特許 7580124 振動吸収体及びバランサー

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-31

(45)【発行日】2024-11-11

(54)【発明の名称】振動吸収体及びバランサー

(51)【国際特許分類】

   F16F 15/32 20060101AFI20241101BHJP

   F16F 15/36 20060101ALI20241101BHJP

   F16F 15/30 20060101ALI20241101BHJP

   F16F 15/14 20060101ALI20241101BHJP

【ＦＩ】

F16F15/32 A

F16F15/32 E

F16F15/36 Z

F16F15/30 Q

F16F15/14 Z

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2021545649

(86)(22)【出願日】2020-09-11

(86)【国際出願番号】 JP2020034607

(87)【国際公開番号】W WO2021049664

(87)【国際公開日】2021-03-18

【審査請求日】2023-08-15

(31)【優先権主張番号】P 2019165745

(32)【優先日】2019-09-11

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】502267800

【氏名又は名称】株式会社かいわ

(74)【代理人】

【識別番号】110002675

【氏名又は名称】弁理士法人ドライト国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山添 重幸

【審査官】鵜飼 博人

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１０／０１３４４７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００３－３０５６０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１３１４５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５８－１１９６４５（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｆ １５／００－ １５／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

円環状のフランジと、
複数のバランサーと
を備える振動吸収体であって、
前記フランジは、
貫通穴と、
前記貫通穴の周囲に配置され、前記複数のバランサーがそれぞれ収容される複数の凹部と
を有し、
前記複数のバランサーは、
錘と、
前記錘の少なくとも一部を覆う本体と
を有し、
前記本体は、保持領域と、前記保持領域の周囲に配置された弾性領域とを有し、
前記保持領域に前記錘が設けられ、
前記弾性領域は、前記複数の凹部において、前記フランジの半径方向に交差する内面及び周方向に交差する内面に、それぞれ接している、
振動吸収体。

【請求項2】

前記複数の凹部を閉塞するフタを備え、
前記保持領域と、前記複数の凹部の底面及び前記フタの内面、の間に隙間が設けられており、
前記弾性領域は、前記複数の凹部の底面と前記フタの裏面に接している、
請求項１に記載の振動吸収体。

【請求項3】

前記弾性領域は、前記複数の凹部において、前記フランジの径方向に交差する内面のうちの最も前記貫通穴から遠い遠位内面に接していて、
前記バランサーは、前記複数の凹部に収容されている状態において前記遠位内面に向かう外周面に複数の周面凸部を有する、請求項１または２に記載の振動吸収体。

【請求項4】

前記遠位内面は複数の内面凸部を有し、前記内面凸部と前記周面凸部とは、当接することによって複数の間隙部を形成する、請求項３に記載の振動吸収体。

【請求項5】

円環状のフランジを備える振動吸収体の前記フランジに着脱可能なバランサーであって、
錘と、
前記錘の少なくとも一部を覆う本体と
を有し、
前記本体は、保持領域と、弾性領域とを有し、
前記保持領域に前記錘が設けられ、
前記保持領域の周囲に前記弾性領域が配置されている、
バランサー。

【請求項6】

前記弾性領域は、前記保持領域を１周するように配置されている、請求項５に記載のバランサー。

【請求項7】

前記弾性領域は、
前記保持領域の外周から外側へ突き出したつばと、
前記つばの先端に一体に設けられた外壁と
を含む、請求項５又は６に記載のバランサー。

【請求項8】

前記つばは、厚さ方向に湾曲した波形状である、請求項７に記載のバランサー。

【請求項9】

前記本体は、前記弾性領域に複数の貫通穴を有する、請求項５又は６に記載のバランサー。

【請求項10】

前記フランジに形成された凹部に収容されることによって着脱自在に取り付けられ、前記本体は、前記凹部に収容された状態において円環状の前記フランジの径方向と交差する内面に向かう外周面の少なくとも一部に、前記内面に向かって突出する複数の周面凸部を備える、請求項５に記載のバランサー。

【請求項11】

前記周面凸部は、前記外周面のうちの前記フランジの中心軸から最も遠い位置にある前記内面に向かう面に形成されている、請求項１０に記載のバランサー。

【請求項12】

前記周面凸部は、前記フランジの周方向に連続して配置されている、請求項１０または１１に記載のバランサー。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、振動吸収体、バランサー及び回転体に関する。

【背景技術】

【0002】

工作機械、車両の車軸、及びエンジンのクランクシャフトなどの回転軸は、重量の分布の不釣り合い、及び幾何学的な構造の差に起因して、振動を生じる場合がある。回転軸の振動を抑制する手段として、特許文献１には、複数の錘と、複数の錘をそれぞれ任意方向に揺動自在に収納しうる複数の収納室が穿設されたホルダーとを備える振動吸収体が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第４５２２４９３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記特許文献１の振動吸収体は、複数の錘がそれぞれ収納室内を移動することによって、回転軸の振動を抑制する。したがって錘の移動範囲は、収納室の大きさと錘の大きさの差に依存し、自由度が低いので、振動を一定以上小さくすることができない、という問題があった。

【0005】

本発明は、回転軸の振動をより抑制することができる振動吸収体、バランサー及び回転体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】

本発明に係る振動吸収体は、円環状のフランジと、複数のバランサーとを備える振動吸収体であって、前記フランジは、貫通穴と、前記貫通穴の周囲に配置され、前記複数のバランサーがそれぞれ収容される複数の凹部とを有し、前記複数のバランサーは、錘と、前記錘の少なくとも一部を覆う本体とを有し、前記本体は、保持領域と、前記保持領域の周囲に配置された弾性領域とを有し、前記保持領域に前記錘が設けられ、前記弾性領域は、前記複数の凹部において、前記フランジの半径方向に交差する内面及び周方向に交差する内面にそれぞれ接している。

