WO2015102109A1 - ボールねじ - Google Patents

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WO2015102109A1
WO2015102109A1 PCT/JP2015/050037 JP2015050037W WO2015102109A1 WO 2015102109 A1 WO2015102109 A1 WO 2015102109A1 JP 2015050037 W JP2015050037 W JP 2015050037W WO 2015102109 A1 WO2015102109 A1 WO 2015102109A1
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WO
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ball
screw
nut
screw shaft
scooping
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PCT/JP2015/050037
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English (en)
French (fr)
Inventor
佐藤　秀之
Original Assignee
日本精工株式会社
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20—Screw mechanisms
    • F16H25/22—Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members
    • F16H25/2204—Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members with balls
    • F16H25/2214—Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members with balls with elements for guiding the circulating balls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20—Screw mechanisms
    • F16H25/22—Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members
    • F16H25/2204—Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members with balls
    • F16H2025/2242—Thread profile of the screw or nut showing a pointed "gothic" arch in cross-section

Definitions

  • the present invention relates to a ball screw that converts rotational motion into linear motion.
  • the present invention relates to a technique for extending the life of a ball screw used for high load applications.
  • the shape of the screw shaft and nut thread groove of the conventional ball screw was formed so that the initial contact angle between the thread groove and the ball was about 45 ° and the maximum contact angle was about 65 °. This takes into account the balance of processability, operability, load capacity, and the like.
  • the ball screw with multiple circuits is designed to arrange the mounting positions of multiple circulation tubes in the axial direction at the same circumferential position, that is, the design where all of the multiple circulation tubes are arranged in a line in the axial direction on the outer periphery of the nut Was normal. This is to reduce the number of processing steps.
  • the attachment positions of the circulation tubes 50a, 50b, and 50c in each circuit are the same circumferential position.
  • the selection of the ball screw was performed after setting a large safety factor so that it could sufficiently withstand the use conditions of the ball screw.
  • it is effective to increase the diameter of the ball screw, that is, the diameter of the screw shaft 52.
  • the ball screw shaft diameter cannot be increased, the number of circuits through which the ball circulates is increased and the number of balls is increased.
  • the problem has been solved by increasing the lead of the thread groove and using a ball having a large diameter.
  • the following measures were usually taken, including the case of increasing the ball screw shaft diameter.
  • the load condition at the time of selecting the ball screw it is assumed that all the balls rolling between the screw shaft 52 and the nut 51 are equally loaded.
  • the load applied to each ball in this case is obtained by dividing the load applied to the entire ball screw by the number of effective balls in the nut 51.
  • the effective ball is a ball that is actually rolling between the screw shaft 52 and the nut 51. That is, the balls in the circulation path such as the circulation tube are not included in the effective balls.
  • the contact surface pressure between the thread groove and the ball is calculated based on the assumed load.
  • An appropriate ball screw is selected by comparing the value of the contact surface pressure with a database of the function and life of the ball screw obtained through experiments or the like.
  • the load is not equally applied to all the effective balls. Due to the elastic deformation of the screw shaft 52 and the nut 51 when subjected to a load, the axial load distribution in the nut 51 varies.
  • the distribution of elastic displacement along the axial direction is represented by an arrow in the figure.
  • stress is concentrated at the contact points between the balls located near both ends of the nut 51 and the screw grooves 51a and 52a that contact the balls. Can be seen. For example, this tendency is remarkable when a processing table for heavy cutting is supported by a ball screw on the processing table.
  • the conventional ball screw As described above, there is a concern of stress concentration at the contact portion between the ball and the screw groove at both ends of the nut 51 and an increase in load on the ball within a specific range. Therefore, the conventional ball screw has a problem that unless the safety factor at the time of design is set large, the surface of each screw groove 51a, 52a of the screw shaft 52 or the nut 51 is prematurely peeled off or abnormal wear occurs. It was.
  • the safety factor is set to a large value, the ball screw becomes large, so that there is a problem that the target specification is not met or the cost is increased.
  • the present invention has been made paying attention to the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a ball screw that can make the load distribution of the ball screw uniform and reduce the stress concentration generated in the ball at a specific position. To do.
  • the ball screw of the present application is A screw shaft having a first thread groove on the outer peripheral surface; A nut having a second thread groove on the inner peripheral surface facing the first thread groove; A plurality of balls housed in a spiral passage formed by the first thread groove and the second thread groove; In each of the ball screws provided with three or more ball circulation members attached to the nut and forming a circulation path connecting two portions of the spiral passage, It is assumed that at least one of the ball circulation members is disposed at a circumferential position different from the other ball circulation members.
  • At least two of the ball circulation members are arranged at the same position in the circumferential direction, It is assumed that the at least one ball circulation member is disposed between the at least two ball circulation members in the axial direction.
  • the at least one ball circulation member and the two ball circulation members are arranged at positions different by 180 ° in the circumferential direction.
  • a portion of the second screw groove that constitutes a circuit in which the ball circulates together with the at least one ball circulation member includes a circuit in which the ball circulates together with the at least two ball circulation members. It is assumed that the preload is generated by shifting in the axial direction from a position equidistant from the two portions of the second thread groove to be configured.
  • the nut has a support member that rotatably supports the screw shaft at one end portion of the screw shaft,
  • the nut has a flange extending radially outward at an end opposite to the support member.
  • the ball circulation member is An outer scooping portion that scoops up the ball in the spiral passage on the radially outer side, and an inner scooping portion that scoops up the ball in the spiral passage on the radially inner side.
  • the outer scooping part and the inner scooping part constitute a recess recessed from the tip side to the ball feed passage side between them,
  • the ball circulation member is composed of two components separated from a portion of the recess located closest to the ball feed passage by a dividing surface along the path of the ball.
  • the dividing surface is disposed closer to the inner scooping portion than the locus of the center of the ball passing through the ball circulation member in the vicinity of the recess.
  • the first thread groove has a curvature which is smoothly continuous at both ends in a cross section perpendicular to the traveling direction of the ball, and has a curvature not less than 1/2 and not more than twice the radius of the ball.
  • An arc part having a radius is provided.
  • a value obtained by subtracting the maximum radius of the screw shaft from the distance from the central axis of the screw shaft to the center of the ball in the first screw groove is 10% or less of the diameter of the ball.
  • the seal has a contact portion attached to an end portion of the nut and contacting the screw shaft,
  • the contact portion has a curved surface with an arc-shaped cross section at least on the screw shaft side.
  • the load distribution for a plurality of balls rolling between the screw shaft and the nut is averaged by simple means. That is, the stress concentration generated in some balls is reduced. Therefore, there is an effect that the load capacity becomes larger than before without increasing the outer diameter of the ball screw.
  • the load capacity increases without increasing the size of the ball screw, it can be more easily applied to high load applications (for example, injection molding machines, moldings, power cylinders).
  • FIG. 1 is a side view showing a ball screw according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view for explaining the configuration of the ball screw according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing the shape of the thread groove according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the contact angle and the contact ellipse.
  • FIG. 5 is a diagram showing the effect of the characteristic arrangement in the axial direction of the circuit of the present invention by comparing the distribution of the axial load ignoring the variation in the circumferential load distribution.
  • FIG. 6 is a diagram showing the effect of the circuit inversion of this embodiment by comparing the axial load distribution in consideration of the axial variation and the circumferential load distribution variation.
  • FIG. 7 is a view showing a conventional ball screw.
  • FIG. 8 is a diagram showing the amount of elastic displacement that causes variations in axial load.
  • FIG. 9 is a diagram showing ball circulation in one circuit.
  • FIG. 10 is a view taken in the direction of the arrow 10-10 in FIG.
  • FIG. 11 is a plan view illustrating a case where the present embodiment is applied to a double nut type ball screw.
  • FIG. 12 is a view showing a state where the ball screw according to the embodiment of the present invention is used in a cantilever support structure.
  • FIG. 13A, FIG. 13B, FIG. 13C, and FIG. 13D are diagrams for explaining operations and effects when the ball screw according to the embodiment of the present invention is used in a cantilever support structure.
  • FIG. 13A shows the action state of the axial load
  • FIG. 13B shows the load distribution of the ball when the screw shaft is assumed to be a rigid body
  • FIG. 13C shows the load distribution of the ball when the nut is assumed to be a rigid body. Shows the load distribution of the ball in consideration of the elastic deformation of the screw shaft and nut.
  • 14A, 14B, 14C, and 14D are diagrams for explaining the influence on the load distribution of the ball by the ratio of the cross-sectional area of the screw shaft and the cross-sectional area of the nut according to the second embodiment of the present invention.
  • 14A and 14B show a case where both cross-sectional areas are made equal
  • FIG. 14C shows a case where the cross-sectional area on the nut side is relatively large.
  • FIG. 17 is an arrow view in the 17 direction shown in FIG. 16 and shows the nut before the side cap is mounted.
  • FIG. 18 is an arrow view in the 18 direction shown in FIG. 16 and shows a state after the side cap is mounted.
  • FIG. 19 is a perspective view showing a side cap according to a first modification of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 20 is a perspective view showing a side cap constituent member according to a first modification of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 21 is an explanatory view showing, in an enlarged manner, a portion indicated by a circle 21 in FIG. 20 of the side cap according to the first modification of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 22 is a cross-sectional view for explaining the combined state of the peripheral walls at the scooping base end portion according to the second modification of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 23 is a perspective view for explaining a combined state of the peripheral walls at the scooping base end portion according to the second modification of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 24 is a view of a ball screw according to a modification of the embodiment of the present invention as seen from the radial direction.
  • FIG. 25 is a perspective view of a side cap of a comparative example of a modification of the embodiment of the present invention.
  • FIG. 26 is an explanatory diagram showing, in an enlarged manner, the main part of the comparative example in which the dividing line of the modification of the embodiment of the present invention is matched to the trajectory of the ball center.
  • FIG. 27 is a perspective view showing a side cap component of a comparative example in which the side cap is aligned with the locus of the ball center.
  • FIG. 28 is a cross-sectional view of the ball groove of the screw shaft according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 29 is a continuous plot of the ball collision position on the ball groove indicated by the arrow 29 in FIG. The case where the ball motion trajectory is ideal is shown.
  • FIG. 30 is a continuous plot of the ball collision position on the ball groove indicated by arrow 29 in FIG. The case where the ball motion trajectory is realistic is shown.
  • FIG. 31 is a continuous plot of the ball collision position on the ball groove in a conventional ball screw. The case where the ball motion trajectory is realistic is shown.
  • FIG. 32 is a sectional view of a ball groove of a screw shaft according to a conventional example.
  • FIG. 33 is a plan view of a tube-type ball screw according to a conventional example.
  • FIG. 34 is a cross-sectional view taken along line 34-34 shown in FIG.
  • FIG. 35 is a sectional view of a ball groove of a screw shaft according to another conventional example.
  • FIG. 36 is a perspective view of a top circulating ball screw.
  • FIG. 39 is an enlarged cross-sectional view of the seal 15 according to the embodiment of the present invention.
  • 40 is an enlarged view of the contact portion 15b of the seal 15 shown in FIG.
  • FIG. 41 is a cross-sectional view of a circulating tube type ball screw nut cut in the axial direction.
  • FIG. 42 is a front view of a conventional seal.
  • 43 is a cross-sectional view taken along line 43-43 shown in FIG.
  • FIG. 44 is an enlarged cross-sectional view of another prior art seal.
  • FIG. 45 is a further enlarged view of the seal piece 5d of the seal 5 of FIG.
  • a nut 3 is screwed onto the outer periphery of a screw shaft 2 via a plurality of balls.
  • the nut 3 linearly moves relative to the screw shaft 2 by the relative rotation of the screw shaft 2 and the nut 3.
  • a male screw-like screw groove 2a is provided as a first screw groove.
  • a female thread-like thread groove 9 is provided as a second thread groove at a position facing the thread groove 2 a of the screw shaft 2 in the radial direction.
  • Both the screw grooves 2a and 9 form a spiral passage, in which a plurality of balls 1 (shown by hatching in FIG. 2) are accommodated. The ball 1 rolls and circulates along the thread groove 2a as the screw shaft 2 and the nut 3 rotate relative to each other.
  • the ball screw of this embodiment is a tube type ball screw having three circuits through which the ball circulates.
  • the thread groove 9 of the nut 3 is divided into three sections along the axial direction. Both ends of the thread groove 9 in each section are connected by circulation tubes 5, 6, and 7, which are ball circulation members. As a result, three circuits in which the ball circulates are formed.
  • the first circuit X, the second circuit Y, and the third circuit Z are referred to from the left side in FIGS.
  • the circulation tube 6 of the second circuit Y is inverted 180 ° in the circumferential direction as shown in FIG. 1 with respect to the attachment positions of the circulation tubes 5 and 7 of the first circuit X and the third circuit Z. Provided in position.
