JP2012192461A - ハイブリッド式工作機械用ガイド装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 加工時に生じる振動により加工能力が低くなる転がりガイドの欠点と、動摩擦係数と静摩擦係数との差が大きいために加工能力が低くなる滑りガイドの欠点を補うことができるハイブリッド式のガイド装置が望まれる。
【解決手段】 工作テーブルを支持するガイドユニットと、該ガイドユニットに挿嵌されるガイドレールであって、該ガイドレールに沿って延在するガイド面を備えるガイドレールと、該ガイド面から離間した位置から該ガイド面を押圧する位置に突出して、該工作テーブルに対して該ガイド面を押圧可能な滑りガイド面を有する押圧手段とを備える工作機械用ガイド装置により解決する。
【選択図】 図１Ａ

Description

本発明は、工作機械に使用されるガイド装置に関する。特に、転がりガイドと滑りガイドを組み合わせたハイブリッド式の工作機械用ガイド装置に関する。

従来の工作機械用ガイド装置について説明する。工作機械用ガイド装置は、摺動時の摩擦を小さくするようになっている。一般に、工作機械用ガイド装置としては、転がりガイドまたは滑りガイドが一般的である。

図５Ａおよび図５Ｂを参照して、従来の工作機械用転がりガイド装置を詳細に説明する。図５Ａは、従来の工作機械用転がりガイド装置を示している。図５Ｂは、図５Ａにおけるガイドレール５３の一点鎖線部５Ｂの拡大断面を示したものである。ベース（不図示）に設置されるベッド５０上に水平かつ平行に配置された２本のガイドレール５３，５４上に、工作テーブル（以下「テーブル」）５１は、ガイドレール５３，５４を跨ぐように設置される。ガイドレール５３側のテーブル５１には、ガイドユニット５２ａ，５２ｂが取り付けられている。他方のガイドレール５４も同様である。図５Ｂを参照して代表例としてガイドユニット５２ａについて説明する。他のガイドユニットも同様である。ガイドユニット５２ａは、図５Ｂに示すように、ガイドレール５３に挿嵌されている。テーブル５１は、設定された姿勢を保ちながら、ガイドレール５３上を摺動可能である。したがって、ガイドユニット５２ａとガイドユニット５２ｂは、テーブル５１の大きさおよび重量に応じて、最適なバランスとなるように取り付けられる位置が決められる。たとえば、一方のガイドレール５３についてみれば、テーブル５１が載置された状態のガイドレール５３の長手方向に沿ったテーブル５１の長手方向の中心線に対して対象となるように、ガイドユニット５２ａとガイドユニット５２ｂとが配置される。他方のガイドレール５４側も、同様にガイドユニットを配置する。なお、図５Ａから図５Ｂには示していないが、テーブル５１の下部にはガイドレール５３，５４に沿ってボールネジが配置され、それにより、テーブル５１がガイドレール５３，５４に沿って摺動する。

図５Ｂを参照してガイドユニット５２ａを説明する。図５Ｂに示すとおり、ガイドユニット５２ａ内には、所定の環状溝が穿設されている。この環状溝内には、複数の転動体が連鎖状に連続配置され、転動体列５５ａ，５５ｂを構成している。転動体としては、ころ（円柱体）または転動体（球体）などである。環状溝の配置はさまざま考えられるが、たとえば図５Ｂの例では、転動体列５５ａの転動体群がなす面と転動体列５５ｂの転動体群がなす面とが一定の角度で交差するように、環状溝が穿設されている。ガイドレール５３の両側面は、ガイドレール５３の長手方向全域に亘って窪んだ窪み側面を構成している。たとえば、一方の窪み側面には、ガイドレール５３の長手方向に沿った摺動面５３ａと摺動面５３ｂとを備えている。摺動面５３ａ側の環状溝と摺動面５３ｂ側の環状溝は、摺動面５３ａ側および摺動面５３ｂ側において開口し、それぞれの転動体列５５ａ，５５ｂの転動体群が露出している。これにより、転動体列５５ａ，５５ｂの転動体群は、摺動面５３ａと摺動面５３ｂとに、それぞれ、接触可能である。この構成により、ガイドユニット５２ａをガイドレール５３に沿って移動させるようとすると、転動体列５５ａの転動体群が摺動面５３ａ上を転動しながら環状溝内を移動し循環する。同様に、転動体列５５ｂの転動体群が摺動面５３ｂ上を転動しながら環状溝内を循環しながら移動する。この摺動面５３ａと摺動面５３ｂ上での転動体列５５ａおよび５５ｂの転動により、ガイドユニット５２ａはガイドレール５３に対して、相対的に滑らかに移動することが可能である。

同様に、ガイドレール５３の他方の窪み側面にも、ガイドレール５３の長手方向に沿って、摺動面５３ａと摺動面５３ｂと対象に摺動面５３ｃと摺動面５３ｄとを備えている。摺動面５３ｃと摺動面５３ｄ側のガイドユニット５２ａにも環状溝および転動体列が配置されている（不図示）。

