CN106525221B - 振动分析装置 - Google Patents

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Abstract

一种振动分析装置，计算在利用机床对工件进行加工的期间中产生的振动的周期，具备切线速度计算部，该切线速度计算部使用驱动轴的位置信息来计算加工点在移动路径的切线方向的速度。振动分析装置具备移动距离计算部，该移动距离计算部使用切线方向的速度来计算加工点在移动路径上的第一移动距离。振动分析装置具备振动周期计算部，该振动周期计算部基于预先测定出的工件的条纹边界间隔和加工点的第一移动距离来计算与条纹边界对应的振动周期。

Description

振动分析装置
技术领域
本发明涉及一种计算工具相对于工件的振动的周期的振动分析装置。
背景技术
机床能够一边使工件(被加工物)和工具中的至少一方沿规定的驱动轴移动一边进行加工。即，机床能够一边使工件与工具的相对位置发生变化一边进行加工。在加工期间中，工具相对于工件的相对位置发生变化，因此优选的是，作业者能够掌握工具相对于工件的速度等加工状态。
在日本专利第5302371号公报中公开了具备以下功能的机床的数值控制装置：以工具的移动距离为基准来显示机床的驱动轴和工具的代表点的速度的物理数据的功能。公开了以下内容：在该装置中，将作为时间的函数的物理数据变换为作为移动距离的函数的物理数据，由此即使在速度等不同的加工条件下也能够在相同的加工位置对物理数据进行比较。
在工件的加工期间中，在工具与工件相接触的状态下工具相对于工件的相对位置发生变化。此时，安装于机床的装置的振动有时会传递到保持着工具的主轴头、保持着工件的工作台。因此，有时工件、工具发生振动。例如，存在安装于逆变器等的风扇电动机发生振动的情况。或者，存在从机床的外部的机械传递振动的情况。当由于这样的从振动源传递的振动而工具、工件发生振动时，有时在工件的加工面上产生条纹图案。即，有时以规定的间隔产生条纹边界(日语：縞目)。
这种条纹是依赖于工具相对于工件的振动周期、工具相对于工件的相对速度而形成的。优选的是，作业者也能够掌握成为产生条纹的原因的振动的周期。然而，存在机床一边使工具相对于工件的相对速度发生变化一边进行加工的情况。在加工期间中，加工点的速度发生变化。在该情况下，存在如下问题：条纹边界的间隔不均匀，难以计算工具相对于工件的振动的周期。
发明内容
本发明的振动分析装置是计算在利用机床对工件进行加工的期间中工具相对于工件振动时的振动周期的振动分析装置。振动分析装置具备位置信息获取部，该位置信息获取部以时间序列获取驱动轴的位置信息。振动分析装置具备：切线速度计算部，其使用位置信息来计算加工点在移动路径的切线方向的速度；以及移动距离计算部，其使用切线方向的速度来计算加工点在移动路径上的第一移动距离。振动分析装置具备条纹边界间隔获取部，该条纹边界间隔获取部获取预先测定出的工件的条纹边界的间隔。振动分析装置具备振动周期计算部，该振动周期计算部基于条纹边界的间隔和加工点的第一移动距离来计算与条纹边界对应的振动周期。
在上述发明中，振动周期计算部能够基于至少两个条纹边界的间隔来计算加工点的第二移动距离。振动周期计算部能够计算第一移动距离与第二移动距离的互相关函数，基于互相关函数来计算与条纹边界对应的振动周期。
在上述发明中，振动周期计算部能够计算互相关函数与第一移动距离的自相关函数的相关比。振动周期计算部能够计算相关比最接近1的振动周期来作为与条纹边界对应的振动周期。
在上述发明中，振动周期计算部能够基于第一移动距离的自相关函数、第二移动距离的自相关函数以及互相关函数来计算归一化互相关函数的值。振动周期计算部能够计算归一化互相关函数的值最接近1的振动周期来作为与条纹边界对应的振动周期。
