JP2022082377A - Vibration suppressing device, turning device, and vibration suppression method - Google Patents

Vibration suppressing device, turning device, and vibration suppression method Download PDF

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敬吾 高杉
Keigo Takasugi
円香 中尾
Madoka Nakao
忠宏 二村
Tadahiro FUTAMURA
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Futamura Kiki Kk
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Kanazawa University NUC
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Abstract

To provide a vibration suppressing device capable of suppressing vibration of a work.SOLUTION: A vibration suppressing device 18 is a vibration suppressing device used for a turning device 10 including: a headstock 12 which holds one end of a workpiece W extending along a shaft core and rotates the workpiece W around an axis center; a tailstock 14 having a rotation center 24 supporting the other end of the workpiece W and rotating together with the workpiece W. The vibration suppressing device includes a conductive member 34 having conductivity and a magnetic field generating member 36 for generating a magnetic field acting on the conductive member 34. By making the conductive member 34 rotate with respect to the magnetic field generating member 36 with the workpiece W, the conductive member applies, to rotation of the workpiece W, braking force F generated on the basis of eddy current flowing in the conductive member 34 and generated at an interval shorter than a period of the rotation of the workpiece W.SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

特許法第30条第2項適用申請有り 令和2年8月20日に、2020年度精密工学会秋季大会学術講演会のウェブサイト(https://download.gakkai-web.net/jspe/JSPE20A.zip)にて講演論文集が掲載 令和2年9月1日に、2020年度精密工学会秋季大会学術講演会のウェブサイト(http://www.jspe.or.jp/event/jspe_meeting/2020-09autumn/)にて講演発表動画が公開Application for application of Article 30, Paragraph 2 of the Patent Act has been applied. .Zip) published a collection of lecture papers On September 1, 2020, the website of the academic lecture of the 2020 Society of Precision Engineering Autumn Meeting (http://www.jsp.or.jp/event/jspe_meating/ Lecture presentation video released at 2020-09 autumn /)

本発明は、振動抑制装置、旋削装置、および振動抑制方法に関する。 The present invention relates to a vibration suppression device, a turning device, and a vibration suppression method.

従来、ワークを回転させて切削または研磨する旋削装置が知られている。たとえば、特許文献1には、棒状のワークの一端部を把持してワークを回転させる主軸装置と、当該ワークの他端部を支持してワークとともに回転する心押台と、ワークを切削するための工具とを備える工作機械が開示されている。 Conventionally, a turning device for rotating a work to cut or polish is known. For example, Patent Document 1 describes a spindle device that grips one end of a rod-shaped work to rotate the work, a tailstock that supports the other end of the work and rotates with the work, and a mandrel for cutting the work. Machine tools equipped with the tools of are disclosed.

特開2017-213658号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2017-213658

しかしながら、特許文献1の工作機械では、回転するワークに工具を当接させると、ワークが振動してしまい、ワークの面性状の低下等に繋がるおそれがある。 However, in the machine tool of Patent Document 1, when the tool is brought into contact with the rotating work, the work vibrates, which may lead to deterioration of the surface texture of the work.

そこで、本発明は、ワークの振動を抑制できる振動抑制装置等を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a vibration suppressing device or the like capable of suppressing the vibration of the work.

本発明の一態様に係る振動抑制装置は、軸芯に沿って延びるワークの一端部を把持して前記ワークを前記軸芯を中心として回転させる主軸台と、前記ワークの他端部を支持しかつ前記ワークとともに回転する回転センタを有する心押台とを備える旋削装置に用いられる振動抑制装置であって、導電性を有する導電性部材と、前記導電性部材に作用する磁界を発生させる磁界発生部材とを備え、前記導電性部材および前記磁界発生部材の一方は、前記ワークとともに他方に対して回転することによって、前記ワークの回転に対して、前記導電性部材に流れる渦電流に基づいて発生しかつ前記ワークの回転の周期よりも短い間隔で発生する制動力を付与する。 The vibration suppression device according to one aspect of the present invention supports a headstock that grips one end of a work extending along the axis and rotates the work around the axis, and the other end of the work. A vibration suppression device used in a turning device having a tailstock having a rotation center that rotates with the work, and a magnetic field generation that generates a conductive member having conductivity and a magnetic field acting on the conductive member. One of the conductive member and the magnetic field generating member is provided with a member, and by rotating with respect to the other together with the work, the rotation of the work is generated based on the eddy current flowing through the conductive member. Moreover, a braking force generated at intervals shorter than the rotation cycle of the work is applied.

本発明の一態様に係る旋削装置は、軸芯に沿って延びるワークの一端部を把持して前記ワークを前記軸芯を中心として回転させる主軸台と、前記ワークの他端部を支持しかつ前記ワークとともに回転する回転センタを有する心押台と、導電性を有する導電性部材と、前記導電性部材に作用する磁界を発生させる磁界発生部材とを備え、前記導電性部材および前記磁界発生部材の一方は、前記ワークとともに他方に対して回転することによって、前記ワークの回転に対して、前記導電性部材に流れる渦電流に基づいて発生しかつ前記ワークの回転の周期よりも短い間隔で発生する制動力を付与する。 The turning device according to one aspect of the present invention supports a headstock that grips one end of a work extending along the axis and rotates the work around the axis, and the other end of the work. A mandrel having a rotation center that rotates with the work, a conductive member having conductivity, and a magnetic field generating member that generates a magnetic field acting on the conductive member, the conductive member and the magnetic field generating member. One is generated based on the eddy current flowing through the conductive member with respect to the rotation of the work by rotating with respect to the other with the work, and is generated at intervals shorter than the rotation cycle of the work. Apply braking force.

本発明の一態様に係る振動抑制方法は、軸芯に沿って延びるワークの一端部を把持して前記ワークを前記軸芯を中心として回転させる主軸台と、前記ワークの他端部を支持しかつ前記ワークとともに回転する回転センタを有する心押台とを備える旋削装置に用いられる振動抑制方法であって、導電性を有する導電性部材および前記導電性部材に作用する磁界を発生させる磁界発生部材の一方が、前記ワークとともに他方に対して回転することによって、前記ワークの回転に対して、前記導電性部材に流れる渦電流に基づいて発生しかつ前記ワークの回転の周期よりも短い間隔で発生する制動力を付与する。 The vibration suppression method according to one aspect of the present invention supports a headstock that grips one end of a work extending along the axis and rotates the work around the axis, and the other end of the work. It is a vibration suppression method used in a turning device provided with a tailstock having a rotation center that rotates together with the work, and is a magnetic field generating member that generates a magnetic field acting on the conductive member having conductivity and the conductive member. By rotating one side together with the work with respect to the other, it is generated based on the eddy current flowing through the conductive member with respect to the rotation of the work, and is generated at intervals shorter than the rotation cycle of the work. Apply braking force.

本発明によれば、ワークの振動を抑制できる振動抑制装置等を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a vibration suppressing device or the like capable of suppressing the vibration of a work.

図1は、実施の形態に係る旋削装置を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a turning device according to an embodiment. 図2は、図1の旋削装置の心押台を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a tailstock of the turning device of FIG. 図3は、渦電流に基づいて発生する制動力を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining a braking force generated based on an eddy current. 図4は、図1の旋削装置に用いられている振動抑制装置による振動抑制方法を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining a vibration suppression method by the vibration suppression device used in the turning device of FIG. 1. 図5は、磁界発生装置の他の例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing another example of the magnetic field generator. 図6は、振動抑制装置の他の例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing another example of the vibration suppression device. 図7は、導電性部材の他の例を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing another example of the conductive member. 図8は、ハンマリング試験を行った箇所を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a location where a hammering test was performed. 図9は、ハンマリング試験の条件を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing the conditions of the hammering test. 図10は、比較例に係る旋削装置および本発明に係る旋削装置のそれぞれについて、各位置におけるコンプライアンスを示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing compliance at each position for each of the turning device according to the comparative example and the turning device according to the present invention. 図11は、比較例に係る旋削装置および本発明に係る旋削装置のそれぞれについて、各周波数における振動変位を示すグラフである。FIG. 11 is a graph showing vibration displacement at each frequency for each of the turning device according to the comparative example and the turning device according to the present invention.

