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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Unterdrücken
von Vibration, die während dem Bearbeiten in einer Werkzeugmaschine,
zum Durchführen der Bearbeitung, erzeugt wird, während
ein Werkzeug oder ein Werkstück gedreht wird, sowie eine
vibrationsunterdrückende Vorrichtung, die in der Lage ist,
dieses Verfahren durchzuführen.
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Hinsichtlich
eines vibrationsunterdrückenden Verfahrens beispielsweise
für eine Werkzeugmaschine, ist ein Verfahren, das in der
japanischen ungeprüften
Patentveröffentlichung Nr. 2003-340627 offenbart
ist, allgemein bekannt. Gemäß diesem vibrationsunterdrückenden
Verfahren wird, zum Unterdrücken regenerativer Zittervibration
als selbst-anregende Vibration, die ein schlechteres Werkstückoberflächenrauheitsfinish
verursacht, wird eine charakteristische Frequenz eines Systems,
das Zittervibrationen erzeugt, erhalten, zum Beispiel eines Werkzeugs,
eines Werkstücks oder Ähnliches. Dabei wird die
charakteristische Frequenz mit 60 multipliziert, und der multiplizierte
Wert durch die Anzahl der Werkzeugrillen und eine vorbestimmte ganze
Zahl, die als eine stabile Drehzahl definiert sein soll, dividiert.
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Dann
wird, durch Durchführung der Bearbeitung bei dieser stabilen
Drehzahl, Zittervibration, die während der Bearbeitung
erzeugt wird, unterdrückt. Zusätzlich wird die
charakteristische Frequenz dadurch erlangt, dass das Werkzeug oder
das Werkstück einer Stoßerregung unterworfen wird.
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Des
Weiteren ist ein vibrationsunterdrückendes Verfahren, das
in der
japanischen Übersetzung der
PCT Nr. 2001-517557 offenbart ist, ebenfalls bekannt. Gemäß diesem
vibrationsunterdrückenden Verfahren wird eine Zitterfrequenz
eines Systems, das während der Bearbeitung Zittervibrationen
erzeugt, erhalten, wobei die Zitterfrequenz mit 60 multipliziert
wird, und der multiplizierte Wert durch die Anzahl der Werkzeugrillen
und eine vorbestimmte ganze Zahl, die als eine stabile Drehzahl
definiert sein soll, dividiert wird. Durch die Durchführung
bei dieser stabilen Drehzahl ist es beabsichtigt, dass die Zittervibration
unterdrückt wird. Hinsichtlich der Zitterfrequenz während
der Bearbeitung wird zusätzlich ein Schallsensor nahe dem
Werkzeug oder dem Werkstück vorgesehen, und die Zitterfrequenz
wird basierend auf einer Vibrationsfrequenz, die während dem
Drehen von dem Schallsensor erfasst wird, erlangt.
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Für
das vibrationsunterdrückende Verfahren, das in der
japanischen ungeprüften
Patentveröffentlichung Nr. 2003-340627 offenbart
ist, ist jedoch eine Impulsvorrichtung mit hohen Kosten notwendig.
Des Weiteren ist eine Hochtechnologie für eine Erregung mit
Hilfe dieser Vorrichtung notwendig, und es benötigt Zeit
und Mühe. Zudem liegt ein Problem darin, dass eine exakte
stabile Drehzahl kaum erreicht wird, da eine charakteristische Frequenz,
die vor der Bearbeitung erlangt wurde, nicht notwendigerweise mit
einer charakteristischen Frequenz zusammenfällt, die während
der Bearbeitung erzeugt wird.
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Andererseits,
in Hinblick auf das vibrationsunterdrückende Verfahren,
das in der
japanischen Übersetzung
der PCT Nr. 2001-517557 offenbart ist, ist ein Wert einer
Zitterfrequenz, der durch Analysieren eines Rotationsschalls oder Ähnlichem
erlangt wird, leicht unterschiedlich von einem Wert einer charakteristischen
Frequenz, so dass eine exakte stabile Drehzahl ebenfalls kaum erlangt
wird. Eine weitere vibrationsunterdrückende Vorrichtung
versucht durch Vorsehen einer Erfassungseinheit, die darauf ausgelegt
ist, eine Zeitbereichsvibration einer Rotationswelle während
der Rotation zu erfassen, und einer Berechnungseinheit, die darauf
ausgelegt ist, die Zitterfrequenz und Ähnliches basierend
auf der Zeitbereichsvibration zu berechnen, und einer optimalen stabilen
Drehzahl (z. B. j
apanische
Patentanmeldung Nr. 2007-138166 ), eine genauere Zitterfrequenz
zu erlangen. Hinsichtlich dieser vibrationsunterdrückenden
Vorrichtung kann jedoch eine Berechnungsdiskrepanz zwischen der
charakteristischen Frequenz, die während dem Bearbeiten
von der Berechnungseinheit berechnet wurde, und der aktuellen charakteristischen
Frequenz, aufgrund eines Fehlers der Berechnungsformel, bestehen.
Somit sollte eine Situation, in der die Zittervibration weiterhin
erzeugt wird, in Betracht gezogen werden, selbst wenn die Rotationswelle
die stabile Drehzahl haben sollte.
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Die
vorliegende Erfindung soll ein vibrationsunterdrückendes
Verfahren zur Verfügung stellen sowie eine Vorrichtung,
die in der Lage ist, eine exaktere stabile Drehzahl in dem Fall
zu erlangen, in dem weiterhin Zittervibration erzeugt wird, und
die in der Lage ist, die Zittervibration sicher zu unterdrücken.
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Die
Aufgabe wird gelöst mittels einer Vorrichtung und eines
Verfahrens gemäß einem der Ansprüche
1, 5, 6 oder 8. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand
der Unteransprüche.
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Um
die oben beschriebene Aufgabe zu erfüllen, bezieht sich
ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung auf ein vibrationsunterdrückendes
Verfahren zum Unterdrücken von Zittervibration, die aufgrund
von Drehen einer Rotationswelle in einer Werkzeugmaschine, die eine
Rotationswelle zum Drehen eines Werkzeugs oder eines Werkstücks
enthält, erzeugt wird, wobei die Methode enthält:
einen ersten Schritt zum Erfassen einer Zeitbereichsvibration durch
die Rotationswelle während der Drehung; einen zweiten Schritt
zum Berechnen einer Zitterfrequenz und einer Frequenzbereichsvibrationsbeschleunigung
bei der Zitterfrequenz, basierend auf der erfassten Zeitbereichsvibration;
einen dritten Schritt zur Berechnung einer k Zahl und einer k' Zahl nach
den Berechnungsformeln (1) und (2) in dem Fall, in dem die berechnete
Frequenzbereichsvibrationsbeschleunigung einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet,
sowie Speicherung dieser Zahlen als Bearbeitungsinformation; einen
vierten Schritt zur Berechnung einer erwarteten stabilen Drehzahl
nach der Berechnungsformel (3), unter Verwendung der berechneten
k Zahl, und zum Abstimmen der Drehzahl der Rotationswelle auf die
erwartete stabile Drehzahl; und einen fünften Schritt zum Ändern
der Drehzahl der Rotationswelle von der erwarteten stabilen Drehzahl
in dem Fall, in dem die Frequenzbereichsvibrationsbeschleunigung
wieder einen vorgegebenen Schwellenwert der Rotationswelle während der
Drehung bei der erwarteten stabilen Drehzahl überschreitet. Berechnungsformel (1): k' Zahl = {60 × Zitterfrequenz/(die
Anzahl der Werkzeugrillen × Drehzahl)} Berechnungsformel
(2): k Zahl = ganzzahliger Teil der k' Zahl Berechnungsformel
(3): erwartete stabile Drehzahl = 60 × Zitterfrequenz/{die
Anzahl der Werkzeugrillen × (k Zahl + 1)}
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Es
ist zu bemerken, dass die ”Vibration”, die bei
dem ersten Schritt erfasst wird, nicht nur Vibration allein enthält,
wie eine Vibrationsbeschleunigung, Verschiebung aufgrund von Vibration,
Schalldruck aufgrund von Vibration oder Ähnliches, sondern
auch eine physikalische Veränderung, die an der Rotationswelle
aufgrund von Vibration erzeugt wird. Die physikalische Veränderung
kann indirekt über Vibration erfasst werden.
