JPH03159538A - 潤滑、冷却及び防塵機能を有する推力発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明はｔｉＩ力発生装置において、過酷なる高負荷
推力発生時の発熱を防ぎ、且つ高速下でも潤滑を円滑に
して効率を高め、さらに加工作業中の切削粉、砥石粒等
の超微細な粉塵をも侵入防止して各部の寿命を延ばし、
なお保守管理を容易とするような構造とした純電気式推
力発生装置に関するものである。

（従来の技術） 従来のロボットやＮＣ工作機械に使用される電動機の最
高使用温度は、大気温＋５０″Ｃ程度が常用できるよう
最高１２０゜Ｃまで耐えられることができる。しかし使
用条件によっては温度上昇による部材の熱膨張のため精
度や性能を著しく低下させるので、ファンや自然空冷に
より温度を下げているが、それでも上昇する場合は運転
を一時中止し、冷却するのを待って運転したり、より大
容量の電動機に変更したりするために大型化せざるを得
なくなっている．従って超精密な位置決めや、航空機操
舵用の装置ではコンパクト化は限度に近いものとなって
いる．又従来の送り装置はねじ軸回転型であり、そのた
め長軸の場合の回転時に危険速度で振動が発生し、共振
時に軸が弓状の縄飛び現象を起し装置から脱落するなど
の大事故を起すため、必ずその危険速度を計算してそれ
より低い回転数で使用せざるを得ないので、ねじ軸及び
ナントの回転数は低く抑えなければならない。

又ボールねし軸やガイドレールの潤滑は油でよいが、グ
リースの方が油膜の保持力が強いために保守管理上グリ
ースが多く使用されている。

しかしそのグリース内に粉塵が付着すると分離は困難で
各部品を分解し洗浄組立後にグリースを補給する必要が
あり、特にストロークがＩＭから３Ｍ　　５Ｍと増加す
ればする程わ｝塵の除去が困難になっていた。特に最近
のニューセラミックス等の加工時における防塵方法が問
題となっており、とりわけ水分や粉塵が付着する状況下
で直線ガイドレールやボールねじを同時に防塵する場合
は、全体をカバーするためのテレスコピック力バーや大
形蛇腹を使用しなければならず、そのためにカバー取付
け幅や高さ寸法が大きくなり、またボールねじやガイド
レール上の目視管理ができなくなり、それでも粉塵の侵
入を防ぐことは困難でこの種の装置では発熱や潤滑．防
塵は装置の使用者側が個々に対策を立てており専門の管
理者を必要としていた。

（発明が解決しようとする課題） そこでこの発明は、上記のような推力発生装置において
発熱を防ぎ梢度を良く維持し、潤滑を良好ならしめ寿命
と性能の安定化を図るために、微細なる粉塵をも除去し
て装置内に一切侵入させず各部の摩耗を防ぎ、かつ高出
力化させ超コンパクト化させることを目的としている。

（課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するために、本発明の純電気式推力発
生装置は、実施例をもって示すと住意の直方体又は円筒
体の本体（２）の内部に中空軸電動機の固定子（４）を
固定し、電動機回転子（５）を嵌合した中空出力軸（６
）の主スラストベアリング（８）で回転自在に本体（２
）へ支承し、該中空出力軸（６）内に主送りねじナット
（７）を嵌合し、これに中空送りねじ軸（３）を貫通し
、基台（１）上にて双方から軸受台（１１）をもって支
承し、又本体（２〉の下部にはリニアボールガイド（９
）を固定して基台（１）に取付けたリニアガイドレール
（１０）上を前後摺動自在に取付ける。さらに本体（２
）には圧力冷却流体の流入口（Ａ）．通路（Ｂ）を設け
て圧力冷却流体を電動機固定子（４）や主スラストベア
リング（８）を経てボールねしナット（７）．リニアボ
ールガイド（９）等の内部へ供給する構造とする。

