JP2011067922A - 防振具及び防振具が挿入される薄肉円筒ワークの旋削方法 - Google Patents

Abstract

【課題】薄肉円筒ワークの内周面に対して発生させるバックアップ力を増加させることができると共に、互いに重なり合うことを抑制できる防振具、該防振具が挿入される薄肉円筒ワークの旋削方法を提供する。
【解決手段】回転自在に支持された薄肉円筒ワークの外周面を旋削する際に、薄肉円筒ワーク内に挿入されて薄肉円筒ワークの軸線方向に延びており、薄肉円筒ワークを回転させることに伴って薄肉円筒ワークの内周面に押し付けられ、薄肉円筒ワークのびびり振動を抑制する防振具１であって、防振具１の横断面の形状を楕円形状にした。
【選択図】図１

Description

この発明は、回転自在に支持された薄肉円筒ワークの外周面を旋削する際に、該薄肉円筒ワークを回転させることに伴って前記薄肉円筒ワークの内周面に押し付けられ、該薄肉円筒ワークのびびり振動を抑制する防振具に関する。また、この発明は、前記薄肉円筒ワークの外周面を旋削する際に、前記防振具を用いて該薄肉円筒ワークのびびり振動を抑制する薄肉円筒ワークの旋削方法に関する。

本出願人は、特許文献１において、両端部に縮径部を有する薄肉パイプ状ワークに外面旋削加工を施す際に、びびり振動の発生を抑制する旋削方法を開示した。この旋削方法では、薄肉パイプ状ワーク内に、縮径部の内径よりも外径の小さい丸棒状の複数の防振具を挿入する。

その後、上記の外面旋削加工の際に、薄肉パイプ状ワークを回転させると、遠心力によって、全ての防振具が、薄肉パイプ状ワークの内周面に沿って連続して並び、該内周面に押し付けられる。これにより、前記内周面に対してバックアップ力が発生し、該バックアップ力によって、びびり振動の発生を抑制する。

特開２００１−８７９０２号公報

しかしながら、上記の旋削方法のように、薄肉円筒ワークを旋削加工する際に、丸棒状の防振具を用いた場合には、該防振具の外周面の一部が、薄肉円筒ワークの内周面に押し付けられるだけであった。このため、丸棒状の防振具が、内周面に対して十分なバックアップ力を発生できないことがあり、びびり振動の発生を有効に抑制できないことが懸念されていた。

また、丸棒状の防振具の他に、例えば、帯状の部材からなる防振具を薄肉円筒ワーク内に挿入させた場合には、旋削加工時に、薄肉円筒ワークを回転させると、防振具が重なり合って該薄肉円筒ワークの内周面に押し付けられないことも懸念されていた。

この発明は、このような状況に鑑み提案されたものであって、薄肉円筒ワークの内周面に対して発生させるバックアップ力を増加させることができると共に、互いに重なり合うことを抑制できる防振具、該防振具が挿入される薄肉円筒ワークの旋削方法を提供することを目的とする。

請求項１の発明に係る防振具は、回転自在に支持された薄肉円筒ワークの外周面を旋削する際に、該薄肉円筒ワーク内に挿入されて前記薄肉円筒ワークの軸線方向に延びており、該薄肉円筒ワークを回転させることに伴って前記薄肉円筒ワークの内周面に押し付けられ、該薄肉円筒ワークのびびり振動を抑制する防振具であって、前記防振具の横断面の形状を楕円形状にしたことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１において、前記防振具は筒状の弾性体からなり、該筒状の弾性体には、前記楕円形状を保持する保持部材が挿入されていることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項２において、前記保持部材が弾性体であることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項２又は３において、前記筒状の弾性体は、薄肉で帯状の弾性材料を楕円形状に巻いて積層した楕円積層体によって形成されていることを特徴とする。

請求項５の発明は、回転自在に支持された薄肉円筒ワーク内に該薄肉円筒ワークの軸線方向に延びる防振具を挿入し、前記薄肉円筒ワークを回転させて該薄肉円筒ワークの外周面を旋削する薄肉円筒ワークの旋削方法において、前記薄肉円筒ワーク内に、請求項１ないし４のいずれかに記載の防振具を挿入したことを特徴とする。

