JP2012125848A - 機械加工部品用のダンパ及び防振治具並びに機械加工部品の加工方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、粘弾性体の変形や破損が発生しない、大質量の錘を支持可能なダンパ、またはダンパの固有振動数を容易に微調整可能な機構を有するダンパ、或いは大物構造物のびびり振動を効果的に抑制可能な防振治具または大物構造物の加工方法を提供する。
【解決手段】
本発明は、制振対象と接触するための接触棒と、前記接触棒の軸と同軸に前記接触棒に連結された支持部を有する支持部材と、前記支持部材に固定された固定板と、前記接触棒の軸方向と並進移動可能な状態で設置された錘と、前記錘を前記軸方向と垂直な方向に支持する錘支持体と、前記固定板と前記錘支持体との間に設けられた粘弾性体とを有すること第1の特徴とする。また、前記粘弾性体と接触する接触部材と、前記接触部材と前記粘弾性体との接触面積を可変する可変手段とを具備するバネ定数調整機構を有することを第2の特徴とする。
【選択図】図1
Description
また、本発明の第2の目的は、ダンパの固有振動数を容易に微調整可能な機構を有するダンパを提供することである。
例えば、制振対象の錘質量が数千キロで固有振動数が数十Hzの固有振動数を有する薄肉構造物の切削加工時のびびり振動を抑制可能なダンパと前記ダンパを内蔵した防振治具または機械加工部品の加工方法を提供する。
本発明は、制振対象と接触するための接触棒と、前記接触棒の軸と同軸に前記接触棒に連結された支持部を有する支持部材と、前記支持部材に固定された固定板と、前記接触棒の軸方向と並進移動可能な状態で設置された錘と、前記錘を前記軸方向と垂直な方向に支持する錘支持体と、前記固定板と前記錘支持体との間に設けられた粘弾性体とを有すること第1の特徴とする。
また、本発明は、前記粘弾性体と接触する接触部材と、前記接触部材と前記粘弾性体との接触面積を可変する可変手段とを具備するバネ定数調整機構を有することを第2の特徴とする。
また、本発明は、前記接触部材は前記固定板に前記軸方向と垂直な方向に移動可能な調整板であり、前記可変手段は前記固定板に設けられ、前記調整板を移動させる調整板移動手段であることを第4の特徴とする
さらに、本発明は、前記粘弾性体が前記軸に対して点対称の筒管形状に形成された径の異なる複数個の弾性体からなり、前記粘弾性体の個数および種類を変更可能な構造としていることを第5の特徴とする。
また、本発明は、前記錘が前記軸に対して点対称の筒管形状に径方向または周方向に分割された複数の錘から構成されていることを第6の特徴とする。
また、本発明は、前記錘自重支持部材がローラまたはスライド機構であることを第8の特徴とする。
さらに、本発明は、前記接触部材が前記第1の間に設けられ前記粘弾性体と接触可能なロッドであり、前記可変手段は前記ロッドを回転または移動させる調整部を有することを第9の特徴とする。
また、本発明は、制振対象に固定する固定手段及び上面、下面のうち少なくとも一面に複数のダンパ支持板を有するリングと、前記複数のダンパ支持板に固定された前記請求項1乃至9のいずれかの特徴有する機械加工部品用のダンパとを有していることを第11の特徴とする。
また、本発明によれば、第2の効果として、ダンパの固有振動数を容易に微調整可能な機構を有するダンパを提供できる。
さらに、本発明によれば、第3の効果として、少なくとも第1の効果を達成できるダンパを用い、大質量を有する大物構造物のびびり振動を効果的に抑制可能な防振治具または大物構造物である機械加工部品の加工方法を提供できる。
図1は本発明のダンパの第1の実施例1のダンパの構成図である。図1(a)は、制振対象に対して接触する姿勢における重力方向Gの断面図を示す。図1(b)は、図1(a)における矢印D方向から見た図である。
接触棒101は制振対象に接触し、制振対象の振動(振動方向:S)を固定板104と粘弾性体105とを介して錘103に伝える機能を有する。
固定板104は調整板203とともにダンパ部301を挟み込むことで拘束し、制振対象の振動を直接ダンパ部301に伝える機能を有している。