在上述发明中，振动周期计算部能够基于至少两个条纹边界的间隔来计算加工点的第二移动距离。振动周期计算部能够计算第一移动距离与第二移动距离之差最小的振动周期来作为与条纹边界对应的振动周期。
在上述发明中，振动周期计算部能够计算在多个点上第一移动距离与第二移动距离之差的平方的累加值。振动周期计算部能够计算累加值最小的振动周期来作为与条纹边界对应的振动周期。
附图说明
图1是实施方式中的机床的概要立体图。
图2是实施方式中的机床的框图。
图3是说明工件的表面上产生的条纹图案的概要图。
图4是说明工件的表面上产生的条纹边界的间隔的概要图。
图5是说明工具相对于工件的速度的概要图。
图6是实施方式中的控制的流程图。
图7是说明移动路径的切线方向的速度的概要图。
图8是说明加工点在移动路径上的第一移动距离的概要图。
图9是说明条纹边界的间隔的工件的俯视图。
图10是说明基于条纹边界的间隔的第二移动距离的概要图。
图11是说明与时间相应的第一移动距离和第二移动距离的第一曲线图。
图12是说明与时间相应的第一移动距离和第二移动距离的第二曲线图。
图13是说明与时间相应的第一移动距离和第二移动距离的第三曲线图。
图14是说明与时间相应的第一移动距离和第二移动距离的第四曲线图。
图15是说明与时间相应的第一移动距离和第二移动距离的第五曲线图。
图16是说明与时间相应的第一移动距离和第二移动距离的第六曲线图。
图17是说明最小二乘法的计算方法的曲线图。
具体实施方式
参照图1至图17来说明实施方式中的振动分析装置。本实施方式的振动分析装置计算在利用机床对工件进行加工的期间中工具相对于工件振动时的振动周期。
图1是本实施方式的机床的立体图。在本实施方式中，例示了具有五个驱动轴的数值控制式的机床1来进行说明。机床1具备基台7和工作台2，工件W固定于工作台2。机床1具备固定于基台7的支柱3。机床1具备相对于支柱3沿箭头93所示的方向移动的支承构件6和被支承构件6支承的头4。工具8被头4支承。
机床1包括驱动装置，该驱动装置使工具8相对于工件W的相对位置和姿势发生变化。本实施方式的驱动装置使基台7沿箭头91所示的X轴的方向移动。驱动装置使工作台2沿箭头92所示的Y轴的方向移动。驱动装置使支承构件6沿箭头93所示的Z轴的方向移动。并且，驱动装置使工具8如箭头94所示那样相对于头4绕A轴转动。驱动装置使头4如箭头95所示那样相对于支承构件6绕B轴转动。本实施方式的机床1形成为作为旋转轴的A轴的轴线与B轴的轴线相交。
本实施方式中的驱动装置通过由三个直动轴(X轴、Y轴以及Z轴)和两个旋转轴(A轴和B轴)构成的驱动轴来控制工具8相对于工件W的相对位置和姿势。而且，一边利用驱动装置来改变工具8相对于工件W的相对位置和姿势一边对工件W进行加工。作为驱动装置，不限于该方式，能够采用能够改变工具相对于工件的相对位置的任意的装置。
本实施方式的工具8是平端铣刀。以使用平端铣刀对工件W进行切削的加工为例来进行说明。作为工具8，不限于平端铣刀，能够采用任意的工具。
图2是本实施方式中的机床的框图。驱动装置10包括对各个驱动轴进行驱动的电动机M1～M5。在电动机M1～M5中装备有按规定的周期对各自的驱动轴的实际的位置进行检测的位置检测器11～15。本实施方式的位置检测器11～15由安装于电动机M1～M5的对旋转角度进行检测的编码器构成。
机床1具备对驱动装置10进行控制的数值控制装置16以及对工具相对于工件的相对振动的周期进行运算的振动分析装置21。振动分析装置21与数值控制装置16相连接。振动分析装置21形成为能够从数值控制装置16获取期望的信息。
数值控制装置16由具有经由总线相互连接的CPU(Central Processing Unit：中央处理器)、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)以及ROM(Read Only Memory：只读存储器)等的运算处理装置构成。此外，数值控制装置16也可以具备振动分析装置21的功能。即，也可以配置具有数值控制装置16和振动分析装置21的功能的运算处理装置。
