JPH109267A

JPH109267A - キャリッジが流れの低減のために輪郭レールに形状適合する、モジュラ式油圧ベアリング

Info

Publication number: JPH109267A
Application number: JP9071252A
Authority: JP
Inventors: Alexander H Slocum; スローカム，アレキサンダー・エイチ; Nathan R Kane; ナザーン・アール・ケイン
Original assignee: AESOP Inc
Current assignee: AESOP Inc
Priority date: 1996-03-27
Filing date: 1997-03-25
Publication date: 1998-01-13
Also published as: EP0798478A3; CN1169513A; KR970066131A; EP0798478A2; CN1067148C

Abstract

(57)【要約】【課題】精密機械ツール等で使用するためのモシ゛ュラ式油圧
ヘ゛アリンク゛を提供する。【解決手段】前記ヘ゛アリンク゛をモシ゛ュラ式ヘ゛アリンク゛・キャリッシ゛に
ホ゛ルト止めすることにより負荷が支持され、キャリッシ゛が、油
圧ヘ゛アリンク゛・ホ゜ケットにより前記レールと物理接触することを免
れる。前記レールは２つの側部、及び油圧ヘ゛アリンク゛・ホ゜ケットが
ぶつかる負荷伝達表面を形成する側部ごとの２つ以上の
表面を有し、前記レールの負荷伝達表面はその間に精密で
滑らかな連続曲面を有し、キャリッシ゛が油圧ヘ゛アリンク゛・ホ゜ケット
を含む嵌合表面を有するよう形成され、油圧ヘ゛アリンク゛・ホ゜
ケットの間にも滑らかな連続表面を有し、キャリッシ゛が油圧ヘ゛ア
リンク゛動作に適する隙間でレール上に適合できる。しかし、
隣接する負荷伝達油圧ヘ゛アリンク゛・ホ゜ケットの組の間から大気
に直接漏出する流れがないので、漏出が低減され、前記
レールが精密な輪郭研削により形成され、キャリッシ゛は、フ゛ローチ
ンク゛、複製、ワイヤEDM、分割等により輪郭研削されるもの
となるよう形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、精密機械ツール等
に使用するモジュラ式の油圧、または空気圧ベアリング
に関する。この場合、直線運動のための同様のモジュラ
式回転要素ベアリングに対してボルト同士の互換性を有
するモジュラ式ベアリングを製造することは重要であ
る。

【０００２】

【従来の技術】油圧ベアリングは、機械ツール業界で
は、最も精密な動作をし、最も寿命の長いものとしてよ
く知られている。より高い品質の部品を製造するための
今まで以上の高い精度の要求、及び機械ベアリング上の
全体累積行程を増大させる、より高い生産精度に対する
要求があるため、機械ツール業界で普通に市販されてい
る、人気のあるモジュラ式回転要素直線ベアリングの代
替物に対する要望がある。

【０００３】回転要素直線運動ベアリングの１つの特徴
は、それらの比較的小さな輪郭である。他の特徴は使い
易さであり、機械ツールを造る者は、箱からそのベアリ
ングを取り出し、それをボルトでとめるだけである。欲
しいモジュラを注文できてそれを簡単にカスタマイズで
きる今日では、既存のモジュラ式回転要素直線ベアリン
グに対しボルト同士の互換性を有するように製造できる
モジュラ式油圧ベアリングを有することは非常に価値あ
ることである。

【０００４】現在、非常に多くの油圧ベアリングを入手
可能である。それは全て、例えばA.H.SlocumのPrecisio
n Machine Design（1992年、アメリカ合衆国ニュージャ
ージー州、Prentice Hall発行）に記されているような
流れ（補償）を制限する手段を必要とする。例えば、オ
リフィス補償型油圧ベアリングは、当業界ではよく知ら
れている。本発明と同じ出願人の米国特許第5,104,237
号に記載されているような、より最近の自己補償型油圧
ベアリングは、入手可能になってきており、ベアリング
の製造と実装を一層経済的かつ効果的に行うことができ
る。

【０００５】しかし、油圧ベアリング技法を、既存のモ
ジュラ式回転要素ベアリングに使用する基本的な輪郭レ
ールの形に適用すると、使用可能な表面領域が小さいこ
とから、適当な負荷容量と剛性特性を得るためには3.0
×10⁶ないし1.0×10⁷Ｎ／ｍ²（30ないし100bar）の範囲
の高圧が必要とされる。更に、ベアリング・キャリッジ
を支持するのに必要な４つの油圧ベアリング・ポケット
のそれぞれの周囲が、通常ドレインに対して開放され大
気に通じているという事実が、流れの速度を非常に速く
する。流れの速度を低減させることは、そのことがより
効果的で低コストの濾過を実現し、排水システムのコス
トを低減させるため、非常に好ましい。更に、流れの速
度を低減させることは、比例してポンプの力を低減さ
せ、このことは低コストでよりコンパクトなポンプ・シ
ステムの実現、及びベアリング流体における熱生成を抑
え、それによって熱によるエラーが減少することを含む
主な利点を有する。

