(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送りテーブルと、前記送りテーブルを左右の方向に移動させて位置決めするために設けられた少なくとも１個の油圧シリンダと、前記油圧シリンダ内に摺動可能に挿入された少なくとも１個のピストンと、前記送りテーブルの左右への移動方向に対応して前記油圧シリンダ内に前記ピストンによって形成される左右一対の油圧室と、前記左右の油圧室内の作動油の圧力をそれぞれ独立に調節することができる圧力調節機構とを備えていて、
前記左右の油圧室に対する前記圧力調節機構が、それぞれ独立に制御される作動油流入バルブと作動油流出バルブとによって構成されていて、デューティ制御によって開閉駆動されており、
前記油圧室に対する前記作動油流入バルブ及び前記作動油流出バルブのうちの一方のバルブの開弁期間が、他方のバルブの開弁期間と一部において重なると共に、それよりも長くなるように設定することによって、前記左右の油圧室内の圧力をそれぞれ増減させて前記ピストンを左右へ移動させる際に、前記圧力調節機構が前記左右の油圧室に対してそれぞれ圧力調節を行う時期の間に時間差を設け、微小な流量の作動油が前記油圧室へ流入するか或いはそれから流出するようにしたことを特徴とするテーブル送りシステム。
【請求項２】
請求項１において、前記油圧室の一方に対する前記作動油流入バルブのデューティ制御と、前記油圧室の他方に対する前記作動油流出バルブのデューティ制御との間に位相差を設けることによって、それら２つの油圧室に対する圧力調節の時期の間に時間差を発生させることを特徴とするテーブル送りシステム。
【請求項３】
送りテーブルと、前記送りテーブルを左右の方向に移動させて位置決めするために設けられた少なくとも１個の油圧シリンダと、前記油圧シリンダ内に摺動可能に挿入された少なくとも１個のピストンと、前記送りテーブルの左右への移動方向に対応して前記油圧シリンダ内に前記ピストンによって形成される左右一対の油圧室と、左側の前記油圧室に対して共に接続された左送り用流出バルブ及び右送り用流入バルブと、右側の前記油圧室に対して共に接続された左送り用流入バルブ及び右送り用流出バルブと、前記右送り用流入バルブ及び前記左送り用流入バルブへ加圧された作動油を供給する手段と、前記左送り用流出バルブ及び前記右送り用流出バルブから排出される作動油を受け入れる手段と、前記一対の油圧室内の作動油の圧力をそれぞれ独立に制御するためにパルス列信号を発生して複数個の前記バルブをデューティ制御することにより、それらを開弁又は閉弁させる制御手段とを備えていて、
前記送りテーブルを左方向へ移動させるときに、前記制御手段が発生するパルス列信号によって、前記右送り用流出バルブが開弁作動されると共に前記左送り用流入バルブがそれよりも長時間で且つ実質的に同位相において開弁作動され、更にそれらと同時に前記右送り用流入バルブが開弁作動されると共に前記左送り用流出バルブがそれよりも長時間で且つ実質的に同位相において開弁作動される一方、前記送りテーブルを右方向へ移動させるときに、前記制御手段が発生するパルス列信号によって、前記左送り用流出バルブが開弁作動されると共に前記右送り用流入バルブがそれよりも長時間で且つ実質的に同位相において開弁作動され、更にそれらと同時に前記左送り用流入バルブが開弁作動されると共に前記右送り用流出バルブがそれよりも長時間で且つ実質的に同位相において開弁作動されるように構成されていることを特徴とするテーブル送りシステム。
【請求項４】
請求項３において、前記送りテーブルを左方向へ移動させるときに、前記右送り用流出バルブの開弁期間が前記左送り用流入バルブの開弁期間の中間とされ、更に前記右送り用流入バルブの開弁期間が前記左送り用流出バルブの開弁期間の中間とされる一方、前記送りテーブルを右方向へ移動させるときに、前記左送り用流出バルブの開弁期間が前記右送り用流入バルブの開弁期間の中間とされ、更に前記左送り用流入バルブの開弁期間が前記右送り用流出バルブの開弁期間の中間とされることを特徴とするテーブル送りシステム。
【請求項５】
送りテーブルと、前記送りテーブルを左右の方向に移動させて位置決めするために設けられた少なくとも１個の油圧シリンダと、前記油圧シリンダ内に摺動可能に挿入された少なくとも１個のピストンと、前記送りテーブルの左右への移動方向に対応して前記油圧シリンダ内に前記ピストンによって形成される左右一対の油圧室と、左側の前記油圧室に対して共に接続された左送り用流出バルブ及び右送り用流入バルブと、右側の前記油圧室に対して共に接続された左送り用流入バルブ及び右送り用流出バルブと、前記右送り用流入バルブ及び前記左送り用流入バルブへ加圧された作動油を供給する手段と、前記左送り用流出バルブ及び前記右送り用流出バルブから排出される作動油を受け入れる手段と、前記一対の油圧室内の作動油の圧力をそれぞれ独立に制御するためにパルス列信号を発生して複数個の前記バルブをデューティ制御することにより、それらを開弁又は閉弁させる制御手段とを備えていて、
