JP2016005857A - 防音構造及び加工機械 - Google Patents

Abstract

【課題】例えば、加工機械のような振動源をカバーを用いて覆う防音構造において、カバーが振動することによる騒音の放射を抑制する。
【解決手段】振動源を支持するベッド５の外側となる位置に設けられ、床面に支持された支柱１７と、支柱１７に支えられてベッド５上方の空間を囲む上部カバー２２と、支柱１７とベッド５との間を連結する制振材料製の連結部材２４と、を有する防音構造２を提供する。また、上記の防音構造２を有し、ベッド５上でワークを加工する加工機械１も提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、防音構造及び加工機械に関する。

金属等の材料に機械加工を施すための加工機械（工作機械）においては、機械の振動に起因する騒音が外部に漏れることを防止する防音装置を設けることが一般的である。騒音の伝搬を防止する防音装置としては、特許文献１に記載されているような機械の略全体をカバーで覆うことによって機械の振動源（騒音発生部）を囲う構造が知られている。

特開２０００−１９０１６０号公報

近年、歯車を加工するカッター（以下、ホブカッター）を回転させながら歯切り加工を行う歯車加工機械（ホブ盤）においては、加工時間の短縮のため、ホブカッターの周速が上昇傾向にある。ホブカッターの周速上昇に伴い、発生する騒音レベルが上昇すると、オペレータの騒音暴露基準値を超える騒音が発生する可能性がある。

ホブ盤の防音構造としては、例えばボルト等の締結部材を用いてベッドに固定された一対の板状の中空支柱と、一対の中空支柱に取り付けられた一対の板状のカバーとで、振動源を囲う構造が知られている。一対の中空支柱は、ホブ盤のベッドの上面にボルトのような締結部材によって固定されている。

このような構造とすることによって、ホブ盤内部の音漏れを抑制できると考えられていたが、発明者らは、この構造では、歯車加工中の加工振動に伴いカバーが振動することによって騒音が放射されていることを見出した。即ち、カバーによって振動源を囲ってもカバーの振動による騒音の放射が発生するため、防音の効果が発揮されないことがわかった。

この発明は、カバーを用いて振動源を覆う防音構造において、カバーが振動することによる騒音の放射を抑制することができる防音構造及び加工機械を提供することを目的とする。

本発明の第一の態様によれば、防音構造は、振動源を支持するベッドの外側となる位置に設けられ、床面に支持された支柱と、前記支柱に支えられて前記ベッド上方の空間を囲む上部カバーと前記支柱と前記ベッドとの間を連結する制振材料製の連結部材と、を有することを特徴とする。

このような構成によれば、上部カバーとベッドとが制振材料製の連結部材を介して接続されるため、振動源から上部カバーへの振動の伝搬が抑制される。これにより、上部カバーが振動することによる騒音の放射を抑制することができる。

本発明の第二の態様によれば、加工機械は、前記ベッド上でワークを加工する機械であって、平面視で前記ベッドの外側となる位置に設けられ、床面に支持された支柱と、前記支柱に支えられて前記ベッドの上方の空間を囲む上部カバーと、前記支柱と前記ベッドとの間を連結する制振材料製の連結部材と、を有することを特徴とする。

このような構成によれば、上部カバーとベッドとが制振材料製の連結部材を介して接続されるため、加工機械の振動源から上部カバーへの振動の伝搬が抑制される。これにより、上部カバーが振動することによる騒音の放射を抑制することができる。

上記加工機械において、前記支柱に支えられて前記ベッドの周囲を囲む下部カバーを有する構成としてもよい。
このような構成によれば、ベッド表面からの放射音を抑制して、加工機械の騒音の放射をより低減することができる。

上記加工機械において、前記支柱は、前記ベッドの上方に延在する支柱上部と、前記ベッドの側面と平行に配置される支柱下部と、平面視で離間する前記支柱上部と前記支柱下部とを接続する支柱曲り部と、を有し、前記連結部材は、前記支柱曲り部と前記ベッドとの間に配置されている構成としてもよい。
このような構成によれば、連結部材と床面によって、バランス良く支柱を支持することができる。

本発明によれば、上部カバーとベッドとが制振材料製の連結部材を介して接続されるため、振動源から上部カバーへの振動の伝搬が抑制される。これにより、上部カバーが振動することによる騒音の放射を抑制することができる。

