KR20030062418A

KR20030062418A - 밸런서

Info

Publication number: KR20030062418A
Application number: KR10-2003-7007521A
Authority: KR
Inventors: 야마모토히로아키
Original assignee: 아카자와 기카이 가부시키가이샤
Priority date: 2000-12-07
Filing date: 2001-12-03
Publication date: 2003-07-25
Also published as: JPWO2002046641A1; WO2002046641A1; CN100376821C; CN1250890C; KR100822997B1; JP4012462B2; US7284460B2; HK1061268A1; CN1478182A; EP1340928A1; AU2002222571A1; CN1815054A; US20080060472A1; US20040003677A1; EP1340928A4; HK1091254A1

Abstract

밸런서에 있어서의 웨이트 홀더(3)에 의해 유지되는 웨이트(4)는 웨이트 홀더(3)에 있어서의 회전 둘레 방향에 걸쳐 마련된 안내면(12a)에, 회전체의 회전에 따른 원심력에 의해 압박되는 압박면(4b')을 갖는다. 회전체의 회전시에, 안내면(12a)에 압박면(4b')을 통해 압박된 웨이트(4)는 회전체에 대하여 회전 둘레 방향에 있어서의 위치가 변화함으로써, 회전체의 휘돌림을 억제하는 위치에 배치된다. 안내면(12a)과 압박면(4b')은 회전축 방향 한쪽으로 향함에 따라 회전 직경 방향 외측으로 향하도록 회전축 방향에 대하여 경사진다. 웨이트(4)는 그 원심력에 있어서의 안내면(12a) 및 압박면(4b')을 따르는 분력에 의해 받침부(7a')에 압박된다.

Description

밸런서{BALANCER}

일본 특허 공개 평6-198564호 공보에 개시된 숫돌차는 숫돌차의 회전축 둘레의 중량 분포의 불균형을 보정하기 위한 밸런서 기구를 구비하고 있다. 즉, 그 숫돌차는 수납실과, 그 수납실에 수납되는 웨이트를 구비한다. 그 수납실 내면의 일부는 회전 둘레 방향에 걸친 안내면과, 축 방향 한쪽과 다른 쪽에 배치되는 벽면에 의해 구성된다. 그 웨이트는 그 숫돌차의 회전에 따라 발생하는 원심력에 의해, 그 안내면에 압박되는 압박면을 갖는다. 그 숫돌차의 회전시에, 그 안내면에 압박면을 통해 압박된 웨이트는 그 숫돌차에 대하여 회전 둘레 방향에 있어서의 위치가 변화함으로써, 그 숫돌차의 휘돌림을 억제하는 위치에 배치된다. 또한, 그 웨이트 대신에 액체가 숫돌차에 의해 보유되는 것도 개시되어 있다. 그 액체를 숫돌차의 회전시에 유동시켜, 회전축 둘레의 액체의 중량 분포를 변동시킴으로써 그 숫돌차의 휘돌림을 억제할 수 있다.

또한, 일본 특허 공개 2000-102211호 공보에 개시된 회전 구동 장치는 회전체의 회전축 둘레의 중량 분포의 불균형을 보정하기 위해서, 그 회전체에 일체화되는 웨이트 홀더와, 그 웨이트 홀더에 의해 유지되는 구형의 웨이트를 구비한다. 그 웨이트 홀더에, 회전 둘레 방향으로 연장하는 동시에 V자 홈형 단면을 갖는 안내면이 마련되어 있다. 그 회전체의 회전시에, 그 V자 홈형 단면을 갖는 안내면에 원심력에 의해 압박된 구형의 웨이트는 그 회전체에 대하여 회전 둘레 방향에 있어서의 위치가 변화함으로써, 그 회전체의 휘돌림을 억제하는 위치에 배치된다.

상기 종래의 밸런서 기구를 구비한 숫돌차에 충격이 작용한 경우, 웨이트가 회전축 방향으로 변위함으로써 숫돌차가 진동하고, 연마 정밀도가 저하된다고 하는 문제가 있다. 또한, 그 웨이트의 축 방향 한쪽과 다른 쪽에 배치되는 벽면에 의해 그 웨이트의 둘레 방향 변위를 허용하면서 축 방향 변위를 방지하려고 하면, 그 벽면과 웨이트를 매우 고정밀도로 가공해야만 하기 때문에, 가공 비용이 증대한다. 또한, 가령 고정밀도로 가공하여도 공차에 의해 웨이트의 회전축 방향 변위를 완전히 없앨 수 없어, 연마 정밀도의 향상이 저해된다.

또한, 상기 종래의 V자 홈형 단면을 갖는 안내면이 마련된 웨이트 홀더와 일체의 회전체에 충격이 작용한 경우, 웨이트는 구형으로서, 안내면의 축 방향에 있어서의 한쪽 측과 다른 쪽 측에 균일하게 압박되기 때문에, 웨이트의 변위에 의해 회전체가 진동한다고 하는 문제가 있다.

그 때문에, 예컨대 공작기계의 스핀들에 툴 척을 통해 부착한 절삭 공구로 공작물의 가공을 행할 때에, 종래의 밸런서 기구에 의해 툴 척의 휘돌림을 억제하여도, 가공 반력이나 외부 요인, 예컨대 주변 도로를 주행하는 차량의 진동 등에의한 충격이 절삭 공구를 통해 툴 척에 작용한 경우, 진폭이 커져 가공 정밀도의 향상이 저해되거나 스핀들의 베어링부로부터의 소음 발생이나 베어링 수명의 저하라고 하는 문제가 생긴다.

