(57)【要約】【課題】工作機械の移動体を駆動し発熱するボールねじナットを、移動体の移動を検知して冷却用流体の供給を制御する電磁バルブ制御装置を用いないで冷却するボールねじナットの冷却装置の提供。【解決手段】ボールねじナットの外周に空気用給排口を有する空気室を設け、この空気室に移動体の進退移動と連動して圧縮空気の送り出し可能に設けられた空気供給手段から冷却用の空気を管路を通じ送り込み、ボールねじナットの外周の輻射熱を吸収して温度上昇した空気を管路を通じ排出させる。ボールねじナットの発熱量が多い場合は、空気室内に保水材を設け移動体に設けた水タンクから供給した水を空気室内で蒸発させその時の気化熱で奪って供給した圧縮空気にのせて排出する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボールねじにより位置決めされる移動体のボールねじナットを冷却する冷却装置において、空気用の給排口を有し、前記ボールねじナット外周に設けられた空気室と、移動体の移動と連動して圧縮空気を送り出す空気供給手段と、該空気供給手段から前記空気室に前記圧縮空気を導く管路とを含んでなり、移動体の進退移動と連動して強制的に圧縮空気をボールねじナットの外周に送り込むことを特徴とするボールねじナットの冷却装置。
【請求項２】
前記空気室に、前記ボールねじナットに外装した保水材と、水タンクと、該水タンクから前記保水材に導く導水管路とを付加してなり、ボールねじナットの発熱を水分蒸発時の気化熱で奪うようにしたことを特徴とする請求項１に記載のボールねじナットの冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
工作機械における移動体の位置決め伝導部材用冷却装置であって、詳しくはボールねじナット部で生ずる熱を冷却用空気で機外へ取り去るボールねじナットの冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工作機械の送り軸部の構成は、移動体にボールねじナットを設け、このボールねじナットと螺合するボールねじを制御モータで駆動することにより前記移動体をボールねじの軸方向で位置決めするのが一般的である。
この軸方向の位置決め動作は、非切削時間の短縮を目的として高速化を求める傾向にある。この高速化によって、ボールねじナット及びボールねじナットの転動面温度は増加する傾向にある。この温度上昇によりボールねじ部材の熱変位が大きくなり、送り軸の精度の経時変化や精度劣化に繋がっている。
また、負荷に対する剛性不足となって送り軸受若しくは送り軸系の破損に至る場合も生ずる。
【０００３】
ボールねじの多くは空間に露出して設けられており熱を発散しやすいが、ボールねじナットはその雌ねじ部分がカバーで覆われており熱を発散しにくい構造となっている。この対策として、ボールねじナットの外周にオイルコントローラによって温度管理された冷却用流体を流す方法や空気供給装置を設けて冷却した空気を供給する方法が提案されている。
【０００４】
空気を用いた従来のボールねじ機構の冷却装置を図３に示している。
図３において、ボールねじ１０３はベアリングブラケット１０８，１１０で支承されモータ１０１に駆動伝達金具１０２を介し連結されている。移動テーブル１１７にはボールねじナット１１６，ボールねじ機構１２５によりボールねじ方向に位置決めされる。ボールねじナット１１６の外周には周溝１２０ａ，１２０ｂに導入した空気を前記螺旋溝に導き排出口１２２からボールねじナット１１６の外周面から回収した熱を含んだ空気を排出するようにしたものである。
この冷却装置では、捩じり栓１２３から供給される空気は図示しない空気供給源とバルブ装置を備えボールねじ１０３の回転を検知してバルブ制御手段を操作して空気の供給を制御するようにしたものである。
【０００５】
〔特許文献〕
特開昭５９−２２７３５２号公報〔第２頁上段右欄第６行目−下段右欄第１１行目、第１図〕
上記文献にはボールねじ機構の冷却装置が記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術で述べたボールねじ機構の冷却装置は前述のように構成されているので、オイルコントローラやエア供給装置を別に装備して流体の供給を制御するバルブ制御ユニットを準備する必要があり、設備費が嵩み操作が複雑であるという問題を有していた。また、オイルコントローラから冷却油を移動体に供給する場合は、配管上の困難性と油漏れ対策の煩わしさを伴うという問題とコントローラに使用する冷媒によっては環境負荷を増大させるという問題とを有していた。
【０００７】
