(57)【要約】【課題】ワークや切削工具の振動に対する応答性がよく、振動を良好に抑制することができる工作機械用制振装置を提供する。【解決手段】装置本体２と、装置本体２に対して相対変位可能な振動部３と、振動部３を振動させる駆動装置４と、制振対象物の加速度を検出する振動検出装置５と、駆動装置４を制御する制御装置６とを設ける。駆動装置４として、振動部３に固定される第一及び第二可動鉄心２１，２２と、装置本体２の第一可動鉄心２１側に設けられる第一電磁石１１と、装置本体２の第二可動鉄心２２側に設けられる第二電磁石１２と、第一及び第二電磁石１１，１２に電力を供給する電源装置１８とを設ける。制御装置６を、対応する可動鉄心に作用する吸引力が振動検出装置５の検出した制振対象物の加速度の正方向に向く電磁石に対してその吸引力が他方の電磁石の吸引力よりも大きくなるように電源装置１８の動作を制御する構成とする。【選択図】図１
2007229835.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制振対象物に取り付けられる装置本体と、
該装置本体に対して相対変位可能にして設けられる振動部と、
該振動部を振動させる駆動装置と、
前記制振対象物に生じた加速度の向き及び大きさを検出する振動検出装置と、
該振動検出装置の出力に基づいて前記駆動装置の動作を制御する制御装置とを有しており、
前記駆動装置は、互いに離間した状態にして前記振動部に固定される第一可動鉄心及び第二可動鉄心と、
前記装置本体の前記第一可動鉄心側に設けられて該第一可動鉄心を吸引する第一電磁石と、
前記装置本体の前記第二可動鉄心側に設けられて該第二可動鉄心を吸引する第二電磁石と、
前記第一電磁石及び前記第二電磁石に電力を供給する電源装置とを有しており、
前記第一電磁石と前記第二電磁石とは、前記第一可動鉄心と前記第二可動鉄心との間隔とは異なる間隔で配置されており、
前記制御装置は、前記第一電磁石と前記第二電磁石とのうち、対応する可動鉄心に作用する吸引力が前記振動検出装置によって検出された前記制振対象物の加速度の正方向に向く電磁石に対してその吸引力が他方の電磁石の吸引力よりも大きくなるように前記電源装置の動作を制御する工作機械用制振装置。
【請求項２】
環状の外側部材と、
該外側部材の径方向内側に設けられて制振対象物に取り付けられる内側部材と、
該内側部材に対して前記外側部材を径方向に相対変位可能にして接続する接続部材と、
該外側部材に設けられる外側吸引部材と、
前記内側部材の前記外側吸引部材に対向する位置に設けられる内側吸引部材と、
前記外側部材と前記内側部材とを相対的に振動させる駆動装置と、
制振対象物に生じた加速度の向き及び大きさを検出する振動検出装置と、
該振動検出装置の出力に基づいて前記駆動装置の動作を制御する制御装置とを有しており、
前記外側吸引部材と前記内側吸引部材とのうちの少なくともいずれか一方が他方を磁力によって吸引する電磁石とされており、
前記駆動装置は、前記外側吸引部材と前記内側吸引部材とのうちの電磁石によって構成されている吸引部材に電力を供給する電源装置を有しており、
前記外側吸引部材と前記内側吸引部材との組は、前記外側部材の周方向における位置を変えて複数組設けられており、
前記制御装置は、前記外側吸引部材と前記内側吸引部材との組のうち、前記内側部材に対して前記振動検出装置によって検出された前記制振対象物の加速度の負方向に位置する組の吸引力が他の組の吸引力よりも大きくなるように前記電源装置の動作を制御する工作機械用制振装置。
【請求項３】
環状をなし制振対象物に取り付けられる外側部材と、
該外側部材の径方向内側に設けられる内側部材と、
前記外側部材に対して前記内側部材を径方向に相対変位可能にして接続する接続部材と、
前記外側部材に設けられる外側吸引部材と、
前記内側部材の前記外側吸引部材に対向する位置に設けられる内側吸引部材と、
前記外側部材と前記内側部材とを相対的に振動させる駆動装置と、
制振対象物に生じた加速度の向き及び大きさを検出する振動検出装置と、
該振動検出装置の出力に基づいて前記駆動装置の動作を制御する制御装置とを有しており、
前記外側吸引部材と前記内側吸引部材とのうちの少なくともいずれか一方が他方を磁力によって吸引する電磁石とされており、
前記駆動装置は、前記外側吸引部材と前記内側吸引部材とのうちの電磁石によって構成されている吸引部材に電力を供給する電源装置を有しており、
前記外側吸引部材と前記内側吸引部材との組は、前記外側部材の周方向における位置を変えて複数組設けられており、
