特開 2022-82377 振動抑制装置、旋削装置、および振動抑制方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022082377

(43)【公開日】2022-06-01

(54)【発明の名称】振動抑制装置、旋削装置、および振動抑制方法

(51)【国際特許分類】

   B23Q 11/00 20060101AFI20220525BHJP

   B23B 25/00 20060101ALI20220525BHJP

   B23B 23/00 20060101ALI20220525BHJP

   F16F 15/18 20060101ALI20220525BHJP

【ＦＩ】

B23Q11/00 A

B23B25/00 Z

B23B23/00 A

F16F15/18 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020193888

(22)【出願日】2020-11-20

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り 令和２年８月２０日に、２０２０年度精密工学会秋季大会学術講演会のウェブサイト（ｈｔｔｐｓ：／／ｄｏｗｎｌｏａｄ．ｇａｋｋａｉ－ｗｅｂ．ｎｅｔ／ｊｓｐｅ／ＪＳＰＥ２０Ａ．ｚｉｐ）にて講演論文集が掲載 令和２年９月１日に、２０２０年度精密工学会秋季大会学術講演会のウェブサイト（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｊｓｐｅ．ｏｒ．ｊｐ／ｅｖｅｎｔ／ｊｓｐｅ＿ｍｅｅｔｉｎｇ／２０２０－０９ａｕｔｕｍｎ／）にて講演発表動画が公開

(71)【出願人】

【識別番号】504160781

【氏名又は名称】国立大学法人金沢大学

(71)【出願人】

【識別番号】599136991

【氏名又は名称】二村機器株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109210

【弁理士】

【氏名又は名称】新居 広守

(72)【発明者】

【氏名】高杉 敬吾

(72)【発明者】

【氏名】中尾 円香

(72)【発明者】

【氏名】二村 忠宏

【テーマコード（参考）】

3C011

3C045

【Ｆターム（参考）】

3C011AA04

3C045FE01

3C045HA10

(57)【要約】

【課題】ワークの振動を抑制できる振動抑制装置を提供する。
【解決手段】振動抑制装置１８は、軸芯に沿って延びるワークＷの一端部を把持してワークＷを軸芯を中心として回転させる主軸台１２と、ワークＷの他端部を支持しかつワークＷとともに回転する回転センタ２４を有する心押台１４とを備える旋削装置１０に用いられる振動抑制装置であって、導電性を有する導電性部材３４と、導電性部材３４に作用する磁界を発生させる磁界発生部材３６とを備え、導電性部材３４は、ワークＷとともに磁界発生部材３６に対して回転することによって、ワークＷの回転に対して、導電性部材３４に流れる渦電流に基づいて発生しかつワークＷの回転の周期よりも短い間隔で発生する制動力Ｆを付与する。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸芯に沿って延びるワークの一端部を把持して前記ワークを前記軸芯を中心として回転させる主軸台と、前記ワークの他端部を支持しかつ前記ワークとともに回転する回転センタを有する心押台とを備える旋削装置に用いられる振動抑制装置であって、
導電性を有する導電性部材と、
前記導電性部材に作用する磁界を発生させる磁界発生部材とを備え、
前記導電性部材および前記磁界発生部材の一方は、前記ワークとともに他方に対して回転することによって、前記ワークの回転に対して、前記導電性部材に流れる渦電流に基づいて発生しかつ前記ワークの回転の周期よりも短い間隔で発生する制動力を付与する、
振動抑制装置。

【請求項2】

前記導電性部材および前記磁界発生部材は、前記心押台に内蔵される、
請求項１に記載の振動抑制装置。

【請求項3】

前記導電性部材は、前記回転センタに固定されて前記ワークとともに回転する、
請求項１または２に記載の振動抑制装置。

【請求項4】

前記導電性部材は、それぞれが前記ワークの回転軸線を中心とする径方向の外方に突出しかつ前記回転軸線を中心とする周方向に間隔を空けて並ぶ複数の凸部を有し、
前記磁界発生部材は、前記周方向に沿う環状であり、前記径方向において前記複数の凸部の外方に設けられる、
請求項１から３のいずれか１項に記載の振動抑制装置。

【請求項5】

前記周方向において、前記複数の凸部の幅は異なる、
請求項４に記載の振動抑制装置。

【請求項6】

前記周方向において、前記複数の凸部の間隔は異なる、
請求項４または５に記載の振動抑制装置。

【請求項7】

前記磁界発生部材は、前記回転軸線を挟んで対向する１つのＮ極と１つのＳ極とを有する環状の磁石である、
請求項４から６のいずれか１項に記載の振動抑制装置。

【請求項8】

前記磁界発生部材は、ハルバッハ配列された複数の磁石を有する、
請求項４から６のいずれか１項に記載の振動抑制装置。

【請求項9】

軸芯に沿って延びるワークの一端部を把持して前記ワークを前記軸芯を中心として回転させる主軸台と、
前記ワークの他端部を支持しかつ前記ワークとともに回転する回転センタを有する心押台と、
導電性を有する導電性部材と、
前記導電性部材に作用する磁界を発生させる磁界発生部材とを備え、
前記導電性部材および前記磁界発生部材の一方は、前記ワークとともに他方に対して回転することによって、前記ワークの回転に対して、前記導電性部材に流れる渦電流に基づいて発生しかつ前記ワークの回転の周期よりも短い間隔で発生する制動力を付与する、
旋削装置。

