JP5104180B2 - 送り案内装置 - Google Patents

Description

本発明は、工作機械その他のテーブルその他に用いられる基台の上に案内面が形成され、この案内面上で潤滑油を介在させてスライド面が摺動することにより可動体が案内される送り案内装置に関する。

特許文献１には、基台の上に案内面が形成され、この案内面上で潤滑油を介在させてスライド面が摺動することにより可動体が案内される送り案内装置において、可動体のスライド面の摺動方向のほぼ中央部に、潤滑油を逃がすことにより動圧を緩和する逃がし部が形成された送り案内装置が開示されている。この送り案内装置のスライド面には、スライド面の摺動方向において、ほぼ均等に分割する位置に複数の分割溝が形成されている。この分割溝により、可動体の浮き上がりおよび圧力分布の偏りによる可動体の傾斜が抑制される。

しかしながら、従来の送り案内装置を備えた工作機械などにおいては、長期間の使用により、スライド面に形成された分割溝に異物が堆積するという問題があった。この異物は、送り案内装置が組み付けられた工作機械が動作することにより発生する異物であり、具体的には、案内面やスライド面を形成していた表面材から剥離した物質や、送り案内装置が組み付けられた工作機械の動作により生じる異物（たとえば、研削装置の砥粒）である。

分割溝に異物が堆積すると、分割溝が異物により埋まり、分割溝としての機能を果たせなくなる。
特開２００１−２８０３４３号公報

本発明は上記実状に鑑みてなされたものであり、案内面上で潤滑油を介在させてスライド面が摺動することにより可動体が案内される送り案内装置において、スライド面に形成された分割溝に異物が堆積しにくい送り案内装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために本発明者らは送り案内装置について検討を重ねた結果本発明をなすに至った。

本発明の請求項１に係る送り案内装置は、基台の上に案内面が形成され、案内面と対向する可動体の面に形成されたスライド面が、複数の潤滑油溝から供給される潤滑油を介在して案内面上で摺動することにより可動体が基台に対して案内され、スライド面を摺動方向において分割する位置であって複数の潤滑油溝の間に形成された分割溝が複数形成された送り案内装置において、分割溝が、摺動方向に対して４５°〜７０°の傾斜角をなすように傾斜した方向に延在しかつ少なくとも一方の端部が可動体の端部まで延在してなり、摺動時に、分割溝の開口部を挟んだ内部と外部との間で生じる流速差により開口部に発生する負圧による潤滑油の排出とともに分割溝内の異物を除去する機能を発揮することを特徴とする。

請求項２に係る送り案内装置は、請求項１の送り案内装置において、前記分割溝は、その延在する方向に垂直な断面での断面形状が角部をもたない形状となるように壁部により区画されたことを特徴とする。

請求項３に係る送り案内装置は、請求項１〜２のいずれかに記載の送り案内装置において、前記異物除去手段は、前記スライド面が摺動方向に垂直な幅方向の一方の端部側が他方の端部側よりも鉛直方向下方に位置して形成され、前記分割溝が摺動方向に対して交差した方向に延在しかつ該分割溝の一方の端部が前記可動体の前記スライド面の前記一方の端部側の端部まで延在していることを特徴とする。

請求項１に係る送り案内装置によれば、スライド面に分割溝および分割溝内の異物を除去する異物除去手段が形成されている。可動体の浮き上がりおよび圧力分布の偏りによる可動体の傾斜を抑制する分割溝に異物除去手段が設けられたことで、分割溝内に侵入した異物が除去される。これにより、異物が分割溝内に堆積することなく、可動体の浮き上がりおよび圧力分布の偏りによる可動体の傾斜が抑制される。

さらに、請求項１に係る送り案内装置によれば、異物除去手段が少なくとも一方の端部可動体の端部まで延在して傾斜した分割溝を有しており、可動体の摺動時の分割溝の内部と外部の流速差により分割溝内の潤滑油とともに異物を排出する。より詳しくは、可動体の端部まで延在して傾斜した分割溝では、可動体の端部の開口部を介して分割溝の内部と可動体の外部とが連通している。そして、可動体が摺動方向に摺動すると、分割溝の内部に位置する潤滑油は可動体とともに摺動方向に移動する。可動体の外部（特に、可動体の側方）に位置する潤滑油は移動しない。このため、可動体の端部の分割溝の開口部を挟んだ分割溝の内部と外部との間で潤滑油に流速差が生じる。この流速差により開口部近傍に負圧が発生し、この負圧により分割溝内部の潤滑油が可動体の端部の開口部から外部に排出される。分割溝中の異物も潤滑油とともに排出される。

