JP2541167B2 - 冷却フィン付ボ−ルねじ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は冷却フィン付ボールねじ、特にボールの転動
によるボールナット側の発熱を空冷または液例で冷却す
るボールナット冷却構造に関する。

〔従来の技術〕

工作機械や精密電子機器の送り作動部に用いられるボ
ールねじは、これらの装置の高効率化のために、ワーク
非加工等のテーブル移動のむだ時間の短縮を狙い、高速
駆動されるようになり、作動時の発熱が問題となってい
る。ボールねじの発熱により各部の熱変形を誘発し、送
り精度、位置決め精度が悪化するので、冷却構造を具え
たボールねじが要求されている。従来、ボールねじの冷
却構造としては、ねじ軸を中空とし、この中空に外部か
ら冷却液体を流通させて除熱を行うものが知られてい
る。またボールねじではないが、一般のころがり軸受を
支える軸受ハウジングの外周部に冷却フィンを放射状に
取り付け、ころがり軸受の外輪から軸受ハウジングに伝
わる熱を前記冷却フィンによって放熱するようにしたも
のもある（例えば実開昭52−111852号）。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のボールねじの冷却は、通常前述の如くねじ軸の
空冷または液冷構造であり、ボールナット自体について
は特にこれといった冷却対策がとられていない。しか
し、ボールねじのねじ軸側のねじ溝は、ボールナットの
移動によりボールの転動する部分が変わり、直接外気に
触れる率も高いが、ボールナット側は狭く限定された箇
所で常にボールが転動循環するので、ねじ軸に比較して
発熱がたまり易い。ボールナットの温度上昇は、ボール
ねじの予圧力に影響し、剛性値が低下したり、予圧抜け
を生じたりする不具合が起る。またボールナットは直接
送り系の移動部分、例えば送りテーブルに固着されるた
め、ボールナットの発熱が直にテーブル側に伝わり、テ
ーブルの熱変形を誘起し、位置決め精度が劣化する。ま
た上述した実開昭52−111852号公報の軸受装置において
も、ころがり軸受の外輪を直接冷却フィンで放熱するも
のでなく、軸受の外輪を支えるハウジングに冷却フィン
を嵌着したものであり、軸受自体の冷却という点からみ
れば、あくまで他部材のハウジングを介しての間接的な
冷却であって、発熱部自体、特に外輪を効果的に冷却す
るには充分でない。

本発明は、ボールナット自体を直接冷却する構造とす
ることにより、高速高精度化に対応し得るボールねじ装
置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明による冷却フィン付ボールねじは、ボールねじ
溝を外周面に形成したねじ軸と、該ねじ軸のボールねじ
溝に対向するボールねじ溝を内周面に形成したボールナ
ットと、該ボールナットと前記ねじ軸の対向するボール
ねじ溝間に収容された転動自在な多数のボールとを具え
たボールねじにおいて、前記ボールナットの外周には、
一方の外側部を除く外面に半径方向外方に張り出した多
数の冷却フィンを有する冷却筒体を嵌合させるようにし
たものである。

この場合、ボールナットの外周にジャケットを取り付
け、このジャケットでボールナット外周の冷却フィン全
体を包囲するようにし、ジャケット内に水、冷却油等の
冷却媒体を流通させることにより、冷却フィンと併せて
その冷却効果を一層高めることができる。また上記構成
に加えてボールねじ軸を中空にして空冷または水冷構造
とし、ねじ軸側およびナット側双方を冷却構造とするこ
ともできる。

〔作用〕

ボールナットの外周には一方の外側部を除く外面に半
径方向外方に張り出した多数の冷却フィンを有する冷却
筒体を嵌合させたことにより、ボールナットを取り付け
る相手部材からねじ軸の軸心までの間隔を広げることな
く冷却フィンをボールナットに容易に設けることがで
き、またボールナットに冷却フィンを設けることによ
り、ボールナットの放熱面積が増加し、放熱効果が向上
する。ボールナットがねじ軸上を往復移動する場合、ボ
ールナット外周の冷却フィン近傍には空気流が生じ、ボ
ールナットはこの空気流によりさらに効果的に冷却され
る。特に超高速駆動のボールねじの場合は、フィン周囲
の空気流も増加し、放熱効果が増大する。またジャケッ
トでフィン全体を覆い、ジャケット内に冷却液を流通さ
せて強制冷却構造とする場合は、ボールナットには多数
の冷却フィンが設けられ、伝熱面積が増加されているの
で、円筒状のボールナット外周に単に液冷ジャケットを
取り付けた場合よりも冷却効果が優れている。

