(57)【要約】【課題】  回転軸のビビリ振動を低減することが可能な制振機構を提供する。【解決手段】  回転軸を有する回転体に組み込まれる制振機構であって、回転体は、回転軸を中心とした所定の円周上に回転対称に配置された複数の空間部を含む空間群を１周以上有し、１以上の空間群の複数の空間部の各々の内部に、回転軸に平行な回転軸方向、回転軸に垂直な半径方向、及び、回転体の回転方向に所定のギャップを有して収容され、回転体に対して遊動可能な複数の錘部を含む錘群を有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸を有する回転体に組み込まれる制振機構であって、
前記回転体は、前記回転軸を中心とした所定の円周上に回転対称に配置された複数の空間部を含む空間群を１周以上有し、
前記１以上の空間群の複数の空間部の各々の内部に、前記回転軸に平行な回転軸方向、前記回転軸に垂直な半径方向、及び、前記回転体の回転方向に所定のギャップを有して収容され、前記回転体に対して遊動可能な複数の錘部を含む錘群を有することを特徴とする制振機構。
【請求項２】
前記回転体は、前記空間群を２周以上有することを特徴とする請求項１に記載の制振機構。
【請求項３】
前記空間部は、円筒形状であることを特徴とする請求項１または２に記載の制振機構。
【請求項４】
前記錘部の形状は、球または円柱状であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の制振機構。
【請求項５】
前記回転軸に平行な回転軸方向、前記回転軸に垂直な半径方向、又は、前記回転体の回転方向の所定のギャップは、0.1mm以上0.5mm以下であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の制振機構。
【請求項６】
回転体の回転軸に沿って離れた複数個所に請求項１から５のいずれかに記載の制振機構を各々設ける、ことを特徴とする制振方法。
【請求項７】
回転軸を有する回転体に取り付けられる制振フランジであって、
前記回転体への固定部と、所定の円周上に回転対称に配置された複数の空間部を含む空間群を１周以上有するフランジ本体部と、
前記１以上の空間群の複数の空間部の各々の内部に、前記回転軸に平行な回転軸方向、前記回転軸に垂直な半径方向、及び、前記回転体の回転方向に所定のギャップを有して収容され、前記フランジ本体部に対して遊動可能な複数の錘部を含む錘群を有することを特徴とする制振フランジ。
【請求項８】
前記フランジ本体部は、前記空間群を２周以上有することを特徴とする請求項７に記載の制振フランジ。
【請求項９】
前記空間部は、円筒形状であることを特徴とする請求項７または８に記載の制振フランジ。
【請求項１０】
前記錘部の形状は、球または円柱状であることを特徴とする請求項７から９のいずれかに記載の制振フランジ。
【請求項１１】
前記回転軸に平行な回転軸方向、前記回転軸に垂直な半径方向、又は、前記回転体の回転方向の所定のギャップは、0.1mm以上0.5mm以下であることを特徴とする請求項７から１０のいずれかに記載の制振フランジ。
【請求項１２】
回転体の回転軸に沿って離れた複数個所に請求項７から１１のいずれかに記載の制振フランジを各々取り付ける、ことを特徴とする制振方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転体のビビリ振動を抑えることが可能な制振機構、制振フランジ、及び、制振方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
面粗度で評価する研磨品質は、回転する砥石と、砥石と一体になって回転する回転軸の振動の影響を受ける。砥粒はピッチの短い切刃と考えられ、加工表面の凹凸の山を削る時高周波の衝撃力を受け回転軸の振れを起こす。この振動は回転トルクの強制力ではなく回転抵抗反力が加振力であり、回転体の材料と構造で決まる自励振動を引き起こしビビリ振動の元であると考えられる。
【０００３】
回転体は駆動トルクに対して加工表面や路面からの衝撃反力で回転中心線と重心線（回転面の慣性モーメントが最小の線）が離れる偏心を起こし、偏心によって回転中心に作用する遠心力が不釣り合いとなり遠心力が発生し、さらなる偏心が増大する。この偏心遠心力が回転体の共振現象でビビリ振動を引き起こす。共振する前の加振力を抑える必要がある。
【０００４】
このような、回転軸の振動を抑える装置としては、例えば、同質量・同形状である複数個のウェイトと、該複数のウェイトをそれぞれ任意方向に揺動自在に収納しうる複数の収納室が穿設されたウェイトホルダーとを含んで構成されたバランサ―がある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2011-169431号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、重心位置の調整であるバランス取りだけではなく回転体のビビリ振動の原因となる加工表面や路面から受ける衝撃反力を如何に緩和するか考慮する必要がある。
【０００７】
