JPH10180586A - 工作機械における駆動装置の防塵方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 駆動部材とこの駆動部材に軸受部を介して摺
動する従動部材とからなる駆動装置の内部に粉塵等の混
入を防止し軸受部の早期磨耗を防止する。 【解決手段】 駆動手段により駆動されるボールネジ１
と、このボールネジ１にころがり軸受部を介して摺動す
るナット部材７とからなる駆動装置である。ころがり軸
受部のボールとボールネジ１並びにナット部材７との両
方又はいずれか一方に表面硬化処理を施すことにより、
表面の耐磨耗性、耐かじり、耐焼き付性が向上するので
無潤滑で駆動可能になる。また、ボールとボールネジ１
並びにナット部材７との摺動部分にエアを噴射すること
により前記摺動部分で生じる摩擦熱は冷却される。前記
摺動部分は常時噴射されるエアにより保護されるためス
パッタや粉塵は摺動部分に侵入しないので、スパッタや
粉塵のためにボールが早期変形するのを防げる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ加工機、プ
ラズマ加工機等の工作機械において、駆動手段により駆
動されるリニアガイド、ボールネジ等の駆動部材とこの
駆動部材にボールのころがり軸受部を介して摺動する従
動部材とからなる工作機械における駆動装置の防塵方法
及び防塵装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、レーザ加工機、プラズマ加工機等
の工作機械においては材料を熱切断加工する際、多くの
スパッタや粉塵が発生する。この工作機械の駆動装置の
駆動軸系は主としてリニアガイド、ボールネジ等の駆動
部材を介してサーボモータ等の回転駆動手段で回転駆動
され制御されている。

【０００３】前記リニアガイド、ボールネジ等の駆動部
材にボールのころがり軸受部を介して摺動する駆動軸系
の部材は、主に、油、グリース等の潤滑剤で潤滑され、
駆動時に生じる磨耗や摩擦熱等が抑えられている。

【０００４】なお、レーザ加工機、プラズマ加工機等の
工作機械のワーク加工時に発生するスパッタや粉塵が駆
動装置の駆動軸系に与える悪影響を防止するために、加
工ラインシステム内に集塵機を導入しているものや、中
にはリニアガイドにおいて蛇腹等の防塵カバーが設けら
れているものもある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の駆動装置の防塵方法及び装置においては、スパッタ
や粉塵を集塵機で回収するのは非常に困難であり、ま
た、蛇腹等の防塵カバーを設けても駆動装置内を完全に
密封することは困難であるので、粉塵等の微粒子は小さ
な隙間から駆動装置の内部に入り込んでしまう。

【０００６】一般に、ボールネジやリニアガイド等の駆
動軸系は、油、グリース等の潤滑剤で潤滑され、駆動装
置の内部に入り込んだスパッタや粉塵は潤滑剤と混じり
合い、この混じり合った潤滑剤がボールネジとナット部
材の摺動部やリニアガイドとリニアガイドレールの摺動
部に入り込んでくる。

【０００７】したがって、スパッタや粉塵等の不純物が
潤滑剤を介してナット部材の内部に入り込むと、ナット
部材の内部でころがり接触しているボールの磨耗が著し
くなってくるという問題点があった。

【０００８】なお、従来においては一般的にボールネジ
の溝部やボールには焼入れ等の熱処理が行われ、耐磨耗
性が向上されているが、スパッタや粉塵等の不純物が混
入している潤滑剤ではボールの磨耗を防止することが難
しいものであった。

【０００９】上記のようにボールが磨耗してくると、バ
ックラッシュが生じるので、たとえ工作機械がＮＣ装置
で制御されていても、加工品の真円が出なくなったり形
状が崩れるなど、所望の加工精度がでないという問題点
があった。

【００１０】本発明は叙上の課題を解決するためになさ
れたもので、その目的は、ボールネジやリニアガイド等
の駆動部材と、この駆動部材に軸受部を介して摺動する
従動部材とからなる駆動装置の内部に粉塵が混入するの
を防止することにより軸受部の早期磨耗を防止するよう
にした工作機械における駆動装置の防塵方法及び装置を
提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１によるこの発明の工作機械における駆動装置
の防塵方法は、駆動手段により駆動される駆動部材と、
この駆動部材に軸受部を介して摺動する従動部材とから
なる駆動装置の防塵方法において、前記軸受部と駆動部
材並びに従動部材の摺動部との両方又はいずれか一方に
表面硬化処理を施し、前記軸受部と駆動部材並びに従動
部材との摺動部分にエアを噴射してなることを特徴とす
るものである。

