(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作機械に備えられ、切削工具（１０）を固定するツールホルダ（１００）と、
前記ツールホルダ（１００）に固定され、前記切削工具（１０）の振動をセンシングするセンサ部（２００）と、
前記ツールホルダ（１００）に固定され、前記切削工具（１０）に振動を印加する加振部（３００）と、
前記センサ部（２００）および前記加振部（３００）に連結され、前記センサ部（２００）によってセンシングされた情報を用いて前記加振部（３００）を制御する制御部（４００）とを含み、
前記加振部（３００）は、
前記ツールホルダ（１００）に密着して固定される加振機固定部（３１０）と、
前記切削工具（１０）と接触し、前記センサ部（２００）から感知された振動によって加振するピエゾ加振部（３２０）とを含んで構成されることを特徴とする工作機械の振動低減装置。
【請求項２】
前記ツールホルダ（１００）は、
ツールホルダフレーム部（１１０）と、
前記ツールホルダフレーム部（１１０）の一側に備えられ、前記切削工具（１０）を固定する切削工具固定部（１２０）と、
前記ツールホルダフレーム部（１１０）の一側に備えられ、前記ツールホルダ（１００）を固定するツールホルダ固定部（１３０）とを含んで構成されることを特徴とする請求項１に記載の工作機械の振動低減装置。
【請求項３】
前記加振部（３００）は、
前記ツールホルダ（１００）と前記ピエゾ加振部（３２０）との間に介在し、前記ピエゾ加振部（３００）の予圧を調整する予圧調整部（３３０）をさらに含んで構成されることを特徴とする請求項１に記載の工作機械の振動低減装置。
【請求項４】
前記工作機械の振動低減装置は、
前記ツールホルダ（１００）を囲む形態で前記ツールホルダ（１００）の外部に備えられるカバー部（１４０）をさらに含んで構成されることを特徴とする請求項１に記載の工作機械の振動低減装置。
【請求項５】
前記センサ部（２００）は、
少なくとも１つの加速度センサを含んで構成され、有線および無線の中から選択される少なくともいずれか１つの方法で通信することを特徴とする請求項１に記載の工作機械の振動低減装置。
【請求項６】
前記制御部（４００）は、
前記センサ部（２００）に連結され、前記センサ部（２００）によって獲得された信号を用いて前記センサ部（２００）の振動周波数および波速を測定し、前記加振部（３００）の加振周波数の振動を推定する信号処理部（４１０）と、
前記信号処理部（４１０）および前記加振部（３００）にそれぞれ連結され、前記信号処理部で推定された振動を受信して前記加振部を制御する加振制御部（４２０）とを含んで構成されることを特徴とする請求項１に記載の工作機械の振動低減装置。
【請求項７】
前記信号処理部（４１０）は、
前記センサ部（２００）から入力された振動信号のメイン周波数および位相の変化を測定して波速を導出し、前記振動信号の媒質内の減衰量を測定して振動源の実際の振動振幅を予測し、前記加振部（３００）に加振する振幅を決定することを特徴とする請求項６に記載の工作機械の振動低減装置。
【請求項８】
前記加振制御部（４２０）は、
前記信号処理部（４１０）で推定された振動で前記加振部（３００）を制御し、前記加振部（３００）によって低減された振動ピークを測定し、その結果がフィードバックされて振動の変化をモニタリングし、発生した振動を低減するために加振周波数の位相を変化させながら前記加振部（３００）を制御することを特徴とする請求項６に記載の工作機械の振動低減装置。
【請求項９】
請求項１に記載の工作機械の振動低減装置を用いた工作機械の振動低減方法において、
前記センサ部（２００）から振動信号が入力される信号入力段階（Ｓ１０）と、
前記信号入力段階（Ｓ１０）で入力された信号を用いて前記センサ部（２００）から入力された振動の振動大きさを推定する振動推定段階（Ｓ２０）と、
前記振動推定段階（Ｓ２０）で推定された振動の大きさを用いて前記加振部（３００）を制御する加振部制御段階（Ｓ３０）とを含んでなることを特徴とする工作機械の振動低減方法。