前記送りテーブルを左方向へ移動させるときに、前記制御手段が発生するパルス列信号によって、前記右送り用流出バルブが開弁作動されると共に前記左送り用流入バルブがそれよりも長時間で且つ実質的に同位相において開弁作動され、更にそれらと逆位相において同時に前記右送り用流入バルブが開弁作動されると共に前記左送り用流出バルブがそれよりも長時間で且つ実質的に同位相において開弁作動される一方、前記送りテーブルを右方向へ移動させるときに、前記制御手段が発生するパルス列信号によって、前記左送り用流出バルブが開弁作動されると共に前記右送り用流入バルブがそれよりも長時間で且つ実質的に同位相において開弁作動され、更にそれらと逆位相において同時に前記左送り用流入バルブが開弁作動されると共に前記右送り用流出バルブがそれよりも長時間で且つ実質的に同位相において開弁作動されるように構成されていることを特徴とするテーブル送りシステム。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかにおいて、前記油圧シリンダが左右一対のものからなり、左右の油圧シリンダにそれぞれ挿入された一対のピストンのピストンロッドの各先端が、前記送りテーブルに連結されたテーブル駆動片を挟んで対向する形で、左右から前記テーブル駆動片に対して接触していることを特徴とするテーブル送りシステム。
【請求項７】
請求項６において、前記ピストンロッドの各先端が、前記テーブル駆動片に対して左右から点接触をしていることを特徴とするテーブル送りシステム。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかにおいて、前記バルブの少なくとも１つが前記油圧シリンダのシリンダブロックと一体化されていて、前記バルブと前記油圧シリンダ内の前記油圧室とを接続する作動油の流路が前記シリンダブロック内に形成されていることを特徴とするテーブル送りシステム。
【請求項９】
請求項１ないし７のいずれかにおいて、前記油圧シリンダと、その中に挿入されている前記ピストンとの間の隙間を密封するシール手段としてのＯリングが廃止されていることを特徴とするテーブル送りシステム。
【請求項１０】
請求項１ないし７のいずれかにおいて、前記バルブと前記油圧シリンダ内の前記油圧室とを接続する作動油の流路の継ぎ目を密封する部分のシール手段としてのＯリングが廃止されて、その代わりにメタルシールが使用されていることを特徴とするテーブル送りシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械における送りテーブルを移動させて位置決めをするためのテーブル送りシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
工作機械において送りテーブルを移動させて位置決めするためのテーブル送りシステムは、現状ではサーボモータとボールネジを組み合わせた数値制御（ＮＣ制御）による電動式のものが殆どである。切削、研削加工等の高精度、高出力、高剛性が必要とされる場合には、テーブル送りシステムは大規模で複雑な、且つ高価なものとなる。また、精密加工の分野において鏡面加工を行う場合には、指令値による送りマークが加工面に転写されてしまうので、鏡面としての性能が損なわれるという問題がある。
【０００３】
これに対して、油圧式のテーブル送りシステムは小型で、高出力でありながら簡素な構造とすることも可能である。しかし、エネルギー伝達媒体が作動油のような液体であって、液体が僅かな圧縮性と比較的大きい粘性を有するため、一般的に高い応答性が要求される数値制御における作動伝達媒体として適していない。従って、現在では高精度の送りを必要とするシステムには、油圧式のテーブル送りシステムは適用されない。特に、作動が高速で、且つミクロンオーダーの高精度の加工を必要とする工作機械のテーブル送りシステムにおいては殆ど使用されていない。
【０００４】
しかし、油圧シリンダを精密加工用のテーブル送りシステムへ適用することを試みた数少ない例の１つとして、特開平８−１５０５２７号公報に記載されたものがある。この例では、鏡面加工における加工面への送りマークの転写を防止する手段として、油圧シリンダにピストンロッドを支持する静圧軸受を組み合わせると共に、ピストンロッドと送りテーブルとの間に静圧カップリングを介在させることにより、テーブルを滑らかに移動させて、油圧の脈動やピストン軸のふらつきによる送りマークの発生を防止している。但し、ピストンの送り制御方式は従来から行われている比例弁等による流量制御であるため、この従来技術によっては、滑らかな送りを実現することができるものの、高い位置決め精度は得られないという制御性の問題がある。
【０００５】
