(57)【要約】【課題】移動抵抗が小さくかつ移動方向以外の振動を抑制できるとともに回転挙動を抑制できる工作機械のガイド機構および工作機械を提供する。【解決手段】テーブル１０とベース１１との間には転動式ガイド機構（一対の直動ガイド機構２０）と、閉回路油静圧ガイド機構（第１静圧ガイド機構３０および第２静圧ガイド機構４０）とを有する。第１および第２の静圧ガイド機構３０，４０は、テーブル１０の移動方向に沿った各ガイド面３３，３４，４３，４４と、各々に対向配置された静圧パッド３５，３６，４５，４６と、静圧パッドに装着されたリング状の弾性部材からなるシール部材と、シール部材の内側に形成される静圧キャビティに静圧油を供給および回収する送油装置と、を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械の第１部材と第２部材とを所定の移動方向へ相対移動可能にガイドする工作機械のガイド機構であって、
前記第１部材と前記第２部材との間に設置された１つ以上の転動式ガイド機構と、前記転動式ガイド機構と並行して前記第１部材と前記第２部材との間に設置された１つ以上の閉回路油静圧ガイド機構とを有し、
前記閉回路油静圧ガイド機構は、前記第１部材に形成されかつ前記移動方向に沿ったガイド面と、前記第２部材に設置されて弾性材料によりリング状に形成されかつ全周が前記ガイド面に摺動自在に当接されるシール部材と、前記シール部材の内側に形成されかつ前記ガイド面に対向配置された静圧キャビティと、前記静圧キャビティに静圧油を供給しかつ前記静圧キャビティから前記静圧油を回収する送油装置と、を有することを特徴とする工作機械のガイド機構。
【請求項２】
前記閉回路油静圧ガイド機構は、前記移動方向と交差方向に対向する一対の前記静圧キャビティのセットを有することを特徴とする請求項１に記載の工作機械のガイド機構。
【請求項３】
前記閉回路油静圧ガイド機構は、前記第２部材の前記移動方向に離れた位置に２つ以上の前記静圧キャビティを有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の工作機械のガイド機構。
【請求項４】
前記閉回路油静圧ガイド機構は、前記第２部材の前記移動方向と交差しかつ水平な方向に離れた位置に２つ以上の前記静圧キャビティを有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の工作機械のガイド機構。
【請求項５】
前記転動式ガイド機構は、前記第１部材に形成されかつ前記移動方向に沿ったガイドレールと、前記第２部材に形成されかつ前記ガイドレールと前記移動方向と交差する２方向に接触して転動する転動体を収容したスライダと、を有する直動ガイドであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の工作機械のガイド機構。
【請求項６】
前記送油装置は、前記静圧キャビティの外周側に前記静圧油を供給し、前記静圧キャビティの中心部から前記静圧油を回収することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の工作機械のガイド機構。
【請求項７】
前記静圧キャビティは、同心円状に形成された外側溝および内側溝と、前記外側溝に形成された供給孔と、前記外側溝と前記内側溝とを連通する等圧溝と、前記外側溝と前記内側溝との間に形成された静圧面と、前記内側溝より内側に形成された降圧面と、前記降圧面の中心に形成された回収孔と、を有し、
前記供給孔に前記送油装置から前記静圧油が供給され、前記回収孔から前記送油装置へと前記静圧油が回収されることを特徴とする請求項６に記載の工作機械のガイド機構。
【請求項８】
前記外側溝には前記シール部材が配置され、前記供給孔は前記外側溝の前記シール部材より内側に形成されていることを特徴とする請求項７に記載の工作機械のガイド機構。
【請求項９】
前記送油装置は、前記ガイド機構にかかる負荷に応じて、前記静圧キャビティの前記静圧油の油圧および油量を調整可能であることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の工作機械のガイド機構。
【請求項１０】
前記第２部材の前記ガイド面に対向する表面には静圧パッドが嵌め込まれ、
前記シール部材および前記静圧キャビティは、前記静圧パッドに形成されていることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の工作機械のガイド機構。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載のガイド機構を有する工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械のガイド機構および工作機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
工作機械においては、工具をワークの任意位置へ移動させるために、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸など各軸方向の移動機構が用いられる。例えば、ベッドに対して載物テーブルを移動させる移動機構や、コラムに対して主軸ヘッドを移動させる移動機構などがある。
これらの移動機構は、第１部材に対して第２部材を移動させる駆動機構と、第１部材に対して第２部材をガイドするガイド機構と、で構成される。
駆動機構としては、電動モータとボールねじやラックピニオンとの組み合わせ、あるいは油圧シリンダなどが用いられる。
【０００３】
ガイド機構としては、平滑なガイド面に摺動部材を摺動させる摺動式ガイド機構や、ガイド面に転動体を転動させる転動式ガイド機構など、接触を伴うガイド機構が一般的である。さらに、磁気による反発力を利用する磁気式ガイド機構や、ガイド面との間に空気や油の膜を形成する静圧ガイド機構など、非接触式のガイド機構も用いられている。