請求項１の発明に係る防振具及び請求項５の発明に係る薄肉円筒ワークの旋削方法によれば、従来のような丸棒状の防振具の外周の一部が前記内周面に押し付けられる場合に比べて、薄肉円筒ワークの外周面を旋削する際に、本発明の防振具が前記内周面に押し付けられる部位を広げることができる。これに伴い、従来に比べて、薄肉円筒ワークの外周面を旋削する際に、該薄肉円筒ワークの内周面に対するバックアップ力を増加させることができる。
さらに、薄肉円筒ワークの外周面を旋削する際に、一時的に、一の防振具の上に、他の防振具が載せられた場合であっても、他の防振具を、一の防振具の楕円形状の曲線に沿って移動させることができる。これにより、一の防振具と他の防振具とが重なり合うことを抑制できる。
請求項２の発明によれば、薄肉円筒ワークを回転させる前に、該薄肉円筒ワーク内に防振具を挿入した際に、一の防振具の筒状の弾性体に、他の防振具の筒状の弾性体が載せられて衝撃が加わっても、保持部材が、該衝撃を受け止めることができる。これにより、一の防振具の筒状の弾性体が大幅に変形することが防止されて楕円形状を保持できる。
さらに、薄肉円筒ワークの外周面を旋削する際に、筒状の弾性体は、前記内周面に押し付けられるときに、該筒状の弾性体に作用する押圧力（遠心力）によって、拡張するように弾性変形する。これにより、筒状の弾性体については、前記内周面に密着する面を拡張させることができる。
加えて、前記外周面を旋削する際に、筒状の弾性体は、前記内周面に押し付けられるときに衝撃が加わっても、該衝撃を吸収して変形する。これにより、筒状の弾性体が前記内周面に押し付けられても該内周面を損傷させることが抑制される。
請求項３の発明によれば、前記外周面を旋削する際に、保持部材に作用する押圧力（遠心力）によって、該保持部材も拡張するように弾性変形する。このため、保持部材が、拡張変形して前記筒状の弾性体の内面を押すことにより、該筒状の弾性体が拡張変形することを促進させることができる。
請求項４の発明によれば、前記外周面を旋削する際に、筒状の弾性体が、前記内周面に押し付けられるときに、該筒状の弾性体を形成する薄肉で帯状の弾性材料に作用する押圧力（遠心力）によって、伸び易くなって拡張変形することをより一層促進させることができる。

本発明の実施形態の防振具の斜視図である。 薄肉円筒ワーク内に防振具を挿入して該薄肉円筒ワークの外周面を旋削する方法の説明図である。

＜実施形態＞
本発明の実施形態を、図１及び図２を参照しつつ説明する。図１に示す防振具１は、後述するように、金属製の薄肉円筒ワーク１０の外周面を旋削する際に生じるびびり振動を抑制するために用いられる。防振具１は、筒状の積層体２と、平板４とを備えている。

積層体２は、帯状のシート部材３に所定の張力をかけながら、該シート部材３を所定回数巻き取ることによって、筒状に形成されている。ここでは、帯状のシート部材３の巻き取り形状を、楕円形状とした。これにより、防振具１の横断面の形状が楕円形状になる。本実施形態では、帯状のシート部材３が、その厚みが約１ｍｍの天然ゴム（弾性材料）によって成形されている。なお、積層体２は、本発明の楕円積層体の一例である。

平板４は、筒状の積層体２の長手方向と平行な方向の全長に亘り、該積層体２内に挿入されている。平板４は、積層体２内に挟まるように固定されることにより、積層体２の変形を抑制する。これにより、防振具１の横断面の形状が楕円形状に保持される。本実施形態では、上記のシート部材３と同様に、平板４が、天然ゴムによって形成されている。なお、平板４は、本発明の保持部材の一例である。

次に、上述した防振具１を用い、金属製の薄肉円筒ワーク１０の外周面を旋削する方法について説明する。最初に、図２に示す薄肉円筒ワーク１０を、図示しない旋盤の主軸と心押し台との間に支持させる。前記主軸を回転させることにより、薄肉円筒ワーク１０は、回転しながら該主軸と前記心押し台との間に支持される。

