JP5032345B2

JP5032345B2 - 振動抑制装置、及び振動抑制方法

Info

Publication number: JP5032345B2
Application number: JP2008002503A
Authority: JP
Inventors: 顕秀浜口
Original assignee: Okuma Corp
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 2008-01-09
Filing date: 2008-01-09
Publication date: 2012-09-26
Anticipated expiration: 2028-01-09
Also published as: JP2009162352A

Description

本発明は、回転軸を有する構造物を軸支してなる工作機械等の機械において、加工等の機械動作時に構造物に生じる振動を抑制するための振動抑制装置、及び振動抑制方法に関するものである。

従来、工作機械において所定の構造物に生じる振動を抑制するための構成としては、工作機械に動吸振器を別途設置するといった構成が一般的に採用されている。ここで、振動抑制の対象となる構造物に生じる振動の固有振動数は、構造物の形状や材質、大きさ等により規定されることが知られている。したがって、動吸振器に対しては、その汎用性を高めるべく、固有振動数（動吸振器の固有振動数）を調整可能とすることが求められている。そして、そのような動吸振器としては、たとえば支持箇所と錘部材との距離を調節することにより固有振動数を調整可能としたもの（特許文献１）や、負荷用錘の取付数等を変更することにより固有振動数を調整可能としたもの（特許文献２）がある。

特開２００４−２６３７６７号公報特開２００２−１８８６８０号公報

しかしながら、特許文献１や特許文献２に開示されている動吸振器は、固有振動数を調整するための特別な構成を備えたものであるため、高額なものが多く、当該動吸振器を設置することで高コスト化を招くといった問題がある。また、動吸振器を新たに設置するとなると、振動抑制効果を十分に発揮し得る位置に設置スペースを確保する必要があり、その確保が困難となりやすいといった問題もあるし、特に特許文献２の動吸振器では、設置作業が煩雑であるといった問題もある。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みなされたものであって、構造が複雑な動吸振器を用いることなく、構造物が有する固有振動数に対応しながら振動を効果的に抑制可能な振動抑制装置、及び振動抑制方法を提供しようとするものである。

上記目的を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、回転軸を有する構造物と、前記回転軸を軸支する固定支持部とを備えてなる機械において、前記回転軸の回転に伴い前記構造物に発生する振動を抑制する振動抑制装置であって、前記構造物と前記固定支持部との間における１箇所で前記回転軸を支持する移動支持部を、前記回転軸の軸方向へ移動可能に設け、前記構造物に発生する振動の固有振動数に応じて、前記移動支持部による支持位置と前記固定支持部による支持位置との距離を変更することにより、前記回転軸に発生する***振振動の固有振動数を変更設定可能としたことを特徴とする。
また、上記目的を達成するために、本発明のうち請求項２に記載の発明は、回転軸を有する構造物と、前記回転軸を軸支する固定支持部と、前記構造物と前記固定支持部との間における１箇所で前記回転軸を支持するとともに前記回転軸の軸方向へ移動可能とされた移動支持部とを備えてなる機械において、前記構造物に発生する振動を前記回転軸に発生する***振振動によって抑制する振動抑制方法であって、前記構造物に発生する振動に対して最適な前記***振振動を得ることができる前記移動支持部による前記回転軸の支持位置を決定する第１工程と、決定された前記支持位置へ前記移動支持部を位置決めする第２工程とを実行することを特徴とする。

本発明によれば、構造物と固定支持部との間に、回転軸を支持する移動支持部を設けるとともに、当該移動支持部を回転軸の軸方向へ移動可能とし、移動支持部による支持位置と固定支持部による支持位置との距離を変更することにより、回転軸に発生する***振振動の固有振動数を変更設定可能としているため、回転軸自体を動吸振器として機能させることができる。したがって、従来の如く複雑な構成を有する高価な動吸振器を設置する必要なく、同様の制振効果を奏し得ることができ、低コスト化を図ることができるし、設置作業にかかる手間等も軽減することができる。また、構造物と固定支持部との間といった比較的スペースのある位置に移動支持部を設けることで構成することができるため、設置スペースの確保に支障をきたす心配がない。

以下、本発明の一実施形態となる工作機械における振動抑制装置、及び振動抑制方法について、図面にもとづき説明する。

図１は、工作機械１、及び振動抑制装置２を示した概要図である。また、図２は、移動支持部２１の軸方向での断面説明図であり、図３は、移動支持部２１の軸方向と直交する方向での断面説明図である。
工作機械１は、回転軸３を有する構造物４と、回転軸３を軸支する固定支持部５及び補助支持部６と、構造物４に発生する振動を抑制するための振動抑制装置２とを備えてなる。振動抑制装置２は、構造物４と固定支持部５との間となる位置で回転軸３を軸支する移動支持部２１と、移動支持部２１を回転軸３の軸方向へ移動させるためのボールネジ２２、ナット２３、及びモータ２４からなる移動機構とからなる。尚、２５は、ボールネジ２２を支持するための支持部である。

移動支持部２１は、円筒状の支持玉保持器２７と、該支持玉保持器２７内に配設された３つの支持玉２８、２８・・とからなるもので、支持玉２８、２８・・の球面部にて回転軸３を３方向から挟み込んで支持するようになっている。そして、該移動支持部２１を上記移動機構により回転軸３の軸方向へ移動させることにより、移動支持部２１による支持位置と固定支持部５による支持位置との距離を変更可能としている。
尚、各支持玉２８は、その球面部を内方へ向けた姿勢で、支持玉保持器２７の内周面に凹設された凹部２９内に嵌め込み設置されている。また、３つの支持玉２８、２８・・は、支持玉保持器２７の内周面において周方向へ等間隔に設置されている。