工作機械においては、接触による高精度が得られるとともに、転動により移動抵抗を大幅に削減できる転動式ガイド機構が多用される（特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１に開示されるように、転動式ガイド機構（直動ガイド）では、固定側にレールを設置し、移動側にナット（スライダ）を設置し、ナットに収容したボールをレールの表面に接触させる。この際、ボールがレールの両側および上下からレールを挟み込むように配置し、レールを予圧することで、ナットのレールと交差する２方向の変位を抑制する。従って、ボールの転動によりレールに対する移動抵抗を削減できるとともに、レール交差方向の変位抑制により移動軸線の高精度を確保できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−１２３９３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述した転動式ガイド機構（直動ガイド）では、レールに対する予圧が大きいほど、ナットの変位を抑制して高精度が得られる。しかし、予圧が過剰になるとボールの転動が円滑でなくなり、移動抵抗が増大する可能性がある。
一方、移動抵抗を抑制するために予圧を小さくすると、レールとナットとの間の剛性が低下し、移動方向（レール方向）と交差方向に振動が生じるほか、移動方向に対する振れや回転挙動（ヨーイング、ローリング、ピッチングなど）が生じ、工作機械の加工精度に影響することがある。
このような問題は、いわゆる直動ガイドに限らず他の構造の転動式ガイド機構でも同様であり、移動抵抗を削減しつつ、移動方向以外の振動や回転挙動を抑制することが求められている。
【０００７】
本発明の目的は、移動抵抗が小さくかつ移動方向以外の振動を抑制できる工作機械のガイド機構および工作機械を提供することにある。
本発明の別の目的は、移動抵抗が小さくかつ移動方向以外の振動を抑制できるとともに回転挙動を抑制できる工作機械のガイド機構および工作機械を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の工作機械のガイド機構は、工作機械の第１部材と第２部材とを所定の移動方向へ相対移動可能にガイドする工作機械のガイド機構であって、前記第１部材と前記第２部材との間に設置された１つ以上の転動式ガイド機構と、前記転動式ガイド機構と並行して前記第１部材と前記第２部材との間に設置された１つ以上の閉回路油静圧ガイド機構とを有し、前記閉回路油静圧ガイド機構は、前記第１部材に形成されかつ前記移動方向に沿ったガイド面と、前記第２部材に設置されて弾性材料によりリング状に形成されかつ全周が前記ガイド面に摺動自在に当接されるシール部材と、前記シール部材の内側に形成されかつ前記ガイド面に対向配置された静圧キャビティと、前記静圧キャビティに静圧油を供給しかつ前記静圧キャビティから前記静圧油を回収する送油装置と、を有することを特徴とする。
【０００９】
このような本発明では、転動式ガイド機構により、第１部材と第２部材とを高精度にガイドできるとともに、第１部材と第２部材との移動抵抗を小さくできる。さらに、転動式ガイド機構と並行して設置された閉回路油静圧ガイド機構により、第１部材と第２部材との移動抵抗を増大させることなく、第１部材と第２部材との移動方向以外の振動を抑制することができる。
すなわち、閉回路油静圧ガイド機構においては、ガイド面と静圧キャビティとの間の空間（シール部材の内側に閉鎖された静圧空間）に、送油装置から静圧油が供給される。供給された静圧油は、ガイド面と静圧キャビティの内面との間で荷重を伝達しつつ、ガイド面と静圧キャビティとを所定間隔を保持して静圧キャビティを静圧ガイドとして機能させる。この際、ガイド面と静圧キャビティとは非接触であり第１部材と第２部材との移動抵抗を増大させることがない。
【００１０】
一方、第１部材と第２部材との間に移動方向と交差する方向の振動が生じた場合、静圧油を挟んで対向するガイド面と静圧キャビティとは、振動に応じて微小距離だけ近接および離隔され、各々の距離の変動に伴ってシール部材が圧縮および復元される。シール部材は弾性材料で形成され、圧縮および復元されることで振動を熱エネルギに変換して発散させ、振動を減衰させる。つまり、シール部材が減衰素子として作用する。これにより、第１部材と第２部材との間の移動方向以外の振動を抑制することができる。
さらに、第１部材と第２部材との間に相対的な振動があると、静圧油が加圧（第１部材と第２部材とが近接した場合）され、または減圧（同離隔した場合）され、その結果、静圧油の摩擦により相互の振動を減衰させることもできる。
なお、本発明において、シール部材としては、圧縮および復元可能な弾性部材でリング状に形成されたものであればよく、静圧油と接触することから耐油性を備え、ガイド面と接触することから所定の耐摩耗性を有することが望ましい。このようなシール部材としては、例えば、汎用部品として市販されている耐油ゴム製のＯリングやパッキング等を流用することができる。シール部材の径方向の断面形状は、円形、楕円形、矩形や三角形、あるいは他の形状であってよく、一部にガイド面または第２部材に摺接可能なリップ部等を有するものであってもよい。
【００１１】
本発明では、送油装置により静圧キャビティに静圧油を供給しつつ、静圧キャビティから静圧油を回収するため、静圧キャビティから静圧油が外部に流出しない閉回路式とすることができる。つまり、従来の静圧油の供給のみ制御し、静圧キャビティから排出は制御しない開放型に比べて、静圧キャビティにおける静圧油の流量および圧力の制御を正確に行え、減衰特性の調整にも利用することができる。
このような閉回路油静圧ガイド機構が設置されることで、第１部材と第２部材との間の転動式ガイド機構において、移動抵抗を減らすべく予圧を下げた場合でも、移動方向以外の振動を抑制することができる。
