JP5857565B2 - ボールねじ用ナットの製造方法、ボールねじ用ナット - Google Patents

Description

この発明は、ボールねじを構成するナットの製造方法に関する。

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で形成される軌道の間に配置されたボールと、前記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、前記軌道内をボールが転動することで前記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、下記の特許文献１には、ボール戻し経路をなす凹部（循環溝）を、ナット素材の内周面に塑性加工で直接形成することが記載されている。その形成方法を図１４を用いて説明する。

先ず、循環溝の形状に対応するＳ字状の凸部３７，３８を有する円筒状の加工ヘッド３０を備えた金型を用意する。そして、ナット素材１を、その軸方向を水平方向に向けて台２００の上に置き、ナット素材１の内部に加工ヘッド３０を入れて、凸部３７，３８を上に向け、基端部３０ａと先端部３０ｂを固定する。次に、この状態で、金型の上部材２０にプレス圧を掛けて下降させ、凸部３７，３８をナット素材１の内周面１１に押し当てることで、ナット素材１の内周面１１を塑性変形させる。

特開２００８−２８１０６３号公報

しかしながら、特許文献１に記載された方法では、ナットの軸方向寸法が長く内径が小さい場合、金型の加工ヘッドが細長くなるため、強度が不足して破損し易くなるという問題点がある。
この発明の課題は、複数のボール戻し経路をナット素材の内周面に塑性加工で直接、複数の凹部として形成する方法として、軸方向寸法が長く内径が小さいナットを製造する場合でも、金型を破損することなく前記複数の凹部を形成できる方法を提供することである。

上記課題を解決するために、この発明は、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で形成される軌道の間に配置されたボールと、前記ナットの内周面に複数の凹部として形成された、前記ボールを軌道の終点から始点に戻す複数のボール戻し経路とを備え、前記軌道内をボールが転動することで前記ナットがねじ軸に対して相対移動するボールねじの前記ナットの製造方法であって、円筒状のナット素材に内挿され、その軸方向に沿って移動するカムドライバと、前記ナット素材とカムドライバとの間に配置され、前記複数の凹部に対応する複数の凸部の少なくとも一つが形成され、前記カムドライバの移動により前記凸部が前記ナットの径方向に移動する複数のカムスライダと、を有するカム機構の金型を用いたプレス法により、前記複数の凹部を前記ナット素材の内周面に塑性加工で同時に形成することを特徴とする。

この発明の方法によれば、前記金型を用いたプレス法により、カム機構をなす斜面でカムドライバの前記軸方向への運動が前記径方向へ方向を変えて複数のカムスライダに伝達され、複数のカムスライダに形成された複数の凸部がナット素材の内周面を押して塑性変形させることで、前記ナット素材の内周面に前記複数の凹部が形成される。そして、軸方向寸法が長く内径が小さいナットを製造する場合でも、特許文献１の方法と比較して前記金型に破損が生じ難い。

この発明の方法は、前記金型として、前記カムドライバが前記ナット素材の軸方向と平行な荷重受け面を有し、前記カムドライバ以外の部材（例えば、ナット素材を保持する部材の底部やカムスライダを保持する部材）に前記荷重受け面と接触する荷重受け面が形成されているものを用いてプレスを行うことができる。これにより、前記カムスライダに伝達された前記径方向の力の反力を、前記両荷重受け面が接触することで受ける（反力に垂直な面で受ける）ことができるため、カムドライバが細長い形状であっても、カムドライバが受ける曲げモーメントを小さくすることができる。

この発明の方法は、また、前記金型として、前記複数のカムスライダがカムドライバとナット素材との間に配置される保持部材に保持され、前記保持部材が前記荷重受け面を有するものを用いてプレスを行うことができる。
この発明の方法において、前記複数のカムスライダに形成された凸部の前記ナット素材の径方向外側への移動量（押し込み量）を、例えば、ナット素材の前記複数の凹部を形成する部分の塑性流動の違いに対応させて変える（塑性流動し易い部分の押し込み量を少なくし、塑性流動しにくい部分の押し込み量を多くする）ことにより、前記複数の凹部の形状および寸法を均一に形成することができる。

前記複数のカムスライダとカムドライバが接触する複数の斜面の傾斜角度を変えることで、各カムスライダに形成された凸部の前記ナット素材の径方向外側への移動量を変えることができる。
この発明の方法では、前記複数の凹部の形成を、前記ナット素材の厚さが同じまたは略同じ部分の内周面に対して行うことにより、前記ナット素材の塑性流動が同等になるため、前記複数の凹部が同じまたは略同じ深さで形成できる。この方法によれば、厚さが同じまたは略同じ部分の内周面に前記複数の凹部（ボール戻し経路）を有するボールねじ用ナットが得られる。

前記ナットが外周形成物を有する（ナットの外周面が円周面とは異なる形状になっている）場合は、前記複数の凹部の形成を、前記ナット素材の軸方向で前記外周形成物が形成されていない部分（すなわち、厚さが同じまたは略同じ部分）の内周面に対して行うことにより、前記ナット素材の塑性流動が同等になるため、前記複数の凹部が同じまたは略同じ深さで形成できる。

