JP6819414B2 - 数値制御装置と制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、数値制御装置と制御方法に関する。

特許文献１に記載の数値制御装置は、工具交換時に主軸ヘッドを昇降する間に、部材と部材が接触する時に発生する音と機械負荷を低減する。数値制御装置は、主軸ヘッドの上昇時に最高速で移動を開始した後、第一位置で減速を開始し、主軸ヘッド内部に設けたレバーの一端部に固定するカムのカム面が、コラム前面に設けたローラに接触する第二位置で、主軸ヘッドの移動速度を低速にする。カム面に対してローラが相対的に摺動すると、レバーは揺動し、主軸内部に設けた把持機構を操作して主軸に装着する工具のクランプを解除する。主軸ヘッドが第二位置を過ぎると、数値制御装置は主軸ヘッドの移動速度を最高速に切り替える。主軸ヘッドがＡＴＣ原点に到達して停止すると、工具マガジンは回転して次工具を工具交換位置に割り出す。数値制御装置は、主軸ヘッドの下降時に最高速で移動を開始した後、第三位置で減速を開始し、主軸に次工具が装着する第四位置で、主軸ヘッドの移動速度を低速にする。第四位置を過ぎると、数値制御装置は主軸ヘッドの移動速度を最高速に切り替える。

特許第６０５１９３７号公報

特許文献１に記載の数値制御装置は、工具交換における主軸ヘッドの上昇と下降時にて、部材と部材が接触する第二位置と第四位置で主軸ヘッドの移動速度を低速にすることで、工具交換時に発生する音と機械負荷を低減するが、主軸ヘッド移動時の加減速度は一定で変更できない。例えばローラがカム面の曲線部に接触する区間は、ローラの接触方向に加速度を生じるので、カムには、接触方向の加速度にカムの質量を乗じた力がかかる。故にローラがカム面の曲線部に接触する区間で、主軸ヘッド移動時の加減速度が大きいと、カムにかかる負荷が大きくなるという問題点があった。

本発明の目的は、工具交換動作時に工作機械にかかる負荷を低減できる数値制御装置と制御方法を提供することである。

請求項１の数値制御装置は、被削材の加工を行う加工領域と工具交換を行うＡＴＣ領域との間で往復移動可能に設けた主軸ヘッドと、前記主軸ヘッドを往復移動可能に支持する移動機構と、前記主軸ヘッドが回転可能に支持し、工具を保持する主軸と、基台に設け、前記移動機構で前記主軸ヘッドを昇降可能に支持するコラムと、複数の工具を保持可能で且つ前記コラムに対して旋回可能に設けた工具マガジンと、前記主軸に装着した前記工具を保持する工具保持機構と、前記主軸に設け、前記工具保持機構を押圧することにより前記主軸に装着した前記工具を開放する押圧部材と、前記主軸ヘッドに設け、前記主軸ヘッドを前記工具マガジンが旋回する位置であるＡＴＣ原点に向けて上昇する上昇行程と、前記主軸ヘッドを前記ＡＴＣ原点から下降する下降行程において、前記押圧部材を操作する操作部材とを備え、前記主軸ヘッドを前記ＡＴＣ領域内で往復移動することにより前記主軸に装着する現工具を次工具に交換する工具交換が可能な工作機械を制御するものであって、前記移動機構の動作を制御する制御部を備えた数値制御装置において、前記制御部は、前記ＡＴＣ領域内において、前記主軸ヘッドが移動するときの加減速度を変更可能に設定する設定部と、第一速度で移動を開始した前記主軸ヘッドの移動速度を、前記ＡＴＣ領域内において、前記第一速度よりも低速の第二速度に切替える区間である低速区間を設定する低速区間設定部とを備え、前記設定部は、前記低速区間の前で前記第一速度から前記第二速度に減速するときの第一加減速度を設定する第一設定部と、前記低速区間の後で前記第二速度から前記第二速度よりも高速である第三速度に加速するときの第二加減速度を設定する第二設定部とを備え、前記低速区間設定部は、前記上昇行程において、少なくとも前記操作部材を作動させる為のカムと、前記カムのカム面に摺動する摺動部とが互いに離間した状態から接触する位置に前記低速区間を設定する上昇時低速区間設定部と、前記下降行程において、少なくとも前記工具が前記主軸に装着する位置に前記低速区間を設定する下降時低速区間設定部とを備え、前記第一設定部は、前記上昇行程における前記第一加減速度を設定する上昇時第一設定部と、前記下降行程における前記第一加減速度を設定する下降時第一設定部とを備え、前記第二設定部は、前記上昇行程における前記第二加減速度を設定する上昇時第二設定部と、前記下降行程における前記第二加減速度を設定する下降時第二設定部とを備え、少なくとも、前記上昇時第一設定部が設定する前記第一加減速度、前記上昇時第二設定部が設定する前記第二加減速度、及び前記下降時第二設定部が設定する前記第二加減速度は、前記主軸ヘッドの移動開始時に前記第一速度に加速するときの移動開始時加減速度、及び前記主軸ヘッドが前記第三速度から減速して停止するときの移動停止時加減速度よりも小さい値であることを特徴とする。本発明は、ＡＴＣ領域内で工具交換を行う際、主軸ヘッドが移動するときの加減速度を自由に設定できるので、主軸ヘッドの速度パターンを適切に変更することで、工作機械にかかる負荷を軽減しつつ工具交換時間を短縮できる。「加減速度」とは、加速するときの加速度と、減速するときの加速度の両方を含む概念である。

