JP2007050511A - 工作機械における摺動体の案内機構 - Google Patents

Abstract

【課題】ピッチングやヨーイングの原因となるモーメントを及ぼさず、かつ軽量化構造のリニアモータ駆動式摺動体、特に研削盤の砥石台に好適な案内機構を提供する。
【解決手段】 固定ベース２６に固着した左右一対の水平ガイド板２０、２０と直線ガイド板２２に沿って砥石台１０を水平面内で直線移動自在に設ける。電磁コイルユニット４１と永久磁石板ユニット４２との対向面位置である推進力作用点が水平ガイド板２０、２０と同一高さになるようにリニアモータを砥石台１０の下面と固定ベースの上面との間に配置する。軽量化と高剛性を両立するため、砥石台の内部には中央部の逆台形空間１１Ｖとこの両隣りの三角形空間１１Ｔ、１１Ｔを形成するようにリブ１１Ｒ、１１Ｒを配置し、挟み板２１、２１を固着する脚部１１Ｋ、１１Ｋを三角形空間形成部分に支持する。逆台形空間形成部分により三角形空間形成部分の頂部が互いに内側に偏奇することを防止し、脚部１１Ｋ、１１Ｋが外方に開かないようにする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、リニアモータにより駆動される工作機械の摺動体の案内機構に関し、特に、研削盤においてリニアモータにて進退送りされる砥石台の送り機構への適用が好適な摺動体の案内機構に関する。

従来におけるこの種の案内機構としては、特許文献１に記載された研削盤用砥石台の案内機構（以下、第１従来装置と云う）が知られている。この従来の案内機構においては、砥石台の下部に1つのリニアモータを配置し、リニアモータの電磁コイルユニットと永久磁石板ユニットとの間で生じる磁気吸引力が左右一対の固定案内面に対し下方向（地面の方向）に加わり、その磁気吸引力と砥石台自体の質量による重力の両方が固定案内面に加わる構造になっている。この左右一対の固定案内面に対面する砥石台下面の左右一対の案内面（以下、砥石台案内面と云う）には、静圧ポケットが開口され、このポケット内に発生される流体の静圧力により砥石台をその重力と前記磁気吸引力に抗して浮上させるようにしている。つまり、砥石台を上下方向に案内する固定案内面は、上向き案内面のみで、この上向き案内面に作用する圧力油が砥石台を浮上させる浮力を砥石台の自重と磁気吸引力の合力にバランスさせることにより砥石台を上下方向の所定高さ位置に保持する構造を採用している。

特許文献２は、図４において、同じく上下方向に磁気吸引力を作用するようにリニアモータを砥石台とこれを案内するベースとの間に配置してなる別の従来の案内機構（以下、第２従来装置と云う）を開示している。この従来装置においては、砥石台の進退方向を横切る左右一対の固定の案内部が設けられ、各案内部の上下面に案内面が形成されている。砥石台には各案内部の上下案内面を挟むように対面する下向及び上向案内面が形成され、この下向及び上向案内面にはそれぞれ静圧ポケットが開口され、このポケット内に発生される圧力油の静圧力により砥石台を上下方向の所定高さ位置に保持する構造を採用している。
国際出願公報第ＷＯ９７／４４１５８号 特開平９−１５０３３４号公報（図４）

第１従来装置においては、案内面間に発生される圧力油の浮力を砥石台の自重と磁気吸引力との合力に釣り合わせて砥石台の高さ位置を制御する構造であるため、砥石台に上向き方向或いは下向き方向に作用する研削抵抗の変動に対しては砥石台の高さ位置が不安定となる。特に、砥石台の前端部に回転支持した砥石車が非真円工作物を研削する場合では、上下方向に交番する大きな研削抵抗が砥石車を通して砥石台に作用することが考慮されなければならない。

詳述すれば、砥石台の高さ位置を一定に保持する剛性を高めようとすれば、砥石台の自重と磁気吸引力の合力を案内面に発生する油圧の静圧力に対しかなり大きく設定しなければならず、この場合では、案内面間に機械的摩擦を生ずる恐れがあり、滑らかに砥石台を案内することが困難となる。

さらに、第１の従来装置においては、リニアモータが砥石台を駆動する推進力の作用点がこの砥石台を案内する案内面よりも上方に偏奇しているので、砥石台にピッチングを誘発するモーメントが作用し易い構造となっている。

