(57)【要約】【課題】  工作機械のような構造物の振動を効果的に抑制でき、かつ発生する振動の特性が異なる場合に、容易な調整で振動を効果的に抑制できる振動抑制装置、この振動抑制装置を備えた工作機械、及びこの振動抑制装置を用いた振動抑制方法を提供する。【解決手段】  構造物１０に固定されて片持ち梁の固定端となる第１の位置Ｆ及び自由端側の第２の位置Ｓを有する撓み部材５２と、第２の位置Ｓにおいて撓み部材５２に取り付けられた錘５４とを備え、第１の位置Ｆ及び第２の位置Ｓの間の距離Ｌを変更する調整機構を有する構造物１０の振動抑制装置５０、この振動抑制装置５０を備えた工作機械、及びこの振動抑制装置５０を用いた振動抑制方法を提供する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物に固定されて片持ち梁の固定端となる第１の位置及び自由端側の第２の位置を有する撓み部材と、
前記第２の位置において前記撓み部材に取り付けられた錘と、
を備え、
前記第１の位置及び前記第２の位置の間の距離を変更する調整機構を有することを特徴とする構造物の振動抑制装置。
【請求項２】
前記錘が、前記構造物の内側に設けられた空間内に前記構造物と接触しないように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の振動抑制装置。
【請求項３】
前記撓み部材が、軸状の形状を有することを特徴とする請求項１または２に記載の振動抑制装置。
【請求項４】
前記撓み部材が前記第１の位置でベースプレートに取り付けられ、前記ベースプレートが前記構造物に固定されていることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の振動抑制装置。
【請求項５】
前記ベースプレートに貫通穴があけられ、
前記撓み部材が、前記ベースプレートの両面側から突出するように前記貫通穴に挿入されており、前記撓み部材及び前記ベースプレートの相対的な位置を変更することにより、前記第１の位置及び前記第２の位置の間の距離を変更することを特徴とする請求項４に記載の振動抑制装置。
【請求項６】
請求項１から５の何れか１項に記載の振動抑制装置を取り付けた工作機械であって、
前記構造物が、前記工作機械のサドル、コラムまたは工具台であることを特徴とする工作機械。
【請求項７】
請求項１から５の何れか１項に記載の振動抑制装置を用いて前記構造物の振動を抑制する方法であって、
前記錘が取りつけられた前記撓み部材の振動の位相が、前記構造物の振動の位相と逆位相になるように、前記第１の位置及び前記第２の位置の間の距離を変更することを特徴とする振動抑制方法。
【請求項８】
前記振動抑制装置を複数近接させて前記構造物に固定し、各々の前記振動抑制装置ごとに前記第１の位置及び前記第２の位置の間の距離を変更することを特徴とする請求項７に記載の振動抑制方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構造物の振動を抑制する装置であって、特に、工作機械が被削物を加工するときに生じるびびり振動を抑制する振動抑制装置、この振動抑制装置を備えた工作機械、及びこの振動抑制装置を用いた振動抑制方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
工具または被削物を回転させて加工する工作機械において、被削物を加工する間に生じるびびり振動によって、被削物の加工精度が低下する虞がある。これに対処するため、工作機械に取り付ける振動抑制装置が提案されている。その中には、ゴムプレート状の一対の弾性部材の間に錘を挟み込んだダンパが、振動方向に伸びる支持軸の略中央に固定された構成の振動抑制装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２７６０１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の振動抑制装置では、工作機械に生じるびびり振動が、支持軸から弾性部材を介して錘に伝わる。そのとき、錘はその慣性が大きいため動きにくいことから、 振動が錘によって吸収され、びびり振動を抑制することができる。
