JP2012092917A - Ball screw device - Google Patents

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Junji Mizuguchi
水口淳二
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ball screw device in which dynamic friction torque hardly increases even when a nut is contracted by cooling.SOLUTION: This ball screw device includes a screw shaft 10, a nut 20 screwed to the screw shaft 10 through a plurality of rolling elements 30, and a cooling structure 40 to cool the nut 20, wherein the plurality of rolling elements 30 each provided with a pre-load in a two-point contact state by using a pre-load direction as a tensile direction are incorporated between a thread groove 10a of the screw shaft 10 and a thread groove 20a of the nut 20. Circulation paths 21c, 22c and a second through-hole 52 are formed in the nuts 21, 22 and a spacer 50, and a cooling medium is supplied to them to form a cooling structure. A sealing structure 70 is arranged between the circulation paths 21c, 22c and the second through-hole 52. The cooling through-holes 20b, 20c, a tube 4, a cooling liquid introduction pipe 5 and a cooling liquid discharge pipe 6 have shapes and areas of the respective passage cross-sectional surfaces identical to or nearly identical to one another, and they are connected in series to one another.

Description

本発明は、ボールねじ装置に関し、特に、ナットを冷却可能なボールねじ装置に関する。   The present invention relates to a ball screw device, and more particularly to a ball screw device capable of cooling a nut.

従来より、送りねじ軸と、該送りねじ軸に螺合して相対的に回転可能とされた送りナットとを有するねじ装置では、回転時に点接触又は面接触が生じるため、熱源(例えば、前記送りナット)に冷却手段が設けられることがあった。
このようなねじ装置としては、前記冷却手段(熱交換器)として、冷媒が循環する冷却パイプを前記送りナット内に配設したねじ装置が開示されている(例えば、特許文献1)。
Conventionally, in a screw device having a feed screw shaft and a feed nut screwed into the feed screw shaft to be relatively rotatable, point contact or surface contact occurs during rotation. The feed nut) may be provided with cooling means.
As such a screw device, a screw device in which a cooling pipe in which a refrigerant circulates is disposed in the feed nut is disclosed as the cooling means (heat exchanger) (for example, Patent Document 1).

特開昭52−63557号公報JP 52-63557 A

しかしながら、特許文献1に開示されたねじ装置では、熱交換器によって冷却された送りナットに熱収縮が生じ、結果として、トルクが上昇する問題があった。
具体的に、ねじ装置の温度上昇値θは、下記式(1)で表される。なお、下記式(1)において、tは経過時間、CMはねじ装置の熱容量、βはねじ装置からの単位時間、単位温度差あたりの放熱量、Qはナットから発生する単位時間当たりの熱量である。
However, in the screw device disclosed in Patent Document 1, heat shrinkage occurs in the feed nut cooled by the heat exchanger, and as a result, there is a problem that torque increases.
Specifically, the temperature rise value θ of the screw device is represented by the following formula (1). In the following formula (1), t is the elapsed time, CM is the heat capacity of the screw device, β is the unit time from the screw device, the amount of heat released per unit temperature difference, and Q is the amount of heat per unit time generated from the nut. is there.

Figure 2012092917
Figure 2012092917

また、式(1)におけるQは、下記式(2)で表される。なお、下記式(2)において、Tは動摩擦トルク、nは軸回転数である。
Q=Tx60nx2π/1000=0.12πnT・・・・・・式(2)
特許文献1に示されているように、送りナットを単に冷却すると、式(1)のβが大きくなるが、上述のように同時にトルクが上昇してしまうと、式(2)よりQも大きくなってしまい、Q/βで得られる温度上昇値は大きくなる。従って、送りナットを単に冷却することにより、トータルとしての冷却効率は落ちてしまうという問題があった。
Further, Q in the formula (1) is represented by the following formula (2). In the following formula (2), T is the dynamic friction torque, and n is the rotational speed of the shaft.
Q = Tx60nx2π / 1000 = 0.12πnT (2)
As shown in Patent Document 1, if the feed nut is simply cooled, β in equation (1) increases, but if the torque increases simultaneously as described above, Q is also larger than in equation (2). As a result, the temperature rise value obtained by Q / β increases. Therefore, there is a problem that the cooling efficiency as a whole is reduced by simply cooling the feed nut.

