JPH0523936A - 静圧テーブル装置 - Google Patents

静圧テーブル装置

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JPH0523936A
JPH0523936A JP3177027A JP17702791A JPH0523936A JP H0523936 A JPH0523936 A JP H0523936A JP 3177027 A JP3177027 A JP 3177027A JP 17702791 A JP17702791 A JP 17702791A JP H0523936 A JPH0523936 A JP H0523936A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 回転テーブルのすべり面における温度が中心
側と外周側とで変化しないようにし、回転テーブルの熱
変形を防止して高速回転を可能とするとともに精密加工
の精度低下を防止する。 【構成】 ベッド１と回転テーブル２との対向接合面１
ａ，２ａの一方に同心円状に形成された凹部４を通じて
供給される静圧油を介してベッド１上に回転テーブル２
を回転的に支持する静圧テーブル装置において、ベッド
１と回転テーブル２との対向面間の静圧隙間３を回転テ
ーブル２の中心側から外周側にかけて断面形状が次第
に、または段階的に大きくなるようにしたこと、および
ベッド１と回転テーブル２との対向面間の静圧隙間３を
一定厚とし、前記凹部４の外周側ランド幅を内周側ラン
ド幅より小としたことにある。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は静圧テーブル装置にかゝ
り、特に大型精密工作機械のすべり軸受に適用して好適
な静圧テーブルに関する。
【０００２】
【従来の技術】大型の精密工作機械において、ベッド上
に回転テーブルを回転的に支持する手段として両者の接
合面間に静圧油を供給し、この油を媒体として回転テー
ブルを支えるようにした静圧テーブル装置がある。この
装置は、外部で圧力を高めた油を前記接合面間の隙間に
供給して負荷能力を発揮させ、これにより回転テーブル
を回転的に支持して回転テーブル上のワークの精密仕上
加工を行なうように使用される。
【０００３】また、温度変化を極力抑制するため、従来
から静圧油の温度、室内温度、機体温度を管理すること
により発熱による影響を防ぐようにしたり、あるいはベ
ッドの接合面に同心円状の凹部を形成し、この凹部を通
じて静圧油を供給することにより静圧油に圧力変化を与
えるようにしたものなどがある。
【０００４】このような油を用いたすべり軸受の静圧潤
滑理論として、日本潤滑学会刊行の文献「すべり軸受の
静圧潤滑理論」（森美朗編、１９６８．２．９）が知ら
れている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかして上述したよう
な静圧テーブル装置（すべり軸受）の適用対象は超精密
精度の工作機械であったり、大型で大重量物加工用の工
作機械であることが多い。そのためベッドと回転テーブ
ルとの隙間において両者の相対運動により静圧油に剪断
熱が発生し、これが直ちに加工精度に影響を及ぼすこと
になる。特に上記発熱による温度が回転テーブルの中心
側と外周側とで異なることに起因し、この熱の影響で回
転テーブルがバイメタルのように熱変形（反り）を生じ
させることによる。これについては、固定側（ベッド
側）から油を供給すると油の剪断熱の回転テーブル側へ
伝熱される割合が多くなり、これによりベッドと回転テ
ーブルとの間に温度差が生じると熱容量の小さい回転テ
ーブル側に変形が生じることになり、静圧隙間が変化す
ることになって高速回転は不可能となる。故に高速回転
による熱変形が問題となる場合には止むなく回転テーブ
ルを低速回転させて精密加工を行なうほかはなかった。
【０００６】前記静圧隙間での発熱を抑えるために静圧
油の温度を低くして供給するようにすると、回転テーブ
ルの中心側の温度が下がりすぎ、やはり中心側と外周側
とで温度差を生じて熱変形を起こすことは避け難い。
【０００７】一方、材料の弾性変形を補なうとともに変
形が生じたとき静圧油の圧力を確保するうえで、ベッド
の接合面に同心円状の凹部を形成することが必要である
が、大型工作機械では変形量が大きい場合があり、それ
に伴なって静圧油の供給ポンプも大容量のものが必要と
なって省エネに反する構造となると同時に冷却装置もそ
れに伴なって大型化するという問題がある。
【０００８】なお前記文献では、潤滑油の圧力に関して
の解析に留まり、熱との関係技術には及言されていず、
上記熱による問題の解決には至っていない。
