JP5032345B2 - Vibration suppression device and vibration suppression method - Google Patents
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Description
本発明は、回転軸を有する構造物を軸支してなる工作機械等の機械において、加工等の機械動作時に構造物に生じる振動を抑制するための振動抑制装置、及び振動抑制方法に関するものである。 The present invention relates to a vibration suppression device and a vibration suppression method for suppressing vibration generated in a structure during machine operation such as machining in a machine tool or the like that is supported by a structure having a rotating shaft. is there.
従来、工作機械において所定の構造物に生じる振動を抑制するための構成としては、工作機械に動吸振器を別途設置するといった構成が一般的に採用されている。ここで、振動抑制の対象となる構造物に生じる振動の固有振動数は、構造物の形状や材質、大きさ等により規定されることが知られている。したがって、動吸振器に対しては、その汎用性を高めるべく、固有振動数(動吸振器の固有振動数)を調整可能とすることが求められている。そして、そのような動吸振器としては、たとえば支持箇所と錘部材との距離を調節することにより固有振動数を調整可能としたもの(特許文献1)や、負荷用錘の取付数等を変更することにより固有振動数を調整可能としたもの(特許文献2)がある。 Conventionally, as a configuration for suppressing vibration generated in a predetermined structure in a machine tool, a configuration in which a dynamic vibration absorber is separately installed in the machine tool is generally employed. Here, it is known that the natural frequency of vibration generated in a structure that is subject to vibration suppression is defined by the shape, material, size, and the like of the structure. Therefore, the dynamic vibration absorber is required to be able to adjust the natural frequency (the natural vibration frequency of the dynamic vibration absorber) in order to improve the versatility. As such a dynamic vibration absorber, for example, the natural frequency can be adjusted by adjusting the distance between the support location and the weight member (Patent Document 1), the number of load weights attached, etc. are changed. By doing so, there is one that can adjust the natural frequency (Patent Document 2).
しかしながら、特許文献1や特許文献2に開示されている動吸振器は、固有振動数を調整するための特別な構成を備えたものであるため、高額なものが多く、当該動吸振器を設置することで高コスト化を招くといった問題がある。また、動吸振器を新たに設置するとなると、振動抑制効果を十分に発揮し得る位置に設置スペースを確保する必要があり、その確保が困難となりやすいといった問題もあるし、特に特許文献2の動吸振器では、設置作業が煩雑であるといった問題もある。
However, since the dynamic vibration absorbers disclosed in
そこで、本発明は、上記問題に鑑みなされたものであって、構造が複雑な動吸振器を用いることなく、構造物が有する固有振動数に対応しながら振動を効果的に抑制可能な振動抑制装置、及び振動抑制方法を提供しようとするものである。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and vibration suppression that can effectively suppress vibration while using the dynamic vibration absorber having a complicated structure and corresponding to the natural frequency of the structure. An apparatus and a vibration suppression method are to be provided.
上記目的を達成するために、本発明のうち請求項1に記載の発明は、回転軸を有する構造物と、前記回転軸を軸支する固定支持部とを備えてなる機械において、前記回転軸の回転に伴い前記構造物に発生する振動を抑制する振動抑制装置であって、前記構造物と前記固定支持部との間における1箇所で前記回転軸を支持する移動支持部を、前記回転軸の軸方向へ移動可能に設け、前記構造物に発生する振動の固有振動数に応じて、前記移動支持部による支持位置と前記固定支持部による支持位置との距離を変更することにより、前記回転軸に発生する反共振振動の固有振動数を変更設定可能としたことを特徴とする。
また、上記目的を達成するために、本発明のうち請求項2に記載の発明は、回転軸を有する構造物と、前記回転軸を軸支する固定支持部と、前記構造物と前記固定支持部との間における1箇所で前記回転軸を支持するとともに前記回転軸の軸方向へ移動可能とされた移動支持部とを備えてなる機械において、前記構造物に発生する振動を前記回転軸に発生する反共振振動によって抑制する振動抑制方法であって、前記構造物に発生する振動に対して最適な前記反共振振動を得ることができる前記移動支持部による前記回転軸の支持位置を決定する第1工程と、決定された前記支持位置へ前記移動支持部を位置決めする第2工程とを実行することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to
In order to achieve the above object, the invention according to
本発明によれば、構造物と固定支持部との間に、回転軸を支持する移動支持部を設けるとともに、当該移動支持部を回転軸の軸方向へ移動可能とし、移動支持部による支持位置と固定支持部による支持位置との距離を変更することにより、回転軸に発生する反共振振動の固有振動数を変更設定可能としているため、回転軸自体を動吸振器として機能させることができる。したがって、従来の如く複雑な構成を有する高価な動吸振器を設置する必要なく、同様の制振効果を奏し得ることができ、低コスト化を図ることができるし、設置作業にかかる手間等も軽減することができる。また、構造物と固定支持部との間といった比較的スペースのある位置に移動支持部を設けることで構成することができるため、設置スペースの確保に支障をきたす心配がない。 According to the present invention, the moving support portion that supports the rotation shaft is provided between the structure and the fixed support portion, and the movement support portion can be moved in the axial direction of the rotation shaft. Since the natural frequency of the anti-resonant vibration generated on the rotating shaft can be changed by changing the distance between the rotation support and the support position by the fixed support portion, the rotating shaft itself can function as a dynamic vibration absorber. Accordingly, it is not necessary to install an expensive dynamic vibration absorber having a complicated structure as in the conventional case, and the same vibration damping effect can be achieved, the cost can be reduced, and labor for installation work is also reduced. Can be reduced. Moreover, since it can comprise by providing a movement support part in the position with comparatively space, such as between a structure and a fixed support part, there is no worry which causes trouble in ensuring installation space.
