CN103703281A - 滚珠丝杠的轴承装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够高效率地冷却滚珠丝杠的轴承装置或者轴承装置附近的冷却机构。为此，滚珠丝杠的轴承装置（101）具有：内圈（121），其与滚珠丝杠的丝杠轴（110）的端部配合并与丝杠轴（110）一体地旋转；外圈（123），其隔着配设在该内圈（121）的外周面（121a）上的多个滚动体（122）并将内圈（121）支承成能够旋转；和壳体（130），其具有与外圈（123）的外周面（123a）抵接的内周面（130a）并将丝杠轴（110）支承成能够旋转。在壳体（130）上，沿着壳体（130）的轴向形成有多个冷却用贯通孔（170），所述冷却用贯通孔（170）贯通壳体（130）的两端部（130b、130b），用于使冷却介质通过。

Description

滚珠丝杠的轴承装置

技术领域

本发明涉及将滚珠丝杠的丝杠轴的端部支承成能够旋转的滚动轴承、和具有内嵌该滚动轴承的外圈的壳体的滚珠丝杠的轴承装置。

背景技术

滚珠丝杠具有：在内周面形成有螺旋槽的螺母；在外周面形成有螺旋槽的丝杠轴；和配置在由螺母的螺旋槽和丝杠轴的螺旋槽形成的轨道槽之间的滚珠。

作为机床、注射成型机、半导体元件制造装置等的精密进给机构使用的滚珠丝杠当高速、高循环使用时会变为高温，丝杠轴和螺母会发生热变形（丝杠轴由于热膨胀而伸展）。伴随于此，会发生滚珠的负载分布异常和工作性的恶化，从而作为进给机构的定位精度恶化。因此，在要求高定位精度的滚珠丝杠中，实施了对丝杠轴、螺母和配置在丝杠轴的端部的轴承装置进行冷却的对策。

在专利文献1中记载如下：滚动轴承将丝杠轴的端部支承成能够旋转，在内嵌该滚动轴承的外圈的壳体与经由隔热材料固定在壳体上的主体框架之间、以及在螺母与经由隔热材料固定在螺母上的移动体之间设置间隙，向各间隙送入冷却用的空气，从而冷却上述螺母和滚动轴承。

并且，在专利文献2中记载了在螺母上具有冷却机构的滚珠丝杠。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本实开平01－117847号公报

专利文献2：日本特开2011－17419号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，在专利文献1记载的技术中，在滚动轴承的冷却效率方面有改善余地。具体地说，是对壳体的外周部进行了冷却，而不是作为发热源的轴承装置及其附近，因而不是进行有效率的冷却。

因此，本发明是着眼于上述问题而完成的，本发明的目的是提供一种将滚珠丝杠的丝杠轴的端部支承成能够旋转的滚动轴承、或者能够高效率地冷却轴承装置的附近的滚珠丝杠的轴承装置。

用于解决课题的手段

为了达到上述目的，本发明的一个实施方式的滚珠丝杠的轴承装置，其特征在于，具有：

内圈，其与滚珠丝杠的丝杠轴的端部配合并与所述丝杠轴一体地旋转；

外圈，其隔着配设在该内圈的外周的多个滚动体将所述内圈支承成能够旋转；和

壳体，其具有与所述外圈的外周面抵接的内周面，该壳体将所述丝杠轴支承成能够旋转，

沿着所述壳体的轴向形成有多个冷却用贯通孔，所述冷却用贯通孔贯通所述壳体的两端部，用于使冷却介质通过。

并且，所述滚珠丝杠的轴承装置的特征在于，连通所述冷却用贯通孔的槽部形成在所述壳体的端面。

并且，可以采用这样的结构：所述冷却用贯通孔经由接头部件通过配管在壳体的外部连结。

并且，所述冷却用贯通孔可以沿着所述壳体的周向均等地配置。

通过这样配置上述冷却用贯通孔，可以使用与壳体的外侧相比离滚动轴承近的在壳体的内部设置的冷却用贯通孔来在壳体的圆周方向上进行均匀的冷却，因而与对壳体的外侧进行空冷的专利文献1的方法相比，能够高效率地冷却将滚珠丝杠的丝杠轴的端部支承成能够旋转的滚动轴承。

