KR101430331B1 - 볼 나사용 너트의 제조방법 및 볼 나사 - Google Patents

Abstract

볼 나사용 너트의 내주면에 볼 순환 홈과 볼 전동 홈을 너트의 축 방향, 둘레방향, 지름방향으로 어긋나지 않은 상태로 형성할 수 있는 방법을 제공한다. 플랜지(111)의 단면(111a)에 오목부(102)를 형성한 후, 블랭크(101)를 척(130)에 부착하고, 그 내주면(101a)과 플랜지(111)의 단면(111a) 및 외주면(111b)을 연속적으로 연삭가공한다. 이에 따라, 블랭크(101)의 내주면(101a)과 플랜지(111)의 외주면(111b)과의 동축도와, 블랭크(101)의 내주면(101a)에 대한 플랜지(111)의 단면(111a)의 직각도를 작게 한다. 이 블랭크(101)를 오목부(102)를 위상기준, 단면(111a)을 축방향 기준, 외주면(111b)을 지름방향 기준으로 하여 내주면(101a)에 소성가공으로 볼 순환 홈을 형성하는 공정과 절삭가공으로 볼 전동 홈을 형성하는 공정을 행한다.

Description

볼 나사용 너트의 제조방법 및 볼 나사{BALL SCREW AND METHOD FOR MANUFACTURING BALL SCREW NUT}

본 발명은 볼 나사용 너트의 제조방법 및 볼 나사에 관한 것이다.

볼 나사는 내주면에 나선홈이 형성된 너트와, 외주면에 나선홈이 형성된 나사축과, 너트의 나선홈과 나사축의 나선홈으로 형성되는 궤도내에 배치된 볼과, 볼을 궤도의 종점으로부터 시발점으로 되돌리는 볼 복귀경로를 구비하고, 궤도 내를 볼이 전동하는 것으로 너트가 나사축에 대하여 상대이동하는 장치이다.

이와 같은 볼 나사는, 일반적인 산업용 기계의 위치결정장치뿐만 아니라 자동차, 이륜차, 선박 등의 교통수단에 탑재되는 전동 액튜에이터에도 사용되고 있다.

볼 나사의 볼 복귀경로에는 순환튜브방식이나 탑(top; 일명 '코마"라고도 함)방식 등이 있고, 탑방식의 경우는 볼 복귀경로를 이루는 오목부가 형성된 탑을 너트의 관통구멍에 끼우고 있다. 이에 대하여, 볼 복귀경로를 이루는 오목부(볼 순환 홈)가 너트의 내주면에 직접 형성되어 있으면, 장착시간이나 코스트를 저감시킬 수 있는 동시에 볼 순환의 신뢰성 향상도 기대할 수 있다.

특허문헌 1 내지 3에는 볼 순환 홈이 너트의 내주면에 직접 형성되어 있는 볼 나사가 기재되어 있다. 구체적으로는, 볼 나사의 너트부재는 둘레 방향에 있어서 분할면을 가지지 않으며, 절삭가공이나 단조가공으로 일체로 형성되어 있다. 그리고 너트부재의 내주면에 암나선 홈(볼 전동 홈)보다도 깊은(반경방향 바깥쪽으로 돌출한) 부분을 가지는 긴 S자형상의 순환로(볼 순환 홈)가 형성되고, 암나선 홈의 양단을 매끄럽게 접속하고 있다고 기재되어 있다. 그러나 암나선 홈 및 순환로를 구체적으로 어떻게 하여 형성하는지에 대해서는 기재되어 있지 않다.

또 특허문헌 4에는 특허문헌 3에 기재된 너트부재의 제조방법으로서, 원통형상의 소재에 대하여 순환 홈(볼 순환 홈)을 형성하는 제1의 소성가공공정과, 순환 홈을 형성한 원통형상의 소재에 대하여, 암나사 홈(볼 전동 홈)을 형성하는 제2의 가공공정을 가지고, 제1의 소성가공공정에 있어서, 제2의 가공공정에 사용하기 위한 위상기준 마크를 너트 부재에 형성하는 방법이 기재되어 있다. 구체적으로는, 제1의 소성가공공정에서 순환 홈의 형성과 동시에 위상기준마크로서 너트부재의 축방향 일단(플랜지가 형성되어 있는 측)의 내주면에 원호홈 형상의 오목부를 형성하고 있다.

게다가, 특허문헌 5에는 순환 홈(볼 순환 홈)을 너트 소재의 내주면에 소성가공으로 직접 형성한 후, 암나사 홈(볼 전동 홈)을 절삭가공하는 것이 기재되어 있다. 암나사 홈의 절삭가공은, 순환 홈에 축선방향위치 및 위상을 맞춰서 암나사 홈에 대응하는 형상의 절삭공구를 가지는 공구를 자전시키면서 공정시켜 행한다고 기재되어 있다. 그러나 암나사 홈의 절삭가공시에 구체적으로 어떻게 하여 순환 홈과 축선방향위치 및 위상을 맞추는지에 대한 기재는 없다.

또한, 특허문헌 6에는, 나선형상의 부하 볼전동 홈과, 그 일단과 타단을 접속하는 볼 순환 홈으로 이루어지는 볼 순환로가 너트의 내주면에 형성되어 있는 「나사 장치」가 기재되어 있다. 볼 순환로의 형성방법으로서는「내측 캠」 이라 불리고 있던 내경홈 가공의 수법으로 제작이 가능하다고 기재되어 있다.

일본국 특허공개공보 1994－147290A 일본국 특허공개공보 2000－297854A 일본국 특허공개공보 2003－307263A 일본국 특허공개공보 2007－92968A 일본국 특허공개공보 2008－281063A 일본국 특허공개공보 2005－321059A

위에서 설명한 바와 같이, 너트용 소재로 제작된 원통형상 블랭크의 내주면에 소성가공으로 볼 순환 홈을 형성한 후에, 이 볼 순환 홈의 양단을 접속하도록 볼 전동 홈을 절삭가공으로 형성함으로써, 내주면에 볼 순환 홈과 볼 전동 홈이 형성되어 있는 너트를 제작한다고 하는 제안은 이미 있다. 그러나 볼 순환 홈과 볼 전동 홈이 너트의 축방향, 둘레방향, 지름방향으로 어긋난 상태로 형성되는 것을 방지할 수 있는 구체적인 방법에 대한 제안은 없다.

또 오목부를 볼 순환 홈으로 하는 특허문헌 1의 볼 나사의 너트를 제조할 때에는, 너트의 내주면에 볼 순환 홈을 구성하는 오목부를 형성한 후에 볼 전동 홈을 구성하는 나사홈을 형성하기 때문에, 나사 홈의 형성시의 가공오차에 의해 나사홈의 단부의 형성위치가 정규의 위치로부터 어긋날 우려가 있었다. 그러면, 나사 홈의 단부와 오목부의 단부가 정확하게 합치되지 않고, 양 홈의 접속부분에 단차가 생기게 된다.

특히 볼 순환 홈과 볼 전동 홈이 너트의 축방향으로 어긋나서 형성되면, 양 홈의 접속부분에 단차가 생겨 볼의 매끄러운 이동을 방해하게 된다. 그 결과, 내구성의 저하, 볼 순환효율의 저하, 이상한 작동음의 발생 등의 문제가 생기기 때문에, 이것을 방지할 필요가 있다.

본 발명의 과제는, 볼을 전동시키는 궤도를 나사축의 나선홈과 함께 형성하는 볼 전동 홈과, 상기 궤도의 종점으로부터 시발점으로 볼을 되돌리는 볼 순환 홈이 내주면에 형성되어 있는 볼 나사용 너트를 제조하는 방법에 있어서, 상기 볼 순환 홈과 볼 전동 홈이 너트의 축방향, 둘레방향, 지름방향으로 어긋난 상태로 형성되는 것을 방지할 수 있는 구체적인 방법을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 각 형태는 다음과 같은 구성으로 이루어진다. 즉, 본 발명의 제1의 형태에 관한 볼 나사용 너트의 제조방법은, 볼을 전동시키는 궤도를 나사축의 나선홈과 함께 형성하는 볼 전동 홈과, 상기 궤도의 종점으로부터 시발점으로 볼을 되돌리는 볼 순환 홈이, 내주면에 형성되어 있는 볼 나사용 너트를 제조하는 볼 나사용 너트의 제조방법으로서, 너트용 소재로부터 통형상의 블랭크를 형성하는 블랭크 형성공정과, 상기 블랭크의 내주면에 상기 볼 순환 홈을 형성하는 순환 홈 형성공정과, 상기 블랭크의 내주면에 상기 볼 전동 홈을 형성하는 전동 홈 형성공정을 가지며, 상기 전동 홈 형성공정보다도 앞의 공정에서 가공기준을 형성하고, 상기 가공기준을 설정할 수 있는 유지부재를 사용하여 상기 순환 홈 형성공정 후에 상기 전동 홈 형성공정을 행하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명의 제2의 형태에 관한 볼 나사용 너트의 제조방법은, 제1의 형태에 관한 볼 나사용 너트의 제조방법에 있어서, 상기 순환 홈 형성공정에 있어서의 상기 볼 순환 홈의 형성을 소성가공으로 행하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 제3의 형태에 관한 볼 나사용 너트의 제조방법은, 제2의 형태에 관한 볼 나사용 너트의 제조방법에 있어서, 캠 기구를 구비하는 금형을 사용하여 상기 소성가공을 행하는 것을 특징으로 한다.

게다가, 본 발명의 제4의 형태에 관한 볼 나사용 너트의 제조방법은, 제1 내지 제3형태 중 어느 하나의 형태에 관한 볼 나사용 너트의 제조방법에 있어서, 상기 가공기준은, 상기 블랭크 형성공정에서 형성되는 위상기준, 축 방향기준 및 지름방향기준을 구비하고, 상기 순환 홈 형성공정 및 상기 전동 홈 형성공정에서 공통으로 사용되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 제5의 형태에 관한 볼 나사용 너트의 제조방법은, 제4의 형태에 관한 볼 나사용 너트의 제조방법에 있어서, 상기 블랭크 형성공정에서는 상기 위상기준을 상기 블랭크의 단면 또는 외주면에 형성하고, 상기 블랭크의 내주면 및 축방향 일단면과, 이 축방향 일단면에 연속하는 외주면에 대하여 연속적으로 마무리가공을 행하고, 상기 축방향 일단면을 상기 축방향 기준으로 하여 상기 외주면을 상기 지름방향기준으로 하는 것을 특징으로 한다.

게다가, 본 발명의 제6의 형태에 관한 볼 나사용 너트의 제조방법은, 제4 또는 제5의 형태에 관한 볼 나사용 너트의 제조방법에 있어서, 상기 블랭크는 축방향 일단에 플랜지를 가지며, 상기 블랭크 형성공정에서 상기 플랜지의 단면 또는 외주면에 상기 위상기준을 형성하는 것을 특징으로 한다.

게다가, 본 발명의 제7의 형태에 관한 볼 나사용 너트의 제조방법은, 제1 내지 제 6의 형태 중 어느 하나의 형태에 관한 볼 나사용 너트의 제조방법에 있어서, 상기 블랭크 내주면의 축방향 양단의 모따기부를 마무리 가공하는 공정을, 상기 전동 홈 형성공정을 행하는 유지부재로 상기 블랭크를 유지한 상태에서 행하는 것을 특징으로 한다.

또한, 제 8의 형태에 관한 볼 나사용 너트의 제조방법은, 제7의 형태에 관한 볼 나사용 너트의 제조방법에 있어서, 상기 모따기부의 마무리가공 후에, 상기 마무리 가공된 모따기부를 기준으로 하여 상기 블랭크의 외주면을 마무리 가공하는 것을 특징으로 한다.

게다가, 본 발명의 제9의 형태에 관한 볼 나사용 너트의 제조방법은, 제4의 형태에 관한 볼 나사용 너트의 제조방법에 있어서, 상기 전동 홈 형성공정은, 상기 블랭크의 축방향 양 단면 사이에 걸쳐서 축 방향으로 신장되는 부위 중 상기 볼 순환 홈의 형성부위를 포함하지 않는 부위를 상기 위상기준으로 하여, 상기 볼 순환 홈이 형성된 상기 블랭크를 홈 형성장치에 고정하고, 상기 홈 형성장치에 의해 상기 블랭크의 내주면에 상기 볼 전동 홈을 형성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 제10의 형태에 관한 볼 나사용 너트의 제조방법은, 제9의 형태에 관한 볼 나사용 너트의 제조방법에 있어서, 상기 위상기준으로 한 부위의 외주면에 있어서의 축 방향의 중간부위를 상기 지름방향 기준으로 하여, 상기 볼 순환 홈이 형성된 상기 블랭크를 상기 홈 형성장치에 고정하는 것을 특징으로 한다.

게다가, 본 발명의 제11의 형태에 관한 볼 나사용 너트의 제조방법은, 제9 또는 제 10의 형태에 관한 볼 나사용 너트의 제조방법에 있어서, 상기 위상기준으로 한 부위의 축 방향의 단부를 이루는 상기 블랭크의 단면을 상기 축방향 기준으로 하여, 상기 볼 순환 홈이 형성된 상기 블랭크를 상기 홈 형성장치에 고정하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 제12의 형태에 관한 볼 나사용 너트의 제조방법은, 제9의 형태에 관한 볼 나사용 너트의 제조방법에 있어서, 상기 위상기준은 상기 블랭크의 단면에 형성되고, 상기 홈 형성장치 측의 부재와 감합하는 형상을 이루고 있는 것을 특징으로 한다.

게다가, 본 발명의 제13의 형태에 관한 볼 나사용 너트의 제조방법은, 제1의 형태에 관한 볼 나사용 너트의 제조방법에 있어서, 상기 순환 홈 형성공정 후에, 상기 전동 홈 형성공정에 있어서의 상기 볼 전동 홈의 형성의 가공원점에 대하여 상기 볼 순환 홈의 축방향 위치를 특정하는 순환 홈 위치 특정공정을 행하고, 상기 볼 순환 홈의 축방향 위치에 근거하여 그 위치로부터 상기 전동 홈 형성공정의 상기 볼 전동 홈의 형성이 행해지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 제14의 형태에 관한 볼 나사용 너트의 제조방법은, 제13의 형태에 관한 볼 나사용 너트의 제조방법에 있어서, 상기 순환 홈 위치 특정공정은, 척장치에 의해 적어도 상기 볼 순환 홈을 직접 파지된 상태에서 가공대상인 상기 블랭크의 축 방향의 단면을 절삭가공하여, 상기 볼 순환 홈에 대한 상기 가공대상의 축방향 단면위치를 정하기 위한 제1의 가공 기준면을 형성하는 제1의 기준면 형성공정을 포함하고, 상기 제1의 가공 기준면을 지그 기준면에 부딪혔을 때의 상기 척장치에 있어서의 상기 볼 순환 홈의 위치 및 상기 제1의 가공 기준면의 위치에 근거하여 상기 지그 기준면에 대한 상기 볼 순환 홈의 위치를 특정하는 공정인 것을 특징으로 한다.

게다가, 본 발명의 제15의 형태에 관한 볼 나사용 너트의 제조방법은, 제14의 형태에 관한 볼 나사용 너트의 제조방법에 있어서, 상기 순환 홈 위치 특정공정은 상기 척장치에 의해 적어도 상기 볼 순환 홈을 직접 파지된 상태에서, 상기 가공대상의 외주면을 절삭가공하여 상기 볼 순환 홈의 PCD중심과 동축인 제2의 가공 기준면을 형성하는 제2의 기준면 형성공정을 상기 제1의 기준면 형성공정 후에 포함하고, 상기 제1의 가공 기준면을 상기 지그 기준면에 부딪혔을 때의 상기 척장치에 있어서의 상기 볼 순환 홈의 위치 및 상기 제2의 가공 기준면의 위치에 근거하여, 상기 제2의 가공 기준면에 대한 상기 볼 순환 홈의 위치를 특정하고, 그 위치로부터 상기 전동 홈 형성공정의 상기 볼 전동 홈의 형성이 행해지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 제16의 형태에 관한 볼 나사용 너트의 제조방법은, 제13의 형태에 관한 볼 나사용 너트의 제조방법에 있어서, 상기 순환 홈 위치 특정공정은, 가공대상인 상기 블랭크를 반송하는 반송장치의 척장치에 의해 적어도 상기 볼 순환 홈을 직접 파지된 상태에서 상기 가공원점에 대하여 상기 볼 순환 홈이 소정의 위치가 되도록 상기 가공대상이 위치 결정하는 공정인 것을 특징으로 한다.

게다가, 본 발명의 제17의 형태에 관한 볼 나사용 너트의 제조방법은, 제1의 형태에 관한 볼 나사용 너트의 제조방법에 있어서, 상기 전동 홈 형성공정은, 상기 블랭크의 내주면에 절삭공구를 사용한 절삭가공에 의해 상기 볼 전동 홈을 형성하는 공정이고, 상기 전동 홈 형성공정보다도 전에, 상기 블랭크의 축방향 단면을 축방향 기준으로 하여 상기 볼 순환 홈의 위치를 계측하고, 그 계측결과에 근거하여 상기 절삭공구의 가공위치를 보정하는 가공위치 보정공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 제18의 형태에 관한 볼 나사용 너트의 제조방법은, 제17의 형태에 관한 볼 나사용 너트의 제조방법에 있어서, 상기 블랭크의 축 방향 단면을 상기 내주면과 직교하도록 절삭가공하여 가공 기준면을 형성하는 가공 기준면 형성공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

게다가, 본 발명의 제19의 형태에 관한 볼 나사용 너트의 제조방법은, 제2의 형태에 관한 볼 나사용 너트의 제조방법에 있어서, 상기 가공기준을 상기 순환 홈 형성공정에 있어서 상기 볼 순환 홈과 동시에 소성가공에 의해 형성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 제20의 형태에 관한 볼 나사는, 나선홈을 외주면에 가지는 나사축과, 상기 나사축의 나선홈에 대향하는 볼 전동 홈을 내주면에 가지는 너트와, 상기 나선홈과 상기 볼 전동 홈에 의해 형성되는 궤도에 전동이 자유롭게 배치된 복수의 볼과, 상기 궤도의 종점으로부터 시발점으로 상기 볼을 복귀순환하는 볼 순환 홈을 구비하고, 상기 볼 순환 홈은, 상기 너트의 내주면의 일부를 오목화시켜 이루어지는 오목 홈으로 구성되어 있고, 상기 너트의 볼 전동 홈은, 상기 볼 순환 홈에 대하여 소정의 위치에 마련된 가공기준에 근거하여 결정된 위치에 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 제21의 형태에 관한 볼 나사는, 제20의 형태에 관한 볼 나사에 있어서, 상기 가공기준은 상기 너트의 축방향 단면 또는 외주면에 마련된 위상기준을 포함하는 것을 특징으로 한다.

게다가, 본 발명의 제22의 형태에 관한 볼 나사는, 제20의 형태에 관한 볼 나사에 있어서, 상기 가공기준은, 상기 너트의 축방향 양단 사이에 걸쳐서 축 방향으로 신장되는 부위 중 상기 볼 순환 홈의 형성부위를 포함하지 않는 부위에 마련되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 제23의 형태에 관한 볼 나사는, 제20의 형태에 관한 볼 나사에 있어서, 상기 가공기준은 상기 너트의 내주면에 형성된 압입자국인 것을 특징으로 한다.

게다가, 본 발명의 제24의 형태에 관한 볼 나사는, 제20의 형태에 관한 볼 나사에 있어서, 상기 가공기준은 상기 너트의 내주면에 형성된 돌기인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 제25의 형태에 관한 볼 나사는, 제 23 또는 제24의 형태에 관한 볼 나사에 있어서, 상기 오목 홈 및 상기 가공기준은, 금형을 상기 너트의 내주면에 압압하여 소성가공함으로써, 상기 내주면에 동시에 형성된 것을 특징으로 한다.
게다가, 본 발명의 제26의 형태에 관한 볼 나사는, 나선 홈을 외주면에 가지는 나사축과, 상기 나사축의 나선 홈에 대향하는 볼 전동홈을 내주면에 가지는 너트와, 상기 나선 홈과 상기 볼 전동홈에 의해 형성되는 궤도에 전동이 자유롭게 배치된 복수의 볼과, 상기 궤도의 종점에서 시발점으로 상기 볼을 복귀순환하는 볼 순환홈을 구비하고, 상기 볼 순환홈은, 상기 너트 내주면의 일부를 오목화시켜 이루어지는 오목홈으로 구성되어 있고, 상기 너트의 볼 전동홈은, 상기 볼 순환홈에 대하여 소정의 위치에 마련된 가공기준에 근거하여 결정된 위치에 형성된 것이고, 상기 가공기준은 위상기준, 축 방향기준 및 지름방향 기준을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제27의 형태에 관한 볼 나사는, 제26의 형태에 관한 볼 나사에 있어서, 상기 가공기준은 상기 너트의 축방향 단면 또는 외주면에 마련된 위상기준을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또 본 발명의 제28의 형태에 관한 볼 나사는, 제26의 형태에 관한 볼 나사에 있어서, 상기 가공기준은, 상기 너트의 축방향 양단 사이에 걸쳐서 축 방향으로 신장되는 부위 중 상기 볼 순환홈의 형성부위를 포함하지 않는 부위에 마련되어 있는 것을 특징으로 한다.
게다가, 본 발명의 제29의 형태에 관한 볼 나사는, 제26의 형태에 관한 볼 나사에 있어서, 상기 가공기준은, 상기 너트의 내주면에 형성된 압입자국인 것을 특징으로 한다.
또 본 발명의 제30의 형태에 관한 볼 나사는, 제26의 형태에 관한 볼 나사에 있어서, 상기 가공기준은, 상기 너트의 내주면에 형성된 돌기인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제31의 형태에 관한 볼 나사는, 제29 또는 제30의 형태에 관한 볼 나사에 있어서, 상기 오목홈 및 상기 가공기준은, 금형을 상기 너트의 내주면에 압압하여 소성가공함으로써, 상기 내주면에 동시에 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 관한 볼 나사용 너트의 제조방법에 의하면, 볼을 전동시키는 궤도를 나사축의 나선홈과 함께 형성하는 볼 전동 홈과, 상기 궤도의 종점으로부터 시발점으로 볼을 되돌리는 볼 순환 홈이 내주면에 형성되어 있는 볼 나사용 너트를 제조하는 방법에 있어서, 볼 순환 홈과 볼 전동 홈이 너트의 축방향, 둘레방향, 지름방향으로 어긋난 상태에 형성되는 것을 방지할 수 있다.