また、回転軸のビビリ振動の原因となる衝撃反力は回転砥石に対して、円周方向、それに垂直な半径方向、そして回転軸方向の３つの方向の動的に変動するベクトル合力を想定する必要がある。
【０００８】
本発明は、このような従来の問題を解決するためになされたもので、回転軸のたわみの原因となる半径方向、回転軸のねじれの原因となる円周方向、そして、回転軸の伸縮の原因となる回転軸方向の衝撃力を緩和し回転軸ビビリ振動を抑制することが可能な制振フランジを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、回転軸を有する回転体に組み込まれる制振機構であって、回転体は、回転軸を中心とした所定の円周上に回転対称に配置された複数の空間部を含む空間群を１周以上有し、１以上の空間群の複数の空間部の各々の内部に、回転軸に平行な回転軸方向、回転軸に垂直な半径方向、及び、回転体の回転方向に所定のギャップを有して収容され、回転体に対して遊動可能な複数の錘部を含む錘群を有する。
【００１０】
また、本発明は、回転軸を有する回転体に取り付けられる制振フランジであって、回転体への固定部と、所定の円周上に回転対称に配置された複数の空間部を含む空間群を１周以上有するフランジ本体部と、１以上の空間群の複数の空間部の各々に、回転軸に平行な回転軸方向、回転軸に垂直な半径方向、及び、回転体の回転方向に所定のギャップを有して収容され、フランジ本体部に対して遊動可能な複数の錘部を含む錘群を有する。
【００１１】
また、本発明の制振方法は、回転体の回転軸に沿って離れた複数個所に、制振フランジを各々取り付ける。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の制振機構によれば、回転軸のねじれの原因となる円周方向、回転軸のたわみの原因となるそれに垂直な半径方向、そして、回転軸の伸縮の原因となる回転軸方向の衝撃力を、回転フランジ内に自由に遊動する空間に設けた錘が慣性力によってフランジと衝突することで方向と大きさの任意な動的衝撃力を緩和し回転軸振動を低減する。これによりビビリ振動の元を断ち、研磨品質を向上することや、路面から受ける転がり抵抗削減で燃費改善が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第1、第2の円周をもつ本実施形態の制振フランジの構成を示す図である。
【図２】本実施形態の制振フランジの断面図である。
【図３】回転体の回転軸に垂直な半径方向の衝撃力が加わった場合の、本実施形態の制振フランジの作用を示す図である。
【図４】回転体の回転軸に平行な回転軸方向の衝撃力が加わった場合の、本実施形態の制振フランジの作用を示す図である。
【図５】回転体の円周方向（回転方向）の衝撃力が加わった場合の、本実施形態の制振フランジの作用を示す図である。
【図６】回転体の回転軸に沿って離れた両端に本実施形態の制振フランジを各々取り付けた状態を示す図である。
【図７】回転体の回転軸に沿って離れた両端に本実施形態の制振フランジを各々取り付けた場合の作用を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態である制振フランジについて、図を参照して詳細に説明をする。
【００１５】
図１は、本実施形態の制振フランジの構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態の制振フランジ１は、フランジ本体部１００と複数の各々同一形状の内周錘部２０１ａ〜２０１ｈ（第１の錘部）からなる内周部錘群２０１（第１の錘群）と複数の各々同一形状の外周錘部２０２ａ〜２０２ｌ（第２の錘部）からなる外周部錘群２０２（第２の錘群）との１以上の錘群を有する。
【００１６】
本実施形態のフランジ本体部１００は円盤状の形状を有する。フランジ本体部１００は、この本体部の中心に、回転体Ｘが挿入されて、回転体Ｘへの固定部となる貫通穴１０３を有する。なお、フランジ本体部１００の回転体Ｘへの固定は公知の方法を使用すればよい。このように、制振フランジ１が回転体Ｘに固定されることにより、制振フランジ１と回転体Ｘとは同一の回転軸ｌで回転する。
【００１７】
なお、工作機械であれば、この回転体Ｘには、砥石や切り刃が取り付けられ、これらを回転させる。回転体Ｘには、加工物表面の凹凸による、砥石や切り刃からの衝撃力が伝達する。また、自動車であれば、この回転体Ｘには、タイヤが取り付けられ、タイヤを回転させる。回転体Ｘには、路面の凹凸による、転がり抵抗と一般に言われている、路面からの衝撃力が伝達する。この衝撃力と偏芯により遠心力のベクトル合力が回転軸のビビリ振動の原因となる。
【００１８】
図２は、本実施形態の制振フランジの断面図である。図２（ａ）は、図１（ｂ）のＢ-Ｂ断面図であり、図２（ｂ）は、図１（ａ）のＡ-Ａ断面図である。
【００１９】
図１、２に示すように、フランジ本体部１００は、この本体部の中心（回転軸ｌ）を中心とした半径ｒ1の円周上（第１の円周上）に回転対称に配置された複数の各々同一形状の内周空間部１０１ａ〜１０１ｈ（第１の空間部）からなる内周空間群１０１（第１の空間群）と、回転軸ｌを中心とした半径ｒ2の円周上（第２の円周上）に回転対称で配置された複数の各々同一形状の外周空間部１０２ａ〜１０２ｌ（第２の空間部）からなる外周空間群１０２（第２の空間群）との１周以上の空間群を有する。
