CN103867570A - 静压流体引导装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种静压流体引导装置（50），设置有减震机构（54），在减震机构（54）中不加压供给流体，而通过自然落下产生的静水压进行供给。由此能够抑制静压流体引导机构（53a）内的流体压的下降，能使可动体（52a）直线移动时的相对载荷支承的刚性大致为设计值，并能高精度地对可动体（52a）进行定位。

Description

静压流体引导装置

技术领域

本发明涉及一种静压流体引导装置，该静压流体引导装置向设置于可动体的静压流体引导机构供给流体，并引导相对于支承体的可动体的直线移动。

背景技术

例如，日本特开2006-266287号公报所述的静压流体引导装置具有静压流体引导机构，在该静压流体引导机构中，在可动体（移动体）上设有凹状的坑、该坑内部设有凸状的岛部、并且在该岛部设有放射状的槽。根据该静压流体引导装置，能够使坑内部的油的压力均一，可动体在支承体上直线移动时能够获得期望的相对于载荷支承的刚性以及对振动的减震性。上述构成的静压流体引导装置能够适用于，例如日本特开2007-90459号公报所述的机床的滑动体中使用六面限制的引导支承装置。

现有的静压流体引导装置中，虽然为了提高可动体直线移动时相对于支承体的防滑性能，向静压流体引导机构供给的油采用了高粘度的油，但仍存在可动体的直线移动时产生的动力变大的问题。为了使可动体直线移动时的动力变小，虽然也可以使用低粘度的油作为向静压流体引导机构供给的油，但降低了可动体直线移动时的减震性能，在静压流体引导装置适用于机床的情况下，有可能使加工表面特性恶化。

发明内容

本发明提供一种能够降低可动体相对支承体直线移动时的电力消耗，并且能够提高相对于振动的减震性的静压流体引导装置。

本发明所涉及的静压流体引导装置具备：可动体；能够直线移动地支承所述可动体的支承体；设置于所述可动体并引导所述可动体的直线移动的静压流体引导机构；设置于所述可动体，使所述可动体上产生的振动衰减的减震机构，向所述减震机构供给的流体的压力为静水压（hydrostatic pressure）。

附图说明

以下，参照附图对具体实施方式进行说明，从而能够清楚本发明的上述目的以及其他目的、特征和优点，其中，对相同或相似的要素标注相同或相似的附图标记。

图1是具备本发明的实施方式的静压流体引导装置的磨床的俯视图。

图2是示出磨床的砂轮支承装置以及静压流体引导装置的立体图。

图3是从里侧看静压流体引导装置的立体图。

图4A是示出相对于砂轮支承装置以及静压流体引导装置的油的线路的第一方式的局部侧剖图。

图4B是示出图4A中静压流体引导机构以及减震机构的S所示的部分的图。

图5A是示出向静压流体引导机构供给油的供给通路的图4B的V（A）—V（A）线剖面图。

图5B是示出来自静压流体引导机构的油的排出通路的图4B的V（B）—V（B）线剖面图。

图5C是示出向减震机构供给油的供给通路的图4B的V（C）—V（C）线剖面图。

图6A是示出相对于砂轮支承装置以及静压流体引导装置的油的线路的第二方式的一部分剖面侧面图。

图6B是示出图6A中静压流体引导机构以及减震机构的S所示的部分的图。

图7A是示出向静压流体引导机构供给油的供给通路的图6B的V（A）—V（A）线剖面图。

图7B是示出来自静压流体引导机构的油的排出通路的图6B的V（B）—V（B）线剖面图。

图7C是示出向减震机构供给油的供给通路的图6B的V（C）—V（C）线剖面图。

图8A是示出静压流体引导机构以及减震机构的其他方式的图。

图8B是示出静压流体引导机构以及减震机构的另一些方式的图。

图9是示出静压流体引导机构以及减震机构的框部以及岛部的其他方式的图。

具体实施方式

参照附图对本发明的静压流体引导装置进行说明。

参照附图对具备本发明的静压流体引导装置的实施方式的磨床进行说明。作为本实施方式的磨床的一例，以能够进行轴形工件的研磨的砂轮座纵进给式圆筒磨床为例来说明。另外，令纵进给方向为Z轴方向，与纵进给方向垂直的水平方向为X轴方向，与纵进给方向垂直的铅垂方向为Y轴方向。