ここで、図10及び図11は予圧形式ごとの予圧方向とナットの熱収縮方向との関係を示した模式図である。図10は予圧方向を圧縮方向とした2点接触状態の予圧形式を示す図であり、図11はオーバーサイズボール予圧状態を示す図である。
図10及び図11に示すように、ボールねじ装置1は、ねじ軸10と、ねじ軸10に対し、複数の転動体30を介して螺合するナット20とを有する。転動体30は、ねじ軸10のねじ溝10aとナット20のねじ溝20aとの間で予圧が付与されている。
Here, FIG.10 and FIG.11 is the schematic diagram which showed the relationship between the preload direction for every preload form, and the heat contraction direction of a nut. FIG. 10 is a diagram showing a preload form in a two-point contact state in which the preload direction is the compression direction, and FIG.
As shown in FIGS. 10 and 11, the ball screw device 1 includes a screw shaft 10 and a nut 20 that is screwed onto the screw shaft 10 via a plurality of rolling elements 30. The rolling element 30 is preloaded between the screw groove 10 a of the screw shaft 10 and the screw groove 20 a of the nut 20.

ナット20が冷却されて中心方向へ向かう熱収縮fが起きた場合、図10及び図11に示す予圧状態では、予圧荷重Fa0を高くする方向にナット20が収縮してしまい、動摩擦トルクが上昇してしまう。そこで、本発明は上記の問題点に着目してなされたものであり、その目的は、冷却によってナットが収縮したときにも、動摩擦トルクが上昇しにくいボールねじ装置を提供することにある。   When the nut 20 is cooled and thermal contraction f toward the center occurs, in the preload state shown in FIGS. 10 and 11, the nut 20 contracts in the direction of increasing the preload Fa0, and the dynamic friction torque increases. End up. Accordingly, the present invention has been made paying attention to the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a ball screw device in which the dynamic friction torque hardly increases even when the nut contracts due to cooling.

前記課題を解決するため、本発明者が鋭意検討を重ねた結果、トータルの予圧荷重がほとんど増加しない予圧形式を採用することにより、冷却によってナットが収縮したときにも動摩擦トルクが上昇しにくいことを知見した。
本発明は、本発明者による前記知見に基づくものであり、上記課題を解決するための本発明の請求項1に係るボールねじ装置は、一のねじ軸と、複数の転動体を介して前記ねじ軸に螺合する複数のナットと、軸方向に配列された前記複数のナット間に配置される間座と、前記ナットを冷却する冷却手段とを備え、前記転動体が、予圧方向を引張り方向として2点接触状態で予圧を付与され、前記冷却手段が、前記複数のナットの少なくとも一のナット軸方向に沿って形成された複数の冷却用貫通孔及び該冷却用貫通孔に対応して前記間座に形成された貫通穴を含み、隣り合う冷却用貫通孔は、断面形状および断面積が同じかほぼ同じであり、前記ナットの軸方向端部で、これらの冷却用貫通孔が、流路断面の形状および面積が同じかほぼ同じである流路形成部材で直列に接続されて流路をなし、該流路の入口および出口に、流路断面の形状および面積が同じかほぼ同じである冷却媒質導入配管および冷却媒質排出配管が直列に接続され、前記複数のナットの少なくとも一のナットに形成された前記冷却用貫通孔の一方の開口部と、前記間座に形成された前記貫通穴の一方の開口部との間に生じるすきまを密封する密封手段が設けられることを特徴としている。
In order to solve the above-mentioned problems, the present inventor has made extensive studies and, as a result of adopting a preload type in which the total preload is hardly increased, the dynamic friction torque is hardly increased even when the nut is contracted by cooling. I found out.
This invention is based on the said knowledge by this inventor, The ball screw apparatus which concerns on Claim 1 of this invention for solving the said subject is the said screw via one screw shaft and several rolling elements. A plurality of nuts screwed to the screw shaft; spacers arranged between the plurality of nuts arranged in the axial direction; and cooling means for cooling the nuts, wherein the rolling element pulls in a preload direction. A preload is applied in a two-point contact state as a direction, and the cooling means corresponds to the plurality of cooling through holes formed along at least one nut axial direction of the plurality of nuts and the cooling through holes. The through holes formed in the spacer, including adjacent through holes, have the same or substantially the same cross-sectional shape and cross-sectional area, and at the axial end of the nut, these cooling through holes are The shape and area of the channel cross section is the same or nearly the same A flow path forming member is connected in series to form a flow path, and a cooling medium introduction pipe and a cooling medium discharge pipe having the same or almost the same shape and area of the cross section of the flow path are connected in series to the inlet and outlet of the flow path. And a gap formed between one opening of the cooling through hole formed in at least one of the plurality of nuts and one opening of the through hole formed in the spacer. It is characterized in that a sealing means for sealing is provided.

