JP2002257191A

JP2002257191A - 加工機の振動遮断装置

Info

Publication number: JP2002257191A
Application number: JP2001056941A
Authority: JP
Inventors: Masaki Kurihara; 雅樹栗原; Toshihiko Horiuchi; 敏彦堀内; Ikumori Ootake; 生司大竹; Yasushi Ito; 靖伊藤; Shinji Tanaka; 慎治田中
Original assignee: Hitachi Via Mechanics Ltd
Current assignee: Via Mechanics Ltd
Priority date: 2001-03-01
Filing date: 2001-03-01
Publication date: 2002-09-11

Abstract

(57)【要約】【課題】弾性体とダンパとからなる防振装置と、トー
ションバーを用いたロッキング振動抑制装置と、を備え
る加工機の振動遮断装置において、ロッキング振動を効
果的に減衰させることができる加工装置の振動遮断装置
を提供すること。【解決手段】床Ｆに固定した軸受３２ａ、３２ｂに支
持されるトーションバー３１をアーム３３ａ、３３ｂを
介して加工機１に接続したロッキング振動抑制装置３０
に、トーションバー３１のねじり振動を減衰させるため
のロッキング振動減衰装置５０を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、穴明け加工機等の
水平方向に移動するテーブルを備える加工機に使用さ
れ、テーブルの移動によって発生する水平方向の加振力
（以下、「水平加振力」という）に起因する加工機のロ
ッキング振動を速やかに減衰させることができる振動遮
断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】穴明け加工機は基板等に穴明け加工をす
る装置であり、例えば、穴明け加工される基板等を水平
に支持して水平なＸ方向に移動するＸテーブルと、ドリ
ル保持部をＸ方向と直交する水平方向なＹ方向に移動さ
せるＹテーブルと、ドリル保持部を上下方向に移動させ
るＺテーブルとを備えている。そして、Ｘ、Ｙテーブル
を所定の位置に移動させた後、Ｚテーブルを上下方向に
移動させて、基板等に穴明け加工をする。

【０００３】加工能率を向上させるためには、各テーブ
ルを高速に移動させる必要がある。しかし、各テーブル
を高速に移動させると、各テーブルの移動に伴って発生
する加振力が床に加わる。穴明け加工機を基礎のしっか
りした建物の１階に設置する場合、発生する振動が問題
になることは少ない。しかし、２階以上の床は、通常、
１階ほどの剛性や質量を持っていない。このため、穴明
け加工機を２階以上に設置すると、穴明け加工機の稼働
時に床が大きく振動し、位置決め精度の劣化及びスルー
プットの低下が発生する。また、振動及び振動に伴って
発生する騒音は、作業者に不快感を起させる。さらに、
床の振動は建物の強度を低下させる場合がある。

【０００４】そこで、従来から弾性体とダンパとからな
る防振装置を穴明け加工機の基礎部に設け、穴明け加工
機の振動が床に伝達されることを防止している。しか
し、防振装置により柔支持された穴明け加工機は水平加
振力により大きな回転振動（ロッキング振動）が発生す
る。このため、各テーブルの水平変位は防振装置で支持
しない場合に比べて大幅に増大し、各テーブルの位置決
め精度が低下する。そこで、特開平５−３３５１９８号
公報では、トーションバーにより機器の回転方向にのみ
剛性を付加するようにして、水平加振力に起因する機器
のロッキング振動を低減している。この技術によれば、
ロッキング振動による各テーブル位置の水平変位を低減
でき、位置決め精度を向上させることができた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特開平５−３
３５１９８号公報の技術は、トーションバーの制振につ
いて考慮されていない。例えば、トーションバーを金属
製のものとすると、ロッキング振動に対する減衰効果は
ほとんど期待できない。このため、水平加振力により発
生するロッキング振動が収まるまで、加工ができない場
合があった。

【０００６】ここで、防振装置に設けられている上下方
向用ダンパの減衰能を増加させると、ロッキング振動を
速やかに減衰させることができる。しかし、上下方向用
ダンパの減衰能を過減衰状態にすると、床に伝達される
上下方向の加振力が増加するため、採用することはでき
ない。

