JP2015174195A - 振動防止装置及び工作機械 - Google Patents

Abstract

【課題】工具の振動を効果的に防止することが可能な振動防止装置及び工作機械を提供する。【解決手段】ツールヘッド１０１から突出して保持される工具１０２の振動を防止する振動防止装置１００であって、ツールヘッド１０１の一部に設定された固定部１０と、工具１０２の突出部分１０２ａに配置され、固定部１０に対して突出部分１０２ａの突出方向に交差する方向に摺動可能な可動部２０と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、振動防止装置及び工作機械に関する。

工作機械として、ワークを加工する工具と、工具を突出して保持するツールヘッドとを備えた旋盤等が知られている。このような工作機械を用いてワークを加工する際、ワークと工具との間でびびり振動が発生する場合がある。びびり振動が発生すると、ワークの加工精度が低下すると共に、工具の負荷が増大し寿命が短くなるおそれがある。

びびり振動の一例として、自励型と呼ばれる振動態様が知られている。自励型のびびり振動は、回転するワークに工具を当接させる際に、工具の固有振動数や固有振動モードの影響を受けて発生する。この振動は、工具の周方向や、工具の突出方向に交差する方向に生じやすい。このような自励型のびびり振動を低減するため、例えば特許文献１に示すように、工具を円柱状に形成し、工具の外周に接触部材を接触させることで、工具と接触部材との間で工具の周方向に摩擦を発生させ、該摩擦力によってびびり振動の振動エネルギーを吸収する構成が知られている。

特開２０１１−２３０２１７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の構成は、工具の周方向への振動を抑制できるが、工具の突出方向に交差する直線方向の振動については限定的にしか抑制できない。近年では、びびり振動をより確実に防止するため、工具の周方向の振動及び工具の突出方向に交差する直線方向の振動の両方を効果的に抑制する構成が求められている。

以上のような事情に鑑み、本発明は、工具の振動を効果的に防止し、工具への負荷を低減することが可能な振動防止装置及び工作機械を提供することを目的とする。

本発明では、ツールヘッドから突出して保持される工具の振動を防止する装置であって、ツールヘッドの一部に設定された固定部と、工具の突出部分に配置され、固定部に対して突出部分の突出方向と交差する方向に摺動可能な可動部と、を備える。

また、固定部は、工具の一部を囲んだ状態でツールヘッドに固定される環状の固定側プレートが用いられ、可動部は、固定側プレートに対向して工具の突出部分に配置される環状の可動側プレートが用いられてもよい。また、可動側プレートは、工具に対して着脱可能に形成されてもよい。また、固定側プレート及び可動側プレートは磁性体で形成され、固定側プレート及び可動側プレートの少なくとも一方に、両者が近接する方向に力を付与するための磁石を備えてもよい。また、磁石は、固定側プレート及び可動側プレートのいずれか一方に形成された凹部に保持されるとともに、固定側プレート及び可動側プレートのいずれか他方は、磁石に対して摺動してもよい。また、磁石は、工具の一部を囲むように複数配置されてもよい。

本発明では、ワークを加工する工具と、工具を突出して保持するツールヘッドと、を備える工作機械であって、工具の振動を防止する振動防止装置を備え、振動防止装置として、上記の振動防止装置が用いられる。

本発明によれば、ツールヘッドの一部には固定部が設定され、工具の突出部分には固定部に対して突出部分の突出方向と交差する方向に摺動可能な可動部が配置されるため、突出部分の振動が、固定部と可動部との摺動で生じる摩擦力によって減衰される。このため、工具の周方向の振動及び工具の突出方向に交差する直線方向の振動の両方を効果的に抑制できる。これにより、工具の振動を効果的に防止し、工具への負荷を低減することができる。

また、固定部が、工具の一部を囲んだ状態でツールヘッドに固定される環状の固定側プレートが用いられ、可動部が、固定側プレートに対向して工具の突出部分に配置される環状の可動側プレートが用いられるものでは、固定側プレート及び可動側プレートのプレート面同士を対向させることにより、プレート面に沿った方向に効率的に摩擦力を発生させることができる。また、可動側プレートが、工具に対して着脱可能に形成されるものでは、既存の工具に対して可動側プレートを着脱させることができるため、工具自体に追加加工を施す必要がない。これにより、工具の振動を容易に防止することができる。また、固定側プレート及び可動側プレートが磁性体で形成され、固定側プレート及び可動側プレートの少なくとも一方に、両者が近接する方向に力を付与するための磁石を備えるものでは、磁石の磁力によって固定側プレートと可動側プレートとの間に作用する垂直抗力を大きくすることができる。これにより、固定側プレートと可動側プレートとの間の摩擦力を高めることができる。また、磁石が、固定側プレート及び可動側プレートのいずれか一方に形成された凹部に保持されるとともに、固定側プレート及び可動側プレートのいずれか他方が、磁石に対して摺動するものでは、固定側プレート及び可動側プレートの両方が摺動によって摩耗するのを防ぐことができる。また、磁石が、工具の一部を囲むように複数配置されるものでは、磁石に対するプレート面の摺動領域を分散させることができる。

