CN112440141A - 数控装置和控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及数控装置和控制方法。数控装置所控制的机床具有主轴、交换装置和马达。交换装置使第一刀柄从主轴脱离并且将第二刀柄装配于主轴来对刀具进行交换。交换装置具有旋转机构，马达驱动旋转机构。数控装置将基准扭矩存储至存储部。基准扭矩是使旋转机构旋转时的马达的扭矩。数控装置获取换刀时的马达的扭矩。数控装置基于所获取的扭矩和存储部中存储的基准扭矩，判定刀具是否已从第一刀柄掉落。

Description

数控装置和控制方法

技术领域

本发明涉及数控装置和控制方法。

背景技术

日本特许公开2017－49642号公报所述的数控装置所控制的机床在弹簧的力的作用下将刀柄夹持于主轴。以主轴能够旋转的方式支承该主轴的主轴头利用Z轴马达进行上下运动。在由工作台保持的切削对象和刀具相连接的状态下，主轴头向上方移动时，会发生刀柄从主轴脱落的现象(称为掉柄)。把持刀柄的拉杆的上下方向位置在保持有刀柄时和未保持刀柄时是不同的。上述数控装置利用拉杆的位置不同，Z轴马达的扭矩变化不同这一情况来检测掉柄。

有时，因将刀柄和刀具连结起来的螺栓松动等原因，导致刀具从刀柄脱落(称为掉刀)。此时，由于刀柄仍装配于主轴，因此，拉杆的位置与正常时无差别。因此，数控装置无法根据Z轴马达的扭矩变化来检测掉刀。

发明内容

本发明的目的是，提供能够高精度地检测掉刀的数控装置和控制方法。

技术方案1的数控装置对机床进行控制，该数控装置的特征在于，该机床具有：主轴，能够向该主轴装配用于保持刀具的刀柄；交换装置，其使所述主轴上装配的所述刀柄即第一刀柄从所述主轴脱离，并将所述第一刀柄以外的所述刀柄即第二刀柄装配于所述主轴，来对所述刀具进行交换，该交换装置具备旋转机构，在对所述刀具进行交换时，该旋转机构以至少保持有所述第一刀柄的状态旋转；以及马达，其驱动所述旋转机构使所述旋转机构旋转，该数控装置具有：存储部，其存储基准扭矩，该基准扭矩是指保持有至少一个所述刀柄的所述旋转机构利用所述马达进行旋转时的扭矩；获取部，其获取交换扭矩，该交换扭矩是指在由所述交换装置对所述刀具进行交换时，对至少保持有已从所述主轴脱离的所述第一刀柄的所述旋转机构进行驱动使所述旋转机构旋转的所述马达的扭矩；及判定部，其基于由所述获取部获取的所述交换扭矩和所述存储部中存储的所述基准扭矩的关系，判定所述刀具是否已从所述第一刀柄掉落。

在由交换装置对刀具进行交换时，驱动旋转机构使之旋转的马达的扭矩(交换扭矩)与刀具是否已从旋转机构所保持的第一刀柄掉落相应地变化。因此，数控装置能够基于换刀时的交换扭矩和基准扭矩的关系，高精度地判定刀具是否已从主轴上装配的第一刀柄掉落。

技术方案2的数控装置的所述存储部存储所述旋转机构被所述马达驱动从而进行旋转时的最大扭矩与最小扭矩之差作为所述基准扭矩，所述获取部获取在对所述刀具进行交换时驱动所述旋转机构使所述旋转机构旋转的所述马达的最大扭矩与最小扭矩之差作为所述交换扭矩，在所述交换扭矩与所述基准扭矩之差大于规定阈值时，所述判定部判定为所述刀具已从所述第一刀柄脱落，在所述交换扭矩与所述基准扭矩之差小于或等于所述规定阈值时，所述判定部判定为所述刀具未从所述第一刀柄脱落。该情况下，数控装置能够基于马达的加速时和减速时这两者的扭矩的变化，来判定刀具是否已从第一刀柄掉落。因此，数控装置能够更高精度地判定刀具是否已从第一刀柄掉落。

技术方案3的数控装置的所述交换装置为利用所述马达驱动刀库从而使该刀库旋转的转塔式，该刀库中，多个把持所述刀柄的把持部排列成圆形，所述旋转机构为所述刀库，利用多个所述把持部中的任一个把持部来把持已从所述主轴脱离的所述第一刀柄，并且，将多个所述把持部中的另外的任一个把持部所把持的所述第二刀柄装配于所述主轴。数控装置能够针对具有转塔式交换装置的机床判定刀具是否已从第一刀柄掉落。

技术方案4的数控装置的所述存储部针对所述刀库把持的每个所述刀柄，都存储所述刀库被所述马达驱动从而进行旋转时的所述基准扭矩，所述判定部基于所述存储部中存储的所述基准扭矩中与利用所述交换装置已从所述主轴脱离的所述第一刀柄相对应的所述基准扭矩同由所述获取部获取的所述交换扭矩的关系，判定所述刀具是否已从所述第一刀柄脱落。即使在每个刀具的形状、重量不同，基准扭矩不同的情况下，数控装置也能够高精度地判定刀具是否已从第一刀柄掉落。

可以是，技术方案5的数控装置的所述交换装置为利用所述马达驱动臂从而使该臂旋转的臂式，该臂在两端部共具有两个保持部，该两个保持部均用于保持所述刀柄，所述旋转机构为所述臂，将已从所述主轴脱离的所述第一刀柄保持于两个所述保持部中的一者，并且，将要向所述主轴装配的所述第二刀柄保持于两个所述保持部中的另一者。数控装置能够针对具有臂式交换装置的机床判定刀具是否已从第一刀柄掉落。

可以是，技术方案6的数控装置的所述存储部针对两个所述保持部各自所保持的两个所述刀柄的每个组合，都存储所述臂被所述马达驱动从而进行旋转时的所述基准扭矩，所述判定部基于所述存储部中存储的所述基准扭矩中与已从所述主轴脱离的所述第一刀柄和要向所述主轴装配的所述第二刀柄的组合相对应的所述基准扭矩同由所述获取部获取的所述交换扭矩的关系，判定所述刀具是否已从所述第一刀柄脱落。即使在刀柄的每个组合的重量、平衡度不同，基准扭矩不同的情况下，数控装置也能够高精度地判定刀具是否已从第一刀柄掉落。

技术方案7的控制方法用于对机床进行控制，该控制方法的特征在于，该机床具有：主轴，能够向该主轴装配用于保持刀具的刀柄；交换装置，其使所述主轴上装配的所述刀柄即第一刀柄从所述主轴脱离，并将所述第一刀柄以外的所述刀柄即第二刀柄装配于所述主轴，来对所述刀具进行交换，该交换装置具备旋转机构，在对所述刀具进行交换时，该旋转机构以至少保持有所述第一刀柄的状态旋转；以及马达，其驱动所述旋转机构使所述旋转机构旋转，该控制方法包括下述工序：获取工序，在该获取工序中，获取交换扭矩，该交换扭矩是指在由所述交换装置对所述刀具进行交换时，对至少保持有已从所述主轴脱离的所述第一刀柄的状态的所述旋转机构进行驱动使所述旋转机构旋转的所述马达的扭矩；及判定工序，在该判定工序中，基于通过所述获取工序获取的所述交换扭矩和存储基准扭矩的存储部中存储的所述基准扭矩的关系，判定所述刀具是否已从所述第一刀柄掉落，该基准扭矩是指保持有至少一个所述刀柄的所述旋转机构被所述马达驱动从而进行旋转时的扭矩。该情况下，具有与技术方案1同样的效果。

附图说明

图1是机床1A的立体图。

图2是主轴头7A及其周围部分的纵剖视图。

图3是主轴9A内部的纵剖视图。

图4是表示机床1A和数控装置30A的电气结构的框图。

图5是表示刀库马达55A的扭矩的图表。

图6是表示表341的图。

图7是主处理的流程图。

图8是第一实施方式的获取处理的流程图。

图9是机床1B的立体图。

图10是机床1B的俯视图。

图11是机床1B的主视图。

图12是机床1B的右视图。

图13是图11的I－I线向视方向剖视图。

图14是图9的W区域内的部分的放大图。

图15是主体部401B内的旋回轴43B和ATC驱动轴46B及其周围部分的剖视图。

图16是表示数控装置50B和机床1B的电气结构的框图。

图17是换刀处理的说明图。

图18是换刀动作的时序图。

图19是表示ATC马达45B的扭矩的图表。

图20是表示表541的图。

图21是第二实施方式的获取处理的流程图。

具体实施方式

说明本发明的第一实施方式。下面的说明中使用附图中用箭头表示的左右、前后和上下。图1中的机床1A的左右方向为X轴方向，机床1A的前后方向为Y轴方向，机床1A的上下方向为Z轴方向。机床1A使主轴9A上装配的刀柄40A(参照图2)的刀具4A旋转，对保持在工作台13A的上表面的切削对象实施切削加工。数控装置30A(参照图4)控制机床1A的动作。

