JPH09133195A - ボールねじ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 両端に軸部を有し、その間にネジ部を有する
ボールねじ及びその製造方法を提供することである。 【解決手段】 両端に軸部２を有し、その間に転造され
たボールねじを有し、上記ボールねじの両端部は切り上
がり形状としたのである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、両端に軸部を有
するボールねじ及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、転造加工によってねじを製造する
方法として、通し転造方式とインフィード転造方式が知
られている。通し転造方式は、ロールダイスを被転造物
に押し当てて転造する際、ロールダイスのリード角と被
転造物のリード角に少しの角度差を設けて転造する方式
である。ロールダイス又は被転造物を相対的に回転させ
ると、上記リード角の差によってロールダイスと被転造
物が相対的に移動しながら転造する、いわゆる歩き現象
を生じ、ロールダイスや被転造物を相対的に回転させる
とき強制的に軸心方向に動かすことなく自動的に転造を
行う。

【０００３】このとき用いられるロールダイス３１は、
図４に示すような、円柱部の両端に、外向きに径が小さ
くなる円錐台部が互いに対称に形成されており、また一
方の円錐台部から円柱部を経由して他方の円錐台部にか
けて連結した転造用ら旋突条３２が設けられている。円
柱部のら旋突条３２の頂点を結ぶ面と、円錐台部のら旋
突条３２の頂点を結ぶ面のなす角度θ”は、転造時の摩
擦を減らすために、一般的に３〜５°を有している。ま
た、円錐台部の両側端面３３と３３’の間の距離、すな
わち、ロールダイス３１の幅ｑと、円柱部のら旋突条３
２の頂点を結ぶ面と円錐台部のら旋突条３２の頂点を結
ぶ面との境界及び円錐台部側端面３３、３３’の間の距
離ｐとの関係は、転造時の摩擦を減らすため、ｐ／ｑが
０．３〜０．４の値を有している。

【０００４】また、インフィード転造方式は、図５のよ
うに、所定の幅を有し、その側面にら旋突条３２を有す
るロールダイス３１を、素材棒４１に両者のリード角を
一致させながら押し当てて転造する方式である。この方
式によると、ロールダイス３１と被転造物のリード角を
一致させるので歩き現象は生ぜず、用いたロールダイス
３１の幅のねじを転造することにより、両端に軸部４２
を有し、その間に転造部４３を有するねじを製造するこ
とができる。

【０００５】上記インフィード方式をボールねじの転造
に応用した場合、通常、この方式が用いられる三角ネジ
等とは異なり、ボールねじの場合はねじ溝の山径と谷径
の差が大きいため、転造している間に、両者のリード角
に差が生じてしまう。このため、歩き現象が生じ、両端
に軸部を有し、その間に用いたロールダイスの幅のねじ
を有するボールねじを転造することが困難となる。

【０００６】また、上記通し転造方式は、歩き現象のた
め、少なくとも一方の端が切り通しとなり、両端に軸部
を有するボールねじを転造することが難しい。

【０００７】このため、両端に軸部を有するボールねじ
を製造するには、被転造物のうち、ねじを転造する部分
のみを両端の軸部にする部分より径を太くし、この太い
径の部分のみをロールダイスにより通し転造を行う方法
が用いられる。この方法を用いると、径の太い部分のみ
が歩き現象を利用して転造され、径の細い両端の軸部
は、ロールダイスが接触しないためボールねじが転造さ
れず、両端に軸部を有するボールねじを転造することが
できる。また、転造ではないが、ねじ切りバイトにより
所定の部分のみのねじを旋削加工することによっても、
両端に軸部を有するボールねじを製造することができ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
被転造物のうち、ねじを転造する部分のみを両端の軸部
にする部分より径を太くし、この太い径の部分のみをロ
ールダイスにより通し転造を行う方法は、ボールねじの
両端が切り通しの形状となる。このため、このボールね
じにはめ込むナット類がボールねじ部分より脱落しやす
い。このナット類の脱落を防止するため、ねじの端にス
リーブ等のストッパーを設ける必要がある。

【０００９】また、旋削加工によりボールねじを製造す
る方法は、ボールねじの両端が切り上がりの形状となる
ので、はめ込まれたナット類のボールねじ部分よりの脱
落は防止できる。しかし、この方法は、粗仕上げと仕上
げ加工の少なくとも２段階の切削あるいは研削が必要と
なり、旋削加工や研削加工に時間がかかって生産効率が
悪い。