また、本発明によれば、工具の振動を効果的に防止し、工具への負荷を低減することができる振動防止装置を備えるため、加工精度の向上及び工具の長寿命化を図ることが可能な工作機械が得られる。

（ａ）及び（ｂ）は、第１実施形態に係る振動防止装置の一例を示す図である。 （ａ）は固定部の一例、（ｂ）は可動部の一例を示す図である。 振動防止装置の一例を示す図である。 （ａ）は加工開始からの時間に対する振動加速度を示すグラフ、（ｂ）は周波数に対する振動の大きさを示すグラフである。 （ａ）及び（ｂ）は、変形例に係る振動防止装置の一例を示す図である。 （ａ）及び（ｂ）は、第２実施形態に係る工作機械の一例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。また、図面においては実施形態を説明するため、一部分を大きくまたは強調して記載するなど適宜縮尺を変更して表現している。

＜第１実施形態＞
図１（ａ）及び（ｂ）は、第１実施形態に係る振動防止装置１００の一例を示す図である。図１（ａ）は、振動防止装置１００が取り付けられた状態を示している。図１（ｂ）は、振動防止装置１００を分解した状態を示している。図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１実施形態に係る振動防止装置１００は、ツールヘッド１０１及び工具１０２に装着されて用いられる。

ここで、振動防止装置１００の具体的構成を説明する前に、振動防止装置１００の装着対象であるツールヘッド１０１及び工具１０２の構成を説明する。図１（ａ）又は（ｂ）に示すように、ツールヘッド１０１は、工具挿入部１０１ａと、固定面１０１ｂと、ボルト穴１０１ｃと、工具固定用ボルト穴１０１ｄとを有している。ツールヘッド１０１は、例えば旋盤などの工作機械の刃物台に取り付けられて用いられる。

工具１０２は、例えば角柱状に形成され、長手方向の一方の端部がツールヘッド１０１に保持される。なお、工具１０２の形状は、角柱状に限定されず、円柱状など他の形状であってもよい。工具１０２としては、例えばワークの外周を切削加工する際に用いられる工具などが挙げられるが、これには限定されず、ワークの内周を切削加工する工具であってもよい。工具１０２の突出部分１０２ａは、ツールヘッド１０１から例えば直線方向に突出している。なお、突出部分１０２ａの形状は、直線形状に限定されず、湾曲または屈曲された形状であってもよい。この突出部分１０２ａの先端には、ワークを切削加工するためのチップ１０３が取り付けられる。工具１０２は、ブロック１０４と共に、ツールヘッド１０１の工具挿入部１０１ａに挿入される。ブロック１０４は、工具１０２の芯高（刃先高さ）をワークの中心に合わせるためのスペーサである。工具固定用ボルト穴１０１ｄには、例えば不図示のボルトが挿通される。工具１０２の上面には、このボルトの下端が当接される。

続いて、振動防止装置１００の具体的構成を説明する。振動防止装置１００は、ツールヘッド１０１から突出して保持される工具１０２の振動を防止するものである。振動防止装置１００は、固定部１０と、可動部２０とを備えている。

図２（ａ）は、固定部１０の一例を示す図である。図２（ａ）では、工具１０２の図示を省略している。図１及び図２（ａ）に示すように、固定部１０は、固定側プレート１１と、固定部材１２とを有している。
固定側プレート１１は、例えば円環状に形成されており、工具１０２を周方向に囲んだ状態で配置されている。固定側プレート１１は、例えばボルトなどの固定部材１２を介してツールヘッド１０１の固定面１０１ｂに固定されている。本実施形態では、固定側プレート１１が固定部材１２を介して固定面１０１ｂに固定されることにより、固定部１０がツールヘッド１０１の一部に設定される。

なお、固定側プレート１１は、環状には限定されず、工具１０２の周方向に沿って湾曲または屈曲された形状であってもよい。また、固定側プレート１１は、円形（円環状）には限定されず、外形が三角形や四角形等の多角形に形成されてもよいし、楕円など他の形状に形成されてもよい。固定側プレート１１は、例えば鉄などの磁性体を用いて形成されている。

固定側プレート１１は、プレート面１１ａと、貫通穴１１ｂと、凹部１１ｃと、ボルト穴１１ｄとを有している。プレート面１１ａは、固定面１０１ｂとは反対の方向に向けられている。プレート面１１ａは、工具１０２の突出方向に対して交差するように配置されている。ここでは、プレート面１１ａは、工具１０２の突出方向に対してほぼ垂直に配置されているが、これには限定されず、該突出方向に対して傾いた状態で配置されてもよい。

