CN105537970B - 机床的引导机构以及机床 - Google Patents
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Abstract
本发明提供机床的引导机构以及机床。机床的引导机构(30)具有相互相对移动的移动部件(31)以及作为引导部件的第一以及第二轨道(141、142),在移动部件(31)与第一以及第二轨道(141、142)之间形成有静液压引导机构(40)以及滑动引导机构(50),静液压引导机构(40)具有静压室(41)、对静压室(41)的周围进行密封的密封部(42)、以及朝静压室(41)供给润滑油的供给路径(43)。
Description
技术领域
本发明涉及机床的引导机构以及具备该机床的引导机构的机床。
背景技术
以往,在机床中,为了使作为加工对象的工件与加工用的工具移动到任意的相对位置,而使用各种移动机构。
例如,载放工件的载台的支承构造或者装配工具的机头的支承构造,为了能够进行三维移动而采用沿着X轴、Y轴、Z轴的各轴的直线移动机构。此外,为了改变载台或者机头的朝向而采用旋转移动机构。
这些移动机构具有相对移动的两个部件(例如引导部件和沿着该引导部件移动的移动部件),并且具有使这两个部件移动的驱动机构以及用于确保移动方向或者移动轴线的精度(引导精度)的引导机构。
在这样的引导机构中,要求较高的引导精度,即要求直线运动尽量呈直线、旋转运动尽量呈正圆这样的几何学上的精度。并且,在引导机构中,要求高负载容量、低摩擦、高衰减性能(减振性能)。
近年来,作为机床的引导机构使用静液压引导机构(文献1:日本特开2004-58192号公报)。
在静液压引导机构中,在一对滑动面中的一方形成静压室,朝该静压室供给润滑油,通过其静压在该一方的滑动面与另一方的滑动面之间进行载荷传递。即,在一对滑动面间仅夹着润滑油,一对滑动面彼此成为非接触状态,因此能够大幅度降低滑动阻力。
另一方面,作为机床的引导机构,一直以来广泛使用传统的滑动引导机构(动压引导机构)(文献2:日本特开2008-238397号公报)。
滑动引导机构朝分别平滑地形成的一对滑动面之间供给润滑油,并且使各个滑动面滑动。一对滑动面虽然进行基于润滑油的润滑,但相互之间维持固体接触。
上述静液压引导机构从静止时到移动时为止始终夹着油膜,因此能够支承高负载载荷,并能够稳定地实现低摩擦化。
但是,静液压引导机构为通过油膜来浮起的构造,因此衰减性能存在极限。此外,需要供给用于形成油膜的润滑油的供给装置、以及回收润滑油的回收装置。尤其地,在以往的静液压引导机构中,由于使用润滑油的关系,无法像使用空气的空气静压轴承那样朝外部气体中排出。因此,成为供给至静压室的润滑油从外周缘朝引导机构的外部排出的构造。尤其地,在静液压引导机构中,所排出的润滑油的量与滑动引导相比成为巨大的量,因此需要回收润滑油并将其返回到供给装置的回收装置。因而,引导机构所附带的装置构成、配管类不得不变得复杂。
另一方面,滑动引导机构进行一对滑动面彼此的滑动引导,因此具有能够提高引导精度以及衰减性能并且构造简单这种特长。但是,滑动引导机构的负载容量较小、摩擦系数较大、尤其是起动时、低速时的摩擦系数增大,因此有时动作会变得不顺畅,有时对定位精度造成影响。
为了实现机床的动作的顺畅化,可以考虑将其引导机构从现行的滑动引导机构置换成低摩擦性优异的静液压引导机构。
但是,即便将以往的滑动引导机构简单地置换成静液压引导机构,由于上述那样的特长的不同,有可能无法获得所期望的性能。
此外,还可以考虑同时使用现行的滑动引导机构和静液压引导机构。
但是,在以往的静液压引导机构中,在其构造上,供给至静压室的润滑油被从外周缘朝滑动构造的外部排出。
因而,在同时使用滑动引导机构与静液压引导机构的情况下,被排出至外部的润滑油有可能无法回收而溢出,溢出的润滑油有可能到达滑动引导机构而造成不良的影响。
发明内容
本发明的目的在于,提供高负载容量、低摩擦且引导精度高、衰减性能高的机床的引导机构以及机床。
在本发明之前,本发明的发明人已经开发了润滑油不会朝外部溢出的密闭式的静液压引导机构。
在该密闭式的静液压引导机构中,对外周进行密封而将静液压构造密闭,并且将以往从外周朝外部排出的润滑油全部回收而使其循环。因而,在该密闭式的静液压引导机构中,在为静液压式的引导机构的同时,能够防止润滑油朝外部溢出。
本发明通过采用该密闭式的静液压引导机构,由此能够实现与滑动引导机构的同时设置,由此能够兼具静液压引导机构与滑动引导机构的特长,实现高负载容量、低摩擦、高精度、高衰减性的机床的引导机构。
具体而言,本发明的机床的引导机构具备以下那样的构成。
本发明的机床的引导机构是具有相互相对移动的两个部件的机床的引导机构,其特征在于,在上述两个部件之间形成有静液压引导机构以及滑动引导机构,上述静液压引导机构具有外周被密封的密闭式的静压室、以及朝上述静压室供给润滑油的供给路径。
在本发明的机床的引导机构中,也可以为,上述静液压引导机构具有从上述静压室回收润滑油的回收路径。
在这样的本发明中,在静液压引导构造中,通过静压室内的润滑油的静压进行相对移动的两个部件之间的载荷支承。作为静液压引导构造,能够使用密封式的静液压构造、以及流通式或者循环式的静液压构造中的任一种。
在密封式的静液压构造中,静压室仅连接有供给路径,而未连接回收路径。从供给路径供给润滑油,并以规定的压力填充至静压室内。在静压室内的润滑油减少时,从供给路径补充润滑油。
在流通式的静液压构造中,静压室连接有供给路径和回收路径。从供给路径供给润滑油,润滑油一边在静压室内流通一边产生静压,并从静压室朝回收路径回收。
