JP2010240815A - 工作機械の直動案内装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】振動に対して抗力を発現して固定すると共に、熱変位などの静的な変化を吸収しつつ固定することができる工作機械の直動案内装置を提供することにある。
【解決手段】直線状に延在し、摺動面を有する左案内レールと、左案内レールの摺動面に対して摺動可能な摺動体41を備え、左案内レールに沿って移動可能なハウジング42とを具備し、ハウジング42が、摺動体41を左案内レールの摺動面に対して進退させる進退装置を有し、この進退装置が、ハウジング42内に設けられた油圧シリンダ44と、油圧シリンダ44に収装されその先端部に摺動体41が設けられたピストンロッド45と、油圧シリンダ44への油圧が流通する油圧通路70と、油圧通路46に設けられ、前記油圧の流量を絞る油圧絞り機構90とを備えた。
【選択図】図3
【解決手段】直線状に延在し、摺動面を有する左案内レールと、左案内レールの摺動面に対して摺動可能な摺動体41を備え、左案内レールに沿って移動可能なハウジング42とを具備し、ハウジング42が、摺動体41を左案内レールの摺動面に対して進退させる進退装置を有し、この進退装置が、ハウジング42内に設けられた油圧シリンダ44と、油圧シリンダ44に収装されその先端部に摺動体41が設けられたピストンロッド45と、油圧シリンダ44への油圧が流通する油圧通路70と、油圧通路46に設けられ、前記油圧の流量を絞る油圧絞り機構90とを備えた。
【選択図】図3
Description
本発明は、往復直線運動する物体をその移動方向に案内する直動案内装置に関する。
工作機械などの産業機械では、所定軸の直線運動をする機械部品をその移動方向に案内する装置として、直動案内装置が一般に使用されている。この直動案内装置における案内方式としては、大きく分けて転がり案内方式と滑り案内方式との二つの案内方式がある。この滑り案内方式は、接触滑り案内方式と動圧滑り案内方式と静圧滑り案内方式とにさらに分けられる。
転がり案内方式とは、案内レールの摺動面およびスライダの摺動面に軌道溝を形成し、この軌道溝にローラやボールなどの転動体を配置し、転動体を介してスライダを支持する方式である。一方、滑り案内方式のうち接触滑り案内方式とは、軸方向に長く延びる案内レールと、案内レールに嵌め込まれ案内レールに沿って移動可能なスライダとが潤滑油を介して滑り接触する方式である。また、動圧滑り案内方式とは、案内レールの摺動面およびスライダの摺動面のうち少なくとも何れか一方の摺動面に溝などの動圧発生手段を形成し、スライダの移動の際に案内レールの摺動面との間に加圧した潤滑油を強制的に供給して、流体潤滑膜を形成してスライダを支持する方式である。さらに、静圧案内方式とは、案内レールの摺動面とスライダの摺動面との間に加圧した潤滑油を強制的に供給し、流体潤滑膜を形成してスライダを支持する方式である(例えば、特許文献1参照)。
この特許文献1には、くさび状に勾配が付けられたギブをピストンなどの押圧手段で押圧・変形させて摺動部の隙間(流体潤滑膜)を調整する工作機械の案内装置が開示されている。
しかしながら、上述した特許文献1に記載の工作機械の案内装置では、ワークを加工する工具などによる振動に対して抗力を発現してコラムベースをベッドに固定することができるものの、コラムベースが熱膨張した場合に、この熱膨張によるコラムベースの熱変位を吸収することができなかった。特に、コラムベースに立設するコラムが門形であると共に大型であり、工作機械が温度調整された環境に設置されていない場合には、コラムの熱膨張による熱変位量が大きく、この熱変位を吸収することができなかった。また、コラムベースがベッド上に設けられた2条のレール上を走行可能に設けられるとともに、熱変位を吸収するために一方のレールの片方の側面との間に隙間を設けており、この一方のレールの片方の側面に対してコラムベースを固定できず、その分剛性を低下させていた。
そこで、本発明は、前述した問題に鑑み提案されたもので、振動に対して抗力を発現して固定すると共に、熱変位などの静的な変化を吸収しつつ固定することができる工作機械の直動案内装置を提供することを目的とする。
上述した課題を解決する第1の発明に係る工作機械の直動案内装置は、
直線状に延在し、摺動面を有する第一部材と、
前記第一部材の摺動面に対して摺動可能な摺動体を備え、当該第一部材に沿って相対的に移動可能な第二部材とを具備し、
