JPH0389018A - 防振型回転軸支持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （ａ業上の利用分野） この発明に係る防振型回転軸支持装置は、各種工作機械
等に於いて、動的不釣り合いの大きな回転軸や高速回転
する回転軸を、この回転軸の振動を抑えつつ、回転自在
に支持する九に利用する。

３゜ （従来の技術） 動的不釣り合いの大きな回転軸や高速回転する回転軸の
場合、回転に伴なって振動する場合が多いが、この振動
を抑える手段を講じない場合、共振等によってこの振動
が次第に成長し、著しい場合には、回転軸を設けた工作
機械等の運転を行なえなくなってしまう。

この為従来から、実開昭６２−７７３２２号公報、特開
昭６３−１３５６１２号公報等（見られる様に、機械的
手段により、或は粘性流体手段により、回転軸の振動を
減衰する装置が知られている。

この内、実開昭６２−７７３２２号公報に開示された、
機械的手段による防振型回転軸支持装置は、第７〜８図
に示す様に構成されている。

この第７〜８図に於いて、１は回転軸で、軸受ホルダ２
の内側に、転がり軸受３を介して、回転自在に支持され
ている。そして上記軸受ホルダ２は軸受ケーシング４の
内側に、ダンパ部材５を介して・支持されている。

弾性材により造られたダンパ部材５は、短円筒状の主部
６の外周面と内周面とに、それぞれ複数個ずつの外側凸
部７．７と内側凸部８．８とを、互い違いに形成して成
るもので、各外側凸部７．７を上記軸受ケーシング４の
内周面に、各内側凸部８．８を上記軸受ホルダ２の外周
面に、それぞれ弾性的に押圧している。

この結果、この第７〜８図に示した防振型回転軸支持装
置の場合、回転軸１が振動した場合にも、上記ダンパ部
材５の主部６が弾性変形する事で上記振動を吸収し、こ
の振動が成長する事を防止する。

又、特開昭６３−１３５６１２号公報に開示された、粘
性流体手段による防振型回転軸支持装置は、第９図に示
す様に構成されている。

この第９図に於いて、９．９は回転軸１を挟んで設けら
れた１対の粘性流体ダンパで、各粘性流体ダンパ９．９
には、それぞれが圧縮ばね１０．１０により、回転軸１
の外周面に向かう弾力を付与された、ピストン１１．１
１が内蔵されている。各ピストン１１．１１にそれぞれ
の基端を結合したロッド１２．１２の先端部には、摺接
片１３．１３を設け、各摺接片１３．１３を、上記圧縮
ばね１０，１０の弾力により、上記回転軸１の外周面に
押圧している。又、１対の粘性流体ダンパ９．９同士を
連結した管１４．１４の途中には、サーモモジュール１
５．１５等を設けて、管１４．１４内を流れる粘性流体
の温度を調節自在としている。

上述の様に構成される為、回転軸１が振動した場合で′
も、この振動は、１対の粘性流体ダンパ９．９に組み込
まれたピストン１１．１１が粘性流体中で変位しようと
する事で吸収され、回転軸１の振動が成長する事が防止
される。

１対の粘性ダンパ９．９による振動減衰性能を調節する
場合には、上記サーモモジュール１５．１５により粘性
流体の温度を昇降させる事で、この粘性流体の粘度を変
化させる。

（発明が解決しようとする課題） ところが、上述の様に構成され作用する、従来の防振型
回転軸支持装置の場合、次に述べる様な不都合を生じる
。

即ち、回転軸１の振動の大きさ、周波数等は、この回転
軸１を組み込んだ工作機械等の運転状況によって種々異
なる為、回転軸１の振動を減衰する性能も調節自在であ
る事が好ましい。

ところが、第７〜８図に示す様な機械式のものの場合、
後から振動減衰性能を調節する事は全く出来ない。

又、第９図に示した粘性流体式のものの場合、後から振
動減衰性能を調節する事は可能ではあるが、サーモモジ
ュール１５．１５により粘性流体の温度を変えるのに時
間を要する為、回転！Ｉｑ１！１の振動状況が急に変化
した場合に於ける応答性が、必ずしも十分とは言えない
。

本発明の防振型回転軸支持装置は、上述の様な不都合を
何れも解消するものである。

（課題を解決する為の手段） 本発明の防振型回転軸支持装置は、内側に回転軸を挿通
する軸受と、この軸受を内側に支持した磁性材製の軸受
ホルダと、この軸受ホルダの周囲に配置された電磁石と
、この電磁石の内端面と上記軸受ホルダの外周面との間
に挟持された振動減衰部材と、上記軸受ホルダの上記回
転軸と直角方向の変位を検出する変位センサと、この変
位センサからの信号に基づいて上記電磁石への通電を制
御する制御器とから構成されている。

