(57)【要約】【課題】組立に手間がかかることなく容易に騒音を低減することができるボールねじ装置を提供する。【解決手段】スペーサボール比率が１：１とされたボールねじ装置の経路長をＬ、リード角をα、ボール中心径をＢ、回路内の負荷ボール数をＺ、ボール径をＤとした場合、１リード当たりの負荷ボール数ｍを、Ｂπ／｛（Ｌｃｏｓα）／Ｚ｝≦ｍ≦Ｂπ／（２Ｄｃｏｓα）で表し、１リード当たりの負荷ボール数の整数倍ｎｍ（ｎは整数）を、ｎＢπ／｛（Ｌｃｏｓα）／Ｚ｝≦ｎｍ≦ｎＢπ／（２Ｄｃｏｓα）で表したとき、ねじ軸の螺旋方向のねじ溝の前記１リード当たりの負荷ボール数の整数倍ｎｍの範囲内にある１リード当たりのうねりの山数において、うねり振幅を０．０１μｍｒｍｓ以下とする。【選択図】      図１
2005003046.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に螺旋状のねじ溝を有するねじ軸と、該ねじ軸のねじ溝に対応するねじ溝を内周面に有して前記ねじ軸に螺合されるナットと、前記両ねじ溝間に形成される負荷軌道に転動可能に装填された多数のボールとを備え、該多数のボールは、負荷ボールとスペーサボールが一個置きに配置されてスペーサボール比率が１：１とされたボールねじ装置において、
経路長をＬ、リード角をα、ボール中心径をＢ、回路内の負荷ボール数をＺ、ボール径をＤとした場合、１リード当たりの負荷ボール数ｍを、Ｂπ／｛（Ｌｃｏｓα）／Ｚ｝≦ｍ≦Ｂπ／（２Ｄｃｏｓα）で表し、１リード当たりの負荷ボール数の整数倍ｎｍ（ｎは整数）を、ｎＢπ／｛（Ｌｃｏｓα）／Ｚ｝≦ｎｍ≦ｎＢπ／（２Ｄｃｏｓα）で表したとき、前記ねじ軸の螺旋方向の前記ねじ溝の前記１リード当たりの負荷ボール数ｍの整数倍ｎｍの範囲内にある１リード当たりのうねりの山数において、うねり振幅を０．０１μｍｒｍｓ以下とした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、各種の機器の送り機構等に用いられ、負荷ボールとスペーサボールが一個置きに配置されてスペーサボール比率が１：１とされたボールねじ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種のボールねじ装置としては、例えば図３に示すものが知られている。このボールねじ装置１は、外周面に螺旋状のねじ溝２を有するねじ軸３に、内周面にねじ溝２に対応する螺旋状のねじ溝４を有するナット６が螺合されている。
ナット６のねじ溝４とねじ軸３のねじ溝２とは互いに対向して両者の間に螺旋状の負荷軌道を形成しており、該負荷軌道には転動体としての多数のボール５が転動可能に装填されている。そして、ねじ軸３（又はナット６）の回転により、ナット６（又はねじ軸３）がボール５の転動を介して軸方向に移動するようになっている。ここで、多数のボール５は、負荷ボールとスペーサボール（負荷ボールより若干小径）が一個置きに配置されてスペーサボール比率１：１とされており、これにより、互いに隣合うボールの相対回転が逆方向となり、滑らかな転動となる。
【０００３】
なお、図のようにボール循環式のボールねじ装置の場合は、例えばナット６の外周面の一部を平坦面にしてこの平坦面に両ねじ溝２，４間に連通する２個一組の孔７をねじ軸３を跨ぐように形成し、この一組の孔７にボール循環部材の一例としての略コ字状の循環チューブ８の両端を嵌め込むことにより、両ねじ溝２，４間の負荷軌道に沿って公転するボール５を該負荷軌道の途中から循環チューブ８で掬い上げて元の負荷軌道に戻し、これにより、ボール５を無限循環させるようにしている。
【０００４】
ところで、ボールねじ装置や直動案内軸受装置等の直動装置は、生産性の向上を目的として高速化が進み、それに伴って直動装置の運転時の低騒音化が要求されている。そのため、直動案内軸受装置では軌道溝に超仕上げ加工を施して、該軌道溝の研削加工時の研削砥石による振動で生じる微小な加工うねりを落としている。
ところが、ボールねじ装置においては、一般的にねじ軸のねじ溝は研削加工した後は、超仕上げのような仕上げ加工がされていないので、加工うねりが生じている。そのため、加工うねりの山数と１リード当たりの負荷ボール数の整数倍が偶然一致したときに、騒音の増加とにつながる問題がある。
