CN104114912A - 滚珠丝杠装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种具有冷却机构的滚珠丝杠装置，该冷却机构能对支撑滚珠丝杠的丝杠轴的轴承装置或者轴承装置附近高效率地进行冷却。为此，滚珠丝杠装置(1)包括滚珠丝杠(10)和对丝杠轴(110)的至少一端部进行支撑的轴承装置(101)。轴承装置(101)包括将丝杠轴(110)支撑成能够旋转的轴承套(130)。在轴承套(130)上形成有多个在其轴向上贯通的、使冷却介质通过的冷却用通孔(170)。此外，轴承装置(101)的滚动轴承(120A、120B)的组合形式为通过对滚动轴承(120A、120B)的内圈侧施加轴向的压缩力来施加预紧力的方式，即DB形式(背对背组合形式)。

Description

滚珠丝杠装置
技术领域
本发明涉及一种滚珠丝杠装置，该滚珠丝杠装置包括滚珠丝杠以及将该滚珠丝杠的丝杠轴的端部支撑为旋转自如的轴承装置。
背景技术
滚珠丝杠具有在内周面上形成有螺旋槽的螺母、在外周面上形成有螺旋槽的丝杠轴、以及被配置在由螺母的螺旋槽与丝杠轴的螺旋槽所形成的轨道中的滚珠。
作为机床、注塑成型机、半导体元件制造装置等的精密进給机构使用的滚珠丝杠，当在高速、高循环条件下使用时，其温度会升高，因而导致丝杠轴以及螺母产生热变形(丝杠轴因热膨胀而伸长)。伴随于此，造成滚珠的载荷分布异常以及动作性恶化，而导致作为进给机构的定位精度减低。为此，在要求高定位精度的滚珠丝杠中，一般会采取对丝杠轴、螺母以及被设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中记载了如下内容：在内嵌有将丝杠轴的端部支撑为旋转自如的滚动轴承的外圈的轴承套与隔着隔热材料固定于轴承套的主体框架之间，以及在螺母与隔着隔热材料固定于螺母的移动体之间设置间隙，通过向各间隙输送冷却用的空气，来对所述螺母以及滚动轴承进行冷却。
另外，在专利文献2中，还记述了螺母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
专利文献3：日本特开20610307号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，在专利文献1中所述的技术中，在滚动轴承的冷却效率方面仍有改善的余地。具体地说，对轴承套的外周部进行冷却，由于不是对作为发热源的轴承装置及其附近进行冷却，因此存在没有进行高效的冷却的问题。
因而，针对所述的问题点，完成了本发明，其目的是提供一种能够高效地冷却将滚珠丝杠的丝杠轴的端部支撑为旋转自如的滚动轴承或者轴承装置的附近的滚珠丝杠装置。
用于解决课题的手段
为了达到所述目的，在本发明的一个方式的滚珠丝杠装置中，具有：滚珠丝杠，其具备：在内周面上形成有螺旋槽的螺母；在外周面上形成有螺旋槽的丝杠轴；以及被配置在由螺母的螺旋槽与丝杠轴的螺旋槽所形成的轨道中的滚珠；和轴承装置，其支撑所述丝杠轴的端部，该轴承装置具备：内圈，该内圈被嵌合在所述端部上、并与所述丝杠轴一体地旋转；外圈，该外圈通过设置在该内圈的外周面上的多个滚动体将所述内圈支撑成能够旋转；和轴承套，其具有与所述外圈的外周面抵接的内周面，该轴承套将所述丝杠轴支撑为能够旋转，沿着所述轴承套的轴向形成有多个贯通所述轴承套的两端部、且使冷却介质通过的冷却用通孔。
这里，所述滚珠丝杠装置中，也可以由所述轴承装置支撑所述丝杠轴的一个端部。
并且，所述滚珠丝杠装置也可以是，在支撑在所述丝杠轴的一个端部的所述轴承装置中，沿着所述轴承套的轴向形成有多个贯通所述轴承套的两端部、且使冷却介质通过的所述冷却用通孔，而且在支撑所述丝杠轴的另一端部的轴承装置中，没有形成使冷却介质通过的冷却用通孔。
并且，所述滚珠丝杠装置也可以是，所述轴承装置支撑所述丝杠轴的两端部。并且，也可以是，在这些轴承装置中，分别沿着所述轴承套的轴向形成有多个贯通所述轴承套的两端部、且使冷却介质通过的所述冷却用通孔。
并且，所述滚珠丝杠装置中，也可以在所述轴承套的端面上形成将所述冷却用通孔连通的槽部。
并且，所述冷却用通孔也可构成为借助于连接部件在轴承套的外部通过配管而连接。
并且，所述冷却用通孔也可以沿所述轴承套的周向均等地配置。
通过如上所述地配置所述冷却用通孔，能够使用设置在比轴承套的外侧离滚动轴承近的轴承套内部的冷却用通孔，在轴承套的圆周方向上实现均匀的冷却，所以与对轴承套的外侧进行空冷的专利文献1的方法相比，能够高效地冷却将滚珠丝杠的丝杠轴的端部支撑为旋转自如的滚动轴承。
并且，可以形成3～6个所述冷却用通孔。
所述冷却用通孔的数量越多越能够提高冷却效果，但是轴承套的机械强度会降低，加工成本也会上升。另外，当所述冷却用通孔有2个时，即使在圆周方向等间隔地配置，因配置间隔大，也会产生温度梯度，因而轴承套容易热变形成椭圆状。由此，优选所述冷却用通孔的数量在3个以上且6个以下的范围以内。
并且，优选所述冷却用通孔配置在所述丝杠轴的端部侧或者凸缘侧。