그와 같은 웨이트 대신에 액체를 이용하는 경우, 충격에 따른 숫돌차의 진동을 액체의 유동에 의해 감쇠할 수 있지만, 비중이 큰 액체는 비싸고 취급이 곤란하기 때문에 비용이 증대하고, 물 등의 비중이 작은 액체에서는 원하는 성능을 발휘하기 위해서는 밸런서가 대형화해 버린다.

본 발명은 상기 문제를 해결할 수 있는 밸런서를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 예컨대 공작기계의 주축, 그 주축에 부착되는 절삭이나 연마를 위한 공구 유지용 툴 척, 차량의 차축, 엔진의 크랭크샤프트 등의 회전체의 휘돌림(whirling)을 억제하기 위한 밸런서에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 형태의 밸런서의 종단면도.

도 2는 본 발명의 실시 형태의 밸런서의 부분 파단 평면도.

도 3은 본 발명의 실시 형태의 밸런서의 작용 설명도.

도 4a는 본 발명의 제1 변형예의 밸런서에 있어서의 웨이트의 평면도, 도 4b는 그 정면도, 도 4c는 그 측면도.

도 5는 본 발명의 제2 변형예의 밸런서의 종단면도.

도 6은 본 발명의 제2 변형예의 밸런서의 부분 파단 평면도.

도 7은 본 발명의 제2 변형예의 밸런서의 작용 설명도.

도 8은 본 발명의 제3 변형예의 밸런서의 종단면도.

도 9는 본 발명의 제3 변형예의 밸런서의 부분 파단 평면도.

도 10은 본 발명의 제4 변형예의 밸런서의 부분 파단 평면도.

본 발명은 회전체에 일체화되는 웨이트 홀더와, 그 웨이트 홀더에 의해 유지되는 웨이트를 구비하고, 그 웨이트 홀더는 회전 둘레 방향에 걸쳐 마련된 안내면을 가지며, 그 웨이트는 그 회전체의 회전에 따라 발생하는 원심력에 의해 그 안내면에 압박되는 압박면을 가지며, 그 회전체의 회전시에, 그 안내면에 압박면을 통해 압박된 웨이트는 그 웨이트 홀더에 대하여 회전 둘레 방향에 있어서의 위치가 변화함으로써, 그 회전체의 휘돌림을 억제하는 위치에 배치되는 밸런서에 적용된다.

본 발명의 제1 특징은, 그 안내면과 압박면은 회전축 방향 한쪽으로 향함에 따라 회전 직경 방향 외측으로 향하도록 회전축 방향에 대하여 경사지는 것이 되고, 그 웨이트 홀더에는 그 웨이트의 회전축 방향 한쪽에 위치하는 받침부가 마련되며, 그 웨이트는 그 원심력에 있어서의 안내면 및 압박면을 따르는 분력에 의해 받침부에 압박되는 점에 있다.

이에 따라 웨이트는 직경 방향 외측에 위치하는 안내면과, 축 방향 한쪽에 위치하는 압박면에 원심력에 의해 압박되기 때문에, 회전체에 작용하는 충격에 의해 축 방향 변위하는 것이 방지되고, 그러한 충격에 따른 회전체의 진동을 억제할 수 있다.

본 발명의 제2 특징은, 그 웨이트에 유동형재 봉입실이 마련되고, 그 유동형재 봉입실에, 액체, 분체, 다수의 미소구체 등의 유동형재가 유동형으로 움직일 수 있도록 봉입되어 있는 점에 있다.

이에 따라, 웨이트와 유동형재 봉입실에서의 유동형재의 쌍방에 의해 회전체의 휘돌림을 억제하여 진동을 저감할 수 있고, 또한, 회전체에 충격이 작용했을 때에 유동형재가 재빨리 움직임으로써 웨이트에 변위가 쉽게 전해지지 않게 되어, 진동을 감쇠할 수 있다.

그 유동형재는 다수의 미소 구체, 액체, 분체 중의 적어도 하나에 의해 구성되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 제3 특징은, 그 웨이트에 보조 웨이트 수납실이 마련되고, 그 보조 웨이트 수납실에 보조 웨이트가 상기 회전체의 회전 둘레 방향에 있어서의 위치가 변화할 수 있도록 수납되어 있는 점에 있다.

이에 따라, 웨이트와 보조 웨이트 수납실에서의 보조 웨이트의 쌍방에 의해 회전체의 휘돌림을 억제하여 진동을 저감할 수 있다.

그 보조 웨이트 수납실은 회전 둘레 방향에 걸쳐 마련된 보조 안내면을 가지며, 그 보조 웨이트는 그 회전체의 회전에 따라 발생하는 원심력에 의해 그 보조 안내면에 압박되는 보조 압박면을 가지며, 그 보조 안내면과 보조 압박면은 회전축 방향 한쪽으로 향함에 따라 회전 직경 방향 외측으로 향하도록 회전축 방향에 대하여 경사지는 것이 되고, 그 보조 웨이트 수납실에는 그 보조 웨이트의 회전축 방향 한쪽에 위치하는 보조 받침부가 마련되며, 그 보조 웨이트는 그 원심력에 있어서의 보조 안내면 및 보조 압박면을 따르는 분력에 의해 보조 받침부에 압박되는 것이 바람직하다.