制御性を高めるための従来技術として、空気圧を利用したテーブル送りシステムが特開昭５８−８２６４３号公報に記載されている。これはコンピュータによって制御し易いＯＮ−ＯＦＦバルブにより送りテーブルをパルス駆動して、高精度の送りを達成しようとするものである。しかし、このシステムでは位置決め精度が高くなっても送り波形がステップ状（階段状）になるため、加工面に送りマークが現れるという問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来技術における前述のような問題に対処して、新規な手段によってそれらの問題を解消し、コンピュータによる制御性が良いパルス駆動によって高精度の送りを実現しながらも、鏡面加工のための滑らかな動きをも可能にするような、工作機械用のテーブル送りシステムを低コストで提供することを第１の目的としている。
【０００７】
具体的に、本発明は、テーブル送りシステムを作動させる油圧シリンダへの作動油の流入量を微小化することによって、送り速度及び分解能の制御範囲の幅を拡げることを第２の目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記の課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の請求項１に記載されたテーブル送りシステムを提供する。
【０００９】
このテーブル送りシステムにおいては、工作機械の送りテーブルの左右への移動方向に対応して少なくとも１個の油圧シリンダ内に左右一対の油圧室が形成され、それらの油圧室内の作動油の圧力をそれぞれ独立に調節することができる圧力調節機構が設けられる。そして、このテーブル送りシステムの特徴は、圧力調節機構によって左右の油圧室内の圧力を独立に増減させて、その圧力差によってピストンを左右へ移動させる際に、圧力調節機構が左右の油圧室に対してそれぞれ圧力調節を行う時期の間に時間差を設けた点にある。
【００１０】
このように、油圧シリンダの左右の油圧室に対してそれぞれ圧力調節を行う時期の間に時間差を設けることにより、一方の油圧室の圧力が上昇したときに他方の油圧室の圧力が同時に減少されないので、ピストンは両油圧室の圧力が平衡状態となる位置までまず移動する。その後、他方の油圧室の圧力が減少したときに、ピストンは、その減少した圧力と一方の油圧室の圧力が平衡状態となる位置まで移動する。このように時間差をもって行われる左右の油圧室の増圧、減圧に応じて、ピストンは僅かづつ、滑らかに移動するのである。従って、最短開閉時間が長い通常の電磁バルブのような圧力調節機構を使用しても、その最小開弁時間よりも短い期間だけ開弁したのと同じ結果が得られるから、構成が簡単で安価なシステムによって高度の制御性が得られる。また、通常の電磁バルブのような圧力調節機構によって油圧シリンダへの作動油の流入量を微小化することができるので、簡単に高精度の位置決めを行うことができ、送り速度及び分解能の制御範囲の幅を拡げることができる。
【００１１】
このテーブル送りシステムは、近年は殆ど使用されていない油圧を利用するものであるが、圧力調節機構を構成するバルブはパルス列信号によってデューティ制御することによりディジタルシステムとすることができるので、コンピュータによる制御性も良く、前述のように最小開弁時間が非常に短いバルブを使用した場合と同様な結果が得られることから、高精度の送りを容易に且つ低コストにおいて実現することができる。また、このテーブル送りシステムは従来の電動式のディジタルシステムと違って油圧を利用しているので、作動油の僅かな圧縮性によって移動変位の段差が丸みを帯びて滑らかな動きが得られるため、旋削やドリル加工において刃具への急激な負荷変動が低減する。更に、油圧システムの利点として減衰性が高いため、ビビリマークの発生を防止することができるという効果もある。
【００１２】
このテーブル送りシステムは、圧力調節機構によって左右の油圧室に対してそれぞれ圧力調節を行う時期の間に時間差を設けることを特徴とするが、その一つの態様として、油圧室の一方に対する作動油流入バルブのデューティ制御と、油圧室の他方に対する作動油流出バルブのデューティ制御との間に位相差を設けることができる。最も顕著なものとして両者を逆位相とする場合には、油圧室の一方に脈動的に作動油が流入して、そのままではテーブルの移動が脈動的になる場合でも、油圧室の他方に対して逆位相の脈動として作動油を流出させることにより脈動の波が打ち消されるので、ピストン及び送りテーブルには直線に近い滑らかな移動、変位が与えられる。
【００１３】
また、同一の油圧室に対して設けられた作動油流入バルブ及び作動油流出バルブのうちの一方のバルブが油圧シリンダの油圧室に対して開弁する開弁期間が、他方のバルブがその油圧室に対して開弁する開弁期間と一部において重なると共に、それよりも長くなるように設定することによって、その油圧室の圧力調整量が相殺される結果、有効な開弁期間は２つのバルブの開弁期間の差だけの短い期間となる。そのため、最短開閉時間が比較的長い通常の安価なバルブであっても、それらによって構成される圧力調節機構は十分に高い精度と高い応答速度を有するものとなる。
【００１４】
本発明は、前記の課題を解決するためのより具体的な手段として、特許請求の範囲の請求項３及び５に記載されたテーブル送りシステムを提供する。
