JP2002528284A - 振動制御の方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、切削機械の振動制御装置に関し、前記機械は、工具ホルダ（３、２３、４１）に支持された切削工具（２１、４３）を備える。装置は、制御ユニット（２８）と、制御ユニットと接続可能で、振動センサ（２４、２５）およびアクチュエータ（２６、２７、４５、４７）を備える変換手段とを備える。アクチュエータは、制御ユニットからアクチュエータに供給された交流電圧を寸法変化に変換する能動素子（２６、２７、４５、４７）を備える。前記能動素子は、工具ホルダの本体に埋め込むような構造であり、前記寸法変化が工具ホルダの本体に回転モーメントを与えるような方法で埋め込まれる構造である。本発明は、さらに、切削時の振動を制御する方法に関する。本発明は、工具ホルダにも関する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 （発明の分野） 本発明は、振動制御の方法および装置に、特に切削時の振動制御の方法、装置
および工具に関する。

【０００２】 （背景技術） 旋削、穿孔、フライス削りまたは平削りなどの切削では、工具と工作物の間に
動的動作が生じる。動作は大部分が、切粉形成プロセス、つまり工作物から概ね
比較的硬い材料を除去するプロセスによるものであり、その結果、工具、特に工
具ホルダを動的に励振する。動的励振は、工具および工具ホルダの弾性曲げまた
は捻れなどの形態の動的動作を招く。切粉形成プロセスは、大部分が確率プロセ
スであり、励振は工具の振動およびノイズの形態で現れる。このように作業環境
に問題を引き起こすことに加え、動的動作は、工作物の表面の平坦性および工具
の耐用寿命にも影響を与える。

【０００３】 したがって、可能な限り動的動作を低減することが重要である。振動の問題は
、機械の構造および工作物材料の動剛性に密接に関連することが知られている。
したがって、動剛性を増加させる方法で機械の構造を設計することにより、問題
をある程度緩和することが可能であった。

【０００４】 構造の重要な部分は、実際の工具ホルダである。切削工具、例えば旋回インサ
ート（または歯）、フライス歯または穿孔歯は、工具ホルダによってしっかり支
持されている。その結果、切刃と工作物の間に生じる振動が、ほぼ完全に工具ホ
ルダに伝達される。多くの場合、主要な問題は、工具ホルダに動剛性が欠けてい
ることである。

【０００５】 したがって、最近、工具の応答を制御するために、能動的技術によって実際の
工具ホルダの動剛性を増加させる努力が払われている。つまり、工具の振動を能
動的に制御するのである。

【０００６】 能動的制御は、往々にしてアクチュエータと呼ばれる２次源によって２次振動
、または逆振動を工具に導入することを含む。アクチュエータは、逆振動が工具
の振動と破壊的に干渉するような方法で作動する。

【０００７】 米国特許第４，４０９，６５９号は、このような制御ユニットの一例を開示し
ている。超音波アクチュエータが、工具ホルダ上に配置され、工具に逆振動を生
成する。アクチュエータの作動電流は物理的パラメータに従って制御され、物理
的パラメータは測定され、アクチュエータの作業によって規定限界内に維持され
る。この構造は扱いにくい。というのは、アクチュエータは比較的大きい構成要
素で、工具ホルダの適切な表面に装着しなければならない。さらに、方向による
効率がそれほど明瞭でない。

