CN108602167A - 机器振动的抑制 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于抑制机器(1)的振动的、尤其用于抑制机床的振动的设备(D)。为了实现尤其紧凑的设备(D)，其能够对机器、尤其机床进行有效且免维护的振动抑制，提出一种设备，其具有：第一线性马达初级部件(LMP1)；摆动质量体(PM)，其借助于至少一个承载板装置(40)支承，使得能够实施摆动质量体(PM)沿着第一线性马达初级部件(LMP1)的相对运动；第一线性马达次级部件(LMS1)，其固定在摆动质量体(PM)上，使得能够借助于第一线性马达初级部件(LMP1)促动摆动质量体以抑制机器的振动；第二线性马达初级部件(LMP2)；和第二线性马达次级部件(LMS2)，其固定在摆动质量体(PM)上，使得附加地借助于第二线性马达初级部件(LMP1)促动摆动质量体(PM)，以抑制机器(1)的振动。此外，本发明涉及一种机床。

Description

机器振动的抑制
技术领域
本发明涉及一种用于抑制机器的振动的设备以及一种机床。这种设备能够使用在产生振动的制造工艺中，例如使用在切削工艺中。同样能够考虑在产生振动的驱动机器、例如电动马达中使用。具有根据本发明的设备的机床能够使用在大量制造工艺中，尤其使用在切削制造工艺中。通过机器或机床的运行触发的振动是不期望的，并且其导致生产效率降低。所谓的振颤属于该不期望的振动。
背景技术
从EP 2 174 748 A1中已知一种机床，所述机床具有如下机器元件，所述机器元件借助于第一马达沿第一移动方向经由传动装置移动，其中机床具有第二马达，借助所述第二马达能够将力沿机器元件的移动方向施加到机器元件上。在此，没有中间连接在第二马达和机器元件之间的传动装置，第二马达直接在第二马达和机器元件之间将力施加到机器元件上，其中，能够操控第二马达使得由其产生的力反作用于机器元件的沿机器元件的移动方向伸展的振动运动。
发明内容
本发明的目的是：提出一种尤其紧凑的设备，所述设备能够对机器、尤其机床进行有效且免维护的振动抑制。此外，本发明的目的是提出一种机床，所述机床有利地借助于根据本发明的设备来减震。
在此，机器例如能够是大型切削加工机床，其具有大悬臂长度。机器的或机床的要减震部分在此能够称作为机器元件并且还能够构成为机台、或机器的另一部分。
所述目的通过根据权利要求1的设备以及通过根据权利要求13的机床来实现。
对此，设备具有：第一线性马达初级部件；摆动质量体，其借助于至少一个承载板装置支承，使得能够实施摆动质量体沿着第一线性马达初级部件的相对运动；第一线性马达次级部件，其固定在摆动质量体上，使得能够借助于第一线性马达初级部件促动摆动质量体以抑制机器的振动；第二线性马达初级部件；和第二线性马达次级部件，其固定在摆动质量体上，使得附加地借助于第二线性马达初级部件促动摆动质量体以抑制机器的振动。在此，线性马达初级部件是线性马达的有源部分，以电学方式为该有源部分供应能量。在此，当考虑常规的电动马达作为对比时，有源部分也为定子。
线性马达次级部件是无源的并且不必供应电能量。电动马达次级部件例如能够永磁地构成或者是永磁励磁的。摆动质量体设置用于抑制和/或用于吸收通过机器或机床的运行而形成振动。承载板装置具有至少一个承载板，其例如由两个支承件支承。因此，摆动质量体能够可移动地支承，使得承载板装置是免维护的，并且确保足够高的可移动性和摆动质量体的动力。现在，操控线性马达，使得其主动地通过相应的振动运动反作用于不期望的且要抑制的振动。这相对于具有常规的支承件、例如静液压的支承件的已知的有源减震系统具有大的优势，即在显著节约安装空间的情况下，至少实现相同的抑制功率，并且在此摆动质量体的悬挂是免维护的。
