案内装置
【課題】工作機械などにおいて基台の上に案内面を形成し、その案内面上で潤滑油を介在させて可動体に形成したスライド面が摺動することで、可動体を案内する案内装置において、可動体の偏荷重により可動体が傾くのを抑制することのできる案内装置を提供する。
【解決手段】工作機械におけるベッドの案内部上面に形成された案内面１１と、コラム７の下面に案内面１１と対向して設けられ案内面１１上を潤滑油を介在して摺動するスライド面１２Ａ，１２Ｂとを備える案内装置において、コラム７の偏荷重が小さく作用するスライド面１２Ｂに、そのスライド面１２Ｂを長手方向に４等分する圧力逃がし手段としての圧力逃がし溝１７を形成し、スライド面１２Ａ，１２Ｂ間でその接触面形状を非対称形状として、コラム７の移動により発生する動圧の大きさを、夫々に作用する偏荷重の大きさに対応させることで、コラム７の傾きを抑制する。
【解決手段】工作機械におけるベッドの案内部上面に形成された案内面１１と、コラム７の下面に案内面１１と対向して設けられ案内面１１上を潤滑油を介在して摺動するスライド面１２Ａ，１２Ｂとを備える案内装置において、コラム７の偏荷重が小さく作用するスライド面１２Ｂに、そのスライド面１２Ｂを長手方向に４等分する圧力逃がし手段としての圧力逃がし溝１７を形成し、スライド面１２Ａ，１２Ｂ間でその接触面形状を非対称形状として、コラム７の移動により発生する動圧の大きさを、夫々に作用する偏荷重の大きさに対応させることで、コラム７の傾きを抑制する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械などにおいて基台の上に案内面を形成し、その案内面上で潤滑油を介在させてテーブルやコラムなどの可動体に形成したスライド面が摺動することで、可動体を案内する案内装置に関し、特に偏荷重により可動体が傾くのを抑制することのできる案内装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の案内装置は、基台の上に案内面が形成され、その案内面上に潤滑油を介在させて可動体に形成されたスライド面が摺動することで可動体を案内するもので、この案内装置においては、可動体を高速で送る場合、可動体の進行方向の前端部で潤滑油が巻き込まれて動圧が発生して可動体が浮かび上がり、特に可動体の進行方向における前端部の浮き上がりが大きく、可動体が傾く問題があった。それにより、案内面とスライド面との間で摩擦力と摺動抵抗が増加し、大きな送り力が必要となる。そこで、本願出願人および発明者は、先の出願において、可動体のスライド面に潤滑油に発生する動圧の一部を大気に逃がす圧力逃がし手段を設けて、動圧を緩和させたり、スライド面の摺動方向に略均等に動圧を分割・分散させて、可動体の浮き上がりや傾きを抑制することのできる案内装置を提案している。
【０００３】
図７は、その案内装置１００におけるスライド面を示す図であり、スライド面１０１の摺動方向（図面上左右方向）の略中央に略菱形形状のポケット１０２を設け、このポケット１０２の中央に他端が大気に開放された逃がし孔１０３を穿設してポケット１０２内の圧力を逃がすようにしている。また、スライド面１０１を摺動方向に略４等分に分割する位置に分割溝１０４を設けると共に、各分割溝１０４に夫々逃がし孔１０３を穿設して分割溝１０４内の圧力を逃がすようにしている。これにより、動圧が分割・分散させられて可動体の浮き上がりや傾きが抑制されるようになっている。なお、符合１０５は、潤滑油を供給する油溝である。
【０００４】
本出願人は、本出願時において、以上の従来技術が記載されている文献として、以下のものを知見している。
【特許文献１】特開２００１−２８０３４３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、図７に示す案内装置１００により動圧による可動体の浮き上がりや傾きを充分に抑制することができるようになったが、この案内装置１００の可動体としてコラムに用いたり、或いは、テーブルに用いた場合でもワークがテーブルに対して常に偏心して載せられるなど可動体に対して偏荷重が作用している場合は、可動体が摺動する際に案内面とスライド面との間に潤滑油が巻き込まれることにより発生する動圧が、分割溝などにより略均等に分割・分散させられるが、可動体の偏荷重によりスライド面に作用する荷重がその偏荷重の方向によって異なる荷重となり、偏荷重が大きく作用する側でも小さく作用する側でも、略同じ力の動圧が発生するため、その動圧により偏荷重が大きく作用する側は沈み込み小さく作用する側は浮き上がってしまう。その結果、可動体が傾いてしまい、その傾きにより案内面とスライド面との間で偏摩耗が発生したり、摺動抵抗が増加して大きな送り力が必要となる問題があった。
【０００６】
また、コラムが、その偏荷重の方向に対して略直角方向に案内され、その案内面が偏荷重の方向に列設されているものの場合、一般には、偏荷重の方向に列設されたスライド面は案内面と接触する接触面形状が夫々同じ形状とされており、これにより、可動体が摺動する際に発生する動圧も、各スライド面で略同じ力であるのに対して、可動体の偏荷重によってスライド面に作用する荷重が異なるので、これにより、可動体が傾くことになる。そこで、偏荷重の大きく作用する側の案内面の幅を広くしたり、案内面の形状をＶ字形状としたりして、その案内面の面積を大きくして偏荷重を大きく受けるようにすることが考えられるが、この場合、案内面が大きくなり、工作機械全体が大型化してしまう問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は上記の実状に鑑み、工作機械などにおいて基台の上に案内面を形成し、その案内面上で潤滑油を介在させてテーブルやコラムなどの可動体に形成したスライド面が摺動することで、可動体を案内する案内装置において、可動体の偏荷重により可動体が傾くのを抑制することのできる案内装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明に係る案内装置は、「基台の上に案内面が形成され、該案内面上で潤滑油を介在させて可動体に形成されたスライド面が摺動することで前記可動体が案内される案内装置において、前記スライド面は、前記案内面と接触する接触面形状を、前記可動体の偏荷重の方向に対して非対称形状とすることで、前記可動体の摺動により潤滑油に発生する動圧を異ならせ該可動体の傾きを抑える」構成とするものである。
【０００９】
本発明によると、案内面と接触するスライド面の接触面形状を、可動体の偏荷重の方向に対して非対称形状としており、例えば、偏荷重が大きく作用する側のスライド面の接触面形状を動圧の大きい面形状とし、偏荷重が小さく作用する側のスライド面の接触面形状を動圧の小さい面形状とし、これにより、夫々の動圧によって偏荷重を相殺して、可動体が傾くのを抑制することができる。それにより、案内面とスライド面との間で偏摩耗が発生したり、摺動抵抗が増加して大きな送り力が必要となることを防止することができる。なお、スライド面の案内面と接触する接触面形状には、潤滑油を供給するために形成された潤滑油供給溝の形状は含まないものとする。ただし、動圧に対して大きな影響を与える形状の場合は、供給溝の形状も含まれる。
【００１０】
本発明に係る案内装置は、上記の構成に加えて、「前記可動体は、前記案内面により前記可動体の偏荷重の方向と略直角方向に案内されると共に、前記スライド面は、前記可動体の偏荷重の方向に少なくとも２つ形成され、各前記スライド面の前記案内面と接触する接触面形状は、前記可動体の偏荷重の方向に対して、各前記スライド面の間で非対称形状である」構成とすることもできる。
【００１１】
本発明によると、可動体における偏荷重の方向に対して、その略直角方向に可動体を案内する工作機械に適用するもので、偏荷重の方向に列設されるスライド面に対して、各スライド面間で案内面と接触する接触面形状を非対称形状とすることで、各スライド面間での動圧が異なるものとなり、偏荷重により可動体が傾くのを抑制することができる。また、案内面の幅や形状を変える必要がないので、工作機械が大型化する問題を解決することができる。
【００１２】
本発明に係る案内装置は、上記の構成に加えて、「前記可動体は、前記案内面により前記可動体の偏荷重の方向と略同一方向に案内されると共に、前記スライド面の前記案内面と接触する接触面形状は、前記スライド面の長手方向に対して非対称形状である」構成とすることもできる。
【００１３】
本発明によると、可動体をその偏荷重の方向と略同一の方向に案内する工作機械に適用するもので、スライド面の案内面と接触する接触面形状を、スライド面の長手方向中央に対して非対称形状としており、これにより、可動体が偏荷重によって傾くのを抑制することができる。
【００１４】
本発明に係る案内装置は、上記の構成に加えて、「前記スライド面の前記案内面と接触する接触面形状は、潤滑油に発生する動圧の一部を大気に逃がす圧力逃がし手段を形成する数を異ならせることで非対称形状とする」構成とすることもできる。
【００１５】
