JP2007061955A - 摺動材及びこれを備えた工作機械 - Google Patents

Abstract

【課題】生産性に優れ、コストを抑えることができるとともに、高い案内精度を得ることができる摺動材などを提供する。
【解決手段】摺動材２４，２８は、支持構造体と、所定の送り方向に移動自在に支持構造体によって支持された少なくとも一つの移動構造体と、支持構造体に設けられた滑り案内面と移動構造体に設けられた滑り案内面との係合関係により移動構造体の前記送り方向への移動を案内する滑り案内機構と、移動構造体をその送り方向に移動させる送り機構とを備えた工作機械の、支持構造体側滑り案内面及び移動構造体側滑り案内面の少なくとも一方に用いられる。また、摺動材２４，２８は、合成樹脂を主成分とするシート状の部材から構成され、その表面の一方に塑性変形によって形成された複数の凹部２４ａ，２８ａを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、支持構造体と、所定の送り方向に移動自在に前記支持構造体によって支持された移動構造体と、前記支持構造体側の滑り案内面と前記移動構造体側の滑り案内面との係合関係により当該移動構造体の移動を案内する滑り案内機構とを備えた工作機械の、前記滑り案内面に用いられる摺動材、及び当該摺動材を備えた工作機械に関する。

前記工作機械として、従来、例えば、特開平３−１４９１４７号公報（特許文献１）に開示されたものが知られており、この工作機械は、ベッドと、ベッド上に配設されたコラムと、軸線が水平に配置され、工具を保持する主軸と、上下方向（Ｙ軸方向）に移動自在にコラムによって支持され、主軸をその軸線中心に回転自在に支持する主軸頭と、主軸軸線方向（Ｚ軸方向）に移動自在にベッド上に配設されたサドルと、Ｙ軸及びＺ軸の双方と直交するＸ軸方向に移動自在にサドル上に配設され、ワークが載置されるテーブルとから構成される。

また、前記工作機械は、コラムに形成された滑り案内面と主軸頭に形成された滑り案内面との係合関係により当該主軸頭のＹ軸方向への移動を案内するＹ軸滑り案内機構と、ベッドに形成された滑り案内面とサドルに形成された滑り案内面との係合関係により当該サドルのＺ軸方向への移動を案内するＺ軸滑り案内機構と、サドルに形成された滑り案内面とテーブルに形成された滑り案内面との係合関係により当該テーブルのＸ軸方向への移動を案内するＸ軸滑り案内機構と、主軸頭をＹ軸方向に移動させるＹ軸送り機構と、サドルをＺ軸方向に移動させるＺ軸送り機構と、テーブルをＸ軸方向に移動させるＸ軸送り機構とを備えている。

前記主軸頭には、前記Ｙ軸滑り案内機構の主軸頭側滑り案内面を構成する摺動材が、前記サドルには、Ｚ軸滑り案内機構のサドル側滑り案内面を構成する摺動材が、前記テーブルには、Ｘ軸滑り案内機構のテーブル側滑り案内面を構成する摺動材がそれぞれ取り付けられており、これらの各摺動材は、合成樹脂からなるシート状の部材から構成され、主軸頭やサドル、テーブルに適宜取り付けられた後、潤滑油の油溜りとなる微小な凹凸を多数形成すべく、表面（案内面）にきさげ加工が施されている。尚、各滑り案内機構の互いに係合する滑り案内面は、これらの間に供給された潤滑油の油膜を介して当接している。

そして、このように構成された工作機械では、各送り機構によって主軸頭，サドル及びテーブルが各案内機構による案内の下それぞれ所定の送り方向に移動せしめられることにより、テーブル上のワークが主軸に保持された工具によって加工される。

各摺動材の表面には、きさげ加工によって微小な凹凸（潤滑油の油溜り）が多数形成されており、滑り案内面間への潤滑油の供給が効率的に行われ、また、主軸頭，サドル及びテーブルの移動に伴うくさび作用によって油膜圧力が生じるので、各滑り案内面同士が直接接触するのが防止されている。これにより、各滑り案内機構について高い案内精度が得られ、精度の良い加工が行われる。