【００２０】
本実施形態の内周空間部１０１ａ〜１０１ｈと外周空間部１０２ａ〜１０２ｌとは、回転軸ｌと平行な中心軸を有する円筒状空間である。内周空間部１０１ａ〜１０１ｈと外周空間部１０２ａ〜１０２ｌの内部には、対応する内周錘部２０１ａ〜２０１ｈと外周錘部２０２ａ〜２０２ｌが各々収納される。なお、本実施形態の内周空間部１０１ａ〜１０１ｈと外周空間部１０２ａ〜１０２ｌの形状はこれに限られず、対応する内周錘部２０１ａ〜２０１ｈと外周錘部２０２ａ〜２０２ｌが内部に収納された場合に、錘全周に隙間が生じる形状であればよい。
【００２１】
衝撃力に抗するフランジ自身の慣性力も効果があるので、フランジ本体部１００は、ある程度の質量を有することが好ましい。又、錘の質量は、フランジを含む回転体全部の質量より少ないことが好ましい。
【００２２】
内周錘部２０１ａ〜２０１ｈと外周錘部２０２ａ〜２０２ｌは、球、又は、円柱状の形状を有する。なお、内周錘部２０１ａ〜２０１ｈと外周錘部２０２ａ〜２０２ｌの形状は、これに限られず、対応する内周空間部１０１ａ〜１０１ｈと外周空間部１０２ａ〜１０２ｌの内部に収納された場合に、錘全周に隙間が生じる形状であればよい。
【００２３】
図２に示すように、外周空間部１０２の内部に外周錘部２０２が収容された場合に、外周空間部１０２の内面と外周錘部２０２の表面との間に、軸方向ｌについては、ギャップｇ1とｇ2があり、フランジ本体部１００の半径方向（及び円周方向）には、ギャップｇ3とｇ4がある。
【００２４】
また、図２に示すように、内周空間部１０１の内部に内周錘部２０１が収容された場合に、内周空間部１０１の内面と内周錘部２０１の表面との間に、軸方向ｌについては、ギャップｇ5とｇ6があり、フランジ本体部１００の半径方向（及び円周方向）には、ギャップｇ7とｇ8がある。
【００２５】
なお、ギャップｇ1、ｇ2、ｇ3、ｇ4は、外周空間部１０２の内部を外周錘部２０２が遊動するに十分だが衝突時間が瞬時となる寸法とするのがよい。また、ギャップｇ1、ｇ2、ｇ3、ｇ4は、瞬時に変化するがｇ１とｇ２の和、ｇ３とｇ４の和は一定である。
【００２６】
同様に、ギャップｇ5、ｇ6、ｇ7、ｇ8は、内周空間部１０１の内部を内周錘部２０１が遊動するに十分だが衝突時間が瞬時となる寸法とするのがよい。またギャップｇ5、ｇ6、ｇ7、ｇ8は、瞬時に変化するがｇ5とｇ6の和、ｇ7とｇ8の和は一定である。
【００２７】
加えて、衝突による衝撃力が伝わるには、フランジ本体部１００と内周錘部２０１及び外周錘部２０２が接していても一体化しないことが必要である。衝突時間が瞬時となり、かつ、熱膨張や錆でフランジ本体部１００と内周錘部２０１及び外周錘部２０２とが一体化することが無いように、ギャップｇ1とｇ2の和、ギャップｇ3とｇ4の和、ギャップｇ5とｇ6の和、及び、ギャップｇ7とｇ8の和（所定のギャップ）は、0.1mm以上0.5mm以下とすることが好ましい。0.1mmより小さいと膨張や錆で一体化するリスクがあり、0.5mmより大きいと衝撃力が瞬時に伝わりにくくなる。ただし、フランジ径の大小によって、ギャップの好適な値は、上記範囲外となる場合もある。
【００２８】
次に、本実施形態の制振フランジ１の作用について説明する。回転体Ｘに加わる衝撃力は円周方向Ｄ3、それに垂直な半径方向Ｄ1、そして回転軸方向Ｄ2の３つの方向の力がある。本実施形態の制振フランジ１は、円周方向Ｄ3、半径方向Ｄ1、そして回転軸方向Ｄ2の動的合成ベクトルの衝撃力を緩和するものである。
【００２９】
図３は、回転体Ｘに、回転軸ｌに垂直な半径方向Ｄ1の衝撃力が加わった場合の本実施形態の制振フランジ１の作用を示す図である。なお、図３〜７では、代表例として外周空間部１０２ｂ及び外周錘部２０２ｂのみ記載し、他の内周空間部１０１と内周錘部２０１との間の組み合わせ、及び、他の外周空間部１０２と外周錘部２０２との間の組み合わせは省略しているが、他の内周空間部１０１と内周錘部２０１との間の組み合わせ、及び、他の外周空間部１０２と外周錘部２０２との間の組み合わせでも同様の動作・作用が生ずる。また、図３〜７では、説明のため、外周空間部１０２ｂ及び外周錘部２０２ｂの大きさと隙間を図１、２より誇張して記載している。
【００３０】
図に示すように、回転体Ｘに回転軸ｌに垂直な半径方向（図中のＤ1の方向）の衝撃力が加わった場合には、回転軸ｌが軸受で支持されていても回転体ＸがＤ1の方向に微小距離弾性変形し、回転体Ｘに固定されたフランジ本体部１００は、Ｄ1方向に瞬間的に微小距離弾性変形する。この場合、外周錘部２０２ｂはフランジ本体部１００に固定されていないため、外周錘部２０２ｂは外周空間部１０２ｂ内を微小距離弾性変形分移動し、外周錘部２０２ｂとフランジ本体部１００とが図中のＡ部で衝突する。
【００３１】
これにより、フランジ本体部１００は、Ｄ1方向と反対の図中のＤ1´方向に反力を受ける。Ｄ1方向の衝撃力とＤ1´方向の反力とが、ある程度相殺し、Ｄ1方向の衝撃力を緩和する。なお、Ｄ1´方向の反力は、衝撃力の加速度に内周錘部２０１及び外周錘部２０２の質量を乗じた慣性力と、それによって内周錘部２０１及び外周錘部２０２の微小な弾性変形による弾性力の一瞬の合力である。
