JP2650796B2 - ボールナットの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種産業用機械に用い
られ、直線運動と回転運動とを相互に変換するボールね
じに係り、詳細には、ねじ軸と相俟ってボールねじを構
成するボールナットの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のボールねじは、所定のリ
ードで螺旋状に形成されたのボール転走溝を有するねじ
軸と、上記ボール転走溝と同一のリードで螺旋状に形成
された負荷ボール溝及びこの負荷転走溝の一端から他端
へボールが循環するボールリターン通路を備えたボール
ナットとから構成されており、例えば、ねじ軸あるいは
ボールナットのいずれか一方に回転運動を与えることに
より、他方から直線運動を導き出すことができる。

【０００３】そして、その使用に当たっては、軸方向隙
間を無くすと共に軸方向荷重に対する剛性を高めてバッ
クラッシュを排除し、直線運動の送り精度を高めるとい
う観点から、ボールナットに予圧を付与するのが一般的
である。

【０００４】代表的なボールねじの予圧方式としては、
２個のボールナットを使用してこれらの間に引張力や圧
縮力を作用させながら予圧を付与する所謂ダブルナット
式があり、詳細には一対のボールナット間に予圧量に応
じた厚さの間座を挿入する定位置予圧方式や、一対のボ
ールナットの間に挟み込んだバネの弾性力を利用して予
圧を付与する定圧予圧方式がある。

【０００５】しかし、前者の定位置予圧方式にあって
は、２個のボールナットが間座を介して強固に固定され
るため、ねじ軸のリードや軸径に誤差が含まれていると
ボールの弾性変形量が不均一となり予圧量がバラつくの
で、ボールナットに回転トルクむらが発生するといった
不都合が生じる。後者の定圧予圧方式にあっては、バネ
の作用によりボールの弾性変形量は常に一定となるので
そのような不都合は生じないが、剛性の低下は避け難
く、また、適正な予圧量を得るためのバネの組み付けが
難しいといった不都合を生じる。また、両者とも、一対
のボールナット間に相対的な回転運動が生じた場合には
適正な予圧が付与されないので、これらを非回転に連結
することが要求され、部品点数や組立工数が増加すると
いった問題点を有しているほか、２個のボールナットの
同軸度が正確に一致していない場合には円滑な回転運動
を得られないといった問題点も有している。

【０００６】そこで、１個のボールナットで予圧を付与
する方式として所謂オフセット予圧方式が提案されてい
る。具体的には、ボールナットに形成された螺旋条負荷
ボール溝の特定の箇所に対し予圧量に応じて増減したリ
ードを与え、上記定位置予圧方式と同様なボール接触構
造を得るものである。この方式によれば、１個のボール
ナットで予圧が付与されるため、上述のダブルナット式
に比べてナット全長が短くなり軽量化及びコンバクト化
を図れるほか、組立手間を省けるといった利点も生じ
る。

【０００７】しかし、このオフセット予圧方式において
も、定位置予圧方式と同様に、ねじ軸のリードや軸径に
加工誤差が存在するとボールナットに回転トルクむらが
発生し、また、径方向の隙間が軸方向の隙間となって現
れるので送り精度が損なわれるといった問題点を有して
いる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このように従来の予圧
方式は、ボールねじの製造あるいはその運動精度に関す
る問題点を抱えており、これらボールねじのユーザー及
び製造メーカーの全てを満足させ得るものではなかっ
た。

【０００９】本発明はこのような問題点に鑑みなされた
ものであり、その目的とするところは、ボールねじにお
ける回転トルクむらの発生を可及的に防止し得ると共に
送り精度にも優れ、且つ、生産も容易であるボールナッ
トの製造方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するめた
めに、本発明のボールナットの製造方法は、所定リード
で形成された螺旋状のボール転走溝を有するねじ軸に対
して多数のボールを介して螺合し、且つ、上記ボールに
対して予圧を付与して使用するボールナットの製造方法
であり、上記ボールに予圧を付与するため、円筒状に形
成されたボールナットの内周面に対し、上記ボール転走
溝のリードの整数倍より大きいあるいは小さい距離を隔
てて、上記ボール転走溝と同一のリードを有する螺旋状
の第１の負荷ボール溝及び第２の負荷ボール溝を形成す
る第一の工程と、上記ボールに付与される予圧を略一定
に保持するため、上記第１の負荷ボール溝と第２の負荷
ボール溝との位置関係をそのまま維持した状態で、これ
ら上記第１の負荷ボール溝と第２の負荷ボール溝との間
の位置に対し、ボールナットの軸方向に沿った弾性を与
える第二の工程とから構成されることを特徴とするもの
である。