以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態、ならびに、工程および工程の順序等は、一例であって本発明を限定する主旨ではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. In addition, all of the embodiments described below show a specific example of the present invention. Therefore, the numerical values, the components, the arrangement positions and connection forms of the components, the steps, the order of the steps, and the like shown in the following embodiments are examples and do not limit the present invention.

また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。なお、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡略化する。 Further, each figure is a schematic view and is not necessarily exactly illustrated. In each figure, the same reference numerals are given to substantially the same configurations, and duplicate explanations will be omitted or simplified.

また、本明細書および図面において、x軸、y軸およびz軸は、三次元直交座標系の三軸を表しており、x軸およびy軸は、互いに直交し、かつ、いずれもz軸に直交する軸である。 Further, in the present specification and the drawings, the x-axis, the y-axis and the z-axis represent the three axes of the three-dimensional Cartesian coordinate system, and the x-axis and the y-axis are orthogonal to each other and are both orthogonal to the z-axis. It is an orthogonal axis.

また、以下の実施の形態において、平行および直交等の、2つの方向の相対的な姿勢を示す表現が用いられる場合があるが、これらの表現は、厳密にはその姿勢ではない場合も含む。たとえば、2つの方向が直交である、という場合、特に断りのない限り、当該2つの方向が完全に直交であることを意味するだけでなく、実質的に直交であること、すなわち、たとえば数%程度の差異を含むことも意味する。 Further, in the following embodiments, expressions indicating relative postures in two directions such as parallel and orthogonal may be used, but these expressions also include cases where the postures are not strictly the same. For example, the fact that two directions are orthogonal not only means that the two directions are completely orthogonal, but also that they are substantially orthogonal, that is, for example, a few percent, unless otherwise noted. It also means to include differences in degree.

(実施の形態)
図1は、実施の形態に係る旋削装置10を示す斜視図である。図2は、図1の旋削装置10の心押台14を示す断面図である。図2の(a)は、x軸に直交する断面を示し、図2の(b)は、図2の(a)のIIb-IIb線における断面を示す。図1および図2を参照して、旋削装置10の構成について説明する。
(Embodiment)
FIG. 1 is a perspective view showing a turning device 10 according to an embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a tailstock 14 of the turning device 10 of FIG. FIG. 2A shows a cross section orthogonal to the x-axis, and FIG. 2B shows a cross section taken along the line IIb-IIb of FIG. 2A. The configuration of the turning device 10 will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

図1および図2に示すように、旋削装置10は、ワークWを旋削するための装置である。この実施の形態では、旋削装置10は、ワークWを切削するための切削装置である。たとえば、切削装置は、回転するワークWにバイトを接触させることによって、ワークWを加工する旋盤である。旋削装置10は、主軸台12と、心押台14と、ベース15と、切削工具16と、振動抑制装置18とを備えている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the turning device 10 is a device for turning the work W. In this embodiment, the turning device 10 is a cutting device for cutting the work W. For example, a cutting device is a lathe that processes a work W by bringing a cutting tool into contact with the rotating work W. The turning device 10 includes a headstock 12, a tailstock 14, a base 15, a cutting tool 16, and a vibration suppression device 18.

主軸台12は、軸芯に沿って延びるワークWの一端部を把持してワークWを当該軸芯を中心として回転させる。つまり、ワークWの軸芯とワークWの回転軸線Oとは一致している。この実施の形態では、ワークWは、棒状である。主軸台12は、ワークWを掴んで把持するチャック20を有しており、チャック20は、主軸台12に含まれている主軸(図示せず)に固定されている。当該主軸がモータ(図示せず)によって回転されることによって、チャック20とともにチャック20に把持されているワークWが回転軸線Oを中心に回転する。 The headstock 12 grips one end of the work W extending along the shaft core and rotates the work W around the shaft core. That is, the axis of the work W and the rotation axis O of the work W coincide with each other. In this embodiment, the work W is rod-shaped. The headstock 12 has a chuck 20 that grips and grips the work W, and the chuck 20 is fixed to a spindle (not shown) included in the headstock 12. When the spindle is rotated by a motor (not shown), the work W held by the chuck 20 together with the chuck 20 rotates about the rotation axis O.

心押台14は、ワークWに対して主軸台12とは反対側に設けられており、ワークWの他端部を支持する。たとえば、心押台14は、テールストックである。心押台14は、筐体22と、回転センタ24と、ベアリング26と、シール部材28とを有している。 The tailstock 14 is provided on the side opposite to the headstock 12 with respect to the work W, and supports the other end of the work W. For example, the tailstock 14 is a tailstock. The tailstock 14 has a housing 22, a rotation center 24, a bearing 26, and a seal member 28.

筐体22は、回転センタ24の一部、ベアリング26、シール部材28、および振動抑制装置18を収容している。筐体22は、主軸台12に対して回転軸線O方向に移動可能となるように、ベース15に支持されている。これによって、回転センタ24等は、主軸台12に対して回転軸線O方向に移動可能となる。 The housing 22 houses a part of the rotation center 24, a bearing 26, a sealing member 28, and a vibration suppressing device 18. The housing 22 is supported by the base 15 so as to be movable in the rotation axis O direction with respect to the headstock 12. As a result, the rotation center 24 and the like can move in the direction of the rotation axis O with respect to the headstock 12.

回転センタ24は、ワークWの他端部を支持しかつワークWとともに回転する。回転センタ24は、ベアリング26によって回転軸線Oを中心に回転可能に支持されている。回転センタ24は、筐体22よりも主軸台12側に突出しており、主軸台12側に向かうにつれて縮径する円錐状の円錐部30を有している。回転センタ24は、円錐部30の頂部32がワークWの他端面の中央に設けられている凹部に嵌め込まれた状態でワークWに押し付けられることによってワークWの他端部を支持し、ワークWが回転するとワークWとともに回転軸線Oを中心に回転する。 The rotation center 24 supports the other end of the work W and rotates together with the work W. The rotation center 24 is rotatably supported by a bearing 26 about the rotation axis O. The rotation center 24 has a conical conical portion 30 that protrudes toward the headstock 12 from the housing 22 and shrinks in diameter toward the headstock 12. The rotation center 24 supports the other end of the work W by being pressed against the work W with the top 32 of the conical portion 30 fitted in the recess provided in the center of the other end surface of the work W. Rotates around the rotation axis O together with the work W.

ベース15は、主軸台12と一体的に設けられており、上述したように、筐体22を回転軸線O方向に移動可能となるように支持している。 The base 15 is provided integrally with the headstock 12, and as described above, supports the housing 22 so as to be movable in the rotation axis O direction.

切削工具16は、回転軸線Oを中心とする径方向の外方から、回転するワークWに接触することによって、ワークWを切削する。なお、以下の説明において、回転軸線Oを中心とする径方向を、単に、径方向ともいう。たとえば、切削工具16は、バイトである。 The cutting tool 16 cuts the work W by coming into contact with the rotating work W from the outside in the radial direction about the rotation axis O. In the following description, the radial direction centered on the rotation axis O is also simply referred to as the radial direction. For example, the cutting tool 16 is a cutting tool.

振動抑制装置18は、ワークWの回転に対して、渦電流に基づいて発生しかつワークWの回転の周期よりも短い間隔で発生する制動力Fを付与し、ワークWの振動を抑制する装置である。このように、振動抑制装置18は、渦電流に基づいて発生する制動力Fを付与する渦電流式のブレーキである。振動抑制装置18は、導電性部材34と、磁界発生部材36とを有している。導電性部材34および磁界発生部材36は、心押台14に内蔵されている。 The vibration suppression device 18 applies a braking force F generated based on an eddy current and generated at intervals shorter than the rotation cycle of the work W to the rotation of the work W to suppress the vibration of the work W. Is. As described above, the vibration suppression device 18 is an eddy current type brake that applies a braking force F generated based on the eddy current. The vibration suppressing device 18 has a conductive member 34 and a magnetic field generating member 36. The conductive member 34 and the magnetic field generating member 36 are built in the tailstock 14.