ここで、「圧力逃がし手段」としては、具体的な構成を何ら限定するものではないが、「スライド面の幅方向に延びると共に、幅方向に貫通する所定幅の溝を設けて、その貫通する両端から圧力を大気に逃がすもの」、「スライド面の幅方向に延びると共に、幅方向には貫通しない所定幅の溝を設け、さらに、その溝と大気とを連通する孔を設けて、その孔を介して圧力を大気へ逃がすもの」、「スライド面に所定形状の溝（ポケット）を設けると共に、その溝と大気とを連通する孔を設けて、その孔を介して圧力を大気へ逃がすもの」などを例示することができる。
【００１６】
本発明によると、スライド面に形成する動圧の一部を大気へ逃がす圧力逃がし手段を異なる数とするもので、例えば、圧力逃がし手段の形成を多くした場合は、大気に逃がされる動圧も多くなる。逆に、圧力逃がし手段の形成を少なくした場合は、大気に逃がされる動圧も少なくなる。これにより、偏荷重が大きく作用する側には、圧力逃がし手段の数を少なく形成し、偏荷重が小さく作用する側には、圧力逃がし手段の数を多く形成することで、偏荷重を相殺し、可動体が傾くのを抑制することができる。
【００１７】
本発明に係る案内装置は、上記の構成に加えて、「前記スライド面の前記案内面と接触する接触面形状は、潤滑油に発生する動圧の一部を大気に逃がす前記圧力逃がし手段を形成する位置を異ならせることで非対称形状とする」構成とすることもできる。
【００１８】
本発明によると、スライド面に形成する圧力逃がし手段の位置を異ならせるもので、例えば、一つのスライド面において、偏荷重が大きく作用する側と小さく作用する側とがあり、圧力逃がし手段を偏荷重が小さく作用する側に形成することで、偏荷重が小さく作用する側の動圧を圧力逃がし手段により逃がし、それにより、可動体が傾くのを抑制することができる。
【００１９】
本発明に係る案内装置は、上記の構成に加えて、「前記スライド面の前記案内面と接触する接触面形状は、前記スライド面の幅を異ならせることで非対称形状とする」構成とすることもできる。ここで、スライド面の幅を異ならせる方法としては、スライド面全体の幅を一様に異ならせるものや、スライド面の全体或いは一部に、円弧状やＶ字状などの切欠きを設けてその幅を異ならせるものなどを例示することができる。
【００２０】
本発明によると、スライド面の幅を異ならせるもので、例えば、偏荷重が大きく作用する側の幅を大きくして動圧が高くなるようにし、偏荷重が小さく作用する側の幅を小さくして動圧が低くなるようにすることで、動圧により偏荷重を相殺して、可動体が偏荷重により傾くのを抑制することができる。
【発明の効果】
【００２１】
以上のように、本発明によれば、工作機械などにおいて基台の上に案内面を形成し、その案内面上で潤滑油を介在させてテーブルやコラムなどの可動体に形成したスライド面が摺動することで、可動体を案内する案内装置において、可動体の偏荷重により可動体が傾くのを抑制することのできる案内装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の一実施の形態である案内装置について、図１から図４までの図面に基いて説明する。図１（Ａ）は、本発明の一実施の形態である案内装置を用いた工作機械の概略側面図であり、（Ｂ）は、案内装置を摺動方向に対して直角方向に切断してその一部を示す断面図である。図２（Ａ）は、案内装置における移動体のスライド面の概略底面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）におけるＢ−Ｂ部拡大断面図であり、（Ｃ）は、（Ａ）におけるＣ−Ｃ部拡大断面図である。図３は、本発明の案内装置と従来の案内装置との浮き上がり及び傾きを比較して示すグラフである。図４は、動圧と圧力逃がし手段との関係を示す説明図である。
【００２３】
図１（Ａ）に示す工作機械１は、コンピュータ数値制御装置（ＣＮＣ）により、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、の他に、Ｂ軸の４軸を数値制御することのできるマシニングセンタであり、全体を支持する基台としてのベッド２上には、Ｘ軸方向およびＺ軸方向に延びる案内部３が夫々２つづつ平行に備えられており、Ｚ軸方向（図面上左右方向）に延びる案内部３には、上部にＢ軸周りに回転することのできる回転テーブル４がＺ軸方向に摺動可能に案内支持されており、この回転テーブル４は、駆動手段５によってＺ軸方向に移動することができる。この回転テーブル４には、パレットを介してワーク６が載置固定され、この回転テーブル４は、図示しない回転駆動手段を有しており、ワーク６を回転させることができると共に、高精度に回転角を位置決めできるようになっている。
【００２４】
一方、Ｘ軸方向（図面上表裏方向）に延びる案内部３は、コラム７が摺動可能に案内支持されている。このコラム７は、ベッド２に取付けられた図示しない駆動手段によってＸ軸方向に移動可能とされている。このコラム７には、図面上左側の側面に、工具８を保持する主軸頭９がＹ軸方向に摺動可能に設けられており、主軸頭９は、図示しない一対の案内部により案内支持されると共に、コラム７の上部に設けられた駆動手段１０によってＹ軸方向に移動可能とされ、主軸頭９と共にＹ軸方向に移動する図示しない主軸モータによって工具８が回転駆動するようになっている。なお、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、及びＢ軸の移動および回転に用いる駆動手段としては、ステッピングモータなどを用いることができる。
【００２５】
これら工具８および主軸頭９は、コラム７の左側（図面上）に設けられており、このためコラム７の重心Ｇは、図示するようにコラム９を案内支持する２つの案内部３の中心軸よりも主軸頭９を設けた側に偏心した場所に位置している。このため、本実施の形態においては、コラム９には、Ｚ軸方向と同じ方向、すなわちコラム７の摺動方向と直交する方向に偏荷重が作用しており、特に図面上左側に大きく荷重が作用するようになっている。
【００２６】
このコラム７を案内支持する案内部３は、テーブル２から上方へ突出する逆Ｌ字形状をなすとともに、図面上左右対称に所定距離離間して配置されている。そして、図１（Ｂ）に示すように、これら案内部３の上部には、案内面１１が形成されており、コラム７の下面には、案内面１１と対向する位置に形成されたスライド面１２が案内面１１と接触している。このスライド面１２には、スライド面１２と案内面１１との間に潤滑油を供給する供給孔１３が形成されている。
【００２７】
図２（Ａ）に示すように、コラム７の底面には、コラム７の摺動方向と略平行な方向に延びる２つのスライド面１２が形成されており、各スライド面１２の長さおよび幅は略同じ大きさとされている。このスライド面１２の表面には、案内面１１とスライド面１２との間に潤滑油を供給する潤滑油供給溝が夫々設けられており、偏荷重が大きく作用する左側のスライド面１２Ａでは、スライド面１２Ａの全長に亘って続くクランク形状の潤滑油供給溝１４が設けられている。一方、右側のスライド面１２Ｂでは、長手方向両端部にクランク形状の潤滑油供給溝１５が、さらに、その潤滑油供給溝１５に続いて長手方向内側にコ字形状の潤滑油供給溝１６が形成されており、夫々の潤滑油供給溝１４，１５，１６には、所定位置に供給孔１３が形成されている。そして、これら潤滑油供給溝１４，１５，１６には、図２（Ｂ）に示すように、供給孔１３を介して図示しない油圧ポンプから潤滑油が供給されるようになっている。
【００２８】
このスライド面１２Ａは、スライド面１２Ａ全体が一つの大きな接触面で構成されており、このスライド面１２Ａにおけるコラム７の移動により発生する動圧の分布は、図４（Ａ）に示すように、スライド面１２Ａの全長に亘って広がると共に、その中央付近が高くなる一つの大きな山形形状となり、この山形形状の面積に相当する圧力がスライド面１２Ａに作用する。
【００２９】
一方、偏荷重の作用が小さい右側のスライド面１２Ｂは、スライド面１２Ａとは非対称形状とされ、スライド面１２Ｂの長手方向に対して略４等分する位置に、スライド面１２Ｂの幅方向に延びると共に、略全幅に亘って形成された圧力逃がし溝１７が３箇所設けられており、これら圧力逃がし溝１７は、図２（Ｃ）に示すように、その長手方向中央付近に一端が大気へと連通する通路１８の他端が開口しており、その開口１９を介して、スライド面１２Ｂに作用する動圧の一部を大気に逃がすことができる。
【００３０】
また、この右側のスライド面１２Ｂには、その長手方向中央に、長手方向に延びる菱形形状のポケット２０が設けられていると共に、このポケット２０は、中央に形成された圧力逃がし溝１７と連通しており、ポケット２０からも動圧の一部を大気へ逃がすようにしている。これにより、スライド面１２Ｂにおいては、その長手方向中央付近において、多くの動圧を大気へ逃がせるようになっている。
【００３１】
