DE102010040718A1

DE102010040718A1 - Schwingungsunterdrückungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102010040718A1
Application number: DE102010040718A
Authority: DE
Inventors: Akihide Niwa Hamaguchi; Hiroshi Niwa Inagaki; Kiyoshi Niwa Yoshino; Tomoharu Niwa Ando; Hiroshi Niwa Ueno
Original assignee: Okuma Corp; Okuma Machinery Works Ltd
Current assignee: Okuma Corp
Priority date: 2009-09-24
Filing date: 2010-09-14
Publication date: 2011-04-14
Also published as: CN102029546B; ITMI20101653A1; IT1400778B1; JP5368232B2; JP2011067887A; CN102029546A; US20110135415A1

Abstract

In einer Schwingungsunterdrückungsvorrichtung (9), die in einer Werkzeugmaschine, die eine drehende Welle (3) zur Verwendung zum Rotieren eines Werkzeugs oder eines Werkstücks hat, zum Unterdrücken von Ratterschwingungen, die während einer Rotation der drehenden Welle (3) erzeugt werden, vorgesehen ist, führt, immer wenn die Schwingung erfasst wird, eine arithmetische Einheit (5) eine Analyse einer durch einen Detektor (Schwingungssensoren) (1a) erfassten Schwingung der drehenden Welle (3) und eine Berechnung basierend auf einem Ergebnis der Analyse aus. Ein Bediener betätigt ein Betätigungselement (8), um einen Befehl, eine Drehzahl der drehenden Welle (3) zu ändern, in eine Drehzahlsteuerungseinheit (NC-Einheit) (7) einzugeben, die die Drehzahl gemäß dem durch den Bediener durch das Betätigungselement (8) eingegebenen Befehl steuert, während er Ergebnisse der Analyse und/oder der Berechnung, die in Echtzeit in einer Anzeigeeinheit (6) angezeigt werden, überprüft.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schwingungsunterdrückungsvorrichtung, die in einer Werkzeugmaschine, die konfiguriert ist, eine Bearbeitungstätigkeit an einem Werkstück mit einem Werkzeug auszuführen während sie das Werkzeug oder das Werkstück rotiert, zum Unterdrücken von Ratterschwingungen, die während der Bearbeitungstätigkeit erzeugt werden, vorgesehen ist.
Eine Werkzeugmaschine, in der ein Werkzeug auf einer drehenden Welle gelagert ist und eine Bearbeitungstätigkeit mit dem drehenden Werkzeug an einem Werkstück ausgeführt wird während das Werkzeug und/oder das Werkstück relativ zueinander verschoben werden, ist bisher in der Technik bekannt. Bei der Bearbeitungstätigkeit einer solchen Werkzeugmaschine würden die sogenannten ”Ratterschwingungen”, die aus einem oder mehreren Gründen, wie zum Beispiel einer extrem erhöhten Schnitttiefe während einer Schneidtätigkeit, erzeugt werden, Probleme, wie zum Beispiel ein Verschlechtern der Genauigkeit einer endbearbeiteten Oberfläche des Werkstücks und eine Beschleunigung des Verschleißes und Verlust des Werkzeuges, verursachen. Hinsichtlich des Obigen können in dem gegenwärtigen Zustand die Ratterschwingungen typischerweise durch einen Bediener, der die Drehzahl der drehenden Welle empirisch basierend auf den Geräuschen, die bei der Bearbeitungstätigkeit erzeugt werden, ändert, angegangen werden, um die Ratterschwingungen zu unterdrücken. In einer vorstellbaren Schwingungsunterdrückungsvorrichtung wird, wie in JP 2003-340627 A offenbart, eine Eigenfrequenz des Systems, bei dem die Ratterschwingungen auftreten, im Voraus gegeben, die Frequenz von Schwingungen, die an der drehenden Welle oder dergleichen während der Bearbeitungstätigkeit auftritt, wird erfasst, eine stabile Drehzahl wird basierend auf der erfassten Frequenz von Schwingungen und der Eigenfrequenz bestimmt, und die Drehzahl der drehenden Welle wird automatisch auf die bestimmte, stabile Drehzahl geändert.
Jedoch hat das derzeitig vorherrschende Unterdrückungsverfahren, das auf der empirischen Erfahrung des Bedieners basiert, Grenzen bei den Unterdrückungseffekten. Weiterhin wurde gezeigt, dass sich die Eigenfrequenz entsprechend der Veränderung der Lagerungskraft, mit der das Werkzeug auf der drehenden Welle gelagert wird (zum Beispiel in der Werkzeugmaschine, die einen Werkzeughalter hat, der durch eine Spannvorrichtung gehalten wird, eine Spannkraft, mit der der Werkzeughalter durch die Spannvorrichtung gehalten wird), der durch eine darin erzeugte Hitze verursachten Veränderung der Steifigkeit der drehenden Welle, oder dergleichen, verändert. Dementsprechend kann sich, selbst wenn die Schwingungsunterdrückungsvorrichtung wie in JP 2003-340627 A offenbart angenommen wird, die im Voraus gegebene Eigenfrequenz von der aktuellen Eigenfrequenz während der Bearbeitungstätigkeit unterscheiden, und somit ist man je nachdem nicht in der Lage, die Ratterschwingungen effektiv zu unterdrücken. Es ist auch zu bemerken, dass nicht alle der Schwingungen, die an der drehenden Welle während der Bearbeitungstätigkeit auftreten, Ratterschwingungen sind, und es kann auch Fälle geben, in denen sich andere Schwingungen als die Ratterschwingungen zeitweise entwickeln und auf einen Betrag ansteigen, der mit den Ratterschwingungen vergleichbar ist. Es erscheint jedoch, dass die in JP 2003-340627 A offenbarte Schwingungsunterdrückungsvorrichtung konfiguriert ist, ein Steuern so auszuführen, dass die Drehzahl basierend auf der erfassten Frequenz von Schwingungen, die als Ratterschwingungen angenommen werden aber es in Wirklichkeit möglicherweise nicht sind, verändert wird. Als ein Ergebnis würde die hierin auf die Drehzahl ausgeführte Steuerung möglicherweise einen unerwünschten Effekt, der nachteilig auf die erwartete Unterdrückung von Ratterschwingungen ist, erzeugen.
Zusätzlich wird mit der Schwingungsunterdrückungsvorrichtung, die gemäß der Offenbarung von JP 2003-340627 A eingebaut ist, die Drehzahl der drehenden Welle nur hinsichtlich der Unterdrückung von Ratterschwingungen automatisch geändert, und die anderen Bedingungen, wie zum Beispiel die Genauigkeit der Bearbeitung einer Oberfläche eines Werkstücks und die empfohlene Schnittgeschwindigkeit des Werkzeugs, können entsprechend dieser automatischen Änderungen der Drehzahl einer Änderung unterliegen. Dies kann je nachdem in einer für den Bediener unerwünschten Oberflächengüte auf der bearbeiteten Oberfläche resultieren.
