(57)【要約】  本発明は、機械加工において対象物（２，１０）の振動を減衰し及び／又は対象物の屈曲を制御するためのデバイスに関しており、このデバイスは、力適用デバイス又は減衰デバイスであり得る少なくとも１つの力交換デバイス（７）を具備する。その様な力適用デバイス（７）は、対象物（２，１０）の表面に直角の方向を向く力の構成要素を有する力を交換するためのものであり、及び／又は対象物（２，１０）にモーメントを適用するためのものである。このタイプの減衰デバイス（７）は、対象物（２，１０）から振動を吸収するためのものであり、対象物（２，１０）の表面に直角の方向を向く力の構成要素を吸収するか又は対象物からのモーメントを吸収するように構成される。
2007509765.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械加工において対象物（２，１０）の振動を減衰し及び／又は屈曲を制御するためのデバイスにおいて、
このデバイスは、前記対象物（２，１０）の表面に直角の方向を向く力の構成要素を有する力を交換するための少なくとも１つの力交換デバイス（７）、及び／又は前記対象物（２，１０）と前記デバイスとの間でモーメントを、直接的に又は機械的レバー（１４）を介して交換するための少なくとも１つの力交換デバイス（７）を具備することを特徴とするデバイス。
【請求項２】
前記デバイスは、前記少なくとも１つの力交換デバイス（７）と前記対象物（７）との間でモーメントを伝達するためのモーメント伝達デバイスを具備することを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記モーメント伝達デバイスは、前記対象物（２，１０）を囲む、力伝達デバイス（３）を具備することを特徴とする請求項２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記力交換デバイスは、前記対象物（２）のためのクランプ（５）と前記力伝達デバイス（３）との間に配設されており、更に前記クランプ（５）に固定されるか又は前記クランプ（５）に収容されることを特徴とする請求項３に記載のデバイス。
【請求項５】
前記モーメント伝達デバイスは、前記力交換デバイス（７）のための設置デバイス（４）を具備しており、前記設置デバイス（４）は、前記対象物（２，１０）を囲んでおり、更に、
前記力交換デバイス（７）は、前記力伝達デバイス（３）と前記設置デバイス（４）との間に配設されることを特徴とする請求項３又は４に記載のデバイス。
【請求項６】
弾性材料（１１）が、前記力伝達デバイス（３）と前記設置デバイス（４）との間に配設されることを特徴とする請求項２から５のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項７】
前記弾性材料（１１）が、前記少なくとも１つの力伝達デバイス（７）と前記対象物（２，１０）との間、又は前記少なくとも１つの力交換デバイス（７）と設置デバイス（４）との間に配設されることを特徴とする請求項６に記載のデバイス。
【請求項８】
前記弾性材料（１１）はゴムにより形成されることを特徴とする請求項６又は７に記載のデバイス。
【請求項９】
前記力交換デバイス（７）は、前記力伝達デバイス（３）に直角をなす一方で前記対象物の表面に平行である、力の構成要素を有する力を提供するように構成されていることを特徴とする請求項３に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記対象物（２，１０）に対して前記力交換デバイス（７）を固定し且つ配置するためであって且つ前記少なくとも１つの力伝達デバイス（７）のための、設置デバイス（４）により特徴づけられる請求項１に記載のデバイス。
【請求項１１】
力伝達デバイス（３）が、前記対象物（２，１０）を囲み、前記力交換デバイス（７）と前記対象物（２，１０）との間に配置されることを特徴とする請求項１０に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記力伝達デバイス（３）と前記力交換デバイス（７）が、前記設置デバイス（４）において配置されることを特徴とする請求項１１に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記デバイスは、前記少なくとも１つの力交換デバイス（７）と前記対象物（２）との間でモーメントを伝達するためのモーメント伝達デバイスを具備しており、前記モーメント伝達デバイスは、前記対象物のためのクランプ（５）に前記対象物（２）を固定するための、前記対象物（２）のための接続部であることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
【請求項１４】
前記力交換デバイス（７）は、前記対象物（２）のための前記クランプ（５）において配置されることを特徴とする請求項１３に記載のデバイス。
【請求項１５】
前記デバイスは、前記対象物（２，１０）に対して可動に配設されることを特徴とする請求項１から１４のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの力交換デバイスは、少なくとも１つのアクチュエータ（７）であることを特徴とする請求項１から１５のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１７】
前記デバイスは、前記少なくとも１つのアクチュエータ（７）への入力を調整するための制御ユニット（８）を具備することを特徴とする請求項１６に記載のデバイス。
【請求項１８】