請求項２に係る送り案内装置によれば、分割溝がなめらかな壁面により区画されており、分割溝内の潤滑油が抵抗なく流れる。この結果、分割溝内の潤滑油が抵抗なく流れ出ることができるようになり、分割溝内の異物が潤滑油とともに抵抗なく外部に排出される。

請求項３に係る送り案内装置によれば、異物除去手段が可動体の幅方向で傾斜したスライド面を有しており、傾斜したスライド面に形成された分割溝内に貯まった潤滑油には重力がはたらき、傾斜した下方側に流れる。そして、異物除去手段の分割溝の一方の端部がスライド面の端部で下方側で開口しており、開口した分割溝の端部から潤滑油が排出されるので、分割溝中の異物は、潤滑油とともに分割溝の外部に排出される。

以下に本発明の送り案内装置を実施の形態を用いてより具体的に説明する。

（第一実施形態）
本実施形態の送り案内装置は、図１〜４に示したように、基台１の上に一対のガイドレール１０，１０が平行に延設され、このガイドレール１０，１０の上面に案内面１１が形成され、この案内面１１上に可動体２が摺動可能に設置されている。可動体２の下面には、一対のガイドレール１０，１０がそれぞれ嵌入する２個の凹溝２０，２０が刻設されるとともに、それぞれのガイドレール１０の顎部下面に当接して可動体２の浮き上がりを阻止する裏板２３が固定されている。一方のガイドレール１０の内側側面とそれが嵌入する凹溝２０の内側側壁との間にカミソリ２６が介在され、カミソリ２６の厚さを調整することにより、他方のガイドレール１０の内側側面とそれが嵌入する凹溝２０の内側側壁とを摺接させている。

基台１の上面には、サーボモータ（図示せず）によって回転駆動されるボールねじ軸１２が、一対のガイドレール１０，１０間でガイドレール１０と平行に回転可能に軸承され、可動体２の下面にはボールねじ軸１２と螺合するナット２２が固定されている。これにより、サーボモータによりボールねじ軸１２が回転すると可動体２は一対のガイドレール１０，１０に案内されて案内面１１上を摺動する。

案内面１１と対向する可動体２の各凹溝２０の面には、樹脂材料で形成されたすべり薄板が面の長手方向に複数枚、本実施の形態では４枚、連続して貼付されている。４枚のすべり薄板の下面にはスライド面２１が形成され、スライド面２１が潤滑油を介在して案内面１１上で長手方向に摺動することにより可動体２が案内される。

スライド面２１には、摺動方向の中央部に対して対称な状態でＳ字状の潤滑油溝４２およびコ字状の潤滑油溝４３が刻設されている。潤滑油溝４２，４３の底面には、可動体２に穿設されてすべり薄板を貫通する供給穴４４が絞りを介して開口し、供給穴４４はモータによって回転駆動される油圧ポンプ５０を有する潤滑油供給装置５に配管５１で接続されている。

スライド面２１には、摺動方向（長手方向）において４等分に分割する位置であり、かつ潤滑油溝４２と潤滑油溝４３の間に分割溝４１，４１が形成されている。分割溝４１は、スライド面２１の摺動方向に対して傾斜した状態で形成されている。そして、分割溝４１は、一方の端部４１ａが、スライド面２１の幅方向の端部まで延在し、他方の端部４１ｂがスライド面２１の幅方向の他方の端部から所定の間隔を隔てた位置まで延在している。つまり、分割溝４１は、一方の端部４１ａが可動体２のスライド面２１を区画するすべり薄板の側面で開口している。そして、図４に示したように、分割溝４１のスライド面２１の摺動方向に対する傾斜角（θ）は、特に限定されるものではないが、４５〜７０°とすることが好ましい。θが４５°未満では、分割溝４１がスライド面２１の摺動方向で占める長さが長くなり、潤滑油溝４２，４３が十分に形成できなくなる。また、θが７０°を超えると、可動体２の摺動時に分割溝４１から潤滑油を排出する効果が小さくなる。本実施形態においては、分割溝４１，４１自身が請求項に記載の異物除去手段を構成している。

