DE102013105562A1

DE102013105562A1 - Machine component, vibratory device, system and method for adjusting the natural frequency of an oscillatable device

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Publication number: DE102013105562A1
Application number: DE201310105562
Authority: DE
Inventors: Jörg Bauer; Simon-Frederik Koch; Henning Wagner; Jürgen FLEISCHER
Original assignee: Karlsruher Institut fuer Technologie KIT
Current assignee: Karlsruher Institut fuer Technologie KIT
Priority date: 2013-05-29
Filing date: 2013-05-29
Publication date: 2014-12-04
Anticipated expiration: 2033-05-30
Also published as: DE102013105562B4

Abstract

Es wird eine Maschinenkomponente (3, 3', 3''), insbesondere Werkzeugmaschinenkomponente, für eine schwingfähige Einrichtung, insbesondere für eine Werkzeugmaschine, vorgeschlagen. Die Maschinenkomponente weist wenigstens einen Hohlraum (7), der zur Aufnahme einer förderbaren variablen Masse (6) ausgebildet ist. Die Maschinenkomponente kann zumindest teilweise aus einem Leichtbaumaterial, insbesondere aus einem faserverstärkten Kunststoff, vorzugsweise aus glas- oder kohlefaserverstärktem Kunststoff, oder aus einem Leichtmetall hergestellt sein.A machine component (3, 3 ', 3 "), in particular a machine tool component, is proposed for a device that can vibrate, in particular for a machine tool. The machine component has at least one cavity (7) which is designed to accommodate a conveyable variable mass (6). The machine component can be made at least partially from a lightweight material, in particular from a fiber-reinforced plastic, preferably from glass or carbon fiber-reinforced plastic, or from a light metal.

Description

Die Erfindung betrifft eine Maschinenkomponente gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, eine schwingfähige Einrichtung gemäß Anspruch 10, ein System nach Anspruch 12 sowie ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 22.The invention relates to a machine component according to the preamble of claim 1, an oscillatable device according to claim 10, a system according to claim 12 and a method according to the preamble of claim 22.

Die technischen Probleme, die mit schwingfähigen Einrichtungen einhergehen, sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Derartige schwingfähige Einrichtungen/Systeme, wie beispielsweise Werkzeugmaschinen, werden durch den Betrieb des Systems, das heißt, beispielsweise durch einen Bearbeitungsprozess einer Werkzeugmaschine, zum Schwingen angeregt. Der Zusammenhang zwischen der Eigenfrequenz f der schwingfähigen Einrichtung und seiner Masse m kann dabei vereinfacht durch die folgenden Beziehungen dargestellt werden:

f = ω / 2π (2)

The technical problems associated with vibratory devices are well known in the art. Such vibratory devices / systems, such as machine tools, are caused to oscillate by the operation of the system, that is, for example, by a machining process of a machine tool. The relationship between the natural frequency f of the oscillatable device and its mass m can be simplified by the following relationships:

f = ω / 2π (2)

Die Eigenfrequenz f hängt somit von der Steifigkeit c der Anwendung und der Masse m der schwingfähigen Einrichtung bzw. des schwingfähigen Bauteils ab. Eine Erhöhung der Steifigkeit c erhöht folglich die Eigenfrequenz und eine Erhöhung der Masse m verringert die Eigenfrequenz der schwingfähigen Einrichtung.The natural frequency f thus depends on the stiffness c of the application and the mass m of the oscillatable device or of the oscillatable component. An increase in the stiffness c consequently increases the natural frequency and an increase in the mass m reduces the natural frequency of the oscillatable device.

Die Eigenfrequenzen einer Werkzeugmaschine und deren Komponenten können insbesondere bei einem Bearbeitungsmodus mit einem unterbrochenem Schritt, beispielsweise beim Fräsen, resonant angeregt werden. Die resonante Anregung erfolgt, sobald die Bearbeitungsfrequenzen im Bereich der Eigenfrequenzen liegen. Ist die Bearbeitungsfrequenz in der Nähe der Eigenfrequenz, beginnt das schwingfähige System, insbesondere also eine Werkzeugmaschine bzw. deren Komponenten, zu schwingen. Dies kann zu einer hohen Komponentenbelastung und einem damit einhergehenden Verschleiß dieser sowie umgebender Komponenten führen. Darüber hinaus führen resonante Schwingungen des Systems zu einer Formuntreue und einer großen Oberflächenrauigkeit des Werkstücks (z. B. Rattern und Rattermarken). Formuntreue bzw. Oberflächenrauigkeit ist insbesondere bei sichtbaren Teilen, wie Gehäusen, Druckwalzen, Teilen von Werkzeugen und Formen in hohem Maße unerwünscht und bei Teilen, bei denen hohe Maßgenauigkeit gefordert ist, inakzeptabel. Sowohl die Formuntreue als auch die hohe Oberflächenrauigkeit führen zu unbrauchbaren Werkstücken und somit zu Ausschuss, was wiederum hohe Stückkosten nach sich zieht. Das Schwingungsverhalten einer Werkzeugmaschine wird auch durch unterschiedlich schwere Werkstücke und durch die Zerspanung leichter werdende Werkstücke beeinflusst. Insbesondere bei einem hohen Zerspanvolumen wird somit das Schwingungsverhalten der Werkzeugmaschine beeinflusst, da die Masse des schwingfähigen Systems durch das leichter werdende Werkstück reduziert wird (die Masse von Werkstück/Werkstückschlittens sinkt bei gleichbleibender Steifigkeit der Werkzeugmaschine). Neben den leichter werdenden Werkstücken ist das Schwingungsverhalten zusätzlich von den Positionen der Komponenten abhängig: Die Steifigkeit c einer Werkzeugmaschine hängt davon ab, wie lang die Hebelarme zu den Kraftangriffspunkten sind. So ist beispielsweise die Steifigkeit c eines Kugelgewindetriebs direkt von der Länge vom Motor bis zum Schlitten abhängig. Bei einem per Kugelgewindetrieb angetriebenen Schlitten ist damit die Steifigkeit in Vorschubrichtung und folglich sein Schwingungsverhalten positionsabhängig.The natural frequencies of a machine tool and its components can be excited resonantly, in particular in a processing mode with an interrupted step, for example when milling. The resonant excitation occurs as soon as the machining frequencies are in the range of the natural frequencies. If the machining frequency is close to the natural frequency, the oscillatable system, in particular a machine tool or its components, begins to oscillate. This can lead to a high component load and a concomitant wear of these and surrounding components. In addition, resonant vibrations of the system result in a formality and a large surface roughness of the workpiece (eg rattle and chatter marks). Mold fidelity or surface roughness is particularly undesirable in visible parts, such as housings, pressure rollers, parts of tools and molds, and unacceptable in parts where high dimensional accuracy is required. Both the form-fidelity and the high surface roughness lead to unusable workpieces and thus to rejects, which in turn entails high unit costs. The vibration behavior of a machine tool is also influenced by workpieces of different weights and workpieces which become lighter as a result of the machining. In particular with a high machining volume, the vibration behavior of the machine tool is thus influenced, since the mass of the oscillatable system is reduced by the workpiece becoming lighter (the mass of workpiece / workpiece carriage drops while the rigidity of the machine tool remains the same). In addition to the lighter workpieces, the vibration behavior is additionally dependent on the positions of the components: The rigidity c of a machine tool depends on how long the lever arms are to the force application points. For example, the stiffness c of a ball screw directly depends on the length from the motor to the slide. In a carriage driven by a ball screw, the rigidity in the feed direction and, consequently, its vibration behavior are position-dependent.

Bei der Konstruktion und Entwicklung einer Werkzeugmaschine muss daher deren schwingungstechnische Auslegung in besonderem Maße berücksichtigt werden. Durch wechselnde Werkstücke und damit Werkstückmassen und Bearbeitungsprozesse ist das Auslegungsziel jedoch stets mit großer Unsicherheit verbunden, da weder Bearbeitungsfrequenzen noch Eigenfrequenzen der Maschine vorab eindeutig bestimmt werden können. Ein Prozess für die Entwicklung und Inbetriebnahme einer Werkzeugmaschine läuft üblicherweise so ab, dass zunächst die Werkzeugmaschine konstruiert wird. Anschließend wird die Werkzeugmaschine simuliert und die Konstruktion optimiert. Im Anschluss daran erfolgt der Aufbau der Werkzeugmaschine beim Hersteller und die Werkzeugmaschine wird beim Kunden in Betrieb genommen. Gegebenenfalls wird dann das Schwingungsverhalten der Werkzeugmaschine aufgrund von Kundenanforderungen und der beim Kunden ablaufenden Bearbeitungsprozesse angepasst.When designing and developing a machine tool, therefore, its vibration engineering design must be taken into special account. Due to changing workpieces and thus workpiece masses and machining processes, the design target is always associated with great uncertainty, since neither machining frequencies nor natural frequencies of the machine can be clearly determined in advance. A process for the development and commissioning of a machine tool usually runs so that first the machine tool is constructed. Then the machine tool is simulated and the design optimized. Subsequently, the machine tool is set up at the manufacturer and the machine tool is put into operation at the customer. If appropriate, the vibration behavior of the machine tool is then adapted on the basis of customer requirements and the processing processes taking place at the customer.

In der Vergangenheit wurden vielfältige Versuche unternommen, die Probleme von schwingfähigen Systemen zu vermeiden. Die vorgenannten Probleme treten dabei aber nicht nur wie vorstehend beschrieben bei Werkzeugmaschinen auf, sondern können jegliche Art von schwingfähigem System, insbesondere auch Windräder von Windkraftanlagen oder quasistationäre Motoren, beispielsweise in Lokomotiven, Schiffen, U-Booten und in anderen Aggregaten, betreffen.In the past, many attempts have been made to avoid the problems of vibratory systems. However, the aforementioned problems do not only occur in machine tools as described above, but can also relate to any type of oscillatory system, in particular wind turbines of wind turbines or quasi-stationary motors, for example in locomotives, ships, submarines and in other units.

