JP3308666B2 - 直動案内装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は工作機械に適用するのに
好適な直動案内装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図８はコラムの移動に直動案内装置を用
いた工作機械を示す側面図であり、図９は従来の技術に
よる直動案内装置を示す断面図である。工作機械２０は
ベッド３０とコラム４０からなり、コラム４０はベッド
３０上に直動案内装置１０を介して移動駆動自在に支持
される。直動案内装置１０はレール４００と該レールに
沿って移動自在に支持されるブロック１００から構成さ
れる。レール４００側面には片側２軌、合計４軌の転動
案内面４１０が設けられている。また、レール４００に
はボルト用穴４９０が設けられており、該ボルト用穴に
挿通されるボルト４９２によりレール４００はベッド３
０上に伸延して固設される。ボルト用穴４９０は穴ぐり
が行われており、ボルト４９２の頭４９３がレール４０
０の上面から突出しないよう構成されている。

【０００３】ブロック１００には転動体支持部１１０が
レール４００を挟みこむ形で設けられている。それぞれ
の転動体支持部１１０には予圧可変体１２０が移動自在
に設けられており、該予圧可変体は油圧アクチュエータ
１３０に接続されている。予圧可変体１２０には環状路
１２２が設けられており、該環状路には複数個の転動体
１２４が封入されている。環状路１２２の一部はレール
４００側面に面して開口しており、転動体１２４は該開
口部を通してレール４００に設けられた転動案内面４１
０と接触しつつ、レール４００に対してブロック１００
を支持する。

【０００４】上述の構成で、油圧アクチュエータ１３０
の油圧を制御することにより予圧可変体１２０を介して
転動体１２４にかかる予圧を変化させることができ、直
動案内装置１０の剛性を制御するこができる。例えばコ
ラム４０を早送りする場合には、剛性は要求されないの
で油圧アクチュエータ１３０の油圧を低くして、予圧可
変体１２０に加えられる予圧を低くし、転動体１２４の
転動抵抗を小さくする。こうすることによって、直動案
内装置１０の応答性は良好に保持され、コラム４０の送
りは高速で行われる。

【０００５】また、コラム４０を切削送りする場合に
は、油圧アクチュエータ１３０の油圧を高くして、予圧
可変体１２０に加えられる予圧を高くし、転動体１２４
をレール４００の転動案内面４１０に強く押しつける。
このように転動体１２４がレール４００に強く押しつけ
られると、転動体１２４の転動抵抗が大きくなり、直動
案内装置１０の応答性が低下して剛性が高められる。従
って直動案内装置１０によって支持されているコラム４
０は振動しにくくなり、重切削などを行った場合にもビ
ビリを生じなくなる。このように、転動体の予圧を制御
することにより、応答性及び剛性を適切に変化させる直
動案内装置は、例えば特開昭６３−１５０１２９号公報
や特開昭６３−１６２１３３号公報において開示されて
いる。

【０００６】また、図１０及び図１１は別の従来の技術
による直動案内装置を示す説明図である。図１０におい
て、多角形断面を持つレール４００は、転動案内面４１
０と摺動案内面４５０を有し、ブロック１００には環状
路１２２と、該環状路に封入される転動体１２４の他
に、ブレーキシュー１７０と、該ブレーキシューに接続
されるブレーキアクチュエータ１８０を備えている。図
１０に示す直動案内装置１０は、ブレーキアクチュエー
タ１８０を制御して、ブレーキシュー１７０とレール４
００の摺動案内面４５０との接触圧を調節することによ
り制動力を発生させ、応答性と剛性を変化させている。
このような直動案内装置は特開平４−１５１０１７号公
報において開示されている。さらに、図１１に示すよう
にレール４００上面を摺動案内面４５０とし、ブロック
１００下面にブレーキシュー１７０を設けた直動案内装
置１０もある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図９に示す従来の直動
案内装置においては、転動体にかかる予圧を調節するこ
とによって減衰性（剛性）の向上を図っているが、予圧
を大きくすると転動体の寿命が短くなるため、予圧を一
定以上大きくすることができず、従って減衰性及び剛性
の大幅な向上を図ることができないという欠点がある。
図１１に示す従来の直動案内装置は、レール上方からの
みブレーキシューを押し当てるため、レール長手方向
（矢印Ａ−Ｂ方向）の剛性は向上するが、その他の方向
の剛性はあまり向上しない。ブレーキシューをレール上
面の摺動面に押し当てる際に、その反力でブロックが上
方に押し上げられて精度に悪影響を及ぼす。レール上面
にボルト用穴が開けられているため、ブレーキシューが
ボルト用穴にかかる場合と、かからない場合とで摩擦力
に違いが生じる。レール上面に飛んだ切り粉等がブレー
キシューとレールとの摩擦力に影響を及ぼす等の欠点が
ある。