尚、前記工作機械の摺動材は、きさげ加工により多数の凹部が形成されていたが、特開２００３−２１１３３３号公報（特許文献２）には、きさげ加工ではなく、エンドミル加工によって表面に多数の凹部が形成された合成樹脂製の摺動材が提案されている。このような摺動材を備えた工作機械においても、上記工作機械と同様、滑り案内機構の案内精度が高いことから、高精度にワークが加工される。

特開平３−１４９１４７号公報 特開２００３−２１１３３３号公報

ところが、上記従来の特許文献１の工作機械では、その摺動材の表面に施されるきさげ加工が手作業で行われるために、効率的でないという問題や、当該工作機械の生産コストが高いという問題があった。また、きさげ加工は熟練を要し、作業者が熟練するまでには長い時間がかかることから、熟練した作業者が少なく、このことも、非効率となる原因や、コストが高くなる原因となっている。

また、上記従来の特許文献２の工作機械では、その摺動材の表面にエンドミル加工によって凹部が形成されており、この凹部の数が非常に多い場合には、きさげ加工よりも加工時間が長くなるという問題や、エンドミル先端の摩耗により凹部の深さが変化して均一な深さの凹部を得ることができず、このため、各凹部による潤滑油の保持量が不均一となって滑り案内面間への潤滑油の供給にムラを生じ、案内精度が低下するという問題があった。

本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、生産性に優れ、コストを抑えることができるとともに、高い案内精度を得ることができる摺動材、及びこれを備えた工作機械の提供をその目的とする。

上記目的を達成するための本発明は、
支持構造体と、所定の送り方向に移動自在に前記支持構造体によって支持された少なくとも一つの移動構造体と、前記支持構造体に設けられた滑り案内面と前記移動構造体に設けられた滑り案内面との係合関係により該移動構造体の前記送り方向への移動を案内する滑り案内機構と、前記移動構造体を前記送り方向に移動させる送り機構とを備えた工作機械の、前記支持構造体側滑り案内面及び移動構造体側滑り案内面の少なくとも一方に用いられる摺動材であって、
前記摺動材は、合成樹脂を主成分とするシート状の部材から構成され、その表面の一方に塑性変形によって形成された複数の凹部を備えてなることを特徴とする摺動材に係る。

この摺動材によれば、塑性変形により複数の凹部を形成しているので、凹部を効率的に形成することができるとともに、各凹部形状を同一にすることができる。これにより、当該摺動材を、生産性に優れ、低コストなものにすることができるとともに、各凹部によって保持される潤滑油の保持量を均一にして滑り案内面間への潤滑油の供給をムラ無く行わせ、良好な案内精度を得ることができる。ここで、塑性変形とは、大きな外力を加えることで物質が変形し、塑性変形した後では、外力を除いても元の形状に戻ることなく永久変形することである。

尚、前記摺動材は、厚みが０．５ｍｍ〜３．０ｍｍであり、前記凹部の深さが前記厚みの０．１倍〜０．４倍であることが好ましい。厚みが０．５ｍｍ未満であると、薄過ぎて厚みを均一に製造し難く、厚みが３．０ｍｍを超えると、当該摺動材に使用する材料の量が多くなって製造コストが高くなるからである。また、凹部の深さが厚みの０．１倍未満であると、塑性変形により凹部を形成し難くなったり、表面に凹部を形成した後、当該表面を研削して平滑に仕上げる場合に、この研削代を確保することができないという問題を生じ、凹部の深さが厚みの０．４倍を超えると、塑性変形させるための加工時間が長くなって加工（生産）効率が低下するからである。

したがって、厚み及び凹部深さをそれぞれ上記範囲内とすることで、厚みが均一の摺動材を容易に且つコストを抑えつつ製造することができるとともに、凹部による潤滑油の最低限の保持量を確保しつつ凹部形成の容易化や効率化を図ることができる。

また、前記摺動材は、前記各凹部による総開口面積が、該各凹部が形成された表面の総面積の２０％〜６０％を占めていることが好ましい。凹部の総開口面積が２０％未満であると、滑り案内面間に潤滑油を十分に供給することができず、移動構造体を円滑に移動させることができないという問題を生じ、凹部の総開口面積が６０％を超えると、強度が低下してクリープを生じ易くなり、また、クリープ変形によって案内精度が低下するからである。

