特許 7167811 工作機械、情報処理方法及びコンピュータプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-10-31

(45)【発行日】2022-11-09

(54)【発明の名称】工作機械、情報処理方法及びコンピュータプログラム

(51)【国際特許分類】

   B23Q 17/12 20060101AFI20221101BHJP

   G05B 19/18 20060101ALI20221101BHJP

   G05B 19/404 20060101ALI20221101BHJP

   B23Q 17/00 20060101ALI20221101BHJP

   B23Q 3/155 20060101ALI20221101BHJP

   G05B 19/4063 20060101ALI20221101BHJP

【ＦＩ】

B23Q17/12

G05B19/18 W

G05B19/404 K

B23Q17/00 D

B23Q3/155 F

G05B19/4063 L

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2019064186

(22)【出願日】2019-03-28

(65)【公開番号】P2020163490

(43)【公開日】2020-10-08

【審査請求日】2021-03-09

(73)【特許権者】

【識別番号】000005267

【氏名又は名称】ブラザー工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100114557

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 英仁

(74)【代理人】

【識別番号】100078868

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 登夫

(72)【発明者】

【氏名】倉橋 初

(72)【発明者】

【氏名】野村 裕昭

【審査官】荻野 豪治

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－０９４６８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１７２２３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２２５８１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１９６９０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０４２８９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１３５５２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－２３７７５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１００９８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－０００７３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０６８３９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１６－５３４３４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－０６８１９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０６４６９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１０－００３８７０２（ＫＲ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２３２３７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】欧州特許出願公開第３４４６８２８（ＥＰ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－０９１６２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１２９２２０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｑ ３／１５５－ ３／１５７

Ｂ２３Ｑ １１／００ － １３／００

Ｂ２３Ｑ １７／００ － ２３／００

Ｇ０５Ｂ １９／１８ － １９／４６

Ａ４７Ｌ ９／２８

Ｇ０１Ｍ ９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

工具を用いて工作を行う工作機械において、
自機械を設置した床の強度を算出する床強度算出部と、
前記床強度算出部が算出した床の強度を表示する表示部と、
前記工具の自動交換装置と、
前記床強度算出部の算出結果に基づいて、前記自動交換装置の動作速度を調整する速度調整部とを備える工作機械。

【請求項2】

前記速度調整部による前記自動交換装置の動作速度の調整を行うか否かの選択を受け付ける選択受付部を備える請求項１に記載の工作機械。

【請求項3】

特定部分の作動時における自機械の振動を測定する振動測定部を備え、
前記床強度算出部は、前記振動を周波数に対応付けた場合における所定の周波数範囲内の最大振動の大きさ又は該最大振動に係る周波数に基づいて、前記床の強度を算出する請求項１又は２に記載の工作機械。

【請求項4】

特定部分の作動時の振動による自機械の振動を測定する振動測定部を備え、
前記床強度算出部は、前記振動を周波数に対応付けた場合における所定の周波数範囲内の最大振動の大きさ及び該最大振動に係る周波数に基づいて、前記床の強度を算出する請求項１又は２に記載の工作機械。

【請求項5】

前記振動測定部は、前記工具を取り付けるヘッド部、該ヘッド部を上下動するコラム、ワークを支持するテーブル、又は前記コラムと前記テーブルを支持するベースに設ける請求項３又は４に記載の工作機械。

【請求項6】

前記振動測定部は、前記工具を取り付けるヘッド部、又は、該ヘッド部を上下動するコラムの上端部に設ける請求項５に記載の工作機械。

【請求項7】

前記速度調整部は、前記床強度算出部が算出した床の強度が閾値よりも小さい場合、前記自動交換装置の動作速度を低める請求項１又は２に記載の工作機械。

【請求項8】

前記床強度算出部は、前記最大振動の大きさが閾値よりも小さい場合、前記最大振動の大きさと前記閾値との比に基づいて前記床の強度を算出する請求項３又は４に記載の工作機械。

【請求項9】

前記床強度算出部は、前記最大振動に係る周波数が閾値よりも低い場合、前記最大振動に係る周波数と前記閾値との比に基づいて前記床の強度を算出する請求項３又は４に記載の工作機械。

【請求項10】

工作機械を設置した床の強度を算出し、
算出した床の強度を前記工作機械の表示部に表示し、
前記算出した床の強度に基づいて、工具の自動交換装置の動作速度を調整する処理を前記工作機械が実行する情報処理方法。

【請求項11】

コンピュータに、
工作機械を設置した床の強度を算出し、
算出した床の強度を前記工作機械の表示部に表示し、
前記算出した床の強度に基づいて、工具の自動交換装置の動作速度を調整する処理を実行させるコンピュータプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、工具を用いて工作を行う工作機械、該工作機械に係る情報処理方法及びコンピュータプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、ロボットが動作する場合にロボットに生じる振動を抑制する為の技術が知られている。