このスライド面１２Ｂは、圧力逃がし溝１７により４つに分割された小さな接触面により構成されており、また、ポケット２０により中央の２つの接触面形状と、左右２つの接触面形状が異なる形状となっている。このスライド面１２Ｂにおけるコラム７の移動により発生する動圧の分布は、図４（Ｂ）に示すように、スライド面１２Ｂの長手方向に形成された圧力逃がし溝１７により、スライド面１２Ｂの全長に対して１／４の幅の山形形状をした圧力分布が４つ現れ、それらの山形形状の面積の総和に相当する圧力がスライド面１２Ｂに作用する。なお、本例では、圧力逃がし溝１７、通路１８、開口１９、および、ポケット２０が本発明の圧力逃がし手段に相当している。
【００３２】
ところで、本実施の形態では、図１に示すように、コラム７の下面は、左右の案内部３に挟まれた位置において、案内部３の案内面１１の高さよりも所定高さ低く下方へ突出した突出部２１を備えており、この突出部２１の中央には、Ｘ軸方向に延在するボールねじ２２が螺合されており、このボールねじ２２を回転駆動させることでコラム７をＸ軸方向に移動させることができる。
【００３３】
このコラム７の突出部２１には、案内部３における内側の側面と対向する側面２３に、ころがり支承ユニット２４が設けられており、このころがり支承ユニット２４の転動ローラ２５が、案内面３の内側側面に形成された側部案内面２６に当接するようになっている。また、コラム７の下面には、案内部３より外側の位置に下側に延びる側板２７が左右に夫々取付けられており、この側板２７の下面には、案内部３における外側に突出した部分の下側へ延びる裏板２８がさらに取付けられている。この裏板２８の上面にも、ころがり支承ユニット２４が設けられており、そのころがり支承ユニット２４の転動ローラ２５が、案内部３の外側に突出した部分の下面に形成された下部案内面２９と当接するようになっている。
【００３４】
このころがり支承ユニット２４は、その送り面および戻り面を有しそれらの面に複数の転動ローラ２５をコラム７の摺動方向へ複数列に無端環状に整列させるガイド部材３０と、ガイド部材３０の戻り面側の転動ローラ２５を保持する保持部材３１と、ガイド部材３０を介して、送り面側の転動ローラ２５を被転動面としての側部案内面２６または下部案内面２９に所定の力で付勢する付勢手段３２とを備えている。なお、符合３３は、裏板２８に設けられたころがり支承ユニット２４の下側案内面２９への付勢力を調整する調整ボルトである。このころがり支承ユニット２４は、コラム７が移動すると、ガイド部材３０の送り面側の転動ローラ２５が、当接している案内部３の側部案内面２６、下部案内面２９上を転動し、自転しながらガイド部材３０の周りを公転することで、摺動抵抗の低いものとなっている。これらころがり支承ユニット２４は、コラム７の浮き上がり、および、移動方向に対して直角方向の移動を抑制するものである。
【００３５】
次に、本実施の形態における案内装置の作用について、詳細に説明する。まず、図示しない駆動手段によってボールねじ２２が回転駆動させられると、コラム７は、ボールねじ２２の回転方向に応じてＸ軸に対して、プラス方向或いはマイナス方向に移動させられる。このコラム７の移動に伴なって、ベッド２に設けられた一対の案内部３における上面の案内面１１上を、潤滑油を介在させてコラム７の下面に形成されたスライド面１２Ａ，１２Ｂが摺動案内される。
【００３６】
一方、コラム７は、図１（Ａ）に示すように、その図中左側に、主軸頭９などを備えており、コラム７の重心Ｇが左側に偏心した状態となっている。そのため、コラム７の荷重が主軸頭９などを備えた側の案内部３、すなわち、スライド面１２Ａ側に大きく作用するようになっている。
【００３７】
このコラム７をＸ軸方向に移動させると、スライド面１２Ａ，１２Ｂの摺動方向の前端部で潤滑油が巻き込まれてスライド面１２Ａ，１２Ｂに動圧が発生する。このとき、スライド面１２Ａでは、図４（Ａ）に示すように、大きな動圧が発生する。一方、スライド面１２Ｂでは、同図（Ｂ）に示すように、圧力逃がし溝１７などの圧力逃がし手段により、スライド面１２Ａに発生する動圧に対して、発生する動圧が略４等分された小さな動圧となる。すなわち、偏荷重が大きく作用するスライド面１２Ａには大きな動圧が、一方、偏荷重が小さく作用するスライド面１２Ｂには小さな動圧が夫々発生し、これによって、スライド面１２Ａ側の沈み込みを抑制すると共に、スライド面１２Ｂ側の浮き上がりが抑制され、コラム７が偏荷重により傾くのが抑制される。
【００３８】
そして、図３に示すように、本発明の案内装置と従来の案内装置とを比較すると、浮き上がりにおいては、従来では６μｍに対して本発明では３μｍ、傾きにおいては、従来では３μｍに対し本発明では１μｍと、いずれの場合も、本発明のほうが従来よりも大きく抑制されていることが判る。
【００３９】
このように、上記の案内装置によると、案内面１１と接触するスライド面１２Ａ，１２Ｂの接触面形状を、コラム７の偏荷重の方向に対して非対称形状としており、偏荷重が大きく作用する側のスライド面１２Ａの接触面形状を動圧の大きい接触面形状とし、偏荷重が小さく作用する側のスライド面１２Ｂの接触面形状を動圧の小さい接触面形状としており、これにより、夫々スライド面１２Ａ，１２Ｂに発生する動圧によって偏荷重を相殺して、コラム７が傾くのを抑制することができる。それにより、案内面１１とスライド面１２との間で偏摩耗が発生したり、摺動抵抗が増加して大きな送り力が必要となることを防止することができる。
【００４０】
また、スライド面１２Ａ，１２Ｂの接触面形状を、夫々のスライド面１２Ａ，１２Ｂに作用する偏荷重の大きさに対応した動圧が発生する接触面形状としており、これにより、偏荷重の大きく作用する側の案内面の幅を広くしたり、案内面の形状をＶ字形状としたりして、その案内面の面積を大きくして偏荷重を大きく受けるようにする必要がなく、そのため、案内面が大きくなって、工作機械全体が大型化してしまうのを防止することができる。
【００４１】
さらに、スライド面１２Ａ，１２Ｂに形成する動圧の一部を大気へ逃がす圧力逃がし溝１７、ポケット２０などの圧力逃がし手段を異なる数としており、偏荷重が大きく作用するスライド面１２Ａ側には、圧力逃がし溝１７などを形成せず、偏荷重が小さく作用する側には、圧力逃がし溝１７、ポケット２０などの数を多く形成することで、スライド面１２Ａ，１２Ｂ間で接触面形状を非対称形状としており、これにより、偏荷重を相殺し、コラム７が傾くのを抑制することができる。
【００４２】
次に、本発明の案内装置における、上記の実施の形態とは異なる実施の形態の案内装置について、図５を基に説明する。図５（Ａ）は、上記とは異なる本発明の実施の形態である案内装置を用いた工作機械の概略側面図であり、（Ｂ）は、その案内装置における移動体のスライド面の概略底面図である。この工作機械４０は、コンピュータ数値制御装置（ＣＮＣ）により、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、の３軸を数値制御することのできるマシニングセンタである。
【００４３】
この工作機械４０には、基台としてのベッド２と、ベッド２の上部に設けられＸ軸方向およびＺ軸方向に延びる夫々一対の案内部３と、Ｘ軸方向に延びる一対の案内部３に案内されるテーブル４１と、Ｚ軸方向に延びる一対の案内部３に案内されるコラム７と、コラム７の図中左側に設けられ工具８を保持すると共に図示しないＹ軸方向に延びる一対の案内部によりＹ軸方向に案内される主軸頭９とを備えている。なお、図示は省略するが、コラム７をＺ軸方向に案内する一対の案内部３も、上記の実施の形態における案内部３と同様に逆Ｌ字形状となっている。
【００４４】
テーブル４１は、ベッド２における図面上表裏方向に設けられた図示しない駆動手段によって、Ｘ軸方向に案内される。また、主軸頭９は、コラム７の上部に設けられた駆動手段１０によりＹ軸方向に案内される。さらに、コラム７は、ベッド２に設けられた駆動手段４２によりＺ軸方向に案内されるようになっている。
【００４５】
このコラム７も、工具及び主軸頭９がコラムの左側（図面上）に設けられており、コラム７の重心Ｇは、コラム７の左右方向中心よりも主軸頭９などを設けた左側に偏心している。このため、コラム７には、Ｚ軸方向と同じ方向、すなわちコラム７の摺動方向と同じ方向に偏荷重が作用している。詳述すると、本実施の形態では、コラム７の下面に形成された、案内部３上面の案内面１１と接触するスライド面４３の長手方向（図中左右方向）に対して、コラム７の偏荷重は、その中心から左側には大きく作用すると共に、右側には小さく作用する。
【００４６】
図５（Ｂ）に示すように、コラム７の下面には、Ｚ軸方向に延びる一対の案内部３の案内面１１と対応して、一対のスライド面４３Ａ，４３Ｂが形成されている。これらスライド面４３Ａ，４３Ｂの長手方向の略中央位置と、及び長手方向を４等分する位置の中央より右側の位置に、スライド面４３Ａ，４３Ｂの幅方向に延びる圧力逃がし溝１７が夫々形成されている。これら圧力逃がし溝１７の底部には、大気へと連通する通路の開口１９が設けられている。これら圧力逃がし溝１７により、スライド面４３Ａ，４３Ｂは、３つの接触面に夫々分割されており、偏荷重の方向すなわち、スライド面４３Ａ，４３Ｂの長手方向の中央に対して、圧力逃がし溝１７などを形成する位置が異なる位置に設けることでスライド面４３Ａ，４３Ｂは、非対称形状となっている。また、スライド面４３Ａ，４３Ｂの略中央には、長手方向に延びる菱形形状のポケット２０が夫々設けられている。