【０００５】
ここで、スペーサボール比率１：１の仕様における１リード当たりの負荷ボール数ｍは、ボールねじ装置の経路長をＬ、リード角をα、ボール中心径をＢ、回路内の負荷ボール数をＺ、ボール径をＤとしたとき、次のように算出することができる。なお、スペーサボールは負荷ボールより若干小径ではあるが、その差はごくわずかであるため、スペーサボール径＝負荷ボール径として問題ない。また、各ボール間に保持ピースを用いていなければボールとボールとの間に隙間が生じているので、１リードの当たりの負荷ボール数はボールが隙間なく詰まったとき（回路の１箇所に隙間が集まったとき）と隙間が回路長に均等に配分されたときを考える必要がある。
【０００６】
各ボール間の隙間が詰まったときの負荷ボールの間隔は負荷ボールの間にスペーサボールが入るのでボール径の倍の２Ｄであり、ねじ溝の１リードの螺旋方向の距離はＢπ／ｃｏｓαであるから、１リード当たりの負荷ボール数ｍはＢπ／（２Ｄｃｏｓα）となる。
同様に各ボール間の隙間が均等に配分されたときの負荷ボールの間隔はＬ／Ｚであるから、１リード当たりの負荷ボール数ｍはＢπ／｛（Ｌｃｏｓα）／Ｚ｝となる。従って、１リード当たりの負荷ボール数ｍはＢπ／｛（Ｌｃｏｓα）／Ｚ｝≦ｍ≦Ｂπ／（２Ｄｃｏｓα）となり、ねじ軸のねじ溝にこの１リード当たりの負荷ボール数ｍの整数倍ｎｍ（ｎは整数）のうねりの山数が存在すれば、騒音が大きくなる可能性がある。また、負荷ボール数は総ボール仕様の場合の半分になるので、総ボールのときでは発生しない周波数でも騒音が大きくなる可能性がある。
【０００７】
このような騒音の問題を解決するために、各ボール間に異なる厚さの保持ピースを介装することで、ねじ溝の加工うねりのピッチとボールの間隔が合致する箇所を減らすようにしたボールねじ装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１３−１４１０２０号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献１のボールねじ装置においては、ねじ溝の加工うねりの山数とボールの山数が一致していないと判断することが難しく、しかもボールねじ装置の組み立て時に手間がかかるといった問題がある。
本発明はこのような不都合を解消するためになされたものであり、組立に手間がかかることなく容易に騒音を低減することができるボールねじ装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、外周面に螺旋状のねじ溝を有するねじ軸と、該ねじ軸のねじ溝に対応するねじ溝を内周面に有して前記ねじ軸に螺合されるナットと、前記両ねじ溝間に形成される負荷軌道に転動可能に装填された多数のボールとを備え、該多数のボールは、負荷ボールとスペーサボールが一個置きに配置されてスペーサボール比率が１：１とされたボールねじ装置において、
経路長をＬ、リード角をα、ボール中心径をＢ、回路内の負荷ボール数をＺ、ボール径をＤとした場合、１リード当たりの負荷ボール数ｍを、Ｂπ／｛（Ｌｃｏｓα）／Ｚ｝≦ｍ≦Ｂπ／（２Ｄｃｏｓα）で表し、１リード当たりの負荷ボール数の整数倍ｎｍ（ｎは整数）を、ｎＢπ／｛（Ｌｃｏｓα）／Ｚ｝≦ｎｍ≦ｎＢπ／（２Ｄｃｏｓα）で表したとき、前記ねじ軸の螺旋方向の前記ねじ溝の前記１リード当たりの負荷ボール数ｍの整数倍ｎｍの範囲内にある１リード当たりのうねりの山数において、うねり振幅を０．０１μｍｒｍｓ以下としたことを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の一例を図を参照して説明する。図１は本発明例及び比較例における１リード当たりのうねりの山数とうねり振幅との関係を示すグラフ図、図２は本発明例及び比較例の音響試験における周波数と音圧レベル（ＳＰＬ）との関係を示すグラフ図である。なお、この実施の形態では、図３で説明した従来のボールねじ装置と相違する点のみを説明し、重複部分は符号を流用する。
【００１２】
