(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータ軸及びその軸方向に間隔をおいて並ぶ複数枚のディスクを有するタービンロータの当該ディスク同士の間に位置するロータ軸の外周面及び各ディスクの側面の少なくとも一方を旋削加工するための旋削工具を支持する旋削工具用ステーであって、
特定方向に延びる板状をなし、その長手方向の一端部が前記タービンロータの旋削加工のために前記旋削工具を移動させるための移動装置により保持される基端部を構成し、他端部が前記旋削工具の装着部位となる先端部を構成し、この先端部が前記ディスク同士の間に挿入され、かつ、厚み方向が前記ロータ軸と略平行となる姿勢で前記移動装置により保持される主材部と、
前記主材部の厚み方向における両面にそれぞれ積層され、前記主材部の長手方向についてこの主材部よりも高い縦弾性係数を有する繊維強化プラスチックからなる副材部と、
前記主材部において前記旋削工具が装着される部位の近傍の部位に設けられ、前記タービンロータの加工時における前記主材部の先端部の厚み方向への振れを抑制するための振動減衰機構とを備え、
前記振動減衰機構は、前記主材部の先端部に形成される収容室と、この収容室内に前記主材部の厚み方向に変位可能となるように収容され、前記主材部の先端部がその厚み方向に振れたときにその振れと逆向きに前記収容室内で変位することにより当該振れを抑制する錘とを有し、
前記副材部は、前記主材部のうち前記振動減衰機構よりも前記基端部側の領域を含む領域に積層され、その積層により前記主材部の厚み方向への撓みを抑制し、
前記振動減衰機構は、前記主材部の先端部において当該主材部の前記長手方向及び前記厚み方向に直交する幅方向の中心位置近傍の第１部位と、その第１部位から前記主材部の前記幅方向に離間した第２部位とにそれぞれ設けられている、旋削工具用ステー。
【請求項２】
前記副材部は、前記主材部の長手方向に配向された炭素繊維を含む炭素繊維強化プラスチックからなる、請求項１に記載の旋削工具用ステー。
【請求項３】
前記副材部を構成する炭素繊維強化プラスチックは、複数の方向に配向された炭素繊維を含んでおり、
当該炭素繊維強化プラスチックにおける前記主材部の長手方向への炭素繊維の配向率は、５０％よりも高い、請求項２に記載の旋削工具用ステー。
【請求項４】
前記副材部は、前記主材部のうち前記振動減衰機構の配設領域以外の領域に積層されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の旋削工具用ステー。
【請求項５】
前記振動減衰機構は、前記錘の前記主材部の厚み方向への変位に対する抵抗力を当該錘に付与する抵抗力付与部と、当該抵抗力付与部が前記錘に付与する抵抗力の大きさを変更するための抵抗力変更部とを有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の旋削工具用ステー。
【請求項６】
前記抵抗力付与部は、前記主材部の厚み方向における前記錘の一端面と対向する前記収容室の内面との間に配設された第１弾性部材と、前記主材部の厚み方向における前記錘の他端面と対向する前記収容室の内面との間に配設された第２弾性部材とを有し、
前記抵抗力変更部は、前記錘の一端面に対する前記第１弾性部材の押し付け力及び前記錘の他端面に対する前記第２弾性部材の押し付け力を変更するための押し付け力変更部とを有する、請求項５に記載の旋削工具用ステー。
【請求項７】
前記錘は、環状に形成されており、
前記収容室内には、前記主材部の厚み方向に前記錘を貫通するように延び、前記厚み方向に変位可能となるように前記錘を支持する支持軸が設けられ、
前記抵抗力付与部は、前記支持軸の外周面と前記錘の内周面との間に弾性変形状態で配設され、その弾発力で前記錘の内周面を内側から押圧する弾性部材を有し、
前記抵抗力変更部は、前記錘の内周面に対する前記弾性部材の押圧力が変化するように前記支持軸の径方向外側への前記弾性部材の変形度合いを変更するための変形度変更部を有する、請求項５に記載の旋削工具用ステー。
【請求項８】
ロータ軸及びその軸方向に並ぶ複数枚のディスクを有するタービンロータを旋削加工するためのタービンロータ加工用旋盤であって、
請求項１〜７のいずれか１項に記載の旋削工具用ステーと、
タービンロータを前記ロータ軸の軸回りに回転させる回転装置と、
前記旋削工具用ステーの前記主材部の先端部に装着される旋削工具と、
前記旋削工具用ステーの先端部を隣り合う前記ディスク同士の間に挿入し、かつ、厚み方向が前記ロータ軸と略平行となる姿勢で前記旋削工具用ステーの基端部を保持し、旋削加工用の制御プログラムに従って前記旋削工具を前記ロータ軸に垂直な方向において当該ロータ軸に接離させるとともに前記ロータ軸に平行な方向にその旋削工具を移動させる移動装置とを備えた、タービンロータ加工用旋盤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、旋削工具用ステー及びタービンロータ加工用旋盤に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、旋削加工装置において、先端部に切削チップが設けられ、長く突き出された旋削工具を用いて旋削加工が行われている（例えば、下記特許文献１参照）。被加工物の旋削時には、旋削工具にびびり振動が発生し、その振動は旋削工具の長さが大きいことに起因して増長される。このような振動の発生は、被加工物の加工精度の低下に繋がるため、特許文献１では、旋削工具のシャンクの両側面にシャンクの材質よりも縦弾性係数に優れた超硬合金製の補強部材を取り付けることによって旋削工具の振動を抑制している。
【０００３】
ところで、従来、タービンロータを旋削加工するためのタービンロータ加工用旋盤が知られている。タービンロータは、ロータ軸及びその軸方向に間隔をおいて並ぶ複数枚のディスクを有するものである。タービンロータ加工用旋盤では、旋削工具によりロータ軸の外周面及び各ディスクの側面を旋削加工する。そして、タービンロータ加工用旋盤は、旋削加工のための制御プログラムに従って旋削工具を移動させる移動装置と、その移動装置に基端部が保持されるとともに、当該移動装置からタービンロータ側へ延び、その先端部に旋削工具が装着される板状の旋削工具用ステーを備えている。旋削工具用ステーは、その先端部がタービンロータの隣り合うディスク同士の間に挿入され、その厚み方向がロータ軸と平行となる姿勢で移動装置によって保持される。
【０００４】
タービンロータの隣り合うディスク同士の間の溝部は、その深さに対して幅が非常に小さくなっている。このため、ディスク同士の間に挿入される旋削工具用ステーは、長さが大きく、かつ、その長さに比較して厚みが非常に小さい形状に形成される。しかしながら、この形状により、ステーの先端部は、タービンロータの旋削加工時に厚み方向へのびびり振動を発生しやすくなり、当該ステーの先端部の振動発生に伴ってタービンロータの加工精度の低下が問題となる。このようなステーの先端部の厚み方向への振動を抑制するためには、上記特許文献１の技術を応用してステーの厚み方向の両面に超硬合金製の補強部材を貼り付けることも考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実用新案登録第３０６９５３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記のようにステーに超硬合金製の補強部材を貼り付けてステーの先端部の振動を抑制しようとする場合には、超硬合金の比重が高いことに起因してステーの重量が増大するという問題が生じる。