センサ（６）が、前記対象物（２，１０）の振動及び／又は屈曲を検知するために、前記対象物（２，１０）の上又は内に配設されること、及び前記制御ユニット（８）が、前記センサ（６）からの信号を受信して、前記信号に基づいて入力を調整することを特徴とする請求項１７に記載のデバイス。
【請求項１９】
前記センサは加速度計であることを特徴とする請求項１８に記載のデバイス。
【請求項２０】
前記アクチュエータは、シェ−カー、空圧式又は油圧式アクチュエータ、圧電式力アクチュエータ又は任意の別の力や圧力や捻りアクチュエータであることを特徴とする請求項１６から１８のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項２１】
前記アクチュエータは、受動的に制御されるように構成され、前記アクチュエータは、例えば空圧式ダンパー又は分岐式アクチュエータであり、及び／又は前記アクチュエータは、例えば減衰アルゴリズムを使用して能動的に制御されるように構成されることを特徴とする請求項１６から２０のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項２２】
前記デバイスは、モジュール式であり、前記対象物（２，１０）の異なる寸法及び異なる幾何学的構成の使用を可能にすることを特徴とする請求項１から２１のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項２３】
前記デバイスは、工具又はツールホルダー（２）である、対象物（２，１０）に適用されることを特徴とする請求項１から２２のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項２４】
前記デバイスは、工作物（１０）である、対象物に適用されることを特徴とする請求項１から２３のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項２５】
前記少なくとも１つの力交換デバイスは、前記力を適用するための少なくとも１つの力適用デバイス（７）、及び／又は前記対象物（２，１０）に前記モーメントを適用するための少なくとも１つの力適用デバイス（７）であることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
【請求項２６】
前記少なくとも１つの力交換デバイスは、前記対象物（２，１０）からの振動を吸収するための少なくとも１つの減衰デバイス（７）であり、前記減衰デバイス（７）は、前記対象物（２，１０）からの前記モーメントを吸収するように構成され、及び／又は前記力の構成要素を吸収するように構成されることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械加工における工具（ツール）及び工作物の、屈曲の緩和及び振動の減衰のための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
丸削り、穴加工（ドリリング）又はフラシス加工等の機械加工は、特には、工具の保持されない部分又は片持ち（カンチレバー）部分の長さが直径の４から５倍を超えた場合に、振動及び屈曲の問題をしばしば生じる。
【０００３】
振動及び屈曲（曲げ）は密接に関係する。歯を工作物に作用させる場合に、歯に作用する切断力により生じる中位の屈曲が先ず生じる。工具が振動している場合には、往復動が中位の屈曲の上及び下に発生する（図１参照）。この運動は、もし切断力により作用する振動が工具の共振周波数に近づくと、増幅される。
【０００４】
振動問題は、深い切削（cutting）が意図され、ツールホルダー（工具保持部）の直径を増大する可能性が低い場合に、内側切削において通常発生する。２つのタイプの振動が特に問題になり、それは、曲げ振動及び捻り振動である。これらの振動は、粗悪な生産性、粗悪な表面仕上げ、工具の稼動寿命の短縮等を結果的に生じ、更にしばしば機械加工の障害となる。
【０００５】
意図される寸法又は意図される形状は、工具の曲げにより、切削作業において実現出来ない。中位の屈曲の調節を可能にすることにより、作業者は、意図される寸法又は形状により近づくことが出来る。作業者はまた、中位の屈曲を制御して、さもなければ特別な工具（ツール）を必要とするだろう、最終製品の形状を実現できる。
【０００６】
工作物、特には薄壁断面を有する工作物は、中位の屈曲及び振動の同じ問題に直面する。この問題は、工具が支持台からより離れる場合に、工作物が曲がり易いので一般的である。
【０００７】
機械加工のための振動減衰は今まで、受動的（消極的）機械式ダンパー（緩衝器）を使用することにより通常実施されてきており、その様なダンパーにおいて、より重い材料の質量がバネ及びダンパー要素（二重式質量システム）において支持されており、それらの要素は順に、工具において支持される（例えば、米国特許第5,413,318号参照）。機械式ダンパーに関連する問題は、重い材料は高価であり、各工具は特定の片持ち長さに制限されること、及びダンパーがツールホルダーにおいて空間を占領するので、そのため工具を弱くすることである。オイル及びゴムの材料が、しばしば使用され、それらは、安定した品質を得ることが難しい可能性があり、更に温度による特性及び稼動寿命が変化する。更には、その様な減衰システムは、低い周波数をどのように実現するかについて制限を有する。また、二重式質量ダンパーは、追加の質量を加えて、高回転数で回転する工具のバランス（平衡）を妨げる。
【０００８】