前記外周形成物としては、フランジ、エンコーダ、歯車用歯列、回り止め（ピンなどの突出物、穴、凹部など）、キー、キー溝、モータロータ（モータのロータ）、ワンウエイクラッチの内輪、軸受用軌道溝、ねじ、周方向溝（周方向に延びる溝）、および異形外周面が挙げられる。「前記外周形成物として異形外周面を有する」とは、通常のナットの外周面は、軸方向に垂直な断面形状が円形であるのに対して、円形とは異なる断面形状（例えば、多角形や楕円形等）の外周面となっていることを意味する。

この発明の方法によれば、複数のボール戻し経路をナット素材の内周面に塑性加工で直接、複数の凹部として形成する方法として、軸方向寸法が長く内径が小さいナットを製造する場合でも、金型を破損することなく前記複数の凹部を形成することができる。

この発明の第１実施形態を説明する図である。 この発明の第１実施形態で使用するカムスライダを示す平面図（ａ）と斜視図（ｂ）、カムドライバを示す斜視図（ｃ）である。 この発明の第２実施形態を説明する図である。 この発明の第２実施形態で使用するカムドライバを示す斜視図である。 この発明の第２実施形態で使用する筒状部材を示す平面図（ａ）と、そのＡ−Ａ断面図（ｂ）と、カムスライダを示す平面図（ｃ）である。 この発明の第３実施形態を説明する図である。 この発明の第３実施形態で使用するカムドライバを示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ矢視図と、（ｃ）は（ｂ）のＢ−Ｂ断面図である。 この発明の第３実施形態で使用する筒状部材を示す平面図（ａ）と、そのＡ−Ａ断面図（ｂ）と、カムスライダを示す平面図（ｃ）である。 この発明の第４実施形態を説明する図である。 この発明の第５実施形態を説明する図である。 この発明の第６実施形態を説明する図である。 第６実施形態の方法（ａ）と比較例の方法（ｂ）との違いを説明する図である。 第６実施形態の方法で得られるボールねじ用ナットを示す断面図である。 特許文献１の方法を説明する図である。

以下、この発明の実施形態について説明する。
［第１実施形態］
この実施形態で使用する金型は、図１に示すように、ナット素材１を保持する凹部２１を有する素材ホルダ２と、ナット素材１の内部に挿入する１対のカムスライダ３と、両カムスライダ３の間に配置するカムドライバ４とを備えている。
各カムスライダ３は、図２（ａ）および（ｂ）に示すように、ナット素材１の内径より僅かに小さい径の外周面３１を有する略半円柱状部材であって、外周面３１の反対面をなすライン３２はナット素材１の内径より小さい。よって、図２（ａ）に示すように、両カムスライダ３の外周面３１を、ナット素材１の内周面１１をなす円１１ａに合わせて配置すると、両カムスライダ３のライン３２間に隙間３２ａが生じる。

両カムスライダ３の対向面（ライン３２に沿った面）３２ｂには、ライン３２の中央部に、軸方向に延びる斜面３３が形成されている。この斜面３３の両側に、軸方向に延びる溝３９が形成されている。斜面３３は、軸方向一端（上端）の凹部３４の底面ライン３４ａと、下端のライン３２を結ぶ平面に相当する。また、二つのボール戻し経路をなすＳ字状凹部に対応するＳ字状凸部３５，３６が、各カムスライダ３の外周面３１にそれぞれ形成されている。

カムドライバ４は、図２（ｃ）に示すように、長尺な四角柱の互いに平行な一対の側面に、軸方向に傾斜する斜面４１ａと軸方向に平行な平行面４２ａが凹状に形成され、斜面４１ａおよび平行面４２ａの幅方向両側に板状の側板部４３が残っている形状である。カムドライバ４の斜面４１ａは、傾斜および幅がカムスライダ３の斜面３３と同じである。側板部４３の板厚は、カムスライダ３の溝３９の幅より僅かに小さい寸法である。

すなわち、カムドライバ４は、一対の斜面４１ａからなる楔状部４１と、一対の平行面４２ａからなる板状部４２と、一対の側板部４３とで構成されている。楔状部４１の板状部４２側の端部の厚さ（斜面４１ａ間の寸法）は、板状部４２の厚さより厚いため、両者の境界に段差面４４が存在する。また、カムドライバ４の先端部は、板状部４２とその両側の側板部４３によりＨ形になっている。
カムスライダ３の斜面３３とカムドライバ４の斜面４１ａが、金型のカム機構を構成する。

素材ホルダ２の底板部の中心に、カムドライバ４のＨ形の先端部が入るＨ形の貫通穴２２が形成されている。Ｈ形の貫通穴２２において、Ｈの横棒に対応する壁面２２ａ間にカムドライバ４の先端部の板状部４２が入り、Ｈの縦棒に対応する壁面２２ｂ間にカムドライバ４の側板部４３が入る。
この金型を用い、以下の方法で、ナット素材１の内面にボール戻し経路をなすＳ字状凹部を形成する。

先ず、素材ホルダ２の凹部２１にナット素材１を配置し、ナット素材１の内部に、１対のカムスライダ３を両斜面３３が向かい合うように挿入する。次に、両カムスライダ３の凹部３４間にカムドライバ４を板状部４２側から挿入し、板状部４２の先端を貫通穴２２に挿入する。図１（ａ）はこの状態を示す。
次に、プレス圧を掛けてカムドライバ４を上から押すと、カムドライバ４の斜面４１ａからカムスライダ３の斜面３３に力が伝達される。これに伴い、カムドライバ４の下向きの力が各カムスライダ３を径方向外側へ動かす力に変換されて、各カムスライダ３に形成されたＳ字状凸部３５，３６が、ナット素材１の内周面１１を押して塑性変形させる。図１（ｂ）はこの状態を示す。