이에 따라 보조 웨이트는 직경 방향 외측에 위치하는 보조 안내면과, 축 방향 한쪽에 위치하는 보조 압박면에 원심력에 의해 압박되기 때문에, 회전체에 작용하는 충격에 의해 축 방향 변위하는 것이 방지되고, 그러한 충격에 따른 회전체의 진동을 억제할 수 있다.

본 발명에 있어서는, 상기 제1, 제2 양방의 특징을 갖추고 있는 것이 바람직하다. 또한 본 발명에 있어서는, 상기 제1, 제3 양방의 특징을 갖추고 있는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 그 보조 안내면은 회전 둘레 방향에 있어서의 일단과 타단을 가지며, 그 보조 안내면으로부터 회전체의 회전 중심까지의 거리는 그 보조 안내면의 회전 둘레 방향에 있어서의 양단으로부터 양단간의 중앙으로 향함에 따라 작게 되어 있는 것이 바람직하다.

이에 따라, 보조 웨이트에 작용하는 원심력은 보조 안내면의 회전 둘레 방향에 있어서의 양단으로부터 양단간의 중앙으로 향함에 따라 작아지고, 보조 웨이트의 변위를 재촉하여, 중량 분포의 불균형을 보정하는 위치에 보조 웨이트를 신속히 위치시킬 수 있다.

본 발명에 있어서, 그 안내면은 회전 둘레 방향에 있어서의 일단과 타단을 가지며, 그 회전체의 회전 중심까지의 거리는 그 안내면의 회전 둘레 방향에 있어서의 양단으로부터 양단간의 중앙으로 향함에 따라 작게 되어 있는 것이 바람직하다.

이에 따라, 웨이트에 작용하는 원심력은 안내면의 회전 둘레 방향에 있어서의 양단으로부터 양단간의 중앙으로 향함에 따라 작아지고, 웨이트의 변위를 재촉하여, 중량 분포의 불균형을 보정하는 위치에 웨이트를 신속히 위치시킬 수 있다.

본 발명에 따르면, 저비용으로 간단한 구조에 의해 회전체의 회전축 둘레의 중량 분포의 불균형을 보정하고, 충격에 따른 진동을 효과적으로 억제할 수 있는 밸런서를 제공할 수 있다.

도 1, 도 2에 도시하는 밸런서(1)는 공작기계의 스핀들에 부착되는 툴 척(회전체; 2)에 일체화되는 것으로, 그 툴 척(2)의 외주에 끼워 맞춰지는 원환형의 웨이트 홀더(3)와, 이 웨이트 홀더(3)에 의해 유지되는 복수의 웨이트(4)를 구비하고 있다. 그 웨이트(4)의 수는 본 실시 형태에서는 3개로 되어 있지만 특별히 한정되지 않는다.

그 웨이트 홀더(3)는 각각 내외주가 원통면을 따르는 유지링(6), 한 쌍의 피치링(pitch ring)(7, 8)을 갖는다. 그 유지링(6)의 축 방향 치수는 내방측이 외방측보다도 길게 되어 있다. 도 3에 도시한 바와 같이, 양 피치링(7, 8) 사이에 유지링(6)이 외방측 양단면을 통해 끼인다. 그 유지링(6)과 각 피치링(7, 8)이 볼트(9, 10)에 의해 연결됨으로써, 유지링(6)과 피치링(7, 8)은 일체화되어 있다.

그 웨이트 홀더(3)의 내부에 웨이트(4)와 같은 수의 복수 개의 공간(11)이 형성되어 있다. 각 공간(11)은 웨이트 홀더(3)의 회전 둘레 방향에서 등 간격으로 병렬한다. 각 공간(11)내에 웨이트(4)가, 회전 둘레 방향에 있어서의 위치를 변화할 수 있도록 배치되어 있다. 각 공간(11)은 유지링(6)의 양단에서 개구하는구멍(12)의 내면과 피치링(7, 8)의 단부면(7a, 8a)으로 둘러싸인다. 그 구멍(12)의 내면은 회전 둘레 방향에 걸쳐 마련된 안내면(12a)과, 이 안내면(12a)의 직경 방향 내측에서 회전 둘레 방향에 걸쳐 마련된 면(12c)과, 웨이트 홀더(3)의 회전 둘레 방향의 간격을 두고 서로 대향하는 한 쌍의 스토퍼면(12b)으로 구성된다. 본 실시 형태의 안내면(12a)은 회전 둘레 방향에 있어서의 일단과 타단을 가지며, 툴 척(2)의 회전 중심과 동심의 원호를 따르는 만곡면으로 되어 있다. 한쪽 피치링(7)의 단부면(7a)은 각 웨이트(4)에 대향하는 받침부(7a')를 구성한다. 또, 그 웨이트(4)의 변위에 의해 휘돌림을 억제한다는 측면에서, 피치링(7, 8)의 단부면(7a, 8a) 사이의 거리와 웨이트(4)의 축 방향 치수와의 차를 작게 하는 것이 바람직하다.

