JPH09210171A - ボールねじ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ボールねじは剛性増加とトルク軽減とが両立し
にくく、したがって微小な位置決め精度は困難である。
本発明はボールねじの低トルク化，低摩耗化による剛性
の維持，トルクスパイクの削減，耐焼付性の向上等を実
現する。 【解決手段】外周面に螺旋状のねじ溝１ｂを有するねじ
軸１と、そのねじ溝１ｂに対応するねじ溝２ｂを有して
ねじ軸１に遊嵌されるボールねじナット２と、両ねじ溝
１ｂ，２ｂ間の螺旋状空間内を転動しつつ循環する多数
のボール３とを備えたボールねじにおいて、ねじ軸１，
ボールねじナット２，ボール３のうちの少なくともいず
れか一つの部材の金属面に化合物反応膜を形成し、且つ
その化合物反応膜を形成する化合物を含む潤滑剤を含有
する潤滑剤含有ポリマ部材１０を、ボール３又はねじ軸
１の少なくとも一方に接触せしめてボールねじナット２
に配設した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ボールねじに係
り、特に、その構成部材の表面に化合物反応膜を有する
ことで低トルク化およびトルクスパイクの低減を果た
し、且つ潤滑剤含有ポリマ部材を配設して自動的経時的
に潤滑剤を供給すると共にその潤滑剤中に化合物反応膜
形成物質を含ませて当該化合物反応膜の修復を可能にし
たボールねじに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に使用されるボールねじは、図９
に示すように、ねじ軸１とこれに多数のボール３を介し
て螺合されたボールねじナット２との間の空間部４にグ
リースや潤滑油等の潤滑剤を充填して潤滑している。ま
た、粉塵等がボールねじナット２内に侵入することを防
止する目的で、ボールねじナット２の端部に環状の凹部
５を設けてそれにシール部材６を嵌着して取り付けるこ
とがある（シールタイプボールねじ）。

【０００３】ボールねじの性能としては、できるだけ剛
性が高くしかも低トルクであることが望ましく、従来は
ボールねじのトルクを軽減させる方法としては、負荷ボ
ールに対してより径の小さいスペーサボールを一定間隔
で挿入する方法、もしくは予圧量を減らす方法、もしく
はボール径に対するねじ溝の径の比を大きくする方法な
どがとられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のボールねじには、次のようないくつかの未解決の課
題がある。 潤滑剤が存在していても、ねじ軸１またはボールねじ
ナット２とボール３とが瞬間的な金属接触を起こし易
く、その接触がトルクスパイク（トルク変動）となって
表れて円滑な作動が損なわれる。また、金属接触により
トルク自体も高い。

【０００５】ボールねじナット２の走行に伴い摩耗が
進行し易く、初期の予圧が失われる結果、次第にボール
ねじ自体の剛性が低下する。 ボールねじナット２の走行によりグリース等の潤滑剤
が枯渇すると、直ちに焼付き・破損が生じて走行不能に
なる。 予圧量を減らす等の方法では剛性の低下をきたす。

【０００６】これに対して、本願出願人は、先に、摺動
又は転がり部材の表面を化学処理して化合物反応膜を形
成することにより、摩擦性，摩耗性，耐荷重性，耐焼付
性等を向上せしめる技術を、特開平２−１５４８１３号
公報，特開平２−２５６９２０号公報等に提案した。一
方、ボールねじに関して、長期にわたり安定して潤滑剤
を自動的に供給できる潤滑剤含有ポリマ部材を取付ける
ことにより、長寿命を保証できるようにした技術を、実
開平７−４９５１号公報，実開平７−４９５２号公報に
提案した。

【０００７】本願発明者らは、これらの技術をボールね
じに適用して、化合物反応膜をボールねじの構成部材の
面に形成することにより摩耗性や焼付性を改善すると共
に、更に化合物反応膜形成物質を潤滑剤中に含ませた潤
滑剤含有ポリマ部材を組み込めば、予め形成した化合物
反応膜が使用により損傷したり部分的に剥離した箇所の
補修も自動的になされ、ボールねじのトルク低減や長期
の耐摩耗性維持に極めて有効であることを見出して本発
明を完成したものである。

