JP2024017254A - 数値制御装置、制御方法、プログラム及び記憶媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】工具交換時間を短縮できる数値制御装置、制御方法、プログラム及び記憶媒体を提供する。【解決手段】工具装着時、数値制御装置のＣＰＵは、主軸７をＡＴＣ位置ＣからＹ軸－方向のＡＴＣ準備位置Ｂへ移動し、次に、加工開始位置Ｑ２のＺ軸＋方向に位置する第二復帰位置Ａ２へ向けて、Ｘ軸方向，Ｙ軸＋方向，Ｚ軸＋方向に夫々移動する。Ｙ軸－方向への移動において、ＣＰＵは、ＡＴＣ位置ＣからＡＴＣ準備位置Ｂへの移動指令を分配により出力した後、続けて第二復帰位置Ａ２へ向けた移動指令を出力する。また、Ｚ軸－方向及びＸ軸方向への移動において、ＣＰＵは、主軸７がＹ軸方向においてＡＴＣ準備位置Ｂ位置に到達し次第、第二復帰位置Ａ２へ向けた移動指令を出力する。よってＹ軸－方向への移動において、主軸７はＡＴＣ準備位置Ｂで減速することなくＡＴＣ準備位置Ｃから第二復帰位置Ａ２へ移動することができる。【選択図】図６

Description

本発明は、数値制御装置、制御方法、プログラム及び記憶媒体に関する。

特許文献１に記載の工作機械は横形であり、主軸の軸方向は水平方向である。工具交換を行う際、工具がワーク及び治具に衝突しないよう、主軸を開始位置から復帰位置に移動後、機械原点に移動してから準備位置に移動する。開始位置はワークの加工終了時の主軸の位置である。復帰位置は工具がワーク及び治具に衝突しない主軸の位置である。機械原点は、軸方向における主軸の機械座標が原点寸法の位置であり、且つ、軸方向と直交する方向における主軸の機械座標が０の位置である。軸方向の原点寸法の位置は、主軸が軸方向に最大逃避した位置であり、工作機械の構造に応じて決まる。準備位置は、工具を保持する工具ホルダをマガジンのグリップアームに把持する準備のため主軸を配置する位置である。

特許第３０４４７８２号公報

主軸は復帰位置から機械原点に一旦移動してから準備位置に移動するので、工具交換時間が長くなるという問題点があった。

本発明の目的は、工具交換時間を短縮できる数値制御装置、制御方法、プログラム及び記憶媒体を提供することである。

本発明の第一態様によれば、工具を装着する主軸と、工具を収納する複数の収納部を有するマガジンと、ワークを固定する台とを備えた工作機械を制御する数値制御装置において、前記マガジンの複数の前記収納部のうち、次の加工に用いる工具である未装着工具を収納する前記収納部が、前記主軸が前記未装着工具を受け取る受取位置に対応する位置に配置された状態で、前記受取位置に対して前記主軸の軸方向に沿って前記マガジンから離れる方向に位置し、前記主軸が前記未装着工具を装着する前に待機する位置である待機位置、前記未装着工具による前記ワークの加工開始時における前記主軸の位置である開始位置に対して前記軸方向に離れた位置であり、前記未装着工具が前記ワークに衝突しない復帰位置、及び、前記復帰位置及び前記受取位置の間にあり、前記軸方向に直交する第一直交方向において前記受取位置から離れた位置である準備位置の各位置を、前記待機位置から、前記受取位置、前記準備位置の順に前記主軸を経由させた後、前記開始位置へ移動する装着制御部を備え、前記工作機械は、少なくとも、前記第一直交方向における前記主軸の位置を検出する位置検出部を備えており、前記装着制御部は、前記第一直交方向における前記主軸の前記受取位置から前記準備位置への移動を指示する第一指示部と、前記第一直交方向における前記主軸の前記準備位置から前記復帰位置への移動を指示する第二指示部と、前記軸方向における前記主軸の前記準備位置から前記復帰位置への移動、及び、前記第一直交方向に直交する第二直交方向における前記主軸の前記準備位置から前記復帰位置への移動を指示する第三指示部と、前記位置検出部の検出結果に基づき、前記主軸が前記第一直交方向において前記準備位置に到達したか否かを判断する第一判断部とを備え、前記第一指示部による指示の出力が完了し次第、前記第二指示部による指示の出力を開始し、前記主軸が前記第一直交方向において前記準備位置に到達したと前記第一判断部が判断し次第、前記第三指示部による指示の出力を開始することを特徴とする数値制御装置が提供される。

主軸の第一直交方向への移動において、第一指示部による指示が出力されると、主軸は、受取位置から準備位置へ向けての移動速度を０から加速し始め、指示の出力が完了すると、通常は、準備位置にて移動を停止するように、移動速度の減速をし始める。一方、本発明では、第二指示部による指示の出力は、第一指示部による指示の出力が完了し次第、行われる。即ち、第一指示部による指示と、第二指示部による指示が連続して出力される。故に主軸は、準備位置へ向けての移動速度の減速を行わず、次の復帰位置へ向けて移動を継続する。例えば、第一指示部による指示の出力が完了し、主軸が準備位置に到達したことをインポジションチェックによって確認してから第二指示部による指示が出力される場合と比べ、主軸は、第一直交方向において、受取位置から復帰位置へ、より早く移動することができる。故に数値制御装置は、工具交換時間を短縮することができる。

第一態様の前記工作機械の前記位置検出部は更に、前記第二直交方向における前記主軸の位置を検出し、前記装着制御部は、前記軸方向における前記主軸の前記復帰位置から前記開始位置への移動を指示する第四指示部と、前記位置検出部の検出結果に基づき、前記主軸が前記第一直交方向及び前記第二直交方向において前記復帰位置に到達したか否かを判断する第二判断部とを更に備え、前記第三指示部による指示の出力が完了し、且つ、前記主軸が前記第一直交方向及び前記第二直交方向において前記復帰位置に到達したと前記第二判断部が判断し次第、前記第四指示部による指示の出力を開始してもよい。

主軸の軸方向及び前記第二直交方向への移動において、第三指示部による指示が出力されると、主軸は、準備位置から復帰位置へ向けての移動速度を０から加速し始め、指示の出力が完了すると、通常は、復帰位置にて移動を停止するように、移動速度の減速をし始める。一方、本発明では、第四指示部による指示の出力は、第三指示部による指示の出力が完了したとき、主軸が第一直交方向及び第二直交方向において復帰位置に到達していれば、直ちに行われる。即ち、第三指示部による指示と、第四指示部による指示が、主軸が第一直交方向及び第二直交方向において復帰位置に到達していさえすれば、連続して出力される。故に主軸は、復帰位置へ向けての移動速度の減速を行わず、次の開始位置へ向けて移動を継続する。例えば、第三指示部による指示の出力が完了し、主軸が復帰位置に到達したことをインポジションチェックによって確認してから第四指示部による指示が出力される場合と比べ、主軸は、軸方向、及び第二直交方向において、準備位置から開始位置へ、より早く移動することができる。故に数値制御装置は、工具交換時間を短縮することができる。

本発明の第二態様によれば、工具を装着する主軸と、工具を収納する複数の収納部を有するマガジンと、ワークを固定する台とを備えた工作機械を制御するため、前記マガジンの複数の前記収納部のうち、次の加工に用いる工具である未装着工具を収納する前記収納部が、前記主軸が前記未装着工具を受け取る受取位置に対応する位置に配置された状態で、前記受取位置に対して前記主軸の軸方向に沿って前記マガジンから離れる方向に位置し、前記主軸が前記未装着工具を装着する前に待機する位置である待機位置、前記未装着工具による前記ワークの加工開始時における前記主軸の位置である開始位置に対して前記軸方向に離れた位置であり、前記未装着工具が前記ワークに衝突しない復帰位置、及び、前記復帰位置及び前記受取位置の間にあり、前記軸方向に直交する第一直交方向において前記受取位置から離れた位置である準備位置の各位置を、前記待機位置から、前記受取位置、前記準備位置の順に前記主軸を経由させた後、前記開始位置へ移動する装着制御ステップを備え、前記主軸に前記未装着工具を装着する数値制御装置の制御方法において、前記装着制御ステップは、前記工作機械が備え、少なくとも、前記第一直交方向における前記主軸の位置を検出する位置検出部の検出結果に基づき、前記主軸が前記第一直交方向において前記準備位置に到達したか否かを判断する第一判断ステップと、前記第一直交方向における前記主軸の前記受取位置から前記準備位置への移動を指示する第一指示ステップと、前記第一直交方向における前記主軸の前記準備位置から前記復帰位置への移動を指示する第二指示ステップと、前記軸方向における前記主軸の前記準備位置から前記復帰位置への移動、及び、前記第一直交方向に直交する第二直交方向における前記主軸の前記準備位置から前記復帰位置への移動を指示する第三指示ステップと、を備え、前記第一指示ステップによる指示の出力が完了し次第、前記第二指示ステップによる指示の出力を開始し、前記主軸が前記第一直交方向において前記準備位置に到達したと前記第一判断ステップが判断し次第、前記第三指示ステップによる指示の出力を開始することを特徴とする制御方法が提供される。故に第二態様は、第一態様と同様の効果を奏する。

