CN112748702B

CN112748702B - 振动抑制方法和振动抑制装置

Info

Publication number: CN112748702B
Application number: CN202011187788.3A
Authority: CN
Inventors: 寺田弦; 小岛辉久; 佐藤隆太; 西岛理彩
Original assignee: National University Corp Donghai National University; Brother Industries Ltd
Current assignee: National University Corp Donghai National University; Brother Industries Ltd
Priority date: 2019-10-30
Filing date: 2020-10-30
Publication date: 2023-10-27
Anticipated expiration: 2040-10-30
Also published as: CN112748702A; JP2021071895A; JP7390643B2

Abstract

发明涉及振动抑制方法和振动抑制装置。加速度指令在连续的第一期间P₁、第二期间P₂、第三期间P₃和第四期间P₄控制马达的加速度。在第一期间P₁，马达的加速度从零增加至第一加速度A₁。在第二期间P₂，马达的加速度从第一加速度A₁减少至零。在第三期间P₃，马达的加速度从零减少至第二加速度A₂。在第四期间P₄，马达的加速度从第二加速度A₂增加至零。CPU确定作为第一期间P₁的长度的第一时间T₁、作为第二期间P₂的长度的第二时间T₂、作为第三期间P₃的长度的第三时间T₃和作为第四期间P₄的长度的第四时间T₄中的两个时间相同且另外两个时间相同的加速度指令。

Description

振动抑制方法和振动抑制装置

技术领域

本发明涉及振动抑制方法和振动抑制装置。

背景技术

日本特许公开2019年第153085号公报公开了一种振动抑制装置。振动抑制装置对进给轴指令附加补偿扭矩指令，以抑制机床基于进给轴指令驱动时产生的振动。补偿扭矩指令具有为与振动的相位相反的相位的波形。该情况下，振动的振幅在补偿扭矩指令的作用下有所减少，因此机床能够抑制振动。有时，根据进给轴指令的条件的不同，机床基于进给轴指令驱动时产生的振动的频率会出现多个。该情况下，上述的使用补偿扭矩指令的方法无法全部抑制多个频率的振动。

发明内容

本发明的目的是，提供能适当地抑制机床基于进给轴指令驱动时产生的振动的振动抑制方法和振动抑制装置。

技术方案1的振动抑制方法的特征在于，该振动抑制方法包括：输入工序，通过该工序，将表示基于控制马达的加速度的加速度指令的加速度波形的输入信息输入到利用所述马达驱动的机械装置的振动模型；获取工序，通过该工序，获取在通过所述输入工序将所述输入信息输入到所述振动模型时由所述振动模型输出的、表示所述机械装置的振动波形的振幅的输出信息；及确定工序，通过该工序，确定在通过所述获取工序获取的所述输出信息满足规定要求时的所述加速度指令，所述振动模型包含通过对所述机械装置进行建模得到的传递函数，所述振动模型将通过所述输入工序输入的所述输入信息所示的所述加速度波形的参数转换成所述机械装置基于所述马达的驱动振动时的所述振动波形的振幅来输出所述输出信息，所述加速度指令在连续的第一期间、第二期间、第三期间和第四期间控制所述马达的加速度，在所述第一期间，所述马达的加速度从零增加至第一加速度，在所述第二期间，所述马达的加速度从所述第一加速度减少至零，在所述第三期间，所述马达的加速度从零减少至第二加速度，在所述第四期间，所述马达的加速度从所述第二加速度增加至零，在所述确定工序中，确定作为所述第一期间的长度的第一时间、作为所述第二期间的长度的第二时间、作为所述第三期间的长度的第三时间和作为所述第四期间的长度的第四时间中的任意两个时间相同且另外两个时间相同的所述加速度指令。

通过利用通过该方法确定的加速度指令驱动机械装置的马达，能够抑制在马达驱动时产生的机械装置的振动。

在技术方案2的振动抑制方法的所述确定工序中，基于将所述第一时间、所述第二时间、所述第三时间和所述第四时间中的相同的任意两个时间视为第一轴且将所述第一时间、所述第二时间、所述第三时间和所述第四时间的总和视为第二轴且将所述振幅视为第三轴的信息，来确定所述两个时间的组合，并确定所述第一时间、所述第二时间、所述第三时间和所述第四时间。该情况下，该方法能够确定能够最有效地抑制振动的时间的组合，能够抑制在马达驱动时产生的机械装置的振动。