貫通穴１１ｂは、固定側プレート１１を厚さ方向に貫通して形成されている。貫通穴１１ｂには、工具１０２が挿入される。貫通穴１１ｂは、例えば工具１０２の長手方向に垂直な平面による断面形状に対応した形状に形成される。ここでは、工具１０２の該断面形状が矩形であるため、貫通穴１１ｂは略矩形に形成されている。

凹部１１ｃは、プレート面１１ａに複数形成されている。複数の凹部１１ｃは、固定側プレート１１の外周に沿って配置されている。複数の凹部１１ｃは、工具１０２を周方向に囲うように配置されている。複数の凹部１１ｃは、それぞれ円形に形成されているが、これに限定するものではなく、他の形状であってもよい。

ボルト穴１１ｄは、例えば複数設けられ、固定側プレート１１を厚さ方向に貫通して形成される。各ボルト穴１１ｄには、上記の固定部材１２が挿入される。各ボルト穴１１ｄは、ツールヘッド１０１の固定面１０１ｂに形成されたボルト穴１０１ｃに対応する位置に配置される。なお、ボルト穴１１ｄ及びボルト穴１０１ｃの位置は、固定側プレート１１が固定面１０１ｂに固定されたときに工具１０２が上記スペーサ１０４上に配置されるように設定される。

図２（ｂ）は、可動部２０の一例を示す図である。図２（ｂ）では、図１（ｂ）に示す可動部２０及びその周辺を拡大して示している。図１及び図２（ｂ）に示すように、可動部２０は、可動側プレート２１と、固定部材２２とを有している。
可動側プレート２１は、工具１０２の突出部分１０２ａに配置されている。可動側プレート２１は、例えば円環状に形成されており、工具１０２の突出部分１０２ａを周方向に囲んだ状態で配置されている。

なお、可動側プレート２１は、環状には限定されず、工具１０２の周方向に沿って湾曲または屈曲された形状であってもよい。また、可動側プレート１１は、円形（円環状）には限定されず、外形が三角形や四角形等の多角形に形成されてもよいし、楕円など他の形状に形成されてもよい。また、可動側プレート２１の形状は、固定側プレート１１の形状と同一であってもよいし、異なってもよい。可動側プレート２１は、例えば鉄などの磁性体を用いて形成されている。

可動側プレート２１は、プレート面２１ａと、貫通穴２１ｂと、突起部２１ｃと、溝部２１ｄと、ボルト穴２１ｅとを有している。プレート面２１ａは、全体が略平坦に形成されている。プレート面２１ａは、固定側プレート１１のプレート面１１ａと対向するように配置される。ここでは、プレート面２１ａはプレート面１１ａと略平行に配置されている。したがって、プレート面２１ａは、工具１０２の突出方向に対して略垂直に配置される。なお、プレート面２１ａは、プレート面１１ａに対して傾いた状態であってもよく、工具１０２の突出方向に対して傾いた状態で配置されてもよい。

貫通穴２１ｂは、可動側プレート２１を厚さ方向に貫通して形成されている。貫通穴２１ｂには、工具１０２の突出部分１０２ａが挿入される。貫通穴２１ｂは、例えば突出部分１０２ａの長手方向に垂直な平面による断面形状に対応した形状に形成される。ここでは、突出部分１０２ａの該断面形状が矩形であるため、貫通穴２１ｂは略矩形に形成されている。

突起部２１ｃは、可動側プレート２１の外周の一部に形成されており、径方向の外側に突出している。溝部２１ｄは、貫通穴２１ｂから突起部２１ｃの先端にかけて、可動側プレート２１の径方向に直線状に形成されている。この溝部２１ｄにより、突起部２１ｃが２つに分断されると共に、突起部２１ｃから貫通穴２１ｂまでの間が切り込まれた状態となっている。本実施形態では、例えば分断された突起部２１ｃ同士を近づける方向に力を加えた場合に貫通穴２１ｂが狭くなるように、可動側プレート２１が弾性変形可能に形成されている。

ボルト穴２１ｅは、分断された突起部２１ｃ同士を分断方向に貫通するように形成されている。ボルト穴２１ｅには、ボルトなどの固定部材２２が挿入される。固定部材２２がボルト穴２１ｅに挿入されることにより、分断された突起部２１ｃ同士が締結され、該突起部２１ｃ同士が近づく方向に力が加えられる。

可動側プレート２１は、工具１０２に対して着脱可能に形成されている。可動側プレート２１を工具１０２に対して装着する場合には、突起部２１ｃ同士の間を開放した状態で工具１０２の突出部分１０２ａを貫通穴２１ｂに挿入する。そして、可動側プレート２１と突出部分１０２ａとの間で位置を合わせた後、固定部材２２をボルト穴２１ｅに取り付けて、突起部２１ｃ同士を締結する。これにより、貫通穴２１ｂが狭くなり、貫通穴２１ｂの内壁によって突出部分１０２ａが挟まれるため、可動側プレート２１と突出部分１０２ａとの間の相対的な移動が抑制される。このように、可動側プレート２１が突出部分１０２ａに固定される。