【０００８】すなわち本発明は、上記従来のボールねじ
の未解決の課題に着目してなされたものであり、部材面
に低摩耗で耐焼付性を有する化合物反応膜を形成すると
共に、当該化合物反応膜を形成する化合物を含有せしめ
た潤滑剤を絶えず供給して前記化合物反応膜の損傷を自
動修復することにより、低トルク化，低摩耗化による剛
性の維持，トルクスパイクの削減，耐焼付性の向上等を
実現させたボールねじを提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る発明は、外
周面に螺旋状のねじ溝を有するねじ軸と、前記ねじ軸の
ねじ溝に対応するねじ溝を有して前記ねじ軸に遊嵌され
るボールねじナットと、前記両ねじ溝間の螺旋状空間内
を転動しつつ循環する多数のボールとを備えたボールね
じにおいて、前記ねじ軸，ボールねじナット，ボールの
うちの少なくともいずれか一つの部材の金属面に化合物
反応膜を形成し、且つ該化合物反応膜を形成する化合物
を含む潤滑剤を含有する潤滑剤含有ポリマ部材を、前記
ボール又は前記ねじ軸の少なくとも一方に接触せしめて
前記ボールねじナットに配設したことを特徴とする。

【００１０】本発明に係るボールねじは、ねじ軸，ボー
ルねじナット，ボールなどの構成部材の所定の金属面に
化合物反応膜を有する。このことから、部材の金属面同
士が直接接触することがなくなることと併せて、化合物
反応膜自体の摩擦・摩耗特性が向上することにより、ボ
ールねじの予圧ひいては剛性が維持されると共に、低ト
ルク化，トルクスパイクの削減を達成することができ
る。また、たとえグリース等の潤滑剤が枯渇した場合に
も、従来のように直ちに焼付きや破損を起こして走行不
能になるということは無くなる。

【００１１】更に、化合物反応膜を形成する化合物を予
め溶解させた潤滑剤を含んだ潤滑剤含有ポリマ部材をボ
ール或いはねじ軸に接触させて配設することで、ボール
保持部の走行に伴い当該潤滑剤含有ポリマ部材から潤滑
剤が徐々に滲みだし、ボール，ねじ軸，ボールねじナッ
トに行き渡る。それによって、部材面に有する化合物反
応膜の部分的な剥離や損傷を自動的に修復すると共に、
新たな未処理部分にも化合物反応膜が形成されて、より
長期間にわがって低摩擦・低摩耗・耐焼付き性を維持す
ることができる。

【００１２】なお、化合物反応膜を形成する化合物は、
ボールねじの潤滑剤として用いられているグリース中に
含有させても化合物反応膜を形成させることは可能であ
るが、その場合には当該化合物と金属との反応に伴って
グリース中の化合物濃度が低下していくので、反応膜の
形成が時間の経過とともに次第に困難になっていく。こ
れに対して、本願発明によれば常に潤滑剤中の新しい化
合物反応膜形成物と部材面とが接触するから、、化合物
反応膜の生成が長期間にわたって行われる。

【００１３】以下、本発明を詳細を説明する。本発明の
化合物反応膜は、ボールねじの構成部材の金属と、化学
的に活性な有機化合物である有機イオウ化合物，有機リ
ン化合物，有機塩素化合物および有機金属化合物の少な
くとも一種以上とが反応することにより形成された有機
リン酸素化合物−反応膜，有機イオウ酸素化合物−反応
膜，有機塩素酸素化合物−反応膜，有機金属酸素化合物
−反応膜である。

【００１４】前記有機リン酸素化合物−反応膜を形成す
るのに必要な有機リン化合物として、亜リン酸エステル
類，正リン酸エステル類，酸性リン酸エステル類等をあ
げることができる。上記亜リン酸エステル類は、Ｃ₁〜
Ｃ₁₈の炭化水素類（例えば、アルキル，フェニル，ベン
ジル，クレジル，シンナミル，アリル）の亜リン酸エス
テルで、例えばトリオクチルフォスファイト，トリフェ
ニルフォスファイト，トリクレジルフォスファイト，ビ
ス−２−エチルヘキシルフォスファイト，トリデシルフ
ォスファイト，ジブチルハイドロジェンフォスファイ
ト，トリス（ノニルフェニル）フォスファイト，ジラウ
リルハイドロジェンフォスファイト，ジフェニルモノデ
シルフォスファイト，トリラウリルトリチオフォスファ
イト，ジフェニルハイドロジェンフォスファイトなどが
好ましい。

【００１５】又、正リン酸エステル類は、Ｃ₁〜Ｃ₁₈の
炭化水素類（例えば、アルキル，フェニル，ベンジル，
クレジル，シンナミル，アリル）の正リン酸エステル
で、例えばトリフェニルフォスフェート，トリエチルフ
ォスフェート，トリブチルフォスフェート，トリス（２
−エチルヘキシル）フォスフェート，トリデシルフォス
フェート，ジフェニルモノ（２−エチルヘキシル）フォ
スフェート，トリクレジルフォスフェート，トリオクチ
ルフォスフェート，トリステアリルフォスフェートなど
が好ましい。