したがって、凹部の総開口面積を上記範囲内とすることで、滑り案内面間に潤滑油を十分に供給して移動構造体を円滑に移動させることができるとともに、クリープを生じ難くして案内精度の低下を防止することができる。

また、前記摺動材は、前記凹部一つ当たりの開口面積が４ｍｍ^２〜２５ｍｍ^２であることが好ましい。開口面積が４ｍｍ^２未満であると、凹部の数を多くしなければならなくなるため、塑性変形させるために必要な金型の製造コストが上昇して当該摺動材のコスト上昇を招き、開口面積が２５ｍｍ^２を超えると、開口面積が広くなり過ぎて、滑り案内面間に潤滑油の油膜を形成し難くなったり、滑り案内面間に潤滑油を供給し難くなり、移動構造体を円滑に移動させることができないという問題を生じるからである。

したがって、開口面積を上記範囲内とすることで、塑性変形させるために必要な金型の製造コストを安くして当該摺動材のコスト上昇を抑えることができるとともに、滑り案内面間に潤滑油の油膜を十分に形成したり、滑り案内面間に潤滑油を十分に供給して、移動構造体を円滑に移動させることができる。

また、前記摺動材は、前記凹部の側壁の、該凹部が形成された表面に対する傾斜角度が１０°〜４０°であることが好ましい。傾斜角度が１０°未満であると、塑性変形により凹部を形成し難く、傾斜角度が４０°を超えると、移動構造体の移動に伴うくさび作用が得られ難くなって当該くさび作用により生じる油膜圧力が十分に得られなかったり、凹部内に保持された潤滑油の排出性が悪くなって、滑り案内面間に潤滑油を十分に供給することができず、移動構造体を円滑に移動させることができなくなるからである。

したがって、傾斜角度を上記範囲内とすることで、凹部形成の容易化を図ることができ、また、くさび作用による油膜圧力を十分に生じさせたり、凹部内に保持された潤滑油の排出性を良好にして滑り案内面間に潤滑油を十分に供給することができ、移動構造体を円滑に移動させることができる。

また、前記摺動材は、ポリテトラフルオロエチレンを主成分として構成されるとともに、鉄よりも硬度の低い非鉄金属を体積比５％〜４０％含んでいることが好ましい。ポリテトラフルオロエチレンを主成分としているのは、当該ポリテトラフルオロエチレンが、各種合成樹脂の中で摩擦係数が低く、耐熱性やコスト面でも優れているからである。また、鉄よりも硬度の低い非鉄金属を含ませているのは、当該摺動材同士で滑り案内面を構成してこれらを係合させない限り、通常、当該摺動材表面が金属元素としての鉄を含んだ各種の合金からなる滑り案内面と係合するので、含ませた非鉄金属によって当該滑り案内面が傷付けられるのを防止するためである。

また、非鉄金属の含有量を体積比５％〜４０％としているのは、体積比５％未満であると、強度（例えば、クリープ面での強度）や耐摩耗性を大きく向上させることができないからであり、体積比４０％を超えると、ポリテトラフルオロエチレンの有する低摩擦特性が損なわれるからである。したがって、非鉄金属の含有量を上記範囲内とすることで、ポリテトラフルオロエチレンの有する低摩擦特性を損なうことなく強度や耐摩耗性を向上させることができ、クリープ変形を生じ難くして案内精度の低下を防止することができる。

また、本発明は、
支持構造体と、所定の送り方向に移動自在に前記支持構造体によって支持された少なくとも一つの移動構造体と、前記支持構造体に設けられた滑り案内面と前記移動構造体に設けられた滑り案内面との係合関係により該移動構造体の前記送り方向への移動を案内する滑り案内機構と、前記移動構造体を前記送り方向に移動させる送り機構とを備えた工作機械であって、
前記摺動材を備え、
該摺動材は、前記凹部のある面が前記滑り案内面となるように前記支持構造体及び移動構造体の少なくとも一方に配設されてなることを特徴とする工作機械に係る。

この工作機械によれば、上述したように、当該摺動材が生産性やコスト面で優れ、また、高い案内精度を得ることができることから、当該工作機械の生産性を向上させたり、低コスト化を図ることができるとともに、移動構造体の案内精度を高めて高精度な加工を実現することができる。