并且，所述滚珠丝杠装置也可以在所述轴承套上设置散热部。
并且，所述滚珠丝杠装置可以具有限制所述多个轴承各自的外圈的在轴向的移动的压盖，并在该压盖上设置散热部。
并且，所述滚珠丝杠装置可以在所述丝杠轴上穿设有使冷却介质通过的冷却用通道，且该冷却用通道被穿设至所述丝杠轴的轴向上的与所述多个轴承对应的位置。
并且，所述滚珠丝杠装置也可以是，在被设置在滚珠丝杠的丝杠轴的两端部上的2个轴承装置的至少任一个轴承装置中，所述多个轴承是面对面组合形式。
发明效果
根据本发明的滚珠丝杠装置，能够高效地对将滚珠丝杠的丝杠轴的端部支撑为旋转自如的滚动轴承或者轴承装置附近进行冷却。
附图说明
图1为表示滚珠丝杠装置的第1实施方式的结构的正视图。
图2为表示滚珠丝杠装置的第1实施方式中的轴承装置的结构的正视图。
图3为沿图2中的箭头a方向的视图。
图4为沿图2中的箭头b方向的视图。
图5为沿图4中的V－V线的剖视图。
图6为表示构成图2中的轴承装置的压盖的俯视图。
图7为表示滚珠丝杠装置的第1实施方式的其它示例的结构的正视图。
图8为表示滚珠丝杠装置的第2实施方式中的轴承装置的结构的正视图。
图9为表示滚珠丝杠装置的第2实施方式中的轴承装置的结构的右视图。
图10为表示滚珠丝杠装置的第2实施方式中的轴承装置的结构的左视图。
图11为表示滚珠丝杠装置的第2实施方式中的轴承装置的结构的沿轴向的剖视图。
图12为表示滚珠丝杠装置的第3实施方式中的轴承装置的结构的沿轴向的剖视图。
图13为表示滚珠丝杠装置的第4实施方式中的轴承装置的结构的图，(a)为正视图，(b)为左视图，(c)为右视图。
图14为表示滚珠丝杠装置的第5实施方式中的轴承装置的结构的图，(a)为正视图，(b)为右视图，(c)为散热部的右视图，(d)为散热翅的立体图。
图15为表示滚珠丝杠装置的第6实施方式中的轴承装置的结构的图，(a)为正视图，(b)为右视图，(c)为设有散热翅的框体的右视图。
图16为表示滚珠丝杠装置的第7实施方式的结构的正视图。
图17为表示滚珠丝杠装置的第7实施方式的结构的图，(a)为非马达侧的轴承装置的正视图，(b)为沿丝杠轴的轴向的剖视图以及主要部分放大图，(c)为丝杠轴的左视图。
图18为表示滚珠丝杠装置的第8实施方式的结构的沿轴向的剖视图。
图19为表示滚珠丝杠装置的第9实施方式的结构的图，(a)为滚珠丝杠装置的正视图，(b)为非马达侧的轴承装置的正视图，(c)为马达侧的轴承装置的正视图。
具体实施方式
(第1实施方式)
下面，参照附图对滚珠丝杠装置的第1实施方式进行说明。
如图1所示，该实施方式的滚珠丝杠装置1具有滚珠丝杠10和对该滚珠丝杠10的丝杠轴110进行支撑的轴承装置101。
这里，在丝杠轴110的一个端部(图中右侧轴端)上安装有驱动带轮60，电动马达(未图示)的旋转运动通过动力传递机构而传递到该驱动带轮60，从而滚珠丝杠10被驱动。下文中，有时将离驱动带轮60近的一侧(离未图示的电动马达近的一侧)的轴承装置101B称为“马达侧的轴承装置101B”，将离驱动带轮60远的一侧(离未图示的电动马达远的一侧)的轴承装置101A称为“非马达侧的轴承装置101A”。
＜滚珠丝杠＞
滚珠丝杠装置1具有丝杠轴110、螺母20、和滚珠(未图示)，该滚珠滚动自如地填充在由丝杠轴110的外周面与螺母20的内周面彼此对置而形成的螺旋槽中。并且，当使通过滚珠而与丝杠轴110螺合的螺母20同丝杠轴110进行相对旋转运动时，借助于滚珠的滚动，丝杠轴110与螺母20在轴向上相对移动。
滚珠丝杠装置1中，滚珠丝杠10的丝杠轴110的至少一端部通过轴承装置101A、101B而旋转自如地支撑于托架40，螺母20相对于工作台50是固定的。
＜轴承装置＞
如图5所示，轴承装置101具有：将滚珠丝杠10的丝杠轴110的至少一个端部112支撑成旋转自如的两个滚动轴承120、120；和内嵌两个滚动轴承120、120的外圈123、123的轴承套130。并且，轴承装置101具有：限制滚动轴承120、120的内圈212、121在轴向上的移动的轴环150以及锁止螺母140；和限制外圈123、123在轴向上的移动的压盖160。如图2～图5所示，轴承装置101还具有：连接部件176a～176d、177a～177d；多个配管190；以及将压盖160固定在轴承套130上的螺栓195。
丝杠轴110的端部112为小径部，在其阶梯部与一个滚动轴承120A的内圈121之间配置有轴环150。在另一滚动轴承120B的内圈121的外侧(以另一滚动轴承120B为基准，设置有一个滚动轴承120A的一侧的相反侧)也配置有轴环150，并进一步在该轴环150的外侧配置有锁止螺母140。滚动轴承120A、120B的外圈123、123配置在轴承套130的内周面的大径部中。一个滚动轴承120A的外圈123的端面与阶梯面抵接，另一滚动轴承120B的外圈123与压盖160的端面抵接。
