JP5919285B2 - ガイド装置および前記ガイド装置を備える工作機械 - Google Patents

Description

本発明は、ガイド装置、詳細には工作機械のガイド装置であって、固定部に向かい合って延びる可動部の、移動軸に沿ったおよび移動軸に対して直角に向けられた横断方向に沿った線形移動を誘導するように働き、前記ガイド装置は、固定部に属する支持領域であって、支持領域上では、可動部が延びる方向に直交する法線方向に作用する保持力に対して可動部が摺動式に支持される、支持領域を備え、また、固定部に属するローラ誘導領域を有するローラガイド装置であって、保持力の反対方向に向けられローラ誘導領域上に作用する負荷成分を有する、可動部から生じる負荷が、固定部内に、支持領域に導く負荷伝播通路に沿って負荷効果を生じさせる、ローラガイド装置をさらに備えるガイド装置に関する。加えて、本発明はまた、前述の説明によるガイド装置を装備する工作機械に関する。

この種類のガイド装置は知られている従来技術に属し、たとえば特許文献１または特許文献２で説明される。したがって、特許文献３の説明によれば、工作テーブルが水平平面内で工作ベッドの上方に延び、とりわけ工作テーブルの重量力によって工作ベッド上に保持される。重力方向に対する工作テーブルの移動は、テーブルがその横方向端部において、工作ベッドから横断方向に突起するガイドレールの形態の突起物を受け入れている限り拘束される。このようにして、ローラガイドを用いることにより、工作テーブルは、確実に垂直方向に動かないようにされる。特許文献１は、キャリッジ部の横断方向の両側にローラガイドを設ける概念を教示しており、このローラガイドは、基部のアンダーカット部内で回転し、この目的のために、ローラガイドのあそびのない調整設定を可能にする調整要素と共にキャリッジ部の適切な到達周囲部分内に配置される。

特許文献４に開示された類似の装置では、横断方向キャリッジは、長手方向のキャリッジの横断方向に突起するガイドフランジを受け入れる横断方向キャリッジの到達周囲部分をローラガイドとしてではないが摺動ガイドとして用いることによって、切断力の方向に対して垂直に移動しないようにされる。

ＤＥ ３４ ３５ ５９３ Ａｌ ＤＥ ３４ ２９ ６９２ ＤＥ ３４ ３９ ６９２ Ｇ３ ＤＥ １９ ５０ ０７８ Ａｌ

前述の従来技術のガイド装置は、特に高負荷下のその剛性に関して完全に満足のいくものであることを立証していない。したがって、本発明は、導入部分で説明した種類のガイド装置において、特に剛性に関する改良点を提供する目的を有する。

この課題は、負荷伝播通路が、負荷成分に対して法線方向に向けられた成分を有する通路セクションを含む特徴によって本質的に特徴付けられる、そのようなガイド装置のさらなる開発を通して、本発明によって解決される。

本発明を行うプロセスにおいて、可動部が、支持表面の後方に到達するという誘導制約の従来技術の概念による、負荷に対して法線方向に固定される（すなわち持ち上げられないようにされる）解決策が、この支持表面に関連する摺動ガイド通路の横方向の剛性を損なうことが認識された。これは、支持領域を形成する固定部の部分が、隣接部分の輪郭に対して突出し、それによって脆弱化した領域が材料内に生み出されるという形状の結果である。ローラ誘導領域内に導入された負荷は、ローラ領域と支持表面の間の固定部の材料に、固定内部応力によって、または機械切削力が存在する場合は動的力によって影響を与える。従来技術の解決策では、負荷成分はまた、この負荷伝播通路に沿って法線ベクトルの方向に対して作用し、それにより、支持表面領域は圧縮負荷を受け入れている。

対照的に、本発明による装置では、固定部の内側で、ローラ誘導領域から支持表面領域までの伝播通路上に作用する負荷は、通路の少なくともそのセグメント内では通路方向に対して向けられ、それにより、引張力が少なくともこの通路セクション内に存在する。このようにして、負荷を、支持領域の周辺および後方に到達させる制限の必要なく、実用的な方法でローラガイド領域内に導入することができる。

換言すれば、たとえば、可動部に取り付けられたフライスヘッドの傾斜モーメントによって、または工作機械の作動中の機械切削力によって引き起こされた外部負荷の結果として力が発生する領域範囲が、可動部から固定部に移される。加えて、本発明の解決策は、線形ガイド機能を損ない得る妨害力の回避に関しておよび／またはガイド装置の製造の簡略化に関してさらなる利点を提供する、ローラと滑斜路を組み合わせたガイドの新しい設計概念の分野を切り開く。

しかし、次において、上記で述べた特徴の一部は、引き続きさらに説明されなければならない。したがって、「固定」部および「可動」部の参照は、２つの部分間の相対移動だけを示しており、固定部が絶対基準枠内で固定される必要があるという意味における制限として意味するものではない。そうではなく、固定部自体を、同時に別の部分に関連して可動式に支持することができる。

