特開 2024-72598 ボールねじ及び工作機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024072598

(43)【公開日】2024-05-28

(54)【発明の名称】ボールねじ及び工作機械

(51)【国際特許分類】

   F16H 25/22 20060101AFI20240521BHJP

   F16H 25/24 20060101ALI20240521BHJP

【ＦＩ】

F16H25/22 A

F16H25/24 A

F16H25/24 H

F16H25/24 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022183522

(22)【出願日】2022-11-16

(71)【出願人】

【識別番号】000004204

【氏名又は名称】日本精工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002000

【氏名又は名称】弁理士法人栄光事務所

(72)【発明者】

【氏名】押川 慧悟

【テーマコード（参考）】

3J062

【Ｆターム（参考）】

3J062AA22

3J062AB22

3J062BA15

3J062CD04

3J062CD22

3J062CD45

3J062CD54

3J062CD60

(57)【要約】

【課題】異なるリードを持つ複数のねじ溝を備えたねじ軸とナットの間に適切な予圧荷重を付与することにより、高剛性を確保できるボールねじ及びそれを用いた工作機械を提供する。
【解決手段】ボールねじは、ねじ軸と、第１のナットと、第２のナットと、第１のナットと第２のナットとを、軸線方向における相対移動は許容するが、回転方向における相対移動は不能とするように連結する拘束連結機構と、第１のナットと第２のナットとの距離に応じて、第１のナットと第２のナットとに対して軸線方向に付勢力を発生する付勢部材と、対向する第１の外周ねじ溝と第１の内周ねじ溝とにより形成される転動路内、及び対向する第２の外周ねじ溝と第２の内周ねじ溝とにより形成される転動路内に収容される複数のボールと、を有し、第１の外周ねじ溝と第１の内周ねじ溝は、互いに等しい第１のリードを有し、第１の外周ねじ溝と第１の内周ねじ溝は、互いに等しい第２のリードを有し、第１のリードと第２のリードとは異なる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

外周面に第１の外周ねじ溝と第２の外周ねじ溝が形成されたねじ軸と、
前記ねじ軸の周囲に配置され、内周面に前記第１の外周ねじ溝に対向して第１の内周ねじ溝が形成された第１のナットと、
前記ねじ軸の周囲に配置され、内周面に前記第２の外周ねじ溝に対向して第２の内周ねじ溝が形成された第２のナットと、
前記第１のナットと前記第２のナットとを、軸線方向における相対移動は許容するが、回転方向における相対移動は不能とするように連結する拘束連結機構と、
前記第１のナットと前記第２のナットとの距離に応じて、前記第１のナットと前記第２のナットとに対して軸線方向に付勢力を発生する付勢部材と、
対向する前記第１の外周ねじ溝と前記第１の内周ねじ溝とにより形成される転動路内、及び対向する前記第２の外周ねじ溝と前記第２の内周ねじ溝とにより形成される転動路内に収容される複数のボールと、
を有するボールねじであって、
前記第１の外周ねじ溝と前記第１の内周ねじ溝は、互いに等しい第１のリードを有し、
前記第１の外周ねじ溝と前記第１の内周ねじ溝は、互いに等しい第２のリードを有し、
前記第１のリードと前記第２のリードとは異なる、
ことを特徴とするボールねじ。

【請求項2】

前記第１のリードと前記第２のリードは、前記第１の外周ねじ溝と前記第２の外周ねじ溝とが交差しない値に決定される、
ことを特徴とする請求項１に記載のボールねじ。

【請求項3】

前記拘束連結機構は、前記第１のナットと前記第２のナットのうち一方に取り付けられた案内レールと、前記第１のナットと前記第２のナットのうち他方に取り付けられ、前記案内レールに沿ってスライドするスライダとからなる、
ことを特徴とする請求項１に記載のボールねじ。

【請求項4】

前記拘束連結機構は、前記第１のナットと前記第２のナットのうち一方に取り付けられたシャフトと、前記第１のナットと前記第２のナットのうち他方に取り付けられ、前記シャフトに対して摺動可能であるブッシュとからなる、
ことを特徴とする請求項１に記載のボールねじ。

