JP6155902B2 - 工作機械 - Google Patents

Description

本発明は、工具マガジンに格納された工具とワークを加工する主軸に装着した工具とを交換する工作機械に関する。

工作機械は工具を取り付ける主軸と、主軸を回転可能に保持する主軸ヘッドと、ワークを支持し、上下軸回りに回転可能な加工テーブルと、工具を把持する複数の工具把持部（工具保持部）を有する工具マガジンとを備える。工具は、主軸とともに回転する回転工具と主軸に固定される非回転工具とに大別される。回転工具が主軸に装着された場合、ワークは上下軸回りに回転することなく、加工テーブルに固定され、回転工具によって切削される。一方非回転工具が主軸に装着された場合、ワークは上下軸回りに加工テーブルと共に回転し、非回転工具によって旋削加工される。

主軸は下端部の内周面に工具嵌挿部を備え、下端面に径方向の対向する位置に２つのキーを有する。工具は工具嵌挿部に嵌挿し、キーを工具のキー溝に係合させることによって、主軸に装着される（例えば特許文献１等）。

主軸を回転方向の原点（基準点）に位置した状態で、工具マガジンから主軸に工具を受け渡す。そのため回転工具の交換を実行する前に、主軸を原点に位置させる処理（オリエント処理）が実行される。加工時に、主軸ヘッドは主軸に工具を嵌挿した状態で、Ｚ軸の原点位置Ｚ₀ より下方の位置に配され、加工後、原点位置Ｚ₀ まで上昇する。このとき、主軸の回転方向位置を原点に位置決めする。主軸ヘッドは更に上昇し、工具把持部の把持位置Ｚ_a に達したとき、工具把持部が主軸に接近し、前方から工具を把持する。主軸ヘッドは工具の把持完了後、更に上昇する。工具把持部が把持した工具は、相対的に下方に移動して主軸から外れる。主軸ヘッドが旋回位置Ｚ_b に達したとき、工具マガジンが旋回し、次に使用する工具を把持した工具把持部が主軸ヘッドの前方下方の交換位置に割り出される。主軸ヘッドは下降して、工具が主軸の工具嵌挿部に嵌挿される。

特開２０１２−２１３８２６号公報

主軸ヘッドが原点位置Ｚ₀ から旋回位置Ｚ_b に上昇するときに、主軸の回転方向位置が原点からずれることがある。主軸の回転方向位置にずれがある場合、次の工具を主軸に装着するときに、キーの係合がずれた状態で装着されることになり、精度良く加工することができず、バランスが悪くなって主軸を回転させるモータに過剰な負荷がかかり、工具が落下する虞があるという問題があった。また、ずれた主軸に嵌挿されていた工具も、ずれた状態で工具把持部に把持され、工具マガジンが１回転した場合に、ずれた状態で主軸に嵌挿されることになり、上記と同様の問題が生じ得る。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、工具の交換時に主軸の回転方向位置がずれている場合に、工具の工具保持部への保持状態、及び主軸のずれを調整し、工具がずれた状態で主軸に嵌挿されるのを防止することができ、高精度に加工することができる工作機械を提供することを目的とする。

本発明に係る工作機械は、下端部に工具を嵌挿する工具嵌挿部を有する縦姿勢の主軸と、該主軸を回転駆動する主軸モータと、前記主軸を回転可能に保持する主軸ヘッドと、前記工具を保持して循環移動する複数の工具保持部を有する工具マガジンと、前記主軸ヘッドを、工具交換時に前記工具を前記工具嵌挿部に嵌挿してある状態で前記主軸の回転方向位置を所定の一点に位置決め終了する原点位置、及び該原点位置より上方にあり、前記主軸ヘッドが到達したときに、前記工具保持部を循環移動するために前記工具マガジンが旋回する旋回位置の間で昇降させる昇降モータと、前記主軸の回転方向位置を検出する位置検出手段とを備える工作機械において、前記原点位置における前記主軸の回転方向位置を前記位置検出手段から取得して記憶する記憶手段と、前記旋回位置における前記主軸の回転方向位置を前記位置検出手段から取得する取得手段と、該取得手段により取得した前記回転方向位置の、前記記憶手段に記憶した回転方向位置からの差分が閾値以上であるか否かを判定する判定手段とを備えることを特徴とする。