前記第二部材が、前記摺動体を前記第一部材の摺動面に対して進退させる進退手段を有し、
前記進退手段が、前記第二部材内に設けられたシリンダと、前記シリンダに収装されその先端部に前記摺動体が設けられたピストンロッドと、前記シリンダへの流体が流通する流体通路と、前記流体通路に設けられ、前記流体の流量を絞る流体流量絞り機構とを備えた
ことを特徴とする。
直線状に延在し、摺動面を有する第一部材と、
前記第一部材の摺動面に対して摺動可能な摺動体を備え、当該第一部材に沿って相対的に移動可能な第二部材とを具備し、
前記第二部材が、前記摺動体を前記第一部材の摺動面に対して進退させる進退手段を有し、
前記進退手段が、前記第二部材内に設けられたシリンダと、前記シリンダに収装されその先端部に前記摺動体が設けられたピストンロッドと、前記シリンダへの流体が流通する流体通路と、前記流体通路に設けられ、前記流体の流量を絞る流体流量絞り機構とを備えた
ことを特徴とする。
上述した課題を解決する第2の発明に係る工作機械の直動案内装置は、
第1の発明に係る工作機械の直動案内装置であって、
前記流体流量絞り機構が、前記流体通路の内壁部との間に隙間をもって配置される軸体で構成される
ことを特徴とする。
第1の発明に係る工作機械の直動案内装置であって、
前記流体流量絞り機構が、前記流体通路の内壁部との間に隙間をもって配置される軸体で構成される
ことを特徴とする。
上述した課題を解決する第3の発明に係る工作機械の直動案内装置は、
第1の発明または第2の発明に係る工作機械の直動案内装置であって、
前記進退手段が、前記第二部材の移動方向の複数箇所に設けられる
ことを特徴とする。
第1の発明または第2の発明に係る工作機械の直動案内装置であって、
前記進退手段が、前記第二部材の移動方向の複数箇所に設けられる
ことを特徴とする。
本発明に係る工作機械の直動案内装置によれば、上述した構成にすることで、振動に対して抗力を発現して固定すると共に、熱変位などの静的な変化を吸収しつつ固定することができる。その結果、剛性の低下を抑制できる。
本発明に係る工作機械の直動案内装置の各実施形態について、詳細に説明する。
[第一番目の実施形態]
本発明に係る工作機械の直動案内装置の第一番目の実施形態について、図1〜図7を参照して説明する。
図1は、本発明の第一番目の実施形態に係る工作機械の直動案内装置を適用したガントリ形マシニングセンタを示す概略図である。図2は、図1における囲み線IIの拡大図である。図3は、本発明の第一番目の実施形態に係る工作機械の直動案内装置の平面図であり、図4は、図3におけるIV−IV線断面図である。図5は、本発明の第一番目の実施形態に係る工作機械の直動案内装置の正面図であり、図6は、図5におけるVI−VI線断面図である。図7は、本発明の第一番目の実施形態に係る工作機械の直動案内装置が具備する油圧絞り機構における軸体の斜視図である。
本発明に係る工作機械の直動案内装置の第一番目の実施形態について、図1〜図7を参照して説明する。
図1は、本発明の第一番目の実施形態に係る工作機械の直動案内装置を適用したガントリ形マシニングセンタを示す概略図である。図2は、図1における囲み線IIの拡大図である。図3は、本発明の第一番目の実施形態に係る工作機械の直動案内装置の平面図であり、図4は、図3におけるIV−IV線断面図である。図5は、本発明の第一番目の実施形態に係る工作機械の直動案内装置の正面図であり、図6は、図5におけるVI−VI線断面図である。図7は、本発明の第一番目の実施形態に係る工作機械の直動案内装置が具備する油圧絞り機構における軸体の斜視図である。
本実施形態では、ガントリ形マシニングセンタ、具体的には、門形コラムにおける左右コラムの一方の下端部に設けられたコラムベースとベッドとの間に適用した場合について説明する。
本実施形態に係る工作機械は、図1に示すように、移動不能に設けられたテーブル2と、テーブル2の両側に設けられた左右一対のベッド3,4とを有する。これら左右のベッド3,4の上には、門形コラム5が設けられている。門形コラム5の左右のコラム本体6,7の上部にはクロスレール8が掛け渡され、このクロスレール8にはサドル9が水平方向(図中左右方向:X軸方向)に往復移動自在に支持されている。このサドル9にはラム10が鉛直方向(図中上下方向:Z軸方向)に往復移動自在に支持されている。