使机床1进行动作的动作程序18是由作业者预先生成的。数值控制装置16包括指令生成部17，该指令生成部17生成针对各驱动轴的每个规定的控制周期的位置指令。指令生成部17基于被输入到数值控制装置16的动作程序18来生成各驱动轴的位置指令。指令生成部17基于位置指令来计算各驱动轴的速度指令，并且基于速度指令来计算电流指令。然后，针对电动机M1～M5，基于电流指令提供电流来进行驱动。
数值控制装置16包括存储部19，该存储部19存储与工件W的加工有关的信息。本实施方式的存储部19存储动作程序18。指令生成部17从存储部19获取动作程序18。
振动分析装置21包括运算部22、输入部23以及显示部24。运算部22由具有CPU、RAM以及ROM等的运算处理装置构成。输入部23形成为能够由作业者输入期望的信息。关于输入部23，能够例示出键盘等。显示部24显示由运算部22分析得到的结果。显示部24由显示面板等构成。
在图3中示出加工后的工件的加工面的概要图。在本实施方式中，利用工具8的底部来对工件W的表面41进行切削。在工具8上预先设定有工具顶端点51。在图3的例子中，使工具8相对于工件W沿箭头95所示的方向进行相对移动。当利用机床1对工件W进行加工时，有时在工件W的加工面上产生条纹图案。该条纹图案是在工具8相对于工件W进行相对振动时产生的。条纹图案能够以视觉来确认，在图3中交替地形成有亮的部分和暗的部分。
在本实施方式中，将观察加工后的工件W时亮的部分称为条纹边界42。在图3所示的例子中，以规定的间隔D产生条纹边界42。条纹边界42例如沿与工具8相对于工件W进行相对移动的方向交叉的方向延伸。条纹边界42是由于安装于机床1的任意的装置成为振动源来传播振动而产生的。例如，是由于安装于逆变器的风扇电动机的振动被传递到头4、工作台2而产生的。这样的振动源基于固定的振动周期进行振动。
在图4中示出说明在工件的加工面上产生的条纹边界的工件的俯视图。在图5中示出工具相对于工件的相对速度的曲线图。参照图4和图5，工具8如箭头96所示的那样相对于工件W移动。由于来自振动源的振动具有固定的振动周期T，因此条纹边界42之间的间隔依赖于工具8相对于工件W的相对速度。
存在如下情况：在工件W的加工期间中，工具相对于工件W的相对速度发生变化。在图4和图5所示的例子中，随着时间的经过，工具8相对于工件W的速度逐渐变大。在速度小的区域，条纹边界42之间的间隔D1等窄。而且，在速度大的区域，条纹边界42之间的间隔D5等大。在图5中，在固定的振动周期T内曲线与时间轴所包围的区域的面积与条纹边界42之间的间隔D1～D5相对应。
振动分析装置21基于条纹边界42之间的间隔和工具移动时的位置信息来计算振动周期T。本实施方式的振动分析装置21即使在工具8相对于工件W的相对速度发生变化的区域也能够计算振动周期T。
首先，对本实施方式的第一振动分析装置进行说明。参照图3，作业者预先测定加工后的工件W的条纹边界42的间隔。关于条纹边界42的间隔，能够通过标尺等来实际地测定长度。或者，作业者能够通过对拍摄工件W的表面而得到的图像进行分析来测定条纹边界42的间隔。此外，能够以任意的方法进行工件W的条纹边界42的间隔的测定。
参照图2，作业者使用输入部23来输入条纹边界间隔25。运算部22具有存储部26，该存储部26存储与振动的分析有关的信息。运算部22将所输入的条纹边界间隔25存储到存储部26。另外，存储部26存储从位置检测器11～15获取到的各驱动轴的位置信息。
运算部22包括条纹边界间隔获取部34。条纹边界间隔获取部34从存储部26获取由作业者输入的条纹边界间隔。运算部22包括位置信息获取部31、切线速度计算部32以及移动距离计算部33。运算部22包括振动周期计算部35，该振动周期计算部35计算与条纹边界对应的振动周期。振动周期计算部35基于从条纹边界间隔获取部34获取到的条纹边界42的间隔以及从移动距离计算部33输出的加工点的第一移动距离，来计算工具相对于工件的振动的周期。