【００１６】又、酸性リン酸エステル類は、Ｃ₁〜Ｃ₂₀
のモノ又はジヒドロカルビルアッシドフォスフェートで
あり、例えばメチルアッシドフォスフェート，イソプロ
ピルアッシドフォスフェート，ブチルアッシドフォスフ
ェート，２−エチルヘキシルアッシドフォスフェート，
イソデシルアッシドフォスフェート，トリデシルアッシ
ドフォスフェート，ラウリルアッシドフォスフェートな
どが好ましい。

【００１７】前記有機イオウ酸素化合物−反応膜を形成
するのに必要な有機イオウ化合物としては、例えば硫化
鯨油などの硫化油脂類、硫化オレフィン類，メルカプタ
ン類，サルファイド類，スルホキシド類、スルホン類等
をあげることができる。上記の硫化オレフィン類は、Ｃ
₃〜Ｃ₈のオレフィン又はそれから誘導される低分子量ポ
リオレフィンの硫化物で、例えば硫化ペンテン，硫化ブ
チレン，硫化オクテンなどが好ましい。

【００１８】メルカプタン類は、Ｃ₄〜Ｃ₂₀のアルキル
メルカプタン及びメルカプト脂肪酸エステルで、例えば
ｎ−ブチルメルカプタン，イソブチルメルカプタン，第
三ブチルメルカプタン，ｎ−オクチルメルカプタン，第
三ノニルメルカプタン，第三ドデシルメルカプタン，チ
オグリコール酸ブチル，チオロピオン酸エチル，３−メ
ルカプトプロピオン酸オクチルなどが好ましい。

【００１９】サルファイド類は、Ｃ₄〜Ｃ₁₈の炭化水素
類（例えば、アルキル，フェニル，ベンジル，シンナミ
ル，アリル）のモノサルファイド（ −Ｓ− ），ジサ
ルファイド（ −Ｓ−Ｓ− ），トリサルファイド（
−Ｓ−Ｓ−Ｓ− ）で、例えばジブチルモノサルファイ
ド，ジブチルジサルファイド，ジフェニルサルファイ
ド，ジベンジルサルファイドなどが好ましい。

【００２０】スルホキシド類は、Ｃ₄〜Ｃ₂₀の炭化水素
類（例えば、アルキル，フェニル，ベンジル，シンナミ
ル，アリル）のスルホキシドで、例えばジブチルスルホ
キシド，ジベンジルスルホキシドなどが好ましい。スル
ホン類は、Ｃ₄〜Ｃ₂₀のアルキル，フェニル，ベンジ
ル，シンナミル，アリルのスルホンで、例えばジブチル
スルホン，ジドデシルスルホン，フェニルスルホンなど
が好ましい。

【００２１】前記有機塩素酸素化合物−反応膜を形成す
るのに必要な有機塩素化合物としては、塩素化パラフィ
ン類，塩素化油脂類等がある。塩素化パラフィン類とし
ては、例えば、ｎ−オクチルクロライド，塩化パラフィ
ン，塩化オクタデシルが存在し、塩素化油脂類として
は、例えば、塩化鯨油が存在する。

【００２２】前記有機金属酸素化合物−反応膜を形成す
るのに必要な有機金属化合物としては、金属ジヒドロカ
ルビルジチオフォスフェート類，金属ジヒドロカルビル
ジチオカーバメート類，ナフテン酸塩類等がある。上記
金属ジヒドロカルビルジチオフォスフェート類は、各ヒ
ドロカルビル基がＣ₄〜Ｃ₂₀である金属ジヒドロカルビ
ルジチオフォスフェートで、例えばＺｎジメチルジチオ
フォスフェート，Ｚｎブチルイソオクチルジチオフォス
フェート，Ｚｎジ（４−メチル−２−ペンチル）ジチオ
フォスフェート，Ｚｎジ（テトラプロぺニルフェニル）
ジチオフォスフェート，Ｚｎ（２−エチル−１−ヘキシ
ル）ジチオフォスフェート，Ｚｎ（イソオクチル）ジチ
オフォスフェート，Ｚｎ（エチルフェニル）ジチオフォ
スフェート，Ｚｎ（アミル）ジチオフォスフェート，Ｚ
ｎジ（ヘキシル）ジチオフォスフェート、或いは金属と
して上記亜鉛（Ｚｎ）の他、鉛（Ｐｂ），カドミウム
（Ｃｄ），アンチモン（Ｓｂ），モリブデン（Ｍｏ）な
どのものが好ましい。

