JP5622626B2 - 回転速度表示装置 - Google Patents
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Description
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記演算手段は、前記再生型びびり振動が発生した場合、前記固有振動数をもとにして作成した安定限界線図を前記表示手段に表示することを特徴とする。
振動監視装置10は、回転軸ハウジング1にC軸周りで回転可能に備えられた回転軸3に生じる「びびり振動」を抑制するためのものであって、回転中の回転軸3に生じる振動に伴う特性値である時間領域の振動加速度(時間軸上の振動加速度を意味する)を検出するための振動センサ2a〜2cと、該振動センサ2a〜2cによる検出値を解析して「びびり振動」の発生の有無や「びびり振動」の種類を判定し、その判定結果に基づいて「びびり振動」を抑制可能な回転速度域を表示する制御装置5とを備えてなる。
まず、加工を開始する前に、入力装置12により上述したような閾値や判定用位相範囲、工具刃数等の工具情報を入力し、記憶装置13に予め記憶させておく。そして、NC装置16を介して回転軸3の回転速度が指令されて加工が開始される(S1)と、制御装置5では、回転軸ハウジング1にびびり振動が生じているか否かを監視する(S2)。すなわち、振動センサ2a〜2cにより回転軸ハウジング1における時間領域の振動加速度を常時検出し、FFT演算装置11においてその時間領域の振動加速度のフーリエ解析を行い、振動情報である周波数領域の振動加速度の最大値(最大加速度)とその周波数(びびり周波数)とを取得する。また、演算装置14において、取得した最大加速度と記憶装置13に記憶されている閾値とを比較し、最大加速度が閾値以下である場合には、びびり振動は発生していないと判定する(S2でNOと判断)。
まず、強制びびり振動が発生する原理について、図7のキャンベル線図をもとに説明する。図7中の破線で示される各ハーモニクス線fk(S)は、下記式(4)で示されるSの一次関数として算出することができる。そして、この値が図7中の太い帯線で示される共振周波数帯f1やf2と一致すると「強制びびり振動」が発生することになる。
加工条件で定まる係数行列をA0、系の伝達関数をGとすると、「再生型びびり振動」が生じる臨界条件式は下記式(7)となる。
また、上記実施形態では、振動センサにより回転軸の振動加速度を検出するよう構成しているが、振動による回転軸の変位や音圧を検出し、当該変位や音圧にもとづいて安定回転速度を算出するようにしてもよく、他には、回転軸の位置や回転を検出する検出器、回転軸モータや送り軸モータの電流を測定する電流測定器を振動検出手段として採用することも可能である。
またさらに、共振周波数帯を共振周波数の±5%としているが、±5%に何ら限定されることはなく、別の%を採用してもよいし、工作機械の種類等に応じて変更設定可能としても何ら問題はない。
加えて、上記実施形態では、工作機械の回転軸における振動を検出する構成としているが、回転しない側(固定側)の振動を検出し、安定限界線図や強制びびり領域を算出するように構成してもよい。また、工具を回転させるマシニングセンタに限らず、ワークを回転させる旋盤等といった工作機械にも適用可能であるし、振動検出手段の設置位置や設置数、閾値や判定用位相範囲の値等を、工作機械の種類、大きさ等に応じて適宜変更してもよいことは言うまでもない。
Claims (2)
- 工具又はワークを回転させるための回転軸を備えた工作機械において、前記回転軸にびびり振動が発生した際に生じる振動情報を検出する振動検出手段と、前記びびり振動の発生を検出すると、前記振動情報をもとに前記びびり振動が生じる回転速度帯を演算する演算手段と、前記回転速度帯及び/又は前記回転速度帯を外れる回転速度帯を表示する表示手段とを備えた回転速度表示装置であって、
前記演算手段は、前記振動情報にもとづいて周波数領域の振動加速度が最大値をとるびびり周波数を求め、前記びびり周波数にもとづいて位相情報を算出し、前記位相情報にもとづいて前記びびり振動が再生型びびり振動であるか、強制びびり振動であるかを判定し、
前記強制びびり振動が発生した場合、前記びびり周波数を共振周波数として前記強制びびり振動が生じる回転速度帯を算出する一方、
前記再生型びびり振動が発生した場合、前記振動情報にもとづいて前記びびり振動が生じる系の固有振動数を同定し、該固有振動数を共振周波数として前記再生型びびり振動が生じる回転速度帯を算出するとともに、前記びびり周波数を共振周波数として前記強制びびり振動が生じる回転速度帯をも算出し、
算出した前記回転速度帯及び/又は前記回転速度帯を外れる回転速度帯を前記表示手段に表示することを特徴とする回転速度表示装置。 - 前記演算手段は、前記再生型びびり振動が発生した場合、前記固有振動数をもとにして作成した安定限界線図を前記表示手段に表示することを特徴とする請求項1に記載の回転速度表示装置。
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