(57)【要約】【課題】  相対移動可能な一対の部材の間に設けられたシールの摩擦状態が変化して、摩擦抵抗が変動するのを抑制することができるシール装置を提供する。【解決手段】  複数のテレスコカバー３３ａを相対移動可能に隣接配置して、伸縮可能なシャッタ３３を構成する。各テレスコカバー３３ａの端部には隣接するテレスコカバー３３ａに対し摺動可能なシール３８を設ける。テレスコカバー３３ａ上またはその近傍には、シール３８の対向に位置するテレスコカバー３３ａとシール３８との摺接部に対して振動を付与するための振動付与装置３９を設ける。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに相対移動可能な第１の部材及び第２の部材と、その第２の部材に設けられ、第１の部材に摺接するシールとを設けたシール装置において、
前記シールと前記第１の部材との摺接部に対して振動を付与するための振動付与手段を備えたことを特徴とするシール装置。
【請求項２】
前記第１の部材がテレスコカバーであって、第２の部材がそのテレスコカバーに対して相対移動する別のテレスコカバーであることを特徴とする請求項１に記載のシール装置。
【請求項３】
前記振動付与手段は、シリンダと、このシリンダ内に収容され、エアとバネにより前記第１の部材と第２の部材の相対移動方向に沿って往復動するプランジャとでなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のシール装置。
【請求項４】
前記振動付与手段を前記シール上に設けたことを特徴とする請求項１に記載のシール装置。
【請求項５】
仕上げ加工可能な工作機械に搭載されたことを特徴とする請求項１〜請求項４のうちのいずれか一項に記載のシール装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、相対移動可能に対向配置された一対の部材間にシールを設けたシール装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、工作機械においては、例えば特許文献１に開示されるように、コラムの前面にカバー装置が配設され、ワークの加工時に発生する切り屑や切削油等がコラム側へ飛散するのを防止するようになっている。このカバー装置では、枠体内に移動枠が左右方向へ移動可能に配置され、その移動枠の左右両側外面と枠体の左右両側内面との間には複数のテレスコカバーよりなる全体として伸縮可能な第１シャッタが取り付けられている。移動枠内には主軸ヘッドを挿通するための透孔を有する移動板が上下方向へ移動可能に配設され、その移動板の上下両側外面と移動枠の上下両側内面との間には複数のテレスコカバーよりなる全体として伸縮可能な第２シャッタが取り付けられている。そして、ワークの加工時に、主軸ヘッドが左右方向及び上下方向に移動されたとき、両シャッタが適宜に伸縮されて、主軸ヘッドの周辺が常に移動板及び両シャッタにより覆われるようになっている。
【特許文献１】特開２０００−２８０１３９号の明細書及び図面
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、この従来の工作機械のカバー装置では、第１及び第２シャッタにおいて、各テレスコカバーが、隣接する他のテレスコカバーに対して相対移動可能に対向配置され、それらの間にシールが介装されている。このため、主軸ヘッドの移動にともない各軸の移動開始時や移動方向の変換時に、テレスコカバーとシールとの摺接部における摩擦状態が静摩擦状態から動摩擦状態に変化して、摩擦抵抗が大きく変動する。よって、この摩擦抵抗の変動が主軸ヘッドの所定位置への位置決めに悪影響を及ぼして、加工精度の低下を招くという問題があった。すなわち、前記カバー装置は主軸ヘッドとともに移動する部分と、固定部との間に接触シールが介在されているため、摩擦状態の変動が主軸ヘッドに対して直接的に伝達されて、加工精度に悪影響を及ぼすものであった。
【０００４】
例えば、工作機械において、コンタリング加工を実行する場合は、主軸ヘッドが円等の曲線を描くように動作することが多い。従って、曲線における象限が切り替わるごとに、主軸ヘッドの移動に関わるいずれかの軸においては、移動，停止，逆方向に移動と切り替わって、その度に、静摩擦状態と動摩擦状態の変動により、摩擦抵抗が変動するため、前記のような問題が顕著に現れた。
【０００５】