その結果、移動抵抗が小さくかつ移動方向以外の振動を抑制できる工作機械のガイド機構とすることができる。
【００１２】
本発明の工作機械のガイド機構において、前記閉回路油静圧ガイド機構は、前記移動方向と交差方向に対向する一対の前記静圧キャビティのセットを有することが好ましい。
このような本発明では、第１および第２の静圧キャビティが一対対向して配置され、各々には第１および第２のガイド面が向かい合って配置され、その結果移動方向と交差方向に２組の静圧キャビティおよびガイド面が互いに逆向きに対向配置される。従って、第１のキャビティと第２のキャビティとで減衰特性およびガイド機能の対称性を得ることができる。
なお、例えばガイド面が鉛直上向きの水平面であり、このガイド面に下向きに静圧キャビティを向かい合わせる場合、逆向きの静圧キャビティではなく第２部材にかかる重力を利用してもよく、この場合一対の静圧キャビティとすることは必要ではない。
【００１３】
本発明の工作機械のガイド機構において、前記閉回路油静圧ガイド機構は、前記第２部材の前記移動方向に離れた位置に２つ以上の前記静圧キャビティを有することが好ましい。
このような本発明では、第２部材の前記移動方向に離れた位置に少なくとも２つの静圧キャビティがあることで、移動方向に対する第２部材のピッチングまたはヨーイングを抑制できる。また、第２部材のピッチング方向またはヨーイング方向に生じる振動成分の減衰にも有効である。
従って、移動抵抗が小さくかつ移動方向以外の振動を抑制できるとともに回転挙動を抑制できる工作機械のガイド機構を提供することができる。
【００１４】
本発明の工作機械のガイド機構において、前記閉回路油静圧ガイド機構は、前記第２部材の前記移動方向と交差しかつ水平な方向に離れた位置に２つ以上の静圧キャビティを有することが好ましい。
このような本発明では、第２部材の移動方向と交差しかつ水平な方向に離れた位置に少なくとも２つの静圧キャビティがあることで、移動方向に対する第２部材のローリングを抑制できる。また、第２部材のローリング方向に生じる振動成分の減衰にも有効である。
従って、移動抵抗が小さくかつ移動方向以外の振動を抑制できるとともに回転挙動を抑制できる工作機械のガイド機構を提供することができる。
【００１５】
本発明の工作機械のガイド機構において、前記転動式ガイド機構は、前記第１部材に形成されかつ前記移動方向に沿ったガイドレールと、前記第２部材に形成されかつ前記ガイドレールと前記移動方向と交差する２方向に接触して転動する転動体を収容したスライダと、を有する直動ガイドであることが好ましい。
このような本発明では、転動式ガイド機構が直動ガイドであり、転動体により移動方向の抵抗を低減しつつ、移動方向と交差する２方向には高精度を得ることができる。直動ガイドでは、移動抵抗を最小限にするために転動体の予圧を緩和すると、減衰特性が低下するが、本発明では別に設けた閉回路油静圧ガイド機構が減衰機構として機能するため、全体として十分な減衰特性を確保することができる。
【００１６】
本発明の工作機械のガイド機構において、前記送油装置は、前記静圧キャビティの外周側に前記静圧油を供給し、前記静圧キャビティの中心部から前記静圧油を回収することが好ましい。
このような本発明では、外周部に送油装置からの静圧油が供給され、内側に向けて圧力低下してゆくため、外周部の広い範囲に内側より高い圧力を分布させることができ、効率よい荷重負担を行うことができる。
【００１７】
本発明の工作機械のガイド機構において、前記静圧キャビティは、同心円状に形成された外側溝および内側溝と、前記外側溝に形成された供給孔と、前記外側溝と前記内側溝とを連通する等圧溝と、前記外側溝と前記内側溝との間に形成された静圧面と、前記内側溝より内側に形成された降圧面と、前記降圧面の中心に形成された回収孔と、を有し、前記供給孔に前記送油装置から前記静圧油が供給され、前記回収孔から前記送油装置へと前記静圧油が回収されることが好ましい。
【００１８】
このような本発明では、外側溝、内側溝および等圧溝により、静圧キャビティの外周側に広い面積にわたって一定の静圧が分布する静圧面を形成することができる。一方、内側溝から回収孔にかけて降圧面を形成でき、外側の静圧面における静圧を維持できる。そして、外側溝、内側溝および等圧溝によって静圧面および降圧面が形成できるので、静圧キャビティを凹状に形成する必要がなくなり、製造を容易にできる。
【００１９】
本発明の工作機械のガイド機構において、前記外側溝には前記シール部材が配置され、前記供給孔は前記外側溝の前記シール部材より内側に形成されていることが望ましい。
このような本発明では、供給孔からの静圧キャビティへの静圧油の供給に支障がないとともに、シール部材が外側溝に収容されることで、シール部材に十分な厚みを確保でき、ガイド面に圧接されて振動に伴って圧縮および復元される際の十分な弾性変形性能を得ることができる。
【００２０】
本発明の工作機械のガイド機構において、前記送油装置は、前記ガイド機構にかかる負荷に応じて、前記静圧キャビティの前記静圧油の油圧および油量を調整可能であることが好ましい。
このような本発明では、送油装置により、静圧キャビティの静圧油の油圧および油量を調整でき、第１部材と第２部材の間隔や負担荷重、振動の減衰性能などを調整することができる。とくに、ガイド機構に大きな荷重が働き、静圧キャビティの静圧油の圧力が予め設定された適正油圧を超えて大きくなった際など、送油装置の送出圧力を一時的に所定油圧より高め、静圧キャビティへの静圧油の流入を継続することができ、静圧キャビティ内の静圧油を適切に維持することができる。
なお、ガイド機構にかかる負荷としては、例えば、主軸に装着された工具がワークを切削する際に、ワークが受ける力（荷重）がテーブルに伝達され、テーブルが受ける力（荷重）などである。また、工作機械が設置されている地面から受ける、周囲で発生した振動（他の工作機械の振動や地震）等がガイド機構にかかる負荷となることもある。