第２従来装置は、左右一対の水平ガイド部材の上下案内面を挟み込んだ状態で砥石台が進退送りされ、砥石台の高さ位置の不安定さの問題を解消した構造となっているが、リニアモータは前記ガイド部材から下方向にかなり離れた位置に配置されているため、このリニアモータが生起する砥石台の進退方向の推進力が砥石台の進退動作におけるピッチング動作を誘発し易い。

また、第１従来装置においては、砥石車を回転支持する軸受部は砥石台の下面に形成された静圧案内面領域からオーバーハングした砥石台の前部に配置されている。つまり、軸受部の下方の砥石台下面には案内面が形成されておらず、軸受部は砥石台の下面案内部の前端縁から大きく前方に張り出した状態で進退送りされる。このため、砥石軸受部がいわゆる「地に足が付いてない」状態で砥石台が進退送りされることとなり、砥石車を通して砥石台に作用する研削抵抗の変動による悪影響を受け易い構造となっている。

さらに、質量の大きな砥石軸受部を前部に配置する研削盤の砥石台のための案内機構としては、下記のような技術的要求がある。
(1)砥石軸受部直下の静圧案内面に質量が集中することを避け、砥石軸受部の直下を含む全長に亘って砥石台が均一な力で固定案内面に案内されること。
(2)砥石台の下面にその進退方向に配置する全ての静圧ポケットの諸元を均一にでき、これにより静圧ポケットへの給油機構を簡単な構成にできること。
(3)砥石台下部に長手方向に配置して取り付けられるリニアモータコイルを保守点検のために容易に砥石台から取り外しできること。

従って、本発明の主たる目的は、リニアモータの磁気吸引力が案内面に加わっても砥石台のような摺動体の姿勢変化がなく、案内面の剛性を上げて砥石台のピッチング方向の固有振動数を向上でき、リニアモータに対するサーボゲインを高くできるようにすることにある。

本発明の他の目的は、リニアモータ駆動式の摺動体の案内機構において、加工抵抗の変動に対しても摺動体の姿勢を安定して維持できるようにすることにある。
本発明の別の目的は、上述したような技術的要求(1)〜(3)の少なくとも１を満足する研削盤の砥石台のための案内機構を提供することにある。

上述した課題を解決するために、請求項１の発明では、ベース上で摺動体を水平方向に案内するために平行に離間した一対の水平ガイド部材の高さ位置と前記摺動体の下面とベースの上面との間に配置されるリニアモータの推進力発生部の高さ位置とを同一高さに設定した。
リニアモータが摺動体を進退駆動する推進力は、水平ガイド部材が摺動体を案内する高さ位置において摺動体に作用するので、摺動体にピッチング運動を生じるモーメントが生起されず、この結果摺動体が水平ガイド部材に沿って円滑に進退される。

請求項２の発明では、リニアモータの電磁コイルユニットを摺動体の下面に着脱可能に固着する固着手段を摺動体の上面側から操作できるように設け、ベースに固着したリニアモータの永久磁石ユニットの両側には電磁コイルユニットが摺動体への固着から解放されるときに電磁コイルユニットの両側部を仮受けして電磁コイルユニットが磁石ユニットに吸着されることを防止する受部材を設けた。
保守点検或いは交換の際に、電磁コイルユニットが摺動体の下面への固着状態から解放されるとき、電磁コイルユニットは受部材上に仮置き状態となり、磁石ユニットへ密着されない。この仮置き状態において、電磁コイルユニットを摺動体の端部から受部材上を摺動させながら引き出すことにより、摺動体をベースから取り外す作業を行わずに電磁コイルユニットはこれら摺動体とベースの組付を維持した状態で取り出される。これにより、電磁コイルユニットの保守点検又は交換作業が容易になる。

請求項３の発明では、一対の水平ガイド部材上を摺動する摺動体の案内面をこの摺動体の全長に亘って設けるが、工具支持ユニットが取り付けられる摺動体の前部の領域では磁気吸引力が発生しないように摺動体の下面とベースの上面との間に配置されるリニアモータの長手方向の長さを設定した。
工具支持ユニットが取り付けられる摺動体の前部領域では磁気吸引力が発生しないので、摺動体の案内面に作用する負荷はこの前部領域内の任意の位置とこの前部領域以外の領域内の任意の位置とでほぼ均等になり、この前部領域内の案内面がこの領域外の案内面と比較して偏摩耗することが防止される。