（作　　用） 上述の様に構成される本発明の防振型回転軸支持装置に
より、回転軸の振動を減衰し、この振動が成長しない様
にする際の作用は、次の通りである。

軸受ホルダに支持された軸受の内側に挿通された回転軸
が振動した場合、軸受ホルダの外周面と電磁石の内端面
との間に挟持した振動減衰部材が、この振動を吸収し、
振動の減衰を図るが、回転軸に生じた振動が大きく、振
動減衰部材により振動を吸収し切れなかった場合は、変
位センサが、この吸収し切れなかった振動の方向と大き
さとを検出して、この検出信号を制御器に送る。

そして制御器が、上記検出信号′に基づき適当な電磁石
に通電して、上記軸受ホルダを、振動に基づき回転軸が
、変位する方向とは逆の方向に引っ張る。

この結果、振動に伴なう回転軸の運動エネルギと、電磁
石の吸引力に基づく運動エネルギとが互いに打ち消し合
い、上記回転軸の振動を減衰して、この振動が成長する
事を防止する。

（実施例） 次に、図示の実施例を説明しつつ、本発明を更に詳しく
説明する。

第１〜３図は本発明の第一実施例を示しており、第１図
は正面図、第２図は第１図のＡ−Ａ断面図、第３図は第
２図のＢ−Ｂ断面図である。

３．３は、それぞれの内側に回転軸１（第７〜９図参照
。第１〜３図には省略。）を挿通ずる転がり軸受で、内
輪１６の外周面に形成した内輪軌道と外輪１７の内周面
に形成した外輪軌道との間に、それぞれ複数個ずつの転
動体１８．１８を設ける事で構成されており、上記回転
軸１は、この内の内輪１６．１６の内側に挿通されてい
る。

上述の様な１対の転がり軸受３．３は、それぞれの外輪
１７．１７を軸受ホルダ１９に内嵌し、止めナツト２５
により抜は止めを図る事で、この軸受ホルダ１９の内側
に支持されている。

鋼等の磁性材により筒状に造られた軸受ホルダ１９は、
内周面を円筒形とし、外周面を、第一第二、第三、第四
ノ平面２１ａ、２１ｂ、２１Ｃ１２１ｄを連続させた四
角筒状としたもので、上記転がり軸受３．３の外輪１７
．１７は、それぞれこの軸受ホルダ１９に内嵌固定され
ている。

一方、上記軸受ホルダ１９の周囲には、この軸受ホルダ
１９を囲む様にして、四角枠状のハウジング２０が設け
られている。そしてこのハウジング２０の内周面には、
それぞれ第一〜第四の電磁石２２　ａ、　２２　ｂ、　
２２　ｃ、　２２　ｄが、それぞれの電磁石２２ａ〜２
２ｄの内面を、上記第一〜第四の平面２１ａ〜２１ｄに
対向させた状態で設けられている。

更に、上記第一の電磁石２２ａの隣には第一の変位セン
サ２３ａを、この変位センサ２３ａの内面を、上記軸受
ホルダ１９の外周面の内の第一の平面２１ａに対向させ
た状態で設け、第二の電磁石２２ｂの隣には第二の変位
センサ２３ｂを、この第二の変位センサ２３ｂの内面を
、上記第一の平面２１ａと隣り合う第二の平面２１ｂに
対向させた状態で設けている。

一方、前記第一〜第四の電磁石２２ａ〜２２ｄの内面と
、前記軸受ホルダ１９の外周面を構成する、第一〜第四
の平面２１ａ〜２１ｄとの間には、振動減衰部材２４．
２４を挟持している。各振動減衰部材２４．２４は、ア
ルミニウム、鉛、ビニール等、非磁性材製で内部損失の
大きな材料により造られた箔を複数枚、互いに積層する
と共に、隣り合う箔同士の間に、油等の粘性流体を介在
させたものが、好ましく使用される。例えば、各？！　
６１石２２ａ〜２２ｄの内面と各平面２１ａ〜２１ｄと
の間に存在する隙間寸法を２００μｍ程度とし、この間
に、それぞれの厚さが５０μｍの箔に粘性油を塗布した
ものを３枚重ね合わせた振動減衰部材は、良好な減衰性
能を発揮する。尚、振動減衰部材２４．２４を構成する
為の箔としては、金属、合成樹脂等から成る多孔質の薄
膜に、油等の粘性流体を含浸させたものでも良い。

