JP2015124883A - ボールねじ装置及び電動射出成形機 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成によって、ボールナット内における各ボールの荷重分布を軸方向で均一化してボールねじ装置の寿命向上を図ることができるボールねじ装置を提供することを課題とする。【解決手段】ねじ軸１は、入力された軸方向荷重を主として軸方向一端部側のサポートユニット３の位置で受ける。ボールナット２は、上記サポートユニット３から遠位にある軸方向端部側に設けた取付け部７に取付け部材８を固定して当該取付け部７で軸方向荷重を受ける。【選択図】図１

Description

本発明は、回転運動を直線運動に変換、又は直線運動を回転運動に変換するボールねじ装置、及びそのボールねじ装置を組み込んだ電動射出成形機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の耐久性向上に関する。

ボールねじ装置におけるねじ軸とボールナットは、ねじ軸とボールナットによって形成されるボールねじ溝内を循環する複数のボールを介して連結している。ねじ軸とボールナットは、小さい駆動力で相対的に螺旋運動することにより、回転運動を直線運動に変換する。
一般のボールねじ装置は、ボールナットを取り付ける取付け部材からボールナットに軸方向荷重が加わったとき、ボールねじ溝内の全てのボールに均等に荷重が掛かると仮定されている。そのため、ボールねじ軸のボールねじ溝及びボールナットのボールねじ溝は、それぞれ同一リード且つ同一有効径となるように加工されている。

しかし、過大な軸方向荷重が加わった場合、ボールナット自体が軸方向に弾性変形する。即ち、ボールねじ溝内にある各ボールへの荷重分布は均等ではなく、軸方向に沿ってばらつきがでる。つまり、大きな荷重が一部のボールに負荷される。これは、ボールねじ装置の寿命を短くすることに繋がる。従って、この大きな荷重が掛かる部分を考慮した安全設計を行う必要がある。

このボールナットの弾性変形を小さく抑えるための従来の対応策としては、ボールナットの外径寸法を大きくしてその断面積を大きくする方法や、弾性係数の大きい材料を使用する方法などがあった。また、ボールの径を大きくしたり、ボールの数を増やしたりすることも考えられる。しかし、これらの対策は、ボールねじ装置全体の大型化や、製造コストの増加、重量の増大等を招いてしまうことがある。

ボールねじ装置全体が大型化することを回避しながら、ボールねじ装置の寿命を向上させる技術としては、特許文献１や特許文献２に開示されているものがある。これらは、ボールナットの弾性変形を考慮し、ボールねじ溝の有効径やリードを軸方向に沿って異なる加工をすることで、ボールねじ溝内の全てのボールに均一に荷重が負荷されるようにするものである。

特開平６−３００１０７号公報 特開平６−３００１０８号公報

しかしながら、上記特許文献２等に記載の技術を採用すると、軸方向のボールねじ溝の径等にそれぞれ異なる加工をする必要がある。複雑な加工はコストアップを伴いやすい。
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る。即ち、簡易な構成によって、ボールナット内における各ボールの軸方向の荷重分布（負荷分布）のばらつきを抑制し、ボールねじ装置の寿命向上を図ることができるボールねじ装置及びそのボールねじ装置を組み込んだ電動射出成形機を提供することを課題としている。

上述のように、従来の対応策にあっては、ボールナットの弾性変形に伴ってボールねじ溝内のボールへの荷重分布が軸方向に均一でないことは考慮されているものの、ねじ軸の弾性変形の影響に対する考慮が不足している。
本発明は、このことに鑑み、大きな軸方向荷重が負荷された際のボールナットの弾性変形と共に、ねじ軸の弾性変形による影響も考慮したものである。すなわち、ボールねじとボールナットとの縦断面積比の特定と、ボールナットの軸方向荷重作用部の位置を特定することで、ボールねじ溝内のボールへの荷重分布を軸方向に均一化しようとする発明である。これによれば、上述のような、複雑な加工技術を採用しなくても良く、ボールねじ装置の大型化やコストアップを伴うことなくボールねじ装置の寿命向上が期待できる

ここで、本発明のうち請求項１に記載した発明は、外面にボールねじ溝を有するねじ軸と、そのねじ軸のボールねじ溝に対向するボールねじ溝を内面に有する少なくとも１つのボールナットと、そのボールナットのボールねじ溝と上記ねじ軸のボールねじ溝とにより形成された螺旋状通路と、その螺旋状通路内を循環する複数のボールと、その複数のボールの戻り路とを備えると共に、上記ねじ軸は、負荷された軸方向荷重を主として軸方向一端部側で受けるボールねじ装置において、上記ボールナットは、上記ねじ軸の軸方向一端部から遠位にある軸方向端部側に、上記ボールナットを取り付ける取付け部材からの軸方向荷重を受ける軸方向荷重作用部を設け、ねじ軸の縦断面積に対するボールナットの縦断面積の比を、０．５以上２以下としたことを特徴とするボールねじ装置。

ここで、上記ねじ軸における、上記負荷された軸方向荷重を主として軸方向一端部側で受ける部分とは、例えば、ねじ軸を片持ち支持した場合における当該支持部位置である。また、上記ボールナットにおける軸方向荷重作用部とは、当該ボールナットに連結する取付け部材を取り付ける取付け部位置である。
本発明は、ねじ軸が片持ち支持となっているなど、ねじ軸がボールナットから伝達された軸方向荷重を主として軸方向一端部側で受ける構成となっている場合を想定している。この場合には、ボールナットの取付け部材から当該ボールナットに大きな軸方向荷重が負荷されると、上記ねじ軸の弾性変形による荷重分布のばらつきもボールナットと同じように発生する。それだけでなく、むしろボールナットよりもねじ軸の方が弾性変形による軸方向の荷重分布への影響、つまり、ばらつきが大きいという知見によってなされたものである。これは、ねじ軸方向に垂直な縦断面積（以下、単に縦断面積と記す）が、ボールナットよりもねじ軸の方が小さいからである。

ボールナットにおいて、最も負荷が大きい部位は、軸方向荷重作用部付近に位置するボールとの接触部である。螺旋状通路内の各ボールへの負荷は、当該作用部から離れるにつれて小さくなる。また、ねじ軸にあっては、軸方向荷重を受ける側、つまり、軸方向一端部に近い部分に位置するボールへの負荷が最も大きく、その位置から離れるにつれてボールへの負荷は小さくなる。これらのことに鑑み、ボールナットの軸方向荷重作用部とねじ軸の軸方向一端部を、軸方向に最も遠位となるよう配置する。言い換えれば、それぞれの軸方向荷重作用位置を、軸方向反対側に配置する。これにより、ボールナットの弾性変形による影響とねじ軸の弾性変形による影響とが相殺し合う傾向となる。この結果、軸方向に沿ったボールの荷重分布のばらつきが抑制される。