Eine Möglichkeit, das Schwingungsverhalten einer schwingfähigen Einrichtung anzupassen, ist die Veränderung seiner Masse durch eine geeignete Materialwahl. Die 1 zeigt ein Schaubild verschiedener Schwingungsamplitudenverläufe für unterschiedliche Materialien von Komponenten einer Werkzeugmaschine. Komponenten aus Guss oder Stahl sind dabei Komponenten aus einem Leichtbaumaterial wie Kohlefaserkunststoff (CFK) gegenübergestellt, wobei die Komponenten mit Schwingungsfrequenzen im Bereich der Eigenfrequenz angeregt werden. Die 1 macht deutlich, dass durch den Einsatz von derartigen neuen Materialien, wie beispielsweise kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff, die Eigenfrequenz durch die geringere Masse hin zu höheren Frequenzen bei gleichzeitiger Dämpfung der Schwingungsamplitude verschoben werden kann. Allerdings schließt die Anwendung dieser leichteren Materialien nicht aus, dass prozessbedingte Anregungsfrequenzen ebenfalls im Bereich der Eigenfrequenz dieser „Leichtbau-Komponenten” liegen können. Ihre Anwendung ist also auf Fälle beschränkt, in denen die Betriebsfrequenzen einer schwingfähigen Einrichtung deutlich unterschiedlich sind von der Eigenfrequenz der „Leichtbau-Komponenten”. Durch den Einsatz von Leichtbaumaterialien mit einer hohen spezifischen Steifigkeit kann insgesamt die Masse der Komponenten einer schwingfähigen Einrichtung wie einer Werkzeugmaschine reduziert werden. Die passive oder statische Frequenzverschiebung durch den Einsatz neuer Werkstoffe zeigt jedoch nur ein eingeschränktes Potential, um die oben beschriebene Problematik zufriedenstellend zu lösen.One way to adjust the vibration behavior of a vibratory device is the change of its mass by a suitable choice of material. The 1 FIG. 12 is a graph of various vibration amplitude curves for different materials of components of a Machine tool. Components made of cast iron or steel are compared with components made of a lightweight construction material such as carbon fiber plastic (CFRP), whereby the components are excited at oscillation frequencies in the region of the natural frequency. The 1 makes it clear that through the use of such new materials, such as carbon fiber reinforced plastic, the natural frequency can be shifted by the lower mass towards higher frequencies while damping the vibration amplitude. However, the application of these lighter materials does not exclude that process-related excitation frequencies can also be in the range of the natural frequency of these "lightweight components". Their application is therefore limited to cases in which the operating frequencies of a vibratory device are significantly different from the natural frequency of the "lightweight components". Through the use of lightweight materials with a high specific rigidity, the mass of the components of an oscillatable device such as a machine tool can be reduced overall. The passive or static frequency shift through the use of new materials, however, shows only a limited potential to solve the problem described above satisfactorily.

Zur Vermeidung von resonanten Schwingungen sind aus dem Stand der Technik darüber hinaus Lösungsansätze bekannt, welche die Anpassung des Bearbeitungsprozesses durch eine Reduzierung des Vorschubs und der Spanungstiefe sowie die Variation der Bearbeitungsgeschwindigkeit bzw. -drehzahl betreffen. Das gemeinsame Ziel dieser Ansätze ist es, die Bearbeitungsfrequenz einer Werkzeugmaschine so anzupassen, dass sie nicht im Bereich der Eigenfrequenz der Werkzeugmaschine liegt. So zeigt die DE 10 2012 210 118 A1 beispielsweise ein Schwingungsbestimmungsverfahren und eine Schwingungsbestimmungsvorrichtung, die mit Hilfe eines Sensors und eines entsprechenden Verfahrens die Schwingungen in einer Werkzeugmaschine bestimmt, um daraufhin eine entsprechende Anpassung des Bearbeitungsprozesses vorzunehmen. Derartige Verfahren haben den Nachteil, dass die maximale Zerspanleistung durch die Anpassung des Bearbeitungsprozesses reduziert wird, wodurch wiederum höhere Stückkosten entstehen. Besonders hervorzuheben ist, dass, wenn ein Werkstück in der Nähe einer Eigenfrequenz bearbeitet wird, entweder die Spanungsbreite, -tiefe oder die Drehzahl reduziert werden muss. In beiden Fällen wird die Maschine nicht im optimalen Prozess betrieben. Dies hat entweder zur Folge, dass die Spanungsbreite, -tiefe (Eindringen des Fräsers in das Werkstück) reduziert wird oder der Vorschub nicht ideal ist. Das führt zu einer geringeren Zerspanungsleistung und kann auch zu einer ungünstigen Oberflächenbeschaffenheit führen.In order to avoid resonant oscillations, solution approaches are also known from the state of the art, which relate to the adaptation of the machining process by reducing the feed and the machining depth and the variation of the machining speed or speed. The common goal of these approaches is to adapt the machining frequency of a machine tool so that it does not lie in the range of the natural frequency of the machine tool. That's how it shows DE 10 2012 210 118 A1 For example, a vibration determination method and a vibration determination device, which determines by means of a sensor and a corresponding method, the vibrations in a machine tool, then to make a corresponding adjustment of the machining process. Such methods have the disadvantage that the maximum cutting performance is reduced by the adaptation of the machining process, which in turn results in higher unit costs. Particularly noteworthy is that when a workpiece is machined near a natural frequency, either the chip width, depth or speed must be reduced. In both cases, the machine is not operated in the optimal process. This either has the consequence that the chip width, depth (penetration of the milling cutter into the workpiece) is reduced or the feed is not ideal. This leads to a lower cutting performance and can also lead to an unfavorable surface condition.

Eine weitere aus dem Stand der Technik bekannte Lösung zur Schwingungsdämpfung von Werkzeugmaschinen ist die schwingungstechnische Anpassung der Maschinen, wobei Hilfsmassendämpfer, Reibungsdämpfer und die Erhöhung der Masse einzelner bewegter Komponenten durch den Austausch kompletter Baugruppen zum Einsatz kommen. So zeigt beispielsweise die DE 10 2010 062 250 A1 einen Rotor mit einem Schwingungstilger, der unter Verwendung eines Hilfsmassendämpfers an der rotierenden Welle eine Schwingungsdämpfung beabsichtigt. Derartige Lösungen reduzieren die Schwingungsamplitude der schwingfähigen Einrichtung, indem Energie aus dem schwingfähigen System entnommen wird. Dabei wird die Schwingung also gedämpft, jedoch wird der Grund des Problems, nämlich der Betrieb der schwingfähigen Einrichtung in der Nähe der Eigenfrequenz, nicht ausgeräumt. Weiterhin erfordern diese Maßnahmen einen hohen konstruktiven und damit zeitlichen sowie finanziellen Aufwand.Another known from the prior art solution for vibration damping of machine tools is the vibration engineering adjustment of the machines, wherein auxiliary mass damper, friction damper and increasing the mass of individual moving components come through the exchange of complete assemblies used. For example, shows the DE 10 2010 062 250 A1 a rotor with a vibration damper, which intends a vibration damping using an auxiliary mass damper on the rotating shaft. Such solutions reduce the amplitude of vibration of the vibratable device by taking energy from the oscillatory system. In this case, the vibration is damped, but the cause of the problem, namely the operation of the oscillatory device in the vicinity of the natural frequency, not eliminated. Furthermore, these measures require a high constructive and therefore time and financial expense.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Maschinenkomponente und eine schwingfähige Einrichtung sowie ein entsprechendes Verfahren zu schaffen, welche die automatische Variation der Eigenfrequenz einer schwingfähigen Einrichtung in Abhängigkeit von aktuellen Prozessrandbedingungen derart ermöglichen, dass die Eigenfrequenz nicht in der Nähe der Betriebsfrequenz der schwingfähigen Einrichtung liegt und folglich resonante Schwingungen des Systems vermieden werden.The object of the present invention is therefore to provide a machine component and an oscillatable device and a corresponding method, which enable the automatic variation of the natural frequency of an oscillatable device in dependence on current process boundary conditions such that the natural frequency is not close to the operating frequency of the oscillatory Device is located and consequently resonant vibrations of the system are avoided.

Zur Lösung der oben genannten Aufgabe wird eine Maschinenkomponente mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Bei der Maschinenkomponente handelt es sich insbesondere um eine Werkzeugmaschinenkomponente für eine schwingfähige Einrichtung, die beispielsweise als Werkzeugmaschine ausgebildet sein kann. Die Maschinenkomponente weist wenigstens einen Hohlraum auf, der zur Aufnahme einer förderbaren variablen Masse ausgebildet ist.To solve the above object, a machine component with the features of claim 1 is proposed. The machine component is, in particular, a machine tool component for an oscillatable device, which may be designed, for example, as a machine tool. The machine component has at least one cavity, which is designed to receive a variable mass that can be conveyed.