【００２３】金属ジヒドロカルビルジチオカーバメート
類は、各ヒドロカルビル基がＣ₄〜Ｃ₂₀である金属ジヒ
ドロカルビルジチオカーバメートで、例えばＺｎジメチ
ルジチオカーバメート，Ｚｎブチルイソオクチルジチオ
カーバメート，Ｚｎジ（４−メチル−２−ペンチル）ジ
チオカーバメート，Ｚｎジ（テトラプロぺニルフェニ
ル）ジチオカーバメート，Ｚｎ（２−エチル−１−ヘキ
シル）ジチオカーバメート，Ｚｎ（イソオクチル）ジチ
オカーバメート，Ｚｎ（エチルフェニル）ジチオカーバ
メート，Ｚｎ（アミル）ジチオカーバメート，Ｚｎジ
（ヘキシル）ジチオカーバメート、或いは金属として上
記亜鉛（Ｚｎ）の他、鉛（Ｐｂ），カドミウム（Ｃ
ｄ），アンチモン（Ｓｂ），モリブデン（Ｍｏ）などの
ものが好ましい。

【００２４】又、ナフテン酸塩類はナフテン酸の金属塩
で、例えばナフテン酸鉛などが好ましい。上述のような
化合物反応膜を形成する種々の化合物は、そのまま単体
で、或いは油や溶剤に溶解し希釈された状態で、濃度
０．１〜１００重量％の範囲で使用することができる。
ここで油としては、例えば、精製パラフィン，ジフェニ
ル等の非極性のものを使用でき、溶剤としては、例え
ば、トルエン等の非極性溶媒を使用できる。その他の
油，溶媒を使用することもできるが、非極性のものであ
ることが好ましい。

【００２５】化合物反応膜を形成するには、所定濃度の
前記有機リン化合物，有機イオウ化合物，有機塩素化合
物，有機金属化合物の各々が単独で、もしくは複数種類
混合して用いられる。また、同一種類の化合物内では、
各具体的化合物が単独或いは混合されて用いられる。単
独で、もしくは混合して用いられた前記各化合物の種類
とその含有量に応じて、ボールねじを構成する被処理部
材の表面に、有機リン酸素化合物−反応膜，有機イオウ
酸素化合物−反応膜，有機塩素酸素化合物−反応膜，有
機金属酸素化合物−反応膜、又はこれらが二種以上混在
した化合物反応膜が形成される。

【００２６】本発明のボールねじにおいて化合物反応膜
を施す部位は、構成部材であるねじ軸，ボールねじナッ
ト，ボールのうちいずれか一つの部材の金属面であれ
ば、ボールねじのトルク軽減に効果がある。もっともこ
れ以外の部分に化合物反応膜が形成されていても良い。
部材同士が接触する面であれば特に有効である。接触面
のみに化合物反応膜を形成する場合には、接触面以外の
面には適宜にマスキングを施しておく。

【００２７】化合物反応膜の膜厚としては、０．０１〜
０．５μｍの範囲が良く、より好ましくは０．０３〜
０．３μｍである。０．０１μｍ未満では表面処理の効
果が見られない。一方、０．５μｍを越える場合は、表
面処理によってかえって表面が荒れてしまい、その結果
焼付きが発生し易くなる。化合物反応膜の形成は次のよ
うに行うことができる。

【００２８】すなわち、ボールねじの被処理部材を、予
め所定濃度に調整した化合物液中に浸漬し、温度を室温
から２００℃の範囲内の所定温度に制御しつつ、目的の
膜厚になるように時間を制御して反応させる。または、
被処理部材の金属表面に前記化合物を塗布し熱分解させ
ながら反応させてもよい。かくすることにより、被処理
物の表面に所定厚みの化合物反応膜を形成することがで
きる。その、化合物反応膜の形成過程において、例え
ば、超音波などを利用すると、反応形成膜の均一性を改
善したり、反応速度を増加させることができる。

【００２９】続いて、本発明の潤滑剤含有ポリマ部材の
材料について詳細に説明する。本発明のボールねじに使
用する潤滑剤含有ポリマ部材は、ポリエチレン，ポリプ
ロピレン，ポリブチレン，ポリメチルペンテン等の基本
的に同じ化学構造を有するポリ（α−）オレフィン系ポ
リマーの群から選定した合成樹脂に、潤滑剤としてポリ
α−オレフィン油のようなパラフィン系炭化水素油、ナ
フテン系炭化水素油、鉱油、ジアルキルジフェニルエー
テル油のようなエーテル油、フタル酸エステル・トリメ
リット酸エステルのようなエステル油等の何れかを単独
もしくは混合油の形で混ぜて調整した原料を、射出成形
により成形したものであり、潤滑剤の中に予め酸化防止
剤，錆止め剤，あわ消し剤，極圧剤等の各種の添加剤を
加えたものでもよい。

【００３０】上記潤滑剤含有ポリマ部材の組成比は、全
重量に対してポリオレフィン系樹脂２０〜８０重量％、
潤滑剤（化合物反応膜形成化合物が添加されている、以
下同じ）８０〜２０重量％である。ポリオレフィン系樹
脂が２０重量％未満の場合は、あるレベル以上の硬さ・
強度が得られない。また、ポリオレフィン系樹脂が８０
重量％を越える場合（つまり、潤滑剤が２０重量％未満
の場合）は、潤滑剤の供給が少なくなり、化合物反応膜
の修復（生成）能力が低下する。

