JP2003202064A - ボールねじ - Google Patents

ボールねじ

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Abstract

(57)【要約】 【課題】ボールねじの持つ平均的効果を発揮させること
で生産効率や生産コストに影響を与えることなく振動、
騒音を軽減できるボールねじを提供することにある。 【解決手段】ボールねじにおいて、ねじ軸１１、ボール
ナットの少なくとも一方のボール転動溝１２内に略等間
隔に配置された負荷ボール１３中心間距離をＰ、ボール
ピッチ円径をｄｍ、リードをＬ、としたときに、 【数１】 で求められる１リード当りの負荷ボール数ｍの整数倍を
中心とした０．９５ｎ倍から１．０５ｎ倍の範囲内に、
そのボール転動溝の１リード当りのうねりの山数成分の
最大値成分が入らないように、前記ボール転動溝１２を
研削仕上げ加工したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、回転運動を直線
運動に変換あるいはその逆の運動に変換するボールねじ
に関する。
【０００２】
【従来の技術】ボールねじは、ねじ軸の外周面及びボー
ルナットの内周面に互いに対応する螺旋状のボール転動
溝を形成し、双方のボール転動溝により形成される螺旋
状の空間内に多数のボールが転動自在に配置されてい
る。
【０００３】そして、ねじ軸とボールナットを相対回転
させると、多数のボールの転動を介してねじ軸とボール
ナットが滑かにしかも正確に相対螺旋運動するようにな
っており、ボールがボールナットに設けたボール循環路
を循環するようになっている。
【０００４】ボール転動溝は、ねじ研削仕上げ加工が一
般的であるが、ねじ研削加工においては、円筒研削や円
環状溝加工に比べて仕上げ面に砥石の振れ回りによる周
期的な加工誤差（うねり）が比較的大きく発生する傾向
にある。しかし、ボールねじは、図５（ａ）に示すよう
に、負荷ボール２の間隔とボール転動溝１上のうねり山
間隔が一致しない場合、ボール転動溝１上の多少の凹凸
誤差（うねり）があっても、多数の負荷ボール２を介し
て負荷を支えているので、その平均化効果によって相対
運動に与える影響は小さく抑えることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図５（ｂ）に
示すように、ボール転動溝１上のうねり山の間隔が負荷
ボール２の間隔（もしくはその整数分の１）と一致する
場合には平均化効果が働かなくなり、ボール転動溝１上
の多少の凹凸誤差（うねり）がそのまま相対運動に影響
して、振動や騒音の発生原因となる場合があるという問
題がある。従って、ボールねじにおいては、ボール転動
溝１を高精度に仕上げ、凹凸誤差（うねり）を十分に小
さく抑えることが必要であるが、これは生産効率ひいて
は生産コストに多大の影響を与えてしまうという問題が
ある。この発明は、ボール転動溝上のうねり山の間隔が
負荷ボールの間隔（もしくはその整数分の１）と一致す
る場合には平均化効果が働かなくなるという点に着目
し、ボールねじの持つ平均化効果を発揮させることで生
産効率や生産コストに影響を与えることなく、振動、騒
音問題を解決することができるボールねじを提供するこ
とにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明は、前記目的を
達成するために、請求項１は、螺旋状のボール転動溝を
外周面に有するねじ軸と、前記ねじ軸のボール転動溝に
対応するボール転動溝を内周面に有するボールナット
と、前記ボールナットのボール転動溝と前記ねじ軸のボ
ール転動溝に転動自在に介装された多数のボールとから
なるボールねじにおいて、前記ねじ軸、ボールナットの
少なくとも一方のボール転動溝内に略等間隔に配置され
た負荷ボール中心間距離をＰ、ボールピッチ円径をｄ
ｍ、リードをＬ、としたときに、
【数３】
【０００７】で求められる１リード当りの負荷ボール数
ｍの整数倍を中心とした０．９５ｎ倍から１．０５ｎ倍
の範囲内に、そのボール転動溝の１リード当りのうねり