【０００７】
この発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、旋削工具用ステーの重量を低減しつつ、旋削工具用ステーの先端部の厚み方向への振動を良好に抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願発明者は、旋削工具用ステーの厚み方向への振動をさらに抑制する手段として、旋削工具用ステーの先端部に形成される収容室と、その収容室内に旋削工具用ステーの厚み方向に変位可能となるように収容された錘とを備える振動減衰機構を前記超硬合金製の補強部材を貼り付けた旋削工具用ステーに設けることを思いついた。この振動減衰機構は、ステーの先端部が厚み方向に振れたときにその振れと逆向きに錘が収容室内で変位することにより当該振れを抑制するものである。この振動減衰機構を旋削工具用ステーに設けることにより、旋削工具用ステーの先端部の厚み方向への振動をより良好に抑制することが可能となる。
【０００９】
しかし、超硬合金製の補強部材を貼り付けた旋削工具用ステーでは、上記したように重量が増大するため、そのことに起因してステーの先端部の振動の周波数が低くなるとともに、ステーの先端部の振動エネルギが大きくなる。そして、前記振動減衰機構では、ステー先端部の振動の周波数及び振動エネルギが異なると、その振動を抑制するために必要な錘の重量が異なる。すなわち、ステー先端部の振動の周波数が低くなるとともにその振動エネルギが増大する程、振動減衰機構に重い錘を用いないとそのステー先端部の振動を抑制できなくなる。従って、旋削工具用ステーの重量増大に起因するステー先端部の振動の周波数の低下及びその振動エネルギの増大により、振動減衰機構では、ステー先端部の振動の抑制のために重い錘を用いることが必要となる。その結果、さらに旋削工具用ステーの重量が増大する。
【００１０】
そこで、本願発明者は、このような旋削工具用ステーの大幅な重量の増大を防ぎつつ、ステー先端部の厚み方向への振動を良好に抑制するために、以下のような構成の旋削工具用ステー及びタービンロータ加工用旋盤を発明した。
【００１１】
すなわち、本発明による旋削工具用ステーは、ロータ軸及びその軸方向に間隔をおいて並ぶ複数枚のディスクを有するタービンロータの当該ディスク同士の間に位置するロータ軸の外周面及び各ディスクの側面の少なくとも一方を旋削加工するための旋削工具を支持する旋削工具用ステーであって、特定方向に延びる板状をなし、その長手方向の一端部が前記タービンロータの旋削加工のために前記旋削工具を移動させるための移動装置により保持される基端部を構成し、他端部が前記旋削工具の装着部位となる先端部を構成し、この先端部が前記ディスク同士の間に挿入され、かつ、厚み方向が前記ロータ軸と略平行となる姿勢で前記移動装置により保持される主材部と、前記主材部の厚み方向における両面にそれぞれ積層され、前記主材部の長手方向についてこの主材部よりも高い縦弾性係数を有する繊維強化プラスチックからなる副材部と、前記主材部において前記旋削工具が装着される部位の近傍の部位に設けられ、前記タービンロータの加工時における前記主材部の先端部の厚み方向への振れを抑制するための振動減衰機構とを備え、前記振動減衰機構は、前記主材部の先端部に形成される収容室と、この収容室内に前記主材部の厚み方向に変位可能となるように収容され、前記主材部の先端部がその厚み方向に振れたときにその振れと逆向きに前記収容室内で変位することにより当該振れを抑制する錘とを有し、前記副材部は、前記主材部のうち前記振動減衰機構よりも前記基端部側の領域を含む領域に積層され、その積層により前記主材部の厚み方向への撓みを抑制し、前記振動減衰機構は、前記主材部の先端部において当該主材部の前記長手方向及び前記厚み方向に直交する幅方向の中心位置近傍の第１部位と、その第１部位から前記主材部の前記幅方向に離間した第２部位とにそれぞれ設けられている。
【００１２】
この旋削工具用ステーは、主材部の先端部がその厚み方向に振れたときにその振れと逆向きに主材部の先端部に形成された収容室内で錘が変位することにより当該先端部の振れを抑制する振動減衰機構を備えるため、タービンロータの加工時における旋削工具用ステーの先端部の厚み方向への振動を抑制することができる。また、この旋削工具用ステーでは、特定方向に延びる板状の主材部の長手方向について主材部よりも高い縦弾性係数を有する繊維強化プラスチックからなり、主材部の厚み方向の両面のうち振動減衰機構よりも基端部側の領域を含む領域にそれぞれ積層されてその積層により主材部の厚み方向への撓みを抑制する副材部が設けられているため、タービンロータの加工時における旋削工具用ステーの先端部の厚み方向への振動をより良好に抑制することができる。そして、副材部を構成する繊維強化プラスチックは、低比重であるため、主材部の厚み方向への撓みを抑制するという本構成と同様の目的で主材部に超硬合金製の補強材を貼り付ける従来の構成に比べて旋削工具用ステーの重量を低減しつつ、旋削工具用ステーの厚み方向について良好な曲げ剛性を確保することができる。その結果、ステーの先端部の振動の周波数が高くなるとともにその振動エネルギが低減される。このため、振動減衰機構において軽い錘を用いて当該ステーの先端部の厚み方向への振動を抑制することができる。すなわち、超硬合金製の補強材により主材部の厚み方向への撓みを抑制する場合には、ステーの重量増大に起因して振動減衰機構で重い錘を用いざるを得なくなることによりステーのさらなる重量増大を招いていたのに対して、本構成では、低比重である繊維強化プラスチックからなる副材部により主材部の厚み方向への撓みを抑制するので、副材部の分の軽量化と、振動減衰機構において軽い錘を用いることができることによる軽量化とを図ることができる。従って、この旋削工具用ステーでは、旋削工具用ステーの重量を低減しつつ、旋削工具用ステーの先端部の厚み方向への振動を良好に抑制することができる。また、この旋削工具用ステーでは、主材部の先端部に振動減衰機構が２つ配設されるので、主材部が長手方向において撓むような形態で主材部の先端部が厚み方向に振動した場合に２つの振動減衰機構により当該先端部の厚み方向への振動を良好に抑制することができる。さらに、主材部の先端部が幅方向において撓むような形態で当該主材部の先端部の幅方向両端部が厚み方向に振動した場合に、前記第２部位に配設された振動減衰機構により当該主材部の先端部の幅方向両端部の厚み方向への振動を抑制することができる。
【００１３】
上記旋削工具用ステーにおいて、前記副材部は、前記主材部の長手方向に配向された炭素繊維を含む炭素繊維強化プラスチックからなることが好ましい。
【００１４】
炭素繊維強化プラスチックは、繊維強化プラスチックの中でも縦弾性係数が高い材料である。このため、本構成のように副材部が主材部の長手方向に配向された炭素繊維を含む炭素繊維強化プラスチックからなっていれば、主材部の厚み方向への撓みをより有効に抑制することができる。
【００１５】
この場合において、前記副材部を構成する炭素繊維強化プラスチックは、複数の方向に配向された炭素繊維を含んでおり、当該炭素繊維強化プラスチックにおける前記主材部の長手方向への炭素繊維の配向率は、５０％よりも高いことが好ましい。
【００１６】
副材部を構成する炭素繊維強化プラスチックのうち主材部の長手方向に配向された炭素繊維が主材部の先端部の振れに伴う主材部の厚み方向への撓みを抑制するのに寄与する。従って、本構成のように副材部を構成する炭素繊維強化プラスチックにおける主材部の長手方向への炭素繊維の配向率が５０％よりも高い場合には、当該炭素繊維強化プラスチックに占める前記主材部の厚み方向への撓みの抑制に寄与する炭素繊維の割合がそれ以外の炭素繊維の割合よりも多くなる。すなわち、本構成では、副材部の材料構成を主材部の厚み方向への撓みを良好に抑制可能な構成とすることができる。