【請求項１０】
前記振動推定段階（Ｓ２０）は、
前記信号入力段階（Ｓ１０）で入力された信号をアンプで増幅させる信号増幅段階（Ｓ２１）と、
前記信号増幅段階（Ｓ２１）で増幅された信号をタイムドメイン（Ｔ）に相当する電圧（Ｖ）信号として取得する電圧信号取得段階（Ｓ２２）と、
前記電圧信号取得段階（Ｓ２２）で取得された電圧信号を振動レベル（力の大きさ）に変換するために高速フーリエ変換（ＦＦＴ）するフーリエ変換段階（Ｓ２３）と、
前記フーリエ変換段階（Ｓ２３）で変換された情報を用いて周波数ドメイン（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｅ）に相当する振動大きさ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ）を獲得する振動大きさ獲得段階（Ｓ２４）とを含んでなることを特徴とする請求項９に記載の工作機械の振動低減方法。
【請求項１１】
前記振動大きさ獲得段階（Ｓ２４）は、
前記フーリエ変換段階（Ｓ２３）から獲得された信号を用いてメイン周波数および波速を推定する周波数および波速推定段階（Ｓ２５）と、
前記振動信号の媒質内の減衰量を測定して振動源の実際の振動振幅を予測し、加振する振幅を決定する振幅決定段階（Ｓ２６）とを含んでなることを特徴とする請求項１０に記載の工作機械の振動低減方法。
【請求項１２】
前記加振部制御段階（Ｓ３０）の後に、
前記加振部制御段階（Ｓ３０）で前記加振部（３００）を制御し、低減された振動をモニタリングして補償制御するフィードバック制御段階（Ｓ４０）をさらに含んでなることを特徴とする請求項９に記載の工作機械の振動低減方法。
【請求項１３】
前記フィードバック制御段階（Ｓ４０）は、
前記加振部（３００）によって低減された振動ピークを測定する振動ピーク測定段階（Ｓ４１）と、
前記振動ピーク測定段階（Ｓ４１）で測定された振動ピークがフィードバックされて振動の変化をモニタリングするモニタリング段階（Ｓ４２）と、
前記モニタリング段階（Ｓ４２）でモニタリングした情報を用いて加振周波数の位相を変化させながら前記加振部（３００）を制御する補償制御段階（Ｓ４３）とを含んでなることを特徴とする請求項１２に記載の工作機械の振動低減方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械の振動低減装置および方法に関するものであって、具体的には、工作機械の振動を測定し、これを除去するための同一周波数をピエゾ加振機で発生させると同時に位相を変化させることにより、発生した振動波形を消滅干渉させる工作機械の振動低減装置および方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
工作機械は、機械を製作するための機械の総称である。切削具を用いて金属の切断、切削、ボーリング、ドリリング、ねじ切削、研削などの他の方法により切削チップを発生させながら、金属および他の材料を加工して必要な形状に作る機械のことである。これは、機械を作るための機械であるに限らず、すべての機械の基礎となるものである。一般に、工作機械は、金属加工用の機械を称する場合が多い。工作機械は、汎用工作機械と専用工作機械に区分することができるが、そのうち、汎用工作機械としては、旋盤、ドリル機械、ボーリング機械、ミリング機械、鋸機械、研削機械などがある。
【０００３】
工作機械は、設計誤差および外乱によって振動の発生が必然的になるが、このような振動は、機械および構造物の耐久性を低下させるだけでなく、加工品の面で精度を低下させる主な原因であり、これによって発生する損失は非常に大きいといえる。
【０００４】