本発明においては、主軸ヘッドが原点位置から旋回位置まで上昇する間に主軸の回転方向位置が所定量ずれた場合にこれを検知するので、工具の工具保持部への保持状態、及び主軸のずれを調整することができ、工具がずれた状態で主軸に嵌挿されるのを防止することができる。

本発明に係る工作機械は、前記判定手段が、前記差分が閾値以上であると判定した場合に、報知する手段を備えることを特徴とする。

本発明においては、ユーザに主軸の回転方向位置がずれたことを報知して、ずれの調整を促すことができる。

本発明に係る工作機械は、前記位置検出手段が検出した前記主軸の回転方向位置に基づいて前記主軸の回転方向位置を調整する調整手段を備え、前記調整手段は、前記主軸ヘッドが前記原点位置と前記旋回位置との間に位置する場合に前記主軸の回転方向位置を調整しないように構成されていることを特徴とする。

本発明においては、工具を交換するために主軸ヘッドが原点位置から旋回位置まで上昇する間には主軸の回転方向位置を調整しないので、省電力が図られる。

本発明に係る工作機械は、前記取得手段は、前記工具マガジンが旋回する前に前記主軸の回転方向位置を取得するように構成されていることを特徴とする。

本発明においては、ずれが生じた工具を容易に認識して、工具保持部への保持状態を調整し、主軸の回転方向位置を調整することができる。

本発明によれば、工具の交換時に主軸の回転方向位置が所定量ずれた場合にこれを検知するので、工具の工具保持部への保持状態、及び主軸のずれを調整することができ、工具がずれた状態で主軸に嵌挿されるのを防止することができる。従って、精度良くワークを加工することができ、工具が落下することがなく、バランス良く工具が回転できるので、主軸を回転させるモータに過剰な負荷がかかることもない。

工作機械の側面図である。 工具を取り外した状態の主軸ヘッドの前方側斜視図である。 工具ホルダの背面側斜視図である。 工具ホルダの正面側斜視図である。 制御装置の構成を略示するブロック図である。 主軸及び工具ホルダの位置関係を示す模式図である。 制御部による主軸の回転方向位置ずれの報知処理を示すフローチャートである。

以下本発明を実施の形態に係る工作機械を示す図面に基づいて詳述する。以下の説明では図において矢印で示す上下、左右及び前後を使用する。図１は工作機械１００の側面図、図２は工具７を取り外した状態の主軸ヘッド３の前方側斜視図、図３は工具ホルダ４の背面側斜視図、図４は工具ホルダ４の正面側斜視図である。

工作機械１００は、基台１０の上面にＹ方向移動装置（図示略）を配置し、Ｙ方向移動装置によりＹ方向移動可能にＹ方向移動台１１を支持する。Ｙ方向移動装置はＹ軸モータ７２（後述する図５参照）の出力軸に連結され、前後方向に延びる送りねじ軸と、該送りねじ軸に螺合するナットと、前後方向に延びるガイドレールとを備える。

前記ナット上にＸ方向移動装置（図示略）が設けてある。Ｘ方向移動装置はＸ軸モータ７１（後述する図５参照）の出力軸に連結され、左右方向に延びる送りねじ軸と、該送りねじ軸に螺合するナットと、左右方向に延びるガイドレールとを備える。なお、Ｘ方向は、Ｙ方向及びＺ方向に直交する方向である。

Ｘ方向移動装置はＸ方向移動可能にコラム１２を支持する。コラム１２は柱状をなし、前面にＺ方向移動装置（図示略）を設けてある。Ｚ方向移動装置は、その前側に主軸ヘッド３をＺ方向移動可能に支持する。Ｚ方向移動装置は、Ｚ軸モータ（昇降モータ）７３（後述する図５参照）の出力軸に連結され、上下方向に延びる送りねじ軸と、該送りねじ軸に螺合するナットと、コラム１２の前面に上下方向に延びるガイドレールと、該ガイドレールに嵌合するブロックとを備える。主軸ヘッド３は前記ナット及び前記ブロックに固定する。