このとき、ボールナットの縦断面積を、相対的にねじ軸の縦断面積に近づける。つまり、ボールナットの縦断面積とねじ軸の縦断面積とを等しく若しくは略等しくする。これにより、ボールナットの弾性変形とねじ軸の弾性変形とが対称的に影響を及ぼし合い、荷重分布の均一化を促進できる。この結果、ボールナットの大型化や難しい加工を伴う技術を採用しなくても、高負荷に耐えるボールねじ装置を構成でき、寿命の向上が期待できる。

更に、本発明の第二形態のボールねじ装置は以下の構成であってもよい。すなわち、外面にボールねじ溝を有するねじ軸と、そのねじ軸のボールねじ溝に対向するボールねじ溝を内面に有する少なくとも１つのボールナットと、そのボールナットのボールねじ溝と上記ねじ軸のボールねじ溝とにより形成された螺旋状通路と、その螺旋状通路内を循環する複数のボールと、その複数のボールの戻り路とを備えると共に、上記ねじ軸は、入力された軸方向荷重を主として軸方向一端部側で受けるボールねじ装置において、外部荷重に対し上記螺旋状通路内の全ボールの主負荷方向を同一方向に設定すると共に、上記ボールナットを取り付ける取付け部材からの軸方向荷重を受ける当該ボールナットの軸方向荷重作用部の軸方向位置を、上記螺旋状通路内のボールが当該軸方向荷重作用部の軸方向両側にそれぞれ存在する位置としたことを特徴としても良い。なお、上記軸方向荷重作用部の軸方向位置は、ボールナットの軸方向中央部又はその付近が好ましい。

軸方向に荷重分布のばらつきが生じる主因は、ボールナット及びねじ軸の各部材そのものの軸方向の弾性変形である。部材の弾性変形、つまり部材変形の大きさは、軸方向荷重作用部から最も遠位にある螺旋状通路内のボール位置までの長さで決まり、その長さが長いほど部材変形は大きくなる。

従って、軸方向荷重作用部がボールナットの軸方向端部に位置すると、部材変形の大きさに影響する長さが、ほぼボールナット全長に相当する。これは、軸方向荷重作用部がボールナットの軸方向中央部又はその付近にある場合に比べ、部材変形による影響が大きくなる。もっともこの場合でも、上記請求項１の発明を採用することで、つまりねじ軸とボールナットの部材変形が軸方向に相反する方向とすることで、結果的に軸方向に沿ったボールの荷重分布は均一化されるようになる。

これに対して、この発明では、軸方向荷重作用部を例えばボールナットの中央部に設定することで、軸方向荷重作用部からもっとも遠位にある螺旋状通路内のボール位置までの長さが約半分となる。つまり、軸方向に沿ったボールへの荷重分布は、ボールナットの軸方向長さが半分になったのとほぼ同等となる。これにより、ねじ軸とボールナットの軸方向の弾性変形量も小さくなり、軸方向の荷重分布の均一化が期待出来る。

つまり、第二の実施形態に係る発明によれば、軸方向荷重作用部からみて、当該軸方向荷重作用部の位置よりも上記ねじ軸の軸方向荷重を主として受ける軸方向一端部に近い側（近位にある部分）にあっては、軸方向に沿ったボールのへ荷重分布が均一化するようになる。これは、請求項１と同様の作用によるものである。それと同時に、第二の実施形態では、軸方向荷重作用部から最も遠位にある螺旋状通路内のボール位置までの長さが請求項１の場合に比べて短くなる分、弾性変形量が小さくなって更に軸方向に沿ったボールの荷重分布が均一化するようになる。

なお、第二の実施形態においても、上記請求項１の作用で説明したように、軸方向一端部に近位にある側のボールナット部分の縦断面積は、ねじ軸の縦断面積と等しく若しくは略等しくすることが好ましい。

ここで、「外部荷重に対し上記螺旋状通路内の全ボールの主負荷方向を同一方向に設定する」としているのは、次の理由による。
上記螺旋状通路内のボールにおける、軸方向荷重作用部を挟んで軸方向両側にそれぞれ存在する２組のボール群の外部荷重に対する主負荷方向が互いに反対方向に設定されているとする（図１１及び図１２参照）。この場合には、軸方向荷重が掛かる向きによって、主に軸方向荷重作用部を挟んだ軸方向両側のうちの一方のボール群で負担することとなる。これでは、軸方向荷重作用部を挟んだ軸方向両側の２組のボール群で負担する軸方向荷重に対する分担が大幅に不均衡となり、軸方向全域でのボールの荷重分布の均一化が困難となるためである。

これに対し、外部荷重に対し上記螺旋状通路内の全ボールの主負荷方向を同一方向に設定することで、軸方向荷重に対して螺旋状通路内の全ボールの主負荷方向が同一方向となる。つまり、軸方向荷重作用部を挟んだ軸方向両側の２組のボール群で負担する軸方向荷重に対する分担の割合が略等しくなる。これにより、前記分担の割合が大幅に不均衡となることが防止され、上記作用が有効に発揮される。
なお、外部荷重に対し上記螺旋状通路内の全ボールの主負荷方向を同一方向に設定するためには、例えば、軸方向荷重作用部の軸方向両側にわたって予圧方向を同一方向となるように設定したり、予圧を付与しない状態に設定したりすればよい（図１３及び図１４参照）。 ここから

次に、参考３の発明は、参考２の発明に記載した構成に対し、上記ボールナットにおける軸方向荷重作用部を挟んだ軸方向両側の各縦断面積が、上記ねじ軸の軸方向荷重を主として受ける軸方向一端部から近位にある側の縦断面積に比べて、遠位にある側の縦断面積を大きくしたことを特徴とするものである。
本発明によれば、ボールナットにおける軸方向荷重作用部を挾んだ両側の縦断面積を異なるものとし、軸方向に沿ったボールへの荷重の全体のバランスを取ることで、さらに軸方向に沿ったボールの荷重分布の均一化を向上させることが可能となる。

即ち、上記参考２に係る構成を採用すると、例えば軸方向に沿ったボールナットの縦断面積が軸方向荷重作用部を除いて均一であれば、軸方向荷重作用部を境に、ねじ軸の軸方向荷重を主として受ける軸方向一端部に近い側（近位にある部分）よりも、遠位にある部分でのボールへの荷重が全体的に小さくなる（例えば図８参照）。これに対して、参考３の発明のように、遠位にある側のボールナット部分の縦断面積を同じく近位にある部分の縦断面積よりも大きく設定することで、当該遠位にある部分の弾性変形量を小さく抑えることができる。従って、当該遠位にある部分でのボールへの荷重が全体として増加すると共に近位にある部分でのボールへの荷重が全体として軽減して、さらに軸方向に沿ったボールの荷重分布の均一化を図ることができる。