このようなガイド機構にかかる負荷は、例えば、シール部材に隣接して第２部材に荷重センサを埋め込み、シール部材と同様にガイド面に接触させることで、第１部材と第２部材との間の荷重として検出することができる。または、第２部材に静圧パッドを埋め込む際に、第２部材と静圧パッドとの間に荷重センサを挟み込むことで、静圧パッドにかかる荷重を検出してもよい。
【００２１】
本発明の工作機械のガイド機構において、前記第２部材の前記ガイド面に対向する表面には静圧パッドが嵌め込まれ、前記シール部材および前記静圧キャビティは、前記静圧パッドに形成されていることが好ましい。
このような本発明では、シール部材および静圧キャビティに必要な構造を予め静圧パッドとして製造しておくことができる。そして、ガイド部材の製造時には、必要な部位に静圧パッド嵌め込むことで、そこにシール部材および静圧キャビティを形成できる。そして、予め静圧パッドとして製造できるため、同じ形状寸法の静圧キャビティを複数用いる場合には、製造効率の向上およびコスト削減が期待できる。
【００２２】
本発明の工作機械は、前述した本発明のガイド機構を有することを特徴とする。
本発明では、本発明のガイド機構で説明した通りの作用効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、移動抵抗が小さくかつ移動方向以外の振動を抑制できるとともに回転挙動を抑制できる工作機械のガイド機構および工作機械を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態である工作機械の載物テーブルを示す斜視図。
【図２】前記実施形態のガイド機構を示す断面図。
【図３】前記実施形態のガイド機構を示す平面図。
【図４】前記実施形態の静圧パッドを示す斜視図。
【図５】前記実施形態の閉回路油静圧ガイド機構の要部を示す断面図。
【図６】前記実施形態におけるヨーイング抑止機能を示す斜視図。
【図７】前記実施形態におけるピッチング抑止機能を示す斜視図。
【図８】前記実施形態におけるローリング抑止機能を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１において、工作機械１は、加工対象のワークを載置するテーブル１０を有し、テーブル１０は、その移動方向（Ｍ方向）に延びるベース１１に支持されている。テーブル１０およびベース１１を跨ぐように、図示省略した門形の支持構造（一対のコラムと水平なクロスレール）が設置され、クロスレールには主軸ヘッドが移動自在に支持されている。
図示省略した主軸ヘッドは、クロスレールに対してテーブル１０の幅方向（Ｍ方向と交差しかつ水平なＬ方向）および鉛直方向（Ｍ方向およびＬ方向と交差するＶ方向）へ移動可能とされている。これにより、工作機械１は、テーブル１０のＭ方向の移動と併せて、主軸に装着された工具をワークに対して三次元的に移動させることができ、ワークの任意部位の加工を行うことができる。
【００２６】
図２および図３にも示すように、テーブル１０とベース１１との間には、両側一対の直動ガイド機構２０が設置されている。これらの間には、第１静圧ガイド機構３０、第２静圧ガイド機構４０および駆動機構５０が設置されている。
本実施形態においては、テーブル１０が本発明の第２部材であり、ベース１１が本発明の第１部材である。また、直動ガイド機構２０はそれぞれ本発明の転動式ガイド機構であり、第１静圧ガイド機構３０および第２静圧ガイド機構４０はそれぞれ本発明の閉回路油静圧ガイド機構である。これらの一対の直動ガイド機構２０、第１静圧ガイド機構３０および第２静圧ガイド機構４０により、本発明のガイド機構９が構成されている。
【００２７】
〔直動ガイド機構２０〕
直動ガイド機構２０は、ベース１１の両側側縁に沿って固定されたガイドレール２１と、テーブル１０の下面に固定されたスライダ２２と、を有する。
ガイドレール２１はベース１１の長手方向（Ｍ方向）に延びるとともに、ガイドレール２１の両側面には、その長手方向に沿って断面Ｖ字状または断面半円形の転動溝２３が形成されている。
スライダ２２の内側には、転動体である多数のボール２４が収容されている。スライダ２２は、多数のボール２４の一部がガイドレール２１の転動溝２３に嵌り込んだ状態とされ、ボール２４は転動溝２３の内面に転動可能である。転動溝２３と転動するボール２４は、スライダ２２に対しても転動し、スライダ２２の端部に達する。スライダ２２の端部に達したボール２４を、スライダ２２の反対側の端部に戻して再び転動溝２３に転動させるために、スライダ２２の内部には図示しない循環経路が形成されている。
【００２８】
直動ガイド機構２０においては、ボール２４の転動に影響しない僅かな予圧のもとで、スライダ２２がボール２４を介してガイドレール２１に転動し、ガイドレール２１とスライダ２２の間はＭ方向の移動抵抗がきわめて低くなっている。
一方、ボール２４と転動溝２３との接触により、スライダ２２はガイドレール２１に対してＬ方向およびＶ方向の変位を規制されている。そして、ボール２４を介してスライダ２２がガイドレール２１に軽く予圧されることにより、スライダ２２のガイドレール２１に対するＭ方向の移動精度がきわめて高くなっている。
【００２９】
このような直動ガイド機構２０により、テーブル１０はベース１１に対してＭ方向にのみ低抵抗かつ高精度に移動自在とされている。この際、直動ガイド機構２０が一対で設置されているため、Ｍ方向まわりのローリング（Ｒ方向）が規制されている。なお、直動ガイド機構２０は単独でもローリングを規制できるが、一対とされることでローリングの防止をより強力にできる。
さらに、一対のガイドレール２１には、それぞれＭ方向に所定間隔でスライダ２２が２つずつ設置されているため、Ｌ方向まわりのピッチング（Ｐ方向）およびＶ方向まわりのヨーイング（Ｙ方向）も規制されている。
【００３０】
〔第１静圧ガイド機構３０〕
第１静圧ガイド機構３０は、一方の直動ガイド機構２０の内側に沿ってベース１１に固定されたガイドレール３１と、テーブル１０の下面に固定された２つのスライダ３２と、を有する。
