JP2013193187A

JP2013193187A - 工作機械

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Publication number: JP2013193187A
Application number: JP2012065112A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Shirasaki; 宏行白▲崎▼
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2012-03-22
Filing date: 2012-03-22
Publication date: 2013-09-30
Anticipated expiration: 2032-03-22
Also published as: JP5874478B2

Abstract

【課題】主軸に旋削加工用の工具を装着した状態で主軸を回転した場合に、主軸に過剰な負荷がかかるのを防止できる工作機械を提供する。
【解決手段】施削加工用の工具ＴＢを主軸に装着した場合、主軸ヘッドのキーは工具のキー溝に係合して主軸を固定する。ＣＰＵは電源切断時に主軸の装着工具が回転加工用の工具ＴＡ及び施削加工用の工具ＴＢの何れであるか特定する（Ｓ２〜Ｓ６）。ＣＰＵは装着工具情報を記憶する（Ｓ７）。装着工具情報は装着工具が工具ＴＡ及び工具ＴＢの何れであるかの情報である。ＣＰＵは電源投入後に主軸指令がある場合、装着工具情報を取得して装着工具を特定する。ＣＰＵは装着工具が工具ＴＢと特定した場合、主軸指令を無視する。
【選択図】図７

Description

本発明は工作機械に関する。

工作機械は回転加工用の工具及び旋削加工用の工具を共通の主軸に選択的に装着し、ワークに回転加工及び旋削加工を選択的に施すことができる。特許文献１は上記工作機械を開示する。回転加工は例えばドリル加工及びタップ加工等を含む。ドリル加工及びタップ加工等は主軸が軸心線回りに回転する態様である。回転加工はワークの相対的な静止状態で行う。旋削加工は例えばフェイシング加工等を含む。フェイシング加工等はワークを主軸に対して相対的に旋回する態様である。旋削加工は主軸の回転停止状態で行う。主軸ヘッドは施削加工用の工具の係合部が係合する被係合部を備える。作業者は主軸に旋削加工用の工具を装着する。被係合部は係合部と係合する。主軸は機械的に固定した状態となるので回転不能となる。

特許第４５４３７４６号公報

主軸は旋削加工用の工具を装着した状態では回転不能となる。故に工作機械は主軸に旋削加工用の工具を装着した状態で主軸を回転すると、主軸に過剰な負荷がかかる可能性があった。

本発明の目的は、主軸に旋削加工用の工具を装着した状態で主軸を回転した場合に、主軸に過剰な負荷がかかるのを防止できる工作機械を提供することである。

本発明の請求項１に係る工作機械は、回転加工用の工具及び施削加工用の工具を共通の主軸に選択的に装着し、ワークに回転加工及び施削加工を選択的に施す工作機械であって、前記主軸を回転可能に保持する主軸ヘッドと、前記主軸ヘッドに設け、施削加工用の工具の係合部が係合することに基づいて施削加工用の工具の回転を規制する被係合部と、前記主軸を駆動する駆動部と、電源切断時に、前記主軸に装着してある工具が前記回転加工用の工具及び前記施削加工用の工具の何れであるかを特定する第一工具特定手段と、前記第一工具特定手段が特定した工具の情報である工具情報を第一記憶手段に記憶する第一記憶処理手段と、電源投入後に、前記主軸の回転を指示する主軸指令があるか否か判断する主軸指令判断手段と、前記主軸指令判断手段が前記主軸指令があると判断した場合、前記第一記憶手段に記憶した前記工具情報を取得する取得手段と、前記取得手段が取得した前記工具情報を参照し、前記主軸に装着してある工具が前記回転加工用の工具及び前記施削加工用の工具のうち何れであるかを特定する第二工具特定手段と、前記第二工具特定手段が、前記主軸に装着してある工具は前記回転加工用の工具であると特定した場合、前記主軸指令に基づき前記駆動部を駆動し、前記施削加工用の工具であると特定した場合、前記主軸指令を無視する主軸駆動制御手段とを備える。

工作機械は電源切断時に工具情報を記憶する。工具情報は主軸に装着してある工具が回転加工用の工具及び施削加工用の工具の何れであるかの情報である。主軸は施削加工用の工具を装着した状態では回転しない。工作機械は電源投入後に主軸指令がある場合、前回の電源切断時の工具情報を参照することで、現在主軸に装着してある工具が回転加工用か旋削加工用かを特定できる。工作機械は旋削加工用の工具と特定した場合、主軸指令を無視する。故に主軸に過剰な負荷がかかるのを防止できる。

電源投入後の最初の主軸指令は、例えば最初の工具交換時におけるオリエント指令である。オリエント指令は、主軸を原点位置に割り出す為に主軸を回転する主軸指令である。旋削用の工具を主軸に装着した場合、主軸ヘッドに対する工具位置は所定位置である。故に工具を装着する主軸の位置は決まる。主軸の位置は原点位置である。故に工作機械は切削用の工具を主軸に装着した場合、オリエント指令を実行する必要はない。工作機械は主軸指令を無視するので主軸は回転しない。故に工作機械は主軸に過剰な負荷がかかるのを防止できる。

請求項２に係る発明の工作機械は、請求項１に記載の発明の構成に加え、前記第一工具特定手段は、前記主軸を回転する回転指令を前記駆動部に出力する駆動出力手段と、前記駆動出力手段が前記駆動部に前記回転指令を出力してから所定時間内に前記主軸が回転したか否か判断する回転判断手段とを備え、前記回転判断手段が前記所定時間内に前記主軸が回転したと判断した場合、前記主軸に装着してある工具は前記回転加工用の工具であり、前記所定時間内に前記主軸が回転しなかったと判断した場合、前記主軸に装着してある工具は前記施削加工用の工具であると特定することを特徴とする。故に工作機械は主軸に装着する工具が回転加工用の工具及び旋削加工用の工具であるかを簡単かつ確実に特定できる。

請求項３に係る発明の工作機械は、請求項２に記載の発明の構成に加え、前記駆動部はサーボモータであって、前記主軸指令判断手段が前記主軸指令があると判断した場合、前記サーボモータに電流制限を設ける電流制限手段を備える。主軸は旋削加工用の工具を装着した場合、サーボモータが駆動しても物理的に回転できない。サーボモータに流れる電流は増大する。電流制限手段は電流制限を設ける。故に工作機械はサーボモータが過電流になるのを防止できる。工作機械の安全性は向上する。