【0007】

本発明に係るバランサーは、円環状のフランジを備える振動吸収体の前記フランジに着脱可能なバランサーであって、錘と、前記錘の少なくとも一部を覆う本体とを有し、前記本体は、保持領域と、弾性領域とを有し、前記保持領域に前記錘が設けられ、前記保持領域の周囲に前記弾性領域が配置されている。

【0008】

本発明に係る回転体は、貫通穴が形成された円環状板と、前記貫通穴の周囲に配置され、前記円環状板において他の部分より肉厚が薄い薄肉部または前記円環状板を貫通する複数の切欠き部を備える。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、弾性領域が弾性変形することによって、錘が保持領域と一体的に弾性領域内を相対的に移動するので、錘の移動の自由度が高く、回転軸の振動をより抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本実施形態に係る振動吸収体を示す斜視図である。

【図2】本実施形態に係る振動吸収体の内部構造を示す斜視図である。

【図3】本実施形態に係る振動吸収体のフランジを示す平面図である。

【図4】ａは本実施形態に係るバランサーを示す斜視図であり、ｂは平面図である。

【図5】図４のｂに示すＡ－Ａ断面図である。

【図6】図４のｂに示すＢ－Ｂ断面図である。

【図7】本実施形態に係る振動吸収体の部分拡大断面図である。

【図8】変形例に係るバランサーを示す図である。

【図9】別の変形例に係るバランサーを示す図である。

【図10】第１実施形態のバランサーを取り付ける際に使用されるケース体の例を示す図である。

【図11】ｇは第２実施形態のバランサーの正面図である。ｈはｇ中の一点鎖線で示す断面を矢線Ａ－Ａの方向に見た図である。

【図12】第２実施形態のバランサーの断面の斜視図である。

【図13】図１１ｇ、図１１ｈに示すバランサーをフランジに取り付けた振動吸収体のフタを外した状態を示す図である。

【図14】図１３に示すフランジの他の例を説明するための図である。

【図15】第２実施形態の変形例のバランサーの斜視図である。

【図16】ｋは第２実施形態のバランサーの変形例を示す図である。ｍは第２実施形態のバランサーの他の変形例を示す図である。

【図17】ｎは第３実施形態のフランジ７８を一方の側から見た構成を示す図である。ｏはｎに示すフランジを一方と反対側から見た構成を示す図である。

【図18】第３実施形態の他の実施形態であるフランジナットの構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照して本発明の第１実施形態、第２実施形態及び第３実施形態について詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１に示すように、第１実施形態の振動吸収体１０は、フランジ１２と、フタ１４とを備える。振動吸収体１０は、貫通穴１６を有する円環状である。フランジ１２及びフタ１４は、鉄、アルミ合金、ステンレス鋼、又はチタン材で形成される。以下の説明において、軸方向とは貫通穴１６の中心軸方向、周方向とは貫通穴１６を中心とした周方向、半径方向とは貫通穴１６を中心とした半径方向とする。

【0012】

フランジ１２は、貫通穴１６を有する円環状のベース１３を有し、ベース１３の第１表面にフタ１４が設けられている。ベース１３の第１表面と反対側の第２表面に、軸方向へ突出した固定ねじ１８が一体に形成されている。

【0013】

図２は、振動吸収体１０からフタ１４を取り除いた状態を示す斜視図である。フランジ１２は、中央に貫通穴１６を有し、貫通穴１６を中心とした円環状の収容領域に、６個のバランサー２０が取り外し可能に均等に収容されている。

【0014】

図３は、フランジの平面図であり、後述するバランサーを一つだけ収容した状態を示している。図３に示すように、フランジ１２は、内側筒部１５と、外側筒部１７と、底部１９と、６個の仕切り壁２３とを有する。内側筒部１５は、筒形状を有し、当該内側筒部１５より内径が大きい筒形状の外側筒部１７と同心円状に配置されている。底部１９は、円環状の板部材であり、第２表面側の内側筒部１５と外側筒部１７の基端同士を接続している。仕切り壁２３は、内側筒部１５と外側筒部１７の間に架け渡され、周方向に均等に配置されている。内側筒部１５と外側筒部１７の間の領域を、上記収容領域と呼ぶ。

【0015】

６個の仕切り壁２３によって、収容領域に、６個の凹部２２が均等に形成されている。凹部２２は、平面視の形状がそれぞれ扇型である窪みであり、各凹部２２同士は、仕切り壁２３で仕切られている。凹部２２は、底面３６と、当該底面３６の外縁に一体に形成された、周方向に交差する仕切り壁２３の内面である第１内面４６，４８と、半径方向に交差する内側筒部１５及び外側筒部１７の内面である第２内面４２，４４とを有する。

【0016】

フタ１４は、中央に貫通穴１１を有する円環状である。フタ１４は、内側筒部１５と外側筒部１７の間に跨る内径及び外径を有する。フタ１４は、フランジ１２の収容領域に重ね合わされ、貫通穴１１がフランジ１２の内側筒部１５の外側に嵌め込まれ、図示しないボルトによってフランジ１２に固定されている。フタ１４がフランジ１２に固定されることによって、凹部２２がフタ１４によって閉塞され、同じ構成を有する６個の収容空間が中心軸の周りで全周に渡って形成されている。