前記制御装置は、前記外側吸引部材と前記内側吸引部材との組のうち、前記内側部材に対して前記振動検出装置によって検出された前記制振対象物の加速度の正方向に位置する組の吸引力が他の組の吸引力よりも大きくなるように前記電源装置の動作を制御する工作機械用制振装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、旋盤やフライス盤、マシニングセンタ等の各種工作機械に生じる振動を抑制するための工作機械用制振装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
工作機械は、ワークと切削工具とのうちのいずれか一方を高速回転させた状態で、ワークに対して切削工具を当接させることで、切削工具によるワークの切削加工を行うものである。
このため、切削加工中は、ワークや切削工具の回転ぶれや切削抵抗の影響によって、ワークや切削工具に振動が生じる。このようにワークや切削工具に振動が生じると、ワークの加工面の表面粗度が悪化する。また、この振動の影響により、切削工具の磨耗が進行するので、切削工具の寿命が低下する。
【０００３】
このような振動によるワークや切削工具への悪影響をなくすため、工作機械には、ワークや切削工具の振動を抑制する制振装置が設けられる。
このような制振装置としては、例えば後記の特許文献１に記載の回転軸の振動抑制装置が知られている。
この振動抑制装置は、軸受ハウジングに回転自在に支承された回転軸の回転速度を検出する回転速度検出器と、軸受ハウジングに配設されて、回転する回転軸の直径方向の振れ量を検出する一対の変位量検出器と、軸受ハウジングに軸直角平面内で９０°位相をずらして少なくとも２個配設された加振器と、回転速度検出器及び変位量検出器からの検出信号に基づいて回転軸を回転中心位置に保持するように加振器を作動させる制御部とから構成されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１９６０９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、この振動抑制装置では、制御部が回転軸の振れに応じて加振器を動作させることによって制振を行うので、制御部や加振器の応答性が低いと、加振器の動作が回転軸の振れに対して遅れてしまい、制振効果が低くなる。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ワークや切削工具の振動に対する応答性がよく、振動を良好に抑制することができる工作機械用制振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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明は、制振対象物に取り付けられる装置本体と、該装置本体に対して相対変位可能にして設けられる振動部と、該振動部を振動させる駆動装置と、前記制振対象物に生じた加速度の向き及び大きさを検出する振動検出装置と、該振動検出装置の出力に基づいて前記駆動装置の動作を制御する制御装置とを有しており、前記駆動装置は、互いに離間した状態にして前記振動部に固定される第一可動鉄心及び第二可動鉄心と、前記装置本体の前記第一可動鉄心側に設けられて該第一可動鉄心を吸引する第一電磁石と、前記装置本体の前記第二可動鉄心側に設けられて該第二可動鉄心を吸引する第二電磁石と、前記第一電磁石及び前記第二電磁石に電力を供給する電源装置とを有しており、前記第一電磁石と前記第二電磁石とは、前記第一可動鉄心と前記第二可動鉄心との間隔とは異なる間隔で配置されており、前記制御装置は、前記第一電磁石と前記第二電磁石とのうち、対応する可動鉄心に作用する吸引力が前記振動検出装置によって検出された前記制振対象物の加速度の正方向に向く電磁石に対してその吸引力が他方の電磁石の吸引力よりも大きくなるように前記電源装置の動作を制御する工作機械用制振装置を提供する。
【０００８】
このように構成される工作機械用制振装置では、第一電磁石が励磁されると、振動部に設けられた第一可動鉄心が第一電磁石に引き寄せられて、振動部が第一可動鉄心の吸引される方向に変位する。また、第二電磁石が励磁されると、振動部に設けられた第二可動鉄心が第二電磁石に引き寄せられて、振動部が第二可動鉄心の吸引される方向に変位する。
第一電磁石が第一可動鉄心を引き寄せる力と第二電磁石が第二可動鉄心を引き寄せる力とは逆向きである。また、第一電磁石と第二電磁石とは、第一可動鉄心と第二可動鉄心との間隔とは異なる間隔で配置されている。このため、第一可動鉄心が第一電磁石に引き寄せられると、第二可動鉄心は第二電磁石から離間させられ、第二可動鉄心が第二電磁石に引き寄せられると、第一可動鉄心は第一電磁石から離間させられる。
すなわち、第一可動鉄心及び第二可動鉄心が設けられる振動部は、可動鉄心を引き寄せる力の大きい方の電磁石に対して対応する可動鉄心を近接させる向きに変位する。
【０００９】