如图2～图5所示，在轴承套130的轴向一端形成有凸缘132。在凸缘132形成有与螺栓195螺合的内螺纹132a以及插入安装用的螺栓的螺栓孔132b。在轴承套130上，在圆周方向上等间隔地形成有沿着轴向贯通的4个冷却用通孔171～174。在各冷却用通孔171～174的两端部形成有管用锥形内螺纹部175。
如图6所示，压盖160是圆板状部件，其具有与丝杠轴110间隙配合的大小的中心孔161，配置螺栓195的头部侧的螺栓孔162等间隔地形成在圆周方向上的8个位置。这些螺栓孔162设置在与轴承套130的内螺纹132a对应的位置上。而且，在压盖160的外周部上，在与轴承套130的各冷却用通孔171～174相对应的位置形成有凹部163。
在组装时，首先，将一个轴环150安装成与丝杠轴110的端部112的阶梯部接触，之后，在轴承套130与丝杠轴110的端部112之间安装滚动轴承120A、120B。然后，将丝杠轴110穿过压盖160的中心孔161，将压盖160安装在轴承套130的凸缘132侧，将螺栓195从压盖160的螺栓孔162插入并与凸缘132上的内螺纹132a相螺合。接着，将另一个轴环150装配到丝杠轴110的端部112上，并紧固锁止螺母140。由此，滚动轴承120A、120B的外圈123、123被固定于轴承套130，内圈121、121则被固定在丝杠轴110的端部112上。
在此状态下，从压盖160的凹部163装入各连接部件176a～176d、177a～177d，如图5所示，其末端部(管用锥形外螺纹部)与各冷却用通孔171～174的管用锥形内螺纹部175螺合。由此，如图2～图4所示，成为在轴承套130的各冷却用通孔171～174的两端连接有各连接部件176a～176d、177a～177d的状态。
然后，再通过配管190来连接凸缘132侧的连接部件176a与连接部件176d。在凸缘132侧的连接部件176b连接冷却介质导入用配管190。在凸缘132侧的连接部件176c连接冷却介质排出用配管190。在轴承套130的没有形成凸缘132的一侧，用配管190对连接部件177a与连接部件177b进行连接，用配管190对连接部件177c与连接部件177d进行连接。
在该实施方式的滚珠丝杠中，从冷却介质导入用配管190导入的冷却介质按照以顺序流动：连接部件176b→轴承套130的冷却用通孔172→连接部件177b→配管190→连接部件177a→轴承套130的冷却用通孔171→连接部件176a→配管190→连接部件176d→轴承套130的冷却用通孔174→连接部件177d→配管190→连接部件177c→轴承套130的冷却用通孔173→连接部件176c→冷却介质排出用配管190。通过该冷却介质的流动，轴承套130被冷却。
因此，根据该实施方式的轴承装置，在轴承套130的圆周方向进行均匀的冷却，因此轴承套130、滚动轴承120A、120B、丝杠轴110的端部112在周向上被均匀冷却，抑制了热变形。伴随于此，滚动轴承120A、120B被高效率地冷却，因此能够防止滚动轴承120A、120B中的滚珠的载荷分布异常和动作性的恶化。
这里，作为本实施方式的变形例，滚珠丝杠装置1可以由轴承装置101支撑丝杠轴110的一个端部。并且，滚珠丝杠装置1也可以是，在支撑丝杠轴110的一个端部的轴承装置101中，沿着轴承套130的轴向形成有多个贯通轴承套130的两端部、且使冷却介质通过的冷却用通孔171～174，而且，在支撑丝杠轴110的另一端部的轴承装置中，没有形成使冷却介质通过的冷却用通孔。
此外，滚珠丝杠装置1也可以由轴承装置101支撑丝杠轴110的两个端部。并且可以是，在这些轴承装置101、101中，分别沿着轴承套130的轴向形成有多个贯通轴承套130的两端部、且使冷却介质通过的冷却用通孔171～174。
另外，例如如专利文献2所示，在仅在螺母上具有冷却机构的滚珠丝杠中，丝杠轴的冷却仅在螺母的移动范围内进行，不能期待对丝杠轴的端部的冷却效果，所以并用上述的轴承装置是有用的。
具体地说，如图7所示，滚珠丝杠装置1具有滚珠丝杠10以及对该滚珠丝杠10的丝杠轴110进行支撑的所述的轴承装置101。
这里，在滚珠丝杠10的螺母20中，在圆周方向等间隔地形成有沿轴向贯通螺母20的多个冷却用通孔21a～21d。在螺母20的各冷却用通孔21a～21d的两端分别连接有连接部件31a～31d、32a～32d。
并且，凸缘22侧的连接部件31a与连接部件31d通过配管33进行连接。而且，在凸缘22侧的连接部件31b连接有冷却液导入用配管34。而且，在凸缘22侧的连接部件31c连接有冷却液排出用配管35。
另一方面，在螺母20的没有形成凸缘22的一侧的端部，连接部件32a与连接部件32b通过配管36进行连接，连接部件32c与连接部件32d通过配管37进行连接。
在形成为这样的结构的滚珠丝杠10中，通过从冷却液导入用配管34导入冷却液，该冷却液按以下顺序流动：连接部件31b→冷却用通孔21b→配管36→连接部件32a→冷却用通孔21a→连接部件31a→配管33→连接部件31d→冷却用通孔21d→配管37→冷却用通孔21c→连接部件31c→冷却液排出用配管35。其结果是，螺母20借助于该冷却液的流动而被冷却。