上述した工作機械では、門形コラム5がベッド3,4上にてX軸方向に直交する水平方向(図中紙面に垂直な方向:Y軸方向)に直線運動可能に設けられている。
左ベッド3の上部には、上方へ突出すると共に、左ベッド3の外側へ突出し、Y軸方向(図面紙面に垂直な方向)へ延在する形状である案内レール21,22が2条設けられている。これら案内レール21,22は、X軸方向にて並列に配置されている。ここで、上述した左コラム本体6の下部にはコラムベース12が設けられている。このコラムベース12の下部には下方へ突出する突出部23,24,25が3条設けられている。左側突出部23および中央突出部24が左案内レール21に摺接可能に形成される一方、右側突出部25が右案内レール22と隙間D3をもって形成されている。なお、左側突出部23の下端には、左案内レール21の突出部21cを下側から支持する支持部材26が設けられている。右側突出部25の下端には、右案内レール22の突出部22cを下側から支持する支持部材27が設けられている。よって、左コラム本体6は案内レール21,22上を当該案内レール21,22に沿ってY軸方向へ移動できるが、X軸方向へは移動不能になっている。
右ベッド4の上部には、図1および図2に示すように、上方へ突出すると共に、右ベッド4の外側へ突出し、Y軸方向(図面紙面に垂直な方向)へ延在する形状である案内レール31,32が2条設けられている。これら案内レール31,32は、X軸方向にて並列に配置されている。ここで、上述した右コラム本体7の下部にはコラムベース11が設けられている。そして、このコラムベース11の下部には下方へ突出する突出部33,34,35が3条設けられており、コラムベース11が案内レール31,32に沿って相対的に移動可能になっている。左案内レール31の上面31dが、コラムベース11の左凹部11aに摺接可能に形成されている。右案内レール32の上面32dがコラムベース11の右凹部11bに摺接可能に形成されている。右案内レール32の右側部32aと右側突出部35の左側部35bとの間には隙間D1が設けられている。なお、左側突出部33の下端には、左案内レール31の突出部31cを下側から支持する支持部材36が設けられている。右側突出部35の下端には、右案内レール32の突出部32cを下側から支持する支持部材37が設けられている。
左側突出部33の右側部33aと左案内レール31(第一部材)の左側部31bとの間に、摺動体41を備えたハウジング42(第二部材)が設けられ、ハウジング42が左側突出部33の右側部33aおよび左凹部11aに固定されている。また、中央突出部34の左側部34bと左案内レール31の右側部31aとの間に、摺動体41を備えたハウジング42が同様に設けられ、ハウジング42が中央突出部34の左側部34bおよび左凹部11aに固定されている。
ハウジング42には、図1〜図6に示すように、摺動体41を左案内レール31の左側部(摺動面)31bまたは右側部(摺動面)31aに対して進退させる進退装置(進退手段)が設けられている。この進退装置は、ハウジング42内に設けられた油圧シリンダ(シリンダ)44と、油圧シリンダ44に収装されその先端部に摺動体41が設けられたピストンロッド45とを備えている。進退装置は、油圧シリンダ44への流体である油圧51が流通する油圧通路(流体通路)70をさらに備えている。なお、ピストンロッド45の凹部45a内にOリング47が配置されており、このOリング47によりシリンダ44内の油圧51の漏れを防いでいる。
進退装置は、ハウジング42の移動方向の複数箇所、図示例では3箇所に設けられている。このように進退装置を複数箇所に設けることで、摺動体41の左案内レール31に対する進退移動を円滑に行うことができる。
油圧通路70は、導入部71と分配部72と連絡部73と排出部81〜83とを有する。導入部71は系外の油圧供給源(図示せず)と連通し、図4および図5に示すように、左右方向へ直線状に延在して設けられており、この導入部71によりハウジング42の内部へ油圧51を導入している。分配部72は導入部71と油圧シリンダ44とに連通して設けられている。連絡部73は、図4および図5に示すように、上下方向へ延在する形状であり、導入部71と具体的には後述する第一排出部81とに連通して設けられている。排出部は、図4および図5に示すように、左右方向へ直線状に延在する第一排出部81と、この第一排出部81に連通し上下方向に直線状に延在する第二排出部82と、この第二排出部82の下端部近傍と系外とに連通し、左右方向へ直線状に延在する第三排出部83とを有する。第一排出部81の直径が、左端部近傍ではそれ以外の箇所と比べて径小に形成されている。よって、油圧通路70の導入部71に導入された油圧51は、導入部71、分配部72を通って各油圧シリンダ44へ供給されるとともに、連絡部73、排出部81〜83を通って系外へ排出される。なお、連絡部73の上端部、第二排出部82の上端部には閉塞部材61がそれぞれ配置されている。また、第一排出部81の右端部に閉塞部材62が配置されている。
