(57)【要約】【課題】静圧滑り案内面によって案内される移動体の姿勢を所定状態に保持することができる工作機械を提供する。【解決手段】ベッド１０に立設されたコラム２０の前面側に、主軸ヘッド３０が昇降可能に支持された立形マシニングセンタであり、ベッド１０におけるコラム２０の前方側には、Ｙ軸方向に移動可能にサドル４０が設置されていると共に、このサドル４０には、Ｘ軸方向に移動可能にテーブル５０が設置されている。主軸ヘッド３０を案内する静圧滑り案内面は、主軸ヘッド３０に配設されたスライドレール３１と、コラム２０の前面に配設されたスライドガイド２１とからなり、スライドガイド２１によって形成されるコラム２０側の滑り案内面には、その下端部に、加圧油が供給されるポケットが形成されており、このポケットへの加圧油の供給圧を、最上位置からの主軸ヘッド３０の降下量に応じて、徐々に高くするようにした。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する滑り案内面間に加圧流体が供給される静圧滑り案内面によって案内しながら、移動体を移動させるようにした工作機械において、
前記静圧滑り案内面を構成しているいずれか一方の前記滑り案内面には、その滑り方向の一方の端部に独立したポケットが形成されており、
基準位置からの前記移動体の移動量に応じて、前記ポケットへの加圧流体の供給圧を連続的に変化させるようにしたことを特徴とする工作機械。
【請求項２】
対向する滑り案内面間に加圧流体が供給される静圧滑り案内面によって案内しながら、主軸ヘッドを昇降させるようにした工作機械において、
前記静圧滑り案内面を構成しているいずれか一方の前記滑り案内面には、その下方側または上方側に独立したポケットが形成されており、
前記ポケットへの加圧流体の供給圧を、前記主軸ヘッドの降下量に応じて、徐々に高くするようにしたことを特徴とする工作機械。
【請求項３】
前記主軸ヘッドの降下量に対する前記ポケットに供給される加圧流体の増圧量を直線的に変化させるようにした請求項２に記載の工作機械。
【請求項４】
前記主軸ヘッドの降下量に対する前記ポケットに供給される加圧流体の増圧量を曲線的に変化させるようにした請求項２に記載の工作機械。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、マシニングセンタや旋盤、研削盤のように、対向する滑り案内面間に加圧油や加圧空気等の加圧流体が供給される静圧すべり案内面によって案内しながら、主軸ヘッドやテーブル等の移動体を移動させるようにした工作機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、図５（ａ）に示すような立形マシニングセンタ６０では、主軸ヘッド６３が、ベッド６１上に立設されたコラム６２の前面に、静圧滑り案内面を介して、Ｚ軸方向に昇降可能に支持されており、コラム６２に定位置回転可能に支持されたボールねじ６４と、このボールねじ６４に螺合する、主軸ヘッド６３に取り付けられたボールナット６５と、ボールねじ６４の回転駆動モータ６６とからなる昇降駆動機構によって、主軸ヘッド６３をＺ軸方向に昇降させることができるようになっている。
【０００３】
前記静圧滑り案内面は、コラム６２の前面に取り付けられた、一方の滑り案内面を構成するスライドレール６７と、主軸ヘッド６３に取り付けられた、他方の滑り案内面を構成するスライドガイド６８とを備えており、スライドガイド６８側の滑り案内面に形成されたポケットに所定圧の加圧油を常時供給することによって、スライドレール６７とスライドガイド６８との間の摺動抵抗を抑え、主軸ヘッド６３をスライドレール６７に沿って滑らかに昇降させることができるようになっている。
【０００４】
【特許文献１】
特公昭４６−２８５７８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような立形マシニングセンタ６０では、主軸ヘッド６３を降下させると、同図（ｂ）に示すように、スライドガイド６８の下端部がスライドレール６７の下端部から下方側に張り出した状態となり、ボールねじ６４に螺合しているボールナット６５を回転中心として主軸ヘッド６３に回転モーメントが加わるので、スライドレール６７とスライドガイド６８との間の隙間分だけ、主軸ヘッド６３の下端部がボールねじ６４側に傾斜したり、スライドレール６７の下端部がボールねじ６４側に湾曲変形し、その結果、主軸ヘッド６３の下端部がボールねじ６４側に傾斜するといった問題がある。