【０００６】ベアリング・ポケットから大気への排水を
抑止する耐久性のある手段を提供するために、隣接する
負荷ベアリング表面の間の大きな円形を使用して、滑ら
かな輪郭を提供することは非常に好ましい。輪郭レール
を備える従来技術の一設計、米国特許第4,978,233号に
おいては、輪郭レールの全てが鋭い端を備えているもの
として開示されている。鋭い端、及び／または非常に小
さな円形は、鋭い端がダメージ及び浸食を受けやすく、
形成ツール上で鋭い端が摩滅するために製造誤差も生じ
やすくなるので、隣接するベアリング・ポケットの間の
流れをシールするのにはあまり好ましくない。また、油
圧剛性を達成するために、負荷ベアリング表面のそれぞ
れに、自身の個別圧力補償手段を備えた少なくとも１つ
の個別流体ポケットがなければならないことにも注意す
べきである。従来技術の一実施例の米国特許第4,978,23
3号においては、個別の負荷ベアリング・ポケットが提
供されてさえおらず、従って個別の補償は不可能であ
る。別の実施例では、絞り穴を使用して提供された補償
手段は、この開示されたベアリングが一旦組み立てられ
ると、絞り穴の抵抗を調整する手段がなく、示された絞
り穴のようなものは、開示されたベアリング挿入が組立
前に形成された場合に変形を受けやすいので、とても実
用化できるものではない。

【０００７】これらの欠点のために、従来技術の油圧モ
ジュラ式直線運動ベアリングは満足に実施されることが
なく、従って経済的に実行可能なものではないと思われ
る。

【０００８】しかし、本発明は、流れの漏出を半分に削
減し、オリフィス補償型、自己補償型、または他のタイ
プの油圧ベアリングが容易にモジュラ式に製造され、か
つ、直線運動ベアリング・レール・アプリケーション等
で使用可能なモジュラ式回転要素ベアリングと互換性を
有するよう製造されるようにベアリング・レールと嵌合
キャリッジの製造を容易に行うことができる、耐久性の
ある手段を提供する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、モジュラ式回転要素直線運動ベアリングとボルト同
士の互換性を維持しつつ、最小限の漏出で油圧ベアリン
グ・キャリッジの支持が可能なモジュラ式直線運動ベア
リング・レールの新規で改良された設計を提供すること
である。

【００１０】更なる目的は、漏出を持続的に最小化し、
それによって必要なポンプの力を最小化するため、キャ
リッジ・ベアリング表面の輪郭が滑らかであり、隣接す
るベアリング・ポケットの間で連続している場合に、油
圧ベアリングによってその案内ベアリング・レールに対
して支持されるモジュラ式直線運動ベアリング・キャリ
ッジの新規で改良された設計を提供することである。

【００１１】更なる目的は、モジュラ式直線運動ベアリ
ング・キャリッジが、ベアリング・ポケット間の領域か
ら外部漏出を除去するために、隣接するベアリング・ポ
ケットの間で保持される連続したベアリングの隙間でキ
ャップ嵌合ベアリング・レールの周りに組み立てられる
ように、２つの嵌合可能な半分の部分に正確に研削され
うるモジュラ式直線運動ベアリング・キャリッジの新規
な設計を提供することである。

【００１２】他の目的及び更なる目的は、以下で詳細に
説明され、特許請求の範囲において、より完全に記載さ
れる。

【００１３】

【課題を解決するための手段】要するに、本発明は、負
荷が、モジュラ式油圧ベアリングを長いベアリング・レ
ールに載ったモジュラ式ベアリング・キャリッジにボル
ト止めすることによって支持される場合、キャリッジ
が、キャリッジに形成された油圧ベアリング・ポケット
によってベアリング・レールと物理的に接触することを
抑止されている場合、及びベアリング・レールが２つの
側部と、油圧ベアリング・ポケットがぶつかる負荷伝達
表面を形成する側部ごとに２つ以上の表面を有する場合
の、精密機械ツール等で使用するモジュラ式油圧ベアリ
ングに関連している。更に、キャリッジが、油圧ベアリ
ング・ポケットを含む嵌合表面で形成され、油圧ベアリ
ング・ポケット間に滑らかな連続表面をも有するよう
に、また、キャリッジがレール上に油圧ベアリング動作
に適した隙間で適合されるように、ベアリング・レール
負荷伝達表面が、それらの間の精密に滑らかな連続曲面
を有するが、隣接する負荷伝達油圧ベアリング・ポケッ
トの組の間から大気に直接漏出する流れがないため、漏
出の流れが非常に低減されている場合、及びレールが正
確に輪郭研削(profile grinding)されることによって形
成され、キャリッジが、例えばそれが輪郭研削されるも
のとなるように、ブローチング(broaching)、複製(repl
ication)、ワイヤEDM、または分割によって形成される
場合の、精密機械ツール等で使用するモジュラ式油圧ベ
アリングに関連している。

【００１４】本発明では、正確な形状適合キャリッジ
が、端から端まで正確な輪郭で制御された隙間でレール
上に適合するように、負荷ベアリングと負荷ベアリング
部分の間の曲面部分である表面の端から端まで正確な輪
郭で直線運動ベアリング・レールを製造するために、近
代製造技法からの利点が活用され、それによって、隣接
する油圧ポケットがもはやレール上の負荷ベアリング表
面とキャリッジ内の間で以前必要とされた研削リリーフ
溝により形成されるドレインによって分割されることは
ないので、油圧支持ポケットから大気までの漏出経路の
数が制限される。