【０００８】 日本特許第６３，１８０，４１０号は、旋削インサートを保持する工具ホルダ
にアクチュエータを内蔵した、非常に異なる解決策を開示する。側方に延在し断
面が長方形の通し穴を、工具ホルダに形成する。負荷検出器と直列の圧電性アク
チュエータを、工具ホルダの縦方向で穴を画定する壁の間に固定する。負荷検出
器は、振動を検出し、制御ユニットがこれを使用して、動的動作を低減する逆振
動を、アクチュエータを介して生成する。この構造は、工具ホルダを大幅に改造
する必要があり、それと同時に設計者が励振プロセスの本質に気づいていないこ
とを示す。実際、この改造は、最も重要な方向、特に垂直に工具ホルダの剛性を
低減させることにより、構造の目的を妨げ、これ自身が振動問題を大きくするか
、あるいは剛性を維持するために工具ホルダの寸法を大幅に増大させねばならな
いことを意味する。旋削中、回転する工作物は、切刃に対する下方向の力を生成
する。切刃が抵抗を与えると、材料が工作物かは剥離する。この状況で、振動の
大部分が発生する。日本特許第６３，１８０，４０１号では、工作物の表面が平
坦ではなく（波状）、したがって主に縦方向で工具ホルダを励振すると想像され
る。アクチュエータを介して、波形に向かって反対に振動を生成し、したがって
一定の切削深さを獲得する。

【０００９】 したがって、旋削、フライス削り、穿孔または平削りなどの切削で最も基本的
な振動を制御し、動的に弱体化する改造による嵩張った突起などのマイナス影響
を最小限に抑え、しかも良好な効果を有する解決策が必要である。

【００１０】 （発明の概要） 本発明の目的は、工具の振動を制御する装置および方法を提供することであり
、前記装置および前記方法は、工具の寸法にマイナスの影響がない、あるいは少
なくとも無視できるほどのマイナスの影響しかない。

【００１１】 本発明の別の目的は、工具の振動を制御する装置および方法を提供することで
あり、前記装置および前記方法は、工具の機械的特性にマイナスの影響がない、
あるいは少なくとも無視できるほどのマイナスの影響しかない。

【００１２】 本発明のさらなる目的は、工具の振動を制御する装置および方法を提供するこ
とであり、前記装置および前記方法は、工具の振動に対する指向性がある直接の
制御を生じる。

【００１３】 本発明のさらに一つの目的は、工具の振動を制御する装置および方法を提供す
ることであり、前記装置および前記方法は、任意選択の方法で工具の振動を制御
することを可能にする。

【００１４】 装置に関する目的は、切削機械の振動制御装置によって達成され、前記機械は
、工具ホルダによって支持された切削工具を備え、装置は、制御ユニット、およ
び制御ユニットと接続可能で振動センサおよびアクチュエータを備える変換手段
を備え、アクチュエータは、制御ユニットから供給された交流電圧をアクチュエ
ータを通して寸法変化に変換する能動素子を備える。装置は、前記能動素子が工
具ホルダの本体に埋め込まれるような構造であり、前記能動素子が、前記寸法変
化が工具ホルダの本体に回転モーメントを与えるような方法で埋め込まれる構造
であることを特徴とする。

【００１５】 方法に関する目的は、切削中に工具ホルダの振動を検出するステップと、寸法
変化のために電気的に制御可能である少なくとも１つの能動素子によって、工具
ホルダ内に制御振動を生成するステップとを含む、切削時の振動を制御する方法
によって達成される。方法は、前記能動素子を工具ホルダの本体に埋め込むステ
ップと、制御振動を生成するため、少なくとも１つの制御電圧を生成し、前記能
動素子を介して制御電圧を加えることによって、および検出された振動に応じて
制御電圧を変動させることにより、工具ホルダの本体に回転モーメントを与える
ステップとを特徴とする。

【００１６】 本発明により、工具ホルダに少なくとも１つの能動素子を埋め込むという概念
は、工具ホルダの改造を最小限に抑え、それと同時に最適の方法で能動素子の寸
法を変化させる迅速性と能力を使用することを意味する。埋め込むことにより、
寸法変化を直接、工具ホルダの本体により効率的に、最大の効率で伝達すること
が可能である。端壁を除きアクチュエータ要素を自由に配置する、日本特許第６
３，１８０，４０１号による先行技術は、アクチュエータ要素が外側に曲がるた
めの空間を与え、それによって動力が失われる。埋め込むことは、装置が実際に
使用可能であるという点でも有利である。というのは、切削液および切粉から保
護されているからである。知られている装置は、実験室では使用可能であるかも
しれないが、産業では使用可能でない。

