(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基台に設けられたボールねじに螺合するボールねじナットを移動体に取り付け、前記ボールねじを駆動モータにより回転させることにより前記移動体を移動させる工作機械において、
前記ボールねじの軸心に穿設された冷却液通路でなり、該冷却液通路に冷却液源からの温度制御された冷却液を供給、流通させ前記ボールねじを冷却し、その冷却液を前記ボールねじの半径方向に穿設した通路及び前記ボールねじを回転支持するベアリングの内輪に半径方向に穿設した通路を通して前記ベアリング内に導入し、冷却液源に回収するボールねじ冷却手段と、
前記移動体のナットブラケットに嵌入固定されているボールねじナットに穿設された冷却液通路でなり、該冷却液通路に冷却液源からの温度制御された冷却液を供給、循環させ前記ボールねじナットを冷却するボールねじナット冷却手段と、
前記駆動モータのモータブラケットに穿設された冷却液通路でなり、該冷却液通路に冷却液源からの温度制御された冷却液を供給、循環させ前記モータブラケットを冷却するモータブラケット冷却手段と、
を具備することを特徴とした工作機械の送り軸冷却装置。
【請求項２】
基台に設けられたボールねじに螺合するボールねじナットを移動体に取り付け、前記ボールねじを駆動モータにより回転させることにより前記移動体を移動させる工作機械において、
前記ボールねじの軸心に穿設された冷却液通路でなり、該冷却液通路に冷却液源からの温度制御された冷却液を供給、流通させ前記ボールねじを冷却し、その冷却液を前記ボールねじの半径方向に穿設した通路及び前記ボールねじを回転支持するベアリングの内輪に半径方向に穿設した通路を通して前記ベアリング内に導入し、冷却液源に回収するボールねじ冷却手段と、
前記移動体のナットブラケットに嵌入固定されているボールねじナットに穿設された冷却液通路でなり、該冷却液通路に冷却液源からの温度制御された冷却液を供給、循環させ前記ボールねじナットを冷却するボールねじナット冷却手段と、
前記駆動モータのモータブラケットに穿設された冷却液通路でなり、前記ベアリングから冷却液源へ回収される冷却液を分岐して前記モータブラケットに穿設された冷却液通路に循環させ前記モータブラケットを冷却するモータブラケット冷却手段と、
を具備することを特徴とした工作機械の送り軸冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械の送り機構に使用するボールねじにおける発熱による熱変形を防止し、ボールねじ軸とボールねじナットとの螺合により発生する発熱による送り精度低下の防止を図るための送り軸冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工作機械の送り軸の冷却装置としては、ボールねじナットの外周部とナットブラケットとの空隙に冷却用配管を設け、冷却用配管の循環経路内に冷却液を供給、循環させてボールねじナットを冷却するものが知られており、その他、ボールねじナットの外周部に円筒型のジャケットを嵌め込み、ジャケットの循環経路内及び連通孔内に冷却液を供給、循環させてボールねじナットを冷却するものがある（実開昭６３−１９５６号公報参照）。
【０００３】
また、ボールねじナットの外周部にハウジングを装着し、ハウジングの液体流通路内に冷却液を供給、循環させてボールねじナットを冷却するものも見受けられる（実開昭６４−９０４５号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ボールねじナットの外周部とナットブラケットとの空隙に設けられた冷却用配管内、またはボールねじナットの外周部に装着されたジャケットやハウジングに形成された冷却液通路内に冷却液を供給、循環させては、ジャケットやハウジングを介して間接的にボールねじナットを冷却することとなり、ボールねじナットの十分な冷却を行うことはできない。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、ボールねじ軸に螺合するボールねじナットに冷却液通路を穿設し、その冷却液通路内に冷却液を供給、循環させて直接的にボールねじナットを冷却する装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するため、ボールねじに螺合するボールねじナットに冷却液通路を穿設し、その冷却液通路内に冷却液を供給、循環させて直接的にボールねじナットを冷却することにより、ボールねじの発熱による熱変形をできるだけ少なくしようとするもので、詳しくは下記のように構成されている。
【０００７】