【０００７】本発明の目的は、上記従来技術における課
題を解決し、弾性体とダンパとからなる防振装置と、ト
ーションバーを用いたロッキング振動抑制装置と、を備
える加工機の振動遮断装置において、ロッキング振動を
効果的に減衰させることができる加工装置の振動遮断装
置を提供するにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、弾性体と、ダンパと、からなり、加工機
と床との間に配置される防振装置と、床側又は加工機側
のいずれか一方に固定される軸受と、この軸受に支持さ
れるトーションバーと、このトーションバーの両端近傍
に配置されたアームと、このアームを加工機又は床側の
いずれか他方に接続する接続手段と、からなるロッキン
グ振動抑制装置と、を備える加工機の振動遮断装置にお
いて、前記トーションバーのねじり振動を減衰させるね
じり振動減衰手段を設けることを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）図１は本発
明を適用した穴明け加工機の正面図、図２は側面図であ
る。

【００１０】穴明け加工機１のＸテーブル２は、１対の
リニアガイド３に支持され、ボールねじとボールナット
を含む駆動モータ系４により架台５上をｘ方向に移動自
在である。Ｘテーブル２には基板６が固定されている。
Ｙテーブル７は１対のリニアガイド８に支持され、ボー
ルねじとボールナットを含む駆動モータ系９により、架
台５に固定された門型フレーム１０上をｙ方向に移動自
在である。Ｚテーブル２０は１対のリニアガイド２１に
支持され、ボールねじとボールナットを含む駆動モータ
系２２によりＹテーブル７上をｚ方向に移動自在であ
る。Ｚテーブル２０にはドリル２３を回転自在に支持す
るスピンドル２４が保持されており、Ｘテーブル２、Ｙ
テーブル７、Ｚテーブル２０を移動させることにより、
基板６に所定の穴明け加工を行う。

【００１１】床Ｆ上に設置された定盤Ｓと穴明け加工機
１との間には、ロッキング振動抑制装置３０と、防振装
置７０とが配置されている。

【００１２】ロッキング振動抑制装置３０は図中に示さ
れている座標系においてｙ軸回りのロッキング振動を抑
制するものである。また、図示を省略するｘ軸回りのロ
ッキング振動を抑制するロッキング振動抑制装置のトー
ションバーが、ｙ軸回りのトーションバーと直交する方
向に配置されている。

【００１３】図３は本発明に係るロッキング振動抑制装
置３０の平面一部面図、図４は側面図である。トーショ
ンバー３１は、軸受３２ａ、３２ｂにより支持されてい
る。軸受３２ａ、３２ｂは、定盤Ｓ上に固定されてい
る。トーションバー３１の両端には、ボルト３４によ
り、アーム３３ａ、３３ｂの一端が略水平に固定されて
いる。アーム３３ａ、３３ｂの他端は、ピン３５および
ピン３５の外周に配置されたカラー３６を介して支持金
具３７、３８に回動可能に支持されている。支持金具３
７、３８は、ピン３９およびピン３９の外周に配置され
たカラー４０を介して、架台５の底部に固定された取付
け金具４１に回動可能に支持されている。

【００１４】トーションバー３１の軸受３２ｂ側にはフ
ランジ４２が固定されている。回転伝達部材４３はトー
ションバー３１の回りを包むようにして配置され、一端
はフランジ４２に固定されている。回転伝達部材４３の
他端には、回転板５１が固定されている。回転板５１
は、ラジアル軸受５２を介してトーションバー３１に支
持されている。

【００１５】回転板５１の先端部５１ａは支持金具３７
に固定された容器５３に挿入されている。先端部５１ａ
と容器５３との間には高粘性体５４（粘度は１Ｐａ・ｓ
以上）が満たされている。そして、先端部５１ａすなわ
ち回転板５１と容器５３および高粘性体５４により、ロ
ッキング振動減衰装置５０を構成している。