この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、相対移動可能な一対の部材の間に設けられたシールの摩擦状態が変化して、両部材間の摩擦抵抗が変動するのを抑制することができるシール装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、互いに相対移動可能な第１の部材及び第２の部材と、その第２の部材に設けられ、第１の部材に摺接するシールとを設けたシール装置において、前記シールと前記第１の部材との摺接部に対して振動を付与するための振動付与手段を備えたことを特徴とするものである。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第１の部材がテレスコカバーであって、第２の部材がそのテレスコカバーに対して相対移動する別のテレスコカバーであることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記振動付与手段は、シリンダと、このシリンダ内に収容され、エアとバネにより前記第１の部材と第２の部材の相対移動方向に沿って往復動するプランジャとでなることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項４に記載の発明においては、請求項１に記載の発明において、前記振動付与手段を前記シール上に設けたことを特徴とするものである。
請求項５に記載の発明においては、請求項１〜請求項４のうちのいずれか一項に記載の発明において、仕上げ加工可能な工作機械に搭載されたことを特徴とするものである。
【００１０】
（作用）
請求項１に記載の発明においては、振動付与手段により、シールと第１の部材との摺接部に対して振動が付与されて、その摺接部が動摩擦状態に保持される。このため、第１の部材と第２の部材との相対移動に際して、前記摺接部の摩擦状態が静摩擦状態と動摩擦状態との間で変化することはなく、両部材を一定の摩擦抵抗にて相対移動させることができる。よって、この構成を例えば工作機械のシール装置に具体化した場合、摩擦抵抗の変動により加工精度に悪影響を及ぼすおそれを防止することができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明においては、テレスコカバーを摩擦抵抗が変動することなく、安定状態で相対移動させることができる。よって、この構成を例えば工作機械のカバー装置に具体化した場合、テレスコカバーの摩擦抵抗の変動により加工精度が低下するおそれを防止することができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明においては、プランジャが第１，第２の部材の相対移動方向に往復動して、振動が生じるため、摺接部の摩擦抵抗の変動を効果的に抑制でき、高精度加工に寄与できる。
【００１３】
請求項４に記載の発明においては、振動付与手段がシール上に設けられているため、シールと第１の部材との摺接部に対して振動が直接的に付与されて、摩擦抵抗の変動を効果的に抑制できる。
【００１４】
請求項５に記載の発明においては、特に微細な精度が要求される仕上げ加工において、位置ずれによる悪影響を排除できる。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように、この発明によれば、相対移動可能な一対の部材の間に設けられたシールの摩擦状態が変化するのを防止して、両部材間の摩擦抵抗が変動するのを抑制することができ、高精度加工を達成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（第１実施形態）
以下、この発明を工作機械における各部のシール装置に具体化した第１実施形態を図１〜図４に従って説明する。
【００１７】
図１に示すように、この工作機械においては、ベッド１１の上面にサドル１２がＺ軸レール１３及びスライド部材１４を介してＺ軸（前後）方向へ移動可能に装着され、モータ及び送りネジを含むＺ軸移動装置１５により移動されるようになっている。サドル１２の上面にはコラム１６がＸ軸レール１７及びスライド部材１８を介してＸ軸（左右）方向へ移動可能に装着され、モータ及び送りネジを含むＸ軸移動装置１９により移動されるようになっている。
【００１８】
前記コラム１６の前面には主軸ヘッド２０がＹ軸レール２１及びスライド部材２２を介してＹ軸（上下）方向へ移動可能に装着され、モータ及び送りネジを含むＹ軸移動装置２３により移動されるようになっている。主軸ヘッド２０には主軸２４が回転可能に支持され、その主軸２４の先端にはエンドミル等の工具２５が着脱可能に装着されている。また、図示しないが主軸ヘッド２０には、工具２５を回転させるためのモータが内装されている。
【００１９】
前記ベッド１１の上面にはテーブル２６が配設され、そのテーブル２６の側面にはワークＷが工具２５と対応するように、チャック２７を介して着脱可能に装着されている。そして、主軸ヘッド２０がＸ，Ｙ，Ｚの各軸方向に送り移動されて、工具２５の回転によりワークＷに所定の加工が施されるようになっている。