次に請求項２に記載した発明は、請求項１に記載したボールねじ装置を使用したことを特徴とする電動射出成形機を提供するものである。
上述のようなボールねじ装置は、通常、油圧シリンダー駆動である射出成形機やパンチングプレス、各種ジャッキなどを電動モータ駆動とした際における、モータの回転力を軸方向推力に変換して極めて大きな荷重を受けるような箇所へ用いるのに好適なものである。 特に、電動モータ駆動とした射出成形機への使用に好適であり、本発明のように上記請求項１のボールねじ装置を使用することで、ボールねじ装置を大型化・大３重量化することなく寿命・耐久性が向上し、射出成形機の寿命向上に繋がる。

以上説明してきたように、本発明のボールねじ装置を採用すると、ねじ軸及びボールナットそれぞれの弾性変形による軸方向の荷重分布の影響を相反させることで、ボールの荷重分布が均一化する。この結果、外部荷重によるボールへの最大負荷を低減できる。従って、高負荷使用環境下での耐久性向上を簡易に図ることができるという効果がある。
なお、ねじ軸及びボールナットの縦断面積をほぼ同一にして両者の弾性変形量をそろえることで、さらにボールへの荷重分布の均一化を図り、耐久性の向上を期待することができる。また、請求項２に記載の発明を採用すると、コストを上げることなく高負荷用途に好適な電動射出成形機を提供可能となるという効果がある。

本発明の第１実施の形態に係るボールねじ装置を示す図である。 本発明の第１実施の形態に係るボールねじ装置本体の構造を示す図である。 本発明の第１実施の形態に係るボールねじ装置の作用・効果を説明する図であり、（ａ）は軸方向荷重の作用状態を、（ｂ）は、ねじ軸を剛体と仮定した場合のボールの荷重分布を、（ｃ）は、ボールナットを剛体と仮定した場合のボールの荷重分布を、（ｄ）は、ねじ軸及びボール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。 比較例に係るボールねじ装置の作用・効果を説明する図であり、（ａ）は軸方向荷重の作用状態を、（ｂ）は、ねじ軸を剛体と仮定した場合のボールの荷重分布を、（ｃ）は、ボールナットを剛体と仮定した場合のボールの荷重分布を、（ｄ）は、ねじ軸及びボール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。 本発明の第１実施の形態に係るねじ軸の縦断面積とボールナットの縦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、（ａ）及び（ｂ）は両縦断面積を等しくした場合であり、（ｃ）はボールナット側の縦断面積を相対的に大きくした場合を表している。 本発明に基づくボールねじ装置を使用した電動射出成形機を示す図である。 第２実施の形態に係るボールねじ装置を示す図である。 第２実施の形態に係るボールねじ装置の作用・効果を説明する図であり、（ａ）は軸方向荷重の作用状態を、（ｂ）は、ねじ軸を剛体と仮定した場合のボールの荷重分布を、（ｃ）は、ボールナットを剛体と仮定した場合のボールの荷重分布を、（ｄ）は、ねじ軸及びボール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。 実施例における各ボールねじ装置の仕様を説明する図であって、（ａ）は請項１に基づく装置例を、（ｂ）は比較のための従来の装置例を、（ｃ）は参考２の発明に基づく装置例を、（ｄ）は参考３の発明に基づく装置例を、それぞれ示している 図９における各ボールねじ装置における軸方向に沿ったボールの荷重分布を示す図である。 螺旋状通路内のボールの主負荷方向を説明する図であって、引張により予圧が付与されている従来のボールねじを示す図である。 螺旋状通路内のボールの主負荷方向を説明する図であって、圧縮により予圧が付与されている従来のボールねじを示す図である。 螺旋状通路内のボールの主負荷方向を説明する図であって、オーバーサイズボールにより軸方向全体にわたって同一方向に予圧が付与されている場合の図である。 螺旋状通路内のボールの主負荷方向を説明する図であって、予圧が付与されていない場合の図である。 本発明の第３の実施形態に係るボールねじを示す側面図である。 本発明の第３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図である。 本発明の第３の実施形態に係るボールねじ溝の形状を示す断面図である。 接触角と接触楕円との関係を示す図である。 本発明の第３の実施形態における循環路のオフセット効果を、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。 本発明の第３の実施形態における循環路の反転効果を、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。 本発明の第４の実施形態に係るサイドキャップを示す説明図である。 本発明の第４の実施形態に係るサイドキャップ構成部材を示す説明図である。 本発明の第４の実施形態に係るサイドキャップの分割線の要部（図２２でのＦ部）を拡大して示す説明図である。 本発明の第５の実施形態であるシール３１５の正面図である。 図２４のシール３１５をＡ−Ａ線で切断して矢印方向に見た図である。 本発明の第５の実施形態にかかるシール３１５の一部拡大軸線方向断面図である。 図２６のシール３１５の環状円筒部３１５ｂを更に拡大した図である。

（第１の実施形態）
次に、本発明の第１の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
本発明に基づくボールねじ装置の基本構成は、一般のボールねじ装置と同様である。即ち、図１及び図２に示すように、外面にボールねじ溝１ｄを有するねじ軸１と、該ねじ軸１のボールねじ溝１ｄに対向するボールねじ溝２ｄを内面に有する少なくとも１つのボールナット２とから構成され、上記ボールナット２のボールねじ溝２ｄと上記ねじ軸１のボールねじ溝１ｄとにより形成された螺旋状通路内を複数のボール９が転がりながら循環可能となっていると共に、螺旋状通路の軸方向一端部まで移動したボールを軸方向他端部まで戻す戻り路２ｅを備えている。

上記ねじ軸１は、片持ち支持構造を想定している。軸方向一端部１ａ側は、サポートユニット３に回転自在に支持されている。このサポートユニット３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が用いられる。サポートユニット３は固定部材４に固定される。
また、上記ねじ軸１の軸方向一端にはプーリ５が取り付けられている。そのプーリ５の回転に伴ってねじ軸１が回転する。ねじ軸１の回転により、ボールナット２が直線移動するように構成されている。
なお、ねじ軸１の軸方向他端部１ｂには、ストッパ６が取り付けられている。このストッパ６は当該軸方向他端部１ｂからボールナット２が抜け落ちることを防止している。