【０００５】
しかし、工作機械に生じるびびり振動の周波数は、個々の工作機械に応じて異なったり、回転する主軸に取り付ける工具によって異なる場合もある。個々の場合に応じて、びびり振動を適正に抑制するには、その都度、厚み寸法の異なる弾性部材、または弾性係数の異なる材質の弾性部材に交換する必要がある。
このことを特許文献１に記載の振動抑制装置で実現するには、振動抑制装置を分解して弾性部材を交換する必要がある。よって、交換のために多くの手間と時間を要し、様々な厚み（または材質）の弾性部材を準備しておく必要もあるので、現実に実現するのは困難である。
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、工作機械のような構造物の振動を効果的に抑制でき、かつ発生する振動の特性が異なる場合に、容易な調整で振動を効果的に抑制できる振動抑制装置、この振動抑制装置を備えた工作機械、及びこの振動抑制装置を用いた振動抑制方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の１つの実施態様に係る構造物の振動抑制装置は、
構造物に固定されて片持ち梁の固定端となる第１の位置及び自由端側の第２の位置を有する撓み部材と、
前記第２の位置において前記撓み部材に取り付けられた錘と、
を備え、
前記第１の位置及び前記第２の位置の間の距離を変更する調整機構を有する。
【０００８】
本発明の１つの実施態様に係る工作機械は、上記の振動抑制装置を取り付けた工作機械であって、
前記構造物が、前記工作機械のサドル、コラムまたは工具台である。
【０００９】
本発明の１つの実施態様に係る振動抑制方法は、
上記の振動抑制装置を用いて前記構造物の振動を抑制する方法であって、
前記構造物の振動の位相及び前記振動抑制装置の振動の位相が逆位相となるように、前記第１の位置及び前記第２の位置の間の距離を変更する。
【発明の効果】
【００１０】
上記の実施態様によれば、工作機械のような構造物の振動を効果的に抑制でき、かつ発生する振動の特性が異なる場合に、容易な調整で振動を効果的に抑制できる振動抑制装置、この振動抑制装置を備えた工作機械、及びこの振動抑制装置を用いた振動抑制方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の１つの実施形態に係る振動抑制装置が取り付けられた工作機械を模式的に示す斜視図である。
【図２】図１の矢視Ａ−Ａを示す側面図であって、本発明の１つの実施形態に係る振動抑制装置が取り付けられた工作機械のサドルを背面側から模式的に示す斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る振動抑制装置を模式的に示す斜視図である。
【図４】サドルに取りけられた本発明の第１の実施形態に係る振動抑制装置を模式的に示す側面断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る振動抑制装置を模式的に示す図であって、（ａ）は、側面断面図を示し、（ｂ）は、（ａ）の断面Ｂ−Ｂを示す側面断面図である。
【図６】１個の振動抑制装置による振動抑制効果を説明するための振動の波形を示すグラフであって、（ａ）は調整前の波形を示し、（ｂ）は調整後の波形を示し、（ｃ）は、調整前及び調整後の波形を比較して示すグラフである。
【図７】隣接して配置された複数の振動抑制装置のそれぞれを調整する場合の振動抑制効果を説明するための振動の波形を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態に係る振動抑制装置、この振動抑制装置が取り付けられた構造体、及びこの振動抑制装置を用いた振動抑制方法について、図面を参照しながら説明する。
以下の説明においては、構造体の一例として、工作機械のサドルに振動抑制装置を取り付けた場合を説明する。また、同じ機能を有する対応する部材には、各図で同じ参照番号を付している。
【００１３】
（振動抑制装置が取り付けられた工作機械の説明）
