(57)【要約】 【課題】  加工精度を向上するため、スピンドルに支持された工具の先端位置の変動を抑制した工作機械の精密送り装置を提供することにある【解決手段】  工具を載置するスピンドルを有し立設されたコラムに、一対のＶ字形案内溝を有するガイドを設け、前記ガイドのＶ字形の凹状案内溝に沿って、Ｖ字形の凸状摺動面を備えたＹテーブルを昇降自在に案内するように構成した工作機械の精密送り装置であって、前記コラムの左右に設けた一対のＶ字形案内溝側に、前記Ｙテーブルの左右に設けた一対のＶ字形の凸状摺動面を押し付けるように、Ｙテーブル側に予圧付与手段を具備した。【選択図】  図２
2010082795.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具を装着するスピンドルを備えたコラムと、
このコラムに設けられた一対のＶ字形案内溝を有するガイドと、
前記ガイドの前記Ｖ字形案内溝の凹状案内溝に沿うよう構成されたＶ字形の凸状摺動面を備えたＹテーブルと、
を備え、前記Ｙテーブルを昇降自在に案内するよう構成した工作機械の精密送り装置であって、
前記Ｙテーブルは、前記ガイドの前記Ｖ字形の前記凹状案内溝に係合する一対のＶ字形の凸状摺動面と前記凸状摺動面の裏面側に設けた平面摺動部と、
前記平面摺動部を摺動自在に挟持するため前記コラムの両側面で固定されたガイドプレートと、
前記コラムの左右に設けた前記一対のＶ字形案内溝側に、前記Ｙテーブルに設けた一対のＶ字形の凸状摺動面を押し付けるための予圧付与手段と、
を具備したことを特徴とする工作機械の精密送り装置。
【請求項２】
前記予圧付与手段は、前記Ｙテーブル前面側に取り付けられ、圧縮空気の噴出により前記スライド面と非接触状態を保持する静圧パッドと、
前記静圧パッドに圧縮空気を供給する圧縮空気供給手段と、
を具備したことを特徴とする請求項１記載の工作機械の精密送り装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械の精密送り装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械は、加工製品の高品質化に伴い、高い加工精度が求められ、加工製品の中には、寸法精度においてnm（ナノメートル）の精度が求められる場合もあり位置決め精度の高精度化が求められている。
【０００３】
工作機械に用いられる精密送り装置に関する特許文献として、例えば以下に示したような特許公報（特許文献１）（特許文献２）が知られている。これらの公報には、精密送り装置として、Ｖ字形の凹状案内溝とこれに係合する凸状摺動面で構成されたＶ字形のガイドを一対にして用いたガイド、すなわちV−V ガイドを使用することが知られている。ところで、これらの公報において開示されている精密位置決めの技術内容は、加工用のテーブル側の精密送り装置、すなわちワークを載置するワークデーブル（Ｘテーブル）に関する精密送り装置に関する発明であって、工具を有するスピンドルを備えて立設されるコラム側のテーブル（Ｙテーブル）の精密送り装置に関係するものではない。
【０００４】
コラム側のテーブル、すなわちＹテーブルの精密送り装置は、V−Vガイドを介して、スピンドルを垂直方向に移動するものであり、加工テーブルの送り装置、すなわちＸテーブルでは、水平方向に直線移動するものである。したがって、加工テーブルの送り装置は、V−Vガイドに沿って加工テーブルの自重で押されて移動するため安定している。しかし、垂直方向に移動するＹテーブルの精密送り装置の場合は、スピンドルヘッドが移動すると、V−Vガイド内でわずかながらピッチング、ヨーイングが生じ、加工精度に影響を及ぼすことがある。
そのため、本発明者は、過去に図４に示す構造の精密送り装置を用いている。同図において、図示省略したベースに立設したコラム４は、左右前面に図面垂直方向には、平行に配置される一対のＶ字形の凹状案内溝４ａ、４ｂを備え、コラム４の内部には、左右からガイド部４ｅ、４ｇを張り出し、ガイド部４ｅ、４ｇには、平面摺動面４ｃ、４ｄを形成している。
【０００５】
一方、Ｙテーブル６は、コラム４に設けた凹状案内溝４ａ、４ｂに摺動する一対のＶ字形の凸状摺動面６ａ、６ｂを備え、いわゆるＶ−Ｖガイド８を構成している。
Ｙテーブル６は、その中央をコラム４内部後方に延長し、その後端部にガイドプレート７をナット６ｆで固定している。このナット６ｆを締め上げることで、Ｙテーブル６の凸状摺動面６ａ、６ｂがコラム４の凹状案内溝４ａ、４ｂに密着できるように構成している。また、ガイドプレート７には、Ｙテーブル６を案内する平面摺動面７ａ、７ｂを形成している。
【０００６】
さらに、Ｙテーブル６には、コラム４の平面摺動面４ｃ、４ｄとガイドプレート７の平面摺動面７ａ、７ｂとの間に静圧パット２０を設けている。この静圧パット２０に圧縮空気を供給し、凹状案内溝４ａ、４ｂにＹテーブル６のＶ字形の凸状摺動面６ａ、６ｂを押し付け、Ｙテーブル６の変動を抑えるように構成している。