【００１５】好適かつ最良の実施例及び技法が以降で説
明される。本発明が添付の図面に関連してここで説明さ
れる。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明は、前にも説明したよう
に、油圧（または、両方とも外部の圧縮された流れに依
存するために、ここで交換可能に使用される空気圧）ベ
アリングを使用して、ベアリング・レールに対するキャ
リッジの相対的な位置を確立することによって、その目
的を達成するものである。ここで重要なことは流れを最
小化することであり、それによってまた流体源によって
必要とされるポンプの力を最小限にする。

【００１７】このことは、本発明に従い、隣接する油圧
ベアリング・ポケットの対がお互いに予め負荷がかけら
れているが、適切な漏出経路距離で分離されている場合
に、あるポケットが近隣のポケットから漏出する流れに
抗するシールとして作用し、油圧ベアリング・ポケット
からの流体の流れの大部分がこうして１つの端だけに沿
って発生することを認識することによって達成される。
このように、主として１つの端の隙間が負荷によって調
整され、従ってこの負荷が、当業者に周知のWheatstone
Bridgeの回路と同様の流体回路の動作によって、油圧
のバランスをとるよう作用する。発明者によって上記で
参照されたテキストブックについて詳細に説明する。

【００１８】図１は、本発明の背中合わせの実施例を等
角図で示し、図２は断面図で示したものであり、矢印は
キャリッジ上の油圧負荷の方向を示している。この特定
の実施例に関して背中合わせの構成で（当業者には認識
可能なものとして）配置された４つの負荷ベアリング表
面を有するモジュラ式ベアリング・レール１は、機械ツ
ールのベッドにボルト止めすることができる11のような
カウンタボア・ボルト穴を有している。レールは精密な
底部表面23と精密な側部端24a、及び24bを有している。
油圧ベアリングに使用される本発明のレールと他のベア
リング・レールにおける特徴の大きな差異は、レール上
の領域330b、331b、332b、333b、334b、及び335bからな
る正確な曲線の表面を形成する高精度の輪郭である。こ
れらの領域は、レールの反対側の表面330a、331a、332
a、333a、334a、及び335aの特徴を精密かつ正確に反映
したものである。表面の輪郭研削によって高レベルの精
度が得られる。レールの上部、及びキャリッジの内側表
面の間の領域36が、ドレインとして作用するのに十分な
隙間を有していなければならないことに注意すべきであ
る。レール１に載るキャリッジ２は、機械ツール構造が
ボルト止めされることを可能にする10のようなねじ穴を
有する。キャリッジはまた、マニフォールド３をも有
し、それによって後述するように油圧流体が分配され、
また単一の流体圧入り口ポート40が内部分配に使用され
うる。

【００１９】等角図を示す図１、及び断面図を示す図２
において、キャリッジ２は、対応するレール・ベアリン
グ表面335a、334a、333a、332a、331a、330a、及び24a
から油圧ベアリングに関し公称として使用される距離だ
け隔置されたベアリング表面35a、34a、33a、32a、31
a、30a、及び29aを含み、同様にキャリッジ２は、対応
するレール・ベアリング表面335b、334b、333b、332b、
331b、330b、及び24bから油圧ベアリングに関し公称と
して使用される距離だけ隔置されたベアリング表面35
b、34b、33b、32b、31b、30b、及び29bを含み、前記距
離は、空気ベアリングに関しては５マイクロメータ、粘
性油圧ベアリングでは50マイクロメータ程度のものでよ
い。

【００２０】システムの設計をより詳細に考えるため
に、図３では、油圧負荷の方向を示す矢印を用い、図２
と同様のシステムの断面図を示している。図３では、既
存のモジュラ式回転構成要素ベアリング・レールと互換
性のある基部23を有するレールが形成され、カウンタボ
ア・ボルト穴11を使用するなどしてそのレールを機械の
基部に取り付ける。しかし、負荷容量を増大させるため
の、より大きな油圧ベアリング領域を与えるために、効
果的にベアリングの基部の幅を増大させる垂直表面71a
及び71bと水平表面70a及び70bによって定義される突出
ステップが提供される。このことにより、キャリッジ２
は、より大きなベアリング領域35a、34a、33a、32a、31
a、30a、29a、35b、34b、33b、32b、31b、30b、及び29b
を有することができる。

【００２１】キャリッジ２は、ブローチング、またはワ
イヤ放電加工機によって、１片のキャストまたは３Ｄプ
リントされたキャリッジに形成される。いくつかの場合
では、１片のキャストまたは３Ｄプリントされたキャリ
ッジ上の内部ベアリング表面をミリングまたは研削する
ことによって、望ましい精度が達成される。しかし、代
替案が、図４に示すキャリッジのように形成される。こ
のキャリッジは、接着された２片2a及び2bで形成され、
この２片は接着前に個別に研削された輪郭で、その後低
温ろう付け、ボルト止め、または高強度エポキシと併せ
て行うボルト止めのような精密接着手段を使用して、一
緒に接着される。図５はその１片2bを示している。接着
された部品2aと2bを含む図４のキャリッジは、油圧ベア
リング表面35b、34b、33b、32b、31b、30b、及び29bに
対して予め負荷がかけられている同じ油圧負荷伝達表面
35a、34a、33a、32a、31a、30a、及び29aを有してい
る。レール１は依然、11のような取り付けボルト穴、底
部基準端23、及び側部端24aと24bを有している。キャリ
ッジ片2a及び2bは依然、10のような取り付けのためのね
じ穴を有している。キャリッジ片2aは、精密な凸状嵌合
表面50aを有し、嵌合するキャリッジ片2bは精密な凹状
嵌合表面50bを有する。図５に示すように、精密な嵌合
表面と精密なベアリング表面を含む、ベアリング・キャ
リッジ片2b（及びその嵌合2a）の側部表面全体は、輪郭
研削された単一のホイールによって形成されうる。従っ
て、キャリッジ片は、非常に低価格かつ、高い精度で形
成されうる。この２片の実施例もまた、接着の前、様々
な機械的方法による形成の前、または精密機械製造にお
ける技術者によく知られた様々な表面コーティング方法
の前に、簡単に油圧ベアリング表面を使用できる。