固定部に対する可動部の配置は、固定部に向かって面する可動部の側が、固定部に沿って延びるようなものである。可動部が延びる主要方向は、移動軸に沿って向けられた長手方向および移動軸に直交する横断方向と称される。ローラ誘導領域および／または支持領域の表面の向きに左右されずに、これらの方向は、固定部に対する可動部の誘導される支持配置の全向きを規定する。好ましくは、こうして規定された空間範囲は平面内に位置する。ローラ誘導領域は、ローラ要素によって、可動部の相補的構成要素と転がり係合状態にある。

固定部の支持表面領域上に可動部の摺動支持部によって形成された摺動路は、好ましくは、ガイド装置のあらゆる負荷状態下で機能する。これは、保持力によって保証され、この保持力は、支持基部に向かって法線方向に、すなわち可動部（さらに固定部）が延びる主要方向に対して垂直に作用し、支持力によって抑制される。したがって、水平面上に支持された可動部の例における法線方向は、重力の方向と同一である。法線軸のベクトル方向が、以下の説明において関連するものとなる範囲では、これは、可動部から固定部の方を指すことを意味する。保持力はこうして、固定部の支持領域に押し当てられた可動部の部分上に作用する力の垂直成分を表す。摺動ガイドの接触を維持するために、保持力は正でなければならず、すなわち支持領域の方に向けられなければならない。そうでない場合、ガイド要素は、ガイド装置の高い全体剛度に寄与し、ガイド装置の全体剛度の主要部分を構成する摺動拘束部の意図された剛度を失うことになる。

具体的には、支持領域に相補的である支持される領域が、可動部上のどこに位置するかに応じて、また、移動軸および横断方向がどのように配置されるかに応じて、結果として生じる保持力が異なることが判明しており、この場合、重量力または重量力に関連付けられたモーメントが、明確に寄与する、または保持力を低減することができる。

したがって、たとえばガイド装置を装備する工作機械の作動中に生じる作業負荷に加えて、そのような重力関連影響もまた、ローラガイド装置によって、すなわちローラ誘導領域によって固定部側に静的にまたは動的に吸収された負荷になり得る。ローラガイドによってもたらされる対抗力は、一方では、可動部が、線形移動を実施し続けることができ、線形方向から法線方向に偏向されないことを保証する。他方では、この対抗力はまた、ガイド装置の剛度をさらに高めることもでき、これが適切な大きさに設定されている場合、摺動路ガイドの摺動接触が維持されることを確実にすることができる。

本発明の特に好ましい実施形態では、ローラ誘導領域上に作用する負荷は、支持領域の法線方向に直交して延びる平面から離れる方向に向けられる。換言すれば、正の法線方向の負荷を固定部内に支持領域の上方の場所において導入することができ、したがって、技術的利点として、可動部は従来技術ほど下方に到達する必要はない。本発明のこの態様は開示され、負荷伝播通路の軌道に左右されない有利な特徴として考えられる。

支持領域がまた、可動部がそれにわたって延びる平面に直交する空間範囲を占有する場合、ローラ誘導領域上に作用する負荷は、好ましくは、可動部から最も遠くに位置する、支持領域を貫通しその法線方向に直交するその平面から離れる方向に向けられなければならず、これはまた、特に、可動部の最も近くに位置する、支持領域を貫通しその法線方向に直交する表面から離れる方向に向けられなければならない。この観点のもと、ローラ誘導領域を支持領域ではなく可動部に近づけて位置付けることが望ましいと考えられる。

特に好ましくは、ローラ誘導領域はまた、横断方向の力を吸収するように設計される。特に、工作機械の作動中に生じる横断方向の力は、特にローラガイド装置内のプレテンション力によって抑制することができ、したがって可動部を制御するために使用される、たとえばスピンドルドライブ内に負荷を導入することはない。同じ態様下では、ローラ誘導領域は、有利には、３０°から６０°の角度、好ましくは４０°から５０°の角度で法線方向に対して傾斜されたローラ接触表面を有する。しかし、湾曲したローラ接触表面を使用することも可能であり、この接触表面の接線は、少なくともこの表面の一部にわたって法線方向に対してこの角度範囲内で傾斜される。