如图1、图2所示，机床1A具有基座2A、立柱5A、主轴头7A、主轴9A、工作台装置10A、换刀装置20A、控制箱6A和操作面板15A(参照图4)等。基座2A为大致长方体状的金属制底座。立柱5A固定在基座2A的上部靠后方处。主轴头7A利用设于立柱5A的前表面的Z轴移动机构沿Z轴方向进行升降。Z轴移动机构具有Z轴马达51A(参照图4)等。Z轴移动机构与Z轴马达51A的驱动相应地使主轴头7A沿Z轴方向移动。主轴头7A在上部具有主轴马达52A。主轴9A以能够旋转的方式设在主轴头7A的内部。主轴9A在下端部(顶端部)具有装配孔92A。在主轴9A的装配孔92A装配刀柄40A，主轴9A与主轴马达52A的驱动相应地旋转。刀柄40A保持刀具4A。

工作台装置10A具有Y轴移动机构、Y轴座12A、工作台13A和X轴移动机构等。Y轴移动机构设于基座2A的上表面，具有Y轴马达54A(参照图4)等。Y轴移动机构与Y轴马达54A的驱动相应地使Y轴座12A沿Y轴方向移动。X轴移动机构设于Y轴座12A的上表面，具有X轴马达53A(参照图4)等。X轴移动机构以工作台13A能够与X轴马达53A的驱动相应地沿X轴方向移动的方式支承该工作台13A。因此，工作台13A能够利用X轴移动机构和Y轴移动机构在基座2A上沿X轴方向和Y轴方向移动。

换刀装置20A设于主轴头7A的前侧，具有刀库21A。刀库21A在外周具有排列成圆形的多个把持臂90A。把持臂90A把持刀柄40A。换刀装置20A与刀库马达55A的驱动相应地使刀库21A旋转。

控制箱6A固定在立柱5A的背面侧，其中存放有数控装置30A(参照图4)。数控装置30A分别对Z轴马达51A、主轴马达52A、X轴马达53A和Y轴马达54A进行控制。该情况下，保持在工作台13A上的切削对象和主轴9A上装配的刀具4A相对移动，来对切削对象实施各种加工。各种加工为使用钻头、丝锥等进行的钻孔加工，使用端铣刀、铣刀等进行的侧面加工等。操作面板15A(参照图4)设于包覆机床1A的壳体的外壁等。操作面板15A具有输入部24A(参照图4)和显示部25A(参照图4)。输入部24A接受各种信息、操作指示等的输入，并向数控装置30A输出输入信息。显示部25A基于来自数控装置30A的指令显示各种画面、异常信息等。

如图2、图3所示，主轴头7A在其前方下部的内侧以主轴9A能够旋转的方式支承该主轴9A。主轴9A具有沿上下方向的旋转轴。主轴9A借助联轴器23A与主轴马达52A的向下方延伸的驱动轴相连结。因此，主轴9A在主轴马达52A的驱动下旋转。如图3所示，主轴9A具有轴孔91A、装配孔92A、空间93A、下部滑动孔94A、夹持杆81A和弹簧82A。轴孔91A经过主轴9A的中心。装配孔92A设于主轴9A的顶端部(下端部)。在装配孔92A装配刀柄40A。刀柄40A在一端侧保持刀具4A，在另一端侧具有锥形装配部180A和拉钉181A。锥形装配部180A呈圆锥状。拉钉181A从锥形装配部180A的顶部沿轴线方向突出。锥形装配部180A紧贴主轴9A的装配孔92A地装配在该装配孔92A。空间93A与装配孔92A的上部相连续地设置。下部滑动孔94A设在轴孔91A的下端部与空间93A之间且与该轴孔91A的下端部和空间93A相连续。

夹持杆81A插入于轴孔91A内且设置为能够沿上下方向移动。夹持杆81A具有销支承部811A、杆部812A和柄把持部813A。销支承部811A呈圆柱形状，位于夹持杆81A的上端，其支承后述的销58A。杆部812A呈圆柱形状，从销支承部811A向下方延伸。柄把持部813A位于杆部812A的下端，具有多个钢珠。弹簧82A插入于轴孔91A中。弹簧82A的上端与销支承部811A相卡合，弹簧82A利用弹力始终对夹持杆81A向上方施力。夹持杆81A克服弹簧82A的弹力向下方移动，弹簧82A收缩。柄把持部813A从下部滑动孔94A进入到空间93A，解除对刀柄40A的拉钉181A的夹持。当夹持杆81A从移动到下方的状态向上移动时，柄把持部813A从空间93A向下部滑动孔94A移动。柄把持部813A的钢珠向内侧拉紧，夹持拉钉181A。因此，夹持杆81A以利用弹簧82A将刀柄40A向上方提拉的状态保持该刀柄40A。

如图2所示，主轴头7A在其后方上部的内侧具有杆60A。杆60A呈大致字母L形，能够以支承轴61A为中心摆动。支承轴61A固定在主轴头7A内。杆60A具有纵向杆63A和横向杆62A。纵向杆63A从支承轴61A相对于立柱5A侧向斜上方延伸，并在中间部65A处向上方弯折，然后向上方延伸。横向杆62A从支承轴61A向立柱5A的前方大致水平地延伸。横向杆62A的顶端部能够从上方与同夹持杆81A正交且突出的销58A相卡合。纵向杆63A在上端部的背面具有板凸轮体66A。板凸轮体66A在靠立柱5A侧具有凸轮面。板凸轮体66A的凸轮面能够与固定在上侧轴承部27A的凸轮从动件67A接触分离。凸轮从动件67A在板凸轮体66A的凸轮面上滑动。拉伸螺旋弹簧以带弹力的方式设于纵向杆63A与主轴头7A之间。拉伸螺旋弹簧始终对杆60A向从右侧面观察杆60A时的顺时针方向施力。因此，杆60A始终呈要解除由横向杆62A对销58A向下方的推压。主轴头7A以在主轴9A的装配孔92A装配有刀柄40A的锥形装配部180A的状态，通过Z轴马达51A的旋转进行上升。设于杆60A的板凸轮体66A与凸轮从动件67A相接触并滑动。当凸轮从动件67A沿着板凸轮体66A的凸轮形状滑动时，杆60A以支承轴61A为中心绕右视时的逆时针方向旋转。横向杆62A从上方与销58A相卡合，将夹持杆81A向下方推压。夹持杆81A克服弹簧82A的弹力，对柄把持部813A向下方施力。柄把持部813A解除对刀柄40A的拉钉181A的夹持。刀柄40A从主轴9A的装配孔92A脱落，从而，刀柄40A从主轴9A脱离。将已从主轴9A脱离的刀柄40A称为第一刀柄。换刀装置20A的多个把持臂90A中的、处于换刀位置的一把持臂90A(称为第一把持臂)把持已从主轴9A脱离的第一刀柄。换刀位置即为刀库21A的最下部位置。

换刀装置20A利用刀库马达55A使刀库21A旋转，将具有由数控程序的换刀指令指示的刀具4A的刀柄40A(称为第二刀柄)定位到换刀位置。此时，刀库21A从已从主轴9A脱离的第一刀柄处于换刀位置的状态，旋转至要新装配于主轴9A的第二刀柄处于换刀位置的状态。刀库21A以利用第一把持臂把持第一刀柄且由另一把持臂90A(称为第二把持臂)把持第二刀柄的状态进行旋转。在第二刀柄配置于换刀位置的状态下，主轴头7A通过Z轴马达51A的旋转进行下降。第二刀柄的锥形装配部180A插入于主轴9A的装配孔92A。设于杆60A的板凸轮体66A相对于凸轮从动件67A滑动，杆60A以支承轴61A为中心绕右视时的顺时针方向旋转。因此，横向杆62A离开销58A，解除对夹持杆81A向下方的推压。夹持杆81A解除对柄把持部813A向下方的施力，并且在弹簧82A的弹力的作用下向上方移动。柄把持部813A将拉钉181A向上方提拉。第二刀柄从换刀装置20A的第二把持臂脱离。刀柄40A的锥形装配部180A向主轴9A的装配孔92A的装配完成，第二刀柄向主轴9A的装配完成。