【0017】

図４のａに示すように、バランサー２０は、錘２４と、本体２６とを備える。バランサー２０は、錘２４を金型（図示しない）に設置した状態で、錘２４の周囲に樹脂を注入するインサート成型によって、錘２４と本体２６とが一体的に形成されている。

【0018】

錘２４は、比重が本体２６より大きい材料、例えば、鉄、ステンレス鋼、超硬合金、又は銅タングステン合金で形成される。錘２４は、立方体形状であり、貫通した矩形状穴２５を有する。錘２４は、四角形の筒状である。図４のｂに示すＲは、バランサー２０がフランジ１２に収容された場合の半径方向を示す。錘２４の矩形状穴２５は、インサート成型する際、金型に設けられた位置決め突起が挿入される。ただし、バランサー２０は、インサート成型で製造されるものに限定されず、錘２４の周囲を弾性部材でブロック状に囲むことによっても製造できる。

【0019】

本体２６は、弾性変形が可能な軟質の材料、例えば、熱可塑性エラストマー、樹脂、又はゴムで形成される。本体２６は、平面視の形状が凹部と同じ扇型であり、保持領域２８と、保持領域２８の周囲を囲むように配置された弾性領域３０とを有する。

【0020】

本体２６の保持領域２８は、平面視の形状が本体２６の輪郭と相似形である扇型であり、所定の厚みを有し、錘２４の矩形形状穴（貫通穴）２５を除く周囲を覆っている。図５に示す保持領域２８の、上側の表面を第１保持面２７、下側の表面を第２保持面２９、第１保持面２７の外縁と第２保持面２９の外縁を接続する表面を外周面３１と呼ぶ。バランサー２０は、第１保持面２７側から見た形状と、第２保持面２９側から見た形状が同じである。

【0021】

錘２４は、本体２６の保持領域２８に保持されている。錘２４は、保持領域２８の第１保持面２７と第２保持面２９の間に保持されている。錘２４は、保持領域２８の厚み方向の中央に保持されている。半径方向Ｒにおける錘２４と本体２６との重なりは、半径方向Ｒの外側の方が内側より長い。

【0022】

弾性領域３０は、平面視において、保持領域２８の外縁から本体の外郭までの領域をいう。弾性領域３０は、保持領域２８の外周面３１を１周するように配置されている（図４）。弾性領域３０に、つば３２と、外壁３４とが設けられている。つば３２は、保持領域２８の外周面３１に基端が接続され、外周面３１から外側へ先端が突き出している。つば３２の基端は、外周面３１の厚さ方向略中央に接続されている。つば３２は、外周面３１を１周するように連続して形成されている。つば３２の厚みは、基端から先端までの長さに対し、弾性変形可能な程度に小さい。

【0023】

つば３２は、図６に示す通り、本体２６の厚み方向に上下に繰り返し湾曲した波形状である。つば３２の、上側に湾曲した表面から、下側へ湾曲した表面までの高さＨは、錘２４の厚みと同じ又はそれ以上である。

【0024】

外壁３４は、帯状であり、保持領域２８の厚み方向を短手方向とし、表面を外周面３１に平行となる向きにして、配置されている（図４）。外壁３４は、無端状であって、内表面の短手方向の略中央において、つば３２の先端に一体に接続されている。外壁３４の短手方向の長さは、保持領域２８の厚みより長い。外壁３４の外表面３７には、短手方向に延びる複数の凸条３５が設けられている。

【0025】

バランサー２０は、外壁３４の外表面３７が、凹部２２の第１内面４６，４８及び第２内面４２，４４に接触した状態で、凹部２２に収容される（図３）。すべてのバランサー２０がそれぞれ凹部２２に収容された後、フタ１４が収容領域に配置され、当該収容領域が閉塞される。フタ１４は、図示しないがボルトなどの締結手段によってフランジ１２に固定される。

【0026】

図７に示すように、凹部２２に収容されたバランサー２０の外壁３４は、凹部２２の底面３６とフタ１４の裏面３８に接触している。バランサー２０は、保持領域２８を収容空間から浮いた状態で保持する。バランサー２０は、保持領域２８を凹部２２及びフタ１４と非接触の状態で保持する。すなわち、保持領域２８の第１保持面２７とフタ１４の裏面３８、及び、第２保持面２９と凹部２２の底面３６、の間に隙間４０がそれぞれ形成されている。

【0027】

錘２４は、保持領域２８と一体的に、弾性領域３０が弾性変形する範囲内において、収容空間に対し、相対的に移動可能である。錘２４は、保持領域２８と一体的に、半径方向Ｒに対し平行方向、半径方向Ｒを中心とする回転方向、周方向を中心とする回転方向、及び軸方向に、収容空間に対し相対的に移動、又は姿勢を変更することが可能である。

【0028】

振動吸収体１０は、研削盤（図示しない）の回転軸に第１表面を向けて、当該回転軸を貫通穴１６に差し込み、砥石を第２表面の固定ねじ１８に挿入し、固定ねじ１８に固定ナット（図示しない）をねじ込み、研削盤に固定される。振動吸収体１０は、回転軸及び砥石と一体的に、回転する。
なお、砥石とフランジ１２とを、回転軸を備える回転装置から取り外すため、フランジ１２には溝１２０が設けられている（図１及び図２）。図１及び図２においては、フランジ１２の外周部に１つの溝１２０が形成されているが、当該溝１２０は、フランジ１２に収容されるバランサー２０の数と同じ数で、かつ、外周部において当該バランサー２０と対向する位置に形成することが望ましい。例えば、バランサー２０の数が３つの場合には、溝１２０も３つ形成されることが望ましく、図２に示すように、バランサー２０の数が６つの場合には、溝１２０も６つ形成することが望ましい。すなわち、フランジ１２に収容されているバランサーの数に対応する数の溝が形成されることが望ましい。このとき、溝の形成位置はバランサーの位置に対応することが望ましく、例えば、バランサー２０の周方向中心位置と、外周部の溝１２０の周方向中心位置とが一致している他、フランジ１２に収容されているバランサー２０と対向する外周部の領域に溝１２０が形成されることも含む。

