JP2008110419A - 静圧案内テーブルおよびこれを備えた工作機械 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡便な構造で、高い剛性が実現できる静圧案内テーブルを提供する。
【解決手段】 一軸方向に延在する案内部５６を備えた案内基部５２と、案内基部５２の上方に設置され、案内部５６に係合するブロック体６２ａ，６２ｂを備え、ブロック体６２ａ，６２ｂが案内部５６にガイドされつつ移動する移動テーブル５４とを備え、案内部５６とブロック体６２ａ，６２ｂとの間に供給された潤滑油の静圧によって所定隙間が確保されて移動テーブル５４が案内基部５２に対して移動する静圧案内テーブル５０において、案内部５６は、仮想水平面Ｐ１および仮想鉛直面Ｐ２について対象とされた第１上方案内面、第１下方案内面、第２上方案内面および第２下方案内面を備え、各案内面のそれぞれに、潤滑油が供給されることを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、静圧案内テーブルおよびこれを備えた工作機械に関するものである。

従来より、特許文献１に示すように、工作機械の移動テーブルの案内方式として、潤滑油等の流体の静圧を用いた静圧案内が多用されている。
特許文献１では、同文献の図１に示すように、移動テーブルの中央軸線の両側に案内部を設け、左右の案内部の上下に潤滑油を供給するとともに、左方の案内部の左側面にも潤滑油を供給している。したがって、合計で５つの案内面に潤滑油を供給している。

特開平２−９５５２０号公報

潤滑油の供給箇所が多いほど、これにともない構造が複雑となり、また、潤滑油の供給出口に形成する凹所となる静圧パッドや静圧の調整を行う静圧絞りの数が多くなる。したがって、潤滑油を供給する案内面は少ないほど好ましい。

また、図４には、他の従来技術が示されている。同図には、上方のテーブル部１０１の下方には右側ブロック１０３ａおよび左側ブロック１０３ｂが固定されている。各ブロック１０３ａ，１０３ｂは、Ｌ字状の横断面を有している。各ブロック１０３ａ，１０３ｂとテーブル部１０１の下面との間に形成された凹所に、矩形横断面を有する案内部１０５ａ，１０５ｂが挿入されている。案内部１０５ａ，１０５ｂは、固定側である案内基部１０７に固定されている。同図に示すように、潤滑油は、上下の供給路１０９ａ，１０９ｂおよび側方の供給路１１０ａ，１１０ｂを用いて６つの案内面に対して供給されている。

同図に示した静圧案内方式は、上記特許文献１に比べて、側方の供給路１１０ａ，１１０ｂを用いて案内面の両側に潤滑油を供給するので、水平方向（幅方向）の位置決めを正確に行うことができるという利点を有する。しかし、６つの案内面に潤滑油を供給するので、上記特許文献１よりも更に複雑な構造となってしまう。
また、同図に示した静圧案内方式は、Ｌ字状のブロック１０３ａ，１０３ｂを用いており、案内部１０５ａ，１０５ｂを挿入する空間を形成する必要があるため、テーブル部１０１とブロック１０３ａ，１０３ｂとの接続部の幅が狭くなり、大きな接続面積をとることができない。例えば、同図に示した構成では、固定ボルト１１２を１列しか設けることができない。これでは、固定ボルトを幅方向に二列以上設けて接続剛性を上げることができないので、加工精度の向上を阻む原因となっている。

本発明は、上記問題点に鑑み、簡便な構造で、高い剛性が実現できる静圧案内テーブルおよびこれを備えた工作機械を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の静圧案内テーブルおよび工作機械は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる静圧案内テーブルでは、一軸方向に延在する案内部を備えた案内基部と、該案内基部の上方に設置され、前記案内部に係合する案内受け部を備え、該案内受け部が前記案内部にガイドされつつ移動する移動テーブルとを備え、前記案内部と前記案内受け部との間に供給された流体の静圧によって所定隙間が確保されて前記移動テーブルが前記案内基部に対して移動する静圧案内テーブルにおいて、前記案内部は、前記一軸方向に延在する仮想水平面について対称となるように、所定の屈曲角度をなして該第一軸線方向に延在する第１上方案内面および第１下方案内面と、これら第１上方案内面および第１下方案内面のそれぞれに対して、前記仮想水平面に直交する仮想鉛直面について対称となるように、所定の屈曲角度をなして該第一軸線方向に延在する第２上方案内面および第２下方案内面とを備え、前記第１上方案内面、前記第１下方案内面、前記第２上方案内面および前記第２下方案内面のそれぞれに、前記流体が供給されることを特徴とする。