【００１５】
このテーブル送りシステムにおいては、工作機械の送りテーブルの左右への移動方向に対応して少なくとも１個の油圧シリンダ内に左右一対の油圧室が形成されていると共に、左側の油圧室に対して左送り用流出バルブ及び右送り用流入バルブと、右側の油圧室に対して左送り用流入バルブ及び右送り用流出バルブという、それぞれ対になったバルブが各油圧室に接続されている。そして、一対の油圧室内の作動油の圧力をそれぞれ独立に制御するために制御手段が設けられて、パルス列信号を発生して４個のバルブをデューティ制御することにより、それらを開弁又は閉弁させるようになっている。
【００１６】
従って、このテーブル送りシステムによれば、制御手段によって４個のバルブのそれぞれにパルス列信号を供給し、それらをデューティ制御して開閉させることにより、２つの油圧室に任意の大きさの圧力を加えることができる。それによって２つの油圧室の間の圧力差の大きさを自由に制御することができるから、圧力差によって移動するピストンと送りテーブルを任意の位置まで移動させて停止させることができる。これらのバルブとして最短開閉時間が長い通常の電磁バルブを使用しても、最短開閉時間の短い電磁バルブを使用したのと同じ効果が得られるので、構成が簡単で安価なシステムによって高度の制御性が得られる。また、容易に高精度の位置決めを行うことができ、送り速度及び分解能の制御範囲の幅を拡げることができる。
【００１７】
更に具体的に、本発明のテーブル送りシステムにおいては、油圧シリンダを左右一対のものとすると共に、左右の油圧シリンダのピストンのピストンロッドの各先端が、送りテーブルに連結されたテーブル駆動片を挟んで対向するように、左右からテーブル駆動片に対して接触させる構造とすることができる。それによって、各ピストンのピストンロッドはテーブル駆動片を押して送りテーブルを移動させることができるが、ピストンロッドとテーブル駆動片が送り方向と異なる方向に連動することはないから、重量や熱膨張等によってピストンロッドが送り方向と異なる方向の力を受けることがない。ピストンロッドの各先端を丸めるというような方法で、それがテーブル駆動片に対して左右から接触する部分を点接触にすると、この効果がより確実になる。
【００１８】
従って、油圧シリンダとピストンとの間の隙間を非常に小さくしてもピストンの摺動が妨げられないから、通常はこの隙間を密封する目的で設けられることが多いゴム等からなるＯリングを廃止することができる。Ｏリングを使用しないので、油圧シリンダの油圧室が弾力性を帯びることがなく、油圧式のテーブル送りシステムでありながら制御に対する応答性が高くなる。また、バルブを油圧シリンダのシリンダブロックと一体化して、バルブと油圧シリンダ内の油圧室とを接続する作動油の流路をシリンダブロック内に形成すると流路の剛性が高くなるので、これも制御の応答性を高める要因となる。同じ理由から、バルブと油圧シリンダ内の油圧室とを接続する作動油の流路の継ぎ目を密封する部分に使用されるＯリングを廃止して、代わりにメタルシールを使用することが望ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の第１実施例として、図１に油圧式のテーブル送りシステムの実施例を示す。このシステムは、片ロッド型で複動式の油圧シリンダ５に対して４個のＯＮ−ＯＦＦバルブ１，２，３，４を配置して、それらによって送りテーブル８を駆動して移動させるものである。送りテーブル８はピストンロッド７に取り付けられ、ピストンロッド７はピストン６に連結されている。従って、ピストン６はバルブ１〜４の作動によって生じる油圧シリンダ５内の左右一対の油圧室１４，１５における圧力変化により左右に移動する。
【００２０】
油圧シリンダ５内のピストン６の左側の油圧室１４は、テーブル８を左側へ送るための左送り用流出バルブ１と、テーブル８を右側へ送るための右送り用流入バルブ２に接続されている。それらのバルブと対称的に、油圧シリンダ５の右側の油圧室１５は、左送り用流入バルブ３と、右送り用流出バルブ４に接続されている。右送り用流入バルブ２及び左送り用流入バルブ３は、開弁したときに油圧ポンプ９から供給される作動油を油圧シリンダ５内へ送る一方、左送り用流出バルブ１及び右送り用流出バルブ４は、開弁したときに油圧シリンダ５内の作動油をタンク１３へ排出させる。
【００２１】
送りテーブル８を図１において右方向へ変位ｙだけ移動させる場合、デューティ制御を行うために、全てのバルブ１〜４が閉じている図１に示すような初期状態から、次の表１に示す「ステップ送り」のパルス列信号をバルブ１〜４に印加する。それによって図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、右送り用流入バルブ２及び右送り用流出バルブ４を同時に同位相において開閉させることにより、送りテーブル８は図３に破線によって示すように段階的に移動する。これが「ステップ送り」である。実測したステップ送りによる移動の様子を図４に示す。これによって、ミクロンオーダーの移動を達成することができる。ステップ送りとは言っても、油圧式のシステムであるから各段の角は丸味を帯びており、旋削やドリル加工において刃具への急激な負荷変動が低減する。また油圧システムの利点として減衰性が高いため、ビビリマークの発生を防止することができる。