Es wäre wünschenswert, eine Schwingungsunterdrückungsvorrichtung bereitzustellen, in der Ratterschwingungen effektiv und schnell unterdrückt werden können, während eine verbesserte Bearbeitungsgenauigkeit einer Oberfläche eines Werkstücks, erhöhte Serviceintervalle eines Werkzeugs und eine erhöhte Bearbeitungseffizienz erreicht werden können.
Die vorliegende Erfindung wurde bei einem Bemühen, die obigen Nachteile zu eliminieren, getätigt, und verdeutlichende, nicht beschränkende Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung überwinden die obigen Nachteile und andere nicht oben beschriebene Nachteile.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 erfüllt. Weiterentwicklungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Um die obigen Aufgabe zu erfüllen, stellt ein Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Schwingungsunterdrückungsvorrichtung bereit, in der die Drehzahl der drehenden Welle nicht automatisch geändert wird, sondern eine stabile Drehzahl, wie bestimmt, in einer Anzeigeeinheit angezeigt wird, so dass der Bediener die Drehzahl manuell ändern kann.
Entsprechend einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist, wie ausgeführt und hierin als eine erste Ausführungsform beschrieben, eine Schwingungsunterdrückungsvorrichtung in einer Werkzeugmaschine, die eine drehende Welle zur Verwendung zum Rotieren eines Werkzeugs oder eines Werkstücks hat, zum Unterdrücken von Ratterschwingungen, die während einer Rotation der drehenden Welle erzeugt werden, vorgesehen. Diese Schwingungsunterdrückungsvorrichtung weist auf: einen Detektor, der konfiguriert ist, eine Schwingung der drehenden Welle, die sich dreht, zu erfassen; eine arithmetische Einheit, die konfiguriert ist, immer wenn die Schwingung erfasst wird, eine Analyse der durch den Detektor erfassten Schwingung auszuführen, und eine Berechnung basierend auf einem Ergebnis der Analyse auszuführen; eine Anzeigeeinheit, die konfiguriert ist, in Echtzeit das Ergebnis der Analyse und/oder ein Ergebnis der Berechnung, die durch die arithmetische Einheit erhalten wird, anzuzeigen; eine Drehzahlsteuerungseinheit, die konfiguriert ist, eine Drehzahl der drehenden Welle zu steuern; und ein Betätigungselement, das konfiguriert ist betätigt zu werden, um einen Befehl, die Drehzahl zu ändern, in die Drehzahlsteuerungseinheit einzugeben.
In einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Betätigungselement vorzugsweise aber nicht notwendigerweise konfiguriert sein, in einer Weise betätigbar zu sein, die es erlaubt, die Drehzahl kontinuierlich zu verändern.
In einem dritten Aspekt kann das Betätigungselement einen Impulssignalgenerator enthalten, der einen durch Betätigen drehbaren Impulsgriff und einen Skaliereinstellknopf, durch den ein Skalierfaktor für eine auf dem Impulsgriff markierte Skala einstellbar ist, enthält, wobei ein Betrag der Änderung der Drehzahl entsprechend einer Richtung und einem Betrag der Drehung des Impulsgriffs und des Skalierfaktors, der durch den Skaliereinstellknopf eingestellt ist, einstellbar ist.
In einem vierten Aspekt kann das Betätigungselement einen Overrideschalter, der einen Einstellknopf, der durch Betätigung drehbar ist, enthalten, wobei ein Änderungsbetrag der Drehzahl entsprechend einer Richtung und einem Betrag der Drehung des Overrideschalters einstellbar ist.
In einem fünften Aspekt kann das Betätigungselement in einem Steuerpanel, das für die Drehzahlsteuerungseinheit vorgesehen ist, ausgeführt sein, wobei das Steuerpanel eine Konsolenanzeige und ein Steuerungsteil enthält, die Konsolenanzeige konfiguriert ist, einen Änderungsbetrag der Drehzahl anzuzeigen, und das Steuerungsteil konfiguriert ist, zu ermöglichen, den Änderungsbetrag der Drehzahl dadurch zu bestimmen.
In einem sechsten Aspekt kann das Betätigungselement konfiguriert sein, zu ermöglichen, einen Drehzahländerungsbereich einzustellen.
In einem siebten Aspekt kann die arithmetische Einheit konfiguriert sein, eine zeitbasierte Wellenform der Schwingung, die durch den Detektor erfasst wird, zu erzeugen, wobei die Anzeigeeinheit eine zeitbasierte Wellenform der Drehzahl und die zeitbasierte Wellenform der Schwingung mit Messzeiten der Wellenformen, die miteinander abgestimmt sind, anzuzeigen.
In einem achten Aspekt kann die arithmetische Einheit konfiguriert sein, eine Schwingung für jede Drehzahl zu finden, und ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Drehzahl und der entsprechenden Schwingung zeigt, zu erzeugen, wobei die Anzeigeeinheit das durch die arithmetische Einheit erzeugte Diagramm anzeigt.
In einem neunten Aspekt kann die arithmetische Einheit konfiguriert sein, durch die Analyse eine frequenzbereichsweise Schwingungsbeschleunigung zu finden, einen Maximalwert der frequenzbereichsweisen Schwingungsbeschleunigung mit einem Schwellwert zu vergleichen, um ein Auftreten von Ratterschwingungen zu erfassen, und die stabile Drehzahl, die die Ratterschwingung unter Verwendung einer Ratterfrequenz, bei der die Frequenzbereich schwingungsbeschleunigung den maximalen Wert zeigt, unterdrücken kann, zu berechnen, wobei die Anzeigeeinheit die durch die arithmetische Einheit berechnete stabile Drehzahl anzeigt.
Mit den oben beschriebenen Konfigurationen können verschiedene vorteilhafte Effekte wie folgend erwartet werden.
Entsprechend einem oder mehreren Aspekten der vorliegenden Erfindung, wie oben insbesondere in dem ersten Aspekt erwähnt, werden, immer wenn eine Erfassung getätigt wird, eine Analyse, die auf einer durch den Detektor erfassten Schwingung basiert und eine Berechnung, die auf dem Ergebnis der Analyse basiert, durch die arithmetische Einheit durchgeführt, und das Ergebnis der Analyse und/oder das Ergebnis der Berechnung werden in Echtzeit in der Anzeigeeinheit angezeigt. Dementsprechend kann ein Bediener das Betätigungselement betätigen, um die Drehzahl zu ändern, während er die in der Anzeigeeinheit angezeigten Ergebnisse der Analyse und/oder Berechnung überprüft. Somit kann der Bediener die Ratterschwingungen, verglichen mit dem Fall mit der konventionellen Konfiguration, in dem der Bediener die Drehzahl basierend auf seiner/ihrer empirischen Erfahrung oder dergleichen ändern soll, genauer und schneller unterdrücken.