ツールホルダーの能動的（積極的）減衰は、例えば圧式電式力アクチュエータ（作動器）を使用することにより、実現されても良い。その様な力アクチュエータは、例えば、スキー、テニスラケット、ゴルフクラブにおける分岐式（シャント式：shunted）力アクチュエータ等において、受動的電気ダンパーにおいて従来使用されてきた。能動的システムにおいて一般的に、圧電式力アクチュエータが、使用されており、それは、ツールホルダーに対して又はその範囲内に接合されるか、さもなければ取り付けられる。アクチュエータはその後力を、せん断力を介して工具に伝達する。制御システム（装置）、典型的には適応的調整システム（装置）は、一般的には、加速度計等のセンサからの情報によりアクチュエータ力を制御する。その様な工具における振動を最良の可能な方法で減衰させ得るために、アクチュエータは、ツールホルダークランプに接近して設置されなければならない。その様なアクチュエータの設置に関係する問題は、それらが張り出す（オーバーハング）部分の長さに沿う可撓性（又は、柔軟性）を許容しないことである。また、工具への力の伝達は、これらのせん断力が歯の先端部において最も遠く外への運動に耐えるために非常に大きいものでなければならないので、効率的ではない。
【０００９】
従来技術では、ツールホルダーにおけるポケットにおいて直接的にアクチュエータを配置するか又は収容するように構成されており、力はその後、アクチュエータからせん断力を介してツールホルダーへ伝達される。アクチュエータのその様な締結（クランプ）により、対象物は、張り出し長さ及び力の方向に対して固定される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記で説明された従来技術の問題を解決するか又は少なくとも軽減する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に従がい、機械加工において対象物の振動減衰及び／又は曲がりの制御のためのデバイス（装置）が提供されており、該デバイスは、対象物の表面に対して直角の方向を向く力の構成要素を有する力を交換するため、及び／又は対象物とデバイスとの間のモーメントを直接的に又は機械的なレバーを介して交換するための少なくとも１つの力交換デバイス（装置）を具備することにより、区別される。
【００１２】
実施の形態において、デバイスは、少なくとも１つの力交換デバイスと対象物との間で曲げモーメントを伝達するための曲げモーメント伝達デバイスを具備する。曲げモーメント伝達デバイスは、対象物を囲む、力伝達デバイスを具備しても良い。別の実施の形態において、力交換デバイスは、対象物のための固定サポートと力伝達デバイスとの間に配設可能であり、更に固定サポートに取り付けられるか又は収容される。更に、曲げモーメント伝達デバイスは、力交換デバイスのための位置決めデバイスを具備しても良く、そこでは位置決めデバイスは、対象物を囲んでおり、更に、力交換デバイスは、力伝達デバイスと位置決めデバイスとの間に配設されても良い。弾性材料が、力伝達デバイスと位置決めデバイスとの間に配設可能である。弾性材料が、少なくとも１つの力交換デバイスと対象物との間、又は少なくとも１つの力交換デバイスと位置決めデバイスとの間に配設可能である。弾性材料はゴムにより形成可能である。力交換デバイスは、力伝達デバイスに直角をなす一方で前記対象物の表面に平行である、力の構成要素を有する力を適用するように構成可能である。
【００１３】
これとは別の実施の形態において、デバイスは、対象物に対して力交換デバイスを固定し且つ配置するためであって且つ前記少なくとも１つの力交換デバイスのための、位置決め又は設置デバイス（４）を具備する。力伝達デバイスが、対象物を囲むことが可能で、力交換デバイスと対象物との間に配置可能である。力伝達デバイスと力交換デバイスが、位置決めデバイスにおいて配置可能である。
【００１４】
更にこれとは別の実施の形態において、デバイスは、少なくとも１つの力交換デバイスと対象物との間でモーメントを伝達するためのモーメント伝達デバイスを具備可能であり、そこではモーメント伝達デバイスは、対象物のためのクランプに対象物を固定するための、対象物用接続部である。力交換デバイスは、対象物のためのクランプにおいて配置可能である。
【００１５】
更に別の実施の形態に従がい、デバイスは、対象物に対して可動に配設可能である。更に、少なくとも１つの力交換デバイスは、少なくとも１つのアクチュエータであることができる。少なくとも１つの力交換デバイスは、少なくとも１つのアクチュエータであることができ、更にデバイスは、少なくとも１つのアクチュエータへの入力を調整するための制御ユニットを具備可能である。センサは、対象物の振動及び／又は屈曲を検知するために、対象物の上又は内に配設可能であり、更に制御ユニットが、センサからの信号を受信可能で、前記信号に基づいて入力を調整する。センサは加速度計であることができる。
【００１６】
アクチュエータは、シェ−カー、空圧式又は油圧式アクチュエータ、圧電式力アクチュエータ又は別の力や圧力や捻りアクチュエータであることができる。更に、アクチュエータは、アクチュエータが例えば空圧式ダンパー又は分岐式アクチュエータの形であることにより、受動的に制御されるように構成可能であり、及び／又は前記アクチュエータは、例えば減衰アルゴリズムを使用して能動的に制御されるように構成可能である。
【００１７】
また、本発明によるデバイスは、モジュール式であることが出来、対象物の異なる寸法及び異なる幾何学的構成の使用を可能にする。デバイスはまた、工具又はツールホルダーである、対象物に適用可能であり、あるいはデバイスは、工作物であっても適用可能である。
【００１８】
最後に、２つの重要で基本的な実施の形態が認識される。
即ち、少なくとも１つの力交換デバイスは、力を適用するための少なくとも１つの力適用デバイス、及び／又は対象物に前記モーメントを適用するための少なくとも１つの力適用デバイスの形であることができる。