【００１７】
上記旋削工具用ステーにおいて、前記副材部は、前記主材部のうち前記振動減衰機構の配設領域以外の領域に積層されていることが好ましい。
【００１８】
このように構成すれば、主材部に設けられた振動減衰機構が副材部によって覆われないので、振動減衰機構の調整やメンテナンス等を行う際に副材部が邪魔にならない。このため、本構成では、副材部により主材部の厚み方向への撓みを抑制しつつ、振動減衰機構の調整やメンテナンス等を容易に行うことができる。
【００２１】
上記旋削工具用ステーにおいて、前記振動減衰機構は、前記錘の前記主材部の厚み方向への変位に対する抵抗力を当該錘に付与する抵抗力付与部と、当該抵抗力付与部が前記錘に付与する抵抗力の大きさを変更するための抵抗力変更部とを有することが好ましい。
【００２２】
振動減衰機構では、主材部の厚み方向への錘の変位に対する抵抗力が大きくなって錘が主材部の厚み方向に変位しにくくなるほど高い周波数の主材部の先端部の振れを抑制することができ、主材部の厚み方向への錘の変位に対する抵抗力が小さくなって錘が主材部の厚み方向に変位しやすくなるほど低い周波数の主材部の先端部の振れを抑制することができる。このため、本構成のように、振動減衰機構が錘の主材部の厚み方向への変位に対する抵抗力を当該錘に付与する抵抗力付与部と、その抵抗力付与部が錘に付与する抵抗力の大きさを変更するための抵抗力変更部とを有していれば、主材部の厚み方向への錘の変位に対する抵抗力を適宜変更して主材部の厚み方向における錘の変位しやすさを調節することができる。その結果、旋削工具用ステーの先端部の厚み方向への振動を効果的に抑制することができるとともに、抑制可能な旋削工具用ステーの先端部の振動の周波数域を自由に調節することができる。
【００２３】
この場合において、前記抵抗力付与部は、前記主材部の厚み方向における前記錘の一端面と対向する前記収容室の内面との間に配設された第１弾性部材と、前記主材部の厚み方向における前記錘の他端面と対向する前記収容室の内面との間に配設された第２弾性部材とを有し、前記抵抗力変更部は、前記錘の一端面に対する前記第１弾性部材の押し付け力及び前記錘の他端面に対する前記第２弾性部材の押し付け力を変更するための押し付け力変更部とを有していてもよい。
【００２４】
この構成によれば、押し付け力変更部により、主材部の厚み方向における錘の各端面に対する第１弾性部材と第２弾性部材の押し付け力を変更することができ、それによって、主材部の厚み方向への錘の変位に対する抵抗力を変更することができる。すなわち、この構成によれば、前記抵抗力付与部及び前記抵抗力変更部の具体的な構造を構成することができる。
【００２５】
上記振動減衰機構が抵抗力付与部と抵抗力変更部とを有する構成において、前記錘は、環状に形成されており、前記収容室内には、前記主材部の厚み方向に前記錘を貫通するように延び、前記厚み方向に変位可能となるように前記錘を支持する支持軸が設けられ、前記抵抗力付与部は、前記支持軸の外周面と前記錘の内周面との間に弾性変形状態で配設され、その弾発力で前記錘の内周面を内側から押圧する弾性部材を有し、前記抵抗力変更部は、前記錘の内周面に対する前記弾性部材の押圧力が変化するように前記支持軸の径方向外側への前記弾性部材の変形度合いを変更するための変形度変更部を有していてもよい。
【００２６】
この構成によれば、変形度変更部により、支持軸の径方向外側への弾性部材の変形度合いを変更して錘の内周面に対する弾性部材の押圧力を変更することができるので、それによって主材部の厚み方向に錘が変位する際に弾性部材と錘の内周面との間に作用する摩擦力の大きさを変更することができる。その結果、主材部の厚み方向への錘の変位に対する抵抗力を変更することができる。すなわち、この構成によれば、前記抵抗力付与部及び前記抵抗力変更部の具多的な構造を構成することができる。
【００２７】
また、本発明によるタービンロータ加工用旋盤は、ロータ軸及びその軸方向に並ぶ複数枚のディスクを有するタービンロータを旋削加工するためのタービンロータ加工用旋盤であって、上記いずれかの旋削工具用ステーと、タービンロータを前記ロータ軸の軸回りに回転させる回転装置と、前記旋削工具用ステーの前記主材部の先端部に装着される旋削工具と、前記旋削工具用ステーの先端部を隣り合う前記ディスク同士の間に挿入し、かつ、厚み方向が前記ロータ軸と略平行となる姿勢で前記旋削工具用ステーの基端部を保持し、旋削加工用の制御プログラムに従って前記旋削工具を前記ロータ軸に垂直な方向において当該ロータ軸に接離させるとともに前記ロータ軸に平行な方向にその旋削工具を移動させる移動装置とを備えている。
【００２８】
このタービンロータ加工用旋盤では、上記旋削工具用ステーを備えているので、旋削工具用ステーの重量を低減しつつ、旋削工具用ステーの先端部の厚み方向への振動を良好に抑制することができるという上記旋削工具用ステーによる効果と同様の効果を得ることができる。
【発明の効果】
【００２９】
以上説明したように、本発明によれば、旋削工具用ステーの重量を低減しつつ、旋削工具用ステーの先端部の厚み方向への振動を良好に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態によるタービンロータ加工用旋盤の全体構成を概略的に示す平面図である。
【図２】図１に示したタービンロータ加工用旋盤の移動装置、旋削工具用ステー及び旋削工具を移動装置の移動体の移動方向に見た概略図である。
【図３】タービンロータのロータ軸の外周面及びその外周面とディスクの側面との間のコーナー部を旋削する際の移動装置による旋削工具の移動形態を示す図である。
【図４】タービンロータのディスクの側面を旋削する際の移動装置による旋削工具の移動形態を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態による旋削工具用ステーの斜視図である。
【図６】図５に示した旋削工具用ステーの平面図である。
【図７】図６に示した旋削工具用ステーのうち振動減衰機構近傍の部分の拡大図である。
【図８】図７中のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図９】本発明の一実施形態の変形例による旋削工具用ステーの振動減衰機構の前記図８に対応する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００３２】
まず、図１及び図２を参照して、本発明の一実施形態によるタービンロータ加工用旋盤の全体構成について説明する。
【００３３】
本実施形態によるタービンロータ加工用旋盤は、タービンロータ１００を旋削加工するためのものである。タービンロータ１００は、図１に示すように、特定方向に延びるロータ軸１００ａと、そのロータ軸１００ａの軸方向に並ぶ複数枚のディスク１００ｂとを有する。本実施形態のタービンロータ加工用旋盤では、このタービンロータ１００の隣り合うディスク１００ｂ同士の間に後述する旋削工具１０を挿入してそのディスク１００ｂ同士の間に位置するロータ軸１００ａの外周面及び各ディスク１００ｂの側面を旋削加工する。
【００３４】
具体的には、このタービンロータ加工用旋盤は、回転装置２と、案内部４と、移動装置６と、旋削工具用ステー８と、旋削工具１０とを備えている。
【００３５】
