JP5498367B2 - 機械加工部品用のダンパ及び防振治具並びに機械加工部品の加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、切削加工中に発生する被削材のびびり振動を抑制するのに有効な機械加工部品用のダンパ及び防振治具並びに機械加工部品の加工方法に係り、特に大物薄肉機械加工部品に好適な機械加工部品用のダンパ及び防振治具並びに機械加工部品の加工方法に関する。

転削加工や旋削加工により機械加工部品の素材厚さが薄い部分を切削加工する場合において、切り込み量や送り速度などを高い加工能率になるように設定すると、素材厚さが薄いことから素材の動的な剛性が低くなり、加工部品の自励振動(びびり振動)が発生する。

このびびり振動により切削加工に使用する工具の欠損や、機械加工部品の加工面精度が低下してしまうため、自励振動が発生しないように、一般的に切り込み量や送り量を下げて加工しなければならず、素材厚さが薄い機械加工部品を加工する際は加工能率が低くなってしまうという課題を有していた。このような課題を引き起こすびびり振動を抑制する手段として、種々の抑制方法が実施、検討されている。

この種の背景技術として、例えば特開２００９−１６８０９９号公報（特許文献１）がある。この公報に記載のダンパは、錘と粘弾性体とダンパ支持体から主に構成されたダンパが２つ設けられており、前記２つのダンパがそれぞれ異なる固有振動数を有すことで、機械加工部品である制振対象が複数の固有振動数を有していても、前記２つのダンパを前記制振対象の複数の固有振動数における振動振幅が最小となるように予め前記２つの錘質量および粘弾性体のばね定数を調整することで、広い周波数帯帯域の振動を抑制できるダンパである。

また、別の例として、特開２０１０−５３９６６号公報（特許文献２）がある。この公報には、内筒部材と筒状のマス部材との間の隙間が異なる大きさとなるように内筒部材が異形状に形成されており、またマス部材の内周部に周方向に延在する内筒部材の軸方向に対して前後方向に傾斜する傾斜面を有した突起部が設けられ、前記内筒部材および前記質量体が弾性的により連結される構造のダイナミックダンパであり、前記隙間形状の大きさや、前記突起部の形状を調整することで、前記内筒部材の軸方向および半径方向の振動を同時に抑制可能なダンパである。

前記特許文献１および特許文献２は、いずれの例も錘と弾性体を備えたダンパを用いて制振対象の振動を抑制するダンパであって、錘が弾性体により支持されていること、また制振対象の固有振動数に対して、予めダンパの固有振動数を調整することを前提としたダンパ構造を有する。

特開２００９−１６８０９９号公報 特開２０１０−５３９６６号公報

前記特許文献１および特許文献２に記載のダンパの制振対象に対する振動抑制効果は、大物構造物の場合、制振対象の錘質量に対するダンパを構成する錘質量の比がある程度大きくなければならない。このため、大物構造物に対して効果的な振動抑制効果を得るためには、ダンパを構成する錘質量も重くしなければならない。例えば制振対象の錘質量が数トンである場合、ダンパにより効果的な振動抑制効果を得るためには、ダンパ錘質量を数十〜数百キロに設定する必要がある。しかし、前記特許文献１および特許文献２で示したようなダンパは、ダンパを構成する錘の支持体に弾性体が用いられているため、ダンパを構成する前記錘質量が重くなると、弾性体の強度を上回り、弾性体が極端に変形する場合や、破損する可能性がある。

また、ダンパを用いて制振対象の振動を効果的に抑制するためには、ダンパの固有振動数を制振対象の固有振動数に対してある程度同調するにように調整する必要がある。前記特許文献１および前記特許文献２の場合、ダンパの固有振動数の調整方法として、錘質量と、錘を支持している粘弾性体の種類を選択し剛性（バネ定数）を変える調整方法や、事前に前記突起形状を変えることで弾性体との接触面積を変えて剛性を調整する方法がとられている。しかし、制振対象の錘質量が重く、かつ固有振動数が低い場合、ダンパの固有振動数を低く設定するため、錘質量を重くしなければならず、加えて粘弾性体を柔らかくしなければならいため、粘弾性体が錘質量を支えきれず変形や破損が発生し、固有振動数を低周波に設定できない課題がある。