【００１７】 装置は、単数または複数の能動素子の構成を通して工具ホルダに回転モーメン
トを与えるような構成である。日本特許第６３，１８０，４０１号の対応するア
クチュエータ要素は、寸法変化が工具ホルダの縦軸に沿って生じるよう意図的に
配置され、これは回転モーメントを招かない。これは、振動問題の主要原因に関
する知識が、上記のように欠けていたことによる。したがって、最も重要な励振
力が、前記縦軸に平行以外の他の任意の方向であることが、認識されなかった。
しかし、この知識があっても、日本特許第６３，１８０，４０１号による構造は
、指示されているもの以外の種類の装着に容易に調節できない。

【００１８】 本発明による能動素子は、小型化することができる。これによって、製造時に
、工具ホルダの機械的特性に悪影響を何ら与えることなく、能動素子を工具ホル
ダに容易に内蔵することができる。また、後に素子を既存の工具ホルダに装着す
ることが可能である。

【００１９】 さらに、能動素子を任意選択の方向で装着できるので、装着に融通性がある。
その結果、実際に任意の方向で振動の最大の制御可能性を達成することが可能で
ある。

【００２０】 次に、本発明について、添付図面を参照しながら、さらに詳細に説明する。

【００２１】 （実施形態の詳細な説明） 本発明の基本的な目的は、工作物の切削に関連して、騒音、摩耗および平坦で
ない表面を引き起こす振動の発生を妨げることである。切削時の振動発生の不規
則な関係を以上で説明した。本発明により適正に実行される振動制御は、この問
題を防止し、その結果、優れた表面仕上げが得られる。

【００２２】 図１は、工具１、この場合は旋削用インサートが工作物２の工作により曝され
る力の例を示す。工具１は工具ホルダ３によって支持され、これで工具１はしっ
かり接続される。工作物２は、矢印Ａの方向に回転する。工具ホルダ３は、矢印
Ｂで示す供給方向に移動する。工作物２の回転と工具ホルダ３の動作が一緒にな
って、矢印ｆで指示される合力を生成する。合力ｆは、成分ｆ_f、ｆ_pおよびｆ_v
に分割することができる。図１で見られるように、優勢な成分はｆ_vで、これは
工作物２から材料を除去するのに必要な力を指す。

【００２３】 図２は、本発明の装置の実施形態、および旋削にこの実施形態を使用する方法
を例示する。図２は、旋削用インサート２１の形態の工具、および旋削用インサ
ート・ホルダ２３の形態の工具ホルダの概略縦断面図であり、これはそれぞれ図
１の工具１および工具ホルダ３に対応する。回転する工作物を、断面図で２２と
する。本発明の装置は、この例では、力の成分ｆ_vによって引き起こされ矢印Cで
指示された振動を低減／防止するよう配置される。装置は、板状センサ２４、２
５および板状アクチュエータ２６、２７で構成された変換手段を備える。アクチ
ュエータ２６、２７は、能動素子をここではそれぞれ１つずつ備え、これはこの
実施形態では、電圧が印加されると寸法が変化する圧電セラミック素子で構成さ
れる。寸法変化は電圧に関連する。圧電セラミック素子は、ユニットとして設計
することができ、またはいわゆる幾つかの部分的素子の積重ねとして構成すると
有利である。したがって、素子は一体の本体か、複数の個別であるが組み立てら
れ、相互作用する本体でよい。センサ２４、２５は、力が加わると電圧を発生す
る圧電結晶である。装置は、さらに、複数の導体を含む導管２９によってセンサ
２４、２５およびアクチュエータ２６、２７と電気的に接続された制御ユニット
２８を備える。明快さを期して、工具ホルダ２３には、アクチュエータ２６、２
７と接続する導体３０〜３３のみが図示されているが、言うまでもなく、導体は
センサ２４、２５用にも配置されている。