少なくとも１つの力交換デバイスは、対象物からの振動を吸収するための少なくとも１つの減衰デバイス（７）の形であり、減衰デバイスは、対象物からのモーメントを吸収するように構成され、及び／又は力の構成要素を吸収するように構成される。
【００１９】
本発明は、力適用デバイス及び減衰デバイスの形で力交換デバイスを利用する。力適用デバイスとして、フレキシブルな固定デバイス（サポート）を有するアクチュエータが使用されることが好ましいので、アクチュエータは可動であり、力は、ツールホルダーに対して、直接的に、あるいはレバー又は力伝達スリーブを介して適用される。利点は、工具の張り出し及び力の方向が、機械加工工程において発生する切削力に対して変更可能であることであり、あるいは明確な所望の方向で力を適用可能であることが望まれる。本発明はまた、異なる形状及び異なる寸法を有するツールホルダーを同じホルダーにおいて使用可能にする。本発明により、工具に作用する、エネルギ（力及び運動）は、既に説明したように、ツールホルダーにおけるポケットに直接的に配置されるか又はその中に収容されるアクチュエータにより、せん断力を介して実質的に増大可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態が、添付した図面を参照して説明される。
次に、下記の説明で使用される幾つかの概念についてより詳細に説明する。
・ツールホルダー：本明細書では、歯を保持する要素として説明される。例えばこれは、歯のロック（固定部）や、フライス歯や、一体型歯を有する棒状の歯；又はブロック（塊）状の歯／フライスヘッドとアダプター（適用部）との組み合わせであって良い。
・歯：材料を除去する切削エッジ（角部）を有する硬質材料から形成された締結（クランプ）されたビット（刃）。
・工具（ツール）：ツールホルダー及び歯のアセンブリ
ツールクランピング（工具締結部）：工具を保持する部材である。例えば、割れ目式ホルダー、カプター（捕獲）ホルダー、ＨＳＫホルダー、Steilkonであり得る。
・能動的（積極的）減衰：例えば、外部供給源からエネルギを供給され制御される、減衰であって、該減衰は、外部のマイクロコントローラにより制御されていて且つ外部の動力増幅器からエネルギを供給される、アクチュエータであり得る。能動的減衰を使用することの利点は、中でも、基本的に、所望される程度のエンルギが、そのシステムに供給可能であり、適応可能なアルゴリズムにより入力を制御できる可能性があることである。
・受動的（消極的）減衰：外部供給源からエネルギを供給されず更に制御されない、減衰である。該減衰は、システム内に構築された分岐式（シャント：shunt）接続部における電気的損失において減衰するアクチュエータ、又は米国特許第5,413,318号に開示されるような機械的二重質量式ダンパーであり得る。
・モジュール式（モジュラー）：ツールホルダーの構成に適応するインサート（挿入部）を有する、フレキシブルなデバイス（装置）が、モジュールとして具備される。円形空洞を有するインサートスリーブにより構成されるモジュールは、特定の直径の円形工具を保持可能であり、その一方で矩形空洞を有するモジュールは、四角形の工具を保持可能である。モジュールはまた、工具の接続部に適応可能である。
【００２１】
機械的な利点の古い原理は、モーメントの原理（レバー（てこ））である。長いレバー（てこ）アームの使用は、同じ寸法のモーメントを実現するために、短いアームの使用と同じ大きさの力を必要としない。均質なカンチレバー（片持ち）ビーム（梁）に作用する曲げ力の結果としての変位は、u＝SL3/3EIの式で与えられ、一方曲げモーメントの結果としての変位は、u＝ML2/2EIの式で与えられており、ここで、Ｓは変位力、Ｌは中心からの距離、Ｍはモーメント、Ｅは弾性係数、Ｉは断面二次モーメントである。これらの等式により、切削力が所定量で増大するならば、台（又は、支柱）においてビーム（梁）の端部を保持するために、モーメントは増大されなければならないことがわかる。このモーメントは、力を増大するか又は曲げモーメントのアームを増大することにより、大きくすることが出来る。対応するように、捻りにおいて、捻りモーメント又は捻りトルクの力又はアームは、切削力により生じるトルクに耐えるために、増大されなければならない。
【００２２】
半径方向において直接的に力を作用させる場合に、対応する変位は、u＝FL3/3EIの式で与えられ、ここで、Ｆはアクチュエータの力である。
【００２３】
力の伝達の種々の原理を比較すると、力を直接的に作用させること及びレバー（てこ）原理によりエネルギを伝達することの両者は、せん断力を介する伝達に比べて工具に対する改善されたエネルギ伝達（より大きな力及び運動）を結果的に生じることが分かる。
【００２４】
モーメントの伝達の原理又は直接的な力の伝達の原理を利用するために、圧電セラミック力アクチュエータ、スタック（stack）アクチュエータ、油圧又は空圧アクチュエータ等の１つ以上の力のアクチュエータが使用可能である。これらは、所望の運動を実現するのに適した力の伝達を可能にするような状態で配置されなければならない。モーメントの伝達の場合においては、ツールホルダーの運動（動き）が増大すると、アクチュエータにより実施される運動（動き）は、ツールホルダーに対してより接近するが、しかし必要な力もまた増加する（図２ａ参照）。直接的力の伝達の場合において、ツールホルダーの運動（動き）が増大すると、アクチュエータのアタック（作用）地点は、ツールホルダークランピング（ツールホルダークランプ）に対してより接近する（図２ｂ参照）。両者の原理において、配置は、ツールホルダーの寸法、アクチュエータの運動、アクチュエータの剛性及びアクチュエータ力に依存する。
【００２５】
アクチュエータにより適用される運動は、興味の方向にアクチュエータを向けることにより、振動／捻り／屈曲に耐えるか又は増幅することが出来る。２つ以上にアクチュエータが力の組み合わせを提供可能である。