また、可動側プレート２１を工具１０２から取り外す場合には、固定部材２２を取り外し、突起部２１ｃ同士を締結状態から開放する。これにより、突起部２１ｃ同士が離れ、貫通穴２１ｂが元の状態に戻る。可動側プレート２１と突出部分１０２ａとの間が相対的に移動可能となるため、可動側プレート２１を突出部分１０２ａから取り外すことができる。

続いて、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、固定側プレート１１と可動側プレート２１との間には、複数の磁石３０が設けられている。各磁石３０は、固定側プレート１１と可動側プレート２１とが近接する方向に力を付与する。磁石３０の個数を調整することにより、固定側プレート１１と可動側プレート２１との間に作用する力を調整することができる。

例えば、磁石３０は、固定側プレート１１の複数の凹部１１ｃに１つずつ配置されている。複数の磁石３０は、工具１０２の一部を囲むように配置される。各磁石３０は、磁力によって固定側プレート１１に吸着して固定される構成であってもよいし、接着剤等を用いて固定側プレート１１に固定する構成であってもよい。磁石３０としては、例えばネオジム磁石などが用いられるが、これには限定されず、他の種類の磁石を用いてもよい。また、各磁石３０は、例えば円柱状に形成されるが、角柱など他の形状であってもよい。

図３は、図１（ａ）に示す状態において、ツールヘッド１０１の側面側から振動防止装置１００の一例を示す図である。なお、図３では、磁石３０を識別しやすくするため、該磁石３０の視認可能な部分にハッチングを施しているが、断面を示すものではない。
図３に示すように、複数の磁石３０は、それぞれプレート面１１ａから等しい突出量で可動側プレート２１側に突出している。可動側プレート２１のプレート面２１ａは、複数の磁石３０の端面にそれぞれ面で当接しており、かつ磁力によって該複数の磁石３０側に付勢されている。このため、プレート面２１ａと各磁石３０との間は、垂直抗力が作用した状態で接触している。なお、プレート面２１ａと各磁石３０との間は、固定されてはいない。このため、可動側プレート２１は、各磁石３０に対してプレート面２１ａに沿った方向に摺動可能に設けられている。

次に、上記の振動防止装置１００を取り付ける手順の一例を説明する。まず、ツールヘッド１０１に工具１０２を装着する前に、工具挿入部１０１ａにスペーサ１０４を配置させる。また、固定側プレート１１をツールヘッド１０１の固定面１０１ｂに取り付ける。固定側プレート１１を取り付ける際には、固定側プレート１１のボルト穴１１ｃと固定面１０１ｂのボルト穴１０１ｃとが重なるように位置合わせをし、ボルト穴１１ｃ及びボルト穴１０１ｄを貫通するように固定部材１２を嵌め込む。また、所望の数（一又は複数）の磁石３１を固定側プレート１１の凹部１１ｃに配置する。

また、可動側プレート２１の貫通穴２１ｂに工具１０２を挿入し、工具１０２の先端部分（チップ１０３が取り付けられる部分）に配置させておく。このとき、可動側プレート２１は工具１０２には固定しないようにする。なお、スペーサ１０４の配置、固定側プレート１１の取り付け、可動側プレート２１の貫通穴２１ｂへの工具１０２の挿入、の各手順については、任意の順序で行うことができる。

この状態で、固定側プレート１１の貫通穴１１ｂに工具１０２を挿入し、工具１０２をツールヘッド１０１の工具挿入部１０１ａに挿入して、スペーサ１０４の上に置く。その後、工具固定用ボルト穴１０１ｄに不図示のボルトを嵌め込み、工具１０２を固定する。

次に、可動側プレート２１を固定側プレート１１側へ近づけて、プレート面２１ａを磁石３１に吸着させる。その後、可動側プレート２１のボルト穴２１ｅに固定部材２２を嵌め込み、突出部２１ｃ同士を締結する。これにより、プレート面２１ａが磁石３１に吸着した状態で可動側プレート２１が工具１０２の突出部分１０２ａに固定される。このようにして、振動防止装置１００が取り付けられる。

なお、振動防止装置１００の取り付け手順は、上記の手順に限定するものではない。ツールヘッド１０１から突出部分１０２ａが突出した状態で工具１０２が装着され、固定側プレート１１が固定面１０１ｂに固定され、可動側プレート２１が固定側プレート１１（又は磁石３１）と摺動可能な状態で突出部分１０２ａに配置される状態となるような手順であれば、他の手順であってもよい。例えば、固定側プレート１１は、工具１０２を工具挿入部１０１ａに挿入した後に取り付けてもよい。この場合、可動側プレート２１は、固定側プレート１１を装着した後に、工具１０２の突出部分１０２ａ側から貫通穴２１ｂに挿入させればよい。