그리고 본 발명에 관한 볼 나사는, 볼 순환 홈에 대하여 소정의 위치에 마련된 가공기준에 근거하여 결정된 위치에 너트의 볼 전동 홈이 형성되어 있으므로, 볼 순환 홈에 대한 볼 전동 홈의 형성위치가 정확하고 고정밀도이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 관한 볼 나사의 단면도이다.
도 2는 너트의 주요부분 단면도이다.
도 3은 볼 순환로의 확대 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시형태에 관한 볼 나사용 너트의 제조방법의 블랭크 형성공정에서, 위상기준이 형성된 후의 블랭크를 나타내는 사시도이다.
도 5는 제1 실시형태의 블랭크 형성공정에 있어서, 도 4의 블랭크에 축방향 기준과 지름방향 기준을 형성하는 가공방법을 나타내는 단면도이다.
도 6은 제1 실시형태의 순환 홈 형성공정으로서, 2개의 예를 설명하는 도면이다.
도 7은 제1 실시형태의 전동 홈 형성공정을 설명하는 도면이다.
도 8은 볼 순환 홈과 볼 전동 홈과의 각 방향에서의 어긋남을 설명하는 도면으로서, (a)는 너트의 축방향에서의 어긋남, (b)는 둘레방향에서의 어긋남, (c)는 지름방향에서의 어긋남을 각각 나타낸다.
도 9는 블랭크 형성공정에서 위상기준이 형성된 후의 블랭크로서, 도 4 이외의 예를 나타내는 사시도이다.
도 10은 제2 실시형태의 볼 나사의 너트제조방법 중의 순환 홈 형성공정을 나타내는 도면이다.
도 11은 제2 실시형태의 볼 나사의 너트 제조방법 중의 전동 홈 형성공정을 나타내는 사시도이다.
도 12는 제2실시형태의 볼 나사의 너트 제조방법 중의 전동 홈 형성공정을 나타내는 단면도이다.
도 13은 전동 홈 형성공정에서 전동 홈이 형성되는 너트용 소재의 형상을 나타내는 사시도이다.
도 14는 전동 홈 형성공정에서 전동 홈이 형성되는 너트용 소재의 다른 형상을 나타내는 사시도이다.
도 15는 3개의 클램프의 파지위치를 나타내는 너트용 소재의 평면도이다.
도 16은 3개의 클램프의 파지위치를 나타내는 너트용 소재의 단면도이다.
도 17은 전동 홈 형성공정에서 행하는 전동 홈의 절삭가공을 나타내는 단면도이다.
도 18은 변형모드를 나타내는 너트용 소재의 단면도이다.
도 19는 제2 실시형태의 볼 나사의 너트제조방법의 변형예중의 전동 홈 형성공정을 나타내는 사시도이다.
도 20은 제2 실시형태의 볼 나사의 너트제조방법의 변형예중의 전동 홈 형성공정을 나타내는 평면도이다.
도 21은 너트용 소재의 내주면을 클램프로 파지하는 경우를 나타내는 도면이다.
도 22는 내주면을 클램프로 파지한 너트용 소재에 대한 절삭가공의 예를 나타내는 사시도이다.
도 23은 너트용 소재(너트)에 대하여 순환 홈을 형성하는 순환 홈 형성공정 및 그 후에 이 너트용 소재에 대하여 전동 홈을 형성하는 전동 홈 형성공정을 설명하는 도면이다.
도 24는 둘레방향에 있어서의 순환 홈과 동 위상을 이루는 부위에 지름방향 및 단면방향으로의 변형이 생긴 너트용 소재를 나타내는 도면이다.
도 25는 전동 홈의 축방향 및 지름방향으로의 어긋남을 나타내는 도면이다.
도 26은 제3 실시형태의 볼 나사용 너트의 제조방법의 제1 예를 나타내는 플로 차트이다.
도 27은 제3 실시형태의 볼 나사용 너트의 제조방법의 제1예를 나타내는 도면이고, (a)는 순환 홈 형성공정이 행해진 너트 및 척장치의 개요를 나타내는 사시도, (b)는 제1의 기준면 형성공정을 나타내는 사시도, (c)는 제1의 기준면을 나타내는 단면도, (d)는 순환 홈 형성공정을 나타내는 단면도이다.
도 28은 제3 실시형태의 볼 나사용 너트의 제조방법의 제2예를 나타내는 도면이고, (a)는 반송상태를 나타내는 사시도, (b)는 가공기에 의한 가공대상의 척 상태를 나타내는 단면도이다.
도 29는 제3 실시형태의 볼 나사용 너트의 제조방법의 제3예를 나타내는 도면이고, (a)는 순환 홈 형성공정이 행해진 너트의 개요를 나타내는 부분 단면도, (b)는 제1의 기준면을 나타내는 단면도, (c)는 가공위치 보정공정을 나타내는 단면도, (d)는 전동 홈 형성공정을 나타내는 단면도이다.
도 30은 제3 실시형태의 볼 나사용 너트의 제조방법의 제3예의 변형예를 나타내는 도면이고, (a)는 순환 홈 형성공정이 행해진 너트의 개요를 나타내는 부분 단면도, (b)는 가공위치 보정공정을 나타내는 단면도, (c)는 제1의 기준면을 나타내는 단면도, (d)는 전동 홈 형성공정을 나타내는 단면도이다.
도 31은 제3실시형태의 볼 나사용 너트의 제조방법의 제4예를 나타내는 도면이고, (a)는 순환 홈 형성공정이 행해진 너트 및 척장치의 개요를 나타내는 사시도, (b)는 제2의 기준면 형성공정을 나타내는 사시도, (c)는 제1의 기준면을 나타내는 단면도, (d)는 순환 홈 형성공정을 나타내는 단면도이다.
도 32는 제4 실시형태의 볼 나사용 너트의 제조방법을 나타내는 플로 차트이다.
도 33은 제4 실시형태의 볼 나사용 너트의 제조방법을 나타내는 도면이고, (a)는 순환 홈 형성공정이 행해진 너트의 개요를 나타내는 부분 단면도, (b)는 기준이 되는 단면(端面)을 나타내는 단면도, (c)는 가공위치 보정공정을 나타내는 단면도, (d)는 전동 홈 형성공정을 나타내는 단면도이다.
도 34는 제4 실시형태의 볼 나사용 너트의 제조방법의 변형예를 나타내는 도면이고, (a)는 순환 홈 형성공정이 행해진 너트의 개요를 나타내는 부분 단면도, (b)는 가공위치 보정공정을 나타내는 단면도, (c)는 기준이 되는 단면(端面)을 나타내는 단면도, (d)는 전동 홈 형성공정을 나타내는 단면도이다.
도 35는 제4실시형태의 볼 나사용 너트의 제조방법의 변형예를 나타내는 도면이고, (a)는 순환 홈 형성공정이 행해진 너트 및 척장치의 개요를 나타내는 사시도, (b)는 가공 기준면 형성공정을 나타내는 사시도, (c)는 가공 기준면을 나타내는 단면도이다.
도 36은 제5실시형태의 볼 나사용 너트의 제조방법의 실시예 1의 가공 기준점을 설명하는 사시도 및 단면도이다.
도 37은 제5실시형태의 볼 나사용 너트의 제조방법의 실시예 1의 가공 기준점의 형성위치를 검출하는 방법을 설명하는 단면도이다.
도 38은 볼 순환로에 대하여 정확한 위치에 너트의 나사홈이 형성된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 39는 제5실시형태의 볼 나사용 너트의 제조방법의 실시예 1의 가공기준점의 형성위치를 검출하는 다른 방법을 설명하는 단면도이다.
도 40은 제5실시형태의 볼 나사용 너트의 제조방법의 실시예 1의 가공 기준점의 형성위치를 검출하는 또 다른 방법을 설명하는 단면도이다.
도 41은 제5실시형태의 볼 나사용 너트의 제조방법의 실시예2의 가공 기준점을 설명하는 사시도 및 단면도이다.
도 42는 제5실시형태의 볼 나사용 너트의 제조방법의 실시예 3의 가공 기준점을 설명하는 사시도 및 단면도이다.
도 43은 제5실시형태의 볼 나사용 너트의 제조방법의 실시예 3의 가공 기준점의 형성위치를 검출하는 방법을 설명하는 단면도이다.
도 44는 제5실시형태의 볼 나사용 너트의 제조방법의 실시예 4의 가공 기준점 및 가공 기준점의 형성위치를 검출하는 방법을 설명하는 사시도 및 단면도이다.
도 45는 제5 실시형태의 볼 나사용 너트의 제조방법의 실시예 5의 가공 기준점을 설명하는 사시도이다.
도 46은 제5실시형태의 볼 나사용 너트의 제조방법의 실시예5의 가공 기준점의 형성위치를 검출하는 방법을 설명하는 단면도이다.

본 발명에 관한 볼 나사용 너트의 제조방법 및 볼 나사의 실시형태를 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

[제1실시형태]

도 1은 본 발명의 제1실시형태에 관한 볼 나사의 단면도(축방향을 따른 평면에서 절단한 단면도)이다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 볼 나사(1)는, 나선형상의 나사홈(3a)(본 발명의 구성요건인 나선홈에 상당함)을, 외주면에 가지는 나사축(3)과, 나사축(3)의 나사홈(3a)에 대향하는 나선형상의 나선홈(5a)(본 발명의 구성요건인 볼 전동 홈에 상당함)을 내주면에 가지는 너트(5)와, 양쪽 나사홈(3a，5a)에 의해 형성되는 나선형상의 볼 전동로(7)(본 발명의 구성요건인 궤도에 상당함) 내에 전동이 자유롭게 장전된 복수의 볼(9)과, 볼(9)을 볼 전동로(7)의 종점으로부터 시발점으로 복귀순환시키는 볼 순환로(11)를 구비하고 있다.

즉, 볼(9)은, 볼 전동로(7) 내를 이동하면서 나사축(3)의 둘레를 회전하여 볼 전동로(7)의 종점에 도달하고, 거기서 볼 순환로(11)의 한쪽 단부로부터 끌어 올려져 볼 순환로(11) 내를 통과하여 볼 순환로(11)의 다른 쪽 단부로부터 볼 전동로(7)의 시발점으로 되돌아가게끔 되어 있다.

그리고 나사축(3), 너트(5) 및 볼(9)의 소재는 특히 한정되는 것은 아니고, 일반적인 재료를 사용가능하며, 예를 들어 금속(강 등), 소결합금, 세라믹, 수지를 들 수 있다. 또한, 나사 홈(3a，5a)의 단면형상은, 원호형상이어도 되며 고딕아크형상이어도 된다. 게다가, 너트(5)의 형상은 원통형상에 한정되는 것은 아니고, 너트(5)의 외주면은 각주(角柱)형상이어도 된다. 또 너트(5)의 내주면도 원주면일 필요는 없다. 게다가, 플랜지(13)의 형상은 특히 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 후술하는 도 4에 나타내는 것과 같은 형상의 플랜지여도 되며, 플랜지를 가지고 있지 않아도 된다.

이와 같은 볼 나사(1)는, 볼(9)을 개재시켜 나사축(3)에 나사 결합되어 있는 너트(5)와 나사축(3)을 상대회전운동시키면, 볼(9)의 전동을 개재하여 나사축(3)과 너트(5)가 축방향으로 상대이동하게 되어 있다. 그리고 볼 전동로(7)와 볼 순환로(11)에 의해 무단(無端)형상의 볼 통로가 형성되어 있고, 볼 전동로(7) 내를 전동하는 볼(9)이 무단형상의 볼 통로 내를 무한하게 순환하도록 되어 있기 때문에, 나사축(3)과 너트(5)는 계속적으로 상대이동할 수 있다.

여기서 볼 순환로(11)에 대하여 도 2, 3의 단면도(축방향으로 직교하는 평면에서 절단한 단면도)를 참조하면서 상세하게 설명한다. 볼 순환로(11)는, 너트(5)의 내주면에 일체로 형성되어 있다. 상세히 설명하면, 너트(5)의 원주면 형상의 내주면의 일부를 소성가공 또는 절삭가공에 의해 오목화시켜 형성한 오목 홈(20)(본 발명의 구성요건인 볼 순환 홈에 상당함)을 볼 순환로(11)로 하고 있다. 따라서, 튜브식, 탑식등의 볼 순환형식의 경우와는 다르며, 볼 순환로를 구성하는 다른 부재는 부착되어 있지 않다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 볼 전동로(7)의 종점으로 전동해 온 볼(9)은, 볼 순환로(11)의 한쪽 단부로부터 끌어 올려져 너트(5)의 내부(지름방향 외방측)로 가라앉는다. 그리고 볼 순환로(11) 내를 통과하여 나사축(3)의 랜드부(3b)(나사홈(3a)의 나사산)을 타고 넘어 볼 순환로(11)의 다른 쪽의 단부로부터 볼 전동로(7)의 시발점으로 되돌려진다. 그리고 볼 순환로(11)의 단면형상은 원호형상이어도 되고 고딕아크형상이어도 된다.

다음에, 너트(5)의 나사홈(5a)에 대하여 상세하게 설명한다. 너트(5)의 나사홈(5a)은, 볼 순환로(11)에 대하여 소정의 위치에 마련된 가공 기준점에 근거하여 결정된 위치에 형성된 것이다.

볼 순환로(11)에 대하여 소정의 위치에 마련된 가공 기준점에 근거하여 결정된 위치에 너트(5)의 나사홈(5a)이 형성되어 있으므로, 볼 순환로(11)에 대한 나사홈(5a)의 형성위치가 정확하고, 볼 순환로(11)의 단부와 너트(5)의 나사홈(5a)의 단부에 어긋남이 없어, 양자의 접속부분에 단차가 생기는 일이 거의 없다. 따라서, 본 실시형태의 볼 나사(1)는 고정밀도이다.

이와 같은 본 실시형태의 볼 나사(1)의 용도는 특히 한정되는 것은 아니나, 전동유압장치, 시프트 액튜에이터 등에 장착되는 볼 나사로서 적합하다.

여기서 본 실시형태의 볼 나사(1)의 너트(5)의 제조방법을 일예를 들어 설명한다. <블랭크 형성공정>

이 실시형태에서는, 먼저 철강제의 너트용 소재로부터 축 방향의 일단에 플랜지를 가지는 원통체를 통상의 정밀도로 제작하고, 플랜지 단면의 둘레방향 1개소에 오목부를 절삭가공 또는 소성가공으로 형성한다. 이에 따라, 도 4에 나타내는 바와 같은 플랜지(111) 단면의 둘레방향 1개소에 지름방향으로 신장되는 키홈 형상의 오목부(위상기준)(102)가 형성된 블랭크(101)를 얻는다.

다음에, 도 5에 나타내는 바와 같이, 척(130)에 의해 이 블랭크(101)의 플랜지(111)와는 반대측의 단면(112)과, 외주면의 축 방향에서 단면(112) 측의 절반을 유지하고, 블랭크(101)의 내주면(101a)과, 플랜지(111)의 단면(111a) 및 외주면(111b)을 연속적으로(블랭크(101)를 척(130)으로부터 제거하지 않고) 절삭가공 또는 연삭가공한다. 이에 따라, 블랭크(101)의 내주면(101a)과 플랜지(111)의 외주면(111b)과의 동축도를 작게(예를 들어 0.01mm이하로) 할 수 있다. 또 블랭크(101)의 내주면(101a)에 대한 플랜지(111)의 단면(111a)의 직각도를 작게 할 수 있다.

이와 같이 하여, 오목부(102)가 위상기준이고, 플랜지(111)의 단면(111a)이 축방향 기준면이며, 플랜지(111)의 외주면(111b)이 지름방향 기준인 블랭크(101)가 얻어진다. 그리고 위상기준인 오목부(102)의 형성을 도 5에서 나타낸 내주면(101a), 플랜지(111)의 단면(111a), 외주면(111b)의 가공과 함께 연속적으로 행하여도 된다.

<순환 홈 형성공정>

다음에, 오목부(102)를 위상기준으로 하고, 플랜지(111)의 단면(111a)을 축방향 기준으로 하고, 플랜지(111)의 외주면(111b)을 지름방향 기준으로 하여, 블랭크(101)의 내주면(101a)에 볼 순환 홈(103)을 소성가공으로 형성한다.

볼 순환 홈(103)의 형성은, 예를 들어 도 6의 (a)나 (b)에 나타내는 방법으로 행한다.

도 6(a)의 방법에서는, 블랭크(101)의 내주면(101a)에 대응하는 외주면(104a)을 가지는 가공헤드(104)와, 블랭크(101)를 유지하는 유지부재(105)를 구비한 금형을 사용한다. 가공헤드(104)의 외주면(104a)에 볼 순환 홈(103)의 형상에 대응하는 S자형상의 볼록부(141)가 형성되어 있다.

유지부재(105)는 상하방향에서 2분할된 분할체(105a，105b)로 이루어진다. 하측 분할체(105b)에 블랭크(101)의 오목부(102)를 끼우는 볼록부(151)가 형성되어 있다. 양 분할체(105a，105b)에는 플랜지(111)의 단면(111a)을 받는 단면(152)과, 플랜지(111)의 외주면(111b)을 받는 대경 내주면(153)과, 블랭크(101)의 외주면의 플랜지(111) 이외를 받는 소경 내주면(154)이 형성되어 있다. 유지부재(105)의 볼록부(151)가 위상(원주방향) 기준설정부이고, 단면(152)이 축방향 기준설정부이며, 대경 내주면(153)이 지름방향 기준설정부이다.

그리고 먼저, 블랭크(101)의 축방향을 수평방향을 향하여 유지부재(105)의 하측 분할체(105b)에 배치한다. 그때에 플랜지(111)의 오목부(102)를 하측 분할체(105b)의 볼록부(151)에 끼워서 원주방향의 위치결정을 한다. 다음에, 블랭크(101)의 상측 절반에 상측 분할체(105a)를 끼운다. 이에 따라 블랭크(101)의 지름방향이 플랜지(111)의 외주면(111b)과 유지부재(105)의 대경 내주면(153)의 접촉에 의해 위치결정된다. 또 블랭크(101)의 축방향이 플랜지(111)의 단면(111a)과 유지부재(105)의 단면(152)의 접촉에 의해 위치결정된다.

다음에, 블랭크(101) 내에 가공헤드(104)를 배치하고, 가공헤드(104)에 프레스압을 걸어서 하강시켜 볼록부(141)를 블랭크(101)의 내주면(101a)에 꽉 눌러서 내주면(101a)을 소성변형시킴으로써, S자형상의 볼 순환 홈(103)을 형성한다.

도 6(b)의 방법에서는, 캠 드라이버(161)와 캠 슬라이더(162)를 가지는 캠 기구의 금형을 사용한다. 캠 드라이버(161)는 블랭크(101)에 내삽(內揷)되고, 그 축방향을 따라 이동한다. 캠 슬라이더(162)는 블랭크(101)와 캠 드라이버(161)와의 사이에 배치되고, 볼 순환 홈(103)의 형상에 대응하는 S자형상의 볼록부(162a)를 가진다.

유지부재(107)는 수평방향에서 2분할된 분할체(107a，107b)로 이루어진다. 캠 슬라이더(162)를 배치하는 좌측 분할체(107a)에 블랭크(101)의 오목부(102)를 끼우는 볼록부(171)가 형성되어 있다. 양 분할체(107a，107b)에는 플랜지(111)의 양단(111a)을 받는 바닥면(172)과, 플랜지(111)의 외주면(111b)을 받는 대경 내주면(173)과, 블랭크(101)의 외주면의 플랜지(111) 이외를 받는 소경 내주면(174)이 형성되어 있다. 유지부재(107)의 볼록부(171)가 위상(원주방향) 기준설정부고, 단면(172)이 축방향 기준설정부이며, 대경 내주면(173)이 지름방향 기준설정부다.

