DE112015003329B4

DE112015003329B4 - Schraubenvorrichtungs-Kühldüse und Bewegungsführungsvorrichtungs-Kühldüse

Info

Publication number: DE112015003329B4
Application number: DE112015003329.7T
Authority: DE
Inventors: Ryuji Furusawa; Shinji Aoki; Satoshi Kashiwagura; Bin Zhao; Ryunosuke Ozeki; Marie Horikawa
Original assignee: THK Co Ltd
Current assignee: THK Co Ltd
Priority date: 2014-07-18
Filing date: 2015-07-07
Publication date: 2018-05-24
Anticipated expiration: 2035-07-08
Also published as: JP5877890B2; US20170211687A1; CN106574700B; TWI582323B; TW201616018A; DE112015003329T5; JP2016029304A; CN106574700A; WO2016009889A1; US10060522B2

Abstract

Schraubenvorrichtungs-Kühldüse (4, 41) zum Kühlen von mindestens einer Schraubenwelle (1) und einer Mutter (2), wobei die Kühldüse (4, 41) so angeordnet ist, dass sie mindestens eine der Schraubenwelle (1) und der Mutter (2) umgibt, wobei die Kühldüse (4, 41) umfasst:einen internen Durchgang (8), in den Gas eingeführt wird;eine Öffnung (7) zum Freigeben eines in den internen Durchgang (8) eingeführten Gasstromes;eine an die Öffnung (7) angrenzende Ablenkfläche (27) zum Umlenken des von der Öffnung (7) freigesetzten Gasstromes; undeinen Führungspfad (10) zum Einziehen von Gas außerhalb der Kühldüse (4, 41),wobei das Gas außerhalb der Kühldüse (4, 41) durch einen Niederdruckbereich eingezogen wird, der durch den an der Ablenkfläche (27) umgelenkten Gasstrom generiert wird.

Description

Technischen Bereich
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schraubenvorrichtung-Kühldüse zum Kühlen einer Schraubenvorrichtung und eine Bewegungsführungsvorrichtungs-Kühldüse zum Kühlen einer Bewegungsführungsvorrichtung.
Hintergrund
Eine Schraubenvorrichtung, wie eine Kugelumlaufspindel, ist als mechanisches Element bekannt, das eine Drehbewegung in eine lineare Bewegung umwandelt oder eine lineare Bewegung in eine Drehbewegung umwandelt. Eine typische Schraubenvorrichtung weist eine Schraubenwelle, eine Mutter und eine Mehrzahl von Rollelementen auf, die zwischen einer schraubenförmigen Nut der Schraube und einer schraubenförmigen Nut der Mutter angeordnet sind, die einander derart gegenüberliegen, dass sie in der Lage sind, eine Rollbewegung durchzuführen. Die Rollbewegung des Rollelements wird verwendet, um eine agile Bewegung zu erreichen. Dementsprechend ist die Schraubenvorrichtung als mechanisches Element für die Bewegungsumwandlung zwischen der Drehbewegung und der Linearbewegung weitverbreitet.
Wenn eine solche Schraubenvorrichtung unter hoher Last und / oder mit hoher Geschwindigkeit betrieben wird, kann die Schraubenvorrichtung aufgrund von Reibungswärme Wärme erzeugen. Wenn die Schraubenvorrichtung Wärme erzeugt, gibt es Probleme, dass die Schraubenwelle expandiert und sich die Vorschubgenauigkeit verringert, sich die Vorspannung, die auf das Rollelement aufgebracht wird, aufgrund des Temperaturunterschieds zwischen der Schraubenwelle und der Mutter erhöht und, dass eine Harzkomponente leicht bricht. Ein wichtiges Thema für eine Schraubenvorrichtung, die in einer Umgebung verwendet wird, in der Wärme erzeugt wird, ist, die Schraubenvorrichtung zu kühlen.
Bekannte Schraubenvorrichtungssysteme umfassen welche mit einer hohlen Schraubenwelle, um Kühlmittel durch den Hohlraum der Schraubenwelle zu leiten, und welche mit einer Mutter mit einem eingearbeiteten Kühlkanal, um Kühlmittel durch den Kühlkanal der Mutter zu leiten (siehe z.B. Patent Literatur 1).
Darüber hinaus ist eine Bewegungsführungsvorrichtung bekannt, die die Bewegung von beispielsweise einem Tisch einer Werkzeugmaschine führt. Die Bewegungsführungsvorrichtung umfasst eine Führungsschiene und einen Block, der an der Führungsschiene über eine Vielzahl von Rollelementen, wie Kugeln und Rollen, so montiert ist, dass er in der Lage ist, eine Relativbewegung auszuführen. Der Tisch wird durch eine Antriebsvorrichtung wie eine Kugelumlaufspindel oder einen Linearmotor angetrieben. Die Bewegung des Tisches wird durch die Bewegungsführungsvorrichtung geführt. Die Rollbewegung der Rollelemente wird verwendet, um die Bewegung des Tisches zu führen. Dementsprechend kann eine agile Bewegung des Tisches erreicht werden.
Um die Steifigkeit zu erhöhen, wird eine Vorspannung, d.h. die Last auf das Rollelement, das zwischen der Führungsschiene und dem Block angeordnet ist, auf die Bewegungsführungsvorrichtung aufgebracht. Darüber hinaus ist ein Dichtelement an dem Block angebracht. Daher tritt an der Bewegungsführungsvorrichtung Reibung auf. Wenn die Bewegungsführungsvorrichtung unter hoher Last und / oder mit hoher Geschwindigkeit betrieben wird, erzeugt die Bewegungsführungsvorrichtung aufgrund der Reibung Wärme. Die Wärmeerzeugung führt zu der thermischen Ausdehnung der Schiene und des Blocks, und durch die Ausdehnung zu einer Verringerung der Vorschubgenauigkeit des Tisches, und zur thermischen Ausdehnung eines Bauteils, an dem die Schiene und der Block befestigt sind. Die Bewegungsführungsvorrichtung muss gekühlt werden, um den Tisch mit hoher Genauigkeit zu bewegen.
Als bekannte Bewegungsführungsvorrichtungs-Kühlsysteme offenbart Patentliteratur 2 welche mit einer Nut für Kühlwasser, die in einer Führungsschiene einer Bewegungsführungsvorrichtung ausgebildet ist, um das Kühlwasser entlang der Nut zuzuführen und die Führungsschiene zu kühlen. Die Patentliteratur 3 offenbart welche mit einem Durchgang für Kühlwasser, der in einem Block einer Bewegungsführungsvorrichtung ausgebildet ist, um das Kühlwasser entlang des Durchgangs zuzuführen und den Block zu kühlen.
Zitierliste
Patentliteratur

Patentliteratur 1: JP 2002-310258 A
Patentliteratur 2: JP 2008-544185 A
Patentliteratur 3: JP 2012-233522 A