  • the leads of the screw groove 2a on the screw shaft 2 side are equally spaced over the entire length.
  • the initial contact angle D is set to 50 ° to 55 °
  • the maximum contact angle E is set to 75 °.
  • the initial contact angle is 51 ° to 54 °, and the maximum contact angle is 72 °.
  • the ball 1 having a ball diameter Da having the following relationship with respect to the lead L of the thread groove 9 is used.
  • Da / L can be set to 0.7 or more by increasing the angle in the axial direction of the scooping portion of the ball 1 from the thread groove to the tube. Yes.
  • the attachment position of the circulation tube 6 of the second circuit Y is reversed 180 ° in the circumferential direction with respect to the attachment positions of the circulation tubes 5 and 7 of the first circuit X and the third circuit Z.
  • a portion where the number of effective balls in the first circuit X and the third circuit Z in the circumferential direction is small and a portion where the number of effective balls in the second circuit Y is small overlap in the circumferential direction. . That is, dispersion of the load distribution with respect to each effective ball 1 in the circumferential direction can be suppressed by dispersing the no-load zone (portion where the ball 1 does not exist) in the circumferential direction.
  • the load distribution in the axial direction and the circumferential direction with respect to the effective ball (the ball 1 rolling between the screw shaft 2 and the nut 3) is made more uniform than before. Therefore, the load distribution with respect to each effective ball, and further the load distribution with respect to each screw groove 2a, 9 of the screw shaft 2 and nut 3 in contact with the ball are averaged to increase the load capacity.
  • the initial contact angle E and the maximum contact angle F of the ball 1 are made larger than before, and Da / L is set to 0.7 or more, thereby further increasing the load capacity. .
  • the configuration of the present embodiment is also effective when the ball diameter is 10 mm or more.
  • a ball screw for an electric injection molding machine a ball screw having a relation of the following formula is preferable. 0.7 ⁇ (Da / L) ⁇ 0.9 (ie, Da is 70 to 90% of L)
  • the attachment position of the circulation tube 6 of the second circuit Y is inverted by 180 ° with respect to the attachment position of the circulation tube 5 of the first circuit X.
  • the attachment position of 7 may be reversed 180 ° with respect to the attachment position of the circulation tube 5 of the first circuit X.
  • the first circuit X and the second circuit Y may be set to the same circumferential position, and only the third circuit Z may be inverted by 180 °.
  • the circulation tube does not necessarily need to be inverted by 180 °, and the circumferential position of the plurality of circulation tubes should be set so that the distribution of the number of effective balls in the circumferential direction is uniform or close to uniform. That's fine.
  • the thread groove 9b of the second circuit Y is disposed closer to the third circuit Z.
  • An embodiment is given.
  • the thread groove 9b of the second circuit Y is arranged closer to the first circuit X. That is, the thread groove of the circuit at a position sandwiched between a plurality of circuits may be shifted from the position equidistant from both adjacent circuits in the same direction as the axial load applied to the nut 3.
  • the distribution of the amount of elastic displacement in the axial direction of the nut is averaged by disposing a part of the plurality of circuits in the axial direction in accordance with the direction of the axial load. .
  • the diameter of the ball 1 used in the second circuit Y in the present embodiment is made larger than the diameter of the ball 1 used in the first circuit X and the third circuit Z.
  • the same effect as described above can also be obtained by changing the diameter of the ball loaded in the circuit.
  • the thread groove 9 of the second circuit Y is arranged closer to the first circuit X or the third circuit Z, and the diameter of the ball 1 of the second circuit Y is set to the diameter of the ball 1 of the first circuit X and the third circuit Z. You may set so that it may become larger.
  • both the inversion of the circuit by 180 ° and the disposition of the thread groove 9 of the second circuit Y closer to the third circuit Z are employed, but the load distribution of only one of the two is adopted. The variation is reduced and the load capacity is increased as compared with the conventional case.
  • the ball screw according to the present invention having the above-described configuration and the ball having the same specifications as the conventional one in which the three circulation tubes 5, 6, and 7 are attached at the same circumferential position and the circuit of the second circuit Y is not arranged near the third circuit Z.
  • the load distribution state was analyzed for the screw (comparative example), results as shown in FIGS. 5 and 6 were obtained.
  • FIG. 5 shows the distribution of the axial load applied to the effective ball 1 when the variation in the load distribution in the circumferential direction is ignored and only the variation in the axial direction is considered.
  • A is the ball screw of the present invention
  • B is the ball screw of the comparative example.
  • the load in the second circuit Y increases and the load in the first circuit X and the third circuit Z decreases, so that the load distribution in the axial direction is reduced. Averaged.
  • FIG. 6 shows the axial load applied to each effective ball 1 along the thread groove 9 when the variation in the axial direction and the load distribution in the circumferential direction are taken into consideration.
  • A solid line
  • B broken line
  • the amplitude of the load along the thread groove 9 is smaller, and the load distribution in the circumferential direction is averaged.
  • the load capacity increased by about 20% from the load capacity of the ball screw B of the comparative example without changing the outer diameter dimension.
  • the ball screw to which the present invention is applicable is not limited to the tube circulation type as shown in the embodiment.
  • a so-called deflector circulation system as shown in FIG. 1 of Japanese Utility Model Publication No. 5-35228 guide having a ball return groove for communicating a plurality of sets of ball communication passages with each other and attached to the outer peripheral portion of the nut.
  • a circulation path is configured by a plate and a ball lifting member that is arranged on the inner side of each ball communication path and sequentially guides a group of balls interposed between the screw grooves of the ball screw shaft and the nut to the ball communication path side. It is also applicable to those that are).
  • the ball communication path is connected to the guide plate attached to the outer periphery of the nut having a ball return groove for communicating the ball communication paths with each other).
  • a guide piece to be inserted and projected is formed, an outer ball guide surface is formed on the inner surface side of the guide piece, and the outer ball guide surface is substantially formed between both ends of the ball return groove and each ball communication path. It is also applicable to those that are configured to change the direction of the ball. Further, the above feature can be applied to a side cap type ball screw.
  • the side cap type ball screw will be described later as a first modified example and a second modified example.
  • the ball screw in which the circuit in which the ball 1 circulates is described as three circuits of the first (X), the second (Y), and the third (Z), but the present invention is limited to three circuits. Instead, it can be applied to a circuit having four or more circuits. Moreover, it is not limited to one provided with three or more circuits in one nut, but may be a total of three or more circuits in total using two or more nuts as in the double nut type described later.
  • the so-called single nut type having one nut is described, but in addition, for example, two or more as in the so-called double nut type using two nuts 3A and 3B shown in FIG. It is also applicable to those using the nut.
  • one of the two nuts 3A, 3B may be inverted 180 °, or each nut 3A
  • One of the two circuits 10, 11 and 12, 13 provided in 3B may be inverted by 180 °.
  • the respective circuits (the set of circuits 10 and 11 and the set of circuits 12 and 13) provided in each nut may be arranged so as to be shifted in the axial direction from the normal position.
  • the ball screw device may have a cantilever support structure as shown in FIG.
  • the one axial end 101a side shown on the right side in FIG. 12 is rotatably supported by a support unit 103 which is a support member.
  • a support bearing for the ball screw used in the support unit 103 for example, a thrust angular ball bearing can be used.
  • the support unit 103 is fixed to the fixing member 104.
  • a pulley 105 is attached to one end of the screw shaft 101 in the axial direction. As the pulley 105 rotates, the screw shaft 101 rotates. The rotation of the nut 102 is limited, and the nut 102 is configured to move linearly by the rotation of the screw shaft 101.
  • the nut 102 is provided with a flange portion 107a at an axial end opposite to the support unit 103 side.
  • the flange portion 107 a constitutes the attachment portion 107.
  • An attachment member 108 driven by the nut 102 is attached to the attachment portion 107 with bolts.
  • the mounting portion 107 constitutes an axial load acting portion.
  • the load distribution of the ball along the axial direction is represented by the position of the mounting portion 107 as shown in FIG. 13B.
  • the load becomes the largest and gradually decreases toward the other end (support unit 103 side).
  • the nut 102 is assumed to be a rigid body, and the elastic deformation of the screw shaft 101 is considered. Then, as shown in FIG. 13C, the load distribution of the ball along the axial direction has the largest load on the support unit 103 side (axial end portion 101a side of the screw shaft 101), and the other end portion (nut It gradually becomes smaller toward the mounting portion 107) of 102.
  • both the nut 102 and the screw shaft 101 are elastically deformed in the axial direction, when the elastic displacement of the both 101 and 102 is taken into consideration, the load distribution becomes uniform as shown in FIG. 13D. That is, in this embodiment, by providing the nut mounting portion 107 at the end of the nut 102 opposite to the support unit 103, the portion where the load is concentrated due to the elastic deformation of the nut 102 and the elastic deformation of the screw shaft 101. The part where the load is concentrated is separated in the axial direction. As a result, the load distribution along the axial direction of the nut is relatively large at both ends and relatively small at the center, but the difference between the maximum value and the minimum value is small. That is, the load on the ball is made uniform. Therefore, the screw shaft 101 and the nut 102 are preferably elastically deformed to the same extent.
  • the cross-sectional area of the screw shaft 101 that is, the area of the cross section obtained by cutting the screw shaft 101 in the direction perpendicular to the axial direction
  • the cross-sectional area of the nut 102 that is, the nut 102 cut in the direction perpendicular to the axial direction.
  • FIGS. 14A and 14B show a difference in load distribution in FIGS. 14A and 14B. That is, FIG. 14A shows a case where the cross sectional area of both is increased, and FIG. 14B shows a case where the cross sectional area of both is reduced. That is, the larger the cross-sectional area of the screw shaft 101 and the nut 102, the less the influence of elastic deformation. Therefore, the cross-sectional area of the screw shaft 101 and the nut 102 is desirably as large as possible. When the screw shaft 101 and the nut 102 are compared, the cross-sectional area of the screw shaft 101 on the inner side inevitably tends to be smaller than the cross-sectional area of the nut 102.
  • the cross-sectional area of the screw shaft 101 is larger than usual so as to be approximately equal to the cross-sectional area of the nut 102.
  • the cross-sectional area ratio between the screw shaft 101 and the nut 102 is preferably within a range in which the load applied to the ball can be balanced to some extent in consideration of the elastic deformation of the screw shaft 101 and the nut 102. Therefore, it is preferable that the cross-sectional area of one is not more than twice the cross-sectional area of the other.
  • FIG. 15 is a view of a ball screw according to a modification of the embodiment of the present invention as seen in the radial direction.
  • FIG. 16 is a view of a ball screw according to a modification of the embodiment of the present invention when viewed in the axial direction.
  • FIG. 17 is an arrow view in the 17 direction shown in FIG. 16 and shows the nut before the side cap is mounted.
  • FIG. 18 is an arrow view in the 18 direction shown in FIG. 16 and shows a state after the side cap is mounted.
  • the ball screw 10 includes a screw shaft 12 and a nut 14 as shown in FIGS.
  • the screw shaft 12 has a helical thread groove 11 on the outer peripheral surface.
  • the nut 14 has a helical thread groove 13 corresponding to the thread groove 11 of the screw shaft 12 on the inner peripheral surface.
  • the nut 14 is fitted to the screw shaft 12, and the screw groove 13 of the nut 14 and the screw groove 11 of the screw shaft 12 face each other.
  • a spiral passage 8 is formed between the thread groove 13 and the thread groove 11. In the spiral passage 8, a plurality of balls 215 as rolling elements are loaded so as to be able to roll.
  • the nut 14 has a side cap attachment surface 16 formed of a rectangular flat surface on the outer peripheral surface thereof.
  • a pair of long holes 20 are formed in the side cap mounting surface 16.
  • the long hole 20 is drilled through to the spiral passage 8 formed between the thread grooves 11 and 13.
  • a side cap 17 as a ball circulation member is attached to the side cap attachment surface 16.
  • the side cap 17 has a pair of leg portions 19, and the pair of leg portions 19 are inserted into the long holes 20 formed in the side cap mounting surface 16 of the screw shaft 12. It can be fitted with almost no gap from the direction perpendicular to the axial direction (see FIG. 15).
  • the entire side cap 17 is attached to the side cap mounting surface 16 by a lid-shaped side cap cover 26 that covers the side cap 17.
  • the side cap cover 26 is screwed to the nut 14 with a set screw 18.
  • a ball scooping (returning) passage 21 is formed in the side cap 17 inside the leg portion 19 (see FIG. 16).
  • the ball scooping (returning) passage 21 is formed to be inclined with respect to the outer peripheral wall surface of the leg portion 19.