【０００６】
かかる問題を解決するためには、スライドレール６７とスライドガイド６８との間の隙間（滑り案内面間の隙間）を小さくして剛性を高めたり、主軸ヘッド６３が降下した場合でも、スライドガイド６８の下端部がスライドレール６７の下端部から下方側に張り出さないように、スライドレール６７をさらに下方側に延すことが考えられる。
【０００７】
しかしながら、スライドレール６７とスライドガイド６８との間の隙間を小さくして剛性を高めると、摺動抵抗が大きくなって、主軸ヘッド６３を円滑に昇降させることができなくなるといった新たな問題が発生する。
【０００８】
また、自動工具交換装置を並設して主軸への工具の着脱を自動的に行おうとすると、主軸ヘッド６３の直下に工具交換アーム（図示せず）が進入しなければならないので、こういった工具交換アームとの干渉を避けるために、必ずしも、所望の高さ位置までスライドレール６７を延すことができない場合もある。
【０００９】
そこで、この発明の課題は、静圧滑り案内面によって案内される移動体の姿勢を所定状態に保持することができる工作機械を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段及びその効果】
上記の課題を解決するため、請求項１にかかる発明は、対向する滑り案内面間に加圧流体が供給される静圧滑り案内面によって案内しながら、移動体を移動させるようにした工作機械において、前記静圧滑り案内面を構成しているいずれか一方の前記滑り案内面には、その滑り方向の一方の端部に独立したポケットが形成されており、基準位置からの前記移動体の移動量に応じて、前記ポケットへの加圧流体の供給圧を連続的に変化させるようにしたことを特徴とする工作機械を提供するものである。
【００１１】
以上のように、この工作機械では、静圧滑り案内面を構成しているいずれか一方の滑り案内面に、その滑り方向の一方の端部に独立したポケットを形成し、基準位置からの移動体の移動量に応じて、そのポケットへの加圧流体の供給圧を連続的に変化させるようにしたので、例えば、何らかの要因によって、一方側に移動するに従って移動体の姿勢が、その移動方向に変化するような場合には、加圧流体の供給圧を適宜調整することによって、その姿勢の変化を最小限に抑えることができる。特に、この工作機械では、ポケットへの加圧流体の供給圧を連続的に変化させるようにしているので、移動体の姿勢が段階的に修正されることがなく、全ストロークにわたって、移動体の姿勢を一定に保持することができる。
【００１２】
具体的には、請求項２にかかる発明のように、対向する滑り案内面間に加圧流体が供給される静圧滑り案内面によって案内しながら、主軸ヘッドを昇降させるようにした工作機械において、前記静圧滑り案内面を構成しているいずれか一方の前記滑り案内面には、その下方側または上方側に独立したポケットが形成されており、前記ポケットへの加圧流体の供給圧を、前記主軸ヘッドの降下量に応じて、徐々に高くするようにしておくと、主軸ヘッドを降下させることによって、主軸ヘッド側の滑り案内面の下端部が対向する他方の滑り案内面の下端部から下方側に張り出した状態となっても、主軸ヘッド側の滑り案内面に形成されたポケットに常時一定圧の加圧油を供給している従来の工作機械のように、主軸ヘッドの下端部が傾斜することがなく、一定の姿勢に保持した状態で、主軸ヘッドを滑らかに昇降させることができる。
【００１３】
特に、この工作機械では、滑り案内面に形成されたポケットに供給する加圧流体を、主軸ヘッドの降下量に応じて、徐々に（連続的に）高くするようにしているので、主軸ヘッドの姿勢が段階的に修正されることがなく、全ストロークにわたって、主軸ヘッドを一定の姿勢に保持することができる。従って、ワークの加工面に段差が生じることがなく、ワークの精密加工が可能になるという効果が得られる。