本実施形態の２本の分割溝４１，４１は、図２に示したように、一方は、摺動方向に対して傾斜角（θ）をなし、他方は摺動方向に対して傾斜角（１８０−θ）をなした状態で、略ハ字をなすように刻設された。

分割溝４１は、延在する方向に垂直な方向での断面での断面形状が、図５に示したように、断面が略Ｕ字状をなすようになめらかな壁面により区画されている。

スライド面２１の摺動方向の中央部には、分割溝４１’が刻設され、分割溝４１’を中心とする菱形形状のポケット部３が刻設されている。ポケット部３は、広い面積で刻設されており、油溜りとして機能する。ポケット部３内に保持された潤滑油の動圧は分割溝４１’を介して大気に逃がされるので、スライド面２１中央部に高い動圧が発生することはなく、可動体２の浮き上がりは小さくなる。

本実施形態のすべり案内装置によれば、分割溝４１により可動体２の浮き上がりの傾きが低減したことで高精度に案内されるようになったが、可動体２が加減速されるときに潤滑油に発生する比較的大きな動圧による可動体２の傾きまでは抑制することができない。その結果、加減速を繰り返すうちに、可動体２の傾きによってスライド面２１を形成するすべり薄板が案内面１１と接触して磨耗することがある。

本実施形態においては、すべり薄板が案内面１１と接触して摩耗粉が発生すると、摩耗粉は案内面１１とスライド面２１との間に存在する潤滑油中に分散する。そして、潤滑油は、分割溝４１，４１’中に貯留される。つまり、分割溝４１，４１’中に貯留した潤滑油中には、摩耗粉などの異物が堆積する。

そして、図６に示したように、可動体２が摺動方向（進行方向）に摺動すると、摺動方向に対して傾斜角（θ）で延在する分割溝４１の内部に貯留した潤滑油は可動体２とともに摺動方向に移動する。このとき、可動体２の外部（特に、可動体２の側方）に位置する潤滑油は移動しない。このため、分割溝４１の端部の開口部を挟んだ内部と外部との間で潤滑油に流速差が生じる。この流速差により分割溝４１の開口部近傍に負圧が発生し、この負圧により分割溝４１内部に貯留した潤滑油が可動体２の開口部から分割溝４１の外部に排出される。このとき、潤滑油とともに潤滑油中の異物が排出される。この結果、分割溝４１から異物が除去される。

そして、本実施形態においては、摺動方向に対して傾斜角（１８０−θ）で延在する分割溝４１も存在する。この傾斜角（１８０−θ）で延在する分割溝４１において発生する負圧は、傾斜角（θ）で延在する分割溝４１において発生する負圧よりも小さい。このため、傾斜角（１８０−θ）で延在する分割溝４１から排出される潤滑油の量は、少なくなっている。

しかし、本実施形態の送り案内装置は、可動体２が摺動方向に往復動する装置であり、可動体２の摺動方向が図６の場合と逆方向となれば、傾斜角（１８０−θ）で延在する分割溝４１と傾斜角（θ）で延在する分割溝４１とが入れ替わることとなる。この場合は、傾斜角（１８０−θ）で延在する分割溝４１が傾斜角（θ）で延在する分割溝４１となり、分割溝４１から潤滑油が排出されるようになり、潤滑油中の異物が除去される。

このように、本実施形態の送り案内装置によれば、可動体２が摺動方向を往復動することで、互いに異なる方向に延在する２本の分割溝４１，４１内に堆積した異物が除去できる。これにより、幅が狭く深さの浅い分割溝４１に異物が堆積しなくなる効果を奏する。

（第二実施形態）
本実施形態は、図７に示したように、請求項に記載の異物除去手段を構成する２本の分割溝４１，４１が互いに略平行となるように形成された以外は、第一実施形態と同様な送り案内装置である。

図７に示したように、２本の分割溝４１，４１が互いに略平行となると、可動体が一方に摺動したときに、２本の分割溝４１，４１内の潤滑油が排出されるようになる。つまり、潤滑油が排出される可動体２の摺動方向がひとつの方向となるのみであり、このこと以外は第一実施形態と同様な効果を奏する。

（第三実施形態）
本形態の送り案内装置は、図８〜９に示したように、基台１の上に案内面１１が形成され、この案内面１１上で潤滑油を介在させてスライド面２１が摺動することにより可動体２が案内される送り案内装置である。