【0003】

特許文献１には、ロボット等に取り付けたエンドエフェクタ等の振動発生を抑制するように、ロボットそのものの固有振動振幅を抑えることによって、ロボットによる作業を効率よく、かつ安全に実施できる制御装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００９－１５４４８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

床に複数の工作機械が設置してある場合、一の工作機械に生じる振動は床を振動させることになり、他の工作機械にも振動が及ぶので、他の工作機械の加工精度が低下する虞がある。また、床の振動度合は床の強度に依存する。しかし、特許文献１の制御装置はこの問題について工夫しておらず、解決できない。

【0006】

本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、床の強度を算出することによって、床の強度を自機械の運転に反映でき、その結果、床の振動を抑えることができる工作機械、情報処理方法及びコンピュータプログラムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係る工作機械は、工具を用いて工作を行う工作機械において、自機械を設置した床の強度を算出する床強度算出部と、前記床強度算出部が算出した床の強度を表示する表示部とを備える。

【0008】

本発明にあっては、工作機械の床強度算出部が自機械を設置した床の強度を算出し、床強度算出部が算出した床の強度を表示部がユーザに表示する。

【0009】

本発明に係る工作機械は、前記工具の自動交換装置と、前記床強度算出部の算出結果に基づいて、前記自動交換装置の動作速度を調整する速度調整部とを備える。

【0010】

本発明にあっては、速度調整部は、床強度算出部の算出結果に基づいて、自動交換装置の動作速度を調整する。例えば、床の強度が弱い場合、自動交換装置の動作速度を遅くする。

【0011】

本発明に係る工作機械は、前記速度調整部による前記自動交換装置の動作速度の調整を行うか否かの選択を受け付ける選択受付部を備える。

【0012】

本発明にあっては、選択受付部が、速度調整部による自動交換装置の動作速度の調整を行うか否かの選択をユーザから受け付ける。

【0013】

本発明に係る工作機械は、特定部分の作動時における自機械の振動を測定する振動測定部を備え、前記床強度算出部は、前記振動を周波数に対応付けた場合における所定の周波数範囲内の最大振動の大きさ又は該最大振動に係る周波数に基づいて、前記床の強度を算出する。

【0014】

本発明にあっては、振動測定部が、例えば工作機械の特定部分の作動時における自機械のＺ軸上の振動を測定し、この振動を周波数に対応付けて表した場合における所定の周波数範囲内の最大振動の大きさ又は該最大振動に係る周波数に基づいて、床強度算出部が床の強度を算出する。

【0015】

本発明に係る工作機械は、特定部分の作動時の振動による自機械の振動を測定する振動測定部を備え、前記床強度算出部は、前記振動を周波数に対応付けた場合における所定の周波数範囲内の最大振動の大きさ及び該最大振動に係る周波数に基づいて、前記床の強度を算出する。

【0016】

本発明にあっては、振動測定部が、例えば工作機械の特定部分の作動時における自機械のＺ軸上の振動を測定し、この振動を周波数に対応付けて表した場合における所定の周波数範囲内の最大振動の大きさ及び該最大振動に係る周波数に基づいて、床強度算出部が床の強度を算出する。

【0017】

本発明に係る工作機械は、前記振動測定部は、前記工具を取り付けるヘッド部、該ヘッド部を上下動するコラム、ワークを支持するテーブル、又は前記コラムと前記テーブルを支持するベースに設ける。

【0018】

本発明にあっては、振動測定部をヘッド部又はコラムの上端部等工作機械の上端側、又はテーブル、ベース等に設けることができる。

【0019】

本発明に係る工作機械は、前記振動測定部は、前記工具を取り付けるヘッド部、又は、該ヘッド部を上下動するコラムの上端部に設ける。

【0020】

本発明にあっては、振動測定部をヘッド部又はコラムの上端部等工作幾何の上端側に設けることによって、振動測定部の測定精度を高める。

【0021】

本発明に係る工作機械は、前記速度調整部は、前記床強度算出部が算出した床の強度が閾値よりも小さい場合、前記自動交換装置の動作速度を低める。

【0022】

本発明にあっては、床強度算出部が算出した床の強度が閾値よりも小さい場合、即ち、床が弱い場合、速度調整部は自動交換装置の動作速度を低めて、床に与える振動を抑制する。

【0023】

本発明に係る工作機械は、前記床強度算出部は、前記最大振動の大きさが閾値よりも小さい場合、前記最大振動の大きさと前記閾値との比に基づいて前記床の強度を算出する。

【0024】

本発明にあっては、工作機械のＺ軸上の振動を測定して周波数に対応付けて表した場合の最大振動の大きさが閾値よりも小さい場合、床強度算出部は最大振動の大きさと閾値との比に基づいて床の強度を算出する。

【0025】

本発明に係る工作機械は、前記床強度算出部は、前記最大振動に係る周波数が閾値よりも低い場合、前記最大振動に係る周波数と前記閾値との比に基づいて前記床の強度を算出する。