更に、本発明の防振型回転軸支持装置の場合、前記第一
、第二の変位センサ２３ａ、２３ｂの検出信号を、図示
しない制御器に入力し、この制御器が、上記検出信号に
基づいて、電磁石に、上記変位信号の大きさに対応した
電圧で、通電する様にしている。

上述の様に構成される本発明の防振型回転軸支持装置に
より、軸受ホルダ１９の内側に、１対の転がり軸受３．
３を介して回転自在に支持された回転軸１の振動を減衰
し、この振動が成長しない様にする際の作用は、次の通
りである。

回転軸１が振動した場合、この振動は、１対の転がり軸
受３．３を構成する内輪１６．１６、転動体１８．１８
、外輪１７．１７を介して軸受ホルダ１９に伝わり、こ
の軸受ホルダ１９が、回転軸１と同じ方向に、はぼ同じ
大きさで振動する。

上記軸受ホルダ１９の外周面を構成する第一〜第四の平
面２１ａ〜２１ｄと、それぞれがハウジング２０の内周
面に支持された第一〜第四の電磁石２２ａ〜２２ｄの内
面との間には、それぞれ振動減衰部材２４．２４が挟持
されている為、回転軸１に生じた振動が比較的小さい場
合には、この振動は振動減衰部材２４．２４によって吸
収され、回転軸１の振動が成長する事はなくなる。

但し、回転軸１に生じた振動が大きく、各振動減衰部材
２４．２４により振動が吸収し切れなかった場合は、ハ
ウジング２０に支持した第一第二の変位センサ２３ａ、
２３ｂの一方又は双方が、この吸収し切れなかった振動
の方向と大きさとを検出して、この検出値を表わす検出
信号を制御器に送る。

そして制御器が、上記検出信号に基づき、第一〜第四の
電磁石２２ａ〜２２ｄに通電して、前記回転＠１を挿通
した軸受ホルダ１９を、振動に基づき回転＠１が変位す
る方向とは逆の方向に引っ３長　る　。

例えば、振動に基づき回転軸１が、第１図の右方に移動
する瞬間には、第一の変位センサ２３ａからの信号に基
づいて制御器が、同図の左側に設けられた第三の電磁石
２２ｃの吸引力が、第一の電磁石２２ａの吸引力よりも
強くなる様に、両電磁石２２ｃ、２２ａに通電し、転が
り軸受３．３を介して上記回転軸１を支持した軸受ホル
ダ１９を、同図の左方に引っ張る。

回転Ｍ　ｔが第１図の左方に移動する瞬間には制御器が
、上記第一の電磁石２２ａの吸引力が、第三の・電磁石
２２ｃの吸引力よりも強くなる様に、両電磁石２２ａ、
２２ｃに通電し、上記軸受ホルダ１９を同図の右方に引
っ張る。

この結果、振動に伴なう回転軸１の運動エネルギと、第
三の電磁石２２Ｃ５第一の電磁石２２ａの吸引力に基づ
く運動エネルギとが互いに打ち消し合い、上記回転軸１
の振動を減衰して、この振動が成長する事を防止する。

回転軸１が第１図の上下方°向に振動した場合には、第
二、第四の電磁石２２ｂ、２２ｄに適宜通電する事で、
この振動を減衰し、更に回転１ｉｄ＋　１が斜め方向に
振動した場合には、第一〜第四の電磁石２２ａ〜２２ｄ
に適宜通電する事で、この振動を減衰する。

この様に、第一〜第四の電磁石２２ａ〜２２ｄにより振
動を減衰する作用は、電気的に行なわれる為、回転軸１
の振動状態が急に変化した場合でも、即座にこの変化に
対応する事が出来る。

尚、回転軸１の変位を検出する為の各変位センサ２３ａ
、２３ｂを、第４図に示した第二実施例の様に（第４図
には垂直方向の変位を検出する為の第二の変位センサ２
３ｂ、２３ｂのみを示した。）ハウジング２０の両端開
口部に設ければ、上記回転！Ｍ　１の変位をより確実に
検出する事が出来る。