Weiterhin ist das Betätigungselement konfiguriert betätigt zu werden, um einen Befehl, die Drehzahl zu ändern, vereinbar mit einem oder mehreren Aspekten der vorliegenden Erfindung in die Drehzahlsteuerungseinheit einzugeben. Somit wird die Drehzahl der drehenden Welle allein gemäß der Betätigung des Bedieners geändert, so dass die Bearbeitungstätigkeit nicht unter für den Bediener unerwünschten Bedingungen ausgeführt wird. Deshalb wird die Veränderung der anderen Bedingungen, wie zum Beispiel der Genauigkeit der Bearbeitung der Oberfläche eines Werkstücks, der Schnittgeschwindigkeit des Werkzeugs oder dergleichen, was entsprechend einer automatischer Veränderungen der Drehzahl in der konventionellen Schwingungsunterdrückungsvorrichtung aufgetreten war, nicht aufgetreten sein.
In dieser Konfiguration würde jedoch die Änderung der Drehzahl, die durch das Betätigungselement durch einen Bediener verursacht werden kann, möglicherweise die Bedingungen, wie z. B. die Steifigkeit der drehenden Welle, ändern, und je nachdem eventuell ein Auftreten von Ratterschwingungen bei einer anderen Frequenz mit einer hohen Wahrscheinlichkeit verursachen. Daher würde möglicherweise die Konfiguration, in der es dem Bediener ermöglicht wird, die Drehzahl manuell auf eine stabile Drehzahl, die in der Anzeigeeinheit angezeigt wird, zu ändern, die Zeiteffizienz dadurch, dass der Bediener die Drehzahl wieder und wieder ändern sollte, bis der stabile Zustand endgültig erreicht ist, beeinträchtigen.
In dieser Hinsicht kann gemäß der oben in dem zweiten Aspekt beschriebenen Konfiguration das Betätigungselement konfiguriert sein, in einer Weise betätigbar zu sein, die es erlaubt, die Drehzahl kontinuierlich zu verändern. Mit dieser Eigenschaft können die unerwünschten Ereignisse, wie zum Beispiel ein Bruch eines Werkzeugs, die andernfalls bei einem abrupten Wechsel der Drehzahl stattfinden würden, verhindert werden, und die Änderung zu der Drehzahl, bei der Ratterschwingungen am effektivsten unterdrückt werden, kann genau und schnell ausgeführt werden. Darüber hinaus kann, verglichen mit der Konfiguration, in der der Bediener durch Eingeben der Möchtegern-stabilen-Drehzahl, die in der Anzeigeeinheit angezeigt wird, die Drehzahl manuell wieder und wieder zu ändern hat bis der stabile Zustand aktuell erreicht ist, die Zeit, die erforderlich ist, die stabile Drehzahl, bei der Ratterschwingungen am effektivsten unterdrückt werden, reduziert werden. Folglich kann selbst in dem Fall von starken Ratterschwingungen die Drehzahl schnell geändert werden, so dass ein Bruch eines Werkzeugs oder dergleichen verhindert werden kann.
Mit den oben in dem dritten bis fünften Aspekt beschriebenen Konfigurationen, in denen das Betätigungselement einen Impulssignalgenerator, einen Overrideschalter oder ein Steuerpanel enthält, kann der Befehl zum Ändern der Drehzahl einfach und bequem eingegeben werden. Insbesondere ist mit der in dem fünften Aspekt beschriebenen Konfiguration, in der das Betätigungselement in dem Steuerpanel, das für die Drehzahlsteuerungseinheit vorgesehen ist, verkörpert ist, der Notwendigkeit ein ausgesprochenes Betätigungselement vorzusehen, vorgebeugt, und somit können die Kosten reduziert werden.
Mit der oben im sechsten Aspekt beschriebenen Konfiguration, in der der veränderbare Bereich der Drehzahl in dem Betätigungselement eingestellt werden kann, wird der Bediener, der so in das Unterdrücken von Ratterschwingungen vertieft ist, daran gehindert, die Drehzahl übermäßig auf eine Geschwindigkeit zu ändern, die unerwünschte Änderungen bei den anderen Bearbeitungsbedingungen mit sich bringen sollte. Daher kann die Bearbeitungsfähigkeit der Werkzeugmaschine verbessert werden.
Mit der oben in dem siebten Aspekt beschriebenen Konfiguration, in der eine zeitbasierte Wellenform der durch den Detektor erfassten Schwingung in der arithmetischen Einheit erzeugt wird, und eine zeitbasierte Wellenform der Drehzahl und die zeitbasierte Wellenform der Schwingung in der Anzeigeeinheit mit Messzeiten der Wellenformen, die miteinander abgestimmt sind, angezeigt werden, kann der Bediener den Status eines Auftretens von Ratterschwingungen einfach erfassen.
Mit der oben in dem achten Aspekt beschriebenen Konfiguration, in der eine Schwingung für jede Drehzahl in der arithmetischen Einheit gefunden wird, um ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Drehzahl und der entsprechenden Schwingung zeigt, zu erzeugen, um es in der Anzeigeeinheit anzuzeigen, kann der Bediener eine Schwingung entsprechend jeglicher Drehzahl einfach erfassen.
Mit der oben in dem neunten Aspekt beschriebenen Konfiguration kann, da eine stabile Drehzahl, die die Ratterschwingung unterdrücken kann, zur Anzeige in der Anzeigeeinheit berechnet wird, der Bediener die Ratterschwingungen effektiver und schneller unterdrücken.
Der obige Aspekt, andere Vorteile und weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden deutlicher durch detailliertes Beschreiben darstellender, nicht beschränkender Ausführungsformen davon unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen:
1 ein Blockdiagramm einer Schwingungsunterdrückungsvorrichtung ist;
2 eine schematische Darstellung eines Gehäuses einer drehenden Welle von seitwärts gesehen ist;
3 eine schematische Darstellung des Gehäuses der drehenden Welle in einer axialen Richtung davon gesehen ist;
4 eine schematische Darstellung ist, die einen Impulssignalgenerator als ein Beispiel eines Betätigungselements zeigt;
5 ein Ablaufdiagramm ist, das einen Steuerungsablauf zum Unterdrücken von Ratterschwingungen zeigt;
6 eine schematische Darstellung ist, die einen veränderbaren Bereich der Drehzahl zeigt;
7 ein schematisches Diagramm ist, das eine darstellende Anzeigedarstellung, in der eine zeitbasierte Wellenform einer Drehzahl und eine zeitbasierte Wellenform einer Schwingungsbeschleunigung mit Messzeiten der Wellenformen, die miteinander abgestimmt sind, angezeigt werden, zeigt;
8 eine schematische Darstellung ist, die eine erklärende Anzeigedarstellung, in der die Schwingungsbeschleunigung für jede Drehzahl angezeigt wird, zeigt, wo die horizontale Achse die Drehzahl und die vertikale Achse die Schwingungsbeschleunigung angibt;
9 eine schematische Darstellung ist, die einen Overrideschalter als ein modifiziertes Beispiel des Betätigungselements zeigt; und
10 eine schematische Darstellung ist, die ein Steuerpanel als ein anderes modifiziertes Beispiel des Betätigungselements zeigt.