これにより、ナット素材１の内周面１１に二つのボール戻し経路をなすＳ字状凹部１５，１６が形成される。その際に、カムドライバ４のＨ形の先端部が素材ホルダ２のＨ形の貫通穴２２に案内され、カムスライダ３に伝達された径方向の力の反力を、素材ホルダ２の壁面２２ａとカムドライバ４の板状部４２の平行面４２ａとの接触、および素材ホルダ２の壁面２２ｂとカムドライバ４の側板部４３の板幅方向端面４３ａとの接触で受ける（反力に垂直な面で受ける）。そのため、カムドライバ４が受ける曲げモーメントを小さくすることができる。また、カムスライダ３に伝達された径方向の力の反力がナット素材１に作用しない。
よって、この実施形態の方法によれば、軸方向寸法が長く内径が小さいナットを製造する場合でも、カムドライバ４に破損を生じさせずに、二つのＳ字状凹部１５，１６を同時に形成することができる。また、金型の構造が単純なため堅牢であり、同じ製品を大量生産する方法として好適である。

［第２実施形態］
この実施形態で使用する金型は、図３に示すように、ナット素材１を保持する凹部２１を有する素材ホルダ２と、ナット素材１の内部に挿入する筒状部材（カムスライダの保持部材）５と、筒状部材５の中心穴５１に挿入するカムドライバ６と、筒状部材５の貫通穴５２，５３に配置されるカムスライダ７，８とを有する。
カムドライバ６は、図４に示すように、長尺な板状に形成された本体部６１と円柱状の先端部６２とからなる。本体部６１の一側面は、先端部６２側から、軸方向と平行な第一の平行面６１ａ、軸方向に対して傾斜している斜面６１ｂ、第二の平行面６１ｃとなっている。本体部６１の他側面は、先端部６２側から、軸方向に対して傾斜している斜面６１ｄ、軸方向と平行な平行面６１ｅとなっている。他側面の斜面６１ｄと平行面６１ｅとの境界は、一側面の平行面６１ａと斜面６１ｂとの境界より少し先端部６２側にある。先端部６２をなす円柱の直径は、本体部６１の下端（先端部６２側）の幅と同じである。

筒状部材５は、ナット素材１の内周面より僅かに小さい外周面を有する。図５（ａ）（ｂ）に示すように、筒状部材５の中心穴５１は、軸方向で形状が変化する矩形の断面形状を有する。この中心穴５１を形成する面として、軸方向と平行な平行面５１ａ〜５１ｅが形成されている。
平行面５１ａ〜５１ｃは、カムドライバ６の一側面が配置される面であり、平行面５１ａと平行面５１ｂとの間に、段部５１ｆが形成されている。貫通穴５２は、この段部５１ｆを下端として筒状部材５の径方向に貫通している。平行面５１ｄ，５１ｅは、カムドライバ６の他側面が配置される面であり、平行面５１ｄの平行面５１ｃと対向する位置に、筒状部材５の径方向に貫通する貫通穴５３が形成されている。平行面５１ｄと平行面５１ｅとの境界をなす段部５１ｇが、貫通穴５３の下端となっている。

カムスライダ７，８は略台形柱状の部材であって、カムドライバ６の斜面６１ｂ，６１ｄと同じ斜面７１，８１を有し、斜面７１，８１の反対側が、図５（ｃ）に示すように、ナット素材１の内周面１１をなす円１１ａに対応する円周面７２，８２となっている。この円周面７２，８２に、ボール戻し経路をなすＳ字状凹部に対応するＳ字状凸部７３，８３が形成されている。

カムドライバ６の本体部６１の軸方向寸法は、筒状部材５の軸方向寸法より長い。
カムスライダ７の斜面７１とカムドライバ６の斜面６１ｂ、およびカムスライダ８の斜面８１とカムドライバ６の斜面６１ｄが、金型のカム機構を構成する。
カムドライバ６の平行面６１ｃと筒状部材５の平行面５１ａ、カムドライバ６の平行面６１ａと筒状部材５の平行面５１ｃ、カムドライバ６の平行面６１ｅと筒状部材５の平行面５１ｄが、それぞれ互いに接触する荷重受け面となっている。
素材ホルダ２の底板部の中心に、カムドライバ６の先端部６２が入る円穴２２ｄと、カムドライバ６の本体部６１の先端部６２側が入る矩形穴２２ｃが、連続する貫通穴として形成されている。
この金型を用い、以下の方法で、ナット素材１の内面にボール戻し経路をなすＳ字状凹部を形成する。

先ず、素材ホルダ２の凹部２１にナット素材１を配置した後、ナット素材１の内部に、カムスライダ７，８が凸部７３，８３を外側に向けて貫通穴５２，５３に保持された筒状部材５を挿入する。次に、筒状部材５の中心穴５１に先端部６２側からカムドライバ６を挿入し、カムドライバ６の先端部６２を、素材ホルダ２の貫通穴２２ｃ，２２ｄに入れる。図３（ａ）はこの状態を示す。