本発明の請求項1に係るボールねじ装置によれば、冷却手段がナットに具備されると共に、前記ナットの予圧方式を引張り方向の2点接触予圧としたので、径方向への収縮は予圧荷重を高める方向に作用するが軸方向への収縮はこれを軽減するように作用するため、トータルの予圧荷重はほとんど増加しない。従って、冷却によってナットが収縮したときにも、動摩擦トルクが上昇しにくいボールねじ装置を提供することができる。また、本発明の請求項1に係るボールねじ装置によれば、隣り合う冷却用貫通孔を、これらと断面積が異なる流路形成部材を接続して流路を形成したものと比較して、流路内を流れる冷却媒質の圧力損失が小さいため、冷却効率が高いものとなる。更にまた、本発明の請求項1に係るボールねじ装置によれば、ダブルナット予圧が付与され、複数のナットに形成された循環路と、間座を貫通する貫通穴とを繋ぐことで複数のナットを同時に冷却でき、間座の貫通穴の開口部とナットの循環路の開口部との間に密着部材を設けることで冷却媒体の漏れを防止することができる。したがって、ダブルナット予圧ボールねじを効率的に冷却でき、かつナットから冷却媒体の漏れを防止することができるボールねじ装置を提供することができる。   According to the ball screw device of the first aspect of the present invention, since the cooling means is provided in the nut and the preloading method of the nut is the two-point contact preload in the pulling direction, the shrinkage in the radial direction is a preload load. However, since the contraction in the axial direction acts to alleviate this, the total preload is hardly increased. Therefore, it is possible to provide a ball screw device in which the dynamic friction torque hardly increases even when the nut contracts due to cooling. Further, according to the ball screw device according to claim 1 of the present invention, the adjacent cooling through-holes are compared with those formed by connecting the flow path forming members having different cross-sectional areas to form the flow paths. Since the pressure loss of the cooling medium flowing in the flow path is small, the cooling efficiency is high. Furthermore, according to the ball screw device according to claim 1 of the present invention, a double nut preload is applied, and a plurality of circulation paths formed in the plurality of nuts and a plurality of through holes penetrating the spacer are connected. The nut can be cooled at the same time, and leakage of the cooling medium can be prevented by providing a close contact member between the opening of the through hole of the spacer and the opening of the circulation path of the nut. Therefore, it is possible to provide a ball screw device that can efficiently cool the double nut preload ball screw and prevent leakage of the cooling medium from the nut.

本発明に係るボールねじ装置の第1の実施形態における構成を示す軸方向に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the axial direction which shows the structure in 1st Embodiment of the ball screw apparatus which concerns on this invention. 図1のボールねじ装置のA矢視図である。It is an A arrow directional view of the ball screw device of FIG. 本発明に係るボールねじ装置の第1の実施形態において引張方向を予圧方向とした2点接触状態の予圧状態と収縮との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the preload state of a two-point contact state which made the tension direction the preload direction, and shrinkage | contraction in 1st Embodiment of the ball screw apparatus which concerns on this invention. 本発明に係るボールねじ装置の第2の実施形態における構成を示す軸方向に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the axial direction which shows the structure in 2nd Embodiment of the ball screw apparatus which concerns on this invention. 実施例2における密封手段の構成を示す軸方向に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the axial direction which shows the structure of the sealing means in Example 2. FIG. 実施例2における別の密封手段の構成を示す軸方向に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the axial direction which shows the structure of another sealing means in Example 2. FIG. 実施例1のボールねじ装置を駆動し、ナットを冷却したときのナットの温度上昇値とトルクを同時に測定した結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having measured the temperature rise value and torque of a nut at the time of driving the ball screw apparatus of Example 1 and cooling a nut. 比較例1のボールねじ装置を駆動し、ナットを冷却したときのナットの温度上昇値とトルクを同時に測定した結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having measured the temperature rise value and torque of a nut at the time of driving the ball screw apparatus of the comparative example 1, and cooling a nut. 比較例1のボールねじ装置の構成を示す軸方向に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the axial direction which shows the structure of the ball screw apparatus of the comparative example 1. 予圧方向を圧縮方向とした2点接触状態の予圧状態と収縮との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the preload state of a two-point contact state which made the preload direction the compression direction, and contraction. オーバーサイズボール予圧状態と収縮との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between an oversize ball | bowl preload state and shrinkage | contraction.