并且，可以形成有3～6个所述冷却用贯通孔。

上述冷却用贯通孔的数目越多，就越可以提高冷却效果，然而壳体的机械强度下降，加工成本也升高。并且，在上述冷却用贯通孔是2个的情况下，即使在圆周方向上等间隔地配置，配置间隔也大，因而发生温度梯度，壳体容易热变形成椭圆状。因此，优选的是，在3个以上6个以下的范围具有上述冷却用贯通孔。

并且，优选的是，所述冷却用贯通孔配置在所述丝杠轴的端部侧或者凸缘侧。

发明效果

根据本发明的一个实施方式的滚珠丝杠的轴承装置，能够高效率地冷却将滚珠丝杠的丝杠轴的端部支承成能够旋转的滚动轴承或者轴承装置的附近。

附图说明

图1是示出滚珠丝杠的轴承装置的第1实施方式的主视图。

图2是图1中的轴承装置的箭头a向视图。

图3是图1中的轴承装置的箭头b向视图。

图4是沿图3中的IV－IV线的剖视图。

图5是示出构成图1的轴承装置的压盖的平面图。

图6是示出滚珠丝杠的轴承装置的第2实施方式中的结构的主视图。

图7是示出滚珠丝杠的轴承装置的第2实施方式中的结构的右侧视图。

图8是示出滚珠丝杠的轴承装置的第2实施方式中的结构的左侧视图。

图9是示出滚珠丝杠的轴承装置的第2实施方式中的结构的沿着轴向的剖视图。

具体实施方式

（第1实施方式）

以下，参照附图说明滚珠丝杠的轴承装置的第1实施方式。

如图4所示，该实施方式的滚珠丝杠的轴承装置具有：将滚珠丝杠的丝杠轴1的端部11支承成能够旋转的两个滚动轴承2a、2b；和内嵌有两滚动轴承2a、2b的外圈21a、21b的壳体3。并且，具有：抑制滚动轴承2a、2b的内圈22a、22b的沿轴向的移动的套环4和锁定螺母5，和抑制外圈21a、21b的沿轴向的移动的压盖6。而且，如图1～4所示，具有：接头部件71a～71d、72a～72d，配管73～77，和将压盖6固定在凸缘3上的螺栓8。

丝杠轴1的端部11为小径部，在其阶梯部与一个滚动轴承2a的内圈22a之间配置有套环4。在另一个滚动轴承2b的内圈22b的外侧也配置有套环4，在其外侧配置有锁定螺母5。

滚动轴承2a、2b的外圈21a、21b配置在壳体3的内周面的大径部。一个滚动轴承2a的外圈21a的端面与阶梯面抵接，另一个滚动轴承2b的外圈21b与压盖6的端面抵接。

如图1～4所示，在壳体3的轴向一端形成有凸缘31。在凸缘31上形成有使螺栓8螺合的内螺纹31a；和插入安装用的螺栓的螺栓孔31b。并且，在壳体3上，在圆周方向上等间隔地形成有沿轴向贯通的4个冷却用贯通孔32a～32d。在各冷却用贯通孔32a～32d的两端部形成有管用锥形内螺纹部320。

如图5所示，压盖6是具有与丝杠轴2带有游隙地配合的大小的中心孔61的圆板状部件，在压盖6的圆周方向的8个部位等间隔地形成有配置螺栓8的头部侧的螺栓孔62。这些螺栓孔62设置在与壳体3的内螺纹31a对应的位置。并且，在压盖6的外周部，在与壳体3的各冷却用贯通孔32a～32d对应的位置形成有凹部63。

在组装时，首先，使一个套环4与丝杠轴1的端部11的阶梯部接触并安装，之后在壳体3和丝杠轴1的端部11之间安装滚动轴承2a、2b。然后，使丝杠轴1穿过压盖6的中心孔61，将压盖6配置在壳体3的凸缘31侧，将螺栓8从压盖6的螺栓孔62插入并与凸缘31的内螺纹31a螺合。然后，将另一个套环4安装在丝杠轴1的端部11，紧固锁定螺母5。由此，滚动轴承2a、2b的外圈21a、21b固定在壳体3上，内圈22a、22b固定在丝杠轴1的端部11上。

在该状态下，从压盖6的凹部63插入各接头部件71a～71d、72a～72d，如图4所示，使其末端部（管用锥形外螺纹部）与各冷却用贯通孔32a～32d的管用锥形内螺纹部320螺合。

