JP6801552B2

JP6801552B2 - 工作機械及び制御方法

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Publication number: JP6801552B2
Application number: JP2017063814A
Authority: JP
Inventors: 大士堀岡
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2016-03-28
Filing date: 2017-03-28
Publication date: 2020-12-16
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Description

本発明は、工具を装着する主軸の軸方向位置及び軸回りの回転速度を制御する工作機械及び制御方法に関する。

工作機械は、工具を装着する主軸、主軸を軸方向に移動する移動機構、主軸を軸回りに回転するモータ、移動機構とモータの駆動を制御する制御装置を備える。制御装置は軸方向の所定位置で目標回転速度に一致するように主軸の回転速度を制御する（例えば特許文献１参照）。

特開２０１３−２０６３３０号公報

工作機械は螺子切り加工時、主軸の回転量と主軸の上下移動量の差分が大きいと工具がワークに係止し、工具又は主軸が破損することがある。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、主軸の回転速度と目標回転速度との差分が大きくても、主軸の破損を防止できる工作機械及び制御方法を提供することを目的とする。

本発明に係る工作機械は、工具を装着する主軸と、該主軸の軸方向への移動を行う移動機構と、前記主軸を軸回りに回転するモータと、加工プログラムを構成する複数の命令を順次読み込み、前記移動機構及びモータの駆動を制御する制御装置と、前記主軸の軸方向位置を検出する第一検出部と、前記主軸の周方向の位置を検出する第二検出部とを備える工作機械において、前記制御装置は、読み込んだ前記命令が工具でワークを螺子切りする螺子切り指令を含む場合、前記第二検出部で検出した第一の前記主軸の周方向の位置、前記第二検出部で検出した第二の前記主軸の周方向の位置及び前記螺子切り指令に基づいて、前記主軸の上下方向の位置を演算し、該演算した前記主軸の上下方向の位置と前記第一検出部で検出した前記主軸の上下方向の位置との差分が予め定めた閾値を超過したか否か判定する判定部と、該判定部は前記差分が前記閾値を超過したと判定した場合、前記螺子切り指令の実行完了後、前記加工プログラムの実行を終了する第一終了処理又は前記螺子切り指令の実行を中止し、前記加工プログラムの実行を終了する第二終了処理の何れかを実行する終了部とを備えることを特徴とする。

本発明に係る工作機械は、前記制御装置は、前記第一終了処理又は第二終了処理の実行を設定する設定部を備え、前記終了部は前記設定部での設定に応じて、前記第一終了処理又は第二終了処理を実行することを特徴とする。

本発明に係る工作機械は、前記命令はワークに形成した螺子孔から工具を抜き出す抜き出し指令を含み、前記閾値は第一閾値と第二閾値を含み、前記判定部は、前記螺子切り指令を実行する場合、前記差分が前記第一閾値を超過したか否か判定する第一判定部と、前記抜き出し指令を実行する場合、前記差分が前記第二閾値を超過したか否か判定する第二判定部とを備えることを特徴とする。

本発明に係る工作機械は、前記閾値は第三閾値と該第三閾値よりも大きい第四閾値を含み、前記判定部は、前記差分が前記第三閾値を超過したか否か判定する第三判定部と、前記差分が前記第四閾値を超過したか否か判定する第四判定部とを備え、前記第三判定部が前記差分は前記第三閾値を超過したと判定し且つ前記第四判定部が前記差分は前記第四閾値を超過していないと判定した場合、前記終了部は前記第一終了処理を実行し、前記第四判定部が前記差分は前記第四閾値を超過したと判定した場合、前記終了部は前記第二終了処理を実行することを特徴とする。

本発明に係る制御方法は、工具を装着する主軸と、該主軸の軸方向への移動を行う移動機構と、前記主軸を軸回りに回転するモータと、加工プログラムを構成する複数の命令を順次読み込み前記移動機構とモータの駆動を制御する制御装置と、前記主軸の軸方向位置を検出する第一検出部と、前記主軸の周方向の位置を検出する第二検出部とを備える工作機械の制御方法において、読み込んだ前記命令がワークを工具で螺子切りする螺子切り指令を含む場合、前記第二検出部で検出した第一の前記主軸の周方向の位置、前記第二検出部で検出した第二の前記主軸の周方向の位置及び前記螺子切り指令に基づいて前記主軸の上下方向の位置を演算し、該演算した前記主軸の上下方向の位置と前記第一検出部で検出した前記主軸の上下方向の位置との差分が予め定めた閾値を超過したか否か判定し、前記差分が前記閾値を超過したと判定した場合、前記螺子切り指令の実行完了後、前記加工プログラムの実行を終了する第一終了処理又は前記螺子切り指令の実行を中止し、前記加工プログラムの実行を終了する第二終了処理の何れかを実行することを特徴とする。

本発明においては、第二検出部で検出した主軸の周方向の位置及び螺子切り指令から主軸の上下方向の位置を演算する。第一検出部で検出した主軸の現在の上下方向の位置と演算した主軸の上下方向の位置との差分が閾値を超過した場合、螺子切り指令の実行完了後に加工プログラムを終了する第一終了処理を実行するか、又は螺子切り指令の実行完了前に加工プログラムを終了する第二終了処理を実行する。

