(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
転がり案内とすべり案内とを組み合わせからなる工作機械のハイブリッド案内において、
工作機械おける移動体の基台上での直線運動基準となる主たる案内を構成する転がり案内と、前記転がり案内を補完する従たる案内としてのすべり案内と、を備え、
前記すべり案内は、一組の転がり案内の外側で基台に左右両側にそれぞれ設けられたすべり面と、前記すべり面を摺動するスライダを有し移動体に取り付けられたすべり案内ユニットと、からなり、
前記すべり案内は、転がり案内の案内面に対して垂直なすべり案内面を有し、
前記基台と前記すべり案内ユニットの本体部の間に調整ライナを介在し、前記調整ライナの厚さを調整することにより、すべり案内に発生する摩擦力を調整するようにしたことを特徴とする工作機械のハイブリッド案内装置。
【請求項２】
転がり案内とすべり案内とを組み合わせからなる工作機械のハイブリッド案内において、
工作機械おける移動体の基台上での直線運動基準となる主たる案内を構成する転がり案内と、前記転がり案内を補完する従たる案内としてのすべり案内と、を備え、
前記すべり案内は、一組の転がり案内の内側で基台の左右両側にそれぞれ設けられたすべり面と、前記すべり面を摺動するスライダを有し移動体に取り付けられたすべり案内ユニットと、からなり、
前記すべり案内は、転がり案内の案内面に対して垂直なすべり案内面を有し、
前記基台と前記すべり案内ユニットの本体部の間に調整ライナを介在し、前記調整ライナの厚さを調整することにより、すべり案内に発生する摩擦力を調整するようにしたことを特徴とする工作機械のハイブリッド案内装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械のテーブルなどの直線運動を案内する案内装置に係り、特に、案内機構として、すべり案内と転がり案内を組み合わせたハイブリッド案内装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
工作機械において、コラムや、主軸頭、テーブル等の移動体の案内機構に採用されているのは、主としてすべり案内と転がり案内である。
【０００３】
すべり案内は、案内面との接触形式が滑り接触であり、静剛性が高く、またビビリの原因となる振動に対する減衰性が転がり案内に比べて優れている。
【０００４】
他方、転がり案内は、案内面との接触形式が転がり接触となり、振動に対する減衰性は低いが、摩擦抵抗が小さく高速性や運動精度に関しては、すべり案内よりも優れている。要するに、すべり案内と転がり案内は、お互いに他方の長所とするところを短所とし、他方の短所とするところを長所としている。
【０００５】
近年では、すべり案内と転がり案内のそれぞれの特徴を活用するために、すべり案内と転がり案内とを組み合わせたハイブリッド型の案内機構が開発されている。このようなハイブリッド型の案内装置の従来技術としては、例えば、特開平９−１３１６３４号や特開２００１−９６５５に開示されているものを挙げることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来、工作機械の移動体の案内機構に採用されるのは、すべり案内が主流であり、近年では、機械の高速化対する強い要請に応えるため、転がり案内が次第に多く採用される傾向にある。
【０００７】
このような傾向は、この特開平９−１３１６３４号の案内装置をはじめとする従来のハイブリッド型の案内装置も同様であって、すべり案内を主体として減衰性を確保した上で、すべり案内の欠点である浮き上がりを抑え、高速適応性を付加するためすべり案内を補完するものとして転がり案内を使用するというのが基本的な設計上の考え方である。
【０００８】
例えば、上記特開平９−１３１６３４号の案内装置では、主体となる案内はすべり案内であり、転がり案内を従として転がり案内の役割分担の割合を高められるようにするために、転がり案内と移動体との間に油圧シリンダが介在させ、転がり案内の分担割合を高めるときには油圧シリンダに高圧の圧油を供給するようになっている。
【０００９】
しかしながら、すべり案内が主で転がり案内が従であるハイブリッド案内では、転がり案内の分担割合が高まると、油圧シリンダのモーメント剛性が低下して移動体と転がり案内の間の剛性が低下することになり、高速送り時の運動精度の低下につながる。
【００１０】
さらに、転がり案内には、高速性に優れているものの、特有の現象として、ローラまたはボールの出入りによる脈動に起因するウェービングが生じ、転がり案内の比重が高まると、例えば移動体がテーブルであれば周期的に左右にうねりが生じるという問題がある。
【００１１】
