JP6456931B2 - 回転工具の減衰システムの可動軸要素 - Google Patents

Description

本発明は、装置および工具の減衰システムの分野に関し、さらに詳細には、切削および穿孔用の装置および工具の調節可能な減衰システムの分野に関する。

モータ装置の適応接合部に工具を取り付けるには、その装置および工具の稼働中の振動を制限するように設計された中間部分を挿入する必要がある。例えば切削または穿孔用の工具など、回転して機能する工具の場合には、切削部分の材料と接触している切削工具にかかる抵抗によって、振動が発生する可能性がある。この径方向の振動が、回転軸に関する切削部分の回転運動を妨害する。中間減衰システムにより、回転中に工具が発生させる可能性がある径方向の振動を補償または相殺することができるようになる。

一般に、上記の中間減衰システムは、筐体を形成する円筒形部分で形成され、この筐体の中には、円筒形吸収体が、心出しされた状態で配置され、円筒形筐体の内壁と接触した状態で円筒形吸収体の周囲上に配置された弾性要素によって適所に保持されている。吸収体の機能は、その筐体の円筒形部分とずれた位相で振動することによって、切削によって、特に切削工具にかかる抵抗によって生じる径方向の振動を減衰させることである。この場合、減衰／円筒形吸収体アセンブリは、機械および工具の回転軸に沿って位置合わせされるように配置される。様々に異なる弾性要素によって、筐体の円筒形部分に対する吸収体の振動を減衰させることができる。このような減衰は、弾性要素の弾性硬さを修正し、弾性要素にプレストレスを加えることによって調節することができる。弾性要素／吸収体の硬さが調節されていない場合には、円筒形吸収体は、ランダムに振動し、その減衰機能を発揮しなくなる。

プレストレス機構を組み込んだ中間減衰システムの実施形態が、米国特許第６４４３６７３号公報に記載されている。このシステムでは、吸収体は、クランプ要素によって、減衰手段の円筒形筐体内で２つのエラストマの間で圧縮される。このクランプ要素は、減衰手段の円筒形筐体の一部を形成しており、減衰手段の軸に対して偏心して取り付けられたクランプエラストマのためのランプを形成している。この装置は、減衰能力を調節することができる減衰システムを得ることができるようにすると、既存の円筒形筐体の一部に一体化することができないという欠点がある。

ＤＥ１８９７２０６号には、吸収体に取り付けられたエラストマにプレストレスを加える機構を使用した減衰を制御する代替の方法が提案されている。この実施形態では、エラストマは、吸収体の端部に位置する肩部に位置決めされ、吸収体の体積は、そこに位置決めされたエラストマより小さい。ストレシング機構は、肩部に近接して取り付けられるディスクを挿入して、このディスクが肩部に向かって変位する間に、エラストマの肩部を超える部分に加圧することができるようにする必要がある。ただし、このシステムには、エラストマに接するディスクのねじり応力または剪断応力のような支障を発生させるだけでなく、一方では、エラストマを吸収体の端部に位置決めすることを強い、他方では、圧縮の効果を低下させるエラストマのピンチングのような支障を引き起こすという欠点がある。この妨げとなるピンチングは、ディスクと吸収体の端部との間でピンチングし易い、エラストマの肩部を超える部分に関係している。

本発明の目的は、特に、減衰を調節することができ、既存の筐体の一部に取り付ける、または一体化することができ、同時に、１つまたは複数のエラストマ要素によって効果的に調節および制御される最適なストレシングまたはプレストレシングを保証する減衰装置を提案することによって、上記の欠点を克服することである。

したがって、本発明の主題は、筐体内に位置決めされるように設計された直線状吸収体を含み、かつ筐体の内壁に支承されるように設計された少なくとも１つの弾性要素がその中に配置された、吸収体の周囲上に配置された少なくとも１つの環状溝を含む、減衰システムの可動軸要素であって、吸収体の周囲の少なくとも１つの溝が、
吸収体の肩部によって形成される基部と、
肩部の少なくとも一部分の上に可動要素の少なくとも１つの軸に沿って摺動可能に取り付けられた、環状リップが吸収体の周囲上に取り付けられた弾性要素に加えるプレストレスを制御することを可能にする可動要素に一体化された調節装置を形成する環状リップを支承する構造によって形成される縁部とを含み、このプレストレスが、環状リップが弾性要素に対して回転することなく生成されることを特徴とする、減衰システムの可動軸要素である。