請求項４に係る発明の工作機械は、請求項１に記載の発明の構成に加え、前記工作機械は、前記主軸と対向配置し、前記ワークを支持可能な旋削主軸を備え、加工プログラムに基づき、前記主軸及び前記旋削主軸の何れか一方を回転することにより、前記ワークに回転加工及び施削加工を選択的に施し、かつ工具交換機構による前記主軸の工具交換が可能な工作機械であって、前記第一工具特定手段は、前記加工プログラムの実行中に、前記主軸指令、及び前記旋削主軸の回転を指示する旋削主軸指令のうち何れの制御指令を実行したかの情報に基づき、前記主軸に装着してある工具が前記回転加工用の工具及び前記施削加工用の工具の何れであるかを特定することを特徴とする。故に工作機械は主軸に装着する工具が回転加工用及び施削加工用の何れであるかを簡単且つ確実に特定できる。

請求項５に係る発明の工作機械は、請求項４に記載の発明の構成に加え、前記第一工具特定手段は、前記情報に基づき、前記主軸指令を実行した際に前記主軸に装着した工具は前記回転加工用の工具であり、前記旋削主軸指令を実行した際に前記主軸に装着した工具は前記旋削加工用の工具であると特定することを特徴とする。故に工作機械は主軸に装着する工具が回転加工用の工具及び旋削加工用の工具であるかを簡単かつ確実に特定できる。

請求項６に係る発明の工作機械は、請求項１から５の何れかに記載の発明の構成に加え、前記第二工具特定手段が、前記主軸に装着してある工具は前記施削加工用の工具であると特定した場合、報知する報知手段を備える。報知手段は主軸が所定時間内に回転しなかった場合、報知する。作業者は工作機械の異常に速やかに対応できる。

工作機械１の斜視図。工作機械１の正面図。工作機械１の右側面図。工具ＴＢの斜視図。主軸８に工具ＴＢが装着した状態を示す斜視図。工作機械１の電気的構成を示すブロック図。電源切断時処理の流れ図。起動時処理の流れ図。電源切断時処理（変形例）の流れ図。表示部１１に表示したＮＣプログラムＰ１を示す図。工具特定処理の流れ図。

以下、本発明の第一実施形態及び第二実施形態について、図面を参照して説明する。最初に第一実施形態について説明する。図１の左斜め下方、右斜め上方、右斜め下方、左斜め上方は、夫々、工作機械１の前方、後方、右方、左方である。工作機械１の左右方向、前後方向、上下方向を、夫々、工作機械１のＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向とする。図１に示す工作機械１は複合加工機である。複合加工機はワーク（被加工物）に回転加工及び施削加工を選択的に施すことができる。

図１〜図３を参照して、工作機械１の構造について説明する。工作機械１は、基台部２、Ｙ軸移動機構、運搬体１２、Ｘ軸移動機構、コラム５、Ｚ軸移動機構、主軸ヘッド７、主軸８、ワーク保持装置８０、自動工具交換装置（以下「ＡＴＣ」と呼ぶ）３０等を備える。

基台部２はＹ軸方向に長い矩形箱状の鉄製部材である。基台部２は下部四隅に脚３を夫々備える。脚３は高さ調節可能である。基台部２は上面に台座部４、右側支持部１８、左側支持部１９を備える。台座部４は基台部２上面後部側に設けてある。台座部４は例えば略直方体状である。右側支持部１８及び左側支持部１９は台座部４よりも低い高さの台座である。右側支持部１８は基台部２上面右前側に配置する。左側支持部１９は基台部２上面左前側に配置する。右側支持部１８及び左側支持部１９はワーク保持装置８０を下方から支持する。

Ｙ軸移動機構は台座部４上面に設けてある。Ｙ軸移動機構は運搬体１２をＹ軸方向に移動する。Ｙ軸移動機構は一対のＹ軸レール６１，６２、Ｙ軸ボールネジ６３、Ｙ軸モータ５２（図６参照）等を備える。Ｙ軸レール６１，６２は台座部４上面の左右方向両端部に沿って設けてある。Ｙ軸ボールネジ６３はＹ軸レール６１，６２の間に設けてある。運搬体１２はＹ軸レール６１，６２に沿って移動可能である。運搬体１２は例えば所定厚を有する金属製板部材である。運搬体１２は下面にナット（図示略）を備える。ナットはＹ軸ボールネジ６３に螺合する。Ｙ軸モータ５２はＹ軸ボールネジ６３を回転する。運搬体１２はナットと共にＹ軸方向に移動する。

Ｘ軸移動機構は運搬体１２上面に設けてある。Ｘ軸移動機構はコラム５をＸ軸方向に移動する。Ｘ軸移動機構は一対のＸ軸レール７１，７２、Ｘ軸ボールネジ７３、Ｘ軸モータ５１等を備える。Ｘ軸レール７１，７２、Ｘ軸ボールネジ７３はＸ軸方向に延設する。Ｘ軸レール７１は運搬体１２上面後側、Ｘ軸レール７２は運搬体１２上面前側に配置する。Ｘ軸ボールネジ７３はＸ軸レール７１，７２の間に配置する。コラム５はＸ軸レール７１，７２に沿って移動可能である。コラム５は下面にナット（図示略）を備える。ナットはＸ軸ボールネジ７３に螺合する。Ｘ軸モータ５１はＸ軸ボールネジ７３を回転する。コラム５はナットと共にＸ軸方向に移動する。コラム５は運搬体１２を介してＹ軸方向に移動する。即ち、コラム５はＹ軸移動機構、Ｘ軸移動機構、運搬体１２によって、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に移動可能となる。