主軸ヘッド３はＺ軸モータ７３の駆動による前記送りねじ軸の回転に応じ、上昇、下降する。またＸ軸モータ７１の駆動によって、Ｘ方向移動装置は左右に移動し、主軸ヘッド３は左右に移動する。またＹ軸モータ７２の駆動によってＹ方向移動装置は前後に移動し、主軸ヘッド３は前後に移動する。

工作機械１００はワーク支持装置１５によりワーク（被加工物）を支持し、主軸ヘッド３に装着された工具７によりワークを加工する。ワーク支持装置１５はワークをクランプさせるワーク台１６（ワーク加工テーブル）を有する。ワーク支持装置１５はワークを２軸回りに回転可能としてある。一般に、主軸ヘッド３を移動させる軸であるＸ、Ｙ、Ｚの各軸に平行な軸回りにワークを回転させるとき、ワークの回転軸は、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸に対応してＡ、Ｂ、Ｃ軸と呼ばれている。本実施形態に係るワーク支持装置１５はＡ軸回りに揺動する揺動体（図示略）上にワーク台１６を設けてある。ワーク台１６にはＡ軸モータ６１（後述する図５参照）が設けてあり、該Ａ軸モータ６１の回転によって揺動体がＡ軸回りに揺動する。揺動体の揺動によりワークがＡ軸回りに回転可能である。また揺動体に固定してあるＣ軸モータ６０の出力軸にワーク台１６が連結されており、ワーク台１６にクランプしたワークをＣ軸回りに高速回転可能としてある。

主軸ヘッド３は内部に主軸３４を支持している。主軸３４は主軸ヘッド３の上部に固定した主軸モータ３１に連結してあり、該主軸モータ３１の駆動により上下方向の中心軸周りに回転する。主軸３４の下端部は主軸ヘッド３の下方に突出しており、後述するように工具７を装着して保持する。工具７は主軸ヘッド３と共に上昇及び下降する。

工具７は工具マガジン２に複数収納されている。工具７はドリル、タップ、エンドミル等の回転工具だけでなく、バイト等の旋削工具（非回転工具）を含む。工具マガジン２は支持梁２１、レール２２、チェーン２３、複数の把持アーム（工具保持部）２４、マガジン駆動部２５等を備える。支持梁２１は上側を斜辺として前方へ下方傾斜した三角形状をなす板状の構造部材であり、コラム１２の左右に片持ちに固定してある。支持梁２１はコラム１２の左右に固定した部分から主軸ヘッド３の両側部分まで下方傾斜して延設してある。支持梁２１の上側端面は前方下方から後方上方へ、水平面から略３０°傾斜している。

レール２２は長円形の環状部材であり、コラム１２及び主軸ヘッド３を囲むように支持梁２１に固定して設けてある。チェーン２３はレール２２に嵌合してレール２２上を転動するローラを有する複数の移動台を無端状に連結して構成してある。各移動台には把持アーム２４が取り付けてあり、把持アーム２４は工具７を保持する工具ホルダ（工具保持部）４を把持する。マガジン駆動部２５の駆動によりチェーン２３がレール２２に沿って循環する。工具を交換する場合、マガジン駆動部２５の駆動によりチェーン２３を循環し、所望の工具７を把持する把持アーム２４が主軸ヘッド３の前方下方の交換位置（レール２２における前方下端部）に搬送される。

図３及び図４に示すように、工具ホルダ４は円環状をなす基板４１と、テーパ状をなすアーバ４２と、アーバ４２の上端部に連設したプルスタッド４３と、工具７を固定するための固定ボルト４５とを備える。基板４１の厚み方向中央部には保持溝４４が形成され、基板４１の径方向の対向する位置には２つのキー溝４６が設けられている。

工具７は工具ホルダ４に保持される。把持アーム２４は二股に分岐した先端把持部２４ａを工具ホルダ４の保持溝４４に押し込むことで、工具ホルダ４を介して工具７を把持する。