【００２２】
【表１】
0004178736.tif 000002
【００２３】
同様に、送りテーブル８を図１において左方向へ移動させる場合は、左送り用流出バルブ１と左送り用流入バルブ３に対して同時に、前述の場合と同様な同位相のパルス信号を与える。それによってバルブ１及び３が開閉動作を繰り返すことにより、ピストン６と送りテーブル８は与えられたパルス数に応じた距離だけ段階的に「ステップ送り」によって左方向へ移動することになる。なお、図１において、１０はリリーフ弁、１１はパルス列信号を発生させる制御手段としてのコンピュータ、１２は信号を増幅するアンプを示している。
【００２４】
次に、図１に示す第１実施例のシステムにおいて、このような階段状のステップ送りを滑らかな動きに変える制御方法について説明する。図５に示すように、右送り用流入バルブ２及び右送り用流出バルブ４に印加するパルス列信号を、相互に１８０°だけ位相をずらして逆位相として印加することにより、デューティ制御を行って、表１に示す「滑らか送り」のモードにすると、図３に実線で示すように、直線に近い滑らかな送りが実現する。
【００２５】
油圧シリンダ５に対する流入側のバルブの開弁時期と流出側のバルブの開弁時期とを同位相としたステップ送りの場合と、逆位相とした滑らか送りの場合のそれぞれについて、実測したテーブル送りの様子を図６に示す。（ａ）は同位相の場合で、（ｂ）は１８０°の位相差を与えた逆位相の場合である。（ａ）の場合はステップ送りとは言っても角張った階段状にならないのは、液体の作動油に僅かな圧縮性があるためである。また、（ｂ）の場合に変動が小さくて直線に近い滑らかな送りになるのは、油圧シリンダ５内のピストン６の両側の油圧室１４，１５に刻々と変化しながら作用する圧力の間の圧力差が（ａ）の場合よりも小さくなるためである。但し、（ｂ）の場合にも滑らかな送りを実現するためには一定の最適条件が存在するから、それに適合させることが好ましい。
【００２６】
デューティ比（１周期の時間に対するＯＮ時間の割合）、位相差（バルブ２に対するバルブ４の位相、又はバルブ１に対するバルブ３の位相）が滑らかさの実現に及ぼす影響の程度を図７に示す。図７は、シミュレーションのパラメータである位相差θを０°，４５°，９０°，１３５°，１８０°のそれぞれに変化させたときに、デューティ比（％）に対して滑らかさδ（μｍ）がどのように変化するかということを示している。図７から、デューティ比が５０％で、位相差が１８０°であるときに最も高い（値の小さい）滑らかさが得られることが判る。なお、このように位相差を与えた時に送り速度が殆ど変化しないことも確認している。また、図７に示す滑らかさδの定義は図８に示されている。即ち、図８に示す曲線は図６（ａ）に示す曲線と同様なものであるが、その上下に接する２本の直線の間の、縦軸方向における間隔の大きさを「滑らかさδ」と定義している。
【００２７】
このようなシステムにおいて滑らかな送りを実現するための他の手段として、パルス列信号を可能な限度まで微細化するという高度のデューティ制御を行うことも考えられる。それによって階段状の部分の幅を小さくすることができる。しかし、この方法を実行するとテーブル８の送り速度が遅くなるので、それを補うために数μsec オーダー以下の高速で開閉することができるＯＮ−ＯＦＦバルブが必要になる。従って、現状ではこの方法を実施することは不可能に近いし、もし実施しても本発明の目的とする低コストという点に反するものとなる。このように、第１実施例の特に滑らか送りによれば、簡単なシステム構成と制御方法によって、コンピュータを用いて制御し易いディジタルシステムでありながら、アナログシステムのような滑らかな送りを実現することがきる。
【００２８】
第１実施例のシステム及び制御方法によって滑らか送りを実行すれば、滑らかで安定な切削の送りが実現するため、旋削加工において不安定な送りマークが発生するのを防止して、質の高い鏡面加工が可能になる。また、工具に急激に大きな負荷が作用するのを防止するので工具の寿命も長くなる。これと反対に、階段状のステップ送りを切削加工に適用した場合は、一般に振動切削の効果により工具に作用する負荷が軽減されるので、マイクロ加工における刃具折損対策として有効で、切り屑処理のために切り屑を任意の長さに分断することができる。このような振動加工を特別の付加機構を設けないで簡単に実現することができることは、コストの面から非常に大きなメリットである。特に、第１実施例によって得られる滑らかさは、従来のディジタル送りシステムにおいて分解能を高めた場合の送りのように、エッジが角形の階段状の波形とはならないで、図６の（ａ）及び（ｂ）に見られるように、エッジが丸くなった送り波形となるため、加工時のテーブル送りによって発生する刃具とワークの間の衝撃力はきわめて小さなものとなる。