【００１２】したがって、表面硬化処理を施した軸受部
あるいは駆動部材並びに従動部材の摺動部は表面の耐磨
耗性、耐かじり、耐焼き付性が向上するので、たとえ軸
受部と駆動部材並びに従動部材の摺動部とのいずれか一
方にのみ前記表面硬化処理が施されたとしても、無潤滑
で駆動可能になる。また、前記軸受部と駆動部材並びに
従動部材との摺動部分にエアが噴射されるので、前記摺
動部分で生じる摩擦熱は冷却される。また前記摺動部分
は常時噴射されるエアにより保護されるためスパッタや
粉塵は前記摺動部分に侵入しないので、軸受部がスパッ
タや粉塵のために早期変形することは防止される。

【００１３】請求項２によるこの発明の工作機械におけ
る駆動装置の防塵方法は、請求項１記載の工作機械にお
ける駆動装置の防塵方法において、前記駆動部材と従動
部材が、ボールネジとナット部材、又はリニアガイドと
リニアガイドレールからなり、前記軸受部がボールのこ
ろがり軸受部であることを特徴とするものである。

【００１４】したがって、ボールネジとナット部材、あ
るいはリニアガイドとリニアガイドレールに装着される
ボールのころがり軸受部に適用され、上記の請求項１記
載の作用と同様であり、ボールの早期磨耗を防ぐことに
なる。

【００１５】請求項３によるこの発明の工作機械におけ
る駆動装置の防塵方法は、回転駆動される回転軸と、こ
の回転軸をベアリングを介して軸支する支持部材とから
なる駆動装置の防塵方法において、前記ベアリングのボ
ールとベアリング本体の摺動部の両方又はいずれか一方
に表面硬化処理を施し、前記ボールとベアリング本体と
の摺動部にエアを噴射してなることを特徴とするもので
ある。

【００１６】したがって、回転軸とこの回転軸をベアリ
ングを介して軸支する支持部材に装着されるボールベア
リングにも適用され、上記の請求項１記載の作用と同様
であり、ボールベアリングのボールの早期磨耗を防ぐこ
とになる。

【００１７】請求項４によるこの発明の工作機械におけ
る駆動装置の防塵装置は、駆動手段により駆動される駆
動部材と、この駆動部材に軸受部を介して摺動する従動
部材とからなる駆動装置の防塵装置において、前記軸受
部と駆動部材並びに従動部材の摺動部との両方又はいず
れか一方に表面硬化処理を施し、前記軸受部と駆動部材
並びに従動部材との摺動部分にエアを噴射するエア噴射
口を前記従動部材に設けてなることを特徴とするもので
ある。

【００１８】したがって、上記の請求項１記載の作用と
同様であり、表面硬化処理を施したボールと駆動部材並
びに従動部材は表面の耐磨耗性、耐かじり、耐焼き付性
が向上するので、無潤滑で駆動可能になる。また、従動
部材のエア噴射口から前記ボールと駆動部材並びに従動
部材との摺動部分にエアが噴射されるので、前記摺動部
分で生じる摩擦熱は冷却される。また前記摺動部分は常
時噴射されるエアにより保護されるためスパッタや粉塵
は前記摺動部分に侵入しないので、スパッタや粉塵のた
めにボールが早期変形することは防止される。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の工作機械における
駆動装置の防塵方法及び装置の実施の形態について図面
を参照して説明する。

【００２０】図１および図２を参照するに、本実施の形
態の例に係わるレーザ加工機やプラズマ加工機等の工作
機械における駆動装置の例えばボールネジ１は工作機械
の支持部材に軸承され、このボールネジ１はモータ等の
回転駆動手段により回転駆動される。ボールネジ１には
ボール３のころがり軸受部５を介してナット部材７が螺
合されている。

【００２１】より詳しくは、前記ボールネジ１の外周面
にはころがり軸受部５のボール３が嵌合する螺旋状の溝
９が形成されており、前記ナット部材７の内面には、図
２に示されているように、前記ボール３が嵌合する螺旋
状の溝１１が形成されており、ボールネジ１とナット部
材７はボールネジ１の溝９とナット部材７の溝１１内に
嵌合する多数のボール３を介して螺合し、ボールネジ１
の回転によりナット部材７がボールネジ１の軸線方向
（図１において左右方向）に移動自在となる。

【００２２】前記ナット部材７にはボールネジ１の軸線
方向に移動せしめる部材が取り付けられる。例えば、レ
ーザ加工機のテーブル上のワークをクランプするクラン
プ装置を備えたワーク位置決め装置の本体を前記ナット
部材７に取り付ける。したがって、前記ワーク位置決め
装置の本体はボールネジ１の回転で移動されるナット部
材７と共にボールネジ１の軸線方向に移動される。