よって、油圧通路70を介して油圧シリンダ44へ油圧51を給排することにより、左側突出部33と左案内レール31の間に配置される摺動体41にあっては摺動体41を左案内レール31の左側部(摺動面)31bに対して進退移動させることができ、中央突出部34と左案内レール31の間に配置される摺動体41にあっては摺動体41を左案内レール31の右側部(摺動面)31aに対して進退移動させることができる。
上述した油圧通路70における第一排出部81には、油圧51の流量を絞る油圧絞り機構(流体流量絞り機構)90が設けられる。油圧絞り機構90としては、図6および図7に示すように、油圧通路70の第一排出部81の内壁部81aとの間に隙間D2をもって配置される軸体91が挙げられる。この軸体91は、一方の端部に閉塞部材62に係止する係止部91aが形成され、この一方の端部近傍および他方の端部近傍における周面に溝91b,91cがそれぞれ形成されている。そして、この軸体91における両方の端部近傍以外にあっては、第一排出部81の直径よりも径小に形成されている。よって、第一排出部81内に軸体91を配置することで、油圧51が、油圧通路70の第一排出部81、第二排出部82、および第三排出部83を通って系外へ排出する際に、軸体91によりその流量が制限されており、じわじわと流れるようになっている。
なお、摺動体41には、潤滑油を供給する潤滑油供給通路(図示せず)が設けられており、当該摺動体41の摺動面41aに潤滑油が供給されている。
よって、本実施形態に係る工作機械の直動案内装置により、機械の固定側である案内レール(第1部材)31に沿って、コラムベース11が摺動体41を介して移動可能になっている。
コラムベース11を右ベッド4の所定位置に配置した後に、油圧51を油圧通路70の導入部71および分配部72を介して油圧シリンダ44内へ供給することで、ピストンロッド45が前進する。これにより、摺動体41が右ベッド4の左案内レール31に対し押圧してコラムベース11が右ベッド4の左案内レール31に固定される。
ここで、上述した構成の直動案内装置によりコラムベース11を右ベッド4に固定したときに、ラム10に取り付けられた工具などの振動がコラムベース11を介して直動案内装置に作用した場合と、左右のコラム本体6,7の熱膨張による力がコラムベース11を介して直動案内装置に作用した場合について説明する。
ラム10に取り付けられた工具などの振動がコラムベース11を介して直動案内装置に作用した場合には、ピストンロッド45を後進させる力が当該ピストンロッド45に作用して油圧シリンダ44内の油圧51を油圧回路70へ排出しようとするものの、油圧絞り機構90により油圧回路70から系外への油圧51の排出量を制限しており、油圧51がじわじわとしか流れない。そのため、油圧絞り機構90がピストンロッド45を後進させる力に対して抗力を発現している。言い換えると、直動案内装置は、上述した振動に対して抗力を発現しつつ、コラムベース11を右ベッド4の左案内レール31に固定している。
左右のコラム本体6,7の熱膨張による力がコラムベース11を介して直動案内装置に作用した場合には、ピストンロッド45を後進させる力が当該ピストンロッド45に作用し、この力が熱膨張の大きさに応じて徐々に大きくなる。このとき、油圧51が、油圧シリンダ44内から、油圧回路70の分配部72および連絡部73、第一排出部81、油圧絞り機構90、第二排出部82、第三排出部83を通って系外へ徐々に排出される。これにより、直動案内装置が、コラムベース11を右ベッド3の左案内レール31に対して固定しつつ、上述した熱膨張による力を吸収することができる。
したがって、本実施形態に係る工作機械の直動案内装置によれば、上述した構成にすることで、振動に対して抗力を発現して固定すると共に、熱変位などの静的な変化を吸収しつつ固定することができる。その結果、コラムベース11を一方の案内レールの側部に対して固定せず自由端にすることによる剛性の低下を防ぐことができる。