導電性部材34は、導電性を有する部材であり、ワークWとともに磁界発生部材36に対して回転する。導電性部材34は、筐体22内において回転センタ24に固定され、回転センタ24およびワークWとともに回転軸線Oを中心に回転する。たとえば、導電性部材34は、金属等によって形成されている。導電性部材34は、本体38と、複数(この実施の形態では、4つ)の凸部40とを有している。 The conductive member 34 is a member having conductivity, and rotates with respect to the magnetic field generating member 36 together with the work W. The conductive member 34 is fixed to the rotation center 24 in the housing 22, and rotates about the rotation axis O together with the rotation center 24 and the work W. For example, the conductive member 34 is made of metal or the like. The conductive member 34 has a main body 38 and a plurality of (four in this embodiment) convex portions 40.

本体38は、回転軸線Oを中心とする周方向に沿う円筒状であり、本体38の内方には、回転センタ24が挿通されている。なお、以下の説明において、回転軸線Oを中心とする周方向を、単に、周方向ともいう。本体38は、回転センタ24の外周面に固定されている。たとえば、本体38は、本体38の内方に回転センタ24が圧入されることによって、回転センタ24に固定されている。 The main body 38 has a cylindrical shape along the circumferential direction about the rotation axis O, and a rotation center 24 is inserted inside the main body 38. In the following description, the circumferential direction centered on the rotation axis O is also simply referred to as a circumferential direction. The main body 38 is fixed to the outer peripheral surface of the rotation center 24. For example, the main body 38 is fixed to the rotation center 24 by press-fitting the rotation center 24 inside the main body 38.

複数の凸部40のぞれぞれは、本体38の外周面から径方向の外方に突出している。複数の凸部40は、周方向に等間隔で並んでおり、周方向における複数の凸部40の幅は、等しい。複数の凸部40のそれぞれは、磁界発生部材36の内周面43と間隔を空けて対向する外周面42を有している。複数の凸部40のそれぞれの外周面42は、磁界発生部材36の内周面43に沿って湾曲している。複数の凸部40のそれぞれの周方向の両端面は、回転軸線Oに向かって傾斜している。導電性部材34において、凸部40が設けられている部分の径方向の厚みは、凸部40が設けられていない部分の径方向の厚みよりも大きい。 Each of the plurality of convex portions 40 projects radially outward from the outer peripheral surface of the main body 38. The plurality of convex portions 40 are arranged at equal intervals in the circumferential direction, and the widths of the plurality of convex portions 40 in the circumferential direction are the same. Each of the plurality of convex portions 40 has an outer peripheral surface 42 facing the inner peripheral surface 43 of the magnetic field generating member 36 at a distance. The outer peripheral surface 42 of each of the plurality of convex portions 40 is curved along the inner peripheral surface 43 of the magnetic field generating member 36. Both end faces of the plurality of convex portions 40 in the circumferential direction are inclined toward the rotation axis O. In the conductive member 34, the radial thickness of the portion provided with the convex portion 40 is larger than the radial thickness of the portion not provided with the convex portion 40.

磁界発生部材36は、導電性部材34に作用する磁界を発生させる。磁界発生部材36は、周方向に沿う環状であり、径方向において複数の凸部40の外側に設けられている。つまり、磁界発生部材36は、径方向において導電性部材34と対向している。磁界発生部材36は、筐体22に固定されており、ワークWとともに回転しない。 The magnetic field generating member 36 generates a magnetic field acting on the conductive member 34. The magnetic field generating member 36 is an annular shape along the circumferential direction, and is provided on the outside of the plurality of convex portions 40 in the radial direction. That is, the magnetic field generating member 36 faces the conductive member 34 in the radial direction. The magnetic field generating member 36 is fixed to the housing 22 and does not rotate together with the work W.

磁界発生部材36は、回転軸線Oに直交する方向に磁界を発生させる。磁界発生部材36は、回転軸線Oを挟んで対抗する1つのN極と1つのS極とを有する環状の磁石である。N極およびS極のそれぞれは、周方向に沿う半円弧状である。周方向におけるN極の一端とS極との境界44と、周方向におけるN極の他端とS極との境界46とは、回転軸線Oを挟んで対向している。つまり、境界44と境界46とは、周方向に180°ずれた位置に設けられている。このような磁界発生部材36によって、境界44と境界46との間に、境界46から境界44に向かう磁界が発生する、つまり、回転軸線Oに直交する方向に磁界が発生する。言い換えると、磁界発生部材36は、周方向のうち、回転軸線Oと境界44との間において回転軸線O側から境界44側に向かう磁界を発生させるとともに、回転軸線Oと境界46との間において境界46側から回転軸線O側に向かう磁界を発生させる。このように、磁界発生部材36は、周方向の一部において径方向に磁界を発生させる。 The magnetic field generating member 36 generates a magnetic field in a direction orthogonal to the rotation axis O. The magnetic field generating member 36 is an annular magnet having one N pole and one S pole that oppose each other across the rotation axis O. Each of the N pole and the S pole has a semicircular shape along the circumferential direction. The boundary 44 between one end of the N pole and the S pole in the circumferential direction and the boundary 46 between the other end of the N pole and the S pole in the circumferential direction face each other with the rotation axis O interposed therebetween. That is, the boundary 44 and the boundary 46 are provided at positions displaced by 180 ° in the circumferential direction. Such a magnetic field generating member 36 generates a magnetic field from the boundary 46 toward the boundary 44 between the boundary 44 and the boundary 46, that is, a magnetic field is generated in a direction orthogonal to the rotation axis O. In other words, the magnetic field generating member 36 generates a magnetic field from the rotation axis O side to the boundary 44 side between the rotation axis O and the boundary 44 in the circumferential direction, and at the same time, between the rotation axis O and the boundary 46. A magnetic field is generated from the boundary 46 side toward the rotation axis O side. In this way, the magnetic field generating member 36 generates a magnetic field in the radial direction in a part of the circumferential direction.

以上、旋削装置10の構成について説明した。 The configuration of the turning device 10 has been described above.

図3は、渦電流に基づいて発生する制動力を説明するための図である。図3を参照して、渦電流に基づいて発生する制動力について説明する。 FIG. 3 is a diagram for explaining a braking force generated based on an eddy current. The braking force generated based on the eddy current will be described with reference to FIG.

図3に示すように、たとえば、固定された磁石1の近傍で金属製の円筒2を回転させた場合、円筒2のある領域を貫く磁束が時間変化すると、電磁誘導効果によって円筒2の外面には誘導起電力が発生する。誘導起電力の方向は、右手の法則によって決定され、流れる電流は、磁石1を挟んで逆向きの2つの渦を描き、これらを渦電流と呼ぶ。渦電流は、右ねじの法則によって円筒2の外面に磁束を発生させる。磁石1による磁束と、当該磁束よりも回転方向の前方側の渦電流による磁束とは、引き合う。一方、磁石1による磁束と、当該磁束よりも回転方向の後方側の渦電流による磁束とは、反発する。これによって、結果として、円筒2には、回転を妨げる方向の制動力が発生する。 As shown in FIG. 3, for example, when a metal cylinder 2 is rotated in the vicinity of a fixed magnet 1, when the magnetic flux penetrating a certain region of the cylinder 2 changes with time, the outer surface of the cylinder 2 is affected by the electromagnetic induction effect. Generates an induced electromotive force. The direction of the induced electromotive force is determined by the right-hand rule, and the flowing current draws two vortices in opposite directions with the magnet 1 in between, and these are called eddy currents. Eddy currents generate magnetic flux on the outer surface of the cylinder 2 according to the right-handed screw rule. The magnetic flux generated by the magnet 1 and the magnetic flux generated by the eddy current on the front side in the rotational direction of the magnetic flux attract each other. On the other hand, the magnetic flux generated by the magnet 1 and the magnetic flux generated by the eddy current on the rear side in the rotational direction with respect to the magnetic flux repel each other. As a result, a braking force in a direction that hinders rotation is generated in the cylinder 2.

以上、渦電流に基づいて発生する制動力について説明した。 The braking force generated based on the eddy current has been described above.

図4は、図1の旋削装置10に用いられている振動抑制装置18による振動抑制方法を説明するための図である。図4を参照して、振動抑制装置18による振動抑制方法について説明する。 FIG. 4 is a diagram for explaining a vibration suppression method by the vibration suppression device 18 used in the turning device 10 of FIG. 1. A vibration suppression method using the vibration suppression device 18 will be described with reference to FIG. 4.