本発明においては、第一終了処理又は第二終了処理の何れかを設定部で設定でき、工具とワークの特性に応じた適切な終了処理を実行できる。

本発明においては、ワークに螺子切りを行い第一検出部で検出した主軸の現在の上下方向の位置と演算した主軸の上下方向の位置の差分が閾値を超過した場合、螺子切り実行中に主軸の回転を止めると、工具の溝にワークが入り込み工具とワークが係止し易い。螺子孔から工具を抜き出し且つ前記差分が閾値を超過した場合、主軸が軸方向に移動すると、ワークに係止した工具が主軸から抜けて主軸が損傷し易い。本発明は螺子切りを行う場合と抜き出しを行う場合に、前記差分が前記閾値を超過したか否か夫々判定し、ワークに工具が係止しても、各場合に応じた適切な主軸の動作を実行し、工具又は主軸の破損を防止する。

本発明においては、前記差分が第三閾値を超過し且つ第四閾値以下である場合、工具のワークへの係止度合が低いと考えられるので、第一終了処理を実行し、螺子切り指令の実行を完了する。前記差分が第四閾値を超過した場合、工具のワークへの係止度合が高いと考えられるので、第二終了処理を実行し、直ちに螺子切り指令の実行を中止する。

第二検出部で検出した主軸の周方向の位置と螺子切り指令から主軸の上下方向の位置を演算し、第一検出部で検出した主軸の現在の上下方向の位置と演算した主軸の上下方向の位置の差分が閾値を超過した場合、螺子切り指令の実行完了後に加工プログラムを終了する第一終了処理を実行する又は螺子切り指令の実行完了前に加工プログラムを終了する第二終了処理を実行する。そのため、工具のワークへの係止が発生したとしても、場合に応じた適切な主軸の動作を実行し、工具又は主軸の破損を防止する。

実施の形態１に係る工作機械を示す斜視図である。制御装置を示すブロック図である。加工プログラムの一例を示す概念図である。主軸の動作を説明する説明図である。螺子切り加工処理を説明するフローチャートである。螺子切り加工処理を説明するフローチャートである。実施の形態２に係る螺子切り加工処理を説明するフローチャートである。

（実施の形態１）
以下本発明を、実施の形態１に係る工作機械１００を示す図面に基づき説明する。図１は実施の形態１に係る工作機械１００を示す斜視図である。以下の説明では図中矢印で示す上下、左右、前後を使用する。

図１に示す如く、工作機械１００は前後に延びた矩形の基台１を備える。ワーク保持部３は基台１上部の前側に設ける。ワーク保持部３は左右に延びたＡ軸と上下に延びたＣ軸回りに回転可能である。支持台２は基台１上部の後側に設け、立柱４を支持する。

Ｙ軸方向移動機構１０は支持台２上部に設け、移動板１６を前後方向に移動する。Ｙ軸方向移動機構１０は前後に延びた二つの軌道１１、Ｙ軸螺子軸１２、Ｙ軸モータ１３、軸受１４を備える。軌道１１は支持台２上部の左と右に設ける。Ｙ軸螺子軸１２は前後に延び、二つの軌道１１の間に設ける。軸受１４はＹ軸螺子軸１２の前端部と中途部（図示略）に設ける。Ｙ軸モータ１３はＹ軸螺子軸１２後端部に連結する。ナット（図示略）はＹ軸螺子軸１２に転動体（図示略）を介して螺合する。転動体は例えばボールである。複数の摺動子１５は各軌道１１に摺動可能に設ける。移動板１６は水平方向に延び、ナットと摺動子１５上部に連結する。Ｙ軸螺子軸１２はＹ軸モータ１３の回転で回転し、ナットは前後方向に移動し、移動板１６は前後方向に移動する。

Ｘ軸方向移動機構２０は移動板１６上面に設け、立柱４を左右方向に移動する。Ｘ軸方向移動機構２０は左右に延びた二つの軌道２１、Ｘ軸螺子軸２２、Ｘ軸モータ２３（図２参照）、軸受２４を備える。軌道２１は移動板１６上面の前と後に設ける。Ｘ軸螺子軸２２は左右に延び、二つの軌道２１の間に設ける。軸受２４はＸ軸螺子軸２２の左端部と中途部（図示略）に設ける。Ｘ軸モータ２３はＸ軸螺子軸２２の右端部に連結する。ナット（図示略）はＸ軸螺子軸２２に転動体（図示略）を介して螺合する。複数の摺動子２６は各軌道２１に摺動可能に設ける。立柱４はナットと摺動子２６上部に連結する。Ｘ軸螺子軸２２はＸ軸モータ２３の回転で回転し、ナットは左右方向に移動し、立柱４は左右方向に移動する。

Ｚ軸方向移動機構３０は立柱４の前面に設け、主軸ヘッド５を上下方向に移動する。Ｚ軸方向移動機構３０は上下に延びた二つの軌道３１、Ｚ軸螺子軸３２、Ｚ軸モータ３３、軸受３４を備える。軌道３１は立柱４前面の左と右に設ける。Ｚ軸螺子軸３２は上下に延び、二つの軌道３１の間に設ける。軸受３４はＺ軸螺子軸３２の下端部と中途部(図示略)に設ける。Ｚ軸モータ３３はＺ軸螺子軸３２上端部に連結する。ナット（図示略）はＺ軸螺子軸３２に転動体（図示略）を介して螺合する。複数の摺動子３５は各軌道３１に摺動可能に設ける。主軸ヘッド５はナットと摺動子３５の前部に連結する。Ｚ軸螺子軸３２はＺ軸モータ３３の回転で回転し、ナットは上下方向に移動し、主軸ヘッド５は上下方向に移動する。