Ein wesentlicher Punkt der Erfindung liegt somit darin, dass eine förderbare variable Masse, d. h. ein „Massematerial”, je nach Bedarf in eine Maschinenkomponente einführbar und aus dieser wieder herausführbar ist. Konkrete bedeutet dies, dass in Abhängigkeit von den Prozessrandbedingungen die Masse der schwingfähigen Einrichtung zur Variierung der Eigenfrequenz verändert werden kann. Die Erfindung ermöglicht damit die dynamische und automatische Anpassung der Eigenfrequenz einer schwingfähigen Einrichtung, wie beispielsweise einer Werkzeugmaschine, in Abhängigkeit der vorliegenden Bearbeitungs-/Betriebsfrequenzen, die aus dem Betrieb der schwingfähigen Einrichtung, beispielsweise während der Bearbeitung eines Werkstücks resultieren. Ein geeigneter Regelkreis mit Sensoren und Aktoren kann dabei für die automatisierte Zufuhr und Abfuhr der förderbaren variablen Masse zu der Maschinenkomponente sorgen. Die Anpassung der Eigenfrequenz erfolgt dabei durch die variable Masse, welche zur Verstimmung in die Komponenten der schwingfähigen Einrichtung addiert bzw. subtrahiert wird. Durch die Addition bzw. Subtraktion von Masse m wird bei gleichbleibender Steifigkeit c die Eigenfrequenz f verschoben (s. Gleichungen (1) und (2)). Generell kann die Eigenfrequenz also in beide Richtungen verändert werden. Ist eine Füllung des wenigstens einen Hohlraums vorgesehen, so kann durch ein Abpumpen die Eigenfrequenz erhöht werden.An essential point of the invention thus lies in the fact that a variable mass that can be conveyed, ie a "mass material", can be introduced into and removed from a machine component as required. In concrete terms, this means that the mass of the oscillatable device for varying the natural frequency can be changed as a function of the process boundary conditions. The invention thus enables the dynamic and automatic adjustment of the natural frequency of a vibratory device, such as a machine tool, depending on the present machining / operating frequencies, resulting from the operation of the oscillatory device, for example, during the machining of a workpiece. A suitable control loop with sensors and actuators can thereby ensure the automated supply and removal of the variable mass that can be conveyed to the machine component. The adaptation of the natural frequency is carried out by the variable mass, which is added or subtracted for detuning into the components of the oscillatory device. By adding or subtracting mass m, the natural frequency f is shifted with constant stiffness c (see equations (1) and (2)). In general, the natural frequency can thus be changed in both directions. If a filling of the at least one cavity is provided, the natural frequency can be increased by pumping off.

Bei einer Maschinenkomponente gemäß der vorliegenden Erfindung kann es sich nicht nur um eine Werkzeugmaschinenkomponente einer Werkzeugmaschine handeln. Denkbar ist es auch, dass es sich bei der Maschinenkomponente um Teile, insbesondere um ein Rotorblatt, einer Windkraftanlage oder um Teile eines quasistationären Motors handelt, wie sie beispielsweise in Lokomotiven, Schiffen, U-Booten oder sonstigen Aggregaten zum Einsatz kommen. Grundsätzlich lässt sich die Erfindung auf jegliche schwingfähige Einrichtung übertragen.A machine component according to the present invention may not only be a machine tool component of a machine tool. It is also conceivable that the machine component is parts, in particular a rotor blade, a wind turbine or parts of a quasi-stationary engine, as used for example in locomotives, ships, submarines or other units. In principle, the invention can be applied to any oscillatable device.

Als bevorzugtes Anwendungsbeispiel wird die Erfindung vorliegend anhand einer Werkzeugmaschinenkomponente als Teil einer Werkzeugmaschine beschrieben. Es sei an dieser Stelle hervorgehoben, dass unter einer „förderbaren variablen Masse” insbesondere eine Masse verstanden wird, die aus einem geeigneten Speicher mit Hilfe einer Fördereinrichtung über entsprechende Leitungen in den wenigstens einen Hohlraum förderbar und insbesondere „pumpbar” ist. Es werden darunter somit insbesondere keine Gewichte oder Zusatzmassen verstanden, die fest installiert sind oder manuell an die Maschinenkomponente angebracht werden können. Entscheidend ist, dass sich das Massematerial gemäß der vorliegenden Erfindung vollautomatisch mittels entsprechender Fördereinrichtungen befördern lässt.As a preferred application example, the present invention will be described with reference to a machine tool component as part of a machine tool. It should be emphasized at this point that a "variable mass that can be conveyed" is understood, in particular, to mean a mass which can be conveyed from a suitable reservoir by means of a conveying device via corresponding lines into the at least one cavity and is in particular "pumpable". It is thus understood in particular no weights or additional masses that are permanently installed or can be manually attached to the machine component. It is crucial that the mass material according to the present invention can be transported fully automatically by means of appropriate conveyors.

Bei der förderbaren variablen Masse kann es sich um ein Fluid, also beispielsweise um Wasser, Öl oder Gel, handeln. Als variable Masse könnten jedoch auch förderbare Partikel, wie Sand oder Staub, eingesetzt werden. Weiterhin ist es denkbar, eine elektro- oder magnetorheologische Flüssigkeit als förderbare variable Masse zu verwenden. In diesem Fall lässt sich die Flüssigkeit durch eine angelegte Spannung in vorteilhafter Weise verfestigen, um ein „Schwappen” der Flüssigkeit in dem Hohlraum zu vermeiden. Der Hohlraum ist vorzugsweise in die Maschinenkomponente integriert. Denkbar ist es grundsätzlich jedoch auch, den Hohlraum in Form eines zusätzlichen Masseaufnahmeraums bzw. Massespeicherelement mit dem Maschinenelement zu verbinden.The variable mass that can be conveyed may be a fluid, for example water, oil or gel. However, variable masses could also be used for transportable particles, such as sand or dust. Furthermore, it is conceivable to use an electrorheological or magnetorheological fluid as a variable mass that can be conveyed. In this case, the liquid can be solidified by an applied voltage in an advantageous manner to avoid "sloshing" of the liquid in the cavity. The cavity is preferably integrated in the machine component. However, it is also conceivable in principle to connect the cavity in the form of an additional mass-receiving space or mass storage element with the machine element.

Besonders bevorzugt wird eine Maschinenkomponente, die mehrere, insbesondere aneinander grenzende, kammer- oder wabenartige Hohlräume ausweist. Durch die Kammer- oder Wabenbauweise lassen sich in besonders einfacher Art und Weise die mit der förderbaren variablen Masse zu füllenden Hohlräume, beispielsweise mittels Hohlprofilen, erzeugen. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Maschinenkomponenten aus einem Leichtbaumaterial, insbesondere aus einem faserverstärkten Kunststoff, wie glasfaser- oder kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff, hergestellt werden. Denkbar ist hingegen auch die Ausbildung der Maschinenkomponente aus einem Leichtmetall. Durch die leichtere Ausbildung der Maschinenkomponente wird die Eigenfrequenz der schwingfähigen Einrichtung also zunächst nach oben verschoben, während das Befüllen des wenigstens einen Hohlraums mit der förderbaren variablen Masse die Eigenfrequenz aufgrund der obigen Gleichung (1) wieder reduziert. Je nach Füllgrad des Hohlraums ist auf diese Weise eine dynamische Anpassung der Eigenfrequenz der Maschinenkomponente möglich, welche durch die Variierung der Masse der Maschinenkomponente erzeugt wird. Durch die variable Masse, welche gezielt in einer gewünschten Menge in den Hohlraum förderbar ist, lässt sich nicht nur die Eigenfrequenz verändern, sondern gleichzeitig wird die Dämpfung der Schwingungsamplitude der schwingfähigen Einrichtung bewirkt. Die Menge der in den Hohlraum geförderten Masse muss hierzu derart angepasst werden, dass die Eigenfrequenz der Maschinenkomponente nicht mehr in Resonanz ist mit der jeweiligen Betriebsfrequenz. Grundsätzlich ist es auch denkbar, die Maschinenkomponente aus mehreren unterschiedlichen Materialien in Form eines ”Multimaterialdesigns” auszubilden.Particularly preferred is a machine component which identifies several, in particular adjacent, chamber or honeycomb-like cavities. By the chamber or honeycomb construction can be in a particularly simple manner with the variable mass to be filled cavities, for example by means of hollow profiles produce. This is especially true when the machine components are made of a lightweight material, in particular of a fiber-reinforced plastic, such as glass fiber or carbon fiber reinforced plastic. Conversely, the design of the machine component made of a light metal is also conceivable. Due to the lighter design of the machine component, the natural frequency of the oscillatable device is thus initially shifted upward, while the filling of the at least one cavity with the variable mass that can be conveyed again reduces the natural frequency on the basis of equation (1) above. Depending on the degree of filling of the cavity, a dynamic adaptation of the natural frequency of the machine component is possible in this way, which is produced by the variation of the mass of the machine component. Due to the variable mass, which is selectively conveyed in a desired amount in the cavity, not only the natural frequency can be changed, but at the same time the damping of the oscillation amplitude of the oscillatory device is effected. The amount of mass conveyed into the cavity must be adapted for this purpose in such a way that the natural frequency of the machine component is no longer in resonance with the respective operating frequency. In principle, it is also conceivable to design the machine component from a plurality of different materials in the form of a "multi-material design".

Zum Befüllen und zum Entleeren des wenigstens einen Hohlraums, oder mit anderen Worten, zum Zuführen und Abführen der förderbaren variablen Masse, sind ein oder mehrere Masseanschlüsse vorgesehen, die in den wenigstens einen Hohlraum münden. Außerdem kann vorgesehen sein, dass mehrere kammerartige Hohlräume miteinander in Fluidverbindung stehen, so dass sich ein in einen Hohlraum eingefülltes Massematerial gleichmäßig auf die anderen Hohlräume verteilen kann.For filling and emptying of the at least one cavity, or in other words, for supplying and discharging the variable mass that can be conveyed, one or more ground connections are provided, which open into the at least one cavity. In addition, it can be provided that a plurality of chamber-like cavities are in fluid communication with one another, so that a mass material filled into a cavity can be distributed uniformly over the other cavities.

Alternativ können mehrere Kammern bzw. Hohlräume getrennt von einander sein, d. h. nicht miteinander in Fluidverbindung stehen. In diesem Fall ist jedem Hohlraum mindestens ein Masseanschluss zugeordnet. Vorzugsweise wird über diesen einen Masseanschluss die förderbare Masse in den wenigstens einen Hohlraum eingebracht und aus diesem wieder herausbefördert. Denkbar ist es jedoch auch, dass jeweils ein Masseanschluss zur Zufuhr der variablen förderbaren Masse und ein weiterer Masseanschluss zur Abfuhr der Masse aus dem Hohlraum vorgesehen sind.Alternatively, a plurality of chambers or cavities may be separate from each other, ie, not in fluid communication with each other. In this case, each cavity is assigned at least one ground terminal. Preferably, the feedable mass is introduced into the at least one cavity via this one ground connection and transported out of this again. It is conceivable, however also that in each case a ground connection for supplying the variable conveyable mass and a further ground connection for removing the mass from the cavity are provided.