図4に示すように、導電性部材34は、ワークWとともに磁界発生部材36に対して回転することによって導電性部材34に渦電流を発生させ、ワークWの回転に対して、ワークWの回転の周期よりも短い間隔で発生する制動力Fを付与する。 As shown in FIG. 4, the conductive member 34 rotates with respect to the magnetic field generating member 36 together with the work W to generate an eddy current in the conductive member 34, and the work W rotates with respect to the rotation of the work W. The braking force F generated at intervals shorter than the cycle of is applied.

上述したように、導電性部材34のうち、凸部40が設けられている部分の径方向の厚みは、凸部40が設けられていない部分の径方向の厚みよりも大きい。したがって、回転軸線Oと境界44との間または回転軸線Oと境界46との間を、導電性部材34のうち、凸部40が設けられている部分が通過するときに発生する制動力Fは、凸部40が設けられていない部分が通過するときに発生する制動力よりも大きい。 As described above, the radial thickness of the portion of the conductive member 34 where the convex portion 40 is provided is larger than the radial thickness of the portion where the convex portion 40 is not provided. Therefore, the braking force F generated when the portion of the conductive member 34 provided with the convex portion 40 passes between the rotation axis O and the boundary 44 or between the rotation axis O and the boundary 46 is , It is larger than the braking force generated when the portion where the convex portion 40 is not provided passes.

図4の(a)に示すように、導電性部材34のうち凸部40が設けられている部分が、回転軸線Oと境界44との間または回転軸線Oと境界46との間を通過するとき、制動力Fが発生する。一方、図4の(b)に示すように、導電性部材34のうち凸部40が設けられている部分が、回転軸線Oと境界44との間および回転軸線Oと境界46との間を通過しないとき、制動力Fは発生しない。 As shown in FIG. 4A, the portion of the conductive member 34 provided with the convex portion 40 passes between the rotation axis O and the boundary 44 or between the rotation axis O and the boundary 46. At that time, a braking force F is generated. On the other hand, as shown in FIG. 4B, the portion of the conductive member 34 where the convex portion 40 is provided is between the rotation axis O and the boundary 44 and between the rotation axis O and the boundary 46. When not passing, the braking force F is not generated.

導電性部材34がワークWとともに磁界発生部材36に対して回転することによって、導電性部材34のうち凸部40が設けられている部分が回転軸線Oと境界44との間または回転軸線Oと境界46との間を断続的に通過するので、制動力Fが断続的に発生し、ワークWの回転に対して制動力Fが断続的に付与される。 When the conductive member 34 rotates with respect to the magnetic field generating member 36 together with the work W, the portion of the conductive member 34 where the convex portion 40 is provided is between the rotation axis O and the boundary 44 or with the rotation axis O. Since it passes intermittently between the boundary 46 and the boundary 46, the braking force F is intermittently generated, and the braking force F is intermittently applied to the rotation of the work W.

また、ワークWが1回転する間に、導電性部材34のうち凸部40が設けられている部分が回転軸線Oと境界44との間または回転軸線Oと境界46との間を複数回通過するので、ワークWの回転の周期よりも短い間隔で制動力Fが発生し、ワークWの回転に対してワークWの回転の周期よりも短い間隔で制動力Fが付与される。 Further, during one rotation of the work W, the portion of the conductive member 34 provided with the convex portion 40 passes between the rotation axis O and the boundary 44 or between the rotation axis O and the boundary 46 a plurality of times. Therefore, the braking force F is generated at intervals shorter than the rotation cycle of the work W, and the braking force F is applied to the rotation of the work W at intervals shorter than the rotation cycle of the work W.

このように、ワークWの回転に対して、ワークWの回転の周期よりも短い間隔で発生する制動力Fを付与することによって、ワークWのびびり振動を抑制できる。 In this way, by applying the braking force F generated at intervals shorter than the rotation cycle of the work W to the rotation of the work W, the chatter vibration of the work W can be suppressed.

以上、振動抑制装置18による振動抑制方法について説明した。 The vibration suppression method by the vibration suppression device 18 has been described above.

実施の形態に係る振動抑制装置18は、軸芯に沿って延びるワークWの一端部を把持してワークWを軸芯を中心として回転させる主軸台12と、ワークWの他端部を支持しかつワークWとともに回転する回転センタ24を有する心押台14とを備える旋削装置10に用いられる振動抑制装置18であって、導電性を有する導電性部材34と、導電性部材34に作用する磁界を発生させる磁界発生部材36とを備え、導電性部材34は、ワークWとともに磁界発生部材36に対して回転することによって、ワークWの回転に対して、導電性部材34に流れる渦電流に基づいて発生しかつワークWの回転の周期よりも短い間隔で発生する制動力Fを付与する。 The vibration suppression device 18 according to the embodiment supports a headstock 12 that grips one end of the work W extending along the axis and rotates the work W around the axis, and the other end of the work W. A vibration suppression device 18 used in a turning device 10 including a tailstock 14 having a rotation center 24 that rotates together with a work W, and is a conductive member 34 having conductivity and a magnetic field acting on the conductive member 34. The conductive member 34 is provided with a magnetic field generating member 36 for generating a magnetic field, and the conductive member 34 is rotated with respect to the magnetic field generating member 36 together with the work W. The braking force F that is generated and is generated at intervals shorter than the rotation cycle of the work W is applied.

これによれば、ワークWの回転に対して、導電性部材34に流れる渦電流に基づいて発生しかつワークWの回転の周期よりも短い間隔で発生する制動力Fを付与することによって、回転するワークWの振動が大きくなっていくことを抑制でき、ワークWの振動を抑制できる。 According to this, the rotation of the work W is rotated by applying a braking force F generated based on the eddy current flowing through the conductive member 34 and generated at intervals shorter than the rotation cycle of the work W. It is possible to suppress an increase in the vibration of the work W, and it is possible to suppress the vibration of the work W.

また、実施の形態に係る振動抑制装置18において、導電性部材34および磁界発生部材36は、心押台14に内蔵される。 Further, in the vibration suppressing device 18 according to the embodiment, the conductive member 34 and the magnetic field generating member 36 are built in the tailstock 14.

これによれば、振動抑制装置18を設けることによって旋削装置10が大きくなることを抑制できる。たとえば、既存の心押台に元々内蔵されて回転センタを支持していたベアリングに代えて、振動抑制装置18を設けることによって、既存の旋削装置が大きくなることを抑制できる。 According to this, it is possible to suppress the turning device 10 from becoming large by providing the vibration suppressing device 18. For example, by providing the vibration suppressing device 18 in place of the bearing originally built in the existing tailstock to support the rotation center, it is possible to suppress the size of the existing turning device.

また、実施の形態に係る振動抑制装置18において、導電性部材34は、回転センタ24に固定されてワークWとともに回転する。 Further, in the vibration suppression device 18 according to the embodiment, the conductive member 34 is fixed to the rotation center 24 and rotates together with the work W.

これによれば、導電性部材34がワークWを支持する回転センタ24に固定されることによって、ワークWの回転に対して、渦電流による制動力Fを容易に付与することができ、ワークWの振動を容易に抑制できる。 According to this, by fixing the conductive member 34 to the rotation center 24 that supports the work W, the braking force F due to the eddy current can be easily applied to the rotation of the work W, and the work W can be easily applied. Vibration can be easily suppressed.

また、実施の形態に係る振動抑制装置18において、導電性部材34は、それぞれが径方向の外方に突出しかつ周方向に間隔を空けて並ぶ複数の凸部40を有し、磁界発生部材36は、周方向に沿う環状であり、径方向において複数の凸部40の外方に設けられる。 Further, in the vibration suppressing device 18 according to the embodiment, the conductive member 34 has a plurality of convex portions 40, each of which projects outward in the radial direction and is arranged at intervals in the circumferential direction, and the magnetic field generating member 36. Is an annular shape along the circumferential direction, and is provided on the outer side of the plurality of convex portions 40 in the radial direction.