参照图4，说明数控装置30A和机床1A的电气结构。数控装置30A具有CPU31A、ROM32A、RAM33A、存储装置34A、输入接口351A和输出接口352A等。CPU31A综合控制数控装置30A。ROM32A存储有各种程序。RAM33A用于存储各种处理执行过程中的各种数据。存储装置34A为非易失性存储器，用于存储数控程序、各种数据。

机床1A还具有操作面板15A。操作面板15A具有输入部24A和显示部25A。输入部24A接受各种输入。显示部25A显示各种画面。输入部24A与输入接口351A电连接。显示部25A与输出接口352A电连接。

Z轴马达51A、主轴马达52A、X轴马达53A、Y轴马达54A、刀库马达55A与输出接口352A电连接。Z轴马达51A、主轴马达52A、X轴马达53A、Y轴马达54A、刀库马达55A为伺服马达，它们与由输出接口352A输出的脉冲信号相应地旋转。Z轴马达51A具有编码器511A，编码器511A检测Z轴马达51A的旋转角度。主轴马达52A具有编码器521A，编码器521A检测主轴马达52A的旋转角度。X轴马达53A具有编码器531A，编码器531A检测X轴马达53A的旋转角度。Y轴马达54A具有编码器541A，编码器541A检测Y轴马达54A的旋转角度。刀库马达55A具有编码器551A，编码器551A检测刀库马达55A的旋转角度。编码器511A、编码器521A、编码器531A、编码器541A、编码器551A与输入接口351A电连接。

有时，因将刀具4A固定于刀柄40A的螺钉松动等原因，导致刀具4A从刀柄40A掉落(称为掉刀)。图3的(A)表示未发生掉刀的状态。图3的(B)表示发生了掉刀的状态。该情况下，期望数控装置30A尽早检测到掉刀。第一实施方式中，数控装置30A通过下述方法来检测掉刀。

例示这样的情况：切削时，刀具4A已从主轴9A上装配的第一刀柄脱离。在由换刀装置20A进行换刀时，第一把持臂把持刀具4A已脱离的第一刀柄。刀库21A使由第二把持臂把持的第二刀柄移动至换刀位置。此时，相对于未发生掉刀时而言，刀库21A的重量有变化，因此，使刀库21A旋转的刀库马达55A的扭矩也有变化。

图5表示在由换刀装置20A进行换刀时使刀库21A旋转的刀库马达55A的扭矩的随着时间推移的变化。实线p11表示未掉刀时的刀库马达55A的扭矩。虚线p12表示掉刀时的刀库马达55A的扭矩。旋转角度与从第一状态旋转至第二状态时的旋转角度相对应。第一状态是指主轴上装配的刀柄40A处于换刀位置时的状态。第二状态是指与把持该刀柄40A的第一把持臂相邻的另一把持臂所把持的刀柄处于换刀位置时的状态。多个把持臂90A的总数为n时，旋转角度θ通过下式来表示。

θ＝360/n[°]

刀库马达55A在旋转刚开始时(约700ms)和旋转即将结束前(约1500ms)，加减速度(加速度和减速度)都较大，因此，实线p11和虚线p12的该部分都具有陡峭的峰值。

发生掉刀时，由于仅剩刀柄40A，因此，刀库马达55A和刀柄40A的总重量变轻了与刀具4A的重量相当的重量。因此，实线p11的最大值大于虚线p12的最大值，且实线p11的最小值小于虚线p12的最小值。实线p11的最大值(称为最大扭矩)与最小值(称为最小扭矩)之差d11大于虚线p12的最大扭矩与最小扭矩之差d12。

因此，数控装置30A将未发生掉刀的状态下使刀库21A旋转时的刀库马达55A的最大扭矩与最小扭矩之差作为基准扭矩预先存储至存储装置34A。基准扭矩与处于换刀位置的刀柄40A未发生掉刀的状态下刀库21A从第一状态旋转至第二状态时的扭矩相对应。针对刀库21A利用多个把持臂90A实际把持的所有刀柄40A中的每个刀柄都存储基准扭矩。在各刀柄40A的形状、重量不同时，刀库21A从第一状态旋转至第二状态时的刀库马达55A的扭矩也不同。因此，每个刀柄40A所对应的基准扭矩也不同。

图6表示存储装置34A中存储的包含基准扭矩在内的表341。表341中，针对各第一刀柄t1、t2、t3、t4对应地标有基准扭矩。

数控装置30A的CPU31A获取实际换刀时使刀库21A从第一状态旋转至第二状态时的刀库马达55A的扭矩，并算出最大扭矩与最小扭矩之差作为交换扭矩。CPU31A提取存储装置34A中存储的表341的基准扭矩中与在由换刀装置20A进行换刀时已从主轴9A脱离的第一刀柄相对应的基准扭矩。CPU31A算出所提取的基准扭矩与交换扭矩之差的绝对值。

CPU31A在基准扭矩与交换扭矩之差的绝对值大于规定阈值Th1时，判定为第一刀柄发生了掉刀。CPU31A在基准扭矩与交换扭矩之差的绝对值小于或等于规定阈值Th1时，判定为第一刀柄未发生掉刀。图5的例子中，CPU31A将基准扭矩所对应的差d11与交换扭矩所对应的差d12之差的绝对值|d11－d12|和规定阈值Th1进行比较，来判定第一刀柄是否发生了掉刀。而且，CPU31A将基准扭矩的规定比率规定为规定阈值Th1。作为规定比率的一例，为10％。表341(参照图6)中，第一刀柄t1所对应的基准扭矩为100，因此，规定阈值Th1为10。

参照图7、图8，说明主处理。数控装置30A的CPU31A在机床1A被接入电源时，读出ROM32A中存储的程序，开始主处理。而且，执行数控程序的控制在输入部24的启动钮被按下时，由CPU31A基于未图示的程序来进行。

如图7所示，CPU31A对是否为换刀装置20A的换刀过程中进行判定(S11)。CPU31A在判定为不是换刀过程中时(S11：否)，使处理返回到S11。CPU31A在判定为是换刀过程中时(S11：是)，确定通过换刀已从主轴9A脱离的第一刀柄。CPU31A对存储装置34A中存储的表341(参照图6)中是否存在与所确定的第一刀柄相对应的基准扭矩进行判定(S13)。CPU31A在判定为表341中不存在与所确定的第一刀柄相对应的基准扭矩时(S13：否)，使处理返回到S11。CPU31A在判定为表341中存在与所确定的第一刀柄相对应的基准扭矩时(S13：是)，执行获取处理(参照图8)(S15)。

参照图8，说明获取处理。CPU31A在RAM33A中存储的、作为变量的最大扭矩和最小扭矩中设定0，进行初始化。CPU31A对下述内容进行判定：刀库21A是否处于以利用第一把持臂把持通过换刀已从主轴9A脱离的第一刀柄的状态，利用刀库马达55A从第一状态到第二状态之间旋转的过程中(S31)。在向刀库马达55A输出脉冲信号的期间里，CPU31A判定为刀库21A处于旋转过程中。CPU31A在判定为刀库21A处于从第一状态到第二状态之间旋转的过程中时(S31：是)，获取刀库马达55A的扭矩(S33)。

可以是，CPU31A基于向刀库马达55A输出的脉冲信号以及由编码器551A检测到的刀库马达55A的旋转角度，获取刀库马达55A的扭矩。可以是，CPU31A通过基于由编码器551A检测到的刀库马达55A的旋转角度进行反馈控制，来调整向刀库马达55A输出的脉冲信号。该情况下，可以是，CPU31A基于通过反馈控制调整过的脉冲信号，获取刀库马达55A的扭矩。

CPU31A对通过S33的处理获取的扭矩是否大于或等于RAM33A中存储的最大扭矩进行判定(S35)。CPU31A在判定为所获取的扭矩大于或等于最大扭矩时(S35：是)，将RAM33A中存储的最大扭矩变更为通过S33的处理获取的扭矩，更新最大扭矩(S37)。CPU31A使处理前进到S39。CPU31A在判定为通过S33的处理获取的扭矩小于RAM33A中存储的最大扭矩时(S35：否)，使处理前进到S39。