【００２２】本発明のシステムの油圧機能を示すため
に、最初に図６、７、及び８に示すような自己補償型油
圧ベアリングを考える。図６では、レール１は、ポンプ
100から供給線101を介して自己補償ユニット99aと99bに
流体を分配する端部に取り付けられたマニフォールド３
を備える形状適合キャリッジ２を有している。キャリッ
ジ２は、油圧ベアリング表面35a、34a、33a、32a、31
a、30a、29a、35b、34b、33b、32b、31b、30b、及び29b
を有している。図７は、キャリッジ２の一方の側部の輪
郭油圧ベアリング表面35a、34a、33a、32a、31a、30a、
及び29aの開放面図である。図８は、キャリッジ２の他
方の側部の輪郭油圧ベアリング表面35b、34b、33b、32
b、31b、30b、及び29bの開放面図である。ポンプ100か
らの与圧流体は、供給線101を介し、供給穴92a、92bを
通って圧力供給溝91a、91bに配送される。圧力供給溝91
a、91b、収集溝93a、95a、93b、95b、及びベアリング・
ポケット溝231a、233a、231b、233bは通常、少なくとも
公称のベアリングの隙間の10倍の深さを有し、そこを横
断する滴の圧力を最小化する。キャリッジ表面32a及び3
2bがレールに近接して適合するため、本発明の第１の漏
出流体節約機能が提供され、それによってキャリッジの
一方の側部にある圧力供給溝が共通中央部を共有するこ
とができる。従来のベアリングとキャリッジを自己補償
型油圧ベアリングに適合させると、キャリッジ上の領域
32a、32bが研削リリーフになり、従って流体ドレインと
して機能し、圧力供給溝からの漏出流体が約30％増加す
る。当業者に周知のように、自己補償型ベアリングの設
計は他にあり、それらはここで使用でき、また更に近接
して適合する領域32a、32bのために減少した漏出流体に
よって利益を享受することができる。

【００２３】圧力供給溝91a、91bからの流体は制限を受
けて流れ、即ち自己補償型の性質としてキャリッジとレ
ールの間の隙間によって制御され、ベアリング・キャリ
ッジ表面を横断して図７のキャリッジの一方の側部の収
集溝93aと95aに達し、図８のキャリッジの他方の側部の
収集溝93bと95bに達する。次に、流体はそれぞれ収集穴
94aと96aに入り、更にそれぞれ収集穴94bと96bに入る。
流体は次に、それぞれ流体通路103と104によって、対向
するベアリング・ポケット穴98bと97bに接続され、それ
ぞれ流体通路102と105によって、対向するベアリング・
ポケット穴98aと97aに接続される。流体は次に、ベアリ
ング・ポケット溝231b、233b、231a、及び233aに入る。
ベアリング・ポケット溝231a、233a、231b、及び233bの
外周の中に、それぞれ表面31a、33a、31b、及び33bの隣
接するベアリング・ランドと共面の精密な表面である中
央減衰ランド131a、133a、131b、及び133bがそれぞれあ
ることが観察されるべきで、結果的にベアリング・キャ
リッジに追加のスクイズ・フィルム減衰が提供される。

【００２４】更に、本発明に従う漏出流の低減を説明す
るために、キャリッジの「a」側について考える。ベア
リング・ポケット溝231aと233aが、主として周囲表面29
a、30a、34a、及び35aによって形成されるランドを介す
る大気への主漏出経路を有している。ベアリング・ポケ
ット溝231aと233aは、中央表面32aが周辺表面29a、30
a、34a、及び35aの抵抗に対して相対的に高い抵抗の領
域として作用するのに十分な広さであるため、その間で
実質的な「混線」を生じることがない。中央領域32aが
研削リリーフになる従来技術の設計に比べて、本発明
の、ベアリング・ポケット溝から大気への漏出流は、約
40％低減される。

【００２５】中央領域32aと32bに研削リリーフ・ドレイ
ンを有する従来技術の設計に比べて、本発明の２つの流
れを低減させる特徴は、ベアリング流の速度を全体で約
60ないし70％低減させる。ポンプの力が直接ポンプの流
速に比例するので、所与の供給圧力での動作時に、流速
の60ないし70％の低減が必要なポンプの力を同じ量だけ
低減させる。ポンプの力の低減は、機械ツール・アプリ
ケーションにとっていくつかの重要な利点を提供する。
その利点は、より低いコストでよりコンパクトなポンプ
・システム、より小さな配管、より低コストでより効率
的な濾過システム、及び熱によるエラーを低減するため
のベアリング流体内での熱の発生の抑止を含む。一方、
本発明の負荷容量、及び剛性は、当業者に周知の標準抵
抗回路分析によって判定されるほどに、わずかに影響す
るだけである。