在图6中示出本实施方式的振动分析装置的控制的流程图。在步骤81中，位置信息获取部31在工件W的加工期间中按预先决定的时间间隔将驱动轴的位置信息与时刻一并获取。即，位置信息获取部31按时间序列获取驱动轴的位置信息。本实施方式的位置信息获取部31按时间序列获取由位置检测器11～15检测出的各驱动轴的位置。或者，位置信息获取部31也可以获取由指令生成部17生成的每个控制周期的位置指令值来作为时间序列的数据。运算部22将获取到的位置信息存储到存储部26。
在步骤82中，切线速度计算部32基于位置信息和机床1的结构来计算工具8的工具顶端点51的坐标值。在机床1的结构中包含驱动轴的结构的信息、工具8的种类及尺寸的信息。机床1的结构被预先输入到运算部22并存储于存储部26。切线速度计算部32与时间序列的位置信息相对应地计算时间序列的工具顶端点51的坐标值。
本实施方式的机床1设定有以任意的不动的点为原点的坐标系。即，设定有机械坐标。机床1的作为旋转轴的A轴的轴线和B轴的轴线在交点M相交。能够将交点M的坐标值以时刻t的函数表示为(x(t),y(t),z(t))。
将以下状态下的位置作为A轴和B轴的基准位置(原点)：工具8朝向铅垂方向的下方的状态，即工具8的工具轴与Z轴平行、工具顶端点51朝向Z轴的负方向的状态。在基准位置处，与A轴及B轴有关的旋转角度为零。
当使用从交点M至工具顶端点51为止的长度ML时，能够以接下来的式(1)至式(3)来表示工具顶端点51的坐标值(Px(t),Py(t),Pz(t))。
Px(t)＝x(t)+ML×cos(A(t))×sin(B(t))···(1)
Py(t)＝y(t)+ML×sin(A(t))···(2)
Pz(t)＝z(t)-ML×cos(A(t))×cos(B(t))···(3)
Px：X轴的位置
Py：Y轴的位置
Pz：Z轴的位置
ML：从点M到工具顶端点的长度
A(t)时刻t时的A轴的位置(旋转角度)
B(t)：时刻t时的B轴的位置(旋转角度)
接着，切线速度计算部32使用各个驱动轴的位置信息来计算加工点在移动路径的切线方向的速度。
在图7中示出加工点的移动路径的概要图。加工点的位置相当于工具8的工具顶端点51的位置。工具顶端点51在根据动作程序18而决定的移动路径52上移动。记载有加工点P和从加工点P经过了微小时间Δt后的加工点P’。箭头97表示加工点P处的切线方向的速度。移动路径52的加工点P处的切线方向的速度能够基于加工点P的坐标和加工点P’的坐标来计算。更加具体地说，能够基于接下来的式(4)至式(6)来计算加工点P处的切线方向的、各驱动轴的方向的速度。另外，能够通过式(7)来计算此时的速度的大小。
Vx(t)：时刻t时的X轴方向的速度
Vy(t)：时刻t时的Y轴方向的速度
Vz(t)：时刻t时的Z轴方向的速度
Vt(t)：时刻t时的速度
参照图6，接着，在步骤83中，移动距离计算部33使用加工点处的切线方向的速度来计算加工点在移动路径52上的第一移动距离。第一移动距离是基于实际地进行加工时的各驱动轴的位置信息来计算的，该位置信息包括来自位置检测器11～15的输出等。
在图8中示出说明第一移动距离的移动路径的概要图。作业者能够在移动路径52上指定作为分析的起点的加工点P1和作为分析的结束点的加工点P2。能够根据时刻来指定加工点P1和加工点P2。对加工点P1和加工点P2的各驱动轴上的坐标值进行确定。
移动距离计算部33在从加工点P1至加工点P2为止的区间内以时间对加工点的切线方向的速度Vt(t)进行积分，由此能够计算出从加工点P1至加工点P2为止的移动距离。在本实施方式中，将如箭头98所示那样沿着移动路径52的移动距离称为第一移动距离。第一移动距离L’相当于工具顶端点51在工件W的表面41上移动的长度。能够通过接下来的式(8)来计算从时刻t1至时刻t2的第一移动距离L’。