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Ein
zweiter Aspekt der Erfindung bezieht sich auf das vibrationsunterdrückende
Verfahren in dem ersten Aspekt der Erfindung, wobei das Verfahren
einen sechsten Schritt enthält zur Berechnung einer k'' Zahl
ebenfalls durch Berechnungsformel (1), unter Verwendung der veränderten
Drehzahl in dem Fall, in dem die Frequenzbereichsvibrationsbeschleunigung den
vorgegebenen Schwellenwert nach Ausführen des fünften
Schritts weiterhin überschreitet; einen siebten Schritt
zum Vergleichen eines Änderungsbetrags, der eine Differenz
zwischen der berechneten k'' Zahl und der k' Zahl, die als Bearbeitungsinformationen
gespeichert ist, ist, mit einem vorbestimmten Phasenschwellenwert,
und Aktualisieren der k'' Zahl als die k' Zahl in dem Fall, in dem
der Änderungsbetrag nicht den Phasenschwellenwert überschreitet; und
einen achten Schritt zum Wiederholen der Änderung der Drehzahl,
der Berechnung der k'' Zahl und der Aktualisierung der k' Zahl,
bis der Änderungsbetrag den Phasenschwellenwert überschreitet,
und Beibehalten der Drehzahl als die stabile Drehzahl, wenn der Änderungsbetrag
den Phasenschwellenwert überschreitet.
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Ein
dritter Aspekt der Erfindung bezieht sich auf das vibrationsunterdrückende
Verfahren in dem ersten Aspekt der Erfindung, wobei das Verfahren
einen Schritt enthält zum Speichern einer Zitterfrequenz,
wenn die Frequenzbereichsvibrationsbeschleunigung den vorbestimmten
Schwellenwert als Bearbeitungsinformation in dem dritten Schritt überschreitet;
und einen Schritt zum Erlangen eines Änderungsbetrags zwischen
einer aktuellen Zitterfrequenz und der Zitterfrequenz, die als Bearbeitungsinformation
gespeichert ist, in dem Fall, in dem die Frequenzbereichsvibrationsbeschleunigung
den vorgegebenen Schwellenwert nach Ausführung des fünften
Schritts weiterhin überschreitet, zum Ändern der Drehzahl,
bis der Änderungsbetrag einen vorbestimmten Phasenschwellenwert überschreitet,
und zum Erhalten der Drehzahl als die stabile Drehzahl, wenn der Änderungsbetrag
den vorgegebenen Phasenschwellenwert überschreitet.
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Ein
vierter Aspekt der Erfindung bezieht sich auf das vibrationsunterdrückende
Verfahren in einem des ersten bis dritten Aspekts der Erfindung,
wobei das Verfahren beinhaltet, einen Dezimalteil der k' Zahl mit
einem vorbestimmten richtungsveränderungsbestimmenden Schwellenwert
zu vergleichen, und einen Anstieg und Rückgang der Drehzahl,
aufgrund der Änderung der Drehzahl in dem fünften Schritt,
zu bestimmen.
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Ein
fünfter Aspekt der Erfindung bezieht sich auf eine vibrationsunterdrückende
Vorrichtung zum Unterdrücken von Zittervibration, die aufgrund
von Rotation der Rotationswelle in einer Werkzeugmaschine, die die
Rotationswelle zum Drehen eines Werkzeugs oder eines Werkstücks
enthält, erzeugt wird, wobei die Vorrichtung enthält:
eine Erfassungseinheit, die darauf ausgelegt ist, eine Zeitbereichsvibration
der Rotationswelle während der Drehung zu erfassen; eine
erste Berechnungseinheit, die darauf ausgelegt ist, eine Zitterfrequenz
und eine Frequenzbereichsvibrationsbeschleunigung bei der Zitterfrequenz,
basierend auf der erfassten Zeitbereichsvibration, zu berechnen;
eine zweite Berechnungseinheit, die darauf ausgelegt ist, eine k
Zahl und eine k' Zahl nach den Berechnungsformeln (1) und (2) zu berechnen,
beziehungsweise zum Berechnen einer erwarteten stabilen Drehzahl
nach der Berechnungsformeln (3) in dem Fall, in dem die berechnete
Frequenzbereichsvibrationsbeschleunigung einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet;
eine Speichereinheit, die darauf ausgelegt ist, die k Zahl und die
k' Zahl als Bearbeitungsinformation zu speichern; und eine Drehzahlsteuereinheit,
die darauf ausgelegt ist, die Drehzahl der Rotationswelle zu steuern.
In dem Fall, in dem die Frequenzbereichsvibrationsbeschleunigung
wieder einen vorbestimmten Schwellenwert in der Rotationswelle während
der Drehung bei der erwarteten stabilen Drehzahl, die von der zweiten
Berechnungseinheit berechnet wurde, überschreitet, verändert
die Vorrichtung die Drehzahl der Rotationswelle von der erwarteten
stabilen Drehzahl. Berechnungsformel (1): k'
Zahl = {60 × Zitterfrequenz/(die Anzahl der Werkzeugrillen × Drehzahl)} Berechnungsformel (2): k Zahl = ganzzahliger
Teil der k' Zahl Berechnungsformel (3): erwartete
stabile Drehzahl = 60 × Zitterfrequenz/{die Anzahl der
Werkzeugrillen × (k Zahl + 1)}
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Zusätzlich
hat die ”Vibration”, die von der Erfassungseinheit
in dem fünften Aspekt der Erfindung erfasst wurde, dieselbe
Bedeutung wie die der ”Vibration”, die in dem
ersten Aspekt der Erfindung beschrieben ist.