【００１１】また、本発明の他のボールナットの製造方
法は、所定リードで形成された螺旋状のボール転走溝を
有するねじ軸に対して多数のボールを介して螺合し、且
つ、上記ボールに対して予圧を付与して使用するボール
ナットの製造方法であり、上記ボールに付与される予圧
を略一定に保持するため、弾性部材を介して一対の円筒
材料を一体化し、軸方向に沿った弾性を有する円筒状ボ
ールナットを形成する第一の工程と、上記ボールに予圧
を付与するため、上記弾性部材を隔てたボールナットの
内周面に対し、上記ボール転走溝のリードの整数倍より
大きいあるいは小さい距離を隔てて、上記ボール転走溝
と同一のリードを有する螺旋状の第１の負荷ボール溝及
び第２の負荷ボール溝を形成する第二の工程とから構成
されることを特徴とするものである。

【００１２】

【作用】これら製造方法によれば、一のボールナットの
内周面に第１の負荷ボール溝及び第２の負荷ボール溝を
形成し、これらの負荷ボール溝の間隔をねじ軸のボール
転走溝のリードの整数倍より大きくあるいは小さく設定
しているので、このボールナットをねじ軸に螺合させる
と、従来のオフセット予圧方式と同様なボール接触構造
が実現されてボールナットに予圧が付与される。従っ
て、従来のダブルナット式のような組立て手間が発生す
るのを避けることができる。

【００１３】また、上記第１の負荷ボール溝と第２の負
荷ボール溝の間にはボールナットの軸方向に沿った弾性
が与えられているが、これら負荷ボール溝は係る弾性部
を自由伸展状態に維持したまま形成されることになるの
で、このボールナットをねじ軸に螺合させた際に生じる
予圧量は殆ど第１の負荷ボール溝と第２の負荷ボール 溝
との間隔にのみ依存することになる。従って、第１の負
荷ボール溝及び第２の負荷ボール溝を形成する際にこれ
らの形成間隔を任意に調整すれば、目標とする適正予圧
量を正確に実現することができ、適正予圧量を得るため
の組み付けが難しいといった定圧予圧方式の如き問題点
も生じない。

【００１４】更に、このボールナットをねじ軸に螺合さ
せた後においては、ねじ軸のリード誤差や軸径の誤差に
よって過度の予圧がボールナットに作用した場合に、上
記弾性部が伸縮して過度の予圧量を吸収するので、ボー
ルナットには常に略一定の予圧が付与されることとな
り、運動精度の向上を図ることができる。

【００１５】

【実施例】以下、添付図面に基づいて本発明のボールナ
ットの製造方法を詳細に説明する。図１乃至図４は本発
明の製造方法によって生産されるボールねじの第一実施
例を示すものであり、外周面に螺旋状のボール転走溝１
１が所定のリードＬで刻設されたねじ軸１と、軸方向の
略中央部に屈曲形状の弾性部３が形成され上記ねじ軸１
の回転に伴いその周囲を直線運動するボールナット２
と、これらボールナット２とねじ軸１との間に挟み込ま
れて荷重を負荷する複数のボール４とから構成されてい
る。

【００１６】図２に示すように、上記ボールナット２は
第１の負荷ボール溝２１が内周面に形成された第１ナッ
ト部２ａと第２の負荷ボール溝２２が内周面に形成され
た第２ナット部２ｂとを有し、これら第１ナット部２ａ
と第２ナット部２ｂとが上記弾性部３によって一体的に
連結された構造となっている。また、第１及び第２ナッ
ト部２ａ，２ｂの夫々には円周方向に当間隔で３個のデ
フレクター５が嵌め込まれており、負荷ボール溝２１，
２２を転走してきたボール４はこのテフレクター５の戻
し溝を通って一巻き前の負荷ボール溝２１，２２に戻さ
れ、同一の転走経路を無限循環するようになっている。
従って、各ナット部２ａ，２ｂは夫々に無限循環する３
条のボール列を具備したものとなっている。尚、図中符
号２３は、ボールナット２の軸方向端部から中空部内に
塵等の異物が侵入するのを防止するシール部材、符号２
４は非取付部（図示せず）へ螺合するボルト（図示せ
ず）が貫通する取付孔である。