これによれば、複数の凸部40のそれぞれは、径方向の外方に突出しているので、導電性部材34のうち、凸部40が設けられている部分の径方向の厚みと、凸部40が設けられていない部分の径方向の厚みとを、異ならせることができる。これによって、磁界発生部材36によって形成されている磁界を、導電性部材34のうち、凸部40が設けられている部分が通過するときに発生する制動力Fと、凸部40が設けられていない部分が通過するときに発生する制動力とを容易に異ならせることができる。また、複数の凸部40は、周方向に並んでいるので、制動力FをワークWの回転の周期よりも短い時間間隔で容易に発生させることができる。これによって、ワークWの回転に対して、ワークWの回転の周期よりも短い間隔で発生する制動力Fを容易に付与することができ、ワークWの振動を容易に抑制できる。 According to this, since each of the plurality of convex portions 40 protrudes outward in the radial direction, the radial thickness of the portion of the conductive member 34 where the convex portion 40 is provided and the convex portion The radial thickness of the portion where the 40 is not provided can be made different. As a result, the braking force F generated when the portion of the conductive member 34 where the convex portion 40 is provided passes through the magnetic field formed by the magnetic field generating member 36, and the convex portion 40 are provided. The braking force generated when the missing part passes can be easily different. Further, since the plurality of convex portions 40 are arranged in the circumferential direction, the braking force F can be easily generated at a time interval shorter than the rotation cycle of the work W. As a result, the braking force F generated at intervals shorter than the rotation cycle of the work W can be easily applied to the rotation of the work W, and the vibration of the work W can be easily suppressed.

また、実施の形態に係る振動抑制装置18において、磁界発生部材36は、回転軸線Oを挟んで対向する1つのN極と1つのS極とを有する環状の磁石である。 Further, in the vibration suppressing device 18 according to the embodiment, the magnetic field generating member 36 is an annular magnet having one N pole and one S pole facing each other across the rotation axis O.

これによれば、N極とS極との境界44および境界46の間に境界46から境界44に向かう磁界を発生させることができる。つまり、周方向において、回転軸線Oと境界44との間において径方向に磁界を発生させ、回転軸線Oと境界46との間において径方向に磁界を発生させることができる。これによって、導電性部材34のうち凸部40が設けられている部分が、回転軸線Oと境界44との間または回転軸線Oと境界46との間を通過する度に制動力Fを容易に発生させることができるので、ワークWの回転に対して、ワークWの回転の周期よりも短い間隔で発生する制動力Fを容易に付与することができ、ワークWの振動を容易に抑制できる。 According to this, a magnetic field from the boundary 46 to the boundary 44 can be generated between the boundary 44 and the boundary 46 between the north pole and the south pole. That is, in the circumferential direction, a magnetic field can be generated in the radial direction between the rotation axis O and the boundary 44, and a magnetic field can be generated in the radial direction between the rotation axis O and the boundary 46. As a result, the braking force F can be easily applied each time the portion of the conductive member 34 provided with the convex portion 40 passes between the rotation axis O and the boundary 44 or between the rotation axis O and the boundary 46. Since it can be generated, the braking force F generated at intervals shorter than the rotation cycle of the work W can be easily applied to the rotation of the work W, and the vibration of the work W can be easily suppressed.

図5は、磁界発生部材の他の例を示す図である。図5を参照して、磁界発生部材の他の例について説明する。 FIG. 5 is a diagram showing another example of the magnetic field generating member. Another example of the magnetic field generating member will be described with reference to FIG.

図5に示すように、磁界発生部材36aは、複数の電磁鋼板が積層されて構成されている積層体50と、ハルバッハ配列された複数の磁石52とを有している。複数の磁石52は、回転軸線Oに直交する方向に磁界が発生するように磁化方向が定められ、ハルバッハ配列されて積層体50に埋め込まれている。具体的には、複数の磁石52は、回転軸線Oに直交する軸線Pを中心として軸線P方向の磁界が発生するように、ハルバッハ配列されて積層体50に埋め込まれている。つまり、磁界発生部材36aは、周方向のうち軸線P付近において軸線P方向の磁界を発生させる。磁界発生部材36に代えて磁界発生部材36aを用いることによって、磁界発生部材36を用いた場合と同様に、ワークWの回転に対して制動力Fを付与することができる。 As shown in FIG. 5, the magnetic field generating member 36a has a laminated body 50 formed by laminating a plurality of electromagnetic steel sheets, and a plurality of magnets 52 arranged in a Halbach array. The magnetizing directions of the plurality of magnets 52 are determined so that a magnetic field is generated in the direction orthogonal to the rotation axis O, and the magnets 52 are arranged in a Halbach array and embedded in the laminated body 50. Specifically, the plurality of magnets 52 are arranged in a Halbach array and embedded in the laminated body 50 so that a magnetic field in the axis P direction is generated about the axis P orthogonal to the rotation axis O. That is, the magnetic field generating member 36a generates a magnetic field in the axis P direction in the vicinity of the axis P in the circumferential direction. By using the magnetic field generating member 36a instead of the magnetic field generating member 36, it is possible to apply the braking force F to the rotation of the work W as in the case of using the magnetic field generating member 36.

以上、磁界発生部材36aについて説明した。 The magnetic field generating member 36a has been described above.

磁界発生部材36aは、ハルバッハ配列された複数の磁石52を有する。 The magnetic field generating member 36a has a plurality of magnets 52 arranged in a Halbach array.

これによれば、導電性部材34に作用する磁界を所定の方向に容易に発生させることができるので、ワークWの振動を容易に抑制できる。 According to this, since the magnetic field acting on the conductive member 34 can be easily generated in a predetermined direction, the vibration of the work W can be easily suppressed.

図6は、振動抑制装置の他の例を示す図である。図6を参照して、振動抑制装置の他の例について説明する。 FIG. 6 is a diagram showing another example of the vibration suppression device. Another example of the vibration suppression device will be described with reference to FIG.

図6に示すように、振動抑制装置18aの導電性部材34aは、複数の凸部40に代えて、複数の凸部40a,40b,40c,40dを有している点において、振動抑制装置18と主に異なっている。 As shown in FIG. 6, the conductive member 34a of the vibration suppressing device 18a has a plurality of convex portions 40a, 40b, 40c, 40d instead of the plurality of convex portions 40, and the vibration suppressing device 18 Is mainly different.

周方向において、複数の凸部40a~40dの幅は異なっている。具体的には、周方向において、凸部40aの幅は、凸部40cの幅と等しく、凸部40bの幅および凸部40dの幅よりも大きい。周方向において、凸部40bの幅は、凸部40dの幅と等しい。 In the circumferential direction, the widths of the plurality of convex portions 40a to 40d are different. Specifically, in the circumferential direction, the width of the convex portion 40a is equal to the width of the convex portion 40c and larger than the width of the convex portion 40b and the width of the convex portion 40d. In the circumferential direction, the width of the convex portion 40b is equal to the width of the convex portion 40d.