請求項４に記載される発明では、ベースに設けた一対の水平ガイド部材の内側面に対面するように摺動体の下面から垂下する一対の脚部を設け、前記摺動体には前記摺動体の幅方向断面において中央に概ね逆台形空間とその両側に三角形空間を形成するように上方に向かうに連れて互いに外方に傾斜する一対のリブを配置し、前記一対の脚部をそれぞれ前記三角形空間を形成する部分に支持させた。
摺動体の幅方向中央下面に固着した電磁コイルユニットとベースに固着した永久磁石ユニットとの間に発生する磁気吸引力により摺動体がベース側に押しつけられるとき、前記一対の脚部の下端側が外方に開こうとする。この脚部を支持する三角形空間を形成する部分の上端部は前記逆台形空間を形成する部分により内側に揺動偏奇することから阻止され、これにより前記脚部の開き方向変形が防止される。

請求項５に定義されるように、前記一対の脚部には前記一対の水平ガイド板の下向き案内面上を摺動する一対の挟み部材を設け、この一対の挟み部材の内側面を案内する直線ガイド部材を前記ベースに設けた。
摺動体は挟み部材と協働して前記水平ガイド板をこれらの内側から挟み込む形態にて水平ガイド板により水平方向に案内され、前記一対の挟み部材により直線ガイド部材の両側面を挟み込む形態にてこの直線ガイド部材により直線案内される。水平ガイド板の上下案内面を挟み込む形態で摺動体が水平案内されるので、摺動体はそれに不規則変動する負荷が作用するときでも、水平姿勢が確実に保持される。

請求項６の発明では、前記一対の脚部の外側面を前記一対の水平ガイド部材の内側面に案内されるようにして直線案内作用させ、この直線案内の高さ位置と水平ガイド部材による水平案内の高さ位置とリニアモータが摺動体に対し推進力を発生する作用点の高さ位置とを同一高さとした。
摺動体は１つの水平面において水平及び直線案内されると共に駆動され、これにより摺動体はピッチングやヨーイングを誘発するモーメントを受けずに円滑に進退される。

以上詳述したように、請求項１の発明によれば、リニアモータが摺動体を進退運動する推進力を水平ガイド部材が摺動体を案内する高さ位置において作用するようにしたので、摺動体にピッチングを誘発するモーメントを排除でき、これにより摺動体を水平ガイド部材に沿って円滑に進退できる。

請求項２の発明によれば、リニアモータの電磁コイルユニットを摺動体の下面に着脱可能に固着する固着手段を摺動体の上方側から操作できるようにすると共に電磁コイルユニットを仮受する受部材を設けたので、保守点検或いは交換のために電磁コイルユニットを摺動体の下面への固着状態から解放すとき、電磁コイルユニットを磁石ユニットに密着させずに受部材上を摺動させながら摺動体の端部から引き出すことができ、これにより摺摺動体とベースの組付状態を維持したまま電磁コイルユニットの保守点検又は交換作業を容易に実施できる。

請求項３の発明は、工具支持ユニットが取り付けられる摺動体の前部の領域では磁気吸引力が発生しないように摺動体の下面とベースの上面との間に配置されるリニアモータの長手方向の長さを設定したので、摺動体の案内面に作用する負荷はこの前部領域内の各位置とこの前部領域以外の領域内の各位置とでほぼ均等になり、この前部領域内の案内面がこの領域外の案内面と比較して偏摩耗することが防止される。

請求項４の発明によれば、摺動体にはこの幅方向断面において中央に概ね逆台形空間とその両側に三角形空間を形成するように上方に向かうに連れて互いに外方に傾斜する一対のリブを配置したので、リニアモータの磁気吸引力により摺動体がベース側に押しつけられても、三角形空間を形成する部分の上端部が前記逆台形空間を形成する部分により内側に揺動偏奇することから阻止され、これにより前記三角空間を形成する部分から垂下される脚部が外方へ開くことを防止できる。

請求項５の発明によれば、前記一対の脚部には前記一対の水平ガイド板の下向き案内面上を摺動する一対の挟み部材を設け、これら挟み部材の内側面を前記ベースに設けた直線ガイド部材に案内させたので、摺動体は各水平ガイド板及び直線ガイド部材を挟み込む形態にて水平及び直線案内され、不規則変動する負荷が作用するときでも摺動体を１つの水平直線を高精度に追跡するように進退できる。