【００３２】
さらに、フランジ本体部１００の有する質量が慣性力となって、Ｄ1方向の衝撃力を抑制する。微小な隙間での衝撃力抑制の原理は、複数の連続して接している球の一方の端に衝撃力を加えると他方の端の球だけ動き中間の球は殆ど動かない現象と同じである。中間の球は受けた衝撃が反対側からの慣性力反力と相殺する。
【００３３】
図４は、回転体Ｘの回転軸ｌに平行な方向Ｄ2の衝撃力が加わった場合の、本実施形態の制振フランジ１の作用を示す図である。
【００３４】
図に示すように、回転体Ｘに回転軸ｌに平行な方向（図中のＤ2方向）の衝撃力が加わった場合には、回転軸ｌが軸受で支持されていても回転体Ｘに固定されたフランジ本体部１００は、Ｄ2方向に瞬間的に微小距離弾性変形する。この場合、外周錘部２０２ｂはフランジ本体部１００に固定されていないため、外周錘部２０２ｂは外周空間部１０２ｂ内を微小距離弾性変形分移動し、外周錘部２０２ｂとフランジ本体部１００とが図中のＡ部で衝突する。
【００３５】
これにより、フランジ本体部１００は、Ｄ2方向と反対の図中のＤ2´方向に反力を受ける。Ｄ2方向の衝撃力とＤ2´方向の反力とが、ある程度相殺し、Ｄ2方向の衝撃力を緩和する。なお、Ｄ2´方向の反力は、衝撃力の加速度に内周錘部２０１及び外周錘部２０２の質量を乗じた慣性力と、それによって内周錘部２０１及び外周錘部２０２の微小な弾性変形による弾性力の一瞬の合力である。
【００３６】
さらに、フランジ本体部１００の有する質量が慣性力となって、Ｄ2方向の衝撃力を抑制する。微小な隙間での衝撃力抑制の原理は、複数の連続して接している球の一方の端に衝撃力を加えると他方の端の球だけ動き中間の球は殆ど動かない現象と同じである。中間の球は受けた衝撃が反対側からの慣性力反力と相殺する。
【００３７】
図５は、回転体Ｘの円周方向（回転方向）Ｄ3の衝撃力が加わった場合の、本実施形態の制振フランジの作用を示す図である。
【００３８】
図に示すように、回転体Ｘの円周（回転）方向（図中のＤ3方向）の衝撃力が加わった場合には、回転軸ｌが軸受で支持されていても回転体ＸがＤ3の方向にねじれ、回転体Ｘに固定されたフランジ本体部１００は、Ｄ3方向に瞬間的に微小距離弾性変形する。この場合、外周錘部２０２ｂはフランジ本体部１００に固定されていないため、外周錘部２０２ｂは外周空間部１０２ｂ内を微小距離弾性変形分移動し、外周錘部２０２ｂとフランジ本体部１００とが図中のＡ部で衝突する。Ｄ3方向の衝撃力とＤ3´方向のこの反力とが、ある程度相殺し、Ｄ3方向の衝撃力を緩和する。
【００３９】
さらに、フランジ本体部１００の有する質量が回転慣性モーメントとなって、いわゆるフライホイール効果により、Ｄ3方向の衝撃力を抑制する。
【００４０】
上記実施形態では、３方向の衝撃力を個別に述べたが、実際には、３次元の任意な方向の衝撃を受けるため、衝撃緩和の反力も合成される。なお、衝撃力を受けた錘は空間部の隙間を移動し、空間部周辺の壁にランダムに弾性衝突を繰り返すことで衝突エネルギーと運動エネルギー、又それに伴う熱エネルギーに変換され吸収される。偏芯が増大して遠心力による回転体のビビリ振動によるエネルギー損失に比べれば元の衝撃力によるエネルギーは比較的小さいと考えられる。
【００４１】
上記実施形態では、外周錘群２０２に含まれる錘の数を12、内周錘群２０１に含まれる錘の数を8としたが、これに限られず、各々2以上の数とすればよい。また、内周空間群１０１と外周空間群１０２に含まれる空間部の数については、内周錘群２０１と外周錘群２０２に含まれる錘の数に応じて、空間群のそれぞれの中心が回転中心に対して回転対称、言い換えれば全ての錘の相対的重心が制振フランジ100の回転中心と一致するように配置すればよい。慣性力を分散する錘の数、材質、配置は回転機械個々の設計仕様である回転体（スピンドル、車軸、砥石、エンドミルの刃など）の質量や配置スペースによっても、又加工のしやすさ、コストなど総合的に考慮して最適設計できる自由度を持たせる。
【００４２】
また、上記実施形態では、内周空間群１０１と外周空間群１０２との２周に渡り、内周錘群２０１と外周錘群２０２を配置したが、これに限られず、周状の空間群は１周でもよく、また３周、４周、それ以上としてもよい。また、本実施形態では、内周空間群１０１の半径ｒ1と外周空間群１０２の半径ｒ2とは、ｒ1＜ｒ2の関係となっているが、ｒ1とｒ2とが同一である場合もありうる。この場合、内周空間部１０１ａ〜ｈと外周空間部１０２ａ〜ｌとが、重複しないように（例えば、互い違いに）配置されればよい。回転軸配置スペースの制約によって制振フランジの取り付け条件が決まり、第3、第4・・・の円周に同様の区間部、睡を分散配置することもできる。錘の総質量が慣性力を生むことになり、錘の数と配置（周の数）は慣性力による反力を錘の数だけ分散することになり衝突による弾性変形量に影響するので錘の材質選定の自由度を与える。
【００４３】