また、工作機械はＡＴＣ領域内で主軸ヘッドを往復移動することで工具の脱着を行うので、本発明はＡＴＣ領域内に低速区間を設けることで、工具交換の為に部材間が衝突することで生じる衝撃を軽減できる。本発明は低速区間の前後における加減速度を自由に設定できるので、工具交換の為に部材間が摺動することで工作機械にかかる負荷を軽減しつつ工具交換時間を短縮できる。低速区間は少なくともＡＴＣ領域が入っていればよく、例えばＡＴＣ領域からはみ出て設定しても良い。

また、本発明は上昇行程と下降行程の夫々において、低速区間を設定できる。上昇行程時、少なくともカムと摺動部とが互いに離間した状態から接触する位置に低速区間を設定するので、本発明は、カムと摺動部とが接触するときに発生する音と機械負荷を軽減できる。下降行程時、少なくとも工具が主軸に装着する位置に低速区間を設定するので、本発明は、工具が主軸に接触するときに発生する音と機械負荷を軽減できる。更に本発明は、上昇行程及び下降行程の夫々において、低速区間前後の第一加減速度と第二加減速度を自由に設定できるので、上昇行程と下降行程における速度パターンを個別に設定できる。故に本発明は上昇行程及び下降行程の夫々における部材間同士の接触、摺動等のタイミングを考慮して加減速度を設定することで、上昇行程及び下降行程に発生する機械負荷を低減できる。

また、少なくとも上昇行程における第一加減速度及び第二加減速度、及び下降行程における第二加減速度は、移動開始時加減速度、及び移動停止時加減速度よりも小さい値であるので、工具交換において、工作機械にかかる負荷を軽減できる。「加減速度が小さい」とは、加速するときの加速度、減速するときの加速度が小さいことを意味する。
請求項２の数値制御装置は、被削材の加工を行う加工領域と工具交換を行うＡＴＣ領域との間で往復移動可能に設けた主軸ヘッドと、前記主軸ヘッドを往復移動可能に支持する移動機構と、前記主軸ヘッドが回転可能に支持し、工具を保持する主軸とを備え、前記主軸ヘッドを前記ＡＴＣ領域内で往復移動することにより前記主軸に装着する現工具を次工具に交換する工具交換が可能な工作機械を制御するものであって、前記移動機構の動作を制御する制御部を備えた数値制御装置において、前記制御部は、前記ＡＴＣ領域内において、前記主軸ヘッドが移動するときの加減速度を変更可能に設定する設定部と、第一速度で移動を開始した前記主軸ヘッドの移動速度を、前記ＡＴＣ領域内において、前記第一速度よりも低速の第二速度に切替える区間である低速区間を設定する低速区間設定部とを備え、前記設定部は、前記主軸ヘッドを上昇する上昇行程における前記低速区間の前で前記第一速度から前記第二速度に減速するときの第一加減速度を設定する上昇時第一設定部と、前記上昇行程における前記低速区間の後で前記第二速度から前記第二速度よりも高速である第三速度に加速するときの第二加減速度を設定する上昇時第二設定部とを備え、前記上昇行程において、前記第一加減速度、及び前記第二加減速度は、前記主軸ヘッドが前記第三速度から減速して停止するときの移動停止時加減速度よりも小さい値であることを特徴とする。
請求項３の数値制御装置は、前記工作機械は、前記主軸ヘッドの昇降により、前記主軸ヘッドと一体して昇降する当接面と接離可能な当接部を備え、前記低速区間設定部は、前記当接面に前記当接部が当接する位置に前記低速区間を設定してもよい。
請求項４の数値制御装置の前記設定部は、前記主軸ヘッドを下降する下降行程における前記第一加減速度を設定する下降時第一設定部と、前記下降行程における前記第二加減速度を設定する下降時第二設定部とを備え、前記下降行程において、前記第一加減速度、及び前記第二加減速度は、前記主軸ヘッドの移動開始時に前記第一速度に加速するときの移動開始時加減速度よりも小さい値でもよい。
請求項５の数値制御装置において、前記工作機械は、基台に設け、前記移動機構で前記主軸ヘッドを昇降可能に支持するコラムと、複数の工具を保持可能で且つ前記コラムに対して旋回可能に設けた工具マガジンと、前記主軸に装着した前記工具を保持する工具保持機構と、前記主軸に設け、前記工具保持機構を押圧することにより前記主軸に装着した前記工具を開放する押圧部材と、前記主軸ヘッドに設け、前記主軸ヘッドを前記工具マガジンが旋回する位置であるＡＴＣ原点に向けて上昇する前記上昇行程と、前記主軸ヘッドを前記ＡＴＣ原点から下降する下降行程において、前記押圧部材を操作する操作部材とを備えるものであって、前記当接面は、前記操作部材を作動させる為のカムのカム面であって、前記当接部は、前記カムのカム面に摺動可能な摺動部であって、前記低速区間設定部は、前記上昇行程において、少なくとも前記カムと前記摺動部とが互いに離間した位置から接触する位置に前記低速区間を設定する上昇時低速区間設定部を備えてもよい。
請求項６の数値制御装置は、被削材の加工を行う加工領域と工具交換を行うＡＴＣ領域との間で往復移動可能に設けた主軸ヘッドと、前記主軸ヘッドを往復移動可能に支持する移動機構と、前記主軸ヘッドが回転可能に支持し、工具を保持する主軸とを備え、前記主軸ヘッドを前記ＡＴＣ領域内で往復移動することにより前記主軸に装着する現工具を次工具に交換する工具交換が可能な工作機械を制御するものであって、前記移動機構の動作を制御する制御部を備えた数値制御装置において、前記制御部は、前記ＡＴＣ領域内において、前記主軸ヘッドが移動するときの加減速度を変更可能に設定する設定部と、第一速度で移動を開始した前記主軸ヘッドの移動速度を、前記ＡＴＣ領域内において、前記第一速度よりも低速の第二速度に切替える区間である低速区間を設定する低速区間設定部とを備え、前記設定部は、前記主軸ヘッドを下降する下降行程における前記低速区間の前で前記第一速度から前記第二速度に減速するときの第一加減速度を設定する下降時第一設定部と、前記下降行程における前記低速区間の後で前記第二速度から前記第二速度よりも高速である第三速度に加速するときの第二加減速度を設定する下降時第二設定部とを備え、前記下降行程において、前記第一加減速度、及び前記第二加減速度は、前記主軸ヘッドの移動開始時に前記第一速度に加速するときの移動開始時加減速度よりも小さい値であることを特徴とする。
請求項７の数値制御装置において、前記工作機械は、前記主軸ヘッドの昇降により、前記主軸ヘッドと一体して昇降する当接面と接離可能な当接部を備え、前記低速区間設定部は、前記当接面に前記当接部が当接する位置に前記低速区間を設定してもよい。
請求項８の数値制御装置において、前記工作機械は、基台に設け、前記移動機構で前記主軸ヘッドを昇降可能に支持するコラムと、複数の工具を保持可能で且つ前記コラムに対して旋回可能に設けた工具マガジンと、前記主軸に装着した前記工具を保持する工具保持機構と、前記主軸に設け、前記工具保持機構を押圧することにより前記主軸に装着した前記工具を開放する押圧部材と、前記主軸ヘッドに設け、前記主軸ヘッドを前記工具マガジンが旋回する位置であるＡＴＣ原点に向けて上昇する上昇行程と、前記主軸ヘッドを前記ＡＴＣ原点から下降する前記下降行程において、前記押圧部材を操作する操作部材とを備えるものであって、前記当接面は、前記主軸に前記工具が装着するときに前記工具が当接する前記主軸の端面であって、前記当接部は、前記工具マガジンが保持する前記工具であって、前記低速区間設定部は、前記下降行程において、少なくとも前記工具が前記主軸に装着し前記端面に当接する位置に前記低速区間を設置する下降時低速区間設定部を備えてもよい。