薄肉円筒ワーク１０の内部１１には、複数の防振具１が挿入される。ここでは、後述するように、薄肉円筒ワーク１０の内周面のほぼ全周に亘り、複数の防振具１が押し付けられるようにするため、薄肉円筒ワーク１０の軸線方向の全長に延びるようにした状態で、図２の（Ａ）図に示すように、前記内部１１へ５つの防振具１（１Ａ〜１Ｅ）を挿入した。このとき、各防振具１の上に、それぞれの防振具とは異なる他の防振具１が、一時的に載せられた状態になることがある。この場合には、薄肉円筒ワーク１０を回転させないで静止状態にするときであっても、他の防振具１は、各防振具１の外周に当たる楕円形状の曲線に沿って、各防振具１の上部から下方に向けて移動する。このため、他の防振具１が、各防振具１とそれぞれ上下方向で重なり合うことが抑制される。

続いて、図２の（Ｂ）図中の矢印にて示す方向へ、上記の主軸が回転を開始すると、薄肉筒状ワーク１０及び各防振具１Ａ〜１Ｅが回転し、各防振具１Ａ〜１Ｅには遠心力が作用する。加えて、各防振具１Ａ〜１Ｅには、重力が働く。この重力によって、薄肉筒状ワーク１０が回転を開始してから間も無い時は、各防振具が近接する他の防振具の外周に沿って下方へ移動し易くなる。その後の薄肉円筒ワーク１０の回転の継続に伴って、各防振具１Ａ〜１Ｅが、該薄肉円筒ワーク１０の回転方向へ移動すると共に、各防振具１Ａ〜１Ｅに作用する遠心力が増加する。これにより、図２の（Ｂ）図に示すように、各防振具１Ａ〜１Ｅが、互いに重なり合うことが防がれて、各防振具１Ａ〜１Ｅの積層体２（図１参照。）が、薄肉円筒ワーク１０の内周面に押し付けられる。

さらに、主軸の回転数を所定の回転数に向けて増加させ、薄肉円筒ワーク１０を回転させると、各防振具１Ａ〜１Ｅが、薄肉円筒ワーク１０の回転方向へ移動して隣接する防振具をそれぞれ押すことになる。これより、図２の（Ｃ）図に示すように、各防振具１Ａ〜１Ｅが、薄肉円筒ワーク１０の内周面に沿って、互いに重なり合うことなく離れて配置される。

これに加えて、主軸の回転数が増加することに比例して遠心力が増加し、該遠心力によって、各防振具１Ａ〜１Ｅの積層体２が、弾性変形して前記内周面に押し付けられる。このため、図２の（Ｃ）図に示すように、各防振具１Ａ〜１Ｅが、それぞれ前記遠心力を受けて、拡張変形する。このとき、遠心力によって、各防振具１Ａ〜１Ｅ内の平板４も、積層体２と同様に拡張変形し、該平板４が、各防振具１Ａ〜１Ｅのそれぞれの積層体２の内面を押しながら該積層体２内に挟まるように固定される。これにより、図２の（Ｃ）図に示すように、各防振具１Ａ〜１Ｅは、その横断面の短径が縮小すると共に該横断面の長径が拡大し楕円形状が保持された状態で前記内周面に押し付けられる。

その後、主軸の回転数を所定の回転数に到達させた場合には、図２の（Ｃ）図の状態に比べて遠心力が増加する。このため、図２の（Ｄ）図に示すように、前記遠心力（同図中の白抜き矢印を参照。）によって、平板４が、図２の（Ｃ）図の状態に比べてさらに拡張変形すると共に、各防振具１Ａ〜１Ｅは、図２の（Ｃ）図の状態に比べて、その横断面の短径がより縮小すると共に該横断面の長径がより拡大した状態で、前記内周面に押し付けられて密着する。このとき、各防振具１Ａ〜１Ｅは、その横断面の長径が拡大することに伴って、隣接する防振具をそれぞれ押すことになる。これにより、各防振具１Ａ〜１Ｅは、上述した図２の（Ｃ）図の説明と同様に移動して、薄肉円筒ワーク１０の内周面に沿って、互いに重なり合うことなく均等に分散配置される。