本発明の第三態様によれば、工具を装着する主軸と、工具を収納する複数の収納部を有するマガジンと、ワークを固定する台とを備えた工作機械を制御するため、前記マガジンの複数の前記収納部のうち、次の加工に用いる工具である未装着工具を収納する前記収納部が、前記主軸が前記未装着工具を受け取る受取位置に対応する位置に配置された状態で、前記受取位置に対して前記主軸の軸方向に沿って前記マガジンから離れる方向に位置し、前記主軸が前記未装着工具を装着する前に待機する位置である待機位置、前記未装着工具による前記ワークの加工開始時における前記主軸の位置である開始位置に対して前記軸方向に離れた位置であり、前記未装着工具が前記ワークに衝突しない復帰位置、及び、前記復帰位置及び前記受取位置の間にあり、前記軸方向に直交する第一直交方向において前記受取位置から離れた位置である準備位置の各位置を、前記待機位置から、前記受取位置、前記準備位置の順に前記主軸を経由させた後、前記開始位置へ移動する装着制御ステップを備えた数値制御装置を機能させるプログラムにおいて、コンピュータに、前記装着制御ステップにおいて、前記工作機械が備え、少なくとも、前記第一直交方向における前記主軸の位置を検出する位置検出部の検出結果に基づき、前記主軸が前記第一直交方向において前記準備位置に到達したか否かを判断する第一判断ステップと、前記第一直交方向における前記主軸の前記受取位置から前記準備位置への移動を指示する第一指示ステップと、前記第一直交方向における前記主軸の前記準備位置から前記復帰位置への移動を指示する第二指示ステップと、前記軸方向における前記主軸の前記準備位置から前記復帰位置への移動、及び、前記第一直交方向に直交する第二直交方向における前記主軸の前記準備位置から前記復帰位置への移動を指示する第三指示ステップと、を実行させ、前記第一指示ステップによる指示の出力が完了し次第、前記第二指示ステップによる指示の出力を開始し、前記主軸が前記第一直交方向において前記準備位置に到達したと前記第一判断ステップが判断し次第、前記第三指示ステップによる指示の出力を開始させることを特徴とするプログラムが提供される。故に第三態様は、第一態様と同様の効果を奏する。

本発明の第四態様によれば、工具を装着する主軸と、工具を収納する複数の収納部を有するマガジンと、ワークを固定する台とを備えた工作機械を制御するため、前記マガジンの複数の前記収納部のうち、次の加工に用いる工具である未装着工具を収納する前記収納部が、前記主軸が前記未装着工具を受け取る受取位置に対応する位置に配置された状態で、前記受取位置に対して前記主軸の軸方向に沿って前記マガジンから離れる方向に位置し、前記主軸が前記未装着工具を装着する前に待機する位置である待機位置、前記未装着工具による前記ワークの加工開始時における前記主軸の位置である開始位置に対して前記軸方向に離れた位置であり、前記未装着工具が前記ワークに衝突しない復帰位置、及び、前記復帰位置及び前記受取位置の間にあり、前記軸方向に直交する第一直交方向において前記受取位置から離れた位置である準備位置の各位置を、前記待機位置から、前記受取位置、前記準備位置の順に前記主軸を経由させた後、前記開始位置へ移動する装着制御ステップをコンピュータに実行させる数値制御装置を機能させるプログラムであって、コンピュータに、前記装着制御ステップにおいて、前記工作機械が備え、少なくとも、前記第一直交方向における前記主軸の位置を検出する位置検出部の検出結果に基づき、前記主軸が前記第一直交方向において前記準備位置に到達したか否かを判断する第一判断ステップと、前記第一直交方向における前記主軸の前記受取位置から前記準備位置への移動を指示する第一指示ステップと、前記第一直交方向における前記主軸の前記準備位置から前記復帰位置への移動を指示する第二指示ステップと、前記軸方向における前記主軸の前記準備位置から前記復帰位置への移動、及び、前記第一直交方向に直交する第二直交方向における前記主軸の前記準備位置から前記復帰位置への移動を指示する第三指示ステップと、を実行させ、前記第一指示ステップによる指示の出力が完了し次第、前記第二指示ステップによる指示の出力を開始し、前記主軸が前記第一直交方向において前記準備位置に到達したと前記第一判断ステップが判断し次第、前記第三指示ステップによる指示の出力を開始させるプログラムを記憶することを特徴とする記憶媒体が提供される。故に第四態様は、第一態様と同様の効果を奏する。

前方右上方から見た工作機械１の斜視図である。 前方右下方から見た工作機械１の斜視図である。 後方右上方から見た工作機械１（マガジンカバー省略）の斜視図である。 工作機械１（マガジンカバー省略）の右側面図である。 ＡＴＣ動作の往路を示す図。 ＡＴＣ動作の復路を示す図。 工作機械１の電気的構成を示すブロック図である。 ＮＣ制御処理のフローチャートである。 往路実行処理のフローチャートである。 往路実行処理のフローチャートの続きである。 復路実行処理のフローチャートである。 復路実行処理のフローチャートの続きである。

本発明の一実施形態を説明する。以下説明は図中に矢印で示す左右、前後、上下を使用する。工作機械１の左右方向、上下方向、前後方向は夫々、工作機械１のＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向である。図１に示す工作機械１は、主軸７が前後方向（Ｚ軸方向）に延びる横形であり、コラム５がＸ軸方向とＺ軸方向に移動するコラムトラバース型の工作機械である。

図１～図４を参照し、工作機械１の構造を説明する。工作機械１は基台２、コラム５、Ｘ軸移動機構１１、Ｚ軸移動機構１２、Ｙ軸移動機構１３、主軸ヘッド６、主軸７（図２参照）、制御箱８、回転テーブル９、ＡＴＣ装置３０（図３参照）、マガジンカバー１０等を備える。

基台２はＺ軸方向に長い略直方体状の鉄製土台である。Ｘ軸移動機構１１は基台２上面後部に設け、移動体１５をＸ軸方向に移動可能に支持する。Ｚ軸移動機構１２は移動体１５上面に設ける。Ｚ軸移動機構１２はコラム５をＺ軸方向に移動可能に支持する。コラム５は上下方向に延びる立柱である。コラム５は前面に縦長矩形状の貫通口５Ａ（図３参照）を備える。貫通口５Ａはコラム５を前後方向に貫通する。枠カバー２０はコラム５前面に取り付ける。枠カバー２０は正面視縦長矩形状の枠体であり、コラム５と主軸ヘッド６の間を覆う。Ｙ軸移動機構１３はコラム５前面に設け、主軸ヘッド６をＹ軸方向に移動可能に支持する。Ｘ軸移動機構１１、Ｚ軸移動機構１２、Ｙ軸移動機構１３は例えばガイド、ボールネジ、モータ（Ｘ軸モータ１１Ａ、Ｚ軸モータ１２Ａ、Ｙ軸モータ１３Ａ）を備え、該モータの動力で夫々、移動体１５、コラム５、主軸ヘッド６をガイドに沿って移動させる。

主軸ヘッド６はＺ軸方向に延び、Ｙ軸移動機構１３によりコラム５前面に沿ってＹ軸方向に移動可能に設ける。主軸ヘッド６はＹ軸方向において加工領域とＡＴＣ領域（図４，図５参照）の間を移動可能である。加工領域はＹ軸原点よりも基台２側（下側）の空間に設けられる。Ｙ軸原点はＹ軸の機械座標が０の位置である。ＡＴＣ領域は、Ｙ軸原点に対して加工領域とは反対側（上側）の空間に設けられる。加工領域は回転テーブル９に固定されたワークＷ（図５参照）の加工を行う領域である。ＡＴＣ領域はＡＴＣ装置３０による工具交換を行う領域である。ＡＴＣ領域はＹ軸方向において加工領域の上側で、且つＺ軸方向にて加工領域と重なる位置に設けられる。

主軸ヘッド６は上部カバー２８と鎧カバー８５を備える。上部カバー２８は主軸ヘッド６上面後端部に固定する。上部カバー２８は正面視略矩形状の金属板であり、主軸ヘッド６上面後端部から上方に延出する。鎧カバー８５は主軸ヘッド６下面後端部に吊り下げた状態で固定する。鎧カバー８５は複数の金属板を上下方向に並べて備え、上下方向にテレスコピックに伸縮する。上部カバー２８は主軸ヘッド６と一体して上下動することで、コラム５前面の主軸ヘッド６よりも上側の領域を常時覆う。鎧カバー８５は主軸ヘッド６の上下動に応じて上下方向に伸縮することで、コラム５前面の主軸ヘッド６よりも下側の領域を常時覆う。

主軸７は主軸ヘッド６内にて主軸ヘッド６と同軸上に設ける。主軸ヘッド６は主軸７を回転可能に支持する。主軸ヘッド６後部にはモータ保持箱２７（図３参照）を固定する。モータ保持箱２７は主軸ヘッド６後部から後方に延び、主軸モータ２６を内側に保持する。モータ保持箱２７はコラム５の貫通口５Ａから後方に突出する。主軸モータ２６（図７参照）の出力軸は前方に延び、主軸７の後端部と同軸上に連結する。