基台１上に案内面１１が、長手方向が平行な状態でありかつ長手方向に垂直な幅方向が傾斜した状態で形成されている。そして、２本の案内面１１は、幅方向の端部であって互いに近接した側の端部が背向した端部側よりも鉛直方向下方に位置した状態で形成されている。つまり、二つの案内面１１は、長手方向に垂直な断面において、略逆ハ字状をなすように形成されている。ここで、二つの案内面１１が水平方向に対してなす角は、３０〜４５°であることが好ましい。

この案内面１１上で潤滑油を介在させて摺動する２つのスライド面２１が、可動体２の底面に形成されている。２つのスライド面２１は、それぞれ対向した案内面１１と同様に、長手方向に垂直な幅方向が水平方向に対して傾斜している。

そして、基台１上に案内面１１上に潤滑油を介在させて可動体２のスライド面２１が配設され、摺動することにより可動体２としてのテーブル２０が案内されるように構成されている。

基台１の上面には、サーボモータ（図示せず）によって回転駆動されるボールねじ軸１２が、一対のガイドレール１０，１０間でガイドレール１０と平行に回転可能に軸承され、可動体２の下面にはボールねじ軸１２と螺合するナット２２が固定されている。これにより、サーボモータによりボールねじ軸１２が回転すると可動体２は案内面１１上を摺動する。

案内面１１と対向する可動体２の面には、樹脂材料で形成されたすべり薄板が面の長手方向に複数枚、本実施の形態では４枚、連続して貼付されている。４枚のすべり薄板の下面にはスライド面２１が形成され、スライド面２１が潤滑油を介在して案内面１１上で長手方向に摺動することにより可動体２が案内される。

スライド面２１には、Ｓ字状の潤滑油溝４２およびコ字状の潤滑油溝４３が刻設されている。潤滑油溝４２，４３の底面には、可動体２に穿設されてすべり薄板を貫通する供給穴４４が絞りを介して開口し、供給穴４４はモータによって回転駆動される油圧ポンプ５０を有する潤滑油供給装置６に配管６１で接続されている。中央部の２枚のすべり薄板には、コの字状の潤滑油溝４３が刻設され、Ｓ字状の潤滑油溝４２と同様に供給穴を介して潤滑油供給装置に接続されている。

スライド面２１には、摺動方向（長手方向）において４等分に分割する位置に分割溝４１が形成されている。分割溝４１は、スライド面２１の摺動方向に対して直交する方向に延在した状態で形成されている。そして、分割溝４１は、一方の端部４１ａが、スライド面２１の幅方向の端部まで延在し、他方の端部４１ｂがスライド面２１の幅方向の他方の端部から所定の間隔を隔てた位置まで延在している。つまり、分割溝４１は、一方の端部４１ａが可動体２のスライド面２１を区画するすべり薄板の側面で開口している。

分割溝４１は、第一実施形態の時と同様に、延在する方向に垂直な方向での断面での断面形状が、略Ｕ字状をなすようになめらかな壁面により区画されている。

スライド面２１の摺動方向の中央部には、分割溝４１が刻設され、分割溝４１を中心とする菱形形状のポケット部３が刻設されている。ポケット部３は、広い面積で刻設されており、油溜りとして機能する。ポケット部３内に保持された潤滑油の動圧は分割溝４１を介して大気に逃がされるので、スライド面２１中央部に高い動圧が発生することはなく、可動体２の浮き上がりは小さくなる。

上記したように、本実施形態の送り案内装置は、２つのスライド面２１が長手方向に垂直な幅方向が水平方向に対して傾斜しており、分割溝４１の一方の端部４１ａ側は、それぞれ他方の端部４１ｂ側よりも鉛直下方に位置している。

本実施形態においては、スライド面２１及び分割溝４１が、請求項に記載の異物除去手段を構成している。

本実施形態の送り案内装置は、これら以外の特に言及しない構成は、第一実施形態と同様な構成である。また、従来公知の送り案内装置と同様な構成であってもよい。

本実施形態の送り案内装置は、潤滑油供給装置を構成する油圧ポンプによって、配管を介して、スライド面の両側のクランク状の延在油溝部およびコの字状の延在油溝部に潤滑油が供給される。供給された潤滑油は、スライド面２１の各溝内に充満され、充満された潤滑油が当接する案内面１１に供給され、スライド面２１と案内面１１とに潤滑油が介在され、可動体２としてのテーブル２０の滑らかな摺動を実現する。