【請求項10】

軸芯に沿って延びるワークの一端部を把持して前記ワークを前記軸芯を中心として回転させる主軸台と、前記ワークの他端部を支持しかつ前記ワークとともに回転する回転センタを有する心押台とを備える旋削装置に用いられる振動抑制方法であって、
導電性を有する導電性部材および前記導電性部材に作用する磁界を発生させる磁界発生部材の一方が、前記ワークとともに他方に対して回転することによって、前記ワークの回転に対して、前記導電性部材に流れる渦電流に基づいて発生しかつ前記ワークの回転の周期よりも短い間隔で発生する制動力を付与する、
振動抑制方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、振動抑制装置、旋削装置、および振動抑制方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ワークを回転させて切削または研磨する旋削装置が知られている。たとえば、特許文献１には、棒状のワークの一端部を把持してワークを回転させる主軸装置と、当該ワークの他端部を支持してワークとともに回転する心押台と、ワークを切削するための工具とを備える工作機械が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７－２１３６５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１の工作機械では、回転するワークに工具を当接させると、ワークが振動してしまい、ワークの面性状の低下等に繋がるおそれがある。

【0005】

そこで、本発明は、ワークの振動を抑制できる振動抑制装置等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】

【0006】

本発明の一態様に係る振動抑制装置は、軸芯に沿って延びるワークの一端部を把持して前記ワークを前記軸芯を中心として回転させる主軸台と、前記ワークの他端部を支持しかつ前記ワークとともに回転する回転センタを有する心押台とを備える旋削装置に用いられる振動抑制装置であって、導電性を有する導電性部材と、前記導電性部材に作用する磁界を発生させる磁界発生部材とを備え、前記導電性部材および前記磁界発生部材の一方は、前記ワークとともに他方に対して回転することによって、前記ワークの回転に対して、前記導電性部材に流れる渦電流に基づいて発生しかつ前記ワークの回転の周期よりも短い間隔で発生する制動力を付与する。

【0007】

本発明の一態様に係る旋削装置は、軸芯に沿って延びるワークの一端部を把持して前記ワークを前記軸芯を中心として回転させる主軸台と、前記ワークの他端部を支持しかつ前記ワークとともに回転する回転センタを有する心押台と、導電性を有する導電性部材と、前記導電性部材に作用する磁界を発生させる磁界発生部材とを備え、前記導電性部材および前記磁界発生部材の一方は、前記ワークとともに他方に対して回転することによって、前記ワークの回転に対して、前記導電性部材に流れる渦電流に基づいて発生しかつ前記ワークの回転の周期よりも短い間隔で発生する制動力を付与する。

【0008】

本発明の一態様に係る振動抑制方法は、軸芯に沿って延びるワークの一端部を把持して前記ワークを前記軸芯を中心として回転させる主軸台と、前記ワークの他端部を支持しかつ前記ワークとともに回転する回転センタを有する心押台とを備える旋削装置に用いられる振動抑制方法であって、導電性を有する導電性部材および前記導電性部材に作用する磁界を発生させる磁界発生部材の一方が、前記ワークとともに他方に対して回転することによって、前記ワークの回転に対して、前記導電性部材に流れる渦電流に基づいて発生しかつ前記ワークの回転の周期よりも短い間隔で発生する制動力を付与する。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、ワークの振動を抑制できる振動抑制装置等を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、実施の形態に係る旋削装置を示す斜視図である。

【図2】図２は、図１の旋削装置の心押台を示す断面図である。

【図3】図３は、渦電流に基づいて発生する制動力を説明するための図である。

【図4】図４は、図１の旋削装置に用いられている振動抑制装置による振動抑制方法を説明するための図である。

【図5】図５は、磁界発生装置の他の例を示す図である。

【図6】図６は、振動抑制装置の他の例を示す図である。

【図7】図７は、導電性部材の他の例を示す図である。

【図8】図８は、ハンマリング試験を行った箇所を示す図である。

【図9】図９は、ハンマリング試験の条件を示す図である。

【図10】図１０は、比較例に係る旋削装置および本発明に係る旋削装置のそれぞれについて、各位置におけるコンプライアンスを示すグラフである。

【図11】図１１は、比較例に係る旋削装置および本発明に係る旋削装置のそれぞれについて、各周波数における振動変位を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態、ならびに、工程および工程の順序等は、一例であって本発明を限定する主旨ではない。