그 유지링(6)의 내방측을 직경 방향을 따라 관통하는 암나사 구멍에 죄어지는 복수의 부착 나사(15)가 툴 척(2)의 외주에 압박됨으로써 유지링(6)은 툴 척(2)에 일체화된다. 또, 나사(15) 대신에 가열 끼워 맞춤(shrink fit) 등에 의해 유지링(6)을 툴 척(2)에 일체화하여도 좋다. 각 구멍(12)에 웨이트(4)가 삽입된 상태로 그 유지링(6)에 피치링(7, 8)이 볼트(9, 10)에 의해 일체화된다. 또, 유지링(6)과 한쪽 피치링(8)을 일체적으로 성형하거나, 유지링(6)을 툴 척(2)과 일체적으로 성형하도록 하여도 좋고, 웨이트 홀더(3)의 형태나 툴 척(2)과의 일체화 구조는 본 발명의 범위 내라면 특별히 한정되지 않는다.

각 웨이트(4)는 웨이트 홀더(3)의 회전축 방향에서 볼 때 아치형의 중공 형상 육면체로, 웨이트 홀더(3)의 회전 직경 방향의 간격을 두고 서로 대향하는 내외주벽(4a, 4b)과, 웨이트 홀더(3)의 회전 둘레 방향의 간격을 두고 서로 대향하는 한 쌍의 단부벽(4c, 4d)과, 웨이트 홀더(3)의 회전축 방향의 간격을 두고 서로 대향하는 한 쌍의 측벽(4e, 4f)을 갖는다. 그 내외주벽(4a, 4b)은 회전 둘레 방향에 걸쳐 마련되어 있다. 각 웨이트(4)의 외주벽(4b)의 표면은 툴 척(2)의 회전에 따라 발생하는 원심력에 의해 상기 안내면(12a)에 압박되는 압박면(4b')을 구성한다.

그 웨이트 홀더(3)의 안내면(12a)과 웨이트(4)의 압박면(4b')은 회전축 방향 한쪽(도 1에 있어서 하측)으로 향함에 따라 회전 직경 방향 외측으로 향하도록 회전축 방향에 대하여 경사지는 테이퍼면으로 되어 있다. 그 경사 각도는 툴 척(2)의 회전수 및 사용 툴 종류 등, 가공 조건에 따라 적절히 설정하면 좋다. 그 웨이트 홀더(3)에 있어서의 한쪽 피치링(7)의 단부면(7a)에 의해 구성되는 상기 받침부(7a')는 그 웨이트(4)의 회전축 방향 한쪽에 위치한다. 또, 안내면(12a)과 압박면(4b')을 도면 중 상측으로 향함에 따라 회전 직경 방향 외측으로 향하도록 하고, 받침부(7a')를 웨이트(4)의 도면 중 상측에 위치시키도록 하여도 좋다.

상기한 바와 같이 중공 형상으로 된 각 웨이트(4)의 내부는 유동형재 봉입실(30)로 되어 있다. 각 유동형재 봉입실(30)에 유동형재(31)가 유동형으로 움직일 수 있도록 봉입되어 있다. 그 유동형재(31)로서 본 실시 형태에서는 다수의 미소 구체가 봉입되어 있지만, 액체나 분체와 같은 다른 유동형으로 움직이는 재료를 봉입하여도 좋다.

그 툴 척(2)의 회전시에, 안내면(12a)에 압박면(4b')을 통해 상대 슬라이드 가능하게 압박된 웨이트(4)는 그 웨이트 홀더(3)에 대하여 회전 둘레 방향에 있어서의 위치가 변화함으로써, 툴 척(2)의 휘돌림을 억제하는 위치에 배치된다. 본 실시 형태에서는, 각 스토퍼면(12b)에 고무 등의 탄성재가 툴 척(2)의 회전 개시시나 회전 정지시에 있어서의 웨이트(4)와 스토퍼면(12b)과의 충돌의 완충 부재(13)로서 부착된다. 또한, 도 3에 도시한 바와 같이, 각 웨이트(4)의 압박면(4b')은 원심력(F)에 있어서의 압박면(4b') 및 안내면(12a)에 직교하는 분력(Fa)에 의해 웨이트 홀더(3)의 안내면(12a)에 상대 슬라이드 가능하게 압박되고, 원심력(F)에 있어서의 압박면(4b') 및 안내면(12a)을 따르는 분력(Fb)에 의해 웨이트 홀더(3)의 받침부(7a')에 상대 슬라이드 가능하게 압박된다.

상기 실시 형태에 따르면, 툴 척(2)의 회전중에 있어서는, 웨이트(4)는 직경 방향 외측에 위치하는 안내면(12a)과, 축 방향 한쪽에 위치하는 압박면(4b')에 원심력에 의해 압박되기 때문에, 툴 척(2)에 작용하는 충격에 의해 축 방향 변위하는 것이 방지되고, 그러한 충격에 의한 툴 척(2)의 진동을 억제할 수 있다. 또한, 웨이트(4)와 유동형재 봉입실(30)에서의 유동형재(31)의 쌍방에 의해 툴 척(2)의 휘돌림을 억제하여 진동을 저감할 수 있고, 또한, 툴 척(2)에 충격이 작용했을 때에 유동형재(31)가 재빨리 움직임으로써 웨이트(4)에 변위가 쉽게 전해지지 않게 되어, 진동을 감쇠할 수 있다. 이에 따라, 컴팩트한 밸런서(1)에 의해 툴 척(2)에 가공 공구를 부착하여 행하는 가공의 정밀도 및 면조도를 향상시키고, 또한, 툴 척(2)을 부착하는 공작기계 스핀들의 베어링부로부터의 소리의 발생을 저감하여 정음화를 꾀하는 동시에 베어링의 장기 수명화를 꾀할 수 있다. 예컨대, 툴 척(2)에 가공 공구를 부착하여 10000rpm 이상의 회전수로 회전시켰을 때에, 공진점에 있어서도 진폭을 1㎛ 미만으로 억제할 수 있었다.