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Ein
sechster Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf ein
vibrationsunterdrückendes Verfahren, zum Unterdrücken
von Zittervibration durch Veränderung einer Drehzahl einer
Rotationswelle in einer Werkzeugmaschine, die die Rotationswelle
zum Drehen eines Werkzeugs oder eines Werkstücks enthält,
auf eine Erzeugung von Zittervibration an einer Rotationswelle während
der Drehung hin, wobei das Verfahren enthält: einen Schritt A
zum Erfassen einer Zeitbereichsvibration durch die Rotationswelle
während der Drehung; einen Schritt B zum Berechnen einer
Zitterfrequenz und einer Frequenzbereichsvibrationsbeschleunigung
bei der Zitterfrequenz, basierend auf der erfassten Zeitbereichsvibration;
einen Schritt C zum Berechnen einer Phase ε1 nach der Berechnungsformel
(4) in dem Fall, in dem die berechnete Frequenzbereichsvibrationsbeschleunigung
einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, und zum
Speichern der Werte als Bearbeitungsinformation; einen Schritt D
zum Vergleichen der berechneten Phase ε1 mit einer Phase ε0,
berechnet durch die Berechnungsformel (4) auf einem selben Weg wie
das Berechnen der Phase ε1, und Speichern in dem Fall,
in dem eine Vibrationsbeschleunigung zuvor einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet;
und einen Schritt E zum Verändern einer Drehzahl der Rotationswelle,
gemäß dem Ergebnis des Vergleichs in Schritt D. Berechnungsformel (4): Phase ε1 = Dezimalteil
von {60 × eine Zitterfrequenz/(die Anzahl der Werkzeugrillen × Drehzahl)}
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Ein
siebter Aspekt der Erfindung bezieht sich auf das vibrationsunterdrückende
Verfahren in dem sechsten Aspekt der Erfindung, wobei das Verfahren enthält:
Aktualisieren und Speichern der berechneten Phase ε1 als
die Phase ε0 in dem Schritt E in dem Fall, in dem die berechnete
Phase ε1 kleiner ist als die Phase ε0, die zuvor
als ein Ergebnis des Vergleichs in Schritt D berechnet wurde, und
Verändern der Drehzahl der Rotationswelle um einen vorbestimmten Änderungsbetrag;
oder Verändern der vorherigen Drehzahl der Rotationswelle
zu der Drehzahl zu einem Zeitpunkt der Berechnung der Phase ε0
in dem Schritt E in dem Fall, in dem die berechnete Phase ε1
gleich der oder größer als die Phase ε0
ist, die zuvor als ein Ergebnis des Vergleichs in Schritt D berechnet
wurde.
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Ein
achter Aspekt der Erfindung bezieht sich auf eine vibrationsunterdrückende
Vorrichtung, zum Unterdrücken von Zittervibration durch
Verändern einer Drehzahl einer Rotationswelle in einer
Werkzeugmaschine, die die Rotationswelle zum Drehen eines Werkzeugs
oder eines Werkstücks enthält, auf die Erzeugung
von Zittervibration an der Rotationswelle während der Drehung
hin, wobei die Vorrichtung enthält: eine Erfassungseinheit,
die darauf ausgelegt ist, eine Zeitbereichsvibration durch die Rotationswelle während
der Drehung zu erfassen; eine Berechnungseinheit A, die darauf ausgelegt
ist, eine Zitterfrequenz und eine Frequenzbereichsvibrationsbeschleunigung
bei der Zitterfrequenz, basierend auf der erfassten Zeitbereichsvibration,
zu berechnen; eine Berechnungseinheit B, die darauf ausgelegt ist, eine
Phase ε1 nach der Berechnungsformel (4) in dem Fall zu
berechnen, in dem die berechnete Frequenzbereichsvibrationsbeschleunigung
einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet; eine Speichereinheit,
die darauf ausgelegt ist, eine Phase ε0 zu speichern, die
von der Berechnungseinheit B mit der Berechnungsformel (4) auf demselben
Weg berechnet wurde wie die Berechnung der Phase ε1, wenn
die Vibrationsbeschleunigung zuvor den vorbestimmten Schwellenwert überschreitet;
eine Steuereinheit, die darauf ausgelegt ist, die berechnete Phase ε1
mit der Phase ε0, die in der Speichereinheit nach Berechnung
der Phase ε1 durch die Berechnungseinheit B gespeichert
ist, zu vergleichen, und eine Änderung der Drehzahl der
Rotationswelle gemäß einem Ergebnis des Vergleichs
zu befehlen; und eine Drehzahlsteuereinheit, die darauf ausgelegt
ist, die Drehzahl der Rotationswelle zu steuern. Berechnungsformel
(4): Phase ε1 = Dezimalteil von {60 × Zitterfrequenz/(die
Anzahl der Werkzeugrillen × Drehzahl)}
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Gemäß dem
ersten bis fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung wird
eine Drehzahl der Rotationswelle basierend auf der erwarteten stabilen Drehzahl
verändert, um mit der Zittervibration zu korrespondieren,
wenn die ”Zittervibration” wieder an einer Rotationswelle
während der Drehung bei einer erwarteten stabilen Drehzahl
erzeugt wird. Somit kann die ”Zittervibration”,
die kontinuierlich erzeugt wird, effektiver unterdrückt
werden als bei einem herkömmlichen Verfahren, was eine
Qualität einer Werkzeugoberfläche erhöht
und einen Werkzeugverschleiß effektiv unterdrückt.
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Des
Weiteren wird die stabile Drehzahl durch Erlangen eines Änderungsbetrags
einer k' Zahl und eines Änderungsbetrags einer Zittervibration,
wenn die Drehzahl verändert wird, durch Vergleichen dieser Änderungsbeträge
mit einem Phasenschwellenwert und durch Ähnliches bestimmt.
Folglich kann eine exaktere stabile Drehzahl erlangt werden, und die ”Zittervibration” kann
effektiv unterdrückt werden.
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Gemäß dem
sechsten bis achten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die Drehzahl
der Rotationswelle gemäß dem Ergebnis eines Vergleichs
verändert, wenn eine ”Zittervibration” erzeugt
wird, die Phase ε1 bei der Drehzahl berechnet wird sowie
die berechne te Phase ε1 mit der Phase ε0 bei der
Drehzahl verglichen wird, falls die Vibrationsbeschleunigung zuvor
einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet. Somit
kann eine Reaktion gemäß einer Situation erfolgen,
und ein Einfluss einer ”regenerativen Zittervibration” kann
unterdrückt werden.
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Insbesondere
wird, wenn beim Vergleich der Phase ε1 bei der derzeitigen
Drehzahl mit der Phase ε0 der vorherigen Drehzahl die Phase ε1
gleich der oder größer als die Phase ε0
ist, die Drehzahl zu der vorherigen Drehzahl verändert
(d. h., die Drehzahl zu der Zeit der Berechnung der Phase ε0).
Somit kann die Bearbeitung bei der Drehzahl durchgeführt
werden, die einen minimalen Phasenwert hat. Daher kann die Erzeugung
von ”regenerativer Zittervibration” effektiver
unterdrückt werden, was eine Qualität einer Werkstückoberfläche
erhöht und einen Werkzeugverschleiß unterdrückt.
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Ein
vibrationsunterdrückendes Verfahren und eine Vorrichtung
als ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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1 ist
eine erläuternde Blockkonfigurationsansicht einer vibrationsunterdrückenden
Vorrichtung 10.
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2 ist
eine erläuternde Ansicht zur Illustration eines Rotationswellengehäuses 1,
das der Vibrationsunterdrückung dient, von einer Seitenrichtung.
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3 ist
eine erläuternde Ansicht zur Illustration des Rotationswellengehäuses 1 aus
einer Wellenrichtung.
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4 ist
eine erläuternde Ansicht zur Illustration eines Beispiels
eines Ergebnisses der Fourier-Analyse einer Zeitbereichsvibrationsbeschleunigung.
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5 ist
eine erläuternde Ansicht zur Illustration einer Änderung
der Vibrationsbeschleunigung bei einer Zitterfrequenz, unter der
Annahme, dass eine Drehzahl einer Rotationswelle eine erwartete stabile
Drehzahl ist.
