(57)【要約】【課題】製造コストを低減しかつ最大負荷容量を増大させる。【解決手段】ねじ軸３に、少なくとも約１巻き分のねじ溝３１ａ，３１ｂを設け、そのねじ溝の下流側と上流側は、ボール４を下流側から上流側に戻してねじ溝内を循環させるボール循環溝３３，３４により連通連結し、ボールを、その転動方向に配置して総ボールタイプとした構成。【選択図】  図１
2004150623.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ナット部材の内周面に設けるねじ溝とねじ軸の外周面に設けるねじ溝との間に多数のボールを介装し、前記ナット部材と前記ねじ軸との間でトルクを推力に変換したり、推力をトルクに変換したりするボールねじ装置であって、
前記ねじ軸に、約１巻き分のねじ溝が少なくとも１つ設けられているとともに、そのねじ溝の下流側と上流側は、ボールを下流側から上流側に戻して前記ねじ溝内を循環させるボール循環溝により連通連結されており、
前記多数のボールの総てが保持器無しでその転動方向に配置されて総ボールタイプとされている、ことを特徴とするボールねじ装置。
【請求項２】
請求項１に記載のボールねじ装置において、
前記多数のボールが、前記ナット部材および前記ねじ軸の両ねじ溝と接触する負荷ボールと、前記ナット部材および前記ねじ軸の少なくとも一方のねじ溝に非接触となる調整ボールとを含み、前記負荷ボールに対して前記調整ボールを所定の割合で混在させた状態で前記両ボールが配列されている、ことを特徴とするボールねじ装置。
【請求項３】
請求項２に記載のボールねじ装置において、
前記負荷ボールと前記調整ボールとがそれぞれ３：２の個数比で交互に配列されてなる配列単位を複数有する、ことを特徴とするボールねじ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボールを循環させるタイプのボールねじ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のボールねじ装置では、ねじ軸とナット部材との伸縮動作に関係なく、それらのねじ溝内に介装されるボールの抜け出しを防止するために、ねじ軸のねじ溝とナット部材のねじ溝とで形成するボール通路の両端を連通連結して閉ループとし、ボールをその閉ループ内で転動循環させている（特許文献１参照。）。従来のボールねじ装置では、このようなボール循環を行わせるためにナット部材にリターンチューブや循環こまなどのボール循環用部品が外付けされる。また、ボールは保持器に周方向に設けられた多数のポケットそれぞれに保持されるとともに、ナット部材やねじ軸からかかる負荷を負担するようになっている。
【０００３】
【特許文献１】
実公昭４５−１２６６６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のボールねじ装置では、循環こまなどの外付け部品を用いるから、その部品コスト、循環こまを取り付けるためのコストが嵩んでいる。一方、保持器の存在によりボール総数が減る分、最大負荷容量に制約が生じている。
【０００５】
したがって、本発明は、循環こまなどのボール潤滑用の外付け部品を不要にしてコスト低減を可能とすることに加えて、保持器を無くしてボールの総数を増大させて最大負荷容量の増大を可能とすることを主たる解決すべき課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のボールねじ装置は、ナット部材の内周面に設けるねじ溝とねじ軸の外周面に設けるねじ溝との間に多数のボールを介装し、前記ナット部材と前記ねじ軸との間でトルクを推力に変換したり、推力をトルクに変換したりするボールねじ装置であって、前記ねじ軸に、約１巻き分のねじ溝が少なくとも１つ設けられているとともに、そのねじ溝の下流側と上流側は、ボールを下流側から上流側に戻して前記ねじ溝内を循環させるボール循環溝により連通連結されており、前記多数のボールの総てが保持器無しでその転動方向に配置されて総ボールタイプとされていることを特徴とする。
