特許 7110728 ボールねじ用ナットの製造方法及びボールねじ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-07-25

(45)【発行日】2022-08-02

(54)【発明の名称】ボールねじ用ナットの製造方法及びボールねじ

(51)【国際特許分類】

   F16H 25/22 20060101AFI20220726BHJP

   F16H 25/24 20060101ALI20220726BHJP

【ＦＩ】

F16H25/22 C

F16H25/24 B

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2018100731

(22)【出願日】2018-05-25

(65)【公開番号】P2019203590

(43)【公開日】2019-11-28

【審査請求日】2021-05-21

(73)【特許権者】

【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】特許業務法人栄光特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】廣瀬 俊郎

【審査官】前田 浩

(56)【参考文献】

【文献】中国実用新案第２０１５２１６１４（ＣＮ，Ｕ）

【文献】特開２０１６－０９４９８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２２６３１４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｈ ２５／２２

Ｆ１６Ｈ ２５／２４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内周面に螺旋状のねじ溝が形成されるナットに、該ねじ溝に接続されるボール戻し通路を有する循環こまを設置するボールねじ用ナットの製造方法であって、
前記ボール戻し通路が設けられる位置に形成される、径方向に貫通する貫通孔と、該貫通孔の外径側に形成されたザグリ孔と、を有する前記ナットを準備する工程と、
前記貫通孔が開口する前記ナットの内周面に位置決め冶具を配置する工程と、
前記位置決め治具に前記循環こまを当接させ、前記貫通孔に挿入された前記循環こまを前記ナットに対して位置決めする工程と、
前記ザグリ孔および前記循環こまの外面に形成された凹溝に接着剤、又は硬化性樹脂を流し込んで硬化させて、前記循環こまを前記ナットに固着する工程と、
前記位置決め冶具を前記ナットから取り外す工程と、
を備えることを特徴とするボールねじ用ナットの製造方法。

【請求項2】

前記位置決め治具は、前記ナットのねじ溝の形状が写し取られたねじ溝嵌合部を、前記ねじ溝に嵌合させて、前記ナットの内周面に配置することを特徴とする請求項１に記載のボールねじ用ナットの製造方法。

【請求項3】

前記循環こまは、前記ボール戻し通路を、前記位置決め治具に形成された、前記ボール戻し通路の形状が写し取られたボール戻し通路嵌合部に嵌合させて、前記循環こまを位置決めすることを特徴とする請求項１又は２に記載のボールねじ用ナットの製造方法。

【請求項4】

前記ザグリ孔は、内側面に固定溝を備え、該固定溝内には、前記接着剤、又は硬化性樹脂が充填されていることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のボールねじ用ナットの製造方法。

【請求項5】

前記硬化性樹脂は、エポキシ系樹脂、又は２液性のエポキシ系樹脂であることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載のボールねじ用ナットの製造方法。

【請求項6】

外周面に螺旋状の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、内周面に螺旋状のねじ溝が形成されたナットと、
対向する両ねじ溝により形成される転走路内に収容される複数のボールと、
前記ナットに取り付けられ、前記転走路の一端から他端へと循環させるためのボール戻し通路と、外面に形成された凹溝とを有する循環こまと、
を備えるボールねじであって、
前記ナットは、前記循環こまが配置される、径方向に貫通する貫通孔と、該貫通孔の外径側に形成されたザグリ孔と、を有し、
前記循環こまは、前記ザグリ孔および前記循環こまの凹溝内の接着剤、又は硬化性樹脂により前記ナットに固着されることを特徴とするボールねじ。

【請求項7】

前記ザグリ孔は、内側面に固定溝を備え、該固定溝内には、前記接着剤、又は硬化性樹脂が充填されていることを特徴とする請求項６に記載のボールねじ。

【請求項8】

前記硬化性樹脂は、エポキシ系樹脂、又は２液性のエポキシ系樹脂であることを特徴とする請求項６又は７に記載のボールねじ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ボールねじ用ナットの製造方法及びボールねじに関する。

【背景技術】

【0002】

ボールねじは、内部に形成される無限循環路内を複数のボールが循環することで、回転運動を直線運動に変換する装置であり、工作機械、射出成形機、半導体製造装置などに広く用いられている。ボールねじのボールの循環方式としては、例えば、こま式、エンドキャップ方式、エンドデフレクタ方式などが挙げられる。