従来は、大型部品の場合、深穴加工時、工具が直径対比長さが長くなるにつれ、つまり、直径対比長さの比率であるアスペクト比が４Ｄ以上の場合、加工時、振動などで表面粗度の確保が難しい場合、部品をモジュールに小さく加工した後溶接する方法を多く使用した。最近、大型の一体型部品（航空機のランディングギヤ、大型モータ、風力設備、その他重工業部品など）の加工の必要性が多くなるにつれ、深穴加工の必要性が多くなり、代表的にドリリングおよびボーリング工程がある。ドリリングは、まず、ラフに穴を加工する工程であり、ボーリングは、ドリリング後、精密に内径を固めたり広げる後工程に属する。
【０００５】
したがって、ドリリングに比べて、ボーリング工程は精度が要求される工程であるため、表面粗度（通常２ｕｍ以内）を達成するために、深穴加工時、振動の減衰が必要な代表的工程である。
【０００６】
従来は、一般に、ボーリング加工時に発生する振動を低減するために、ツールホルダに除塵機を設けることで振動を抑制させたり、ボーリングマシンのベースにダンパを設けることで振動を除去しようとした。このような方法は、構造物／機械自体から発生する振動および外乱によって印加された振動など、その振動のレベルおよび周波数は常に異なって現れるため、広い周波数帯域の設計には限界を有するだけでなく、設計修正などのような変化に対して取替費用、作業費用が非常に大きいことから、適用性の困難があった。従来の場合、加工時、表面粗度に影響を与える発生振動の減衰のために受動的な方法が主に使用された。例えば、機械や加工条件によって振動が異なるため、特定の機械や主に固定された加工条件（ツールの移送速度、回転速度および切込み深さなど）によって発生する振動の範囲があるため、予測された振動範囲に合わせて大まかに工作機械の剛性設計またはダンパを置く程度であった。これは、多様な工程や加工条件によって活用が不可能で、構造設計の変更が必要であり、これに伴う時間および経費（設計修正、取替作業費用）が発生するため、非効果的で受動的な方式であった。
特許文献１では、作業機械の揺れ防止装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】韓国公開特許第１０−２００８−００９８５８３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであって、センサ部を用いてリアルタイムで振動周波数および振幅を測定し、これに相応する周波数を加振部に印加することで、工作機械に発生する振動を能動的に低減させる工作機械の振動低減装置および方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の問題を解決するための、本発明の一実施形態にかかる工作機械の振動低減装置において、工作機械に備えられ、切削工具（１０）を固定するツールホルダ（１００）と、前記ツールホルダ（１００）に固定され、前記切削工具（１０）の振動をセンシングするセンサ部（２００）と、前記ツールホルダ（１００）に固定され、前記切削工具（１０）に振動を印加する加振部（３００）と、前記センサ部（２００）および加振部（３００）に連結され、前記センサ部（２００）によってセンシングされた情報を用いて前記加振部（３００）を制御する制御部（４００）とを含み、前記加振部（３００）は、前記ツールホルダ（１００）に密着して固定される加振機固定部（３１０）と、前記切削工具（１０）と接触し、前記センサ部（２００）から感知された振動によって加振するピエゾ加振部（３２０）とを含んで構成されることを特徴とする。
【００１０】
また、前記ツールホルダ（１００）は、ツールホルダフレーム部（１１０）と、前記ツールホルダフレーム部（１１０）の一側に備えられ、前記切削工具（１０）を固定する切削工具固定部（１２０）と、前記ツールホルダフレーム部（１１０）の一側に備えられ、前記ツールホルダ（１００）を固定するツールホルダ固定部（１３０）とを含んで構成されることを特徴とする。
【００１２】
また、前記加振部（３００）は、前記ツールホルダ（１００）と前記ピエゾ加振部（３２０）との間に介在し、前記ピエゾ加振部（３００）の予圧を調整する予圧調整部（３３０）をさらに含んで構成されることを特徴とする。
【００１３】
