(57)【要約】【課題】高精度で円滑に移動することを向上させた静圧案内装置を提供することにある。【解決手段】直線状に延在するガイドレール１２ａ，１２ｂを備えるベッド１１と、ベッド１１のガイドレール１２ａ，１２ｂに沿って移動可能なコラムベッド１３とを具備し、ベッド１１のガイドレール１２ａ，１２ｂと対向するコラムベッド１３の摺動部１３ｃ，１３ｄに当該コラムベッド１３の移動方向に沿って複数の静圧ポケット２５〜２８，３１〜３６を設け、複数の静圧ポケット２５〜２８，３１〜３６の内のコラムベッド１３の移動方向にて両端部以外の静圧ポケット３１〜３６を両端部の静圧ポケット２５〜２８よりも小さくした。【選択図】図４
2011158018.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線状に延在する摺動面を備える第一部材と、
前記第一部材の摺動面に沿って移動可能な第二部材とを具備し、
前記第一部材の摺動面と対向する前記第二部材の摺動部に当該第二部材の移動方向に沿って複数の静圧ポケットを設け、
前記複数の静圧ポケットの内の前記第二部材の移動方向にて両端部以外の静圧ポケットを両端部の静圧ポケットよりも小さくした
ことを特徴とする静圧案内装置。
【請求項２】
工具を着脱可能に装着する主軸を回転可能に支持するサドルと、前記サドルを移動可能に支持するコラムと、前記コラムをベッドのレール部上を移動可能に支持するコラムベースとを具備し、前記工具と被加工物とを相対移動させて当該被加工物を加工する工作機械であって、
請求項１に記載の静圧案内装置を具備し、
前記支持体が前記ベッドであり、前記移動体が前記コラムベースである
ことを特徴とする工作機械。
【請求項３】
請求項２に記載の工作機械であって、
前記両端部以外の静圧ポケットは、前記コラムに対向する箇所に設けられる
ことを特徴とする工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静圧案内装置およびそれを備えた工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械などの産業機械では、所定軸の直線運動をする機械部品をその移動方向に案内する装置として直動案内装置が一般的に使用され、その一種として静圧案内装置がある。
【０００３】
静圧案内装置として、例えば特許文献１には、ベッドのレール部に摺動するテーブルの摺動部に複数の上静圧ポケットを並べて設け、複数の上静圧ポケットの全ての大きさを同一とした静圧案内装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−９２８７９号公報（例えば、明細書の段落［００４５］、［図８］など参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した特許文献１に記載の静圧案内装置では、テーブルを高精度で円滑に移動することができるものの、さらなる向上が求められていた。特に、コラムベースに立設するコラムが大型であり、工作機械が温度調整された環境に設置されていない場合には、コラムベースが摺動するベッドのレール部やコラムベースの摺動部がうねることがあり、ベッドのレール部に対してコラムベースを高精度で円滑に移動することができない可能性があった。
【０００６】
従って、本発明は、前述した問題に鑑み提案されたものであって、高精度で円滑に移動することを向上させた静圧案内装置およびそれを備えた工作機械を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決する第１の発明に係る静圧案内装置は、
直線状に延在する摺動部を備える第一部材と、
前記第一部材の摺動部に沿って移動可能な第二部材とを具備し、
前記第一部材の摺動部と対向する前記第二部材の摺動面に当該第二部材の移動方向に沿って複数の静圧ポケットを設け、
前記複数の静圧ポケットの内の前記第二部材の移動方向にて両端部以外の静圧ポケットを両端部の静圧ポケットよりも小さくした