従来のハイブリッド案内では、すべり案内特有の浮き上がりを転がり案内を用いて抑制するということは行われているが、ウェービングについては有効な対策が講じられていなかった。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、前記従来技術の有する問題点を解消し、転がり案内の特性である高速性を最大限に生かした上で、ウェービングを抑制し、必要な減衰性を増すことができるようにした工作機械のハイブリッド案内装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明は、転がり案内とすべり案内とを組み合わせからなる工作機械のハイブリッド案内において、工作機械おける移動体の基台上での直線運動基準となる主たる案内を構成する転がり案内と、前記転がり案内を補完する従たる案内としてのすべり案内と、を備え、前記すべり案内は、一組の転がり案内の外側で基台に左右両側にそれぞれ設けられたすべり面と、前記すべり面を摺動するスライダを有し移動体に取り付けられたすべり案内ユニットと、からなり、前記すべり案内は、転がり案内の案内面に対して垂直なすべり案内面を有し、前記基台と前記すべり案内ユニットの本体部の間に調整ライナを介在し、前記調整ライナの厚さを調整することにより、すべり案内に発生する摩擦力を調整するようにしたことを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明は、前記の目的を達成するために、転がり案内とすべり案内とを組み合わせからなる工作機械のハイブリッド案内において、工作機械おける移動体の基台上での直線運動基準となる主たる案内を構成する転がり案内と、前記転がり案内を補完する従たる案内としてのすべり案内と、を備え、前記すべり案内は、一組の転がり案内の内側で基台の左右両側にそれぞれ設けられたすべり面と、前記すべり面を摺動するスライダを有し移動体に取り付けられたすべり案内ユニットと、からなり、前記すべり案内は、転がり案内の案内面に対して垂直なすべり案内面を有し、前記基台と前記すべり案内ユニットの本体部の間に調整ライナを介在し、前記調整ライナの厚さを調整することにより、すべり案内に発生する摩擦力を調整するようにしたことを特徴とするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による工作機械のハイブリッド案内装置の一実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
第１実施形態
図１は、本発明によるハイブリッド案内装置をマシニングセンタのテーブル送りの案内機構に適用した第１の実施の形態を示し、テーブルを移動方向正面から見た図である。
【００１６】
図１において、参照符号１０はベッドを示す。このベッド１０はベース１１上に固定されている。ベッド１０の上には、移動体としてテーブル１２が設置されている。１３は、テーブル１２の送り機構を構成するボールねじであり、ベッド１０の長手方向に延びている。
【００１７】
ベッド１０の上面には、左右両側に一組のガイドレール１４ａ、１４ｂがボールねじ１３と平行に敷設されている。テーブル１２の下面には、転がり案内ユニット１５ａ、１５ｂが取り付けられており、それぞれガイドレール１４ａ、１４ｂに係合するようになっている。この場合、テーブル１２の自重は、転がり案内ユニット１５ａ、１５ｂを介してガイドレール１４ａ、１４ｂにかかるようになっている。転がり案内ユニット１５ａ、１５ｂは図示しないローラを内蔵し、このローラがガイドレール１４ａ、１４ｂを転動する。
【００１８】
本発明のハイブリッド案内装置では、転がり案内が主体の案内としてベット１０上でのテーブル１２の直線運動の基準となる案内面を構成している。この案内面は、ベッド１０の上面と平行である。
【００１９】
上記転がり案内を補完するため、以下のような従たる案内としてのすべり案内が転がり案内の外側に配置されて組み合わされ、本発明のハイブリッド案内装置が構成されている。
テーブル１０の送り方向に向かって左右両側のベッド１０の側面部には、それぞれすべり面１６ａ、１６ｂが形成されており、これらのすべり面１６ａ、１６ｂは、ガイドレール１４ａ、１４ｂと平行に延びるようになっている。転がり案内により構成される主体となる案内面との関係では、この案内面に対してすべり面１６ａ、１６ｂは垂直である。
【００２０】
参照符号１８ａ、１８ｂは、それぞれすべり案内ユニットを示す。すべり案内ユニット１８ａ、１８ｂは、本体部１９ａ、１９ｂと、すべり面１６ａ、１６ｂをそれぞれ摺動するスライダ２０ａ、２０ｂとから構成されている。この実施形態では、本体部１９ａ、１９ｂは、断面Ｌ字形のブロック体で、直角に屈曲した下端部にスライダ２０ａ、２０ｂが固着されている。
【００２１】
