【実務解説付き】ボールねじ完全ガイド｜選定・計算・種類

機械設計の中で直動移動に変換してくれる便利なボールねじ。そんな便利なボールねじの選定に悩まされていませんか？本記事では、選定や計算などの項目を実務ポイント付きで解説をまとめた完全ガイドです。

本記事の引用元はメーカー技術資料を中心にリンク付きで解説しています。
引用元は下記の「参考リンク（出典）」を参照ください。設計の参考として活用いただければ幸いです。

参考リンク（出典）

• THK｜ボールねじ 製品情報・推力/トルク・特長
• THK｜選定のポイント（フロー・精度・寿命・剛性・安全設計）
• THK｜軸方向荷重の算出・静的安全係数
• MISUMI 技術情報｜ボールねじの選定方法（JIS精度 ep, V300, V2π）
• NSK｜直動製品 選定ツール
• NSK｜Click!Speedy 設計ツール
• 黒田精工｜ボールねじ選定ソフト／ボールねじ 製品情報
• 黒田精工 Q&A｜ボールねじの種類（転造と研削）
• ものづくりのススメ｜ボールねじ 計算ツール
• 技術計算製作所｜ねじ設計計算（一般ねじ寸法）
• レビュー記事｜サラメカ：ねじ設計のおすすめ参考本／ものづくりのススメ：ねじ関連のおすすめ本
• 書籍（専門）｜井沢 実『ボールねじ応用技術』

1. はじめに：なぜボールねじを学ぶべきか？

ボールねじは、回転運動を高効率に直線運動へ変換できる送り機構です。すべりねじに比べ駆動トルクが約1/3とされ、精密な位置決めと省エネを両立できるため、工作機械、産業ロボット、搬送装置などで広く使われています。

精度・剛性・寿命・トルクのバランスを適切に設計するには、選定手順と必要計算を体系的に押さえることが近道です。

⭐️実務ポイント⭐️
入門資料として THK 製品情報 がわかりやすく詳しく記載されています。
手順や規格値は THK：選定のポイント と、MISUMI 技術情報 が実務でよく参照されます。

2. ボールねじの基本構造と種類

ボールねじは、低摩擦・高効率で直線運動を得るための精密機械要素です。鋼球が転がることで摩擦を大幅に低減し、微小送りや高精度位置決めを可能にします。

⭐️実務ポイント⭐️
構造と特長は THK 製品情報 が詳しく記載があります

構造

主要部品は以下です。製品ごとの循環方式や派生構造（ボールリテーナ入り、スプライン一体型など）は、特性・メンテ性・騒音にも影響します

• ねじ軸
  回転を直線運動へ変換する軸。
• ナット
  軸と組み合わせて鋼球を循環させる。循環方式は速度・形状に影響。
• 鋼球
  転がりで摩擦を低減し、効率と寿命に寄与。
• 循環部品
  鋼球が切れ目なく周回できるよう案内する部品。
• リード
  ねじ軸1回転あたりの直線移動量。大リード＝高速性は向上する一方、必要トルクは増大するため、速度・分解能・トルクのトレードオフ検討が必要です。

種類

ボールねじの種類は以下です。製造方法と特徴の区別は各メーカーQ&Aでも明示されています。
（例：黒田精工Q&A）。

• 転造ボールねじ
  塑性加工（転造）で溝成形。コスト効率が高く、一般搬送・汎用用途に適する。
• 研削ボールねじ
  研削仕上げで高精度・高剛性。工作機械や精密位置決めに好適。

3. ボールねじの選定手順

選定は、使用条件の定義 → 精度 → リード・軸径 → 取付条件 → 許容値（荷重・回転数）→ 寿命・剛性 → トルク → 安全設計の順で反復しながら詰めます。

⭐️実務ポイント⭐️
THK の選定フローが網羅的で、MISUMI の精度規格表が参照に便利です。

1. 使用条件の設定：
   ストローク、取付姿勢、テーブル質量、最高速度・加減速、必要位置決め精度、環境（粉塵・温度）を数値で固定（THK 選定）。
2. 精度等級の選定（C3/C5/C7…）
   要求精度 ≧ 代表移動量誤差の許容値となるよう、JIS特性（ep, V300, V2π）で整合（MISUMI 技術情報）。
3. 軸長の仮定／リード・軸径の仮決定
   大リードは高速向きだが必要トルク増。後段のトルク計算で整合確認（THK）。
4. 取付方法（端末支持条件）
   固定‐固定／固定‐支持／支持‐支持／固定‐自由は危険速度・座屈に影響（回転数の許容計算で端末係数を使用。例：Web計算ツール）。
5. 許容軸方向荷重・許容回転数の確認
   静定格荷重→静的安全係数、危険速度・DN値を確認し、仮決定寸法を反復調整（THK：静的安全係数）。
6. 寿命・剛性・位置決め精度
   動定格荷重から回転寿命・距離寿命・時間寿命を算出。予圧の有無を含め剛性・バックラッシュも照査（THK 選定）。
7. 回転トルク → モータ選定
   予圧・外力・摩擦・慣性（イナーシャ）込みの加速／等速／減速トルクと定格・瞬時最大の余裕度評価（例：Web計算ツール）。
8. 安全設計（潤滑／防塵／オプション）
   潤滑ユニット、シール、防塵カバー等を確定（THK 選定）。