CPU31A对通过S33的处理获取的扭矩是否小于或等于RAM33A中存储的最小扭矩进行判定(S39)。CPU31A在判定为所获取的扭矩小于或等于最小扭矩时(S39：是)，将RAM33A中存储的最小扭矩变更为通过S33的处理获取的扭矩，更新最小扭矩(S41)。CPU31A使处理返回到S31。CPU31A在判定为通过S33的处理获取的扭矩大于RAM33A中存储的最小扭矩时(S39：否)，使处理返回到S31。CPU31A在判定为刀库21A从第一状态到第二状态之间的旋转结束时(S31：否)，使处理前进到S43。CPU31A算出RAM33A中存储的最大扭矩与最小扭矩之差作为交换扭矩(S43)。CPU31A结束获取处理，并使处理返回到主处理(参照图7)。

如图7所示，CPU31A在获取处理(S15)结束后，提取表341(参照附图)中与通过换刀已从主轴9A脱离的第一刀柄相对应的基准扭矩。CPU31A算出所提取的基准扭矩与通过获取处理算出的交换扭矩之差的绝对值。CPU31A与所算出的差的绝对值同规定阈值Th1的关系相应地，判定在利用第一刀柄的刀具4A进行切削后是否发生了刀具4A从第一刀柄脱落即掉刀(S17)。CPU31A在所算出的差的绝对值小于或等于规定阈值Th1时，判定为第一刀柄未发生掉刀(S17：否)。此时，CPU31A使处理返回到S11。CPU31A在所算出的差的绝对值大于规定阈值Th1时，判定为第一刀柄发生了掉刀(S17：是)。此时，CPU31A使显示部25A显示用于告知第一刀柄发生了掉刀的画面，向使用者进行告知(S19)。CPU31A结束主处理。

在由换刀装置20A对刀柄40A进行交换时，使刀库21A旋转的刀库马达55A的扭矩与刀具4A是否已从刀库21A所把持的第一刀柄掉落相应地变化(参照图5)。因此，数控装置30A将第一刀柄未发生掉刀时的刀库马达55A的扭矩作为基准扭矩存储至存储装置34A。数控装置30A获取在对主轴9A上装配的第一刀柄进行交换时的刀库马达55A的扭矩作为交换扭矩(S15)。数控装置30A能够基于基准扭矩与交换扭矩的关系，高精度地判定刀具4A是否已从第一刀柄掉落(S17)。

数控装置30A算出刀库马达55A的最大扭矩与最小扭矩之差作为交换扭矩(S43)。数控装置30A基于所算出的交换扭矩与基准扭矩的关系，判定第一刀柄是否发生了掉刀(S17)。该情况下，数控装置30A能够基于刀库马达55A的加速时(最大扭矩)和减速时(最小扭矩)这两者的变化，来判定刀具4A是否已从第一刀柄掉落。因此，数控装置30A能够更高精度地判定是否发生了掉刀。

数控装置30A能够通过上述方法针对具有转塔式的换刀装置20A的机床1A判定是否发生了掉刀。数控装置30A针对刀库21A利用把持臂90A把持的每个刀柄40A都存储基准扭矩。该情况下，即使在每个刀柄40A的形状、重量不同，基准扭矩不同的情况下，数控装置30A也能够高精度地判定刀具4A是否已从第一刀柄掉落。

上述内容中，数控装置30A将针对刀库21A实际把持的所有刀柄40A中的每个刀柄40A都对应地标有基准扭矩的表341存储在存储装置34A中。可以是，数控装置30A将针对刀库21A所能够把持的所有刀柄40A中的每个刀柄40A都对应地标有基准扭矩的表341存储至存储装置34A。

在使用表341时，可以是，数控装置30A提取刀库21A实际把持的刀柄40A，在主处理开始时从表341中选择与所提取的刀柄40A相对应的基准扭矩。或者，可以是，数控装置30A预读数控程序，来确定具有通过换刀指令成为交换对象的刀具4A的刀柄。可以是，数控装置30A在主处理开始时从表341中选择与所确定的刀柄40A相对应的基准扭矩。而且，可以是，表341中具有成为交换对象的刀具4A的刀柄40A由使用者借助输入部24A进行输入。可以是，数控装置30A在主处理开始时从表341中选择与使用者所输入的刀柄40A相对应的基准扭矩。可以是，数控装置30A在通过S17的处理算出基准扭矩与交换扭矩之差的绝对值时，从在主处理开始时从表341中选择的基准扭矩中进一步选择与已从主轴9A脱离的第一刀柄相对应的基准扭矩。

换刀装置20A为本发明的第一实施方式的交换装置的一例。刀库21A为本发明的第一实施方式的旋转机构的一例。刀库马达55A为本发明的第一实施方式的马达的一例。存储表341的存储装置34A为本发明的第一实施方式的存储部的一例。进行S33～S43的处理时的CPU31A为本发明的第一实施方式的获取部的一例。进行S17的处理时的CPU31A为本发明的第一实施方式的判定部的一例。

说明本发明的第二实施方式。下面的说明中使用附图中用箭头表示的左右、前后和上下。图9中的机床1B的左右方向即为机床1B的X轴方向，机床1B的前后方向即为机床1B的Y轴方向，机床1B的上下方向即为机床1B的Z轴方向。机床1B使主轴7B(参照图13)上装配的刀柄40A(参照图2等)的刀具4A(参照图2等)旋转，对固定在旋转台11B上的切削对象实施切削加工。数控装置50B(参照图16)控制机床1B的动作。

参照图9～图13，说明机床1B的构造。机床1B具有基座部2B、立柱5B、主轴头6B、主轴7B、工作台装置10B和换刀装置40B(称为ATC装置40B)等。

基座部2B为俯视时呈大致矩形形状的铁制构件，在其上表面后部侧具有座部20B(参照图12)。座部20B呈大致长方体状，在其上表面具有X轴移动机构101B(参照图12)。X轴移动机构101B以搬运体12B(参照图9、图12)能够沿X轴方向移动的方式支承该搬运体12B。X轴移动机构101B具有X轴马达21B(参照图16)等。X轴移动机构101B通过X轴马达21B的驱动，使搬运体12B沿X轴方向移动。搬运体12B使立柱5B沿X轴方向移动。搬运体12B在其上表面具有Y轴移动机构。Y轴移动机构以立柱5B能够沿Y轴方向移动的方式支承该立柱5B。Y轴移动机构具有Y轴马达24B(参照图16)等。Y轴移动机构通过Y轴马达24B的驱动，使立柱5B沿Y轴方向移动。因此，立柱5B能够利用X轴移动机构101B和Y轴移动机构等沿X轴方向和Y轴方向移动。立柱5B在其前表面具有Z轴移动机构103B(参照图10、图11、图13)。Z轴移动机构103B以主轴头6B能够沿Z轴方向移动的方式支承该主轴头6B。工作台装置10B设于基座部2B的比座部20B靠前方的位置。工作台装置10B在上部具有旋转台11B。旋转台11B利用旋转台马达，以与Z轴方向平行的旋转轴线为中心旋转。切削对象固定于旋转台11B。

如图13所示，主轴头6B在内部以主轴7B能够旋转的方式支承该主轴7B。主轴7B沿Z轴方向延伸。在主轴头6B的上部固定有主轴马达8B。主轴马达8B的驱动轴与主轴7B相连结。主轴7B具有装配孔、夹持机构部和拉杆70B等。装配孔设于主轴7B的下端部。主轴7B的下端部在规定位置具有凸状的键。键能够与保持刀具4A的刀柄40A相卡合。夹持机构部设在经过主轴7B的中心的轴孔内且是设在装配孔的上方。拉杆70B以与主轴7B的轴孔呈同轴的方式插入于该轴孔内。拉杆70B始终被弹簧向上方施力。刀柄40A向主轴7B的装配孔中进入。当刀柄40A进入到装配孔中时，夹持机构部利用后述的构造将刀柄40A装配于装配孔。当拉杆70B对夹持机构部向下方推压时，夹持机构部使刀柄40A从主轴7B脱离。

主轴头6B在后方上部的内侧具有摆动臂构件60B。摆动臂构件60B呈大致字母L形，以支承轴61B为中心摆动自如。支承轴61B在主轴头6B的内部沿左右方向延伸，且固定在主轴头6B的左右两侧的壁。摆动臂构件60B具有纵臂部63B和横臂部62B。纵臂部63B从支承轴61B相对于立柱5B侧向斜上方延伸。横臂部62B从支承轴61B向前方大致水平地延伸。销71B与拉杆70B正交。横臂部62B的顶端部621形成为分叉状。拉杆70B配置在顶端部621之间。顶端部621能够从上方与销71B相卡合。拉伸弹簧始终对摆动臂构件60B向从左侧观察摆动臂构件60B时的逆时针方向施力。因此，摆动臂构件60B始终呈要解除由横臂部62B对销71B向下方的推压。