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Jedoch gibt es bei den bekannten Schraubenvorrichtungs-Kühlsysteme Schwierigkeiten bei der Herstellung des Kühlkanals in der Schraubenwelle oder der Mutter. Darüber hinaus besteht die Notwendigkeit, eine Leckage des Kühlmittels zu verhindern; Dementsprechend haben die bekannten Schraubenvorrichtungs-Kühlsysteme den Nachteil, dass ein Dichtungsmechanismus gegen die Leckage des Kühlmittels erforderlich ist. Wenn die Schraubenvorrichtung luftgekühlt werden kann, kann das Problem der Flüssigkeitskühlung gelöst werden, aber es entsteht ein neues Problem, dass die Kühlleistung geringer ist als die der Flüssigkeitskühlung.
Darüber hinaus gibt es bei den bekannten Bewegungsführungsvorrichtungs-Kühlsysteme eine Schwierigkeit bei der Herstellung der Nut und / oder des Durchgangs für Kühlwasser in der Führungsschiene und / oder dem Block. Darüber hinaus besteht die Notwendigkeit, die Leckage des Kühlwassers zu verhindern; Dementsprechend haben die bekannten Bewegungsführungsvorrichtungs-Kühlsysteme den Nachteil, dass ein Dichtungsmechanismus gegen die Leckage des Kühlwassers erforderlich ist. Wenn die Bewegungsführungsvorrichtung luftgekühlt werden kann, kann das Problem gelöst werden, aber es entsteht ein neues Problem, dass die Kühlleistung geringer ist als die der Flüssigkeitskühlung.
Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schraubenvorrichtungs-Kühldüse, eine Schraubenvorrichtung mit einer Kühldüse und ein Schraubenvorrichtungs-Kühlsystem zu schaffen, das die effektive Gaskühlung einer Schraubenvorrichtung ermöglicht.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Bewegungsführungsvorrichtungs-Kühldüse, eine Bewegungsführungsvorrichtung mit einer Kühldüse und ein Bewegungsführungsvorrichtungs-Kühlsystem zu schaffen, das eine effektive Gaskühlung einer Bewegungsführungsvorrichtung ermöglicht.
Lösung des Problems
Zum Lösen des obigen Problems, ist ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Schraubenvorrichtungs-Kühldüse zum Kühlen von mindestens einer Schraubenwelle und einer Mutter, wobei die Kühldüse so angeordnet ist, dass sie mindestens eine der Schraubenwelle und der Mutter umgibt, wobei die Kühldüse umfasst: einen internen Durchgang, in den Gas eingeführt wird; eine Öffnung zum Freigeben eines in den internen Durchgang eingeführten Gasstromes; eine an die Öffnung angrenzende Ablenkfläche zum Ablenken des von der Öffnung freigesetzten Gasstromes; und einen Führungspfad zum Einziehen von Gas außerhalb der Kühldüse.
Zum Lösen des obigen Problems, ist ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Bewegungsführungsvorrichtungs-Kühldüse für die Kühlung von mindestens einer Führungsschiene und einem derart über ein Rollelement mit der Führungsschiene zusammengefügten Block, das eine Relativbewegung möglich ist, wobei die Kühldüse einen internen Durchgang, in den Gas eingeführt wird; eine Öffnung zum Freigeben eines in den internen Durchgang eingeführten Gasstromes; eine an die Öffnung angrenzende Ablenkfläche zum Ablenken des von der Öffnung freigesetzten Gasstromes; und einen Führungspfad zum Einziehen von Gas außerhalb der Kühldüse aufweist.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird der aus der Öffnung der Kühldüse freigesetzte Gasstrom entlang der Ablenkfläche abgelenkt. Wenn der Gasstrom abgelenkt wird, entwickelt sich auf der Ablenkfläche aufgrund des Coanda-Effekts ein Niederdruckbereich, um außerhalb der Kühldüse über den Führungspfad Gas einzuziehen. Der über den Führungspfad angesaugte Gasstrom wird in dem von der Öffnung freigesetzten Gasstrom mitgerissen. Dementsprechend wird der von der Öffnung freigesetzte Gasstrom verstärkt. Durch die Kühlung mittels des verstärkten Gasstroms kann sogar eine Gaskühlung eine Schraubenvorrichtung effektiv abkühlen.
Gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird der aus der Öffnung der Kühldüse freigesetzte Gasstrom entlang der Ablenkfläche gebogen. Wenn der Gasstrom abgelenkt wird, entwickelt sich auf der Ablenkfläche aufgrund des Coanda-Effekts ein Niederdruckbereich, um außerhalb der Kühldüse über den Führungspfad Gas einzuziehen. Der über den Führungspfad angesaugte Gasstrom wird in dem von der Öffnung freigesetzten Gasstrom mitgerissen. Dementsprechend wird der von der Öffnung freigesetzte Gasstrom verstärkt. Der verstärkte Gasstrom kühlt die Führungsschiene und / oder den Block; Dementsprechend kann sogar eine Gaskühlung eine Bewegungsführungseinrichtung effektiv abkühlen.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht einer Kugelumlaufspindel, an der eine Schraubenvorrichtungsdüse gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angebracht ist (ein Beispiel, bei dem die Kühldüse an einer geraden Seite befestigt ist).
2 ist eine perspektivische Ansicht der Kugelumlaufspindel, an der die Schraubenvorrichtungs-Kühldüse gemäß der Ausführungsform befestigt ist (ein Beispiel, bei dem die Kühldüse an einer Flanschseite befestigt ist).
3 ist eine perspektivische Ansicht der Kühldüse.
4 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung der Kühldüse.
5 ist eine perspektivische Ansicht der Kühldüse (eine Querschnittsansicht entlang der Linie V-V aus 3).
6A ist eine vergrößerte Ansicht eines inneren Durchgangs und einer Öffnung der Kühldüse, und 6B ist eine vergrößerte Ansicht des Ausschnitts VI aus 6A.
7 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand darstellt, in dem geteilte Düsen der Kühldüse getrennt sind.
8 ist eine perspektivische Ansicht, die ein weiteres Beispiel der Kühldüse darstellt.
9 ist ein schematisches Diagramm eines Kühlsystems gemäß der Ausführungsform.
10 ist ein schematisches Diagramm, das Luftströme darstellt, die aus der Kühldüse strömen.
11 ist eine perspektivische Ansicht einer Kugelumlaufspindel, bei der eine Schraubeneinrichtungsdüse gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angebracht ist.
12A und 12B sind perspektivische Ansichten der Kühldüse (12A ist eine perspektivische Ansicht der Kühldüse bei Betrachtung von der Vorderseite in der gleichen Richtung wie in 11 und 12B ist eine perspektivische Ansicht der Kühldüse bei Betrachtung von hinten).
13A bis 13D sind Graphen, die Temperaturmessungsergebnisse der Kugelgewindespindel veranschaulichen (13A zeigt ein Vergleichsbeispiel, wenn keine Druckluft in die Kühldüse eingeführt wurde, und Figs.13B, 13C und 13D zeigen Beispiele der vorliegenden Erfindung wenn Druckluft von 0,2 MPa, 0,35 MPa und 0,4 MPa in die Kühldüse eingeführt wurde).
14 ist ein Diagramm, bei dem die Temperaturen einer Kugel, einer Mutter und einer Schraubenwelle nach Ablauf von 180 Minuten verglichen werden.
15 ist ein Graph, bei dem Geräuschpegel verglichen werden.
16 ist eine perspektivische Ansicht einer Linearführung, an der eine Bewegungsführungsvorrichtungs-Kühldüse gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angebracht ist.
17 ist eine vertikale Querschnittsansicht der Linearführung (eine Querschnittsansicht entlang der Linie XVII-XVII aus 16).
18A und 18B sind perspektivische Ansichten der Kühldüse (18A ist eine perspektivische Außenansicht der Kühldüse und 18B ist eine perspektivische Ansicht, geschnitten entlang der Linie b-b von 18A).
19 ist eine vertikale Querschnittsansicht der Kühldüse (die Querschnittsansicht entlang der Linie b-b aus 18A).