【００２９】
次に、図１に示した第１実施例のテーブル送りシステムにおける送り速度と送り分解能との相関関係について説明する。ここで左送り用流出バルブ１と油圧シリンダ５との接続部分の模式図を図９に示す。図９において、左送り用流出バルブ１のオリフィス径をφｄ（ｍｍ）、油圧シリンダ５の内径をφＤ（ｍｍ）、油圧シリンダ５内へ流入する作動油の流量をＱとする。また、バルブ１は最短開閉時間が１ｍｓの応答性（或いは応答速度）を有するものとする。バルブ１の開弁時間をＴON（ｍｓ）とする共に、閉弁時間をＴOFF （ｍｓ）とすると、分解能Ｒ（μｍ）は次の式１によって示される。
Ｒ＝ＴON・Ａ      …（１）
ここで、Ａは設計諸元によって決まる値であって、
Ａ＝４・Ｑ（ｄ）／πＤ2     …（２）
である。
【００３０】
そして、このようにして算出される分解能Ｒの値に応じて、送り速度Ｖは、
0004178736.tif 000003
として与えられる。
【００３１】
従って、式（３）におけるＴOFF とＴONにそれぞれ１ｍｓを代入すると、送り速度Ｖと分解能Ｒとの関係は、図１０の線図に破線で示した勾配が３０の直線によって表されるような関係であることが判る。ここで、バルブ１と油圧シリンダ５の設計仕様（諸元）を決定すると式１上のＡの値が決まる。最小分解能はＴONが最小の時に得られるから、その値はＡと一致する。一方、最大送り速度は式３より、ＴOFF ／ＴONの値が０に近い時に、即ち、バルブ１が開き放しに近い状態で６０Ａとなる。
【００３２】
以上の関係を図示すると、図１０の線図に示す矢印線のようになる。図１０における２つの矢印線は、分解能重視で設計した場合と、送り速度重視で設計した場合の例をそれぞれ示している。いずれの場合も分解能Ｒを高めると横方向の直線に限りなく近づいて行くがそれを越えることはできない。
【００３３】
このシステムによるテーブル８の最高送り速度及び最高分解能はバルブの応答性（最短開閉時間）に依存する。また、設計仕様による値Ａを決定すると、送り速度Ｖ及び分解能Ｒの変更は図１０に例示したような２つの矢印線の範囲内に限られることになる。
【００３４】
前述の送り速度重視（優先）の場合は、大流量のバルブを配置すると共に、油圧シリンダの直径を小さくする設計仕様となる。この仕様では、先に述べた関係式から明らかなように、非常に高速の応答速度を有するバルブを使用しなければ高い分解能を実現することができない。また、他の方法として、微小流量のバルブをそれぞれのバルブに追加することも考えられるが、バルブの数が全部で８個にもなるので、多数のバルブを取り付ける送りテーブルの寸法が大きくなることや、制御が複雑になるという問題が生じる。
【００３５】
これらの問題を解決することができるものとして、前述のような４個のバルブ１〜４を同時に制御するようにした場合を本発明の第２実施例として説明する。第２実施例においては、例えばピストン６を図１において右方向へ移動させる場合に、前述の第１実施例においてはその時期に実質的に機能していない左送り用流出バルブ１と左送り用流入バルブ３へも、次の表２に示すタイミングにおいて通電する。それによってバルブ１及びバルブ３が開弁することにより、右送り用流入バルブ２及び右送り用流出バルブ４の開弁による効果の一部を打ち消すような作用が生じるので、バルブ２及び４を駆動するためのパルスの幅（開弁時間）を非常に小さくしなくても、実質的に左側の油圧室１４内へ流入する作動油の流量を、バルブ１を最小開弁時間よりも短い時間だけ開弁した場合と同じように微小な流量とすることができる。
【００３６】
【表２】
0004178736.tif 000004
【００３７】
具体的に、最小開弁時間以下の短い開弁時間によって得られる微小な流量を通常の応答速度を有するバルブによって実現するには、バルブ２及び４のＯＮ−ＯＦＦ周期をバルブの最小開弁時間の２倍或いはそれ以上の一定値とすると共に、バルブ１及び３の開弁時間を最小開弁時間以上において変化させるとよい。バルブの最小開弁時間によって得られる流量以上の比較的大きな流量は、従来通りバルブ２及び４のみの作動によって得られる。バルブ２及び４の作動タイミングに対するバルブ１及び３の作動タイミングは、次の表３の右側に示すように、バルブ２及び４の作動タイミングの丁度中間になるようにした時に、表３の左側に例示したように後（又は前）へ偏らせた場合よりも、滑らかさの点でより優れた結果が得られる。
【００３８】
【表３】
0004178736.tif 000005
【００３９】
第２実施例の変形として、流入側に２個のバルブを設けると共に、流出側には通常のバルブを１個だけ設けることにより、合計３個のバルブを制御する３バルブ制御のシステムも考えられる。しかし、ピストン６の左右両側の流量のバランスをとる必要があるので、前述の４個のバルブを全て制御する４バルブ制御の方が、位置決め精度、或いは外力に対する安定性等の点において優れている。