コラム５は右側面下部に保護カバー１６、左側面下部に保護カバー１７、背面下部にカバー１３を備える。保護カバー１６はコラム５右側面から右側において露出するＸ軸移動機構を覆う。保護カバー１７はコラム５左側面から左側において露出するＸ軸移動機構を覆う。保護カバー１６，１７はコラム５のＸ軸方向への移動に追従して移動する。カバー１３はコラム５の背面後方において露出するＹ軸移動機構を覆う。カバー１３はコラム５のＹ軸方向への移動に追従して伸縮する。保護カバー１６，１７、カバー１３はＸ軸移動機構及びＹ軸移動機構内に切粉及び切削液が侵入するのを防止する。

Ｚ軸移動機構はコラム５前面に設けてある。Ｚ軸移動機構は主軸ヘッド７をＺ軸方向に移動する。Ｚ軸移動機構は一対のＺ軸レール（図示略）、Ｚ軸ボールネジ（図示略）、Ｚ軸モータ５３（図６参照）等を備える。Ｚ軸レール、Ｚ軸ボールネジはＺ軸方向に延設する。Ｚ軸ボールネジは一対のＺ軸レールの間に配置する。主軸ヘッド７はＺ軸レールに沿って移動可能である。主軸ヘッド７は背面にナット（図示略）を備える。ナットはＺ軸ボールネジに螺合する。Ｚ軸モータ５３はＺ軸ボールネジを回転する。主軸ヘッド７はＺ軸方向に移動する。保護カバー２８は主軸ヘッド７上部後側に固定してある。保護カバー２８は主軸ヘッド７と共に上下動することでコラム５前面を覆う。コラム５は前面にＺ軸シャッター２７を備える。Ｚ軸シャッター２７は主軸ヘッド７の上下動に従い伸縮する。Ｚ軸シャッター２７はＺ軸移動機構内に切粉及び切削液が侵入するのを防止する。

主軸ヘッド７はＺ軸駆動機構によりコラム５前面に沿って昇降する。主軸８は主軸ヘッド７下部に設けてある。主軸８は工具装着部（図示略）を備える。工具装着部は例えばテーパ状の孔部である。工具装着部は工具ＴＡ，ＴＢを装着する。工具ＴＡは回転加工用の工具である。工具ＴＢは旋削加工用の工具である。以下、工具ＴＡ，ＴＢを総称する場合は工具Ｔと称する。主軸モータ５４は主軸ヘッド７上面前側に設けてある。主軸モータ５４は主軸８を回転する。ケーブルベア（登録商標）２９は主軸ヘッド７上部とコラム５上部との間に設けてある。

図１〜図３を参照して、ワーク保持装置８０の構造について説明する。ワーク保持装置８０は、右側固定部８８、左側固定部８９、治具固定テーブル８１、Ｃ軸モータ５６、Ｃ軸８２、チルトモータ５７等を備える。右側固定部８８は右側支持部１８の上面に固定する。左側固定部８９は左側支持部１９の上面に固定する。

治具固定テーブル８１は、テーブル部８１Ａ、右連結部８１Ｂ、左連結部８１Ｃを備える。Ｃ軸モータ５６は治具固定テーブル８１の下面側に設けてある。Ｃ軸８２は治具固定テーブル８１の略中央に設けてある。Ｃ軸８２は円柱状である。Ｃ軸８２はＣ軸モータ５６の回転軸に連結する。治具（図示略）はＣ軸８２の上面に固定する。治具は例えば円柱状で且つＣ軸８２と同軸上に配置する。治具はワークを保持する。Ｃ軸８２の軸線方向はテーブル部８１Ａ表面に対して直交する。故に治具はＣ軸８２と共に回転可能である。

右連結部８１Ｂはテーブル部８１Ａから右上方向に延出し且つ右側固定部８８にＸ軸回りに回転可能に連結する。左連結部８１Ｃはテーブル部８１Ａから左上方向に延出し且つ左側固定部８９にＸ軸回りに回転可能に連結する。チルトモータ５７は右側固定部８８に固定してある。チルトモータ５７は治具固定テーブル８１をＸ軸回りに回転する。チルトモータ５７の回転軸は右連結部８１Ｂと連結する。

治具に固定したワークは、Ｃ軸モータ５６の駆動によりＣ軸８２の軸回りで回転する。治具に固定したワークは、チルトモータ５７による治具固定テーブル８１の回転に関わらず、Ｃ軸モータ５６の駆動によりテーブル部８１Ａに対して直角な軸回りで回転する。

図１〜図３を参照して、ＡＴＣ３０の構造について説明する。ＡＴＣ３０は、工具マガジン３１、マガジン支持部材３２、マガジンモータ５５、駆動ギヤ３５等を備える。マガジン支持部材３２は楕円状の金属製板部材である。マガジン支持部材３２は、主軸ヘッド７及びコラム５を内側に挿入した状態で、コラム５に取り付けてある。工具マガジン３１は前方から後方に従って上方に向かっている。

工具マガジン３１はマガジン支持部材３２の外周に沿って取り付けてある。工具マガジン３１はチェーン３４、複数のポット３７を備える。チェーン３４はマガジン支持部材３２の外周に沿って移動可能に取り付けてある。複数のポット３７はチェーン３４に夫々取り付けてある。ポット３７は工具Ｔを保持可能である。ポット３７は例えばアーム状に形成し且つ揺動可能に取り付けてある。

マガジンモータ５５はマガジン支持部材３２の上部に取り付けてある。マガジンモータ５５の駆動軸はマガジン支持部材３２の上面に直交する。マガジンモータ５５の駆動軸は正逆何れの方向にも回転可能である。駆動ギヤ３５はマガジンモータ５５の駆動軸に取り付けてある。駆動ギヤ３５はマガジンモータ５５の駆動軸と共に回転する。駆動ギヤ３５は工具マガジン３１のチェーン３４に噛合する。チェーン３４は駆動ギヤ３５の駆動によりマガジン支持部材３２の外周に沿って正逆何れかの方向に移動する。故にポット３７はチェーン３４と共にマガジン支持部材３２の外周に沿って移動する。工具マガジン３１の最下部に位置するポット３７の位置は、工具交換位置である。工具交換位置は主軸８に最も近接する位置である。ＡＴＣ３０は、工具交換位置にあるポット３７が保持する次工具を、主軸８に装着する現工具と交換する。