如图13、图14所示，主轴头6B在其上部且是靠ATC装置40B侧具有杆支承部91B。杆支承部91B以推杆92B能够沿前后方向移动的方式支承该推杆92B。推杆92B沿前后方向延伸。摆动臂构件60B的纵臂部63B在上端部(顶端部)右侧面具有抵接部631。抵接部631与推杆92B的前端部相抵接，抵接部631始终被拉伸弹簧向后方施力。因此，推杆92B的后端部始终从杆支承部91B朝向后方突出规定距离。当将推杆92B的后端部向前方推压时，摆动臂构件60B以支承轴61B为中心绕左视时的顺时针方向摆动，克服拉伸弹簧的施力向下按拉杆70B。夹持机构部松开刀柄40A，刀柄40A能够从主轴7B的装配孔脱离。

ATC装置40B为臂式换刀装置。如图9、图12所示，ATC装置40B借助支柱31B、支柱32B被支承在主轴头6B的右侧。ATC装置40B从数控装置50B接受控制信号，对主轴7B的装配孔中装配的刀柄40A(第一刀柄)和由数控程序指定的另一刀柄40A(第二刀柄)进行交换。ATC装置40B具有主体部401B和刀库41B等。

如图9～图11所示，主体部401B为大致长方体状的金属制箱体，由支柱31B、支柱32B支承。如图9～图15所示，主体部401B具有操作构件47B、旋回轴43B、换刀臂44B、ATC马达45B、ATC驱动轴46B(参照图15)、摆动杆22B、摆动杆23B(参照图15)等。如图9、图10、图12～图14所示，操作构件47B为设于主体部401B内部的棒状构件，与Z轴方向大致平行地延伸。操作构件47B的上端部从设于主体部401B的上表面的开口部向上方突出。操作构件47B的下端部以操作构件47B能够以摆动轴49B(参照图12)为中心摆动的方式被轴支承。摆动轴49B在主体部401B的内部沿左右方向延伸，且固定在主体部401B的左右两侧的壁。因此，操作构件47B的上端部能够以摆动轴49B为中心沿前后方向移动。操作构件47B的与Z轴方向平行地延伸的姿势为基础姿势。操作构件47B在上端部左侧面具有抵接部48B(参照图10)。抵接部48B为向左侧突出的大致圆筒形状。如图14所示，为了进行换刀，主轴头6B移动到图10、图11所示的位置(称为换刀位置)时，推杆92B的后端部位于操作构件47B的抵接部48B的前方。

如图15所示，旋回轴43B形成为从主体部401B的下部向下方突出的圆筒状，主体部401B以旋回轴43B能够绕轴线旋转的方式支承该旋回轴43B。旋回轴43B与Z轴方向平行地延伸。旋回轴43B在上端部具有花键15B和花键副轴17B。花键15B具有阶梯孔16B。阶梯孔16B沿着花键15B的轴线具有规定深度。支承构件39B形成为长杆状，其贯穿于固定在主体部401B的上部的上部机械框架38B的通孔381。支承构件39B具有小于阶梯孔16B的内径的外径，支承构件39B固定于上部机械框架38B。支承构件39B隔着配设在阶梯孔16B的上段的衬套插入于阶梯孔16B。

花键副轴17B形成为圆筒状，装配在花键15B的外侧。花键15B能够在花键副轴17B的内侧沿上下方向移动。轴承75B、轴承76B固定在主体部401B的上部，以花键副轴17B能够旋转的方式支承该花键副轴17B。因此，旋回轴43B相对于主体部401B以支承构件39B为中心旋转。花键副轴17B在外周具有凸缘部171。在凸缘部171的上表面和下表面固定有从动辊182、从动辊183的轴。旋回轴43B在轴向中央部具有与其呈同轴的圆筒部34B。圆筒部34B在其外周面具有圆周槽342。在圆筒部34B沿上下方向移动时，旋回轴43B沿着支承构件39B沿上下方向移动。

主体部401B的内部的下部具有外轴齿轮431B。外轴齿轮431B在中央具有开口，将旋回轴43B插入于该开口。旋回轴43B能够相对于外轴齿轮431B上下地移动。在旋回轴43B移动到后述的上止点时，外轴齿轮431B与换刀臂44B相嵌合，换刀臂44B伴随着外轴齿轮431B的旋转进行旋转。在旋回轴43B从上止点向下方移动时，外轴齿轮431B离开换刀臂44B，即使外轴齿轮431B旋转，换刀臂44B也不旋转。外轴齿轮431B在上端部的外周具有齿部432B。在主体部401B的内部的下部以扇形齿轮66B能够旋转的方式支承该扇形齿轮66B。齿部432B与扇形齿轮66B相啮合。扇形齿轮66B支承摆动件571B。摆动件571B从动于设于圆柱部37B的下表面的平面槽凸轮33B。

换刀臂44B与旋回轴43B的下端部正交且沿水平方向延伸。换刀臂44B与旋回轴43B的旋转或外轴齿轮431B的旋转相应地旋转，且与旋回轴43B的上下运动相应地在从上止点到下止点之间沿上下方向移动。换刀臂44B在两端部具有把持部441、把持部442。把持部441、把持部442形成为在俯视时呈字母C状，且能够嵌于刀柄40A从而把持刀柄40A。换刀臂44B具有对把持部441、把持部442所把持的刀柄40A进行固定的锁定机构，换刀臂44B与后述的ATC马达45B的旋转角度相应地进行对刀柄的固定和对固定的解除。因此，把持部441、把持部442以刀柄40A能够被拆装的方式把持刀柄40A。

在主体部401B的上表面的前后方向大致中央部固定有箱450。箱450的底壁开有开口，在该开口周围固定有轴承27B。在箱450的上部固定ATC马达45B，ATC马达45B的输出轴451B从设于箱450的上壁的开口向下方突出。ATC驱动轴46B位于旋回轴43B的后方且与旋回轴43B平行地沿上下方向延伸，轴承27B和轴承28B以ATC驱动轴46旋转自如的方式支承该ATC驱动轴46。轴承28B固定在主体部401B的底壁。ATC驱动轴46B的上端部在箱450的内部借助联轴器45D与ATC马达45B的输出轴451B相连结。ATC驱动轴46B在轴向中央部具有与其呈同轴的圆柱部37B。圆柱部37B在外周面具有槽凸轮371B和槽凸轮372B。

主体部401B在内部以摆动杆22B能够以设于其一端部的支承点221B为中心摆动的方式支承该摆动杆22B。摆动杆22B形成为长杆状。设于摆动杆22B的中央部的卡合件222B与槽凸轮372B相卡合。设于摆动杆22B的另一端部的接触件223B与设于圆筒部34B的圆周槽342相卡合。因此，当ATC驱动轴46B旋转一圈时，摆动杆22B从动于槽凸轮372B进行摆动，旋回轴43B和换刀臂44B沿轴线方向往复一个来回。摆动杆23B形成为长杆状。摆动杆23B的长度方向一端部与槽凸轮371B相卡合，摆动杆23B的长度方向另一端部以摆动杆23B能够旋转的方式轴支承于操作构件47B。因此，当ATC驱动轴46B旋转时，槽凸轮371B旋转，摆动杆23B从动于槽凸轮371B进行摆动，使操作构件47B从基础姿势的状态向前方摆动。当操作构件47B向前方推压推杆92B的后端部时，刀柄能够从主轴7B的装配孔脱离。

ATC驱动轴46B在轴向上部具有与其呈同轴的、圆柱状的平行凸轮59B。平行凸轮59B为具有凸缘状的板凸轮591B、板凸轮592B的复合凸轮。板凸轮591B能与花键副轴17B的从动辊182抵接，板凸轮592B能与花键副轴17B的从动辊183抵接。因此，在ATC驱动轴46B旋转至板凸轮591B、板凸轮592B与从动辊182、从动辊183相抵接时，花键副轴17B、旋回轴43B、换刀臂44B旋转。

如图9、图12所示，刀库41B固定在主体部401B的右侧面，刀库41B在侧视时呈在Y轴方向上较长的大致椭圆形状。刀库41B在内侧具有大致椭圆形状的刀具通路，沿着该刀具通路内收纳多个刀套411。在刀套411以刀柄40A能够被拆装的方式装配刀柄40A。刀库41B在下部靠前侧具有换刀部。换刀部向下方开口。刀库马达42B固定在刀库41B的上部靠前侧。多个刀套411在刀库马达42B的驱动下在刀具通路内移动。数控装置50B驱动刀库马达42B，将装配有第二刀柄的刀套411输送到换刀部。第一刀柄与当前装配于主轴7B且在由ATC装置40B进行换刀时将从主轴7B脱离的刀柄相对应。第二刀柄与在由ATC装置40B进行换刀后代替第一刀柄装配于主轴7B的刀柄相对应。