制御装置は、第一電磁石と第二電磁石とのうち、対応する可動鉄心に作用する吸引力が振動検出装置によって検出された制振対象物の加速度の正方向に向く電磁石に対して、その吸引力が他方の電磁石の吸引力よりも大きくなるように、電源装置の動作を制御する。
具体的には、制御装置は、一方の電磁石への供給電力を他方の電磁石への供給電力に比べて相対的に大きくすることでこの一方の電磁石の吸引力を増大させる。
このため、制振対象物（例えばワークや切削工具、あるいは工作機械の所望部位）に振動が生じると、振動部が制振対象物に生じた加速度の正方向に移動することになる。すると、第一電磁石及び第二電磁石が設けられる装置本体には、振動部を移動させたことによる反作用が、制振対象物に生じた加速度の負方向に働く。この反作用によって制振対象物に生じた加速度が相殺される。
この制御装置による制御は、制振対象物に生じた加速度の向きの変化に追従して行われる。すなわち、制振対象物が振動して加速度の向きが変化しても、制振対象物に常に加速度とは逆向きの反作用が作用することになり、制振対象物の振動が抑制される。
【００１０】
このように、この工作機械用制振装置では、第一電磁石及び第二電磁石の磁力を調整することによって振動部を振動させて、制振対象物に生じた加速度を相殺する反力を得ている。電磁石の磁力の調整は、電磁石に供給する電力を制御することで容易かつ迅速に行うことができる。
このため、この工作機械用制振装置は、制振対象物の振動に対する応答性に優れており、振動を良好に抑制することができる。
【００１１】
また、本発明は、環状の外側部材と、該外側部材の径方向内側に設けられて制振対象物に取り付けられる内側部材と、該内側部材に対して前記外側部材を径方向に相対変位可能にして接続する接続部材と、該外側部材に設けられる外側吸引部材と、前記内側部材の前記外側吸引部材に対向する位置に設けられる内側吸引部材と、前記外側部材と前記内側部材とを相対的に振動させる駆動装置と、制振対象物に生じた加速度の向き及び大きさを検出する振動検出装置と、該振動検出装置の出力に基づいて前記駆動装置の動作を制御する制御装置とを有しており、前記外側吸引部材と前記内側吸引部材とのうちの少なくともいずれか一方が他方を磁力によって吸引する電磁石とされており、前記駆動装置は、前記外側吸引部材と前記内側吸引部材とのうちの電磁石によって構成されている吸引部材に電力を供給する電源装置を有しており、前記外側吸引部材と前記内側吸引部材との組は、前記外側部材の周方向における位置を変えて複数組設けられており、前記制御装置は、前記外側吸引部材と前記内側吸引部材との組のうち、前記内側部材に対して前記振動検出装置によって検出された前記制振対象物の加速度の負方向に位置する組の吸引力が他の組の吸引力よりも大きくなるように前記電源装置の動作を制御する工作機械用制振装置を提供する。
【００１２】
このように構成される工作機械用制振装置では、外側吸引部材と内側吸引部材との組を構成する電磁石が励磁されると、この組を構成する外側吸引部材と内側吸引部材とが互いに引き寄せられる。これにより、外側部材と内側部材とは、互いに引き寄せあう外側吸引部材と内側吸引部材との組が設けられる側で近接させられる。言い換えれば、外側部材は、内側部材に対して互いに引き寄せあう外側吸引部材と内側吸引部材との組の位置する側とは反対方向に向けて変位する。
ここで、外側吸引部材と内側吸引部材とは、両方とも電磁石であってもよく、また、一方が電磁石とされ、他方が永久磁石や磁性体（例えば鉄心等）とされていてもよい。
【００１３】
制御装置は、外側吸引部材と内側吸引部材との組のうち、振動検出装置によって検出された制振対象物の加速度の負方向に位置する組の吸引力が、他の組の吸引力よりも大きくなるように、電源装置の動作を制御する。
具体的には、制御装置は、任意の外側吸引部材と内側吸引部材との組を構成する電磁石への供給電力を、他の外側吸引部材と内側吸引部材との組を構成する電磁石への供給電力に比べて相対的に大きくすることで、任意の外側吸引部材と内側吸引部材との組の吸引力を増大させる。
このため、制振対象物に振動が生じると、外側部材が制振対象物の加速度の正方向に移動することになる。すると、内側部材には、外側部材を移動させたことによる反作用が、制振対象物の加速度の負方向に働く。
内側部材は制振対象物に取り付けられているので、内側部材に加わった反作用によって制振対象物に生じた加速度が相殺される。
この制御装置による制御は、制振対象物に生じた加速度の向きの変化に追従して行われる。すなわち、制振対象物が振動して加速度の向きが変化しても、制振対象物に常に加速度とは逆向きの反作用が作用することになり、制振対象物の振動が抑制される。
【００１４】
このように、この工作機械用制振装置では、外側吸引部材と内側吸引部材との組を構成する電磁石の磁力を調整することによって外側部材を内側部材に対して振動させて、制振対象物に生じた加速度を相殺する反力を得ている。電磁石の磁力の調整は、電磁石に供給する電力を制御することで容易かつ迅速に行うことができる。