【０００７】
ここで「約１巻き分」とは、ねじ溝が完全に１巻きするのではなく、１巻き未満であってねじ溝の下流側と上流側との間にねじ溝のリード角よりも大きなリード角のボール循環溝を介装できる程度を言い、その介装が可能な程度に下流側と上流側とが離れている程度の巻数を意味する。したがって、ボール循環溝の周方向の長短とは関係無く、ボール循環溝が介装できるとよい。
【０００８】
本発明のボールねじ装置によると、循環こまなどのボール循環用外付け部品を用いていないから部品コスト等を低減できる。本発明のボールねじ装置は、これに加えて、保持器を用いない総ボールタイプとされているから、保持器を有するボールねじ装置よりもボール総数を増加させられる分、最大負荷容量が増大する。また、本発明のボールねじ装置は、保持器が無いから、それだけねじ溝に封入できるグリース等の潤滑剤の封入量を増大させられ、充分な量の潤滑剤を長期にわたりねじ溝に供給保持し、ボールねじ装置の性能の長期維持を図れるようになる。さらに、本発明のボールねじ装置は、潤滑剤が保持器で掻き取られるようなことがなくなるから、保持器を用いたボールねじ装置よりも潤滑剤をより長期に保持することができるようになる。さらに、本発明のボールねじ装置は、ナット部材とねじ軸との間に保持器が無い分、ナット部材とねじ軸の両ねじ溝の肩部を互いの方向に高くすることができるから、ボールがねじ溝から抜けてナット部材とねじ軸のねじ山に乗り上げるようなことを防止でき、使用上における信頼性の高いボールねじ装置となる。
【０００９】
このほか、本発明のボールねじ装置は、保持器を有しないタイプであるから、ねじ軸のねじ溝の位置を視覚的に確認しながら、該ねじ溝にボールを次々と挿入することで、ボールの組み込みを行うことができ、組立て作業の自動化に役立つ。
【００１０】
本発明のボールねじ装置は、好ましくは、前記多数のボールが、前記ナット部材およびねじ軸の両ねじ溝と接触する負荷ボールと、前記ナット部材およびねじ軸の少なくとも一方のねじ溝に非接触となる調整ボールとを含み、前記負荷ボールに対して前記調整ボールを所定の割合で混在させた状態で前記両ボールが配列されている。こうした場合、本発明のボールねじ装置は、負荷ボールに対して所定の割合で調整ボールが混在させているから、調整ボールの数を調整することで必要以上に負荷容量を設定することがなくなって好ましい。さらに、その非接触とする調整ボールの径は小さくなるから、それだけ、潤滑剤の保持空間が増大し、一層、潤滑剤の量を増大させられて好ましいうえ、調整ボールはねじ溝と非接触のため、負荷ボールと転動接触しても負荷ボールの転動を妨げないよう転動するから、ボールねじ装置の性能向上に好ましい。
【００１１】
本発明は、さらに好ましくは、前記負荷ボールと前記調整ボールとがそれぞれ３：２の個数比で交互に配列されてなる配列単位を複数有する。こうした場合、負荷容量およびボール転動効率も共に向上するので好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の詳細について図面に示す実施形態を参照して詳細に説明する。
【００１３】
図１から図７を参照して本発明の実施形態に係るボールねじ装置を説明する。図１は、ボールねじ装置の縦断面図、図２は、ボールねじ装置の分解斜視図、図３は、図１のボール循環経路を模式的に示す側面図、図４は、図３のボール循環経路の正面図、図５は、ねじ軸のボール循環溝を展開して示す平面図、図６は、図５のボール循環溝の断面図、図７は、ナット部材とねじ軸との両ねじ溝に介装されるボールの状態を示す断面図である。
【００１４】