【0003】

こま式のボールねじでは、ボールがねじ軸の外径を乗り越えながら循環する。また、ボールねじのナットは、一般的に、金属や樹脂などを用いて製作され、ボール戻し通路を有するこまを、ナットに組み付けて接着剤などで固定してボールを循環させており、構造上、ナットの外径をコンパクトにできる。

【0004】

一方、こま式のボールねじでは、こまのボール戻し通路とナットのボール溝との境界部の段差が大きくなる場合があり、該段差をボールが通過するときに振動が発生したり、トルクが局所的に上昇するなどの問題が懸念されている。また、こまが接着材などで固定されるため、段差の調整や、こまの再組み付けなども困難である課題があった。

【0005】

特許文献１に記載の駒式ボールねじでは、ナットのねじ溝に接合する駒部材の両端部に別体の弾性部材からなる緩衝部材を装着し、ナットのねじ溝と駒部材のボール循環溝との接合部の段差をボールが通過することによって発生する騒音および振動を低減させている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２００４－１３８１７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１に記載されているボールねじは、駒部材のボール循環溝とナットのボール溝との間に緩衝部材を挿入することで段差による悪影響の低減を図っているが、部品点数の増加に加えて、駒部材のボール循環溝とナットのボール溝との間の段差を根本的に解消できていない。また、緩衝部材の組み込みスペースが必要となり、ナット外径が大径化する可能性があり、改善の余地があった。

【0008】

本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ボールがナットとこまとの間の境界部を通過する際に発生する振動や騒音を抑制することができる、ボールねじ用ナットの製造方法及びボールねじを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１） 内周面に螺旋状のねじ溝が形成されるナットに、該ねじ溝に接続されるボール戻し通路を有する循環こまを設置するボールねじ用ナットの製造方法であって、
前記ボール戻し通路が設けられる位置に形成される、径方向に貫通する貫通孔と、該貫通孔の外径側に形成されたザグリ孔と、を有する前記ナットを準備する工程と、
前記貫通孔が開口する前記ナットの内周面に位置決め冶具を配置する工程と、
前記位置決め治具に前記循環こまを当接させ、前記貫通孔に挿入された前記循環こまを前記ナットに対して位置決めする工程と、
前記ザグリ孔に接着剤、又は硬化性樹脂を流し込んで硬化させて、前記循環こまを前記ナットに固着する工程と、
前記位置決め冶具を前記ナットから取り外す工程と、
を備えることを特徴とするボールねじ用ナットの製造方法。
（２） 前記位置決め治具は、前記ナットのねじ溝の形状が写し取られたねじ溝嵌合部を、前記ねじ溝に嵌合させて、前記ナットの内周面に配置することを特徴とする（１）に記載のボールねじ用ナットの製造方法。
（３） 前記循環こまは、前記ボール戻し通路を、前記位置決め治具に形成された、前記ボール戻し通路の形状が写し取られたボール戻し通路嵌合部に嵌合させて、前記循環こまを位置決めすることを特徴とする（１）又は（２）に記載のボールねじ用ナットの製造方法。
（４） 前記循環こまは、外面に凹溝を備え、該凹溝内には、前記接着剤、又は硬化性樹脂が充填されていることを特徴とする（１）～（３）のいずれかに記載のボールねじ用ナットの製造方法。
（５） 前記ザグリ孔は、内側面に固定溝を備え、該固定溝内には、前記接着剤、又は硬化性樹脂が充填されていることを特徴とする（１）～（４）のいずれかに記載のボールねじ用ナットの製造方法。
（６） 前記硬化性樹脂は、エポキシ系樹脂、又は２液性のエポキシ系樹脂であることを特徴とする（１）～（５）のいずれかに記載のボールねじ用ナットの製造方法。
（７） 外周面に螺旋状の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、内周面に螺旋状のねじ溝が形成されたナットと、
対向する両ねじ溝により形成される転走路内に収容される複数のボールと、
前記ナットに取り付けられ、前記転走路の一端から他端へと循環させるためのボール戻し通路を有する循環こまと、
を備えるボールねじであって、
前記ナットは、前記循環こまが配置される、径方向に貫通する貫通孔と、該貫通孔の外径側に形成されたザグリ孔と、を有し、
前記循環こまは、前記ザグリ孔内の接着剤、又は硬化性樹脂により前記ナットに固着されることを特徴とするボールねじ。
（８） 前記循環こまは、外面に凹溝を備え、該凹溝内には、前記接着剤、又は硬化性樹脂が充填されていることを特徴とする（７）に記載のボールねじ。
（９） 前記ザグリ孔は、内側面に固定溝を備え、該固定溝内には、前記接着剤、又は硬化性樹脂が充填されていることを特徴とする（７）又は（８）に記載のボールねじ。
（１０） 前記硬化性樹脂は、エポキシ系樹脂、又は２液性のエポキシ系樹脂であることを特徴とする（７）～（９）のいずれかに記載のボールねじ。