はじめに、図１を参照しながら、振動抑制装置５０が取り付けられた工作機械２の一例の概要を説明する。図１は、本発明の１つの実施形態に係る振動抑制装置５０が取り付けられた工作機械２を模式的に示す斜視図である。
【００１４】
本実施形態の工作機械２は、横型マシニングセンタである。ただし、これに限られるものではなく、例えば、縦型マシニングセンタや被削物側が回転する旋盤型の工作機械に振動抑制装置２を取り付けることができ、同様な振動抑止効果を得ることができる。更に、稼働中にびびり振動が生じ、びびり振動を抑制する必要がある機器であれば、その他の任意の機器に振動抑制装置５０を取り付けることもできる。
【００１５】
工作機械２の基部となるベッド４は、平面視で矩形形状を有する。ベッド４の後端部に、門形状のコラム６が、ベッド４とともにＬ字形の側面形状を形成するように、起立した状態で配置固定されている。ベッド４上であってコラム６の前側に、加工テーブル８ がＺ 軸（前後）方向に移動可能に配置されている。コラム６の前面に、サドル１０がＸ軸（左右）方向に移動可能に配置され、サドル１０に、主軸頭１２がＹ軸（上下）方向に移動可能に配置されている。
本実施形態では、このサドル１０を振動を抑制する構造物としており、サドル１０に振動抑制装置５０が取り付けられている。
【００１６】
上記の加工テーブル８は、支持ベース８ａと、支持ベース８ａ上に配置された被削物載置台８ｂとを有している。この支持ベース８ａは、ベッド４上に配置された左右一対のガイドレール１４、１４により、Ｚ軸方向に移動自在に支持されている。
【００１７】
上記のサドル１０は、矩形枠状に形成されており、コラム６の上端部及び下端部に配置された上下一対のガイドレール１６、１６により、Ｘ軸方向に移動自在に支持されている。
【００１８】
上記の主軸頭１２は、矩形状の主軸ベース１８に軸心をＺ軸方向に向けて固定されている。この主軸ベース１８ は、サドル１０の左、右縦辺部に配置された左右一対のガイドレール２０、２０により、Ｙ軸方向に移動自在に支持されている。
主軸頭１２は、概ね前側半部が主軸ベース１８より前方に位置し、後側半部が後方に位置するよう支持されており、後側半部はサドル１０及びコラム６の開口内に位置している。
【００１９】
主軸頭１２は、円筒状のものであり、主軸頭１２内には主軸２４が備えられ挿入配置されている。この主軸２４は、複数の軸受を介して主軸頭１２により回転自在に支持されている。また主軸頭１２内には、主軸モータが組み込まれており、主軸モータにより主軸２４が回転駆動される。この主軸２４の前端部２４ａには、回転工具を支持する工具ホルダが着脱可能に装着されている。この着脱機構により、様々な工具を交換して装着することができる。
【００２０】
以上のような構成により、加工テーブル８に載せられた被削物を、回転する工具で切削加工することができ、このときの切削抵抗等により、びびり振動が生じる。びびり振動とは、工具と被削物の間で継続的に発生する振動を意味する。本実施形態におけるびびり振動は、床面に固定された工作機械２の重量により、垂直方向（Ｙ方向）への振動は少なく、振動は主に水平方向（Ｘ及びＺ方向）に生じる。工具周辺で生じたびびり振動は、主軸頭１２、主軸ベース１８、ガイドレール２０を介してサドル１０に伝わる。  
【００２１】
（振動抑制装置が取り付けられるサドルの説明）
次に、図２を参照しながら、実際に振動抑制装置５０が取り付けられるサドル１０の概要を説明する。図２は、図１の矢視Ａ−Ａを示す側面図であって、本発明の１つの実施形態に係る振動抑制装置５０が取り付けられた工作機械２のサドル１０を背面側から模式的に示す斜視図である。図２では、振動抑制装置５０が取り付けられていない状態のサドル１０を示している。
【００２２】
本実施形態に係るサドル１０は、互いに繋がった上下左右のフレーム部分１０ａ〜ｄから構成され、フレーム部分１０ａ〜ｄで囲まれた中央が開口となっている。それぞれのフレーム部分１０ａ〜ｄには、強度を十分満たす範囲において、重量削減のための開口（不図視）が設けられている。特に、左右のフレーム部分１０ｂ、１０ｄに、それぞれ上下に３つ並んで形成された開口部２２ａ〜２２ｄが設けられている、開口部２２ａ〜２２ｄの各々の内部に、振動抑制装置５０が取り付けられる。本実施形態では、３個の振動抑制装置５０が縦に隣接して並んだ振動抑制装置群が、４箇所に分かれて配置されており、計１２個の振動抑制装置５０がサドル１０に取りつけられている。