請求項６の発明によれば、前記一対の脚部の外側面を一対の水平ガイド部材の内側面に案内されるようにして直線案内作用させ、この直線案内の高さ位置と水平ガイド部材による水平案内の高さ位置とリニアモータが摺動体に対し推進力を発生する作用点の高さ位置とを同一高さとしたので、摺動体を１つの水平面上において水平及び直線案内すると共に駆動でき、摺動体にピッチングやヨーイングを誘発するモーメントが作用しないようにできる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図４は、本発明を研削盤の砥石台案内機構として適用した第1の実施の形態を示す。図１において、摺動体としての砥石台１０は、本体部１１と、この本体部１１の前部に形成されたＬ字形取付面１１Ｄ上に着座してボルト１２により固着された砥石軸受ユニット１３からなる。ユニット１３は、砥石台１０の進退方向と直交する水平な軸線上で砥石軸１４を回転自在に支持している。砥石軸１４は、図１における奥側の一端において図略の砥石駆動モータの出力軸に結合され、手前側の他端において砥石車Ｇを固着している。
砥石台１０が前進した図１の状態では、図略の主軸台及び心押台からなる工作物支持装置により砥石軸１４と平行な水平軸上で回転されるようにセンタ支持された工作物であるカムシャフト上のカムＷを砥石車Ｇが研削加工している。

図２から明らかなように、砥石台本体１１は、進退方向と直交な水平方向に離間して平行に延びる断面が矩形の一対の水平ガイド板２０、２０上で摺動自在に案内されている。つまり、砥石台本体１１の両側部下面には脚部１１Ｋ、１１Ｋが垂下され、これら脚部の下端に固着した一対の挟み板２１、２１によって外方に開くコの字形空間が砥石台本体１１の全長に亘って形成され、このコの字形空間内にガイド板２０、２０をそれぞれ所定の隙間を有して嵌合することにより、砥石台本体１１が水平方向に案内される。挟み板２１、２１の内側面は、直線ガイド板２２の両側面と所定の隙間を有して対向している。一対の水平ガイド板２０、２０及び直線ガイド板２２は、砥石台本体１１の長手方向の略全長と進退ストロークＳＴを加えた長さに設定され、研削盤のベッド２５に定着された固定ベース２６にボルトにより固着されている。

図３に示すように、砥石台本体１１の水平ガイド板２０、２０の上面と対向する下向き案内面には、長方形の複数の静圧ポケット２７、２７が長手方向に配置され、これらポケットに油圧を供給する絞り穴２８がそれぞれ設けられている。同様に、挟み板２１、２１の水平ガイド板２０、２０の下面と対向する上向き案内面には、長方形の複数の静圧ポケット２９、２９が長手方向に配置され、これらポケットに圧油を供給する絞り穴（図示省略）がそれぞれ設けられている。静圧ポケット２９、２９内に発生する圧油の静圧力が砥石台１０を下方に押し下げる押下力は、静圧ポケット２７、２７内に発生する圧油の静圧力が砥石台１０を浮上させる浮力を後述するリニアモータの磁気吸引力及び砥石台１０の自重と共に相殺するように設定してある。

押下力をこのように設定するため、この実施の態様においては、静圧ポケット２９の設計諸元は、静圧ポケット２７に対して砥石台１０の長手方向を横切る幅方向の幅を狭くしてある。静圧ポケット２７に対して静圧ポケット２９の設計諸元を変える別の方法としては、各静圧ポケット２９の長さを短くしたり、或いは長さと幅の両方を小さくしたり、ポケット数を減らしたり、さらには絞り穴を小さくする方法が採用できる。

挟み板２１、２１の内側面には、挟み板２１、２１の全長に亘って複数の静圧ポケット３１、３１が配設されている。左側のポケット列と右側のポケット列は対称構成となっており、図３に示す左右の静圧ポケット２７の列と同一構成となっている。左右のポケット列の各静圧ポケット３１、３１には図略の絞り穴を介して圧油が供給され、これらポケット内に発生される圧油の静圧力により、左右の挟み板２１、２１は直線ガイド板２２の左右両端面から所定の隙間を有して位置決めされ、これにより砥石台本体１１が直線ガイド板２２に沿って進退できるようになっている。
なお、静圧ポケット２７、２９及び３１へ圧油を供給するため、固定部に設置した図略の油圧源と砥石台本体１１との間に図略のフレキシブル管が接続され、砥石台本体１１及び挟み板２１、２１内にはフレキシブル管から各ポケットに開口する絞り穴まで圧油を導く通路が形成されている。