回転装置２は、タービンロータ１００の旋削加工用の制御プログラムに従ってタービンロータ１００をロータ軸１００ａの軸回り（水平軸回り）に回転させる。この回転装置２は、ベース１２と、第１支持装置１４と、第２支持装置１６とを有する。
【００３６】
ベース１２は、回転装置２の基礎となる部分であり、所定方向へ延びるように設置場所に設置されている。
【００３７】
第１支持装置１４と第２支持装置１６は、ベース１２の長手方向の両端部に分かれて配設されている。第１支持装置１４は、ベース１２の長手方向の一端部上に設置された第１支持装置本体部１４ａと、その第１支持装置本体部１４ａにベース１２の長手方向に延びる水平軸回りに回転可能に設けられた第１保持部１４ｂと、その第１保持部１４ｂを回転させる図略のモータとを有する。第２支持装置１６は、ベース１２の長手方向の他端部上に設置された第２支持装置本体部１６ａと、その第２支持装置本体部１６ａに前記第１保持部１４ｂと同じ水平軸回りに回転可能に設けられた第２保持部１６ｂとを有する。第１支持装置１４と第２支持装置１６は、第１保持部１４ｂと第２保持部１６ｂとの間でタービンロータ１００を軸方向の両側から挟み込むようにして支持し、その状態で前記図略のモータの駆動により両保持部１４ｂ，１６ｂとともにタービンロータ１００を軸回りに回転させる。
【００３８】
案内部４は、移動装置６の後述する移動体２２の移動を案内するものである。この案内部４は、ロータ軸１００ａに平行に延びており、回転装置２のベース１２に隣接した位置に設置されている。
【００３９】
移動装置６は、タービンロータ１００の旋削加工のために旋削工具１０を移動させるものである。すなわち、この移動装置６は、タービンロータ１００の旋削加工用の制御プログラムに従って、旋削工具１０をロータ軸１００ａに垂直な方向においてロータ軸１００ａに接離させるとともに、ロータ軸１００ａに平行な方向にその旋削工具１０を移動させる。そして、この移動装置６は、旋削工具１０とともに旋削工具用ステー８をタービンロータ１００の隣り合うディスク１００ｂ同士の間に挿入し、かつ、旋削工具用ステー８の厚み方向がロータ軸１００ａと略平行となる姿勢で旋削工具用ステー８の基端部を保持する。
【００４０】
具体的には、この移動装置６は、移動体２２と、サドル２４とを有する。
【００４１】
移動体２２は、案内部４上に搭載されており、図略のモータの駆動により案内部４に沿って前記ロータ軸１００ａに平行な方向に移動するようになっている。
【００４２】
サドル２４は、図２に示すように、移動体２２上に搭載されており、図略のモータの駆動により移動体２２に対して相対移動するようになっている。このサドル２４は、水平方向で、かつ、前記ロータ軸１００ａに垂直な方向においてロータ軸１００ａに接離するように移動体２２上で移動する。
【００４３】
そして、サドル２４は、旋削工具用ステー８が鉛直方向に立った状態で当該サドル２４からロータ軸１００ａ側へ突出し、その旋削工具用ステー８の厚み方向がロータ軸１００ａと平行となる姿勢で旋削工具用ステー８の基端部を保持する。また、サドル２４は、旋削工具用ステー８の先端部がタービンロータ１００の隣り合うディスク１００ｂ同士の間に挿入されるように旋削工具用ステー８の基端部を保持する。また、サドル２４は、旋削工具用ステー８を水平方向でかつロータ軸１００ａに垂直な方向において位置調整可能に保持している。具体的には、サドル２４は、旋削工具用ステー８を位置固定するための図略のクランプを有しており、サドル２４からロータ軸１００ａ側への旋削工具用ステー８の突出量を調節した後、そのクランプでサドル２４に対する旋削工具用ステー８の位置を固定できるようになっている。
【００４４】
移動装置６では、タービンロータ１００の旋削加工用の制御プログラムに従って、上記の移動体２２のロータ軸１００ａに平行な方向への移動と、上記のサドル２４のロータ軸１００ａに垂直な方向への移動とを組み合わせて旋削工具用ステー８の先端部に装着された旋削工具１０の移動を行う。
【００４５】
旋削工具用ステー８（以下、単にステー８という）は、旋削工具１０を支持するものであり、上記のようにその基端部が移動装置６のサドル２４に保持され、その先端部に旋削工具１０が装着される。このステー８の詳細な構造については、後述する。
【００４６】
旋削工具１０は、旋削用のバイトであり、この旋削工具１０は、ステー８の先端部に設けられる後述のホルダ３４によってステー８の先端部からロータ軸１００ａ側に突出した状態で保持される。この旋削工具１０は、その先端から先端部の一方の側部にかけて切削チップが設けられている。そして、旋削工具１０は、ステー８の先端部に装着された状態でステー８とともにタービンロータ１００の隣り合うディスク１００ｂ同士の間に挿入されて当該ディスク１００ｂ同士の間に位置するロータ軸１００ａの外周面、各ディスク１００ｂの側面及びそれらロータ軸１００ａの外周面とディスク１００ｂの側面との間のコーナー部を旋削加工する。
【００４７】
そして、本実施形態のタービンロータ加工用旋盤では、図３に示すように、タービンロータ１００を軸回りに回転させながら、隣り合うディスク１００ｂ同士の間に移動装置６のサドル２４の移動によって旋削工具１０及び旋削工具用ステー８を挿入する。そして、旋削工具１０の先端を隣り合うディスク１００ｂ同士の間の軸方向の中心位置においてロータ軸１００ａの外周面に当て、移動体２２（図１参照）の移動により当該旋削工具１０をロータ軸１００ａに平行な方向において一方のディスク１００ｂ側に移動させながらロータ軸１００ａの外周面を旋削する。その後、連続して移動体２２を移動させながらサドル２４をわずかにロータ軸１００ａから離れる方向に移動させることにより、旋削工具１０によってロータ軸１００ａの外周面とディスク１００ｂの側面との間にＲを持ったコーナー部を旋削加工する。さらに、図４に示すように、旋削工具１０の先端部の一方の側部をディスク１００ｂの側面に当てながら、移動装置６のうちサドル２４のみをロータ軸１００ａに接近する方向に移動させてディスク１００ｂの側面を旋削する。
【００４８】
そして、隣り合うディスク１００ｂ同士の間の軸方向の中心位置から他方のディスク１００ｂ側に位置するロータ軸１００ａの外周面、そのロータ軸１００ａの外周面と他方のディスク１００ｂの側面との間のコーナー部及び他方のディスク１００ｂの側面については、旋削工具１０をその先端から先端部の他方の側部にかけて切削チップが設けられたものに交換して上記と同様に旋削加工を行う。
【００４９】
なお、このようなタービンロータ１００の旋削加工時において、前記コーナー部の旋削時及びディスク１００ｂの側面の旋削時にステー８の先端部に厚み方向への振動が生じやすい。本実施形態では、ステー８の下記の構造により当該ステー８の先端部の振動を抑制可能となっている。
【００５０】
次に、図２及び図５〜図８を参照して、本実施形態によるステー８の詳細な構造について説明する。
【００５１】
本実施形態によるステー８は、旋削工具１０を支持するものであり、上記したように旋削工具１０とともにタービンロータ１００の隣り合うディスク１００ｂ同士の間に挿入される。このステー８は、主材部３２と、ホルダ３４（図２参照）と、振動減衰機構３６と、副材部３８とを有する。
【００５２】
主材部３２は、ステー８の基部となるものである。この主材部３２は、図５及び図６に示すように、特定方向に延びる略長方形の板状をなしている。主材部３２の長手方向の一端部は、前記サドル２４によって保持される当該主材部３２の基端部を構成し、主材部３２の長手方向の他端部は、旋削工具１０の装着部位となる当該主材部３２の先端部を構成する。主材部３２は、その長手方向が前記ロータ軸１００ａに垂直となり、その厚み方向が前記ロータ軸１００ａに平行となる姿勢でサドル２４によって保持される。