図１ないし図３を参照して、本実施形態のボールねじ装置１は、ナット部材２と、ねじ軸３と、多数のボール４とを備えている。ナット部材２は、その内周面にねじ溝２１を有し、ねじ軸３は、その外周面にねじ溝３１ａ，３１ｂを有する。多数のボール４は、これらねじ溝２１，３１ａ，３１ｂ間に介装されている。なお、ボール４は、白抜きで図示されたものとハッチングで図示されたものとが混在していて、白抜きで図示されるボール４は、ナット部材２およびねじ軸３のねじ溝２１，３１ａ，３１ｂと接触するボール（負荷ボール）であり、ハッチングで図示されるボール４は、ナット部材２およびねじ軸３の少なくとも一方のねじ溝２１，３１ａ，３１ｂに非接触となるボール（調整ボール）である。これについては図７を参照して詳しく説明する。
【００１５】
図１ないし図３に戻って、ナット部材２には、その一方軸端から他方軸端まで連続する１本のねじ溝２１が形成されている。ねじ軸３には、軸方向途中領域にそれぞれが約１巻き分の互いに独立した２つのねじ溝３１ａ，３１ｂが形成されている。ナット部材２のねじ溝２１とねじ軸３のねじ溝３１ａ，３１ｂとは、互いに同じリード角に設定されている。両ねじ溝２１，３１ａ，３１ｂの断面形状は、ゴシックアーク形状とされている。この場合、両ねじ溝２１，３１ａ，３１ｂの断面形状は、半円形状としてもよい。一方のねじ溝３１ａと他方のねじ溝３１ｂとの間にねじ山３２が存在する。
【００１６】
このようなねじ軸３には、各ねじ溝３１ａ，３１ｂそれぞれを個別に閉ループとするボール循環溝３３，３４が設けられている。ボール循環溝３３，３４は、それぞれ、各ねじ溝３１ａ，３１ｂそれぞれの上流側と下流側とを個別に連通連結するものであり、ねじ溝３１ａ，３１ｂの下流側のボール４を内径側へ沈みこませてナット部材２のねじ山２２を乗り越えさせて上流側へ戻すように蛇行した形状になっている。このボール循環溝３３，３４により、各ねじ溝３１ａ，３１ｂそれぞれに配置される多数のボール４はそれぞれ独立して転動循環することができる。ボール循環溝３３，３４の断面形状は、ゴシックアーク形状とされている。ボール循環溝３３，３４の断面形状は、半円形状としてもよい。
【００１７】
ねじ軸３の軸方向両端側の外周面には、それぞれ周溝３５が設けられている。これら周溝３５それぞれには止め輪７が係合されている。止め輪７の外径寸法は、ナット部材２の内径寸法よりも大きく設定されている。
【００１８】
ナット部材２は、例えば回転自在に支持され、ねじ軸３は、非回転かつ軸方向不動に取り付けられている。ナット部材２を回転させると、ナット部材２は、図１の二点鎖線で示すように２つの止め輪７の間でねじ軸３上を軸方向（図１の左右方向）にスライドする。
【００１９】
図４ないし図６を参照して、各ねじ溝３１ａ，３１ｂとボール循環溝３３，３４との間でのボール４の転動を円滑にするためのボール循環溝３３，３４の形状や、ねじ軸３のねじ溝３１ａ，３１ｂとボール循環溝３３，３４との連接部分の形状を説明する。
【００２０】
各ねじ溝３１ａ，３１ｂとボール循環溝３３，３４との間におけるボール４の出入りを円滑にすることだけに着目すると、ボール循環溝３３，３４の円周方向での長さ、つまり図４に示す占有角度θを大きくすればよい。しかし、ボール循環溝３３，３４に位置するボール４は、スラスト荷重やラジアル荷重を受けることができないので、ボール循環溝３３，３４の円周方向での長さ、つまり図４に示す占有角度θを小さくするのが好ましい。このような点を考慮して、ボール循環溝３３，３４を設計する必要がある。
【００２１】
具体的に、上記ボール循環溝３３，３４の形状について、そこを転動するボール４の中心の軌跡Ｃで説明する。なお、以下の説明で、軌跡Ｃはいずれも負荷ボールの軌跡を表している。
【００２２】
まず、図５に示す角度αを４５〜６０度に設定する。この角度αは、ねじ軸３の回転軸線Ｏに対して、ボール循環溝３３，３４の直線領域を通過するボール４の中心軌跡Ｃの傾き角を言う。
【００２３】
この傾き角αは大きくすればする程、ボール循環溝３３，３４の周方向での長さが長くなり、これに対応して図４に示す占有角度θが大きくなるので、ボール４に作用する転がり抵抗が小さくなってボール４の動作円滑性が向上する反面、スラスト荷重やラジアル荷重などを負担する容量、つまり負荷容量が低下してしまう。これとは逆に、傾き角αを小さくすればする程、ボール循環溝３３，３４の占有角度θが小さくなるので、負荷容量が向上する反面、ボール４に作用する転がり抵抗が大きくなってボール４の動作円滑性が低下してしまう。
