JPH01269716A

JPH01269716A - 直線ころがり案内装置における振動減衰装置

Info

Publication number: JPH01269716A
Application number: JP9559888A
Authority: JP
Inventors: Shinji Tanaka; 慎治田中
Original assignee: Hitachi Seiko Ltd
Current assignee: Via Mechanics Ltd
Priority date: 1988-04-20
Filing date: 1988-04-20
Publication date: 1989-10-27
Anticipated expiration: 2012-11-05
Also published as: JP2672564B2

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、転動体と転動体の保持体（以下、両者をまと
めてベアリングと呼ぶ）と、転動体を介して保持体に係
合する軌道とからなる直線ころがり案内装置における振
動減衰装置に関する。

〔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
直線ころがり案内装置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課題〕

しかしながら、たとえば工作機械の１つである研削盤に
直線ころがり案内装置を採用すると次のような問題があ
る。以下、図面により説明する。

第８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
軸方向に摺動自在である。４ａは直線ころがり案内装置
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は直線ころがシ案内装置４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。

上記直線ころがり案内装置４を採用した研削盤の主軸２
とテーブル７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８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、変位は直線ころがシ案内装置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、横軸に加振周波数、縦軸にコンプライア
ンス（ただし、縦軸は対数表示である。）をとると、支
持部８の応答曲線は第４図に２点鎖線で示す応答曲線Ｃ
＆）のようになる。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大きく、支
持部８は加振力に答曲線（ａ）に対応した凹凸が発生す
る。そして、仕上加工によシ平面度を向上させようとす
ると、こんどはすでに発生している表面９の凹凸により
研削抵抗が変動し、この結果砥１石１すなわち支持部８
が加振力を受けることになり、仕上加工をくり返しても
、表面９には数μｍの凹凸が残シ、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、直線ころが
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における振動減衰装置を
提供するにある。

〔課題を解決するための手段〕

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内の転動体と軌道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、本発明の第１の実施例図である第１図な
いし第２図に示すように、ベアリング４ａに固定された
油槽１０と、コラム３に固定されたプレート１１と、ロ
ーラ１２と、油１３からなる振動減衰装置１４を設けた
。なお、油［１０とグレート１１とは、プレート１１の
表面１５と油槽１０の底面１６との間に隙間１７ができ
るように配置される。また、油１３は油面１８が少なく
とも表面１５を越える高さまで油槽１０に入れる。

〔作　　用〕

第５図に示すように、たとえば、プレート１１に矢印で
示す下向きの力を加えるものとする。隙間１７に何もな
ければ、プレート１１は直ちに矢印方向に移動する。し
かしながら、隙間１７には油１３が入っているから、プ
レート１１は油１３を排除しながら沈むことになる。油
１３には粘性があるから、油１３はすぐには移動せず、
プレート１１には粘性抵抗が上向きに働く。すなわち、
上記したプレート１１、油槽１０および油１３からなる
振動減衰装置１４はいわゆるダッシュポットを構成する
。そこで、第１図ないし第２図に示す振動減衰装置１４
を採用した第３図に示す研削盤の等価振動系は、変形の
少々いベツド５を剛体とみなせるから、第６図のように
モデル化できる。

同図において、ＭａはＹ軸方向の振動モードに関する支
持部８０等価質量。同様に、Ｋａは支持部８を一々ばねとみなしたときの等側割性Ｋ　ｂｌ、　Ｋｂ２はこ
ろがり案内装置４のばね定数。Ｃｄは振動減衰装置１４
の粘性抵抗である。

研石１に加わるＹ軸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Ｋｂｔ　ｌ　Ｋ
ｂｚに作用する復元力は振動の変位量に応するものであ
シ、粘性抵抗ｃｄ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。すなわち、第８図に示す研削盤の主
軸２とテーブル６の間に加えた加振力と同一の加振力を
第３図に示す研削盤の主軸２とテーブル６の間に加える
と、支持部８の応答曲線は第４図に実線で示す応答曲線
（ｂ）のように凹凸の少ない曲線となり、表面９は凹凸
の少ない、平面度のすぐれるものとなる。

〔実　施　例〕

以下、本発明の振動減衰装置を適用した研削盤を例（で
とり、図面を用いて説明する。なお、第８図と同じもの
は同一の符号を付しである。

第１図は本発明の第１の実施例を示す振動減衰装置の正
面断面図。第２図は第１図におけるＩ−■断面図。第３
図は第１図ないし第２図に示す振動減衰装置を適用した
研削盤の側面図である。

１０はベアリング４ａに固定された油槽。１１はコラム
３に固定されたプレート。１２はプレート１１に回転自
在に支持されたローラ。ここで、プレート１１の表面１
５と油槽１０の底面１６との隙間１７は５〜５００μｍ
になるようにしである。また、油面１８が少なくとも表
面１５を越える高さまで油１３が油槽１０に充填しであ
る。１９はＯリング。２０はプレート１１に設けられた
穴で、隙間１７と外気とを連通させている。