このようなすべり案内ユニット１８ａ、１８ｂの本体部１９ａ、１９ｂは、テーブル１２の左右両側面にそれぞれ調整ライナ２２を介してボルト２１を用いて固定されており、テーブル１２の左右両側からベッド１０を挟み込むように取り付けられている。テーブル１２の自重は、すべり面１６ａ、１６ｂかからないため、スライダ２０ａ、２０ｂは、所定の大きさの摩擦力が発生するように、潤滑剤を間に介してすべり面１６ａ、１６ｂに圧接した状態になるように、調整ライナ２２の厚さを調整することですべり面１６ａ、１６ｂへの押圧力を調整し、すべり案内ユニット１８ａ、１８ｂは取り付けられている。なお、本体部１９ａ、１９ｂは、ボルト２１を抜き取ることで、テーブル１２から簡単に取り外すことができる。
【００２２】
図２に示すように、この実施形態では、すべり案内ユニット１８ａ、１８ｂは、テーブル１２の片側側面に２個、両側で都合４個配置されている。この場合、テーブル送り系に適正な減衰性を付与するために、すべり案内ユニット１８ａ、１８ｂの配置数、その本体部１９ａ、１９ｂの幅寸法や、スライダ２０ａ、２０ｂの押付力が設定される。
【００２３】
本実施形態による工作機械のハイブリッド案内装置は、以上のように構成されるものであり、次に、その作用並びに効果について説明する。
【００２４】
工作物に面精度や形状精度が求められる仕上げ加工を行う場合には、図１に示されるように、テーブル１２にすべり案内ユニット１８ａ、１８ｂを取り付けた状態では、転がり案内と滑り案内の両方を持つハイブリッド案内となる。
【００２５】
加工中にテーブル１２が送られるときには、転がり案内ユニット１５ａ、１５ｂのローラがガイドレール１４ａ、１４ｂを転動し、テーブル１２ の直線運動は転がり案内により主として案内される。すべり面１６ａ、１６ｂにはテーブル１２の自重はかからず、後述のように減衰を付加するためのもので、転がり案内の高速性を阻害するものではない。このため、転がり案内の特徴である高速性を活用して早送りに対応することができる。しかも、テーブル１２が運動している間、すべり案内を構成するすべり面１６ａ、１６ｂとスライダ２０ａ、２０ｂとの間には適正な摩擦力が生じ、これにより送り方向の減衰性が増えるので、加工中に生じる切削振動を減衰させることができ、また、転がり案内に生じるテーブルの移動方向に対して左右方向へのウェービングは、すべり案内ユニット１８ａ、１８ｂによって抑制することができるので、必要な工作物に必要な面精度や形状精度を確保することができ、しかも、振動から工具を守り、工具寿命を向上させることが可能となる。
【００２６】
【表１】
0004125037.tif 000002
ここで、表１は、本発明を適用した実機において、テーブル１２を送ったときに測定して得たウェービング特性を示す測定データを示す。比較のために、左側の列は、案内が転がり案内だけのときのうねりの大きさを示す。縦方向というのは、テーブル１２の上下のウェービングを表し、横方向というのは、テーブル１２の左右方向のウェービングを表す。
【００２７】
この表１から明らかに読みとれるように、本実施形態のように、すべり面１６ａ、１６ｂが垂直面のすべり案内を転がり案内と組み合わせることによって、転がり案内に生じる左右方向のウェービングに対して顕著な抑制効果が得られることがわかる。
【００２８】
なお、さらに工作物に高度の面精度や形状精度が要求される加工のように減衰性をより重視する場合には、すべり案内ユニット１８ａ、１８ｂの取付個数を増やしたり、より大きな幅のものに取り替えたり、適宜加工条件に対応させることは容易である。
【００２９】
第２実施形態
次に、図３は、本発明の第２の実施形態によるハイブリッド案内装置を示す。
【００３０】
図１の第１実施形態では、すべり案内は、一組の転がり案内の外側に配置しているのに対して、この第２実施形態は、すべり案内を一組の転がり案内の内側に配置した実施の形態である。その他は、図１と同様であり、共通する構成要素は、同一の参照符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００３１】
この第２実施形態では、テーブル１０の送り方向に向かって左右両側のベッド１０の左右の側部は高く段差があり、この側部に転がり案内のガイドレール１５ａ、１５ｂが敷設されている。このガイドレール１５ａ、１５ｂのそれぞれ内側の垂直な面は、すべり面２４ａ、２４ｂになり、ガイドレール１４ａ、１４ｂと平行に延びている。転がり案内により構成される主体となる案内面との関係では、この案内面に対してすべり面１６ａ、１６ｂは垂直である。
【００３２】
参照符号２６ａ、２６ｂは、それぞれすべり案内ユニットを示す。すべり案内ユニット２６ａ、２６ｂは、本体部２７ａ、２７ｂと、すべり面１６ａ、１６ｂをそれぞれ摺動するスライダ２８ａ、２８ｂとから構成されている点は、第１実施形態と同様である。本体部２７ａ、２７ｂは、テーブル１２の底面に固定され、この状態で、スライダ２８ａ、２８ｂは、所定の大きさの摩擦力が発生するように、潤滑剤を間に介してすべり面１６ａ、１６ｂに圧接した状態になっている。
【００３３】