【０００８】さらに、図９、図１０、図１１に示される
従来の直動案内装置は、レールと予圧可変体（又はブレ
ーキシュー）との間の剛性を高めても、予圧可変体（又
はブレーキシュー）とブロックとの間で振動が生じるた
め、予圧可変体（又はブレーキシュー）とブロックとの
間の剛性がネックになってより高い剛性を得ることがで
きないという欠点もある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の直動案内装置
は、レールと、該レールに支持されるブロック及びダン
ピング・ブロックから構成される。レールはその側面に
台形状の断面を有する凸部を有し、該凸部に２軌の転動
案内面を有する。ブロックは環状路と該環状路に封入さ
れて転動案内面に接することによりブロックを支持する
転動体を有する。ダンピング・ブロックは転動案内面上
を摺動することにより直動案内装置の減衰性と剛性を変
化させるブレーキシューと、該ブレーキシューを駆動す
る第１のピストンとシリンダ、該第１のピストンとシリ
ンダの間に構成される油室、該油室に接続される油路と
該油路の先に設けられて第１のピストンの側面に当接す
る第２のピストン、油室に油圧を供給する油圧供給管及
び油圧ポート、ブレーキシューをレールから引き離すよ
うに付勢するバネを有する。

【００１０】

【作用】油圧が供給されない状態では、バネの復原力に
よってブレーキシューはレールとは接触しない位置に保
持される。従ってこの状態での直動案内装置の減衰性お
よび剛性、応答性は従来の直動案内装置のそれと変わり
はない。油圧ポートに油圧が供給されると、油圧は油圧
供給管を介して油室に伝えられる。油室の油圧が上昇す
るとピストンはブレーキシューを押して、該ブレーキシ
ューをレールの転動案内面に押し当てる。この状態でブ
レーキシューとレールとの間に摩擦力が生じ、直動案内
装置の減衰性と剛性が向上する。また、油室に供給され
た油圧により第２のピストンは第１のピストンの側面に
当接して、第１のピストンが振動するのを防ぐ。また、
直動案内装置の減衰性と剛性は油圧ポートに供給する油
圧を調整することによって制御することが可能である。

【００１１】

【実施例】図１は本発明の第１の実施例による直動案内
装置を示す斜視図である。図２はダンピング・ブロック
２００を示す斜視図であり、図中手前側の一部を省いて
内部が見えるようにしてある。図３は図２のＨ−Ｈ断面
図であり、図４は図３のＩ−Ｉ断面図である。図５は図
２のＪ矢視図である。直動案内装置１０はレール４００
と該レールに矢印Ａ−Ｂ方向に移動自在に支持されるブ
ロック１００及びダンピング・ブロック２００から構成
される。図１に示す２つのブロック１００と、該ブロッ
クの間に配置される１つのダンピング・ブロック２００
は、本発明による直動案内装置１０における最小の構成
であり、直動案内装置１０が支える荷重によりブロック
１００及びダンピング・ブロック２００の個数を変えて
構成することが可能である。レール４００は多角形断面
をもち、レール４００側面に設けられた台形窪み４２０
の上斜面及４２２び下斜面４２４がそれぞれ転動案内面
となっている。ブロック１００は従来の技術によるもの
であり、片側２組、合計４組の環状路（図示せず）と、
該環状路に封入されて転動面４２２、４２４のいずれか
の上を転動する転動体を備えている。

【００１２】ダンピング・ブロック２００はレール４０
０を矢印Ｃ−Ｄ方向から挾むように設けられたブレーキ
シュー支持部３００を有する。該ブレーキシュー支持部
には直方体形状をした摺動溝３１０がレール４００に沿
って設けられている。また、該摺動溝に連結する形で円
筒形のシリンダ溝３２０が矢印Ｃ−Ｄ方向に伸延する形
で、摺動溝３１０に沿って所定間隔で複数個穿設形成さ
れている。さらにブレーキ油圧供給管３３０がシリンダ
溝３２０と主油圧供給管２６０とを連通する形で矢印Ｅ
−Ｆ方向に伸延して設けられている。主油圧供給管２６
０はダンピング・ブロック２００上面に設けられた油圧
ポート２７０から供給された油圧を複数個設けられたブ
レーキ油圧供給管３３０に分配する。

