WO2019053895A1 - 移動体の案内装置 - Google Patents

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WO2019053895A1
WO2019053895A1 PCT/JP2017/033575 JP2017033575W WO2019053895A1 WO 2019053895 A1 WO2019053895 A1 WO 2019053895A1 JP 2017033575 W JP2017033575 W JP 2017033575W WO 2019053895 A1 WO2019053895 A1 WO 2019053895A1
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lubricating oil
axis
pocket
pressure
moving body
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PCT/JP2017/033575
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良夫 星
和雅 高野
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株式会社牧野フライス製作所
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    • F16C2322/39General build up of machine tools, e.g. spindles, slides, actuators

Definitions

  • the present invention relates to a guide device for a movable body used for a feed shaft or the like of a machine tool.
  • a guide device used for a feed shaft or the like of a machine tool guides a sliding surface of a movable body to a guide surface of a support.
  • the guide device includes a dynamic pressure slide guide system, a static pressure guide system, a partial load compensation slide guide system, and the like.
  • TECHNICAL FIELD The present invention relates to a guiding device for a moving body by a partial load compensation slip guiding method.
  • Patent Documents 1 and 2 a plurality of lubricating oil pockets surrounded by lands are provided on the sliding surface of the movable body guided by the guide surface of the support, and when the movable body is moved, There is disclosed a moving body guiding device in which the front and rear in the lubricating oil pocket are communicated by the lubricating oil return pipeline so that the lubricating oil accumulated at the rear in the moving direction flows to the front in the moving direction.
  • the lubricating oil accumulated behind in the lubricating oil pocket passes through the lubricating oil return line and moves forward in the lubricating oil pocket as the movable body moves.
  • a local pressure rise is prevented, and the amount of lubricating oil flowing out of the sliding surface to the outside is reduced.
  • Patent Documents 1 and 2 have a problem that they are still unable to prevent the leakage of the lubricating oil when the load on the moving body increases.
  • An object of the present invention is to solve the problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide a guiding device in which the leakage of lubricating oil is prevented or reduced.
  • a guiding device for a moving body which supplies lubricating oil between the guiding surface of the support and the sliding surface of the moving body to guide the moving body.
  • a lubricating oil pocket surrounded by lands is provided on the sliding surface of the movable body, and a plurality of recesses are formed on the sliding surface in the lubricating oil pocket, and a closed loop is formed along the inside of the lands.
  • a lubricant oil pocket having an oil groove formed therein, and the oil groove of the lubricant oil pocket being at least partially opened, the lubricant oil accumulated at the rear of the moving direction being moved forward of the moving direction as the moving body moves.
  • a lubricant oil return pipe passage communicating the front and the back of the lubricant oil pocket so as to flow to the portion, and the lubricant oil return passage, the lubricant oil supplied from the lubricant oil source being the lubricant oil return passage Oil supply through the oil supply pocket through Guiding device of a moving body comprising and.
  • a closed oil groove is formed along the inside of the land, and at least a portion of the oil groove is opened to communicate the front and the back in the lubricating oil pocket.
  • the lubricant oil return pipe passage is provided, and the lubricant oil accumulated at the rear of the moving direction is made to flow to the front of the movement direction through the lubricant oil return pipe passage along with the movement of the movable body.
  • the inner lubricating oil is prevented from leaking over the lands to the outside.
  • FIG. 1 is a side view of a machine tool provided with a moving body guiding device according to the present invention. It is a partial front view of the machine tool by arrow A of FIG. It is a fragmentary sectional view showing a part of B axis base of a machine tool of Drawing 1 as a mobile provided with a guidance device by a desirable embodiment of the present invention. It is a fragmentary top view showing the sliding face of the B-axis base of the machine tool of Drawing 1 as a mobile provided with a guidance device by a desirable embodiment of the present invention. It is a top view of a sliding member. It is a sectional view of a part of B axis base for explaining an operation of a guidance device by a desirable embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a partial cross-sectional view of a portion of a B-axis base similar to FIG. 3 with a guide device according to another embodiment of the present invention.
  • a machine tool in particular a horizontal machining center 100, is illustrated as an example of a machine equipped with a moving body guiding device according to the present invention.
  • the machine tool 100 comprises a bed 102 as a support fixed to the floor of a factory, and on the upper surface of the front part of the bed 102, a B-axis base 110 as a movable body is provided with a Z-axis feed mechanism. It is mounted so as to be movable in the front-rear direction (Z-axis direction).
  • a column 104 is attached to the upper surface of the rear portion of the bed 102 so as to be movable in the left-right direction (X-axis direction) via an X-axis feed mechanism.
  • a spindle head 106 is attached to the front of the column 104 so as to be movable in the vertical direction (Y-axis direction) via a Y-axis feed mechanism, and a spindle 108 with a tool T attached at its tip is horizontally rotated on the spindle head 106 It is rotatably supported about an axis Os.
  • a B-axis table (not shown) is rotatably supported (feeding in the B-axis direction) on the B-axis base 110.
  • a B-axis feed mechanism is provided in the B-axis base 110.
  • a servomotor (not shown) is mounted on the upper surface of the B-axis table, and a work attachment member 112 such as an icail is attached to the upper surface of the B-axis table.
  • the X-axis feed mechanism includes a pair of X-axis guide rails 102a horizontally extending in the left-right direction on the upper surface of the bed 102 and a slide formed on the lower surface of the column 104 slidably along the X-axis guide rails 102a.
  • An X-axis guide device consisting of a surface, an X-axis ball screw (not shown) extending in the X-axis direction in the bed 102, a nut attached to the lower end portion of the column 104 and engaged with the X-axis ball screw And an X-axis feeding device comprising an X-axis servomotor 122 connected to one end of the X-axis ball screw and rotationally driving the X-axis ball screw.
  • the Y-axis feed mechanism includes a pair of Y-axis guide rails (not shown) extending vertically in the column 104 and a slide formed on the spindle head 106 slidably along the Y-axis guide rails.
  • a Y-axis guide device comprising a moving surface, a Y-axis ball screw (not shown) extending in the Y-axis direction in the column 104, a nut mounted in the spindle head 106 and engaged with the Y-axis ball screw
  • a Y-axis feed device comprising a Y-axis servomotor 124 connected to one end of the Y-axis ball screw and rotationally driving the Y-axis ball screw.