続いて、図６Ａを参照し、従来の工作機械用滑りガイドについて説明する。図６Ａは、従来の工作機械用滑りガイドを示している。図６Ｂは、図６Ａにおけるガイドレール５６の部分の断面６Ｂ−６Ｂを示したものである。前記転がりガイドと同様に、ベース（不図示）に設置されるベッド５０上に水平に設置された、平行な２本のガイドレール５６，５７上に、テーブル５１が跨ぐように載置される。ガイドレール５６，５７は、それぞれ、ガイドレール幅から張出した張出部５６ａ，５７ａを有している。一方のガイドレール５６の側のテーブル５１には、ガイドレール５６の張出部５６ａを包み込むように延出部５８ａが配置されている。他方のガイドレール５７の側のテーブル５１には、ガイドレール５７の張出部５７ａを包み込むように延出部５８ｂが配置されている。テーブル５１の面とテーブルの延出部５８ａとの間で張出部５６ａが挟持され、テーブル５１の面と、テーブル５１の延出部５８ｂとの間に張出部５７ａが挟持されている。

テーブル５１と接触するガイドレール５６側のガイド面５６ｂの表面は、には、テーブル５１の摺動の際における摩擦力を小さくするため、焼入れ研磨を施す。

一方、ガイドレール５６側のガイド面５６ｂと対向するテーブル５１側のガイド面５１ａには、ポリエステル系プラスチック樹脂板を取り付け、その樹脂面であってガイドレール５６側のガイド面５６ｂに当接する側の面に、きさげ加工を施す。なお、ガイドレール５６の張出し部５６ａとテーブル５１との接触面およびガイドレール５６の張出し部５６ａと延出部５８ｂとの接触面にも同様の処理がなされている。これにより、テーブル５１はガイドレール５６，５７に対して、相対的に滑らかに移動することが可能である。

転がりガイドと滑りガイドとの性能を比較すると、滑りガイドは高速移動に弱く、製造コストが高くなる。また、位置決め精度は転がりガイドに比べて劣り、特に移動開始時における静摩擦係数と移動時における動摩擦係数との差が大きいため、円弧切削の場合に加工物の真円度が低くなる不利な面がある。
一方、転がりガイドは、高速移動に適し、位置決め精度が良好であり、製造コストが安い。しかし、転がりガイドは、切削時に発生するダンピング性能が滑りガイドに比べて低く、転がりガイドの切削精度は全体として滑りガイドと比較して悪い。このため、たとえば、特許文献１および特許文献２に示したように、転がりガイドと滑りガイドとを組み合わせたハイブリッド式のガイド装置を利用した工作機械も提案されている。

特開２００３−３２６４３０号明細書 特開２００４−４２１８６９号明細書 特許第４２１８８３１号明細書

しかしながら、転がりガイドと滑りガイドとを組み合わせた従来のハイブリッド式のガイド装置では、転がりガイドと滑りガイドとの切換え作業が煩雑であった。たとえば、特許文献１では滑りガイド面を有するブロック部材を取りつけ・取り外しことにより、転がりガイドと滑りガイドとの仕様を切り替えるものである。また、特許文献２では、任意に、転がりガイドと滑りガイドとを切り替えるものではない。

特に、近年では、様々な分野において摺動面に、ダイヤモンド・ライク・カーボン（以下、「ＤＬＣ」とよぶ）膜を表面に施して、摩擦力を減じる技術が盛んであり、工作機械の滑りガイドのガイド面の処理として期待が高い。たとえば、特許文献３に記載されているように、工作機械のガイド面にＤＬＣ膜のコーティング処理を行うと、ガイド面の摩擦係数が向上し、位置決め精度が向上する。
したがって、転がりガイドと滑りガイドとの長所が利用できるハイブリッド式のガイド装置が望まれる。

工作テーブルを支持するガイドユニットと、該ガイドユニットに挿嵌されるガイドレールであって、該ガイドレールに沿って延在するガイド面を備えるガイドレールと、該ガイド面から離間した位置から該ガイド面を押圧する位置に突出して、該工作テーブルに対して該ガイド面を押圧可能な滑りガイド面を有する押圧手段とを備える工作機械用ガイド装置により解決する。

本発明により、切削の対象および切削状況に応じて、転がりガイドと滑りガイドの長所を発揮させることができる。

本発明における第一実施形態のハイブリッド式ガイド装置の斜視図である。 本発明における第一実施形態のハイブリッド式ガイド装置をガイドレールに沿った方向から見た断面図である。 本発明における第一実施形態のハイブリッド式ガイド装置をガイドレールと垂直な方向から見た断面図である。 図１Ｃの断面２Ａ−２Ａ部における第一実施形態のハイブリッド式ガイド装置のガイドユニット部の断面図であって、転がりガイドを使用している場合の図である。 図１Ｃの断面２Ａ−２Ａ部における第一実施形態のハイブリッド式ガイド装置のガイドユニット部の断面図であって、転がりガイドと滑りガイドを併用している場合の図である。 本発明における第二実施形態のハイブリッド式ガイド装置の斜視図である。 本発明における第二実施形態のハイブリッド式ガイド装置をガイドレールと垂直な方向から示した図である。 本発明における第三実施形態のハイブリッド式ガイド装置を示した図である。 従来の転がりガイド装置の斜視図である。 従来の転がりガイド装置のガイドユニット部の断面図である。 従来の滑りガイド装置の斜視図である。 従来の滑りガイド装置のガイドユニット部の断面図である。

以下、本発明の第一実施形態のハイブリッド式のガイド装置１について、図１Ａから図１Ｃおよび図２Ａから図２Ｂを参照して説明する。
（第一実施形態）
図１は、本発明の第一実施形態のハイブリッド式のガイド装置１を示している。図１Ｂは、図１における断面１Ｂ−１Ｂを示した図であり、図１Ｃは図１Ａにおける矢視１Ｃ−１Ｃからみた図である。ガイド装置１は、ガイドレール３，４と、押圧手段５，６と、ガイドユニット９，１０，１１，１２とを備えている。