两个线性马达的应用和最佳的布置相比于单独的线性马达从相同安装空间中获得更多有效的力，以抑制振动。由此，应当施加一个确定的最小抑制力的装置显著地更紧凑。与至少一个承载板装置的组合因此实现紧凑的且同时免维护的设备。承载板优选构成为金属板，但是也能够由其他材料制造。
在另一尤其有利的实施方式中，设备具有位置检测系统，位置检测系统构成用于检测至少一个线性马达次级部件关于相应的线性马达初级部件的相对位置。位置检测系统在此实现精确的调节，并且因此改进了设备的性能。
在另一有利的实施方式中，位置检测系统构成为，其评估线性马达次级部件中的至少一个的磁化，以进行位置检测。以该方式能够节省整体量具并且在安装空间方面进一步优化设备。
在另一实施方式中，第一线性马达初级部件和第一线性马达次级部件之间的第一气隙与第二马达初级部件和第二线性马达次级部件之间的第二气隙不同。如果现在考虑两个线性马达的气隙中的吸引力，那么尤其有利的是：不同地选择第二线性马达的气隙与第一线性马达的气隙。同样能够考虑的是：线性马达具有不同的尺寸。决定性的是在线性马达之间存在的吸引力，所述线性马达应当选择为，使得摆动质量体总是经受两个线性马达的一个差别-吸引力，并且它们并不相互抵消。借此可行的是：将足够的力沿所需方向施加到摆动质量体上进而施加到支承件装置上，以便在维持紧凑尺寸的情况下实现摆动质量体的高机械稳定性。
在另一实施方式中，第一气隙与第二气隙不同，使得总是迎着承载板装置的吸引力起作用。如果迎着承载板装置的吸引力起作用，那么提高了承载板装置的稳定性并且实现设备的优化的、无磨损且尤其紧凑的运行。
在另一实施方式中，摆动质量体设置在线性马达初级部件之间。借助该布置，能够有利地将多种振动形式叠加并且显著地提高减震的自由度。能够考虑的是：线性马达具有彼此不同的尺寸。由不同的气隙或尺寸而得出的优点是：摆动质量体因此总是仍经受两个线性马达的一个差别吸引力并且它们并不相互抵消。借此可行的是：足够的力沿所需方向施加到摆动质量体上进而施加到支承件装置上，以便实现装置的提高的机械稳定性。因此，设备在最大性能的情况下是尤其紧凑的。
在另一实施方式中，设备还具有调节装置，调节装置操控线性马达中的至少一个，使得摆动质量体克服机器的振动。这种调节装置例如能够集成到该设备中，或者是设置在上级的调节系统的一部分，所述部分对于机床或另一机器已经存在。通过使用常见的线性马达能够顺利地继续使用现有的调节装置。
在一个尤其有利的实施方式中，该设备具有至少一个终端位置缓冲器。这种终端位置缓冲器具有大的优势，即该设备能够更紧凑地构成，因为通过终端位置缓冲器防止摆动质量体撞击壳体或另一构件，并且能够相应地缩小设备的尺寸。终端位置缓冲器在此能够由不同的塑料或橡胶构成，但是也能够考虑机械的减震器和/或弹簧装置。
在另一实施方式中，设备具有引导设备，引导设备构成使得其防止线性马达部件之间的接触。这种引导设备例如能够构成为摆动质量体中的槽结合相应的槽舌。槽舌例如能够固定在设备上并且与之相应地引导摆动质量体，即，防止线性马达彼此间的接触和/或与摆动质量体的接触。引导设备使得气隙能进一步减小并且设备能更紧凑地构成。
在另一实施方式中，设备具有壳体，其中线性马达部件的至少一部分以及摆动质量体设置在壳体之内。同样能够考虑：整个设备引入到壳体中，并且能够与机器或机床分开地制造和安置。壳体实现使设备与环境隔离，这确保其防止外界影响和相对于人的动作的影响，并且还能够针对已经存在的设备的加装可行性而提供这种设备。
