(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械における移動体の基台上での直線運動の基準となる主たる案内面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の組み合わせからなり、
前記すべり案内は、転がり案内面に互いに平行な第１のすべり面、第２のすべり面、これらに垂直な第３のすべり面の３面からなるすべり面と、
前記第１乃至第３すべり面のうち、単独のすべり面または全てのすべり面若しくはいずれか二つのすべり面の組合わせを任意に選択可能なすべり案内ユニットと、を備え、
前記すべり案内ユニットの本体が、前記各すべり面を摺動するスライダをそれぞれ有する第１乃至第３分割ブロックからなり、これらの第１乃至第３分割ブロックが、単独の分割ブロックまたは全ての分割ブロック若しくはいずれか二つの分割ブロックを任意に組み合わせ可能なブロック組合せ構造体を構成する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こところを短所とし、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】
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、機械の高速化に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、上記特開平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】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本来、転がり案内は高速性に優れる反面、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、周期的にうねりが生じるという問題がある。
【０００９】
従来のハイブリッド案内では、すべり案内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。
【００１０】
また、ハイブリッド案内を採用した工作機械といっても、ユーザの使用の仕方は千差万別であって、粗削り加工から仕上げ加工まで様々な段階の加工があり、対象ワークもアルミ、鋼材、鋳物と様々なものがある。形状精度や面精度をそれほど求めない加工もあれば、面精度や形状精度が厳密に要求される加工もある。さらには、一台の機械ですべての加工に汎用的に対応できることを求められることもある。
【００１１】
この点、従来のハイブリッド案内は、転がり案内についてはその負担割合を変えることは可能であるが、すべり案内については、加工条件やユーザの要望に応じてすべり面の数を増減させるというようなことは考慮されておらず、柔軟な適応性に欠けているという問題がある。
【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、すべり面の数を選択的に選定することができるようにして、個別的に加工条件に適した案内にする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、工作機械における移動体の基台上での直線運動の基準となる主たる案内面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の組み合わせからなり、前記すべり案内は、転がり案内面に互いに平行な第１のすべり面、第２のすべり面、これらに垂直な第３のすべり面の３面からなるすべり面と、前記第１乃至第３すべり面のうち、単独のすべり面または全てのすべり面若しくはいずれか二つのすべり面の組合わせを任意に選択可能なすべり案内ユニットと、を備え、前記すべり案内ユニットの本体が、前記各すべり面を摺動するスライダをそれぞれ有する第１乃至第３分割ブロックからなり、これらの第１乃至第３分割ブロックが、単独の分割ブロックまたは全ての分割ブロック若しくはいずれか二つの分割ブロックを任意に組み合わせ可能なブロック組合せ構造体を構成することを特徴とするものである。
【００１４】
前記すべり案内ユニットは、各すべり面を摺動するスライダをそれぞれ有し任意に組み合わせ可能な複数の分割ブロックの組合せ構造体から構成することができる。
【００１６】
【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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
そして、本発明のハイブリッド案内装置では、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。
【００２２】
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３面からなるすべり面が形成されており、これらのすべり面は３面ともにガイドレール１４ａ、１４ｂと平行に延びるようになっている。
【００２３】
すなわち、図１に示されるように、すべり面は、上から順番に第１すべり面１６ａ、１６ｂと、第２すべり面１７ａ、１７ｂと、第３すべり面１８ａ、１８ｂの３面がある。そして、案内の主体となる転がり案内により構成される案内面との関係では、この案内面に対して第２すべり面１７ａ、１７ｂは垂直である。第１すべり面１６ａ、１６ｂおよび第３すべり面１８ａ、１８ｂは第２すべり面１７ａ、１７ｂに対して垂直である。
【００２４】
次に、参照符号１９ａ、１９ｂは、それぞれすべり案内ユニットを示す。このすべり案内ユニット１９ａ、１９ｂは、上述したすべり面の数に対応させて、ユニット本体部を３つの分割ブロックからなる組合せ構造体から構成されている。すなわち、上から順に第１分割ブロック２０ａ、２０ｂ、第２分割ブロック２１ａ、２１ｂ、第３分割ブロック２２ａ、２２ｂからなる。第１分割ブロック２０ａ、２０ｂには、第１すべり面１６ａ、１６ｂを摺動する第１スライダ２３ａ、２３ｂが予め固着されている。第２分割ブロック２１ａ、２１ｂには、第２すべり面１７ａ、１７ｂを摺動する第２スライダ２４ａ、２４ｂが予め固着されている。同様に、第３分割ブロック２２ａ、２２ｂには、第３すべり面１８ａ、１８ｂを摺動する第３スライダ２５ａ、２５ｂが予め固着されている。
【００２５】
すべり案内ユニットの本体部を構成する各分割ブロックは、他の分割ブロックと組み合わせて、幾通りかの組合せで着脱できるように構成されている。この実施形態の場合では、第１分割ブロック２０ａ、２０ｂは、テーブル１２の側面にボルト２６を用いて固定することができる。第２分割ブロック２１ａ、２１ｂは、図示しない締結部材を用いて第１分割ブロック２０ａ、２０ｂに対して結合することができる。第３分割ブロック２２ａ、２２ｂは、同様に第２分割ブロック２１ａ、２１ｂに対して結合することができる。