以下、本発明の一実施形態となる工作機械における振動抑制装置、及び振動抑制方法について、図面にもとづき説明する。 Hereinafter, a vibration suppression device and a vibration suppression method in a machine tool according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、工作機械1、及び振動抑制装置2を示した概要図である。また、図2は、移動支持部21の軸方向での断面説明図であり、図3は、移動支持部21の軸方向と直交する方向での断面説明図である。
工作機械1は、回転軸3を有する構造物4と、回転軸3を軸支する固定支持部5及び補助支持部6と、構造物4に発生する振動を抑制するための振動抑制装置2とを備えてなる。振動抑制装置2は、構造物4と固定支持部5との間となる位置で回転軸3を軸支する移動支持部21と、移動支持部21を回転軸3の軸方向へ移動させるためのボールネジ22、ナット23、及びモータ24からなる移動機構とからなる。尚、25は、ボールネジ22を支持するための支持部である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a
The
移動支持部21は、円筒状の支持玉保持器27と、該支持玉保持器27内に配設された3つの支持玉28、28・・とからなるもので、支持玉28、28・・の球面部にて回転軸3を3方向から挟み込んで支持するようになっている。そして、該移動支持部21を上記移動機構により回転軸3の軸方向へ移動させることにより、移動支持部21による支持位置と固定支持部5による支持位置との距離を変更可能としている。
尚、各支持玉28は、その球面部を内方へ向けた姿勢で、支持玉保持器27の内周面に凹設された凹部29内に嵌め込み設置されている。また、3つの支持玉28、28・・は、支持玉保持器27の内周面において周方向へ等間隔に設置されている。
The moving
Each
ここで、上記移動支持部21を有する振動抑制装置2による振動抑制について説明する。
加工等に際して回転軸3を回転させ、構造物4を回転させると、当該回転に伴って構造物4に振動が発生する。または、加工時の切削力変動によって発生する振動や、コンプレッサなど外部振動源から入力される振動に伴って構造物4に振動が発生する。そこで、本実施例では、回転軸3自体を動吸振器とし、該回転軸3に反共振振動を発生させることで構造物4に発生した振動を打ち消すことになる。該反共振振動の固有振動数は、移動支持部21による支持位置、すなわち移動支持部21による支持位置と固定支持部5による支持位置との距離に応じて変化するため、移動機構を駆動させて移動支持部21を最適な反共振振動が得られる位置に位置決めすれば、構造物4に発生した振動を打ち消すことができ、好適な加工を実施することができる。尚、移動支持部21の最適な位置への位置決めは、たとえば特開平9−280310号公報等に記載されているような周知の方法、すなわち回転軸3に加速度センサを取り付け、その測定器を周波数解析するとともに、その解析値をもとにエンコーダにより回転位置を検出しながらモータ24を回転させて位置決めするといった方法(すなわち、最適な反共振振動を得ることができる移動支持部21による支持位置を決定する第1工程と、決定された支持位置へ移動支持部21を位置決めする第2工程とを同時並行的に実行する方法)で行えばよい。
Here, vibration suppression by the
When the rotating
以上のような構成を有する振動抑制装置2によれば、構造物4と固定支持部5との間に、回転軸3を支持する移動支持部21を設けるとともに、当該移動支持部21を回転軸3の軸方向へ移動可能として、移動支持部21による支持位置と固定支持部5による支持位置との距離を変更可能としているため、回転軸3自体を動吸振器として機能させることができる。したがって、従来の如く複雑な構成を有する高価な動吸振器を設置する必要なく、同様の制振効果を奏し得ることができ、低コスト化を図ることができるし、設置作業にかかる手間等も軽減することができる。
According to the
また、構造物4と固定支持部5との間といった比較的スペースのある位置に移動支持部21を設けることで構成することができるため、設置スペースの確保に支障をきたす心配がない。
さらに、移動支持部21では支持玉28、28・・の球面部にて回転軸3を支持するように構成しているため、移動支持部21の軸方向への移動時における回転軸3との間での摩擦抵抗を小さくすることができ、回転軸3に傷が生じたりしない。
Moreover, since it can comprise by providing the movement support
Furthermore, since the moving
なお、本発明の工作機械における振動抑制装置に係る構成は、上記実施形態に記載の態様に何ら限定されるものではなく、工作機械、固定支持部、及び移動支持部等に係る構成を、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で必要に応じて適宜変更可能である。 The configuration related to the vibration suppressing device in the machine tool of the present invention is not limited to the aspect described in the above embodiment, and the configuration related to the machine tool, the fixed support portion, the moving support portion, and the like is The present invention can be appropriately changed as necessary without departing from the spirit of the invention.