【００２６】いくつかの自己補償型の実施例では、形状
適合中央表面32aと32bの長さの一部（長さ全体に及ぶわ
けではない）にわたり部分中央ドレイン溝を有すること
が有利なことがある。図９及び10は、キャリッジ２の輪
郭油圧ベアリング表面を示す開放面図であり、特にベア
リング・ポケット溝231a、233a、231b、及び233bの間の
領域のいくつかの間の、表面32aと32bの長さの一部にわ
たってある、部分ドレイン溝80aと80bが含まれている。
中央ドレイン溝がキャリッジの長さ全体に延びる従来技
術の設計とは異なり、本発明の部分中央ドレイン溝の長
さは設計変更が可能であり、負荷容量やポンプの力のよ
うな望ましいベアリング特性の最適化に使用されうる。
更に、従来技術の設計とは異なり、部分中央ドレイン溝
は、供給溝の端から端にわたって延びることはなく、従
って、本発明の流れ節約中央供給溝の設計が実現され
る。部分中央ドレイン機能を有する１つの理由は、いく
つかの設計に関して、レールがかなり弾性的にゆがむと
いうことであり、これは周辺領域34a、35a、34b、及び3
5bにおける隙間を大きく広げ、それによって圧力補償効
果を低減させる。レールの歪みによる逆効果は、部分中
央ドレイン溝80a、80bで、圧力補償がベアリング・ポケ
ット溝の中央に対面する端に沿って生じることによって
いくらか緩和され、レールの歪みの発生が減少する。

【００２７】しかし、本発明は自己補償型ベアリングに
制限されるものではない。図11では、本発明の形状適合
キャリッジ２'にレール１'を組み込んだ、固定補償を有
するベアリングの断面を示している。図12は、キャリッ
ジ２'の一方の側部の上の、輪郭油圧ベアリング表面35
a'、34a'、33a'、32a'、31a'、30a'、及び29a'の開放面
図を示している。図13は、キャリッジ２'の他方の側部
の上の、輪郭油圧ベアリング表面35b'、34b'、33b'、32
b'、31b'、30b'、及び29b'の開放面図を示している。図
11、12、及び13に示すように、ポンプ100'は、流体抵抗
51、53、54、及び56を通過し、次にそれぞれベアリング
・ポケット穴61、63、64、及び66を通過し、レール１'
上に載るキャリッジ２'上に配置されたベアリング・ポ
ケット溝231a'、233a'、233b'、及び231b'にそれぞれ達
する流体を供給する。ベアリング・ポケット溝は通常、
公称のベアリングの隙間の少なくとも10倍の深さを有
し、そこを横断する滴の圧力を最小化する。流体抵抗の
実際の位置は、勿論使用する絞り装置のタイプに従って
最適化される。ベアリング・ポケット溝231a'、233a'、
231b'、及び233b'の外周の中に、それぞれ表面31a'、33
a'、31b'、及び33b'の隣接するベアリング・ランドと共
面の精密な表面である中央減衰ランド131a'、133a'、13
1b'、及び133b'がそれぞれあることが観察されるべき
で、結果的にベアリング・キャリッジに追加のスクイズ
・フィルム減衰が提供される。

【００２８】前述した自己補償型システムと同様にし
て、例えば、「a」側を考えると、ベアリング・ポケッ
ト溝231a'と233a'は、中央表面32a'が周辺表面29a'、30
a'、34a'、及び35a'の抵抗に対して相対的に高い抵抗の
領域として作用するのに十分な広さであるため、その間
で実質的な「混線」を生じることがない。従って、本発
明は、同時にベアリングの負荷容量と剛性に、当業者に
周知の標準抵抗回路分析によって判定されるほどの、わ
ずかな影響しか与えずに、必要となる流れとポンプの力
を実質的に小さくする。本発明はまた、効果的な動作に
必要な小さな隙間を有するモジュラ式油圧ベアリングを
経済的に製造する手段を提供する。

【００２９】いくつかの固定補償型の実施例では、形状
適合中央表面32a'と32b'の長さの一部（長さ全体に及ぶ
わけではない）にわたり部分中央ドレイン溝を有するこ
とが有利なことがある。図14及び15は、キャリッジ２'
の輪郭油圧ベアリング表面を示す開放面図であり、表面
32a'と32b'の長さの一部にわたってある、部分ドレイン
溝80a'と80b'が含まれている。中央ドレイン溝がキャリ
ッジの長さ全体に延びる従来技術の設計とは異なり、本
発明の部分中央ドレイン溝の長さは設計変更が可能であ
り、負荷容量やポンプの力のような望ましいベアリング
特性の最適化に使用されうる。いくつかの自己補償型シ
ステムと同様、部分中央ドレイン機能を有する１つの理
由は、いくつかの設計に関して、レールがかなり弾性的
にゆがむということであり、これは周辺領域34a'、35
a'、34b'、及び35b'における隙間を大きく広げ、それに
よって圧力補償効果を低減させる。レールの歪みによる
逆効果は、部分中央ドレイン溝80a'、80b'で、圧力補償
がベアリング・ポケット溝の中央に対面する端に沿って
生じることによっていくらか緩和され、レールの歪みの
発生が減少する。