在流通式的静液压构造中,通过将从回收路径回收的润滑油再利用于供给路径,由此能够成为循环式的静液压构造。
在这样的本发明中,静液压引导机构成为静压室的外周被密封的密闭式的静液压构造。因而,在本发明的静液压引导机构中,能够防止润滑油从外周缘朝外部溢出,或者将溢出抑制为最小限度。
因而,即便同时设置静液压引导机构和滑动引导机构,也能够消除从静液压引导机构溢出的润滑油对滑动引导机构造成不良的影响(不同种类的润滑油混合等)的可能性。
由此,在本发明的引导机构中,能够同时设置静液压引导机构和滑动引导机构。而且,能够通过静液压引导机构来确保高负载容量以及低摩擦性,并且能够通过滑动引导机构来确保引导精度以及衰减性能。结果,能够提供高负载容量、低摩擦、且引导精度高、衰减性能高的机床的引导机构。
在本发明中,供给路径以及回收路径能够利用在相对移动的两个部件自身中形成的通路、与它们连接的配管。在这些供给路径以及回收路径上,能够分别连接驱动润滑油的泵、贮存润滑油的箱等,也可以在其中途设置对润滑油的压力、流量等状态进行检测的计量仪器等。
另外,在回收路径中,并不限定于相对于外部密闭的配管,也能够使用向外部气体开放的路径、例如槽等在以往的静液压引导机构中利用的回收路径。
在本发明中,作为相互相对移动的两个部件,构成机床的引导机构的轨道与滑块的组等、沿着移动方向延伸的引导部件与能够沿着该引导部件相对移动的移动部件的组合等与之相当。
另外,引导部件与移动部件之间的移动是相对的,例如可以将移动部件固定地设置于机床,而引导部件相对于该移动部件移动。
在本发明中,优选为,上述供给路径朝上述静压室的外周侧供给润滑油,上述回收路径从上述静压室的中心部回收润滑油。
在这样的本发明中,来自供给路径的润滑油朝静压室的外周侧供给,所供给的润滑油在静压室内朝向中心流通,并从与静压室的中心部连接的回收路径回收。
通过进行这样的润滑油的中心回收,能够减少作为静液压引导机构的润滑油的流量。
即,在以往的静液压引导机构中,为了在内侧的静压室(所谓的凹槽部)产生所期望的静压,而沿着静压室的外周形成有压力保持部(所谓的凸台部)。而且,静压室的润滑油经由沿着外周的压力保持部从外周排出。此时,沿着外周的压力保持部的周长与其半径成正比例地变长,因此当要在沿径向通过压力保持部时确保规定的流速(在内侧的静压室能够保持所期望的压力的流速)时,整体的流量必须成为相当大的流量。
为了供给这样的大流量,供给装置需要大容量,难以避免配管径的扩大等、装置构成的大规模化。
与此相对,在本发明中,为了进行中心回收,而压力保持部只要形成于回收用的开口周边即可,其周长格外短即可。因此,能够大幅度降低润滑油的流量,能够实现润滑油的供给装置、供给路径以及回收路径小型化、简化。
在本发明的机床的引导机构中,优选为,作为上述相对移动的两个部件,具有引导部件和能够沿着上述引导部件相对移动的移动部件,上述引导部件具有平滑的引导面,上述静液压引导机构以及上述滑动引导机构形成于上述移动部件与上述引导面之间而共用上述引导面。
在这样的本发明中,在上述相互相对移动的两个部件的一方即移动部件中,集中了静液压引导机构以及滑动引导机构的主要构造(静压室、供油槽等),在两个部件的另一方即引导部件中仅形成有引导面。
即,静液压引导机构以及滑动引导机构共用引导部件的引导面,因此与对各机构分别准备引导面的构造相比能够简化,作为引导机构整体能够实现小型化。
此外,能够使静液压引导机构以及滑动引导机构的主要构造(静压室、供油槽等)汇集于移动部件,在这一点上也能够实现构造的简化。并且,还能够将静液压引导机构以及滑动引导机构并列设置于与引导面对置的移动部件的表面,还能够可靠地实现各机构的负载分担。
这些引导部件以及移动部件等相对移动的两个部件的长度适当设定即可,可以使某一方比另一方长,也可以为相同长度。
在本发明中,静液压引导机构的主要构造(形成静液压构造的静压室等)以及滑动引导机构的主要构造(供油槽等),基本上均设置在移动部件侧即可。但是,也可以将它们中的任一方设置在引导部件侧。
并且,作为相互相对移动的两个部件,也可以是轴承部件和由该轴承部件轴支承而旋转的旋转轴。
作为相对移动的两个部件是轴承部件和由该轴承部件轴支承而旋转的旋转轴的情况,例如具有推力轴承。在推力轴承中,在旋转轴与轴承部件之间形成有承受轴向的推力载荷的滑动面。因此,能够将该滑动面的旋转轴侧作为引导部件,将该滑动面形成为平滑的引导面,在轴承部件侧的滑动面形成静液压引导机构以及滑动引导机构的主要构造。
在相同的构成中,还能够在旋转轴侧组装静压引导机构、滑动引导机构。在该情况下,能够采用从轴承侧经由回转接头朝旋转侧供给静液压引导机构用的润滑油以及滑动引导机构用的润滑油等的构成。
在旋转轴被固定、其周围的轴承部件旋转的构造的情况下,能够在固定的旋转轴的滑动面形成静液压引导机构以及滑动引导机构的主要构造,并使轴承部件侧的滑动面成为平滑的引导面。
另外,本发明还能够应用于径向轴承。在该情况下,在旋转轴的外周面与轴承的内周面之间,以曲面状形成静液压引导机构以及滑动引导机构。
在本发明的机床的引导机构中,优选为,上述移动部件具有与上述引导面对置的上述静压室、以及包围上述静压室的密封部,通过上述静压室和上述引导面来形成上述静液压引导机构。
在这样的本发明中,从供给路径朝静压室内供给润滑油,在静压室的内面与引导面之间形成油膜,作为静液压引导机构,能够浮起支承引导部件。
此时,静压室内的润滑油,从供给路径朝静压室供给,在静压室内支承来自引导部件的载荷,并且从静压室的外周侧朝向内侧移动,从中心部的回收路径回收全部量。
并且,在静压室的外周,通过包围静压室的密封部,润滑油不会朝比密封部更靠外侧漏出,由此能够形成密闭式的静液压引导机构。