在技术方案3的振动抑制方法的所述确定工序中，确定所述第一时间和所述第四时间相同且所述第二时间和所述第三时间相同的所述加速度指令。机械装置利用通过该方法确定的加速度指令驱动马达时，能够适当地抑制振动。

在技术方案4的振动抑制方法的所述确定工序中，确定所述第一时间和所述第四时间小于所述第二时间和所述第三时间的所述加速度指令。机械装置利用通过振动抑制方法确定的加速度指令驱动马达时，能够进一步抑制振动。

在技术方案5的振动抑制方法的所述确定工序中，确定所述第一时间和所述第四时间为零的所述加速度指令。机械装置利用通过该方法确定的加速度指令驱动马达时，能够最大限度地抑制振动。

在技术方案6的振动抑制方法的所述输入工序中，将还表示指定频率的所述输入信息输入到所述振动模型，在所述获取工序中，获取在通过所述输入工序将表示所述加速度指令和所述指定频率的所述输入信息输入到所述振动模型时由所述振动模型输出的、表示所述机械装置基于所述马达的驱动以所述指定频率振动时的所述振动波形的振幅的所述输出信息，在所述确定工序中，确定通过所述获取工序获取的所述输出信息所示的所述振动波形的振幅为规定阈值以下的所述加速度指令。该情况下，能够利用加速度指令适当地抑制机械装置基于马达的驱动以振动频率振动的情况。

技术方案7的振动抑制装置的特征在于，该振动抑制装置具有控制部，该控制部利用通过技术方案1～6的振动抑制方法确定的所述加速度指令来控制所述机械装置的所述马达。该情况下，能获得与技术方案1相同的效果。

附图说明

图1是机床1的立体图。

图2是表示数控装置30和机床1的电气结构的框图。

图3是表示刀具4的位置、速度波形和加速度波形的信息。

图4是表示机床1的振动特性的信息。

图5的(A)是表示第一条件时的加速度波形的信息，图5的(B)是表示第二条件时的加速度波形的信息，图5的(C)是表示第三条件时的加速度波形的信息。

图6是式(1－1)、(1－2)的导出方法的说明图。

图7是主处理的流程图。

图8是表示振幅y的等高线图(为第一条件且频率为30Hz)。

图9是表示振幅y的等高线图(为第一条件且频率为90Hz)。

图10是表示振幅y的等高线图(为第二条件且频率为30Hz)。

图11是表示振幅y的等高线图(为第二条件且频率为90Hz)。

图12是表示振幅y的等高线图(为第三条件且频率为30Hz)。

图13是表示振幅y的等高线图(为第三条件且频率为90Hz)。

图14是表示最优化后的加速度波形的信息。

具体实施方式

说明本发明的实施方式。下面的说明中，使用附图中用箭头表示的左右、前后和上下。机床1的左右方向即为机床1的X轴方向，机床1的前后方向即为机床1的Y轴方向，机床1的上下方向即为机床1的Z轴方向。图1所示的机床1通过使主轴9上装配的刀具4旋转，来对在工作台13的上表面保持的切削对象3实施切削加工。由数控装置30(参照图2)控制机床1的动作。

如图1所示，机床1具有底座2、立柱5、主轴头7、主轴9、工作台装置10、换刀装置20、控制箱6和操作面板15(参照图2)等。底座2为金属制且呈大致长方体状的基座。立柱5固定在底座2的上部靠后方处。主轴头7设置为能够沿着立柱5的前表面沿Z轴方向移动。主轴头7在内部以主轴9能够旋转的方式支承该主轴9。主轴9在主轴头7下部具有装配孔。能够在主轴9的该装配孔处装配刀具4，主轴9在主轴马达52(参照图2)的驱动下旋转。主轴马达52设于主轴头7。主轴头7能够借助设于立柱5的前表面的Z轴移动机构沿Z轴方向移动。Z轴移动机构具有Z轴马达51(参照图2)等。由数控装置30控制Z轴马达51(参照图2)的驱动，来控制主轴头7沿Z轴方向的移动。

工作台装置10具有Y轴移动机构、Y轴座12、X轴移动机构和工作台13等。Y轴移动机构设于底座2的上表面靠前侧处，具有一对Y轴引导部、Y轴滚珠丝杠和Y轴马达54(参照图2)等。Y轴引导部和Y轴滚珠丝杠沿Y轴方向延伸。Y轴引导部在其上表面沿Y轴方向引导Y轴座12。Y轴座12形成为大致长方体状，在其底部的外表面具有螺母，该螺母与Y轴滚珠丝杠螺纹接合。当Y轴马达54使Y轴滚珠丝杠旋转时，Y轴座12与螺母一起沿着Y轴引导部移动。因此，Y轴移动机构以Y轴座12能够沿Y轴方向移动的方式支承该Y轴座12。