加えて、前記特許文献１および特許文献２は、制振対象と同調するようにダンパの固有振動数を調整する際、錘質量と粘弾性体の組み合わせや接触面積を事前に調整していることから、制振対象にダンパを取り付けた後に、ダンパの固有振動数を容易に微調整できず、制振対象に対して正確に同調させることが出来ない課題がある。

本発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、本発明の第1の目的は、粘弾性体の変形や破損が発生しない、大質量の錘を支持可能なダンパを提供することである。
また、本発明の第２の目的は、ダンパの固有振動数を容易に微調整可能な機構を有するダンパを提供することである。

さらに、本発明の第３の目的は、少なくとも第１の目的を達成できるダンパを用い、大質量を有する大物構造物のびびり振動を効果的に抑制可能な防振治具または大物構造物である機械加工部品の加工方法を提供することである。
例えば、制振対象の錘質量が数千キロで固有振動数が数十Ｈｚの固有振動数を有する薄肉構造物の切削加工時のびびり振動を抑制可能なダンパと前記ダンパを内蔵した防振治具または機械加工部品の加工方法を提供する。

本発明は、上記の目的を達成するために、少なくとも下記の特徴を有する。
本発明は、制振対象と接触するための接触棒と、前記接触棒の軸と同軸に前記接触棒に連結された支持部を有する支持部材と、前記支持部材に固定された固定板と、前記接触棒の軸方向と並進移動可能な状態で設置された錘と、前記錘を前記軸方向と垂直な方向に支持する錘支持体と、前記固定板と前記錘支持体との間に設けられた粘弾性体とを有すること第１の特徴とする。
また、本発明は、前記粘弾性体と接触する接触部材と、前記接触部材と前記粘弾性体との接触面積を可変する可変手段とを具備するバネ定数調整機構を有することを第２の特徴とする。

さらに、本発明は、前記支持部が、前記固定板を固定する支持棒を有し、前記錘支持体は前記支持棒に摺動可能に設けられ、前記固定板は前記錘支持体に正対するように前記支持棒に設けられたことを第３の特徴とする。
また、本発明は、前記接触部材は前記固定板に前記軸方向と垂直な方向に移動可能な調整板であり、前記可変手段は前記固定板に設けられ、前記調整板を移動させる調整板移動手段であることを第４の特徴とする
さらに、本発明は、前記粘弾性体が前記軸に対して点対称の筒管形状に形成された径の異なる複数個の弾性体からなり、前記粘弾性体の個数および種類を変更可能な構造としていることを第５の特徴とする。
また、本発明は、前記錘が前記軸に対して点対称の筒管形状に径方向または周方向に分割された複数の錘から構成されていることを第６の特徴とする。

さらに、本発明は、前記錘支持体は前記固定板を囲むように形成され、前記錘を前記錘支持体の囲みの外側面に設け、前記粘弾性体は前記固定板と前記錘支持体の間のうち前記軸方向の第１の間に設けられ、前記固定板と前記錘支持体の前記間のうち前記第１の間と異なる他の間である第２の間に前記錘を支持する錘自重支持部材を設けたことを第７の特徴とする。
また、本発明は、前記錘自重支持部材がローラまたはスライド機構であることを第８の特徴とする。
さらに、本発明は、前記接触部材が前記第１の間に設けられ前記粘弾性体と接触可能なロッドであり、前記可変手段は前記ロッドを回転または移動させる調整部を有することを第９の特徴とする。

また、本発明は、制振対象である板の中央部に第２乃至９のいずれかの特徴有する機械加工部品用のダンパを固定し、前記板の固有振動数に同調させるように前記ダンパのバネ定数を調整し、前記板を転削加工することを第１０の特徴とする
また、本発明は、制振対象に固定する固定手段及び上面、下面のうち少なくとも一面に複数のダンパ支持板を有するリングと、前記複数のダンパ支持板に固定された前記請求項１乃至９のいずれかの特徴有する機械加工部品用のダンパとを有していることを第１１の特徴とする。

さらに、本発明は、リングの上面、下面のうち少なくとも一方の面に設けられた複数のダンパ支持板に前記請求項２乃至１２のいずれかに記載の機械加工部品用のダンパを固定し、制振対象である円筒管に前記リングを固定し、前記円筒管の固有振動数に同調させるように前記ダンパのバネ定数を調整し、前記円筒管の内面を旋削加工することを第１２の特徴とする。