(第1の実施形態)
以下、本発明に係るボールねじ装置の第1の実施形態について図面を参照して説明する。図1は、本発明に係るボールねじ装置の第1の実施形態における構成を示す軸方向に沿う断面図である。
図1に示すように、本実施形態のボールねじ装置1は、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ねじ溝10aに対向するようにねじ溝20aが形成されている。ねじ溝10aとねじ溝20a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。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of a ball screw device according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view along the axial direction showing the configuration of the ball screw device according to the first embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the ball screw device 1 of this embodiment includes a screw shaft 10 and a nut 20. The screw shaft 10 and the nut 20 are screwed together via a plurality of rolling elements 30. The nut 20 is formed in a cylindrical shape with an inner diameter larger than the outer diameter of the screw shaft 10. A screw groove 20 a is formed on the inner peripheral surface of the nut 20 so as to face the screw groove 10 a formed in a spiral shape on the outer peripheral surface of the screw shaft 10. The rolling element 30 can roll on the rolling path formed by the thread groove 10a and the thread groove 20a.

本実施形態のボールねじは、図1に示すように、半円弧状のチューブ(流路形成部材)4と、冷却液導入配管(冷却媒質導入配管)5と、冷却液排出配管(冷却媒質排出配管)6と、コネクタ71〜74とを備えている。図1において、ボール循環部材およびシールは省略されている。   As shown in FIG. 1, the ball screw of this embodiment includes a semicircular arc tube (flow path forming member) 4, a coolant introduction pipe (cooling medium introduction pipe) 5, and a coolant discharge pipe (cooling medium discharge). Piping) 6 and connectors 71 to 74 are provided. In FIG. 1, the ball circulation member and the seal are omitted.

ナット20には、軸方向に貫通する2つの冷却用貫通孔20b,20cが、ナット20の直径方向で対向する位置に形成されている。ナット20のフランジ20d側の端部で、これらの冷却用貫通孔20b,20cが半円弧状のチューブ4により接続されている。チューブ4の一端と冷却用貫通孔20bは、コネクタ71で連結されている。チューブ4の他端と冷却用貫通孔20cは、コネクタ72で連結されている。これにより、冷却用貫通孔20b、20cとチューブ4からなる流路が形成されている。   In the nut 20, two cooling through holes 20 b and 20 c penetrating in the axial direction are formed at positions facing each other in the diameter direction of the nut 20. These through holes 20b and 20c for cooling are connected by a semicircular arc-shaped tube 4 at the end of the nut 20 on the flange 20d side. One end of the tube 4 and the cooling through hole 20 b are connected by a connector 71. The other end of the tube 4 and the cooling through hole 20 c are connected by a connector 72. Thereby, the flow path which consists of the through-holes 20b and 20c for cooling and the tube 4 is formed.

冷却用貫通孔20bのチューブ4が接続されていない端部が、コネクタ73を介して冷却液導入配管5と接続されている。冷却用貫通孔20cのチューブ4が接続されていない端部が、コネクタ74を介して冷却液排出配管6と接続されている。すなわち、この流路の入口および出口は、冷却用貫通孔20b,20cのチューブ4で接続されていない端部に設けてある。図2に図1のボールねじ装置1のA矢視図を示す。   The end of the cooling through hole 20 b where the tube 4 is not connected is connected to the coolant introduction pipe 5 via the connector 73. The end portion of the cooling through hole 20 c to which the tube 4 is not connected is connected to the coolant discharge pipe 6 via the connector 74. That is, the inlet and outlet of this flow path are provided at the ends of the cooling through holes 20b and 20c that are not connected by the tube 4. FIG. 2 shows a view of the ball screw device 1 of FIG.

これにより、冷却液は、冷却液導入配管5→コネクタ73→ナット20の冷却用貫通孔20b→コネクタ71→チューブ4→コネクタ72→ナット1の冷却用貫通孔20c→コネクタ74→冷却液排出配管6の順に流れる。この冷却液の流れにおいて、直接的には冷却用貫通孔20b、20c内の冷却水の流れにより、ナット20が冷却される。
この実施形態のボールねじによれば、ナット20の冷却用貫通孔20b、20cとチューブ4からなる流路、この流路の出入り口に接続される冷却液導入配管5と冷却液排出配管6の全てにおいて、流路断面(流路の断面形状および断面積)が同じであるため、冷却液の圧力損失が小さくなる。よって、冷却効率が高くなり、冷却液供給用ポンプの負担も軽減される。
As a result, the coolant is supplied from the coolant introduction pipe 5 → the connector 73 → the cooling through hole 20 b of the nut 20 → the connector 71 → the tube 4 → the connector 72 → the cooling through hole 20 c of the nut 1 → the connector 74 → the cooling liquid discharge pipe. It flows in order of 6. In the flow of the cooling liquid, the nut 20 is cooled directly by the flow of the cooling water in the cooling through holes 20b and 20c.
According to the ball screw of this embodiment, all of the cooling fluid introduction piping 5 and the cooling fluid discharge piping 6 connected to the flow path composed of the cooling through holes 20b and 20c of the nut 20 and the tube 4, and the inlet / outlet of this flow path. , The flow path cross-section (the cross-sectional shape and cross-sectional area of the flow path) is the same, so the pressure loss of the coolant is reduced. Therefore, the cooling efficiency is increased and the burden on the coolant supply pump is reduced.

