JP2018103298A - 振動抑制装置、工作機械及び振動抑制方法 - Google Patents
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Abstract
工作機械のような構造物の振動を効果的に抑制でき、かつ発生する振動の特性が異なる場合に、容易な調整で振動を効果的に抑制できる振動抑制装置、この振動抑制装置を備えた工作機械、及びこの振動抑制装置を用いた振動抑制方法を提供する。
【解決手段】 構造物10に固定されて片持ち梁の固定端となる第1の位置F及び自由端側の第2の位置Sを有する撓み部材52と、第2の位置Sにおいて撓み部材52に取り付けられた錘54とを備え、第1の位置F及び第2の位置Sの間の距離Lを変更する調整機構を有する構造物10の振動抑制装置50、この振動抑制装置50を備えた工作機械、及びこの振動抑制装置50を用いた振動抑制方法を提供する。
【選択図】 図4
Description
このことを特許文献1に記載の振動抑制装置で実現するには、振動抑制装置を分解して弾性部材を交換する必要がある。よって、交換のために多くの手間と時間を要し、様々な厚み(または材質)の弾性部材を準備しておく必要もあるので、現実に実現するのは困難である。
構造物に固定されて片持ち梁の固定端となる第1の位置及び自由端側の第2の位置を有する撓み部材と、
前記第2の位置において前記撓み部材に取り付けられた錘と、
を備え、
前記第1の位置及び前記第2の位置の間の距離を変更する調整機構を有する。
前記構造物が、前記工作機械のサドル、コラムまたは工具台である。
上記の振動抑制装置を用いて前記構造物の振動を抑制する方法であって、
前記構造物の振動の位相及び前記振動抑制装置の振動の位相が逆位相となるように、前記第1の位置及び前記第2の位置の間の距離を変更する。
以下の説明においては、構造体の一例として、工作機械のサドルに振動抑制装置を取り付けた場合を説明する。また、同じ機能を有する対応する部材には、各図で同じ参照番号を付している。
はじめに、図1を参照しながら、振動抑制装置50が取り付けられた工作機械2の一例の概要を説明する。図1は、本発明の1つの実施形態に係る振動抑制装置50が取り付けられた工作機械2を模式的に示す斜視図である。
本実施形態では、このサドル10を振動を抑制する構造物としており、サドル10に振動抑制装置50が取り付けられている。
主軸頭12は、概ね前側半部が主軸ベース18より前方に位置し、後側半部が後方に位置するよう支持されており、後側半部はサドル10及びコラム6の開口内に位置している。
次に、図2を参照しながら、実際に振動抑制装置50が取り付けられるサドル10の概要を説明する。図2は、図1の矢視A−Aを示す側面図であって、本発明の1つの実施形態に係る振動抑制装置50が取り付けられた工作機械2のサドル10を背面側から模式的に示す斜視図である。図2では、振動抑制装置50が取り付けられていない状態のサドル10を示している。
次に、図3、図4を参照しながら、サドル10等の構造物に取りつけられる本発明の第1の実施形態に係る振動抑制装置50の説明を行う。図3は、本発明の第1の実施形態に係る振動抑制装置50を模式的に示す斜視図である。図4は、サドル10に取りけられた本発明の第1の実施形態に係る振動抑制装置50を模式的に示す側面断面図である。
サドル10に伝わった振動は、ベースプレート56を介して第1の位置Fで撓み部材52に伝達される。第1の位置Fが片持ち梁の固定端となり、片持ち梁の自由端には錘54が取りつけられているので、伝達された振動エネルギにより、図4の矢印に示すように、錘54が取りつけられた撓み部材52は、第1の位置Fを中心に両方向に撓む振動が起きる。
距離Lを変更する方法について更に詳細に述べれば、下記のようになる。
錘54が、サドル10の内部空間22a〜22dの中に位置する状態で、ボルト62により、ベースプレート56がサドル10に固定されているので、調整者が容易にアクセスできるのは、ベースプレート56の外面(図面左側の面)、撓み部材52のベースプレート56から外側へ突き出た部分、及びナット60bである。
図6を用いて後述するように、錘54が取りつけられた撓み部材52の振動の位相と、サドル10の振動の位相とが逆位相、または逆位相に近い状態となると、互いに振動エネルギを相殺することになり、サドル10のびびり振動を効果的に抑制することができる。