  • This ball scooping passage 21 is continuous with the ball feeding passage 22.
  • the ball feed passage 22 and the pair of ball scooping passages 21 constitute a circulation path 27.
  • the side cap 17 has a structure in which the leg portion 19 can be easily fitted into the long hole 20 formed in the side cap mounting surface 16. Further, the traveling direction of the ball 215 in the ball scooping passage 21 formed in the leg portion 19 can be scooped up in a direction substantially tangential to the screw shaft 12 and substantially coincident with the lead angles of both the screw grooves 11 and 13. It has a three-dimensional configuration. Therefore, the processing of the nut 14 is simplified, and the degree of freedom in design of the circulation path 27, that is, the ball scooping path 21 and the ball feed path 22 can be improved.
  • the circulation path 27 and the spiral path 8 constitute a circuit in which the balls 215 circulate infinitely.
  • FIG. 19 is a perspective view of a side cap
  • FIG. 20 is a perspective view showing one side cap constituent member obtained by dividing the side cap.
  • the side cap 17 is manufactured by resin molding, and is configured by combining a pair of side cap constituent members 23 and 23 formed by molding a resin material, for example.
  • the side cap constituent members 23 and 23 have the same shape.
  • a line indicated by a symbol PL in FIG. 19 indicates a dividing line that divides the side cap 17 into the side cap constituent members 23.
  • a circulation path 27 including a ball scooping path 21 and a ball feeding path 22 is formed inside the side cap 17.
  • the side cap 17 is formed point-symmetrically with the center point as a symmetric point when viewed from the upper side of FIG. And as shown in FIG. 20, it is comprised from the two side cap structural members 23 which formed the interface 23d along the advancing direction of the ball
  • FIG. 21 is an explanatory view showing, in an enlarged manner, a main part (a periphery of a part surrounded by a circle 21 in FIG. 20) of the dividing line of the side cap.
  • a main part a periphery of a part surrounded by a circle 21 in FIG. 20
  • the division example in the scooping base end part of the inner side ball scooping part which concerns on a present Example is shown.
  • the side cap 17 has an inner ball scooping portion 24 at the tip of the ball scooping passage 21 of the side cap 17.
  • the inner ball scooping portion 24 is directed from the ball scooping passage 21 toward the screw groove 11 in order to smoothly scoop the ball 215 rolling in the spiral passage 8 from the spiral passage 8 to the ball scooping passage 21.
  • And has a tongue shape to be inserted into the screw groove 11 of the screw shaft 12.
  • a tongue-shaped outer scooping portion 28 is also formed in the thread groove and on the leg portion 19 of the other side cap constituting member 23. Therefore, a V-shaped concave portion 25 having an acute angle is formed between the inner ball scooping portion 24 and the outer scooping portion 28.
  • the dividing line PL extends from the deepest portion of each recess 25 of the pair of leg portions 19. That is, the dividing line PL that divides the side cap 17 into the two side cap constituent members 23, 23 is set at a position where the concave portion 25 is divided at the V-shaped apex.
  • each concave portion 25 has an arc-shaped portion in the vicinity of the scooping base end portion 24a, as indicated by reference numeral 23f in FIG. Further, the arc and the dividing line PL thereon are set so as to be connected gently.
  • the split surface 23d of the side cap component member 23 has a ball in the vicinity of the scooping base end portion 24a (portion surrounded by a circle 21 in FIG. 20) when viewed in the axial direction.
  • An overhang portion 23f that protrudes toward the inner ball scooping portion 24 with respect to the locus BCD (shown in FIG. 21) at the center of 215 is provided.
  • the scooping base end portion 24a is formed away from the track BCD when viewed in the axial direction. Thereby, since the scooping base end part 24a has a gentle shape, the stress concentration at the scooping base end part 24a can be preferably alleviated.
  • symbol Z of the figure has shown the scooping point which scoops up the ball
  • the dividing line PL in a portion other than the vicinity of the scooping base end portion 24 a is aligned with the locus of the center of the ball 215, and the two side cap constituting members 23, 23 are set so as to surround the circumference of the ball almost equally to each other. Thereby, the performance which restrains ball 215 can be stabilized.
  • the ball 215 that has rolled between the screw grooves 11 and 13 is scooped up in the lead angle direction of the screw grooves 11 and 13 by the ball scooping passage 21 of the side cap 17 and into the ball feed passage 22. Guided smoothly. Therefore, in this ball screw 10, even if the leads of the thread grooves 11 and 13 become large, the traveling direction of the ball 215 is not suddenly bent. Therefore, the ball 215 is damaged or noises when the ball 215 is lifted up. Can be suppressed. Furthermore, unlike the end cap type ball screw, for example, there is no restriction that the number of ball circulation circuits is limited to the number of thread grooves, so load capacity can be increased without increasing the number of balls (number of turns) per circuit. Can be increased.
  • the side cap 17 is composed of a pair of side cap constituting members 23, 23 divided into two along the traveling direction of the ball 215. Therefore, it is possible to easily form the circulation path 27 in the side cap 17 by resin molding or the like by scooping up the ball 215 in the direction matching the lead angle of the thread grooves 11 and 13 and returning it to the spiral path 8 again.
  • the side cap 17 can be molded with a single mold by combining the side cap 17 with a pair of side cap components 23, 23 having the same shape. Thereby, the side cap 17 can be manufactured more easily.
  • the split surface 23 d that divides the side cap 17 into the side cap constituent members 23, 23 has a recess 25 formed between the inner ball scooping portion 24 and the outer ball scooping portion 28. Dividing at the deepest part of the recess 25.
  • the shape of the base end portion 240a is complicated, which causes stress concentration.
  • the scooping base end portion 24a has a gentle and simple shape due to the above-described configuration, so that the impact of the ball 215 circulating in the side cap 17 acts on the side cap constituent member 23. Even in this case, there is almost no risk of fatigue failure starting from the scooping base end 24a or the vicinity of the scooping base end 24a. Therefore, according to the present embodiment, the high-speed operation performance and durability performance of the ball screw can be improved.
  • the side cap 17 prevents the deepest portion of the recess 25 from being formed on the scooping base end 24a.
  • the stress concentration at the scooping base end portion 24a can be preferably alleviated.
  • the split surface of the ball circulation member constituting member 23 is shifted toward the inner ball scooping portion 24 with respect to the ball trajectory drawn by the center of the ball 215.
  • the performance of restraining the ball 215 by the peripheral wall in the vicinity of 24a may become unstable.
  • FIG. 22 and FIG. 23 are diagrams for explaining the combined state of the peripheral walls in the vicinity of the scooping base end portion by the pair of side cap constituent members 23, 23 according to the present embodiment.
  • the side cap 17 includes the two side cap constituent members 23, and the pair of side cap constituent members 23 and 23 each have a split surface (mating surface) 23d (see FIG. 20). .
  • this 2nd modification differs only in the shape of the overhang
  • the overhanging portion 23 f is used as a scooping base end portion 24 a of the other side cap constituting member 23. It is formed so as to cover the outside.
  • the dividing position of the two side cap constituent members 23, 23 is different between the two side cap constituent members 23, 23 in the ratio of the peripheral wall surrounding the ball in the vicinity of the scooping base end portion 24a.
  • the ball restraining performance by the peripheral wall in the vicinity of the scooping base end portion 24a can be stabilized. Note that the symbol O in the figure indicates the center position of the ball 215.
  • the ball circulating member is used as the side cap 17 and the weakly raised base end portion 24a having the configuration of the above-described embodiment.
  • each of the above modifications may further include a protrusion and a hole as positioning portions for mutual alignment with respect to the dividing surface (mating surface) 23d.
  • the side cap 17 may have a structure in which a side cap attachment hole for directly passing the set screw 18 is formed.
  • the dividing line PL has two side cap components 23 along the trajectory of the center of the ball except for the scooping base end portion 24 a.
  • the present invention is not limited to this, and the dividing line does not have to be at an equally divided position.
  • the side cap component members 23 and 23 are arranged at portions other than the vicinity of the scooping base end portion.
  • the dividing line PL is preferably set evenly according to the trajectory of the ball center.
  • the side cap 17 may be configured as a completely integrated type.
  • the side cap 17 may be comprised combining the side cap structural member divided
  • the shape of the recess 25 is a V-shaped groove having an acute angle
  • the shape of the recess 25 is not limited to the V-shaped groove.
  • the recess includes a “dent” such as a notch or a groove, and the shape of the recess may be U-shaped or semicircular.
  • the ball screw 10 has been described as an example in which the side cap 17 (side cap constituent members 23 and 23) is formed of a resin.
  • the side cap 17 is formed by metal molding, for example, sintered steel. It may be formed of a sintered material such as, or may be formed by metal injection molding (MIM). By setting it as such a structure, it can be used also on the high temperature conditions which are not suitable for use of resin.
  • MIM metal injection molding
  • FIG. 28 shows a cross-sectional shape of the ball groove 2 a of the screw shaft 2.
  • the outer diameter portion (land portion) 4 of the screw shaft 2 and the substantially semicircular ball rolling portion 35 of the ball groove 2a are connected by an arc portion 311 chamfered in an arc shape.
  • the arc portion 311 is formed smoothly and continuously with the curve of the ball rolling portion 35.
  • the upper part of the circular arc part 311 is adjacent to the land part 4 at the intersection P2. Further, in this embodiment, the difference Y between the distance from the center axis of the screw shaft 2 to the center of the ball 1 in the screw groove 2a and the distance from the center axis of the screw shaft 2 to the surface of the land portion 4 is calculated as follows. 1 is set to be smaller than 10% of the diameter. In order to reduce the stress concentration due to the impact of the ball collision, it is desirable to make the radius of curvature R of the arc portion 311 as large as possible. However, as the radius of curvature R increases, the position of the intersection point P2 between the arc portion 311 and the land portion 4 approaches the groove center and the shape becomes a sharp protrusion.
  • the radius of curvature R exceeds the limit, the ball has an opportunity to collide with the vicinity of the point P2, and at the same time, the stress concentration at the time of the collision increases, and the risk of damage to the shoulder of the land portion increases. Therefore, it is necessary to provide an upper limit to the radius of curvature R of the arc portion 311 to avoid the danger.
  • the inventor plots the position where the ball 1 first collides with the surface of the ball groove 2a when the ball 1 passes through the ball circulation tube and is fed toward the ball groove 2a of the screw shaft 2.
  • the upper limit of the radius of curvature R of the arc portion 311 is defined by analyzing the obtained diagram. 29 to 31 are diagrams in the case where the results of continuously plotting the ball collision positions are looked down from the top of FIG. In each figure, when the ball center position comes to the height of the uppermost point E1, the ball collides with the surface of the ball groove 2a at the point E2 shown directly below E1.
  • FIG. 29 shows a case where the trajectory in which the ball 1 is fed into the ball groove 2a is ideal and there is no variation.
  • the ball 1 collides only with the ball rolling portion 35 regardless of the radius of curvature R of the arc portion 311. Therefore, the upper limit of the radius of curvature R of the arc portion 311 does not matter.
  • the locus of the ball inevitably varies within a certain range depending on the use conditions such as processing and assembly errors of the ball screw and operation speed.
  • FIG. 30 and FIG. 31 show the analysis results when considering the dimensional accuracy of the ball screw and the deviation of the ball trajectory estimated from the experimental results.
  • FIG. 30 shows the ball groove shape of the present embodiment shown in FIG. 28, and the point E2 where the ball collides with the surface of the ball groove 2a is in the arc portion 311.
  • FIG. 1 since the radius of curvature R of the arc portion 311 is formed to be approximately equal to the ball radius, the possibility of damage from there is very small.
  • the radius of curvature R of the arc portion 311 is further increased, the ball collision position approaches the protruding boundary line L between the arc portion 311 and the screw shaft outer diameter portion (land portion) 4.
  • the curvature radius R exceeds a predetermined value, there is a risk that the ball collides with the boundary line L and damages the land shoulder.
  • the present inventor performs the above analysis for various changes in the radius of curvature R of the arc portion 311, and based on the result, the arc does not collide with the boundary line L between the arc portion 311 and the land portion 4.
  • the upper limit value of the radius of curvature R of the portion 311 could be obtained. Its value is twice the radius of the ball. That is, the radius of curvature R of the arc portion 311 may be set to be twice or less the radius of the ball.
  • FIG. 31 shows the case of the conventional ball groove shape shown in FIG. 32 (in which the shoulder portion of the land portion is connected by a chamfered portion 36 having an inclined surface).
  • the point E2 where the ball collides with the surface of the ball groove 2a is on the boundary line between the ball rolling part 35 and the chamfered part 36, and the boundary line is a projection, so that damage is caused from there. It was observed to occur.