また、前記工作機械の振動低減装置は、前記ツールホルダ（１００）を囲む形態で前記ツールホルダ（１００）の外部に備えられるカバー部（１４０）をさらに含んで構成されることを特徴とする。
【００１４】
また、前記センサ部（２００）は、少なくとも１つの加速度センサを含んで構成され、有線および無線の中から選択される少なくともいずれか１つの方法で通信することを特徴とする。
【００１５】
また、前記制御部（４００）は、前記センサ部（２００）に連結され、前記センサ部（２００）によって獲得された信号を用いて前記センサ部（２００）の振動周波数および波速を測定し、前記加振部（３００）の加振周波数の振動を推定する信号処理部（４１０）と、前記信号処理部（４１０）および前記加振部（３００）にそれぞれ連結され、前記信号処理部で推定された振動を受信して前記加振部を制御する加振制御部（４２０）とを含んで構成されることを特徴とする。
【００１６】
また、前記信号処理部（４１０）は、前記センサ部（２００）から入力された振動信号のメイン周波数および位相の変化を測定して波速を導出し、前記振動信号の媒質内の減衰量を測定して振動源の実際の振動振幅を予測し、前記加振部（３００）に加振する振幅を決定することを特徴とする。
【００１７】
同時に、前記加振制御部（４２０）は、前記信号処理部（４１０）で推定された振動で前記加振部（３００）を制御し、前記加振部（３００）によって低減された振動ピークを測定し、その結果がフィードバックされて振動の変化をモニタリングし、発生した振動を低減するために加振周波数の位相を変化させながら前記加振部（３００）を制御することを特徴とする。
【００１８】
本発明の一実施形態にかかる工作機械の振動低減方法は、ツールホルダ（１００）と、センサ部（２００）と、加振部（３００）と、制御部（４００）とを含んで構成される工作機械の振動低減装置を用いた工作機械の振動低減方法において、前記センサ部（２００）から振動信号が入力される信号入力段階（Ｓ１０）と、前記信号入力段階（Ｓ１０）で入力された信号を用いて前記センサ部（２００）から入力された振動の振動大きさを推定する振動推定段階（Ｓ２０）と、前記振動推定段階（Ｓ２０）で推定された振動の大きさを用いて前記加振部（３００）を制御する加振部制御段階（Ｓ３０）とを含んでなることを特徴とする。
【００１９】
また、前記振動推定段階（Ｓ２０）は、前記信号入力段階（Ｓ１０）で入力された信号をアンプで増幅させる信号増幅段階（Ｓ２１）と、前記信号増幅段階（Ｓ２１）で増幅された信号をタイムドメイン（Ｔ）に相当する電圧（Ｖ）信号として取得する電圧信号取得段階（Ｓ２２）と、前記電圧信号取得段階（Ｓ２２）で取得された電圧信号を振動レベル（力の大きさ）に変換するために高速フーリエ変換（ＦＦＴ）するフーリエ変換段階（Ｓ２３）と、前記フーリエ変換段階（Ｓ２３）で変換された情報を用いて周波数ドメイン（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｅ）に相当する振動大きさ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ）を獲得する振動大きさ獲得段階（Ｓ２４）とを含んでなることを特徴とする。
【００２０】
また、前記振動大きさ獲得段階（Ｓ２４）は、前記フーリエ変換段階（Ｓ２３）から獲得された信号を用いてメイン周波数および波速を推定する周波数および波速推定段階（Ｓ２５）と、前記振動信号の媒質内の減衰量を測定して振動源の実際の振動振幅を予測し、加振する振幅を決定する振幅決定段階（Ｓ２６）とを含んでなることを特徴とする。
【００２１】
また、前記加振部制御段階（Ｓ３０）の後に、前記加振部制御段階（Ｓ３０）で前記加振部（３００）を制御し、低減された振動をモニタリングして補償制御するフィードバック制御段階（Ｓ４０）をさらに含んでなることを特徴とする。
【００２２】