在另一实施方式中，设备的最大尺寸最多是机器的、尤其机床的最大尺寸的1/10。因为设备可尤其紧凑地构成，所以可行的是：设备的最大尺寸最多为机器的最大尺寸的1/10或10％。这表示：可如何紧凑地构成这种设备。在此，根据应在哪个尺寸上抑制振动，最大尺寸在此例如能够是机器的长度或宽度。此外能够考虑的是：设备的最大尺寸至少为20cm，但是最多为80cm。这种设备因此例如能够具有60cm的最大尺寸，这与常见的机器相比仅能够是一小部分。
所述目的还通过一种机床来实现，该机床具有至少一个工具以及用于抑制振动的根据本发明的设备。
附图说明
下面，根据附图中示出的实施例详细描述和阐述本发明。在此：
图1示出用于抑制机器振动的设备，
图2示出设备的横截面图，
图3示出承载板装置的细节，和
图4示出具有用于抑制机器振动的设备的机器、尤其机床。
具体实施方式
图1示出用于抑制机器1的振动的、尤其用于抑制机床的振动的紧凑的设备D。设备D对此具有：第一线性马达LMP1、LMS1，第一线性马达具有第一线性马达初级部件LMP1和第一线性马达次级部件LMS1；以及第二线性马达LMP2、LMS2，第二线性马达具有第二线性马达初级部件LMP2和第二线性马达次级部件LMS2。在此，两个线性马达次级部件LMS1、LMS2与摆动质量体PM连接，摆动质量体能够执行关于线性马达初级部件LMP1、LMP2的相对运动。线性马达次级部件LMS1、LMS2能够集成到摆动质量体PM中。线性马达次级部件LMS1、LMS2在此在该实施方式中例如构造为永磁体。这使得能够使用位置检测系统POS，位置检测系统直接评估第一线性马达次级部件LMS1的磁化并且从中求出线性马达次级部件LMS1或摆动质量体PM关于线性马达初级部件LMP1的相对位置X。因为两个线性马达次级部件LMS1、LMS2固定在摆动质量体PM上，所以能够对于两个线性马达的相对位置X仅使用一个位置检测系统POS。摆动质量体PM在此借助于承载板装置40支承，以尽可能紧凑地且免维护地进行支承。在此，承载板装置40具有支承件42以及夹持在支承件42中的摆动板41。出于稳定性的理由，对于承载板装置40的使用而言，极其有利地提供至少一个线性马达LMP1、LMS1、LMP2、LMS2，其施加迎着承载板装置40的力，因为承载板装置40优选构成用于吸收牵引力。借助单独的线性马达LMP1、LMS1、LMP2、LMS2保持两个承载板装置40之间的空间未被利用。因此有利的是：用另一线性马达LMP1、LMS1、LMP2、LMS2填充该体积。还存在另一优点，即，上方的线性马达将迎向下方的线性马达的力施加到摆动质量体PM上，并且部分地又平衡了下方的线性马达的牵引力。设备D的摆动频率基本上从承载板装置40的长度和所得出的牵引力中得出。对于用作为减震器有利的是：摆动频率尽可能低。上方的线性马达LMP1、LMS1降低摆动体或摆动质量体PM的固有频率，因为上方的线性马达部分地平衡下方的线性马达LMP2、LMS2的牵引力。并不期望将两个线性马达LMP1、LMS1、LMP2、LMS2的吸引力完全平衡，这是因为由此将会引起不期望的漂浮状态。在确定尺寸时需考虑重力，但是与线性马达LMP1、LMS1、LMP2、LMS2的吸引力相比相当小。设备D能够以任意倾角转动并且甚至转动180度地使用。线性马达LMP1、LMS1、LMP2、LMS2能够补偿重力，该重力会使摆动质量体PM从线性马达LMP1、LMS1、LMP2、LMS2中移出。这相应地能够在控制装置中参数化。
