JPH01153812A - 直線ころがり案内装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、軌道とベアリングとからなる直線ころがり案
内装置に関する。

〔従来技術〕

たとえば工作機械において、直線方向の案内をする装置
としてすべり案内の代りに軌道とベアリングとからなる
ころがり案内を用いると次のような利点がある。すなわ
ち、摩擦が小さいため駆動モータの容量を小さくするこ
とができ、また、スティックスリップ現象が発生しない
ため、精度の良い位置決めを容易に行なうことができ、
さらに剛性も大きい。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし彦がら、たとえば工作機械の１つである研削盤に
ころがり案内装置を採用すると次のよう々問題がある。

以下、図面により説明する。

第５図は研削盤の側面図を示すもので、１は砥石。２は
砥石１を回転自在に支持する主軸で、コラム３に対しＹ
方向に摺動自在である。４＆はころが妙案自装置４を構
成するベアリングで、コラム３の下部に固定されている
。４ｂはころがり案内装ｆｔ４を構成する軌道で、ベツ
ド５に固定されている。すなわち、コラム３はベツド５
に対し２方向に摺動自在である。６はワーク７を載置す
るテーブルで、Ｘ方向に摺動自在である。

上記ころがり案内装置４を採用した研削盤の主軸２とテ
ーブル６との間に加振器を設置して加振力を加えると、
研削盤の各部は第５図において２点鎖線で示すように変
位する。すなわち、主軸２とコラム３（以下、まとめて
支持部８と呼ぶ）およびベツド５は十分な剛性を持ち、
変位はころがり案内装置４に起因するものであることが
わかる。

さらに、前記加振器の加振周波数を変化させるとき、構
軸に加振周波数、縦軸にコンプライアンス（ただし、縦
軸は対数表示である。）にとると、支持部８の応答曲線
は第４図に２点斜線で示す曲線（ａ）になる。すなわち
、−様な曲線ではなく、傾斜の急な山と谷を持ち、しか
も山と谷の差が犬きく、支持部８は加振力により大きく
変位することがわかる。

加工時、砥石１とワーク７との間には研削抵抗により、
主としてＹ方向の力が加わる。一般に、砥石１およびワ
ーク７け完全に均一なものではないから、前記した力の
大きさは一様ではなく、大きさが変動し、加振力となる
。そこで、上記曲線（ｉで示す特性を持つ研削盤でワー
ク７を加工すると、研削抵抗の変動により、ワーク７の
表面９には曲線（ａ）に対応した凹凸が発生する。上記
した凹凸の差をなくシ、表面９の平面度を向上させるだ
めに仕上加工をしても、表面９にできた凹凸により砥石
１に加わる研削抵抗が変動し、砥石１には加振力が加わ
ることになる。このため、仕上加工をくり返しても、表
面９には数μｍの凹凸が残り、平面度を向上させること
ができないという問題点があった。

本発明の目的は、上記した問題点を解決し、ころがり案
内装置４の長所を損わず、しかも加振力による変位が少
ない直線ころがり案内装置を提供するにある。

〔問題点を解決するだめの手段〕

本発明者は、上記した加振力による支持部８の変位の原
因が、ベアリング４ａ内のボールと軌道４ｂとの間にで
きる油膜の厚さがないか、あっても僅かであることによ
るものであることをつきとめた。そこで、上記の目的を
達成するため、本発明の一実施例図である第１図に示す
ように、ベアリング１０ａに永久磁石１１を載置すると
共に、軌道１０ｂに流体槽１２を設け、ベアリング１０
ａの表面１３と流体槽１２の内面１４との間に５μｍ〜
１間程度の隙間１５を持たせて対向させ、持たせて配置
され、同図に点線で示す磁気回路を形成する。

〔作　　用〕

第１図において、ベアリング１０ａに矢印で示す下向き
の力を加えるものとする。隙間１５に何もなければ、ベ
アリング１０ａ内部のボールが弾性変形し、ベアリング
１０ａは下方に移動する。゛しかしながら、隙間１５に
は磁性流体１６が入っているから、ベアリング１０ａは
磁性流体１６を排除しながら沈むことになる。磁性流体
１６には粘性があるから、磁性流体１６はすぐには移動
せず、ベアリング１０ａには粘性抵抗が上向きに働く。

すなわち、上記したベアリング１０ａ１流体槽１２、お
よび磁性流体１６からなる撮動減衰装置１７は、いわゆ
るダッシュポットを構成する。

イ２ドニ ベツド５の変形は少なく、剛接とみなせるから、第２図
の等価蚕動系をモデル化すると第３図に示すものとなる
。同図において、Ｍ８ＶｉＹ方向の振動モードに関する
支持部８の等価質量。同様に、Ｋｌは支持部８をばねと
みなしたときの等何割性。