以上のように、本発明に係る摺動材によれば、塑性変形により凹部を形成することで、当該摺動材を、生産性に優れ、低コストなものにすることができるとともに、各凹部による潤滑油の保持量を均一にして滑り案内面間への潤滑油の供給をムラ無く行わせ、良好な案内精度を得ることができる。

また、本発明に係る工作機械によれば、上述のような摺動材を滑り案内面に用いているので、当該工作機械の生産性を向上させたり、低コスト化を図ることができるとともに、移動構造体の案内精度を高めて高精度な加工を実現することができる。

以下、本発明の具体的な実施形態について、添付図面に基づき説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る工作機械の概略構成を示した斜視図である。また、図２は、本実施形態に係る摺動材の概略構成を示した平面図であり、図３は、図２におけるＡ部の詳細図であり、図４は、図３における矢示Ｂ−Ｂ方向の断面図である。

図１に示すように、本例の工作機械１は、ベッド１１と、ベッド１１上に配設されたコラム１２と、コラム１２に支持され、上下方向（Ｚ軸方向）に移動自在となった主軸頭１３と、軸線がＺ軸と平行となるように且つ当該軸線中心に回転自在に主軸頭１３によって支持された主軸１４と、ベッド１１上に配設され、水平方向（Ｙ軸方向）に移動自在となったサドル１５と、サドル１５上に配設され、Ｚ軸及びＹ軸の双方と直交するＸ軸方向に移動自在となったテーブル１６などから構成されており、前記主軸１４には工具Ｔが装着され、前記テーブル１６にはワークＷが載置される。

また、前記工作機械１は、主軸頭１３のＺ軸方向への移動を案内するＺ軸案内機構２０と、サドル１５のＹ軸方向への移動を案内するＹ軸案内機構２１と、テーブル１６のＸ軸方向への移動を案内するＸ軸案内機構２５と、主軸頭１３をＺ軸方向に移動させるＺ軸送り機構（図示せず）と、サドル１５をＹ軸方向に移動させるＹ軸送り機構（図示せず）と、テーブル１６をＸ軸方向に移動させるＸ軸送り機構（図示せず）とを備えている。

前記Ｚ軸案内機構２０は、主軸頭１３の裏面にＺ軸に沿って配設されたガイドレール２０ａと、コラム１２の上部前面に固設され、このガイドレール２０ａに移動自在に係合したスライダ２０ｂとからなる。

前記Ｙ軸案内機構２１は、ベッド１１の上面にＹ軸方向に沿って形成された滑り案内面２２と、サドル１５の下面にＹ軸方向に沿って形成され、前記ベッド側滑り案内面２２と移動自在に係合する滑り案内部２３とからなり、この滑り案内部２３には、ベッド側滑り案内面２２と当接する摺動材２４が当該ベッド側滑り案内面２２との対向部全面に渡って設けられている。

前記Ｘ軸案内機構２５は、サドル１５の上面にＸ軸方向に沿って形成された滑り案内面２６と、テーブル１６の下面にＸ軸方向に沿って形成され、前記サドル側滑り案内面２６と移動自在に係合する滑り案内部２７とからなり、この滑り案内部２７には、サドル側滑り案内面２６と当接する摺動材２８が当該サドル側滑り案内面２６との対向部全面に渡って設けられている。

前記摺動材２４，２８は、ベッド側滑り案内面２２やサドル側滑り案内面２６との当接面が滑り案内面として機能するものであり、当該摺動材２４の当接面（滑り案内面）とベッド側滑り案内面２２との間や、摺動材２８の当接面（滑り案内面）とサドル側滑り案内面２６との間に適宜供給された潤滑油を介してベッド側滑り案内面２２やサドル側滑り案内面２６に当接している。

また、前記摺動材２４，２８は、図２乃至図４に示すように、ポリテトラフルオロエチレンを主成分とし、且つ銅や銅合金の粉末を体積比５％〜４０％含んだシート状の部材から構成されており、前記当接面（滑り案内面）には、潤滑油溜りとなる、平面視矩形状をした多数の凹部２４ａ，２８ａが形成されている。尚、銅や銅合金の粉末は、その粒径が２μｍ〜１５０μｍであることが好ましく、２μｍ〜７５μｍであれば、より好ましい。

