(57)【要約】【課題】脈動を少なくできるため、工作機械において高精度加工が可能になる静圧軸受への作動流体供給装置を提供すること。【解決手段】オイルを直線移動によって静圧軸受１３に向けて送給する油気圧シリンダ４１，４２を設ける。その油気圧シリンダ４１，４２を交互に動作させるための制御装置６３を設ける。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線移動によって作動流体を圧送して静圧軸受に供給する供給手段を複数設け、その供給手段を交互に動作させるための制御手段を設けた静圧軸受への作動流体供給装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記各供給手段の動作切換え時に他の供給手段と圧送動作をラップさせる請求項１に記載の静圧軸受への作動流体供給装置。
【請求項３】
前記供給手段は、作動流体を圧送するシリンダである請求項１または２に記載の静圧軸受への作動流体供給装置。
【請求項４】
前記シリンダは、空圧シリンダと油圧シリンダとを結合した油気圧シリンダであって、空圧シリンダの作動によって油圧シリンダがオイルを圧送する請求項３に記載の静圧軸受への作動流体供給装置。
【請求項５】
前記空圧シリンダにおけるエアの供給量及び排出量の少なくとも一方を制御する調整手段と、その調整手段の動作を制御する制御装置を備えた請求項４に記載の静圧軸受への作動流体供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研削盤等の静圧軸受を備えた工作機械において、その静圧軸受に対してオイル等の作動流体を供給するための静圧軸受への作動流体供給装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、案内体上に静圧軸受を介して可動体が支持された構成が開示されている。この静圧軸受は、通常オイルポンプからのオイルの供給を受けて油膜を形成し、この油膜上に可動体が浮上状態で支持される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開昭６２−９５８３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の構成において、加工精度を向上させるためには、静圧軸受に供給されるオイルの脈動を抑制する必要があるが、通常この脈動を適切に抑え込むことが困難であるため、高精度加工には限界が存在した。
【０００５】
本発明の目的は、静圧軸受に供給されるオイルの脈動を抑制できて、高精度加工を得ることができる静圧軸受への作動流体供給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、本発明においては、直線移動によって作動流体を圧送して静圧軸受に供給する供給手段を複数設け、その供給手段を交互に動作させるための制御手段を設けたことを特徴とするものである。
【０００７】
このように構成すれば、直線移動によって作動流体が静圧軸受に供給されるため、脈動を少なくできる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明においては、脈動を少なくできるため、工作機械において高精度加工が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】静圧軸受装置を示す断面図。
【図２】低摩擦部材の部分を示す断面図。
【図３】低摩擦部材の摺動部を示す図。
【図４】低摩擦部材の部分を示す拡大断面図。
【図５】静圧軸受装置の流体回路図。
【図６】オイルの供給態様を示すタイムチャート。
【図７】変更例を示す図。
【図８】別の変更例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を研削盤の静圧軸受装置において具体化した実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、研削盤の機台（図示しない）上には支持体１１が固定されている。支持体１１の両側２箇所の案内部１１１には静圧軸受１３を介して移動体１２がその被案内部１２１において摺動可能に支持されている。この移動体１２はワーク１００を支持し、その状態で図示しないモータ等の駆動部材によって図１の紙面の直交方向に往復移動されて、図示しない工具によってワーク１００に所定の加工が施される。