次に、上記の振動防止装置１００によって工具１０２の振動を防止する例について説明する。振動防止装置１００を取り付けた工具１０２を用いて、例えば主軸に保持されて回転するワークの外径等を加工する場合、工具１０２の突出部分１０２ａの固有振動数や固有振動モードに応じて該突出部分１０２ａにびびり振動が生じやすくなる。このびびり振動は、例えば突出部分１０２ａの突出方向と交差する方向、より具体的には突出部分１０２ａの突出方向に対してほぼ直交する平面に沿った方向（例えば、直線方向、ワークの回転方向（工具１０２の周方向）を含む）に発生しやすい。

突出部分１０２ａに振動が生じる場合、振動防止装置１００の可動側プレート２１は突出部分１０２ａと一体で振動する。例えば、突出部分１０２ａが突出方向に直交する平面に沿って振動すると、可動側プレート２１は突出部分１０２ａと一体にプレート面２１ａに沿った方向に振動する。プレート面２１ａは磁石３０に当接されているため、可動側プレート２１の振動により、プレート面２１ａが磁石３０に対して振動方向に摺動する。例えば、突出部分１０２ａが直線方向に振動する場合には該直線方向に摺動し、突出部分１０２ａがワークの回転方向（工具１０２の周方向）に振動する場合には該回転方向に摺動する。

この摺動により、プレート面２１ａと磁石３０との間には摩擦力が生じる。この摩擦力は、可動側プレート２１の振動に抵抗する方向に生じるため、可動側プレート２１の振動の加速度が低減する。これにより、可動側プレート２１と一体で設けられる工具１０２の突出部分１０２ａの振動が減衰する。なお、このときに発生させる摩擦力の大きさは、磁石３０の個数を調整することによって調整可能である。このように、びびり振動を引き起こす振動エネルギーが振動防止装置１００によって吸収される。なお、第１実施形態では、可動側プレート２１のプレート面２１ａは突出部分１０２ａの突出方向にほぼ直交して配置されており、突出部分１０２ａの振動が発生しやすい方向に沿って配置されている。このため、振動がより減衰しやすくなる。

図４（ａ）及び（ｂ）は、上記の振動防止装置１００を取り付けた工具１０２を用いてワークの加工を行った場合における工具１０２の振動特性を示す図である。図４（ａ）の横軸は加工開始からの時間（ｓ）であり、縦軸は振動加速度（ｍ／ｓ^２）である。また、図４（ｂ）の横軸は周波数（Ｈｚ）であり、縦軸は振動加速度（ｍ／ｓ^２）である。

工具１０２に振動防止装置１００を取り付けた場合、図４（ａ）に示すように、加工中の目立った振動はほとんど見られない。また、図４（ｂ）に示すように、最も大きいものでも、周波数８８８０Ｈｚにおいて振動加速度が３ｍ／ｓ^２である。このように、振動防止装置１００により、工具１０２の振動が効果的に抑制される。

以上のように、本実施形態によれば、ツールヘッド１０１の一部には固定部１０が設定され、工具１０２の突出部分１０２ａには固定部１０に対して突出部分１０２ａの突出方向に交差する方向に摺動可能な可動部２０が配置されるため、突出部分１０２ａの振動が摺動の摩擦力によって減衰される。このため、工具１０２の周方向の振動及び工具１０２の突出方向に交差する直線方向の振動の両方を効果的に抑制できる。これにより、工具１０２の振動を効果的に防止し、工具１０２への負荷を低減することができる。

なお、工具１０２として、筒状のワークの内周を切削するもの（例、円柱状の工具など）が用いられる場合では、筒内に工具１０２を挿入して切削する。この場合、工具１０２を片持ち梁状に保持するため、工具１０２の突出部分１０２ａが長くなりやすく、突出部分１０２ａに振動が生じやすい構成となる。このため、本実施形態に係る振動防止装置１００によって振動を防止することができる利益は大きくなる。

＜変形例＞
次に、変形例を説明する。
第１実施形態では、固定部１０と可動部２０との間に磁石３０が設けられた構成を例に挙げて説明したが、これに限定するものではない。