【００２６】
アクチュエータは、ツールホルダーに搭載された設置スリーブにおいて、ツールホルダーの接続部において（例えば、グリッパー（把持部）のフランジにおいて）、ツールホルダークランプにおいて固定可能であるか又は、機械的接続部（例えば、リボルバー又はスピンドル／チャック）において一体化可能である。
【００２７】
モーメント伝達の原理の場合において、アクチュエータからの力を伝達するためのレバー（てこ）は、アクチュエータの前においてツールホルダーに固定される。このレバーは、最良の可能な状態でアクチュエータからのモーメントを伝達するために、可能な限り剛である必要があり、最小の可能な質量しか工具の固有振動数に加えないために、低重量であることが必要がある。また、レバーは、過剰な点応力を回避するために、特定の幅を有する必要がある。これとは別の実施の形態において、ツールホルダーの接続部（図７参照）は、レバーよりはむしろ、工具にモーメントを伝達するように使用可能である。
【００２８】
アクチュエータのための可能な設置スリーブ及びレバーの両者は、ツールホルダーに沿って所望の位置まで移動可能である。また、工具が張り出して固定されない（非モジュール式工具の）の場合において、工具は、ホルダーに向かって及びそれから離れるように移動可能である。同時に、このことは、張り出し長さに関してかなりの柔軟性を実現する。挿入（インサート）スリーブを使用する場合又は使用しない場合において、システム（装置）は、多くの異なる実施の形態において、多くの異なる工具を具備可能である。
【００２９】
直接的力の伝達の原理を使用することにより、アクチュエータは、ツールホルダー又はツールホルダーに固定された力伝達スリーブに力を直接的に作用させることにより、力を追加する。
【００３０】
力伝達スリーブ又はレバーの代わりに、カラー、ブラケット又はフォーク等の異なる力伝達デバイスが使用可能である。
【００３１】
アクチュエータは、例えば減衰アルゴリズム（論理）、を使用して、能動的に制御可能であり、及び／又は受動的に（分岐式（シャント））制御可能であり、更に例えば加速度計等の形の、センサを使用して又はセンサを使用しないで制御可能である。システム（装置）はまた、例えば、適用可能な機械的なシステム等の別の能動的システム（装置）、又は機械的ダンパー等の受動的システム（装置）と組み合わせて使用可能である。アクチュエータの代わり又はそれに加えて、本発明は振動減衰のために、例えば、ゴム又は油圧／空圧の衝撃吸収器（ショックアブソーバー）等の受動的ダンパーを利用可能である。
【００３２】
実施の形態の例
モーメント原理に従がう力伝達
図４は、本発明による減衰デバイス（装置）の実施の形態を示す。ツールホルダー２は、ツールクランプ（工具締結部）５に設置される。工作物１０を機械加工するための歯１は、ツールホルダー２に固定される。ツールクランプ５は、モジュール式（モジュラー）であることができ、ツールホルダーの幾何学的形態（例えば、三角形、楕円形、四角形等）及び異なる直径に適合可能である。アクチュエータ７は、ツールクランプ５又は特定の設置スリーブ４と、ツールホルダー２の表面から外側に間隔を持って離れるレバー１４との間で固定される。アクチュエータ７は、歯１に面する側部において、ツールクランプ５に固定されるか、又はツールクランプ５内に収容される。これとは別に、アクチュエータ７は、アクチュエータに対して特定される設置スリーブ４に固定可能である。設置スリーブ４は、ツールホルダー５から間隔を持って離隔可能で、減衰デバイスは、バー（棒部）本体に沿って滑動可能である。アクチュエータ７からの力は、ツールホルダー２を直接的に変形するような状態で作用可能であるか又は、ツールホルダー２及び／又はツールクランプ５は、変形することなしで、アクチュエータ７からの動きを可能にする状態で、支持可能である。
【００３３】
レバー１４は、ツールホルダー２を囲み、アクチュエータ７からツールホルダー２にモーメントを伝達する。より以上の減衰のために、ゴム等の弾性材料１１は、ツールホルダーとレバー１４との間に充填材料として配設可能である。アクチュエータ７のための設置スリーブ４を具備する実施の形態において、弾性材料は、レバー１４と設置スリーブ４との間に配設可能である。弾性材料は、アクチュエータ７とツールホルダー２との間に配設可能であるか、又はアクチュエータ７の外側に配設可能である。
【００３４】
アクチュエータ７は、制御ユニット８により能動的に制御可能である。屈曲及び／又は振動の計測のための、加速度計等のセンサ６は、歯１の近くでツールホルダー２の上又は内に設置可能である。加速度計６からの信号は、基本図面においてライン（電線）９を介して制御ユニット８へ伝送されており、制御ユニット８はその後、センサからの信号に基づいてアクチュエータ７への入力を調整可能である。センサ６からの信号はまた、制御ユニットへの無線伝送により伝送可能である。
【００３５】
アクチュエータは、例えば減衰アルゴリズム（論理）を使用して能動的に制御可能であるか、又は例えば空圧式ダンパー又は分岐式（シャント）アクチュエータを使用して受動的に制御可能であり、更には加速度計等の形のセンサを有して又は有さないで制御可能である。システム（装置）はまた、例えば適用可能な機械等の別の能動的システム又は機械的ダンパー等の受動的システムと組み合わせて使用可能である。アクチュエータは、シェ−カー（加振機）、空圧式又は油圧式アクチュエータ、圧電式力アクチュエータ又は任意の別の力や圧力や捻りアクチュエータであり得る。
【００３６】
