KR19990008489A - 기계적인 시스템에서 진동을 적절하게 억제하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

기계적인 시스템에서 진동을 적절하게 억제하기 위한 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기계적인 교란에 반응하는 에코형(echo-like)에 대하여 기계적인 시스템중의 하나이상의 요소를 안정하기 위하여 제공되는 방법 및 장치에 관한 것이다. 하나이상의 오신호(error-signal)는 하나이상의 점에서 상기 시스템의 운동을 감지함으로써 제공된다. 하나이상의 적절한 필터는 상기 오신호 또는 오신호들에 반응하고, 상기 시스템의 몇몇 운동에 직접 관계되는 하나이상의 비향상 기준신호에 반응하여 작동된다. 상기 적절한 필터는 기계적인 작동기를 구동하기 위한 교정신호를 발생함으로써, 상기 요소에 안정되게 발생된 힘을 적용시킨다. 상기 비향상이라는 것은 기준감지 위치에서의 소정 신호의 존재와, 상기 오신호 감지위치에서의 동일하거나 유사한 신호의 도착사이의 0 또는 음의 시간지연을 의미한다. 본 발명의 특정 실시예에서, 상기 기준감지 위치는 오감지 위치와 동일하다.

Description

기계적인 시스템에서 진동을 적절하게 억제하기 위한 장치 및 방법
본 발명은 기계적인 시스템에서 진동을 억제하기 위한 활성적인 제어기술에 관한 것이다. 본 발명의 특정 실시예는 회전 작업물의 가공시에 공구 진동의 억제에 관한 것이다.
본 발명은 미국 공군에게 허여된 F33615-94-C-2033 조약하에서 미국정부의 지지로 이루어진 것으로써, 미국정부는 본 발명에 권리를 가지고 있다.
이동부분 또는, 진동소음의 소스(source)에 기계적으로 연결되는 기계적인 시스템에서 불필요한 기계진동은 여러해 동안 설계자들을 괴롭혀왔다. 상기 시스템은 회전하는 금속 작업물을 절단하기 위한 기계를 포함한다. 상기 시스템은 광학적인 도구와 이들의 지지 프레임과, 리소그라픽 및 다른 제조공구 및 이들의 지지 프레임, 다양한 종류의 영상 시스템 및 이들의 지지 프레임 및, 자체 추진되는 차량은 물론 작업물의 축소 형성용 기계를 부가로 포함한다.
예를 들면 금속 절단 작동시에, 회전가능한 작업물위에서 성취될 수 있는 표면가공의 질은 채터를 나타내는 절단공구의 경향 또는, 몇몇 다른 진동 불안정성에 의하여 제한된다. 이러한 문제점은 비교적 긴 외팔보형식의 바아의 단부에 장착되는 절단공구를 요구하는 보오링 작동에서 특히 심하다. 이러한 종류의 구조는 성가신 기계적인 공진에서 많기 때문에, 채터는 엔진 및 발사장치와 같은 원통형 보어를 가진 기계제품내에서 성취되는 표면가공용에서 중요한 한계점으로 판명된다.
실질시간 신호 처리는 기계 시스템에서 불필요한 진동의 문제점에 적용된다. 통상적으로, 운동 센서는 불필요한 진동에 대한 정보를 저장한 신호를 발생하는데 사용된다. 이들 신호는 전자기계적인 작동기를 구동하기 위하여 교정신호를 발생하도록 전달 정보를 사용하는 디지털 신호 처리기로 전달된다. 이들 작동기는 불필요한 진동에 대향하는 경향이 있는 기계 시스템의 공진을 교대로 발생한다.
현대의 제어 이론(Modern Control Theory)는 활성적인 진동제어를 위하여 교정 신호를 발생하기 위하여 디지털 신호처리의 도중에 적용되는 잘 공지된 기술중의 하나이다. 간단히 설명하면, 현대의 제어이론(MCT)는 센서신호의 선형조합으로부터 교정 작동기 구동 신호를 발생시키는 것을 포함하고, 고정된 실질값 상수에 의하여 크기가 스케일된다. 그래서, 상기 교정 구동신호는 오센서 출력의 상태를 거의 즉각적으로 나타내는 것이다. 이러한 점은 광대역 피드백-제어 시스템으로 도입된다. 간단히 설명하면, MCT는 단일 센서, 단일 작동기 피드백 제어의 다중크기의 연장부이다.
예를 들면, MCT는 1992년 12월 8일 케이. 이. 라우치등에게 허여된 미국특허 제5,170,103호 (이후에는, 라우치 특허로 칭함)에 기재된 기계공구 요소용의 활성적인 제어장치에 적용된다. 상기 장치는 보링-바아 변위와 속도 신호를 각각 발생하기 위한 센서와, 상기 보링바아의 근처에 장착된 반작용 매스(mass)와, 반작용 매스 변위와 속도 신호를 각각 발생하기 위한 센서 및, 상기 보링바아의 바람직하지 못한 진동을 상쇄하기 위한 방법으로 상기 반작용 매스를 변위하기 위한 작동기를 포함한다. 신호 처리기에서, 상기 2개의 속도신호와 2개의 변위신호는 스케일 되어서 교정신호를 발생하기 위하여 MCT의 방법에 따라 조합된다.
현대 제어이론을 다양하게 적용함으로써, 당업자는 불필요한 진동을 억제하는 중요한 향상점을 성취하였다. 그러나, 이들 방법에 의하여 전체적으로 억제되지 않는 가공작동과 같은 진동원에 남아있게 된다.
도 1은 일반적인 감지에서 활성적인 진동제어를 수행하기 위한 조정기의 다이아그램.
도 2는 활성적인 진동 제어용의 적절한 조정기의 다이아그램.
도 3은 비향상 기준신호를 사용하는 조정기의 특정 경우에, 상기 오신호와 기준신호가 동일한 적절한 조정기의 다이아그램.
도 4는 고정된 시간 지연의 피드백을 가진 공진구조체의 진동형태의 다이아그램.
도 5는 다중 오센서와 다중 기계 작동기를 가진 적절한 조정기의 다이아그램.
도 6은 에이취. 이. 머리트(H.E.Merritt)의 이론적인 모델에 따른 금속 회전작동시 존재하는 재생 피드백 시스템의 개략도.
도 7은 작업물의 회전속도는 5.75Hz이고, 상기 작업물 재료는 4130 스틸이며, 절단의 깊이는 0.5mm이며, 급송비는 회전당 0.0325mm이고, 각각의 절단부와 이전의 절단부사이에는 통상적으로 중첩부가 있으며, 공구비트(tool bit)는 6에 대한 오버행 비(overhang ratio; L/D)를 가진 외팔보의 보링바아위에 장착되며, 상기 변수(L)는 보링바아의 길이를 나타내며, 변수(D)는 보링바아를 직경을 나타내는 광대역 채터(broadband chatter)를 나타내는 통상의 금속 회전작동시 공구의 변위를 나타내는 파워 스펙트럼.
도 8은 인코넬(inconel) 작업물이 0.51mm의 절단깊이에서 0.47Hz로 회전하며, 회전당 0.25mm의 급송비를 가지며, 11의 오버행비를 가지는 협대역 채터(narrowband chatter)를 나타내는 통상의 금속 회전작동시 접선 공구 변위의 파워 스펙트럼.
도 9는 협대역 채터의 이상적인 파워 스펙트럼.
도 10은 광대역 채터의 이상적인 파워 스펙트럼.
도 11은 회전 작업물을 포함하는 금속 회전 기계와, 본 발명의 방법을 실행하기 위한 일 실시예에서 신호 처리기와 전자기계적인 작동기를 도시하는 도면.
도 12는 도 6의 피드백 시스템에 부가되고, 상기 공구변위를 제어하기 위하여 조정가능한 지연장치를 사용하는 하나의 회전주기에 의하여 변위신호를 지연하고, 증폭기 게인(amplifier gain; K)를 부가함으로써 얻는 교정 신호(Fa(s))를 제공하는 제어 시스템을 도시하는 도면.
도 13은 본 발명의 일실시예에서 적절한 필터와 합체되는 제어 시스템을 도시하는 도면.