上下に延びた主軸５１は主軸ヘッド５内に設ける。主軸５１は軸回りに回転する。主軸モータ６（モータ）は主軸ヘッド５上端部に設ける。主軸５１下端部は工具を装着する。主軸５１は主軸モータ６の回転で回転し、工具は回転する。回転した工具はワーク保持部３で保持したワークを加工する。

工作機械１００は工具を交換する工具交換装置（図示略）を備える。工具交換装置は工具マガジン（図示略）に収容した工具と主軸５１に装着した工具を交換する。

図２は制御装置６０を示すブロック図、図３は加工プログラムの一例を示す概念図、図４は主軸の動作を説明する説明図である。工作機械１００は、モータ６，１３，２３，３３、ワーク保持部３、工具交換装置等の駆動を制御する制御装置６０を備える。図２に示す如く、制御装置６０はＣＰＵ６１、ＲＯＭ６２、ＲＡＭ６３、ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性の記憶装置６４、入力インタフェース６５、出力インタフェース６６等を備える。ＣＰＵ６１はＲＯＭ６２に格納した制御プログラムをＲＡＭ６３に読み出し、モータ６、２３、１３，３３、ワーク保持部３、工具交換装置等の駆動を制御する。

記憶装置６４は加工プログラムの行番号を示す変数ｎ、第一閾値Ｃ１、第二閾値Ｃ２、切削レベル、抜き出しレベル、ワークを加工する加工プログラム等を格納する。切削レベルはＬとＨ、抜き出しレベルはＬとＨがある。操作者は受付部６７を操作し、切削レベルと抜き出しレベルに対して、ＬかＨを設定する。

Ｌは加工指令の実行完了後、加工プログラムの実行を終了することを示す。Ｈは加工指令の実行完了を待たずに加工指令の実行を中止し、加工プログラムの実行を終了することを示す。

工作機械１００は受付部６７（設定部）、Ｚ軸センサ６８（第一検出部）、主軸センサ６９（第二検出部）を備える。受付部６７は例えばキーボード、タッチパネル、表示画面等を備え、使用者の操作を受け付ける。使用者は受付部６７を介して例えば後述する第一終了処理か第二終了処理の実行を記憶装置６４に設定する。Ｚ軸センサ６８は主軸５１の上下位置、換言すれば主軸５１の軸方向位置を検出する。主軸センサ６９は主軸５１の周方向の位置を検出する。制御装置６０は入力インタフェース６５を介して受付部６７から指令を入力し、Ｚ軸センサ６８から軸方向位置を入力し、主軸センサ６９から回転速度を入力する。制御装置６０は出力インタフェース６６を介して主軸モータ６、Ｘ軸モータ２３、Ｙ軸モータ１３、Ｚ軸モータ３３に駆動信号を出力する。尚、主軸センサ６９は単位時間当たりの回転量を制御装置６０に入力するので、該入力したものは回転速度となる。また、該入力したものを累積すると主軸５１の回転位置となる。

図３に示す如く、「番号」の欄は行番号を示し、「命令」の欄は実行する処理を示す。記憶装置６４はワークを加工する為の加工プログラムを格納する。加工プログラムは複数の行（命令）を備える。ＣＰＵ６１は行を順に読み込み、命令を実行する。Ｎ１行目のＧ１００は工具交換命令を示し、Ｔ１は次に主軸５１に装着する工具の番号を示す。Ｘ−６０は工具交換後の主軸５１の左右方向待機位置を示し、Ｙ−２０は工具交換後の主軸５１の前後方向待機位置を示し、Ｚ２０は工具交換後の主軸５１の上下方向待機位置を示す。Ｘ、Ｙ，Ｚの後ろの数値は加工原点を０とした場合の位置を示し単位はｍｍである。尚、一方方向の移動は＋で示し、他方向移動はーで示す。Ｎ２行目のＧ８４は螺子切り加工命令を示し、Ｍ０３は主軸５１が正回転することを示し、Ｓ２５０００は主軸５１の目標回転速度が２５０００ｒｍｐを示し、Ｚ−５は螺子切り加工での上下方向到達位置を示す。Ｉ２は螺子きりピッチが２であることを示す。Ｍ０４は主軸５１の逆回転を示し、Ｓ１５０００は主軸５１の目標回転速度が１５０００ｒｍｐを示し、Ｚ１０は螺子孔からの主軸５１の抜き出し動作での上下方向到達位置を示す。主軸５１は正回転し、待機位置から螺子切り加工での上下方向到達位置まで移動し、ワークを螺子切りし、ワークに螺子孔を形成する。主軸５１は螺子孔形成後、逆回転し、抜き出し動作での上下方向到達位置まで移動する。Ｎｎ行目のＭ３０は加工プログラムの終了命令を示す。尚、切削レベルと抜き出しレベルは予め操作者が受付部６７を操作し、記憶装置６４にＬかＨを記憶させている。

図５及び図６は螺子切り加工処理を説明するフローチャートである。図５、図６に示す如く、ＣＰＵ６１は変数ｎに１を設定し（ステップＳ１）、加工プログラムのＮｎ行目を読み込む（ステップＳ２）。ＣＰＵ６１は終了命令（Ｍ３０）を読み込んだか否か判定する（ステップＳ３）。終了命令を読み込んだ場合（ステップＳ３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６１は加工プログラムの実行を終了する。終了命令を読み込んでない場合（ステップＳ３：ＮＯ）、ＣＰＵ６１は螺子切り加工命令を読み込んだか否か判定する（ステップＳ４）。螺子切り加工命令を読み込んでない場合（ステップＳ４：ＮＯ）、ＣＰＵ６１は読み込んだ命令を実行し（ステップＳ５）、変数ｎを一つ加算し（ステップＳ６）、ステップＳ２に処理を戻す。