【００３０】更に、ベアリング表面を背中合わせに配置
する構成に加えて、ベアリング表面を対向配置で構成す
ることができる。図16は、本発明の対向実施例を（当業
者に認識されるものとして）示しており、矢印はキャリ
ッジ上で作用する油圧負荷の方向を示し、ここでレール
1cもまた11cのような取り付けボルト穴を含み、キャリ
ッジ2cは、前節で詳述したように、漏出流を最小化する
ように近接した形状適合でレール1c上に載っている。キ
ャリッジ2cはまた、10cのような取り付けのためのねじ
穴も含んでいる。ベアリング表面116aと116b上の油圧負
荷は、キャリッジ2cに作用する下向きの力に抵抗し、ベ
アリング表面117aと117b上の油圧負荷は、キャリッジ2c
に作用する上向きの力に抵抗する。

【００３１】全体のベアリングのサイズを大きくするこ
となく、より大きい負荷伝達領域を達成し、即ちより大
きなベアリング負荷容量を達成するために、本発明の実
施例を複数組み合わせることが望ましい場合がある。６
つの負荷ベアリングの共面表面を含む、本発明の実施例
を複数組み合わせたものが図17に示されており、矢印は
キャリッジ上で作用する油圧負荷の方向を示す。実施例
は、取り付けのためのボルト穴11dを有するレール1d、
取り付けのためのねじ穴10dを有する、流れを低減する
ための形状適合キャリッジ2dを含む。図17の実施例に関
し、キャリッジ上で下に押す力は、４つの表面110a、11
2a、110b、及び112b上に作用する油圧負荷と反対に作用
し、キャリッジ上で上に引っ張る力は、２つの表面111
a、及び111b上に作用する油圧負荷と反対に作用するこ
とに注意が必要である。図18は、取り付けのためのボル
ト穴11eを有するレール1e、取り付けのためのねじ穴10e
を有する、流れを低減するための形状適合キャリッジ2e
を含む。図18の実施例に関し、キャリッジ上で下に押す
力は、２つの表面114a、及び114b上に作用する油圧負荷
と反対に作用し、キャリッジ上で上に引っ張る力は、４
つの表面113a、115a、113b、及び115b上に作用する油圧
負荷と反対に作用することに注意が必要である。

【００３２】全てのケースにおいて、「a」側の表面は
一方向の横の負荷に抵抗し、「b」側の力は他方向の横
の負荷に抵抗する。キャリッジ表面を指す矢印がある線
は、そのキャリッジ上に作用する油圧負荷の方向を示
す。

【００３３】細かな粒子の濾過が困難な場合、油圧負荷
伝達容量の全体の損失を生じることなく、ベアリング・
ポケットに蓄積する可能性のある汚れた粒子を洗い流す
ための、洗浄手段が提供される。この洗浄手段は、キャ
リッジがそのテーパまたはネックの上を移動する時に、
ベアリングの隙間がキャリッジの長さの一部にわたって
ざっと２倍にされて、テーパまたはネックと重なるポケ
ット内に詰まった粒子を脱出させるように、レールの局
部テーパまたはネックを、ベアリングの隙間とおよそ等
しい最大深さを有するよう研削することによって達成さ
れる。

【００３４】レールの小さなテーパまたはネックを研削
することは、輪郭研削技法を使えば単純で低コストであ
るため、ここで説明した洗浄手段は、本発明の形状適合
キャリッジでの使用に非常に適している。洗浄手段を実
装するために、油圧機械ツールの軸が移動の一端または
両端でいくらかの追加的移動を行うよう設計され、そこ
で洗浄が行われる。図19は、洗浄手段の実施例を示して
おり、11のような取り付け穴を有し、端部にテーパ202
を、更に中間部にネック203を有したレール１を示し、
後者の２つの特徴は、説明の目的のためにかなり誇張し
て描かれている。キャリッジ２がテーパ202上を移動す
る場合、テーパ202と重なるポケット内に詰まった汚れ
が洗い流される。同様に、キャリッジ2fがネック203上
を移動すると、ネック203と重なるポケット内に詰まっ
た汚れが洗い流される。この方法を用いて、自己補償キ
ャリッジが方向付けられ、そこで供給溝が使用されるべ
きテーパまたはネックと対面し、その供給溝が最初に洗
い流される。いくつかのアプリケーションでは、洗浄が
そのテーブルの行程の一端でのみ全てのキャリッジ上で
行われるように、レールの一端でテーパを、レールの中
間部でネックを使用することによって、機械テーブル上
のキャリッジが十分に分離される。その他のアプリケー
ションでは、好ましくない重なりのためネックは使用さ
れず、従ってテーパがレールの両端で使用されなければ
ならず、このことはテーブルがトラックの全てを洗浄す
るためにその行程の一端に移動することを必要とする。