本発明の第一実施形態の加工機械の斜視図である。 本発明の第一実施形態の加工機械本体の斜視図である。 本発明の第一実施形態の防音構造の断面図であって、中空支柱とベッドとの間に介在するボルト付防振ゴムを説明する図である。 本発明の第一実施形態の防音構造の断面図であって、中空支柱とカバーとの間に介在する制振材を説明する図である。 本発明の第二実施形態の加工機械の斜視図である。

（第一実施形態）
以下、本発明の第一実施形態の防音構造２及びこの防音構造２を備えた加工機械１について図面を参照して詳細に説明する。図１に示すように、本実施形態の加工機械１は、加工機械本体３と、加工機械本体３にて発生する騒音を抑制するための防音構造２と、を有している。

図２に示すように、本実施形態の加工機械本体３は、歯車加工機械（ホブ盤）であり、直方体形状の支持台であるベッド５と、ベッド５上に支持されたコラム６と、コラム６の前面に支持されているサドル７と、サドル７に支持されているホブヘッド８と、ホブヘッド８に取り付けられているホブカッター９と、コラム６に対向して配置されているカウンタコラム１３と、を有している。
即ち、ベッド５は、被加工対象であるワークＷを加工する際に振動源となるコラム６などの構成要素（以下、単に振動源と呼ぶ）を下方から支持している。

コラム６は、ベッド５に水平方向のＸ軸方向に移動可能に支持されている。サドル７はコラム６の側面に鉛直方向のＺ軸方向に昇降可能に支持されている。ホブヘッド８は、水平なＡ軸周りに旋回可能で、かつ、水平なＹ軸方向に移動可能に支持されている。ホブカッター９は、ホブヘッド８に着脱可能に取り付けられており、ホブカッター９は、ホブヘッド８に取り付けられることにより、水平なＢ軸周りに回転可能となっている。

ベッド５上におけるコラム６の正面には、回転テーブル１０が鉛直なＣ軸周りに回転可能に支持されている。回転テーブル１０の上面には、取付治具１１が着脱可能に取り付けられており、この取付治具１１には、製品となる歯車の素材であるワークＷが着脱可能に取り付けられている。

カウンタコラム１３は、ベッド５上における回転テーブル１０を挟んだコラム６の反対側に立設されている。カウンタコラム１３の前面には、昇降ヘッド１４がＺ軸方向に昇降可能に支持されており、この昇降ヘッド１４の先端には、サポートセンタ１５が設けられている。なお、サポートセンタ１５は、その軸心がＣ軸と一致するように配置されている。即ち、サポートセンタ１５を昇降ヘッド１４によって下降させることで、取付治具１１とサポートセンタ１５との間でワークＷが回転可能に支持されることになり、この状態で、回転テーブル１０を回転させることにより、ワークＷがＣ軸周りに回転することになる。

図１に示すように、防音構造２は、複数の中空支柱１７（支柱）と、中空支柱１７に取り付けられている複数の板状のカバー２２（上部カバー、図１には手前側のみ示す）と、上面カバー２３と、を有している。防音構造２は、ベッド５の上方の空間、即ち、コラム６（図２参照）等の構成要素が配置されている空間を水平方向の四方、及び上方から囲う構造である。

中空支柱１７は、平面視でベッド５の外側となる位置に設けられている。中空支柱１７は、カバー２２を支える支柱である。中空支柱１７の内部には、空間が形成されている。換言すれば、ベッド５の上方の空間の四方は、振動源を挟んで対向するように配置された一対の中空板状の中空支柱１７と、一対の中空支柱１７の側辺同士を接続するように対向して配置された一対のカバー２２とによって囲まれている。

図３に示すように、中空支柱１７は、ベッド５の上面より上方に位置する中空支柱上部１８（支柱上部）と、ベッド５の上面より下方に位置する中空支柱下部２０（支柱下部）と、中空支柱上部１８と中空支柱下部２０とを連結する中空支柱曲り部１９（支柱曲り部）と、を有している。中空支柱曲り部１９は、平面視で離間する中空支柱上部１８と中空支柱下部２０とを接続している。

中空支柱上部１８は、矩形状のベッド５の上面の一辺より上方に延在する中空板状の部材である。中空支柱上部１８は、内部に空間が設けられた支柱であり、下部が開口された角筒形状をなしている。
中空支柱下部２０は、ベッド５の側面と平行に配置される中空板状の部材である。中空支柱下部２０は、中空支柱上部１８と同様に、内部に空間が設けられた角筒形状をなしている。中空支柱下部２０の下端は、床面Ｆに支持されている。即ち、中空支柱１７は、床面Ｆで自重を支えている。