Eine Schwingungsunterdrückungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Detail unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Eine Schwingungsunterdrückungsvorrichtung 9 ist eine Vorrichtung zum Unterdrücken von Ratterschwingungen, die bei einer drehenden Welle 3 auftreten, die in einem Gehäuse 1 der drehenden Welle in einer solchen Weise vorgesehen ist, dass die drehende Welle 3 um eine C-Achse drehbar ist. Die Schwingungsunterdrückungsvorrichtung 9 enthält Schwingungssensoren 2a–2c, die konfiguriert sind, Schwingungsbeschleunigungen der drehenden Welle 3, die sich dreht, zu erfassen, und eine Steuerungsvorrichtung 4, die konfiguriert ist, basierend auf den Erfassungswerten, die von den Schwingungssensoren 2a–2c ausgegeben werden, ausgeführt, die Drehzahl der drehenden Welle 3 zu steuern.
Die Schwingungssensoren 2a–2c sind, wie in 2 und 3 gezeigt, an dem Gehäuse 1 der drehenden Welle montiert, und so konfiguriert, dass ein Schwingungssensor eine Schwingungsbeschleunigung in einer Richtung senkrecht zu Richtungen von Schwingungsbeschleunigungen, die die anderen beiden Schwingungssensoren erfassen, erfasst. Dementsprechend sind die Richtungen der Schwingungsbeschleunigungen, die durch die Schwingungssensoren 2a–2c erfasst werden, jeweils entlang X-Achsen-, Y-Achsen- und Z-Achsen-Richtungen, die rechtwinklig zueinander sind.
Die Steuerungsvorrichtung 4 enthält eine arithmetische Einheit 5, eine Anzeigeeinheit 6, eine numerische Steuerung oder NC-Einheit 7, ein Betätigungselement 8 und eine Speichervorrichtung (nicht gezeigt). Die arithmetische Einheit 5 ist konfiguriert, basierend auf den durch die Schwingungssensoren 2a–2c erfassten Schwingungsbeschleunigungen eine Analyse auszuführen, und verschiedene Operationen (Berechnungen), die später beschrieben werden, basierend auf dem Ergebnis der Analyse auszuführen. Die Anzeigeeinheit 6 ist konfiguriert, das Ergebnis der Analyse und/oder das Ergebnis der Berechnung, die durch die arithmetische Einheit erhalten wird, anzuzeigen. Die NC-Einheit 7 ist konfiguriert, eine Drehbewegung der drehenden Welle 3, und andere Vorgänge zu steuern. Das Betätigungselement 8 ist konfiguriert, betätigt zu werden, um einen Befehl, die Drehzahl zu ändern, in die NC-Einheit 7 einzugeben. Die Steuerungsvorrichtung 4 überwacht immer die Drehzahl der drehenden Welle 3, und ermöglicht, wie später beschrieben wird, die Analyse und/oder die Berechnung in der arithmetischen Einheit 5 in Echtzeit auszuführen.
Das Betätigungselement 8 ist in dieser Ausführungsform, wie in 4 gezeigt, als ein Impulsgenerator 11 ausgeführt und enthält einen Impulsgriff 12, der manuell durch einen Bediener gedreht werden kann, und einen Skaliereinstellknopf 13, durch den ein Skalierfaktor für eine Skala, die auf dem Impulsgriff 12 markiert ist, einstellbar ist. Der Impulsgriff 12 ist konfiguriert, eine kontinuierliche Änderung der Drehzahl der drehenden Welle 3 in mindestens 1 min^–1-Schritten, durchgeführt durch die manuelle Drehoperation des Bedieners, zu ermöglichen. Der Skaliereinstellknopf 13 macht den Betrag der Drehzahländerung für einen Schritt der Drehoperation konfigurierbar, einer der drei Skalierfaktoren 1, 10 oder 100 zu sein. Dementsprechend wird, wenn der Impulsgriff 12 um einen Schritt (Teilstrich) mit dem Skalierfaktor auf 1 eingestellt gedreht wird, die Drehzahl der drehenden Welle um 1 min^–1 geändert (d. h. ein Befehl, die Drehzahl so zu ändern wird zu der NC-Einheit 7 gesendet). Auf der anderen Seite wird, wenn der Impulsgriff 12 mit dem Skalierfaktor auf 100 eingestellt um einen Schritt (Skaleneinheit) gedreht wird, die Drehzahl der drehenden Welle 3 um 100 min^–1 geändert. Wenn der Impulsgriff 12 im Uhrzeigersinn gedreht wird, erhöht sich die Drehzahl, und wenn der Impulsgriff 12 gegen den Uhrzeigersinn gedreht wird, verringert sich die Drehzahl.
Nun wird eine Steuerung, die durch die Steuerungsvorrichtung 4 ausgeübt wird um Ratterschwingungen zu unterdrücken basierend auf dem Ablaufdiagramm in 5 und unter Bezugnahme auf die 6–8 beschrieben.
Zuerst werden eine untere Grenzdrehzahl 22 (gezeigt in 6; nachstehend, siehe 6 für Bezugszeichen, die für jede spezifische Drehzahl gesetzt sind) und eine obere Grenzdrehzahl 23 der Drehzahl der drehenden Welle 3, wie basierend auf den Bedingungen bezüglich der Form eines Werkstücks, des verwendeten Werkzeugs, etc. bestimmt, in der Speichervorrichtung gespeichert (S1). Weiterhin werden eine vom Bediener eingestellte untere Grenzdrehzahl 24 und eine vom Bediener eingestellte obere Grenzdrehzahl 25, wie basierend auf den notwendigen Bedingungen hinsichtlich der Genauigkeit der Bearbeitung auf der Oberfläche eines Werkstücks, etc. durch einen Bediener bestimmt, in der Speichervorrichtung gespeichert (S1). Entsprechend den wie oben beschrieben gespeicherten Einstellungen wird die Änderung der Drehzahl der drehenden Welle 3 nach dem Beginn der Bearbeitung nur in dem Bereich zwischen der höheren der zwei unteren Grenzdrehzahlen 22 und 24 (in dieser Ausführungsform der vom Bediener eingestellten unteren Grenzdrehzahl 24) und der unteren der zwei oberen Grenzdrehzahlen 23 und 25 (in dieser Ausführungsform, der vom Bediener eingestellten oberen Grenzdrehzahl 25), wie in 6 gezeigt, erlaubt.