【００４７】
このスライド面４３Ａ，４３Ｂは、圧力逃がし溝１７により、その長手方向に全体が３つに分割され、中央より左側にスライド面４３Ａ，４３Ｂの略半分を占める大きな接触面と、その右側に大きさがスライド面４３Ａ，４３Ｂの略１／４の小さな接触面が２つ形成されている。スライド面４３Ａ，４３Ｂの中央に設けられたポケット２０により、スライド面４３Ａ，４３Ｂの中央より右側の２つの接触面は、夫々の接触面形状が異なる形状となっている。これにより、スライド面４３Ａ，４３Ｂは、その長手方向中央に対して、左右でその接触面形状が異なる形状となっている。
【００４８】
これらスライド面４３Ａ，４３Ｂには、その長手方向の中央より左側（図中）には、コ字形状をした潤滑油供給溝４４が、２個所形成されており、２つの内の一方が１８０度回転した向きに形成されている。また、スライド面４３Ａ，４３Ｂの中央より右側では、ポケット２０と右端の圧力逃がし溝１７との間には、幅方向に延びる直線形状の潤滑油供給溝４５が、さらに、右端の圧力逃がし溝１７より右側には、クランク形状の潤滑油供給溝４６が夫々形成されている。これら潤滑油供給溝４４，４５，４６には、夫々潤滑油の供給孔１３が設けられている。
【００４９】
これらスライド面４３Ａ，４３Ｂにおけるコラム７の移動により発生する動圧の分布は、図４（Ｃ）に示すように、中央より左側に、一つの大きな山形形状が現れると共に、その右側には、それよりも小さな山形形状が２つ現れ、これにより、スライド面４３Ａ，４３Ｂの中央より左側（偏荷重の作用が大きい側）には大きな動圧が、右側（偏荷重の作用が小さい側）には小さな動圧が夫々発生する。
【００５０】
次に、本実施の形態における案内装置の作用について説明する。コラム７を駆動手段４２によりＺ軸方向に移動させると、スライド面４３Ａ，４３Ｂに夫々動圧が発生する。この動圧は、図４（Ｃ）に示すように、偏荷重が大きく作用する側（図中左側）には、大きな動圧が発生すると共に、偏荷重が小さく作用する側（図中右側）には、小さな動圧が発生する。これにより、スライド面４３Ａ，４３Ｂの左側の沈み込みを抑制すると共に、スライド面４３Ａ，４３Ｂの右側の浮き上がりが抑制され、コラム７が偏荷重により傾くのが抑制される。
【００５１】
このように、上記の案内装置によると、案内面１１と接触するスライド面４３Ａ，４３Ｂの接触面形状を、スライド面４３Ａ，４３Ｂの長手方向、すなわち、偏荷重の方向に対して非対称形状としており、スライド面４３Ａ，４３Ｂの長手方向における偏荷重が大きく作用する側の接触面形状を動圧の大きい面形状とし、スライド面４３Ａ，４３Ｂ長手方向における偏荷重が小さく作用する側の接触面形状を動圧の小さい面形状とし、これにより、夫々に発生する動圧によって偏荷重を相殺して、コラム７が傾くのを抑制することができる。
【００５２】
また、スライド面４３Ａ，４３Ｂに形成する圧力逃がし溝１７の位置を、偏荷重の方向すなわち、スライド面４３Ａ，４３Ｂの長手方向の中央に対して、圧力逃がし溝１７などを形成する位置が異なる位置に設けることでスライド面４３Ａ，４３Ｂは、非対称形状となっている。換言すると、偏荷重が大きく作用する側には、圧力逃がし溝１７などを設けず動圧を大きくすると共に、偏荷重が小さく作用する側には、圧力逃がし溝１７などを設けて動圧を小さくしており、これにより、コラム７が傾くのを抑制することができる。
【００５３】
以上、本発明を実施するための最良の実施の形態を挙げて説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではなく、以下に示すように、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計の変更が可能である。
【００５４】
すなわち、本実施の形態では、案内装置として、コラム７を案内するものを示したがこれに限定するものではなく、回転テーブル４、テーブル４１などを案内する案内装置に用いることもできる。特に、回転テーブル４、テーブル４１などにワークが偏心して載置される場合が多いものに好適である。
【００５５】
また、本実施の形態では、コラム７における偏荷重の方向に対して、スライド面１２，４３に形成する、圧力逃がし溝１７、ポケット２０などの数や位置を異ならせることで、偏荷重の方向に対して、スライド面１２，４３の案内面１１との接触面形状を非対称形状とするものを示したが、これに限定するものではなく、例えば、図６（Ａ）に示すように、偏荷重の方向と可動体の摺動方向とが略直交する場合は、偏荷重が大きく作用する側のスライド面５０Ａの幅Ｗ１と、偏荷重が小さく作用する側のスライド面５０Ｂの幅Ｗ２とを、Ｗ１＞Ｗ２となるようにその幅を異ならせて構成することもできる。これにより、スライド面５０Ａ，５０Ｂに発生する動圧の圧力を異ならせて、可動体が偏荷重により傾くのを抑制することができる。
【００５６】
一方、図６（Ｂ）に示すように、偏荷重の方向と可動体の摺動方向とが略同一方向の場合は、例えば、その長手方向中央に、圧力逃がし溝１７、ポケット２０などの圧力逃がし手段を設けて、スライド面５１における偏荷重が大きく作用する側の幅Ｗ３と、偏荷重が小さく作用する側の幅Ｗ４とで、Ｗ３＞Ｗ４となるように、ひとつのスライド面５１でその幅が異なるように構成することもできる。これにより、スライド面５１で場所により発生する動圧を異ならせて、可動体が偏荷重により傾くのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】（Ａ）は、本発明の一実施の形態である案内装置を用いた工作機械の概略側面図であり、（Ｂ）は、案内装置を摺動方向に対して直角方向に切断してその一部を示す断面図である。
【図２】（Ａ）は、案内装置における移動体のスライド面の概略底面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）におけるＢ−Ｂ部拡大断面図であり、（Ｃ）は、（Ａ）におけるＣ−Ｃ部拡大断面図である。
【図３】本発明の案内装置と従来の案内装置との浮き上がり及び傾きを比較して示すグラフである。
【図４】動圧と圧力逃がし手段との関係を示す説明図である。
【図５】（Ａ）は、図１から図４の実施の形態とは異なる本発明の他の実施の形態である案内装置を用いた工作機械の概略側面図であり、（Ｂ）は、その案内装置における移動体のスライド面の概略底面図である。
【図６】本発明の案内装置におけるスライド面の変形例を示す概略底面図である。
【図７】従来の案内装置におけるスライド面を示す概略底面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１ 工作機械
２ ベッド
３ 案内部
７ コラム
９ 主軸頭
１１ 案内面
１２（１２Ａ，１２Ｂ） スライド面
１７ 圧力逃がし溝
１８ 通路
１９ 開口
２０ ポケット
４０ 工作機械
４３（４３Ａ，４３Ｂ） スライド面
５０Ａ，５０Ｂ，５１ スライド面
Ｇ 重心
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械などにおいて基台の上に案内面を形成し、その案内面上で潤滑油を介在させてテーブルやコラムなどの可動体に形成したスライド面が摺動することで、可動体を案内する案内装置に関し、特に偏荷重により可動体が傾くのを抑制することのできる案内装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の案内装置は、基台の上に案内面が形成され、その案内面上に潤滑油を介在させて可動体に形成されたスライド面が摺動することで可動体を案内するもので、この案内装置においては、可動体を高速で送る場合、可動体の進行方向の前端部で潤滑油が巻き込まれて動圧が発生して可動体が浮かび上がり、特に可動体の進行方向における前端部の浮き上がりが大きく、可動体が傾く問題があった。それにより、案内面とスライド面との間で摩擦力と摺動抵抗が増加し、大きな送り力が必要となる。そこで、本願出願人および発明者は、先の出願において、可動体のスライド面に潤滑油に発生する動圧の一部を大気に逃がす圧力逃がし手段を設けて、動圧を緩和させたり、スライド面の摺動方向に略均等に動圧を分割・分散させて、可動体の浮き上がりや傾きを抑制することのできる案内装置を提案している。
【０００３】
図７は、その案内装置１００におけるスライド面を示す図であり、スライド面１０１の摺動方向（図面上左右方向）の略中央に略菱形形状のポケット１０２を設け、このポケット１０２の中央に他端が大気に開放された逃がし孔１０３を穿設してポケット１０２内の圧力を逃がすようにしている。また、スライド面１０１を摺動方向に略４等分に分割する位置に分割溝１０４を設けると共に、各分割溝１０４に夫々逃がし孔１０３を穿設して分割溝１０４内の圧力を逃がすようにしている。これにより、動圧が分割・分散させられて可動体の浮き上がりや傾きが抑制されるようになっている。なお、符合１０５は、潤滑油を供給する油溝である。