在这样的本发明中,如上所述,通过与静压室的中心部连接的回收路径来进行润滑油的中心回收,由此能够减少润滑油的流量,能够实现润滑油的供给装置、供给路径以及回收路径的小型化、简化。
在本发明中,作为静压室,能够利用在移动部件的表面上形成为凹状的规定深度(几十微米的程度)的凹部。
在静压室中,能够形成与静压室为同心圆状的等压槽而将静压室划分成内侧和外侧,并将内侧作为压力保持部(凸台)、将外侧作为静压室主体(凹槽)。即便内侧的压力保持部与外侧的静压室主体为相同深度,通过形成比它们更深的等压槽,也能够通过内侧的压力保持部产生静压室主体的压力保持效果。由此,在静压室主体中,能够进行基于润滑油的静压的载荷负担,能够获得作为静液压引导机构的功能。
也可以通过在静压室的内周形成包围回收路径的深度较浅的压力保持部(与外侧的静压室主体相比高度更高的凸台部),来获得作为静液压引导机构的功能。
静压室的平面形状例如能够成为圆形、椭圆形或者长圆形,也可以成为正方形、长方形等矩形或者其他多边形状。在成为矩形、多边形的情况下,也优选使各个顶点成为圆弧状等,将有棱角的部分磨圆。
作为密封部,能够利用沿着静压室的周围形成的比静压室的深度更深的密封槽与设置在该密封槽内的环状的密封部件的组合等。
作为密封部,优选通过与静压室的底面以及对置的引导部件的引导面分别密接来确保密封性,能够利用高度比静压室的深度大的基于弹性原材料的成型品等。例如还能够利用耐油性的O形环等,但为了能够应对静压室内的高压且能够防止润滑油的漏出,适当追加唇式密封等也是有效的。
密封部的平面形状只要成为沿着静压室的轮廓的形状即可,能够成为以静压室为基准的圆形、矩形或者其他形状。
在本发明中,回收路径只要与静压室的中心部连通即可,只要是静压室的中心部的附近,则也可以不是几何学的中心。
供给路径只要与比静压室的回收路径更靠外周侧连通即可,也可以与静压室的外周附近或者密封部的密封槽的内侧等连通。此时,供给路径只要与密封槽的任意位置连通即可,但为了避免沿周向产生不均,也可以与密封部的多个部位连通。
在本发明的机床的引导机构中,优选为,上述移动部件具有与上述引导面对置的滑动面、以及形成于上述滑动面的供油槽,通过上述滑动面和上述引导面来形成上述滑动引导机构。
在这样的本发明中,通过引导面和滑动面来形成滑动引导机构,能够通过供油槽朝该引导面与滑动面之间供给润滑油,能够充分确保作为滑动引导机构的滑动性能。
此时,优选为,朝滑动引导机构的引导面与滑动面之间供给的润滑油是与朝静液压引导机构供给的润滑油相同的润滑油。
如此,只要使滑动引导机构的润滑油与静液压引导机构的润滑油相同,则即便有时从静液压引导机构产生润滑油的漏出而相互混合,由于是相同的润滑油,因此也不会产生问题。
另外,在本发明的机床的引导机构中,静液压引导机构的润滑油与滑动引导机构的润滑油也可以不同。在该情况下,由于静液压引导机构的外周基本上被密封,所以能够避免不同种类的润滑油混合的问题。
例如,由于外周被密封,所以从静液压引导机构漏出的润滑油很少,能够充分允许滑动引导机构中的润滑油的混合的问题。另一方面,由于静液压引导机构的外周被密封,所以能够抑制从滑动引导机构漏出的润滑油与静液压引导机构的润滑油混合。
并且,即便从静液压引导机构漏出静液压用的润滑油并与滑动引导机构的润滑油混合,从滑动引导机构排出的润滑油一般被废弃,因此也不会产生问题。
如此,通过在滑动引导机构与静液压引导机构中使用相同的润滑油,还能够局部地共用供给路径。但是,朝滑动引导机构的润滑油供给是间歇的且比较少量,与此相对,朝静液压引导机构的润滑油供给是连续的且是比较大的流量,因此实际上能够共用的部分仅限于贮存润滑油的箱以及其周边的程度。
另外,供给至静液压引导机构的大量的润滑油从回收路径回收,例如返回到供给箱,防止从静压室朝外部漏出,但供给至滑动引导机构的润滑油为少量,因此也可以不回收到供给箱等而回收到其他箱并废弃。
在本发明的机床的引导机构中,优选为,上述滑动引导机构设置于上述机床的内部,上述静液压引导机构固定于上述滑动引导机构的两端。
在这样的本发明中,在机床的两个部分相对移动时,机床内部的滑动引导机构以及其两端的静液压引导机构分别变得有效,能够获得兼具各引导机构的性能的引导性能。
并且,机床内部的滑动引导机构以及其两端的静液压引导机构也能够配置成共用相同的引导部件,通过这样的共用能够简化引导机构的构造,作为机床整体能够实现小型化。
并且,通过对于在内部具有滑动引导机构的既存的机床、在其两端外加静液压引导机构,就能够简单地实现本发明的构成。
并且,通过对具有滑动引导机构的既存的机床追加静液压引导机构,就能够简单地实现静液压滑动并用式的引导机构,结果,能够提供高负载容量、低摩擦、且引导精度高、衰减性能高的机床的引导机构。
本发明的机床的特征在于,具备上述的本发明的机床的引导机构。
在这样的本发明中,能够获得如在上述的本发明的静液压引导机构中叙述那样的效果,能够提高作为机床整体的有效性。
在本发明的机床中,优选为,具有相对于固定侧部件能够沿水平方向移动的移动侧部件,在上述固定侧部件与上述移动侧部件之间具有沿水平方向延伸的载荷支承用引导机构、以及对抗以上述载荷支承用引导机构为中心的倾斜的防止倾斜用引导机构。
在本发明中,固定侧部件是指将移动侧部件支承为移动自如的部件,例如是机床的横梁等。固定侧部件并不一定限于固定地设置的部件,也包括相对于其他部件设置成移动自如的部件。此外,作为移动侧部件,是相对于固定侧部件支承为移动自如的部件,例如是机床的主轴箱等。