ガイドレール３１は、ベース１１の長手方向（Ｍ方向）に延びるとともに、その両側面に平滑な垂直ガイド面３３が形成され、上面にも平滑な水平ガイド面３４が形成されている。
スライダ３２は、ブロック状に形成され、下面にはガイドレール３１を導入可能な凹部が形成されている。凹部の内側には、ガイドレール３１の各垂直ガイド面３３に僅かな隙間で対向する一対の静圧パッド３５と、ガイドレール３１の水平ガイド面３４に僅かな隙間で対向する静圧パッド３６と、が装着されている。
【００３１】
〔静圧パッド３５，３６〕
図４および図５には、静圧パッド３５の詳細が示されている。
なお、静圧パッド３６は、配置が異なるだけで構成は静圧パッド３５と同じである。このため、静圧パッド３６についての重複する説明は省略する。
【００３２】
静圧パッド３５は、スライダ３２に嵌め込まれた円板状の本体３５１を有する。本体３５１には、垂直ガイド面３３に僅かな隙間で対向される表面３５２に、静圧キャビティ６０が形成されている。
また、静圧キャビティ６０内に静圧油７１を供給しつつ、静圧キャビティ６０内から静圧油７１を回収するために、本体３５１には送油装置７０が接続されている。
【００３３】
静圧キャビティ６０は、本体３５１の表面３５２に同心円状に形成された外側溝６１および内側溝６２を有し、外側溝６１と内側溝６２との間に区画された静圧面６３と、内側溝６２の内側に区画された降圧面６４と、を備えている。
外側溝６１および内側溝６２は、それぞれ表面３５２から数ミリ程度の深さに彫り込まれた矩形断面の環状の凹部である。
静圧面６３および降圧面６４は、表面３５２と同じレベルまたは僅かに凹んだ平面である。
静圧面６３には径方向に延びる等圧溝６３１が形成され、外側溝６１と内側溝６２とは等圧溝６３１により連通されている。
【００３４】
外側溝６１には、耐油ゴム等製のリング状のシール部材６５が配置されている。
シール部材６５は、その厚みの半分以上が外側溝６１に収容され、残りの部分が表面３５２から突出した状態とされている。
静圧パッド３５は、垂直ガイド面３３に対向させた状態で、表面３５２と垂直ガイド面３３との間には僅かな隙間（数十ミクロン程度）が空けられるが、シール部材６５がその全周にわたって垂直ガイド面３３に密接可能である。従って、このシール部材６５により、静圧キャビティ６０の内部は、外部に対して閉鎖された静圧空間とされる。
【００３５】
外側溝６１のシール部材６５より内側の部分には供給孔６１１が形成されている。供給孔６１１は、本体３５１の内部通路を介して側面の供給ポート６１２に連通されている。
降圧面６４の中央には回収孔６４１が形成され、回収孔６４１は本体３５１の内部通路を介して側面の回収ポート６４２に連通されている。
【００３６】
送油装置７０は、静圧油７１を貯留する油槽７２を有し、油槽７２には供給路７３および回収路７４が接続されている。
供給路７３は、スライダ３２の内部を経由して静圧キャビティ６０の供給ポート６１２に接続されており、油槽７２に貯留された静圧油７１をポンプ７５で汲み上げ、静圧キャビティ６０の外側溝６１に圧送可能である。
【００３７】
回収路７４は、スライダ３２の内部を経由して静圧キャビティ６０の回収ポート６４２に接続されており、静圧キャビティ６０内の静圧油７１を回収孔６４１から取り出し、油槽７２へと回収可能である。
静圧油７１の取り出しには、供給路７３におけるポンプ７５の動力が利用される。すなわち、静圧キャビティ６０がシール部材６５で外部から閉鎖されているため、供給路７３から圧送された静圧油７１はそのまま回収路７４へ押し出され、油槽７２へと戻される。
【００３８】
これらの静圧キャビティ６０および送油装置７０により、静圧パッド３５を垂直ガイド面３３に対して静圧隙間を確保ないし浮上させることができる。
すなわち、送油装置７０から供給された静圧油７１は、静圧キャビティ６０の外側溝６１に充填され、その全周から内側に向けて、静圧面６３と垂直ガイド面３３との僅かな隙間を通って流れる。この際、内側溝６２は等圧溝６３１により外側溝６１と等圧とされており、静圧面６３を通る静圧油７１は、図５下部のグラフのＲ部に示すように最大圧力ＰＲに維持される。つまり、静圧面６３が静圧浮上のためのリセス部となっている。
続いて、内側溝６２に達した静圧油７１は、降圧面６４と垂直ガイド面３３との僅かな隙間を通り、回収孔６４１に向かって流れる。この際、回収孔６４１は回収路７４を介して油槽７２内に開放されており、降圧面６４を通る静圧油７１は、図５下部のグラフのＬ部に示すように圧力が降下する。つまり、この降圧面６４がリセス部の圧力を維持するためのランド部となっている。
【００３９】
静圧キャビティ６０における静圧浮上の状態、内部の静圧油７１の圧力および流量は、送油装置７０のポンプ７５の回転動作を変更することによって制御できる。
また、回収路７４に絞り弁などを追加して、静圧キャビティ６０における静圧油７１の状態を調整できるようにしてもよい。
送油装置７０は、ガイド機構９にかかる負荷に応じて、静圧キャビティ６０の静圧油７１の油圧および油量を調整可能である。ガイド機構９にかかる負荷は、例えば、静圧パッド３５，３６に隣接してスライダ３２に荷重センサを埋め込み、シール部材６５と同様にガイド面３３，３４に接触させることで、スライダ３２とガイドレール３１との間の荷重として検出することができる。または、スライダ３２に静圧パッド３５，３６を埋め込む際に、スライダ３２と静圧パッド３５，３６との間に荷重センサを挟み込むことで、静圧パッド３５，３６にかかる荷重を検出してもよい。
【００４０】
このような第１静圧ガイド機構３０においては、スライダ３２が静圧パッド３５，３６により、垂直ガイド面３３および水平ガイド面３４に対して静圧浮上し、テーブル１０はベース１１に対してＭ方向にきわめて低い抵抗で移動可能である。