【0026】

本発明にあっては、工作機械のＺ軸上の振動を測定して周波数に対応付けて表した場合の最大振動に係る周波数が閾値よりも低い場合、床強度算出部は最大振動に係る周波数と閾値との比に基づいて床の強度を算出する。

【0027】

本発明に係る情報処理方法は、工作機械を設置した床の強度を算出し、算出した床の強度を前記工作機械の表示部に表示する処理を前記工作機械が実行する。

【0028】

本発明に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに、工作機械を設置した床の強度を算出し、算出した床の強度を前記工作機械の表示部に表示する処理を実行させる。

【0029】

本発明にあっては、工作機械を設置した床の強度を算出し、算出した床の強度を表示部がユーザに表示する。

【発明の効果】

【0030】

本発明によれば、床の強度を算出することによって、床の強度を自機械の運転に反映でき、その結果、床の振動を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0031】

【図1】本実施の形態１の工作機械の斜視図である。

【図2】本実施の形態１の工作機械の側面図である。

【図3】本実施の形態１の工作機械における数値制御装置の要部構成を示す機能ブロック図である。

【図4】本実施の形態１の工作機械における、制御部の要部構成を示す機能ブロック図である。

【図5】本実施の形態１の工作機械において、工具交換装置の動作速度を調整する処理を説明する流れ図である。

【図6】本実施の形態１の工作機械において、振動測定部が測定した振動波形の一例を示す例示図である。

【図7】本実施の形態２の工作機械において、工具交換装置の動作速度を調整する処理を説明する流れ図である。

【図8】本実施の形態３の工作機械において、工具交換装置の動作速度を調整する処理を説明する流れ図である。

【発明を実施するための形態】

【0032】

以下に、本発明の実施の形態に係る工作機械、最適化方法及びコンピュータプログラムを、図面に基づいて詳述する。

【0033】

（実施の形態１）
図１は、本実施の形態１の工作機械１の斜視図であり、図２は、本実施の形態１の工作機械１の側面図である。以下では、工作機械１の左右方向、前後方向、上下方向は、夫々、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向である。

【0034】

工作機械１は、ベース２、コラム５、主軸ヘッド７、主軸９、制御箱６、テーブル１０、工具交換装置２０（自動交換装置）を備える。ベース２は略直方体状の鉄製土台である。コラム５はベース２上部後方に立設する。主軸ヘッド７はコラム５前面に設けたＺ軸移動機構（図示略）によって上下方向に移動可能である。主軸ヘッド７は内部に主軸９を回転可能に支持する。主軸９は上下方向に延びており、下端部に工具ホルダ１７を有し、主軸モータ５２の駆動で回転する。主軸モータ５２は主軸ヘッド７上部に位置する。工具ホルダ１７は一端側に工具４を保持し、他端側が主軸９の下端部の装着穴（不図示）に装着する。

【0035】

工具交換装置２０は円盤状のマガジン２１を備える。マガジン２１は左右一対のフレーム８がコラム５前面側にて保持する。マガジン２１は外周に複数のグリップアーム９０を放射状に備える。グリップアーム９０は工具ホルダ１７を着脱自在に保持する。工具交換装置２０はマガジン２１を旋回し、所定の工具を工具交換位置に位置決めする。工具交換装置２０は主軸９に装着した工具４（工具ホルダ１７）と工具交換位置にある次工具（工具ホルダ１７）とを交換する。工具交換位置はマガジン２１の最下端位置である。

【0036】

制御箱６は数値制御装置３０（図３参照）を格納する。数値制御装置３０は工作機械１の動作を制御する。テーブル１０はベース２上部に設け、後述する、Ｘ軸モータ５３、Ｙ軸モータ５４、Ｘ軸－Ｙ軸ガイド機構（図示略）で、Ｘ軸方向とＹ軸方向に移動可能である。

【0037】

図３は、本実施の形態１の工作機械１における数値制御装置３０の要部構成を示す機能ブロック図である。
数値制御装置３０は、ＣＰＵ３１、制御部３２、記憶部３４、入出力部３３、駆動回路５１Ａ～５５Ａ等を備える。ＣＰＵ３１は数値制御装置３０を制御する。記憶部３４は、ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性の記憶装置等で構成する。ＲＯＭは、工作機械１の運転に関するプログラム等を記憶する。例えば、ＲＯＭは、工作機械１を設置した床の強度を算出し、算出した床の強度を表示し、工具交換装置２０の動作速度を調整し、工具交換装置２０の動作速度の調整を行うか否かの選択を受け付けるためのコンピュータプログラムを記憶する。ＲＡＭは各種処理実行中の各種データを一時的に記憶する。
本実施の形態１の工作機械１はこれに限定されるものでなく、これらコンピュータプログラムを、ＵＳＢメモリ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬型記録媒体から提供しても良い。