도 14는 본 발명의 실시예를 실험적으로 평가하기 위하여 사용되는 제어된 금속 절단장치를 도시하는 도면.
도 15 및 도 16은 협대역 채터상태하에서 도 14의 장치에서 측정된 수직 채터 및 접선 채터 각각의 양(+)의 진동 스펙트럼.
도 17은 광대역 채터 상태에서 도 14의 장치로 측정된 수직 채터 양의 진동 스펙트럼.
도 18은 도 14의 금속 절단장치의 보링바아내에서 기계적인 작동기의 다른 위치를 도시하는 도면.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1.1: 제어기2.1: 적절한 필터
1.2: 플랜트2.2: 탭점
1.3: 교란경로e: 오신호
1.4: 작동기 경로x: 기준신호
4.1: 공진 피드 백 로프
20: 피드백 경로
본원에서 사용되는 바와 같이, 다음의 각각 용어는 아래와 같은 의미를 가진다.
적절한 필터는 시스템 수행을 제어하기 위한 시간변위의 자체조정되는 디지털 신호처리 장치이다. 상기 장치는 입력신호(때때로 기준신호로 언급됨)에 따라 작용하고, 출력신호를 발생시킨다. 이러한 시스템의 수행은 하나이상의 부분에서 상기 출력신호에 의존한다. 상기 필터는 실질적인 시스템 성능과 바람직한 시스템 성능사이의 차이를 최소로 하기 위하여 입력신호(즉, 이것이 채택된다)의 처리를 자동적으로 적절하게 한다.
횡방향 필터로 언급되는 특정형태의 적절한 필터는 각각의 다양한 무게를 가지고 다양하게 고정된 지연에서 입력신호의 연속적인 시간샘플을 선형적으로 결합시킴으로써 입력신호를 처리한다.
시스템의 기계적인 혼란에 대한 에코형 반응은 하나이상의 시간지연에서 검출가능한 자체적인 상관관계를 나타내는 반응을 의미하고, 상기 자체적인 상관관계는 근본적인 기계혼란의 파형에 독립적이며, 상기 시스템 그 자체의 충동반응에서 일시적인 상관관계의 연속으로 대신된다.
발생된 힘은 반작용 매스 또는 내부구조적인 기계 작동기를 포함하는 어떠한 수단에 의하여 발생되는 힘, 허위힘(pseudoforce), 토오크, 또는 굽힘 모멘트이다. 향상된 기준신호는 적절한 조정기 루프에서 적절한 필터를 위한 기준신호를 언급한다. 이러한 점은 도 1 및 도 2를 참고로 하여 가장 잘 이해된다.
도 1은 넓은 개념에서, 발생된 오신호(e)를 감소시키는 방법으로 교란 노이즈(n)를 가진 플랜트(1.2)에서 결합되는 교정신호를 발생시키는 제어기(1.1)의 사용을 도시한다. 도시된 바와같이, 플랜트(1.2)은 교란경로(1.3)와 작동기 경로(1.4)를 포함한다. 플랜트(1.2)에 입력되는 신호가 없으면, 상기 출력변위는 오신호(e; 물리적인 플랜트위에서의 특정 공간위치용)이다. 이러한 오신호는 노이즈 온리 변위 반응(d)과 작동기 온리 변위반응(y) 사이의 차이를 나타낸다. 즉, e=d-y이다. 선형인 플랜트의 경우에, 반응(d 및 y)은 합산점(1.5)으로 표시되는 물리적인 측정위치에서 조합된다.
제어기(1.1)의 한 형태는 당업자에게 잘 공지되어 있는 여과된 x 최소 평균스퀘어(filtered-x least mean square;FXLMS)알고리즘을 실행하는 적절한 횡방향 필터이다. 이러한 형태의 제어기는 도 2에 도시된다. (FXLMS 알고리즘의 실행하는 몇몇 기본적인 특징은 이것을 간단하게 하기 위하여 상기 도면으로부터 생략된다.)
도 1과 도 2에서 유사한 도면부호로 도시된 공통의 요소가 있다. 그러나, 적절한 필터(2.1)는 제어기(1.1)용으로 도 2에서 대체된다. 또한, 선(2.3)이 부가되고, 이것은 탭점(tap point;2.2)으로부터 적절한 필터의 기준입력 부분까지 기준신호(x)를 가져온다.
도 2에 도시된 형상은 종래에 공지된 기술의 하나이다. 상기 기준신호(x)는 오신호의 대응부분이 필터(2.1)에서 수용되기전에 필터(2.1)에서 수용된다는 개념에서 향상된다. 신호(e)는 교란경로(1.3)에서 잠재된 고유성으로 인한 지연이후에 도착된다. 종래의 적절한 조정기 형상에서, 필터(2.1)와 작동기 경로(1.4)의 적절한 공정에서 조합된 잠재적인 고유성을 보상할 수 있도록 신호(x)를 향상시키는 것이 바람직하다. 이러한 점은 필터(2.1)가 신호(x)와 상관관계를 유지하는 노이즈 성분을 취소함으로써 오신호로부터 광대역 노이즈를 제거하도록 하는 것을 가능하게 한다.
실질적인 실행에서, 탭점(2.2)은 상기 구조체위에서 교란함의 입구점에 물리적으로 가능한 근접하게 놓여있는 기계 구조체위의 점에 위치되는 것이 양호하다. 예를 들면, 오센서와 작동기는 지진 하중에 대하여 빌딩의 진동을 안정하기 위하여 고층 빌딩의 지붕위에 위치될 수 있다. 상기 경우에, 탭점(2.2)의 양호한 위치는 접지레벨에 있을 수 있고, 여기에서 지진 가속계와 같은 적절한 변환기가 전기 기준신호를 제공할 수 있다.
그래서, 기준신호가 향상된 기준신호로 될 수 있을 때, 이것은 기준위치에서 소정신호의 존재와, 오위치에서 동일하거나 유사한 신호의 보다 이후의 도착사이의 양의 시간지연이 있다는 것을 의미한다. 다른방법으로 언급하면, 충격적인 힘이 교란힘의 입구점에서 상기 구조체에 적용된다면, 상기 기준센서는 오센서가 구조적인 반응의 지시를 발생하기 전에 반응할 수 있다.
비향상된 기준신호는 도 3를 참고로 하여 가장 잘 이해될 것이다. 선(2.3)과 탭점(2.2)은 도 3에 빠져 있고, 그 대신에 상기 오신호(e)는 기준신호(x)로써 작용한다. 이러한 점은 종래기술의 적절한 제어방법으로 벗어나는 것을 의미하고, 상기 기준신호는 오신호의 향상이란 점에서 필터(2.1)에 도착하지 않는다. 이것은 비향상된 기준신호대신으로 된 것이다.
실질적으로, 비향상된 기준신호는 상기 오신호로부터 직접 취할뿐 아니라, 하나의 예로써 안정되게되는 회전기계에서 축회전 주파수에 직접 관계되는 협대역(통상적으로 사인곡선) 신호 또는 신호들을 발생하는 회전속도계를 형성한다. 비향상된 기준신호의 다른예는 빌딩 진동에 관계되는 협대역 신호를 발생하는 고층빌딩위의 지붕레벨 센서의 출력이고, 빌딩내에 위치되거나 접지레벨근처에 위치된 작동기 및 오센서와 관련되게 작동한다.
일반적인 개념에서, 기준신호가 비향상으로 되어 있다는 것은 기준위치에서의 소정신호의 존재와, 오위치에서 동일하거나 유사한 신호의 도착사이의 0 또는 음의 시간지연을 의미한다. 그래서, 상기 기준센서는 동일한 충격력에 반응하는 오신호와 동시에 또는 그 이후에 교란힘 입구점에서 적용되는 충격력에 반응할 수 있다.