L':基于移动路径的加工点的第一移动距离
参照图6，接着，在步骤84中，条纹边界间隔获取部34从存储部26获取由作业者输入的条纹边界间隔25。在工件W上形成有进行分析时使用的条纹边界的区间、即分析的起点和终点是由作业者预先决定的。在本实施方式中，条纹边界间隔获取部34获取多个条纹边界间隔25。
在图9中示出说明条纹边界间隔的工件的俯视图。作业者基于预先决定的进行分析的区间来测定条纹边界42a、42b、42c之间的间隔Dk、Dk+1。然后，作业者将这些值输入到运算部22。
在图10中示出与时间相应的条纹边界之间的间隔的曲线图。各个条纹边界42的间隔D对应于在振动源的振动周期T的期间内加工点移动的距离。在本实施方式中，根据至少两个条纹边界的间隔来计算加工点的移动距离。在图9和图10所示的例子中，测定了两个条纹边界的间隔Dk、Dk+1。例如，通过对条纹边界42的间隔Dk、Dk+1进行累加，能够计算出预先决定的起点的条纹边界与终点的条纹边界之间的移动距离。在本实施方式中，将基于条纹边界之间的间隔的加工点的移动距离称为第二移动距离。
参照图6，在步骤85中，振动周期计算部35能够基于所输入的条纹边界的间隔来计算第二移动距离L(t)。振动周期计算部35基于加工面的条纹边界的间隔和加工点在移动路径上的移动距离来计算与条纹边界对应的振动周期。首先，说明基于第一移动距离L’(t)与第二移动距离L(t)的互相关函数来计算与条纹边界对应的振动周期的方法。
振动周期计算部35基于第一移动距离L’(t)和第二移动距离L(t)来计算互相关函数Rr(a,T)。能够以接下来的式(9)表示互相关函数Rr(a,T)。
L(t):基于条纹边界间隔的加工点的第二移动距离
Rr(a，T):基于L'(t)和L(t)的互相关函数
在此，在式(9)中，以第a个条纹边界42为起点(基准)。将第(a+2)个条纹边界42作为终点。在图9所示的例子中，条纹边界42a是作为起点的第a个条纹边界。条纹边界42c是作为终点的第(a+2)个条纹边界。互相关函数Rr(a,T)是变量a和振动周期T的函数。
在式(9)中，如图9所示，示出了测定两个条纹边界42的间隔的例子。因此，对从变量k为a时的值至变量k为(a+2)时的值进行累加。式(9)中的右边的第一项相当于基于由位置检测器检测出的位置信息从起点移动至终点的距离。右边的第二项相当于基于实际测定出的条纹边界之间的间隔的距离。
接着，振动周期计算部35计算第一移动距离的自相关函数Rs1(a,T)。能够通过接下来的式(10)来计算第一移动距离的自相关函数Rs1(a,T)。第一移动距离的自相关函数Rs1(a,T)是变量a的函数。
Rs1(a，T):L'(t)的自相关函数
接着，振动周期计算部35计算互相关函数Rr(a,T)与第一移动距离的自相关函数Rs1(a,T)的相关比r1(a,T)。相关比r1(a,T)能够定义为互相关函数Rr(a,T)与第一移动距离的自相关函数Rs1(a,T)的比。能够如接下来的式(11)那样表示相关比r1(a,T)。
r1(a，T):Rr与Rs1的相关比
接着，振动周期计算部35一边使振动周期T和变量a变化一边计算相关比r1。关于振动周期T和变量a，能够使用在预先决定的范围内隔预先决定的间隔的值。
在此，说明使振动周期T和变量a变化时的第一移动距离与第二移动距离的相关性。相关比r1有时比1大有时比1小。
图11至图13示出使变量a变化的情况下的与时间相应的第一移动距离和第二移动距离的曲线图。图11至图13示出了在振动周期固定的条件下使变量a变化的情况下的曲线图。在各个曲线图中记载了相关比r1。振动周期T被设定为最终根据分析得到的振动源的振动周期。在此处的例子中，振动周期T被设定为0.04秒。