主軸７は工具装着穴４０、ホルダ保持部材１９（図５参照）を備える。工具装着穴４０は主軸７先端部（前端部）に設ける。工具装着穴４０は主軸７の先端部に向けて拡径する略円錐状の工具装着穴４０である。ホルダ保持部材１９は工具装着穴４０の奥側に設ける。工具装着穴４０には、工具ホルダ９０（図５参照）が着脱自在に装着する。工具ホルダ９０は一端側に工具９１を保持し、他端側にテーパ部とプルスタッド９３（図５参照）を備える。テーパ部は略円錐状であり、主軸７の工具装着穴４０に密着する。プルスタッド９３はテーパ部の頂上部から軸方向に突出する。工具装着穴４０にテーパ部を装着すると、ホルダ保持部材１９はプルスタッド９３を保持し、主軸７に工具ホルダ９０を固定する。

基台２後部には一対の支持部材１７，１８を設ける。支持部材１７，１８は左右方向に互いに離間し且つ上方に延び、制御箱８を下方から支持する。制御箱８は内部に制御盤（図示略）を収納する。制御盤は工作機械１の動作を制御する。基台２上面前側には固定台１６を設ける。回転テーブル９は固定台１６に固定する。回転テーブル９は主軸ヘッド６の前方に位置する。回転テーブル９は上面にワークＷ（図５参照）を治具（図示略）で固定し、Ｙ軸方向に平行な回転軸を中心に３６０°回転可能である。

基台２上面前側で且つ左右両側には一対の支持柱２１，２２を設ける。図３に示すように、支持柱２１と２２の互いに対向する夫々の上部の間には連結板２３を固定する。ＡＴＣ装置３０は連結板２３前面に固定する。故にＡＴＣ装置３０は支持柱２１，２２により、コラム５と回転テーブル９の間で且つ主軸ヘッド６上方に位置する。ＡＴＣ装置３０は工具マガジン３１、減速機３２、マガジンモータ３３等を備える。工具マガジン３１はマガジンベース３７と複数のグリップアーム３５を備える。マガジンベース３７は略円盤状であり、Ｚ軸方向に平行な一軸線を中心に連結板２３前面にて回転可能に支持する。減速機３２とマガジンモータ３３は工具マガジン３１に取り付ける。マガジンモータ３３の出力軸（図示略）は減速機３２を介してマガジンベース３７の回転軸（図示略）と接続する。マガジンモータ３３の動力は減速機３２を介してマガジンベース３７の回転軸に伝達する。複数のグリップアーム３５はマガジンベース３７外周部に沿って並んで設け、径方向外側に向けて放射状に延びる。グリップアーム３５の先端部は、工具ホルダ９０を水平に寝かせた姿勢で、工具ホルダ９０に直交するＹ軸方向から工具ホルダ９０を把持する。なお、グリップアーム３５は、その形状について特に限定するものではなく、工具ホルダ９０を把持可能な構成であればよい。主軸７と工具交換を行うグリップアーム３５は工具マガジン３１のＡＴＣ位置Ｃ（図５参照）に移動する。ＡＴＣ位置Ｃは工具マガジン３１の最下部の位置である。

図１，図２に示すように、支持柱２１，２２の夫々の上部の前面には、マガジンカバー１０を固定する。マガジンカバー１０は箱状であり工具マガジン３１の周囲を覆う。マガジンカバー１０は切粉と切削液の飛沫が工具マガジン３１に付着するのを防止する。マガジンカバー１０の底壁１０１には開口部１０２を設ける。開口部１０２は底面視矩形状であり、工具マガジン３１の最下部であるＡＴＣ位置Ｃの直下に位置する。開口部１０２にはシャッター１０３を設ける。シャッター１０３は制御盤の制御により開口部１０２を開閉する。シャッター１０３の開放時、主軸７は開口部１０２を通過し、ＡＴＣ位置Ｃに移動することができる。

図５，図６を参照し、工具交換動作の概要について説明する。工作機械１がワークＷを切削する加工状態では、主軸７は加工領域に位置する。主軸７に装着した工具９１による加工が終了した後、工作機械１は工具交換動作を実行する。工具交換動作は、使用した工具９１を工具マガジン３１に収納する工具収納動作と、次に使用する次工具９２を主軸７に装着し、加工を開始する位置へ移動する工具装着動作を含む。主軸７が工具収納時に移動する経路を往路とし、工具装着時に移動する経路を復路とする。なお、本実施形態において「主軸７を移動する」とは、「主軸ヘッド６を移動する」と同義である。

往路は、主軸７を加工終了位置Ｑ１からＡＴＣ原点位置Ｄまで移動する経路（図５参照）である。復路は、主軸７をＡＴＣ原点位置Ｄから加工開始位置Ｑ２まで移動する経路（図６参照）である。加工終了位置Ｑ１は、ＮＣプログラムに従ってワークＷの加工が終了した時の主軸７の位置である。ＡＴＣ原点位置Ｄは、ＡＴＣ領域に設けられる工具交換時の基準点であり、工具マガジン３１が回転可能な位置である。加工開始位置Ｑ２は、ＮＣプログラムに従ってワークＷの加工を開始する時の主軸７の位置であり、工具交換後に主軸７を移動させる目標位置である。

往路について説明する。図５に示すように、工作機械１は、主軸７を加工終了位置Ｑ１からＺ軸＋方向に移動し、第一復帰位置Ａ１を経由して、ＡＴＣ準備位置Ｂまで移動する。第一復帰位置Ａ１は、加工終了位置Ｑ１に対してＺ軸＋方向に離れ、主軸７に装着した工具９１が回転テーブル９上に固定したワークＷ及び治具に接触しない位置に設定される。なお、第一復帰位置Ａ１は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向において、加工終了位置Ｑ１と同一座標の位置である。ＡＴＣ準備位置Ｂは、ＡＴＣ位置ＣとＸ軸方向及びＺ軸方向において同一座標の位置である。ＡＴＣ位置Ｃは、工具マガジン３１のグリップアーム３５が工具９１を保持する工具ホルダ９０を把持する位置である。ＡＴＣ準備位置Ｂは、ＡＴＣ位置Ｃに対してＹ軸－方向に離れ、グリップアーム３５による工具ホルダ９０の把持及び解放をＹ軸方向に行うため主軸７を配置する位置である。

次いで、工作機械１は、主軸７をＡＴＣ準備位置ＢからＡＴＣ位置Ｃまで上昇する。このとき、工具マガジン３１直下にある空のグリップアーム３５に対して、主軸７に装着した工具ホルダ９０が下方から係合する。この状態で、工作機械１は、主軸７をＡＴＣ位置ＣからＺ軸＋方向に後進し、ＡＴＣ原点位置Ｄまで移動する。このとき、主軸７から工具ホルダ９０が引き抜かれる。これにより工具収納時における主軸７の往路の移動が完了する。

復路について説明する。工作機械１は工具マガジン３１を回転し、次に装着する次工具９２を保持するグリップアーム３５を工具マガジン３１直下に位置決めする。このとき、次工具９２が主軸７の前方に位置する。この状態で、図６に示すように、工作機械１は、ＡＴＣ原点位置Ｄにある主軸７をＺ軸－方向に前進し、ＡＴＣ位置Ｃまで移動する。これにより、主軸７に次工具９２が装着される。

主軸７に次工具９２が装着されると、工作機械１は、主軸７をＡＴＣ位置ＣからＡＴＣ準備位置Ｂまで下降する。次いで、工作機械１は、主軸７をＡＴＣ準備位置Ｂから第二復帰位置Ａ２まで移動した後、加工開始位置Ｑ２に移動する。第二復帰位置Ａ２は、加工開始位置Ｑ２に対してＺ軸＋方向に離れ、主軸７に装着した工具９１が回転テーブル９上に固定したワークＷ及び治具に接触しない位置に設定される。なお、第二復帰位置Ａ２は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向において、加工開始位置Ｑ２と同一座標の位置である。これにより工具装着時における主軸７の復路の移動が完了し、一連の工具交換動作が完了する。

図７を参照し、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、数値制御装置５０、主軸モータ２６、Ｘ軸モータ１１Ａ、Ｙ軸モータ１３Ａ、Ｚ軸モータ１２Ａ、マガジンモータ３３、シャッターモータ３４、駆動回路６１～６６、エンコーダ２６Ａ，１１Ｂ，１２Ｂ，１３Ｂ，３３Ａ，３４Ａ、操作パネル２５等を備える。