の山数成分の最大値成分が入らないように、前記ボール
転動溝を研削仕上げ加工したことを特徴とする。請求項
２は、請求項１の研削仕上げ加工は、加工物回転数Ｎｗ
に対する砥石回転数ＮＧの比率を、前記１リード当りの
負荷ボール数ｍの整数倍ｎｍを中心とした０．９５ｎ倍
から１．０５ｎ倍の範囲内に、そのボール転動溝の１リ
ード当りのうねりの山数成分の最大値成分が入らないよ
うに設定したことを特徴とする。請求項３は、螺旋状の
ボール転動溝を外周面に有するねじ軸と、前記ねじ軸の
ボール転動溝に対応するボール転動溝を内周面に有する
ボールナットと、前記ボールナットのボール転動溝と前
記ねじ軸のボール転動溝に転動自在に介装された多数の
ボールと、前記ボール相互間に介装された保持ピースと
からなるボールねじにおいて、前記ねじ軸、ボールナッ
トの少なくとも一方のボール転動溝内に前記保持ピース
を挟んで配置された負荷ボール中心間距離をＰ、ボール
ピッチ円径をｄｍ、リードをＬ、としたときに、
【数４】
【０００８】で求められる１リード当りの負荷ボール数
ｍの整数倍を中心とした０．９５ｎ倍から１．０５ｎ倍
の範囲内に、そのボール転動溝の１リード当りのうねり
の山数成分の最大値成分が入らないように、前記ボール
転動溝を研削仕上げ加工したことを特徴とする。前記構
成によれば、ねじ軸及びボールナットの少なくとも一方
のボール転動溝の仕上げ加工の加工条件をコントロール
することにより、加工によって発生するうねり山数を選
択し、設計的にあらかじめ決定されている負荷ボールの
間隔（もしくはその整数分の１）とそのうねり山の間隔
が一致しないように設定する。そして、ボールねじの持
つ平均的効果を発揮させることで生産効率や生産コスト
に影響を与えることなく振動、騒音を軽減できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて説明する。
【００１０】図１（ａ）（ｂ）に示すようなボールねじ
のねじ軸１１の外周面に螺旋状のボール転動溝１２を、
ねじ研削加工によって形成する場合、砥石の振れ回りが
加工面に転写され、図２（ａ）（ｂ）に示すように、加
工物１回転当たりに砥石回転数ＮＧを加工物回転数Ｎｗ
で割った値の山数のびびりが必ず発生する。ここで、砥
石回転数ＮＧ ＝１３００ｒｐｍ、加工物回転数Ｎｗ＝
２０ｒｐｍとすると、ボール転動溝１２のうねり山数は
６５山となる。この成分のびびりを経済的に小さく抑え
る管理を行うことには限界がある。この発明は、仕上げ
加工時の砥石回転数ＮＧ と加工物回転数Ｎｗとの関係
をコントロールすることにより、びびり山の間隔をコン
トロールし、負荷ボール１３の間隔（もしくはその整数
分の１）とそのうねり山の間隔が一致しないように設定
したことにある。すなわち、ボール転動溝１２内に略等
間隔に配置された負荷ボール１３の中心間距離をＰ、ボ
ールピッチ円径をｄｍ、リードをＬ、としたときに、
【数５】
【００１１】で求められる１リード当りの負荷ボール数
ｍの整数倍を中心とした０．９５ｎ倍から１．０５ｎ倍
の範囲内に、そのボール転動溝の１リード当たりのうね
りの山数成分の最大値成分が入らないように研削仕上げ
加工したものである。
【００１２】具体的には、前記研削仕上げ加工は、加工
物回転数Ｎｗに対する砥石回転数ＮＧ の比率を、前記１
リード当りの負荷ボール数ｍの整数倍ｎｍを中心とした
０．９５ｎ倍から１．０５ｎ倍の範囲内に、そのボール
転動溝１２の１リード当たりのうねりの山数成分の最大
値成分が入らないように設定したことにある。
【００１３】前記負荷ボール１３の間隔（負荷ボール１
３の中心間距離Ｐ）とは、一般的な総ボール使用の場合
は略ボール径であり、図３に示すように、負荷ボール１
３と略同一径のスペーサボール１４とが１対１仕様の場
合は略ボール径の２倍である。さらに、図４に示すよう
に、負荷ボール１３相互間に、該ボールに対面する面に
凹面１５ａを有する保持ピース１５を介装した保持ピー
ス仕様のものであれば、保持ピース１５を挟んだボール
中心間距離Ｐとなる。
【００１４】なお、前記実施形態においては、ボール転