X轴移动机构设于Y轴座12的上表面，具有一对X轴引导部、X轴滚珠丝杠和X轴马达53(参照图2)等。X轴引导部和X轴滚珠丝杠沿X轴方向延伸。工作台13形成为在俯视时呈矩形板状，设于Y轴座12的上表面。工作台13在底部具有螺母，该螺母与X轴滚珠丝杠螺纹接合。当X轴马达53使X轴滚珠丝杠旋转时，工作台13与螺母一起沿着X轴引导部移动。因此，X轴移动机构以工作台13能够沿X轴方向移动的方式支承该工作台13。因此，工作台13能够借助Y轴移动机构、Y轴座12和X轴移动机构，在底座2上沿X轴方向和Y轴方向移动。

换刀装置20设于主轴头7的前侧，具有呈圆盘形的刀库21和刀库马达55(参照图2)等。刀库21在外周呈放射状地保持多个刀具，刀库21将换刀指令所指示的刀具定位到换刀位置。换刀指令由数控程序来命令。换刀位置是刀库21的最下部的位置。换刀装置20在刀库马达55的驱动下，通过主轴头7的上升、刀库21的旋转、主轴头7的下降这一连串的动作，对主轴9上装配的刀具4和刀库21中安装的刀具进行交换。

控制箱6存放有数控装置30(参照图2)。数控装置30分别控制设于机床1的Z轴马达51、主轴马达52、X轴马达53、Y轴马达54和刀库马达55(参照图2)。数控装置30通过使主轴9上装配的刀具4相对于工作台13上保持的切削对象3进行移动，来对切削对象3实施各种加工。各种加工是指使用钻头、丝锥等进行的钻孔加工，使用端铣刀、铣刀等进行的侧面加工等。

操作面板15设于包覆机床1的罩的外壁。操作面板15具有输入部16和显示部17(参照图2)。输入部16能够接受各种信息、操作指示等的输入，并向数控装置30输出该输入。显示部17基于来自数控装置30的指令，显示各种画面。

如图2所示，数控装置30和机床1具有CPU31、ROM32、RAM33、存储装置34、输入输出部35、驱动电路51A～驱动电路55A以及编码器51B～编码器55B等。ROM32存储有主程序等。主程序是用于执行主处理(参照图7)的程序。主处理通过逐行读入数控程序来执行各种动作。数控程序由包含各种控制指令的多个行构成，数控程序以行单位来控制包含机床1的轴移动、换刀等在内的各种动作。RAM33用于临时存储各种信息。存储装置34为非易失性存储装置，其存储有数控程序和各种信息。CPU31除了能够将由操作者利用操作面板15的输入部16输入的数控程序存储至存储装置34之外，还能够将通过外部输入读入的数控程序等存储至存储装置34。

驱动电路51A与Z轴马达51和编码器51B相连接。驱动电路52A与主轴马达52和编码器52B相连接。驱动电路53A与X轴马达53和编码器53B相连接。驱动电路54A与Y轴马达54和编码器54B相连接。驱动电路55A与驱动刀库21的刀库马达55和编码器55B相连接。Z轴马达51、主轴马达52、X轴马达53、Y轴马达54和刀库马达55均为伺服马达(下面统称为马达)。

驱动电路51A～驱动电路55A从CPU31接收指令，并分别向它们各自所对应的各马达51～马达55输出驱动电流。编码器51B～编码器55B检测它们各自所对应的各马达51～马达55的旋转轴的旋转位置，并分别向驱动电路51A～驱动电路55A输出表示检测结果的信号。驱动电路51A～驱动电路55A向CPU31输出从编码器51B～编码器55B接收的信号。而且，驱动电路51A～驱动电路55A从编码器51B～编码器55B接收信号，进行针对各马达51～马达55的旋转位置和速度的反馈控制。输入输出部35分别与操作面板15的输入部16和显示部17相连接。

