JP3221706U

JP3221706U - ボールねじの冷却システム

Info

Publication number: JP3221706U
Application number: JP2019001164U
Authority: JP
Inventors: 裕緯荘; 聖豪洪
Original assignee: Hiwin Technologies Corp
Current assignee: Hiwin Technologies Corp
Priority date: 2019-04-01
Filing date: 2019-04-01
Publication date: 2019-06-13
Anticipated expiration: 2029-04-01

Abstract

【課題】冷却液がねじ軸内で流動できるだけでなく、更にモータの出力軸内でも流動できるようになるので、モータの熱エネルギーがねじ軸に伝わることを抑制でき、冷却の効果を高めることができるボールねじの冷却システムを提供する。【解決手段】主として、ボールねじ１０と、モータユニット４０と、軸継手と、流路連通ユニット６０と、を含み、前記ボールねじは、ねじ軸１１を有し、前記ねじ軸は軸方向に延伸するねじ軸流路を有し、前記モータユニットは、モータを有し、前記モータは回転動力を出力する出力軸を有し、前記出力軸は軸方向に延伸する出力軸流路を有し、前記軸継手は、前記ボールねじの前記ねじ軸と前記モータユニットの前記出力軸を同軸に連結して共動させ、前記流路連通ユニットは、前記ボールねじの前記ねじ軸流路と前記モータユニットの前記出力軸流路とを連通させるボールねじの冷却システム。【選択図】図３

Description

本考案は、ボールねじに関し、特にボールねじの冷却システムに関する。

ボールねじは、位置決め精度が高い、寿命が長い、汚染が少ない、高速の正逆転伝動、変換伝動ができる等の特性を有するため、精密科学技術、機械産業において位置決め及び測定システムの重要な素子（構成要素）となってきている。

ボールねじは運転時に熱エネルギーが発生し、温度が上昇する。しかし、ねじ軸の温度が上昇すると、運転の効率が低下する。現在、解決策として、主としてねじ軸に軸方向に延伸するねじ軸流路を設けて、冷却液がねじ軸流路で流れるようにすることで、ねじ軸の温度を降下させる効果を奏する提案がされている（特許文献１）。

（台湾）特許公告第Ｉ５７３９３９号公報

しかしながら、ねじ軸はモータによって駆動され、モータで生じる熱エネルギーもねじ軸に伝わるため、ねじ軸に対する冷却の効果が好ましくない。

上記課題に鑑みて、本考案は、従来のボールねじの冷却システムにおける、モータの熱エネルギーがねじ軸に伝わることを抑制できず、冷却効果が好ましくないという課題を改善するためのものである。

上記目的を達成するために、本考案に係るボールねじの冷却システムは、主として、ボールねじと、モータユニットと、軸継手と、流路連通ユニットと、を含み、前記ボールねじは、ねじ軸を有し、前記ねじ軸は軸方向に延伸するねじ軸流路を有し、前記モータユニットは、モータを有し、前記モータは回転動力を出力する出力軸を有し、前記出力軸は軸方向に延伸する出力軸流路を有し、前記軸継手は、前記ボールねじの前記ねじ軸と前記モータユニットの前記出力軸を同軸に連結して共動させ、前記流路連通ユニットは、前記ボールねじの前記ねじ軸流路と前記モータユニットの前記出力軸流路とを連通させる。

本考案によれば、冷却液がねじ軸内で流動できるだけでなく、更にモータの出力軸内でも流動できるようになるので、モータの熱エネルギーがねじ軸に伝わることを抑制でき、冷却の効果を高めることができる。

本考案の第１実施形態の分解斜視図である。図１に図示の実施形態の組立斜視図である。図１に図示の実施形態の組立断面図及びその局部拡大図である。本考案の第２実施形態の分解斜視図である。図４に図示の実施形態の組立断面図及びその局部拡大図である。本考案の第３実施形態の分解斜視図である。図６に図示の実施形態の組立断面図及びその局部拡大図である。本考案の第４実施形態の分解斜視図である。図８に図示の実施形態の組立断面図及びその局部拡大図である。

以下では、本考案について、図面を参照して、以下の実施形態を例に説明する。

＜第１実施形態＞
図１〜図３に示すように、本考案の好適な一の実施形態である第１実施形態に係るボールねじの冷却システム１００は、主として、ボールねじ１０と、第１軸受座２０と、第２軸受座３０と、モータユニット４０と、軸継手５０と、流路連通ユニット６０とを含む。

図１〜図３に示すように、ボールねじ１０は、ねじ軸１１と、ナット１２とを含む。ねじ軸１１は、ナット１２を軸方向に貫通する。ねじ軸１１が回転すると、ナット１２はねじ軸１１の軸方向に沿って直線運動をする。ねじ軸１１は軸方向に延伸するねじ軸流路１１１を有する。