本発明の主題は、また、機械に取り付けられ、機械加工された部分に対して回転運動可能な、旋削、中ぐり、フライス削りまたは機械加工用の工具の径方向振動を減衰させるためのシステムであり、軸方向筐体を形成する中空シリンダを含むシステムであって、本発明による可動軸要素をその筐体内に組み込んでいることを特徴とするシステムである。

以下、好ましい実施形態に関連して、本発明についてさらに詳細に説明する。この実施形態は、非限定的な例として与えるものであり、これについて添付の図面を参照して説明する。

本発明による可動軸要素を組み込んだ減衰システムの例を示す概略図である。 吸収体を含む、本発明による可動軸要素の概略的な例を示す図である。

本発明は、筐体５内に位置決めされるように設計された直線状吸収体１を含み、かつ筐体５の内壁に支承されるように設計された少なくとも１つの弾性要素３がその中に配置された、吸収体１の周囲上に配置された少なくとも１つの環状溝９を含む、減衰システムの可動軸要素であって、吸収体１の周囲の少なくとも１つの溝９が、
吸収体１の肩部８によって形成される基部と、
肩部８の少なくとも一部分の上に可動要素の少なくとも１つの軸に沿って摺動可能に取り付けられた、環状リップ２が吸収体１の周囲上に取り付けられた弾性要素３に加えるプレストレスを制御することを可能にする可動要素に一体化された調節装置を形成する環状リップ２を支承する構造によって形成される縁部とを含み、このプレストレスが、環状リップ２が弾性要素３に対して回転することなく生成されることを特徴とする、減衰システムの可動軸要素に関する。

可動軸要素が減衰システムの筐体５内に位置決めされると、可動要素の吸収体１は、減衰システムと連動する工具の径方向の振動を低減または抑制するのに十分な慣性を有する。本発明の特定の非限定的な特徴によれば、この吸収体１は、少なくとも部分的には、吸収体の全体にわたって均一または不均一な質量分布を有するタングステン合金で形成することができる。本発明の好ましい非限定的な実施形態によれば、可動要素は、減衰システムの円筒形の断面を有する筐体に挿入されるように構成された円筒形の断面を有する。

可動軸要素が筐体５内にあるときには、可動軸要素の周囲上に取り付けられてシステムの筐体５の内壁に支承された１つまたは複数の弾性要素３が、筐体５内で吸収体１を懸垂して、吸収体１を径方向に位置決めする、すなわち筐体５内で吸収体１を心出しする。吸収体１は、様々な弾性要素３とともに、振動を制限して吸収する。この場合、この振動の吸収は、可動軸要素の溝９とシステムの筐体５の内壁との間に接触した状態で、一方では軸方向に可動軸要素の溝９によって、また他方では径方向にシステムの筐体５の内壁によって位置決めされた、弾性要素３の剛性の働きである。この吸収の制御は、弾性要素３の剛性を調節することによって、したがって弾性要素３の減衰能力を調節することによって、行われる。この場合、剛性は、可動要素が休止しているときに弾性要素３に強くまたは弱くプレストレスをかけることによって調節する。

休止位置で弾性要素３に加えられるプレストレスが大きくなるほど、弾性要素３の剛性の増大が大きくなり、振動を吸収する能力は低下する。このため、減衰システムの筐体５内の可動軸要素の可動性も低下する。

非限定的な実施形態による本発明の範囲内では、弾性要素３のプレストレスの制御および調節は、可動軸要素に一体化された装置によって行われる。この装置は、特に、弾性要素３がその中に位置決めされた溝９の容積の調節を可能にする環状リップ２によって形成される。この容積の調節は、弾性要素３が圧縮によるプレストレスに耐えることができることを意味する。したがって、容積を制御および調節することにより、弾性要素３のプレストレスを制御および調節することができる。弾性要素３に対するプレストレスは、環状リップ２を弾性要素３に接した状態で支承する構造を直線状に軸方向に変位させることによって生成される。この軸方向の直線的な変位によるプレストレスにより、環状リップ２と弾性要素３の間の剪断力およびねじり力の発生を制限または抑制することが可能になる。

したがって、本発明の減衰装置は、吸収体１の周囲上の溝９内に収容された少なくとも１つの弾性要素３を含み、溝９は、
吸収体１の肩部８によって形成される基部と、
肩部８の少なくとも一部分の上に可動要素の少なくとも１つの軸に沿って摺動可能に取り付けられた、吸収体１の周囲上に取り付けられた弾性要素３に加えられるプレストレスを調節および制御する装置を形成する環状リップ２によって形成される縁部とを含む。