受動的アクチュエータ７を使用する場合に、デバイスは、減衰デバイスとして作用し、その減衰デバイスにおいて、振動は、対象物へ力を能動的に適用することよりもむしろ、対象物から吸収される。減衰システム（装置）の種々の構造的部分はその際、同じであるが、しかし力はその際、対象物２からアクチュエータ７へモーメント原理により、又は直接的に伝達される。
【００３７】
直接的力の伝達
図５は、本発明による減衰デバイスの実施の形態を示す。該実施の形態は、モーメントの伝達の実施の形態と類似する多くの点を開示する。モーメント原理による力伝達とは対照的に、力は通常、工具に直接的に、且つ通常半径方向において作用する。もし力が、工具に固定された力伝達スリーブ３に適用されて、適用された力の方向が工具の長手方向に沿う方向により多く向けられるならば、原理は、モーメント伝達の実施の形態に、より類似したものである。
【００３８】
アクチュエータ７は、ツールクランプ５又は特定の設置スリーブ４と、ツールホルダー２の表面との間に固定される。アクチュエータ７はまた、ツールホルダー２を囲む力伝達スリーブ３を介してツールホルダー２に力を伝達可能である。アクチュエータ７は、ツールクランプ５から間隔を持って離れる、歯１に面するツールクランプ５の側部において、設置スリーブ４に固定される。アクチュエータ７からの力は、ツールホルダー２を直接的に変形する状態で作用可能であるか、あるいはツールホルダー２及び／又はツールクランプ５は、変形なしで、アクチュエータ７からの運動を可能にする状態で支持されることが可能である。
【００３９】
アクチュエータ７は、工具２又は力伝達スリーブ３に直接的に力を適用する。より以上の減衰のために、例えばゴム等の弾性材料１１が、充填材料として、アクチュエータ７と設置スリーブ４との間に配置されても良い。
【００４０】
アクチュエータ７は、制御ユニット８により能動的に制御可能である。屈曲及び／又は振動を計測するための、加速度計等のセンサ６は、歯１の近くでツールホルダー２の上又は内に設置可能である。加速度計６からの信号は、基本図面においてワイアライン（電線）９を介して、制御ユニット８に伝送されて、制御ユニット８はその後、センサからの信号に基づいてアクチュエータ７への入力を調整可能である。センサ６からの信号はまた、無線伝送により、制御ユニットへ伝送可能である。
【００４１】
アクチュエータは、例えば減衰アルゴリズムを使用して能動的に、又は受動的に（例えば、空圧式ダンパ又は分岐式（シャント）アクチュエータを使用して）制御可能であり、更に加速度計等の形のセンサを使用して又は使用しないで制御可能である。システム（装置）はまた、例えば適用可能な機械等の別の能動的システム、あるいは受動的システム（機械的ダンパー等）と組み合わせて使用可能である。アクチュエータは、シェ−カー（加振機）、空圧式又は油圧式アクチュエータ、圧電式力アクチュエータ又は任意の別の力や圧力や捻りアクチュエータであり得る。
【００４２】
アクチュエータから得られる力及び運動（又は、動作）は、図３に示されるように、異なる作用方向及び作用地点を有しても良い。矢印は、アクチュエータがどのように方向付け可能あるか、及びどのように力のベクトルが、モーメント伝達及び直接的力の伝達において、工具又は工作物に作用可能であるかについての例を示す。幾つかのアクチュエータが使用可能であり、更により大きな力及び幾つかの所望の方向におけるそれら力の異なる方向がその際実現可能である。
【００４３】
図４に示す減衰システム（装置）に関して、上記で説明したような受動的アクチュエータ７の使用はまた、デバイスを減衰デバイスとして作用させており、その減衰デバイスにおいて、対象物に力を能動的に適用することよりむしろ、振動は対象物から吸収される。減衰システム（装置）の種々の構造的部分は、同じであるが、しかし力はその際、対象物２からアクチュエータ７に対して、直接的に又はモーメント原理を介して伝達される。
【００４４】
回転式及び非回転式工具
直接的力伝達及びモーメントの原理は、非回転式（旋盤）工具と同様に、回転式（フライス、ドリル（切削））工具においても使用可能である。非回転式工具の場合において、工具２、アクチュエータ７、スリーブ３，４及びホルダー５は、台（又は、支柱）に保持される一方で、工作物１０は回転している。回転式工具の場合において、工作物１０が台（又は、支柱）に保持される一方で、工具２及びホルダー５は回転している。アクチュエータ７及びスリーブ３，４，１４は、工具と共に回転可能であるが、しかしそれはまた、台（又は、支柱）において保持可能である。もしアクチュエータが工具と共に回転するならば、信号及びエネルギは、例えば、無線伝送か又はケーブル（電線）配線のいずれかにより、伝送される。
【００４５】
振動減衰及び工作物の屈曲
図６は、本発明による工作物のための減衰デバイスの実施の形態を示す。工作物の減衰において、モーメント伝達及び直接的力伝達の原理の両者が使用されても良い。図６は、モーメント伝達が使用される、実施の形態を図解する。
【００４６】
工作物は例えば、チャック１３及びカラー板又は台（又は、支柱）１２においてクランプ（締結）可能である。本発明による減衰デバイスは、モーメント原理又は直接的力の適用に基づいて、工作物１０を囲む。センサは、振動検知のために、工作物１０に対して取り付け可能であるか又は工作物１０に組み込み可能である。減衰デバイスの本実施の形態は、弾性材料１１、力アクチュエータ７及び力伝達スリーブ３又はレバー１４の配置に関して、図４に示す実施の形態と同じ構造で構成される。しかし、図６に示す減衰デバイスの全体は、工作物において移動可能に配置されており、従って設置スリーブ４は、弾性材料及びアクチュエータ７に固定される。アクチュエータは、ライン（電線）９を介して減衰デバイスに接続する制御ユニット８により、能動的に制御されても良い。
【００４７】
