(57)【要約】【課題】冷却効率が高く、動摩擦トルクの上昇も抑えることができるボールねじ装置を提供する。【解決手段】ボールねじ装置１は、ねじ軸１０と、複数の転動体３０を介してねじ軸１０に螺合するナット２０とを備えたボールねじ２と、ねじ軸１０及びナット２０を冷却する冷却部４とを備える。冷却部４は、ねじ軸１０に設けられた第１冷却用循環路１２を通過した冷却媒体を、ナット２０に設けられた第２冷却用循環路２２に流すように制御する冷却装置４３を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ねじ軸と、複数の転動体を介して前記ねじ軸に螺合するナットとを備えたボールねじと、前記ねじ軸及び前記ナットを冷却する冷却部とを備え、
前記冷却部は、前記ねじ軸内に冷却媒体を通過させる第１冷却用循環路と、前記ナット内に冷却媒体を通過させる第２冷却用循環路と、第１冷却用循環路と第２冷却用循環路とを連結する第１配管及び第２配管と、第１配管及び第２配管の少なくとも何れか一方に設けられ、第１冷却用循環路、第２冷却用循環路、第１配管、及び第２配管のそれぞれの内部を流れる冷却媒体を循環させる冷却装置とを有し、
前記冷却装置は、第１冷却用循環路を通過した前記冷却媒体を第２冷却用循環路に流すように制御することを特徴とするボールねじ装置。
【請求項２】
前記ボールねじは、予圧方向を引っ張り方向として２点接触状態で予圧を付与された前記複数の転動体が組み込まれた請求項１に記載のボールねじ装置。
【請求項３】
前記ボールねじは、４点接触状態で予圧を付与された前記複数の転動体が組み込まれた請求項１に記載のボールねじ装置。
【請求項４】
前記ボールねじは、予圧方向を圧縮方向として２点接触状態で予圧を付与された前記複数の転動体が組み込まれた請求項１に記載のボールねじ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボールねじ装置に関し、特に、ボールねじのねじ軸及びナットを冷却する冷却機構を備えたボールねじ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ボールねじ及びそのボールねじを冷却する冷却機構を備えたボールねじ装置の例として、外部のポンプを利用してねじ軸及びナットに強制的に冷却水（油）を通し、ねじ軸及びナットを冷却する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３７２１２６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された技術は、ねじ軸及びナットを冷却しているため、冷却効率は高いが、冷却によるねじ軸及びナットのそれぞれの熱変形量について考察されていない。そのため、ボールねじの動摩擦トルクの上昇をコントロールできないという問題があった。
本発明は上記課題に着目してなされたものであり、冷却効率が高く、動摩擦トルクの上昇も抑えることができるボールねじ装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するためのボールねじ装置のある態様は、ねじ軸と、複数の転動体を介して前記ねじ軸に螺合するナットと、前記ねじ軸及び前記ナットを冷却する冷却部とを備え、
前記冷却部は、前記ねじ軸内に冷却媒体を通過させる第１冷却用循環路と、前記ナット内に冷却媒体を通過させる第２冷却用循環路と、第１冷却用循環路と第２冷却用循環路とを連結する第１配管及び第２配管と、第１配管及び第２配管の少なくとも何れか一方に設けられ、第１冷却用循環路、第２冷却用循環路、第１配管、及び第２配管のそれぞれの内部を流れる冷却媒体を循環させる冷却装置とを有し、
前記冷却装置は、第１冷却用循環路を通過した前記冷却媒体を第２冷却用循環路に流すように制御する。
【０００６】
また、上記ボールねじ装置においては、前記ボールねじが、予圧方向を引っ張り方向として２点接触状態で予圧を付与された前記複数の転動体が組み込まれたことが好ましい。
また、上記ボールねじ装置においては、前記ボールねじが、４点接触状態で予圧を付与された前記複数の転動体が組み込まれたことが好ましい。
また、上記ボールねじ装置においては、前記ボールねじが、予圧方向を圧縮方向として２点接触状態で予圧を付与された前記複数の転動体が組み込まれたことが好ましい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、冷却効率が高く、動摩擦トルクの上昇も抑えることができるボールねじ装置を提供するボールねじ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明のボールねじ装置の第１実施形態における構成を示す図である。
【図２】本発明のボールねじ装置の第２実施形態における構成を示す図である。
【図３】本発明のボールねじ装置の第３実施形態における構成を示す図である。
【図４】本発明のボールねじ装置の第４実施形態における構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明に係るボールねじ装置のある実施形態について図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