また、上記実施形態では、内周空間部１０１ａ〜ｈと外周空間部１０２ａ〜ｌの形状を円筒状としたが、これに限られず、球状、楕円断面状、矩形断面状、多角形断面状、及び、それらの組み合わせとしてもよい。また、内周空間部１０１ａ〜ｈと外周空間部１０２ａ〜ｌの形状は同一でもよいし、相異なっていてもよい。衝突時の慣性力は衝突力の逆位相の反力を生むとともに錘の移動によって反対側の壁に再衝突し衝突緩和反力を回復させないように空間部と錘の形状を考慮が必要である。通常回転による位相のズレが再衝突する時の衝突緩和反力の回復を防止するための設計自由度を与える。
【００４４】
また、上記実施形態では、内周錘部２０１ａ〜ｈと外周錘部２０２ａ〜ｌの形状を球状としたが、これに限られず、球状、円筒状、楕円断面状、矩形断面状、多角形断面状、及び、それらの組み合わせとしてもよい。また、内周錘部２０１ａ〜ｈと外周錘部２０２ａ〜ｌの形状は同一でもよいし、相異なっていてもよい。衝突時の慣性力は衝突力の逆位相の反力を生むとともに錘の移動によって反対側の壁に再衝突し衝突緩和反力を回復させないように空間部と錘の形状を考慮が必要である。通常回転による位相のズレが再衝突する時の衝突緩和反力の回復を防止するための設計自由度を与える。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態の制振フランジによれば、回転軸のたわみの原因となる半径方向、ねじりの原因となる円周方向、そして、軸の伸縮の原因となる回転軸方向の衝撃力を緩和し回転軸振動を低減することが可能となる。また、本実施形態の制振フランジは以下の点で大きな特徴を有する。
【００４６】
１．現状の回転軸のビビリ振動対策は切削時加工反力を外乱としてNC目標値に対して振動値をフィードバックするか外乱を予測しながらフィードフォワードで切削軌道や角度を微調整制御するのに対して、本願発明は加工反力を大元で抑制することでセンサーや制御装置なしで振動を抑える。
【００４７】
２．従来は軌道や角度の位置制御でありフィードバックによる対象療法であるのに対して、本願発明は、加工反力という芯ブレ振動を起こす原因となる外力を抑制する根本療法である。
【００４８】
３．本願発明は回転中心と重心のずれ（芯ブレ）の振動の加振力を切削抵抗とする振動制御であり、芯ブレの振動特性から見ると軸受の剛性や粘性だけではなく、慣性抵抗や回転軸と一体化したフランジとその内部で摺動する錘の慣性力衝突が切削抵抗を緩和するという技術である。
【００４９】
４．本願発明によれば、エンドミルの切り刃や砥石の砥粒が破砕力の高い材質でも主軸の振れに影響しないので高精度の加工ができる。
【００５０】
５．従来は、NC工作機械で目標値通りに精度高く加工できず、オフセット後処理で仕上げする必要があるのが通常であるが、本願発明によれば後処理を必要としなく目標値通りに高精度で加工できる。
【００５１】
次に、本実施形態の制振フランジを回転体に取り付けた制振方法について説明する。
【００５２】
図６は、回転体Ｘの回転軸ｌに沿って離れた両端に本実施形態の制振フランジ１、２を各々取り付けた状態を示す図である。図に示すように、同じ構造を有する制振フランジ１、２を回転軸ｌに沿って駆動側と反力側に２つ設置することで、たわみ振動の原因となる半径方向と軸方向の衝撃力とねじり振動の原因となる円周方向の衝撃力を緩和する。
【００５３】
図７は、回転体Ｘの回転軸ｌに沿って離れた両端に本実施形態の制振フランジ１、２を各々取り付けた場合の作用を示す図である。
【００５４】
図に示すように、回転軸方向Ｄ4、Ｄ5の衝撃力と、半径方向Ｄ6、Ｄ7の衝撃力の相対差は回転体Ｘをたわませるが、制振フランジ１、２内の外周錘部２０２及び内周錘部２０１（不図示）、外周錘部２２２及び内周錘部２２１（不図示）が、その衝撃力の相対差を緩和する。また、円周方向Ｄ8、Ｄ9の衝撃力の相対差は回転体Ｘのねじり振動の原因となるが、制振フランジ１、２内の外周錘部２０２、２２２及び、内周錘部２０１、２２１（不図示）が、その衝撃力の相対差を緩和する。
【００５５】
なお、本実施形態の制振フランジ１、２を取り付ける箇所は回転体Ｘの両端に限られず、回転体Ｘの回転軸ｌに沿って離れた複数個所に各々取り付けてもよい。
【００５６】
以上説明したように、本実施形態の制振フランジを用いた制振方法によれば、制振フランジを回転軸に沿って駆動側と反力側に設置することで、たわみ振動の原因となる衝撃力とねじり振動の原因となる円周方向の衝撃力を緩和できるという更なる効果がある。
【００５７】
なお、上記実施形態では、回転体とは別体の制振フランジとして構成する例を説明したが、この制振フランジ中の制振機構の各要素を直接回転体に組み込んでよい。ここでいう回転体とは、例えば、工作機械や研磨盤のドリルやスピンドル、抑えフランジ、タイヤのホイールや、鉄道の車輪や、電動機・発電機や内燃機関の動力を伝達するシャフトの軸、それらに取り付けられたフライホイール等である。
【００５８】
本実施形態の制振機構は、回転軸を有する回転体に組み込まれる制振機構であって、回転体は、回転軸を中心とした所定の円周上に回転対称に配置された複数の空間部を含む空間群を１周以上有し、１以上の空間群の複数の空間部の各々の内部に、回転軸に平行な回転軸方向、回転軸に垂直な半径方向、及び、回転体の回転方向に所定のギャップを有して収容され、回転体に対して遊動可能な複数の錘部を含む錘群を有する。