ここで、上記移動支持部２１を有する振動抑制装置２による振動抑制について説明する。
加工等に際して回転軸３を回転させ、構造物４を回転させると、当該回転に伴って構造物４に振動が発生する。または、加工時の切削力変動によって発生する振動や、コンプレッサなど外部振動源から入力される振動に伴って構造物４に振動が発生する。そこで、本実施例では、回転軸３自体を動吸振器とし、該回転軸３に***振振動を発生させることで構造物４に発生した振動を打ち消すことになる。該***振振動の固有振動数は、移動支持部２１による支持位置、すなわち移動支持部２１による支持位置と固定支持部５による支持位置との距離に応じて変化するため、移動機構を駆動させて移動支持部２１を最適な***振振動が得られる位置に位置決めすれば、構造物４に発生した振動を打ち消すことができ、好適な加工を実施することができる。尚、移動支持部２１の最適な位置への位置決めは、たとえば特開平９−２８０３１０号公報等に記載されているような周知の方法、すなわち回転軸３に加速度センサを取り付け、その測定器を周波数解析するとともに、その解析値をもとにエンコーダにより回転位置を検出しながらモータ２４を回転させて位置決めするといった方法（すなわち、最適な***振振動を得ることができる移動支持部２１による支持位置を決定する第１工程と、決定された支持位置へ移動支持部２１を位置決めする第２工程とを同時並行的に実行する方法）で行えばよい。

以上のような構成を有する振動抑制装置２によれば、構造物４と固定支持部５との間に、回転軸３を支持する移動支持部２１を設けるとともに、当該移動支持部２１を回転軸３の軸方向へ移動可能として、移動支持部２１による支持位置と固定支持部５による支持位置との距離を変更可能としているため、回転軸３自体を動吸振器として機能させることができる。したがって、従来の如く複雑な構成を有する高価な動吸振器を設置する必要なく、同様の制振効果を奏し得ることができ、低コスト化を図ることができるし、設置作業にかかる手間等も軽減することができる。

また、構造物４と固定支持部５との間といった比較的スペースのある位置に移動支持部２１を設けることで構成することができるため、設置スペースの確保に支障をきたす心配がない。
さらに、移動支持部２１では支持玉２８、２８・・の球面部にて回転軸３を支持するように構成しているため、移動支持部２１の軸方向への移動時における回転軸３との間での摩擦抵抗を小さくすることができ、回転軸３に傷が生じたりしない。

なお、本発明の工作機械における振動抑制装置に係る構成は、上記実施形態に記載の態様に何ら限定されるものではなく、工作機械、固定支持部、及び移動支持部等に係る構成を、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で必要に応じて適宜変更可能である。

たとえば、構造物に生じる振動の固有振動数が変わる度に、上記実施形態に記載の方法にて最適な固有振動数となるよう移動支持部を位置決めするようにしてもよいが、***振振動の固有振動数は、回転軸がそもそも有する固有振動数、移動支持部による支持位置、モータの回転数及び位相等の関係式から算出することができるため、当該関係式にもとづいて移動支持部による最適な支持位置する（第１工程）とともに、当該支持位置へ位置決めするためのモータの駆動量等を算出し、図示しない制御装置等にてモータを駆動制御する（第２工程）ような構成としてもよい。

また、上記実施形態では、構造物と移動支持部との間に補助支持部を設けているが、補助支持部の設置数や設置位置については適宜変更可能であって、移動支持部と固定支持部との間に設置してもよいし、複数の補助支持部を設置することも可能である。
さらに、移動支持部を回転軸の軸方向へ移動させるための移動機構も上記実施形態に記載のものに限定されることはなく、手動により支持位置を変更するものであっても何ら問題はない。
加えて、移動支持部における回転軸の支持に係る構成についても上記実施形態に記載の構成に何ら限定されず、支持玉の代わりにころを利用して回転軸を支持するように構成することも当然可能であるし、より多くの支持玉を用いて支持するようにしてもよい。

工作機械、及び振動抑制装置を示した概要図である。移動支持部の軸方向での断面説明図である。移動支持部の軸方向と直交する方向での断面説明図である。

符号の説明

１・・工作機械、２・・振動抑制装置、３・・回転軸、４・・構造物、５・・固定支持部、６・・補助支持部、２１・・移動支持部、２７・・支持玉保持器、２８・・支持玉。

Claims

回転軸を有する構造物と、前記回転軸を軸支する固定支持部とを備えてなる機械において、前記回転軸の回転に伴い前記構造物に発生する振動を抑制する振動抑制装置であって、
前記構造物と前記固定支持部との間における１箇所で前記回転軸を支持する移動支持部を、前記回転軸の軸方向へ移動可能に設け、
前記構造物に発生する振動の固有振動数に応じて、前記移動支持部による支持位置と前記固定支持部による支持位置との距離を変更することにより、前記回転軸に発生する***振振動の固有振動数を変更設定可能としたことを特徴とする振動抑制装置。
回転軸を有する構造物と、前記回転軸を軸支する固定支持部と、前記構造物と前記固定支持部との間における１箇所で前記回転軸を支持するとともに前記回転軸の軸方向へ移動可能とされた移動支持部とを備えてなる機械において、前記構造物に発生する振動を前記回転軸に発生する***振振動によって抑制する振動抑制方法であって、
前記構造物に発生する振動に対して最適な前記***振振動を得ることができる前記移動支持部による前記回転軸の支持位置を決定する第１工程と、
決定された前記支持位置へ前記移動支持部を位置決めする第２工程と
を実行することを特徴とする振動抑制方法。