バネ定数調整機構350は、溝202とネジ穴部204が設けられた固定板104、と可変手段であるネジ107及び溝202に挿入された接触部材である調整板203とを有する。
次に、本発明の実施形態であるダンパの実施例2を図5乃至7を用いて説明する。図5は本発明のダンパの第2の実施例2の構成図である。図6(a)は図5においてダンパ100Aにおいて固定板104Aと粘弾性体105Aを固定板104Aの側面方向から見た図である。図6(b)は図6(a)に示すH−H矢視断面図である。実施例2においては、実施例1と基本的に同様な機能を有するものに同一の符号を付し、添え字Aを付している。なお、図5乃至図7において、Gは重力方向を、Sは制振対象の振動方向を示す。
ダンパ部301Aは、固定板104Aに並列に連結させた2つのダンパ構造部10A及びダンパ構造部10Bを有する。ダンパ構造部10A及びダンパ構造部10Bは基本的に同じ構成を有しているので、説明及び図面において、ダンパ構造部10Bのみの構成要素を示すときは添え字Bを付し、ダンパ構造部10Aのみの構成要素又は実施例2として代表して示すときは添え字Aを付す。
錘自重支持部材110Aとして支持ローラ111Aの代わりに、図7に示すように、固定板104Aの上下面にガイド12Aを固定し、錘支持体106Aの上面板5Aと下面板7Aとにガイド12A上を摺動するスライダ13Aを有するスライド機構112Aを用いてもよい。
また、実施例2の上記説明では、錘103Aを錘支持体106Aの左右側面板6、8に取り付けられた。従って、第2の方法は、錘支持体106Aの上面板、下面板にも錘103Aを取り付け、或いは錘103Aの重量を増減することである。
防振治具の実施例1のダンパは、例えば図9に示す片持ち状態の大物薄板400の中間部402を転削工具401にて転削加工する際に有効である。ダンパのバネ部302の設定方法としては、例えば有限要素法等もしくは打撃試験により薄板400の質量および固有振動数の見積りをしておき、大物薄板400の質量および固有振動数に合わせて、バネ部302と錘103の質量をあらかじめ大まかに調整し、薄板の先端に接触棒101を例えば溶接等で薄板400に固定することで、ダンパ100を大物薄板400へ取り付ける。そして、調整板203を可動させバネ部302のバネ定数を微調整することで、容易に薄板400の固有振動数に同調させることができ、転削工具401による大物薄板400の転削加工の際に発生するびびり振動を抑制することが可能である。
本実施例における具体的な効果の例としては、大物薄板400の中間部402が固有振動数23Hz、モード質量は約1300kgを有している場合、ダンパ100において質量100kgを有する錘103と、減衰比0.1を有するバネ部302のバネ定数を最適同調させることで、ダンパ100を取り付けない場合と比べ、中間部402の振動振幅を約1/5程度に抑制することが可能である。
本実施例では、薄板だけでなく大物薄肉円管の切削加工の際に発生するびびり振動の抑制も行える防振治具の実施例2を説明する。図10は、実施例2における防振治具の構造500を示す構成図の例である。図1のダンパ100のうち、既に説明した図1に示された同一の符号を付された構成と、同一の機能を有する部分については、以下の説明において省略する。
ダンパ100は複数のダンパ支持板503を介して複数個設置可能であり、例えば本実施例では4つ配置した防振治具500であるが、リング501の上面504スペースに配置可能な個数分配置しても構わない。また、ダンパ100は、リング501の上面504だけでなく、必要に応じて下面505に、前記上面504の配置方法と同様に設置しても構わない。
また、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
102:支持棒 102A:支持部
103、103A:錘
104、104A:固定板 105、105A:粘弾性体
106、106A:錘支持体 107:ネジ
110A:錘自重支持部材 111A:支持ローラ
112A:支持ガイド機構 120A、120B:ダンパ構造部
121、121A:支持部材 122A:固定部
201:中空円筒 202:溝
203:調整板 300、350A:伝達部