【００３１】上記合成樹脂の群は、基本構造は同じでそ
の平均分子量が異なっており、１×１０³ 〜５×１０⁶
の範囲におよんでいる。その中で、平均分子量１×１０
³ 〜１×１０⁶ という比較的低分子量のものと、１×１
０⁶ 〜５×１０⁶ という超高分子量のものとを、単独も
しくは必要に応じて混合して用いる。本発明の潤滑剤含
有ポリマ部材の機械的強度を向上させるため、上述のポ
リ（α−）オレフィン系樹脂に、以下のような熱可塑性
樹脂および熱硬化性樹脂を添加したものでもよい。

【００３２】熱可塑性樹脂としては、ポリアミド，ポリ
カーボネート，ポリブチレンテレフタレート，ポリフェ
ニレンサルファイド，ポリエーテルスルホン，ポリエー
テルエーテルケトン，ポリアミドイミド，ポリスチレ
ン，ＡＢＳ樹脂等の各樹脂を使用することができる。熱
硬化性樹脂としては、不飽和ポリエステル樹脂，尿素樹
脂，メラミン樹脂，フェノール樹脂，ポリイミド樹脂，
エポキシ樹脂等の各樹脂を使用することができる。

【００３３】これらの樹脂は、単独または混合して用い
ても良い。また、ポリオレフィン系樹脂とそれ以外の樹
脂とを、より均一な状態で分散させるために、必要に応
じて適当な相溶化剤を加えてあっても良い。また、機械
的強度を向上させるために、充填材を添加してもよい。
例えば、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、チタン酸
カリウムウィスカーやホウ酸アルミニウムウィスカー等
の無機ウィスカー類、或いはガラス繊維やアスベスト、
金属繊維等の無機繊維類及びこれらを布状に編組したも
の、また有機化合物では、カーボンブラック、黒鉛粉
末、カーボン繊維、アラミド繊維やポリエステル繊維等
を添加してもよい。

【００３４】更に、ポリオレフィン系樹脂の熱による劣
化を防止する目的で、Ｎ，Ｎ' −ジフェニル−Ｐ−フェ
ニレンジアミン、２，２' −メチレンビス（４−エチル
−６−ｔ−ブチルフェノール）等の老化防止剤、また光
による劣化を防止する目的で、２−ヒドロキシ−４−ｎ
−オクトキシベンゾフェノン、２−（２' −ヒドロキシ
−３' −第三−ブチル−５' −メチル−フェニル）−５
−クロロベンゾトリアゾール等の紫外線吸収剤を添加し
てもよい。

【００３５】潤滑剤中に添加される化合物反応膜形成化
合物は、先に述べた通りの、ボールねじの構成部材の金
属と反応して化合物反応膜を形成する化学的に活性な有
機化合物である有機イオウ化合物，有機リン化合物，有
機塩素化合物および有機金属化合物の少なくとも一種以
上である。これらの化合物は、ボールねじ構成部材の金
属と接触して反応し、当該金属面に有機リン酸素化合物
−反応膜，有機イオウ酸素化合物−反応膜，有機塩素酸
素化合物−反応膜，有機金属酸素化合物−反応膜等を形
成する。その添加量は、潤滑剤の全体量中に、濃度とし
て１〜１０重量％であり、好ましくは３〜７重量％にな
るように調整する。添加濃度１重量％未満では反応膜の
修復能力が不十分である。一方、添加濃度１０重量％を
越えた場合は、反応膜の生成（修復）が過多になり、か
えって金属面が荒れる。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。先ず構成を述べると、図１は、循
環駒式ボールねじの第１の実施形態例の斜視図、図２は
その循環駒の斜視図である。外周面１ａに螺旋状のねじ
溝１ｂを有するねじ軸１に、内周面２ａにねじ軸１のね
じ溝１ｂに対応したねじ溝２ｂを有するボールねじナッ
ト２が多数のボール３を介して螺合されている。ボール
ねじナット２の円筒胴部には、前記対向した両ねじ溝１
ｂ，２ｂで形成された螺旋状空間内を転動しつつ移動す
るボール３を導いて循環させるためのボール循環路１１
を有する潤滑剤含有ポリマ部材としての循環駒１０が嵌
着されている。そのボール循環路１１はほぼＳ字状に湾
曲しており、Ａ点からボール循環路１１に沿って進んだ
ボール３がねじ軸１の外周面（ランド部）１ａを乗り越
え、Ｄ点でねじ軸のねじ溝１ｂとボールねじナットのね
じ溝２ｂとの間に入り、もとのＡ点に戻る循環を繰り返
すようになっている。