次に各摺動部のシール部は、ねじ軸（３）の前後部を（
ｓｌ），　　リニアボールガイド（９）の前後部を（Ｓ
ｔ）．またこの左右下部を（Ｓ，）とし、その構造を第
４図によって説明すると、本図は各シール部の進行方向
に直角な詳細断面図である（２２）は可撓性樹脂から或
るノズル形状のシール，　　（２３）は（２２）同様の
シールに直径ｄ×旧個の通気孔を明けてある。このシー
ル（２３）は防塵効果をあげるために２枚〜３枚と追加
してもよい。（２ｌ）は金属製のシール保護カバーで、
出口の隙間Ｌ１を有する。

以上のシール材を止めボルト（２０）にて締付け取付け
て成る構造である。なお上記（２２），（２３）も金属
又はセラミックスとした非接触形のラビリンスリールと
してもよい。又第１図において（Ｅ）はエンコーダ，第
３図Ｓ，，Ｓ．，Ｓ，はそれぞれシール部Ｓ＋　，ｓＺ
，Ｓ３の正面形状を示し、それぞれのＸ−Ｘ線断面を第
４図に示したものである．なお第４図の（２５）はレー
ル（１０）の滑り面である。

（作用） 上記のように構或された本発明の潤滑．冷却及び防塵機
能の作用を説明すると、 （１）加圧流体流入口（Ａ）から供給された混合体は各
ボールや発熱部等からの熱を吸収しつつ潤滑油沫により
潤滑作用を行う．また同流体が中空軸（６）を通過中に
送りねじ軸を、及びリニアボールガイド（９）通過中に
同表面を吸熱し冷却する作用がある。

（２）シールカバー（２１）をステンレス鋼とし、ノズ
ル部の隙間をｔ．ｗとすると、ｔ．ｍｍ以上の粉塵はこ
のカバー（２ｌ）が強制的に排出し、またｔ，ｓ以下の
粉塵はゴムシール（２２）の出口前圧力Ｐ．ｋｇ／ｃｄ
により同噴出速度は最大となる。

（３）加圧流体を仮に空気とし圧力を５　ｋｇ　／　ｃ
ｄ温度２０゜Ｃにて大気へ放出した時の最大噴出理論速
度は約５００ｍ／秒以上となる。又本装置の走行速度を
１０ｍ／秒としても噴出抵抗はその速度の２乗に比例す
るので、その値は５００”　　：　１０”で完全に無視
できる。従って如何なる往復運動速度でもこのジェット
噴出力で粉塵をよく飛散させる作用がある。

（４）また第４図において高圧流入口（Ａ）よりの圧力
によりシール（２２），　　（２３）共に押し拡げられ
て軸やレールのすべり面（２５）上をＭＭして同図の隙
間ｔ３＋　　！＋Ｌｌが形威されることｔ により、本装置の走行速度をいくら上げても同シール部
の接触抵抗は０となる。

（５）なお当然ねし軸のみ又はガイドレールのみを別に
単独させて使用できる． （６）通常作業が終了後に潤滑油に替えて防錆油を注入
しつつ往復動させておけば、作動部品の全般に防錆油を
塗布することができるので、完全なアフターケアに対す
る無人作業化も容易に可能である（発明の効果） 本発明は以上説明したように構威されているので、以下
記述のような効果を奏するものである．（１）上記のよ
うにシール部の接触抵抗が０となることで、従来シール
部の高速での接触抵抗の発熱により高温となり、樹脂製
シール部の炭化や劣化のため寿命が低下し摩耗を早めて
いたが、本シールの採用により発熱をなくすことができ
た。

また仮に何かの理由で接触した時でも、噴出中の断熱膨
張により冷却され、シール部の発熱を吸収して噴出を続
けるため著しい寿命の向上となった．よって従来の高速
運転時における発熱により炭化したり劣化して摩耗を早
め寿命を低下していたのに比べると管理業務や経費の軽
減の効果は計り知れないものがある。