【００５３】
主材部３２の先端部の上端部には、旋削工具１０を保持するホルダ３４が装着される受部３２ａが形成されている。この受部３２ａは、主材部３２の先端部の上端の角部が矩形状に切り欠かれて形成されている。ホルダ３４は、受部３２ａの切り欠きに嵌め込まれるようにして装着される。すなわち、旋削工具１０は、ホルダ３４を介して主材部３２の先端部の上端部に装着されるようになっている。また、受部３２ａの鉛直方向に延びる面と水平方向に延びる面とには、それぞれキー溝が形成されている。
【００５４】
ホルダ３４は、図２に示すように、受部３２ａに取り付けられるホルダ本体３４ａと、旋削工具１０をホルダ本体３４ａに固定するための固定ボルト３４ｂとを有する。
【００５５】
ホルダ本体３４ａは、受部３２ａに対して取り付けられる取付部３４ｃを有する。この取付部３４ｃは、鉛直方向に延びる鉛直部３４ｄと、その鉛直部３４ｄの下端から主材部３２の長手方向に水平に延びる水平部３４ｅとを有する。鉛直部３４ｄと水平部３４ｅのうち受部３２ａに取り付けられる面には、それぞれキーが形成されている。ホルダ３４が受部３２ａに嵌め込まれる際、その各キーが受部３２ａの対応するキー溝に嵌合し、さらに図略のボルトによってその嵌合状態が固定されるようになっている。
【００５６】
また、ホルダ本体３４ａは、主材部３２の長手方向において取付部３４ｃの鉛直部３４ｄからロータ軸１００ａ側へ突出するように延びるボルト保持部３４ｆを有する。このボルト保持部３４ｆと前記水平部３４ｅとは、上下に離間して配置されている。ボルト保持部３４ｆには、上下方向に貫通する図略のボルト穴が主材部３２の長手方向に並んで複数形成されている。固定ボルト３４ｂは、その頭部が上側に位置する姿勢で各ボルト穴に螺合されている。旋削工具１０は、ホルダ３４からロータ軸１００ａ側に突出した状態でボルト保持部３４ｆと水平部３４ｅとの間に差し込まれ、締め込まれた各固定ボルト３４ｂの先端部により水平部３４ｅの上面に押し付けられて固定されるようになっている。
【００５７】
主材部３２の先端部のうち受部３２ａの下側近傍の部位には、振動減衰機構３６が設けられている。振動減衰機構３６は、タービンロータ１００の旋削加工時における主材部３２の先端部の厚み方向への振れを抑制するためのものである。この振動減衰機構３６は、受部３２ａの下側の部位に上下に離間して２つ設けられている。具体的には、一方の振動減衰機構３６は、主材部３２の先端部の上下幅方向についての中心位置にある第１部位Ｐ１に配設され、他方の振動減衰機構３６は、第１部位Ｐ１から主材部３２の幅方向下側に離間した位置（主材部３２の先端部の下端部近傍の位置）にある第２部位Ｐ２に配設されている。
【００５８】
タービンロータ１００の旋削加工時には、主材部３２が長手方向において撓むような形態の振動（１次固有振動）や主材部３２の先端部が幅方向において撓むような形態の振動（２次固有振動）等が主材部３２に発生する。主材部３２の先端部は、主材部３２が長手方向において撓む形態の振動の腹に相当する部位であり、主材部３２の先端部の下端部は、主材部３２の先端部が幅方向において撓む形態の振動の腹に相当する部位である。このため、前記一方の振動減衰機構３６は、主に主材部３２が長手方向において撓む形態での主材部３２の先端部の厚み方向への振れを抑制する。また、前記他方の振動減衰機構３６は、前記一方の振動減衰機構３６の場合と同様の形態での主材部３２の先端部の厚み方向への振れを抑制する機能に加えて、主材部３２の先端部が幅方向において撓む形態での主材部３２の先端部の幅方向両端部（上下両端部）の厚み方向への振れを抑制する機能を有する。
【００５９】
各振動減衰機構３６は、図８に示すように、収容室４２と、錘４４と、抵抗力付与部４６と、抵抗力変更部４８とを有する。
【００６０】
収容室４２は、主材部３２の先端部のうち受部３２ａの下側の部位に形成されている。この収容室４２は、主材部３２の厚み方向の一面側に開口した円形の凹部４２ａと、その凹部４２ａの開口部を閉塞する円形の蓋部４２ｂとによって形成されている。
【００６１】
凹部４２ａは、収容室４２の大部分を形成する。この凹部４２ａは、当該凹部４２ａの奥側に位置する第１部分４２ｃと、その第１部分４２ｃの手前側に位置して当該凹部４２ａの開口部を形成し、第１部分４２ｃよりも拡径された第２部分４２ｄとを有する。
【００６２】
第１部分４２ｃの底面（主材部３２の厚み方向の前記一面に平行な面）から主材部３２の厚み方向の他面側へ貫通するように固定穴４２ｅが形成されている。この固定穴４２ｅは、凹部４２ａの軸心と同軸となるように配設されている。また、第１部分４２ｃの底面の固定穴４２ｅの周りには、複数の第１取付溝４２ｆが形成されている。各第１取付溝４２ｆは、凹部４２ａの軸心（収容室４２の軸心）と同軸の円状に形成されており、それぞれ異なった直径を有する。すなわち、各第１取付溝４２ｆは、第１部分４２ｃの底面に同心円状に形成されており、その周長がそれぞれ異なっている。また、第２部分４２ｄの底面（主材部３２の厚み方向の前記一面に平行な面）には、その周方向に間隔をおいて複数の固定用螺子穴４２ｇが設けられている。
【００６３】
蓋部４２ｂは、凹部４２ａの第２部分４２ｄに嵌め込まれている。蓋部４２ｂの周縁近傍の部分には、図７に示すように、複数の挿通穴４２ｈが形成されている。各挿通穴４２ｈは、前記各螺子穴４２ｄに対応する位置に形成されている。各挿通穴４２ｈには、図８に示すように、固定螺子４２ｉがそれぞれ挿通され、その固定螺子４２ｉが前記各固定用螺子穴４２ｇに螺合して締め込まれることによって、蓋部４２ｂが凹部４２ａの第２部分４２ｄに嵌め込まれた状態で固定されるようになっている。また、蓋部４２ｂの周縁近傍の部分には、図７に示すように、各挿通穴４２ｈの周方向両側に蓋部４２ｂを厚み方向に貫通する螺子穴４２ｊがそれぞれ形成されている。
【００６４】
また、蓋部４２ｂの裏面（収容室４２内に臨む面）には、複数の第２取付溝４２ｍが形成されている。各第２取付溝４２ｍは、蓋部４２ｂの軸心（収容室４２の軸心）と同軸の円状に形成されており、それぞれ異なった直径を有する。すなわち、各第２取付溝４２ｍは、蓋部４２ｂの裏面に同心円状に形成されており、その周長がそれぞれ異なっている。なお、第２取付溝４２ｍは、第１取付溝４２ｆと同じ数だけ設けられており、各第２取付溝４２ｍは各第１取付溝４２ｆと対応する位置及び形状に形成されている。
【００６５】
また、蓋部４２ｂの裏面には、主材部３２の厚み方向に延びる支持軸４２ｎが設けられている。この支持軸４２ｎは、後述するように円環状である錘４４を主材部３２の厚み方向に貫通して、当該錘４４を主材部３２の厚み方向に変位可能となるように支持するものである。支持軸４２ｎは、蓋部４２ｂと同軸となるように配設されており、蓋部４２ｂが凹部４２ａの第２部分４２ｄに嵌め込まれた状態で収容室４２と同軸となるように収容室４２内に設けられる。
【００６６】
錘４４は、収容室４２内に主材部３２の厚み方向に変位可能となるように収容されている。この錘４４は、主材部３２の先端部がその厚み方向に振れたときにその振れと逆向きに収容室４２内で変位することにより当該振れを抑制する。
【００６７】
具体的には、錘４４は、全体として円環状に形成されており、重量部４４ａと、リニアブッシュ４４ｂとを有する。
【００６８】
重量部４４ａは、錘４４の大部分を占めるものであり、鉛によって形成されている。この重量部４４ａは、円環状に形成されており、当該重量部４４ａの軸心と同軸にその軸方向に延びる貫通穴４４ｃを有する。重量部４４ａは、その軸方向が主材部３２の厚み方向となるように収容室４２内に収容されている。
