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。