对基于数控程序的指令(称为进给轴指令)使刀具4相对于切削对象3沿着Z轴方向朝下移动的情况进行说明。使刀具4相对于切削对象3分别沿X轴方向、Y轴方向移动来加工时也为同样。图3的纵轴分别表示Z轴方向位置(图3的(A))、速度(图3的(B)和(C))、加速度(图3的(D))。图3的(A)～(D)中，关于纵轴，比零靠下侧的区域为Z轴的正区域，比零靠上侧的区域为Z轴的负区域。图3的(A)中，用零示意表示处于规定的基准位置时的刀具4的位置的Z轴坐标。用正值示意表示处于比基准位置靠下侧时的刀具4的位置的Z轴坐标。图3的(B)～(D)中，用正值示意刀具4朝下移动时的速度和加速度，用负值示意刀具4朝上移动时的速度和加速度。

CPU31在读入数控程序的进给轴指令之后，为了使保持有主轴9的主轴头7移动至由进给轴指令指定的位置，生成主轴头7的目标位置的时间序列数据。CPU31以规定周期向驱动电路51A输出目标位置的数据。驱动电路51A基于CPU31输出的目标位置的数据驱动Z轴马达51。Z轴马达51借助主轴头7使刀具4沿Z轴方向移动至目标位置。每当CPU31向驱动电路51A输入目标位置的数据，驱动电路51A就驱动Z轴马达51。因此，刀具4最终到达由进给轴指令指定的位置(称为指令位置)(参照图3的(A))。将CPU31基于进给轴指令执行的上述控制称为进给轴控制。

在生成目标位置的时间序列数据时，首先，CPU31以刀具4沿Z轴方向移动至指令位置时的速度恒定地推移的方式确定各目标位置(参照图3的(B))。接着，CPU31调整表示速度的时间序列变化的波形(称为速度波形)的上升特性和下降特性所对应的加减速特性(参照图3的(C)和(D))。将调整速度波形的加减速特性的处理称为加减速处理。执行加减速处理之后的速度波形的上升和下降各自的斜率为刀具4的加速度。CPU31基于执行加减速处理之后的速度波形，确定每个规定周期的目标位置。CPU31以规定周期向驱动电路50A输出所确定的目标位置的数据。该情况下，如图3的(C)所示，利用由驱动电路51A驱动的Z轴马达51移动的刀具4在移动开始时以加速期间Pa加速，在移动结束时以减速期间Pd减速。将加速期间Pa的长度称为加速时间Ta，将减速期间Pd的长度称为减速时间Td。

将CPU31基于数控程序的进给轴指令向驱动电路50A输出的控制指令称为加速度指令。加速度指令包括使刀具4加速的加速指令和使刀具4减速的减速指令。图3的(D)表示刀具4基于加速度指令移动时的加速度的时间序列变化(称为加速度波形)。将加速期间Pa中刀具4的加速度增加的期间称为第一期间P₁，将第一期间P₁的长度称为第一时间T₁。在第一期间P₁，马达50的加速度从零增加至第一加速度A₁。将加速期间Pa中刀具4的加速度减少的期间称为第二期间P₂，将第二期间P₂的长度称为第二时间T₂。在第二期间P₂，马达50的加速度从第一加速度A₁减少至零。将减速期间Pd中刀具4的加速度减少的期间称为第三期间P₃，将第三期间P₃的长度称为第三时间T₃。在第三期间P₃，马达50的加速度从零减少至第二加速度A₂。将减速期间Pd中刀具4的加速度增加的期间称为第四期间P₄，将第四期间P₄的长度称为第四时间T₄。在第四期间P₄，马达50的加速度从第二加速度A₂增加至零。加速度指令在连续的第一期间P₁～第四期间P₄控制马达50的加速度。将从第一期间P₁的开始至第四期间P₄的结束之间的长度称为加减速时间Tsum。将第一时间T₁～第四时间T₄统称为加减速时间常数Tα。

基于加速度指令的加速度波形不限于图3的(D)的情况，有时，在第二期间P₂和第三期间P₃之间还包含以加速度为0推移的期间。下面，以如图3的(D)那样的不含以加速度为0推移的期间的加速度波形为前提。

有一种利用不同于加速度指令的校正扭矩指令来抑制因刀具4基于加速度指令移动从而产生的机床1的振动的方法。校正扭矩指令是用于产生与机床1的振动相反相位的振动的指令。有时，在刀具4根据加速度指令沿Z轴方向移动时，机床1的主轴头7沿Z轴方向以90Hz振动。该情况下，使用在90Hz具有振动的峰值且相位与振动的相位相反的校正扭矩指令来抑制主轴头7的Z轴方向振动。

在刀具4根据加速度指令沿Z轴方向移动时产生的机床1的振动频率的成分除了具有主轴头7沿Z轴方向振动时的频率90Hz之外，还具有机床1整体振动时的频率30Hz(参照图4)。机床1整体振动时的频率与刀具4的Z轴方向移动距离相应地从30Hz开始变动，无法利用校正扭矩指令抑制振动。