【００１４】
また、主軸ヘッドの移動ストロークが短く、主軸ヘッドが最も降下したときに主軸ヘッド側の滑り案内面が対向する他方の滑り案内面から大きく張り出さないため、滑り案内面が湾曲変形を起こしにくく、対向する滑り案内面間の隙間分だけ、主軸ヘッドが傾斜するような場合は、請求項３にかかる発明の工作機械のように、前記主軸ヘッドの降下量に対する前記ポケットに供給される加圧流体の増圧量を直線的に変化させるようにしておくことが望ましい。
【００１５】
これに対して、主軸ヘッドの移動ストロークが長く、主軸ヘッドが最も降下したときに主軸ヘッド側の滑り案内面が対向する他方の滑り案内面から大きく張り出すため、主軸ヘッドが降下すると滑り案内面が湾曲変形を起こしやすく、この滑り案内面の変形に伴って主軸ヘッドが傾斜するような場合は、請求項４にかかる発明の工作機械のように、前記主軸ヘッドの降下量に対する前記ポケットに供給される加圧流体の増圧量を曲線的に変化させるようにしておくことが望ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態について図面を参照して説明する。図１に示すように、この工作機械１は、ベッド１０の後方側に立設されたコラム２０の前面側に、主軸ヘッド３０が昇降可能に支持された立形マシニングセンタであり、ベッド１０におけるコラム２０の前方側には、前後方向（Ｙ軸方向）に移動可能にサドル４０が設置されていると共に、このサドル４０には、左右方向（Ｘ軸方向）に移動可能にテーブル５０が設置されている。
【００１７】
移動体である主軸ヘッド３０、サドル４０及びテーブル５０は、相互に係合する、移動体側の滑り案内面と固定体側の滑り案内面とからなる静圧滑り案内面によって、それぞれの移動方向に案内されており、油圧供給ユニットによって、双方の滑り案内面間の隙間に加圧油が供給されることで、双方の滑り案内面間に発生する摺動抵抗が抑えられるようになっている。
【００１８】
主軸ヘッド３０をＺ軸方向に案内する静圧滑り案内面は、図３に示すように、主軸ヘッド３０に配設された２本のスライドレール３１によって移動体側の滑り案内面３２、３３が形成されており、コラム２０の前面に配設された、各スライドレール３１に嵌合するスライドガイド２１によって固定体側の滑り案内面２２、２３が形成されている。
【００１９】
主軸ヘッド３０をＺ軸方向に昇降させる昇降駆動機構は、図２（ａ）に示すように、コラム２０に定位置回転可能に支持されたボールねじ２４と、このボールねじ２４の回転駆動モータ２５と、ボールねじ２４に螺合する、主軸ヘッド３０に取り付けられたボールナット３４とから構成されており、主軸ヘッド３０が最も降下した状態では、同図（ｂ）に示すように、スライドレール３１の下端部がスライドガイド２１の下端部から下方側に張り出すようになっている。
【００２０】
スライドガイド２１によって形成される滑り案内面２２は、図４（ａ）に示すように、その上端部及び下端部にそれぞれ形成されたポケット２２ａ、２２ｂと、このポケット２２ａ、２２ｂを取り囲むように形成された油溝２２ｃとを備えており、各ポケット２２ａ、２２ｂには、常時、０．５ＭＰａの加圧油がそれぞれ供給されるようになっている。
【００２１】
また、スライドガイド２１によって形成される滑り案内面２３には、同図（ｂ）に示すように、その下端部に形成された、加圧油が供給される独立したポケット２３ａと、このポケット２３ａを取り囲むように形成された油溝２３ｂとを備えており、このポケット２３ａへの加圧油の供給圧は、０．５ＭＰａから１．０ＭＰａまで、最上位置からの主軸ヘッド３０の降下量に比例して、上昇するようになっている。
【００２２】
即ち、主軸ヘッド３０のＺ軸ストロークをＳ（３５０ｍｍ）、主軸ヘッド３０が最上位置に位置しているときの加圧油の供給圧をＰ１（０．５ＭＰａ）、主軸ヘッド３０が最下位置に位置しているときの加圧油の供給圧をＰ２（１．０ＭＰａ）、主軸ヘッド３０の最上位置からの降下量をＳｄとすると、そのときの加圧油の供給圧Ｐｄは、数１に示す式によって算出される。
【００２３】
【数１】