図５（ａ）は、変形例に係る振動防止装置１００Ａの一例を示す図である。
図５（ａ）に示すように、振動防止装置１００Ａは、固定部１０と可動部２０との間に、例えばゴムなどの第１弾性体３０Ａを有している。なお、図５（ａ）では、第１弾性体３０Ａを識別しやすくするため、視認可能な部分にハッチングを施しているが、断面を示すものではない。第１弾性体３０Ａは、例えば柱状に形成されている。また、第１弾性体３０Ａは、高さ方向（図５（ａ）の左右方向）の一方の端面（図５（ａ）の右側の端面：以下、「第１端面」と表記する）が固定側プレート１１の凹部１１ｃの底部に固定されている。また、第１弾性体３０Ａは、他方の端面（図５（ａ）の左側の端面：以下、「第２端面」と表記する）が可動側プレート２１のプレート面２１ａに当接している。可動側プレート２１は、第１弾性体３０Ａを固定側プレート１１側に押圧するように固定される。これにより、第１弾性体３０Ａは、固定側プレート１１と可動側プレート２１との間で収縮（弾性変形）した状態で保持される。この場合、第１弾性体３０Ａの弾性力により、可動側プレート２１のプレート面２１ａが第２端面によって押圧される。したがって、プレート面２１ａと第１弾性体３０Ａとの間は、垂直抗力が作用した状態で接触している。なお、固定側プレート１１には凹部１１ｃが設けられなくてもよい。この場合、第１弾性体３０Ａの第１端面は、プレート面１１ａに直接固定される。また、可動側プレート２１のプレート面２１ａに凹部が設けられ、該凹部の底部に第１弾性体３０Ａの第２端面が固定された構成であってもよい。この場合、第１弾性体３０Ａは、第１端面が固定側プレート１１のプレート面１１ａに当接するように配置される。第１弾性体３０Ａは、プレート面１１ａ又はプレート面２１ａの外周に沿って複数並んで配置されている。

この振動防止装置１００Ａでは、工具１０２の突出部分１０２ａに突出方向に交差する方向の振動が生じる場合、第１実施形態と同様、可動側プレート２１がプレート面２１ａに沿った方向に振動する。プレート面２１ａは第１弾性体３０Ａの第２端面に当接しているため、可動側プレート２１の振動により、第１弾性体３０Ａの第２端面とプレート面２１ａとが摺動する。例えば、突出部分１０２ａが直線方向に振動する場合には第１弾性体３０Ａの第２端面とプレート面２１ａとが該直線方向に摺動し、突出部分１０２ａがワークの回転方向（工具１０２の周方向）に振動する場合には第１弾性体３０Ａの第２端面とプレート面２１ａとが該回転方向に摺動する。

この摩擦力により、プレート面２１ａと第１弾性体３０Ａとの間には摩擦力が生じる。この摩擦力は、可動側プレート２１の振動に抵抗する方向に生じるため、可動側プレート２１の振動の加速度が低減する。これにより、可動側プレート２１と一体で設けられる工具１０２の突出部分１０２ａの振動が減衰する。なお、このときに発生させる摩擦力の大きさは、第１弾性体３０Ａの個数を調整することによって調整可能である。このように、びびり振動を引き起こす振動エネルギーが振動防止装置１００Ａによって吸収される。

このように、本実施例では、ツールヘッド１０１の一部には固定部１０が設定され、工具１０２の突出部分１０２ａには固定部１０に対して突出部分１０２ａの突出方向に交差する方向に第１弾性体３０Ａを介して摺動可能な可動部２０が配置されるため、突出部分１０２ａの振動がプレート面２１ａと第１弾性体３０Ａとの摩擦力によって減衰される。このため、工具１０２の周方向の振動及び工具１０２の突出方向に交差する直線方向の振動の両方を効果的に抑制できる。これにより、工具１０２の振動を効果的に防止し、工具１０２への負荷を低減することができる。

また、図５（ｂ）は、変形例に係る振動防止装置１００Ｂの一例を示す図である。
図５（ｂ）に示すように、振動防止装置１００Ｂは、固定部１０と可動部２０との間に、上記のゴムなどの柱状の第１弾性体３０Ａに代えて、バネ状の第２弾性体３０Ｂを有している。第２弾性体３０Ｂは、一方の端部（図５（ｂ）の右側の端部）が固定側プレート１１の凹部１１ｃの底部に固定されている。また、第２弾性体３０Ｂは、他方の端部（図５（ｂ）の左側の端部）が可動側プレート２１のプレート面２１ａに当接している。可動側プレート２１は、第２弾性体３０Ｂを固定側プレート１１側に押圧するように固定される。これにより、第２弾性体３０Ｂは、固定側プレート１１と可動側プレート２１との間で収縮（弾性変形）した状態で保持される。この場合、第２弾性体３０Ｂの弾性力により、可動側プレート２１のプレート面２１ａが該第２弾性体３０Ｂの端部（図５（ｂ）の左側の端部）によって押圧される。したがって、プレート面２１ａと第２弾性体３０Ｂとの間は、垂直抗力が作用した状態で接触している。第２弾性体３０Ｂは、プレート面１１ａ又はプレート面２１ａの外周に沿って複数並んで配置されている。

この構成において、突出部分１０２ａの振動は、プレート面２１ａと第２弾性体３０Ｂとの間の摩擦力によって減衰される。このため、工具１０２の周方向の振動及び工具１０２の突出方向に交差する直線方向の振動の両方を効果的に抑制できる。これにより、工具１０２の振動を効果的に防止し、工具１０２への負荷を低減することができる。