弾性要素３がその中に位置決めされた筐体を形成する環状溝９の基部は、可動要素の肩部８の高さに、吸収体１の周囲によって形成される。この場合、この環状溝９の縁部の１つは、可動要素の肩部８の表面上に平行移動可能に取り付けられた環状リップ２によって形成される。肩部８上で摺動することができるように、環状リップ２は、可動要素の肩部８の断面の直径と実質的に同じか、またはこれよりわずかに大きな内径を有する。なお、環状リップ２は、吸収体１の軸に沿って平行移動可能となるように可動要素の吸収体１の一方の端部を取り囲む、この一方の端部に嵌合する、またはこの一方の端部を覆う構造によって支持することもできることに留意されたい。環状リップ２を変位させることにより、環状溝９の縁部を偏位させることができ、環状溝９の容積を増大または低減させることにより、弾性要素３に加えられるプレストレスを生成または修正する。

本発明の特定の非限定的な特徴によれば、軸要素は、それぞれが弾性要素３を収容する複数の溝９を含み、これらの溝９は、吸収体１の肩部８の一部分に沿って可変幅を有するように形成され、少なくとも１つの可動縁部が、２つの隣接する溝９を分離する摺動ワッシャ４によって形成され、摺動ワッシャ４は、吸収体１の上記の一部分の肩部８の寸法に対応する内部寸法を有する。

本実施形態のこの特定の特徴により、弾性要素３をそれぞれ備える複数の隣接する環状溝９を、肩部８の上記と同じ長さ方向部分に位置決めすることが可能になる。この場合、これらの異なる溝９は、摺動ワッシャ４によって分離されるので、摺動ワッシャ４は、２つの連続した溝９が共有する壁面を形成する。隣接した溝が連なる中で、末端に位置する溝だけは、壁面の縁部の一方が、摺動ワッシャ４以外の要素によって形成される。したがって、吸収体１の一方の端部に最も近い溝９は、一方では、摺動ワッシャ４によって形成される縁部を有し、他方では、環状リップ２によって形成される縁部を有する。同様に、リップ２から最も遠い溝９は、一方では、摺動ワッシャ４によって形成される縁部を有し、他方のリップ２から最も離れた側では、ワッシャ４が弾性要素３とともに摺動する断面と可動要素の吸収体の本来の直径を有する断面との間の直径の差によってもたらされる、肩部８によって形成される縁部を有する。肩部８によって形成される縁部は、溝９内に収容された弾性要素３および弾性要素３を分離するワッシャ４が環状リップ２に平行に押されて摺動したときに突き当たるストッパを形成する。この特定の実施形態では、弾性要素３およびワッシャ４の摺動により、異なる弾性要素３に環状リップ２によって加えられるプレストレスを均一に分布させることができる。

本発明の好ましい非限定的な実施形態によれば、環状リップ２は、一方では吸収体１の一部分と軸方向に相互作用し、他方では環状リップ２を支承する構造と直接的または間接的に軸方向に相互作用するクランプ構造６と、吸収体１の軸に沿って平行移動するように結合される。このタイプの構造により、簡単なねじ留め／ねじ外し動作によって環状リップ２が弾性要素３に加えるプレストレスを調節することが可能になる。

第１の実施形態の変形形態によれば、環状リップ２は、ねじ／タッピングによって直接的に、吸収体１の表面と相互作用する。例えば、環状リップ２の内面は、吸収体１の肩部８の周面上のねじと協働するタッピングを有することができる。あるいは、環状リップ２は、吸収体１の一方の端部に取り付けられた、吸収体１のタッピング付き開口と相互作用するねじ付き軸を含む構造に取り付ける、または一体化することもできる。

第２の実施形態によれば、クランプ構造６は、平行移動軸に沿った環状リップ２の変位の範囲を決定するストッパを備えるねじ付きロッドによって形成され、このストッパは、吸収体１の一方の端部に配置されたタッピング付き開口と相互作用し、このクランプ構造６は、作動面も備える。この種の配置では、ねじ付きロッドの回転をリップ２に付与することなく、環状リップ２の摺動、およびストッパによる弾性要素３の圧縮に応答した環状リップ２の変位の制限を制御することが可能になる。好ましい実施形態によれば、このようにして、ストッパは、環状リップ２が摺動して可動軸要素の外に出ることを防止する。このストッパは、環状リップ２を弾性要素３に押し付けて、ねじ付きロッドのねじ込みによって生じるプレストレスを付与することも可能にする。