次に、プレス圧を掛けてカムドライバ６を上から押すと、カムドライバ６の斜面６１ｂからカムスライダ７の斜面７１に、カムドライバ６の斜面６１ｄからカムスライダ８の斜面８１に、それぞれ力が伝達される。これに伴い、カムドライバ６の下向きの力がカムスライダ７，８をそれぞれ径方向外側へ動かす力に変換されて、カムスライダ７，８に形成されたＳ字状凸部７３，８３が、ナット素材１の内周面１１を押して塑性変形させる。図３（ｂ）はこの状態を示す。

これにより、ナット素材１の内周面１１に二つのボール戻し経路をなすＳ字状凹部１５，１６が形成される。その際に、カムドライバ６の先端部６２は素材ホルダ２の底部材２２の貫通穴２２ｄに案内される。また、カムスライダ７に伝達された径方向の力の反力を、筒状部材５の平行面５１ｄとカムドライバ６の平行面６１ｅが接触することで受ける（反力の延長線上の反力に垂直な面で受ける）。また、カムスライダ８に伝達された径方向の力の反力を、筒状部材５の平行面５１ｃとカムドライバ６の平行面６１ａとの接触、および筒状部材５の平行面５１ａとカムドライバ６の平行面６１ｃとの接触で受ける（反力の延長線上の反力に垂直な面で受ける）。そのため、カムドライバ６が受ける曲げモーメントを小さくすることができる。

よって、この実施形態の方法によれば、軸方向寸法が長く内径が小さいナットを製造する場合でも、カムドライバ６に破損を生じさせずに、二つのＳ字状凹部１５，１６を同時に形成することができる。また、ナット素材１の内径が同じであれば円筒部材５とカムドライバ６は共通部品として使用でき、Ｓ字状凸部７３，８３が異なるカムスライダ７，８を用意することで、形状が異なる多種のＳ字状凹部を形成できるため、少量多品種を生産する方法として好適である。また、摩耗、変形が最も生じ易いＳ字状凸部の交換をカムスライダ７，８のみの交換で行えるため、メンテナンスの面での利点も有する。

［第３実施形態］
この実施形態で使用する金型は、図６に示すように、ナット素材１を保持する凹部２１を有する素材ホルダ２と、ナット素材１の内部に挿入する筒状部材（カムスライダの保持部材）９と、筒状部材９の中心穴９１に挿入するカムドライバ６０と、筒状部材９の貫通穴９２，９３に配置されるカムスライダ７Ａ，８Ａとを有する。素材ホルダ２の凹部２１の中心に、筒状部材９の先端部を保持する凹部２１ａが形成されている。

カムドライバ６０は、図７に示すように、長尺な四角柱状に形成された本体部６３と円柱状の先端部６２とからなる。本体部６３の両側面６４，６５の先端部６２側に、凹部６６，６７が形成されている。一側面６４側の凹部６６には、先端部６２側から、軸方向と平行な平行面６６ａ、軸方向に対して傾斜している斜面６６ｂが形成されている。他側面６５側の凹部６７には、軸方向に対して傾斜している斜面６７ａが形成されている。
他側面６５の凹部６７開始位置（平行面６５と斜面６７ａとの境界）は、一側面の平行面６６ａと斜面６６ｂとの境界より少し先端部６２側にある。先端部６２をなす円柱の直径は、本体部６３の下端（先端部６２側）での凹部６６の底面と凹部６７の底面との間隔と同じである。

筒状部材９は、ナット素材１の内周面より僅かに小さい外周面を有する。図８（ａ）（ｂ）に示すように、筒状部材９の中心穴９１は、カムドライバ６０の本体部６３に対応する断面形状を有する。この中心穴９１を形成する軸方向と平行な平行面９１ａ，９１ｂが、カムドライバ６０の軸方向と平行な側面６４，６５を受ける面（荷重受け面）となっている。

カムスライダ７Ａ，８Ａは、図８（ｃ）に示すように、斜面７１，８１を有する略台形柱状部の外側に、円周面７２，８２を有する弓形柱状部が存在している形状の部材であり、ボール戻し経路をなすＳ字状凹部に対応するＳ字状凸部７３，８３が、円周面７２，８２に形成されている。斜面７１，８１は、カムドライバ６０の斜面６６ｂ，６７ａと同じ傾斜であり、円周面７２，８２は、円１１ａで示されるナット素材１の内周面１１とほぼ同じである。

カムドライバ６０の本体部６３の軸方向寸法は、筒状部材９の軸方向寸法より長い。
カムスライダ７Ａの斜面７１とカムドライバ６０の斜面６６ｂ、およびカムスライダ８Ａの斜面８１とカムドライバ６０の斜面６７ａが、それぞれ金型のカム機構を構成する。 素材ホルダ２の底板部の中心に、カムドライバ６０の先端部６２が入る円形の貫通穴２３が形成されている。
この金型を用い、以下の方法で、ナット素材１の内面にボール戻し経路をなすＳ字状凹部を形成する。

先ず、素材ホルダ２の凹部２１にナット素材１を配置した後、ナット素材１の内部に、カムスライダ７Ａ，８Ａが凸部７３，８３を外側に向けて貫通穴９２，９３に保持された筒状部材９を挿入して、その先端部を凹部２１ａに配置する。次に、筒状部材９の中心穴９１に先端部６２側からカムドライバ６０を挿入し、カムドライバ６０の先端部６２を素材ホルダ２の貫通穴２３に入れる。図６（ａ）はこの状態を示す。