同時に、前記フィードバック制御段階（Ｓ４０）は、前記加振部（３００）によって低減された振動ピークを測定する振動ピーク測定段階（Ｓ４１）と、前記振動ピーク測定段階（Ｓ４１）で測定された振動ピークがフィードバックされて振動の変化をモニタリングするモニタリング段階（Ｓ４２）と、前記モニタリング段階（Ｓ４２）でモニタリングした情報を用いて加振周波数の位相を変化させながら前記加振部（３００）を制御する補償制御段階（Ｓ４３）とを含んでなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の一実施形態にかかる工作機械の振動低減装置および方法によれば、リアルタイムで振動を測定し、測定された結果に基づいて発生した振動を低減させることにより、工作機械の加工作業の精度を向上させることができ、振動の低減で工作機械の寿命も増加させることができ、それによって原価低減効果がより高くなる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態にかかる工作機械の振動低減装置のブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる工作機械の振動低減装置の斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる工作機械の振動低減装置のツールホルダの斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかる工作機械の振動低減装置のツールホルダの分解斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態にかかる工作機械の振動低減装置の加振部の斜視図である。
【図６】本発明の一実施形態にかかる工作機械の振動低減装置の予圧調整部を含む分解斜視図である。
【図７】本発明の一実施形態にかかる工作機械の振動低減装置のカバー部を含む斜視図である。
【図８】本発明の一実施形態にかかる工作機械の振動低減装置のフローチャートである。
【図９】本発明の一実施形態にかかる工作機械の振動低減装置のフローチャートである。
【図１０】本発明の一実施形態にかかる工作機械の振動低減装置のフローチャートである。
【図１１】本発明の一実施形態にかかる工作機械の振動低減装置のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の一実施形態にかかる工作機械の振動低減装置および方法は、添付した図面を参照して詳細に説明する。
【００２６】
図１は、本発明の一実施形態にかかる工作機械の振動低減装置のブロック図であり、図２は、本発明の一実施形態にかかる工作機械の振動低減装置の斜視図であり、図３は、本発明の一実施形態にかかる工作機械の振動低減装置のツールホルダの斜視図であり、図４は、本発明の一実施形態にかかる工作機械の振動低減装置のツールホルダの分解斜視図であり、図５は、本発明の一実施形態にかかる工作機械の振動低減装置の加振部の斜視図であり、図６は、本発明の一実施形態にかかる工作機械の振動低減装置の予圧調整部を含む分解斜視図であり、図７は、本発明の一実施形態にかかる工作機械の振動低減装置のカバー部を含む斜視図であり、図８ないし図１１は、本発明の一実施形態にかかる工作機械の振動低減装置のフローチャートである。
【００２７】
図１および図２に示されているように、本発明にかかる工作機械の振動低減装置は、ツールホルダ１００と、センサ部２００と、加振部３００と、制御部４００とを含んで構成されることを特徴とする。
ツールホルダ１００は、工作機械に備えられ、切削工具１０を固定する。
【００２８】
センサ部２００は、前記ツールホルダ１００に固定され、前記切削工具１０の振動をセンシングする。この時、前記センサ部２００は、切削時に発生する振動の周波数および波速を測定するための少なくとも１つの加速度センサを含んで構成され、有線および無線の中から選択される少なくともいずれか１つの方法で通信することを特徴とすることができる。一例として、センサ２つを備え、１つのセンサは主センサであって有線で通信が可能であり、他の１つのセンサは補助センサであって無線で通信可能に構成することで、主センサから信号に問題（不安定な電源ノイズなど）が発生する場合に備えることができる。
