JP4356385B2 - すべり案内装置 - Google Patents

Description

本発明は、工作機械などに用いられる移動体のすべり案内装置に関し、特に移動体の滑動面と支持体の案内面との間に圧油を供給して滑動面と案内面との接触面圧を圧油により軽減するようにしたすべり案内装置に関するものである。

工作機械では、ベッドなどの支持体に案内支持される、テーブルやサドル、コラム、主軸頭などの移動体が設けられており、支持体には案内面が形成されていると共に、移動体には案内面と対向するように滑動面が形成され、案内面と滑動面との間に潤滑油を介在させて支持体に移動体を案内支持するすべり案内装置が知られている。その中でも、滑動面に面圧調整ポケットを設けておき、その面圧調整ポケットに所定の圧力の圧油を供給して滑動面と案内面との接触面圧を圧油により軽減させて、案内面と滑動面との摩擦摩耗の低減や、移動体の所要送り力の減少および所要送り力の変動を抑制することのできるすべり案内装置がある。

本出願人は、本出願時において、以上の従来技術が記載されている文献として、以下のものを知見している。
特開平１０−２６３９６４号

ところで、従来のすべり案内装置では、面圧調整ポケットに供給する圧油の圧力は予め設定した圧力で供給しており、滑動面から案内面にかかる面圧に対する圧油による軽減圧も供給圧に対応して一定となっている。そのため、例えば、加工するワークを載置するテーブルに従来のすべり案内装置を用いた場合、テーブル上に載置されるワークの荷重が、ワークの形状や大きさによって変化するので、ワークの荷重によってテーブルからベッドにかかる荷重が変化することとなるが、圧油による軽減圧が一定のため、ワークの荷重が変化すると、滑動面から案内面に直接かかる面圧が変化し、テーブルに荷重の大きなワークを載置した場合と、荷重の小さなワークを載置した場合とでは、荷重が大きい場合は、滑動面と案内面との接触面圧が増加しその間の摩擦力も増加する。そのため、摩擦摩耗の問題や、テーブルに対し過大な送り力が必要になるなどの問題がある。

また、ワークを加工する際に、荒加工などによる重切削を行なう場合と、仕上げ加工などの軽切削を行なう場合とでは、その切削加工の条件によりすべり案内装置に求められる特性が異なっており、例えば、重切削の場合は、大きな負荷に耐えられるように剛性の高いものが必要となる。それに対して軽切削の場合は、真直性と共に精度の高いものが要求される。また、移動体の移動速度においては、例えば、移動体を速く移動させる場合と、切削加工などを行なうために比較的ゆっくり移動させる場合とでも、すべり案内装置に求められる特性が異なっており、速く移動させる場合は、案内面と滑動面との接触面圧の低いものが求められる一方、切削加工などでゆっくり移動させる場合は、剛性および精度の高いものが求められる。しかしながら、従来のすべり案内装置では、切削加工の条件や、移動体の送り速度によってその特性を変更することができなかった。

さらに、移動体の移動により次のようないくつかの問題もある。一つは、移動体が所定の送り速度まで加速する際に発生する加速度により、移動体の重心において移動体の移動方向に対して直角方向の軸周りに回転モーメントが作用し、これにより、移動体の移動方向における前方側が浮き上がるような力が働き、移動体の前後で滑動面から案内面にかかる面圧が異なり、移動体が傾いたり、摩擦摩耗が発生する問題がある。また、移動体が一定の送り速度で移動している場合、案内面と滑動面との間のある潤滑油の粘性により動圧が発生し、この動圧により、特に移動体の前方側が浮き上がり、移動体が傾いて移動する問題もある。さらには、移動している移動体が減速或いは停止する際に発生する加速度により、今度は、移動体の後側が浮き上がるような回転モーメントが働き、これにより移動体が傾く問題がある。

また、金型加工などでワークを連続して削り出しする場合など、加工の開始時と終了時とでワークの荷重が大きく変化するような場合、従来のすべり案内装置では、加工中のワーク荷重の変化に対応して、面圧調整ポケットに供給する圧油の圧力を変化させることができず、そのときのワーク荷重に最適な圧力の圧油でワークを加工することができなかった。

そこで、本発明は上記の実状に鑑み、工作機械における移動体の滑動面と支持体の案内面との間に圧油を供給して滑動面と案内面との接触面圧を圧油で軽減するすべり案内装置において、圧油の圧力をアクティブに変化させることで、滑動面と案内面との接触面圧を最適な状態に維持し、真直性および剛性に優れ、送り力を低減すると共に移動体が傾くのを防止することのできるすべり案内装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明に係るすべり案内装置は、「支持体に形成された案内面と、該案内面に対向するように移動体に形成された滑動面とが互いに接触した状態で、前記支持体が前記移動体を案内支持すると共に、前記案内面と前記滑動面との間に圧油を供給し前記案内面と前記滑動面との接触面圧を前記圧油により軽減するすべり案内装置において、前記圧油の圧力を、計測手段により計測されたワークまたはワークを含む前記移動体の実際の荷重によって、任意に変更可能とする圧力変更手段を備える」構成とするものである。また、本発明に係るすべり案内装置は、上記の構成に加えて、「前記計測手段は、前記荷重の一部若しくは全部が作用する流体の圧力変化を検知、或いは、ワークが載置される載置面の移動量を計測することで前記荷重を計測する」構成とすることもできる。