【０００４】
本出願人は、本出願時において、以上の従来技術が記載されている文献として、以下のものを知見している。
【特許文献１】特開２００１−２８０３４３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、図７に示す案内装置１００により動圧による可動体の浮き上がりや傾きを充分に抑制することができるようになったが、この案内装置１００の可動体としてコラムに用いたり、或いは、テーブルに用いた場合でもワークがテーブルに対して常に偏心して載せられるなど可動体に対して偏荷重が作用している場合は、可動体が摺動する際に案内面とスライド面との間に潤滑油が巻き込まれることにより発生する動圧が、分割溝などにより略均等に分割・分散させられるが、可動体の偏荷重によりスライド面に作用する荷重がその偏荷重の方向によって異なる荷重となり、偏荷重が大きく作用する側でも小さく作用する側でも、略同じ力の動圧が発生するため、その動圧により偏荷重が大きく作用する側は沈み込み小さく作用する側は浮き上がってしまう。その結果、可動体が傾いてしまい、その傾きにより案内面とスライド面との間で偏摩耗が発生したり、摺動抵抗が増加して大きな送り力が必要となる問題があった。
【０００６】
また、コラムが、その偏荷重の方向に対して略直角方向に案内され、その案内面が偏荷重の方向に列設されているものの場合、一般には、偏荷重の方向に列設されたスライド面は案内面と接触する接触面形状が夫々同じ形状とされており、これにより、可動体が摺動する際に発生する動圧も、各スライド面で略同じ力であるのに対して、可動体の偏荷重によってスライド面に作用する荷重が異なるので、これにより、可動体が傾くことになる。そこで、偏荷重の大きく作用する側の案内面の幅を広くしたり、案内面の形状をＶ字形状としたりして、その案内面の面積を大きくして偏荷重を大きく受けるようにすることが考えられるが、この場合、案内面が大きくなり、工作機械全体が大型化してしまう問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は上記の実状に鑑み、工作機械などにおいて基台の上に案内面を形成し、その案内面上で潤滑油を介在させてテーブルやコラムなどの可動体に形成したスライド面が摺動することで、可動体を案内する案内装置において、可動体の偏荷重により可動体が傾くのを抑制することのできる案内装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明に係る案内装置は、「基台の上に案内面が形成され、該案内面上で潤滑油を介在させて可動体に形成されたスライド面が摺動することで前記可動体が案内される案内装置において、前記スライド面は、前記案内面と接触する接触面形状を、前記可動体の偏荷重の方向に対して非対称形状とすることで、前記可動体の摺動により潤滑油に発生する動圧を異ならせ該可動体の傾きを抑える」構成とするものである。
【０００９】
本発明によると、案内面と接触するスライド面の接触面形状を、可動体の偏荷重の方向に対して非対称形状としており、例えば、偏荷重が大きく作用する側のスライド面の接触面形状を動圧の大きい面形状とし、偏荷重が小さく作用する側のスライド面の接触面形状を動圧の小さい面形状とし、これにより、夫々の動圧によって偏荷重を相殺して、可動体が傾くのを抑制することができる。それにより、案内面とスライド面との間で偏摩耗が発生したり、摺動抵抗が増加して大きな送り力が必要となることを防止することができる。なお、スライド面の案内面と接触する接触面形状には、潤滑油を供給するために形成された潤滑油供給溝の形状は含まないものとする。ただし、動圧に対して大きな影響を与える形状の場合は、供給溝の形状も含まれる。
【００１０】
本発明に係る案内装置は、上記の構成に加えて、「前記可動体は、前記案内面により前記可動体の偏荷重の方向と略直角方向に案内されると共に、前記スライド面は、前記可動体の偏荷重の方向に少なくとも２つ形成され、各前記スライド面の前記案内面と接触する接触面形状は、前記可動体の偏荷重の方向に対して、各前記スライド面の間で非対称形状である」構成とすることもできる。
【００１１】
本発明によると、可動体における偏荷重の方向に対して、その略直角方向に可動体を案内する工作機械に適用するもので、偏荷重の方向に列設されるスライド面に対して、各スライド面間で案内面と接触する接触面形状を非対称形状とすることで、各スライド面間での動圧が異なるものとなり、偏荷重により可動体が傾くのを抑制することができる。また、案内面の幅や形状を変える必要がないので、工作機械が大型化する問題を解決することができる。
【００１２】
本発明に係る案内装置は、上記の構成に加えて、「前記可動体は、前記案内面により前記可動体の偏荷重の方向と略同一方向に案内されると共に、前記スライド面の前記案内面と接触する接触面形状は、前記スライド面の長手方向に対して非対称形状である」構成とすることもできる。
【００１３】
本発明によると、可動体をその偏荷重の方向と略同一の方向に案内する工作機械に適用するもので、スライド面の案内面と接触する接触面形状を、スライド面の長手方向中央に対して非対称形状としており、これにより、可動体が偏荷重によって傾くのを抑制することができる。
【００１４】
本発明に係る案内装置は、上記の構成に加えて、「前記スライド面の前記案内面と接触する接触面形状は、潤滑油に発生する動圧の一部を大気に逃がす圧力逃がし手段を形成する数を異ならせることで非対称形状とする」構成とすることもできる。
【００１５】
ここで、「圧力逃がし手段」としては、具体的な構成を何ら限定するものではないが、「スライド面の幅方向に延びると共に、幅方向に貫通する所定幅の溝を設けて、その貫通する両端から圧力を大気に逃がすもの」、「スライド面の幅方向に延びると共に、幅方向には貫通しない所定幅の溝を設け、さらに、その溝と大気とを連通する孔を設けて、その孔を介して圧力を大気へ逃がすもの」、「スライド面に所定形状の溝（ポケット）を設けると共に、その溝と大気とを連通する孔を設けて、その孔を介して圧力を大気へ逃がすもの」などを例示することができる。
【００１６】
本発明によると、スライド面に形成する動圧の一部を大気へ逃がす圧力逃がし手段を異なる数とするもので、例えば、圧力逃がし手段の形成を多くした場合は、大気に逃がされる動圧も多くなる。逆に、圧力逃がし手段の形成を少なくした場合は、大気に逃がされる動圧も少なくなる。これにより、偏荷重が大きく作用する側には、圧力逃がし手段の数を少なく形成し、偏荷重が小さく作用する側には、圧力逃がし手段の数を多く形成することで、偏荷重を相殺し、可動体が傾くのを抑制することができる。
【００１７】
本発明に係る案内装置は、上記の構成に加えて、「前記スライド面の前記案内面と接触する接触面形状は、潤滑油に発生する動圧の一部を大気に逃がす前記圧力逃がし手段を形成する位置を異ならせることで非対称形状とする」構成とすることもできる。
【００１８】
本発明によると、スライド面に形成する圧力逃がし手段の位置を異ならせるもので、例えば、一つのスライド面において、偏荷重が大きく作用する側と小さく作用する側とがあり、圧力逃がし手段を偏荷重が小さく作用する側に形成することで、偏荷重が小さく作用する側の動圧を圧力逃がし手段により逃がし、それにより、可動体が傾くのを抑制することができる。
【００１９】
本発明に係る案内装置は、上記の構成に加えて、「前記スライド面の前記案内面と接触する接触面形状は、前記スライド面の幅を異ならせることで非対称形状とする」構成とすることもできる。ここで、スライド面の幅を異ならせる方法としては、スライド面全体の幅を一様に異ならせるものや、スライド面の全体或いは一部に、円弧状やＶ字状などの切欠きを設けてその幅を異ならせるものなどを例示することができる。
【００２０】
本発明によると、スライド面の幅を異ならせるもので、例えば、偏荷重が大きく作用する側の幅を大きくして動圧が高くなるようにし、偏荷重が小さく作用する側の幅を小さくして動圧が低くなるようにすることで、動圧により偏荷重を相殺して、可動体が偏荷重により傾くのを抑制することができる。
【発明の効果】
【００２１】
以上のように、本発明によれば、工作機械などにおいて基台の上に案内面を形成し、その案内面上で潤滑油を介在させてテーブルやコラムなどの可動体に形成したスライド面が摺動することで、可動体を案内する案内装置において、可動体の偏荷重により可動体が傾くのを抑制することのできる案内装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の一実施の形態である案内装置について、図１から図４までの図面に基いて説明する。図１（Ａ）は、本発明の一実施の形態である案内装置を用いた工作機械の概略側面図であり、（Ｂ）は、案内装置を摺動方向に対して直角方向に切断してその一部を示す断面図である。図２（Ａ）は、案内装置における移動体のスライド面の概略底面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）におけるＢ−Ｂ部拡大断面図であり、（Ｃ）は、（Ａ）におけるＣ−Ｃ部拡大断面図である。図３は、本発明の案内装置と従来の案内装置との浮き上がり及び傾きを比較して示すグラフである。図４は、動圧と圧力逃がし手段との関係を示す説明図である。