도 4a, 도 4b, 도 4c는 본 발명의 제1 변형예를 도시한다. 이 제1 변형예에 있어서는, 웨이트(4)의 외주벽(4b)의 표면을 4개의 영역으로 구획하는 홈(4h)을 형성하고, 그 홈(4h)에 의해 구획되는 각 영역 각각을 압박면(4b')을 구성하는 것으로 하여 안내면(12a)에 압박하여도 좋다. 이에 따라, 압박면(4b')을 안내면(12a)에 안정되게 압박할 수 있다. 이 경우, 압박면(4b')을 구성하는 각 영역의 면적을 미소한 것으로 하여도 좋다. 또한, 웨이트 홀더가 일체화되는 회전체는 툴 척(2)에 한정되지 않고, 예컨대 공작기계의 스핀들, 차량의 차축, 엔진의 크랭크샤프트 등 회전하는 것이면 전부 좋고, 그 회전체의 회전축 방향도 상하 방향에 한정되지 않고, 수평 방향이나 경사 방향이어도 좋다. 그 외에는 상기 실시 형태와 마찬가지로 되어 있다.

도 5 내지 도 7은 본 발명의 제2 변형예의 밸런서(101)를 도시한다. 이 제2 변형예에 있어서는, 상기 실시 형태의 웨이트 홀더(3) 및 웨이트(4)와 서로 다른 웨이트 홀더(103) 및 웨이트(104)를 가지며, 또한, 상기 실시 형태의 유동형재(31)를 대신한 보조 웨이트(131)를 갖는다. 웨이트(104)의 수와 보조 웨이트(131)의 수는 제2 변형예에서는 3개로 되어 있지만 특별히 한정되지 않는다.

그 웨이트 홀더(103)는 툴 척(2)의 외주부와 일체 성형되는 유지부(106)와, 커버링(107)을 갖는다. 그 커버링(107)은 유지부(106)에 볼트(109)에 의해 연결되어 있다. 그 웨이트 홀더(103)에 웨이트(104)와 같은 수의 공간(111)이 형성된다. 각 공간(111)은 웨이트 홀더(103)의 회전 둘레 방향에서 등 간격으로 병렬한다.각 공간(111)은 일단에서 개구하도록 유지부(106)에 형성된 구멍(112)의 내면과, 커버링(107)의 단부면(107a)으로 둘러싸인다. 그 구멍(112)의 내면은 회전 둘레 방향에 걸쳐 마련된 안내면(112a)과, 이 안내면(112a)의 직경 방향 내측에서 회전 둘레 방향에 걸쳐 마련된 면(112c)과, 회전 둘레 방향의 간격을 두고 서로 대향하는 한 쌍의 스토퍼면(112b)과, 커버링(107)의 단부면(107a)에 대향하는 면(112d)으로 구성된다. 그 안내면(112a)은 회전 둘레 방향에 있어서의 일단과 타단을 가지며, 툴 척(2)의 회전 중심과 동심의 원호를 따르는 만곡면으로 되어 있다. 그 커버링(107)의 단부면(107a)에 대향하는 면(112d)이 받침부(112d')를 구성한다.

그 웨이트 홀더(103)에 의해 유지되는 각 웨이트(104)는 중공 형상으로 되어 있다. 각 웨이트(104)는 웨이트 홀더(103)의 회전 직경 방향의 간격을 두고 서로 대향하는 내외주벽(104a, 104b)과, 웨이트 홀더(103)의 회전 둘레 방향의 간격을 두고 서로 대향하는 한 쌍의 단부벽(104c, 104d)과, 웨이트 홀더(103)의 회전축 방향에 있어서의 일단측에 위치하는 측벽(104e)을 갖는다. 그 내외주벽(104a, 104b)은 회전 둘레 방향에 걸쳐 마련되어 있다. 각 웨이트(104)는 웨이트 홀더(103)의 회전축 방향에 있어서의 타단측에서 개구한다. 각 웨이트(104)의 외주벽(104b)의 표면은 툴 척(2)의 회전에 따라 발생하는 원심력에 의해 상기 안내면(112a)에 압박되는 압박면(104b')을 구성한다.

그 안내면(112a)과, 그 안내면(112a)에 대향하는 면(112c)과, 압박면(104b')과, 웨이트(104)의 내주벽(104a)의 표면은 서로 평행하며, 회전축 방향 한쪽(도 5에 있어서 상측)으로 향함에 따라 회전 직경 방향 외측으로 향하도록 회전축 방향에 대하여 경사진다. 상기 받침부(112d')는 압박면(104b')에 직교하고, 또한, 웨이트(104)의 회전축 방향 한쪽에 위치한다.