【００３７】ここで、循環駒１０を構成する潤滑剤含有
ポリマの組成は、低分子量ポリエチレン（三菱油化(株)
製ＰＺ５０Ｕ）４０重量％、超高分子量ポリエチレン
（三井石油化学(株)ミペロン，登録商標，ＸＭ２２０）
１０重量％、パラフィン系鉱油（日本石油(株)製ＦＢＫ
ＲＯ１００）４７．５重量％及びこの鉱油に予め溶解
させた化合物反応膜形成化合物としての酸性リン酸エス
テル類であるトリデシルモノアッシドフォスフェート
（和光純薬(株)製）２．５重量％に設定されている。

【００３８】また、予め少なくとも一つのボールねじ部
材の金属面に形成する化合物反応膜として、この実施形
態例では、ボール３をトリデシルモノアッシドフォスフ
ェート液に浸漬させることにより、ボール表面にリン酸
エステル化成処理を施して厚さ０．０５μｍの化合物反
応膜を形成した。次の作用を述べる。

【００３９】図１のボールねじのねじ軸１の両端を図外
の軸受を介して回転可能に支持して、一方の軸端に連結
した図示しない駆動モータにより回転駆動させる。ボー
ルねじナット２は図示しない被搬送テーブルに固定され
る。駆動モータの正逆回転によるねじ軸１の正逆回転に
応じて、ボールねじナット２と共に被搬送テーブルがね
じ軸１の軸方向に前後進して走行する。

【００４０】このとき、ボール３は、対向した両ねじ溝
１ｂ，２ｂで形成された螺旋状空間内を転動しつつ移動
し、循環駒１０のＡ点に達してＳ字状のボール循環路１
１に沿って進み、ねじ軸１の外周面（ランド部）１ａを
乗り越え、Ｄ点でねじ軸のねじ溝１ｂとボールねじナッ
トのねじ溝２ｂとの間に入り、もとのＡ点に戻る循環を
繰り返す。通常、ボールねじのねじ軸１とボールねじナ
ット２との間の空間部にグリースや潤滑油等の潤滑剤を
充填してあり、ボール３の円滑な転動が維持されている
が、その潤滑剤が枯渇すると、直ちに焼付きが発生して
しまう。しかし、この場合は、ボール３の表面に化合物
反応膜が形成されているため、焼付きが防止できる。ま
た、たとえ始めに充填した潤滑剤が枯渇しても、ボール
３が循環駒１０を通過する際に、潤滑剤含有ポリマから
経時的に徐々に滲みだしてくる潤滑剤がボール３および
両ねじ溝１ｂ，２ｂにいきわたり長期間の潤滑が行われ
るるから、その点からも焼付きが防止される。

【００４１】しかし、長時間の運転等でボール３の表面
の化合物反応膜が部分的に剥離したり損傷を受けたりす
ると、その部分で金属面が露出する。すると潤滑剤が存
在していても、ねじ軸１の金属面と短時間の直接接触を
起こし易くなる。その瞬間的な金属接触がトルクスパイ
クとなって表れ、ボール３の円滑な作動を妨げる。ま
た、金属接触によりトルク自体も高くなる。これをその
まま放置すれば、やがて摩耗が進行して、初期に設定し
てある予圧が失われる結果、ボールねじ自体の剛性が失
われ、例えばガタが発生したり、位置決め精度の低下を
招くに到る。ところが、本実施形態例にあっては、循環
駒１０の潤滑剤含有ポリマから経時的に徐々に滲みだし
てくる潤滑剤に含有されている化合物反応膜形成化合物
としてのトリデシルモノアッシドフォスフェートが、前
記ボール３の露出金属面（及びねじ軸１のねじ溝１ｂ，
ボールねじナット２のねじ溝２ｂの金属面等）と反応し
て新たに有機リン酸素化合物−反応膜が形成される。そ
のため、非常に長期間にわたって低摩擦，低摩耗，耐焼
付き性を維持することができる。

【００４２】図３に第２の実施形態例を示す。一般に、
高精度の位置決めのためボールねじの軸方向のすきまを
ゼロにし、更に軸方向荷重に対する弾性変位量を小さく
して剛性を上げるために、ボールねじに予圧を与える。
予圧方式には種々あるが、例えばねじ溝１ｂ，２ｂでな
る溝空間よりも僅かに大きなボール（オーバーサイズボ
ール）３を挿入して予圧を付与する方式もその一つであ
る。その場合、作動性向上のために、溝空間よりも僅か
に小さなスペーサボール３Ａが各ボール３の間に交互に
介挿され、ボール３に接触して回転する。