또 좌측 분할체(107a)에는, 캠 슬라이더(162)의 하단면을 받는 면(175)이 형성되어 있다. 캠 드라이버(161)를 배치하는 우측 분할체(107b)의 바닥부에는 캠 드라이버(161)의 선단의 하방으로의 이동을 허용하는 관통구멍(176)이 형성되어 있다.

그리고 먼저, 블랭크(101)의 오목부(102)가 형성되어 있는 측을 유지부재(107)의 좌측 분할체(107a)에 배치한다. 그때에 플랜지(111)의 오목부(102)를 좌측 분할체(107a)의 볼록부(171)에 끼워서 원주방향의 위치결정을 한다. 다음에, 블랭크(101)의 우측 절반에 우측 분할체(107b)를 끼운다. 이에 따라 블랭크(101)의 지름방향이 플랜지(111)의 외주면(111b)과 유지부재(107)의 대경 내주면(173)의 접촉에 의해 위치결정된다. 또 블랭크(101)의 축 방향이 플랜지(111)의 단면(111a)과 유지부재(107)의 바닥면(172)의 접촉에 의해 위치결정된다.

다음에, 캠 드라이버(161)를 하방으로 이동시킴으로써 캠 드라이버(161)의 경사면(161a)으로부터 캠 슬라이더(162)의 경사면(162b)에 힘이 전달되어 캠 슬라이더(162)의 볼록부(162a)가 블랭크(101)의 지름방향으로 이동한다. 이에 따라, 블랭크(101)의 내주면(101a)을 소성변형시켜 S자형상의 볼 순환 홈(103)을 형성한다.

<전동 홈 형성공정>

다음에, 오목부(102)를 위상기준으로 하고, 플랜지(111)의 단면(111a)을 축방향 기준으로 하고, 플랜지(111)의 외주면(111b)을 지름방향 기준으로 하여, 블랭크(11)의 내주면(101a)에 볼 전동 홈(108)을 절삭가공으로 형성한다.

볼 전동 홈의 형성은, 예를 들어 도 7(a)에 나타내는 방법으로 행한다. 즉, 블랭크(101)의 유지부재(109)는, 둘레방향의 3등분 된 위치에 배치된 3개의 클로(109a) 내지 (109c)로 이루어지는 3클로 척이고, 도 7(a)의 안쪽에 배치된 제1의 클로(109a)에 블랭크(101)에 형성된 오목부(102)에 꼭 끼이는 볼록부(191)가 형성되어 있다. 또 모든 클로(109a) 내지 (109c)에 플랜지(111)의 단면(111a)을 받는 바닥면(192)과, 플랜지(111)의 외주면(111b)을 받는 내주면(193)이 형성되어 있다.

유지부재(109)의 볼록부(191)가 위상(원주방향) 기준설정부이고, 바닥면(192)이 축방향 기준설정면이며, 내주면(193)이 지름방향 기준설정면이다.

그리고 먼저, 도 7(a)에 나타내는 바와 같이, 블랭크(101)를 유지부재(109)로 유지한다. 그때에 오목부(102)가 제1의 클로(109a)의 볼록부(191)에 끼워짐으로써 블랭크(101)의 원주방향의 위치결정이 이루어진다. 또 플랜지(111)의 외주면(111b)과 제1 내지 제3의 클로(109a) 내지 (109c)의 내주면(193)과의 접촉에 의해 블랭크(101)의 지름방향의 위치결정이 이루어진다. 게다가, 플랜지(11)의 단면(111a)과 제1 내지 제3의 클로(109a) 내지 (109c)의 바닥면(192)과의 접촉에 의해 블랭크(101)의 축방향의 위치결정이 이루어진다.

이 상태에서, 헬리컬 커터(120)를 사용하여 블랭크(101)의 내주면(101a)을 절삭가공함으로써, 나선형상의 볼 전동 홈(108)을 양단부가 볼 순환 홈(103)과 접속되도록 형성한다. 이에 따라, 도 7(b)에 나타내는 바와 같이, 1리드 미만의 볼 전동 홈(108)의 양단이 볼 순환 홈(103)에서 접속된 상태로 된다.

위에서 설명한 바와 같이, 이 실시형태에서는 블랭크 형성공정에서 형성된 오목부(102)를 위상기준으로 하고, 플랜지(111)의 단면(111a)을 축방향 기준으로 하고, 플랜지(111)의 외주면(111b)을 지름방향 기준으로서 사용하여 순환 홈 형성공정과 전동 홈 형성공정을 행하고 있다. 이에 따라, 볼 순환 홈(103)과 볼 전동 홈(108)이 너트의 축방향, 둘레방향, 지름방향으로 어긋난 상태로 형성되는 것이 방지된다.

또 전동 홈 형성공정을 행한 후의 블랭크(101)의 유지부재(109)로부터 떼어내지 않고, 도 7(b)에 나타내는 바와 같이, 블랭크(101)의 내주면의 축방향 양단의 모따기부(113, 114)를 절삭공구(140, 142)를 사용하여 마무리 가공함으로써, 볼 전동 홈(108)의 BCD(볼 중심직경, Ball Center Diameter)와 축방향 양단의 내주원과의 동축도가 작은 너트를 얻을 수 있다. 이 절삭공구(140，142)는 정삼각형의 각 변에 절삭날이 형성된 가공헤드(140a，142a)를 가진다. 절삭공구(140)를 사용하여 상측의 모따기부(114)를 마무리가공하고, 절삭공구(142)를 사용하여 하측의 모따기부(113)를 마무리 가공한다.

게다가, 그 후 마무리가공된 축방향 양단의 모따기부(113，114)를 기준으로 블랭크(101)를 유지하여 블랭크(101)의 외주면을 마무리 가공함으로써, 볼 전동 홈(108)의 BCD와 외주면의 동축도가 작은 너트를 얻을 수 있다.

그리고 이 실시형태에서는, 전동 홈 가공공정을 모따기부(113，114)의 마무리 가공공정 전에 행하고 있으나, 블랭크(101)를 유지부재(109)로 유지한 상태에서 모따기부(113，114)의 마무리가공공정을 행한 후에, 블랭크(101)를 유지부재(109)로부터 떼어내지 않고 전동 홈 가공공정을 행하여도 된다. 또 절삭가공에 의한 전동 홈 형성공정 등을 끝낸 블랭크(101)에 대해서는 볼 전동 홈 등의 필요 개소에 소망의 열 처리를 실시하여도 된다.

순환 홈 형성공정과 전동 홈 형성공정 시에 블랭크(101)가 각 유지부재에 대하여 축방향으로 어긋난 상태로 유지되어 있으면, 도 8(a)에 실선으로 나타내는 바와 같이, 볼 순환 홈(103)과 볼 전동 홈(108)과의 사이에 단차가 생겨 볼이 원활하게 순환할 수 없게 된다. 2점 쇄선이 볼 순환 홈(103)의 바른 라인이다. 이에 대하여, 이 실시형태의 방법에서는 양 공정에서 같은 플랜지(111)의 단면(111a)을 축방향 기준으로서 사용하였기 때문에, 이러한 상태가 되는 것을 방지할 수 있다.

도 8(b)는 둘레방향에서의 어긋남을 설명하는 도면이고, 블랭크(101)에 대한 볼 순환 홈(103)의 형성위치가 바른 위치로부터 둘레방향으로 위상 θ만큼 어긋난 예를 파선으로 나타내고 있다. 2점 쇄선이 바른 위치에 형성된 볼 순환 홈(103)의 라인이다. C0는 바른 형성위치의 지름방향을 나타내는 기준선이고, C1은 어긋난 형성위치의 지름방향을 나타내는 기준선이다.

이 예에서는, 양 공정에서 블랭크(101)가 각 유지부재에 대하여 둘레방향으로 어긋난 상태로 유지된 결과, 볼 순환 홈(103)이 지름방향에서 바른 위치로부터 위상 θ만큼 벗어나서 형성된 후, 볼 전동 홈(108)이 바른 위치에 형성되어 있다. 그 때문에 이 예에서는, 볼 전동 홈(108)의 양단부가 볼 순환 홈(103)과 접속되지 않은 상태가 되거나, 축 방향으로도 어긋나서 단차가 생기거나 한다. 이에 대하여, 이 실시형태의 방법에서는, 양 공정에서 같은 플랜지(111)의 오목부(102)를 위상기준으로서 사용하였기 때문에, 이러한 상태가 되는 것을 방지할 수 있다.

도 8(c)는 지름방향에서의 어긋남을 설명하는 도면이고, 블랭크(101)에 대한 볼 순환 홈(103)의 형성위치가 바른 위치로부터 지름방향 외측으로 어긋난 예를, 파선으로 나타내고 있다. 2점 쇄선이 바른 위치에 형성된 볼 순환 홈(103)의 라인이다.

이 예에서는, 양 공정에서 블랭크(101)가 각 유지부재에 대하여 지름방향으로 어긋난 상태로 유지된 결과, 볼 순환 홈(103)이 지름방향에서 바른 위치로부터 외측으로 어긋나서 형성된 후, 볼 전동 홈(108)이 바른 위치에 형성되어 있다. 그 때문에, 이 예에서는 볼 순환 홈(103) 만이 설계치보다 깊게 형성되기 때문에, 볼 전동 홈(108)으로부터 볼 순환 홈(103)으로 이동하는 볼에 가해지는 충격이 커진다. 이에 대하여, 이 실시형태의 방법에서는, 양 공정에서 같은 플랜지(111)의 외주면(111b)을 지름방향 기준으로서 사용하였기 때문에, 이와 같은 상태가 되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 이 실시형태에서는, 위상기준으로서 플랜지(111) 단면의 둘레방향 1개소에 오목부(102)를 형성하고 있으나, 위상기준의 수는 복수여도 되고, 형성위치도 플랜지(111)의 단면 이외여도 된다. 도 4 이외의 위상기준의 형성예를 도 9의 (a) 내지 (e)에 나타낸다.

도 9(a)에서는 도 4와 같이 지름방향으로 신장되는 키홈 형상의 오목부(102)를 플랜지(111) 단면의 둘레방향 3개소에 다른 간격으로 형성하고 있다. 이와 같이 복수개의 위상기준을 마련하는 경우는, 복수개를 등간격으로 마련하는 것은 아니고 간격이 다르게끔 마련하는 것이 바람직하다. 그러면, 블랭크의 모든 위상기준을 유지부재 측의 위상기준설정부와 일치시켜 부착함으로써 잘못된 위상으로 부착될 가능성을 배제할 수 있다.

도 9(b)에서는 플랜지(111)의 외주면의 1개소에 축방향으로 신장되는 키홈 형상의 오목부(102)를 형성하고 있다.

도 9(c)에서는 축방향으로 신장된 키홈형상의 오목부(102)를 플랜지(111) 외주면의 둘레방향 3개소에 다른 간격으로 형성하고 있다.

도 9(d)에서는 플랜지(111) 외주면의 1개소에 원형의 핀 구멍(102a)을 형성하고 있다.

도 9(e)에서는 플랜지(111) 외주면의 1개소에 외주면의 일부를 평면에서 절결된 절결면(102b)을 형성하고 있다.

[제2실시형태]

제2실시형태는 볼 나사용의 너트의 제조방법에 관한 것이다. 볼 나사는, 외주면에 전동체 전동 홈(이하, 간단하게 전동 홈이라고 하는 경우도 있다)이 형성된 나사축과, 나사축의 나선홈과 대향하는 나선홈이 내주면에 형성된 너트와, 나사축의 전동 홈과 너트의 전동 홈으로 형성되는 블랭크에 있어서 전동이 자유로운 볼을 구비하고, 볼이 전동하는 것으로 너트가 나사 축에 대하여 상대이동하는 장치이다.

이와 같은 볼 나사는, 일반적인 산업용 기계의 위치결정장치 등뿐만 아니라 자동차, 이륜차, 선박 등의 교통수단에 탑재되는 전동 액튜에이터에도 사용되고 있다.

그리고 볼 나사에는, 너트의 내주면에 S자형상의 순환 홈에 의해 볼 복귀경로가 실현되어 있는 것이 있다(예를 들어, 특허문헌 2, 3, 6을 참조).

도 23은 너트용 소재(너트)에 대하여 순환 홈을 형성하는 순환 홈 형성공정 및 그 후에 이 너트용 소재에 대하여 전동 홈을 형성하는 전동 홈 형성공정을 설명하는 도면이다.

도 23(a)으로부터 (b)로의 변화로서 나타내는 바와 같이, 순환 홈 형성공정에서는 펀치, 프레스가공이나 앞에서 설명한 캠 기구 등에 의한 소성가공에 의해, 너트용 소재(250)의 내주면(250a)에 대하여 순환 홈(251)을 형성한다.

그 후, 도 23(b)에서 (c)로의 변화로서 나타내는 바와 같이, 전동 홈 형성공정에서는, 절삭가공에 의해 순환 홈(251)이 형성된 후의 내주면(250a)에 대하여 전동 홈(252)을 형성한다. 이때 전동 홈 형성공정에서는, 너트용 소재(250)의 한쪽 단면(250b)(이 예에서는, 도 25(c) 중의 하단면)을 축방향의 기준으로 하며, 또한 센터링(가공장치에 대하여 너트용 소재(250)의 중심이 위치결정 또는 지름방향이 위치결정) 되어 너트용 소재(250)가 도시하지 않은 가공장치(홈 형성장치)에 부착된다.

여기서 센터링은, 내주면(250a)을 이용하여 행하거나 외주면을 이용하여 행하여도 되는데, 전동 홈(252)을 너트용 소재(250)의 내주면(250a)에 형성하지 않으면 안 되는 등의 이유로 외주면을 이용하여 행하는 것이 바람직하다.

그러나 도 24(a) 및 (b)에 나타내는 바와 같이, 순환 홈 형성공정에서는 소성가공시에 순환 홈의 두께 살이 너트용 소재(250)의 지름방향 및 단면방향(축방향)으로 흘러간다. 그 때문에 도 24(a) 및 (b)에 나타내는 바와 같이, 순환 홈(251)의 형성부위를 포함하는 이 순환 홈(251)의 형성부위에 걸리는 축방향의 부위(250c), 즉, 너트용 소재(250)의 둘레방향에 있어서의 순환 홈(251)과 동 위상의 부위(250c)에는 지름방향 및 단면방향(축방향)으로의 변형이 생긴다. 따라서, 너트용 소재(250)의 둘레방향에 있어서의 순환 홈(251)과 동 위상의 부위(250c)에서는 순환 홈의 형성 전의 정밀도가 유지되고 있지 않게 된다.

그리고 그와 같은 부위(250c)를 이용하여 축방향의 기준을 결정하거나 센터링을 행하여 전동 홈 형성공정에 있어서 전동 홈을 절삭하면, 전동 홈에 대하여 축 방향으로의 어긋남이나 지름방향으로의 어긋남이 생겨버린다.

도 25(a)는 전동 홈(252)의 축 방향으로의 어긋남을 나타내고, 도 25(b)는 전동 홈(252)의 지름방향으로의 어긋남을 나타낸다.

도 25(a)에 실선으로 나타내는 바와 같이, 전동 홈(252)의 축 방향으로의 어긋남에 의해 순환 홈(251)과 전동 홈(252)과의 사이에 단차가 생겨 버리면, 볼이 원활하게 순환할 수 없게 된다. 그리고 전동 홈(252)의 축 방향으로의 어긋남이 없을 경우, 2점쇄선으로 나타내는 바와 같이, 순환 홈(251)은 전동 홈(252)과 단차없이 접속된다.

또 도 25(b)에 파선으로 나타내는 바와 같이, 전동 홈(252)의 반경 방향으로의 어긋남에 의해 전동 홈(252)이 깊게 형성되기 때문에, 전동 홈(252)으로부터 순환 홈(251)으로 이동하는 볼에 가해지는 충격이 커진다. 그리고 2점쇄선으로 나타내는 전동 홈(252)이 바른 위치에 형성된 것을 나타낸다.

제2 실시형태의 과제는, 순환 홈의 형성에 의한 너트용 소재의 변형의 영향을 받는 일 없이 이 너트용 소재의 내주면에 전동 홈을 형성하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해 제2실시형태는, 나사축의 외주면에 형성된 전동체 전동 홈과 대향하도록 내주면에 전동체 전동 홈을 가지는 동시에, 적어도 1가닥의 이 전동체 전동 홈의 양단부를 접속하는 순환 홈을 내주면에 가지고, 이 전동체 전동 홈과 상기 나사축의 전동체 전동 홈으로 형성되는 공간 및 상기 순환 홈에 있어서 볼을 전동이 자유롭게 유지하는 볼 나사용의 너트를 제조하는 볼 나사용의 너트의 제조방법에 있어서,

상기 내주면에 순환 홈 형성 부재를 밀어넣어 소성가공에 의해 상기 순환 홈을 형성하는 순환 홈 형성공정과, 상기 순환 홈이 형성된 상기 너트에 대하여 둘레방향에 있어서의 상기 순환 홈의 형성부위를 포함하는 이 순환 홈의 형성부위에 걸리는 축방향의 부위 이외의 부위를 위치결정의 기준으로 하여 홈형성장치에 고정하고, 상기 홈형성장치에 의해 상기 너트의 내주면에 상기 전동체 전동 홈을 형성하는 전동 홈 형성공정을 가지는 것을 특징으로 하는 볼 나사용의 너트의 제조방법이다.

또 상기한 바와 같은 볼 나사용의 너트의 제조방법에 있어서는, 상기 위치결정의 기준으로 한 부위의 외주면에 있어서의 축방향의 중간부위를 반경 방향의 위치결정의 기준으로 하여 상기 홈형성장치에 고정하는 것이 바람직하다.

게다가, 상기한 바와 같은 볼 나사용의 너트의 제조방법에 있어서는, 상기 위치결정의 기준으로 한 부위의 축방향의 단부가 되는 상기 너트의 단면을 축방향의 위치결정의 기준으로 하여 상기 홈형성장치에 고정하는 것이 바람직하다.

또 상기와 같은 볼 나사용의 너트의 제조방법에 있어서는, 상기 위치결정의 기준으로 한 부위를 둘레방향의 위치결정의 기준으로 하여 상기 홈형성장치에 고정하는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 순환 홈이 둘레방향으로 등간격으로 복수형성되어 있고, 둘레방향에 있어서 상기 복수의 순환 홈의 수와 동수 존재하는 상기 위치결정의 기준으로 한 부위를 둘레방향에서 등간격이 되도록 고정하는 것이 보다 바람직하다.

또 상기한 바와 같은 볼 나사용의 너트의 제조방법에 있어서는, 상기 축방향 및 상기 둘레방향의 위치결정의 기준으로 한 부위는, 상기 너트의 단면에 형성된 상기 홈형성장치 측의 부재와 감합하는 형상을 이루고 있는 것이 바람직하다.

또 상기와 같은 볼 나사용의 너트의 제조방법에 있어서는, 상기 둘레방향에 있어서의 상기 순환 홈의 형성부위를 포함하는 이 순환 홈의 형성부위에 걸리는 축방향의 부위 이외의 부위는, 상기 순환 홈 형성공정에서도 상기 순환 홈을 형성할 때의 위치결정의 기준이었던 것이 바람직하다.

제2 실시형태의 볼 나사용의 너트의 제조방법에 의하면, 너트용 소재에 있어서 순환 홈의 형성에 의한 변형이 상대적으로 작은 부위를 위치결정의 기준으로 하는 것으로, 순환 홈의 형성에 의한 너트용 소재의 변형의 영향을 받는 일 없이, 너트용 소재의 내주면에 전동 홈을 형성할 수 있다.

제2 실시형태에 관한 볼 나사용의 너트의 제조방법의 일예를 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 제2실시형태는, 상기 과제를 해결하는 것이고, 제1실시형태를 더욱 개량한 것이다.

(구성 등)

본 실시형태는 볼 나사의 너트 제조방법이다. 본 실시형태에 대하여 볼 나사의 너트 제조방법에 있어서의 순환 홈 형성공정, 그 후의 전동 홈 형성공정을 설명한다.

(순환 홈 형성공정)

도 10은 순환 홈 형성공정에 있어서 블랭크인 너트용 소재(230)의 내주면(230a)에 순환 홈을 형성할 때의 모양을 나타낸다.

여기서 너트용 소재(230)는 철강재이고, 원환형상으로 형성되어 있다. 이 너트용 소재(230)에는 도 10에 나타내는 배와 같이, 단면(230d)의 둘레방향 1개소에 지름방향으로 신장되는 키홈형상의 오목부(233)가 형성되어 있다. 순환 홈 형성공정에 있어서, 이 오목부(233)는 둘레방향 기준(위상기준)이 된다. 또 순환 홈 형성공정에 있어서, 너트용 소재(230)의 단면(230d)은 축방향 기준면이 되고, 너트용 소재(230)의 외주면(230e)은 지름방향 기준(센터링의 기준)이 된다. 그리고 이 순환 홈 형성공정 및 이에 앞선 블랭크 형성공정은 제1실시형태 및 그 변형예에 있어서의 순환 홈 형성공정과 같이 행하여도 된다.