一方、第１静圧ガイド機構３０により、Ｌ方向およびＶ方向の変位が規制されるとともに、Ｌ方向まわりのピッチング（Ｐ方向）およびＶ方向まわりのヨーイング（Ｙ方向）も規制することができる。
【００４１】
図６において、スライダ３２の各々は、対向する一対の静圧パッド３５および垂直ガイド面３３により、ガイドレール３１に対してＬ方向の変位が規制される。従って、テーブル１０はベース１１に対してＬ方向の変位を規制される。
さらに、ガイドレール３１には、一対の静圧パッド３５を有するスライダ３２が、それぞれＭ方向に所定間隔で２つ設置されている。従って、テーブル１０はベース１１に対してＶ方向まわりのヨーイング（Ｙ方向）も規制される。
【００４２】
図７において、スライダ３２の各々は、静圧パッド３６および水平ガイド面３４によってＶ方向下向きの変位が規制され、スライダ３２にかかる下向き荷重によりＶ方向上向き
の変位が規制される。従って、テーブル１０はベース１１に対してＶ方向の変位を規制される。
さらに、ガイドレール３１には、静圧パッド３６を有するスライダ３２が、それぞれＭ方向に所定間隔で２つ設置されている。従って、テーブル１０はベース１１に対してＬ方向まわりのピッチング（Ｐ方向）も規制される。
【００４３】
〔第２静圧ガイド機構４０〕
第２静圧ガイド機構４０は、他方の直動ガイド機構２０の内側に沿ってベース１１に固定されたガイドレール４１と、テーブル１０の下面に固定された１つのスライダ４２と、を有する。
ガイドレール４１は、ベース１１の長手方向（Ｍ方向）に延びる断面逆Ｌ字状の部材であり、水平なフランジ部分には上側ガイド面４３および下側ガイド面４４が形成されている。
スライダ４２は、ブロック状に形成され、側面にはガイドレール４１のフランジ部分を導入可能な凹部が形成されている。凹部の内側には、ガイドレール４１の上側ガイド面４３および下側ガイド面４４にそれぞれ僅かな隙間で対向する一対の静圧パッド４５，４６が装着されている。
静圧パッド４５，４６は、前述した第１静圧ガイド機構３０における静圧パッド３５，３６と同様に構成されており、重複する説明は省略する。
【００４４】
このような第２静圧ガイド機構４０においては、スライダ４２が静圧パッド４５，４６により、上側ガイド面４３および下側ガイド面４４に対して静圧浮上し、テーブル１０はベース１１に対してＭ方向にきわめて低い抵抗で移動可能である。
一方、第２静圧ガイド機構４０により、Ｖ方向の変位が規制されるとともに、Ｍ方向まわりのローリング（Ｒ方向）も規制することができる。
【００４５】
図８において、スライダ４２は、対向する一対の静圧パッド４５，４６と上側ガイド面４３および下側ガイド面４４とにより、ガイドレール４１に対してＶ方向の変位が規制される。従って、テーブル１０はベース１１に対してＶ方向の変位を規制される。
さらに、Ｖ方向の変位を規制されたスライダ４２およびガイドレール４１が、同様にＶ方向の変位を規制されたスライダ３２およびガイドレール３１に対してＬ方向に離れていることで、Ｍ方向まわりのローリング（Ｒ方向）も規制することができる。
なお、テーブル１０のピッチング（Ｐ方向）の状態によっては、スライダ４２およびガイドレール４１がその規制に有効である。
【００４６】
〔駆動機構５０〕
前述した直動ガイド機構２０、第１静圧ガイド機構３０および第２静圧ガイド機構４０（ガイド機構９）により、テーブル１０はベース１１に対して、Ｍ方向にのみ高精度に移動可能に支持されている。
そして、駆動機構５０で駆動することで、テーブル１０はベース１１に対してＭ方向の任意位置へ移動自在である。
駆動機構５０は、ベース１１の幅方向の中間位置をＭ方向に延びるボールねじ軸５１と、テーブル１０の下面に固定されたボールナット５２と、ボールねじ軸５１を回転駆動するモータ５３と、を有する。
【００４７】
〔実施形態の効果〕
本実施形態においては、テーブル１０（第２部材）とベース１１（第１部材）との間にガイド機構９が設置され、このガイド機構９によりテーブル１０はベース１１に対してＭ方向にのみ移動するように高精度にガイドされる。
この際、ガイド機構９は、一対の直動ガイド機構２０（転動式ガイド機構）により、テーブル１０とベース１１とを高精度にガイドできるとともに、テーブル１０とベース１１との移動抵抗を小さくできる。さらに、転動式ガイド機構と並行して設置された第１静圧ガイド機構３０および第２静圧ガイド機構４０（閉回路油静圧ガイド機構）により、テーブル１０とベース１１との移動抵抗を増大させることなく、テーブル１０とベース１１との移動方向以外の振動や回転挙動を抑制することができる。
【００４８】
すなわち、第１静圧ガイド機構３０および第２静圧ガイド機構４０に用いられた静圧パッド３５，３６，４５，４６においては、静圧キャビティ６０と対向するガイド面（３３，３４，４３，４４）との間の空間（シール部材の内側に閉鎖された静圧空間）に、送油装置７０から静圧油７１が供給される。
供給された静圧油７１は、ガイド面（３３，３４，４３，４４）と静圧キャビティ６０の内面との間で荷重を伝達しつつ、ガイド面（３３，３４，４３，４４）と静圧キャビティ６０とを所定間隔を保持して静圧キャビティ６０を静圧ガイドとして機能させる。この際、ガイド面（３３，３４，４３，４４）と静圧キャビティ６０とは非接触であり、テーブル１０（第２部材）とベース１１（第１部材）との移動抵抗を増大させることがない。
【００４９】
一方、テーブル１０（第２部材）とベース１１（第１部材）との間に移動方向と交差する方向の振動が生じた場合、静圧油７１を挟んで対向するガイド面（３３，３４，４３，４４）と静圧キャビティ６０とは、振動に応じて微小距離だけ近接および離隔され、各々の距離の変動に伴ってシール部材６５が圧縮および復元される。シール部材６５は弾性材料で形成され、圧縮および復元されることで振動を熱エネルギに変換して発散させ、振動を減衰させる。つまり、シール部材６５が減衰素子として作用する。これにより、テーブル１０とベース１１との間の移動方向以外の振動を抑制することができる。