以上のような第２実施形態によれば、テーブル１２が運動している間、すべり案内を構成するすべり面１６ａ、１６ｂとスライダ２８ａ、２８ｂとの間には適正な摩擦力が生じ、これにより、送り方向の減衰性が増えるので、加工中に生じる切削振動を減衰させることができ、必要な工作物に必要な面精度や形状精度を確保することができる。しかも、転がり案内に生じるテーブルの移動方向に対して左右方向へのウェービングについても、第１実施形態と同様にすべり案内ユニット１８ａ、１８ｂによって抑制することができる。
【００３４】
第３実施形態
次に、図４は、本発明ハイブリッド案内装置を門型工作機械におけるクロスレールとサドルの間の案内に適用した実施の形態である。
【００３５】
図４において、参照符号３０はクロスレールを示し、３２はサドルを示している。門型工作機械にあっては、クロスレール３０は、図示しないコラムに水平に取り付けられている。サドル３２は、本発明を適用したハイブリッド案内装置を案内として、クロスレール３０に対して水平方向に移動可能に配設されている。サドル３２には主軸頭３４が取り付けられている。
【００３６】
クロスレール３０には、上下両側に転がり案内の一組のガイドレール３５ａ、３５ｂが敷設され、クロスレール３０の長手方向、すなわち水平方向に延びている。ガイドレール３５ａ、３５ｂには、それぞれサドル３２に取り付けられた転がり案内ユニット３６ａ、３６ｂが係合している。
【００３７】
サドル３２を水平方向に送るための案内として、第１実施形態のテーブル１２の場合と同様に、転がり案内がサドル３２の直線運動の基準となる主体の案内面を構成し、以下のようなすべり案内が従たる案内として設けられている。
【００３８】
クロスレール３０の上下には、ガイドレール３５ａ、３５ｂと平行に延びるすべり面３７ａ、３７ｂが形成されている。このすべり面３７ａ、３７ｂは、転がり案内の案内面に対して垂直である。すべり案内ユニット３８ａ、３８ｂは、すべり面３７ａ、３７ｂを摺動するスライダ３９ａ、３９ｂと本体部４０ａ、４０ｂを有し、本体部４０ａ、４０ｂは、所定の大きさの摩擦力が発生するように、スライダ３９ａ、３９ｂと潤滑剤を間に介してすべり面３７ａ、３７ｂに圧接した状態になるように、調整ライナ４１ａ、４１ｂを挟んでサドル３２の上下面に取り付けられている。
【００３９】
以上のように、本発明をサドル３２の案内に適用した第３実施形態によれば、サドル３２は、転がり案内を主体の案内として送られるので、転がり案内の高速性を活用することができる。また、サドル３２が移動する間、すべり案内を構成するすべり面３７ａ、３７ｂとスライダ３９ａ、３９ｂとの間には適正な摩擦力が生じ、これにより、送り方向の減衰性が増えるので、加工中に主軸からサドル３２に伝わる切削振動を減衰させることができ、必要な工作物に必要な面精度や形状精度を確保することができる。しかも、すべり案内は、サドル３２の上下方向のウェービングに対して抑制効果を発揮する。
【００４０】
以上、本発明の第３実施形態として、門型工作機械のクロスレール３０とサドル３２の相対運動の案内に本発明のハイブリッド案内を適用した例を挙げて説明したが、この他、クロスレール３０がコラムに対して上下方向に移動する門型工作機械であれば、クロスレール３０の上下方向の運動の案内機構にも、本発明のハイブリッド案内を適用できる。
【００４１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、転がり案内の高速性としての特性を最大限に生かした上で、ウェービングを抑制し、必要な減衰性を増やすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による工作機械のハイブリッド案内装置を示す正面図。
【図２】同実施形態による工作機械のハイブリッド案内装置を示す側面図。
【図３】第２の実施形態による工作機械のハイブリッド案内装置の正面図。
【図４】第３の実施形態による工作機械のハイブリッド案内装置の正面図。
【符号の説明】
１０  ベッド
１１  ベース
１２  テーブル
１３  ボールねじ
１４ａ、１４ｂ  ガイドレール
１５ａ、１５ｂ  転がり案内ユニット
１６ａ、１６ｂ  すべり面
１８ａ、１８ｂ  すべり案内ユニット
２０ａ、２０ｂ  スライダ
２２  調整ライナ
２４ａ、２４ｂ  すべり面
２６ａ、２６ｂ  すべり案内ユニット
２８ａ、２８ｂ  スライダ
３０  クロスレール
３２  サドル
３４  主軸頭
３５ａ、３５ｂ  ガイドレール
３６ａ、３６ｂ  転がり案内ユニット
３７ａ、３７ｂ  すべり面
３８ａ、３８ｂ  すべり案内ユニット
３９ａ、３９ｂ  スライダ
４０ａ、４０ｂ  本体部
４１ａ、４１ｂ  調整ライナ
【図１】
0004125037.tif 000003
【図２】
0004125037.tif 000004
【図３】
0004125037.tif 000005
【図４】
0004125037.tif 000006