【００１１】
図１及び図２に示すように、前記案内部１１１の内部の上下及び側面の３箇所には移動体１２の移動方向に延長された収容溝１４が形成され、その底面には収容溝１４の延長方向において傾斜する斜面１５が形成されている。収容溝１４内には軸受部材１６が斜面１５の延長方向に移動に収容されている。軸受部材１６の底面には前記斜面１５の反対方向に傾斜し、その斜面１５と接触する斜面１７が形成されている。
【００１２】
そして、軸受部材１６が収容溝１４の延長方向に移動されることにより、前記斜面１５，１７の作用により、軸受部材１６の図２の上方に向かう突出量が調節される。支持体１１には雌ネジ体２０が固定されている。この雌ネジ体２０の雌ネジ２０１には調節ネジ２１が螺通され、この調節ネジ２１の先端部が軸受部材１６に回転可能に連結されている。そして、調節ネジ２１が回転されることにより、ネジの作用によって軸受部材１６が前記突出量の調整のために収容溝１４の延長方向の一方または他方に，すなわち図２の左右方向に移動される。
【００１３】
図２〜図４に示すように、軸受部材１６の前記被案内部１２１と対向する面（図２においては上面）にはシート状の低摩擦部材３１が貼着されている。この低摩擦部材３１は、支持体１１及び移動体１２を構成する金属よりも摩擦係数が低く（すなわち滑りやすく）、柔軟で、かつ適度の弾性を有する材質が用いられ、例えば、ターカイト（ブサークアンドシャンバン株式会社の登録商標）が用いられている。低摩擦部材３１には油圧ポケットを構成するオイル溝３２が形成され、そのオイル溝３２の一部にはオイル通路３０を介して油圧供給源に接続されたオイル供給孔３３が開口されている。低摩擦部材３１は支持体１１の一部を構成する。
【００１４】
そして、オイル供給孔３３から作動流体としてのオイルが外部に向かって供給されていない場合は、低摩擦部材３１と前記被案内部１２１との間に油圧が作用せず、低摩擦部材３１と前記被案内部１２１が密着状態で接合して、移動体１２は移動不能状態になる。また、オイル供給孔３３から外部に向かってオイルが供給された場合は、オイルの圧力により低摩擦部材３１が弾性変形して低摩擦部材３１と被案内部１２１との間に僅かな厚さ（１マイクロメートル程度）の油膜が生じて低摩擦部材３１に対して被案内部１２１が摺動可能な静圧軸受１３が形成される。この実施例では、被案内部１２１，低摩擦部材３１及び前記油膜によって静圧軸受１３が構成される。また、低摩擦部材３１と被案内部１２１との各対向面が摺動面３１１，１２３を形成する。
【００１５】
なお、図１においては、凹状の案内部１１１によって凸状の被案内部１２１が案内されるようになっているが、この凹凸の関係は逆でもよい。また、静圧軸受１３を構成する低摩擦部材３１が支持体１１側に設けられているが、移動体１２側に設けられてもよく、支持体１１と移動体１２との双方に設けられてもよい。さらに、静圧軸受１３を形成する低摩擦部材３１の数を変更してもよい。要するに、静圧軸受１３を必要とする部分は３箇所には限らず、その必要とする部分に設ければよい。
【００１６】
次に、図５に基づいて静圧軸受１３に対してオイルを供給するための油圧供給機構について説明する。
この油圧供給機構においては、供給手段としての第１，第２油気圧シリンダ４１，４２が設けられている。これらに第１，第２油気圧シリンダ４１，４２は、空圧シリンダ４３と油圧シリンダ４５とが直列に結合されて構成されている。ピストン４６は空圧シリンダ４３と油圧シリンダ４５との双方に共有状態で位置するように設けられ、ピストン４６のヘッド４６１側の一端が空圧シリンダ４３側に、他端が油圧シリンダ４５側に位置している。各油圧シリンダ４５には前記他端の位置を異なる２位置で検出するためのセンサＳ１〜Ｓ４が付設されている。
【００１７】
