JP6171318B2 - 静圧流体案内装置および静圧流体案内装置を用いた工作機械 - Google Patents

Description

本発明は、静圧流体案内装置および静圧流体案内装置を用いた工作機械に関する。

静圧流体案内装置は、２部材を非接触に維持して摩擦を低減する装置である。このため、相対移動する２部材の対向面の一方に凹状の静圧ポケットを設け、静圧ポケットから空気や油等の流体を噴出させ、２部材の間に所定の厚さの流体の流出層を形成している。これにより、２部材間の摺動性を向上させるとともに、案内面間の剛性のアップを図っている。例えば、特許文献１に記載された従来技術では、上下、左右の案内面と、各案内面と対向した各スライド面の静圧ポケットに供給する圧力を、絞り（可変絞り）によって調整し摺動性を向上させるとともに、案内面間の剛性のアップを図っている。

特開平６−７３５号公報

しかしながら、特許文献１に記載された従来技術では、安定した剛性を確保するためには、各案内面の加工および２部材の組付けを高精度にすることが必要である。そのため、加工コストが高くなり、製造工数が増加してしまう。

本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、加工精度および組付け精度にばらつきが生じても安定して案内面間の高剛性が確保できる静圧流体案内装置および静圧流体案内装置を用いた工作機械を提供することを課題とする。

（請求項１）本手段に係る静圧流体案内装置は、対向して配置される一対の縦案内面を有する固定体と、前記一対の縦案内面にそれぞれ対向する一対の縦スライド面を有する可動体と、流体供給装置と、前記一対の縦案内面のうち基準面となる一方の縦案内面と対向する一方の縦スライド面に設けられ、前記流体供給装置によって流体が供給され、前記一方の縦案内面と前記一方の縦スライド面との間の隙間の大きさに応じた第一流体圧が作用して前記可動体を他方の縦案内面の方向に第一付勢力で付勢する静圧ポケットと、前記一対の縦案内面のうち前記他方の縦案内面と対向する他方の縦スライド面に設けられ、前記流体供給装置によって流体が供給され、前記他方の縦案内面と前記他方の縦スライド面との間の隙間の大きさに応じた第二流体圧が作用し、前記可動体を前記一方の縦案内面の方向に第二付勢力で付勢する油圧ポケットと、を備え、前記他方の縦案内面と前記他方の縦スライド面との間の前記隙間の変化量に対する前記第二流体圧の変化量は、前記一方の縦案内面と前記一方の縦スライド面との間の前記隙間の変化量に対する前記第一流体圧の変化量よりも小さく、前記第一付勢力および前記第二付勢力が水平方向において釣合ったときに、前記基準面である前記一方の縦案内面と前記一方の縦スライド面との間の前記隙間が設定値となり、前記固定体は、前記一対の縦案内面の外側に一対の水平案内面を有し、前記可動体は、前記一対の水平案内面にそれぞれ対向する一対の水平スライド面を有するとともに、前記一対の縦案内面の内側に前記一対の縦スライド面を有し、前記静圧ポケットの縦方向の中心位置は、前記油圧ポケットの縦方向の中心位置よりも低くなるよう設定されている。

（請求項２）また、本手段に係る静圧流体案内装置は、背向して配置される一対の縦案内面を有する固定体と、前記一対の縦案内面にそれぞれ対向する一対の縦スライド面を有する可動体と、流体供給装置と、前記一対の縦案内面のうち基準面となる一方の縦案内面と対向する一方の縦スライド面に設けられ、前記流体供給装置によって流体が供給され、前記一方の縦案内面と前記一方の縦スライド面との間の隙間の大きさに応じた第一流体圧が作用して前記可動体を他方の縦案内面の方向に第一付勢力で付勢する静圧ポケットと、前記一対の縦案内面のうち前記他方の縦案内面と対向する他方の縦スライド面に設けられ、前記流体供給装置によって流体が供給され、前記他方の縦案内面と前記他方の縦スライド面との間の隙間の大きさに応じた第二流体圧が作用し、前記可動体を前記一方の縦案内面の方向に第二付勢力で付勢する油圧ポケットと、を備え、前記他方の縦案内面と前記他方の縦スライド面との間の前記隙間の変化量に対する前記第二流体圧の変化量は、前記一方の縦案内面と前記一方の縦スライド面との間の前記隙間の変化量に対する前記第一流体圧の変化量よりも小さく、前記第一付勢力および前記第二付勢力が水平方向において釣合ったときに、前記基準面である前記一方の縦案内面と前記一方の縦スライド面との間の前記隙間が設定値となり、前記固定体は、前記一対の縦案内面の外側に一対の水平案内面を有し、前記可動体は、前記一対の水平案内面にそれぞれ対向する一対の水平スライド面を有するとともに、前記一対の縦案内面の外側に前記一対の縦スライド面を有し、前記静圧ポケットの縦方向の中心位置は、前記油圧ポケットの縦方向の中心位置よりも高くなるよう設定されている。
（請求項３）また、第一流体圧を受圧する静圧ポケットの面積は、第二流体圧を受圧する油圧ポケットの面積よりも大きく形成され、第一流体圧は、静圧ポケットの面積と油圧ポケットの面積との比に応じて、第二流体圧よりも小さく設定されてもよい。

（請求項４）また、第二流体圧は、流体供給装置の吐出圧であり、第一流体圧は、流体供給装置から静圧ポケットへの供給経路に設けられた絞りを介した流体圧としてもよい。

（請求項５）本手段に係る工作機械は、工作物を加工する工具を有した工作機械であって、工作機械には請求項１乃至４の何れか一項に係る静圧流体案内装置が適用され、工具または工作物は、可動体において、前記他方の縦案内面より前記基準面側に設けられる。