リニアモータ４０は、砥石台本体１１の下面に配置され、電磁コイルユニット４１と永久磁石板ユニット４２とからなる。電磁コイルユニット４１は、砥石台本体１１の幅方向の下面中央において長手方向に形成された断面矩形のコイル空間に収納され、砥石台本体１１の上面側から挿入される複数のボルト４３によりその空間の天井面に固着されている。図１及び図３を参照して明らかなように、コイルユニット４１は、砥石台本体１１の長手方向全長に亘って設けられておらず、後側は砥石台本体１１の後端部まで延びているが、前側は砥石軸受ユニット１３の下方には至らないようにしてある。図３には、静圧ポケット２７は砥石軸受ユニット１３の直下まで配置されているが、コイルユニット４１は砥石軸受ユニット１３の直下の手前で終端となっていることが示されている。

本発明が特徴の１つとする斯かる構成の採用によって、軸受ユニット１３の自重が作用する砥石台本体１１の前部では磁気吸引力が作用しないようにし、砥石台本体１１の長手方向全長に沿う各位置で案内面が受持つ、つまり各静圧ポケット２７が受持つ下向き方向の荷重をほぼ均等にしている。
永久磁石板ユニット４２は、砥石台１０が図１で実線で示す前進位置及び鎖線で示す後退位置の何れに位置する場合でもコイルユニット４１とこのユニットの長手方向の全長に亘って対面するように固定ベース２６のほぼ全長に亘って直線ガイド板２２の上面に敷設されている。コイルユニット４１の下面と永久磁石板ユニット３２の上面との間には所定の間隔が保たれている。

本発明の他の特徴として、コイルユニット４１と永久磁石板ユニット４２との対接面位置が水平ガイド板２０、２０の上下面間に設定され、これにより水平方向の案内中心とリニアモータ４０の推力発生部が実質的に同一高さとなり、砥石台１０のピッチングをもたらすモーメントが発生しないようにしている。
本発明の別の特徴として、図４において一部拡大して示すように、永久磁石板ユニット４２の左右両側には、受部材４５、４５が設けられている。この受部材４５、４５は、ボルト４３を緩めてコイルユニット４１が砥石台本体１１の下面との固着状態から解かれたとき、コイルユニット４１の下面が磁石板ユニット４２の上面に密着されないようにコイルユニット４１の両端を仮受する役目をする。このため、受部材４５、４５とコイルユニット４１との間の隙間Ｃ１がコイルユニット４１と磁石板ユニット４２の対接面間の隙間Ｃ２よりも狭くなるように受部材４５、４５の高さ位置が決めれている。

好ましくは、受部材４５は、合成樹脂などの低摩擦係数の非磁性材料にて形成され、磁石板ユニット４２と同一長さを持っている。これにより、コイルユニット４１は、ボルト４３を緩めて砥石台本体１１から外されたとき、受台４５、４５に仮受けされ、この受台上で後方へ容易に引き抜かれる。

砥石台本体１１は、例えばカム研削盤の場合では、カムＷの回転に同期して前進動作と後退動作を高い加速度で繰り返し実行する。このため、砥石台本体１１は軽量でかつ剛性が大きいな構造であることが要求される。図１に示すように、砥石台本体１１は、長手方向の所定間隔位置で幅方向に延びる複数の隔壁１１Ｍが配置され、隣接する隔壁１１Ｍ同士間及び前後壁１１Ｆ、１１Ｂと隣接する隔壁１１Ｍとの間に概略箱形空間１１Ｓを形成して軽量化と高剛性化が図られている。コイルユニット４１を砥石台本体１１下面に固着するボルト４３は、六角穴付ボルトが用いられ、前後壁１１Ｆ、１１Ｂ及び隔壁１１Ｍの上面側から明けられたボルト穴に挿入されている。

各箱形空間１１Ｓ内には砥石台本体１１の長手方向に延びて前後壁１１Ｆ、１１Ｂと隔壁１１Ｍに一体結合する一対のリブ１１Ｒ、１１Ｒが設けられている。図２に示す砥石台本体１１の幅方向の断面で観察するとき、この一対のリブ１１Ｒ、１１Ｒは、砥石台本体１１の下面部から始まり互いに外方に開いて天井面に一体結合されている。本発明のさらに別の特徴として、リブ１１Ｒ、１１Ｒをこのように傾斜配置することにより、砥石台本体１１の幅方向断面の中央には概ね逆台形空間１１Ｖが形成され、この空間１１Ｖの両隣りには三角形空間１１Ｔが形成される。この逆台形空間１１Ｖは、より正確には、この空間の天井面では幅方向の中央部が一番高く、この一番高い部分から両側に向けて下向きに傾斜したダイヤモンド六角形となっている。