また、ボールナット２には、上記サポートユニット３から遠位にある軸方向端部側にフランジ部７ａが設けられている。そのフランジ部７ａは取付け部７を構成している。この取付け部７には、スライドさせる取付け部材８がボルト止めで取付けられている。この取付け部７は軸方向荷重作用部を構成する。
上記構成のボールねじ装置にあっては、図３（ａ）に示すように、取付け部材８からボールナット２の取付け部７に軸方向荷重Ｆ１が作用すると、ボールナット２からねじ軸１に軸方向荷重が伝達され、固定側である軸方向一端部１ａ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１を剛体と仮定し、ボールナット２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３（ｂ）に表されるように、取付け部７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３側）に向けて徐々に小さくなる。
一方、ボールナット２を剛体と仮定し、ねじ軸１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３（ｃ）に表されるように、サポートユニット３側（ねじ軸１における軸方向一端部１ａ側）で最も荷重が大きくなり、他端部（ボールナット２の取付け部７）に向けて徐々に小さくなる。

実際には、ボールナット２もねじ軸１も軸方向に弾性変形するため、両者１、２の弾性変位を考慮すると、図３（ｄ）に示すようなボールの荷重分布となる。即ち、本実施形態では、サポートユニット３から遠位にある位置にボールナット２の取付け部７を設け、ボールナット２の荷重作用位置とねじ軸１の荷重作用側とが反対側になるように配置したものである。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。

ここで、比較の為に、本発明とは異なる形態について述べる。図４（ａ）に示すように、サポートユニット３から近位の位置にボールナット２の取付け部７を設けて、ボールナット２の荷重作用位置と軸の荷重作用側を同じ側にした場合である。ｒには、ねじ軸１を剛体と仮定し且つボールナット２の弾性変形を考慮すると、ボールの荷重分布は、図４（ｂ）に表されるように、取付け部７で最も荷重が大きくなり、他端部（ねじ軸の軸方向他端部１ｂ側）に向けて徐々に小さくなる。
また、ボールナット２を剛体と仮定し且つねじ軸１の弾性変形を考慮すると、ボールの荷重分布は、図４（ｃ）に表されるように、サポートユニット３側（ねじ軸１における軸方向一端部１ａ側）で最も荷重が大きくなり、他端部（ねじ軸の軸方向他端部１ｂ側）に向けて徐々に小さくなる。従って、両者１、２の弾性変形を考慮すると、図４（ｄ）に示されるように、玉荷重の最大値と最小値との差が極めて大きくなる。

基本的には、ねじ軸１及びボールナット２とも剛体であればこのような問題は生じない。しかし、現実的に限られたスペースの中で大きな軸方向荷重を受ければ、必然的にねじ軸１及びボールナット２とも軸方向に弾性変形を生じる。その結果、上述のように、ボールに掛かる軸方向荷重の分布にばらつきが発生することになる。そして、耐久面において、荷重が最も大きく掛かるボールの位置が最も弱い部分となり、その部分から損傷が始まるものと推定される。

高負荷用途では、大きな荷重を受けられるように設計される。つまり、ボールねじは個々のボールの負荷を軽減するために螺旋状通路の巻数や列数を多くして、負荷ボールを増やす設計を行う傾向にある。この設計により、ボールナット２の長さが長くなることでボールナット２やねじ軸１の弾性変形の影響はさらに大きくなる場合がある。
これに対して、本発明に基づくボールねじ装置にあっては、サポートユニット３との関係でボールナット２の取付け部７の位置を特定する。つまり、ねじ軸１及びボールナット２の弾性変形による影響を大幅に低減し、ボールねじ装置の耐久性・寿命の向上に繋がる設計を行うのである。
本発明は、高負荷用途のボールナット装置になるほど効果が発揮される有効な技術である。

ここで、本実施形態の構成において、ねじ軸１の縦断面積とボールナット２の縦断面積を等しくした場合の作用について説明する。図５（ａ）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ることで、ねじ軸荷重作用側とボール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１の縦断面積よりもボールナット２の縦断面積を大きくした場合には、ねじ軸１の縦断面積とボールナット２の縦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１の縦断面積よりもボールナット２の縦断面積を大きくしたことによって、ねじ軸荷重作用側とボールナット荷重作用側とに差が生じ、ねじ軸１の荷重作用側（取付け部７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、上記図５（ａ）及び（ｂ）の荷重分布の違いは、ねじ軸１及びボールナット２の縦断面積を変えたものである。つまり、図５（ａ）は両者の縦断面積を大きくした場合であり、図５（ｂ）は両者の縦断面積を小さくした場合である。即ち、縦断面積が大きいほど有効なことが分かる。
なお、ねじ軸１とボールナット２とを比べると、内側となるねじ軸１の縦断面積の方が、どうしてもボールナット２の縦断面積よりも小さくなる傾向にある。弾性変形の影響を有効に抑えるためには、それぞれの縦断面積ができるだけ大きい方が望ましい。従って、ねじ軸１の縦断面積を大きくしてボールナット２縦断面積と概ね等しくすることが好ましい。また、縦断面積比の最大値は、ねじ軸１及びボールナット２の弾性変形を考慮し、ボールへ掛かる荷重による影響のバランスがある程度とれる範囲が好ましい。従って、縦断面積比の最大値は、概ね２以下が好ましい。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、上記第１の実施形態と同様な部品等については同一の符号を付して説明する。
本実施形態のボールねじ装置の基本構成は、図７に示すように、上記第１の実施形態と同様である。即ち、外面にボールねじ溝１ｄを有するねじ軸１と、該ねじ軸１のボールねじ溝１ｄに対向するボールねじ溝を内面に有するボールナット２とから構成され、上記ボールナット２のボールねじ溝と上記ねじ軸１のボールねじ溝１ｄとにより形成された螺旋状通路内を複数のボールが転がりながら循環可能となっていると共に、螺旋状通路の軸方向一端部まで移動したボールを軸方向他端部まで戻す図示しない戻り路を備える。

上記ねじ軸１は、片持ち支持構造を想定している。軸方向一端部１ａ側は、サポートユニット３に回転自在に支持されている。このサポートユニット３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が用いられる。サポートユニット３は固定部材４に固定される。
また、上記ねじ軸１の軸方向一端にはプーリ５が取り付けられている。そのプーリ５の回転に伴ってねじ軸１が回転する。ねじ軸１の回転により、ボールナット２が直線移動するように構成されている。
なお、ねじ軸１の軸方向他端部１ｂには、ストッパ６が取り付けられている。このストッパ６は当該軸方向他端部１ｂからボールナット２が抜け落ちることを防止している。