  • the Z-axis feed mechanism includes a Z-axis guide device provided with a guide device according to the present invention, a Z-axis ball screw 114 (FIG. 2) extending in the Z-axis direction in the bed 102, and a B-axis base 110.
  • Z-axis feed with a nut 116 (FIG. 2) mounted on the lower surface and engaged with the Z-axis ball screw 114 and a Z-axis servomotor 126 connected to one end of the Z-axis ball screw to rotate the Z-axis ball screw And a device.
  • the X-axis servomotor 122, the Y-axis servomotor 124, the Z-axis servomotor 126 and the B-axis servomotor (not shown) are controlled by an NC unit 130 for the machine tool 100.
  • the NC unit 130 is configured in the same manner as the NC unit generally used in the technical field of NC machine tools, and reads and interprets an NC program to generate an operation command (not shown).
  • Interpolation unit which generates position command (pulse position command) of X axis, Y axis, Z axis and B axis by interpolation processing of operation command, linear feed axis of machine tool based on position command
  • the X-axis servomotor 122, Y-axis servomotor 124, Z-axis servomotor 126 and B-axis of the machine tool 100 are used to drive current values (X-axis, Y-axis, Z-axis) and rotational feed axis (B-axis). It includes a servo control unit (not shown) that outputs data to a servomotor.
  • the Z-axis guide device forming the guide device of the present invention is a guide formed by a pair of Z-axis guide rails 102b extending horizontally in the front-rear direction on the upper surface of the bed 102 and perpendicular to the X-axis guide rails 102a. It includes a surface 12 and a sliding surface 10 formed on the B-axis base 110 and in contact with and guided by the guiding surface 12.
  • the Z-axis guide rail 102b further includes a lower guiding surface 12a and a side guiding surface 12b in order to receive the vertical and horizontal forces applied to the B-axis base 110, and the B-axis base 110 also It has sliding surfaces 110a and 110b corresponding thereto.
  • the B-axis base 110 is provided with a lubricating oil return passage 28 which is open at both ends in the direction of movement of the lubricating oil pocket 20 of the sliding surface 10, and from the lubricating oil source 30 to the lubricating oil return passage 28. It communicates with the lubricating oil supply passage 24 for supplying lubricating oil toward the lubricating oil pocket 20, and is in communication with the lubricating oil return passage 28, and discharges the lubricating oil in the lubricating oil pocket 20 through the lubricating oil return passage 28.
  • a lubricating oil discharge passage 26 is formed.
  • the lubricating oil discharge passage 26 is connected to the lubricating oil source 30.
  • the B-axis base 110 as a moving body is provided with two lubricating oil pockets 20, and the lubricating oil supply line 32 is branched and connected to the two lubricating oil supply passages 24 to discharge lubricating oil.
  • the conduit 34 receives lubricating oil from the two lubricating oil discharge passages 26.
  • the lubricating oil source 30 cools the lubricating oil and the lubricating oil tank 36 storing the lubricating oil recovered from the sliding surface 10 via the lubricating oil discharge passage 26 and the lubricating oil discharge pipe 34.
  • Oil temperature control device 38 for controlling the temperature constant, a pump 40 which sucks the lubricating oil from the lubricating oil tank 36 and pumps the lubricating oil to the lubricating oil supply passage 24 through the lubricating oil supply line 32,
  • An accumulator 42 is provided on the discharge side of the fuel pump 40 to remove pulsations generated in the lubricating oil by the pump 40.
  • the accumulator 42 may be omitted if a pump with little pulsation is used or if the influence of pulsation is not a problem.
  • the lubricant temperature control unit 38 and the pump 40 are controlled by the lubricant control unit 50.
  • the lubricating oil control device 50 can be configured, for example, as part of a machine control device (not shown) of the machine tool 100 and cooperates with the NC device 130.
  • joints 118 and 120 are provided on the side surfaces of the bed 102 and the B-axis base 110 (FIG. Between the joints 118 and 120 by means of a cable guide or the like.
  • a pressure control valve 52 controlled by the lubricating oil control device 50 can be disposed in the lubricating oil supply pipeline 32.
  • the lubricating oil tank 36 divides the internal space into the receiving side tank 36a and the supply side tank 36b by the partition wall 36c, and stores the new lubricating oil and the lubricating oil from the lubricating oil discharge pipeline 34 in the receiving side tank 36a.
  • the lubricating oil stored in the receiving tank 36a is temperature-controlled by the lubricating oil temperature control device 38 and stored in the supply tank 36b, and the lubricating oil is supplied from the supply tank 36b to the guiding device by the pump 40. You can do it.
  • the B-axis base 110 is provided with the sliding surfaces 10 on both sides of the B-axis base 110 in correspondence with the two guiding surfaces 12 of the bed 102 as a support.
  • FIG. 4 shows the sliding surface 10 provided on one side of the B-axis base 110.
  • a land portion 18 extending in a rectangular shape and having a predetermined width, and a land are provided.
  • a lubricating oil pocket 20 surrounded by the portion 18 is formed.
  • the lubricant oil pocket 20 has a closed-loop oil groove 19 formed along the inner periphery of the land portion 18, a large number of recesses 22 serving as an oil reservoir for the lubricant oil, and the first and second ports 44, 46. Is formed.
  • the area of the surface 23 (FIG. 5) having the same height as the land 18 in the lubricating oil pocket 20 is preferably 15 to 50% of the area of the inner side of the land 18, and the adjacent recesses 22 communicate with each other. And, the recess 22 adjacent to the oil groove 19 is in communication with the oil groove 19. Therefore, in the present embodiment, the recess 22 is regularly formed by machining.
  • the oil groove 19 preferably has a smooth inner surface with a semicircular or arc-shaped cross section. Further, the oil groove 19 extends in a direction perpendicular to the moving direction (Z-axis direction) of the B-axis base 110, and the moving direction of the B-axis base 110 (Z-axis direction) (Z And third and fourth side portions 19c and 19d extending in parallel to the axial direction). The first to fourth side portions 19a to 19d are in communication, and the oil groove 19 forms a rectangular closed loop as a whole.
  • the first and second ports 44, 46 are spaced apart from each other in the moving direction (Z-axis direction) of the B-axis base 110, and at least partially at the first and second side portions of the oil groove 19. It is formed to open at 19a, 19b.