如图1所示，磨床1构成为包括：机座10；主轴箱（work head：工作台）20；尾座（foot stock）30；砂轮支承装置40；静压流体引导装置50（参照图3）；尺寸控制装置（in-process gauge）60；以及控制装置70等。更详细而言，静压流体引导装置50构成为，利用油的挤压效果，即当静压流体引导装置50与砂轮支承装置40之间的距离变小则存在于其间的油的压力上升的效果，能够引导机座10上的砂轮支承装置40的Z轴方向的移动。

机座10大致为矩形形状，配置于地板上。但是，机座10的形状不限定于矩形形状。在该机座10的上表面，砂轮座用V导轨（V guide rail）51a（相当于本发明的“支承体”）以及砂轮座用平导轨（flat guide rail）51b，以沿Z轴方向延伸且相互平行的方式配置固定，构成砂轮支承装置40的砂轮座纵进给基座41能够在上述V导轨51a以及平导轨51b上滑动。另外，在机座10的上表面上的砂轮座用V导轨51a以及砂轮用平导轨51b之间，配置有用于沿Z轴方向驱动砂轮座纵进给基座41的砂轮座用Z轴滚珠螺杆11c，并配置固定有驱动旋转该砂轮座用Z轴滚珠螺杆11c的砂轮座用Z轴马达11d。该砂轮座用Z轴马达11d上设置有能够检测砂轮用Z轴马达11d的旋转角的编码器。

主轴箱20具备：主轴箱主体21；主轴（work spindle）22；主轴马达23；主轴顶尖（work head center）24等。主轴22可旋转地被插入支承于主轴箱主体21。主轴箱主体21以使主轴22的轴方向朝Z轴方向，且与砂轮座用V导轨51a以及砂轮座用平导轨51b平行的方式固定于机座10的上面。主轴22的左端设有主轴马达23，主轴22通过主轴马达23相对主轴箱主体21围绕Z轴被旋转驱动。该主轴马达23具有能够检测主轴马达23的旋转角的编码器。此外，在主轴22的右端安装有支承轴形的工件W的轴方向一端的主轴顶尖24。

尾座30具备：尾座主体31以及尾座顶尖（foot stock center）32等。尾座顶尖32可旋转地插通支承于尾座主体31。尾座主体31以使尾座顶尖32的轴方向朝向Z轴方向，且尾座顶尖32的旋转轴与主轴22的旋转轴同轴的方式，固定于机座10的上表面。即尾座顶尖32配置为与主轴顶尖24一起支承工件W的轴方向两端，且能够围绕Z轴旋转。尾座顶尖32构成为能够根据工件W的长度改变从尾座主体31的右端面突出的量。

尺寸控制装置60测量研磨部位的工件W的外径。将通过该尺寸控制装置60测量出的信号朝控制装置70输出。控制装置70控制各马达，使工件W以及砂轮43围绕Z轴旋转，并且通过使砂轮43相对工件W在Z轴方向以及X轴方向相对移动，对工件W的外周面进行研磨。

如图1以及图2所示，砂轮支承装置40具备：砂轮座纵进给基座41；砂轮座42；砂轮43；以及砂轮旋转用马达44等。砂轮座纵进给基座41形成为矩形的平板形，在基座10的上表面可滑动地配置于砂轮座用V导轨51a以及砂轮座用平导轨51b上。即，在砂轮座纵进给基座41的下面侧，设有能够在砂轮座用V导轨51a上滑动的V滑块52a（相当于本发明的“可动体”）以及能够在砂轮座用平导轨51b上滑动的平滑块52b。

V滑块52a形成为三棱柱形，沿着形成于砂轮座用V导轨51a的剖面为V字形的槽511可滑动地配置。即，在V滑块52a上设有以能够沿V字槽511滑动的方式形成为V字形的2个滑动面521（参照图3）。此外，平滑块52b形成为长方体形，沿着砂轮座用平导轨51b的平坦的上表面512可滑动地配置。即，平滑块52b上设有以能够沿上平面512滑动的方式平坦地形成的滑动面522（参照图3）。

砂轮座纵进给基座41连接于砂轮座用Z轴滚珠螺杆11c的螺母部件，通过砂轮座用Z轴马达11d的驱动，砂轮座纵进给基座41沿着砂轮座用V导轨51a以及砂轮座用平导轨51b被移动。在该砂轮座用Z轴马达11d上具备检测砂轮座用Z轴马达11d的旋转角的编码器。