ここで、「圧力変更手段」としては、具体的な構成を何ら限定するものではないが、「圧油の供給路中に並列した複数のバイパス路を設けると共に、各バイパス路に夫々減圧度の異なる減圧弁を設け、バイパス路を切替えることで圧力を変更するもの」、「圧油の供給路中に、例えば、流路の開口面積を変化させることのできる可変式の減圧弁を設けて、その開口面積を変化させることで圧力を変更するもの」、「油圧ポンプの出力を変化させることで圧力を変更するもの」、などを例示することができる。

本発明によると、圧油の圧力を変更することができる圧力変更手段を備えているので、例えば、移動体の荷重の変化など、移動体の滑動面から支持体の案内面にかかる接触面圧の変化に対応して、滑動面と案内面との間に供給する圧油の圧力をアクティブに変化させることができる。そのため、案内面と滑動面との接触面圧を最適な状態に維持することができ、真直性および剛性に優れ、送り力を低減すると共に移動体が傾くのを防止することができる。なお、滑動面に、圧油を作用させるための面圧軽減ポケットを設けて、その面圧軽減ポケットに圧油を供給するようにしてもよい。

本発明によると、ワークまたはワークを含む前記移動体の荷重によって圧油の圧力を変化させるようにしており、ワークまたはワークを含む前記移動体の荷重が大きい場合は、圧力変更手段により圧油の圧力を大きくすることで圧油による案内面と滑動面との接触面圧を軽減させる軽減圧を高くし、また、荷重が小さい場合は、圧油の圧力を小さくすることで軽減圧を低くして、接触面圧を最適な面圧に維持することができる。これにより、ワークなどの荷重の変化に対応して案内面と滑動面との接触面圧を最適な面圧に維持し、案内面と滑動面との摩擦摩耗を抑制させることができると共に、移動体に対する送り力を低減させることができる。

ここで、荷重の計測方法としては、「シリンダ内に所定圧の流体を収容し、荷重の一部若しくは全部をピストンを介してシリンダ内の流体に作用させ、流体の圧力変化を検知することで荷重を計測する方法」、「ピストンとシリンダを用いた流体による弾性体、ゴムなどのエラストマー、或いは、バネなどにより浮動支持されたテーブルなどの載置面にかかる荷重に対して、その移動量を近接センサなどの計測手段により計測することで荷重を計測する方法」、「ロードセル、歪み計などを用いて荷重を計測する方法」、などを例示することができる。

本発明によると、実際の荷重の計測値を基に、案内面と滑動面との接触面圧を軽減させる圧油の軽減圧を設定したり変更したりすることができるので、例えば、ワークの荷重に応じて圧油の圧力を変えたり、切削加工により加工中のワーク荷重の変化に対応して圧油の圧力を変えることができ、接触面圧を最適な状態にすることができる。

本発明に係るすべり案内装置は、「支持体に形成された案内面と、該案内面に対向するように移動体に形成された滑動面とが互いに接触した状態で、前記支持体が前記移動体を案内支持すると共に、前記案内面と前記滑動面との間に圧油を供給し前記案内面と前記滑動面との接触面圧を前記圧油により軽減するすべり案内装置において、前記圧油の圧力を、ワークまたはワークを含む前記移動体の荷重が予め設定された加工プログラムの指示によって、任意に変更可能とする圧力変更手段を備える」構成とすることができる。

本発明によると、ワークまたはワークを含む移動体の荷重が予め設定された加工プログラムの指示によって圧油の圧力を変化させるもので、詳述すると、マシニングセンタなどの数値制御された工作機械に用いる場合、加工するワークの荷重や、重切削或いは軽切削などの切削加工の条件などを予め加工プログラム上に記載しておき、そのプログラムで指示された荷重を基に圧油の圧力を変化させるものである。これにより、ワーク荷重の異なる加工を行なう場合でも、夫々のワーク荷重に対応することができる。また、連続加工を行なう場合でも、予めプログラム上でワーク荷重などの変化を指示しておくことで、加工中でも圧油の圧力を変化させて、案内面と滑動面との接触面圧を最適な状態とすることができる。

また、本発明によると、ワークまたはワークを含む前記移動体の荷重を加工プログラムで指示するようにしており、工作機械或いはすべり案内装置にワークまたはワークを含む前記移動体の荷重を計測するための計測手段を備える必要がないので、構成が複雑になることを抑制することができ、すべり案内装置などのコストが上昇するのを抑えることができる。なお、数値制御式の工作機械以外の工作機械でも、予め何らかの方法で荷重を認識しておき、圧力変更手段を用いてその荷重に対応した圧油の圧力に変更するようにすることで適用することができる。

