JPH0720241U - 送りねじの熱変位抑制装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 送りねじを内周及び外周の両面から全軸均等
に発熱した高温状態に一定保持しする送りねじの熱変位
抑制装置を提供することを目的とする。 【構成】 送りねじ４の軸心に貫通孔５をもち、該送り
ねじの片端部に設けた気体導入口６より加熱気体７を供
給し、反対側軸端部に設けた気体排出口８より排出する
加熱気体を配給管９にて前記送りねじの外周面に噴出す
るようになし、前記加熱気体の加熱温度は気体導入口及
び気体排出口に配置した温度センサＴＨ１，ＴＨ２と設
定器Ｓの設定温度ＴＳとによりヒータＨを温度制御器Ｔ
Ｃが加熱制御する熱変位抑制装置１００である。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、工作機械の送りねじの熱変位抑制装置の改良に関するもので、加熱 気体を主軸内に挿通して熱変位抑制する。

【０００２】

【従来技術と問題点】

従来、工作機械のテーブル等を移動させる送りねじ（ボールネジ）は、この回 転によってナット部及び両端サポート軸受等に発生する摩擦熱により、温度上昇 と熱変位が起きる。この発熱や熱変位を抑制するためには、送りねじ（ボールネ ジ）を外部から液冷又は空冷等の流体を通して冷却する方法が主流をなしている 。 しかし、上記冷却方法は、発熱源となるナット部及び両端サポート軸受を冷却 したり、送りねじ（ボールネジ）の外面や軸心に貫通させた冷却孔に冷却流体を 通している。このため、冷却の作用効果が局部的となり、送りねじ（ボールネジ ）の全体を均等に冷却出来ず、より高精度な熱変位抑制を期待出来ない。 また、一旦発熱した送りねじの冷却方式では、冷却効果の問題もあり、送りね じを一定温度に保つことは困難である。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題，目的】

本考案は、前記従来の問題点に鑑み、これを解消することを課題とし、送りね じを内周及び外周の両面から全軸均等に発熱した高温状態に一定保持することで 送りねじの見かけ上の発熱変化による熱膨張変化を無くした熱変位抑制装置を提 供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

本考案は、送りねじの軸心に貫通孔を穿ち、該送りねじの片端部に設けた気体 導入口より加熱気体を供給し、反対側軸端部に設けた気体排出口より排出する加 熱気体を配給管にて前記送りねじの外周面に噴出するようになし、前記加熱気体 の加熱温度は気体導入口及び気体排出口に配置した温度センサと設定器の設定温 度とによりヒータを温度制御器が制御して行うことを特徴とする送りねじの熱変 位抑制装置である。

【０００５】

【作用】

本考案によると、送りねじの片端部に設けた気体導入口より加熱気体を供給し て、送りねじの軸心の貫通孔内を通過しつつ全軸均等に発熱した高温状態に一定 加熱し、反対側軸端部に設けた気体排出口より排出する加熱気体を前記送りねじ の外周面に噴出する。しかして、送りねじを発熱した高温状態に一定保持するこ とで送りねじの見かけ上の発熱変化による熱膨張変化を無くすことができる。 従って、送りねじの内側と外側が同時に均等加熱され、高い加熱効率と高温状 態に一定加熱されて高精度な熱変位抑制作用が得られる。 更に、加熱気体の加熱温度は気体導入口及び気体排出口に配置した二つの温度 センサの温度格差が大きいとき、ヒータの発熱量を大きくし、且つ設定温度に近 づくに従い、二つの温度センサの温度格差が縮まるのを利用して温度制御器が発 熱量を絞るよう制御される。

【０００６】

【実施例】

以下、図面に示す実施例にて説明する。図１は本考案送りねじの熱変位抑制装 置を示す断面図である。図２は本考案送りねじの熱変位抑制装置による加熱及び 変位特性を示す曲線図である。図３は本考案送りねじの熱変位抑制装置によるヒ ータの加熱量特性を示す曲線図である。