【００６９】
リニアブッシュ４４ｂは、重量部４４ａの貫通穴４４ｃに嵌め込まれて固定されるとともに前記支持軸４２ｎに外挿された円筒状の本体部４４ｄと、その本体部４４ｄの内周面と支持軸４２ｎの外周面との間に配設された複数のボール４４ｅとによって構成されている。このリニアブッシュ４４ｂでは、錘４４が主材部３２の厚み方向に変位する際、ボール４４ｅが本体部４４ｄの内周面と支持軸４２ｎの外周面との間で転がることにより、非常に小さい摩擦抵抗で支持軸４２ｎに沿うように錘４４の変位を案内する。
【００７０】
抵抗力付与部４６は、主材部３２の厚み方向への錘４４の変位に対する抵抗力を錘４４に付与するものである。この抵抗力付与部４６は、第１弾性部材４６ａと第２弾性部材４６ｂとを有する。
【００７１】
第１弾性部材４６ａは、主材部３２の厚み方向における錘４４の重量部４４ａの一端面と対向する収容室４２の内面（凹部４２ａの第１部分４２ｃの底面）との間に配設されている。具体的には、第１弾性部材４６ａは、Ｏリングからなり、第１部分４２ｃの底面に形成された第１取付溝４２ｆに嵌め込まれている。第１弾性部材４６ａは、第１取付溝４２ｆからその一部分が錘４４側に突出しており、この突出した部分が重量部４４ａの前記一端面に当接するようになっている。そして、錘４４が第１部分４２ｃの底面側に変位する場合には、錘４４が第１弾性部材４６ａを押し潰すように弾性変形させ、その反作用として第１弾性部材４６ａの弾発力が錘４４に対して抵抗力として付与される。
【００７２】
なお、第１弾性部材４６ａは、前記各第１取付溝４２ｆに適合するようにそれぞれ周長の異なる複数のものが用意されている。この周長の異なる複数の第１弾性部材４６ａのいずれかを適宜選択し、対応する第１取付溝４２ｆに嵌め込んで用いることによって、錘４４に付与する抵抗力を変更できるようになっている。
【００７３】
具体的には、周長の小さい第１弾性部材４６ａを用いるほど、錘４４に対する第１弾性部材４６ａの接触面積が小さくなり、それに起因して第１弾性部材４６ａから錘４４に付与される抵抗力が小さくなる。逆に、周長の大きい第１弾性部材４６ａを用いるほど、錘４４に対する第１弾性部材４６ａの接触面積が大きくなり、それに起因して第１弾性部材４６ａから錘４４に付与される抵抗力が大きくなる。そして、この第１弾性部材４６ａから錘４４に付与される抵抗力の大きさによって、振動減衰機構３６により抑制可能なステー８（主材部３２）の先端部の厚み方向への振動の周波数が異なる。すなわち、第１弾性部材４６ａから錘４４に付与される抵抗力が大きいほど高周波数のステー８の先端部の厚み方向への振動が抑制される一方、当該抵抗力が小さいほど低周波数のステー８の先端部の厚み方向への振動が抑制される。このため、ステー８の先端部の固有振動数に応じて複数の第１弾性部材４６ａの中から適切な周長の第１弾性部材４６ａが用いられる。
【００７４】
第２弾性部材４６ｂは、主材部３２の厚み方向における錘４４の重量部４４ａの他端面と対向する収容室４２の内面（蓋部４２ｂの裏面）との間に配設されている。具体的には、第２弾性部材４６ｂは、第１弾性部材４６ａと同様のＯリングからなり、蓋部４２ｂの裏面に形成された第２取付溝４２ｍに嵌め込まれている。第２弾性部材４６ｂは、第２取付溝４２ｍからその一部分が錘４４側に突出しており、この突出した部分が重量部４４ａの前記他端面に当接するようになっている。この第２弾性部材４６ｂが錘４４に抵抗力を付与する際の作用は、上記第１弾性部材４６ａの場合と同様である。また、この第２弾性部材４６ｂも各第２取付溝４２ｍに適合するように周長の異なる複数のものが用意されている。このため、上記第１弾性部材４６ａの場合と同様、ステー８の先端部の固有振動数に応じてその先端部の厚み方向への振動を抑制するのに適切な周長の第２弾性部材４６ｂを選択できるようになっている。
【００７５】
抵抗力変更部４８は、抵抗力付与部４６が錘４４に付与する前記抵抗力の大きさを変更するためのものである。この抵抗力変更部４８は、錘４４の前記一端面に対する第１弾性部材４６ａの押し付け力及び錘４４の前記他端面に対する第２弾性部材４６ｂの押し付け力を変更するための押し付け力変更部５２を有する。
【００７６】
押し付け力変更部５２は、前記蓋部４２ｂと、前記固定螺子４２ｉと、調整螺子５２ａとによって構成されている。
【００７７】
調整螺子５２ａは、蓋部４２ｂの各螺子穴４２ｊにそれぞれ螺合されている。この調整螺子５２ａは、螺子穴４２ｊにねじ込まれることにより、その先端部が蓋部４２ｂの裏面から突出して凹部４２ａの第２部分４２ｄの底面に当接するようになっている（図８参照）。すなわち、調整螺子５２ａの先端部が蓋部４２ｂの裏面から突出する分だけ蓋部４２ｂと凹部４２ａの第２部分４２ｄの底面との間に隙間が形成される。そして、各固定螺子４２ｉを緩めた状態で螺子穴４２ｊに対する調整螺子５２ａのねじ込み量を変更して蓋部４２ｂの裏面から突出する調整螺子５２ａの突出量を変更することにより、蓋部４２ｂと凹部４２ａの第２部分４２ｄの底面との間の隙間の大きさが変更される。そして、この隙間の大きさが変更されることによって、主材部３２の厚み方向における収容室４２の対向する内面間の間隔（凹部４２ａの第１部分４２ｃの底面と蓋部４２ｂの裏面との間の間隔）の大きさが変更され、それによって錘４４に対する両弾性部材４６ａ，４６ｂの押し付け力が変更される。
【００７８】
錘４４に対する両弾性部材４６ａ，４６ｂの押し付け力が変更されることによって、振動減衰機構３６により抑制可能なステー８（主材部３２）の先端部の厚み方向への振動の周波数が変化する。すなわち、錘４４に対する両弾性部材４６ａ，４６ｂの押し付け力が大きくなると、主材部３２の厚み方向における錘４４の変位に対する抵抗力が大きくなり、それに起因してより高周波数の主材部３２の先端部の振動が抑制可能となる。一方、錘４４に対する両弾性部材４６ａ，４６ｂの押し付け力が小さくなると、主材部３２の厚み方向における錘４４の変位に対する抵抗力が小さくなり、それに起因してより低周波数の主材部３２の先端部の振動が抑制可能となる。従って、本実施形態では、ステー８の先端部の固有振動数に応じて調整螺子５２ａのねじ込み量を調整し、その後、固定螺子４２ｉを締め込んで蓋部４２ｂの裏面と凹部４２ａの第１部分４２ｃの底面との間の間隔を固定することにより、両弾性部材４６ａ，４６ｂの錘４４に対する押し付け力をステー８の先端部の振動を抑制するのに適切な値に調整できるようになっている。
【００７９】
主材部３２の厚み方向の両面のうち振動減衰機構３６の配設領域以外の領域であって振動減衰機構３６よりも主材部３２の基端部側の領域には、副材部取付部３２ｃ（図５参照）がそれぞれ形成されている。この副材部取付部３２ｃは、主材部３２の厚み方向の両面の副材部３８の形状に対応する領域を副材部３８の厚みに対応する深さだけ窪ませることによって形成されている。
【００８０】
副材部３８は、主材部３２に対して積層され、その積層により主材部３２の厚み方向への撓みを抑制するものである。副材部３８は、主材部３２の各副材取付部３２ｃにそれぞれ嵌め合わされるとともに接着剤でそれぞれ貼り合わされることによって主材部３２の厚み方向の両面にそれぞれ積層されている。副材部３８は、主材部３２に比べて薄い板状に形成されている。副材部３８は、主材部３２の長手方向について主材部３２よりも高い縦弾性係数を有する繊維強化プラスチックからなっている。
【００８１】