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【００２４】
以上のように、この工作機械１では、静圧滑り案内面を構成しているスライドガイド２１の滑り案内面２２の上端部及び下端部にポケット２２ａ、２２ｂを形成すると共に、スライドガイド２１の滑り案内面２３の下端部に独立したポケット２３ａを形成し、ポケット２２ａ、２２ｂへの加圧油の供給圧を一定に保持した状態で、最上位置からの主軸ヘッド３０の降下量に比例して、ポケット２３ａへの加圧油の供給圧を上昇させるようにしたので、主軸ヘッド３０が降下することによって、図２（ａ）に示すように、スライドレール３１の下端部がスライドガイド２１の下端部から下方側に張り出すような状態、即ち、主軸ヘッド３０の下端部が下方側に突出した状態になっても、主軸ヘッド３０に加わる回転モーメントと静圧滑り案内面（滑り案内面２３に形成されたポケット２３ａ）への加圧油の供給圧とがバランスすることによって、主軸ヘッド３０の下端部が後方側（コラム２０側）に傾斜することがなく、常に、一定の姿勢に保持した状態で、主軸ヘッド３０を滑らかに昇降させることができる。
【００２５】
特に、この工作機械１では、滑り案内面２３に形成されたポケット２３ａに供給する加圧油を、主軸ヘッド３０の降下量に応じて、徐々に（連続的に）高くするようにしているので、主軸ヘッド３０の姿勢が段階的に修正されることがなく、全ストロークにわたって、主軸ヘッド３０を一定の姿勢に保持することができる。従って、ワークの加工面に段差が生じることがなく、ワークの精密加工が可能になるという効果が得られる。
【００２６】
なお、上述した実施形態では、主軸ヘッド３０の移動ストロークが短く、主軸ヘッド３０が最も降下したときに主軸ヘッド３０側の滑り案内面（スライドレール３１）がコラム２０側の滑り案内面（スライドガイド２１）から大きく張り出さないため、コラム２０側の滑り案内面（スライドガイド２１）が湾曲変形を起こしにくく、対向する滑り案内面間の隙間分だけ、主軸ヘッド３０が傾斜する傾向にあるので、主軸ヘッド３０の降下量に対するポケット２３ａに供給される加圧油の増圧量を直線的（比例的）に変化させるようにしているが、これに限定されるものではなく、例えば、主軸ヘッド３０の移動ストロークが長く、主軸ヘッド３０が最も降下したときに主軸ヘッド３０側の滑り案内面（スライドレール３１）がコラム２０側の滑り案内面（スライドガイド２１）から大きく張り出すため、主軸ヘッド３０が降下すると、コラム２０側の滑り案内面（スライドガイド２１）が湾曲変形を起こしやすく、この滑り案内面の変形に伴って主軸ヘッド３０が傾斜するような場合は、主軸ヘッド３０の降下量に対するポケット２３ａに供給される加圧油の増圧量を曲線的（例えば、２次関数的、対数的）に変化させるようにしておくことが望ましい。
【００２７】
例えば、主軸ヘッド３０の降下量に対するポケット２３ａに供給される加圧油の増圧量を２次関数的に変化させる場合、主軸ヘッド３０のＺ軸ストロークをＳ（３５０ｍｍ）、主軸ヘッド３０が最上位置に位置しているときの加圧油の供給圧をＰ１（０．５ＭＰａ）、主軸ヘッド３０が最下位置に位置しているときの加圧油の供給圧をＰ２（１．０ＭＰａ）、主軸ヘッド３０の最上位置からの降下量をＳｄとすると、そのときの加圧油の供給圧Ｐｄは、数２に示す式によって算出される。
【００２８】
【数２】
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【００２９】
また、上述した実施形態では、スライドガイド２１によって形成される滑り案内面２３には、その下端部にだけポケット２３ａを形成しているが、これに限定されるものではなく、例えば、滑り案内面２３における、ポケット２２ａに対応する位置に別途ポケットを形成し、そのポケットには、ポケット２２ａ、２２ｂと同様に、常時、０．５ＭＰａの加圧油を供給するようにしてもよい。
【００３０】