動溝として、ねじ軸に設けたボール転動溝について説明
したが、ボールナットの内周面に形成されるボール転動
溝についても同様である。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ねじ軸及びボールナットの少なくとも一方のボール
転動溝の仕上げ加工の加工条件をコントロールすること
により、負荷ボールの間隔とそのうねり山の間隔が一致
しないように設定することで、ボールねじの持つ平均的
効果を発揮させることで生産効率や生産コストに影響を
与えることなく振動、騒音を軽減できるという効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態を示し、（ａ）はボ
ールねじのねじ軸の側面図、（ｂ）はボール転動溝の配
置状態を示す側面図。
【図２】（ａ）はボールねじのボール転動溝の測定結果
を示すグラフ、（ｂ）は１リード当たりのうねり山数を
示すグラフ。
【図３】同実施形態を示し、負荷ボールと略同一径のス
ペーサボールとが１対１仕様の場合の配置状態を示す側
面図。
【図４】同実施形態を示し、負荷ボール相互間に、ボー
ルに対面する面に凹面を有する保持ピースを介装した場
合の配置状態を示す側面図。
【図５】（ａ）は負荷ボールの間隔とボール転動溝上の
うねり山間隔が一致しない状態を示す側面図、（ｂ）は
負荷ボールの間隔とボール転動溝上のうねり山間隔が一
致する状態を示す側面図。
【符号の説明】
１１…ねじ軸 １２…ボール転動溝 １３…ボール １４…スペーサボール １５…保持ピース

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 螺旋状のボール転動溝を外周面に有する
    ねじ軸と、 前記ねじ軸のボール転動溝に対応するボール転動溝を内
    周面に有するボールナットと、 前記ボールナットのボール転動溝と前記ねじ軸のボール
    転動溝に転動自在に介装された多数のボールと、 からなるボールねじにおいて、 前記ねじ軸、ボールナットの少なくとも一方のボール転
    動溝内に略等間隔に配置された負荷ボール中心間距離を
    Ｐ、ボールピッチ円径をｄｍ、リードをＬ、としたとき
    に、 【数１】 で求められる１リード当りの負荷ボール数ｍの整数倍を
    中心とした０．９５ｎ倍から１．０５ｎ倍の範囲内に、
    そのボール転動溝の１リード当りのうねりの山数成分の
    最大値成分が入らないように、前記ボール転動溝を研削
    仕上げ加工したことを特徴とするボールねじ。
  2. 【請求項２】 前記研削仕上げ加工は、加工物回転数Ｎ
    ｗに対する砥石回転数ＮＧ の比率を、前記１リード当
    りの負荷ボール数ｍの整数倍ｎｍを中心とした０．９５
    ｎ倍から１．０５ｎ倍の範囲内に、そのボール転動溝の
    １リード当りのうねりの山数成分の最大値成分が入らな
    いように設定したことを特徴とする請求項１記載のボー
    ルねじ。
  3. 【請求項３】 螺旋状のボール転動溝を外周面に有する
    ねじ軸と、 前記ねじ軸のボール転動溝に対応するボール転動溝を内
    周面に有するボールナットと、前記ボールナットのボー
    ル転動溝と前記ねじ軸のボール転動溝に転動自在に介装
    された多数のボールと、 前記ボール相互間に介装された保持ピースと、 からなるボールねじにおいて、 前記ねじ軸、ボールナットの少なくとも一方のボール転
    動溝内に前記保持ピースを挟んで配置された負荷ボール
    中心間距離をＰ、ボールピッチ円径をｄｍ、リードを
    Ｌ、としたときに、 【数２】 で求められる１リード当りの負荷ボール数ｍの整数倍を
    中心とした０．９５ｎ倍から１．０５ｎ倍の範囲内に、
    そのボール転動溝の１リード当りのうねりの山数成分の
    最大値成分が入らないように、前記ボール転動溝を研削
    仕上げ加工したことを特徴とするボールねじ。
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