上記ボールナット２は、フランジ部７ａを中央に設けたフランジ合わせのタンデムナット構造により構成されている。上記ボールナット２の軸方向中央部に位置する上記フランジ部７ａは、取付け部７を構成している。この取付け部７に、スライドさせる取付け部材８がボルト止めで取り付けられている。この取付け部７は軸方向荷重作用部を構成する。
ここで、ボールナット２の軸方向中央部に取付け部７を設けることで、軸方向荷重が負荷されるボールが、当該ボールナット２内の螺旋状通路内であって、当該取付け部７の軸方向両側にそれぞれ位置することになる。
なお、以下の説明では、上記取付け部７を挟んで、上記サポートユニット３に近い側のボールナット部分を近位ボールナット２Ａと呼び、上記サポートユニット３から遠い側のボールナット部分を遠位ボールナット２Ｂと呼ぶ。

フランジ部７ａをボールナット２の軸方向中央部に配置した、フランジ合わせのタンデムナット構造のボールねじは、従来から存在する。このボールねじで、フランジ部７ａをボールナット２の軸方向中央部に配置する目的は、図１１及び図１２に示すように、フランジ部７ａ間に間座２０等を挟み込んで螺旋状通路内のボールに予圧を付与するためである。
即ち、図１１に示す従来のボールねじでは、ねじピッチよりも厚い間座２０を介挿することで引張予圧が付与され、フランジ部７ａを挟んだ近位ボールナット２Ａと遠位ボールナット２Ｂとで予圧方向が反対方向となる。この結果、外部荷重に対するボールの主負荷方向が近位ボールナット２Ａと遠位ボールナット２Ｂとでは反対方向に設定される。
また、図１２に示す従来のボールねじでは、ねじピッチよりも薄い間座２０を介挿することで圧縮予圧が付与されて、フランジ部７ａを挟んだ近位ボールナット２Ａと遠位ボールナット２Ｂとで予圧方向が反対方向となる。この結果、外部荷重に対するボールの主負荷方向が近位ボールナット２Ａと遠位ボールナット２Ｂとでは反対方向に設定される。
このように、従来のボールナットでは、フランジ部７ａがボールナット２の軸方向中央部に配置されていても、外部荷重に対する螺旋状通路内のボールの主負荷方向がフランジ部７ａを挟んで反対方向となり、本実施形態の対象外（範囲外）となっている。

これに対し、本実施形態の対象とするボールねじでは、外部荷重に対する螺旋状通路内のボールの主負荷方向が、フランジ部７ａの軸方向両側にわたって全て同一方向となるように設定されている。即ち、軸方向荷重が入力された場合に、取付け部７を挟んだ、近位ボールナット２Ａ及び遠位ボールナット２Ｂにおける軸方向荷重の分担の割合が略等しくなるように設定されている。

外部荷重に対する螺旋状通路内のボールの主負荷方向を全て同一方向に設定するには、例えば図１３に示すように、ボールねじ溝の空間よりもわずかに大きなボール（オーバーサイズボール）を使用し、ボールを４点接触させて予圧を与える方法がある。また、図１４に示すように、予圧を付与しない構成を採用することで達成できる。
ここで、図１３及び図１４ではシングルナット構造で図示しているが、タンデムナット構造であっても良い。また、対向するフランジ部７ａ間に間座を介挿しなくても良い。間座を介挿する場合には、ねじピッチと等しい厚さの間座を介挿すれば良い。

次に、作用などについて説明する。
上記構成のボールねじ装置にあっては、図８（ａ）に示すように、取付け部材８からボールナット２の取付け部７に軸方向荷重Ｆ１が作用すると、ボールナット２からねじ軸１に軸方向荷重が伝達され、固定側である軸方向一端部１ａ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１を剛体と仮定し、ボールナット２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８（ｂ）に示すようになる。即ち、取付け部７の位置で最も荷重が大きくなり、その位置から軸方向両側に向けて荷重はそれぞれ徐々に小さくなる。
一方、ボールナット２を剛体と仮定し、ねじ軸１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８（ｃ）に示すようになる。即ち、サポートユニット３側（ねじ軸１における軸方向一端部１ａ側）で最も荷重が大きくなり、サポートユニット３から離れていく方向に向けて荷重は徐々に小さくなる。

実際には、ボールナット２もねじ軸１も軸方向に弾性変形するため、両者１、２の弾性変位を考慮すると、ボールに掛かる荷重の分布は図８（ｄ）に示すようなる。
即ち、近位ボールナット２Ａ側では、ボールへの負荷が均一化される。これは、上記第１の実施形態と同様に、ボールナット２での軸方向荷重分布状態とねじ軸１での軸方向荷重分布状態とが反対側になっていることによる。つまり、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り、最大値と最小値との差が小さくなるからである。特に、上記第１の実施形態と同じ負荷容量を有するボールねじにした場合には、近位ボールナット部の軸方向長さが短くなる分だけ上記第１の実施形態よりもボールへの負荷が均一化している。

また、遠位ボールナット２Ｂ側では、ボールナット２全体としてボールへの負荷が均一化している。これは、ボールナット２での軸方向荷重分布状態とねじ軸１での軸方向荷重分布状態とが一致するものの、負荷される軸方向荷重が小さいことと、軸方向長さが短いことから、軸方向に沿った荷重分布における両端部での荷重差（最大値と最小値との差）が小さくなっていることによるものである。

これによって、上記第１の実施形態と同様に、本実施形態のボールねじ装置にあっては、サポートユニット３とボールナット２の取付け部７との位置関係を特定するだけで、ねじ軸１及びボールナット２の弾性変形によるボールに掛かる荷重分布のばらつきが均一化され、ボールねじ装置の耐久性・寿命の向上に繋がる。即ち、本実施形態は、ボールねじ装置が高負荷用途のものであるほど効果が発揮される有効な技術である。

特に、取付け部７をボールナット２の軸方向中央部に設けることでボールの荷重分布の均一化を図り、また、取付け部材８の取付け部位置が上記サポートユニット３（ねじ軸の固定側）に近づいたことで、ボールねじ装置全体を、上記第１の実施形態よりもコンパクト化することが可能となる。ここで、ボールナット２としてフランジ合わせのタンデムナット構造を例に説明しているが、ボールナット２の構成はこれに限定されない。シングルナットでも同様の機能が期待できる。

また、上記ボールナット２では、近位ボールナット２Ａと遠位ボールナット２Ｂの外径を等しく、つまり両ナット２Ａ、２Ｂの縦断面積を等しくしている。両ナット２Ａ、２Ｂを等しくすると、製造上のブランクや治工具などが共通にできるため、製造が容易となる。
またこのとき、ねじ軸１の縦断面積とボールナット２の縦断面積とを等しくすると、近位ボールナット２Ａ側では、ボールへの負荷が、軸方向両端部側が同程度の大きさとなることで左右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。