4. 必要な計算の種類

計算は選定理由の根拠であり、レビューの信頼性にも直結します。最低限の計算は以下。

⭐️実務ポイント⭐️
選定開始時は、メーカーの選定／設計ツールで探索 → 重要設計ではカタログ式や社内標準式で再計算して裏取りするのが安全。

• 軸方向荷重と静的安全係数
  最大荷重に対し静定格荷重から安全係数 f_sを確保（装置や衝撃の有無で推奨範囲が変化）。THK：静的安全係数。
• 許容回転数（危険速度・DN値）
  端末支持条件・軸径・長さで決まる危険速度と、DN値上限の両面からチェック（例：Web計算ツール）。
• 寿命計算（回転・距離・時間）
  動定格荷重、荷重係数 f_w を踏まえ回転寿命 Lを算出し、距離・時間へ換算（THK 選定／Web計算）。
• 駆動トルク（モータ選定）
  予圧による内部トルク、外部荷重、摩擦、イナーシャから加速／等速／減速トルクと定格・瞬時の安全率を評価（Web計算）。
• 剛性・予圧・バックラッシュ
  予圧でバックラッシュを抑え剛性向上。ただしトルク・発熱は増すため要求精度とのバランスが重要（THK 選定）。
• 精度規格（ep, V300, V2π）
  代表移動量誤差:ep、300mm変動:V300、1回転変動:V2πをJIS規格に基づき整合（MISUMI 技術情報）。

5. 無料で使える計算ソフト・アプリ

メーカー公式と信頼できるWeb計算を併用し、仮選定の絞り込み → 詳細詰めのループを高速化します。

⭐️実務ポイント⭐️
使い方のコツは、ツールで得た結果は型式の絞り込みに活かし、最終はメーカーのカタログ数値・注意事項で整合性を必ずチェックすることです。

• 黒田精工「ボールねじ選定ソフト」
  5ステップで条件入力→候補提示→印刷まで。端末加工図WEB／サイジングマップなど周辺ツールも充実（案内ページ）。
• NSK「直動製品選定ツール」＋「Click!Speedy」
  ボールねじ／リニアガイドの寸法・精度・オプションを含め設計支援。直動～モータまで横断的に検討可（ツール一覧／Click!Speedy）。
• Web計算ツール（ものづくりのススメ）
  ストローク・速度・リード・摩擦・予圧などを入力すると、荷重・許容回転数・寿命・所要トルクを一括算出。式の開示がありレビューに便利（リンク）。
• 技術計算製作所（一般ねじの基礎計算）
  ボールねじの周辺で必要になる一般ねじ寸法・強度のあたり確認に便利（ねじ設計計算）。

6. 参考になる本

ネット情報だけだと安全率や係数の根拠が散逸しがちです。設計者は書籍で基礎理論と実務係数を押さえると意思決定が安定します。

⭐️実務ポイント （選び方の目安）⭐️
入門1冊＋中級or専門1冊の二冊構成にすると、原理→係数→設計判断まで一気通貫で強化できます。

初心者向け　『図解！わかりやすーい機械技術者のための材料選定実務入門』

初学者でも読みやすい構成で、設計の考え方を体系的に学びたい人におすすめです

中級者向け　『増補 ねじ締結概論』

計算例・演習が豊富で定量設計の勘所が身につきます。

上級者向け　『トラブルを未然に防ぐ ねじ設計法と保全対策』

事例起点で設計・保全を俯瞰。締め付け管理や未然防止に強い本になっています。

専門特化　『ボールねじ応用技術』

構造・性能・製造・応用例まで網羅する希少な専門書になっています。

7. 国内主要メーカーと特徴

どのメーカーも品質は高水準ですが、強みの違いを把握すると選定が迅速です。

⭐️実務ポイント⭐️
機械設計15年以上の経験から、以下のような印象が強いです。
・THKは高度な技術と情報広さがよく、先生的なポジション
・NSKは特殊選定に特化
・黒田精工はカスタマイズ性に特化

• THK
  高精度・高剛性の品揃えとボールリテーナ入りなど派生が豊富。推力‐トルクの基礎式や精度・潤滑まで技術資料が充実し、工作機械・精密位置決めに強い（THK 製品情報）。
• NSK
  設計・選定ツール群が使いやすく、半導体／FPDなど特殊環境の実績が多い。高耐久・表面改質技術など長期安定稼働志向の製品展開（NSK 製品情報）。
• 黒田精工
  小径・高精度・静音などニッチ要件に強み。選定ソフト・端末加工図WEB・サイジングマップなど現場で使いやすい支援が豊富（製品ページ）。

8. 最後に

ここまで、ボールねじ完全ガイドとしてまとめました。
本記事によって機械設計の参考として活用して頂けたら幸いです。
ここまでご覧いただきありがとうございました。

なお、AKLABO.学習帳では、機械設計のご相談も承っております。
以下のリンクより、お気軽にご相談ください。