本発明によれば、第１の効果として、粘弾性体の変形や破損が発生しない、大質量の錘を支持可能なダンパを提供できる。
また、本発明によれば、第２の効果として、ダンパの固有振動数を容易に微調整可能な機構を有するダンパを提供できる。
さらに、本発明によれば、第３の効果として、少なくとも第１の効果を達成できるダンパを用い、大質量を有する大物構造物のびびり振動を効果的に抑制可能な防振治具または大物構造物である機械加工部品の加工方法を提供できる。

上記した以外の課題、機構および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の実施形態であるダンパの実施例１の構成図である。 図１(ａ）におけるＡ−Ａ断面図を示す図である。 図１(ａ）におけるＢ−Ｂ断面図を示す図である。 実施例１における図１のバネ部のバネ定数調整機構を示す図である。 本発明の実施形態であるダンパの実施例２の構成図である。 図６(ａ)は図５に示すダンパにおいて固定板と粘弾性体を固定板の側面方向から見た図である。図６(ｂ)は図６(ａ)に示すＨ−Ｈ矢視断面図である 錘自重支持部材の他の実施例を示す図である。 実施例２における図５のバネ部のバネ定数調整機構を示す図である。 本発明の実施形態であるダンパの実施例１を薄板に取り付けた例を示す図である。 本発明の実施形態であるダンパの実施例１を内蔵した防振治具の例を示す図である。 本発明の実施形態であるダンパの実施例１を内蔵した防振治具を薄肉円筒管に取り付けた例を示す図である。 本発明の実施形態であるダンパの実施例１を内蔵した防振治具による薄肉円筒管の振動抑制効果の例を示した図である。

まず、本発明のダンパの実施形態、特に固有振動数が低く大質量を有する大物構造物における切削加工中に発生するびびり振動を効果的に抑制可能なダンパの実施例を、図面を用いて説明する。

(ダンパの実施例１)
図１は本発明のダンパの第１の実施例１のダンパの構成図である。図１(ａ)は、制振対象に対して接触する姿勢における重力方向Ｇの断面図を示す。図１(ｂ)は、図１(ａ)における矢印Ｄ方向から見た図である。

ダンパ１００は、接触棒１０１、支持部材１２１である支持棒１０２、溝２０２とネジ穴部２０４が設けられた固定板１０４、ネジ１０７及び溝２０２に挿入された調整板２０３を有する伝達部３００、円筒形状の錘１０３、錘１０３をコ状の断面形状を一回転して中心に得られる中空円筒２０１を有する錘支持体１０６及び複数の粘弾性体１０５から成るバネ部３０２を具備するダンパ部３０１とを有している。
接触棒１０１は制振対象に接触し、制振対象の振動(振動方向：Ｓ)を固定板１０４と粘弾性体１０５とを介して錘１０３に伝える機能を有する。

支持棒１０２は、二つの機能を有する。その第１は、本実施例の特徴である粘弾性体１０５に対して錘１０３の自重による負荷が作用しないように錘１０３の自重を支持する機能である。この機能を実現するために、支持棒１０２は錘支持体１０６の中空円筒２０１の内径面と接触している。第２は、錘１０３と錘支持体１０６が支持棒１０２の軸方向と並進移動可能にするための摺動軸としての機能である。
固定板１０４は調整板２０３とともにダンパ部３０１を挟み込むことで拘束し、制振対象の振動を直接ダンパ部３０１に伝える機能を有している。

錘１０３と粘弾性体１０５を具備するダンパ部３０１は、固定板１０４と粘弾性体１０５を介して制振対象からの振動（外力）が錘１０３に伝達される際に、錘１０３が制振対象の振動の位相に対して位相差を有して振動することで、粘弾性体１０５に変形が生じ、粘弾性体１０５の変形により制振対象の振動エネルギーを熱エネルギーとして発散させることで、制振対象の振動を低減する機能を有している。