さらに、静圧油７１は、ガイド面（３３，３４，４３，４４）および静圧キャビティ６０の内面に接しているため、テーブル１０（スライダ３２，４２）とベース１１（ガイドレール３１，４１）との間に相対的な振動（Ｌ方向，Ｖ方向）があると、静圧油７１が加圧または減圧され、その結果、静圧油７１の摩擦により相互の振動を減衰させることができる。
【００５０】
本実施形態では、送油装置７０により静圧キャビティ６０内に静圧油７１を供給しつつ、静圧キャビティ６０内から静圧油７１を回収するため、静圧キャビティ６０から静圧油７１が外部に流出しない閉回路式とすることができる。
つまり、従来のような、静圧油７１の供給のみ制御し、静圧キャビティ６０から排出は制御しない開放型に比べて、静圧キャビティ６０における静圧油７１の流量および圧力の制御を正確に行え、減衰特性を付与することができる。
このように、第１静圧ガイド機構３０および第２静圧ガイド機構４０が減衰機構として機能することで、直動ガイド機構２０において予圧を下げて移動抵抗を減らす設定とした場合でも、テーブル１０とベース１１との間の移動方向以外の振動を抑制することができる。
その結果、移動抵抗が小さくかつ移動方向以外の振動を抑制できる工作機械１のガイド機構９とすることができる。
【００５１】
本実施形態において、第１静圧ガイド機構３０では、一対の静圧パッド３５が対向して配置され、各々は一対の垂直ガイド面３３が向かい合って配置され、その結果、テーブル１０が移動するＭ方向と交差しかつ水平なＬ方向に２組の静圧キャビティ６０および垂直ガイド面３３が互いに対向配置される。
また、第２静圧ガイド機構４０では、一対の静圧パッド４５，４６の静圧キャビティ６０が対向して配置され、各々には上側ガイド面４３および下側ガイド面４４が向かい合って配置され、その結果移動方向であるＭ方向と交差するＶ方向に２組の静圧キャビティ６０およびガイド面（４３，４４）が互いに対向配置される。従って、各々の静圧キャビティ６０での減衰特性およびガイド機能の対称性を得ることができる。
【００５２】
なお、第１静圧ガイド機構３０では、静圧パッド３６が水平ガイド面３４に対向して配置され、一対とはなっていない。しかし、水平ガイド面３４は鉛直上向きの水平面であり、この水平ガイド面３４に下向きに静圧パッド３６を向かい合わせることで、テーブル１０ないしスライダ３２にかかる重力を利用して静圧パッド３６の静圧キャビティ６０を水平ガイド面３４に押し付けることができる。
【００５３】
本実施形態では、テーブル１０が移動するＭ方向に離れた位置に２つのスライダ３２があることで、各々の静圧パッド３５，３６が互いにＭ方向に離れた位置に設置され、テーブル１０のピッチング（Ｐ方向）、ヨーイング（Ｙ方向）の変位および振動を抑制することができる。
本実施形態では、テーブル１０が移動するＭ方向と交差しかつ水平なＬ方向に離れた位置に２つのスライダ３２とスライダ４２とがあることで、スライダ３２の静圧パッド３６とスライダ４２の静圧パッド４５，４６とが互いにＬ方向に離れた位置に設置され、テーブル１０のローリング（Ｒ方向）の変位および振動を抑制することができる。
従って、移動抵抗が小さくかつ移動方向以外の振動を抑制できるとともに、ピッチング、ヨーイング、ローリングなどの回転挙動を抑制できる工作機械１のガイド機構９とすることができる。
【００５４】
本実施形態において、転動式ガイド機構である直動ガイド機構２０は、ベース１１に固定したＭ方向のガイドレール２１に転動溝２３を形成し、テーブル１０に固定したスライダ２２にボール２４を収容し、このボール２４を転動溝２３に転動させる構造としたので、転動によりＭ方向の移動抵抗を低減しつつ、Ｍ方向と交差する２方向（Ｌ方向，Ｖ方向）の変位を規制し、Ｍ方向の移動精度をきわめて高くすることができる。
【００５５】
本実施形態では、静圧キャビティ６０の外周部の静圧面６３に送油装置７０からの静圧油７１が供給され、降圧面６４で内側に向けて圧力低下してゆくため、外周部の広い範囲に内側より高い圧力を分布させることができ、効率よい荷重負担を行うことができる。
本実施形態では、外側溝６１、内側溝６２および等圧溝６３１により、静圧キャビティ６０の外周側に広い面積にわたって一定の静圧が分布する静圧面６３を形成することができる。一方、内側溝６２から回収孔６４１にかけて降圧面６４を形成でき、外側の静圧面６３における静圧を維持できる。そして、外側溝６１、内側溝６２および等圧溝６３１によって静圧面６３および降圧面６４が形成できるので、静圧キャビティ６０を凹状に形成する必要がなくなり、製造を容易にできる。
【００５６】
本実施形態では、シール部材６５が外側溝６１の中に配置されることで、シール部材６５に十分な厚みを確保でき、ガイド面（３３，３４，４３，４４）に圧接されて振動に伴って圧縮および復元される際の十分な弾性変形性能を得ることができる。
一方、供給孔６１１は外側溝６１のシール部材６５より内側に形成されているため、静圧キャビティ６０への静圧油７１の供給に支障がない。
本実施形態では、送油装置７０により、静圧キャビティ６０に供給される静圧油７１の油圧および油量を調整でき、テーブル１０（第２部材）とベース１１（第１部材）との間隔や負担荷重、振動の減衰性能などを調整することができる。とくに、ガイド機構９に大きな荷重が働き、静圧キャビティ６０の静圧油７１の圧力が予め設定された適正油圧を超えて大きくなった際など、送油装置７０の送出圧力を一時的に所定油圧より高め、静圧キャビティ６０への静圧油７１の流入を継続することができ、静圧キャビティ６０内の静圧油７１を適切に維持することができる。
【００５７】
直動ガイド機構２０では、ボール２４を予圧して転動溝２３に隙間無く転動させることで高精度を確保している。
このため、直動ガイド機構２０において、移動抵抗を最小限にするためにボール２４の予圧を緩和すると、減衰特性が低下する。