仮想水平面に対して、第１上方案内面と第１下方案内面とが、また、第２上方案内面と第２下方案内面とが対称とされ、かつ、仮想鉛直面に対して、第１上方案内面と第２上方案内面とが、また、第１下方案内面と第２下方案内面とが対称とされる。したがって、各案内面に供給される流体の静圧を均等に制御すれば、上下および左右の力がバランスすることになり、移動テーブルを安定的に浮上させることができる。

さらに、本発明の静圧案内テーブルでは、前記第１上方案内面と前記第１下方案内面とがなす前記屈曲角度、及び、前記第２上方案内面と前記第２下方案内面とがなす前記屈曲角度は、略９０°とされていることを特徴とする。

屈曲角度を略９０°とすることにより、上下および左右の荷重を均等に分散することができる。これにより、より安定したテーブルの移動が実現される。

さらに、本発明の静圧案内テーブルでは、前記移動テーブルは、載置面となるテーブル部と、前記案内受け部とされ、前記第１上方案内面に対向する第１上方案内受け面および前記第１下方案内面に対向する第１下方案内受け面を有する第１ブロックと、前記案内受け部とされ、前記第２上方案内面に対向する第２上方案内受け面および前記第２下方案内面に対向する第２下方案内受け面を有する第２ブロックとを備え、前記テーブル部は、前記第１ブロックおよび前記第２ブロックの上端に固定されていることを特徴とする。

第１上方案内面および第２上方案内面は、それぞれ、第１下方案内面および第２下方案内面に対して、仮想水平面を介して屈曲しているので、水平面に対して斜めに延在していることになる。したがって、各上方案内面に対向する各上方案内受け面も水平面に対して斜めに延在することになるので、この上方案内受け面を有する第１ブロックおよび第２ブロックは、上方にいくほど一軸方向に直交する水平方向（幅方向）の寸法が大きくなる。よって、テーブル部と各ブロックとの接合面として大きな面積を確保することができ、各ブロックとテーブル部とを高い剛性をもって結合することができる。例えば、水平方向に複数列の固定ボルトを採用することができ、剛に固定することができる。

また、本発明の工作機械は、上記のいずれかの静圧案内テーブルを備えたことを特徴とする。

上記発明の静圧案内テーブルによれば、移動テーブルを安定的に移動させることができるので、高精度な加工を実現することができる。
また、加工時に、流体の静圧を落として、案内部と案内受け部とを当接させて停止させるいわゆる静圧クランプを行うこととしても良い。上述の静圧案内テーブルは、上方案内面と下方案内面とが屈曲した状態で仮想水平面に対して対称に位置しており、かつ、第１案内面と第２案内面とが仮想鉛直面に対して対称に位置しているので、静圧クランプ時の位置が一義的に決まり、正確なクランプが可能となる。また、繰り返し静圧クランプを行っても高い再現性を実現することができる。
なお、工作機械としては、研削盤、切削盤等が挙げられる。

本発明によれば、第１上方案内面、第１下方案内面、第２上方案内面および第２下方案内面の４つの案内面に流体を供給するだけで済むので、従来のように５つまたは６つの案内面に流体を供給する場合に比べて流体を供給するための構造が簡略化される。また、静圧パッドや静圧絞り（例えばオリフィス）を用いる場合にはこれらの使用個数を減少させることができる。
また、テーブル部と各ブロックとの接合面として水平方向（幅方向）に大きな寸法を確保することができるので、各ブロックとテーブル部とを高い剛性をもって結合することができる。これにより、工作機械に用いた場合には、高い精度での加工を実現することができる。

