KR20130136438A - 제진 기구 - Google Patents

Abstract

제진용 추의 제작 비용이 높아질 우려나 축부의 강도가 저하될 우려를 적게 하면서 진동 에너지의 흡수량을 크게 할 수 있는 제진 기구를 제공한다. 축부(1)의 내부에 형성된 원통 형상의 중공부(6)에 중공부의 축심 주위의 둘레 방향으로 복수로 분할된 추 부재(14)가 수용되고, 서로 이웃하는 추 부재의 분할면(15)끼리가 면접촉되도록 축심을 향해서 바이어싱하는 바이어싱 부재(16)를 구비하고 있다.

Description

제진 기구{VIBRATION DAMPING MECHANISM}

본 발명은 공구 홀더 등의 축부의 내부에 형성된 원통 형상의 중공부에 제진용 추가 상기 중공부의 축심과 동심 형상으로 수용되어 있는 제진 기구에 관한 것이다.

금속의 절삭 가공에 있어서는 절삭용의 칼날부를 선단측에 고정하고 있는 공구 홀더가 공작 기계에 캔틸레버 상태로 부착되므로 공구 홀더를 회전시켜서 금속을 절삭하는 절삭 가공 중에 공구 홀더가 소위 채터 진동(chatter vibration)을 일으키면 가공 정밀도가 저하되는 문제가 있다.

상기 제진 기구는 절삭 가공 중에 발생하는 채터 진동에 응답하여 중공부에 수용되어 있는 제진용 추의 채터 진동을 상쇄하도록 진동시킴과 동시에 채터 진동의 에너지를 흡수함으로써 그 채터 진동을 억제하여 가공 정밀도의 향상을 도모할 수 있도록 한 것이다.

종래의 제진 기구는 중공부에 수용된 제진용의 1개의 추의 중공부 내면과의 마찰이나 충돌에 의해 채터 진동의 에너지를 흡수할 수 있도록 구성되어 있다(예를 들면 특허문헌 1 참조).

일본 특허공표 2003-521381 호 공보

이 때문에, 진동 에너지의 흡수량은 제진용 추의 중량에 따른 양이 되고 진동 에너지의 흡수량을 크게 하기 위해서는 중량이 큰 추를 중공부에 수용할 필요가 있다.

중량이 큰 제진용 추를 중공부에 수용함에 있어서 비중이 크지만 고가인 초경 합금제나 헤비메탈제의 추를 수용하면 제진용 추의 제작 비용이 높아질 우려가 있다. 또한, 비중이 작지만 저렴한 금속제의 추를 수용하면 중공부가 대형화되어 공구 홀더의 강도가 저하될 우려가 있다.

본 발명은 상기 실정을 감안하여 이루어진 것으로서, 제진용 추의 제작 비용이 높아질 우려나 축부의 강도가 저하될 우려를 적게 하면서 진동 에너지의 흡수량을 크게 할 수 있는 제진 기구를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 의한 제진 기구의 제 1 특징 구성은 축부의 내부에 형성된 원통 형상의 중공부에 상기 중공부의 축심 주위의 둘레 방향으로 복수로 분할된 추 부재가 수용되고, 서로 이웃하는 추 부재의 분할면끼리가 면접촉되도록 상기 축심을 향해서 바이어싱(biasing)하는 바이어싱 부재를 구비하고 있는 점에 있다.

본 구성의 제진 기구는 축부의 내부에 형성된 원통 형상의 중공부에 복수로 분할된 추 부재가 수용되어 있다.

이 때문에, 축부의 채터 진동에 따라 서로 이웃하는 추 부재의 분할면끼리를 서로 슬라이딩시킬 수 있으므로 진동 에너지를 분할면끼리의 마찰 에너지나 충격 에너지로서 흡수할 수 있다.

또한, 중공부의 축심 주위의 둘레 방향으로 복수로 분할된 추 부재가 중공부에 수용되어 있으므로 추 부재의 분할면끼리를 축부 직경 방향으로 서로 슬라이딩시켜서 축부 직경 방향으로 발생하는 채터 진동을 효과적으로 경감할 수 있다.

또한, 서로 이웃하는 추 부재의 분할면끼리가 면접촉되도록 중공부의 축심을 향해서 바이어싱하는 바이어싱 부재를 구비하고 있으므로 분할면끼리의 슬라이딩에 대하여 적극적으로 저항을 주어 분할면끼리의 마찰 에너지를 증대시킬 수 있어 진동 에너지의 흡수량을 한층 크게 할 수 있다.

따라서, 본 구성의 제진 기구라면 제진용 추의 제작 비용이 높아질 우려나 축부의 강도가 저하될 우려를 적게 하면서 진동 에너지의 흡수량을 크게 할 수 있다.