詳細には、副材部３８は、主材部３２の長手方向に配向された炭素繊維を含む炭素繊維強化プラスチックの薄板からなる。この副材部３８を構成する炭素繊維強化プラスチックの薄板は、複数の方向に配向された炭素繊維を含んでいる。そして、当該炭素繊維強化プラスチックの薄板は、主材部３２の長手方向に配向された炭素繊維を含むシート状の部材の両面に主材部３２の長手方向以外の方向に配向された炭素繊維を含むシート状の部材がそれぞれ積層されることによって形成されている。前記主材部３２の長手方向に配向された炭素繊維のシートは、主に主材部３２の長手方向について縦弾性係数を向上させるのに寄与し、前記主材部３２の長手方向以外の方向に配向された炭素繊維のシートは、主に主材部３２の長手方向に配向された炭素繊維同士を繋ぎとめる役割を果たす。
【００８２】
また、この炭素繊維強化プラスチックの薄板における主材部３２の長手方向への炭素繊維の配向率は、５０％よりも高くなっている。なお、当該炭素繊維強化プラスチックの薄板における炭素繊維の好ましい配向の構成は、主材部３２の長手方向への炭素繊維の配向率が８０％で、主材部３２の上下幅方向への炭素繊維の配向率が２０％となる構成である。前記薄板の厚み方向の中心に主材部３２の長手方向へ配向された炭素繊維を含むシート状の部材が配置され、その部材の両面に主材部３２の上下幅方向へ配向された炭素繊維を含むシート状の部材がそれぞれ積層されることによって前記薄板が形成される。なお、主材部３２の両面にそれぞれ積層される副材部３８は、両方とも同じ構成を有している。そして、このような副材部３８が主材部３２の厚み方向の両面にそれぞれ積層されることによってステー８の長手方向における縦弾性係数（曲げ剛性）が向上されている。
【００８３】
以上説明したように、本実施形態では、ステー８が、主材部３２の先端部がその厚み方向に振れたときにその振れと逆向きに主材部３２の先端部に形成された収容室４２内で錘４４が変位することにより当該先端部の振れを抑制する振動減衰機構３６を備えるため、タービンロータ１００の旋削加工時におけるステー８の先端部の厚み方向への振動を抑制することができる。
【００８４】
また、本実施形態のステー８では、主材部３２の長手方向について主材部３２よりも高い縦弾性係数を有し、主材部３２の厚み方向の両面のうち振動減衰機構３６よりも当該主材部３２の基端部側の領域にそれぞれ積層されてその積層により主材部３２の厚み方向への撓みを抑制する副材部３８が設けられているため、タービンロータ１００の旋削加工時におけるステー８の先端部の厚み方向への振動をより良好に抑制することができる。
【００８５】
具体的には、ステー８の先端部の厚み方向への振れ量δは、以下の式によって表される。
【００８６】
δ＝Ｗ・Ｌ３／３・Ｅ・Ｉ
（ただし、Ｗ：旋削時にステー８に作用するステー８の厚み方向への曲げ荷重、Ｌ：サドル２４からのステー８の突出量、Ｅ：ステー８の長手方向における縦弾性係数、Ｉ：ステー８の厚み方向におけるステー８の断面二次モーメント）
【００８７】
この式からステー８の長手方向における縦弾性係数Ｅが高くなるにつれて、ステー８の先端部の厚み方向への振れ量δは小さくなることが判る。特に、主材部３２の厚み方向の両面に副材部３８を貼り合わせることで、ステー８の中立軸から最も離れた部位における長手方向についての縦弾性係数Ｅを高めることにより、ステー８の曲げ剛性を効果的に向上させて、その先端部の厚み方向への振動を効果的に抑制できることが判る。
【００８８】
そして、本実施形態では、副材部３８が低比重の炭素繊維強化プラスチックからなっているため、主材部３２の厚み方向への撓みを抑制するという本実施形態と同様の目的で主材部に高比重の超硬合金製の補強材を貼り付けるような構成に比べてステー８の重量を低減しつつ、ステー８の厚み方向について良好な曲げ剛性を確保することができる。その結果、ステー８の先端部の振動の周波数が高くなるとともにその振動エネルギが低減される。このため、振動減衰機構３６において軽い錘４４を用いて当該ステー８の先端部の厚み方向への振動を抑制することができる。すなわち、本実施形態では、副材部３８の分の軽量化と、振動減衰機構３６において軽い錘４４を用いることができることによる軽量化とを図ることができる。従って、本実施形態では、ステー８の重量を低減しつつ、ステー８の先端部の厚み方向への振動を良好に抑制することができる。
【００８９】
また、本実施形態では、ステー８の副材部３８が主材部３２の長手方向に配向された炭素繊維を含む炭素繊維強化プラスチックからなる。この炭素繊維強化プラスチックは、繊維強化プラスチックの中でも縦弾性係数が高い材料であるので、主材部３２の厚み方向への撓みをより有効に抑制することができる。
【００９０】
また、本実施形態では、副材部３８を構成する炭素繊維強化プラスチックにおける主材部３２の長手方向への炭素繊維の配向率が５０％よりも高いため、当該炭素繊維強化プラスチックに占める主材部３２の厚み方向への撓みの抑制に寄与する炭素繊維の割合がそれ以外の炭素繊維の割合よりも多くなる。このため、本実施形態では、副材部３８の材料構成を主材部３２の厚み方向への撓みを良好に抑制可能な構成とすることができる。
【００９１】
また、本実施形態では、副材部３８は、主材部３２のうち振動減衰機構３６の配設領域以外の領域に積層されているため、振動減衰機構３６のメンテナンスや抵抗力変更部４８により抵抗力付与部４６が錘４４に付与する抵抗力の調整を行う際に副材部３８が邪魔にならない。このため、本実施形態では、副材部３８により主材部３２の厚み方向への撓みを抑制しつつ、振動減衰機構３６の調整やメンテナンス等を容易に行うことができる。
【００９２】
また、本実施形態では、振動減衰機構３６が、主材部３２の先端部において当該主材部３２の上下幅方向の中心位置にある第１部位Ｐ１と、その第１部位Ｐ１から主材部３２の幅方向下側に離間した第２部位Ｐ２とにそれぞれ設けられている。このため、主材部３２が長手方向において撓むような形態で主材部３２の先端部が厚み方向に振動した場合に２つの振動減衰機構により当該先端部の厚み方向への振動を良好に抑制することができる。さらに、主材部３２の先端部が上下幅方向において撓むような形態でその先端部の上下端部が厚み方向に振動した場合に、前記第２部位に配設された振動減衰機構３６により主材部３２の先端部の上下端部の厚み方向への振動を抑制することができる。
【００９３】
また、本実施形態では、振動減衰機構３６が、主材部３２の厚み方向への錘４４の変位に対する抵抗力を当該錘４４に付与する抵抗力付与部４６と、当該抵抗力付与部４６が錘４４に付与する抵抗力の大きさを変更するための抵抗力変更部４８とを有している。このため、本実施形態では、主材部３２の厚み方向への錘４４の変位に対する抵抗力を適宜変更して主材部３２の厚み方向への錘４４の変位しやすさを調節することができる。その結果、ステー８の先端部の厚み方向への振動を効果的に抑制できるとともに、抑制可能なステー８の先端部の振動の周波数域を自由に調節することができる。
【００９４】
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００９５】
具体的には、ステー８に設ける振動減衰機構３６は、上記のような構造のものに限られない。例えば、図９に示す上記実施形態の変形例のように、振動減衰機構３６が、錘４４の内周面に弾性部材６８ａ，６８ｂを押し付けることによって主材部３２の厚み方向への錘４４の変位に対する抵抗力を錘４４に付与するような抵抗力付与部４６を有していてもよい。
【００９６】