【００２３】前記ボール３は通常の焼入れ等の熱処理に
より硬化され、さらにタフトライド処理（窒化処理）、
レイデント処理（フッ化処理）等の表面硬化処理が施さ
れてボール３の表面層が硬化されている。

【００２４】本実施の形態の例ではボール３の表面硬化
処理としてはタフトライド処理が施されているが、この
限りではない。このタフトライド処理によりボール３の
表面の耐磨耗性、耐かじり、耐焼き付性が向上する。さ
らにタフトライド処理されたボール３の表面は初期磨耗
で滑らかになりボールネジ１やナット部材７の溝９、１
１になじみやすくなる性質となるので、無潤滑にて駆動
できる。

【００２５】また、前記ナット部材７には、当該ナット
部材７の外壁から内周面の溝１１内に連通するエア噴射
口１３が設けられ、このエア噴射口１３にはコンプレッ
サ等の圧縮空気供給源からの圧縮空気が圧縮空気供給管
１５を介して供給される。この圧縮空気はドライエアで
あることが望ましい。

【００２６】図１及び図２に示されるように、ドライエ
アはナット部材７のエア噴射口１３から溝１１内に噴射
され、この噴射エアは常時溝９，１１及び多数のボール
３の表面を通過してナット部材７の両端面から大気中へ
放出される。

【００２７】したがって、ボールネジ１が回転駆動され
て多数のボール３がナット部材７とボールネジ１の溝
９、１１に接触して摩擦熱が発生するがドライエアによ
り冷却される。また、ナット部材７とボールネジ１の溝
９、１１と多数のボール３はドライエアにより常時保護
されており、ナット部材７の両端面からはドライエアが
常時放出されているので、レーザ加工機やプラズマ加工
機等の工作機械によるワークの加工中に発生するスパッ
タや粉塵はナット部材７内に侵入しない。したがって、
従来のようなスパッタや粉塵のためにボール３が早期変
形するという事態を防止できる。

【００２８】なお、ボールネジ１が回転駆動されること
によりナット部材７がボールネジ１上を走行する際、す
でにボールネジ１の溝９内に付着しているスパッタや粉
塵は噴射エアが溝内を通過するときにスパッタや粉塵を
吹き飛ばしナット部材７の両端面から放出する。

【００２９】なお、この発明は前述した実施の形態の例
に限定されることなく、適宜な変更を行うことによりそ
の他の態様で実施し得るものである。

【００３０】前述した実施の形態の例では、ボール３に
対して表面硬化処理を施したが、ボールネジ１並びにナ
ット部材７の溝９、１１だけに表面硬化処理を施しても
よく、あるいはころがり軸受部５のボール３と、ボール
ネジ１並びにナット部材７の溝９、１１との両方に表面
硬化処理を施すこともできる。

【００３１】また、前述した表面硬化処理法としては、
部材の表面を硬化させる滑らかなものをコーティングす
ることもできる。例えば、耐衝撃性を向上させるために
セラミックコーティングや、耐磨耗性を向上させ得るプ
ラスチックコーティングでもよい。

【００３２】また、前述した実施の形態の例では、ボー
ルネジ１とナット部材７とからなる駆動装置について説
明したが、図３に示されているように、リニアガイド１
７とリニアガイドレール１９とからなる駆動装置に対し
ても同様に行うことができる。この場合、圧縮空気供給
源に圧縮空気供給管１５を介して連通するエア噴射口１
３はリニアガイド１７に設けられる。

【００３３】また、図４に示されているように、回転駆
動される回転軸２１とこの回転軸２１をボールベアリン
グ２３を介して軸支する支持部材２５とからなる駆動装
置に対しても同様の防塵方法を施すことができる。つま
り、前記ボールベアリング２３のボール２７とベアリン
グ本体２９の摺動部の両方又はいずれか一方に表面硬化
処理を施すと共に、前記ボール２７とベアリング本体２
９の摺動部にエアを噴射することができる。

【００３４】この場合、例えば図４では前記支持部材２
５の内周面にベアリング本体２９の外輪３１を装着する
溝部３３が形成されており、この溝部３３の底面の幅方
向でほぼ中央に一周する狭いエア導入溝３５が形成さ
れ、このエア導入溝３５に連通するエア導入孔３７が支
持部材２５に設けられている。この支持部材２５の外壁
には前記エア導入孔３７に連通する圧縮空気供給管１５
が設けられている。