工作機械１による加工方法について説明する。工作機械１は回転加工と旋削加工が可能である。回転加工は固定したワークに回転する工具ＴＡを当てて移動する加工方法である。例えばドリル、タップ等の孔空け加工の際に用いる。回転加工は回転加工用の工具ＴＡを用いる。工具ＴＡは主軸８に装着した状態で回転可能である。旋削加工は回転するワークに工具ＴＢを当てて移動する加工方法である。例えばフェイシング加工等に用いる。旋削加工は旋削加工用の工具ＴＢを用いる。工具ＴＢは主軸８に装着した状態では回転不能となる。

図４の如く、工具ＴＢは、テーパシャンク１０１、プルスタッド１０２、フランジ１０３等を備える。テーパシャンク１０１は略円錐状である。テーパシャンク１０１は主軸８の工具装着部（図示略）に装着する。プルスタッド１０２はテーパシャンク１０１の頂上部に設けてある。プルスタッド１０２は工具装着部内に設けた把持部（図示略）が把持する部分である。フランジ１０３は工具ＴＢとテーパシャンク１０１との間に設けてある。フランジ１０３は工具ＴＢの径方向外側に延出する略円盤状である。

フランジ１０３は一対のキー溝１０５，１０６を備える。キー溝１０５，１０６は長方形状に形成してあるが形状は限定しない。キー溝１０５，１０６はフランジ１０３の中心を挟んで互いに対向する位置にある。キー溝１０５，１０６は旋削加工用の工具ＴＢに特有である。図５の如く、主軸ヘッド７は下端面に一対のキー９１，９２を備える。キー９１，９２は例えば凸状である。キー９１，９２の形状はキー溝１０５，１０６の形状に対応する。キー９１，９２は主軸８の工具装着部を挟んで互いに対向する位置関係である。

図５の如く、主軸８（図５では図示略）は工具ＴＢを装着した状態である。工具ＴＢのテーパシャンク１０１は主軸８の工具装着部に装着する。フランジ１０３は主軸ヘッド７の下端面に接触する。キー９１，９２はキー溝１０５，１０６に係合する。キー９１，９２はキー溝１０５，１０６の内面に係止する。工具ＴＢは主軸ヘッド７に対して機械的に固定した状態なので、主軸８は回転不能となる。回転加工用の工具ＴＡは、工具ＴＢと同様に、テーパシャンク、プルスタッドを備えるがフランジは無い。故に工具ＴＡは主軸８の工具装着部に装着した場合、キー９１，９２と係合しないので、工具ＴＡは主軸８と共に回転可能である。

図１〜図３を参照して、工作機械１を用いた回転加工工程について説明する。作業者はＣ軸８２に治具を用いてワークを固定する。ＡＴＣ３０は主軸８に工具ＴＡを装着する。工具ＴＡは主軸ヘッド７に対して回転可能状態である。工作機械１は主軸モータ５４を駆動する。工具ＴＡは主軸８と共に回転する。工作機械１はＣ軸モータ５６を駆動しないので、Ｃ軸８２上の治具に固定したワークは回転しない。工作機械１はＸ軸モータ５１〜Ｚ軸モータ５３を駆動して主軸８の位置を移動し、且つ主軸８を回転させて治具に固定したワークに対して回転加工ができる。

図１〜図３を参照して、工作機械１を用いた旋削加工工程について説明する。作業者はＣ軸８２の上面に治具を用いてワークを固定する。ＡＴＣ３０は主軸８に工具ＴＢを装着する。工具ＴＢは主軸ヘッド７に対して回転不能な状態である。工作機械１はＣ軸モータ５６を駆動する。Ｃ軸８２上の治具に固定したワークは回転する。工作機械１はＸ軸モータ５１〜Ｚ軸モータ５３を駆動して主軸８の位置を移動し、回転したワークに対して工具ＴＢによる旋削加工ができる。

工作機械１はチルトモータ５７によりＸ軸回りのワーク姿勢を調整可能である。故にワークの所望の部位を加工できる。なお工作機械１は主軸モータ５４及びＣ軸モータ５６を同時に回転してワークを加工してもよい。

図６を参照して、工作機械１の電気的構成について説明する。工作機械１は数値制御部２０を備える。数値制御部２０はＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３、フラッシュメモリ２４、入力部２５、入出力部２６等を備える。ＣＰＵ２１は工作機械１の動作を統括制御する。ＲＯＭ２２は各種プログラムを記憶する。ＲＡＭ２３は各種データを記憶する。フラッシュメモリ２４はＮＣプログラム、装着工具情報等を記憶する。ＮＣプログラムは複数のブロックで構成したものである。各ブロックは各種ＮＣコマンドを含む。ＮＣコマンドは制御指令である。装着工具情報は、電源切断時の主軸８の装着工具が工具ＴＡ及び工具ＴＢの何れであるかを示す情報である。

操作部３８、Ｚ軸原点センサ３９は入力部２５に接続する。操作部３８は例えば工作機械１を覆うカバー（図示略）に設けてある。操作部３８は例えば作業者が工作機械１の動作について各種入力及び設定を行う機器である。Ｚ軸原点センサ３９は主軸ヘッド７のＺ軸方向の原点を検出する。駆動回路４１〜４９は入出力部２６に接続する。

駆動回路４１はＸ軸モータ５１を駆動する。エンコーダ５１ＡはＸ軸モータ５１と入出力部２６に接続する。エンコーダ５１ＡはＸ軸モータ５１の回転量を検出し該検出信号を入出力部２６に入力する。駆動回路４２はＹ軸モータ５２を駆動する。エンコーダ５２ＡはＹ軸モータ５２と入出力部２６に接続する。エンコーダ５２ＡはＹ軸モータ５２の回転量を検出し該検出信号を入出力部２６に入力する。駆動回路４３はＺ軸モータ５３を駆動する。エンコーダ５３ＡはＺ軸モータ５３と入出力部２６に接続する。エンコーダ５３ＡはＺ軸モータ５３の回転量を検出し該検出信号を入出力部２６に入力する。