請求項９の制御方法は、被削材の加工を行う加工領域と工具交換を行うＡＴＣ領域との間で往復移動可能に設けた主軸ヘッドと、前記主軸ヘッドを往復移動可能に支持する移動機構と、前記主軸ヘッドが回転可能に支持し、工具を保持する主軸と、基台に設け、前記移動機構で前記主軸ヘッドを昇降可能に支持するコラムと、複数の工具を保持可能で且つ前記コラムに対して旋回可能に設けた工具マガジンと、前記主軸に装着した前記工具を保持する工具保持機構と、前記主軸に設け、前記工具保持機構を押圧することにより前記主軸に装着した前記工具を開放する押圧部材と、前記主軸ヘッドに設け、前記主軸ヘッドを前記工具マガジンが旋回する位置であるＡＴＣ原点に向けて上昇する上昇行程と、前記主軸ヘッドを前記ＡＴＣ原点から下降する下降行程において、前記押圧部材を操作する操作部材とを備え、前記主軸ヘッドを前記ＡＴＣ領域内で往復移動することにより前記主軸に装着する現工具を次工具に交換する工具交換が可能な工作機械を制御するものであって、前記移動機構の動作を制御する制御工程を備えた数値制御装置の制御方法において、前記制御工程は、前記ＡＴＣ領域内において、前記主軸ヘッドが移動するときの加減速度を変更可能に設定する設定工程と、第一速度で移動を開始した前記主軸ヘッドの移動速度を、前記ＡＴＣ領域内において、前記第一速度よりも低速の第二速度に切替える区間である低速区間を設定する低速区間設定工程とを備え、前記設定工程は、前記低速区間の前で前記第一速度から前記第二速度に減速するときの第一加減速度を設定する第一設定工程と、前記低速区間の後で前記第二速度から前記第二速度よりも高速である第三速度に加速するときの第二加減速度を設定する第二設定工程とを備え、前記低速区間設定工程は、前記上昇行程において、少なくとも前記操作部材を作動させる為のカムと、前記カムのカム面に摺動する摺動部とが互いに離間した状態から接触する位置に前記低速区間を設定する上昇時低速区間設定工程と、前記下降行程において、少なくとも前記工具が前記主軸に装着する位置に前記低速区間を設定する下降時低速区間設定工程とを備え、前記第一設定工程は、前記上昇行程における前記第一加減速度を設定する上昇時第一設定工程と、前記下降行程における前記第一加減速度を設定する下降時第一設定工程とを備え、前記第二設定工程は、前記上昇行程における前記第二加減速度を設定する上昇時第二設定工程と、前記下降行程における前記第二加減速度を設定する下降時第二設定工程とを備え、少なくとも、前記上昇時第一設定工程で設定する前記第一加減速度、前記上昇時第二設定工程で設定する前記第二加減速度、及び前記下降時第二設定工程で設定する前記第二加減速度は、前記主軸ヘッドの移動開始時に前記第一速度に加速するときの移動開始時加減速度、及び前記主軸ヘッドが前記第三速度から減速して停止するときの移動停止時加減速度よりも小さい値であることを特徴とする。数値制御装置は上記制御工程の設定工程を行うので、請求項１に記載の効果を得ることができる。
請求項１０の制御方法は、被削材の加工を行う加工領域と工具交換を行うＡＴＣ領域との間で往復移動可能に設けた主軸ヘッドと、前記主軸ヘッドを往復移動可能に支持する移動機構と、前記主軸ヘッドが回転可能に支持し、工具を保持する主軸とを備え、前記主軸ヘッドを前記ＡＴＣ領域内で往復移動することにより前記主軸に装着する現工具を次工具に交換する工具交換が可能な工作機械を制御するものであって、前記移動機構の動作を制御する制御工程を備えた数値制御装置の制御方法において、前記制御工程は、前記ＡＴＣ領域内において、前記主軸ヘッドが移動するときの加減速度を変更可能に設定する設定工程と、第一速度で移動を開始した前記主軸ヘッドの移動速度を、前記ＡＴＣ領域内において、前記第一速度よりも低速の第二速度に切替える区間である低速区間を設定する低速区間設定工程とを備え、前記設定工程は、前記主軸ヘッドを上昇する上昇行程における前記低速区間の前で前記第一速度から前記第二速度に減速するときの第一加減速度を設定する上昇時第一設定工程と、前記上昇行程における前記低速区間の後で前記第二速度から前記第二速度よりも高速である第三速度に加速するときの第二加減速度を設定する上昇時第二設定工程とを備え、前記上昇行程において、前記第一加減速度、及び前記第二加減速度は、前記主軸ヘッドが前記第三速度から減速して停止するときの移動停止時加減速度よりも小さい値であることを特徴とする。
請求項１１の制御方法は、被削材の加工を行う加工領域と工具交換を行うＡＴＣ領域との間で往復移動可能に設けた主軸ヘッドと、前記主軸ヘッドを往復移動可能に支持する移動機構と、前記主軸ヘッドが回転可能に支持し、工具を保持する主軸とを備え、前記主軸ヘッドを前記ＡＴＣ領域内で往復移動することにより前記主軸に装着する現工具を次工具に交換する工具交換が可能な工作機械を制御するものであって、前記移動機構の動作を制御する制御工程を備えた数値制御装置の制御方法において、前記制御工程は、前記ＡＴＣ領域内において、前記主軸ヘッドが移動するときの加減速度を変更可能に設定する設定工程と、第一速度で移動を開始した前記主軸ヘッドの移動速度を、前記ＡＴＣ領域内において、前記第一速度よりも低速の第二速度に切替える区間である低速区間を設定する低速区間設定工程とを備え、前記設定工程は、前記主軸ヘッドを下降する下降行程における前記低速区間の前で前記第一速度から前記第二速度に減速するときの第一加減速度を設定する下降時第一設定工程と、前記下降行程における前記低速区間の後で前記第二速度から前記第二速度よりも高速である第三速度に加速するときの第二加減速度を設定する下降時第二設定工程とを備え、前記下降行程において、前記第一加減速度、及び前記第二加減速度は、前記主軸ヘッドの移動開始時に前記第一速度に加速するときの移動開始時加減速度よりも小さい値であることを特徴とする。