（請求項１）第一付勢力および第二付勢力が水平方向において釣合ったときに、基準面である一方の縦案内面と一方の縦スライド面との間の隙間を、決められた範囲内に設定できる。これにより、静圧流体案内装置の組み付け時に、基準面と縦スライド面との間の隙間にばらつきがあっても、静圧流体案内装置を作動させることによって、基準面とスライド面との間の隙間を所望の範囲内にすることができ、案内の剛性を良好に得ることができる。また、組み付けをラフに行なうことができるので、組み付け時の工数を低減させることもできる。また、第一流体圧および第二流体圧がそれぞれ静圧ポケットおよび油圧ポケットに供給されると、可動体には、回転モーメントが発生する。発生した回転モーメントは、基準面側の可動体の水平スライド面を対向する水平案内面に押圧する。このため、基準面側の水平案内面と水平スライド面との間に形成される案内の剛性を向上させることができる。また、自重のみによって固定体上に載置される可動体を、固定体上にしっかり保持でき、基準面側の可動体の浮き上がりを抑制することができる。

（請求項２）第一付勢力および第二付勢力が水平方向において釣合ったときに、基準面である一方の縦案内面と一方の縦スライド面との間の隙間を、決められた範囲内に設定できる。これにより、静圧流体案内装置の組み付け時に、基準面と縦スライド面との間の隙間にばらつきがあっても、静圧流体案内装置を作動させることによって、基準面とスライド面との間の隙間を所望の範囲内にすることができ、案内の剛性を良好に得ることができる。また、組み付けをラフに行なうことができるので、組み付け時の工数を低減させることもできる。また、第一流体圧および第二流体圧がそれぞれ静圧ポケットおよび油圧ポケットに供給されると、可動体には、回転モーメントが発生する。発生した回転モーメントは、基準面側の可動体の水平スライド面を対向する水平案内面に押圧する。このため、基準面側の水平案内面と水平スライド面との間に形成される案内の剛性を向上させることができる。また、自重のみによって固定体上に載置される可動体を、固定体上にしっかり保持でき、基準面側の可動体の浮き上がりを抑制することができる。
（請求項３）静圧ポケットの面積が、油圧ポケットの面積よりも大きく形成される。このため、可動体が移動され、第一付勢力と第二付勢力とが釣合った状態では、第一流体圧の大きさは、第二流体圧の大きさに対して面積比に応じた小さな圧力とすることができる。このため、静圧ポケットの面積と油圧ポケットの面積との間の面積比を適切に設定することで、第一流体圧を、簡易に供給することが可能な圧力に設定できる。これにより、案内の剛性が高くなるような所望の隙間を容易に得ることができる。

（請求項４）油圧ポケットには、第二流体圧として流体供給装置からの吐出圧が供給される。これにより、第二流体圧は調整することなく安定した流体圧が得られるので、簡素な制御にできる。また、流体供給装置からの供給経路に簡素な構成の絞りを設けるだけで、流体供給装置からの吐出圧を減圧させ、容易に請求項２で述べた面積比に応じた第一流体圧を得ることができる。

（請求項５）本発明の静圧流体案内装置が、工作機械に適用され、工具または工作物は、可動体において、他方の案内面より基準面側に設けられる。このため、可動体の基準面側に設けられる工具または工作物の加工点が変動する虞は低く、高精度な工作物の加工が可能な工作機械の提供が可能となる。

本発明の静圧流体案内装置を用いた研削盤１の一実施の形態を説明する平面図である。 図１のII−II断面図である。 可変絞りの構造を説明する断面図である。 本発明の静圧流体案内装置の流体圧と隙間、並びに隙間と案内の剛性との関係を説明するグラフである。 他の変形例を説明する図である。 参考例１を説明する図である。 参考例２を説明する図である。 変形例３を説明する図である。

＜概要説明＞
以下に本発明を実施するための形態を、図面を用いて説明する。図１は、本発明の静圧流体案内装置４０を適用した研削盤１の一実施の形態を示している。研削盤１は、砥石台トラバース型研削盤である。図１は、研削盤１の平面図の例を示し、図２は、図１におけるII−II断面図を示している。また、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸が記載されている全ての図面において、Ｘ軸とＹ軸とＺ軸とは互いに直交しており、Ｙ軸は鉛直上向きを示しており、Ｚ軸とＸ軸は水平方向を示している。Ｚ軸はワーク回転軸方向を示しており、Ｘ軸方向は砥石車１５（本発明の工具に相当する）が、ワークＷ（本発明の工作物に相当する）に切り込む方向を示している。

＜研削盤１の全体構成＞
図１に示すように、研削盤１は、床上に固定されたベッド１１と、ベッド１１に固定されたワークＷを回転可能に両端支持する主軸台１２および心押装置１３を備える。さらに、研削盤１は、ベッド１１上をＺ軸方向およびＸ軸方向に移動可能な砥石台１４（本発明の可動体に相当する）と、砥石台１４に回転可能に支持される砥石車１５と、静圧流体案内装置４０（図２参照）と、主軸台１２および砥石車１５を駆動させ、かつワークＷに対する砥石車１５の位置を制御する制御装置１８とを備える。

研削盤１は、ワーク回転軸ＷＺ回りに回転しているワークＷを、砥石車１５によって研削する。砥石車１５は、略円板形状に形成されている。砥石車１５は、砥石回転軸ＴＺ回りに回転し、ワークＷに対してＺ軸およびＸ軸方向に相対移動可能に構成されている。なお、ワーク回転軸ＷＺと砥石回転軸ＴＺは、どちらもＺ軸と平行である。