【００３５】また、ベアリング本体２９の外輪３１の外
周面には、内周の摺動面に連通する複数のエア噴射口３
９が適当の間隔毎に設けられている。

【００３６】圧縮空気供給管１５からのエアはエア導入
孔３７を経てエア導入溝３５へ供給され、さらにエア導
入溝３５内のエアは複数のエア噴射口３９から外輪３１
の内周の摺動面とボール２７へ噴射される。

【００３７】

【発明の効果】以上のごとき実施の形態の例から理解さ
れるように、請求項１の発明によれば、表面硬化処理を
施した軸受部あるいは駆動部材並びに従動部材の摺動部
は表面の耐磨耗性、耐かじり、耐焼き付性が向上するの
で、たとえ軸受部と駆動部材並びに従動部材の摺動部と
のいずれか一方にのみ前記表面硬化処理が施されたとし
ても、無潤滑で駆動できる。

【００３８】また、前記軸受部と駆動部材並びに従動部
材との摺動部分にエアが噴射されるので、前記摺動部分
で生じる摩擦熱を冷却できる。また前記摺動部分は常時
噴射されるエアにより保護されるのでスパッタや粉塵は
前記摺動部分に侵入せず、スパッタや粉塵による軸受部
の早期変形を防止できる。

【００３９】ちなみに、従来の駆動装置における油、グ
リース等の潤滑剤は、摺動部分の潤滑性、耐磨耗性、冷
却の３つの機能を満足させ得るとしても粉塵の侵入を防
ぐことができないが、本発明の駆動装置の防塵方法は上
記の摺動部分の潤滑性、耐磨耗性、冷却の３つの機能を
満足すると共に、粉塵の侵入を防止できる。

【００４０】請求項２の発明によれば、ボールネジとナ
ット部材、あるいはリニアガイドとリニアガイドレール
に装着されるボールのころがり軸受部にも適用でき、上
記の請求項１記載の効果と同様であり、ボールの早期磨
耗を防止できる。

【００４１】請求項３の発明によれば、回転軸とこの回
転軸をベアリングを介して軸支する支持部材に装着され
るボールベアリングにも適用でき、上記の請求項１記載
の効果と同様であり、ボールベアリングのボールの早期
磨耗を防止できる。

【００４２】請求項４の発明によれば、上記の請求項１
記載の効果と同様である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の例を示すもので、ボール
ネジに螺合されているナット部材の要部平面図である。

【図２】ナット部材の内面から見た要部拡大断面図であ
る。

【図３】本発明の実施の形態の他の例を示すもので、リ
ニアガイドレールに装着されているリニアガイドの要部
正面図である。

【図４】本発明の実施の形態の他の例を示すもので、支
持部材に装着され回転軸を支持するベアリングの要部断
面図である。

【符号の説明】

１ ボールネジ ３ ボール ５ ころがり軸受部 ７ ナット部材 ９ 溝 １１ 溝 １３ エア噴射口 １５ 圧縮空気供給管

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動手段により駆動される駆動部材と、
   この駆動部材に軸受部を介して摺動する従動部材とから
   なる駆動装置の防塵方法において、 前記軸受部と駆動部材並びに従動部材の摺動部との両方
   又はいずれか一方に表面硬化処理を施し、前記軸受部と
   駆動部材並びに従動部材との摺動部分にエアを噴射して
   なることを特徴とする工作機械における駆動装置の防塵
   方法。
2. 【請求項２】 前記駆動部材と従動部材が、ボールネジ
   とナット部材、又はリニアガイドとリニアガイドレール
   からなり、前記軸受部がボールのころがり軸受部である
   ことを特徴とする請求項１記載の工作機械における駆動
   装置の防塵方法。
3. 【請求項３】 回転駆動される回転軸と、この回転軸を
   ベアリングを介して軸支する支持部材とからなる駆動装
   置の防塵方法において、 前記ベアリングのボールとベアリング本体の摺動部の両
   方又はいずれか一方に表面硬化処理を施し、前記ボール
   とベアリング本体との摺動部にエアを噴射してなること
   を特徴とする工作機械における駆動装置の防塵方法。
4. 【請求項４】 駆動手段により駆動される駆動部材と、
   この駆動部材に軸受部を介して摺動する従動部材とから
   なる駆動装置の防塵装置において、 前記軸受部と駆動部材並びに従動部材の摺動部との両方
   又はいずれか一方に表面硬化処理を施し、前記軸受部と
   駆動部材並びに従動部材との摺動部分にエアを噴射する
   エア噴射口を前記従動部材に設けてなることを特徴とす
   る工作機械における駆動装置の防塵装置。