工作機械１の斜視図。 工作機械１の上半分の縦断面図。 数値制御装置３０と工作機械１の電気的構成を示すブロック図。 Ｚ４３０に位置する主軸ヘッド７周囲の右側面図。 Ｚ４９０に位置する主軸ヘッド７周囲の右側面図。 Ｚ４９３に位置する主軸ヘッド７周囲の右側面図。 Ｚ５２０に位置する主軸ヘッド７周囲の右側面図。 Ｚ５３０に位置する主軸ヘッド７周囲の右側面図。 Ｚ５３６に位置する主軸ヘッド７周囲の右側面図。 上昇行程における各Ｚ軸座標を示す図。 下降行程における各Ｚ軸座標を示す図。 ＡＴＣ領域内における上昇行程の速度パターンを示す図表。 ＡＴＣ領域内における下降行程の速度パターンを示す図表。 Ｚ１００からＡＴＣ原点までの上昇行程の速度パターンを示す図表。 Ｚ１００からＡＴＣ原点までの上昇行程の加減速度パターンを示す図表。 ＡＴＣ原点からＺ１００までの下降行程の速度パターンを示す図表。 ＡＴＣ原点からＺ１００までの下降行程の加減速度パターンを示す図表。 ＡＴＣ原点からＺ１００までの下降行程の速度パターンの変形例を示す図表。 ＡＴＣ原点からＺ１００までの下降行程の加減速度パターンの変形例を示す図表。 パラメータ設定処理の流れ図。 上昇行程制御処理の流れ図。 Ｚ１００からＡＴＣ原点までの上昇行程の速度パターンを示す図表。 下降行程制御処理の流れ図。 ＡＴＣ原点からＺ１００までの下降行程の速度パターンを示す図表。

本発明の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、前後方向、上下方向は、夫々、工作機械１のＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向である。工具交換装置２０の向きもこれに倣う。Ｚ軸原点とはＺ軸の機械原点をいう。機械原点とは、Ｘ軸、Ｙ軸の機械座標が零である位置、Ｚ軸の機械座標が被削材を加工可能な上限位置となる位置である。以下説明で、「主軸９に工具４を装着する」とは、「主軸９に工具ホルダ１７を装着する」と同じ意味である。

図１，図２を参照し、工作機械１の構造を説明する。工作機械１は、ベース２、コラム５、主軸ヘッド７、主軸９、制御箱６、テーブル１０、工具交換装置２０、操作パネル２４等を備える。ベース２は略直方体状の鉄製土台である。コラム５はベース２上部後方に立設する。主軸ヘッド７はコラム５前面に設けた後述するＺ軸移動機構２２（図２参照）で上下方向に移動可能に設ける。主軸ヘッド７は内部に主軸９を回転可能に支持する。主軸９は工具ホルダ１７（図２参照）を装着し、主軸モータ５２の駆動で回転する。主軸モータ５２は主軸ヘッド７上部に固定する。工具ホルダ１７は工具４を保持する。制御箱６は数値制御装置３０（図３参照）を格納する。数値制御装置３０は工作機械１の動作を制御する。テーブル１０はベース２上部中央に設け、Ｘ軸モータ５３、Ｙ軸モータ５４（図３参照）、Ｘ軸−Ｙ軸ガイド機構（図示略）で、Ｘ軸方向とＹ軸方向に移動可能である。