次に、プレス圧を掛けてカムドライバ６０を上から押すと、カムドライバ６０の斜面６６ｂからカムスライダ７Ａの斜面７１に、カムドライバ６０の斜面６７ａからカムスライダ８Ａの斜面８１に、それぞれ力が伝達される。これに伴い、カムドライバ６０の下向きの力がカムスライダ７Ａ，８Ａをそれぞれ径方向外側へ動かす力に変換されて、カムスライダ７Ａ，８Ａに形成されたＳ字状凸部７３，８３が、ナット素材１の内周面１１を押して塑性変形させる。図６（ｂ）はこの状態を示す。

これにより、ナット素材１の内周面１１に、二つのボール戻し経路をなすＳ字状凹部１５，１６が形成される。その際に、カムドライバ６０の先端部６２は素材ホルダ２の貫通穴２３に案内される。また、カムスライダ７Ａに伝達された径方向の力の反力を、筒状部材９の平行面９１ｂとカムドライバ６０の側面６５が接触することで受ける（反力の延長線上の反力に垂直な面で受ける）。また、カムスライダ８Ａに伝達された径方向の力の反力を、筒状部材９の平行面９１ａとカムドライバ６０の側面６４が接触することで受ける（反力の延長線上の反力に垂直な面で受ける）。そのため、カムドライバ６０が受ける曲げモーメントを小さくすることができる。

よって、この実施形態の方法によれば、軸方向寸法が長く内径が小さいナットを製造する場合でも、カムドライバ６０に破損を生じさせずに、二つのＳ字状凹部１５，１６を同時に形成することができる。また、この実施形態の方法で使用するカムドライバ６０および保持部材９は、第２実施形態で使用するカムドライバ６および保持部材５と比較して荷重受け面の面積が大きいため、第２実施形態の方法よりもカムドライバに破損が生じにくい。
さらに、荷重受け面（筒状部材９の平行面９１ａ，９１ｂおよびカムドライバ６０の側面６３，６４）が軸方向全体に設けてあるため、ナット素材１に形成する二つのＳ字状凹部１５，１６の軸方向間隔が狭い場合でも、カムスライダに伝達された径方向の力の反力を十分に受けることができる。

また、ナット素材１の内径が同じであれば円筒部材９とカムドライバ６０は共通部品として使用でき、Ｓ字状凸部７３，８３が異なるカムスライダ７Ａ，８Ａを用意することで、形状が異なる多種のＳ字状凹部を形成できるため、少量多品種を生産する方法として好適である。また、摩耗、変形が最も生じ易いＳ字状凸部の交換をカムスライダ７Ａ，８Ａのみの交換で行えるため、メンテナンスの面での利点も有する。

［第４実施形態］
第１実施形態の方法では、図１に示すように、斜面３３の傾斜角度が同じで、凸部３５，３６の径方向への突出寸法が同じである１対のカムスライダ３を用い、凸部３５，３６がナット素材１の内周面１１を押し始めるタイミングを同じにすることで、凸部３５，３６の押し込み量（ナット素材１の径方向への移動量）を同じにしてＳ字状凹部１５，１６を形成している。

ナット素材１の拘束型として、ナット素材１の軸方向下端面と外周面が拘束される素材ホルダ２を用いている場合、ナット素材１の軸方向下部は、素材ホルダ２の凹部２１で拘束されている端面に近いため、凹部２１で拘束されていない端面に近い軸方向上部よりも塑性流動しにくくなる。よって、第１実施形態の方法のように、凸部３５，３６の押し込み量が同じであると、上側のＳ字状凹部１５と下側のＳ字状凹部１６が均一な形状および寸法に形成されにくい。

これに対して、第４実施形態の方法では、図９に示すように、斜面３３の傾斜角度が同じで、凸部３５，３６の径方向への突出寸法が異なる（上側のＳ字状凹部１５を形成する凸部３５が、下側のＳ字状凹部１６を形成する凸部３６より小さい）カムスライダ３Ａ，３Ｂを用いている。この点を除くと、第４実施形態で使用する金型は第１実施形態で使用する金型と同じである。

そのため、図９に示すように、カムスライダ３Ａ，３Ｂの凸部３５，３６の径方向外端部がナット素材１の内周面１１と接触し、且つカムスライダ３Ｂの斜面３３がカムドライバの斜面４１ａと接触している状態、すなわち、カムスライダ３Ｂの凸部３６がナット素材１の内周面１１に押し込まれる直前の状態において、カムドライバ４の斜面４１ａとカムスライダ３Ａの斜面３３が隙間を有して対向している。よって、この状態でカムドライバ４を上から押した時に、凸部３６が形成されているカムスライダ３Ｂが、凸部３５が形成されているカムスライダ３Ａよりも先に径方向外側へ移動して、凸部３６の方が凸部３５よりも先にナット素材１の内周面１１を押し始める。

その後、カムドライバ４の移動に伴ってカムドライバ４の斜面４１ａとカムスライダ３Ａの斜面３３が接触した後は、カムスライダ３Ａ，３Ｂがそれぞれ径方向外側へ移動していく。このとき、カムスライダ３Ａ，３Ｂの斜面３３（カムドライバ４の一対の斜面４１ａ）の傾斜角度が同じであるため、径方向外側への移動量は、ナット素材１の内周面１１を押し始めるタイミングが遅い凸部３５の方が凸部３６より少なくなる。凸部３５，３６の径方向への突出寸法の差は、この移動量の差に対応させている。
以上のように、この実施形態の方法によれば、凸部３５，３６がナット素材１の内周面１１を押し始めるタイミングを変えて、ナット素材１の内周面１１に対する凸部３５，３６の押し込み量を変えることにより、第１実施形態の方法と比較して、上側のＳ字状凹部１５と下側のＳ字状凹部１６を均一な形状および寸法に形成され易くなる。