本発明に係るすべり案内装置は、上記の構成に加えて、「前記圧力変更手段は、前記移動体の移動速度により圧力を変化させる」構成とすることもできる。ここで、速度を検知する方法としては、「移動体を移動させる駆動手段の回転数などを基に速度を検知する方法」、「移動体を移動させる駆動手段へ送られる駆動信号を基に速度を検知する方法」、「移動体の送りモードによって速度を検知する方法」、「移動体に計測手段を設けて移動体の実際の速度を検知する方法」、などを例示することができる。

本発明によると、移動体の移動速度により圧油の圧力を変化させるもので、例えば、移動体を速く移動させる場合は、案内面と滑動面との摩擦抵抗を少なくするために、圧油の圧力を高めて軽減圧を大きくし、案内面と滑動面との接触面圧を少なくして移動しやすいようにする。一方、切削加工などで移動体をゆっくり移動させる場合は、剛性および精度を高めるために、圧油の圧力を低くして軽減圧を下げ、案内面と滑動面との接触面圧を大きくすることで、すべり案内装置の特性を移動体の移動速度に応じて変更することができる。

また、本発明によると、移動体の移動に伴なって、案内面と滑動面との間にある潤滑油の粘性による動圧効果によって、移動体が浮き上がろうとするのを、圧油の圧力を低くすることで抑制することができる。また、この動圧効果によって移動体の移動方向における前方側が特に浮き上がるので、移動体の移動方向に複数の面圧調整ポケットを列設し各面圧調整ポケット毎に圧油の圧力を変更できるようにすべり案内装置を構成し、前方側の圧油の圧力を低く、後方側の圧油の圧力を高くすることで、移動体の浮き上がりを抑制することができると共に、移動体が傾くのも防止することができる。

本発明に係るすべり案内装置は、上記の構成に加えて、「前記移動体の移動加速度により圧力を変化させる」構成とすることもできる。ここで、加速度を検知する方法としては、「移動体を移動させる駆動手段の回転数などを基に加速度を検知する方法」、「移動体を移動させる駆動手段へ送られる駆動信号を基に加速度を検知する方法」、「移動体の送りモードによって加速度を検知する方法」、「移動体に加速度計などの計測手段を設けて移動体の実際の加速度を検知する方法」、などを例示することができる。

本発明によると、移動体の移動加速度により圧油の圧力を変化させるもので、詳しくは、移動体が加減速する際に、移動体の重心において移動体の移動方向に対して直角方向の軸周りに発生する回転モーメントの大きさと向きにより、圧油の圧力を変化させるものである。そして、移動体が加速する場合は、その重心に係る回転モーメントにより、移動体の移動方向における前方側が浮き上がるような力が作用し、また、移動体が減速する場合は、逆に移動体の後方側が浮き上がるような力が作用するので、例えば、移動体の移動方向に複数の面圧調整ポケットを列設すると共に、各面圧調整ポケット毎に圧油の圧力を変化できるように構成し、加減速により浮き上がる側の圧油の圧力を低くすると共に、沈み込む側の圧油の圧力を高くすることで、移動体が傾くのを防止することができる。

以上のように、本発明によれば、工作機械における移動体の滑動面と支持体の案内面との間に圧油を供給して滑動面と案内面との接触面圧を圧油により軽減するすべり案内装置において、圧油の圧力をアクティブに変化させることで、滑動面と案内面との接触面圧を最適な状態に維持し、真直性および剛性に優れ、送り力を低減すると共に移動体が傾くのを防止することのできるすべり案内装置を提供することができる。

以下、本発明の一実施の形態であるすべり案内装置について、図１から図４に基いて説明する。図１は、工作機械の概略側面図である。図２は、本発明の一実施の形態であるすべり案内装置を幅方向に切断して示す断面図である。図３（Ａ）はすべり案内装置における移動体の一部を省略して示す底面図であり、（Ｂ）は（Ａ）における移動体を切断して一部を示す断面図である。図４は、回転テーブルおよびすべり案内装置の要部を断面で示すと共に、概略の油圧回路を示す説明図である。

図１に示す工作機械１は、コンピュータ数値制御装置（ＣＮＣ）により、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、の他に、Ｂ軸の４軸を数値制御することのできるマシニングセンタであり、全体を支持するベッド２上には、Ｘ軸方向およびＺ軸方向に延びる案内部３が夫々２つづつ平行に備えられており、Ｘ軸方向に延びる案内部３には、コラム４が摺動可能に案内支持されている。このコラム４は、ベッド２に取付けられた図示しない駆動手段によってＸ軸方向に移動可能とされている。このコラム４には、図面上左側の側面に、工具５を取付ける主軸頭６がＹ軸方向に摺動可能に設けられており、主軸頭６は、図示しない一対の案内部により案内支持されると共に、コラム４の上部に設けられた駆動手段７によってＹ軸方向に移動可能とされ、主軸頭６と共にＹ軸方向に移動する図示しない主軸モータによって工具５が回転駆動するようになっている。