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6 ist
eine erläuternde Ansicht zur Illustration einer Änderung
der Vibrationsbeschleunigung bei einer Zitterfrequenz, wenn die
Drehzahl der Rotationswelle weiterhin leicht verändert
wird, nachdem die Drehzahl der Rotationswelle auf die erwartete stabile
Drehzahl abgestimmt worden ist.
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7 ist
ein Flussdiagramm gemäß der Steuerung der Zittervibrationsunterdrückung.
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8 ist
ein Flussdiagramm gemäß der Steuerung der Zittervibrationsunterdrückung.
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9 ist
eine erläuternde Ansicht zur Illustration einer Änderung
einer Vibrationsbeschleunigung bei einer Zitterfrequenz in einer
herkömmlichen Vibrationsunterdrückungssteuerung.
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10 ist
eine erläuternde Ansicht zur Illustration einer Änderung
der Vibrationsbeschleunigung bei einer Zitterfrequenz in einer vibrationsunterdrückenden
Steuerung in der vorliegenden Ausführungsform.
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11 ist
ein Flussdiagramm gemäß einer vibrationsunterdrückenden
Steuerung in der vorliegenden Ausführungsform.
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Erstes Ausführungsbeispiel
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Die
vibrationsunterdrückende Vorrichtung 10 bezweckt
es, ”Zittervibration”, die an einer Rotationswelle 3 erzeugt
wird, welche drehbar um eine C-Achse des Rotationswellengehäuses 1 vorgesehen
ist, zu unterdrücken. Die vibrationsunterdrückende
Vorrichtung 10 enthält Vibrationssensoren (eine
Erfassungseinheit) 2a bis 2c, zum Erfassen einer
Zeitbereichsvibrationsbeschleunigung (das bedeutet eine Vibrationsbeschleunigung
auf einer Zeitachse), die an der Rotationswelle 3 während
der Drehung erzeugt wird, und eine Steuervorrichtung 5,
zum Steuern einer Drehzahl der Rotationswelle 3, basierend auf
Werten, die von den Vibrationssensoren 2a bis 2c erfasst
wurden.
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Wie
in 2 und 3 dargestellt ist, sind die
Vibrationssensoren 2a bis 2c auf dem Rotationswellengehäuse 1 in
einem Zustand montiert, in dem sie in der Lage sind, die Zeitbereichsvibrationsbeschleunigung
in den Richtungen einer X-Achse, einer Y-Achse und einer Z-Achse,
die jeweils senkrecht zueinander sind, zu erfassen, und die Zeitbereichsvibrationsbeschleunigung
in den Richtungen, die zueinander orthogonal sind, zu erfassen.
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Des
Weiteren enthält die Steuervorrichtung 5 eine
FFT-berechnende Einheit 11 zur Durchführung einer
Fourier-Analyse basierend auf den Zeitbereichsvibrationsbeschleunigungen,
die von den Vibrationssensoren 2a bis 2c erfasst
werden, eine Berechnungseinheit 12, zur Berechnung einer
stabilen Drehzahl basierend auf einem Wert, der von der FFT-berechnenden
Einheit 11 berechnet wird, eine NC-Vorrichtung (eine Drehzahlsteuereinheit) 13 zur Steuerung
der Bearbeitung in dem Rotationswellengehäuse 1,
und eine Speichereinheit 14 zur Speicherung verschiedener
Arten von Werten, die von der Berechnungseinheit 12 berechnet
werden. Zusätzlich überwacht die NC-Vorrichtung 13 die
Drehzahl der Rotationswelle 3.
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Im
Folgenden wird ein vibrationsunterdrückendes Verfahren
für ”Zittervibration” mit der vibrationsunterdrückenden
Vorrichtung 10, unter Bezugnahme auf die Flussdiagramme
in 7 und 8, beschrieben.
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Zu
Beginn der Bearbeitung steuert die Steuervorrichtung 5 den
Drehbetrieb der Rotationswelle 3, basierend auf dem Flussdiagramm
in 7.
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Zuerst
führt die FFT-berechnende Einheit eine Fourier-Analyse
der Zeitbereichsvibrationsbeschleunigungen durch, die während
dem Drehen der Rotationswelle 3 ständig von den
Vibrationssensoren 2a bis 2c erfasst werden (S1),
und berechnet ständig eine maximale Beschleunigung (eine
Frequenzbereichsvibrationsbeschleunigung) und eine Frequenz 4 (eine
Zitterfrequenz) der maximalen Beschleunigung, wie in 4 gezeigt
ist (S2). Zusätzlich werden Spitzen erlangt, die, wie in 4 dargestellt
ist, eine Vielzahl von Mustern haben, wenn die Zeitbereichsvibrationsbeschleunigungen
einer Fourier-Analyse unterzogen werden. Diese Spitzen kennzeichnen eine
Beziehung zwischen einer Frequenz und einer Frequenzbereichsvibrationsbeschleunigung.
In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Spitze verwendet,
die eine maximale Frequenzbereichsvibrationsbeschleunigung hat.
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Dann
vergleicht die Berechnungseinheit 12 die Frequenzbereichsvibrationsbeschleunigung,
die in der FFT-berechnenden Einheit 11 berechnet wurde,
mit einem vorbestimmten Schwellenwert (S3). Unter einer Annahme,
dass die zu unterdrückende ”Zittervibration” in
dem Fall an der Rotationswelle 3 erzeugt wird, in dem die
Frequenzbereichsvibrationsbeschleunigung den vorbestimmten Schwellenwert übersteigt
(zum Beispiel, dass die Frequenzbereichsvibrationsbeschleunigung
in der Frequenz 4 in 4 erfasst
wird), berechnet die Berechnungseinheit 12 eine k' Zahl
und eine k Zahl nach den Berechnungsformeln (1) und (2), und speichert
die Frequenzbereichsvibrationsbeschleunigung (also die maximale Beschleunigung)
und die Frequenz 4 zusätzlich zu der k' Zahl und
der k Zahl als Bearbeitungsinformation in der Speichervorrichtung 14 (S4).
Des Weiteren berechnet die Berechnungseinheit 12 eine erwartete stabile
Drehzahl nach der Berechnungsformel (3), gibt die erwartete stabile
Drehzahl an die NC-Vorrichtung 13 aus, und ändert
die Drehzahl der Rotationswelle 3 zu der erwarteten stabilen
Drehzahl (S5). Berechnungsformel (1): k' Zahl
= {60 × Zittervibration/(die Anzahl der Werkzeugrillen × Drehzahl)} Berechnungsformel (2): k Zahl = ganzzahliger
Teil der k' Zahl Berechnungsformel (3): erwartete
stabile Drehzahl = 60 × Zitterfrequenz/{die Anzahl an Werkzeugrillen × (k
Zahl +1)}
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Hier
ist ”die Zahl der Werkzeugrillen” in den Berechnungsformeln
(1) und (3) zuvor in der Berechnungseinheit 12 gesetzt.
Des Weiteren ist ”eine Drehzahl” in Berechnungsformel
(1) eine aktuelle Drehzahl, die noch nicht zu einer erwarteten stabilen Drehzahl geändert
wurde. Weiterhin ist eine Zitterfrequenz die Frequenz 4,
wenn ”Zittervibration” erzeugt wird.