재생가능한 피드백은 도 4를 참고로하여 가장 잘 설명되어 있고, 여기에서 교란경로(1.3)는 H(s)를 포함하기 위하여 팽창되고(박스 4.4), 무한적인 임피던스(즉 반사가 없는)경계 상태를 가정하는 구조적인 반응함수; A(s)esT(s)는 박스 4.1에 도시되어 있고 구조적인 공진 다이나믹스로 도입되는 진동수에 의존하는 시간 지연(T(s))에서 에코형 반응을 발생시키며; μe-sT는 박스 4.2에 도시되고 상기 구조적인 공진에 독립적으로 되는 고정된 시간지연(T)를 가지는 에코효과를 표현한다. (예를 들면, 상기 고정된 시간지연은 이후에 설명되는 바와같이 가공시스템에서 공구의 주기가 될 수 있다.) μ는 진폭에 독립적인 진동수이며, A(s)는 진폭에 의존하는 진동수이며, s는 가변적인 라플라스-변환 진동수이다. 가공작동의 특정 항목에서, μ는 연속적인 절단사이에서 마찰 중첩부(0≤μ≤1)가 될 수 있다.
도 4에 도시된 바와같이, 박스 4.1과 박스 4.2는 합계점(4.3)에 반응하는 구조적인 노이즈 부분을 복귀시키는 각각의 피드백 루프를 포함한다. 이들 루프는 둘다 상기 혼란(n)에 대한 에크형 반응으로 도입된다. 그러나, 박스 4.1에 의하여 도시된 공진 피드백은 상기 용어의 의미에 따른 재생가능한 피드백이 아니다. 한편, 박스 4.2에 의하여 도시되는 고정된 시간 지연 피드백은 순수하게 시간 지연된(주기적이나 반주기적)방법에서 교란 노이즈에 부가되는 고정된 양과 실질적인 값의 시스템의 공진 부분이라면 재생가능한 피드백이다.
박스 4.1에 의하여 도시된 공진 피드백은 여과 매카니즘(A(s)e-sT(s))을 경유하여 교란 노이즈에 부가되고, 여기에서 A(s)는 시간지연에 의존하는 진동수(T(s))와 관련하여, A(s)는 안정된 공진 다이나믹스에 상승을 부여하는 복잡한 값의 함수이다.
한편, 상기 재생가능한 피드백 루프는 불안정된 출력 반응(d)을 발생시킬 수 있다. 이러한 점은 상기 관련루프 개인이 일체성을 초과한다면 발생할 것이고, 상기 교란 노이즈(n)와 변위반응(d)의 상 각도는 180도를 초과한다.
중요한 것은, 상기 재생가능한 루프게인이 공진 진동수에서 높게 되는 경향이 있기 때문에, 양의 재생가능한 피드백이 공진 시스템을 쉽게 동요시킬 수 있다. 이러한 이유 때문에, 공진 피드백 루프(4.1)를 가진 재생가능한 피드백 루프(4.2)는 불안정한 출력 반응(d)를 발생시킬 수 있다.(불안정한 출력반응은 예를들면, 공진주기에 대하여 긴 시간간격과 같은 큰 시간길이에 대한 출력의 연속적인 성장 크기로 특징지워진다.)
도 3에 도시된 바와 같이, 제어기는 오신호(e)로부터 직접적으로 탭되는 기준신호(x)를 가진 적절한 필터(2.1)의 작동을 포함하므로, 상기 오신호에 대하여 향상되거나 지연되지 않는다. 이론적으로, 상기 형상이 효과적인 진동 주파수의 밴드폭은 교란신호에서 자체교정의 정도에 의존하는데, 왜냐하면 상기 적절한 필터는 오신호(e)에 있게되는 자체교정(또는 공진)의 성분을 제공하는 만큼만 멀리 효과적으로 작용하기 때문이다.
상기 이론적인 제한은 향상된 기준신호를 가진 적절한 필터의 종래사용에 일반적으로 사용하지 않는다. 그러나, 이러한 관점에서 비추어 볼때에, 오신호로부터 직접 탭된 기준신호를 가진 도 3과 같이 구성된 적절한 필터는 기계적인 구성체에서 진동을 제어하기 위하여 사용되지 않는다. 상기와 같은 적용에 하나의 장애물은 어떤 적절한 FXLMS 제어기를 효과적으로 수행하기 위하여 향상된 기준신호가 요구된다는 잘못된 가정이다.
이와는 반대로, 본 출원인은 재생가능한 피드백 효과의 제어는 물론 구조적인 공진 반응의 제어가 필터에 대하여 기준입력으로써 작용하는 오감지 위치의 신호를 사용하여 성취될 수 있다는 것을 증명하였다. 그래서 본 출원인은 어떠한 진동 제어문제를 해결하기 위하여 도 3의 제어구조체를 사용하는 것이 가능하다는 것을 도시하였다.
이러한 점에서 볼 때, 도 3의 제어 구조체는 시간 향상의 기준신호가 물리적으로 얻을 수 있을 때, 예를들면 상기 절단팁에 대하여 실행가능한 만큼 근접하게 오센서가 위치되어야만 하는 가공작동에 특히 유용하다. 또한, 이러한 제어 구조체는 공진 다이나믹스가 제어되어야만 하고, 단일센서를 사용함으로써 가격이 절감되는 곳에 특히 유리하다.
상기 제어기 형상은 도 3에 도시되고, 특히 비향상된 기준신호가 적절한 필터에 적용되는 적절한 제어기 형상은 도 4에 도시된 다양한 문제점의 넓은 범위를 해결하기 위하여 적용되는 것이 양호하다. 하나이상의 구조적인 공진의 존재(박스 4.1)존재 또는, 재생가능한 피드백의 존재가 구조적인 공진에서 또는 그 근처에서 진동 불안정성을 발생시킨다.
상기 오신호(하나의 오/기준 센서가 있는 곳)로부터 자체 관련된 성분 또는 기준신호(이 기준신호가 비향상적이며 서로 다른 센서로 구성되어 있는 곳)를 교차관계로 있는 성분의 적절한 필터의 제거는 시간지연 피드백 경로(4.1 및 4.2)와 관련된 신호성분의 제거로써 이해될 수 있다. 예를들면, 적절한 필터(2.1: 도 3참고)는 잘 적용되며, 오신호(e)는 제어기 밴드폭(BWcon)내에서 제거되거나 매우 감소되는 에코 경로효과(즉, 박스(4.1 및 4.2)로 인한 것들)를 가지고 노이즈 소스(n)에 의하여 구동되는 반사가 없는 구조적인 반응함수(H(s))(도 4의 박스 4.4)의 출력으로써 작용할 것이다.
상기 제어기 밴드폭은 다음으로부터 평가될 수 있다.
(i) 시스템의 자연공진 반응을 제어가능하게 하기 위하여, 전체 작동기 경로 지연(TDEL)은 반쪽 공진주기(TRES)보다 작아야만 한다; 즉, TDELTRES이다. 상기 지연(TRES)은 컴퓨터 샘플링 지연, 필터지연과 같은 신호상태 지연 및, 작동기에서의 지연으로부터의 공헌을 포함한다.
(ii) 재생가능한 진동을 제어가능하게 하기 위하여, 상기 작동기 경로지연은 기계 회전의 주기(TREV) 또는 상기 불안정성을 구동하는 에너지의 다른 주기적인 입력보다 더 작아야만 한다. 즉, TDELTREV이다.
상술된 바와 같이, 작동시에, 비향상된 기준신호는 영구적인 에코주기(TREV 또는 TRES 또는, 몇몇 경우에서는 이것의 다중으로 특징지워지는)에 대한 시간에서 효과적으로 향상된다.
그래서, 진동 제어기의 효과는 한정된 밴드폭 노이즈 소스에 의하여 여기될 때 플랜트의 자연적인 공진 형태를 제거함으로써 이해될 수 있다. 종래에는, 상기 제어기는 재생가능한 피드백의 주기적인 영향을 제거함으로써 부가로 이해될 수 있다. 이러한 점은 상기 상태에서 적절한 필터의 길이(즉, 어떠한 중산의 원형 버퍼 또는 다른 프로그램된 지연에 필터의 탭을 더하여 스팬된 시간의 전체길이는 사용되지 않은 탭의 장소에 놓이게된다)는 하나이상의 주기(T)에서 포위하기에 충분히 크다.
