(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
遠心力が作用する回転体に取り付けられた加工工具を介してワークに加工処理を施す際に、びびりが発生することを防止するための作業機械のびびり防止装置であって、前記加工工具を、前記回転体である主軸側に取り付けるために、前記主軸の軸方向に平行な軸線を有し且つ前記主軸の回転軸を中心にする同心円上に配設される３つ以上のボルト部材を備え、前記ボルト部材は、前記主軸側にねじ込まれるねじ部を有する本体部と、前記本体部内に形成されるダンパー室と、前記ダンパー室内に移動可能に収容されるとともに、前記ワークの加工時に前記びびりの要因となる振動エネルギーを、滑り摩擦によって吸収するフリクションダンパー部と、を備えることを特徴とする作業機械のびびり防止装置。
【請求項２】
請求項１記載のびびり防止装置において、前記ボルト部材の頭部側には、前記ダンパー室を閉塞するためのキャップ部が取り付けられるとともに、前記ダンパー室内には、前記フリクションダンパー部を振動可能にする間隙が形成されることを特徴とする作業機械のびびり防止装置。
【請求項３】
請求項２記載のびびり防止装置において、前記フリクションダンパー部は、前記キャップ部に吸着されるマグネットを有することを特徴とする作業機械のびびり防止装置。
【請求項４】
請求項３記載のびびり防止装置において、前記マグネットは、重りに固着されるとともに、前記重りは、前記ダンパー室内に前記軸方向及び前記軸方向に交差する方向に振動可能に収容されることを特徴とする作業機械のびびり防止装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、加工工具を介してワークに加工処理を施す際に、びびりが発生することを防止するための作業機械のびびり防止装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  一般的に、加工工具を介してワークに加工処理を施すために、各種の工作機械が使用されている。例えば、ボーリング加工は、中ぐり用バイト（刃先）が設けられたボーリングツールを工作機械の回転主軸（スピンドル）に取り付け、前記ボーリングツールを高速で回転させながら下穴に沿って順次繰り出すことにより、その刃先加工径で所定の位置に高精度な孔部を加工するものである。【０００３】  通常、ボーリングバーは、いわゆる片持ち方式であり、例えば、コネクティングロッド等のワークの穴加工に使用されるため、比較的長尺で且つ細径に設定されている。加工されるワークをクランプする治具や加工穴の形状の干渉等が懸念されるからである。このため、切削抵抗によってボーリングバーに撓みが発生し易く、びびり（所謂、再生びびりを含む）となって加工に表れてしまう。【０００４】  そこで、例えば、特許文献１に開示されている防振ボーリングバーが知られている。この特許文献１では、ボーリングバーに中心盲穴を設け、この中心盲穴に管状磁石を摺動可能に挿入するとともに、前記管状磁石の中心に所定の隙間で且つ互いに反発する関係の棒状磁石を封入するいわゆる、ダイナミックダンパーを備えることを特徴としている。【０００５】
【特許文献１】  特開平３−８６４０４号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  ところで、上記の特許文献１の防振ボーリングバーを、図１１に示すように、中仕上げ工程と仕上げ工程とを連続して行うボーリングバー１に適用すると、このボーリングバー１には、例えば、２つの中仕上げ刃２ａ、２ｂと仕上げ刃３とが所定角度ずつ離間して取り付けられる。そして、ボーリングバー１には、中心盲穴４が形成されるとともに、前記中心盲穴４内にフリクションダンパー５が摺動可能に収容される。【０００７】  上記の構成では、例えば、仕上げ刃３の径調整を行うために、ボーリングバー１全体を前記仕上げ刃３の方（矢印Ｓ方向）に動かせると、フリクションダンパー５も矢印Ｓ方向にわずかに移動する。従って、フリクションダンパー５は、ボーリングバー１の中心位置からずれるため、遠心力が働いて矢印Ｓ方向に向かって内径穴に押し付けられる。【０００８】  この状態では、矢印Ｂ方向の振動に対してフリクションダンパー５が作用するものの、矢印Ｃ方向に対して前記フリクションダンパー５が働かない。これにより、フリクションダンパー５は、特定の方向の振動吸収機能を持つだけであり、汎用性に劣るという問題がある。【０００９】  本発明はこの種の問題を解決するものであり、簡単な構成で、びびりの発生を有効に阻止することができ、高精度な加工作業が効率的に遂行可能な作業機械のびびり防止装置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】