  • the difference Y between the distance from the central axis of the screw shaft 2 to the center of the ball 1 in the screw groove 2a and the distance from the central axis of the screw shaft 2 to the surface of the land portion 4 is set to 0 or 10 of the ball diameter.
  • the ball collision on the boundary line L between the arc portion 311 and the land portion 4 can be prevented even if the radius of curvature R of the arc portion 311 is set larger. Therefore, it is possible to further alleviate the stress concentration at the time of collision.
  • an arc portion is provided between the outer diameter portion of the screw shaft and the substantially semicircular ball rolling portion of the ball groove.
  • the radius of curvature of the arc part is 1 ⁇ 2 or more and twice or less than the radius of the ball rolling in the ball groove, and at least the ball rolling part is continuously connected with a smooth curve.
  • the difference Y between the distance from the central axis of the screw shaft 2 to the center of the ball 1 in the screw groove 2a and the distance from the central axis of the screw shaft 2 to the surface of the land portion 4 is set to 0 or 10 of the ball diameter.
  • 33 to 35 show a tube-type ball screw according to a conventional example. In the conventional example shown in FIG. 35, arc portions are formed on both sides of the ball rolling portion 35, but the radius of curvature R of the arc portion is 40% or less of the radius of the ball 1. There is a risk that damage will occur by performing high-speed driving for a long time.
  • FIG. 37 is a front view of the seal 15 according to the embodiment of the present application.
  • FIG. 38 is a view of the seal 15 of FIG. 37 taken along line 38-38 and viewed in the direction of the arrow.
  • the seal 15 includes an annular seal body 15c that expands in the radial direction, and a seal piece 15d that refracts from the inside of the seal body 15c to one side in the axial direction over the entire circumference and extends radially inward.
  • the seal piece 15d forms an annular contact portion 15b having a circular cross section at the inner edge thereof.
  • the inside of the contact portion 15b is an opening 15a corresponding to the cross-sectional shape of the screw shaft 2.
  • the seal body 15c, the seal piece 15d, and the contact portion 15b, which are attachment portions for attaching the outer periphery to the nut 3, are integrally formed from a resin or rubber having wear resistance and flexibility.
  • FIG. 39 is an enlarged cross-sectional view of the periphery of the seal piece 15d of the seal 15 according to the present embodiment, and FIG. 40 further enlarges the contact portion 15b of the seal 15 of FIG. 39, and a thread groove (two-dot chain line). It is the figure which showed the contact state with.
  • the contact portion 15b has a shape like an O-ring having a circular cross section as shown in the figure.
  • the alternate long and two short dashes line indicates the position (15A to 15G) of the contact portion 15b of the seal 15 that contacts the screw shaft 2 and is displaced according to the relative angle between the seal 15 and the screw shaft 2.
  • the contact point 15 e (contact region) of the contact portion 15 b is displaced on the contact portion 15 b according to the position in contact with the peripheral surface of the screw shaft 2.
  • the contact portion 15b According to the contact portion 15b, the normal line of the contact surface passes through the center of the cross section of the contact portion 15b as shown in FIG. Therefore, regardless of the contact position, the contact relationship between the seal 15 and the screw shaft 2 is maintained constant, so that a sealing function can be secured.
  • a sealing function For example, in the case of the prior art seal 5 shown in FIG. 44, an unstable contact is caused such that the left side surface 5f or the right side surface 5g contacts the screw shaft 2 before the tip portion 5e contacts. There is a fear.
  • the contact portion 15b is always in contact with the peripheral surface of the screw shaft at any position from 5A to 5G, so that a stable sealing function of the seal is ensured. it can.
  • the present invention has been described with reference to the embodiment.
  • the present invention should not be construed as being limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed and improved.
  • the cross-sectional shape of the contact portion 5b described last may be a semicircular shape.
  • any one of the characteristics may be applied to the ball screw, or any of a plurality of characteristics may be applied to the ball screw. You may apply and all the characteristics may be applied to a ball screw.

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Abstract

外周面に第１のねじ溝（２ａ）を有するねじ軸（２）と、第１のねじ溝（２ａ）に対向する第２のねじ溝（９）を内周面に形成したナット（３）と、第１のねじ溝（２ａ）と第２のねじ溝（９）とにより形成された螺旋状通路内に収容された複数のボール（１）と、それぞれ、ナット（３）に取り付けられ、螺旋状通路の２箇所をつなぐ循環路を形成する３つ以上のボール循環部材（５，６，７）とを備えたボールねじにおいて、少なくとも１つのボール循環部材（６）が、他のボール循環部材（５，７）とは異なる周方向の位置に配置されているものとすることで、ボールねじの負荷分布を均一化し、特定位置のボールに発生する応力集中を低減できるボールねじを提供する。

Description

ボールねじ
　本発明は、回転運動を直線運動に変換するボールねじに関するものである。特に、高負荷用途に使用されるボールねじを長寿命化する技術に関する。
　従来のボールねじの、ねじ軸やナットのねじ溝の形状は、ねじ溝とボールとの初期接触角が４５°程度、最大接触角が６５°程度になるように形成されていた。これは加工性、作動性、負荷容量などのバランスを考慮したものである。
　複数回路を有するボールねじは、複数の循環チューブの取付け位置を同じ円周方向位置で軸方向に配列させる設計、即ち、複数の循環チューブの全てをナットの外周で軸方向に一列に配列した設計が通常であった。これは加工工程を少なくするためである。例えば、図７に示すように、回路を３回路有するチューブ循環方式の場合、各回路の循環チューブ５０ａ、５０ｂ、５０ｃの取付け位置を同じ円周方向位置としている。
　ボールねじを各種機械装置に適用する場合、ボールねじの選定は、当該ボールねじの使用条件に十分耐え得る様に安全率を大きめに設定した上で行われていた。このとき、安全率を大きくするには、ボールねじの軸径、即ち、ねじ軸５２の径寸法を大きくするのが効果的である。しかしながら、ボールねじの軸径を大きくできない場合は、ボールが循環する回路の数を増やし、ボールの数を増やすことで対処することが行われていた。或いは、ねじ溝のリードを大きくし、直径の大きなボールを使用することで対処していた。
　なお、上記従来の選定においては、ボールねじの軸径を大きくする場合も含めて、次のように対処するのが通常であった。ボールねじ選定時の荷重条件は、ねじ軸５２とナット５１との間を転動している各ボールには全て均等に荷重が掛かると仮定する。この場合の各ボールにかかる荷重は、ボールねじ全体に掛かる荷重をナット５１内の有効ボール数で除算したものである。ここで、有効ボールとは、ねじ軸５２とナット５１との間を実際に転動しているボールのことである。すなわち、循環チューブなどの循環路内のボールは有効ボールに含まない。この仮定された荷重を基にねじ溝とボールの接触面圧を算出する。この接触面圧の値と、実験等により得られたボールねじの機能、寿命等のデータベースとを比較することにより、適切なボールねじを選定する。