【０００７】 図１において、工作機械等のベツド１上には、該ベツド１との間に形成する摺 動面上にテーブル２を搭載しており、このテーブル２下面のナット３に送りねじ ４が螺合している。上記送りねじ４は、左右両軸端部４Ａ，４Ｂをベッド１上の サポート部１Ａ，１Ｂに複列のベアリングＢ１，Ｂ２を介して回転自在に承持さ れている。また、上記送りねじ４の左軸端部４Ａは、カップリングＣを介してサ ーボモータＳＭに連結し、このサーボモータＳＭにより、回転駆動してテーブル ２を左右に摺動する。

【０００８】 図１に示す送りねじの熱変位抑制装置１００の実施例において、送りねじ４の 軸心には貫通孔５を穿ち、該送りねじの片端部４Ａに設けた気体導入口６より加 熱気体７を供給し、反対側軸端部４Ｂに設けた気体排出口８より排出する加熱気 体を配給管９にて前記送りねじの外周面１０に噴出する構成になっている。

【０００９】 上記実施例によると、送りねじの片端部４Ａに設けた気体導入口６より加熱気 体７が貫通孔５内に供給され、送りねじ４の内部側から加熱する。そして、反対 側軸端部４Ｂに設けた気体排出口８より排出した加熱気体は、配給管９にて前記 送りねじの外周面１０に向けて均等に噴射され、送りねじ４の外部側から加熱す る。

【００１０】 上記加熱気体７は、空気源Ｅからの空気をヒータＨで加熱し、この加熱温度は 、気体導入口６より貫通孔５内に供給される加熱気体７の温度センサＴＨ１から の情報と、気体排出口８より排出する気体温度の温度センサＴＨ２からの情報と 、温度設定器Ｓからの設定値と電源Ｖからのエネルギを受ける温度制御器ＴＣに より制御される。即ち、各温度センサＴＨ１，ＴＨ２からの温度値が、送りねじ ４を発熱した高温状態の設定値に一定保持すべくなるよう、温度制御器ＴＣでヒ ータＨを所要温度に加熱して送りねじの貫通孔５への加熱気体７の温度を制御す る。

【００１１】 本考案は、送りねじ４の片端部４Ａに設けた気体導入口６より発熱した高温状 態の加熱気体を供給し、送りねじの軸心の貫通孔５内を通過しつつ全軸均等に発 熱した高温状態に一定加熱する。この加熱気体は、反対側軸端部４Ｂに設けた気 体排出口８より排出しつつ配給管９にて前記送りねじの外周面１０に噴出する。 この排出する気体温度が所定値になるよう、ヒータＨの発熱温度が制御される。 しかして、送りねじの内側と外側が同時に均等加熱され、高い加熱効率と高温 状態に一定加熱されて高精度な熱変位抑制作用が得られる。

【００１２】 次に、図２により、送りねじ４の温度制御と熱変位の関係を説明し、図３によ り、送りねじ４が室温Ｔｏの状態から設定温度Ｔｓの高温状態に一定加熱するま でのヒータ加熱制御の関係を説明する。 先ず、図２において、従来方式は、室温にある送りねじ４をこれ以上上昇しな いよう、冷却して熱変位を防止している。しかし、本考案は、送りねじ４が室温 Ｔｏの状態から設定温度Ｔｓの高温状態に一定加熱するまでヒータ加熱し、この 状態を運転中保持することで、送りねじ４の熱変位の変動を防止して安定した送 り作用を得るものである。

【００１３】 図３に送りねじ４が室温Ｔｏの状態から設定温度Ｔｓの高温状態に一定加熱す るまでのヒータ加熱制御の関係を示している。最初、ウオーミングアップｔｏか らｔ１の区間では、送りねじ４が室温Ｔｏ近くの状態にあり、二つの温度センサ ＴＨ１，ＴＨ２の格差が大きいので、ヒータＨの発熱量を大きくし送りねじ４を 急速に加熱する。そして、ウオーミングアップｔ１からｔ３の区間では、送りね じ４が設定温度Ｔｓに近づき、二つの温度センサＴＨ１，ＴＨ２の格差がやや小 さくなるので、ヒータＨの発熱量を中程度に絞り、送りねじ４を緩やかに加熱す る。