また、2つの冷却用貫通孔20b、20cが冷却液導入配管5に対して直列に接続されていることから、流速が一定に保持されるため、2つの冷却用貫通孔20b、20cが冷却液導入配管5に対して並列に接続されている場合のように、分岐点で流路断面が大きくなって流速が低下する場合と比較して、冷却効果が高くなる。   In addition, since the two cooling through holes 20b and 20c are connected in series to the coolant introduction pipe 5, the flow rate is kept constant, so the two cooling through holes 20b and 20c are provided with the coolant. The cooling effect is enhanced as compared with the case where the flow passage cross section becomes larger at the branch point and the flow velocity is reduced as in the case where the inlet pipe 5 is connected in parallel.

ねじ軸10のねじ溝10aと、ナット20のねじ溝20aとの間には、予圧方向を引張り方向として、予圧荷重Fa0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。
図3は、引張方向を予圧方向とした2点接触状態の予圧状態と収縮との関係を示す図である。
Between the screw groove 10a of the screw shaft 10 and the screw groove 20a of the nut 20, a plurality of rolling elements 30 which are offset lead preloaded (two-point contact preload) with a preload load Fa0 with the preload direction set as the tension direction are incorporated. It is.
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the preload state and the contraction in the two-point contact state where the tension direction is the preload direction.

図3に示すように、引張方向の2点接触予圧をナット20に与えた場合は、径方向への熱収縮f1は予圧荷重Fa0を高める方向に作用するが、軸方向への熱収縮f2はこれを軽減するように作用するため、トータルの予圧荷重はほとんど増加しない。
このため、本発明に係るボールねじ装置1では、引張方向の2点接触予圧をナット20に与えることにより、ナット20を冷却しても予圧トルクが増大することなく効率的にボールねじ装置1全体を冷却することができる。
As shown in FIG. 3, when a two-point contact preload in the tensile direction is applied to the nut 20, the thermal contraction f1 in the radial direction acts in a direction to increase the preload load Fa0, but the thermal contraction f2 in the axial direction is Since this acts to reduce this, the total preload is hardly increased.
For this reason, in the ball screw device 1 according to the present invention, the two-point contact preload in the tensile direction is applied to the nut 20, so that the preload torque does not increase even if the nut 20 is cooled, and the ball screw device 1 is efficiently Can be cooled.

(第2の実施形態)
図4は、本発明に係るボールねじ装置の第2の実施形態を示す図である。図4に示すように、本実施形態は、第1の実施形態が予圧方式として、オフセットリード予圧を採用したのに対し、ダブルナット予圧方式を採用している。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a view showing a second embodiment of the ball screw device according to the present invention. As shown in FIG. 4, this embodiment employs a double nut preload system, whereas the first embodiment employs an offset lead preload as the preload system.

具体的には、図4に示すように、本実施形態のボールねじ装置1は、共通のねじ軸10に、複数の転動体30を介して螺合する第1のナット21及び第2のナット22と、間座50とを有する。間座50は、第1のナット21及び第2のナット22の内径とほぼ同じ内径を有する円環状をなし、第1のナット21と第2のナット22との相対回転を阻止する。また、間座50が設けられることによって、第1のナット21及び第2のナット22のそれぞれのねじ溝21a,22aと、ボールねじ10のねじ溝10aとの間に組み込まれる複数の転動体30に予圧荷重Fa0で2点接触状態の予圧が与えられている。なお、予圧方向は第1の実施形態と同様に引張方向である。   Specifically, as shown in FIG. 4, the ball screw device 1 of the present embodiment includes a first nut 21 and a second nut that are screwed onto a common screw shaft 10 via a plurality of rolling elements 30. 22 and a spacer 50. The spacer 50 has an annular shape having substantially the same inner diameter as the inner diameters of the first nut 21 and the second nut 22, and prevents relative rotation between the first nut 21 and the second nut 22. Further, by providing the spacer 50, a plurality of rolling elements 30 incorporated between the thread grooves 21 a and 22 a of the first nut 21 and the second nut 22 and the thread groove 10 a of the ball screw 10. A preload in a two-point contact state is given by a preload load Fa0. Note that the preload direction is the tensile direction as in the first embodiment.