実開昭６１－１３１５５３ 実開昭５３－１３８０８５ 特開昭５４－１１３７６２ 実開平０４－１１０２５５
　実際には、有効ボールの全てに対し均等に荷重が掛かるのではない。負荷を受けたときのねじ軸５２及びナット５１の弾性変形により、ナット５１内における軸方向の負荷分布はばらつきが生じる。当該ボールねじのナット５１に軸方向のアキシアル荷重Ｆａが、また、ねじ軸５２にアキシアル荷重Ｆａ’が図８に示すような方向に負荷された場合、ナット５１及びねじ軸５２の各ねじ溝５１ａ、５２ａ位置における軸方向に沿った弾性変位量の分布は、それぞれ同図に矢符号で表されるようになる。このねじ軸５２の弾性変位量とナット５１の弾性変位量とに応じて、ナット５１の両端部近傍に位置するボールと、そのボールに接触する各ねじ溝５１ａ、５２ａとの接触点に応力集中が起きることが分かる。例えば、加工テーブルで重切削用の加工テーブルをボールねじで支持するときにはこの傾向が顕著である。
　ねじ軸５２とナット５１の相対回転に伴い、各ボールは、順次、ねじ溝５１ａ、５２ａから循環チューブ５０に掬い上げられて循環チューブ５０内を通って循環する。そのためナット５１と対向するねじ軸５２の軌道上にはボールがない部分が存在する。このため、円周方向にも負荷分布のばらつきが発生し、有効ボールの一部に高負荷が掛かることになる。図９に表されるように、ナット５１内の各回路のボール１は、ねじ溝から循環チューブ５０内を通過することにより循環する。図１０は、この状態を軸方向からみたところを模式的に示したものである。βは、ねじ軸５２の中心軸線と循環チューブ５０の両端部とをそれぞれ結んだ２直線によりなす角度である。図９を合わせて参照することにより、円周方向でのβ角度の範囲部分のボール数が相対的に少なくなっていることが分かる。ボール数が相対的に少ないことにより、β角度の範囲内のボールに加わる負荷は相対的に大きくなる。
　従来のボールねじにおいては、以上のように、ナット５１の両端部のボールとねじ溝との接触部位への応力集中及び特定範囲内のボールへの負荷増大という懸念がある。このことから、従来のボールねじにおいては、設計時の安全率を大きく設定しないと、ねじ軸５２又はナット５１の各ねじ溝５１ａ、５２ａ表面の早期剥離、または、異常摩耗を引き起こすという問題があった。
　また、特に高負荷用途では、安全率を大きく設定するとボールねじが大型化し、目的の仕様に合わなくなったり、コスト高になったりしてしまうという問題があった。
　本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、ボールねじの負荷分布を均一化し、特定位置のボールに発生する応力集中を低減できるボールねじを提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、本願のボールねじは、
　第１のねじ溝を外周面に有するねじ軸と、
　前記第１のねじ溝に対向する第２のねじ溝を内周面に有するナットと、
　前記第１のねじ溝と前記第２のねじ溝とにより形成された螺旋状通路内に収容された複数のボールと、
　それぞれ、前記ナットに取り付けられ、前記螺旋状通路の２箇所をつなぐ循環路を形成する３つ以上のボール循環部材とを備えたボールねじにおいて、
　少なくとも１つの前記ボール循環部材が、その他の前記ボール循環部材とは異なる周方向の位置に配置されているものとする。
　好ましくは、少なくとも２つの前記ボール循環部材が円周方向の同位置に配置され、
　前記少なくとも１つの前記ボール循環部材が、軸方向において、前記少なくとも２つの前記ボール循環部材の間に配置されているものとする。
　また、好ましくは、前記少なくとも１つの前記ボール循環部材と前記２つの前記ボール循環部材とは円周方向に１８０°異なる位置に配置されているものとする。
　また、好ましくは、前記少なくとも１つの前記ボール循環部材と共に前記ボールが循環する回路を構成する前記第２のねじ溝の部分が、前記少なくとも２つの前記ボール循環部材と共にそれぞれ前記ボールが循環する回路を構成する前記第２のねじ溝の２つの部分から等距離の位置から軸方向にずれて予圧を生じさせているものとする。
　また、好ましくは、前記ねじ軸のいずれか一方の端部で前記ねじ軸を回転可能に支持する支持部材を有し、
　前記ナットは、前記支持部材とは反対側の端部に、径方向外方に延びるフランジを有するものとする。
　また、好ましくは、前記ボール循環部材は、
　その両端に配置され、径方向外側で前記螺旋状通路内の前記ボールを掬い上げる外側掬い上げ部と、径方向内側で前記螺旋状通路内の前記ボールを掬い上げる内側掬い上げ部と、を備えた一対の掬い上げ通路と、
　前記一対の掬い上げ通路をつなぐボール送り通路と、を有し、
　前記外側掬い上げ部と前記内側掬い上げ部は、その間に、先端側から前記ボール送り通路側に凹んだ凹部を構成し、
　前記ボール循環部材は、最も前記ボール送り通路側に位置する前記凹部の部分から、前記ボールの経路に沿った分割面により分かれる２つの構成部材からなるものとする。
　また、好ましくは、軸方向に見たときに、前記分割面は、前記凹部の近傍において、前記ボール循環部材を通過する前記ボールの中心の軌跡よりも前記内側掬い上げ部側に配置されているものとする。
　また、好ましくは、前記第１のねじ溝が、前記ボールの進行方向に対して垂直な断面において、両端に滑らかに連続して、前記ボールの半径の２分の１以上、２倍以下の曲率半径を有する円弧部を備えるものとする。
　また、好ましくは、前記ねじ軸の中心軸線から前記第１のねじ溝内の前記ボールの中心までの距離から前記ねじ軸の最大半径を引いた値が、前記ボールの直径の１０％以下であるものとする。
　また、好ましくは、前記ナットの端部に取り付けられ、前記ねじ軸に接触する接触部を備えたシールを有し、
　前記接触部は、少なくとも前記ねじ軸側に、断面が円弧状の曲面を有しているものとする。
　以上説明してきたように、本発明のボールねじを採用すると、簡単な手段によって、ねじ軸とナットとの間を転動している複数のボールに対する負荷分布が平均化する。つまり、一部のボールに発生する応力集中が低減される。従って、ボールねじの外径を大きくすることなく、従来よりも負荷容量が大きくなるという効果がある。
　また、ボールねじのサイズを大きくすることなく負荷容量が増大するため、高負荷用途（例えば、射出成形機、モールディング、パワーシリンダ）への適用が、更に容易になる。
図１は本発明の実施形態に係るボールねじを示す側面図である。 図２は本発明の実施形態に係るボールねじの構成を説明するための概略断面図である。 図３は本発明の実施形態に係るねじ溝の形状を示す断面図である。 図４は接触角と接触楕円との関係を示す図である。 図５は本発明の回路の軸方向の特徴的な配置による効果を、円周方向の負荷分布のばらつきを無視した軸方向の荷重の分布の比較で表した図である。 図６は本実施形態の回路反転の効果を、軸方向のばらつき及び円周方向の負荷分布のばらつきを考慮した軸方向の荷重の分布の比較で表した図である。 図７は従来のボールねじを示す図である。 図８は軸方向の負荷のばらつきの原因となる弾性変位量を示す図である。 図９は１つの回路でのボールの循環を表した図である。 図１０は円周方向におけるボールの少ない範囲を示す、軸方向から見た図９での１０－１０矢視図である。 図１１は本実施形態をダブルナットタイプのボールねじに適用した場合を説明する平面図である。 図１２は本発明の実施形態に係るボールねじを片持ち支持構造で用いた状態を示す図面である。 図１３Ａ、図１３Ｂ、図１３Ｃ及び図１３Ｄは、本発明の実施形態に係るボールねじを片持ち支持構造で用いた場合の作用・効果を説明する図である。図１３Ａは軸方向荷重の作用状態を、図１３Ｂは、ねじ軸を剛体と仮定した場合のボールの荷重分布を、図１３Ｃは、ナットを剛体と仮定した場合のボールの荷重分布を、図１３Ｄは、ねじ軸及びナットの弾性変形を考慮したボールの荷重分布をそれぞれ示している。 図１４Ａ、図１４Ｂ、図１４Ｃ及び図１４Ｄは、本発明の第２の実施形態に係るねじ軸の断面積とナットの断面積との比によるボールの荷重分布への影響を説明する図であって、図１４Ａ及び図１４Ｂは両断面積を等しくした場合であり、図１４Ｃはナット側の断面積を相対的に大きくした場合を表している。 本発明の実施形態の第１変形例に係るボールねじのナット周辺を径方向に見た図である。 本発明の実施形態の第１変形例に係るボールねじを軸方向に見た図である。 図１７は図１６に示す１７方向の矢視図であり、サイドキャップ装着前のナットを示している。 図１８は図１６に示す１８方向の矢視図であり、サイドキャップ装着後の状態を示している。 図１９は本発明の実施形態の第１変形例に係るサイドキャップを示す斜視図である。 図２０は本発明の実施形態の第１変形例に係るサイドキャップ構成部材を示す斜視図である。 図２１は本発明の実施形態の第１変形例に係るサイドキャップの、図２０に円２１で示す部分を拡大して示す説明図である。 図２２は本発明の実施形態の第２変形例に係る掬い上げ基端部における周壁相互の組み合わせ状態を説明するための断面図である。 図２３は本発明の実施形態の第２変形例に係る掬い上げ基端部における周壁相互の組み合わせ状態を説明するための斜視図である。 図２４は本発明の実施形態の変形例に係るボールねじを径方向から見た図である。 図２５は本発明の実施形態の変形例の比較例のサイドキャップの斜視図である。 図２６は本発明の実施形態の変形例の分割線を、ボール中心の軌跡に合わせた比較例の要部を拡大して示す説明図である。 図２７はサイドキャップを、ボール中心の軌跡に合わせた比較例のサイドキャップ構成部品を示す斜視図である。 図２８は本発明の実施形態に係るねじ軸のボール溝の断面図である。 図２９は図２８の矢視２９で示すボール溝へのボール衝突位置の連続プロット図である。ボール運動軌跡が理想的な場合を示している。 図３０は図２８の矢視２９で示すボール溝へのボール衝突位置の連続プロット図である。ボール運動軌跡が現実的な場合を示している。 図３１は従来のボールねじにおけるボール溝へのボール衝突位置の連続プロット図である。ボール運動軌跡が現実的な場合を示している。 図３２は従来例に係るねじ軸のボール溝の断面図である。 図３３は従来例に係るチューブ方式のボールねじの平面図である。 図３３に示す３４－３４断面図である。 図３５は他の従来例に係るねじ軸のボール溝の断面図である。 図３６はこま循環式ボールねじの斜視図である。 図３７は本発明の実施形態に係るシール１５の正面図である。 図３８は図３７のシール１５の３８－３８断面図である。 図３９は本発明の実施形態に係るシール１５の拡大断面図である。 図４０は図３９に示すシール１５の接触部１５ｂを更に拡大した図である。 図４１は循環チューブ方式のボールねじのナットを軸線方向に切断した断面図である。 図４２は従来技術によるシールの正面図である。 図４３は図４２に示す４３－４３断面図である。 図４４は他の従来技術によるシールの拡大断面図である。 図４５は図４４のシール５のシール片５ｄを更に拡大した図である。
　図面を参照し本発明の実施形態を説明する。まず構成について説明する。図１に示すように、本実施形態に係るボールねじは、ねじ軸２の外周に複数のボールを介してナット３が螺合している。ナット３は、ねじ軸２及びナット３が相対回転することで、ねじ軸２に対し相対的に直線移動をする。
　図２に示すように、ねじ軸２の外周面には、第１のねじ溝として、雄ねじ状のねじ溝２ａが設けられている。また、ナット３の内周面にも、第２のねじ溝として、上記ねじ軸２のねじ溝２ａと径方向で対向する位置に雌ねじ状のねじ溝９が設けられている。その両ねじ溝２ａ、９は、螺旋状通路を形成し、その中には複数のボール１（図２では斜線で表している）が収容されている。ボール１は、ねじ軸２とナット３との相対回転に伴い、ねじ溝２ａに沿って転動し且つ循環する。
　また、本実施形態のボールねじは、ボールが循環する回路を３つ有するチューブ方式のボールねじである。上記ナット３のねじ溝９は、図２に示すように、軸方向に沿って３つの区画に分けられている。各区画におけるねじ溝９の両端部は、ボール循環部材である循環チューブ５、６、７によってつながっている。これによりボールが循環する３つの回路が形成される。なお、説明の便宜上、図１及び図２における左側から第１回路Ｘ、第２回路Ｙ、第３回路Ｚとする。
　本実施形態では、第１回路Ｘ及び第３回路Ｚの循環チューブ５、７取付け位置に対し、図１に示すように、第２回路Ｙの循環チューブ６を、円周方向で１８０°反転した位置に設けている。
　また、本実施形態では、第２回路Ｙの回路は、通常の位置よりも第３回路Ｚ側に数十μｍだけ近づけて配置している。即ち、ナット３における第１回路Ｘのねじ溝９ａと第２回路Ｙのねじ溝９ｂとの間のリードＬａを、各ねじ溝９ａ、９ｂ、９ｃのリードＬより数十μｍ（α）だけ大きく設定する（Ｌａ＝Ｌ＋α）。それと同時に、第２回路Ｙのねじ溝９ｂと第３回路Ｚのねじ溝９ｃとの間のリードＬｂを前記リードＬより数十μｍ（α）だけ小さく設定（Ｌｂ＝Ｌ－α）している。なお、ねじ軸２側のねじ溝２ａのリードは全長にわたって等間隔である。
　ボールねじの負荷容量を大きくするには、ボール１の接触角の大きさ、ねじ溝２ａ、９の曲率半径をできる限り大きくしたいところである。しかし、図４に示すように接触角を過大に大きくした状態で軸方向の負荷を掛けると、ボール１とねじ溝２ａとが接触している範囲を示す接触楕円Ｆの端部がねじ溝２ａ、９の溝端からはみ出して切れてしまう。接触楕円Ｆの一部が切れると応力が大きくなり、ボールねじの寿命が極端に悪くなる。このため、本実施形態では、図３に示すように、初期接触角Ｄを５０°以上５５°以下とし、最大接触角Ｅを７５°としている。