本発明の付加的な特徴として、挟み板２１、２１を固着する砥石台本体１１の一対の脚部１１Ｋ、１１Ｋは、それぞれ三角形空間１１Ｔ、１１Ｔを形成する部分から下方に垂下され、中央の逆台形空間１１Ｖを形成する部分が両側の三角形空間１１Ｔ、１１Ｔを形成する部分を相互に結合し、これら三角形空間形成部分が互いに接近する内方へ変形偏奇することを阻止している。換言すれば、各箱形空間の横断面は、２つの三角トラス構造を中央の逆台形（正確には、ダイヤモンド六角形）トラス構造により結合した構造にしてある。

図５は、一対の脚部１１Ｋ、１１Ｋを開き方向に偏奇させるときにこれら脚部を支える砥石台本体１１の主体部内に作用する応力の方向と大きさをコンピュータにより解析したコンピュータ解析図である。この解析においては、砥石台本体１１の主体部は内部に空間を持たない中実の矩形断面形状として設定してある。この解析図は、応力が殆ど作用していない黒色部分ＢＰ、若干作用している濃い灰色部分ＧＰ１と、応力が集中している薄い灰色部分ＧＰ２、最大の応力集中を受ける白色部分ＷＰとを明確に区別して示している。図２に示す砥石台本体１１の断面形状は、内部応力が殆ど作用しない黒色部分ＢＰと濃い灰色部分ＧＰ１を削ぎ落とし、内部応力が集中する白色部分ＷＰと薄い灰色部分ＧＰ２を残したトラス構造として、砥石台本体１１の剛性アップと軽量化を両立させている。

さらに、砥石台１０の砥石車１５を配置する一側において、リニアスケール５１がブラケット５２を介して水平ガイド板２０と平行にして固定ベース２６に支持され、リニアスケール５１の上方にはこのスケールと僅かな隙間を有して対向する読取りヘッド５３が砥石台本体１１に取付られている。読取りヘッド５３はリニアスケール５１に記憶された目盛り情報を検出して砥石台１０の進退方向における位置を検出し、この検出位置情報をフィードバック情報として図略のＣＮＣ装置へ入力するように構成されている。

次に、上記のように構成された第１の実施形態の動作を説明する。図略のＣＮＣ装置からの指令によりリニアモータ４０のコイルユニット４１に駆動電流が与えられるとき、コイルユニット４１は磁石板ユニット４２と協働し、この磁石板ユニット４２に沿う方向の駆動推力を発生する。このため、砥石台１０は進退送りされ、この進退位置がリニアスケール５１上の目盛り情報を読取る読取りヘッド５３により検出され、ＣＮＣ装置が指令する目標位置と読取りヘッド５３の読取る砥石台１０の現在位置が一致するように砥石台１０は送り制御される。

この進退動作において、砥石台１０は一対の水平ガイド板２０、２０により水平方向に案内される。各ガイド板２０の上面に対向する複数の静圧ポケット２７内及び下面に対向する複数の静圧ポケット２９内に生起される圧油の静圧力により砥石台１０は水平ガイド板２０、２０に対し僅か浮上して円滑に移動される。この場合、直線ガイド板２２の両側面に対向する静圧ポケット３１、３１内にも圧油の静圧力が生起され、砥石台１０は直線ガイド板２２の両側面に対し僅かな隙間を保持してこの直線ガイド板２２に沿って直進される。

リニアモータ４０の駆動推進力は、高さ方向において、水平ガイド板２０、２０の上下案内面間、つまり水平ガイド板２０、２０の案内中心と同じ高さ位置において生起されるので、砥石台１０にピッチングをもたらすようなモーメントが発生されない。

コイルユニット４１が発生する磁気吸引力により、砥石台１０は、固定ベース２６に押しつけられる。砥石台１０の下方への押しつけ力は、この磁気吸引力に加えて、砥石台１０の自重及び水平ガイド板２０、２０の下面に向かって開口する複数の静圧ポケット２９がこの下面対し油圧の静圧力により作用する押下力が加わる。水平ガイド板２０、２０の上部案内面上で浮力を発生する複数の静圧ポケット２７は、砥石台１０を下方に押し下げようとするこれら磁気吸引力、砥石台１０の自重及び前記押下力を相殺する浮力を発生する。