在既存的一部分机床中,通过载荷支承用引导机构来悬臂支承主轴箱。在这样的主轴箱被悬臂支承的构成中,由于主轴箱的重量而使支承构造产生变形,使主轴箱产生倾斜、倾倒。为了防止或者补偿这样的变形,在以往的机床中,设置有防止倾斜用引导机构。
在本发明中,作为这样的防止倾斜用引导机构,通过成为上述本发明的同时使用了静液压引导机构以及滑动引导机构的构成、或者将防止倾斜用引导机构的一部分作为静液压引导机构且将其他部分作为滑动引导机构的构成,由此成为将各个引导机构的功能组合了的构成,由此能够在进行载荷支承的同时实现防止倾斜,此时,能够实现高负载容量、底摩擦、且能够提高引导精度、提高衰减精度。
根据本发明的机床的引导机构以及机床,能够同时设置滑动引导机构和静液压引导机构。并且,能够通过静液压引导机构来确保高负载容量以及低摩擦性,并且通过滑动引导机构来确保引导精度以及衰减性能。结果,能够提供高负载容量、低摩擦、且引导精度高、衰减性能高的机床的引导机构以及机床。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的装置整体的立体图。
图2是表示上述第一实施方式的移动部件的配置的立体图。
图3是表示上述第一实施方式的移动机构的分解立体图。
图4是表示配置于上述第一实施方式的移动部件的静液压引导机构以及滑动引导机构的主要部分的立体图。
图5是表示上述第一实施方式的静液压引导机构的截面图。
图6是表示上述第一实施方式的滑动引导机构的截面图。
图7是表示配置于本发明的第二实施方式的引导部件的静液压引导机构以及滑动引导机构的主要部分的立体图。
图8是表示上述第二实施方式的静液压引导机构的截面图。
图9是表示本发明的第三实施方式的移动机构的分解立体图。
图10是表示配置于上述第三实施方式的引导部件的静液压引导机构以及滑动引导机构的主要部分的立体图。
图11是表示本发明的第四实施方式的装置整体的立体图。
图12是表示上述第四实施方式的移动机构的配置的截面图。
图13是表示上述第四实施方式的移动机构的变形例的分解立体图。
图14是表示本发明的其他实施方式的截面图。
具体实施方式
[第一实施方式]
图1至图6表示基于本发明的第一实施方式。
在图1中,机床10具有沿X轴方向延伸的基台11,在基台11上支承有载台12。在隔着基台11的两侧设置有一对支柱13,在各个支柱13的上端设置有沿Y轴方向延伸的横梁14。在横梁14上支承有机头15,在机头15上装配有沿Z轴方向(铅垂方向)延伸的滑枕16。
在载台12的上面固定有作为加工对象的工件19。在滑枕16的下端露出主轴17,在该主轴17上装配有加工用的工具18。
在机床10中,通过使载台12沿X轴方向移动,并且使机头15沿Y轴方向移动,使滑枕16沿Z轴方向移动,由此能够使工具18相对于工件19三维地相对移动,由此能够对工件19加工任意的形状。
为了进行这样的三维加工动作,在机床10中设置有使载台12沿着基台11移动的X轴移动机构21、使机头15沿着横梁14移动的Y轴移动机构22、以及使滑枕16相对于机头15移动的Z轴移动机构23。
这些X轴移动机构21、Y轴移动机构22以及Z轴移动机构23分别具备:引导机构,将移动部分(相对于基台11的载台12等)支承为能够移动并且将这些移动部分朝规定的移动方向引导;以及驱动机构,基于外部指令来驱动移动部分,包括马达等。
这些移动机构21~23中、机头15与横梁14之间的Y轴移动机构22,使用沿Y轴方向延伸的多个引导机构30(第一~第六引导机构30A~30F,参照图2)。
如在图2中也表示的那样,横梁14在装配有机头15的一侧的上部具有第一轨道141,在下部具有第二轨道142。机头15在上部具有朝下的第一槽部151,在下部的横梁14侧具有第二槽部152。
形成于机头15的第二槽部152与横梁14的第二轨道142卡合,进行Z轴方向的载荷支承,并且限制X轴方向的位置。
形成于机头15的第一槽部151与横梁14的第一轨道141卡合,限制X轴方向的位置,并且限制机头15由于自重而以进行载荷支承的第二轨道142为中心倾斜。
在第一槽部151的内侧设置有沿X轴方向夹持第一轨道141的第一以及第二移动部件31A、31B。这些第一以及第二移动部件31A、31B将第一导轨141作为引导部件,在各个之间构成基于本发明的第一以及第二引导机构30A、30B。
在第二槽部152的内侧设置有沿X轴方向夹持第二轨道142的第三以及第四移动部件31C、31D、沿Z轴方向夹持第二轨道142的第五以及第六移动部件31E、31F。这些第三~第六移动部件31C~31F将第二轨道142作为引导部件,在各个之间构成基于本发明的第三~第六引导机构30C~30F。
[引导机构30]
在图3中,引导机构30(第一~第六引导机构30A~30F,参照图2)具有相互相对移动的移动部件31(移动部件31A~31F,参照图2)以及作为引导部件的第一以及第二轨道141、142。
移动部件31(第一~第六移动部件31A~31F)是沿着引导机构30的相对移动方向延伸的部件,利用沿着第一以及第二槽部151、152固定于机头15的板材或者机头15的一部分来形成。
在移动部件31的两端,在与第一以及第二轨道141、142对置的一侧形成有高一段的部分,其表面成为平滑的平滑面49以及滑动面51。此外,移动部件31在与自身的厚度方向正交的方向上具有一对侧面。
第一以及第二轨道141、142是沿引导机构30的相对移动方向延伸的部件,利用沿着横梁14固定的其他部件或者横梁14的一部分来形成。
第一以及第二轨道141、142的与移动部件31对置的一侧的表面,遍及全长成为平滑的引导面39。
这些移动部件31和第一以及第二轨道141、142,通过在使移动部件31两端的平滑面49以及滑动面51与第一以及第二轨道141、142的引导面39密接的状态下配置,由此构成引导机构30。