【0012】

また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。なお、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡略化する。

【0013】

また、本明細書および図面において、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸は、三次元直交座標系の三軸を表しており、ｘ軸およびｙ軸は、互いに直交し、かつ、いずれもｚ軸に直交する軸である。

【0014】

また、以下の実施の形態において、平行および直交等の、２つの方向の相対的な姿勢を示す表現が用いられる場合があるが、これらの表現は、厳密にはその姿勢ではない場合も含む。たとえば、２つの方向が直交である、という場合、特に断りのない限り、当該２つの方向が完全に直交であることを意味するだけでなく、実質的に直交であること、すなわち、たとえば数％程度の差異を含むことも意味する。

【0015】

（実施の形態）
図１は、実施の形態に係る旋削装置１０を示す斜視図である。図２は、図１の旋削装置１０の心押台１４を示す断面図である。図２の（ａ）は、ｘ軸に直交する断面を示し、図２の（ｂ）は、図２の（ａ）のＩＩｂ－ＩＩｂ線における断面を示す。図１および図２を参照して、旋削装置１０の構成について説明する。

【0016】

図１および図２に示すように、旋削装置１０は、ワークＷを旋削するための装置である。この実施の形態では、旋削装置１０は、ワークＷを切削するための切削装置である。たとえば、切削装置は、回転するワークＷにバイトを接触させることによって、ワークＷを加工する旋盤である。旋削装置１０は、主軸台１２と、心押台１４と、ベース１５と、切削工具１６と、振動抑制装置１８とを備えている。

【0017】

主軸台１２は、軸芯に沿って延びるワークＷの一端部を把持してワークＷを当該軸芯を中心として回転させる。つまり、ワークＷの軸芯とワークＷの回転軸線Ｏとは一致している。この実施の形態では、ワークＷは、棒状である。主軸台１２は、ワークＷを掴んで把持するチャック２０を有しており、チャック２０は、主軸台１２に含まれている主軸（図示せず）に固定されている。当該主軸がモータ（図示せず）によって回転されることによって、チャック２０とともにチャック２０に把持されているワークＷが回転軸線Ｏを中心に回転する。

【0018】

心押台１４は、ワークＷに対して主軸台１２とは反対側に設けられており、ワークＷの他端部を支持する。たとえば、心押台１４は、テールストックである。心押台１４は、筐体２２と、回転センタ２４と、ベアリング２６と、シール部材２８とを有している。

【0019】

筐体２２は、回転センタ２４の一部、ベアリング２６、シール部材２８、および振動抑制装置１８を収容している。筐体２２は、主軸台１２に対して回転軸線Ｏ方向に移動可能となるように、ベース１５に支持されている。これによって、回転センタ２４等は、主軸台１２に対して回転軸線Ｏ方向に移動可能となる。

【0020】

回転センタ２４は、ワークＷの他端部を支持しかつワークＷとともに回転する。回転センタ２４は、ベアリング２６によって回転軸線Ｏを中心に回転可能に支持されている。回転センタ２４は、筐体２２よりも主軸台１２側に突出しており、主軸台１２側に向かうにつれて縮径する円錐状の円錐部３０を有している。回転センタ２４は、円錐部３０の頂部３２がワークＷの他端面の中央に設けられている凹部に嵌め込まれた状態でワークＷに押し付けられることによってワークＷの他端部を支持し、ワークＷが回転するとワークＷとともに回転軸線Ｏを中心に回転する。

【0021】

ベース１５は、主軸台１２と一体的に設けられており、上述したように、筐体２２を回転軸線Ｏ方向に移動可能となるように支持している。

【0022】

切削工具１６は、回転軸線Ｏを中心とする径方向の外方から、回転するワークＷに接触することによって、ワークＷを切削する。なお、以下の説明において、回転軸線Ｏを中心とする径方向を、単に、径方向ともいう。たとえば、切削工具１６は、バイトである。

【0023】

振動抑制装置１８は、ワークＷの回転に対して、渦電流に基づいて発生しかつワークＷの回転の周期よりも短い間隔で発生する制動力Ｆを付与し、ワークＷの振動を抑制する装置である。このように、振動抑制装置１８は、渦電流に基づいて発生する制動力Ｆを付与する渦電流式のブレーキである。振動抑制装置１８は、導電性部材３４と、磁界発生部材３６とを有している。導電性部材３４および磁界発生部材３６は、心押台１４に内蔵されている。