加振部３００は、前記ツールホルダ１００に固定され、前記切削工具１０に振動を印加する。
【００２９】
制御部４００は、前記センサ部２００および加振部３００に連結され、前記センサ部２００によってセンシングされた情報を用いて前記加振部３００を制御する。言い換えると、工作機械の前記ツールホルダ１００に発生する振動を低減するために前記ツールホルダ１００に前記加振部３００を連結し、前記制御部４００が前記ツールホルダ１００に取り付けられた前記センサ部２００を用いて振動発生源の振動大きさを予測し、これを除去するための周波数を予測された振幅で前記加振部３００に印加させることにより、外部から発生した振動を低減することができる。
【００３０】
ツールホルダ１００についてより詳細に説明すると、図３ないし図４に示されているように、前記ツールホルダ１００は、ツールホルダフレーム部１１０と、切削工具固定部１２０と、ツールホルダ固定部１３０とを含んで構成されることを特徴とすることができる。
ツールホルダフレーム部１１０は、切削工具１０を固定するためのベースを形成し、一例として、旋盤の工具台のフレームと類似の形態であるとよい。
【００３１】
切削工具固定部１２０は、前記ツールホルダフレーム部１１０の一側に備えられ、前記切削工具１０を固定する。一例として、前記ツールホルダ１００が旋盤の工具台と類似の形態の場合、切削工具を固定するための固定ボルトなどになるとよい。
【００３２】
ツールホルダ固定部１３０は、前記ツールホルダフレーム部１１０の一側に備えられ、前記ツールホルダ１００を固定する。一例として、前記ツールホルダ１００が旋盤の工具台と類似の形態の場合、ツールホルダ固定部のロックを開けると、ツールホルダが３６０度回転可能であり、ツールホルダ固定部をロックすると、ツールホルダが固定できる。
【００３３】
加振部３００についてより詳細に説明すると、図５に示されているように、前記加振部３００は、加振機固定部３１０と、ピエゾ加振部３２０とを含んで構成されることを特徴とすることができる。
【００３４】
加振機固定部３１０は、前記ツールホルダ１００に密着して固定される。一例として、前記ツールホルダ１００が旋盤の工具台と類似の形態の場合、振動による揺れがないように前記ツールホルダ１００に密着固定され、前記加振機３００に印加された振動が前記切削工具１０に伝達される伝達率を高める。
ピエゾ加振部３２０は、前記切削工具１０と接触し、前記センサ部２００から感知された振動によって加振する。
【００３５】
ピエゾ加振機（Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ａｃｔｕａｔｏｒ）は、圧電効果や電歪効果による物質の伸縮を応用したアクチュエータで、主に圧電物質が使用される。圧電物質の電界Ｅと変形ｅとの関係はｅ＝ｄＥで表され、ｄは圧電定数である。この関係は、Ｅが比較的小さい領域で成立するもので、Ｅが大きい場合には、自発分極によってこれ以上の変形を発生させる。アクチュエータに使用する圧電材料としては、電界誘起変形の大きい材料が有利であり、この目的ではペロブスカイト結晶の固溶体が好適である。
【００３６】
圧電材料の印加電界によって伸縮を拡大または縮小する方法と、分極方向が互いに異なる圧電体を当接させて印加電圧に応じた反対現象を利用する方法とがある。その応用として、圧電スピーカ、圧電振動子、圧電モータ、超精密移動ステージ、圧電トランス、点火器用電源などに使用されている。
【００３７】
図６に示されているように、前記加振部３００は、前記ツールホルダ１００と前記ピエゾ加振部３２０との間に介在し、前記ピエゾ加振部３２０の予圧を調整する予圧調整部３３０をさらに含んで構成されることを特徴とすることができる。この時、ツールホルダ固定部１３０を調整し、調整可能な予圧の範囲は０〜１０ｍｍ程度になるとよい。
【００３８】