Danach, wenn das Bearbeiten mit einer Anfangsdrehzahl, die innerhalb des Bereichs der Drehzahlen, in dem eine Änderung erlaubt ist, ausgewählt ist, gestartet wird (S2), empfängt die Steuerungsvorrichtung 4 kontinuierlich die durch die Schwingungssensoren 2a–2c erfassten Schwingungsbeschleunigungen, und veranlasst die arithmetische Einheit 5, eine Analyse der empfangenen Schwingungsbeschleunigungen und eine Berechnung basierend auf dem Ergebnis der Analyse auszuführen (S3). Die Steuerungsvorrichtung 4 veranlasst dann die Anzeigeeinheit 6, in Echtzeit das Ergebnis der Analyse und/oder das Ergebnis der Berechnung, die durch die arithmetische Einheit 5 erhalten wird, anzuzeigen (S4). Eine Anzeigedarstellung in der Anzeigeeinheit 6 kann zum Beispiel in der Form einer zeitbasierten Wellenform der durch die arithmetische Einheit 5 erzeugten Schwingungsbeschleunigung, oder in der Form einer Wellenform, die immer wenn eine Schwingung erfasst wird durch eine Frequenzanalyse der Schwingungsbeschleunigungen, die durch die arithmetische Einheit 5 ausgeführt wird, sein. Alternativ kann eine zeitbasierte Wellenform 41 der Drehzahl der drehenden Welle 3 und eine zeitbasierte Wellenform 42 der Schwingungsbeschleunigung gespeichert, und in der Anzeigeeinheit 6 mit Messzeiten der Wellenformen, die miteinander abgestimmt sind, wie in dem Diagramm von 7 gezeigt, angezeigt werden. Weiterhin kann alternativ eine Schwingungsbeschleunigung 43 für jede Drehzahl basierend auf dem in 7 gezeigten Ergebnis erhalten und in dem Diagramm, das, wie in 8 gezeigt, eine Beziehung zwischen der Drehzahl und der entsprechenden Schwingungsbeschleunigung darstellt, angezeigt werden, wobei die horizontale Achse die Drehzahl angibt und die vertikale Achse die Schwingungsbeschleunigung angibt. In diesem Fall kann die in der vertikalen Achse gezeigte Schwingungsbeschleunigung von Spitzenwerten der zeitbasierten Wellenform oder Spitzenwerten der Wellenform, die durch die Frequenzanalyse erhalten wird, genommen werden.
Durch die Anzeigedarstellung in der Anzeigeeinheit 6, wie oben beschrieben, kann der Bediener den Status eines Auftretens der Ratterschwingungen und die Höhe der Schwingungsbeschleunigung für jede Drehzahl der drehenden Welle 3 prüfen (S5).
Wenn der Bediener das Auftreten der Ratterschwingungen erkannt hat, betätigt der Bediener das Betätigungselement 8, um kontinuierlich die Drehzahl der drehenden Welle 3 zu ändern (S6). Die Änderung der Drehzahl, die durch eine Betätigung des Betätigungselements 8 durch den Bediener hervorgerufen wird, bringt eine Änderung der Schwingungsbeschleunigung mit sich, die durch die Schwingungssensoren 2a–2c erfasst wird, und da die Analyse der Schwingungsbeschleunigung in der arithmetischen Einheit 5 rechtzeitig ausgeführt wird, wird diese Änderung der Schwingungsbeschleunigung in Echtzeit in der Anzeigeeinheit 6 angezeigt. Daher kann der Bediener das Betätigungselement 8 betätigen, um die Drehzahl zu ändern, um so die Ratterschwingungen zu reduzieren, während er den Status der Änderung der Schwingungsbeschleunigung in der Anzeigeeinheit 6 prüft. In der Bedienung des Änderns der Drehzahl in Schritt S6 kann die Drehzahl nur innerhalb des wie in Schritt 51 gespeicherten erlaubten Bereichs geändert werden.
Mit der wie oben beschriebenen Schwingungsunterdrückungsvorrichtung 9 werden die Analyse, die auf den durch die Schwingungssensoren 2a–2c erfassten Schwingungsbeschleunigungen basiert, und die auf dem Ergebnis der Analyse basierende Berechnung rechtzeitig in der arithmetischen Einheit 5 ausgeführt, und die Ergebnisse der Analyse und der Berechnung werden in der Anzeigeeinheit 6 in Echtzeit dargestellt. Dementsprechend kann der Bediener, der beabsichtigt, die Ratterschwingungen zu unterdrücken, das Betätigungselement 8 betätigen, um die Drehzahl zu ändern, während er die auf der Anzeigeeinheit 6 angezeigten Ergebnisse prüft. Somit können die Ratterschwingungen, verglichen mit dem konventionellen System, mit dem der Bediener die Drehzahl basierend auf seiner/ihrer empirischen Erfahrung ändert, genauer und schneller unterdrückt werden.
Außerdem kann, da das Betätigungselement 8, mit dem die NC-Einheit 7 bedient wird, in der Schwingungsunterdrückungsvorrichtung 9 vorgesehen ist, die Drehzahl der drehenden Welle 3 nur durch die manuelle Betätigung vom Bediener geändert werden. Somit wird eine Bearbeitung unter Bedingungen, wie sie nicht durch den Bediener gewünscht sind, niemals ausgeführt werden. Dementsprechend ist es unpassend, dass die Änderung der Drehzahl, die automatisch veranlasst wird, die Änderung der anderen Bedingungen, wie z. B. der Genauigkeit der Bearbeitung auf der Oberfläche eines Werkstücks und der Schnittgeschwindigkeit des Werkzeugs, wie es mit der konventionellen Schwingungsunterdrückungsvorrichtung der Fall sein kann, mit sich bringt.
Weiterhin wird, da der Bereich, in dem eine Drehzahl veränderbar ist, eingestellt ist, der Bediener, der so vertieft in das Unterdrücken von Ratterschwingungen ist, gestoppt, die Drehzahl übermäßig auf eine Geschwindigkeit, die unerwünschte Änderungen der anderen Bearbeitungsbedingungen mit sich bringen sollte, zu ändern. Daher wird die Bearbeitbarkeit der Werkzeugmaschine verbessert.
Weiterhin kann, da die zeitbasierte Wellenform 41 der Drehzahl der drehenden Welle 3 und die zeitbasierte Wellenform 42 der Schwingungsbeschleunigung, die in der arithmetischen Einheit 5 erhalten wird, in der Anzeigeeinheit 6 mit Messzeiten der Wellenformen 41, 42, die miteinander abgestimmt sind, wie in dem Diagramm von 7 gezeigt, angezeigt werden, oder die Drehzahl und die entsprechende Schwingungsbeschleunigung, wie in der arithmetischen Einheit 5 erhalten, in der Anzeigeeinheit 6 in einer in Beziehung stehender Weise, wie in dem Diagramm von 8 gezeigt, dargestellt werden, der Bediener den Status des Auftretens von Ratterschwingungen oder die Schwingungsbeschleunigung entsprechend jeder Drehzahl einfach erfassen.