【0024】

導電性部材３４は、導電性を有する部材であり、ワークＷとともに磁界発生部材３６に対して回転する。導電性部材３４は、筐体２２内において回転センタ２４に固定され、回転センタ２４およびワークＷとともに回転軸線Ｏを中心に回転する。たとえば、導電性部材３４は、金属等によって形成されている。導電性部材３４は、本体３８と、複数（この実施の形態では、４つ）の凸部４０とを有している。

【0025】

本体３８は、回転軸線Ｏを中心とする周方向に沿う円筒状であり、本体３８の内方には、回転センタ２４が挿通されている。なお、以下の説明において、回転軸線Ｏを中心とする周方向を、単に、周方向ともいう。本体３８は、回転センタ２４の外周面に固定されている。たとえば、本体３８は、本体３８の内方に回転センタ２４が圧入されることによって、回転センタ２４に固定されている。

【0026】

複数の凸部４０のぞれぞれは、本体３８の外周面から径方向の外方に突出している。複数の凸部４０は、周方向に等間隔で並んでおり、周方向における複数の凸部４０の幅は、等しい。複数の凸部４０のそれぞれは、磁界発生部材３６の内周面４３と間隔を空けて対向する外周面４２を有している。複数の凸部４０のそれぞれの外周面４２は、磁界発生部材３６の内周面４３に沿って湾曲している。複数の凸部４０のそれぞれの周方向の両端面は、回転軸線Ｏに向かって傾斜している。導電性部材３４において、凸部４０が設けられている部分の径方向の厚みは、凸部４０が設けられていない部分の径方向の厚みよりも大きい。

【0027】

磁界発生部材３６は、導電性部材３４に作用する磁界を発生させる。磁界発生部材３６は、周方向に沿う環状であり、径方向において複数の凸部４０の外側に設けられている。つまり、磁界発生部材３６は、径方向において導電性部材３４と対向している。磁界発生部材３６は、筐体２２に固定されており、ワークＷとともに回転しない。

【0028】

磁界発生部材３６は、回転軸線Ｏに直交する方向に磁界を発生させる。磁界発生部材３６は、回転軸線Ｏを挟んで対抗する１つのＮ極と１つのＳ極とを有する環状の磁石である。Ｎ極およびＳ極のそれぞれは、周方向に沿う半円弧状である。周方向におけるＮ極の一端とＳ極との境界４４と、周方向におけるＮ極の他端とＳ極との境界４６とは、回転軸線Ｏを挟んで対向している。つまり、境界４４と境界４６とは、周方向に１８０°ずれた位置に設けられている。このような磁界発生部材３６によって、境界４４と境界４６との間に、境界４６から境界４４に向かう磁界が発生する、つまり、回転軸線Ｏに直交する方向に磁界が発生する。言い換えると、磁界発生部材３６は、周方向のうち、回転軸線Ｏと境界４４との間において回転軸線Ｏ側から境界４４側に向かう磁界を発生させるとともに、回転軸線Ｏと境界４６との間において境界４６側から回転軸線Ｏ側に向かう磁界を発生させる。このように、磁界発生部材３６は、周方向の一部において径方向に磁界を発生させる。

【0029】

以上、旋削装置１０の構成について説明した。

【0030】

図３は、渦電流に基づいて発生する制動力を説明するための図である。図３を参照して、渦電流に基づいて発生する制動力について説明する。

【0031】

図３に示すように、たとえば、固定された磁石１の近傍で金属製の円筒２を回転させた場合、円筒２のある領域を貫く磁束が時間変化すると、電磁誘導効果によって円筒２の外面には誘導起電力が発生する。誘導起電力の方向は、右手の法則によって決定され、流れる電流は、磁石１を挟んで逆向きの２つの渦を描き、これらを渦電流と呼ぶ。渦電流は、右ねじの法則によって円筒２の外面に磁束を発生させる。磁石１による磁束と、当該磁束よりも回転方向の前方側の渦電流による磁束とは、引き合う。一方、磁石１による磁束と、当該磁束よりも回転方向の後方側の渦電流による磁束とは、反発する。これによって、結果として、円筒２には、回転を妨げる方向の制動力が発生する。

【0032】

以上、渦電流に基づいて発生する制動力について説明した。

【0033】

図４は、図１の旋削装置１０に用いられている振動抑制装置１８による振動抑制方法を説明するための図である。図４を参照して、振動抑制装置１８による振動抑制方法について説明する。

【0034】

図４に示すように、導電性部材３４は、ワークＷとともに磁界発生部材３６に対して回転することによって導電性部材３４に渦電流を発生させ、ワークＷの回転に対して、ワークＷの回転の周期よりも短い間隔で発生する制動力Ｆを付与する。

【0035】

上述したように、導電性部材３４のうち、凸部４０が設けられている部分の径方向の厚みは、凸部４０が設けられていない部分の径方向の厚みよりも大きい。したがって、回転軸線Ｏと境界４４との間または回転軸線Ｏと境界４６との間を、導電性部材３４のうち、凸部４０が設けられている部分が通過するときに発生する制動力Ｆは、凸部４０が設けられていない部分が通過するときに発生する制動力よりも大きい。