空圧シリンダ４３のヘッド側室４３１及びロッド側室４３２にはそれぞれ異なる切換バルブ４９，５０が接続されており、この切換バルブ４９，５０により、エアポンプ５１からのエアが、流路Ｐ１〜Ｐ４を介して、両油気圧シリンダ４１，４２の一方の室４３１または４３２に供給されるとともに、他方の室４３２または４３１からエアが大気に放出される状態とに切り換えられる。ヘッド側室４３１と切り換えバルブ４９，５０との間の流路Ｐ２，Ｐ４には調整手段として周知の電空変換器５２が設けられている。
【００１８】
両油圧シリンダ４５には、チェック方向の異なるチェックバルブ５４，５５がそれぞれ接続されている。一方のチェックバルブ５４は油圧シリンダ４５とオイルタンク６０との間に介在されて、オイルタンク６０からのオイルの通過を許容し、逆方向の通過を制止する。他方のチェックバルブ５５は油圧シリンダ４５と静圧軸受１３との間に介在されて、静圧軸受１３に向かうオイルの通過を許容し、逆方向の通過を制止する。
【００１９】
チェックバルブ５４，５５と静圧軸受１３との間にはアキュムレータ６１が接続されるとともに、圧力センサ６２が接続され、さらに安全バルブ６８が接続されている。圧力センサ６２の電気回路には制御手段としてのパーソナルコンピュータ等の制御装置６３が接続されている。制御装置６３は、前記位置検出のためのセンサＳ１〜Ｓ４，圧力センサ６２からの圧力の検出データを入力し、その検出データに基づいて前記切り換えバルブ４９，５０及び電空変換器５２の作動を制御する。
【００２０】
次に、本実施形態の作用を説明する。
図５に示す油圧供給機構の作動停止状態においては、図２〜図４に示すオイル供給孔３３及びオイル溝３２に対してオイルが供給されない。このため、静圧軸受１３も作動停止状態にある。すなわち、この状態では低摩擦部材３１の弾性及び剛性によって移動体１２の被案内部１２１が把持される。従って、支持体１１の摺動面１２３と低摩擦部材３１の摺動面３１１とが面接触による接合状態にあって、移動体１２に対して制動力が付与された状態にあり、移動体１２の移動は抑止される。なお、低摩擦部材３１との摺動面３１１と支持体１１の摺動面１２３との接合圧力は、雌ネジ体２０に対する調節ネジ２１の螺合位置の調整による軸受部材１６の図２における左右方向の位置変更によって調節される。
【００２１】
この状態において、油圧供給機構が作動されると、エアポンプ５１が稼働されるとともに、切換バルブ４９，５０が一方の位置に切換えられ、エアが第１，第２油気圧シリンダ４１，４２における空圧シリンダ４３のロッド側室４３２に供給されて、ピストン４６が図５の下方に後退移動する。このため、オイルタンク６０内のオイルがチェックバルブ５４を介して油圧シリンダ４５内に吸引される。そしてピストン４６がセンサＳ２，Ｓ４で検出される後退限に達すると、制御装置６３の作用により切換バルブ４９，５０が中立の閉鎖位置に切換えられて、エアの送給が停止される。なお、この切換バルブ４９，５０の中立位置への切換えにより、第１，第２油気圧シリンダ４１，４２に対するエアの送給が行なわれない場合は、エアポンプ５１から送出された圧力エアは切換バルブ４９，５０から大気に放出される。
【００２２】
この状態で、移動体１２を移動させるために、静圧軸受１３を稼働状態にするには、一方の油気圧シリンダ（例えば、第１油気圧シリンダ４１）側の切換バルブ４９が一方の開放位置に切換えられる。この切換えにより、図６に示すように、エアポンプ５１からのエアは流路Ｐ２を介して第１油気圧シリンダ４１の空圧シリンダ４３のヘッド側室４３１に供給されるとともに、ロッド側室４３２のエアがバルブ４９から大気に排出される。このため、一方のチェックバルブ５５を介して静圧軸受１３にオイルが圧送される。
【００２３】
従って、オイルが低摩擦部材３１のオイル供給孔３３からオイル溝３２内に供給され、そのオイル溝３２から支持体１１の摺動面１２３と低摩擦部材３１の摺動面３１１との間に供給される。そして、このオイルの圧力により、低摩擦部材３１がわずかに変形して低摩擦部材及び被案内部１２１の摺動面３１１，１２３間に１マイクロメートル程度の薄い油膜が形成される。このため、静圧軸受１３が形成されて、移動体１２がほとんど無負荷で移動できるようになる。従って、移動体１２の移動により、移動体１２上のワーク１００に対して研削加工を施すことができる。