このため、この工作機械用制振装置は、制振対象物の振動に対する応答性に優れており、振動を良好に抑制することができる。
【００１５】
また、本発明は、環状をなし制振対象物に取り付けられる外側部材と、該外側部材の径方向内側に設けられる内側部材と、前記外側部材に対して前記内側部材を径方向に相対変位可能にして接続する接続部材と、前記外側部材に設けられる外側吸引部材と、前記内側部材の前記外側吸引部材に対向する位置に設けられる内側吸引部材と、前記外側部材と前記内側部材とを相対的に振動させる駆動装置と、制振対象物に生じた加速度の向き及び大きさを検出する振動検出装置と、該振動検出装置の出力に基づいて前記駆動装置の動作を制御する制御装置とを有しており、前記外側吸引部材と前記内側吸引部材とのうちの少なくともいずれか一方が他方を磁力によって吸引する電磁石とされており、前記駆動装置は、前記外側吸引部材と前記内側吸引部材とのうちの電磁石によって構成されている吸引部材に電力を供給する電源装置を有しており、前記外側吸引部材と前記内側吸引部材との組は、前記外側部材の周方向における位置を変えて複数組設けられており、前記制御装置は、前記外側吸引部材と前記内側吸引部材との組のうち、前記内側部材に対して前記振動検出装置によって検出された前記制振対象物の加速度の正方向に位置する組の吸引力が他の組の吸引力よりも大きくなるように前記電源装置の動作を制御する工作機械用制振装置を提供する。
【００１６】
このように構成される工作機械用制振装置では、外側吸引部材と内側吸引部材との組に設けられた電磁石が励磁されると、この組を構成する外側吸引部材と内側吸引部材とが互いに引き寄せられる。これにより、外側部材と内側部材とは、互いに引き寄せあう外側吸引部材と内側吸引部材との組が設けられる側で近接させられる。言い換えれば、内側部材は、互いに引き寄せあう外側吸引部材と内側吸引部材との組の位置する側に向けて変位する。
ここで、外側吸引部材と内側吸引部材とは、両方とも電磁石であってもよく、また、一方が電磁石とされ、他方が永久磁石や磁性体（例えば鉄心等）とされていてもよい。
【００１７】
制御装置は、外側吸引部材と内側吸引部材との組のうち、振動検出装置によって検出された制振対象物の加速度の正方向に位置する組の吸引力が、他の組の吸引力よりも大きくなるように、電源装置の動作を制御する。
具体的には、制御装置は、任意の外側吸引部材と内側吸引部材との組を構成する電磁石への供給電力を、他の外側吸引部材と内側吸引部材との組を構成する電磁石への供給電力に比べて相対的に大きくすることで、任意の外側吸引部材と内側吸引部材との組の吸引力を増大させる。
このため、制振対象物に振動が生じると、内側部材が制振対象物の加速度の正方向に移動することになる。すると、外側部材には、内側部材を移動させたことによる反作用が、制振対象物の加速度の負方向に働く。
外側部材は制振対象物に取り付けられているので、外側部材に加わった反作用によって制振対象物に生じた加速度が相殺される。
この制御装置による制御は、制振対象物に生じた加速度の向きの変化に追従して行われる。すなわち、制振対象物が振動して加速度の向きが変化しても、制振対象物に常に加速度とは逆向きの反作用が作用することになり、制振対象物の振動が抑制される。
【００１８】
このように、この工作機械用制振装置では、外側吸引部材と内側吸引部材との組を構成する電磁石の磁力を調整することによって内側部材を外側部材に対して振動させて、制振対象物に生じた加速度を相殺する反力を得ている。電磁石の磁力の調整は、電磁石に供給する電力を制御することで容易かつ迅速に行うことができる。
このため、この工作機械用制振装置は、制振対象物の振動に対する応答性に優れており、振動を良好に抑制することができる。
【発明の効果】
【００１９】
このように構成される工作機械用制振装置は、制振対象物の振動に対する応答性に優れているので、制振対象物の振動を良好に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
［第一実施形態］
以下、本発明の第一実施形態について、図１を用いて説明する。
図１に示すように、本実施形態に係る工作機械用制振装置１は、制振対象物（ワークや切削工具、あるいは工作機械の所望部位）に取り付けられる装置本体２と、装置本体２に対して相対変位可能にして設けられる振動部３と、振動部３を振動させる駆動装置４と、制振対象物に生じた加速度の向き及び大きさを検出する振動検出装置５と、振動検出装置５の出力に基づいて駆動装置４の動作を制御する制御装置６とを有している。
【００２１】
本実施形態では、装置本体２は、断面視略正方形の中空四角柱形状をなしている。この装置本体２内には、その中心軸線に沿って、略四角柱形状のガイドレール２ａが設けられている。