  • the land 18 surrounding the lubricating oil pocket 20 is formed to have substantially the same height as the sliding surface 10 in the lubricating oil pocket 20, and the surface thereof is a sliding surface in direct contact with the guide surface 12. Thus, the flatness is substantially the same as the sliding surface 10.
  • the recess 22 can be formed by scraping or the like.
  • the recess 22 communicates with the adjacent recess 22 so that lubricating oil can flow from one recess 22 to the adjacent recess 22.
  • the land portion 18 may be subjected to a lapping process as fine as the lubricating oil does not flow out of the sliding surface 10.
  • the two lands 18, the lubricating oil pocket 20, the oil groove 19 and the first and second ports 44, 46 have B-axis at each sliding surface 10.
  • the base 110 is spaced apart from each other in the longitudinal direction (Z-axis direction), and a central portion between the two is a relief 37.
  • the relief portion 37 is suitably provided so that the flatness of the entire sliding surface 10 can be easily obtained and that partial friction does not occur.
  • the land portion 18 and the lubricating oil pocket 20 may be provided at three locations on each sliding surface 10, and the relief portions 37 may be provided at two locations.
  • the land portion 18, the lubricating oil pocket 20, the oil groove 19 and the first and second ports 44, 46 are formed on the thin plate-like sliding member 14 attached to the B-axis base 110. It is done.
  • the lubricating oil return passage 28 opens at least partially into the oil groove 19 via the first and second ports 44, 46 formed in the sliding member 14.
  • the sliding member 14 is formed of a material having high wear resistance and a low coefficient of friction, for example, a thin plate made of fluorocarbon resin, and for example, a bearing material commercially available under the trade name of Terkite or Bearly can be used.
  • the low temperature lubricating oil supplied from the lubricating oil source 30 to the lubricating oil supply passage 24 via the lubricating oil supply line 32 has a portion where the first port 44 and the first port 44 open.
  • the first side portion 19 a of the oil groove 19 flows into the lubricating oil pocket 20, and the remaining portion flows in the lubricating oil return passage 28 toward the lubricating oil discharge passage 26.
  • the lubricating oil that has flowed into the lubricating oil pocket 20 flows in the lubricating oil pocket 20 toward the second port 46 side, and the second port 46 and the second port 46 of the oil groove 19 open.
  • the second side portion 19 b returns to the lubricating oil source 30 via the lubricating oil discharge passage 26 and the lubricating oil discharge line 34.
  • the lubricating oil flows in the lubricating oil pocket 20
  • the lubricating oil whose temperature has risen due to the sliding that was previously present in the lubricating oil pocket 20 is lubricated at a low temperature newly supplied from the first port 44. Oil is expelled from the lubricating oil pocket 20 through the second port 46.
  • the sliding surface 10 and the guide surface 12 are cooled by the replacement action of the lubricating oil.
  • B-axis base 110 when moving to the second port 46 side of the relatively lubricating oil return passage 28 relative to the bed 102, the lubricating oil in the lubricating oil pockets 20 , as shown by the arrow L 2, it moves relative to B-axis base 110 to the first port 44 side of the relatively lubricating oil return passage 28.
  • the first port 44 side on the rear side in the moving direction of the B-axis base 110 has a relatively high pressure and the second port 46 has a low pressure.
  • the lubricating oil whose temperature has risen due to the sliding in the lubricating oil pocket 20 flows out from the first side portion 19a and the first port 44 of the oil groove 19 toward the lubricating oil supply passage 24, and the lubricating oil supply It combines with the low temperature lubricating oil from the passage 24 to lower the temperature somewhat and flows into the lubricating oil return passage 28.
  • a part of the lubricating oil flowing in the lubricating oil return passage 28 flows into the lubricating oil pocket 20 via the second port 46 and the second side 19b of the oil groove 19, and the remaining part is the lubricating oil. It returns to the lubricating oil source 30 via the discharge passage 26 and the lubricating oil discharge line 34.
  • Lubricant pocket 20 is drained through the first port 44 by the newly supplied somewhat cooler lubricant.
  • the sliding surface 10 and the guide surface 12 are cooled by the replacement action of the lubricating oil.
  • More lubricating oil from the lubricating oil source 30 is supplied to the sliding surface 10 when the B-axis base 110 moves to the first port 44 side than when moving to the second port 46 side in the opposite direction.
  • the non-uniformity of the lubricating oil supply amount in the moving direction of the B-axis base 110 does not matter, and the sliding is performed while repeating the predetermined processing process.
  • the temperature of the lubricating oil between the dynamic surface 10 and the guide surface 12 can be controlled substantially constant.
  • the first and second side portions 19 a and 19 b of the oil groove 19 formed in the lubricating oil pocket 20 have a function of substantially enlarging the opening area of the first and second ports 44 and 46.
  • Lubricating oil can be supplied and drained across the entire width to quickly distribute the lubricating oil throughout the lubricating oil pocket 20.
  • the lubricating oil between the sliding surface 10 and the guiding surface 12 can be directly cooled, and the heat generation area of the sliding surface 10 and the guiding surface 12 can be directly cooled. Further, since the lubricating oil is supplied to the lubricating oil pocket 20 surrounded by the land portion 18 formed on the sliding surface 10, the amount of lubricating oil leaking from between the sliding surface 10 and the guide surface 12 is reduced.
  • the amount of lubricating oil to be circulated can also be small, for example 1000 cm 3 / min.
  • the oil groove 19 has a smooth surface and the flow resistance of the lubricating oil is small, the lubricating oil is on the low pressure side in the third and fourth side portions 19c and 19d of the oil groove 19 extending in the moving direction of the B-axis base 110 And the pressure increase of the lubricating oil in the portion of the lubricating oil pocket 20 on the rear side with respect to the moving direction of the B-axis base 110 is suppressed, whereby the lubricating oil slides over the land portion 18. Leaks from both edges of the
  • the lubricant control device 50 monitors the current value output from the NC device 130, particularly the servo control unit of the NC device 130, to the Z-axis servomotor 126.
  • the current value output to the Z-axis servomotor 126 represents the load applied to the B-axis base 110. For example, when the weight of the workpiece W increases, the surface pressure between the guide surface 12 and the sliding surface 10 increases, and the sliding resistance of the sliding surface 10 against the guide surface 12 increases, and the B-axis base 110 is driven.