【0036】

図４の（ａ）に示すように、導電性部材３４のうち凸部４０が設けられている部分が、回転軸線Ｏと境界４４との間または回転軸線Ｏと境界４６との間を通過するとき、制動力Ｆが発生する。一方、図４の（ｂ）に示すように、導電性部材３４のうち凸部４０が設けられている部分が、回転軸線Ｏと境界４４との間および回転軸線Ｏと境界４６との間を通過しないとき、制動力Ｆは発生しない。

【0037】

導電性部材３４がワークＷとともに磁界発生部材３６に対して回転することによって、導電性部材３４のうち凸部４０が設けられている部分が回転軸線Ｏと境界４４との間または回転軸線Ｏと境界４６との間を断続的に通過するので、制動力Ｆが断続的に発生し、ワークＷの回転に対して制動力Ｆが断続的に付与される。

【0038】

また、ワークＷが１回転する間に、導電性部材３４のうち凸部４０が設けられている部分が回転軸線Ｏと境界４４との間または回転軸線Ｏと境界４６との間を複数回通過するので、ワークＷの回転の周期よりも短い間隔で制動力Ｆが発生し、ワークＷの回転に対してワークＷの回転の周期よりも短い間隔で制動力Ｆが付与される。

【0039】

このように、ワークＷの回転に対して、ワークＷの回転の周期よりも短い間隔で発生する制動力Ｆを付与することによって、ワークＷのびびり振動を抑制できる。

【0040】

以上、振動抑制装置１８による振動抑制方法について説明した。

【0041】

実施の形態に係る振動抑制装置１８は、軸芯に沿って延びるワークＷの一端部を把持してワークＷを軸芯を中心として回転させる主軸台１２と、ワークＷの他端部を支持しかつワークＷとともに回転する回転センタ２４を有する心押台１４とを備える旋削装置１０に用いられる振動抑制装置１８であって、導電性を有する導電性部材３４と、導電性部材３４に作用する磁界を発生させる磁界発生部材３６とを備え、導電性部材３４は、ワークＷとともに磁界発生部材３６に対して回転することによって、ワークＷの回転に対して、導電性部材３４に流れる渦電流に基づいて発生しかつワークＷの回転の周期よりも短い間隔で発生する制動力Ｆを付与する。

【0042】

これによれば、ワークＷの回転に対して、導電性部材３４に流れる渦電流に基づいて発生しかつワークＷの回転の周期よりも短い間隔で発生する制動力Ｆを付与することによって、回転するワークＷの振動が大きくなっていくことを抑制でき、ワークＷの振動を抑制できる。

【0043】

また、実施の形態に係る振動抑制装置１８において、導電性部材３４および磁界発生部材３６は、心押台１４に内蔵される。

【0044】

これによれば、振動抑制装置１８を設けることによって旋削装置１０が大きくなることを抑制できる。たとえば、既存の心押台に元々内蔵されて回転センタを支持していたベアリングに代えて、振動抑制装置１８を設けることによって、既存の旋削装置が大きくなることを抑制できる。

【0045】

また、実施の形態に係る振動抑制装置１８において、導電性部材３４は、回転センタ２４に固定されてワークＷとともに回転する。

【0046】

これによれば、導電性部材３４がワークＷを支持する回転センタ２４に固定されることによって、ワークＷの回転に対して、渦電流による制動力Ｆを容易に付与することができ、ワークＷの振動を容易に抑制できる。

【0047】

また、実施の形態に係る振動抑制装置１８において、導電性部材３４は、それぞれが径方向の外方に突出しかつ周方向に間隔を空けて並ぶ複数の凸部４０を有し、磁界発生部材３６は、周方向に沿う環状であり、径方向において複数の凸部４０の外方に設けられる。

【0048】

これによれば、複数の凸部４０のそれぞれは、径方向の外方に突出しているので、導電性部材３４のうち、凸部４０が設けられている部分の径方向の厚みと、凸部４０が設けられていない部分の径方向の厚みとを、異ならせることができる。これによって、磁界発生部材３６によって形成されている磁界を、導電性部材３４のうち、凸部４０が設けられている部分が通過するときに発生する制動力Ｆと、凸部４０が設けられていない部分が通過するときに発生する制動力とを容易に異ならせることができる。また、複数の凸部４０は、周方向に並んでいるので、制動力ＦをワークＷの回転の周期よりも短い時間間隔で容易に発生させることができる。これによって、ワークＷの回転に対して、ワークＷの回転の周期よりも短い間隔で発生する制動力Ｆを容易に付与することができ、ワークＷの振動を容易に抑制できる。