好ましくは、支持領域およびローラ誘導領域は、固定部の側部に関連付けられ、この場合、用語「側部」は、横断方向に対する横方向位置を示しており、２つの領域は、横断方向に互いにずらされる。換言すれば、移動軸に直交して通る視野面内では、同じ側に属する２つの領域は、互いの横方向に位置する。この態様は、作用負荷が固定部内で応力負荷を引き起こす内部負荷伝播通路の軌道野に左右されずに、本発明の範囲内の有利な特徴として考えられ、前記内部負荷伝播通路に左右されずに実現可能であるものとして明示的に本明細書で開示される。この装置では、横断方向に作用する負荷を吸収するのに特に有利である種類のてこ作用が実現され、それにより、存在する負荷が、ガイド装置上の応力負荷を小さくする結果となる。同じ態様の下、ローラ誘導領域は、（横断方向に対して）支持領域よりもさらに外側に、特に、前記ローラ誘導領域と同じ側にあるいかなる摺動接触支持領域よりもさらに外側に配置されることが有利である。これもまた、負荷の吸収におけるてこ作用状況を改善する。また、これに関連して、支持領域およびローラ誘導領域が、特にローラ誘導領域自体の横断方向寸法の少なくとも半分の距離で横断方向に離間されて置かれる場合に実用的であると想定される。

好ましい装置では、ローラガイドレールは、（横断方向に見て）両側に、適合する対応部分と転がり接触係合するローラ誘導領域を担持し、この場合、ローラ誘導領域の一方は、一方の横断方向の横断方向の負荷を吸収し、他方の接触領域は反対方向の負荷を吸収することができる。

特に好ましい実施形態では、支持領域は、横断方向に平行に延びる支持表面を含み、特にこれから成る。これは、摺動路およびローラガイドを互いに平行に位置合わせすることを可能にするため、妨害力の発生を回避するために極めて高い精度を求める製造プロセスにおいて技術的に有利であることを立証する。

摺動路ガイド装置の十分に高い固有の剛度を保証するために、支持領域の横断寸法は、好ましくは、ローラ誘導領域の横断寸法の少なくとも３倍、好ましくは４倍、特に少なくとも５倍の大きさで選択される。

ガイド装置の実用的用途では、法線ベクトルおよび重力ベクトルのスカラー積は、ゼロより大きいまたはこれと等しくなければならない。これにより、可動部または可動部に取り付けられた部分上に作用する重量力は、直接作用する力としてではなく、その発生するモーメントによって保持力に対抗する力になり得ることが保証される。

特に好ましい実施形態は、法線方向が重力の方向に直交するように向けられた用途、すなわち垂直の移動軸を備えた用途、ならびに法線方向が重力の方向に平行に向けられた用途、すなわち水平移動軸を備えた用途に関連する。これにより、本発明の概念を水平および垂直のキャリッジ装置に使用することが可能になる。

上記ですでに説明したように、特に水平移動軸を備えた用途では、摺動ガイドのすべてのセクション内の所要量の保持力を、重量力によって、または重量力から生じるモーメントによって達成することはもはやできない。したがって、ガイド装置が、保持力に寄与し、かつローラガイド装置によってかけられるプレテンション力の下で保持される解決策が好ましい。プレテンション力の寄与は、一部の場合、たとえばフライス削りヘッドを含む３．５トンの重さのキャリッジ装置によって引き起こされたモーメントを抑制するために、ローラガイドの局所的領域内で十分な大きさでなければならないことがある。これを達成するために、ローラガイド装置の個々のセクションには、ローラトラック（ローラガイドレール）およびローラ要素、たとえばローラボールを含むローラキャリッジ（ローラガイドシュー）を適切に適合させることによって互いに独立してプレテンションをかけることができる。

基本的な可変性のために、またはローラガイド装置の個々のセクションおよび隣接する摺動路セクションの微調整のために、プレテンションを選択可能な量のきつさで設定することができる解決策が好ましい。具体的には、ローラガイド装置を固定部および／または可動部に連結するシムプレートを使用することが意図され、この場合、適切な厚さのシムプレートが、連結される部分間に挿入される。次いで、プレテンションをプレートの微調整によって、たとえば表面研磨によって変更することができる。シムプレートによる調整はまた、ローラガイド装置内の応力状態にも影響を与える。その結果、ローラガイド装置内の応力を改変する工程においては、ローラガイドの確実な機能実行に重要である許容差を超えないように注意しなければならない。シムプレートは、取り外して交換することができるように設計可能である。プレテンションの調整量は、局所的に異なって選択可能である。プレテンション、したがって保持力を変更するさらなる可能性として、圧力を油圧手段によって摺動路の領域内にかけることができるが、これは、摺動摩擦力を低減するために保持力を小さくするという変更のためだけである。

有利な実施形態では、キャリアは、（キャリアの材料上に重ねられた摺動表面コーティングを含むことができる）支持領域を形成する。これは、支持表面が、本質的には、キャリアの横方向領域として可動部に関連付けられることを意味する。好ましくは、ローラ誘導領域を形成するローラガイドレールもまたこの（同じ）キャリア上に配置され、この場合レールと適合し、ローラガイド装置の一部分を形成するローラキャリッジ（ローラガイドシュー）は、特に上述したシムプレートによって可動部上に装着される。ローラガイドレールをキャリアと同じ高さで支持表面として装着することがさらに有利であり、これは、製造および微調整プロセスにおいてローラガイド装置および摺動ガイド通路の所望の平行性を得ることを容易にする。このようにして、望ましくない妨害力を大幅に回避することができ、製造プロセスでは、ローラおよび摺動ガイド装置の単一の表面を精密に仕上げることだけが必要となる。

