精機製品：技術レポート

高負荷駆動用ボールねじHTFシリーズ

1. HTFシリーズの特長と技術

1. 超高負荷容量

高荷重用途に特化させた内部仕様により、当社標準シリーズに比べて、定格荷重が大幅に向上しました。

2. 優れた耐久性

超高負荷容量に加えて、ナット内の負荷分布の均一化へ向けての数々の改善(特許申請中)や高荷重用グリースの選定などによって、耐久性が大幅に向上しました。

3. ご使用条件に対応する選定技術

高荷重、小ストロークなどのご使用条件に応じたボールねじの選定や寿命計算などの技術をレベルアップしました。ご提案に基づいて、ＮＳＫにて詳細な検討をさせて戴きます。

4. 豊富なバリエーション

軸径45〜140mm、リード10〜25mmの組合せで、34型式を標準仕様としました。
　◆精度等級(J1S) : C5, Ct7級
また、高トルクを伝達するための多彩な軸端形状に対応します（キー溝、角型スプライン、インボリュートスプライン、平歯車、etc.）。
標準外の仕様につきましても、ＮＳＫにご指示ください。

1.1. 超高負荷容量

　高荷重用に特化させた溝形状・寸法と玉径アップによって、定格荷重が大幅に向上しました。

1.2. ナット内の負荷分布の均一化

(1) ナット内で負荷を受ける玉の分布状態は、一般に3次元的にアンバランスのため、負荷分布に不均一が生じる。

→対策[1-1][1-2]： ボール循環路の配列の最適化によって、ナット内の玉の分布を対称に近づけ、負荷分布を均一化しました。

(2) 高荷重になると、ねじ軸・ナットの軸方向伸縮が無視できなくなり、その影響で負荷分布が不均一になる。

 →対策[2] : ねじ軸・ナットそれぞれの影響を相殺させるために、ねじ軸・ナットの剛性バランスをとるとともに、両者への荷重作用点を反対側とすることによって、負荷分布を均一化しました。

負荷分布の均一化対策 [1-1]
ボール循環路の位相を180°対向とすることによって、ラジアル荷重のバランスをとりました。

図1：対策[1-1]の効果:有効巻数の上下バランス（2.5巻×3列の例）

負荷分布の均一化対策 [1-2]
ボール循環路の配列を長手方向に左右対称とすることによって、モーメントのバランスをとりました。

図2：対策[1-1][1-2]を合わせた効果:ボール循環路の配列と負荷バランス

負荷分布の均一化対策 [2]
ねじ軸・ナットヘの荷重作用点を、下図(A)に示すように反対側にすることなどによって、ねじ軸・ナットの軸方向伸縮の影響を相殺させます。

図3：対策[2]の効果:荷重作用点と負荷分布の関係

負荷分布の比較計算例(その1)
それぞれの玉が受ける荷重を解析・計算し、ナット中央を原点とした軸方向の玉位置との関係を図示しました。

図4：負荷分布の均一化対策の効果（軸径:100mm、リード:20mm、2.5巻×4列）

負荷分布の比較計算例(その2)
サイズダウンの可能性について計算してみました。

2. アクチュエータのクリーン度評価方法

◆試料

(ねじ軸径80mm、リード20mm、2.5巻×3列)

• TP0：SFT8020-7.5 (従来仕様、標準グリース)
• TP1：HTF8020-7.5 (HTF仕様、標準グリース)
• TP2：HTF8020-7.5 (HTF仕様、高荷重用グリース)

◆試験条件

◆負荷条件

◆試験装置

◆試験結果

走行ショット数

• TP0（従来仕様、標準グリース）：120万ショットにて寿命
• TP1（HTF仕様、標準グリース）：420万ショットにて寿命
• TP2 (HTF仕様、高荷重用グリース) ： 1100万ショット、異常無し

◆結論

• HTF仕様は、従来仕様と比較して3倍以上の耐久性が得られております。
• 潤滑剤の適正な選定によって、さらに耐久性を延ばすことが出来ます。

いずれも特に異常なし

3. 高速化への対応

　HTF標準仕様 : dm・N値〜70000 　(注) dm : ボールピッチ円径(mm)、N : 回転数(rpm)

4. HTFシリーズの用途例

　今までは困難であった高負荷領域の電動化を実現しました。

　用途例としては、

• 電動射出成形機(射出軸、型締軸など)
• ICモールディングプレス
• パンチプレス
• サーボシリンダ
• ベンディング機、シャーリング機

など