図１において主軸ヘッド３の前方下方の交換位置にある把持アーム２４は、把持していた工具７を主軸３４に装着した後、主軸３４から前方へ離反して待機している姿勢となっている。把持アーム２４は上側端部にアーム枢軸が挿入されるアーム軸孔（図示略）を有する。アーム枢軸の軸線方向は把持アーム２４が主軸ヘッド３の前方下方の交換位置にあるときにＸ軸方向に平行となり、アーム枢軸回りに把持アーム２４が回転することにより、先端把持部２４ａが主軸３４に接近し、離反する。主軸ヘッド３の前側の側面にはカム３２が前方に張り出すように上下方向に延設されている。把持アーム２４はカム３２に当接するカムフォロワ（図示略）を有する。

図２に示すように、主軸３４の下端部には下方に向かって内径が大きくなるテーパ穴（工具嵌挿部）３５を形成してある。工具ホルダ４はアーバ４２をテーパ穴３５に嵌合させて主軸３４に装着する。主軸３４の下端部の周縁に径方向の対向する位置に２つのキー３６が突設されており、工具ホルダ４側のキー溝４６に嵌合される。

主軸３４を支持する主軸ヘッド３の下面には、主軸３４の下方に向けて突出する係合突起部５が設けられている。係合突起部５の基台５０は、２つの円柱状をなす支持台５０ａの側面を、板状をなす連結部５０ｂで連結してなる。係合突起部５の下端部には、ピン５１、５１の先端部が突出している。工具７として、前記先端部と係合する溝を有する回り止めフランジを備える旋削工具が主軸３４に装着された場合、ピン５１の先端部は溝部と係合し、該工具の中心軸回りの回転、及びラジアル方向に加わる力による工具の移動を防止して、高い加工精度で旋削加工を安定して実施できるように構成されている。

主軸ヘッド３は下端部に主軸３４を支持する軸受を保持する軸受押え３３を有する。軸受押え３３には後方にエア管及びクーラント管（不図示）が連結されている。軸受押え３３の内部にはエアを通流するエア流路と、クーラント液を通流するクーラント流路とが形成されている。エアは主軸３４内部に切削屑が入り込むことを防止する。軸受押え３３の下端面にはノズルヘッド６が突設されている。ノズルヘッド６は係合突起５１等を洗浄するクーラントを噴射する。クーラント（洗浄液）はピン５１、キー３６等の洗浄に用いられる。

工具７が回転工具である場合、回り止めフランジを備えない。そのためこの工具７を主軸３４に装着しても、ピン５１によって主軸３４の回転が規制されることはなく、回転工具は主軸３４の回転によって回転する。

図５は制御装置の構成を略示するブロック図である。工作機械１００は制御装置８０及び操作盤７１ｂを備え、ユーザの操作盤７１ｂによるボタン操作等に基づき、制御装置８０が主軸ヘッド３、主軸３４、工具マガジン２、ワーク支持装置１５等の駆動を制御する。制御装置８０は、制御部８１、Ｘ軸駆動制御部８２、Ｙ軸駆動制御部８３、Ｚ軸駆動制御部８４、主軸駆動制御部８５、Ａ軸駆動制御部８６及びＣ軸駆動制御部８７を備える。制御部８１はバスを介して相互に接続されたＣＰＵ８１ａ、情報を一時的に記憶するＲＡＭ８１ｂ、制御プログラムを格納している書換可能な記憶部８１ｃ、入出力インタフェース（入出力Ｉ／Ｆ）８１ｄ、通信インタフェース（通信Ｉ／Ｆ）８１ｅを備える。ＲＡＭ８１ｂはレジスタ８１ｆ（記憶領域）を有する。制御プログラムは、順次的に読み出される複数の命令を有する。
操作盤７１ｂは、後述するように検出した主軸３４の回転方向位置のずれが閾値以上である場合にユーザに報知するためのブザー７１ｃを備える。なおブザー７１ｃに加えて例えば赤色に点滅するランプを設けることにしてもよい。