２つのガイド装置が、完璧な平行性からの残留偏差を依然として示している場合、これは、ローラガイドレールと係合するガイドシューを、抑制支持部上に装着させる手段によって補償することができる。意図される解決策は、抑制支持部に、支持力と反対方向に所与の量の可撓性を与えることである。これは、好ましくは、抑制支持部の材料強度を法線方向に適切に調整することによって、特に、抑制支持部の材料強度を、装置の主要平面内で抑制支持部を取り囲む可動部分の材料部分の強度に関連して低減することによって実現される。抑制支持部は、次いで、可動部の主要本体に関連して横方向フランジとして形作られる。特に、固定部から外方を向く可動部の表面のプロファイルは、ローラガイドシューの抑制支持部への移行部内に横断方向の段を含む。

特に好ましくは、ガイド装置は、（横断方向に対して）両側に、ローラガイドおよび摺動ガイド装置を含む。ガイド装置は、特に、移動軸に対して平行に通る中央線軸に対して軸対称を有して設計可能である。このようにして、可動部が比較的大きい場合でも、十分な固有の剛度を備えた信頼高いガイド装置を確実にすることができる。したがって、ローラおよび摺動ガイドの２つの対が、可動部の駆動源の両側に平行に延びる。

有利な実施形態では、ローラ誘導領域と転がり係合にある可動部の部分および支持領域上に摺動式に支持される可動部の部分は、移動軸に沿って分離間隔をとって配置されたセクションに細分される。このようにして、一部のセクション内で移動軸に沿った転がりまたは摺動ガイド接触が存在しないため、摩擦損失を低減しながら誘導装置の十分な安定性を保証することができる。好ましくは、この概念は、両側の少なくとも２つのセクションによって実現され、この場合、各セクション内のローラガイド装置に属する部分は、１つまたは複数のローラガイドシューの形態で実限することができる。移動方向の接触支持領域およびローラ係合領域の長さは、同じ程度の大きさでよいが、予想される負荷力および保持反応に応じて異なる長さを選択することも可能である。

ガイド装置それ自体に加えて、本発明はまた、上記で説明した特徴の１つまたは複数を有する本発明のガイド装置を備えた工作機械も対象とする。特に、固定工作ベッド上のたとえば主要柱の形態の第１のキャリッジを、本発明による第１のガイド装置によって、第１のキャリッジ上の第２のキャリッジ、特に垂直キャリッジを、本発明による第２のガイド装置によって誘導することが想定される。加えて、工作ベッド上の固定位置に装着された対向する柱が、本発明による第３のガイド装置によって同様に誘導される垂直キャリッジを担持することができる。

本発明のさらなる詳細、特徴、および利点が、添付の図を参照する以下の説明から明らかになる。

工作機械の斜視図である。 工作機械の下側部分の断面図である。 図２の一部分の拡大詳細図である。 図１に示す垂直キャリッジの斜視図である。

図１は、本発明によるガイド装置がいくつかの場合で使用される工作機械１０を表している。工作機械１０は、ギア刃の機械切削用に設計され、たとえばホブフライス削りまたはならいフライス削りによってギア刃を作り出すことができ、ギア刃上に硬性仕上げ作業を実施することもできる。

工作機械１０は、切断された部分で部分的にのみ示した工作ベッド１を有しており、この工作ベッドは、床上で支持され、床から外方を向く側では、径方向（ｘ方向）に互いに平行に配置された２つの摺動路１１、１３を担持し、この摺動路上には、摺動式に支持された主要柱２が工作機械１に対して径方向に移動可能である。この移動は、摺動路１１、１３間の空間内に配置された、たとえば、サーボモータ、径方向／軸方向軸受およびボールスピンドルからなる駆動システムによって従来の方法で作動される。摺動路１１、１３の各々は、主要柱２のためのそれぞれの摺動ガイドの一部である。摺動ガイドの固有の高い剛性により、主要柱２の線形誘導装置の高い全体剛性が達成される。加えて、主要柱２の重量によって摺動路１１、１３上に作用する法線力の結果、摺導ガイド内に発生する摩擦力が、駆動システムの減衰を引き起こす。主要柱２上に作用する機械切削作業力の大きな変動下にあっても、システム内の制御されない振動の発生が抑制され得る。

