特開 2023-103772 ボールねじの加工方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023103772

(43)【公開日】2023-07-27

(54)【発明の名称】ボールねじの加工方法

(51)【国際特許分類】

   B24C 1/04 20060101AFI20230720BHJP

   F16H 25/22 20060101ALI20230720BHJP

   B24C 3/32 20060101ALI20230720BHJP

   B23G 1/36 20060101ALI20230720BHJP

   B23G 1/02 20060101ALI20230720BHJP

   B24C 1/10 20060101ALI20230720BHJP

【ＦＩ】

B24C1/04 D

F16H25/22 A

B24C1/04 F

B24C3/32 Z

B23G1/36

B23G1/02 Z

B24C1/10 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022004488

(22)【出願日】2022-01-14

(71)【出願人】

【識別番号】000004204

【氏名又は名称】日本精工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002000

【氏名又は名称】弁理士法人栄光事務所

(72)【発明者】

【氏名】野元 兵馬

【テーマコード（参考）】

3J062

【Ｆターム（参考）】

3J062AA21

3J062AA27

3J062AB22

3J062AC07

3J062BA07

3J062CD04

(57)【要約】

【課題】軌道面における加工痕を削除するとともに、他部品を取り付けるために必要な面精度や寸法精度を確保できるボールねじの加工方法を提供する。
【解決手段】ボールねじの加工方法において、ねじ軸の外周ねじ溝以外の部位であって、他部品と当接する箇所にマスキング材を配置した後に、外周ねじ溝をブラスト加工するか、または、ナットの内周ねじ溝以外の部位であって、他部品と当接する箇所にマスキング材を配置した後に、内周ねじ溝をブラスト加工する。これにより、かかる箇所の面精度や寸法精度を確保し、他部品の高精度な組付けが可能になる。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

外周面に螺旋状の外周ねじ溝が形成されたねじ軸と、
前記ねじ軸の周囲に配置され、内周面に前記外周ねじ溝に対向して螺旋状の内周ねじ溝が形成されたナットと、
対向する前記外周ねじ溝と前記内周ねじ溝とにより形成される転動路内に収容される複数のボールと、
前記複数のボールを前記転動路に循環させるための循環部と、
を有するボールねじの加工方法であって、
前記ねじ軸の前記外周ねじ溝以外の部位であって、他部品と当接する箇所にマスキング材を配置した後に、前記外周ねじ溝をブラスト加工することを特徴とするボールねじの加工方法。

【請求項2】

外周面に螺旋状の外周ねじ溝が形成されたねじ軸と、
前記ねじ軸の周囲に配置され、内周面に前記外周ねじ溝に対向して螺旋状の内周ねじ溝が形成されたナットと、
対向する前記外周ねじ溝と前記内周ねじ溝とにより形成される転動路内に収容される複数のボールと、
前記複数のボールを前記転動路に循環させるための循環部と、を有するボールねじの加工方法であって、
前記ナットの前記内周ねじ溝以外の部位であって、他部品と当接する箇所にマスキング材を配置した後に、前記内周ねじ溝をブラスト加工することを特徴とするボールねじの加工方法。

【請求項3】

前記他部品を組み付けるために、前記ブラスト加工後に、前記他部品と当接する箇所から前記マスキング材を剥がすことを特徴とする請求項１または２に記載のボールねじの加工方法。

【請求項4】

前記他部品と当接する箇所には、前記マスキング材を配置する前に切削加工及び研削加工の少なくとも一方が施されていることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載のボールねじの加工方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ボールねじの加工方法に関する。

【背景技術】

【0002】

工作機械や搬送装置には、ボールねじやリニアガイド等の直動装置が使用されているが、より円滑な動作や静寂性、高速性、耐久性向上等の要求が強く、そのための対策が求められている。

【0003】

ボールねじの製造工程において、軌道面を形成する際に切削加工や研削加工が行われる。しかし、この切削加工や研削加工した後の軌道面には、ある方向に沿った筋状の加工痕が形成される。この筋状の加工痕は、潤滑剤の保持能力が十分ではないことがあり、潤滑剤不足により焼付きを起こしたり、ボールの表面に損傷を与えたり、自身が剥離等の損傷を受けるなどして、耐久性を低下させる原因になりうる。

【0004】

これに対し、特許文献１においては、ショットピーニングなどのブラスト加工により、軌道面における加工痕を削除するとともに、潤滑油を保持可能な凹凸を形成する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０２０－６７１５３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、ショットピーニングなどのブラスト加工においては、加工時にショット剤が拡散して投射されるため、ボールねじのねじ軸やナットに対して、直接的に吹き付けを行うと、加工痕を削除したい部位以外の部位にショット剤が衝接する場合がある。当該部位が、例えば他部品との嵌合部であるような場合、ショット剤が当たったことで表面に凹凸が形成され、必要な面精度や寸法精度を確保できない恐れがある。