【００２４】
このように傾き角αを大きくすれば、ボール４の動作円滑性が向上するが、ボール循環溝３３，３４の占有角度θが大きくなって負荷容量が低減することを考慮して、上述したように傾き角αを可及的に小さくする方向で上記範囲内に規定することによって、ボール循環溝３３，３４の占有角度θを可及的に小さくして、負荷容量を高めるようにしている。
【００２５】
次に、ねじ軸３のねじ溝３１ａ，３１ｂとボール循環溝３３，３４とを可及的に緩やかに連接する。つまり、図５に示すように、ねじ軸３のねじ溝３１ａ，３１ｂとボール循環溝３３，３４との連接部分を通過するボール４の中心の軌跡Ｃを、ボール４の直径ｒに対して１．８倍以上の曲率半径Ｒに設定された曲線にする。
【００２６】
このようにすれば、ボール４がボール循環溝３３，３４に入るときや、ボール循環溝３３，３４から出るときの方向転換過程において、ボール４に作用する転がり抵抗を可及的に小さくすることができる。そのため、ボール４が軸方向で蛇行して転がる動作を滑らかにできるようになって、耐摩耗性の向上にも貢献できる。
【００２７】
図６に示すように、ボール循環溝３３，３４は、ボール４の転動方向の中間部分を径方向で沈めた凹曲形状になっているが、このボール循環溝３３，３４の両端部分とねじ軸３のねじ溝３１ａ，３１ｂの下流側と上流側それぞれとの連接部分を、径方向で緩やかに湾曲する形状としている。
【００２８】
つまり、図６に示す角度βを、０（ゼロ）度よりも大きく、３０度以下、好ましくは２０度以下に設定する。この角度βは、接線Ｙ，Ｚの交差角度のことである。接線Ｙは、ねじ溝３１ａ，３１ｂを転動するボール４の中心の軌跡Ｃで作る大円弧Ｒ１に関して、ボール循環溝３３，３４の両端部分を転動するボール４の中心の軌跡Ｃで作る小円弧Ｒ２との交点Ｋで得ている。また、接線Ｚは、上記小円弧Ｒ２に関して、上記交点Ｋで得ている。
【００２９】
なお、上記大円弧Ｒ１の曲率中心Ｐ１から交点Ｋを通る直線Ｇ上に、上記小円弧Ｒ２の曲率中心Ｐ２を配置すれば、上記交差角度βが０度になる。
【００３０】
このように、ボール循環溝３３，３４とねじ軸３のねじ溝３１ａ，３１ｂとの連接部分を、径方向で緩やかに湾曲する形状としていれば、ねじ軸３のねじ溝３１ａ，３１ｂとボール循環溝３３，３４との間をボール４が出入りする過程においてボール４の径方向での変位量を小さくすることができるので、ボール４の出入りが円滑になる。
【００３１】
ちなみに、上記交差角度βを３０度よりも大きく設定すると、ボール循環溝３３，３４とねじ溝３１ａ，３１ｂとの連接部分の勾配が急峻になり、ボール４がボール循環溝３３，３４を転動する過程においてボール４の径方向での変位量が大きくなるので、好ましくない。しかも、前記ねじ軸３は、ボール循環溝３３，３４とねじ軸３のねじ溝３１ａ，３１ｂを形成してから焼入れして、研磨仕上げまたは研削仕上げするのであるが、特に、研磨工程では下記するような点で好ましくない。そもそも、上記研磨工程では、研磨工具をねじ軸３のねじ溝３１ａ，３１ｂに接触させた状態でねじ軸３を回転させるようにするので、研磨工具が、ねじ軸３のねじ溝３１ａ，３１ｂに接するものの、ボール循環溝３３，３４に接触しない状態になるから、ボール循環溝３３，３４を研磨できなくなる。このような事情により、上記交差角度βを３０度よりも大きく設定した場合には、ねじ溝３１ａ，３１ｂとボール循環溝３３，３４との連接部分の頂部が先鋭に尖ってしまう。しかし、交差角度βを３０度以下に設定すれば、ボール循環溝３３，３４とねじ軸３のねじ溝３１ａ，３１ｂとの連接部分の頂部が丸く保たれる。要するに、交差角度βは、上記研磨工程で、ボール循環溝３３，３４とねじ軸３のねじ溝３１ａ，３１ｂとの連接部分にエッジを作らないための条件にもなる。
【００３２】
