(57)【要約】【課題】簡単な構成でありながら、どのような研削盤にも共通して使用できる制振装置を提供する。【解決手段】研削盤の砥石台の金属製の筐体１０８Ａｈに形成される３次元スペース３ＤＳ内にマスダンパーＭＤを収容し、マスダンパーＭＤとして、下段に１１個の鉄ブロック２００を、ゴム板３００を挟ませて並設し、中央部の５個の鉄ブロック２００の上面にゴム板３００Ｌを敷き、その上に５個の鉄ブロック２００をゴム板３００を挟んで載置した。更に、筐体１０８Ａｈの隔壁１０８ＡｈＬと１０８ＡｈＲ上に、それぞれ３個の鉄ブロック２００をゴム板３００を挟んで載置し、これらを両サイドに押し付けるための棒ＭＤＢを架設した。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベッドと、該ベッド上に載置され所定方向に移動可能な加工ベース部と、該加工ベース部に対して所定方向に移動可能なコラムと、該コラムに設けられ、コラムに対して所定方向に移動可能な砥石台と、該砥石台に回転可能に支持される砥石軸と、該砥石軸に着脱される砥石と、前記加工ベース部、コラム、砥石台、及び砥石軸を駆動し或いは回転駆動する駆動手段と、前記砥石台の金属製の筐体とを有する研削盤に用いる制振装置において、前記金属製の筐体に形成される３次元スペース内に、受動型制振装置としてのマスダンパーを収容したことを特徴とする研削盤用制振装置。
【請求項２】
前記マスダンパーは、少なくとも前記３次元スペース内に並設される複数の金属ブロックと該複数の金属ブロック間に挟持されるゴム板とを有することを特徴とする請求項１に記載の研削盤用制振装置。
【請求項３】
研削盤の金属製の筐体内に形成される３次元スペース内に、少なくとも複数の金属ブロックと該複数の金属ブロック間に挟持されるゴム板とを並設して構成されることを特徴とする研削盤用制振装置。
【請求項４】
前記金属製の筐体は、研削盤のベッドと、加工ベース部、コラム、又は砥石台のいずれか１つ又は２つ以上の筐体であることを特徴とする請求項３に記載の研削盤用制振装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研削盤用制振装置に関し、特に、研削盤におけるビビリを防止する制振装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
研削盤が、回転する砥石により加工対象物（以下、「ワーク」と称す）を研削する際に、そのワークの加工面に、いわゆる、ビビリが発生するという問題がある。即ち、ワークの研削時に加工部が微小振動して、ビビリを発生し、ワークの加工面に微小な傷を付けるため加工面の品質が低下してしまう。
【０００３】
従来、かかるビビリを防止する研削盤として、例えば、砥石軸の軸受けに振動センサを取り付け、検出した振動の周波数を解析し、砥石軸の回転数の整数倍と検出した振動の周波数が一致し共振によるビビリ振動が発生している場合には、砥石軸の回転数を変更する研削盤が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、砥石の研削抵抗を検出する手段と、該検出手段の検出値を設定値と比較し、当該比較値に応じて砥石とワークとの相対横送り駆動速度を変更する制御を行うことで、ビビリを防止する円筒研削盤が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−６９２７９号公報
【特許文献２】特開平７−６０６４０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、特許文献１及び２記載の従来例では、センサ等の検出手段を設ける必要がある上に、周波数解析や設定値との比較等の情報処理、更には、砥石軸の回転数を変更し或いは砥石とワークとの相対横送り速度を変更する等、複雑な装置構成や精密な制御が必要であった。また、これらセンサ等の種類や回転数や送り速度の変更は、研削盤の種類如何で相違するので、どのような研削盤にもそのまま使用できる技術とは言えなかった。  このため、より簡単な構成でありながら、どのような研削盤にも共通して使用できるビビリ防止装置或いは制振装置の開発が望まれていた。