本発明によるガイド装置では、ローラガイドレール１２が、工作ベッド１と主要柱２の間に配置され、摺動路１１に平行にその後方を通り、移動軸ｘに直交して延びる横断方向ｙに摺動路に対してずらされ、摺動路１１の高さで通り、摺動路１１を形成する機械構成要素１．１の延長上で横断方向に対して固定された位置に固定される。横断方向ｙに関連して主要柱２の反対側に配置されるのは、摺動路１３に対して平行に通り（図２を参照）、図１では読み手に面する側に対称的に類似するローラガイドレール１４である。ローラガイドレール１２、１４は、静的または動的傾斜モーメントの場合に確実に主要柱２を摺動路１１、１３から持ち上げないようにし、横断方向ｙに対して主要柱２をさらに固定する線形ローラガイドの構成要素であり、これは、図２に関してこれ以後より詳細に説明する。

ローラガイドレール１２、１４に相補的に、ローラガイドシュー２２．１、２２．２および２４．１、２４．２が、主要柱２の各側の（ｘ軸に対して）前部および後部それぞれに締め付けられ、ローラガイドレール１２、１４と転がり係合状態にある。図１では、（移動方向ｘに対して）後方のローラガイドシュー２２．２のみが参照記号で特定されている。ローラガイドシュー２２．１は、前方端部に位置しているが（図２を参照）、ローラガイドレール１４に関連するローラガイドシューは図１では見ることはできない。

摺動ガイドおよびローラガイドの組合せのさらなる詳細を続ける前に、工作機械１０の他の構成部分を次に説明する。主要柱２に対して垂直移動の自由度を有して主要柱２上に配置されるのは、垂直キャリッジ３である。主要柱２上で垂直キャリッジ３を誘導する機能も同様に、（横断方向ｙに対して）右側の、互いに平行に配置された摺動表面（トラック）２．３およびローラガイドレール２．４ならびに左側の、対応するトラック表面２．２およびレール２．１の形態のローラガイドおよび摺動路を組み合わせた装置によって実施される。あるいは、摺動ガイドおよびローラガイドの装置は、主要柱２が工作ベッド１上で誘導される方法と本質的に類似しているが、設計詳細における相違がこれ以後図４の説明において示される。

垂直キャリッジ３上では、さらに、フライス削りヘッド９と、作業工具を保持するように働く工具スピンドルとを担持する装置が、回転可能に支持される。図１に示す位置では、工具スピンドル軸はｙ方向に向けられる。図１内に描く座標系は、フライス削りヘッドが回転されたときにこれと一緒に旋回するが、この説明の目的では、座標系は、空間的に固定された基準系として扱われる。

機械切削される被加工物は、この場合、平歯車７がｘ軸に関連して主要柱２と対向する柱４の間に位置する被加工物テーブル６に従来の方法でクランプ留めされる。対向する柱４自体は、工作ベッドに対して動かない位置に装着され、互いに平行に通るローラおよび摺動ガイドの２つの組合せによって垂直キャリッジ３と同様の誘導された移動性を有する、対向する柱４につながれた別の垂直キャリッジ５を担持する。

図２は、（両側に位置する）ローラガイドシュー２２．１および２４．１を貫通し、主要柱２の移動軸ｘに直交する平面における断面図を示している。図は、摺動路として働く領域１１およびローラガイドレール１２の空間的に分離された平行な配置を示しており、ローラガイドレール１２は、そうでなければ主要柱２を摺動表面１１から持ち上げるであろう負荷関連の傾斜力を抑制するためにローラガイドシュー２２．１によって両側で受け入れられる。

主要柱２およびこれによって支持される部分のすべての全体的な重力中心の場所に応じて、保持力、この場合は正の力が、支持される接触領域２１．１を摺動式にその上で支持する支持領域１１上に作用している。被加工物７を機械切削するプロセスでは、ｚ方向に作用する機械切削力が生成され、この力は、工作機械によって吸収され、最終的には主要柱２内に導入される。

その結果、引張反応力が主要柱２内で生成され、図３においてＡで標識した表面上に作用し、この表面を通してこの力は、正のｚ成分を有する負荷として導入される。この負荷は、支持領域１１の上方に導入されると、このとき支持領域１１から離れる方向に向けられる。負荷は、工作ベッド１およびこれに堅く連結された支持領域１１に向かう方向にさらに伝播することにより、領域Ｂ内で（図３を参照）それ自体、引張力、すなわちｚ軸に対して力伝播の反対方向に向けられた力として現れる。こうして負荷を確実に吸収することができる。それと同時に、支持表面は、（横断方向ｙに対する）その全体幅で工作ベッド１上に完全かつしっかりと接地され、摺動ガイドの（横からの力に抵抗する）十分な横方向の剛性が保証される。