  • the current value output to the Z-axis servomotor 126 also increases.
  • the pressure control valve 52 controlled by the lubricating oil control device 50 is disposed in the lubricating oil supply pipeline 32, and the current value output to the Z-axis servomotor 126 is monitored, and the current value is a predetermined threshold value.
  • the pressure of the lubricating oil supplied into the lubricating oil pocket 20 via the lubricating oil supply line 32 can be increased to reduce the sliding resistance of the sliding surface 10 against the guiding surface 12.
  • the oil groove 19 is Since it is formed along the inside of the portion 18, it is possible to effectively prevent the leakage of the lubricating oil.
  • the sliding resistance of the sliding surface 10 can be controlled to be constant regardless of the change in load acting on the moving body, machining accuracy can be improved and wear of the sliding surface 10 can be reduced.
  • the present invention is not limited thereto.
  • the upper surface of the X-axis guide rail 102a extended to the above can also be applied to the X-axis guide apparatus using the guide surface as the guide surface and the column 104 as the movable body.
  • joints 60, 62 are provided on the side surfaces of the bed 102 and the column 104 to connect the lubricating oil supply and discharge lines of the column 104 moving from the lubricating oil source 30.
  • the joint 60 is connected with the lubricating oil supply line 32 and the lubricating oil discharge line 34 by the lubricating oil supply branch line 64 and the lubricating oil discharge branch line 66.
  • a pressure control valve 68 controlled by the lubricant control device 50 can be provided.
  • the NC as a pressure detection means for detecting the surface pressure acting on the guide surface 12 and the sliding surface 10 which are the contact surfaces between the bed 102 as the support and the B axis base 110 as the movable body.
  • a pressure control means for controlling the pressure of the lubricating oil supplied to the lubricating oil pocket 20 based on the surface pressure detected by the device 130, particularly its servo control unit, and the pressure detection means, the lubricating oil supply line 32 or the lubrication
  • the pressure control valve 52 or the pressure control valve 68 disposed in the oil supply branch line 64 was provided.
  • the present invention is not limited to this.
  • the pressure detection means can comprise a sheet-like surface pressure sensor disposed between the B-axis base 110 and the sliding member 14.
  • a plurality of sliding members 14 are attached to the B-axis base 110, and a plurality of surface pressure sensors 70, 72 between the plurality of sliding members 14 and the B-axis base 110, 74, 76 can be provided.
  • the pressure control means is provided with a pressure control valve 78 provided at one of the two branched lubricating oil supply pipelines 32. Further, in the example of FIG.
  • the lubricating oil control device 50 averages the measured values of the two surface pressure sensors 70 and 72 disposed between the sliding member 14 and the B-axis base 110, and Lubricating oil pocket formed by the sliding member 14 having a higher surface pressure as compared with the average value of the measurement values of the two surface pressure sensors 74, 76 disposed between the sliding member 14 and the B-axis base 110