本発明の１つの特定の非限定的な特徴によれば、環状リップ２は、平行に摺動するように取り付けられ、吸収体１の一方の端部の開口に挿入された第１の部分、および／または環状リップ２を支持する構造２ｂの適応開口に挿入された第２の部分を含む少なくとも１つの軸方向案内要素７によって吸収体１に対して回転可能にロックされる。好ましくは、案内軸７は、可動要素の軸に対して偏心している。

好ましい実施形態によれば、本発明の軸要素は、吸収体１の各端部に位置し、対称的に配置されたそれぞれの調節および制御装置によってそのプレストレスが調節／制御される、吸収体１の複数の部分の周囲上に位置決めされた弾性要素３を含む。このように、可動軸要素は、可動要素の軸に対して直交する平面に沿った対称的な配置を有する。

この好ましい実施形態の第１の例によれば、この種の配置では、軸要素の各端部に位置決めされた複数グループの弾性要素３の制御および調節装置を配置することが可能になる。この配置では、これらの複数グループの弾性要素３の各グループを別々に調節することが可能になり、したがって、可動軸要素の全長にわたって様々に異なる振動の吸収を行うことが可能になる。

この実施形態の第２の例によれば、クランプおよび調節装置は、共通のクランプ構造６によって一体的に作動する。これを実現するために、環状リップ２、ならびに弾性要素３および弾性要素３を分離するための壁面を形成するワッシャ４は、対称的に配置される。ただし、クランプ構造６は、共有であり、単一の接合部によって作動する。この可動軸要素の各端部に位置決めされた環状リップ２の一体作動の例は、ロッドを形成する２つの直線状部分によって形成されたクランプ構造６であり、この２つの部分はそれぞれ、第１の端部に、各環状リップ２と直接的または間接的に相互作用するストッパを有し、第２の端部に、例えばねじ／タッピングなど、クランプ構造６の他方の直線状部分との軸方向の相互作用を可能にする接合部を有する。このクランプ構造６は、吸収体１をその軸上で横切る軸方向要素を形成するように配置され、このロッドの２つの部分は、そのストッパによって環状リップ２を吸収体１に締結し、それぞれの第２の端部で対合する。この第２の端部では、上記の２つの部分のうちの第１の部分は、クランプロッドの第２の部分の対応する端部のタッピングと協働するねじを含む。この場合、２つの部分のうちの第１の部分は、回転しないように固定される一方で吸収体１とともに自由に平行移動するように取り付けられ、第２の部分は、自由に回転および平行移動するように取り付けられる。クランプロッドの第１の部分に対する第２の部分の軸方向回転は、ロッドの長さを修正し、環状リップ２を一体的に移動させる、または互いに離間させることを伴う。肩部８の表面上を摺動する環状リップ２どうしが接近する、または同時に離間することにより、異なる弾性要素３および弾性要素３を分離しているワッシャ４の均一なプレストレスが生じる。本実施形態の好ましい特徴によれば、吸収体１に対して自由に回転および平行移動するクランプロッドの第２の部分は、作動接合部を有する。

本発明の相補的な特定の非限定的な実施形態によれば、軸要素を調節する装置は、環状リップ２が弾性要素３に加えるプレストレスに割出しを行う機構を組み込んでいる。割出し機構の非限定的な例は、環状リップ２を支承する構造２ｂにマークされた目盛りからなることがあり、これに対向してクランプ構造６の一方の端部にマークされたインジケータが、クランプ構造６の軸方向の枢動と一体的に変位するようになっている。

本発明は、機械に回転可能に取り付けられた工具の径方向の振動を減衰する、軸方向筐体を形成する中空シリンダによって形成されたシステムであって、本発明による可動軸要素をその筐体５内に組み込んでいることを特徴とするシステムにも関する。

本発明の１つの特定の特徴によれば、この振動減衰システムは、筐体５の一方の端部が、可動要素の吸収体１の周囲上に取り付けられた少なくとも１つの弾性要素３の弾性を調節および制御する少なくとも１つの装置を作動させるための接合部にアクセスすることを可能にする開口を含むことを特徴とする。この配置では、可動要素を筐体５から取り外す必要なしに筐体５の外部から直接的に可動要素の減衰を調節することが可能になる。さらに、この作動は、作動接合部に対向して位置決めされた、筐体５を形成する構造の開口から、実行することができる。