Beschreibung der Ausführungsformen
Ein Schraubenvorrichtungs-Kühlsystem (nachstehend einfach als Kühlsystem bezeichnet) gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Das Kühlsystem der Ausführungsform wird verwendet, um eine Kugelumlaufspindel als eine Schraubenvorrichtung zu kühlen. Wie in 1 gezeigt, ist eine Kühldüse 4 an einem axialen Ende einer Mutter 2 angebracht. Luft wird als Gas von einem Mittel zum Einleiten von Gas (nachfolgend beschrieben) in die Kühldüse 4 eingeführt. Die Kühldüse 4 gibt einen zylindrischen Luftstrom in einer axialen Richtung der Schraubenwelle 1 frei. Wenn die Schraubenwelle 1 gedreht wird, bewegt sich die Mutter 2 hin- und her in der axialen Richtung der Schraubenwelle 1. Die Kühldüse 4 gibt die zylindrische Luftströmung frei, während sie sich in axialer Richtung zusammen mit der Mutter 2 bewegt. Die Schraubenwelle 1 wird durch den zylindrischen Luftstrom gekühlt, der die Schraubenwelle 1 umgibt.
Die Kühldüse 4 kann an einem Ende auf einer geraden 2b-Seite (einer nichtflanschseitigen Seite) der Mutter 2 angebracht sein, wie in 1 dargestellt, sie kann an einem Ende auf einer Seite des Flansches 2a der Mutter 2 angebracht sein, wie in 2 dargestellt, oder kann an jeder der geraden 2b-Seite und der Flanschseite 2a der Mutter 2 befestigt sein.
Die Kugelumlaufspindel ist allgemein bekannt und umfasst die Schraubenwelle 1 mit einer Außenumfangsfläche mit einer Rollelement-Rollnut 1a, die Mutter 2 mit einer inneren Umfangsfläche mit einer schraubenförmig belasteten Rollelement-Rollnut (nicht dargestellt, da sie an der Innenumfangsfläche der Mutter 2 vorgesehen ist), welche die Rollelement-Rollnut 1a der Schraubenwelle1 zugewandt ist, eine Vielzahl von Kugeln (nicht dargestellt, da sie innerhalb der Mutter 2 angeordnet sind), die zwischen der Rollelement-Rollnut 1a der Schraubenwelle 1 und die belasteten Rollelement-Rollnut der Mutter 2 angeordnet sind, und Zirkulationskomponenten 3a bis 3c, die an der Mutter 2 befestigt sind, um die Vielzahl von Kugeln zu zirkulieren, wobei die Zirkulationskomponenten 3a bis 3c jeweils einen unbelasteten Rückführpfad umfassen, der das eine mit dem anderen Endes der belasteten Rollelement-Rollnut der Mutter 2 verbinden.
Die Merkmale der Kühldüse 4 sind wie folgt. Die Kühldüse 4 hat eine Ringform und ist so angeordnet, dass sie die Schraubenwelle 1 umgibt. Zwischen einem Innenumfang der Kühldüse 4 und dem Außenumfang der Schneckenwelle 1 ist ein Abstand vorgesehen, so dass die Kühldüse 4 von der Schraubenwelle 1 beabstandet ist.
3 zeigt eine perspektivische Ansicht der Kühldüse 4, die von der Mutter 2 entfernt worden ist. Die Kühldüse 4 enthält einen Verbindungsabschnitt 5, stromaufwärts einer nachstehend beschriebenen Öffnung 7 (siehe 5), der mit der Mutter 2 verbunden werden kann. Der Verbindungsabschnitt 5 der Kühldüse 4 ist mit einem Einlass 6 versehen, der Luft von außerhalb des Verbindungsabschnitts 5 aufnimmt. Der Einlass 6 bildet einen Teil eines Führungspfades10, der Luft außerhalb der Kühldüse 4 ansaugt (siehe 5)). Der aus dem Einlass 6 entnommene Luftstrom wird in einem von der Öffnung 7 freigesetzten Luftstrom über die Führungsbahn 10 mitgerissen. Der Einlass 6 umfasst beispielsweise eine Mehrzahl von Durchgangslöchern im Verbindungsabschnitt 5, die in Umfangsrichtung in regelmäßigen Abständen in einem Abstand voneinander angeordnet sind. Die Form des Einlasses 6 und dessen Anzahl ist nicht besonders beschränkt und kann einen einzelnen oder mehrere Schlitze umfassen.
Ein Flansch 9 zur Befestigung an einem Ende der Mutter 2 ist an einem axialen Ende der Kühldüse 4 ausgebildet. Der Flansch 9 ist an der Außenseite der Mutter 2 angebracht. Ein Innengewinde 9a zum Befestigen der Kühldüse 4 an der Mutter 2 ist an einem Außenumfang des Flansches 9 eingearbeitet. Ein Bolzen als Befestigungselement zum Befestigen der Kühldüse 4 an der Mutter 2 ist in Gewindeeingriff mit dem Innengewinde 9a.
Wie in einer perspektivischen Explosionsdarstellung der Kühldüse 4 in 4 gezeigt, umfasst die Kühldüse 4 der Ausführungsform ein ringförmiges erstes Element 11 und ein ringförmiges zweites Element 12, das im Inneren des ersten Elements 11 angebracht werden kann. Ein interner Durchgang 8, in den Luft eingeführt wird, und die Öffnung 7, aus der die Luftströmung freigesetzt wird, wird zwischen dem ersten Element 11 und dem zweiten Element 12 (siehe 5) definiert. Das erste und das zweite Element 11 und 12 bestehen jeweils aus einem Harzformteil oder Metall, wie Aluminium. Wenn das erste und das zweite Element 11 und 12 jeweils aus einem Harzformteil hergestellt sind, ist die Herstellung des ersten und des zweiten Elements 11 und 12 erleichtert. Wenn das erste und das zweite Element 11 und 12 jeweils aus Metall, wie Aluminium hergestellt sind, verbessern sich die Wärmeübertragungscharakteristiken des ersten und zweiten Elements 11 und 12, um den Kühlwirkungsgrad zu verbessern. Das erste Element 11 und das zweite Element 12 sind durch ein Befestigungselement, wie einen Bolzen miteinander gekoppelt.
5 zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Linie V-V aus 3. Der interne Durchgang 8 hat eine Ringform. Die Querschnittsform des internen Durchgangs 8 ist eine im Wesentlichen elliptische Form, die in der axialen Richtung lang ist. Der interne Durchgang 8 ist durch eine innere Umfangsfläche des ersten Elements 11 und eine äußere Umfangsfläche des zweiten Elements 12 definiert. Lufteinlässe 13, die mit dem internen Durchgang 8 in Verbindung stehen, sind in dem ersten Element 11 ausgebildet. Luft wird durch die Lufteinlässe 13 in den internen Durchgang 8 eingeführt. Eine Stufe 14, die die Breite des internen Durchgangs 8 verringert, ist an einem axialen Ende des internen Durchgangs 8 ausgebildet. Die Stufe 14 spielt eine Rolle beim Einfüllen der Luft von dem Lufteinlass 13 in den ringförmigen internen Durchgang 8 und beim gleichmäßigen Durchführen der Luft in die Öffnung 7, die mit dem internen Durchgang 8 verbunden ist. Die Stufe 14 ist integral mit dem zweiten Element 12 ausgebildet.
6A und 6B zeigen detaillierte Diagramme der Öffnung 7. Wie in 6A gezeigt, ist die Öffnung 7 mit dem axialen Ende des inneren Durchlasses 8 kontinuierlich und weist eine Ringform auf, die konzentrisch zu dem internen Durchgang 8 ist. Die Öffnung 7 ist durch eine innere Wand 16 des ersten Elements 11 und eine äußere Wand 17 des zweiten Elements 12 definiert. Wie in 6B gezeigt, ist der Querschnitt der Öffnung 7 zu einem Schlitz gebogen, der bogenförmig gekrümmt ist. Die Öffnung 7 umfasst einen ersten sich verjüngenden Bereich S1, wobei sich die Breite zwischen der Innenwand 16 und der Außenwand 17 stromabwärts verjüngt, zwischen einem Eingang 21, der mit dem internen Durchgang 8 verbunden ist und einer Mitte 22, und einem zweiten sich verjüngenden Bereich S2, wobei sich die Breite zwischen der Innenwand 16 und der Außenwand 17 stromabwärts vergrößert, zwischen der Mitte 22 und einem Ausgang 23.
Der minimale Abstand der Öffnung 7 ist beispielsweise auf 50 µm oder gleich oder größer als 110 µm eingestellt. Der Einfachheit halber ist der übertriebene Abstand der Öffnung 7 in 6B dargestellt.