数控装置30的CPU31为了抑制校正扭矩指令无法抑制的振动，基于进给轴指令确定向驱动电路50A输出的加速度指令的加速度波形。即，CPU31使用机床1的振动模型来确定表示适合于利用加速度指令抑制校正扭矩指令无法抑制的振动的加速度波形的参数。该参数包含作为加减速时间常数Tα的第一时间T₁、第二时间T₂、第三时间T₃和第四时间T₄的大小关系。

如图5所示，振动模型包含通过对机床1的振动特性进行建模得到的传递函数G(s)。传递函数G(s)在将表示加速度波形的参数和指定频率作为输入信息输入到振动模型时生成振动波形的振幅。振动波形的振幅表示机床1由于马达50基于加速度波形驱动且刀具4移动，从而以指定频率振动时的振动量。即，传递函数G(s)对加速度波形进行转换来生成振动波形。振动模型输出表示由传递函数G(s)生成的振动波形的输出信息。

传递函数G(s)是通过对机床1的振动特性进行建模得到的。在此，使用通常的二阶系统的传递函数：式(1－0)。

数学式1

针对每种作为加减速时间常数Tα的第一时间T₁～第四时间T₄的大小关系(称为加减速时间常数Tα的大小关系)分别规定振动模型。即，振动模型由下面的加减速时间常数Tα的大小关系的三个条件(第一条件～第三条件)规定。

·第一条件：T₁＝T₄，T₂＝T₃(参照图5的(A))

·第二条件：T₁＝T₂，T₃＝T₄(参照图5的(B))

·第三条件：T₁＝T₃，T₂＝T₄(参照图5的(C))

第一条件

振幅y满足式(1－1)的关系，进给量L满足式(1－2)的关系。振幅y表示机床1基于马达50的驱动振动时的振幅。进给量L表示刀具4的Z轴方向进给量。J₁表示加减速波形的在第一期间P₁的跃度。ω_n为振动的角频率，ω_n＝2πf(f为指定频率)。a表示第二时间T₂与第一时间T₁之比(T₂/T₁)。

数学式2

数学式3

式(1－1)的导出方法的概况如下。定义图6的(A)中的四个步进输入波形R₁、R₂、R₃、R₄。如图6的(B)所示，步进输入波形R₁、R₂、R₃、R₄的相加结果为第一条件下的跃度波形J。传递函数G(s)针对步进输入波形R₁、R₂、R₃、R₄的响应y₁、y₂、y₃、y₄通过式(1－3)～(1－6)导出。

数学式4

通过将y₁、y₂、y₃、y₄加在一起并整理，从而导出表示传递函数G(s)针对跃度波形J的振幅的数学式(1－1)。为了便于运算，设为ζ＝0。

式(1－2)的导出方法的概况如下。对图6的(B)中的跃度波形J进行积分，导出表示加速度波形的数学式。对表示图6的(C)中的加速度波形的数学式进行积分，导出表示图6的(D)中的速度波形的数学式。对表示速度波形的数学式进行积分，导出表示图6的(E)中的进给量的数学式。将第一条件(T₁＝T₄，T₂＝T₃)应用于所导出的进给量的数学式，整理变量，导出式(1－2)。

第二条件

振幅y满足式(2－1)的关系，进给量L满足式(2－2)的关系。a表示第三时间T₃与第一时间T₁之比(T₃/T₁)。式(2－1)、(2－2)的导出方法与式(1－1)、(1－2)的导出方法大致相同。

数学式5

数学式6

第三条件

振幅y满足式(3－1)的关系，进给量L满足式(3－2)的关系。a表示第二时间T₂与第一时间T₁之比(T₂/T₁)。式(3－1)、(3－2)的导出方法与式(1－1)、(1－2)的导出方法大致相同。

数学式7

数学式8

根据式(1－2)、(2－2)、(3－2)，在指定进给量L时，能够用第一时间T₁和加减速时间Tsum这两个变量来表示第一加速度A₁。跃度J₁满足J₁＝A₁/T₁的关系。因此，跃度J₁能够用第一时间T₁和加减速时间Tsum这两个变量来表示。因此，CPU31将加减速时间常数Tα的大小关系(第一条件～第三条件中的任一者)、进给量L、第一时间T₁、加减速时间Tsum、指定频率作为表示加速度波形的参数代入上式，算出振动波形的振幅y。CPU31重复一边变更参数一边算出振动波形的振幅y的处理。CPU31能够将表示所算出的振动波形的振幅y小于规定阈值Th时的加速度波形的参数确定为表示用于抑制指定频率的振动的加速度指令的加速度波形的参数。