供砂轮座42能够滑动的一对砂轮座用X轴导轨41a、41b，沿X轴方向并且相互平行的配置固定于砂轮座纵进给基座41的上表面。另外，在砂轮座纵进给基座41上表面的一对砂轮座用X轴导轨41a、41b之间，配置有用于沿X轴方向驱动砂轮座42的砂轮座用X轴滚珠螺杆41c，配置有对该砂轮座用X轴滚珠螺杆41c进行旋转驱动的砂轮座用X轴马达41d。在该砂轮座用X轴马达41d上具备检测砂轮座用X轴马达41d的旋转角的编码器。

砂轮座42在砂轮座纵进给基座41的上表面上，配置为能够在一对的砂轮座用X轴导轨41a、41b上滑动。砂轮座42与砂轮座用X轴滚珠螺杆41c的螺母部件连接，通过砂轮座用X轴马达41d的驱动，使砂轮座42沿着一对砂轮座用X轴导轨41a、41b移动。即，砂轮座42构成为能够相对机座10、主轴箱20以及尾座30，在X轴方向以及Z轴方向相对移动。

砂轮旋转轴部件45绕Z轴可旋转地被支承于该砂轮座42。并且，圆盘状的砂轮（grinding wheel）43同轴地安装于该砂轮旋转轴部件45的一端。在砂轮座42的上表面固定有砂轮旋转用马达44。砂轮旋转用马达44的旋转经由皮带轮机构46传递到砂轮旋转轴部件45，从而砂轮43被旋转驱动。

如图2以及图3所示，静压流体引导装置50具备：作为可动体的V滑块52a；作为支承体的砂轮座用V导轨51a；设置于V滑块52a并且引导V滑块52a的直线移动的静压流体引导机构53a；以及设置于V滑块52a，且使在V滑块52a上产生的振动衰减的减震机构54等。

如图3所示，静压流体引导机构53a分别设置于V滑块52a的两个滑动面521。本例中，静压流体引导机构53a分别设置于各滑动面521的两端部侧。减震机构54分别设置于各滑动面521的一方的静压流体引导机构53的近旁。

静压流体引导机构53a具备：以朝砂轮座用V导轨51a侧成为凸状的方式形成的矩形形状的两个岛部81a以及比该岛部81a小的两个岛部82a；以将4个岛部81a、82a围起来且向砂轮座用V导轨51a侧成为凸状的方式形成的框部83a。两个岛部81a沿Z轴方向空开规定间隔地并列设置，在两个岛部81a之间穿设有用来供给油的供给口84。两个岛部82a沿X轴方向空开规定间隔的并列设置，在两个岛部82a的中央，穿设有用于排出油的排出口85。

减震机构54具备：以朝砂轮座用V导轨51a侧成为凸状的方式形成的矩形形状的两个岛部86；以及以将两个岛部86围起来且朝砂轮座用V导轨51a侧成为凸状的方式形成的框部87。两个岛部86沿Z轴方向空开规定间隔地并列设置，一个岛部86和框部87之间穿设有用于供给油的供给口88。

另外，与静压流体引导机构53a不同构成的静压流体引导机构53b分别设置于平滑块52b的滑动面522的两端部侧。该静压流体引导机构53b具备：以朝砂轮座用平导轨51b侧成为凸状的方式形成的矩形状的岛部81b；以及以将岛部81b围起来且朝砂轮座用平导轨51b侧成为凸状的方式形成的框部83b。

如上所述，通过向静压流体引导机构供给低粘度的油，虽然能够降低可动体直线移动时的电力消耗，但是对于可动体的振动的减震性会降低。在此，如上所述，本实施方式的静压流体引导装置50设有静压流体引导机构53a以及减震机构54，能够在提高对砂轮支承装置40的振动的减震性的同时减小砂轮支承装置40移动时产生的动力。

即，静压流体引导装置50，通过在静压流体引导机构53a的岛部81a和砂轮座用V导轨51a的V字槽511之间挤压油并使油朝外部流出时的挤压效果，使V滑块52a的滑动面521与砂轮座用V导轨51a的V字槽511成为非接触状态，具备获得V滑块52a在砂轮座用平导轨51b上移动时相对载荷支承的刚性的功能。由此，能够提高相对载荷支承的刚性。

静压流体引导装置50，通过在减震机构54的岛部86和砂轮座用V导轨51a的V字槽511之间挤压油并使油朝外部流出时的挤压效果，具备获得V滑块52a在砂轮座用平导轨51b上移动时对振动的减震性的功能。由此，能够抑制V滑块52a移动时产生的绕Y轴的旋转。