ことを特徴とする。
【０００８】
上述した課題を解決する第２の発明に係る工作機械は、
工具を着脱可能に装着する主軸を回転可能に支持するサドルと、前記サドルを移動可能に支持するコラムと、前記コラムをベッドのレール部上を移動可能に支持するコラムベースとを具備し、前記工具と被加工物とを相対移動させて当該被加工物を加工する工作機械であって、
第１の発明に係る静圧案内装置を具備し、
前記第一部材が前記ベッドであり、前記第二部材が前記コラムベースである
ことを特徴とする。
【０００９】
上述した課題を解決する第３の発明に係る工作機械は、
第２の発明に係る工作機械であって、
前記両端部以外の静圧ポケットは、前記コラムに対向する箇所に設けられる
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る静圧案内装置によれば、複数の静圧ポケットの内の第二部材の移動方向にて両端部以外の静圧ポケットを両端部の静圧ポケットよりも小さくしたことにより、第二部材の移動方向にて両端部の静圧ポケットに両端部以外の静圧ポケットと比べて作動油が多く供給されることになる。これにより、第一部材の摺動部や第二部材の摺動面がうねる場合であっても、高精度で且つ円滑に移動することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第一番目の実施形態に係る静圧案内装置が適用された横中ぐり盤の概略図である。
【図２】第一番目の実施形態の静圧案内装置を表すコラムベースの断面図である。
【図３】コラムベースの底面を模式的に示した図である。
【図４】第一番目の実施形態の静圧案内装置が適用された横中ぐり盤の要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明に係る静圧案内装置およびそれを備えた工作機械の実施形態について、詳細に説明する。
【００１３】
［第一番目の実施形態］
第一番目の実施形態の静圧案内装置およびそれを備えた工作機械について、図１〜図４を参照して説明する。本実施形態では、横中ぐり盤に適用した場合を説明する。
【００１４】
図１に示すように、大型の横形中ぐり盤である工作機械１には、床面に固定されるベッド（第一部材）１１が設けられ、このベッド１１の上面には、Ｘ軸方向に延在する左右一対のガイドレール（摺動部）１２ａ，１２ｂが設けられている。ガイドレール１２ａ，１２ｂには、静圧案内装置２０を介してコラムベース（第二部材）１３がＸ軸方向に摺動可能に支持されている。コラムベース１３にはコラム１４が立設されている。よって、図示しないコラム駆動モータやコラム送りねじ機構などを備えるコラム駆動手段を駆動させることにより、コラム１４はＸ軸方向に移動可能になっている。
【００１５】
コラム１４の前面には、Ｙ軸方向に延在する左右一対のガイドレール１５ａ，１５ｂが設けられている。ガイドレール１５ａ，１５ｂには、サドル１６がＹ軸方向に摺動可能に支持されている。よって、図示しないサドル駆動モータやサドル送りねじ機構などを備えるサドル駆動手段を駆動させることにより、サドル１６はＹ軸方向に移動可能になっている。
【００１６】
サドル１６には、Ｚ軸方向に貫通するガイド部１７が形成されている。ガイド部１７内には、ラム１８がＺ軸方向に摺動可能に支持されている。よって、図示しないラム駆動モータやラム送りねじ機構などを備えるラム駆動手段を駆動させることにより、ラム１８はＺ軸方向に移動可能になっている。
【００１７】
ラム１８内には、主軸１９が回転可能に、且つ、Ｗ軸方向に摺動可能に支持されている。主軸１９の先端には、所定の加工を行う工具Ｔが着脱可能に装着されている。よって、図示しない主軸回転モータなどを備える主軸回転手段を駆動させることにより、主軸１９はＷ軸周りに回転可能となり、さらに、図示しない主軸駆動モータや主軸送りねじ機構などを備える主軸駆動手段を駆動させることにより、主軸１９はＷ軸方向に移動可能となっている。