각 웨이트(104)의 내부는 보조 웨이트 수납실(130)로 되어 있다. 각 보조 웨이트 수납실(130)에 보조 웨이트(131)가 툴 척(2)의 회전 둘레 방향에 있어서의 위치가 변화할 수 있도록 수납되어 있다. 그 보조 웨이트 수납실(130)은 회전 둘레 방향에 걸쳐 마련된 보조 안내면(130a)과, 이 안내면(130a)의 직경 방향 내측에서 회전 둘레 방향에 걸쳐 마련된 면(130c)과, 회전 둘레 방향의 간격을 두고 서로 대향하는 한 쌍의 스토퍼면(130b)과, 커버링(107)의 단부면(107a)에 대향하는 면(130d)으로 둘러싸인다. 본 변형예의 보조 안내면(130a)은 회전 둘레 방향의 일단과 타단을 가지며, 툴 척(2)의 회전 중심과 동심의 원호를 따르는 만곡면으로 되어 있다. 그 커버링(107)의 단부면(107a)에 대향하는 면(130d)이 보조 받침부(130d')를 구성한다.

각 보조 웨이트(131)는 회전 둘레 방향에 걸쳐 마련된 내외주면(131a, 131b)과, 회전 둘레 방향에 있어서의 양단에 위치하는 한 쌍의 단부(131c, 131d)와, 회전축 방향에 있어서의 양단에 위치하는 한 쌍의 측면(131e, 131f)을 갖는다. 각 보조 웨이트(131)의 외주면(131b)은 툴 척(2)의 회전에 따라 발생하는 원심력에 의해 상기 보조 안내면(130a)에 압박되는 보조 압박면(131b')을 구성한다.

그 보조 안내면(130a)과, 그 보조 안내면(130a)에 대향하는 면(130c)과, 보조 압박면(131b')과, 보조 웨이트(131)의 내주면(131a)은 서로 평행하며, 회전축 방향 한쪽(도 5에 있어서 상측)으로 향함에 따라 회전 직경 방향 외측으로 향하도록 회전 축방향에 대하여 경사진다. 상기 보조 받침부(130d')는 보조 압박면(131b')에 직교하고, 또한, 보조 웨이트(131)의 회전축 방향 한쪽에 위치한다.

툴 척(2)의 회전시에, 안내면(112a)에 압박면(104b')을 통해 상대 슬라이드 가능하게 압박된 웨이트(104)는 웨이트 홀더(103)에 대하여 회전 둘레 방향에 있어서의 위치가 변화함으로써, 툴 척(2)의 휘돌림을 억제하는 위치에 배치된다. 본 변형예에서는, 툴 척(2)의 회전 개시시나 회전 정지시에, 웨이트(104)의 움직임을 스토퍼면(112b)에 의해 저지할 수 있다.

도 7에 도시한 바와 같이, 각 웨이트(104)의 압박면(104b')은 웨이트(104)에 작용하는 원심력(F)에 있어서의 압박면(104b') 및 안내면(112a)에 직교하는 분력(Fa)에 의해 안내면(112a)에 상대 슬라이드 가능하게 압박되고, 원심력(F)에 있어서의 압박면(104b') 및 안내면(112a)을 따르는 분력(Fb)에 의해 받침부(112d')에 상대 슬라이드 가능하게 압박된다.

또한, 각 보조 웨이트(131)의 보조 압박면(131b')은 보조 웨이트(131)에 작용하는 원심력(F')에 있어서의 보조 압박면(131b') 및 보조 안내면(130a)에 직교하는 분력(Fa')에 의해 보조 안내면(130a)에 상대 슬라이드 가능하게 압박되고, 원심력(F')에 있어서의 보조 압박면(131b') 및 보조 안내면(130a)을 따르는 분력(Fb')에 의해 보조 받침부(130d')에 상대 슬라이드 가능하게 압박된다.

상기 제2 변형예에 따르면, 툴 척(2)의 회전 중에 있어서는, 웨이트(104)는 직경 방향 외측에 위치하는 안내면(112a)과, 축 방향 한쪽에 위치하는압박면(104b')에 원심력에 의해 압박되기 때문에, 툴 척(2)에 작용하는 충격에 의해 축 방향 변위하는 것이 방지되고, 그러한 충격에 의한 툴 척(2)의 진동을 억제할 수 있다. 또한, 웨이트(104)와 보조 웨이트(131)의 쌍방에 의해 툴 척(2)의 휘돌림을 억제하여 진동을 저감할 수 있다. 또한, 보조 웨이트(131)는 직경 방향 외측에 위치하는 보조 안내면(130a)과, 축 방향 한쪽에 위치하는 보조 압박면(131b')에 원심력에 의해 압박되기 때문에, 툴 척(2)에 작용하는 충격에 의해 축 방향 변위하는 것이 방지되고, 그러한 충격에 의한 툴 척(2)의 진동을 억제할 수 있다. 이에 따라, 컴팩트한 밸런서(101)에 의해, 툴 척(2)에 가공 공구를 부착하여 행하는 가공의 정밀도 및 면조도를 향상시키고, 또한, 툴 척(2)을 부착하는 공작기계 스핀들의 베어링으로부터의 소리의 발생을 저감하여 정음화를 꾀하는 동시에 베어링의 장기 수명화를 꾀할 수 있다. 예컨대, 툴 척(2)에 가공 공구를 부착하여 10000rpm 이상의 회전수로 회전시켰을 때에, 공진점에 있어서도 진폭을 1㎛ 미만으로 억제할 수 있었다. 또한 상기 제2 변형예에 있어서는, 안내면(112a)과, 그 안내면(112a)에 대향하는 면(112c)은 서로 평행하기 때문에 구멍(112)의 가공이 용이하고, 또한, 웨이트(104)나 보조 웨이트(131)의 형상도 단순화되어 형성이 용이하기 때문에, 고정밀도의 치수로 마무리할 수 있게 되고, 툴 척(2)의 진동을 고정밀도로 억제할 수 있다.