また、上述した実施形態では、スライドガイド２１における主軸ヘッド３０側の滑り案内面２２の上端部及び下端部にそれぞれ形成されたポケット２２ａ、２２ｂに一定圧の加圧油を供給しながら、スライドガイド２１におけるコラム２０側の滑り案内面２３の下端部に形成されたポケット２３ａへの加圧油の供給圧を、主軸ヘッド３０の降下量に応じて、徐々に高くするようにしているが、これに限定されるものではなく、例えば、ポケット２２ｂ、２３ａに一定圧の加圧油を供給しながら、ポケット２２ａへの加圧油の供給圧を、主軸ヘッド３０の降下量に応じて、徐々に高くするようにしても、同様の効果を得ることができる。特に、この場合は、スライドガイド２１におけるコラム２０側の滑り案内面２３に、必ずしも、加圧油を供給するためのポケットを形成する必要はない。
【００３１】
また、上述した実施形態では、滑り案内面２２に形成されたポケット２２ａ、２２ｂへの加圧油の供給圧を０．５ＭＰａに、滑り案内面２３に形成されたポケット２３ａへの加圧油の供給圧を０．５〜１．０ＭＰａに設定しているが、これに限定されるものではなく、各ポケットへの加圧油の供給圧は、主軸ヘッド３０の姿勢の変化量等を考慮して適宜設定すればよい。
【００３２】
また、上述した実施形態では、スライドガイド２１に形成されたポケット２２ａ、２２ｂに加圧油を供給するようにしているが、これに限定されるものではなく、加圧油に代えて、加圧空気を供給するような静圧滑り案内面を採用することも可能である。
【００３３】
また、上述した実施形態では、主軸ヘッド３０をＺ軸方向に案内する静圧滑り案内面を、主軸ヘッド３０に配設したスライドレール３１と、コラム２０の前面に配設したスライドガイド２１とによって構成しているが、これに限定されるものではなく、コラム２０の前面に配設したスライドレールと、主軸ヘッド３０に配設したスライドガイドとによって、静圧滑り案内面を構成することも可能であり、そのような工作機械についても、本発明を適用することができることはいうまでもない。
【００３４】
また、上述した実施形態では、主軸ヘッド３０をＺ軸方向に案内する静圧滑り案内面に本発明を適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、同様の問題が発生するのであれば、即ち、移動中に姿勢が変化するのであれば、水平方向に移動するサドル、テーブル、コラム等を案内する静圧滑り案内面に本発明を適用することによって、同様の効果を得ることができる。その場合は、静圧滑り案内面を構成しているいずれか一方の滑り案内面に、その滑り方向の一方の端部に独立したポケットを形成し、基準位置からの移動体の移動量に応じて、そのポケットへの加圧流体の供給圧を連続的に変化させるようにすればよい。
【００３５】
従って、本発明は、立形マシニングセンタに限定されるものではなく、横形マシニングセンタ、旋盤、研削盤等、静圧滑り案内面によって案内される移動体を備えている種々の工作機械について適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明にかかる工作機械の一実施形態である立形マシニングセンタを示す斜視図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）は同上の立形マシニングセンタを示す部分側面図である。
【図３】同上の立形マシニングセンタにおける主軸ヘッドを案内している静圧滑り案内面を示す詳細図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は同上の静圧滑り案内面におけるポケットの形成状態を示す図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は従来の立形マシニングセンタにおける主軸ヘッド部分を示す概略側面図である。
【符号の説明】
１　工作機械
１０　ベッド
２０　コラム
２１　スライドガイド
２２、２３　滑り案内面
２２ａ、２２ｂ、２３ａ　ポケット
２４　ボールねじ
２５　回転駆動モータ
３０　主軸ヘッド
３１　スライドレール
３２、３３　滑り案内面
３４　ボールナット
４０　サドル
５０　テーブル
【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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