(57)【要約】【課題】  従来のすべり案内は、一般的にキサゲ加工により潤滑油の留保を確保しようとするものであるが、低速度領域における動摩擦係数が高いゆえ、位置決め精度が低い。本発明は、すべり速度が小さいときにも、即ち低速度域でも動摩擦係数の増加を招くことの無いようなすべり案内及び同案内を備えた工作機械を提供する。【解決手段】表面粗さが最大高さ０．１μｍ以下である基台と、上記基台上をすべり移動する移動体とよりなり、上記基台と上記移動体との間に４０℃における動粘度８５〜１７０ｍｍ2／ｓの潤滑油を介在させたことを特徴とするすべり案内を提供する。その特徴は、基台の表面粗さを最大高さ０．１μｍ以下にすること、つまり従来の基台よりも鏡面化することと、基台と移動体との間に介在させる潤滑油の４０℃における動粘度を８５〜１７０ｍｍ2／ｓと、従来の潤滑油よりも高粘度にすることである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面粗さが最大高さ０．１μｍ以下である基台と、上記基台上をすべり移動する移動体とよりなり、上記基台と上記移動体との間に４０℃における動粘度８５〜１７０ｍｍ2／
ｓの潤滑油を介在させたことを特徴とするすべり案内。
【請求項２】
請求項１に記載のすべり案内を備えた工作機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械、特にそのすべり案内に関し、位置決め精度の向上を図るものである。
【背景技術】
【０００２】
工作機械に用いられているすべり案内は、高剛性で減衰特性に優れ、重切削に好適で安価という利点をもっている。反面、摺動抵抗に速度依存性があるという欠点を持つため、スティックスリップやロストモーションの発生により位置決め誤差を生じやすい。
【０００３】
従来のすべり案内は、基台本体表面と基台本体上を移動する移動体との間に、一般的に潤滑油を供給している。この場合、基台表面は表面粗さが最大高さ１〜２μｍ程度であり、潤滑油の４０℃における動粘度は６８ｍｍ2／ｓ程度であり、潤滑油の保持のため、即
ち油だまりをつくるため、移動体の基台との接触表面にキサゲ加工を施すのが一般的であった。（例えば、非特許文献参照）。
【非特許文献１】田中久一郎著「摩擦のおはなし」財団法人日本規格協会発行、２００１年１月２５日、Ｐ１９０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のすべり案内は、一般的に上述のとおり、キサゲ加工により潤滑油を保持しようとするものであるが、低速度領域における動摩擦係数が高いゆえ、位置決め精度が低いという欠点がある。さらに、詳しく述べれば、すべり速度に対する動摩擦係数の特性は、図１のようになり、低速度域では動摩擦係数が高く、速度の増加に伴い動摩擦係数が減少する負の勾配のため、スティックスリップを起こす結果、位置決め精度が悪いという欠点がある。
【０００５】
本発明は、すべり速度が小さいときにも、即ち低速度域でも動摩擦係数の増加を招くことの無いようなすべり案内及び同案内を備えた工作機械を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、表面粗さが最大高さ０．１μｍ以下である基台と、上記基台上をすべり移動する移動体とよりなり、上記基台と上記移動体との間に４０℃における動粘度８５〜１７０ｍｍ2／ｓの潤滑油を介在させたことを特徴とするすべり案内を提供する。その特徴は
、基台の表面粗さを最大高さ０．１μｍ以下にすること、つまり従来の基台よりも鏡面化することと、基台と移動体との間に介在させる潤滑油の４０℃における動粘度を８５〜１７０ｍｍ2／ｓと、従来の潤滑油よりも高粘度にすることである。このような構成にする
ことにより、従来のキサゲ加工をすることなく、かつ低速度域での動摩擦係数の低減を図ることができる。尚、上記４０℃における動粘度が８５ｍｍ2／ｓより小であると油膜切