図２は図１(ａ）におけるＡ−Ａ断面図を示し、錘１０３の形状を示す。錘１０３は複数の半円筒管状の錘に分割し、例えば支持棒１０２に錘固定用ネジ１０８で固定することで、制振対象の固有振動や質量特性に合わせてダンパ部３０１の錘質量を増減できる構造にしている。勿論、分割せずに一体に形成してもよいし、また、半円筒管状ではなく一つまたは３つ以上の円筒管状に設けてもよいし、さらに形成される円筒管に隙間があってもよい。さらにまた、円筒管状ではなく、例えば、直筒管状、六角筒管などの上下左右のバランスが取れる接触棒１０１の軸に対して点対象の筒管形状を有するものであればよい。

図３は図１(ａ）におけるＢ−Ｂ断面図を示し、粘弾性体１０５の形状を示す。粘弾性体１０５においても、制振対象の固有振動数によっては複数個(図３では１０５ａから１０５ｃの３個)ではなく一つでもよいし、４個以上でもよい。また、錘１０３と同様に、図３に示す円筒形状ではなく２つ以上の円筒形状に設けてもよいし、さらに形成される円筒形状間に隙間があってもよい。さらにまた、円筒管状ではなく、例えば、錘と同様に、点対象の筒管形状を有するものであればよい。

以上説明した本実施例１によれば、接触棒１０１に固定される支持棒１０２に錘支持体１０６を摺動させ、粘弾性体１０５を支持棒１０２と軸方向と平行に設ける錘支持構造とすることで、粘弾性体１０５に対して錘１０３の自重による負荷が作用しない、即ち粘弾性体の変形や破損が発生しない大質量の錘を支持可能なダンパを提供できる。

次に、実施例１における図１のバネ部３０１のバネ定数調整機構３５０を説明する。図４(ａ)は制振対象と接触時する姿勢における重力方向Ｇの断面図を示す。図４(ｂ)は、図４(ａ)における矢印Ｄ方向から見た図である。
バネ定数調整機構３５０は、溝２０２とネジ穴部２０４が設けられた固定板１０４、と可変手段であるネジ１０７及び溝２０２に挿入された接触部材である調整板２０３とを有する。

調整板２０３は、伝達部３００の軸方向と垂直な平面内で、粘弾性体１０５と接触しながら前記溝２０２の側面と平行に移動可能な状態で設置されており、各調整板２０３に設けられたネジ１０７を回転させ前記調整板２０３がダンパ１００の軸方向と垂直な平面内で前記軸方向に対して放射状に移動することで、粘弾性体１０５との接触面積を変化させ、バネ部３０２が有するバネ定数を微調整するための機能を有している。

また、複数の粘弾性体１０５からなるバネ部３０２は図３に示しように円筒形状になっており、支持棒１０２の軸方向と垂直な平面内で、かつ固定板１０４と錘１０３に挟まれながら接触する状態で並列に配置可能な形状になっており、図４に示す粘弾性体１０５の設置個数および粘弾性体１０５ａ乃至１０５ｃの種類を変えることで、バネ定数の大まかな調整が可能な機能を有している。

以上説明した実施例のバネ定数調整機構３５０によれば、バネ定数の大まかな調整が可能な機構、しかもダンパの固有振動数を容易に微調整可能な機構を有するダンパを提供できる。

(ダンパの実施例２)
次に、本発明の実施形態であるダンパの実施例２を図５乃至７を用いて説明する。図５は本発明のダンパの第２の実施例２の構成図である。図６(ａ)は図５においてダンパ１００Ａにおいて固定板１０４Ａと粘弾性体１０５Ａを固定板１０４Ａの側面方向から見た図である。図６(ｂ)は図６(ａ)に示すＨ−Ｈ矢視断面図である。実施例２においては、実施例１と基本的に同様な機能を有するものに同一の符号を付し、添え字Ａを付している。なお、図５乃至図７において、Ｇは重力方向を、Ｓは制振対象の振動方向を示す。