但是，若不有效地排出静压流体引导机构53a内的油，存在静压流体引导机构53a内的油压上升，在砂轮支承装置40产生位置偏移的情况。因此，在本实施方式的静压流体引导装置50中，设置将静压流体引导机构53a内的油朝外部排出的路径的同时，设置使油朝减震机构54内部回流的路径。

另一方面，若减震机构54内的油压升高则静压流体引导机构53a内的油压下降，存在砂轮支承装置40移动时相对载荷支承的刚性偏离设计值从而在砂轮支承装置40产生位置偏移的现象。因此，在本实施方式的静压流体引导装置50中，设置通过自然落下产生的静水压进行供给的路径，而不是像现有方式那样通过泵等加压供给油。以下，说明针对静压流体引导装置50的油的路径。

如图4A、图4B所示，作为针对静压流体引导装置50的油的路径的第一方式，砂轮支承装置40下方的基座10内，设有储存从静压流体引导装置50等排出的油Y的油储存槽91以及将油储存槽91内的油Y向静压流体引导装置50等加压供给的泵92。并且，砂轮座纵进给基座41上的一对的砂轮座用X轴导轨41a、41b之间设有油回收部93，该油回收部93回收从砂轮座42的相对砂轮座用X轴导轨41a、41b的滑动面42a、42b（相当于本发明的“引导面”）等排出的油Y后向油储存槽91等排出。

砂轮座纵进给基座41以及V滑块52a的内部，设有从油储存槽91连通至各静压流体引导机构53a的供给口84的油供给通路94。此外，V滑块52a的内部分别设有从各静压流体引导机构53a的排出口85伸出到V滑块52a的外部而连通至油储存槽91的油排出通路95，还设有从静压流体引导机构53a的排出口85连通至减震机构54的供给口88的油供给通路96。

即，如图4A、图4B以及图5A所示，油供给通路94设置为，从V滑块52a的一端面向Z轴方向延伸，到达各静压流体引导机构53a的供给口84的上方时，向Y轴方向下方弯曲并延伸，与各供给口84连通。

如图4A、图4B以及图5B所示，油排出通路95设置为分别向各静压流体引导机构53a的排出口85倾斜45度上方延伸后，分别朝V滑块52a的各端面向Z轴方向弯曲并延伸，与V滑块52a的各端面连通。

如图4A、图4B以及图5C所示，油排出通路96设置为在相邻的静压流体引导机构53a的油排出通路95的途中（向Y轴方向上方延伸的部分）向Z轴方向弯曲并延伸，到达减震机构54的供给口88的上方时，朝倾斜45度的下方延伸并与供给口88连通。

如上所述，由于油排出通路95以及油供给通路96与穿设于挤压油Y的岛部82a的排出口85连通，因此静压流体引导机构53a内的油Y能够通过油排出通路95有效地被排出，并且通过油供给通路96有效地向减震机构54内部被回流。因此，能够抑制静压流体引导机构53a内的油压的上升，能够高精度地对砂轮支承装置40定位。进而，由于使向减震机构54供给的油Y内部回流，因此能够防止卷入空气，相对于砂轮支承装置40的振动能够确保较高的减震性。

此外，向减震机构54供给的油Y为油供给通路96的Z轴方向的弯曲部分和减震机构54的供给口88之间的高度H相应的静水压。进而，由于油供给通途96从与V滑块52a的外部连通的油排出通路95开始分支，因此成为向大气开放的状态。由此，能够抑制由于多余的油Y导致减震机构54内的油压的上升，且能够抑制静压流体引导机构53a内的油压的下降，能够使砂轮支承装置40移动时的相对载荷支承的刚性大致为设计值从而高精度地对砂轮支承装置40定位。

与图4A、图4B相应地参照图6A、图6B对针对静压流体引导装置的油的路径的第二方式进行说明。另外，与图4A、图4B所示的砂轮支承装置40以及静压流体引导装置50的部件相同部件附上相同序号，省略相关的说明。如图6A、图6B所示，泵92设置为能够将油储存槽91内的油Y向静压流体引导装置50等加压供给，且能够向砂轮支承装置40加压供给。并且，油回收部93设置为能够将回收后的油Y向油储存槽91排出，且能够向减震机构54的供给口88供给。