(第2实施方式)
接着，参照附图对滚珠丝杠装置的第2实施方式进行说明。图8为表示滚珠丝杠装置的第2实施方式的结构的正视图。并且，图9为表示滚珠丝杠装置的第2实施方式的结构的右视图。另外，图10为表示滚珠丝杠装置的第2实施方式的结构的左视图。而且，图11为表示滚珠丝杠的第2实施方式的结构的沿轴向的剖视图。
如图8～图11所示，轴承装置101具有：将滚珠丝杠的丝杠轴110支撑成能够旋转的多列滚动轴承120；和收容滚动轴承120的轴承套130。
＜滚动轴承＞
如图11所示，该滚动轴承120具备与丝杠轴110的端部嵌合并与丝杠轴110一体地旋转的2个内圈121、121，在这些内圈121、121的内周面121a、121a分别设置有借助于多个滚动体122将内圈121支撑成能够旋转的外圈123、123。
滚动轴承120的内圈121通过在丝杠轴110上形成的阶梯部与锁止螺母140而被定位在规定的位置。该锁止螺母140螺纹嵌合在丝杠轴110的端部上，在锁止螺母140与内圈121之间的丝杠轴110的外周，设置有例如用碟型弹簧或者螺旋弹簧或者具有纵向弹性模量的金属等构成的轴环150。
并且，通过锁止螺母140的紧固力，滚动轴承120的内圈121被按压于所述的阶梯部111上，在该阶梯部111与内圈121之间的丝杠轴110的外周，设置有例如用碟型弹簧或者螺旋弹簧或者具有纵向弹性模量的金属等构成的轴环150。
另外，滚动轴承120的内圈121通过形成在丝杠轴110上的阶梯部111和锁止螺母140而被定位在规定的位置。
＜轴承套＞
轴承套130例如构成圆筒形状。并且，如图11所示，轴承套130的内周面130a嵌合在滚动轴承120的外周面(外圈123的外周面123a)上。因此，轴承套130将丝杠轴110支撑成能够旋转。
并且，如图11所示，轴承套130的外周面能够滑动地与未图示的轴承支撑件的内周面嵌合。也即是说，轴承支撑件(未图示)通过轴承套130来支撑滚动轴承120。
＜压盖＞
滚动轴承120的外圈123通过形成于轴承套130的内周面130a上的阶梯部131与第2压盖160B而被定位于规定的位置。该压盖160A、160B通过多个螺栓200被安装在轴承套130的轴向的端面130b、130b上(参照图11)。
＜冷却用通孔＞
在轴承套130形成有多个沿轴向贯通轴承套130的两端部(两端面)的冷却用通孔170。优选这些冷却用通孔170沿轴承套130的外周面配置或者配置在同一圆周上，进一步优选均等地配置。而且，这些冷却用通孔170是为了使冷却介质通过而设置的。冷却介质通过与多个冷却用通孔170的任一个相连接的冷却管190进行供给或者排出。冷却管190与冷却介质循环装置(未图示)连接，该冷却介质循环装置供给冷却介质，而且还回收冷却介质，具有再冷却功能并进行再次供给。
＜槽部＞
在轴承套130的端面130b、130b上，优选沿着端面130b、130b的外周形成有将冷却用通孔170的开口部连通的槽部180。而如此设置的槽部180经衬垫185而被第1压盖160A或第2压盖160B密封，从而形成与冷却用通孔170连通的流路B～D(参照图9及图10)。通过采用形成有槽部180的形式，与在轴承套130仅形成有冷却用通孔170的形式相比，减少了用于供给在冷却用通孔170中通过的冷却介质的零部件的数量，其结果是实现了成本的降低。
在这里，如上所述，流路是由槽部180、第1压盖160A或者第2压盖160B来构成，但优选第1压盖160A以及第2压盖160B的与槽部180对置的面为平坦面。因为，若在第1压盖160A以及第2压盖160B的与槽部180对置的面上形成与槽部180相对应的其他槽部则有时会由于凸缘等的安装错误而不能适当地形成流路，而且这样还能够降低加工成本，而且产品管理也很容易。
[冷却用通孔的设置位置]
作为形成有多个的冷却用通孔170的设置位置，优选沿着轴承套130的周向均等地配置。但是，当冷却用通孔170为2个时，即，在冷却用通孔170均等配置(以180°等分配置)时，因在远离冷却用通孔170的部分温度较高，因此会产生温度梯度，滚动轴承120的外圈123的截面形状变成橄榄球状。由此，滚动轴承120的外圈123的圆度(圆柱度)降低，施加在滚动轴承120上的载荷变得不均一，因而容易影响动作性等，因此冷却用通孔170为2个是不理想的。
[冷却用通孔的个数]
并且，通过增加冷却用通孔170的个数，能够获得滚动轴承120的更大的冷却效果，并且还被认为提高了滚动轴承120的外圈123的圆度(圆柱度)，但不应该过度增加冷却用通孔170的个数。这是因为增加冷却用通孔170的个数，也就意味着轴承套130的强度降低，其结果是导致使滚珠丝杠轴的支撑刚性降低。
此外，因冷却用通孔170的加工的纵长比大，所以加工比较费劲，会使成本上升。
因此，在本实施方式中，如图8～图10所示，冷却用通孔170的个数为4个，但若在结构上难以均等地设置4个冷却用通孔170，则也可以为3个。