工具交換装置２０は円盤状の工具マガジン２１を備える。工具マガジン２１は左右一対のフレーム８でコラム５前面側に支持する。工具マガジン２１は外周に複数のグリップアーム９０を放射状に支持する。グリップアーム９０は工具ホルダ１７を着脱自在に保持する。工具交換装置２０は工具マガジン２１を旋回して工具交換指令が指示する工具を工具交換位置に割出して位置決めする。工具交換指令はＮＣプログラムで指令する。工具交換位置は工具マガジン２１の最下部位置である。工具交換装置２０は主軸９に装着する工具４と工具交換位置にある次工具とを交換する。操作パネル２４は入力部２５と表示部２８を備える（図３参照）。作業者は入力部２５で、ＮＣプログラム、工具の種類、工具情報、各種パラメータ等を入力する。作業者が入力部２５を操作すると、表示部２８は各種入力画面と操作画面等を表示する。

図２に示す如く、Ｚ軸移動機構２２は一対のＺ軸リニアガイド（図示略）、Ｚ軸ボール螺子２６、Ｚ軸モータ５１（図３参照）を備える。Ｚ軸リニアガイドはＺ軸方向に延び且つ主軸ヘッド７をＺ軸方向に案内する。Ｚ軸ボール螺子２６は一対のＺ軸リニアガイドの間に配置し、上側軸受部２７と下側軸受部（図示略）により回転可能に設ける。主軸ヘッド７は背面にナット２９を備える。ナット２９はＺ軸ボール螺子２６に螺合する。Ｚ軸モータ５１はＺ軸ボール螺子２６を正逆方向に回転する。故に主軸ヘッド７はナット２９と共にＺ軸方向に移動する。

図２を参照し、主軸ヘッド７の内部構造を説明する。主軸ヘッド７は内部に主軸９を回転可能に支持する。主軸９は上下方向に延びる。主軸９は主軸モータ５２の下方に延びる駆動軸にカップリング２３で連結する。主軸９は、テーパ装着穴１８、ホルダ挟持部１９、ドローバ６９を備える。テーパ装着穴１８は主軸９下端部に設ける。テーパ装着穴１８は主軸ヘッド７下部に位置する。ホルダ挟持部１９はテーパ装着穴１８上方に設ける。ドローバ６９は主軸９の中心を通る軸孔内に同軸上に挿入する。図示外のバネはドローバ６９を上方に常時付勢する。

工具ホルダ１７は一端側に工具４を保持し、他端側にテーパ装着部１７Ａとプルスタッド１７Ｂを備える。テーパ装着部１７Ａは略円錐状である。プルスタッド１７Ｂはテーパ装着部１７Ａの頂上部から軸方向に突出する。テーパ装着部１７Ａは主軸９のテーパ装着穴１８に装着する。テーパ装着穴１８にテーパ装着部１７Ａを装着すると、ホルダ挟持部１９はプルスタッド１７Ｂを挟持する。ドローバ６９がホルダ挟持部１９を下方に押圧すると、ホルダ挟持部１９はプルスタッド１７Ｂの挟持を解除する。

主軸ヘッド７は後方上部内側にレバー部材６０を備える。レバー部材６０は略Ｌ字型で支軸６１を中心に揺動自在である。支軸６１は主軸ヘッド７内部に固定する。レバー部材６０は縦方向レバー６３と横方向レバー６２を備える。縦方向レバー６３は支軸６１からコラム５側に対して斜め上方に延びて中間部６５で上方に折曲して更に上方に延びる。横方向レバー６２は支軸６１からコラム５前方に略水平に延びる。横方向レバー６２の先端部はドローバ６９に直交して突設するピン５８に上方から係合可能である。

縦方向レバー６３は上端部背面にＺ軸カム６６を備える。Ｚ軸カム６６は右側面視台形状に形成する。Ｚ軸カム６６はコラム５側にカム面を備える。カム面は傾斜部６６Ａと直線部６６Ｂを備える。傾斜部６６Ａは、カム面上部から後方に対して斜め下方に傾斜する部分である。傾斜部６６Ａは途中に急傾斜部６６Ｃを備える。急傾斜部６６Ｃは、傾斜部６６Ａのうち傾斜角が一番きつい部分である。直線部６６Ｂは傾斜部６６Ａの下部から下方に直線状に延びる部分である。Ｚ軸カム６６のカム面は、上側軸受部２７に固定したローラ６７と接離可能である。主軸ヘッド７の昇降により、ローラ６７はＺ軸カム６６のカム面を相対的に摺動する。引張バネ６８は縦方向レバー６３と主軸ヘッド７との間に弾力的に設ける。レバー部材６０を右側面から見た場合、引張バネ６８はレバー部材６０を時計回りに常時付勢する。故にレバー部材６０は横方向レバー６２によるピン５８の下方向への押圧を常時解除する方向に付勢される。