【０００７】
本発明は上述のような事情から為されたものであり、その目的は、簡単な構成でありながら、どのような研削盤にも共通して使用できる研削盤用制振装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の研削盤用制振装置は、ベッドと、該ベッド上に載置され所定方向に移動可能な加工ベース部と、該加工ベース部に対して所定方向に移動可能なコラムと、該コラムに設けられ、コラムに対して所定方向に移動可能な砥石台と、該砥石台に回転可能に支持される砥石軸と、該砥石軸に着脱される砥石と、前記加工ベース部、コラム、砥石台、及び砥石軸を駆動し或いは回転駆動する駆動手段と、前記砥石台の金属製の筐体とを有する研削盤に用いる制振装置において、前記金属製の筐体に形成される３次元スペース内に、受動型制振装置としてのマスダンパーを収容したことを特徴とする。
【０００９】
このように、本発明の研削盤用制振装置は、砥石台の振動や騒音を抑制するために、質量重錘（ウエイト）を用い、その慣性力を利用して振動を抑制する方法である、いわゆるマスダンパー方式を採用し、そのマスダンパーを、砥石台の金属製の筐体に形成される３次元スペース内に収容したので、極めて簡単な構成でありながら、研削盤の加工時に生じるビビリを有効に防止できる制振装置を構成することができる。
【００１０】
前記マスダンパーは、少なくとも前記３次元スペース内に並設される複数の金属ブロックと該複数の金属ブロック間に挟持されるゴム板とを有するのが好適である。このような構成によれば、極めて簡単且つ安価に研削盤の加工時に生じるビビリを有効に防止できる制振装置を構成することができる。
【００１１】
また、上記目的を達成するため、本発明の研削盤用制振装置は、研削盤の金属製の筐体内に形成される３次元スペース内に、少なくとも複数の金属ブロックと該複数の金属ブロック間に挟持されるゴム板とを並設して構成されることを特徴とする。このような構成によれば、極めて簡単且つ安価に研削盤の加工時に生じるビビリを有効に防止できる制振装置を構成することができる。
【００１２】
ここで、金属製の筐体は、研削盤のベッドと、加工ベース部、コラム、又は砥石台のいずれか１つ又は２つ以上の筐体であるのが望ましい。このような構成によれば、極めて簡単且つ安価に研削盤の加工時に生じるビビリを有効に防止できる上に、複合研削盤等、砥石による研削方向や研削形態が変化する研削盤においても、振動に応じてベッド、加工ベース部、コラム、又は砥石台のいずれか１つ又は２つ以上の筐体に形成される３次元スペース内にマスダンパーを収容することで、様々な方向からの振動を制することができるので、ビビリを効果的に防止できる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、簡単な構成でありながら、どのような研削盤にも共通して使用できる研削盤用制振装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る研削盤用制振装置が適用される研削盤の砥石台を含む部分構成図であり、（ａ）は砥石台を含む部分正面図、（ｂ）は砥石台を含む部分斜視図、（ｃ）は砥石台をその動作方向の一例を中心に示す斜視図、（ｄ）は砥石台をその動作方向の他の一例を中心に示す斜視図である。
【図２】本発明を適用しない場合にワークの加工面に生じるビビリを示す図である。
【図３】（ａ）（ｂ）は、研削盤における２つの砥石台に、それぞれ、本発明の一実施形態に係る制振装置（マスダンパー）を収容した形態を示す図である。
【図４】（ａ）（ｂ）は、図３に示したマスダンパーを収容した場合の、制振効果を示すグラフである。