【0038】

操作パネル２４は入力部２５と表示部２８を備え、入出力部３３と接続している。操作パネル２４は、入力部２５（例えば、ハードキー、タッチパネル）と表示部２８を有する。作業者は入力部２５で、ＮＣプログラム、工具の種類、工具情報、各種パラメータ等を入力する。作業者が入力部２５を操作すると、表示部２８は各種入力画面と操作画面等を表示する。作業者が入力部２５で入力して登録したＮＣプログラム等は記憶部３４が記憶する。ＮＣプログラムは各種制御指令を含む複数のブロックで構成し、工作機械１の軸移動、工具交換等を含む各種動作をブロック単位で制御する。
表示部２８は、ＬＣＤ又はＥＬ（Electroluminescence）パネル等からなり、後述する床Ｆの強度の値及び作業者に表示すべき警告、情報を表示する。

【0039】

本実施の形態１の工作機械１は振動測定部２６を備える。振動測定部２６は、例えばジャイロセンサ又は加速度センサである。振動測定部２６は、工作機械１の特定部分の作動時に起きる工作機械１のＺ軸上の振動を測定する。前記特定部分は、例えば主軸ヘッド７、マガジン２１又はテーブル１０である。具体的に、振動測定部２６が測定する振動は、例えば変位、速度、加速度である。以下では、振動測定部２６が測定した変位を用いる場合を例に説明する。

【0040】

振動測定部２６は、工作機械１の前記振動（変位）を、周波数に対応付けて測定する。振動測定部２６は主軸ヘッド７及びコラム５等の工作機械１の上端部、テーブル１０、ベース２等に配置する。なお、主軸ヘッド７及びコラム５等の工作機械１の上端部（図２中○表示参照）がより好ましく、工作機械１のＺ軸上の変位をより確実に測定できる。

【0041】

図４は、本実施の形態１の工作機械１における、制御部３２の要部構成を示す機能ブロック図である。制御部３２は、床強度算出部３２１、速度調整部３２２、選択受付部３２３等を含む。

【0042】

床強度算出部３２１は、工作機械１を設置した床Ｆの強度を算出する。床強度算出部３２１は、振動測定部２６が測定した工作機械１のＺ軸上の振動（変位）に基づいて床Ｆの強度を算出する。振動測定部２６が測定した変位は、この変位を周波数に対応付けた振動波形である。床強度算出部３２１は、振動測定部２６が測定した変位を周波数に対応付けた場合における所定の周波数範囲内の最大変位（最大振動）の大きさ又は該最大変位に係る周波数に基づいて、床Ｆの強度を算出する。前記所定の周波数範囲は、例えば５０Ｈｚである。床強度算出部３２１が算出した床Ｆの強度を表示部２８がユーザに表示する。

【0043】

床強度算出部３２１は、前記最大変位の大きさが閾値よりも小さい場合、前記最大変位の大きさと前記閾値との差に基づいて床Ｆの強度を算出する。床強度算出部３２１は、前記最大変位に係る周波数が閾値よりも低い場合、前記最大変位に係る周波数と前記閾値との差に基づいて床Ｆの強度を算出する。前記最大変位の大きさ及び前記最大変位に係る周波数との比較の為の閾値は、記憶部３４が記憶する。

【0044】

速度調整部３２２は、床強度算出部３２１の算出結果に基づいて工具交換装置２０の動作速度を調整する。床強度算出部３２１の算出結果が閾値より低い場合、即ち床Ｆが弱い場合、速度調整部３２２は工具交換装置２０の動作速度を遅くし、床Ｆに与える衝撃を減らす。速度調整部３２２は、工具交換装置２０の自動工具交換時において、主軸９の上下移動速度、後述のマガジンモータ５５の回転速度等を遅くする。これに限るものではなく、床強度算出部３２１の算出結果が閾値よりも高い場合、速度調整部３２２が工具交換装置２０の動作速度を早くするようにしても良い。

【0045】

選択受付部３２３は、例えば表示部２８が床Ｆの強度を表示した場合、速度調整部３２２による工具交換装置２０の動作速度の調整を行うか否かの選択をユーザから入力部２５を介して受け付ける。例えば、表示部２８は、ユーザの選択を促すダイアログを表示する。
選択受付部３２３が工具交換装置２０の動作速度の調整を実施するとの選択を受け付けた場合、速度調整部３２２は床強度算出部３２１の算出結果に基づいて工具交換装置２０の動作速度を調整する。選択受付部３２３が工具交換装置２０の動作速度の調整を実施しないとの選択を受け付けた場合、表示部２８は前記ダイアログの表示を中止する。