【００３５】更に、本発明の修正が当業者によって考え
られるが、こうした修正の全ては、特許請求の範囲に定
義するように本発明の意図、及び範囲に含まれる。

【００３６】

【発明の効果】本発明によって、モジュラ式回転要素直
線運動ベアリングとボルト同士の互換性を維持しつつ、
最小限の漏出で油圧ベアリング・キャリッジの支持が可
能なモジュラ式直線運動ベアリング・レールの新規で改
良された設計が提供され、更に、漏出を持続的に最小化
し、それによって必要なポンプの力を最小化する設計が
提供される。

【００３７】更に本発明により、モジュラ式直線運動ベ
アリング・キャリッジが、ベアリング・ポケット間の領
域から外部漏出を除去するために、隣接するベアリング
・ポケットの間で保持される連続したベアリングの隙間
でキャップ嵌合ベアリング・レールの周りに組み立てら
れるように、２つの嵌合可能な半分の部分に正確に研削
されうるモジュラ式直線運動ベアリング・キャリッジの
新規な設計が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】キャリッジ形状が輪郭レールと適合したモジュ
ール式直線運動油圧ベアリングの等角図である。

【図２】レールの基部が既存の回転構成要素に関するモ
ジュラ式レールと互換性のある、モジュラ式油圧ベアリ
ング・システムの背中合わせの負荷伝達設計の断面図で
ある。

【図３】レールの基部が、大きな負荷伝達領域を可能に
したまま、その基部を既存の回転構成要素に関するモジ
ュラ式レールと互換性を有するようにするためのステッ
プを有する、モジュラ式油圧ベアリング・システムの近
背中合わせの負荷伝達設計の断面図である。

【図４】図２と同様の、モジュラ式油圧ベアリング・シ
ステムの背中合わせの負荷伝達設計の断面図であるが、
キャリッジが、キャリッジの輪郭研削をより容易にす
る、正確に研削された２つの半分の部分に分割されてい
る。