【請求項5】

前記第１の外周ねじ溝と前記第２の外周ねじ溝とは、前記ねじ軸の外周面に隣接して形成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のボールねじ。

【請求項6】

前記第１の外周ねじ溝と前記第２の外周ねじ溝とは、前記ねじ軸の軸線方向における異なる領域に形成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のボールねじ。

【請求項7】

請求項１～６のいずれか一項に記載のボールねじを用いた工作機械であって、
前記付勢部材が、前記第１のナットと前記第２のナットに対して付勢力を発生したときに、ワークの加工を行うことを特徴とする工作機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ボールねじ及び工作機械に関する。

【背景技術】

【0002】

工作機械には、ボールねじやリニアガイド等の直動装置が使用されているが、加工精度を高めるためには、直動装置の高剛性を確保する必要がある。

【0003】

一般的に、ボールねじは、ナットとねじ溝との間のバックラッシを抑制することが容易であり、それにより高剛性を確保できるという利点がある。ボールねじのバックラッシを抑制するために、軸方向すきまを小さく抑えるという手法が通常用いられるが、そのためにナットとねじ溝との間に予圧荷重を付与することが行われる。

【0004】

特許文献１には、ねじ軸の外周面に形成された転動体転動溝のリード、若しくはねじ軸側の転動体ピッチ円径を連続的または部分的に変化させて、ねじ軸とナットとの間に予圧荷重を付与するボールねじが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００４－０３６７０２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１に示す技術によれば、ねじ軸とナットの間における予圧荷重を調整して、剛性や精度を高める必要がある部分のみに予圧荷重を生じさせることができるボールねじを提供できる。

【0007】

しかしながら、特許文献１のボールねじによれば、リードが異なる領域に先行して進入したボールのみに摩擦が発生するため、そこを起点に、いわゆる玉詰まりが発生するおそれがある。

【0008】

また、特許文献１においては１条ねじのボールねじを対象としており、そのため、ナットのリードとねじ軸のリードの関係により予圧荷重が変化する。したがって、剛性が必要な箇所と剛性が必要でない箇所それぞれにおける予圧荷重の条件を維持するために、ボールねじを分解して径の違うボールを入れ替えるなどの調整が必要であり、取り扱いに手間を要するという問題がある。加えて、特許文献１のボールねじにおいて、リードが短くなり軸線方向の予圧荷重が大きくなる領域では、ボールからの荷重を受けるねじ溝のランド部（ねじ軸のねじ山）が薄くなってしまい、許容できる負荷荷重が制限されるという問題もある。

【0009】

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであって、異なるリードを持つ複数のねじ溝を備えたねじ軸とナットの間に適切な予圧荷重を付与することにより、高剛性を確保できるボールねじ及びそれを用いた工作機械を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明のボールねじは、
外周面に第１の外周ねじ溝と第２の外周ねじ溝が形成されたねじ軸と、
前記ねじ軸の周囲に配置され、内周面に前記第１の外周ねじ溝に対向して第１の内周ねじ溝が形成された第１のナットと、
前記ねじ軸の周囲に配置され、内周面に前記第２の外周ねじ溝に対向して第２の内周ねじ溝が形成された第２のナットと、
前記第１のナットと前記第２のナットとを、軸線方向における相対移動は許容するが、回転方向における相対移動は不能とするように連結する拘束連結機構と、
前記第１のナットと前記第２のナットとの距離に応じて、前記第１のナットと前記第２のナットとに対して軸線方向に付勢力を発生する付勢部材と、
対向する前記第１の外周ねじ溝と前記第１の内周ねじ溝とにより形成される転動路内、及び対向する前記第２の外周ねじ溝と前記第２の内周ねじ溝とにより形成される転動路内に収容される複数のボールと、を有するボールねじであって、
前記第１の外周ねじ溝と前記第１の内周ねじ溝は、互いに等しい第１のリードを有し、
前記第１の外周ねじ溝と前記第１の内周ねじ溝は、互いに等しい第２のリードを有し、
前記第１のリードと前記第２のリードとは異なる、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、異なるリードを持つ複数のねじ溝を備えたねじ軸とナットの間に適切な予圧荷重を付与することにより、高剛性を確保できるボールねじ及びそれを用いた工作機械を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１（ａ）及び（ｂ）は、第１の実施形態にかかるボールねじの概略断面図である。