また、周方向において、複数の凸部40a~40dの間隔は異なっている。具体的には、周方向において、凸部40aの一端部から凸部40bの一端部までの間隔は、凸部40cの一端部から凸部40dの一端部までの間隔と等しく、凸部40bの一端部から凸部40cの一端部までの間隔および凸部40dの一端部から凸部40aの一端部までの間隔よりも大きい。周方向において、凸部40bの一端部から凸部40cの一端部までの間隔は、凸部40dの一端部から凸部40aの一端部までの間隔と等しい。つまり、回転軸線Oと凸部40aの周方向の一端部とを繋ぐ直線および回転軸線Oと凸部40bの周方向の一端部とを繋ぐ直線がなす角度、ならびに、回転軸線Oと凸部40cの周方向の一端部とを繋ぐ直線および回転軸線Oと凸部40dの周方向の一端部とを繋ぐ直線がなす角度を、A[°]とし、回転軸線Oと凸部40bの周方向の一端部とを繋ぐ直線および回転軸線Oと凸部40cの周方向の一端部とを繋ぐ直線がなす角度、ならびに、回転軸線Oと凸部40dの周方向の一端部とを繋ぐ直線および回転軸線Oと凸部40aの周方向の一端部とを繋ぐ直線がなす角度を、B[°]としたとき、A[°]はB[°]よりも大きい。 Further, in the circumferential direction, the intervals between the plurality of convex portions 40a to 40d are different. Specifically, in the circumferential direction, the distance from one end of the convex portion 40a to one end of the convex portion 40b is equal to the distance from one end of the convex portion 40c to one end of the convex portion 40d, and the distance between the convex portions 40b is equal to that of the convex portion 40b. It is larger than the distance from one end to one end of the convex portion 40c and the distance from one end of the convex portion 40d to one end of the convex portion 40a. In the circumferential direction, the distance from one end of the convex portion 40b to one end of the convex portion 40c is equal to the distance from one end of the convex portion 40d to one end of the convex portion 40a. That is, the angle formed by the straight line connecting the rotation axis O and one end in the circumferential direction of the convex portion 40a and the straight line connecting the rotation axis O and the one end in the circumferential direction of the convex portion 40b, and the rotation axis O and the convex portion 40c. The angle formed by the straight line connecting one end in the circumferential direction and the straight line connecting the rotation axis O and the one end in the circumferential direction of the convex portion 40d is A [°], and the angle between the rotation axis O and the convex portion 40b in the circumferential direction. A straight line connecting one end and an angle formed by a straight line connecting the rotation axis O and one end in the circumferential direction of the convex portion 40c, and a straight line and a rotation axis connecting the rotation axis O and one end in the circumferential direction of the convex portion 40d. When the angle formed by the straight line connecting O and one end of the convex portion 40a in the circumferential direction is B [°], A [°] is larger than B [°].

凸部40aおよび凸部40cは、回転軸線Oを挟んで対象であり、凸部40bおよび凸部40dは、回転軸線Oを挟んで対象である。 The convex portion 40a and the convex portion 40c are targets with the rotation axis O interposed therebetween, and the convex portion 40b and the convex portion 40d are objects with the rotation axis O interposed therebetween.

以上、振動抑制装置18aについて説明した。 The vibration suppression device 18a has been described above.

振動抑制装置18aにおいて、周方向において、凸部40aおよび40cの幅と凸部40bおよび40dの幅とは、異なる。 In the vibration suppressing device 18a, the widths of the convex portions 40a and 40c and the widths of the convex portions 40b and 40d are different in the circumferential direction.

これによれば、制動力Fが発生する期間を異ならせることができるので、ワークWの振動をさらに抑制できる。 According to this, since the period in which the braking force F is generated can be made different, the vibration of the work W can be further suppressed.

また、振動抑制装置18aにおいて、周方向において、凸部40aおよび凸部40bの間隔ならびに凸部40cおよび凸部40dの間隔と、凸部40bおよび凸部40cの間隔ならびに凸部40dおよび凸部40aの間隔とは、異なる。 Further, in the vibration suppressing device 18a, in the circumferential direction, the distance between the convex portion 40a and the convex portion 40b, the distance between the convex portion 40c and the convex portion 40d, the distance between the convex portion 40b and the convex portion 40c, and the distance between the convex portion 40d and the convex portion 40a. Is different from the interval of.

これによれば、制動力Fが発生する時間間隔を異ならせることができるので、ワークWの振動をさらに抑制できる。 According to this, since the time interval in which the braking force F is generated can be made different, the vibration of the work W can be further suppressed.

図7は、導電性部材の他の例を示す図である。図7を参照して、導電性部材の他の例について説明する。 FIG. 7 is a diagram showing another example of the conductive member. Other examples of the conductive member will be described with reference to FIG. 7.

図7に示すように、導電性部材34bは、複数の凸部40e,40f,40g,40hを有している。 As shown in FIG. 7, the conductive member 34b has a plurality of convex portions 40e, 40f, 40g, 40h.

ここで、不等ピッチ工具を用いることによる再生効果の抑制について説明する。たとえば、2枚刃の工具を用いる場合、前の刃の振動が再生効果により再生する成分である再生効果成分と、現在の刃の振動成分である切削成分に分解して考えると、2枚の刃の各再生効果成分が互いに打ち消し合う位相差πであれば、再生効果が打ち消されてびびり振動が抑制される。この原理から、1枚目の刃に対する2枚目の刃の位相遅れと、2枚目の刃に対する1枚目の刃の位相遅れとの差が、次の式を満たす場合、再生効果が消去される。 Here, the suppression of the regeneration effect by using the unequal pitch tool will be described. For example, when using a two-blade tool, two blades are considered by breaking down into a regeneration effect component, which is a component in which the vibration of the front blade is regenerated by the regeneration effect, and a cutting component, which is the vibration component of the current blade. If the phase difference π in which the regeneration effect components of the blade cancel each other out, the regeneration effect is canceled and chatter vibration is suppressed. From this principle, if the difference between the phase lag of the second blade with respect to the first blade and the phase lag of the first blade with respect to the second blade satisfies the following equation, the reproduction effect is eliminated. Will be done.

Figure 2022082377000002
Figure 2022082377000002

n[min-1]は工具の回転数であり、θ[°]およびθ[°]は各ピッチ角度であり、f[Hz]はびびり振動周波数である。 n [min -1 ] is the rotation speed of the tool, θ 1 [°] and θ 2 [°] are each pitch angle, and f c [Hz] is the chatter vibration frequency.

4枚刃工具の場合、θ=θとし、θ=θとし、θ+θ=πとすると、次の式によって、再生効果の抑制に最適なピッチ角度を求めることができる。 In the case of a 4-flute tool, if θ 1 = θ 3 , θ 2 = θ 4 , and θ 1 + θ 2 = π, the optimum pitch angle for suppressing the reproduction effect can be obtained by the following equation.

Figure 2022082377000003
Figure 2022082377000003

たとえば、加速度センサ等によってびびり振動周波数を測定するだけで、再生効果の抑制に最も最適なピッチ角度を求めることができる。 For example, the most optimum pitch angle for suppressing the reproduction effect can be obtained only by measuring the chatter vibration frequency with an acceleration sensor or the like.

たとえば、主軸の回転数を3000[rpm]とし、びびり振動周波数を720[Hz]とし、m=0とすると、図7に示すように、θ=85[°]となり、θ=95[°]となる。ここでは、複数の凸部40e~40hのうちの隣り合う凸部の間の凹んだ部分のピッチ角度を、30[°]としたので、凸部40eのピッチ角度および凸部40gのピッチ角度は、65[°]となり、凸部40fのピッチ角度および凸部40hのピッチ角度は、55[°]となる。 For example, if the rotation speed of the spindle is 3000 [rpm], the chatter vibration frequency is 720 [Hz], and m = 0, then θ 1 = 85 [°] and θ 2 = 95 [. °]. Here, since the pitch angle of the recessed portion between the adjacent convex portions among the plurality of convex portions 40e to 40h is set to 30 [°], the pitch angle of the convex portion 40e and the pitch angle of the convex portion 40g are set. , 65 [°], and the pitch angle of the convex portion 40f and the pitch angle of the convex portion 40h are 55 [°].

以上、導電性部材34bについて説明した。 The conductive member 34b has been described above.

このようにして、導電性部材34bは、主軸の回転数が3000[rpm]であり、びびり振動周波数が720[Hz]であり、m=0である場合に、再生効果を最も抑制できるように形成されているので、この場合、ワークWの振動をさらに抑制できる。 In this way, the conductive member 34b can suppress the reproduction effect most when the rotation speed of the spindle is 3000 [rpm], the chatter vibration frequency is 720 [Hz], and m = 0. Since it is formed, in this case, the vibration of the work W can be further suppressed.

図8は、ハンマリング試験を行った箇所を示す図である。図9は、ハンマリング試験の条件を示す図である。図10は、比較例に係る旋削装置および本発明に係る旋削装置のそれぞれについて、各位置におけるコンプライアンスを示すグラフである。図11は、比較例に係る旋削装置および本発明に係る旋削装置のそれぞれについて、各周波数における振動変位を示すグラフである。図8から図11を参照して、実験結果について説明する。 FIG. 8 is a diagram showing a location where a hammering test was performed. FIG. 9 is a diagram showing the conditions of the hammering test. FIG. 10 is a graph showing compliance at each position for each of the turning device according to the comparative example and the turning device according to the present invention. FIG. 11 is a graph showing vibration displacement at each frequency for each of the turning device according to the comparative example and the turning device according to the present invention. The experimental results will be described with reference to FIGS. 8 to 11.