【図５】（ａ）（ｂ）は、研削盤における他の砥石台に、本発明の一実施形態に係る制振装置（マスダンパー）を収容した形態を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る制振装置（マスダンパー）が用いられる研削盤の砥石に第１の加振方向（後から前方向）の振動が加わり、その振動を測定するためのセンサーの感度方向が上下方向である場合の図であり、（ａ）はその概念図、（ｂ）はそのマスダンパーを収容しない場合の振動を示すグラフ、  （ｃ）は、そのマスダンパーを収容した場合の振動を示すグラフである。
【図７】本発明の一実施形態に係る制振装置（マスダンパー）が用いられる研削盤の砥石に第２の加振方向（下から上方向）の振動が加わり、センサーの感度方向が上下方向である場合の図であり、（ａ）はその概念図、（ｂ）はそのマスダンパーを収容しない場合の振動を示すグラフ、  （ｃ）は、そのマスダンパーを収容した場合の振動を示すグラフである。
【図８】本発明の一実施形態に係る制振装置（マスダンパー）が用いられる研削盤の砥石に第１の加振方向（後から前方向）の振動が加わり、センサーの感度方向が前後方向である場合の図であり、（ａ）はその概念図、（ｂ）はそのマスダンパーを収容しない場合の振動を示すグラフ、  （ｃ）は、そのマスダンパーを収容した場合の振動を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の一実施形態に係る研削盤用制振装置について図１及び図２を参照して説明する。図１は、本実施形態の研削盤用制振装置が適用される研削盤の砥石台を含む部分構成図であり、（ａ）は砥石台を含む部分正面図、（ｂ）は砥石台を含む部分斜視図、（ｃ）は砥石台をその動作方向の一例を中心に示す斜視図、（ｄ）は砥石台をその動作方向の他の一例を中心に示す斜視図である。
【００１６】
図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）に示すように、研削盤（図示せず）は、ベッド（図示せず）と、ベッド上に載置され所定方向に移動可能な加工ベース部１０４と、加工ベース部１０４に対して所定方向に移動可能なコラム１０６と、コラム１０６に設けられ、コラム１０６に対して所定方向に移動可能な２つの砥石台１０８Ａ、１０８Ｂと、それぞれの砥石台１０８Ａ、１０８Ｂに回転可能に支持される砥石軸１１０Ａ、１１０Ｂと、砥石軸１１０Ａ、１１０Ｂにそれぞれ着脱される砥石１１２Ａ、１１２Ｂと、加工ベース部１０４、コラム１０６、砥石台１０８Ａ、１０８Ｂ、及び砥石軸１１０Ａ、１１０Ｂを駆動し或いは回転駆動する駆動手段（図中特定せず）を有し、特に、砥石台１０８Ａ、１０８Ｂは、それぞれ金属製の筐体を有している。尚、Ｗはワ−クである。
【００１７】
図２は、本発明を適用しない場合にワークの加工面に生じるビビリの例を示す図である。即ち、本実施形態の研削盤用制振装置（後述するマスダンパー）を収容していない状態で、図２に示すガイドレールをワークとして加工すると、ワーク研削面の全４面にビビリが表れた。この例では、ビビリのピッチは約４ｍｍ弱であり、振動数に換算すると約１００Ｈｚとなる。特に顕著なのがワークの入り口および繋ぎ目入り口側であり、１００ｍｍ程度に渡って表れ徐々に薄くなっている。このように、大型ワークでビビリが顕著に現れる傾向があることも分かった。
【００１８】
ここで、再び図１（ａ）（ｂ）（ｄ）を参照して、本実施形態の研削盤用制振装置が適用される研削盤における２つの砥石１１２Ａ、１１２Ｂのいずれか又は両方を用いたワークに対する加工形態の例を説明しておく。
【００１９】