また、更に、前記摺動材２４，２８は、その厚みｔが０．５ｍｍ〜３．０ｍｍと、凹部２４ａ，２８ａの深さｄが前記厚みｔの０．１倍〜０．４倍（即ち、ｄ＝０．１×ｔ〜０．４×ｔ）と、凹部２４ａ，２８ａ一つ当たりの開口面積が４ｍｍ^２〜２５ｍｍ^２と、凹部２４ａ，２８ａの側壁の前記当接面に対する傾斜角度θが１０°〜４０°となるように構成されるととともに、各凹部２４ａ，２８ａによる総開口面積が前記当接面の総面積の２０％〜６０％を占めるように、凹部２４ａ，２８ａの対角方向が送り方向（摺動材２４の場合はＹ軸、摺動材２８の場合はＸ軸）と平行であり且つ凹部２４ａ，２８ａが送り方向（摺動材２４の場合はＹ軸、摺動材２８の場合はＸ軸）に対して千鳥状に配置されるように構成されている。

そして、このような摺動材２４，２８は、円柱状の成形体を旋削加工して得られたシート材や、シート状に成形されたシート材を、ガラス転移点より高く、融点より低い温度に加熱した後、当該シート材の一方の表面（当接面）を金型により所定圧力で押圧して塑性変形させることにより得られる。このとき、加熱温度が高い場合には、押圧圧力は低くても良く、加熱温度が低い場合には、押圧圧力は高くしなければならない。本例のように、ポリテトラフルオロエチレンを主成分とするときには、加熱温度は１３０℃（ガラス転移点）〜３２７℃（融点）の範囲であり、押圧圧力は９ＭＰａ〜６３ＭＰａの範囲である。加熱温度が１３０℃の場合、押圧圧力は６３ＭＰａ必要であり、加熱温度が３２７℃の場合、押圧圧力は９ＭＰａで良い。

この後、このようにして得られた摺動材２４，２８は、その他方の表面（当接面とは反対側の面）が適宜薬品処理され、適宜接着剤を用いて前記滑り案内部２３，２７に接着，取り付けられた後、当接面を平滑に仕上げるべく、研削加工されるようになっている。

尚、ポリテトラフルオロエチレンを主成分としているのは、当該ポリテトラフルオロエチレンが、各種合成樹脂の中で摩擦係数が低く、耐熱性やコスト面でも優れているからである。また、銅や銅合金の粉末を含ませているのは、これらが、鉄よりも硬度が低い、非鉄金属の中でも摩擦係数が低い、材料費が安い、加工し易い（上述のように、塑性変形や研削加工をするので、加工を容易に行えることは重要である）といった特徴を有しているからである。また、鉄よりも硬度が低い必要があるのは、前記ベッド側滑り案内面２２やサドル側滑り案内面２６が、通常、金属元素としての鉄を含んだ各種の合金から構成されており、摺動材２４，２８に含まれた物質（本例では、銅や銅合金の粉末）によって当該滑り案内面２２，２６が傷付けられるのを防止するためである。

また、銅や銅合金の粉末の含有量を体積比５％〜４０％としているのは、体積比５％未満であると、強度（例えば、クリープ面での強度）や耐摩耗性を大きく向上させることができないからであり、体積比４０％を超えると、ポリテトラフルオロエチレンの有する低摩擦特性が損なわれるからである。また、銅や銅合金の粉末の粒径を２μｍ〜１５０μｍとしているのは、粒径が１５０μｍを超えると、銅や銅合金の比重が大きいことから、当該粉末をポリテトラフルオロエチレン中に均一に分散させることができず、強度や耐摩耗性にムラやバラツキを生じるからであり、また、２μｍ未満であっても、同様に、当該粉末をポリテトラフルオロエチレン中に均一に分散させることができないからである。

したがって、銅や銅合金の粉末の含有量を上記範囲内とすることで、ポリテトラフルオロエチレンの有する低摩擦特性を損なうことなく強度や耐摩耗性を向上させることができ、クリープ変形を生じ難くして案内精度の低下を防止することができる。また、銅や銅合金の粉末の粒径を上記範囲内とすることで、当該粉末をポリテトラフルオロエチレン中に均一に分散させて強度や耐摩耗性を均一にすることができる。