Wie in 6B gezeigt, ist eine Ablenkfläche 27 benachbart zu und stromabwärts der Öffnung 7 positioniert. Die Ablenkfläche 27 ist an einem Innenumfang des zweiten Elementes 12 vorgesehen. Die Öffnung 7 lenkt den Luftstrom 12 in Richtung der Ablenkfläche 27. Die Ablenkfläche 27 ist eine Oberfläche, wo der Coanda-Effekt auftritt, d.h. eine Oberfläche, wo der Luftstrom, der aus der Öffnung 7 austritt, an die Oberfläche angezogen wird, um entlang der Oberfläche abgelenkt zu werden. Wenn der Luftstrom abgelenkt wird, entwickelt sich ein Niederdruckbereich auf der Ablenkfläche 27, um die Luft einzuziehen. Die Ablenkfläche 27 hat eine Ringform. Die Ablenkfläche 27 ist als eine gekrümmte Fläche geformt, deren Innendurchmesser stromabwärts vor dem Ausgang der Öffnung 7 vorübergehend reduziert ist und sich dann ausdehnt.
Wie in 6A gezeigt, enthält die Kühldüse 4 einen Diffusor 28, welche stromabwärts der Ablenkfläche 27 angeordnet sind. Der Diffusor 28 weist eine Diffusorfläche auf, die weiter hilft den Luftstrom zur Ablenkfläche 27 zu zuführen. Die Diffusorfläche in mit einer konischen Form ausgebildet ist, deren innerer Durchmesser stromabwärts expandiert. Die Diffusorfläche verbiegt im Gegensatz zu der Ablenkfläche 27 den Luftstrom nicht. Im Querschnitt ist die gekrümmte Fläche die Ablenkfläche 27 und die gerade Fläche die Diffusorfläche. Im Querschnitt ist ein Winkel θ zwischen der Diffusoroberfläche und einer Mittellinie der Kühldüse 4 auf beispielsweise gleich oder größer als 15° und gleich oder kleiner als 16° eingestellt.
Wie in 6A gezeigt, umfasst die Kühldüse 4 den Führungspfad 10, der die Außenluft stromaufwärts der Öffnung 7 zieht. Der Führungspfad 10 umfasst den Einlass 6, der die Luft außerhalb der Kühldüse 4 aufnimmt, und eine Führungsfläche 19, die die Luft von dem Einlass 6 zum Auslass 23 der Öffnung 7führt. Die Führungsfläche 19 hat eine Ringform und ist stromabwärts des Einlasses 6 angeordnet. Die Führungsfläche 19 ist zu einer Verjüngung ausgebildet, deren Weite zur Öffnung 7 hin reduziert ist.
Wie in 6A gezeigt ist, umfasst die Kühldüse 4 eine Kante 29 auf einer stromabwärtigen Endoberfläche. Die Oberfläche der Kante ist als eine gekrümmte Oberfläche geformt, die stromabwärts von dem Außenumfang zu der Diffusoroberfläche auf dem Innenumfang fortschreitet.
Wie in 7 gezeigt ist, umfasst die Kühldüse 4 der Ausführungsform geteilte Düsen 4-1 und 4-2, die durch Teilen der Kühldüse 4 in zwei in einer halbkreisförmigen Form entlang eines Querschnitts entlang der Mittellinie erhalten werden. Dies dient dazu, die Befestigung der Kühldüse 4 an der Mutter 2 zu erleichtern. Die Kühldüse 4 ist geteilt; Dementsprechend kann die Kühldüse 4 auch an einer bereits in einer Maschine integrierten Kugelumlaufspindel befestigt sein. Die geteilten Düsen 4-1 und 4-2 sind durch ein Befestigungselement wie einen Bolzen miteinander gekoppelt.
Der halbkreisförmige interne Durchgang 8, die halbkreisförmige Öffnung 7 und die halbkreisförmige Ablenkfläche 27 sind in jeder der geteilten Düsen 4-1 und 4-2 ausgebildet. Trennwände 30a und 30b, die das Lecken von Luft verhindern, sind an den Umfangsenden des internen Durchgangs 8 und den Umfangsenden der Öffnung 7 in jeder der geteilten Düsen 4-1 und 4-2 gebildet (siehe auch 4). Der Lufteinlass 13 zum Einleiten von Luft in den abgetrennten internen Durchgang 8 ist in jeder der geteilten Düsen 4-1 und 4-2 ausgebildet. Der ringförmige interne Durchgang 8 und die ringförmige Öffnung 7 sind durch die Trennwände 30a und 30b getrennt. Inklusive eines solchen Falles sollen der innere Durchgang 8 und die Öffnung 7 eine im Wesentlichen ringförmige Gestalt haben.
8 zeigt ein weiteres Beispiel der Kühldüse 4 der Ausführungsform. Die Kühldüse 4 der Ausführungsform ist in zwei geteilt, die halbkreisförmigen geteilten Düsen 4-1 und 4-2 unterteilt. Jedoch ist die Düse 4 in diesem Beispiel zu einer ringförmigen Gestalt geformt und ist nicht entlang der Mittellinie in zwei Teile unterteilt. Es besteht jedoch die Notwendigkeit, den internen Durchgang 8 und die Öffnung 7 in der Kühldüse 4 auszubilden und dementsprechend zumindest in das erste Element 11 und das zweite Element 12 unterteilt zu werden. Wie in diesem Beispiel, kann die Kühldüse 4 auch als eine vollständige Ringform gebildet sein.
9 zeigt ein schematisches Diagramm eines Mittels zum Einführen von Gas. Ein Luftrohr 32, das mit einer Kompressionsmaschine 31 wie einem Kompressor verbunden ist, ist mit dem Lufteinlass 13 der Kühldüse 4 verbunden. Ein Druckreduzierventil 33 als Druckregler ist an dem Luftrohr 32 angebracht. Die durch die Kompressionsmaschine 31 komprimierte Luft wird in die Kühldüse 4 eingeführt. Der Druck der Druckluft wird durch das Druckreduzierventil 33 auf beispielsweise gleich oder größer als 0,2 MPa und gleich oder weniger als 0,5 MPa (Manometerdruck) geregelt. Es ist auch möglich, ein Luftgebläse, wie z. B. ein Ventilator für die Kühldüse als Mittel zum Einleiten von Luft in die Kühldüse 4 zu verwenden.
Der Betrieb des Kühlsystems wird unter Bezugnahme auf 10 beschrieben. Zuerst wird das Luftrohr 32 mit dem Lufteinlass 13 der Kühldüse 4 verbunden, um die Druckluft in den Lufteinlass 13 einzuführen (siehe einen Pfeil (1) in 10). Der in den Lufteinlass 13 eingeleitete Luftstrom wird in zwei Luftströmungen unterteilt, die in entgegengesetzten Richtungen in dem ringförmigen internen Durchgang 8 verlaufen, und füllt dann den internen Durchgang 8.
Als nächstes tritt der Luftstrom in die Öffnung 7, welche kontinuierlich mit dem internen Durchgang 8 vorgesehen ist ein, verringert sein Volumen in dem ersten sich verjüngenden Bereich S1 der Öffnung 7 um die Geschwindigkeit zu erhöhen. Der beschleunigte Luftstrom tritt aus dem Ausgang 23 der Öffnung 7 als primärer Luftstrom aus (siehe einen Pfeil (2) in 10).
Der Primärluftstrom, der aus der Öffnung 7 austritt, wird zu der Ablenkfläche 27 gerichtet. Der Primärluftstrom strömt entlang der Ablenkfläche 27 und wird durch die Ablenkfläche 27 gebogen. Auf der Ablenkfläche 27 entsteht aufgrund des Coanda Effekts ein Niederdruckbereich. Dementsprechend wird ein Sekundärluftstrom, der durch einen Pfeil (4) in 10 angezeigt ist über den Führungspfad 10 eingezogen. Zwischen der Schraubenwelle 1 und der Mutter 2 befinden sich die Rollelemente; Dementsprechend ist es schwierig, Luft von zwischen der Schraubenwelle 1 und der Mutter 2 einzuziehen. Der Einlass 6 ist in dem Verbindungsabschnitt 5 vorgesehen, um Luft von außerhalb des Verbindungsabschnitts 5 aufzunehmen; Dementsprechend kann eine ausreichende Menge an Luft aufgenommen werden. Der Sekundärluftstrom wird in dem Primärluftstrom mitgerissen, um den Primärluftstrom zu verstärken. Der verstärkte Luftstrom ist durch einen Pfeil (3) angedeutet. Die Luftmenge, die durch Zugabe der Primärluftströmung und der Sekundärluftströmung erhalten wird, ist beispielsweise gleich oder größer als das Zehnfache der Menge des Primärluftstroms.