본원의 제어기는 제한이 없이 절단, 연마, 밀링용 기계류와, 금속편을 드릴링하는 것과, 광학 및 전자석 투영 시스템, 스페이스 프레임, 브릿지, 다른 트러스 또는 비임 구조체, 회전하는 추진 엔진 및, 스페이스크래프트 안테나를 포함하는 기계구조체의 넓은 범위에서 진동을 감소시키기에 사용가능하다.(마지막으로 언급된 것을 참고로하여, 본원의 진동 제어기는 스페이스크래프트 안테나에서 지터의 공지된 현상을 감소하기에 사용가능할 것이다.)
상기와 같은 적용의 일반적인 접근은 도 5에 도시된다. L 작동기(5.1)의 각각은 각각의 적절한 필터(5.2)에 의하여 구동된다. M 오센서(5.3)의 각각은 상기 L의 적절한 필터의 각각으로 각각의 오신호를 보낸다. 상기 각각의 필터를 위하여, 상기 M의 오센서의 각각은 상기 필터의 기준입력을 제공한다. 각각의 적절한 필터의 수렴단계는 상기 M의 오신호의 각각으로부터 도움을 포함한다. 이러한 점은 아래에서 보다 상세하게 설명된다.
다양한 종류의 기계적인 운동은 상기 오센서에 의하여 감지될 수 있고, 굽힘모드(통상적으로 평행 및 접선으로 각각 언급되는 2개의 대각선 형태), 비틀림 모드, 축방향 모드(축방향에서 압축가능한 구조적인 부재), 및 쉘 모드를 포함한다. 다중의 오센서의 각각은 동일한 위치에서 다른 종류의 운동을 검출하고, 다른 위치에서 동일한 종류의 운동을 검출하거나, 또는 다른 위치에서 다른 종류의 운동을 검출하거나, 이들 다양한 형태의 몇몇의 조합이 있을 수 있다. 이와 유사하게, 상기 L의 작동기는 동일한 위치에서 다양한 종류의 운동과, 다른 위치에서 동일한 종류의 운동과, 다른 위치에서 다른 종류의 운동 또는, 이들의 조합을 구동하기 위하여 채택될 수 있다.
가공동작에서 불필요한 진동의 하나의 소스는 상기 공구의 운동의 지나간 형태가 이후의 시간에서 상기 공구 운동을 강화하도록 할 때 발생되는 재생가능한 피드백이다. 상기와 같은 시간 지연의 양의 피드백 기구는 예를 들면, 절단의 현재의 폭이 작업물의 선행되는 공전동안에 이루어지는 절단의 부분을 중첩하는 금속 회전작동시에 발생될 수 있다.
채터로써 언급되는 발생 공구 진동은 작업물의 공구표면위에서 얻어질 수 있는 가동의 질을 결정한다.
일찍이, 상기 현상의 이론적인 설명은 에이취. 이. 메리트가 저술한 산업용 엔지니어링 저어널(1965년 11월)의 자체 여기된 기계 공구의 채터의 이론에 기재되어 있다. 상기 문헌에서, 메리트는 하나의 작업물 공전으로부터 다음의 공전까지 절단폭의 마찰 중첩부위에서 기준으로 되는 재생가능한 피드백 상수(μM)를 도입한다.
상기 메리트 모델은 도 6에 개략적으로 도시되어 있다. 도시된 바와같이, 상기 주 피드백 경로(10)은 즉각적인 절단깊이(u(s))에 대한 공구의 변위(yd(s))에 관계된다.(상기 변수는 라플라스 변환 기술로 잘 공지된 진동수 변수이다.) 상기 재생가능한 피드백 경로(20)는 상수(μM)와 하나의 회전주기(T)에 의하여 지연을 표시하는 지연상수(esT)에 의하여 특징지어진다. 상기 도면에서 도시된 변수(FC(s))는 절단강도(Kc)를 경유하여 즉각적인 절단깊이에 관한 주파수 독점의 절단력을 나타낸다. 상기 공구운동은 이들 힘에 대한 반응이다. 통상적으로 이들 다이나믹스는 매우 강성이거나 두꺼운 벽의 작업물의 가공시에 공구 다이나믹 성질을 나타낸다.
본 출원인은 재생가능한 피드백에 의하여 구동되는 2종류 이상의 채터가 있다는 것을 발견하였다. 본 출원인은 이러한 종류의 채터를 각각 광대역의 재생가능한 채터와 협대역의 재생가능한 채터'로 언급한다. 중요한 것은, 이러한 2종류의 채터는 다중의 회전 주기로 있는 시간지연에서 거의 자체교정을 나타낸다. 이러한 점에서, 이들 둘다는 기계적인 교란에 대한 에코형 반응이다. 재생가능한 채터의 몇몇 이해는 예를 들면, 회전 작업물의 가공시에 공구변위의 동력범위로부터 얻어질 수 있다. 이러한 스펙트럼에서, 상기 광대역 및 협대역 채터는 회전 주파수에 동일한 증가에서 규칙적으로 이격된 스펙트럼 라인을 가진 정밀한 구조체를 나타낸다.
협대역 채터는 통상적으로 낮은 회전속도에서 니켈합금 및 티타늄과 같은 매우 경성의 재료를 가공할 동안에 발견된다. 이와는 대조적으로, 협대역 밴드 채터는 비교적 높은 회전속도에서 알루미늄과 강철과 같은 매우 연성의 금속을 가공할 동안에 통상적으로 발견된다. 그러나, 협대역 채터로 있는 경도와 속도의 체제와, 협대역 채터로 있는 체제사이의 뚜렷한 구별이 없다.
광대역과 협대역사이의 하나의 구별은 상술된 파워 스펙트럼으로부터 분명하다. 협대역 채터의 스펙트럼은 통상적으로 보링 바아의 자연 주파수 위의 10%-30%로 있는 주파수를 중심으로 하는 주피크를 나타낼 것이다. 이러한 피크는 제1하모닉근처의 피크와 함께 도 7의 318.5Hz의 기본적인 주파수에서 분명하게 된다. (이들 피크의 각각은 상술된 바와같은 다중의 스펙트럼 라인이다.) 이와는 대조적으로, 협대역 채터의 스펙트럼은 공구 또는 작업물의 하나이상의 공진 주파수에서 중심이 있는 보다 좁은 피크를 나타낼 것이다. 상기 스펙트럼은 도 8에 있다.
상기 메리트 모델은 협대역의 재생가능한 채터용으로 있는 기구를 밝히는 몇몇의 성공을 성취한다. 그러나, 활성적인 진동 제어의 기술적용은 향상된 가공작동의 숙련자에 의하여 요구되는 가공 표면의 질을 제공하기 위하여 광대역 또는 협대역 채터를 충분히 감소시킬수가 없다.
본 출원인은 비교적 경성의 물질이 절단될 때(협대역 채터로 도입하는 상태하에서), 교란경로의 재생가능한 루프(20; 도 6참고)는 상기 구조적인 공진(어떠한 소정의 시간)중의 하나에서 상기 플랜트에서 불안정성을 발생하는 것을 발견하였다. 또한, 본 출원인은 도 3의 기술(비향상된 기준신호로써 상기 오신호를 실험적으로 사용하는)는 상기 구조적인 공진 에너지를 감소시킬 동안에 상기 재생가능한 피드백 효과를 감소시키는 것이 효과적이라는 것을 발견하였다. 이러한 점은 도 9의 실현된 파워 스펙트럼의 다양한 형상에 의하여 도시되고, 여기에서 공진 피크는 절단 노이즈에 대한 자연적인 공진 반응으로 공헌하는 부분(600)와, 재생가능한 피드백에 조정가능한 부분(610)로 나누어진다. 상기 제어된 밴드폭은 범위(620)로써 상기 도면에 지시되고, 상기 기계적인 구조의 제어된 반응은 곡선부(630)와 진폭(640)로 지시된다.