【０００９】本発明はこれに鑑み、回転テーブルのすべ
り面における温度が中心側と外周側とで変化しないよう
にし、回転テーブルの熱変形を防止して高速回転を可能
とするとともに精密加工の精度低下を防ぐようにした静
圧テーブル装置を提供することを目的としてなされたも
のである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記従来の技術が有する
問題点を解決するため、本発明は、ベッドと回転テーブ
ルとの対向接合面の一方に同心円状に形成された凹部を
通じて供給される静圧油を介してベッド上に回転テーブ
ルを回転的に支持する静圧テーブル装置において、ベッ
ドと回転テーブルとの対向面間の静圧隙間を回転テーブ
ルの中心側から外周側にかけて断面形状が次第に、また
は段階的に大きくなるようにしたことを特徴とする静圧
テーブル装置、およびベッドと回転テーブルとの対向接
合面の一方に同心円状に形成された凹部を通じて供給さ
れる静圧油を介してベッド上に回転テーブルを回転的に
支持する静圧テーブル装置において、ベッドと回転テー
ブルとの対向面間の静圧隙間を一定厚とし、前記凹部の
外周側のランド幅を内周側のランド幅より小としたこと
を特徴とする静圧テーブル装置である。
【００１１】前記静圧隙間、および前記各ランド幅は、
温度が中心側から外周側に至るまで一定となるよう静圧
油の粘性による剪断エネルギと静圧油が持ち去るエネル
ギとが等しくなるように設定したこと、前記回転テーブ
ル側に前記凹部を形成し、この回転テーブル側から静圧
油を供給するようにすること、および前記凹部を同心円
上に多条に設け、各凹部に各部の発熱に応じた油量の静
圧油を供給することを含む。
【００１２】
【作用】上記の構成により、ベッドと回転テーブルの中
心側と外周側との静圧隙間における発熱量が等しくなる
ので、熱の影響を受けて変形しやすい回転テーブルの反
りを生じることがなく、高速回転の下での精密加工に供
することが可能となる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明を図面に示す実施例を参照して
説明する。
【００１４】図１乃至図３は本発明の実施例のベッド１
と回転テーブル２との対向面間の静圧隙間３の構成例を
誇張して示すもので、ベッド１と回転テーブル２との対
向する接合面１ａ，２ａ間の静圧隙間３が中心側より外
周側の断面形状が大きく形成されている。
【００１５】前記ベッド１の接合面１ａには、回転軸Ｏ
に対し同心状に凹部４，４…が形成されており、この凹
部４，４…の内周側ランド４ａと外周側ランド４ｂが回
転テーブル２の接合面２ａに対し静圧隙間３を形成す
る。
【００１６】図１に示す実施例は、回転テーブル２の接
合面２ａが中心側から外周側にかけてテーパー面状に傾
斜して形成されており、静圧隙間３の中心側から外周側
にかけて断面形状が次第に大きくなるように構成されて
いる。
【００１７】図２に示す実施例は、回転テーブル２の接
合面２ａが中心側から外周側にかけてゆるやかな球面形
状をなすように形成されており、静圧隙間３の断面形状
が中心側から外周側にかけて次第に拡大されるように構
成されている。
【００１８】図３に示す実施例は、内周側ランド４ａと
外周側ランド４ｂとの高さの差（段差）ｈ1 を設け、全
体の隙間△ｈに対し内外周側において静圧隙間３の断面
形状を変え、段階的に大きくなるように構成されてい
る。
【００１９】上記各実施例の場合は、内周側ランド４
ａ、外周側ランド４ｂのランド幅は等しくされている。
各図中５は静圧油を供給するため凹部４内に開口された
静圧油供給ポートである。
【００２０】上記の構成により、周速の大きい外周側で
の静圧油の粘性抵抗が減少し、中心側と外周側との発熱
量が等しくなって回転テーブル３の熱による変形（反
り）が防止される。この場合の静圧隙間３の設定は、静
圧油の粘性による剪断エネルギと静圧油が持ち去るエネ
ルギとが等しくなるようにされる。
【００２１】図４は、前記凹部４の内周側ランド４ａと
外周側ランド４ｂとの幅を変えることによって中心側と
外周側との発熱量が等しくなるようにした状態を示して
いる。すなわち外周側のランド幅Ｂ1 を内周側のランド
幅Ｂ2 より小さく形成し、外周側での静圧油の粘性抵抗
を減少させ、外周側の発熱を抑止するようになされてい
る。
【００２２】回転体の粘性抵抗による発熱量の算定は下
記の式によって与えられる。
【００２３】 Ｔ（トルク）＝π2 ・μ・Ｎ（Ｄ4 −ｄ4 ）／６０×１６×ｈ … （１） こゝでμ：粘性係数、Ｎ：テーブル回転数、Ｄ：テーブ
ル外径、ｄ：テーブル内径、ｈ：静圧隙間の厚さであ
る。