参照图16，说明数控装置50B和机床1B的电气结构。数控装置50B具有CPU51B、ROM52B、RAM53B、存储装置54B、输入接口55B和输出接口56B等。CPU51B综合控制数控装置50B。ROM52B存储有各种程序。RAM53B用于存储各种处理执行过程中的各种数据。存储装置54B为非易失性存储器，用于存储数控程序、各种数据。数控程序由多个块构成，各块均包含换刀指令等至少一个指令。

机床1B还具有输入部82B、显示部90B等。气缸88B设于ATC装置40B。输入部82B和显示部90B设于操作面板。输入部82B接受各种输入。显示部90B显示各种画面。气缸88B为用于使刀套411在后述的垂直姿势和水平姿势之间进行升降的刀套升降机构的驱动源。输入部82B与输入接口55B电连接。气缸88B、显示部90B与输出接口56B电连接。

Z轴马达19B、主轴马达8B、X轴马达21B、Y轴马达24B、刀库马达42B、ATC马达45B与输出接口56B电连接。Z轴马达19B、主轴马达8B、X轴马达21B、Y轴马达24B、刀库马达42B、ATC马达45B为伺服马达，它们与由输出接口56B输出的脉冲信号相应地旋转。Z轴马达19B具有编码器19C。编码器19C检测Z轴马达19B的旋转角度。主轴马达8B具有编码器8C。编码器8C检测主轴马达8B的旋转角度。X轴马达21B具有编码器21C，编码器21C检测X轴马达21B的旋转角度。Y轴马达24B具有编码器24C，编码器24C检测Y轴马达24B的旋转角度。刀库马达42B具有编码器42C，编码器42C检测刀库马达42B的旋转角度。ATC马达45B具有编码器45C，编码器45C检测ATC马达45B的旋转角度。编码器19C、编码器8C、编码器21C、编码器24C、编码器42C、编码器45C与输入接口55B电连接。

参照图17、图18，说明换刀动作。CPU51B使主轴头6B移动到换刀位置(参照图10、图11)。推杆92B的后端部向前方离开操作构件47B的抵接部48B。将此时的ATC驱动轴46B的旋转角度称为0°。换刀臂44B在上下方向上位于上止点，在旋转方向上位于待机位置。待机位置是把持部441、把持部442配置在主轴7B与换刀部的中间时的位置。如图17的(1)、(2)所示，CPU51B使装配有第二刀柄202的刀套411从水平状态垂直向下倾斜90°，使第二刀柄202从换刀部的开口处下降。刀套411变为垂直状态。CPU51B开始对ATC马达45B的驱动。

如图18所示，ATC马达45B在时机T0开始驱动，使图15中的ATC驱动轴46B正转。平面槽凸轮33B正转，借助摆动件571B使扇形齿轮66B和外轴齿轮431B旋转。旋回轴43B在时机T1向第一方向(俯视时的逆时针方向)开始旋转。通过旋回轴43B的旋转，换刀臂44B从待机位置向第一方向旋转。将换刀臂44B从待机位置向第一方向旋转时的角度称为旋回角度。

伴随着ATC驱动轴46B的旋转，摆动杆23B摆动，操作构件47B向前方摆动。因此，操作构件47B的抵接部48B与推杆92B的后端部相抵接并对推杆92B向前方进行推压。推杆92B向前方移动，对摆动臂构件60B的纵臂部63B的抵接部631向前方施力。摆动臂构件60B克服拉伸弹簧的施力，以支承轴61B为中心绕左视时的顺时针方向开始旋转。摆动臂构件60B的倾斜角度从3.7°朝向0°变化(时机T2)。此时，横臂部62B从上方与销71B相卡合，克服设于主轴7B内部的弹簧的施力，将拉杆70B向下方推压。拉杆70B对夹持机构部向下方施力。

在ATC驱动轴46B的旋转角度到达60°时(时机T3)，换刀臂44B的旋回角度到达70°。如图17的(3)所示，把持部441把持主轴7B上装配的第一刀柄201，把持部442把持位于换刀部的第二刀柄202。如图18所示，在时机T3～T6的期间里，图15中的平行凸轮59B的板凸轮591B、板凸轮592B离开从动辊18A、从动辊18B，换刀臂44B的旋回角度维持在70°。

在ATC驱动轴46B的旋转角度到达80°时(时机T4)，如图17的(4)所示，第一刀柄201从主轴7B内部的夹持机构部脱离。换刀臂44B从上止点朝向下止点开始下降。在ATC驱动轴46B的旋转角度到达90°位置时(时机T5)，摆动臂构件60B的倾斜角度变为0°，第一刀柄201向下方脱离主轴7B，第二刀柄202向下方脱离刀套411。

在时机T6，图15中的平行凸轮59B的板凸轮591B、板凸轮592B与从动辊18A、从动辊18B相抵接，旋回轴43B从旋回角度为70°再次向第一方向开始旋转。换刀臂44B在把持有第一刀柄201和第二刀柄202的状态下，朝向下止点下降并且旋转。在ATC驱动轴46B的旋转角度为130°时(时机T7)，换刀臂44B到达下止点。ATC驱动轴46B继续旋转。在ATC驱动轴46B的旋转角度为230°时(时机T8)，换刀臂44B从下止点朝向上止点开始边旋转边上升。在ATC驱动轴46B的旋转角度为260°时(时机T9)，换刀臂44B的旋回角度变为250°。如图17的(5)所示，第一刀柄201的位置和第二刀柄202的位置相互对调。第二刀柄202配置在主轴7B的下方，第一刀柄201配置在换刀部的刀套411的下方。图15中的平行凸轮59B的板凸轮591B、板凸轮592B离开从动辊18A、从动辊18B，换刀臂44B的旋回角度维持在250°。换刀臂44B朝向上止点继续上升。此时，第二刀柄202插入于主轴7B的装配孔，第一刀柄201插入于刀套411。

在ATC驱动轴46B的旋转角度到达270°时(时机T10)，图13中的操作构件47B开始向后方摆动，推杆92B向后方移动。摆动臂构件60B在拉伸弹簧的施力的作用下，以支承轴61B为中心绕左视时的逆时针方向开始旋转，倾斜角度从0°朝向3.7°变化。

在ATC驱动轴46B的旋转角度到达280°时(时机T11)，如图17的(6)所示，换刀臂44B到达上止点。第二刀柄202装配于主轴7B的装配孔，第一刀柄201装配于刀套411。刀柄40A与主轴7B的下端的键相卡合，第二刀柄202装配于主轴7B的装配孔。在ATC驱动轴46B的旋转角度到达300°时(时机T12)，图15中的摆动件571B沿着平面槽凸轮33B沿规定方向摆动。从动于摆动件571B的扇形齿轮66B旋转，借助齿部432B与该扇形齿轮66B相啮合的外轴齿轮431B旋转。伴随着外轴齿轮431B的旋转，换刀臂44B与外轴齿轮431一体地反转，向第二方向(俯视时的顺时针方向)旋转。在ATC驱动轴46B的旋转角度到达330°时(时机T13)，摆动臂构件60B的倾斜角度恢复到3.7°。在ATC驱动轴46B的旋转角度到达350°时(时机T14)，图15中的换刀臂44B以旋回角度为180°的状态停止旋转。在ATC驱动轴46B的旋转角度到达360°时，CPU51B使ATC马达45B停止。如图17的(8)所示，CPU51B使位于刀库41B的换刀部的刀套411从垂直姿势上升，恢复到水平姿势。如此，换刀动作完成。

第二实施方式中，数控装置50B通过下述方法来检测第一刀柄201的掉刀。例示这样的情况：刀具4A已从主轴7B上装配的第一刀柄201的刀柄40A脱离。换刀时，换刀臂44B使刀具4A已脱离的第一刀柄201从主轴9A脱离，并由把持部441把持该第一刀柄201，并且，由把持部442把持第二刀柄202(图17的(4))。换刀臂44B为了使第一刀柄201和第二刀柄202对调，使换刀臂44B旋转(图17的(5))。把持部441为仅把持有第一刀柄201的刀柄40A的状态。此时，相对于第一刀柄201未发生掉刀时而言，换刀臂44B的重量有变化，因此，使换刀臂44B旋转的ATC马达45B的扭矩也有变化。