본 발명의 제 2 특징 구성은 상기 바이어싱 부재가 상기 복수의 추 부재의 외주면과 상기 중공부의 내주면 사이에 끼워 배치된 환상의 탄성 부재인 점에 있다.

본 구성이라면 복수의 추 부재를 일률적으로 또한 간단히 축심측으로 이동하도록 바이어싱할 수 있다.

본 발명의 제 3 특징 구성은 상기 복수의 추 부재의 상기 축심으로부터 이간되는 측으로의 변위량을 규제하는 규제 부재가 장착되어 있는 점에 있다.

본 구성이라면 복수의 추 부재의 축심으로부터 이간되는 측으로의 변위량을 규제하므로 축부의 진동에 따라 축심으로부터 이간되는 측으로 변위된 추 부재를 축심에 가까운 측으로 신속히 복귀 변위시키기 쉽고 축부의 회전을 안정시킬 수 있음과 아울러 분할면끼리의 슬라이딩에 의한 진동 에너지의 흡수 효과도 높일 수 있다.

도 1은 제진 기구를 설치한 공구 홀더의 종단면도이다.
도 2는 도 1의 II-II선 단면도이다.
도 3은 제진 기구의 사시도이다.
도 4는 제 2 실시형태의 제진 기구를 나타내는 종단면도이다.
도 5는 도 4의 Ｖ-Ｖ선 단면도이다.

이하에 본 발명의 실시형태를 도면에 의거하여 설명한다.

[제 1 실시형태]

도 1, 도 2는 본 발명에 의한 제진 기구(2)를 설치한 공구 홀더(축부의 일례)(1)를 나타낸다.

제진 기구(2)는 횡단면 형상이 원형이고, 회전 축심(X)과 동심의 외주부를 구비한 강제의 공구 홀더(1)의 내부에 장착되어 있다.

공구 홀더(1)는 공구 장착용 축부 본체(1a)와, 공작 기계 회전축(도시되지 않음)에 대한 연결용 테이퍼부(1b)를 동심 형상으로 일체로 갖고, 테이퍼부(1b)에 연결된 회전축에 의해 구동 회전된다.

축부 본체(1a)의 선단 부분에 공구 헤드(3)의 설치 구멍(4)이 형성되고 도 1 중의 가상선으로 도시한 바와 같이 절삭용 칼날부를 구비한 스로우 어웨이 칩(5)을 고정하고 있는 공구 헤드(3)가 부착 구멍(4)에 빠짐 방지 상태로 고정된다.

축부 본체(1a)의 내부에 공구 홀더(1)의 회전 축심(X)과 동심의 횡단면 형상이 원형인 중공부(6)가 형성되고 이 중공부(6)에 제진 기구(2)가 장착되어 있다.

중공부(6)는 축부 본체(1a)의 선단측으로 개구되는 횡단면 형상이 원형인 축 구멍(7)을 축 구멍(7)의 내주면에 나사 결합한 마개 부재(8)로 구획하여 마개 부재(8)보다도 테이퍼부(1b)측에 형성되어 있다.

축 구멍(7)의 마개 부재(8)보다도 선단측에 부착 구멍(4)을 형성하고 있다.

공구 홀더(1)에는 절삭유 등의 쿨런트를 부착 구멍(4)을 경유하여 공구 헤드(3)에 공급하기 위한 쿨런트 공급로(9)가 축부 본체(1a)와 테이퍼부(1b)에 걸쳐 회전 축심(X)과 동심으로 형성되어 있다.

쿨런트 공급로(9)에는 회전 축심(X)과 동심으로 중공부(6)를 관통하는 쿨런트 파이프(10)가 접속되어 있다. 쿨런트 파이프(10)는 마개 부재(8)에 형성된 관통 구멍(8a)에 접속되어 부착 구멍(4)에 연통되어 있다.

제진 기구(2)는 WC(텅스텐 카바이드) 등을 소결한 초경 합금제의 제진용 추(11)를 쿨런트 파이프(10)의 외주면 및 중공부(6)의 내주면에 대하여 간극(12a, 12b)을 사이에 두고 회전 축심(X)과 동심 형상으로 수용되어 구성되어 있다.

쿨런트 파이프(10)의 쿨런트 공급로(9)와의 접속부, 및 마개 부재(8)의 관통 구멍(8a)과의 접속부 각각에는 탄성 O링(13)을 장착하고 있으므로 쿨런트 등의 액체가 제진용 추(11)와 쿨런트 파이프(10)의 외주면 및 중공부(6)의 내주면의 간극(12a, 12b)에 들어갈 우려가 없어 제진 효과의 저하를 방지할 수 있다.

제진용 추(11)는 도 2, 도 3에 나타낸 바와 같이 회전 축심(X)의 주위의 둘레 방향으로 횡단면 형상이 부채꼴인 복수의 추 부재(14)로 등 간격으로 분할되어 있고, 이들 추 부재(14)를 쿨런트 파이프(10)의 주위에 원통 형상으로 배열해서 중공부(6)에 수용하고 있다.