【００１８】
また、ベッド１１の側方には、床面に固定されるテーブルベッド５１が設けられている。テーブルベッド５１の上面には、Ｚ軸方向に延在する前後一対のガイドレール５２ａ，５２ｂが設けられている。ガイドレール５２ａ，５２ｂには、テーブルベース５３がＺ軸方向に摺動可能に支持されている。テーブルベース５３の上部には、回転テーブル５４が回転可能に支持されている。回転テーブル５４の上面には、ワーク（被加工物）Ｗが着脱可能に装着されている。よって、図示しないテーブル駆動モータやテーブル送りねじ機構を備えるテーブル駆動手段を駆動させることにより、テーブルベース５３はＺ軸方向に移動可能になっている。図示しないテーブル回転モータを備えるテーブル回転手段を駆動させることにより、回転テーブル５４はＹ軸周りに回転可能となっている。
【００１９】
そして、工作機械１には、当該工作機械全体を制御するためのＮＣ装置６０が設けられている。このＮＣ装置６０は、上述した各駆動手段および各回転手段などに接続され、工具ＴおよびワークＷの移動方向や移動速度を切り替えると共に、それらの移動量や回転量を調整して、当該工具ＴおよびワークＷの位置決め制御やワークＷの割り出し制御を行うようになっている。これにより、工具ＴとワークＷとが相対的に移動されて、ワークＷに所定の形状が加工されることになる。
【００２０】
このように構成された横中ぐり盤では、ガイドレール１２ａ，１２ｂやコラムベース１３の摺動部１３ｃ，１３ｄにうねりがある場合であっても、ベッド１１に対してコラムベース１３を高速で精度良く移動支持する必要があり、このコラムベース１３は静圧案内装置２０によりベッド１１に移動自在に支持されている。
【００２１】
図２および図４に示すように、ベッド１１は、その上部に左右一対のガイドレール２１，２２を備えている。左右のガイドレール２１，２２は、上方（Ｙ軸方向）に延在し、その上部で外側に向かって張り出すようなＬ字形状をなしている。他方、コラムベース１３は、その両側部に下方に向けて延在するガイド部２１，２２がそれぞれ設けられる。ガイド部２１，２２の下端部には、ガイドレール２１，２２を下側から支持するバックプレート２３，２４がそれぞれ図示しないボルトで固定されている。これにより、後述する中央側静圧ポケット３１ａ〜３６ａに作動油を供給したときの反力を得ることができる。
【００２２】
そして、ガイドレール１２ａ，１２ｂに対向するコラムベース１３の摺動部１３ｃ，１３ｄには、図２〜図４に示すように、複数のパッド２５〜２８，３１〜３６が設けられる。すなわち、ガイドレール１２ａに対向するコラムベース１３の摺動部１３ｃには、コラムベース１３の前部１３ａから後部１３ｂに向かって、前側パッド２５、中央側パッド３１〜３３、後側パッド２６が順番に形成されている。ガイドレール１２ｂに対向するコラムベース１３の摺動部１３ｄには、コラムベース１３の前部１３ａから後部１３ｂに向かって、前側パッド２７、中央側パッド３４〜３６、後側パッド２８が順番に形成されている。そして、中央側パッド３１〜３６は、コラム１４に対向する箇所に設けられる。各パッド２５〜２８，３１〜３６には、ポケット２５ａ〜２８ａ，３１ａ〜３６ａがそれぞれ設けられると共に、ガイドレール１２ａ，１２ｂに接触するランド２５ｂ〜２８ｂ，３１ｂ〜３６ｂがそれぞれ設けられる。
【００２３】
前側パッド２５，２７および後側パッド２６，２８は、その幅方向（Ｚ軸方向）にて幅Ｗ１の大きさに形成されるとともに、その長さ方向（Ｘ軸方向）にて長さＬ１の大きさに形成される。中央側パッド３１〜３６は、その幅方向（Ｚ軸方向）にて前側及び後側パッド２５〜２８と同じ幅Ｗ１の大きさに形成されるとともに、その長さ方向（Ｘ軸方向）にて前側及び後側パッド２５〜２８よりも短い長さＬ２の大きさに形成される。すなわち、中央側パッド３１〜３６に対応する中央側静圧ポケット３１ａ〜３６ａは、前側及び後側パッド２５〜２８に対応する前側及び後側静圧ポケット２５ａ〜２８ａよりも小さく形成される。
【００２４】