一方、Ｚ軸方向に延びる案内部３には、上部にＢ軸周りに回転することのできる回転盤８を有した回転テーブル９がＺ軸方向に摺動可能に案内支持されており、この回転テーブル９は、駆動手段１０によってＺ軸方向に移動することができる。また、回転盤８は、図示しない駆動手段により回転駆動すると共に、高精度に回転角を位置決めできるようになっている。そして、回転テーブル９の回転盤８には、パレット１１に載置したワーク１２を載置固定するようになっている。

次に、図２を基に移動体としてＺ軸方向に移動する回転テーブル９を案内支持するすべり案内装置を例に詳しく説明する。案内部３は、支持体としてのベッド２の上部から上方へ所定高さに突出すると共に、その上端部において外方（図面上左右方向）へ折れ曲がった逆Ｌ字形状をしており、一対の案内部３は、夫々対称形状とされると共に、夫々所定距離離間してＺ軸方向に延びている。この案内部３には、上部案内面１３と、側部案内面１４、および下部案内面１５とを備えており、上部案内面１３は回転テーブル９からの荷重を支持し、側部案内面１４は左右の側方案内面１４が協働することで回転テーブル９の図面上左右方向の移動を規制し、さらに、下部案内面１５は回転テーブル９の浮き上がりを規制する働きを夫々しており、夫々の案内面１３，１４，１５は、高精度に平面加工されている。

この案内部３に案内支持される回転テーブル９の下面には、案内部３の上部案内面１３に対向する位置に上部滑動面１６が、また、回転テーブル９の左右方向両端部で且つ、案内部３の側部案内面１４よりも外側において、下方に延びる側部滑動部１７が設けられており、この側部滑動部１７には、案内部３の側部案内面１４と対向するように側部滑動面１８が、さらに、側部滑動部１７の下端面には、回転テーブル９の内方へ延びる下部案内部１９が設けられており、この下部滑動部１９には、案内部３の下部案内面１５と対向するように下部滑動面２０が、夫々形成されている。そして、図示するように、回転テーブル９、側部滑動部１７、下部滑動部１９により案内部３が囲まれるようになっており、これにより回転テーブル９は、Ｚ軸に対しその軸直角方向の移動が規制されるようになっている。

また、回転テーブル９の下面には、図示するように、その左右方向中央に下方へ突出するナット保持部２１が設けられており、このナット保持部２１はボールねじ２２と螺合するボールねじナット２３を保持しており、このボールねじ２２はＺ軸方向に延在し、その一端側が駆動手段１０の回転駆動軸と連結しており、駆動手段１０の回転駆動によりボールねじ２２が回転することで、ボールねじ２２と螺合するボールねじナット２３を介してナット保持部２１すなわち回転テーブル９がＺ軸方向に移動するようになっている。

回転テーブル９の下面に形成された上部滑動面１６は、図３（Ａ）に示すようにその底面視において、全体がＺ軸方向に延びる所定幅の矩形形状をなし、回転テーブル９における下面の一般面より微小高さ下方へ突出しており、その表面には耐焼付き対策として、例えばターカイト（登録商標名）が使用されており、潤滑性を維持するためにキサゲ面処理が施されている。この上部滑動面１６には、上部案内面１３と面接触するランド部２４と、所定幅および所定深さの凹溝２５により矩形形状に区画された面圧調整ポケット２６と、上部案内面１３と上部滑動面１６との間に潤滑油を供給する油溝２７とが設けられている。

図３（Ａ）に示すように、本実施の形態では、上部滑動面１６において、その長手方向に対して両端に面圧調整ポケット２６を一つづつ配置し、これら面圧調整ポケット２６の間には、図示するようなクランク状の油溝２７が形成されている。この油溝２７は、ノズル２８から供給される潤滑油により上部滑動面１６の潤滑性を適宜形成するものであって、その形状は案内面と滑動面との間に均等に行き渡るように、Ｎ字状、Ｅ字状、など必要に応じた形状とすることができる。また、この油溝２７は、上部滑動面１６の長さすなわち回転テーブル９の移動方向における長さが短い場合などは形成しないこともある。

面圧調整ポケット２６は、その外周にランド部２４が形成されており、面圧調整ポケット２６を形成する凹溝２５に囲まれた部分は、その表面がランド部２４の表面と同じ高さか若しくは、ランド部２４より若干低い（図３（Ｂ）において）高さとされている。この凹溝２５には、面圧調整ポケット２６に圧油を供給するノズル２９が開口している。図２にも示すように、このノズル２９には、所定内径の流出口を有する絞り３０が設けられており、この絞り３０により、後述する圧油の供給源としてのポンプユニットから供給路３１を介して供給される圧油の圧力を減圧するようになっている。