図１（ａ）は、研削盤の一部を正面から見た図であり、（ｂ）は、その研削盤の一部の斜視図である。ここで、ワークテーブルＷＴに設置されたワークＷは、上段部と下段部の高さ及び幅が異なる段差を有した長尺のレール様部材である。図１（ａ）（ｂ）では、２つの砥石台１０８Ａ、１０８Ｂと、それぞれの砥石台１０８Ａ、１０８Ｂに設けられた砥石１１２Ａ、１１２Ｂにより、それぞれワークＷに加工を行う形態を示す。図１（ｃ）は、砥石台１０８Ｂをその動作方向の一例を中心に示す斜視図であり、第１可動部１０８Ｂ１は上下方向に、第２可動部１０８Ｂ２は左右方向に可動することにより加工を行う。図１（ｄ）は砥石台１０８Ａをその動作方向の他の一例を中心に示す斜視図であり、第１可動部１０８Ａ１は左右方向に、第２可動部１０８Ａ２は上下方向に可動することにより加工を行う。
【００２０】
いずれの加工形態でも加工時に惹起される振動は、砥石の回転に起因し、その振動は砥石台を通じて共振し増幅されることが推測される。そこで、図１に示した砥石台１０８Ｂ、１０８Ａを用いて加工する場合の制振対策を講じた。即ち、本発明者は、ゴムとマスによる減衰効果に着眼し、図３及び図５に示すように、マスダンパーを構成し、それらのマスダンパーを各砥石台に収容するようにした。
【００２１】
［実施例１］
図３に示すように、図１（ｃ）の砥石台１０８Ｂの金属製の筐体１０８Ｂｈに形成される３次元スペース３ＤＳ内に、受動型制振装置としてのマスダンパーＭＤを収容した。このマスダンパーＭＤは、複数の金属ブロック２００と複数の金属ブロック２００間に挟持されるゴム板３００とを並設して構成した。これにより、マスダンパーＭＤが収容される金属製の筐体１０８Ｂｈに生じる振動を伝え吸収して減衰することができる。
具体的には、板１０枚＋ブロック４個を使用した。また、板（重り）固定用ボルトを緩めることと、更に底面のゴムの上に鉄ブロックを置くようにもした。
【００２２】
図４（ｂ）は、図３に示すように、砥石台１０８Ｂの金属製の筐体１０８Ｂｈに形成される３次元スペース３ＤＳ内に、受動型制振装置としてのマスダンパーＭＤを収容した場合の、制振効果を示すグラフであり、図４（ａ）は、比較例として、３次元スペース３ＤＳ内に、マスダンパーＭＤではなく、ただの重り２５０Ｋｇを収容した結果を示す。図４（ａ）に示すように、ただの重り２５０Ｋｇを収容した比較例では、６０Ｈｚぐらいの周波数でピーク（共振）を生じ、４０×１０−９ｍ／Ｎまでに至っている。これに対して、図４（ｂ）では、７０Ｈｚぐらいの周波数でピーク（共振）を生じたが、このピーク（共振）ポイントでも２０×１０−９ｍ／Ｎまでに抑えられている。
このように、砥石台１０８Ｂの金属製の筐体１０８Ｂｈに形成される３次元スペース３ＤＳ内にマスダンパーＭＤを収容し、このマスダンパーＭＤを、複数の金属ブロック２００と複数の金属ブロック２００間に挟持されるゴム板３００とを並設して構成することにより、顕著な制振効果が得られることを確認することができた。
【００２３】
［実施例２］
図５（ａ）（ｂ）に示すように、図１（ｄ）の砥石台１０８Ａの金属製の筐体１０８Ａｈに形成される３次元スペース３ＤＳ内に、受動型制振装置としてのマスダンパーＭＤを収容した。本実施例のマスダンパーＭＤも、３次元スペース３ＤＳ内に並設される複数の金属ブロック２００と複数の金属ブロック２００間に挟持されるゴム板３００とを有している。尚、図５（ａ）では、マスダンパーＭＤの構成の一部が金属製の筐体１０８Ａｈにより覆われているため見えないので、図５（ｂ）を用いて、更に詳しく説明する。図５（ｂ）は、砥石台（の金属製の筐体）の断面模式図を、砥石１１２ＡとそのスピンドルＳと共に示している。
【００２４】
本実施例のマスダンパーＭＤは、図５（ｂ）に示すように、まず、下段に複数個の金属（鉄）ブロック２００を、間にゴム板３００を挟ませて並設し、中央部の複数個の金属（鉄）ブロック２００の上面に面広のゴム板３００Ｌを敷き、その上に複数個の金属（鉄）ブロック２００を相互間にゴム板３００を挟んで載置した。このゴム板３００Ｌ上の複数個の金属（鉄）ブロック２００（と間のゴム板３００）は、ちょうど砥石台１０８Ａの金属製の筐体１０８Ａｈの隔壁１０８ＡｈＬと１０８ＡｈＲ間の空間部に位置している。更に、隔壁１０８ＡｈＬと１０８ＡｈＲ上に、それぞれ複数個の金属（鉄）ブロック２００を相互間にゴム板３００を挟んで載置し、これら複数個ずつの金属（鉄）ブロック２００（と間のゴム板３００）を両サイドに押し付けるための棒ＭＤＢを架設した。これにより、マスダンパーＭＤが収容される金属製の筐体１０８Ａｈに生じる振動を確実に伝え吸収して減衰することができる。