본 출원인은 보다 연성의 물질이 비교적 높은 회전속도(협대역 채터로 도입되는 상태에서)에서 절단될 때, 루프(20; 도 1)는 자유로운 바아 공진 주파수위에 있는 주파수의 집적에서 상기 플랜트에서 불안정성을 발생시키는 것을 발견하였다. 상기 예에서, 본 출원인은 도 3의 기술은 단지 상기 적절한 필터가 작업물의 하나이상의 회전주기에서 스팬하기에 충분하게 길게된다면 상기 재생가능한 루프를 상쇄할 것이라는 것을 발견하였다.
이러한 점은 도 10의 파워 스펙트럼의 다양한 특징에 의하여 도시되고, 여기에서 곡선(700)은 상기 실현된 자유로운 바아 충격 공진을 나타내고, 곡선부(710)은 대응하는 제어된 절단작동을 나타낸다. 범위(730)은 제어된 밴드폭을 나타낸다.
본원의 기술은 특히, 본 출원인이 작동기 제어신호를 발생하기 위하여 현대의 제어이론을 적용하지 않는다는 점에서 상기 라우치의 특허와는 다르다. 그대신 상술된 바와같이, 본 출원인은 상기 작동기에 적용되는 교정신호를 특징으로 하는 상수를 자동적으로 업데이트하기 위하여 적절한 횡방향 필터를 사용한다. 본 출원인은 본원의 기술이 많은 종류의 기계적인 시스템에서 기계적인 교란에 대한 에코형반응을 억제하는데 효과적이다라는 것을 발견하였다. 가공작동의 특정의 항목에서, 본 발명은 광대역과 협대역의 재생가능한 채터를 억제하기 위하여 효과적이다. 상기 FXLMS 알고리즘과 같은 종래에 공지된 계산방법을 적용함으로써, 상기 적절한 필터는 교정신호를 발생하기 위하여 적절한 기준신호시에 작동한다. 각각의 상수는 마찰, 또는 각가의 증분에 의하여 기준신호를 지연함으로써 발생되는 교정신호의 성분의 무게를 규정한다. (이러한 증분은 통상적으로 설계되거나 상기 필터내로 프로그램된다. 아날로그 지연선에 대하여 아날로그함으로써, 각각의 증분은 상기 필터의 각각의 탭에 관련하여 종종 언급된다.) 이러한 무게는 오신호의 크기를 하향으로 구동하는 방법과 같이 주기적으로 업데이트된다.
본 발명의 중요한 특징은 상기 적절한 필터가 비향상된 기준신호를 수신한다는 것이다. 실질적으로, 상기 실시예에서 기준신호와 오신호는 공구의 운동의 동일한 시간변형 디스크립터(descriptor)에 대응되고, 실질적으로 동일한 공구 운동센서에 의하여 제공될 수 있다. 상기 디스크립터는 통상적으로 변위함수 또는 상기 공구의 가속도함수이다. (상기 가속도 함수는 상기 변위 함수의 제2파생물이다.) 본 발명의 실시예는 특히 광대역 채터를 억제하기 위하여 사용되는 오신호 및 기준신호를 제공하기 위하여 동일한 센서를 사용하는 것이다. 상기 적용예서, 재생가능한 피드백에 의하여 발생되는 현재의 공구 편향상의 공지된 교정이 있고, 이들 편향은 이후의 회전성 주기를 발생시킬 것이다. 상기 작업물의 회전성 주기에 가장 근접되게 매치되는 대응 지연을 가지는 필터 탭은 상기 교정 신호에 근본적으로 공헌한다.(상기 회전성 주기에 서브멀티플 근처에 놓인 탭즉, 상기 회전성 주파수의 멀티플의 근처에 놓인 탭은 이들의 공헌이 일반적으로 보다 작을지라도 상기 교정신호에 중요하게 공헌한다.) 실질적으로, 적어도 몇몇 경우에서 상기 필터 상수의 수렴(즉, 채택시)은 하나의 회전성 주기에 의한 기준신호의 지연에 대하여 조정된 적절한 지연선을 가진 필터를 조정함으로써 향상될 수 있다(그래서, 실질적으로, 각각의 필터탭에 하나의 회전성 주기를 부가한다.)
다음 본 출원인은 회전하는 금속 작업물을 정지성 공구가 절단하는 가공동작에서 채터를 억제하기 위한 목적의 본 발명의 양호한 실시예를 설명한다. 상기 설명은 도시적이지 제한하는 것은 아니다. 실질적으로, 본 발명은 밀링, 드릴링, 연마작업과 같은 다양한 작동에서와 같이 상기 작업물이 고정되고 공구가 회전하는 것을 포함하는 다른 종류의 가공동작에서 진동을 억제하기 위하여 양호하게 적용된다. 보다 일반적으로는, 본 출원인은 본 발명이 상술된 바와 같이, 많은 종류의 기계 시스템에서 기계적인 교란에 대한 에코형 반응을 억제하기 위하여 적용되는 것이 양호하다.
도 11에 도시된 바와 같이, 통상적인 금속 회전 장치는 일단부(35)에 장착된 보링 바아(30)를 포함한다. 상기 보링바아의 대향단부에는 절단 비트(40)가 장착된다. 상기 보링바아용 지지부(45)는 이동가능한 캐리지(50)위에 장착된다. 상기 캐리지의 이동에 의하여, 상기 절단비트는 작업물(55)과 접촉하게 된다. 수단(도시않음)은 회전주기 T초와, 회전속도 F Hz를 가지고 상기 작업물을 회전하기 위하여 제공되고, 여기에서 F=1/T이다.
또한 상기 도면에 도시된 바와 같이, 신호 처리기(65)로부터 발생되고 증폭기(70)에 의하여 증폭되는 교정신호에 따라서 상기 절단비트를 변위하기 위한 전자기계적인 작동기(60)이 있다. 하나이상의 센서는 공구 비트 또는 보링바아의 운동을 감지하기 위하여 요구된다.
상기 도면에는 2개의 예시적인 센서가 도시된다. 이들중의 하나는 상기 공구 비트 근처의 점에서 작업물 표면에 수직인 방향(절단공구의 적용점)으로 상기 보링바아의 가속도를 감지하는 수직 가속계(75)이다. 이들중의 다른 하나는 상기 작업물의 표면에 접선인 방향(상기 보링바아의 긴 축에 수직)으로 상기 보링바아의 가속도를 감지하는 접선 가속도계(80)이다. 상기 가속도 신호는 공구비트 운동의 디스크립터로써 직접 사용된다. 또한, 속도 또는 변위 신호와 같은 관련된 신호는 디스크립터로써 사용될 수 있다. 본 출원인은 상기 절단 비트의 변위에 비례하는 변위신호(X(t))를 사용하는 것이 현재로써는 보다 양호한데, 왜냐하면 상기 신호는 상기 발생된 가공면에 직접 관계되기 때문이다.
상기 운동센서가 가속도계이라면, 변위 신호(X(t))를 제공하기 위하여 상기 가속도계를 두번 적분하는 것이 필요하다. 이러한 작동은 이후에 보다 상세히 설명되는 바와같이 신호 처리기(65)에 의하여 수행되는 것이 양호하다.
상기 절단 비트와 보링바아의 다른 다양한 기계적인 운동은 본원에서 설명되는 방법을 적용함으로써 보다 양호하게 될 수 있다. 다른 운동은 예를 들면, 보링바아의 비틀림, 작업물 표면에 대항 수직과 접선방향으로 있는 보링바아의 굴절을 포함할 수 있다. 또한, 공구의 위치로부터 제거되는 보링바아위의 위치에서 이들 어떠한 운동도 측정하는 것이 양호하다. 또한, 가속도계의 사용이 현재 양호할지라도, 다른 종류의 운동센서가 사용가능하고, 이 항목에서의 이들의 사용은 당업자에게 보다 명백하다. 다른 센서는 예를 들면 광학 센서 및 압전 응력 게이지를 포함할 수 있다.
본 출원인은 수직 변위 신호가 광대역 채터를 제어하기 위하여 보다 효과적이고, 반면에 접선 변위 신호는 협대역 채터를 제어하기 위하여 보다 효과적이라는 것을 발견하였다.