螺子切り加工命令を読み込んだ場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６１は目標回転速度（例えば図３のＳ２５０００）を参照し、主軸５１を正回転し、ワークに向けて下降する。主軸５１が回転且つ下降する前に、主軸センサ６９から主軸５１の現在の周方向の位置を取得し且つＺ軸センサ６８から主軸５１の現在の上下方向位置を取得する（ステップＳ７）。

ＣＰＵ６１は、主軸センサ６９から主軸５１の周方向の位置を取得し、該取得した主軸５１の周方向の位置にステップ７で取得した主軸５１の周方向の位置を累積加算する。ＣＰＵ６１は同時にＺ軸センサ６８から主軸５１の上下方向位置を取得し、該取得した主軸５１の上下方向位置にステップ７で取得した上下方向位置を累積加算（主軸５１の現在上下方向位置）する。累積加算した主軸５１の周方向の位置と螺子きりピッチから主軸５１の上下方向位置を演算し（主軸５１の目標上下方向位置）、該演算した主軸５１の上下方向位置（主軸５１の目標上下方向位置）と累積加算した上下方向位置（主軸５１の現在上下方向位置）の差分（第一差分）を演算する（ステップＳ８）。ＣＰＵ６１は第一差分が第一閾値Ｃ１を超過したか否か判定する（ステップＳ９）。第一差分が第一閾値Ｃ１を超過した場合（ステップＳ９：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６１は記憶装置６４の第一フラグに１を設定し（ステップＳ１０）、切削レベルがＬであるか否か判定する（ステップＳ１１）。第一差分が第一閾値Ｃ１を超過した場合、工具はワークに係止し易い。

切削レベルがＬである場合（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６１は主軸５１が抜き出し動作を開始する位置に到達したか否か、すなわち上下方向到達位置に到達したか否か判定する（ステップＳ１２）。具体的にＣＰＵ６１はＺ軸センサ６８から主軸５１の上下方向位置を取得し、主軸５１がＺ−５に位置するか否か判定する（図３参照）。主軸５１が上下方向到達位置に到達していない場合（ステップＳ１２：ＮＯ）、即ち工具がまだワークを螺子切りする場合、ＣＰＵ６１はステップＳ８に処理を戻す。

主軸５１が上下方向到達位置に到達した場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、主軸センサ６９から主軸５１の現在の周方向の位置を取得し且つＺ軸センサ６８から主軸５１の現在の上下方向位置を取得する（ステップＳ１３）。ＣＰＵ６１は目標回転速度（例えば図３のＳ１５０００）を参照し、主軸５１を逆回転し且つ上昇させる（ステップＳ１４）。

ＣＰＵ６１は、主軸センサ６９から主軸５１の周方向の位置を取得し、該取得した主軸５１の周方向の位置にステップ１３で取得した主軸５１の周方向の位置を累積加算する。ＣＰＵ６１は同時にＺ軸センサ６８から主軸５１の上下方向位置を取得し、該取得した主軸５１の上下方向位置にステップ１３で取得した上下方向位置を累積加算（主軸５１の上下方向位置）する。累積加算した主軸５１の周方向位置と螺子切りピッチから主軸５１の上下方向位置を演算し（主軸５１の目標上下方向位置）、該演算した主軸５１の上下方向位置（主軸５１の目標上下方向位置）と累積加算した上下方向位置（主軸５１の現在上下方向位置）の差分（第二差分）を演算する（ステップＳ１５）。

ＣＰＵ６１は第二差分が第二閾値Ｃ２を超過したか否か判定する（ステップＳ１６）。第二差分が第二閾値Ｃ２を超過した場合（ステップＳ１６：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６１は記憶装置６４の第二フラグに１を設定する（ステップＳ１７）。第二差分が第二閾値Ｃ２を超過した場合、工具はワークに係止し易い。その後、ＣＰＵ６１は抜き出しレベルがＬであるか否か判定する（ステップＳ１８）。抜き出しレベルがＬである場合（ステップＳ１８：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６１は抜き出し動作が終了したか否か判定する（ステップＳ１９）。具体的にＣＰＵ６１はＺ軸センサ６８から主軸５１の上下方向位置を取得し、主軸５１がＺ１０に位置するか否か判定する（図３参照）。抜き出し動作が終了してない場合（ステップＳ１９：ＮＯ）、ＣＰＵ６１はステップＳ１５に処理を戻す。

抜き出し動作が終了している場合（ステップＳ１９：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６１は第一フラグ又は第二フラグに０以外が設定してあるか否か判定する（ステップＳ２０）。第一フラグと第二フラグが何れも０の場合（ステップＳ２０：ＮＯ）、ＣＰＵ６１は、変数ｎを一つ加算し（ステップＳ２３）、ステップＳ２に処理を戻す。

第一フラグと第二フラグが何れも０である場合、工具がワークに係止する可能性は低い。故にＣＰＵ６１は加工プログラムの行を順次読み込み、終了命令を読み込む迄、加工プログラムを継続して実行する。終了命令を読み込んだ場合、加工プログラムの実行を終了する。工具がワークに係止する可能性が低いので、ＣＰＵ６１は通常の螺子切り加工を実行し、その後の処理も実行する。