【００２０】
図１に示すように、前記コラム１６の前面側において、サドル１２の上部にはＸＹ軸方向カバー装置２８が配設されている。ベッド１１の上面側において、ベッド１１とサドル１２との間にはＺ軸方向カバー装置２９が配設されている。そして、これらのカバー装置２８，２９により、ワークＷの加工時に発生する切り屑や切削油等がコラム１６側及びベッド１１上のＺ軸レール１３側へ飛散するのを防止するようになっている。
【００２１】
図２に示すように、前記ＸＹ軸方向カバー装置２８においては、同装置２８の外側を構成する枠体３１内に移動枠３２がＸ軸（左右）方向へ移動可能に配置されている。移動枠３２の左右両側外面と枠体３１の左右両側内面との間には、複数のテレスコカバー３３ａよりなる伸縮可能な第１シャッタ３３が取り付けられている。第１シャッタ３３の各テレスコカバー３３ａは、リンク機構３４により均一間隔を保持しながら伸縮開閉されるように連結されている。各テレスコカバー３３ａのうち左右両外端のものは、枠体３１に固定されて移動しない。
【００２２】
移動枠３２内には移動板３５がＹ軸（上下）方向へ移動可能に配設され、その移動板３５の中央には主軸ヘッド２０を挿通するための透孔３５ａが形成されている。移動板３５の上下両側外面と移動枠３２の上下両側内面との間には、複数のテレスコカバー３６ａよりなる伸縮可能な第２シャッタ３６が取り付けられている。第２シャッタ３６の各テレスコカバー３６ａは、リンク機構３７により均一間隔を保持しながら伸縮開閉されるように連結されている。各テレスコカバー３６ａのうち上下両外端のものは、移動枠３２に固定されて移動しない。
【００２３】
図３に示すように、前記第１シャッタ３３の各テレスコカバー３３ａは、相対移動可能な第１及び第２の部材を構成している。各テレスコカバー３３ａの先端内面には隣接するテレスコカバー３３ａと摺動可能なシール３８が取り付けられている。
【００２４】
同様に、第２シャッタ３６の各テレスコカバー３６ａも、相対移動可能な第１及び第２の部材を構成している。また、図示しないが、各テレスコカバー３６ａの先端内面には隣接するテレスコカバー３６ａと摺動可能なシールが取り付けられている。そして、ワークＷの加工時に、主軸ヘッド２０がＸ軸方向及びＹ軸方向に移動されたとき、両シャッタ３３，３６が適宜に伸縮されて、主軸ヘッド２０の周辺が常に移動板３５及び両シャッタ３３，３６により覆われるようになっている。
【００２５】
図２及び図３に示すように、前記第１シャッタ３３の左右両外端のテレスコカバー３３ａの前面には、複数の振動付与手段としての振動付与装置３９が配設されている。そして、ワークＷの加工時に、これらの振動付与装置３９により、各テレスコカバー３３ａとシール３８との摺接部に微細振動が付与されて、それらの摺接部が動摩擦状態に保持されるようになっている。同様に、第２シャッタ３６の上下両外端のテレスコカバー３６ａの前面にも、複数の振動付与手段としての振動付与装置３９が配設され、これらの振動付与装置３９により、各テレスコカバー３６ａの摺動面とシールとの摺接部に微細振動が付与されて、それらの摺接部が動摩擦状態に保持されるようになっている。この振動付与装置３９は、モータの回転軸に偏心ウェイトを取り付けた周知構成のものである。
【００２６】
図１に示すように、前記Ｚ軸方向カバー装置２９には、複数のテレスコカバー４０ａよりなる伸縮可能なシャッタ４０が設けられている。前後両側のテレスコカバー４０ａは、それぞれベッド１１，サドル１２に固定されている。前記と同様に、このシャッタ４０の各テレスコカバー４０ａも、相対移動可能な第１及び第２の部材を構成している。各テレスコカバー４０ａの先端内面にはシール４１が対向するテレスコカバー４０ａと摺動可能に取り付けられている。ベッド側のテレスコカバー４０ａの前端及びコラム側のテレスコカバー４０ａの後端上面には、複数の振動付与手段としての振動付与装置３９が配設され、これらの振動付与装置３９により、各テレスコカバー４０ａとシール４１との摺接部に微細振動が付与されて、それらの摺接部が動摩擦状態に保持されるようになっている。
【００２７】
また、この実施形態においては、図４に示すように、前記各レール１３，１７，２１とスライド部材１４，１８，２２とにより、相対移動可能な第１及び第２の部材が構成されている。そして、各レール１３，１７，２１の外面には摺動面１３ａ，１７ａ，２１ａが形成されるとともに、各スライド部材１４，１８，２２の両側部にはスライド部材内部に異物が侵入することを防ぐためのシール４２が取り付けられている。各スライド部材１４，１８，２２上には振動付与手段としての振動付与装置３９が配設され、これらの振動付与装置３９により、各摺動面１３ａ，１７ａ，２１ａとシール４２との摺接部に微細振動が付与されて、それらの摺接部が動摩擦状態に保持されるようになっている。