れを起こすことになり、又１７０ｍｍ2／ｓより大であると粘性によって油を引きずるた
め抵抗が大きくなり、いずれの場合も好ましくない。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、高剛性のすべり案内の欠点の一つである低速度域での動摩擦係数の増加を抑えることができ、そのことによりすべり案内の位置決め精度の向上が図れる。本発明は又、すべり案内の特徴である耐びびり性（剛性と減衰能の積）が高く、加工時のびびりの発生を抑制することができるので、高精度の位置決めが実現することにより重切削対応型の工作機械を提供し得た。又、本発明は、例えば送り速度を従来の１．５倍に、切り込み深
さを従来の１．５倍にすることが現実的に可能となり、その場合加工能率を２倍強にすることができ、ステンレス鋼などの難削材に対しても有効な工作機械を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の実施例につき、以下図面を参照しつつ説明する。
【０００９】
図２は、工作機械の主要部を示す斜視図であり、その中ですべり案内が採用されることがある。例えば図２において、１が基台であり、２が基台上をすべり移動する移動体である。尚、３はコラム、４は主軸頭、５は主軸、６は主軸受、７はモータ、８は送りねじ、９は工具を示す。
【００１０】
更に、基台１と移動体２の接触面１０を誇張拡大して模式的に示すと、一般的に図３のようになり、一部において基台１及び移動体２を構成する金属面同志が接触しており、基台１と移動体２間の空隙には潤滑油１１が満たされ油膜が形成され、移動体２の基台１上の移動を円滑にしている。
【００１１】
本発明のような構成、即ち基台の表面粗さを最大高さの０．１μｍ以下とし、移動体との間に注入する油の４０℃における動粘度を８５〜１７０ｍｍ2／ｓとすることにより、
移動体の速度に対する動摩擦係数の関係は図４のようになる。図４よりわかるように、動摩擦係数は低速度領域においても０．０２〜０．０４程度の低い値ですべり速度に依存しない。この動摩擦係数の値は従来技術における０．１程度（図１参照）と比べ、格段に改善されている。
【００１２】
以下、実施例毎に具体的にデータを示して説明する。
【実施例１】
【００１３】
図５は、基台として鋼（表面粗さの最大高さが０．１０μｍ）、移動体として鋼（表面粗さの最大高さが０．１０μｍ）を使用し、基台のすべり速度１〜６０００ｍｍ2／ｍｉ
ｎにおける動摩擦係数（単位は無次元）の測定結果を示す。図中の鋼／鋼（０．１０／０．１０）は、移動体として表面粗さの最大高さが０．１０μｍの鋼、基台として表面粗さの最大高さが０．１０μｍの鋼を使用したことを示す。また、０．１ＭＰａは本測定において移動体に負荷した垂直荷重による面圧の大きさを示す。また、図中のＷＡＹ６８（２１．５℃）は、インフィニティ株式会社の純植物性潤滑液ＷＡＹ６８（４０℃における動粘度は８５．９ｍｍ2／ｓ、２１．５℃におけるそれは２１５．２ｍｍ2／ｓである）を使用し、測定を２１．５℃の雰囲気温度下で行ったことを示す。測定した動摩擦係数の値にばらつきがあるため、一つのすべり速度に対して実験を３〜５回繰り返した。各測定で得られた動摩擦係数の値を図５中の白丸印で示す。図中の線は、各すべり速度におけるそれらの動摩擦係数の測定値の平均値を滑らかな曲線で結んだものである。
【００１４】
本実施例で使用した基台および移動体は、大同アミスター株式会社の冷間金型鋼（商品番号Ｇ０４、Ｃ０．６５％，Ｓｉ０．３％，Ｍｎ２．０％，Ｃｒ１．０％，Ｍｏ１．４％）であり、焼入れ（６５０℃で３０分保持後、８５０℃で３０分保持し、水冷）と焼戻し（２００℃で３０分保持した後、空冷）の熱処理を施したものである。この熱処理の後、基台および移動体を研削加工するとともに、ペーパーによる研磨と０．３μｍのアルミナによるバフ研磨で所定の表面粗さに仕上げた。基台と接触する移動体の案内面の大きさは１０ｍｍ×１０ｍｍとした。また、研削加工時に基台と移動体に付加される磁力が動摩擦係数に及ぼす影響を小さくするため、いずれの試験片も消磁した。