（２）また加圧流体に空気と適量の油沫を加えることに
より著しい冷却能力を発揮し、電動機固定子等への通電
量も大幅に増加でき、また同軸受部，スラスト部．ボー
ルナット部等も完全に冷却されることで大幅に負荷容量
を増大させることが可能となった． （３）以上説明の作用により本装置が従来より数倍もの
高出力化を図っても発熱を防止可能のため、高出力下の
発熱を±０．１″Ｃ以内に制御できるので、大規模な恒
温室の設備が無い町工場においてもコンピュータによる
大気温度補正により、機械加工装置と加工場とを同一と
する大気中でも本装置により高精度の加工が可能となっ
た。

（４）シール部の噴出ノズルによる除塵効果により、従
来ねじ軸やガイドレールを防塵とする場合は全体をカバ
ーするためのテレスコピックカバーや大形蛇腹を必要と
し、そのための収納スペースや同カバー又は蛇腹の維持
管理に細心の注意を要していたものが開放され、かつ加
圧供給されることで従来垂直型の潤滑油は重力による油
のたれを防止するために、水平型より高い粘性の油かグ
リース給油にして潤滑をするために特に防塵対策が問題
になっていたものを、その維持管理からも開放された。

特にストロークの長い２〜６Ｍもの長軸を有する装置で
然も潤滑装置が水平あるいは垂直型に拘らず同様な防塵
，潤滑効果が得られる画期的な装置と言える． （５）加圧流体の圧力制御により、冷却．潤滑及び防塵
の三大機能を僅か１本の圧力配管で行え、かつモータ関
係の電気配線と同一の配線箱又はケーブルラックに収納
できたので、各所に分散していた点検作業スペースやグ
リース及び油の給油用スペースまで不要となり、完全無
人自動化が図れるようになった． （６）従来の油圧又は気圧による推力発生装置に比較し
て従来運転時には設定圧力下で常時油圧ポンプ又は空気
圧縮機が運転され膨大なエネルギーが消費されていたが
、本装置によると運転時のみの真の運動エネルギーしか
消費しないため、一般工場４． での電力使用量は従来の装置に比較して約１／１０の電
力量となり、省エネルギー化における寄与率は国家的に
みて巨額のエネルギー節約が図れるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は一部決截の正面縦断面図，第２図は一部断面を
示す第ｌ図の右側面図，第３図Ｓ＋，Ｓｔ，Ｓ３はそれ
ぞれシール部Ｓ，，Ｓ，，Ｓ．の形を示し、それぞれの
ｘ　−　ｘ　ＬＭ断面拡大図を第４図に示す． 基台　　２ 送りねじ軸　　４ 電動機回転子　６ 主送りねじナット 主スラストベアリング リニアボールガイド リニアガイドレール 軸受台　　　　２０・・止めボルト シール保護カバー ・・・本体 ・・・電動機固定子 ・・中空出力軸 ２２． ２４　・ Ａ　・　・ Ｂ　・　・ Ｓ１　． ２３・・シール体 ・シール通気口　２５・・レールすべり面・各部加圧流
体流入口 ・加圧流体通路　Ｅ・・・・エンコーダＳｔ，Ｓ，　　
・・各シール部 第 ２ 図 Ａ Ｓ１ Ｘ」 第 ３ 図 Ｓ２

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 任意の直方体又は円筒体の本体を設け、該本体内に中空
   軸電動機を設置し、この中空出力軸内に送りねじナット
   を嵌合し、かつ中空出力軸外周部で軸承して本体をすべ
   り又はころがりガイドで保持し、上記本体内の送りねじ
   ナットへ送りねじ軸を嵌入させたる推力発生装置におい
   て、上記本体の外側面に加圧流体の流入口を配設し、電
   動機の固定子、主軸受部及び送りねじナット内部並びに
   すべり又はころがりガイド部等に加圧流体を流入せしめ
   た後、流体最終出口の開放部所にはノズル状断面を有す
   る噴出用シールを１枚ないし複数枚固着し、且つ同シー
   ルの最外側部にシール保護カバーを着設したことを特徴
   とする潤滑、冷却及び防塵機能付き純電気式推力発生装
   置。