次に、第2の実施形態における密封手段を図面5を参照にして以下に説明する。第1のナット21及び第2のナット22と、間座50との間には、密封手段70が設けられている。具体的には、第1のナット21及び第2のナット22のそれぞれの間座50との接触面21b,22bに、循環路21c、22cの一方(接触面21b,22b側)の開口部を囲むように第1の収容部(凹部)21d、22dが形成されている。そして、第1の収容部21d、22dには、循環路21c,22cを囲む円環状の弾性部材71が設置されている。弾性部材71は、例えば、Oリング等である。密封手段70は、第1の収容部21d、22dと弾性部材71とを有してなる。このようにして第1のナット21及び第2のナット22と、間座50との間に密封手段70が設けられることにより、この部分から冷却媒体が漏れない構造となっている。なお、密封手段70は密封状態を確実にするものであって、間座50との密封状態が十分であれば、密封手段70は、第1のナット21及び第2のナット22のいずれかであってもよく、第1の収容部21d、22dの両方に必ず設けられなくともよい。   Next, the sealing means in 2nd Embodiment is demonstrated below with reference to FIG. A sealing means 70 is provided between the first nut 21 and the second nut 22 and the spacer 50. Specifically, one of the circulation paths 21c and 22c (on the contact surfaces 21b and 22b side) is provided on the contact surfaces 21b and 22b of the first nut 21 and the second nut 22 with the spacer 50, respectively. First accommodating portions (concave portions) 21d and 22d are formed so as to surround. And the annular | circular shaped elastic member 71 surrounding the circulation paths 21c and 22c is installed in the 1st accommodating parts 21d and 22d. The elastic member 71 is, for example, an O-ring. The sealing means 70 includes first accommodating portions 21 d and 22 d and an elastic member 71. Thus, the sealing means 70 is provided between the first nut 21 and the second nut 22 and the spacer 50, so that the cooling medium does not leak from this portion. The sealing means 70 ensures a sealed state, and if the sealing state with the spacer 50 is sufficient, the sealing means 70 is either the first nut 21 or the second nut 22. There may be, and it does not necessarily need to be provided in both the 1st accommodating parts 21d and 22d.

また、第2の実施形態における別の密封手段を図面6を参照して説明する。本実施形態に係るボールねじ装置は、密封手段の構成が前述の密封手段の実施形態と異なるだけであるので、同じ符号を付した同様の構成については説明を省略する。
図6に示すように、本実施形態は、間座50とナット21,22との間に設置される密封手段70を間座50側に形成したことを特徴とする。具体的には、間座50における第1のナット21に対向する一方の面50a、及び間座50における第2のナット22に対向する他方の面50bのそれぞれに、第2の貫通穴52の一方の開口部分を囲むように第2の収容部(凹部)51が形成され、これら第2の収容部51に弾性部材(例えば、Oリング等)71が設置されている。密封手段70は、第2の収容部51と弾性部材71とを有してなる。なお、密封手段70は密封状態を確実にするものであって、間座50との密封状態が十分であれば、密封手段70は、第1のナット21及び第2のナット22のいずれかであってもよく、第2の収容部51,51が両面50a,50bの両面に必ず設けられなくともよい。
Further, another sealing means in the second embodiment will be described with reference to FIG. The ball screw device according to the present embodiment is different from the above-described embodiment of the sealing means only in the configuration of the sealing means, and thus the description of the same configuration given the same reference numeral is omitted.
As shown in FIG. 6, the present embodiment is characterized in that a sealing means 70 installed between the spacer 50 and the nuts 21 and 22 is formed on the spacer 50 side. Specifically, the second through hole 52 is formed on one surface 50a of the spacer 50 facing the first nut 21 and the other surface 50b of the spacer 50 facing the second nut 22 respectively. A second accommodating portion (concave portion) 51 is formed so as to surround one opening portion, and an elastic member (for example, an O-ring or the like) 71 is installed in the second accommodating portion 51. The sealing means 70 includes a second accommodating portion 51 and an elastic member 71. The sealing means 70 ensures a sealed state, and if the sealing state with the spacer 50 is sufficient, the sealing means 70 is either the first nut 21 or the second nut 22. The second storage portions 51 and 51 may not necessarily be provided on both surfaces of the both surfaces 50a and 50b.