たとえば、構造物に生じる振動の固有振動数が変わる度に、上記実施形態に記載の方法にて最適な固有振動数となるよう移動支持部を位置決めするようにしてもよいが、反共振振動の固有振動数は、回転軸がそもそも有する固有振動数、移動支持部による支持位置、モータの回転数及び位相等の関係式から算出することができるため、当該関係式にもとづいて移動支持部による最適な支持位置する(第1工程)とともに、当該支持位置へ位置決めするためのモータの駆動量等を算出し、図示しない制御装置等にてモータを駆動制御する(第2工程)ような構成としてもよい。 For example, each time the natural frequency of the vibration generated in the structure changes, the moving support unit may be positioned so as to obtain the optimum natural frequency by the method described in the above embodiment. The natural frequency can be calculated from the relational expression such as the natural frequency that the rotating shaft originally has, the support position by the moving support part, the rotation speed and phase of the motor, etc., so the optimum by the moving support part based on the relational expression In such a configuration, the driving amount of the motor for positioning to the supporting position is calculated and the motor is driven and controlled by a control device (not shown) (second step). Good.
また、上記実施形態では、構造物と移動支持部との間に補助支持部を設けているが、補助支持部の設置数や設置位置については適宜変更可能であって、移動支持部と固定支持部との間に設置してもよいし、複数の補助支持部を設置することも可能である。
さらに、移動支持部を回転軸の軸方向へ移動させるための移動機構も上記実施形態に記載のものに限定されることはなく、手動により支持位置を変更するものであっても何ら問題はない。
加えて、移動支持部における回転軸の支持に係る構成についても上記実施形態に記載の構成に何ら限定されず、支持玉の代わりにころを利用して回転軸を支持するように構成することも当然可能であるし、より多くの支持玉を用いて支持するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the auxiliary support portion is provided between the structure and the moving support portion. However, the number and position of the auxiliary support portions can be changed as appropriate, and the moving support portion and the fixed support portion can be changed. It is also possible to install between a plurality of auxiliary support sections.
Further, the moving mechanism for moving the moving support portion in the axial direction of the rotating shaft is not limited to the one described in the above embodiment, and there is no problem even if the support position is changed manually. .
In addition, the configuration related to the support of the rotary shaft in the moving support portion is not limited to the configuration described in the above embodiment, and the configuration may be such that the rotary shaft is supported using rollers instead of the support balls. Of course, it is possible, and you may make it support using more support balls.
1・・工作機械、2・・振動抑制装置、3・・回転軸、4・・構造物、5・・固定支持部、6・・補助支持部、21・・移動支持部、27・・支持玉保持器、28・・支持玉。
1 ....
Claims (2)
前記構造物と前記固定支持部との間における1箇所で前記回転軸を支持する移動支持部を、前記回転軸の軸方向へ移動可能に設け、
前記構造物に発生する振動の固有振動数に応じて、前記移動支持部による支持位置と前記固定支持部による支持位置との距離を変更することにより、前記回転軸に発生する反共振振動の固有振動数を変更設定可能としたことを特徴とする振動抑制装置。 In a machine comprising a structure having a rotating shaft and a fixed support portion that supports the rotating shaft, a vibration suppressing device that suppresses vibration generated in the structure with rotation of the rotating shaft,
A moving support portion that supports the rotating shaft at one location between the structure and the fixed supporting portion is provided so as to be movable in the axial direction of the rotating shaft;
By changing the distance between the support position by the movable support part and the support position by the fixed support part in accordance with the natural frequency of the vibration generated in the structure, the characteristic of the anti-resonant vibration generated in the rotating shaft is changed. A vibration suppressing device characterized in that the frequency can be changed and set.
前記構造物に発生する振動に対して最適な前記反共振振動を得ることができる前記移動支持部による前記回転軸の支持位置を決定する第1工程と、
決定された前記支持位置へ前記移動支持部を位置決めする第2工程と
を実行することを特徴とする振動抑制方法。 A structure having a rotation shaft, a fixed support portion that supports the rotation shaft, and the rotation shaft is supported at one position between the structure and the fixed support portion and moved in the axial direction of the rotation shaft A vibration suppression method for suppressing vibration generated in the structure by anti-resonance vibration generated in the rotating shaft in a machine including a movable support portion made possible,
A first step of determining a support position of the rotating shaft by the moving support unit capable of obtaining the anti-resonance vibration optimum for vibration generated in the structure;
And a second step of positioning the movable support portion at the determined support position.
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