【００４０】
第２実施例の制御により、油圧シリンダ５内の左右一対の油圧室１４，１５に対して、バルブ単体の応答性（最小開弁時間）を越える微小流量を実現することができるので、高い分解能と高い送り速度の両面を兼ね備えたテーブル送りが可能となる。つまり、高い送り速度が求められる場合には、第１実施例のように２つのバルブのみの開閉駆動を行い、高い分解能を求められる場合には、４つのバルブの開閉駆動を組み合わせて行えば良い。本発明においては、パルス信号によって全てのバルブの制御を行うことができるので、デジタル制御の特色としての制御性の良さをも備えている。
【００４１】
また、第１実施例について述べたように、複数個のバルブの一部を逆位相において駆動することによって、図６（ｂ）に示したように（ａ）の場合よりも高度の滑らかさが得られることは第２実施例においても同じであって、次の表４の右側に示したように、バルブ２とバルブ４との作動タイミングを逆位相にすると共に、バルブ１とバルブ３との作動タイミングも逆位相とすると、表４の左側に示した同位相の場合（表３の左側と同じ）よりも送りが一層滑らかになる。
【００４２】
【表４】
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【００４３】
次に本発明の第３実施例について説明する。従来の油圧シリンダにおいては、シリンダとピストンの間の摺動面に作動油の漏れを防ぐためのＯリングを挿入している。また、制御弁も通常は油圧シリンダとは別体になっているので、配管によって油圧シリンダに接続される。しかし、ピストン駆動の高い応答性を実現しようとする場合には、Ｏリングのような弾性要素や長い油圧配管は大きな阻害要因となる。第３実施例は前述の各実施例のような油圧式のテーブル送りシステムに使用される油圧シリンダの細部構造に関するもので、高い制御応答性を実現するために、Ｏリングのような弾性要素や配管等を廃止した点に特徴がある。
【００４４】
前述のようなテーブル送りシステムにおいては、ＯＮ−ＯＦＦバルブ１〜４の高速のパルス駆動によって、高い応答性や高い分解能、高速で滑らかな送り等を実現することができるが、その性能を十分に発揮させるためには、それらのバルブと油圧シリンダとを接続する部分において、ゴム製のＯリングや弾性変形をする配管のような弾性要素を廃止することが望ましい。Ｏリングを廃止する代わりに用いられるものとしては、メカニカルシールや外部の空気圧力による加圧手段等がある。しかし、それらを用いると油圧シリンダの構造が複雑になるし、部品点数も増加してコスト高になるという問題がある。
【００４５】
そこで、Ｏリングを廃止するための簡単な手段として、油圧シリンダのピストンとシリンダとの間の隙間を小さくする共に、摺動面の長さを可及的に長くしてシール性を高めるという方法が考えられる。
【００４６】
この方法を図１１に例示した従来のテーブル送りシステムに適用する場合は、ピストンロッド１６の両端に取り付けられた一対のピストン６ａ，６ｂを、左右一対の油圧シリンダ５ａ，５ｂの中へ数ミクロン以下の小さい隙間を介して摺動可能に嵌合させる必要がある。この場合、２つの油圧シリンダ５ａ，５ｂと２つのピストン６ａ，６ｂの中心軸線を完全に一致させないと、ピストン６ａ，６ｂが油圧シリンダ５ａ，５ｂの中を滑らかに摺動することができないから、２つの油圧シリンダ５ａ，５ｂと、それらに挿入される２つのピストン６ａ，６ｂと、それらに一体化されているピストンロッド１６と、それらと一体化されて平行に移動する送りテーブル８等の全てに高精度の加工が必要になるので、このシステムの製作や組み付けには非常な困難が伴うし、コストも高くなる。
【００４７】
本発明の第３実施例のシステム構成を図１２に示す。送りテーブル８はそれと一体化された幅の狭い厚板状のテーブル駆動片１７を備えている。テーブル駆動片１７は、その両側のピストン６ａ，６ｂに押されて送りテーブル８と共に移動することができる。この場合、テーブル駆動片１７と両側のピストン６ａ，６ｂのピストンロッド１８及び１９とは接触しているが一体化してはいない。送りテーブル８が例えば右へ移動するときは、左側の油圧シリンダ５ａ内の油圧室の圧力が右側の油圧シリンダ５ｂ内の油圧室の圧力よりも高くなっていて、左側のピストン６ａが常にテーブル駆動片１７を介して右側のピストン６ｂを押しているため、これら３つの部品は一体でなくても相互に離れることはない。
【００４８】
送りテーブル８の停止時においては、左右の油圧シリンダ５ａ，５ｂの流出バルブ１，４を同時に閉じるか、或いは流出バルブ１，４に対して流入バルブ２，３を遅らせて閉じることによって、左右のピストン６ａ，６ｂがテーブル駆動片１７を挟んで互いに押し合っている状態を維持させることができる。
【００４９】