図５に示すように、実施例２に係るダンパ１００Ａは、実施例１と同様に接触棒１０１Ａ、支持部材１２１Ａ及び固定板１０４Ａを具備する伝達部３００Ａと、四角柱形状の錘１０３Ａ、錘１０３Ａを支持する錘支持体１０６Ａ及び複数の粘弾性体１０５Ａから成るバネ部３０２Ａを具備するダンパ部３０１Ａとを有している。
ダンパ部３０１Ａは、固定板１０４Ａに並列に連結させた２つのダンパ構造部１０Ａ及びダンパ構造部１０Ｂを有する。ダンパ構造部１０Ａ及びダンパ構造部１０Ｂは基本的に同じ構成を有しているので、説明及び図面において、ダンパ構造部１０Ｂのみの構成要素を示すときは添え字Ｂを付し、ダンパ構造部１０Ａのみの構成要素又は実施例２として代表して示すときは添え字Ａを付す。

支持部材１２１Ａは、接触棒１０１Ａと接触する支持部１０２Ａと固定板１０４Ａを固定する固定部１２２Ａとを有する。固定部１２２Ａは、縦長の矩形断面を有し、ダンパ１００Ａの制振対象の振動方向Ｓに伸びている固定板１０４Ａを片持ちで取り付けている。

さらに、並列に連結される２つのダンパ構造部１０Ａを有するダンパ３０１Ａは、図６に示すように、縦長の矩形断面を有する固定板１０４Ａの上面、右側面、下面及び左側面を取り囲むように、上面板５Ａと、右側面板６Ａと、下面板７Ａと、左側面板８Ａとで構成される錘支持体１０６Ａ、錘支持体１０６Ａの左右側面板６Ａ、８Ａに取り付けられた直方体の形状を有する錘１０３Ａ及び固定板１０４Ａと錘支持体１０６Ａとの間に設けられた粘弾性体(例えば、低弾性ゴム)１０５Ａとを有する。

また、ダンパ構造部１０Ａは、錘支持体１０６Ａの上下面内側と固定板１０４Ａの上下面との間に錘支持体１０６Ａに回転可能に設けられ、錘１０３Ａの自重を支持し、並進運動可能にする錘自重支持部材１１０Ａとして複数(本実施例では上下に２個づつ)の支持ローラ１１１Ａを設けている。
錘自重支持部材１１０Ａとして支持ローラ１１１Ａの代わりに、図７に示すように、固定板１０４Ａの上下面にガイド１２Ａを固定し、錘支持体１０６Ａの上面板５Ａと下面板７Ａとにガイド１２Ａ上を摺動するスライダ１３Ａを有するスライド機構１１２Ａを用いてもよい。

このように、錘１０３Ａが取り付けられた各錘支持体１０６Ａを有するダンパ構造部１０Ａは、図５及び図６に示すように、粘弾性体１０５Ａを介して、固定板１０４Ａに固定板１０４Ａの側面に沿った長手方向（軸心方向）と平行に取り付けられる。

これ等の構成により、粘弾性体１０５Ａが固定板１０４Ａの軸心を中心にして捩れることなくダンパ構造部１０Ａを重力方向及び側面方向に支えていることで、ダンパ構造部１０Ａは制振対象（機械加工部品）に間接的に固定された固定板１０４Ａに対して広周波数帯域（例えば３０〜３０００Ｈｚ）に亘り振動方向に対して効果的な自励振動の抑制が出来るように並進運動可能な構造となっている。即ち、図５及び図６に示すように、固定板１０４Ａの上面と錘支持体１０６Ａの上面板５との間に及び固定板１０４Ａの下面と錘支持体１０６Ａの下面板７との間に錘１０３Ａの自重を支える錘自重支持部材を設け、並びに、固定板１０４Ａの右側面と錘支持体１０６Ａの右側面板及び固定板１０４Ａの左側面と錘支持体１０６Ａの左側面板８との間に、振動方向（固定板１０４Ａの長手方向（軸心方向））に長くした直方体若しくは直方体に近似した形状を有する粘弾性体１０５Ａを挟むように接着して固定することにより、ダンパ構造部１０Ａを固定板１０４Ａの軸心を中心にして捩れることなく重力方向及び側面方向に支え、ダンパ構造部１０Ａは制振対象（機械加工部品）に間接的に固定された固定板１０４Ａに対して広周波数帯域（例えば３０〜３０００Ｈｚ）に亘り振動方向に対して効果的な自励振動の抑制が出来るように並進運動可能に構成される。

以上説明した本実施例２によれば、錘１０３Ａの自重を、各錘支持部材であるローラ１１１Ａを介して錘支持体１０６Ａを支持することで、粘弾性体１０５Ａに対して錘１０３の自重による負荷が作用しない、即ち粘弾性体の変形や破損が発生しない大質量の錘を支持可能なダンパを提供できる。