ガイドレール３，４は、ベース（不図示）上に設置されるベッド２０上に、それぞれ水平に配置されている。ガイドレール４は、ガイドレール３に平行に配置される。ガイドレール３，４には、それぞれ、ガイドレール３およびガイドレール４に沿って延在するガイド面３ａおよびガイド面４ａが用意されている。ガイド面３ａおよびガイド面４ａは、本実施例の場合、ガイドレール３，４の面のうち、ベッド２０と平行で水平な上面であるが、必ずしもこれに限らない。

ガイドユニット９，１０，１１，１２は、テーブル２を支持し、テーブル２をガイドレール３，４に沿って摺動させるために、テーブル２に対して固定されている。ガイドユニット９および１０はガイドレール３に挿嵌されていて、ガイドユニット１１および１２はガイドレール４に挿嵌されている。ガイドユニット９，１０および１１，１２は、テーブル２が、ガイドレール３および４をそれぞれ跨いで配置される。図１Ａから図１Ｃには示していないが、テーブル２の下部にはガイドレール３，４に沿って，ボールネジが配置され、それによって、テーブル２がガイドレール３，４に沿って摺動する。

たとえば、図１Ｃに示すように、押圧手段５は、ガイドレール３側のガイドユニット９とガイドユニット１０との間に配置され、テーブル２に対して固定されている。また、他方の押圧手段６は、ガイドレール４側のガイドユニット１１とガイドユニット１２との間に配置されている。押圧手段５および押圧手段６は、それぞれ、ガイド手段７およびガイド手段８を具備している。ガイド手段７およびガイド手段８は、それぞれ、先端に、滑りガイド面７ａと滑りガイド面８ａとを具備している。滑りガイド面７ａおよび滑りガイド面８ａは、それぞれ、ガイドレール３のガイド面３ａおよびガイドレール４のガイド面４ａと対向している。

ガイド手段７の滑りガイド面７ａは、ガイドレール３のガイド面３ａから離間した格納位置から、ガイドレール３のガイド面３ａを押圧する押圧位置に突出して、ガイドレール３のガイド面３ａを押圧可能である。一方、ガイド手段８の滑りガイド面８ａは、ガイドレール４のガイド面４ａから離間した格納位置から、ガイドレール４のガイド面４ａを押圧する押圧位置に突出して、ガイドレール４のガイド面４ａを押圧可能である。押圧手段５および押圧手段６は、たとえば、代表的に、油圧シリンダが適用できる。押圧手段５はガイド面３ａの法線方向であって重力方向にガイド手段７を伸張して、ガイドユニット９（または１０）に対してガイド面３ａが離れるように、ガイド手段７の滑りガイド面７ａがガイド面３ａを押圧する。同様に、押圧手段６はガイドレール４のガイド面４ａの法線方向であって重力方向にガイド手段８を伸張して、ガイドユニット１１（または１２）に対してガイド面４ａが離れるように、ガイド手段８の滑りガイド面８ａがガイド面４ａを押圧する。

滑りガイド面７ａおよび滑りガイド面８ａには、ＤＬＣ膜のコーティング処理が施されている。たとえば、炭素を主成分としたアモルファス構造体のＤＬＣ膜をコーティングする。さらには、クロムモリブデン鋼からなる滑りガイド面７ａ，８ａの表面上にラジカル窒化法により窒素拡散層を形成し、ＰＶＤ法スパッタリングによって、その窒素拡散層の上に形成される窒化クロムなどの窒化物の膜の上にＤＬＣ膜をコーティングすることなども考えられる。

ガイド手段７およびガイド手段８と押圧手段５および押圧手段６の動作と、ガイドユニット９，１０，１１，１２の関係について、詳しく説明する。例として、図２Ａおよび図２Ｂを参照して、ガイドレール３に挿嵌されているガイドユニット９に注目し、ガイド手段７との関係について説明する。他のガイドユニット１０，１１，１２およびガイド手段８も同様である。図２Ａは、図１Ｃの断面２Ａ−２Ａを示した図である。図２Ａは滑りガイド面７ａが格納位置にある状態のガイドユニット９を示しており、図２Ｂは、滑りガイド面７ａが押圧位置にある状態のガイドユニット９を示している。

ガイドユニット９には、ガイドレール３が挿嵌されている。ガイドレール３の第一の側面には、ガイドレール３のガイド面３ａに対してなす角が一定であってガイドレール３に沿って延在する第一摺動面３ｂと、第一摺動面３ｂに対してなす角が一定であってガイドレール３に沿って延在する第二摺動面３ｃとを備えている。他方の第二の側面には、ガイド面３ａに対してなす角が一定であってガイドレール３に沿って延在する第三摺動面３ｄと、第三摺動面３ｄに対してなす角が一定であってガイドレール３に沿って延在する第四摺動面３ｅとを備えている。第一摺動面３ｂと第三摺動面３ｄとは、ガイド面３ａの法線に対して、線対称である。第二摺動面３ｃと第四摺動面３ｅとは、ガイド面３ａの法線に対して、線対称である。