  • the pressure control valve 78 is controlled so that the pressure of the lubricating oil supplied to 20 becomes high.
  • the surface pressure acting on the sliding member 14 can be reduced.
  • the surface pressure is made uniform among the plurality of sliding members 14.
  • the sliding member 14 can be provided by increasing the pressure of the lubricating oil supplied to the lubricating oil pocket 20 It is possible to respond promptly without increasing the contact pressure of 14.
  • FIG. 8 shows an example of the B-axis base 110 as a movable body
  • the present invention is not limited to this, and the configuration shown in FIG. 8 can be applied to the column 104 as a movable body.
  • a large load may act on the front X-axis guide rail 102a.
  • the pressure of the lubricating oil supplied to the sliding surface supported on the guide surface formed by the front X-axis guide rail 102a can be increased.
  • the sliding resistance of the front and rear X-axis guide rails 102a can be made uniform.

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Abstract

支持体の案内面(12)と移動体の摺動面(10)との間に潤滑油を供給して移動体を案内する移動体の案内装置が、移動体の摺動面に周囲をランド部(18)で囲った潤滑油ポケット(20)が設けられ、ランド部の内側に沿って閉ループ状の油溝(19)が形成されており、少なくとも部分的に油溝に開口した潤滑油帰還通路(28)によって潤滑油ポケットの中の前部と後部とが連通し、移動体の移動に伴って移動方向の後部に溜った潤滑油が移動方向の前部へ流れるようになっている。

Description

移動体の案内装置
 本発明は、工作機械の送り軸等に用いられる移動体の案内装置に関する。
 工作機械の送り軸等に用いられる案内装置は、支持体の案内面に移動体の摺動面を案内する。一般に、案内装置には、動圧すべり案内方式、静圧案内方式、一部荷重補償すべり案内方式等がある。本発明は、一部荷重補償すべり案内方式による移動体の案内装置に関する。
 特許文献1、2には、支持体の案内面に案内される移動体の摺動面に周囲をランド部で包囲した潤滑油ポケットを複数個設け、移動体が移動する際に、移動体の移動方向の後部に溜った潤滑油が移動方向の前部へ流れるように潤滑油ポケットの中の前部と後部を潤滑油帰還管路によって連通させた移動体の案内装置が開示されている。
特開2007-175840号公報 特開2013-091142号公報
 特許文献1、2に開示されている案内装置によれば、移動体の移動に伴って、潤滑油ポケット内の後方に溜った潤滑油が潤滑油帰還管路を通って潤滑油ポケット内の前方に流れるので、潤滑油ポケット内において局所的な圧力上昇が防止され、摺動面から外部に流出する潤滑油の量が低減される。
 然しながら、例えば、特許文献1、2の案内装置は、移動体の負荷が大きくなった場合には、依然として潤滑油の漏洩を防止することはできない問題がある。本発明は、こうした従来技術の問題を解決することを技術課題としており、一層、潤滑油の漏洩を防止または低減した案内装置を提供することを目的としている。
 上述の目的を達成するために、本発明によれば、支持体の案内面と移動体の摺動面との間に潤滑油を供給して移動体を案内する移動体の案内装置において、前記移動体の摺動面に周囲をランド部で囲った潤滑油ポケットが設けられ、その潤滑油ポケットの中の摺動面に複数の凹部が形成され、前記ランド部の内側に沿って閉ループ状の油溝が形成された潤滑油ポケットと、前記潤滑油ポケットの前記油溝に少なくとも部分的に開口され、前記移動体の移動に伴って、移動方向の後部に溜った潤滑油が移動方向の前部へ流れるように前記潤滑油ポケットの中の前部と後部を連通した潤滑油帰還管通路と、前記潤滑油帰還通路に連通し、潤滑油源から供給される潤滑油を前記潤滑油帰還通路を通して前記潤滑油ポケットに供給する潤滑油供給通路とを具備する移動体の案内装置が提供される。
 本発明によれば、潤滑油ポケットにおいて、ランド部の内側に沿って閉ループ状の油溝を形成し、該油溝に少なくとも部分的に開口し潤滑油ポケットの中の前部と後部を連通する潤滑油帰還管通路を設け、該潤滑油帰還管通路を通じて、前記移動体の移動に伴って、移動方向の後部に溜った潤滑油が移動方向の前部へ流れるようにしたので、潤滑油ポケット内の潤滑油がランド部を超えて外部に漏洩することが防止される。
本発明による移動体の案内装置を備えた工作機械の側面図である。 図1の矢視Aによる工作機械の部分正面図である。 本発明の好ましい実施の形態による案内装置を備えた移動体として図1の工作機械のB軸ベースの一部を示す部分断面図である。 本発明の好ましい実施の形態による案内装置を備えた移動体として図1の工作機械のB軸ベースの摺動面を示す部分平面図である。 摺動部材の平面図である。 本発明の好ましい実施の形態による案内装置の作用を説明するためのB軸ベースの一部の断面図である。 本発明の好ましい実施の形態による案内装置の作用を説明するためのB軸ベースの一部の断面図である。 本発明の他の実施の形態による案内装置を備えた図3と同様のB軸ベースの一部を示す部分断面図である。
 図1、2を参照すると、本発明による移動体の案内装置を備えた機械の一例として工作機械、特に横形マシニングセンタ100が図示されている。工作機械100は、工場の床面に固定される支持体としてのベッド102を具備しており、該ベッド102の前方部分の上面には、移動体としてのB軸ベース110がZ軸送り機構を介して前後方向(Z軸方向)に移動可能に取付けられている。また、ベッド102の後方部分の上面には、X軸送り機構を介して左右方向(X軸方向)に移動可能にコラム104が取付けられている。コラム104の前面にY軸送り機構を介して上下方向(Y軸方向)に移動可能に主軸頭106が取付けられ、該主軸頭106には、先端部に工具Tを取付ける主軸108が水平の回転軸線Osを中心に回転可能に支持されている。