【００１７】次に、第１ナット部２ａと第２ナット部２
ｂとを連結している上記弾性部３に関してであるが、こ
の弾性部３は負荷ボール溝２１，２２の研削加工が終了
した後に以下の手順で形成される。 ボールナット２の内周面に溝３１を旋削形成する。 ボールナット２全体に浸炭焼入れをする。但し、弾
性部３の外周面側には防炭処理を施しておく。 防炭処理を剥がしてボールナット２の外周面に溝３
２，３３を旋削形成する。このように１つの円筒状部材
を旋削して弾性部を形成することの利点としては、上記
手順において溝３２，３３の旋削量及び角度を任意に
設定でき、弾性部のバネ常数を容易に調整することが可
能な点と、第１ナット部２ａと第２ナット部２ｂとの同
軸度が弾性部の形成前後で変化しない点が挙げられる。
また、衝撃荷重の作用時にボールナットの割れる危険性
を防止できるという点で好ましい。

【００１８】本実施例においてボールナット２に予圧が
付与されるのは以下の構成による。図４に示すように、
第１及び第２の負荷ボール溝２１，２２のリードはねじ
軸１に刻設されたボール転走溝１１のリードＬと同一で
あるが、弾性部３を介した第１の負荷ボール溝２１と第
２の負荷ボール溝２２との間隔は、リードＬの整数ｎ倍
よりαだけ小さく設定されている（ｎＬ−α）。従っ
て、ボールナット２をねじ軸１に組込むと、ボールナッ
ト２に何ら外力が作用していない状態においても、第１
の負荷ボール溝２１を転走するボール４と第２の負荷ボ
ール溝２２を転走するボール４には夫々弾性部３の方向
へ引っ張る荷重が作用するので、ボールナット２にはα
の値に応じた大きさの予圧が付与される。尚、この実施
例では第１の負荷ボール溝２１と第２の負荷ボール溝２
２との間隔をｎＬ−αとしたが、リードＬの整数ｎ倍よ
りαだけ大きくすなわちｎＬ＋αとしても差し支えな
い。その場合は、第１の負荷ボール溝２１を転走するボ
ー４ルと第２の負荷ボール溝２２を転走するボール４に
対して夫々軸端方向へ圧縮する荷重が作用し、やはりボ
ールナット２にはαの値に応じた大きさの予圧が付与さ
れる。

【００１９】そして、このように構成され予圧が付与さ
れる本実施例のボールナット２は、第１ナット部２ａの
外周面に突設された鍔状のフランジ部６を介してテーブ
ル等の非取付部にボルトで固定され使用されるのである
が、このとき上記弾性部３は以下のように機能する。す
なわち、ねじ軸１のリード誤差や軸径の誤差によってボ
ール４と負荷転走溝２１，２２との間に隙間が発生した
りボール４に過度の圧縮力が作用した場合には、この弾
性部３が伸縮して上記隙間を吸収しあるいは上記圧縮力
を緩和するように働くのである。また、その一方では、
弾性部３の弾性力に応じてボールナット２に予圧が付与
されるので、そのバネ常数に応じた予圧量をボールナッ
ト２に付与する働きもある。

【００２０】従って、本実施例のボールねじにあって
は、ねじ軸１にリード誤差や軸径の誤差が存在する場合
にも弾性部３の働きによって常に略一定の予圧がボール
ナット２に付与され、安定した運動精度が発揮されるの
である。

【００２１】図５の（Ａ）及び（Ｂ）は弾性部３の他の
形状を示すものである。すなわち、図５（Ａ）にあって
はボールナット２の内周面側に２条の溝３４，３５を形
成する一方で外周面側に溝３６を形成し、図５（Ｂ）に
あっては内周面及び外周面の双方に溝３７，３８を形成
している。従って、この第一実施例においては、ボール
ナット２の内周面及び外周面に対して交互に円周方向に
沿った溝を旋削して屈曲形状の弾性部３を形成するので
あれば、その形状に関係無く同様な効果を得ることが可
能であると言える。

【００２２】図６は本発明方法によって生産されたボー
ルねじの第二実施例を示す側面図である。この実施例に
おいては、ボールナット１の半径方向に沿った複数のス
リット３９，４０をその外周面に刻設して弾性部３を形
成している。このように形成した弾性部３も第一実施例
と同様に機能することは勿論であり、隣接するスリット
３９，４０の間隔を変えることにより弾性部３のバネ常
数を自在に調整できることは言うまでもない。また、こ
の実施例にあってはスリット３９，４０を利用してボー
ルナットの内部に給油することが容易に可能である。