【００１０】  本発明は、遠心力が作用する回転体に取り付けられた加工工具を介してワークに加工処理を施す際に、びびりが発生することを防止するための作業機械のびびり防止装置に関するものである。このびびり防止装置は、加工工具を、回転体である主軸側に取り付けるために、前記主軸の軸方向に平行な軸線を有し且つ前記主軸の回転軸を中心にする同心円上に配設される３つ以上のボルトを備えている。【００１１】  ボルト部材は、主軸側にねじ込まれるねじ部を有する本体部と、前記本体部内に形成されるダンパー室と、前記ダンパー室内に移動可能に収容されるとともに、ワークの加工時にびびりの要因となる振動エネルギーを、滑り摩擦によって吸収するフリクションダンパー部とを備えている。【００１２】  また、ボルト部材の頭部側には、ダンパー室を閉塞するためのキャップ部が取り付けられるとともに、前記ダンパー室内には、フリクションダンパー部を振動可能にする間隙が形成されることが好ましい。【００１３】  さらに、フリクションダンパー部は、キャップ部に吸着されるマグネットを有することが好ましい。【００１４】  さらにまた、マグネットは、重りに固着されるとともに、前記重りは、ダンパー室内に軸方向及び前記軸方向に交差する方向に振動可能に収容されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】  本発明に係る作業機械のびびり防止装置では、加工工具を主軸側に取り付けるためのボルト部材内に、フリクションダンパー部が移動可能に収容されている。このため、加工工具の形状等に影響されることがなく、フリクションダンパー部を所望の配置状態及び数で容易に組み込むことができる。これにより、簡単な構成で、びびりの発生を有効に阻止することができ、高精度な加工作業が効率的に遂行可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】  図１は、本発明の第１の実施形態に係る作業機械のびびり防止装置１０が組み込まれる工作機械１２の要部説明図である。【００１８】  この工作機械１２は、ケーシング１４内にベアリング１６を介して回転可能に設けられるスピンドル（主軸）１８と、前記スピンドル１８に着脱自在なボーリングバー（加工工具）２０とを備え、前記ボーリングバー２０の先端に中ぐり用バイト２２が装着されている。【００１９】  びびり防止装置１０は、ボーリングバー２０をスピンドル１８に取り付けるために、前記スピンドル１８の軸方向（矢印Ａ方向）に平行な軸線を有する複数、例えば、４つのボルト部材２４ａ〜２４ｄを備える。スピンドル１８には、回転軸を中心とする同心円上に所定角度ずつ離間して４つのねじ穴２６が形成されるとともに、ボーリングバー２０には、前記ねじ穴２６と同軸的に４つの段付き孔部２８が設けられる。【００２０】  図２及び図３に示すように、ボルト部材２４ａ〜２４ｄは、スピンドル１８のねじ穴２６にねじ込まれるねじ部３０を有する本体部３２を備える。本体部３２内には、ダンパー室３４が形成されるとともに、このダンパー室３４内には、ワークＷの加工時にびびりの要因となる振動エネルギーを、滑り摩擦によって吸収するフリクションダンパー部３６が移動可能に収容される。ボルト部材２４ａ〜２４ｄの頭部（例えば、六角ボルトに対応）側には、ダンパー室３４を閉塞するための磁性体であるキャップ部３８が取り付けられる。【００２１】  フリクションダンパー部３６は、キャップ部３８に吸着されるフリクションダンパー用マグネット４０と、このマグネット４０を固着する重り４２とを備える。マグネット４０は、常に振動をすることになるので、このマグネット４０の滑り面が摩耗や経年変化に対して強い高性能を有することが望ましい。マグネット４０は、一般的なマグネット以外に、振動に対して強い、例えば、希土類マグネットが使用される。キャップ部３８を構成しマグネット４０が吸着配置されるキャップ内面３８ａは、前記マグネット４０をスムーズに横滑りさせるために平滑面に構成される。【００２２】  ダンパー室３４には、重り４２を軸方向（矢印Ａ方向）に振動（移動）可能にする隙間４４ａと、前記重り４２を前記軸方向に交差する方向（矢印Ｄ方向）に振動（移動）可能にする隙間４４ｂとが設けられる。【００２３】  このように構成される第１の実施形態に係るびびり防止装置１０が組み込まれる工作機械１２の動作について、以下に説明する。【００２４】  図１に示すように、ワークＷがクランプ装置４６にクランプ保持されており、工作機械１２では、ボーリングバー２０を取り付けたスピンドル１８が回転駆動されるとともに、前記ワークＷの下穴４８に沿って繰り出される。そして、ボーリングバー２０がワークＷの下穴４８側に相対的に移動する。このため、ボーリングバー２０が回転し、このボーリングバー２０に装着された中ぐり用バイト２２を介して下穴４８を構成する内壁面４８ａにボーリング加工が施される。【００２５】  その際、びびり防止装置１０では、図４に示すように、ボーリングバー２０の取り付けボルトとしての機能を有するボルト部材２４ａ〜２４ｄの遠心力は、それぞれ外周方向に働いている。このため、各ボルト部材２４ａ〜２４ｄにおける振動抑制効果のある方向は、前記ボルト部材２４ａ〜２４ｄの折れ矢印で示すようにそれぞれ直角方向に向かっている。