Der Diffusor 28 macht den Luftstrom, der durch den Pfeil (3) in 10 verdeutlicht wird stärker. Der Luftstrom, der den Diffusor 28 passiert hat, reißt ferner einen Luftstrom, der durch einen Pfeil (5) in 10 verdeutlicht wird mit, den Luftstrom, der die Kante 29 auf der Endfläche der Kühldüse 4 passiert. Ein Luftstrom, der am Ende aus der Kühldüse 4 ausgeblasen wird, ist durch einen Pfeil (6) in 10 verdeutlicht. Die Menge des Luftstroms, der durch den Pfeil (6) in 10 verdeutlicht wird ist die Summe der Menge des Luftstroms, der durch den Pfeil (3) in 10 verdeutlicht wird und die Menge des Luftstroms, der durch den Pfeil (5) in 10 verdeutlicht wird.
Der verstärkte Luftstrom strömt in axialer Richtung der Schraubenwelle 1 so, dass er die Schraubenwelle 1 umgibt. Der verstärkte Luftstrom kühlt die Schraubenwelle 1; dementsprechend kann sogar Luftkühlung effektiv die Schraubenwelle 1 abkühlen. Die Mutter 2 bewegt sich hin- und her in der axialen Richtung der Schraubenwelle 1; dementsprechend wird die Schraubenwelle 1 über die axiale Länge der Schraubenwelle 1 gekühlt. Die Schraubenwelle 1 wird gekühlt, um nicht nur die Schraubenwelle 1, sondern auch die Kugeln und die Mutter 2 zu kühlen.
11 zeigt eine Kugelumlaufspindel, an der eine Kühldüse 41 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung befestigt ist. Wie in 11 gezeigt, ist die Kühldüse 41 an einem axialen Ende einer Mutter 2 befestigt. Die Kühldüse 41 umfasst einen Lufteinlass 13, durch den Druckluft eingeführt wird. Die Kühldüse 41 gibt einen zylindrischen Luftstrom in einer axialen Richtung einer Schraubenwelle 1 frei. Wenn die Schraubenwelle 1 gedreht wird, bewegt sich die Mutter 2 in axialer Richtung der Schraubenwelle 1 hin und her. Die Kühldüse 41 gibt den zylindrischen Luftstrom frei, während sie in axialer Richtung zusammen mit der Mutter 2 bewegt wird. Die Schraubenwelle 1 wird durch die zylindrische Luftströmung gekühlt, die die Schraubenwelle 1 umgibt. Die Konfigurationen der Schraubenwelle 1 und der Mutter 2 sind die gleichen wie die in 1, so dass den Konfigurationen die gleichen Bezugszeichen zugeordnet sind, um deren Beschreibungen wegzulassen.
12A und 12B stellen perspektivische Ansichten der Kühldüse 41 dar (12A ist eine perspektivische Ansicht der Kühldüse 41, gesehen von der Vorderseite in der gleichen Richtung wie 11 und 12B ist eine perspektivische Ansicht der Kühldüse 41 von hinten gesehen). Wie in 12A gezeigt ist, ist die Kühldüse 41 dieser Ausführungsform auch am Verbindungsabschnitt 5 zur Mutter 2 mit einem Einlass 42 versehen. Der Einlass 6 umfasst ein rundes Loch in der Kühldüse 4 der ersten Ausführungsform (siehe 3), während der Einlass 42, Schlitze 42a und 42b aufweist, die in der Kühldüse 41 der zweiten Ausführungsform in Umfangsrichtung lang ausgebildet sind. Eine Mehrzahl der in Umfangsrichtung angeordneten Schlitze 42a bildet eine Schlitzlinie. Eine Mehrzahl der in Umfangsrichtung angeordneten Schlitze 42b bildet eine Schlitzlinie. Die Schlitze 42a einer der Schlitzlinien und die Schlitze 42b der anderen Schlitzlinie sind in der Umfangsrichtung außer Phase. Bei der Kühldüse 41 der zweiten Ausführungsform enthält der Einlass 42 die Schlitze 42a und 42b; Dementsprechend kann die axiale Abmessung der Kühldüse 41 reduziert werden, zusätzlich dazu, dass die Menge an Luft aus dem Einlass 42 sicher gestellt werden kann.
Darüber hinaus ist der Flansch 9, der an der Außenseite der Mutter 2 angebracht werden kann, an einem axialen Ende der Kühldüse 4 in der Kühldüse 4 in der ersten Ausführungsform (siehe 3) vorgesehen, während ein ringförmiger Kragen 43 der an der Innenseite der Mutter 2 angebracht werden kann, an dem axialen Ende der Kühldüse 41, wie in 12B gezeigt, in der Kühldüse 41 der zweiten Ausführungsform vorgesehen ist. Ein Innengewinde 44 zum Befestigen der Kühldüse 41 an der Mutter 2 ist an dem Kragen 43 eingearbeitet. Eine Schraube, ein Bolzen oder dergleichen als Befestigungselement zum Befestigen der Kühldüse 41 an der Mutter 2 ist in Gewindeeingriff mit dem Innengewinde 44. Da bei der Kühldüse 41 der zweiten Ausführungsform die Kühldüse 41 an der Innenseite der Mutter 2 angebracht ist, ist es dementsprechend möglich, einen Raum sicherzustellen, in dem ein Dichtungsteil an der Mutter 2 befestigt werden kann.
Die anderen Konfigurationen der Kühldüse 41 der zweiten Ausführungsform sind die gleichen wie diejenigen der Kühldüse 4 der ersten Ausführungsform, zum Beispiel in dem Punkt, dass die Kühldüse 41 das ringförmige erste Element 11 und das ringförmige zweite Element 12 umfasst, welches an der Innenseite des ersten Elements 11 anbringbar ist, und in dem Punkt, dass die Öffnung 7 zwischen dem ersten Element 11 und dem zweiten Element 12 so definiert ist, dass die Ablenkfläche 27 angrenzend an und stromabwärts der Öffnung 7 angeordnet ist, und in dem Punkt, dass der Diffusor 28 angrenzend an und stromabwärts der Ablenkfläche 27 angeordnet ist, und in dem Punkt, dass die Führungsfläche 19, die die von dem Einlass 42 in die Öffnung 7 eingeführte Luft leitet, stromaufwärts der Öffnung 7 angeordnet ist, und in dem Punkt, dass die Kühldüse 41 die geteilten Düsen 4-1 und 4-2 enthält, die durch Dividieren der Kühldüse 41 in zwei in einer halbkreisförmigen Form entlang des Querschnitts entlang der Mittellinie erhalten werden. Dementsprechend werden den anderen Konfigurationen die gleichen Bezugszeichen zugewiesen, um ihre Beschreibungen wegzulassen.
Die Kugelumlaufspindeldüse der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die Verwirklichung in den Ausführungsformen beschränkt und kann auf verschiedene Ausführungsformen innerhalb des Bereichs modifiziert werden, die den Kern der vorliegenden Erfindung nicht verändert.
Beispielsweise ist bei den Ausführungsformen die Kühldüse an der Mutter befestigt und der Luftstrom wird zu der Schraubenwelle geleitet. Es ist jedoch auch möglich, die Kühldüse an der Mutter anzubringen und den Luftstrom in Richtung auf die Mutter zu leiten. Darüber hinaus ist es auch möglich, die Kühldüse an der Schraubenwelle anzubringen und den Luftstrom zu der Schraubenwelle und / oder der Mutter zu leiten.
Bei den Ausführungsformen wird der Luftstrom von der an der Mutter befestigten Kühldüse zu der Schraubenwelle geleitet. Es ist jedoch auch möglich, eine Öffnung für die Schraubenwelle und eine Öffnung für die Mutter an der Kühldüse vorzusehen und den Luftstrom von der Kühldüse zu der Schraubenwelle und der Mutter zu leiten.
Bei den Ausführungsformen sind die Kühldüse und die Mutter separate Körper, um die Kühldüse an der Mutter anzubringen. Die Kühldüse kann aber auch mit der Mutter oder der Schraubenwelle integriert werden.
Bei den Ausführungsformen wird eine Kugelumlaufspindel als Schraubenvorrichtung verwendet, es kann aber auch eine Rollen- oder Gleitschraubenvorrichtung verwendet werden.
In den Ausführungsformen wird Luft als Gas verwendet, jedoch kann auch Stickstoffgas, Halogengas oder dergleichen verwendet werden. Flüssiger Spray kann auch in den Gasstrom gemischt werden.
Bei den Ausführungsformen ist die Kühldüse an der Position angeordnet, die mit der Schraubenwelle in der axialen Richtung überlappt. Die Kühldüse kann jedoch auch an einer von der Schraubenwelle axial versetzten Position angeordnet sein.
Beispiel 1