【0049】

また、実施の形態に係る振動抑制装置１８において、磁界発生部材３６は、回転軸線Ｏを挟んで対向する１つのＮ極と１つのＳ極とを有する環状の磁石である。

【0050】

これによれば、Ｎ極とＳ極との境界４４および境界４６の間に境界４６から境界４４に向かう磁界を発生させることができる。つまり、周方向において、回転軸線Ｏと境界４４との間において径方向に磁界を発生させ、回転軸線Ｏと境界４６との間において径方向に磁界を発生させることができる。これによって、導電性部材３４のうち凸部４０が設けられている部分が、回転軸線Ｏと境界４４との間または回転軸線Ｏと境界４６との間を通過する度に制動力Ｆを容易に発生させることができるので、ワークＷの回転に対して、ワークＷの回転の周期よりも短い間隔で発生する制動力Ｆを容易に付与することができ、ワークＷの振動を容易に抑制できる。

【0051】

図５は、磁界発生部材の他の例を示す図である。図５を参照して、磁界発生部材の他の例について説明する。

【0052】

図５に示すように、磁界発生部材３６ａは、複数の電磁鋼板が積層されて構成されている積層体５０と、ハルバッハ配列された複数の磁石５２とを有している。複数の磁石５２は、回転軸線Ｏに直交する方向に磁界が発生するように磁化方向が定められ、ハルバッハ配列されて積層体５０に埋め込まれている。具体的には、複数の磁石５２は、回転軸線Ｏに直交する軸線Ｐを中心として軸線Ｐ方向の磁界が発生するように、ハルバッハ配列されて積層体５０に埋め込まれている。つまり、磁界発生部材３６ａは、周方向のうち軸線Ｐ付近において軸線Ｐ方向の磁界を発生させる。磁界発生部材３６に代えて磁界発生部材３６ａを用いることによって、磁界発生部材３６を用いた場合と同様に、ワークＷの回転に対して制動力Ｆを付与することができる。

【0053】

以上、磁界発生部材３６ａについて説明した。

【0054】

磁界発生部材３６ａは、ハルバッハ配列された複数の磁石５２を有する。

【0055】

これによれば、導電性部材３４に作用する磁界を所定の方向に容易に発生させることができるので、ワークＷの振動を容易に抑制できる。

【0056】

図６は、振動抑制装置の他の例を示す図である。図６を参照して、振動抑制装置の他の例について説明する。

【0057】

図６に示すように、振動抑制装置１８ａの導電性部材３４ａは、複数の凸部４０に代えて、複数の凸部４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄを有している点において、振動抑制装置１８と主に異なっている。

【0058】

周方向において、複数の凸部４０ａ～４０ｄの幅は異なっている。具体的には、周方向において、凸部４０ａの幅は、凸部４０ｃの幅と等しく、凸部４０ｂの幅および凸部４０ｄの幅よりも大きい。周方向において、凸部４０ｂの幅は、凸部４０ｄの幅と等しい。

【0059】

また、周方向において、複数の凸部４０ａ～４０ｄの間隔は異なっている。具体的には、周方向において、凸部４０ａの一端部から凸部４０ｂの一端部までの間隔は、凸部４０ｃの一端部から凸部４０ｄの一端部までの間隔と等しく、凸部４０ｂの一端部から凸部４０ｃの一端部までの間隔および凸部４０ｄの一端部から凸部４０ａの一端部までの間隔よりも大きい。周方向において、凸部４０ｂの一端部から凸部４０ｃの一端部までの間隔は、凸部４０ｄの一端部から凸部４０ａの一端部までの間隔と等しい。つまり、回転軸線Ｏと凸部４０ａの周方向の一端部とを繋ぐ直線および回転軸線Ｏと凸部４０ｂの周方向の一端部とを繋ぐ直線がなす角度、ならびに、回転軸線Ｏと凸部４０ｃの周方向の一端部とを繋ぐ直線および回転軸線Ｏと凸部４０ｄの周方向の一端部とを繋ぐ直線がなす角度を、Ａ［°］とし、回転軸線Ｏと凸部４０ｂの周方向の一端部とを繋ぐ直線および回転軸線Ｏと凸部４０ｃの周方向の一端部とを繋ぐ直線がなす角度、ならびに、回転軸線Ｏと凸部４０ｄの周方向の一端部とを繋ぐ直線および回転軸線Ｏと凸部４０ａの周方向の一端部とを繋ぐ直線がなす角度を、Ｂ［°］としたとき、Ａ［°］はＢ［°］よりも大きい。