 B軸ベース110には、B軸テーブル(図示せず)が鉛直軸線を中心として回転送り((B軸方向の送り)可能に支持されている。B軸ベース110内にはB軸送り機構としてのサーボモーター(図示せず)が組込まれている。B軸テーブルの上面にはイケール等のワーク取付部材112が取付けられており、該ワーク取付部材112のワーク取付面112aにはワークWが取付けられる。
 X軸送り機構は、ベッド102の上面において左右方向に水平に延設された一対のX軸ガイドレール102aおよび該X軸ガイドレール102a沿いに摺動可能にコラム104の下面に形成された摺動面から成るX軸案内装置と、ベッド102内においてX軸方向に延設されたX軸ボールねじ(図示せず)、コラム104の下端部分に取付けられ前記X軸ボールねじに係合するナット(図示せず)および前記X軸ボールねじの一端に連結され該X軸ボールねじを回転駆動するX軸サーボモータ122から成るX軸送り装置とを具備する。
 同様に、Y軸送り機構は、コラム104内に鉛直に延設された一対のY軸ガイドレール(図示せず)および該Y軸ガイドレール沿いに摺動可能に主軸頭106に形成された摺動面から成るY軸案内装置と、コラム104内においてY軸方向に延設されたY軸ボールねじ(図示せず)、主軸頭106内に取付けられ前記Y軸ボールねじに係合するナット(図示せず)および前記Y軸ボールねじの一端に連結され該Y軸ボールねじを回転駆動するY軸サーボモータ124から成るY軸送り装置とを具備する。
 同様に、Z軸送り機構は、本発明による案内装置を備えたZ軸案内装置と、ベッド102内においてZ軸方向に延設されたZ軸ボールねじ114(図2)、B軸ベース110の下面に取付けられZ軸ボールねじ114に係合するナット116(図2)および前記Z軸ボールねじの一端に連結され該Z軸ボールねじを回転駆動するZ軸サーボモータ126を備えたZ軸送り装置とを具備する。
 X軸サーボモータ122、Y軸サーボモータ124、Z軸サーボモータ126およびB軸サーボモータ(図示せず)は、工作機械100のためのNC装置130によって制御される。NC装置130は、NC工作機械の技術分野において一般的に用いられているNC装置と同様に構成されており、NCプログラムを読取り、解釈して動作指令を生成する読取解釈部(図示せず)、動作指令を補間処理してX軸、Y軸、Z軸およびB軸の位置指令(パルス位置指令)を生成する補間部(図示せず)、位置指令に基づいてから工作機械の直線送り軸(X軸、Y軸、Z軸)および回転送り軸(B軸)を駆動するための電流値を工作機械100のX軸サーボモータ122、Y軸サーボモータ124、Z軸サーボモータ126およびB軸サーボモータに出力するサーボ制御部(図示せず)を含む。
 本発明の案内装置を形成するZ軸案内装置は、ベッド102の上面において前後方向に水平かつX軸ガイドレール102aに対して垂直に延設された一対のZ軸ガイドレール102bによって形成される案内面12と、B軸ベース110に形成され案内面12に接触、案内される摺動面10とを含む。実際の工作機械では、B軸ベース110にかかる上下左右の力を受けるために、Z軸ガイドレール102bは、下案内面12aおよび側部案内面12bを更に有しており、B軸ベース110もそれらに対応する摺動面110a、110bを有している。
 以下、案内面12を支持体の案内面、B軸ベース110を移動体として本発明の1つの実施形態を説明する。
 図3を参照すると、B軸ベース110には、摺動面10の潤滑油ポケット20の進行方向両端部に開口している潤滑油帰還通路28と、潤滑油源30から潤滑油帰還通路28に連通し、潤滑油ポケット20へ向けて潤滑油を供給するための潤滑油供給通路24と、潤滑油帰還通路28に連通し、潤滑油帰還通路28を通して潤滑油ポケット20内の潤滑油を排出する潤滑油排出通路26とが形成されている。潤滑油排出通路26は、潤滑油源30に接続されている。図3の例では、移動体としてのB軸ベース110は2つの潤滑油ポケット20を備えており、潤滑油供給管路32は分岐して2つの潤滑油供給通路24に接続され、潤滑油排出管路34は2本の潤滑油排出通路26から潤滑油を受け取る。
 潤滑油源30は、図1に示すように、潤滑油排出通路26および潤滑油排出管路34を介して摺動面10から回収した潤滑油を貯留する潤滑油タンク36、潤滑油を冷却して温度を一定に制御するための潤滑油温度制御装置38、潤滑油タンク36から潤滑油を吸引し潤滑油供給管路32を介して潤滑油供給通路24へ潤滑油を圧送するポンプ40、ポンプ40の吐出側に設けられポンプ40により潤滑油中に発生する脈動を除去するアキュムレータ42を具備する。脈動の少ないポンプを用いたり、脈動の影響が問題とならない場合は、アキュムレータ42を省略してもよい。潤滑油温度制御装置38およびポンプ40は潤滑油制御装置50によって制御される。潤滑油制御装置50は、例えば工作機械100の機械制御装置(図示せず)の一部として構成することができ、NC装置130と協働する。
 なお、潤滑油源30から移動するB軸ベース110へ潤滑油供給管路32および潤滑油排出管路34を接続するために、ベッド102およびB軸ベース110の側面に継手118、120(図1)を配設して、該継手118、120の間をケーブルガイド等により保護するようにできる。潤滑油供給管路32には、潤滑油制御装置50によって制御される圧力制御弁52を配設することができる。
 また、潤滑油タンク36は、仕切り壁36cによって内部空間を受入側タンク36aと供給側タンク36bとに分割し、新しい潤滑油および潤滑油排出管路34からの潤滑油を受入側タンク36aに貯留し、該受入側タンク36aに貯留されている潤滑油を潤滑油温度制御装置38によって温度調整して供給側タンク36bに貯留し、該供給側タンク36bから潤滑油をポンプ40によって案内装置へ供給するようにできる。
 図3~5を参照すると、B軸ベース110は、支持体としてのベッド102の2本の案内面12に対応させてB軸ベース110の両側部に摺動面10が配設されている。図4はB軸ベース110の一方の側部に設けられた摺動面10を示しており、摺動面10には、矩形状に延設され所定の幅を有したランド部18と、ランド部18によって囲繞される潤滑油ポケット20とが形成されている。潤滑油ポケット20には、ランド部18の内周に沿って形成された閉ループ状の油溝19と、潤滑油の油溜りとなる多数の凹部22と、第1と第2のポート44、46が形成されている。なお、潤滑油ポケット20内においてランド部18と同じ高さの表面23(図5)の面積が、ランド部18の内側の面積の好ましくは15~50%となり、隣接する凹部22間が連通し、かつ、油溝19に隣接する凹部22は該油溝19に連通するようになっている。そのため、本実施形態では、凹部22を規則正しく機械加工で形成している。
 油溝19は、好ましくは、半円状または円弧状の断面の円滑な内面を有している。また、油溝19は、B軸ベース110の移動方向(Z軸方向)に対して垂直に延設された第1と第2の辺部分19a、19bと、B軸ベース110の移動方向(Z軸方向)に対して平行に延設された第3と第4の辺部分19c、19dを有している。第1~第4の辺部分19a~19dは連通しており、油溝19は全体的に矩形状の閉ループを形成している。