ローラガイド装置２２．１、１２内の内部のプレテンション力は、ローラガイド装置に剛度をもたらす。加えて、ローラガイドキャリッジ２２．１、２２．２、２４．１、２４．２の装着取り付け具により、外部のプレテンション力を生成することが可能であり、この外部のプレテンション力は、内部のプレテンション力に重ね合わされ、それぞれのローラガイドキャリッジの場所およびそれぞれの領域内に予想される負荷に応じて、たとえば図示する場合、摺動表面１１に面する主要柱の摺動支持表面２１．１（図３を参照）を摺動表面１１に向かって押し出す力に寄与することができる。弾性ばねを用いるモデルによって表されるように、これは、ばねシステムのゼロ位置におけるシフトとして解釈することができる。さらには、これはまた、移動中に摺動ガイド装置内に生成される摩擦力の増大も招く。この領域内の摺動ガイド装置は、したがって、ｘ／ｙ平面内に延びる２つの相互に向かい合う表面１１および２１．１ならびに２つの表面の間に配置された、たとえばＳＫＣ摺動路コーティング１１０などの摺動表面コーティング１１０からなる。摺動路上にその長手方向に垂直に作用する力は、こうして、一方では、主要柱および主要柱に結合された追加のキャリッジおよび工具の重量および重量分配（重力中心）から生じる力によって、ただし加工物７の機械切削で発生する力は有さず、他方では、外部のプレテンションの結果作用する力によって構成される。外部のプレテンションの所望の量は設定可能であり、加えて、ローラガイド装置の個々の部分（図３では部分１２、２２．１）のプレテンション力は、ローラガイドシューホルダ２７と、ねじボルト２８によってホルダ２７に取り付けられたローラガイドシュー２２．１との間にシムプレート２５を挿入することによって変更することができる。プレテンション力を変更するために、シムプレート２５は、その設置前に、摺動路領域１１、１１０、２１．１内の所望の押し下げ力に応じて所望の材料厚さに研磨される。

摺動表面１１は、主要柱２に向かって面し、ｘおよびｙ方向に延びる中実の一体型プレート１．１の表面である。レール１２は、プレート１．１上の摺動表面１１の高さのところに装着される。これは、ガイド装置の製造および調整プロセスにおいて、摺動表面１１およびローラガイドレールの装着基部が、単一表面として精密に仕上げられるように機械切削され、それにより、最も正確な平行度が、これらの表面によって画定された移動軸間に保証されるという利点を有する。したがって、妨害のリスクは、ローラガイド内に互いに係合された部分に関して最小限に抑えられる。この平行度からの残留偏差は、ローラガイドシュー２２の支持対応部分２７に、摺動路表面１１から離れる方向に向けられた力方向に所望の柔軟性が与えられるという事実によって軽減される。これは、支持対応部分２７により小さい材料厚さのフランジ形態を与えることによって達成され、前記フランジは、キャリッジ（すなわち主要柱または垂直キャリッジ）に取り付けられる。

摺動路１１に面し、移動軸の方向ｘにローラガイドシュー２２．１とほぼ同じ長さにわたって延びる支持される接触領域２１．１では、潤滑溝２１０が、潤滑剤の導入のために摺動路コーティング内に形成される。しかし、支持される接触領域はまた、それぞれ隣り合うローラガイドシューの長さを幾分超えて延びることもでき、またはこれらは、移動軸の方向により短い長さを有することもでき、この場合長さは各セクションにおいて個々に選択可能であり、それにより、異なる度合いの剛度を異なる場所に設定することができる。摺動式に支持される接触領域２１．１と、ローラガイドシュー２２．２に関連する、同様に摺動式に支持された（図では見ることができない）接触領域２１．２との間には、たとえば、主要柱と摺動路１１の間の表面材料を削ることによって隙間が生み出される。この領域では、摺動接触は存在しない。

図４は、主要柱２に向かって面する垂直キャリッジ３の側の拡大図を表している。したがって、主要柱２に関連して、垂直キャリッジ３は、垂直キャリッジ３の個々の部分が、たとえば摺動式に支持された領域３１．１、３１．２、３３．１、３３．２を含むｙ／ｚ平面の外に直立しているという事実に関係なく、その移動軸ｚおよび横断軸ｙに沿って、すなわちｙ／ｚ平面内に延びる。

垂直キャリッジ３（可動部）の側部には、スピンドルドライブの両側の摺動ガイド２．１、３１および２．３、３３が、互いに平行にかつ同じ高さで配置され、摺動ガイド装置のそれぞれの部分は、摺動式に支持される接触領域３１．１、３１．２、３３．１、３３．２によって構成される。これらの摺動式に支持される接触領域の横断方向ｙの外側には、可動部に関連するローラガイド装置の部分を構成するローラガイドシューが、移動軸ｚに平行に配置される。ローラガイドシュー３４．１、３４．２および３４．３は、図１に示すローラガイドレール２．４とローラ接触係合状態にあり、一方で摺動式に支持される表面領域３３．１および３３．２は、図１に示す摺動支持部または摺動路２．３と摺動接触係合状態にある。