図１は、ボールねじ装置の第１実施形態における構成を示す図である。
図１に示すように、本実施形態のボールねじ装置１は、ボールねじ２と冷却部４とを有する。
【００１０】
ボールねじ２は、ねじ軸１０と、ナット２０とを有する。ねじ軸１０及びナット２０は、複数の転動体３０を介して螺合している。ナット２０は、ねじ軸１０の外径より大きい内径で筒状に形成されている。ナット２０の内周面には、ねじ軸１０の外周面に螺旋状に形成された螺旋溝１１に対向するように螺旋溝２１が形成されている。螺旋溝１１と螺旋溝２１とによって形成された転動路において転動体３０は転動可能とされている（図２〜図４参照）。
また、ねじ軸１０には、ねじ軸１０に冷却媒体を通過させる第１冷却用循環路１２が形成されている。この第１冷却用循環路１２は、例えば、ねじ軸１０を軸方向に貫通する態様で形成されている。この第１冷却用循環路１２は、冷却媒体の通路として用いられ、両端部にはそれぞれ第１配管４１及び第２配管４２が接続されている。
【００１１】
また、ナット２０には、ナット２０内に冷却媒体を通過させる第２冷却用循環路２２が形成されている。第２冷却用循環路２２は、ナット本体２０Ａを軸方向に貫通する貫通孔２２Ａと、貫通孔２２Ａに連結し、ナット２０の外周面に開口する第１内部配管２２Ｂとを有する。なお、図１に示すように、貫通孔２２Ａが複数設けられる場合、貫通孔２２Ａ，２２Ａ同士を連結する第２内部配管２２Ｃが設けられることが好ましい。このように設けられた第２冷却用循環路２２は、例えば、第１内部配管２２Ｂ、貫通孔２２Ａ、第２内部配管２２Ｃ、貫通孔２２Ａ、第１内部配管２２Ｂの順で冷却媒体がナット２０内を循環することとなる。なお、第２冷却用循環路２２は、少なくとも１つ以上の貫通孔２２Ａを有していればよく、第２冷却用循環路２２としての機能が確保されれば、ナット２０に貫通孔２２Ａだけが設けられる態様でもよい。
また、ナット２０の第１内部配管２２Ｂ，２２Ｂには、一端が第１冷却用循環路１２に連結された第１配管４１及び第２配管４２のぞれぞれの他端が連結されている。
【００１２】
さらに、第２配管４２には、冷却装置４３が連結されている。冷却装置４３は、第１冷却用循環路１２、第２冷却用循環路２２、第１配管４１、及び第２配管４２のそれぞれの内部に充填された冷却媒体の流れを発生させるポンプと、冷却媒体の流速、流れる方向、流動サイクル等を制御する制御部とを有する。
冷却装置４３と、第１冷却用循環路１２と、第２冷却用循環路２２と、第１配管４１と、第２配管４２とが冷却部４を構成する。
【００１３】
冷却装置４３は、第１冷却用循環路１２を通過した冷却媒体を第２冷却用循環路２２に流すように制御する。具体的には、第１冷却用循環路１２、第１配管４１、第２冷却用循環路２２、第２配管４２、（冷却装置４３、）第２配管４２、第１冷却用循環路１２の順で冷却媒体が循環するように冷却装置が冷却媒体の流れを制御する。冷却媒体の流れを図１中の矢印で示す。
冷却装置４３がこのように冷却媒体の流れる向きを制御することにより、ねじ軸１０を冷却した後の冷却媒体によって、ナット２０が冷却される。このとき、ねじ軸を冷却した後の冷却媒体は、ねじ軸１０の内部を通過してねじ軸１０の熱を吸収して温度が上昇した状態でナット２０を冷却することとなり、ナット２０の冷却効率はねじ軸の冷却効率に対して低い。
【００１４】
しかし、その結果、ナット２０に比べてねじ軸１０は冷却媒体による冷却による収縮が大きくなり、ボールねじ２全体の温度上昇を抑制しつつ、ボールねじ２の動摩擦トルクが上昇しにくくなる。
このように、本実施形態のボールねじ装置によれば、ねじ軸１０及びナット２０の冷却に留まらず、これらの冷却時の温度差を利用してボールねじの動摩擦トルクの上昇を抑制することができる。
【００１５】
（第２実施形態）
次に、ボールねじ装置の第２実施形態について図２を参照して説明する。図２は、引っ張り方向として２点接触状態で予圧を付与した際のボールねじの熱収縮の態様を模式的に示した図である。本実施形態は、ボールねじ２の予圧の態様を特定したものであるので、それ以外の構成は第１実施形態と同様の構成である。以下、第１実施形態と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略又は簡略にし、異なる構成を中心に説明する。
【００１６】
図２に示すように、本実施形態に用いられるボールねじ２は、ねじ軸１０の螺旋溝１１と、ナット２０の螺旋溝２１との間に、予圧方向を引張り方向として、所定の予圧荷重でオフセットリード予圧（２点接触予圧）された複数の転動体３０が組み込まれている。なお、図２中、ＦＴ１はねじ軸１０の軸方向の収縮力、ＦＴ２はねじ軸１０の径方向の収縮力、ＦＴ３はナット２０の軸方向の収縮力、ＦＴ４はナット２０の径方向の収縮力を示す。
【００１７】