図8に示すように、チャック、ワーク、および回転センタにおける7箇所(図8のドット部分参照)においてハンマリング試験を行った。なお、本発明に係る旋削装置においては、元々回転センタを支持していた複数のベアリングのうちの1つのベアリングの代わりに、本発明に係る振動抑制装置(導電性部材と磁界発生部材)を設けて、ハンマリング試験を行った。つまり、本発明に係る旋削装置は、回転センタを支持していた複数のベアリングのうちの1つのベアリングの代わりに振動抑制装置(導電性部材と磁界発生部材)を設けている点において、比較例に係る旋削装置と主に異なっている。 As shown in FIG. 8, hammering tests were performed at seven locations (see dot portions in FIG. 8) at the chuck, workpiece, and rotation center. In the turning device according to the present invention, a vibration suppression device (conductive member and magnetic field generating member) according to the present invention is provided instead of one of the plurality of bearings that originally supported the rotation center. Then, a hammering test was conducted. That is, the turning device according to the present invention is a comparative example in that a vibration suppressing device (conductive member and magnetic field generating member) is provided in place of one of the bearings among the plurality of bearings supporting the rotation center. It is mainly different from the turning equipment related to.

図9の(a)に示すように、直径15[mm]かつ長さ300[mm]の円柱状であるSUS製のワークを用いた。また、図9の(b)に示すように、主軸回転速度を4760[mm]とし、周速度を224[m/min]とし、送り速度を0.2[mm/rev]とし、テールストック推力を3.0[kN]として実験を行った。 As shown in FIG. 9A, a work made of SUS having a diameter of 15 [mm] and a length of 300 [mm] and a columnar shape was used. Further, as shown in FIG. 9B, the spindle rotation speed is set to 4760 [mm], the peripheral speed is set to 224 [m / min], the feed rate is set to 0.2 [mm / rev], and the tailstock thrust is set. Was 3.0 [kN] and the experiment was conducted.

図10に示すように、比較例に係る旋削装置では1次モード678[Hz]が支配的であり、本発明に係る旋削装置では2次モード648[Hz]が支配的であり、支配的なモードにおいて、比較例に係る旋削装置および本発明に係る旋削装置はともに、ワークの中心部分で振動するモード形状である。本発明に係る旋削装置のコンプライアンスは、比較例に係る旋削装置のコンプライアンスよりも大きい傾向にあることがわかる。図10のグラフにおける距離350[mm]付近は、回転センタが設けられている付近であり、この付近における、本発明に係る旋削装置のコンプライアンスは、比較例に係る旋削装置のコンプライアンスよりも大きい。つまり、ベアリングに代えて振動抑制装置を設けたことによって、本発明に係る旋削装置の回転センタ付近の剛性が低下していると考えられる。 As shown in FIG. 10, in the turning apparatus according to the comparative example, the primary mode 678 [Hz] is dominant, and in the turning apparatus according to the present invention, the secondary mode 648 [Hz] is dominant and dominant. In the mode, both the turning device according to the comparative example and the turning device according to the present invention have a mode shape that vibrates at the central portion of the work. It can be seen that the compliance of the turning device according to the present invention tends to be larger than the compliance of the turning device according to the comparative example. The distance around 350 [mm] in the graph of FIG. 10 is the vicinity where the rotation center is provided, and the compliance of the turning device according to the present invention in this vicinity is larger than the compliance of the turning device according to the comparative example. That is, it is considered that the rigidity in the vicinity of the rotation center of the turning device according to the present invention is reduced by providing the vibration suppressing device instead of the bearing.

図11の(a)に示すように、本発明に係る旋削装置で切り込み量を0.1[mm]として切削を行った場合、比較例に係る旋削装置で切り込み量を0.1[mm]として切削を行った場合よりも、ピーク値において振動変位が87.0[%]減少した。また、図11の(b)に示すように、本発明に係る旋削装置で切り込み量を0.2[mm]として切削を行った場合、比較例に係る旋削装置で切り込み量を0.2[mm]として切削を行った場合よりも、ピーク値において振動変位が75.4[%]減少した。上述したように、本発明に係る旋削装置の剛性が比較例に係る旋削装置の剛性よりも低下したにもかかわらず、びびり振動変位を大幅に減少させることができた。これは、剛性の低下によるびびり易さの影響よりも、振動抑制装置の制動力による振動抑制効果が上回ったためであると考えられる。 As shown in FIG. 11A, when cutting is performed with the turning device according to the present invention having a cutting amount of 0.1 [mm], the cutting amount is set to 0.1 [mm] with the turning device according to the comparative example. The vibration displacement was reduced by 87.0 [%] at the peak value as compared with the case where the cutting was performed. Further, as shown in FIG. 11B, when cutting is performed with the turning device according to the present invention having a cutting amount of 0.2 [mm], the cutting amount is set to 0.2 [m] with the turning device according to the comparative example. The vibration displacement was reduced by 75.4 [%] at the peak value as compared with the case of cutting with [mm]. As described above, although the rigidity of the turning device according to the present invention is lower than the rigidity of the turning device according to the comparative example, the chatter vibration displacement can be significantly reduced. It is considered that this is because the vibration suppressing effect by the braking force of the vibration suppressing device outweighs the influence of the tendency to chatter due to the decrease in rigidity.

(他の実施の形態等)
以上、本発明に係る振動抑制装置および旋削装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は実施の形態に限定されるものではない。実施の形態に対して当業者が思いつく変形を施して得られる形態、および、複数の実施の形態における構成要素を任意に組み合わせて実現される別の形態も本発明に含まれる。
(Other embodiments, etc.)
Although the vibration suppression device and the turning device according to the present invention have been described above based on the embodiments, the present invention is not limited to the embodiments. The present invention also includes a form obtained by subjecting an embodiment to a modification that a person skilled in the art can think of, and another form realized by arbitrarily combining components in a plurality of embodiments.

上述した実施の形態では、旋削装置10が、切削装置である場合について説明したが、これに限定されない。たとえば、旋削装置は、研磨装置であってもよい。たとえば、研磨装置は、回転するワークに微細な砥粒を接触させることによって、ワークを加工する装置である。 In the above-described embodiment, the case where the turning device 10 is a cutting device has been described, but the present invention is not limited to this. For example, the turning device may be a polishing device. For example, a polishing device is a device that processes a work by bringing fine abrasive grains into contact with a rotating work.

また、上述した実施の形態では、導電性部材34および磁界発生部材36が、心押台14に内蔵されている場合について説明したが、これに限定されない。たとえば、導電性部材および磁界発生部材は、主軸台に内蔵されていてもよい。この場合、たとえば、導電性部材および磁界発生部材の一方は、主軸台に含まれる主軸等に固定されてワークとともに回転してもよい。 Further, in the above-described embodiment, the case where the conductive member 34 and the magnetic field generating member 36 are built in the tailstock 14 has been described, but the present invention is not limited thereto. For example, the conductive member and the magnetic field generating member may be built in the headstock. In this case, for example, one of the conductive member and the magnetic field generating member may be fixed to the spindle included in the headstock and rotate together with the work.

また、上述した実施の形態では、導電性部材34が、筐体22内において回転センタ24に固定される場合について説明したが、これに限定されない。たとえば、導電性部材は、筐体外において回転センタに固定されてもよい。この場合、磁界発生部材も、筐体外に設けられてもよい。また、たとえば、導電性部材は、回転センタ以外のワークとともに回転する部材に固定されてもよい。 Further, in the above-described embodiment, the case where the conductive member 34 is fixed to the rotation center 24 in the housing 22 has been described, but the present invention is not limited to this. For example, the conductive member may be fixed to the rotation center outside the housing. In this case, the magnetic field generating member may also be provided outside the housing. Further, for example, the conductive member may be fixed to a member that rotates together with a work other than the rotation center.