도 10에 나타내는 바와 같이, 이와 같은 너트용 소재(230)에 대하여 순환 홈 형성공정에서는, 너트용 소재(230)의 내주면(230a)에 대응하는 외주면(201a)을 가지는 가공헤드(201)와, 너트용 소재(230)를 유지하는 유지부재(202)를 구비한 금형을 사용한다. 가공헤드(201)의 외주면(201a)에는 순환 홈의 형상에 대응하는 S자형상의 볼록부(201b)가 형성되어 있다.

유지부재(202)는, 상하방향에서 2분할된 분할체(202a，202b)로 이루어진다. 하측 분할체(202b)에 너트용 소재(230)의 오목부(233)를 끼우는 볼록부(202c)가 형성되어 있다.

그리고 순환 홈 형성공정에서는, 먼저 너트용 소재(230)를 그 축방향을 수평방향을 향하여 유지부재(202)의 하측 분할체(202b)에 배치한다. 그때에, 오목부(233)를 하측 분할체(202b)의 볼록부(202c)에 끼워서 너트용 소재(230)의 둘레방향의 위치결정을 한다. 다음에, 너트용 소재(230)의 상측 절반에 상측 분할체(202a)를 끼운다. 이에 따라, 너트용 소재(230)의 지름방향이 너트용 소재(230)의 외주면(230e)과 유지부재(202)의 내주면(202d)과의 접촉에 의해 위치결정된다. 또 너트용 소재(230)의 단면(230d)과 유지부재(202)의 단면(202e)과의 접촉에 의해 위치결정된다.

다음에, 너트용 소재(230) 내에 가공헤드(201)를 배치하고, 가공헤드(201)에 프레스압을 걸어서 하강시키고, 볼록부(201b)를 너트용 소재(230)의 내주면(230a)에 꽉 눌러 붙여서 내주면(230a)을 소성변형시킴으로써, 내주면(230a)에 S자형상의 순환 홈(231)을 형성한다. 그리고 예를 들어 도 6(b)에 나타내는 바와 같이, 캠 기구를 구비하는 금형을 사용하여 소성가공을 행함으로써 순환 홈(231)을 형성하여도 된다.

(전동 홈 형성공정)

도 11 및 도 12는 전동 홈 형성공정에 있어서 홈 형성장치(210)에 의해 너트용 소재(230)의 내주면(230a)에 전동 홈을 형성할 때의 모양을 나타낸다. 도 11은 사시도이고, 도 12는 단면도이다.

전동 홈 형성공정에서는, 너트용 소재(23)는 홈형성 장치(210)에 대하여 축방향, 둘레방향 및 지름방향(센터링) 각각에서 위치결정되어 부착되어 있다.

도 13은 전동 홈 형성공정에서 전동 홈이 형성되는 너트용 소재(230)의 형상을 나타낸다.

도 13에 나타내는 바와 같이(상기 도 24와 같이), 너트용 소재(230)는 순환 홈 형성공정에 있어서 내주면(230a)에 이미 순환 홈(231)이 형성되어 있기 때문에, 둘레방향에 있어서의 순환 홈(231)과 동 위상의 부위(이하, 순환 홈형성 위상 부위라고 함)(230c), 즉, 축방향 양단 사이에 걸쳐서 축방향으로 신장되는 부위 중 순환 홈(231)의 형성부위를 포함하는 부위가 반경방향 및 축방향으로 변형되어 있다.

그리고 본 실시형태에서는, 너트용 소재(230)에는 그 단면의 둘레방향 1개소에 지름방향으로 신장되는 키홈형상의 오목부(234)가 형성되어 있다. 여기서, 오목부(234)의 둘레방향에 있어서의 형성위치는, 그 축 방향에 순환 홈(231)이 형성되어 있지 않은 위상의 부위(이하, 순환 홈 비형성 위상부위라고 함)(230f), 즉, 축방향 양단 사이에 걸쳐서 축방향으로 신장되는 부위 중 순환 홈(231)의 형성부위를 포함하지 않는 부위가 된다. 이 오목부(234)는 전동 홈 형성공정에 있어서 위상기준 및 축방향 기준이 된다.

이에 대하여 도 14에 나타내는 바와 같이, 너트용 소재(230)에는 그 단면(230d)의 둘레방향에 있어서 등간격으로 오목부(234)가 복수형성되어 있어도 된다. 여기서 이 예에 나타내는 바와 같은 3개의 오목부(234)의 형성위치는, 모두 순환 홈 비형성 위상부위(230f)가 된다.

또한, 앞에서 설명한 순환 홈 형성공정에 있어서 위상기준이 되는 오목부(233)는 이와 같은 오목부(234)를 병용하여도 된다.

이와 같은 너트용 소재(230)의 형상에 대응하여 홈형성장치(210)는, 도 11 및 도 12에 나타내는 바와 같이, 대략 원반형상의 본체부(211)의 일측면(211a) 상에 너트용 소재(230)의 단부가 부착되는 부착부(212)와, 너트용 소재(230)의 외주면을 파지하는 3개의 클램프(클로 또는 척)(213)를 가진다.

부착부(212)는 본체부(211)보다도 소경의 대략 원반형상을 이루고 있다. 이 부착부(212)에는 측면(212a)의 외주부에 축방향 기준 및 둘레방향 기준이 되는 볼록부(212b)가 형성되어 있다. 본 실시형태에서는, 도 14에 나타낸 3개소에 오목부(234)를 가지는 너트용 소재(230)에 대응하여 볼록부(212b)는 측면(212a)의 외주부에 둘레방향에 있어서 등간격으로 3개소 형성되어 있다.

클램프(213)는 지름방향 또는 센터링의 기준이 되는 부재이다. 3개의 클램프(213)는 부착부(212)의 바깥 쪽에 위치하고, 본체부(211)의 측면(211a)의 외주부에 배치되어 있다. 3개의 클램프(213)는, 그 외주부에 있어서 둘레방향으로 등간격으로 배치되어 있다. 이 클램프(213)에는 단부로부터 내주 측으로 돌출한 파지부(213a)가 형성되어 있다. 클램프(213)는, 부착부(212)에 부딪혀서 부착된 너트용 소재(230)의 외주면(230e(230g))을 파지부(213a)에 의해 파지하고 있다.

도 15 및 도 16은 이와 같은 3개의 클램프(213)의 파지위치를 나타낸다. 도 15는 너트용 소재(230)의 평면도이고, 도 16은 도 15에 나타내는 화살표로 나타내는 A-A의 너트용 소재(230)의 단면도이다.

도 15에 나타내는 바와 같이, 너트용 소재(230)의 둘레방향에 있어서, 클램프(213)는 순환 홈 비형성 위상부위(도 15중에 화살표로 나타내는 부위)(230f)의 외주면(230g)을 파지하고 있다. 그리고 도 16에 나타내는 바와 같이, 클램프(213)는 그 외주면(230g)의 축 방향에 있어서의 중간부위(도 15중에 화살표로 나타내는 부위)를 파지하고 있다. 이와 같이, 클램프(213)는 순환 홈 비형성부 위상부위(230f)의 외주면(230g)이며 또한 그 축 방향에 있어서의 중간부위를 파지하고 있다.

여기서, 이와 같은 클램프(213)에 의한 너트용 소재(230)의 파지위치와, 너트용 소재(230)에 있어서의 오목부(234)의 형성위치와의 관계에서도 알 수 있듯이, 도 11 및 도 12에 나타내는 바와 같이 홈형성 장치(210)에 있어서, 부착부(212)의 볼록부(212b)와 클램프(213)가 동일한 지름방향에 위치되도록 되어 있다.

전동 홈 형성공정에서는, 이상과 같은 구성을 가지는 홈 형성장치(210)에 대하여 너트용 소재(230)의 단부가 부착부(212)에 부착되어 클램프(213)에 의해 파지되어 있다. 이때 너트용 소재(230)는, 단면(230d)의 오목부(234)가 부착부(212)에 있어서 축방향 기준 및 둘레방향 기준이 되는 볼록부(212b)에 끼워지는 것으로 축방향 또는 둘레방향의 위치결정이 이루어진다. 게다가, 너트용 소재(230)는 지름방향 또는 센터링의 기준이 되는 부재인 3개의 클램프(213)에 의해 파지되는 것으로 지름방향의 위치결정 또는 센터링이 이루어진다.

여기서 축방향의 위치결정을 확실하게 하기 위하여, 부착부(212)의 볼록부(212b)는 미리 결정된 높이로 부착부(212)의 측면(212a)으로부터 돌출되어 있는 것이 필요해진다.

즉, 앞에서 설명한 바와 같이, 너트용 소재(230)는 순환 홈(231)이 형성되어 있음으로써, 순환 홈형성 위상부위(230c)의 단부가 축방향으로 변형(돌출)되어 있다. 그 때문에 가령 볼록부(212b)를 낮게 설정해버리면, 너트용 소재(230)의 그 변형부위(돌출부위)가 부착부(212)의 측면(212a)에 접촉해버려, 축방향의 위치결정이 확실한 것이 안되어 버린다. 이러한 것으로부터 볼록부(212b)는 이 볼록부(212b)에 오목부(234)가 끼워진 상태의 너트용 소재(230)의 단면(230d)이 부착부(212)의 측면(212a)에 접촉하는 일이 없는 것 같은 높이를 가지고 있는 것이 필요해진다.

그리고 전동 홈 형성공정에서는, 이상과 같이 위치결정되어 부착되어 있는 상태 의 너트용 소재(230)에 대하여 그 내주면(230a)에 전동 홈을 형성하고 있다.

도 17은 전동 홈 형성공정에서 행하는 전동 홈의 절삭가공을 나타낸다. 또한, 도 17에서는 절삭가공공정에 있어서의 너트용 소재(230)와 절삭가공공구(헬리컬 커터(214) 및 절삭공구(215, 216)와의 관계를 나타내고, 홈 형성장치(210)에 있어서의 클램프(213) 등의 구성을 생략하고 있다.

도 17(a)에 나태는 바와 같이, 홈형성장치(210)는 헬리컬 커터(214)를 사용하여, 너트용 소재(230)의 내주면(230a)을 절삭가공함으로써 전동 홈(232)을 그 양단부가 순환 홈(231)과 접속되도록 형성한다. 이에 따라, 도 17(b)에 나타내는 바와 같이 1리드 미만의 전동 홈(232)의 양단이 순환 홈(231)에서 접속된 상태가 된다.

또 전동 홈 형성공정을 행한 후의 너트용 소재(230)를 홈 형성장치(210)로부터 떼어내지 않고, 도 17(b)에 나타내는 바와 같이 너트용 소재(230)의 내주면(230a)의 축방향 양단의 모따기부(230a1, 230a2)를 절삭공구(215, 216)를 사용하여 마무리 가공할 수도 있다. 이에 따라, 전동 홈(232)의 PCD(볼 중심 직경 또는 피치 원지름, Pitch Circle Diameter)와 축방향 양단의 내주원과의 동축도가 작은 너트를 얻을 수 있다. 이 절삭공구(215, 216)는 정삼각형의 각 변에 절삭날이 형성된 가공 헤드(215a, 216a)를 가진다. 절삭공구(215)를 사용하여 상측의 모따기부(203a2)를 마무리가공하고, 절삭공구(216)를 사용하여 하측의 모따기부(230a1)를 마무리 가공한다.

게다가, 그 후 마무리가공된 축방향 양단의 모따기부(230a1, 230a2)를 기준으로 너트용 소재(230)를 유지하여, 너트용 소재(230)의 외주면(230e)을 마무리 가공할 수도 있다. 이에 따라, 전동 홈(232)의 BCD와 외주면(230e)의 동축도가 작은 너트를 얻을 수 있다.

또한, 본 실시형태에서는 모따기부(230a1, 230a2)의 마무리 가공공정 전에 전동 홈 가공공정을 행하고 있으나, 너트용 소재(230)를 클램프(213)에 의해 파지한 상태에서 모따기부(230a1, 230a2)의 마무리 가공공정을 행한 후에, 너트용 소재(230)를 클램프(213)로부터 떼어내지 않고 전동 홈 가공공정을 행하여도 된다. 또 절삭가공에 의한 전동 홈 형성공정 등을 끝낸 너트용 소재(230)에 대해서는 전동 홈 등의 필요 개소에 소망의 열처리를 실시하여도 된다.

(작용, 효과 등)

본 실시형태에서는, 내주면(230a)에 가공헤드(201)(볼록부((201b)를 밀어넣어 소성가공에 의해 순환 홈(231)이 형성된 너트용 소재(230)에 대하여 둘레방향에 있어서의 순환 홈(231)의 형성부위를 포함하는 이 순환 홈(231)의 형성부위에 걸리는 축방향의 부위 이외의 부위, 즉 순환 홈 비형성 위상부위(230f)를 위치결정의 기준으로 하여 홈 형성장치(210)에 고정하고, 홈 형성장치(210)에 의해 너트용 소재(230)의 내주면(230a)에 전동 홈(232)을 형성하고 있다.

구체적으로는, 본 실시형태에서는 순환 홈 비형성 위상부위(230f)의 외주면(230g)에 있어서의 축방향의 중간부위를 반경 방향의 위치결정의 기준으로 하여 홈 형성장치(210)에 고정하고 있다. 또 본 실시형태에서는, 순환 홈 비형성 위상부위(230f)의 축방향의 단면(230d)에 형성한 오복부(234)를 축방향 및 둘레방향의 위치결정의 기준으로 하여 홈 형성장치(210)에 고정하고 있다.

본 실시형태에서는, 이상과 같이 위치 결정하여 홈형성장치(210)에 고정하는 것으로 순환 홈(231)의 형성에 의한 너트용 소재(230)의 변형의 영향을 받는 일 없이, 이 너트용 소재(230)의 내주면(230a)에 전동 홈(232)을 형성할 수 있다.

즉, 순환 홈 비형성 위상부위(230f)는, 소성가공 전의 너트용 소재(230)의 진원정밀도나 단면의 평탄정밀도가 순환 홈 형성 위상부위(230c)와 비교하여 상대적으로 유지되고 있다. 그 때문에, 전동체 형성공정에서는 그와 같은 진원정밀도나 단면의 평탄정밀도가 유지되고 있는 순환 홈 비형성 위상부위(230f)를 선택적으로 가공기준(부착부(212)로의 부딪히는 위치, 클램프(213)에 의한 파지위치)으로 하는 것으로, 순환 홈(231)의 형성에 의한 너트용 소재(230)의 변형의 영향을 받는 일 없이, 이 너트용 소재(230)의 내주면(230a)에 전동 홈(232)을 형성할 수 있다.

이에 따라, 본 실시형태에서는, 전동 홈 형성공정에 있어서 너트용 소재(230)를 중심 어긋남이나 쓰러짐을 일으키게 하는 일 없이 홈형성장치(210)에 부착할 수 있어, 결과적으로 순환 홈과 전동 홈의 위치정밀도를 만족시킬 수 있다. 따라서, 본 실시형태에서는, 순환 홈과 전동 홈과의 위치 어긋남을 방지하여 볼을 원활하게 이동시키는 것을 가능하게 하기 때문에, 내구성의 저하, 효율의 저하, 이상스런 작동 음의 발생 등, 볼 나사로서의 품질을 만족시킬 수 없는 문제를 일으킬 가능성을 억제할 수 있다.

또한, 순환 홈 비형성 위상부위(230f)의 외주면(230g)에 있어서의 축방향의 중간부위를 위치결정의 기준으로 하여 홈형성장치(210)에 고정한 것에 대해서는 다음과 같은 이유가 있다.

순환 홈(231)은 원주방향으로는 등간격으로 형성되어 있으나, 축 방향에는 대칭성이 없이 형성되어 있다. 그 때문에, 둘레방향의 순환 홈(231)이 없는 위상에서도 내주면(230a)이나 외주면(230e)에는 축방향으로 근소하지만 테이퍼나 왜곡을 수반하는 변형이 발생하는 것이 추정된다.

이러한 것으로부터, 도 18(a) 내지 (c)(도 16중의 둘레방향에 있어서 순환 홈(231)과 동 위상을 이루는 부위의 형상의 상세를 나타내는 도면)에 화살표로 나타낸 바와 같이, 그 변형모드도 위상(둘레방향의 위치)에 따라 달라진다.

이에 대하여, 본 실시형태에서는, 클램프(213)의 파지위치를 순환 홈 비형성 위상부위(230f)의 외주면(230g)에 있어서의 축방향의 중간부위로 한 것으로, 순환 홈(231)의 PCD(피치 원지름, Pitch Circle Diameter)의 중심(각 순환 홈 저부의 포인트를 연결하여 만들어지는 원호의 중심)와 전동 홈(232)의 나선중심의 동축도를 유지할 수 있어, 양 홈의 이음부의 반경방향 단차를 매우 작게 할 수 있다.

또 본 실시형태에서는, 위치결정의 기준(특히, 오목부(234))을 순환 홈(231)과 동 수인 3개소로 하고, 게다가 그 복수의 위치결정의 기준(특히, 오목부(234))을 둘레방향에 있어서 등간격으로 배치하고 있다.

이에 따라, 본 실시 형태에서는, 너트용 소재(230)의 둘레방향의 대칭성을 유지하도록 하여 위치 결정할 수 있다.

또 본 실시형태에서는, 순환 홈 형성공정에 있어서 위상기준이 되는 오목부(233)는 오목부(234)를 병용하고 있다. 즉, 본 실시형태에서는, 순환 홈 비형성 위상부위(230f)가 순환 홈 형성공정에 있어서 순환 홈을 형성할 때의 위치결정의 기준으로도 되어 있다.

이에 따라, 본 실시형태에서는 순환 홈(231)과 전동 홈(232)을 원활하게 연결할 수 있다.

(제2실시형태의 변형예)

본 실시형태에서는, 부착부(212)의 볼록부(212b)의 형상을 구체적으로 설명하되 이에 한정되는 것은 아니다.

도 19 및 도 20은, 그와 같은 볼록부 상당의 다른 형상을 나타낸다. 도 19는 사시도이고, 도 20은 정면도이다.

도 19 및 도 20에 나타내는 바와 같이, 부착부(212)의 측면(212a)의 외주부에는 돌기부(212c)가 형성되어 있다. 돌기부(212c)는 측면(212a)으로부터 돌출하고 있는 제1볼록부(212c1)와, 제1볼록부(212c1)의 상면으로부터 돌출하여 이 제1볼록부(212c1)보다도 둘레방향의 길이가 짧은 형상의 제2볼록부((212c2)를 가진다. 즉, 앞에서 설명한 제2실시형태에서는, 볼록부(212b)는 측면(212a)에 대하여 1단으로 형성되어 있는 것에 대해, 제2실시형태의 변형예에서는 돌기부(212c)는 측면(212a)에 대하여 2단으로 형성되어 있다.

여기서 제2볼록부(212c2)는, 볼록부(212b)와 마찬가지로 단면(230d)의 오목부(234)가 끼워지는 부위가 된다. 또 제1볼록부(212c1)는, 단면(230d)에 있어서의 오목부(234)에 인접하는 부위, 즉 너트용 소재(230)에 있어서 변형되어 있지않은 단면부위가 부딪히게 되는 부위가 된다. 그리고 이와 같은 돌기부(212c)는 볼록부(212b)와 마찬가지로 축방향 기준 및 둘레방향 기준을 이룬다.

또 본 실시형태에서는, 도 14에 나타낸 3개소에 오목부(234)를 가지는 너트용 소재(230)에 대응하여 측면(212a)에 돌기부(212c)가 3개소에 형성되어도 되나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 제1볼록부(212c1) 및 제2볼록부(212c2)를 가지는 돌기부(212c)를 적어도 1개소에 형성하고, 제2볼록부(212c2)가 없고 제1볼록부(212c1)만을 가지는 돌기부(212c)를 순환 홈 비형성 위상부위(230f)에 대응하는 다른 개소에 형성한다. 즉, 돌기부(212c)의 수를 순환 홈 비형성 위상부위(230f)의 수와 동수로 하나, 적어도 1개소의 돌기부(212c)는 제1볼록부(212c1) 및 제2볼록부(212c2)로 이루어지는 2단 구성으로 이루어지고, 다른 개소의 돌기부(212c)는 제2 볼록부(212c2)가 없고 제1볼록부(212c1)만을 가지는 1단 구성으로 이루어진다.

이와 같은 돌기부(212c)를 부착부(212)에 형성한 경우, 전동 홈 형성공정에서는 너트용 소재(230)는 단면(230d)의 오목부(234)가 제2볼록부(212c2)에 끼워지는 동시에, 단면(23d)에 있어서의 오목부(234)의 인접부위가 제1볼록부(212c1)에 부딪히게 된다.

이에 따라, 너트용 소재(230)는, 단면(230d)의 오목부(234)가 제2볼록부(212c2)(적어도 1개소에 형성되어 있는 제2볼록부(212c2)에 끼워지는 것으로, 둘레 방향의 위치결정이 이루어진다. 게다가, 너트용 소재(230)는 단면(230d)에 있어서의 오목부(234)의 인접부위가 제1볼록부(212c1)에 부딪히게 되는 것으로 축방향의 위치결정이 이루어진다.