以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
図１には、本実施形態にかかる静圧案内テーブルを適用した研削盤（工作機械）１の側断面図が示されている。
研削盤１は、ベース３上に設けられ、砥石４を保持するｚ軸テーブル１０と、このｚ軸テーブル１０に対向配置されたｘ軸テーブル１１と、このｘ軸テーブル１１上に設けられ、ワーク５を保持する主軸テーブル１２とを備えている。

ｚ軸テーブル１０は、ベース３上に固定されたｚ軸案内基部１４と、このｚ軸案内基部１４上に設けられｚ軸方向に移動するｚ軸移動テーブル１６と、このｚ軸移動テーブル１６上に固定された砥石用スピンドルモータ１８とを備えている。
ｚ軸案内基部１４及びｚ軸移動テーブル１６には、本発明の静圧案内テーブルが採用されている。静圧案内テーブルの詳細な構造は図２を用いて後述する。ｚ軸移動テーブル１６は、ｚ軸駆動モータ２０によって駆動される送りネジ（例えば図２の符号７２）によって、ｚ軸案内基部１４に対してｚ軸方向に移動するようになっている。

砥石用スピンドルモータ１８の砥石軸１９の先端には砥石４が取り付けられ、砥石用スピンドルモータ１８の回転によって砥石４が回転させられる。

ｘ軸テーブル１１は、ベース３上に設置されたｘ軸案内基部２２と、このｘ軸案内基部２２上に設けられ、ｚ軸に対して交差するｘ軸方向に移動するｘ軸移動テーブル２４とを備えている。

ｘ軸案内基部２２及びｘ軸移動テーブル２４には、本発明の静圧案内テーブルが採用されている。静圧案内テーブルの詳細な構造は図２を用いて後述する。ｘ軸移動テーブル２４は、ｘ軸駆動モータ２６によって駆動される送りネジ（例えば図２の符号７２）によって、ｘ軸案内基部２２に対してｘ軸方向に移動するようになっている。

主軸テーブル１２は、ワーク５を保持する主軸本体３６を備えている。
主軸本体３６は、図示しない駆動モータから伝達される駆動力によって回転される回転軸７を備えている。回転軸７の先端には、チャック４０を介してワーク５が取付け可能となっている。

上記構成の研削盤１は、例えばワーク５の円筒内面を研削する場合には、加工位置までｚ軸移動テーブル１６を移動させた後に、後述する静圧クランプによりｚ軸移動テーブル１６を固定する。そして、ｘ軸移動テーブル２４を静圧案内によって移動させて切り込ませることにより研削加工を行う。

次に、図２を用いて、上述の研削盤１のｚ軸テーブル１０及びｘ軸テーブル１１に用いられる静圧案内テーブル５０について説明する。同図には、静圧案内テーブル５０の横断面が示されている。

静圧案内テーブル５０は、図２の紙面垂直方向に延在する軸線方向（一軸方向）に延在し、ベース上に固定設置された案内基部５２（図１のｚ軸案内基部１４およびｘ軸案内基部２２に対応）と、この案内基部５２の上方に設置された移動テーブル５４（図１のｚ軸移動テーブル１６およびｚ軸移動テーブル２４に対応）とを備えている。

案内基部５２の中央には、上方に突出して軸線方向に延在する案内部５６が設けられている。
案内部５６は、両側の側面に、軸線方向に延在する４つの案内面５７ａ，５７ｂ，５７ｃ，５７ｄ（以下、「案内面」をまとめて指すときは単に符号５７を用いることとする。）を有している。
図において右側には、第１上方案内面５７ａと第１下方案内面５７ｂが設けられ、左側には、第２上方案内面５７ｃと第２下方案内面５７ｄが設けられている。
第１上方案内面５７ａと第１下方案内面５７ｂとは、軸線方向に延在する仮想水平面Ｐ１について対称となるように、略９０°の屈曲角度をなして配置されている。このように、第１上方案内面５７ａと第１下方案内面５７ｂによって、側方に角部が向いた横向きのＶ字形が形成されている。
同様に、第２上方案内面５７ｃと第２下方案内面５７ｄについても、軸線方向に延在する仮想水平面Ｐ１について対称となるように、略９０°の屈曲角度をなして配置されている。このように、第２上方案内面５７ｃと第２下方案内面５７ｄによって、側方に角部が向いた横向きのＶ字形が形成されている。
また、第１上方案内面５７ａと第２上方案内面５７ｃとは、仮想水平面Ｐ１に直交する仮想鉛直面Ｐ２について対称となっている。同様に、第１下方案内面５７ｂと第２下方案内面５７ｄとは、仮想鉛直面Ｐ２について対称となっている。
以上から、第１上方案内面５７ａと第１下方案内面５７ｂによって形成される横向きＶ字形と、第２上方案内面５７ｃと第２下方案内面５７ｄによって形成される横向きＶ字形とは、仮想鉛直面Ｐ２について対称となるように、Ｖ字形状の開口部が向かい合った状態で対向して配置されている。

