of the screw grooves 31 and 32 sequentially changes in the axial direction D. It is necessary to move the portion to be polished along the inclination direction of the rotating shaft 43 as the portion to be polished changes in the axial direction D.
[0058]
As described above, in the initial setting of the polishing process, the rotating shaft 43 of the polishing device 42 is inclined with respect to the axial direction D so as to be along the inclination of the lead angle θ2 in a plane parallel to the axis. The two grindstones 44 and 45 are made to coincide with the starting point K1 of one ball circulation groove 33 and the starting point K3 of the other ball circulation groove 34, respectively.
[0059]
Next, the operation of the ball screw device 1 will be described. First, when the gear 9 is rotated by driving a motor (not shown), both the bracket 8 and the nut member 2 rotate around the axis.
[0060]
At this time, the nut member 2 is guided by the screw shaft 3 while rotating, and is linearly moved in one axial direction thereof. Thereby, for example, the state is changed from the contracted state as shown in FIG. 1 to the expanded state as shown in FIG.
[0061]
When the motor is driven in the reverse rotation direction, the nut member 2 is moved in the other axial direction while rotating in the opposite direction as described above. As a result, for example, the expanded state shown in FIG. 2 is changed to the contracted state shown in FIG.
[0062]
As described above, by reciprocating the nut member 2 in the axial direction D, the range where the nut member 2 and the screw shaft 3 overlap in the axial direction D changes in size.
[0063]
When the range in which the nut member 2 and the screw shaft 3 overlap in the axial direction D changes in magnitude, the balls 4 a downstream of the thread grooves 31, 32 in each row of ball groups 4 face the ball circulation grooves 33, 34. Move. Then, they are sequentially supplied so as to sink into the inner diameter side of the screw shaft 3, circulate independently of the screw threads 22 of the nut member 2, and return to the upstream side of each of the screw grooves 31 and 32, respectively.
[0064]
As described above, in the embodiment of the present invention, since the two thread grooves 31 and 32 can be polished at the same time, the thread grooves 31 and 32 can be polished separately as compared with the case where the thread grooves 31 and 32 are separately polished. The time required for the machining of the screw shaft 3 can be reduced, and the manufacturing cost of the screw shaft 3 can be reduced.
[0065]
By the way, the range in which the ball circulation grooves 33 and 34 are projected in the axial direction D and overlapped with each other is an area where no load is applied. However, since the starting points K1 and K3 and the ending points K2 and K4 of the screw grooves 31 and 32 are shifted from each other in the circumferential direction, the area projected in the axial direction D and deviated from the overlapping range in the circumferential direction is a screw groove. This is an area corresponding to any one of 31 and 32. Therefore, the area in which the load can be borne is increased as compared with the case where the ball circulation grooves 33 and 34 are projected in the axial direction D so that they all overlap.
[0066]
Further, in the embodiment of the present invention, each of the two thread grooves 31 and 32 adjacent in the axial direction D in the screw shaft 3 is configured as an independent closed loop, and the ball group 4 is rolled and circulated in this closed loop. By using a configuration in which ball circulation grooves 33 and 34 are provided in the screw shaft 3 without using a circulation top, the number of parts can be reduced as compared with the conventional example.
[0067]
Further, the manufacturing cost can be reduced, for example, the labor for forming a through hole for mounting the circulation frame in the nut member 2 and the labor for assembling the circulation frame can be saved. In addition, since it is not necessary to align the ball circulation groove and the screw groove of the circulation frame as in the conventional example, it is possible to avoid a quality deterioration due to a misalignment or the like.
[0068]
Further, by shortening the dimension of the nut member 2 and the screw shaft 3 in the axial direction D and setting the outer diameter to be large, the angle θ1 range of the region where the ball circulation grooves 33 and 34 exist on the circumference is reduced. Become. For this reason, the number of the balls 4a located in the ball circulation grooves 33 and 34 is reduced, so that a decrease in the load bearing capacity can be suppressed more reliably.
[0069]
The present invention is not limited to the above embodiment. In the above embodiment, the case where the two screw grooves 31 and 32 are formed in the screw shaft 3 has been described. However, the number of screw grooves is three or more depending on the length of the ball screw device 1 in the axial direction D. In some cases.
[0070]
For example, when three screw grooves are formed, a straight line connecting the starting points of the respective screw grooves is set so as to be inclined by the lead angle θ2 with respect to the axial direction D, and is inclined along the inclination of the straight lines. The three grindstones attached to the rotating shaft are applied to the raceway surfaces of the respective screw grooves, and the grindstones are rotated about the axis and the screw shaft 3 is rotated about the axis to simultaneously grind the respective screw grooves. If the respective screw grooves are simultaneously polished in this way, the manufacturing cost of the screw shaft 3 can be reduced.
[0071]
In the above embodiment, when polishing the screw grooves 31 and 32, the straight line 40 connecting the start point K1 of one ball circulation groove 33 and the start point K3 of the other ball circulation groove 34 leads in the axial direction D. The one ball circulation groove 33 and the other ball circulation groove 34 were positioned so as to be inclined by the angle θ2, and the rotating shaft 43 on which the grindstones 44 and 45 were attached was inclined with respect to the axial direction D. However, the present invention is not limited to this, and the screw grooves 31 and 32 can be polished so that the screw shaft 3 is inclined in the axial direction D with respect to the rotation shaft 43. In short, the rotation shaft 43 and the screw shaft 3 need only be relatively inclined by the lead angle θ2.
[0072]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, as in the polishing method of the present invention, the rotating shaft to which the polishing tool is attached is inclined with respect to the axial direction by the lead angle of the screw groove, and each of the polishing tools is set in the screw groove. By polishing against the raceway surface, multiple screw grooves can be polished at the same time, which simplifies the manufacturing process and reduces the manufacturing cost of the screw shaft compared to polishing one screw groove at a time. be able to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an overall configuration of a ball screw device according to an embodiment of the present invention.
2 is a longitudinal sectional view showing a state in which the nut member is moved in one axial direction from the state of FIG. 1;
FIG. 3 is an exploded perspective view of the ball screw device.
FIG. 4 is a partially enlarged sectional view showing a ball circulation path.
FIG. 5 is an enlarged side view of a main part showing a ball circulation path.
FIG. 6 is an enlarged front view of a main part, similarly showing a ball circulation path.
FIG. 7 is a linear view of the ball circulation path.
FIG. 8 is a schematic front view of an initial setting state of the polishing of the screw groove.
FIG. 9 is a side view of an initial setting state of the polishing of the screw groove.
[Explanation of symbols]
1 Ball screw device
2 Nut member
3 Screw shaft
4 ball group
4a ball
21 Screw groove
31, 32 thread groove
33, 34 Ball circulation groove
44, 45 whetstone