【図2】図２（ａ）及び（ｂ）は、ボールねじの外周ねじ溝と内周ねじ溝付近を拡大して示す図であるが、理解しやすいように部材間の隙間を誇張して示す。

【図3】図３（ａ）は、ボールねじのボール付近を拡大して幾何学的関係を示す図であり、図３（ｂ）は、ねじ軸の外周ねじ溝付近を拡大して幾何学的関係を示す図である。

【図4】図４（ａ）及び（ｂ）は、ねじ軸の外周ねじ溝付近を拡大して幾何学的関係を示す図である。

【図5】図５は、第２の実施形態にかかるボールねじの概略断面図である。

【図6】図６は、第３の実施形態にかかるボールねじの概略断面図である。

【図7】図７は、第４の実施形態にかかるボールねじの概略断面図である。

【図8】図８（ａ）及び（ｂ）は、第５の実施形態にかかるボールねじの概略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明に係る一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

【0014】

［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態にかかるボールねじ１００の概略断面図であるが、断面のハッチングを省略している。本実施形態のボールねじ１００においては、外周ねじ溝１７Ａ，１７Ｂが隣接して形成される２条のねじ軸１１の周囲に、２つのナット１３Ａ，１３Ｂが配置される。なお、外周ねじ溝１７Ｂは、外周ねじ溝１７Ａとの識別を容易にするために、便宜上破線で図示する。

【0015】

ねじ軸１１において、図１に実線で示す外周ねじ溝（第１の外周ねじ溝）１７Ａのリード（第１のリード）ｌａと、点線で示す外周ねじ溝（第２の外周ねじ溝）１７Ｂのリード（第２のリード）ｌｂ（＝ｌａ＋ｄ）とは互いに異なっている。ここで、ｄは、０より大きい値である。

【0016】

これに対し、第１のナットであるナット１３Ａの内周ねじ溝（第１の内周ねじ溝）１９Ａのリードはｌａであり、第２のナットであるナット１３Ｂの内周ねじ溝（第２の内周ねじ溝）１９Ｂのリードはｌｂ（＝ｌａ＋ｄ）である。

【0017】

内周ねじ溝１９Ａは、ねじ軸１１の外周ねじ溝１７Ａに対応し、内周ねじ溝１９Ｂは、ねじ軸１１の外周ねじ溝１７Ｂに対応する。互いに対向する内周ねじ溝１９Ａ，１９Ｂと外周ねじ溝１７Ａ，１７Ｂとの間には、複数のボール１５が転動可能に配置されている。

【0018】

内周ねじ溝１９Ａの両端がナット１３Ａの循環溝（不図示）と連結されることで、一本の閉じられた環状の転動溝が形成される。同様に、内周ねじ溝１９Ｂの両端がナット１３Ｂの循環溝（不図示）と連結されることで、一本の閉じられた環状の転動溝が形成される。つまり、ナット１３Ａ，１３Ｂは、それぞれ環状に形成された転動溝を複数有する。

【0019】

内周ねじ溝１９Ａ及び循環溝からなる転動溝と、外周ねじ溝１７Ａと、の間には、複数のボール１５が転動自在に収容される循環回路が画成される。また、内周ねじ溝１９Ｂ及び循環溝からなる転動溝と、外周ねじ溝１７Ｂと、の間にも、複数のボール１５が転動自在に収容される循環回路が画成される。

【0020】

ナット１３Ａ、１３Ｂに対するねじ軸１１の相対的な回転に伴って、複数のボール１５が循環回路内を循環することによって、ナット１３Ａ，１３Ｂをねじ軸１１に対してねじ軸１１の軸方向に相対的に直線運動させることが可能となる。ここで、ナット１３Ａ，１３Ｂが互いに拘束されていない限り、内周ねじ溝１９Ａ，１９Ｂと外周ねじ溝１７Ａ，１７Ｂとの間に、予圧荷重は付与されないこととなる。