Bei der Maschinenkomponente kann es sich, wie oben angedeutet wurde, um eine bewegliche oder unbewegliche Komponente einer Werkzeugmaschine handeln. Beispielsweise kann es sich um einen Werkzeugschlitten, einen Spindelkasten, Spindelaufnahme, Spindelschlitten, Gestell, Bett, Ständer oder um eine Spannvorrichtung handeln. Je nach Anwendungsgebiet und unterschiedlicher schwingfähiger Einrichtungen können die Maschinenkomponenten entsprechend variieren.As indicated above, the machine component may be a movable or immovable component of a machine tool. For example, it can be a tool carriage, a headstock, spindle receptacle, spindle slide, frame, bed, stand or a clamping device. Depending on the field of application and different vibratory devices, the machine components may vary accordingly.

Zur Lösung der oben genannten Aufgabe wird auch eine schwingfähige Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 vorgeschlagen. Dabei handelt es sich insbesondere um eine Werkzeugmaschine, die mindestens eine Maschinenkomponente aufweist. Bei der Werkzeugmaschine kann es sich beispielsweise um sog. spangebende Bearbeitungsmaschinen, wie Fräsmaschinen, Drehmaschinen, Bohrmaschinen, Schleifmaschinen, Hohnmaschinen, Holzbearbeitungsmaschinen handeln, die auch Teil eines Bearbeitungszentrums oder einer Fertigungsstraße sein können.To achieve the above object, an oscillatable device with the features of claim 10 is proposed. This is in particular a machine tool having at least one machine component. The machine tool can be, for example, so-called. Cutting machine tools, such as milling machines, lathes, drills, grinding machines, Hohnmaschinen, woodworking machines, which can also be part of a machining center or a production line.

Wie oben bereits angedeutet wurde, kann die schwingfähige Einrichtung grundsätzlich jedoch auch anderen Einsatzgebieten zugeordnet sein. So kann es sich beispielsweise um eine Windkraftanlage oder dergleichen schwingfähige Einrichtung handeln.As already indicated above, however, the oscillatable device can in principle also be assigned to other fields of use. For example, it may be a wind turbine or the like capable of oscillating.

Zur Lösung der oben genannten Aufgabe wird weiterhin ein System mit einer schwingfähigen Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 12 vorgeschlagen. Das System umfasst mindestens einen Massespeicher, der über mindestens eine Fluidleitung mit dem wenigstens einen Hohlraum der Maschinenkomponente verbunden ist. Bei dem in dem mindestens einen Massespeicher gespeicherten förderbaren variablen Massematerial kann es sich um ein Fluid, wie Wasser, Öl oder ein elektro-/magnetorheologisches Fluid handeln. Andererseits kann der Massespeicher auch Partikel, wie Sand, Staub oder dergleichen förderbare Massepartikel umfassen. Zur Förderung der variablen Masse ist mindestens eine Massefördereinrichtung vorgesehen, bei der es sich beispielsweise um eine Fluidfördereinrichtung, wie eine Pumpe oder dergleichen, handeln kann. Denkbar ist es jedoch auch, die variable Masse mittels Pressluft, einer Vakuumeinrichtung und/oder einer Membraneinrichtung zu fördern, um den wenigstens einen Hohlraum mit der variablen Masse zu befüllen oder diese daraus zu entfernen. Bei der Membraneinrichtung kann es sich beispielsweise um eine Art Ballon handeln, welcher im Inneren des Hohlraums angeordnet ist und die förderbare variable Masse aufnehmen kann.To achieve the above object, a system with a vibratory device with the features of claim 12 is further proposed. The system comprises at least one mass storage, which is connected via at least one fluid line to the at least one cavity of the machine component. The variable mass variable material stored in the at least one mass storage device may be a fluid such as water, oil or an electro / magnetorheological fluid. On the other hand, the mass storage may also include particles such as sand, dust or the like mass particles that can be conveyed. To promote the variable mass, at least one mass conveying device is provided, which can be, for example, a fluid conveying device, such as a pump or the like. However, it is also conceivable to convey the variable mass by means of compressed air, a vacuum device and / or a membrane device in order to fill the at least one cavity with the variable mass or to remove it from it. The membrane device may be, for example, a type of balloon, which is arranged in the interior of the cavity and can accommodate the variable mass that can be conveyed.

Zur Füllstandsregelung der variablen Masse weist das erfindungsgemäße System, welches aus mindestens einem Hohlraum besteht, ferner vorzugsweise ein Regelsystem auf, welches zum automatischen Regeln der Befüllung und Entleerung des wenigstens einen Hohlraums dient. Das Regelsystem weist vorzugsweise eine Fülleinrichtung, insbesondere ein oder mehrere Aktoren, wie beispielsweise Ventile oder dergleichen, und Sensoren auf. Mit Hilfe der Aktoren und Sensoren können zum einen der Füllstand des wenigstens einen Hohlraums erfasst und andererseits entsprechende Maßnahmen zum Befüllen oder Entleeren des Hohlraums vorgenommen werden. Weiterhin ist es möglich, mit Hilfe von Sensoren die Schwingungsamplitude der schwingfähigen Einrichtung zu erfassen und im Falle einer hohen Schwingungsamplitude, d. h. im Resonanzfall, die Zufuhr oder Abfuhr von Massematerial in/aus dem wenigstens einen Hohlraum zu bewirken. Die Zu- oder Abfuhr von Massematerial erfolgt dabei so lange, bis die Schwingungsamplitude sich wieder in einem akzeptablen Bereich befindet. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Aktoren und Sensoren in die Maschinenkomponente integriert sind. Das Regelsystem kann im Übrigen Teil der in die Maschinenkomponente bzw. in die schwingfähige Einrichtung integrierten Steuerung bzw. Regelung sein. Das Regelungssystem ist vorzugsweise dazu ausgebildet, die Befüllung und Entleerung des wenigstens einen Hohlraums in der mindestens einen Maschinenkomponente mit einer förderbaren variablen Masse so zu regeln, dass die Eigenfrequenz der schwingfähigen Einrichtung derart verschoben wird, dass sie bei gleichbleibenden Prozessrandbedingungen nicht mehr angeregt wird. Bei veränderten Prozessrandbedingungen ist ggf. ein erneuter Regelungsprozess durchzuführen, der wiederum die Zu- oder Abfuhr von Massematerial in/aus dem wenigstens einen Hohlraum erfordert.For level control of the variable mass, the system according to the invention, which consists of at least one cavity, further preferably a control system, which is used for automatically controlling the filling and emptying of the at least one cavity. The control system preferably has a filling device, in particular one or more actuators, such as valves or the like, and sensors. By means of the actuators and sensors, the fill level of the at least one cavity can be detected on the one hand, and corresponding measures for filling or emptying the cavity can be made on the other hand. Furthermore, it is possible with the aid of sensors to detect the oscillation amplitude of the oscillatable device and in the case of a high oscillation amplitude, ie. H. in the case of resonance, to effect the supply or removal of mass material into / from the at least one cavity. The supply or removal of mass material takes place until the oscillation amplitude is again in an acceptable range. It is particularly advantageous if the actuators and sensors are integrated in the machine component. Incidentally, the control system may be part of the control integrated in the machine component or in the oscillatable device. The control system is preferably designed to regulate the filling and emptying of the at least one cavity in the at least one machine component with a variable mass that can be conveyed in such a way that the natural frequency of the oscillatable device is shifted in such a way that it is no longer excited under the same process boundary conditions. If the process boundary conditions change, it may be necessary to carry out a renewed control process, which in turn requires the supply or removal of mass material into / from the at least one cavity.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass mindestens zwei Massespeicher vorgesehen und insbesondere fest installiert sind, von denen jeder eine unterschiedliche Masse, insbesondere Fluide wie Wasser und Öl, zur Realisierung einer Multifluidbefüllung des wenigstens einen Hohlraums enthält.Furthermore, it can be provided that at least two mass storage devices are provided and in particular permanently installed, each of which contains a different mass, in particular fluids such as water and oil, for realizing a multi-fluid filling of the at least one cavity.

Zur Lösung der oben genannten Aufgabe wird auch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 22 vorgeschlagen. Das Verfahren dient zur Anpassung der Eigenfrequenz einer schwingfähigen Einrichtung, insbesondere einer Werkzeugmaschine, und zeichnet sich durch das Befüllen mindestens eines Hohlraums einer Maschinenkomponente mit einer förderbaren variablen Masse zur Veränderung der Eigenfrequenz der schwingfähigen Einrichtung derart, dass sie bei gleichbleibenden Prozessrandbedingungen der schwingfähigen Einrichtung nicht mehr angeregt wird. Vor dem Befüllen erfolgt vorzugsweise das Messen der Schwingungsamplitude der schwingfähigen Einrichtung und ein Vergleichen dieser Schwingungsamplitude mit einem Grenzwert. Sofern der Grenzwert überschritten wird, erfolgt dann vorzugsweise die Variation der Menge an variabler förderbarer Masse in dem wenigstens einen Hohlraum. Vorzugsweise wird in diesem Fall so viel förderbare Masse zugeführt, bis die Eigenfrequenz der schwingfähigen Einrichtung nicht mehr im Bereich der Betriebsfrequenz, sondern unterhalb derselben liegt. Die Grenzwerte können insbesondere aus einer in die schwingfähige Einrichtung integrierten oder auch aus einer externen Datenbank bzw. Cloud erhalten werden. Diese umfasst vorzugsweise verschiedene Grenzwerte für verschiedene schwingfähige Einrichtungen, insbesondere Werkzeugmaschinen verschiedener Hersteller, und/oder für verschiedene Prozessrandbedingungen derselben.To achieve the above object, a method having the features of claim 22 is also proposed. The method is used to adapt the natural frequency of an oscillatable device, in particular a machine tool, and is characterized by filling at least one cavity of a machine component with a variable mass that can be conveyed to change the natural frequency of the oscillatable device such that they remain the same Process boundary conditions of the oscillatory device is no longer excited. Before filling, it is preferable to measure the oscillation amplitude of the oscillatable device and to compare this oscillation amplitude with a limit value. If the limit is exceeded, then preferably the variation of the amount of variable recoverable mass in the at least one cavity. Preferably, in this case, so much recoverable mass is supplied until the natural frequency of the oscillatable device is no longer in the range of the operating frequency, but below it. The limit values can in particular be obtained from an integrated into the oscillatable device or even from an external database or cloud. This preferably comprises different limit values for different oscillatable devices, in particular machine tools of different manufacturers, and / or for different process boundary conditions of the same.