なお、固定側プレート１１と可動側プレート２１との間に、第１弾性体３０Ａと第２弾性体３０Ｂとの両方を配置させてもよい。また、固定側プレート１１と可動側プレート２１との間に、第１弾性体３０Ａ及び第２弾性体３０Ｂの少なくとも一方と、第１実施形態に記載の磁石３０とをともに配置させてもよい。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態を説明する。第２実施形態では、第１実施形態に記載の振動防止装置１００を備える工作機械を例に挙げて説明する。第２実施形態では、ＸＹＺ座標系を用いて図中の方向を説明する。このＸＹＺ座標系においては、主軸１２０の回転軸ＡＸに平行な方向をＺ方向と表記する。また、Ｚ方向に直交しワークＷに対する切削量を規定する方向をＸ方向と表記する。また、ＸＺ平面に垂直な方向をＹ方向と表記する。Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向のそれぞれは、図中の矢印の方向が＋方向であり、矢印の方向とは反対の方向が−方向であるものとして説明する。

図６は、第２実施形態に係る工作機械２００の一例を示す図であり、（ａ）は−Ｙ方向に見たときの図、（ｂ）は＋Ｘ方向に見たときの図を示す。図６（ａ）及び（ｂ）に示す工作機械２００は、例えば旋盤である。

工作機械２００は、本体部１１０と、主軸１２０と、刃物台１３０とを有している。
本体部１１０は、主軸１２０及び刃物台１３０を支持している。主軸１２０は、不図示の軸受け等によって回転可能に支持されている。主軸１２０の−Ｚ側の端部には、把握爪１２０ａが設けられている。把握爪１２０ａは、主軸１２０の回転軸周りに所定の間隔で複数配置されている。把握爪１２０ａは、主軸１２０の径方向に移動させることでワークＷを保持可能である。

刃物台１３０は、主軸１２０の−Ｚ側に配置されている。刃物台１３０には、不図示の駆動装置が設けられている。刃物台１３０は、駆動装置により、Ｘ方向に平行に移動可能となっている。刃物台１３０としては、例えばくし型刃物台が用いられる。刃物台１３０には、ツールヘッド１０１を保持するための複数の保持部がＸ方向に並んで設けられている。これら保持部の全部または一部には、例えば不図示の固定具によってツールヘッド１０１が交換可能に装着される。ツールヘッド１０１には、ワークＷを加工する工具１０２が装着される。このような工具１０２としては、ワークＷの外周部を加工する工具などが挙げられるが、これに限定されるものではない。例えばワークＷに内周部が形成される場合には、工具１０２として、ワークＷの内周部を加工する工具が用いられてもよい。

刃物台１３０をＸ方向に移動させることにより、所望の工具１０２が選択される。また、刃物台１３０は、不図示の駆動装置により、上記のＸ方向に加え、Ｚ方向に移動可能となっている。これにより、切削工具は、ワークＷに対してＸ方向及びＺ方向に移動可能となっている。本実施形態では、ツールヘッド１０１及び工具１０２に対して、第１実施形態に記載の振動防止装置１００が取り付けられている。なお、刃物台１３０として、タレット型の刃物台が用いられてもよい。

次に、工作機械２００の動作について説明する。先ず、加工対象であるワークＷを主軸１２０に保持させる。例えば、不図示のワーク搬送装置が、加工対象であるワークＷをロードポジションまで取りに行くとともに、このワークＷを主軸１２０まで搬送し、把握爪１２０ａによってワークＷの端部を保持する。

ワークＷを把持した後、主軸１２０を回転させることにより、ワークＷを回転させる。ワークＷの回転数は、加工処理に応じて適宜設定される。続いて、刃物台１３０をＸ方向に移動させて工具１０２を選択する。ここでは、ワークＷの外周部を加工可能な工具１０２を選択する。なお、工具１０２を選択するのに先立ち、ツールヘッド１０１及び工具１０２に対して振動防止装置１００を装着しておく。

続いて、工具１０２のＸ方向の位置が調整される。この調整では、工具１０２の先端に取り付けられたチップ１０３がワークＷの外周部に対応するように刃物台１３０をＸ方向に移動させる。チップ１０３のＸ方向の位置は、ワークＷの外周部に対する切削量を規定する。切削量は、不図示の制御部によって予め設定された値に設定されてもよく、また、作業者のマニュアル操作によって行われてもよい。そして、ワークＷの回転が安定した段階で、刃物台１３０を−Ｚ方向に移動させることで、工具１０２によりワークＷの外周部に対して切削を行う。

切削加工により工具１０２の突出部分１０２ａに振動が生じる場合には、振動防止装置１００の可動側プレート２１が突出部分１０２ａと一体で振動する。可動側プレート２１の振動により、可動側プレート２１が磁石３０（図３等参照）に対して振動方向に摺動する。例えば、突出部分１０２ａが直線方向に振動する場合には該直線方向に摺動し、突出部分１０２ａがワークの回転方向（工具１０２の周方向）に振動する場合には該回転方向に摺動する。