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Wenn
die Rotationswelle 3 mit der erwarteten stabilen Drehzahl
gedreht wird, die durch das zuvor genannte Verfahren berechnet wird,
wird die Vibrationsbeschleunigung 7 in der Zitterfrequenz
(der Frequenz 4) nur um etwa 20% verringert, wie in 5 dargestellt
ist. Deshalb kann es eine Situation geben, in der die Frequenzbereichsvibrationsbeschleunigung
wieder den Schwellenwert übersteigt, d. h., die ”Zittervibration” könnte
intermittierend erzeugt werden, auch wenn die Rotationswelle 3 mit der
erwarteten stabilen Drehzahl gedreht wird, welche berechnet wurde,
um die ”Zittervibration” vorläufig unterdrücken
zu können. Deshalb steuert die Steuervorrichtung 5 einen
Drehbetrieb der Rotationswelle 3 unter Bezugnahme auf ein
Flussdiagramm, das in 8 dargestellt ist, nachdem die
Rotationswelle 3 mit der erwarteten stabilen Drehzahl gedreht wird.
Zusätzlich kennzeichnet ein Bezugszeichen 6 in 5 die
Drehzahl.
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Wie
zuvor erwähnt, setzt die FFT-berechnende Einheit 11 selbst
während der Drehung bei der erwarteten stabilen Drehzahl
die Fourier-Analyse fort, sowie die Berechnung der maximalen Beschleunigung
und der Frequenz 4 (Zitterfrequenz) bei der maximalen Beschleunigung über
die Zeitbereichsvibrationsbeschleunigung, die kontinuierlich während
der Drehung der Rotationswelle 3 von den Vibrationssensoren 2a bis 2c erfasst
werden (S11). Des Weiteren vergleicht die Berechnungseinheit 12 die
Frequenzbereichsvibrationsbeschleunigung, die in der FFT-berechnenden
Einheit 11 berechnet wird, mit dem vorbestimmten Schwellenwert
(S12). Wenn erfasst wird, dass die Frequenzbereichsvibrationsbeschleunigung wieder
den vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, bestimmt
die Berechnungseinheit 12 einen Anstieg oder Rückgang
der Drehzahl der Rotationswelle 3, basierend auf einer
folgenden Beziehung zwischen einem Dezimalteil der k' Zahl, die
in der Speichereinheit 14 gespeichert ist, und einem vorbestimmten
richtungsänderungsbestimmenden Schwellenwert (z. B. 0,5),
und befiehlt der NC-Vorrichtung 13 die Drehzahl basierend
auf der Bestimmung leicht zu verändern (S13). Dann verändert
die NC-Vorrichtung 13 die Drehzahl der Rotationswelle 3 leicht,
gemäß einem Befehl von der Berechnungseinheit 12.
Hier bedeutet die Beziehung zwischen dem Dezimalteil der k' Zahl
und dem vorbestimmten richtungsänderungsbestimmenden Schwellenwert,
dass die Drehzahl in dem Fall verringert werden kann, in dem der
Dezimalteil der k' Zahl gleich oder größer ist als
der richtungsänderungsbestimmende Schwellenwert, und die
Drehzahl in dem Fall vergrößert wird, in dem der
Dezimalteil der k' Zahl kleiner als der richtungsänderungsbestimmende
Schwellenwert ist. Des Weiteren ist ein Änderungsbetrag
auf in etwa einige der Drehzahl gesetzt (z. B. 2%), wenn die Drehzahl
leicht verändert wird.
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Des
Weiteren setzen in der vibrationsunterdrückenden Vorrichtung 10 die
FFT-berechnende Einheit 11 und die Berechnungseinheit 12 ebenfalls die
Fourier-Analyse und den Vergleich zwischen der Frequenzbereichsvibrationsbeschleunigung
und dem vorbestimmten Schwellenwert wie in S11 und S12, nach einem
leichten Verändern der Drehzahl, fort (S14). Wenn erfasst
wird, dass die Vibrationsbeschleunigung wieder den vorbestimmten
Schwellenwert überschreitet, berechnet die Berechnungseinheit 12 des
Weiteren eine k'' Zahl mit derselben Berechnungsformel wie Berechnungsformel
(1), mit der Drehzahl, nachdem diese leicht verändert wurde,
einer Zitterfrequenz bei einer Vibrationsbeschleunigung, die den
vorbestimmten Schwellenwert in S14 übersteigt, und der
Anzahl der Werkzeugrillen (S15). Des Weiteren erlangt die Berechnungseinheit 12 einen Änderungsbetrag
nach der Berechnungsformel (I) mit der berechneten k'' Zahl und
der k' Zahl, die in der Speichereinheit 14 gespeichert
ist. Berechnungsformel (I): Änderungsbetrag
= k' Zahl – k'' Zahl
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Des
Weiteren vergleicht die Berechnungseinheit 12 den Änderungsbetrag
mit einem vorbestimmten Phasenschwellenwert (z. B. 0,4) (S16). In dem
Fall, in dem der Änderungsbetrag nicht den Phasenschwellenwert überschreitet, überschreibt
und aktualisiert die Berechnungseinheit 12 die gemessene
k'' Zahl als die k' Zahl in der Speichereinheit 14 (S17).
Dann, nach dem Zurückkehren zu S13, ändert die
Berechnungseinheit 12 des Weiteren die Drehzahl leicht.
Während die Überwachung basierend auf Fourier-Analyse
fortgesetzt wird, wiederholt die Berechnungseinheit 12 die
obige Steuerung, also das Erlangen eines Änderungsbetrags,
wenn die ”Zittervibration” nicht unterdrückt
ist.
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Andererseits,
wenn der Änderungsbetrag den Phasenschwellenwert als ein
Ergebnis des Vergleichs in S16 überschreitet, und wenn
die ”Zittervibration” nicht als ein Ergebnis einer
leichten Änderung der Drehzahl erfasst wird (das heißt
in dem Fall, in dem die Frequenzbereichsvibrationsbeschleunigung,
die den vorbestimmten Schwellenwert überschreitet, nicht
erfasst wurde), mit der Bestimmung, dass die Drehzahl die stabile
Drehzahl ist, gibt die Berechnungseinheit 12 einen Befehl
an die NC-Vorrichtung 13 aus, die Drehzahl beizubehalten
(S18). Des Weiteren, auf den Empfang der Ausgabe von der Berechnungseinheit 12 hin,
betreffend das Beibehalten der Drehzahl, behält die NC-Vorrichtung 13 die Drehzahl
der Rotationswelle 3 bei der ausgegebenen Drehzahl bei
(also bei der stabilen Drehzahl). Als ein Ergebnis wird ein stabiler
Bearbeitungszustand mit der unterdrückten ”Zittervibration” erhalten.
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Wenn
eine Bearbeitung durchgeführt wird, während die
Drehzahl der Rotationswelle 3 wie oben beschrieben leicht
verändert wird, kann die Vibrationsbeschleunigung 7 in
der Zitterfrequenz um mindestens etwa 40% reduziert werden, wie
in 6 dargestellt ist. Theoretisch heißt
dies, dass die Drehzahl eine kleinste ”regenerative Zittervibration” hat,
in der eine Phase 2π ist (ein Dezimalteil der k' Zahl =
0). Aufgrund eines Berechnungsfehlers und Ähnlichem fällt
die Drehzahl jedoch nicht notwendigerweise mit der stabilen Drehzahl
zusammen, selbst wenn die Drehzahl, die die Phase von 2π hat
(die erwartete stabile Drehzahl) berechnet wird. Daher ist die Drehzahl,
bei der die Phase von etwa 2π bis 0 verändert wird,
d. h., dass die Drehzahl einen Änderungsbetrag und eine
Zitterfrequenz hat, die stark verändert werden, die stabile
Drehzahl, die die ”regenerative Zittervibration” am
effektivsten unterdrücken kann. Somit ist es in der vibrationsunterdrückenden
Vorrichtung 10 möglich, durch leichtes Verändern
der Drehzahl der Rotationswelle 3 von der erwarteten stabilen Drehzahl
eine exakte stabile Drehzahl zu erlangen.