図１および図２に示すように、主軸台１２は、ベース１２ａと、主軸ハウジング１２ｂと、主軸１２ｃとを備えている。ベース１２ａは、ベッド１１上に載置されている。主軸ハウジング１２ｂは、ベース１２ａに対してＺ軸方向に往復移動可能に構成されている。主軸１２ｃは、主軸ハウジング１２ｂ内でワーク回転軸ＷＺ回りに回転可能に支持されている。また、主軸１２ｃの一端にはセンタ部材１２ｄが設けられている。主軸１２ｃには図示しない駆動モータが設けられており、制御装置１８は、センタ部材１２ｄの先端をとおるワーク回転軸ＷＺ回りに主軸１２ｃを、任意の角速度で任意の角度まで回転させることができる。

心押装置１３は、ベース１３ａと、心押軸ハウジング１３ｂと、心押軸１３ｃと備えている。ベース１３ａは、ベッド１１上に載置されている。心押軸ハウジング１３ｂは、ベース１３ａに対してＺ軸方向に移動可能に構成されている。心押軸１３ｃは、心押軸ハウジング１３ｂ内でワーク回転軸ＷＺ回りに回転可能または回転不能に支持され、主軸１２ｃと同軸に設けられている。そして、ワークＷは、センタ部材１２ｄを備えた主軸台１２と、センタ部材１３ｄを備えた心押装置１３に両端（または両端近傍）が支持されている（センタ部材の代わりにチャックであってもよい）。

また、ベッド１１には、トラバースベース１９（本発明の固定体に相当する）が載置されている。トラバースベース１９は、Ｚ軸駆動モータ２１にて制御されるボールねじ２２の回転角度に応じ、Ｖ型ガイド２３に沿ってＺ軸方向の任意の位置に位置決め制御される。制御装置１８は、図略のエンコーダ等の位置検出手段からの信号を検出しながら、Ｚ軸駆動モータ２１に制御信号を出力して、トラバースベース１９のＺ軸方向の位置決めをする。

トラバースベース１９には、砥石車１５を進退させる砥石台１４（本発明の可動体に相当する）が載置されている。砥石台１４は、Ｘ軸駆動モータ２５にて制御されるボールねじ３０の回転角度に応じ、トラバースベース１９の上面に一体的に設けられたガイド１６、１７に沿ってＸ軸方向の任意の位置に位置決めされる。制御装置１８は、位置検出手段からの信号を検出しながらＸ軸駆動モータ２５に制御信号を出力して、砥石台１４（可動体）のＸ軸方向の位置を位置決めする。

また、図２に示すように、例えば、砥石回転軸ＴＺとワーク回転軸ＷＺは同一水平面上に位置しているとする。この状態で砥石車１５をワークＷに対して相対的に近づけていき、ワークＷと砥石車１５とが接触した位置における砥石車１５の側の点を加工点とする。そして、研削盤１には、加工点の近傍にクーラントを供給するクーラントノズルが設けられているが、図示省略する。また、図１及び図２の例に示す研削盤１では、砥石車１５のドレッシングを行うドレッシング手段が、主軸ハウジング１２ｂに取り付けられているが、図示省略する。

図１、図２に示すように、砥石台１４（可動体）は、スライドテーブル２６と、砥石車１５と、砥石軸受２７と、砥石駆動モータ２８（サーボモータ）と、Ｘ軸駆動モータ２５等にて構成されている。砥石駆動モータ２８の回転動力が、駆動プーリ２９、ベルト３１、従動プーリ３２を介して砥石車１５に伝達される。なお、本実施の形態では、砥石台１４を砥石駆動モータ２８とボールねじ３０によって進退させる構造の例を示したが、例えばリニアモータを用いてもよい。砥石台１４を進退させる駆動装置は、特に限定されない。

＜静圧流体案内装置４０の構成詳細＞
図２に示すように、静圧流体案内装置４０は、トラバースベース１９（固定体）と、砥石台１４（可動体）と、油圧ポンプ３３（本発明の流体供給装置に相当する）と、可変絞り２４（本発明の絞りに相当する）と、可変絞り２４を介して油圧ポンプ３３と接続される静圧ポケット３４と、油圧ポンプ３３と直接接続される油圧ポケット３５と、を備えている。油圧ポンプ３３は、例えば油等の流体をタンク３７から吸入し圧力Ｐ（吐出圧）で吐出する。油圧ポンプ３３は、常に、一定の圧力で流体を吐出できるよう制御装置１８によって制御される。吐出された流体は、静圧流体案内装置４０内を循環し、やがてタンク３７に回収されるよう図略の回収手段が設けられている。

図１、図２に示すように、トラバースベース１９は、上面に、砥石台１４をＸ軸方向に移動させる一対のガイド１６、１７を備えている。一対のガイド１６、１７はＺ軸方向に距離を隔てて設けられ、それぞれ同じ距離だけＸ軸方向に延在している。ガイド１６は、ガイド１７よりも砥石車１５（本発明の工具に相当する）に、より近い位置に配置されている。図２に示すように、ガイド１６およびガイド１７には、対向する面、即ち反対方向に面する一対の縦案内面１６ａおよび１７ａが形成されている。なお、本実施形態においては、縦案内面１６ａは本発明の一方の縦案内面に相当するとともに、基準面に相当する。また、縦案内面１７ａは、本発明の他方の縦案内面に相当する。

ガイド１６の上面には、縦案内面１６ａと直交する水平案内面１６ｂが形成されている。また、ガイド１７の上面には、縦案内面１７ａと直交する水平案内面１７ｂが形成されている。本実施形態においては、水平案内面１６ｂおよび水平案内面１７ｂは同一高さで形成されている。しかし、これに限らず、異なる高さによって形成されていてもよい。なお、水平案内面１６ｂおよび水平案内面１７ｂのそれぞれの位置は、縦案内面１６ａおよび縦案内面１７ａに対してそれぞれ外側にあると定義する。つまり、縦案内面１６ａと縦案内面１７ａとの間の中間を中央としたときに、中央から縦案内面１６ａに向かう方向でかつ縦案内面１６ａから離間していく側を縦案内面１６ａに対する外側という。また、中央から縦案内面１７ａに向かう方向でかつ縦案内面１７ａから離間していく側を縦案内面１７ａに対する外側という。