상술된 바와같이, 하나이상의 센서의 출력은 신호 처리에 대한 입력으로써 제공된다. 회전속도계(90)는 제공되는 것이 양호하고, 이것의 출력 신호는 상기 신호 처리기에 대하여 제공되는 것이 양호하다. 상기 회전속도계의 목적은 회전속도(F)의 현재판독을 제공하기 위한 것이다.
작동기(60)는 전자동적인 셰이커(shaker)이다.(상기 장치에서, 자기 감김을 통한 전류는 코일과, 코일에 부착된 피스톤에 대한 힘에 직접적으로 비례한다. 이러한 피스톤은 종종 스팅커(stinger)로 언급된다.) 당업자에게 명백한 바와같이, 다른종류의 작동기는 상기 항목에서 유용한다. 다른 작동기는 예를들면 타력 작동기 매스용 또는 보링바아의 베이스를 통하여 작동력을 지향하는 관절식 크램프용 힘 구동기로써 사용되는 압전 중첩부를 포함한다.
중요하게도, 본 출원인은 협대역 채터를 제어하기 위하여, 작업물의 표면에 수직으로 공구변위를 발생하도록 하기 위하여 작동기를 정렬하는 것이 보다 효과적이라는 것이고, 한편, 협대역 채터를 제어하기 위해서는, 상기 공구의 접선 변위가 보다 효과적이라는 것을 발견하였다.
도 12에 도시된 바와 같이, 교정 신호(Fa(s))를 제공하기 위한 간단한 방법은 공구변위 신호를 피드백하는 것이다. 광대역 채터(일반적인 것은 아니지만 협대역 채터를 교정하기 위하여)를 교정하기 위하여, 상기 신호는 회전주기(T)에 거의 동일하게 지연(△)를 적용한 후에 피드백되는 것이다. 이러한 지연은 신호 처리요소(100)에서 발생되는데, 상기 신호 처리요소는 입력단부에서 아나로그-대-디지털(A/D)과, 출력단부에서 디지털-대-아날로그(A/D)변환을 가지는 디지털 신호 처리기가 양호하다.
상기 교정신호(적절하다면 지연된 후에)는 역 증폭기(110)에서 증폭되어 교정 변위(ya(s))를 발생하기 위하여 작동기(블록 120으로 도면에 도시됨)에 적용된다. 상기 교정변위는 전체 변위(yc(s))를 발생하기 위하여 절단 시스템에 고유로 있는 다른 변위를 가지고 절단비트에서 합산된다. 도 11의 가속도계(75 또는 80; 요구시에는 적절한 신호 적분기와 함께)와 같은 센서는 절단비트 변위에 비례하는 변위신호(X(t))를 제공한다.
상기 지연(△)과 증폭기 게인(K)은 공구의 관찰되는 채터를 최소로 하기 위하여 조정(수동 또는 자동적으로)된다. 상술된 바와같이, 상기 목적을 위한 △의 적절한 값은 회전속도(T)와 동일하게 될 것이다.
상기 도 12의 교정 시스템이 노이즈 감소를 허용할지라도, 부가의 향상은 현재에 양호된 도 13의 시스템으로써 성취된다. 상기 시스템에서 가속도 신호(X(t))(즉, 상기 변위신호의 제2파생물), (박스 200에서의 A/D 변환)는 오신호(210)와 기준신호(215)와 같은 디지털의 적절한 필터(205)로 공급된다.
상술된 바와 같이, 기준신호(215)는 적절한 필터로 입력되기 전에 시간지연(△)에 선택적으로 노출된다. 이러한 지연은 원형 버퍼(220)에 의하여 전형적으로 제공된다. 회전속도(T: △가 세트되는)의 업데이트된 평가는 박스 225에 도시된 바와같이 A/D 변환(필요시)이후에 회전속도계에 의하여 원형 버퍼로 제공된다. (상술된 바와 같이, 시간지연 요소(220)는 협대역 채터용 교정 시스템에서 일반적으로 사용되지 않을 것이다.)
상술된 바와 같이, 적절한 필터(205)는 박스 235에 도시된 바와같이, D/A 변환이후에 상기 작동기에 적용되는 교정신호(230)를 발생시킨다. 상기 도면에서 심벌 Y로 도시된 상기 플랜트는 상기 작동기에 대한 전기입력에 대하여 공구의 작동운동에 관계되는 전달작용이다. 상기 플랜트(Y)의 수학적인 모델로 있는 플랜트평가(Y)는 교정 시스템의 성분으로써 박스 245에 도시된 바와같이 제공되는 것이 양호하다. 상기 기준신호는 여과된 기준신호(250)를 발생하기 위하여 박스 245에서 필터된다. 신호(250)와 오신호(210)는 박스 255로 도시된 바와같이, 적절한 필터의 무게를 업데이트하기 위하여 입력으로써 제공된다. 이러한 무게는 하기에 설명되는 바와같이 알고리즘에 따라 업데이트된다.
상기 도면에 도시된 바와같이, 적절한 필터(205), 무게-업데이트 유닛(255), 플랜트 평가(245), 선택적인 원형 버퍼(220), A/D 변환기(220 및 225) 및, D/A 변환기(235)는 본원에서 디지털 제어기로써 언급되는 작용성(260)내에 포함된다. 독립적이거나 서브결합으로 있는 다양한 작용이 분리된 구성품에 의하여 제공될 수 있을지라도, 하나이상의 디지털 신호 처리기에 의하여 수행되는 이들 작용을 가지는 것이 양호하다. 이러한 처리기 또는 처리기 그룹은 디지털 제어기(260)으로 인식된다.
신호 샘플링 기술에서 잘 공지된 바와 같이, 안티-엘리어싱 필터(anti-aliasing filter; 265 및 270)는 오신호 및 회전속도계 신호의 각각으로부터 샘플링 처리의 인공물을 제거하도록 포함되는 것이 양호하다. 재구성된 필터(275)는 교정 신호(230)를 평탄하게 하고 상기 디지털 처리단계동안시에 도입되는 디지털 인공물을 제거하도록 의도되는 것이 양호하다.
본 출원인은 상기 적절한 필터의 무게상수를 업데이트하기 위하여, 잘 공지된 필터된-X 최소 평균 스퀘어(FXLMS) 알고리즘을 사용하는 것이 양호하다. 상기 알고리즘은 예를들면, 프렌티스-홀(Prentice-Hall; 1985)에서 비. 위드로우(B. Windrow) 및 에스. 디. 스티어른스(S. D. Stearns)의 적절한 신호처리에 기재되어 있다. 또한, 예를 들면 적절한 무게벡터에 대하여 보다 빠른 수렴을 제공하기 위하여 보다 계산적인 알고리즘이 사용될 수 있다. 그러나, 상기 알고리즘은 디지털 처리기의 계산적인 파워에 대한 보다 큰 요구를 하도록 하는 경향이 있다. 이러한 점에서 볼 때에, 계산의 수가 필터탭의 수의 제곱으로써 증가하도록 상기 적절한 필터를 작동하는 것이 요구되는 것은 중요하다.
상기 FXLMS 알고리즘에 따라서, 무게상수를 업데이트를 하는 공식은 다음과 같다.
w(i) k+1= αxk (i)+ 2μfiltekxk (i)
여기에서, w(i) k+1는 적절한 필터용 업데이트된 무게벡터이고, wk (i)는 이전의 샘플주기로부터 무게벡터이며, μfilt는 적절한 필터의 수렴단계 크기이며, ek는 현재의 샘플 주기에러이며, xk (i)는 플랜트 평가(245)를 통하여 필터링한 후에 기준 신호벡터이다. 심벌(α)은 1이하의 양의 값을 가진 소위 리크상수(leak factor)를 나타낸다. 본 출원인의 조사에서 사용되는 α의 통상적인 값은 0.9이다.
보다 상세히 설명하면, 상기 벡터 Xk (i)는 오류(ek)와 플랜트 평가(Y)에 관계된다.
xk (i)= ek* Y; xK (i)= xk-1 (i-1)·이다.
상기 * 심벌은 포선 작동(convolution operation)을 나타낸다. 종래에는 상기 Y와 감기게 되는 신호는 분명한 기준센서로부터의 기준신호이다. 그대신에, 본원에서 본 출원인은 Y가 상기 오센서로부터의 신호(ek)와 감기게 된다.