また、厚みｔを０．５ｍｍ〜３．０ｍｍとしているのは、厚みｔが０．５ｍｍ未満であると、薄過ぎて厚みｔを均一に製造し難く、厚みｔが３．０ｍｍを超えると、当該摺動材２４，２８に使用する材料の量が多くなって製造コストが高くなったり、切削加工後のシート材に生じたうねりを除去し難くなって、当該摺動材２４，２８を当接面が波打たないように滑り案内部２３，２７に接着させたり、滑り案内部２３，２７への接着面（当接面とは反対側の面）を接着ムラ無く接着させることができなくなるからである。また、凹部２４ａ，２８ａの深さｄを厚みｔの０．１倍〜０．４倍としているのは、凹部２４ａ，２８ａの深さｄが厚みｔの０．１倍未満であると、塑性変形により凹部２４ａ，２８ａを形成し難くなったり、凹部２４ａ，２８ａを形成した後、当接面を研削して平滑に仕上げる際に、この研削代を確保することができないという問題を生じ、凹部２４ａ，２８ａの深さｄが厚みｔの０．４倍を超えると、塑性変形させるための加工時間が長くなって加工（生産）効率が低下するからである。

したがって、厚みｔ及び凹部深さｄをそれぞれ上記範囲内とすることで、厚みｔが均一の摺動材２４，２８を容易に且つコストを抑えつつ製造することができるとともに、凹部２４ａ，２８ａによる潤滑油の最低限の保持量を確保しつつ凹部形成の容易化や効率化を図ることができる。また、摺動材２４，２８の滑り案内部２３，２７への取付（接着）の容易化や効率化を図ることもできる。

また、凹部２４ａ，２８ａ一つ当たりの開口面積を４ｍｍ^２〜２５ｍｍ^２としているのは、開口面積が４ｍｍ^２未満であると、凹部２４ａ，２８ａの数を多くしなければならなくなるため、塑性変形させるのに必要な金型の製造コストが上昇して当該摺動材２４，２８のコスト上昇を招き、開口面積が２５ｍｍ^２を超えると、開口面積が広くなり過ぎて、当接面とベッド側滑り案内面２２やサドル側滑り案内面２６との間に潤滑油の油膜を形成し難くなったり、当接面とベッド側滑り案内面２２やサドル側滑り案内面２６との間に潤滑油を供給し難くなり、サドル１５やテーブル１６を円滑に移動させることができないという問題を生じるからである。

したがって、開口面積を上記範囲内とすることで、塑性変形させるのに必要な金型の製造コストを安くして当該摺動材２４，２８のコスト上昇を抑えることができるとともに、当接面とベッド側滑り案内面２２やサドル側滑り案内面２６との間に潤滑油の油膜を十分に形成したり、当接面とベッド側滑り案内面２２やサドル側滑り案内面２６との間に潤滑油を十分に供給して、サドル１５やテーブル１６を円滑に移動させることができる。

また、凹部２４ａ，２８ａの側壁の当接面に対する傾斜角度θを１０°〜４０°としているのは、傾斜角度θが１０°未満であると、塑性変形により凹部２４ａ，２８ａを形成し難く、傾斜角度θが４０°を超えると、サドル１５やテーブル１６の移動に伴うくさび作用が得られ難くなって当該くさび作用により生じる油膜圧力が十分に得られなかったり、凹部２４ａ，２８ａ内に保持された潤滑油の排出性が悪くなって、当接面とベッド側滑り案内面２２やサドル側滑り案内面２６との間に潤滑油を十分に供給することができず、サドル１５やテーブル１６を円滑に移動させることができなくなるからである。

したがって、傾斜角度θを上記範囲内とすることで、凹部形成の容易化を図ることができ、また、くさび作用による油膜圧力を十分に生じさせたり、凹部２４ａ，２８ａ内に保持された潤滑油の排出性を良好にして当接面とベッド側滑り案内面２２やサドル側滑り案内面２６との間に潤滑油を十分に供給することができ、サドル１５やテーブル１６を円滑に移動させることができる。尚、前記当接面と凹部２４ａ，２８ａの側壁（傾斜面）とは、潤滑油の排出性の低下を防止するために、角張っているのではなく、曲面で滑らかに接続されている方が好ましい。