参照图7，说明数控装置30的CPU31执行的主处理。CPU31通过读出并执行存储装置34中存储的程序来执行主处理。CPU31确定作为向振动模型输入的输入信息的、表示加速度指令的加速度波形的参数(S11)。所要确定的参数为加减速时间常数Tα的大小关系(第一条件(T₁＝T₄，T₂＝T₃)、第二条件(T₁＝T₂，T₃＝T₄)、第三条件(T₁＝T₃，T₂＝T₄)中的任一者)、第一时间T₁、加减速时间Tsum。进给量L为根据机床1的进给轴指令所确定的参数。指定频率为基于机床1容易振动的频率(固有频率)所确定的参数，在主处理前已被确定。CPU31将包含所确定的参数的输入信息输入到振动模型(S13)。此时，振动模型的传递函数G(s)生成机床1由于基于输入信息所示的加速度波形的马达50的驱动以指定频率振动的振动波形。振动模型输出表示振动波形的振幅y的输出信息。CPU31获取振动模型输出的输出信息(S15)。CPU31对通过S11的处理是否已确定全部的表示加速度指令的加速度波形的参数的组合进行判定(S17)。CPU31在判定为未确定全部的参数的组合时(S17：否)，使处理返回到S11。CPU31分别变更加减速时间常数Tα的大小关系、第一时间T₁、加减速时间Tsum来确定其他组合(S11)，并基于所确定的参数重复S13、S15的处理。CPU31在判定为已确定全部的参数的组合时(S17：是)，使处理前进到S19。CPU31基于图8～图13的信息，通过下面的方法特定用于抑制指定频率的振动的加速度指令所对应的加速度波形的参数(S19)。

图8～图13是将振动模型输出的振动波形的振幅y以第一时间T₁和加减速时间Tsum为变量来表示的信息。该信息以二维方式示出了以第一轴、第二轴、第三轴为基准轴的三维信息。横轴表示第一轴的第一时间T₁。纵轴表示第二轴的加减速时间Tsum。第三轴与第一轴和第二轴正交，其表示振动波形的振幅y。振幅y利用等高线图来表示。第一时间T₁在第一条件下与第四时间T₄相等，在第二条件下与第二时间T₂相等，在第三条件下与第三时间T₃相等。加减速时间Tsum为第一时间T₁、第二时间T₂、第三时间T₃和第四时间T₄的总和。

图8和图9表示输入第一条件(T₁＝T₄，T₂＝T₃)作为加减速时间常数Tα的大小关系时的结果。图10和图11表示输入第二条件(T₁＝T₂，T₃＝T₄)作为加减速时间常数Tα的大小关系时的结果。图12和图13表示输入第三条件(T₁＝T₃，T₂＝T₄)作为加减速时间常数Tα的大小关系时的结果。图8、图10和图12表示输入进给量为1mm且指定频率为30Hz时的结果。图9、图11和图13表示输入进给量为1mm且指定频率为90Hz时的结果。

以校正扭矩指令无法抑制的机床1的振动的频率为30Hz的情况为前提(参照图8、图10和图12)。作为对振幅y进行判断时的规定阈值Th，预先设定为5。该情况下，CPU31确定图8、图10和图12的信息中振幅y为5以下的第一时间T₁和加减速时间Tsum的组合。CPU31基于所对应的加减速时间常数Tα的大小关系以及所确定的第一时间T₁和加减速时间Tsum，进一步确定第二时间T₂、第三时间T₃和第四时间T₄。该参数为用于抑制指定频率的振动的加速度指令所对应的加速度波形的参数。

为了缩短机床1的切削加工所需的时间，优选加减速时间Tsum较短。因此，CPU31将图8、图10和图12的信息中振幅y为5的等高线与第二轴相交叉的点的加减速时间Tsum为最小的第一条件(参照图8)确定为最适当的加速度波形的参数。即，CPU31将第一时间T₁和第四时间T₄相同且第二时间T₂和第三时间T₃相同的第一条件(参照图8)确定为表示加速度指令的加速度波形的参数。图8中振幅y为5的等高线随着第一时间T₁从约为0.04向0减少，其所对应的加减速时间Tsum变得越短。因此，CPU31像图14的(A)那样，将第一条件下且第一时间T₁和第四时间T₄小于第二时间T₂和第三时间T₃的参数确定为表示加速度指令的最佳的加减速波形的参数。而且，CPU31像图14的(B)的那样，将第一时间T₁和第四时间T₄变得最小时即第一时间T₁和第四时间T₄为零的参数确定为表示加速度波形的最佳的加速度波形的参数。CPU31进一步确定满足所确定的各要求的第一时间T₁～第四时间T₄(S19)，结束主处理。