【特許文献１】特開２００２−１７６７６３
【特許文献２】特開平１１−２６２８３２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、Ｙテーブル６は、左右のＶ−Ｖガイド８を支点として中央部を引張られるため、曲げモーメントが作用して中央部がわずかながら湾曲し、そのためＹテーブル６に固定されたスピンドルは位置が変動し、そのスピンドル６に支持された工具も位置が変動し、加工精度に影響を及ぼしていることが判明した。
【０００８】
本発明の工作機械の送り装置は、コラム、Ｙテーブルの間に左右一対のＶ−Ｖガイドを介して移動を案内する方式をとりながら、Ｙテーブルに中央部に曲げモーメントが作用せずに、高精度な工作機械の精密送り装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前述の目的を達成するために、本発明の工作機械の精密送り装置は、工具を装着するスピンドルを備えたコラムと、このコラムに設けられた一対のＶ字形案内溝を有するガイドと、ガイドの前記Ｖ字形案内溝の凹状案内溝に沿うよう構成されたＶ字形の凸状摺動面を備えたＹテーブルと、を備え、Ｙテーブルを昇降自在に案内するよう構成した工作機械の精密送り装置であって、Ｙテーブルは、ガイドの前記Ｖ字形の凹状案内溝に係合する一対のＶ字形の凸状摺動面と凸状摺動面の裏面側に設けた平面摺動部と、平面摺動部を摺動自在に挟持するためコラムの両側面で固定されたガイドプレートと、コラムの左右に設けた前記一対のＶ字形案内溝側に、Ｙテーブルに設けた一対のＶ字形の凸状摺動面を押し付けるための予圧付与手段と、を具備したことを特徴とする。
【００１０】
また、予圧付与手段は、Ｙテーブル前面側に取り付けられ、圧縮空気の噴出により前記スライド面と非接触状態を保持する静圧空圧パッドと、静圧空圧パッドに圧縮空気を供給する圧縮空気供給手段と、を具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の工作機械の精密送り装置によれば、Ｙテーブルがリニアモータ１５で駆動されて移動する間には、与圧付与手段を設けたので、スピンドルを支持するＹテーブルを円滑に高い位置決め精度で送ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明による工作機械の精密送り装置の一実施形態例について、添付の図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の適用される工作機械の右側面図を示した図であって、テーブルを鉛直方向に送る垂直軸に、本発明の精密送り装置を適用した実施の形態例を示したものである。
同図おいて、床上には、ベッド１１が固定されている。ベッド１１の上部には、図面左側にベース１３ａを載置し、その上部にはコラム１４を移動可能に載置されている。また、図面右側にベッド１１上部には、Ｘテーブル１２を案内するテーブルベース１３が載置され、テーブルベース１３上面に一対のＶ−Ｖガイドを配し、紙面前後方向に移動可能としている。
【００１３】
図２は、図１のＡ−Ａ水平断面図で、コラム１４の断面を示す。また、図３は、図２の左半分を示す部分拡大断面を示す断面図である。同図においコラム１４の左右には、ガイドプレート１９を設けている。ガイドプレート１９は、プレート部材１９ａ、プレート部材１９ｂ、プレート部材１９e、プレート部材１９ｆ等を結合して組合せ、箱形の空間１０が形成されている。
さらに図３において、Ｙテーブル１６の左右側面には、リニアモータ１５を構成する複数のコイル２３からなるコイル列が、永久磁石２２と対向するように配列され、Ｙテーブル１６の駆動源として用いられる。かつ、リニアモータ１５は、Ｖ溝転がり案内面１８ａ、１８ｂと平行に配列されている。
【００１４】
図２、図３においてコラム１４のスピンドル１７側には、左右一対のＶ溝転がり案内面１８ａ、１８ｂ（Ｖ字形案内溝）１８ａ、１８ｂを形成している。Ｙテーブル１６は、Ｖ溝転がり案内面１８ａ、１８ｂ（Ｖ字形の凹状案内溝）に係合する左右一対のＶ字形の凸状摺動面１６ａ、１６ｂを設け、凸状摺動面１６ａ、１６ｂの裏面側に平面摺動部１６ｃ、１６ｄを設けている。
【００１５】
このＹテーブル１６は、プレート１９ａに設けた平面摺動部１９ｃ、１９ｄおよびＶ字形案内溝１８ａ、１８ｂに凸状摺動面１６ａ、１６ｂに沿って自在に昇降できる。なお、プレート１９ａには、矩形の溝（図示省略）を形成した静圧パッド２０が設けられている。これらの通路２０の末端は静圧パッド２０に接続されている。そして、上記した平面摺動面１９ｃ、１９ｄに向けて圧縮空気を噴出し、与圧が加えられると、Ｙテーブル１６の平面摺動面１６ｃ、１６ｄに形成した静圧パッド部２０と平面摺動面１９ｃ、１９ｄが密着し接触状態が保持される。