中空支柱曲り部１９は、中空支柱上部１８と中空支柱下部２０とを接続する部位であり、内部に空間を有している。
中空支柱上部１８、中空支柱曲り部１９、及び中空支柱下部２０の内部空間は、連続して形成されている。中空支柱１７の内部に空間が形成されていることによって、中空支柱１７の内部にケーブルや信号線を這わせることができる。即ち、中空支柱１７はケーブルダクトとしての機能を有している。

中空支柱曲り部１９は、複数（本実施形態では４個）のボルト付防振部材２４（連結部材）によって支持されている。ボルト付防振部材２４は、例えば、天然ゴムなどの制振材料によって形成された円柱状の防振部材であり、防振部材と同心状に設けられたボルト等の締結部材を有している。
ボルト付防振部材２４は、上面と下面を有し、ボルト付防振部材２４の上面を中空支柱曲り部１９に固定するとともに防振部材の下面をベッド５の上面に固定することによって、中空支柱１７を支持している。換言すれば、中空支柱１７は、制振材料であるボルト付防振部材２４を介してベッド５の上面に支持されている。

ボルト付防振部材２４を構成する制振材料は、ボルト付防振部材２４を介して接続されるベッド５と中空支柱１７との間で、振動・衝撃の伝達を小さくする材料である。制振材料としては、ボルト付防振部材２４を介して互いに接続される二つの部材のうち一方の部材の振動の他方の部材への伝達を小さくすることができれば、天然ゴムに限ることはなく、例えば、ゲル材や、エラストマー等の樹脂材を用いることもできる。

カバー２２は、例えば、ステンレス（ＳＵＳ）によって形成された板状の部材であり、複数のボルトによって、中空支柱上部１８に固定されている。
図４に示すように、カバー２２の内部表面と中空支柱１７との間には、制振材２５が介在している。制振材２５は、例えば、天然ゴム等の制振材料によって形成されたシート状の部材（制振シート）であり、表面には薄い金属材料が貼り付けられている。即ち、制振材２５には金属コーティングが施されている。これにより、制振材２５に切削屑（切粉）等が突き刺さることを防止している。制振材２５を構成する制振材料としては、ボルト付防振部材２４と同様に、ゲル材や、エラストマー等の樹脂材の採用も可能である。

以上まとめると、カバー２２は、制振材２５及び中空支柱１７を介して床面Ｆに固定されている。
上面カバー２３は、一対の中空支柱１７及び一対のカバー２２によって形成される矩形の開口を覆う板状のカバー２２であり、例えば、ステンレスによって形成されている。

加工機械１を用いてワークＷに歯車加工を行う場合には、先ず、ワークＷを取付治具１１に装着した後、サポートセンタ１５を下降させて、取付治具１１とサポートセンタ１５との間でワークＷを回転可能に支持する。次いで、コラム６、サドル７、ホブヘッド８を駆動させることにより、ホブカッター９を、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向に移動させると共に、ワークＷのねじれ角に応じてＡ軸周りに旋回させる。そして、ホブカッター９をＢ軸周りに回転させると共に、回転テーブル１０をＣ軸周りに回転させた後、この状態から、コラム６をＺ軸方向に移動させて、ホブカッター９をワークＷに切り込ませる。これにより、ワークＷの外周がホブカッター９の刃部により削り取られて、ワークＷに歯形が創成される。

ここで、歯車加工中は、ホブカッター９からコラム６、コラム６からベッド５に加工振動が伝搬する。さらに、ワークＷからカウンタコラム１３、カウンタコラム１３からベッド５にも加工振動が伝搬する。
この際、振動源が一対の中空支柱１７、一対のカバー２２、及び上面カバー２３によって覆われていることによって、騒音は遮断される。

上記実施形態によれば、カバー２２とベッド５とが制振材料製の連結部材であるボルト付防振部材２４を介して接続されるため、加工機械１の振動源からカバー２２への振動の伝搬が抑制される。これにより、カバー２２が振動することによる騒音の放射を抑制することができる。

また、ボルト付防振部材２４が、中空支柱曲り部１９とベッド５との間に配置されていることによって、ボルト付防振部材２４と床面Ｆによって、バランス良く中空支柱１７を支持することができる。