図２に示すように、引張り方向の２点接触予圧をナット２０に与えた場合は、ねじ軸１０の軸方向の収縮力（ＦＴ１）が、ナット２０の軸方向の収縮力（ＦＴ３）よりも大きくなり（ＦＴ１＞ＦＴ３）、予圧が小さくなる方向となる。径方向の収縮では、ねじ軸１０の径方向の収縮力（ＦＴ２）が、ナット２０の径方向の収縮力（ＦＴ４）よりも大きくなり（ＦＴ２＞ＦＴ４）、予圧が抜ける方向に作用するので、過度な予圧がかかることを防止できる。したがって、ボールねじの動摩擦トルクは上昇しにくくなる。
【００１８】
（第３実施形態）
次に、ボールねじ装置の第３実施形態について図３を参照して説明する。図３は、４点接触状態で予圧を付与されるように複数の転動体が組み込まれたボールねじの熱収縮の態様を模式的に示した図である。本実施形態も、ボールねじ２の予圧の態様を特定したものであるので、それ以外の構成は第１実施形態と同様の構成である。以下、第１実施形態と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略又は簡略にし、異なる構成を中心に説明する。
【００１９】
図３に示すように、本実施形態に用いられるボールねじ２は、ねじ軸１０の螺旋溝１１と、ナット２０の螺旋溝２１との間に、４点接触状態で予圧を付与されるように複数の転動体３０が組み込まれている。４点接触状態の予圧としては、例えば、螺旋溝のすきまよりもわずかに大きな転動体（オーバサイズボール）を挿入し、転動体４点接触させて予圧を与える態様が挙げられる。なお、図３中、ＦＰ１はねじ軸１０の軸方向の収縮力、ＦＰ２はねじ軸１０の径方向の収縮力、ＦＰ３はナット２０の軸方向の収縮力、ＦＰ４はナット２０の径方向の収縮力を示す。
【００２０】
図３に示すように、４点接触予圧をナット２０に与えた場合は、ねじ軸１０の軸方向の収縮力（ＦＰ１）が、ナット２０の軸方向の収縮力（ＦＰ３）よりも大きくなり（ＦＰ１＞ＦＰ３）、予圧が大きくなる方向となる。一方、径方向の収縮では、ねじ軸１０の径方向の収縮力（ＦＰ２）が、ナット２０の径方向の収縮力（ＦＰ４）よりも大きくなり（ＦＰ２＞ＦＰ４）、予圧が抜ける方向に作用するので、トータルの予圧荷重はほとんど変化しない。したがって、ボールねじの動摩擦トルクは上昇しにくくなる。
【００２１】
（第４実施形態）
次に、ボールねじ装置の第４実施形態について図４を参照して説明する。図４は、圧縮方向として２点接触状態で予圧を付与した際のボールねじの熱収縮の態様を模式的に示した図である。本実施形態は、ボールねじ２の予圧の態様を特定したものであるので、それ以外の構成は第１実施形態と同様の構成である。以下、第１実施形態と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略又は簡略にし、異なる構成を中心に説明する。
【００２２】
図４に示すように、本実施形態に用いられるボールねじ２は、ねじ軸１０の螺旋溝１１と、ナット２０の螺旋溝２１との間に、予圧方向を圧縮方向として、所定の予圧荷重でオフセットリード予圧（２点接触予圧）された複数の転動体３０が組み込まれている。なお、図４中、ＦＣ１はねじ軸１０の軸方向の収縮力、ＦＣ２はねじ軸１０の径方向の収縮力、ＦＣ３はナット２０の軸方向の収縮力、ＦＣ４はナット２０の径方向の収縮力を示す。
【００２３】
図４に示すように、圧縮方向の２点接触予圧をナット２０に与えた場合は、ねじ軸１０の軸方向の収縮力（ＦＣ１）が、ナット２０の軸方向の収縮力（ＦＣ３）よりも大きくなり（ＦＣ１＞ＦＣ３）、予圧が大きくなる方向となる。一方、径方向の収縮では、ねじ軸１０の径方向の収縮力（ＦＣ２）が、ナット２０の径方向の収縮力（ＦＣ４）よりも大きくなり（ＦＣ２＞ＦＣ４）、予圧が抜ける方向に作用するので、トータルの予圧荷重はほとんど変化しない。したがって、ボールねじの動摩擦トルクは上昇しにくくなる。
【００２４】
以上説明したように、本実施形態のボールねじ装置によれば、ねじ軸とナットとを冷却することで、ボールねじ全体の温度上昇を抑制することができる。
また、冷却装置による制御により、ねじ軸を冷却した冷却媒体でナットを冷却する構成（順序）としているので、冷却による収縮は、ナットに比べてねじ軸のほうが相対的に大きくなり、過度な予圧がかかることを防ぐことができる。その結果、動摩擦トルクの上昇を防ぐことができ、冷却効率の低下を防ぐことができる。
【００２５】
さらに、ねじ軸を通過させた冷却媒体でナットを冷却する構成としているため、１つの冷却流路でねじ軸とナットとの両方を冷却することができる。その結果、ねじ軸とナットとをそれぞれ別々に冷却する構造に比べて、構造を簡素化したボールねじ装置を提供することができる。
以上、本発明に係るボールねじ装置のねじ軸について説明したが、本発明に係るボールねじ装置は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００２６】
１  ボールねじ装置
２  ボールねじ
４  冷却部
１０  ねじ軸
１２  第１冷却用循環路
２０  ナット
２２  第２冷却用循環路
３０  転動体
４１  第１配管
４２  第２配管
４３  冷却装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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