이러한 것으로부터, 제2볼록부(212c2)는 둘레방향의 위치결정을 목적으로 하기 때문에 또는 제1볼록부(212c1)에 의한 축방향의 위치결정을 실현하기 위해 앞에서 설명한 제2실시형태의 볼록부(212b)와는 달리, 그 단면이 오목부(234)의 바닥면과 접촉하는 정도의 돌출량을 필요로 하지 않는다. 또 제1볼록부(212c1)는, 축방향의 위치결정을 목적으로 하기 때문에 앞에서 설명한 제2실시형태의 볼록부(212b)와 마찬가지로 너트용 소재(230)의 순환 홈 형성 위상부위(230c)의 단면(230d)이 부착부(212)의 측면(212a)에 접촉될 수 없는 높이를 가질 필요가 있다.

이상과 같이, 제2실시형태의 변형예에서는, 제1볼록부(212c1) 및 제2볼록부(212c2)를 가지는 돌기부(212c)(경우에 따라서는 제1볼록부(212c1)만을 가지는 돌기부(212c)에 의해 너트용 소재(230)의 축방향 및 원주방향의 위치결정을 할 수 있다. 그리고 제2실시형태의 변형예에서는, 적어도 1개소에 제2볼록부(212c2)를 마련하는 것만으로, 앞에서 설명한 제2실시형태와 마찬가지로, 너트용 소재(230)의 둘레방향의 대칭성을 유지하도록 하여 위치 결정할 수 있다. 예를 들어, 이에 따라 제2실시형태의 변형예에서는, 너트용 소재(230)에 오목부(234)를 1개소 형성하는 것만으로 끝나는 등의 코스트를 억제하는 것을 실현하면서도 위치결정을 할 수 있게 된다.

제2실시형태에서는, 너트용 소재(230)의 내주면(230a)을 클램프(내경 척)로 파지하여 외주면 등을 절삭가공한 후에, 앞에서 설명한 바와 같이 외주면을 파지하여 이 너트용 소재(230)의 내주면(230a)에 전동 홈(232)을 형성할 수도 있다.

도 21은 너트용 소재(230)의 내주면(230a)을 클램프(220)로 파지하는 경우를 나타낸다. 도 21(a)은 너트용 소재(230)의 내주면(230a)을 클램프(220)로 파지할 때의 모양을 나타내는 사시도이고, 도 21(b)는 너트용 소재(230)의 내주면(230a)을 클램프(220)로 파지한 후의 모양을 나타내는 평면도이다.

도 21(a) 및 (b)에 나타내는 바와 같이, 클램프(220)는 전체적으로 대략 원주형상을 이루나, 둘레방향에 있어서 6등분으로 분할되어 있다. 그리고 클램프(220)는 그와 같이 분할되어 형성되어 있는 복수의 부위(220a，220b，220c，220d，220e，220f) 중의 서로 등간격을 이루는 3개소의 부재(220a，220c，220e)에 의해 너트용 소재(230)의 내주면(230a)을 파지하고 있다. 구체적으로는, 그 3개의 부재(220a，220c，220e)의 단부의 외주 측에 돌출하는 파지부(도 21중에 사선으로 나타내는 부채형상의 부위의 외주부)에 의해 너트용 소재(230)의 순환 홈 비형성 위상부위(230f)의 내주면(230a)을 파지하고 있다.

또한, 이와 같이 내주면(230a)을 클램프(220)로 파지하는 경우에라도. 도 21(a)에 나타내는 바와 같은 부착부(221)의 볼록부(221a)에 너트용 소재(230)의 오목부(234)가 끼워져 너트용 소재(230)는 위치결정된다는 것은 말할 필요도 없다.

도 22는 내주면(230a)을 클램프(220)로 파지한 너트용 소재(230)에 대한 절삭 가공의 예를 나타낸다.

도 22에 나타내는 바와 같이, 절삭가공으로서 절삭공구(가공 헤드)(222)에 의해 모따기부의 마무리가공을 하거나 외주면을 마무리 가공할 수 있다. 그리고 그 후, 앞에서 설명한 바와 같이 외주면을 클램프하여 너트용 소재(230)의 내주면(230a)에 전동 홈(232)을 형성한다.

또 본 실시형태는, 적어도 1개소에 순환 홈을 가지는 너트용 소재에 적용할 수 있다.

[제3실시형태]

제3실시형태는, 볼 나사의 너트의 제조방법에 관한 것이며, 특히 실질적으로 순환 홈 자체를 가공기준으로 사용하여 전동 홈의 가공위치를 정하고, 전동 홈과 함께 내주면에 순환 홈이 일체로 형성된 너트를 제조하는 방법에 관한 것이다.

종래부터 자동차·철도·선박·산업기계를 비롯한 각종 기계의 전동 액튜에이터 등에 사용되는 볼 나사로서, 너트의 내주면에 전동 홈과 함께 순환 홈이 일체로 형성된 볼 나사가 개발되어 있다.

이와 같은 볼 나사의 제조방법으로서, 너트의 내주면에 소성가공에 의해 순환 홈 및 위상기준을 형성하고, 그 위상기준에 근거하여 너트의 내주면에 전동 홈을 형성하는 기술이 개시되어 있다(예를 들어, 특허문헌 4).

이 특허문헌 4의 기술에 의하면, 단조가공 등을 사용하지 않기 때문에, 저 코스트로 고정밀도인 순환 홈과 전동 홈을 형성할 수 있다고 하고 있다. 또 절삭공정을 삭감할 수 있으므로, 너트의 대량생산이 가능하다고 하고 있다.

그러나 특허문헌 4에 기재된 볼 나사의 제조방법에 있어서는, 피가공물의 좌단 내주에 위상기준마크를 형성한 것만으로는 순환 홈의 소성가공시에 그 축 방향의 위치가 흐트러지고, 순환 홈과 전동 홈과의 위치 어긋남이 발생하는 일이 있다. 이것은, 위상기준마크의 형성위치 자체가 위치 어긋나기 쉬운 것에 기인한다. 또 소성가공에 의한 순환 홈의 형성에서는, 가공 기준면으로부터의 홈의 위치에 편차가 발생하기 쉬운 한편, 절삭가공에 의한 전동 홈의 형성에서는 기준면으로부터의 전동 홈의 위치 편차가 소성가공에 비해 일반적으로 작은 것에 기인한다.

이와 같은 전동 홈과 순환 홈과의 위치 어긋남은, 이들 연결부분에 단차를 발생시키고, 전동체의 매끄러운 이동을 방해하기 때문에, 작동불량, 내구성의 저하, 효율의 저하, 이상스런 작동음의 발생 등, 볼 나사로서의 품질을 만족시킬 수 없는 문제를 일으키는 일이 있어 개선의 여지가 있었다.

그래서 제3실시형태는, 상기의 문제점에 착목하여 이루어진 것으로, 그 목적은 순환 홈과 전동 홈과의 축 방향의 어긋남을 저감시키는 볼 나사의 너트의 제조방법을 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 제3실시형태는, 외주면에 나선형상의 전동 홈이 형성된 나사축과, 이 나사축을 둘러싸도록 배치되며 또한 내주면에 나선형상의 전동 홈과 이 전동 홈의 양단을 연결하는 반경 방향으로 돌출한 순환 홈을 형성한 너트와, 서로 대향하는 상기 나사 축의 전동 홈과 상기 너트의 전동 홈과의 사이에 형성된 전동로를 따라 전동이 자유롭게 배치된 복수의 전동체를 가지는 볼 나사의 너트의 제조방법으로서, 원통형상의 가공대상의 내주면에 대하여 소성가공에 의해 순환 홈을 형성하는 순환 홈 형성공정과, 상기 순환 홈이 형성된 상기 가공대상의 내주면에 대하여 절삭공구를 사용한 절삭가공에 의해 상기 너트의 전동 홈을 형성하는 전동 홈 형성공정을 포함하는 볼 나사의 너트의 제조방법에 있어서, 상기 순환 홈 형성공정 후, 상기 절삭가공의 가공원점에 대하여 순환 홈의 축방향 위치를 특정하는 순환 홈 위치 특정공정을 행하고, 상기 순환 홈의 축방향 위치에 근거하여 그 위치로부터 상기 전동 홈 형성공정이 행해지는 것을 특징으로 하고 있다.

상기한 바와 같은 볼 나사의 너트의 제조방법에 의하면, 상기 순환 홈 형성공정과 상기 전동 홈 형성공정과의 사이에서 척으로 너트의 순환 홈이 직접 파지되는 것으로, 상기 척에 대한 상기 순환 홈의 축방향 위치가 결정되고, 그 결과, 전동 홈 형성공정에 있어서의 가공원점에 대한 너트의 순환 홈의 축방향 위치가 결정되는 순환 홈 위치 특정공정을 행하므로, 순환 홈과 궤도홈과의 축 방향의 어긋남을 저감시키는 볼 나사의 너트의 제조방법을 제공할 수 있다.

상기한 바와 같은 볼 나사의 너트의 제조방법에 있어서는, 상기 순환 홈 위치특정공정이, 척장치에 의해 적어도 상기 순환 홈을 직접 파지된 상태에서 가공대상인 축 방향의 단면을 절삭가공하여, 상기 순환 홈에 대한 상기 가공대상인 축방향 단면위치를 확실하게 하기 위한 제1의 가공 기준면을 형성하는 제1의 기준면 형성공정을 포함하고, 제1의 가공 기준면을 지그 기준면에 부딪혔을 때의 상기 척장치에 있어서의 상기 순환 홈의 위치 및 제1의 가공 기준면의 위치에 근거하여 지그 기준면에 대한 상기 순환 홈의 위치를 특정하는 공정인 것이 바람직하다.

이와 같은 너트의 제조방법에 의하면, 전동 홈 형성공정에 있어서, 상기 내주면과 직교하도록 형성된 제1의 가공 기준면을 기준으로 전동 홈이 형성된다. 즉, 이 제1의 가공 기준면을 지그의 기준면(지그 기준면)에 부딪혀서 파지된 피가공물은, 절삭공구의 가공원점에 대하여 순환 홈의 축 방향의 어긋남이 경감된 상태로 전동 홈이 형성되게 된다. 그 결과, 순환 홈과 전동 홈과의 축 방향의 어긋남을 저감시키는 볼 나사의 너트의 제조방법을 제공할 수 있다.

또 상기한 바와 같은 볼 나사의 너트의 제조방법에 있어서는, 제1의 기준면 형성공정 후, 척장치에 의해 적어도 상기 순환 홈을 직접 파지된 상태로, 가공대상의 외주면을 절삭가공하여 상기 순환 홈의 PCD중심과 동축인 제2의 가공 기준면을 형성하는 제2의 기준면 형성공정이 포함되고, 제1의 가공 기준면 및 제2의 가공 기준면을 지그 기준면에 부딪혔을 때의 상기 척장치에 있어서의 상기 순환 홈의 위치 및 제2의 가공 기준면의 위치에 근거하여 제2의 가공 기준면에 대한 상기 순환 홈의 위치를 특정하여, 그 위치로부터 상기 전동 홈 형성공정이 행해지는 것이 바람직하다.

이와 같은 너트의 제조방법에 의하면, 너트의 외경면을 제2의 가공 기준면으로 하여 전동 홈 형성공정 시의 가공기준으로 하는 것으로, 순환 홈의 PCD와 전동 홈의 중심의 동축도를 향상시킬 수 있다.

또 상기한 바와 같은 볼 나사의 너트의 제조방법에 있어서는, 상기 순환 홈 위치특정공정이 상기 가공대상을 반송하는 반송장치의 척장치에 의해, 적어도 상기 순환 홈을 직접 파지된 상태에서 상기 가공원점에 대하여 순환 홈이 소정의 위치가 되도록 상기 가공대상이 위치 결정하는 공정인 것이 바람직하다.

이와 같은 너트의 제조방법에 의하면, 전동 홈 가공기에 반송하는 반송장치가 순환 홈을 직접 파지하고, 가공기 내의 결정된 위치에서 떼어놓기 때문에, 특정되는 순환 홈의 축방향 위치가 변동되지 않는다. 따라서, 순환 홈과 전동 홈과의 축 방향의 어긋남을 저감시키는 볼 나사의 너트의 제조방법을 제공할 수 있다.

제3실시형태에 의하면, 순환 홈과 전동 홈과의 축 방향의 어긋남을 저감시키는 볼 나사의 너트의 제조방법을 제공할 수 있다.

이하, 제3실시형태에 관한 볼 나사의 너트의 제조방법의 예에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 제3실시형태는, 순환 홈 형성공정에서 형성한 순환 홈을 위치결정 기준으로서 사용하는 예이다.

(제1예)

도 26은 제3실시형태에 따른 볼 나사의 너트의 제조방법의 제1예를 나타내는 플로 차트이다. 또 도 27은 제3실시형태에 따른 볼 나사의 너트의 제조방법의 제1예를 나타내는 도면이고, (a)는 순환 홈 형성공정이 행해진 너트 및 척장치의 개요를 나타내는 사시도, (b)는 제1의 기준면 형성공정을 나타내는 사시도, (c)는 제1의 기준면을 나타내는 단면도, (d)는 순환 홈 형성공정을 나타내는 단면도이다.

제3실시형태에 관한 볼 나사의 너트의 제조방법의 제1예에 의해 제작되는 너트를 가지는 볼 나사의 구성 및 동작은, 도 1 내지 3을 사용하여 설명한 제1 실시형태에 관한 볼 나사와 같으므로 그 설명은 생략한다.

볼 나사의 너트의 제조방법은, 도 26에 나타내는 바와 같이 순환 홈 형성공정(S1)과, 제1의 기준면 형성공정(S2)과, 전동 홈 형성공정(S3)을 포함한다. 또한, 아래의 설명에 있어서 전동 홈 공정에 있어서의 전동 홈의 가공은 절삭가공에 한정하여 설명하나, 전동 홈에 대한 마무리로서의 절삭가공을 같게 행하는 것이 바람직하다.

<순환 홈 형성공정>

순환 홈 형성공정은, 중공원통형상의 가공대상의 내주면에 대하여 소성가공에 의해 순환 홈을 형성하는 공정이다.

구체적으로는, 먼저 앞 공정에 의해 플랜지(323)가 형성된 블랭크인 중공원통형성의 가공대상(이하, 피가공물이라 칭함)(W)에 대하여 소성가공에 의해 피가공물(W)의 내주면(320a)에 복수의 순환 홈(322, 322)을 형성하는 공정이다. 또한, 예를 들어 도 6(b)에 나타내는 바와 같이, 캠 기구를 구비하는 금형을 사용하여 소성가공을 행함으로써 순환 홈(231)을 형성하여도 된다.

<제1의 기준면 형성공정>

제1의 기준면 형성공정은, 상기 순환 홈 형성공정 후, 피가공물(W)의 축 방향의 단면을 절삭가공하여 상기 내주면과 직교하는 제1의 가공 기준면을 형성하는 공정이다. 구체적으로는, 도 27(a)에 나타내는 바와 같이, 상기 순환 홈 형성공정 후, 먼저 척장치(350)에 의해 피가공물(W)이 파지된다. 척장치(350)는, 예를 들어 내경 콜릿(collet) 방식의 척장치이고, 상기 순환 홈 형성공정에 있어서 피가공물(W)의 내주(320a)에 형성된 순환 홈(322, 322)에 감합하는 감합부(351, 351)를 가지고 있다. 또한, 척장치(350)는 내경 콜릿방식의 척장치 외에 내경 3클로 방식의 척장치여도 된다.

피가공물(W)은 감합부(351, 351)를 사용한 콜릿기구에 의해, 척장치(350)에 적어도 순환 홈(322)을 직접 파지된 상태에서 피가공물(W)의 축 방향의 단면(320b)을 절삭공구(360)에 의해 절삭가공된다(도 27(b) 참조). 이와 같이 절삭된 단면(320b)이 내주면(320a)과 직교하는 제1의 가공 기준면(320b)이 된다(도 27(c) 참조). 즉, 제1의 가공 기준면(320b)은 순환 홈에 대하여 설정된 치수가 되도록 가공된다. 그리고 그 후, 피가공물(W)은 반송장치에 의해 전동 홈 형성공정으로 이송된다.

<전동 홈 형성공정>

전동 홈 형성공정은, 순환 홈(322)이 형성된 피가공물(W)의 내주면(320a)에 대하여 전동 홈(321)을 형성하는 공정이다. 구체적으로는, 먼저 척장치(350)가 피가공물(W)을 파지한 상태에서 제1의 가공 기준면(320b)을 지그 기준면(340)에 부딪힌다(도 27(d)). 그리고 제1의 가공 기준면(320b)을 지그 기준면(340)에 부딪혀서 고정된 피가공물(W)은, 제1의 기준면 형성공정에서 설정된 치수를, 가공 기준면(340)을 기준으로 한 전동 홈의 가공위치로 하여 절삭공구(370)를 사용한 절삭가공이 행해져 전동 홈(321)이 형성된다. 절삭가공에 의한 전동 홈 형성공정을 끝낸 피가공물(W)에 대해서는 전동 홈 등의 필요 개소에 소망의 열처리를 실시하여도 된다.

이상 설명한 바와 같이, 제3실시형태의 제1예에 의하면, 전동 홈 형성공정에 있어서 내주면(320a)과 직교하도록 형성된 제1의 가공 기준면(320b)을 기준으로 전동 홈(321)이 형성된다. 즉, 제1의 가공 기준면(320b)을 지그 기준면(340)에 부딪혀서 파지된 피가공물(W)은 절삭기계의 가공원점에 대하여 순환 홈(322)의 축방향의 어긋남이 경감된 상태로 전동 홈(321)이 형성되게 된다.

따라서, 순환 홈과 전동 홈과의 축방향의 어긋남을 저감시키는 볼 나사의 너트의 제조방법을 제공할 수 있다.

(제2예)

이하, 제3실시형태의 제2예에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 제3실시형태의 제2예에 관한 볼 나사의 너트의 제조방법은, 순환 홈 위치측정공정이 앞에서 설명한 제1예와 다른 것일 뿐이므로, 제1예와 같은 부호를 부여한 동일한 구성 및 동작에 대해서는 설명을 생략한다. 도 28은 제3실시형태의 제2예에 관한 볼 나사의 너트의 제조방법을 나타내는 도면이고, (a)는 반송상태를 나타내는 사시도, (b)는 가공기에 의한 가공대상의 척상태를 나타내는 단면도이다.

앞에서 설명한 제1예에서는, 순환 홈 위치특정공정이 「제1의 기준면 형성공정」이었던 것에 대하여, 제2예에서는, 절삭공구를 구비한 전동 홈 가공기로의 피가공물(W)의 공급이 자동반송장치인 경우를 상정하여 순환 홈 위치 특정공정을 제1의 기준면을 형성하지 않고도 순환 홈의 축방향 위치를 특정하는 공정으로 대치한 것이 특징이다.

구체적으로는, 도 28(a), (b)에 나타내는 바와 같이, 먼저 감합부(351)를 가지는 척장치(350)가 피가공물(W)을 반송하는 반송기능을 가지고, 순환 홈(322)에 감합 가능한 형상의 감합부(351)에 의해 적어도 순환 홈(322)이 직접 파지된 상태로 상기 전동 홈 가공기의 가공원점에 대하여 순환 홈(322)이 소정의 위치가 되도록 피가공물(W)이 위치결정된다. 그리고 그 위치에서 피가공물(W)을 지그(390)에 파지한 후, 반송기능을 가지는 척장치(350)에 의한 순환 홈(322)의 파지를 해제하여 전동 홈 형성공정이 행해진다.

또한, 전동 홈 가공기 측의 척으로 피가공물(W)의 단면은 구속되지 않는다. 즉, 전동 홈 기공기 측에 마련되는 처킹(chucking)기구는, 피가공물(W)의 외경면만을 파지하는 등으로 하여 피가공물(W)의 축방향 위치를 구송하는 처킹(피가공물(W)의 단면을 부딪치는 처킹)을 행할 필요가 없다.

이와 같이, 제2예에 의하면 전동 홈 가공기에 반송하는 반송장치가 순환 홈(322)을 직접 파지하고, 가공기 내의 결정된 위치에서 떼어놓기 때문에 특정되는 순환 홈(322)의 축방향의 위치가 흐트러지지 않는다. 따라서, 순환 홈과 전동 홈과의 축방향의 어긋남을 저감시키는 볼 나사의 너트의 제조방법을 제공할 수 있다.

(제3예)

이하, 제3실시형태의 제3예에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 제3실시형태의 제3예에 관한 볼 나사의 너트의 제조방법은, 가공위치 보정공정을 포함하는 점이 앞에서 설명한 제1예와 다를 뿐이므로 제1예와 같은 부호를 부여한 동일한 구성 및 동작에 대해서는 설명을 생략한다.