主軸９への工具ホルダ１７の脱着動作を説明する。図２に示す如く、主軸９のテーパ装着穴１８に、工具ホルダ１７のテーパ装着部１７Ａが装着した状態で、主軸ヘッド７は上昇する。レバー部材６０に設けたＺ軸カム６６はローラ６７に接触して摺動する。ローラ６７はＺ軸カム６６のカム面を下方に摺動する。レバー部材６０は引張バネ６８の付勢力に抗して支軸６１を中心に反時計回りに回転する。横方向レバー６２はピン５８に上方から係合し、主軸９内部に設けたバネの付勢力に抗してドローバ６９を下方に押圧する。ドローバ６９はホルダ挟持部１９を下方に付勢する。ホルダ挟持部１９はプルスタッド１７Ｂの挟持を解除する。工具ホルダ１７は主軸９のテーパ装着穴１８から取り外し可能となる。

主軸９のテーパ装着穴１８に、工具ホルダ１７のテーパ装着部１７Ａが挿入した状態で、主軸ヘッド７は下降する。レバー部材６０に設けたＺ軸カム６６はローラ６７に摺動する。ローラ６７はＺ軸カム６６のカム面を上方に摺動する。レバー部材６０は支軸６１を中心に時計回りに回転する。横方向レバー６２はピン５８から上方に離れ、ドローバ６９の下方への押圧を解除する。ドローバ６９はバネで上方に移動し、ホルダ挟持部１９の下方への付勢を解除する。ホルダ挟持部１９はプルスタッド１７Ｂを挟持する。主軸９への工具ホルダ１７の装着は完了する。

図２を参照し、工具交換装置２０の構造を説明する。工具交換装置２０は複数の支点台７０を工具マガジン２１裏面外周に等間隔で固定する。支点台７０はグリップアーム９０を前後方向に揺動可能に軸支する。グリップアーム９０はコラム５側に延びる一端部に把持部９１を備える。把持部９１は工具ホルダ１７を着脱自在に把持する。グリップアーム９０は支点台７０近傍に主軸ヘッド７側に向けてローラ９６と９７を回転自在に軸支する。ローラ９６は主軸ヘッド７の昇降により、主軸ヘッド７前面の右端部に沿って固定したＤＰカム１１のカム面を摺動する。ＤＰカム１１のカム面は、直線部１１Ａと傾斜部１１Ｂを備える。直線部１１Ａはカム面上部から下方に直線状に延びる部分である。傾斜部１１Ｂは直線部１１Ａ下部から後方に対して斜め後方に緩やかに湾曲しながら傾斜する部分である。

ローラ９７は主軸ヘッド７の昇降により、主軸ヘッド７前面の左右方向中央部に固定した浮動カム１２のカム面を摺動する。浮動カム１２のカム面は、カム面上部から中央部にかけて前方に緩やかに傾斜し該中央部で前方に山なりに膨出する。ローラ９６がＤＰカム１１のカム面を摺動する際、浮動カム１２はローラ９６とＤＰカム１１が離れないように、グリップアーム９０の動きを規制する。工具交換位置のグリップアーム９０は支点台７０を中心に揺動することで、把持部９１を近接位置と退避位置の間を移動できる。近接位置は主軸９に近接して対向する位置、退避位置は主軸９から前方に離間する位置である。

グリップアーム９０は把持部９１とは反対側の他端部に、鋼球９２を圧縮コイルバネ（図示略）で外側に付勢した状態で出退可能に保持する。工具マガジン２１は断面円弧状の案内面８１が周設された円筒状のグリップ支持カラー８０を外挿する。鋼球９２はグリップ支持カラー８０の案内面８１に弾力的に当接する。案内面８１はグリップアーム９０の他端部を案内する。故にグリップアーム９０は支点台７０を中心に安定して揺動できる。

図３を参照し、数値制御装置３０の電気的構成を説明する。数値制御装置３０は、ＣＰＵ３１、ＲＯＭ３２、ＲＡＭ３３、記憶装置３４、入出力部３５、駆動回路５１Ａ〜５５Ａ等を備える。ＣＰＵ３１は数値制御装置３０を制御する。ＲＯＭ３２は、パラメータ設定プログラム、上昇行程制御プログラム、下降行程制御プログラム等を記憶する。パラメータ設定プログラムは、後述するパラメータ設定処理（図２０参照）を実行するものである。上昇移動制御プログラムは、後述する上昇移動制御処理（図２１参照）を実行するものである。下降移動制御プログラムは、後述する下降移動制御処理（図２３参照）を実行するものである。ＲＡＭ３３は各種処理実行中の各種データを一時的に記憶する。記憶装置３４は不揮発性であり作業者が入力部２５で入力して登録したＮＣプログラム等を記憶する。ＮＣプログラムは各種制御指令を含む複数のブロックで構成し、工作機械１の軸移動、工具交換等を含む各種動作をブロック単位で制御する。

駆動回路５１ＡはＺ軸モータ５１とエンコーダ５１Ｂに接続する。駆動回路５２Ａは主軸モータ５２とエンコーダ５２Ｂに接続する。駆動回路５３ＡはＸ軸モータ５３とエンコーダ５３Ｂに接続する。駆動回路５４ＡはＹ軸モータ５４とエンコーダ５４Ｂに接続する。駆動回路５５Ａはマガジンモータ５５とエンコーダ５５Ｂに接続する。駆動回路５１Ａ〜５５ＡはＣＰＵ３１から指令を受け、対応する各モータ５１〜５５に駆動電流を夫々出力する。駆動回路５１Ａ〜５５Ａはエンコーダ５１Ｂ〜５５Ｂからフィードバック信号を受け、位置と速度のフィードバック制御を行う。フィードバック信号はパルス信号である。入出力部３５は入力部２５と表示部２８に夫々接続する。

図４〜図１１を参照し、工具交換動作の流れを説明する。ＮＣプログラムを１ブロック解釈して生成した制御指令が工具交換指令の場合、ＣＰＵ３１は工具交換動作を実行する。工具交換動作は上昇行程、工具マガジン旋回、下降行程を備える。ＣＰＵ３１は上昇行程、工具マガジン旋回、下降行程の順に実行する。図１０，図１１に示す上昇行程と下降行程中の主軸ヘッド７の各Ｚ位置は一例である。