【００１３】摺動溝３１０にはブレーキシュー３４０が
矢印Ｃ−Ｄ方向に摺動自在に嵌入されている。該ブレー
キシューにはシリンダ溝３２０の位置に合わせて複数個
のピストン３４４が設けられており、該ピストンはシリ
ンダ溝３２０に矢印Ｃ−Ｄ方向に摺動自在に嵌入されて
いる。また、ダンピング・ブロック２００外面にあるシ
リンダ溝３２０の開口部には蓋２１０がボルト２１２に
よって固定されており、該蓋とピストン３４４との間に
油室２２０が形成される。油室２２０の作動油が漏れ出
ないようにピストン３４４及び蓋２１０にはＯリング２
１４が取り付けられている。油室２２０からはサブ油圧
供給管２３０がコの字状に曲がって延びており、その先
端はシリンダ溝３２０のピストン３４４側面に開口して
いる。該サブ油圧供給管のピストン３４４側面の開口端
にはサブピストン２３２が摺動自在に嵌入されている。
ピストン３４４の側面であってサブ油圧供給管２３０の
開口部に面する位置には、直方体形状の拘止溝３４５が
ピストン３４４の摺動方向（矢印Ｃ−Ｄ方向）に伸延す
る形で凹設されており、サブピストン２３２の先端は、
該拘止溝３４５に遊嵌されている。

【００１４】ブレーキシュー３４０においてレール４０
０の転動面４１０に対向する面には摺動部材３４２が設
けられている。また、ブレーキシュー３４０のレールに
沿った両端にはフック３４８が取り付けられており、ブ
レーキシュー支持部３００に設けられたフック２４０と
フック３４８との間にはバネ２５０が取り付けられてい
る。バネ２５０はフック３４８を介してブレーキシュー
３４０をレール４００から離す方向に付勢している。ダ
ンピング・ブロック２００のレール４００に沿った両端
にはバネ２５０等を保護するためのカバー２８０が取り
付けられており、該カバーにはレール４００上に付着し
た切屑等を排除するスカート２８２が設けられている。

【００１５】本発明によるダンピング・ブロック２００
への油圧は、ダンピング・ブロック２００上面に設けら
れた油圧ポート２７０に接続される油圧伝送管（図示せ
ず）を介して、油圧制御装置（図示せず）から供給され
る。図６は油圧制御装置で用いられる油圧回路を示す回
路図である。油圧ポンプ６１０と第１の減圧弁６２０及
び第２の減圧弁６３０の入力とは油路６９０によって接
続されており、該第１の減圧弁と該第２の減圧弁の出力
は油路６９２及び油路６９４を介して油圧選択弁６４０
に接続されている。油圧選択弁６４０はさらに油路６９
６を介して油圧動作弁６５０に接続されており、該油圧
動作弁は油圧伝送管を介してダンピング・ブロック２０
０の油圧ポート２７０に接続されている。ここで、減圧
弁６２０及び減圧弁６３０は戻し弁を兼ねており、油を
タンク６６０に戻すための油路６９８を備えており、さ
らに油圧動作弁６５０にもダンピング・ブロック２００
の油室２２０に供給された作動油をタンク６６０に戻す
ための油路６９９が設けられている。また、油圧油路６
９６には油圧を計測する油圧計６７０が取り付けられて
いる。

【００１６】以上の構成をもつ直動案内装置１０の動作
を説明する。ダンピング・ブロック２００に油圧が供給
されていない場合、ブレーキシュー３４０はバネ２５０
の復元力によりレール４００とは接しない位置に保持さ
れる。この状態ではダンピング・ブロック２００とレー
ル４００との間には接触箇所がなく、直動案内装置１０
にはたらく抵抗はブロック１００における転動体１２４
の転動抵抗のみとなるため、直同案内装置１０の応答性
は良好に保持される。油圧回路によって油圧がダンピン
グ・ブロック２００に供給されると、油圧は油圧ポート
２７０から主油圧供給管２６０を通ってブレーキ油圧供
給管３３０に供給され、油室２２０に導かれる。ピスト
ン３４４は油室２２０の油圧に押されてシリンダ溝３２
０内をレール４００に向かって摺動し、その際にブレー
キシュー３４０をレール４００に押し当てる。この状態
でブレーキシュー４００の摺動部材３４２とレール４０
０の転動案内面４１０との間に摩擦力が発生し、直動案
内装置の減衰性と剛性が増す。また、油室２２０に供給
された油圧はサブ油圧供給管２３０を通してサブピスト
ン２３２にも伝えられ、サブピストン２３２は移動して
ピストン３４４の拘止溝３４５の底面に当接し、ピスト
ン３４４が矢印Ｃ−Ｄ方向に振動しないよう摩擦力によ
りピストン３４４を固定する。