また、カバー２２の内部表面と中空支柱１７との間にシート状の制振材２５が介在していることによって、カバー２２からの放射音をさらに抑制することができる。また、制振材２５の表面が金属コーティングされていることによって、歯車加工中の切削屑等で制振材２５が劣化することを防止することができる。

（第二実施形態）
以下、本発明の第二実施形態の加工機械１Ｂを図面に基づいて説明する。なお、本実施形態では、上述した第一実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
加工機械１Ｂのベッド５は、厚さ約２０ｍｍ程度の鋳物で表面が形成されている。鋳物がこの程度の厚みである場合、振動が音に変換される効率（以下、音響放射効率と呼ぶ）が人間の可聴域範囲内で最もよく聞こえる周波数範囲である１ｋＨｚ近くで最も大きくなる可能性がある。即ち、小さな振動であっても、この周波数範囲であれば、大きな音となって放射される。

図５に示すように、本実施形態の防音構造２Ｂは、ベッド５の周囲を囲むベッド遮音板２７（下部カバー）を有している。ベッド遮音板２７は、ベッド５の前面及び後面に取り付けられた一対の第一ベッド遮音板２７ａと、ベッド５の側面に取り付けられた一対の第二ベッド遮音板２７ｂと、を有している。
第一ベッド遮音板２７ａは、例えばボルト１２のような締結部材によって中空支柱下部２０に取り付けられている。第二ベッド遮音板２７ｂは、中空支柱曲り部１９に沿う水平部２８と中空支柱下部２０とに沿う鉛直部２９とを有しており、中空支柱曲り部１９と中空支柱下部２０を覆うように取り付けられている。

上記実施形態によれば、ベッド５の表面からの放射音を抑制して、加工機械１Ｂの騒音の放射をより低減することができる。即ち、音響放射効率が人間の可聴域範囲内で最もよく聞こえる周波数範囲である１ｋＨｚ近くで最も大きくなった場合においても、音の放射を抑制することができる。

なお、本発明の技術範囲は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記各実施形態では、ボルト付防振部材２４は、ベッド５の上面と中空支柱曲り部１９の下面との間に配置される構成としたが、ボルト付防振部材２４は、中空支柱１７とベッド５との間に介在する構成であればこれに限ることはない。例えば、中空支柱下部２０の側面とベッド５の側面との間にボルト付防振部材２４を配置してもよい。

また、上記各実施形態では、加工機械１としてホブ盤を採用したが、振動源を有する加工機械１であればこれに限ることはない。例えば、フライス盤等の工作機械に本発明の実施形態の防音構造２を採用してもよい。
また、制振材２５はベッド遮音板２７と中空支柱１７との間に配置してもよい。

１，１Ｂ 加工機械
２，２Ｂ 防音構造
３ 加工機械本体
５ ベッド
６ コラム
７ サドル
８ ホブヘッド
９ ホブカッター
１０ 回転テーブル
１１ 取付治具
１３ カウンタコラム
１４ 昇降ヘッド
１５ サポートセンタ
１７ 中空支柱（支柱）
１８ 中空支柱上部（支柱上部）
１９ 中空支柱曲り部（支柱曲り部）
２０ 中空支柱下部（支柱下部）
２２ カバー（上部カバー）
２３ 上面カバー
２４ ボルト付防振部材（連結部材）
２５ 制振材
２７ ベッド遮音板（下部カバー）
２８ 水平部
２９ 鉛直部
Ｆ 床面
Ｗ ワーク

Claims (4)

1. 振動源を支持するベッドの外側となる位置に設けられ、床面に支持された支柱と、
   前記支柱に支えられて前記ベッド上方の空間を囲む上部カバーと、
   前記支柱と前記ベッドとの間を連結する制振材料製の連結部材と、を有する防音構造。
2. ベッド上でワークを加工する機械であって、
   平面視で前記ベッドの外側となる位置に設けられ、床面に支持された支柱と、
   前記支柱に支えられて前記ベッドの上方の空間を囲む上部カバーと、
   前記支柱と前記ベッドとの間を連結する制振材料製の連結部材と、を有する加工機械。
3. 前記支柱に支えられて前記ベッドの周囲を囲む下部カバーを有する請求項２の加工機械。
4. 前記支柱は、前記ベッドの上方に延在する支柱上部と、前記ベッドの側面と平行に配置される支柱下部と、平面視で離間する前記支柱上部と前記支柱下部とを接続する支柱曲り部と、を有し、
   前記連結部材は、前記支柱曲り部と前記ベッドとの間に配置されている請求項２又は請求項３に記載の加工機械。

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