此时,在平滑面49与引导面39之间形成有静液压引导机构40,在滑动面51与引导面39之间形成有滑动引导机构50。
在这些滑动面51以及平滑面49上,遍及整面而连续地粘贴有由四氟化乙烯等低摩擦性材料形成的片。
另外,也可以将静液压引导机构40外侧的平滑面49切削得低于滑动面50,作为不与引导面39接触的逃逸面。
静液压引导机构40通过从外部供给的被加压的润滑油,相对于移动部件31对第一以及第二轨道141、142进行静压浮起支承,对于详细情况将在后面加以叙述。为了对用于此的润滑油进行供给以及回收,而在静液压引导机构40上连接有润滑油供给装置60。
如图3以及图4所示,润滑油供给装置60具有贮存润滑油的箱61、以及将箱61与静液压引导机构40进行连接的供给配管63以及回收配管64。
在供给配管63的中途设置有对通过的润滑油进行过滤的过滤器65、以及对该润滑油进行加压的泵62。
由此,润滑油供给装置60能够将贮存于箱61的润滑油从供给配管63取出,在由过滤器65过滤了之后由泵62进行压送,朝静液压引导机构40供给。此外,能够将来自静液压引导机构40的润滑油通过回收配管64进行回收并返回到箱61。
润滑油供给装置60还进行在滑动引导机构50中使用的润滑油的供给。
在图3以及图4中,润滑油供给装置60具有贮存润滑油的箱69、以及将箱69与滑动引导机构50进行连接的供给配管66。
在供给配管66的中途设置有对通过的润滑油进行过滤的过滤器68、以及每次适量地间歇地压送该润滑油的泵67。
另外,作为朝滑动引导机构50供给的润滑油的排出路径,在移动部件31侧面的下方设置有承接从滑动引导机构50排出的润滑油的回收槽55、以及贮存由回收槽55收集的润滑油的废油箱56。排出路径有时也适当地使用配管。
即,在本实施方式中,通过润滑油供给装置60将相同种类的润滑油朝静液压引导机构40以及滑动引导机构50的双方供给。
但是,与静液压引导机构40相比,滑动引导机构50中的润滑油的使用量十分少、且间歇地供给。为了应对这种供给条件的不同,朝滑动引导机构50的润滑油供给路径与朝静液压引导机构40的润滑油供给路径成为完全不同的系统。
以下,对本实施方式的静液压引导机构40及滑动引导机构50进行说明。
[静液压引导机构40]
如在图4以及图5也表示的那样,在本实施方式中,静液压引导机构40的平滑面49与滑动引导机构50的滑动面51是连续的平面。
即,在形成有滑动引导机构50的滑动面51的延长部分形成静压室41等的构造,使作为引导部件的第一以及第二轨道141、142对置并由引导面39覆盖,由此形成静液压引导机构40。
在图4中,静液压引导机构40具有在平滑面49上形成为凹状的圆形的静压室41、以及呈环状连续地包围在该静压室41周围的密封部42。
静压室41在图3以及图5中被表示为凹部,但在组装为引导机构30时,由第一以及第二轨道141、142的引导面39覆盖而成为封闭的空间。
在密封部42的一部分连通有供给路径43的连通孔431。
在供给路径43上连接有上述润滑油供给装置60的供给配管63,通过该供给配管63朝静压室41内供给被加压的润滑油。
在静压室41的中心连通有回收路径44的连通孔441。
在回收路径44上连接有上述润滑油供给装置60的回收配管64,通过该回收配管64回收来自静压室41的润滑油。
如在图5中也表示的那样,在静压室41的底面上,在中央连通有上述回收路径44的连通孔441,并且与其开口同心地形成有环状槽411。
以环状槽411为边界将静压室41的底面划分成内侧部分412和外侧部分413。在外侧部分413的一部分形成有从环状槽411到达密封部42的径向的连通槽414。
密封部42沿着静压室41的外周具有环状的密封槽421,在该密封槽421中配置有基于耐油橡胶等弹性材料成型品的密封部件422。在密封槽421的一部分,在比密封部件422更靠内侧(静压室41侧)连通有供给路径43的连通孔431。
在这样的静液压引导机构40中,被加压的润滑油从供给路径43供给,从密封槽421流入静压室41内,在静压室41内从外侧部分413朝内侧部分412移动,从连通孔441朝回收路径44回收。
此时,静压室41内的润滑油通过其静压来浮起支承引导面39,由此获得作为静液压引导机构40的功能。
另一方面,静压室41内的润滑油的全部量被从回收路径44回收。并且,由于静压室41的周围由密封部41密封,所以能够防止润滑油朝外部漏出。
在本实施方式中,与密封槽421、环状槽411相比,静压室41的厚度(内侧部分412与引导面39之间的间隔)、即相对于平滑面49凹陷的深度,形成得极浅(几十微米的程度)。
并且,内侧部分412与外侧部分413被设定为相同高度。即,内侧部分412的静压室41的深度(相对于平滑面49)与外侧部分413的静压室41的深度相同。
因而,在组装为引导部件30的状态下,静压室41的外侧部分413的厚度(外侧部分413与引导面39之间的间隔)与静压室41的内侧部分412的厚度(内侧部分412与引导面39之间的间隔)相同。
其中,在内侧部分412与外侧部分413之间形成有环状槽411,该环状槽411通过连通槽414与密封槽421连通。因此,在外侧部分413,被保持为与通过连通孔431供给的来自供给路径43的润滑油的压力相同的压力。
通过这样的设定,在润滑油从静压室41的外侧部分413朝内侧部分412流动时,内侧部分412作为凸台部或者压力保持部起作用。
即,在内侧部分412的外侧(面向环状槽411的区域),为与外侧部分413相同的压力,但随着朝向内侧流动而压力逐渐降低,当到达回收路径44的连通孔441时成为大气压程度。