移動テーブル５４は、載置面を上面に有するテーブル部６０と、このテーブル部６０の下方両側に固定された左右のブロック体６２ａ，６２ｂとを備えている。テーブル部６０と各ブロック体６２ａ，６２ｂとは、埋め込み固定ボルト６４によって固定されている。固定ボルト６４は、同図に示すように、ブロック体６２ａ，６２ｂごとに、水平方向（幅方向）に２列ずつ設けられている。

右側ブロック体６２ａには、第１上方案内面５７ａに対向する第１上方案内受け面６３ａと、第１下方案内面５７ｂに対向する第１下方案内受け面６３ｂとが設けられている。各案内受け面６３ａ，６３ｂには、凹所とされた静圧パッド６４ａ，６４ｂが形成されている。各静圧パッド６４ａ，６４ｂには、潤滑油供給路６５ａ，６５ｂが接続されており、各潤滑油供給路６５ａ，６５ｂには、潤滑油の静圧を調整するためのオリフィス６６ａ，６６ｂが設けられている。
静圧パッド６４ａ，６４ｂおよび潤滑油供給路６５ａ，６５ｂは、右側ブロック体６２ａの軸線方向（紙面垂直方向）に複数設けられている。このように設けられた複数の潤滑油供給路６５ａ，６５ｂは、軸線方向に延在するヘッダ流路６８ａ，６８ｂに接続されており、このヘッダ流路６８ａ，６８ｂから潤滑油が分配供給される。

左側ブロック体６２ｂは、右側ブロック体６２ａを仮想鉛直面Ｐ２について対称とした構成である。すなわち、左側ブロック体６２ｂには、第２上方案内面５７ｃに対向する第２上方案内受け面６３ｃと、第２下方案内面５７ｄに対向する第２下方案内受け面６３ｄとが設けられている。各案内受け面６３ｃ，６３ｄには、凹所とされた静圧パッド６４ｃ，６４ｄが形成されている。各静圧パッド６４ｃ，６４ｄには、潤滑油供給路６５ｃ，６５ｄが接続されており、各潤滑油供給路６５ｃ，６５ｄには、潤滑油の静圧を調整するためのオリフィス６６ｃ，６６ｄが設けられている。
静圧パッド６４ｃ，６４ｄおよび潤滑油供給路６５ｃ，６５ｄは、左側ブロック体６２ｂの軸線方向（紙面垂直方向）に複数設けられている。このように設けられた複数の潤滑油供給路６５ｃ，６５ｄは、軸線方向に延在するヘッダ流路６８ｃ，６８ｄに接続されており、このヘッダ流路６８ｃ，６８ｄから潤滑油が分配供給される。

テーブル部６０の中央には、下方に突出する凸部７０が設けられており、この凸部７０には、軸線方向に延在する雌ねじ部７０ａが形成されている。この雌ねじ部７０ａに、図１のｚ軸駆動モータ２０やｘ軸駆動モータ２６によって駆動される送りねじの軸部７２が螺合し、この送りねじの回転によってテーブル部６０が軸線方向（移動方向）に進退するようになっている。

