JPH08135751A

JPH08135751A - ボールネジの冷却装置

Info

Publication number: JPH08135751A
Application number: JP27402794A
Authority: JP
Inventors: Harumitsu Senda; 治光千田
Original assignee: Okuma Machinery Works Ltd
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 1994-11-08
Filing date: 1994-11-08
Publication date: 1996-05-31

Abstract

(57)【要約】【目的】ボールネジの回転量に基づき冷媒供給量を制
御して、ボールネジの発熱を的確に抑制するとともに、
冷媒をボールネジのナットとネジ軸との接触部に噴出し
て、ボールネジの発熱部を直接的に効率よく冷却する。【構成】冷媒供給回路８に圧縮空気と潤滑油との混合
冷媒を生成する混合器１５を設ける。ナット２及び移動
体４に混合冷媒を流す冷媒通路２０を設け、ナット２の
内側から混合冷媒をナット２とネジ軸３との接触部に噴
出する。ＮＣ制御装置１０は、ボールネジ１の単位時間
当りの回転量基準値に基づいて開閉切換弁１３を制御す
るとともに、単位時間当りの回転量に応じて流量調整弁
１４の開度を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＮＣ工作機械等で使用
されるボールネジを冷却するための装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ＮＣ工作機械においては、サー
ボモータの回転をボールネジにより直線運動に変換して
テーブル等の移動体を駆動している。ボールネジの発熱
を抑制するために、通常、ネジ軸は転がり軸受で支持さ
れているが、移動体の高速駆動、高精度位置決めが要求
される近年は、ネジ軸の熱膨張をより厳格に抑制するた
めの強制冷却が必要とされている。そこで、従来、例え
ば、特開平２−２５０７４６号公報では、ボールネジの
発熱状況をナットに設けた温度センサで検出し、その検
出値に基づいて冷却液供給回路を制御し、ナットの温度
に応じた流量の冷却液を中空状ネジ軸の一端から内部に
流して、ボールネジを強制冷却する技術が提案されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の冷却
装置によると、ボールネジの発熱状況をナットの温度か
ら推定しているので、ボールネジが回転中で温度が定常
状態であれば比較的正確に推定できるが、ボールネジの
停止時にはナット及びネジ軸の温度変化に差があるため
推定値が不正確となり、これによって、ネジ軸の過冷却
を招くおそれがあった。しかも、発熱の過渡状態に着目
すると、ナット及びネジ軸の熱時定数はそれぞれ異なる
ため、ナットの温度のみによっては的確な温度コントロ
ールが困難であった。また、従来の冷却装置は、冷却液
をネジ軸の内部に流すように構成されているので、ボー
ルネジの発熱部であるナットとネジ軸との接触部分を直
接的に冷却することができず、特に、この部分がネジ軸
の冷却液導入端から遠く離れているような加工状態で
は、冷却効率が低下するという問題点もあった。

【０００４】そこで、本発明の課題は、ボールネジを的
確かつ効率よく冷却できる装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の冷却装置は、冷媒供給手段と、ボールネ
ジのナットとネジ軸との接触部に冷媒を噴出するノズル
手段と、ボールネジの単位時間当りの回転量に基づいて
冷媒供給手段を制御する制御手段とから構成される。

【０００６】上記冷却装置において、好ましくは、冷媒
供給手段が開閉切換弁を備え、制御手段はボールネジの
単位時間当りの回転量基準値に基づいて開閉切換弁を制
御するように構成される。

【０００７】また、冷媒供給手段に流量調整弁を設け、
制御手段をボールネジの単位時間当りの回転量に応じて
流量調整弁を制御するように構成してもよい。

【０００８】さらに、望ましくは、冷媒供給手段が圧縮
空気と潤滑油との混合冷媒を生成する混合器を備え、ノ
ズル手段は混合冷媒を流す冷媒通路をナットに備えて構
成される。

【０００９】

【作用】ボールネジの発熱は、ネジ軸の回転時にしかも
回転量に応じた割合で発生するから、本発明の冷却装置
によれば、単位時間当りの回転量に基づいて冷媒供給手
段を制御することでボールネジの発熱を的確に抑制する
ことができる。また、本発明のノズル手段は冷媒をボー
ルネジのナットとネジ軸との接触部に噴出するので、ナ
ット及びネジ軸の相対位置に係りなく、ボールネジの発
熱部を直接的に効率よく冷却することができる。