ＣＰＵ８１ａは記憶部８１ｃから制御プログラムをＲＡＭ８１ｂに読出し、工作機械の制御を行う。制御部８１はＸ軸駆動制御部８２、Ｙ軸駆動制御部８３、Ｚ軸駆動制御部８４、主軸駆動制御部８５に種々の指令、例えばモータを駆動させる駆動指令、モータの駆動を一時停止する指令を出力する。Ｘ軸駆動制御部８２、Ｙ軸駆動制御部８３、Ｚ軸駆動制御部８４、主軸駆動制御部８５は種々の通知、例えばモータの駆動が終了したこと、モータの一時停止が完了したことを示す通知を制御部８１に出力する。

制御部８１は入出力Ｉ／Ｆ８１ｄを介して操作盤７１ｂ、Ｘ軸駆動制御部８２、Ｙ軸駆動制御部８３、Ｚ軸駆動制御部８４及び主軸駆動制御部８５との間で信号の入出力を行う。操作盤７１ｂは、スタートスイッチ、一時停止スイッチ等を有し、スイッチのオン／オフが制御部８１に入力される。操作盤７１ｂの表示部には制御部８１からの表示信号に基づいて映像が表示される。

Ｘ軸駆動制御部８２は、バスを介して相互に接続されたＣＰＵ８２ａ、ＲＡＭ８２ｂ、記憶部８２ｃ及びインタフェース（図示略）を有する。記憶部８２ｃには制御プログラムが格納してあり、ＣＰＵ８２ａは該制御プログラムをＲＡＭ８２ｂに読み込んでＸ軸モータ７１に回転指令を出力し、Ｘ軸モータ７１の駆動を制御する。Ｘ軸モータ７１は回転指令に基づいて回転する。Ｘ軸モータ７１にはエンコーダ７１ｅが接続してあり、Ｘ軸モータ７１の回転位置がエンコーダ７１ｅにて検出され、検出された位置はＸ軸駆動制御部８２に入力される。Ｘ軸駆動制御部８２は、入力された位置を参照し、回転位置が目標位置に至るまでＸ軸モータ７１をフィードバック制御する。

Ｙ軸駆動制御部８３、Ｚ軸駆動制御部８４はＸ軸駆動制御部８２と同様にＣＰＵ、ＲＡＭ、記憶部及びインタフェース等を有し、各軸駆動制御部８３，８４のＣＰＵ（図示略）は各軸モータ７２，７３に回転指令を出力する。主軸駆動制御部８５はＣＰＵ８５ａ、ＲＡＭ８５ｂ、記憶部８５ｃ及びインタフェース等を有し、ＣＰＵ８５ａは主軸モータ３１に回転指令を出力し、主軸モータ３１の駆動を制御する。各モータ７２、７３、３１は回転指令に基づいて回転する。各モータ７２、７３、３１にはエンコーダ７２ｅ、７３ｅ、３１ｅが接続してあり、各モータ７２、７３、３１の回転位置がエンコーダ７２ｅ、７３ｅ、３１ｅにて検出され、検出された位置はＹ軸駆動制御部８３、Ｚ軸駆動制御部８４及び主軸駆動制御部８５に入力される。Ｙ軸駆動制御部８３、Ｚ軸駆動制御部８４及び主軸駆動制御部８５は、入力された位置を参照し、回転位置が目標位置に至るまで各モータ７２、７３、３１をフィードバック制御する。主軸駆動制御部８５の記憶部８５ｃには主軸３４の原点位置（基準位置）を記憶する。

また制御部８１は通信Ｉ／Ｆ８１ｅを介してＡ軸駆動制御部８６及びＣ軸駆動制御部８７との間で通信を行う。Ａ軸駆動制御部８６及びＣ軸駆動制御部８７夫々はＸ軸駆動制御部８２と同様にＣＰＵ、ＲＡＭ、記憶部及びインタフェース等を有し、Ａ軸モータ６１及びＣ軸モータ６０に回転指令、一時停止指令等を出力し、各モータ６１、６０の駆動を制御する。各モータ６１、６０は回転指令に基づいて回転し、一時停止指令に基づいて一時停止する。Ａ軸駆動制御部８６及びＣ軸駆動制御部８７は種々の通知、例えばモータの駆動が終了したこと、モータの一時停止が完了したことを示す通知を制御部８１に送信する。