なお、図９（ｂ）では、上側のＳ字状凹部１５と下側のＳ字状凹部１６が、対応する凸部３５，３６の突出寸法に対応した異なる深さで形成されているように見えるが、この図は説明図に過ぎず、この実施形態の方法を実施すると、実際には、上側のＳ字状凹部１５と下側のＳ字状凹部１６が均一な形状および寸法に形成される。
また、第２実施形態の方法および第３実施形態の方法に、この実施形態の方法（１対のカムスライダで凸部がナット素材の内周面を押し始めるタイミングを変えることで、各凸部の押し込み量を変える方法）を適用することもできる。

［第５実施形態］
この実施形態の方法では、図１０に示すように、第２実施形態で使用する図３の金型と以下の点を除いて同じ金型を使用する。すなわち、第５実施形態で使用する金型は、上側のＳ字状凹部１５を形成するカムスライダ７の凸部７３の径方向への突出寸法が、下側のＳ字状凹部１６を形成するカムスライダ８の凸部８３より小さい。カムスライダ７の斜面７１の傾斜角度がカムスライダ８の斜面８１の傾斜角度より小さく、これに対応して、カムドライバ６の斜面６１ｂの傾斜角度が斜面６１ｄの傾斜角度より小さい。

そのため、カムドライバ６を上から押した時に、カムスライダ７，８は同時に、ナット素材１の径方向外側へ移動して、凸部７３，８３がナット素材１の内周面を押し始める。その後、カムスライダ７，８は、それぞれカムドライバ６の移動に伴って径方向外側へ移動していくが、カムスライダ７の斜面７１の傾斜角度がカムスライダ８の斜面８１の傾斜角度より小さいため、径方向外側への移動量は、カムスライダ７の方がカムスライダ８より少なくなる。凸部７３，８３の径方向への突出寸法の差は、この移動量の差に対応させている。

以上のように、この実施形態の方法によれば、凸部７３，８３がナット素材１の内周面１１を押し始めるタイミングは同じであるが、カムドライバ６とカムスライダ７，８が接触する斜面７１，８１の傾斜角度を変えて、ナット素材１の内周面１１に対する凸部７３，８３の押し込み量を変えることにより、第２実施形態の方法と比較して、上側のＳ字状凹部１５と下側のＳ字状凹部１６を均一な形状および寸法に形成され易くなる。
なお、図１０（ｂ）では、上側のＳ字状凹部１５と下側のＳ字状凹部１６が、対応する凸部７３，８３の突出寸法に対応した異なる深さで形成されているように見えるが、この図は説明図に過ぎず、この実施形態の方法を実施すると、実際には、上側のＳ字状凹部１５と下側のＳ字状凹部１６が均一な形状および寸法に形成される。

また、この実施形態の方法では、カムドライバ６とカムスライダ７，８が接触する斜面７１，８１の傾斜角度を変えることと、凸部７３，８３がナット素材１の内周面１１を押し始めるタイミングを変えること（第４実施形態の方法）を組み合わせて、ナット素材１の内周面１１に対する凸部７３，８３の押し込み量を変えるようにしてもよい。

また、第４および第５実施形態では、上側のＳ字状凹部１５と下側のＳ字状凹部１６を均一な形状および寸法に形成するために、拘束状態の違いによるナット素材１の塑性流動の違いに対応させて、一対のカムスライダの凸部の押し込み量を変化させている。このようなナット素材の拘束状態の違いに伴う塑性流動の違いがある例以外に、ナット素材の外周にフランジが形成されている場合などでも、ナット素材の内周面に対する複数のカムスライダの凸部の押し込み量を変えることで、複数の凹部を均一に形成し易くすることができる。
また、第４および第５実施形態では、上側の凸部の押し込み量を下側の凸部の押し込み量より少なくしているが、ナット素材の拘束状態や外周形状などに応じて、上側の凸部の押し込み量を下側の凸部の押し込み量より多くしてもよい。

［第６実施形態］
この実施形態では、外周にフランジ（外周形成物）１２が形成されているナット素材１Ａの内周面に、ボール戻し経路をなすＳ字状凹部１５，１６を形成する。ナット素材１Ａのフランジ１２は軸方向中央部に形成されている。Ｓ字状凹部１５，１６を、ナット素材１Ａの軸方向でフランジ１２が形成されていない位置に形成する。

この実施形態で使用する金型は、図１１に示すように、ナット素材１Ａを保持する素材ホルダ２Ａと、ナット素材１Ａの内部に挿入する筒状部材（カムスライダの保持部材）５と、筒状部材５の中心穴５１に挿入するカムドライバ６と、筒状部材５の貫通穴５２，５３に配置されるカムスライダ７，８とを有する。この金型は、素材ホルダ２Ａを除いて第２実施形態で使用する金型と同じである。
素材ホルダ２Ａには、ナット素材１Ａの円筒部を保持する凹部２１と、フランジ１２を保持する周溝２１ｂと、カムドライバ６の先端部６２を通す貫通穴２２ｃ，２２ｄが形成されている。素材ホルダ２Ａは、周方向で二等分された分割体２１Ａ，２１Ｂからなる。

