WO2018123794A1 - 振動抑制装置、工作機械及び振動抑制方法 - Google Patents

振動抑制装置、工作機械及び振動抑制方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2018123794A1
WO2018123794A1 PCT/JP2017/045890 JP2017045890W WO2018123794A1 WO 2018123794 A1 WO2018123794 A1 WO 2018123794A1 JP 2017045890 W JP2017045890 W JP 2017045890W WO 2018123794 A1 WO2018123794 A1 WO 2018123794A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
vibration
vibration suppression
saddle
attached
base plate
Prior art date
Application number
PCT/JP2017/045890
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
洋介 樋口
泰宏 今別府
知寛 都築
成弘 入野
悠 井戸
Original Assignee
Dmg森精機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dmg森精機株式会社 filed Critical Dmg森精機株式会社
Priority to US16/471,340 priority Critical patent/US11078980B2/en
Priority to EP17888876.4A priority patent/EP3560655B1/en
Publication of WO2018123794A1 publication Critical patent/WO2018123794A1/ja

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F7/00—Vibration-dampers; Shock-absorbers
    • F16F7/10—Vibration-dampers; Shock-absorbers using inertia effect
    • F16F7/104—Vibration-dampers; Shock-absorbers using inertia effect the inertia member being resiliently mounted
    • F16F7/116—Vibration-dampers; Shock-absorbers using inertia effect the inertia member being resiliently mounted on metal springs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F7/00—Vibration-dampers; Shock-absorbers
    • F16F7/10—Vibration-dampers; Shock-absorbers using inertia effect
    • F16F7/104—Vibration-dampers; Shock-absorbers using inertia effect the inertia member being resiliently mounted
    • F16F7/108—Vibration-dampers; Shock-absorbers using inertia effect the inertia member being resiliently mounted on plastics springs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q1/00—Members which are comprised in the general build-up of a form of machine, particularly relatively large fixed members
    • B23Q1/01—Frames, beds, pillars or like members; Arrangement of ways
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q11/00—Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
    • B23Q11/0032—Arrangements for preventing or isolating vibrations in parts of the machine
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q11/00—Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
    • B23Q11/0032—Arrangements for preventing or isolating vibrations in parts of the machine
    • B23Q11/0035—Arrangements for preventing or isolating vibrations in parts of the machine by adding or adjusting a mass, e.g. counterweights
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/02—Suppression of vibrations of non-rotating, e.g. reciprocating systems; Suppression of vibrations of rotating systems by use of members not moving with the rotating systems