数値制御装置５０はＣＰＵ５１、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３、記憶装置５４、通信Ｉ／Ｆ５５、入出力インターフェイス５６等を備える。ＣＰＵ５１は数値制御装置５０を統括制御する。ＲＯＭ５２は、ＮＣ制御プログラム等の各種プログラム等を記憶する。ＮＣ制御プログラムは、後述のＮＣ制御処理（図８参照）を実行するものである。ＲＡＭ５３は各種処理実行中の各種データを記憶する。記憶装置５４は不揮発性メモリであり、例えば加工するためのＮＣプログラムの他、各種データを記憶する。通信Ｉ／Ｆ５５は、有線又は無線で端末（図示略）と接続可能である。入出力インターフェイス５６は操作パネル２５と駆動回路６１～６６と接続する。

主軸モータ２６は工具を装着した主軸７を回転する。Ｘ軸モータ１１Ａ、Ｚ軸モータ１２Ａ、Ｙ軸モータ１３Ａは、ワークＷと主軸７をＸ軸、Ｚ軸、Ｙ軸方向に相対的に移動する。マガジンモータ３３は工具マガジン３１を回転する。シャッターモータ３４はシャッター１０３を開閉する。主軸モータ２６、Ｘ軸モータ１１Ａ、Ｚ軸モータ１２Ａ、Ｙ軸モータ１３Ａ、マガジンモータ３３、シャッターモータ３４はサーボモータである。駆動回路６１はＣＰＵ５１からの制御信号に基づき主軸モータ２６を制御する。駆動回路６２はＣＰＵ５１からの制御信号に基づきＸ軸モータ１１Ａを制御する。駆動回路６３はＣＰＵ５１からの制御信号に基づきＺ軸モータ１２Ａを制御する。駆動回路６４はＣＰＵ５１からの制御信号に基づきＹ軸モータ１３Ａを制御する。駆動回路６５はＣＰＵ５１からの制御信号に基づきマガジンモータ３３を制御する。駆動回路６６はＣＰＵ５１からの制御信号に基づきシャッターモータ３４を制御する。

エンコーダ２６Ａは主軸モータ２６の回転位置を検出し、該検出信号を駆動回路６１に送信する。駆動回路６１は検出信号に基づき主軸モータ２６のフィードバック制御を行い、回転位置に応じた主軸７の回転角度をＣＰＵ５１に出力する。エンコーダ１１ＢはＸ軸モータ１１Ａの回転位置を検出し、該検出信号を駆動回路６２に送信する。駆動回路６２は検出信号に基づきＸ軸モータ１１Ａのフィードバック制御を行い、回転位置に応じたＸ軸方向における主軸７の位置をＣＰＵ５１に出力する。エンコーダ１２ＢはＺ軸モータ１２Ａの回転位置を検出し、該検出信号を駆動回路６３に送信する。駆動回路６３は検出信号に基づきＺ軸モータ１２Ａのフィードバック制御を行い、回転位置に応じたＺ軸方向における主軸７の位置をＣＰＵ５１に出力する。エンコーダ１３ＢはＹ軸モータ１３Ａの回転位置を検出し、該検出信号を駆動回路６４に送信する。駆動回路６４は検出信号に基づきＹ軸モータ１３Ａのフィードバック制御を行い、回転位置に応じたＹ軸方向における主軸７の位置をＣＰＵ５１に出力する。エンコーダ３３Ａはマガジンモータ３３の回転位置を検出し、該検出信号を駆動回路６５に送信する。駆動回路６５は検出信号に基づきマガジンモータ３３のフィードバック制御を行い、回転位置に応じたシャッター１０３の開閉状態をＣＰＵ５１に出力する。エンコーダ３４Ａはシャッターモータ３４の回転位置を検出し、該検出信号を駆動回路６６に送信する。駆動回路６６は検出信号に基づきシャッターモータ３４のフィードバック制御を行う。操作パネル２５は各種情報の表示と入力が可能である。

工具交換動作の指令形式について説明する。工具交換動作は、ＮＣプログラムの制御指令で設定できる。指令形式は、例えば、Ｇ１００やＭ０６等のコマンドを使用できる。加工開始位置Ｑ２の座標値、第一復帰位置Ａ１及び第二復帰位置Ａ２のＺ軸の座標値は、工具交換指令に含めて指定される。Ｇ１００とＭ０６の具体例は以下の通りである。
・Ｇ１００Ｔ＿Ｌ＿Ｘ＿Ｙ＿Ｚ＿Ｒ＿
・Ｍ０６Ｔ＿Ｌ＿Ｘ＿Ｙ＿Ｚ＿Ｒ＿
Ｔ、Ｌ、Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｒはアドレスである。Ｔは工具番号、ポット番号、又はグループ番号である。ＬはＧ１００後のＴモーダル値を指定する。Tモーダル値は以降の工具交換指令において、交換する工具番号又はポット番号を示す。Ｘ、Ｙ、Ｚは加工開始位置Ｑ２のＸ、Ｙ、Ｚの座標値である。Ｒは第一復帰位置Ａ１、第二復帰位置Ａ２のＺ軸の座標値であって、工具がテーブル上のワーク及び治具に接触しない位置の座標値である。また、第一復帰位置Ａ１、第二復帰位置Ａ２への主軸７の位置決めについて、ＣＰＵ５１は工具長オフセットをかけて動作する。工具長オフセットとは、工具の先端が基準点になるように、Ｚ軸の座標値を補正することである。工具長オフセット値は、例えば、工具を工具ホルダ９０に保持し、工具ホルダ９０を主軸７に装着した状態で、工具の先端の位置と主軸７の機械座標の位置との間のＺ軸方向の長さを予め計測した値である。工具オフセット値は、上記のように、工具交換指令に含めて指定してもよいし、あるいは、予めユーザがパラメータとして設定し、工具番号と関連付けて記憶装置５４に記憶させてもよい。

図８～図１２を参照し、ＮＣ制御処理について説明する。ユーザは操作パネル２５でＮＣプログラムを選択する。ＣＰＵ５１は、操作パネル２５で選択されたＮＣプログラムの実行の操作を受け付けると、ＲＯＭ５２からＮＣ制御プログラムを読み出し、本処理を実行する。

図８に示すように、ＣＰＵ５１は選択されたＮＣプログラムを記憶装置５４から読み込む（Ｓ１１）。ＣＰＵ５１は読み込んだＮＣプログラムの先頭行から１ブロック解釈する（Ｓ１２）。ＣＰＵ５１は解釈したブロックの制御指令がＭ３０（終了コマンド）か否か判断する（Ｓ１３）。解釈した制御指令がＭ３０でなかった場合（Ｓ１３：ＮＯ）、ＣＰＵ５１は解釈した制御指令がＧ１００若しくはＭ０６であるか否か判断する（Ｓ１４）。Ｇ１００及びＭ０６の何れでもない場合（Ｓ１４：ＮＯ）、ＣＰＵ５１は解釈した制御指令を実行する（Ｓ１５）。ＣＰＵ５１は次ブロックに移動し（Ｓ１９）、Ｓ１２に戻って上記処理を繰り返す。解釈したブロックの制御指令がＧ１００若しくはＭ０６であった場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は往路実行処理を実行する（Ｓ１６）。

図９、図１０を参照し、往路実行処理について説明する。往路実行処理が実施される時、主軸７は、ワークＷに対する加工が終了した加工終了位置Ｑ１に位置する。図９に示すように、ＣＰＵ５１は制御指令に含まれる第一復帰位置Ａ１のＺ軸の座標値と、加工終了位置Ｑ１の座標値と、工具長オフセット値とに基づき、第一復帰位置Ａ１の座標値を算出する（Ｓ２１）。ＣＰＵ５１は、加工終了位置Ｑ１の座標値と第一復帰位置Ａ１の座標値とに基づいて、主軸７を加工終了位置Ｑ１から第一復帰位置Ａ１へ移動させるための移動指令を算出する（Ｓ２２）。主軸７を移動する場合、ＣＰＵ５１は、サーボモータであるＸ軸モータ１１Ａ，Ｚ軸モータ１２Ａ，Ｙ軸モータ１３Ａに対し、移動指令として、サンプリング周期毎に駆動の指示を出力する。サーボモータは、移動指令を受けると加速を開始し、移動指令が継続する間、加速して、最大速度に達するとその速度を維持し、移動指令が終了すると移動平均フィルタによって減速を開始し、減速後に停止する。このため、主軸７の移動距離は、サーボモータの加減速を考慮して演算する必要がある。ＣＰＵ５１は、サーボモータが加速し、最大速度で駆動し、減速して停止するまでの間に主軸７が移動する距離が、加工終了位置Ｑ１と第一復帰位置Ａ１との間の距離と一致するように、移動指令の出力を継続するサンプリング周期の回数を算出する。ＣＰＵ５１は、算出した回数分に、加工終了位置Ｑ１から第一復帰位置Ａ１への移動指令を分配して生成する。