如此,通过内侧部分412作为凸台部或者压力保持部起作用,由此能够在凹槽部或者静压室主体即外侧部分413确保载荷支承用的静压。
并且,在外周侧且在静压室41中主要在面积较大的外侧部分413进行基于静压室41内的润滑油的静压支承,能够扩大受压区域面积,并且能够进行基于刚流入的高压的润滑油的有效的静压支承。
[滑动引导机构50]
在图4中,滑动引导机构50具有平滑的滑动面51。在滑动面51上形成有纵横连续的供油槽52。
如在图6也表示的那样,供油槽52与供油路径53连通,在供油路径53上连接有上述润滑油供给装置60的供给配管66。
在滑动引导机构50中,通过使滑动面51与引导面39接触,由此支承作为引导部件的第一以及第二轨道141、142,并且通过滑动面51与引导面39之间的滑动来容许相对移动。
此处,在滑动引导机构50中,供给至供油路径53的润滑油通过供油槽52朝滑动面51的各部分扩散,由此能够减轻滑动面51与引导面39之间的滑动阻力以及磨损。
在本实施方式的滑动引导机构50中,朝引导面39与滑动面51之间供给的润滑油是与朝静液压引导机构40供给的润滑油相同的润滑油。因此,即便有时从静液压引导机构40产生润滑油的漏出而相互混合,由于是相同的润滑油,所以也不会产生问题。
此外,在滑动引导机构50与静液压引导机构40中使用相同的润滑油,因此还能够不使用分体的箱61、69,而共用相同的箱。
[第一实施方式的效果]
根据以上所述的第一实施方式,除了在静液压引导机构40以及滑动引导机构50的说明中分别叙述的效果以外,还能够获得以下那样的效果。
在本实施方式中,静液压引导机构40是密闭式的静液压引导机构,外周由密封部42进行密封,并且润滑油从供给路径43供给,从回收路径44回收,向箱61循环。
因而,在静液压引导机构40中,能够防止润滑油从外周缘朝外部溢出,或者能够将溢出抑制为最小限度。
并且,即便同时设置静液压引导机构40和滑动引导机构50,也能够消除从静液压引导机构40溢出的润滑油对滑动引导机构50造成不良影响的可能性。
而且,能够通过静液压引导机构40来确保高负载容量以及低摩擦性,并且通过滑动引导机构50来确保引导精度以及衰减性能。结果,能够提供高负载容量、低摩擦、且引导精度高、衰减性能高的机床的引导机构30。
在本实施方式中,在上述相互相对移动的两个部件中的一方即移动部件31中,集中了静液压引导机构40以及滑动引导机构50的主要构造(静压室41、供油槽52等),在两个部件中的另一方即第一以及第二轨道141、142上仅形成有引导面39。
即,静液压引导机构40以及滑动引导机构50共用引导部件即第一以及第二轨道141、142的引导面39,因此与对各机构分别准备引导面的构造相比能够实现简化,作为引导机构30整体能够实现小型化。
此外,能够使静液压引导机构40以及滑动引导机构50的主要构造(静压室41、供油槽52等)集中于移动部件31,在这一点上也能够实现构造的简化。并且,将静液压引导机构40以及滑动引导机构50并列设置于与引导面39对置的移动部件31的表面上,因此还能够可靠地实现各机构的负载分担。
[第二实施方式]
图7以及图8表示基于本发明的第二实施方式。
在本实施方式中,在与上述第一实施方式相同的机床10中设置了基于本发明的引导机构30。
在本实施方式中,机床10、引导机构30、静液压引导机构40以及滑动引导机构50的基本构成是共通的,省略重复的说明,并且在以下对不同的构成进行说明。
在上述第一实施方式中,静液压引导机构40的静压室41具有环状槽411、内侧部分412、外侧部分413、以及连通槽414。而且,内侧部分412以及外侧部分413为相同深度,环状槽411以及连通槽414与密封槽421连通,由此内侧部分412作为压力保持部(凸台部)起作用,外侧部分413作为静压室主体(凹槽部)起作用。
在本实施方式中,省略了环状槽411以及连通槽414,将外侧部分413的深度形成得比内侧部分412更深,由此实际上将内侧部分412作为凸台(压力保持部),且将外侧部分413作为凹槽部(静压室主体)。
另外,在本实施方式中,内侧部分412的深度为与上述第一实施方式相同的几十微米的程度,外侧部分413的深度比内侧部分412的深度更深。
在上述第一实施方式中,作为润滑油供给装置60,设置有朝静液压引导机构40供给润滑油的路径以及回收所排出的润滑油的路径,并且,与这些路径分开地设置有朝滑动引导机构50供给润滑油的路径。
与此相对,在本实施方式中,箱61被共用,朝静液压引导机构40的供给配管63和朝滑动引导机构50的供给配管66与相同的箱61连接。
根据这样的本实施方式,机床10、引导机构30、静液压引导机构40以及滑动引导机构50的基本构成,与上述第一实施方式共通,因此同样能够获得这些所带来的效果。
并且,在本实施方式中,省略了环状槽411以及连通槽414,但通过内侧部分412以及外侧部分413的深度设定,能够与上述第一实施方式同样地进行静压载荷支承,能够获得作为静液压引导机构40的功能。
并且,在润滑油供给装置60中,朝静液压引导机构40的润滑油供给以及朝滑动引导机构50的润滑油供给使用相同的箱61,由此能够简化装置构成。在这种情况下,由于在静液压引导机构40以及滑动引导机构50中使用的润滑油相同,因此在功能上不会产生不良情况。
[第三实施方式]
图9以及图10表示基于本发明的第三实施方式。
在上述第一实施方式以及第二实施方式中,与移动部件31两端的表面连续地设置滑动面51以及平滑面49,将静液压引导机构40以及滑动引导机构50邻接设置。
与此相对,在本实施方式中,静液压引导机构40以及滑动引导机构50形成于分体的部件。