【0046】

駆動回路５１Ａは電流検出器５１ＣとＺ軸モータ５１とエンコーダ５１Ｂに接続する。駆動回路５２Ａは電流検出器５２Ｃと主軸モータ５２とエンコーダ５２Ｂに接続する。駆動回路５３Ａは電流検出器５３ＣとＸ軸モータ５３とエンコーダ５３Ｂに接続する。駆動回路５４Ａは電流検出器５４ＣとＹ軸モータ５４とエンコーダ５４Ｂに接続する。駆動回路５５Ａはマガジンモータ５５とエンコーダ５５Ｂに接続する。駆動回路５１Ａ－５５ＡはＣＰＵ３１から指示を受け、対応する各モータ５１－５５に駆動電流を夫々出力する。駆動回路５１Ａ－５５Ａはエンコーダ５１Ｂ－５５Ｂからフィードバック信号を受け、位置と速度のフィードバック制御を行う。フィードバック信号はパルス信号である。

【0047】

電流検出器５１Ｃ～５４Ｃは駆動回路５１Ａ～５４Ａが夫々出力した駆動電流を検出する。電流検出器５１Ｃ～５４Ｃは検出した駆動電流を夫々駆動回路５１Ａ～５４Ａにフィードバックする。駆動回路５１Ａ～５４Ａは電流検出器５１Ｃ～５４Ｃが夫々フィードバックした駆動電流に基づき、電流（トルク）制御を行う。一般的に、モータに流れる駆動電流とモータにかかる負荷トルクは略一致する。故に、電流検出器５１Ｃ～５４Ｃは各モータ５１～５４の駆動電流を検出することで、各モータ５１－５４の負荷トルクを検出する。

【0048】

一方、工具交換装置２０の動作中に工具ホルダ１７（工具４）を主軸９に装着する場合、主軸９が上昇と下降を行い、主軸９が工具ホルダ１７の他端を把持する際に主軸ヘッド7内に収納した工具把持機構（ドローバーとドローバーを操作する機構）の動作により工作機械１が振動する。工作機械１の振動は外力として床Ｆに伝わり、床Ｆが振動する。この際、床Ｆの振動は床Ｆ上の他の機械に外乱として影響を与えるので、他の機械の正常な動作を妨害する。これに対して、本実施の形態１の工作機械１は、床Ｆの強度に応じて、工具交換装置２０が自動工具交換する際の速度を調整することによって、斯かる問題に対応する。

【0049】

図５は、本実施の形態１の工作機械１において、工具交換装置２０の動作速度を調整する処理を説明する流れ図である。
ＣＰＵ３１は、入力部２５を監視することによって、ユーザから床Ｆの強度を算出する指示（以下、強度算出指示と言う。）を受け付けたか否かを判定する（ステップＳ１０１）。本発明はこれに限るものではなく、例えばメインスイッチ（不図示）をＯＮにした場合、これを強度算出指示として認識するように構成しても良い。

【0050】

ＣＰＵ３１は強度算出指示を受け付けていないと判定した場合（ステップＳ１０１：ＮＯ）、斯かる判定を繰り返して行う。ＣＰＵ３１は、強度算出指示を受け付けたと判定した場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、駆動回路５１Ａに主軸ヘッド７の上昇を指示する。ＣＰＵ３１の指示に従って駆動回路５１ＡはＺ軸モータ５１を駆動し、主軸ヘッド７が所定の高速にてＺ軸方向に上昇する（ステップＳ１０２）。

【0051】

ＣＰＵ３１は、エンコーダ５１Ｂからのフィードバック信号に基づいて主軸ヘッド７の位置を監視することによって、主軸ヘッド７の位置が第１位置に到達したか否かを判定する（ステップＳ１０３）。前記第１位置は、後述の第２位置よりも低い位置であり、後述の第３位置よりは高い位置である。即ち、Ｚ軸方向において、第３位置、第１位置、第２位置の順に高い位置であり、第１位置は第２位置に近い位置である。

【0052】

ＣＰＵ３１は、主軸ヘッド７の位置が第１位置に到達していないと判定した場合（ステップＳ１０３：ＮＯ）、処理をステップＳ１０２に戻し、主軸ヘッド７は高速での上昇を続ける。ＣＰＵ３１は、主軸ヘッド７の位置が第１位置に到達していると判定した場合（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、駆動回路５１Ａに主軸ヘッド７の上昇速度の減速を指示する。ＣＰＵ３１の指示に従って駆動回路５１ＡはＺ軸モータ５１の駆動電流を制御し、主軸ヘッド７は低速にてＺ軸方向に上昇する（ステップＳ１０４）。

【0053】

ＣＰＵ３１は、エンコーダ５１Ｂからのフィードバック信号に基づいて主軸ヘッド７の位置を監視することによって、主軸ヘッド７の位置が第２位置に到達したか否かを判定する（ステップＳ１０５）。ＣＰＵ３１は、主軸ヘッド７の位置が第２位置に到達していないと判定した場合（ステップＳ１０５：ＮＯ）、処理をステップＳ１０４に戻し、主軸ヘッド７は低速での上昇を続ける。ＣＰＵ３１は、主軸ヘッド７の位置が第２位置に到達していると判定した場合（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、駆動回路５１Ａに主軸ヘッド７の停止を指示する。ＣＰＵ３１の指示に従って駆動回路５１ＡはＺ軸モータ５１の駆動電流を制御し、主軸ヘッド７は停止する（ステップＳ１０６）。