도 29는 제3실시형태의 제3예에 관한 볼 나사의 너트의 제조방법을 나타내는 도면이고, (a)는 순환 홈 형성공정이 행해진 너트의 개요를 나타내는 부분 단면도, (b)는 제1의 기준면을 나타내는 단면도, (c)는 가공위치 보정공정을 나타내는 단면도, (d)는 전동 홈 형성공정을 나타내는 단면도이다. 또 도 30은 제3실시형태의 제3예에 관한 볼 나사의 너트의 제조방법의 변형예를 나타내는 도면이고, (a)는 가공위치 보정공정을 나타내는 단면도, (b)는 순환 홈 형성공정이 행해진 너트의 개요를 나타내는 부분 단면도, (c)는 제1의 기준면을 나타내는 단면도, (d)는 전동 홈 형성공정을 나타내는 단면도이다.

제3예에서는, 전동 홈 형성공정 전에 있어서 지그에 세트 된 피가공물(W)의 순환 홈(322)의 위치에 근거하여 절삭공구(370)의 가공위치를 보정하는 순환 홈 형성공정을 포함한다. 구체적으로는, 먼저 앞에서 설명한 제1예와 마찬가지로 내주면(320a)에 순환 홈(322)이 형성되고(도 29(a)), 피가공물(W)이 제1의 가공 기준면(320b)을 지그 기준면(340)에 부딪혀서 파지된다(도 29(b)). 그 후 지그에 세트 된 피가공물(W)의 순환 홈(322)의 위치가 순환 홈 위치측정수단(380)에 의해 측정된다(도 29(c)).

절삭공구(370) 및 순환 홈 위치측정수단(380)을 제어하는 제어수단(도시생략)은, 그 측정결과에 근거하여 전동 홈 형성공정에 있어서의 절삭공구(370)의 위치를 보정하는지의 여부를 판정하고, 보정이 필요하면 얻어진 측정결과에 근거하여 피가공물(W)에 대하여 전동 홈 형성공정을 행한다(도 29(d)).

여기서 절삭공구의 위치를 보정함에 있어 보정대상이 되는 것은, 원점좌표치, 가공위치, 절삭공구 길이 보정치 등이다. 한편, 판정결과, 보정이 불필요하면 앞에서 설명한 제1예와 마찬가지로 하여 피가공물(W)에 대한 전동 홈 형성공정이 행해진다. 여기서 순환 홈 위치측정수단(380)은 순환 홈(322)에 감합하는 형상을 이루는 촉침(觸針)(프로브)(381)을 가진다(도 29(c) 참조). 가공위치 보정공정에서는, 이 프로브(381)의 변이에 의해 제1의 가공 기준면(320b)으로부터 순환 홈(322)까지의 거리(d)가 측정되고, 보정의 필요 여부가 도시하지 않은 제어수단에 의해 판정된다.

또 제3예의 변형예로서 도 30에 나타내는 바와 같이, 가공위치 보정공정을 행하는 시기를 변경하여도 된다. 구체적으로는, 먼저 앞에서 설명한 제1예와 마찬가지로 내주면(320a)에 순환 홈(322)이 형성된 피가공물(W)(도 30(a))이 가공기계에 공급되기 전에 순환 홈 위치측정수단(380)에 의해 제1의 가공 기준면(320b)으로부터 순환 홈(322)까지의 거리(d)가 측정된다(도 30(b)). 그 후, 피가공물(W)이 제1의 가공 기준면(320b)을 지그 기준면(340)에 부딪혀서 파지된다(도 30(c)).

절삭공구(370) 및 순환 홈 위치측정수단(380)을 제어하는 제어수단(도시생략)은, 그 측정결과에 근거하여 전동 홈 형성공정에 있어서의 절삭공구(370)의 위치를 보정하는지의 여부를 판정하고, 보정이 필요하면 얻어진 측정결과에 근거하여 피가공물(W)에 대하여 전동 홈 형성공정을 행한다(도 30(d)). 여기서 절삭공구의 위치를 보정함에 있어 보정대상이 되는 것은 원점좌표치, 가공위치, 절삭공구 길이 보정치 등이다. 한편, 판정 결과, 보정이 불필요하다면 앞에서 설명한 제1예와 마찬가지로 하여 피가공물(W)에 대한 전동 홈 형성공정이 행해진다.

(제4예)　

이하, 제3실시형태의 제4예에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 제3실시형태의 제4예에 관한 볼 나사의 너트의 제조방법은, 제2의 기준면 형성공정을 포함하는 점이 앞에서 설명한 제1예와 다를 뿐이므로, 제1예와 같은 부호를 부여한 동일한 구성 및 동작에 대해서는 설명을 생략한다. 도 31은 제3실시형태의 제4예에 관한 볼 나사의 너트의 제조방법의 실시형태를 나타내는 도면이고, (a)는 순환 홈 형성공정이 행해진 너트 및 척장치의 개요를 나타내는 사시도, (b)는 제2의 기준면 형성공정을 나타내는 사시도, (c)는 제1의 기준면을 나타내는 단면도, (d)는 순환 홈 형성공정을 나타내는 단면도이다.

제4예에서는, 너트에 형성되는 순환 홈과 전동 홈의 반경 방향의 어긋남을 저감하기 위한 제2의 가공 기준면을 형성하는 제2의 기준면 형성공정이 포함된다.

<제2의 기준면 형성공정>

제2의 기준면 형성공정은, 제1의 가공 기준면 형성공정 후 피가공물(W)의 외주면을 절삭가공하여 상기 내주면과 평행인 제2의 가공 기준면을 형성하는 공정이다. 구체적으로는, 도 31(a)에 나타내는 바와 같이 제1의 가공 기준면 형성공정 후에, 먼저 척장치(350)에 의해 피가공물(W)이 파지된다. 척장치(350)는, 예를 들어 내경콜릿방식의 척장치이고, 상기 순환 홈 형성공정에 있어서 피가공물(W)의 내주(320a)에 형성된 순환 홈(322, 322)에 감합하는 감합부(351, 351)를 가지고 있다. 또한, 척장치(350)는 내경콜릿방식의 척장치 외에 내경 3클로방식의 척장치여도 된다.

피가공물(W)은, 감합부(351, 351)를 사용한 콜릿기구에 의해 척장치(350)에 적어도 순환 홈(322)을 직접 파지된 상태에서 피가공물(W)의 외주면(플랜지(323)의 외주면)(320c)이 절삭공구(360)에 의해 절삭가공된다(도 31(b) 참조). 이와 같이 절삭된 외주면(320c)이 내주면(320a)과 평행인 제2의 가공 기준면(320c)이 된다(도 31(c) 참조). 또한, 제2의 가공 기준면(320c)은 피가공물(W)의 외주면이면 플랜지(323)의 외주면에 한정되지 않고 본체 부분의 외주면이어도 된다.

그 후 제1의 가공 기준면(320b) 및 제2의 가공 기준면(320c)에 근거하여 제1예와 마찬가지로 하여 전동 홈 형성공정이 행해져 너트(320)가 제작된다(도 31(d) 참조).

여기서,「반경 방향의 어긋남」의 원인으로서는, (1) 순환 홈 형성시와 전동 홈 절삭시의 각각에서 너트의 센터링에 어긋남이 생겨 있는 경우나 (2) 순환 홈 형성 전의 피가공물의 내외경의 동심이 크게 어긋나 있는 경우 등을 들 수 있다.

제4예에서는 앞에서 설명한 축방향의 어긋남을 해소하는 효과에 더하여, 너트의 외경면을 제2의 가공 기준면으로 하여 전동 홈 형성공정 시의 가공기준으로 하는 것으로, 너트의 반경 방향의 어긋남을 경감시킬 수 있다. 또 순환 홈을 직접 클램프하여 전동 홈 형성공정을 행하기 때문에, 순환 홈의 PCD(Pitch Circle Diameter，전동체 피치 원지름)와 전동 홈의 중심의 동축도를 향상시킬 수 있다.

이상, 제3 실시형태에 관한 볼 나사의 너트의 제조방법에 대하여 설명하였으나, 제3실시형태는 상기 각 예에 한정되는 것은 아니고 제3실시형태의 취지를 일탈하지 않으면 각종 변형이 가능하다.

[제4실시형태]

제4실시형태는, 볼 나사의 너트의 제조방법에 관한 것이고, 특히 가공기의 원점에 대한 가공기준의 위치에 실질적으로 오차가 있는 경우라 하더라도, 계측에 의해 실질적으로 공구위치의 보정을 행함으로써 대처하여, 전동 홈과 함께 내주면에 순환 홈이 일체로 형성된 너트를 제조하는 방법에 관한 것이다.

종래부터 자동차·철도·선박·산업기계를 비롯한 각종 기계의 전동 액튜에이터 등에 사용되는 볼 나사로서, 너트의 내주면에 전동 홈과 함께 순환 홈이 일체로 형성된 볼 나사가 개발되어 있다.

이와 같은 볼 나사의 제조방법으로서, 너트의 내주면에 소성가공에 의해 순환 홈 및 위상기준을 형성하고, 그 위상기준에 근거하여 너트의 내주면에 전동 홈을 형성하는 기술이 개시되어 있다(예를 들어, 특허문헌 4).

이 특허문헌 4의 기술에 의하면, 저코스트로 고정밀도인 순환 홈과 전동 홈을 형성할 수 있다고 하고 있다. 또 절삭공정을 삭감할 수 있으므로 너트의 대량생산이 가능하다고 하고 있다.

그러나 특허문헌 4에 기재된 볼 나사의 제조방법에 있어서는, 피가공물의 좌단 내주에 위상기준마크를 형성한 것만으로는, 순환 홈의 소성가공시에 그 축방향 위치가 흐트러지고, 순환 홈과 전동 홈과의 위치 어긋남이 발생하는 일이 있다. 이것은 위상기준마크의 형성위치 자체가 위치의 어긋남이 되기 쉬운 것에 기인한다. 또 소성가공에 의한 순환 홈의 형성에서는 가공 기준면으로부터의 홈의 위치에 편차가 발생하기 쉬운 한편, 절삭가공에 의한 전동 홈의 형성에서는, 기준면으로부터의 전동 홈의 위치의 편차가 소성가공에 비해 일반적으로 작은 것에 기인한다.

이와 같은 전동 홈과 순환 홈과의 위치 어긋남은, 이들의 연결부분에 단차를 발생시키고, 전동체의 매끄러운 이동을 방해하기 때문에 작동불량, 내구성의 저하, 효율의 저하, 이상스런 작동음의 발생 등, 볼 나사로서의 품질을 만족시킬 수 없는 문제를 일으키는 일이 있어 개선의 여지가 있었다.

그래서 제4실시형태는 상기의 문제점에 착목하여 이루어진 것이고, 그 목적은 순환 홈과 전동 홈과의 축방향의 어긋남을 저감시키는 볼 나사의 너트의 제조방법을 제공하는 데에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 제4실시형태에 관한 볼 나사의 너트의 제조방법은, 외주면에 나선형상의 전동 홈이 형성된 나사축과, 이 나사축을 둘러싸도록 배치되며, 또한 내주면에 나선형상의 궤도홈과 이 전동 홈의 양단을 연결하는 반경 방향으로 돌출한 순환 홈을 형성한 너트와, 서로 대향하는 상기 나사축의 전동 홈과 상기 너트의 전동 홈과의 사이에 형성된 전동로를 따라 전동이 자유롭게 배치된 복수의 전동체를 가지는 볼 나사의 너트의 제조방법으로서, 원통형상의 가공대상의 내주면에 대하여 소성가공에 의해 순환 홈을 형성하는 순환 홈 형성공정과, 상기 순환 홈이 형성된 상기 가공대상의 내주면에 대하여 절삭공구를 사용한 절삭가공에 의해 상기 너트의 전동 홈을 형성하는 전동 홈 형성공정을 포함하는 볼 나사의 너트의 제조방법에 있어서, 성기 너트의 축방향의 단면을 기준으로 한 순환 홈의 위치를 계측하고, 그 계측결과에 근거하여 상기 절삭공구의 가공위치를 보정하는 가공위치 보정공정을 포함하는 것을 특징으로 하고 있다.

이 제4실시형태에 의하면, 가공위치 보정공정에 의해 얻어진 결과에 근거하여 절삭공구의 가공위치를 보정한 후에 전동 홈을 형성하므로, 순환 홈과 전동 홈과의 축방향의 어긋남을 저감시키는 볼 나사의 너트의 제조방법을 제공할 수 있다.

이와 같은 제4실시형태의 볼 나사의 너트의 제조방법에 있어서는, 상기 너트의 축방향 단면을 상기 내주면과 직교하도록 절삭가공하여 가공 기준면을 형성하는 가공 기준면 형성공정을 포함하는 것이 바람직하다. 그렇게 하면, 순환 홈의 위치를 계측하는 기준을 상기 너트(피가공물)의 축방향 단면을 상기 내주면과 직교하도록 절삭가공하여 형성된 가공 기준면으로 하는 것으로, 순환 홈의 위치를 더욱 정확하게 특정할 수 있다.

제4실시형태에 의하면, 순환 홈과 전동 홈과의 축방향의 어긋남을 저감시키는 볼 나사의 너트의 제조방법을 제공할 수 있다.

이하, 제4실시형태에 관한 볼 나사의 너트의 제조방법의 예에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

도 32는 제4실시형태에 관한 볼 나사의 너트의 제조방법의 일예를 나타내는 플로 차트이다. 또 도 33은 제4실시형태에 관한 볼 나사의 너트의 제조방법의 일예를 나타내는 도면이고, (a)는 순환 홈 형성공정이 행해진 너트의 개요를 나타내는 부분 단면도, (b)는 기준이 되는 단면을 나타내는 단면도, (c)는 가공위치 보정공정을 나타내는 단면도, (d)는 전동 홈 형성공정을 나타내는 단면도이다. 또 도 34는 제4실시형태에 관한 볼 나사의 너트의 제조방법의 변형예를 나타내는 도면이고, (a)는 순환 홈 형성공정이 행해진 너트의 개요를 나타내는 부분 단면도, (b)는 가공위치 보정공정을 나타내는 단면도, (c)는 기준이 되는 단면을 나타내는 단면도, (d)는 전동 홈 형성공정을 나타내는 단면도이다. 게다가, 도 35는 제4실시형태에 관한 볼 나사의 너트의 제조방법의 변형예를 나타내는 도면이고, (a)는 순환 홈 형성공정이 행해진 너트 및 척장치의 개요를 나타내는 사시도, (b)는 가공 기준면 형성공정을 나타내는 사시도, (c)는 가공 기준면을 나타내는 단면도이다.

제4실시형태에 관한 볼 나사의 너트의 제조방법에 의해 제작되는 너트를 가지는 볼 나사의 구성 및 동작은, 도 1 내지 3을 사용하여 설명한 제1실시형태에 관한 볼 나사와 같으므로 그 설명은 생략한다.

이 볼 나사의 너트의 제조방법은 도 32에 나타내는 바와 같이, 순환 홈 형성공정(S1)과, 가공위치 보정공정(S2)과, 전동 홈 형성공정(S3)을 포함한다. 또한, 아래의 설명에 있어서 전동 홈 공정에 있어서의 전동 홈의 가공은 절삭가공에 한정하여 설명하되 전동 홈에 대한 마무리로서의 연삭가공을 같게 행하는 것이 바람직하다.

<순환 홈 형성공정>

순환 홈 형성공정은, 중공원통형상의 가공대상의 내주면에 대하여 소성가공에 의해 순환 홈을 형성하는 공정이다.

구체적으로는, 먼저 앞의 공정에 의해 플랜지(423)가 형성된 블랭크로서의 중공원통형상의 가공대상(이하, 피가공물이라 칭함)(W)에 대하여 소성가공에 의해 피가공물(W)의 내주면(420a)에 복수의 순환 홈(422, 422)을 형성하는 공정이다. 또한, 예를 들어 도 6(b)에 나타내는 바와 같이, 캠 기구를 구비하는 금형을 사용하여 소성가공을 행함으로써 순환 홈(422)을 형성하여도 된다.

<가공위치 보정공정>

가공위치 보정공정은, 전동 홈 형성공전 전에 있어서, 지그에 세트 된 피가공물(W)의 순환 홈(422)의 위치에 근거하여 절삭공구(470)의 가공위치를 보정하는 공정이다. 구체적으로는, 먼저 앞에서 설명한 순환 홈 형성공정에 있어서, 내주면(420a)에 순환 홈(422)이 형성되고(도 33(a)), 피가공물(W)(너트(420))의 축방향의 단면(420b)을 지그 기준면(490)에 부딪혀서 파지된다(도 33(b)). 이 단면(420b)이 순환 홈의 위치를 특정하기 위한 기준면이 된다.

그 후, 지그에 세트 된 피가공물(W)의 순환 홈(422)의 위치가 순환 홈 위치 측정수단(480)에 의해 측정된다(도 33(c)). 절삭공구(470) 및 순환 홈 위치측정수단(480)을 제어하는 제어수단(도시생략)은 그 측정결과에 근거하여 전동 홈 형성공정에 있어서의 절삭공구(470)의 위치를 보정하는지의 여부를 판정하고, 보정이 필요하면 얻어진 측정결과에 근거하여 피가공물(W)에 대하여 전동 홈 형성공정을 행한다(이 점에 대해서는 후술한다).

여기서 절삭공구의 위치를 보정함에 있어 보정대상이 되는 것은, 원점좌표치, 가공위치, 절삭공구 길이 보정치 등이다. 한편, 판정 결과, 보정이 불필요하면 앞에서 설명한 바와 같이 피가공물(W)에 대한 전동 홈 형성공정이 행해진다. 여기서 순환 홈 위치측정수단(480)은, 순환 홈(422)에 감합하는 형상을 이루는 촉침(프로브)(481)을 가진다(도 33(c) 참조). 가공위치 보정공정에서는 이 프로브(481)의 변이에 의해 단면(420b)으로부터 순환 홈(422)까지의 거리(d)가 측정되고, 보정의 필요 여부가 도시하지 않는 제어수단에 의해 판정된다.

<전동 홈 형성공정>

전동 홈 형성공정은, 순환 홈(422)이 형성된 피가공물(W)의 내주면(420a)에 대하여 전동 홈(421)을 형성하는 공정이다. 구체적으로는, 먼저 반송 척장치(도시 생략)가 피가공물(W)을 파지한 상태에서 단면(420b)을 지그 기준면(490)에 부딪힌다(도 33(d)). 이때 반송 척장치에 있어서의 순환 홈(422)의 위치 및 지그 기준면(490)에 대한 반송 척장치의 위치에 관한 정보가 도시하지 않은 제어장치로 송신되고, 이러한 제어장치에 의해 지그 기준면(490)과 순환 홈(422)과의 거리가 산출된다.

여기서 "반송 척장치에 있어서의 순환 홈(422)의 위치"는 반송 척장치의 기준위치(예를 들어, 지그 기준면(490)에 대향하는 면)를 기준으로 하여 순환 홈(422)에 감합한 반송 척장치의 감합부(도시생략)가 위치하는 방향 및 거리로부터 특정된다. 또　"지그 기준면(490)에 대한 반송 척장치의 위치"는 상기 기준위치(예를 들어, 지그 기준면(490)에 대향하는 면)를 기준으로 하여 지그 기준면(490)이 위치하는 방향 및 거리로부터 특정된다. 그리고 이들의 산출결과로부터 지그 기준면(490)에 대한 순환 홈(422)의 위치가 특정되므로, 피가공물(W)의 내주면(420a) 상의 그 특정된 위치로부터 절삭공구(470)를 사용한 절삭가공에 의해 전동 홈(421)이 형성되는 공정이다.

여기서 제4실시형태의 변형예로서 도 34에 나타내는 바와 같이, 가공위치 보정공정을 행하는 시기를 변경하여도 된다. 구체적으로는, 먼저 앞에서 설명한 바와 같이, 내주면(420a)에 순환 홈(422)이 형성된 피가공물(W)(도 34(a))이 가공기계에 공급되기 전에 순환 홈 위치측정수단(480)에 의해 단면(420b)으로부터 순환 홈(422)까지의 거리(d)가 측정된다(도 34(b)). 그 후 피가공물(W)이 단면(420b)을 지그 기준면(490)에 부딪혀서 파지된다(도 34(c)).

절삭공구(470) 및 순환 홈 위치측정수단(480)을 제어하는 제어수단(도시생략)은, 그 측정결과에 근거하여 전동 홈 형성공정에 있어서의 절삭공구(470)의 위치를 보정하는지의 여부를 판정하고, 보정이 필요하면 얻어진 측정결과에 근거하여 피가공물(W)에 대하여 전동 홈 형성공정을 행한다(도 34(d)). 여기서 절삭공구의 위치를 보정함에 있어 보정대상이 되는 것은 원점좌표치, 가공위치, 절삭공구 길이 보정치 등이다.

한편, 판정결과, 보정이 불필요하면 앞에서 설명한 피가공물(W)에 대한 전동 홈 형성공정이 행해진다.

또한, 전동 홈(421)을 형성하는 절삭가공공구의 종류는 특히 한정되는 것은 아니고, 제1 또는 제2실시형태에 있어서 사용된 것(헬리컬 커터(120, 214) 및 절삭공구(215, 216)를 사용하는 것이 가능하다. 또 절삭가공에 의한 전동 홈 형성공정 등을 끝낸 피가공물(W)에 대하여 전동 홈 등의 필요 개소에 소망의 열처리를 실시하여도 된다.