또한, 마개 부재(8)를 제진용 추(11)측으로 강하게 나사 삽입하여 각 추 부재(14)로 회전 축심(X)을 따르는 방향의 압축력을 부여하고 있다.

공구 홀더(1)의 채터 진동에 따라 서로 이웃하는 추 부재(14)의 분할면(15)끼리를 서로 강하게 슬라이딩시킬 수 있도록 복수의 추 부재(14)를 원통 형상으로 배열해서 중공부(6)에 수용한 상태에서 서로 이웃하는 추 부재(14)의 분할면(15)끼리가 면접촉되도록 바이어싱하는 바이어싱 부재(16)를 회전 축심(X) 방향의 양단부에 구비하고 있다.

바이어싱 부재(16)는 복수의 추 부재(14)의 외주면과 중공부(6)의 내주면 사이에 끼워 배치한 환상의 탄성 부재로서의 탄성 O링으로 구성되어 있다.

[제 2 실시형태]

도 4, 도 5는 본 발명에 의한 제진 기구의 다른 실시형태를 나타낸다.

본 실시형태의 제진 기구는 복수의 추 부재(14)로 분할된 제진용 추(11)의 회전 축심(X) 방향의 중앙 위치에 복수의 추 부재(14)의 회전 축심(X)으로부터 이간되는 측으로의 변위량을 규제하는 규제 부재(17)가 장착되어 있다.

규제 부재(17)는 중공부(6)의 내경보다도 작은 내경과 중공부(6)의 내경보다도 큰 외경을 구비한 금속제의 링으로 구성되고, 그 외주측을 중공부(6)의 내주면에 형성된 둘레 홈(18)에 들어가게 하여 추 부재(14)측에서 탈락되지 않도록 장착되어 있다.

그 외의 구성은 제 1 실시형태와 마찬가지이다.

[그 외의 실시형태]

1. 본 발명에 의한 제진 기구는 중공부의 축심 주위의 둘레 방향으로 등간격으로 복수로 분할된 추 부재가 중공부의 축심 방향으로 더욱 복수로 분할되어 있어도 좋다.

이 경우 축부의 채터 진동에 따라 중공부의 축심 방향으로 서로 이웃하는 추 부재의 분할면끼리를 서로 슬라이딩시킬 수 있으므로 진동 에너지를 분할면끼리의 마찰 에너지나 충격 에너지로서 흡수할 수 있다.

또한, 각 추 부재의 외주면과 중공부의 내주면 사이에 환상의 탄성 부재를 끼워 넣어 배치하면 각 추 부재를 중공부의 축심측으로 이동하도록 바이어싱할 수 있기 때문에 축부의 관성 모멘트를 작게 하여 축부를 매끄럽게 회전시킬 수 있어 제진 효과의 저하를 방지할 수 있다.

2. 본 발명에 의한 제진 기구는 중공부의 축심 주위의 둘레 방향으로 등간격으로 복수로 분할된 추 부재가 중공부에 수용된 것에 한정되지 않고 비등간격으로 복수로 분할된 추 부재가 중공부에 수용된 것이어도 좋다.

3. 본 발명에 의한 제진 기구는 중공부의 축심 주위의 둘레 방향으로 복수로 분할된 추 부재에 추가하여 중공부의 축심 방향으로 복수로 분할된 추 부재가 중공부의 예를 들면 축심 방향의 양단부측 또는 일단부측에 수용되어 있어도 좋다.

4. 본 발명에 의한 제진 기구는 공구 홀더 이외의 축부에 형성된 중공부에 그 중공부의 축심 주위의 둘레 방향으로 복수로 분할된 추 부재가 수용된 것이어도 좋다.

5. 본 발명에 의한 제진 기구는 축부가 회전체가 아니어도 좋고, 중공부의 중심과 축부의 중심이 일치하지 않아도 좋다.

<산업상의 이용 가능성>

본 발명은 공구 홀더 등 진동하는 부재의 축부에 형성된 중공부에 널리 적용할 수 있다.

Claims (3)

1. 축부의 내부에 형성된 원통 형상의 중공부에 상기 중공부의 축심 주위의 둘레 방향으로 복수로 분할된 추 부재가 수용되고,
   서로 이웃하는 추 부재의 분할면끼리가 면접촉되도록 상기 축심을 향해서 바이어싱하는 바이어싱 부재를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 제진 기구.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 바이어싱 부재는 상기 복수의 추 부재의 외주면과 상기 중공부의 내주면 사이에 끼워 배치된 환상의 탄성 부재인 것을 특징으로 하는 제진 기구.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 복수의 추 부재의 상기 축심으로부터 이간되는 측으로의 변위량을 규제하는 규제 부재가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 제진 기구.

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