【００１６】図５は、防振装置７０の正面一部断面図で
ある。

【００１７】定盤Ｓ上に配置された底板７２と架台５に
当接する支持部材７３との間には、ばね７１が１個もし
くは複数個配置されている。ばね７１の両端は、底板７
２及び支持部材７３に固定されたブロック７４に係合す
ることにより水平方向に位置決めされている。

【００１８】ばね７１の周囲には、複数個の振動減衰装
置（ダンパ）８０が設けられている。ダンパ８０は、底
板７２に配置された容器８１と、支持部材７３に取り付
けられ先端が容器８１に挿入された抵抗部材８２と、抵
抗部材８２と容器８１との間に配置された弾性を有する
スペーサ８３および高粘性体５４とから構成されてい
る。

【００１９】支持部材７３の周囲と底板７２の周囲に固
定された反力部材７５との間には、複数個のワイヤ７６
がほぼ水平方向に配置されている。支持部材７３はワイ
ヤ７６により、張力が加えられている。

【００２０】次に、本実施の形態の動作を説明する。

【００２１】穴明け加工機１のＸテーブル２を図２の左
方向に移動させると、Ｘテーブル２の慣性力に対する反
力（加振力）が駆動モータ４に対して右方向に加わるた
め、穴明け加工機１の重心が右方向に変位し、穴明け加
工機１は右方向に回転する。この結果、取付け金具４
１、支持金具３７、３８を介してアーム３３ａ、３３ｂ
に互いに反対方向の力が加わり、トーションバー３１は
図４中に矢印で示す向きにねじり変形が発生する。この
とき、トーションバー３１のねじり剛性は穴明け加工機
１のロッキング振動の固有振動数を増加させるのに寄与
する。

【００２２】また、回転伝達部材４３はフランジ４２に
固定されているため、トーションバー３１の軸受３２ｂ
側の固定部と共に回転するので、回転板５１はアーム３
３ａと逆の方向に回転する。この結果、先端部５１ａの
下面と、容器５３の底面との間に相対速度が発生し、高
粘性体５４が流動することによる粘性抵抗力によって減
衰効果が発生する。

【００２３】なお、Ｚテーブル２０がｚ方向に移動する
際に発生する上下加振力により穴明け加工機１が上下方
向にのみ振動する場合、アーム３３ａとアーム３３ｂは
同方向に移動し、トーションバー３１にはねじりが発生
しない。したがって、トーションバー３１が穴明け加工
機１の質量とばね７１の上下剛性で決まる上下固有振動
数には影響を及ぼすことはない。また、穴明け加工機１
が純粋に上下方向に振動する場合、ロッキング振動減衰
装置５０は上下振動の減衰効果に対して寄与しない。し
たがって、ダンパ８０の減衰能は穴明け加工機１の上下
振動のみを考慮して決定することができる。

【００２４】この実施の形態では、回転伝達部材４３を
設けたので、トーションバー３１に発生する相対ねじり
速度あるいは相対ねじり変位を効果的に利用することが
できる。

【００２５】さらに、ラジアル軸受５２により回転伝達
部材４３の他端を支持するようにしたので、回転伝達部
材４３の曲げ剛性を確保できる。

【００２６】また、ワイヤ７６により、Ｘテーブル２の
移動に起因する水平加振力による架台５と床Ｆとの間の
水平方向の相対変位を拘束するので、架台５と定盤Ｓに
支持されたロッキング振動抑制装置３０との間の水平相
対変位の発生を防止できる。

【００２７】なお、回転伝達部材４３の形状を円筒状と
したが、回転を伝達できるものであればよい。なお、回
転伝達部材４３は高粘性体５４の粘性抵抗力に対して十
分なねじり剛性を有するものとする。

【００２８】また、回転伝達部材４３を設けることに代
えて、回転板５１をフランジ４２に固定し、軸受３２ｂ
側に配置して支持金具３８に容器５３を配置するように
してもよい。