数控装置30将用于驱动机床1的马达50的加速度波形的参数作为输入信息输入到振动模型(S13)。振动模型基于输入信息，输出包含振动波形的振幅y的输出信息。数控装置30获取振动模型输出的输出信息(S15)。数控装置30将所获取的振幅y为规定阈值Th以下时的加减速时间常数Tα的大小关系确定为用于抑制基于马达50的驱动所产生的机床1的振动的加速度波形的参数(S19)。此时，加减速时间常数Tα的大小关系为第一时间T₁和第四时间T₄相同且第二时间T₂和第三时间T₃相同。数控装置30能够利用表示所确定的参数的加减速波形的加速度指令驱动机床1的马达50，以抑制在马达50驱动时产生的机床1的振动。特别是，数控装置30利用上述的表示参数的加速度波形的加速度指令，还能够有效地抑制校正扭矩指令无法抑制的频率的振动。

作为加减速时间常数Tα的大小关系，优选的是第一时间T₁和第四时间T₄小于第二时间T₂和第三时间T₃。更优选的是，第一时间T₁和第四时间T₄为零。该情况下，数控装置30能够利用所确定的加速度指令适当地抑制马达50驱动时的机床1的振动。

数控装置30将还表示指定频率的输入信息输入到振动模型(S13)。振动模型将机床1基于马达50的驱动以指定频率振动时的振动波形的振幅y作为输出信息进行输出。数控装置30确定表示振幅y为规定阈值Th以下的参数的加速度波形的加速度指令。该情况下，数控装置30能够利用加速度指令适当地抑制机床1基于马达50的驱动以指定频率振动的情况。数控装置30通过使校正扭矩指令无法抑制的频率为指定频率，能够有效地抑制校正扭矩指令无法抑制的机床1的振动。

数控装置30基于表示由振动模型输出的输出信息的信息，确定加速度波形的第一时间T₁～第四时间T₄。该情况下，数控装置30容易确定能够最有效地抑制振动的加减速时间常数Tα的大小关系，能够抑制在马达50驱动时产生的机床1的振动。

本发明不限定于上述实施方式，能够进行各种变更。本发明不限于由数控装置30的CPU31执行主处理的情况。可以由PC等执行主处理。此时，可以将表示由PC等执行主处理所确定的加速度波形的信息输入到数控装置30。数控装置30可以利用表示所输入的加速度波形的加速度指令来控制机床1的马达50。

数控装置30通过主处理确定的加速度波形的参数中，加减速时间常数Tα的大小关系不限于上述内容。可以是，数控装置30确定第一时间T₁和第二时间T₂相同且第三时间T₃和第四时间T₄相同的加速度波形，即确定具有与第二条件相对应的加减速时间常数Tα的大小关系的加速度波形(T₁＝T₂，T₃＝T₄)。可以是，数控装置30确定第一时间T₁和第三时间T₃相同且第二时间T₂和第四时间T₄相同的加速度波形，即确定具有与第三条件相对应的加减速时间常数Tα的大小关系的加速度波形(T₁＝T₃，T₂＝T₄)。可以是，数控装置30确定表示第一时间T₁和第四时间T₄均大于第二时间T₂和第三时间T₃的加速度波形的加速度指令。可以是，数控装置30确定表示第一时间T₁和第四时间T₄大于零的加速度波形的加速度指令。

数控装置30向振动模型输入的作为输入信息的指定频率不限于补偿扭矩指令无法抑制机床1的振动的频率。可以是，数控装置30将刀具4根据加速度指令沿Z轴方向移动时产生的机床1的振动频率中的、能够利用补偿扭矩指令抑制机床1的振动的频率作为输入信息的指定频率输入到振动模型。可以是，数控装置30基于鉴于此时的输出信息的信息(参照图9、图11和图13)，特定最佳的加速度波形的参数，来确定加速度指令。该情况下，数控装置30能够抑制机床1以指定频率振动的情况。因此，数控装置30无需基于补偿扭矩指令的振动抑制控制，就能够抑制在马达50驱动时产生的机床1的振动。