由此，如图1～3所示，成为了各接头部件71a～71d、72a～72d与壳体3的各冷却用贯通孔32a～32d的两端连结的状态。

然后，通过配管73使凸缘31侧的接头部件71a和接头部件71d连结。使冷却液导入用配管74与凸缘31侧的接头部件71b连接。使冷却液排出用配管75与凸缘31侧的接头部件71c连接。在壳体3的未形成有凸缘31的一侧，通过配置76使接头部件72a和接头部件72b连结，通过配管77使接头部件72c和接头部件72d连结。

在该实施方式的滚珠丝杠中，从冷却液导入用配管74导入的冷却液按照以下顺序流动：接头部件71b→壳体3的冷却用贯通孔32b→接头部件72b→配管76→接头部件72a→壳体3的冷却用贯通孔32a→接头部件71a→配管73→接头部件71d→壳体3的冷却用贯通孔32d→接头部件72d→配管77→接头部件72c→壳体3的冷却用贯通孔32c→接头部件71c→冷却液排出用配管75。通过该冷却液的流动冷却壳体3。

因此，根据该实施方式的轴承装置，由于在壳体3的圆周方向进行均匀的冷却，因而壳体3、滚动轴承2a、2b、丝杠轴1的端部11在周方向被均匀地冷却，抑制了热变形。伴随于此，滚动轴承2a、2b被高效率地冷却，因而可防止滚动轴承2a、2b的滚珠的负载分布异常和工作性的恶化。

另外，例如如专利文献2所示，在仅在螺母具有冷却机构的滚珠丝杠中，仅在螺母的移动范围进行丝杠轴的冷却，不能期待对丝杠轴的端部的冷却效果，因而并用本实施方式的轴承装置是有用的。

（第2实施方式）

下面，参照附图对滚珠丝杠的轴承装置的第2实施方式进行说明。图6是示出滚珠丝杠的轴承装置的第2实施方式中的结构的主视图。并且，图7是示出滚珠丝杠的轴承装置的第2实施方式中的结构的右侧视图。并且，图8是示出滚珠丝杠的轴承装置的第2实施方式中的结构的左侧视图。并且，图9是示出滚珠丝杠的第2实施方式中的结构的沿着轴向的剖视图。

如图6～9所示，本实施方式的滚珠丝杠的轴承装置101具有：将滚珠丝杠的丝杠轴110支承成能够旋转的多列滚动轴承120；和收容滚动轴承120的壳体130。

＜滚动轴承＞

如图9所示，滚动轴承120具有与丝杠轴110的端部配合并与丝杠轴110一体地旋转的两个内圈121、121，在这些内圈121、121的外周面121a、121a分别设置有隔着多个滚动体122将内圈121支承成能够旋转的外圈123、123。

滚动轴承120的内圈121通过形成在丝杠轴110上的台阶部111和锁定螺母140被定位在规定的位置。该锁定螺母140与丝杠轴110的端部螺合配合，在处于锁定螺母140和内圈121之间的丝杠轴110的外周设置有例如由碟形弹簧或者螺旋弹簧或者纵弹性系数的金属等构成的套环150。

并且，滚动轴承120的内圈121利用锁定螺母140的紧固力被按压于所述的台阶部111，在处于该台阶部111和内圈121之间的丝杠轴110的外周设置有例如由碟形弹簧或者螺旋弹簧或者纵弹性系数的金属等构成的套环150。

另外，滚动轴承120的内圈121通过形成在丝杠轴110上的台阶部111和锁定螺母140被定位在规定的位置。

＜壳体＞

壳体130例如呈圆筒形状。并且，如图9所示，壳体130的内周面130a与滚动轴承120的外周面（外圈123的外周面123a）配合。因此，壳体130将丝杠轴110支承成能够旋转。

并且，如图9所示，壳体130的外周面与未图示的轴承支架的内周面能够滑动地配合。即，轴承支架（未图示）经由壳体130支承滚动轴承120。

＜压盖＞

滚动轴承120的外圈123通过形成在壳体130的内周面130a的台阶部131和第2压盖162被定位在规定的位置。该压盖161、162通过多个螺栓200安装在壳体130的轴向的端面130b、130b上（参照图9）。