具体的には、この変形例では、錘４４は、円環状で鉛製の重量部４４ａと、その重量部４４ａの貫通穴４４ｃに嵌合される内嵌部４４ｇとを有する。内嵌部４４ｇは、重量部４４ａの貫通穴４４ｃに嵌め込まれた円環状で鉄製の第１挟持部４４ｈと、重量部４４ａ及び第１挟持部４４ｈの蓋部４２ｂ側に配置される鉄製で円環状の第２挟持部４４ｉとを有する。重量部４４ａの貫通穴４４ｃ近傍の部分が主材部３２の厚み方向において両挟持部４４ｈ，４４ｉによって挟み込まれた状態でそれら両挟持部４４ｈ，４４ｉが螺子４４ｊによって締結されることにより、重量部４４ａと両挟持部４４ｈ，４４ｉが一体化されている。
【００９７】
そして、この変形例では、主材部３２の先端部に形成された凹部４２ａの第１部分４２ｃの底面から主材部３２の厚み方向に延びるように軸部６２が突設されている。軸部６２の蓋部４２ｂ側には、当該軸部６２と同軸となるように円板状の押え板６４が配設されており、この押え板６４は調整螺子６６によって軸部６２に締結されている。本変形例では、この軸部６２と押え板６４が一体化されたものによって、主材部３２の厚み方向に変位可能となるように錘４４を支持する支持軸６５が構成されている。この支持軸６５は、凹部４２ａの軸心（収容室４２の軸心）と同軸に配置されており、主材部３２の厚み方向に錘４４の両挟持部４４ｈ，４４ｉの貫通穴を貫通するように延びている。押え板６４は、軸部６２の先端面に当接するように配設され、軸部６２と同径に形成された小径部６４ａと、その小径部６４ａの蓋部４２ｂ側に設けられ、小径部６４ａよりも拡径された大径部６４ｂとを有する。
【００９８】
前記大径部６４ｂと凹部４２ａの第１部分４２ｃの底面との間には、円環状の第１〜第３弾性部材支持部６７ａ〜６７ｃが配設されている。第１〜第３弾性部材支持部６７ａ〜６７ｃは、凹部４２ａの第１部分４２ｃの底面側から蓋部４２ｂ側へ向かってこの順番で並んでいる。そして、各弾性部材支持部６７ａ〜６７ｃには、支持軸６５の軸部６２及び小径部６４ａが主材部３２の厚み方向に挿通されている。第１弾性部材支持部６７ａと第２弾性部材支持部６７ｂの互いに対向する面の外縁部は、それぞれ切り欠かれており、第３弾性部材支持部６７ｃと前記大径部６４ｂの互いに対向する面の外縁部は、それぞれ切り欠かれている。
【００９９】
そして、この変形例では、抵抗力付与部４６は、Ｏリングからなる一対の弾性部材６８ａ，６８ｂを有する。これら一対の弾性部材６８ａ，６８ｂは、支持軸６５の外周面と錘４４の内周面との間に弾性変形状態で配設され、その弾発力で錘４４の内周面を内側から押圧する。
【０１００】
具体的には、一方の弾性部材６８ａは、第１弾性部材支持部６７ａの切欠き部と第２弾性部材支持部６７ｂの切欠き部に外嵌しており、その内縁近傍の部分が主材部３２の厚み方向において両切欠き部により挟持されている。もう一方の弾性部材６８ｂは、第３弾性部材支持部６７ｃの切欠き部と前記大径部６４ｂの切欠き部に外嵌しており、その内縁近傍の部分が主材部３２の厚み方向において両切欠き部により挟持されている。そして、一方の弾性部材６８ａは、第１弾性部材支持部６７ａの切欠き部と第２弾性部材支持部６７ｂの切欠き部とによって挟み込まれることにより拡径するように弾性変形し、その外周面が錘４４の内嵌部４４ｇの内周面に押圧される。また、もう一方の弾性部材６８ｂは、第３弾性部材支持部６７ｃの切欠き部と前記大径部６４ｂの切欠き部とによって挟み込まれることにより拡径するように弾性変形し、その外周面が錘４４の内嵌部４４ｇの内周面に押圧される。この両弾性部材６８ａ，６８ｂが錘４４の内周面に押圧されることにより、主材部３２の厚み方向に錘４４が変位する際には、錘４４の内周面と両弾性部材６８ａ，６８ｂとの間に摩擦力が作用し、この摩擦力が錘４４の変位に対する抵抗力となる。
【０１０１】
また、本変形例では、抵抗力変更部４８は、前記押え板６４と、前記第１〜第３弾性部材支持部６７ａ〜６７ｃと、調整螺子６６とによって構成された変形度変更部７０を有する。
【０１０２】
この変形度変更部７０は、錘４４の内周面に対する両弾性部材６８ａ，６８ｂの押圧力が変化するように支持軸６５の径方向外側への両弾性部材６８ａ，６８ｂの変形度合いを変更するためのものである。
【０１０３】
具体的には、この変形度変更部７０では、調整螺子６６をねじ込むほど押え板６４が凹部４２ａの第１部分４２ｃの底面側に変位し、それに伴って、第１弾性部材支持部６７ａと第２弾性部材支持部６７ｂとで挟み込まれた一方の弾性部材６８ａが主材部３２の厚み方向においてより押し潰されるとともに、第３弾性部材支持部６７ａと押え板６４の大径部６４ｂとで挟み込まれたもう一方の弾性部材６８ｂが主材部３２の厚み方向においてより押し潰される。これによって、両弾性部材６８ａ，６８ｂは、径方向外側へより拡径するように弾性変形し、錘４４の内周面に対する両弾性部材６８ａ，６８ｂの押圧力が増大する。その結果、錘４４の前記変位に対する抵抗力が増大する。
【０１０４】
逆に、調整螺子６６を緩めると、両弾性部材６８ａ，６８ｂの外径が縮小し、錘４４の内周面に対する両弾性部材６８ａ，６８ｂの押圧力が低下する。その結果、錘４４の前記変位に対する抵抗力が低下する。
【０１０５】
このように、調整螺子６６のねじ込み量によって、主材部３２の厚み方向における錘４４の変位に対する抵抗力を調整し、それによって上記実施形態と同様にステー８の先端部の厚み方向への振動を効果的に抑制できるようになっているとともに、抑制可能なステー８の先端部の振動の周波数域を自由に調節できるようになっている。
【０１０６】
また、副材部３８を構成する材料は、炭素繊維強化プラスチックに限定されない。すなわち、主材部３２の長手方向について主材部３２よりも高い縦弾性係数を有する繊維強化プラスチックであれば、炭素繊維強化プラスチック以外のものを用いて副材部３８を形成してもよい。
【０１０７】
また、副材部を構成する繊維強化プラスチックにおける繊維の配向の方向及びその各方向への配向率は、上記構成に限定されない。
【０１０８】
また、副材部は、主材部３２のうち振動減衰機構３６が配設された領域にも積層されていてもよい。また、主材部３２の先端まで副材部が積層されているとともに、その副材部のうち振動減衰機構３６の蓋部４２ｂに対応する部分だけがくりぬかれていてもよい。
【０１０９】
また、主材部３２に設けられる２つの振動減衰機構３６のうち一方の振動減衰機構３６は、主材部３２の先端部の幅方向の中心位置近傍の部位に設けられていればよく、他方の振動減衰機構３６は、一方の振動減衰機構３６から主材部３２の先端部の幅方向に離間した部位であれば、主材部３２の先端部の下端部に設けられていなくてもよい。すなわち、他方の振動減衰機構は、主材部３２の先端部の下端部からある程度上側の部位に設けられていてもよい。また、旋削工具１０が主材部の先端部の下端部に設けられるような場合には、主材部の先端部の幅方向の中心位置に設けられた一方の振動減衰機構から主材部の幅方向上側に離間した部位に他方の振動減衰機構が設けられていてもよい。また、一方の振動減衰機構と他方の振動減衰機構とは、主材部の長手方向において互いに多少ずれた位置に配置されていてもよい。
【符号の説明】
【０１１０】
２  回転装置
６  移動装置
８  旋削工具用ステー
１０  旋削工具
３２  主材部
３６  振動減衰機構
３８  副材部
４２  収容室
４２ｎ、６５  支持軸
４４  錘
４６  抵抗力付与部
４６ａ  第１弾性部材
４６ｂ  第２弾性部材
４８  抵抗力変更部
５２  押し付け力変更部
６８ａ，６８ｂ  弾性部材
７０  変形度変更部
１００  タービンロータ
１００ａ  ロータ軸
１００ｂ  ディスク
Ｐ１  第１部位
Ｐ２  第２部位
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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