しかし、本実施形態では、直動ガイド機構２０と並列に設けた第１静圧ガイド機構３０が、Ｌ方向、Ｖ方向、Ｐ方向、Ｙ方向およびＲ方向の減衰機構として機能する。また、直動ガイド機構２０と並列に設けた第２静圧ガイド機構４０が、Ｖ方向、Ｐ方向およびＲ方向の減衰機構として機能する。このため、Ｍ方向以外の全方向に減衰機能を確保することができ、直動ガイド機構２０に拘わらず十分な減衰特性を確保することができる。
【００５８】
本実施形態では、第１静圧ガイド機構３０および第２静圧ガイド機構４０を構成するにあたって、静圧キャビティ６０を有する静圧パッド３５，３６，４５，４６をスライダ３２，４２に設置するようにしたため、静圧パッド３５，３６，４５，４６を共通化し、かつ別途製造することができ、スライダ３２，４２に静圧キャビティ６０を直接形成するよりも製造を容易にしつつコストダウンも可能である。
【００５９】
〔他の実施形態〕
なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形などは本発明に含まれる。
前記実施形態では、第１静圧ガイド機構３０として、Ｍ方向に離れた２つのスライダ３２を設け、各々にＬ方向に対向する一対の静圧パッド３５とＶ方向下向きの静圧パッド３６とを設けたが、これらは同じスライダ３２に設置する必要はなく、静圧パッド３５，３６をそれぞれ別のスライダに設けてもよい。
前記実施形態では、第１静圧ガイド機構３０における静圧パッド３６は下向きのものだけを設置し、テーブル１０の荷重で水平ガイド面３４に押し付けていた。しかし、ガイドレール３１にガイドレール４１のような水平部分を形成し、スライダ３２に静圧パッド４５，４６のような一対を設置してもよい。
【００６０】
前記実施形態では、第２静圧ガイド機構４０として、スライダ４２を一つだけ設置したが、スライダ４２をＭ方向に離れた２箇所に設置してもよく、Ｐ方向のピッチング規制に利用することができる。
前記実施形態では、第２静圧ガイド機構４０のスライダ４２には、Ｖ方向に対向する一対の静圧パッド４５，４６を設置し、ガイドレール４１の水平部分を挟むようにしていたが、スライダ４２にガイドレール４１の垂直部分を挟む一対の静圧パッド（第１静圧ガイド機構３０の静圧パッド３５のような）を設置してもよい。
【００６１】
前記実施形態では、一対の直動ガイド機構２０の内側に第１静圧ガイド機構３０および第２静圧ガイド機構４０を各１本並列に設置したが、これらは一対の直動ガイド機構２０の内側に限らず、外側に設置されてもよい。また、直動ガイド機構２０は一対２本に限らず、１本あるいは３本以上であってもよい。
直動ガイド機構２０および第１静圧ガイド機構３０，第２静圧ガイド機構４０は、一部を共用する構造であってもよい。例えば、第１静圧ガイド機構３０における静圧パッド３６を、直動ガイド機構２０のガイドレール２１の上面に沿って配置してもよい。
第１静圧ガイド機構３０および第２静圧ガイド機構４０は、各１本に限らず、いずれかあるいは両方が２本以上であってもよい。一方、互いにレールを共用することで、第１静圧ガイド機構３０および第２静圧ガイド機構４０を１本にまとめてもよい。
【００６２】
前記実施形態では、転動式ガイド機構として、ガイドレール２１の両側面に転動溝２３およびボール２４を配置した直動ガイド機構２０を用いたが、直動ガイド機構２０としては、ガイドレール２１の両側面の上下（ガイドレール２１の断面形状の四隅）に計４本の転動溝を設け、各々にボール２４を配置するものを用いてもよい。さらに、転動溝２３およびボール２４を用いた直動ガイドに限らず、矩形断面あるいは円形断面のレールの周囲にボールブッシュを配置した転動式ガイド機構を用いてもよい。
前記実施形態では、第１静圧ガイド機構３０および第２静圧ガイド機構４０を構成するにあたって、静圧キャビティ６０を有する静圧パッド３５，３６，４５，４６をスライダ３２，４２に設置したが、スライダ３２，４２に静圧キャビティ６０を直接形成してもよい。
【００６３】
前記実施形態では、ベース１１を第１部材としてガイドレール３１，４１にガイド面（３３，３４，４３，４４）を形成し、テーブル１０を第２部材としてスライダ３２，４２に静圧キャビティ（３５，３６，４５，４６）を形成したが、第１部材と第２部材とは逆であってもよく、テーブル１０を第１部材としてガイドレール３１，４１にガイド面（３３，３４，４３，４４）を形成し、ベース１１を第２部材として静圧キャビティ（３５，３６，４５，４６）を形成してもよい。
前記実施形態では、複数の静圧キャビティ６０（静圧パッド３５，３６）に対し、送油装置７０から同じ油圧・油量で静圧油７１を供給しているが、供給路７３または回収炉７４を静圧キャビティ６０の各々に対して分岐させ、分岐部分にバルブなどを設けることにより、個別に油圧・油量を調整できるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は、工作機械のガイド機構および工作機械に利用できる。
【符号の説明】
【００６５】
１…工作機械、９…ガイド機構、１０…テーブル、１１…ベース、２０…直動ガイド機構、２１…ガイドレール、２２…スライダ、２３…転動溝、２４…ボール、３０…第１静圧ガイド機構、３１…ガイドレール、３２…スライダ、３３…垂直ガイド面、３４…水平ガイド面、３５，３６…静圧パッド、３５１…本体、３５２…表面、４０…第２静圧ガイド機構、４１…ガイドレール、４２…スライダ、４３…上側ガイド面、４４…下側ガイド面、４５，４６…静圧パッド、５０…駆動機構、５１…ボールねじ軸、５２…ボールナット、５３…モータ、６０…静圧キャビティ、６１…外側溝、６１１…供給孔、６１２…供給ポート、６２…内側溝、６３…静圧面、６３１…等圧溝、６４…降圧面、６４１…回収孔、６４２…回収ポート、６５…シール部材、７０…送油装置、７１…静圧油、７２…油槽、７３…供給路、７４…回収路、７５…ポンプ。
【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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