-
Wie
oben beschrieben ist, wird gemäß der vibrationsunterdrückenden
Vorrichtung 10 und dem vibrationsunterdrückenden
Verfahren mit der vibrationsunterdrückenden Vorrichtung 10 die
stabile Drehzahl durch leichtes Verändern der Drehzahl
der Rotationswelle 3, basierend auf der erwarteten stabilen
Drehzahl, und Berechnen des Änderungsbetrags der k' Zahl
oder Ähnlichem, erlangt. Somit kann eine exaktere stabile
Drehzahl erlangt werden, und ”Zittervibration”,
die durch die Bearbeitung erzeugt wird, kann effektiver unterdrückt
werden als mit einem herkömmlichen Verfahren. Als ein Ergebnis
kann eine Qualität einer Werkstückoberfläche
verbessert werden, und ein Werkzeugverschleiß kann unterdrückt werden.
-
Zweites Ausführungsbeispiel
-
Die
Speichereinheit 14 der Steuervorrichtung 5 der
vibrationsunterdrückenden Vorrichtung 10 gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
speichert einen Anfangswert (ε0 = 1) der Phase ε0.
Andere Konfigurationen der vibrationsunterdrückenden Vorrichtung 10 gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind dieselben,
wie die des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden
Erfindung.
-
Im
Folgenden wird ein vibrationsunterdrückendes Verfahren
von ”Zittervibration” durch die vibrationsunterdrückende
Vorrichtung 10, unter Bezugnahme auf ein Flussdiagramm
in 11 beschrieben.
-
Zu
Beginn der Bearbeitung steuert die Steuervorrichtung 5 den
Drehbetrieb der Rotationswelle 3 basierend auf dem Flussdiagramm
in 11.
-
Zunächst
führt die FFT-berechnende Einheit 11 eine Fourier-Analyse
der Zeitbereichsvibrationsbeschleunigungen durch, die ständig
während der Drehung der Rotationswelle 3 von den
Vibrationssensoren 2a bis 2c erfasst werden (S1),
und berechnet ständig eine maximale Beschleunigung (eine
Frequenzbereichsvibrationsbeschleunigung) und eine Frequenz 4 (eine
Zitterfrequenz) der maximalen Beschleunigung, wie in 4 gezeigt
ist (S2). Zusätzlich werden Spitzen erlangt, die eine Vielzahl
an Mustern haben, wie in 4 dargestellt ist, wenn die
Zeitbereichsvibrationsbeschleunigungen einer Fourier-Analyse unterzogen
werden. Diese Spitzen kennzeichnen eine Beziehung zwischen einer
Frequenz und einer Frequenzbereichsvibrationsbeschleunigung. In
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird eine Spitze,
die die maximale Frequenzbereichsvibrationsbeschleunigung hat, verwendet.
-
Dann
vergleicht die Berechnungseinheit 12 die Frequenzbereichsvibrationsbeschleunigung,
die in der FFT-berechnenden Einheit 11 berechnet wurde,
mit einem vorbestimmten Schwellenwert (S3). Unter der Annahme, dass
die zu unterdrückende ”Zittervibration” in
dem Fall an der Rotationswelle 3 erzeugt wird, in dem die
Frequenzbereichsvibrationsbeschleunigung den vorbestimmten Schwellenwert überschreitet
(z. B. wird die Frequenzbereichsvibrationsbeschleunigung in der
Frequenz 4 in 4 erfasst), berechnet die Berechnungseinheit 12 die
Phase ε1 nach der Berechnungsformel (4) (S4). Berechnungsformel (4): Phase ε1 = Dezimalteil
von (60 × Zitterfrequenz/(die Anzahl der Werkzeugrillen × Drehzahl)
-
Hier
wird angenommen, dass ”die Anzahl der Werkzeugrillen” in
der Berechnungsformel (4) zuvor in der Berechnungseinheit 12 gesetzt
ist. Des Weiteren ist ”eine Drehzahl” in der Berechnungsformel
(4) eine aktuelle Drehzahl. Weiterhin ist eine Zitterfrequenz eine
Frequenz 4, wenn ”Zittervibration” erzeugt
wird.
-
Des
Weiteren vergleicht die Berechnungsvorrichtung 12 die berechnete
Phase ε1 mit der Phase ε0, die in der Speichereinheit 14 gespeichert
ist (S5). In dem Fall, in dem ”Zittervibration” zum
ersten Mal nach dem Beginn der Drehung der Rotationswelle 3 erfasst
wird, ist die Phase ε0 ein Anfangswert (also ε0
= 1). Somit ist ε1 immer kleiner als ε0 (die Bestimmung
in S5 ist JA). Wenn die berechnete Phase ε1 kleiner ist
als die Phase ε0, die auf diese Weise in der Speichereinheit 14 gespeichert
ist, aktualisiert und speichert die Speichereinheit 14 einen
Wert der Phase ε1, der derzeit als die Phase ε0
berechnet wird, und die NC-Vorrichtung 13 erhöht
die Drehzahl um einen vorbestimmten Änderungsbetrag (S6).
Zusätzlich wird der Änderungsbetrag zuvor gespeichert und
dieser Änderungsbetrag wird beispielsweise als ein Wert
von einigen % (z. B. 3%) der Drehzahl definiert, die zum Zeitpunkt
des Beginns der Bearbeitung gesetzt war.
-
Nach
der wie oben beschriebenen Änderung der Drehzahl wird dann
zu S1 zurückgekehrt, und die FFT-berechnende Einheit 11 setzt
die Fourier-Analyse der Vibrationsbeschleunigung in Zeitbereichen, die
während der Drehung ständig in der Rotationswelle 3 bei
der geänderten Drehzahl erfasst werden, sowie die Berechnung
einer maximalen Beschleunigung und der Frequenz 4 (die
Zitterfrequenz) bei der maximalen Beschleunigung fort,, und die
Berechnungseinheit 12 vergleicht die Frequenzbereichsvibrationsbeschleunigung,
die in der FFT-berechnenden Einheit 11 berechnet wurde,
mit einem vorbestimmten Schwellenwert (S3). Wenn es erfasst wird,
dass die Vibrationsbeschleunigung wiederum den vorbestimmten Schwellenwert übersteigt
(die Bestimmung in S3 ist JA), berechnet die Berechnungseinheit 12 hier
die Phase ε1 neu unter Verwendung der Berechnungsformel
(4) (S4), und vergleicht die derzeit berechnete Phase ε1
mit der Phase ε0, die zuvor aktualisiert wurde (S5). In
dem Fall, in dem die derzeit berechnete Phase ε1 kleiner
ist als die Phase ε0, die zuvor aktualisiert wurde, aktualisiert
die Speichereinheit 14 die Phase ε0 (d. h., sie
aktualisiert die Phase ε0 auf den Wert der Phase ε1,
der derzeit berechnet ist), und die NC-Vorrichtung 13 steuert
die Drehzahl, die ansteigen soll (S6). Des Weiteren werden die Schritte von
S1 bis S6 so lange wiederholt, bis die Bestimmung in S6 NEIN wird,
d. h., bis die Phase ε1 gleich oder größer
der Phase ε0 wird. Zusätzlich wird in dem Fall,
in dem die ”Zittervibration” nicht als ein Ergebnis
der ansteigenden Drehzahl in S6 erfasst wird (d. h., die Bestimmung
in S3 war noch nicht JA), die erhöhte Drehzahl als die
stabile Drehzahl beibehalten, bis die Bearbeitung endet.