本実施形態では、上述し、かつ図２の（Ｄ）図に示したように、各防振具１Ａ〜１Ｅを、薄肉円筒ワーク１０の内周面のぼぼ全周に亘り押し付けて密着させた状態で、図示しないバイトにより、回転状態にある薄肉円筒ワーク１０の外周面の旋削加工を行う。上記のように、積層体２が天然ゴムによって形成されているため、各防振具１Ａ〜１Ｅを形成する積層体２が前記内周面に押し付けられるときに、各積層体２に衝撃が加わっても、各積層体２は、該衝撃を吸収して弾性変形する。

図２の（Ｄ）図に示すように、各防振具１Ａ〜１Ｅの横断面の長径をより拡大した状態にすれば、該長径が拡大したことに応じ、各防振具１Ａ〜１Ｅが、薄肉円筒ワーク１０の内周面に押し付けられる面が広くなる。これにより、従来の例として、丸棒状の防振具のように、横断面が円形状の防振具の外周を前記内周面に密着させる場合に比べて、各防振具１Ａ〜１Ｅが薄肉円筒ワーク１０の内周面に密着する面を広くすることができる。このため、従来の例に比べて、前記内周面に対するバックアップ力が増加する。これにより、薄肉円筒ワーク１０の剛性が高まるため、上記の旋削加工の際に、従来の例に比べて、防振効果を高めることができる。よって、旋削加工の際に、薄肉円筒ワーク１０に生じるびびり振動が発生することを抑制できる。

上記のように、本実施形態では、従来の例に比べて、防振効果を高めている。このため、前記内周面に沿って、各防振具１Ａ〜１Ｅを、互いに重なり合うことなく離して配置したときに、前記内周面に沿って隣接する防振具１同士の間に隙間が設けられていても、上記の旋削加工の際に、薄肉円筒ワーク１０にびびり振動が発生することを抑制できる。よって、前記内周面の全周に亘って隙間なく防振具１を配置する必要がないため、薄肉円筒ワーク１０の内部１１へ挿入する防振具１の数を適宜かつ融通を利かせて調整しつつ、前記びびり振動の発生を抑制できる。

上記の旋削加工が終了して主軸の回転を停止させることにより、薄肉円筒ワーク１０の回転を停止させると、各防振具１Ａ〜１Ｅには遠心力が作用しなくなる。このため、積層体２の弾性力により、各防振具１Ａ〜１Ｅの横断面の形状は、図２の（Ａ）図に示すような楕円形状に復元する。

＜本実施形態の効果＞
本実施形態では、各防振具１Ａ〜１Ｅの形状を楕円形状にした。このため、従来の例のように、丸棒状の防振具の外周の一部を、薄肉円筒ワーク１０の内周面に押し付けて密着させる場合に比べて、該薄肉円筒ワーク１０の外周面の旋削加工を行う際に、各防振具１Ａ〜１Ｅが前記内周面に押し付けられて密着する面を広くできる。これに伴い、従来の例に比べて、前記外周面の旋削加工を行う際に、前記内周面に対するバックアップ力を増加させることができる。
また、薄肉円筒ワーク１０の外周面の旋削加工を行う際に、該薄肉円筒ワーク１０の内部１１へ各防振具１Ａ〜１Ｅを挿入したときに、上記のように、各防振具１の上に、それぞれの防振具とは異なる他の防振具１が、一時的に載せられた状態になることがある。この場合であっても、各防振具１の形状を楕円形状にすれば、上述したように、他の防振具１が、各防振具１とそれぞれ上下方向で重なり合うことを抑制できる。