因此，不设置在第一方式的油排出通路95分支的油供给通路96，而设置从油回收部93连通至减震机构54的供给口88的油供给通路97。即如图6A、图6B以及图7C所示，油供给通路97设置为从油回收部93向Y轴方向下方延伸地与供给口88连通。另外，供给到减震机构54的油Y，为油回收部93和减震机构54的供给口88之间的高度Hh相应的静水压。具备上述的第二方式的油的路径的静压流体引导装置50与具备第一方式的油的路径的静压流体引导装置50起到同样的效果。此外，由于油供给通路96供给在砂轮座42的相对砂轮座用X轴导轨41a、41b的滑动面42a、42b处使用后被回收的油Y，因此能够削减消耗油量。

具备上述第一方式的路径的静压流体引导装置50构成为，将油Y向静压流体引导机构53a供给后，从静压流体引导机构53a排出并且向减震机构54供给。但是，也可以构成为，将油Y朝静压流体引导机构供给后，从静压流体引导机构向减震机构供给，随后从减震机构排出。

参照图8A对该一例进行说明。另外，图8A所示的静压流体引导机构101以及减震机构102中，与图3所示的静压流体引导机构53a以及减震机构54的部件相同的部件附上相同的序号。该静压流体引导机构101上，未设有设置于上述的静压流体引导机构53a的小形状的2个岛部82a以及排出口85，减震机构102未设有设置于上述的减震机构54的供给口88而设有排出口103。并且，设有与该排出口103连通的大气开放的油排出通路104。根据该构成，由于能够从储存静压流体引导机构101的油的框部105内向储存减震机构102的油的框部106内将油Y内部回流地进行供给，因此能够抑制静压流体引导机构101内的油压的上升，能够高精度地对砂轮支承装置40进行定位。

此外，与图8A相应地参照图8B对其他例子进行说明。如图8B所示，减震机构111上未设有图8A所示的框部106，而设有围绕静压流体引导机构113以及减震机构111的框部114。根据该构成，由于能够从储存静压流体引导机构113的油的框部105内将油Y向减震机构111内部回流地进行供给，因此能够抑制静压流体引导机构113内的油压的上升，且能够高精度地对砂轮支承装置40进行定位。

另外，上述各实施方式中，虽然在减震机构54、102的框部87、106与岛部86之间介入有槽而设置成分体，但如图9所示，减震机构115的框部116与岛部117可以通过一部分进行一体化设置。

此外，虽然静压流体引导机构53a、101、113以及减震机构54、102、111为设置于V滑块52a的各滑动面521的构成，但也可以为设置于一方的滑动面521的构成。

此外，设置于静压流体引导机构53a、101、113以及减震机构54、102、111的岛部81a、82a、86可以设置为任意数量。但是，只设置1个大岛的情况时，需要设置成V滑块52a不会浮出的大小。

此外，虽然对使静压流体引导装置50适用于使用磨床1的两面限制的引导支承装置的情况进行说明，但也可以适用于四面限制或六面限制的引导支承装置。此外，不限定于磨床1，只要是引导支承装置的机械，也能够使用静压流体引导装置50。

Claims (7)

1.一种静压流体引导装置，其特征在于，具备：

可动体；

支承体，其将所述可动体支承为能够直线移动；

静压流体引导机构，其设置于所述可动体，引导所述可动体的直线移动；

减震机构，其设置于所述可动体，使所述可动体上产生的振动衰减，

向所述减震机构供给的流体的压力为静水压。

2.根据权利要求1所述的静压流体引导装置，其特征在于，

向所述减震机构供给所述流体的供给通路向大气开放。

3.根据权利要求1或2所述的静压流体引导装置，其特征在于，

排出向所述减震机构供给的所述流体的排出通路向大气开放。

4.根据权利要求1所述的静压流体引导装置，其特征在于，

供给通路，使向所述静压流体引导机构供给的所述流体在内部回流并向所述减震机构供给。

5.根据权利要求4所述的静压流体引导装置，其特征在于，

所述静压流体引导机构具备：在所述支承体侧呈凸状形成的岛部；以围绕所述岛部的方式在所述支承体侧呈凸状形成的框部，

所述供给通路，从所述岛部开始使所述流体在内部回流并向所述减震机构供给。

6.根据权利要求4所述的静压流体引导装置，其特征在于，

所述静压流体引导机构具备：在所述支承体侧呈凸状形成的岛部；以围绕所述岛部的方式在所述支承体侧呈凸状形成的框部，

所述供给通路，从所述框部开始使所述流体在内部回流并向所述减震机构供给。

7.根据权利要求1所述的静压流体引导装置，其特征在于，

供给通路，供给在设置于所述可动部的上部的引导面使用并回收的所述流体。

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