従来の転がりガイドと同様に、ガイドユニット９には、内部に環状溝が穿設されている。本実施例の場合、ガイドレール３の第一の側面の側のガイドユニット９に環状溝９ａと環状溝９ｂとが穿設されており、ガイドレール３の第二の側面の側のガイドユニット９に環状溝９ｃと環状溝９ｄとが穿設されている。環状溝９ａは、環状溝９ａがなす面が第一摺動面３ｂと垂直となるように、また、環状溝９ｂは、環状溝９ｂがなす面が第二摺動面３ｃと垂直になるように、穿設されている。環状溝９ｃは、環状溝９ｃがなす面が第三摺動面３ｄと垂直となるように、また、環状溝９ｄは、環状溝９ｄがなす面が第四摺動面３ｅと垂直になるように、穿設されている。

ガイドユニット９の環状溝９ａ，環状溝９ｂ，環状溝９ｃ，環状溝９ｄのそれぞれの中には、従来の転がりガイドと同様に、複数の転動体が列をなして転動体群を構成するように配置され、ガイドユニット９がガイドレール３に沿って摺動する。環状溝９ａおよび環状溝９ｂのそれぞれには、第一摺動面３ｂを転動する第一の転動体群列および第二摺動面３ｃを転動する第二の転動体群列を有している。同様に、環状溝９ｃおよび環状溝９ｄのそれぞれには、第三摺動面３ｄを転動する第三の転動体群列および第四摺動面３ｅを転動する第四の転動体群列を有している。ガイドユニット９内で、環状溝９ａ，環状溝９ｂ，環状溝９ｃ，環状溝９ｄはガイドレール３側に開口を有している。環状溝９ａ，環状溝９ｂ，環状溝９ｃ，環状溝９ｄ内に配設された各転動体群列の転動体のうち、ガイドレール３側に位置する転動体１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ（それぞれ複数個）は、それぞれ、その開口から、第一摺動面３ｂ，第二摺動面３ｃ，第三摺動面３ｄ，第四摺動面３ｅと接触し、転動可能である。

本実施の形態の場合、第一摺動面３ｂと第二摺動面３ｃとが、ガイドレール３の第一の側面において窪み面を構成し、第三摺動面３ｄと第四摺動面３ｅとが、ガイドレール３の他方の側面である第二の側面において窪み面を構成している。ガイドユニット９内の転動体群列には予圧がかけられている。この予圧力は、転動体１３ａは第一摺動面３ｂを、転動体１３ｃは第三摺動面３ｄを押し上げる方向の力成分を持ち、ガイドユニット９内の各転動体群列の転動体１３ｂは第二摺動面３ｃを、転動体１３ｄは第四摺動面３ｅを、それぞれ押し下げる方向の力成分を持って、バランスしている。なお、ガイドレール３とガイドユニット１０の関係、およびガイドレール４とガイドユニット１１，１２との関係も同様である。

ガイドレール３およびガイドレール４は、ガイドユニット９，１０，１１，１２を介して、テーブル２からの負荷荷重を受ける。その負荷荷重は、テーブル２の自重および工作機械部品の重量分の荷重に対応する。テーブル２からの負荷荷重は、ガイドレールの個数に按分され、各ガイドレール内において、そのガイドレールに挿嵌されるガイドユニットの個数で荷重が按分される。押圧手段５を駆動させず、ガイド手段７の滑りガイド面７ａがガイドレール３のガイド面３ａと接触していない図２Ａの状態において、転動体１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄのそれぞれと、第一摺動面３ｂ，第二摺動面３ｃ，第三摺動面３ｄ，第四摺動面３ｅのそれぞれとの間には、以下のような荷重関係が生じる。

テーブル２からの負荷荷重によりガイドユニット９に按分される荷重で、ガイドユニット９は、ガイドレール３に押し付けられる。その荷重は、転動体１３ｂ，１３ｄを介して、第二摺動面３ｃと第四摺動面３ｅとで受けるため、ガイドユニット９は、ガイドユニット９に按分される荷重の方向（図２Ａの下向き方向）にひずむ。第一摺動面３ｂと第三摺動面３ｄにおける転動体１３ａ，１３ｃの予圧力は減少し、第二摺動面３ｃと第四摺動面３ｅにおける転動体１３ｂ，１３ｄの予圧力は増加する。このように、テーブル２からの負荷荷重を考慮すると、すべてのガイドレールに挿嵌されている各ガイドユニット内でバランスしていた転動体群の予圧力は、全ガイドユニットとして、テーブル２からの負荷荷重分だけ荷重不均衡を生じる。