상기 인덱스(i)는 1 내지 N이고, 여기에서 N은 적절한 필터의 탭수이다. N의 전형적인 값은 1024이다. 본 출원인은 상기 값이 광대역 채터가 미리 독점하는 곳에 적용되는 재생가능한 피드백을 제어하기 위한 적절한 필터의 작동에서 광대역 진동수 투사를 성취하기 위하여 효과적이라는 것을 발견하였다.
보다 상세히 설명하면, N은 작업물의 하나이상의 주기에서 포위하기에 충분하게 커야만 하고, 2개이상의 주기를 포위하는 것이 양호하다.
다중 필터 및 다중 작동기의 경우에는, 상술된 공식은 다음과 같이 된다.
λj k

Claims (32)

  1. 기계적인 교란의 에코형 반응에 대하여 기계적인 시스템중의 하나이상의 요소를 안정하기 위한 방법에 있어서,
    가) 하나이상의 점에서 상기 시스템의 운동을 감지함으로써, 하나이상의 오신호를 제공하는 단계와,
    나) 상기 시스템의 몇몇 운동에 직접적으로 관계된 하나이상의 비향상 기준신호를 제공하는 단계와,
    다) 적절한 필터를 작동시켜서, 상기 오신호 및 기준신호에 반응하는 교정신호를 발생시키는 단계와,
    라) 상기 교정신호에 대한 반응에서 기계적인 작동기를 구동하여, 상기 교정신호로부터 추출된 안정된 발생힘을 상기 요소에 적용시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기계적인 시스템중의 하나이상의 요소를 안정하기 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 요소는 회전 기계에 대하여 기계적으로 연결되고, 상기 적절한 필터를 작동시키는 단계는 오신호에 대하여 기계의 하나의 회전주기에서 지연의 양을 나타내는 교정신호에서 발생하는 것을 특징으로 하는 기계적인 시스템중의 하나이상의 요소를 안정하기 위한 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 요소는 회전 작업물에 대하여 기계적으로 연결되고, 상기 적절한 필터를 작동시키는 단계는 오신호에 대하여 작업물의 하나의 회전주기에서 지연의 양을 나타내는 교정신호에서 발생하는 것을 특징으로 하는 기계적인 시스템중의 하나이상의 요소를 안정하기 위한 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 비향상된 기준신호를 발생하는 단계는 오신호의 부분을 탭핑 오프(tapping off)하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 기계적인 시스템중의 하나이상의 요소를 안정하기 위한 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 요소는 회전 기계에 대하여 기계적으로 연결되고, 상기 적절한 필터를 작동시키는 단계는 기준신호에 대하여 기계 시스템의 하나이상의 구조적인 공진 진동수에서 또는 그 근처에서 스펙트럼 에너지의 양을 나타내는 교정신호에서 발생하는 것을 특징으로 하는 기계적인 시스템중의 하나이상의 요소를 안정하기 위한 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 감지단계는 공구가 회전 금속 작업물을 절단할 동안에 공구의 운동을 감지하는 것을 특징으로 하는 기계적인 시스템중의 하나이상의 요소를 안정하기 위한 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 감지단계는 작업물이 공구에 의하여 접촉하는 작업물의 표면부분에 수직인 방향에서 공구운동을 감지하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 기계적인 시스템중의 하나이상의 요소를 안정하기 위한 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 감지단계는 작업물이 공구에 의하여 접촉하는 작업물의 표면부분에 접선인 방향에서 공구운동을 감지하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 기계적인 시스템 중의 하나이상의 요소를 안정하기 위한 방법.
  9. 제6항에 있어서, 상기 작동기 구동단계는 상기 교정 발생힘이 작동기로부터 공구로 직접 적용될 수 있도록 실행되는 것을 특징으로 하는 기계적인 시스템중의 하나이상의 요소를 안정하기 위한 방법.
  10. 제6항에 있어서, 상기 작동기 구동단계는 교정 발생힘이 구조적인 지지부재를 통하여 작동기로부터 공구로 전달될 수 있도록 실행되는 것을 특징으로 하는 기계적인 시스템중의 하나이상의 요소를 안정하기 위한 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 교정 발생힘을 작동기로부터 보링바아를 통하여 공구로 전달하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 기계적인 시스템중의 하나이상의 요소를 안정하기 위한 방법.
  12. 기계적인 교란의 에코형 반응에 대하여 기계적인 시스템중의 하나이상의 요소를 안정하기 위한 방법에 있어서,
    가) 둘이상의 점에서 상기 시스템의 운동을 감지함으로써, 제1 및 제2오신호를 제공하는 단계와,
    나) 상기 시스템의 몇몇 운동에 직접적으로 각각 관계되고, 상기 오신호중의 대응되는 하나에 비향상적으로 관계되는 제1 및 제2기준신호를 제공하는 단계와,
    다) 제1 및 제2의 적절한 필터를 작동시켜서, 상기 오신호중의 대응하는 하나와 상기 기준신호의 대응하는 하나에 반응하는 상기 각각의 제1 및 제2교정신호를 발생시키는 단계와,
    라) 상기 교정신호중의 대응하는 하나에 대한 반응에서 제1 및 제2기계적인 작동기 각각을 구동하여, 상기 교정신호중의 대응하는 하나로부터 각각 추출된 2개 이상의 안정된 발생힘을 상기 하나이상의 요소에 적용시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기계적인 시스템중의 하나이상의 요소를 안정하기 위한 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제1 및 제2작동기 각각은 기계적인 시스템의 명백한 요소에 안정된 발생힘을 적용하는 것을 특징으로 하는 기계적인 시스템중의 하나이상의 요소를 안정하기 위한 방법.
  14. 제12항에 있어서, 상기 제1 및 제2작동기 각각은 기계적인 시스템의 동일한 요소에 대각선 방향을 가지는 안정된 발생힘을 적용하는 것을 특징으로 하는 기계적인 시스템중의 하나이상의 요소를 안정하기 위한 방법.
  15. 제12항에 있어서, 상기 제공단게는 제1오신호로부터 제1기준신호를 탭핑하는 단계와, 상기 제2오신호로부터 제2기준신호를 탭핑하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기계적인 시스템중의 하나이상의 요소를 안정하기 위한 방법.
  16. 보링바아는 회전하는 작업물에 연결가능한 절단팁을 지지하고, 수직방향은 절단팁이 작업물 표면과 접촉하는 점에서 상기 작업물 표면에 수직인 방향으로써 정의되고, 접선방향은 작업물 표면과 상기 접촉점에서 작업물 표면의 운동방향에 평행한 방향으로 정의되는 종류의 금속 절단장치에서 보링바아를 안정시키기 위한 방법에 있어서,
    가) 상기 보링바아의 편향을 감지하여, 제1오신호와, 상기 오신호로부터 탭되는 제1기준신호를 제공하는 단계와,
    나) 제1의 적절한 필터를 작동시켜서, 상기 제1오신호에 반응하는 제1교정신호를 발생시키는 단계와,
    다) 상기 제1교정신호에 반응하는 제1의 기계적인 작동기를 구동하여, 상기 교정신호로부터 추출된 안정된 발생힘을 상기 보링바아에 적용시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 보링바아를 안정시키기 위한 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 감지단계는 보링바아의 수직편향을 감지하여 제1오신호를 제공하는 단계와, 상기 보링바아의 접선편향을 감지하여 제2오신호를 제공하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 보링바아를 안정시키기 위한 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 작동단계는 제1의 적절한 필터를 작동시켜서 제1오신호에 반응하는 제1교정신호를 발생시키는 단계와, 제2의 적절한 필터를 작동시켜서 제2오신호에 반응하는 제2교정신호를 발생시키는 단계를 포함하고;
    상기 구동단계는 제1교정신호에 반응하는 제1작동기를 구동시켜서 상기 보링바아에 수직방향 발생힘을 적용시키는 단계와, 제2교정신호에 반응하는 제2작동기를 구동시켜서 상기 보링바아에 접선방향 발생힘을 적용시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 보링바아를 안정시키기 위한 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 제1교정신호는 제2오신호가 아닌 제1오신호에 반응하며, 상기 제2교정신호는 제1오신호가 아닌 제2오신호에 반응할 수 있도록 상기 제1의 적절한 필터는 작동되는 것을 특징으로 하는 보링바아를 안정시키기 위한 방법.