【図５】図４に示す輪郭研削されたキャリッジの一方の
側面の断面図である。

【図６】低減された流れのためにキャリッジの形状が輪
郭レールに適合した、自己補償型モジュラ式油圧ベアリ
ングの油圧ベアリング・パッドの断面図である。

【図７】図６に示す自己補償型モジュラ式油圧ベアリン
グの両方の側面上にあるベアリング表面の開放面図であ
る。

【図８】図６に示す自己補償型モジュラ式油圧ベアリン
グの両方の側面上にあるベアリング表面の開放面図であ
る。

【図９】部分中央ドレイン溝が含まれた、図６に示す自
己補償型モジュラ式油圧ベアリングの両方の側面上にあ
るベアリング表面の開放面図である。

【図１０】部分中央ドレイン溝が含まれた、図６に示す
自己補償型モジュラ式油圧ベアリングの両方の側面上に
あるベアリング表面の開放面図である。

【図１１】流れの低減のためにキャリッジの形状が輪郭
レールに適合した、外部補償型モジュラ式油圧ベアリン
グの油圧ベアリング・パッドの断面図である。

【図１２】図11に示す、外部補償型モジュラ式油圧ベア
リングの両方の側面上にあるベアリング表面の開放面図
である。

【図１３】図11に示す、外部補償型モジュラ式油圧ベア
リングの両方の側面上にあるベアリング表面の開放面図
である。

【図１４】部分中央ドレイン溝が含まれた、図11に示す
外部補償型モジュラ式油圧ベアリングの両方の側面上に
あるベアリング表面の開放面図である。

【図１５】部分中央ドレイン溝が含まれた、図11に示す
外部補償型モジュラ式油圧ベアリングの両方の側面上に
あるベアリング表面の開放面図である。

【図１６】負荷ベアリング表面が対向負荷ベアリング構
成で配置される、本発明のあるバージョンの断面図であ
る。

【図１７】負荷ベアリング表面がより大きな有効領域を
与えるために組み合わせられた、本発明の修正バージョ
ンの断面図である。

【図１８】負荷ベアリング表面がより大きな有効領域を
与えるために組み合わせられた、本発明の修正バージョ
ンの断面図である。

【図１９】どのベアリング・ポケットに詰まった汚れた
粒子も洗い流してしまうことができるテーパ及びネック
を有するレール上の２つのキャリッジの上面図である。

【符号の説明】

１モジュラ式ベアリング・レール１２キャリッジ３マニフォールド 11 カウンタボア・ボルト穴 23 底部表面 24a、24b 側部端 35b、34b、33b、32b、31b、30b、29b ベアリング表面 40 流体圧入り口ポート 335a、334a、333a、332a、331a、330a、24a、335b、334
b、333b、332b、331b、330b、24b レール・ベアリング
表面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】精密機械ツール等に使用するモジュラ式油
圧ベアリングが、構造体を、マシン・ベットにボルト止めされた正確な輪
郭のベアリング・レールにボルト止めするためのモジュ
ラ式ベアリング・キャリッジ、前記ベアリング・レールと物理的に接触しないようにな
っている、流体圧力源及びそこから流体を分配するシス
テム、前記キャリッジに形成された油圧（空気圧）ベアリング
・ポケットを組み合わせて有し、前記ベアリング・レールが２つの側部、及び前記油圧ベ
アリング・ポケットがぶつかる負荷伝達表面を形成する
側部ごとに２つ以上の表面を有し、その間に精密で滑ら
かな連続曲面を有し、それによってキャリッジが、油圧
ベアリング・ポケットを含む嵌合表面を有するように形
成され、前記油圧ベアリング・ポケットの間にも滑らか
な連続表面を有し、前記キャリッジが油圧ベアリング動
作に適当な隙間でレール上に適合することができる一方
で、隣接する負荷伝達油圧ベアリング・ポケットの組の
間から大気に直接漏出する流れが制限されるので、大幅
に漏出の流れが低減され、また、前記レールが精密な輪
郭研削によって形成され、前記キャリッジが例えば、ブ
ローチング、複製、ワイヤ放電加工機、または分割によ
って輪郭研削されるものとなるよう形成されることを特
徴とする、前記ベアリング。
【請求項２】隣接するベアリング・ポケットの間から大
気に直接漏出経路を生じさせないように、キャリッジに
支持される嵌合油圧（空気圧）ベアリングが前記レール
に嵌合できるように、正確に形成された輪郭によって接
続された油圧（大気圧）ベアリング表面を有することを
特徴とする、モジュラ式直線ベアリング・レール。
【請求項３】前記レールと嵌合する前記油圧（空気圧）
ベアリング・キャリッジのベアリング表面が、精密な輪
郭ベアリング表面とベアリング表面領域に接続する精密
な輪郭をブローチングすることによって形成されること
を特徴とする、請求項２に記載のモジュラ式直線ベアリ
ング。
【請求項４】前記レールと嵌合する前記油圧（空気圧）
ベアリング・キャリッジのベアリング表面が、精密な輪
郭ベアリング表面とベアリング表面領域に接続する精密
な輪郭をワイヤ放電加工することによって形成されるこ
とを特徴とする、請求項２に記載のモジュラ式直線ベア
リング。
【請求項５】前記レールと嵌合する前記油圧（空気圧）
ベアリング・キャリッジのベアリング表面が、精密な輪
郭ベアリング表面とベアリング表面領域に接続する精密
な輪郭を複製することによって形成されることを特徴と
する、請求項２に記載のモジュラ式直線ベアリング。
【請求項６】前記レールと嵌合する前記油圧（空気圧）
ベアリング・キャリッジのベアリング表面が、ベアリン
グ表面、及び精密に接続する輪郭と２つの半分部分の間
で嵌合する輪郭を含む、キャリッジの２つの半分部分を
精密に輪郭研削することによって形成され、それが一緒
にされ、ボルト、接着、ろう付け、または他の接続手段
で保持された場合に、前記ベアリング・レールに油圧動
作に必要な好ましい隙間で適合する精密なキャリッジを
形成する単一のユニットを形成することを特徴とする、
請求項２に記載のモジュラ式直線ベアリング。
【請求項７】油圧補償手段が自己補償型であることを特
徴とする、請求項１に記載のモジュラ式油圧ベアリン
グ。
【請求項８】油圧補償手段がオリフィスや流れの絞りに
よって提供されるような固定補償型であることを特徴と
する、請求項１に記載のモジュラ式油圧ベアリング。
【請求項９】油圧補償手段がダイヤフラム補償型である
ことを特徴とする、請求項１に記載のモジュラ式油圧ベ
アリング。
【請求項１０】油圧補償手段が定常流(constant flow)
装置であることを特徴とする、請求項１に記載のモジュ
ラ式油圧ベアリング。
【請求項１１】油圧（空気圧）補償手段が多孔性媒体で
あることを特徴とする、請求項１に記載のモジュラ式油
圧ベアリング。
【請求項１２】全ての油圧ポケットと内部通路が３Ｄプ
リント処理によって形成されるように、前記キャリッジ
が、３Ｄ固体プリント処理によって形成され、精密な表
面を形成するのに、ブローチング、ワイヤ放電加工、研
削、または他の同様の精密機械製造方法を使用してベア
リング表面を洗浄するだけでよいことを特徴とする、請
求項１に記載のモジュラ式油圧ベアリング。
【請求項１３】好ましいベアリング領域を好ましいベア
リング・レールのおおい(envelope)に提供し、好ましい
ベアリング領域をレールの堅さを増加させつつ提供する
ために、正確な連続曲面によって接続された多くの組み
合わせ表面に、油圧ベアリング表面が配置されることを
特徴とする、請求項１に記載のモジュラ式油圧ベアリン
グ。
【請求項１４】レールまたはキャリッジの幾何構造を最
適化して製造とモジュラ化を容易にするために、前記ベ
アリング表面が背中合わせ、または対向する配置で配置
されることを特徴とする、請求項１に記載のモジュラ式
油圧ベアリング。
【請求項１５】直線ベアリングの標準レール幅が機械へ
の取り付けを可能にするように、レール取り付け表面が
ステップ状にされ、更にレール構造の上部がベアリング
領域を提供するために広げられることを特徴とする、請
求項１に記載の油圧ベアリング。
【請求項１６】汚れを洗い流す手段が、前記レール端部
の少なくとも１つの小さなテーパ、及びいくつかのケー
スでは前記レールの中間部分の所定位置に小さなネック
のうち１つの存在によって提供され、それによって前記
テーパ及びネック領域の上で効果的なベアリングの隙間
が増加し、従って詰まった汚れた粒子が、テーパとネッ
ク領域の上を通過するポケットから脱出することができ
ることを特徴とする、請求項１に記載の油圧ベアリン
グ。