图19表示换刀时的ATC驱动轴46B的旋转角度与ATC马达45B的扭矩的关系。实线p21表示第一刀柄201未发生掉刀时的ATC马达45B的扭矩。虚线p22表示第一刀柄201发生了掉刀时的ATC马达45B的扭矩。换刀臂44B以由把持部441把持第一刀柄且由把持部442把持第二刀柄的状态旋转时(旋转角度为110°(时机T6，参照图18)～260°(时机T9，参照图18))，ATC马达45B的旋转刚开始时和旋转即将结束前，加减速度都较大，因此，实线p21和虚线p22的该部分都具有陡峭的峰值。将ATC驱动轴46B的旋转角度的区间110°～260°中的、换刀臂44B稳定地进行旋转的旋转角度的区间(125°～240°)称为对象区间R。

第一刀柄201发生了掉刀时，ATC马达45B使把持有刀具4A已掉落仅剩刀柄40A的第一刀柄201和第二刀柄202的换刀臂44B旋转。该情况下，实线p21的对象区间R的最大值大于虚线p22的对象区间R的最大值，且实线p21的对象区间R的最小值小于虚线p12的对象区间R的最小值。实线p21的对象区间R的最大值即最大扭矩与最小值即最小扭矩之差d21大于虚线p22的对象区间R的最大扭矩与最小扭矩之差d22。

因此，数控装置30A将使把持有未发生掉刀的第一刀柄201和第二刀柄202的换刀臂44B旋转时的ATC马达45B的最大扭矩与最小扭矩之差作为基准扭矩预先存储至存储装置54B。针对把持部441、把持部442所把持的第一刀柄201和第二刀柄202的每个组合都存储基准扭矩。

图20表示存储装置54B中存储的包含基准扭矩在内的表541。表541中，针对第一刀柄201(t1、t2、t3、t4)和第二刀柄202(t1、t2、t3、t4)的所有组合中的各个组合对应地标有基准扭矩。数控装置50B的CPU51B获取在实际换刀时使换刀臂44B旋转时的ATC马达45B的扭矩，算出最大扭矩与最小扭矩之差作为交换扭矩。CPU51B提取存储装置54B中存储的表541的基准扭矩中与换刀时已从主轴7B脱离的第一刀柄201和要新装配于主轴7B的第二刀柄202的组合相对应的基准扭矩。CPU51B算出所提取的基准扭矩与交换扭矩之差的绝对值。

CPU51B在基准扭矩与交换扭矩之差的绝对值大于规定阈值Th2时，判定为第一刀柄201发生了掉刀。CPU51B在基准扭矩与交换扭矩之差的绝对值小于或等于规定阈值Th2时，判定为第一刀柄201未发生掉刀。如图20所示，CPU51B将基准扭矩所对应的差d21与交换扭矩所对应的差d22之差的绝对值|d21－d22|和规定阈值Th2进行比较，来判定第一刀柄201是否发生了掉刀。CPU51与第一实施方式的情况同样地，将基准扭矩的规定比率(10％)作为规定阈值Th2。

第二实施方式中，由CPU51B执行的主处理中，仅后述的获取处理(参照图21)不同于第一实施方式，其他处理与第一实施方式同样。如图7所示，CPU51B在判定为处于换刀过程中时(S11：是)，确定通过换刀已从主轴7B脱离的第一刀柄201和要新装配于主轴7B的第二刀柄202。CPU51B对存储装置54B中存储的表541(参照图20)中是否存在与所确定的第一刀柄201和第二刀柄202的各个组合相对应的基准扭矩进行判定(S13)。CPU51B在判定为表541中存在与所确定的第一刀柄201和第二刀柄202的各个组合相对应的基准扭矩时(S13：是)，执行获取处理(参照图21)(S15)。

参照图21，说明获取处理。CPU51B在RAM53B中存储的、作为变量的最大扭矩和最小扭矩中设定0，进行初始化。CPU51B对下述内容进行判定：换刀臂44B是否处于利用ATC马达45B在ATC驱动轴46B的旋转角度处于对象区间R(参照图19)的范围内进行旋转的过程中(S51)。CPU51B在判定为换刀臂44B处于在ATC驱动轴46B的旋转角度处于对象区间R(参照图19)的范围内进行旋转过程中时(S51：是)，CPU51B获取ATC马达45B的扭矩(S53)。可以是，CPU51B基于向ATC马达45B输出的脉冲信号以及由编码器45C检测到的ATC马达45B的旋转角度，获取ATC马达45B的扭矩。可以是，CPU51B通过基于由编码器45C检测到的ATC马达45B的旋转角度进行反馈控制，来调整向ATC马达45B输出的脉冲信号。该情况下，可以是，CPU51B基于通过反馈控制调整过的脉冲信号，获取ATC马达45B的扭矩。CPU51B对通过S53的处理获取的扭矩是否大于或等于RAM53B中存储的最大扭矩进行判定(S55)。CPU51B在判定为所获取的扭矩大于或等于最大扭矩时(S55：是)，将RAM53B中存储的最大扭矩变更为通过S53的处理获取的扭矩，更新最大扭矩(S57)。CPU51B使处理前进到S59。CPU51B在判定为通过S53的处理获取的扭矩小于RAM53B中存储的最大扭矩时(S55：否)，使处理前进到S59。CPU51B对通过S53的处理获取的扭矩是否小于或等于RAM53B中存储的最小扭矩进行判定(S59)。CPU51B在判定为所获取的扭矩小于或等于最小扭矩时(S59：是)，将RAM53B中存储的最小扭矩变更为通过S53的处理获取的扭矩，更新最小扭矩(S61)。CPU51B使处理返回到S51。CPU51B在判定为通过S53的处理获取的扭矩大于RAM53B中存储的最小扭矩时(S59：否)，使处理返回到S51。CPU51B在判定为ATC驱动轴46B的旋转角度超出对象区间R(参照图19)的范围时(S51：否)，使处理前进到S63。CPU51B算出RAM53B中存储的最大扭矩与最小扭矩之差作为交换扭矩(S63)。CPU51B结束获取处理，并使处理返回到主处理(参照图7)。

如图7所示，CPU51B在获取处理(S15)结束后，提取表541中与通过换刀已从主轴7B脱离的第一刀柄201和新装配于主轴7B的第二刀柄202的组合相对应的基准扭矩。CPU51B算出所提取的基准扭矩与通过获取处理算出的交换扭矩之差的绝对值。CPU51B与所算出的差的绝对值同规定阈值Th2的关系相应地，判定在利用第一刀柄201的刀具4A进行切削后是否发生了刀具4A从第一刀柄201的刀柄40A脱落即掉刀(S17)。CPU51B在所算出的差的绝对值小于或等于规定阈值Th2时，判定为第一刀柄201未发生掉刀(S17：否)。此时，CPU51B使处理返回到S11。CPU51B在所算出的差的绝对值大于规定阈值Th2时，判定为第一刀柄201发生了掉刀(S17：是)。此时，CPU51B使显示部25A显示用于告知换刀时发生了掉刀的画面，向使用者进行告知(S19)。CPU51B结束主处理。

在对刀柄40A进行交换时，ATC马达45B的扭矩与刀具4A是否已从换刀臂44B所把持的第一刀柄201的刀柄40A掉落相应地变化(参照图19)。因此，数控装置50B将第一刀柄201未发生掉刀时的ATC马达45B的扭矩作为基准扭矩存储至存储装置54B。数控装置50B获取在将主轴7B上装配的第一刀柄201更换为第二刀柄202时的ATC马达45B的扭矩作为交换扭矩(S15)。数控装置50B能够基于基准扭矩与交换扭矩的关系，高精度地判定刀具4A是否已从第一刀柄201的刀柄40A掉落(S17)。

数控装置50B算出ATC马达45B的对象区间R的最大扭矩与最小扭矩之差作为交换扭矩(S63)。数控装置50B基于所算出的交换扭矩与基准扭矩的关系，判定换刀时是否发生了掉刀(S17)。该情况下，数控装置50B能够基于ATC马达45B的旋转较稳定的对象区间R的扭矩的变化，来判定刀具4A是否已从第一刀柄201的刀柄40A掉落。因此，数控装置50B能够更高精度地判定是否发生了掉刀。

数控装置50B能够针对具有臂式的ATC装置40B的机床1B判定是否发生了掉刀。数控装置50B针对换刀臂44B的把持部441、把持部442所把持的第一刀柄和第二刀柄的每个组合都存储基准扭矩。该情况下，即使在换刀臂44B所把持的第一刀柄201和第二刀柄202的每个组合的重量、平衡度不同，基准扭矩不同的情况下，数控装置50B也能够高精度地判定刀具4A是否已从第一刀柄201的刀柄40A掉落。