そこで、この荷重不均衡の状態を解消するため、図２Ｂのように、押圧手段５を駆動させる。押圧手段５を駆動させると、ガイド手段７の滑りガイド面７ａがガイドレール３のガイド面３ａに接触してガイド面３ａを押圧する。この結果、ガイドユニット９内では、テーブル２からの負荷荷重によって生じていた転動体群と、第一摺動面３ｂと第二摺動面３ｃと第三摺動面３ｄと第四摺動面３ｅの荷重不均衡の状態が解消され、各転動体群から第一摺動面３ｂ，第二摺動面３ｃ，第三摺動面３ｄ，第四摺動面３ｅへの予圧力がバランスしている状態に戻る。荷重不均衡の状態を解消するためには、ガイド手段７の滑りガイド面７ａがガイドレール３のガイド面３ａに接触してガイド面３ａを押す際の押圧力は、テーブル２からの負荷荷重に対応して一のガイドレール（たとえば、ガイドレール３）に按分され負荷される荷重を、テーブル２からの負荷荷重にそのガイドレールに配置される押圧手段の個数で按分した荷重とほぼ対応する。たとえば、図１Ａの例で説明する。図１Ａでは、テーブル２は、２本のガイドレール３およびガイドレール４で支えられている。一のガイドレール３では、一の押圧手段５が配置されている。テーブル部２の荷重がＭキログラムであったとすれば、ガイドレール３に按分される荷重はＭ／２キログラムである。したがって、押圧手段５を駆動させてガイド手段７の滑りガイド面７ａをガイドレール３のガイド面３ａに押圧する押圧すべき力はＭ／２キログラムということになる。仮に、ガイドレール３に押圧手段を２個配置しているとすれば、按分される荷重はその半分となり、ガイド手段７の滑りガイド面７ａをガイドレール３のガイド面３ａに押圧する押圧すべき力はＭ／４キログラムとなる。ただし、実際には、テーブル２からの負荷荷重が均一でないため、各押圧手段がガイドレールの各ガイド面に接触して各ガイド面を押す際の押圧力（所定の押圧力）は、負荷荷重を考慮して配分される。
また、ガイドレール３を傾斜させている場合に、押圧手段５でガイド手段７の滑りガイド面７ａがガイドレール３のガイド面３ａを押圧する押圧力は、ガイド面３ａに垂直方向に実際に負荷される荷重（ガイド面３ａの法線方向の荷重）に対応する。

続いて、本発明のガイド装置１をいかに使用するかについて説明する。切削加工状態にない場合に、テーブル２を所定の位置までガイドレール３，４に沿って摺動させる際には、押圧手段５および押圧手段６を駆動せずに、ガイド手段７，８は格納位置に収納した状態のままでテーブル２を移動させる。

切削など加工を行いながらテーブル２を移動させる状態にあっては、押圧手段５を駆動して、ガイド手段７を押圧位置に突出させ、ガイド手段７の滑りガイド面７ａをガイドレール３のガイド面３ａに押圧させる。そして、押圧手段５は、第一の転動体群列の転動体１３ａから第一摺動面３ｂに対して負荷された押圧力（自重によって生じる負荷と予圧を考慮した力）と、第二の転動体群列の転動体１３ｂから該第二摺動面３ｃに対して負荷された押圧力（自重によって生じる負荷と予圧を考慮した力）との間の荷重不均衡が無くなる荷重で滑りガイド面７ａをガイド面３ａに押圧した状態で、ガイド面３ａ上を滑りガイド面７ａが摺動しながらガイドユニット９がガイドレール３に沿って摺動する。

なお、同様に、押圧手段５は、第三の転動体群列の転動体１３ｃから第三摺動面３ｄに対して負荷された押圧力（自重によって生じる負荷と予圧を考慮した力）と、第四の転動体群列の転動体１３ｄから第四摺動面３ｅに対して負荷された押圧力（自重によって生じる負荷と予圧を考慮した力）とが均衡し、適切な摩擦となる荷重で滑りガイド面７ａをガイド面３ａに押圧する。この状態で、ガイド面３ａ上を滑りガイド面７ａが摺動しながらガイドユニット９がガイドレール３に沿って摺動する。他方のガイドレール４における押圧手段６も同様である。また、実際には、テーブル２上の重心位置は必ずしもテーブル２の中心にないことから、重心の偏心によってモーメントを受ける。押圧手段５により滑りガイド面７ａをガイド面３ａに押圧する押圧力は、このモーメントも考慮して調整される。

滑りガイド面を押圧手段により押すことで、転がりガイドの予圧状態はバランスの取れた状態に戻る。これにより、転がりガイド自体の動摩擦係数と静摩擦係数の差を小さくすることができる。また、転がりガイドと滑りガイドを併用させることが可能となり、滑りガイドのみを使用する場合に対しても動摩擦係数と静摩擦係数との差を小さくすることができる。さらに滑りガイドの滑り面に、ＤＬＣ膜のコーティング処理を施すことで、動摩擦係数と静摩擦係数との差はほとんどなくなり、特に大きな効果を奏する。
すなわち、動摩擦係数と静摩擦係数との差が大きいために加工精度が低くなる滑りガイドの欠点を転がりガイドとＤＬＣをコーティングした滑りガイドを併用するハイブリッドガイドが補い、動摩擦係数と静摩擦係数との差を小さくして加工精度を高めることができる。また、加工時に振動が発生しやすいという転がりガイドの欠点もハイブリッドガイドが補うことができる。特に、円弧切削の際には、真円度の高い加工が可能となる。

本実施の形態では、上記のとおり、一本のガイドレール３に対して二個のガイドユニットたるガイドユニット９およびガイドユニット１０、およびガイドユニット９とガイドユニット１０との間に押圧手段５が配置される形態を説明した。しかし、一個のガイドユニット９と、一の押圧手段５でも、同様の効果を生じうる。

（第二実施形態）
続いて、本発明の第二実施形態のハイブリッド式ガイド装置について、図３Ａおよび図３Ｂを参照して説明する。図３Ａは、本発明における第二実施形態のハイブリッド式ガイド装置の斜視図であり、図３Ｂは、本発明における第二実施形態のハイブリッド式ガイド装置をガイドレールと垂直な方向から見た断面図である。第二実施形態でも、ガイド装置１は、ガイドレール３，４と、ガイドユニット９，１０，１１，１２とを備えている点で共通である。しかし、第二実施形態では、ガイドレール３およびガイドレール４が、ベース（不図示）に対して鉛直方向に延在するように配置される点が第一実施の形態と異なっている。以下、第一実施形態と異なる点を説明する。