【００２６】  すなわち、ボルト部材２４ａと２４ｃとは、矢印Ｅの方向の振動に対して働き、ボルト部材２４ｂと２４ｄとは、矢印Ｆの方向の振動に対して働き、さらに矢印Ｒ方向の振動に対しては、全てのボルト部材２４ａ〜２４ｄが働くように機能する。【００２７】  このように、複数のボルト部材２４ａ〜２４ｄをラジアル状に配することにより、ボーリングバー２０が回転をしても、前記ボルト部材２４ａ〜２４ｄの少なくともいずれかの振動によって抑制効果を保持することができる。従って、ボーリングバー２０の振動する力（運動エネルギー）は、各ボルト部材２４ａ〜２４ｄを構成するマグネット４０の付着力による横滑りの摩擦エネルギーに変換消散されることになる。【００２８】  これにより、第１の実施形態では、新たにボーリングバー２０に付与されるエネルギーが、マグネット４０の摩擦力によって消費吸収されるため、簡単な構成で、びびりの発生を有効に阻止することができる。【００２９】  しかも、第１の実施形態では、ボーリングバー２０の取り付けボルトとしての機能を有するボルト部材２４ａ〜２４ｄにフリクションダンパー部３６が収容されている。このため、ボーリングバー２０の形状等に影響されることがなく、フリクションダンパー部３６を所望の配置状態及び数で容易に組み込むことができる。従って、簡単な構成で、びびりの発生を有効に阻止することができ、高精度な加工作業が効率的に遂行可能になるという効果が得られる。【００３０】  ここで、びびり防止装置１０では、振動振幅が小さい間、フリクションダンパー部３６が本体部３２及びキャップ部３８と一体に振動している。一方、振動振幅がある大きさ以上に達すると、フリクションダンパー部３６に生じる慣性力が摩擦力より大きくなる。これにより、フリクションダンパー部３６とキャップ部３８との間で摩擦すべりが発生して振動エネルギーを吸収し、振動振幅がそれ以上大きくならず、自励振動（再生びびり）の抑制に効果を発揮する。【００３１】  なお、第１の実施形態に係るびびり防止装置１０では、４つのボルト部材２４ａ〜２４ｄを備えているが、これに限定されるものではない。例えば、図５に示すように、同心円上に３つのボルト部材２４ａ〜２４ｃを所定角度ずつ離間して設けることができる。また、図示しないが、５つ以上のボルト部材を設けることにより、抑制効果を一層向上させることも可能である。【００３２】  さらに、六角ボルトに対応するボルト部材２４ａ〜２４ｄに代えて、図６に示すボルト部材９０を用いることができる。なお、ボルト部材２４ａ〜２４ｄと同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。【００３３】  ボルト部材９０は、六角穴付きボルトに対応しており、ダンパー室３４を閉塞するための磁性体であるキャップ部９２には、六角穴９４が形成される。このキャップ部９２は、固定ピン９６を介して本体部３２に回り止めされる。【００３４】  このボルト部材９０では、特に頭部が本体部３２から外部に突出することがなく、図示しないワークや治具等に干渉することを阻止することができるという効果が得られる。【００３５】  図７は、本発明の第２の実施形態に係る作業機械のびびり防止装置５０の断面説明図である。なお、第１の実施形態に係るびびり防止装置１０と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。【００３６】  びびり防止装置５０は、複数のボルト部材５２を備えるとともに、前記ボルト部材５２を構成するダンパー室３４内には、フリクションダンパー部５４が移動可能に収容される。フリクションダンパー部５４は、例えば、鋼材等の磁性体で構成される重り５６と、前記重り５６の表面から内方に配置されるマグネット５８とを備える。【００３７】  このように構成される第２の実施形態では、マグネット５８がキャップ部材３８のキャップ内面３８ａに摺動することがなく、前記マグネット５８の磨耗による消耗が惹起することを阻止することができる。しかも、重り５６の材質は、比重が大きいほど、抑制消散エネルギ効果が大きく、鋼材の他、鉛、銅又は超硬等が好適に使用可能である。【００３８】  図８は、本発明の第３の実施形態に係る工作機械６０の要部説明図である。なお、第１の実施形態に係る工作機械１２と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。また、以下に説明する第４及び第５の実施形態においても同様に、その詳細な説明は省略する。【００３９】  工作機構１２は、スピンドル１８に着脱自在なボーリングバー（加工工具）６２を備える。このボーリングバー６２の先端に中仕上げ用バイト６４ａが装着されるとともに、前記中仕上げ用バイト６４ａの後方には、仕上げ用バイト６４ｂが装着されている。【００４０】  このように、ボーリングバー６２では、中仕上げ用バイト６４ａ及び仕上げ用バイト６４ｂが装着されており、前記ボーリングバー６２にびびり防止構造を設けることができない。