为了能够尽可能灵活地且以保护防止外界影响的方式使用该设备D，该设备具有壳体C。这实现将设备D分开地且独立地定位在机器1上。但是同样能够考虑：机器1具有相应的设备D，而其无需壳体。例如，在机器1中已经能够设有用于设备D的留空部。设备D在此具有最大尺寸Dmax。在该情况下，最大尺寸Dmax是在相对位置X的方向上延伸的尺寸。
为了能将图1中示出的紧凑装置更紧凑地设计，可行的是：摆动质量体PM设有终端位置缓冲器END。终端位置缓冲器END防止：例如当供电电压失效或存在其他故障时，摆动质量体PM生硬地碰撞到壳体C或机器1上。
示意地描述了在图1中示出的装置，并且为了概览而没有如真实设备那样紧凑地构成。在此，线性马达LMP1、LMS1、LMP2、LMS2能够完全填充为其提供的空间，并且线性马达LMP1、LMS1、LMP2、LMS2中的至少一个在此能够完整地沿着最大尺寸Dmax在壳体C之内延伸。在没有壳体C的情况下，期望的是：安装空间尽可能完全被填充。
图2利用图1的附图标记示出贯穿壳体C中的设备D的横截面。在此，可见引导设备FV、FVN，所述引导设备在该情况下构成为两个槽舌FV，这些槽舌分别接合到摆动质量体PM的槽FVN中。引导设备FV、FVN在此整体上构成为：防止摆动质量体PM的倾倒，以至于线性马达次级部件LMS1、LMS2与线性马达初级部件LMP1、LMP2接触。基于线性马达次级部件与线性马达初级部件LMP1、LMS1、LMP2、LMS2之间的强吸引力，倾倒会是一种不期望的效果并且完全有效地通过引导设备FV来避免。
图3详细示出承载板装置40。所使用的相应附图标记类似于图1。摆动质量体PM固定在较低的支承件42处，较低的支承件经由承载板41与在上方固定的支承件42连接。在此，上方的支承件42能够直接固定在壳体C上、构成为壳体C的一部分和/或直接固定在机器1上。此外，两个支承件42中的下方的支承件偏转了偏转Amax。该偏转Amax应当为在摆动质量体PM运行时出现的最大偏转。还可见的是：支承件42分别具有夹紧区域420以及弯曲滑槽421。夹紧区域420在此可理解为如下区域，在所述区域中固定有承载板41。这不仅能够通过例如借助于栓或螺钉的夹紧、而且也能够通过其他已知的固定措施或其组合来进行。弯曲滑槽421是支承件42的如下区域，在所述区域中承载板41大范围地能够在没有塑性变形的情况下弯曲进而根本上仅实现摆动质量体M的移动。还绘出了自由长度L，其是实际摆动长度进而对装置的固有频率具有影响。所绘出的半径R应当表现弯曲滑槽421的曲率。借助该曲率能够通过支承件42的结构来控制：承载板41不在可预设的要求之外变形。该可预设的要求例如能够为最大的弯曲应力，该弯曲应力能够通过弯曲半径形成。尤其期望的是：在承载板41中出现的应力保持在承载板41的疲劳强度应力之下。
图4示出机器1，在该情况下为具有工具T的机床，工具在机器1的门架装置中例如产生振动。还可见设备D，其抑制该不期望的振动。在此，设备D具有最大尺寸Dmax并且机器1在此具有最大尺寸lmax。在此能够考虑的是：设备D仅具有机器1的最大尺寸lmax的一小部分。这由于根据本发明的特征组合实现用于抑制机器1的振动的设备D的、尤其紧凑并且尽管如此还免维护的结构。
综上所述，本发明涉及一种用于抑制机器1的振动的、尤其用于抑制机床的振动的设备D。为了实现尤其紧凑的设备D，其能够对机器、尤其机床进行有效且免维护的振动抑制，提出一种设备，其具有：第一线性马达初级部件LMP1；摆动质量体PM，其借助于至少一个承载板装置40支承，使得能够实施摆动质量体PM沿着第一线性马达初级部件LMP1的相对运动；第一线性马达次级部件LMS1，其固定在摆动质量体PM上，使得能够借助于第一线性马达初级部件LMP1促动摆动质量体以抑制机器的振动；第二线性马达初级部件LMP2；和第二线性马达次级部件LMS2，第二线性马达次级部件固定在摆动质量体PM上，使得附加地借助于第二线性马达初级部件LMP1促动摆动质量体PM，以抑制机器1的振动。此外，本发明涉及一种机床。