-
Auf
der anderen Seite wird, in dem Fall, in dem die ”Zittervibration” bei
der erhöhten Drehzahl erzeugt wird und die derzeit berechnete
Phase ε1 gleich oder größer der Phase ε0
wird, d. h., in dem Fall, in dem die Bestimmung in S6 NEIN ist,
von der NC-Vorrichtung 13 die Drehzahl um einen Änderungsbetrag
herabgesetzt, um den zuvor erhöht wurde (S7). Das heißt,
die Tatsache, dass die Phase ε1, die derzeit berechnet
wird, gleich oder größer der Phase ε0
ist, die in der Speichereinheit 14 gespeichert ist (d.
h., die Phase ε1, die zuvor berechnet wurde), bedeutet,
dass die Phase ε0 der kleinste der Phasenwerte ist. Somit
gibt die NC-Vorrichtung 13 die Drehzahl der Rotationswelle 3 einer
Drehzahl eines vorherigen Schrittes (die letzte Drehzahl) zurück, wenn
der Phasenwert am kleinsten wird. Dann wird die reduzierte Drehzahl
als die stabile Drehzahl beibehalten, bis die Bearbeitung endet
(S8).
-
Hier
werden die Unterdrückungsergebnisse der ”Zittervibration” in
dem Fall unter Bezugnahme auf die 9 und 10 in
Betracht gezogen, in dem die Drehzahl der Rotationswelle 3 wie
oben beschrieben erhöht und reduziert wird, und die Ergebnisse
in dem Fall, in dem die Drehzahl nur einmal, wie bei einem herkömmlichen
Verfahren, verändert wird.
-
Nach
dem Empfang einer Erfassung einer ”Zittervibration” wird,
selbst wenn die Drehzahl der Rotationswelle 3 zu einer
Drehzahl verändert wird, deren theoretischer Wert basierend
auf einem Ergebnis der Erfassung ideal ist (oder als Ergebnis eines alten
Experiments), die Vibrationsbeschleunigung 7 wie bei einem
her kömmlichen Verfahren in einer Zitterfrequenz (der Frequenz 4),
aufgrund eines Fehlers eines erfassten Wertes der Vibration, einem
Steuerfehler der Drehzahl und Ähnlichem, nur um etwa 10% reduziert
(9). Das heißt, es könnte eine
Situation geben, in der nach Verändern der Drehzahl intermittierend ”Zittervibration” erzeugt
wird.
-
Wie
zuvor beschrieben kann andererseits die Vibrationsbeschleunigung 7 in
der Zitterfrequenz um mindestens etwa 40% reduziert werden, wie
in 10 dargestellt ist, wenn die Steuerung derart ausgeführt
wird, dass die Drehzahl bei jedem Empfang der Erfassung der ”Zittervibration” verändert wird,
und die endgültige Drehzahl, die einen kleinsten Wert der
Phase hat, beibehalten wird, während eine stabile Drehzahl
angelegt wird. Zusätzlich kennzeichnet in 9 und 10 die
Zahl 6 jeweils eine Änderung einer Drehzahl, die
Zahl 7 kennzeichnet jeweils eine Änderung von
Vibrationsbeschleunigung bei einer Zitterfrequenz und die Zahl 8 kennzeichnet
jeweils eine Änderung einer Phase.
-
Gemäß der
vibrationsunterdrückenden Vorrichtung 10 und dem
vibrationsunterdrückenden Verfahren mit der vibrationsunterdrückenden
Vorrichtung 10 wie oben beschrieben, wird, wenn ”Zittervibration” erzeugt
wird, die Phase ε1 bei der Drehzahl berechnet, die Phase ε1
mit der Phase ε0 bei der vorherigen Drehzahl verglichen,
und es wird dann die Drehzahl der Rotationswelle 3 gemäß einem
Ergebnis des Vergleichs verändert. Somit kann ein Abgleich
gemäß einer Situation durchgeführt werden, und
ein Einfluss von ”generierender Zittervibration” kann
stärker unterdrückt werden als durch ein herkömmliches
Verfahren.
-
Insbesondere
wird, wenn die Phase ε1 der derzeitigen Drehzahl mit der
Phase ε0 bei der vorherigen Drehzahl verglichen wird, und
gleich der oder größer als die Phase ε0
wird, die Drehzahl zu der vorherigen Drehzahl verändert
(d. h. die Drehzahl zu der Zeit der Berechnung der Phase ε0).
Dadurch kann die Bearbeitung bei der Drehzahl, die einen kleinsten Phasenwert
hat, durchgeführt werden. Dadurch kann die Erzeugung von
der ”regenerativen Zittervibration” effektiver
unterdrückt werden, was eine Qualität einer Werkstückoberfläche
verbessert und einen Werkzeugverschleiß und Ähnliches
unterdrückt.
-
Zusätzlich
ist die Konfiguration gemäß dem vibrationsunterdrückenden
Verfahren und der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung nicht auf
das jeweils zuvor erwähnte Ausführungsbeispiel
beschränkt. Die Konfigurationen gemäß der
Erfassung der Zitterfrequenz und der Steuerung von Vibrationsunterdrückung
können, wenn nötig, in einem Bereich geeignet
verändert werden, um den Verwendungszweck der vorliegenden
Erfindung zu erreichen.
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Zum
Beispiel hat das zuvor erwähnte erste Ausführungsbeispiel
eine Konfiguration, in der die Drehzahl der Rotationswelle 3 leicht
verändert wird, wenn intermittierend ”Zittervibration” erfasst
wird. Ein Anteil der Veränderung dieser Drehzahl in dieser Konfiguration
kann jedoch, gemäß dem Wert der Drehzahl, der
Anzahl der Werkzeugrillen, dynamischer Eigenschaften und Ähnlichem,
vor der Veränderung verändert werden. Das heißt,
dass in dem Fall, in dem die Drehzahl gering ist, der Effekt sogar mit
einem Änderungsbetrag von etwa 10 min–1 erlangt
werden kann. Je größer die Drehzahl wird, desto
mehr stabile/instabile Bereiche werden andererseits vergrößert,
so dass es einen Fall geben kann, in dem ein vibrationsunterdrückender
Effekt nicht vollständig erreicht werden kann, ohne die
Drehzahl um etwa 20 bis 30% zu verändern. Somit kann der Änderungsbetrag
der Drehzahl gemäß der zuvor erwähnten
Bedingungen geeignet verändert werden.
-
Des
Weiteren können verschiedene Arten von Schwellenwerten,
die zuvor für die Verwendung in den Berechnungsformeln
(1) bis (4) gesetzt wurden, gemäß einer Art von
einer Werkzeugmaschine geeignet überprüft und
bestimmt werden (z. B. kann in dem zuvor erwähnten ersten
Ausführungsbeispiel ein Phasenschwellenwert einen Wert
in einem Bereich von 0,2 bis 0,6 haben, und verschiedene Werte können
gemäß einer Größe und einer
Art eines Werkzeugs und eines Werkstücks angenommen werden).