在图11中，变量a被设定为预先决定的a0。第一移动距离L’(t)与第二移动距离L(t)是重合的状态。在图12中示出了减少了变量a的值的情况。在该例中，使第二移动距离L(t)移动了-0.04秒。当使变量a向负侧变化时，第二移动距离L(t)的曲线向左侧移动。与此相对地，参照图13，当使变量a向正侧变化时，第二移动距离L(t)向右侧移动。当像这样使变量a变化时，第二移动距离L(t)沿时间轴平行移动。变量a与曲线的偏移量对应。
图14至图16示出使振动周期变化的情况下的与时间相应的第一移动距离和第二移动距离的曲线图。变量a如图11所示那样被设定为a0。在图14中，是振动周期T被设定为振动源的振动周期即0.04秒的情况，是与图11相同的曲线图。在图14中，第二移动距离L(t)的曲线与第一移动距离L’(t)的曲线一致。
图15示出了缩短了振动周期T的例子。通过缩短振动周期T，第二移动距离L(t)的曲线的斜率变大。参照图10，整体的第二移动距离是(Dk+Dk+1)，是固定的。然而，当振动周期T变小时，曲线的斜率变大。
图16示出了延长了振动周期T的例子。在该情况下，通过延长振动周期T，第二移动距离L(t)的曲线的斜率变小。参照图10，整体的第二移动距离是固定的，但是振动周期T变大。因此，曲线图的斜率变小。参照图14至图16的分析例，当使振动周期T变化时，第二移动距离L(t)的曲线的斜率发生变化。
在接下来的表1中示出图11至图16所示的曲线图的分析结果的一览。可知当使变量a和振动周期T变化时，相关比r1发生变化。
表1
a T[秒] r<sub>1</sub>(a，T)
a<sub>0</sub> 0.04 0.99343
a<sub>0</sub>-0.04 0.04 1.46509
a<sub>0</sub>+0.04 0.04 0.83421
a<sub>0</sub> 0.02 2.41052
a<sub>0</sub> 0.06 0.66587
振动周期计算部35计算相关比r1最接近1的振动周期T和变量a。即，振动周期计算部35计算互相关函数Rr与自相关函数Rs1大致相等的振动周期T和变量a。振动周期计算部35计算相关比r1最接近1的振动周期来作为与条纹边界对应的振动周期。在上述的例子中，计算出图11和图14所示的振动周期T来作为与条纹边界对应的振动周期。
这样，本实施方式的振动分析装置具有对由周期固定的振动引起的加工面的条纹边界进行分析的功能。而且，即使在加工点的速度不固定、条纹边界的间隔不均匀的情况下，也能够基于条纹边界的间隔和加工点的移动距离来计算振动周期。更加具体地说，即使存在工具8相对于工件W的相对速度发生变化的区间，振动分析装置21也能够计算工具相对于工件的振动周期T。或者，振动分析装置21能够基于振动周期T来计算与条纹边界对应的振动频率。
另外，基于与由振动分析装置21计算出的振动频率相同的频率进行振动的装置成为振动源。作业者能够使用计算出的振动周期、振动频率来确定作为产生条纹边界的原因的振动源。而且，作业者能够针对振动源进行适当的处置，使得不产生振动、或进行振动源的检查。例如，在逆变器的风扇电动机发生了异常的情况下，能够进行更换风扇电动机的处理。
在上述的实施方式中，基于第一移动距离与第二移动距离的互相关函数来计算与条纹边界对应的振动频率。作为使用互相关函数来计算振动周期的方法，不限于该方式，能够采用其它方法。
在本实施方式的第二振动分析装置中，振动周期计算部35通过上述的控制来计算第一移动距离与第二移动距离的互相关函数。另外，振动周期计算部35计算第二移动距离的自相关函数。而且，振动周期计算部35基于第一移动距离的自相关函数、第二移动距离的自相关函数以及互相关函数来计算归一化互相关函数的值。能够通过接下来的式(12)计算第二移动距离L(t)的自相关函数Rs2。
Rs2(a，T):L(t)的自相关函数