【0029】

振動吸収体１０が軸方向を中心に回転することによって、バランサー２０は遠心力を受ける。本体２６は、収容空間の内面、すなわち凹部２２の底面３６、フタ１４の裏面３８、凹部２２の第１内面４６，４８及び第２内面４２，４４に接しているので、収容空間に対し相対的に移動しない。

【0030】

振動吸収体１０の回転速度が高くなると、錘２４にかかる遠心力も大きくなる。錘２４にかかる力が大きくなると、つば３２が弾性変形し、錘２４が保持領域２８と一体的に、収容空間に対し、相対的に移動する。例えば、半径方向Ｒの外側の遠心力によって、錘２４の半径方向Ｒの内側のつば３２が伸び、半径方向Ｒの外側のつば３２が縮むことによって、錘２４は、収容空間に対し、相対的に半径方向外側へ移動する。

【0031】

弾性領域３０が弾性変形することによって、錘２４が保持領域２８と一体的に、収容空間に対し相対的に移動することができる。錘２４は、弾性領域３０によって収容空間内に浮いた状態で保持されているので、移動の自由度が高く、回転軸の振動をより抑制することができる。

【0032】

弾性領域３０のつば３２は、遠心力によって、容易に弾性変形する。錘２４が移動する位置は、保持領域２８の周囲を囲むつば３２の応力と、錘２４にかかる力の大きさ及び方向とのバランスによって、自動的に調整される。

【0033】

波形状のつば３２は、より複雑に変形することによって、錘２４の移動の自由度を、より高めることができる。したがってバランサー２０は、回転軸の振動をより抑制することができる。

【0034】

バランサー２０は第１保持面２７側から見た形状と、第２保持面２９側から見た形状が同じであるので、第１保持面２７側及び第２保持面２９側のどちらからでも凹部２２に収容することができる。したがって、バランサー２０はフランジ１２への組付け性を向上することができる。

【0035】

外壁３４の外表面３７に複数の凸条３５が設けられていることによって、凹部２２の第１内面４６，４８及び第２内面４２，４４との接触面積を小さくすることができる。したがってバランサー２０は、容易に凹部２２に挿入することができるとともに、弾性領域３０がより容易に弾性変形する。

【0036】

（第１実施形態の変形例）
本発明は上記の第１実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内で適宜変更することが可能である。

【0037】

バランサー２０を６個配置する場合について説明したが、振動吸収体１０は３個のバランサー２０を６個の凹部２２に対し、１個おきに収容することとしてもよい。

【0038】

つば３２の波形状は、湾曲している場合に限らず、直線的に上下に屈曲していてもよい。つば３２は、波形状である場合に限らず、第１保持面２７又は第２保持面２９に対し平行な平坦な形状であってもよい。つば３２は、保持領域２８の周囲を１周するように配置されている場合に限らず、部分的に切断されていてもよい。

【0039】

フランジ１２は、６個の凹部２２を有する場合について説明したが、２個、３個、４個、５個でもよい。フランジ１２の仕切り壁２３は省略し、１つの凹部２２としてもよい。仕切り壁２３を省略した場合、１つの凹部２２に、複数のバランサー２０が、周方向において外表面３７同士を接触させて配置される。

【0040】

凹部２２及び本体２６は、平面視において扇型である場合に限らず、平面視において、円形、楕円形、長円形、三角形、四角形、五角形でもよい。バランサー２０の平面視における外郭は、扇型である場合に限らず、円形、楕円形、長円形、三角形、四角形、五角形でもよい。

【0041】

フランジ１２は、固定ねじ１８を有する場合について説明したが、固定ねじ１８を省略してもよい。

【0042】

振動吸収体１０は、研削盤に適用する場合に限らず、工作機械の主軸に適用することもできる。振動吸収体１０は、電動機、発電機、エンジンによって駆動される回転軸に適用することもできる。振動吸収体１０は、電動機、発電機、エンジンによって駆動される圧縮機、又はポンプなど種々の回転機器に適用することができる。

【0043】

弾性領域３０は、つば３２と外壁３４とを有する場合に限らない。図８のｃ、及び図８のｄを参照して変形例１を説明する。図８のｃは変形例１に係るバランサーを示す平面図であり、図８のｄは変形例に係るバランサーを示す断面図である。図８のｃ、及び図８のｄは、上記実施形態と同様の構成について同様の符号が付されている。図８のｃ、及び図８のｄに示すバランサー５０は、本体５２と錘２４とを備える。本体５２の弾性領域３０は、つばを有していないが、上記実施形態に比べて大きい力によって弾性変形し得る。図８のｄに示すように、弾性領域３０は、保持領域２８の周囲に配置され、外壁３４が設けられている。外壁３４と保持領域２８の間の弾性領域３０は、保持領域２８と同じ厚みで形成されている。外壁３４の短手方向の長さは、保持領域２８の厚みより長い。バランサー５０は、フランジ１２に収容された場合、保持領域２８の第１保持面２７とフタ１４の裏面３８、及び、第２保持面２９と凹部２２の底面３６、の間に隙間４０がそれぞれ形成される。上記のように弾性領域３０を形成したことによって、バランサー５０は、より大きい遠心力が作用した場合であっても、破れなどの破損を防止することができる。したがってバランサー５０を備えた振動吸収体は、より高速に回転する回転軸に適用された場合に、より確実に振動を吸収することができる。