 第1と第2のポート44、46は、B軸ベース110の移動方向(Z軸方向)に互いに離間させて配置されており、少なくとも部分的に油溝19の第1と第2の辺部分19a、19bに開口するように形成されている。また、潤滑油ポケット20を囲繞するランド部18は、潤滑油ポケット20の中の摺動面10と略同一の高さに形成され、その表面は、案内面12と直接接触するすべり面であって、摺動面10と略同一の平面度を有している。なお、凹部22はキサゲ加工等により形成することができる。凹部22は、隣接する凹部22と連通しており、1つの凹部22から隣接する凹部22へ潤滑油が流通可能となっている。更に、所望の平面度を得るために、潤滑油が摺動面10から流出しない程度の細かさのキサゲ加工をランド部18に施してもよい。
 また、本実施の形態では、図4に示すように、2つのランド部18、潤滑油ポケット20、油溝19および第1と第2のポート44、46が、各摺動面10においてB軸ベース110の長手方向(Z軸方向)に互いに離間させて配置されており、両者間の中央部は逃げ部37となっている。逃げ部37は摺動面10全体の平面度が出し易く、しかも、偏摩擦しないように適宜設けるものである。大型の移動体では、ランド部18および潤滑油ポケット20を各摺動面10に3箇所設け、逃げ部37を2箇所設ける構造にしてもよい。
 更に、本実施の形態では、ランド部18、潤滑油ポケット20、油溝19および第1と第2のポート44、46は、B軸ベース110に貼付された薄板状の摺動部材14に形成されている。潤滑油帰還通路28は、摺動部材14に形成された第1と第2のポート44、46を介して少なくとも部分的に油溝19に開口している。摺動部材14は、耐摩耗性が高くかつ摩擦係数の低い材料、例えばフッ素樹脂から薄板状に形成され、例えばターカイトやベアリーの商品名で市販されているベアリング材料を用いることができる。
 以下、図6、7を参照して、本実施の形態の作用を説明する。
 B軸ベース110が、図6において矢印Z1で示すように、ベッド102に対して相対的に潤滑油帰還通路28の第1のポート44側に移動するとき、潤滑油ポケット20内の潤滑油は、矢印L1で示すように、B軸ベース110に対して相対的に潤滑油帰還通路28の第2のポート46側に移動する。これによって、潤滑油ポケット20内では、B軸ベース110の移動方向に関して後側となる第2のポート46側が相対的に高圧になり第1のポート44側が低圧となる。従って、潤滑油源30から潤滑油供給管路32を介して潤滑油供給通路24へ供給された低温の潤滑油は、その一部が第1のポート44および該第1のポート44が開口する油溝19の第1の辺部分19aから潤滑油ポケット20内に流入し、残りの部分は潤滑油排出通路26へ向けて潤滑油帰還通路28内を流通する。
 潤滑油ポケット20内に流入した潤滑油は、第2のポート46側へ向けて潤滑油ポケット20内を流通して、第2のポート46および該第2のポート46が開口する油溝19の第2の辺部分19bから潤滑油排出通路26および潤滑油排出管路34を介して潤滑油源30へ帰還する。潤滑油が潤滑油ポケット20内を流通する際、従前に潤滑油ポケット20内に存在していた摺動によって温度の上昇した潤滑油は、第1のポート44から新たに供給される低温の潤滑油によって第2のポート46を通じて潤滑油ポケット20から排出される。この潤滑油の入替り作用によって、摺動面10および案内面12は冷却される。
 B軸ベース110が、図7において矢印Z2で示すように、ベッド102に対して相対的に潤滑油帰還通路28の第2のポート46側に移動するとき、潤滑油ポケット20内の潤滑油は、矢印L2で示すように、B軸ベース110に対して相対的に潤滑油帰還通路28の第1のポート44側に移動する。これによって、潤滑油ポケット20内では、B軸ベース110の移動方向に関して後側となる第1のポート44側が相対的に高圧になり第2のポート46側が低圧となる。従って、潤滑油ポケット20内の摺動によって温度の上昇した潤滑油は、油溝19の第1の辺部分19aおよび第1のポート44から潤滑油供給通路24へ向って流出し、潤滑油供給通路24からの低温の潤滑油と合流して幾分温度が低下し、潤滑油帰還通路28内に流入する。潤滑油帰還通路28内を流通する潤滑油の一部が、第2のポート46および油溝19の第2の辺部分19bを介して潤滑油ポケット20内に流入し、残りの部分は潤滑油排出通路26および潤滑油排出管路34を介して潤滑油源30へ帰還する。
 潤滑油が潤滑油ポケット20内を流通する際、従前に潤滑油ポケット20内に存在していた温度の上昇した潤滑油は、第2のポート46および油溝19の第2の辺部分19bから新たに供給される幾分温度が低下した潤滑油によって第1のポート44を通じて潤滑油ポケット20から排出される。この潤滑油の入替り作用によって、摺動面10および案内面12は冷却される。
 B軸ベース110が第1のポート44側に移動するときには、反対方向の第2のポート46側に移動するときよりも多くの潤滑油源30からの潤滑油が摺動面10に供給されることとなるが、B軸ベース110はZ軸方向に往復移動するので、B軸ベース110の移動方向に関する潤滑油供給量の不均一性は問題とならず、所定の加工プロセスを繰り返す間に摺動面10と案内面12の間の潤滑油の温度は略一定に制御可能である。
 潤滑油ポケット20に形成した油溝19の第1と第2の辺部分19a、19bは、第1、第2のポート44、46の開口面積を実質拡大する作用があり、潤滑油ポケット20の幅全域にわたって潤滑油を供給したり排出したりして、潤滑油ポケット20全体に早く潤滑油を行き渡らせることができる。
 本実施の形態によれば、摺動面10と案内面12との間の潤滑油を直接冷却可能となり、摺動面10および案内面12の発熱領域を直接冷却可能となる。また、摺動面10に形成されたランド部18に包囲された潤滑油ポケット20に潤滑油が供給されるので、摺動面10と案内面12との間から漏洩する潤滑油量が低減され、循環させる潤滑油量も少量、例えば1000cm3/minとすることができる。
 また、上述したように、移動体であるB軸ベース110が図6、7に示すように移動すると、潤滑油ポケット20内において、第1のポート44側または第2のポート46側が高圧になるので、摺動面10の第1のポート44または第2のポート46近傍の両縁部から潤滑油が漏洩する。本実施形態では、閉ループ状の油溝19をランド部18の内側に沿わせて形成したので、こうした潤滑油ポケット20の両縁部からの潤滑油の漏洩が防止される。つまり、油溝19は、表面が円滑で潤滑油の流動抵抗が小さいので、B軸ベース110の移動方向に延びる油溝19の第3と第4の辺部分19c、19dでは潤滑油が低圧側に流れることができ、潤滑油ポケット20においてB軸ベース110の移動方向に関して後側となる部分における潤滑油の圧力増加が抑制され、これによって、ランド部18を超えて潤滑油が摺動面10の両縁部から漏洩することが防止されるのである。