【0021】

ナット１３Ａの外周には、ねじ軸１１の軸線方向に平行に延在するリニアガイド（直動案内）２１の案内レール２２が固定され、ナット１３Ｂの外周には、案内レール２２に対してスライド可能なスライダ２３が固定されている。このため、ナット１３Ａ、１３Ｂは、ねじ軸１１の軸線方向に相対移動可能であるが、回転方向には相対移動不能である。案内レール２２及びスライダ２３により拘束連結機構を構成する。

【0022】

さらに、ナット１３Ａ、１３Ｂと対向する端面には、２組のシャフト２５Ａ，２５Ｂが対向して植設され、シャフト２５Ａ、２５Ｂにはコイルバネ（付勢部材）２７，２７の端部がそれぞれ挿入され、ナット１３Ａ、１３Ｂの対向端面に当接した状態に維持される。

【0023】

本実施形態のボールねじ１００によれば、図１（ａ）に示すようにコイルバネ２７，２７が自由長Ｘ１の状態では、内周ねじ溝１９Ａ，１９Ｂと外周ねじ溝１７Ａ，１７Ｂとの間に予圧荷重が付与されないため、ねじ軸１１の回転に応じて、ナット１３Ａ、１３Ｂは、ほとんど抵抗なく、ねじ軸１１の軸線方向に沿って移動可能である。したがって、本実施形態のボールねじ１００を工作機械に用いた場合、かかる状態でナット１３Ａ、１３Ｂに搭載したワークの早送りを行うことにより、摩擦熱の軽減やねじ軸１１の駆動力低減を実現できる。

【0024】

これに対し、図１（ａ）に示す状態から、ねじ軸１１を回転させることにより、外周ねじ溝１７Ａ，１７Ｂのリード差に従って、図１（ｂ）に示すようにナット１３Ａ，１３Ｂが相対回転することなく距離ΔＸだけ接近し、コイルバネ２７，２７の長さがＸ２に縮長したものとする。かかる状態では、コイルバネ２７，２７が圧縮されるため、ナット１３Ａ，１３Ｂが離間する方向に、距離ΔＸに応じた付勢力が付与される。それにより内周ねじ溝１９Ａ，１９Ｂと外周ねじ溝１７Ａ，１７Ｂとの間に、コイルバネ２７，２７の付勢力に応じた予圧荷重が付与されるので、ナット１３Ａ、１３Ｂの支持剛性が高くなる。したがって、本実施形態のボールねじ１００を工作機械に用いた場合、かかる状態でナット１３Ａ、１３Ｂに搭載したワークの加工を行うことで、高精度な加工を実現できる。

【0025】

本実施形態によれば、内周ねじ溝１９Ａと外周ねじ溝１７Ａのリードが等しく、また内周ねじ溝１９Ｂと外周ねじ溝１７Ｂのリードが等しいため、全領域にわたって玉詰まり等が生じにくく、ボール１５はスムーズに転動溝を転動できる。また、コイルバネ２７，２７をバネ定数が異なるものに変更したり、コイルバネ２７，２７の本数を変更したり、あるいはナット１３Ａ，１３Ｂとコイルバネ２７，２７との間にシムなどを入れることによって予圧荷重を調整できる。このため、例えば従来技術のボールねじのように、予圧荷重調整のため分解して径が異なるボールを入れ替えるなどの必要がなく、予圧荷重調整が容易である。さらに、本実施形態の場合、ナット１３Ａ，１３Ｂ間距離が縮まって予圧荷重が大きくなる領域ほど、ボール１５からの荷重を受けるねじ溝のランド部が厚くなるため、より大きな予圧荷重に対応できる。

【0026】

上述した実施形態では、ねじ軸１１を回転させることにより、ナット１３Ａ，１３Ｂが接近する例を説明した。このため、図２（ａ）に示すように、ナット１３Ａ，１３Ｂが接近することで、ボール１５を挟んで、内周ねじ溝１９Ａ，１９Ｂと外周ねじ溝１７Ａ，１７Ｂとの間に外向きの力Ｆ１が発生し、それにより予圧荷重が付与される。