Definitions

  • the present invention is a device for suppressing vibration of a structure, and in particular, a vibration suppressing device for suppressing chatter vibration generated when a machine tool processes a workpiece, a machine tool provided with the vibration suppressing device, and
  • the present invention relates to a vibration suppressing method using the vibration suppressing device.
  • a vibration suppressing device attached to a machine tool has been proposed.
  • a vibration suppressing device having a configuration in which a damper having a weight sandwiched between a pair of elastic members in the form of a rubber plate is fixed at substantially the center of a support shaft extending in the vibration direction.
  • chatter vibration generated in a machine tool is transmitted from a support shaft to a weight via an elastic member. At that time, since the weight is difficult to move because of its large inertia, the vibration is absorbed by the weight, and chatter vibration can be suppressed.
  • the frequency of chatter vibration generated in the machine tool may vary depending on the individual machine tool or may vary depending on the tool attached to the rotating main shaft.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and can effectively suppress vibration of a structure such as a machine tool, and can effectively reduce vibration by easy adjustment when the characteristics of generated vibration are different.
  • An object of the present invention is to provide a vibration suppression device that can be suppressed to a high level, a machine tool including the vibration suppression device, and a vibration suppression method using the vibration suppression device.
  • a vibration suppressing device for a structure includes a first position fixed to the structure and serving as a fixed end of the cantilever and a second end on the free end side.
  • a flexible member having a position of A weight attached to the flexible member at the second position;
  • An adjustment mechanism configured to change a distance between the first position and the second position;
  • a machine tool according to one embodiment of the present invention is a machine tool equipped with the vibration suppressing device described above,
  • the structure is a saddle, column, or tool rest of the machine tool.
  • the vibration suppression method includes: A method for suppressing vibration of the structure using the vibration suppressing device described above, The distance between the first position and the second position is changed so that the vibration phase of the structure and the vibration phase of the vibration suppression device are in opposite phases.
  • the vibration suppressing device that can effectively suppress the vibration of a structure such as a machine tool and can effectively suppress the vibration with easy adjustment when the characteristics of the generated vibration are different, A machine tool provided with this vibration suppression device and a vibration suppression method using this vibration suppression device can be provided.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a machine tool to which a vibration suppressing device according to one embodiment of the present invention is attached.
  • FIG. 2 is a side view taken along the line AA in FIG. 1 and is a perspective view schematically showing a saddle of a machine tool to which a vibration suppressing device according to one embodiment of the present invention is attached from the back side.
  • 1 is a perspective view schematically showing a vibration suppressing device according to a first embodiment of the present invention. It is side surface sectional drawing which shows typically the vibration suppression apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention attached to the saddle.
  • 5A and 5B are diagrams schematically showing a vibration suppressing device according to a second embodiment of the present invention, where FIG.
  • FIG. 5A is a side cross-sectional view
  • FIG. 5B is a side view showing a cross section BB of FIG. It is sectional drawing.
  • It is a graph which shows the waveform of the vibration for demonstrating the vibration suppression effect by one vibration suppression apparatus, (a) shows the waveform before adjustment, (b) shows the waveform after adjustment, (c) These are graphs comparing and comparing waveforms before and after adjustment. It is a graph which shows the waveform of the vibration for demonstrating the vibration suppression effect in the case of adjusting each of the several vibration suppression apparatus arrange
  • FIG. 1 is a perspective view schematically showing a machine tool 2 to which a vibration suppressing device 50 according to one embodiment of the present invention is attached.
  • the machine tool 2 of the present embodiment is a horizontal machining center.
  • the vibration suppressing device 2 can be attached to a vertical machining center or a lathe-type machine tool on which the workpiece side rotates, and a similar vibration suppressing effect can be obtained.
  • the vibration suppression device 50 can be attached to any other device as long as chatter vibration is generated during operation and it is necessary to suppress chatter vibration.
  • the bed 4 serving as the base of the machine tool 2 has a rectangular shape in plan view.
  • a gate-shaped column 6 is arranged and fixed in an upright state at the rear end of the bed 4 so as to form an L-shaped side surface shape together with the bed 4.
  • a processing table 8 is disposed on the bed 4 and on the front side of the column 6 so as to be movable in the Z-axis (front-rear) direction.
  • a saddle 10 is arranged on the front surface of the column 6 so as to be movable in the X axis (left and right) direction, and a spindle head 12 is arranged on the saddle 10 so as to be movable in the Y axis (up and down) direction.
  • the saddle 10 is a structure that suppresses vibration, and the vibration suppressing device 50 is attached to the saddle 10.
  • the machining table 8 includes a support base 8a and a work table 8b disposed on the support base 8a.
  • the support base 8a is supported by a pair of left and right guide rails 14 and 14 disposed on the bed 4 so as to be movable in the Z-axis direction.
  • the saddle 10 is formed in a rectangular frame shape, and is supported by a pair of upper and lower guide rails 16 and 16 disposed at the upper and lower ends of the column 6 so as to be movable in the X-axis direction.
  • the spindle head 12 is fixed to a rectangular spindle base 18 with its axis oriented in the Z-axis direction.
  • the main shaft base 18 is supported by a pair of left and right guide rails 20 and 20 disposed on the left and right vertical sides of the saddle 10 so as to be movable in the Y-axis direction.
  • the spindle head 12 is supported such that the front half is located forward of the spindle base 18 and the rear half is located rearward, and the rear half is located within the openings of the saddle 10 and the column 6. ing.
  • the spindle head 12 has a cylindrical shape, and a spindle 24 is provided and disposed in the spindle head 12.
  • the spindle 24 is rotatably supported by the spindle head 12 via a plurality of bearings.
  • a spindle motor is incorporated in the spindle head 12, and the spindle 24 is driven to rotate by the spindle motor.
  • a tool holder for supporting the rotary tool is detachably attached to the front end portion 24a of the main shaft 24. With this attachment / detachment mechanism, various tools can be exchanged and attached.
  • chatter vibration means vibration generated continuously between a tool and a workpiece.
  • the chatter vibration in this embodiment has little vibration in the vertical direction (Y direction) due to the weight of the machine tool 2 fixed to the floor surface, and the vibration is mainly generated in the horizontal direction (X and Z directions).
  • the chatter vibration generated around the tool is transmitted to the saddle 10 via the spindle head 12, the spindle base 18, and the guide rail 20.
  • FIG. 2 is a side view showing the arrow AA in FIG. 1, and schematically shows the saddle 10 of the machine tool 2 to which the vibration suppressing device 50 according to one embodiment of the present invention is attached from the back side. It is a perspective view shown.
  • FIG. 2 shows the saddle 10 in a state where the vibration suppressing device 50 is not attached.
  • the saddle 10 is composed of upper, lower, left and right frame portions 10a to 10d connected to each other, and the center surrounded by the frame portions 10a to 10d is an opening.
  • Each frame portion 10a to 10d is provided with an opening (not shown) for weight reduction in a range where the strength is sufficiently satisfied.
  • the vibration suppressing device 50 is attached inside each of the openings 22a to 22d, in which the left and right frame portions 10b and 10d are each provided with three openings 22a to 22d formed side by side. .
  • a group of vibration suppression devices in which three vibration suppression devices 50 are arranged vertically adjacent to each other are arranged in four locations, and a total of twelve vibration suppression devices 50 are attached to the saddle 10. ing.
  • a device 50 is preferably installed. From this viewpoint, it can be said that the saddle 10 is preferable as a structure part to which the vibration suppressing device 50 is attached.
  • FIG. 3 is a perspective view schematically showing the vibration suppressing device 50 according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a side cross-sectional view schematically showing the vibration suppressing device 50 according to the first embodiment of the present invention attached to the saddle 10.
  • the vibration suppressing device 50 is fixed to the saddle 10 which is a structure and has a first position F which becomes a fixed end of the cantilever and a second position S on the free end side, and a second position. And a weight 54 attached to the bending member 52 in S.
  • the bending member 52 is attached to the base plate 56 at the first position F, and the base plate 56 is fixed to the saddle 10.
  • the weight 54 is disposed in any of the internal spaces 22a to 22d provided inside the saddle 10 so as not to contact the inner wall. It is preferable to secure a sufficient clearance between the outer shape of the weight 54 and the inner walls of the internal spaces 22a to 22d so that the weight 54 does not come into contact with the inner walls of the inner spaces 22a to 22d due to bending vibration.
  • the bending member 52 in the present embodiment has a shaft shape with a circular cross section, and a male screw is cut in a region on the right side of the drawing.
  • the weight 54 has a cylindrical shape, and a hole portion in which a female screw is cut is provided along the central axis at an end portion on the left side of the drawing.
  • the male screw portion of the bending member 52 is screwed into the screw hole, and the bending member 52 and the weight 54 are fixed to each other.
  • a nut 60 a is screwed onto the male thread portion of the bending member 52, and the nut 60 a is tightened so as to press the end face on the left side of the weight 54 in the drawing. Thereby, a locking mechanism similar to the double nut is formed, and the second position S of the bending member 52 is defined.
  • the bending member 52 is also male threaded in the region on the left side of the drawing. In addition, it can also provide continuously with the external thread of the area
  • the base plate 56 has a circular plate shape, and a through hole with a female screw is provided at the center thereof.
  • the male screw portion of the bending member 52 is screwed into the screw hole, and the bending member 52 and the base plate 56 are fixed to each other.
  • a nut 60 b is screwed to the bending member 52, and the nut 60 b is tightened so as to press the left surface of the base plate 56 in the drawing. Thereby, a locking mechanism similar to the double nut is formed, and the first position F of the bending member 52 is defined. At this time, the bending member 52 is fixed in a state of protruding from both sides of the base plate 56.
  • the four through holes are equally provided in the periphery of the base plate 56. Screw holes are provided around the inner spaces 22a to 22d of the saddle 10 at positions corresponding to the through holes of the base plate 56, respectively.
  • the base plate 56 is fixed to the saddle 10 by passing the bolts 62 through the through holes of the base plate 56 and screwing into the screw holes provided on the saddle 10 side.
  • the relative position (or protrusion amount) of the bending member 52 and the base plate 56 is changed by rotating the bending member 52.
  • the distance L between the first position F and the second position S can be changed.
  • the vibration suppressing device 50 is attached to the saddle 10 so that the weight 54 is positioned inside the saddle 10
  • the nut 60b is removed from the outside of the saddle 10 and the flexible member 52 is rotated. Can be made. Therefore, the distance L can be easily changed without removing the vibration suppressing device 50 from the saddle 10.
  • the bending member 52, the weight 54, and the base plate 56 provided in the vibration suppressing device 50 are made of a metal material such as carbon steel, stainless steel, aluminum, or copper.