【発明の効果】

【0010】

本発明のボールねじ用ナットの製造方法及びボールねじによれば、ナットは、ナットのボール戻し通路が設けられる位置に、径方向に貫通する貫通孔とザグリ孔とを形成し、ナットの内周面に配置した位置決め冶具に循環こまを当接させて貫通孔に挿入された循環こまをナットに対して位置決めし、ザグリ孔に接着剤、又は硬化性樹脂を流し込んで硬化させて循環こまをナットに固着した後、位置決め冶具をナットから取り外して製作される。したがって、ナットのねじ溝と循環こまのボール戻し通路との間の境界部を段差なく形成することができ、これによりボールがナットと循環こまとの間の境界部を通過する際に発生する振動や騒音を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の第１実施形態に係るボールねじの斜視図である。

【図2】図１のボールねじの製造手順を示す説明図である。

【図3】第２実施形態のボールねじのナットの斜視図である。

【図4】（ａ）は第１変形例のボールねじのナットの斜視図、（ｂ）は第２変形例のボールねじのナットの斜視図である。

【図5】（ａ）は第３変形例のボールねじのナットの斜視図、（ｂ）は第４変形例のボールねじのナットの斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明に係る各実施形態のボールねじ用ナットの製造方法及びボールねじを図面に基づいて詳細に説明する。

【0013】

（第１実施形態）
図１に示すように、第１実施形態の内部循環方式のボールねじ１は、工作機械や産業機械等の搬送や精密位置決めに用いられるものであり、特に、金型加工などの高精度の加工に用いられる高精度工作機械に好適に用いられる。

【0014】

このボールねじ１は、ねじ軸１０と、ナット２０と、複数のボール３０と、複数の循環こま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第１ねじ溝１１が形成されている。

【0015】

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おり、ねじ軸１０に所定の隙間をもって外嵌している。ナット２０の一端部には、案内対象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の第１ねじ溝１１と等しいリードを有し、第１ねじ溝１１と対向する第２ねじ溝２１が形成されている。そして、ねじ軸１０の第１ねじ溝１１とナット２０の第２ねじ溝２１とによって断面略円形状の不図示の転動路が形成されている。この転動路内に複数のボール３０が転動可能に充填配置されている。

【0016】

また、ナット２０の内周面には、ボール３０を手前の転動路に戻すための複数の循環こま４０が装着されている。各循環こま４０は、最大外径が後述する円形の貫通孔２３の内径に対応するように、略円柱状に形成されている。各循環こま４０の内面には、転動路の一端と一巻き手前の転動路の他端とを連結する略Ｓ字型のボール戻し通路４２が形成されている。このボール戻し通路４２により、各循環こま４０に向かって転動路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のねじ山１２を乗り越えさせ、一巻き手前（一リード手前）の転動路に戻すことでボール３０を循環可能にしている。

【0017】

そして、このボール戻し通路４２及び転動路によってねじ軸１０の外側に略円環状の不図示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が無限循環路内を無限循環することによって、ナット２０とねじ軸１０とがねじ軸１０の軸方向に相対的に直線運動することが可能となる。

【0018】

次に、第２ねじ溝２１とボール戻し通路４２を備えるナット２０の製造方法について、図２を参照して説明する。本実施形態のナット２０の製造方法は、ボール戻し通路４２が形成された循環こま４０を、位置決め冶具５０を用いてナット２０に位置決めした後、循環こま４０を接着剤や硬化性樹脂６１でナット２０に固着して、第２ねじ溝２１とボール戻し通路４２との境界部が段差なくつながるように、ナット２０に設置する方法である。