第３実施例の構造によれば、図１１に示した従来例とは違って、送りテーブル８の重量によってピストンロッド１８，１９に歪みが生じたり、温度の変化によって送りテーブル８からピストン６ａ，６ｂまでの部分に熱膨張歪みが生じる恐れがない。従って、油圧シリンダ５ａ，５ｂに対するピストン６ａ，６ｂの円滑な摺動を妨げる要因がないので、それらの摺動部分の隙間を非常に小さくして、Ｏリングを不要とすることができる。また、流出バルブ１〜４はそれぞれが関連する油圧シリンダ５ａ又は５ｂと一体的に設けることにより、左右の油圧管路２０，２１の長さを短縮すると共に剛性を高めて、配管の弾性変形による問題を解消することができる。
【００５０】
図１２に示す第３実施例のシステム構成を更に具体的なものとした、小型テーブル送りシステムの実施例を図１３の（ａ）及び（ｂ）に示す。この例では、ピストンロッド１８及び１９の先端を丸めてテーブル駆動片１７との接触部を点接触としている。それによって、左右の油圧シリンダ５ａ，５ｂとピストン６ａ，６ｂの対のそれぞれの中心軸線が相対的に僅かに傾斜していたり、送りテーブル８及びテーブル駆動片１７等が本来あるべき位置に対して傾斜していても、それらの傾斜の影響はこの機構によって問題なく相殺され、ピストン６ａ，６ｂや送りテーブル８の移動に支障が生じない。
【００５１】
更に、図１３に示すテーブル送りシステムにおいては、高い応答性を得るために、通常はピストン６ａ，６ｂに設けるＯリングを廃止する共に、油圧シリンダ５ａ，５ｂとバルブ１〜４を接続する配管をも廃止している。そのためにバルブ１〜４を左右のシリンダブロック２２，２３の中に埋め込むように直接に取り付けて、例えば、左側の油圧シリンダ５ａに関連するバルブ１及び２のためにシリンダブロック２２内に形成された剛性の高い流路２４，２５の長さを、最少限度まで短くしている。
【００５２】
また、シリンダブロック２２に対するバルブ１の取付部には弾性のあるＯリングを使用しないでメタルシール２６を設けている。メタルシール２６には銅やアルミニウムのようにヤング率が比較的小さい金属を使用して変形し易くすることによりシール性を高める。なお、図１３の（ｂ）に示す２７は送りテーブル８を円滑に移動させるためのクロスローラガイドである。このような構造によって、Ｏリングや配管のように弾性変形をする部分をなくす共に、バルブ１〜４から油圧シリンダ５ａ，５ｂまでの作動油の流路を短縮することができるため、応答性の悪化や作動油の脈動による精度の低下等の問題が解消する。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の油圧式テーブル送りシステムの全体構成図である。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は、油圧シリンダの流入側と流出側のバルブを同位相において開閉制御する場合の２つの状態を示す模式図である。
【図３】ステップ送りと滑らか送りの相違を説明するための線図である。
【図４】油圧シリンダの流入側と流出側のバルブを同位相において開閉駆動した時の、バルブ駆動タイミングとテーブルの変位との関係を示す実測の線図である。
【図５】（ａ）及び（ｂ）は、油圧シリンダの流入側と流出側のバルブを逆位相において開閉制御する場合の２つの状態を示す模式図である。
【図６】油圧シリンダの流入側バルブと流出側バルブとの間の位相差の相違によってもたらされるテーブルの変位の滑らかさの相違を示すために対比して掲げられた線図であって、（ａ）は同位相の場合、（ｂ）は逆位相の場合を示している。
【図７】ＯＮ時間の長さに応じて決まるデューティ比と、テーブル変位の滑らかさとの関係を、油圧シリンダの流入側及び流出側バルブの位相差の大きさをパラメータとして示した線図である。
【図８】滑らかさδの定義を示す線図である。
【図９】従来技術の問題点を説明するためにバルブの周辺部を示す模式図である。
【図１０】送り速度と分解能との関係を示す線図である。
【図１１】従来の油圧式テーブル送りシステムを例示する全体構成図である。
【図１２】第３実施例の油圧式テーブル送りシステムの全体構成図である。
【図１３】  （ａ）は第３実施例の要部を具体的に例示する縦断正面図、（ｂ）は横断側面図である。
【符号の説明】
１…左送り用流出バルブ
２…右送り用流入バルブ
３…左送り用流入バルブ
４…右送り用流出バルブ
５，５ａ，５ｂ…油圧シリンダ
６，６ａ，６ｂ…ピストン
７…ピストンロッド
８…送りテーブル
９…油圧ポンプ
１１…コンピュータ
１４，１５…一対の油圧室
１６，１８，１９…ピストンロッド
１７…テーブル駆動片
２０，２１…油圧管路
２２，２３…シリンダブロック
２４，２５…流路
２６…メタルシール
【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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【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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