上記の各防振具１Ａ〜１Ｅは、筒状の積層体２が天然ゴム（弾性材料）によって成形されており、該積層体２内に、平板４がそれぞれ挿入されている。このため、薄肉円筒ワーク１０を回転させないで静止状態にするときに、前記内部１１へ５つの防振具１（１Ａ〜１Ｅ）を挿入した際に、各防振具１の積層体２に、前記他の防振具１の積層体２が載せられて衝撃が加わっても、平板４が該衝撃を受け止めることができる。これにより、各防振具１の積層体２が大幅に変形することが防止されて楕円形状を保持できる。
さらに、上記のように、筒状の積層体２が天然ゴムによって成形されているため、薄肉円筒ワーク１０の外周面の旋削加工を行う際に、遠心力によって、前記積層体２が前記内周面に押し付けられるときに、上述したように、積層体２を拡張変形させることができる。これにより、各防振具１Ａ〜１Ｅでは、前記積層体２が前記内周面に押し付けられて密着する面が広くなる。よって、各防振具１Ａ〜１Ｅが前記内周面に密着する面が広くなることに伴い、従来の例に比べて、各防振具１Ａ〜１Ｅが、前記内周面に対するバックアップ力を増加させることができる。
加えて、前記積層体２が天然ゴムによって成形されていることで、上述したように、前記外周面の旋削加工を行う際に、積層体２が前記内周面に押し付けられるときに、該積層体２は、これに加わる衝撃を吸収して弾性変形する。これにより、積層体２が前記内周面に押し付けられても該内周面を損傷させることを抑制できる。

また、上記のように、平板４は天然ゴムによって形成されている。このため、上述したように、前記積層体２が前記内周面に押し付けられるときに、平板４も、これに作用する遠心力によって、拡張変形して積層体２の内面を押しながら該積層体２内に挟まるように固定される。したがって、平板４が、積層体２の内面を押すことに伴って、該積層体２が拡張変形することを促進させることができる。

さらに、上記のように、筒状の積層体２を、厚みが約１ｍｍの天然ゴムによって成形した帯状のシート部材３を楕円形状に巻き取って形成した。このため、上述したように、前記積層体２が、前記内周面に押し付けられるときに、薄肉（厚みが約１ｍｍ）の前記シート部材３に作用する遠心力によって、伸び易くなって拡張変形することが一層促進される。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において構成の一部を適宜変更して実施することができる。本実施形態では、天然ゴムを用いて積層体２及び平板４を形成したが、天然ゴムとは異なる各種の合成ゴム等の弾性材料により、積層体２や平板４を形成してもよい。

また、本実施形態では、薄肉円筒ワーク１０の内部１１に、５つの防振具１（１Ａ〜１Ｅ）を挿入したが、これに限らず、４つ以下や６つ以上の防振具１をそれぞれ挿入してもよい。さらに、本実施形態では、筒状の積層体２内に平板４を挿入して防振具１を形成したが、これに限らず、例えば、ゴム製のパイプに平板４を挿入して防振具を形成してもよい。

１・・防振具、２・・積層体、３・・帯状のシート部材、４・・平板、１０・・薄肉円筒ワーク

Claims (5)

1. 回転自在に支持された薄肉円筒ワークの外周面を旋削する際に、該薄肉円筒ワーク内に挿入されて前記薄肉円筒ワークの軸線方向に延びており、該薄肉円筒ワークを回転させることに伴って前記薄肉円筒ワークの内周面に押し付けられ、該薄肉円筒ワークのびびり振動を抑制する防振具であって、
   前記防振具の横断面の形状を楕円形状にしたことを特徴とする防振具。
2. 前記防振具は筒状の弾性体からなり、該筒状の弾性体には、前記楕円形状を保持する保持部材が挿入されていることを特徴とする請求項１に記載の防振具。
3. 前記保持部材が弾性体であることを特徴とする請求項２に記載の防振具。
4. 前記筒状の弾性体は、薄肉で帯状の弾性材料を楕円形状に巻いて積層した楕円積層体によって形成されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の防振具。
5. 回転自在に支持された薄肉円筒ワーク内に該薄肉円筒ワークの軸線方向に延びる防振具を挿入し、前記薄肉円筒ワークを回転させて該薄肉円筒ワークの外周面を旋削する薄肉円筒ワークの旋削方法において、
   前記薄肉円筒ワーク内に、請求項１ないし４のいずれかに記載の防振具を挿入したことを特徴とする薄肉円筒ワークの旋削方法。

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