このように、密封手段70を間座50側に形成したことにより、例えば、間座50側に第2の収容部51を形成すればいいので、従来のナットをそのまま用いることができ、製造コストを低減させることができる。
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されずに、種々の変更、改良を行うことができる。例えば、弾性部材を収容する収容部は、間座の一方の面側では、ナット(第1のナット又は第2のナット)に形成され、間座の他方の面側では、間座に形成されてもよい。また、弾性部材は、ナット側に設けることがより好ましい。これは、予圧量を間座の厚さで調整するために、間座側に弾性部材を設置すると、予圧調整(間座加工)のたびに弾性部材を着脱する煩わしさを解消できる利点があるからである。
As described above, since the sealing means 70 is formed on the spacer 50 side, for example, the second accommodating portion 51 may be formed on the spacer 50 side. Can be reduced.
As mentioned above, although embodiment of this invention has been described, this invention is not limited to this, A various change and improvement can be performed. For example, the accommodating portion that accommodates the elastic member is formed on a nut (first nut or second nut) on one surface side of the spacer, and is formed on the spacer on the other surface side of the spacer. May be. The elastic member is more preferably provided on the nut side. This is advantageous in that the troublesomeness of attaching and detaching the elastic member every time the preload is adjusted (spacer processing) can be eliminated by installing an elastic member on the spacer side in order to adjust the amount of preload by the thickness of the spacer. Because.

以下、本発明に係るボールねじ装置の実施例について説明する。
図7は、前述の第1の実施形態のボールねじ装置(図1参照)を実施例1のボールねじ装置として駆動し、駆動の途中でナットを冷却したときのナットの温度上昇値とトルクを同時に測定した結果を示すグラフである。
また、図8は、比較例1のボールねじ装置を駆動し、駆動の途中でナットを冷却したときのナットの温度上昇値とトルクを同時に測定した結果を示すグラフである。
Examples of the ball screw device according to the present invention will be described below.
FIG. 7 shows the temperature rise value and torque of the nut when the ball screw device of the first embodiment (see FIG. 1) is driven as the ball screw device of Example 1 and the nut is cooled during the drive. It is a graph which shows the result measured simultaneously.
FIG. 8 is a graph showing the results of simultaneously measuring the temperature rise value and torque of the nut when the ball screw device of Comparative Example 1 was driven and the nut was cooled during the driving.

実施例1及び比較例1のボールねじ装置の構成を表1に示し、実施例1及び比較例1の駆動条件を表2に示し、実施例1及び比較例1の冷却条件を表3に示す。
ここで、比較例1のボールねじ装置の構成は、図9に示すように、ねじ溝10aとねじ溝20aとの間において、予圧荷重Fa0でオーバーサイズボール予圧(4点接触予圧)された複数の転動体30が組み込まれている点が実施例1と異なる。
なお、図7及び図8において、ナットの温度が急激に低下したときが、冷却開始時である。
The configuration of the ball screw device of Example 1 and Comparative Example 1 is shown in Table 1, the driving conditions of Example 1 and Comparative Example 1 are shown in Table 2, and the cooling conditions of Example 1 and Comparative Example 1 are shown in Table 3. .
Here, as shown in FIG. 9, the configuration of the ball screw device of Comparative Example 1 includes a plurality of oversized ball preloads (four-point contact preload) with a preload load Fa0 between the screw grooves 10a and 20a. This embodiment differs from the first embodiment in that the rolling element 30 is incorporated.
In FIGS. 7 and 8, the time when the temperature of the nut suddenly decreases is the start of cooling.

Figure 2012092917
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図7及び図8に示すように、実施例1及び比較例1ともに、冷却を開始すればナットの温度が低下することが分かるが、実施例1のボールねじ装置の方が、軸の温度低下が大きいことが分かる。ボールねじ装置駆動の送り系ではテーブル精度に直接的に影響する軸の温度変化が重要になる。   As shown in FIGS. 7 and 8, it can be seen that both the first embodiment and the first comparative example decrease the temperature of the nut when the cooling is started, but the ball screw device of the first embodiment decreases the temperature of the shaft. Can be seen to be large. In the feed system driven by the ball screw device, the temperature change of the shaft that directly affects the table accuracy becomes important.

また、トルクの変化に着目すると、比較例1では、冷却前の約2倍までトルクが上昇している。これは、冷却によってナットが熱収縮をおこし、その熱収縮の方向が予圧方向と一致し、予圧荷重が高くなっているためである。この発熱が、冷却による放熱効果を薄め、結果的にトータルとしての冷却効果が小さくなっている。また、過大予圧を招き、結果としてボールねじ装置の寿命を低下させてしまう。   When attention is paid to the change in torque, in Comparative Example 1, the torque increases up to about twice that before cooling. This is because the nut undergoes heat shrinkage due to cooling, the direction of the heat shrinkage coincides with the preload direction, and the preload load is high. This heat generation diminishes the heat dissipation effect by cooling, and as a result, the cooling effect as a whole is reduced. Moreover, an excessive preload is caused, and as a result, the lifetime of the ball screw device is reduced.