【００２５】
尚、図５（ａ）（ｂ）に示すマスダンパーＭＤとして、具体的には、金属ブロック全てとそのブロック間にゴム板を挟む等にするようにして、全体で約１３０Ｋｇになっている。但し、図５に示す金属ブロックやゴム板の個数或いは全体の重量は、マスダンパーＭＤの一例であり、後述するように、個々の砥石台等ごとに、本発明を適用しない場合にワークの加工面に生じるビビリを確認し、そのビビリのピッチ等から換算した振動数を推測し、その振動数に応じて、マスダンパーに用いる金属ブロックやゴム板の個数や重量を決めることが可能である。
【００２６】
本実施形態の制振装置（マスダンパー）の効果を確認するため、本発明者は、図５に示す砥石台１０８Ａの金属製の筐体１０８Ａｈに、比較例として砂を入れた場合と、上記の実施例２として図５（ｂ）に示すようなマスダンパーＭＤを収容した（入れた）場合についてその作用効果を比較する実験も行った。図６は、研削盤における砥石１１２Ａに第１の加振方向（後から前方向）の振動が加わり、センサーの感度方向が上下方向である場合の図であり、（ａ）はその概念図、（ｂ）はその比較例として、マスダンパーを収容しないで、砂を入れた場合の振動を示すグラフ、  （ｃ）は、そのマスダンパーを収容した場合の振動を示すグラフである。
【００２７】
図６（ｂ）に示すように、ただの砂を収容した比較例では、６０Ｈｚと１２０Ｈｚ付近にピークが現れ、振動の激しさを表すピークの高さ（コンプライアンス）はそれぞれ、２２×１０−９ｍ／Ｎ、２８×１０−９ｍ／Ｎとなっている。これに対して、図７（ｃ）では、６０Ｈｚ付近で現れるピークの高さは１８×１０−９ｍ／Ｎ、１２０Ｈｚ付近で現れるピーク高さは２１×１０−９ｍ／Ｎまでに抑えられている。このように、図１（ｄ）の砥石台１０８Ａの金属製の筐体１０８Ａｈに形成される３次元スペース３ＤＳ内に、マスダンパーＭＤを収容し、このマスダンパーＭＤを、図５（ｂ）に示すように構成することで、図６（ａ）に示す加振方向と感度方向の場合にも、顕著な制振効果が得られることを確認することができた。
【００２８】
図７は、研削盤における砥石１１２Ａに第２の加振方向（下から上方向）の振動が加わり、感度方向が上下方向である場合の図であり、（ａ）はその概念図、（ｂ）はその比較例として、マスダンパーを収容しないで、砂を入れた場合の振動を示すグラフ、  （ｃ）は、そのマスダンパーを収容した場合の振動を示すグラフである。図７（ｂ）に示すように、ただの砂を収容した比較例では、６０Ｈｚと１２０Ｈｚ付近にピークが現れ、振動の激しさを表すピークの高さはそれぞれ、５６×１０−９ｍ／Ｎ、３０×１０−９ｍ／Ｎとなっている。これに対して、図７（ｃ）では、６０Ｈｚ付近で現れるピークの高さは４０×１０−９ｍ／Ｎ、１２０Ｈｚ付近で現れるピーク高さは１８×１０−９ｍ／Ｎまでに抑えられている。このように、図１（ｄ）の砥石台１０８Ａの金属製の筐体１０８Ａｈに形成される３次元スペース３ＤＳ内に、マスダンパーＭＤを収容し、このマスダンパーＭＤを、図５（ｂ）に示すように構成することで、図８（ａ）に示す加振方向と感度方向の場合にも、顕著な制振効果が得られることを確認することができた。
【００２９】