【００２６】
なお、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１９ａ、１９ｂ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１９ａ、１９ｂの配置数、各分割ブロックの幅寸法や、スライダの押付力等が設定される。
【００２７】
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。
【００２８】
工作物に高度な面精度や形状精度が要求される仕上げ加工のように減衰性をより重視する場合には、図１に示されるように、すべり案内ユニット１９ａ、１９ｂは、第１分割ブロック２０ａ、２０ｂ、第２分割ブロック２１ａ、２１ｂ、第３分割ブロック２２ａ、２２ｂのすべてを組み合わせて用いる。
【００２９】
こうすることで、すべり案内ユニット１９ａ、１９ｂは、上面の第１すべり面１６ａ、１６ｂ、側面の第２すべり面１７ａ、１７ｂおよび下面の第３すべり面１８ａ、１８ｂの合計３面のすべり面を利用したすべり案内と、転がり案内の両方を持つハイブリッド案内となる。
【００３０】
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案内される。そして、テーブル１２が運動している間、すべり案内を構成する第１すべり面１６ａ、１６ｂと第１スライダ２０ａ、２０ｂとの間、第２すべり面１７ａ、１７ｂと第２スライダ２１ａ、２１ｂの間、さらには第３すべり面１８ａ、１８ｂと第３スライダ２２ａ、２２ｂの間にはすべて摩擦力が発生し、ハイブリッド案内に大きな減衰性を付加するので、加工中に生じる切削振動を減衰させることができる。
【００３１】
しかも、転がり案内に生じるウェービングは、上下方向、左右方向があるが、上下方向のウェービングは、上面の第１すべり面１６ａ、１６ｂを滑動する第１スライダ２３ａ、２３ｂと下面の第３すべり面１８ａ、１８ｂを滑動する第３スライダ２５ａ、２５ｂにより両面から効果的に抑制することが可能となる。横方向のウェービングは、側面の第２すべり面１７ａ、１７ｂを滑動する第２スライダ２４ａ、２４ｂで抑制することができ、全体としてすべての方向のウェービングを抑制できる。
【００３２】
上記の高い減衰性とあいまってウェービング抑制効果も大きいので、工作物に必要な高度な面精度や形状精度を確保し、また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。
【００３３】
次に、図３は、すべり案内ユニット１９ａ、１９ｂを第１分割ブロック２０ａ、２０ｂ、第２分割ブロック２１ａ、２１ｂとを組み合わせて用いる実施例である。
【００３４】
こうすることで、すべり案内ユニット１９ａ、１９ｂは、上面の第１すべり面１６ａ、１６ｂ、側面の第２すべり面１７ａ、１７ｂを利用したすべり案内と、転がり案内の両方を持つハイブリッド案内となる。上記の仕上げ加工に準じた面精度や形状精度が要求される場合に対応することができる。
【００３５】
また、上面と側面のすべり面を使っていることで、転がり案内ユニット１５ａ、１５ｂへかかる横方向の力を相殺し合わせることができる。
【００３６】
図４は、すべり案内ユニット１９ａ、１９ｂを第１分割ブロック２０ａ、２０ｂのみを利用し、第１すべり面１６ａ、１６ｂの一面だけとし、すべり案内の減衰性と転がり案内のもつ高速性とを調和させてハイブリッド案内を構成する実施例である。
【００３７】
以上のようにして、すべり面の数を１面から３面まで適宜加工条件に応じて簡易に選定することができる。
【００３８】
また、すべり案内ユニット１９ａ、１９ｂの取付個数を増やしたり、個々の分割ブロックを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ようにしてもよい。
【００３９】
図５に示すように、工作物にそれほどの面精度や形状精度が要求されない場合には、ボルト２６を戻してすべり案内ユニット１９ａ、１９ｂをすべてテーブル１２から取り外せば、ハイブリッド案内から転がり案内だけの案内に切り替えることができる。
【００４０】
そして、転がり案内の最大の長所である高速性や運動精度の良さを活用して、テーブル１２の切削送りを速くして、荒加工の効率を向上させることができる。
【００４１】
このとき転がり案内だけになるために、ウェービングが生じる可能性があるが、精度の要求よりも効率が重視される荒加工であるので、問題になることはない。
【００４２】
以上は、すべり案内の分割ブロックの組合せを、加工現場で加工条件に応じて選択することを想定して説明したが、ハイブリッド案内に対する減衰性と高速性の兼ね合いの顧客の要望や、予算等に応じて、すべり面の数を選定して製造し、販売することも可能となる。
【００４３】
以上、本発明によるハイブリッド案内装置についてマシニングセンタのテーブルの案内に適用した好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は、工作機械の主軸頭や、サドル、クロスレール等の種々の移動体の案内に適用できる。
【００４４】
【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、加工の態様や必要度等に応じてすべり案内の構成を選択的に選定することができるようにして、転がり案内の高速性や、すべり案内の減衰性、ウェービング抑制機能をそれぞれの比重を考慮し個別的に加工条件に適するように付加した案内にすることができる。
【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】同実施形態による工作機械のハイブリッド案内装置のすべり面を２面にした状態の正面図。
【図４】同実施形態による工作機械のハイブリッド案内装置のすべり面を１面にした状態の正面図。
【図５】同実施形態による工作機械のハイブリッド案内装置のすべり面を使用せずに転がり案内のみに切り替えた状態の正面図。
【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  第１すべり面
１７ａ、１７ｂ  第２すべり面
１８ａ、１８ｂ  第３すべり面
１９ａ、１９ｂ  すべり案内ユニット
２０ａ、２０ｂ  第１分割ブロック
２１ａ、２１ｂ  第２分割ブロック
２２ａ、２２ｂ  第３分割ブロック
【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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