도 8, 도 9는 본 발명의 제3 변형예를 도시한다. 이 제3 변형예에 있어서는, 안내면(112a), 압박면(104b'), 보조 안내면(130a), 보조 안내면(130a)에 대향하는 면(130c), 보조 압박면(131b') 및 보조 웨이트(131)의 내주면(131a)이, 도면중 아래쪽으로 향함에 따라 회전 직경 방향 외측으로 향하도록 회전축 방향에 대하여 경사진다. 또한, 안내면(112a)에 대향하는 면(112c)과 웨이트(104)의 내주벽(104a)의 표면은 회전축 방향을 따른다. 그리고, 커버링(107)의 단부면(107a)에 의해 받침부가 구성되고, 보조 웨이트 수납실(130)에 있어서의 커버링(107)의 단부면(107a)측의 면(130e')이 보조 받침부를 구성한다. 또한, 상기 제2 변형예에서는 보조 안내면(130a)에서 툴 척(2)의 회전 중심까지의 거리는 보조 안내면(130a)이 회전 중심과 동심의 원호를 따르는 만곡면이 됨으로써 회전 둘레 방향에 있어서의 양단 및 그 양단 사이의 부분에서 일정하게 되어 있다. 이것에 대하여 본 제3 변형예에 있어서는, 보조 안내면(130a)에서 툴 척(2)의 회전 중심까지의 거리는 보조 안내면(130a)이 회전축 방향에 평행한 평탄면이 됨으로써 회전 둘레 방향에 있어서의 양단으로부터 양단간의 중앙으로 향함에 따라 작게 되어 있다. 또한, 보조 안내면(130a)에 대향하는 면(130c), 보조 압박면(131b') 및 보조 웨이트(131)의 내주면(131a)도 보조 안내면(130a)에 평행한 평탄면으로 되어 있다. 그 외에는 제2 변형예와 동일하게 되고, 동일 부분은 동일 부호로 표시된다. 이에 따라, 보조 웨이트(131)에 작용하는 원심력은 보조 안내면(130a)의 회전 둘레 방향에 있어서의 양단으로부터 양단간의 중앙으로 향함에 따라 작아지고, 보조 웨이트(131)의 변위를 재촉하여, 중량 분포의 불균형을 보정하는 위치에 보조 웨이트(131)를 신속히 위치시킬 수 있다.

도 10은 본 발명의 제4 변형예를 도시한다. 상기 제3 변형예에서는 안내면(112a)에서 툴 척(2)의 회전 중심까지의 거리는 안내면(112a)이 회전 중심과동심의 원호를 따르는 만곡면이 됨으로써 회전 둘레 방향에 있어서의 양단 및 그 양단 사이의 부분에서 일정하게 되어 있다. 이것에 대하여 본 제4 변형예에 있어서는, 안내면(112a)에서 툴 척(2)의 회전 중심까지의 거리는 안내면(112a)이 회전축 방향에 평행한 평탄면이 됨으로써 회전 둘레 방향에 있어서의 양단으로부터 양단간의 중앙으로 향함에 따라 작게 되어 있다. 또한, 안내면(112a)에 대향하는 면, 압박면(104b') 및 웨이트(104)의 내주벽(104a)의 표면도 안내면(112a)에 평행한 평탄면으로 되어 있다. 이에 따라, 웨이트(104)에 작용하는 원심력은 안내면(112a)의 회전 둘레 방향에 있어서의 양단으로부터 양단간의 중앙으로 향함에 따라 작아지고, 웨이트(104)의 변위를 재촉하여, 중량 분포의 불균형을 보정하는 위치에 웨이트(104)를 신속히 위치시킬 수 있다. 그 외에는 제3 변형예와 동일해지고, 동일 부분은 동일 부호로 표시된다.

본 발명은 상기 실시 형태나 변형예에 한정되지 않는다. 예컨대, 안내면을 둘레 방향 전역에 걸쳐 마련되는 단일면으로 하여도 좋다. 또한, 안내면(112a)과 보조 안내면(130a)을 툴 척(2)의 회전 중심과 동심의 원호와는 역방향으로 볼록한 만곡면으로 하여도 좋다. 또한, 제2∼제4 변형예에 있어서 유지부(106)를 실시 형태와 마찬가지로 툴 척(2)과 별체 성형되는 링형으로 하고, 실시 형태와 마찬가지로 나사에 의해 툴 척(2)에 일체화하거나 혹은 가열 끼워 맞춤에 의해 툴 척(2)에 일체화하여도 좋다. 또한, 제2∼제4 변형예에 있어서 보조 안내면과 보조 압박면은 회전축에 평행하여도 좋다. 또한, 실시 형태 및 각 변형예에 있어서, 안내면과 압박면이 회전축에 대하여 평행하여도 좋다. 또한, 실시 형태, 제1 변형예에 있어서 유동형재를 없애고, 제2∼제4 변형예에 있어서 보조 웨이트를 없애도 좋다.