【００２８】
そして、この工作機械の加工運転時において、コラム１６や主軸ヘッド２０がＸ方向等の各方向に移動するときには、前記のような構成の振動付与装置３９により、各レール１３，１７，２１の摺動面１３ａ，１７ａ，２１ａとスライド部材１４，１８，２２側のシール４２との摺接部に微細振動が付与される。また、カバー装置２８，２９の各シャッタ３３，３６，４０における各テレスコカバー３３ａ，３６ａ，４０ａとシール３８，４１との摺接部にも微細振動が付与される。このため、各摺接部が動摩擦状態に保持されて、それらの摺接部の摩擦状態が静摩擦状態と動摩擦状態との間で変化することはない。よって、各スライド部材１４，１８，２２及び各テレスコカバー３３ａ，３６ａ，４０ａが摩擦抵抗の変動を生じることなく、常に一定の摩擦抵抗にて相対移動される。このため、摩擦抵抗の変動による悪影響を受けることなく、主軸ヘッド２０を所定の加工位置に正確に移動させて位置決めすることができ、ワークＷに対して高精度の加工を施すことができる。
【００２９】
従って、この実施形態においては、以下の効果を発揮する。
・  主軸ヘッド２０等の移動時において、各スライド部材１４，１８，２２や各テレスコカバー３３ａ，３６ａ，４０ａの摩擦抵抗の変動を生じることがない。従って、ワークＷに対して高精度の加工を施すことができる。
【００３０】
（第２実施形態）
次に、この発明の第２実施形態を、前記第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。
さて、この第２実施形態の工作機械においては、図５に示すように、ベッド５１の上面にコラム５３がＸ軸レール５４及びスライド部材５５を介してＸ軸方向へ移動可能に装着され、モータ及び送りネジを含むＸ軸移動装置５６により移動されるようになっている。コラム５３には第１サドル５７がＹ軸レール５８及びスライド部材５９を介してＹ軸（上下）方向へ移動可能に装着され、モータ及び送りネジを含むＹ軸移動装置６０により移動されるようになっている。
【００３１】
前記第１サドル５７は、Ｙ軸レール５８によりＹ軸方向に案内移動される垂直支持部５７ａと、その垂直支持部５７ａの後面に取り付けられた水平支持部５７ｂとにより構成されている。そして、この第１サドル５７には主軸ヘッド６１が装着されている。すなわち、第１サドル５７の水平支持部５７ｂの上面には、主軸ヘッド６１を構成する第２サドル６２が直動ガイドレール６３及びスライド部材６４を介してＺ軸（前後）方向へ移動可能に支持されている。この第２サドル６２は、モータ及び送りネジを含むＺ軸移動装置６５により往復動されようになっている。第２サドル６２の前端面には、軸部材としての円筒状の主軸６６がその基端において片持ち状態で固定されている。そして、この主軸６６の内部には図示しないが、加工具を把持するための把持機構及び加工具を回転させるためのモータが収容されている。
【００３２】
前記第１サドル５７の垂直支持部５７ａには、軸受装置６７が配設されている。この軸受装置６７は、円筒状の軸受フレーム６８と、その軸受フレーム６８の先端及び後端内面に配設されたシール７０と、円環状の軸受６９とから構成されている。そして、主軸６６は軸受６９によりＺ軸方向へ往復摺動可能に支持されている。また、この実施形態においては、主軸６６及び軸受フレーム６８により、相対移動可能な第１及び第２の部材が構成されている。
【００３３】
前記軸受フレーム６８の外周には、前記第１実施形態と同様の振動付与装置３９が配設されている。そして、この振動付与装置３９により、主軸６６の外周面６６ａとシール７０との摺接部に微細振動が付与されて、その摺接部が動摩擦状態に保持されるようになっている。また、この実施形態においても、前記第１実施形態の場合と同様に、各スライド部材５５，５９，６４上に振動付与装置３９が配設され、各レール５４，５８，６３上の摺動面とスライド部材５５，５９，６４側のシール４２との摺接部に微細振動が付与されて、それらの摺接部が動摩擦状態に保持されるようになっている。
【００３４】
従って、この第２実施形態においても、前記第１実施形態の場合とほぼ同様に、各摺接部が動摩擦状態に保持されて、主軸６６及び各スライド部材５５，５９，６４が摩擦抵抗の変動を生じることなく、常に一定の摩擦抵抗にて相対移動される。このため、主軸６６を摩擦抵抗の変動の悪影響を受けることなく、所定の加工位置に正確に移動させることができ、ワークに対して高精度の加工を施すことができる。