装置本体２内には、装置本体２の長手方向に離間させて、第一電磁石１１及び第二電磁石１２が固定的に設けられている。
第一電磁石１１は、装置本体２の内面に固定される鉄心１６と、この鉄心に巻回されるコイル１７とを有している。本実施形態では、鉄心１６は、装置本体２の内周面に沿った環状に形成される環状部１６ａと、環状部１６ａにおいて装置本体２の中心軸線を挟んで対向する位置からそれぞれ径方向内側に向けて突出された突出部１６ｂとを有している。コイル１７は、この突出部１６ｂに巻き回されている。すなわち、この第一電磁石１１では、両突出部１６ｂ間を通過する磁気回路が形成される。
【００２２】
第二電磁石１２も第一電磁石１１と同様の構成とされている。
これら第一電磁石１１及び第二電磁石１２には、電源装置１８が接続されており、この電源装置１８から第一電磁石１１及び第二電磁石１２のそれぞれに独立して電力が供給されるようになっている。
【００２３】
振動部３は、ガイドレール２ａの周囲を取り囲む振動部本体３ａと、振動部本体３ａに対してガイドレール２ａの軸線に略直交する軸線回りに回転可能に設けられるローラ３ｂとを有している。すなわち、振動部３は、第一電磁石１１及び第二電磁石１２の磁気回路上に位置している。
ローラ３ｂは、ガイドレール２ａの各側面にそれぞれ対向配置されており、これによって振動部本体３ａがガイドレール２ａに沿ってがたつきなくスムーズに移動することができるようになっている。
【００２４】
振動部本体３ａには、第一電磁石１１側に第一可動鉄心２１が設けられ、第二電磁石１２側に第二可動鉄心２２が設けられている。これにより、第一電磁石１１が励磁されると第一電磁石１１によって第一可動鉄心２１が吸引される。同様に、第二電磁石１２が励磁されると第二電磁石１２によって第二可動鉄心２２が吸引される。これら第一電磁石１１、第二電磁石１２、第一可動鉄心２１、第二可動鉄心２２、及び電源装置１８は、前記の駆動装置４を構成している。
第二可動鉄心２１と第二可動鉄心２２とは、第一電磁石１１と第二電磁石１２との間隔とは異なる間隔で配置されている。本実施形態では、これら第一可動鉄心２１と第二可動鉄心２２とは、第一電磁石１１と第二電磁石１２との間隔よりも大きく設定されている。
制御装置６は、第一電磁石１１と第二電磁石１２とのうち、振動検出装置５によって検出された制振対象物の加速度の正方向に位置する電磁石の吸引力が他方の電磁石の吸引力よりも大きくなるように電源装置１８の動作を制御する構成とされている。
また、制御装置６は、加速度の正方向に位置する電磁石と他方の電磁石との吸引力の差を、加速度の大きさに等しくする構成とされている。
【００２５】
以下、このように構成される工作機械用制振装置１の動作について説明する。
まず、制振対象物に対して、装置本体２及び振動検出装置５を取り付ける。
ここで、振動検出装置５は、制振対象物において装置本体２が取り付けられる部位の振動を正確に検出することができるよう、装置本体２に対して制振対象物の振動が発生する向きに隣接して配置することが好ましい。
【００２６】
この状態で、制御装置６による電源装置１８の制御を開始することで、制振対象物の制振が行われる。
以下、この工作機械用制振装置１の動作原理について詳細に説明する。
第一電磁石１１が励磁されると、振動部３に設けられた第一可動鉄心２１が第一電磁石１１に引き寄せられて、振動部３が第一可動鉄心２１の吸引される方向に変位する。また、第二電磁石１２が励磁されると、振動部３に設けられた第二可動鉄心２２が第二電磁石１２に引き寄せられて、振動部３が第二可動鉄心の吸引される方向に変位する。
【００２７】
第一電磁石１１が第一可動鉄心１１を引き寄せる力と第二電磁石１２が第二可動鉄心２２を引き寄せる力とは逆向きである。また、第一電磁石１１と第二電磁石１２とは、第一可動鉄心２１と第二可動鉄心２２との間隔とは異なる間隔で配置されている。このため、第一可動鉄心２１が第一電磁石１１に引き寄せられると、第二可動鉄心２２は第二電磁石１２から離間させられ、第二可動鉄心２２が第二電磁石１２に引き寄せられると、第一可動鉄心２１は第一電磁石１１から離間させられる。
すなわち、第一可動鉄心２１及び第二可動鉄心２２が設けられる振動部３は、可動鉄心を引き寄せる力の大きい方の電磁石に対して対応する可動鉄心を近接させる向きに変位する。
【００２８】
本実施形態では、第一電磁石１１の吸引力が第二電磁石１２の吸引力よりも大きい場合には、図３に示すように、第一電磁石１１に第一可動鉄心２１が対向するよう、振動部３が第二電磁石１２側（図３における左側）に向けて移動する。
また、第一電磁石１１の吸引力と第二電磁石１２の吸引力とがほとんど等しい場合には、図４に示すように、第一電磁石１１と第一可動鉄心２１との間隔が第二電磁石１２と第二可動鉄心２２との間隔とほぼ等しくなる位置まで振動部３が移動する。