【００２３】図７は本発明方法によって生産されたボー
ルねじの第三実施例を示すものである。この実施例で
は、第１ナット部２ａを成す円筒材料７と第２ナット部
を成す円筒材料８との間に２枚の皿バネ９を挟み込み、
これらをプロジェクション溶接にて一体化した後、これ
に第１の負荷ボール溝２１及び第２の負荷ボール溝２２
等を形成してボールナット２を成している。すなわち、
この実施例においては２個の円筒部材７，８を連結する
皿バネ９が弾性部３として機能するのである。そして、
このように形成した弾性部３も第一実施例と同様に機能
し、且つ、皿バネ９の弾性力を変更することにより弾性
部３のバネ常数を自在に調整できることは勿論である。

【００２４】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明のボー
ルナットの製造方法によれば、係る方法によって製造さ
れたボールナットをねじ軸に螺合させると、従来のオフ
セット予圧方式と同様にしてボールナットに予圧が付与
され、しかもその予圧量は第１の負荷ボール溝と第２の
負荷ボール溝との間隔にのみ依存するので、係る間隔を
任意に選択することで目標とする適正予圧量を正確に得
ることができ、従来の定位置予圧方式あるいは定圧予圧
方式のような組立て手間や予圧付与の作業の困難性を完
全に排除することができる。

【００２５】また、係る方法によって製造されたボール
ナットをねじ軸に螺合させて使用している際に、適正予
圧を上回る過度の予圧がボールナットに作用すると、第
１の 負荷ボール溝と第２の負荷ボール溝との間に与えた
弾性によってボールナットが軸方向に伸縮して予圧量の
軽減が図られるので、ねじ軸のリード誤差や軸径の誤差
によるボールナットの回転トルクむらが防止され、優れ
た送り精度を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明方法により製造されるボールねじの第
一実施例を示す側面図である。

【図２】 図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。

【図３】 図１のＡ矢視図である。

【図４】 第１実施例に係るボールナットの要部を示す
拡大断面図である。

【図５】 第１実施例に係るボールナットの弾性部の変
形例を示す拡大断面図である。

【図６】 本発明方法により製造されるボールねじの第
二実施例を示す側面図である。

【図７】 本発明方法により製造されるボールねじの第
三実施例を示す側面図である。

【符号の説明】

１…ねじ軸、２…ボールナット、３…弾性部、４…ボー
ル、１１…ボール転走溝、２１…第１の負荷ボール溝、
２２…第１の負荷ボール溝、Ｌ…ボール転走溝リード

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定リードで形成された螺旋状のボール
   転走溝を有するねじ軸に対して多数のボールを介して螺
   合し、且つ、上記ボールに対して予圧を付与して使用す
   るボールナットの製造方法であり、上記ボールに予圧を付与するため、 円筒状に形成された
   ボールナットの内周面に対し、上記ボール転走溝のリー
   ドの整数倍より大きいあるいは小さい距離を隔てて、上
   記ボール転走溝と同一のリードを有する螺旋状の第１の
   負荷ボール溝及び第２の負荷ボール溝を形成する第一の
   工程と、上記ボールに付与される予圧を略一定に保持す
   るため、上記第１の負荷ボール溝と第２の負荷ボール溝
   との位置関係をそのまま維持した状態で、これら第１の
   負荷ボール溝と第２の負荷ボール溝との間の位置に対
   し、ボールナットの軸方向に沿った弾性を与える第二の
   工程とから構成されることを特徴とするボールナットの
   製造方法。
2. 【請求項２】 上記第二の工程において、ボールナット
   の外周面及び内周面に対して円周方向に沿った溝を交互
   に形成して弾性を与えることを特徴とする請求項１記載
   のボールナットの製造方法。
3. 【請求項３】 上記第二の工程において、ボールナット
   の半径方向に沿った複数のスリットをその外周面に形成
   して弾性を与えることを特徴とする請求項１記載のボー
   ルナットの製造方法。
4. 【請求項４】 所定リードで形成された螺旋状のボール
   転走溝を有するねじ軸に対して多数のボールを介して螺
   合し、且つ、上記ボールに対して予圧を付与して使用す
   るボールナットの製造方法であり、上記ボールに付与される予圧を略一定に保持するため、
   弾性部材を介して一対の円筒材料を一体化し、軸方向に
   沿った弾性を有する円筒状ボールナットを形成する第一
   の工程と、上記ボールに予圧を付与するため、上記弾性
   部材を隔てたボールナットの内周面に対し、上記ボール
   転走溝のリードの整数倍より大きいあるいは小さい距離
   を隔てて、上記ボール転走溝と同一のリードを有する螺
   旋状の第１の負荷ボール溝及び第２の負荷ボール溝を形
   成する第二の工程とから構成されることを特徴とするボ
   ールナットの製造方法。