次に、図5を参照しながら、本発明の第2の実施形態に係る振動抑制装置50’の説明を行う。図5は、本発明の第2の実施形態に係る振動抑制装置50’を模式的に示す図であって、(a)は、側面断面図を示し、(b)は、(a)の断面B−Bを示す側面断面図である。
第2の実施形態に係る振動抑制装置50’は、主に下記の点で、第1の実施形態に係る振動抑制装置50と異なる。
その他の点については、基本的に第1の実施形態と同様であり、更なる説明は省略する。
次に、図6及び図7を参照しながら、上記の第1の実施形態に係る振動抑制装置50による振動抑制効果の実証例の説明を行う。図6は、1つの振動抑制装置50による振動抑制効果を説明するための振動の波形を示すグラフであって、(a)は調整前の波形を示し、(b)は調整後の波形を示し、(c)は、調整前及び調整後の波形を比較して示すグラフである。図7は、隣接して配置された複数の振動抑制装置50のそれぞれを調整する場合の振動抑制効果を説明するための振動の波形を示すグラフである。
また、(a)及び(b)では、実線のグラフが構造物であるサドル10の振動を示し、破線のグラフが振動抑制装置50(詳細には、錘が取り付けられた撓み部材52)の振動を示す。一方、(c)では、実線のグラフが調整後のサドル10の振動を示し、破線のグラフが調整前のサドル10の振動を示す。
これにより、1つの振動抑制装置50により、大きな振動抑制効果があることが確認された。
また、錘54の形状については、常に円筒形である必要は無く、例えば、球、多角柱のような形状を有する錘を採用することもできる。ベースプレート56の形状も、常に円板状である必要ななく、任意の平面形状を有する平板を採用することができる。
また、被削物を回転させる旋盤型の工作機械の場合には、工具台に取りつけられた工具からびびりZ振動が発生する。よって、工具台に振動抑制装置50、50’を取りつけることにより、工作機械2の振動を効果的に抑制することができる。
4 ベッド
6 コラム
8 加工テーブル
8a 支持ベース
8b 被削物載置台
10 サドル
10a〜d フレーム部
12 主軸頭
14 ガイドレール
16 ガイドレール
18 主軸ベース
20 ガイドレール
22a〜d 開口部
24 主軸
24a 主軸前端部
50、50’振動抑制装置
52 撓み部材
54 錘
56 ベースプレート
60a、60b ナット
62 ボルト
70 クランプ機構
70a 基部
70b クランプ部
72 ボルト
Claims (8)
- 構造物に固定されて片持ち梁の固定端となる第1の位置及び自由端側の第2の位置を有する撓み部材と、
前記第2の位置において前記撓み部材に取り付けられた錘と、
を備え、
前記第1の位置及び前記第2の位置の間の距離を変更する調整機構を有することを特徴とする構造物の振動抑制装置。 - 前記錘が、前記構造物の内側に設けられた空間内に前記構造物と接触しないように配置されていることを特徴とする請求項1に記載の振動抑制装置。
- 前記撓み部材が、軸状の形状を有することを特徴とする請求項1または2に記載の振動抑制装置。
- 前記撓み部材が前記第1の位置でベースプレートに取り付けられ、前記ベースプレートが前記構造物に固定されていることを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の振動抑制装置。
- 前記ベースプレートに貫通穴があけられ、
前記撓み部材が、前記ベースプレートの両面側から突出するように前記貫通穴に挿入されており、前記撓み部材及び前記ベースプレートの相対的な位置を変更することにより、前記第1の位置及び前記第2の位置の間の距離を変更することを特徴とする請求項4に記載の振動抑制装置。 - 請求項1から5の何れか1項に記載の振動抑制装置を取り付けた工作機械であって、
前記構造物が、前記工作機械のサドル、コラムまたは工具台であることを特徴とする工作機械。 - 請求項1から5の何れか1項に記載の振動抑制装置を用いて前記構造物の振動を抑制する方法であって、
前記錘が取りつけられた前記撓み部材の振動の位相が、前記構造物の振動の位相と逆位相になるように、前記第1の位置及び前記第2の位置の間の距離を変更することを特徴とする振動抑制方法。 - 前記振動抑制装置を複数近接させて前記構造物に固定し、各々の前記振動抑制装置ごとに前記第1の位置及び前記第2の位置の間の距離を変更することを特徴とする請求項7に記載の振動抑制方法。
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