Weiterhin wird in dem zuvor erwähnten ersten Ausführungsbeispiel
nach Erlangen eines Änderungsbetrags, der mit einem Phasenschwellenwert zu
vergleichen ist, eine tatsächliche Veränderung
der k' Zahl durch eine Differenz (Berechnungsformel (4)) erlangt,
wobei es jedoch möglich ist, dass ein Änderungsquotient
durch Differenzierung erlangt wird und mit dem Phasenschwellenwert
als ein Änderungsbetrag verglichen wird. Zudem ist es möglich,
anstelle der Verwendung des Änderungsbetrags der k' Zahl einen Änderungsbetrag
der Zitterfrequenz vor und nach Verändern der Drehzahl,
als einen Änderungsbetrag zum Vergleichen mit dem Phasenschwellenwert,
heranzuziehen.
-
Des
Weiteren wird in dem zuvor beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel
die Vibrationsunterdrückung mit Hilfe einer Spitze gesteuert,
die eine maximale Frequenzbereichsvibrationsbeschleunigung unter
den Spitzen hat, die eine Vielzahl von Mustern haben, die durch
Fourier-Analyse der Zeitbereichsvibrationsbeschleunigung erlangt
wurden. Es kann jedoch möglich sein, dass ein unterdrückender
Effekt der ”Zittervibration”, durch Berechnung
einer erwarteten stabilen Drehzahl unter Verwendung einer Vielzahl
von Spitzen (z. B. drei Spitzen), welche obere Werte der Frequenzbereichsvibrationsbeschleunigung
haben, stärker verbessert wird.
-
Des
Weiteren wird in dem zuvor erwähnten ersten Ausführungsbeispiel
ein Vibrationssensor als Erfassungseinheit verwendet. Es kann jedoch
eine Erfassungseinheit, die in der Lage ist, eine Verschiebung einer
Rotationswelle oder einen Schalldruck durch Vibration zu erfassen,
anstelle des Vibrationssensors herangezogen werden. Des Weiteren
könnte, selbst wenn der Vibrationssensor verwendet wird, die
erwartete stabile Drehzahl nicht durch Vibrationserfassung an einer
drehenden Stelle (d. h. der Rotationswelle), wie in dem zuvor erwähnten
ersten Ausführungsbeispiel beschrieben ist, sondern durch
Vibrationserfassung an einer nicht drehenden Stelle erlangt werden.
-
Zusätzlich
kann die vibrationsunterdrückende Vorrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung die Vibration der Werkzeugmaschine, wie eine
Drehbank zum Drehen eines Werkstücks, anders unterdrücken,
als die Vibration eines Bearbeitungszentrums zum Bearbeiten durch
Drehen des Werkzeugs. Des Weiteren ist es wohl unnötig
zu erwähnen, dass eine Anbringungsposition oder die Zahl
der Erfassungseinheiten geeignet und entsprechend einer Art und
einer Größe der Werkzeugmaschine verändert werden
kann.
-
Andererseits
wird in dem zuvor beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel
die Drehzahl der Rotationswelle 3 gemäß dem
Wert der Phase ε1, die zu berechnen ist, verändert.
Es wäre jedoch besser, wenn ein Anteil der Änderung
der Drehzahl in dieser Konfiguration in Abhängigkeit von
einem Wert der voreingestellten Drehzahl, der Anzahl der Werkzeugrillen,
dynamischen Eigenschaften und Ähnlichem verändert
werden kann. Das heißt, wenn die Drehzahl gering ist, kann
ein Effekt erlangt werden, selbst bei einem Änderungsbetrag
von etwa 10 min–1. Je höher
die Drehzahl wird, desto mehr stabile/instabile Bereiche werden
andererseits vergrößert. Somit kann es einen Fall
geben, dass ein vibrationsunterdrückender Effekt nicht
vollständig erlangt werden kann, ohne die Drehzahl um etwa
20 bis 30% zu verändern. Daher kann der Änderungsbetrag
der Drehzahl gemäß den zuvor erwähnten
Bedingungen geeignet verändert werden.
-
Des
Weiteren wird in der zuvor erwähnten zweiten Ausführungsform
in dem Fall, in dem die berechnete Phase ε1 nicht die Phase ε0 überschreitet, die
Drehzahl erhöht. Abhängig von der anfänglich
gesetzten Drehzahl und verschiedenen Bedingungen, kann die Drehzahl
jedoch durch einen vorbestimmten Änderungsbetrag in dem
Fall verringert werden, in dem die Bestimmung in S6 JA ist. Zum
Zeitpunkt dieser Steuerung wird die Drehzahl um einen vorbestimmten Änderungsbetrag
erhöht, wenn die endgültige Phase ε1
gleich oder größer der Phase ε0 wird, und
diese Drehzahl wird als die stabile Drehzahl beibehalten.
-
Des
Weiteren enthält ein Prozess zum Leiten einer theoretischen
Formel einen Berechnungsfehler, auch wenn die Drehzahl, die die
Phase von 2π hat, eine Drehzahl ist, die eine kleinste ”generierende
Zittervibration” hat, wie in dem Stand der Technik-Dokument
und Ähnlichem beschrieben ist. Daher ist der Wert nicht
notwendigerweise die stabile Drehzahl, wenn die Drehzahl die Phase
von 2π erlangt. Deshalb kann durch Korrektur und Berechnung
einer Phase unter Verwendung der folgenden Berechnungsformel (5)
anstelle von Berechnungsformel (4) eine genauere stabile Drehzahl
erlangt werden. Berechnungsformel (5): ε1
= Dezimalteil von {60 × Zitterfrequenz/(die Anzahl an Werkzeugrillen × Drehzahl)
+ A}
-
”A” ist
hier in Berechnungsformel (5) eine vorbestimmte Konstante, und ein
Wert näher bei 0 (z. B. 0,1) wird verwendet.
-
Des
Weiteren wird in dem zuvor erwähnten zweiten Ausführungsbeispiel
Vibrationsunterdrückung mit Hilfe einer Spitze gesteuert,
die eine maximale Frequenzbereichsvibrationsbeschleunigung unter
den Spitzen hat, die eine Mehrzahl von Mustern, die durch Fourier-Analyse
einer Zeitbereichsvibrationsbeschleunigung erlangt wurden, haben.
Es kann jedoch möglich sein, den ”Zittervibrations”-unterdrückenden
Effekt durch Berechnen einer erwarteten stabilen Drehzahl, unter
Verwendung einer Vielzahl von Spitzen (z. B. drei Spitzen), die
einen oberen Wert für die Frequenzbereichsvibrationsbeschleunigung
haben, zu verbessern.
-
Des
Weiteren kann anstelle des Vibrationssensors eine Erfassungseinheit
verwendet werden, die in der Lage ist, eine Verschiebung einer Rotationswelle
oder einen Schalldruck aufgrund von Vibration zu erfassen, auch
wenn in dem zuvor erwähnten zweiten Ausführungsbeispiel
ein Vibrationssensor als Erfassungseinheit verwendet wird. Des Weiteren könnte
die erwartete stabile Drehzahl nicht durch Erfassen einer Vibration
an einer drehenden Stelle (d. h. einer Rotationswelle), wie in dem
zuvor beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben
ist, sondern durch Vibrationserfassung an einer nicht drehenden
Stelle erlangt werden, selbst wenn der Vibrationssensor verwendet
wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2003-340627 [0002, 0005]
- - JP 2001-517557 [0004, 0006]
- - JP 2007-138166 [0006]