この金型を用い、ナット素材１Ａの内周面にＳ字状凹部１５，１６を形成する際には、先ず、ナット素材１Ａの両側から分割体２１Ａ，２１Ｂを嵌めて、フランジ１２を周溝２１ｂに入れ、素材ホルダ２Ａの凹部２１にナット素材１Ａの円筒部を配置する。次に、ナット素材１Ａの内部に、カムスライダ７，８が凸部７３，８３を外側に向けて貫通穴５２，５３に保持された筒状部材５を挿入する。次に、筒状部材５の中心穴５１に先端部６２側からカムドライバ６を挿入し、カムドライバ６の先端部６２を、素材ホルダ２Ａの貫通穴２２ｃ，２２ｄに入れる。図１１（ａ）はこの状態を示す。

次に、プレス圧を掛けてカムドライバ６を上から押すと、カムドライバ６の斜面６１ｂからカムスライダ７の斜面７１に、カムドライバ６の斜面６１ｄからカムスライダ８の斜面８１に、それぞれ力が伝達される。これに伴い、カムドライバ６の下向きの力がカムスライダ７，８をそれぞれ径方向外側へ動かす力に変換されて、カムスライダ７，８に形成されたＳ字状凸部７３，８３が、ナット素材１Ａの内周面１１を押して塑性変形させる。図１１（ｂ）はこの状態を示す。

これにより、ナット素材１Ａの内周面１１に二つのボール戻し経路をなすＳ字状凹部１５，１６が形成される。その際に、カムドライバ６の先端部６２は素材ホルダ２Ａの底部材２２の貫通穴２２ｄに案内される。また、カムスライダ７に伝達された径方向の力の反力を、筒状部材５の平行面５１ｄとカムドライバ６の平行面６１ｅが接触することで受ける（反力の延長線上の反力に垂直な面で受ける）。また、カムスライダ８に伝達された径方向の力の反力を、筒状部材５の平行面５１ｃとカムドライバ６の平行面６１ａとの接触、および筒状部材５の平行面５１ａとカムドライバ６の平行面６１ｃとの接触で受ける（反力の延長線上の反力に垂直な面で受ける）。そのため、カムドライバ６が受ける曲げモーメントを小さくすることができる。

よって、この実施形態の方法によれば、第２実施形態の方法と同様に、軸方向寸法が長く内径が小さいナットを製造する場合でも、カムドライバ６に破損を生じさせずに、二つのＳ字状凹部１５，１６を同時に形成することができる。また、ナット素材１Ａの内径が同じであれば円筒部材５とカムドライバ６は共通部品として使用でき、Ｓ字状凸部７３，８３が異なるカムスライダ７，８を用意することで、形状が異なる多種のＳ字状凹部を形成できるため、少量多品種を生産する方法として好適である。また、摩耗、変形が最も生じ易いＳ字状凸部の交換をカムスライダ７，８のみの交換で行えるため、メンテナンスの面での利点も有する。

また、この実施形態の方法では、Ｓ字状凹部１５，１６を形成する位置が、共に、ナット素材１Ａの軸方向でフランジ１２が形成されていない部分（厚さが同じ部分）の内周面であるため、両Ｓ字状凹部１５，１６でナット素材１Ａの塑性流動が同等になる。その結果、図１２（ａ）に示すように、Ｓ字状凹部１５，１６が略同じ深さで形成できる。このようにしてＳ字状凹部１５，１６を形成した後、ナット素材１Ａの内周面１１にボールの軌道をなす螺旋溝を形成することで、フランジ付きのボールねじ用ナットが得られる。螺旋溝の形成は切削工程で行うことができる。

これに対して、例えば、図１２（ｂ）に示すように、Ｓ字状凹部１５を形成する位置が軸方向でフランジ１２が形成されていない部分の内周面であり、Ｓ字状凹部１６を形成する位置が軸方向でフランジ１２が形成されている部分の内周面であると、Ｓ字状凹部１５の形成部分の方がＳ字状凹部１６の形成部分よりフランジ２の分だけ薄いため、Ｓ字状凹部１５の形成部分の方がＳ字状凹部１６よりも、変形し易いとともに剛性が低くてスプリングバックが大きい。その結果、Ｓ字状凹部１５の方がＳ字状凹部１６よりも浅く形成される。

また、図１３に示すボールねじ用ナット１０は、この実施形態の方法で形成されたＳ字状凹部１５，１６と、切削工程で形成された螺旋溝１７を内周面１１に有する。また、フランジ１２の外周面に形成された歯車歯列１８を有する。よって、このボールねじ用ナット１０は歯車としても機能する。すなわち、このボールねじ用ナット１０は、外周形成物としてフランジ１２と歯車歯列１８を有する。

また、ボールねじ用ナットの外周面にキー溝を形成すれば、このキー溝に、他部材に設けられたキーを係合することにより、他部材とボールねじ用ナットを連結することができる。さらに、ボールねじ用ナットの外周面に軸受用軌道溝を形成すれば、ボールねじ用ナットを転がり軸受の内輪として機能させることができる。さらに、ボールねじ用ナットの外周面を円形でなく、多角形や楕円形等からなる異形外周面とすることもできる。
なお、第１〜第６実施形態では、ナット素材１の内周面１１に２個のＳ字状凹部（ボール戻し経路を形成する凹部）１５，１６を形成する場合を説明しているが、この発明の方法は、ボール戻し経路を形成する凹部をナット素材の内周面に３個以上形成する場合にも当然に適用できる。