本発明の実施の形態の一例であるボールねじ装置は、スペーサボール比率１：１仕様のボールねじ装置の経路長をＬ、リード角をα、ボール中心径をＢ、回路内の負荷ボール数をＺ、ボール径をＤとした場合、１リード当たりの負荷ボール数ｍを、Ｂπ／｛（Ｌｃｏｓα）／Ｚ｝≦ｍ≦Ｂπ／（２Ｄｃｏｓα）で表し、１リード当たりの負荷ボール数の整数倍ｎｍ（ｎは整数）を、ｎＢπ／｛（Ｌｃｏｓα）／Ｚ｝≦ｎｍ≦ｎＢπ／（２Ｄｃｏｓα）で表したとき、ねじ軸３の螺旋方向のねじ溝２の前記１リード当たりの負荷ボール数ｍの整数倍ｎｍの範囲内にある１リード当たりのうねりの山数において、うねり振幅を０．０１μｍｒｍｓ以下としており、これにより、組立に手間をかけることなく容易にボールねじ装置の騒音を低減することができる。
【００１３】
図１に、ねじ軸３のねじ溝２に通常の研削加工を施した比較例とねじ軸３のねじ溝２のうねり振幅を低減した本発明例とにおける１リード当たりのうねりの山数とうねり振幅との関係を示し、図２に、図１の本発明例及び比較例のねじ軸３にそれぞれ同じナット６及びボール５を組み込んで製作したボールねじ装置を用いて音響試験を行った結果を示す。
【００１４】
ここで、本発明例及び比較例のねじ軸３を用いて試験するボールねじ装置の仕様は、総ボール仕様で軸径φ２０ｍｍ、リード１０、回転速度４０００ｍｉｎ−１、１リード当たりの負荷ボール数ｍ＝７．８〜８．４個／リードとした。
つまり、この１リード当たりの負荷ボール数ｍの整数倍ｎｍの範囲に、ねじ軸３のねじ溝２の螺旋方向のうねりの山数が存在すれば騒音が大きくなる可能性がある。図１及び図２のそれぞれの矢印は、１リード当たりの負荷ボール数ｍの整数倍ｎｍのうねりの山数を表していて、矢印上の数字は各周波数に影響しているうねりの山数を表している。
【００１５】
各図より、矢印のうねりの山数のうねり振幅を小さくすることで、騒音が低減していることが判る。これにより、１リード当たりの負荷ボール数ｍは７．８〜８．４個／リードであることから、１リード当たりの負荷ボール数ｍの整数倍ｎｍのねじ軸３のねじ溝２のうねりの山数を減らすことで騒音が低減することが判る。
次に、前記うねり振幅を少しずつ小さくして、ボールねじ装置の騒音に影響を与えないうねり振幅を確認した。表１に図１の矢印で示したうねり振幅を小さくしていったときの、うねり振幅と騒音（最小音圧レベルとの差）を示す。
【００１６】
【表１】
2005003046.tif 000003
【００１７】
なお、表１の最小音圧レベルとの差は、図１の矢印のうねり振幅が全て０．０１μｍｒｍｓ以下になったときの騒音を０とし、これを基準としている。表１から明らかなように、全てのうねり振幅が０．０１μｍｒｍｓ以下の本発明の実施例１〜３は騒音が小さく、一つでもうねり振幅が０．０１μｍｒｍｓを越える比較例１〜５は騒音が大きいことが判る。これより、１リード当たりの負荷ボール数ｍの整数倍ｎｍとなるうねりの山数のうねり振幅を全て０．０１μｍｒｍｓ以下に抑えることによってボールねじ装置の騒音が低下することが確認できた。
なお、本発明のボールねじ装置の構成は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。
【００１８】
【発明の効果】
上記の説明から明らかなように、本発明によれば、スペーサボール比率が１：１とされたボールねじ装置において、ねじ軸の螺旋方向のねじ溝の１リード当たりの負荷ボール数ｍの整数倍ｎｍの範囲内にある１リード当たりのうねりの山数のうねり振幅を０．０１μｍｒｍｓ以下としているので、組立に手間がかかることなく容易に騒音を低減することができるボールねじ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明例及び比較例における１リード当たりのうねりの山数とうねり振幅との関係を示すグラフ図である。
【図２】本発明例及び比較例の音響試験における周波数と音圧レベル（ＳＰＬ）との関係を示すグラフ図である。
【図３】従来のボールねじ装置の一例を説明するための断面図である。
【符号の説明】
２…ねじ溝
３…ねじ軸
４…ねじ溝
５…ボール
６…ナット
【図１】
2005003046.tif 000004
【図２】
2005003046.tif 000005
【図３】
2005003046.tif 000006