[他の実施形態]
上述した第一番目の実施形態では、コラムベース11と右ベッド4の左案内レール31との間に適用した工作機械の直動案内装置を用いて説明したが、クロスレールとサドルとの間などに適用した工作機械の直動案内装置とすることも可能である。このような箇所に適用した工作機械の直動案内装置であっても、上述した第一番目の実施形態に係る工作機械の直動案内装置と同様な作用効果を奏する。
上述した第一番目の実施形態では、コラムベース11と右ベッド4の左案内レール31との間に適用した工作機械の直動案内装置を用いて説明したが、クロスレールとサドルとの間などに適用した工作機械の直動案内装置とすることも可能である。このような箇所に適用した工作機械の直動案内装置であっても、上述した第一番目の実施形態に係る工作機械の直動案内装置と同様な作用効果を奏する。
また、上述した第一番目の実施形態では、油圧通路70の第一排出部81の内壁部81aとの間に隙間D2をもって配置される軸体91で構成される油圧絞り機構90を具備する工作機械の直動案内装置を用いて説明したが、油圧通路70の第一排出部81の直径よりも径小に形成されたキャピラリで構成される油圧絞り機構を具備する工作機械の直動案内装置とすることも可能である。このような工作機械の直動案内装置であっても、上述した第一番目の実施形態に係る工作機械の直動案内装置と同様な作用効果を奏する。
本発明に係る工作機械の直動案内装置によれば、振動に対して抗力を発現して固定すると共に、熱変位などの静的な変化を吸収しつつ固定することができる。その結果、剛性の低下を抑制できるため、工作機械産業などで有益に利用することができる。
2 テーブル
3 左ベッド
4 右ベッド
5 門形コラム
6 左コラム本体
7 右コラム本体
8 クロスレール
9 サドル
10 ラム
11 コラムベース
21,22 案内レール
23,24,25 突出部
31,32 案内レール
33,34,35 突出部
36,37 支持部材
41 摺動体
42 ハウジング
44 油圧シリンダ
45 ピストンロッド
47 Oリング
51 油圧
70 油圧通路
71 導入部
72 分配部
73 連絡部
81 第一排出部
82 第二排出部
83 第三排出部
90 油圧絞り機構
91 軸体
3 左ベッド
4 右ベッド
5 門形コラム
6 左コラム本体
7 右コラム本体
8 クロスレール
9 サドル
10 ラム
11 コラムベース
21,22 案内レール
23,24,25 突出部
31,32 案内レール
33,34,35 突出部
36,37 支持部材
41 摺動体
42 ハウジング
44 油圧シリンダ
45 ピストンロッド
47 Oリング
51 油圧
70 油圧通路
71 導入部
72 分配部
73 連絡部
81 第一排出部
82 第二排出部
83 第三排出部
90 油圧絞り機構
91 軸体
Claims (3)
- 直線状に延在し、摺動面を有する第一部材と、
前記第一部材の摺動面に対して摺動可能な摺動体を備え、当該第一部材に沿って相対的に移動可能な第二部材とを具備し、
前記第二部材が、前記摺動体を前記第一部材の摺動面に対して進退させる進退手段を有し、
前記進退手段が、前記第二部材内に設けられたシリンダと、前記シリンダに収装されその先端部に前記摺動体が設けられたピストンロッドと、前記シリンダへの流体が流通する流体通路と、前記流体通路に設けられ、前記流体の流量を絞る流体流量絞り機構とを備えた
ことを特徴とする工作機械の直動案内装置。 - 請求項1に記載された工作機械の直動案内装置であって、
前記流体流量絞り機構が、前記流体通路の内壁部との間に隙間を持って配置される軸体で構成される
ことを特徴とする工作機械の直動案内装置。 - 請求項1または請求項2に記載された工作機械の直動案内装置であって、
前記進退手段が、前記第二部材の移動方向の複数箇所に設けられる
ことを特徴とする工作機械の直動案内装置。
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JP2009095614A JP2010240815A (ja) | 2009-04-10 | 2009-04-10 | 工作機械の直動案内装置 |
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