＜冷却用贯通孔＞

在壳体130上形成有多个沿轴向贯通壳体130的两端部（两端面）的冷却用贯通孔170。这些冷却用贯通孔170沿着壳体130的外周面，优选配置在同一圆周上，更优选均等地配置。另外，这些冷却用贯通孔170是为了使冷却流体通过而设置的。冷却流体通过与多个冷却用贯通孔170中的某一个连结的冷却管190而被供给或排出。冷却管190与冷却介质循环装置（未图示）连结，冷却介质循环装置供给冷却介质，而且回收冷却介质并再次使其具有冷却功能并再次供给。

＜槽部＞

优选的是，在壳体130的端面130b、130b，沿着端面130b、130b的外周形成有连通冷却用贯通孔170的开口部的槽部180。这样设置的槽部180经由垫片185通过第1压盖161或第2压盖162而被密封，从而形成与冷却用贯通孔170连通的流路B～D（参照图7和图8）。通过采用形成有槽部180的方式，与在壳体130仅形成有冷却用贯通孔170的方式相比，减少了用于供给通过冷却用贯通孔170的冷却介质的部件数目，结果实现了成本降低。

这里，如上所述，流路由槽部180、第1压盖161或第2压盖162形成，而优选的是，第1压盖161和第2压盖162的与槽部180对置的面是平坦的。这是因为，当在第1压盖161和第2压盖162的与槽部180对置的面形成了与槽部180对应的另一槽部时，存在由于凸缘的组装差异等而未合适地形成流路的情况，可以降低加工成本，产品管理也容易。

［冷却用贯通孔的设置位置］

作为形成多个冷却用贯通孔170的设置位置，优选的是，沿着壳体130的周方向均等地配置。然而，在冷却用贯通孔170是2个的情况下，即，在冷却用贯通孔170均等配置（180°均等配置）时，在远离冷却用贯通孔170的部分温度变高，因而发生温度梯度，滚动轴承120的外圈123的截面形状变成橄榄球形状。由此，滚动轴承120的外圈123的圆度（圆柱度）下降，对滚动轴承120的负载变得不均匀，因而容易对工作性等产生影响，因而不是优选的。

［冷却用贯通孔的个数］

并且，通过增加冷却用贯通孔170的个数，得到滚动轴承120的更大的冷却效果，并且认为滚动轴承120的外圈123的圆度（圆柱度）得以提高，然而不应过度地增加冷却用贯通孔170的个数。这是因为，增加冷却用贯通孔170的个数也意味着壳体130的强度下降，结果会导致使滚珠丝杠轴的支承刚性下降。

而且，冷却用贯通孔170的加工纵长比大，因而加工费工夫，会提高成本。

因此，在本实施方式中，如图6～8所示，使冷却用贯通孔170的个数为4个，然而在根据结构而难以均等地设置4个冷却用贯通孔170的情况下，可以是3个。

［冷却介质的循环路径］

在这样形成有冷却用贯通孔170的滚珠丝杠的轴承装置101中，如图6～8所示，从冷却管191供给的冷却介质流入在“A”部分与冷却管191连结的冷却用贯通孔171，经过流路“B”流入冷却用贯通孔172，经过流路“C”流入冷却用贯通孔173，经过流路“D”流入冷却用贯通孔174，并从在“E”部分连结的冷却管192排出。

这样，在滚珠丝杠的轴承装置101中，在壳体130上设置多个冷却用贯通孔170，在由这些冷却用贯通孔170、槽部180和第1压盖161或者第2压盖162形成的流路中使冷却流体流动，从而可高效地冷却作为发热源的轴承的最近部。其结果是，可抑制滚动轴承120的发热，可减少由热膨胀引起的滚珠丝杠和丝杠轴110之间的伸长，可提高定位精度等。

并且，通过均等地配置冷却用贯通孔170，温度分布均匀地接近，可抑制不均匀的热变形，因而可防止滚动轴承120的内部的滚珠（滚动体122）的负载分布异常和工作性的恶化。

这里，在本实施方式的滚珠丝杠的轴承装置101中，冷却管190（191、192）也可以配置在丝杠轴110的端部112侧（未形成有螺纹槽的部分）。并且，在本实施方式的滚珠丝杠的轴承装置101中，冷却管190（192、192）也可以配置在凸缘132侧。