加工終了位置Ｑ１に対して第一復帰位置Ａ１はＺ軸＋方向にある。ＣＰＵ５１は、分配したすべての移動指令の出力を完了するまでは（Ｓ２３：ＮＯ）、Ｓ２４～Ｓ２７の処理を実行する。ＣＰＵ５１は、シャッター１０３の開放を指示する指令を出力する。なお、当該指令は初回実行時のみ出力される。シャッターモータ３４は駆動し、シャッター１０３の開放を開始する（Ｓ２４）。ＣＰＵ５１はオリエントを開始する指令を出力する。なお、当該指令は初回実行時のみ出力される。主軸モータ２６は駆動し、主軸７の回転位置をオリエント位置へ向けて、主軸７を回転を開始する（Ｓ２６）。オリエント位置は、主軸７の回転位置が０°又は１８０°の位置であり、主軸７の工具装着穴４０に工具ホルダ９０を装着した時の主軸７と工具９１の向きとの位置決めがなされる位置である。オリエントは、主軸７を回転し、主軸７の回転位置（回転角度）をオリエント位置に合わせる動作をいう。ＣＰＵ５１は、サンプリング周期毎にＺ軸方向において分配した移動指令を出力する（Ｓ２７）。主軸７は加工開始位置Ｑ２からＺ軸＋方向に移動し、第一復帰位置Ａ１まで後進し始める。ＣＰＵ５１は、分配したすべての移動指令の出力を完了すると（Ｓ２３：ＹＥＳ）、処理をＳ２８に進める。主軸７は第一復帰位置Ａ１への移動中であり、移動指令の分配が完了したため、移動速度の減速が開始される直前の状態である。

ＣＰＵ５１は、ＡＴＣ準備位置Ｂの座標値を算出する（Ｓ２８）。ＡＴＣ準備位置Ｂの座標値は、予め規定されているデフォルトの座標値と機器固有のパラメータとから算出される。ＣＰＵ５１は、第一復帰位置Ａ１の座標値とＡＴＣ準備位置Ｂの座標値とに基づいて、主軸７を第一復帰位置Ａ１からＡＴＣ準備位置Ｂへ移動させるための移動指令を算出する（Ｓ２９）。ＣＰＵ５１は、加減速を考慮した上での主軸７の移動距離が、第一復帰位置Ａ１とＡＴＣ準備位置Ｂとの間の距離と一致するように、Ｘ軸，Ｚ軸，Ｙ軸方向の各方向への移動指令を夫々分配して生成する。

ＣＰＵ５１は、Ｘ軸，Ｚ軸，Ｙ軸の各方向において分配したすべての移動指令の出力を完了するまでは（Ｓ３１：ＮＯ）、Ｓ３２～Ｓ３４の処理を実行する。ＣＰＵ５１は、分配したＺ軸方向に対する移動指令を、サンプリング周期毎に出力する（Ｓ３２）。これにより、Ｚ軸方向における第一復帰位置Ａ１からＡＴＣ準備位置Ｂへの移動指令は、分配が完了したばかりのＺ軸方向における加工終了位置Ｑ１から第一復帰位置Ａ１への移動指令に続いて連続して出力される。主軸７は、第一復帰位置Ａ１へ向けた移動速度の減速を開始することなく、最大速度を維持し、ＡＴＣ準備位置Ｂへ向けた移動を継続する。すなわち主軸７は、Ｚ軸方向において、第一復帰位置Ａ１においてインポジションチェックを行うことなく、加工終了位置Ｑ１からＡＴＣ準備位置Ｂへの移動を継続して行う。

Ｚ軸方向に対する移動指令の出力は、主軸７がＺ軸方向において第一復帰位置Ａ１を通過する前に開始される（Ｓ３３：ＮＯ）。主軸７のＸ軸，Ｚ軸，Ｙ軸の各方向における位置は、エンコーダ１１Ｂ，１２Ｂ，１３Ｂによる駆動回路６２～６４のフィードバック制御に基づいて、常時モニタリングされている。主軸７がＺ軸方向において第一復帰位置Ａ１を通過した場合（Ｓ３３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、分配したＸ軸及びＹ軸方向に対する移動指令を、サンプリング周期毎に出力する（Ｓ３４）。ＣＰＵ５１は、Ｘ軸，Ｚ軸，Ｙ軸の各方向において分配したすべての移動指令の出力を完了すると（Ｓ３１：ＹＥＳ）、処理をＳ４１に進める。主軸７はＡＴＣ準備位置Ｂへの移動中であり、特にＹ軸方向について、移動指令の分配が完了したため、移動速度の減速が開始される直前の状態である。

図１０に示すように、ＣＰＵ５１は、ＡＴＣ位置Ｃの座標値を算出する（Ｓ４１）。ＡＴＣ位置Ｃの座標値は、予め規定されているデフォルトの座標値と機器固有のパラメータとから算出される。ＣＰＵ５１は、ＡＴＣ準備位置Ｂの座標値とＡＴＣ位置Ｃの座標値とに基づいて、主軸７をＡＴＣ準備位置ＢからＡＴＣ位置Ｃへ移動させるための移動指令を算出する（Ｓ４２）。ＡＴＣ準備位置Ｂに対してＡＴＣ位置ＣはＹ軸＋方向にある。ＣＰＵ５１は、加減速を考慮した上での主軸７の移動距離が、ＡＴＣ準備位置ＢとＡＴＣ位置Ｃとの間の距離と一致するように、Ｙ軸方向への移動指令を分配して生成する。

ＣＰＵ５１は、分配したすべての移動指令の出力を完了するまでは（Ｓ４３：ＮＯ）、Ｓ４４～Ｓ４９の処理を実行する。ＣＰＵ５１は、フィードバック制御に基づき、主軸７がＺ軸方向においてＡＴＣ準備位置Ｂに到達していないと判断した場合には（Ｓ４４：ＮＯ）、処理をＳ４３に戻す。ＣＰＵ５１は、フィードバック制御に基づき、主軸７がＸ軸方向においてＡＴＣ準備位置Ｂに到達していないと判断した場合には（Ｓ４６：ＮＯ）、処理をＳ４３に戻す。ＣＰＵ５１は、フィードバック制御に基づき、シャッター１０３の開放が済んでいないと判断した場合には（Ｓ４７：ＮＯ）、処理をＳ４３に戻す。ＣＰＵ５１は、フィードバック制御に基づき、主軸７の回転位置がオリエント位置にないと判断した場合には（Ｓ４８：ＮＯ）、処理をＳ４３に戻す。

主軸７がＺ軸及びＸ軸方向においてＡＴＣ準備位置Ｂに到達しており（Ｓ４４：ＹＥＳ、Ｓ４６：ＹＥＳ）、シャッター１０３が開放済みであり（Ｓ４７：ＹＥＳ）、主軸７がオリエント位置にある場合（Ｓ４８：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、分配したＹ軸方向に対する移動指令を、サンプリング周期毎に出力する（Ｓ４９）。ここで、主軸７がＹ軸方向においてＡＴＣ準備位置Ｂに到達する前に、Ｚ軸及びＸ軸方向においてＡＴＣ準備位置Ｂに到達し、且つオリエント位置にあり、更にシャッター１０３が開放済みであれば、Ｙ軸方向におけるＡＴＣ準備位置ＢからＡＴＣ位置Ｃへの移動指令は、Ｙ軸方向における第一復帰位置Ａ１からＡＴＣ準備位置Ｂへの移動指令に続いて連続して出力される。主軸７は、Ｙ軸方向においてＡＴＣ準備位置Ｂへ向けた移動速度の減速を開始することなく、最大速度を維持し、ＡＴＣ位置Ｃへ向けた移動を継続する。すなわち主軸７は、Ｙ軸方向において、ＡＴＣ準備位置Ｂにおいてインポジションチェックを行うことなく、第一復帰位置Ａ１からＡＴＣ位置Ｃへの移動を継続して行う。ＣＰＵ５１は、Ｙ軸方向において分配したすべての移動指令の出力を完了すると（Ｓ４３：ＹＥＳ）、処理をＳ５１に進める。

ＣＰＵ５１は主軸７をＡＴＣ準備位置ＢからＹ軸＋方向に移動し、ＡＴＣ位置Ｃまで上昇する。ＡＴＣ位置Ｃは、工具マガジン３１直下のグリップアーム３５のポット位置（受取位置）に対応する。よって、主軸７がＡＴＣ位置Ｃまで上昇することで、空のポットに対して主軸７に装着した工具９１を保持する工具ホルダ９０が下から係合する。

ＣＰＵ５１は、ＡＴＣ原点位置Ｄの座標値を算出する（Ｓ５１）。ＡＴＣ原点位置Ｄの座標値は、予め規定されているデフォルトの座標値と機器固有のパラメータとから算出される。ＣＰＵ５１は、ＡＴＣ位置Ｃの座標値とＡＴＣ原点位置Ｄの座標値とに基づいて、主軸７をＡＴＣ位置ＣからＡＴＣ原点位置Ｄへ移動させるための移動指令を算出する（Ｓ５２）。ＡＴＣ位置Ｃに対してＡＴＣ原点位置ＤはＺ軸＋方向にある。ＣＰＵ５１は、加減速を考慮した上での主軸７の移動距離が、ＡＴＣ位置ＣとＡＴＣ原点位置Ｄとの間の距離と一致するように、Ｚ軸方向への移動指令を分配して生成する。