（移動軸ｚの方向に対する）ローラガイドシュー３４．１と３４．２の間、ならびに支持される接触領域３３．２と３３．２の間には、ローラ接触または摺動接触は起こらず、それにより、ガイド装置の十分な安定性および剛性を維持しながら摩擦損失を抑える。同じことが、垂直キャリッジの（横断方向ｙに対する）反対側にもあてはまる。

フライス削りヘッド、工具スピンドル、および工具を含み、垂直キャリッジ３上に回転可能に配置された軸方向キャリッジが図１に示す位置にあるとき、垂直キャリッジによって支持された装置全体の重力中心の場所は、機械切削力を考慮に入れずに、反応性拘束モーメントが起こるようなものになり、この反応性拘束モーメントは、図４の下側部分内に示すローラおよび摺動ガイドの領域上に圧縮力を生成し、したがって反応性拘束力に寄与しながら、図４のローラおよび摺動ガイドの上側部分に対する引張負荷として作用し、それにより、この領域では、摺動ガイド接触部２．３、３３．２および２．１、３１．１を維持するのに必要とされる制限力が、プレテンション力によって供給される必要がある。プレテンション力は、外部プレテンション力によって改変された内部プレテンション力により、ローラガイド２．４、３４．２、３４．３によって供給され、反対側も同様に２．２、３２．２、３２．２によって供給される。

したがって、機械切削力の不在下で工作機械１０上に作用する負荷は、この上側領域２．４、３４．２、３４．３において最も大きくなる。このため、ローラガイド装置の上側セクション内に設定されるプレテンション力の量は、下側セクションよりも大きく、互いに並列に配置された２つのローラガイドシュー３４．２および３４．３によってかけられ、反対側も同様に、ローラガイドシュー３２．２および３２．３によってかけられる。本発明によれば、ローラガイド係合領域を、より大きい負荷が伝達されるセクションにおいて、より小さい負荷にさらされるセクション内のローラガイド装置の長さよりも、好ましくは少なくとも３０％長く、さらにより良好には少なくとも６０％長く、特に少なくとも１００％長くすることが企図され、この場合より長い係合領域は、たとえばより多い数のローラガイドシュー（ローラキャリッジ）によって実現される。

代替的におよび／または付加的には、可動部および可動部によって支持された装置の全体的な重力中心の効果的な応力中心距離、すなわちローラガイドシューの力伝達領域からの距離を増大させることができる。より大きい量の内部プレテンションを選択することにより、剛度の関連する増大のために、ローラガイド装置内で互いに交わる部分上の応力負荷がより大きくなり、したがって摩耗のレベルが比例して高くなる。その結果、ローラガイド装置の内部プレテンションの量を、より小さい負荷、たとえば３０〜６０パーセントまでを有するセクション内の内部プレテンションではなく、３０パーセント以上大きい、好ましくは６０％以上大きい高い負荷を有するセクション内で選択するという可能性は、あまり好ましくない選択肢である。

本明細書の上記ですでに説明したシムプレートは、図４において、参照記号３５．１、３５．２によって、ならびに反対側では３６．１および３６．２によって特定される。しかし、上側セクション内のシムプレート３５．２および３６．２もまた同様に分割することができ、それにより、上側セクション内のローラガイドシューの各々を、それ自体のシムプレートで個々に調整することができる。プレテンション力、したがって保持力を個々のセクション内で局所的に、また互いから独立して変更する別の可能性は、４１および４３として特定された領域内で終端する油圧流体導管によって油圧をかけることである。垂直キャリッジ３の場合、この特徴は、好ましくは、下側の支持される接触領域内で実現され、主要柱２の場合、被加工物に最も近くの支持される接触領域内で実現される。図４は、さらに、段部３８および３９を示しており、ここでは、垂直キャリッジ３の主要本体が、ローラガイドシュー３２、３４から外方を向く側の支持対応部分から材料を除去することによって切り込まれる。こうした材料の除去は、ローラガイドシューの支持対応部分の所望の量の可撓性を法線方向ｘに実現するように設計され、それにより、ローラガイドおよび摺動路配置の平行性の不具合によって引き起こされた力に対する抵抗力をより小さくし、それによって、ガイド機能を損ない得る妨害力を確実に回避する。

本発明は、前述の説明で提示した特有の形態における特徴に限定されない。そうではなく、前述の説明および特許請求の範囲において開示された本発明の特徴は、個々に、ならびに本発明をそのさまざまな実施形態において実現するためのあらゆる組合せにおいて集合的に関連性のあるものになり得る。

Claims (16)