【００１６】
この静圧パッド２０の内部にはエア通路２１から左右に通路２０が延びており、圧縮空気通路２１には、レギュレータ３０を介して精密に圧力制御された圧縮空気が供給されている。このレギュレータ３０には、ラインフィルタ３１、ミクロミストフィルタ３２、ファインドライヤ３３が順に接続され、ファインドライヤ２３の出力が入力されている。
【００１７】
なお、圧縮空気は、ラインフィルタ３１で埃などが除去され、ミクロミストフィルタ３２でミスト物質が除去され、ファインドライヤ３３で乾燥され、レギュレータ３０で圧力調整された圧縮空気が入力され、圧縮空気が空気出口から静圧パッド２０（空気静圧軸受）に出力され供給されている。
【００１８】
本実施形態による精密送り装置は、以上のように構成されるものであり、次に、その作用並びに効果について説明する。
【００１９】
コイル２３に通電し、リニアモータ１５を駆動すると、コイル２３の列と永久磁石１２の列に関する相互の反発力は、Ｙテーブル１６の推力となる。この推力を利用してＹテーブル１６は、Ｖ溝転がり案内面１８ａ、１８ｂに案内されて上下方向に移動する。
【００２０】
Ｙテーブル１６がリニアモータ１５で駆動されて移動する間は、静圧パット２０には、圧縮空気の供給があり、噴出口からの圧縮空気の噴出によってコラム１４側の平面摺動面１９ｃ、１９ｄとの間に押圧力が働いている。このための作用にによりＹテーブル１６を円滑に高い位置決め精度で送ることができる。
【００２１】
本実施形態による精密送り装置では、従来の技術に比べ、圧縮空気の反力でＹテーブル１６をコラム１４に対して押し付け、これによりＶ溝転がり案内面１８ａ、１８ｂには十分な押し付ける力が付加され、Ｙテーブル１６の中央部に対してモーメントを与える方向に働かないので、Ｙテーブル１６の変形に悪影響を及ぼすことはより少ないといえる。
また、予圧付与手段により、Ｙテーブル１６のＶ−Ｖガイドに与圧が付与され、Ｙテーブル１６は、安定した移動が確保される。
【００２２】
なお、何らかの原因により停電が発生して電源から電力が供給されなくなった場合には、図示省略したコラム１４に設けたリニアウエーに、Ｙテーブル１６に設けたエアーデスクブレーキが作用してＹテーブル１６の下降を停止するように構成されている。
【００２３】
本実施形態による精密送り装置では、通電状態で普通に、正常に働いている段階で、急に停電が発生しても、図示省略したエアーデスクブレーキで支持しているので、Ｙテーブル１６の落下を防止し、停止する。
【００２４】
本発明の他の実施形態を記述すると、コラム１４の案内面として図１のＶ溝転がり案内面１８ａ、１８ｂの代わりにＶ溝すべり案内面を適用することもできる。
【００２５】
なお、精密送り装置に設けた予圧付与手段は、前記のＹテーブル前面側に取り付けられ、前記スライド面と非接触状態を保持する静圧油圧パッドと、静圧油圧パッドに圧油を供給する与圧供給手段としてもよい。
【００２６】
以上、本発明の精密送り装置について、垂直軸の送り装置として構成した実施形態を挙げて説明したが、本発明は、水平軸の送り装置として構成できることは勿論である。
また、工作機械のみならず、その他の各種ワーク用の加工機械へ応用できると考えら、各種の機械に応用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は、工作機械等の精密送り装置で、スピンドルを支持するＹテーブルを円滑に高い位置決め精度で送ることができ、精密加工業界に大いに貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明による精密送り装置の一実施形態を示す正面図である。
【図２】本発明による精密送り装置図１のＡ―Ａ水平断面図である。
【図３】図２の左半分を示す部分拡大断面を示す断面図である。
【図４】従来使用されていた精密送り装置の水平断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０    空間
１１    ベッド
１２    加工テーブル（Xテーブル）
１３    ベース            
１４    コラム
１５    リニアモータ
１６    Ｙテーブル
１６ａ  １６ｂ  凸状摺動部
１６ｃ  １６ｄ 平面摺動部
１７ａ  １７ｂ 平面摺動面
１８ａ  １８ｂ Ｖ溝転がり案内面（Ｖ字形の凹状案内溝）
１９    ガイドプレート
１９ａ  １９ｂ  １９e  １９ｆ  ガイドプレート部材
１９ｃ  １９ｄ  平面摺動部
２０    静圧パッド
２１    圧縮空気通路
２２    リニアモータの永久磁石
２３    コイル
Ｔ    工具 
【図１】
2010082795.tif 000003
【図２】
2010082795.tif 000004
【図３】
2010082795.tif 000005
【図４】
2010082795.tif 000006