Zusätzlich kann, da das Betätigungselement 8 als ein Impulssignalgenerator 11 ausgeführt ist, der einen Impulsgriff 12 und einen Skaliereinstellknopf 13, durch den ein Skalierfaktor für eine auf dem Impulsgriff 12 markierte Skala einstellbar ist, enthält, der Bediener bequem die Drehzahl nur durch Betätigen des Impulsgriffs 12 und des Skaliereinstellknopfs 13 ändern. Weiterhin kann die Drehzahl der drehenden Welle 3 durch die manuelle Betätigung des Impulssignalgenerators 11 kontinuierlich um mindestens 1 min^–1 geändert werden, und feine Einstellungen der Drehzahl können ohne die Möglichkeit des Bewirkens der übermäßigen Änderung der Drehzahl über die Drehzahl hinaus, bei der Ratterschwingungen unterdrückt werden können, ausgeführt werden, so dass eine Änderung auf eine Drehzahl, bei der die Ratterschwingungen am effektivsten unterdrückt werden können, genauer und schneller ausgeführt werden kann.
Entsprechend einer Schwingungsunterdrückungsvorrichtung, bei der eine optimale Geschwindigkeit festgelegt ist, kann eine plötzliche Änderung der Drehzahl eine auf ein Werkzeug oder die Maschine aufgebrachte übermäßige Belastung erzeugen, was in einem Bruch davon resultiert. Im Gegensatz dazu gibt es bei der Schwingungsunterdrückungsvorrichtung 9 in dieser wie oben beschriebenen Ausführungsform kein Potential für einen Bruch eines Werkzeugs oder dergleichen aufgrund einer plötzlichen Änderung der Drehzahl, weil die Drehzahl durch die manuelle Betätigung des Impulssignalgenerators 11 kontinuierlich geändert werden kann. Weiterhin ermöglicht es die Verwendung des Betätigungselements 8, die Änderung der Drehzahl einfach durch manuelles Betätigen des Impulsgriffs 12 auszuführen, und somit kann die Zeit, die zum Ändern der Drehzahl erforderlich ist, verglichen mit einer Vorrichtung, mit der eine Drehzahl zu jeder Zeit eingegeben werden müsste wenn die Drehzahl zu ändern ist, reduziert werden. Folglich kann, selbst wenn große Ratterschwingungen auftreten, die Drehzahl schnell geändert werden, und der Bruch eines Werkzeugs oder dergleichen kann verhindert werden.
Komponenten der Schwingungsunterdrückungsvorrichtung und ihre Anordnung sind, wenn sie mit der vorliegenden Erfindung übereinstimmen, nicht auf diese der oben beschriebenen Ausführungsform beschränkt, und verschiedene Änderungen und Modifikationen betreffend der Erfassung, Analyse und Berechnung der Schwingungsbeschleunigung, und der Steuerung zum Unterdrücken von Schwingungen, können ausgeführt werden, wo es auf einer benötigten Basis angemessen ist, ohne sich von dem Bereich der beigefügten Ansprüche zu entfernen.
Zum Beispiel kann ein Overrideschalter 14, wie in 9 gezeigt, als das Betätigungselement 8 angenommen werden. Der Overrideschalter 14 enthält einen Einstellknopf 15, der durch eine Betätigung drehbar ist, und einen Detektor, der konfiguriert ist, die Winkeländerung des Einstellknopfs 5 zu erfassen. Wenn der Einstellknopf 15 um einen Winkel, der einem Teilstrich entspricht, gedreht wird, kann die Drehzahl um 1% geändert werden (d. h., um die derzeitige Drehzahl auf eine Drehzahl, die aus einer Multiplikation der derzeitigen Drehzahl mit 0,99 oder 1,01 resultiert, zu ändern, kann dies an die NC-Einheit 7 ausgegeben werden). In dieser Ausführungsform erhöht sich die Drehzahl, wenn der Einstellknopf 15 im Uhrzeigersinn gedreht wird, und wenn der Einstellknopf 15 gegen den Uhrzeigersinn gedreht wird, verringert sich die Drehzahl.
Wenn der Overrideschalter 14 wie oben beschrieben als das Betätigungselement 8 angenommen wird, kann der Bediener die Drehzahl nur durch die manuelle Bedienung des Einstellknopfs 15 kontinuierlich ändern, und somit ist die Vorrichtung wie in dem Fall mit dem Impulssignalgenerator 11 sehr praktisch. Im Gegensatz zu dem vorherrschenden Overrideschalter, mit dem die Drehzahl um 10% geändert wird, ist der in 9 gezeigte Overrideschalter konfiguriert, in der Lage zu sein, die Drehzahl kontinuierlich um 1% zu ändern, und somit können feine Einstellungen der Drehzahl durchgeführt werden. Daher ist es unwahrscheinlich, dass die Drehzahl über eine Drehzahl, bei der Ratterschwingungen unterdrückt werden können, hinaus geändert wird, und die Drehzahl kann genau und schnell auf eine Drehzahl, bei der Ratterschwingungen am effektivsten unterdrückt werden können, geändert werden.
Alternativ kann ein wie in 10 gezeigtes Steuerpanel 16 als das Betätigungselement 8 angenommen werden. Dieses Steuerpanel 16 enthält eine Konsolenanzeige 17, einen Anzeigeabschnitt 18 für die prozentuale Änderung, der in der Konsolenanzeige 17 angezeigt wird, und Funktionstasten (Steuerungsabschnitt) 19, die in Positionen entsprechend den Positionen von jeweiligen Prozentsätzen, die in dem Anzeigeabschnitt 18 für die prozentuale Änderung dargestellt sind, angeordnet sind. Das Steuerpanel 16 ist in der NC-Einheit 7 vorgesehen. Die Drehzahl kann durch eine manuelle Bedienung von einer der Funktionstasten 19 entsprechend den auf dem Anzeigeabschnitt 18 für die prozentuale Änderung angezeigten Angaben um ±1%, ±2%, ±5% oder ±10% geändert werden.
Wenn das wie oben beschriebene Steuerpanel 16 als das Betätigungselement 18 angenommen wird, kann der Bediener die Drehzahl bequem durch eine einfache manuelle Bedienung der Funktionstasten 19 kontinuierlich ändern, und feine Einstellungen können für die Drehzahl durchgeführt werden, so dass die Ratterschwingungen effektiv unterdrückt werden können. Weiterhin ist es, da das Steuerpanel 16, das für die NC-Einheit 7 vorgesehen ist, ebenfalls als das Betätigungselement 8 verwendet wird, nicht notwendig, ein ausgesprochenes Betätigungselement zum Ändern der Drehzahl vorzusehen, und somit können die Kosten reduziert werden. Anstatt der benachbart zu dem Anzeigeabschnitt 18 der prozentualen Änderung vorgesehenen Funktionstasten 19 kann der Anzeigeabschnitt 18 für die prozentuale Änderung konfiguriert sein, als Touchscreen-Bedienschalter zu dienen, so dass die Drehzahl durch Berühren irgendeiner der in dem Anzeigeabschnitt 18 für die prozentuale Änderung der Konsolenanzeige 17 angezeigten Prozentangabe geändert werden kann.