砥石台１４が備えるスライドテーブル２６の下面には、一対の縦スライド面１４ａ１、１４ａ２が設けられている。一対の縦スライド面１４ａ１、１４ａ２は、砥石台１４が、トラバースベース１９上に載置されたとき、トラバースベース１９が備える一対のガイド１６、１７の縦案内面１６ａ、１７ａと対向している。縦スライド面１４ａ１は、本発明における一方の縦スライド面に相当し、縦スライド面１４ａ２は、他方の縦スライド面に相当する。また、スライドテーブル２６の下面には、一対のガイド１６、１７の水平案内面１６ｂ、１７ｂと対向する一対の水平スライド面１４ｂ１、１４ｂ２が設けられている。このとき、砥石台１４は、トラバースベース１９上に単に載置されているため、水平案内面１６ｂ、１７ｂ上には、砥石台１４の自重分の荷重のみが付与されている。

基準面となる縦案内面１６ａと対向する縦スライド面１４ａ１には、凹状に形成された静圧ポケット３４が設けられている。静圧ポケット３４は、前述したように、可変絞り２４を介して油圧ポンプ３３と接続されている。可変絞り２４は、本実施形態においては、図３に一例として示すダイヤフラム式の可変絞りである。なお、可変絞りは、これに限らずスプール式のものでもよいし、その他の方式の可変絞りでもよい。

図３に示すダイヤフラム式の可変絞り２４は、アッパハウジング４１と、ロワハウジング４２と、ダイヤフラム４３と、を備えている。可変絞り２４は、流入口２４ａから供給された流体を、絞りとなる環状部Ｒを経由させて流出口２４ｂから静圧ポケット３４に向けて流出する。流入口２４ａには、油圧ポンプ３３から直接流体が供給されている。そして静圧ポケット３４内の流体の圧力が上昇すると、静圧ポケット３４内に連通している流出口２４ｂ、および流体充填室２４ｃに充填されている流体の圧力が上昇する。そして、ダイヤフラム４３を押し上げ、環状部Ｒの面積が増加して流量が増加する。

また、静圧ポケット３４内の流体の圧力が減少すると、静圧ポケット３４内に連通している流出口２４ｂ、および流体充填室２４ｃに充填されている流体の圧力が減少する。そして、ダイヤフラム４３が押し下げられ、環状部Ｒの面積および流量が減少する。このような作用により、縦案内面１６ａと、静圧ポケット３４を備える縦スライド面１４ａ１との間の隙間Ｌ１が変動すると、隙間Ｌ１の大きさに応じて、可変絞り２４内の環状部Ｒの開口面積が増減し、静圧ポケット３４に供給される第一流体圧Ｐ１が変動する。このとき、第一流体圧Ｐ１を受圧する静圧ポケット３４の面積をＳ１であるとし、よって、第一付勢力Ｆ１＝Ｐ１×Ｓ１となる。

縦案内面１７ａと対向する縦スライド面１４ａ２には、油圧ポケット３５が設けられている。油圧ポケット３５は、前述したように、油圧ポンプ３３と直接接続される。つまり、油圧ポケット３５には、油圧ポンプ３３の吐出圧Ｐがそのまま付与され、第二流体圧Ｐ２となる。第二流体圧Ｐ２を受圧する油圧ポケット３５の面積をＳ２であるとし、第二付勢力Ｆ２＝Ｐ２（≒Ｐ）×Ｓ２となる。そして、本実施形態においては、Ｓ２＜Ｓ１となるよう設定する。

また、本実施形態においては、縦方向における油圧ポケット３５の中心位置が、縦方向における静圧ポケット３４の中心位置よりも上方に位置するよう、油圧ポケット３５が、配置されている。なお、油圧ポケット３５の中心および静圧ポケット３４の中心は、油圧ポケット３５および静圧ポケット３４が第二流体圧Ｐ２および第一流体圧Ｐ１を受圧して発生させる第二付勢力Ｆ２および第一付勢力Ｆ１のそれぞれの荷重重心の高さに一致するものとする。

一対の水平スライド面１４ｂ１、１４ｂ２には、凹状に形成された各水平静圧ポケット３６、３６がそれぞれ設けられている。各水平静圧ポケット３６、３６は、可変絞り２４を介して油圧ポンプ３３と接続されている。油圧ポンプ３３が作動していない状態では、砥石台１４の自重によって、各水平案内面１６ｂ、１７ｂ上に、各水平スライド面１４ｂ１、１４ｂ２がそれぞれ当接し押圧している。油圧ポンプ３３を作動させると、各水平静圧ポケット３６、３６には、油圧ポンプ３３から可変絞り２４を介して流体が供給される。そして、供給された流体の流体圧によって、各水平静圧ポケット３６、３６から、各水平案内面１６ｂ、１７ｂと、各水平スライド面１４ｂ１、１４ｂ２との間にそれぞれ流体が噴出し、所定の厚さの流出層を形成する。これにより、各水平案内面１６ｂ、１７ｂと、各水平スライド面１４ｂ１、１４ｂ２と、が非接触状態となり摩擦が低減され良好な摺動状態を得る。