【００２３】
図１（Ａ）に示す工作機械１は、コンピュータ数値制御装置（ＣＮＣ）により、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、の他に、Ｂ軸の４軸を数値制御することのできるマシニングセンタであり、全体を支持する基台としてのベッド２上には、Ｘ軸方向およびＺ軸方向に延びる案内部３が夫々２つづつ平行に備えられており、Ｚ軸方向（図面上左右方向）に延びる案内部３には、上部にＢ軸周りに回転することのできる回転テーブル４がＺ軸方向に摺動可能に案内支持されており、この回転テーブル４は、駆動手段５によってＺ軸方向に移動することができる。この回転テーブル４には、パレットを介してワーク６が載置固定され、この回転テーブル４は、図示しない回転駆動手段を有しており、ワーク６を回転させることができると共に、高精度に回転角を位置決めできるようになっている。
【００２４】
一方、Ｘ軸方向（図面上表裏方向）に延びる案内部３は、コラム７が摺動可能に案内支持されている。このコラム７は、ベッド２に取付けられた図示しない駆動手段によってＸ軸方向に移動可能とされている。このコラム７には、図面上左側の側面に、工具８を保持する主軸頭９がＹ軸方向に摺動可能に設けられており、主軸頭９は、図示しない一対の案内部により案内支持されると共に、コラム７の上部に設けられた駆動手段１０によってＹ軸方向に移動可能とされ、主軸頭９と共にＹ軸方向に移動する図示しない主軸モータによって工具８が回転駆動するようになっている。なお、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、及びＢ軸の移動および回転に用いる駆動手段としては、ステッピングモータなどを用いることができる。
【００２５】
これら工具８および主軸頭９は、コラム７の左側（図面上）に設けられており、このためコラム７の重心Ｇは、図示するようにコラム９を案内支持する２つの案内部３の中心軸よりも主軸頭９を設けた側に偏心した場所に位置している。このため、本実施の形態においては、コラム９には、Ｚ軸方向と同じ方向、すなわちコラム７の摺動方向と直交する方向に偏荷重が作用しており、特に図面上左側に大きく荷重が作用するようになっている。
【００２６】
このコラム７を案内支持する案内部３は、テーブル２から上方へ突出する逆Ｌ字形状をなすとともに、図面上左右対称に所定距離離間して配置されている。そして、図１（Ｂ）に示すように、これら案内部３の上部には、案内面１１が形成されており、コラム７の下面には、案内面１１と対向する位置に形成されたスライド面１２が案内面１１と接触している。このスライド面１２には、スライド面１２と案内面１１との間に潤滑油を供給する供給孔１３が形成されている。
【００２７】
図２（Ａ）に示すように、コラム７の底面には、コラム７の摺動方向と略平行な方向に延びる２つのスライド面１２が形成されており、各スライド面１２の長さおよび幅は略同じ大きさとされている。このスライド面１２の表面には、案内面１１とスライド面１２との間に潤滑油を供給する潤滑油供給溝が夫々設けられており、偏荷重が大きく作用する左側のスライド面１２Ａでは、スライド面１２Ａの全長に亘って続くクランク形状の潤滑油供給溝１４が設けられている。一方、右側のスライド面１２Ｂでは、長手方向両端部にクランク形状の潤滑油供給溝１５が、さらに、その潤滑油供給溝１５に続いて長手方向内側にコ字形状の潤滑油供給溝１６が形成されており、夫々の潤滑油供給溝１４，１５，１６には、所定位置に供給孔１３が形成されている。そして、これら潤滑油供給溝１４，１５，１６には、図２（Ｂ）に示すように、供給孔１３を介して図示しない油圧ポンプから潤滑油が供給されるようになっている。
【００２８】
このスライド面１２Ａは、スライド面１２Ａ全体が一つの大きな接触面で構成されており、このスライド面１２Ａにおけるコラム７の移動により発生する動圧の分布は、図４（Ａ）に示すように、スライド面１２Ａの全長に亘って広がると共に、その中央付近が高くなる一つの大きな山形形状となり、この山形形状の面積に相当する圧力がスライド面１２Ａに作用する。
【００２９】
一方、偏荷重の作用が小さい右側のスライド面１２Ｂは、スライド面１２Ａとは非対称形状とされ、スライド面１２Ｂの長手方向に対して略４等分する位置に、スライド面１２Ｂの幅方向に延びると共に、略全幅に亘って形成された圧力逃がし溝１７が３箇所設けられており、これら圧力逃がし溝１７は、図２（Ｃ）に示すように、その長手方向中央付近に一端が大気へと連通する通路１８の他端が開口しており、その開口１９を介して、スライド面１２Ｂに作用する動圧の一部を大気に逃がすことができる。
【００３０】
また、この右側のスライド面１２Ｂには、その長手方向中央に、長手方向に延びる菱形形状のポケット２０が設けられていると共に、このポケット２０は、中央に形成された圧力逃がし溝１７と連通しており、ポケット２０からも動圧の一部を大気へ逃がすようにしている。これにより、スライド面１２Ｂにおいては、その長手方向中央付近において、多くの動圧を大気へ逃がせるようになっている。
【００３１】
このスライド面１２Ｂは、圧力逃がし溝１７により４つに分割された小さな接触面により構成されており、また、ポケット２０により中央の２つの接触面形状と、左右２つの接触面形状が異なる形状となっている。このスライド面１２Ｂにおけるコラム７の移動により発生する動圧の分布は、図４（Ｂ）に示すように、スライド面１２Ｂの長手方向に形成された圧力逃がし溝１７により、スライド面１２Ｂの全長に対して１／４の幅の山形形状をした圧力分布が４つ現れ、それらの山形形状の面積の総和に相当する圧力がスライド面１２Ｂに作用する。なお、本例では、圧力逃がし溝１７、通路１８、開口１９、および、ポケット２０が本発明の圧力逃がし手段に相当している。
【００３２】
ところで、本実施の形態では、図１に示すように、コラム７の下面は、左右の案内部３に挟まれた位置において、案内部３の案内面１１の高さよりも所定高さ低く下方へ突出した突出部２１を備えており、この突出部２１の中央には、Ｘ軸方向に延在するボールねじ２２が螺合されており、このボールねじ２２を回転駆動させることでコラム７をＸ軸方向に移動させることができる。
【００３３】
このコラム７の突出部２１には、案内部３における内側の側面と対向する側面２３に、ころがり支承ユニット２４が設けられており、このころがり支承ユニット２４の転動ローラ２５が、案内面３の内側側面に形成された側部案内面２６に当接するようになっている。また、コラム７の下面には、案内部３より外側の位置に下側に延びる側板２７が左右に夫々取付けられており、この側板２７の下面には、案内部３における外側に突出した部分の下側へ延びる裏板２８がさらに取付けられている。この裏板２８の上面にも、ころがり支承ユニット２４が設けられており、そのころがり支承ユニット２４の転動ローラ２５が、案内部３の外側に突出した部分の下面に形成された下部案内面２９と当接するようになっている。
【００３４】
このころがり支承ユニット２４は、その送り面および戻り面を有しそれらの面に複数の転動ローラ２５をコラム７の摺動方向へ複数列に無端環状に整列させるガイド部材３０と、ガイド部材３０の戻り面側の転動ローラ２５を保持する保持部材３１と、ガイド部材３０を介して、送り面側の転動ローラ２５を被転動面としての側部案内面２６または下部案内面２９に所定の力で付勢する付勢手段３２とを備えている。なお、符合３３は、裏板２８に設けられたころがり支承ユニット２４の下側案内面２９への付勢力を調整する調整ボルトである。このころがり支承ユニット２４は、コラム７が移動すると、ガイド部材３０の送り面側の転動ローラ２５が、当接している案内部３の側部案内面２６、下部案内面２９上を転動し、自転しながらガイド部材３０の周りを公転することで、摺動抵抗の低いものとなっている。これらころがり支承ユニット２４は、コラム７の浮き上がり、および、移動方向に対して直角方向の移動を抑制するものである。
【００３５】
次に、本実施の形態における案内装置の作用について、詳細に説明する。まず、図示しない駆動手段によってボールねじ２２が回転駆動させられると、コラム７は、ボールねじ２２の回転方向に応じてＸ軸に対して、プラス方向或いはマイナス方向に移動させられる。このコラム７の移動に伴なって、ベッド２に設けられた一対の案内部３における上面の案内面１１上を、潤滑油を介在させてコラム７の下面に形成されたスライド面１２Ａ，１２Ｂが摺動案内される。
【００３６】
一方、コラム７は、図１（Ａ）に示すように、その図中左側に、主軸頭９などを備えており、コラム７の重心Ｇが左側に偏心した状態となっている。そのため、コラム７の荷重が主軸頭９などを備えた側の案内部３、すなわち、スライド面１２Ａ側に大きく作用するようになっている。