各モータ６１、６０にはエンコーダ（検出器）６１ｅ、６０ｅが接続してある。各モータ６１、６０の回転位置がエンコーダ６１ｅ、６０ｅにて検出及び保持されるが、Ａ軸駆動制御部８６及びＣ軸駆動制御部８７にフィードバックされず、Ａ軸駆動制御部８６及びＣ軸駆動制御部８７はＡ軸モータ６１及びＣ軸モータ６０をオープンループ制御する。各モータ６１、６０は移動を完了した場合、移動が完了したことを示す信号をＡ軸駆動制御部８６及びＣ軸駆動制御部８７に出力する。Ａ軸駆動制御部８６及びＣ軸駆動制御部８７は、移動が完了したことを示す信号が入力された場合、Ａ軸モータ６１及びＣ軸モータ６０の移動が完了したことを示す完了応答を制御部８１に送信する。

なおＡ軸駆動制御部８６及びＣ軸駆動制御部８７はエンコーダ６１ｅ、６０ｅにアクセス可能に構成してあり、Ａ軸駆動制御部８６又はＣ軸駆動制御部８７はＡ軸モータ６１又はＣ軸モータ６０の回転位置を参照する指令を制御部８１から受信した場合、Ａ軸駆動制御部８６又はＣ軸駆動制御部８７はエンコーダ６１ｅ、６０ｅに保持されたＡ軸モータ６１又はＣ軸モータ６０の回転位置を制御部８１に送信する。

図６は主軸３４及び工具ホルダ４の位置関係を示す模式図である。
主軸３４は制御部８１のＣＰＵ８１ａの指令により、加工時には図１に示すＺ軸の原点位置Ｚ₀ より下方の加工位置に配し、ワークＷの加工後、工具交換指令により原点位置Ｚ₀ まで上昇する。そして、ＣＰＵ８１ａにより主軸３４は主軸モータ３１により回転し、上述のフィードバック制御により主軸３４の回転方向位置を原点に位置決め（オリエント）され、この位置が基準位置として記憶部８５ｃに記憶される。主軸ヘッド３の前方下方の交換位置にある把持アーム２４は、主軸ヘッド３の上昇、下降に追随して揺動する。主軸３４が更に上昇し、工具ホルダ４の把持位置Ｚ_a に達したとき、把持アーム２４の先端把持部２４ａが主軸３４に接近し、前方から工具ホルダ４を把持する。主軸３４は工具ホルダ４の把持完了後に更に上昇する。把持アーム２４が把持した工具ホルダ４は、相対的に下方に移動して工具７と共に主軸３４から外れる。主軸３４が旋回位置Ｚ_b に達したとき、チェーン２３はこの状態で旋回し、次に使用する工具７を保持した把持アーム２４が主軸ヘッド３の前方下方の交換位置に割り出される。

工具７は、主軸ヘッド３が下降し、主軸３４の下端部に工具ホルダ４が嵌め込まれることで、主軸３４に装着される。主軸３４に装着した工具７は主軸ヘッド３が原点位置Ｚ₀ に下降することで、図１に示す状態となり、加工に備えて待機する。

以上の動作により、主軸３４と工具マガジン２との間で工具７を交換することができる。主軸３４に装着した工具７は主軸ヘッド３と共に原点位置Ｚ₀ から下降し、ワーク台１６上にクランプされたワークＷを加工する。

工具７が回転工具である場合、主軸３４に装着した工具７は主軸モータ３１の駆動により主軸３４と共に回転する。ワークはＡ軸及びＣ軸回りに回転して位置決めしてある。主軸３４と共に回転する工具７は主軸ヘッド３と共に上下、左右、及び前後に移動し、ワークを加工する。

工具７が旋削工具である場合、主軸３４は非回転状態にロックされる。ワーク台１６がＣ軸モータ６０によって回転駆動されることにより、ワークが回転する。工具７は主軸ヘッド３と共に下降し、回転するワークに先端を押し付けることにより、ワークの表面を旋削加工する。