図２に示すように、側部滑動面１８および下部滑動面２０には、側部案内面１４および下部案内面１５と、夫々面接触可能なランド部３２，３３を有し、これらランド部３２，３３に囲まれるように回転テーブル９の移動方向すなわちＺ軸方向に配列された適宜形状の静圧ポケット３４，３５が形成されており、これら静圧ポケット３４，３５は、面圧調整ポケット２６と対応する位置に夫々設けられている。なお、静圧ポケット３４，３５は、面圧調整ポケット２６と対応しない位置や数とすることもできる。

側部滑動面１８および下部滑動面２０に夫々設けられた静圧ポケット３４，３５には、夫々の静圧ポケット３４，３５に圧油を供給するノズル３６，３７が設けられており、それらノズル３６，３７には、圧油の圧力を減圧する絞り３８，３９が夫々設けられている。これら静圧ポケット３４，３５に圧油を供給する供給路４０は、その上流において面圧調整ポケット２６に圧油を供給する供給路３１と連通している。なお、図２中符合４１はパッキングであり、側部滑動部１７および下部滑動部１９とが夫々回転テーブル９に対して別部材で構成されているので、それらの接合部から圧油が漏洩するのを防止している。

回転テーブル９は、図４に示すように、回転盤８を回転可能に支持するテーブル本体４２を有し、回転盤８の上面にはパレット１１を載置する受板４３が設けられており、この受板４３の下面には、回転盤８の回転軸に対して所定半径の円周上に所定間隔で設けられたピストンロッド４４が複数設けられている。回転盤８には、受板４３のピストンロッド４４と対応する位置に、ピストンロッド４４が挿入されるシリンダ室４５を備えており、シリンダ室４５内に上下方向に摺動可能に設けられたピストン４６に、ピストンロッド４４の下端部が連結されている。このシリンダ室４５は、ピストン４６を境に上側が第一室４７、下側が第二室４８とされており、これら第一室４７および第二室４８は、軸４９に設けられた軸４９の周方向に延びる周溝５０，５１に夫々連通している。これら周溝５０，５１は、夫々切替弁５２を介してポンプユニット５３と接続している。

ポンプユニット５３からは、所定圧力の圧油を供給する供給管５４と、ポンプユニット５３へ油を戻す戻り管５５とが延び出しており、切替弁５２には、供給管５４および戻り管５５から夫々分岐した配管５６，５７が接続されている。また、切替弁５４には、シリンダ室４５の第一室４７と連通する配管５８と、第二室４８と連通する配管５９とが夫々接続されている。この切替弁５２は、配管５６と配管５８、および配管５７と配管５９とを接続する状態と、配管５６と配管５９、および配管５７と配管５８とを接続する状態とに切替ることができる。これにより、配管５６と配管５８、および配管５７と配管５９とを接続して、シリンダ室４５の第一室４７に油を供給すると共に第二室４８の油を抜くことで、ピストン４６が降下すなわち受板４３が降下し、逆に配管５６と配管５９、および配管５７と配管５８とを接続して、第一室４７の油を抜くと共に第二室４８に油を供給するように切替えることで、受板４３を上昇させることができる。なお、ピストン４６は、図示しないストッパにより上昇量および下降量が夫々所定の量に規制されている。

第二室４８と切替弁５２とを繋ぐ配管５９からは、圧力センサ６０へと繋がる配管６１が分岐しており、この配管６１の途中に切替弁６２が設けられており、この切替弁６２により、圧力センサ６０と配管５９とを連通させることで、配管５９すなわち第二室４８内の油圧を計測することができるようになっている。これにより、第二室４８に所定圧の圧油が充填している状態で、受板４３にパレット１１に載置されたワーク１２を載せると、その荷重がピストンロッド４４を介してピストン４６を下方へ押圧し、それにより第二室４８ないの油圧が上昇する。そして、その上昇した圧力を圧力センサ６０で検知し、その圧力差から荷重を換算して荷重を知ることができる。なお、本例では、この圧力センサ６０は、検知する油圧の圧力に応じて３段階の信号を出力するものとされている。

一方、ポンプユニット５３の供給管５４からは、さらに、面圧調整ポケット２６、静圧ポケット３４，３５へ圧油を供給する配管６３が分岐している。この配管６３の途中には、ポンプユニット５３から供給される圧油を所定の圧力に減圧する複数の減圧ユニット（本例では３つ）が並列に接続されている。これら減圧ユニットは、夫々出力する圧力が異なるようになっており、本例では、第一減圧ユニット６４が４ＭＰａに、第二減圧ユニット６５が６ＭＰａに、第三減圧ユニット６６が８ＭＰａに夫々減圧して出力するようになっている。