  • the dimensions of the weight 54 can be exemplified by an outer diameter of 30 to 100 mm and a length of 30 to 100 mm
  • the dimensions of the flexible member 52 can be exemplified by an outer diameter of 10 to 130 mm and a length of 20 to 100 mm.
  • As an outer shape of the base plate 56, 50 to 150 mm can be exemplified.
  • the present invention is not limited to this.
  • the vibration transmitted to the saddle 10 is transmitted to the bending member 52 at the first position F via the base plate 56. Since the first position F is the fixed end of the cantilever and the weight 54 is attached to the free end of the cantilever, the transmitted vibration energy causes the weight 54 to move as shown by the arrow in FIG. The attached bending member 52 is vibrated in both directions around the first position F.
  • the bending member 52 in this embodiment is a shaft having a circular cross section, the bending member 52 bends and vibrates in an arbitrary direction according to the mounting direction of the saddle 10. As described above, chatter vibration mainly occurs in the horizontal direction (X and Z axis directions), so that the flexure member 52 to which the weight 54 is attached mainly vibrates in the horizontal direction (X and Z axis directions). .
  • the axial direction of the bending member 52 to which the weight 54 is attached is the X-axis direction. Therefore, the bending member 52 to which the weight 54 is attached mainly vibrates in the Z-axis direction.
  • the vibration suppression device 50 (see FIG. 2) attached to the opening 22b or 22c, the axial direction of the bending member 52 to which the weight 54 is attached is the Z-axis direction. Therefore, the bending member 52 to which the weight 54 is attached vibrates mainly in the X-axis direction.
  • the nut 60b tightened so as to press the base plate 56 is loosened and removed from the bending member 52.
  • the bending member 52 becomes movable with respect to the base plate 56.
  • the hexagon stick spanner can be inserted in the hexagon hole provided in the drawing left end of the bending member 52, and the bending member 52 can be rotated clockwise or counterclockwise. Since the bending member 52 is screwed with the base plate 56, the distance L between the first position F and the second position S can be changed by turning the bending member 54. If the protruding amount of the deflecting member 52 from the base plate 56 to the outside increases, the distance L decreases, and if the protruding amount decreases, the distance L increases.
  • the distance L between the first position F and the second position S can be calculated by measuring the protruding amount of the bending member 54 from the base plate 56 to the outside. Therefore, in this adjustment mechanism, the distance L can be easily and accurately changed without removing the vibration suppressing device 50 from the saddle 10.
  • the phase of chatter vibration generated may vary depending on the individual machine tool body, and the phase of chatter vibration generated may vary depending on the tool to be attached. Therefore, it is necessary to change the vibration phase of the bending member 52 to which the weight 54 is attached in accordance with the change in the phase of the generated chatter vibration. In order to change the vibration phase of the bending member 52, it is necessary to change the distance L between the first position F and the second position S. Even in such a case, in the present embodiment, since the distance L can be easily changed without removing the vibration suppressing device 50 from the saddle 10, an optimal vibration suppressing effect can always be obtained.
  • FIG. 5 is a view schematically showing a vibration suppressing device 50 ′ according to the second embodiment of the present invention, in which (a) shows a side sectional view and (b) shows a sectional view of (a). It is side surface sectional drawing which shows BB.
  • the vibration suppression device 50 ′ according to the second embodiment is different from the vibration suppression device 50 according to the first embodiment mainly in the following points.
  • the bending member 52 according to the first embodiment has a shaft shape with a circular cross section
  • the bending member 52 ′ according to the second embodiment has a flat rectangular shape as shown in FIG. It differs in that it has a flat plate shape with a cross section.
  • the weight 54 has a shape corresponding to the outer shape of the bending member 52 ', and is provided with a hole that is slightly smaller than the outer dimension of the bending member 52'.
  • the bending member 52 ′ is fitted into this hole of the bending member 52 ′ with an interference fit. If necessary, the fixing can be made solid by fastening screws or spot welding.
  • the base plate 56 has a shape corresponding to the outer shape of the bending member 52 ′, and is provided with a through hole that is slightly larger than the outer dimension of the bending member 52 ′.
  • the bending member 52 ′ is inserted into the through hole portion of the base plate 56 so as to protrude from both sides of the base plate 56.
  • a clamp mechanism 70 composed of a base portion 70a and a clamp portion 70b rising in the central region of the base portion 70a is attached to the surface portion of the base plate 56 on the left side of the drawing.
  • the clamp portion 70b is formed with a through hole having a shape corresponding to the outer shape of the bending member 52 'and slightly larger than the outer dimension of the bending member 52'.
  • the bending member 52 ′ inserted into the through hole of the clamp portion 70 b is movable with respect to the base plate 56 to which the clamp mechanism 70 is attached. Thereby, the distance L between the 1st position F and the 2nd position S can be changed easily.
  • a clamp screw 72 inserted into the through screw hole is screwed into the center of the four side surfaces of the clamp portion 70b. After the optimum distance L is determined, the clamp screw 72 is tightened to bend the flexible member 52 ′. Can be fixed to the base plate 56. When the distance L needs to be readjusted, the readjustment can be easily performed by loosening the retaining screw 72.
  • the flat plate-shaped bending member 52 ′ vibrates mainly along the short side direction and does not vibrate so much along the orthogonal long side direction. However, if it is attached to the saddle 10 so that the long side direction of the bending member 52 ′ coincides with the Y-axis direction that does not vibrate so much, chatter vibrations in the X-axis and Z-axis directions as in the first embodiment. Can be effectively suppressed.
  • Other points are basically the same as those in the first embodiment, and further description is omitted.
  • FIG. 6 is a graph showing a vibration waveform for explaining the vibration suppression effect by one vibration suppression device 50, where (a) shows the waveform before adjustment, and (b) shows the waveform after adjustment.
  • C is a graph which compares and shows the waveform before adjustment and after adjustment.
  • FIG. 7 is a graph showing a vibration waveform for explaining a vibration suppression effect when adjusting each of the plurality of vibration suppression devices 50 arranged adjacent to each other.
  • the vibration suppression effect by one vibration suppression device 50 will be described with reference to the graph of FIG.
  • the horizontal axis of the graph indicates the frequency, and the vertical axis relatively indicates the vibration intensity.
  • the solid line graph indicates the vibration of the saddle 10 as a structure
  • the broken line graph indicates the vibration of the vibration suppressing device 50 (specifically, the bending member 52 to which the weight is attached). Indicates.
  • the solid line graph shows the vibration of the saddle 10 after adjustment
  • the broken line graph shows the vibration of the saddle 10 before adjustment.
  • the phase of the vibration of the saddle 10 and the phase of the vibration suppression device 50 coincide (refer to the area surrounded by a thick line), and the vibration suppression effect does not occur.
  • the vibration suppression effect is produced because the phase of the vibration of the saddle 10 and the phase of the vibration suppression device 50 are opposite to each other (see the area surrounded by the thick line).
  • the waveforms of the saddles 10 before and after the adjustment are arranged so that the difference between them becomes clear, the waveform before the adjustment having one high peak is the vibration energy of the anti-phase vibration suppressing device.
  • the single vibration suppressing device 50 has a large vibration suppressing effect.
  • the vibration suppression effect when adjusting each of a plurality (six) of vibration suppression devices 50 arranged adjacent to each other will be described.
  • the horizontal axis of the graph indicates the frequency, and the vertical axis relatively indicates the vibration intensity.
  • the solid line graph indicates the vibration of the saddle 10 after adjustment, and the broken line graph indicates the vibration of the saddle 10 before adjustment.
  • the graph of FIG. 7 is based on measurement data acquired in a state where six vibration suppression devices 50 are attached to the back side of the saddle 10.
  • the pre-adjustment waveform having one high peak is canceled by the vibration energy of a plurality of (6) vibration suppression devices having opposite phases, and the difference between adjacent peaks is reduced. It changes to such a waveform and shows that the height of the peak is reduced by about 60%. That is, the vibration suppression effect in a wider frequency band was confirmed as compared with the case of using one vibration suppression device.
  • the vibration suppressing devices 50 and 50 ′ are fixed to the structure (for example, the saddle 10) and are at the first position F and the free end side serving as the fixed end of the cantilever.
  • the first position F and the second position S are provided with the bending members 52 and 52 ′ having the second position S and the weight 54 attached to the bending members 52 and 52 ′ at the second position S.
  • An adjustment mechanism for changing the distance L between the two Therefore, when the vibration of the structure (for example, the saddle 10) can be effectively suppressed and the characteristics of the generated vibration are different, the vibration can be effectively suppressed with easy adjustment.
  • the weight 54 is provided inside the structure (for example, the saddle 10), a stable vibration suppressing effect can be obtained without fear of interference with an object outside the structure. Further, since the weight 54 is disposed in a space provided inside the structure (for example, the saddle 10) so as not to come into contact with the structure, a stable vibration suppressing effect is always obtained.
  • the bending members 52, 52 ′ have an axial shape or a flat plate shape, but are not limited to this, and include the shape of a polygonal column and the fixed end. Any other shape can be used as long as it generates a symmetrical bending vibration.
  • the shape of the weight 54 does not always need to be cylindrical, and for example, a weight having a shape such as a sphere or a polygonal column can be employed.
  • the shape of the base plate 56 does not always need to be a disk shape, and a flat plate having an arbitrary planar shape can be adopted.
  • the deflecting members 52 and 52 ' are attached to the base plate 56 at the first position F, and the base plate 56 is fixed to the structure (for example, the saddle 10), it is fixed to the structure and fixed to the cantilever.
  • the first position F can be reliably defined.
  • a through hole is formed in the base plate 56, and the bending members 52 and 52 ′ are inserted into the through holes so as to protrude from both sides of the base plate 54.
  • the relative positions of the bending members 52 and 52 ′ and the base plate 56 are By changing the position, the distance L between the first position F and the second position S can be changed.
  • the vibration phase of the deflecting members 52 and 52 ′ to which the weight 54 is attached is opposite to the vibration phase of the structure (for example, the saddle 10).
  • a plurality of vibration suppression devices 50 and 50 ′ are placed close to each other and fixed to the structure (for example, the saddle 10), and the first vibration suppression device 50 and 50 ′ is By changing the distance L between the position F and the second position S, vibration of the structure can be effectively suppressed in a wider frequency band of vibration.
  • the structure is the saddle 10 of the machine tool 2, but is not limited to this.
  • the gate-shaped column 6 that supports the saddle 10 via the guide rails 16 and 16 has sufficient rigidity, so that vibration suppression devices 50 and 50 ′ are attached to the column 6 to suppress vibration of the machine tool 2. can do.
  • chatter Z vibration is generated from a tool attached to a tool table. Therefore, vibration of the machine tool 2 can be effectively suppressed by attaching the vibration suppressing devices 50 and 50 ′ to the tool table.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Auxiliary Devices For Machine Tools (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)
  • Machine Tool Units (AREA)