【００５９】
また、本実施形態の制振機構において、回転体は、空間群を２周以上有してよい。
【００６０】
また、本実施形態の制振機構において、空間部は、円筒形状であってよい。
【００６１】
また、本実施形態の制振機構において、錘部の形状は、球または円柱状であってよい。
【００６２】
また、本実施形態の制振機構において、回転軸に平行な回転軸方向、回転軸に垂直な半径方向、又は、回転体の回転方向の所定のギャップは、0.1mm以上0.5mm以下であってよい。
【００６３】
また、回転体の回転軸に沿って離れた複数個所に本実施形態の制振機構を各々設けてもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１：制振フランジ
１００：フランジ本体部
１０１：内周空間群
１０１ａ〜１０１ｈ：内周空間部
１０２：外周空間群
１０２ａ〜１０２ｌ：外周空間部
１０３：貫通穴
２０１：内周錘群
２０１ａ〜２０１ｈ：内周錘部
２０２：外周錘群
２０２ａ〜２０２ｌ：外周錘部
【図１】
2018096533.tif 000003
【図２】
2018096533.tif 000004
【図３】
2018096533.tif 000005
【図４】
2018096533.tif 000006
【図５】
2018096533.tif 000007
【図６】
2018096533.tif 000008
【図７】
2018096533.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成29年11月10日(2017.11.10)
【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】
回転軸を有する回転体に組み込まれる制振機構であって、
前記回転体は、前記回転軸を中心とした所定の円周上に回転対称に配置された複数の空間部を含む空間群を１周以上有し、
前記１以上の空間群の複数の空間部の各々の内部に、前記回転軸に平行な回転軸方向、前記回転軸に垂直な半径方向、及び、前記回転体の回転方向に、前記回転体への衝突のための所定のギャップを有して収容され、前記回転体に対して、前記回転軸に平行な回転軸方向、前記回転軸に垂直な半径方向、及び、前記回転体の回転方向の、全方向に衝突する遊動可能な、形状が球の複数の錘部を含む錘群を有することを特徴とする制振機構。
【請求項２】
前記回転体は、前記空間群を２周以上有することを特徴とする請求項１に記載の制振機構。
【請求項３】
前記空間部は、円筒形状であることを特徴とする請求項１または２に記載の制振機構。
【請求項４】
前記回転軸に平行な回転軸方向、前記回転軸に垂直な半径方向、又は、前記回転体の回転方向の所定のギャップは、0.1mm以上0.5mm以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の制振機構。
【請求項５】
回転体の回転軸に沿って離れた複数個所に請求項１から４のいずれかに記載の制振機構を各々設ける、ことを特徴とする制振方法。
【請求項６】
回転軸を有する回転体に取り付けられる制振フランジであって、
前記回転体への固定部と、所定の円周上に回転対称に配置された複数の空間部を含む空間群を１周以上有するフランジ本体部と、
前記１以上の空間群の複数の空間部の各々の内部に、前記回転軸に平行な回転軸方向、前記回転軸に垂直な半径方向、及び、前記回転体の回転方向に、前記フランジ本体部への衝突のための所定のギャップを有して収容され、前記フランジ本体部に対して、前記回転軸に平行な回転軸方向、前記回転軸に垂直な半径方向、及び、前記回転体の回転方向の、全方向に衝突する遊動可能な、形状が球の複数の錘部を含む錘群を有することを特徴とする制振フランジ。
【請求項７】
前記フランジ本体部は、前記空間群を２周以上有することを特徴とする請求項６に記載の制振フランジ。
【請求項８】
前記空間部は、円筒形状であることを特徴とする請求項６または７に記載の制振フランジ。
【請求項９】
前記回転軸に平行な回転軸方向、前記回転軸に垂直な半径方向、又は、前記回転体の回転方向の所定のギャップは、0.1mm以上0.5mm以下であることを特徴とする請求項６から８のいずれかに記載の制振フランジ。
【請求項１０】
回転体の回転軸に沿って離れた複数個所に請求項６から９のいずれかに記載の制振フランジを各々取り付ける、ことを特徴とする制振方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明は、回転軸を有する回転体に組み込まれる制振機構であって、回転体は、回転軸を中心とした所定の円周上に回転対称に配置された複数の空間部を含む空間群を１周以上有し、１以上の空間群の複数の空間部の各々の内部に、回転軸に平行な回転軸方向、回転軸に垂直な半径方向、及び、回転体の回転方向に、回転体への衝突のための所定のギャップを有して収容され、回転体に対して、回転軸に平行な回転軸方向、回転軸に垂直な半径方向、及び、回転体の回転方向の、全方向に衝突する遊動可能な、形状が球の複数の錘部を含む錘群を有する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