第二実施形態のように、鉛直方向に摺動するようにテーブル２が配置されると、テーブル２の重心位置がガイドレール３，４から離れているため、下向きにかかるテーブル２の負荷荷重により仮想回転中心Ａ周りにモーメント力を発生させる。仮想回転中心Ａは、ガイドレール３におけるガイドユニット９の固定中心と、ガイドレール３におけるガイドユニット１０の固定中心との間を結んだ仮想線上のほぼ中点である。ガイドレール３の鉛直方向上側のガイドユニット９がガイドレールに及ぼす力Ｆの方向は、ガイドユニット１０がガイドレールに及ぼす力Ｆの方向と反対向きであり、大きさが同じである。ここでガイドレール３におけるガイドユニット９の固定中心とは、たとえば、図２Ａに示すように、ガイドレール３とガイドユニット９の断面において、第一の転動体群列の転動体１３ａと第一摺動面３ｂとの接触点と、第二の転動体群列の転動体１３ｂと該第二摺動面３ｃとの接触点のほぼ中点である。

さらに、第二実施形態におけるガイドユニット９内を詳細にみると、ガイドユニット内における転動体から摺動面に負荷される押圧力に違いがある。第二実施形態においても、ガイドレール３側に位置する転動体１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄは、第一実施の形態と同様に、それぞれ、第一摺動面３ｂ，第二摺動面３ｃ，第三摺動面３ｄ，第四摺動面３ｅを押圧するように予圧を負荷された状態で接触するように配置されている。しかし、第二実施形態の場合における図２Ａの状態を考えると、第一実施形態とは負荷荷重が逆の状態となっている。すなわち、ガイドユニット９はテーブル２の自重および工作機械部品の重量分の負荷荷重Ｗ_１により、テーブル２の下側に向かって負荷される仮想回転軸Ａを中心の回転モーメントを受ける。荷重Ｗ_１の負荷中心と仮想回転軸Ａとの距離をＲ_１とすると、この回転モーメントの大きさはＷ_１Ｒ_１となる。回転モーメントＷ_１Ｒ_１により、ガイドユニット９は、ガイドレール３から離れる方向の力Ｆを受ける。一方、その力と同じ大きさで反対方向の力Ｆで、ガイドユニット１０は、ガイドレール３に押し付けられる。このため、ガイドユニット９内では、ガイドユニット９は、転動体１３ａおよび１３ｃに負荷されていた予圧力が増加し、転動体１３ｂおよび転動体１３ｄに負荷されていた予圧力は減少する。すなわち、この場合は、ガイドユニット９がガイドレール３から離れる方向の力を受けた際に転動体１３ａおよび１３ｃが第一摺動面３ｂと第三摺動面３ｄとにさらに押し付けられるからである。逆に、ガイドユニット１０内では、転動体１３ａおよび１３ｃに負荷されていた予圧力が減少し、転動体１３ｂおよび転動体１３ｄに負荷されていた予圧力は増加する。すなわち、この場合は、ガイドユニット１０がガイドレール３に押し付けられることで転動体１３ｂおよび１３ｄが第二摺動面３ｃと第四摺動面３ｅとにさらに押し付けられるからである。ガイドレール４においても同様であり、鉛直方向上方に位置するガイドユニット１１はガイドユニットガイドユニット９と同じ状態であり、鉛直方向下方に位置するガイドユニット１２はガイドユニットガイドユニット１０と同じ状態となる。このように、鉛直方向に生じるテーブル２の負荷荷重により発生するモーメントで、ガイドユニット９，１０，１１，１２は荷重不均衡の状態となる。

これらの荷重不均衡を解消するために、第二実施形態においては、ガイドレール３に挿嵌されるガイドユニット９とガイドユニット１０との間に、第一実施形態の押圧手段を２個配置する。すなわち、ガイドユニット９とガイドユニット１０との間において鉛直方向上側に第一押圧手段５ａを配置し、第一押圧手段５ａと下方のガイドユニット１０との間にあって第一押圧手段５ａの鉛直方向下方に、第二押圧手段５ｂを配置する。第一押圧手段５ａは、第一滑りガイド面７ａａを有する第一ガイド手段７ａを、ガイドレール３のガイド面３ａから離間した格納位置から、ガイド面３ａを押圧する押圧位置に突出可能である。この結果、第一滑りガイド面７ａをガイド面３ａに押圧可能である。第二押圧手段５ｂは、第二滑りガイド面７ｂａを有する第二ガイド手段７ｂを、ガイドレール３のガイド面３ａから離間した格納位置から、ガイド面３ａを押圧する押圧位置に突出可能である。この結果、第二滑りガイド面７ｂａをガイド面３ａに押圧可能である。ガイドレール４側においても、同様に、２個の押圧手段を配置する。

そして、第一押圧手段５ａおよび第二押圧手段５ｂは、第一ガイドユニットたるガイドユニット９の転動体群列から摺動面に対して負荷された押圧力と、第二ガイドユニットたるガイドユニット１０の転動体群列から該摺動面に対して負荷された押圧力とが均衡するように、第一滑りガイド面７ａａと第二滑りガイド面７ｂaをガイド面３ａに押圧し、その状態で第一滑りガイド面７ａと第二滑りガイド面７ｂを摺動しながらガイドユニット９とガイドユニット１０とがガイドレール３に沿って摺動可能である。他方のガイドレール４についてのガイドユニット１１およびガイドユニット１２も同様である。なお、滑りガイド面７ａおよび滑りガイド面８ａには、ＤＬＣ膜のコーティング処理が施されている点では、第一実施形態と同様である。