本実施形態は、Ｚ軸の機械原点をＺ軸原点と呼ぶ。機械原点とは、例えばＸ軸、Ｙ軸の機械座標が零である位置、Ｚ軸の機械座標が被削材を加工可能な上限位置となる位置である。例えばＺ軸原点よりもテーブル１０（図１参照）側の領域は加工領域、Ｚ軸原点に対して加工領域とは反対側の領域はＡＴＣ領域である。加工領域は被削材の加工を行う為の領域である。ＡＴＣ領域は工具交換装置２０を用いた工具交換を行う為の領域である。

［上昇行程］
主軸ヘッド７は例えば被削材の加工位置（例えばＺ１００）から上昇を開始する。主軸ヘッド７は加工領域からＡＴＣ領域内に入る。工具交換位置に在るグリップアーム９０のローラ９６は、ＤＰカム１１の直線部１１Ａを下方に摺動する。図４に示す如く、主軸ヘッド７がＺ４３０に到達すると、ローラ９６はＤＰカム１１の傾斜部１１Ｂに入る。主軸ヘッド７の上昇により、ローラ９６はＤＰカム１１の傾斜部１１Ｂを下方に摺動する。ローラ９６はコラム５側に移動するので、グリップアーム９０は、支点台７０（図２参照）を中心に右側面視反時計回りに揺動する。把持部９１は主軸９の近接位置に移動する。主軸ヘッド７がＺ４９０に到達すると、ローラ６７はＺ軸カム６６の傾斜部６６Ａに接触する（図５参照）。主軸ヘッド７の上昇により、ローラ６７はＺ軸カム６６の傾斜部６６Ａを下方に摺動する。

主軸ヘッド７がＺ４９３に到達すると、ローラ９６はＤＰカム１１の傾斜部１１Ｂのうち傾斜区間のうち傾斜角が一番きつい区間を下方に摺動する（図６参照）。主軸ヘッド７がＺ５２０に到達すると、ローラ６７はＺ軸カム６６の傾斜部６６Ａのうち傾斜角が一番きつい急傾斜部６６Ｃを摺動する（図７参照）。グリップアーム９０はコラム５側に更に揺動し、把持部９１は主軸９に装着した工具ホルダ１７を把持する。レバー部材６０は支軸６１を中心に反時計回りに揺動し、ピン５８を介してドローバ６９を押し下げる。ホルダ挟持部１９は工具ホルダ１７の挟持を解除する。工具ホルダ１７は主軸９のテーパ装着穴１８から取り外し可能となる。

主軸ヘッド７がＺ５３０に到達すると、ローラ９６はＤＰカム１１の傾斜部１１Ｂから下方に離れる（図８参照）。ローラ６７はＺ軸カム６６の傾斜部６６Ａを下方に摺動し、主軸ヘッド７がＺ５３６に到達すると、Ｚ軸カム６６の直線部６６Ｂに入る（図９参照）。主軸ヘッド７は更に上昇し、工具ホルダ１７は主軸９から抜ける。ローラ６７はＺ軸カム６６の直線部６６Ｂを下方に摺動する。主軸ヘッド７はＡＴＣ原点（Ｚ６５０）に到達して停止する。

［工具マガジン旋回］
工具マガジン２１は旋回し、次工具を工具交換位置に割り出す。次工具は工具交換指令が指定する工具である。工具交換位置に在るグリップアーム９０の把持部９１は次工具の工具ホルダ１７を把持する。工具ホルダ１７のプルスタッド１７Ｂは、主軸９のテーパ装着穴１８の下方に位置する。

［下降行程］
図９に示す如く、主軸ヘッド７はＡＴＣ原点（Ｚ６５０）から下降を開始する。ローラ６７はＺ軸カム６６の直線部６６Ｂを上方に摺動する。工具ホルダ１７のプルスタッド１７Ｂは、主軸９のテーパ装着穴１８に下方から進入する。主軸ヘッド７がＺ５３６に到達すると、ローラ６７はＺ軸カム６６の傾斜部６６Ａに入る。主軸ヘッド７がＺ５３０に到達すると、ローラ９６はＤＰカム１１の傾斜部１１Ｂの下端に接触する（図８参照）。主軸ヘッド７がＺ５２０に到達すると、ローラ６７はＺ軸カム６６の傾斜部６６Ａのうち傾斜角が一番きつい急傾斜部６６Ｃを上方に摺動する（図７参照）。レバー部材６０は時計回りに揺動するので、ドローバ６９はバネで上方に移動する。主軸ヘッド７がＺ５１０に到達すると、主軸９のテーパ装着穴１８の端面に、工具ホルダ１７は当接する。工具ホルダ１７のテーパ装着部１７Ａはテーパ装着穴１８に装着する。ドローバ６９が更に上方に移動すると、ドローバ６９によるホルダ挟持部１９の押圧は解除する。ホルダ挟持部１９は工具ホルダ１７を挟持する。工具ホルダ１７は主軸９のテーパ装着穴１８から取り外し不能となる。

