何を、なぜ、どのように

ボールねじは、高い推力と正確な位置決めを提供できるため、直線運動を必要とする多くの自動組立アプリケーションで使用されています。

ボールねじは、小型部品の組み立てにおける位置決めステージを駆動します。ロボットのZ軸や電気機械式組立プレスのラムを制御します。高い剛性、低いアリア沈下量、そして高速移動速度を特徴とするボールねじは、マガジンローダー、ペーストプリンター、ディスペンサー、実装・挿入装置など、多くの電子機器組立機械に使用されています。

アクメねじと同様に、ボールねじは回転運動を直線運動に変換します。しかし、アクメねじとは異なり、ボールねじは凹状の螺旋状のねじ山を持ち、ねじとナットの間の循環軌道にボールベアリングが配置されています。この構造により、機械的な摩耗が大幅に軽減され、ボールねじはモーターのトルクの90%以上を推力に変換することができます。

ボールねじのねじ山は、研磨または転造加工が可能です。研磨されたねじ山を持つボールねじは、転造されたねじ山を持つボールねじよりも精度が高いですが、価格も高くなります。アクメねじと同様に、ボールねじにも微小なバックラッシュ、つまりモーターが回転していないときのねじとナット間の相対的な軸方向の動きが生じます。ボールねじとアクメねじのバックラッシュは通常0.006インチから始まります。しかし、アクメねじは摩耗するにつれてバックラッシュが増加します。ボールねじは摩耗が少ないため、このような現象は発生しません。

バックラッシュが問題となるかどうかは、アプリケーションによって異なります。例えば、垂直方向に移動するアプリケーションでは、荷重が常にナットを押し下げているため、バックラッシュは問題になりません。バックラッシュを除去する方法の一つは、プリロードナットを使用することです。プリロードとは、ボールと溝の界面に予圧がかけられていることを意味し、軌道面に隙間が生じません。ナットの位置は、シャフトの回転位置によって完全に決まります。また、プリロードはシステムの剛性を高めます。

ボールねじの両端にある支持ベアリングも見逃せません。支持ベアリングは、単純支持、固定支持、自由支持に分類されます。ボールベアリングなどの単純支持はラジアル剛性は優れていますが、軸方向の剛性はありません。アンギュラコンタクトベアリングなどの固定支持は、両方向の剛性を確保します。自由支持とは、その名の通り、全く支持がない支持のことです。

ボールねじの支持状態によって、ねじの回転速度と負荷容量が決まります。ボールねじの仕様を決定する際、エンジニアは可能な限り詳細な用途情報を提供する必要があります。この情報には、想定される負荷、回転方向、回転サイクル、ストローク、寿命などが含まれます。環境条件も重要です。ベアリングシールに影響を与える可能性があるためです。

コーリーはエンジニアに対し、精度、再現性、分解能の違いを理解し、本当に必要な精度以上に高い精度を指定しないようにアドバイスしています。ねじの精度を上げると、非常にコストがかかります。再現性を上げることは、標準ナットとプリロードナットの違いです。コストは高くなりますが、精度を上げることほどではありません。分解能を上げることは、安価で簡単です。