【0027】

これに対し、ねじ軸１１を回転させることにより、ナット１３Ａ，１３Ｂが離間するボールねじとすることもできる。かかる場合、図２（ｂ）に示すように、ナット１３Ａ，１３Ｂが離間することで、ボール１５を挟んで、内周ねじ溝１９Ａ，１９Ｂと外周ねじ溝１７Ａ，１７Ｂとの間に内向きの力Ｆ２が発生する。この例では、圧縮することにより圧縮付勢力を発生するコイルバネの代わりに、伸長することで引っ張り付勢力を発生するコイルバネをナット１３Ａ，１３Ｂ間に配置すればよい。

【0028】

ところで、ねじ軸１１において、外周ねじ溝１７Ａのリードｌａと、点線で示す外周ねじ溝１７Ｂのリードｌｂ（＝ｌａ＋ｄ）と、が互いに異なることから、外周ねじ溝１７Ａ，１７Ｂには本来的に制限がある。より具体的には、外周ねじ溝１７Ａ，１７Ｂのリード差（ｄ）と、ねじ軸１１の回転に応じて、外周ねじ溝１７Ａ，１７Ｂは互いに接近してゆくが、両者が交差した場合には、ねじ軸１１が成立しなくなる。そこで、外周ねじ溝１７Ａ，１７Ｂが交差しない条件について検討する。

【0029】

図３（ａ）は、ボールねじ１００のボール１５付近を拡大して幾何学的関係を示す図であり、図３（ｂ）は、ねじ軸１１の外周ねじ溝付近を拡大して幾何学的関係を示す図である。図４は、ねじ軸１１の外周ねじ溝付近を拡大して幾何学的関係を示す図である。ここで、ボールねじ１００のＢＣＤ（ボール中心径）をＤｂｃｄ、軸外径をＤ、鋼球（ボール）径をＤｗ、接点角をα、溝Ｒ比をｒとしたとき、溝直角断面から見た時の溝幅Ｗは以下の式（１）であらわされる。

【0030】

【数1】

【0031】

また、リード角をθとした場合、ねじ軸の軸方向断面で見た時の溝幅は、（Ｗ／ｃｏｓθ）であらわされる。

【0032】

基準となるナットをナット１３Ａとしたとき、ナット１３Ａ内のボール１５が通るねじ軸１１の外周ねじ溝を１９Ａとし、もう一方のナット１３Ｂ内のボール１５が通るねじ軸１１の外周ねじ溝を１９Ｂとする。

【0033】

ナット１３Ａの鋼球径をＤｗａ、リードをｌａ、リード角をθａ、溝直角断面から見た時の溝幅をＷａとし、同様にナット１３Ｂの鋼球径をＤｗｂ、リードをｌｂ、リード角θｂ、溝直角断面から見た時の溝幅をＷｂとする。

【0034】

ここで、ナット１３Ａのストローク量をＬとすると、ねじ軸１１の必要回転回数Ｎは、Ｌ／ｌａとなる。

【0035】

ねじ軸１１が、ｎ回転後に外周ねじ溝１７Ａと外周ねじ溝１７Ｂが交差しないようにする条件を検討する。例えば右ねじにおいて、ナット１３Ａとナット１３Ｂが最も離れた状態から、ねじ軸１１を反時計回りにてｋ回転させたときに、外周ねじ溝１７Ａと外周ねじ溝１７Ｂが離れる側の溝間距離をＰａｋ、接近する側の溝間距離をＰｂｋとする（ねじ軸１１を反時計回りにて０回転とする場合、外周ねじ溝１７Ａと外周ねじ溝１７Ｂが離れる側の溝間距離はＰａ０、接近する側の溝間距離はＰｂ０である）と、以下の関係式（２）が成立する。

【0036】

【数2】

【0037】

また、ｋ回転後のそれぞれ の溝間距離は、以下の式（３）、（４）で表すことができる。
Ｐａｋ＝Ｐａ０＋（ｌｂ－ｌａ）×ｋ・・・（３）
Ｐｂｋ＝Ｐｂ０－（ｌｂ－ｌａ）×ｋ・・・（４）

【0038】

ｎ回転後に外周ねじ溝１７Ａと外周ねじ溝１７Ｂが交差しない条件は、Ｐａ０＞０かつＰｂｎ＞０であるから、図４（ａ）及び（ｂ）を参照して、以下の式（５）を満たす必要がある。式（５）を満たす範囲で、ねじ軸１１の使用可能なリード及び回転数を決定できる。