【００２４】
このようにして、第１油気圧シリンダ４１内のオイルが静圧軸受１３側に圧送されて、ピストン４６がセンサＳ１の位置に達すると、一定時間ｔを経て切換バルブ４９が他方の切換位置に切換えられて、流路Ｐ２からのエアの供給が停止されるとともに、流路Ｐ１を経て第１油気圧シリンダ４１のヘッド側室４３１にエアが供給されるとともに、ロッド側室４３２のエアがバルブ４９から排出される。従って、ピストン４６が後退し、油圧シリンダ４５にオイルが吸引される。
【００２５】
なお、制御装置６３からの指令に基づく電空変換器５２の作用により、両油気圧シリンダ４１，４２のピストン４６は静圧軸受１３に対するオイル供給時よりも、オイルタンク６０からのオイル吸引時のほうが高速で移動する。
【００２６】
一方、第１油気圧シリンダ４１のセンサＳ１のオンによる第１油気圧シリンダ４１のピストン４６の後退が開始される前に、切換バルブ５０が一方の開放側に切換えられて、流路Ｐ４を介してエアが第２油気圧シリンダ４２のヘッド側室４３１に送られるとともに、流路Ｐ３を介してロッド側室４３２のエアが切換バルブ５０から排出される。このため、ピストン４６が前進し、その第２油気圧シリンダ４２における油圧シリンダ４５内のオイルがチェックバルブ５５を介して静圧軸受１３に向かって送られる。そして、第２油気圧シリンダ４２のセンサＳ３がオンされると、一定時間ｔを経て、切換えバルブ５０が他方の開放側に切換えられて、流路Ｐ３を介してエアが第２油気圧シリンダ４２のロッド側室４３２に供給されるとともに、ヘッド側室４３１のエアが流路Ｐ４を介して排出される。このため、オイルタンク６０内のオイルが一方のチェックバルブ５４を介して第２油気圧シリンダ４２の油圧シリンダ４５内に吸引される。
【００２７】
一方、第２油気圧シリンダ４２のセンサＳ３がオンされるタイミングで第１油気圧シリンダ４１側の切換えバルブ４９が切り換えられてオイル吸引動作が停止される。引き続き、流路Ｐ２を介して第１油気圧シリンダ４１のヘッド側室４３１にエアが供給されるとともに流路Ｐ１を介してロッド側室４３２のエアが排出される。従って、一方のチェックバルブ５５を介して静圧軸受１３にオイルが供給される。
【００２８】
なお、図６の２点鎖線Ｌで示すように、オイルの圧送開始時及び吸引開始時には、チェックバルブ５４，５５の動作遅れのために、オイルの圧送開始及び吸引開始がセンサＳ１，Ｓ２の検出タイミングよりわずかに遅れるが、この遅れは前記一定時間ｔの数分の１以下あるいは十数分の１以下であるため、装置の動作に支障が生じることはない。
【００２９】
また、一方の油気圧シリンダ４１，４２のオイル吸引終了タイミングを他方の油気圧シリンダ４１，４２のセンサＳ２，Ｓ４のオンよりも早くして、動作を停止したまま待機し、その後の一方の油気圧シリンダ４１，４２の静圧軸受１３に対するオイル供給開始まで待つようにしてもよい。
【００３０】
このように、第１，第２油気圧シリンダ４１，４２内のオイルが交互に、かつ開始時と終了時とを一定時間ｔずつラップさせながら、直線的に移動するピストン４６によって静圧軸受１３に供給される。このため、静圧軸受１３に対して脈動を抑制しながら供給することができる。
【００３１】
そして、これらの場合、油気圧シリンダ４１，４２と静圧軸受１３との間のオイル配管内の圧力変動はアキュムレータ６１によって吸収される。また、圧力が規定値以上に高くなった場合には安全バルブ６８によってこの圧力が逃がされる。
【００３２】
従って、本実施形態では、以下の効果がある。
（１）前記のように、第１，第２油気圧シリンダ４１，４２内のオイルが交互に、かつ開始時と終了時とをラップさせながら、直線的に移動するピストン４６によって供給されるため、オイルを静圧軸受１３に対して脈動を抑制しながら供給することができる。従って、ワークの加工部に伝達される振動をほとんど無くすることができて、加工精度を向上できる。
【００３３】