＜水平方向の釣り合いについての説明＞
上記の様に構成された静圧流体案内装置４０における砥石台１４の水平方向の釣り合いについて説明する。静圧流体案内装置４０では、可変絞り２４を介して静圧ポケット３４に第一流体圧Ｐ１が供給され、油圧ポケット３５に油圧ポンプ３３の吐出圧Ｐに近似した第二流体圧Ｐ２が供給されている。そして、砥石台１４がＺ軸のいずれかの方向に移動し、やがて、水平方向において釣合い状態となり、第一付勢力Ｆ１（Ｐ１×Ｓ１）＝第二付勢力Ｆ２（Ｐ２×Ｓ２）となる。また、これより、第一流体圧Ｐ１＝第二流体圧Ｐ２×（Ｓ２／Ｓ１）となる。

上記について図４のグラフに基づいて具体的に説明する。図４のグラフは、横軸において、０から右方向を流体圧、縦軸を隙間Ｌとしたときの第一流体圧Ｐ１および第二流体圧Ｐ２の特性を示している。前述したように、グラフをみると、静圧ポケット３４に供給される第一流体圧Ｐ１は、隙間Ｌの変動によって大きく変動することが判る。また、油圧ポケット３５に供給される第二流体圧Ｐ２は、隙間Ｌの変動による変動量が小さいことが判る。このように、本発明においては、他方の縦案内面１７ａと他方の縦スライド面１４ａ２との間の隙間Ｌ２の変化量に対する第二流体圧Ｐ２の変化量は、一方の縦案内面１６ａと一方の縦スライド面１４ａ１との間の隙間Ｌ１の変化量に対する第一流体圧Ｐ１の変化量よりも小さくなっている。

また、図４は、横軸において０から左方向を案内剛性Ｔとし、隙間Ｌと案内剛性Ｔとの関係を示している。グラフにおいて、案内剛性Ｔは左ほど大きくなっている。隙間Ｌと案内剛性Ｔとの関係を示す周知の特性Ｑをみると、隙間Ｌが小さいとき（領域Ｉ）、または、隙間Ｌが大きいとき（領域III）には、案内剛性Ｔが小さいことが判る。そこで、本発明においては、隙間Ｌ１を、案内剛性Ｔが他の領域よりも高い領域IIの範囲となるように設定する。そして、その隙間を例えば隙間Ｌ１ａとする。なお、特性Ｑについては、周知であるので、詳細な説明は省略する（例えば、実開平２−７９３１号公報、図３参照）。

このとき、隙間Ｌ１ａを本発明に係る設定値としたときの第一流体圧Ｐ１は、図４のグラフよりＰ１ａとなる。そして、設定値とした隙間Ｌ１ａにおける第一流体圧Ｐ１ａは、そのときの第二流体圧Ｐ２ａ（≒吐出圧Ｐ）に対して、一例として例えば１／２であるとする。

上記の状態において、第一付勢力Ｆ１（＝Ｐ１×Ｓ１）と、第二付勢力Ｆ２（＝Ｐ２×Ｓ２）と、を水平方向で釣合わせるためには、第一付勢力Ｆ１を発生させる静圧ポケット３４の面積Ｓ１を、油圧ポケット３５の面積Ｓ２の１／２にすればよい。これにより、第一付勢力Ｆ１と、油圧ポンプ３３の吐出圧Ｐに近似する第二流体圧Ｐ２によって発生する第二付勢力Ｆ２とが釣り合い、第一流体圧Ｐ１ａによって隙間Ｌ１ａが達成される。このとき、隙間Ｌ２は、成り行きの大きさである。

なお、実際には、まず、油圧ポンプ３３の吐出圧Ｐを、種々の制約条件から決定する。次に、所望の剛性を得るために隙間Ｌ１ａを設定し、設定した隙間Ｌ１ａ時に第一付勢力Ｆ１と、第二付勢力Ｆ２とが釣り合うように油圧ポケット３５の面積Ｓ２と、面積Ｓ２に対する静圧ポケット３４の面積Ｓ１を決定する。また、上記においては、設定値を１点として隙間Ｌ１ａとした。しかし、これに限らず、油圧ポンプ３３の吐出圧Ｐの変動に基づく第二付勢力Ｆ２の変動を考慮して設定値は巾を持たせて設定してもよい。

＜縦方向の付勢についての説明＞
次に、砥石台１４への縦方向（下方）の付勢について説明する。前述したように、本実施形態においては、縦方向における油圧ポケット３５の中心位置が、縦方向における静圧ポケット３４の中心位置よりも上方に位置するよう配置されている。

このため、図２に示すように、砥石台１４には、回転モーメントＭが発生する。そして、発生した回転モーメントＭは、基準面である縦案内面１６ａ側において、砥石台１４が有するスライドテーブル２６の水平スライド面１４ｂ１を、水平案内面１６ｂに押圧させる。これにより、基準面側の水平案内面１６ｂと水平スライド面１４ｂ１との間に形成される案内の剛性を向上させることができる。そして、自重のみによってトラバースベース１９上に載置される砥石台１４を、しっかり保持でき、砥石車１５によってワークＷの加工が行なわれたときに砥石台１４の基準面側の浮き上がりを抑制することができる。これにより、ワークＷの加工精度が向上する。

＜作動についての説明＞
次に、作動について図４に基づいて説明する。説明においては、基準面となる縦案内面１６ａと縦スライド面１４ａ１との間の隙間Ｌ１の設定値を隙間Ｌ１ａとする。そして、研削盤１の組み付けにおいて、トラバースベース１９の上に、砥石台１４を載置したとき、縦案内面１６ａと、縦スライド面１４ａ１との間の隙間Ｌ１が隙間Ｌ１ａより大きな隙間Ｌ１ｂであったとする（図４グラフ中参照）。また、このとき、縦案内面１７ａと縦スライド面１４ａ２との間の隙間Ｌ２は、Ｌ２ｂであったとする（図４グラフ中参照）。なお、隙間Ｌ１＋隙間Ｌ２は、常に一定の値となることはいうまでもない。