In der oben beschriebenen Ausführungsform wird es dem Bediener ermöglicht, basierend auf der Anzeigedarstellung in der Anzeigeeinheit 6 zu entscheiden, ob Ratterschwingungen erzeugt, reduziert, oder andernfalls beobachtet werden. Jedoch kann die Steuerungsvorrichtung 4 so konfiguriert sein, dass die arithmetische Einheit 5 basierend auf den Ergebnissen der Erfassung von Schwingungsbeschleunigungen anstelle des Bedieners entscheidet, ob Ratterschwingungen erzeugt, reduziert, oder andernfalls beobachtet werden, so dass das Erzeugen oder Unterdrücken von Ratterschwingungen in der Anzeigeeinheit 6 angezeigt werden, oder verschiedene Ergebnisse einer Analyse und/oder Berechnung der arithmetischen Einheit 5 angezeigt werden, um den Bediener zu veranlassen, die Drehzahl nur zu ändern, wenn Ratterschwingungen beobachtet werden. Eine Entscheidung, ob Ratterschwingungen erzeugt werden, kann einem Steuern so unterzogen werden, dass die durch die Schwingungssensoren 2a–2c erfassten Schwingungsbeschleunigungen einer Frequenzanalyse unterzogen werden, und der Maximalwert der frequenzbereichsweisen Schwingungsbeschleunigung, die durch die Frequenzanalyse erhalten wird, wird mit einem vorbestimmten Schwellwert verglichen, um zu entscheiden, dass die Ratterschwingungen erzeugt werden wenn der Maximalwert größer als der Schwellwert ist, während die Ratterschwingungen unterdrückt sind, wenn der maximale Wert kleiner als der Schwellwert ist.
Die Steuerungsvorrichtung 4, in der die arithmetische Einheit 5 wie oben beschrieben entscheidet, ob Ratterschwingungen erzeugt werden, kann konfiguriert sein, nach einer Erfassung von Ratterschwingungen eine stabile Drehzahl, bei der die Ratterschwingungen unterdrückt werden können, basierend auf einer ”Ratterfrequenz”, bei der die frequenzbereichsweise Schwingungsbeschleunigung den maximalen Wert zeigt (die ”Ratterfrequenz” kann durch die Frequenzanalyse der durch die Schwingungssensoren 2a–2c erfassten Schwingungsbeschleunigungen erhalten werden) oder der Anzahl der Werkzeugnuten zu berechnen, und die berechnete stabile Drehzahl in der Anzeigeeinheit 6 anzuzeigen. Mit dieser Konfiguration können die Ratterschwingungen effektiver und schneller unterdrückt werden. In der Praxis ist es wegen verschiedener Faktoren, wie z. B. der Umgebungsänderung aufgrund verschiedener Erfassungsfehler und der Änderung der Drehzahl, wahrscheinlich, dass die berechnete stabile Drehzahl nicht die effektivste Drehzahl ist. Aus diesem Grund wird, wenn die stabile Drehzahl nachdem die Drehzahl auf die Möchtegern-stabile Drehzahl geändert ist, automatisch berechnet wird, wieder eine erneuerte stabile Drehzahl angezeigt. Auf diese Weise wird der Bediener verpflichtet, die Drehzahl wieder und wieder zu ändern, und somit wird eine benötigte Zeit und Arbeitskraft möglicherweise ein nicht vernachlässigbares Problem werden. Jedoch wird in dieser Ausführungsform der Status der Ratterschwingungen in Echtzeit in der Anzeigeeinheit 6 dargestellt, und somit kann eine Drehzahl, bei der die Ratterschwingungen am effektivsten unterdrückt werden können, in der Nähe der stabilen Drehzahl während des Betriebs des Änderns der Drehzahl auf die stabile Drehzahl gefunden werden, so dass die Ratterschwingungsunterdrückungseffekte einfach und schnell verbessert werden können.
Eine Berechnung der stabilen Drehzahl kann durch ein Verfahren, das in der eigenen früheren Anmeldung des Anmelders, die unter JP 2008-290188 A offengelegt wurde (eine entsprechende US-Patentanmeldung ist unter US 2008/0289923 A1 veröffentlicht) offenbart ist, ausgeführt werden, oder unter Verwendung der folgenden Gleichung (1):
wobei die Anzahl der Werkzeugnuten die Anzahl der Nuten des Werkzeugs, das an der drehenden Welle 3 installiert ist, ist, und im Voraus in die arithmetische Einheit 5 eingegeben und eingestellt wird, und ein k-Wert eine ganze Zahl ist.
In der oben beschriebenen Ausführungsform ist der Detektor als die Schwingungssensoren 2a–2c ausgeführt, aber jeglicher andere Detektor kann angenommen werden, wie zum Beispiel dieser, der die Verlagerung der drehenden Welle oder den Geräuschdruck aufgrund von Schwingungen erfassen kann. In Fällen, in denen die Schwingungssensoren verwendet werden, können die Sensoren konfiguriert sein, nicht die Schwingungen eines rotierenden Körpers (d. h. der drehenden Welle) wie in der oben beschriebenen Ausführungsform zu erfassen, sondern stattdessen Schwingungen eines stationären Körpers zu erfassen.
Weiterhin werden in der oben beschriebenen Ausführungsform die Drehzahlen und die Schwingungsbeschleunigungen, wie in 7 und 8 gezeigt, in einer in Beziehung stehenden Weise angezeigt, aber andere Parameter, wie zum Beispiel Schwingungsfrequenz, Schnittgeschwindigkeit, Zustellgeschwindigkeit und Drehmoment der drehenden Welle, können zusätzlich oder alternativ angezeigt werden.
Weiterhin wird in der oben beschriebenen Ausführungsform der veränderbare Drehzahlbereich mit der oberen Grenz- und unteren Grenzdrehzahl und der oberen Grenz- und unteren Grenzdrehzahl, wie durch den Bediener eingegeben, eingestellt, er kann aber alternativ eingestellt sein, die Anfangsdrehzahl (die Drehzahl am Anfang einer Bearbeitung) ± einem vorbestimmten Betrag (z. B. 500 min^–1) zu sein. Eigentlich kann, wenn es nicht gefordert ist, der Drehzahländerungsbereich nicht eingestellt sein.