Claims

회전체에 일체화되는 웨이트 홀더와,

상기 웨이트 홀더에 의해 유지되는 웨이트를 구비하고,

상기 웨이트 홀더는 회전 둘레 방향에 걸쳐 마련된 안내면을 가지며,

상기 웨이트는 상기 회전체의 회전에 따라 발생하는 원심력에 의해 상기 안내면에 압박되는 압박면을 가지며,

상기 회전체의 회전시에, 상기 안내면에 압박면을 통해 압박된 웨이트는 상기 웨이트 홀더에 대하여 회전 둘레 방향에 있어서의 위치가 변화함으로써 상기 회전체의 휘돌림을 억제하는 위치에 배치되는, 밸런서에 있어서,

상기 안내면과 압박면은 회전축 방향 한쪽으로 향함에 따라 회전 직경 방향 외측으로 향하도록 회전축 방향에 대하여 경사지는 것이 되고,

상기 웨이트 홀더에는 상기 웨이트의 회전축 방향 한쪽에 위치하는 받침부가 마련되며,

상기 웨이트는 그 원심력에 있어서의 안내면 및 압박면을 따르는 분력에 의해 받침부에 압박되는 것을 특징으로 하는 밸런서.
제1항에 있어서, 상기 웨이트에 유동형재 봉입실이 마련되고, 그 유동형재 봉입실에 유동형재가 유동형으로 움직일 수 있도록 봉입되어 있는 것을 특징으로 하는 밸런서.
회전체에 일체화되는 웨이트 홀더와,

상기 웨이트 홀더에 의해 유지되는 웨이트를 구비하고,

상기 웨이트 홀더는 회전 둘레 방향에 걸쳐 마련된 안내면을 가지며,

상기 웨이트는 상기 회전체의 회전에 의해 발생하는 원심력에 의해 상기 안내면에 압박되는 압박면을 가지며,

상기 회전체의 회전시에, 상기 안내면에 압박면을 통해 압박된 웨이트는 상기 웨이트 홀더에 대하여 회전 둘레 방향에 있어서의 위치가 변화함으로써 상기 회전체의 휘돌림을 억제하는 위치에 배치되는, 밸런서에 있어서,

상기 웨이트에 유동형재 봉입실이 마련되고,

그 유동형재 봉입실에 유동형재가 유동형으로 움직일 수 있도록 봉입되어 있는 것을 특징으로 하는 밸런서.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 유동형재는 다수의 미소 구체, 액체, 분체 중의 적어도 하나에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 밸런서.
제1항에 있어서, 상기 웨이트에 보조 웨이트 수납실이 마련되고,

그 보조 웨이트 수납실에 보조 웨이트가 상기 회전체의 회전 둘레 방향에 있어서의 위치가 변화할 수 있도록 수납되어 있는 것을 특징으로 하는 밸런서.
회전체에 일체화되는 웨이트 홀더와,

상기 웨이트 홀더에 의해 유지되는 웨이트를 구비하고,

상기 웨이트 홀더는 회전 둘레 방향에 걸쳐 마련된 안내면을 가지며,

상기 웨이트는 상기 회전체의 회전에 따라 발생하는 원심력에 의해 상기 안내면에 압박되는 압박면을 가지며,

상기 회전체의 회전시에, 상기 안내면에 압박면을 통해 압박된 웨이트는 상기 웨이트 홀더에 대하여 회전 둘레 방향에 있어서의 위치가 변화함으로써 상기 회전체의 휘돌림을 억제하는 위치에 배치되는, 밸런서에 있어서,

상기 웨이트에 보조 웨이트 수납실이 마련되고,

상기 보조 웨이트 수납실에 보조 웨이트가 상기 회전체의 회전 둘레 방향에 있어서의 위치가 변화할 수 있도록 수납되어 있는 것을 특징으로 하는 밸런서.
제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 보조 웨이트 수납실은 회전 둘레 방향에 걸쳐 마련된 보조 안내면을 가지며,

상기 보조 웨이트는 상기 회전체의 회전에 따라 발생하는 원심력에 의해 상기 보조 안내면에 압박되는 보조 압박면을 가지며,

상기 보조 안내면과 보조 압박면은 회전축 방향 한쪽으로 향함에 따라 회전 직경 방향 외측으로 향하도록 회전축 방향에 대하여 경사지는 것이 되고,

상기 보조 웨이트 수납실에는 상기 보조 웨이트의 회전축 방향 한쪽에 위치하는 보조 받침부가 마련되며,

상기 보조 웨이트는 그 원심력에 있어서의 보조 안내면 및 보조 압박면을 따르는 분력에 의해 보조 받침부에 압박되는 것을 특징으로 하는 밸런서.
제7항에 있어서, 상기 보조 안내면은 회전 둘레 방향에 있어서의 일단과 타단을 가지며, 상기 보조 안내면에서부터 회전체의 회전 중심까지의 거리는 그 보조 안내면의 회전 둘레 방향에 있어서의 양단으로부터 양단간의 중앙으로 향함에 따라 작게 되어 있는 것을 특징으로 하는 밸런서.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 안내면은 회전 둘레 방향에 있어서의 일단과 타단을 가지며, 상기 회전체의 회전 중심까지의 거리는 상기 안내면의 회전 둘레 방향에 있어서의 양단으로부터 양단간의 중앙으로 향함에 따라 작게 되어 있는 것을 특징으로 하는 밸런서.