Abstract

構造物１０に固定されて片持ち梁の固定端となる第１の位置Ｆ及び自由端側の第２の位置Ｓを有する撓み部材５２と、第２の位置Ｓにおいて撓み部材５２に取り付けられた錘５４とを備え、第１の位置Ｆ及び第２の位置Ｓの間の距離Ｌを変更する調整機構を有することにより、構造物の振動を効果的に抑制でき、かつ発生する振動の特性が異なる場合に、容易な調整で振動を効果的に抑制できる振動抑制装置５０、この振動抑制装置５０を備えた工作機械、及びこの振動抑制装置５０を用いた振動抑制方法を提供する。

Description

振動抑制装置、工作機械及び振動抑制方法
　本発明は、構造物の振動を抑制する装置であって、特に、工作機械が被削物を加工する
ときに生じるびびり振動を抑制する振動抑制装置、この振動抑制装置を備えた工作機械、及びこの振動抑制装置を用いた振動抑制方法に関する。
　工具または被削物を回転させて加工する工作機械において、被削物を加工する間に生じるびびり振動によって、被削物の加工精度が低下する虞がある。これに対処するため、工作機械に取り付ける振動抑制装置が提案されている。その中には、ゴムプレート状の一対の弾性部材の間に錘を挟み込んだダンパが、振動方向に伸びる支持軸の略中央に固定された構成の振動抑制装置が提案されている。
特開２００７－２７６０１５号公報
　特許文献１に記載の振動抑制装置では、工作機械に生じるびびり振動が、支持軸から弾性部材を介して錘に伝わる。そのとき、錘はその慣性が大きいため動きにくいことから、 振動が錘によって吸収され、びびり振動を抑制することができる。
　しかし、工作機械に生じるびびり振動の周波数は、個々の工作機械に応じて異なったり、回転する主軸に取り付ける工具によって異なる場合もある。個々の場合に応じて、びびり振動を適正に抑制するには、その都度、厚み寸法の異なる弾性部材、または弾性係数の異なる材質の弾性部材に交換する必要がある。
　このことを特許文献１に記載の振動抑制装置で実現するには、振動抑制装置を分解して弾性部材を交換する必要がある。よって、交換のために多くの手間と時間を要し、様々な厚み（または材質）の弾性部材を準備しておく必要もあるので、現実に実現するのは困難である。
　本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、工作機械のような構造物の振動を効果的に抑制でき、かつ発生する振動の特性が異なる場合に、容易な調整で振動を効果的に抑制できる振動抑制装置、この振動抑制装置を備えた工作機械、及びこの振動抑制装置を用いた振動抑制方法を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、本発明の１つの実施態様に係る構造物の振動抑制装置は、　構造物に固定されて片持ち梁の固定端となる第１の位置及び自由端側の第２の位置を有する撓み部材と、
　前記第２の位置において前記撓み部材に取り付けられた錘と、
を備え、
　前記第１の位置及び前記第２の位置の間の距離を変更する調整機構を有する。
　本発明の１つの実施態様に係る工作機械は、上記の振動抑制装置を取り付けた工作機械であって、
　前記構造物が、前記工作機械のサドル、コラムまたは工具台である。
　本発明の１つの実施態様に係る振動抑制方法は、
　上記の振動抑制装置を用いて前記構造物の振動を抑制する方法であって、
　前記構造物の振動の位相及び前記振動抑制装置の振動の位相が逆位相となるように、前記第１の位置及び前記第２の位置の間の距離を変更する。
　上記の実施態様によれば、工作機械のような構造物の振動を効果的に抑制でき、かつ発生する振動の特性が異なる場合に、容易な調整で振動を効果的に抑制できる振動抑制装置、この振動抑制装置を備えた工作機械、及びこの振動抑制装置を用いた振動抑制方法を提供することができる。
本発明の１つの実施形態に係る振動抑制装置が取り付けられた工作機械を模式的に示す斜視図である。 図１の矢視Ａ－Ａを示す側面図であって、本発明の１つの実施形態に係る振動抑制装置が取り付けられた工作機械のサドルを背面側から模式的に示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る振動抑制装置を模式的に示す斜視図である。 サドルに取りけられた本発明の第１の実施形態に係る振動抑制装置を模式的に示す側面断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る振動抑制装置を模式的に示す図であって、（ａ）は、側面断面図を示し、（ｂ）は、（ａ）の断面Ｂ－Ｂを示す側面断面図である。 １個の振動抑制装置による振動抑制効果を説明するための振動の波形を示すグラフであって、（ａ）は調整前の波形を示し、（ｂ）は調整後の波形を示し、（ｃ）は、調整前及び調整後の波形を比較して示すグラフである。 隣接して配置された複数の振動抑制装置のそれぞれを調整する場合の振動抑制効果を説明するための振動の波形を示すグラフである。
　以下、本発明の実施形態に係る振動抑制装置、この振動抑制装置が取り付けられた構造体、及びこの振動抑制装置を用いた振動抑制方法について、図面を参照しながら説明する。
　以下の説明においては、構造体の一例として、工作機械のサドルに振動抑制装置を取り付けた場合を説明する。また、同じ機能を有する対応する部材には、各図で同じ参照番号を付している。
（振動抑制装置が取り付けられた工作機械の説明）
　はじめに、図１を参照しながら、振動抑制装置５０が取り付けられた工作機械２の一例の概要を説明する。図１は、本発明の１つの実施形態に係る振動抑制装置５０が取り付けられた工作機械２を模式的に示す斜視図である。
　本実施形態の工作機械２は、横型マシニングセンタである。ただし、これに限られるものではなく、例えば、縦型マシニングセンタや被削物側が回転する旋盤型の工作機械に振動抑制装置２を取り付けることができ、同様な振動抑止効果を得ることができる。更に、稼働中にびびり振動が生じ、びびり振動を抑制する必要がある機器であれば、その他の任意の機器に振動抑制装置５０を取り付けることもできる。
　工作機械２の基部となるベッド４は、平面視で矩形形状を有する。ベッド４の後端部に、門形状のコラム６が、ベッド４とともにＬ字形の側面形状を形成するように、起立した状態で配置固定されている。ベッド４上であってコラム６の前側に、加工テーブル８ がＺ 軸（前後）方向に移動可能に配置されている。コラム６の前面に、サドル１０がＸ軸（左右）方向に移動可能に配置され、サドル１０に、主軸頭１２がＹ軸（上下）方向に移動可能に配置されている。
　本実施形態では、このサドル１０を振動を抑制する構造物としており、サドル１０に振動抑制装置５０が取り付けられている。
　上記の加工テーブル８は、支持ベース８ａと、支持ベース８ａ上に配置された被削物載置台８ｂとを有している。この支持ベース８ａは、ベッド４上に配置された左右一対のガイドレール１４、１４により、Ｚ軸方向に移動自在に支持されている。
　上記のサドル１０は、矩形枠状に形成されており、コラム６の上端部及び下端部に配置された上下一対のガイドレール１６、１６により、Ｘ軸方向に移動自在に支持されている。
　上記の主軸頭１２は、矩形状の主軸ベース１８に軸心をＺ軸方向に向けて固定されている。この主軸ベース１８ は、サドル１０の左、右縦辺部に配置された左右一対のガイドレール２０、２０により、Ｙ軸方向に移動自在に支持されている。
　主軸頭１２は、概ね前側半部が主軸ベース１８より前方に位置し、後側半部が後方に位置するよう支持されており、後側半部はサドル１０及びコラム６の開口内に位置している。
　主軸頭１２は、円筒状のものであり、主軸頭１２内には主軸２４が備えられ挿入配置されている。この主軸２４は、複数の軸受を介して主軸頭１２により回転自在に支持されている。また主軸頭１２内には、主軸モータが組み込まれており、主軸モータにより主軸２４が回転駆動される。この主軸２４の前端部２４ａには、回転工具を支持する工具ホルダが着脱可能に装着されている。この着脱機構により、様々な工具を交換して装着することができる。
　以上のような構成により、加工テーブル８に載せられた被削物を、回転する工具で切削加工することができ、このときの切削抵抗等により、びびり振動が生じる。びびり振動とは、工具と被削物の間で継続的に発生する振動を意味する。本実施形態におけるびびり振動は、床面に固定された工作機械２の重量により、垂直方向（Ｙ方向）への振動は少なく、振動は主に水平方向（Ｘ及びＺ方向）に生じる。工具周辺で生じたびびり振動は、主軸頭１２、主軸ベース１８、ガイドレール２０を介してサドル１０に伝わる。　
（振動抑制装置が取り付けられるサドルの説明）
　次に、図２を参照しながら、実際に振動抑制装置５０が取り付けられるサドル１０の概要を説明する。図２は、図１の矢視Ａ－Ａを示す側面図であって、本発明の１つの実施形態に係る振動抑制装置５０が取り付けられた工作機械２のサドル１０を背面側から模式的に示す斜視図である。図２では、振動抑制装置５０が取り付けられていない状態のサドル１０を示している。