図７に示されているように、本発明の一実施形態にかかる工作機械の振動低減装置は、前記ツールホルダ１００を囲む形態で前記ツールホルダ１００の外部に備えられ、切削時に発生する切削チップまたは切削油から前記加振部３００を保護するカバー部１４０をさらに含んで構成されることを特徴とすることができる。工作機械での切削作業時に切削チップが発生し、切削作業を容易にするために切削油を使用する。この時、使用された切削油および発生した切削チップの流入によって前記加振部３００の性能を低下させる恐れがあるため、これから前記加振部３００を保護するための保護手段として前記カバー部１４０をさらに含んで構成できる。
【００３９】
制御部４００についてより詳細に説明すると、前記制御部４００は、信号処理部４１０と、加振制御部４２０とを含んで構成されることを特徴とすることができる。
【００４０】
信号処理部４１０は、前記センサ部２００に連結され、前記センサ部２００によって獲得された信号を用いて前記センサ部２００の振動周波数および波速を測定し、前記加振部３００の加振周波数の振動を推定する。この時、前記信号処理部４１０は、前記センサ部２００から入力された振動信号のメイン周波数および位相の変化を測定して波速を導出し、前記振動信号の媒質内の減衰量を測定して振動源の実際の振動振幅を予測し、前記加振部３００に加振する振幅を決定することを特徴とすることができる。
【００４１】
加振制御部４２０は、前記信号処理部４１０および前記加振部３００にそれぞれ連結され、前記信号処理部で推定された振動を受信して前記加振部を制御する。この時、前記加振制御部４２０は、前記信号処理部４１０で推定された振動で前記加振部３００を制御し、前記加振部３００によって低減された振動ピークを測定し、その結果がフィードバックされて振動の変化をモニタリングし、発生した振動を低減するために加振周波数の位相を変化させながら前記加振部３００を制御することを特徴とすることができる。この時、前記加振制御部４２０によって低減された振動ピークを測定するためにバンドパスフィルタ（ｂａｎｄ−ｐａｓｓ  ｆｉｌｔｅｒ）を用いることができる。ここで、バンドパスフィルタは、ある周波数を中心として限定された範囲の周波数帯域のみを通過させるフィルタのことであり、帯域フィルタともいう。一例として、実際のボーリング加工用旋盤機械でのボーリング工程時、ボーリングバーで発生する一次固有振動数をオシロスコープのような計測器で確認（外乱加振試験機やＡＮＳＹＳ解析でも予測）可能である。通常、機械遊び、不安定な電源ノイズおよび回転体の偏心力などにより実際の加工時にノイズ領域が発生し、このような不要データ領域帯（ノイズ）を除去するためにバンドパスフィルタの帯域設定を行うことで必要な領域帯のみを残すようにするため、必要データのみを確保するためのフィルタリングを行うことができる。
【００４２】
図８に示されているように、本発明の一実施形態にかかる工作機械の振動低減方法は、ツールホルダ１００と、センサ部２００と、加振部３００と、制御部４００とを含んで構成される工作機械の振動低減装置を用いた工作機械の振動低減方法において、信号入力段階Ｓ１０と、振動推定段階Ｓ２０と、加振部制御段階Ｓ３０とを含んでなることを特徴とする。
信号入力段階Ｓ１０は、前記センサ部２００から振動信号が入力される。
振動推定段階Ｓ２０は、前記信号入力段階Ｓ１０で入力された信号を用いて前記センサ部２００から入力された振動の振動大きさを推定する。
加振部制御段階Ｓ３０は、前記振動推定段階Ｓ２０で推定された振動の大きさを用いて前記加振部３００を制御する。
【００４３】
言い換えると、前記制御部４００が前記センサ部２００から振動信号を受信して振動発生源の振動大きさを推定し、これを用いて振動発生源の振動を除去するための周波数を前記加振部３００に印加させることにより、工作機械の前記ツールホルダ１００に発生する振動を低減することができる。
【００４４】