砥石台１０の前部に取り付けた軸受ユニット１３の直下には、コイルユニット４１を配置しないようにして、軸受ユニット１３の重量がさらに水平ガイド板２０、２９に負荷されることを防止している。このため、砥石台１０の前部に対し下向き荷重が偏重されることがなく、砥石台１０が一層円滑に進退される。また、砥石台１０の長手方向全長に亘る各位置において水平ガイド板２０、２０には略均等の下向き力が作用する。これにより、水平ガイド板２０、２０に作用する静圧ポケット２７の列及び静圧ポケット２９の列を各列内で砥石台１１の長手方向全長に亘って同一の構造とすることができる。

砥石台１０の自重と磁気吸引力の合力は、砥石台本体１１の下面に配置した一対の脚部１１Ｋ、１１Ｋを開き方向に作用する。この開き方向の力に対向するため、砥石台本体１１にリブ１１Ｒ、１１Ｒを配置し、各脚部１１Ｋを三角形空間１１Ｔ、１１Ｔを形成する部分、つまり三角形トラス構造により支えるようにしてある。特に、左右２つの三角形空間形成部分を概ね逆台形空間１１Ｖを形成する部分である逆台形トラス構造により一体結合してあるので、左右の三角形空間形成部分の頂部が互いに内方へ変位することを阻止でき、一対の脚部１１Ｋ、１１Ｋの開き方向変位は確実に阻止される。これにより、水平ガイド板２０、２０に沿う砥石台１０の案内精度を当所の設計値に保証できる。

電磁コイルユニット４１を保守のために点検し或いは交換する場合、コイルユニット４１を砥石台１０から取り外す必要がある。この場合、砥石台本体１１の上面に開口するボルト穴に六角レンチを挿入してボルト４３を緩める。ユニット４１は、ボルト４３とのネジ係合から外れると、磁石板ユニット４２が生起している磁力によりこの磁石板ユニットに吸着されようとする。このとき、コイルユニット４１の幅方向の両端は、受部材４５に仮受けされ、この状態においてコイルユニット４１を受部材４５上を滑らせて砥石台１０の後方へ引き出し、研削盤の機外へ取り出す。点検後にそのコイルユニット４１が、或いは予備コイルユニットが上述した逆の手順で砥石台本体１１の下面に固着される。

図６は、本発明の第２の実施の形態を示す。上述した第１の実施の態様を示す図２との対比から明らかなように、この実施の態様においては、第１の実施の態様における直線ガイド板２２を除去し、この直線ガイド板２２の直線案内作用を一対の水平ガイド板２０、２０に代行させるようにしている。より詳細には、一対の水平ガイド板２０、２０の内側面を砥石台本体１１の脚部１１Ｋ、１１Ｋの外側面と所定の隙間を有して対向させ、この外側面の各々に複数の静圧ポケット１３１、１３１を形成する。この静圧ポケットの構成及び配置は、図２に示す挟み板２１、２１の内側面に形成した静圧ポケット３１と同一の構成とされる。この実施の態様におけるその他の構成は、図２を参照して上述した第１の実施の態様と同様である。

このように構成することにより、水平ガイド板２０、２０の上下面向かって開口する静圧ポケット２７、２９により構成される水平案内中心と、直線案内の中心と、リニアモータ４０の推進力作用点とは、全て同一の高さ位置となる。この結果、砥石台１０は、ピッチングやヨーイングの挙動をせずに円滑に進退送りされる。なお、永久磁石板ユニット４２は、固定ベース２６に直接固定される。

上述した各実施の形態においては、本発明による案内機構を研削盤の砥石台に適用した例について説明したが、この案内機構に案内される摺動体は切削工具を支持する旋盤やマシニングセンタ等の切削工作機械の工具台や、工作物を支持するテーブルとして構成しても良い。
また、上述した各実施の態様における水平案内機構は、一対の水平ガイド板２０、２０の内側からこれらガイド板の上下面を挟む構造としているが、ガイド板を外側から抱きかかえるような構造としてもよく、或いはガイド板の上下面を挟む構造とはせずに挟み板２１、２１を取り除いても良い。
また、隔壁１１Ｍは必ずしも必要でなく、この隔壁１１Ｍを除去した場合は一対のリブ１１Ｒ、１１Ｒが前後壁１１Ｆ、１１Ｂの間で砥石台本体１１を貫くようにしてもよい。