１ ナット素材
１Ａ ナット素材
１０ ボールねじ用ナット
１１ ナット素材の内周面
１１ａ ナット素材の内周面をなす円
１２ フランジ（外周形成物）
１５，１６ ボール戻し経路をなすＳ字状凹部
１７ 螺旋溝
１８ 歯車歯列（外周形成物）
２ 素材ホルダ
２Ａ 素材ホルダ
２１ 凹部
２１Ａ 素材ホルダの分割体
２１Ｂ 素材ホルダの分割体
２１ｂ 素材ホルダの周溝
２２ 貫通穴
２２ａ 貫通穴の壁面（荷重受け面）
２２ｂ 貫通穴の壁面（荷重受け面）
２２ｃ 貫通穴（矩形穴）
２２ｄ 貫通穴（円穴）
３ カムスライダ
３Ａ，３Ｂ カムスライダ
３３ カムスライダの斜面（カム機構）
３４ 凹部
３５，３６ Ｓ字状凸部
４ カムドライバ
４Ａ カムドライバ
４１ 楔状部
４１ａ カムドライバの斜面（カム機構）
４２ 板状部
４２ａ 平行面（荷重受け面）
４３ 側板部
４３ａ 板幅方向端面（荷重受け面）
４４ 段差面
５ 筒状部材（カムスライダの保持部材）
５１ 筒状部材の中心穴
５１ａ 平行面（荷重受け面）
５１ｂ 平行面
５１ｃ 平行面（荷重受け面）
５１ｄ 平行面（荷重受け面）
５１ｅ 平行面
５２，５３ 貫通穴（カムスライダの保持部）
６ カムドライバ
６０ カムドライバ
６１ 本体部
６１ａ 第一の平行面（荷重受け面）
６１ｂ 斜面（カム機構）
６１ｃ 第二の平行面（荷重受け面）
６１ｄ 斜面（カム機構）
６１ｅ 平行面（荷重受け面）
６２ 先端部
６３ 本体部
６４，６５ 本体部の平行な側面（荷重受け面）
６６，６７ 凹部
６６ａ 平行面
６６ｂ 本体部の斜面（カム機構）
６７ａ 本体部の斜面（カム機構）
７，８ カムスライダ
７Ａ，８Ａ カムスライダ
７１，８１ カムスライダの斜面（カム機構）
７２，８２ カムスライダの円周面
７３，８３ Ｓ字状凸部
９ 筒状部材（カムスライダの保持部材）
９１ 筒状部材の中心穴
９１ａ 平行面（荷重受け面）
９１ｂ 平行面（荷重受け面）
９２，９３ 貫通穴（カムスライダの保持部）

Claims (6)

1. 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で形成される軌道の間に配置されたボールと、前記ナットの内周面に複数の凹部として形成された、前記ボールを軌道の終点から始点に戻す複数のボール戻し経路とを備え、前記軌道内をボールが転動することで前記ナットがねじ軸に対して相対移動するボールねじの前記ナットの製造方法であって、
   円筒状のナット素材に内挿され、その軸方向に沿って移動するカムドライバと、
   前記ナット素材とカムドライバとの間に配置され、前記複数の凹部に対応する複数の凸部の少なくとも一つが形成され、前記カムドライバの移動により前記凸部が前記ナットの径方向に移動する複数のカムスライダと、
   を有するカム機構の金型を用いたプレス法により、
   前記複数の凹部を前記ナット素材の内周面に塑性加工で同時に形成するとともに、
   前記複数のカムスライダとカムドライバが接触する複数の斜面の傾斜角度を変えることにより、各カムスライダに形成された前記凸部の前記ナット素材の径方向外側への移動量を変えることで、前記複数の凹部が均一に形成されるようにすることを特徴とするボールねじ用ナットの製造方法。
2. 前記金型として、前記カムドライバが前記ナット素材の軸方向と平行な荷重受け面を有し、前記カムドライバ以外の部材に前記荷重受け面と接触する荷重受け面が形成されているものを用いてプレスを行う請求項１記載のボールねじ用ナットの製造方法。
3. 前記金型として、前記カムスライダがカムドライバとナット素材との間に配置される保持部材に保持され、前記保持部材に前記荷重受け面が形成されているものを用いてプレスを行う請求項２記載のボールねじ用ナットの製造方法。
4. 前記複数の凹部の形成を、前記ナット素材の厚さが同じ部分の内周面に対して行う請求項１記載のボールねじ用ナットの製造方法。
5. 前記ナットは外周形成物を有し、前記複数の凹部の形成を、前記ナット素材の軸方向で前記外周形成物が形成されていない部分の内周面に対して行う請求項１記載のボールねじ用ナットの製造方法。
6. 前記外周形成物は、フランジ、エンコーダ、歯車用歯列、回り止め、キー、キー溝、モータロータ、ワンウエイクラッチの内輪、軸受用軌道溝、ねじ、周方向溝、および異形外周面のうちの少なくとも一つである請求項５記載のボールねじ用ナットの製造方法。

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