なお、各粘弾性体１０５Ａは、固定板１０４Ａ並びに各錘支持体１０６Ａに対して接着して固定されるため、剥がれる可能性がある。そのため、並進運動時に各粘弾性体１０５Ａが剥がれることによってダンパ構造部１０が固定板１０４Ａより脱落しないために、図５に示すように、受け板５４が固定板１０４Ａの端部に取り付けられている。支持部材１２１Ａ側については、固定部１２２Ａがダンパ構造部１０を脱落させない役目を果すことになる。

次に、実施例２におけるバネ定数調整機構３５０Ａを説明する。図８(ａ)は、図５(ａ)に示す楕円Ｃ内をバネ定数調整機構３５０Ａ(図５(ａ)には示さず)に焦点を合わせて示した図である。図８(ｂ)は図８(ａ)において矢印Ｆ方向からの矢視図である。図８(ｃ)、図８(ｄ)は、図８(ａ)に示したバネ定数調整機構３５０Ａの２つの状態を示す図である。

バネ定数調整機構３５０Ａは、粘弾性体１０５Ａの両側に設けられた接触部材である偏心ロッド３５１Ａと、偏心ロッドを回転させる可変手段である調整部３５２Ａとを有する。そこで、偏心ロッド３５１Ａを矢印Ｅのように回転させ、粘弾性体１０５Ａと偏心ロッド３５１との接触面積を変化させ、粘弾性体１０５Ａが振動方向に変形するときのバネ定数を微調整する。図８(ｃ)は接触面積が全く無いときの状態を示し、バネ定数が一番弱い状態となる。一方、図８(ｄ)は接触面積が最大のときの状態を示し、バネ定数が一番強い状態となる。

上記において接触部材として偏心ロッド３５１Ａに限らず楕円形状などの回転によって接触面積が変わる形状をロッドであればよい。また、可変手段として回転に限らず、例えば円形状のロードを粘弾性体１０５Ａ方向に移動することによって接触面積を変えてもよい。

以上はバネ定数調整機構３５０Ａによる微調整を説明したが、大まか調整を以下に説明する。複数の粘弾性体１０５Ａからなるバネ部３０２Ａは図５に示しように直方体形状で、固定板１０４Ａと錘１０３Ａに挟まれながら接触する状態で並列に配置可能な形状になっている。従って、第１の方法は、図５に示す粘弾性体１０５Ａの設置個数および粘弾性体１０５Ａの種類を変えることである。
また、実施例２の上記説明では、錘１０３Ａを錘支持体１０６Ａの左右側面板６、８に取り付けられた。従って、第２の方法は、錘支持体１０６Ａの上面板、下面板にも錘１０３Ａを取り付け、或いは錘１０３Ａの重量を増減することである。

以上説明した実施例のバネ定数調整機構３５０Ａによれば、バネ定数の大まかな調整が可能な機構、しかもダンパの固有振動数を容易に微調整可能な機構を有するダンパを提供できる。

以上説明した第１及び第２の実施例のダンパを大物薄肉機械加工部品の切削加工に適用した防振冶具の実施形態を説明する。以下の説明においてはダンパの実施例１を適用した例を説明する。

（防振治具の実施例１)
防振治具の実施例１のダンパは、例えば図９に示す片持ち状態の大物薄板４００の中間部４０２を転削工具４０１にて転削加工する際に有効である。ダンパのバネ部３０２の設定方法としては、例えば有限要素法等もしくは打撃試験により薄板４００の質量および固有振動数の見積りをしておき、大物薄板４００の質量および固有振動数に合わせて、バネ部３０２と錘１０３の質量をあらかじめ大まかに調整し、薄板の先端に接触棒１０１を例えば溶接等で薄板４００に固定することで、ダンパ１００を大物薄板４００へ取り付ける。そして、調整板２０３を可動させバネ部３０２のバネ定数を微調整することで、容易に薄板４００の固有振動数に同調させることができ、転削工具４０１による大物薄板４００の転削加工の際に発生するびびり振動を抑制することが可能である。
本実施例における具体的な効果の例としては、大物薄板４００の中間部４０２が固有振動数２３Ｈｚ、モード質量は約１３００ｋｇを有している場合、ダンパ１００において質量１００ｋｇを有する錘１０３と、減衰比０．１を有するバネ部３０２のバネ定数を最適同調させることで、ダンパ１００を取り付けない場合と比べ、中間部４０２の振動振幅を約１／５程度に抑制することが可能である。