第一押圧手段５ａの押圧力ｆａ（第一押圧力）および第二押圧手段５ｂの押圧力ｆｂ（第二押圧力）は、以下のように設定する。まず、仮想回転中心Ａ周りの回転モーメントＷ_１Ｒ_１と、逆向きの回転モーメントがバランスするように下記（１）に基づきｆａ，ｆｂを設定すればよい。

Ｗ_１Ｒ_１＋ｆａ・ｒａ_１＝ｆｂ・ｒａ₂ ・・・ （１）

たとえば、まず第一押圧手段５ａの押圧力ｆａを考慮せず（無視して）に、第二押圧手段５ｂの押圧力ｆｂを（２）式を満たすように決定する。そして、その押圧力ｆｂの前提で、最適な摺動を得られるように、（２）式を満たすように、第一押圧手段５ｂの押圧力ｆａを第一滑りガイド面７ａとガイドレールのガイド面３ａとの摩擦係数などから決定する。ｒａ_１ とｒａ₂ は、一般に異なる距離として設定されるが、等距離としてもよい。設定した押圧力ｆａ，ｆｂによるモーメントとＷ_１によるモーメントのバランスから最適な距離を選択する。

（第三実施形態）
続いて、本発明の第三実施形態のハイブリッド式ガイド装置について、図４を参照して説明する。第三実施形態のハイブリッド式ガイド装置では、第二実施形態において鉛直方向に延在するように配置したガイドレールと垂直方向に、さらにガイドレールを併設した実施の形態である。すなわち、ガイドレール９およびガイドレール１０をベース１２上に鉛直方向に配置し、ガイドレール９およびガイドレール１０と垂直方向に延在するようにガイドレール１３およびガイドレール１４を配置する。ガイドレール１３およびガイドレール１４には、それぞれガイドユニット１５およびガイドユニット１６が挿嵌される。ベース１２がガイドレール１３およびガイドレール１４の上を滑らかに摺動するように、図示していないが、ガイドレール１３およびガイドレール１４には、ガイドユニット１５およびガイドユニット１６以外に、ガイドユニットが均等に配置されている。

ガイドレール１３に挿嵌されているガイドユニット間には、第三押圧手段１７が配置されていて、その滑りガイド面でガイドレール１３のガイド面を押圧可能である。同様に、ガイドレール１４に挿嵌されているガイドユニット間には、第四押圧手段１８が配置されていて、その滑りガイド面でガイドレール１４のガイド面を押圧可能である。上方に位置するガイドユニット１５は、下方に位置するガイドユニット１６は、テーブル２の負荷荷重Ｗ_１にベース１２及びガイドレール３，４等の重量を加えた負荷荷重による大きさＷ_２の荷重により仮想回転中心Ｂ周りの回転モーメントを受けることになる。ガイドレール１５の断面の中心とガイドレール１６の断面の中心とを結んだ仮想線の中点である仮想回転中心Ｂから、ベース１２，ガイドレール３，４およびガイドユニット９，１０，１１，１２を含めた全負荷荷重Ｗ_２の重心との距離をＲ_２とした場合には、仮想回転中心Ｂ周りの回転モーメント量は、Ｗ_２Ｒ_２となる。したがって、第二実施例と同様に、仮想回転中心Ｂ周りの回転モーメントがつりあうように、第三押圧手段１７と第四押圧手段１８のそれぞれの滑りガイド面がそれぞれガイドレール１３，１４のガイド面を押圧するそれぞれの押圧力ｆｃ，ｆｄは、第二実施例における押圧力ｆａと押圧力ｆｂと同様に、以下のように設定する。

まず、仮想回転中心Ｂ周りの回転モーメントＷ_２Ｒ_２に対して、逆向きの回転モーメントがバランスするように下記（２）に基づきｆｃ，ｆｄを設定すればよい。

Ｗ_２Ｒ_２＋ｆｃ・ｒｂ_１＝ｆｄ・ｒｂ_２ ・・・ （２）

たとえば、まず第三押圧手段１７の押圧力ｆｃを考慮せず（無視して）に第四押圧手段１８の押圧力ｆｄを（２）式を満たすように決定する。そして、その押圧力ｆｄの前提で、最適な摺動を得られるように、（２）式を満たすように、第三押圧手段１７の押圧力ｆｃを押圧手段が押す滑りガイド面とガイドレールのガイド面との摩擦係数などから決定する。ｒｂ_１ とｒｂ₂ は、一般に等距離として設定される。設定した押圧力ｆｃ，ｆｄによるモーメントとＷ_２によるモーメントのバランスから最適な距離を選択する。なお、第三押圧手段１７と第四押圧手段１８の各滑りガイド面に、ＤＬＣ膜のコーティング処理が施されている点では、第一実施形態と同様である。

１ ガイド装置
２ テーブル
３，４ ガイドレール
５，６ 押圧手段
７，８ ガイド手段
７ａ，８ａ 滑りガイド面
９，１０，１１，１２ ガイドユニット
１３ 転動体