【００２４】 能動素子、つまり圧電セラミック素子２６、２７は、工具ホルダ２３に埋め込
まれる。この場合、好ましい実施形態として、埋め込みは鋳造で実施される。鋳
造は、各能動素子２６、２７のために工具ホルダ２３の本体に窪みを形成し、そ
の後、能動素子２６、２７をその中に配置し、鋳造で覆うことによって実行され
る。能動素子２６、２７は、窪みの底面に接着することが好ましい。センサ２４
、２５は、能動素子と同じ方法で、鋳造により固定される。導体３０〜３３も、
工具ホルダ２３に鋳込む。

【００２５】 変換手段２４〜２７は、対にして平行に、１対のセンサ２４、２５および１対
のアクチュエータ２６、２７の形態で対向して配置する。センサ２４、２５の上
部センサ２４は、工具ホルダ２３の上側２３ａの近傍に配置され、センサ２４、
２５の下部センサ２５は、工具ホルダ２３の下側２３ｂの近傍に配置される。ア
クチュエータ２６、２７は、それに対応して配置される。つまり、上部および下
部アクチュエータ２６、２７は、それぞれ工具ホルダ２３の上側２３ａおよび下
側２３ｂの近傍に配置される。

【００２６】 装置は以下のように作動する。旋削中に工具２１および工具ホルダ２３が矢印
Ｃに従って上下に振動すると、センサ２４、２５が交互に引張る力と押す力とを
受ける。これで、各センサ２４、２５は、力の振動と同時に変動する電圧を発生
する。センサ電圧は、制御ユニット２８に検出され、分析される。制御ユニット
２８は、交流電圧の形態で２つの制御電圧を発生し、これはアクチュエータ２６
、２７それぞれに供給され、圧電セラミック素子２６、２７に提供される。圧電
セラミック素子２６、２７は、工具ホルダ２３の縦方向に長く、導体３０〜３３
が対になって圧電セラミック素子２６、２７それぞれに、その個々の前端２６ａ
、２７ａおよび後端２６ｂ、２７ｂで接続する。制御電圧によってアクチュエー
タ２６、２７に電圧が印加されると、圧電セラミック素子２６、２７が、電圧の
大きさに応じて他方の程度拡張する。つまり、各圧電セラミック素子２６、２７
は、縦方向に寸法変化し、これはこの例では、工具ホルダ２３の縦方向でもある
。圧電セラミック素子２６、２７は、伝動表面を有することが好ましく、この場
合は、端部２６ａ、２６ｂ、２７ａ、２７ｂにある端面が工具ホルダ２３の本体
の表面に直接突き当たる。さらに、圧電セラミック素子２６、２７は、工具ホル
ダ２３の中心軸Ｉ−Ｉから隔置される。「中心軸から隔置」という表現は、概し
て、圧電セラミック素子２６、２７の中心軸が工具ホルダ２３の中心軸と一致し
ない、という意味である。中心軸が一致すると、回転モーメントが獲得されず、
純粋に工具ホルダの縦方向の変化のみになってしまう。好ましい実施形態では、
圧電セラミック素子２６、２７は、モーメントのアームが可能な限り長くなるよ
う、表面付近に配置される。この例では、優勢な振動は垂直方向であり、つまり
圧電セラミック素子２６、２７によって誘発された力は、まず工具ホルダ２３の
端部を上下に曲げようとする。

【００２７】 したがって、回転モーメントは、中心軸Ｉ−Ｉに垂直な軸の周囲で作用し、回
転によって作業中に工作物２２によって誘発された回転モーメントの反対に作動
するよう制御される。これで振動が減少する。したがって、制御ユニット２８は
、アクチュエータ２６、２７によって誘導される力がセンサ２４、２５の検出し
た力の反対になるような制御電圧を生成する。