振動推定段階Ｓ２０についてより詳細に説明すると、図９に示されているように、前記振動推定段階Ｓ２０は、信号増幅段階Ｓ２１と、電圧信号取得段階Ｓ２２と、フーリエ変換段階Ｓ２３と、振動大きさ獲得段階Ｓ２４とを含んでなることを特徴とすることができる。
信号増幅段階Ｓ２１は、前記信号入力段階Ｓ１０で入力された信号をアンプで増幅させる。
電圧信号取得段階Ｓ２２は、前記信号増幅段階Ｓ２１で増幅された信号をタイムドメイン（Ｔ）に相当する電圧（Ｖ）信号として取得する。
フーリエ変換段階Ｓ２３は、前記電圧信号取得段階Ｓ２２で取得された電圧信号を振動レベル（力の大きさ）に変換するために高速フーリエ変換（ＦＦＴ）する。
【００４５】
振動大きさ獲得段階Ｓ２４は、前記フーリエ変換段階Ｓ２３で変換された情報を用いて周波数ドメイン（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｅ）に相当する振動大きさ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ）を獲得する。
【００４６】
言い換えると、前記制御部４００が前記センサ部２００から入力された信号をアンプで増幅させ、増幅された信号をタイムドメイン（Ｔ）に相当する電圧（Ｖ）信号として取得し、取得された電圧信号を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）して振動レベル（力の大きさ）に変換し、周波数ドメイン（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｅ）に相当する振動大きさ（Ａｍｐｌｉｔｕｄｅ）を獲得することができる。
【００４７】
図１０に示されているように、前記振動大きさ獲得段階Ｓ２４は、前記フーリエ変換段階Ｓ２３から獲得された信号を用いてメイン周波数および波速を推定する周波数および波速推定段階Ｓ２５と、前記振動信号の媒質内の減衰量を測定して振動源の実際の振動振幅を予測し、加振する振幅を決定する振幅決定段階Ｓ２６とを含んでなることを特徴とすることができる。
【００４８】
図１１に示されているように、本発明の一実施形態にかかる工作機械の振動低減方法は、前記加振部制御段階Ｓ３０の後に、前記加振部制御段階Ｓ３０で前記加振部３００を制御し、低減された振動をモニタリングして補償制御するフィードバック制御段階Ｓ４０をさらに含んでなることを特徴とすることができる。この時、前記フィードバック制御段階Ｓ４０は、前記加振部３００によって低減された振動ピークを測定する振動ピーク測定段階Ｓ４１と、前記振動ピーク測定段階Ｓ４１で測定された振動ピークがフィードバックされて振動の変化をモニタリングするモニタリング段階Ｓ４２と、前記モニタリング段階Ｓ４２でモニタリングした情報を用いて加振周波数の位相を変化させながら前記加振部３００を制御する補償制御段階Ｓ４３とを含んでなることを特徴とすることができる。
【００４９】
本発明は、上記の実施形態に限定されず、適用範囲が多様であることはもちろん、請求の範囲で請求する本発明の要旨を逸脱することなく多様な変形実施が可能であることはもちろんである。
【符号の説明】
【００５０】
１００：ツールホルダ
１１０：ツールホルダフレーム部
１２０：切削工具固定部
１３０：ツールホルダ固定部
１４０：カバー部
２００：センサ部
３００：加振部
３１０：加振機固定部
３２０：ピエゾ加振部
３３０：予圧調整部
４００：制御部
４１０：信号処理部
４２０：加振制御部
Ｓ１０：信号入力段階
Ｓ２０：振動推定段階
Ｓ２１：信号増幅段階
Ｓ２２：電圧信号取得段階
Ｓ２３：フーリエ変換段階
Ｓ２４：振動大きさ獲得段階
Ｓ２５：周波数および波速推定段階
Ｓ２６：振幅決定段階
Ｓ３０：加振部制御段階
Ｓ４０：フィードバック制御段階
Ｓ４１：振動ピーク測定段階
Ｓ４２：モニタリング段階
Ｓ４３：補償制御段階
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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