【００４１】  そこで、第３の実施形態では、ボーリングバー６２をスピンドル１８に取り付けるためのボルトとしての機能を有するボルト部材２４ａ〜２５ｄに、フリクションダンパー部３６が収容されている。これにより、ボーリングバー６２の形状等に影響されることがなく、フリクションダンパー部３６を所望の配置状態及び数で容易に組み込むことができ、上記の第１及び第２の実施形態と同様の効果が得られる。【００４２】  なお、工作機械１２は、図８のように、水平姿勢で使用される他、下向きや上向け等、種々の加工姿勢で使用可能である。【００４３】  図９は、本発明の第４の実施形態に係るびびり防止装置７０を組み込む工作機械７２の要部説明図である。【００４４】  工作機械７２は、下向きの加工姿勢で使用されるものであり、びびり防止装置７０は、例えば、４つのボルト部材７４ａ〜７４ｄを備える。ボルト部材７４ａ〜７４ｄを構成するダンパー室３４内には、フリクションダンパー部７６が移動可能に収容されるとともに、前記フリクションダンパー部７６は、重りだけで構成される。【００４５】  このように構成される第４の実施形態では、フリクションダンパー部（重り）７６がキャップ内面３８ａに、直接、摺動自在に載置されており、前記フリクションダンパー部７６自��の質量及び重力によってすべり摩擦力が発生する。従って、第４の実施形態では、マグネットを用いることがなく、上記の第１〜第３の実施形態と同様の効果を得ることが可能になる。【００４６】  図１０は、本発明の第５の実施形態に係るびびり防止装置８０を組み込む工作機械８２の要部説明図である。【００４７】  工作機械８２は、上向きの加工姿勢で使用されるものであり、びびり防止装置８０は、例えば、４つのボルト部材８４ａ〜８４ｄを備える。ボルト部材８４ａ〜８４ｄを構成するダンパー室３４内には、フリクションダンパー部８６が移動可能に収容されるとともに、前記フリクションダンパー部８６は、重りだけで構成される。ダンパー室３４内には、フリクションダンパー部８６を、直接、摺動自在に載置するためのスペーサ８８を設けることが好ましい。平滑な滑り面を形成するためである。【００４８】  このように構成される第５の実施形態では、フリクションダンパー部（重り）８６がスペーサ８８に直接載置されており、前記フリクションダンパー部８６自体の質量及び重力によってすべり摩擦力が発生する。これにより、第５の実施形態では、マグネットを用いることがなく、上記の第１〜第４の実施形態と同様の効果を得ることが可能になる。【００４９】  なお、上記の第４及び第５の実施形態では、フリクションダンパー部７６、８６が、重りだけで構成されているが、これに限定されるものではなく、逆に前記フリクションダンパー部７６、８６をマグネットのみで構成することができる。その際、フリクションダンパー部７６、８６は、できる限り比重の大きなマグネットで構成することが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】  本発明の第１の実施形態に係る作業機械のびびり防止装置が組み込まれる工作機械の要部説明図である。
【図２】  前記びびり防止装置を構成するボルト部材の斜視説明図である。
【図３】  前記ボルト部材の一部断面説明図である。
【図４】  前記びびり防止装置の作用説明図である。
【図５】  前記ボルト部材が３つの場合の作用説明図である。
【図６】  六角穴付きボルトに対応するボルト部材の一部断面図である。
【図７】  本発明の第２の実施形態に係る作業機械のびびり防止装置の断面説明図である。
【図８】  本発明の第３の実施形態に係る工作機械の要部説明図である。
【図９】  本発明の第４の実施形態に係る工作機械の要部説明図である。
【図１０】  本発明の第５の実施形態に係る工作機械６０の要部説明図である。
【図１１】  特許文献１のボーリングバーの説明図である。
【符号の説明】
【００５１】１０、５０、７０，８０…びびり防止装置
１２、６０、７２、８２…工作機械  １８…スピンドル
２０、６２…ボーリングバー        ２２、６４ａ、６４ｂ…バイト
２４ａ〜２４ｄ、７４ａ〜７４ｄ、８４ａ〜８４ｄ、９０…ボルト部材
３０…ねじ部                      ３２…本体部
３４…ダンパー室                  ３６、５４、７６，８６…フリクションダンパー部
３８、９２…キャップ部            ４０…マグネット
４２…重り                        ８８…スペーサ
【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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【図１０】
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【図１１】
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