【0019】

図２（ａ）に示すように、まず、位置決め冶具５０をナット２０の内側に挿入する。ナット２０には、上述したように、フランジ２５を有するナット２０の内周面に第２ねじ溝２１が形成され、また、ボール戻し通路４２が形成される位置に径方向に貫通する貫通孔２３と、該貫通孔２３の外径側に形成されたザグリ孔２４とが形成されている。図２（ａ）に示す実施形態では、貫通孔２３は丸孔であり、ザグリ孔２４は、貫通孔２３の外径以上の幅を持った対向面を有し、貫通孔２３より大きな長円形孔である。

【0020】

位置決め冶具５０は、ナット２０の第２ねじ溝２１に対して循環こま４０のボール戻し通路４２を位置決めするための半円柱状の位置決め部５１と、位置決め冶具５０を操作するために該位置決め部５１から延設された把持部５４とを備えて軸状に形成される。

【0021】

位置決め部５１には、第２ねじ溝２１の形状が写し取られた形状のねじ溝嵌合部５２と、循環こま４０のボール戻し通路４２の形状が写し取られた形状のボール戻し通路嵌合部５３と、が設けられている。
また、ボール戻し通路嵌合部５３以外の貫通孔２３に対応する円形の周辺部分５５は、循環こま４０のボール戻し通路４２以外の内面に対応して形成されている。

【0022】

位置決め冶具５０の位置決め部５１は、貫通孔２３周辺の内周面形状に対応して形成されており、ナット２０の第２ねじ溝２１の内径より小さい。これにより、位置決め部５１は、ナット２０に形成された第２ねじ溝２１の内径側で軸方向及び径方向に移動可能である。なお、本実施形態の位置決め部５１の形状は、貫通孔２３周辺の内周面形状が対応するものであれば、これに限らず、半円柱状よりも小さくても良いし、或いは、円柱状であってもよい。

【0023】

次いで、略Ｓ字型のボール戻し通路４２を有する略円柱状の循環こま４０を、ナット２０の貫通孔２３に嵌合する。循環こま４０は、貫通孔２３内をナット２０の径方向に移動可能で、また、その外面には、環状の凹溝４３が形成されている。凹溝４３は、循環こま４０を貫通孔２３に嵌合させたとき、凹溝４３がザグリ孔２４内に露出する位置に形成されることが望ましい。

【0024】

そして、位置決め冶具５０の位置決め部５１をナット２０の第２ねじ溝２１の内側に挿入し、さらに径方向に移動させて、位置決め部５１のねじ溝嵌合部５２を第２ねじ溝２１に嵌合させると共に、位置決め部５１のボール戻し通路嵌合部５３に循環こま４０のボール戻し通路４２を嵌合させて循環こま４０を位置決めする。

【0025】

このように、位置決め冶具５０のねじ溝嵌合部５２及びボール戻し通路嵌合部５３を、それぞれナット２０の第２ねじ溝２１及び循環こま４０のボール戻し通路４２に密着させて嵌合することで、ナット２０の第２ねじ溝２１と循環こま４０のボール戻し通路４２との間の境界部が段差なく滑らかに接続される。このとき、循環こま４０の凹溝４３は、貫通孔２３からザグリ孔２４内に突出する。

【0026】

次いで、図２（ｂ）に示すように、予め容器６０内に準備した接着剤、或いは硬化性樹脂６１をザグリ孔２４内に流し込み、硬化させる。そして、接着剤、或いは硬化性樹脂６１が十分に硬化した後、ナット２０から位置決め冶具５０を取り外すことで、第２ねじ溝２１とボール戻し通路４２との境界部に段差のない、滑らかに接続された転動路を有するナット２０が製作される。

【0027】

接着剤、或いは硬化性樹脂６１は、循環こま４０の凹溝４３にも充填されて硬化するので、循環こま４０が、接着力による固着だけでなく、機械的にもナット２０に強固に固着できる。これにより、循環こま４０は、合成樹脂製以外に、金属製の循環こま４０や、接着が困難であるポリアセタール製の循環こま４０であっても、ナット２０に確実に固着することが可能となる。