【００２４】動力損失ＱW （KW）は、 ＱW ＝π3 ・μ・Ｎ2 ・ｇ（Ｄ4 −ｄ4 ）／６０×８×ｈ ……… （２） から、動力損失は回転数の２乗、径の４乗に比例する。
【００２５】隙間が一定で油を定量供給せず、発熱に対
応した油量を供給して温度を制御する場合は、上記
（２）式より ＱW ＝比熱（Ｃｌ）×比重（Kg）／Ｌ油流量×ρ（Kg）／Ｌ×６０…（３） とすれば、すべり面（接合面）の温度と油が持ち去る熱
量は等しくなり、凹部４の中心側ランド４ａと外周側ラ
ンド４ｂを変化させると、ＱW ／Ｑ＝ｔより、すべり面
の長方形の凹部４からの流量の式 こゝでＱ2 ：凹部４からの流量（ｌ／min ）、Ｐ2 ：凹
部圧（Kgf ／cm2 ）、ｔ：静圧隙間（mm）、ｅ：ランド
幅（mm）、Ｌ1 ，Ｌ2 ：凹部寸法（mm）、μ：静圧油粘
性係数（Kgf ／cm2 ）である。すなわち上記式より静圧
隙間の３乗に比例した流量となる。
【００２６】回転テーブル２のランド４ａ，４ｂからの
流出量は、 前記（２），（４）式より 前記（２），（５）式より こゝでＴｔ：温度上昇、Ｋ：係数である。
【００２７】上記（７）式より静圧隙間の断面形状を変
化させる場合には、
【００２８】
【数１】 により各点におけるｔを求めることができる。
【００２９】図５はベッド１に軸支される回転テーブル
２がベッド１の軸受部６の上面、内側面、下面の３つの
面で摺動される場合の例で、対向静圧として回転テーブ
ル２を支持するようにしたものであるが、このような構
成においても本発明の適用対象としてその技術的範囲に
含まれる。また前記回転テーブル２側に前記凹部４を形
成し、この回転テーブル２側から静圧油を供給するよう
にしてもよい。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ベ
ッドと回転テーブルの中心側と外周側との静圧隙間にお
ける発熱量を等しくすることができるので、熱により回
転テーブルが変形することを防ぐことができ、これによ
り高速回転が可能となって超精密加工の加工精度を高め
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による静圧テーブル装置の一実施例を示
す模式的断面図、
【図２】図１の変形例を示す断面図、
【図３】凹部形状およびランド幅を示す平面図、
【図４】図１のさらに他の変形例を示す半部断面図、
【図５】ベッドと回転テーブルとの軸受部分の他の例を
示す半部断面図。
【符号の説明】
１ ベッド １ａ 接合面（すべり面） ２ 回転テーブル ２ａ 接合面（すべり面） ３ 静圧隙間 ４ 凹部 ４ａ，４ｂ ランド ５ ポート ６ 軸受部

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ベッドと回転テーブルとの対向接合面の一
    方に同心円状に形成された凹部を通じて供給される静圧
    油を介してベッド上に回転テーブルを回転的に支持する
    静圧テーブル装置において、ベッドと回転テーブルとの
    対向面間の静圧隙間を回転テーブルの中心側から外周側
    にかけて断面形状が次第に大きくなるようにしたことを
    特徴とする静圧テーブル装置。
  2. 【請求項２】ベッドと回転テーブルとの対向接合面の一
    方に同心円状に形成された凹部を通じて供給される静圧
    油を介してベッド上に回転テーブルを回転的に支持する
    静圧テーブル装置において、ベッドと回転テーブルとの
    対向面間の静圧隙間を回転テーブルの中心側から外周側
    にかけて断面形状が段階的に大きくなるようにしたこと
    を特徴とする静圧テーブル装置。
  3. 【請求項３】ベッドと回転テーブルとの対向接合面の一
    方に同心円状に形成された凹部を通じて供給される静圧
    油を介してベッド上に回転テーブルを回転的に支持する
    静圧テーブル装置において、ベッドと回転テーブルとの
    対向面間の静圧隙間を一定厚とし、前記凹部の外周側の
    ランド幅を内周側のランド幅より小としたことを特徴と
    する静圧テーブル装置。
  4. 【請求項４】前記静圧隙間、および前記各ランド幅は、
    温度が中心側から外周側に至るまで一定となるよう静圧
    油の粘性による剪断エネルギと静圧油が持ち去るエネル
    ギとが等しくなるように設定したことを特徴とする請求
    項１乃至３のいずれか１項記載の静圧テーブル装置。
  5. 【請求項５】前記凹部を同心円上に多条に設け、各凹部
    に各部の発熱に応じた油量の静圧油を供給するようにし
    た請求項１乃至３のいずれか１項記載の静圧テーブル装
    置。
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