ステップＳ２０で、第一フラグと第二フラグの何れかが０でない場合（ステップＳ２０：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６１は加工プログラムを終了し（ステップＳ２１）、螺子切り加工処理を終了する。

ステップＳ９で、第一差分が第一閾値Ｃ１を超過していないと判定した場合（ステップＳ９：ＮＯ）、ＣＰＵ６１はステップＳ１２に処理を進める。第一差分が第一閾値Ｃ１を超過してない場合、工具がワークに係止する可能性は低い。ステップＳ１６で、第二差分が第二閾値Ｃ２を超過してないと判定した場合（ステップＳ１６：ＮＯ）、ＣＰＵ６１はステップＳ１９に処理を進める。第二差分が第二閾値Ｃ２を超過してない場合、工具がワークに係止する可能性は低い。

ステップＳ１１で、切削レベルがＬでないと判定した場合（ステップＳ１１：ＮＯ）、即ち切削レベルがＨであると判定した場合、ＣＰＵ６１は螺子切り加工を中止し（ステップＳ２２）、ステップＳ２０に処理を進める。ステップＳ１０で、第一フラグに１を設定したので（ステップＳ２０：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６１は加工プログラムの実行を終了する（ステップＳ２１）。

ステップＳ１８で、抜き出しレベルがＬでないと判定し（ステップＳ１８：ＮＯ）、即ち抜き出しレベルがＨであると判定した場合、ＣＰＵ６１は抜き出し動作を中止し（ステップＳ２２）、ステップＳ２０に処理を進める。ステップＳ１７で第二フラグに１を設定したので（ステップＳ２０：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６１は加工プログラムの実行を終了する（ステップＳ２１）。Ｓ９、Ｓ１６を実行するＣＰＵ６１は判定部に相当する。

Ｓ１１とＳ１８でＮＯと判断し、Ｓ２２、Ｓ２０、Ｓ２１を経由する処理が第二終了処理に相当し、Ｓ１１とＳ１８でＹＥＳと判断し、Ｓ２０、Ｓ２１を経由する処理が第一終了処理に相当する。該第一終了処理と第二終了処理を実行するＣＰＵ６１は終了部に相当する。Ｓ９を実行するＣＰＵ６１は第一判定部に相当し、Ｓ１６を実行するＣＰＵ６１は第二判定部に相当する。

実施の形態１の工作機械１００は主軸５１の現在上下方向位置と主軸５１の目標上下方向位置の差分が第一閾値Ｃ１又は第二閾値Ｃ２を超過した場合、即ちステップＳ１１又はステップＳ１８での判定に応じて、螺子切り加工指令又は抜き出し指令の実行完了後、加工プログラムを終了する（第一終了処理を実行する）又は螺子切り加工指令又は抜き出し指令の実行を中止して、加工プログラムを終了する（第二終了処理を実行する）。故にワークへの工具の係止が発生しても、主軸５１は適切に動作し、工具又は主軸５１の破損を防止できる。

作業者は第一終了処理又は第二終了処理の何れかを受付部６７で設定でき、工具とワークの特性に応じた適切な終了処理を実行できる。

ワークに螺子切り中、主軸５１の現在上下方向位置と主軸５１の目標上下方向位置の差分が第一閾値Ｃ１を超過し主軸５１の回転を止めた場合、工具はワークに係止し易い。螺子孔から工具を抜き出し中、主軸５１の現在上下方向位置と主軸５１の目標上下方向位置の差分が第二閾値Ｃ２を超過し主軸５１が軸方向に移動する場合、ワークに係止した工具は主軸５１から抜けて主軸５１が損傷し易い。本実施例は螺子切りを行う場合と抜き出しを行う場合について、前記差分が第一閾値Ｃ１又は第二閾値Ｃ２を超過したか否か判定し、ワークへの工具の係止が発生しても、適切な主軸５１の動作を実行し、工具又は主軸５１の破損を防止する。

例えば螺子切り加工を行う場合、切削レベルをＬに設定することで、工作機械は前記差分が第一閾値Ｃ１を超過しても螺子切りの動作中に加工中止することはない。螺子切り動作中に加工中止すると工具がワークに係止し、作業者がワークから工具を抜く作業が必要になる。前記差分が第一閾値Ｃ１を超過しワークとして不良品となるが、切削レベルをＬに設定することで工作機械は前述した作業者の作業を無くすことができる。
螺子孔からの抜き出し動作を行う場合、抜き出しレベルをＨに設定し、抜き出し動作を中止し、加工プログラムを終了し、工具が主軸５１から抜けて主軸５１が損傷することを防止する。

（実施の形態２）
実施の形態２に係る工作機械１００を図面に基づき説明する。尚、実施の形態２に係る構成の内、実施の形態１と同様な構成については同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。図７は螺子切り加工処理を説明するフローチャートである。記憶装置６４は第三閾値Ｃ３と第三閾値Ｃ３よりも大きい第四閾値Ｃ４を格納する。図７に示す如く、ＣＰＵ６１は変数ｎに１を設定し（ステップＳ３１）、加工プログラムのＮｎ行目を読み込む（ステップＳ３２）。ＣＰＵ６１は終了命令（Ｍ３０）を読み込んだか否か判定する（ステップＳ３３）。終了命令を読み込んだ場合（ステップＳ３３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６１は加工プログラムの実行を終了する。終了命令を読み込んでない場合（ステップＳ３３：ＮＯ）、ＣＰＵ６１は螺子切り加工命令を読み込んだか否か判定する（ステップＳ３４）。