1. 工作機械（１０）のガイド装置であるガイド装置であって、固定部（１；２）に向かい合って延びる可動部の、移動軸（ｘ；ｚ）に沿ったおよび前記移動軸に対して直角に向けられた横断方向（ｙ）に沿った線形移動を誘導するように働く、前記ガイド装置は、
   前記固定部に属する支持領域（１１、１３；２１、２３）であって、前記支持領域上では、前記可動部が延びる方向に直交する法線方向（−ｚ；ｘ）に作用する保持力に対して前記可動部が摺動式に支持される、支持領域と、
   前記固定部に属するローラ誘導領域（１２、１４；２．２、２．４）を有するローラガイド装置（１２／２２、１４／２４；２．２／３２、２．４／３４）であって、前記保持力の反対方向に向けられ前記ローラ領域上に作用する負荷成分を有する、前記可動部から生じる負荷が、前記固定部内に、前記支持領域に導く負荷伝播通路に沿って負荷効果を生じさせる、ローラガイド装置と
   を備え、
   前記負荷伝播通路は、前記負荷成分に対して前記法線方向に向けられた力成分を有する通路セクション（Ｂ）を含み、
   前記ローラ誘導領域は、前記横断方向に対して、前記支持領域よりもさらに外側に、配置され、
   支持領域およびローラガイド装置は、前記横断方向に対して、前記移動軸に平行に延びる中央線軸の両側に配置され、
   前記ローラ誘導領域は、前記法線方向において、前記支持領域の支持表面より前記可動部の近くに位置し、該支持表面は前記法線方向を向いている、
   ことを特徴とするガイド装置。
2. 前記ローラ誘導領域上に作用する前記負荷は、前記支持領域から離れる方向に向けられることを特徴とする請求項１に記載のガイド装置。
3. 前記ローラガイド装置はまた、前記横断方向に平行に向けられた力を吸収するように設計されることを特徴とする請求項１または２に記載のガイド装置。
4. 前記横断方向に対して、前記支持領域および前記ローラ誘導領域は、前記固定部の側部に関連付けられ、前記２つの領域は、前記横断方向に互いにずらされることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のガイド装置。
5. 前記ローラ誘導領域は、前記法線方向に対して３０°から６０°の角度で傾斜されたローラ接触表面（Ａ）を含むことを特徴とする請求項１に記載のガイド装置。
6. 前記支持領域は、前記横断方向に平行に延びる支持表面（１１）を含むことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のガイド装置。
7. 前記支持領域の横断寸法は、前記ローラ誘導領域の横断寸法の少なくとも３倍の大きさであることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のガイド装置。
8. 前記保持力のベクトルおよび重力ベクトルのスカラー積は、ゼロ以上であることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のガイド装置。
9. 前記ガイド装置は、前記ローラガイド装置によってかけられ、前記保持力に寄与するプレテンション力の下で保持されることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載のガイド装置。
10. 前記プレテンション力は調整可能であることを特徴とする請求項９に記載のガイド装置。
11. 前記プレテンション力は、異なる場所で異なる大きさに調整可能であることを特徴とする請求項１０に記載のガイド装置。
12. 前記プレテンション力の調整機能は、前記ローラガイド装置を前記固定部および／または前記可動部に連結させる１つまたは複数のシムプレート（２５、２６）の材料厚さによって達成されることを特徴とする請求項１０または１１に記載のガイド装置。
13. 前記ローラ誘導領域は、ローラガイドレール（１２）によって構成され、前記ローラガイドレール（１２）は、前記支持領域を形成するキャリア（１．１）上に堅固に装着され、さらに前記ローラガイドレール（１２）は、前記キャリア（１．１）上の前記支持領域と同じ高さのところに装着され、前記ローラガイドレールに適合し前記ローラガイド装置の一部を形成するローラガイドシュー（２２．１、２２．２）は、シムプレートによって前記可動部上に装着されることを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載のガイド装置。
14. 前記ローラガイドシューの抑制支持部（２７）は、前記支持力の反対方向に所与の量の可撓性を有することを特徴とする請求項１３に記載のガイド装置。
15. 前記ローラ誘導領域と転がり係合状態にある前記可動部の部分および前記支持領域上に摺動式に支持された前記可動部の部分は、前記移動軸に沿って配置され、互いに離間されたセクションに細分されることを特徴とする請求項１から１４のいずれか一項に記載のガイド装置。
16. 請求項１から１５のいずれか一項に記載のガイド装置を備える工作機械（１０）であって、前記工作機械の工作ベッド（１）上で第１のキャリッジ／柱の水平移動を誘導するように設計された第１のそのようなガイド装置を備え、前記第１のキャリッジ／柱上での、前記第１の移動軸に直交して向けられ、前記垂直方向に向けられた第２の移動軸に沿った第２のキャリッジ（３）の移動を誘導するように設計された第２のそのようなガイド装置をさらに備えることを特徴とする工作機械。

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