本発明は従来技術の有するこのような問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、請求項１の発明は、圧縮空気の供給装置やバルブ制御手段を用いることなく、移動体の進退移動を利用して圧縮空気を創出しこの空気をボールねじナットを囲んで形成した空気室に導きボールねじナットの外周面の輻射熱で熱せられた空気を空気室外に放出させるようにしたものである。
また、請求項２の発明は、前記空気室内においてボールねじナットの外周に設けた保水材にボールねじナットの外周面から熱を伝達させて保水材の温度を高め、ボールねじナットの発熱を水分蒸発時の気化熱で奪うようにして空気室内の熱を効率よく前記圧縮空気にのせて空気室外へ搬出するようにしたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、ボールねじにより位置決めされる移動体のボールねじナットを冷却する冷却装置において、空気用の給排口を有し、前記ボールねじナット外周に設けられた空気室と、移動体の移動と連動して圧縮空気を送り出す空気供給手段と、該空気供給手段から前記空気室に前記圧縮空気を導く管路とを含んでなり、移動体の進退移動と連動して強制的に圧縮空気をボールねじナットの外周に送り込むものである。
【０００９】
請求項１の発明によれば、発熱し温度上昇したボールねじナットのまわりに設けた空気室に冷却用として空気を送り込んで熱を吸収した空気を排出するようにしたものである。
冷却用の空気供給源として移動体の進退と連動してシリンダ・ピストン部材を駆動し、進退するごとにシリンダ室内の圧縮空気を前記空気室内に強制的に管路を経由して送り込むようにしている。ボールねじナットの発熱量は移動体の移動距離とほぼ比例する。移動距離が長いほど圧縮空気の供給量も増加するので冷却効果も大きくなる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、前記空気室に、前記ボールねじナットに外装した保水材と、水タンクと、該水タンクから前記保水材に導く導水管路とを付加してなり、ボールねじナットの発熱を水分蒸発時の気化熱で奪うようにしたものである。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、空気室内に保水材を設けて発明したボールねじナットの外周面の熱を保水材に伝熱させて水分を蒸発させ、また外周面に流出した水を蒸発させた時の気化熱で奪い、送り込まれている圧縮空気にのせて排出するものである。従って、圧縮空気のみでボールねじナットの熱を排出するよりも多くの熱を排出することが可能である。移動体の移動距離が長く発熱が激しい場合に適用することによりボールねじナットの温度上昇を防ぐのに有効である。尚、ここでいう水および水分とは、いわゆる水に限定されるものではなく、良好な熱伝導性および揮発性を有する液体であれば良い。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の態様を図面にもとづいて説明する。
図１は、本発明のボールねじナットの冷却装置の構成説明図、図２は保水材を設けた空気室説明図である。
【００１３】
〔実施例１〕
図１において、移動体であるテーブル１は、ベッド２の摺動面２ａに載置されている。ベッド２上の軸受３Ａ，３Ｂによりねじ軸４の両端が支承されている。ねじ軸４とテーブル１の下部のハウジング５に嵌着されたボールねじナット６とが螺合し、全体カバー１５とテレスコピックカバー１６で切粉の侵入から保護されたボールねじユニットを構成している。
【００１４】
テーブル１を摺動案内するベッド２に空気供給手段である二個のシリンダ・ピストン部材９Ａ，９Ｂがテーブル１の移動方向と平行に設置されている。ロッド１０Ａ，１０Ｂのそれぞれの先端はテーブル１に取着されている。テーブル１の下方に取着されたボールねじナット６の外周には、外周部分をカバーで覆った空気室１２が設けられている。シリンダ・ピストン部材９のそれぞれのシリンダ室１１Ａ，１１Ｂから圧縮空気を出力する管路１１ａと１１ｂが設けられている。合流した管路１１ｃは空気室１２に導かれる。空気室１２から流出する管路１２ａから温められた空気を機外に排出する。
なお、シリンダ・ピストン部材９Ａ，９Ｂのシリンダ室１１Ａ，１１Ｂの吸入口および管路１１ａ，１１ｂのそれぞれに逆止め弁１７が設けられ空気の逆流を止めている。
【００１５】
次に、前述のように構成したボールねじナットの冷却装置の作用について説明する。
図１において、テーブル１を紙面上で右方向に移動させるとテーブル１の右側のシリンダ・ピストン部材９Ｂのロッド１０Ｂはテーブル１の移動に伴い右方向に押され、シリンダ室１１Ｂの空気は圧縮され内部のエアは管路１１ｂから管路１１ｃを通り空気室１２に流入する。空気室１２内の空気はボールねじナット６の外周面の輻射熱で加熱されているので、この空気に含まれる熱の大部分を管路１２ａから外気へ排出する。