　本実施形態に係るサドル１０は、互いに繋がった上下左右のフレーム部分１０ａ～ｄから構成され、フレーム部分１０ａ～ｄで囲まれた中央が開口となっている。それぞれのフレーム部分１０ａ～ｄには、強度を十分満たす範囲において、重量削減のための開口（不図視）が設けられている。特に、左右のフレーム部分１０ｂ、１０ｄに、それぞれ上下に３つ並んで形成された開口部２２ａ～２２ｄが設けられている、開口部２２ａ～２２ｄの各々の内部に、振動抑制装置５０が取り付けられる。本実施形態では、３個の振動抑制装置５０が縦に隣接して並んだ振動抑制装置群が、４箇所に分かれて配置されており、計１２個の振動抑制装置５０がサドル１０に取りつけられている。
　被削物の加工によって生じるびびり振動を効果的に抑制するには、振動発生源である工具との間に介在する部材が少なく、かつ振動抑制効果を十分発揮できる剛性を有する部材に、振動抑制装置５０を取り付けるのが好ましい。この観点から、サドル１０は、振動抑制装置５０を取り付ける構造部として好ましいといえる。
（本発明の第１の実施形態に係る振動抑制装置の説明）
　次に、図３、図４を参照しながら、サドル１０等の構造物に取りつけられる本発明の第１の実施形態に係る振動抑制装置５０の説明を行う。図３は、本発明の第１の実施形態に係る振動抑制装置５０を模式的に示す斜視図である。図４は、サドル１０に取りけられた本発明の第１の実施形態に係る振動抑制装置５０を模式的に示す側面断面図である。
　振動抑制装置５０は、構造物であるサドル１０に固定されて片持ち梁の固定端となる第１の位置Ｆ及び自由端側の第２の位置Ｓを有する撓み部材５２と、第２の位置Ｓにおいて撓み部材５２に取り付けられた錘５４とを備える。撓み部材５２は、第１の位置Ｆでベースプレート５６に取り付けられ、ベースプレート５６がサドル１０に固定されている。錘５４は、サドル１０の内側に設けられた内部空間２２ａ～ｄの何れかの中に、その内壁と接触しないように配置されている。撓み振動により、錘５４が内部空間２２ａ～２２ｄの内壁と接触することがないように、錘５４の外形及び内部空間２２ａ～２２ｄの内壁の間に、十分なクリアランスを確保することが好ましい。
　本実施形態における撓み部材５２は、円形断面を有する軸状であり、図面右側の領域に雄ネジが切られている。錘５４は、円筒状の形状を有し、図面左側の端部には、雌ネジが切られた穴部が中心軸に沿って設けられている。撓み部材５２の雄ネジ部はこのネジ穴に螺合され、撓み部材５２及び錘５４が互いに固定される。更に、撓み部材５２の雄ネジ部にナット６０ａが螺合され、ナット６０ａが錘５４の図面左側の端面を押圧するように締め込まれている。これにより、ダブルナットと同様な緩み止め機構が形成され、撓み部材５２の第２の位置Ｓが画定される。
　撓み部材５２は、図面左側の領域にも雄ネジが切られている。なお、上記の図面右側の領域の雄ネジと連続して設けることもできる。ベースプレート５６は、円平板の形状を有し、その中心に雌ネジが切られた貫通穴が設けられている。撓み部材５２の雄ネジ部はこのネジ穴に螺合され、撓み部材５２及びベースプレート５６が互いに固定される。更に、撓み部材５２にナット６０ｂが螺合され、ナット６０ｂがベースプレート５６の図面左側の面を押圧するように締め込まれている。これにより、ダブルナットと同様な緩み止め機構が形成され、撓み部材５２の第１の位置Ｆが画定される。このとき、撓み部材５２は、ベースプレート５６の両面側から突出するような状態で固定されている。
　ベースプレート５６の周辺部には４つの貫通穴が均等に設けられている。サドル１０の内部空間２２ａ～ｄの周囲には、それぞれベースプレート５６の貫通穴に対応した位置にネジ穴が設けられている。ベースプレート５６の貫通穴にボルト６２を通して、サドル１０側に設けられたネジ穴にネジ込むことにより、ベースプレート５６がサドル１０に固定される。
　撓み部材５２が、ベースプレート５６の中心に設けられた貫通ネジ穴に螺合されているので、撓み部材５２を回転させることにより、撓み部材５２及びベースプレート５６の相対的な位置（または突き出し量）を変更でき、これにより、第１の位置Ｆ及び第２の位置Ｓの間の距離Ｌを変更することができる。このとき、錘５４がサドル１０の内側に位置するように、振動抑制装置５０がサドル１０に取り付けられた状態であっても、サドル１０の外側から、ナット６０ｂを外して、撓み部材５２を回転させることができる。よって、振動抑制装置５０をサドル１０から取り外すことなく、容易に距離Ｌを変更できる。
　振動抑制装置５０に備えられた撓み部材５２、錘５４及びベースプレート５６は、炭素鋼、ステンレス鋼、アルミニウム、銅等の金属材料から形成されている。錘５４の寸法として、外径が３０～１００ｍｍ、長さが３０～１００ｍｍを例示することができ、撓み部材５２の寸法として、外径が１０～１３０ｍｍ、長さが２０～１００ｍｍを例示することができ、ベースプレート５６の外形として、５０～１５０ｍｍを例示できる。ただし、これに限られるものではなない。
＜錘が取りつけられた撓み部材の振動の説明＞
　サドル１０に伝わった振動は、ベースプレート５６を介して第１の位置Ｆで撓み部材５２に伝達される。第１の位置Ｆが片持ち梁の固定端となり、片持ち梁の自由端には錘５４が取りつけられているので、伝達された振動エネルギにより、図４の矢印に示すように、錘５４が取りつけられた撓み部材５２は、第１の位置Ｆを中心に両方向に撓む振動が起きる。
　本実施形態における撓み部材５２は円形断面を有する軸状なので、サドル１０の取りつけ方向に応じて、任意の方向に撓んで振動する。なお、上記のように、びびり振動は主に水平方向（Ｘ及びＺ軸方向）に起きるので、錘５４が取りつけられた撓み部材５２も、主に水平方向（Ｘ及びＺ軸方向）に振動する。
　例えば、開口部２２ａまたは２２ｄに取りつけられた振動抑制装置５０（図２参照）においては、錘５４が取りつけられた撓み部材５２の軸方向はＸ軸方向となる。よって、錘５４が取りつけられた撓み部材５２は、主にＺ軸方向に振動する。一方、開口部２２ｂまたは２２ｃに取りつけられた振動抑制装置５０（図２参照）においては、錘５４が取りつけられた撓み部材５２の軸方向はＺ軸方向となる。よって、錘５４が取りつけられた撓み部材５２は、主にＸ軸方向に振動する。
＜距離Ｌを変更する方法の説明＞
　距離Ｌを変更する方法について更に詳細に述べれば、下記のようになる。
　錘５４が、サドル１０の内部空間２２ａ～２２ｄの中に位置する状態で、ボルト６２により、ベースプレート５６がサドル１０に固定されているので、調整者が容易にアクセスできるのは、ベースプレート５６の外面（図面左側の面）、撓み部材５２のベースプレート５６から外側へ突き出た部分、及びナット６０ｂである。
　まず、ベースプレート５６を押圧するように締め込まれているナット６０ｂを緩めて、撓み部材５２から取り外す。これにより、撓み部材５２は、ベースプレート５６に対して移動可能な状態なる。そして、撓み部材５２の図面左端に設けられた六角穴に六角棒スパナを挿入して、撓み部材５２を時計方向または反時計方向に回すことができる。撓み部材５２はベースプレート５６と螺合しているので、撓み部材５４を回すことにより、第１の位置Ｆ及び第２の位置Ｓの間の距離Ｌを変更することができる。撓み部材５２のベースプレート５６から外側への突き出し量が増加すれば距離Ｌが減少し、突き出し量が減少すれば距離Ｌが増加することになる。
　撓み部材５４のベースプレート５６から外側への突き出し量を計測すれば、第１の位置Ｆ及び第２の位置Ｓの間の距離Ｌを算出できる。よって、この調整機構では、振動抑制装置５０をサドル１０から取り外しすることなく、容易に正確に距離Ｌを変更することができる。
＜振動の位相の調整方法の説明＞
　図６を用いて後述するように、錘５４が取りつけられた撓み部材５２の振動の位相と、サドル１０の振動の位相とが逆位相、または逆位相に近い状態となると、互いに振動エネルギを相殺することになり、サドル１０のびびり振動を効果的に抑制することができる。　
　また、工作機械の個々の機体によって、発生するびびり振動の位相が異なる場合もあり
、取り付ける工具によって、発生するびびり振動の位相が異なる場合もある。よって、発生するびびり振動の位相の変化に応じて、錘５４が取りつけられた撓み部材５２の振動の位相を変更する必要がある。撓み部材５２の振動の位相を変更するには、第１の位置Ｆ及び第２の位置Ｓの間の距離Ｌを変更する必要がある。そのような場合であても、本実施形態では、振動抑制装置５０をサドル１０から取り外しすることなく、容易に距離Ｌを変更することができるので、常に最適な振動抑制効果を得ることができる。
（本発明の第２の実施形態に係る振動抑制装置の説明）
　次に、図５を参照しながら、本発明の第２の実施形態に係る振動抑制装置５０’の説明を行う。図５は、本発明の第２の実施形態に係る振動抑制装置５０’を模式的に示す図であって、（ａ）は、側面断面図を示し、（ｂ）は、（ａ）の断面Ｂ－Ｂを示す側面断面図である。
　第２の実施形態に係る振動抑制装置５０’は、主に下記の点で、第１の実施形態に係る振動抑制装置５０と異なる。