　好ましくは、初期接触角５１°以上５４°以下、且つ最大接触角は７２°である。
　また、各ボール１については、ねじ溝９のリードＬに対して、下式のような関係となるボール径Ｄａのものを使用している。
０．７≦（Ｄａ／Ｌ）
　従来においては、Ｄａ／Ｌを０．７以上に設定すると、循環チューブの外径部が隣のねじ溝に干渉する可能性があるために、Ｄａ／Ｌを０．７未満に設定していた。これに対して、本実施形態では、ねじ溝からチューブへのボール１の、掬い上げ部分の軸方向の角度を従来より大きくすることで、Ｄａ／Ｌを０．７以上に設定できるようにしている。
　次に、上記構成のボールねじの作用効果等について説明する。第２回路Ｙ位置を第３回路Ｚ寄りに配置することで、第２回路Ｙ部分のねじ溝９ｂ内のボールに予圧が付与されている。そのためナット３にアキシアル荷重Ｆａが負荷されたときの当該ねじ溝９ｂの弾性変位量は、第２回路Ｙの位置を第３回路Ｚ寄りに配置しない場合に比べて大きくなり、ボールとの接触面積が増大する。これにより第３回路Ｚ寄りに配置させた第２回路Ｙ内のボールによる負荷分担量が増大し、且つ通常の場合に応力集中が生じるナット端部側の回路である第１回路Ｘ及び第３回路Ｚの負荷分担量が減少する。そのため、ナット３における軸方向の負荷分布が平均化されてばらつきが低減する。
　第２回路Ｙの循環チューブ６の取付け位置は、第１回路Ｘ及び第３回路Ｚの循環チューブ５及び７の取付け位置に対し、円周方向で１８０°反転させている。これにより、円周方向における第１回路Ｘ及び第３回路Ｚでの有効ボール数が少ない部分と、第２回路Ｙでの有効ボール数が少ない部分とが円周方向で重なることが回避される。つまり、円周方向における無負荷圏（ボール１が存在しない部分）が分散することで、円周方向での各有効ボール１に対する負荷分布のばらつきが抑えられる。
　以上のように、有効ボール（ねじ軸２とナット３間を転動しているボール１）に対する軸方向及び円周方向の負荷分布が従来よりも均一化する。したがって、各有効ボールに対する負荷分布、さらにはそのボールに接触するねじ軸２とナット３の各ねじ溝２ａ、９に対する負荷分布が平均化し負荷容量が増大する。
　また、本実施形態では、ボール１の初期接触角Ｅ及び最大接触角Ｆを従来よりも大きくすると共にＤａ／Ｌを０．７以上に設定することで、さらに負荷容量の増大が図られている。
　本実施形態の構成は、玉径が１０ｍｍ以上の場合にも効果がある。電動射出成形機用ボールねじであれば、下式のような関係となるボール径Ｄａのものが好ましい。
０．７≦（Ｄａ／Ｌ）≦０．９（即ち、ＤａはＬの７０～９０％）
　なお、本実施形態では、第１回路Ｘの循環チューブ５の取付け位置に対して、第２回路Ｙの循環チューブ６の取付け位置だけを１８０°反転しているが、第３回路Ｚの循環チューブ７の取付け位置も第１回路Ｘの循環チューブ５の取付け位置に対して１８０°反転させてもよい。また、第１回路Ｘと第２回路Ｙを同じ円周方向位置とし、第３回路Ｚのみを１８０°反転させてもよい。さらに、循環チューブは、必ずしも１８０°反転させる必要はなく、円周方向における有効ボール数の分布が均一になる、又は、均一に近づくように、複数ある循環チューブの円周方向の位置を設定すればよい。
　以上の説明では、図２に示すように、ナット３へのアキシアル荷重Ｆａが、第１回路Ｘ側から負荷される場合に、第２回路Ｙのねじ溝９ｂを第３回路Ｚ寄りに配置した実施形態を挙げている。しかし、ナット３へのアキシアル荷重が、第３回路Ｚ側から負荷されるような使用態様の場合は、第２回路Ｙのねじ溝９ｂを第１回路Ｘ寄りに配置する。すなわち、複数の回路に挟まれた位置にある回路のねじ溝を、両隣りの回路から等距離の位置からナット３にかかるアキシアル荷重と同じ向きにずらして配置すれば良い。
　本発明にあっては、このようにアキシアル荷重の向きに応じて、複数の回路の一部を軸方向にずらして配置することによりナットの軸方向における弾性変位量の分布を平均化させている。これにより、ボールに対する軸方向の負荷分布を平均化し全体としての負荷容量を増大させるという効果を得ている。その代わりに、例えば、本実施形態において第２回路Ｙに使用するボール１の径を、第１回路Ｘ及び第３回路Ｚで使用するボール１の径よりも大きくするというように、一部の回路内に装填するボール径を変えることによっても、上述と同様な作用効果を得ることができる。即ち、第２回路Ｙのボール１の径を大きくすることで、第２回路Ｙ部分のねじ溝９ｂ内のボールに予圧が付与されることになる。それによりナット３にアキシアル荷重Ｆａが負荷されたときの当該ねじ溝９ｂの弾性変位量は、ボール１の径を大きくしない場合に比べて大きくなり、ボールとの接触面積が増大する。そして当該ボールの径を大きくした回路Ｙ内のボールによる負荷分担量が増大し、且つボール１の径を大きくしない状態で応力集中が生じるナット端部側の回路である第１回路Ｘ及び第３回路Ｚでの負荷分担量が減少するから、ナット３における軸方向の負荷分布が平均化されてばらつきが低減する。これにより、当該第２回路Ｙのボール１が分担する軸方向荷重が従来よりも増大して上述同様の作用効果を発揮する。
　なお、第２回路Ｙのねじ溝９を第１回路Ｘ又は第３回路Ｚ寄りに配置すると共に、第２回路Ｙのボール１の径を第１回路Ｘ及び第３回路Ｚのボール１の径よりも大きくするように設定してもよい。
　本実施形態においては、回路を１８０°反転することと、第２回路Ｙのねじ溝９を第３回路Ｚ寄りに配置することの両方を採用しているが、いずれか一方だけでも負荷分布のばらつきが低減し、従来よりも負荷容量が増大する。
　上記構成の本発明に基づくボールねじと、３つの循環チューブ５、６、７を同じ円周方向位置に取り付け且つ第２回路Ｙの回路を第３回路Ｚ寄りに配置しない従来と同じ仕様のボールねじ（比較例）とに対して、負荷分布の状態について解析してみたところ、図５及び図６のような結果が得られた。
　図５は、円周方向での負荷分布のばらつきを無視し軸方向のばらつきのみを考慮したときの有効ボール１に負荷される軸方向の荷重の分布を示したものである。Ａが本発明のボールねじのものであり、Ｂが比較例のボールねじのものである。この図５から分かるように、本発明に基づくボールねじでは、第２回路Ｙでの負荷が増大すると共に第１回路Ｘ及び第３回路Ｚでの負荷が減少して、軸方向の負荷分布が平均化している。
　図６は、軸方向のばらつき及び円周方向での負荷分布を考慮したときのねじ溝９に沿った各有効ボール１に負荷される軸方向の荷重を示したものである。Ａ（実線）が本発明のボールねじのものであり、Ｂ（破線）が比較例のボールねじのものである。この図６から分かるように、本発明に基づくボールねじの方がねじ溝９に沿った負荷の振幅が小さくなり、円周方向での負荷分布が平均化している。
　実際に、本発明に基づくボールねじＡでは、外径寸法を変更することなく、比較例のボールねじＢの負荷容量より２０％程度も負荷容量が増大していることを確認した。
　なお、本発明を適用できるボールねじは、実施形態に示したようなチューブ循環方式のものに限らない。例えば、実公平５－３５２２８号公報の第１図に記載されているようないわゆるデフレクタ循環方式（複数組のボール連通路を互いに連通するボール戻し溝を有してナットの外周部に取付けられるガイドプレートと、各ボール連通路の内方側に配設されてボールねじ軸及びナットのねじ溝間に介装されたボール群をボール連通路側へ順次導くボール掬上げ部材とで循環路が構成されている）のものにも適用できる。また、同公報の第１５図に従来技術として記載されているガイドプレート循環方式（ボール連通路を互いに連通するボール戻し溝を有してナットの外周部に取付けられるガイドプレートに、前記ボール連通路内に嵌挿される案内片を突設し、この案内片の内面側に外側ボール案内面を形成し、該外側ボール案内面でボール戻し溝の両端と各ボール連通路との間での実質的なボールの方向転換を行うように構成されている。）のものに対しても適用可能である。さらに、上記特徴は、サイドキャップ式のボールねじに適用することもできる。サイドキャップ式のボールねじについては、第１変形例、第２変形例として後述する。
　本実施形態ではボール１が循環する回路を第１（Ｘ）、第２（Ｙ）、第３（Ｚ）の３回路にしたボールねじについて説明したが、本発明は３回路に限定されるものではなく、４回路以上のものにも適用できる。また、一個のナットに３回路以上設けたものに限らず、後述のダブルナットタイプのように２個以上のナットを使用して全ナットで合計３回路以上としたものでもよい。
　また、本実施形態ではナットの数が一個のいわゆるシングルナットタイプのものについて述べたが、その他、例えば図１１に示す２個のナット３Ａ、３Ｂを使用したいわゆるダブルナットタイプのように２個以上のナットを使用したものにも適用可能である。こうしたマルチナットタイプの場合、例えば図１１に示すダブルナットタイプの場合で説明すると、２個のナット３Ａ、３Ｂのうちの１個（例えば３Ａ）を１８０°反転させてもよいし、各ナット３Ａ、３Ｂに設けられたそれぞれ２回路１０、１１及び１２、１３のうちの１回路ずつ（例えば回路１０と回路１２）を１８０°反転させてもよい。更に、回路の軸方向の配置については、１個のナット内の回路を通常の位置から軸方向にずらして配置するだけではなく、２個のナット３Ａ、３Ｂの間に間座１４を介装して各ナットに設けられたそれぞれの回路（回路１０、１１の組と回路１２、１３の組）を通常の位置から軸方向にずらして配置してもよい。
　次に本実施形態の他の特徴について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態に係るボールねじ装置は、図１２に示すような片持ち支持構造とすることができる。図１２に向かって右側に示す軸方向一端部１０１ａ側は、支持部材であるサポートユニット１０３に回転自在に支持されている。このサポートユニット１０３に使用されるボールねじの支持軸受は、例えばスラストアンギュラ玉軸受を用いることができる。サポートユニット１０３は固定部材１０４に固定される。
　また、上記ねじ軸１０１の軸方向一端にはプーリ１０５が取り付けられている。そのプーリ１０５の回転に伴ってねじ軸１０１が回転する。ナット１０２は回転が制限されており、ねじ軸１０１の回転により、ナット１０２が直線移動するように構成されている。
　また、ナット１０２には、上記サポートユニット１０３側とは反対側の軸方向端部にフランジ部１０７ａが設けられている。そのフランジ部１０７ａは取付け部１０７を構成している。この取付け部１０７には、ナット１０２が駆動する取付け部材１０８がボルト止めで取付けられている。この取付け部１０７は軸方向荷重の作用部を構成する。
　上記構成のボールねじ装置にあっては、図１３Ａに示すように、取付け部材１０８からナット１０２の取付け部１０７に軸方向荷重Ｆ１が作用すると、ナット１０２からねじ軸１０１に軸方向荷重が伝達され、固定側端部に、反力として、反対向きの軸方向荷重Ｆ２が発生する。
　このとき、従来のようにねじ軸１０１を剛体と仮定し、ナット１０２の弾性変形を考慮すると、軸方向に沿ったボールの荷重分布は、図１３Ｂに表されるように、取付け部１０７の位置で最も荷重が大きくなり、他端部（サポートユニット１０３側）に向けて徐々に小さくなる。
　一方、ナット１０２を剛体と仮定し、ねじ軸１０１の弾性変形を考慮する。そうすると、軸方向に沿ったボールの荷重分布は、図１３Ｃに表されるように、サポートユニット１０３側（ねじ軸１０１における軸方向一端部１０１ａ側）で最も荷重が大きくなり、他端部（ナット１０２の取付け部１０７）に向けて徐々に小さくなる。
　実際には、ナット１０２もねじ軸１０１も軸方向に弾性変形するため、両者１０１、１０２の弾性変位を考慮すると、図１３Ｄに示すような均一化された荷重分布となる。即ち、本実施形態では、サポートユニット１０３とは反対側のナット１０２の端部にナット取付け部１０７を設けることで、ナット１０２の弾性変形によって荷重が集中する部分と、ねじ軸１０１の弾性変形によって荷重が集中する部分を軸方向に離隔している。これにより、ナットの軸方向に沿った荷重分布は両端が相対的に大きく、中央部が相対的に小さい分布となるものの、最大値と最小値との差が小さくなる。つまり、ボールへの負荷が均一化される。したがって、ねじ軸１０１とナット１０２は同程度に弾性変形することが好ましい。
　ここで、ねじ軸１０１の断面積、即ち、軸方向に垂直な方向にねじ軸１０１を切断した断面の面積と、ナット１０２の断面積、即ち、軸方向に垂直な方向にナット１０２を切断した断面の面積を等しくした場合の作用について説明する。両断面積を等しくすると、図１４Ａ及びＢに示すように、ボールへの負荷は、軸方向両端部側が同程度大きくなり、ねじ軸荷重作用側とナット荷重作用側とのバランスがとれて、ボールに対する最大荷重を抑えることができる。一方、例えば、従来と同様に、ねじ軸１０１の断面積よりもナット１０２の断面積を大きくした場合には、ねじ軸１０１の断面積とナット１０２の断面積を等しくした場合に比べて不利となる。これは、ねじ軸１０１の断面積よりもナット１０２の断面積を大きくしたことによって、ねじ軸荷重作用側とナット荷重作用側とで変形量に差が生じ、図１４Ｃに示すように、ねじ軸１０１の荷重作用側（取付け部１０７と反対側、つまりサポートユニット側）のボールへの最大荷重が大きくなるからである。