Claims (13)

1.一种用于抑制机器(1)的振动的、尤其用于抑制机床的振动的设备(D)，所述设备具有：
·第一线性马达初级部件(LMP1)；
·摆动质量体(PM)，所述摆动质量体借助于至少一个承载板装置(40)支承，使得能够实施所述摆动质量体(PM)沿着所述第一线性马达初级部件(LMP1)的相对运动；
·第一线性马达次级部件(LMS1)，所述第一线性马达次级部件固定在所述摆动质量体(PM)上，使得能够借助于所述第一线性马达初级部件(LMP1)促动所述摆动质量体(PM)以抑制所述机器(1)的振动；
·第二线性马达初级部件(LMP2)；和
·第二线性马达次级部件(LMS2)，所述第二线性马达次级部件固定在所述摆动质量体(PM)上，使得附加地借助于所述第二线性马达初级部件(LMP1)促动所述摆动质量体(PM)以抑制所述机器(1)的振动。
2.根据权利要求1所述的设备(D)，还具有位置检测系统(POS)，所述位置检测系统构成用于检测至少一个线性马达次级部件(LMS1，LMS2)关于相应的所述线性马达初级部件(LMP1，LMP2)的相对位置(X)。
3.根据权利要求2所述的设备(D)，其中所述位置检测系统(POS)评估所述线性马达次级部件(LMS1，LMS2)中的至少一个的磁化，以进行位置检测。
4.根据权利要求1、2或3所述的设备(D)，其中所述第一线性马达初级部件(LMP1)和所述第一线性马达次级部件(LMS1)之间的第一气隙(GAP1)与所述第二线性马达初级部件(LMP2)和所述第二线性马达次级部件(LMS2)之间的第二气隙(GAP2)不同。
5.根据权利要求4所述的设备(D)，其中所述第一气隙(GAP1)与所述第二气隙(GAP2)不同，使得总是迎着所述承载板装置(40)的吸引力起作用。
6.根据前述权利要求中任一项所述的设备(D)，其中所述摆动质量体(PM)设置在所述线性马达初级部件(LMP1，LMP2)之间。
7.根据前述权利要求中任一项所述的设备(D)，还具有调节装置(CTRL)，所述调节装置操控线性马达中的至少一个，使得所述摆动质量体(PM)抵抗所述机器的振动。
8.根据前述权利要求中任一项所述的设备(D)，还具有至少一个终端位置缓冲器(END)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的设备(D)，还具有引导设备(FV)，所述引导设备构成使得所述引导设备防止所述线性马达部件(LMP1，LMS1，LMP2，LMS2)之间的接触。
10.根据前述权利要求中任一项所述的设备(D)，还具有壳体(C)，其中所述线性马达部件(LMP1，LMS1，LMP2，LMS2)的至少一部分以及所述摆动质量体(PM)设置在所述壳体之内。
11.根据前述权利要求中任一项所述的设备(D)，其中所述设备(D)的最大尺寸(Dmax)最多是所述机器(1)的、尤其所述机床的最大尺寸(lmax)的1/10。
12.根据前述权利要求中任一项所述的设备(D)，其中所述设备(D)的最大尺寸(Dmax)最少为20cm，但是最多为80cm。
13.一种机床，具有至少一个工具(T)以及根据权利要求1至11中任一项所述的用于抑制振动的设备(D)。
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