このような状態で、組み付け完成状態となった研削盤１を起動させる。これにより、静圧流体案内装置４０も作動され、油圧ポンプ３３から、吐出圧Ｐで流体が吐出される。吐出された流体は、静圧ポケット３４および油圧ポケット３５に供給される。基準面側の静圧ポケット３４には、可変絞り２４の作用によって、隙間Ｌ１ｂに応じた第一流体圧Ｐ１ｂが供給される。また、油圧ポケット３５には、吐出圧Ｐに近似した第二流体圧Ｐ２ｂが供給される（図４グラフ中参照）。このとき、第一流体圧Ｐ１ｂは、Ｓ１とＳ２の面積比（１／２）に応じて、第二流体圧Ｐ２ｂの１／２の大きさがなければ釣合うことはできない。

そこで、砥石台１４はＺ軸方向で、かつ縦案内面１６ａ（基準面）方向に第二付勢力Ｆ２によって付勢され移動する。これにより、図４のグラフ中の矢印Ａｒ１に示すように、隙間Ｌ１ｂは、徐々に小さくなり、第一流体圧Ｐ１は、やがて第一流体圧Ｐ１ａとなる。このとき、第二流体圧Ｐ２は、図４に示すように、あまり変動していないが、隙間Ｌ１ｂが大きくなっていき、第二流体圧Ｐ２が第二流体圧Ｐ２ａ（＝Ｐ１ａ×２）となる。これによって、第一流体圧Ｐ１ａによる第一付勢力Ｆ１と、第二流体圧Ｐ２ａによる第二付勢力Ｆ２とが釣り合い、基準面側の隙間Ｌ１が設定値である隙間Ｌ１ａとなる。

このようにして、研削盤１を起動させることによって、ラフに組み付けつけたトラバースベース１９および砥石台１４が、所望の組み付け状態に修正される。これにより、砥石車１５側にある基準面の案内の剛性を、事前に設定した大きさとすることができる。また、このとき、砥石台１４に回転モーメントＭが発生し、水平スライド面１４ｂ１を、水平案内面１６ｂに押圧させることは前述したとおりである。これにより、基準面側の水平案内面１６ｂと水平スライド面１４ｂ１との間に形成される案内の剛性を向上させることができる。

なお、上記実施形態においては、砥石台１４が有する一対の水平スライド面１４ｂ１、１４ｂ２に各水平静圧ポケット３６、３６を備えた。しかし、各水平静圧ポケット３６、３６を廃止し、水平スライド面１４ｂ１、１４ｂ２と水平案内面１６ｂ、１７ｂとを当接させて摺動させる摺動タイプの案内としてもよい。これによっても、上記実施形態における効果と同様の効果が得られる。

また、上記実施形態に対する変形例として、図５に示すように、ガイド１６、１７を、静圧ポケット４６、４７を介して下方から支持する構成としてもよい。これによっても、上記実施形態における効果と同様の効果が得られる。

また、上記実施形態においては、可動体には、工具を配置することとし、当該工具は、砥石台１４の砥石車１５であるとした。しかし、この態様に限らず、可動体には工作物（ワーク）を配置してもよい。そして、当該工作物を、他方の縦案内面１７ａより基準面側に設けるようにすればよい。これによっても、工作物の良好な加工精度が得られる。

＜効果について＞
上述の説明から明らかなように、本実施形態に係る静圧流体案内装置４０は、第一付勢力Ｆ１および第二付勢力Ｆ２が水平方向において釣合ったときに、基準面である一方の縦案内面１６ａと一方の縦スライド面１４ａ１との間の隙間Ｌ１を、決められた範囲内に設定できる。これにより、静圧流体案内装置４０の組み付け時に、基準面（縦案内面１６ａ）と縦スライド面１４ａ１との間の隙間Ｌ１にばらつきがあっても、静圧流体案内装置４０を作動させることによって、基準面（縦案内面１６ａ）と縦スライド面１４ａ１との間の隙間Ｌ１を所望の範囲内にすることができ、良好な案内の剛性を得ることができる。また、組み付けをラフに行なうことができるので、組み付け時の工数を低減させることもできる。

また、本実施形態では、静圧ポケット３４の面積Ｓ１が、油圧ポケット３５の面積Ｓ２よりも大きく形成される。このため、砥石台１４（可動体）がＺ軸方向に移動され、第一付勢力Ｆ１と第二付勢力Ｆ２とが釣合った状態では、第一流体圧Ｐ１の大きさは、第二流体圧Ｐ２の大きさに対して面積比に応じた小さな圧力とすることができる。このため、静圧ポケット３４の面積Ｓ１と油圧ポケット３５の面積Ｓ２との間の面積比を適切に設定することで、第一流体圧Ｐ１を、簡易に供給することが可能な圧力に設定できる。これにより、案内の剛性が高くなるような所望の隙間Ｌ１を容易に得ることができる。

また、本実施形態では、油圧ポケット３５には、第二流体圧Ｐ２として、油圧ポンプ３３（流体供給装置）からの吐出圧Ｐの流体が供給される。これにより、第二流体圧Ｐ２を調整する必要がないので、簡素な制御にできる。また、第二流体圧Ｐ２が一定圧であるので、油圧ポンプ３３からの供給経路に簡素な構成の可変絞り２４を設けるだけで、油圧ポンプ３３からの吐出圧Ｐを減圧させ、容易に面積比（Ｓ２／Ｓ１）に応じた第一流体圧Ｐ１を得ることができる。