ＣＰＵ５１は、分配したすべての移動指令の出力を完了するまでは（Ｓ５３：ＮＯ）、Ｓ５４～Ｓ５６の処理を実行する。ＣＰＵ５１は、フィードバック制御に基づき、主軸７がＹ軸方向においてＡＴＣ位置Ｃに到達していないと判断した場合には（Ｓ５４：ＮＯ）、処理をＳ５３に戻す。主軸７がＹ軸方向においてＡＴＣ位置Ｃに到達していれば（Ｓ５４：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、分配したＺ軸方向に対する移動指令を、サンプリング周期毎に出力する（Ｓ５６）。ＣＰＵ５１は、Ｚ軸方向において分配したすべての移動指令の出力を完了すると（Ｓ５３：ＹＥＳ）、処理をＳ５７に進める。工具９１を保持する工具ホルダ９０は、グリップアーム３５に把持されているので、主軸７がＺ＋方向に移動することで主軸７から引き抜かれる。ＣＰＵ５１は、フィードバック制御に基づき、主軸７がＺ軸方向においてＡＴＣ原点位置Ｄに到達するのを待機し（Ｓ５７：ＮＯ）、到達すれば（Ｓ５７：ＹＥＳ）、往路実行処理を終了する。

図８のフローに戻り、ＣＰＵ５１は、次に装着する次工具９２を準備する処理を行う（Ｓ１７）。工作機械１は工具マガジン３１を回転し、次工具９２を保持するグリップアーム３５を工具マガジン３１直下に位置決めする。次いで、ＣＰＵ５１は、復路実行処理を実行する（Ｓ１８）。

図１１、図１２を参照し、復路実行処理について説明する。復路実行処理が実施される時、主軸７は、ＡＴＣ原点位置Ｄに位置する。図１１に示すように、ＣＰＵ５１は、ＡＴＣ位置Ｃの座標値を算出する（Ｓ６１）。ＣＰＵ５１は算出した座標値に基づいて、主軸７をＡＴＣ原点位置ＤからＡＴＣ位置Ｃへ移動させるための移動指令を算出する（Ｓ６２）。ＡＴＣ原点位置Ｄに対してＡＴＣ位置ＣはＺ軸－方向にあり、ＣＰＵ５１は、Ｚ軸方向への移動指令を分配して生成する。ＣＰＵ５１は、分配したすべての移動指令の出力を完了するまでは（Ｓ６３：ＮＯ）、サンプリング周期毎にＺ軸方向において分配した移動指令を出力する（Ｓ６４）。ＣＰＵ５１は、分配したすべての移動指令の出力を完了すると（Ｓ６３：ＹＥＳ）、フィードバック制御に基づき、主軸７がＺ軸方向においてＡＴＣ位置Ｃに到達するのを待機する（Ｓ６６：ＮＯ）。

主軸７がＺ軸方向においてＡＴＣ位置Ｃに到達すると（Ｓ６６：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、ＡＴＣ準備位置Ｂの座標値を算出する（Ｓ６７）。ＣＰＵ５１は算出した座標値に基づいて、主軸７をＡＴＣ位置ＣからＡＴＣ準備位置Ｂへ移動させるための移動指令を算出する（Ｓ６８）。ＡＴＣ位置Ｃに対してＡＴＣ準備位置ＢはＹ軸－方向にあり、ＣＰＵ５１は、Ｙ軸方向への移動指令を分配して生成する。ＣＰＵ５１は、分配したすべての移動指令の出力を完了するまでは（Ｓ６９：ＮＯ）、サンプリング周期毎にＹ軸方向において分配した移動指令を出力する（Ｓ７１）。ＣＰＵ５１は、分配したすべての移動指令の出力を完了すると（Ｓ６９：ＹＥＳ）、処理をＳ８１に進める。主軸７はＹ軸－方向においてＡＴＣ準備位置Ｂへの移動中であり、移動指令の分配が完了したため、移動速度の減速が開始される直前の状態である。

図１２に示すように、ＣＰＵ５１は制御指令に含まれる第二復帰位置Ａ２のＺ軸の座標値と、加工開始位置Ｑ２の座標値と、工具長オフセット値とに基づき、第二復帰位置Ａ２の座標値を算出する（Ｓ８１）。ＣＰＵ５１は算出した座標値に基づいて、主軸７をＡＴＣ準備位置Ｂから第二復帰位置Ａ２へ移動させるための移動指令を算出する（Ｓ８２）。ＣＰＵ５１は、加減速を考慮した上での主軸７の移動距離が、ＡＴＣ準備位置Ｂと第二復帰位置Ａ２との間の距離と一致するように、Ｘ軸，Ｚ軸，Ｙ軸方向の各方向への移動指令を夫々分配して生成する。

ＣＰＵ５１は、Ｘ軸，Ｚ軸，Ｙ軸の各方向において分配したすべての移動指令の出力を完了するまでは（Ｓ８３：ＮＯ）、Ｓ８４～Ｓ８８の処理を実行する。ＣＰＵ５１は、分配したＹ軸方向に対する移動指令を、サンプリング周期毎に出力する（Ｓ８４）。これにより、Ｙ軸方向におけるＡＴＣ準備位置Ｂから第二復帰位置Ａ２への移動指令は、分配が完了したＹ軸方向におけるＡＴＣ位置ＣからＡＴＣ準備位置Ｂへの移動指令に続いて連続して出力される。主軸７は、Ｙ軸方向においてＡＴＣ準備位置Ｂへ向けた移動速度の減速を開始することなく、最大速度を維持し、第二復帰位置Ａ２へ向けた移動を継続する。すなわち主軸７は、Ｚ軸方向において、ＡＴＣ準備位置Ｂにおいてインポジションチェックを行うことなく、ＡＴＣ位置Ｃから第二復帰位置Ａ２への移動を継続して行う。

Ｙ軸方向に対する移動指令の出力は、主軸７がＹ軸方向においてＡＴＣ準備位置Ｂを通過する前に開始される（Ｓ８６：ＮＯ）。フィードバック制御に基づき、主軸７がＹ軸方向においてＡＴＣ準備位置Ｂを通過した場合（Ｓ８６：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、シャッター１０３の閉鎖を指示する指令を出力する。なお、当該指令は初回実行時のみ出力される。シャッターモータ３４は駆動し、シャッター１０３の閉鎖を開始する（Ｓ８７）。ＣＰＵ５１は、分配したＸ軸及びＺ軸方向に対する移動指令を、サンプリング周期毎に出力する（Ｓ８８）。ＣＰＵ５１は、Ｘ軸，Ｚ軸，Ｙ軸の各方向において分配したすべての移動指令の出力を完了すると（Ｓ８３：ＹＥＳ）、処理をＳ９２に進める。主軸７は第二復帰位置Ａ２への移動中であり、特にＺ軸方向について、移動指令の分配が完了したため、移動速度の減速が開始される直前の状態である。
ＣＰＵ５１は、加工開始位置Ｑ２の座標値を算出する（Ｓ９２）。加工開始位置Ｑ２の座標値は、制御指令に含まれる。ＣＰＵ５１は座標値に基づいて、主軸７を第二復帰位置Ａ２から加工開始位置Ｑ２へ移動させるための移動指令を算出する（Ｓ９３）。第二復帰位置Ａ２に対して加工開始位置Ｑ２はＺ軸－方向にある。ＣＰＵ５１は、加減速を考慮した上での主軸７の移動距離が、第二復帰位置Ａ２と加工開始位置Ｑ２との間の距離と一致するように、Ｚ軸方向への移動指令を分配して生成する。

ＣＰＵ５１は、分配したすべての移動指令の出力を完了するまでは（Ｓ９４：ＮＯ）、Ｓ９６～Ｓ９８の処理を実行する。ＣＰＵ５１は、フィードバック制御に基づき、主軸７がＸ軸方向において第二復帰位置Ａ２に到達していないと判断した場合には（Ｓ９６：ＮＯ）、処理をＳ９４に戻す。ＣＰＵ５１は、フィードバック制御に基づき、主軸７がＹ軸方向において第二復帰位置Ａ２に到達していないと判断した場合には（Ｓ９７：ＮＯ）、処理をＳ９４に戻す。

主軸７がＸ軸及びＹ軸方向において第二復帰位置Ａ２に到達している場合（Ｓ９６：ＹＥＳ、Ｓ９７：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、分配したＺ軸方向に対する移動指令を、サンプリング周期毎に出力する（Ｓ９８）。ここで、主軸７がＺ軸方向において第二復帰位置Ａ２に到達する前に、Ｘ軸及びＹ軸方向において第二復帰位置Ａ２に到達していれば、Ｚ軸方向における第二復帰位置Ａ２から加工開始位置Ｑ２への移動指令は、Ｚ軸方向におけるＡＴＣ準備位置Ｂから第二復帰位置Ａ２への移動指令に続いて連続して出力される。主軸７は、Ｚ軸方向において第二復帰位置Ａ２へ向けた移動速度の減速を開始することなく、最大速度を維持し、加工開始位置Ｑ２へ向けた移動を継続する。すなわち主軸７は、Ｚ軸方向において、第二復帰位置Ａ２においてインポジションチェックを行うことなく、ＡＴＣ準備位置Ｂから加工開始位置Ｑ２への移動を継続して行う。ＣＰＵ５１は、Ｚ軸方向において分配したすべての移動指令の出力を完了すると（Ｓ９４：ＹＥＳ）、処理をＳ９９に進める。ＣＰＵ５１は、フィードバック制御に基づき、主軸７がＺ軸方向において加工開始位置Ｑ２に到達するのを待機し（Ｓ９９：ＮＯ）、到達すれば（Ｓ９９：ＹＥＳ）、復路実行処理を終了する。