如图9以及图10所示,在本实施方式中,在移动部件31上形成滑动引导机构50,但未形成静液压引导机构40。
另一方面,在移动部件31的两端设置块状的辅助移动部件48,在该辅助移动部件48上形成静液压引导机构40。
辅助移动部件48设置于设置有移动部件31的主轴箱15(参照图2)的外面,并牢固地支承于主轴箱15的框架。
辅助移动部件48的平滑面49配置于与移动部件31的滑动面51相同的面上。
在辅助移动部件48的平滑面49上形成静压室41、密封部42,在辅助移动部件48的内部形成供给路径43以及回收路径44。
通过这些静压室41、密封部42、供给路径43以及回收路径44来形成与第一实施方式或者第二实施方式相同的静液压引导机构40。
根据这样的本实施方式,形成于移动部件31的滑动引导机构50与形成于辅助移动部件48的静液压引导机构40邻接配置,这些静液压引导机构40以及滑动引导机构50均被相对于作为引导部件的第一以及第二轨道141、142的引导面39引导,由此能够获得与上述第一实施方式以及第二实施方式相同的效果。
并且,在本实施方式中,静液压引导机构40形成于与移动部件31分体的辅助移动部件48。因此,通过对仅滑动引导机构50形成于移动部件31的既存的机床追加设置具有静液压引导机构40的辅助移动部件48(所谓的改装),能够容易地实施本发明。而且,能够应用既存的机床。
[第四实施方式]
图11以及图12表示基于本发明的第四实施方式。
在图11中,本实施方式的机床10S与第一实施方式的机床10(参照图1)相同,在主轴箱15的上部具有第一槽部151S,第一槽部151S与横梁14的第一轨道141S卡合。此外,在主轴箱15的下部具有第二槽部152,第二槽部152与横梁14的第二轨道142卡合。
在图12中,在第二槽部152与第二轨道142之间设置有载荷支承用的引导机构30T(引导机构30CT、30DT、30ET、30FT)。
载荷支承用的引导机构30T(引导机构30CT、30DT、30ET、30FT)成为与上述第一实施方式的引导机构30(引导机构30C、30D、30E、30F)相同的配置。
但是,在第一实施方式的引导机构30中,引导机构30C、30D、30E、30F在各自的移动部件31C、31D、31E、31F上分别具备静液压引导机构40以及滑动引导机构50。
与此相对,在本实施方式的引导机构30T中,引导机构30CT、30DT、30ET、30FT在各自的移动部件31CT、31DT、31ET、31FT上仅具备滑动引导机构50。
即,在本实施方式中,在载荷支承用的引导机构30T不使用静液压引导机构40。
作为这样的仅具备滑动引导机构50的移动部件31CT、31DT、31ET、31FT,只要成为与上述第三实施方式的移动部件31(参照图9)相同的构成即可。
另一方面,在第一槽部151S与第一轨道141S之间设置有主轴箱15的防止倾斜用的引导机构30S。
在第一轨道141S上倾斜地形成有引导面39S,在第一槽部151S的内侧与引导面39S对置地设置有移动部件31S。通过这些引导面39S以及移动部件31S来形成引导机构30S。
在本实施方式中,引导机构30S在移动部件31S上仅具有静液压引导机构40。
在主轴箱15与第一轨道141S之间形成有附属于引导机构30S的引导机构30AS。该引导机构30AS成为与上述第一实施方式的引导机构30A同样的配置,具有在垂直的引导面39A上滑动的移动部件31AS。
但是,第一实施方式的引导机构30A在移动部件31A上具备静液压引导机构40以及滑动引导机构50,与此相对,在本实施方式的引导机构30AS中,在移动部件31AS上仅具备滑动引导机构50。
根据这样的本实施方式,在主轴箱15的下部,能够通过引导机构30T而利用横梁14来支承主轴箱15的自重。此外,在主轴箱15的上部具有倾斜配置的引导机构30S,因此能够通过该引导机构30S来负担由主轴箱15的自重产生的倾斜力矩,能够防止主轴箱15的倾斜。
此时,防止倾斜用的引导机构30S为,引导面39S与移动部件31S之间成为静液压引导机构40,所以能够实现高负载载荷。另一方面,载荷支承用的引导机构30T以及引导机构30AS使用滑动引导机构50,因此能够转用现有的机构。
另外,作为防止倾斜用的引导机构30S所使用的仅具有静液压引导机构40的移动部件31S,能够成为如下的构成。
在图13中,移动部件31S两侧的高一段的部分的表面成为平滑面49,在各个平滑面49上形成有两组静液压引导机构40。
静液压引导机构40各自的构成与第一实施方式相同,省略重复的说明。
在这样的引导机构30S中,在移动部件31S上具有合计四组静液压引导机构40,能够在与作为引导部件的第一轨道141S之间负担大负载。
[其他实施方式]
另外,本发明并不限定于上述各实施方式的构成,能够实现本发明的目的的范围内的变形等包含于本发明。
例如,设置于各部分的静液压引导机构40的数量、配置、尺寸等能够在实施时适当设定。例如,也可以在一个引导机构30并列设置多个静液压引导机构40。
在上述第四实施方式中,防止倾斜用的引导机构30S(移动部件31S)仅具有静液压引导机构40,载荷支承用的引导机构30T以及引导机构30AS仅具有滑动引导机构50,但它们也可以同时使用静液压引导机构40以及滑动引导机构50。
在上述各实施方式中,作为润滑油供给装置60,设置朝静液压引导机构40供给润滑油的路径以及回收所排出的润滑油的路径,并且设置朝滑动引导机构50供给润滑油的路径。