本実施の形態においても、能動的アクチュエータが使用されても良い。これら（能動的アクチュエータ）はその際、力をそれに能動的に適用することよりむしろ、工作物からの振動を減衰させるために、その振動を吸収する。
【００４８】
薄い壁の工作物又は張り出した長い工作物を扱う場合においてしばしば、機械加工する際に、工作物における振動の結果として、問題に遭遇する。問題は、内部機械加工及び外部機械加工の両者において発生するので、減衰デバイスの原理は、減衰デバイスが工作物において内部的に及び外部的にの両方で設置可能であるようなものである。
【００４９】
図７は、モーメント伝達がツールホルダー２のための接続部を介して生じる、減衰デバイスの実施の形態を示す。接続部は、ツールホルダー２をツールホルダーのためのクランプ５に接続する。接続部は、アクチュエータ７から接続部へ、それの最も外側のエッジ（角部）において、力を適用することにより、モーメント伝達原理を介してツールホルダー２に力を伝達する。モーメントは、工具の表面を越えて、力の作用点を配置することにより得られる。工具自体から外側方向へアクチュエータを動かすことにより、張り出しを変化させるより大きな可能性を有するように、工具を調整できる。
【００５０】
本発明の実施の形態が、上記で説明されたが、本発明が、記載された特許請求項に規定されるような、別の実施の形態を具備可能であることは、当業者にとって明白である。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】図１は、機械加工中における幾つかの中位の機械加工力及びそれの変形例を示すグラフである。
【図２ａ】図２ａは、モーメント伝達による工具の屈曲を示す。
【図２ｂ】図２ｂは、直接的力の適用による工具の屈曲を示す。
【図３】図３は、本発明の種々の実施の形態に従がう対象物に対する力の方向及び作用地点が示される、アクチュエータの配置の例を示す。
【図４】図４は、本発明の一実施の形態に従がうモーメント伝達が示される、工具の原理図である。
【図５】図５は、本発明の一実施の形態に従がう直接的力伝達が示される、工具の原理図である。
【図６】図６は、本発明の一実施の形態に従がうモーメント伝達が示される、工作物減衰の原理図である。
【図７】図７は、どのようにアクチュエータが接続部又はフランジを直接的に加圧しても良いかを示す、本発明の実施の形態の例である。
【図１】
2007509765.tif 000003
【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2007509765.tif 000009
【図７】
2007509765.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成17年9月5日(2005.9.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
ツールホルダーの能動的（積極的）減衰は、例えば圧電式力アクチュエータ（作動器）（例えば、米国特許出願2002/0033083参照、この文献においては、圧電セラミック要素がツールホルダーに埋め込まれる）を使用することにより、実現されても良い。その様な力アクチュエータは、例えば、スキー、テニスラケット、ゴルフクラブにおける分岐式（シャント：shunted）力アクチュエータ等において、受動的電気ダンパーにおいて従来使用されてきた。能動的システムにおいて一般的に、圧電式力アクチュエータが、使用されており、それは、ツールホルダーに対して又はその範囲内に接合されるか、さもなければ取り付けられる。アクチュエータはその後力を、せん断力を介して工具に伝達する。制御システム（装置）、典型的には適応的調整システム（装置）は、一般的には、加速度計等のセンサからの情報によりアクチュエータ力を制御する。その様な工具における振動を、最良の可能な方法で減衰させ得るために、アクチュエータは、ツールホルダークランプに接近して設置されなければならない。その様なアクチュエータの設置に関係する問題は、それらが張り出す（オーバーハング）部分の長さに沿う可撓性（又は、柔軟性）を許容しないことである。また、工具への力の伝達は、これらのせん断力が歯の先端部において最も遠く外への運動に耐えるために非常に大きいものでなければならないので、効率的ではない。US5.913.955はまた、埋め込まれたアクチュエータシステムの一例であり、そのアクチュエータシステムにおいては、アクチュエータはバー（棒状体）表面に切り込まれた凹部に設置される。
【手続補正書】
【提出日】平成18年1月23日(2006.1.23)
【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】
機械加工において対象物（２，１０）の振動を減衰し及び／又は屈曲を制御するためのデバイスにおいて、
前記対象物は、工具（２）、ツールホルダー（２）又は工作物（１０）であり、
このデバイスは、前記対象物（２，１０）の表面の外部に少なくとも１つの力交換デバイス（７）を具備しており、
該力交換デバイス（７）は、前記対象物（２，１０）を囲む設置デバイス（４，５，１４）に取り付けられており、
該力交換デバイス（７）は、
前記対象物（２，１０）の表面に直角の方向を向く力の構成要素を有する力を交換するか、又は
前記対象物（２，１０）と前記デバイスとの間でモーメントを、直接的に又は機械的レバー（３，１４）を介して交換するように、
作動することを特徴とするデバイス。
【請求項２】