【００１７】レール４００とブレーキシュー３４０間の
摩擦力はダンピング・ブロック２００供給する油圧を変
えることにより制御することができる。例えば３軸マシ
ニングセンタに本発明による直動案内装置１０を適用し
た場合、荒加工や重切削を行なう場合には切り込み方向
の第１の軸と、送り方向の第２の軸、停止している第３
の軸の３軸全ての直動案内装置に対して高い油圧を供給
し、減衰性と剛性を高めてびびりの発生を防ぐ。また、
仕上げ加工を行なう場合には同様に３軸全ての直度案内
装置に供給するる油圧を低くするなど、加工の状態や条
件により摩擦力を調整して最適な減衰性と剛性を確保す
る。

【００１８】図６に示した油圧制御装置の油圧回路はダ
ンピング・ブロック２００に供給する油圧を、高圧、低
圧、圧力供給せず、の３段階に変化させることができ
る。油圧ポンプ６１０は油路６９０を介して第１の減圧
弁６２０及び第２の減圧弁６３０に油圧を供給する。第
１の減圧弁６２０は減圧効果が少ないために油路６９２
に供給される油圧は高い。第２の減圧弁６３０は減圧効
果が大きいために油路６９４に供給される油圧は低い。
油路６９２と油路６９４は油圧選択弁６４０に接続され
ており、該油圧選択弁は油路６９２（高圧）か油路６９
４（低圧）のいずれかを油路６９６に接続する。油路６
９６は油圧動作弁６５０に接続されており、該油圧動作
弁は油路６９６の油圧をダンピング・ブロックに供給す
るかを選択する。即ち、油圧動作弁６５０は油圧の供
給、非供給を選択し、油圧選択弁６４０は油圧を供給す
る場合の油圧の高低を選択する。また、油圧動作弁６５
０は油圧を供給しない場合は油圧ポート２７０と油路６
９９とを接続する。すると、バネ２５０の復元力により
ブレーキシュー３４０及びピストン３４４がレール４０
０から引き離される際に狭められる油室２２０の作動油
が、油圧ポート２７０、油路６９９を介してタンク６６
０に戻される。なお、ここでは油圧を３段階に制御する
例を示したが、必要に応じてさらに細かく制御すること
や、２段階のみにすることも考えられる。

【００１９】図７は本発明の第２の実施例による直動案
内装置１０のダンピング・ブロック２００の断面図であ
る。第１の実施例に示した各要素に対応する要素には同
じ要素番号を付してある。第２の実施例による直動案内
装置１０は、側面が台形状に突出したレール４００を有
し、該台形状の突出部の上斜面４２２と下斜面４２４が
転動案内面となっている。これに対してダンピング・ブ
ロック２００のブレーキシュー支持部３００に設けられ
るブレーキシュー３４０は、転動案内面４２２、４２４
とかみ合うよう台形状の窪みを持つ断面形状をしてい
る。第２の実施例のよる直動案内装置１０の動作は第１
の実施例に示したものと同じである。このように本発明
による直動案内装置１０は、転動体を有するブロック１
００の他にブレーキシュー１７０備えたダンピング・ブ
ロック２００を設け、レール４００を該ブレーキシュー
で挟むことにより直動案内装置１０の減衰性及び剛性を
制御するものであり、レールの形状を特定するものでは
なく、様々な断面形状のレールにも適用することが可能
である。さらに、本発明の直動案内装置１０は従来の直
動案内装置にダンピング・ブロック２００を追加するこ
とにより容易に構成することができる。