以上、説明したように、ボール循環溝３３，３４の占有角度θ、つまり荷重を負担できない領域を可及的に小さくすることにより、負荷容量を可及的に高めるようにしたうえで、ボール循環溝３３，３４を通過するボール４に作用する転がり抵抗を可及的に小さくすることにより、ボール４の転がりを可及的に滑らかにさせるようにしている。これにより、ボールねじ装置において、負荷容量と動作円滑性をバランスよく両立させることができる。
【００３３】
このようなボールねじ装置１は、循環こまなどのボール循環用外付け部品を用いていないから部品コスト等を低減することができることに加えて、保持器を用いない総ボールタイプとされているから、保持器を用いたボールねじ装置よりも、ボール総数を増加させられる分、最大負荷容量を増大させることができる。
【００３４】
また、ボールねじ装置１では、保持器が無いから、それだけねじ溝２１、３１ａ，３１ｂに封入できるグリース等の潤滑剤の封入量を増大させられ、充分な量の潤滑剤を長期にわたりねじ溝２１、３１ａ，３１ｂに供給保持させ、ボールねじ装置１の性能の長期維持を図れるようになる。
【００３５】
さらに、ボールねじ装置１では、潤滑剤が保持器で掻き取られるようなことがなくなるから、より潤滑剤が長期に保持されるようになる。
【００３６】
さらに、ボールねじ装置１では、ナット部材２とねじ軸３との間に保持器が無い分、ナット部材２とねじ軸３の両ねじ溝２１、３１ａ，３１ｂの肩部を互いの方向に高くすることができるから、ボール４がねじ溝２１、３１ａ，３１ｂから抜けてナット部材２とねじ軸３のねじ山に乗り上げるようなことを防止でき、ボールねじ装置１の性能を高められる。
【００３７】
次に、図７を参照して、上述した白抜きで示したボール４ａとハッチングで示したボール４ｂとの関係を説明する。このボールねじ装置１では、ボール４を、矢印Ａで示すボール転動方向に対してナット部材２およびねじ軸３の両ねじ溝２１、３１ａ，３１ｂと接触してねじ溝２１、３１ａ，３１ｂからかかる負荷を負担する負荷ボール４ａと、ナット部材２およびねじ軸３の少なくとも一方のねじ溝２１、３１ａ，３１ｂに非接触となる調整ボール４ｂとを含み、これら負荷ボール４ａと調整ボール４ｂとを所定の割合で混在させている。
【００３８】
ここで、説明の都合で、図１から図６までと後述の図１０以降では、符号では負荷ボールと調整ボールの区別無く、符号ではボール４として表し、負荷ボール４ａについては白抜きで図示し、調整ボール４ｂについてはハッチングで図示している。
【００３９】
このような調整ボール４ｂは、負荷ボール４ａよりもその直径が小さくなる。この場合、負荷ボール４ａと調整ボール４ｂそれぞれの個数比ｍ：ｎが２：１（ただし、ｍは負荷ボール４ａに対して、ｎは調整ボール４ｂに対して）となる配列単位を複数有する状態で、調整ボール４ｂが負荷ボール４ａに混在されている。
【００４０】
これによって、ナット部材２やねじ軸３やそのねじ溝２１、３１ａ，３１ｂなどは同じのままでも調整ボール４ｂの数を調整することで負荷容量を調整ないしは設定することが可能となる。さらに、調整ボール４ｂは、負荷ボール４ａよりも直径が小さいから、それだけ、潤滑剤の保持空間が増大し、一層、潤滑剤の量を増大させることができるようになる。
【００４１】
特に、負荷ボール４ａだけでの総ボールタイプとした場合、保持器が無くなるものの、隣り合う負荷ボール４ａ同士が接触して互いの転動を妨げてしまってボールの循環が円滑に行われなくなるおそれがある。そこで、本実施形態のように、負荷ボール４ａの間に適宜に負荷ボール４ａよりも直径の小さい調整ボール４ｂを入れると、負荷ボール４ａは両ねじ溝２１、３１ａ，３１ｂに接触しているが、調整ボール４ｂは例えば一方のねじ溝２１と接触していない。そのため、調整ボール４ｂは、矢印Ｂ方向に転動する負荷ボール４ａと接触すると、その負荷ボール４ａによりその転動を妨げない矢印Ｃ方向に転動させられるようになる。その結果、保持器が無くても、負荷ボール４ａはその転動性を低下させられることがない。
【００４２】