そして、第二電磁石１２の吸引力が第一電磁石１１の吸引力よりも大きい場合には、図５に示すように、第二電磁石１２に第二可動鉄心２２が対向するよう、振動部３が第一電磁石１１側（図５における右側）に向けて移動する。
【００２９】
制御装置６は、第一電磁石１１と第二電磁石１２とのうち、対応する可動鉄心に作用する吸引力が振動検出装置５によって検出された制振対象物の加速度の正方向に向く電磁石に対して、その吸引力が他方の電磁石の吸引力よりも大きくなるように、電源装置１８の動作を制御する。
具体的には、制御装置６は、一方の電磁石への供給電力を他方の電磁石への供給電力に比べて相対的に大きくすることでこの一方の電磁石の吸引力を増大させる。
このため、制振対象物に振動が生じると、振動部が制振対象物に生じた加速度の正方向に移動することになる。すると、第一電磁石１１及び第二電磁石１２が設けられる装置本体２には、振動部３を移動させたことによる反作用が、制振対象物に生じた加速度の負方向に働く。さらに、制御装置６は、加速度の正方向に位置する電磁石と他方の電磁石との吸引力の差を、加速度の大きさに等しくする。
これにより、装置本体２に加わる反作用が、制振対象物に生じた加速度に等しくなり、この反作用によって制振対象物に生じた加速度が相殺される。
この制御装置６による制御は、制振対象物に生じた加速度の向きの変化に追従して行われる。すなわち、制振対象物が振動して加速度の向きが変化しても、制振対象物に常に加速度とは逆向きの反作用が作用することになり、制振対象物の振動が抑制される。
【００３０】
このように、この工作機械用制振装置１では、第一電磁石１１及び第二電磁石１２の磁力を調整することによって振動部３を振動させて、制振対象物に生じた加速度を相殺する反力を得ている。電磁石の磁力の調整は、電磁石に供給する電力を制御することで容易かつ迅速に行うことができる。
このため、この工作機械用制振装置１は、制振対象物の振動に対する応答性に優れており、振動を良好に抑制することができる。
【００３１】
以下、制御装置６の具体的な構成とその動作について、図６を用いて説明する。
制御装置６は、駆動装置１８に制振対象物の振動特性同定用の試験信号ＳＲ（ランダムな周波数の信号）を発する信号源（図示せず）と、試験信号ＳＲと振動検出装置５の検出信号ＳＶとに基づいて制振対象物の振動特性を同定する同定用適応型フィルタ３１と、振動検出装置５の検出信号ＳＶと同定用適応型フィルタ３１によって得られた制振対象物の振動特性とに基づいて、振動検出装置５の検出信号ＳＶがゼロとなるように駆動装置４を制御する制御信号ＳＣを駆動装置４に出力する制御用適応型フィルタ３２とを有している。
すなわち、この制御装置６は、振動検出装置５の検出信号ＳＶを制振対象物の振動特性に基づいて評価し、この評価に基づいて、制振対象物の振動が抑制されるように駆動装置４の動作を制御する構成とされている。
【００３２】
本実施形態では、同定用適応型フィルタ３１として、ＬＭＳ（ Least Mean Square ）適応型フィルタが用いられている。同定用適応型フィルタ３１は、試験信号ＳＲが入力されるＦＩＲフィルタ４１と、振動検出装置５の検出信号ＳＶからＦＩＲフィルタ４１の出力信号を減算する加算器４２と、試験信号ＳＲに基づいて加算器４２の出力信号がゼロとなるようにＦＩＲフィルタ４１のフィルタ係数を更新するＬＭＳフィルタ４３とを有している。
【００３３】
また、本実施形態では、制御用適応型フィルタ３２として、Filtered-X適応型フィルタが用いられている。Filtered-X適応型フィルタ３２は、振動検出装置５の検出信号ＳＶに基づいて駆動装置４の駆動信号ＳＣを生成するＦＩＲフィルタ４６と、振動検出装置５の検出信号ＳＶが入力されるとともにフィルタ係数としてＦＩＲフィルタ４１によって同定されたフィルタ係数を用いるＦＩＲフィルタ４７と、ＦＩＲフィルタ４７の出力信号に基づいて振動検出装置５の検出信号ＳＶがゼロとなるようにＦＩＲフィルタ４６のフィルタ係数を更新するＬＭＳフィルタ４８とを有している。これらＦＩＲフィルタ４６，４７、及びＬＭＳフィルタ４８によって、制御用適応型フィルタ３２の主要部Ｍが構成されている。
【００３４】
本実施形態では、制御用適応型フィルタ３２には、ＦＩＲフィルタ４６の出力信号から工作機械用制振装置１によって制振対象物に付与された振動を求めて信号として出力するＦＩＲフィルタ５１と、ＦＩＲフィルタ４６及びＦＩＲフィルタ４７に入力される振動検出装置５の検出信号ＳＶからＦＩＲフィルタ５１の出力信号を減算する加算器５２とを有している。ここで、ＦＩＲフィルタ５１は、ＦＩＲフィルタ４１によって同定されたフィルタ係数を用いてＦＩＲフィルタ４６の出力信号を処理することで、工作機械用制振装置１によって制振対象物に付与された振動を求める構成とされている。