而且，能够以接下来的式(13)计算归一化互相关函数r2。归一化互相关函数r2是1以下的值。归一化互相关函数是对互相关函数除以第一移动距离的自相关函数的平方根及第二移动距离的自相关函数的平方根而得到的值。
r2(a，T):归一化互相关函数
在第二振动分析装置中，在接下来的表2中示出使变量a变化的情况以及使振动周期T变化的情况下的归一化互相关函数的分析例。能够使变量a和振动周期T在预先决定的区间内按预先决定的间隔变化。可知当使变量a和振动周期T变化时，归一化互相关函数r2发生变化。在该例中，变量a为a0且振动周期T为0.04时是第一移动距离的曲线与第二移动距离的曲线最一致的情况。可知在此时归一化互相关函数r2最接近1。
表2
a T[秒] r<sub>2</sub>(a，T)
a<sub>0</sub> 0.04 0.99999
a<sub>0</sub>-0.04 0.04 0.99773
a<sub>0</sub>+0.04 0.04 0.98839
a<sub>0</sub> 0.02 0.99807
a<sub>0</sub> 0.06 0.99515
在第二振动分析装置中，振动周期计算部35使振动周期T和变量a在预先决定的区间内变化。振动周期计算部35使振动周期T和变量a按预先决定的间隔变化，来计算归一化互相关函数r2。振动周期计算部35计算归一化互相关函数r2最接近1的振动周期T和变量a。而且，振动周期计算部35能够将此时的振动周期T作为与条纹边界对应的振动周期。
这样，本实施方式的振动周期计算部35能够以加工点的第一移动距离与加工点的第二移动距离在预先决定的区间内相关度变高的方式计算振动周期T。另外，显示部24能够显示由振动周期计算部35计算出的振动周期T。
接着，对本实施方式的第三振动分析装置进行说明。在第三振动分析装置中，振动周期计算部35计算第一移动距离与第二移动距离之差最小的振动周期来作为与条纹边界对应的振动周期。振动周期计算部35能够计算第一移动距离与第二移动距离之差的平方的累加值，计算该累加值最小的振动周期。即，振动周期计算部35能够将变量a和振动周期T作为变量，通过最小二乘法来设定变量a和振动周期T。而且，振动周期计算部35能够计算该振动周期来作为与条纹边界对应的振动周期T。第一移动距离L’(t)与第二移动距离L(t)之差的平方的累加值S(a，T)如接下来的式(14)那样。累加值S(a，T)是变量a和振动周期T的函数。
S(a，T)：累加值
在图17中示出说明最小二乘法的式子的曲线图。横轴表示时间，纵轴表示移动距离。如前所述，通过使变量a变化，能够使第二移动距离移动。通过使振动周期T变化，能够使第二移动距离的斜率变化。而且，在式(14)中，在第一移动距离L’(t)如箭头99所示那样移动的状态下，能够计算第一移动距离L’(t)与第二移动距离L(t)之差。
在接下来的表3中示出使变量a变化的情况和使振动周期T变化的情况下的累加值S的分析例。能够使变量a和振动周期T在预先决定的区间内按预先决定的间隔变化。可知当使变量a和振动周期T变化时，累加值S发生变化。而且，变量a为a0且振动周期T为0.04时是第一移动距离与第二移动距离最一致的情况。可知在此时累加值S最小。
表3
a T[秒] S(a，T)
a<sub>0</sub> 0.04 0.23667
a<sub>0</sub>-0.04 0.04 7.99240
a<sub>0</sub>+0.04 0.04 10.8096
a<sub>0</sub> 0.02 5.23030
a<sub>0</sub> 0.06 5.38348
振动周期计算部35能够基于式(14)来计算从第一移动距离减去第二移动距离而得到的值。然后，振动周期计算部35能够计算将该值平方后进行累加得到的累加值S最小的振动周期，计算该振动周期来作为与条纹边界对应的振动周期。