もちろん、本発明は、添付の図面に示す説明した実施形態に限定されるわけではない。特に様々な要素の構成の観点から、あるいは等価な技術を代用することによって、本発明の保護範囲を逸脱することなく、様々な修正が可能である。

Claims (9)

1. 筐体（５）内に位置決めされるように設計された直線状吸収体（１）と、
   前記吸収体（１）の周囲上に配置された複数の環状溝（９）であり、環状溝（９）の各々が、当該環状溝（９）の中に配置され且つ前記筐体（５）の内壁に支承されるように設計された弾性要素（３）を収容し、前記吸収体（１）の肩部（８）によって形成される基部と、可動軸要素の少なくとも１つの軸に沿って前記肩部（８）の少なくとも一部分上に摺動可能に取り付けられた環状リップ（２）を含む構造により形成される縁部とを含み、前記縁部が前記可動軸要素に一体化された調節装置を形成し、前記環状リップ（２）が前記吸収体（１）の周囲上に取り付けられた前記弾性要素（３）に加えるプレストレスを制御することを可能にし、前記プレストレスが、前記環状リップ（２）が前記弾性要素（３）に対して回転することなく生成される、複数の環状溝（９）と、
   前記吸収体（１）の前記肩部（８）の前記一部分の寸法に対応する内部寸法を有し、前記複数の環状溝（９）に前記吸収体（１）の前記肩部（８）の前記一部分に沿って可変幅を提供する、２つの隣接する溝（９）を分離する摺動ワッシャ（４）によって形成される少なくとも１つの可動縁部と、
   を含む、減衰システムの可動軸要素。
2. 前記環状リップ（２）が、前記吸収体（１）の軸に沿って平行移動するように、一方では前記吸収体（１）の一部分と軸方向に相互作用し、他方では前記環状リップ（２）を含む前記構造と直接的または間接的に軸方向に相互作用するクランプ構造（６）に接続されることを特徴とする、請求項１に記載の可動軸要素。
3. 前記クランプ構造（６）が、平行移動の軸に沿った前記環状リップ（２）の変位を制限し、前記吸収体（１）の一方の端部に配置されたタッピング付き開口と相互作用するストッパを備えたねじ付きロッドによって形成され、前記クランプ構造（６）が、作動接合部も備えることを特徴とする、請求項２に記載の可動軸要素。
4. 前記環状リップ（２）が、前記吸収体（１）の一方の端部の開口に挿入される第１の部分、および／または前記環状リップ（２）を含む前記構造（２ｂ）の適応開口に挿入される第２の部分を含む少なくとも１つの案内軸要素（７）によって、平行移動するように摺動するように取り付けられ、かつ前記吸収体（１）に対して回転しないようにロックされることを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の可動軸要素。
5. 前記可動軸要素が、前記吸収体（１）の各端部に位置する前記吸収体（１）の複数の部分の周囲上に位置決めされた弾性要素（３）を含み、前記弾性要素（３）のプレストレスが、対称的に配置されたそれぞれの調節装置によって調整および制御されることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の可動軸要素。
6. 前記調節装置が、共通のクランプ構造（６）によって一体的に作動することを特徴とする、請求項５に記載の可動軸要素。
7. 前記調節装置が、前記環状リップ（２）が前記弾性要素（３）に加えるプレストレスを割出しする機構を組み込んでいることを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項に記載の可動軸要素。
8. 機械に取り付けられ、機械加工された部分に対して回転運動可能な、旋削、中ぐり、フライス削りまたは機械加工用の工具の径方向振動を減衰させるためのシステムであり、軸方向筐体（５）を形成する中空シリンダを含むシステムであって、請求項１から７のいずれか一項に記載の可動軸要素を前記筐体（５）内に組み込んでいることを特徴とする振動減衰システム。
9. 前記筐体（５）の一方の端部が、前記可動軸要素の前記吸収体（１）の周囲上に取り付けられた複数の弾性要素（３）に加えられるプレストレスを調節および制御する少なくとも１つの調節装置の作動接合部にアクセスすることを可能にする開口を含むことを特徴とする、請求項８に記載の振動減衰システム。

Images