【００４３】この実施形態例は、ボール３にリン酸エス
テル化成処理を施して表面に予め化合物反応膜を形成す
ると共に、潤滑油含有ポリマ部材１０としてスペーサボ
ール３Ａを利用したものである。そのスペーサボール３
Ａから、化合物反応膜形成化合物を含有した潤滑剤が経
時的に徐々に滲み出してきてボール３，ねじ溝１ｂ，ね
じ溝２ｂへと均一にくまなく行き渡る。これにより前記
第１の実施形態例と同様の作用効果が得られる。

【００４４】この実施形態例の潤滑剤含有ポリマの組成
及びリン酸エステル化成処理の内容は前記第１の実施形
態例と同じである。図４ないし図６に、第３の実施形態
例を示す。この実施形態例は、ボール３にリン酸エステ
ル化成処理を施して表面に予め化合物反応膜を形成する
と共に、潤滑油含有ポリマ部材としてのシート状のシー
ル部材１０をチューブ循環式ボールねじの循環チューブ
１５と組み合わせて用いている。循環チューブ１５は、
図６に示すようにほぼコ字形状で両端にチューブタング
部１６を有している。一方、ボールねじナット２には、
図示されないが、外周面から内径のねじ溝に抜ける貫通
孔が複数状のねじ溝を隔てて二個一対に形成されてい
る。循環チューブ１５は両端をこの貫通孔に差し入れて
ボールねじナット２の外部に装着され、チューブ押さえ
部材１８をねじ１９で締め付けて固定される。

【００４５】この実施形態例では、前記循環チューブ１
５の中間部の下面に、長手方向のスリット状の開口１７
が形成されている。その開口１７を蓋するように、シー
ト状のシール部材１０を循環チューブ１５とボールねじ
ナット２の外周面との間に介挿して、シート状のシール
部材１０と循環チューブ１５との両者を同時にチューブ
押さえ部材１８で固定してある。

【００４６】シート状のシール部材１０からは化合物反
応膜形成化合物を含有した潤滑剤が経時的に徐々に滲み
出しており、ボール３が循環チューブ１５内を通過する
とき、開口１７に面したシール部材１０に接触してボー
ル３に供給され、さらにねじ溝１ｂ，２ｂへと均一にく
まなく行き渡る。これにより前記第１の実施形態例と同
様の作用効果が得られる。

【００４７】この実施形態例の潤滑剤含有ポリマの組成
及びリン酸エステル化成処理の内容も前記第１の実施形
態例と同じである。図７に、第４の実施形態例を示す。
この実施形態例は、エンドキャップ循環式ボールねじの
ボール３にリン酸エステル化成処理を施して表面に予め
化合物反応膜を形成すると共に、エンドキャップに潤滑
油含有ポリマ部材１０を適用したものである。エンドキ
ャップ循環式ボールねじは、高速送りに最適な超大リー
ドボールねじに好適に採用される簡単な構造のボールね
じで、ボールねじナット２の両端に取り付けたエンドキ
ャップ（循環部品）２０，２０に設けた湾曲通路２１及
びナットに設けられた貫通孔２２を通り、ボール３が循
環して元の位置に戻る循環方式である。

【００４８】図７に示す実施形態例では、その潤滑油含
有ポリマ部材１０としてのエンドキャップ２０から経時
的に徐々に滲み出す潤滑剤が、エンドキャップ２０の湾
曲通路２１内を通過するボール３に供給されて、さらに
ねじ溝へと均一にくまなく行き渡る。これにより前記第
１の実施形態例と同様の作用効果が得られる。この実施
形態例の潤滑剤含有ポリマの組成及びリン酸エステル化
成処理の内容も前記第１の実施形態例と同じである。

【００４９】図８に、第５の実施形態例を示す。この実
施形態例は、シールタイプのボールねじのボール３にリ
ン酸エステル化成処理を施して表面に予め化合物反応膜
を形成すると共に、潤滑油含有ポリマ部材１０としての
シールを適用したものである。外周面１ａに螺旋状のね
じ溝１ｂを有するねじ軸１に、ボールねじナット２が多
数のボール３を介して螺合されている。ボールねじナッ
ト２は内周面２ａにねじ軸１のねじ溝１ｂに対応したね
じ溝２ｂを有すると共に、そのねじ溝２ｂ内を転動する
ボール３を導いて循環させるための図示しないボール循
環路を肉厚の胴部分に有している。ナット端面の環状の
凹部５に潤滑剤含有ポリマ部材１０としてのシールが嵌
着され、止めねじ１１によりボールねじナット２に固定
されている。