各ポケット２５ａ〜２８ａ，３１ａ〜３６ａには、外部から連通する油圧供給孔４１，４７が形成され、この油圧供給孔４１，４７には、それぞれ独立した絞り４２、油圧供給ライン４３、絞り４４、供給ポンプ４５、タンク４６が接続されている。
【００２５】
したがって、供給ポンプ４５を作動して供給タンク４６の作動油を、絞り４４、油圧供給ライン４３、油圧供給孔４１，４７、および絞り４２を介して前側静圧ポケット２５ａ，２７ａ、中央側静圧ポケット３１ａ〜３６ａ、後側静圧ポケット２６ａ，２８ａのそれぞれに供給することにより、主軸１９、ラム１８、サドル１６、コラム１４を含むコラムベース１３の重量と、前側静圧ポケット２５ａ，２７ａおよび後側静圧ポケット２６ａ，２８ａに作用する上向きの力とをバランスさせる。これにより、ガイドレール１２ａ，１２ｂとコラムベース１３の摺動部１３ｃ，１３ｄとの間に作動油が介在し、ガイドレール１２ａ，１２ｂに作用する下向きの力がほとんどなくなるため、コラムベース１３がベッド１１に対して円滑に移動することができる。さらに、前側及び後側静圧ポケット２５ａ〜２８ａは中央側静圧ポケット３１ａ〜３６ａよりも大きく、その分作動油が中央側静圧ポケット３１ａ〜３６ａと比べて前側及び後側静圧ポケット２５ａ〜２８ａへ多く供給されることになる。これにより、ベッド１１のガイドレール１２ａ，１２ｂやコラムベース１３の摺動部１３ｃ，１３ｄがうねる場合であっても、コラムベース１３がガイドレール１２ａ，１２ｂ上を高精度で且つ円滑に移動することができる。
【００２６】
また、供給ポンプ４５を作動して供給タンク４６の作動油を、絞り４４、油圧供給ライン４３、油圧供給孔４１，４７、および絞り４２を介して前側静圧ポケット２５ａ，２７ａ、中央側静圧ポケット３１ａ〜３６ａ、後側静圧ポケット２６ａ，２８ａのそれぞれに供給することにより、ラム１８のＺ軸方向の移動時の慣性力および工具Ｔによるワーク加工時の力と、中央側静圧ポケット３１ａ〜３６ａに作用する上向きの力とをバランスさせる。これにより、ワーク加工時のＹ軸方向の剛性を確保することができる。さらに、中央側静圧ポケット３１ａ〜３６ａは、上述した通りコラム１４に対向する箇所に設けられることにより、中央側静圧ポケット３１ａ〜３６ａに作動油を供給することにより得られる下向きの力をコラム１４に効率良く作用させることができるため、ワーク加工時のＹ軸方向の剛性を効率良く確保することができる。
【００２７】
したがって、本実施形態に係る静圧案内装置２０によれば、直線状に延在するガイドレール１２ａ，１２ｂを備えるベッド１１と、ベッド１１のガイドレール１２ａ，１２ｂに沿って移動可能なコラムベース１３とを具備し、ベッド１１のガイドレール１２ａ，１２ｂと対向するコラムベース１３の摺動部１３ｃ，１３ｄに当該コラムベース１３の移動方向に沿って複数の静圧ポケット２５ａ〜２８ａ，３１ａ〜３６ａを設け、複数の静圧ポケット２５ａ〜２８ａ，３１ａ〜３６ａの内のコラムベース１３の移動方向にて両端以外の静圧ポケット３１ａ〜３６ａを両端部の静圧ポケット２５ａ〜２８ａよりも小さくしたことにより、コラムベース１３の移動方向にて両端部の静圧ポケット２５ａ〜２８ａに両端部以外の静圧ポケット３１ａ〜３６ａと比べて作動油が多く供給されることになる。これにより、ベッド１１のガイドレール１２ａ，１２ｂやコラムベース１３の摺動部１３ｃ，１３ｄがうねる場合であっても、高精度で且つ円滑に移動することができる。
【００２８】
続いて、上述した、両端にあるパッド２５〜２８と比べて中央にあるパッド３１〜３６が小さい静圧案内装置２０と、複数のパッドの大きさが全て同じである従来の静圧案内装置とについて、それぞれシミュレーションを行った。このシミュレーションでは、長さ方向（移動方向）に５個のパッドが設けられ、長さ（移動方向の大きさ）を１８００ｍｍとし、幅（移動方向に直交する方向の大きさ）を１４５０ｍｍとしたコラムベースに適用した場合について解析した。
【００２９】