【００２８】 制御ユニット２８は、アナログ、フィードバック制御ユニット、従来のＰＩＤ
レギュレータ、適応レギュレータまたは電流提供に適した他の制御ユニットなど
、多くの異なるタイプから選択可能である。制御ユニットは、振動を最適な状態
に向かって制御するよう努力することが好ましい。制御は、例えば一方向または
全方向で振動を最小限に抑えるよう意味することができ、この場合、最適な状態
とは、振動が完全に消滅したものであり得る。知られている多数の制御アルゴリ
ズムが使用可能である。特定の用途には最も効率的なものを発見することが望ま
しい。旋削に関する上述した実施形態に関しては、センサ信号、つまりセンサが
発生した電圧の分析、および圧電セラミック素子２６、２７に対する制御信号、
つまり制御電圧の発生は、以下のように実施される。

【００２９】 制御ユニット２８、センサ２４、２５および圧電セラミック素子２６、２７が
構成する制御システムの好ましい実施形態は、フィードバックされ、いわゆる「
フィルタＸ ＬＭＳアルゴリズム」に基づく。このアルゴリズムが当業者に本質
的に知られているのは真実である。図３は、フィードバック制御システムの等価
ブロック図をディジタルで示す。

【００３０】 ブロック３０１は、Ｃとも呼ばれ、アクチュエータ２６、２７およびセンサ２
４、２５を含む被制御動的システムを示す。他のブロックは、前記アルゴリズム
の実施を表す。ブロック３０５は、調節可能な係数を有するＦＩＲを表し、ブロ
ック３０７は適応係数調節手段、ブロック３０９は、動的システム３０１のモデ
ル（Ｃ^*）を表す。

【００３１】 機能的に数学的見地から、動的システムは前フィルタを構成し、その出力信号
、つまり動的システムの応答はｙ_c（ｎ）である。係数調節手段３０７は、エラ
ー信号ｅ（ｎ）が最小になるよう、ＦＩＲフィルタの係数を最適にしようとする
。エラー信号ｅ（ｎ）＝ｄ（ｎ）−ｙ_c（ｎ）であり、ここでｄ（ｎ）は望まし
い出力信号である。エラー信号の決定は、加算器３１１によって実行される。係
数調節手段がその初期状態から独立して毎回確実に収束するため、前フィルタの
モデル３０９から基準信号ｒ（ｎ）を供給する。

【００３２】 数学的に、本発明の効果は、工具ホルダの伝達を変化させる、特に１つまたは
複数の前チャネルの特性を変化させるものと言うことができ、各前チャネルは励
振方向に関連する。この物の見方は、工具ホルダの振動に影響を与える制御信号
を発生するという本発明の効果についても、同じである。したがって、多くの場
合、前チャネルは時間に独立していると見なすことができない。つまり、多くの
場合、従来の線形系が適用できない。システムは、通常、非線形である。

【００３３】 本発明は、旋削ばかりでなく、フライス削りや穿孔など、同様に上述したアル
ゴリズムが適用可能である他のタイプの切削の機能にも適用可能である。

【００３４】 フライス削りでは、工作物は回転せず、工具自身および工具ホルダが回転する
。図４は、フライス削り工具ホルダ４１を示し、その方向を矢印で示す。フライ
ス削り工具ホルダ４１は、埋め込まれたセンサおよび能動素子を有し、そのうち
２つの能動素子４５、４７が概略的に図示されている。フライス削り中に発生す
る最も重要な振動は、切刃４３が工作物の材料に填るため、フライス削り工具ホ
ルダ４１の捻れによって生じる。フライス削り工具ホルダ４１も、特定の範囲の
曲げを受ける。合力は、フライス削り工具ホルダ４１の回転軸の周囲で、螺旋方
向に維持される。したがって、能動素子４５、４７ｂの好ましい位置は、フライ
ス削り工具ホルダ４１の周囲の帯であり、したがって能動素子は、基本的な範囲
、および同時に工具ホルダ４１の回転軸の周囲で螺旋状に動作する方向を有する
。したがって、その結果生じる回転モーメントは、基本的に前記捻れと同じ方向
である。しかし、想起される変形または螺旋状構成との組合せも、能動素子を回
転軸と平行に配置する。