（防振治具の実施例２)
本実施例では、薄板だけでなく大物薄肉円管の切削加工の際に発生するびびり振動の抑制も行える防振治具の実施例２を説明する。図１０は、実施例２における防振治具の構造５００を示す構成図の例である。図１のダンパ１００のうち、既に説明した図１に示された同一の符号を付された構成と、同一の機能を有する部分については、以下の説明において省略する。

防振治具５００はリング５０１、複数の固定棒５０２、ダンパ支持板５０３と実施例１の複数のダンパ１００から構成される。リング５０１はダンパ１００とダンパ支持板５０３を支持する機能を有する。ダンパ支持板５０３はダンパ１００を支持し、制振対象に対してダンパ１００の位置を固定する機能を有する。
ダンパ１００は複数のダンパ支持板５０３を介して複数個設置可能であり、例えば本実施例では４つ配置した防振治具５００であるが、リング５０１の上面５０４スペースに配置可能な個数分配置しても構わない。また、ダンパ１００は、リング５０１の上面５０４だけでなく、必要に応じて下面５０５に、前記上面５０４の配置方法と同様に設置しても構わない。

本実施例のダンパは、例えば図１１(ａ)および(ｂ)に示す片持ち状態の大型薄肉円筒管６００の先端を旋削加工する際に、例えば有限要素法等もしくは試験により前記円筒管６００の質量および固有振動数の見積りをしておき、前記円筒管６００の質量および固有振動数に合わせて、図１のダンパ１００のバネ部３０２と錘１０３の質量をあらかじめ大まかに調整し、前記円筒管６００の先端に図１のダンパ１００の接触棒１０１を押し当てて固定し、ダンパ１００を前記円筒管６００へ固定する。そして、図１のダンパ１００の調整板２０３を可動させバネ部３００のバネ定数を微調整することで、容易に前記円筒管６００の固有振動数に同調させることができ、旋削工具６０１による大型薄肉円筒管６００の旋削加工の際に発生するびびり振動を抑制することが可能である。

図１２は、図１１記載の大型薄肉円筒管に本発明のダンパを備えた防振治具５００を取り付けた際の振動抑制効果を示す周波数応答の例である。本実施例の具体的な数値例としては、大型薄肉円筒管６００は直径約５６００ｍｍ、高さ７０００ｍｍ、板厚さ７０ｍｍの形状を有しており、固有振動数は１４Ｈｚ、先端のモード質量は１１０００ｋｇであり、ダンパ１００は質量３０ｋｇである。

本発明によるダンパ１００を前記円筒管６００に取り付け、前記円筒管６００の固有振動数に合わせて前記ダンパの固有振動数を調整することで、周波数応答における前記円筒管６００の振動振幅を大幅に低減できる。

なお、以上の防振治具の実施例１、２においてはダンパの実施例１を用いたが、ダンパの実施例２の接触棒１０１Ａを同様に大物薄板４００に取り付ける、あるいは防振治具５００のダンパ支持板５０３に取り付けることで、ダンパの実施例１を用いた実施例と同様な効果を奏することができる。
また、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１００、１００Ａ：ダンパ １０１、１０１Ａ：接触棒
１０２：支持棒 １０２Ａ：支持部
１０３、１０３Ａ：錘
１０４、１０４Ａ：固定板 １０５、１０５Ａ：粘弾性体
１０６、１０６Ａ：錘支持体 １０７：ネジ
１１０Ａ：錘自重支持部材 １１１Ａ：支持ローラ
１１２Ａ：支持ガイド機構 １２０Ａ、１２０Ｂ：ダンパ構造部
１２１、１２１Ａ：支持部材 １２２Ａ：固定部
２０１：中空円筒 ２０２：溝
２０３：調整板 ３００、３５０Ａ：伝達部
３０１、３０１Ａ：ダンパ部 ３０２、３０２Ａ：バネ部
３５０、３５０Ａ：バネ定数調整機構 ３５１Ａ：偏心しロッド
３５２、３５２Ａ：調整部 ４００：薄板
４０１：転削工具 ５００：防振治具
５０１：リング ５０２：固定棒
５０３：ダンパ支持板 ５０４：上面
５０５：下面 ６００：円筒管。