301、301A:ダンパ部 302、302A:バネ部
350、350A:バネ定数調整機構 351A:偏心しロッド
352、352A:調整部 400:薄板
401:転削工具 500:防振治具
501:リング 502:固定棒
503:ダンパ支持板 504:上面
505:下面 600:円筒管。
Claims (15)
- 制振対象と接触するための接触棒と、前記接触棒の軸と同軸に前記接触棒に連結された支持部を有する支持部材と、前記支持部材に固定された固定板と、前記接触棒の軸方向と並進移動可能な状態で設置された錘と、前記錘を前記軸方向と垂直な方向に支持する錘支持体と、前記固定板と前記錘支持体との間に設けられた粘弾性体とを有すること特徴とする機械加工部品用のダンパ。
- 前記粘弾性体と接触する接触部材と、前記接触部材と前記粘弾性体との接触面積を可変する可変手段とを具備するバネ定数調整機構を有することを特徴とする請求項1に記載の機械加工部品用のダンパ。
- 前記支持部は、前記固定板を固定する支持棒を有し、前記錘支持体は前記支持棒に摺動可能に設けられ、前記固定板は前記錘支持体に正対するように前記支持棒に設けられたことを特徴とする請求項1又は2に記載の機械加工部品用のダンパ。
- 前記接触部材は前記固定板に前記軸方向と垂直な方向に移動可能な調整板であり、前記可変手段は前記固定板に設けられ、前記調整板を移動させる調整板移動手段であることを特徴とする請求項3に記載の機械加工部品用のダンパ。
- 前記調整板移動手段は、前記固定板に前記調整版に平行に設けられネジきりされたネジきり穴と、前記ネジきり穴を移動する前記調整板移動させるネジとを有することを特徴とする請求項4に記載の機械加工部品用のダンパ。
- 前記粘弾性体は前記軸に対して点対称の筒管形状に形成された径の異なる複数個の弾性体からなり、前記粘弾性体の個数および種類を変更可能な構造としていることを特徴とする請求項3に記載の機械加工部品用のダンパ。
- 前記錘は前記軸に対して点対称の筒管形状に径方向または周方向に分割された複数の錘から構成されていることを特徴とする請求項3に記載の機械加工部品用のダンパ。
- 前記筒管形状は円筒管状であることを特徴とする請求項6または7に記載の機械加工部品用のダンパ。
- 前記錘支持体は前記固定板を囲むように形成され、前記錘を囲む前記錘支持体の外側面に設け、前記粘弾性体は前記固定板と前記錘支持体の間のうち前記軸方向の第1の間に設けられ、前記固定板と前記錘支持体の前記間のうち前記第1の間と異なる他の間である第2の間に前記錘を支持する錘自重支持部材を設けたことを特徴とする請求項1又は2に記載の機械加工部品用のダンパ。
- 前記錘自重支持部材はローラまたはスライド機構であることを特徴とする請求項9に記載の機械加工部品用のダンパ。
- 前記接触部材は前記第1の間に設けられ前記粘弾性体と接触可能なロッドであり、前記可変手段は前記ロッドを回転または移動させる調整部を有することを特徴とする請求項9に記載の機械加工部品用のダンパ。
- 前記ロッドは偏心または楕円形状ロッドであることを特徴とする請求項11に記載の機械加工部品用のダンパ。
- 制振対象である板の中央部に前記請求項2乃至12のいずれかに記載の機械加工部品用のダンパを固定し、前記板の固有振動数に同調させるように前記ダンパのバネ定数を調整し、前記板を転削加工することを特徴とする機械加工部品の加工方法。
- 制振対象に固定する固定手段及び上面、下面のうち少なくとも一面に複数のダンパ支持板を有するリングと、前記複数のダンパ支持板に固定された前記請求項1乃至12のいずれかに記載の機械加工部品用のダンパとを有していることを特徴とする防振治具。
- リングの上面、下面のうち少なくとも一方の面に設けられた複数のダンパ支持板に前記請求項2乃至12のいずれかに記載の機械加工部品用のダンパを固定し、制振対象である円筒管に前記リングを固定し、前記円筒管の固有振動数に同調させるように前記ダンパのバネ定数を調整し、前記円筒管の内面を旋削加工することを特徴とする機械加工部品の加工方法。
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