Die Kühldüse der Ausführungsform wurde an der Mutter der Kugelumlaufspindel befestigt. Während die Kugelumlaufspindel betätigt wurde, wurde Luft in der axialen Richtung der Schraubenwelle von der Kühldüse geleitet. Die Betriebsbedingungen der Kugelumlaufspindel sind in Tabelle 1 dargestellt: [Tabelle 1]

Angewandte Belastung	1.5t
Maximale Anzahl der Umdrehungen	1900min^-1
Durchschnittliche Anzahl der Umdrehungen	419min^-1
Hub	350mm
Maximale Geschwindigkeit	38.0m/min
Kugel	Hergestellt aus Stahl
Raumtemperatur	20°C

Druckluft mit 0,2 MPa, 0,35 MPa und 0,4 MPa wurden in die Kühldüse eingeführt, um Änderungen der Temperatur der Oberfläche der Schraubenwelle, der Oberfläche der Mutter und der Kugel zu messen. Die Temperaturmessungen wurden nach 10, 30, 60, 90, 120, 150 und 180 Minuten durchgeführt.
Figs. 13A bis 13D zeigen die Ergebnisse der Temperaturmessung. 13A zeigt Temperaturänderungen, wenn keine Druckluft in die Kühldüse eingeführt wurde. Wie in 13A gezeigt, erhöhten sich die Temperaturen der Kugel, der Mutter und der Schraubenwelle im Laufe der Zeit, wenn die Kugelumlaufspindel nicht gekühlt wurde. Nach dem Ablauf von 180 Minuten erhöhten sich die Temperaturen der Kugel, der Mutter und der Schneckenwelle auf 53,5 °C, 50,0 °C bzw. 56,6 °C.
Figs. 13B, 13C und 13D zeigen Temperaturänderungen, wenn Druckluft jeweils mit 0,2 MPa, 0,35 MPa und 0,4 MPa in die Kühldüse eingeleitet wurde. Wie in den Figs. 13B, 13C und 13D gezeigt, werden, sind die Temperaturen nach Ablauf von 30 Minuten, wenn Druckluft der Kühldüse zugeführt wurde, im Wesentlichen konstant.
Mit zunehmendem Luftdruck sanken die Temperaturen der Kugel, der Mutter und der Schraubenwelle. Wie in 13B gezeigt, sanken die Temperaturen der Kugel, der Mutter und der Schraubenwelle nach dem Ablauf von 180 Minuten auf 42,4 (11,1) °C, 39,4 (10,6) °C, 41,0 (15,6) °C, wenn Druckluft von 0,2 MPa in die Kühldüse zugeführt wurde. Die Klammern zeigen eine Verringerung der Temperatur an, von dem Zustand in dem die Kugelumlaufspindel nicht gekühlt wurde.
Wie in 13C gezeigt, sanken die Temperaturen der Kugel, der Mutter und der Schraubenwelle nach dem Ablauf von 180 Minuten auf 38,1 (15,4) °C, 36,2 (13,8) °C und 33,6 (23,0) °C, wenn die Druckluft von 0,35 MPa in die Kühldüse eingeführt wurde.
Wie in 13D gezeigt, sanken die Temperaturen der Kugel, der Mutter und der Schraubenwelle nach dem Ablauf von 180 Minuten auf 35,1 (18,1) °C, 31,8 (18,2) °C und 29,0 (27,6) °C, wenn die Druckluft von 0,4 MPa in die Kühldüse eingeführt wurde.
14 ist ein Diagramm, bei dem die Temperaturen der Kugel, der Mutter und der Schraubenwelle nach Ablauf von 180 Minuten verglichen werden, die in den 13A bis 13D gezeigt sind. Es ist ersichtlich, dass das Einführen der Druckluft in die Kühldüse die Erzielung einer höheren Kühlwirkung ermöglicht als in dem Fall, in dem die Druckluft nicht eingeführt wurde. Darüber hinaus können nicht nur die Schraubenwelle, sondern auch die Kugel und die Mutter effektiv gekühlt werden.
Bei der Erfindung, die in der Patentliteratur 1 beschrieben ist, wurde, wenn die Mutter wassergekühlt wurde, nur die Mutter gekühlt, aber die Schraubenwelle nicht. Der Temperaturunterschied zwischen der Mutter und der Schraubenwelle wurde gefördert, und dann entsteht ein Unterschied in dem Ausmaß der Expansion zwischen der Mutter und dem Schraubenschaft. Ein großer Druck wirkt dann auf die Kugel, so dass er umgekehrt zur Wärmeerzeugung der Kugel trotz der Absicht der Kühlung der Kugel führt. In dem Beispiel wurde die Schraubenwelle luftgekühlt; Dementsprechend konnten die Temperaturunterschiede zwischen der Mutter, dem Schraubenschaft und der Kugel reduziert werden, um das obige Problem der Wasserkühlung der Mutter zu lösen.
15 ist eine graphische Darstellung, bei der Lärm verglichen wird, wenn keine Druckluft in die Kühldüse (nicht gekühlt) eingeführt wurde und wenn Druckluft von 0,2 MPa, 0,35 MPa und 0,4 MPa eingeführt wurde. Wenn der Luftdruck auf 0,4 MPa eingestellt war, überschritt der Geräuschpegel das Geräusch der laufenden Kugelgewindespindel selbst. Daher ist eine Einstellung des Luftdrucks auf 0,35 MPa oder weniger wünschenswert.
16 stellt eine perspektivische Ansicht einer Linearführung als eine Bewegungsführungsvorrichtung dar, bei der die Bewegungsführungsvorrichtungs-Kühldüsen 51a und 51b gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung befestigt sind. Die Konfiguration der Linearführung wird nachfolgend unter Verwendung von Richtungen in Bezug auf eine Führungsschiene 52 beschrieben, die auf einer horizontalen Ebene angeordnet ist, wenn sie in ihrer Längsrichtung betrachtet wird, d.h. eine Links-Rechts-Richtung, eine Oben- und Unten-Richtung, und eine Vorwärts- und Rückwärtsrichtung, die in 16, dargestellt sind. Natürlich ist die Anordnung der Linearführung nicht auf solche links, rechts, oben, unten, vor und rück beschränkt.
Wie in 16 gezeigt ist, enthält die Linearführung die Führungsschiene 52, die in der Vorwärts- und Rückwärtsrichtung lang ist, und einen Block 54, der an der Führungsschiene 52 so montiert ist, dass er in der Vorwärts- und Rückwärtsrichtung bewegbar ist. Die Führungsschiene 52 und der Block 54 der Linearführung sind bekannt. Eine Vielzahl von Streifen von Rollelementrollenabschnitten 52a, in denen Rollelemente wie Kugeln und Rollen eine Rollbewegung ausführen, ist entlang der Längsrichtung auf der Führungsschiene 52 ausgebildet. Die Führungsschiene 52 weist eine obere Oberfläche 52-1, ein Paar linke und rechte Seitenflächen 52-2 und einer Bodenfläche 52-3 auf. Bolzeneinsetzlöcher 52b zur Befestigung der Führungsschiene 52 an einer Gegenstückkomponente sind mit konstanten Abständen in Längsrichtung in der Oberseite 52-1 der Führungsschiene 52 ausgebildet.
Der Block 54 ist an der Führungsschiene 52 so montiert, dass er die Führungsschiene 52 überspannt. Der Block 54 umfasst einen Blockkörper 55 und ein Paar Endkappen 53a und 53b, die an beiden Endflächen in der vorderen und hinteren Position befestigt sind. Optionen wie eine Enddichtung und eine Schmiermittelzufuhrvorrichtung sind, falls erforderlich, an Endoberflächen der Endkappen 53a und 53b angebracht.
17 zeigt eine Querschnittsansicht orthogonal zur Längsrichtung der Linearführung (eine Querschnittsansicht entlang der Linie XVII-XVII aus 16). Der Blockkörper 55 umfasst einen zentralen Abschnitt 55-1, der der oberen Fläche 52-1 der Führungsschiene 52 gegenüberliegt, und zwei Schenkelabschnitte 55-2, die den Seitenflächen 52-2 der Führungsschiene 52 zugewandt sind. Der Blockkörper 55 weist eine winkelförmige U-Form auf. Ein belasteter Rollelement-Rollabschnitt 55a, der dem Rollelement-Rollabschnitt 52a der Führungsschiene 52 zugewandt ist, und ein Rückführpfad 55b, der parallel zu dem geladenen Rollelement-Rollabschnitt 55a ausgerichtet ist, sind in einer inneren Oberfläche des Blockkörpers 55 ausgebildet. Ein U-förmiger Umkehrpfad, der den Rollelement-Rollabschnitt 55a und den Rückführpfad 55b verbindet, ist in jeder der Endkappen 53a und 53b ausgebildet.