図８のフローに戻り、ＣＰＵ５１はＧ１００の一連の工具交換動作が終了したので、次ブロックに移動し（Ｓ１９）、その次ブロックについて解釈する（Ｓ１２）。解釈した次ブロックがＭ３０であった場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は本処理を終了する。

以上説明したように、主軸７のＹ軸－方向への移動において、ＡＴＣ準備位置Ｂへ向けた移動指令が出力されると、主軸７は、ＡＴＣ位置ＣからＡＴＣ準備位置Ｂへ向けての移動速度を０から加速し始め、移動指令の分配が完了すると、通常は、ＡＴＣ準備位置Ｂにて移動を停止するように、移動速度の減速をし始める。
第二復帰位置Ａ２へ向けた移動指令の出力は、ＡＴＣ準備位置Ｂへ向けた移動指令の出力が完了し次第、行われる。即ち、ＡＴＣ準備位置Ｂへ向けた移動指令と、第二復帰位置Ａ２へ向けた移動指令が連続して出力される。故に主軸７は、ＡＴＣ準備位置Ｂへ向けての移動速度の減速を行わず、次の第二復帰位置Ａ２へ向けて移動を継続する。例えば、ＡＴＣ準備位置Ｂへ向けた移動指令の出力が完了し、主軸７がＡＴＣ準備位置Ｂに到達したことをインポジションチェックによって確認してから第二復帰位置Ａ２へ向けた移動指令が出力される場合と比べ、主軸７は、Ｙ軸方向において、ＡＴＣ位置Ｃから第二復帰位置Ａ２へ、より早く移動することができる。故に数値制御装置５０は、工具交換時間を短縮することができる。

主軸７のＺ軸－方向への移動において、第二復帰位置Ａ２へ向けた移動指令が出力されると、主軸７は、ＡＴＣ準備位置Ｂから第二復帰位置Ａ２へ向けての移動速度を０から加速し始め、指示の出力が完了すると、通常は、第二復帰位置Ａ２にて移動を停止するように、移動速度の減速をし始める。加工開始位置Ｑ２へ向けた移動指令の出力は、第二復帰位置Ａ２へ向けた移動指令の出力が完了したとき、主軸７がＹ軸方向及びＸ軸方向において第二復帰位置Ａ２に到達していれば、直ちに行われる。即ち、第二復帰位置Ａ２へ向けた移動指令と、加工開始位置Ｑ２へ向けた移動指令が、主軸７がＹ軸方向及びＸ軸方向において第二復帰位置Ａ２に到達していさえすれば、連続して出力される。故に主軸７は、第二復帰位置Ａ２へ向けての移動速度の減速を行わず、次の開始位置へ向けて移動を継続する。例えば、第二復帰位置Ａ２へ向けた移動指令の出力が完了し、主軸７が第二復帰位置Ａ２に到達したことをインポジションチェックによって確認してから加工開始位置Ｑ２へ向けた移動指令が出力される場合と比べ、主軸７は、Ｚ軸方向において、ＡＴＣ準備位置Ｂから加工開始位置Ｑ２へ、より早く移動することができる。故に数値制御装置５０は、工具交換時間を短縮することができる。

上記説明において、グリップアーム３５は、本発明の「収納部」の一例である。工具マガジン３１は、本発明の「マガジン」の一例である。次工具９２は、本発明の「未装着工具」の一例である。ＡＴＣ位置Ｃは、本発明の「受取位置」の一例である。ＡＴＣ原点位置Ｄは、本発明の「待機位置」の一例である。加工開始位置Ｑ２は、本発明の「開始位置」の一例である。第二復帰位置Ａ２は、本発明の「復帰位置」の一例である。ＡＴＣ準備位置Ｂは、本発明の「準備位置」の一例である。復路実行処理を実行するＣＰＵ５１は、本発明の「装着制御部」に相当する。Ｙ軸方向は、本発明の「第一直交方向」の一例である。エンコーダ１１Ｂ，１３Ｂの夫々の検出信号に基づくフィードバック制御において、Ｘ軸モータ１１Ａ、Ｙ軸モータ１３Ａの各々の駆動軸の回転位置に応じたＸ軸方向、Ｙ軸方向における主軸７の位置を数値制御装置５０に出力する駆動回路６２，６４は、本発明の「位置検出部」の一例である。Ｓ７１の処理を実行するＣＰＵ５１は、本発明の「第一指示部」の一例である。Ｓ８４の処理を実行するＣＰＵ５１は、本発明の「第二指示部」の一例である。Ｓ８８の処理を実行するＣＰＵ５１は、本発明の「第三指示部」の一例である。Ｓ８６の処理を実行するＣＰＵ５１は、本発明の「第一判断部」の一例である。Ｓ９８の処理を実行するＣＰＵ５１は、本発明の「第四指示部」の一例である。Ｓ９６，Ｓ９７の処理を実行するＣＰＵ５１は、本発明の「第二判断部」の一例である。

本発明は上記実施形態に限定されず、種々の変更を加えることができる。工作機械１は横形の工作機械であるが、主軸の軸方向が上下方向である縦形の工作機械であってもよい。工作機械１は、コラム５をＸ軸方向、主軸７をＺ軸方向、主軸７をＹ軸方向に移動することで、ワークＷと工具９１を相対的にＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸に移動するが、これ以外の構造であってもよく、例えば、コラム５をＸ軸方向とＺ軸方向の２軸方向に移動し、主軸７をＹ軸方向に移動するようにしてもよい。

第一復帰位置Ａ１及び第二復帰位置Ａ２のＺ軸の座標値は、工具交換指令に含めず、ユーザが設定可能なパラメータによって指定してもよい。第一復帰位置Ａ１、第二復帰位置Ａ２への主軸７の位置決めにおいて、ＣＰＵ５１は工具長オフセットをかけずに動作してもよい。工作機械１は、マガジンカバー１０のシャッター１０３をシャッターモータ３４の駆動によって開閉したが、図示しないエアシリンダの駆動によって開閉してもよい。この場合、数値制御装置５０のＣＰＵ５１は、Ｓ４７において、シャッター１０３の開閉状態を開閉センサで検知した結果に基づき、判断処理を行えばよい。

ＣＰＵ５１は、Ｓ２７でＺ軸方向における加工開始位置Ｑ２から第一復帰位置Ａ１への移動指令を出力する場合に、Ｓ２４でシャッター１０３の開放を指示する指令を出力したが、このタイミングに限らない。例えば、Ｓ３２でＺ軸方向における第一復帰位置Ａ１からＡＴＣ準備位置Ｂへの移動指令を出力する場合に、ＣＰＵ５１は、シャッター１０３の開放を指示する指令を出力してもよい。あるいは、Ｓ３４でＸ軸方向及びＹ軸方向における第一復帰位置Ａ１からＡＴＣ準備位置Ｂへの移動指令を出力する場合に、ＣＰＵ５１は、シャッター１０３の開放を指示する指令を出力してもよい。

ＣＰＵ５１は、Ｓ２７でＺ軸方向における加工開始位置Ｑ２から第一復帰位置Ａ１への移動指令を出力する場合に、Ｓ２６で主軸７のオリエントを開始する指令を出力したが、このタイミングに限らない。例えば、Ｓ３２でＺ軸方向における第一復帰位置Ａ１からＡＴＣ準備位置Ｂへの移動指令を出力する場合に、ＣＰＵ５１は、主軸７のオリエントを開始する指令を出力してもよい。あるいは、Ｓ３４でＸ軸方向及びＹ軸方向における第一復帰位置Ａ１からＡＴＣ準備位置Ｂへの移動指令を出力する場合に、ＣＰＵ５１は、主軸７のオリエントを開始する指令を出力してもよい。

１ 工作機械
７ 主軸
１０ マガジンカバー
１１Ｂ，１２Ｂ，１３Ｂ エンコーダ
３０ ＡＴＣ装置
３１ 工具マガジン
３５ グリップアーム
５０ 数値制御装置
５１ ＣＰＵ
９２ 次工具
Ａ２ 第二復帰位置
Ｂ ＡＴＣ準備位置
Ｃ ＡＴＣ位置
Ｄ ＡＴＣ原点位置
Ｑ２ 加工開始位置
Ｗ ワーク

Claims (5)