これら減圧ユニット６４，６５，６６には、夫々上流側から減圧弁６７，６８，６９、と切替弁７０，７１，７２とを備えており、各減圧弁６７，６８，６９は、設定された圧力に減圧するように予め調整されている。また、各切替弁７０，７１，７２は、圧力センサ６０と接続されており、圧力センサ６０からの信号に基いて切替作動するようになっている。なお、図示は省略するが各切替弁７０，７１，７２には、単一の圧力計に接続されており、切替弁を切替えることで圧力計を作動させることができ、減圧弁６７，６８，６９の圧力調整や、下流側へ供給される圧油の圧力の確認を行なうことができる。

図４中符合７３は、切替弁５２，６２、およびポンプユニット５３などを制御する制御手段であり、本実施の形態においては、圧力センサ６０からの信号は制御手段７３を介することなく直接切替弁７０，７１，７２へ送られるようになっており、制御手段７３の回路と独立させることで、ノイズなどによる誤作動を防止するようにしている。本例では、回転盤８の側面に測定片７４を設けると共に、その下側に近接スイッチ７５を設けており、測定片７４と近接スイッチ７５との距離の変化を近接スイッチ７５により検知することで、回転盤８に係る荷重を制御手段７３により、検知することができる。

次に、本実施の形態のすべり案内装置の作用について、図４を基に説明する。まず、回転テーブル９にワーク１２を載置したパレット１１を載せる前に、回転テーブル９は待受け状態とし、制御手段７３からの信号により切替弁５２が、配管５６と配管５９、および配管５７と配管５８を夫々接続する状態にあり、これにより、シリンダ室４５の第二室４８に加圧された圧油が供給されて回転テーブル９の受板４３が上昇した状態となっている。その状態で、受板４３にワーク１２を載置したパレット１１を載せると、受板４３には、ワーク１２およびパレット１１の荷重がかかる。それにより、ピストンロッド４４を介してピストン４６から第二室４８に充填された油に圧縮荷重が働き、その荷重により第二室４８内の油圧が上昇する。

そして、制御手段７３により切替弁６２を作動させて第二室４８と連通する配管５９と圧力センサ６０に連通する配管６１とを接続し、第二室４８内の油圧を圧力センサ６０に導く。圧力センサ６０は、圧力に応じて３段階の信号を出すことができるもので、例えば、０．１ＭＰａだとＡチャンネルから、０．２ＭＰａだとＢチャンネル、０．３ＭＰａだとＣチャンネルから夫々信号を出すことができ、Ａチャンネルは切替弁７０に、Ｂチャンネルは切替弁７１に、そしてＣチャンネルは切替弁７２に夫々接続されている。ここでは、例えば、圧力センサ６０が、０．１５ＭＰａの圧力を検知すると、Ａチャンネルから信号が出力され、Ａチャンネルの信号線が接続されている切替弁７０が作動し、減圧弁６７を介して４ＭＰａに減圧された圧油を回転テーブル９の下部にある供給路３１に供給する。

供給路３１に供給された圧油は、上部滑動面１６に形成された圧力調整ポケット２６、側部滑動面１８および下部滑動面２０に夫々形成された静圧ポケット３４，３５に供給される。そして、上部滑動面１６において、圧力供給ポケット２６に供給された圧油により荷重の一部が支持され、上部滑動面１６のランド部２４と上部案内面１３との接触面圧が低減され、最適な接触面圧となるので、回転テーブル９を移動させても上部案内面１３と上部滑動面１６との間の摩擦摩耗が低減する。また、最適な送り力で回転テーブル９を送ることができるので、駆動手段１０などに過大な負荷がかかることがない。

一方、上記とは荷重の異なるワーク１２を載置したパレット１１が受部４３に載せられると、例えば、圧力センサ６０が０．２２ＭＰａの圧力を検知すると、この場合は、圧力センサ６０のＢチャンネルから信号が出力され、Ｂチャンネルと接続された切替弁７１が作動し、圧力調整ポケット２６に減圧弁６８を介して６ＭＰａに減圧された圧油が供給され、その圧油により荷重の一部がより支持されて、接触面圧が最適な圧力となる。なお、本例では、圧力センサ６０により第二室４８の圧力が検知されると、切替弁５２が作動して第二室４８の油を抜き、受板４３を下降させて、パレット１１を強固にクランプするようになっている。

ところで、図３に示すように、上部滑動面１６においてその移動方向の両端に夫々設けられた面圧調整ポケット２６には、圧油を供給するノズル２９に絞り３０が設けられており、これにより、回転テーブル９が移動すると、上部滑動面１６には潤滑油の粘性によって発生する動圧効果により、特に移動方向に対して前方側が浮き上がるような力が作用するが、前後の面圧調整ポケット１６の夫々のノズル２９に夫々絞り３０を設けたことにより、前方側の面圧調整ポケット１６では、上部案内面１３と上部滑動面１６との間の隙間が広くなり面圧調整ポケット１６内の圧力が降下し上部滑動面１６を下げようとする力が働く、これに対して、後方側の面圧調整ポケット１６では、上部案内面１３と上部滑動面１６との間の隙間が狭くなり面圧調整ポケット１６内の圧力が上昇し上部滑動面１６を持ち上げようとする力が働く。これにより、回転テーブル９の浮き上がると共に傾くのを抑制している。