【００３５】 穿孔では、フライス削りの場合と同様、工具および工具ホルダが回転する。ド
リルは、工具ホルダに支持された穿孔歯の形態の工具を有する。歯は通常、ホル
ダに溶接される。しかし、いわゆる高速スチール・ドリルも使用可能であり、こ
れは工具ホルダと工具を一体で作成する。しかし、この場合もドリルは、定義上
、ドリルの端部にある実際の歯の形態の工具、およびドリルの残りの部分の形態
で工具ホルダを備える。穿孔では、状況がフライス削りで優勢な状況に類似して
いる。しかし、供給方向に明瞭な区別が見られ、穿孔では、工具ホルダの回転軸
に平行であるが、フライス削りでは工具の回転軸に垂直である。さらなる区別は
、穿孔では工具全体が工作物に突き当たるが、フライス削りでは突き当たりは部
分的にすぎない。したがって、穿孔では、振動はほぼ全面的に捻れに関係する。
能動素子およびセンサは、フライス削りとほぼ同じ方法で配置されるが、回転軸
に対する角度が大きい。

【００３６】 平削り工具および他の切削工具の振動も、本発明により制御することができる
。 センサの代替配置は、旋削については、実際のインサートと工具ホルダの間、
つまりインサートの下である。この場合、感圧センサを使用する。

【００３７】 また、センサは様々なタイプでよい。上述したタイプに加えて、例えば振動加
速度計および歪みゲージを使用することができる。しかし、後者は環境的見地か
ら、圧電センサほど適していない。

【００３８】 また、能動素子は、本発明の範囲内で様々なタイプでよい。今後、例えばピエ
ゾフィルム（ＰＺＴ）など、今日使用されているものよりさらに薄い素子が恐ら
く想像できる。しかし、現在好まれているタイプは、圧電セラミック素子である
。

【００３９】 センサおよびアクチュエータの上述した構成は、構成の幾つかの例であり、そ
れの組合せまたは他の多くのアクチュエータなど、多くの変形が可能である。例
えば、旋削では、方向ごとに２対のアクチュエータを配置するか、示したものに
隣接して複数のアクチュエータを配置することが可能である。最も単純な実施形
態では、本発明の装置は、１つの能動素子を備えるアクチュエータを１つだけ備
える。しかし、その結果、それほど非線形ではない制御システムとなり、制御に
不必要な技術的困難が生じる。したがって、図２に示す実施形態のように、相互
に対向する対になった能動素子、つまり工具ホルダの中心軸の各側に相互に対向
して能動素子を配置することによって、システムのバランスをとると有利である
。各アクチュエータを、例えば接着などで相互に接合した２つの能動素子で形成
すると、さらに大きい線形性が達成される。素子を二重にすると、確かに１つの
素子の２倍の厚さになるが、より動的効果が得られ、この方が好ましいこともあ
る。

【００４０】 能動素子は、形状が、図示の素子のように直方体および板状の形状に限定され
ず、用途に応じて形状が変化してもよい。しかし、素子の体積を最小に抑えるこ
とに寄与するので、板形が有利である。さらに、細長い形状は、これも素子に小
さい体積を与えるのに寄与する良好な特性である。寸法変化は、素子の縦方向に
生じることが好ましい。

【００４１】 工具ホルダ内の能動素子の配置は様々であり、確かに形状にも影響を与える。
素子を確かに窪みの基部に接着するが、２つの対向する伝動表面が基本的に回転
モーメントを生成する、上述した好ましい装着に加え、他の代替装着も可能であ
る。１つの代替法は、接着接合部を介して寸法変化を完全に伝達するものであり
、これは基本的に今日の最強の接着剤で可能である。他の変形も本発明の範囲に
含まれる。