【００２３】
被削物の加工によって生じるびびり振動を効果的に抑制するには、振動発生源である工具との間に介在する部材が少なく、かつ振動抑制効果を十分発揮できる剛性を有する部材に、振動抑制装置５０を取り付けるのが好ましい。この観点から、サドル１０は、振動抑制装置５０を取り付ける構造部として好ましいといえる。
【００２４】
（本発明の第１の実施形態に係る振動抑制装置の説明）
次に、図３、図４を参照しながら、サドル１０等の構造物に取りつけられる本発明の第１の実施形態に係る振動抑制装置５０の説明を行う。図３は、本発明の第１の実施形態に係る振動抑制装置５０を模式的に示す斜視図である。図４は、サドル１０に取りけられた本発明の第１の実施形態に係る振動抑制装置５０を模式的に示す側面断面図である。
【００２５】
振動抑制装置５０は、構造物であるサドル１０に固定されて片持ち梁の固定端となる第１の位置Ｆ及び自由端側の第２の位置Ｓを有する撓み部材５２と、第２の位置Ｓにおいて撓み部材５２に取り付けられた錘５４とを備える。撓み部材５２は、第１の位置Ｆでベースプレート５６に取り付けられ、ベースプレート５６がサドル１０に固定されている。錘５４は、サドル１０の内側に設けられた内部空間２２ａ〜ｄの何れかの中に、その内壁と接触しないように配置されている。撓み振動により、錘５４が内部空間２２ａ〜２２ｄの内壁と接触することがないように、錘５４の外形及び内部空間２２ａ〜２２ｄの内壁の間に、十分なクリアランスを確保することが好ましい。
【００２６】
本実施形態における撓み部材５２は、円形断面を有する軸状であり、図面右側の領域に雄ネジが切られている。錘５４は、円筒状の形状を有し、図面左側の端部には、雌ネジが切られた穴部が中心軸に沿って設けられている。撓み部材５２の雄ネジ部はこのネジ穴に螺合され、撓み部材５２及び錘５４が互いに固定される。更に、撓み部材５２の雄ネジ部にナット６０ａが螺合され、ナット６０ａが錘５４の図面左側の端面を押圧するように締め込まれている。これにより、ダブルナットと同様な緩み止め機構が形成され、撓み部材５２の第２の位置Ｓが画定される。
【００２７】
撓み部材５２は、図面左側の領域にも雄ネジが切られている。なお、上記の図面右側の領域の雄ネジと連続して設けることもできる。ベースプレート５６は、円平板の形状を有し、その中心に雌ネジが切られた貫通穴が設けられている。撓み部材５２の雄ネジ部はこのネジ穴に螺合され、撓み部材５２及びベースプレート５６が互いに固定される。更に、撓み部材５２にナット６０ｂが螺合され、ナット６０ｂがベースプレート５６の図面左側の面を押圧するように締め込まれている。これにより、ダブルナットと同様な緩み止め機構が形成され、撓み部材５２の第１の位置Ｆが画定される。このとき、撓み部材５２は、ベースプレート５６の両面側から突出するような状態で固定されている。
【００２８】
ベースプレート５６の周辺部には４つの貫通穴が均等に設けられている。サドル１０の内部空間２２ａ〜ｄの周囲には、それぞれベースプレート５６の貫通穴に対応した位置にネジ穴が設けられている。ベースプレート５６の貫通穴にボルト６２を通して、サドル１０側に設けられたネジ穴にネジ込むことにより、ベースプレート５６がサドル１０に固定される。
【００２９】
撓み部材５２が、ベースプレート５６の中心に設けられた貫通ネジ穴に螺合されているので、撓み部材５２を回転させることにより、撓み部材５２及びベースプレート５６の相対的な位置（または突き出し量）を変更でき、これにより、第１の位置Ｆ及び第２の位置Ｓの間の距離Ｌを変更することができる。このとき、錘５４がサドル１０の内側に位置するように、振動抑制装置５０がサドル１０に取り付けられた状態であっても、サドル１０の外側から、ナット６０ｂを外して、撓み部材５２を回転させることができる。よって、振動抑制装置５０をサドル１０から取り外すことなく、容易に距離Ｌを変更できる。
【００３０】