[冷却介质的循环路径]
在如此形成有冷却用通孔170的轴承装置101中，如图8～图10所示，从冷却管191供给的冷却介质流入到在“A”部分与冷却管191连接的冷却用通孔171，经过流路“B”流入到冷却用通孔172中，经过流路“C”流入到冷却用通孔173中，经过流路“D”流入到冷却用通孔174中，并从在“E”部分连接的冷却管192排出。
如此，在轴承装置101中，在轴承套130上设置了多个冷却用通孔170，冷却介质在由这些冷却用通孔170、槽部180、以及第1压盖160A或者第2压盖160B所形成的流路中流动，由此，能够高效率地冷却作为发热源的轴承的最近部。其结果是能够抑制滚动轴承120的发热，能够减少热膨胀导致的滚珠丝杠与丝杠轴110之间的伸长，提高定位精度等。
并且，通过均等地配置冷却用通孔170，温度分布接近均一，能够抑制不均一的热变形，因此能够防止在滚动轴承120的内部的滚珠(滚动体122)上的载荷分布异常和动作性的恶化。在这里，在轴承装置101中，也可以将冷却管190(191、192)配置在丝杠轴110的端部112侧(没有形成螺纹槽部的部分)。并且在轴承装置101中，也可将冷却管190(191、192)配置在凸缘132侧。
通过将冷却管190(191、192)配置在丝杠轴110的端部112侧，即、将冷却用通孔170配置在丝杠轴110的端部112侧，与将冷却用通孔170设置在丝杠轴110的形成有螺纹槽的一侧的情况相比，对滚珠丝杠的螺母(未图示)的移动范围没有影响，因此，能够增大滚珠丝杠的螺母(未图示)的移动范围。
另外，通过将冷却管190(191、192)配置在凸缘132侧，即、将冷却用通孔170配置在凸缘132侧，能够在组装了冷却管190(191、192)的情况下直接将轴承套130组装到未图示的轴承套固定部件(例如轴承支撑件等)。具体地说，在将轴承套130组装到上述轴承套固定部件时，在图11中，相对于轴承套130，向箭头所示的方向组装上述轴承套固定部件。即，若在轴承套130的没有形成凸缘132的一侧(设有第1压盖160A的一侧)配置冷却管190(191、192)，则必须在将轴承套130组装到所述轴承套固定部件之后，进行冷却管190(191、192)的组装。但是，在将冷却管190(191、192)配置在凸缘132侧的形式中，在将轴承套130组装到所述轴承套固定部件上时，不会与冷却管190(191，192)发生干涉。因此，通过将冷却管190(191、192)配置在凸缘132侧，能够在组装了冷却管190(191、192)的情况下将轴承套130组装到所述轴承套固定部件。
(第3实施方式)
接着，参照附图对滚珠丝杠装置的第3实施方式进行说明。图12为表示滚珠丝杠的第3实施方式的结构的沿轴向的剖视图。本实施方式的滚珠丝杠装置301为与第2实施方式大致相同的结构。下文中，对与第2实施方式同样的结构标注同一标号，并省略或简化说明，以不同的结构为中心进行说明。
如图12所示，滚动轴承120具备与丝杠轴110的端部嵌合并与丝杠轴110一体地旋转的2个内圈121、121，在这些内圈121、121的内周面121a、121a分别设置有借助于多个滚动体122将内圈121支撑成能够旋转的外圈123、123。
滚动轴承120的外圈123通过在轴承套130的内周面130a上形成的阶梯部131与第2压盖160B而被定位在规定的位置。
滚动轴承120的内圈121通过形成于丝杠轴110的丝杠轴外径部111与锁止螺母140而经轴环150被定位在规定的位置。锁止螺母140螺纹嵌合在丝杠轴110的端部上，通过该锁止螺母140的紧固力，对滚动轴承120的内圈121施加轴向的压缩力，从而对滚动轴承120施加了预紧力。
一般使用于滚珠丝杠装置的滚动轴承不仅需要承受径方向(径向)的载荷并且还需要承受轴方向(轴向)上的载荷，所以大多采用角接触球轴承或圆锥滚子轴承。在本实施方式中，滚动轴承120的组合形式是通过对滚动轴承120的内圈侧施加轴向的压缩力来施加预紧力的方式，即，DB形式(背对背组合形式)。在本实施方式中表示为组合两个角接触球轴承来用作滚动轴承120。
在轴承装置101中，滚动轴承120的外圈侧的温度因冷却而比内圈侧的温度低。因此，滚动轴承120的外圈侧在径向收缩并且在轴向也收缩。在DB形式(背对背组合形式)时，通过对对滚动轴承120的内圈侧施加轴向的压缩力来提供预紧力，但冷却造成的滚动轴承120的外圈侧的径向上的收缩导致预紧力的增加，而轴向上的收缩则导致预紧力的减少。由此，能够实施即使进行冷却，预紧力的变化也很小的滚珠丝杠装置。
另一方面，对滚动轴承120的组合形式为通过对滚动轴承120的外圈侧施加轴向的压缩力来施加预紧力的方式即DF形式(面对面组合形式)的情况进行说明。当滚动轴承120的外圈侧的温度因冷却而比内圈侧的温度低时，滚动轴承120的外圈侧在径向收缩并且在轴向也收缩。在DF形式(面对面组合形式)时，冷却造成的滚动轴承120的外圈侧的径向上和轴向上的收缩都导致预紧力的增加。当预紧力增大时，发热量也变大，因此会损害冷却的效果。