【0028】

なお、硬化性樹脂６１としては、強度や成形性の観点からエポキシ樹脂や２液性のエポキシ樹脂とするのが好ましい。

【0029】

以上説明したように、本実施形態のボールねじ用ナットの製造方法及びボールねじによれば、ナット２０は、ナット２０のボール戻し通路４２が設けられる位置に、径方向に貫通する貫通孔２３とザグリ孔２４とを形成し、ナット２０の内周面に配置した位置決め冶具５０に循環こま４０を当接させて、貫通孔２３に挿入された循環こま４０をナット２０に対して位置決めし、ザグリ孔２４に接着剤、又は硬化性樹脂６１を流し込んで硬化させて循環こま４０をナット２０に固着した後、位置決め冶具５０をナット２０から取り外して製作される。したがって、ナット２０のねじ溝２１と循環こま４０のボール戻し通路４２との間の境界部を段差なく滑らかに接続することができ、これによりボール３０がナット２０と循環こま４０との間の境界部を通過する際に発生する振動、騒音、トルクの局所的な上昇を抑制することができる。

【0030】

また、位置決め治具５０は、ナット２０の第２ねじ溝２１の形状が写し取られたねじ溝嵌合部５２を第２ねじ溝２１に嵌合させて、ナット２０の内周面に配置するので、ナット２０に対する位置決め治具５０の位置精度が向上する。

【0031】

また、循環こま４０は、ボール戻し通路４２を、位置決め治具５０に形成されたボール戻し通路嵌合部５３に嵌合させて位置決めするので、ナット２０に対して循環こま４０の位置を精度よく位置決めできる。

【0032】

また、循環こま４０は、外面に凹溝４３を備え、凹溝４３内に接着剤、又は硬化性樹脂６１が充填されているので、循環こま４０を強固にナット２０に固着できる。

【0033】

さらに、硬化性樹脂は、エポキシ系樹脂、又は２液性のエポキシ系樹脂であるので、循環こま４０をより強固にナット２０に固着できる。

【0034】

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係るボールねじ用ナットの製造方法及びボールねじについて、図３を参照して説明する。第２実施形態では、ザグリ孔２４の内側面に固定溝２６が形成されている点において第１実施形態のナット２０と異なる。その他の部分については、位置決め冶具５０も含めて、第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。

【0035】

第２実施形態では、固定溝２６がザグリ孔２４の対向する平坦な両側面に長手方向に沿って一対（図では、一方のみ図示）形成されている。そして、本実施形態の製造方法においても、凹溝４３が貫通孔２３から突出した状態で、循環こま４０の周囲のザグリ孔２４内に接着剤、或いは硬化性樹脂６１を流し込んで硬化させる。接着剤、或いは硬化性樹脂６１は、循環こま４０の凹溝４３、及びザグリ孔２４の固定溝２６に充填されて硬化するので、循環こま４０がより強固にナット２０に固着されて、貫通孔２３からのこま外れを防止できる。
その他の構成及び作用については、第１実施形態と同様である。

【0036】

尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。
例えば、上記実施形態では、ザグリ孔２４を長円形としているが、図４（ａ）に示す変形例のように、ザグリ孔２４Ａは、貫通孔２３と同軸で、貫通孔２３より大きな円形であってもよい。また、図４（ｂ）に示す変形例のように、円形のザグリ孔２４Ａの場合にも、ザグリ孔２４Ａの側面に、周方向に沿って、１８０度位相間隔で一対の固定溝２６（図では、一方のみ図示）が形成されてもよい。

【0037】

また、上記実施形態では、貫通孔２３を円形、ザグリ孔２４を長円形としているが、図５（ａ）に示す変形例のように、貫通孔２３Ａが、ナット２０の中心軸ＣＬに対して傾斜する、換言すれば、ボール戻し通路４２の軸方向に長軸を有する長孔とし、ザグリ孔２４Ａを円形としてもよい。また、この場合も、図５（ｂ）に示す変形例のように、ザグリ孔２４Ａの側面に一対の固定溝２６が形成されてもよい。

【符号の説明】

【0038】

１ ボールねじ
１０ ねじ軸
１１ 第1ねじ溝（ねじ溝）
２０ ナット（ボールねじ用ナット）
２１ 第２ねじ溝（ねじ溝）
２３，２３Ａ 貫通孔
２４，２４Ａ ザグリ孔
３０ ボール
４０ 循環こま
４２ ボール戻し通路
４３ 凹溝
５０ 位置決め冶具
５２ ねじ溝嵌合部
５３ ボール戻し通路嵌合部
６１ 硬化性樹脂

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】