振動抑制装置５０に備えられた撓み部材５２、錘５４及びベースプレート５６は、炭素鋼、ステンレス鋼、アルミニウム、銅等の金属材料から形成されている。錘５４の寸法として、外径が３０〜１００ｍｍ、長さが３０〜１００ｍｍを例示することができ、撓み部材５２の寸法として、外径が１０〜１３０ｍｍ、長さが２０〜１００ｍｍを例示することができ、ベースプレート５６の外形として、５０〜１５０ｍｍを例示できる。ただし、これに限られるものではなない。
【００３１】
＜錘が取りつけられた撓み部材の振動の説明＞
サドル１０に伝わった振動は、ベースプレート５６を介して第１の位置Ｆで撓み部材５２に伝達される。第１の位置Ｆが片持ち梁の固定端となり、片持ち梁の自由端には錘５４が取りつけられているので、伝達された振動エネルギにより、図４の矢印に示すように、錘５４が取りつけられた撓み部材５２は、第１の位置Ｆを中心に両方向に撓む振動が起きる。
【００３２】
本実施形態における撓み部材５２は円形断面を有する軸状なので、サドル１０の取りつけ方向に応じて、任意の方向に撓んで振動する。なお、上記のように、びびり振動は主に水平方向（Ｘ及びＺ軸方向）に起きるので、錘５４が取りつけられた撓み部材５２も、主に水平方向（Ｘ及びＺ軸方向）に振動する。
【００３３】
例えば、開口部２２ａまたは２２ｄに取りつけられた振動抑制装置５０（図２参照）においては、錘５４が取りつけられた撓み部材５２の軸方向はＸ軸方向となる。よって、錘５４が取りつけられた撓み部材５２は、主にＺ軸方向に振動する。一方、開口部２２ｂまたは２２ｃに取りつけられた振動抑制装置５０（図２参照）においては、錘５４が取りつけられた撓み部材５２の軸方向はＺ軸方向となる。よって、錘５４が取りつけられた撓み部材５２は、主にＸ軸方向に振動する。
【００３４】
＜距離Ｌを変更する方法の説明＞
距離Ｌを変更する方法について更に詳細に述べれば、下記のようになる。
錘５４が、サドル１０の内部空間２２ａ〜２２ｄの中に位置する状態で、ボルト６２により、ベースプレート５６がサドル１０に固定されているので、調整者が容易にアクセスできるのは、ベースプレート５６の外面（図面左側の面）、撓み部材５２のベースプレート５６から外側へ突き出た部分、及びナット６０ｂである。
【００３５】
まず、ベースプレート５６を押圧するように締め込まれているナット６０ｂを緩めて、撓み部材５２から取り外す。これにより、撓み部材５２は、ベースプレート５６に対して移動可能な状態なる。そして、撓み部材５２の図面左端に設けられた六角穴に六角棒スパナを挿入して、撓み部材５２を時計方向または反時計方向に回すことができる。撓み部材５２はベースプレート５６と螺合しているので、撓み部材５４を回すことにより、第１の位置Ｆ及び第２の位置Ｓの間の距離Ｌを変更することができる。撓み部材５２のベースプレート５６から外側への突き出し量が増加すれば距離Ｌが減少し、突き出し量が減少すれば距離Ｌが増加することになる。
【００３６】
撓み部材５４のベースプレート５６から外側への突き出し量を計測すれば、第１の位置Ｆ及び第２の位置Ｓの間の距離Ｌを算出できる。よって、この調整機構では、振動抑制装置５０をサドル１０から取り外しすることなく、容易に正確に距離Ｌを変更することができる。
【００３７】
＜振動の位相の調整方法の説明＞
図６を用いて後述するように、錘５４が取りつけられた撓み部材５２の振動の位相と、サドル１０の振動の位相とが逆位相、または逆位相に近い状態となると、互いに振動エネルギを相殺することになり、サドル１０のびびり振動を効果的に抑制することができる。  
【００３８】
また、工作機械の個々の機体によって、発生するびびり振動の位相が異なる場合もあり、取り付ける工具によって、発生するびびり振動の位相が異なる場合もある。よって、発生するびびり振動の位相の変化に応じて、錘５４が取りつけられた撓み部材５２の振動の位相を変更する必要がある。撓み部材５２の振動の位相を変更するには、第１の位置Ｆ及び第２の位置Ｓの間の距離Ｌを変更する必要がある。そのような場合であても、本実施形態では、振動抑制装置５０をサドル１０から取り外しすることなく、容易に距離Ｌを変更することができるので、常に最適な振動抑制効果を得ることができる。
【００３９】
（本発明の第２の実施形態に係る振動抑制装置の説明）