【0060】

凸部４０ａおよび凸部４０ｃは、回転軸線Ｏを挟んで対象であり、凸部４０ｂおよび凸部４０ｄは、回転軸線Ｏを挟んで対象である。

【0061】

以上、振動抑制装置１８ａについて説明した。

【0062】

振動抑制装置１８ａにおいて、周方向において、凸部４０ａおよび４０ｃの幅と凸部４０ｂおよび４０ｄの幅とは、異なる。

【0063】

これによれば、制動力Ｆが発生する期間を異ならせることができるので、ワークＷの振動をさらに抑制できる。

【0064】

また、振動抑制装置１８ａにおいて、周方向において、凸部４０ａおよび凸部４０ｂの間隔ならびに凸部４０ｃおよび凸部４０ｄの間隔と、凸部４０ｂおよび凸部４０ｃの間隔ならびに凸部４０ｄおよび凸部４０ａの間隔とは、異なる。

【0065】

これによれば、制動力Ｆが発生する時間間隔を異ならせることができるので、ワークＷの振動をさらに抑制できる。

【0066】

図７は、導電性部材の他の例を示す図である。図７を参照して、導電性部材の他の例について説明する。

【0067】

図７に示すように、導電性部材３４ｂは、複数の凸部４０ｅ，４０ｆ，４０ｇ，４０ｈを有している。

【0068】

ここで、不等ピッチ工具を用いることによる再生効果の抑制について説明する。たとえば、２枚刃の工具を用いる場合、前の刃の振動が再生効果により再生する成分である再生効果成分と、現在の刃の振動成分である切削成分に分解して考えると、２枚の刃の各再生効果成分が互いに打ち消し合う位相差πであれば、再生効果が打ち消されてびびり振動が抑制される。この原理から、１枚目の刃に対する２枚目の刃の位相遅れと、２枚目の刃に対する１枚目の刃の位相遅れとの差が、次の式を満たす場合、再生効果が消去される。

【0069】

【数1】

【0070】

ｎ［ｍｉｎ^－１］は工具の回転数であり、θ_１［°］およびθ_２［°］は各ピッチ角度であり、ｆ_ｃ［Ｈｚ］はびびり振動周波数である。

【0071】

４枚刃工具の場合、θ_１＝θ_３とし、θ_２＝θ_４とし、θ_１＋θ_２＝πとすると、次の式によって、再生効果の抑制に最適なピッチ角度を求めることができる。

【0072】

【数2】

【0073】

たとえば、加速度センサ等によってびびり振動周波数を測定するだけで、再生効果の抑制に最も最適なピッチ角度を求めることができる。

【0074】

たとえば、主軸の回転数を３０００［ｒｐｍ］とし、びびり振動周波数を７２０［Ｈｚ］とし、ｍ＝０とすると、図７に示すように、θ_１＝８５［°］となり、θ_２＝９５［°］となる。ここでは、複数の凸部４０ｅ～４０ｈのうちの隣り合う凸部の間の凹んだ部分のピッチ角度を、３０［°］としたので、凸部４０ｅのピッチ角度および凸部４０ｇのピッチ角度は、６５［°］となり、凸部４０ｆのピッチ角度および凸部４０ｈのピッチ角度は、５５［°］となる。

【0075】

以上、導電性部材３４ｂについて説明した。

【0076】

このようにして、導電性部材３４ｂは、主軸の回転数が３０００［ｒｐｍ］であり、びびり振動周波数が７２０［Ｈｚ］であり、ｍ＝０である場合に、再生効果を最も抑制できるように形成されているので、この場合、ワークＷの振動をさらに抑制できる。

【0077】

図８は、ハンマリング試験を行った箇所を示す図である。図９は、ハンマリング試験の条件を示す図である。図１０は、比較例に係る旋削装置および本発明に係る旋削装置のそれぞれについて、各位置におけるコンプライアンスを示すグラフである。図１１は、比較例に係る旋削装置および本発明に係る旋削装置のそれぞれについて、各周波数における振動変位を示すグラフである。図８から図１１を参照して、実験結果について説明する。

【0078】

図８に示すように、チャック、ワーク、および回転センタにおける７箇所（図８のドット部分参照）においてハンマリング試験を行った。なお、本発明に係る旋削装置においては、元々回転センタを支持していた複数のベアリングのうちの１つのベアリングの代わりに、本発明に係る振動抑制装置（導電性部材と磁界発生部材）を設けて、ハンマリング試験を行った。つまり、本発明に係る旋削装置は、回転センタを支持していた複数のベアリングのうちの１つのベアリングの代わりに振動抑制装置（導電性部材と磁界発生部材）を設けている点において、比較例に係る旋削装置と主に異なっている。

【0079】

図９の（ａ）に示すように、直径１５［ｍｍ］かつ長さ３００［ｍｍ］の円柱状であるＳＵＳ製のワークを用いた。また、図９の（ｂ）に示すように、主軸回転速度を４７６０［ｍｍ］とし、周速度を２２４［ｍ／ｍｉｎ］とし、送り速度を０．２［ｍｍ／ｒｅｖ］とし、テールストック推力を３．０［ｋＮ］として実験を行った。