駆動回路４４は主軸モータ５４を駆動する。エンコーダ５４Ａは主軸モータ５４と入出力部２６に接続する。エンコーダ５４Ａは主軸モータ５４の回転量を検出し該検出信号を入出力部２６に入力する。駆動回路４５はマガジンモータ５５を駆動する。エンコーダ５５Ａはマガジンモータ５５と入出力部２６に接続する。エンコーダ５５Ａはマガジンモータ５５の回転量を検出し該検出信号を入出力部２６に入力する。駆動回路４６はＣ軸モータ５６を駆動する。エンコーダ５６ＡはＣ軸モータ５６と入出力部２６に接続する。エンコーダ５６ＡはＣ軸モータ５６の回転量を検出し該検出信号を入出力部２６に入力する。

駆動回路４７はチルトモータ５７を駆動する。エンコーダ５７Ａはチルトモータ５７と入出力部２６に接続する。エンコーダ５７Ａはチルトモータ５７の回転量を検出し該検出信号を入出力部２６に入力する。駆動回路４８はクランプ装置５８を駆動する。クランプ装置５８は治具固定テーブル８１の裏面側に設けてある。クランプ装置５８は治具の回転軸を固定保持する。駆動回路４９は表示部１１を駆動する。表示部１１は例えばスプラッシュカバー（図示略）に設けてある。表示部１１は工作機械１の設定画面、操作画面等の各種画面を表示する。

Ｘ軸モータ５１、Ｙ軸モータ５２、Ｚ軸モータ５３、主軸モータ５４、マガジンモータ５５、Ｃ軸モータ５６、チルトモータ５７は例えばサーボモータである。

図７を参照して、電源切断時処理について説明する。ＣＰＵ２１は、作業者による電源切断の操作により、ＲＯＭ２２に記憶した電源切断時処理プログラムを読み出して本処理を実行する。先ずＣＰＵ２１は主軸モータ５４の電流制限を実行する（Ｓ１）。

電流制限を実行する理由は以下の通りである。例えば主軸８に回転加工用の工具ＴＡを装着している場合、工具ＴＡは回転する。例えば主軸８に旋削加工用の工具ＴＢを装着している場合、工具ＴＢは主軸ヘッド７に対して機械的に固定した状態であるので回転しない。主軸８に旋削加工用の工具ＴＢを装着している場合、上述の通り、工具ＴＢは主軸ヘッド７に対して機械的に固定した状態であるので、主軸８は回転不可能である。ＣＰＵ２１は例えば工具ＴＢを機械的に主軸ヘッド７に固定した状態で、主軸モータ５４に主軸指令を出力すると、主軸モータ５４に流れる電流は継続的に増大し過電流となる。過電流は主軸モータ５４に負荷を与え、故障の原因となる。故にＣＰＵ２１は主軸モータ５４に所定レベルを超える電流が流れないように駆動回路４４を制御する。該制御は電流制御である。

ＣＰＵ２１は主軸８の回転指令を実行する（Ｓ２）。ＣＰＵ２１は主軸指令を実行してから所定時間経過したか否か判断する（Ｓ３）。ＣＰＵ２１は所定時間経過するまでは（Ｓ３：ＮＯ）、Ｓ３に戻って待機状態となる。ＣＰＵ２１は所定時間経過した場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、主軸８は所定量回転したか否か判断する（Ｓ４）。主軸８の回転量は、エンコーダ５４Ａからの検出信号に基づき、主軸モータ５４の回転量で算出可能である。例えば主軸８に工具ＴＡを装着した状態で主軸８を回転する場合、主軸８は所定時間で所定量回転可能である。

ＣＰＵ２１は主軸８が所定量回転したと判断した場合（Ｓ４：ＹＥＳ）、主軸８に装着した装着工具は工具ＴＡと判定する（Ｓ５）。ＣＰＵ２１は所定量回転していないと判断した場合（Ｓ４：ＮＯ）、主軸８に装着した装着工具は工具ＴＢと判定する（Ｓ６）。ＣＰＵ２１は判定結果を装着工具情報としてフラッシュメモリ２４に記憶する（Ｓ７）。ＣＰＵ２１は本処理を終了し、工作機械１の電源は切断する。

図８を参照して、起動時処理について説明する。ＣＰＵ２１は、電源起動時、ＲＯＭ２２に記憶した起動時処理プログラムを読み出して本処理を実行する。主軸指令が有るか否か判断する（Ｓ１０）。ＣＰＵ２１は主軸指令が有るまで（Ｓ１０：ＮＯ）、Ｓ１０に戻って待機状態となる。

ＣＰＵ２１は主軸指令があると判断した場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、該主軸指令は工具交換時のオリエント指令か否か判断する（Ｓ１１）。ＣＰＵ２１は主軸指令がオリエント指令であると判断した場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、フラッシュメモリ２４に記憶した装着工具情報を取得する（Ｓ１２）。装着工具情報は電源切断時の主軸８の装着工具が工具ＴＡ、工具ＴＢの何れであるかを示す。ＣＰＵ２１は装着工具情報に基づき、装着工具を特定する（Ｓ１３）。ＣＰＵ２１は特定した装着工具が工具ＴＢか否か判断する（Ｓ１４）。

ＣＰＵ２１は装着工具が工具ＴＡであると判断した場合（Ｓ１４：ＮＯ）、主軸オリエントを実行する（Ｓ１５）。主軸オリエントは主軸８を原点位置に割り出す処理である。

その後、ＣＰＵ２１はＺ軸上昇を実行する（Ｓ１６）。Ｚ軸上昇は主軸ヘッド７を工具交換準備位置まで上昇する処理である。ＣＰＵ２１はＡＴＣ３０による工具交換を実行する（Ｓ１７）。主軸８はＳ１５で原点位置に割り出してある。故に工作機械１はＡＴＣ３０による工具交換の際に工具ＴＡを主軸８に対して正常に着脱できる。

その後、ＣＰＵ２１はＺ軸下降を実行し（Ｓ１８）、本処理を終了する。Ｚ軸下降は主軸ヘッド７をＺ軸原点位置まで下降する処理である。

ＣＰＵ２１は装着工具が工具ＴＢであると判断した場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、主軸オリエントを実行せず、Ｚ軸上昇を実行する（Ｓ１６）。主軸８に工具ＴＢを装着した場合、キー９１，９２はキー溝１０５，１０６に係合するので、主軸ヘッド７に対する工具ＴＢの位置は決まる。工具ＴＢを装着した主軸８の位置は原点位置である。即ち主軸８は既に原点位置に割り出した状態（オリエント状態）である。故にＣＰＵ２１は主軸オリエントを実行しない。ＣＰＵ２１はＳ１７，Ｓ１８を上記同様に実行し本処理を終了する。