図１〜図３に示すように、第１軸受座２０は、ボールねじ１０のねじ軸１１の一端の外周を受ける。

図１〜図３に示すように、第２軸受座３０は、ボールねじ１０のねじ軸１１の他端の外周を受ける。これによって、ねじ軸１１は、第１軸受座２０及び第２軸受座３０に対してそのまま（外周を受けられた状態で）回転できる。

図１〜図３に示すように、モータユニット４０は、連結座４１と、モータ４２とを有する。連結座４１は、第２軸受座３０に締結される。モータ４２は、固定子４２１と、回転子４２２とを有する。固定子４２１は連結座４１に連結され、回転子４２２は固定子４２１内に配置され、駆動を受けてそのまま回転する。回転子４２２は、回転動力を出力する出力軸４２３を有する。出力軸４２３は、軸方向に延伸する出力軸流路４２４を有する。

図１〜図３に示すように、軸継手５０は、ボールねじ１０のねじ軸１１とモータユニット４０の出力軸４２３とを同軸に連結して共動（同動）させるものである。本実施形態では、軸継手５０は、弾性体軸継手であり、第１継手部材５１と、第２継手部材５２と、弾性体５３とを有する。第１継手部材５１は、軸方向に貫通する第１貫通孔５１１と、互いに所定の間隔を有し、端面から突出する複数の第１凸部５１２とを有する。第１貫通孔５１１には、ねじ軸１１が貫通して第１継手部材５１に締結連結されて共動する。第２継手部材５２は、軸方向に貫通する第２貫通孔５２１と、互いに所定の間隔を有し、端面から突出する複数の第２凸部５２２とを有する。第２貫通孔５２１には、出力軸４２３が貫通して第２継手部材５２に締結連結されて共動する。第１凸部５１２と第２凸部５２２とが互いに噛み合うことで、第１継手部材５１と第２継手部材５２とが連結され、ねじ軸１１と出力軸４２３とが同軸に連結されて同期し連動して回転する。弾性体５３は、第１凸部５１２と第２凸部５２２との間に位置し、震動、騒音、摩耗等を低減する効果を奏する。

図１〜図３に示すように、流路連通ユニット６０は、ボールねじ１０のねじ軸流路１１１と、モータユニット４０の出力軸流路４２４とを連通させるものである。本実施形態では、流路連通ユニット６０は、ねじ軸雌ねじ山６１と、出力軸雌ねじ山６２と、連通管６３とを含む。ねじ軸雌ねじ山６１は、出力軸流路４２４に隣接するねじ軸流路１１１の一端の内周面に形成される。出力軸雌ねじ山６２は、ねじ軸流路１１１と隣接する出力軸流路４２４の一端の内周面に形成される。連通管６３は、一端に第１雄ねじ山６３１が形成され、他端に第２雄ねじ山６３２が形成される。連通管６３は、ねじ軸１１と出力軸４２３の間に位置し、第１雄ねじ山６３１がねじ軸雌ねじ山６１と螺合し、第２雄ねじ山６３２が出力軸雌ねじ山６２と螺合して、ねじ軸流路１１１と出力軸流路４２４とを連通させる。

以上本考案の好適な第１実施形態に係るボールねじの冷却システム１００の各構成要素及びその組立について説明したが、次いで以下では、その使用特徴について説明する。

まず、モータユニット４０の出力軸４２３の自由端には、出力軸流路４２４を外部に連通させる送入口４２５が形成され、ボールねじ１０のねじ軸の自由端には、ねじ軸流路１１１を外部に連通させる送出口１１２が形成される。

これによって、本考案のモータ４２が軸継手５０を通じてねじ軸１１を回転させるとき、冷却液（油、水又は他の冷却流体）を送入口４２５から出力軸流路４２４内に注入し、流路連通ユニット６０の連通管６３を経由して、ねじ軸流路１１１内に流入させ、送出口１１２から流出させることができる。このように、冷却液を持続的に注入し、出力軸流路４２４とねじ軸流路１１１内で流動させることで、モータ４２によって発生する熱エネルギーとねじ軸１１によって発生する熱エネルギーを冷却液によって同時に奪っていくことで、冷却降温効果を奏することができる。

本考案の冷却液は、ねじ軸１１内で流動するだけでなく、更にモータ４２の出力軸４２３内でも流動できるため、モータ４２の熱エネルギーがねじ軸１１に伝わることを抑制でき、冷却の効果を高めることができる。