また、各凹部２４ａ，２８ａによる総開口面積が当接面の総面積の２０％〜６０％を占めるようにしているのは、凹部２４ａ，２８ａの総開口面積が２０％未満であると、当接面とベッド側滑り案内面２２やサドル側滑り案内面２６との間に潤滑油を十分に供給することができず、サドル１５やテーブル１６を円滑に移動させることができないという問題を生じ、凹部２４ａ，２８ａの総開口面積が６０％を超えると、強度が低下してクリープを生じ易くなり、また、クリープ変形によって案内精度が低下するからである。

したがって、凹部２４ａ，２８ａの総開口面積を上記範囲内とすることで、当接面とベッド側滑り案内面２２やサドル側滑り案内面２６との間に潤滑油を十分に供給してサドル１５やテーブル１６を円滑に移動させることができるとともに、クリープを生じ難くして案内精度の低下を防止することができる。

また、凹部２４ａ，２８ａの形状を矩形状としているのは、塑性変形させるのに必要な金型の加工容易化を図って当該金型の製造コストを抑え、当該摺動材２４，２８のコストを抑えるためである。また、凹部２４ａ，２８ａの対角方向を送り方向と平行にしているのは、当該凹部２４ａ，２８ａ内に保持された潤滑油の排出性を高めて当接面とベッド側滑り案内面２２やサドル側滑り案内面２６との間に潤滑油を十分に供給し、サドル１５やテーブル１６を円滑に移動させるためである。また、凹部２４ａ，２８ａを送り方向に対して千鳥状に配置しているのは、ベッド側滑り案内面２２やサドル側滑り案内面２６の全面に潤滑油を効率的に且つムラ無く供給するためである。

以上のように構成された本例の工作機械１によれば、Ｚ軸送り機構（図示せず）により主軸頭１３が駆動されると、当該主軸頭１３は、ガイドレール２０ａ及びスライダ２０ｂにより案内されてＺ軸方向に移動し、Ｙ軸送り機構（図示せず）によりサドル１５が駆動されると、当該サドル１５は、摺動材２４を含む滑り案内部２３とベッド側滑り案内面２２との係合関係により案内されてＹ軸方向に移動し、Ｘ軸送り機構（図示せず）によりテーブル１６が駆動されると、当該テーブル１６は、摺動材２８を含む滑り案内部２７とサドル側滑り案内面２６との係合関係により案内されてＸ軸方向に移動し、これにより、テーブル１６上のワークＷが主軸１４に保持された工具Ｔによって加工される。

このとき、摺動材２４，２８の多数の凹部２４ａ，２８ａによって、当接面とベッド側滑り案内面２２やサドル側滑り案内面２６との間への潤滑油の供給が効率的に行われ、また、サドル１５やテーブル１６の移動に伴うくさび作用によって油膜圧力が生じており、摺動材２４，２８とベッド側滑り案内面２２やサドル側滑り案内面２６とが直接接触するのが防止されている。

ところで、上述のように、本例の工作機械１で用いた摺動材２４，２８は、塑性変形により複数の凹部２４ａ，２８ａを形成したものであることから、凹部２４ａ，２８ａを効率的に形成することができるとともに、各凹部２４ａ，２８ａの形状を同一にすることができ、これにより、当該摺動材２４，２８を、生産性に優れ、低コストなものにすることができるとともに、各凹部２４ａ，２８ａによる潤滑油の保持量を均一にして当接面とベッド側滑り案内面２２やサドル側滑り案内面２６との間への潤滑油の供給をムラ無く行わせ、良好な案内精度を得ることができるものである。

したがって、本例の工作機械１によれば、当該工作機械１の生産性を向上させたり、低コスト化を図ることができるとともに、サドル１５やテーブル１６の案内精度を高めて高精度な加工を実現することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の採り得る具体的な態様は、何らこれに限定されるものではない。