これに対して、実施例1のボールねじ装置のトルクは、冷却前後でほとんど変化していない。これは冷却によるナットの熱収縮の方向の中で径方向は予圧荷重を高めるが軸方向は予圧荷重を低くする方向に作用し、これらが相互に作用しているためである。この結果、実施例1のボールねじ装置では、ナットの熟収縮の影響を受けず、高い冷却効果が得られる。   On the other hand, the torque of the ball screw device of Example 1 hardly changes before and after cooling. This is because the radial direction increases the preload load in the direction of heat shrinkage of the nut due to cooling, but the axial direction acts in the direction of decreasing the preload load, and these interact with each other. As a result, in the ball screw device of the first embodiment, a high cooling effect is obtained without being affected by the mature shrinkage of the nut.

以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されずに、種々の変更、改良を行うことができる。   As mentioned above, although embodiment of this invention has been described, this invention is not limited to this, A various change and improvement can be performed.

1 ボールねじ装置
10 ねじ軸
20 ナット
21 第1のナット
22 第2のナット
30 転動体
50 間座
51 第2の収容部
70 密封手段
71 弾性部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ball screw apparatus 10 Screw shaft 20 Nut 21 1st nut 22 2nd nut 30 Rolling body 50 Spacer 51 Second accommodating part 70 Sealing means 71 Elastic member

Claims (3)

一のねじ軸と、複数の転動体を介して前記ねじ軸に螺合する複数のナットと、軸方向に配列された前記複数のナット間に配置される間座と、前記ナットを冷却する冷却手段とを備え、
前記転動体が、予圧方向を引張り方向として2点接触状態で予圧を付与され、
前記冷却手段が、前記複数のナットの少なくとも一のナット軸方向に沿って形成された複数の冷却用貫通孔及び該冷却用貫通孔に対応して前記間座に形成された貫通穴を含み、
隣り合う冷却用貫通孔は、断面形状および断面積が同じかほぼ同じであり、前記ナットの軸方向端部で、これらの冷却用貫通孔が、流路断面の形状および面積が同じかほぼ同じである流路形成部材で直列に接続されて流路をなし、該流路の入口および出口に、流路断面の形状および面積が同じかほぼ同じである冷却媒質導入配管および冷却媒質排出配管が直列に接続され、
前記複数のナットの少なくとも一のナットに形成された前記冷却用貫通孔の一方の開口部と、前記間座に形成された前記貫通穴の一方の開口部との間に生じるすきまを密封する密封手段が設けられることを特徴とするボールねじ装置。
One screw shaft, a plurality of nuts screwed to the screw shaft via a plurality of rolling elements, a spacer disposed between the plurality of nuts arranged in the axial direction, and cooling for cooling the nut Means and
The rolling element is preloaded in a two-point contact state with the preload direction as the tension direction,
The cooling means includes a plurality of cooling through holes formed along at least one nut axial direction of the plurality of nuts, and a through hole formed in the spacer corresponding to the cooling through hole,
Adjacent cooling through-holes have the same or almost the same cross-sectional shape and cross-sectional area. At the axial end of the nut, these cooling through-holes have the same or almost the same cross-sectional shape and area. A flow path forming member is connected in series to form a flow path, and a cooling medium introduction pipe and a cooling medium discharge pipe having the same or almost the same shape and area of the cross section of the flow path are provided at the inlet and the outlet of the flow path. Connected in series,
Sealing that seals a gap formed between one opening of the cooling through hole formed in at least one nut of the plurality of nuts and one opening of the through hole formed in the spacer. A ball screw device, characterized in that means are provided.
前記密封手段は、前記複数のナットの少なくとも一のナットの前記間座との接触面における前記貫通穴の一方の開口部を囲むように形成された第1の収容部と、該第1の収容部に収容された円環状の弾性部材とを有することを特徴とする請求項1に記載のボールねじ装置。   The sealing means includes a first accommodating portion formed so as to surround one opening of the through hole in a contact surface of at least one nut of the plurality of nuts with the spacer, and the first accommodating portion. The ball screw device according to claim 1, further comprising an annular elastic member accommodated in the portion. 前記密封手段は、前記間座の、前記複数のナットの少なくとも一のナットとの接触面における前記貫通穴の一方の開口部を囲むように形成された第2の収容部と、該第2の収容部に収容された円環状の弾性部材とを有することを特徴とする請求項1又は2に記載のボールねじ装置。   The sealing means includes a second accommodating portion formed so as to surround one opening of the through hole in a contact surface of the spacer with the at least one nut of the plurality of nuts; The ball screw device according to claim 1, further comprising an annular elastic member accommodated in the accommodating portion.
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