Grundsätzlich es auch denkbar, eine Befüllung und/oder Entleerung des Hohlraums bzw. der Hohlräume vor Bearbeitungsbeginn (statisch) durch Simulation der Maschine und/oder mittels der Datenbank bzw. der Cloud vorzunehmen. Weiterhin kann eine Regelung der Füllstände durch die Analyse eines NC-Programms in der Maschinensteuerung, insbesondere durch eine vorausschauende Berechnung und Befüllung/Entleerung, durchgeführt werden. Eine Simulation des Bearbeitungsprozesses kann dabei in und außerhalb der Maschinensteuerung stattfinden. Entsprechende Erweiterungen des NC-Programms können zur Durchführung entsprechender Funktionen vorgesehen sein. Außerdem kann eine Regelung der Füllstände während des Prozesses mittels geeigneter Sensoren vorgenommen werden, die eine sogenannte ”Rattererkennung” ermöglichen.In principle, it is also conceivable to perform a filling and / or emptying of the cavity or cavities before the start of processing (static) by simulation of the machine and / or by means of the database or the cloud. Furthermore, a control of the levels by the analysis of an NC program in the machine control, in particular by a predictive calculation and filling / emptying, be performed. A simulation of the machining process can take place in and outside the machine control. Corresponding extensions of the NC program can be provided for performing corresponding functions. In addition, a control of the levels during the process by means of suitable sensors can be made, which allow a so-called "chatter detection".

Durch die vorliegende Erfindung lässt sich also insgesamt eine vollautomatisierte dynamische Einstellung der Eigenfrequenz einer schwingfähigen Einrichtung bei gleichbleibender Steifigkeit für beliebige Prozessrandbedingungen realisieren. Die Erfindung ermöglicht dabei eine aktive Verstimmung des Schwingungsverhaltens der schwingfähigen Einrichtung durch eine aktive, schnelle Addition und Subtraktion von Masse durch ein förderbares Fluid oder dergleichen Masse. Weiterhin entfallen aufwändige schwingungstechnische Anpassungen durch signifikante konstruktive Einflüsse in die Maschinenstruktur. Vor allem aber kann eine konstante variable Anpassung des Schwingungsverhaltens der schwingfähigen Einrichtung, wie einer Werkzeugmaschine, auf wechselnde Prozesse, Werkstücke und Werkstückmassen sowie Positionen der Komponenten stattfinden.The present invention thus makes it possible to realize a fully automated dynamic adjustment of the natural frequency of an oscillatable device with constant rigidity for any process boundary conditions. In this case, the invention makes possible an active detuning of the vibration behavior of the oscillatable device by means of an active, rapid addition and subtraction of mass by a conveyable fluid or similar mass. Furthermore, costly vibration technology adjustments due to significant structural influences in the machine structure are eliminated. Above all, however, a constant variable adaptation of the vibration behavior of the oscillatable device, such as a machine tool, to changing processes, workpieces and workpiece masses and positions of the components can take place.

Durch die vorliegende Erfindung werden darüber hinaus nicht nur die Symptome bekämpft, sondern es erfolgt eine aktive und variable Adressierung des einleitend beschriebenen Problems durch die gezielte Verstimmung der Eigenfrequenz der schwingfähigen Einrichtung. Außerdem wird eine Erhöhung der Zerspanleistung im Bereich der Werkzeugmaschinen sowie eine Erhöhung der Bauteilqualität erreicht, was wiederum zu höherer Genauigkeit und Oberflächengüte führt. Die Erfindung ist darüber hinaus mit einem geringen finanziellen und zeitlichen Aufwand durch die schnelle Inbetriebnahme verbunden. Vor allem aber kann eine konstante variable Anpassung des Schwingungsverhaltens der schwingfähigen Einrichtung, wie einer Werkzeugmaschine, auf wechselnde Prozesse und Werkstücke sowie Werkstückmassen stattfinden.Moreover, the present invention not only combats the symptoms, but also actively and variably addresses the problem described in the introduction by deliberately detuning the natural frequency of the oscillatable device. In addition, an increase in the cutting power in the field of machine tools and an increase in component quality is achieved, which in turn leads to higher accuracy and surface quality. The invention is also associated with a small financial and time required by the rapid commissioning. Above all, however, a constant variable adaptation of the vibration behavior of the oscillatable device, such as a machine tool, to changing processes and workpieces as well as workpiece masses can take place.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further features of the invention will become apparent from the dependent claims.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to the drawing. Show it:

1 ein schematisches Schaubild der Variation der Schwingungsamplitude beim Einsatz von verschiedenen Materialien einer Maschinenkomponente; 1 a schematic diagram of the variation of the vibration amplitude when using different materials of a machine component;

2 ein System zur Anpassung der Eigenfrequenz einer Werkzeugmaschine gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; 2 a system for adjusting the natural frequency of a machine tool according to an embodiment of the invention;

3 eine schematische Darstellung einer Werkzeugmaschine mit typischen schwingfähigen Maschinenkomponenten; 3 a schematic representation of a machine tool with typical oscillatory machine components;

4 eine perspektivische Darstellung einer beispielhaften Maschinenkomponente gemäß der Erfindung, und 4 a perspective view of an exemplary machine component according to the invention, and

5 eine perspektivische Darstellung einer weiteren beispielhaften Maschinenkomponente gemäß der vorliegenden Erfindung. 5 a perspective view of another exemplary machine component according to the present invention.

Die 2 zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Systems 1 mit einer Maschinenkomponente 3 und einem Massespeicher 5, der ein Fluid, Partikel oder eine dergleichen förderbare variable Masse 6 enthalten kann. Bei der Maschinenkomponente 3 handelt es sich hier rein beispielhaft um einen Werkzeugschlitten einer Werkzeugmaschine, der mehrere kammerartig nebeneinander angeordnete Hohlräume 7 aufweist.The 2 shows a schematic representation of a system according to the invention 1 with a machine component 3 and a mass storage 5 containing a fluid, particle or the like variable mass that can be conveyed 6 may contain. At the machine component 3 this is purely an example of a tool carriage of a machine tool, the plurality of chamber-like juxtaposed cavities 7 having.

Der Werkzeugschlitten ist vorzugsweise aus einem kohlenstofffaserverstärkten Material hergestellt und kann beispielsweise mehrere miteinander verbundene Hohlprofile aufweisen. Um die Hohlprofile fluiddicht bzw. massedicht abzuschließen, ist eine in der 2 nicht gezeigte Verschlussplatte oder dergleichen Verschlussmittel vorgesehen.The tool carriage is preferably made of a carbon fiber reinforced material and may for example comprise a plurality of interconnected hollow profiles. In order to complete the hollow profiles fluid-tight or mass density, is in the 2 Not shown closure plate or the like closure means provided.

Die Maschinenkomponente verfügt über einen oder mehrere Masseanschlüsse 9, von denen in der 2 schematisch einer dargestellt ist. Der Masseanschluss 9 bildet eine Zufuhröffnung, über welche die Maschinenkomponente 3 und die darin enthaltenen Hohlräume 7 über eine Leitung 11 mit dem Massespeicher 5 verbunden ist. Die Zufuhröffnung kann in Form einer Durchgangsbohrung in der Verschlussplatte oder unmittelbar in dem Grundkörper der Maschinenkomponente 3 eingebracht sein. Der in 2 gezeigte Werkzeugschlitten ist auf einem Führungssystem 13 beweglich gelagert. Weiterhin ist eine Massefördereinrichtung 15 vorgesehen, die als Fluidpumpe ausgebildet sein kann. Die Massefördereinrichtung 15 in Form der Fluidpumpe ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in die Leitung 11 integriert und fördert darin die Masse 6 aus dem Massespeicher 5 in die Hohlräume 7 der Maschinenkomponente 3. Die Leitung 11, der Massespeicher 5, der Masseanschluss 9 und die Massefördereinrichtung 15 können mit ein oder mehreren Ventilen zur Regelung/Steuerung der zu- und abgeführten Masse zu/von den Hohlräumen 7 versehen sein. Die Ventile können beispielsweise die Flussrichtung der Masse sowie die Menge und den Druck der zugeführten Masse steuern/regeln. Der Massespeicher 5 kann entweder getrennt und entfernt von der schwingfähigen Einrichtung angeordnet sein, um mehrere Einrichtungen zu versorgen oder er befindet sich in unmittelbarer Nähe zu der schwingfähigen Einrichtung. The machine component has one or more ground connections 9 of which in the 2 is shown schematically one. The ground connection 9 forms a feed opening through which the machine component 3 and the cavities contained therein 7 over a line 11 with the mass storage 5 connected is. The feed opening may be in the form of a through hole in the closure plate or directly in the main body of the machine component 3 be introduced. The in 2 shown tool carriage is on a guide system 13 movably mounted. Furthermore, a mass conveyor 15 provided, which may be formed as a fluid pump. The mass conveyor 15 in the form of the fluid pump is in the present embodiment in the line 11 integrates and promotes the mass in it 6 from the mass storage 5 in the cavities 7 the machine component 3 , The administration 11 , the mass storage 5 , the ground connection 9 and the mass conveyor 15 may be provided with one or more valves for controlling / controlling the supply and removal of mass to / from the cavities 7 be provided. For example, the valves may control the flow direction of the mass as well as the amount and pressure of the supplied mass. The mass storage 5 may be either separate and remote from the vibratable device to power multiple devices or in close proximity to the vibratable device.