　第１の実施形態に係る撓み部材５２が円形断面を有する軸状であったのに対して、第２の実施形態に係る撓み部材５２’は、図５（ｂ）に示すような扁平な矩形断面を有する平板状になっている点で異なる。これに伴い、錘５４には、撓み部材５２’の外形に対応した形状を有し、撓み部材５２’の外形寸法より僅かに小さい穴部が設けられている。撓み部材５２’は、撓み部材５２’のこの穴部にしまり嵌めで嵌合されている。必要に応じて、留めネジやスポット溶接で固定を堅固にすることもできる。
　ベースプレート５６には、撓み部材５２’の外形に対応した形状を有し、撓み部材５２’の外形寸法より僅かに大きい貫通穴部が設けられている。撓み部材５２’は、ベースプレート５６のこの貫通穴部に、ベースプレート５６の両面側から突出するように挿入されている。
　ベースプレート５６の図面左側の面部に、基部７０ａ及び基部７０ａの中央領域で立ち上がったクランプ部７０ｂから構成されるクランプ機構７０が取りつけられている。クランプ部７０ｂには、撓み部材５２’の外形に対応した形状を有し、撓み部材５２’の外形寸法より僅かに大きい貫通穴が形成されている。これにより、クランプ部７０ｂの貫通穴に挿入され撓み部材５２’は、クランプ機構７０が取りつけられたベースプレート５６に対して移動可能になっている。これにより、第１の位置Ｆ及び第２の位置Ｓの間の距離Ｌを容易に変更することができる。
　クランプ部７０ｂの４側面の中央には、貫通ネジ穴に挿入された留めネジ７２がネジ込まれており、最適な距離Ｌが定まった後には、留めネジ７２を締め込んで、撓み部材５２’をベースプレート５６に固定することができる。また、距離Ｌの再調整が必要な場合には、留めネジ７２を緩めることにより、容易に再調整を行うことができる。
　図５の矢印に示すように、平板状の撓み部材５２’は、主に短辺方向に沿って振動し、直交する長辺方向に沿ってはあまり振動しない。しかし、撓み部材５２’の長辺方向が、あまり振動しないＹ軸方向と一致するようにして、サドル１０に取りつければ、第１の実施形態と同様に、Ｘ軸及びＺ軸方向のびびり振動を効果的に抑制することができる。
　その他の点については、基本的に第１の実施形態と同様であり、更なる説明は省略する。
（振動抑制装置による振動抑制効果の実証例の説明）
　次に、図６及び図７を参照しながら、上記の第１の実施形態に係る振動抑制装置５０による振動抑制効果の実証例の説明を行う。図６は、１つの振動抑制装置５０による振動抑制効果を説明するための振動の波形を示すグラフであって、（ａ）は調整前の波形を示し、（ｂ）は調整後の波形を示し、（ｃ）は、調整前及び調整後の波形を比較して示すグラフである。図７は、隣接して配置された複数の振動抑制装置５０のそれぞれを調整する場合の振動抑制効果を説明するための振動の波形を示すグラフである。
　はじめに、図６のグラフを参照しながら、１つの振動抑制装置５０による振動抑制効果を説明する。グラフの横軸は周波数を示し、縦軸は振動の強度を相対的に示す。
　また、（ａ）及び（ｂ）では、実線のグラフが構造物であるサドル１０の振動を示し、破線のグラフが振動抑制装置５０（詳細には、錘が取り付けられた撓み部材５２）の振動を示す。一方、（ｃ）では、実線のグラフが調整後のサドル１０の振動を示し、破線のグラフが調整前のサドル１０の振動を示す。
　（ａ）に示す調整前では、サドル１０の振動の位相と、振動抑制装置５０の位相とが一致しており（太線で囲んだ領域参照）、振動抑制効果が生じない。一方、（ｂ）に示す調整後では、サドル１０の振動の位相と、振動抑制装置５０に位相とが逆位相になっている（太線で囲んだ領域参照）ので、振動抑制効果が生じなる。この調整前及び調整後のサドル１０の波形の差が明確になるように比較して並べた（ｃ）では、１つの高いピークを有する調整前の波形が、逆位相の振動抑制装置の振動エネルギにより相殺され、２つのピークの波形に変わり、ピークの高さが５０％程度低くなったことを示している。
　これにより、１つの振動抑制装置５０により、大きな振動抑制効果があることが確認された。
　次に、図７のグラフを参照しながら、隣接して配置された複数（６個）の振動抑制装置５０のそれぞれを調整する場合の振動抑制効果を説明する。グラフの横軸は周波数を示し、縦軸は振動の強度を相対的に示す。また、実線のグラフが調整後のサドル１０の振動を示し、破線のグラフが調整前のサドル１０の振動を示す。図７のグラフは、サドル１０の背面側に６個の振動抑制装置５０を取り付けた状態で取得した計測データに基づく。
　図７から明らかなように、１つの高いピークを有する調整前の波形が、逆位相の複数（６個）の振動抑制装置の振動エネルギにより相殺され、隣接するピークの差が小さくなった台形のような波形に変わり、ピークの高さが６０％程度低くなったことを示している。つまり、1個の振動抑制装置を用いた場合に比べて、より広い周波数帯域における振動抑制効果が確認された。
　以上のように、本発明の実施形態に係る振動抑制装置５０、５０’は、構造物（例えば、サドル１０）に固定されて片持ち梁の固定端となる第１の位置Ｆ及び自由端側の第２の位置Ｓを有する撓み部材５２、５２’と、第２の位置Ｓにおいて撓み部材５２、５２’に取り付けられた錘５４と、を備え、第１の位置Ｆ及び第２の位置Ｓの間の距離Ｌを変更する調整機構を有する。よって、構造物（例えば、サドル１０）の振動を効果的に抑制でき、かつ発生する振動の特性が異なる場合に、容易な調整で振動を効果的に抑制できる。
　更に、錘５４が構造物（例えば、サドル１０）の内側に設けられているので、構造物の外側の物体との干渉の虞なく、安定した振動抑制効果が得られる。更に、錘５４が、構造物（例えば、サドル１０）の内側に設けられた空間内に構造物と接触しないように配置されているので、常に安定した振動抑制効果が得られる。
　上記の実施形態では、撓み部材５２、５２’が、軸状の形状または平板状の形状を有しているが、これに限られるものではなく、多角柱の形状を含め、固定端を中心に対称な撓み振動が生じる形状であれば、その他の任意の形状を有することができる。
　また、錘５４の形状については、常に円筒形である必要は無く、例えば、球、多角柱のような形状を有する錘を採用することもできる。ベースプレート５６の形状も、常に円板状である必要ななく、任意の平面形状を有する平板を採用することができる。
　撓み部材５２、５２’が第１の位置Ｆでベースプレート５６に取り付けられ、ベースプレート５６が構造物（例えば、サドル１０）に固定されているので、構造物に固定されて片持ち梁の固定端となる第１の位置Ｆを確実に画定することができる。
　更に、ベースプレート５６に貫通穴があけられ、撓み部材５２、５２’が、ベースプレート５４の両面側から突出するように貫通穴に挿入されており、撓み部材５２、５２’及びベースプレート５６の相対的な位置を変更することにより、第１の位置Ｆ及び第２の位置Ｓの間の距離Ｌを変更することができる。
　これにより、シンプルな構造で、容易に距離を変更可能な調整機構を実現できる。また、構造物（例えば、サドル１０）の内部に錘５４が位置するように、振動抑制装置５０、５０’が 構造物に取り付けられた状態でも、撓み部材５２、５２’が構造物の外側に出ているので、振動抑制装置５０を構造物から取り外すことなく、容易に距離Ｌを変更できる。
　また、図６のグラフから明らかなように、錘５４が取りつけられた撓み部材５２、５２’の振動の位相が、構造物（例えば、サドル１０）の振動の位相と逆位相になるように、第１の位置Ｆ及び第２の位置Ｓの間の距離Ｌを変更することにより、効果的に構造物の振動抑制を実現できる。
　更に、図７のグラフから明らかなように、振動抑制装置５０、５０’を複数近接させて構造物（例えば、サドル１０）に固定し、各々の振動抑制装置５０、５０’ごとに第１の位置Ｆ及び第２の位置Ｓの間の距離Ｌを変更することにより、振動のより広い周波数帯域において、効果的に構造物の振動抑制を実現できる。
　上記の実施形態では、構造物が工作機械２のサドル１０であるが、これに限られるものではない。例えば、ガイドレール１６、１６を介して、サドル１０を支持する門形状のコラム６も十分な剛性を有するので、コラム６に振動抑制装置５０、５０’を取りつけて、工作機械２の振動を抑制することができる。
　また、被削物を回転させる旋盤型の工作機械の場合には、工具台に取りつけられた工具からびびりＺ振動が発生する。よって、工具台に振動抑制装置５０、５０’を取りつけることにより、工作機械２の振動を効果的に抑制することができる。
　本発明の実施の形態、実施の態様を説明したが、開示内容は構成の細部において変化してもよく、実施の形態、実施の態様における要素の組合せや順序の変化等は請求された本発明の範囲および思想を逸脱することなく実現し得るものである。
２　　　工作機械
４　　　ベッド　
６　　　コラム
８　　　加工テーブル
８ａ　　支持ベース
８ｂ　　被削物載置台
１０　　サドル
１０ａ～ｄ　フレーム部
１２　　主軸頭
１４　　ガイドレール　　
１６　　ガイドレール
１８　　主軸ベース
２０　　ガイドレール
２２ａ～ｄ　開口部
２４　　主軸
２４ａ　主軸前端部
５０、５０’振動抑制装置
５２　　撓み部材
５４　　錘
５６　　ベースプレート
６０ａ、６０ｂ　ナット
６２　　ボルト
７０　　クランプ機構
７０ａ　基部
７０ｂ　クランプ部
７２　　ボルト　　