但是,如果作为滑动引导机构50不需要供给润滑油,则也可以省略这样的朝滑动引导机构50的供油功能。例如,在从静液压引导机构40漏出的润滑油的量与滑动引导机构50所需要的润滑油量相当的情况下,也可以使润滑油从静液压引导机构40的密封部42的一部分流出,将该润滑油朝滑动引导机构50供给。
滑动引导机构50并不限定于在润滑用以及防止磨损用使用与静液压引导机构40相同的润滑油,也可以利用其他的油脂类,或者在滑动面51使用固体润滑材料。在这种情况下,也能够通过密封部42来防止从静液压引导机构40漏出润滑油,因此不会因漏出的润滑油而使滑动引导机构50产生不良情况。
在上述各实施方式中,在作为引导部件的第一以及第二轨道141、142设置引导面39,移动部件31的静液压引导机构40以及滑动引导机构50共用该引导面39。但是,引导面39的共用对于本发明并不是必须的,也可以在引导部件设置两列引导面39,并分别用作为静液压引导机构40用以及滑动引导机构50用。
或者,将静液压引导机构40以及滑动引导机构50集中于移动部件31并不是必须的,例如,也可以在移动部件31设置静液压引导机构40和引导面(滑动引导用),在引导部件(上述各实施方式的第一以及第二轨道141、142)设置滑动引导机构50和引导面(静液压引导用)。
在上述各实施方式的静液压引导机构40中,采用从供给路径43朝静压室41供给润滑油、将从静压室41排出的润滑油从回收路径44回收并返回到箱61的循环式的静液压构造。但是,并不限定于循环式,也可以是简单的流通式的静液压构造。例如,也可以使从回收路径44回收的润滑油不返回到箱61,而是从供给路径43朝静压室41供给润滑油,在静压室41产生静压之后,通过回收路径44进行回收。
并且,作为静液压引导机构40,也可以成为利用贮存于静压室41的润滑油的静压的密封式的静液压构造。在该情况下,为了将静压室41内的润滑油的量以及压力维持为规定值,也需要设置供给路径43,但能够省略回收路径44。
在上述各实施方式中,说明了如下例子:在具有基于一对支柱13和横梁14的门型的支承构造的机床10中,将本发明应用于使横梁14与机头15相对移动的Y轴移动机构22。但是,本发明并不限定于这样的部位,也可以应用于机床10的其他的相对移动部分、例如使机头15与滑枕16相对移动的Z轴移动机构23的引导机构、或者使基台11与载台12相对移动的X轴移动机构21的引导机构。
在上述图1中,作为X轴移动机构21,有时在基台11的上面设置主要承受载台12的载荷的一对引导机构,在这些引导机构之间的凹状部分的垂直的内壁面,设置限制载台12相对于基台11的移动方向的引导机构。
如图14所示,载荷支承用的引导机构30W在载台12的下面具有引导部件31W,该引导部件31W将基台11的上面作为引导面39W。此外,移动方向限制用的引导机构30G在形成于载台12的下面的凸部的两侧具有一对移动部件31G,这些移动部件31G将形成于基台11的凹槽的一对内侧面作为引导面39G。
其中,载荷承受用的引导机构30W为能够承受载台12的重量和要进行加工的工件19(参照图1)的重量的程度,因此能够使用滑动引导机构50。
另一方面,移动方向限制用的引导机构30G有时沿水平方向承受与上述载台12、工件19的重量相比大很多的切削力,在滑动引导机构50中会超过容许表面压力。因此,通过在移动方向限制用的引导机构30G使用静液压引导机构40,能够应对高负载容量。
如此,也可以根据载荷承受用的引导机构30W或者移动方向限制用的引导机构30G等、各引导机构的要求条件,来分开使用静液压引导机构40以及滑动引导机构50。
本发明并不限定于上述那样的直线移动,例如也可以应用于转台的旋转支承机构等、进行旋转的部分的引导机构。
应用本发明的机床并不限定于上述机床10,本发明能够应用于具有相对移动的两个部件的各种机床。
Claims (9)
1.一种机床的引导机构,具有可相对移动的两个部件,其特征在于,
在上述两个部件之间形成有静液压引导机构以及滑动引导机构,
上述静液压引导机构具有外周被密封的静压室以及朝上述静压室供给润滑油的供给路径。
2.如权利要求1所述的机床的引导机构,其特征在于,
上述静液压引导机构具有从上述静压室回收润滑油的回收路径。
3.如权利要求2所述的机床的引导机构,其特征在于,
上述供给路径朝上述静压室的外周侧供给润滑油,
上述回收路径从上述静压室的中心部回收润滑油。
4.如权利要求1所述的机床的引导机构,其特征在于,
作为上述相对移动的两个部件,具有引导部件和能够沿着上述引导部件相对移动的移动部件,
上述引导部件具有平滑的引导面,
上述静液压引导机构以及上述滑动引导机构形成于上述移动部件与上述引导面之间并共用上述引导面。
5.如权利要求4所述的机床的引导机构,其特征在于,
上述移动部件具有与上述引导面对置的上述静压室以及包围上述静压室的密封部,
通过上述静压室和上述引导面形成上述静液压引导机构。
6.如权利要求4所述的机床的引导机构,其特征在于,
上述移动部件具有与上述引导面对置的滑动面以及形成于上述滑动面的供油槽,
通过上述滑动面和上述引导面形成上述滑动引导机构。
7.如权利要求1所述的机床的引导机构,其特征在于,
上述滑动引导机构设置于上述机床的内部,上述静液压引导机构固定于上述滑动引导机构的两端。
8.一种机床,其特征在于,
具备权利要求1至7中任一项所述的机床的引导机构。
9.如权利要求8所述的机床,其特征在于,
具有相对于固定侧部件能够沿水平方向移动的移动侧部件,在上述固定侧部件与上述移动侧部件之间,具有沿水平方向延伸的载荷支承用引导机构以及对抗以上述载荷支承用引导机构为中心的倾斜的防止倾斜用引导机构。
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