在本实施方式中，虽然表示为组合2个角接触球轴承来用作滚动轴承120，但只要该轴承的组合形式为DB形式(背对背组合形式)，则不限于2个，可使用任意个轴承。此外，在本实施方式中，表示为使用单列角接触球轴承作为滚动轴承120，但是只要是DB形式(背对背组合形式)，则还可以使用单列圆锥滚子轴承等其他轴承。此外，还可以使用为通过对内圈侧施加轴向的压缩力来提供预紧力的方式(DB形式)的多列角接触球轴承或多列圆锥滚子轴承等多列轴承。
(第4实施方式)
接着，参照附图对滚珠丝杠装置的第4实施方式进行说明。图13为表示滚珠丝杠装置的第4实施方式的结构的图，(a)为正视图、(b)为左视图、(c)为右视图。轴承装置101为与第2实施方式大致相同的结构。下文中，对与第2实施方式同样的结构标注同一标号，并省略或简化说明，以不同的结构为中心进行说明。
如图13(a)所示，为了提高冷却效果，轴承装置101中，与其它冷却用通孔170同样地设置了多个辅助冷却用通孔175。并且，这些辅助冷却用通孔175与使冷却介质流入辅助冷却用通孔175内部的冷却管193以及将冷却介质从辅助冷却用通孔175排出的冷却管194连接。并且，辅助冷却用通孔175可根据目的而与冷却用通孔171～174连接，也可与这些冷却用通孔171～174独立地设置。
由于设置了该冷却用通孔(辅助冷却孔)175，冷却效果得到了进一步的提高。
另外，如图13(b)、(c)所示，也可将辅助冷却用通孔175设置成以丝杠轴110的轴为基准位于点对称的位置上。
(第5实施方式)
接着，参照附图对滚珠丝杠装置的第5实施方式进行说明。图14为表示滚珠丝杠装置的第5实施方式的结构的图，(a)为正视图、(b)为右视图、(c)为散热部的右视图、(d)为散热翅的立体图。轴承装置101为与第2实施方式大致相同的结构。下文中，对与第2实施方式同样的结构标注同一标号，并省略或简化说明，以不同的结构为中心进行说明。
如图14(a)～(d)所示，在轴承装置101的轴承套130上设有散热部200。该散热部200具有：以规定的过盈量与轴承套130(例如凸缘132)的外周面嵌合的框体201；和设置在该框体201的外周面上的多个散热翅202。
如图14(d)所示，散热翅202设置成沿着与设置于轴承套130时的轴向垂直的方向(径向)变细的形状，以使轴承套130上蓄积的热量容易放出。此外，优选使散热翅202的末端较细，以避免散热翅202受到空气阻力而妨碍螺母移动。另外，优选散热翅202在框体201的周向上设置在均等分配的位置，更优选在相邻的散热翅202、202的设置位置与框体201的轴向所成的角度θ为15°～90°的范围设置在均等分配的位置。
在这里，作为框体201以及散热翅202的材料，可以例举导热性好的铝、黄钢、钛等。其中，优选框体201以及散热翅202的加工容易、且导热率高的铝。
(第6实施方式)
接着，参照附图对滚珠丝杠装置的第6实施方式进行说明。图15为表示滚珠丝杠装置的第6实施方式的结构的图，(a)为正视图、(b)为右视图、(c)为设有散热翅的框体的右视图。轴承装置101为与第5实施方式大致相同的结构。下文中，对与第5实施方式同样的结构标注同一标号，并省略或简化说明，以不同的结构为中心进行说明。
如图15(a)～(c)所示，在轴承装置101的轴承套130上设有散热部200。该散热部200具有：以规定的过盈量与压盖160B的外周面嵌合的框体201；和设置在框体201的外周面上的多个散热翅202。
(第7实施方式)
接着，参照附图对滚珠丝杠装置的第7实施方式进行说明。图16为表示在滚珠丝杠装置的第7实施方式中所使用的滚珠丝杠装置的正视图。并且，图17为表示滚珠丝杠装置的第7实施方式的结构的图，(a)为滚珠丝杠装置的非马达侧的滚珠丝杠装置的正视图，(b)为沿着丝杠轴的轴向的剖视图以及主要部分放大图，(c)为丝杠轴的左视图。
如图16所示，在滚珠丝杠装置1中，滚珠丝杠10的丝杠轴110的两轴端借助于轴承装置101A、101B被旋转自如地支承于托架30，并且螺母20相对于工作台40是固定的。
并且，在丝杠轴110的一个端部(图中的右侧的轴端)安装有驱动带轮50，电动马达(未图示)的旋转运动通过动力传递机构而传递到该驱动带轮50，从而滚珠丝杠10被驱动。下文中，有时将离驱动带轮50近的一侧(离未图示的电动马达近的一侧)的轴承装置101B称为“马达侧的轴承装置101B”，将离驱动带轮50远的一侧(离未图示的电动马达远的一侧)的轴承装置101A称为“非马达侧的轴承装置101A”。另外，本实施方式的轴承装置101A、101B是与前述的轴承装置101构成同样的结构的轴承装置(参照图17(a))。
这里，滚珠丝杠具有丝杠轴110、螺母20、和滚珠，该滚珠滚动自如地填充在由丝杠轴110的外周面与螺母20的内周面彼此对置而形成的螺旋槽中。并且，当使通过滚珠而与丝杠轴110螺合的螺母20同丝杠轴110进行相对旋转运动时，借助于滚珠的滚动，丝杠轴110与螺母20在轴向上相对移动。