【0007】

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであって、軌道面における加工痕を削除するとともに、他部品を取り付けるために必要な面精度や寸法精度を確保できるボールねじの加工方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の上記目的は、以下の構成によって達成される。
（１） 外周面に螺旋状の外周ねじ溝が形成されたねじ軸と、
前記ねじ軸の周囲に配置され、内周面に前記外周ねじ溝に対向して螺旋状の内周ねじ溝が形成されたナットと、
対向する前記外周ねじ溝と前記内周ねじ溝とにより形成される転動路内に収容される複数のボールと、
前記複数のボールを前記転動路に循環させるための循環部と、
を有するボールねじの加工方法であって、
前記ねじ軸の前記外周ねじ溝以外の部位であって、他部品と当接する箇所にマスキング材を配置した後に、前記外周ねじ溝をブラスト加工することを特徴とするボールねじの加工方法。
（２） 外周面に螺旋状の外周ねじ溝が形成されたねじ軸と、
前記ねじ軸の周囲に配置され、内周面に前記外周ねじ溝に対向して螺旋状の内周ねじ溝が形成されたナットと、
対向する前記外周ねじ溝と前記内周ねじ溝とにより形成される転動路内に収容される複数のボールと、
前記複数のボールを前記転動路に循環させるための循環部と、を有するボールねじの加工方法であって、
前記ナットの前記内周ねじ溝以外の部位であって、他部品と当接する箇所にマスキング材を配置した後に、前記内周ねじ溝をブラスト加工することを特徴とするボールねじの加工方法。
（３） 前記他部品を組み付けるために、前記ブラスト加工後に、前記他部品と当接する箇所から前記マスキング材を剥がすことを特徴とする（１）または（２）に記載のボールねじの加工方法。
（４） 前記他部品と当接する箇所には、前記マスキング材を配置する前に切削加工及び研削加工の少なくとも一方が施されていることを特徴とする（１）～（３）のいずれか一つに記載のボールねじの加工方法。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、軌道面における加工痕を削除するとともに、他部品を取り付けるために必要な面精度や寸法精度を確保できるボールねじの加工方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、本発明の実施形態に係る循環コマ式のボールねじの斜視図である。

【図2】図２（ａ）及び（ｂ）は、ボールねじのねじ軸の製造工程を示す図である。

【図3】図３（ａ）～（ｃ）は、ボールねじのナットの製造工程を示す図である。

【図4】図４は、ボールねじを、移動部材を備えた搬送装置に組付けた例を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明に係るボールねじの一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る循環コマ式のボールねじの斜視図である。

【0012】

ボールねじ１は、ねじ軸１０と、ナット２０と、複数のボール３０と、循環部としての複数の循環コマ４０と、を備えて構成されている。ねじ軸１０は、中心軸ＣＬを中心とした円筒形状に形成され、その外周面に所定のリードを有する螺旋状の外周ねじ溝１１が形成されている。

【0013】

ナット２０は、略円筒状をなし、その内径はねじ軸１０の外径よりも大きく形成されている。ナット２０は、ねじ軸１０の周囲に所定の径方向隙間を介して外嵌している。ナット２０の軸方向一端部には、案内対象（他部品）と結合するためのフランジ２５が設けられている。ナット２０の内周面には、ねじ軸１０の外周ねじ溝１１と等しいリードを有し、外周ねじ溝１１と対向する内周ねじ溝２１が螺旋状に形成されている。そして、ねじ軸１０の外周ねじ溝１１とナット２０の内周ねじ溝２１とによって断面略円形状の転動路２３が形成されている。この転動路２３内に複数のボール３０が転動可能に収容配置されている。

【0014】

また、ナット２０の内周面には、ボール３０を手前の転動路２３に戻すための複数の循環コマ４０が装着されている。各循環コマ４０には、転動路２３の一端と一巻き手前の転動路２３の他端とを連結するボール戻し通路４２が形成されている。このボール戻し通路４２により、各循環コマ４０に向かって転動路２３を転がってくるボール３０をねじ軸１０の径方向にすくい上げ、さらに、ねじ軸１０の外ランド部１３を乗り越えさせ、一巻き手前（一リード手前）の転動路２３に戻すことでボール３０を循環可能にしている。

【0015】

そして、このボール戻し通路４２及び転動路２３によってねじ軸１０の外側に略円環状の無限循環路が形成される。これにより、ナット２０に対するねじ軸１０の相対的な回転に伴って、複数のボール３０が無限循環路内を循環することによって、ナット２０をねじ軸１０に対してねじ軸１０の軸方向に相対的に直線運動させることが可能となる。