また、回転テーブル９の移動によって発生する潤滑油の動圧効果により、回転テーブル９が浮き上がることで、下部案内面１５と下部滑動面２０との間の隙間が狭くなり、下部滑動面２０に設けられた静圧ポケット３５内の圧力が上昇し、下部滑動面２０すなわち回転テーブル９を下げようとする力が働くので、この力によっても動圧効果による回転テーブル９が浮き上がるのを抑制している。

さらに、ワーク１２の加工などの際に回転テーブル９に対してＺ軸に直角方向（図４中左右方向）に荷重がかかった場合、荷重のかかる方向側の側部案内面１４と側部滑動面１８との間の隙間が広くなり側部滑動面１８に設けられた静圧ポケット３４内の圧力が低下する。また、反対側の側部案内面１４と側部滑動面１８との間の隙間は狭くなりその側部案内面１８の静圧ポケット３４内の圧力は上昇するので、両側の静圧ポケット１８において回転テーブル９にかかる左右方向の荷重とは反対方向の力が発生し、回転テーブル９の左右方向の移動を抑制している。

このように、本発明のすべり案内装置は、回転テーブル９にかかる荷重によって圧油の圧力を変化させるようにしており、回転テーブル９にかかる荷重が大きい場合は、出力する圧力の高い減圧ユニットに切替て圧油の圧力を大きくすることで、圧油により上部案内面１３と上部滑動面１６との接触面圧を軽減させる軽減圧を高くし、また、荷重が小さい場合は、出力する圧油の圧力が小さい減圧ユニットに切替て圧油の圧力を小さくすることで軽減圧を低くして、接触面圧を最適な面圧に維持することができる。これにより、ワーク１２などの荷重の変化に対応して上部案内面１３と上部滑動面１６との接触面圧を最適な面圧に維持し、上部案内面１３と上部滑動面１６との摩擦摩耗を抑制させることができると共に、移動体としての回転テーブル９に対する送り力を低減させることができる。

以上、本発明を実施するための最良の実施の形態を挙げて説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではなく、以下に示すように、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計の変更が可能である。

すなわち、本実施の形態では、シリンダ室４５における第二室４８の圧力を検知する圧力センサ６０を、３段階の圧力の変化を検知するものを示したが、これを複数段階の圧力変化を検知できるものとすると共に、その段階数に応じた数の減圧ユニットを設けて、圧油の圧力を多段階に変化させると共に、荷重の変化に対して細かく対応するようにしてもよい。また、本実施の形態では、圧力センサ６０からの信号を直接減圧ユニットに接続するようにしているが、これを制御手段７３を介して、制御手段７３により減圧ユニットを制御するようにすることもできる。さらに、本実施の形態では、シリンダ室４５の圧力変化を基に、荷重を測定するようにしているが、回転盤７４の側面に設けた測定片７４と近接スイッチ７５とを用いて、測定片７４と近接スイッチ７５との距離の変化から荷重を測定するようにしてもよい。

また、本実施の形態では、上部滑動面１６の面圧調整ポケット２６、側部滑動面１８の静圧ポケット３４、下部滑動面２０の静圧ポケット３５に供給する圧油の圧力を変更するものを示したが、これを面圧調整ポケット２６への圧油の圧力のみを変更するようにしてもよい。また、本実施の形態では、面圧調整ポケット２６、静圧ポケット３４，３５への圧油の供給を一つの同じ油圧回路で供給するものを示したが、これを夫々別々の油圧回路で供給するようにしてもよい。

さらに、本実施の形態では、第二室４８の圧力を落として受板４３を降ろした状態でワーク１２の加工を行うようにしているが、これを受板４３を上昇させた状態でワーク１２の加工を行うと共に、第二室４８の圧力の変化を常時検知するようにしてもよい。これにより、金型加工などでワークを連続して削り出しする場合など、加工の開始時と終了時とでワークの荷重が大きく変化するような場合、加工中のワーク荷重の変化を検知することができるので、その荷重の変化に対応して、面圧調整ポケットに供給する圧油の圧力を変化させることができ、加工中においても、滑動面と案内面との接触面圧を最適な面圧にすることができる。

また、本実施の形態では、回転テーブル９に載せられたワーク１２の荷重を実際に計測するものを示したが、これを加工するワークの荷重を予め加工プログラム上に記載しておき、そのプログラムで指示された荷重を基に圧油の圧力を変化させるようにしてもよい。これにより、ワーク荷重の異なる加工を行なう場合でも、夫々のワーク荷重に対応することができる。また、連続加工を行なう場合でも、予めプログラム上でワーク荷重などの変化を指示しておくことで、加工中でも圧油の圧力を変化させて、案内面と滑動面との接触面圧を最適な状態とすることができる。