【００４２】 能動素子は、適切な材料を使用した鋳造で覆われる。一例としてプラスチック
材料が言及される。しかし、金属のカバーを頂部の、残りの工具ホルダ表面と同
じレベルに配置することが好ましい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 切削工具への力の適用を斜視図で例示する。

【図２】 旋削用工具に適用した本発明の実施形態の概略断面図である。

【図３】 図２の実施形態による制御のブロック図である。

【図４】 フライス削り用工具に適用した本発明の異なる実施形態を示す。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１２年１１月１６日（２０００．１１．１６）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２３Ｑ 15/12 Ｂ２３Ｑ 15/12 Ａ ３Ｃ０４６ // Ｂ２３Ｑ 3/12 3/12 Ａ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｒ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ， ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ， ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 クラエソン、イングバル スウェーデン国、ダルビイ、ハレスタドス ベーゲン 59 (72)発明者 ラゴ、トマス アメリカ合衆国、ユタ、ユーエス − プ ロボ、エイ ピーシービー グループ コ ム 1681 ダブリュ 820 エヌ、ラルソ ン デービス (72)発明者 ハカンソン、ラルス スウェーデン国、ヘルシングボルグ、ノル ラ ハグトルンスガタン 10 Ｆターム(参考） 3C001 KA07 KB01 KB02 KB04 TB08 TC05 3C011 AA04 3C016 FA31 3C036 AA15 3C045 AA10 HA05 HA10 3C046 MM08