Claims (1)

ねじ軸と、このねじ軸に同心に配置されるナット部材とが、軸心周りに相対回転可能かつ軸方向に相対移動可能に設けられ、前記ナット部材の内周面に連続したねじ溝が形成され、前記ねじ軸の外周面に、ねじ軸一周に満たない周方向長さを有するとともに等しいリード角を有する複数本のねじ溝が軸方向に離隔して形成され、前記各ねじ溝は、ボール転動方向における上流と下流とを連続するよう前記ねじ軸に形成されたボール循環溝で接続され、前記ねじ軸とナット部材とが軸心周りに相対回転する動作に伴なって下流側のボールがナット部材のねじ山を乗越えるようボール循環溝に沿って内径側に沈みこみ上流側へ戻されるようにしたボールねじ装置における、前記ねじ軸のねじ溝を研磨する研磨方法であって、
前記各ねじ溝とそれらに接続される前記ボール循環溝との接続点どうしを結ぶ直線を、前記ねじ軸の軸方向に対して前記ねじ溝のリード角分だけ傾斜させるよう、前記ねじ溝の軸方向投影領域を互いに周方向でずらして配置した状態で、前記ねじ溝それぞれの軌道面に、軸方向に対して前記リード角分だけ傾斜させた回転軸に取付けた複数個の研磨具を接触させて両者を相対回転させる、ことを特徴とするボールねじ装置のねじ溝研磨方法。A screw shaft and a nut member concentrically arranged on the screw shaft are provided so as to be relatively rotatable about the axis and relatively movable in the axial direction, and a continuous thread groove is formed on the inner peripheral surface of the nut member. A plurality of screw grooves having a circumferential length less than one circumference of the screw shaft and having the same lead angle are formed on the outer peripheral surface of the screw shaft so as to be spaced apart in the axial direction. The upstream and downstream in the rolling direction are connected by a ball circulation groove formed in the screw shaft so as to be continuous, and the ball on the downstream side is rotated by the relative rotation of the screw shaft and the nut member around the axis. A ball screw device in which the ball screw device sinks into the inner diameter side along the ball circulation groove so as to get over the thread of the nut member and is returned to the upstream side, a polishing method for polishing the screw groove of the screw shaft,
An axis of the screw groove so that a straight line connecting the connection points between the respective screw grooves and the ball circulation grooves connected thereto is inclined by the lead angle of the screw groove with respect to the axial direction of the screw shaft. In a state where the directional projection areas are displaced from each other in the circumferential direction, a plurality of polishing tools attached to a rotating shaft inclined by the lead angle with respect to the axial direction are brought into contact with the respective raceway surfaces of the screw grooves. A method of polishing a screw groove of a ball screw device, comprising:

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