次に、図５を参照しながら、本発明の第２の実施形態に係る振動抑制装置５０’の説明を行う。図５は、本発明の第２の実施形態に係る振動抑制装置５０’を模式的に示す図であって、（ａ）は、側面断面図を示し、（ｂ）は、（ａ）の断面Ｂ−Ｂを示す側面断面図である。
第２の実施形態に係る振動抑制装置５０’は、主に下記の点で、第１の実施形態に係る振動抑制装置５０と異なる。
【００４０】
第１の実施形態に係る撓み部材５２が円形断面を有する軸状であったのに対して、第２の実施形態に係る撓み部材５２’は、図５（ｂ）に示すような扁平な矩形断面を有する平板状になっている点で異なる。これに伴い、錘５４には、撓み部材５２’の外形に対応した形状を有し、撓み部材５２’の外形寸法より僅かに小さい穴部が設けられている。撓み部材５２’は、撓み部材５２’のこの穴部にしまり嵌めで嵌合されている。必要に応じて、留めネジやスポット溶接で固定を堅固にすることもできる。
【００４１】
ベースプレート５６には、撓み部材５２’の外形に対応した形状を有し、撓み部材５２’の外形寸法より僅かに大きい貫通穴部が設けられている。撓み部材５２’は、ベースプレート５６のこの貫通穴部に、ベースプレート５６の両面側から突出するように挿入されている。
【００４２】
ベースプレート５６の図面左側の面部に、基部７０ａ及び基部７０ａの中央領域で立ち上がったクランプ部７０ｂから構成されるクランプ機構７０が取りつけられている。クランプ部７０ｂには、撓み部材５２’の外形に対応した形状を有し、撓み部材５２’の外形寸法より僅かに大きい貫通穴が形成されている。これにより、クランプ部７０ｂの貫通穴に挿入され撓み部材５２’は、クランプ機構７０が取りつけられたベースプレート５６に対して移動可能になっている。これにより、第１の位置Ｆ及び第２の位置Ｓの間の距離Ｌを容易に変更することができる。
【００４３】
クランプ部７０ｂの４側面の中央には、貫通ネジ穴に挿入された留めネジ７２がネジ込まれており、最適な距離Ｌが定まった後には、留めネジ７２を締め込んで、撓み部材５２’をベースプレート５６に固定することができる。また、距離Ｌの再調整が必要な場合には、留めネジ７２を緩めることにより、容易に再調整を行うことができる。
【００４４】
図５の矢印に示すように、平板状の撓み部材５２’は、主に短辺方向に沿って振動し、直交する長辺方向に沿ってはあまり振動しない。しかし、撓み部材５２’の長辺方向が、あまり振動しないＹ軸方向と一致するようにして、サドル１０に取りつければ、第１の実施形態と同様に、Ｘ軸及びＺ軸方向のびびり振動を効果的に抑制することができる。
その他の点については、基本的に第１の実施形態と同様であり、更なる説明は省略する。
【００４５】
（振動抑制装置による振動抑制効果の実証例の説明）
次に、図６及び図７を参照しながら、上記の第１の実施形態に係る振動抑制装置５０による振動抑制効果の実証例の説明を行う。図６は、１つの振動抑制装置５０による振動抑制効果を説明するための振動の波形を示すグラフであって、（ａ）は調整前の波形を示し、（ｂ）は調整後の波形を示し、（ｃ）は、調整前及び調整後の波形を比較して示すグラフである。図７は、隣接して配置された複数の振動抑制装置５０のそれぞれを調整する場合の振動抑制効果を説明するための振動の波形を示すグラフである。
【００４６】
はじめに、図６のグラフを参照しながら、１つの振動抑制装置５０による振動抑制効果を説明する。グラフの横軸は周波数を示し、縦軸は振動の強度を相対的に示す。
また、（ａ）及び（ｂ）では、実線のグラフが構造物であるサドル１０の振動を示し、破線のグラフが振動抑制装置５０（詳細には、錘が取り付けられた撓み部材５２）の振動を示す。一方、（ｃ）では、実線のグラフが調整後のサドル１０の振動を示し、破線のグラフが調整前のサドル１０の振動を示す。
【００４７】
（ａ）に示す調整前では、サドル１０の振動の位相と、振動抑制装置５０の位相とが一致しており（太線で囲んだ領域参照）、振動抑制効果が生じない。一方、（ｂ）に示す調整後では、サドル１０の振動の位相と、振動抑制装置５０に位相とが逆位相になっている（太線で囲んだ領域参照）ので、振動抑制効果が生じなる。この調整前及び調整後のサドル１０の波形の差が明確になるように比較して並べた（ｃ）では、１つの高いピークを有する調整前の波形が、逆位相の振動抑制装置の振動エネルギにより相殺され、２つのピークの波形に変わり、ピークの高さが５０％程度低くなったことを示している。