更に、第５〜６図に示した第三実施例の様に、水平方向
の変位を検出する為の第一の変位センサ２３ａ、２３ａ
を、上下方向に間隔を開けて１対設けると共に、互いに
対向して設けられた第一第三の電磁石２２ａ、２．２ｃ
を、それぞれ２個ずつ、上下方向、即ち外周方向に配列
し、上記１対の第一の変位センサ２３ａ、２３ａからの
信号に基づいて、上下の各第−１第三の’Ｋ　ＥＹ１石
２２ａ、２２ｃを独立に作動自在とすれば、軸受ホルダ
１９の傾斜方向の運動も制御する事が出来る。即ち、軸
受ホルダ１９の上部と第一の電磁石２２ａとの間に存在
する隙間の大きさを、軸受ホルダ１９の下部と第一の電
磁石２２ａとの間に存在する隙間に等しくなる様に制御
する事が出来る。

尚、上述の実施例の場合、軸受ホルダ１９の外周面を四
角筒状としているが、この軸受ホルダ１９の外周面形状
は、円筒形とする事も出来る。

（発明の効果） 本発明の防振型回転軸支持装置は、以上に述べた通り構
成され作用するが、回転軸に発生した振動を振動減衰部
材により機械的に減衰しつつ、この振動減衰部材によっ
ては減衰し切れなかった振動を電磁石により減衰する為
、異なる状態での振動を有効に防止出来るだけでなく、
振動状態が急激に変動した場合でも、迅速に対応する事
が出来、回転軸を設けた工作機械等の運転を、常に安定
した状態で行なう事が出来る。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図は本発明の第一実施例を示しており、第１図
は正面図、第２図は第１図のＡ−Ａ断面図、第３図は第
２図のＢ−Ｂ断面図、第４図は本発明の第二実施例を示
す、第２図と同様の断面図、第５〜６図は本発明の第三
実施例を示しており、第５図は正面図、第６図は第５図
のＣ−Ｃ断面図、第７〜８図は従来の防振型回転軸支持
装置の第１例を示しており、第７図は縦断面図、第８図
は第７図の半部縦断面図、第９図は従来装置の第２例を
示す断面図である。 １：回転軸、２：軸受ホルダ、３：転がり軸受、４：軸
受ケーシング、５：ダンパ部材、６：主部、７：外側凸
部、８：内側凸部、９：粘性流体ダンパ、１０：圧縮ば
ね、１１：ピストン、１２：ロッド、１３：摺接片、１
４：管、１５：サーモモジュール、１６：内輪、１７：
外輪、１８：転動体、１９：軸受ホルダ、２０：ハウジ
ング、２１ａ：第一の平面、２１ｂ：第二ノ平面、２１
Ｃ：第三の平面、２１ｄ：第四の平面、２２ａ：第一の
電磁石、２２ｂ＝第二の電磁石、２２Ｃ；第三の電磁石
、２２ｄ：第四の電磁石、２３ａ：第一の変位センサ、
２３ｂ＝第二の変位センサ、２４：振動減衰部材、２５
：止めナツト。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）内側に回転軸を挿通する軸受と、この軸受を内側
   に支持した磁性材製の軸受ホルダと、この軸受ホルダの
   周囲に配置された電磁石と、この電磁石の内端面と上記
   軸受ホルダの外周面との間に挟持された振動減衰部材と
   、上記軸受ホルダの上記回転軸と直角方向の変位を検出
   する変位センサと、この変位センサからの信号に基づい
   て上記電磁石への通電を制御する制御器とを備えた防振
   型回転軸支持装置。
2. （２）軸受ホルダの外周形状が、第一、第二、第三、第
   四の平面を連続させた四角筒状であり、第一の電磁石と
   第一の変位センサとが、この軸受ホルダの外周面の内の
   第一の平面に対向し、第二の電磁石と第二の変位センサ
   とが、上記第一の平面と隣り合う第二の平面に対向し、
   第三の電磁石が、上記第一の平面と反対側の第三の平面
   に対向し、第四の電磁石が、上記第二の平面と反対側の
   第四の平面に対向している、請求項１に記載の防振型回
   転軸支持装置。
3. （３）変位センサを、軸受ホルダの軸方向両端部に対応
   して配置した、請求項１〜２の何れかに記載の防振型回
   転軸支持装置。
4. （４）変位センサと電磁石とを、何れかの平面の外周方
   向に振り分けて１対ずつ設けた、請求項２に記載の防振
   型回転軸支持装置。
5. （５）振動減衰部材が、粘性流体を介して積層された複
   数枚の箔である、請求項１〜４の何れかに記載の防振型
   回転軸支持装置。