这样，能够基于加工点的第一移动距离与加工点的第二移动距离之差的平方的累加值来计算振动周期T。在第三振动分析装置中也是，显示部24能够显示由振动周期计算部35计算出的振动周期T。
本实施方式的振动分析装置适合于在对工件进行加工的期间中工具相对于工件的相对速度发生变化的加工，但是在工具相对于工件的相对速度固定的情况下也能够通过同样的方法来计算振动周期。
根据本发明，能够提供一种计算工具相对于工件的振动的周期的振动分析装置。
在上述的各个控制中，能够在不改变功能和作用的范围内适当地变更步骤的顺序。对上述的实施方式能够适当地进行组合。在上述的各个图中，对相同或同等的部分标注了相同的标记。此外，上述的实施方式是例示，并不对发明进行限定。另外，在实施方式中包括权利要求书所示出的实施方式的变更。

Claims (5)

1.一种振动分析装置，计算在利用机床对工件进行加工的期间中工具相对于工件振动时的振动周期，该振动分析装置的特征在于，具备：
位置信息获取部，其以时间序列获取驱动轴的位置信息；
切线速度计算部，其使用所述位置信息来计算加工点在移动路径的切线方向的速度；
移动距离计算部，其使用所述切线方向的速度来计算加工点在移动路径上的第一移动距离；
条纹边界间隔获取部，其获取预先测定出的工件的条纹边界的间隔；以及
振动周期计算部，其基于所述条纹边界的间隔和加工点的所述第一移动距离来计算与条纹边界对应的振动周期，
振动周期计算部基于至少两个所述条纹边界的间隔来计算加工点的第二移动距离，计算所述第一移动距离与所述第二移动距离的互相关函数，基于所述互相关函数来计算与条纹边界对应的振动周期。
2.根据权利要求1所述的振动分析装置，其特征在于，
振动周期计算部计算所述互相关函数与所述第一移动距离的自相关函数的相关比，计算所述相关比最接近1的振动周期来作为与条纹边界对应的振动周期。
3.根据权利要求1所述的振动分析装置，其特征在于，
振动周期计算部基于所述第一移动距离的自相关函数、所述第二移动距离的自相关函数以及所述互相关函数来计算归一化互相关函数的值，计算归一化互相关函数的值最接近1的振动周期来作为与条纹边界对应的振动周期。
4.一种振动分析装置，计算在利用机床对工件进行加工的期间中工具相对于工件振动时的振动周期，该振动分析装置的特征在于，具备：
位置信息获取部，其以时间序列获取驱动轴的位置信息；
切线速度计算部，其使用所述位置信息来计算加工点在移动路径的切线方向的速度；
移动距离计算部，其使用所述切线方向的速度来计算加工点在移动路径上的第一移动距离；
条纹边界间隔获取部，其获取预先测定出的工件的条纹边界的间隔；以及
振动周期计算部，其基于所述条纹边界的间隔和加工点的所述第一移动距离来计算与条纹边界对应的振动周期，
振动周期计算部基于至少两个所述条纹边界的间隔来计算加工点的第二移动距离，计算所述第一移动距离与所述第二移动距离之差最小的振动周期来作为与条纹边界对应的振动周期。
5.一种振动分析装置，计算在利用机床对工件进行加工的期间中工具相对于工件振动时的振动周期，该振动分析装置的特征在于，具备：
位置信息获取部，其以时间序列获取驱动轴的位置信息；
切线速度计算部，其使用所述位置信息来计算加工点在移动路径的切线方向的速度；
移动距离计算部，其使用所述切线方向的速度来计算加工点在移动路径上的第一移动距离；
条纹边界间隔获取部，其获取预先测定出的工件的条纹边界的间隔；以及
振动周期计算部，其基于所述条纹边界的间隔和加工点的所述第一移动距离来计算与条纹边界对应的振动周期，
振动周期计算部基于至少两个所述条纹边界的间隔来计算加工点的第二移动距离，并且，振动周期计算部计算在多个点上所述第一移动距离与所述第二移动距离之差的平方的累加值，计算所述累加值最小的振动周期来作为与条纹边界对应的振动周期。
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