ただし、調整ボール４ｂの負荷ボール４ａに対する割合を多くしすぎると、ナット部材２のねじ溝２１と、ねじ軸３のねじ溝３１ａ，３１ｂとの間で負荷ボール４ａがトルクを推力に変換したり、推力をトルクに変換したりするボールねじ装置としての性能に影響する。そこで、本実施の形態は調整ボール４ｂの割合を例えば上記に設定している。ただ、上記割合は、本実施形態を限定するものではなく、例えば、負荷ボール４ａと調整ボール４ｂの混在は、図８で示すように負荷ボール４ａと調整ボール４ｂそれぞれの個数比ｍ：ｎが１：１となる配列単位を複数有するものとしてもよく、図９で示すように負荷ボール４ａと調整ボール４ｂそれぞれの個数比ｍ：ｎが３：２でかつ負荷ボール４ａと調整ボール４ｂとを交互に配列してなる配列単位を複数有するものとしてもよい。
【００４３】
ここで、図７から図９までの混在関係を負荷容量とボールの転動効率（ボールの転動方向への詰まりなど）とに関して比較説明する。それぞれの配列単位における負荷ボール４ａに対する調整ボール４ｂの混在割合は、図７の場合、ｍ＝２，ｎ＝１であるから混在割合「中」、負荷容量「大」、転動効率「小」、図８の場合、ｍ＝１，ｎ＝１であるから混在割合「大」、負荷容量「小」、転動効率「大」、図９の場合、ｍ＝３，ｎ＝２であるから混在割合「中」で負荷容量「中」、転動効率「中」。そうすると、負荷容量も転動効率も共に「中」となるのは図９の場合、つまり、ｍ＝３，ｎ＝２の場合である。つまり、調整ボール４ｂが多すぎると転動効率が低下し、調整ボール４ｂが少なすぎると負荷容量が小さくなる。なお、調整ボール４ｂの混在割合は、本発明を限定するものではなく、負荷容量と転動効率をどのように重視するかによるから、その混在割合は任意に設定してよい。
【００４４】
次に、ボールねじ装置１の組み立てに当たって、ナット部材２のねじ溝２１とねじ軸３のねじ溝３１ａ，３１ｂとの間にボール４を組み込む方法を説明する。このボール４を組み込む方法には、少なくとも２つの方法がある。
【００４５】
第１の方法は、図１０に示すように、ねじ軸３のねじ溝３１ａ，３１ｂを外部に露出させて、これらのねじ溝３１ａ，３１ｂにボール４を次々に挿入していく方法である。ねじ軸３の外周では、各ねじ溝３１ａ（３１ｂ）とボール循環溝３３（３４）との連接部分は、いずれも軸方向に張り出した形となっている。図１０に即して言えば、上側の連接部分は軸方向右方に張り出し、下側の連接部分は軸方向左方に張り出している。
【００４６】
そこで、ナット部材２の内部からねじ軸３の一部を軸方向一方に所要長さ引き出して、ねじ溝とボール循環溝との一方の連接部分（図示の場合は、ねじ溝３１ｂとボール循環溝３４との上側の連接部分）を外部に露出させる。そして、露出した連接部分に上方から、１個または数個のボール４を挿入する。こののち、挿入されたボール４をねじ溝３１ｂに沿って移動させるか、あるいはねじ軸３をねじ込み方向に回すと、ボール４はナット部材２の内側に入り込んで、ナット部材２のねじ溝２１との間に送り込まれる。このボール４の送り込みの際、ねじ溝３１ｂとボール循環溝３４との各部分のうち、外部に露出している連接部分以外の部分は、ナット部材２の内側に位置するから、挿入されたボール４は、ナット部材２の内周部分に受け止められて、脱落することがない。
【００４７】
上記した動作を繰り返すことで、ねじ溝３１ｂとこれに連接するボール循環溝３４には、所要数のボール４が組み込まれる。他のねじ溝３１ａと、これに連接するボール循環溝３３についても、同様の手順でボール４を組み込めばよい。
【００４８】
上記第１のボール組み込み方法は、ねじ軸３のねじ溝３１ａ，３１ｂやボール循環溝３３，３４の位置を視覚的に確認しながら、これらの溝にボールを挿入していく方法であるから、イメージセンサ等の画像認識手段を用いることで、自動化、機械化を図ることができ、ボールねじ装置１の組み立て作業を自動化する上で有利である。
【００４９】