1. 工具を装着する主軸と、工具を収納する複数の収納部を有するマガジンと、ワークを固定する台とを備えた工作機械を制御する数値制御装置において、
   前記マガジンの複数の前記収納部のうち、次の加工に用いる工具である未装着工具を収納する前記収納部が、前記主軸が前記未装着工具を受け取る受取位置に対応する位置に配置された状態で、
   前記受取位置に対して前記主軸の軸方向に沿って前記マガジンから離れる方向に位置し、前記主軸が前記未装着工具を装着する前に待機する位置である待機位置、
   前記未装着工具による前記ワークの加工開始時における前記主軸の位置である開始位置に対して前記軸方向に離れた位置であり、前記未装着工具が前記ワークに衝突しない復帰位置、
   及び、前記復帰位置及び前記受取位置の間にあり、前記軸方向に直交する第一直交方向において前記受取位置から離れた位置である準備位置
   の各位置を、前記待機位置から、前記受取位置、前記準備位置の順に前記主軸を経由させた後、前記開始位置へ移動する装着制御部を備え、
   前記工作機械は、少なくとも、前記第一直交方向における前記主軸の位置を検出する位置検出部を備えており、
   前記装着制御部は、
   前記第一直交方向における前記主軸の前記受取位置から前記準備位置への移動を指示する第一指示部と、
   前記第一直交方向における前記主軸の前記準備位置から前記復帰位置への移動を指示する第二指示部と、
   前記軸方向における前記主軸の前記準備位置から前記復帰位置への移動、及び、前記第一直交方向に直交する第二直交方向における前記主軸の前記準備位置から前記復帰位置への移動を指示する第三指示部と、
   前記位置検出部の検出結果に基づき、前記主軸が前記第一直交方向において前記準備位置に到達したか否かを判断する第一判断部と
   を備え、
   前記第一指示部による指示の出力が完了し次第、前記第二指示部による指示の出力を開始し、
   前記主軸が前記第一直交方向において前記準備位置に到達したと前記第一判断部が判断し次第、前記第三指示部による指示の出力を開始すること
   を特徴とする数値制御装置。
2. 前記工作機械の前記位置検出部は更に、前記第二直交方向における前記主軸の位置を検出し、
   前記装着制御部は、
   前記軸方向における前記主軸の前記復帰位置から前記開始位置への移動を指示する第四指示部と、
   前記位置検出部の検出結果に基づき、前記主軸が前記第一直交方向及び前記第二直交方向において前記復帰位置に到達したか否かを判断する第二判断部と
   を更に備え、
   前記第三指示部による指示の出力が完了し、且つ、前記主軸が前記第一直交方向及び前記第二直交方向において前記復帰位置に到達したと前記第二判断部が判断し次第、前記第四指示部による指示の出力を開始すること
   を特徴とする請求項１に記載の数値制御装置。
3. 工具を装着する主軸と、工具を収納する複数の収納部を有するマガジンと、ワークを固定する台とを備えた工作機械を制御するため、
   前記マガジンの複数の前記収納部のうち、次の加工に用いる工具である未装着工具を収納する前記収納部が、前記主軸が前記未装着工具を受け取る受取位置に対応する位置に配置された状態で、
   前記受取位置に対して前記主軸の軸方向に沿って前記マガジンから離れる方向に位置し、前記主軸が前記未装着工具を装着する前に待機する位置である待機位置、
   前記未装着工具による前記ワークの加工開始時における前記主軸の位置である開始位置に対して前記軸方向に離れた位置であり、前記未装着工具が前記ワークに衝突しない復帰位置、
   及び、前記復帰位置及び前記受取位置の間にあり、前記軸方向に直交する第一直交方向において前記受取位置から離れた位置である準備位置
   の各位置を、前記待機位置から、前記受取位置、前記準備位置の順に前記主軸を経由させた後、
   前記開始位置へ移動する装着制御ステップを備え、
   前記主軸に前記未装着工具を装着する数値制御装置の制御方法において、
   前記装着制御ステップは、
   前記工作機械が備え、少なくとも、前記第一直交方向における前記主軸の位置を検出する位置検出部の検出結果に基づき、前記主軸が前記第一直交方向において前記準備位置に到達したか否かを判断する第一判断ステップと、
   前記第一直交方向における前記主軸の前記受取位置から前記準備位置への移動を指示する第一指示ステップと、
   前記第一直交方向における前記主軸の前記準備位置から前記復帰位置への移動を指示する第二指示ステップと、
   前記軸方向における前記主軸の前記準備位置から前記復帰位置への移動、及び、前記第一直交方向に直交する第二直交方向における前記主軸の前記準備位置から前記復帰位置への移動を指示する第三指示ステップと、
   を備え、
   前記第一指示ステップによる指示の出力が完了し次第、前記第二指示ステップによる指示の出力を開始し、
   前記主軸が前記第一直交方向において前記準備位置に到達したと前記第一判断ステップが判断し次第、前記第三指示ステップによる指示の出力を開始すること
   を特徴とする制御方法。
4. 工具を装着する主軸と、工具を収納する複数の収納部を有するマガジンと、ワークを固定する台とを備えた工作機械を制御するため、
   前記マガジンの複数の前記収納部のうち、次の加工に用いる工具である未装着工具を収納する前記収納部が、前記主軸が前記未装着工具を受け取る受取位置に対応する位置に配置された状態で、
   前記受取位置に対して前記主軸の軸方向に沿って前記マガジンから離れる方向に位置し、前記主軸が前記未装着工具を装着する前に待機する位置である待機位置、
   前記未装着工具による前記ワークの加工開始時における前記主軸の位置である開始位置に対して前記軸方向に離れた位置であり、前記未装着工具が前記ワークに衝突しない復帰位置、
   及び、前記復帰位置及び前記受取位置の間にあり、前記軸方向に直交する第一直交方向において前記受取位置から離れた位置である準備位置
   の各位置を、前記待機位置から、前記受取位置、前記準備位置の順に前記主軸を経由させた後、
   前記開始位置へ移動する装着制御ステップを備えた数値制御装置を機能させるプログラムにおいて、
   コンピュータに、
   前記装着制御ステップにおいて、
   前記工作機械が備え、少なくとも、前記第一直交方向における前記主軸の位置を検出する位置検出部の検出結果に基づき、前記主軸が前記第一直交方向において前記準備位置に到達したか否かを判断する第一判断ステップと、
   前記第一直交方向における前記主軸の前記受取位置から前記準備位置への移動を指示する第一指示ステップと、
   前記第一直交方向における前記主軸の前記準備位置から前記復帰位置への移動を指示する第二指示ステップと、
   前記軸方向における前記主軸の前記準備位置から前記復帰位置への移動、及び、前記第一直交方向に直交する第二直交方向における前記主軸の前記準備位置から前記復帰位置への移動を指示する第三指示ステップと、
   を実行させ、
   前記第一指示ステップによる指示の出力が完了し次第、前記第二指示ステップによる指示の出力を開始し、
   前記主軸が前記第一直交方向において前記準備位置に到達したと前記第一判断ステップが判断し次第、前記第三指示ステップによる指示の出力を開始させること
   を特徴とするプログラム。
5. 工具を装着する主軸と、工具を収納する複数の収納部を有するマガジンと、ワークを固定する台とを備えた工作機械を制御するため、
   前記マガジンの複数の前記収納部のうち、次の加工に用いる工具である未装着工具を収納する前記収納部が、前記主軸が前記未装着工具を受け取る受取位置に対応する位置に配置された状態で、
   前記受取位置に対して前記主軸の軸方向に沿って前記マガジンから離れる方向に位置し、前記主軸が前記未装着工具を装着する前に待機する位置である待機位置、
   前記未装着工具による前記ワークの加工開始時における前記主軸の位置である開始位置に対して前記軸方向に離れた位置であり、前記未装着工具が前記ワークに衝突しない復帰位置、
   及び、前記復帰位置及び前記受取位置の間にあり、前記軸方向に直交する第一直交方向において前記受取位置から離れた位置である準備位置
   の各位置を、前記待機位置から、前記受取位置、前記準備位置の順に前記主軸を経由させた後、
   前記開始位置へ移動する装着制御ステップをコンピュータに実行させる数値制御装置を機能させるプログラムであって、
   コンピュータに、
   前記装着制御ステップにおいて、
   前記工作機械が備え、少なくとも、前記第一直交方向における前記主軸の位置を検出する位置検出部の検出結果に基づき、前記主軸が前記第一直交方向において前記準備位置に到達したか否かを判断する第一判断ステップと、
   前記第一直交方向における前記主軸の前記受取位置から前記準備位置への移動を指示する第一指示ステップと、
   前記第一直交方向における前記主軸の前記準備位置から前記復帰位置への移動を指示する第二指示ステップと、
   前記軸方向における前記主軸の前記準備位置から前記復帰位置への移動、及び、前記第一直交方向に直交する第二直交方向における前記主軸の前記準備位置から前記復帰位置への移動を指示する第三指示ステップと、
   を実行させ、
   前記第一指示ステップによる指示の出力が完了し次第、前記第二指示ステップによる指示の出力を開始し、
   前記主軸が前記第一直交方向において前記準備位置に到達したと前記第一判断ステップが判断し次第、前記第三指示ステップによる指示の出力を開始させるプログラム
   を記憶することを特徴とする記憶媒体。

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