（１）基台に設けられたボールねじに螺合するボールねじナットを移動体に取り付け、前記ボールねじを駆動モータにより回転させることにより前記移動体を移動させる工作機械において、前記ボールねじの軸心に穿設された冷却液通路でなり、該冷却液通路に冷却液源からの温度制御された冷却液を供給、流通させ前記ボールねじを冷却し、その冷却液を前記ボールねじの半径方向に穿設した通路及び前記ボールねじを回転支持するベアリングの内輪に半径方向に穿設した通路を通して前記ベアリング内に導入し、冷却液源に回収するボールねじ冷却手段と、前記移動体のナットブラケットに嵌入固定されているボールねじナットに穿設された冷却液通路でなり、該冷却液通路に冷却液源からの温度制御された冷却液を供給、循環させ前記ボールねじナットを冷却するボールねじナット冷却手段と、前記駆動モータのモータブラケットに穿設された冷却液通路でなり、該冷却液通路に冷却液源からの温度制御された冷却液を供給、循環させ前記モータブラケットを冷却するモータブラケット冷却手段と、を具備することを特徴とした工作機械の送り軸冷却装置。
【０００８】
（２）基台に設けられたボールねじに螺合するボールねじナットを移動体に取り付け、前記ボールねじを駆動モータにより回転させることにより前記移動体を移動させる工作機械において、前記ボールねじの軸心に穿設された冷却液通路でなり、該冷却液通路に冷却液源からの温度制御された冷却液を供給、流通させ前記ボールねじを冷却し、その冷却液を前記ボールねじの半径方向に穿設した通路及び前記ボールねじを回転支持するベアリングの内輪に半径方向に穿設した通路を通して前記ベアリング内に導入し、冷却液源に回収するボールねじ冷却手段と、前記移動体のナットブラケットに嵌入固定されているボールねじナットに穿設された冷却液通路でなり、該冷却液通路に冷却液源からの温度制御された冷却液を供給、循環させ前記ボールねじナットを冷却するボールねじナット冷却手段と、前記駆動モータのモータブラケットに穿設された冷却液通路でなり、前記ベアリングから冷却液源へ回収される冷却液を分岐して前記モータブラケットに穿設された冷却液通路に循環させ前記モータブラケットを冷却するモータブラケット冷却手段と、を具備することを特徴とした工作機械の送り軸冷却装置。
【００１０】
【作用】
本発明による工作機械の送り軸冷却装置は、ボールねじのナット部に冷却液通路を形成し、冷却液を循環させるようにしたので、ボールねじナット部分の温度を必要設定値に保持することができ、ボールねじ部分の熱変形による加工誤差の発生を少なくすることができる。また、駆動モータブラケット部分を冷却することにより、駆動モータの発熱に基づくボールねじ・ボールねじナット噛合部分に対する熱伝導よる熱変形発生を防止できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明実施形態のボールねじ軸に沿って取った側断面図、図２は図１におけるボールねじナット部分のナット冷却液通路孔と冷却液の経路を示す斜視図、図３はモータブラケットにおける冷却液通路と冷却液の経路を示す斜視図である。
【００１２】
図１に示すように、ボールねじ軸１はハウジング３に形成されたボールねじブラケット５ａ，５ｂにおいてその両端をそれぞれボールベアリング７ａ，７ｂ、９ａ，９ｂで回転自在に支承されており、同じくハウジング３上にボールねじ軸１に平行に配置された案内レール１１に沿って摺動する案内ガイド１３を備えた移動体（コラム、テーブル、サドル等）１５下側に配置されたナットブラケット１７に設けたボールねじナット１９が前記ボールねじ軸１と係合している。
【００１３】
なお、図１、図３に示すように、ボールねじ軸１の一端は、ボールねじブラケット５ｂに固定されたモータブラケット２１に取付られた駆動モータ２３の駆動軸２３ａとカップリング２５を介して接続されており、また、モータブラケット２１の内側には、駆動モータ２３側からの熱がボールねじ軸１側に伝わるのを防ぐために、冷却液を通す通路２７を備えたジャケットブロック２９が設けられている。
【００１４】
また、ボールねじ軸１の中心部には、ボールねじ軸１自体及びその両端を回転自在に支承するボールベアリング７ａ，７ｂ、９ａ，９ｂを冷却するための送りねじ冷却孔１ａが貫通形成されており、ボールねじ軸１の駆動モータ２３側端１ｂは埋栓３１で塞がれ、その反対端１ｃには冷却液供給孔３３を備えたロータリジョイント３５が接続されている。そして、冷却液供給孔３３より供給された冷却液は、ボールねじ軸１のボールベアリング７ａ，７ｂ、９ａ，９ｂ位置対応部分に放射方向に形成された複数の供給孔１ｄを通り、ボールベアリング７ａ，７ｂ、９ａ，９ｂ内輪に形成された複数の通孔３７を介して各ボールベアリング内部に流入し、ボールベアリングを冷却した後、ボールベアリングを取付けてあるボールねじブラケット５ａ，５ｂに設けた冷却液回収孔３９を経て排出される。なお、ボールベアリング７ａ，７ｂ、９ａ，９ｂは、それぞれボールねじブラケット５ａ，５ｂにおいて適宜カラー４１、４３で所定位置に配置され、また、ボールベアリング両側より冷却液が外部に漏れないようそれぞれシール部材４５、シールケース４７、及び、シール押え４９が設けられ、中間位置のカラー４１の外周部には冷却液回収孔３９に連通する排出孔５１が設けられている。なお、ボールベアリング内輪に設けた通孔３７をカラー４３など別の部分に設けるようにしてもよい。
【００１５】