また、上述した実施の形態では、導電性部材34が、ワークWとともに磁界発生部材36に対して回転する場合について説明したが、これに限定されない。たとえば、導電性部材は、ワークWとともに回転せず、磁界発生部材が、ワークWとともに導電性部材に対して回転してもよい。 Further, in the above-described embodiment, the case where the conductive member 34 rotates with respect to the magnetic field generating member 36 together with the work W has been described, but the present invention is not limited to this. For example, the conductive member may not rotate with the work W, and the magnetic field generating member may rotate with the work W with respect to the conductive member.

また、上述した実施の形態では、磁界発生部材36が、径方向において導電性部材34と対向している場合について説明したが、これに限定されない。たとえば、磁界発生部材は、回転軸線方向において導電性部材と対向していてもよい。 Further, in the above-described embodiment, the case where the magnetic field generating member 36 faces the conductive member 34 in the radial direction has been described, but the present invention is not limited to this. For example, the magnetic field generating member may face the conductive member in the direction of the rotation axis.

また、上述した実施の形態では、磁界発生部材36が、1つのN極と1つのS極とを有している場合について説明したが、これに限定されない。たとえば、磁界発生部材は、複数のN極と複数のS極とを有していてもよい。 Further, in the above-described embodiment, the case where the magnetic field generating member 36 has one N pole and one S pole has been described, but the present invention is not limited to this. For example, the magnetic field generating member may have a plurality of N poles and a plurality of S poles.

本発明に係る旋削装置は、ワークを回転させてワークを研削または研磨する装置に利用可能である。 The turning device according to the present invention can be used as a device for rotating a work to grind or polish the work.

10 旋削装置
12 主軸台
14 心押台
15 ベース
16 切削工具
18,18a,18b 振動抑制装置
20 チャック
22 筐体
24 回転センタ
26 ベアリング
28 シール部材
30 円錐部
32 頂部
34,34a,34b 導電性部材
36,36a 磁界発生部材
38 本体
40,40a,40b,40c,40d,40e,40f,40g,40h 凸部
42 外周面
43 内周面
44、46 境界
50 積層体
52 磁石
10 Turning device 12 Headstock 14 Mandrel 15 Base 16 Cutting tool 18, 18a, 18b Vibration suppression device 20 Chuck 22 Housing 24 Rotation center 26 Bearing 28 Sealing member 30 Conical part 32 Top 34, 34a, 34b Conductive member 36 , 36a Magnetic field generating member 38 Main body 40, 40a, 40b, 40c, 40d, 40e, 40f, 40g, 40h Convex part 42 Outer peripheral surface 43 Inner peripheral surface 44, 46 Boundary 50 Laminated body 52 Magnet

Claims (10)

軸芯に沿って延びるワークの一端部を把持して前記ワークを前記軸芯を中心として回転させる主軸台と、前記ワークの他端部を支持しかつ前記ワークとともに回転する回転センタを有する心押台とを備える旋削装置に用いられる振動抑制装置であって、
導電性を有する導電性部材と、
前記導電性部材に作用する磁界を発生させる磁界発生部材とを備え、
前記導電性部材および前記磁界発生部材の一方は、前記ワークとともに他方に対して回転することによって、前記ワークの回転に対して、前記導電性部材に流れる渦電流に基づいて発生しかつ前記ワークの回転の周期よりも短い間隔で発生する制動力を付与する、
振動抑制装置。
A heart pusher having a headstock that grips one end of a work extending along a shaft core and rotates the work around the shaft core, and a rotation center that supports the other end of the work and rotates together with the work. A vibration suppression device used in a turning device equipped with a table.
Conductive members with conductivity and
A magnetic field generating member that generates a magnetic field acting on the conductive member is provided.
One of the conductive member and the magnetic field generating member rotates with the work with respect to the other, so that the rotation of the work is generated based on the eddy current flowing through the conductive member and the work of the work. Applying braking force generated at intervals shorter than the rotation cycle,
Vibration suppression device.
前記導電性部材および前記磁界発生部材は、前記心押台に内蔵される、
請求項1に記載の振動抑制装置。
The conductive member and the magnetic field generating member are built in the tailstock.
The vibration suppression device according to claim 1.
前記導電性部材は、前記回転センタに固定されて前記ワークとともに回転する、
請求項1または2に記載の振動抑制装置。
The conductive member is fixed to the rotation center and rotates together with the work.
The vibration suppression device according to claim 1 or 2.
前記導電性部材は、それぞれが前記ワークの回転軸線を中心とする径方向の外方に突出しかつ前記回転軸線を中心とする周方向に間隔を空けて並ぶ複数の凸部を有し、
前記磁界発生部材は、前記周方向に沿う環状であり、前記径方向において前記複数の凸部の外方に設けられる、
請求項1から3のいずれか1項に記載の振動抑制装置。
Each of the conductive members has a plurality of convex portions that protrude outward in the radial direction about the rotation axis of the work and are arranged at intervals in the circumferential direction around the rotation axis.
The magnetic field generating member is an annular shape along the circumferential direction, and is provided on the outer side of the plurality of convex portions in the radial direction.
The vibration suppression device according to any one of claims 1 to 3.
前記周方向において、前記複数の凸部の幅は異なる、
請求項4に記載の振動抑制装置。
In the circumferential direction, the widths of the plurality of convex portions are different.
The vibration suppression device according to claim 4.
前記周方向において、前記複数の凸部の間隔は異なる、
請求項4または5に記載の振動抑制装置。
In the circumferential direction, the distance between the plurality of convex portions is different.
The vibration suppression device according to claim 4 or 5.
前記磁界発生部材は、前記回転軸線を挟んで対向する1つのN極と1つのS極とを有する環状の磁石である、
請求項4から6のいずれか1項に記載の振動抑制装置。
The magnetic field generating member is an annular magnet having one N pole and one S pole facing each other across the rotation axis.
The vibration suppression device according to any one of claims 4 to 6.
前記磁界発生部材は、ハルバッハ配列された複数の磁石を有する、
請求項4から6のいずれか1項に記載の振動抑制装置。
The magnetic field generating member has a plurality of magnets arranged in a Halbach array.
The vibration suppression device according to any one of claims 4 to 6.
軸芯に沿って延びるワークの一端部を把持して前記ワークを前記軸芯を中心として回転させる主軸台と、
前記ワークの他端部を支持しかつ前記ワークとともに回転する回転センタを有する心押台と、
導電性を有する導電性部材と、
前記導電性部材に作用する磁界を発生させる磁界発生部材とを備え、
前記導電性部材および前記磁界発生部材の一方は、前記ワークとともに他方に対して回転することによって、前記ワークの回転に対して、前記導電性部材に流れる渦電流に基づいて発生しかつ前記ワークの回転の周期よりも短い間隔で発生する制動力を付与する、
旋削装置。
A spindle that grips one end of the work extending along the shaft core and rotates the work around the shaft core.
A tailstock that supports the other end of the work and has a rotation center that rotates with the work.
Conductive members with conductivity and
A magnetic field generating member that generates a magnetic field acting on the conductive member is provided.
One of the conductive member and the magnetic field generating member rotates with the work with respect to the other, so that the rotation of the work is generated based on the eddy current flowing through the conductive member and the work of the work. Applying braking force generated at intervals shorter than the rotation cycle,
Turning equipment.
軸芯に沿って延びるワークの一端部を把持して前記ワークを前記軸芯を中心として回転させる主軸台と、前記ワークの他端部を支持しかつ前記ワークとともに回転する回転センタを有する心押台とを備える旋削装置に用いられる振動抑制方法であって、
導電性を有する導電性部材および前記導電性部材に作用する磁界を発生させる磁界発生部材の一方が、前記ワークとともに他方に対して回転することによって、前記ワークの回転に対して、前記導電性部材に流れる渦電流に基づいて発生しかつ前記ワークの回転の周期よりも短い間隔で発生する制動力を付与する、
振動抑制方法。
A heart pusher having a headstock that grips one end of a work extending along a shaft core and rotates the work around the shaft core, and a rotation center that supports the other end of the work and rotates together with the work. A vibration suppression method used for turning devices equipped with a platform.
By rotating one of the conductive member having conductivity and the magnetic field generating member for generating a magnetic field acting on the conductive member together with the work with respect to the other, the conductive member with respect to the rotation of the work. A braking force that is generated based on the eddy current flowing through the work and is generated at intervals shorter than the rotation cycle of the work is applied.
Vibration suppression method.
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