このとき、縦断面積比の最大値は、ねじ軸１及びボールナット２の弾性変形の影響によるボールの荷重のバランスがある程度とれる範囲として、概ね２以下が好ましい。
さらに、近位ボールナット２Ａよりも遠位ボールナット２Ｂの縦断面積を大きく設定すると、より一層、軸方向におけるボールの荷重分布を均一化できる。即ち、遠位ボールナット側の縦断面積を大きくすることで、遠位ボールナット側で負担される軸方向荷重が増加して、近位ボールナット側でのボールの負荷が低くなる。また、遠位ボールナット側でのボールの負荷が増加することで、全体のボールの負荷バランスがより均一化する。

次に、上記構成のボールねじ装置を、図６に示すように、電動射出成形機に採用した実施例を示す。なお、アクチュエータを、油圧シリンダー装置から電動モータ１９及びボールねじ装置Ａとすることで、電動射出成形機の消費エネルギーを低減することができる。
図６中、符号１０は成形用基台部、符号１１は射出部、符号１２は型保持部、符号１５は樹脂ホッパをそれぞれ表している。

そして、射出機１６の一端部に設けられたブラケット１７（取付け部材８）が、本実施形態に基づく複数のボールねじ装置Ａにおけるボールナット２の取付け部７に取り付けられて、当該複数のボールねじ装置Ａで軸方向に送られるようになっている。
各ボールねじ装置Ａのねじ軸１における軸方向一端部側は、サポートユニット３を介して射出部１１のフレームに固定されている。また、当該軸方向一端部に設けられたプーリに電動モータ１９の駆動軸がベルト１８を介して連結している。この連結により、モータ１９からの駆動力が伝達可能となっている。

このような射出成形機では、電動モータ１９を駆動することで各ねじ軸１が回転する。この各ねじ軸１の回転により、各ボールナット２が軸方向に直線移動する。各ボールナット２の直線移動により、射出機１６が軸方向に移動して、型保持部１２に接近・離隔する。
そして、射出動作によって、射出機１６から各ボールナット２に対し、サポートユニット３側に向けて軸方向荷重が掛かる。該軸方向荷重はねじ軸１に伝達される。該ねじ軸１はこの軸方向荷重を主にサポートユニット３の位置で受けることとなる。

このとき、射出力が大きいなど上記軸方向荷重が大きい場合には、ボールナット２及びねじ軸１に弾性変形が生じる。しかし、上述したように、取付け部７をサポートユニット３に対して遠位に設定した本実施形態では、ボールの荷重分布が均一化して、上記弾性変形の影響が低減する。従って、電動射出成形機への適用に好適なボールねじ装置であることが分かる。

即ち、本実施形態に基づくボールねじ装置は、大型化や特殊な加工などを必要としないにも拘わらず、高負荷用途に好適である。また、コストを上げることなく電動射出成形機に使用することができる。
なお、上記説明では、ボールねじ装置として第１の実施形態の装置を採用した場合を例に説明しているが、上記第２の実施形態のボールねじ装置を適用しても同様な作用・効果を発揮する。

ここで、上記全実施形態では、ねじ軸１が回転することでボールナット２を直線移動させる場合を例に説明しているが、これに限定されるものではない。ボールナット２の軸方向一端部を固定し、そのボールナット２の一端部から反対方向のねじ軸１の位置から荷重が入力される場合も、上述と同様の作用・効果を有する。
また、ねじ軸１が回転することでボールナット２が移動するボールねじ装置以外にも同様の作用・効果を有する場合がある。例えば、ボールナット２が回転することでねじ軸１が移動する場合である。また、ねじ軸１が固定されてボールナット２が回転することで直線移動する場合や、ボールナット２が固定されてねじ軸１が回転することで直線移動する場合などにも有効である。

上記各ボールねじ装置の作用効果の実施例について、説明する。
４種類のボールねじ装置を図９に示す。（ａ）は第１の実施形態に基づく仕様の装置である。（ｂ）は従来の仕様に基づく装置である。（ｃ）及び（ｄ）は、第２の実施形態に基づくものである。なお、（ｃ）は参考２の発明に基づき取付け部７を軸方向中央部又はその付近に設置した装置である。（ｄ）は参考３の発明に基づき、近位ボールねじ２Ａよりも遠位ボールねじ２Ｂの縦断面積を大きくしたものである。

ここで、各ボールねじ装置の内部仕様は、図９の各図に示されているように、すべてのねじ軸１の軸径φ１００、リード２０、ボールの玉径１５.8７５、ボールナット２での回路数２．５巻４列を同一に設計したものである。そして、取付け方法とフランジ位置、ナット外径のみを変更した。

図１０は各ボールねじ装置内部でボールに掛かる荷重の分布を表したものである。この図１０の結果から、ボールねじ装置の内部仕様によって決定される負荷容量（定格荷重)と、それに加わる軸方向荷重が同一であっても、その取付け条件、軸方向荷重作用部の設置位置、ナット外径（縦断面積）の関係によって、実際の内部の荷重分布は大きく異なることがわかる。

即ち、従来に基づく（ｂ）の装置条件では荷重分布の均一化が図れないが、請求項１に基づく（ａ）の装置条件とすることで荷重分布の均一化が図れることが分かる。ナットの縦断面積が２Ａ側と２Ｂ側で同じとした（ｃ)も、最大玉荷重では（ａ）にはやや及ばないものの、従来に基づく（ｂ）と比較して明らかに軸方向に沿ったボールの荷重分布が均一化していることが分かる。また、（ｄ）は（ａ）と比較したとき、ボールに掛かる最大荷重は同等かそれ以下となっており、何ら遜色はない。

（第３の実施形態）
図面を参照し本発明の第３の実施形態を説明する。本実施形態のボールねじは、３回路のボール循環路を有するチューブ方式のボールねじである。上記ボールナット１０３のボールねじ溝１０９は、図１６のように、軸方向に沿って３つの区画に分けられている。各区画におけるボールねじ溝１０９の両端部は、それぞれ戻り路を形成する循環チューブ１０５、１０６、１０７によって連結されている。これにより３回路のボール循環路が形成される。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及び第３回路Ｘ、Ｚの循環チューブ１０５、１０７取付け位置に対し、図１５に示すように、２回路目Ｙの循環チューブ１０６取付け位置を、円周方向１８０°反転した位置に設けている。

第２回路Ｙ目の循環路は、図１６に示すように、第３回路Ｚ側に数十μｍだけ近づけるように軸方向にオフセットしている。即ち、ボールナット１０３における第１回路Ｘのボールねじ溝１０９ａと第２回路Ｙのボールねじ溝１０９ｂとの間のリードＬａを、各ボールねじ溝１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃのリードＬより数十μｍ（α）だけ多くする（Ｌａ＝Ｌ＋α）。それと同時に、第２回路Ｙのボールねじ溝１０９ｂと第３回路Ｚのボールねじ溝１０９ｃ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、当然にねじ軸１０２側のボールねじ溝１０２ａのリードは等間隔である。