＜第２実施形態＞
図４〜５に示すように、本考案の好適な一の実施形態である第２実施形態に係るボールねじの冷却システム２００は、上記実施形態と同様に、ボールねじ１０と、第１軸受座２０と、第２軸受座３０と、モータユニット４０と、軸継手５０と、流路連通ユニット７０とを有し、主として、以下の点で上記実施形態と異なる。

本実施形態では、流路連通ユニット７０は、ねじ軸凹領域（小径領域）７１と、出力軸凹領域（小径領域）７２と、連通管７３とを含む。ねじ軸凹領域７１は、出力軸４２３と隣接するねじ軸１１の一端の外周面に形成され、出力軸凹領域７２は、ねじ軸１１と隣接する出力軸４２３の一端の外周面に形成される。連通管７３は、ねじ軸１１と出力軸４２３との間に位置し、一端がねじ軸凹領域７１に緊密に套嵌され、他端が出力軸凹領域７２に緊密に套嵌されて、連通管７３によってねじ軸流路１１１と出力軸流路４２４とが互いに連通される。

本実施形態では、流路連通ユニット７０の構成が上記実施形態と一部相違するが、上記実施形態と同様な効果を奏することができる。

＜第３実施形態＞
図６〜７に示すように、本考案の好適な一の実施形態である第３実施形態に係るボールねじの冷却システム３００は、上記実施形態と同様に、ボールねじ１０と、第１軸受座２０と、第２軸受座３０と、モータユニット４０と、軸継手５０と、流路連通ユニット８０とを有し、主として、以下の点で上記実施形態と異なる。

本実施形態では、流路連通ユニット８０は、ねじ軸雌ねじ山８１と、出力軸雄ねじ山８２とを含む。ねじ軸雌ねじ山８１は、出力軸流路４２４と隣接するねじ軸流路１１１の一端の内周面に形成される。出力軸雄ねじ山８２は、ねじ軸１１と隣接する出力軸４２３の一端の外周面に形成される。出力軸雄ねじ山８２とねじ軸雌ねじ山８１とが螺合することで、ねじ軸流路１１１と出力軸流路４２４とが互いに連通される。

本実施形態では、流路連通ユニット８０の構成が上記実施形態と一部相違するが、上記実施形態と同様な効果を奏することができる。

＜第４実施形態＞
図８〜９に示すように、本考案の好適な一の実施形態である第４実施形態に係るボールねじの冷却システム４００は、上記実施形態と同様に、ボールねじ１０と、第１軸受座２０と、第２軸受座３０と、モータユニット４０と、軸継手５０と、流路連通ユニット６０とを有し、主として、以下の点で上記実施形態と異なる。

本実施形態では、さらに、内管９０を含む。内管９０は、ねじ軸１１のねじ軸流路１１１と出力軸４２３の出力軸流路４２４の内部に配置される。これによって、内管９０の軸方向内部では順方向流路９１が形成され、ねじ軸流路１１１及び出力軸流路４２４の内壁面と内管９０の外壁面との間では逆方向流路９２が形成され、且つ、順方向流路９１と逆方向流路９２とがねじ軸１１の自由端近辺のねじ軸１１の内部で合流し連通する。

これによって、出力軸４２３の自由端に、順方向流路９１を外部に連通させる送入口４２５と、逆方向流路９２を外部に連通させる送出口４２６がそれぞれ形成される。これによって、冷却液（油、水又は他の冷却流体）を、送入口４２５から順方向流路９１内に注入し、連通部分を経由して逆方向流路９２内に流入させ、送出口４２６から流出させることで、冷却降温効果を奏することができる。

本実施形態では、出力軸側である一方側（一端）で冷却液の送入と送出を行うことができ、ねじ軸側で送出を行わなくて済むため、部品を節約できる、製造が簡易である、保守が容易である、等の効果を奏することができる。

以上は、本考案の好適な実施形態を開示するものであり、本考案を限定するものではない。本技術分野における通常の知識を有する者が本考案に基づいてされた均等変更は、いずれも本考案の範囲に含まれる。