また、本実施形態では、基準面である縦案内面１６ａに対向する静圧ポケット３４の縦方向における中心位置が油圧ポケット３５の縦方向における中心位置より上下方向において低い位置に設けられる。このため、第一流体圧Ｐ１および第二流体圧Ｐ２がそれぞれ静圧ポケット３４および油圧ポケット３５に供給されると、砥石台１４には、回転モーメントＭが発生する。発生した回転モーメントＭは、基準面側の砥石台１４の水平スライド面１４ｂ１を、対向する水平案内面１６ｂに押圧する。これによって、基準面側の水平案内面１６ｂと水平スライド面１４ｂ１との間に形成される案内の剛性を向上させることができる。そして、静圧流体案内装置４０を研削盤１に適用すると、自重のみによってトラバースベース１９（固定体）上に載置される砥石台１４（可動体）を、トラバースベース１９上にしっかり保持できる。これにより、砥石台１４がＸ軸方向に進み、砥石車１５がワークＷを研削したときに、加工点に生じるワークＷからの反作用力を受けて砥石台１４がトラバースベース１９から浮き上がることを抑制することができる。

また、本実施形態では、本発明の静圧流体案内装置４０が、研削盤１（本発明の工作機械に相当する）に適用されるので、砥石台１４（可動体）の基準面側に設けられる砥石車１５の加工点が変動する虞は低く、高精度な工作物の加工が可能な研削盤１の提供が可能となる。

なお、上記実施形態においては、回転モーメントＭを発生させるため、縦方向における油圧ポケット３５の中心位置が、縦方向における静圧ポケット３４の中心位置よりも上方に位置するよう、油圧ポケット３５が、配置された。しかし、この態様に限らず、縦方向における油圧ポケット３５の中心と縦方向における静圧ポケット３４の中心とを同じ高さに配置してもよい。これによっても、砥石台１４のＺ軸方向（水平方向）の位置を修正する効果は得られる。

＜参考例１＞
次に参考例１について図６に基づき説明する。参考例１では、図６に示すように、第一付勢力Ｆ１の分力成分Ｙａによって砥石台１４が下方に付勢されるように、基準面である一方の縦案内面１６ａａに傾斜つけて形成する。また縦案内面１６ａａに対抗する縦スライド面１４ａａにも縦案内面１６ａａと同じ傾斜つけて形成する。

これにより、自重のみによってトラバースベース１９上に載置される砥石台１４（可動体）の水平スライド面１４ｂ１を、対向する水平案内面１６ｂ上に押圧させて、基準面側の上下方向の案内剛性Ｔを向上させ、基準面側の砥石台１４の浮き上がりを抑制することができる。

＜参考例２＞
次に参考例２について図７に基づき説明する。参考例２では、参考例１に対して第一付勢力Ｆ１の分力成分Ｙａおよび第二付勢力Ｆ２の分力成分Ｙｂによって砥石台１４が下方に付勢されるように、他方の縦案内面１７ａａにも傾斜つけて形成する。また、縦案内面１７ａａに対抗する縦スライド面１４ｂｂにも縦案内面１６ａａと同じ傾斜をつけて形成する。これにより、砥石台１４は、一対の水平スライド面１４ｂ１、１４ｂ２の各水平案内面１６ｂ、１７ｂに対する押圧によって、バランス良く案内剛性Ｔを向上させて砥石台１４の浮き上がりを抑制することができる。

＜変形例３＞
次に、変形例３について図８に基づいて説明する。変形例３では、上記変形例２に対して、ガイド４８を追加した形態となっている。ガイド４８は、トラバースベース１９上に固定されている。図８において、ガイド４８の左右には、縦案内面４８ａ、４８ｂが設けられている。また、縦案内面４８ａ、４８ｂに対向する面には、砥石台１４（可動体）が備えるスライドテーブル２６に設けられた縦スライド面１４ｄ１、１４ｄ２が、それぞれ形成されている。そして、縦スライド面１４ｄ１に、面積Ｓ１の静圧ポケット３４が形成され、縦スライド面１４ｄ２に面積Ｓ２の油圧ポケット３５が形成されている。静圧ポケット３４は、可変絞り２４を介して、油圧ポンプ３３と接続されている。また、油圧ポケット３５は、油圧ポンプ３３と直接接続されている。

静圧ポケット３４に第一流体圧Ｐ１が供給されると、第一付勢圧Ｆ１が砥石車１５側に向かって発生し、砥石台１４（可動体）を付勢する。また、油圧ポケット３５に、油圧ポンプ３３の吐出圧Ｐに近似する第二流体圧Ｐ２が供給されると、第二付勢圧Ｆ２が第一付勢圧Ｆ１と対向する方向に向かって発生し、砥石台１４（可動体）を付勢する。上記以外は、上記実施形態と同様の構成および作用を有している。このような変形例３によっても、上記実施形態と同様の効果が得られる。

なお、上記実施形態においては、静圧ポケット３４、４６の面積Ｓ１と、油圧ポケット３５、４７の面積Ｓ２とは、Ｓ１＞Ｓ２の関係になるよう設定した。しかし、この態様に限らず、Ｓ１＝Ｓ２としてもよい。この場合には、油圧ポケット３５と油圧ポンプ３３との間には、レギュレータを介在させ、油圧ポケット３５、４７に供給する第二流体圧Ｐ２が第一流体圧Ｐ１と等しくなるよう制御すればよい。これによっても、上記実施形態と同様の効果が得られる。

また、上記実施形態においては、静圧ポケット３４と油圧ポンプ３３との間に可変絞り２４を設けた。しかし、この態様に限らず、可変絞り２４を固定絞りに変更してもよい。これによっても相応の効果は期待できる。

また、上記実施形態においては、静圧流体案内装置４０を研削盤に適用した。しかし、これに限らず、静圧流体案内装置４０を、研削盤以外の工作機械に適用してもよい。例えば、旋盤、フライス盤、ボール盤、及びマシニングセンタ等に適用し、それらの工作機械の工具または工作物を片持ちで支持する各可動体を、静圧流体案内装置４０を介して固定体上に支持してもよい。そのとき、可動体においては、基準面側に工具または工作物が配置されるようにすればよい。これによって、可動体の組み付けが短時間で行えるとともに、工作機械を作動させれば、工作精度のよい工作物が得られる。