ボールねじの負荷容量を大きくするには、ボール１０１の接触角の大きさ、ボールねじ溝１０２ａ、１０９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１８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、接触楕円Ｆの端部がボールねじ溝１０２ａ、１０９の溝端からはみ出して切れてしまう。接触楕円Ｆの一部が切れると負荷される応力が大きくなり、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１７に示すように、初期接触角Ｄを５０°以上５５°以下、最大接触角Ｅを７５°以下としている。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°以下である。

また、各ボール１０１については、ボールねじ溝１０９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が隣のボール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、ボールねじ溝からチューブへのボール１０１の、掬い上げ部分の軸方向の角度を従来より大きい方向に変更することで、Ｄａ／Ｌを０．７以上に設定できるようにしている。

次に、本実施形態に係る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目の循環路位置を第３回路Ｚ側にオフセットすることで、第２回路Ｙ部分のボールねじ溝１０９ｂ内のボールに予圧が付与されている。そのためボールナット１０３にアキシアル荷重Ｆａが負荷されたときの当該ボールねじ溝１０９ｂの弾性変位量は、オフセットさせ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。これにより当該オフセットさせた回路Ｙ内のボールによる負荷分担量が増大し、且つオフセット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の負荷分担量が減少する。そのため、ボールナット１０３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１０６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１０５及び１０７の取付け位置に対し、円周方向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１０１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１０１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１０２とボールナット１０３間を転動しているボール１０１）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１０２とボールナット１０３の各ボールねじ溝１０２ａ、１０９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１０１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。

玉径が１０ｍｍ以上の場合にも効果があると想定される。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％）

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１０５、１０６、１０７取付け位置を円周方向同位相に設定し且つ第２回路Ｙの循環路をオフセットさせ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１９及び図２０ような結果が得られた。

図１９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１０１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２０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ボールねじ溝１０９に沿った各有効ボール１０１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ボールねじ溝１０９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状態が平均化している。

なお、本実施形態では、第１回路Ｘの循環チューブ１０５の取付け位置に対して、第２回路Ｙの循環チューブ１０６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１０７の取付け位置も第１回路Ｘの循環チューブ１０５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を円周方向に同一位相とし、第３回路Ｚのみを１８０°反転させてもよい。

本実施形態においては、循環路を１８０°反転することと、オフセットすることの両方を採用しているが、循環路を１８０°反転すること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。

（第４の実施形態）
次に、本発明に係る第３の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図２１及び図２２は、本発明に係るサイドキャップを示す説明図である。図２１はサイドキャップの説明的斜視図、図２２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説明的斜視図である。

図２１に示すように、このサイドキャップ２１７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ボール循環部材構成部材であるサイドキャップ構成部材２２３、２２３を組み合わせて構成されている。ここで、同図に符号ＰＬで示す線は、ボール循環部材２１７を各サイドキャップ構成部材２２３に分割する分割線を示している。
図２２に示すように、このサイドキャップ２１７は、ボール掬い上げ（戻し）通路２２１およびボール送り通路２２２からなるボール循環通路２２７が、その内側に形成されている。そして、ボール２１５の進行方向に沿って点対称に二つに分割されたサイドキャップ構成部材２２３から構成される。

ここで、本発明に係るサイドキャップ２１７では、図２３に示すように、分割線ＰＬが、一対の脚部２１９の、それぞれの切欠き部２２５の最も深い部分を通る位置で形成されている。
すなわち、サイドキャップ２１７を二つのサイドキャップ構成部材２２３、２２３に分ける分割線ＰＬの位置は、掬い上げ基端部２２４ａで生じる各切欠き部２２５を予め分断し、それぞれの分割面２２３ｄを形成している。つまり、分割線ＰＬの位置は、一方の側での切欠き部２２５と他方の側での切欠き部２２５とを、そのＶ字状の頂点でそれぞれ予め分断して各々の分割面２２３ｄを形成する位置としている。

また、各切欠き部２２５を通る分割線ＰＬは、掬い上げ基端部２２４ａの近傍であり、同図に符号２２３ｆで示すように、円弧をもつ。また、その円弧と直線部とが連続する部分からなる周壁延出部で、なだらかに繋がるように設定されている。換言すれば、図２２に示すように、ボール循環部材構成部材２２３の分割面２２３ｄは、掬い上げ基端部２２４ａの近傍（図２２に示すＦ部）において、その掬い上げ基端部２２４ａでの分割線ＰＬを、ボール軌道路８でのボール２１５の中心の軌跡ＢＣＤに対し、ボール掬い上げ部２２４の反対の側（同図での脚部２１９側）をボール掬い上げ部２２４の側にずらしてなる周壁延出部２２３ｆを有する。そのため、掬い上げ基端部２２４ａでの分割面２２３ｄは、この周壁延出部２２３ｆによる、なだらかな稜線によって分割されている。そのため、掬い上げ基端部２２４ａでの応力集中を、より好適に緩和可能になっている。これにより、掬い上げ基端部２２４ａ、あるいは掬い上げ基端部２２４ａ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、ボールねじ２１０の高速運転性能や耐久性能を向上させることができる。

（第５の実施形態）
次に本発明に係る第５の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図２４は、本実施形態に係るシール３１５の正面図である。図２５は、図２４のシール３１５をＡ−Ａ線で切断して矢印方向に見た図である。シール３１５は、円板状のシール本体３１５ｃと、シール本体３１５ｃから内方に延在する類似円錐形状（左方に傾斜した形状）のシール片３１５ｄとからなる。シール片３１５ｄは、その内方縁に環状円筒部３１５ｂを形成している。

環状円筒部３１５ｂの内側は、ねじ軸１の断面形状に対応した開口３１５ａとなっている。外周を不図示のナットに取り付ける取付け部であるシール本体３１５ｃと、シール片３１５ｄと、環状円筒部３１５ｂ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２６は、本実施形態にかかるシール３１５の一部拡大軸線方向断面図であり、図２７は、図２６のシール３１５の環状円筒部３１５ｂを更に拡大し、ねじ溝（点線）との当接状態を示し図である。なお、環状円筒部３１５ｂ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２６において点線は、シール３１５とねじ軸１との相対角度に応じて変位する、ねじ軸３１に当接するシール３１５の環状円筒部３１５ｂの位置（３１５Ａないし３１５Ｇ）を示している。図２７から明らかなように、環状円筒部３１５ｂの当接点３１５ｅ（当接領域）は、ねじ軸３１の周面に当接する位置に応じて、環状円筒部３１５ｂ上を変移する。