  20. 기계적인 교란의 에코형 반응에 대하여 기계적인 시스템중의 하나이상의 요소를 안정하기 위한 장치에 있어서,
    가) 오감지 위치에서 상기 시스템의 운동을 지시하는 오신호를 제공하기 위한 하나이상의 오센서와;
    나) 상기 시스템의 몇몇 운동에 직접 관계되는 하나 이상의 비향상 기준신호를 제공하기 위한 수단과;
    다) 오센서와 기준신호 제공 수단에 수용관계로 있는 하나이상의 적절한 필터와;
    라) 상기 적절한 필터에 대한 수용관계에서, 적절한 필터로부터 작동기에 의하여 수용되는 교정신호로부터 추출되는 안정된 발생힘을 상기 요소에 제공하기 위한 하나이상의 기계적인 작동기를 포함하는 것을 특징으로 하는 기계적인 시스템중의 하나이상의 요소를 안정하기 위한 장치.
  21. 제20항에 있어서, 상기 기준신호 제공 수단은 오센서로부터의 탭을 포함하는 것을 특징으로 하는 기계적인 시스템중의 하나이상의 요소를 안정하기 위한 장치.
  22. 제21항에 있어서, 상기 기계적인 시스템은 회전주기를 가지는 회전기계를 포함하고, 기준신호 제공수단은 상기 하나의 주기에 의하여 오센서로부터 탭되는 신호를 지연하기 위한 지연요소를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 기계적인 시스템중의 하나이상의 요소를 안정하기 위한 장치.
  23. 제21항에 있어서, 상기 요소는 회전주기를 가지는 회전 작업물에 기계적으로 연결가능하고, 상기 기준신호 제공수단은 상기 하나의 주기에 의하여 오센서로부터 탭되는 신호를 지연하기 위한 지연 요소를 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 기계적인 시스템중의 하나이상의 요소를 안정하기 위한 장치.
  24. 제20항에 있어서, 상기 기준신호 제공수단은 상기 시스템에 전달되는 기계신호의 지적을 제공하기 위한 기준센서를 포함하고, 상기 기준센서는 오센서가 신호에 대하여 반응한 후에 기계신호에 반응할 수 있도록 위치되는 것을 특징으로 하는 기계적인 시스템중의 하나이상의 요소를 안정하기 위한 장치.
  25. 기계적인 교란의 에코형 반응에 대하여 기계적인 시스템중의 하나이상의 요소를 안정하기 위한 장치에 있어서,
    가) 각각의 오감지 위치에서 상기 시스템의 운동을 지적하는 오신호를 제공하기 위한 2개 이상의 오센서와;
    나) 상기 시스템의 몇몇 운동에 대하여 직접 관계되고, 상기 오신호중의 각각 하나이상의 신호에 대하여 각각 비향상적인 2개이상의 기준신호를 제공하기 위한 수단과;
    다) 상기 오센서중의 하나이상과, 기준신호 제공수단중의 하나이상에 대하여 수용관계로 각각 있는 2개 이상의 적절한 필터 및;
    라) 상기 적절한 필터의 하나에 수용관계로 각각 있으며, 각각의 적절한 필터로부터 작동기에 의하여 수용되는 교정신호로부터 추출되는 안정된 발생힘을 상기 시스템의 요소에 적용하도록 각각 형성된 2개 이상의 기계적인 작동기를 포함하는 것을 특징으로 하는 기계적인 시스템중의 하나이상의 요소를 안정하기 위한 장치.
  26. 제25항에 있어서, 각각의 작동기는 분명한 요소에 안정된 발생힘을 적용하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 기계적인 시스템중의 하나이상의 요소를 안정하기 위한 장치.
  27. 제25항에 있어서, 제1 및 제2작동기를 포함하고, 상기 제1 및 제2작동기는 동일한 요소에 서로에 대하여 대각선으로 안정된 발생힘을 적용하도록 형성된 것을 특징으로 하는 기계적인 시스템중의 하나이상의 요소를 안정하기 위한 장치.
  28. 제25항에 있어서, 제1 및 제2의 적절한 필터를 포함하고,
    상기 제1작동기는 제1의 적절한 필터에 대하여 수용관계로 있고;
    상기 제2작동기는 제2의 적절한 필터에 대하여 수용관계로 있으며;
    상기 제1의 적절한 필터는 제2오센서가 아니라 제1오센서에 수용관계로 있고;
    상기 제2의 적절한 필터는 제1오센서가 아니라 제2오센서에 수용관계로 있는 것을 특징으로 하는 기계적인 시스템중의 하나이상의 요소를 안정하기 위한 장치.
  29. 제25항에 있어서, 상기 각각의 기준신호 제공수단은 오센서중의 하나로부터의 탭을 포함하는 것을 특징으로 하는 기계적인 시스템중의 하나이상의 요소를 안정하기 위한 장치.
  30. 회전 작업물을 마이너스 성형하기 위한 장치에 있어서,
    가) 절단팁을 지지하고 작업물에 대하여 상기 팁을 유지시키기 위한 보링바아와;
    나) 상기 보링바아의 운동을 감지하기 위한 하나이상의 오센서와;
    다) 기준신호를 제공하기 위하여 오센서에 대하여 수용관계로 있는 수단과;
    라) 상기 오센서와 기준신호 제공수단에 대하여 수용관계로 있는 하나이상의 적절한 필터 및;
    마) 적절한 필터에 대한 수용관계에서, 상기 적절한 필터로부터 상기 작동기에 의하여 수용된 교정신호로부터 추출된 안정된 발생힘을 보링바아에 제공하기 위한 하나이상의 기계적인 작동기를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 작업물을 마이너스 성형하기 위한 장치.
  31. 제30항에 있어서, 기준신호 제공수단은 상기 작업물의 하나의 회전주기에 의하여 탭되는 신호를 지연하기 위한 지연요소에 뒤에 있는 오센서로부터의 신호를 탭핑하기 위한 탭을 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 작업물을 마이너스 성형하기 위한 장치.
  32. 수직방향은 절단팁이 작업물 표면과 접촉하는 점에서 상기 작업물 표면에 수직인 방향으로써 정의되고, 접선방향은 작업물 표면과 상기 접촉점에서 작업물 표면의 운동방향에 평행한 방향으로 정의되는 상기 작업물의 표면에 절단팁을 적용시킴으로서 회전 작업물을 마이너스 성형하기 위한 장치에 있어서,
    가) 상기 절단팁을 지지하고 작업물에 대하여 상기 팁을 유지하기 위한 보링바아와;
    나) 상기 보링바아의 수직방향 운동을 감지하기 위한 제1오센서와, 보링바아의 접선방향 운동을 감지하기 위한 제2오센서와;
    다) 상기 제1 및 제2오센서에 대한 각각의 수용관계에서, 제1 및 제2기준신호를 제공하기 위한 제1 및 제2수단과;
    라) 상기 제1오센서 및 제1기준신호 제공수단에 대하여 수용관계로 있는 제1의 적절한 필터와, 상기 제2오센서와 제2기준신호 제공수단에 대하여 수용관계로 있는 제2의 적절한 필터와;
    마) 상기 제1의 적절한 필터에 대하여 수용관계로 있고, 제1의 적절한 필터로부터 제1작동기에 의하여 수용되는 교정신호로부터 추출된 수직방향의 안정된 발생힘을 보링바아에 적용하는 제1의 기계적인 작동기 및;
    바) 상기 제2의 적절한 필터에 대하여 수용관계로 있고, 제2의 적절한 필터로부터 제2작동기에 의하여 수용되는 교정신호로부터 추출된 접선방향의 안정된 발생힘을 보링바아에 적용하는 제2의 기계적인 작동기를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전 작업물을 마이너스 성형하기 위한 장치.
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