Claims (14)

1. 制振対象と接触するための接触棒と、前記接触棒の軸と同軸に前記接触棒に連結された支持部を有する支持部材と、前記支持部材に固定された固定板と、前記接触棒の軸方向と並進移動可能な状態で設置された錘と、前記錘を前記軸方向と垂直な方向に支持する錘支持体と、前記固定板と前記錘支持体との間に設けられた粘弾性体とを有しており、前記粘弾性体と接触する接触部材と、前記接触部材と前記粘弾性体との接触面積を可変する可変手段とを具備するバネ定数調整機構を有すること特徴とする機械加工部品用のダンパ。
2. 前記支持部は、前記固定板を固定する支持棒を有し、前記錘支持体は前記支持棒に摺動可能に設けられ、前記固定板は前記錘支持体に正対するように前記支持棒に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の機械加工部品用のダンパ。
3. 前記接触部材は前記固定板に前記軸方向と垂直な方向に移動可能な調整板であり、前記可変手段は前記固定板に設けられ、前記調整板を移動させる調整板移動手段であることを特徴とする請求項２に記載の機械加工部品用のダンパ。
4. 前記調整板移動手段は、前記固定板に前記調整版に平行に設けられネジきりされたネジきり穴と、前記ネジきり穴を移動する前記調整板移動させるネジとを有することを特徴とする請求項３に記載の機械加工部品用のダンパ。
5. 前記粘弾性体は前記軸に対して点対称の筒管形状に形成された径の異なる複数個の弾性体からなり、前記粘弾性体の個数および種類を変更可能な構造としていることを特徴とする請求項２に記載の機械加工部品用のダンパ。
6. 前記錘は前記軸に対して点対称の筒管形状に径方向または周方向に分割された複数の錘から構成されていることを特徴とする請求項２に記載の機械加工部品用のダンパ。
7. 前記筒管形状は円筒管状であることを特徴とする請求項５または６に記載の機械加工部品用のダンパ。
8. 前記錘支持体は前記固定板を囲むように形成され、前記錘を囲む前記錘支持体の外側面に設け、前記粘弾性体は前記固定板と前記錘支持体の間のうち前記軸方向の第１の間に設けられ、前記固定板と前記錘支持体の前記間のうち前記第１の間と異なる他の間である第２の間に前記錘を支持する錘自重支持部材を設けたことを特徴とする請求項１に記載の機械加工部品用のダンパ。
9. 前記錘自重支持部材はローラまたはスライド機構であることを特徴とする請求項８に記載の機械加工部品用のダンパ。
10. 前記接触部材は前記第１の間に設けられ前記粘弾性体と接触可能なロッドであり、前記可変手段は前記ロッドを回転または移動させる調整部を有することを特徴とする請求項８に記載の機械加工部品用のダンパ。
11. 前記ロッドは偏心または楕円形状ロッドであることを特徴とする請求項１０に記載の機械加工部品用のダンパ。
12. 制振対象である板の中央部に前記請求項１乃至１１のいずれかに記載の機械加工部品用のダンパを固定し、前記板の固有振動数に同調させるように前記ダンパのバネ定数を調整し、前記板を転削加工することを特徴とする機械加工部品の加工方法。
13. 制振対象に固定する固定手段及び上面、下面のうち少なくとも一面に複数のダンパ支持板を有するリングと、前記複数のダンパ支持板に固定された前記請求項１乃至１１のいずれかに記載の機械加工部品用のダンパとを有していることを特徴とする防振治具。
14. リングの上面、下面のうち少なくとも一方の面に設けられた複数のダンパ支持板に前記請求項１乃至１１のいずれかに記載の機械加工部品用のダンパを固定し、制振対象である円筒管に前記リングを固定し、前記円筒管の固有振動数に同調させるように前記ダンパのバネ定数を調整し、前記円筒管の内面を旋削加工することを特徴とする機械加工部品の加工方法。

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