 また、B軸ベース110が移動する間、潤滑油制御装置50は、NC装置130、特にNC装置130のサーボ制御部からZ軸サーボモータ126に出力される電流値を監視している。Z軸サーボモータ126に出力される電流値は、B軸ベース110に印加される負荷を代表している。例えば、ワークWの重量が大きくなると、案内面12と摺動面10との間の面圧が増加し、案内面12に対する摺動面10の摺動抵抗が増加し、B軸ベース110を駆動するZ軸サーボモータ126へ出力される電流値も大きくなる。そこで、潤滑油供給管路32に潤滑油制御装置50によって制御される圧力制御弁52を配設すると共に、Z軸サーボモータ126へ出力される電流値を監視し、該電流値が所定の閾値を超えたときに、潤滑油供給管路32を介して潤滑油ポケット20内に供給される潤滑油圧力を高め、案内面12に対する摺動面10の摺動抵抗を低減するようにできる。また、潤滑油ポケット20内に供給される潤滑油の圧力を高くすると、摺動面10の両縁部からの潤滑油が漏洩し易くなるが、そうした場合でも、本発明では油溝19をランド部18の内側に沿わせて形成してあるので、潤滑油の漏洩を効果的に防止することができる。また、移動体に作用する負荷の変化にかかわらず、摺動面10の摺動抵抗を一定に制御できるので、加工精度を向上させたり、摺動面10の摩耗も低減できる。
 更に、案内面12を支持体の案内面、B軸ベース110を移動体として本発明の1つの実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されず、ベッド102の上面において左右方向に水平に延設されるX軸ガイドレール102aの上面を案内面、コラム104を移動体とするX軸案内装置にも適用することができる。この場合、図1に示すように、潤滑油源30から移動するコラム104の潤滑油供給管路および潤滑油排出管路を接続するために、ベッド102およびコラム104の側面に継手60、62を配設し、継手60と、潤滑油供給管路32および潤滑油排出管路34の間は、潤滑油供給分岐管路64および潤滑油排出分岐管路66で接続し、継手60、62の間をケーブルガイド等により保護するようにできる。潤滑油制御装置50によって制御される圧力制御弁68を配設することができる。このように、本発明をX軸案内装置に適用した場合でも、上述のZ軸案内装置の場合と同様に作用する。また、本発明を上下方向のY軸案内装置に適用することもできる。
 既述の実施形態は、支持体としてのベッド102と移動体としてのB軸ベース110の間の接触面である案内面12および摺動面10に作用する面圧を検出する圧力検出手段としてNC装置130、特にそのサーボ制御部、そして該圧力検出手段によって検出された面圧に基づいて潤滑油ポケット20に供給される潤滑油の圧力を制御する圧力制御手段として潤滑油供給管路32または潤滑油供給分岐管路64に配設された圧力制御弁52または圧力制御弁68を備えていた。然しながら、本発明は、これに限定されない。
 図8を参照すると、本発明の更に他の実施形態が図示されている。
 図8に示す実施形態では、圧力検出手段は、B軸ベース110と摺動部材14との間に配設されたシート状の面圧センサを具備することができる。特に、図8に示すように、B軸ベース110に複数の摺動部材14を貼付して、該複数の摺動部材14とB軸ベース110との間に複数の面圧センサ70、72、74、76を配設することができる。また、図8の実施形態では、圧力制御手段は、2本に分岐した潤滑油供給管路32の一方に設けられた圧力制御弁78を具備している。また、図8の例では、潤滑油制御装置50は、一方の摺動部材14とB軸ベース110の間に配設された2つの面圧センサ70、72の測定値を平均し、他方の摺動部材14とB軸ベース110の間に配設された2つの面圧センサ74、76の測定値の平均値と比較し、面圧の高い方の摺動部材14が形成する潤滑油ポケット20に供給される潤滑油の圧力が高くなるように、圧力制御弁78を制御する。これによって、例えば、ワークWがZ軸方向に長い形状を有し、一方の摺動部材14に負荷が大きく印加される場合でも、該摺動部材14に作用する面圧を低減することが可能となり、複数の摺動部材14間で面圧が均一化される。このように摺動部材14の負荷が大きくなった場合でも、既述したように、ランド部18を超えて潤滑油が漏洩することを防止することが可能となる。また、工作機械の仕様書に記載の最大積載重量を超えたワークを積載して加工する場合であっても、潤滑油ポケット20に供給される潤滑油の圧力を高くすることによって、摺動部材14の面圧を高くすることなく、応急的に対応することができる。
 図8は移動体としてB軸ベース110の例を示しているが、本発明はこれ限定されず、図8に示した構成は、移動体としてコラム104の場合であっても適用することができる。特に、コラム104の場合、主軸頭106および主軸108がZ軸に沿って大きく前方に突出する場合、前側のX軸ガイドレール102aに大きく荷重が作用することがある。そうした場合、前側のX軸ガイドレール102aが形成する案内面に支承される摺動面に供給する潤滑油の圧力を高くすることができる。こうして前後のX軸ガイドレール102aの摺動抵抗を均一化できる。
 10  摺動面
 18  ランド部
 19  油溝
 20  潤滑油ポケット
 24  潤滑油供給通路
 26  潤滑油排出通路
 28  潤滑油帰還通路
 30  潤滑油源
 44  第1のポート
 46  第2のポート

Claims (7)

  1.  支持体の案内面と移動体の摺動面との間に潤滑油を供給して移動体を案内する移動体の案内装置において、
     前記移動体の摺動面に周囲をランド部で囲った潤滑油ポケットが設けられ、その潤滑油ポケットの中の摺動面に複数の凹部が形成され、前記ランド部の内側に沿って閉ループ状の油溝が形成された潤滑油ポケットと、
     前記潤滑油ポケットの前記油溝に少なくとも部分的に開口され、前記移動体の移動に伴って、移動方向の後部に溜った潤滑油が移動方向の前部へ流れるように前記潤滑油ポケットの中の前部と後部を連通した潤滑油帰還通路と、
     前記潤滑油帰還通路に連通し、潤滑油源から供給される潤滑油を前記潤滑油帰還通路を通して前記潤滑油ポケットに供給する潤滑油供給通路と、
     を具備することを特徴とした移動体の案内装置。
  2.  前記潤滑油帰還通路に連通し、前記潤滑油ポケットから潤滑油を前記潤滑油帰還通路を通して前記潤滑油源へ回収する潤滑油回収通路を更に具備し、前記潤滑油源は、前記潤滑油回収通路から潤滑油を受入れる潤滑油タンクと、前記潤滑油タンクから前記潤滑油供給通路へ潤滑油を吐出するポンプと、を具備する請求項1に記載の移動体の案内装置。
  3.  移動体の案内装置は、前記支持体と前記移動体との間の接触面に作用する面圧を検出する圧力検出手段と、該圧力検出手段によって検出された面圧に基づいて前記潤滑油ポケットに供給される潤滑油の圧力を制御する圧力制御手段とを具備する請求項2に記載の移動体の案内装置。
  4.  前記圧力検出手段は、前記移動体を駆動するサーボモータへ供給する電力に基づいて、前記面圧を間接的に検出する請求項3に記載の移動体の案内装置。
  5.  前記圧力検出手段は、前記移動体に取付けた面圧センサシートを具備する請求項3に記載の移動体の案内装置。
  6.  前記移動体の摺動面に複数の前記潤滑油ポケットを配設し、各潤滑油ポケットの近傍に面圧センサシートを配設して、該複数の面圧センサシートで検出する面圧が均一になるように、前記複数の潤滑油ポケットの各々に供給する潤滑油の圧力を制御する請求項3に記載の移動体の案内装置。
  7.  前記潤滑油ポケット内において前記ランド部と同じ高さの表面が、前記ランド部の内側の面積の15~50%となり、隣接する凹部間が連通し、かつ、前記油溝に隣接する凹部が該油溝に連通するように前記複数の凹部を形成した請求項1に記載の移動体の案内装置。
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