【0054】

ＣＰＵ３１は、駆動回路５１Ａに主軸ヘッド７の高速下降を指示する。ＣＰＵ３１の指示に従って駆動回路５１ＡはＺ軸モータ５１の駆動電流を制御し、主軸ヘッド７は高速にて下降する（ステップＳ１０７）。

【0055】

ＣＰＵ３１は、エンコーダ５１Ｂからのフィードバック信号に基づいて主軸ヘッド７の位置を監視することによって、主軸ヘッド７の位置が第３位置に到達したか否かを判定する（ステップＳ１０８）。ＣＰＵ３１は、主軸ヘッド７の位置が第３位置に到達していないと判定した場合（ステップＳ１０８：ＮＯ）、処理をステップＳ１０７に戻し、主軸ヘッド７は高速での下降を続ける。ＣＰＵ３１は、主軸ヘッド７の位置が第３位置に到達していると判定した場合（ステップＳ１０８：ＹＥＳ）、駆動回路５１Ａに主軸ヘッド７の停止を指示する。ＣＰＵ３１の指示に従って駆動回路５１ＡはＺ軸モータ５１の駆動電流を制御し、主軸ヘッド７は停止する（ステップＳ１０９）。

【0056】

この際、主軸ヘッド７の下降の慣性によって、床Ｆに所定の力Ｎが加わり、工作機械１及び床Ｆが振動し、振動測定部２６は振動波形を計測する。該振動波形は前記振動による工作機械１の変位を周波数に対応付けて表したものである。制御部３２（床強度算出部３２１）は入出力部３３を介して振動測定部２６から振動波形を取得する（ステップＳ１１０）。

【0057】

図６は、本実施の形態１の工作機械１において、振動測定部２６が測定した振動波形の一例を示す例示図である。図６中、実線のグラフが、振動測定部２６が測定した振動波形（以下、測定振動波形と言う。）である。図６において、横軸は周波数であり、縦軸は工作機械１の変位を示す。図６の縦軸は、加速度、速度でもよい。

【0058】

床強度算出部３２１は、振動測定部２６から取得した測定振動波形から最大変位を抽出する（ステップＳ１１１）。前記最大変位は、５０Ｈｚの周波数範囲内において、最も大きい変位を示すピークである。図６において、最大変位の値（大きさ）はＬ１（実線の矢印参照）であり、対応する周波数はＨ１である。

【0059】

床強度算出部３２１は閾値を記憶部３４から読み出す（ステップＳ１１２）。前記閾値の一例を図６に破線のグラフにて例示する。床強度算出部３２１は、前記閾値及び前記測定振動波形に基づいて工作機械１を設置した床Ｆの強度を算出する（ステップＳ１１３）。

【0060】

床強度算出部３２１は、５０Ｈｚの周波数範囲内において、前記測定振動波形の最大変位の大きさと、前記閾値の最大変位（図６中、破線の矢印参照）の大きさとを比較することによって、床Ｆの強度を算出する。前記閾値における最大変位の値（大きさ）はＬ０であり、対応する周波数はＨ０である。
床強度算出部３２１は、測定振動波形の最大変位の大きさが閾値の最大変位よりも小さい場合、前記閾値の最大変位に対する測定振動波形の最大変位の大きさの比（Ｌ１／Ｌ０）に基づいて床Ｆの強度を算出する。

【0061】

表示部２８は床強度算出部３２１が算出した床Ｆの強度を表示する（ステップＳ１１４）。例えば、表示部２８は「Ｌ１／Ｌ０」の値をそのまま数字（例えば百分率）として表示する。又は、記憶部３４が第１閾値及び第２閾値（第１閾値＞第２閾値）を記憶して、Ｌ１／Ｌ０が第１閾値よりも大きい場合、「硬い床」とのテキストを表示し、Ｌ１／Ｌ０が第１閾値よりは小さいく第２閾値よりは大きい場合、「やや弱い床」とのテキストを表示し、Ｌ１／Ｌ０が第２閾値よりも小さい場合、「弱い床」とのテキストを表示する。
測定振動波形の最大変位の大きさが閾値の最大変位より大きい場合、表示部２８は「硬い床」とのテキストを表示する。

【0062】

本発明はこれに限るものではなく、床強度算出部３２１が、前記測定振動波形の最大変位の大きさと前記閾値の最大変位との差（｜Ｌ０－Ｌ１｜）に基づいて床Ｆの強度を算出しても良い。