これにより、１つの振動抑制装置５０により、大きな振動抑制効果があることが確認された。
【００４８】
次に、図７のグラフを参照しながら、隣接して配置された複数（６個）の振動抑制装置５０のそれぞれを調整する場合の振動抑制効果を説明する。グラフの横軸は周波数を示し、縦軸は振動の強度を相対的に示す。また、実線のグラフが調整後のサドル１０の振動を示し、破線のグラフが調整前のサドル１０の振動を示す。図７のグラフは、サドル１０の背面側に６個の振動抑制装置５０を取り付けた状態で取得した計測データに基づく。
【００４９】
図７から明らかなように、１つの高いピークを有する調整前の波形が、逆位相の複数（６個）の振動抑制装置の振動エネルギにより相殺され、隣接するピークの差が小さくなった台形のような波形に変わり、ピークの高さが６０％程度低くなったことを示している。つまり、1個の振動抑制装置を用いた場合に比べて、より広い周波数帯域における振動抑制効果が確認された。
【００５０】
以上のように、本発明の実施形態に係る振動抑制装置５０、５０’は、構造物（例えば、サドル１０）に固定されて片持ち梁の固定端となる第１の位置Ｆ及び自由端側の第２の位置Ｓを有する撓み部材５２、５２’と、第２の位置Ｓにおいて撓み部材５２、５２’に取り付けられた錘５４と、を備え、第１の位置Ｆ及び第２の位置Ｓの間の距離Ｌを変更する調整機構を有する。よって、構造物（例えば、サドル１０）の振動を効果的に抑制でき、かつ発生する振動の特性が異なる場合に、容易な調整で振動を効果的に抑制できる。
【００５１】
更に、錘５４が構造物（例えば、サドル１０）の内側に設けられているので、構造物の外側の物体との干渉の虞なく、安定した振動抑制効果が得られる。更に、錘５４が、構造物（例えば、サドル１０）の内側に設けられた空間内に構造物と接触しないように配置されているので、常に安定した振動抑制効果が得られる。
【００５２】
上記の実施形態では、撓み部材５２、５２’が、軸状の形状または平板状の形状を有しているが、これに限られるものではなく、多角柱の形状を含め、固定端を中心に対称な撓み振動が生じる形状であれば、その他の任意の形状を有することができる。
また、錘５４の形状については、常に円筒形である必要は無く、例えば、球、多角柱のような形状を有する錘を採用することもできる。ベースプレート５６の形状も、常に円板状である必要ななく、任意の平面形状を有する平板を採用することができる。
【００５３】
撓み部材５２、５２’が第１の位置Ｆでベースプレート５６に取り付けられ、ベースプレート５６が構造物（例えば、サドル１０）に固定されているので、構造物に固定されて片持ち梁の固定端となる第１の位置Ｆを確実に画定することができる。
【００５４】
更に、ベースプレート５６に貫通穴があけられ、撓み部材５２、５２’が、ベースプレート５４の両面側から突出するように貫通穴に挿入されており、撓み部材５２、５２’及びベースプレート５６の相対的な位置を変更することにより、第１の位置Ｆ及び第２の位置Ｓの間の距離Ｌを変更することができる。
【００５５】
これにより、シンプルな構造で、容易に距離を変更可能な調整機構を実現できる。また、構造物（例えば、サドル１０）の内部に錘５４が位置するように、振動抑制装置５０、５０’が 構造物に取り付けられた状態でも、撓み部材５２、５２’が構造物の外側に出ているので、振動抑制装置５０を構造物から取り外すことなく、容易に距離Ｌを変更できる。
【００５６】
また、図６のグラフから明らかなように、錘５４が取りつけられた撓み部材５２、５２’の振動の位相が、構造物（例えば、サドル１０）の振動の位相と逆位相になるように、第１の位置Ｆ及び第２の位置Ｓの間の距離Ｌを変更することにより、効果的に構造物の振動抑制を実現できる。
【００５７】
更に、図７のグラフから明らかなように、振動抑制装置５０、５０’を複数近接させて構造物（例えば、サドル１０）に固定し、各々の振動抑制装置５０、５０’ごとに第１の位置Ｆ及び第２の位置Ｓの間の距離Ｌを変更することにより、振動のより広い周波数帯域において、効果的に構造物の振動抑制を実現できる。