次に、上記構成の静圧案内テーブル５０の動作について説明する。
図示しない油圧ポンプ等の潤滑油供給源から潤滑油を静圧パッド６４ａ，６４ｂ，６４ｃ，６４ｄへと供給する。供給される油圧は、オリフィス６６ａ，６６ｂ，６６ｃ，６６ｄによって減圧され、適正な圧力とされる。この油圧（静圧）によって、案内基部５２の案内面５７と移動テーブル６０の案内受け面６３ａ，６３ｂ，６３ｃ，６３ｄ（以下「案内受け面」をまとめて指すときは単に符号６３を用いる。）との間に微小隙間が形成される。そして、図１に示したｚ軸駆動モータ２０またはｘ軸駆動モータ２６によって送りねじが駆動され、送りねじの軸部７２に螺合する雌ねじ部７０ａによって軸線方向の駆動力に変換され、移動テーブル６０が軸線方向に進退する。

移動テーブル６０を停止するときは、下方の潤滑油供給路６５ｂ，６５ｄの潤滑油の供給を停止して第１下方案内面５７ｂ及び第２下方案内面５７ｄにおける静圧をゼロとし、案内基部５２の各下方案内面５７ｂ，５７ｄと移動テーブル６０の各下方案内受け面６３ｂ，６３ｄとを当接させる。これにより、いわゆる静圧クランプが達成される。

本実施形態の静圧案内テーブル５０によれば、以下の作用効果を奏する。
各案内面５７ａ，５７ｂ，５７ｃ，５７ｄを、仮想水平面Ｐ１および仮想鉛直面Ｐ２について対称に配置したので、各案内面５７ａ，５７ｂ，５７ｃ，５７ｄに供給される潤滑油の静圧を均等に調整するだけで、図２における上下および左右の力がバランスすることになり、移動テーブル６０を安定的に浮上させることができる。

また、４つの案内面５７ａ，５７ｂ，５７ｃ，５７ｄのそれぞれに潤滑油を供給するだけで済むので、５つ又は６つの案内面に潤滑油を供給する従来例に比べて、潤滑油を供給するための構造が簡略化される。特に、静圧パッドやオリフィスの使用個数を減少させることができる。

また、第１上方案内面５７ａ及び第２上方案内面５７ｃを中央側へ向かって斜め上方に延在するように配置したので、これら案内面５７ａ，５７ｃに対向する案内受け面６３ａ，６３ｃを有する右側ブロック体６２ａおよび左側ブロック体６２ｂは、上方にいくほど水平方向（幅方向）の寸法が大きくなる。したがって、テーブル部６０と各ブロック体６２ａ，６２ｂとの接合面に大きな面積を確保することができ、水平方向に２列の固定ボルト６４を用いて固定することができる。これにより、各ブロック体６２ａ，６２ｂとテーブル部６０とを高い剛性をもって固定することができる。

また、第１上方案内面５７ａと第１下方案内面５７ｂによる横向きＶ字形状と、第２上方案内面５７ｃと第２下方案内面５７ｄによる横向きＶ字形状とが、仮想鉛直面Ｐ２に対して対称に配置されているので、静圧クランプ時にテーブル部６０の左右および上下の位置が一義的に決まり、正確なクランプが可能となる。また、繰り返し静圧クランプを行っても高い再現性を実現することができる。
例えば、図１に示した研削盤１に用いる場合には、次のように静圧クランプを用いる。ワーク５の円筒内面を研削する際には、ｚ軸移動テーブル１６を静圧案内によって加工位置まで砥石４をワーク５まで移動させた後に、図２の各下方案内面５７ｂ，５７ｄにおける油圧の供給を停止して静圧クランプによってｚ軸案内基部１４とｚ軸移動テーブル１６とを固定する。その後、ｘ軸移動テーブル２４を移動させてワーク５側を砥石４に対して切り込ませることにより研削加工を行う。このように、ｚ軸テーブル１０を本実施形態にかかる静圧案内テーブルによって静圧クランプするので、正確に位置決めできるとともに、高い剛性でｚ軸テーブル１０を固定することができ、高い加工精度を得ることができる。