【0063】

ＣＰＵ３１は、ステップＳ１１３で算出した床Ｆの強度が所定の閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳ１１５）。前記所定の閾値は、例えば前述の第１閾値である。ＣＰＵ３１は、床Ｆの強度が所定の閾値未満であると判定した場合（ステップＳ１１５：ＹＥＳ）、速度調整部３２２に速度調整を指示する。ＣＰＵ３１の指示に応じて、速度調整部３２２は、工具交換装置２０の自動工具交換における主軸９の上下移動速度、マガジンモータ５５の回転速度等を遅く調整する（ステップＳ１１６）。ＣＰＵ３１は、床Ｆの強度が所定の閾値未満でないと判定した場合（ステップＳ１１５：ＮＯ）、処理を終了する。

【0064】

以上においては、床強度算出部３２１が、前記測定振動波形の最大変位と、前記閾値の最大変位との大きさを比較することによって床Ｆの強度を算出することについて説明したが、これに限るものではない。床強度算出部３２１が、前記測定振動波形の最大変位に係る周波数と、前記閾値の最大変位に係る周波数とを比較することによって床Ｆの強度を算出しても良い。
測定振動波形の最大変位の周波数が閾値の最大変位の周波数よりも低い場合、床強度算出部３２１が、前記測定振動波形の最大変位の周波数と前記閾値の最大変位の周波数との差（｜Ｈ０－Ｈ１｜）に基づいて床Ｆの強度を算出しても良い。また、床強度算出部３２１が、前記閾値の最大変位の周波数に対する測定振動波形の最大変位の周波数の比（Ｈ１／Ｈ０）に基づいて床Ｆの強度を算出しても良い。

【0065】

以上においては、主軸ヘッド７が下降した場合の床Ｆの振動波形を振動測定部２６が計測したがこれに限るものでない。主軸ヘッド７の下降の代わりに、マガジン２１が回転した場合又はテーブル１０が移動した場合の床Ｆの振動波形を振動測定部２６が計測し、この計測結果を床Ｆの強度算出に用いても良い。

【0066】

以上においては、振動測定部２６が計測した振動波形を用いて床Ｆの強度を算出することについて説明したが、これに限るものでない。
Ｚ軸モータ５１に外部から負荷がかかると、速度変化が生じる。速度変化は、位置フィードバック信号と速度フィードバック信号により検出する。駆動回路５１Ａは、検出した速度変化を元に戻すために駆動電力を制御する。故に、数値制御装置３０は、フィードバック制御時に、Ｚ軸モータ５１にかかる負荷に応じて駆動電流を制御するので、駆動電流に基づき、Ｚ軸モータ５１にかかる負荷を算出できる。即ち、Ｚ軸モータ５１にかかる負荷に基づいて、床の強度を測定しても良い。

【0067】

以上のように、本実施の形態１の工作機械１は、床Ｆの強度に応じて床Ｆが弱い場合は、速度調整部３２２が、工具交換装置２０の自動工具交換時における主軸９の上下移動速度、マガジンモータ５５の回転速度等を遅くし、床Ｆに与える衝撃を減らす。従って、床Ｆの振動が床Ｆ上の他の機械に与える影響を事前に抑制できる。
また、主軸ヘッド７が下降した場合、マガジン２１が回転した場合又はテーブル１０が移動した場合の床Ｆの振動波形を計測するので、床Ｆの強度測定時において床Ｆへ加わる力Ｎが一定であり、安定且つ信頼性の高い計測結果を得ることができる。

【0068】

（実施の形態２）
図７は、本実施の形態２の工作機械１において、工具交換装置２０の動作速度を調整する処理を説明する流れ図である。図７において、ステップＳ２０１～ステップＳ２１４は、実施の形態１の図５のステップＳ１０１～ステップＳ１１４と同様であり、説明を省略する。

【0069】

表示部２８が床Ｆの強度を表示した後（ステップＳ２１４）、ＣＰＵ３１は、ステップＳ２１３で算出した床Ｆの強度が所定の閾値未満であるか否かを判定する（ステップＳ２１５）。ＣＰＵ３１は、床Ｆの強度が所定の閾値未満であると判定した場合（ステップＳ２１５：ＹＥＳ）、表示部２８に選択勧告の表示を指示する。ＣＰＵ３１の指示に応じて表示部２８は選択勧告の表示を行う（ステップＳ２１６）。前記選択勧告は、速度調整部３２２による工具交換装置２０の動作速度の調整を行うか否かの選択をユーザに促す内容のテキストである。

【0070】

ＣＰＵ３１は、選択受付部３２３又は入力部２５を監視することによって、工具交換装置２０の動作速度の調整を実行する旨の選択をユーザから受け付けたか否かを判定する（ステップＳ２１７）。ＣＰＵ３１は、実行する旨の選択をユーザから受け付けていないと判定した場合（ステップＳ２１７：ＮＯ）、即ち実行しない旨の選択をユーザから受け付けた場合、処理を終了する。

【0071】

ＣＰＵ３１は、工具交換装置２０の動作速度の調整を実行する旨の選択をユーザから受け付けたと判定した場合（ステップＳ２１７：ＹＥＳ）、速度調整部３２２に速度調整を指示する。ＣＰＵ３１の指示に応じて、速度調整部３２２は、工具交換装置２０の自動工具交換における主軸９の上下移動速度、マガジンモータ５５の回転速度等を遅く調整する（ステップＳ２１８）。