この摺動により、可動側プレート２１と磁石３０との間には摩擦力が生じる。この摩擦力は、可動側プレート２１の振動に抵抗する方向に生じるため、可動側プレート２１の振動の加速度が低減する。これにより、可動側プレート２１と一体で設けられる工具１０２の突出部分１０２ａの振動が減衰する。このように、びびり振動を引き起こす振動エネルギーが振動防止装置１００によって吸収される。

ワークＷの切削加工が終了すると、把握爪１２０ａによる保持を解除し、ワークＷを不図示のワーク搬送装置によって工作機械２００の加工領域から取り出す。なお、把握爪１２０ａの解除からワーク搬送装置によるワークＷの取り出しまでの一連の動作は、例えば、不図示の制御部からの指示によって行われてもよく、また、作業者のマニュアル操作によって行ってもよい。なお、ワークＷの搬入から取り出しまでを不図示の制御部によって切削加工を自動で行うことができる。ただし、このような動作を全て自動で行うことに代えて、一部または全部の動作を手動で行ってもよい。

以上のように、本実施形態によれば、突出部分１０２ａの振動が摺動の摩擦力によって減衰される。このため、工具１０２の周方向の振動及び工具１０２の突出方向に交差する直線方向の振動の両方を効果的に抑制できる。これにより、工具１０２の振動を効果的に防止し、工具１０２への負荷を低減することができる。また、このような振動防止装置１００を備えるため、加工精度の向上及び工具１０２の長寿命化を図ることが可能な工作機械２００が得られる。

以上、実施形態について説明したが、本発明は、上述した説明に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
例えば、上記実施形態では、固定部１０が固定側プレート１１を有する場合を例に挙げて説明したが、これに限定するものではない。例えば、ツールヘッド１０１など工具１０２に対して位置が固定された部分（固定面１０１ｂ等）を固定部１０として設定してもよい。また、上記実施形態では、可動部２０が可動側プレート２１を有する場合を例に挙げて説明したが、これに限定するものではない。例えば、工具１０２の突出部分１０２ａ自体に可動部２０が設けられた構成であってもよい。

また、例えば、上記実施形態では、固定部１０と可動部２０との間に摩擦力を発生させるための構成として、磁石３０が用いられる場合を例に挙げて説明したが、これに限定するものではなく、固定部１０と可動部２０とが摺動するように両者を当接させる構成であれば、例えばクランプ機構など、他の構成であってもよい。

また、例えば、上記実施形態では、固定側プレート１１及び可動側プレート２１が磁性体（例、鉄など）によって形成された構成を例に挙げて説明したが、これに限定するものではない。例えば固定側プレート１１及び可動側プレート２１のうち少なくとも一方が永久磁石で形成されてもよい。

Ｗ…ワーク １０…固定部 １１…固定側プレート １１ａ…プレート面 ２０…可動部 ２１…可動側プレート ２１ａ…プレート面 ３０…磁石 ３０Ａ、３０Ｂ…弾性体 １００、１００Ａ、１００Ｂ、１４０…振動防止装置 １０１…ツールヘッド １０２…工具 １０２ａ…突出部分 １０３…チップ １１０…本体部 １２０…主軸 １３０…刃物台 ２００…工作機械

Claims (7)

1. ツールヘッドから突出して保持される工具の振動を防止する装置であって、
   前記ツールヘッドの一部に設定された固定部と、
   前記工具の突出部分に配置され、前記固定部に対して前記突出部分の突出方向と交差する方向に摺動可能な可動部と、を備える振動防止装置。
2. 前記固定部は、前記工具の一部を囲んだ状態で前記ツールヘッドに固定される環状の固定側プレートが用いられ、
   前記可動部は、前記固定側プレートに対向して前記工具の突出部分に配置される環状の可動側プレートが用いられる請求項１記載の振動防止装置。
3. 前記可動側プレートは、前記工具に対して着脱可能に形成される請求項２記載の振動防止装置。
4. 前記固定側プレート及び前記可動側プレートは磁性体で形成され、
   前記固定側プレート及び前記可動側プレートの少なくとも一方に、両者が近接する方向に力を付与するための磁石を備える請求項２または請求項３記載の振動防止装置。
5. 前記磁石は、前記固定側プレート及び前記可動側プレートのいずれか一方に形成された凹部に保持されるとともに、
   前記固定側プレート及び前記可動側プレートのいずれか他方は、前記磁石に対して摺動する請求項４記載の振動防止装置。
6. 前記磁石は、前記工具の一部を囲むように複数配置される請求項４または請求項５記載の振動防止装置。
7. ワークを加工する工具と、前記工具を突出して保持するツールヘッドと、を備える工作機械であって、
   前記工具の振動を防止する振動防止装置を備え、
   前記振動防止装置として、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の振動防止装置が用いられる工作機械。