【0080】

図１０に示すように、比較例に係る旋削装置では１次モード６７８［Ｈｚ］が支配的であり、本発明に係る旋削装置では２次モード６４８［Ｈｚ］が支配的であり、支配的なモードにおいて、比較例に係る旋削装置および本発明に係る旋削装置はともに、ワークの中心部分で振動するモード形状である。本発明に係る旋削装置のコンプライアンスは、比較例に係る旋削装置のコンプライアンスよりも大きい傾向にあることがわかる。図１０のグラフにおける距離３５０［ｍｍ］付近は、回転センタが設けられている付近であり、この付近における、本発明に係る旋削装置のコンプライアンスは、比較例に係る旋削装置のコンプライアンスよりも大きい。つまり、ベアリングに代えて振動抑制装置を設けたことによって、本発明に係る旋削装置の回転センタ付近の剛性が低下していると考えられる。

【0081】

図１１の（ａ）に示すように、本発明に係る旋削装置で切り込み量を０．１［ｍｍ］として切削を行った場合、比較例に係る旋削装置で切り込み量を０．１［ｍｍ］として切削を行った場合よりも、ピーク値において振動変位が８７．０［％］減少した。また、図１１の（ｂ）に示すように、本発明に係る旋削装置で切り込み量を０．２［ｍｍ］として切削を行った場合、比較例に係る旋削装置で切り込み量を０．２［ｍｍ］として切削を行った場合よりも、ピーク値において振動変位が７５．４［％］減少した。上述したように、本発明に係る旋削装置の剛性が比較例に係る旋削装置の剛性よりも低下したにもかかわらず、びびり振動変位を大幅に減少させることができた。これは、剛性の低下によるびびり易さの影響よりも、振動抑制装置の制動力による振動抑制効果が上回ったためであると考えられる。

【0082】

（他の実施の形態等）
以上、本発明に係る振動抑制装置および旋削装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は実施の形態に限定されるものではない。実施の形態に対して当業者が思いつく変形を施して得られる形態、および、複数の実施の形態における構成要素を任意に組み合わせて実現される別の形態も本発明に含まれる。

【0083】

上述した実施の形態では、旋削装置１０が、切削装置である場合について説明したが、これに限定されない。たとえば、旋削装置は、研磨装置であってもよい。たとえば、研磨装置は、回転するワークに微細な砥粒を接触させることによって、ワークを加工する装置である。

【0084】

また、上述した実施の形態では、導電性部材３４および磁界発生部材３６が、心押台１４に内蔵されている場合について説明したが、これに限定されない。たとえば、導電性部材および磁界発生部材は、主軸台に内蔵されていてもよい。この場合、たとえば、導電性部材および磁界発生部材の一方は、主軸台に含まれる主軸等に固定されてワークとともに回転してもよい。

【0085】

また、上述した実施の形態では、導電性部材３４が、筐体２２内において回転センタ２４に固定される場合について説明したが、これに限定されない。たとえば、導電性部材は、筐体外において回転センタに固定されてもよい。この場合、磁界発生部材も、筐体外に設けられてもよい。また、たとえば、導電性部材は、回転センタ以外のワークとともに回転する部材に固定されてもよい。

【0086】

また、上述した実施の形態では、導電性部材３４が、ワークＷとともに磁界発生部材３６に対して回転する場合について説明したが、これに限定されない。たとえば、導電性部材は、ワークＷとともに回転せず、磁界発生部材が、ワークＷとともに導電性部材に対して回転してもよい。

【0087】

また、上述した実施の形態では、磁界発生部材３６が、径方向において導電性部材３４と対向している場合について説明したが、これに限定されない。たとえば、磁界発生部材は、回転軸線方向において導電性部材と対向していてもよい。

【0088】

また、上述した実施の形態では、磁界発生部材３６が、１つのＮ極と１つのＳ極とを有している場合について説明したが、これに限定されない。たとえば、磁界発生部材は、複数のＮ極と複数のＳ極とを有していてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0089】

本発明に係る旋削装置は、ワークを回転させてワークを研削または研磨する装置に利用可能である。

【符号の説明】

【0090】

１０ 旋削装置
１２ 主軸台
１４ 心押台
１５ ベース
１６ 切削工具
１８，１８ａ，１８ｂ 振動抑制装置
２０ チャック
２２ 筐体
２４ 回転センタ
２６ ベアリング
２８ シール部材
３０ 円錐部
３２ 頂部
３４，３４ａ，３４ｂ 導電性部材
３６，３６ａ 磁界発生部材
３８ 本体
４０，４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ，４０ｅ，４０ｆ，４０ｇ，４０ｈ 凸部
４２ 外周面
４３ 内周面
４４、４６ 境界
５０ 積層体
５２ 磁石

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】