Claims (10)

1. 工作テーブルを支持するガイドユニットと、
   該ガイドユニットに挿嵌されるガイドレールであって、該ガイドレールに沿って延在するガイド面を備えるガイドレールと、
   該ガイド面から離間した位置から該ガイド面を押圧する位置に突出して、該工作テーブルに対して該ガイド面を押圧可能な滑りガイド面を有する押圧手段とを備える工作機械用ガイド装置であって、
   該ガイドユニットは、該ガイドユニットが該ガイドレールに沿って摺動するための転動体群列を有し、
   該押圧手段は、所定の押圧力で、該滑りガイド面を該ガイド面に押圧し、その状態で該ガイド面上を該滑りガイド面が摺動しながら該ガイドユニットが該ガイドレールに沿って摺動可能であることを特徴とする工作機械用ガイド装置。
2. 請求項１に記載の工作機械用ガイド装置であって、
   該滑りガイド面にはＤＬＣ膜がコーティングされていることを特徴とする工作機械用ガイド装置。
3. 請求項１または２に記載の工作機械用ガイド装置であって、
   該所定の押圧力は、該工作テーブルからの重力方向の負荷荷重に対応して該ガイドレールに按分される重力方向の荷重を重力方向の成分として有する力であることを特徴とする工作機械用ガイド装置。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の工作機械用ガイド装置であって、該工作機械用ガイド装置は、さらに、
   工作テーブルを支持して摺動させる他のガイドユニットを備え、
   該他のガイドユニットは、該ガイドレールに沿って摺動するための転動体群列を有し、
   該押圧手段は、該ガイドユニットと、該他のガイドユニットとの間に配置されることを特徴とするガイド装置。
5. 工作テーブルを支持する第一ガイドユニットと、
   該第一ガイドユニットの下方で工作テーブルを支持する第二ガイドユニットと
   該第一ガイドユニットおよび該第二ガイドユニットに挿嵌されるガイドレールであって、該ガイドレールに沿って延在するガイド面を備えるガイドレールと、
   該ガイド面から離間した位置から該ガイド面を押圧する位置に突出して、該工作テーブルに対して該ガイド面を押圧可能な第一滑りガイド面を有する第一押圧手段と、
   該ガイド面から離間した位置から該ガイド面を押圧する位置に突出して、該工作テーブルに対して該ガイド面を押圧可能な第二滑りガイド面を有する第二押圧手段と、
   を備える工作機械用ガイド装置であって、
   該第一ガイドユニットおよび該第二ガイドユニットは、それぞれ、該ガイドレールに沿って摺動するための転動体群列を有し、
   該第一押圧手段は第一押圧力で該第一滑りガイド面を該ガイド面に押圧し、該第二押圧手段は第二押圧力で該第二滑りガイド面を該ガイド面に押圧し、その状態で該ガイド面上を該第一滑りガイド面と該第二滑りガイド面が摺動しながら該第一ガイドユニットと該第二ガイドユニットとが該ガイドレールに沿って摺動可能であることを特徴とする工作機械用ガイド装置。
6. 請求項５に記載の工作機械用ガイド装置であって、
   該第一滑りガイド面と該第二滑りガイド面にはＤＬＣ膜がコーティングされていることを特徴とする工作機械用ガイド装置。
7. 請求項５または６に記載の工作機械用ガイド装置であって、
   該第二押圧力は、該第一押圧力より大きいことを特徴とする工作機械用ガイド装置。
8. 工作テーブルを支持する第一ガイドユニットに挿嵌される第一ガイドレールであって、該第一ガイドレールに沿って延在する第一ガイド面を有する第一ガイドレールと、
   該第一ガイドレールの下方に配置され、工作テーブルを支持する第二ガイドユニットに挿嵌される第二ガイドレールであって、該第二ガイドレールに沿って延在する第二ガイド面を有する第二ガイドレールと、
   該第一ガイドレースに挿嵌される第一ガイドユニットと、
   該第二ガイドレースに挿嵌される第二ガイドユニットと、
   該第一ガイド面から離間した位置から該第一ガイド面を押圧する位置に突出して、該工作テーブルに対して該第一ガイド面を押圧可能な第一滑りガイド面を有する第一押圧手段と、
   該第二ガイド面から離間した位置から該第二ガイド面を押圧する位置に突出して、該工作テーブルに対して該第二ガイド面を押圧可能な第二滑りガイド面を有する第二押圧手段と、
   該第一ガイドユニットおよび該第二ガイドユニットは、それぞれ、該第一ガイドレールと該第二ガイドレールとに沿って摺動するための転動体群列を有し、
   該第一押圧手段は第一押圧力で該第一滑りガイド面を該ガイド面に押圧し、該第二押圧手段は第二押圧力で該第二滑りガイド面を該ガイド面に押圧し、その状態で該ガイド面上を該第一滑りガイド面と該第二滑りガイド面が摺動しながら該第一ガイドユニットと該第二ガイドユニットとが該ガイドレールに沿って摺動可能であることを特徴とする工作機械用ガイド装置。
9. 請求項８に記載の工作機械用ガイド装置であって、
   該第一滑りガイド面と該第二滑りガイド面にはＤＬＣ膜がコーティングされていることを特徴とする工作機械用ガイド装置。
10. 請求項８または９に記載の工作機械用ガイド装置であって、
    該第二押圧力は、該第一押圧力より大きいことを特徴とする工作機械用ガイド装置。

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