【0039】

【数3】

【0040】

［第２の実施形態］
図５は、第２の実施形態にかかるボールねじ１０１の概略断面図であるが、断面のハッチングを省略している。ナット１３Ａの外周には、例えばワークを搭載可能なテーブル２０が取り付けられている。テーブル２０には、ねじ軸１１の軸線方向に平行に延在する案内レール２２が固定され、ナット１３Ｂの外周には、案内レール２２対してスライド可能なスライダ２３が固定されている。それ以外の構成は、第１の実施形態と同様であるため、同じ符号を付して重複説明を省略する。

【0041】

［第３の実施形態］
図６は、第３の実施形態にかかるボールねじ１０２の概略断面図であるが、断面のハッチングを省略している。ナット１３Ａの外周には、例えばワークを搭載可能なテーブル２０が取り付けられている。一方、ナット１３Ｂの外周には、ねじ軸１１の軸線方向に平行に延在する案内レール２２が固定され、テーブル２０には案内レール２２に対してスライド可能なスライダ２３が固定されている。それ以外の構成は、第１の実施形態と同様であるため、同じ符号を付して重複説明を省略する。

【0042】

［第４の実施形態］
図７は、第４の実施形態にかかるボールねじ１０３の概略断面図であるが、断面のハッチングを省略している。ナット１３Ｂに対向するナット１３Ａの端面には、ねじ軸１１の軸線方向に平行に延在するロングシャフト２９Ａ、２９Ａが植設されており、またナット１３Ｂのフランジ部には、ロングシャフト２９Ａ、２９Ａが挿通可能な貫通穴２９Ｂ、２９Ｂが形成されている。さらに貫通穴２９Ｂ、２９Ｂ内には、ロングシャフト２９Ａ、２９Ａが摺動可能に嵌合するブッシュ２９Ｃ、２９Ｃが形成されている。ロングシャフト２９Ａ、２９Ａとブッシュ２９Ｃ、２９Ｃとにより、ナット１３Ａとナット１３Ｂとの軸線方向における相対移動を許容するが、回転方向における相対移動を不能とする拘束連結機構を構成する。

【0043】

ロングシャフト２９Ａ、２９Ａの周囲には、付勢部材であるコイルバネ２７、２７が配置され、その両端はナット１３Ａ，１３Ｂの端面に当接している。なお、ナット１３Ａに貫通穴２９Ｂ及びブッシュ２９Ｃを形成し、ナット１３Ｂにロングシャフト２９Ａを形成してもよい。それ以外の構成は、第１の実施形態と同様であるため、同じ符号を付して重複説明を省略する。

【0044】

本実施形態のボールねじ１０３によれば、コイルバネ２７，２７が自由長の状態では、内周ねじ溝１９Ａ，１９Ｂと外周ねじ溝１７Ａ，１７Ｂとの間に予圧荷重が付与されないため、ねじ軸１１の回転に応じて、ナット１３Ａ、１３Ｂは、ほとんど抵抗なく、ねじ軸１１の軸線方向に沿って移動可能である。したがって、本実施形態のボールねじ１０３を工作機械に用いた場合、かかる状態でナット１３Ａ、１３Ｂに搭載したワークの早送りを行うことにより、摩擦熱の軽減やねじ軸１１の駆動力低減を実現できる。

【0045】

これに対しねじ軸１１を回転させることにより、外周ねじ溝１７Ａ，１７Ｂのリード差に従って、ロングシャフト２９Ａ、２９Ａとブッシュ２９Ｃ、２９Ｃとが相対摺動しつつ、ナット１３Ａ，１３Ｂが相対回転することなく接近し、コイルバネ２７，２７が縮長したものとする。かかる状態では、コイルバネ２７，２７が圧縮されるため、ナット１３Ａ，１３Ｂが離間する方向に、その付勢力が付与される。それにより内周ねじ溝１９Ａ，１９Ｂと外周ねじ溝１７Ａ，１７Ｂとの間に、コイルバネ２７，２７の付勢力に応じた予圧荷重が付与されるので、ナット１３Ａ、１３Ｂの支持剛性が高くなる。したがって、本実施形態のボールねじ１０３を工作機械に用いた場合、かかる状態でナット１３Ａ、１３Ｂに搭載したワークの加工を行うことで、高精度な加工を実現できる。