【0044】

図９のｅ、及び図９のｆを参照して別の変形例を説明する。図９のｅは別の変形例に係るバランサーを示す平面図であり、図９のｆは別の変形例に係るバランサーを示す断面図である。図９のｅ、及び図９のｆは、上記実施形態と同様の構成について同様の符号が付されている。図９のｅ、及び図９のｆに示すバランサー５３は、本体５４と錘２４とを備える。本体５４の弾性領域３０は、図９のｅに示したバランサー５３に対し、厚み方向に貫通した貫通穴５６を有する点が異なる。図９のｆに示すように、弾性領域３０は、保持領域２８の周囲に配置され、外壁３４が設けられている。外壁３４の短手方向の長さは、保持領域２８の厚みより長い。外壁３４と保持領域２８の間の弾性領域３０の厚みは、外壁３４の短手方向長さと同じ長さで形成されている。弾性領域３０に、厚み方向に貫通した貫通穴５６が複数形成されている。貫通穴５６は、図９のｅに示すように、保持領域２８の外周面３１を１周するように、等間隔で配置されている。本体５４の弾性領域３０は、貫通穴５６を半径方向に押しつぶすようにして、弾性変形し得る。バランサー５３は、フランジ１２に収容された場合、保持領域２８の第１保持面２７とフタ１４の裏面３８、及び、第２保持面２９と凹部２２の底面３６、の間に隙間４０がそれぞれ形成される。上記のように弾性領域３０を形成したことによって、バランサー５３は、より大きい遠心力が作用した場合であっても、破れなどの破損を防止することができる。したがってバランサー５３を備えた振動吸収体は、より高速に回転する回転軸に適用された場合に、より確実に振動を吸収することができる。貫通穴５６は、丸穴に限らず、四角穴でもよい。

【0045】

さらに、第１実施形態は、バランサーをフランジに収容することに限定されるものではなく、フランジ押さえに取り付けることもできる。また、バランサーは、例えば図１０に示す円盤状のケース体８０に収容して取り付けることも可能である。ケース体８０は、バランサーを収容する本体８２と、本体８２と係合してバランサーを抑える蓋体８１とを有している。ケース体８０は、Ｚ方向に挿通される不図示の回転軸に取り付けられる。取り付けは、本体８２及び蓋体８１の少なくとも一方の内径の側の面にネジ溝８１ａを形成し、回転軸の側に形成されたネジ溝に合わせて締め付けることによっても可能である。また、ケース体８０は、ナットを使って回転軸に取り付けることも可能である。さらに、バランサーは、フランジの本体、またはナットの側のどちらに取り付けられるものであってもよいし、フランジ本体とナットの両方に取り付けられるものであってもよい。

【0046】

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態において、第１実施形態で先に説明した構成と同様の構成については同様の符号を付し、その説明を一部略す。第２実施形態の振動吸収体１００は、円環状のフランジ７２と、複数のバランサー６０とを有している（図１３）。

【0047】

図１１ｇ、図１１ｈから図１４は、第２実施形態のバランサー６０を説明するための図である。図１１ｇはバランサー６０の正面図である。図１１ｈは、図１１ｇに示す一点鎖線に沿う断面を矢線Ａ－Ａの方向に見た図である。図１２は、バランサー６０の断面の斜視図である。図１３は、図１１ｇ、図１１及び図１２に示すバランサー６０をフランジ７２に取り付けた第２実施形態の振動吸収体１００のフタを外した状態を示している。図１４は、図１３の一部を拡大して示す図である。なお、バランサー６０のフランジ７２への取り付けは、第１実施形態と同様に、図１３、１４に示す凹部７３にバランサー６０を収容することによって行われる。

【0048】

第２実施形態のバランサー６０は、錘６１と、錘６１の少なくとも一部を覆う本体５８と、を有している。図１１ｇ、図１２に示すように、バランサー６０は、外壁６４の一部がフランジ７２（図１３）の半径方向Ｒ（以下、単に「半径方向」とも記す）に向かう複数の周面凸部６５を有している。周面凸部６５は、フランジ７２の周方向Ｌに沿って一列に配置されていて、周面凸部６５同士の間が周面凹部６６となる。周面凸部６５と周面凹部６６が交互に配置されることにより、バランサー６０の外壁６４は波形の曲面になっている。

【0049】

周面凸部６５及び周面凹部６６は、いずれも比較的薄肉の外壁６４が繰り返し折り曲げられた形状を有していて、半径方向Ｒに力が加えられた場合には外壁６４外側の面に当接して撓む弾性力を有している。また、図１１ｇ、図１１ｈに示すように、第２実施形態では、保持領域２８と周面凸部６５、周面凹部６６との間に貫通穴３０１が形成され、本体５８の樹脂を薄肉にすることによっていっそう弾性領域３０を変形しやすくしている。また、バランサー６０の外壁６４は、本体５８の上面の全周に渡って形成されていて、外壁６４のうちの周方向Ｌの両端の縁（以下、「側方縁」と記す）には凹部３０４が形成されている。凹部３０４は、バランサー６０を片手で取り扱い易くし、バランサー６０を凹部７３に容易に収容することを可能にする。さらに、凹部３０４は、周方向Ｌの両端部にある周面凸部６５の曲率を大きくし、周面凸部６５を弾性変形し易くすることができる。