Claims (8)

  1. 　構造物に固定されて片持ち梁の固定端となる第１の位置及び自由端側の第２の位置を有する撓み部材と、
    　前記第２の位置において前記撓み部材に取り付けられた錘と、
    を備え、
    　前記第１の位置及び前記第２の位置の間の距離を変更する調整機構を有することを特徴とする構造物の振動抑制装置。
  2. 　前記錘が、前記構造物の内側に設けられた空間内に前記構造物と接触しないように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の振動抑制装置。
  3. 　前記撓み部材が、軸状の形状を有することを特徴とする請求項１または２に記載の振動抑制装置。
  4. 　前記撓み部材が前記第１の位置でベースプレートに取り付けられ、前記ベースプレートが前記構造物に固定されていることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の振動抑制装置。
  5. 　前記ベースプレートに貫通穴があけられ、
    　前記撓み部材が、前記ベースプレートの両面側から突出するように前記貫通穴に挿入されており、前記撓み部材及び前記ベースプレートの相対的な位置を変更することにより、前記第１の位置及び前記第２の位置の間の距離を変更することを特徴とする請求項４に記
    載の振動抑制装置。
  6. 　請求項１から５の何れか１項に記載の振動抑制装置を取り付けた工作機械であって、
    　前記構造物が、前記工作機械のサドル、コラムまたは工具台であることを特徴とする工作機械。
  7. 　請求項１から５の何れか１項に記載の振動抑制装置を用いて前記構造物の振動を抑制する方法であって、
    　前記錘が取りつけられた前記撓み部材の振動の位相が、前記構造物の振動の位相と逆位相になるように、前記第１の位置及び前記第２の位置の間の距離を変更することを特徴とする振動抑制方法。
  8. 　前記振動抑制装置を複数近接させて前記構造物に固定し、各々の前記振動抑制装置ごとに前記第１の位置及び前記第２の位置の間の距離を変更することを特徴とする請求項７に記載の振動抑制方法。
PCT/JP2017/045890 2016-12-26 2017-12-21 振動抑制装置、工作機械及び振動抑制方法 WO2018123794A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/471,340 US11078980B2 (en) 2016-12-26 2017-12-21 Vibration suppression device, machine tool, and vibration suppression method
EP17888876.4A EP3560655B1 (en) 2016-12-26 2017-12-21 Vibration suppression device, machine tool, and vibration suppression method