そして、本実施形態のすべり案内装置によれば、分割溝４１により可動体２の浮き上がりの傾きが低減したことで高精度に案内されるようになったが、可動体２が加減速されるときに潤滑油に発生する比較的大きな動圧による可動体２の傾きまでは抑制することができない。その結果、加減速を繰り返すうちに、可動体２の傾きによってスライド面２１を形成するすべり薄板が案内面１１と接触して磨耗することがある。

本実施形態においては、すべり薄板が案内面１１と接触して摩耗粉が発生すると、摩耗粉は案内面１１とスライド面２１との間に存在する潤滑油中に分散する。そして、潤滑油は、分割溝４１中に貯留される。つまり、分割溝４１中に貯留した潤滑油中には、摩耗粉などの異物が堆積する。

本実施形態のすべり案内装置は、スライド面２１が幅方向に傾斜しており、分割溝４１内に貯留した潤滑油は、重力により鉛直下方側に向かって、分割溝４１内を流れ、一方の端部４１ａから分割溝４１の外部に排出される。このとき、潤滑油に含まれる異物も分割溝４１から排出される。これにより、幅が狭く深さの浅い分割溝４１に異物が堆積しなくなる効果を奏する。

（第四実施形態）
本実施形態は、請求項に記載の異物除去手段を構成した分割溝４１がスライド面２１の幅方向を横断したこと以外は第三実施形態と同様な送り案内装置である。

本実施形態の送り案内装置は、第三実施形態の時と同様に作動し、分割溝４１から潤滑油とともに異物が排出されるという同様な効果を奏する。

（第五実施形態）
本実施形態は、分割溝４１の一部が第一実施形態の時と同様に摺動方向に対して傾斜していること以外は第三実施形態と同様な送り案内装置である。

本実施形態の送り案内装置は、第三実施形態の時と同様に作動し、分割溝４１から潤滑油とともに異物が排出されるという同様な効果を奏する。さらに、本実施形態においては、第一実施形態の時と同様に、可動体が摺動すると分割溝４１の内部と外部との速度差から生じる圧力差により分割溝４１の内部の潤滑油とともに異物が排出される。つまり、本実施形態の送り案内装置では、分割溝４１から潤滑油とともに異物がより効率よく排出される効果を奏する。

第一実施形態の送り案内装置の構成を示した図である。 第一実施形態の送り案内装置の構成を示した断面図である。 第一実施形態の送り案内装置の可動体のスライド面を示した図である。 第一実施形態の送り案内装置の可動体のスライド面を示した図である。 第一実施形態の送り案内装置の分割溝の断面図である。 第一実施形態の送り案内装置の可動体の端部近傍を示した図である。 第二実施形態の送り案内装置の可動体のスライド面を示した図である。 第三実施形態の送り案内装置の構成を示した図である。 第三実施形態の送り案内装置の構成を示した断面図である。

符号の説明

１：基台 １１：案内面
２：可動体 ２１：スライド面
３：ポケット部
４１，４１’：分割溝
４２，４３：潤滑油溝
５：潤滑油供給装置

Claims (3)

1. 基台の上に案内面が形成され、該案内面と対向する可動体の面に形成されたスライド面が、複数の潤滑油溝から供給される潤滑油を介在して該案内面上で摺動することにより該可動体が該基台に対して案内され、該スライド面を摺動方向において分割する位置であって複数の該潤滑油溝の間に形成された分割溝が複数形成された送り案内装置において、
   該分割溝が、摺動方向に対して４５°〜７０°の傾斜角をなすように傾斜した方向に延在しかつ少なくとも一方の端部が該可動体の端部まで延在してなり、摺動時に、該分割溝の開口部を挟んだ内部と外部との間で生じる流速差により開口部に発生する負圧による該潤滑油の排出とともに該分割溝内の異物を除去する機能を発揮することを特徴とする送り案内装置。
2. 前記分割溝は、その延在する方向に垂直な断面での断面形状が角部をもたない形状となるように壁部により区画されたことを特徴とする請求項１に記載の送り案内装置。
3. 前記異物除去手段は、前記スライド面が摺動方向に垂直な幅方向の一方の端部側が他方の端部側よりも鉛直方向下方に位置して形成され、前記分割溝が摺動方向に対して交差した方向に延在しかつ該分割溝の一方の端部が前記可動体の前記スライド面の前記一方の端部側の端部まで延在していることを特徴とする請求項１〜２のいずれかに記載の送り案内装置。

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