〔実施例〕

次に、図面を参照して本発明の実施例につき説明す
る。

第１図乃至第５図に示す第１の実施例は、ダブルナッ
ト式のボールねじで、ボールナット１の片方の端部に設
けられたフランジ部1aが送りテーブル２の下部に形成さ
れた取付フランジ2aにボルト16により取り付けられ、ボ
ールねじ軸３の回転駆動によりボールナット１と送りテ
ーブル２がねじ軸３の軸方向に往動または往動移動でき
るようにされている。ボールナット１は２つ割りとされ
た間座４およびキー５を介して適切な予圧を付与されて
軸方向に接合されている。送りねじ軸３の外周に形成し
たボールねじ溝６とボールナット１の内周に形成したボ
ールねじ溝７との間には多数のボール８が転動自在に嵌
合され、送りねじ軸３の回転に伴ってこれらのねじ溝6,
7に沿って転動し循環する。17はボール８の戻しチュー
ブ、18はボールナット１の端部と送りねじ軸３との間を
塞ぐ蓋体である。ボール８の転動により、ねじ軸３とボ
ールナット１間に発熱を生じるが、本実施例では第３図
および第５図に示すように、一方の外側部を除く外面に
多数の放射状に張り出した冷却フィン９をもつ冷却筒体
10がボールナット１の外周部に嵌合されており、この冷
却フィン９により放熱面積が増加され、ナット側の発熱
が放散される。この実施例では、各フィン９は冷却筒体
10の軸方向に平行にのび、また第３図、第５図の如く冷
却筒体10の一部がスリット11により軸方向に沿って切り
割られ、さらにその外周の一部が平坦に切除されてい
る。冷却筒体10の内径ｄはボールナット１の外径Ｄより
も若干小径に形成されており、前記スリット11を利用し
て冷却筒体10の内径を拡げつつその弾性力でボールナッ
ト外周に圧接嵌合させて冷却筒体10がねじ軸３に取り付
けられる。この場合、冷却筒体10の外周に形成された切
除した平坦面（切除面）12が上側、即ち送りテーブル２
の下面に対面するように固定される。通常、ボールナッ
ト１の上側の周面と送りテーブル２の下面2aとの間隔ｔ
は送りテーブル２のボールねじ取付フランジ2aの支持剛
性の点から間隔が狭くなっているが、前述のように冷却
筒体10の一部が平坦に切除されているため、狭い間隔で
も冷却フィン９が当ることなく有効に取り付けられる。
冷却フィン９を含む冷却筒体10の材質は熱伝導性のよい
アルミ合金等の軽金属とするのが好ましい。そして熱伝
導率の低い鋼製のボールナット１の外周面には熱伝導率
の高い金属のメッキを行い、熱伝導効率を向上させるこ
とが望ましい。また上述の第１の実施例では送りテーブ
ル２にボールナット１を組み付けた後、ボールナット１
に冷却筒体10を弾性嵌合させている。なお冷却フィン９
はナットの軸線と平行でなく或る角度を有するように傾
斜させて強制的に空気流を形成するようにしてもよい。

第６図に示す第２の実施例は、ボールナット１の外周
の冷却フィン９全体を、端部に冷却液体の流入口13aお
よび流出口13bをもつジャケット13で覆い、このジャケ
ット13内に冷却液体14を充満、流通させるようにした例
である。冷却液体としては冷却水または冷却油が用いら
れ、図示しないホースおよびポンプ手段によりジャケッ
ト内を流通させる。ボールナット１は内部の冷却フィン
９により冷却液体との接触面積が増加されているので、
有効な強制液冷がなされる。第５図の場合は、製造上の
利点から、ジャケット外形を円形としかつボールナット
１と同芯に嵌合させてあるが、第７図に示す変形例に見
られるように、ジャケット13およびその内部のフィン付
冷却筒体10の外形に対する中心O₁をボールナット１の中
心O₂から偏心させ、ボールナット中心からの各冷却フィ
ン９の長さを変えて形成することもできる。冷却フィン
９の短い方あるいは冷却フィンを欠徐した方を送りテー
ブル２の下面側にして取り付けることにより、ボールナ
ット１の上側部と送りテーブル２の下面2bとの間隔が狭
くても支障なくボールねじを送りテーブル２に装着でき
る。ジャケット13とナット１との固着は圧入嵌合による
ほか、ねじ締めその他公知の固定手段が採られる。

ねじ軸３は従来構造で説明したように中空状に形成
し、一端から他端へ軸中空部15に冷却液体を流通させ、
これによってねじ軸３の冷却を行うとともにボールナッ
ト１の冷却も行い、ねじ軸とボールナット双方の強制冷
却を行うようにすることもできる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、ボールねじ軸およびボ
ールナットのボールねじ溝間に多数のボールを転動自在
に嵌合させたボールねじにおいて、前記ボールナットの
外周には一方の外側部を除く外面に半径方向外方に張り
出した多数の冷却フィンを有する冷却筒体を嵌合させる
ようにしたので、ボールナットの取付構造を変更するこ
となく放熱性の良いボールナットを簡単に得ることがで
き、発熱の蓄積し易いボールナット側を効果的に冷却す
ることができる。これによってボールねじの予圧、剛性
値、寿命等の諸特性の安定化が図られ、またボールナッ
トを取り付ける送りテーブルへの熱の伝達が防止できる
ので、送りテーブルの熱変形が防止でき、超高速、高精
度用に適したボールねじを提供できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例による冷却フィン付ボー
ルねじの縦断面図、第２図は第１図の上面図、第３図は
第２図の失視Ｆからみた正面図、第４図は第３図のＡ−
Ａ線断面図、第５図は第１の実施例における部品である
フィン付筒体の正面図、第６図は本発明の第２の実施例
の一部裁断した上面図、第７図は第６図に示す第２実施
例の変形例の一部裁断側面図である。 １……ボールナット、２……送りテーブル、３……ねじ
軸、８……ボール、 ９……冷却フィン、10……冷却筒体、11……スリット、
12……平坦面、 13……ジャケット、13a……液体流入口、13b……液体流
出口、 14……冷却液体、15……中空部。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ボールねじ溝を外周面に形成したねじ軸
   と、該ねじ軸のボールねじ溝に対向するボールねじ溝を
   内周面に形成したボールナットと、該ボールナットと前
   記ねじ軸の対向するボールねじ溝間に収容された転動自
   在な多数のボールとを具えたボールねじにおいて、前記
   ボールナットの外周には一方の外側部を除く外面に半径
   方向外方に張り出した多数の冷却フィンを有する冷却筒
   体を嵌合させたことを特徴とする冷却フィン付ボールね
   じ。
2. 【請求項２】前記冷却筒体には軸方向に貫通したスリッ
   トが形成されることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載した冷却フィン付ボールねじ。