【００１０】そこで、この発明の課題は、スリーブ等の
ストッパーなしにボールねじにはめ込まれたナット類の
脱落を防止したボールねじ及びそのボールねじを切削加
工することなく、生産効率よく製造する方法を提供する
ことにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、ボールねじの発明は、両端に軸部を有し、その間に
転造されたボールねじを有し、上記ボールねじの両端部
は切り上がり形状をしている構成を採用したのである。

【００１２】また、素材棒をロールダイスで転造してボ
ールねじを製造する発明は、上記ロールダイスの一端を
上記素材棒の途中にあるボールねじの転造開始端に押し
当て、上記素材棒と上記ロールダイスが相対的に回転し
ながらそれらの軸心方向に相対移動することにより転造
を行い、上記ロールダイスの他端が上記素材棒の途中に
あるボールねじの転造終了端に達したとき転造を終了す
ることにより、両端に軸部を有し、その間に両端部が切
り上がり形状を有するボールねじを製造する構成を採用
したのである。

【００１３】さらに、ボールねじ転造用ロールダイスの
発明は、円柱部の両端に外向きに径が小さくなる円錐台
部が形成されており、また、一方の円錐台部から円柱部
を経由して他方の円錐台部にかけて連続した転造用ら旋
突条が設けられているボールねじ転造用ロールダイスに
おいて、一方の円錐台部の端面間の距離ａ、他方の円錐
台部の端面間の距離ａ’、及び上記ロールダイスの幅ｂ
としたときに、ａ／ｂが０．１以上０．４以下であり、
ａ’／ｂが０以上０．３以下である構成を採用したので
ある。

【００１４】この発明によれば、上記ロールダイスが上
記素材棒の途中のボールねじ転造開始端から、上記ロー
ルダイスと上記素材棒の相対回転に伴いそれらの軸心方
向に相対移動することによって転造を行い、所定の上記
素材棒の途中のボールねじ転造終了端で転造を終了させ
ることから、両端に軸部を有するボールねじを転造する
ことができる。また、上記素材棒の途中のボールねじ転
造終了端で転造を終了させることから、従来のように、
ねじを転造する部分のみの径を太くした素材棒を用いる
必要はなく、均一の素材棒やねじを転造する部分のみを
細くした素材棒を用いても、両端に軸部を有するボール
ねじを転造することができる。このことにより、ボール
ねじのねじ底を両端の軸部表面より深くすることができ
るので、その両端部は、ねじ底から軸部表面に向かって
切り上がり形状とすることができる。このため、このボ
ールねじにはめ込まれたナット類は、この切り上がり部
分でストップし、スリーブ等のストッパーなしでナット
類の脱落を防止することができる。また、両端の軸部を
太く設計できるので、軸の強度アップにも有効である。

【００１５】また、両端に平滑な軸部を形成できるの
で、ボールねじを転造した後、この軸部にガイド等の各
種の装置類を設けたり、任意の加工を施すことが可能で
ある。さらに、切削加工をせずに、転造によってボール
ねじを製造するので、１回の転造によりねじを製造する
ことができ、短時間生産効率よく製造することができ
る。さらにまた、ロールダイスの片方の円錐台部の端面
間距離を短くすることができるので、この円錐台部によ
って転造されるねじの不完全な不完全ねじ部を短くする
ことができ、転造されるねじの完全な完全ねじ部をより
長く形成することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を添
付図面を参照して説明する。図１に示すように、この発
明のボールねじ１は、両端に平滑な面を有する軸部２が
設けられ、その間にねじ部３が設けられている。ねじ部
３は、ロールダイスにより転造されたねじ山４とねじ溝
５から形成されており、ねじ溝５のねじ底は、軸部２の
表面より深く形成されており、ねじ溝５の端部は、ねじ
底から軸部表面に向かって切り上がり形状をし、切り上
がり部６を形成している。ねじ溝５の深さは、ボールね
じとして使用可能な程度の深さを有している。

【００１７】このボールねじ１を転造するために用いら
れるロールダイス１１は、図２に示すように、円柱部１
２の両端に外向きに径に小さくなる円錐台部１３、１
３’が形成されており、また、円錐台部１３から円柱部
１２を経由して円錐台部１３’にかけて連続した転造用
ら旋突条１８が設けられている。円柱部１２のら旋突条
１８の頂点を結ぶ面は、その円柱部の外周面に沿った円
柱部側面１６をなし、円錐台部１３、１３’側のら旋突
条１８の頂点を結ぶ面はその円錐台部の角度に沿った円
錐台部側面１７、１７’をなす。円柱部側面１６と円錐
台部側面１７は、円錐台部側面１７が円柱部側面１６に
対して所定の角度θの逃げ角を有し、円柱部側面１６と
円錐台部側面１７’は、円錐台部側面１７’が円柱部側
面１６に対して所定の角度θ’の逃げ角を有する。