螺子切り加工命令を読み込んでない場合（ステップＳ３４：ＮＯ）、ＣＰＵ６１は読み込んだ命令を実行し（ステップＳ３５）、変数ｎを一つ加算し（ステップＳ３６）、ステップＳ３２に処理を戻す。螺子切り加工命令を読み込んだ場合（ステップＳ３４：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６１は主軸センサ６９から主軸５１の現在の周方向の位置を取得し且つＺ軸センサ６８から主軸５１の現在の上下方向位置を取得する（ステップＳ３７）。

ＣＰＵ６１は目標回転速度（例えば図３のＳ２５０００）を参照して、主軸５１を正回転し、ワークに向けて下降する（ステップＳ３８）。ＣＰＵ６１は主軸５１の正回転及び下降動作完了後、自動的に主軸５１の逆回転及び上昇、即ち抜き出し動作を実行する。ＣＰＵ６１は主軸センサ６９から主軸５１の周方向の位置を取得し、該取得した主軸５１の周方向の位置にＳ３７で取得した主軸５１の周方向の位置を累積加算する。ＣＰＵ６１は同時にＺ軸センサ６８から主軸５１の上下方向位置を取得し、該取得した主軸５１の上下方向位置にＳ３７で取得した上下方向位置を累積加算（主軸５１の現在上下方向位置）する。累積加算した主軸５１の周方向の位置と螺子切りピッチから主軸５１の上下方向位置を演算し（主軸５１の目標上下方向位置）、該演算した主軸５１の上下方向位置（主軸５１の目標上下方向位置）と累積加算した上下方向位置（主軸５１の現在上下方向位置）の差分（第一差分）を演算する（ステップＳ３９）。

ＣＰＵ６１は前記差分が第三閾値Ｃ３を超過したか否か判定する（ステップＳ４０）。前記差分が第三閾値Ｃ３を超過した場合（ステップＳ４０：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６１は記憶装置６４のフラグに１を設定し（ステップＳ４１）、ＣＰＵ６１は前記差分が第四閾値Ｃ４を超過したか否か判定する（ステップＳ４２）。前記差分が第四閾値Ｃ４を超過してない場合（ステップＳ４２：ＮＯ）、即ち前記差分が第三閾値Ｃ３を超過し且つ第四閾値Ｃ４以下の場合、ＣＰＵ６１は抜き出し動作が終了したか否か判定する（ステップＳ４３）。

抜き出し動作が終了してない場合（ステップＳ４３：ＮＯ）、ＣＰＵ６１はステップＳ３９に処理を戻す。抜き出し動作が終了している場合（ステップＳ４３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６１は記憶装置６４のフラグに１を設定したか否か判定する（ステップＳ４４）。フラグに１を設定した場合（ステップＳ４４：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６１は、加工プログラムを終了し（ステップＳ４５）、処理を終了する。即ち螺子切り加工と抜き出し動作完了後、他の行を読み込まず、加工プログラムを終了する。前記差分が第三閾値Ｃ３を超過し且つ第四閾値Ｃ４以下の場合、ワークへの工具の係止が発生しても、係止の度合いは大きくない。故に螺子切り加工と抜き出し動作を完了した後、他の行を読み込まず、加工プログラムを終了する。

ステップＳ４０で、前記差分が第三閾値Ｃ３を超過してないと判定した場合（ステップＳ４０：ＮＯ）、ＣＰＵ６１はステップＳ４３、ステップＳ４４に処理を進める。ステップＳ４１を実行しないので、ＣＰＵ６１は記憶装置６４のフラグに１を設定しない（ステップＳ４４：ＮＯ）。

ＣＰＵ６１は変数ｎを一つ加算し（ステップＳ４７）、ステップＳ３２に処理を戻す。ＣＰＵ６１は加工プログラムの行を順次読み込み、加工プログラムを継続して実行する。加工プログラムの終了命令を読み込んだ場合（ステップＳ３３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６１は加工プログラムの実行を終了する。フラグに１を設定してない場合、即ち前記差分が第三閾値Ｃ３を超過してない場合、工具がワークに係止してない。故にＣＰＵ６１は加工プログラムの行を順次読み込み、終了命令を読み込む迄、加工プログラムを継続して実行する。

ステップＳ４２で、前記差分が第四閾値Ｃ４を超過したと判定した場合（ステップＳ４２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ６１は螺子切り加工又は抜き出し動作を中止し（ステップＳ４６）、ステップＳ４４に処理を進める。ＣＰＵ６１はステップＳ４０でフラグに１を設定済みなので（ステップＳ４４：ＹＥＳ）、加工プログラムの実行を終了する（ステップＳ４５）。前記差分が第四閾値Ｃ４を超過した場合、工具がワークに係止している。故に螺子切り加工又は抜き出し動作を直ちに中止し、加工プログラムの他の行を読み込まず、加工プログラムの実行を終了する。

前記差分が第三閾値を超過し且つ第四閾値以下である場合、工具がワークに係止する度合が低いので、実施の形態２の工作機械１００は螺子切り加工と抜き出し動作の実行を完了する。その後、終了命令の読み込みを待たずに、加工プログラムを終了する。前記差分が第四閾値を超過した場合、工具がワークに係止する度合が高いので、工作機械１００は直ちに螺子切り加工と抜き出し動作の実行を中止し、加工プログラムを終了する。工具がワークに係止しても、適切な主軸の動作を実行し、工具又は主軸の破損を防止する。前記差分が第三閾値以下である場合、工具がワークに係止する可能性は低いので、通常の螺子切り加工を実行し、終了命令を読み込む迄、加工プログラムの実行を継続する。