【００２０】

【発明の効果】本発明による直動案内装置は以上のよう
にレール上にレールに沿って移動自在に取り付けられる
ブロックと、ダンピング・ブロックからなり、ダンピン
グ・ブロックに設けられたブレーキシューを油圧でレー
ルに押し当てることにより減衰性と剛性を制御してい
る。従って、転動体をレールに押し当てていた従来の直
動案内装置に比べてより高い減衰性と剛性を得ることが
できる。また、油圧を制御することによりブレーキシュ
ーとレールとの間の摩擦力を変化させ、最適な減衰性と
剛性を得ることができ、油圧をかけない場合にはブレー
キシューはバネによってレールから引き離されるため、
直動案内装置の応答性を損なわないだけでなくブレーキ
シューの摩耗を防ぐことができる。ブレーキシューをレ
ールを挟む位置に配置したことにより、ブレーキシュー
をレールに押し当てる際の力が釣り合うため、ブレーキ
シューをレールに押し当ててもブロックが移動すること
はない。レールの転動案内面にブレーキシューの摺動部
材を押しつけるため、ボルトの穴等の影響をうけること
がなく、均一な摩擦力を得ることができる。ブレーキシ
ューをレールの側面に押し当てるため、ブレーキシュー
とレールとの間に例えば切屑などの外乱物が入り込むこ
とがなく、安定した摩擦力を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による直動案内装置を示
す斜視図。

【図２】ダンピング・ブロックを示す斜視図。

【図３】図２におけるダンピング・ブロックのＨ−Ｈ断
面図。

【図４】図２におけるダンピング・ブロックのＩ−Ｉ断
面図。

【図５】図２におけるダンピング・ブロックのＪ矢視
図。

【図６】直動案内装置の油圧制御装置の油圧回路を示す
回路図。

【図７】本発明の第２の実施例による直動案内装置のダ
ンピング・ブロックを示す断面図。

【図８】本発明の直動案内装置を工作機械に適用した例
を示す説明図。

【図９】従来の技術による直動案内装置を示す断面図。

【図１０】従来の技術のよる直動案内装置を示す断面
図。

【図１１】従来の技術による直動案内装置を示す斜視
図。

【符号の説明】

１０ 直動案内装置 ２０ 工作機械 ３０ ベッド ４０ コラム ４００ レール ４１０ 転動案内面 ４２０ 台形窪み ４５０ 摺動案内面 １００ ブロック １１０ 転動体支持部 １２０ 予圧可変体 １３０ 油圧アクチュエータ １７０ ブレーキシュー １８０ ブレーキアクチュエータ ２００ ダンピング・ブロック ２２０ 油部屋 ２６０ 主油圧供給管 ２７０ 油圧ポート ２３２ サブピストン ３００ ブレーキシュー支持部 ３１０ 摺動溝 ３２０ シリンダ溝 ３４０ ブレーキシュー ３４４ ピストン ３４２ 摺動部材 ６１０ 油圧ポンプ ６２０ 第１の減圧弁 ６３０ 第２の減圧弁 ６４０ 油圧選択弁 ６５０ 油圧動作弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野々垣 好雄 愛知県丹羽郡大口町大字小口字乗船１番 地 ヤマザキマザック株式会社本社工場 内 (56)参考文献 特開 平５−149332（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−151017（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−169241（ＪＰ，Ａ) 実開 平５−8036（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16C 29/00 - 31/06 B23Q 1/26

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 側面に転動案内面を有するレールと、転
   動体を介してレールに沿って移動自在に支持される複数
   のブロックの間に、減衰力を発生させるためのダンピン
   グ・ブロックを設けた直動案内装置において、 前記ダンピング・ブロックが、 ブレーキシューと、 該ブレーキシューを駆動するアクチュエータとを備え、
   前記アクチュエータが油圧アクチュエータであり、該油
   圧アクチュエータに油圧を供給する油圧ポンプと 、 供給
   される油圧を多段階に制御する油圧回路を備え、ブレー
   キシューとレールの転動案内面との摩擦力を調整して直
   動案内装置の減衰性と剛性を制御するとともに前記油圧
   アクチュエータが、 シリンダと、 該シリンダに嵌入されるピストンと、 該シリンダの側面に穿設される穴に挿通されてシリンダ
   の側壁に当接し、前記油圧アクチュエータを同じ油圧で
   駆動されるサブピストンを備え、 アクチュエータ作動時にサブピストンをピストン側壁に
   圧接することにより、ピストンの振動を防ぐことを特徴
   とする直動案内装置。