【００１６】
このとき、テーブル１の左側のシリンダ・ピストン部材９Ａはロッド１０Ａが延びシリンダ室１１Ａは負圧となり逆止め弁１７の作用により全体カバー１５の外部からの配管を介しエアが流入する。テーブルが左方向に移動した時はシリンダ・ピストン部材の作用は逆になる。従って、テーブルの移動方向がいずれの方向であってもその移動距離に応じた空気が空気室１２に流入する。更に、テーブル１の移動速度に応じた流速が与えられた空気が空気室１２に流れ込むので移動速度の増加に応じ発生するボールねじナット外周面の熱を奪い去っていくことができる。
【００１７】
〔実施例２〕
図２は空気室に保水材を設けた空気室断面図である。図１，図２において、空気室１２の内部のボールねじナット表面に保水性のあるフエルト，不織布，多孔性ゴム，スポンジ等の保水材１３が外嵌されている。肉厚シート材の保水材１３の場合には全面に均等に穴１３ａを設けることもできる。保水材１３に穴を設けることにより、穴の内径面１３ｂから水分の蒸発と穴底のボールねじナット外周面１３ｃからの水分の蒸発とが期待できるので気化熱を奪う面積を広くする効果がある。
保水材１３にはテーブル１に設けられた水タンク１４から導水管路１４ａを通じ水が供給される。
保水材１３から蒸発した水分は管路１１ｃから流入し管路１２ａから流出する圧縮空気にのって絶えず機外へ排出される。
【００１８】
次に保水材１３を空気室１２に設けたことによる冷却の作用について説明する。保水材１３は、ボールねじナット６の温度上昇した外周面に接しているので、保水材１３自体が伝熱により温度が上昇する。また、保水材１３に穴があけられている場合は、ボールねじナット６の外周面を完全に被覆していないので、ボールねじナット６の外周面の一部が露出し露出面に侵出した水は温度が上昇しやすい。  その結果、穴１２ａの内壁面１３ｂ，穴底面１３ｃ，上面１３ｄから水が蒸発することになり蒸発可能な表面積が増加し蒸発するときの気化熱でボールねじナット６の温度上昇を効果的に防ぐことが可能となる。
移動体の移動距離に対応して発生するボールねじナット６の発熱を水の気化熱で効率良く奪い、移動体の移動量に応じ供給可能な圧縮空気量で外部へ熱を排出してボールねじナット６の冷却を効率的に達成できるようにしたものである。
尚、この実施形態で使用される水および水分とは、いわゆる水に限定されるものではなく、良好な熱伝導性および揮発性を有する液体であれば良い。
【００１９】
【発明の効果】
本発明のボールねじナットの冷却装置は上述のとおり構成されているので次に記載する効果を奏する。
請求項１に記載の発明は、冷却用の低圧の圧縮空気を移動体の進退移動と連動して発生させるので高圧空気源から配管する必要がないという効果を有する。
移動体の移動距離に比例した量の圧縮空気を発生させ供給できるので移動距離に比例して発生するボールねじナットの発熱量を冷却するのに好都合であるという効果を有する。
仮に、高圧空気源から空気を供給する場合は移動体の移動を検知するか、ボールねじナットの発熱を検知し空気を放出するようにバルブ制御盤が必要であるが、本発明はそのような付帯設備は必要でなく設備が複雑でないという効果を有する。
【００２０】
請求項２に記載の発明は、空気室内に設けた保水材の表面やボールねじナットの外周面から水分を蒸発させ、その際の気化熱で熱を奪い圧縮空気流にのせて排熱させるので冷却が効率的であるという効果を有する。移動体の移動頻度が多く、移動距離が長い場合にはボールねじナットの発熱量も多くなり圧縮空気の供給だけでは冷却の効果が充分達成できない場合に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のボールねじナットの冷却装置の構成説明図である。
【図２】保水材を設けた空気室断面図である。
【図３】従来技術のボールねじ機構の冷却装置の一実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
１  テーブル            ２  ベッド
３Ａ，３Ｂ  軸受        ４  ねじ軸
５  ハウジング          ６  ボールねじナット
９  シリンダ・ピストン部材
１０Ａ，１０Ｂ  ロッド
１１Ａ，１１Ｂ  シリンダ室
１２  空気室            １３  保水材
１４  水タンク          １５  全体カバー
１６  テレスコピックカバー
１７  逆止め弁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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