【0050】

錘６１には貫通穴６１１が二つ形成されている。バランサー６０は、例えば、インサート成型によって製造することができる。貫通穴６１１は、成型時に位置決め突起を挿入して錘６１を金型に固定することに使用される。固定された錘６１の周囲に樹脂材料を流し込むことによって貫通穴６１１と連通する穴３０３が形成される。なお、当然のことながら、穴３０３、貫通穴６１１の個数や形状、位置は図１１ｇ、図１１ｈに示すものに限定されるものでなく、位置決め突起が挿入されて成型時に錘６１を固定する機能を果たす限りにおいてどのようなものであってもよい。

【0051】

第２実施形態では、本体５８が錘６１全体を覆って保持領域２８を形成する。本体５８及び錘６１は正面視において扇形（扇型）状を有している。扇形状の周方向に沿う２つの外縁部となる弧のうち、長い側の孤を長縁５９１、短い側の孤を短縁５９２とする。錘６１は、図１１ｈのように、フランジ７２の半径方向においては保持領域２８の略中央であって、かつ、長縁５９１との距離が短縁５９２との距離よりも長くなるように配置されている。

【0052】

図１３に示すように、バランサー６０は、フランジ７２に形成された凹部７３に収容されることによって着脱自在に取り付けられる。図１３に示した例では、フランジ７２に３個の凹部７３が形成されていて、凹部７３同士の間にはネジ穴２３１が形成された仕切り壁２３が設けられている。凹部７３は、いずれも扇形状を有していて、３個のバランサー６０は凹部７３の各々に収容されることによって円環を形成するように配置される。このとき、バランサー６０の２つの側方縁は、凹部３０４を除いて凹部７３の内面４６，４８に接している。

【0053】

本体５８は、複数の凹部７３において、フランジ７２の半径方向と交差する内面のうちの貫通穴１６から最も遠い遠位内面７５に接している。遠位内面７５は、フランジ７２が貫通穴１６に挿通された不図示の回転軸を中心に回転した場合、外壁６４の周面凸部６５及び周面凹部６６が遠心力によって押し付けられる平滑な曲面である。
第２実施形態では、バランサー６０の外壁６４が周面凸部６５及び周面凹部６６を形成することによって遠位内面７５と周面凹部６６との間に連続する間隙部７０がフランジ７２の周方向Ｌに沿って形成される。このような第２実施形態は、凹部７３においてバランサー６０に支持された錘６１が移動できる領域をさらに拡張するものである。遠心力によって変形したバランサー６０は、間隙部７０に入り込み、さらに移動することができる。このとき、錘６１にもバランサー６０と共に移動の余地が生じるので、錘６１の移動可能な領域を広げることができる。

【0054】

凹部７３の内面においては、遠位内面７５の対面が遠位内面７５よりも貫通穴１６に近い近位内面７４になっている。周面凸部６５は、外壁６４のうちの遠位内面７５に向かう面に形成されている。このような構成の第２実施形態は、最も大きい遠心力がかかる箇所を弾性領域３０にして、回転の振動を効率的に吸収することができる。ただし、第２実施形態は、このような構成に限定されるものではなく、例えば、バランサー６０をフランジ７２の半径方向に多段階に配置してもよい。このような場合、３つのバランサー６０は、フランジ７２の半径が異なる複数の周に沿って配置されることになる。

【0055】

複数の周面凸部６５は、フランジ７２の周方向に連続して配置され、いずれも半径方向Ｒに沿って突出している。ただし、周面凸部６５は遠位内面７５に向かって突出していればよい。また、複数の周面凸部の突出方向は一定であっても、異なっていてもよい。さらに、周面凸部６５及び周面凹部６６は、外壁６４を曲面とすることによって形成されるものに限定されるものではない。周面凸部６５は、例えば、遠位内面７５に向かって突起する突起部を互いに離間して配置するものであってもよい。また、周面凹部６６は、例えば、互いに離間して形成された窪みであってもよい。

【0056】

また、第２実施形態の遠位内面７５は、図１４に示すように、複数の内面凸部７６を有するものであってもよい。このような構成においては、複数の内面凸部７６同士の間が内面凹部７７になる。図１４に示す遠位内面７５は、バランサー６０が収容（セット）された場合に周面凸部６５が内面凸部７６と対向し、周面凹部６６が内面凹部７７と対向するように設計されている。この際、凹部７３内においては、遠位内面７５とバランサー６０の外壁６４との間に生じる間隙部７０を図１３に示す構成よりも大きくすることができる。

【0057】

上記構成において、「周面凸部６５が内面凸部７６と対向する」とは、周面凸部６５の頂点と内面凸部７６の頂点とが当接するものであってもよい。また、間隙部７０が形成される範囲において、周面凸部６５の頂点と内面凸部７６の頂点とがずれて対向するものであってもよい。

【0058】

以上説明したように、第２実施形態の振動吸収体１００においては、振動吸収体１００の回転速度が高くなると、錘６１にかかる遠心力が大きくなる。錘６１にかかる力が大きくなると、外壁６４が遠位内面７５に圧接される。第２実施形態では、比較的薄い外壁６４の曲面として形成される周面凸部６５と周面凹部６６で構成されているために、弾性領域３０が径方向に圧縮されて短くなる。このとき、保持領域２８に保持されている錘６１は、本体５８と一体的に凹部７３の遠位内面７５に向かって移動することになる。