【0072】

以上のように、本実施の形態２の工作機械１は、床Ｆの強度に応じて床Ｆが弱い場合は、自機械が床Ｆに与える衝撃を減らし、床Ｆの振動が床Ｆ上の他の機械に与える影響を抑制できる。また、床Ｆの強度測定時に床Ｆへ加わる力Ｎを一定にし、安定且つ信頼性の高い計測結果を得ることができる。
更に、本実施の形態２の工作機械１においては、ユーザの必要に応じて工具交換装置２０の動作速度の調整を選択的に行うことができる。

【0073】

実施の形態１と同様の部分については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

【0074】

（実施の形態３）
図８は、本実施の形態３の工作機械１において、工具交換装置２０の動作速度を調整する処理を説明する流れ図である。図８において、ステップＳ３０１～ステップＳ３１０は、実施の形態１の図５のステップＳ１０１～ステップＳ１１０と同様であり、説明を省略する。

【0075】

床強度算出部３２１は、振動測定部２６から取得した測定振動波形から最大変位を抽出し（ステップＳ３１１）、抽出した最大変位に係る周波数を抽出する（ステップＳ３１２）。図６において、測定振動波形の最大変位の値（大きさ）はＬ１であり、対応する周波数はＨ１である。床強度算出部３２１は閾値を記憶部３４から読み出す（ステップＳ３１３）。前記閾値の一例を図６に破線のグラフとして例示する。図６において、閾値の最大変位の値（大きさ）はＬ０であり、対応する周波数はＨ０である。

【0076】

ＣＰＵ３１は、測定振動波形の最大変位の周波数Ｈ１が閾値の最大変位の周波数Ｈ０未満であるか否かを判定する（ステップＳ３１４）。ＣＰＵ３１は、測定振動波形の最大変位の周波数Ｈ１が閾値の最大変位の周波数Ｈ０未満であると判定した場合（ステップＳ３１４：ＹＥＳ）、速度調整部３２２に速度調整を指示する。ＣＰＵ３１の指示に応じて、速度調整部３２２は、工具交換装置２０の自動工具交換における主軸９の上下移動速度、マガジンモータ５５の回転速度等を遅く調整する（ステップＳ３１６）。ＣＰＵ３１は、測定振動波形の最大変位の周波数Ｈ１が閾値の最大変位の周波数Ｈ０未満でないと判定した場合（ステップＳ３１４：ＮＯ）、測定振動波形の最大変位の大きさＬ１が閾値の最大変位の大きさＬ０未満であるか否かを判定する（ステップＳ３１５）。

【0077】

ＣＰＵ３１は、測定振動波形の最大変位の大きさＬ１が閾値の最大変位の大きさＬ０未満であると判定した場合（ステップＳ３１５：ＹＥＳ）、速度調整部３２２に速度調整を指示し、速度調整部３２２が工具交換装置２０の自動工具交換における主軸９の上下移動速度、マガジンモータ５５の回転速度等を遅く調整する（ステップＳ３１６）。
この際、表示部２８は床強度算出部３２１が算出した床Ｆの強度を表示しても良い。表示部２８による床Ｆの強度の表示については既に説明しており、説明を省略する。
ＣＰＵ３１は、測定振動波形の最大変位の大きさＬ１が閾値の最大変位の大きさＬ０未満でないと判定した場合（ステップＳ３１５：ＮＯ）、処理を終了する。

【0078】

以上のように、本実施の形態３の工作機械１は、床Ｆの強度に応じて床Ｆが弱い場合は、自機械が床Ｆに与える衝撃を減らし、床Ｆの振動が床Ｆ上の他の機械に与える影響を抑制できる。また、床Ｆの強度測定時に床Ｆへ加わる力Ｎを一定にし、安定且つ信頼性の高い計測結果を得ることができる。
更に、本実施の形態３の工作機械１においては、最大変位の大きさ及び最大変位の周波数に基づいて、工具交換装置２０の動作速度を調整するか否か判断する。従って、最大変位の大きさ又は最大変位の周波数の何れか一方のみに基づいて斯かる判断を行う場合に比べて、正確な判断が可能である。

【0079】

実施の形態１又は２と同様の部分については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

【0080】

なお、上述した床強度算出部３２１、速度調整部３２２、選択受付部３２３は、ハードウェアロジックによって構成してもよいし、ＣＰＵ３１が所定のプログラムを実行することにより、ソフトウェア的に構築されてもよい。

【符号の説明】

【0081】

１ 工作機械
４ 工具
５ コラム
７ 主軸ヘッド
２０ 工具交換装置
２６ 振動測定部
２８ 表示部
３２１ 床強度算出部
３２２ 速度調整部
３２３ 選択受付部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】