（２）低摩擦部材３１を弾性変形させることによって油膜が形成されるため、クリアランスにオイルを供給して油膜を形成する従来構成と比較して、油膜が薄く形成される。このため、静圧軸受１３で用いられるオイルの量が少なくて済み、油気圧シリンダ４１，４２，エアポンプ５１，切換えバルブ４９，５０等は小形のものを使用できる。このため、この油圧系統の設置や運用においてコストを低減できる。
【００３４】
（３）静圧軸受１３の油膜が薄く形成されるため、静圧軸受１３の剛性が高い。このため、移動体１２の移動時における安定性が向上し、加工精度のさらなる向上に寄与できる。
【００３５】
（４）前記のように、油圧系統を小形化できるため、同系統からの発熱量を少なくできて、ワークの加工における熱の悪影響を少なくして、加工精度を向上できる。
（５）低摩擦部材３１が摺動面３１１を形成するため、移動体１２の移動における摺動抵抗を小さくできて、移動体１２をスムーズに移動させることができ、高精度加工に寄与できる。
【００３６】
本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、以下の態様で具体化してもよい。
・図７及び図８に示すように、オイル溝３２の形状や位置，オイル供給孔３３の位置等を適宜に変更すること。図７は、オイル溝３２の配置密度が変更され、図８はオイル溝３２が蛇行あるいはジグザグ状に形成されている。
【００３７】
・流体供給手段として、油気圧シリンダ４１，４２に代えて、モータによって回転されて直線移動されるボールネジを用いること。すなわち、ボールネジとピストンとを結合して、ボールネジの進退によりピストンが移動される油圧シリンダを用いること。
【００３８】
・オイルの圧力によって変形される低摩擦部材３１に代えて、支持体１１及び移動体１２の少なくとも一方に低剛性部を設けて、支持体１１及び移動体１２の少なくとも一方がオイルの圧力によって自身の弾性に抗して変形して摺動面１２３，３１１間に油膜が形成されるようにすること。従って、摺動面１２３，３１１間に油膜が形成されていない場合は、前記低剛性部の弾性によって摺動面１２３，３１１が相互に接合される。
【００３９】
・作動流体としてオイルに代えて、エアや水を用いること。
・前記実施形態においては、一方の流路Ｐ２，Ｐ４の電空変換器５２によりエアの流量を調整するようにした。これに対し、調整手段としての電空変換器５２を他方の流路Ｐ１，Ｐ２に設けたり、各流路Ｐ１〜Ｐ４に設けたり、油圧シリンダ４５に対するオイル吸引の速度がオイル圧送の速度より速くなるように、電空変換器５２に代えて流路に流量調節バルブを設けたりすること。
【００４０】
・低摩擦部材３１を移動体１２に設けたり、あるいは支持体１１及び移動体１２の双方に設けたりすること。
・オイル溝３２及びオイル供給孔３３を低摩擦部材３１に設けずに、支持体１１及び移動体１２の本体の金属面に設けること。従って、金属面によって支持体１１と移動体１２との摺動面が形成される。
【００４１】
・支持体１１と移動体１２との双方に対向する低摩擦部材を設けること。従って、摺動面は対向する低摩擦部材の双方に設けられる。
前記実施形態から把握される技術的思想は以下の通りである。
【００４２】
（Ａ）支持体と、その支持体上に流体膜を介して移動可能に支持された移動体とを備え、
前記支持体と移動体との間に流体の圧力が作用していないときには、前記支持体及び移動体の少なくとも一方の弾性により前記支持体及び移動体の摺動面同士を接合させるとともに、摺動面間に流体の圧力が作用したときに、支持体及び移動体の少なくとも一方が前記弾性に抗して変形して前記流体膜が形成されるようにした静圧軸受装置。
【００４３】
（Ｂ）少なくとも一方の摺動面を金属より摩擦抵抗の低い低摩擦部材に設けた前記技術的思想（Ａ）項に記載の静圧軸受装置。
【符号の説明】
【００４４】
１１…支持体、１２…移動体、１３…静圧軸受、３１…低摩擦部材、４１…第１油気圧シリンダ、４２…第２油気圧シリンダ、４３…空圧シリンダ、４５…油圧シリンダ、６３…制御装置。
【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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