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 切削用機械の振動制御装置であって、前記機械は、工具ホル
   ダ（３、２３、４１）に支持された切削工具（２１、４３）を備え、装置は制御
   ユニット（２８）と、制御ユニットに接続可能で振動センサ（２４、２５）およ
   びアクチュエータ（２６、２７、４５、４７）を備える変換手段とを備え、アク
   チュエータは、制御ユニットからアクチュエータに供給された交流電圧を寸法変
   化に変換する能動素子（２６、２７、４５、４７）を備える装置であって、前記
   能動素子が、工具ホルダの本体に埋め込むような構造であり、前記能動素子は、
   前記寸法変化が工具ホルダの本体に回転モーメントを与えるような方法で埋め込
   まれるような構造であることを特徴とする装置。
2. 【請求項２】 前記能動素子（２６、２７、４５、４７）は、その中心軸が
   工具ホルダ（３、２３、４１）の中心軸から隔置された状態で埋め込まれるよう
   な構造であることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 【請求項３】 前記能動素子（２６、２７、４５、４７）が、工具ホルダ（
   ３、２３、４１）の表面付近に埋め込まれるような構造であることを特徴とする
   、請求項１または２に記載の装置。
4. 【請求項４】 前記能動素子（２６、２７、４５、４７）が板形であること
   を特徴とする、請求項１から３いずれか１項に記載の装置。
5. 【請求項５】 前記アクチュエータ（２６、２７、４５、４７）が、それぞ
   れ大きい面を介して相互に接続された２つの能動素子で構成された二重素子を備
   えることを特徴とする、請求項１から４いずれか１項に記載の装置。
6. 【請求項６】 前記能動素子（２６、２７、４５、４７）が圧電セラミック
   素子であることを特徴とする、請求項１から５いずれか１項に記載の装置。
7. 【請求項７】 切削中に工具ホルダの振動を検出するステップと、寸法変化
   するよう電気的に制御可能である少なくとも１つの能動素子によって、工具ホル
   ダ内に制御振動を生成するステップとを含む、切削の振動を制御する方法であっ
   て、制御振動を生成するために、前記能動素子を工具ホルダの本体に埋め込むス
   テップと、少なくとも１つの制御電圧を生成し、前記能動素子を介して制御電圧
   を印加して、検出された振動に従って制御電圧を変化させることにより、工具ホ
   ルダの本体に回転モーメントを与えるステップとを特徴とする方法。
8. 【請求項８】 工具ホルダの振動を圧電素子で検出することを特徴とする、
   請求項７に記載の方法。
9. 【請求項９】 切削工具を支持するような構造である工具ホルダで、工具ホ
   ルダ（３、２３、４１）がアクチュエータ（２６、２７、４５、４７）を備え、
   前記アクチュエータが、寸法変化するよう電気的に制御可能な能動素子（２６、
   ２７、４５、４７）を備える工具ホルダであって、能動素子（２６、２７、４５
   、４７）が工具ホルダの本体に埋め込まれ、前記寸法変化を通して、工具ホルダ
   の本体に回転モーメントを与えるような構造であることを特徴とする工具ホルダ
   。
10. 【請求項１０】 前記能動素子（２６、２７、４５、４７）は、その中心軸
    が工具ホルダ（３、２３、４１）の中心軸から隔置された状態で埋め込まれるこ
    とを特徴とする、請求項９に記載の工具ホルダ。
11. 【請求項１１】 前記能動素子（２６、２７、４５、４７）が、工具ホルダ
    （３、２３、４１）の表面付近に埋め込まれることを特徴とする、請求項９また
    は１０に記載の工具ホルダ。
12. 【請求項１２】 少なくとも１対の能動素子が、対に含まれる能動素子が工
    具ホルダ（３、２３、４１）の中心軸の各側に対向して配置されるような方法で
    配置されることを特徴とする、請求項９、１０または１１に記載の工具ホルダ。
13. 【請求項１３】 前記能動素子（２６、２７、４５、４７）が、工具ホルダ
    （３、２３、４１）の窪みに配置され、前記寸法変化の少なくとも一部を工具ホ
    ルダに伝達する接着剤接合部を介して工具ホルダと接続し、窪みが密封されるこ
    とを特徴とする、請求項９から１２いずれか１項に記載の工具ホルダ。
14. 【請求項１４】 前記能動素子（２６、２７、４５、４７）が、工具ホルダ
    （３、２３、４１）の窪みに配置され、２つの対向する伝動表面を有し、前記伝
    動表面が工具ホルダの本体表面と係合し、前記寸法変化が、伝動表面間の距離を
    変化させ、窪みが密封されることを特徴とする、請求項９から１３いずれか１項
    に記載の工具ホルダ。
15. 【請求項１５】 旋盤のインサート・ホルダ（３、２３）で構成されること
    を特徴とする、請求項９から１４いずれか１項に記載の工具ホルダ。
16. 【請求項１６】 フライス削り機の歯ホルダ（４１）で構成され、歯ホルダ
    が、歯ホルダの中心軸の周囲に螺旋状に配置された能動素子（４５、４７）を備
    えることを特徴とする、請求項９から１４いずれか１項に記載の工具ホルダ。
17. 【請求項１７】 穿孔機の歯ホルダで構成され、歯ホルダが、歯ホルダの中
    心軸の周囲に螺旋状に配置された能動素子を備えることを特徴とする、請求項９
    から１４いずれか１項に記載の工具ホルダ。
18. 【請求項１８】 埋め込まれた圧電センサ要素（２４、２５）を備えること
    を特徴とする、請求項９から１７いずれか１項に記載の工具ホルダ。
19. 【請求項１９】 前記埋め込まれた素子を、工具ホルダの本体に鋳込むこと
    を特徴とする、請求項９から１８いずれか１項に記載の工具ホルダ。
20. 【請求項２０】 前記能動素子が圧電セラミック素子であることを特徴とす
    る、請求項９から１９いずれか１項に記載の工具ホルダ。
21. 【請求項２１】 機械が、旋削機、フライス削り機、または穿孔機のうちの
    一つである、請求項１から６いずれか１項に記載の機械の装置の使用法。