【0016】

［ボールねじの製造方法］
図２（ａ）及び（ｂ）は、ボールねじ１のねじ軸１０の製造工程を示す図である。図３（ａ）～（ｃ）は、ボールねじ１のナット２０の製造工程を示す図である。

【0017】

ボールねじ１のねじ軸１０の製造工程について説明する。まず、丸軸状の素材Ｍ１の外周を切削加工及び研削加工する。より具体的には、図２（ａ）を参照して、素材Ｍ１を軸線回りに回転させながら、不図示の切削工具及び研削工具により、第１外周部１０ａと、第１外周部１０ａより径が大きい第２外周部１０ｂと、第２外周部１０ｂより径が大きい第３外周部１０ｃと、第３外周部１０ｃより径が小さい第４外周部１０ｄと、を形成する。なお、第２外周部１０ｂ径と第４外周部１０ｄの径とは、略同一である。図示の例では、軸方向一端側（図中、左側）から順に、第１外周部１０ａ、第２外周部１０ｂ、第３外周部１０ｃ、及び第４外周部１０ｄが配置される。第２外周部１０ｂ及び第４外周部１０ｄは、ボールねじ１を設置する他部品が当接して嵌合する部位として使用するため、ガタなどが生じないよう高い面精度管理が必要である。

【0018】

さらに、素材Ｍ１を軸線回りに回転させながら、切削工具Ｔ１を軸方向に同期して移動させ、第３外周部１０ｃの外周に外周ねじ溝１１を切削する。第３外周部１０ｃの外周において、外周ねじ溝１１以外の部位を外ランド部１３とする。外ランド部１３の外径は一様である。

【0019】

次に、図２（ｂ）に示すように、素材Ｍ１の第３外周部１０ｃの外周面（外周ねじ溝１１及び外ランド部１３）以外の部分、すなわち第１外周部１０ａの外周面と第２外周部１０ｂの外周面と第４外周部１０ｄの外周面とに、マスキングテープ（マスキング材）ＭＴを貼り付ける。マスキングテープＭＴの代わりに、例えば筒状の樹脂であって熱を付与することで縮径する熱収縮チューブや、専用の治具部品などを用いてもよい。

【0020】

なお、ねじ軸１０の端部に、モータの回転軸を連結する場合などには、該端部をマスキングテープで覆うことが望ましい。

【0021】

その後、素材Ｍ１を軸線回りに回転させながら、第３外周部１０ｃの外周に対して、ショット剤の吹き出し口ＢＯを向け、吹き出し口ＢＯからショット剤を吹き付けてブラスト加工を行う。吹き出し口ＢＯから噴き出されたショット剤は、第３外周部１０ｃの外周ねじ溝１１及び外ランド部１３に吹き付けられ、切削加工により形成された加工痕を除去するとともに、微細な凹凸を形成する。この凹凸により潤滑剤が保持されるため、潤滑性に優れたねじ軸１０が形成される。しかしながら、マスキングテープＭＴが貼り付けられた素材Ｍ１の第１外周部１０ａの外周面と、第２外周部１０ｂの外周面と、第４外周部１０ｄの外周面とは、マスキングテープＭＴによりショット剤から保護されるため、凹凸形状が生じることなく、切削加工後の面精度や寸法精度を維持できる。

【0022】

吹き出し口ＢＯは、素材Ｍ１に対して軸方向に相対移動され、第３外周部１０ｃ全体にショット剤が吹き付けられる。さらに素材Ｍ１からマスキングテープＭＴを剥がした後、熱処理などの後工程を施して、ねじ軸１０（図１）が完成する。

【0023】

次に、ボールねじ１のナット２０の製造工程について説明する。まず、図３（ａ）に示すように、内周面２０ａを有する円筒状の素材Ｍ２の外周端部に、切削加工及び研削加工などによりフランジ２５を形成する。その後、図３（ｂ）に示すように、素材Ｍ２の内側に溝切削工具Ｔ２を挿入し、溝切削工具Ｔ２を回転させながら外周の刃先により素材Ｍ２の内周面２０ａを切削加工して、内周ねじ溝２１を形成する。素材Ｍ２の内周面２０ａにおいて、内周ねじ溝２１以外の部位を内ランド部２６とする。内ランド部２６の内径は一様である。素材Ｍ２の軸方向両端面２０ｂ，外周面２０ｃ及びフランジ２５は、ボールねじ１とともに移動する他部品が当接して嵌合する部位として使用するため、ガタが生じないよう高い面精度管理が必要である。