【００１８】次に、上記ロールダイス１１を用いてボー
ルねじを転造する方法を説明する。図３（ａ）に示すよ
うに、素材棒２１の途中にある転造開始端２４に、ロー
ルダイス１１の逃げ角θ’を有する円錐台部１３’側の
端面であるθ’側端面１４と円錐台部側面１７’との境
界である円錐台部側端部１９’を押し当てる。このと
き、ロールダイス１１の逃げ角θを有する円錐台部１３
側の端面であるθ側端面１５は、ロールダイス１１の転
造終了端２５の方向を向いている。ロールダイス１１を
素材棒２１を押し当てるとき、ロールダイス１１のリー
ド角と素材棒２１のリード角を同一にせず、所定の角度
だけずらす。これにより、ロールダイス１１と素材棒２
１の相対的な回転がおこると歩き現象が生じ、自動的に
ロールダイス１１と素材棒２１は、それらの軸心方向に
相対移動し転造が行われる。

【００１９】転造は歩き現象により行われるので、その
まま転造を続けると素材棒２１の端まで転造がなされ
る。素材棒２１の途中で転造を終了させ、端部にねじの
ない軸部を形成させるには、素材棒２１の途中で歩き現
象を止めることで行われる。この場合、図３（ｂ）に示
すように、転造を終了させる位置、すなわち、素材棒２
１の転造終了端２５にロールダイス１１の円錐台部側面
１７と上記θ側端面１５の境界の円錐台部側端部１９が
到達したことを、センサー等によって検知し、ロールダ
イス１１を素材棒２１から逃がす。これにより、正確な
位置で歩き現象を止めて転造を終了させることが可能と
なる。

【００２０】この転造に用いられるロールダイス１１
は、図２に示すように、上記逃げ角θ’と、上記逃げ角
θは同一である必要はない。ロールダイス１１を押圧す
ることにより、素材棒２１は、相対的に図３（ａ）に示
すように進み、ねじが転造される。このため上記逃げ角
θは、ねじの転造が開始される点から重要であり、θは
３〜１５°で、好ましくは５〜１５°である。また、上
記逃げ角θ’は、ねじの直接の転造に係わらないことか
ら、大きくてもよく、５〜９０°で、好ましくは５〜１
５°である。

【００２１】また、ロールダイス１１の一方の円錐台部
１３の端面間の距離、すなわち、円柱部側面１６と円錐
台部側面１７を結ぶ面との境界及び上記θ側端面１５の
間の距離ａ、並びにロールダイス１１の他方の円錐台部
１３’の端面間の距離、すなわち、円柱部側面１６と円
錐台部側面１７’を結ぶ面との境界及び上記θ’側端面
１４の間の距離ａ’は同一である必要はない。さらに、
ロールダイス１１の両側端面である上記θ’側端面１４
と上記θ側端面１５の間の距離、すなわち、ロールダイ
ス１１の幅ｂと上記ａの関係は、上記逃げ角θの側がね
じを直接転造する側であるので、摩擦の発生に直接影響
を及ぼす。このため、ａ／ｂは０．１以上０．４以下で
あり、０．２以上０．４以下が好ましい。ａ／ｂを０．
１より小さくすると、摩擦の発生が大きく好ましくな
い。また、０．４より大きくすると、転造されるねじの
不完全な不完全ネジ部が長くなるので好ましくない。

【００２２】また、上記幅ｂと上記ａ’の関係は、上記
逃げ角θ’は、ねじの直接の転造に係わらないことか
ら、ａ’／ｂは０以上０．３以下であり、０以上０．２
以下が好ましい。０．３より大きくすると上記不完全ネ
ジ部が長くなるので好ましくない。また、ねじの直接の
転造に係わらないことから、逃げのない状態、すなわ
ち、θ’＝９０°、ａ’／ｂ＝０でも構わない。さら
に、上記ロールダイス１１は、その両端の円錐台部１
３、１３’が非対称であってもよく、この場合、ａ’／
ｂは０以上０．２未満とすることができる。

【００２３】図３（ｂ）に示すように、転造部２３に
は、完全にねじが転造された完全ねじ部２７と、完全に
ねじが転造されない不完全ねじ部２６、２６’が形成さ
れる。逃げ角θ及びθ’が小さかったり、ａ，ａ’が長
いと転造終了時に、転造されたボールねじの不完全ネジ
部２６、２６’が形成されるので有効ねじ部２７が短く
なる。この発明においては、逃げ角θ及び上記ａを十分
に取ることにより転造できるので、上記ａ’や上記ｂの
長さを短くすることができ、上記不完全ねじ部２６’を
短くしたり、転造時の抵抗を低減させることが可能とな
る。