【００５８】
上記の実施形態では、構造物が工作機械２のサドル１０であるが、これに限られるものではない。例えば、ガイドレール１６、１６を介して、サドル１０を支持する門形状のコラム６も十分な剛性を有するので、コラム６に振動抑制装置５０、５０’を取りつけて、工作機械２の振動を抑制することができる。
また、被削物を回転させる旋盤型の工作機械の場合には、工具台に取りつけられた工具からびびりＺ振動が発生する。よって、工具台に振動抑制装置５０、５０’を取りつけることにより、工作機械２の振動を効果的に抑制することができる。
【００５９】
本発明の実施の形態、実施の態様を説明したが、開示内容は構成の細部において変化してもよく、実施の形態、実施の態様における要素の組合せや順序の変化等は請求された本発明の範囲および思想を逸脱することなく実現し得るものである。
【符号の説明】
【００６０】
２      工作機械
４      ベッド  
６      コラム
８      加工テーブル        
８ａ    支持ベース
８ｂ    被削物載置台
１０    サドル
１０ａ〜ｄ  フレーム部
１２    主軸頭
１４    ガイドレール    
１６    ガイドレール
１８    主軸ベース
２０    ガイドレール
２２ａ〜ｄ  開口部
２４    主軸
２４ａ  主軸前端部
５０、５０’振動抑制装置
５２    撓み部材
５４    錘
５６    ベースプレート
６０ａ、６０ｂ  ナット
６２    ボルト
７０    クランプ機構
７０ａ  基部
７０ｂ  クランプ部
７２    ボルト    
【図１】
2018103298.tif 000003
【図２】
2018103298.tif 000004
【図３】
2018103298.tif 000005
【図４】
2018103298.tif 000006
【図５】
2018103298.tif 000007
【図６】
2018103298.tif 000008
【図７】
2018103298.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成30年4月27日(2018.4.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動自在に支持された構造物に固定されて片持ち梁の固定端となる第１の位置及び自由端側の第２の位置を有する撓み部材と、
前記第２の位置において前記撓み部材に取り付けられた錘と、
を備え、
前記第１の位置及び前記第２の位置の間の距離を変更する調整機構を有し、
前記錘が、前記構造物の内側に設けられた空間内に前記構造物と接触しないように配置され、
前記撓み部材が前記第１の位置でベースプレートに取り付けられ、前記ベースプレートが前記構造物に固定されることを特徴とする構造物の振動抑制装置。
【請求項２】
前記撓み部材が、軸状の形状を有することを特徴とする請求項１に記載の振動抑制装置。
【請求項３】
前記ベースプレートに貫通穴があけられ、
前記撓み部材が、前記ベースプレートの両面側から突出するように前記貫通穴に挿入されており、前記撓み部材及び前記ベースプレートの相対的な位置を変更することにより、前記第１の位置及び前記第２の位置の間の距離を変更することを特徴とする請求項１または２に記載の振動抑制装置。
【請求項４】
請求項１から３の何れか１項に記載の振動抑制装置を取り付けた工作機械であって、
前記構造物が、前記工作機械のサドルまたは工具台であることを特徴とする工作機械。
【請求項５】
請求項１から３の何れか１項に記載の振動抑制装置を用いて前記構造物の振動を抑制する方法であって、
前記錘が取りつけられた前記撓み部材の振動の位相が、前記構造物の振動の位相と逆位相になるように、前記第１の位置及び前記第２の位置の間の距離を変更することを特徴とする振動抑制方法。
【請求項６】
前記振動抑制装置を複数近接させて前記構造物に固定し、各々の前記振動抑制装置ごとに前記第１の位置及び前記第２の位置の間の距離を変更することを特徴とする請求項５に記載の振動抑制方法。