【００１４】 最後に、ウオーミングアップの終了時期ｔ３から運転の区間では、送りねじ４ が設定温度Ｔｓになり、二つの温度センサＴＨ１，ＴＨ２の格差が最少になるの で、ヒータＨの発熱量を最少限に絞り、送りねじ４の温度が低下しない程度に緩 やかに加熱する。 上記送りねじ４に体するヒーターＨの加熱エネルギーＨＥは、図３に示すよう な二次曲線の特性となるよう制御される。

【００１５】 本発明は、上記各実施例に限定されることなく、発明の要旨内での設計変更が 更に可能であること勿論である。

【００１６】

【効果】

本考案によると、送りねじの片端部に設けた気体導入口より加熱気体を供給し て、送りねじの軸心の貫通孔内を通過しつつ加熱し、反対側軸端部に設けた気体 排出口より排出する加熱気体を前記送りねじの外周面に噴出して外周側を加熱す るから、送りねじの内側と外側が同時に均等加熱され、高い加熱効率と高精度な 熱変位抑制作用が得られる効果がある。更に、送りねじの見かけ上の発熱変化に よる熱膨張変化を無くした熱変位抑制装置としての効果がある。

【００１７】 また、加熱気体を送りねじ表面に噴射して再利用することで、省エネ効果が高 い。更に、送りねじ表面に向けて加熱気体を噴射するから、送りねじ表面の異物 付着を防止し、その表面を保護する効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案送りねじの熱変位抑制装置を示す断面図
である。

【図２】本考案送りねじの熱変位抑制装置による加熱及
び変位特性を示す曲線図である。

【図３】本考案送りねじの熱変位抑制装置によるヒータ
の加熱量特性を示す曲線図である。

【符号の説明】

１ ベッド ２ テーブル ３ ナット ４ 送りねじ ４Ａ，ＡＢ 軸端部 Ｂ１，Ｂ２ ベアリング ＳＭ サーボモータ Ｈ ヒータ ＴＨ１，ＴＨ２ 温度センサ ＴＣ 温度制御器 Ｓ 設定器 ５ 貫通孔 ５Ａ 小孔群 ６ 気体導入口 ７ 加熱気体 ８ 気体排出口 ９ 配給管 １０ 外周面 １００ 送りねじの熱変位抑制装置

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 送りねじの軸心に貫通孔を穿ち、該送り
   ねじの片端部に設けた気体導入口より加熱気体を供給
   し、反対側軸端部に設けた気体排出口より排出する加熱
   気体を配給管にて前記送りねじの外周面に噴出するよう
   になし、前記加熱気体の加熱温度は気体導入口及び気体
   排出口に配置した温度センサと設定器の設定温度とによ
   りヒータを温度制御器が制御して行うことを特徴とする
   送りねじの熱変位抑制装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、加熱気体の加熱温度
   は気体導入口及び気体排出口に配置した二つの温度セン
   サの温度格差が大きいとき、ヒータの発熱量を大きくな
   るよう温度制御器が制御することを特徴とする送りねじ
   の熱変位抑制装置。
3. 【請求項３】 請求項１及び２において、加熱気体の加
   熱温度は気体導入口及び気体排出口に配置した二つの温
   度センサの温度格差が大きいとき、ヒータの発熱量を大
   きくし、且つ設定温度に近づくに従い、発熱量を絞るよ
   う温度制御器が制御することを特徴とする送りねじの熱
   変位抑制装置。
4. 【請求項４】 請求項１及び２において、加熱気体の加
   熱温度は気体導入口及び気体排出口に配置した二つの温
   度センサの温度格差が大きいとき、ヒータの発熱量を大
   きくし、且つ設定温度に近づくに従い、二つの温度セン
   サの温度格差が縮まるのを利用して温度制御器が発熱量
   を絞るよう制御することを特徴とする送りねじの熱変位
   抑制装置。