また、本実施の形態では、移動体としての回転テーブル９に載せられるワーク１２の荷重の変化に応じて上部滑動面１６と上部案内面１３との間に供給する圧油の圧力を変化させるものを示したが、これを移動体の移動速度や移動加速度、或いは移動体の送りモードにより、滑動面と案内面との間に供給する圧油の圧力を変化させるようにしてもよい。これにより、移動体の移動に伴なって、案内面と滑動面との間にある潤滑油の粘性による動圧効果によって、移動体が浮き上がろうとするのを、圧油の圧力を低くすることで抑制することができる。また、移動体の移動方向に複数の面圧調整ポケットを列設し各面圧調整ポケット毎に圧油の圧力を変更できるようにすべり案内装置を構成することで、動圧効果や、加減速による移動体の傾きに対して、浮き上がる側の面圧調整ポケットへの圧油の圧力を低く、沈み込む側の面圧調整ポケットへの圧油の圧力を高く供給することで、移動体が傾くのを抑制することができる。さらに、送りモードにより圧油の圧力を変更する場合、早送りモードの時は、案内面と滑動面との摩擦抵抗を少なくするために、圧油の圧力を高めて軽減圧を大きくし、案内面と滑動面との接触面圧を少なくして移動しやすいようにする。一方、速度の遅い切削送りモードの時は、剛性および精度を高めるために、圧油の圧力を低くして軽減圧を下げ、案内面と滑動面との接触面圧を大きくし、移動体の移動速度に応じてすべり案内装置の特性を変更することができる。

さらに、本実施の形態では、ワーク１２の荷重の変化により上部滑動面１６と上部案内面１３との間に供給する圧油の圧力を変化させるものを示したが、これをワークの加工において、重切削或いは軽切削などの切削加工の条件により滑動面と案内面との間に供給する圧油の圧力を変化させるようにしてもよい。これによっても、加工条件に応じた特性のすべり案内装置とすることができる。

また、本実施の形態では、移動体として、回転テーブル９を示したがこれに限定するものではなく、コラム４、主軸頭６などのすべり案内装置に適用することもむろん可能であり、コラム或いは主軸頭に用いた場合は、重切削或いは軽切削など切削加工の条件によって、供給する圧油の圧力を変化させてもよく、これにより、切削加工の条件に最適な特性のすべり案内装置とすることができる。

本発明のすべり案内装置を適用する工作機械の概略側面図である。 本発明の一実施の形態であるすべり案内装置を幅方向に切断して示す断面図である。 （Ａ）は、すべり案内装置における移動体の一部を省略して示す底面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）における移動体を切断して一部を示す断面図である。 回転テーブルおよびすべり案内装置の要部を断面で示すと共に、概略の油圧回路を示す説明図である。

符号の説明

１ 工作機械
２ ベッド
３ 案内部
９ 回転テーブル
１２ ワーク
１３ 上部案内面
１６ 上部滑動面
２６ 面圧低減ポケット
３１ 供給路
４３ 受板
４４ ピストンロッド
４５ シリンダ室
４６ ピストン
４８ 第二室
５３ ポンプユニット
６０ 圧力センサ
６４，６５，６６ 減圧ユニット
６７，６８，６９ 減圧弁
７０，７１，７２ 切替弁

Claims (5)

1. 支持体に形成された案内面と、該案内面に対向するように移動体に形成された滑動面とが互いに接触した状態で、前記支持体が前記移動体を案内支持すると共に、前記案内面と前記滑動面との間に圧油を供給し前記案内面と前記滑動面との接触面圧を前記圧油により軽減するすべり案内装置において、
   前記圧油の圧力を、計測手段により計測されたワークまたはワークを含む前記移動体の実際の荷重によって、任意に変更可能とする圧力変更手段を備えることを特徴とするすべり案内装置。
2. 支持体に形成された案内面と、該案内面に対向するように移動体に形成された滑動面とが互いに接触した状態で、前記支持体が前記移動体を案内支持すると共に、前記案内面と前記滑動面との間に圧油を供給し前記案内面と前記滑動面との接触面圧を前記圧油により軽減するすべり案内装置において、
   前記圧油の圧力を、ワークまたはワークを含む前記移動体の荷重が予め設定された加工プログラムの指示によって、任意に変更可能とする圧力変更手段を備えることを特徴とするすべり案内装置。
3. 前記計測手段は、
   前記荷重の一部若しくは全部が作用する流体の圧力変化を検知、或いは、ワークが載置される載置面の移動量を計測することで前記荷重を計測することを特徴とする請求項１に記載のすべり案内装置。
4. 前記圧力変更手段は、前記移動体の移動速度により圧力を変化させることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか一つに記載のすべり案内装置。
5. 前記圧力変更手段は、前記移動体の移動加速度により圧力を変化させることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか一つに記載のすべり案内装置。

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