并且，如图16及图17(b)所示，在丝杠轴110上的由非马达侧的轴承装置101A支撑的一侧的端部附近，穿设有使冷却介质通过的冷却用通道113。并且该冷却用通道113被穿设至丝杠轴110的轴向上的与构成非马达侧的轴承装置101A的多个轴承对应的位置。
具体地说，冷却用通道113构成为，从丝杠轴110的在非马达侧的轴承装置101A的端部开口的流入口113A被穿设至与构成非马达侧的轴承装置101A的多个轴承对应的位置，并在这里向丝杠轴110的端部侧折返，与在其端部附近的侧面开口的流出口113B连通。
并且，在丝杠轴110的非马达侧的轴承装置101A的端部，隔着流出侧密封件61而安装有流入侧的密封件60。在该流入侧密封件60形成有与流入口113A连通的流入口60A以及与流出口113B连通的流出口60B，流入口60A和流出口60B通过配管而与未图示的冷却介质循环装置连接。另外，该冷却介质循环装置也可与上述冷却介质循环装置对应。
这样，在本实施方式中，使“非马达侧的轴承装置101A”的冷却为“螺母冷却”以及“丝杠轴110的内部的冷却”，使“马达侧的轴承装置101B”的冷却为“螺母冷却”。这是因为，由于丝杠轴110的马达侧的端部与电动马达(未图示)连接，因此，难以在丝杠轴110的端部中设置冷却用通孔来对丝杠轴110的内部进行冷却。因此，在本实施方式中，是在丝杠轴110的由非马达侧的轴承装置101A所支撑的一侧的端部附近设置有冷却用通孔。并且，在本实施方式中，非马达侧的轴承装置101A的冷却介质温度变低，为使非马达侧的轴承装置101A的固定力不降低，优选非马达侧的轴承装置101A的冷却介质温度比马达侧高。
在这里，专利文献3中，具有贯通滚珠丝杠轴的内部地形成的、使冷却用流体流动的滚珠丝杠轴内流路孔。
但是，由于具有轴内流路孔的丝杠轴是“贯通”的空心轴，因此与实心轴相比，挠曲由于弯矩而变大。所以，具有轴内流路孔的丝杠轴与为实心轴的丝杠轴相比，每当旋转时产生的反复剪切应力大，因此，具有轴内流路孔的丝杠轴要比为实心轴的丝杠轴产生更多热量而形成高温。由于通过轴内流路孔的冷却用流体(冷却介质)被升温，因此其失去了冷却效果。
相对于此，在本实施方式的滚珠丝杠装置中，在丝杠轴110上穿设有使冷却介质通过的冷却用通孔，该冷却用通孔被穿设至丝杠轴110的轴向上的与多个轴承相对应位置。通过该结构，与以往那样在丝杠轴贯穿形成冷却用通孔的结构相比，具有针对弯矩，刚性得以提高的效果。
因此，根据本实施方式，能够提供一种能够降低驱动时的弯矩导致的丝杠轴的挠曲，同时提高冷却效率的滚珠丝杠装置。
(第8实施方式)
接着，参照附图对滚珠丝杠装置的第8实施方式进行说明。图18为表示滚珠丝杠装置的第8实施方式的结构的沿着轴向的剖视图。轴承装置101为与第2实施方式大致相同的结构。下文中，对与第2实施方式同样的结构标注同一标号，并省略或简化说明，以不同的结构为中心进行说明。
如图18所示，在本实施方式的滚珠丝杠装置中，轴承101的组合为DF组合(面对面组合形式)。以往，作为消除丝杠轴110的热膨胀的方法，列举了施加预张力的方法。该预张力是在将轴承101安装到丝杠轴110上时，为了高精度地进行定位而施加相当于使丝杠轴110的温度上升2℃～3℃的预张力的作业。通过施加该预张力，轴承101的载荷增大，发热无可避免，其结果是该热量传递到丝杠轴110，成为该丝杠轴110再次膨胀的原因。尤其是，仅通过对DB组合的轴承进行冷却很难得到抑制热膨胀的效果。
因此，本实施方式的滚珠丝杠装置为了缓和由热膨胀所产生的应力，使轴承101的组合为DF组合来进行冷却。
(第9实施方式)
接着，参照附图对滚珠丝杠装置的第9实施方式进行说明。图19为表示滚珠丝杠装置的第9实施方式的结构的图，(a)为滚珠丝杠装置的正视图，(b)为滚珠丝杠装置的非马达侧的滚珠丝杠装置的正视图，(c)为滚珠丝杠装置的马达侧的滚珠丝杠装置的正视图。另外，在图19(a)中，省略了流入侧密封件60。轴承装置101为与第7实施方式大致相同的结构。下文中，对与第7实施方式同样的结构标注同一标号，并省略或简化说明，以不同的结构为中心进行说明。
如图19(a)～(c)所示，在本实施方式的滚珠丝杠装置中，支撑滚珠丝杠的两端的轴承的组合为DB形式(DB组合)。通过形成这样的结构，可起到丝杠轴不会挠曲的效果。并且，马达侧的轴承装置101B由于马达的发热而导致轴承的温度升高，因此需要降低马达侧的轴承装置101B的轴承的温度。所以，需将使为冷却水的冷却介质的温度比非马达侧的轴承装置101A低，或者增加冷却介质量。
另外，作为轴承的组合，使马达侧的轴承装置101B采用DB形式(DB组合)以及DT形式(DT组合：串联组合形式)，使非马达侧的轴承装置101A采用DB形式(DB组合)，DT形式(DT组合)、DF形式(DF组合)、或为单列形式。
而且，作为在本实施方式的滚珠丝杠装置中被支撑的滚珠丝杠，可以列举端部循环器式、管式、盖板式、端盖式。特别地，通过使马达侧的轴承装置的轴承为DB形式(DB组合)，可起到抑制丝杠轴发生旋摆的效果。