ＣＰＵ２１は主軸指令がオリエント指令ではなく、通常の主軸指令であると判断した場合（Ｓ１１：ＮＯ）、フラッシュメモリ２４に記憶した装着工具情報を取得する（Ｓ１９）。通常の主軸指令はオリエント指令以外の主軸８を回転する指令である。ＣＰＵ２１は装着工具情報に基づき、装着工具を特定する（Ｓ２０）。ＣＰＵ２１は特定した装着工具が工具ＴＢか否か判断する（Ｓ２１）。

ＣＰＵ２１は装着工具が工具ＴＡであると判断した場合（Ｓ２１：ＮＯ）、主軸指令を実行する（Ｓ２２）。ＣＰＵ２１は本処理を終了する。ＣＰＵ２１は装着工具が工具ＴＢであると判断した場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）、回転しない工具ＴＢを主軸８に装着した状態で主軸指令を出力する状態は、例えばプログラムミスが原因である。工作機械１は工具ＴＢを装着した状態で主軸８を回転しようとすると、主軸８に過剰な負荷がかかり、故障の原因になる。ＣＰＵ２１は主軸指令を実行することなく、その旨を報知し（Ｓ２３）、本処理を終了する。報知は、例えば表示部１１に異常メッセージ等を表示する処理、音声で報知する処理、ランプ等を点灯又は点滅する処理等の何れでもよい。故に作業者は工作機械１の異常を早期に認識できるので速やかな対応が可能である。

以上説明において、図４に示すキー溝１０５，１０６が本発明の係合部の一例である。図５に示すキー９１，９２が本発明の被係合部の一例である。図６に示す主軸モータ５４は本発明の駆動部の一例である。フラッシュメモリ２４は本発明の第一記憶手段の一例である。図７のＳ７の処理を実行するＣＰＵ２１は本発明の第一記憶処理手段の一例である。図８のＳ１０の処理を実行するＣＰＵ２１は本発明の主軸指令判断手段の一例である。Ｓ１２，Ｓ１９の処理を実行するＣＰＵ２１は本発明の取得手段の一例である。Ｓ１３，Ｓ２０の処理を実行するＣＰＵ２１は本発明の第二工具特定手段の一例である。Ｓ１４，Ｓ１５，Ｓ２１，Ｓ２２の処理を実行するＣＰＵ２１は主軸駆動制御手段の一例である。図７のＳ２の処理を実行するＣＰＵ２１は駆動出力手段の一例である。Ｓ３，Ｓ４の処理を実行するＣＰＵ２１は回転判断手段の一例である。Ｓ１の処理を実行するＣＰＵ２１は電流制限手段の一例である。

以上説明したように、本実施形態の工作機械１は、回転加工用の工具ＴＡ及び施削加工用の工具ＴＢを共通の主軸８に選択的に装着可能である。工作機械１はワークに回転加工及び施削加工を選択的に施すことができる。主軸ヘッド７は下端面に一対のキー９１，９２を備える。工具ＴＢは一対のキー溝１０５，１０６を備える。主軸８は工具ＴＢを装着する。キー９１，９２はキー溝１０５，１０６に係合する。キー９１，９２は工具ＴＢの回転を規制する。工作機械１は数値制御部２０を備える。数値制御部２０はＣＰＵ２１を備える。ＣＰＵ２１は電源切断時に主軸の装着工具が工具ＴＡ及び工具ＴＢの何れであるかを特定する。ＣＰＵ２１は装着工具情報をフラッシュメモリ２４に記憶する。装着工具情報は装着工具が工具ＴＡ及び工具ＴＢの何れであるかを特定する為の情報である。ＣＰＵ２１は電源投入後に主軸指令があるか否か判断する。ＣＰＵ２１は主軸指令があると判断した場合、フラッシュメモリ２４に記憶した装着工具情報を取得する。ＣＰＵ２１は取得した装着工具情報を参照し装着工具を特定する。ＣＰＵ２１は装着工具が工具ＴＡであると特定した場合、主軸指令に基づき主軸モータ５４を駆動する。ＣＰＵ２１は装着工具が工具ＴＢであると特定した場合、主軸指令を無視する。故に工作機械１は主軸８に過剰な負荷がかかるのを防止できる。

本実施形態では特に、ＣＰＵ２１は電源切断時において装着工具を特定する為に以下の処理を行う。ＣＰＵ２１は主軸を回転する回転指令を主軸モータ５４に出力する。ＣＰＵ２１は主軸モータ５４に回転指令を出力してから所定時間内に主軸８が回転したか否か判断する。ＣＰＵ２１は所定時間内に主軸８が回転したと判断した場合、装着工具は回転加工用の工具ＴＡであり、回転しなかったと判断した場合、装着工具は施削加工用の工具ＴＢであると特定する。故に工作機械１は装着工具が工具ＴＡ及び工具ＴＢの何れであるかを簡単かつ確実に特定できる。

本実施形態では特に、主軸モータ５４はサーボモータである。ＣＰＵ２１は主軸指令があると判断した場合、サーボモータに電流制限を設ける。故に工作機械１はサーボモータが過電流になるのを防止できる。工作機械１の安全性は向上する。

本実施形態では特に、主軸８に装着してある工具が施削加工用の工具ＴＢであると特定した場合、報知する。回転しない工具ＴＢを主軸８に装着した状態で主軸指令を出力する状態は、例えばプログラムミスが原因である。工作機械１は報知するので、作業者は工作機械１の異常を早期に認識できるので速やかな対応が可能である。

なお上記第一実施形態は様々な変形が可能である。上記実施形態は、所定時間内に所定量回転したか否かで、主軸８の回転の有無を判断しているが（Ｓ１６，Ｓ１７）、例えば主軸モータ５４が回転したか否かで判断するようにしてもよい。