Denkbar ist auch, dass die Massefördereinrichtung 15 sowie die Ventile zur Regelung/Steuerung der zu- und abgeführten Masse zu/von den Hohlräumen 7 in den Massespeicher 5 integriert sind.It is also conceivable that the mass conveyor 15 and the valves for controlling / controlling the supplied and discharged mass to / from the cavities 7 in the mass storage 5 are integrated.

Je nach Art der zu fördernden variablen Masse 6 kann die Art der Massenfördereinrichtung 15 in geeigneter Weise variieren. Beispielsweise kann eine Förderung der Masse 6 aus dem Massenspeicher 5 in die Hohlräume 7 der Maschinenkomponente 3 und umgekehrt mit Hilfe von Pressluft oder vakuumgestützt erfolgen. Weiterhin kann eine Membraneinrichtung zum Einsatz kommen, die zum Befüllen und Entleeren des Hohlraums 7 mit der Masse 6 ausgebildet ist.Depending on the type of variable mass to be delivered 6 may be the type of mass conveyor 15 vary in a suitable way. For example, a promotion of mass 6 from the mass storage 5 in the cavities 7 the machine component 3 and vice versa with the aid of compressed air or vacuum-assisted. Furthermore, a membrane device can be used, which is used for filling and emptying the cavity 7 with the crowd 6 is trained.

Im Betrieb des Werkzeugschlittens wird dieser mit einer bestimmten Geschwindigkeit entlang des Führungssystems 13 verlagert, beispielsweise um ein Werkstück durch einen Fräser oder dergleichen Werkzeug zu bearbeiten. Wie eingangs erläutert wurde, bildet der Werkzeugschlitten 3 zusammen mit den weiteren Komponenten der in der 2 nicht gezeigten Werkzeugmaschine eine schwingfähige Einrichtung, die durch die Verlagerung des Werkzeugschlittens auf dem Führungssystem 13 zu Schwingungen angeregt wird. Diese Anregung erfolgt dann, wenn die Bearbeitungsfrequenz im Bereich der Eigenfrequenz der Werkzeugmaschine liegt. Ist die Bearbeitungsfrequenz also in der Nähe der Eigenfrequenz, beginnt die Werkzeugmaschine bzw. deren Komponenten zu schwingen, was zu den eingangs erläuterten Nachteilen führt.During operation of the tool carriage, the latter is moved at a specific speed along the guide system 13 shifted, for example, to edit a workpiece by a cutter or the like tool. As explained above, forms the tool carriage 3 along with the other components in the 2 not shown machine tool an oscillatable device by the displacement of the tool carriage on the guide system 13 is excited to vibrate. This excitation occurs when the machining frequency is in the range of the natural frequency of the machine tool. If the machining frequency is thus close to the natural frequency, the machine tool or its components begins to oscillate, which leads to the disadvantages explained in the introduction.

Mit der vorliegenden Erfindung kann, beispielsweise unter Zuhilfenahme eines entsprechenden Regelsystems, die Schwingungsamplitude der schwingfähigen Einrichtung erfasst werden. Hierzu verfügt das Regelsystem vorzugsweise über entsprechende Sensoren, die die Schwingungsamplitude erfassen können. Die Schwingungsamplitude kann dann mit einem vorgegebenen Grenzwert verglichen werden, der beispielsweise in einer in die schwingfähige Einrichtung integrierte oder in einer externen Datenbank oder Cloud gespeichert ist. Sofern die Schwingungsamplitude der schwingfähigen Einrichtung diesen Grenzwert übersteigt, resultiert ein Verschleiß der Komponenten und das Regelsystem bewirkt mit Hilfe eines geeigneten Steueralgorithmus das Befüllen der Hohlräume 7 der Maschinenkomponente 3 mit der förderbaren Masse 6 aus dem Massespeicher 5. Durch die förderbare variable Masse 6 erhöht oder verringert sich das Gewicht der Maschinenkomponente 3, was gemäß der Gleichung (1) zu einer Reduzierung oder Erhöhung der Eigenfrequenz der schwingfähigen Einrichtung führt. Mit anderen Worten wird dadurch die Eigenfrequenz verschoben und somit weiter von der Bearbeitungsfrequenz entfernt. Die Schwingungsamplitude der schwingfähigen Einrichtung wird dadurch gedämpft und ein Verschleiß der einzelnen Komponenten sicher vermieden. Die Schwingung der schwingfähigen Einrichtung wird somit aktiv durch Variierung, insbesondere durch die Senkung der Eigenfrequenz, verringert. Die Füllmenge der förderbaren variablen Masse in dem Hohlraum kann ebenfalls durch entsprechende Sensoren, Zähleinrichtungen oder dergleichen Erfassungseinrichtungen detektiert werden.With the present invention, for example, with the aid of a corresponding control system, the vibration amplitude of the oscillatory device can be detected. For this purpose, the control system preferably has corresponding sensors that can detect the oscillation amplitude. The oscillation amplitude can then be compared with a predetermined limit, which is for example stored in a device integrated in the oscillatable device or in an external database or cloud. If the oscillation amplitude of the oscillatable device exceeds this limit, the component will wear out and the control system will effect the filling of the cavities with the aid of a suitable control algorithm 7 the machine component 3 with the recoverable mass 6 from the mass storage 5 , By eligible variable mass 6 increases or decreases the weight of the machine component 3 , which according to the equation (1) leads to a reduction or increase in the natural frequency of the oscillatory device. In other words, the natural frequency is thereby shifted and thus further removed from the processing frequency. The oscillation amplitude of the oscillatory device is damped thereby and reliably prevents wear of the individual components. The oscillation of the oscillatable device is thus actively reduced by varying, in particular by lowering the natural frequency. The filling amount of the variable mass that can be conveyed in the cavity can also be detected by corresponding sensors, counting devices or the like detection devices.

Wie oben angedeutet, können entsprechende Grenzwerte der Schwingungsamplitude beispielsweise für verschiedene schwingfähige Einrichtungen, insbesondere für verschiedene Werkzeugmaschinen, in einer Datenbank abgelegt sein. Diese Datenbank kann in die schwingfähige Einrichtung fest integriert sein und dort insbesondere in einem Speicher abgelegt sein. Denkbar ist es jedoch auch, dass die Grenzwerte in einer globalen Datenbank abgelegt sind, auf welche ein Benutzer der schwingfähigen Einrichtung zugreifen kann. Die Datenbank kann von Herstellern verschiedener schwingfähiger Einrichtungen gepflegt werden. Die Grenzwerte sind dabei vorzugsweise nicht nur für verschiedene schwingfähige Einrichtungen und insbesondere Werkzeugmaschinen hinterlegt, sondern vorzugsweise sind für verschiedene Bearbeitungsprozesse und Betriebsparameter der schwingfähigen Einrichtung unterschiedliche Grenzwerte hinterlegt, die von dem erfindungsgemäßen Regelsystem verwendet werden können. Beispielsweise können verschiedene Grenzwerte für verschiedene Werkzeuge, Werkstücke, Stückzahlen, Spantiefen, etc. vorgesehen sein. Denkbar ist es auch, dass das Regelsystem gemäß der vorliegenden Erfindung die notwenige zu- oder abführbare Masse mit Hilfe eines Steuer-/Regelalgorithmus berechnet, der hierzu die eingestellten Betriebsparameter, beispielsweise Vorschub, Spantiefe, Drehzahl, Masse und Aufbau, etc., der schwingfähigen Einrichtung in Betracht zieht. Das System könnte weiterhin so ausgebildet sein, dass es von Prozessen lernt und den Steueralgorithmus nach jedem Prozessdurchlauf entsprechend anpasst. Das System ist dann im Wesentlichen unabhängig von einer externen Datenbank oder Angaben des Herstellers über Grenzwerte.As indicated above, corresponding limit values of the oscillation amplitude, for example for different oscillatable devices, in particular for different machine tools, can be stored in a database. This database can be permanently integrated into the oscillatable device and stored there, in particular in a memory. However, it is also conceivable that the limit values are stored in a global database, which can be accessed by a user of the oscillatable device. The database can be maintained by manufacturers of various vibratory facilities. The limit values are preferably not only stored for various oscillatable devices and in particular machine tools, but preferably different limit values are stored for different machining processes and operating parameters of the oscillatable device, which can be used by the control system according to the invention. For example, various limit values for different tools, workpieces, quantities, cutting depths, etc. may be provided. It is also conceivable that the control system according to the present invention calculates the necessary inflatable or dischargeable mass with the aid of a control / regulating algorithm for this purpose, the set operating parameters, such as feed, depth, speed, mass and structure, etc., the oscillatory Device considered. The system could be further configured to learn from processes and adjust the control algorithm appropriately after each process run. The system is then essentially independent of an external database or manufacturer's information on limit values.