以上，对滚珠丝杠装置的各实施方式进行了说明，但本发明并不仅限于此，可对其进行各种变更和改良。例如，在上述实施方式中，作为支撑滚珠丝杠的丝杠轴的轴承，例示了多列滚动轴承，但并不限定于此，也可以是单列滚动轴承。另外，各实施方式的滚珠丝杠装置优选与冷却螺母的螺母冷却装置并用。在滚珠丝杠的轴心冷却中，由于在丝杠轴内部形成冷却路径，因此轴承也被冷却，而在螺母冷却的情况下，只有螺母移动的部分被冷却，在无法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，轴承的冷却也是必要的。此外，可以适当组合各实施方式。
作为本发明中的冷却介质，作为流体可以使用各种气体和液体。作为气体，除了空气或者压缩空气外，还可以使用氮气，惰性气体(氩气等)、碳化氢(丁烷、异丁烷等)、氦气、氨气、二氧化碳等，并且还可进一步使用它们的混合物。作为液体，除了水，还可以为在水中加入了防锈剂的冷却剂，以及在水中加入了各种添加剂的冷却剂，或者作为冷却介质油也可以使用各种油。具体地可使用矿物油、动植物油以及合成油。这些根据使用环境等而适当选择即可。另外，冷却介质被进行温度管理，并且优选还被进行流量管理。特别是优选在紊流状态下使用冷却介质。
标号说明
1    滚珠丝杠装置
10   滚珠丝杠
101  轴承装置
110  丝杠轴
120  滚动轴承
121  内圈
122  滚动体
123  外圈
130  轴承套
132  凸缘
140  锁止螺母
150  轴环
160  压盖
170  冷却用通孔
180  槽部
190  冷却管。

Claims (16)

1.一种滚珠丝杠装置，其特征在于，具有：
滚珠丝杠，其具备：在内周面上形成有螺旋槽的螺母；在外周面上形成有螺旋槽的丝杠轴；以及被配置在由所述螺母的螺旋槽与所述丝杠轴的螺旋槽所形成的轨道中的滚珠；和
轴承装置，其支撑所述丝杠轴的端部，
该轴承装置具备：
多个轴承，该多个轴承由内圈和外圈形成，该内圈被嵌合在所述端部上、并与所述丝杠轴一体地旋转，该外圈通过设置在该内圈的外周面上的多个滚动体将所述内圈支撑成能够旋转；和
轴承套，其具有与所述外圈的外周面抵接的内周面，该轴承套将所述丝杠轴支撑为能够旋转，
沿着所述轴承套的轴向形成有多个贯通所述轴承套的两端部、且使冷却介质通过的冷却用通孔。
2.根据权利要求1所述的滚珠丝杠装置，其特征在于，
所述轴承装置支撑所述丝杠轴的一个端部。
3.根据权利要求2所述的滚珠丝杠装置，其特征在于，
在支撑所述丝杠轴的一个端部的所述轴承装置中，沿着所述轴承套的轴向形成有多个贯通所述轴承套的两端部、且使冷却介质通过的所述冷却用通孔，
在支撑所述丝杠轴的另一端部的轴承装置中，没有形成使冷却介质通过的冷却用通孔。
4.根据权利要求1所述的滚珠丝杠装置，其特征在于，
所述轴承装置支撑所述丝杠轴的两端部。
5.根据权利要求4所述的滚珠丝杠装置，其特征在于，
在各个所述轴承装置中，沿着所述轴承套的轴向形成有多个贯通所述轴承套的两端部、且使冷却介质通过的所述冷却用通孔。
6.根据权利要求1～5中的任一项所述的滚珠丝杠装置，其特征在于，
所述多个轴承是背对背组合形式。
7.根据权利要求1～6中的任一项所述的滚珠丝杠装置，其特征在于，
所述轴承是单列角接触球轴承、单列圆锥滚子轴承、多列角接触球轴承、以及多列圆锥滚子轴承中的任一种。
8.根据权利要求1～7中的任一项所述的滚珠丝杠装置，其特征在于，
在所述轴承套的端面形成有连通所述冷却用通孔的槽部。
9.根据权利要求1～7中的任一项所述的滚珠丝杠装置，其特征在于，
借助于连接部件，在轴承套的外部利用配管将所述冷却用通孔连接起来。
10.根据权利要求1～9中的任一项所述的滚珠丝杠装置，其特征在于，
所述冷却用通孔沿所述轴承套的周向均等地配置。
11.根据权利要求1～10中的任一项所述的滚珠丝杠装置，其特征在于，
形成有3～6个所述冷却用通孔。
12.根据权利要求1～11中的任一项所述的滚珠丝杠装置，其特征在于，
所述冷却用通孔配置在所述丝杠轴的端部侧或凸缘侧。
13.根据权利要求1～11中的任一项所述的滚珠丝杠装置，其特征在于，
在所述轴承套上设有散热部。
14.根据权利要求8所述的滚珠丝杠装置，其特征在于，
所述滚珠丝杠装置具有压盖，该压盖限制所述多个轴承各自的外圈在轴向上的移动，
在该压盖上设有散热部。
15.根据权利要求1～14中的任一项所述的滚珠丝杠装置，其特征在于，
在所述丝杠轴上穿设有使冷却介质通过的冷却用通道，该冷却用通道被穿设至所述丝杠轴的轴向上的与所述多个轴承对应的位置。
16.根据权利要求1～15中的任一项所述的滚珠丝杠装置，其特征在于，
在被设置在滚珠丝杠的丝杠轴的两端部上的2个轴承装置中的至少任一个轴承装置中，所述多个轴承是面对面组合形式。
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