【００１５】
移動体と基台の摺動時の動摩擦係数の測定には、新東科学株式会社の表面性測定機トライボギア（商品記号はＴｙｐｅ１４ＦＷ）を使用した。この測定機は、案内面に対して垂
直な荷重Ｐ（９．８１Ｎ）を負荷した状態で、基台と移動体を１〜６０００ｍｍ／ｍｉｎで摺動させ、基台と移動体の摺動に伴って発生する摩擦力Ｆを検出することにより、ＦをＰで除算した動摩擦係数を測定する装置である。本実施例では、移動体と基台の接触面に作用する単位面積当りの荷重（面圧）は、（９．８１Ｎ）／（１０ｍｍ×１０ｍｍ）≒０．１ＭＰａである。この面圧は、従来の工作機械の案内面にかかる面圧がおよそ０．１ＭＰａであることを参考にして決めた。実験は、基台および移動体を試験機のテーブルおよび平面圧子に固定し、ＷＡＹ６８を基台の摺動面に塗布した状態で移動体と基台を接触させた後、表面性測定機のテーブル移動の指令を与えて行った。
【００１６】
図６は、図５の特性図の横軸（すべり速度）のスケールを拡大して示したもので、低すべり速度の領域の状況をより詳細に表している。
【００１７】
図５、図６から云えることは、すべり速度が１００ｍｍ／ｍｉｎ程度の低速度の領域でも動摩擦係数が０．０２程度の低い値を示している。
【実施例２】
【００１８】
図７は、基台として鋼（表面粗さの最大高さが０．１０μｍ）、移動体として鋼（表面粗さの最大高さが０．１０μｍ）を使用し、基台のすべり速度１〜６０００ｍｍ／ｍｉｎにおける動摩擦係数の測定結果を示す。図中の鋼／鋼（０．１０／０．１０）は、移動体として表面粗さの最大高さが０．１０μｍの鋼、基台として表面粗さの最大高さが０．１０μｍの鋼を使用したことを示す。また、０．１ＭＰａは本測定において移動体に負荷した垂直荷重による面圧の大きさを示す。また、図中のＷＡＹ１２０（２１．５℃）は、インフィニティ株式会社の純植物性潤滑液ＷＡＹ１２０（４０℃における動粘度は１７０．３ｍｍ2／ｓ、２１．５℃におけるそれは４９７．１ｍｍ2／ｓである）を使用し、測定を２１．５℃の雰囲気温度下で行ったことを示す。測定した動摩擦係数の値にばらつきがあるため、一つのすべり速度に対して実験を３〜５回繰り返した。各測定で得られた動摩擦係数の値を図７中の白丸印で示す。図中の線は、各すべり速度におけるそれらの動摩擦係数の測定値の平均値を滑らかな曲線で結んだものである。
【００１９】
本実施例で使用した基台および移動体の詳細は実施例１と同様で、図８は図７の特性図の横軸（すべり速度）のスケールを拡大して示したものである。
【００２０】
図７、図８から云えることは、すべり速度が１０ｍｍ／ｍｉｎ程度の低速度の領域でも動摩擦係数が０．０２５程度の低い値を示している。
【００２１】
（参考例１）
図９は、基台として鋼（表面粗さの最大高さが０．１０μｍ）、移動体として鋼（表面粗さの最大高さが０．１０μｍ）を使用し、基台のすべり速度１〜６０００ｍｍ／ｍｉｎにおける動摩擦係数の測定結果を示す。図中の鋼／鋼（０．１０／０．１０）は、移動体として表面粗さの最大高さが０．１０μｍの鋼、基台として表面粗さの最大高さが０．１０μｍの鋼を使用したことを示す。また、０．１ＭＰａは本測定において移動体に負荷した垂直荷重による面圧の大きさを示す。また、図中のＷＡＹ１５（２１．５℃）は、インフィニティ株式会社の純植物性潤滑液ＷＡＹ１５（４０℃における動粘度は３２．０ｍｍ2／ｓ、２１．５℃におけるそれは６０．３ｍｍ2／ｓである）を使用し、測定を２１．５℃の雰囲気温度下で行ったことを示す。測定した動摩擦係数の値にばらつきがあるため、一つのすべり速度に対して実験を３〜５回繰り返した。各測定で得られた動摩擦係数の値を図９中の白丸印で示す。図中の線は、各すべり速度におけるそれらの動摩擦係数の測定値の平均値を滑らかな曲線で結んだものである。