また上記実施形態は、主軸モータ５４に電流制限をかけ、主軸８の回転量に基づき主軸８に装着する工具Ｔの種類を判断する。即ち上記実施形態は所定時間内に主軸８が回転したか否かを主軸８の回転量で判断する。例えば工作機械１は主軸モータ５４に電流制限をかけずに主軸モータ５４に流れる電流値で主軸８に装着する工具Ｔの種類を判断してもよい。

変形例である工作機械１のＣＰＵ２１は、図９に示す電源切断時処理を実行する。電源切断時処理は上記実施形態の電源切断時処理（図７参照）と共通する処理を備え、Ｓ１、Ｓ４の処理を行わず、Ｓ４の処理の代わりに、Ｓ２５の処理を実行する。Ｓ１の処理は電流制限に関係する処理である。本変形例はサーボモータの性質を利用するものであるので、Ｓ１の処理は実行しない。

図９の如く、作業者による電源切断の操作により、ＣＰＵ２１は回転指令を実行する（Ｓ２）。主軸８に旋削加工用の工具ＴＢを装着している場合、上述の通り、工具ＴＢは主軸ヘッド７に対して機械的に固定した状態である。故に主軸８は回転できない。ＣＰＵ２１は例えば工具ＴＢを機械的に固定した状態で、主軸モータ５４に主軸指令を出力する。主軸モータ５４に流れる電流は継続的に増大する。ＣＰＵ２１は主軸指令を実行してから所定時間経過した場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、主軸モータ５４に流れる電流値は所定値以下か否か判断する（Ｓ２５）。

ＣＰＵ２１は電流値が所定値以下であると判断した場合（Ｓ２５：ＹＥＳ）、主軸モータ５４に流れる電流は増加していないので、装着工具は工具ＴＡと判定する（Ｓ５）。ＣＰＵ２１は電流値が所定値を超えていると判断した場合（Ｓ２５：ＮＯ）、主軸８に装着する装着工具は旋削加工用の工具ＴＢと判定する（Ｓ６）。ＣＰＵ２１は判定結果を装着工具情報としてフラッシュメモリ２４に記憶し（Ｓ７）、本処理を終了する。その後、工作機械１の電源は切断する。故に本変形例は上記第一実施形態と同様に所定時間内に主軸８が回転したか否かを判断できる。

本発明の第二実施形態について、図面を参照して説明する。第二実施形態は、第一実施形態における工作機械１の構成、及び電気的構成と同じ構成を備える。第二実施形態のＣＰＵ２１は電源切断時における装着工具の特定方法が第一実施形態と異なる。ＣＰＵ２１は、第一実施形態の電源切断時処理（図７参照）の代わりに、図１１に示す工具特定処理を実行する。工具特定処理はＮＣプログラムに基づき電源切断時の装着工具を特定する。起動時処理は第一実施形態と同じである。変形例は図１０に示すＮＣプログラムＰ１を実行した場合を想定して説明する。

図１０の如く、表示部１１は例えばＮＣプログラムＰ１を表示する。ＮＣプログラムＰ１は複数行の制御ブロックで構成する。各制御ブロックはＮＣコマンドを含む。ＮＣコマンドは制御指令である。ＮＣプログラムＰ１は例えば（１）、（２）の各制御ブロックを備える。

（１）の制御ブロックはＧ１００Ｔ１Ｍ３Ｓ１０００；である。Ｇ１００は工具交換指令である。工具交換はＡＴＣ３０による主軸８の工具交換である。Ｔ１は工具番号１番の工具である。Ｍ３は主軸８を回転する主軸指令である。Ｓ１０００は主軸８の回転数（１０００ＲＰＭ）である。故に（１）の制御ブロックは、工具番号１番の工具に工具交換し且つ主軸８を１０００ＲＰＭで回転する指令である。（２）の制御ブロックはＧ１００Ｔ２Ｍ３０３Ｓ１０００；である。Ｔ２は工具番号２番の工具である。Ｍ３０３はＣ軸８２を回転するＣ軸指令である。故に（２）の制御ブロックは工具番号２番の工具に工具交換し且つＣ軸８２を１０００ＲＰＭで回転する指令である。

図１１を参照して、工具特定処理について説明する。ＣＰＵ２１は電源起動時、ＲＯＭ２２に記憶した工具特定処理プログラムを読み出して本処理を実行する。ＣＰＵ２１はＮＣプログラムの実行を開始したか否か判断する（Ｓ３１）。ＣＰＵ２１はＮＣプログラムの実行を開始していないと判断した場合（Ｓ３１：ＮＯ）、電源が切断したか否か判断する（Ｓ３７）。ＣＰＵ２１は電源が切断していないと判断した場合（Ｓ３７：ＮＯ）、Ｓ３１に戻って処理を繰り返す。

ＣＰＵ２１はＮＣプログラムの実行を開始したと判断した場合（Ｓ３１：ＹＥＳ）、工具交換指令を実行したか否か判断する（Ｓ３２）。ＣＰＵ３２は工具交換指令を実行していないと判断した場合（Ｓ３２：ＮＯ）、ＮＣプログラムが終了したか否か判断する（Ｓ３６）。ＣＰＵ２１はＮＣプログラムが終了していないと判断した場合（Ｓ３６：ＮＯ）、Ｓ３２に戻り処理を繰り返す。

工作機械１は（１）の制御ブロックのＧ１００Ｔ１で工具Ｔ１に工具交換する。工作機械１は（２）の制御ブロックでＧ１００Ｔ２で工具Ｔ２に工具交換する。ＣＰＵ２１は工具交換指令を実行したと判断した場合（Ｓ３２：ＹＥＳ）、主軸指令かＣ軸指令か判断する（Ｓ３３）。ＣＰＵ２１は主軸指令と判断した場合（Ｓ３３：ＹＥＳ）、主軸８を回転する加工は回転加工である。主軸８の装着工具は回転加工用の工具ＴＡである。故にＣＰＵ２１は装着工具が工具ＴＡであることをＲＡＭ２３に一旦記憶する（Ｓ３４）。ＣＰＵ２１はＣ軸指令と判断した場合（Ｓ３３：ＮＯ）、Ｃ軸８２を回転する加工は旋削加工である。主軸８の装着工具は旋削加工用の工具ＴＢである。故にＣＰＵ２１は装着工具が工具ＴＢであることをＲＡＭ２３に一旦記憶する（Ｓ３５）。