なお、主軸２とテーブル６との間に加重器を設置して、
第８図に示したものと同一の加振力を加えると、支持部
８の応答曲線は第４図に示す応答曲線（ｂ）のように、
山および谷の傾斜がゆるやかで、しかも山と谷との差が
小さい曲線となる。

以下、動作について説明する。

加工時、砥石１とワーク７との間には砥削抵抗によシ、
主としてＹ軸方向の力が加わる。一般に、砥石１および
ワーク７は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。砥石１に加わる加振力は支持部８に伝わるが、支持
部８には振動減衰装置１４の構成部品であるプレート１
１が固定されているため、支持部８の変位は小さくなる
。

なお、本実施例においては０リング１９を設けであるか
ら、たとえば油１３を隙間１７に満しておき、穴２０が
上側に来るようにすれば、第３図でかっこを付して示す
ように水平方向だけでなく垂直方向あるいは傾きのある
場合にも適用することができる。また、水平方向に使用
する場合には、０リング１９および穴２０はなくてもよ
いことは言うまでもない。さらに、ローラ１２はプレー
ト１１が２軸方向に移動するときに油槽１０を同じくＺ
軸方向に移動させるためのものであるから、他の手段に
変えてもよいし、あるいは第２図に示すように油槽１０
に対してプレート１１をかぶせるように構成すれば、な
くすこともできる。

第７図は第２の実施例を示す正面断面図である。

２１は油槽１０の底面に設けられた環状の凹凸。

２２はプレート１１０表面に設けられた環状の凹凸。こ
こで、凹凸２１と凹凸２２とはＸ、ＹおよびＺ軸の三方
向に隙間１７を持って対向している。

また、油１３は油槽１０の凸面２３を越えるまで充填し
である。以下、動作について説明する。

第２の実施例の場合、隙間１７はＹ軸方向だけでなく、
Ｘ軸およびＺ軸方向にも設けであるから、第１の実施例
で述べたＹ軸方向の加振力だけでなく、Ｘ軸およびＺ軸
方向の加振力も減衰させることができる。なお、本実施
例においても、水平方向に使用する場合には、Ｏリング
１９および穴２０はなくてもよい。また、凹凸２１と凹
凸２２とは環状に限らず碁盤目状に形成してもよい。さ
らに、油槽１０に充填する流体としては油に限らず、他
の液体あるいはコロイド溶液などを用いてもよいし、ま
た、隙間１７は５〜５００ｐｍに限らず、さらに広くす
ることもできる。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明の振動減衰装置をころがり
案内装置を用いる装置に適用すると、加振力に対する変
位を小さくすることができる。従って、たとえば工作機
械の１つである研削盤に適用すると研削面の加工精度を
向上させることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す振動減衰装置の正
面断面図。第２図は第１図における１−ＩＩＩＴ面図。第３図は第１図ないし第２図に示す振動減衰装置を適用
した研削盤の側面図。第４図ないし第６図は本発明の原
理および効果の説明図。第７図は本発明の第２の実施例を示す正面断面図。第８図は従来技術の説明図である。３・・・コラム、　　４・・・直線ころがり案内装置、
４ａ・・・ベアリング、　４ｂ・・・軌道、　１０・・
・油槽、　　１１・・・プレート、　　１２・・・ロー
ラ、１３・・・油、　１４・・・振動減衰装置、　１５
・・・表面、　１６・・・底面、　１７・・・隙間、　
１８・・・油面、　　１９・・・Ｏリング、　　２０・
・・穴、　　２１゜＄１図円表牧Ｈ２

Claims

【特許請求の範囲】１、転動体の保持体と一体に構成される流体槽と、前記
保持体が載置する移動体に載置されるプレートと、流体
槽とプレートとの位置決めの手段とからなり、流体槽の
底面とプレートの表面を隙間を持たせて対向させ、液体
を少なくともプレートの表面を越えるように充填したこ
とを特徴とする直線ころがり案内装置における振動減衰
装置。２、転動体の保持体と一体に構成され底面に凹凸を形成
した流体槽と、前記保持体が載置する移動体に載置され
底面に設けた凹凸に対応する凹凸を表面に形成したプレ
ートと、流体槽とプレートとの位置決め手段とからなり
、両者の凹凸を隙間を持たせて対向させ、隙間に液体を
充填したことを特徴とする直線ころがり案内装置におけ
る振動減衰装置。３、流体槽とプレートとの間にシール部材を配置し、流
体槽の底面とプレートの表面との間に形成した隙間に液
体を充填すると共に、液体の表面を外気に連通させる穴
を液体槽またはプレートに設けたことを特徴とする特許
請求の範囲第１項ないし第２項記載の振動減衰装置。４、流体槽の底面およびプレートの表面に設けた凹凸が
同心円状もしくは碁盤目状に形成されることを特徴とす
る特許請求の範囲第２項記載の振動減衰装置。