【００５０】その潤滑油含有ポリマ部材１０としてのシ
ールから経時的に徐々に滲み出す潤滑剤が、ねじ軸１の
ねじ溝１ｂからボール３に供給されて、さらにボールね
じナット２のねじ溝２ｂへと均一にくまなく行き渡る。
これにより前記第１の実施形態例と同様の作用効果が得
られる。この実施形態例の潤滑剤含有ポリマの組成及び
リン酸エステル化成処理の内容も前記第１の実施形態例
と同じである。

【００５１】最後に、本発明のボールねじと従来のボー
ルねじとの性能比較試験により、本発明の効果を説明す
る。これは、図９に示すシールタイプのボールねじにお
いて、その構成要素であるボール３及びシール６を種々
組み換えたもので走行試験を行い、トルクとトルクスパ
イクの初期値と５００ｋｍ走行後の値をそれぞれ比較し
たものである。

【００５２】表１に試料ボールねじのボール及びシール
の内容を示し、表２に試験結果を示した。なお、試験結
果のトルク値の表示は、ＮＯ．１試料（従来例１）のト
ルク平均値を１００％とした。

【００５３】

【表１】

【００５４】

【表２】

【００５５】表から明らかなように、ボールに酸性リン
酸エステル処理を施し且つシールには酸性リン酸エステ
ル含有潤滑剤を含有する潤滑剤含有ポリマ部材を用いた
本発明例の場合は、いずれも初期トルクは低く、初期ト
ルクスパイクが無く、５００ｋｍ走行後においてもトル
クは初期トルクと全く変わらず、且つ瞬間的な金属接触
に基づくトルクスパイクの発現も認められなかった。こ
れに対して、ボール，シール共に標準品を用いた比較例
１及び３の場合は５００ｋｍ走行後の摩耗によるトルク
低下と共にトルクスパイクが認められる。また、ボール
には酸性リン酸エステル処理を施し、シールは標準品を
用いた比較例２及び４の場合も同じく、５００ｋｍ走行
後の摩耗によるトルク低下と共にトルクスパイクが認め
られたが、これはボールに予め形成しておいた酸性リン
酸エステル処理による化合物反応膜の５００ｋｍ走行中
の破損箇所が自己補修されなかったことによるものと考
えられる。

【００５６】なお、上記各実施形態例では、化合物反応
膜をボールねじの構成部材のうちのボールに形成したも
のについて述べたが、本発明はこれに限定されず、その
他の構成部材であるボールねじナットまたはねじ軸に形
成しても良く、あるいは複数の部材にそれぞれ形成して
も良い。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ボールねじの構成部材であるねじ軸，ボールねじナッ
ト，ボールのうちの少なくともいずれか一つの部材の金
属面に化合物反応膜を形成すると共に、当該化合物反応
膜を形成する化合物を含む潤滑剤を含有する潤滑剤含有
ポリマ部材を、ボール又はねじ軸の少なくとも一方に接
触させて配設したため、化合物反応膜が金属同士の直接
接触を防いで焼付きを防止すると共に、化合物反応膜の
剥離や損傷も潤滑剤含有ポリマ部材からの潤滑剤の供給
がある限り自己修理が可能であり、その結果、極めて長
期にわたり低トルク化，低摩耗化による剛性の維持，ト
ルクスパイクの削減，耐焼付性の向上が実現できるとい
う効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態例の一部を切り開いて
示す斜視図である。

【図２】図１に示すものの潤滑剤含有ポリマ部材（循環
駒）の斜視図である。

【図３】本発明の第２の実施形態例の要部を模式的に示
す断面図である。

【図４】本発明の第３の実施形態例の外形平面図であ
る。

【図５】図４の正面図である。

【図６】図４に示すものの循環チューブの斜視図であ
る。

【図７】本発明の第４の実施形態例の断面図である。

【図８】本発明の第５の実施形態例の要部の断面図であ
る。

【図９】比較試験に供したシールタイプボールねじの断
面図である。

【符号の説明】

１ ねじ軸、 １ｂ ねじ溝 ２ ボールねじナット ２ｂ ねじ溝 ３ ボール １０ 潤滑剤含有ポリマ部材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外周面に螺旋状のねじ溝を有するねじ軸
   と、前記ねじ軸のねじ溝に対応するねじ溝を有して前記
   ねじ軸に遊嵌されるボールねじナットと、前記両ねじ溝
   間の螺旋状空間内を転動しつつ循環する多数のボールと
   を備えたボールねじにおいて、 前記ねじ軸，ボールねじナット，ボールのうちの少なく
   ともいずれか一つの部材の金属面に化合物反応膜を形成
   し、且つ該化合物反応膜を形成する化合物を含む潤滑剤
   を含有する潤滑剤含有ポリマ部材を、前記ボール又は前
   記ねじ軸の少なくとも一方に接触せしめて前記ボールね
   じナットに配設したことを特徴とするボールねじ。