Die 3 zeigt eine schematische Perspektive der Darstellung einer beispielhaften Werkzeugmaschine mit verschiedenen beweglichen und nicht beweglichen Komponenten. So umfasst die Werkzeugmaschine ein Bett oder Gestell 17, einen Ständer 19, einen Spindelschlitten 21, eine Spindel 23, einen Y-Schlitten 25 und einen X-Schlitten 27. Sämtliche dieser Maschinenkomponenten 17 bis 27 können über wenigstens einen Hohlraum 7 (siehe 2) verfügen, der mittels entsprechender Masseanschlüsse 9 mit einem Massespeicher 5 zum Zuführen einer förderbaren variablen Masse 6 verbunden ist.The 3 shows a schematic perspective of the representation of an exemplary machine tool with various movable and non-moving components. Thus, the machine tool comprises a bed or frame 17 , a stand 19 , a spindle slide 21 , a spindle 23 , a Y-sleigh 25 and an X-sled 27 , All of these machine components 17 to 27 can have at least one cavity 7 (please refer 2 ), by means of appropriate ground connections 9 with a mass storage 5 for supplying a recoverable variable mass 6 connected is.

Die 3 macht deutlich, dass nicht nur eine, sondern mehrere Maschinenkomponenten einer schwingfähigen Einrichtung gleichzeitig über entsprechende Hohlräume zur Aufnahme einer förderbaren variablen Masse verfügen können. Übertragen auf eine Windkraftanlage bedeutet dies, dass beispielsweise ein oder mehrere der Rotorblätter über entsprechende Hohlräume zur Aufnahme einer förderbaren variablen Masse und damit zur Anpassung der Eigenfrequenz des Windrads, verfügen können. Im Bereich der Werkzeugmaschinen könnten beispielsweise ein Gestell und ein X-Schlitten jeweils über wenigstens einen Hohlraum zur Aufnahme einer variablen förderbaren Masse verfügen. Insgesamt kann die vorliegende Erfindung für sämtliche Komponenten einer Werkzeugmaschine verwendet werden, die Einfluss auf das Schwingungsverhalten der Maschine haben.The 3 makes it clear that not only one but several machine components of a vibratory device can simultaneously have corresponding cavities for receiving a variable mass that can be conveyed. Transferred to a wind turbine, this means that, for example, one or more of the rotor blades can have corresponding cavities for receiving a variable mass which can be conveyed and thus for adapting the natural frequency of the windmill. In the field of machine tools, for example, a frame and an X-slide could each have at least one cavity for receiving a variable conveyable mass. Overall, the present invention can be used for all components of a machine tool, which have an influence on the vibration behavior of the machine.

Die 4 zeigt eine perspektivische Darstellung einer weiteren beispielhaften Maschinenkomponente 3', die insgesamt vier miteinander verbundene Hohlprofile 29 aus einem Leichtbaumaterial, wie einem Faserverbundkunststoff, aufweist. Die offenen Enden der Hohlprofile 29 sind mit einer Verschlussplatte 31 versehen, um den Hohlraum massedicht bzw. fluiddicht abzuschließen. Zumindest eine der Verschlussplatten 31 weist Öffnungen 33 zum Zuführen der förderbaren variablen Masse in die Hohlprofile 29 auf. Mit den Hohlprofilen 29 ist ein Spannfeld 35 für ein Werkstück verbunden, welches zusammen mit den Hohlprofilen als Trägerbalken mittels eines Führungssystems 37 verschieblich gelagert ist. Die Verlagerung der Hohlprofile 29 entlang des Führungssystems 37 erfolgt dabei mit Hilfe eines Kugelgewindetriebs 39.The 4 shows a perspective view of another exemplary machine component 3 ' , the four interconnected hollow sections 29 made of a lightweight construction material, such as a fiber composite plastic. The open ends of the hollow sections 29 are with a closure plate 31 provided to seal the cavity mass-tight or fluid-tight. At least one of the closure plates 31 has openings 33 for feeding the variable mass that can be conveyed into the hollow profiles 29 on. With the hollow sections 29 is a span 35 connected for a workpiece, which together with the hollow profiles as a support beam by means of a guide system 37 is slidably mounted. The displacement of the hollow sections 29 along the guidance system 37 takes place with the help of a ball screw 39 ,

Wie zu dem Werkzeugschlitten gemäß 2 bereits erläutert wurde, kann es auch bei einer Verlagerung der Hohlprofile 29, die auf dem Spannfeld 35 ein zu bearbeitendes Werkstück umfassen, zu Schwingungen kommen, wenn die Betriebsfrequenz der Maschinenkomponente 3' im Bereich der Eigenfrequenz der schwingfähigen Einrichtung liegt. Sobald ein entsprechender Anstieg der Schwingungsamplitude durch geeignete Sensoren detektiert wird, wird die förderbare variable Masse in die Hohlräume der Hohlprofile 29 über die Öffnungen 33 in der Verschlussplatte 31 eingebracht, wodurch die Masse der Hohlprofile 29 erhöht wird. Gleichzeitig wird dadurch die Eigenfrequenz der schwingfähigen Einrichtung gesenkt, so dass also die Betriebsfrequenz der Maschinenkomponente 3' und deren Eigenfrequenz weiter auseinander liegen. Die Schwingungsamplitude wird dadurch reduziert und eine Belastung der Komponenten vermieden.As to the tool carriage according to 2 has already been explained, it can also with a displacement of the hollow sections 29 on the span 35 include a workpiece to be machined to vibrate when the operating frequency of the machine component 3 ' is in the range of the natural frequency of the oscillatory device. As soon as a corresponding increase in the oscillation amplitude is detected by suitable sensors, the variable mass that can be conveyed becomes the cavities of the hollow sections 29 over the openings 33 in the closure plate 31 introduced, reducing the mass of the hollow sections 29 is increased. At the same time thereby the natural frequency of the oscillatable device is lowered, so that therefore the operating frequency of the machine component 3 ' and their natural frequency are further apart. The oscillation amplitude is thereby reduced and a load of the components avoided.

Schließlich zeigt die 5 noch eine weitere Ausführungsform einer Maschinenkomponente 3'', die ebenfalls mehrere nebeneinander angeordnete Hohlprofile 29 und ein darauf angeordnetes Spannfeld 35 zur Befestigung eines zu bearbeitenden Werkstücks umfasst. Über entsprechende Masseanschlüsse lässt sich eine förderbare Masse, wie beispielsweise ein Fluid, wie Wasser oder Öl, in die Hohlprofile 29 zur Erhöhung der Masse der Maschinenkomponente 3'' bei Bedarf einfüllen.Finally, the shows 5 Yet another embodiment of a machine component 3 '' , which also several juxtaposed hollow sections 29 and a clamping field arranged thereon 35 for fixing a workpiece to be machined. About appropriate ground connections can be a recoverable mass, such as a fluid such as water or oil in the hollow sections 29 to increase the mass of the machine component 3 '' fill if necessary.

Die Hohlprofile können je nach Bedarf unterschiedlich ausgebildet sein. Denkbar sind beispielsweise Hohlprofile mit einem rechteckigen oder runden Querschnitt, der unterschiedliche Durchmesser bzw. Abmessungen aufweisen kann. Der Hohlraum kann jedoch auch in Form einer Ausfräsung oder dergleichen in eine Maschinenkomponente eingebracht werden. Diese Aushöhlung kann mit einem geeigneten Verschlusselement, welches insbesondere die Zufuhröffnung (Masseanschluss) aufweist, verschlossen sein. Die Form und Größe (Abmessungen und Volumen) des wenigstens einen Hohlraums ist insgesamt von der Art der Maschinenkomponente und deren Gewicht sowie von dem Gewicht der schwingfähigen Einrichtung abhängig. Das Volumen des Hohlraums und damit sein Fassungsvermögen können auch je nach Art und Gewicht der verwendeten förderbaren Masse variieren. An den Hohlprofilen bzw. in den Hohlräumen können je nach Art der verwendeten fördernden Masse (z. B. bei Fluiden) Einbauten, quasi als Trennelemente (Stege, Labyrinthe u. ä.) angeordnet werden, mit denen bei nur teilweiser Befüllung des/der Hohlräume Bewegungen des Fluids bzw. ein Schwappen weitgehend ausgeschlossen werden kann. Besonders vorteilhaft kann die Verwendung von elektro-/magneto-rheologischen Fluiden sein, die durch das Anlegen einer elektrischen Spannung zum Erstarren gebracht werden können.The hollow profiles can be designed differently depending on requirements. Conceivable, for example, hollow profiles with a rectangular or round cross-section, which may have different diameters or dimensions. However, the cavity can also be introduced in the form of a cutout or the like in a machine component. This cavity can be closed with a suitable closure element, which in particular has the feed opening (ground connection). The shape and size (dimensions and volume) of the at least one cavity is totally dependent on the type of machine component and its weight, as well as the weight of the oscillatable device. The volume of the cavity and thus its capacity may also vary depending on the type and weight of the conveyable mass used. Depending on the type of conveying mass used (eg in the case of fluids), it is possible to arrange internals on the hollow profiles or in the cavities, more or less as separating elements (webs, labyrinths and the like), with which the filler can only be partially filled cavities Movements of the fluid or sloshing can be largely excluded. Particularly advantageous may be the use of electro- / magneto-rheological fluids which can be solidified by the application of an electrical voltage.

Insgesamt schafft die vorliegende Erfindung eine vorteilhafte Maschinenkomponente einer schwingfähigen Einrichtung sowie ein vorteilhaftes Verfahren zur Anpassung der Eigenfrequenz einer schwingungsfähigen Einrichtung, die durch das gezielte und geregelte Einbringen einer förderbaren variablen Masse in einen Hohlraum einer Maschinenkomponente die Eigenfrequenz der Maschinenkomponente variieren kann. Dadurch wird bei gleichbleibenden Prozessrandbedingungen die Schwingungsamplitude reduziert und damit die resonante Anregung der Maschinenkomponente vermieden. Bei veränderten Prozessrandbedingungen ändert sich gegebenenfalls die Betriebsfrequenz und folglich muss die Eigenfrequenz für veränderte Prozessbedingungen erneut angepasst werden, indem also die Masse durch das gezielte Zuführen oder Abführen von einem Fluid oder dergleichen förderbarer Masse, verändert wird.Overall, the present invention provides an advantageous machine component of a vibratory device and an advantageous method for adjusting the natural frequency of a vibratory device that can vary the natural frequency of the machine component by the targeted and controlled introduction of a variable mass conveyable into a cavity of a machine component. As a result, the oscillation amplitude is reduced and the resonant excitation of the machine component is avoided while the process boundary conditions remain the same. If the process boundary conditions change, the operating frequency may change and, consequently, the natural frequency must be adapted again for changed process conditions, ie the mass is changed by the targeted feeding or removal of a fluid or the like that can be conveyed.