前記デバイスは、前記対象物（２，１０）を囲む、力伝達デバイス（３）を更に具備することを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記力交換デバイス（７）は、前記対象物（２）のためのクランプ（５）と前記力伝達デバイス（３）との間に配設されており、更に前記クランプ（５）に固定されるか又は前記クランプ（５）に収容されることを特徴とする請求項２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記力交換デバイス（７）は、前記力伝達デバイス（３）と前記設置デバイス（４）との間に配設されることを特徴とする請求項２に記載のデバイス。
【請求項５】
弾性材料（１１）が、前記力伝達デバイス（３）と前記設置デバイス（４）との間に配設されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項６】
前記弾性材料（１１）が、前記少なくとも１つの力伝達デバイス（７）と前記対象物（２，１０）との間、又は前記少なくとも１つの力交換デバイス（７）と設置デバイス（４）との間に配設されることを特徴とする請求項５に記載のデバイス。
【請求項７】
前記弾性材料（１１）はゴムにより形成されることを特徴とする請求項５又は６に記載のデバイス。
【請求項８】
前記力交換デバイス（７）は、前記力伝達デバイス（３）に直角をなす一方で前記対象物の表面に平行である、力の構成要素を有する力を提供するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載のデバイス。
【請求項９】
前記力伝達デバイス（３）は、前記力交換デバイス（７）と前記対象物（２，１０）との間に配置されることを特徴とする請求項２に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記力伝達デバイス（３）と前記力交換デバイス（７）が、前記設置デバイス（４）において配置されることを特徴とする請求項９に記載のデバイス。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの力交換デバイス（７）は、前記対象物（２）を前記対象物のためのクランプ（５）に固定するための前記対象物（２）のための接続部により提供されるモーメントを交換することを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記力交換デバイス（７）は、前記対象物（２）のための前記クランプ（５）において配置されることを特徴とする請求項１１に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記デバイスは、前記対象物（２，１０）に対して可動に配設されることを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの力交換デバイスは、少なくとも１つのアクチュエータ（７）であることを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１５】
前記デバイスは、前記少なくとも１つのアクチュエータ（７）への入力を調整するための制御ユニット（８）を具備することを特徴とする請求項１４に記載のデバイス。
【請求項１６】
センサ（６）が、前記対象物（２，１０）の振動及び／又は屈曲を検知するために、前記対象物（２，１０）の上又は内に配設されること、及び前記制御ユニット（８）が、前記センサ（６）からの信号を受信して、前記信号に基づいて入力を調整することを特徴とする請求項１５に記載のデバイス。
【請求項１７】
前記センサは加速度計であることを特徴とする請求項１６に記載のデバイス。
【請求項１８】
前記アクチュエータは、シェ−カー、空圧式又は油圧式アクチュエータ、圧電式力アクチュエータ又は任意の別の力や圧力や捻りアクチュエータであることを特徴とする請求項１４から１６のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項１９】
前記アクチュエータは、受動的に制御されるように構成され、前記アクチュエータは、例えば空圧式ダンパー又は分岐式アクチュエータであり、及び／又は前記アクチュエータは、例えば減衰アルゴリズムを使用して能動的に制御されるように構成されることを特徴とする請求項１４から１８のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項２０】
前記デバイスは、モジュール式であり、前記対象物（２，１０）の異なる寸法及び異なる幾何学的構成の使用を可能にすることを特徴とする請求項１から１９のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項２１】
前記少なくとも１つの力交換デバイスは、前記力を適用するための少なくとも１つの力適用デバイス（７）、及び／又は前記対象物（２，１０）に前記モーメントを適用するための少なくとも１つの力適用デバイス（７）であることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
【請求項２２】
前記少なくとも１つの力交換デバイスは、前記対象物（２，１０）からの振動を吸収するための少なくとも１つの減衰デバイス（７）であり、前記減衰デバイス（７）は、前記対象物（２，１０）からの前記モーメントを吸収するように構成され、及び／又は前記力の構成要素を吸収するように構成されることを特徴とする請求項１に記載のデバイス。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2007509765.tif 000011
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2007509765.tif 000012
【国際調査報告】
2007509765.tif 000013
2007509765.tif 000014
2007509765.tif 000015