すなわち、この制御用適応型フィルタ３２は、主要部Ｍには、振動検出装置５の検出信号ＳＶから、工作機械用制振装置１によって制振対象物に付与された振動の成分を除去した検出信号ＳＶＲ（制振対象物自体が発する振動の成分のみが含まれる検出信号）が入力される。
すなわち、この制御装置６では、制振対象物自身が発する振動のみに基づいて駆動装置４の制御を行うので、制御が発散せず、制振対象物の制振性能が高い。
【００３５】
ここで、制振対象物に加わる外力（制振対象物に振動を生じさせる外力）が既知である場合、または、制振対象物に加わる外力の変動と同期した信号を得られる場合には、この外力の変動の情報に基づいて制御装置４の制御を行うことができる。
このような場合には、制御装置６は、例えば図７に示す構成とすることができる。
図７に示す制御装置６は、制御用適応型フィルタ３２の代わりに、制御用適応型フィルタ５６を用いている。
制御用適応型フィルタ５６は、制御用適応型フィルタ３２からＦＩＲフィルタ５１及び加算器５２をなくし、ＦＩＲフィルタ４６及びＦＩＲフィルタ４７には、振動検出装置５の検出信号ＳＶの代わりに、制振対象物に加わる外力と同期した同期信号ＳＳを入力する構成とされたものである。
【００３６】
［第二実施形態］
次に、本発明の第二実施形態について、図８及び図９を用いて説明する。
本実施形態に係る工作機械用制振装置６１は、環状の外側部材６２と、外側部材６２の径方向内側に設けられて制振対象物に取り付けられる内側部材６３と、内側部材６３に対して外側部材６２を径方向に相対変位可能にして接続する接続部材６４とを有している。
本実施形態では、外側部材６２及び内側部材６３はそれぞれ略円環形状に形成されている。また、接続部材６４としては、例えば防振ゴム等の弾性体が用いられる。
【００３７】
外側部材６２には、外側吸引部材７１が設けられている。
また、内側部材６３には、外側吸引部材７１に対向する位置に、内側吸引部材７２が設けられている。これら外側吸引部材７１と内側吸引部材７２とのうちの少なくともいずれか一方は、他方を磁力によって吸引する電磁石とされている。
本実施形態では、外側吸引部材７２と内側吸引部材７２の両方とも電磁石によって構成されている。
ここで、外側吸引部材７１と内側吸引部材７２との組（以下、「吸引部材の組）と略す）は、外側部材７１の周方向における位置を変えて複数組設けられている。本実施形態では、吸引部材の組は、外側部材７１の中心回りに約９０°おきに設けられている。
【００３８】
また、工作機械用制振装置６１には、外側部材６２と内側部材６３とを相対的に振動させる駆動装置７６と、制振対象物に生じた加速度の向き及び大きさを検出する振動検出装置７７と、振動検出装置７７の出力に基づいて駆動装置７６の動作を制御する制御装置７８とが設けられている。
駆動装置７６は、外側吸引部材７１と内側吸引部材７２とのうちの電磁石によって構成されている吸引部材に電力を供給する電源装置８１を有している。
制御装置７８は、吸引部材の組のうち、内側部材６３に対して振動検出装置７７によって検出された制振対象物の加速度の負方向に位置する組の吸引力が他の組の吸引力よりも大きくなるように電源装置８１の動作を制御する構成とされている。
また、制御装置７８は、加速度の正方向に位置する吸引部材の組と加速度の負方向に位置する吸引部材の組との吸引力の差を、加速度の大きさに等しくする構成とされている。
【００３９】
以下、このように構成される工作機械用制振装置６１の動作について説明する。
まず、図９に示すように、制振対象物Ｐに対して、内側部材６３及び振動検出装置７７を取り付ける。
ここで、振動検出装置５は、制振対象物Ｐにおいて内側部材６３が取り付けられる部位の振動を正確に検出することができるよう、内側部材６３の取付部に対して極力近接させて配置することが好ましい。
本実施形態では、工作機械用制振装置６１を、フライス盤において加工主軸に取り付けている。一般的に、加工主軸の先端には、一段縮径された小径部Ｌが設けられているので、本実施形態では、内側部材６３をこの小径部Ｌに締まり嵌めによって固定している。
【００４０】
この工作機械用制振装置６１では、吸引部材の組を構成する電磁石が励磁されると、この組を構成する外側吸引部材７１と内側吸引部材７２とが互いに引き寄せられる。これにより、外側部材６２と内側部材６３とは、互いに引き寄せあう吸引部材の組が設けられる側で近接させられる。言い換えれば、外側部材６２は、内側部材６３に対して、互いに引き寄せあう吸引部材の組の位置する側とは反対方向に向けて変位する。
【００４１】
制御装置７８は、吸引部材の組のうち、振動検出装置７７によって検出された制振対象物Ｐの加速度の負方向に位置する組の吸引力が、他の組の吸引力よりも大きくなるように、電源装置８１の動作を制御する。