さらに、本実施形態の静圧案内テーブル５０は、以下のように組み立てることができる。
図３に示すように、案内基部５２の案内面５７に対向するように、右側ブロック体６２ａ及び左側ブロック体６２ｂを側方から嵌め合わせて、図中の矢印方向すなわち両側から中央方向に押圧力を加えたままで保持する。このとき、組み立て時なので、案内面５７には潤滑油はもちろん供給されておらず、案内面５７と案内受け面６３とが直接接触し、十分な摩擦力をもって保持される。
そして、各ブロック体６２ａ，６２ｂの上面を研削して、平面Ｐ３を正確に形成する。
その後、テーブル部６０を上方から配置し、固定ボルト６４によって各ブロック体６２ａ，６２ｂと固定する。
このように、組付け時にブロック体６２ａ，６２ｂを一時的に保持した状態で各ブロック体６２ａ，６２ｂの上面を研削することにより平面度を出すこととしたので、それぞれのブロック体６２ａ，６２ｂを製作する時に高い精度を要求する必要が無く、コストを低減することができる。また、各案内面５７によってＶ字形状が形成されているので、ブロック体６２ａ，６２ｂを精度良く位置決めでき、上面の平面度を精度良く出すことができる。また、案内面５７と案内受け面６３とを当接させて、剛に保持させた状態で加工できるので、上面の平面度を精度良く出すことができる。

なお、本実施形態では、工作機械の一例として研削盤１を挙げて説明したが、本発明の静圧案内テーブルは、切削磐等の他の工作機械に適用することができる。

本発明の一実施形態にかかる静圧案内テーブルを備えた研削盤を示した側断面図である。 本発明の一実施形態にかかる静圧案内テーブルを示した横断面図である。 図３の静圧案内テーブルの組み立て状態を示した横断面図である。 従来の静圧案内テーブルを示した横断面図である。

符号の説明

１ 研削盤（工作機械）
５０ 静圧案内テーブル
５２ 案内基部
５４ 移動テーブル
５６ 案内部
５７ 案内面
５７ａ 第１上方案内面
５７ｂ 第１下方案内面
５７ｃ 第２上方案内面
５７ｄ 第２下方案内面
６３ 案内受け面
６３ａ 第１上方案内受け面
６３ｂ 第１下方案内受け面
６３ｃ 第２上方案内受け面
６３ｄ 第２下方案内受け面
６４ 固定ボルト

Claims (4)

1. 一軸方向に延在する案内部を備えた案内基部と、
   該案内基部の上方に設置され、前記案内部に係合する案内受け部を備え、該案内受け部が前記案内部にガイドされつつ移動する移動テーブルと、を備え、
   前記案内部と前記案内受け部との間に供給された流体の静圧によって所定隙間が確保されて前記移動テーブルが前記案内基部に対して移動する静圧案内テーブルにおいて、
   前記案内部は、前記一軸方向に延在する仮想水平面について対称となるように、所定の屈曲角度をなして該第一軸線方向に延在する第１上方案内面および第１下方案内面と、これら第１上方案内面および第１下方案内面のそれぞれに対して、前記仮想水平面に直交する仮想鉛直面について対称となるように、所定の屈曲角度をなして該第一軸線方向に延在する第２上方案内面および第２下方案内面とを備え、
   前記第１上方案内面、前記第１下方案内面、前記第２上方案内面および前記第２下方案内面のそれぞれに、前記流体が供給されることを特徴とする静圧案内テーブル。
2. 前記第１上方案内面と前記第１下方案内面とがなす前記屈曲角度、及び、前記第２上方案内面と前記第２下方案内面とがなす前記屈曲角度は、略９０°とされていることを特徴とする請求項１記載の静圧案内テーブル。
3. 前記移動テーブルは、
   載置面となるテーブル部と、
   前記案内受け部とされ、前記第１上方案内面に対向する第１上方案内受け面および前記第１下方案内面に対向する第１下方案内受け面を有する第１ブロックと、
   前記案内受け部とされ、前記第２上方案内面に対向する第２上方案内受け面および前記第２下方案内面に対向する第２下方案内受け面を有する第２ブロックと、を備え、
   前記テーブル部は、前記第１ブロックおよび前記第２ブロックの上端に固定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の静圧案内テーブル。
4. 請求項１から３のいずれかに記載された静圧案内テーブルを備えたことを特徴とする工作機械。

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