[가공 기준면 형성공정]

또 제4실시형태의 다른 변형예로서 도 35에 나타내는 바와 같이, 가공 기준면 형성공정을 포함하여도 된다.

가공 기준면 형성공정은 상기 순환 홈 형성공정 후, 피가공물(W)의 축방향 단면을 절삭가공하여 상기 내주면과 직교하는 가공 기준면을 형성하는 공정이다. 구체적으로는, 도 35(a)에 나타내는 바와 같이 상기 순환 홈 형성공정 후, 먼저 척장치(450)에 의해 피가공물(W)이 파지된다. 척장치(450)는, 예를 들어 내경콜릿방식의 척장치이고, 상기 순환 홈 형성공정에 있어서 피가공물(W)의 내주(420a)에 형성된 순환 홈(422, 422)에 감합하는 감합부(451, 451)를 가지고 있다. 또한, 척장치(450)는 내경콜릿방식의 척장치 외에 내경 3클로방식의 척장치이어도 된다.

피가공물(W)은 감합부(451, 451)를 사용한 콜릿기구에 의해 척장치(450)에 순환 홈(422)을 직접 파지된 상태로, 피가공물(W)의 축방향의 단면(420b)을 절삭공구(460)에 의해 절삭가공된다(도 35(b) 참조). 이와 같이 절삭된 단면(420b)이 내주면(420a)과 직교하는 가공 기준면(420b)이 된다(도 35(c) 참조). 또한, 상기의 예에서는, 척장치(450)는 순환 홈(4220에 감합하는 볼록부인 감합부(451)를 구비하고 있었으나, 피가공물(W)을 파지하는 것이 가능하면 볼록부를 구비하고 있지 않은 척장치를 사용하여도 된다.

예를 들어, 제1실시형태나 제2실시형태의 전동 홈 형성공정에 제4실시형태의 가공위치 보정공정을 조합할 수도 있다.

이상 설명한 바와 같이 제4실시형태에 의하면, 전동 홈 형성공정에 있어서, 내주면(420a)과 직교하도록 형성된 단면(가공 기준면)(420b)을 기준으로 전동 홈(421)이 형성된다. 즉, 단면(가공 기준면(420b)을 지그 기준면(490)에 부딪혀서 파지된 피가공물(W)은, 절삭기계의 가공원점에 대하여 순환 홈(422)의 축방향의 어긋남이 경감된 상태로 전동 홈(421)이 형성되게 된다.

따라서, 순환 홈과 전동 홈과의 축방향의 어긋남을 경감시키는 볼 나사의 너트의 제조방법을 제공할 수 있다.

이상, 제4실시형태에 관한 볼 나사의 너트의 제조방법의 실시형태에 대하여 설명하였으나, 제4실시형태는 상기의 예에 한정되는 것은 아니고 제4실시형태의 취지를 일탈하지 않으면 각종 변형이 가능하다.

[제5실시형태]

제5실시형태는, 볼 나사 및 그 제조방법. 및 볼 나사의 제조에 사용되는 금형에 관한 것이다.

볼 나사는 나선형상의 나사홈을 외주면에 가지는 나사축과, 나사축의 나사 홈에 대향하는 나사홈을 내주면에 가지는 너트와, 양 나사 홈에 의해 형성되는 나선형상의 볼 전동로 내에 전동이 자유롭게 장전된 복수의 볼로 이루어진다. 그리고 볼을 개재시켜 나사축에 나사결합되어 있는 너트와 나사축을 상대회전운동시키면, 볼의 운동을 개재하여 나사축과 너트가 축방향으로 상대이동하게 되어 있다.

이와 같은 볼 나사에는, 볼 전동로의 종점과 시발점을 연통시켜 무단형상의 볼 통로를 형성하는 볼 순환로가 구비되어 있다. 즉, 볼은 볼 전동로 내를 이동하면서 나사축의 주위를 복수 회 회전하여 볼 전동로의 종점에 도달하면, 볼 순환로의 한쪽 단부로부터 끌어 올려져 볼 순환로 내를 통과하고, 볼 순환로의 다른 쪽 단부로부터 볼 전동로의 시발점으로 되돌아간다. 이와 같이, 볼 전동로 내를 전동하는 볼이 볼 순환로에 의해 무한으로 순환되도록 되어 있으므로 나사축과 너트는 계속적으로 상대이동할 수 있다.

볼 순환로를 사용한 볼 순환형식으로서는 튜브식, 탑식 등이 일반적이나, 너트의 내주면의 일부를 오목화시켜 오목 홈을 형성하고, 이 오목 홈을 볼 순환로로 하는 순환형식도 알려져 있다(특허문헌 1을 참조). 튜브식, 탑식의 경우는, 볼 순환로를 구성하는 다른 부재(리턴 튜브, 탑)가 너트에 부착되나, 상기 오목 홈을 볼 순환로로 하는 순환형식의 경우는, 너트와 일체적으로 볼 순환로가 형성되어 있으므로 별도 부재를 너트에 부착할 필요는 없다.

그러나 상기 오목 홈을 볼 순환로로 하는 볼 나사의 너트를 제조할 때에는, 너트의 내주면에 볼 순환로를 구성하는 오목 홈을 형성한 후에, 볼 전동로를 구성하는 나사홈을 형성하기 때문에, 나사홈의 형성시의 가공오차에 의해 나사홈의 단부의 형성위치가 정규의 자세로부터 벗어날 우려가 있었다. 이 경우, 나사홈의 단부와 오목 홈의 단부가 정확하게 합치되지 않아 양 홈의 접속부분에 단차가 생기게 된다.

그래서 제5실시형태는 상기한 바와 같은 종래기술이 가지는 문제점을 해결하고, 볼 순환로에 대한 너트의 나사홈의 형성위치가 정확하고 고정밀도인 볼 나사 및 그 제조방법, 및 그와 같은 볼 나사의 제조에 사용되는 금형을 제공하는 것을 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해 제5실시형태는 다음과 같은 구성으로 이루어진다. 즉, 제5실시형태의 일 형태의 볼 나사는, 나선형상의 나사홈을 외주면에 가지는 나사축과, 상기 나사축의 나사 홈에 대향하는 나사홈을 내주면에 가지는 너트와, 상기 양 나사 홈에 의해 형성되는 나사형상의 볼 전동로에 전동이 자유롭게 장전된 복수의 볼과, 상기 볼을 상기 볼 전동로의 종점으로부터 시발점으로 복귀순환시키는 볼 순환로를 구비하는 볼 나사에 있어서, 상기 볼 순환로는 상기 너트의 내주면의 일부를 오목화시켜 이루어지는 오목 홈으로 구성되어 있고, 상기 너트의 나사 홈은 상기 볼 순환로에 대하여 소정의 위치에 마련된 가공 기준점에 근거하여 결정된 위치에 형성된 것임을 특징으로 한다.

이와 같은 제5실시형태의 볼 나사에 있어서는, 상기 가공 기준점을 상기 너트의 내주면에 형성된 압입자국으로 할 수 있다.

또 상기 오목 홈 및 상기 압입자국은, 금형에 마련된 볼록부를 상기 너트의 내주면에 소성가공하여 상기 내주면의 일부를 오 목화시킴으로써, 동시에 형성된 것이 바람직하다.

게다가, 제5실시형태의 볼 나사에 있어서는, 상기 가공 기준점을 상기 너트의 내주면 중 상기 볼 순환로 이외의 부분에서 또한 상기 볼 순환로의 길이방향 중앙부로부터 축방향으로 소정거리 떨어진 위치에 마련할 수 있다. 상기 가공 기준점은 상기 볼 순환로 내의 부분에서 또한 상기 볼 순환로의 길이방향 중앙부에 마련하여도 된다. 또 상기 가공 기준점은 상기 너트의 내주면 중 상기 볼 순환로 이외의 부분에서 또한 상기 볼 순환로의 홈 연장상에서 또한 볼 홈선 상에 마련하여도 된다.

또 제5실시형태의 볼 나사에 있어서는, 상기 가공 기준점을 상기 너트의 내주면에 형성된 돌기로 할 수 있다. 상기 오목 홈 및 상기 돌기는, 금형에 마련된 볼록부 및 오목부를 상기 너트의 내주면에 압압하고 소성가공하여 상기 내주면의 일부를 오목화 및 볼록화시킴으로써, 동시에 형성되는 것이 바람직하다.

또 상기 가공 기준점은 상기 너트의 내주면의 축방향 단부에 마련하여도 된다. 이 상기 너트의 내주면의 축방향 단부에 마련된 상기 가공 기준점은, 상기 볼 순환로의 길이방향 중앙부와 동위상의 위치에 마련하는 것이 바람직하다.

게다가, 제5실시형태의 다른 형태의 볼 나사의 제조방법은, 나선형상의 나사홈을 외주면에 가지는 나사축과, 상기 나사축의 나사 홈에 대향하는 나사홈을 내주면에 가지는 너트와, 상기 양 나사 홈에 의해 형성되는 나선형상의 볼 전동로에 전동이 자유롭게 장전된 복수의 볼과, 상기 볼을 상기 볼 전동로의 종점으로부터 시발점으로 복귀순환시키는 볼 순환로를 구비하는 볼 나사를 제조하는 방법에 있어서, 상기 너트의 내주면의 일부를 오목화시켜서 오목 홈으로 이루어지는 상기 볼 순환로를 형성하는 볼 순환로 형성공정과, 상기 너트의 나사홈을 형성하는 위치의 기준이 되는 가공 기준점을 상기 볼 순환로에 대하여 소정의 위치에 마련하는 가공 기준점 형성공정과, 상기 가공 기준점에 근거하여 상기 너트의 나사홈을 형성하는 위치를 결정하고, 이 위치에 상기 너트의 나사홈을 형성하는 나사 홈 형성공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 제5실시형태의 볼 나사의 제조방법에 있어서는, 상기 가공 기준점을 상기 너트의 내주면에 형성된 압입자국으로 할 수 있다.

또 제5실시형태의 볼 나사의 제조방법에 있어서는, 금형에 마련된 볼록부를 상기 너트의 내주면에 압압하고 소성가공함으로써 상기 내주면의 일부를 오목화시켜 상기 오목 홈 및 상기 압입자국을 동시에 형성하는 것이 바람직하다.

게다가, 제5실시형태의 볼 나사의 제조방법에 있어서는, 상기 가공 기준점은, 상기 너트의 내주면 중 상기 볼 순환로 이외의 부분이며 또한 상기 볼 순환로의 길이방향 중앙부로부터 축방향으로 소정 거리 떨어진 위치에 마련하여도 된다. 상기 가공 기준점은, 상기 볼 순환로 내의 부분이며 또한 상기 볼 순환로의 길이방향 중앙부에 마련하여도 된다. 또 상기 가공 기준점을 상기 너트의 내주면 중 상기 볼 순환로 이외의 부분이며 또한 상기 볼 순환로의 홈 연장상이며 또한 볼 홈선상에 마련하여도 된다.

또 제5실시형태의 볼 나사의 제조방법에 있어서는, 상기 가공 기준점을 상기 너트의 내주면에 형성된 돌기로 할 수 있다. 상기 오목 홈 및 상기 돌기는 금형에 마련된 볼록부 및 오목부를 상기 너트의 내주면에 압압하여 소성가공함으로써 상기 내주면의 일부를 오목화 및 볼록화시켜서 동시에 형성하는 것이 바람직하다.

또 상기 가공 기준점은 상기 너트의 내주면의 축방향 단부에 마련하여도 된다. 이 상기 너트의 내주면의 축방향 단부에 마련되는 상기 가공 기준점은, 상기 볼 순환로의 길이방향 중앙부와 동 위상의 위치에 마련하는 것이 바람직하다.

또 제5실시형태의 볼 나사의 제조방법에 있어서는, 상기 가공 기준점의 축방향 위치 및 위상을 가공장치의 센서 및 검출지그의 적어도 한쪽을 사용하여 검출하고, 이 검출결과에 근거하여 상기 너트의 나사홈을 형성하는 위치를 결정하여도 된다.

게다가, 제5실시형태의 다른 형태의 금형은, 나선형상의 나사 홈을 외주면에 가지는 나사축과, 상기 나사축의 나사 홈에 대향하는 나사홈을 내주면에 가지는 너트와, 상기 양 나사 홈에 의해 형성되는 나선형상의 볼 전동로에 전동이 자유롭게 장전된 복수의 볼과, 상기 볼을 상기 볼 전동로의 종점으로부터 시발점으로 복귀순환시키는 볼 순환로를 구비하는 볼 나사의 제조에 사용되는 금형에 있어서, 상기 너트의 내주면에 압압하여 소성가공함으로써 상기 너트의 내주면 일부를 오목화시켜, 상기 볼 순환로를 구성하는 오목 홈 및 상기 너트의 나사홈을 형성하는 위치의 기준이 되는 가공 기준점인 압입자국을 동시에 형성하기 위한 볼록부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또 제5실시형태의 다른 형태의 금형은, 나선형상의 나사홈을 외주면에 가지는 나사축과, 상기 나사축의 나사 홈에 대향하는 나사홈을 내주면에 가지는 너트와, 상기 양 나사 홈에 의해 형성되는 나선형상의 볼 전동로에 전동이 자유롭게 장전된 복수의 볼과, 상기 볼을 상기 볼 전동로의 종점으로부터 시발점으로 복귀 순환시키는 볼 순환로를 구비하는 볼 나사의 제조에 사용되는 금형에 있어서, 상기 너트의 내주면에 압압하여 소성가공함으로써 상기 너트의 내주면 일부를 오목화시켜, 상기 볼 순환로를 구성하는 오목 홈 및 상기 너트의 나사홈을 형성하는 위치의 기준이 되는 가공 기준점인 돌기를 동시에 형성하기 위한 볼록부와 오목부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

제5실시형태의 볼 나사는, 볼 순환로에 대하여 소정의 위치에 마련된 가공 기준점에 근거하여 결정된 위치에 너트의 나사홈이 형성되어 있으므로, 볼 순환로에 대한 나사홈의 형성위치가 정확하고 고정밀도이다.

또 제5실시형태의 볼 나사의 제조방법은, 볼 순환로에 대하여 소정의 위치에 마련된 가공 기준점에 근거하여 너트의 나사홈을 형성하는 위치를 결정하고, 이 위치에 너트의 나사홈을 형성하는 공정을 구비하고 있으므로, 볼 순환로에 대한 너트의 나사홈의 형성위치가 정확하고 고정밀도인 볼 나사를 제조할 수 있다.

게다가, 제5실시형태의 금형은, 볼 순환로를 구성하는 오목 홈 및 너트의 나사홈을 형성하는 위치의 기준이 되는 가공 기준점인 압입자국 또는 돌기를 동시에 형성하기 위한 볼록부 또는 오목부를 구비하고 있으므로, 제5실시형태의 금형을 사용하면 볼 순환로에 대한 너트의 나사홈의 형성위치가 정확하고 고정밀도인 볼 나사를 용이하게 제조할 수 있다.

제5실시형태에 관한 볼 나사 및 그 제조방법, 및 볼 나사의 제조에 사용되는 금형의 실시형태를 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

도 1은 제5실시형태의 일예인 볼 나사의 단면도(축방향을 따른 평면에서 절단한 단면도)이다. 제5실시형태에 관한 볼 나사의 구성 및 동작은, 도 1 내지 3을 사용하여 설명한 제1 실시형태에 관한 볼 나사와 같으므로 그 설명은 생략한다.

다음에, 제5실시형태에 관한 볼 나사(1)의 너트(5)의 제조방법을 일예를 들어 설명한다.

먼저, 원주형상의 소재(도시생략)를 관용의 방법에 의해 가공하고, 대략 원통형상(너트(5)와 대략 동일 형상)의 블랭크를 얻는다. 그리고 이 블랭크를 단조 등의 가공으로 적당한 소재경도로 조정한 후, 내주면에 단조 등의 소성가공 또는 절삭가공에 의해 오목 홈(20)을 형성하여 볼 순환로(11)로 한다(볼 순환로 형성공정).

단조에 의해 오목 홈(20)을 형성하는 방법의 구체예로서는 아래와 같은 것을 들 수 있다. 즉, 오목 홈(20)에 대응하는 형상의 볼록부를 가지는 금형을 블랭크 내에 삽입하고, 블랭크의 내주면에 금형의 볼록부를 접촉시켜 블랭크의 내주면을 향하여 금형을 강하게 압압함으로써 소성가공하여 오목 홈(20)을 형성할 수 있다. 예를 들어 도 6(b)에 나타내는 바와 같이, 캠 기구를 구비하는 금형을 사용하여 소성가공을 행함으로써 오목 홈(20)을 형성하여도 된다.

다음에, 너트(5)의 내주면에 너트(5)의 나사 홈(5a)을 형성하는 위치의 기준이 되는 가공 기준점을 마련한다(가공 기준점 형성공정). 이때 가공 기준점은 볼 순환로(11)를 기준으로 하여 특정 위치에 마련한다. 가공 기준점의 종류는 특히 한정되는 것은 아니고, 접촉방식 또는 비접촉방식의 검출수단에 의해 위치를 검출가능한 것이면 너트(5)의 내주면에 형성된 압입자국 또는 돌기여도 되고, 너트(5)의 내주면에 인자 된 마크여도 된다.

단, 가공 기준점을 압입자국으로 하는 것이 바람직하다. 그러면 볼 순환로(11)를 구성하는 오목 홈(20) 및 압입자국을, 금형을 사용하여 동시에 형성할 수 있다. 즉, 오목 홈(20)을 형성하기 위한 제1볼록부와, 압입자국을 형성하기 위한 제2볼록부(압입자국에 대응하는 형상의 볼록부)를 가지는 금형을 사용하고, 이 금형의 상기 양 볼록부를 너트(5)의 내주면에 압압하여 소성가공하면, 너트(5)의 내주면의 일부를 오목화시켜 오목 홈(20) 및 압입자국을 동시에 형성할 수 있다.

그 결과, 너트(5)의 제조가 용이한 점에 더하여, 볼 순환로(11)에 대하여 보다 정확한 위치에 가공 기준점을 마련할 수 있으므로, 볼 순환로(11)에 대한 나사홈(5a)의 형성위치가 보다 정확해진다. 또한, 압입자국의 형상은 특히 한정되는 것은 아니고, 원주형상, 원추형상, 각주형상, 각추형상, 반구형상, 반타원구형상 등을 들 수 있다.

그리고 블랭크의 내주면에 절삭가공에 의해 너트(5)의 나사 홈(5a)을 형성한다(나사 홈 형성공정). 이때 가공 기준점의 형성위치를 검출하고, 이 형성위치에 근거하여 너트(5)의 나사 홈(5a)을 형성하는 위치를 결정하여 이 위치에 너트(5)의 나사 홈(5a)을 형성한다. 그렇게 하면, 볼 순환로(11)의 형성위치에 대하여 정확한 위치에 너트(5)의 나사 홈(5a)을 형성할 수 있다.

마지막으로, 소망의 조건으로 침탄, 침탄질화, 담금질, 템퍼링, 고주파 담금질 등의 열처리를 실시하면 너트(5)가 얻어진다.

또한, 본 실시형태의 볼 나사(1)는, 상기와 같은 볼 순환로(11)를 사용한 볼 순환형식을 채용하고 있으므로, 볼 순환로를 구성하는 다른 부재(예를 들어 리턴 튜브, 탑)를 너트(5)에 부착할 필요가 없다. 볼 순환형식이 튜브식이나 탑식인 경우는 볼 순환로를 구성하는 부재와 너트가 별개이며, 튜브식의 경우는 리턴 튜브가 너트의 외주면에, 탑식의 경우는 탑이 탑 구멍에 부착된다. 그 때문에 너트의 외주면 중 리턴 튜브나 탑이 마련되어 있는 부분에는 플랜지 등을 형성할 수는 없으며, 너트의 외주면의 설계에 제한이 있었다.

이에 대하여, 제5실시형태의 볼 나사(1)는 볼 순환로(11)가 너트(5)의 내주면에 형성되어 있고, 너트(5)의 외주면에는 어떤 부재도 부착할 필요가 없으므로, 볼 순환로(11)가 마련된 위치나 회로 수에 구속되지 않으며, 너트(5)의 외주면을 전체에 걸쳐 임의의 형상으로 설계할 수 있다. 본 실시형태의 볼 나사(1)의 경우는, 너트(5)의 외주면에 플랜지(13)가 형성되어 있다. 또 리턴 튜브, 탑 등의 부재가 부착되어 있지 않으므로, 이들이 탈락될 걱정이 없어 볼 나사(1)의 신뢰성이 뛰어나다.

이하에 실시예를 나타내어 제5실시형태를 더욱 상세히 설명한다. 또한, 이 이후의 각 도면에 있어서는 도 1, 2와 동일 또는 상당하는 부분에는 도 1, 2와 동일한 부호를 부여하고 있다.