本実施の形態においては、工具７が回転工具である場合に、加工後、原点位置Ｚ₀ でオリエントしたときに、主軸３４の回転方向位置をエンコーダ３１ｅにより検出して記憶部８５ｃに基準位置として記憶する。そして、主軸３４が旋回位置Ｚ_b に達したとき、主軸３４の回転方向位置を検出し、基準位置からのずれ（差分）を求め、差分が閾値以上である場合、ブザー７１ｃによりユーザに報知する。

以下主軸３４の回転方向位置ずれの報知処理について詳述する。
図７は制御部８１による主軸３４の回転方向位置ずれの報知処理を示すフローチャートである。
ここでは工具７による加工処理が終わり、工具交換指令を実施する時点から説明する。
制御部８１のＣＰＵ８１ａは、主軸３４の回転方向位置を、主軸モータ３１のフィードバック制御により目標の原点に位置決めするオリエントを指令する（Ｓ１）。
ＣＰＵ８１ａはＺ軸駆動制御部８４によりＺ軸モータ７３を駆動し、主軸３４を原点位置Ｚ₀ へ移動させる指令をする（Ｓ２）。
ＣＰＵ８１ａは主軸３４のＺ軸座標が原点位置Ｚ₀ であるか否かを判定する（Ｓ３）。
ＣＰＵ８１ａはＺ軸座標が原点位置Ｚ₀ でないと判定した場合（Ｓ３：ＮＯ）、判定の処理を繰り返す。

ＣＰＵ８１ａはＺ軸座標が原点位置Ｚ₀ であると判定した場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、主軸３４のオリエントが完了したか否かを判定する（Ｓ４）。ＣＰＵ８１ａはオリエントが完了していないと判定した場合（Ｓ４：ＮＯ）、判定の処理を繰り返す。
ＣＰＵ８１ａはオリエントが完了したと判定した場合（Ｓ４：ＹＥＳ）、主軸３４の回転方向位置をエンコーダ３１ｅにより取得し、基準位置として記憶部８５ｃに記憶し、主軸モータ３１の回転を停止する（Ｓ５）。

ＣＰＵ８１ａは、Ｚ軸駆動制御部８４によりＺ軸モータ７３を駆動し、主軸３４を旋回位置Ｚ_b へ移動させる指令をする（Ｓ６）。
ＣＰＵ８１ａは、主軸３４のＺ軸座標が旋回位置Ｚ_b であるか否かを判定する（Ｓ７）。
ＣＰＵ８１ａはＺ軸座標が旋回位置Ｚ_b でないと判定した場合（Ｓ７：ＮＯ）、判定の処理を繰り返す。

ＣＰＵ８１ａはＺ軸座標が旋回位置Ｚ_b であると判定した場合（Ｓ７：ＹＥＳ）、主軸３４の回転方向位置をエンコーダ３１ｅにより取得する（Ｓ８）。
ＣＰＵ８１ａは、記憶部８５ｃから基準位置を読み出し、取得した前記回転方向位置の、基準位置からの差分が閾値ａ以上であるか否かを判定する（Ｓ９）。

ＣＰＵ８１ａは差分が閾値ａ以上であると判定した場合（Ｓ９：ＹＥＳ）、工具交換動作を停止し（Ｓ１４）、ブザー７１ｃを鳴らし、ユーザに主軸３４のずれを報知する（Ｓ１５）。これにより、ユーザは把持位置Ｚ_a にある工具ホルダ４の把持アーム２４に対する把持状態を調整し、主軸３４の回転方向位置を主軸モータ３１のフィードバック制御により調整する。

ＣＰＵ８１ａは差分が閾値ａ以上でないと判定した場合（Ｓ９：ＮＯ）、工具マガジン２の旋回を指令する（Ｓ１０）。
ＣＰＵ８１ａは旋回が完了したか否かを判定する（Ｓ１１）。工具マガジン２が旋回したとき、次の工具７を有する工具ホルダ４が主軸３４への嵌挿位置に配される。ＣＰＵ８１ａは旋回が完了していないと判定した場合（Ｓ１１：ＮＯ）、判定の処理を繰り返す。