Der belastete Rollelement-Rollabschnitt 55a, der Rückführpfad 55b und das Paar von Umkehrpfaden bilden einen Rollelement-Zirkulationspfad. Eine Vielzahl von Rollelementen 56 ist in dem Rollelement-Zirkulationspfad untergebracht. Um die Steifigkeit der Linearführung zu erhöhen, wird eine Vorbelastung auf die Linearführung aufgebracht, um die Rollelemente 56, die zwischen dem Rollelement-Rollabschnitt 52a und dem belasteten Rollelement-Rollabschnitt 55a angeordnet sind, zu komprimieren. Wenn der Block 54 relativ zu der Führungsschiene 52 bewegt wird, führen die Rollelemente 56 eine Rollbewegung dazwischen aus. Die Bewegung des Blocks 54 ist relativ zu der der Führungsschiene 52. Der Block 54 kann sich bewegen, oder die Führungsschiene 52 kann sich bewegen.
Wie in 16 gezeigt ist, ist das Paar von Kühldüsen 51a und 51b an beiden Endflächen in der Vorwärts- und Rückwärtsrichtung des Blocks 54 befestigt. Die Kühldüsen 51a und 51b weisen jeweils eine Öffnung 61 (siehe 18B) in einer inneren Oberfläche auf, welche der Führungsschiene 52 gegenüberliegt. Eine Luftströmung wird von der Öffnung 61 geblasen, um die Führungsschiene 52 zu kühlen. Ein Einlass 57 jeder der Kühldüsen 51a und 51b ist mit einem Rohr verbunden, das der Kühldüse 51a oder 51b Druckluft zuführt.
18A zeigt eine perspektivische Außenansicht der Kühldüse 51a. 18B stellt eine perspektivische Ansicht dar, die entlang der Linie b-b aus 18A dar. Die Kühldüse 51a hat die gleiche Konfiguration wie die Kühldüse 51b; Demnach wird nur die Konfiguration der Kühldüse 51a beschrieben. Wie in 18A gezeigt ist, umfasst die Kühldüse 51a einen zentralen Abschnitt 51-1, der der oberen Oberfläche 52-1 der Führungsschiene 52 zugewandt ist, und ein Paar von Schenkelabschnitten 51-2, die den Seitenflächen 52-2 der Führungsschiene 52 zugewandt sind. Die Kühldüse 51a weist eine winkelförmige U-Form auf. Wie in 18B gezeigt ist, umfasst die Öffnung 61 eine obere oberflächenseitige Öffnung 61a, die in dem zentralen Abschnitt 51-1 angeordnet ist, und eine seitliche oberflächenseitige Öffnung 61b, die in dem Schenkelabschnitt 51-2 angeordnet ist. Darüber hinaus enthält die Kühldüse 51a in einem Verbindungsabschnitt 58, der mit dem Block 54 verbunden ist, Einlässe 59a und 59b, durch die Luft außerhalb des Verbindungsabschnitts 58 aufgenommen wird. Die Einlässe 59a und 59b sind in dem zentralen Abschnitt 51-1 und dem Schenkelabschnitt 51-2 ausgebildet. Die Einlässe 59a und 59b bilden Teile von Führungspfaden 60a und 60b (siehe 19), die Luft außerhalb der Kühldüse 51a ansaugen. Die Kühldüse 51a ist an der Endkappe 53a durch ein Befestigungselement, wie eine Schraube, befestigt. Ein Durchgangsloch 65 für das Befestigungselement ist in der Kühldüse 51a ausgebildet.
Die Kühldüse 51a umfasst ein erstes Element 62 an einem Ende in der Längsrichtung der Führungsschiene 52 und ein zweites Element 63 an dem anderen Ende. Ein interner Durchgang 64, in den Luft eingeführt wird, und die Öffnung 61 zum Freigeben eines Luftstroms zu der Führungsschiene 52 werden zwischen dem ersten Element 62 und dem zweiten Element 63 definiert. Der interner Durchgang 64 erstreckt sich in der Links-Rechts-Richtung lang durch den zentralen Abschnitt 51-1 der Kühldüse 51a und biegt sich an beiden Endabschnitten in der Links-Rechts-Richtung, um sich nach unten durch die Schenkelabschnitte 51-2 zu erstrecken. Das erste Element 62 und das zweite Element 63 sind aus Harz oder Metall hergestellt. Das erste Element 62 und das zweite Element 63 sind durch ein Befestigungselement, wie eine Schraube, miteinander verbunden.
19 zeigt eine vertikale Querschnittsansicht der Kühldüse 51a (eine Querschnittsansicht entlang der Linie b-b aus 18A). Wie in 19 gezeigt ist, ist die obere oberflächenseitige Öffnung 61a durch eine die Öffnung bildende Fläche 62a des ersten Elements 62 und eine die Öffnung bildende Oberfläche 63a des zweiten Elements 63 definiert. Die obere oberflächenseitige Öffnung 61a kommuniziert mit dem internen Durchgang 64. Der Querschnitt der oberen oberflächenseitigen Öffnung 61a ist als ein Schlitz geformt, der bogenförmig gekrümmt ist.
Die obere oberflächenseitige Öffnung 61a enthält einen ersten konischen Bereich S1, in dem die Breite zwischen der die Öffnung bildende Fläche 62a und der die Öffnung bildende Fläche 63a vorübergehend verringert wird, und einen zweiten konischen Bereich S2, in dem die Breite allmählich zunimmt, von einem Eingang zu einem Ausgang. Eine Ablenkfläche 66a ist angrenzend an und stromabwärts der oberen oberflächenseitigen Öffnung 61a angeordnet. Die Ablenkfläche 66a ist als eine gekrümmte Fläche mit bogenförmigem Querschnitt ausgebildet. Der Querschnitt der Ablenkfläche 66a kann auch anstelle des Bogens in einer polygonalen Form ausgebildet sein. Die Ablenkfläche 66a zieht den Luftstrom zu sich hin an, der von der oberen oberflächenseitigen Öffnung 61a freigegeben wird, um den Luftstrom entlang der Oberfläche abzulenken. Wenn der Luftstrom abgelenkt wird, entwickelt sich ein Niederdruckbereich auf der Ablenkfläche 66a aufgrund des Coanda-Effekts, der die Luft anzieht. Der Führungspfad 60a einschließlich des Einlasses 59a und einer Führungsfläche 67a ist stromaufwärts der oberen oberflächenseitigen Öffnung 61a vorgesehen. Die Luft wird entlang des Führungspfades 60a, die stromaufwärts der oberen oberflächenseitigen Öffnung 61a angeordnet sind, angesaugt. Der angesaugte Luftstrom wird in dem von der oberen oberflächenseitigen Öffnung 61a freigesetzten Gasstrom mitgerissen. Der verstärkte Luftstrom geht zu der oberen Oberfläche 52-1 der Führungsschiene 52 entlang einer geneigten Oberfläche 68a über.
Der Schenkelabschnitt 51-2 der Kühldüse 51a ist mit der Seitenflächenseitenöffnung 61b versehen. Wie in der oberen oberflächenseitigen Öffnung 61a befindet sich eine Ablenkfläche 66b angrenzend an und stromabwärts der Seitenflächenseitenöffnung 61b. Eine geneigte Oberfläche 68b ist angrenzend an und stromabwärts der Ablenkfläche 66b angeordnet. Der Führungspfad 60b einschließlich des Einlasses 59b und einer Führungsfläche 67b ist stromaufwärts der Seitenflächenseitenöffnung 61b vorgesehen. Wenn ein Luftstrom von der Seitenflächenseitenöffnung 61b freigegeben wird, entwickelt sich auf der Ablenkfläche 66b aufgrund des Coanda-Effekts ein Niederdruckbereich, um entlang des Führungspfades 60b Luft zu ziehen. Der angesaugte Luftstrom wird in dem von der Seitenflächenseitenöffnung 61b freigesetzten Luftstrom mitgerissen. Der verstärkte Luftstrom geht zu der Seitenfläche 52-2 der Führungsschiene 52 entlang der geneigten Oberfläche 68b über.
Gemäß der Bewegungsführungsvorrichtungs-Kühldüse der Ausführungsform wird die Führungsschiene 52 mit dem verstärkten Luftstrom gekühlt; Dementsprechend kann sogar die Gaskühlung die Linearführung wirksam kühlen.
Die Bewegungsführungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die Ausführungsform beschränkt, sondern kann auch in anderen Ausführungsformen innerhalb des Bereichs realisiert werden, der den Kern der vorliegenden Erfindung nicht verändert. Beispielsweise wird die Linearführung als die Bewegungsführungseinrichtung in der Ausführungsform verwendet. Es kann jedoch auch eine Wellenführung (ball spline) oder eine Kugelbuchse (ball bushing) verwendet werden.
Bezugszeichenliste