【００２２】
本参考例で使用した基台および移動体の詳細は実施例１と同様で、図１０は図９の特性
図の横軸（すべり速度）のスケールを拡大して示したものである。図１０のすべり速度１０ｍｍ／ｍｉｎに対する動摩擦係数は０．１以上の大きな値となったため、それ以下のすべり速度における動摩擦係数については測定していない。図９、図１０から云えることは、すべり速度が１００ｍｍ／ｍｉｎ程度はともかく、それ以下の領域で動摩擦係数が大幅に増加しており、本発明の意図する効果が得られない。
【００２３】
（参考例２）
図１１、図１２、図１３は、基台としていずれも鋳鉄（表面粗さの最大高さが１．８５μｍ）、移動体として鋳鉄（表面粗さの最大高さが１．６３μｍ）を使用し、基台のすべり速度１〜６０００ｍｍ／ｍｉｎにおける動摩擦係数の測定結果を示す。図中の鋳鉄／鋳鉄（１．６３／１．８５）は、移動体として表面粗さの最大高さが１．６３μｍの鋳鉄、基台として表面粗さの最大高さが１．８５μｍの鋳鉄を使用したことを示す。また、０．１ＭＰａは本測定において移動体に負荷した垂直荷重による面圧の大きさを示す。また、図中のＷＡＹ１５（２１．５℃）は、インフィニティ株式会社の純植物性潤滑液ＷＡＹ１５を使用し、測定を２１．５℃の雰囲気温度下で行ったことを示し、ＷＡＹ６８（２２．０℃）、ＷＡＹ１２０（２２．０℃）は、それぞれインフィニティ株式会社の純植物性潤滑液ＷＡＹ６８、ＷＡＹ１２０を使用し、測定を２２．０℃の雰囲気温度下で行ったことを示す。測定した動摩擦係数の値にばらつきがあるため、一つのすべり速度に対して実験を３〜５回繰り返した。各測定で得られた動摩擦係数の値を図１１、図１２、図１３中の白丸印で示す。図中の線は、各すべり速度におけるそれらの動摩擦係数の測定値の平均値を滑らかな曲線で結んだものである。
【００２４】
図１１、図１２、図１３から云えることは、すべり速度が１０００ｍｍ／ｍｉｎ以下の領域において、動摩擦係数が０．１程度以上となり、本発明の意図する効果が得られない。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】従来のすべり案内において、移動体のすべり速度に対する動摩擦係数の関係を示す図である。
【図２】すべり案内を備えた工作機械の一例を示す斜視図である。
【図３】すべり案内における基台と移動体の接触面の状況を拡大して模式的に示す図である。
【図４】本発明の実施例におけるすべり案内において、移動体のすべり速度に対する動摩擦係数の関係を示す図である。
【図５】本発明の実施例となる実験例のすべり速度と動摩擦係数の関係を示す図である。
【図６】図５における横軸のスケールを拡大して示す図である。
【図７】本発明の実施例となる他の実験例のすべり速度と動摩擦係数の関係を示す図である。
【図８】図７における横軸のスケールを拡大して示す図である。
【図９】参考例となる実験例のすべり速度と動摩擦係数の関係を示す図である。
【図１０】図９における横軸のスケールを拡大して示す図である。
【図１１】参考例となる他の実験例のすべり速度と動摩擦係数の関係を示す図である。
【図１２】参考例となる他の実験例のすべり速度と動摩擦係数の関係を示す図である。
【図１３】参考例となる他の実験例のすべり速度と動摩擦係数の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  基台
２  移動体
３  コラム
４  主軸頭
５  主軸
６  主軸受
７  モータ
８  送りねじ
９  工具
１０  基台と移動体の接触面
１１  潤滑油
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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