【００１０】冷媒供給手段に開閉切換弁を設けた場合に
は、ボールネジの回転量が基準値を越えたときに切換弁
が開放されて冷媒の供給が開始され、逆に、回転量が基
準値以下になれば切換弁が閉鎖されて冷媒の供給が停止
される。こうすれば、発熱状況が精度上問題となる程度
にまで達したときにのみ冷却でき、発熱が無視できる程
度であれば冷却を行わず、ボールネジの停止時又は微速
回転時における過冷却を回避することができる。

【００１１】また、冷媒供給手段に流量調整弁を設けた
場合には、その調整弁をボールネジの単位時間当りの回
転量に応じて制御することによって、冷却能力をボール
ネジの実際の発熱状況に合わせて調整できるとともに、
ネジ軸の総変位量よりも、むしろ、変位量の経時的な変
化量を抑制できて安定した送り精度が得られる。

【００１２】さらに、ナットに圧縮空気と潤滑油との混
合冷媒を流す冷媒通路を設けた場合には、その冷媒通路
を冷却用配管及び潤滑用配管として共用できるので、ノ
ズル手段の構成を簡略化できる利点がある。また、冷媒
が圧縮空気と潤滑油とから混成されるため、圧縮空気の
圧力を比較的低く設定できて、騒音対策にも有効であ
る。

【００１３】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面に
基づいて説明する。図１に示すように、ボールネジ１は
ナット２とネジ軸３とを備え、ナット２は工作機械にお
けるテーブル等の移動体４に結合され、ネジ軸３はサー
ボモータ５に連結されている。そして、サーボモータ５
の回転をネジ軸３を介してナット２の直線運動に変換し
て、移動体４をネジ軸３の有効長さ範囲で任意の位置に
位置決めできるように構成されている。

【００１４】ボールネジ１の冷却装置７は冷媒供給回路
８とノズル９とＮＣ制御装置１０とから構成されてい
る。冷媒供給回路８は、圧空管路１１において圧縮空気
をエア源１２から開閉切換弁１３及び流量調整弁１４を
介して混合器１５に供給し、潤滑油管路１６において潤
滑油をポンプ１７により容積式分配器１８を介して一定
量及び一定間隔で混合器１５に供給し、混合器１５で圧
縮空気と潤滑油とを混合して混合冷媒を生成するように
構成されている。

【００１５】ノズル９は前記混合冷媒を流す冷媒通路２
０をナット２及び移動体４に備え、ナット２の内側から
混合冷媒をナット２とネジ軸３との接触部に噴出するよ
うになっている。ＮＣ制御装置１０は、ボールネジ１の
単位時間当りの回転量に基づいて冷媒供給回路８を制御
する制御手段であって、単位時間当りの回転量基準値に
基づいて開閉切換弁１３を制御するとともに、単位時間
当りの回転量に応じて流量調整弁１４の開度を制御する
ように構成されている。

【００１６】次に、上記のように構成された冷却装置７
の作用を図２のフローチャートに従って説明する。移動
体４の位置決めに際して、サーボモータ５によりボール
ネジ１が回転されると（ステップＳ１）、ＮＣ制御装置
１０がサーボモータ５の回転信号に基づきボールネジ１
の単位時間当りの回転量を演算するとともに（ステップ
Ｓ２）、この回転量を予め記憶した基準値と比較する
（ステップＳ３）。

【００１７】ボールネジ１の回転量が基準値を越える
と、冷媒供給回路８において開閉切換弁１３が開放され
（ステップＳ４）、圧縮空気が圧空管路１１を通って混
合器１５に供給され、混合器１５で潤滑油管路１６から
の潤滑油と混合される。そして、混合冷媒が冷媒通路１
２を介してナット２の内側からナット２とネジ軸３との
接触部に噴出され、その接触部が潤滑油で潤滑されると
同時に、圧縮空気によって冷却される。従って、ナット
２及びネジ軸３の相対位置に係りなく、ボールネジ１の
発熱部を直接的に効率よく冷却することができる。しか
も、冷媒通路１２を冷却用配管及び潤滑用配管として共
用できて、ノズル９を簡単に構成できるとともに、圧縮
空気と潤滑油との混合冷媒を用いることで、圧縮空気の
圧力を比較的低く設定して騒音を抑制することも可能で
ある。