【００３７】
このコラム７をＸ軸方向に移動させると、スライド面１２Ａ，１２Ｂの摺動方向の前端部で潤滑油が巻き込まれてスライド面１２Ａ，１２Ｂに動圧が発生する。このとき、スライド面１２Ａでは、図４（Ａ）に示すように、大きな動圧が発生する。一方、スライド面１２Ｂでは、同図（Ｂ）に示すように、圧力逃がし溝１７などの圧力逃がし手段により、スライド面１２Ａに発生する動圧に対して、発生する動圧が略４等分された小さな動圧となる。すなわち、偏荷重が大きく作用するスライド面１２Ａには大きな動圧が、一方、偏荷重が小さく作用するスライド面１２Ｂには小さな動圧が夫々発生し、これによって、スライド面１２Ａ側の沈み込みを抑制すると共に、スライド面１２Ｂ側の浮き上がりが抑制され、コラム７が偏荷重により傾くのが抑制される。
【００３８】
そして、図３に示すように、本発明の案内装置と従来の案内装置とを比較すると、浮き上がりにおいては、従来では６μｍに対して本発明では３μｍ、傾きにおいては、従来では３μｍに対し本発明では１μｍと、いずれの場合も、本発明のほうが従来よりも大きく抑制されていることが判る。
【００３９】
このように、上記の案内装置によると、案内面１１と接触するスライド面１２Ａ，１２Ｂの接触面形状を、コラム７の偏荷重の方向に対して非対称形状としており、偏荷重が大きく作用する側のスライド面１２Ａの接触面形状を動圧の大きい接触面形状とし、偏荷重が小さく作用する側のスライド面１２Ｂの接触面形状を動圧の小さい接触面形状としており、これにより、夫々スライド面１２Ａ，１２Ｂに発生する動圧によって偏荷重を相殺して、コラム７が傾くのを抑制することができる。それにより、案内面１１とスライド面１２との間で偏摩耗が発生したり、摺動抵抗が増加して大きな送り力が必要となることを防止することができる。
【００４０】
また、スライド面１２Ａ，１２Ｂの接触面形状を、夫々のスライド面１２Ａ，１２Ｂに作用する偏荷重の大きさに対応した動圧が発生する接触面形状としており、これにより、偏荷重の大きく作用する側の案内面の幅を広くしたり、案内面の形状をＶ字形状としたりして、その案内面の面積を大きくして偏荷重を大きく受けるようにする必要がなく、そのため、案内面が大きくなって、工作機械全体が大型化してしまうのを防止することができる。
【００４１】
さらに、スライド面１２Ａ，１２Ｂに形成する動圧の一部を大気へ逃がす圧力逃がし溝１７、ポケット２０などの圧力逃がし手段を異なる数としており、偏荷重が大きく作用するスライド面１２Ａ側には、圧力逃がし溝１７などを形成せず、偏荷重が小さく作用する側には、圧力逃がし溝１７、ポケット２０などの数を多く形成することで、スライド面１２Ａ，１２Ｂ間で接触面形状を非対称形状としており、これにより、偏荷重を相殺し、コラム７が傾くのを抑制することができる。
【００４２】
次に、本発明の案内装置における、上記の実施の形態とは異なる実施の形態の案内装置について、図５を基に説明する。図５（Ａ）は、上記とは異なる本発明の実施の形態である案内装置を用いた工作機械の概略側面図であり、（Ｂ）は、その案内装置における移動体のスライド面の概略底面図である。この工作機械４０は、コンピュータ数値制御装置（ＣＮＣ）により、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、の３軸を数値制御することのできるマシニングセンタである。
【００４３】
この工作機械４０には、基台としてのベッド２と、ベッド２の上部に設けられＸ軸方向およびＺ軸方向に延びる夫々一対の案内部３と、Ｘ軸方向に延びる一対の案内部３に案内されるテーブル４１と、Ｚ軸方向に延びる一対の案内部３に案内されるコラム７と、コラム７の図中左側に設けられ工具８を保持すると共に図示しないＹ軸方向に延びる一対の案内部によりＹ軸方向に案内される主軸頭９とを備えている。なお、図示は省略するが、コラム７をＺ軸方向に案内する一対の案内部３も、上記の実施の形態における案内部３と同様に逆Ｌ字形状となっている。
【００４４】
テーブル４１は、ベッド２における図面上表裏方向に設けられた図示しない駆動手段によって、Ｘ軸方向に案内される。また、主軸頭９は、コラム７の上部に設けられた駆動手段１０によりＹ軸方向に案内される。さらに、コラム７は、ベッド２に設けられた駆動手段４２によりＺ軸方向に案内されるようになっている。
【００４５】
このコラム７も、工具及び主軸頭９がコラムの左側（図面上）に設けられており、コラム７の重心Ｇは、コラム７の左右方向中心よりも主軸頭９などを設けた左側に偏心している。このため、コラム７には、Ｚ軸方向と同じ方向、すなわちコラム７の摺動方向と同じ方向に偏荷重が作用している。詳述すると、本実施の形態では、コラム７の下面に形成された、案内部３上面の案内面１１と接触するスライド面４３の長手方向（図中左右方向）に対して、コラム７の偏荷重は、その中心から左側には大きく作用すると共に、右側には小さく作用する。
【００４６】
図５（Ｂ）に示すように、コラム７の下面には、Ｚ軸方向に延びる一対の案内部３の案内面１１と対応して、一対のスライド面４３Ａ，４３Ｂが形成されている。これらスライド面４３Ａ，４３Ｂの長手方向の略中央位置と、及び長手方向を４等分する位置の中央より右側の位置に、スライド面４３Ａ，４３Ｂの幅方向に延びる圧力逃がし溝１７が夫々形成されている。これら圧力逃がし溝１７の底部には、大気へと連通する通路の開口１９が設けられている。これら圧力逃がし溝１７により、スライド面４３Ａ，４３Ｂは、３つの接触面に夫々分割されており、偏荷重の方向すなわち、スライド面４３Ａ，４３Ｂの長手方向の中央に対して、圧力逃がし溝１７などを形成する位置が異なる位置に設けることでスライド面４３Ａ，４３Ｂは、非対称形状となっている。また、スライド面４３Ａ，４３Ｂの略中央には、長手方向に延びる菱形形状のポケット２０が夫々設けられている。
【００４７】
このスライド面４３Ａ，４３Ｂは、圧力逃がし溝１７により、その長手方向に全体が３つに分割され、中央より左側にスライド面４３Ａ，４３Ｂの略半分を占める大きな接触面と、その右側に大きさがスライド面４３Ａ，４３Ｂの略１／４の小さな接触面が２つ形成されている。スライド面４３Ａ，４３Ｂの中央に設けられたポケット２０により、スライド面４３Ａ，４３Ｂの中央より右側の２つの接触面は、夫々の接触面形状が異なる形状となっている。これにより、スライド面４３Ａ，４３Ｂは、その長手方向中央に対して、左右でその接触面形状が異なる形状となっている。
【００４８】
これらスライド面４３Ａ，４３Ｂには、その長手方向の中央より左側（図中）には、コ字形状をした潤滑油供給溝４４が、２個所形成されており、２つの内の一方が１８０度回転した向きに形成されている。また、スライド面４３Ａ，４３Ｂの中央より右側では、ポケット２０と右端の圧力逃がし溝１７との間には、幅方向に延びる直線形状の潤滑油供給溝４５が、さらに、右端の圧力逃がし溝１７より右側には、クランク形状の潤滑油供給溝４６が夫々形成されている。これら潤滑油供給溝４４，４５，４６には、夫々潤滑油の供給孔１３が設けられている。
【００４９】
これらスライド面４３Ａ，４３Ｂにおけるコラム７の移動により発生する動圧の分布は、図４（Ｃ）に示すように、中央より左側に、一つの大きな山形形状が現れると共に、その右側には、それよりも小さな山形形状が２つ現れ、これにより、スライド面４３Ａ，４３Ｂの中央より左側（偏荷重の作用が大きい側）には大きな動圧が、右側（偏荷重の作用が小さい側）には小さな動圧が夫々発生する。
【００５０】
次に、本実施の形態における案内装置の作用について説明する。コラム７を駆動手段４２によりＺ軸方向に移動させると、スライド面４３Ａ，４３Ｂに夫々動圧が発生する。この動圧は、図４（Ｃ）に示すように、偏荷重が大きく作用する側（図中左側）には、大きな動圧が発生すると共に、偏荷重が小さく作用する側（図中右側）には、小さな動圧が発生する。これにより、スライド面４３Ａ，４３Ｂの左側の沈み込みを抑制すると共に、スライド面４３Ａ，４３Ｂの右側の浮き上がりが抑制され、コラム７が偏荷重により傾くのが抑制される。
【００５１】
このように、上記の案内装置によると、案内面１１と接触するスライド面４３Ａ，４３Ｂの接触面形状を、スライド面４３Ａ，４３Ｂの長手方向、すなわち、偏荷重の方向に対して非対称形状としており、スライド面４３Ａ，４３Ｂの長手方向における偏荷重が大きく作用する側の接触面形状を動圧の大きい面形状とし、スライド面４３Ａ，４３Ｂ長手方向における偏荷重が小さく作用する側の接触面形状を動圧の小さい面形状とし、これにより、夫々に発生する動圧によって偏荷重を相殺して、コラム７が傾くのを抑制することができる。
【００５２】
