ボールスクリューのリード精度とは、ナットの有効移動距離またはスクリューシャフトの有効ねじ長さに対して発生する送り誤差の代表偏差および変動量を指します。また、有効ねじ部の任意の300 mm区間で測定された変動量と、1回転（2π rad）における変動量を含みます。
［送り誤差ダイアグラム］
公称移動距離（l₀） 公称リードに基づき、任意の回転数に対して算出される軸方向移動距離
標準リード（Phs） 温度上昇や荷重による変形を補正するため、公称リードに補正を加えたリード
代表移動距離 目標値（c） 標準移動距離に正（+）または負（–）のオフセットを設定した目標値
標準移動距離（lₛ） 標準リードに基づき、任意の回転数に対して算出される移動距離
実移動距離（lₐ） 任意の回転角に対してナットが実際に移動した軸方向変位
代表移動距離（lₘ） 実移動曲線から最小二乗法などで求めた移動傾向を示す直線
代表移動誤差（eₚ） 標準移動距離に対する代表移動距離の差
変動量（Vᵤ） 代表移動直線に平行な2直線間での実移動距離の最大振幅
300 mm区間変動量（V₃₀₀） 任意の300 mm区間における実移動距離の最大振幅
1回転変動量（V₂π） 1回転（2π rad）区間における実移動距離の最大振幅
| 有効ねじ長さ (mm) |
精度等級 | C3 | C5 | |||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 超 | 以下 | ±ep | Vu | ±ep | Vu | |
| - | 100 | 8 | 8 | 18 | 18 | |
| 100 | 200 | 10 | 8 | 20 | 18 | |
| 200 | 315 | 12 | 8 | 23 | 18 | |
| 315 | 400 | 13 | 10 | 25 | 20 | |
| 400 | 500 | 15 | 10 | 27 | 20 | |
| 500 | 630 | 16 | 12 | 30 | 23 | |
| 630 | 800 | 18 | 13 | 35 | 25 | |
| 800 | 1000 | 21 | 13 | 40 | 27 | |
| 精度等級 | C3 | C5 | |||
|---|---|---|---|---|---|
| 項目 | V300 | V2π | V300 | V2π | |
| 許容基準値 | 8 | 6 | 18 | 8 | |
| 精度等級 | C7 | C10 |
|---|---|---|
| V300 | 52 | 210 |
C7およびC10等級の代表移動誤差（ep）は、次式により算出されます。
ep = ± (lu / 300) × V300 lu：有効ねじ長さ（mm）
DINGS’ボールスクリューの標準材質、熱処理条件および硬さは下表に示しています。これらの値はシリーズおよびモデルにより多少異なる場合がありますので、詳細はDINGS’が提供する仕様書をご参照ください。
| 構成部品 | 材質 | 熱処理 | ねじ面硬さ |
|---|---|---|---|
| スクリューシャフト | SUJ2 (JIS G 4105) | 高周波焼入れ | HRC 58–62 |
| S55C (JIS G 4105) | 高周波焼入れ | HRC ≥58 | |
| SUS440C | 焼入れ・焼戻し | HRC ≥55 | |
| ボールナット | SCM420H (JIS G 4105) | 浸炭焼入れ | HRC 58–62 |
| SUS440C | 焼入れ・焼戻し | HRC ≥55 |
Note: 転造ボールスクリューにはS55C材が使用され、研削ボールスクリューにはSUJ2材が使用されます。
一般的に、標準シングルナットタイプのボールスクリューは、スクリューシャフトとナットの間に微小な軸方向すきまを有しています。
軸方向荷重が作用すると、このすきまと荷重による弾性変位の和により、すきまが増加し、その結果バックラッシが発生します。
このバックラッシを除去するためには、スクリューシャフトとナット間にあらかじめ弾性変形を与え、軸方向すきまを負（－）の値とする必要があり、この方法をプリロード（preload）といいます。
DINGS’ボールスクリューの軸方向すきまと精度等級の組み合わせは、下表に示しています。
| 精度等級 | 軸方向すきま | |||
|---|---|---|---|---|
| Z (Preload) | T (≤0.005 mm) | S (≤0.02 mm) | N (≤0.05 mm) | |
| C3 | ● | ● | ● | ● |