即ち、ねじ軸１の何れの周面に環状円筒部３１５ｂが当接しても、図２７に示すように当接面の法線は必ず環状円筒部３１５ｂの断面中心を通過する。従って、当接位置に関わらず、シール３１５とねじ軸３１との当接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。その結果、ボールねじの内部に異物が侵入するのを防止し、ボールねじ装置の寿命を延長することができる。

１ ねじ軸
１ａ 軸方向一端部
１ｄ ボールねじ溝
２ ボールナット
２ｄ ボールねじ溝
２ｅ 戻り路
２Ａ 近位ボールナット
２Ｂ 遠位ボールナット
３ サポートユニット
４ 固定部材
７ 取付け部
８ 取付け部材
９ ボール
Ｆ１ 取付け部に作用する軸方向荷重
Ｆ２ ねじ軸側に生ずる反力

Claims (10)

1. 外面にボールねじ溝を有するねじ軸と、そのねじ軸のボールねじ溝に対向するボールねじ溝を内面に有する少なくとも１つのボールナットと、そのボールナットのボールねじ溝と上記ねじ軸のボールねじ溝とにより形成された螺旋状通路と、その螺旋状通路内を循環する複数のボールと、その複数のボールの戻り路とを備えると共に、上記ねじ軸は、入力された軸方向荷重を主として軸方向一端部側で受けるボールねじ装置において、
   上記ねじ軸は、入力された軸方向荷重を主として軸方向一端部側で受けるボールねじ装置において、上記ボールナットは、上記ねじ軸の軸方向荷重を主として受ける軸方向一端部から遠位にある軸方向端部側に、上記ボールナットを取り付ける取付け部材からの軸方向荷重を受ける軸方向荷重作用部を設け、
   ねじ軸の縦断面積に対するボールナットの縦断面積の比を、０．５以上２以下としたことを特徴とするボールねじ装置。
2. 外面にボールねじ溝を有するねじ軸と、そのねじ軸のボールねじ溝に対向するボールねじ溝を内面に有する少なくとも１つのボールナットと、そのボールナットのボールねじ溝と上記ねじ軸のボールねじ溝とにより形成された螺旋状通路と、その螺旋状通路内を循環する複数のボールと、その複数のボールの戻り路とを備えると共に、上記ねじ軸は、入力された軸方向荷重を主として軸方向一端部側で受けるボールねじ装置において、
   上記ボールナットを取り付ける取付け部材からの軸方向荷重を受ける当該ボールナットの軸方向荷重作用部の軸方向位置を、上記螺旋状通路内のボールが当該軸方向荷重作用部の軸方向両側にそれぞれ存在する位置としたことを特徴とするボールねじ装置。
3. 請求項１又は２に記載の、外部荷重に対し上記螺旋状通路内の全ボールの主負荷方向が同一方向に設定されていることを特徴とするボールねじ装置。
4. 請求項２に記載のボールナットにおける軸方向荷重作用部を挟んだ軸方向両側の各縦断面積について、上記ねじ軸の軸方向荷重を主として受ける軸方向一端部から近位にある側の縦断面積に比べて、遠位にある側の縦断面積を大きくしたことを特徴とするボールねじ装置。
5. 請求項２に記載のボールナットにおいて、上記ねじ軸の軸方向荷重を主として受ける軸方向一端部から近位にある側の縦断面積とねじ軸の縦断面積とを等しく若しくは略等しくしたことを特徴とするボールねじ装置。
6. 外面にボールねじ溝を有するねじ軸と、該ねじ軸のボールねじ溝に対向するボールねじ溝を内面に有する少なくとも１つのボールナットと、該ボールナットのボールねじ溝と上記ねじ軸のボールねじ溝とにより形成された螺旋状通路と該螺旋状通路内を循環する多数のボールと、該多数のボールの戻り路とを備え、上記螺旋状通路とボールナットに設けたボールの戻り路とにより形成される循環路が３回路以上であるボールねじにおいて、前記循環路のうち少なくとも２回路を円周方向に同一位相とし、残りの回路を他の回路に対して円周方向に１８０°反転させたことを特徴とする、請求項１から５までのいずれかに記載のボールねじ装置。
7. 外面にボールねじ溝を有するねじ軸と、該ねじ軸のボールねじ溝に対向するボールねじ溝を内面に有する少なくとも１つのボールナットと、該ボールナットのボールねじ溝と上記ねじ軸のボールねじ溝とにより形成された螺旋状通路と該螺旋状通路内を循環する多数のボールと、該多数のボールの戻り路とを備え、上記螺旋状通路とボールナットに設けたボールの戻り路とにより形成される循環路が３回路以上であるボールねじにおいて、
   循環路のうち少なくとも２回路を円周方向に同一位相とし、残りの回路を他の回路に対して円周方向に１８０°反転させ、且つ全循環路のうち少なくとも１回路を他の回路に対して軸方向にオフセットさせたことを特徴とする、請求項１から５までのいずれかに記載のボールねじ装置。
8. 前記ボール循環部材は、ボールを導くための通路が内部に形成された一対の脚部を有し、各脚部内に形成された通路での前記ボールの進行方向が、前記ねじ軸の接線方向且つ前記両ボール転動溝のリード角と一致する方向にボールを掬い上げることを可能に構成されており、かつ、前記ボール循環部材は、樹脂により形成されるとともに、その内部を通る前記ボールの進行方向に延びる分割線に沿って分割された二つのボール循環部材構成部材を備えて構成されてなり、前記二つのボール循環部材構成部材の一方は、他方のボール循環部材構成部材の前記掬い上げ基端部の外側をその両側から覆うように周壁を延出させた周壁延出部を有し、前記分割線は、前記一方の側での前記切欠き部の最も深い部分と前記他方の側での前記切欠き部の最も深い部分とを通るとともに、当該分割線が通る前記切欠き部の最も深い部分が、ボール中心の軌跡位置を基準に見たときに、掬い上げ部の側に向けてずらした位置に形成されていることを特徴とする、請求項１から７までのいずれかに記載のボールねじ装置。
9. 前記ボールナットに取り付けられる取付部と、前記取付部から延在し、前記ボールねじのねじ軸の周面に当接することにより所定の弾性力を前記周面に付与するシール片とからなり、前記シール片は、前記ボールねじのねじ軸の周面に当接する当接領域を有し、前記当接領域は、前記ボールねじのねじ軸の周面との当接位置に応じて、前記シール片上を変移するようになっており、それにより前記当接位置に関わらず、前記周面と前記シール片との当接関係は一定に維持されるようになっているボールねじ用密封形シールを有することを特徴とする、請求項１から８までのいずれかに記載のボールねじ装置。
10. 請求項１〜９までのいずれかに記載したボールねじ装置を使用したことを特徴とする電動射出成形機。

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