【００２４】この発明によるボールねじの製造方法に用
いられる素材棒２１は、その径が均一のものであって
も、ボールねじを転造する部分の径を太くしたもので
も、細くしたものでも全く同様に適用できる。ボールね
じを転造する部分の径を太くしたものは、その径によっ
ては、ねじの両端が切り上がり形状とならず、切り通し
形状となる場合は、従来からの方法で十分に対応できる
が、ボールねじを転造する部分の径を太くしたもので
も、ねじの両端が切り上がり形状となるものは、この発
明によるボールねじの製造方法を適用することができ、
この発明と同様の効果を得ることができる。また、素材
棒の径の均一のものやボールねじを転造する部分の径を
細くしたものは、ねじの両端が切り上がり形状となり、
この発明と同様の効果を得ることができる。

【００２５】

【発明の効果】以上のように、この発明のボールねじ
は、両端に平滑な軸部を有し、その間に両端が切り上が
り形状を有しているので、はめ込んだナット類がねじか
ら脱落することはなく、ねじの端部にスリーブ等のスト
ッパーを設ける必要がなくなる。

【００２６】また、両端に平滑な軸部を有するので、こ
の軸部を目的に合わせて自由に加工することができる。
また、両端の軸部を太く設計できるので、軸の強度アッ
プにも有効である。

【００２７】さらに、この発明の、通し転造の途中で転
造を止めることによる、両端に平滑な軸部を有するボー
ルねじの製造方法は、これまでの施削による製造方法に
比べて製造時間を大幅に短縮することができ、生産効率
の向上に大きく寄与できる。さらにまた、この発明のロ
ールダイスを用いることにより、転造部における不完全
ねじ部を短くすることができ、完全ねじ部をより長く形
成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係るボールねじの一実施例の斜視図

【図２】この発明に係るロールダイスの一実施例の断面
図

【図３】この発明に係るボールねじの製造方法の一実施
例を示す概略図

【図４】従来のロールダイスを示す概略図

【図５】従来のボールねじの製造方法を示す概略図

【符号の説明】

１ ボールねじ ２ 軸部 ３ ねじ部 ４ ねじ山 ５ ねじ溝 ６ ねじ溝切り上がり部 １１ ロールダイス １２ 円柱部 １３、１３’ 円錐台部 １４ θ’側端面 １５ θ側端面 １６ 円柱部側面 １７、１７’ 円錐台部側面 １８ ら旋突条 １９、１９’ 円錐台部側端部 ２１ 素材棒 ２２ 軸部 ２３ 転造部 ２４ 転造開始端 ２５ 転造終了端 ２６、２６’ 不完全ねじ部 ２７ 完全ねじ部 ３１ ロールダイス ３２ ら旋突条 ３３、３３’ 円錐台部側端面 ４１ 素材棒 ４２ 軸部 ４３ 転造部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 両端に軸部を有し、その間に転造された
   ボールねじを有し、上記ボールねじの両端部は切り上が
   り形状をしているボールねじ。
2. 【請求項２】 素材棒をロールダイスで転造してボール
   ねじを製造する方法において、上記ロールダイスの一端
   を上記素材棒の途中にあるボールねじの転造開始端に押
   し当て、上記素材棒と上記ロールダイスが相対的に回転
   しながらそれらの軸心方向に相対移動することにより転
   造を行い、上記ロールダイスの他端が上記素材棒の途中
   にあるボールねじの転造終了端に達したとき転造を終了
   することにより、両端に軸部を有し、その間に両端部が
   切り上がり形状を有するボールねじを製造することを特
   徴とするボールねじの製造方法。
3. 【請求項３】 円柱部の両端に外向きに径が小さくなる
   円錐台部が形成されており、また、一方の円錐台部から
   円柱部を経由して他方の円錐台部にかけて連続した転造
   用ら旋突条が設けられているボールねじ転造用ロールダ
   イスにおいて、一方の円錐台部の端面間の距離ａ、他方
   の円錐台部の端面間の距離ａ’、及び上記ロールダイス
   の幅ｂとしたときに、ａ／ｂが０．１以上０．４以下で
   あり、ａ’／ｂが０以上０．３以下である請求項２に記
   載のボールねじの製造方法において用いられるボールね
   じ転造用ロールダイス。