1: Schraubenwelle
2: Mutter
4, 41: Kühldüse (für eine Schraubenvorrichtung)
4-1, 4-2: Geteilte Düse
5: Verbindungsabschnitt
6, 42: Einlass
7: Öffnung
8: interner Durchgang
10: Führungspfad
16: Innenwand
17: Außenwand
27: Ablenkfläche
28: Diffusor
29: Rand
31: Kompressionsmaschine (Einrichtung zum Einleiten von Gas)
32: Luftrohr (Einrichtung zum Einleiten von Gas)
33: Druckminderventil (Druckregler, Gaseinleitungseinrichtung)
51a, 51b: Kühldüse (für eine Bewegungsführungseinrichtung)
52: Führungsschiene
54: Blöcke
56: Rollelement
64: interner Durchgang
61a, 61b: Öffnung
66a, 66b: Ablenkfläche
60a, 60b: Führungspfad

Claims

Schraubenvorrichtungs-Kühldüse (4, 41) zum Kühlen von mindestens einer Schraubenwelle (1) und einer Mutter (2), wobei die Kühldüse (4, 41) so angeordnet ist, dass sie mindestens eine der Schraubenwelle (1) und der Mutter (2) umgibt, wobei die Kühldüse (4, 41) umfasst: einen internen Durchgang (8), in den Gas eingeführt wird; eine Öffnung (7) zum Freigeben eines in den internen Durchgang (8) eingeführten Gasstromes; eine an die Öffnung (7) angrenzende Ablenkfläche (27) zum Umlenken des von der Öffnung (7) freigesetzten Gasstromes; und einen Führungspfad (10) zum Einziehen von Gas außerhalb der Kühldüse (4, 41), wobei das Gas außerhalb der Kühldüse (4, 41) durch einen Niederdruckbereich eingezogen wird, der durch den an der Ablenkfläche (27) umgelenkten Gasstrom generiert wird.
Die Schraubenvorrichtungs-Kühldüse (4, 41) nach Anspruch 1, enthaltend einen vor der Öffnung (7) mit der Mutter (2) oder der Schraubenwelle (1) verbundenen Verbindungsabschnitt (5), wobei der Führungspfad (10) einen Einlass zur Aufnahme von Gas außerhalb des Verbindungsabschnitts (5) in den Verbindungsabschnitt (5) aufweist.
Die Schraubenvorrichtungs-Kühldüse (4, 41) nach Anspruch 1 oder 2, enthaltend einen in einer stromabwärtigen Endfläche vorgesehene Kante, die stromabwärts progressiv von einem Außenumfang zu einem Innenumfang absteht.
Die Schraubenvorrichtungs-Kühldüse (4, 41) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Kühldüse (4, 41) durch Kopplung mehrerer bogenförmig geteilter Düsen ausgebildet ist.
Eine Schraubenvorrichtung mit einer Kühldüse (4, 41), umfassend: die Schraubenvorrichtungs-Kühldüse (4, 41) nach einem der Ansprüche 1 bis 4; und eine Schraubenvorrichtung einschließlich der Schraubenwelle (1) und der Mutter (2).
Ein Schraubenvorrichtungs-Kühlsystem, umfassend: die Schraubenvorrichtungs-Kühldüse (4, 41) nach einem der Ansprüche 1 bis 4; und Mittel zum Einleiten von Gas in den internen Durchgang (10) der Kühldüse (4, 41).
Bewegungsführungsvorrichtungs-Kühldüse (51a, 51b) für die Kühlung von mindestens einer Führungsschiene (52) und einem derart über ein Rollelement (56) mit der Führungsschiene (52) zusammengefügten Block, dass eine Relativbewegung möglich ist, wobei die Kühldüse (51a, 51b) aufweist: einen internen Durchgang, in den Gas eingeführt wird; eine Öffnung (61a, 61b) zum Freigeben eines in den internen Durchgang eingeführten Gasstromes; eine an die Öffnung (61a, 61b) angrenzende Ablenkfläche (66a, 66b) zum Umlenken des von der Öffnung (61a, 61b) freigesetzten Gasstromes; und einen Führungspfad zum Einziehen von Gas außerhalb der Kühldüse (51a, 51b), wobei das Gas außerhalb der Kühldüse (51a, 51b) durch einen Niederdruckbereich eingezogen wird, der durch den an der Ablenkfläche (66a, 66b) umgelenkten Gasstrom generiert wird.