【００２９】さらに、図６に示すように、高粘性体５４
と容器５３に代えて、支持金具３７の回転板５１と対向
する位置に荷重板５５を設け、荷重板５５と回転板５１
を材質が粘弾性体である減衰材５６により接続してもよ
い。このようにしても、減衰材５６が変形することによ
り、ロッキング振動を減衰させることができる。

【００３０】また、図５において可撓性のあるワイヤ７
６に代えて、拘束部材を剛体とし、両端をピン結合によ
り支持するようにしてもよい。

【００３１】（第２の実施の形態）図７はロッキング振
動抑制装置の第２の実施の形態を示す平面一部断面図で
あり、図３と同じものまたは同一機能のものは、同一の
符号を付して説明を省略する。

【００３２】トーションバー３１の軸受３２ａ側には、
フランジ６１が係合している。フランジ４２とフランジ
６１の内面には、シール６２が配置されている。回転伝
達部材６３の一端はフランジ４２に、他端はフランジ６
１に固定されている。トーションバー３１と回転伝達部
材６３の間には高粘性体５４が封入されている。

【００３３】この実施の形態の場合、回転伝達部材６３
のフランジ６１側は、フランジ４２側に比べてトーショ
ンバー３１との相対速度が大きくなるので、大きな減衰
効果が得られる。

【００３４】なお、図８に示すように、トーションバー
３１と回転伝達部材６３の間に高粘性体５４を封入する
ことに代えて、トーションバー３１と回転伝達部材６３
を、両端を支持部材に固定された減衰材６４で接続する
ようにしてもよい。

【００３５】また、水平加振力が小さい場合には、トー
ションバー３１としてねじり剛性と減衰性を有する、例
えばマンガンをベースにした制振合金を用いてもよい。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
水平方向に移動するテーブルに起因する加工機のロッキ
ング振動を抑制し、かつロッキング振動を速やかに減衰
させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した穴明け加工機の正面図であ
る。

【図２】本発明を適用した穴明け加工機の側面図であ
る。

【図３】本発明に係るロッキング振動抑制装置の平面一
部断面図である。

【図４】本発明に係るロッキング振動抑制装置の側面図
である。

【図５】防振装置の正面一部断面図である。

【図６】本発明に係るロッキング振動抑制装置の変形例
である。

【図７】本発明に係るロッキング振動抑制装置の平面一
部断面図である。

【図８】本発明に係るロッキング振動抑制装置の平面一
部断面図である。

【符号の説明】

３１トーションバー３２ａ軸受３２ｂ軸受３３ａアーム３３ｂアーム３０ロッキング振動抑制装置５０ロッキング振動減衰装置Ｆ床

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大竹生司茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者伊藤靖神奈川県海老名市上今泉2100番地日立ビアメカニクス株式会社内 (72)発明者田中慎治神奈川県海老名市上今泉2100番地日立ビアメカニクス株式会社内Ｆターム(参考） 3C048 AA01 BC02 DD01 EE08 EE10 3J048 AA02 AB01 AC01 BC07 EA07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】弾性体と、ダンパと、からなり、加工機
と床との間に配置される防振装置と、床側又は加工機側
のいずれか一方に固定される軸受と、この軸受に支持さ
れるトーションバーと、このトーションバーの両端近傍
に配置されたアームと、このアームを加工機又は床側の
いずれか他方に接続する接続手段と、からなるロッキン
グ振動抑制装置と、を備える加工機の振動遮断装置にお
いて、前記トーションバーのねじり振動を減衰させるね
じり振動減衰手段を設けることを特徴とする加工機の振
動遮断装置。
【請求項２】前記ねじり振動減衰手段を、一端が前記
トーションバーの一方の端部に固定された回転伝達部材
の他端と、前記トーションバーの他方の端部との間に配
置することを特徴とする請求項１に記載の加工機の振動
遮断装置。
【請求項３】前記トーションバーを、ねじり振動減衰
能を備える制振材料で形成することを特徴とする請求項
１に記載の加工機の振動遮断装置。