また、本発明は、回転軸を有する回転体に取り付けられる制振フランジであって、回転体への固定部と、所定の円周上に回転対称に配置された複数の空間部を含む空間群を１周以上有するフランジ本体部と、１以上の空間群の複数の空間部の各々の内部に、回転軸に平行な回転軸方向、回転軸に垂直な半径方向、及び、回転体の回転方向に、フランジ本体部への衝突のための所定のギャップを有して収容され、フランジ本体部に対して、回転軸に平行な回転軸方向、回転軸に垂直な半径方向、及び、回転体の回転方向の、全方向に衝突する遊動可能な、形状が球の複数の錘部を含む錘群を有する。
【手続補正書】
【提出日】平成30年3月7日(2018.3.7)
【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】
回転軸を有する回転体に組み込まれる制振機構であって、
前記回転体は、前記回転軸を中心とした所定の円周上に回転対称に配置された複数の球状空間部を含む空間群を１周以上有し、
前記１以上の空間群の複数の球状空間部の各々の内部に、前記回転軸に平行な回転軸方向、前記回転軸に垂直な半径方向、及び、前記回転体の回転方向に、前記回転体への衝突のための所定のギャップを有して収容され、前記回転体に対して、前記回転軸に平行な回転軸方向、前記回転軸に垂直な半径方向、及び、前記回転体の回転方向の、全方向に衝突する遊動可能な、形状が球のそれぞれ１つの錘部を含む錘群を有し、
前記回転軸に平行な回転軸方向、前記回転軸に垂直な半径方向、又は、前記回転体の回転方向の所定のギャップは、前記錘部が前記回転体と一体化しないため、かつ、前記回転体への前記錘部の衝突による衝撃力を伝えるためのギャップとして引用文献１には記載のないギャップ、例えば30〜50mm径の回転体の場合0.1〜0.5ｍｍであることを特徴とする制振機構。
【請求項２】
前記回転体は、前記空間群を２周以上有することを特徴とする請求項１に記載の制振機構。
【請求項３】
回転体の回転軸に沿って離れた複数個所に請求項１または２に記載の制振機構を各々設ける、ことを特徴とする制振方法。
【請求項４】
回転軸を有する回転体に取り付けられる制振フランジであって、
前記回転体への固定部と、所定の円周上に回転対称に配置された複数の球状空間部を含む空間群を１周以上有するフランジ本体部と、
前記１以上の空間群の複数の球状空間部の各々の内部に、前記回転軸に平行な回転軸方向、前記回転軸に垂直な半径方向、及び、前記回転体の回転方向に、前記フランジ本体部への衝突のための所定のギャップを有して収容され、前記フランジ本体部に対して、前記回転軸に平行な回転軸方向、前記回転軸に垂直な半径方向、及び、前記回転体の回転方向の、全方向に衝突する遊動可能な、形状が球のそれぞれ１つの錘部を含む錘群を有し、
前記錘部が前記回転体と一体化しないため、かつ、前記回転体への前記錘部の衝突による衝撃力を伝えるためのギャップとして引用文献１には記載のないギャップ、例えば30〜50mm径の回転体の場合 0.1〜0.5ｍｍであることを特徴とする制振フランジ。
【請求項５】
前記フランジ本体部は、前記空間群を２周以上有することを特徴とする請求項４に記載の制振フランジ。
【請求項６】
回転体の回転軸に沿って離れた複数個所に請求項４または５に記載の制振フランジを各々取り付ける、ことを特徴とする制振方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明は、回転軸を有する回転体に組み込まれる制振機構であって、回転体は、回転軸を中心とした所定の円周上に回転対称に配置された複数の球状空間部を含む空間群を１周以上有し、１以上の空間群の複数の球状空間部の各々の内部に、回転軸に平行な回転軸方向、回転軸に垂直な半径方向、及び、回転体の回転方向に、回転体への衝突のための所定のギャップを有して収容され、回転体に対して、回転軸に平行な回転軸方向、回転軸に垂直な半径方向、及び、回転体の回転方向の、全方向に衝突する遊動可能な、形状が球のそれぞれ１つの錘部を含む錘群を有し、錘部が回転体と一体化しないため、かつ、回転体への錘部の衝突による衝撃力を伝えるためのギャップとして引用文献１には記載のないギャップ、例えば30〜50mm径の回転体の場合 0.1〜0.5ｍｍである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
また、本発明は、回転軸を有する回転体に取り付けられる制振フランジであって、回転体への固定部と、所定の円周上に回転対称に配置された複数の球状空間部を含む空間群を１周以上有するフランジ本体部と、１以上の空間群の複数の球状空間部の各々の内部に、回転軸に平行な回転軸方向、回転軸に垂直な半径方向、及び、回転体の回転方向に、フランジ本体部への衝突のための所定のギャップを有して収容され、フランジ本体部に対して、回転軸に平行な回転軸方向、回転軸に垂直な半径方向、及び、回転体の回転方向の、全方向に衝突する遊動可能な、形状が球のそれぞれ１つの錘部を含む錘群を有し、錘部が回転体と一体化しないため、かつ、回転体への錘部の衝突による衝撃力を伝えるためのギャップとして引用文献１には記載のないギャップ、例えば30〜50mm径の回転体の場合 0.1〜0.5ｍｍである