　なお、図１４Ａ及びＢの荷重分布の違いは、ねじ軸１０１及びナット１０２の断面積を変えたものである。つまり、図１４Ａは両者の断面積を大きくした場合であり、図１４Ｂは両者の断面積を小さくした場合である。即ち、ねじ軸１０１とナット１０２の断面積が大きいほど弾性変形の影響が少なくなるため、ねじ軸１０１とナット１０２の断面積はできるだけ大きい方が望ましい。ねじ軸１０１とナット１０２とを比べると、内側となるねじ軸１０１の断面積の方が、どうしてもナット１０２の断面積よりも小さくなる傾向にある。従って、ねじ軸１０１の断面積を通常よりも大きくしてナット１０２断面積と概ね等しくすることが好ましい。また、ねじ軸１０１とナット１０２の断面積比は、ねじ軸１０１及びナット１０２の弾性変形を考慮し、ボールへ掛かる荷重のバランスがある程度とれる範囲が好ましい。従って、一方の断面積が他方の断面積の２倍以下となるようにすることが好ましい。
（第１変形例）
　以下、本実施形態の第１変形例について、図面を適宜参照しつつ説明する。本変形例に係るボールねじ装置は、上記実施形態の循環チューブをサイドキャップに置き換えたサイドキャップ式のボールねじである。図１５は本発明の実施形態の変形例に係るボールねじを径方向に見た図である。図１６は、本発明の実施形態の変形例に係るボールねじを軸方向に見た図である。図１７は、図１６に示す１７方向の矢視図であり、サイドキャップ装着前のナットを示している。図１８は、図１６に示す１８方向の矢視図であり、サイドキャップ装着後の状態を示している。
　このボールねじ１０は、図１５ないし図１６に示すように、ねじ軸１２と、ナット１４とを備えている。ねじ軸１２は、外周面に螺旋状のねじ溝１１を有する。ナット１４は、ねじ軸１２のねじ溝１１に対応する螺旋状のねじ溝１３を内周面に有する。また、ナット１４は、ねじ軸１２に嵌合されており、ナット１４のねじ溝１３とねじ軸１２のねじ溝１１とは互いに対向している。このねじ溝１３とねじ溝１１との間には、螺旋状通路８が構成されている。螺旋状通路８には、転動体としての複数のボール２１５が転動可能に装填されている。
　また、図１７に示すように、ナット１４には、その外周面に矩形状の平坦面からなるサイドキャップ取付け面１６が形成されている。サイドキャップ取付け面１６には、一対の長孔２０が形成されている。この長孔２０は、前記ねじ溝１１，１３間で構成する螺旋状通路８まで貫通して穿孔されている。そして、図１８に示すように、このサイドキャップ取付け面１６には、ボール循環部材としてのサイドキャップ１７が取り付けられる。サイドキャップ１７は、図１９に示すように、一対の脚部１９を有しており、その一対の脚部１９は、サイドキャップ取付け面１６に形成された上記長孔２０に、ねじ軸１２の軸線方向に対して垂直方向から、ほとんど隙間なく嵌め込み可能になっている（図１５参照）。そして、図１８に示すように、サイドキャップ１７を覆う蓋形状のサイドキャップカバー２６によって、サイドキャップ１７全体をサイドキャップ取付け面１６へ取り付ける。サイドキャップカバー２６は、止めネジ１８によってナット１４にネジ止めする。
　ここで、サイドキャップ１７には、脚部１９の内部にボール掬い上げ（戻し）通路２１が形成されている（図１６参照）。このボール掬い上げ（戻し）通路２１は、脚部１９の外周壁面に対して傾けて形成されている。このボール掬い上げ通路２１はボール送り通路２２に連続している。このボール送り通路２２、および一対のボール掬い上げ通路２１によって循環路２７を構成している。
　サイドキャップ１７は、サイドキャップ取付け面１６に形成された長孔２０に対して、容易に脚部１９をはめ込むことができる構造となっている。また、脚部１９内に形成したボール掬い上げ通路２１でのボール２１５の進行方向を、ねじ軸１２の略接線方向且つ両ねじ溝１１，１３のリード角と略一致する方向に掬い上げ可能とする三次元的な構成となっている。そのため、ナット１４の加工が簡単になり、且つ循環路２７、つまり、ボール掬い上げ通路２１およびボール送り通路２２の設計的自由度の向上を図ることを可能としている。そして、この循環路２７、並びに螺旋状通路８によってボール２１５が無限循環する回路が構成される。
　次に、上述のサイドキャップ１７のもつ分割構造について詳しく説明する。図１９はサイドキャップの斜視図、図２０は、そのサイドキャップを分割した、一方のサイドキャップ構成部材を示す斜視図である。
　このサイドキャップ１７は、樹脂成形により製作されており、例えば樹脂材をモールド成形してなる一対のサイドキャップ構成部材２３，２３を組み合わせて構成されている。サイドキャップ構成部材２３、２３は互いに同一の形状をしている。図１９に符号ＰＬで示す線は、サイドキャップ１７を各サイドキャップ構成部材２３に分割する分割線を示している。
　図２０に示すように、このサイドキャップ１７の内側には、ボール掬い上げ通路２１およびボール送り通路２２からなる循環路２７が形成されている。サイドキャプ１７は、図１９の上側から見たときに、中心点を対称点とする点対称に形成されている。そして、図２０に示すように、ボール２１５の進行方向に沿って境界面２３ｄを形成した二つのサイドキャップ構成部材２３から構成される。
　次に、このサイドキャップ構成部材２３相互の分割線ＰＬ（あるいは分割面２３ｄ）について、より詳しく説明する。図２１は、サイドキャップの分割線の要部（図２０にて円２１で囲われた部分の周辺）を拡大して示す説明図である。同図では、本実施例に係る内側ボール掬い上げ部の掬い上げ基端部での分割例を示している。
　ところで、図２１に示すように、サイドキャップ１７は、サイドキャップ１７のボール掬い上げ通路２１の先端部分に、内側ボール掬い上げ部２４を有している。内側ボール掬い上げ部２４は、螺旋状通路８内を転動するボール２１５を、螺旋状通路８からボール掬い上げ通路２１へ円滑に掬い上げるために、ボール掬い上げ通路２１からねじ溝１１に向けて突出し、ねじ軸１２のねじ溝１１に挿入される舌状をしている。ねじ溝また、他方のサイドキャップ構成部材２３の脚部１９にも舌状の外側掬い上げ部２８が形成されている。そのため、内側ボール掬い上げ部２４と外側掬い上げ部２８との間には、鋭角をなすＶ字状の凹部２５が形成されることになる。
　ここで、本実施例に係るサイドキャップ１７では、図２１に示すように、分割線ＰＬが、一対の脚部１９の、それぞれの凹部２５の最も深い部分から延びている。すなわち、サイドキャップ１７を二つのサイドキャップ構成部材２３，２３に分ける分割線ＰＬは、凹部２５をそのＶ字状の頂点で分断する位置に設定されている。
　また、各凹部２５を通る分割線ＰＬは、掬い上げ基端部２４ａの近傍に、同図に符号２３ｆで示すように、円弧状の部分をもつ。また、その円弧とその上の分割線ＰＬは、なだらかに繋がるように設定されている。図２１に示すように、サイドキャップ構成部材２３の分割面２３ｄは、軸方向に見たときに、掬い上げ基端部２４ａの近傍（図２０にて円２１で囲われた部分）において、ボール２１５の中心の軌跡ＢＣＤ（図２１に示す）に対し、内側ボール掬い上げ部２４の側に張り出した張出部２３ｆを有する。これに合わせて、掬い上げ基端部２４ａは、軸方向から見たときに、軌道ＢＣＤから離れて形成されている。これにより、掬い上げ基端部２４ａが、なだらかな形状をしているため、掬い上げ基端部２４ａでの応力集中を、好適に緩和可能になっている。なお、同図の符号Ｚは、ボール２１５を掬い上げる掬い上げ点を示している。また、サイドキャップ１７全体に渡ってなされる分割において、掬い上げ基端部２４ａの近傍以外の部分での分割線ＰＬは、ボール２１５の中心の軌跡に合わせて、２つのサイドキャップ構成部材２３、２３が互いにほぼ同等にボールの周囲を取り囲むように設定される。これにより、ボール２１５を拘束する性能を安定させることができる。
　次に、本実施形態でのボールねじ１０およびサイドキャップ１７の作用効果について説明する。このボールねじ１０において、ねじ溝１１，１３間を転動したボール２１５は、サイドキャップ１７のボール掬い上げ通路２１によってねじ溝１１，１３のリード角方向に掬い上げられてボール送り通路２２内に円滑に案内される。そのため、このボールねじ１０では、ねじ溝１１、１３のリードが大きくなってもボール２１５の進行方向を急激に曲げるようなことがないため、ボール２１５を掬い上げる際のボール２１５の損傷や騒音等の発生を抑制できる。さらに、例えばエンドキャップ式ボールねじのように、ボールの循環回路数がねじ溝の条数分に限定される制約がないので、１回路当りのボール数（巻き数）を多くすることなく負荷容量を高めることができる。
　また、このボールねじ１０では、サイドキャップ１７がボール２１５の進行方向に沿って二つに分割された一対のサイドキャップ構成部材２３，２３から構成されている。そのため、ねじ溝１１，１３のリード角と一致する方向にボール２１５を掬い上げて再び螺旋状通路８に戻す循環路２７をサイドキャップ１７内に樹脂成形等により容易に形成することができる。
　さらに、このボールねじ１０は、サイドキャップ１７を、形状が同一の、一対のサイドキャップ構成部材２３，２３を組み合わせる構成としたことにより、サイドキャップ構成部材２３，２３を１つの成形型で成形でき、これにより、サイドキャップ１７をより容易に製造することができる。
　また、このボールねじ１０では、サイドキャップ１７をサイドキャップ構成部材２３，２３に分割する分割面２３ｄが、内側ボール掬い上げ部２４と外側ボール掬い上げ部２８の間に形成された凹部２５を、凹部２５の最も深い部分で分断する。従来は、図２７に示すように、基端部２４０ａの形状が複雑であり、応力集中の原因となっていた。本実施例に係るボールねじ１０では、上述の構成により、掬い上げ基端部２４ａがなだらかで単純な形状となるため、サイドキャップ１７内を循環するボール２１５による衝撃がサイドキャップ構成部材２３に作用した場合であっても、掬い上げ基端部２４ａ、あるいは掬い上げ基端部２４ａの近傍が起点となる疲労破壊が生じるおそれがほとんどない。したがって、本実施例によれば、ボールねじの高速運転性能や耐久性能を向上させることができる。
　上述したように、凹部２５の最も深い部分から分割線ＰＬを開始（および終了）するようにすれば、つまり、凹部２５の最も深い部分が掬い上げ基端部２４ａに形成されないようにサイドキャップ１７を分割すれば、掬い上げ基端部２４ａでの応力集中を好適に緩和可能である。しかし、その副作用として、ボール循環部材構成部材２３の分割面を、ボール２１５の中心が描くボール軌跡に対して、内側ボール掬い上げ部２４の側に向けてずらしているため、掬い上げ基端部２４ａの近傍での周壁によるボール２１５を拘束する性能が不安定になるおそれがある。
（第２変形例）
　そこで、次に、第２変形例として、掬い上げ基端部での応力集中を緩和するとともに、掬い上げ基端部の近傍でのボール拘束性能も安定させ得る形状について説明する。図２２および図２３は、本実施例に係る一対のサイドキャップ構成部材２３、２３同士による掬い上げ基端部の近傍での周壁の組み合わせ状態を説明する図である。上述したように、このサイドキャップ１７は、二つのサイドキャップ構成部材２３からなり、一対のサイドキャップ構成部材２３，２３は、分割面（合わせ面）２３ｄをそれぞれ有している（図２０参照）。
　なお、この第２変形例は、上記説明した第１変形例のサイドキャップ１７に対して、張出部２３ｆの形状のみが異なっており、それ以外は第１変形例と同様の構成である。そのため、ここでは、張出部２３ｆの形状のみについて説明し、その他の説明については省略する。
　この第２変形例のサイドキャップ１７では、上記第１実施例のサイドキャップ１７とは異なり図２２に示すように、張出部２３ｆを、他方のサイドキャップ構成部材２３の掬い上げ基端部２４ａの外側を覆うように形成している。
　これにより、２つのサイドキャップ構成部材２３，２３の分割位置が、この２つのサイドキャップ構成部材２３、２３の間で掬い上げ基端部２４ａ近傍でボールを取り囲む周壁の割合が異なるものであっても、掬い上げ基端部２４ａの近傍での周壁によるボール拘束性能を安定可能になっている。なお、同図での符号Ｏは、ボール２１５の中心位置を示している。
　このように、第２変形例のサイドキャップ１７では、掬い上げ基端部２４ａでの応力集中を防止しつつ、掬い上げ基端部２４ａの近傍での周壁によるボール拘束性能も安定させることができる。
　以上説明したように、第１、第２変形例に係るボールねじ１０によれば、上述の実施形態の構成をとりつつ、ボール循環部材をサイドキャップ１７として、強度の弱い掬い上げ基端部２４ａの強度を改善することにより、高速運転性能や耐久性能を向上させたボールねじ１０を提供することができる。
　なお、本発明に係るボールねじは、上記各変形例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変形が可能である。
　例えば、上記各変形例に、さらに、分割面（合わせ面）２３ｄに対して、相互の位置合わせをするための位置決め部として、突起部と穴部とをそれぞれに設ける構成としてもよい。また、サイドキャップ１７には止めネジ１８を直接通すためのサイドキャップ取付け孔を穿設した構成としてもよい。
　また、上記各変形例では、サイドキャップ１７全体に渡ってなされる分割において、分割線ＰＬが、掬い上げ基端部２４ａを除いて、ボールの中心の軌跡に沿って２つのサイドキャップ構成部材２３、２３が均等になるように設定された例で説明したが、これに限定されず、分割線は均等割りとなる位置でなくてもよい。しかし、サイドキャップ構成部材２３、２３のそれぞれが、ボールに対して、ほぼ同等にボールの周囲を取り囲むことによってボールを拘束する性能が安定するため、掬い上げ基端部の近傍以外の部分での分割線ＰＬは、ボール中心の軌跡に合わせて均等に設定されることが好ましい。
　或いは、例えば、サイドキャップ１７は完全一体式に構成されていてもよい。また或いは、サイドキャップ１７は３つ以上に分割されたサイドキャップ構成部材を組み合わせて構成されていてもよい。