【0059】

上記構成によれば、錘６１はバランサー６０が遠位内面７５に当接した後も移動することが可能になり、凹部７３内におけるバランサー６０の移動可能な距離が延長される。このような第２実施形態の振動吸収体１００は、バランサー６０の自由度を高めて吸収可能な振動の範囲を広げることができる。

【0060】

また、第２実施形態は、遠位内面７５にも内面凸部７６及び内面凹部７７が形成されているため、バランサー６０と遠位内面７５との間に間隙部７０を形成することができる。間隙部７０は、凹部７３内でバランサー６０が移動可能な範囲を広げるため、錘６１の移動の自由度を大きくすることができる。さらに、内面凸部７６及び内面凹部７７が形成されていることにより、第２実施形態では、バランサー６０の外壁６４と遠位内面７５との接触面積が小さくなる。このため、第２実施形態は、遠心力によって弾性領域３０にかかる圧力を大きくし、周面凸部６５を大きく変形させて錘６１の移動の自由度を大きくすることができる。このような第２実施形態のバランサー６０を備えた振動吸収体１００は、吸収可能な振動の程度を大きくすることが可能になる。

【0061】

さらに、第２実施形態のバランサーは、上記の構成に限定されるものではない。図１５及び図１６ｋ、図１６ｍは、第２実施形態のバランサーの変形例を説明するための図である。図１５に示すバランサー６０は、外壁６４の下面（フランジ７２に収容される際に凹部７３の底面に向かう側）に、凹部７３における位置ずれを防ぐズレ防止リブ６８を備えている。
なお、ズレ防止リブ６８は、外壁６４の下端に設けられることに限定されず、例えば、外壁６４の上端に設けられるものであってもよいし、下端と上端との間（例えば中央の高さ）に設けられるものであってもよい。さらに、ズレ防止リブ６８は、下端、上端、中央の位置の組み合わせで複数設けられるものであってもよい。

【0062】

また、図１６ｋに示すバランサー６９は、図１５に示したバランサー６０に対し、ズレ防止リブ６８を挟んで周面凸部６５及び周面凹部６６をさらに設けたものである。周面凸部６５及び周面凹部６６を多段に設けたバランサー６９は、遠位内面７５との接触面積が大きくなり、凹部７３において錘６１の高い自由度を維持しつつ移動方向を安定させることができる。

【0063】

図１６ｍに示すバランサー９０は、保持領域２８及び弾性領域３０を有する本体５８を備えている。バランサー９０の弾性領域３０は、周方向Ｌに沿う溝状の切欠き部８５ａ、８５ｂ、８５ｃを外壁６４の高さ方向にそれぞれ多段（図１６ｍでは三段）に設けることによって形成される。切欠き部８５ａ、８５ｂの間及び切欠き部８５ｂ、８５ｃの間にはそれぞれ柱部８６が形成されて、弾性領域３０にかかる鉛直方向の力に対する強度を高めている。バランサー９０では、切欠き部８５ａ、８５ｂ、８５ｃを設けたことによって弾性領域３０の樹脂が薄肉になり、遠心力によって遠位内面７５に圧接した場合に弾性領域３０が容易に変形する。

【0064】

さらに、バランサー９０の保持領域２８には不図示の錘が保持されている。図１６ｍのように、保持領域２８において錘を短縁５９２の側に近接して設ければ、弾性領域３０の半径方向Ｒに沿う長さが長くなり、弾性領域３０をさらに変形し易くすることができる。ただし、第２実施形態の変形例は、図１６ｍに示した構成に限定されるものでなく、バランサー９０の成型の難易度や安定性の観点から錘を図１６ｍに示す位置よりも弾性領域３０に近づけて設けるものであってもよい。

【0065】

なお、バランサー９０においては、弾性領域３０のうちの一部が周囲に対してやや凹んだ凹領域９２になっていて、弾性領域３０が凹部７３の底面及びフランジ７２のフタ１４裏面に接触する接触面の範囲を小さくして錘６１の移動の自由度を高めている。また、第２実施形態の変形例では、弾性領域３０に潤滑剤を塗布する、あるいは表面をシボ加工して弾性領域３０の潤滑性を高めるようにしてもよい。

【0066】

さらに、本発明は、第１実施形態、第２実施形態のようにバランサーをフランジに取り付けて振動吸収体とする構成に限定されるものではない。本発明は、例えば、円盤形状の砥石の回転軸の周囲に複数のバランサーを回転軸から等距離になるように配置することによっても回転の振動を抑えることが可能である。

【0067】

さらに、以上説明した第１実施形態、第２実施形態では、バランサーにグリスを塗布する、あるいは凹部の内面やバランサー表面にシボ加工等を施してバランサーが凹部内をスムーズに移動するようにしてもよい。このようにすれば、錘だけでなく、バランサーそのものが凹部内で移動ができるようになる。

【0068】

（第３実施形態）
以上説明した構成の他、本発明の発明者は、振動吸収体にかかる遠心力を低減して回転の振動を抑える第３実施形態について検討した。
図１７ｎ、図１７ｏは、第３実施形態のフランジを説明するための斜視図であって、図１７ｎはフランジ７８の一方の側から見た図であって、図１７ｏは図１７ｎのフランジ７８を先の一方の側の反対側から見た図である。第３実施形態では、図１７ｎの側を、例えばフランジ７８の前方とし、図１７ｏの側をフランジ７８の後方とする。フランジ７８は、例えばフランジナットと共に不図示の砥石を挟み込む構成である。このようなフランジ７８は、貫通穴１６に挿通された不図示のスピンドルの回転によって回転する例えば研磨装置に用いられる。