例えばＣＰＵ２１は制御ブロック（１）を実行することにより、装着工具は工具ＴＡであることをＲＡＭ２３に記憶する（Ｓ３４）。ＣＰＵ２１は制御ブロック（２）を実行することにより、装着工具は工具ＴＢであることをＲＡＭ２３に記憶する（Ｓ３５）。

ＣＰＵ２１はＮＣプログラムが終了したか否か判断する（Ｓ３６）。ＣＰＵ２１はＮＣプログラムが終了していないと判断した場合（Ｓ３６：ＮＯ）、Ｓ３２に戻り処理を繰り返す。ＣＰＵ２１はＮＣプログラムが終了したと判断した場合（Ｓ３６：ＹＥＳ）、電源が切断したか否か判断する（Ｓ３７）。ＣＰＵ２１は電源が切断したと判断した場合（Ｓ３７：ＹＥＳ）、ＲＡＭ２３に記憶した情報をフラッシュメモリ２４に装着工具情報として記憶し（Ｓ３８）、本処理を終了する。

以上説明において、図１２のＳ３３〜Ｓ３５の処理を実行するＣＰＵ２１は第一工具特定手段の一例である。

以上説明したように、第二実施形態の工作機械１のＣＰＵ２１は、第一実施形態の電源切断時処理（図７参照）の代わりに、工具特定処理（図１１参照）を実行する。工具特定処理はＮＣプログラムの実行中に、現在の装着工具が工具ＴＡか工具ＴＢかを特定し、電源切断時にフラッシュメモリ２４に装着工具情報を記憶する。主軸指令を実行した際の主軸８の装着工具は回転加工用の工具ＴＡである。Ｃ軸指令を実行した際に主軸８の装着工具は旋削加工用の工具ＴＢである。故にＣＰＵ２１は装着工具が工具ＴＡ及び工具ＴＢの何れであるかを簡単かつ容易に特定できる。

なお本発明は上記第一、第二実施形態に限定されず、様々な変形が可能である。例えば工作機械１はＡＴＣ３０を備えたものである。本発明の第二実施形態はＡＴＣ３０を備えていない工作機械１にも適用可能である。

また上記実施形態の工作機械１は、コラム５がＸ軸及びＹ軸方向に移動可能なものであるが、これに限定しない。

１工作機械
７主軸ヘッド
８主軸
２０数値制御部
２１ＣＰＵ
５３主軸モータ
９１，９２キー
１０５，１０６キー溝
ＴＡ回転加工用の工具
ＴＢ旋削加工用の工具

Claims

回転加工用の工具及び施削加工用の工具を共通の主軸に選択的に装着し、ワークに回転加工及び施削加工を選択的に施す工作機械であって、
前記主軸を回転可能に保持する主軸ヘッドと、
前記主軸ヘッドに設け、施削加工用の工具の係合部が係合することに基づいて施削加工用の工具の回転を規制する被係合部と、
前記主軸を駆動する駆動部と、
電源切断時に、前記主軸に装着してある工具が前記回転加工用の工具及び前記施削加工用の工具の何れであるかを特定する第一工具特定手段と、
前記第一工具特定手段が特定した工具の情報である工具情報を第一記憶手段に記憶する第一記憶処理手段と、
電源投入後に、前記主軸の回転を指示する主軸指令があるか否か判断する主軸指令判断手段と、
前記主軸指令判断手段が前記主軸指令があると判断した場合、前記第一記憶手段に記憶した前記工具情報を取得する取得手段と、
前記取得手段が取得した前記工具情報を参照し、前記主軸に装着してある工具が前記回転加工用の工具及び前記施削加工用の工具のうち何れであるかを特定する第二工具特定手段と、
前記第二工具特定手段が、前記主軸に装着してある工具は前記回転加工用の工具であると特定した場合、前記主軸指令に基づき前記駆動部を駆動し、前記施削加工用の工具であると特定した場合、前記主軸指令を無視する主軸駆動制御手段と
を備えたことを特徴とする工作機械。
前記第一工具特定手段は、
前記主軸を回転する回転指令を前記駆動部に出力する駆動出力手段と、
前記駆動出力手段が前記駆動部に前記回転指令を出力してから所定時間内に前記主軸が回転したか否か判断する回転判断手段と
を備え、
前記回転判断手段が前記所定時間内に前記主軸が回転したと判断した場合、前記主軸に装着してある工具は前記回転加工用の工具であり、前記所定時間内に前記主軸が回転しなかったと判断した場合、前記主軸に装着してある工具は前記施削加工用の工具であると特定することを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
前記駆動部はサーボモータであって、
前記主軸指令判断手段が前記主軸指令があると判断した場合、前記サーボモータに電流制限を設ける電流制限手段を備えたことを特徴とする請求項２に記載の工作機械。
前記工作機械は、前記主軸と対向配置し、前記ワークを支持可能な旋削主軸を備え、加工プログラムに基づき、前記主軸及び前記旋削主軸の何れか一方を回転することにより、前記ワークに回転加工及び施削加工を選択的に施し、かつ工具交換機構による前記主軸の工具交換が可能な工作機械であって、
前記第一工具特定手段は、
前記加工プログラムの実行中に、前記主軸指令、及び前記旋削主軸の回転を指示する旋削主軸指令のうち何れの制御指令を実行したかの情報に基づき、前記主軸に装着してある工具が前記回転加工用の工具及び前記施削加工用の工具の何れであるかを特定することを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
前記第一工具特定手段は、
前記情報に基づき、前記主軸指令を実行した際に前記主軸に装着した工具は前記回転加工用の工具であり、前記旋削主軸指令を実行した際に前記主軸に装着した工具は前記旋削加工用の工具であると特定することを特徴とする請求項４に記載の工作機械。
前記第二工具特定手段が、前記主軸に装着してある工具は前記施削加工用の工具であると特定した場合、報知する報知手段を備えたことを特徴とする請求項１から５の何れかに記載の工作機械。