　また、例えば、上記各変形例では、凹部２５の形状が、鋭角をなすＶ字状の溝部となっている例で説明したが、凹部２５の形状は、Ｖ字状の溝に限定されない。すなわち、凹部としては、切欠き部あるいは溝等の「くぼみ」を含み、例えば凹部の形状がＵ字状ないしは半円状等であってもよい。
　また、例えば、上記各変形例では、ボールねじ１０は、サイドキャップ１７（サイドキャップ構成部材２３，２３）を樹脂で形成した例で説明したが、例えばサイドキャップ１７を金属成形、例えば焼結鋼等の焼結材で形成したり、金属射出成形（ＭＩＭ）により成形したりしてもよい。このような構成とすることにより、樹脂の使用に適さない高温条件下でも使用することができる。
　以上で本願の実施形態の変形例の説明を終え、以下、再び本願の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。ここでは、本実施形態の更に別の特徴について説明する。本実施形態は、ねじ軸径４０ｍｍ、リード２５ｍｍ、ボール径７．１４３８ｍｍのチューブ式ボールねじに対して適用したものである。図２８は、ねじ軸２のボール溝２ａの断面形状を表している。ねじ軸２の外径部（ランド部）４とボール溝２ａのほぼ半円形のボール転動部３５との間を円弧状に面取りした円弧部３１１で連結している。その円弧部３１１の曲率半径Ｒは、本実施形態ではボール１の半径ｒ＝３．５７ｍｍとほぼ等しくしてある。円弧部３１１は、ボール転動部３５の曲線と滑らかに連続して形成されている。
　円弧部３１１の上部は、ランド部４に交点Ｐ２で隣接している。また、本実施形態では、ねじ軸２の中心軸線からねじ溝２ａ内のボール１の中心までの距離と、ねじ軸２の中心軸線からランド部４の表面までの距離との差Ｙを、ボール１の直径の１０％より小さく設定してある。ボール衝突の衝撃による応力集中を低減するには、円弧部３１１の曲率半径Ｒはできるだけ大きく取ることが望ましい。しかし、反面で曲率半径Ｒが大きくなる程、円弧部３１１とランド部４との交点Ｐ２の位置が溝中心に近づくとともにその形状が鋭い突起状になってくる。そして、曲率半径Ｒが限度を越えて過大になると、Ｐ２点近傍へのボールの衝突の機会がますと同時に衝突時の応力集中も増大して、ランド部肩口の損傷の危険性が増す。そこで、円弧部３１１の曲率半径Ｒの大きさに上限を設けてその危険性を回避する必要がある。
　本発明者は、ボール１がボール循環チューブ内を通過してねじ軸２のボール溝２ａに向かって送りこまれる時の、ボール１がボール溝２ａの面と最初に衝突する位置をプロットし、得られる線図を解析して、円弧部３１１の曲率半径Ｒの上限を規定することとした。図２９ないし図３１は、上記ボール衝突位置を連続的にプロットした結果を図２８の上から矢符号２８のように見下ろした場合の線図である。各図において、最も上にある点Ｅ１の高さにボール中心位置がきたとき、ボールはＥ１の真下に示した点Ｅ２でボール溝２ａの面と衝突することを示している。
　図２９は、ボール１がボール溝２ａに送りこまれる軌跡が理想的でかつバラツキがないと仮定した場合である。この場合には、ボール１が円弧部３１１の曲率半径Ｒの大きさには無関係にボール転動部３５にのみ衝突する。したがって円弧部３１１の曲率半径Ｒの上限は問題にならない。しかし実際の場合は、ボールねじの加工・組立誤差や運転速度等の使用条件により、ボールの軌跡はある範囲で必然的にバラツキが出る。図３０、図３１は、ボールねじの寸法精度や実験結果から推定されるボール軌跡の偏りを考慮したときの解析結果を示したものである。
　図３０は、図２８に示す本実施形態のボール溝形状の場合で、ボールがボール溝２ａの面と衝突するＥ２点は円弧部３１１内にある。しかし、その円弧部３１１の曲率半径Ｒはボール半径とほぼ等しい大きさに形成されているため、そこから損傷が発生する可能性は極めて小さい。更に円弧部３１１の曲率半径Ｒを大きくすると、ボール衝突位置は円弧部３１１とねじ軸外径部（ランド部）４との突起状の境界線Ｌに近づく。そして曲率半径Ｒが所定値を越えると、その境界線Ｌにボールが衝突してランド部肩口の損傷を招く危険が生じる。本発明者は、上記の解析を、円弧部３１１の曲率半径Ｒを種々変えたものについて行い、その結果に基づいてボールが円弧部３１１とランド部４との境界線Ｌに衝突しないような円弧部３１１の曲率半径Ｒの上限値を求めることができた。その値はボールの半径の２倍である。すなわち、円弧部３１１の曲率半径Ｒはボールの半径の２倍以下とすれば良い。
　一方、円弧部３１１の曲率半径Ｒがボールの半径の１／２未満の場合は、その円弧部１１にボール衝突による損傷が発生することが認められた。図３１は、図３２に示した従来のボール溝形状の場合（ランド部肩口が傾斜面からなる面取部３６で連結されているもの）を参考に示したものである。この場合、ボールがボール溝２ａの面と衝突するＥ２点が、ボール転動部３５と面取部３６との境界線上にあり、その境界線は突起状になっているため、そこから損傷が発生することが認められた。
　また、ねじ軸２の中心軸線からねじ溝２ａ内のボール１の中心までの距離と、ねじ軸２の中心軸線からランド部４の表面までの距離との差Ｙを、０またはボール直径の１０％未満と小さく設定するボール溝形状にあっては、円弧部３１１の曲率半径Ｒをより大きく設定しても円弧部３１１とランド部４との境界線Ｌ上へのボール衝突を防ぐことができるから、衝突時の応力集中をさらに緩和することが可能である。
　なお、本実施形態においては、チューブ循環式ボールねじに本発明を適用した例について説明しているが、上記特徴はその他のボールねじに対しても、同様に適用することができる。例えば、図３６に示すようなコマ循環式のボールねじに上記特徴を適用することもできる。
　以上、説明したように、本実施形態においては、ボールねじのねじ軸のボール溝の断面形状において、ねじ軸の外径部とボール溝のほぼ半円形のボール転動部との間を円弧部で連結するとともに、その円弧部の曲率半径を前記ボール溝を転動するボールの半径の１／２以上、２倍以下とし、少なくともボール転動部とは滑らかな曲線で連続的につなげるものとした。これにより、上記円弧部近傍にボールの衝突の衝撃力が作用しても応力集中が緩和されて、高速運転でもねじ軸のランド部肩口の損傷が防止できる。また、ねじ軸２の中心軸線からねじ溝２ａ内のボール１の中心までの距離と、ねじ軸２の中心軸線からランド部４の表面までの距離との差Ｙを、０またはボール直径の１０％未満と小さく設定することで、円弧部の曲率半径を大きくしても円弧部とランド部との交点へのボールの衝突を防ぐことができるため、ボールねじの長寿命化が達成できる。図３３ないし図３５は、従来例に係るチューブ方式のボールねじを示す。図３５に示す従来例では、ボール転動部３５の両側に円弧部が形成されているが、当該円弧部の曲率半径Ｒはボール１の半径の４０％以下になっているため、特にボールねじの高速運転を長時間行うことで損傷が生じるおそれがあった。
　最後に、本願の実施形態の他の特徴について説明する。図３７は、本願の実施形態に係るシール１５の正面図である。図３８は、図３７のシール１５を３８－３８線で切断して矢印方向に見た図である。シール１５は、径方向に広がった円環状のシール本体１５ｃと、シール本体１５ｃの内側から全周にわたって軸方向の一方の側へ屈折して径方向内方に延びるシール片１５ｄとからなる。シール片１５ｄは、その内方縁に円形断面を有する環状の接触部１５ｂを形成している。
　接触部１５ｂの内側は、ねじ軸２の断面形状に対応した開口１５ａとなっている。外周をナット３に取り付ける取付け部であるシール本体１５ｃと、シール片１５ｄと、接触部１５ｂとは、耐摩耗性及び可撓性を有する樹脂又はゴムから一体形成されている。
　図３９は、本実施の形態にかかるシール１５のシール片１５ｄ周辺を拡大した断面図であり、図４０は、図３９のシール１５の接触部１５ｂを更に拡大し、ねじ溝（２点鎖線）との接触状態を示した図である。なお、接触部１５ｂは、図に示すように断面が円形であるＯ－リングのような形状を有する。
　図３９において２点鎖線は、シール１５とねじ軸２との相対角度に応じて変位する、ねじ軸２に接触するシール１５の接触部１５ｂの位置（１５Ａないし１５Ｇ）を示している。図４０から明らかなように、接触部１５ｂの接触点１５ｅ（接触領域）は、ねじ軸２の周面に接触する位置に応じて、接触部１５ｂ上を変位する。
　接触部１５ｂによれば、ねじ軸２の何れの周面に接触しても、図４０に示すように接触面の法線は接触部１５ｂの断面中心を通過する。従って、接触位置に関わらず、シール１５とねじ軸２との接触関係は一定に維持されることになり、もって密封機能を確保できることとなる。また、例えば図４４に示す従来技術のシール５であれば、先端部５ｅが接触する前に、左側面５ｆ又は右側面５ｇがねじ軸２に接触してしまうような不安定な接触を招来する恐れがある。しかし、本実施の形態によれば、図３９に示すとおり、５Ａから５Ｇの何れの位置にあっても、常に接触部１５ｂがねじ軸周面に接触するので、安定したシールの密封機能を確保できる。
　以上、本発明を実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定して解釈されるべきではなく、適宜変更・改良が可能である。例えば、最後に説明した接触部５ｂの断面形状は半円状としても良い。
　また、上記実施形態及び第１、第２変形例において説明したボールねじの特徴は、その中のいずれか１つの特徴をボールねじに適用しても良いし、任意の複数の特徴をボールねじに適用しても良いし、全ての特徴をボールねじに適用しても良い。
１　ボール
２　ねじ軸
２ａ　ねじ溝
３　ナット
５、６、７　循環チューブ
９　ねじ溝
１７　サイドキャップ

Claims (10)

  1. 　第１のねじ溝を外周面に有するねじ軸と、
    　前記第１のねじ溝に対向する第２のねじ溝を内周面に有するナットと、
    　前記第１のねじ溝と前記第２のねじ溝とにより形成された螺旋状通路内に収容された複数のボールと、
    　それぞれ、前記ナットに取り付けられ、前記螺旋状通路の２箇所をつなぐ循環路を形成する３つ以上のボール循環部材とを備えたボールねじにおいて、
    　少なくとも１つの前記ボール循環部材が、その他の前記ボール循環部材とは異なる周方向の位置に配置されていることを特徴とするボールねじ。
  2. 　少なくとも２つの前記ボール循環部材が円周方向の同位置に配置され、
    　前記少なくとも１つの前記ボール循環部材が、軸方向において、前記少なくとも２つの前記ボール循環部材の間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のボールねじ。
  3. 　前記少なくとも１つの前記ボール循環部材と前記２つの前記ボール循環部材とは円周方向に１８０°異なる位置に配置されていることを特徴とする請求項２に記載のボールねじ。
  4. 　前記少なくとも１つの前記ボール循環部材と共に前記ボールが循環する回路を構成する前記第２のねじ溝の部分が、前記少なくとも２つの前記ボール循環部材と共にそれぞれ前記ボールが循環する回路を構成する前記第２のねじ溝の２つの部分から等距離の位置から軸方向にずれて予圧を生じさせていることを特徴とする請求項３に記載のボールねじ。
  5. 　前記ねじ軸のいずれか一方の端部で前記ねじ軸を回転可能に支持する支持部材を有し、
    　前記ナットは、前記支持部材とは反対側の端部に、径方向外方に延びるフランジを有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載のボールねじ。
  6. 　前記ボール循環部材は、
    　その両端に配置され、径方向外側で前記螺旋状通路内の前記ボールを掬い上げる外側掬い上げ部と、径方向内側で前記螺旋状通路内の前記ボールを掬い上げる内側掬い上げ部と、を備えた一対の掬い上げ通路と、
    　前記一対の掬い上げ通路をつなぐボール送り通路と、を有し、
    　前記外側掬い上げ部と前記内側掬い上げ部は、その間に、先端側から前記ボール送り通路側に凹んだ凹部を構成し、
    　前記ボール循環部材は、最も前記ボール送り通路側に位置する前記凹部の部分から、前記ボールの経路に沿った分割面により分かれる２つの構成部材からなることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載のボールねじ。
  7. 　軸方向に見たときに、前記分割面は、前記凹部の近傍において、前記ボール循環部材を通過する前記ボールの中心の軌跡よりも前記内側掬い上げ部側に配置されていることを特徴とする請求項６に記載のボールねじ。
  8. 　前記第１のねじ溝が、前記ボールの進行方向に対して垂直な断面において、両端に滑らかに連続して、前記ボールの半径の２分の１以上、２倍以下の曲率半径を有する円弧部を備えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載のボールねじ。
  9. 　前記ねじ軸の中心軸線から前記第１のねじ溝内の前記ボールの中心までの距離から前記ねじ軸の最大半径を引いた値が、前記ボールの直径の１０％以下であることを特徴とする請求項８に記載のボールねじ。
  10. 　前記ナットの端部に取り付けられ、前記ねじ軸に接触する接触部を備えたシールを有し、
    　前記接触部は、少なくとも前記ねじ軸側に、断面が円弧状の曲面を有していることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載のボールねじ。
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