ボール４を組み込む第２の方法は、グリース等の潤滑剤の粘性を利用する方法である。この方法では、まず、ねじ軸３の外周部、特に、ねじ溝３１ａ，３１ｂとボール循環溝３３，３４との部分に充分の量の潤滑剤を塗布する。そして、これらの溝に所要数のボール４を嵌め込んで、これらのボール４を、潤滑剤の粘性により溝内に保持させたのち、ボール４を保持するねじ軸３を、ナット部材２の内部にねじ込むように挿入していく。これで、ナット部材２のねじ溝２１と、ねじ軸３のねじ溝３１ａ，３１ｂとの間にボール４が組み込まれる。この方法では、複雑な動作を必要とせず、また、必要とする数のボール４を一括して組み込めるので、効率よくボールの組み込みができ、コストの削減に役立つ。
【００５０】
なお、ボールねじ装置１の組み立てにおいて、作業者が負荷ボール４ａと調整ボール４ｂとを区別して負荷ボール４ａに対して調整ボール４ｂを所定の割合で混在させて組み込む作業を容易にするため、これら両ボール４ａ，４ｂのうち、例えば、負荷ボール４ａと調整ボール４ｂとのうちの一方あるいは双方に対して、互いを識別できるようにする識別色を付けてもよい。一方に識別色を付す場合は、例えば、負荷ボール４ａと調整ボール４ｂとの一方に対して、双方に識別色を付す場合は、負荷ボール４ａと調整ボール４ｂそれぞれに異なる識別色を付す。図面上において、負荷ボール４ａは白抜きで、調整ボール４ｂはハッチングで示すことにより、その識別色を表している。このような負荷ボール４ａや調整ボール４ｂの素材には、金属材やセラミックスがある。金属材には、例えば高炭素クロム軸受鋼、肌焼き鋼、ステンレス鋼、高周波焼き入れ鋼、高速度工具鋼、ステライト、超硬合金、等がある。
【００５１】
調整ボール４ｂに識別色を付ける方法を説明する。もちろん、負荷ボール４ａに識別色を付けてもよいし、両者に異なる識別色を付けてもよい。
【００５２】
金属材の表面に着色する方法は各種ある。例えば、化成処理によって着色皮膜を得る方法や、電解あるいは無電解メッキにより着色（発色）を得る方法や、その他の方法がある。例を挙げると、（イ）金属材をリン酸塩水溶液に浸漬し、不溶性のリン酸塩被膜を形成する、いわゆるパーカーライジングによって調整ボール４ｂ表面を鉄錆色、青銅色などに着色してもよい。（ロ）あるいは金属材を、濃厚苛性ソーダに反応促進剤および染料を加えた水溶液に浸漬して１４０℃前後に加熱沸騰させるなどで四三酸化鉄皮膜を形成させて黒色に着色してもよい（黒染め）。（ハ）また、金属材に対して、塑性加工後に、焼き入れを行い、それから焼き戻しによる硬化処理を行って発色処理を行って着色（テンパーカラー）してもよい。この場合、焼き戻し処理における焼き戻し温度を低くすることによって、金属材表面が発色する。（ニ）金属材に対して、塑性加工後に光輝熱処理を行うことで着色してもよい。（ホ）また、金属材がステンレス鋼の場合、レジンシルクプリント法で着色してもよい。レジンシルクプリント法は、ステンレスに特殊なクリヤーインキ（有機樹脂の変性シリコンポリエステル）でスクリーン印刷し、高温焼き付き処理を施すものである。（ヘ）また、金属材を陽極酸化処理により陽極酸化皮膜を形成することにより着色してもよい。一方、セラミックス材の表面に着色する方法にも各種ある。
【００５３】
本発明は、上述に限定されず、種々な変形が考えられる。
（１）図１１で示すように、ねじ軸３に約１巻きのねじ溝３１ａを形成し、このねじ溝３１ａを１つのボール循環溝３３で閉ループとしてもよい。この場合、ねじ軸３のねじ溝３１ａおよびボール循環溝３３の断面形状と、ナット部材２のねじ溝２１の断面形状をゴシックアーク形状とすれば、ボール４がナット部材２のねじ溝２１とねじ軸３のねじ溝３１ａとに対して４点接触させることができるので、ナット部材２に対してモーメント荷重が作用したときでもナット部材２の傾きを抑制できるようになる。
（２）図１２で示すように、ねじ軸３に約１巻きのねじ溝３１ａを形成し、このねじ溝３１ａを１つのボール循環溝３３で閉ループとしてもよい。この場合、ねじ軸３のねじ溝３１ａおよびボール循環溝３３の断面形状を半円形状にしてもよい。図１１の場合、ねじ溝３１ａに対して軸方向で離れた領域で、ナット部材２とねじ軸３との対向環状空間の少なくとも軸方向一端側に、メタルや樹脂ブッシュなどの円筒形のすべり軸受１５を介装するのが好ましい。このようにすれば、ナット部材２に対してモーメント荷重が作用したときでもナット部材２の傾きを抑制できるようになる。