１・・・研削盤、 １１・・・ベッド、 １２・・・主軸台、 １３・・・心押装置、 １４・・・可動体（砥石台）、 １４ａ１、１４ａ２・・・縦スライド面、 １４ｂ１、１４ｂ２・・・水平スライド面、 １５・・・砥石車、 １６、１７・・・ガイド、 １６ａ、１７ａ・・・縦案内面、 １６ｂ、１７ｂ・・・水平案内面、 １９・・・固定体（トラバースベース）、 ２４・・・可変絞り、 ４０・・・静圧流体案内装置、 ３３・・・流体供給装置（油圧ポンプ）、 ３４、４６・・・静圧ポケット、 ３５、４７・・・油圧ポケット、 ３６・・・水平静圧ポケット、 Ｆ１・・・第一付勢力、 Ｆ２・・・第二付勢力、 Ｐ１・・・第一流体圧、 Ｐ２・・・第二流体圧。

Claims (5)

1. 対向して配置される一対の縦案内面を有する固定体と、
   前記一対の縦案内面にそれぞれ対向する一対の縦スライド面を有する可動体と、
   流体供給装置と、
   前記一対の縦案内面のうち基準面となる一方の縦案内面と対向する一方の縦スライド面に設けられ、前記流体供給装置によって流体が供給され、前記一方の縦案内面と前記一方の縦スライド面との間の隙間の大きさに応じた第一流体圧が作用して前記可動体を他方の縦案内面の方向に第一付勢力で付勢する静圧ポケットと、
   前記一対の縦案内面のうち前記他方の縦案内面と対向する他方の縦スライド面に設けられ、前記流体供給装置によって流体が供給され、前記他方の縦案内面と前記他方の縦スライド面との間の隙間の大きさに応じた第二流体圧が作用し、前記可動体を前記一方の縦案内面の方向に第二付勢力で付勢する油圧ポケットと、
   を備え、
   前記他方の縦案内面と前記他方の縦スライド面との間の前記隙間の変化量に対する前記第二流体圧の変化量は、前記一方の縦案内面と前記一方の縦スライド面との間の前記隙間の変化量に対する前記第一流体圧の変化量よりも小さく、
   前記第一付勢力および前記第二付勢力が水平方向において釣合ったときに、前記基準面である前記一方の縦案内面と前記一方の縦スライド面との間の前記隙間が設定値となり、
   前記固定体は、前記一対の縦案内面の外側に一対の水平案内面を有し、
   前記可動体は、前記一対の水平案内面にそれぞれ対向する一対の水平スライド面を有するとともに、前記一対の縦案内面の内側に前記一対の縦スライド面を有し、
   前記静圧ポケットの縦方向の中心位置は、前記油圧ポケットの縦方向の中心位置よりも低くなるよう設定されている、静圧流体案内装置。
2. 背向して配置される一対の縦案内面を有する固定体と、
   前記一対の縦案内面にそれぞれ対向する一対の縦スライド面を有する可動体と、
   流体供給装置と、
   前記一対の縦案内面のうち基準面となる一方の縦案内面と対向する一方の縦スライド面に設けられ、前記流体供給装置によって流体が供給され、前記一方の縦案内面と前記一方の縦スライド面との間の隙間の大きさに応じた第一流体圧が作用して前記可動体を他方の縦案内面の方向に第一付勢力で付勢する静圧ポケットと、
   前記一対の縦案内面のうち前記他方の縦案内面と対向する他方の縦スライド面に設けられ、前記流体供給装置によって流体が供給され、前記他方の縦案内面と前記他方の縦スライド面との間の隙間の大きさに応じた第二流体圧が作用し、前記可動体を前記一方の縦案内面の方向に第二付勢力で付勢する油圧ポケットと、
   を備え、
   前記他方の縦案内面と前記他方の縦スライド面との間の前記隙間の変化量に対する前記第二流体圧の変化量は、前記一方の縦案内面と前記一方の縦スライド面との間の前記隙間の変化量に対する前記第一流体圧の変化量よりも小さく、
   前記第一付勢力および前記第二付勢力が水平方向において釣合ったときに、前記基準面である前記一方の縦案内面と前記一方の縦スライド面との間の前記隙間が設定値となり、
   前記固定体は、前記一対の縦案内面の外側に一対の水平案内面を有し、
   前記可動体は、前記一対の水平案内面にそれぞれ対向する一対の水平スライド面を有するとともに、前記一対の縦案内面の外側に前記一対の縦スライド面を有し、
   前記静圧ポケットの縦方向の中心位置は、前記油圧ポケットの縦方向の中心位置よりも高くなるよう設定されている、静圧流体案内装置。
3. 前記第一流体圧を受圧する前記静圧ポケットの面積は、前記第二流体圧を受圧する前記油圧ポケットの面積よりも大きく形成され、
   前記第一流体圧は、前記静圧ポケットの面積と前記油圧ポケットの面積との比に応じて、前記第二流体圧よりも小さく設定される請求項１又は２に記載の静圧流体案内装置。
4. 前記第二流体圧は、前記流体供給装置の吐出圧であり、
   前記第一流体圧は、前記流体供給装置から前記静圧ポケットへの供給経路に設けられた絞りを介した流体圧である請求項３に記載の静圧流体案内装置。
5. 工作物を加工する工具を有した工作機械であって、
   前記工作機械には請求項１乃至４の何れか一項に係る静圧流体案内装置が適用され、前記工具または前記工作物は、前記可動体において、前記他方の縦案内面より前記基準面側に設けられる工作機械。

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