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016-251401 2016-12-26
JP2016251401A JP6457995B2 (ja) 2016-12-26 2016-12-26 振動抑制装置、工作機械及び振動抑制方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018123794A1 true WO2018123794A1 (ja) 2018-07-05

Family

ID=62710562

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2017/045890 WO2018123794A1 (ja) 2016-12-26 2017-12-21 振動抑制装置、工作機械及び振動抑制方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11078980B2 (ja)
EP (1) EP3560655B1 (ja)
JP (1) JP6457995B2 (ja)
TW (1) TWI741114B (ja)
WO (1) WO2018123794A1 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7347781B2 (ja) 2018-07-10 2023-09-20 安田工業株式会社 工作機械の制振装置
CN113084587B (zh) * 2021-04-22 2022-09-02 济南创客家科技发展有限公司 数控超能装饰画制作机
BR102021013714A2 (pt) * 2021-07-12 2023-01-17 Universidade Federal Do Parana Neutralizador viscoelástico sintonizável com massa oscilante sobre eixo para controle de vibrações em dutos em geral
CN114619290B (zh) * 2022-04-11 2023-06-27 哈尔滨理工大学 一种龙门机床附件摆头头库的减震装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS50129976U (ja) * 1974-04-08 1975-10-24
JPS60188244U (ja) * 1984-05-23 1985-12-13 日立造船株式会社 動的吸振器
JPH03123648U (ja) * 1990-03-29 1991-12-16
JP2005048791A (ja) * 2003-07-29 2005-02-24 Toshiba Corp 振動抑制装置
JP2007276015A (ja) 2006-04-04 2007-10-25 Mori Seiki Co Ltd 工作機械のびびり振動抑制装置
JP2008018510A (ja) * 2006-07-14 2008-01-31 Hitachi Plant Technologies Ltd 自励振動抑制用動吸振器
EP3017911A1 (en) * 2014-11-05 2016-05-11 Ideko, S. Coop Dynamically stable machine tool

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2271935A (en) * 1937-12-04 1942-02-03 Gen Cable Corp Vibration damper
US3314503A (en) * 1965-08-31 1967-04-18 Vernon H Neubert Vibration damper
US3668939A (en) * 1969-11-13 1972-06-13 Rex Chainbelt Inc Plane omnidirectional absorber
JPS50129976A (ja) * 1974-04-02 1975-10-14
US4736701A (en) * 1985-06-04 1988-04-12 Nippon Kokan Kabushiki Kaisha Dynamic vibration absorber
US4852848A (en) * 1987-05-01 1989-08-01 Kucera Richard J Pipe vibration reducer
US7284527B2 (en) * 2003-04-08 2007-10-23 Freudenberg-Nok General Partnership Tuned vibration absorber
US20060169557A1 (en) * 2005-02-01 2006-08-03 Material Sciences Corporation Constrained layer viscoelastic laminate tuned mass damper and method of use
EP1844249B1 (en) * 2005-02-02 2017-06-07 A2 Vibcon AB A device for reducing vibrations and sounds
US20060225980A1 (en) * 2005-04-11 2006-10-12 Simonian Stepan S Tunable adjustable multi-element hybrid particle damper
DE102005027468B3 (de) * 2005-06-14 2006-07-20 SGF Süddeutsche Gelenkscheibenfabrik GmbH & Co KG Schwingungstilger, insbesondere zum Anbringen an einem Kraftfahrzeugsitz
JP3123648U (ja) 2006-02-23 2006-07-27 剛 松村 ホットナイフハンドル
JP4793257B2 (ja) * 2006-12-26 2011-10-12 トヨタ自動車株式会社 振動抑制構造
US9500247B2 (en) * 2010-11-01 2016-11-22 University Of Houston Pounding tune mass damper with viscoelastic material
US20130259684A1 (en) * 2012-03-28 2013-10-03 General Electric Company Systems and methods for attenuating noise in a wind turbine
TWM442899U (en) 2012-08-15 2012-12-11 Vertex Machinery Works Co Ltd Anti-shock foot-stand structure with horizontal adjustment
BR102013026542A2 (pt) * 2013-10-15 2015-11-24 Whirlpool Sa dispositivo neutralizador sintonizado de vibrações
CN103567809B (zh) 2013-10-16 2016-06-08 杨孝晟 动平衡结构
JP5800924B2 (ja) 2014-01-20 2015-10-28 ファナック株式会社 回転工具の回転振れ及び動バランス調整機構
CN106051015B (zh) * 2016-07-27 2017-05-17 武汉理工大学 一种频率可调的宽频动力吸振器及其吸振方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS50129976U (ja) * 1974-04-08 1975-10-24
JPS60188244U (ja) * 1984-05-23 1985-12-13 日立造船株式会社 動的吸振器
JPH03123648U (ja) * 1990-03-29 1991-12-16
JP2005048791A (ja) * 2003-07-29 2005-02-24 Toshiba Corp 振動抑制装置
JP2007276015A (ja) 2006-04-04 2007-10-25 Mori Seiki Co Ltd 工作機械のびびり振動抑制装置
JP2008018510A (ja) * 2006-07-14 2008-01-31 Hitachi Plant Technologies Ltd 自励振動抑制用動吸振器
EP3017911A1 (en) * 2014-11-05 2016-05-11 Ideko, S. Coop Dynamically stable machine tool

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3560655A4

Also Published As

Publication number Publication date
EP3560655B1 (en) 2024-03-13
JP6457995B2 (ja) 2019-01-23
EP3560655A1 (en) 2019-10-30
US20200088259A1 (en) 2020-03-19
EP3560655A4 (en) 2020-10-21
JP2018103298A (ja) 2018-07-05
TWI741114B (zh) 2021-10-01
US11078980B2 (en) 2021-08-03
TW201829116A (zh) 2018-08-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2018123794A1 (ja) 振動抑制装置、工作機械及び振動抑制方法
JP4901271B2 (ja) 工作機械のびびり振動抑制装置
JP4395533B2 (ja) ワークピースを機械加工するための機械加工装置
WO2010110030A1 (ja) ２軸工作機械
KR102053298B1 (ko) 가공물 센터 맞춤 지그 장치
JP5751197B2 (ja) 被加工物支持装置及び工作機械
JP2015062973A (ja) 工作機械
JP2011104642A (ja) 切断ワーク保持装置およびレーザ加工機
JP2010173026A (ja) 門型工作機械
US10371230B2 (en) Damping apparatus
JP7017305B2 (ja) ワークポジショナ
JP6671071B2 (ja) 旋削加工装置
CN111002050B (zh) 一种平导轨斜床身机床
JP5728824B2 (ja) 工具のびびり防止装置
JP2017024088A (ja) 工作機械
JP6991602B2 (ja) 両頭フライス加工機、及び部材の製造方法
JP7294202B2 (ja) 工作機械
US20230330799A1 (en) Machine tool
JP7266875B2 (ja) 工作機械
JP2010228057A (ja) 工作機械の支持装置
JP2014198342A (ja) フィラワイヤガイド支持装置
JP2012097845A (ja) ウェルドナットの取付け構造
WO2016125299A1 (ja) 着脱カバーの固定構造および工作機械
KR20130140953A (ko) 테이블 업다운 회전오차 방지 장치
JP2023055370A (ja) 工作機械

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17888876

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2017888876

Country of ref document: EP