【手続補正書】
【提出日】平成30年3月22日(2018.3.22)
【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】
回転軸を有する回転体に組み込まれる制振機構であって、
前記回転体は、前記回転軸を中心とした所定の円周上に回転対称に配置された複数の球状空間部を含む空間群を１周以上有し、
前記１以上の空間群の複数の球状空間部の各々の内部に、前記回転軸に平行な回転軸方向、前記回転軸に垂直な半径方向、及び、前記回転体の回転方向に、前記回転体への衝突のための所定のギャップを有して収容され、前記回転体に対して、前記回転軸に平行な回転軸方向、前記回転軸に垂直な半径方向、及び、前記回転体の回転方向の、全方向に衝突する遊動可能な、形状が球のそれぞれ１つの錘部を含む錘群を有し、
前記回転軸に平行な回転軸方向、前記回転軸に垂直な半径方向、及び、前記回転体の回転方向の所定のギャップは、前記錘部が前記回転体と一体化しないため、かつ、前記回転体への前記錘部の衝突による衝撃力を伝えるための前記所定のギャップ、すなわち、前記球状空間部の内径と、前記形状が球の錘部の外径との差が、0.1mmから0.5ｍｍであることを特徴とする制振機構。
【請求項２】
前記回転体は、前記空間群を２周以上有することを特徴とする請求項１に記載の制振機構。
【請求項３】
回転体の回転軸に沿って離れた複数個所に請求項１または２に記載の制振機構を各々設ける、ことを特徴とする制振方法。
【請求項４】
回転軸を有する回転体に取り付けられる制振フランジであって、
前記回転体への固定部と、所定の円周上に回転対称に配置された複数の球状空間部を含む空間群を１周以上有するフランジ本体部と、
前記１以上の空間群の複数の球状空間部の各々の内部に、前記回転軸に平行な回転軸方向、前記回転軸に垂直な半径方向、及び、前記回転体の回転方向に、前記フランジ本体部への衝突のための所定のギャップを有して収容され、前記フランジ本体部に対して、前記回転軸に平行な回転軸方向、前記回転軸に垂直な半径方向、及び、前記回転体の回転方向の、全方向に衝突する遊動可能な、形状が球のそれぞれ１つの錘部を含む錘群を有し、
前記回転軸に平行な回転軸方向、前記回転軸に垂直な半径方向、及び、前記回転体の回転方向の所定のギャップは、前記錘部が前記回転体と一体化しないため、かつ、前記回転体への前記錘部の衝突による衝撃力を伝えるための前記所定のギャップ、すなわち、前記球状空間部の内径と、前記形状が球の錘部の外径との差が、0.1mmから0.5ｍｍであることを特徴とする制振フランジ。
【請求項５】
前記フランジ本体部は、前記空間群を２周以上有することを特徴とする請求項４に記載の制振フランジ。
【請求項６】
回転体の回転軸に沿って離れた複数個所に請求項４または５に記載の制振フランジを各々取り付ける、ことを特徴とする制振方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明は、回転軸を有する回転体に組み込まれる制振機構であって、回転体は、回転軸を中心とした所定の円周上に回転対称に配置された複数の球状空間部を含む空間群を１周以上有し、１以上の空間群の複数の球状空間部の各々の内部に、回転軸に平行な回転軸方向、回転軸に垂直な半径方向、及び、回転体の回転方向に、回転体への衝突のための所定のギャップを有して収容され、回転体に対して、回転軸に平行な回転軸方向、回転軸に垂直な半径方向、及び、回転体の回転方向の、全方向に衝突する遊動可能な、形状が球のそれぞれ１つの錘部を含む錘群を有し、回転軸に平行な回転軸方向、回転軸に垂直な半径方向、及び、回転体の回転方向の所定のギャップは、錘部が回転体と一体化しないため、かつ、回転体への錘部の衝突による衝撃力を伝えるためのギャップ、すなわち、前記球状空間部の内径と、前記形状が球の錘部の外径との差が、0.1mmから0.5ｍｍである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
また、本発明は、回転軸を有する回転体に取り付けられる制振フランジであって、回転体への固定部と、所定の円周上に回転対称に配置された複数の球状空間部を含む空間群を１周以上有するフランジ本体部と、１以上の空間群の複数の球状空間部の各々の内部に、回転軸に平行な回転軸方向、回転軸に垂直な半径方向、及び、回転体の回転方向に、フランジ本体部への衝突のための所定のギャップを有して収容され、フランジ本体部に対して、回転軸に平行な回転軸方向、回転軸に垂直な半径方向、及び、回転体の回転方向の、全方向に衝突する遊動可能な、形状が球のそれぞれ１つの錘部を含む錘群を有し、回転軸に平行な回転軸方向、回転軸に垂直な半径方向、及び、回転体の回転方向の所定のギャップは、錘部が回転体と一体化しないため、かつ、回転体への錘部の衝突による衝撃力を伝えるための所定のギャップ、すなわち、球状空間部の内径と、形状が球の錘部の外径との差が、0.1mmから0.5ｍｍである。