Weiterhin kann der Änderungsbetrag der Drehzahl in dem Betätigungselement 8, wo angemessen, unterschiedlich konfiguriert sein. Zum Beispiel ist in der oben beschriebenen Ausführungsform der Impulssignalgenerator 11 konfiguriert, die Drehzahl um 1 min^–1 veränderbar zu haben, aber der Impulssignalgenerator 11 kann gleich dem Overrideschalter 14 die Drehzahl um 1% änderbar haben. Es ist zu verstehen, dass die Änderung der Drehzahl in feineren Schritten oder gröberen Schritten durchgeführt werden kann, solang die Aufgabe der vorliegenden Erfindung gelöst werden kann. Auch in Fällen, in denen der Overrideschalter 14 oder das Steuerpanel 16 als das Betätigungselement angenommen werden, kann zum Beispiel die Änderung der Drehzahl um ±0,5% durchgeführt werden. Darüber hinaus kann in Fällen, in denen der Overrideschalter 14 oder das Steuerpanel 16 als das Betätigungselement angenommen werden, die Drehzahl ebenso konfiguriert sein, zum Beispiel um 1 min^–1 änderbar zu sein, wie es in dem Fall des Impulssignalgenerators 11 ist.
Zusätzlich ist die Werkzeugmaschine in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung nicht auf ein Bearbeitungszentrum beschränkt, das konfiguriert ist, ein Werkzeug zum Bearbeiten zu rotieren, sondern die vorliegende Erfindung kann auf eine Drehmaschine oder andere Werkzeugmaschinen, die konfiguriert ist, ein Werkstück zu rotieren, angewendet werden. Weiterhin können die Positionen, in denen die Detektoren installiert sind, und die Anzahl der Detektoren, wo geeignet, entsprechend dem Typ und der Größe der Werkzeugmaschine geändert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2003-340627 A [0002, 0003, 0004]
JP 2008-290188 A [0062]
US 2008/0289923 A1 [0062]

Claims

Schwingungsunterdrückungsvorrichtung (9), die in einer Werkzeugmaschine, die eine drehende Welle (3) zur Verwendung zum Rotieren eines Werkzeugs oder eines Werkstücks hat, zum Unterdrücken von Ratterschwingungen, die während einer Rotation der drehenden Welle (3) erzeugt werden, vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungsunterdrückungsvorrichtung (9) aufweist: einen Detektor (1a), der konfiguriert ist, eine Schwingung der drehenden Welle (3), die sich dreht, zu erfassen; eine arithmetische Einheit (5), die konfiguriert ist, immer wenn die Schwingung erfasst wird, eine Analyse der durch den Detektor (1a) erfassten Schwingung auszuführen, und basierend auf einem Ergebnis der Analyse eine Berechnung auszuführen; eine Anzeigeeinheit (6), die konfiguriert ist, in Echtzeit zumindest das Ergebnis der Analyse oder ein Ergebnis der Berechnung, die durch die arithmetische Einheit (5) erhalten wird, anzuzeigen; eine Drehzahlsteuerungseinheit (7), die konfiguriert ist, eine Drehzahl der drehenden Welle (3) zu steuern; und ein Betätigungselement (8), das konfiguriert ist, betätigt zu werden, um einen Befehl, die Drehzahl zu ändern, in die Drehzahlsteuerungseinheit (7) einzugeben.
Schwingungsunterdrückungsvorrichtung (9) gemäß Anspruch 1, wobei das Betätigungselement (8) konfiguriert ist, in einer Weise betätigt zu werden, die es erlaubt, die Drehzahl kontinuierlich zu ändern.
Schwingungsunterdrückungsvorrichtung (9) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Betätigungselement (8) einen Impulssignalgenerator enthält, der einen durch Betätigen drehbaren Impulsgriff (12) und einen Skaliereinstellknopf (13) zum Einstellen eines Skalierfaktors für eine auf dem Impulsgriff (12) markierte Skala enthält, wobei ein Änderungsbetrag der Drehzahl entsprechend einer Richtung und einem Betrag der Drehung des Impulsgriffs (12) und des durch den Skaliereinstellknopf (13) eingestellten Skalierfaktors einstellbar ist.
Schwingungsunterdrückungsvorrichtung (9) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Betätigungselement (8) einen Overrideschalter mit einem durch Betätigen drehbaren Einstellknopf (13) enthält, wobei ein Änderungsbetrag der Drehzahl entsprechend einer Richtung und eines Betrags der Drehung des Overrideschalters (14) einstellbar ist.
Schwingungsunterdrückungsvorrichtung (9) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Betätigungselement (8) in einem Steuerpanel (16), das für die Drehzahlsteuerungseinheit (7) vorgesehen ist, ausgeführt ist, das Steuerpanel (16) eine Konsolenanzeige und einen Steuerungsteil enthält, die Konsolenanzeige konfiguriert ist, einen Änderungsbetrag der Drehzahl anzuzeigen, und der Steuerungsteil konfiguriert ist, den dadurch zu bestimmenden Änderungsbetrag der Drehzahl zu ermöglichen.
Schwingungsunterdrückungsvorrichtung (9) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Betätigungselement (8) konfiguriert ist, einen Bereich einzustellen, in dem eine Drehzahl veränderbar ist.
Schwingungsunterdrückungsvorrichtung (9) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die arithmetische Einheit (5) konfiguriert ist, eine zeitbasierte Wellenform der durch den Detektor (1a, 2b und 2c) erfassten Schwingung zu erzeugen, wobei die Anzeigeeinheit (6) eine zeitbasierte Wellenform der Drehzahl und die zeitbasierte Wellenform der Schwingung mit Messzeiten der Wellenformen, die miteinander abgestimmt sind, anzeigt.
Schwingungsunterdrückungsvorrichtung (9) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die arithmetische Einheit (5) konfiguriert ist, eine Schwingung für jede Drehzahl zu finden und ein Diagramm zu erzeugen, das eine Beziehung zwischen der Drehzahl und der entsprechenden Schwingung zeigt, wobei die Anzeigeeinheit (6) das durch die arithmetische Einheit (5) erzeugte Diagramm anzeigt.
Schwingungsunterdrückungsvorrichtung (9) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die arithmetische Einheit (5) konfiguriert ist, durch die Analyse eine frequenzbereichsweise Schwingungsbeschleunigung zu finden, einen Maximalwert der frequenzbereichsweisen Schwingungsbeschleunigung mit einem Schwellwert zu vergleichen, um ein Auftreten von Ratterschwingungen zu erfassen, und unter Verwendung einer Ratterfrequenz, bei der die frequenzbereichsweise Schwingungsbeschleunigung den Maximalwert zeigt, eine stabile Drehzahl zu berechnen, die die Ratterschwingung unterdrücken kann, wobei die Anzeigeeinheit (6) die durch die arithmetische Einheit (5) berechnete stabile Drehzahl anzeigt.