冷却管190（192、192）配置在丝杠轴110的端部112侧，即，冷却用贯通孔170配置在丝杠轴110的端部112侧，从而与在丝杠轴110的形成有螺纹槽的一侧配置冷却用贯通孔170的情况相比，不会对滚珠丝杠的螺母（未图示）的移动范围产生影响，能够增大滚珠丝杠的螺母（未图示）的移动范围。

并且，冷却管190（191、192）配置在凸缘132侧，即，冷却用贯通孔170配置在凸缘132侧，从而可以在组装了冷却管190（191、192）的状态下，将壳体130组装在未图示的壳体固定部件（例如，轴承支架等）上。具体地说，在将壳体130安装到上述壳体固定部件上时，在图9中，相对于壳体130，向箭头方向组装上述壳体固定部件。即，当在壳体130中的未形成有凸缘132的一侧（设置有第1压盖161的一侧）配置冷却管190（191、192）时，需要将壳体130组装在上述壳体固定部件上之后，组装冷却管190（191、192）。然而，在冷却管190（191、192）配置在凸缘132侧的方式中，在将壳体130组装在上述壳体固定部件上时，冷却管190（191、192）不发生干涉。因此，通过将冷却管190（191、192）配置在凸缘132侧，可在组装了冷却管190（191、192）的状态下，将壳体130组装在上述壳体固定部件上。

以上，对滚珠丝杠的轴承装置的第2实施方式作了说明，然而本发明不限定于此，可以进行各种变更和改良。例如，在上述的实施方式中，作为支承滚珠丝杠的丝杠轴的轴承例示出多列滚动轴承，然而不限定于此，可以是单列滚动轴承。并且，优选的是，本实施方式的滚珠丝杠的轴承装置与冷却螺母的螺母冷却装置并用。这是因为，在滚珠丝杠的轴芯冷却中，由于在丝杠轴内部形成有冷却路径，因而也冷却轴承，然而在螺母冷却的情况下，在仅螺母移动的部分被冷却而不能期待对轴承的冷却效果的情况下是有效的。因此，在螺母冷却中也需要冷却轴承。

标号说明

1：丝杠轴；

11：丝杠轴的端部；

2a、2b：滚动轴承；

21a、21b：外圈；

22a、22b：内圈；

3：壳体；

31：凸缘；

31a：内螺纹；

31b：螺栓插入孔；

32a～32d：冷却用贯通孔；

320：管用锥形内螺纹部；

4：套环；

5：锁定螺母；

6：压盖；

61：中心孔；

62：螺栓孔；

63：凹部；

71a～71d：接头部件；

72a～72d：接头部件；

73：配管；

74：冷却液导入用配管；

75：冷却液排出用配管；

76：配管；

77：配管；

8：螺栓；

101：滚珠丝杠的轴承装置；

110：丝杠轴；

111：台阶部；

120：滚动轴承；

121：内圈；

122：滚动体；

123：外圈；

130：壳体；

131：台阶部；

132：凸缘；

140：锁定螺母；

150：套环；

161、162：压盖；

170：冷却用贯通孔；

180：槽部；

190：冷却管。

Claims (6)

1.一种滚珠丝杠的轴承装置，其特征在于，具有：

内圈，其与滚珠丝杠的丝杠轴的端部配合并与所述丝杠轴一体地旋转；

外圈，其隔着配设在该内圈的外周面的多个滚动体将所述内圈支承成能够旋转；和

壳体，其具有与所述外圈的外周面抵接的内周面，该壳体将所述丝杠轴支承成能够旋转，

沿着所述壳体的轴向形成有多个冷却用贯通孔，所述冷却用贯通孔贯通所述壳体的两端部，用于使冷却介质通过。

2.根据权利要求1所述的滚珠丝杠的轴承装置，其特征在于，

所述冷却用贯通孔经由接头部件通过配管在壳体的外部连结。

3.根据权利要求1所述的滚珠丝杠的轴承装置，其特征在于，

连通所述冷却用贯通孔的槽部形成在所述壳体的端面。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的滚珠丝杠的轴承装置，其特征在于，

所述冷却用贯通孔沿着所述壳体的周向均等地配置。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的滚珠丝杠的轴承装置，其特征在于，

形成有3～6个所述冷却用贯通孔。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的滚珠丝杠的轴承装置，其特征在于，

所述冷却用贯通孔配置在所述丝杠轴的端部侧或者凸缘侧。

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