Ｋｂはころがり軸受４のばね定数。Ｃ衾は振動減衰装置
１３の粘性抵抗である。

加工時、砥石１に加わるＹ方向の加振力は支持部８に伝
わる。しかしながら、前記加振力に対し、ばねＫｂに作
用する復元力は振動の変位量に応ずす るものであシ、粘性抵抗Ｃ−＆は振動の変位の速度に応
するものであって、力の位相が９０度ずれるため、振動
の減衰効果が得られることになる。ここて、流体が磁性
流体１６であるから、永久磁石１１による磁場の大きさ
を変えることにより、粘性抵抗Ｃ＃を磁場のない時に示
す固有の粘性抵抗と、それよりも大きい磁場のある時の
見掛けの粘性抵抗との間で任意に調整することができる
。そこて、前記した第４図の曲線（ａ）を求めたときと
同一の加振力を主軸２に加え、第２図における砥石１の
振動がもつとも小さくなる粘性抵抗Ｃ−ｈを選定すると
、支持部８の応答曲線は同図（ｂ）で示す曲線となる。

すなわち、曲線（ｂ）は曲線（ａ）にくらべて凹凸の少
ない曲線となり、加工後の表面９は平面度のすぐれたも
のとなる。

〔実　施　例〕

なお、第５図と同じものは同一の符号を付しである。

１０ａはベアリング。１０ｂは軌道。１１はベアリング
１０ａに載置された永久磁石で、点線で示す磁気回路を
構成するように、それぞれのＮ極とＳ櫃を交互に所定の
間隔を持たせて配置する。

１２は軌道１０ｂＫ設けられた流体槽。１６は磁性流体
で、ベアリング１０ａの表面１３と、流体槽１２の内面
１４との隙間１５に充填でれている。

また、１８はベアリング１０ａに設けられた複数の細径
の穴で、表面１３と外気側の側面１９とを連通させてい
る。さらに、永久磁石１１が作る磁界は、磁性流体１６
の見掛けの粘性抵抗ｃｄが砥石１の摂動をもつとも小さ
くする値にしである。

以下、動作について説明する。

加工時、砥石１には大きさの変動する力、すなわち加振
力が主としてＸ方向に加わる。前記加振力は支持部８に
伝わるが、振動減衰装置１７により支持部８の変位は小
さくなる。

また、本実施例においては穴１８により支持部８の２方
向の移動を円滑にすることができる。すなわち、隙間１
５が狭く、表面１３が内面１４に対して傾いている状態
で支持部８を２方向に移動きせると、いわゆる流体のく
ざび作用によって支持部８に対し上向きの力が発生し、
移動が円滑に行なわれない。しかしながら、本実施例に
おいては、穴１８により磁性流体１６に発生する圧力を
逃がすことができるから、流体のくさび作用はほとんど
発生せず、支持部８をＺ方向に円滑に移動させることが
できる。

さらに、永久磁石１１はベアリング１０ａの側面１９に
も配置されているから、Ｘ方向だけでなく、Ｘ方向の加
振力に対しても減衰効果がある。

なお、本実施例においては、永久磁石１１を磁性流体１
６に対して垂直方向に配置したが、平行に配置してもよ
いことは言うまでもない。また、ベアリング１０ａおよ
び軌道１０ｂは強磁性体に限らず、非磁性体で構成して
もよい。

付加される加振力を減衰させることができるから、加振
力に対して変位の小さい装置とすることができ、加工精
度を向上きせることかできる。さらに、表面１３と内面
１４とは接触していないから、摩擦抵抗はほとんどなく
、ころがり案内の長所を損うことがないという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第２図は本発明の一実施例図。第３図ない
し第４図は本発明の説明図。第５図は従グ、　　４ｂ　
、１０ｂ・・・軌道、　　１１・・・永久磁石、１２・
・・流体槽、　　１３・・・表面、　　１４・・・内面
、１５・・・隙間、　１６・・・磁性流体１７・・・撮
動減衰装置。 、・′−〜′ 叉−ン′ 周襄俣１−ＩＺ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、軌道とベアリングからなる直線ころがり案内装置に
   おいて、磁石を載置したベアリングと、流体槽を持つ軌
   道と、ベア リングの表面と流体槽の内面とを隙間を持たせて対向さ
   せ、前記隙間に磁性流体を充填したことを特徴とする直
   線ころがり案内装置。