【００１８】また、冷却期間中は、ＮＣ制御装置１０が
ボールネジ１の単位時間当りの回転量に応じて流量調整
弁１４の開度を制御する（ステップＳ５）。つまり、ボ
ールネジ１が高速で回転され、発熱量が多いときには、
流量調整弁の１４の開度が大きく、逆に、ボールネジ１
が低速で回転され、発熱量が少ないときには、流量調整
弁１４の開度が小さく制御される。従って、圧縮空気の
供給量つまり冷却能力をボールネジ１の実際の発熱状況
に合わせて的確に調整することができる。また、冷却能
力が単位時間毎に制御されるので、ネジ軸３の総変位量
よりも、むしろ、変位量の経時的な変化量を抑制でき、
安定した送り精度が得られる。

【００１９】一方、ボールネジ１の単位時間当りの回転
量が基準値以下になると、切換弁１３が閉鎖され（ステ
ップＳ６）、圧縮空気の供給が停止される。従って、ボ
ールネジ１の発熱状況が精度上無視できる程度であれば
冷却を行わず、そうすることで、ボールネジ１の停止又
は微速回転時における過冷却を回避することができる。
なお、切換弁１３が閉鎖されたのちには、サーボモータ
５の回転又は停止が判断され（ステップＳ７）、回転中
は上記冷却プログラムが継続され、停止により該プログ
ラムが終了する。

【００２０】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１の発明に
よれば、ボールネジの単位時間当りの回転量に基づき冷
媒供給手段を制御して、冷媒をボールネジのナットとネ
ジ軸との接触部に噴出するように構成したので、ボール
ネジを的確かつ効率よく冷却できるという優れた効果を
奏する。

【００２１】請求項２の発明によれば、冷媒供給手段に
開閉切換弁を設け、これをボールネジの単位時間当りの
回転量基準値に基づいて制御するように構成したので、
発熱状況が精度上問題となる程度にまで達したときにの
み冷却でき、発熱が無視できる程度であれば冷却を行わ
ず、ボールネジの停止又は微速回転時における過冷却を
回避できるという効果がある。

【００２２】請求項３の発明によれば、冷媒供給手段に
流量調整弁を設け、これをボールネジの単位時間当りの
回転量に応じて制御するように構成したので、冷却能力
をボールネジの実際の発熱状況に合わせて調整できると
ともに、ボールネジ変位量の経時的な変化量を抑制し
て、安定した送り精度が得られるという効果がある。

【００２３】請求項４の発明によれば、圧縮空気と潤滑
油とを混合器で混合し、その混合冷媒をナットに設けた
冷媒通路に流すように構成したので、冷媒通路を冷却用
配管及び潤滑用配管として共用できて、ノズル手段の構
成を簡略化でき、加えて、圧縮空気の圧力を比較的低く
設定して、騒音を抑制できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す冷却装置の概略図であ
る。

【図２】同装置の作用を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１・・ボールネジ、２・・ナット、３・・ネジ軸、４・
・移動体、５・・サーボモータ、７・・冷却装置、８・
・冷媒供給回路、９・・ノズル、１０・・ＮＣ制御装
置、１３・・開閉切換弁、１４・・流量調整弁、１５・
・混合器、２０・・冷媒通路。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】冷媒供給手段と、ボールネジのナットと
ネジ軸との接触部に冷媒を噴出するノズル手段と、ボー
ルネジの単位時間当りの回転量に基づいて冷媒供給手段
を制御する制御手段とからなるボールネジの冷却装置。
【請求項２】前記冷媒供給手段は開閉切換弁を備え、
前記制御手段はボールネジの単位時間当りの回転量基準
値に基づいて開閉切換弁を制御するように構成された請
求項１記載のボールネジの冷却装置。
【請求項３】前記冷媒供給手段は流量調整弁を備え、
前記制御手段はボールネジの単位時間当りの回転量に応
じて流量調整弁を制御するように構成された請求項１記
載のボールネジの冷却装置。
【請求項４】前記冷媒供給手段は圧縮空気と潤滑油と
の混合冷媒を生成する混合器を備え、前記ノズル手段は
混合冷媒を流す冷媒通路をナットに備えた請求項１記載
のボールネジの冷却装置。