本発明の実施の形態である研削盤の砥石台案内機構の断面側面図。 図１のＡ−Ａ断面図。 図１に示す砥石台の底面図。 図２の一部を拡大した断面図。 図２に示す一部分の構造を決定するためのコンピュータ解析の図形。 本発明による第２の実施の形態を示す砥石台の横断面図。

符号の説明

２６・・・固定ベース、 ２０、２０・・・水平ガイド板、 １０・・・砥石台、 １１・・・砥石台本体、 ４０・・・リニアモータ、 ４１・・・電磁コイルユニット、 ４２・・・永久磁石板ユニット、 ４３・・・ボルト（固着手段）、 ４５、４５・・・受部材、 １３・・・砥石軸受ユニット（工具支持ユニット）、 １１Ｖ・・・逆台形空間、 １１Ｔ、１１Ｔ・・・三角形空間、 １１Ｒ、１１Ｒ・・・リブ、 １１Ｋ、１１Ｋ・・・脚部、 ２１、２１・・・挟み板、 ２２・・・直線ガイド板。

Claims (6)

1. ベース上に平行に離間した一対の水平ガイド部材を設け、摺動体をこのガイド部材に沿って進退自在に案内し、リニアモータの電磁コイルユニット及び永久磁石板ユニットの一方を前記摺動体の下面に固着すると共に他方を前記ベースの上面に固着した工作機械における摺動体の案内機構において、前記水平ガイド部材の案内高さ位置と前記電磁コイルユニットと前記磁石板ユニットとの対向部の高さ位置とを同一高さとしたことを特徴とする工作機械における摺動体の案内装置。
2. ベース上に平行に離間した一対の水平ガイド部材を設け、摺動体をこのガイド部材に沿って進退自在に案内し、リニアモータの電磁コイルユニットを前記摺動体の下面に固着すると共に前記リニアモータの永久磁石板ユニットを前記ベースの上面に固着した工作機械における摺動体の案内機構において、前記電磁コイルユニットを前記摺動体の下面に着脱可能に固着するために前記摺動体の上面側から操作可能な固着手段を設け、前記固着手段を前記摺動体の上面側から緩め操作することにより前記電磁コイルユニットが前記摺動体の下面への固着から解放されるとき前記電磁コイルユニットを仮受けする受部材を前記永久磁石板ユニットの両側に設けたことを特徴とする工作機械における摺動体の案内装置。
3. ベース上に平行に離間した一対の水平ガイド部材を設け、前部に工具支持ユニットを取り付けた摺動体をこのガイド部材に沿って進退自在に案内し、リニアモータの電磁コイルユニットを前記摺動体の下面に固着すると共に前記リニアモータの永久磁石板ユニットを前記ベースの上面に固着した工作機械における摺動体の案内機構において、前記水平ガイド部材に案内される前記摺動体の案内面はこの摺動体の全長に亘って形成するが、前記電磁コイルユニットは前記工具支持ユニットの直下の領域を除いて前記摺動体の長手方向全長に亘って設けたことを特徴とする工作機械における摺動体の案内装置。
4. ベース上に平行に離間した一対の水平ガイド部材を設け、摺動体をこの水平ガイド部材に沿って進退自在に案内し、リニアモータの電磁コイルユニットを前記摺動体の下面に固着すると共に前記リニアモータの永久磁石板ユニットを前記ベースの上面に固着した工作機械における摺動体の案内機構において、前記摺動体には幅方向断面の中央に概ね逆台形空間とこの逆台形空間の両側に三角形空間を形成するため上方に向かうにつれて外方へ開く一対のリブを前記摺動体の長手方向に配置し、前記一対の水平ガイド部材の内側面と対面する一対の脚部を前記摺動体の前記三角形空間を形成する部分から垂下したことを特徴とする工作機械における摺動体の案内装置。
5. 前記一対の脚部には前記一対の水平ガイド部材の下向き案内面上を摺動する一対の挟み部材を設け、この一対の挟み部材の内側面を案内する一対の直線ガイド部材を前記ベースに固定して設けたことを特徴とする請求項４記載の工作機械における摺動体の案内機構。
6. 前記一対の脚部の外側面を前記一対の水平ガイド部材の内側面に案内し、前記水平ガイド部材が前記摺動体を水平方向に案内する水平案内部の高さ位置と前記水平ガイド部材が前記摺動体を直進方向に案内する直進案内部の高さ位置と前記電磁コイルと前記磁石板ユニットとの対向部の高さ位置とを同一高さとしたことを特徴とする請求項４記載の工作機械における摺動体の案内装置。

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