数控装置50B将针对刀库41B实际把持的所有刀柄40A的各个组合都对应地标有基准扭矩的表541存储至存储装置54B。可以是，数控装置50B将针对刀库41B所能够把持的所有刀柄40A的组合都对应地标有基准扭矩的表541存储至存储装置54B。在使用表541时，可以是，数控装置50B提取刀库41B实际把持的刀柄40A。可以是，数控装置50B确定所提取的刀柄40A中的两个刀柄(第一刀柄201、第二刀柄202)的所有组合，在主处理开始时从表541中选择与所确定的所有组合相对应的基准扭矩。可以是，数控装置50B预读数控程序，来确定换刀时的第一刀柄201和第二刀柄202的组合。可以是，表541中成为交换对象的第一刀柄201和第二刀柄202的组合由使用者利用输入部24A进行输入。可以是，数控装置30A在主处理开始时从表541中选择与使用者所输入的组合相对应的基准扭矩。可以是，数控装置50B在通过S17的处理算出基准扭矩与交换扭矩之差的绝对值时，从在主处理开始时从表541中选择的基准扭矩中进一步选择与已从主轴7B脱离的第一刀柄201和要向主轴7B装配的第二刀柄202的组合相对应的基准扭矩。

ATC装置40B为本发明的第二实施方式的交换装置的一例。换刀臂44B为本发明的第二实施方式的旋转机构的一例。ATC马达45B为本发明的第二实施方式的马达的一例。存储表541的存储装置54B为本发明的第二实施方式的存储部的一例。进行S53～S63的处理时的CPU51B为本发明的第二实施方式的获取部的一例。进行S17的处理时的CPU51B为本发明的第二实施方式的判定部的一例。

本发明不限于第一实施方式和第二实施方式。在换刀时获取交换扭矩的马达不限于第一实施方式的刀库马达55A、第二实施方式的ATC马达45B。可以是，数控装置30A、数控装置50B获取其他马达的扭矩作为交换扭矩，该其他马达是指在换刀时驱动以保持有刀柄40A的状态旋转的旋转机构的马达。可以是，数控装置50B获取换刀时的刀库马达42B的扭矩作为交换扭矩，并基于与基准扭矩的关系来判定是否发生了掉刀。

下面，通过举第一实施方式为例来说明变形例，但第二实施方式也能够应用同样的变形例。基于基准扭矩与交换扭矩的关系来判定是否发生了掉刀的方法不限于上述方法。可以是，数控装置30A仅将最大扭矩作为基准扭矩存储至存储装置34A。可以是，数控装置30A获取刀库马达55A的扭矩的最大值作为交换扭矩，并与基准扭矩进行比较，来判定是否发生了掉刀。可以是，数控装置30A仅将最小扭矩作为基准扭矩存储至存储装置34A。可以是，数控装置30A获取刀库马达55A的扭矩的最小值作为交换扭矩，并与基准扭矩进行比较，来判定是否发生了掉刀。规定阈值Th1不限于基准扭矩的规定比率，可以是预先存储在ROM32A中的设定值。

可以是，数控装置30A分别针对基准扭矩和交换扭矩，对达到最大扭矩时的时间和达到最小扭矩的时间进行比较。该情况下，可以是，数控装置30A在时间差大于规定阈值时，判定为发生了掉刀。

Claims (7)

1.一种数控装置，该数控装置对机床进行控制，该数控装置的特征在于，

该机床具有：

主轴，能够向该主轴装配用于保持刀具的刀柄；

交换装置，其使所述主轴上装配的所述刀柄即第一刀柄从所述主轴脱离，并将所述第一刀柄以外的所述刀柄即第二刀柄装配于所述主轴，来对所述刀具进行交换，该交换装置具备旋转机构，在对所述刀具进行交换时，该旋转机构以至少保持有所述第一刀柄的状态旋转；以及

马达，其驱动所述旋转机构使所述旋转机构旋转，

该数控装置具有：

存储部，其存储基准扭矩，该基准扭矩是指保持有至少一个所述刀柄的所述旋转机构利用所述马达进行旋转时的扭矩；

获取部，其获取交换扭矩，该交换扭矩是指在由所述交换装置对所述刀具进行交换时，对至少保持有已从所述主轴脱离的所述第一刀柄的所述旋转机构进行驱动使所述旋转机构旋转的所述马达的扭矩；及

判定部，其基于由所述获取部获取的所述交换扭矩和所述存储部中存储的所述基准扭矩的关系，判定所述刀具是否已从所述第一刀柄掉落。

2.根据权利要求1所述的数控装置，其特征在于，

所述存储部存储所述旋转机构被所述马达驱动从而进行旋转时的最大扭矩与最小扭矩之差作为所述基准扭矩，

所述获取部获取在对所述刀具进行交换时驱动所述旋转机构使所述旋转机构旋转的所述马达的最大扭矩与最小扭矩之差作为所述交换扭矩，

在所述交换扭矩与所述基准扭矩之差大于规定阈值时，所述判定部判定为所述刀具已从所述第一刀柄脱落，

在所述交换扭矩与所述基准扭矩之差小于或等于所述规定阈值时，所述判定部判定为所述刀具未从所述第一刀柄脱落。

3.根据权利要求1或2所述的数控装置，其特征在于，

所述交换装置为利用所述马达驱动刀库从而使该刀库旋转的转塔式，该刀库中，多个把持所述刀柄的把持部排列成圆形，所述旋转机构为所述刀库，

利用多个所述把持部中的任一个把持部来把持已从所述主轴脱离的所述第一刀柄，并且，将多个所述把持部中的另外的任一个把持部所把持的所述第二刀柄装配于所述主轴。

4.根据权利要求3所述的数控装置，其特征在于，

所述存储部针对所述刀库把持的每个所述刀柄，都存储所述刀库被所述马达驱动从而进行旋转时的所述基准扭矩，

所述判定部基于所述存储部中存储的所述基准扭矩中与利用所述交换装置已从所述主轴脱离的所述第一刀柄相对应的所述基准扭矩同由所述获取部获取的所述交换扭矩的关系，判定所述刀具是否已从所述第一刀柄脱落。

5.根据权利要求1或2所述的数控装置，其特征在于，

所述交换装置为利用所述马达驱动臂从而使该臂旋转的臂式，该臂在两端部共具有两个保持部，该两个保持部均用于保持所述刀柄，所述旋转机构为所述臂，

将已从所述主轴脱离的所述第一刀柄保持于两个所述保持部中的一者，并且，将要向所述主轴装配的所述第二刀柄保持于两个所述保持部中的另一者。

6.根据权利要求5所述的数控装置，其特征在于，

所述存储部针对两个所述保持部各自所保持的两个所述刀柄的每个组合，都存储所述臂被所述马达驱动从而进行旋转时的所述基准扭矩，

所述判定部基于所述存储部中存储的所述基准扭矩中与已从所述主轴脱离的所述第一刀柄和要向所述主轴装配的所述第二刀柄的组合相对应的所述基准扭矩同由所述获取部获取的所述交换扭矩的关系，判定所述刀具是否已从所述第一刀柄脱落。

7.一种控制方法，该控制方法用于对机床进行控制，该控制方法的特征在于，

该机床具有：

主轴，能够向该主轴装配用于保持刀具的刀柄；

交换装置，其使所述主轴上装配的所述刀柄即第一刀柄从所述主轴脱离，并将所述第一刀柄以外的所述刀柄即第二刀柄装配于所述主轴，来对所述刀具进行交换，该交换装置具备旋转机构，在对所述刀具进行交换时，该旋转机构以至少保持有所述第一刀柄的状态旋转；以及

马达，其驱动所述旋转机构使所述旋转机构旋转，

该控制方法包括下述工序：

获取工序，在该获取工序中，获取交换扭矩，该交换扭矩是指在由所述交换装置对所述刀具进行交换时，对至少保持有已从所述主轴脱离的所述第一刀柄的所述旋转机构进行驱动使所述旋转机构旋转的所述马达的扭矩；及

判定工序，在该判定工序中，基于通过所述获取工序获取的所述交换扭矩和存储基准扭矩的存储部中存储的所述基准扭矩的关系，判定所述刀具是否已从所述第一刀柄掉落，该基准扭矩是指保持有至少一个所述刀柄的所述旋转机构被所述马达驱动从而进行旋转时的扭矩。

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