【0024】

次に、図３（ｃ）に示すように、素材Ｍ２の内周ねじ溝２１及び内ランド部２６以外の、軸方向両端面２０ｂ，外周面２０ｃ及びフランジ２５の表面にマスキングテープ（マスキング材）ＭＴを貼り付ける。マスキングテープＭＴの代わりに、例えば筒状の樹脂であって熱を付与することで縮径する熱収縮チューブや、専用の治具部品などを用いてもよい。

【0025】

その後、素材Ｍ２を軸線回りに回転させながら、素材Ｍ２の内周面２０ａに対して、ショット剤の吹き出しチューブＢＴの出口を向け、吹き出しチューブＢＴからショット剤を吹き付けてブラスト加工を行う。吹き出しチューブＢＴから噴き出されたショット剤は、素材Ｍ２の内周面２０ａの内周ねじ溝２１及び内ランド部２６に吹き付けられ、切削加工により形成された加工痕を除去するとともに、微細な凹凸を形成する。この凹凸により潤滑剤が保持されるため、潤滑性に優れたナット２０が形成される。しかしながら、マスキングテープＭＴが貼り付けられた素材Ｍ２の軸方向両端面２０ｂ，外周面２０ｃ及びフランジ２５の表面は、マスキングテープＭＴによりショット剤から保護されるため、凹凸形状が生じることなく、切削加工及び研削加工後の面精度や寸法精度を維持できる。

【0026】

チューブＢＴは、素材Ｍ２の内側を軸方向に沿って相対移動させられ、内周面２０ａ全体にショット剤が吹き付けられる。さらに素材Ｍ２からマスキングテープＭＴを剥がした後、熱処理などの後工程を施して、ナット２０（図１）が完成する。

【0027】

さらに、ナット２は、循環コマ４０を取り付けた後、ねじ軸１０に組付けられ、その内部にボール３０を組み込むことで、ボールねじ１が完成する。

【0028】

［ボールねじの適用例］
図４は、ボールねじ１を、移動部材ＭＭを備えた搬送装置に組付けた例を示す断面図である。ボールねじ１の組み付けは、ねじ軸１０の第１外周部１０ａ及び第２外周部１０ｂに、軸受などの第１固定部材ＦＭ１を取り付け、また第４外周部１０ｄに、軸受などの第２固定部材ＦＭ２を取り付けることにより行われる。これにより、ねじ軸１０が回転可能に支持される。一方、ナット２０には、移動部材ＭＭが取り付けられる。第１固定部材ＦＭ１、第２固定部材ＦＭ２、および移動部材ＭＭを他部品という。

【0029】

ねじ軸１０の端部にモータ（不図示）を連結して回転させることにより、複数のボール３０が無限循環路内を無限循環することによって、ナット２０とともに移動部材ＭＭを、第１固定部材ＦＭ１、第２固定部材ＦＭ２に対して、ねじ軸１０の軸方向に相対的に直線運動させることができる。

【0030】

本実施形態によれば、他部品と当接する箇所であり、マスキングテープＭＴによってねじ軸１０及びナット２０における切削加工及び研削加工後の寸法及び表面状態を確保したい部位（ここでは、ねじ軸１０の第１外周部１０ａ、第２外周部１０ｂ及び第４外周部１０ｄ、並びにナット２０の軸方向両端面２０ｂ，外周面２０ｃ及びフランジ２５の表面）をショット剤から保護することができる。それにより、これら部位への、第１固定部材ＦＭ１、第２固定部材ＦＭ２、および移動部材ＭＭの高精度な組付けが可能になる。

【0031】

なお、本発明は、上述の実施形態に限定されない。本発明の範囲内において、上述の実施形態の任意の構成要素の変形が可能である。また、上述の実施形態において任意の構成要素の追加または省略が可能である。例えば、他部品と当接する箇所には切削加工及び研削加工の少なくとも一方が施されていれば足りる。本発明は循環コマ式ボールねじに限らず、チューブ式ボールねじ、デフレクタ式ボールねじ、エンドキャップ式ボールねじなど、種々のボールねじの加工方法に適用できる。

【符号の説明】

【0032】

１ ボールねじ
１０ ねじ軸
１０ａ 第１外周部
１０ｂ 第２外周部
１０ｃ 第３外周部
１０ｄ 第４外周部
１１ 外周ねじ溝
１３ 外ランド部
２０ ナット
２０ａ 内周面
２０ｂ 軸方向端面
２０ｃ 外周面
２１ 内周ねじ溝
２３ 転動路
２５ フランジ
２６ 内ランド部
３０ ボール
４０ 循環コマ
Ｍ１ ねじ軸の素材
Ｍ２ ナットの素材
ＭＴ マスキングテープ（マスキング材）
ＢＯ ショット剤の吹き出し口
ＢＴ ショット剤の吹き出しチューブ
ＦＭ１ 第１固定部材
ＦＭ２ 第２固定部材
ＭＭ 移動部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】