図９は、研削盤における砥石１１２Ａに第１の加振方向（後から前方向）の振動が加わり、感度方向が前後方向である場合の図であり、（ａ）はその概念図、（ｂ）はその比較例として、マスダンパーを収容しないで、砂を入れた場合の振動を示すグラフ、  （ｃ）は、そのマスダンパーを収容した場合の振動を示すグラフである。図９（ｂ）に示すように、ただの砂を収容した比較例では、７０−８０Ｈｚぐらいの周波数で現れる第１のピーク（共振）の高さは約３０ｍ×１０−９／Ｎを若干超えるまでに至っており、１２０Ｈｚぐらいの周波数で現れる第２のピークの高さは、１３×１０−９ｍ／Ｎまでに至っている。これに対して、図９（ｃ）では、８０Ｈｚ付近のピークの高さは３０×１０−９ｍ／Ｎを超えないまでに抑えられ、１２０Ｈｚ付近の第２のピークの高さは１２×１０−９ｍ／Ｎまでに抑えられている。このように、図１（ｄ）の砥石台１０８Ａの金属製の筐体１０８Ａｈに形成される３次元スペース３ＤＳ内に、マスダンパーＭＤを収容し、このマスダンパーＭＤを、図５（ｂ）に示すように構成することで、図９（ａ）に示す加振方向と感度方向の場合にも、顕著な制振効果が得られることを確認することができた。
【００３０】
以上のように、本発明の実施形態によれば、マスダンパーを、砥石台の金属製の筐体に形成される３次元スペース内に収容したので、極めて簡単な構成でありながら、研削盤の加工時に生じるビビリを有効に防止できる。また、マスダンパーは、少なくともその３次元スペース内に並設される複数の金属ブロックと該複数の金属ブロック間に挟持されるゴム板とを有するので、極めて簡単且つ安価に研削盤の加工時に生じるビビリを有効に防止できる制振装置を構成することができる。
【００３１】
尚、以上の実施形態及び実施例では、研削盤の複数ある砥石台のいずれかの砥石台に本発明のマスダンパーを収容する例で説明したが、他の砥石台や、研削盤の砥石台以外のベッド、加工ベース部、コラム等の金属製の筐体内に同様のマスダンパーを収容するようにしても良い。このような場合には、図２に例示したように、予め、本発明を適用しない場合にワークの加工面に生じるビビリを確認し、そのビビリのピッチ等から換算した振動数を推測し、その振動数に応じて、マスダンパーに用いる金属ブロックやゴム板の個数や重量を決めれば良い。
【００３２】
即ち、本発明の研削盤用制振装置は、研削盤の金属製の筐体（砥石台の筐体に限られない）内に形成される３次元スペース内に、少なくとも複数の金属ブロックと該複数の金属ブロック間に挟持されるゴム板とを並設することにより構成することができる。このような構成により、極めて簡単且つ安価に研削盤の加工時に生じるビビリを有効に防止できる。ここで、金属製の筐体は、研削盤のベッドと、加工ベース部、コラム、又は砥石台のいずれか１つ又は２つ以上の筐体であるようにしても良い。このような構成により、極めて簡単且つ安価に研削盤の加工時に生じるビビリを有効に防止できる上に、複合研削盤等、砥石による研削方向や研削形態が変化する研削盤においても、振動に応じてベッド、加工ベース部、コラム、又は砥石台のいずれか１つ又は２つ以上の筐体に形成される３次元スペース内にマスダンパーを収容することで、様々な方向からの振動を制することができるので、ビビリを効果的に防止できる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明の研削盤用制振装置は、円周研削、ねじ研削、歯車研削等の様々な用途の研削盤に適用できる。また、本発明の制振装置の概念は、砥石を用いない他の工作機械にも拡張可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１０４  加工ベース部、１０６  コラム、１０８Ａ、１０８Ｂ  砥石台、
１０８Ａｈ、１０８Ｂｈ  金属製の筐体、１１０Ａ、１１０Ｂ  砥石軸、
１１２Ａ、１１２Ｂ  砥石、  Ｗ  ワ−ク、  ３ＤＳ  ３次元スペース、
ＭＤ  マスダンパー、  ２００  金属ブロック、  ３００  ゴム板
【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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