（３）ボールねじ装置１については、ナット部材２またはねじ軸３の一方を回転させることで他方を軸方向に移動させる使用形態（トルク−推力変換形態）、あるいはナット部材２またはねじ軸３の一方を軸方向に移動させることで他方を回転させる使用形態（推力−トルク変換形態）にすることができる。前者のトルク−推力変換形態については、トルクを推力に変換する正効率と言い、後者の推力−トルク変換形態については、推力をトルクに変換する逆効率と言う。以下で、トルク−推力変換形態に係る４パターン（Ａ−１〜Ａ−４）と、推力−トルク変換形態に係る４パターン（Ｂ−１〜Ｂ−４）を説明する。
【００５４】
（Ａ−１）ナット部材２を回転させながら軸方向に移動させる。この場合、ねじ軸３を非回転かつ軸方向不動にしておいて、ナット部材２を回転駆動させればよい。
【００５５】
（Ａ−２）ナット部材２を回転させずに軸方向に移動させる。この場合、ねじ軸３を軸方向不動にする一方で、ナット部材２を非回転にしておいて、ねじ軸３を回転駆動させればよい。
【００５６】
（Ａ−３）ねじ軸３を回転させながら軸方向に移動させることができる。この場合、ナット部材２を非回転かつ軸方向不動にしておいて、ねじ軸３を回転駆動させればよい。
【００５７】
（Ａ−４）ねじ軸３を回転させずに軸方向に移動させる。この場合、ねじ軸３を非回転にする一方で、ナット部材２を軸方向不動にしておいて、ナット部材２を回転駆動させればよい。
【００５８】
（Ｂ−１）ナット部材２を軸方向不動で回転させる。この場合、ナット部材２を軸方向不動にする一方で、ねじ軸３を非回転にしておいて、ねじ軸３を軸方向に移動させればよい。
【００５９】
（Ｂ−２）ナット部材２を軸方向に移動させながら回転させる。この場合、ねじ軸３を軸方向不動かつ非回転にしておいて、ナット部材２を軸方向に移動させればよい。
【００６０】
（Ｂ−３）ねじ軸３を軸方向不動で回転させる。この場合、ねじ軸３を軸方向不動にする一方で、ナット部材２を非回転にしておいて、ナット部材２を軸方向に移動させればよい。
【００６１】
（Ｂ−４）ねじ軸３を軸方向に移動させながら回転させる。この場合、ナット部材２を軸方向不動かつ非回転にしておいて、ねじ軸３を軸方向に移動させればよい。
【００６２】
【発明の効果】
本発明によれば、循環こまなどのボール循環用外付け部品が不要になるからコストを低減できる一方、保持器が無いから、ボールの総数を増大させて最大負荷容量を増大させられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るボールねじ装置の縦断面図
【図２】図１のボールねじ装置の分解斜視図
【図３】図１のボール循環経路を模式的に示す側面図
【図４】図３のボール循環経路の正面図
【図５】ねじ軸のボール循環溝を展開して示す平面図
【図６】図５のボール循環溝の断面図
【図７】ねじ溝に介装されるボールの状態を示す断面図
【図８】ねじ溝に介装されるボールの変形例を示す断面図
【図９】ねじ溝に介装されるボールの他の変形例を示す断面図
【図１０】図１のボールねじ装置でのボールの組み込み方法を示す説明図
【図１１】本発明の他の実施形態に係るボールねじ装置の縦断面図
【図１２】本発明のさらに他の実施形態に係るボールねじ装置の縦断面図
【符号の説明】
１      ボールねじ装置
２      ナット部材
２１      ナット部材のねじ溝
３      ねじ軸
３１ａ，３１ｂ    ねじ軸のねじ溝
３３，３４      ねじ軸のボール循環溝
４      ボール
４ａ      負荷ボール
４ｂ      調整ボール
５      保持器リング
５１      ボールポケット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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