| C5 | ● | ● | ● | |
| C7 | ● | ● | ||
| C10 | ● | ● | ||
プリロード量は、要求される剛性または許容バックラッシを基準に決定する必要があります。ただし、プリロードを付与した場合、以下のような影響が生じることがあります。
そのため、プリロード量は要求性能を満たす範囲内で、可能な限り最小に設定することが望まれます。
プリロードを適用すると、ボールスクリューの軸方向すきまが除去されるだけでなく、軸方向荷重によって生じる軸方向変位が低減し、剛性が向上します。
下図は、すきまタイプボールスクリューとプリロード（無すきま）ボールスクリューについて、軸方向荷重作用時に発生する弾性変位の差を理論値ベースで比較したものです。
図に示すように、プリロードを適用することで弾性変位が低減し、その結果、剛性が向上します。
すきまタイプおよびプリロード仕様の弾性変位曲線
ボールスクリューは一般的に、ダブルナット方式によりプリロードを付与します。この方式は、2つのナット間に間隔調整用のスペーサ（シム）を挿入し、軸方向すきまを除去する構造です。DINGS’のボールスクリューでは、超小型ボールスクリューの構造特性を考慮し、スクリューシャフトとナット間のすきまよりわずかに大きい直径のボールを挿入するプリロード方式を採用しています。
この方式により、単一ナット構造で軸方向すきまを完全に除去でき、全体構造をよりコンパクトに維持することが可能です。また、プリロード用ボールよりわずかに小さい補助ボールを交互に配置することで、駆動時の摩擦増加や運動性能低下を抑制する設計となっています。
ボールスクリューのプリロードは直接的な測定や精密制御が困難なため、一般的には運転トルク値に換算して管理します。
このときの基準となるプリロード運転トルク値は仕様図面に記載されており、トルク測定によりプリロード状態を管理します。
適切なプリロード状態、すなわち軸方向すきまがない状態を確保するため、運転トルクは規定条件下で常に測定されます。ただし、潤滑状態や実際の運転条件の違いにより、測定トルク値には多少のばらつきが生じる場合があります。また、駆動開始時に必要なトルク（始動トルク）は、定常運転時のトルクよりやや大きくなる特性があります。
トルク測定例
Note: 本例のトルク変化は理解を目的としたものであり、実際の測定値より大きく表現されています。
DINGS’のボールスクリューは、長期保管中の腐食を防止するため、防錆油が塗布された状態で出荷されます。使用前には、精製ケロシンなどを用いてこの油を完全に除去した後、潤滑油またはグリースを塗布してください。ご要望に応じて出荷前のグリース塗布も可能ですが、グリース塗布状態で長期間保管した場合、腐食が発生する恐れがありますのでご注意ください。
Note: 本防錆油は防錆を目的としたものであり、潤滑機能はありません。除去せずに使用した場合、寿命低下、トルク増加、または異常発熱が発生する可能性があります。
潤滑はボールスクリューの使用において不可欠であり、不足した場合はトルク増加や寿命低下の原因となります。適切な潤滑は、摩擦による温度上昇を抑制し、機械効率の低下や摩耗による精度低下を防止します。ボールスクリューにはグリースまたはオイル潤滑が適用可能です。
適用条件に応じて適切な潤滑剤を選定することが重要です。特に超小型ボールスクリューでは、グリースのかくはん抵抗によりトルクが増加する場合があります。DINGS’では、ボールスクリュー性能に最適化された専用グリースを提供しています。
推奨潤滑剤
| 潤滑剤種類 | 区分 | 製品名 |
|---|---|---|
| グリース | リチウム系グリース | AFGグリース |
| 潤滑油 | スライドウェイ油またはタービン油 | Super Multi 68 |
グリース潤滑の場合は2～3か月ごとに点検し、オイル潤滑の場合は毎週点検します。点検時には潤滑剤の量および汚染の有無を確認し、必要に応じて補充します。新たにグリースを追加する場合は、既存の変色または汚染されたグリースを可能な限り完全に除去した後に塗布してください。
| 潤滑方式 | 点検周期 | 点検項目 | 補充／交換周期 |
|---|---|---|---|
| 自動間欠潤滑 | 毎週 | オイル量、汚染の有無 | タンク容量を基準に、各点検時に適宜補充 |
| グリース | 初期運転時：2～3か月 | 汚染の有無、切粉、異物 | 通常は年1回補充し、点検結果に応じて調整。変色した既存グリースは除去 |
| オイルバス | 運転前（毎日） | オイルレベル | 消費量に応じて適宜調整 |