ＣＰＵ８１ａは回転が完了したと判定した場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、Ｚ軸駆動制御部８４によりＺ軸モータ７３を駆動し、主軸３４を原点位置Ｚ₀ へ移動させる指令をする（Ｓ１２）。
ＣＰＵ８１ａは主軸３４のＺ軸座標が原点位置Ｚ₀ であるか否かを判定する（Ｓ１３）。ＣＰＵ８１ａはＺ軸座標が原点位置Ｚ₀ でないと判定した場合（Ｓ１３：ＮＯ）、判定の処理を繰り返す。
ＣＰＵ８１ａはＺ軸座標が原点位置Ｚ₀ であると判定した場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、工具７の交換処理を終了する。

本実施の形態に係る工作機械は以上のように構成されているので、工具の交換時に主軸３４の回転方向位置が所定量ずれた場合にこれを検知して報知するので、ずれを調整することができ、主軸３４がずれた状態で工具ホルダ４が嵌挿されるのを防止することができる。従って、精度良く加工することができ、工具７が落下することがなく、バランスが良く工具７を回転させることができ、主軸モータ３１に過剰な負荷がかかることもない。

また本実施の形態においては、工具マガジン２の旋回前に、主軸３４の回転方向位置のずれを報知するので、ずれが生じた工具７を容易に認識して、この工具７の把持アーム２４への把持状態を調整し、主軸３４の回転方向位置を調整することができる。

なお基準位置は工具７の交換の都度、記憶部８５ｃに記憶してもよく、一度記憶部８５ｃに記憶した後は、ステップＳ５をスキップしてもよい。例えば記憶部８５ｃに記憶した基準値を工具マガジン２が１周旋回するまで用いることにしてもよい。

２ 工具マガジン
３ 主軸ヘッド
３４ 主軸
３６ キー
４ 工具ホルダ
４６ キー溝
７ 工具
１６ ワーク台
３１ 主軸モータ
３１ｅ エンコーダ
３４ 主軸
７３ Ｚ軸モータ
７３ｅ エンコーダ
８０ 制御装置
８１ 制御部
８１ａ ＣＰＵ
８１ｂ ＲＡＭ
８１ｃ 記憶部
８１ｄ 入出力Ｉ／Ｆ
８１ｅ 通信Ｉ／Ｆ
８１ｆ レジスタ
８４ Ｚ軸駆動制御部
８５ 主軸駆動制御部
１００ 工作機械

Claims (4)

1. 下端部に工具を嵌挿する工具嵌挿部を有する縦姿勢の主軸と、
   該主軸を回転駆動する主軸モータと、
   前記主軸を回転可能に保持する主軸ヘッドと、
   前記工具を保持して循環移動する複数の工具保持部を有する工具マガジンと、
   前記主軸ヘッドを、工具交換時に前記工具を前記工具嵌挿部に嵌挿してある状態で前記主軸の回転方向位置を所定の一点に位置決め終了する原点位置、及び該原点位置より上方にあり、前記主軸ヘッドが到達したときに、前記工具保持部を循環移動するために前記工具マガジンが旋回する旋回位置の間で昇降させる昇降モータと、
   前記主軸の回転方向位置を検出する位置検出手段と
   を備える工作機械において、
   前記原点位置における前記主軸の回転方向位置を前記位置検出手段から取得して記憶する記憶手段と、
   前記旋回位置における前記主軸の回転方向位置を前記位置検出手段から取得する取得手段と、
   該取得手段により取得した前記回転方向位置の、前記記憶手段に記憶した回転方向位置からの差分が閾値以上であるか否かを判定する判定手段と
   を備えることを特徴とする工作機械。
2. 前記判定手段が、前記差分が閾値以上であると判定した場合に、報知する手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
3. 前記位置検出手段が検出した前記主軸の回転方向位置に基づいて前記主軸の回転方向位置を調整する調整手段を備え、
   前記調整手段は、前記主軸ヘッドが前記原点位置と前記旋回位置との間に位置する場合に前記主軸の回転方向位置を調整しないように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の工作機械。
4. 前記取得手段は、前記工具マガジンが旋回する前に前記主軸の回転方向位置を取得するように構成されていることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の工作機械。

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