Ｓ４０を実行するＣＰＵ６１は第三判定部に相当する。Ｓ４２を実行するＣＰＵ６１は第四判定部に相当する。Ｓ４０でＹＥＳと判定し且つＳ４２でＮＯと判定し、Ｓ４３〜Ｓ４５を経由する処理が第一終了処理に相当し、Ｓ４２でＹＥＳと判定し、Ｓ４６、Ｓ４４、Ｓ４５を経由する処理が第二終了処理に相当する。該第一終了処理と第二終了処理を実行するＣＰＵ６１は終了部に相当する。

６主軸モータ
３０Ｚ軸方向移動機構
５１主軸
６０制御装置
６１ＣＰＵ
６２ＲＯＭ
６３ＲＡＭ
６４記憶装置
６７受付部
６８Ｚ軸センサ
６９主軸センサ
１００工作機械

Claims

工具を装着する主軸と、該主軸の軸方向への移動を行う移動機構と、前記主軸を軸回りに回転するモータと、加工プログラムを構成する複数の命令を順次読み込み、前記移動機構及びモータの駆動を制御する制御装置と、前記主軸の軸方向位置を検出する第一検出部と、前記主軸の周方向の位置を検出する第二検出部とを備える工作機械において、
前記制御装置は、
読み込んだ前記命令が、工具でワークを螺子切りする螺子切り指令であって、螺子切りピッチを含む場合、前記第二検出部で検出した第一の前記主軸の周方向の位置、前記第二検出部で検出した第二の前記主軸の周方向の位置及び前記螺子切りピッチに基づいて、前記主軸の上下方向の位置を演算し、該演算した前記主軸の上下方向の位置と前記第一検出部で検出した前記主軸の上下方向の位置との差分が予め定めた閾値を超過したか否か判定する判定部と、
該判定部は前記差分が前記閾値を超過したと判定した場合、前記螺子切り指令の実行完了後、前記加工プログラムの実行を終了する第一終了処理又は前記螺子切り指令の実行を中止し、前記加工プログラムの実行を終了する第二終了処理の何れかを実行する終了部と
を備えること
を特徴とする工作機械。
工具を装着する主軸と、該主軸の軸方向への移動を行う移動機構と、前記主軸を軸回りに回転するモータと、加工プログラムを構成する複数の命令を順次読み込み、前記移動機構及びモータの駆動を制御する制御装置と、前記主軸の軸方向位置を検出する第一検出部と、前記主軸の周方向の位置を検出する第二検出部とを備える工作機械において、
前記制御装置は、
読み込んだ前記命令が工具でワークを螺子切りする螺子切り指令を含む場合、前記第二検出部で検出した第一の前記主軸の周方向の位置、前記第二検出部で検出した第二の前記主軸の周方向の位置及び前記螺子切り指令に基づいて、前記主軸の上下方向の位置を演算し、該演算した前記主軸の上下方向の位置と前記第一検出部で検出した前記主軸の上下方向の位置との差分が予め定めた閾値を超過したか否か判定する判定部と、
該判定部により前記差分が前記閾値を超過したと判定した場合であって、設定された切削レベルが所定条件を満たす場合には、前記螺子切り指令の実行完了後、前記加工プログラムの実行を終了する第一終了処理を実行し、前記判定部により前記差分が前記閾値を超過したと判定した場合であって、設定された前記切削レベルが前記所定条件を満たさない場合には、前記螺子切り指令の実行を中止し、前記加工プログラムの実行を終了する第二終了処理を実行する終了部と
を備えること
を特徴とする工作機械。
工具を装着する主軸と、該主軸の軸方向への移動を行う移動機構と、前記主軸を軸回りに回転するモータと、加工プログラムを構成する複数の命令を順次読み込み、前記移動機構及びモータの駆動を制御する制御装置と、前記主軸の軸方向位置を検出する第一検出部と、前記主軸の周方向の位置を検出する第二検出部とを備える工作機械において、
前記制御装置は、
読み込んだ前記命令が工具でワークを螺子切りする螺子切り指令を含む場合、前記第二検出部で検出した第一の前記主軸の周方向の位置、前記第二検出部で検出した第二の前記主軸の周方向の位置及び前記螺子切り指令に基づいて、前記主軸の上下方向の位置を演算し、該演算した前記主軸の上下方向の位置と前記第一検出部で検出した前記主軸の上下方向の位置との差分が予め定めた閾値を超過したか否か判定する判定部と、
該判定部は前記差分が前記閾値を超過したと判定した場合、前記螺子切り指令の実行完了後、前記加工プログラムの実行を終了する第一終了処理又は前記螺子切り指令の実行を中止し、前記加工プログラムの実行を終了する第二終了処理の何れかを実行する終了部と
を備え、
前記命令はワークに形成した螺子孔から工具を抜き出す抜き出し指令を含み、
前記閾値は第一閾値と第二閾値を含み、
前記判定部は、
前記螺子切り指令を実行する場合、前記差分が前記第一閾値を超過したか否か判定する第一判定部と、
前記抜き出し指令を実行する場合、前記差分が前記第二閾値を超過したか否か判定する第二判定部と
を備えること
を特徴とする工作機械。
前記命令はワークに形成した螺子孔から工具を抜き出す抜き出し指令を含み、
前記閾値は第一閾値と第二閾値を含み、
前記判定部は、
前記螺子切り指令を実行する場合、前記差分が前記第一閾値を超過したか否か判定する第一判定部と、