また、スライド面４３Ａ，４３Ｂに形成する圧力逃がし溝１７の位置を、偏荷重の方向すなわち、スライド面４３Ａ，４３Ｂの長手方向の中央に対して、圧力逃がし溝１７などを形成する位置が異なる位置に設けることでスライド面４３Ａ，４３Ｂは、非対称形状となっている。換言すると、偏荷重が大きく作用する側には、圧力逃がし溝１７などを設けず動圧を大きくすると共に、偏荷重が小さく作用する側には、圧力逃がし溝１７などを設けて動圧を小さくしており、これにより、コラム７が傾くのを抑制することができる。
【００５３】
以上、本発明を実施するための最良の実施の形態を挙げて説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではなく、以下に示すように、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計の変更が可能である。
【００５４】
すなわち、本実施の形態では、案内装置として、コラム７を案内するものを示したがこれに限定するものではなく、回転テーブル４、テーブル４１などを案内する案内装置に用いることもできる。特に、回転テーブル４、テーブル４１などにワークが偏心して載置される場合が多いものに好適である。
【００５５】
また、本実施の形態では、コラム７における偏荷重の方向に対して、スライド面１２，４３に形成する、圧力逃がし溝１７、ポケット２０などの数や位置を異ならせることで、偏荷重の方向に対して、スライド面１２，４３の案内面１１との接触面形状を非対称形状とするものを示したが、これに限定するものではなく、例えば、図６（Ａ）に示すように、偏荷重の方向と可動体の摺動方向とが略直交する場合は、偏荷重が大きく作用する側のスライド面５０Ａの幅Ｗ１と、偏荷重が小さく作用する側のスライド面５０Ｂの幅Ｗ２とを、Ｗ１＞Ｗ２となるようにその幅を異ならせて構成することもできる。これにより、スライド面５０Ａ，５０Ｂに発生する動圧の圧力を異ならせて、可動体が偏荷重により傾くのを抑制することができる。
【００５６】
一方、図６（Ｂ）に示すように、偏荷重の方向と可動体の摺動方向とが略同一方向の場合は、例えば、その長手方向中央に、圧力逃がし溝１７、ポケット２０などの圧力逃がし手段を設けて、スライド面５１における偏荷重が大きく作用する側の幅Ｗ３と、偏荷重が小さく作用する側の幅Ｗ４とで、Ｗ３＞Ｗ４となるように、ひとつのスライド面５１でその幅が異なるように構成することもできる。これにより、スライド面５１で場所により発生する動圧を異ならせて、可動体が偏荷重により傾くのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】（Ａ）は、本発明の一実施の形態である案内装置を用いた工作機械の概略側面図であり、（Ｂ）は、案内装置を摺動方向に対して直角方向に切断してその一部を示す断面図である。
【図２】（Ａ）は、案内装置における移動体のスライド面の概略底面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）におけるＢ−Ｂ部拡大断面図であり、（Ｃ）は、（Ａ）におけるＣ−Ｃ部拡大断面図である。
【図３】本発明の案内装置と従来の案内装置との浮き上がり及び傾きを比較して示すグラフである。
【図４】動圧と圧力逃がし手段との関係を示す説明図である。
【図５】（Ａ）は、図１から図４の実施の形態とは異なる本発明の他の実施の形態である案内装置を用いた工作機械の概略側面図であり、（Ｂ）は、その案内装置における移動体のスライド面の概略底面図である。
【図６】本発明の案内装置におけるスライド面の変形例を示す概略底面図である。
【図７】従来の案内装置におけるスライド面を示す概略底面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１ 工作機械
２ ベッド
３ 案内部
７ コラム
９ 主軸頭
１１ 案内面
１２（１２Ａ，１２Ｂ） スライド面
１７ 圧力逃がし溝
１８ 通路
１９ 開口
２０ ポケット
４０ 工作機械
４３（４３Ａ，４３Ｂ） スライド面
５０Ａ，５０Ｂ，５１ スライド面
Ｇ 重心
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基台の上に案内面が形成され、該案内面上で潤滑油を介在させて可動体に形成されたスライド面が摺動することで前記可動体が案内される案内装置において、
前記スライド面は、前記案内面と接触する接触面形状を、前記可動体の偏荷重の方向に対して非対称形状とすることで、前記可動体の摺動により潤滑油に発生する動圧を異ならせ該可動体の傾きを抑えることを特徴とする案内装置。
【請求項２】
前記可動体は、前記案内面により前記可動体の偏荷重の方向と略直角方向に案内されると共に、前記スライド面は、前記可動体の偏荷重の方向に少なくとも２つ形成され、各前記スライド面の前記案内面と接触する接触面形状は、前記可動体の偏荷重の方向に対して、各前記スライド面の間で非対称形状であることを特徴とする請求項１に記載の案内装置。
【請求項３】
前記可動体は、前記案内面により前記可動体の偏荷重の方向と略同一方向に案内されると共に、前記スライド面の前記案内面と接触する接触面形状は、前記スライド面の長手方向に対して非対称形状であることを特徴とする請求項１に記載の案内装置。
【請求項４】
前記スライド面の前記案内面と接触する接触面形状は、潤滑油に発生する動圧の一部を大気に逃がす圧力逃がし手段を形成する数を異ならせることで非対称形状とすることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一つに記載の案内装置。
【請求項５】
前記スライド面の前記案内面と接触する接触面形状は、潤滑油に発生する動圧の一部を大気に逃がす前記圧力逃がし手段を形成する位置を異ならせることで非対称形状とすることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか一つに記載の案内装置。
【請求項６】
前記スライド面の前記案内面と接触する接触面形状は、前記スライド面の幅を異ならせることで非対称形状とすることを特徴とする請求項１および請求項３から請求項５までのいずれか一つに記載の案内装置。
【請求項１】
基台の上に案内面が形成され、該案内面上で潤滑油を介在させて可動体に形成されたスライド面が摺動することで前記可動体が案内される案内装置において、
前記スライド面は、前記案内面と接触する接触面形状を、前記可動体の偏荷重の方向に対して非対称形状とすることで、前記可動体の摺動により潤滑油に発生する動圧を異ならせ該可動体の傾きを抑えることを特徴とする案内装置。
【請求項２】
前記可動体は、前記案内面により前記可動体の偏荷重の方向と略直角方向に案内されると共に、前記スライド面は、前記可動体の偏荷重の方向に少なくとも２つ形成され、各前記スライド面の前記案内面と接触する接触面形状は、前記可動体の偏荷重の方向に対して、各前記スライド面の間で非対称形状であることを特徴とする請求項１に記載の案内装置。
【請求項３】
前記可動体は、前記案内面により前記可動体の偏荷重の方向と略同一方向に案内されると共に、前記スライド面の前記案内面と接触する接触面形状は、前記スライド面の長手方向に対して非対称形状であることを特徴とする請求項１に記載の案内装置。
【請求項４】
前記スライド面の前記案内面と接触する接触面形状は、潤滑油に発生する動圧の一部を大気に逃がす圧力逃がし手段を形成する数を異ならせることで非対称形状とすることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一つに記載の案内装置。
【請求項５】
前記スライド面の前記案内面と接触する接触面形状は、潤滑油に発生する動圧の一部を大気に逃がす前記圧力逃がし手段を形成する位置を異ならせることで非対称形状とすることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか一つに記載の案内装置。
【請求項６】
前記スライド面の前記案内面と接触する接触面形状は、前記スライド面の幅を異ならせることで非対称形状とすることを特徴とする請求項１および請求項３から請求項５までのいずれか一つに記載の案内装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−２３８３９７（Ｐ２００８−２３８３９７Ａ）
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１０８４５１（Ｐ２００８−１０８４５１）
【出願日】平成２０年４月１８日（２００８．４．１８）
【分割の表示】特願２００３−２７６０７４（Ｐ２００３−２７６０７４）の分割
【原出願日】平成１５年７月１７日（２００３．７．１７）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月１８日（２００８．４．１８）
【分割の表示】特願２００３−２７６０７４（Ｐ２００３−２７６０７４）の分割
【原出願日】平成１５年７月１７日（２００３．７．１７）
【出願人】（０００００１２４７）株式会社ジェイテクト (7,053)
【Ｆターム（参考）】
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