Entsprechende Aktoren oder Sensoren zur Realisierung des Regelsystems können unmittelbar in der Maschinenkomponente angeordnet sein (in den Figuren nicht gezeigt). Das Regelsystem regelt auf diese Weise den Betrieb von Massefördereinrichtungen, wie Fluidförderpumpen oder dergleichen, zur Variierung der Masse in dem Hohlraum der jeweiligen Maschinenkomponente. Die Fluidfördereinrichtung wirkt also mit dem Regelsystem zusammen.Corresponding actuators or sensors for implementing the control system can be arranged directly in the machine component (not shown in the figures). The control system thus regulates the operation of mass transfer devices, such as fluid delivery pumps or the like, for varying the mass in the cavity of the respective machine component. The fluid delivery device thus interacts with the control system.

Die vorliegende Erfindung schafft somit ein vorteilhaftes tragendes Kammersystem mit einer variablen Fluidbefüllung zur optimalen Einstellung der Eigenfrequenz. Die Eigendämpfung der Komponenten wird durch die Fluiddämpfung ebenfalls erhöht. Die Komponentenmasse wird durch die Anwendung von Leichtbaukonzepten, wie Material, Form, Fertigungs- und Konzeptleichtbau und Multi-Material-Design, optimiert. Im Gegensatz zu herkömmlichen Systemen steigt die Gesamtmasse der Maschinenkomponente mit der vorliegenden Erfindung durch die Fluidbefüllung nicht. Die Füllstandsregelung kann durch Datenbank-basierte Ansätze oder eine lokale Regelung auf der Werkzeugmaschine, so beispielsweise mit Hilfe eines Regelkreises, bestehend aus Sensor und Aktor, erfolgen. Die Pumpen oder Ventile können zentral oder dezentral angeordnet sein. Weiterhin kann das Befüllen/Absaugen der variablen förderbaren Masse durch Pressluft oder Vakuum sowie ein Membransystem zum Ausdrücken des Massematerials aus dem entsprechenden Hohlraum bzw. den Hohlräumen erfolgen. Weiterhin denkbar ist eine Multifluidbefüllung von nicht-mischbaren Flüssigkeiten (Dispersion) mit dem Ziel, die Grenzschichtdämpfung (zum Beispiel Wasser und Öl in einem Hohlraum) zu erhöhen. Bei den Leitungen, welche den Massespeicher mit den Hohlräumen verbinden, handelt es sich vorzugsweise um Schläuche, die eine geeignete Menge an Masse, insbesondere Fluid, von dem Massespeicher zu dem Hohlraum transportieren können. Auf diese Weise kann das Befüllen und Entleeren des Hohlraums bzw. der Hohlräume besonders schnell vonstatten gehen.The present invention thus provides an advantageous bearing chamber system with a variable fluid filling for optimum adjustment of the natural frequency. The internal damping of the components is also increased by the fluid damping. The component mass is optimized by the application of lightweight design concepts such as material, shape, manufacturing and conceptual lightweight construction and multi-material design. Unlike conventional systems, the overall mass of the machine component does not increase with the present invention due to fluid loading. The level control can be done by database-based approaches or a local control on the machine tool, such as with the aid of a control loop, consisting of sensor and actuator. The pumps or valves can be arranged centrally or remotely. Furthermore, the filling / suction of the variable conveyable mass by compressed air or vacuum and a membrane system for expressing the mass material from the corresponding cavity or cavities can be carried out. Also conceivable is a multi-fluid filling of immiscible liquids (dispersion) with the aim of increasing the boundary layer damping (for example water and oil in a cavity). In the lines which connect the mass storage with the cavities, it is preferably hoses that can transport a suitable amount of mass, in particular fluid, from the mass storage to the cavity. In this way, the filling and emptying of the cavity or the cavities can go very fast.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Systemsystem
3, 3', 3''3, 3 ', 3' ': Maschinenkomponentemachine components
55: Massespeichermass storage
66: MasseDimensions
77: Hohlräumecavities
99: Masseanschlüsseground terminals
1111: Leitungmanagement
1313: Führungssystemguidance system
1515: MassefördereinrichtungMass conveyor
1717: Bett/GestellBed / frame
1919: Ständerstand
2121: Spindelschlittenspindle slide
2323: Spindelspindle
2525: Y-SchlittenY carriage
2727: X-SchlittenX slide
2929: Hohlprofilhollow profile
3131: Verschlussplatteclosing plate
3333: Öffnungopening
3535: Spannfeldspan
3737: Führungssystemguidance system
3939: KugelgewindetriebBall Screw

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102012210118 A1 [0008]
DE 102010062250 A1 [0009]

Claims

Machine component ( 3 . 3 ' . 3 '' ), in particular a machine tool component, for an oscillatable device, in particular for a machine tool, having at least one cavity ( 7 ) for receiving a variable variable mass ( 6 ) is trained.

A machine component according to claim 1, characterized in that it comprises a plurality of, in particular contiguous, chamber or honeycomb-like cavities ( 7 ) having.

Machine component according to claim 1 or 2, characterized in that it is at least partially made of a lightweight construction material, in particular of a fiber-reinforced plastic, preferably made of glass or carbon fiber reinforced plastic, or of a light metal.

Machine component according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises a plurality of different materials.

Machine component according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one cavity ( 7 ) one or more ground connections ( 9 ) for supplying and discharging the variable mass ( 6 ) having.

Machine component according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of chamber-like cavities ( 7 ) are in fluid communication with each other.

Machine component according to one of the preceding claims, characterized in that it is movable or immovable parts of a machine tool, in particular a tool slide ( 25 . 27 ), Headstock, spindle receptacle ( 23 ), Spindle slides ( 21 ), Frame, bed ( 17 ), Stands ( 19 ) or a tensioning device.

Machine component according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one cavity ( 7 ) is formed by a hollow profile.

Machine component according to one of the preceding claims, characterized in that on or in the at least one cavity ( 7 ) Internals, in particular separating elements in the form of webs, labyrinths o. The like. Are arranged to largely exclude movements of the variable mass in only partial filling of the / the cavities.

Oscillatable device, in particular a machine tool, with at least one machine component ( 3 . 3 ' . 3 '' ) according to any one of claims 1-9.

Oscillatable device according to claim 10, characterized in that it is a milling machine, lathe, drilling machine, grinding machine, honing machine, woodworking machine or a machining center.

System ( 1 ) with an oscillatable device according to one of claims 10 or 11, comprising at least one mass memory ( 5 ), which is connected via at least one ground line ( 11 ) with the at least one cavity ( 7 ) of the machine component ( 3 . 3 ' . 3 '' ) connected is.

System according to claim 12, characterized in that it is the fluidizable variable mass is a fluid, in particular water or oil, or particles, sand, gel or an electro- or magnetorheological fluid.

System according to claim 12 or 13, characterized in that it comprises at least one mass conveyor ( 15 ), which is adapted to fluid from the mass storage ( 5 ) in and / or out of the at least one cavity ( 7 ) of the machine component ( 3 . 3 ' . 3 '' ) to promote.

System according to claim 14, characterized in that the at least one mass conveying device ( 15 ) is designed as a centralized or decentralized fluid pump.

System according to claim 14 or 15, characterized in that the mass conveying device ( 15 ) by means of compressed air, vacuum and / or a membrane device for filling and emptying the at least one cavity ( 7 ) is trained.

System according to one of the preceding claims 12 to 16, characterized in that it is a control system for level control, in particular for controlling the filling and emptying of the at least one cavity ( 7 ) having.

System according to claim 17, characterized in that the control system comprises actuators, in particular valves, and sensors.

System according to claim 18, characterized in that the actuators and sensors in the machine component ( 3 . 3 ' . 3 '' ) are integrated.

System according to one of the preceding claims 17 to 19, characterized in that the control system is adapted to the filling and emptying of the at least one cavity ( 7 ) in the at least one machine component ( 3 . 3 ' . 3 '' ) so that the natural frequency of the oscillatable device is shifted so that it is no longer excited at the same process boundary conditions.

System according to one of the preceding claims 12 to 20, characterized in that at least two mass storage ( 5 ) are provided, each of which a different fluid, in particular water and oil, for realizing a Multifluidbefüllung the at least one cavity ( 7 ) contains.

Method for adapting the natural frequency of an oscillatable device, in particular a machine tool, characterized by filling at least one cavity ( 7 ) of a machine component ( 3 . 3 ' . 3 '' ) with a variable mass ( 6 ) so that the natural frequency of the oscillatable device is changed such that it is no longer excited at constant process boundary conditions of the oscillatory device.

A method according to claim 22, characterized by measuring the vibration amplitude of the vibratable device and comparing the vibration amplitude with a threshold value.

A method according to claim 23, characterized by filling the at least one cavity when the limit is exceeded.

Method according to one of the preceding claims 22 to 24, characterized by obtaining the suitable limit value from a database or cloud integrated in the oscillatable device or from the outside, which comprises different limit values for different oscillatable devices, in particular machine tools, and / or for different process constraints thereof.

Method according to one of the preceding claims 22 to 25, characterized by filling and / or emptying before the start of processing, in particular by simulation of the machine and / or the database cloud.

Method according to one of the preceding claims 22 to 26, characterized by a control of the levels by the analysis of an NC program in the machine control, in particular by a predictive calculation and filling / emptying.

Method according to one of the preceding claims 22 to 27, characterized by the regulation of the levels during the process by means of sensors.