まず、従来の静圧案内装置における全てのパッドでは、その長さがそれぞれ３５０ｍｍとなり、その幅が２５０ｍｍとなった。隣接するパッド間の大きさが、１２．５ｍｍとなった。よって、５個のパッドの長さを合計するとその長さが１７５０ｍｍとなった。
【００３０】
上述した静圧案内装置における両端にあるパッドでは、その長さがそれぞれ４５０ｍｍとなり、その幅が２５０ｍｍとなった。両端の箇所以外にあるパッドは、その長さがそれぞれ１５０ｍｍとなり、その幅が２５０ｍｍとなった。隣接するパッド間の大きさが、１２．５ｍｍとなった。よって、５個のパッドの長さを合計するとその長さが１３５０ｍｍとなった。
【００３１】
したがって、上述した静圧案内装置による複数のパッドの合計の面積が、従来の静圧案内装置の場合と比べて小さくなることを確認した。これにより、パッドを加工する工数を低減できることが分かった。作動油の使用量を減らすことができることが分かった。作動油を供給するためのポンプを小型化することができることが分かった。
【００３２】
［他の実施形態］
なお、上記では、横中ぐり盤におけるコラムベース１３に適用した場合について説明したが、サドルやテーブルベースなど、支持体のガイドレールに沿って移動可能に設けられた移動体に適用することも可能である。
【００３３】
上記では、長方形状のパッド２５〜２８，３１〜３６を具備する静圧案内装置２０を用いて説明したが、長方形状に限らず円形や楕円形などパッドの形状を変更することも可能である。
【００３４】
上記では、コラムベース１３の移動方向に６個のパッドを設けた静圧案内装置２０を用いて説明したが、パッドの数量は６個に限らず、６個よりも少なくすることも６個よりも多くすることも可能である。
【００３５】
上記では、コラムベース１３の移動方向に３個の中央側パッドを設け、これら３個の中央側パッドの大きさを全て同じにした静圧案内装置２０を用いて説明したが、これらの中央側パッドの大きさを異ならせることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明に係る静圧案内装置およびそれを備えた工作機械によれば、高精度で円滑に移動できるため、工作機械産業などで有益に利用することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１              工作機械
１１            ベッド
１２ａ，１２ｂ  ガイドレール
１３            コラムベース
１４            コラム
１５ａ，１５ｂ  ガイドレール
１６            サドル
１７            ガイド部
１８            ラム
１９            主軸
２０            静圧案内装置
２１，２２      ガイド部
２３，２４      バックプレート
２５，２７      前側パッド
２５ａ，２７ａ  静圧ポケット
２５ｂ，２７ｂ  ランド
２６，２８      後側パッド
２６ａ，２８ａ  静圧ポケット
２６ｂ，２８ｂ  ランド
３１〜３６      中央側パッド
３１ａ〜３６ａ  静圧ポケット
３１ｂ〜３６ｂ  ランド
４１            油圧供給孔
４２            絞り
４７            油圧供給孔
４３            油圧供給ライン
４４            絞り
４５            供給ポンプ
４６            タンク
５１            テーブルベッド
５２ａ，５２ｂ  ガイドレール
５３            テーブルベース
５４            回転テーブル
Ｔ              工具
Ｗ              ワーク（被加工物）
【図１】
2011158018.tif 000003
【図２】
2011158018.tif 000004
【図３】
2011158018.tif 000005
【図４】
2011158018.tif 000006