数控装置30向振动模型输入的作为输入信息的指定频率不限于一个。可以是，数控装置20针对30Hz和90Hz这两者，确定满足规定阈值Th的加减速时间常数Tα、第一时间T₁、加减速时间Tsum。该情况下，可以针对各指定频率指定例如像Th30、Th90这样的规定阈值Th。

在数控装置30对加减速时间常数Tα、第一时间T₁、加减速时间Tsum进行确定时，可以是，以根据由该参数生成的进给轴指令，不超过机床1的进给轴的马达50的最大扭矩为条件进行确定。数控装置20可以对加减速时间常数Tα、第一时间T₁设定下限值。

数控装置30基于表示由振动模型输出的输出信息的信息来确定加速度波形的第一时间T₁～第四时间T₄。可以是，数控装置30将振动模型输出的振动波形的振幅y与规定阈值Th分别进行比较来确定加速度波形的第一时间T₁～第四时间T₄。

机床1是本发明的机械装置的一例。S13的处理是本发明的输入工序的一例。S15的处理是本发明的获取工序的一例。S19的处理是本发明的确定工序的一例。数控装置30是本发明的振动抑制装置的一例。

Claims

1.一种振动抑制方法，其特征在于，该振动抑制方法包括：

输入工序，通过该工序，将表示基于控制马达的加速度的加速度指令的加速度波形的输入信息输入到利用所述马达驱动的机械装置的振动模型；

获取工序，通过该工序，获取在通过所述输入工序将所述输入信息输入到所述振动模型时由所述振动模型输出的、表示所述机械装置的振动波形的振幅的输出信息；及

确定工序，通过该工序，确定在通过所述获取工序获取的所述输出信息满足规定要求时的所述加速度指令，

所述振动模型包含通过对所述机械装置进行建模得到的传递函数，

所述振动模型将通过所述输入工序输入的所述输入信息所示的所述加速度波形的参数转换成所述机械装置基于所述马达的驱动振动时的所述振动波形的振幅来输出所述输出信息，

所述加速度指令在连续的第一期间、第二期间、第三期间和第四期间控制所述马达的加速度，

在所述第一期间，所述马达的加速度从零增加至第一加速度，

在所述第二期间，所述马达的加速度从所述第一加速度减少至零，

在所述第三期间，所述马达的加速度从零减少至第二加速度，

在所述第四期间，所述马达的加速度从所述第二加速度增加至零，

在所述确定工序中，确定作为所述第一期间的长度的第一时间、作为所述第二期间的长度的第二时间、作为所述第三期间的长度的第三时间和作为所述第四期间的长度的第四时间中的任意两个时间相同且另外两个时间相同的所述加速度指令。

2.根据权利要求1所述的振动抑制方法，其特征在于，

在所述确定工序中，基于将所述第一时间、所述第二时间、所述第三时间和所述第四时间中的相同的任意两个时间视为第一轴且将所述第一时间、所述第二时间、所述第三时间和所述第四时间的总和视为第二轴且将所述振幅视为第三轴的信息，来确定所述任意两个时间的组合，并确定所述第一时间、所述第二时间、所述第三时间和所述第四时间。

3.根据权利要求1或2所述的振动抑制方法，其特征在于，

在所述确定工序中，确定所述第一时间和所述第四时间相同且所述第二时间和所述第三时间相同的所述加速度指令。

4.根据权利要求3所述的振动抑制方法，其特征在于，

在所述确定工序中，确定所述第一时间和所述第四时间小于所述第二时间和所述第三时间的所述加速度指令。

5.根据权利要求3所述的振动抑制方法，其特征在于，

在所述确定工序中，确定所述第一时间和所述第四时间为零的所述加速度指令。

6.根据权利要求1或2所述的振动抑制方法，其特征在于，

在所述输入工序中，将还表示指定频率的所述输入信息输入到所述振动模型，

在所述获取工序中，获取在通过所述输入工序将表示所述加速度指令和所述指定频率的所述输入信息输入到所述振动模型时由所述振动模型输出的、表示所述机械装置基于所述马达的驱动以所述指定频率振动时的所述振动波形的振幅的所述输出信息，

在所述确定工序中，确定通过所述获取工序获取的所述输出信息所示的所述振动波形的振幅为规定阈值以下的所述加速度指令。

7.一种振动抑制装置，其特征在于，

该振动抑制装置具有控制部，该控制部利用通过权利要求1～6中任一项所述的振动抑制方法确定的所述加速度指令来控制所述机械装置的所述马达。