【００３５】
（第３実施形態）
次に、図６及び図７に示すように、この発明の第３実施形態について説明する。この第３実施形態は、前記第１実施形態及び第２実施形態でのシール装置に用いている振動付与装置３９の構成を変更したものである。すなわち、この第３実施形態の振動付与装置３９においては、一端を開放したシリンダ４４が設けられ、その外壁にはエア排出口４４ａが形成されている。シリンダ４４内にはプランジャ４５が軸線方向へ移動可能に収容され、バネ４６によりシリンダ４４の一端側に向かって移動付勢されている。シリンダ４４の一端開口部にはエア供給パイプ４７がエルボ４８を介して接続され、図示しないエア供給源からエア供給パイプ４７を介してシリンダ４４内にエアが供給される。
【００３６】
そして、図７に示すように、プランジャ４５がバネ４６の付勢力に抗してシリンダ４４の他端側に移動されて、エア排出口４４ａが開放される。これにより、シリンダ４４内のエアがエア排出口４４ａから外部に排出され、図６に示すように、プランジャ４５がバネ４６の付勢力にてシリンダ４４の一端側に復帰移動されて、シリンダ４４の内端（ここではエア供給パイプ４７の一端）に衝突する。従って、この動作が小刻みに繰り返されて、プランジャ４５がシリンダ４４内で往復移動されることにより、微細振動が発生される。ここで、各振動付与装置３９は、所定の方向を向いて設置され、そのプランジャ４５がシャッタ３３，３６，４０の伸縮方向及びスライド部材１４，１８，２２の移動方向、すなわち相対移動方向にそれぞれ沿う方向に往復移動する。
【００３７】
従って、この第３実施形態においては、以下の効果を発揮する。
・  振動付与装置３９は、そのプランジャ４５がシャッタ３３，３６，４０やスライド部材１４，１８，２２の移動方向にそれぞれ沿って往復移動する方向に設置されている。このため、振動付与方向がシャッタ３３，３６，４０やスライド部材１４，１８，２２の移動方向と同方向になって、シャッタ３３等における摩擦抵抗の変動を効果的に抑制でき、高精度加工に寄与できる。
【００３８】
・  振動付与装置３９がエア駆動であるため、エア配管を介して１つの駆動源により複数の振動付与装置３９を動作させることができ、構成が簡単である。
（変更例）
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
【００３９】
・  前記実施形態において、振動付与装置３９として、電磁バイブレータ等の別の構成を採用すること。
・  この発明の構成を、工作機械とは異なった機械のシール装置に具体化すること。
【００４０】
・  振動付与装置３９を前記第１及び第２実施形態とは異なる位置、例えば、ＸＹ軸方向カバー装置２８の近傍におけるサドル１２に設けること。
・  図８に示すように、振動付与装置３９をシール４２上に直接搭載すること。このように構成すれば、振動付与装置３９の振動をシール４２と摺動面１３ａとの摺接部に直接的に付与することができ、振動付与を効果的に実行できる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】この発明を具体化した第１実施形態の工作機械を示す側断面図。
【図２】図１の工作機械のＸＹ軸方向カバー装置を示す正面図。
【図３】図２の３−３線における部分拡大断面図。
【図４】図１の工作機械のレールに対するスライド部材のシール構造を拡大して示す部分断面図。
【図５】この発明を具体化した第２実施形態の工作機械を示す側断面図。
【図６】この発明を具体化した第３実施形態の工作機械におけるシール装置の振動付与装置を拡大して示す断面図。
【図７】図５の振動付与装置の動作状態を示す断面図。
【図８】この発明を具体化した別の実施形態を示す断面図。
【符号の説明】
【００４２】
１３，１７，２１…第１の部材としてのレール、１３ａ，１７ａ，２１ａ…摺動面、１４，１８，２２…第２の部材としてのスライド部材、２８…ＸＹ軸方向カバー装置、２９…Ｚ軸方向カバー装置、３３，３６，４０…シャッタ、３３ａ，３６ａ，４０ａ…第１及び第２の部材としてのテレスコカバー、３８，４１，４２…シール、３９…振動付与手段としての振動付与装置、４４…シリンダ、４５…プランジャ、４６…バネ、５４，５８，６３…第１の部材としてのレール、５５，５９，６４…第２の部材としてのスライド部材、６６…第１の部材としての主軸、６６ａ…外周面、６７…軸受装置、６８…第２の部材としての軸受フレーム、７０…シール、Ｗ…ワーク。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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