【0046】

［第５の実施形態］
図８（ａ）及び（ｂ）は、第５の実施形態にかかるボールねじ１０４の概略断面図であるが、拘束連結機構及び付勢部材を省略している。上述した実施形態では、２条のねじ軸において、一方の外周ねじ溝と他方の外周ねじ溝のリードを異ならせていた。これに対し本実施形態のボールねじ１０４は、リードｌａの外周ねじ溝１７Ａを設けた領域Ａと、リードｌｂ（＝ｌａ＋ｄ）の外周ねじ溝１７Ｂを設けた領域Ｂとを軸線方向に分割して設けたねじ軸１１’を有している。領域Ａにはナット１３Ａが配置され、領域Ｂにはナット１３Ｂが配置され、ナット１３Ａ，１３Ｂは上述した拘束連結機構により連結されている。

【0047】

ナット１３Ａの内周ねじ溝１９Ａは、ねじ軸１１’の外周ねじ溝１７Ａに対応してリードｌａを有し、ナット１３Ｂの内周ねじ溝１９Ｂは、ねじ軸１１’の外周ねじ溝１７Ｂに対応してリードｌｂ（＝ｌａ＋ｄ）を有する。対向する内周ねじ溝１９Ａ，１９Ｂと外周ねじ溝１７Ａ，１７Ｂとの間には、複数のボール１５が転動可能に配置されている。

【0048】

本実施形態のボールねじ１０４によれば、ナット１３Ａ、１３Ｂに付勢力が付与されない状態（例えば図８（ａ）の状態）では、内周ねじ溝１９Ａ，１９Ｂと外周ねじ溝１７Ａ，１７Ｂとの間に予圧荷重が付与されないため、ねじ軸１１’の回転に応じて、ナット１３Ａ、１３Ｂは、それぞれの領域Ａ，Ｂ内でほとんど抵抗なく、ねじ軸１１の軸線方向に沿って移動可能である。したがって、本実施形態のボールねじ１０３を工作機械に用いた場合、かかる状態でナット１３Ａ、１３Ｂに搭載したワークの早送りを行うことにより、摩擦熱の軽減やねじ軸１１’の駆動力低減を実現できる。

【0049】

これに対し、ねじ軸１１’を回転させると、外周ねじ溝１７Ａ，１７Ｂのリード差に従って、図８（ｂ）に示すようにナット１３Ａ，１３Ｂが相対回転することなく接近し、不図示の付勢部材により付勢力が付与される。それにより内周ねじ溝１９Ａ，１９Ｂと外周ねじ溝１７Ａ，１７Ｂとの間に予圧荷重が付与されるので、ナット１３Ａ、１３Ｂの支持剛性が高くなる。したがって、本実施形態のボールねじ１０４を工作機械に用いた場合、かかる状態でナット１３Ａ、１３Ｂに搭載したワークの加工を行うことで、高精度な加工を実現できる。

【0050】

本発明は、上述の実施形態に限定されない。本発明の範囲内において、上述の実施形態の任意の構成要素の変形が可能である。また、上述の実施形態において任意の構成要素の追加または省略が可能である。例えば、本発明は循環コマ式ボールねじ、チューブ式ボールねじ、デフレクタ式ボールねじ、エンドキャップ式ボールねじなど、種々のボールねじに適用できる。また、ねじ軸は３条以上の外周ねじ溝を有している場合、そのうち一つのリードが異なれば足りる。

【符号の説明】

【0051】

１００，１０１，１０２，１０３，１０４ ボールねじ
１１，１１’ ねじ軸
１３Ａ、１３Ｂ ナット
１７Ａ，１７Ｂ 外周ねじ溝
１９Ａ，１９Ｂ 内周ねじ溝
２０ テーブル
２１ リニアガイド
２２ 案内レール
２３ スライダ
２５Ａ，２５Ｂ シャフト
２７ コイルバネ
２９Ａ ロングシャフト
２９Ｂ 貫通穴
２９Ｃ ブッシュ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】