上記したように、ボールねじ軸１についてはその中心軸部分に冷却孔１ａを形成してその中に冷却液を通すことでその温度管理を行うことができるようになるが、従来技術についての部分で記載したように、ボールねじナット１９部分における温度管理が良好に行い難いので、本発明においては、図１、図２に示すように、移動体１５のナットブラケット１７に嵌入固定されているボールねじナット１９部分に、ナット冷却液通孔５３をボールねじナット１９のボール通路に影響しない位置に直接削成し、その冷却液通孔５３の冷却液供給部、回収部にそれぞれ連通する供給孔５５、回収孔５７を備えた冷却液供給ブロック５９を固定して、前記したボールねじ冷却液孔１ａと、モータブラケット２１部分の冷却のためのジャケットブロック２９への冷却液通路２７とにそれぞれ冷却液を供給しているポンプを備えた冷却液温度調節装置６１（冷却液源）より、同じように、冷却液の供給、回収を受けるようになっている。なお、ボールねじナット１９部分はボールねじ軸１に沿って移動するので、冷却液の供給、回収はフレキシブルチューブを用いて行うようにする。さらに、図示の実施例においては、ボールねじナット１９に、その軸線に平行に４本の孔が形成され、各２本づつ軸線に垂直な孔により連通させることにより１本の冷却液通路が形成されているが、２本２組の通路に形成してもよい。また、本実施例においては、ボールねじナット１９に予圧調整用プレート１９ａが設けられてあるが、ない場合でも冷却効果には影響はない。
【００１６】
ボールねじ軸１、モータブラケット２１、ボールねじナット１９に対する冷却液温度調節装置６１よりの冷却液供給について説明する。
冷却液温度調節装置６１より供給路６３を介してロータリジョイント３５の供給孔３３を通り、ボールねじ軸１のボールねじ冷却液孔１ａに冷却液が供給され、ボールねじ冷却液孔１ａに形成した供給孔１ｄ、ボールベアリング７ａ，７ｂ、９ａ，９ｂの内輪に形成した通孔３７を通ってボールベアリング７ａ，７ｂ、９ａ，９ｂに至り、送りねじブラケット５ａ，５ｂにそれぞれ形成した冷却液回収孔３９，３９より回収路６５を介して冷却液温度調節装置６１に戻される。
【００１７】
また、モータブラケット２１部分の冷却は、冷却液温度調節装置６１より供給路６７を介してモータブラケット２１内側に設けたジャケットブロック２９の冷却液通路２７に冷却液が供給され、回収路６９を介して冷却液温度調節装置６１に冷却液が戻される。
ここで、図１で点線で表わすようにボールベアリング９ａ，９ｂからの冷却液の回収路６５から分岐して冷却液温度調節装置６１よりの供給路６７に至る分岐路６６を設け、ボールねじ軸１の冷却孔１ａに供給された冷却液を直接的にモータブラケット２１のジャケットブロック２９の冷却液通路に供給してもよい。
【００１８】
さらに、ボールねじ軸１と螺合しているボールねじナット１９は、冷却液温度調節装置６１より適宜フレキシブル供給管路７１を介して、冷却液が供給ブロック５９の供給孔５５、ナット冷却液通孔５３を通って供給され、供給ブロック５９の回収孔５７、フレキシブル回収管路７３を介して冷却液温度調節装置６１に戻される。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、ボールねじナット１９部分に、ナット冷却液通孔５３をボールねじナット１９のボール通路に影響しない位置に直接削成し、これに冷却液を通して直接ボールねじナット１９を冷却するようにしたので、冷却液温度調節装置６１よりの温度制御された冷却液で確実にボールねじナット１９の冷却制御を行うことができ、ボールねじ軸、ボールねじナットの均一温度制御が正確に行われるので、従来のものよりボールねじ送りの精度を向上させることができる。
【００２０】
また、駆動モータ２３をボールねじ軸１にカップリング２５を介して接続させている部分を覆っているモータブラケット２１内面部分に、内部に冷却液通路２７を形成することにより、駆動モータ３１よりの発熱や駆動軸２３ａよりカップリング２５を介して伝達される熱伝導による熱変化の影響を除去できる。そして、このようにすれば、ボールねじナット１９部分の冷却、モータブラケット２１部分の冷却、ボールねじ軸１及びその支承ボールベアリング７ａ，７ｂ、９ａ，９ｂの冷却をそれぞれ独立して最適の温度制御を行うことができるので、高精度の送り加工を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施形態のボールねじ軸に沿って取った側断面図である。
【図２】図１におけるボールねじナット部分のナット冷却液通路孔と冷却液の経路を示す斜視図である。
【図３】モータブラケットにおける冷却液通路と冷却液の経路を示す斜視図である。
【符号の説明】
１  ボールねじ軸
１ａ  ボールねじ冷却液孔
３  ハウジング（ベッド等）
１５  移動体
１９  ボールねじナット
２１  モータブラケット
２３  駆動モータ
２７  冷却液通路
５３  ナット冷却液通孔
５９  供給ブロック
６１  冷却液温度調節装置
６３  送りねじに対する供給路
６５  回収路
６７  モータブラケットのジャケットブロックの冷却通路に対する供給路
６９  回収路
７１  ボールねじナットに対する冷却液供給路
７３  回収路
【図１】
0003721264.tif 000002
【図２】
0003721264.tif 000003
【図３】
0003721264.tif 000004