【0069】

第３実施形態は、第１実施形態、第２実施形態のバランサーを凹部２２内に有する構成に限定されるものではない。第３実施形態は、凹部２２にバランサーを収容せずに当該凹部２２を中空状態のままとすることが望ましく、凹部２２を設けた分だけフランジ７８を軽量化し得、回転軸の振動をより抑制することができるものである。フランジ７８は、内側筒部１５と、外側筒部１７と、底部１９と、３個の仕切り壁２３とを有する。内側筒部１５は筒形状を有し、この内側筒部１５より内径が大きい筒形状の外側筒部１７と同心円状に配置されている。底部１９は、円環状の板部材であり、内側筒部１５と外側筒部１７の基端同士を接続している。仕切り壁２３は、内側筒部１５と外側筒部１７の間に架け渡され、周方向に均等に配置されている。底部１９、仕切り壁２３及び遠位内面７５によって凹部２２が形成される。フランジ７８においては、貫通穴１６、内側筒部１５、外側筒部１７、底部１９が、貫通穴が形成された円環状のフランジ板（円環状板）を構成する。

【0070】

フランジ７８は、貫通穴１６の周囲に配置され、外側に長い孤の長縁を有し、内側に短い孤の短縁を有する扇型に形成された複数の凹部２２を有している。第３実施形態のフランジ７８は、内側筒部１５の外周、又は外側筒部１７の内周に段差部９１を備えている。内側筒部１５、外側筒部１７の表面は同一平面上にあって、所謂「面一」の状態になっている。凹部２２は、内側筒部１５、外側筒部１７の表面と同一平面にあったフランジ板に形成されたものであり、第３実施形態では内側筒部１５、外側筒部１７の表面がフランジ７８のベース１３の部分よりも薄肉になっている。第３実施形態は、フランジ７８を薄肉化することによって金属材料の一部を除去し、フランジ７８を軽量化することができる。
なお、ベース１３には、フランジ７８から砥石を取り外す際の穴１３１が外周面に形成されている。図１及び図２に示した溝１２０と同様に、穴１３１は、フランジ７８に取り付けられるバランサーと同じ数であることが望ましい。形成位置は、バランサーの取り付け位置と対応していることが望ましい。

【0071】

図１８は、回転体としてのフランジナット７９に切欠き部９４を設けてフランジナット７９を軽量化した例を説明するための図である。フランジナット７９では、全体的に円環状板９３の中心にある貫通穴１６の周囲に複数の切欠き部９４が形成されている。複数の切欠き部９４は、フランジナット７９とフランジとの間に不図示の砥石を挟み込み回転させた際の振動を抑えるため、貫通穴１６の中心からの距離と切り欠きの形状が全て等しいことが望ましい。このようなフランジナット７９によれば、フランジナット７９から金属材料の一部を除去し、フランジナット７９を軽量化し、回転軸の振動をより抑制することができる。
なお、第３実施形態は、図１８に示すように、フランジナット７９を軽量化することに限定されるものでなく、フランジ本体や砥石にも薄肉部や切欠き部を設けて軽量化することが可能である。

【0072】

さらに、第３実施形態は、第１実施形態、第２実施形態のバランサーを、凹部２２や切欠き部９４にそれぞれ設けた構成としてもよいことは言うまでもない。第３実施形態は、円環状板においてスピンドル等の回転軸から等距離にある薄肉部、又は円環状板を貫通する複数の切欠き部を備えるものであればよい。薄肉部は、薄肉の程度によらず他の部分より肉厚が薄い部分であればよい。

【0073】

以上説明した第３実施形態によれば、フランジ７８又はフランジナット７９の一部を薄肉化する、又は切り欠いてフランジ７８又はフランジナット７９の軽量化を図ることができる。遠心力は、振動吸収体の質量に比例する。このため、フランジ７８又はフランジナット７９を軽量化する第３実施形態は、振動吸収体に作用する遠心力を小さくして回転の振動を抑えることが可能になる。

【0074】

なお、上述した第３実施形態では、回転体としてフランジ７８及びフランジナット７９を一例に説明したが、本発明はこれに限らず、例えば、砥石等その他の回転体において、円環状板の一部を薄肉化する、又は切り欠いて軽量化を図るようにしてもよい。このような砥石等その他の回転体においても、軽量化を図ることにより、回転軸の振動をより抑制することができる。なお、上述した第１実施形態から第３実施形態については、適宜それらの構成を組み合わせた構成としてもよい。

【符号の説明】

【0075】

１０，１００ 振動吸収体
１２，７２ フランジ
１４ フタ
１６，３０１，６１１ 貫通穴
２０，５０，５３，６０，６９，９０ バランサー
２２，７３ 凹部
２４，６１ 錘
２６，５２，５４，５８ 本体
２８ 保持領域
３０ 弾性領域
３２ つば
３４，６４ 外壁
３６ 底面
３８ 裏面
４０ 隙間
４２，４４ 第２内面
４６，４８ 第１内面
６５ 周面凸部
６６ 周面凹部
６８ ズレ防止リブ
７０ 間隙部
７４ 近位内面
７５ 遠位内面
７６ 内面凸部
７７ 内面凹部
７８ フランジ（回転体）
７９ フランジナット（回転体）
８０ ケース体
９１ 段差部
９３ フランジ板
９４ 円形溝
３０３ 穴
５９１ 長縁
５９２ 短縁
Ｌ 周方向
Ｒ 半径方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】