上例では、Ｙ軸案内機構２１のサドル側滑り案内面として摺動材２４を、Ｘ軸案内機構２５のテーブル側滑り案内面として摺動材２８を設けたが、これに限られるものではなく、Ｙ軸案内機構２１のベッド側滑り案内面２２や、Ｘ軸案内機構２５のサドル側滑り案内面２６にも、上記摺動材２４，２８を用いるようにしたり、Ｙ軸案内機構２１のサドル側滑り案内面やＸ軸案内機構２５のテーブル側滑り案内面には、上記摺動材２４，２８を用いずに、Ｙ軸案内機構２１のベッド側滑り案内面２２や、Ｘ軸案内機構２５のサドル側滑り案内面２６のみに、上記摺動材２４，２８を用いるようにしても良い。

また、Ｚ軸案内機構２０についても、Ｙ軸案内機構２１やＸ軸案内機構２５と同様に、摺動材２４，２８を用いた案内機構としても良い。

また、上例では、支持構造体としてベッド１１，コラム１２及びサドル１５を、移動構造体として主軸頭１３，サドル１５及びテーブル１６を一例に挙げて説明したが、支持構造体や移動構造体は、これらに限定されるものではなく、また、立形マシニングセンタと呼ばれるタイプの工作機械１に前記摺動材２４，２８を設けたが、この摺動材２４，２８は、滑り案内面を備える、旋盤など各種工作機械に用いることができる。

本発明の一実施形態に係る工作機械の概略構成を示した斜視図である。 本実施形態に係る摺動材の概略構成を示した平面図である。 図２におけるＡ部の詳細図である。 図３における矢示Ｂ−Ｂ方向の断面図である。

符号の説明

１ 工作機械
１１ ベッド
１２ コラム
１３ 主軸頭
１４ 主軸
１５ サドル
１６ テーブル
２０ Ｚ軸案内機構
２１ Ｙ軸案内機構
２２ ベッド側滑り案内面
２３ 滑り案内部
２４ 摺動材
２４ａ 凹部
２５ Ｘ軸案内機構
２６ サドル側滑り案内面
２７ 滑り案内部
２８ 摺動材
２８ａ 凹部

Claims (7)

1. 支持構造体と、所定の送り方向に移動自在に前記支持構造体によって支持された少なくとも一つの移動構造体と、前記支持構造体に設けられた滑り案内面と前記移動構造体に設けられた滑り案内面との係合関係により該移動構造体の前記送り方向への移動を案内する滑り案内機構と、前記移動構造体を前記送り方向に移動させる送り機構とを備えた工作機械の、前記支持構造体側滑り案内面及び移動構造体側滑り案内面の少なくとも一方に用いられる摺動材であって、
   前記摺動材は、合成樹脂を主成分とするシート状の部材から構成され、その表面の一方に塑性変形によって形成された複数の凹部を備えてなることを特徴とする摺動材。
2. 厚みが０．５ｍｍ〜３．０ｍｍであり、前記凹部の深さが前記厚みの０．１倍〜０．４倍であることを特徴とする請求項１記載の摺動材。
3. 前記各凹部による総開口面積が、該各凹部が形成された表面の総面積の２０％〜６０％を占めることを特徴とする請求項１又は２記載の摺動材。
4. 前記凹部一つ当たりの開口面積が４ｍｍ^２〜２５ｍｍ^２であることを特徴とする請求項１乃至３記載のいずれかの摺動材。
5. 前記凹部の側壁の、該凹部が形成された表面に対する傾斜角度が１０°〜４０°であることを特徴とする請求項１乃至４記載のいずれかの摺動材。
6. ポリテトラフルオロエチレンを主成分として構成されるとともに、鉄よりも硬度の低い非鉄金属を体積比５％〜４０％含んでいることを特徴とする請求項１乃至５記載のいずれかの摺動材。
7. 支持構造体と、所定の送り方向に移動自在に前記支持構造体によって支持された少なくとも一つの移動構造体と、前記支持構造体に設けられた滑り案内面と前記移動構造体に設けられた滑り案内面との係合関係により該移動構造体の前記送り方向への移動を案内する滑り案内機構と、前記移動構造体を前記送り方向に移動させる送り機構とを備えた工作機械であって、
   前記請求項１乃至６記載のいずれかの摺動材を備え、
   該摺動材は、前記凹部のある面が前記滑り案内面となるように前記支持構造体及び移動構造体の少なくとも一方に配設されてなることを特徴とする工作機械。

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