＜第１実施形態＞
１００ボールねじの冷却システム
１０ボールねじ
１１ねじ軸
１１１ねじ軸流路
１１２送出口
１２ナット
２０第１軸受座
３０第２軸受座
４０モータユニット
４１連結座
４２モータ
４２１固定子
４２２回転子
４２３出力軸
４２４出力軸流路
４２５送入口
５０軸継手
５１第１継手部材
５１１第１貫通孔
５１２第１凸部
５２第２継手部材
５２１第２貫通孔
５２２第２凸部
５３弾性体
６０流路連通ユニット
６１ねじ軸雌ねじ山
６２出力軸雌ねじ山
６３連通管
６３１第１雄ねじ山
６３２第２雄ねじ山
＜第２実施形態＞
２００ボールねじの冷却システム
１０ボールねじ
１１ねじ軸
１１１ねじ軸流路
２０第１軸受座
３０第２軸受座
４０モータユニット
４２３出力軸
４２４出力軸流路
５０軸継手
７０流路連通ユニット
７１ねじ軸凹領域
７２出力軸凹領域
７３連通管
＜第３実施形態＞
３００ボールねじの冷却システム
１０ボールねじ
１１ねじ軸
１１１ねじ軸流路
２０第１軸受座
３０第２軸受座
４０モータユニット
４２３出力軸
４２４出力軸流路
５０軸継手
８０流路連通ユニット
８１ねじ軸雌ねじ山
８２出力軸雄ねじ山
＜第４実施形態＞
４００ボールねじの冷却システム
１０ボールねじ
１１ねじ軸
１１１ねじ軸流路
２０第１軸受座
３０第２軸受座
４０モータユニット
４２３出力軸
４２４出力軸流路
４２５送入口
４２６送出口
５０軸継手
６０流路連通ユニット
９０内管
９１順方向流路
９２逆方向流路

Claims

ボールねじの冷却システムであって、主として、
ボールねじと、モータユニットと、軸継手と、流路連通ユニットと、を含み、
前記ボールねじは、ねじ軸を有し、前記ねじ軸は軸方向に延伸するねじ軸流路を有し、
前記モータユニットは、モータを有し、前記モータは回転動力を出力する出力軸を有し、前記出力軸は軸方向に延伸する出力軸流路を有し、
前記軸継手は、前記ボールねじの前記ねじ軸と前記モータユニットの前記出力軸を同軸に連結して共動させ、
前記流路連通ユニットは、前記ボールねじの前記ねじ軸流路と前記モータユニットの前記出力軸流路とを連通させる
ボールねじの冷却システム。
請求項１に記載のボールねじの冷却システムであって、
さらに、第１軸受座と、第２軸受座とを含み、
前記第１軸受座が前記ボールねじの前記ねじ軸の一端の外周を受け、前記第２軸受座が前記ボールねじの前記ねじ軸の他端の外周を受けることで、前記ねじ軸が前記第１軸受座及び前記第２軸受座に対して回転することができ、
前記モータユニットは、さらに、連結座を有し、
前記連結座は、前記第２軸受座に締結され、
前記モータは、固定子と、回転子とを有し、
前記固定子が前記連結座と連結され、前記回転子が前記固定子内に配置され、且つ駆動を受けて回転することができ、
前記出力軸は、前記回転子に設けられ、
前記出力軸流路は、前記出力軸から軸方向に延伸して形成される
ボールねじの冷却システム。
請求項１に記載のボールねじの冷却システムであって、
前記流路連通ユニットは、ねじ軸凹領域と、出力軸凹領域と、連通管とを含み、
前記ねじ軸凹領域は、前記出力軸に隣接する前記ねじ軸の一端の外周面に形成され、
前記出力軸凹領域は、前記ねじ軸に隣接する前記出力軸の一端の外周面に形成され、
前記連通管は、前記ねじ軸と前記出力軸の間に位置し、一端が前記ねじ軸凹領域に緊密に套嵌され、他端が前記出力軸凹領域に緊密に套嵌されて、前記連通管によって前記ねじ軸流路と前記出力軸流路が連通される
ボールねじの冷却システム。
請求項１に記載のボールねじの冷却システムであって、
前記流路連通ユニットは、ねじ軸雌ねじ山と、出力軸雄ねじ山と、を含み、
前記ねじ軸雌ねじ山は、前記出力軸流路に隣接する前記ねじ軸流路の一端の内周面に形成され、
前記出力軸雄ねじ山は、前記ねじ軸に隣接する前記出力軸の一端の外周面に形成され、
前記出力軸雄ねじ山と前記ねじ軸雌ねじ山が螺合することで、前記ねじ軸流路と前記出力軸流路が連通される
ボールねじの冷却システム。
請求項１に記載のボールねじの冷却システムであって、
さらに、内管を含み、
前記内管が前記ねじ軸の前記ねじ軸流路と前記出力軸の前記出力軸流路の内部に配置されて、前記内管の軸方向の内部では順方向流路が形成され、前記ねじ軸流路及び前記出力軸流路の内壁面と前記内管の外壁面との間では逆方向流路が形成され、且つ、前記順方向流路と前記逆方向流路とが前記ねじ軸の自由端近辺の前記ねじ軸の内部で合流して連通し、
前記出力軸の自由端に、前記順方向流路を外部に連通させる送入口と、前記逆方向流路を外部に連通させる送出口とが、それぞれ形成される
ボールねじの冷却システム。