前記抜き出し指令を実行する場合、前記差分が前記第二閾値を超過したか否か判定する第二判定部と
を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の工作機械。
前記制御装置は、前記第一終了処理又は第二終了処理の実行を設定する設定部を備え、
前記終了部は前記設定部での設定に応じて、前記第一終了処理又は第二終了処理を実行すること
を特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の工作機械。
前記閾値は第三閾値と該第三閾値よりも大きい第四閾値を含み、
前記判定部は、
前記差分が前記第三閾値を超過したか否か判定する第三判定部と、
前記差分が前記第四閾値を超過したか否か判定する第四判定部と
を備え、
前記第三判定部が前記差分は前記第三閾値を超過したと判定し且つ前記第四判定部が前記差分は前記第四閾値を超過していないと判定した場合、前記終了部は前記第一終了処理を実行し、前記第四判定部が前記差分は前記第四閾値を超過したと判定した場合、前記終了部は前記第二終了処理を実行すること
を特徴とする請求項１に記載の工作機械。
工具を装着する主軸と、該主軸の軸方向への移動を行う移動機構と、前記主軸を軸回りに回転するモータと、加工プログラムを構成する複数の命令を順次読み込み前記移動機構とモータの駆動を制御する制御装置と、前記主軸の軸方向位置を検出する第一検出部と、前記主軸の周方向の位置を検出する第二検出部とを備える工作機械の制御方法において、
読み込んだ前記命令が、ワークを工具で螺子切りする螺子切り指令であって、螺子切りピッチを含む場合、前記第二検出部で検出した第一の前記主軸の周方向の位置、前記第二検出部で検出した第二の前記主軸の周方向の位置及び前記螺子切りピッチに基づいて前記主軸の上下方向の位置を演算し、該演算した前記主軸の上下方向の位置と前記第一検出部で検出した前記主軸の上下方向の位置との差分が予め定めた閾値を超過したか否か判定し、
前記差分が前記閾値を超過したと判定した場合、前記螺子切り指令の実行完了後、前記加工プログラムの実行を終了する第一終了処理又は前記螺子切り指令の実行を中止し、前記加工プログラムの実行を終了する第二終了処理の何れかを実行すること
を特徴とする工作機械の制御方法。
工具を装着する主軸と、該主軸の軸方向への移動を行う移動機構と、前記主軸を軸回りに回転するモータと、加工プログラムを構成する複数の命令を順次読み込み前記移動機構とモータの駆動を制御する制御装置と、前記主軸の軸方向位置を検出する第一検出部と、前記主軸の周方向の位置を検出する第二検出部とを備える工作機械の制御方法において、
読み込んだ前記命令が、ワークを工具で螺子切りする螺子切り指令を含む場合、前記第二検出部で検出した第一の前記主軸の周方向の位置、前記第二検出部で検出した第二の前記主軸の周方向の位置及び前記螺子切り指令に基づいて前記主軸の上下方向の位置を演算し、該演算した前記主軸の上下方向の位置と前記第一検出部で検出した前記主軸の上下方向の位置との差分が予め定めた閾値を超過したか否か判定し、
前記差分が前記閾値を超過したと判定した場合であって、設定された切削レベルが所定条件を満たす場合には、前記螺子切り指令の実行完了後、前記加工プログラムの実行を終了する第一終了処理を実行し、前記差分が前記閾値を超過したと判定した場合であって、設定された前記切削レベルが前記所定条件を満たさない場合には、前記螺子切り指令の実行を中止し、前記加工プログラムの実行を終了する第二終了処理を実行すること
を特徴とする工作機械の制御方法。
工具を装着する主軸と、該主軸の軸方向への移動を行う移動機構と、前記主軸を軸回りに回転するモータと、加工プログラムを構成する複数の命令を順次読み込み前記移動機構とモータの駆動を制御する制御装置と、前記主軸の軸方向位置を検出する第一検出部と、前記主軸の周方向の位置を検出する第二検出部とを備える工作機械の制御方法において、
読み込んだ前記命令がワークを工具で螺子切りする螺子切り指令を含む場合、前記第二検出部で検出した第一の前記主軸の周方向の位置、前記第二検出部で検出した第二の前記主軸の周方向の位置及び前記螺子切り指令に基づいて前記主軸の上下方向の位置を演算し、該演算した前記主軸の上下方向の位置と前記第一検出部で検出した前記主軸の上下方向の位置との差分が予め定めた閾値を超過したか否か判定し、
前記差分が前記閾値を超過したと判定した場合、前記螺子切り指令の実行完了後、前記加工プログラムの実行を終了する第一終了処理又は前記螺子切り指令の実行を中止し、前記加工プログラムの実行を終了する第二終了処理の何れかを実行し、
前記命令はワークに形成した螺子孔から工具を抜き出す抜き出し指令を含み、
前記閾値は第一閾値と第二閾値を含み、
前記螺子切り指令を実行する場合、前記差分が前記第一閾値を超過したか否か判定し、
前記抜き出し指令を実行する場合、前記差分が前記第二閾値を超過したか否か判定すること
を特徴とする工作機械の制御方法。