[실시예 1]

대략 원통형상(너트(5)와 대략 동일 형상)의 블랭크(30)의 내주면에 도시하지 않은 금형을 사용한 소성가공에 의해, 볼 순환로(11)를 구성하는 오목 홈(20)과 가공 기준점을 구성하는, 예를 들어 원추형상의 압입자국(22)을 형성하였다(도 36의 (a),(b)를 참조). 즉, 오목 홈(20)에 대응하는 형상의 제1볼록부와, 압입자국(22)에 대응하는 형상의 제2볼록부를 가지는 금형을 블랭크(30) 내에 삽입하고, 블랭크(30)의 내주면에 금형의 양 볼록부를 접촉시켜, 블랭크(30)의 내주면을 향하여 금형을 강하게 압압함으로써 소성가공하여 오목 홈(20) 및 압입자국(22)을 동시에 형성하였다.

이때, 가공 기준점인 압입자국(22)은, 너트(5)의 내주면 중 오목 홈(20) 이외의 부분이며 또한 오목 홈(20)의 길이방향 중앙부로부터 축방향으로 소정거리 떨어진 위치에 마련되어 있다(도 36의 (b)를 참조).

다음에, 가공 기준점인 압입자국(22)의 형성위치를 검출하고, 이 형성위치에 근거하여 너트(5)의 나사 홈(5a)을 형성하는 위치를 결정하여, 이 위치에 너트(5)의 나사 홈(5a)을 절삭공구(32)에 의해 형성하였다. 마지막으로 소망의 조건으로 침탄, 침탄질화, 담금질, 템퍼링, 고주파 담금질 등의 열처리를 실시하여 너트(5)를 얻었다.

압입자국(22)의 형성위치의 검출은, 도 37에 나타내는 바와 같이, 검출지그(34)를 압입자국(22)에 당접시킴으로써 행할 수 있다. 즉, 절삭공구(32)를 구비하는 가공장치의 너트 부착구(35)에 블랭크(30)를 부착한 후, 가공장치에 장착된 검출지그(34)를 압입자국(22)에 당접시킨 상태에서 절삭공구(32)에 의해 너트(5)의 나사 홈(5a)을 형성하면, 도 38에 나타내는 바와 같이 볼 순환로(11)의 형성위치에 대하여 정확한 위치에 너트(5)의 나사 홈(5a)을 형성할 수 있다.

또 압입자국(22)이 형성위치의 검출은 터치 센서(36)로 행할 수도 있다. 즉, 도 39에 나타내는 바와 같이, 터치 센서(36)의 검출부(36a)를 압입자국(22)에 당접시킴으로써 압입자국(22)의 축 방향위치 및 위상을 검출할 수 있다. 압입자국(22)은 오목 홈(20)에 대하여 특정 위치에 마련되어 있으므로, 압입자국(22)의 축방향 위치 및 위상을 검출함으로써 볼 순환로(11)의 형성위치를 정확하게 또한 자동으로 검출할 수 있다. 그리고 이 검출결과에 근거하여 너트(5)의 나사 홈(5a)을 가공하면 볼 순환로(11)의 형성위치에 대하여 정확한 위치에 너트(5)의 나사 홈(5a)을 형성할 수 있다.

게다가, 압입자국(22)의 형성위치의 검출은 도 40에 나타내는 바와 같이, 검출지그(34)와 터치 센서(36)의 양쪽을 사용하여 행할 수도 있다. 즉, 절삭공구(32)를 구비하는 가공장치의 너트부착구(35)에 블랭크(30)를 부착한 후, 가공장치에 장착된 검출지그(34)를 압입자국(22)에 당접시킴으로써 압입자국(22)의 위상을 검출할 수 있다. 그리고 터치 센서(36)의 검출부(36a)를 압입자국(22)에 당접시킨 상태의 검출지그(34)에 당접시킴으로써 압입자국(22)의 축방향 위치를 검출할 수 있다.

압입자국(22)은 오목 홈(20)에 대하여 특정 위치에 마련되어 있으므로, 압입자국(22)의 축방향 위치 및 위상을 검출함으로써, 볼 순환로(11)의 형성위치를 정확하게 또한 자동으로 검출할 수 있다. 그리고 이 검출결과에 근거하여 너트(5)의 나사 홈(5a)을 가공하면, 볼 순환로(11)의 형성위치에 대하여 정확한 위치에 너트(5)의 나사 홈(5a)을 형성할 수 있다.

[실시예 2]

압입자국(22)의 형성위치 이외는 실시예 1과 거의 동일하므로, 다른 점만 설명하고 동일한 부분의 설명은 생략한다.

가공기준점인 압입자국(22)은, 앞에서 설명한 바와 같은 금형을 사용하여 너트(5)의 내주면 중 오목 홈(20) 내의 부분이며 또한 오목 홈(20)의 길이방향 중앙부에 마련되어 있다(도 41의 (a), (b)를 참조).

압입자국(22)의 형성위치의 검출은 실시예 1의 경우와 동일하게 하여 행할 수 있으나, 압입자국(22)이 오목 홈(20)의 내부에 마련되어 있으므로, 볼 순환로(11)의 형성위치를 보다 정확하게 검출할 수 있다. 또 압입자국(22)의 형성위치와 동시에 오목 홈(20)의 깊이도 검출하는 것이 가능하다. 따라서, 볼 순환로(11)의 치수관리가 용이해진다.

[실시예 3]

압입자국(22)의 형성위치 이외는 실시예 1과 거의 동일하므로, 다른 점만 설명하고 동일한 부분의 설명은 생략한다.

가공 기준점인 압입자국(22)은, 앞에서 설명한 바와 같은 금형을 사용하여 너트(5)의 내주면의 축방향 단부에 마련되어 있다(도 42의 (a),(b)를 참조). 그리고 이 압입자국(22)은 오목 홈(20)의 길이방향 중앙부와 동 위상의 위치에 마련되어 있다. 이 압입자국(22)의 형상은 특히 한정되는 것은 아니나, 형성위치가 너트(5)의 내주면의 축방향 단부이므로 삼각추형상으로 하는 것이 바람직하다.

압입자국(22)의 형성위치의 검출은, 실시예 1의 경우와 동일하게 행할 수 있으나, 도 43에 나타낸 바와 같이 검출지그(34)를 압입자국(22)에 당접시킴으로써 행할 수 있다. 즉, 절삭공구(32)를 구비하는 가공장치의 너트 부착구(35)에 블랭크(30)를 부착한 후, 가공장치에 장착된 검출지그(34)를 압입자국(22)에 당접시킨 상태에서 절삭공구(32)에 의해 너트(5)의 나사 홈(5a)을 형성한다. 그렇게 하면, 덜컹거림 없이 고정밀도로 위상을 결정시킬 수 있으므로, 볼 순환로(11)의 형성위치에 대하여 정확한 위치에 너트(5)의 나사 홈(5a)을 형성할 수 있다.

[실시예 4]

압입자국(22)의 형성위치 이외는 실시예 1과 거의 동일하므로 다른 점만 설명하고 동일한 부분의 설명은 생략한다.

가공 기준점인 압입자국(22)은, 앞에서 설명한 바와 같은 금형을 사용하여 너트(5)의 내주면 중 오목 홈(20)의 연장선상(너트(5)의 나사홈(5a)이 형성되는 위치)에 마련되어 있다(도 44의 (a),(b)를 참조).

압입자국(22)의 형성위치의 검출은, 실시예 1의 경우와 동일하게 하여 행할 수 있으나, 압입자국(22)이 오목 홈(20)의 연장선상(너트(5)의 나사홈(5a)이 형성되는 위치)에 마련되어 있으므로, 너트(5)에 앞에서 설명한 나사홈(5a)의 절삭가공을 실시할 때에 압입자국(22)을 동시에 제거하는 것이 가능해진다.

[실시예 5]

실시예 5에서는, 가공 기준점으로서 실시예 1 내지 4와 같은 압입자국(22)은 아니고 돌기(23)를 마련하고 있다. 그외의 부분은 실시예 1과 거의 동일하므로, 다른 점만 설명하고 동일한 부분의 설명은 생략한다.

실시예 5에서는, 너트(5)의 내주면에 너트(5)의 나사 홈(5a)을 형성하는 위치의 기준이 되는 가공 기준점인 돌기(23)를 너트(5)의 내주면의 축방향 단부에 마련하고 있다(도 45 및 도 46(a)을 참조).

이 돌기(23)는, 블랭크 성형시 또는 오목 홈 형성 전후에 형성할 수도 있으나, 소성가공에 의해 오목 홈(20)과 동시에 형성하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 오목 홈(20)에 대응하는 형상의 볼록부와, 돌기(23)에 대응하는 형상의 오목부를 가지는 금형을 사용한 단조 등의 소성가공에 의해 오목 홈(20)과 돌기(23)를 동시 형성할 수 있다.

즉, 블랭크(30)의 외주형상과 대략 동등한 내주형상을 구비하는 구속 부재에 외주를 구속된 블랭크(30) 내에 상기 금형을 삽입하고, 블랭크(30)의 내주면에 금형의 볼록부를 접촉시켜 블랭크(30)의 내주면을 향하여 금형을 강하게 압압함으로써 소성가공하고, 볼록부에 의해 제거된 두께 살을 상기 오목부 내에 돌출시킴으로써 오목 홈(20) 및 압입자국(22)을 동시에 형성한다. 이에 따라, 너트(5)의 제조가 용이한 것에 더하여, 볼 순환로(11)에 대하여 보다 정확한 위치에 가공 기준점을 마련할 수 있으므로, 볼 순환로(11)에 대한 나사홈(5a)의 형성위치가 보다 정확해진다.

돌기(23)의 형성위치의 검출은, 도 46(a), (b)에 나타내는 바와 같이, 검출지그(37)에 마련된 돌기(23)와 쌍을 이루는 오목부(37a)를 돌기(23)에 당접시킴으로써 행할 수 있다. 즉, 절삭공구(32)를 구비하는 가공장치의 너트부착구(35)에 검출지그(37)를 부착한 후, 상기 오목부(37a)를 돌기(23)에 당접시킨 상태에서 절삭공구(32)에 대하여 블랭크(30)는 위치결정된다. 이와 같은 상태에서 절삭공구(32)에 의해 너트(5)의 나사 홈(5a)을 가공하면, 볼 순환로(11)의 형성위치에 대하여 정확한 위치에 너트(5)의 나사 홈(5a)을 형성할 수 있다.

또한, 제1 내지 제5실시형태는 본 발명의 일예를 나타낸 것으로서, 본 발명은 제1 내지 제5실시형태에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 순환 홈 형성공정에 있어서는, 예를 들어 절삭가공에 의해 볼 순환 홈을 형성하여도 된다. 또 전동 홈 형성공정에 있어서는, 예를 들어 브로칭가공, 연삭가공에 의해 볼 전동 홈을 형성하여도 된다. 게다가, 예를 들어 볼 전동 홈 등을 소망의 조건으로 열처리한 후에 볼 전동 홈 등을 연삭가공에 의해 마무리 가공하여도 된다. 이 경우는, 제1 내지 제5실시형태에서 나타낸 가공기준과, 이것을 설정가능한 유지부재를 사용하여 마무리가공을 행하는 것이 바람직하다.

1…볼 나사 3…나사축
3a…나사 홈 5…너트
5a…나사 홈 7… 볼 전동로
9…볼 11… 볼 순환로
20…오목 홈 101…블랭크
101a…블랭크의 내주면 102… 오목부 (위상기준)
102a…핀 구멍 (위상기준) 102b… 절결면(위상기준)
103… 볼 순환 홈 104… 가공 헤드
105… 유지부재 105a… 유지부재의 상측 분할체
105b… 유지부재의 하측 분할체 107… 유지부재
107a… 유지부재의 좌측 분할체 107b… 유지부재의 우측 분할체
108… 볼 전동 홈 109… 유지부재
109a∼109c…3 클로 척 (유지부재)의 제1 내지 제3의 클로
111…플랜지 111a…플랜지의 단면 (축 방향 기준)
111b…플랜지의 외주면 (지름 방향 기준)
112…블랭크의 단면
113…블랭크 내주면의 축방향 일단의 모따기부
114…블랭크 내주면의 축방향 타단의 모따기부
120…헬리컬 커터(helical cutter)
130…척 140… 절삭공구
141… 볼록부 142… 절삭공구
151… 볼록부 (위상기준설정부) 152… 단면 (축방향 기준설정부)
153… 대경 내주면(지름방향 기준설정부)
154… 소경 내주면 161…캠 드라이버
161a…캠 드라이버의 경사면 162…캠 슬라이더
162a…볼록부 162b…캠 슬라이더의 경사면
171…볼록부(위상기준 설정부) 172…바닥면(축방향 기준설정부)
173…대경 내주면 (지름방향 기준설정부)
174…소경 내주면 191…볼록부(위상기준설정부)
192…바닥면(축방향 기준설정부) 193…내주면(지름방향 기준설정부)

Claims (31)

1. 볼을 전동시키는 궤도를 나사축의 나선홈과 함께 형성하는 볼 전동 홈과, 상기 궤도의 종점으로부터 시발점으로 볼을 되돌리는 볼 순환 홈이 내주면에 형성되어 있는 볼 나사용 너트를 제조하는 볼 나사용 너트의 제조방법으로서,
   너트용 소재로부터 통형상의 블랭크를 형성하는 블랭크 형성공정과,
   상기 블랭크의 내주면에 상기 볼 순환 홈을 형성하는 순환 홈 형성공정과,
   상기 블랭크의 내주면에 상기 볼 전동 홈을 형성하는 전동 홈 형성공정을 가지며, 상기 전동 홈 형성공정보다도 앞의 공정에서 가공기준을 형성하고, 상기 가공기준이 설정될 수 있는 유지부재를 사용하여 상기 순환 홈 형성공정 후에 상기 전동 홈 형성공정을 행하고,
   상기 가공기준은 상기 블랭크 형성공정에서 형성되는 위상기준, 축방향 기준 및 지름방향 기준을 구비하고, 상기 순환홈 형성공정 및 상기 전동홈 형성공정에서 공통으로 사용되는 것을 특징으로 하는 볼나사용 너트의 제조방법.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 순환 홈 형성공정에 있어서의 상기 볼 순환 홈의 형성을 소성가공으로 행하는 것을 특징으로 하는 볼 나사용 너트의 제조방법.
   
3. 제 2항에 있어서,
   캠 기구를 구비하는 금형을 사용하여 상기 소성가공을 행하는 것을 특징으로 하는 볼 나사용 너트의 제조방법.
   
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서,
   상기 블랭크 형성공정에서는, 상기 위상기준을 상기 블랭크의 단면 또는 외주면에 형성하고, 상기 블랭크의 내주면 및 축방향 일단면과, 이 축방향 일단면에 연속하는 외주면에 대해 연속적으로 마무리 가공을 행하고, 상기 축방향 일단면을 상기 축방향 기준으로 하여 상기 외주면을 상기 지름방향 기준으로 하여 소성가공을 행하는 것을 특징으로 하는 볼나사용 너트의 제조방법.
   
6. 제 1항에 있어서,
   상기 블랭크는 축방향 일단에 플랜지를 가지고, 상기 블랭크 형성공정에서 상기 플랜지의 단면 또는 외주면에 상기 위상기준을 형성하는 것을 특징으로 하는 볼 나사용 너트의 제조방법.
   
7. 제 1항 내지 제 3항 및 제 5항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 블랭크의 내주면의 축방향 양단의 모따기부를 마무리 가공하는 공정을 상기 전동 홈 형성공정을 행하는 유지부재로 상기 블랭크를 유지한 상태에서 행하는 것을 특징으로 하는 볼 나사용 너트의 제조방법.
   
8. 제 7항에 있어서,
   상기 모따기부의 마무리가공 후에 상기 마무리가공된 모따기부를 기준으로 하여 상기 블랭크의 외주면을 마무리 가공하는 것을 특징으로 하는 볼 나사용 너트의 제조방법.
   
9. 제 1항에 있어서,
   상기 전동 홈 형성공정은, 상기 블랭크의 축방향 양단 사이에 걸쳐서 축방향으로 신장되는 부위 중, 상기 볼 순환 홈의 형성부위를 포함하지 않는 부위를 상기 위상기준으로 하여 상기 볼 순환 홈이 형성된 상기 블랭크를 홈 형성장치에 고정하고, 상기 홈 형성장치에 의해 상기 블랭크의 내주면에 상기 볼 전동 홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 볼 나사용 너트의 제조방법.
   
10. 제 9항에 있어서,
    상기 위상기준으로 한 부위의 외주면에 있어서의 축방향의 중간부위를 상기 지름방향 기준으로 하여, 상기 볼 순환 홈이 형성된 상기 블랭크를 상기 홈 형성장치에 고정하는 것을 특징으로 하는 볼 나사용 너트의 제조방법.
    
11. 제 9항 또는 제 10항에 있어서,
    상기 위상기준으로 한 부위의 축방향의 단부가 되는 상기 블랭크의 단면을 상기 축방향 기준으로 하여 상기 볼 순환 홈이 형성된 상기 블랭크를 상기 홈 형성장치에 고정하는 것을 특징으로 하는 볼 나사용 너트의 제조방법.
    
12. 제 9항에 있어서,
    상기 위상기준은 상기 블랭크의 단면에 형성되고, 상기 홈 형성장치 측의 부재와 감합하는 형상을 이루고 있는 것을 특징으로 하는 볼 나사용 너트의 제조방법.
13. 제 1항에 있어서,
    상기 순환 홈 형성공정 후에, 상기 전동 홈 형성공정에 있어서의 상기 볼 전동 홈의 형성의 가공원점에 대하여 상기 볼 순환 홈의 축방향 위치를 특정하는 순환 홈 위치 특정공정을 행하고, 상기 볼 순환 홈의 축방향 위치에 근거하여 그 위치로부터 상기 전동 홈 형성공정의 상기 볼 전동 홈의 형성이 행해지는 것을 특징으로 하는 볼 나사용 너트의 제조방법.
    
14. 제 13항에 있어서,
    상기 순환 홈 위치 특정공정은, 척장치에 의해 적어도 상기 볼 순환 홈을 직접 파지된 상태에서, 가공대상인 상기 블랭크의 축방향의 단면을 절삭가공하여 상기 볼 순환 홈에 대한 상기 가공대상의 축방향 단면위치를 정하기 위한 제1의 가공 기준면을 형성하는 제1의 기준면 형성공정을 포함하고, 상기 제1의 가공 기준면을 지그 기준면에 부딪혔을 때의 상기 척장치에 있어서의 상기 볼 순환 홈의 위치 및 상기 제1의 가공 기준면의 위치에 근거하여, 상기 지그 기준면에 대한 상기 볼 순환 홈의 위치를 특정하는 공정인 것을 특징으로 하는 볼 나사용 너트의 제조방법.
    
15. 제 14항에 있어서,
    상기 순환 홈 위치 특정공정은, 상기 척장치에 의해 적어도 상기 볼 순환 홈을 직접 파지된 상태에서, 상기 가공대상의 외주면을 절삭가공하여 상기 볼 순환 홈의 PCD중심과 동축인 제2의 가공 기준면을 형성하는 제2의 기준면 형성공정을 상기 제1의 기준면 형성공정 후에 포함하고, 상기 제1의 가공 기준면을 상기 지그 기준면에 부딪혔을 때의 상기 척장치에 있어서의 상기 볼 순환 홈의 위치 및 상기 제2의 가공 기준면의 위치에 근거하여, 상기 제2의 가공 기준면에 대한 상기 볼 순환 홈의 위치를 특정하고, 그 위치로부터 상기 전동 홈 형성공정의 상기 볼 전동 홈의 형성이 행해지는 것을 특징으로 하는 볼 나사용 너트의 제조방법.
    
16. 제 13항에 있어서,
    상기 순환 홈 위치 특정공정은, 가공대상인 상기 블랭크를 반송하는 반송장치의 척장치에 의해 적어도 상기 볼 순환 홈을 직접 파지된 상태에서, 상기 가공원점에 대하여 상기 볼 순환 홈이 소정 위치가 되도록 상기 가공대상이 위치 결정하는 공정인 것을 특징으로 하는 볼 나사용 너트의 제조방법.
    
17. 제 1항에 있어서,
    상기 전동 홈 형성공정은, 상기 블랭크의 내주면에 절삭공구를 사용한 절삭가공에 의해 상기 볼 전동 홈을 형성하는 공정이고,
    상기 전동 홈 형성공정보다도 전에 상기 블랭크의 축방향 단면을 축방향 기준으로 하여 상기 볼 순환 홈의 위치를 계측하고, 그 계측결과에 근거하여 상기 절삭공구의 가공위치를 보정하는 가공위치 보정공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 볼 나사용 너트의 제조방법.
    
18. 제 17항에 있어서,
    상기 블랭크의 축방향 단면을 상기 내주면과 직교하도록 절삭가공하여 가공 기준면을 형성하는 가공 기준면 형성공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 볼 나사용 너트의 제조방법.
    
19. 제 2항에 있어서,
    상기 가공기준을, 상기 순환 홈 형성공정에 있어서 상기 볼 순환 홈과 동시에 소성가공에 의해 형성하는 것을 특징으로 하는 볼 나사용 너트의 제조방법.
    
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