具体的には、制御装置７８は、任意の吸引部材の組を構成する電磁石への供給電力を、他の吸引部材の組を構成する電磁石への供給電力に比べて相対的に大きくすることで、任意の吸引部材の組の吸引力を増大させる。
このため、制振対象物Ｐに振動が生じると、外側部材６２が制振対象物Ｐの加速度の正方向に移動することになる。すると、内側部材６３には、外側部材６２を移動させたことによる反作用が、制振対象物Ｐの加速度の負方向に働く。
さらに、制御装置７８は、加速度の正方向に位置する吸引部材の組と加速度の負方向に位置する吸引部材の組との吸引力の差を、加速度の大きさに等しくする。これにより、内側部材６３に加わる反作用が、制振対象物Pに生じた加速度に等しくなる。
内側部材６３は制振対象物Ｐに取り付けられているので、内側部材６３に加わった反作用によって制振対象物Ｐに生じた加速度が相殺される。
この制御装置７８による制御は、制振対象物Ｐに生じた加速度の向きの変化に追従して行われる。すなわち、制振対象物Ｐが振動して加速度の向きが変化しても、制振対象物Ｐに常に加速度とは逆向きの反作用が作用することになり、制振対象物Ｐの振動が抑制される。
なお、制御装置７８の具体的な構成及びその動作は、第一実施形態に示す制御装置６とほぼ同様である。制御装置７８では、吸着部材の組のうち、内側部材６３の中心を挟んで対向する吸着部材の組間で上記制御を行うことで、互いに直交するＸ軸方向とＹ軸方向とのそれぞれについて制振を行う。
【００４２】
このように、この工作機械用制振装置６１では、吸引部材との組を構成する電磁石の磁力を調整することによって外側部材６２を内側部材６３に対して振動させて、制振対象物Ｐに生じた加速度を相殺する反力を得ている。電磁石の磁力の調整は、電磁石に供給する電力を制御することで容易かつ迅速に行うことができる。
このため、この工作機械用制振装置６１は、制振対象物Ｐの振動に対する応答性に優れており、振動を良好に抑制することができる。
【００４３】
ここで、本実施形態では、内側部材６３を制振対象物Ｐに固定した例を示したが、これに限られることなく、内側部材６３の代わりに、外側部材６２を制振対象物Ｐに固定してもよい。
この場合には、制御装置７８は、吸引部材の組のうち、振動検出装置７７によって検出された制振対象物Ｐの加速度の正方向に位置する組の吸引力が、他の組の吸引力よりも大きくなるように、電源装置８１の動作を制御する。
これにより、制振対象物Ｐに振動が生じると、内側部材６３が制振対象物Ｐの加速度の正方向に移動することになる。すると、外側部材６２には、内側部材６３を移動させたことによる反作用が、制振対象物Ｐの加速度の負方向に働く。
さらに、制御装置７８は、加速度の正方向に位置する吸引部材の組と加速度の負方向に位置する吸引部材の組との吸引力の差を、加速度の大きさに等しくする。
これにより、外側部材６２に加わる反作用が、制振対象物Pに生じた加速度に等しくなり、この反作用によって制振対象物Pに生じた加速度が相殺される。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第一実施形態に係る工作機械用制振装置の構成を示す縦断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】本発明の第一実施形態に係る工作機械用制振装置の動作を示す縦断面図である。
【図４】本発明の第一実施形態に係る工作機械用制振装置の動作を示す縦断面図である。
【図５】本発明の第一実施形態に係る工作機械用制振装置の動作を示す縦断面図である。
【図６】本発明の第一実施形態に係る工作機械用制振装置の制御装置の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第一実施形態に係る工作機械用制振装置の制御装置の他の構成例を示すブロック図である。
【図８】本発明の第二実施形態に係る工作機械用制振装置の構成を示す軸直交断面図である。
【図９】本発明の第二実施形態に係る工作機械用制振装置の使用形態を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１，６１  工作機械用制振装置
２  装置本体
３  振動部
４，７６  駆動装置
５，７７  振動検出装置
６，７８  制御装置
１１  第一電磁石
１２  第二電磁石
１８，８１  電源装置
２１  第一可動鉄心
２２  第二可動鉄心
６２  外側部材
６３  内側部材
６４  接続部材
７１  外側吸引部材
７２  内側吸引部材
【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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