主軸ヘッド７がＺ４９３に到達すると、ローラ９６はＤＰカム１１の傾斜部１１Ｂのうち傾斜角が一番きつい区間を上方に摺動する（図６参照）。グリップアーム９０は支点台７０を中心に時計回りに揺動する。把持部９１は、退避位置に向けて工具ホルダ１７から前方に離間する。主軸ヘッド７がＺ４９０に到達すると、ローラ６７はＺ軸カム６６の傾斜部６６Ａの上端部から離れる（図５参照）。グリップアーム９０の把持部９１は退避位置に移動する。主軸ヘッド７がＺ４３０に到達すると、ローラ９６はＤＰカム１１の直線部１１Ａに入る（図４参照）。主軸ヘッド７の下降により、ローラ９６はＤＰカム１１の直線部１１Ａを上方に摺動する。主軸ヘッド７は更に下降し、ＡＴＣ領域から加工領域内に入り、目標位置である加工位置（Ｚ１００）で停止する。工具交換動作は終了する。

図１０〜図１３を参照し、工具交換動作中に発生する機械負荷を説明する。機械負荷とは、工作機械１を構成する部材にかかる負荷を意味する。図１０に示す上昇行程では、Ｚ４９０でローラ６７にＺ軸カム６６が接触する瞬間に音が発生し、少なくともＺ軸カム６６とローラ６７に機械負荷が発生する。図１１に示す下降行程では、Ｚ５１０で主軸９のテーパ装着穴１８の端面に、工具ホルダ１７が接触する瞬間に音が発生し、少なくとも主軸９に機械負荷が発生する。Ｚ４９０とＺ５１０で発生する音と機械負荷を低減する為、本実施形態はＺ４９０とＺ５１０で主軸ヘッド７の移動速度を低速にする。

上記の通り、工具交換動作では、コラム５に設けたローラ６７はＺ軸カム６６のカム面を摺動する。Ｚ軸カム６６のカム面は、傾斜部６６Ａを備える。グリップアーム９０のローラ９６はＤＰカム１１のカム面を摺動する。ＤＰカム１１のカム面は、傾斜部１１Ｂを備える。ローラ６７，９６がカム面の傾斜部６６Ａ，１１Ｂに接触するとき、Ｚ軸カム６６とＤＰカム１１には、機械負荷が発生する。

ローラ６７がＺ軸カム６６の傾斜部６６Ａに接触するとき、及びローラ９６がＤＰカム１１の傾斜部１１Ｂに接触するとき、Ｚ軸カム６６とＤＰカム１１には、ローラ６７，９６の接触方向に加速度ａが生じ、Ｚ軸カム６６とＤＰカム１１には機械負荷（Ｆ＝Ｍａ：Ｍはカムの質量）が発生する。故に本実施形態は、工具交換動作にて、ローラ６７がＺ軸カム６６の傾斜部６６Ａに接触する時、及びローラ９６がＤＰカム１１の傾斜部１１Ｂに接触する時、主軸ヘッド７の加減速度が小さくなるように制御する。

図１０に示す如く、上昇行程にて、ローラ９６がＤＰカム１１の傾斜部１１Ｂに接触する区間Ａは、Ｚ４３０〜Ｚ５３０区間である。ローラ６７がＺ軸カム６６の傾斜部６６Ａに接触する区間Ｂは、Ｚ４９０〜Ｚ５３６区間である。図１１に示す如く、下降行程にて、ローラ９６がＤＰカム１１の傾斜部１１Ｂに接触する区間Ａは、Ｚ５３０〜Ｚ４３０区間である。ローラ６７がＺ軸カム６６の傾斜部６６Ａに接触する区間Ｂは、Ｚ５３６〜Ｚ４９０区間である。故に本実施形態の上昇行程は、主軸ヘッド７の移動速度を少なくともＺ４９０で低速にすると共に、区間ＡとＢにおける主軸ヘッド７の加減速度を小さくする制御を行う。下降行程は、主軸ヘッド７の移動速度を少なくともＺ５１０で低速にすると共に、区間ＡとＢにおける主軸ヘッド７の加減速度を小さくする制御を行う。上昇行程と下降行程における主軸ヘッド７の速度と加減速度の具体的制御は後述する。

図１２，図１３を参照し、ＡＴＣ領域内に設定する低速区間と加減速度を説明する。本実施形態は、ＡＴＣ領域内に低速区間を設定する。低速区間とは、主軸ヘッド７の移動速度を早送り速度ＶｍａｘとＡＴＣ速度ＶＨよりも低速にする区間である。本実施形態は更にＡＴＣ領域内における低速区間の前後の加減速度を、加工領域内における加減速度の設定とは別に設定可能である。ＡＴＣ領域内の上昇行程時に設定可能なパラメータは、以下の通りである。
・早送り速度Ｖｍａｘ：早送り最高速度
・ＡＴＣ速度ＶＨ：ＡＴＣ領域内の最高速度
・低速速度ＶＬ：低速区間の速度
・上昇時低速開始座標Ｚｕ１：低速区間のＺ座標下限値
・上昇時低速終了座標Ｚｕ２：低速区間のＺ座標上限値
・加減速度Ａｕ：早送り速度から低速速度に減速するときの減速度
・加減速度Ｂｕ：低速速度から早送り速度に加速するときの加速度
・加減速度Ｃｕ：早送り速度から速度０に減速するときの減速度

図１２に示す如く、主軸ヘッド７は加工位置から上昇を開始し、ＡＴＣ領域内にてｔ１で早送り速度Ｖｍａｘで上昇する。主軸ヘッド７はｔ２で減速を開始し、ｔ３で低速速度ＶＬになる。主軸ヘッド７はｔ３からｔ４まで低速速度ＶＬで上昇する。ｔ３〜ｔ４は低速区間である。本実施形態は例えばローラ６７にＺ軸カム６６が接触する瞬間（Ｚ４９０）で低速となるように低速区間を設ける。低速区間は、上昇時低速開始座標Ｚｕ１と上昇時低速終了座標Ｚｕ２で設定する。低速区間内でローラ６７にＺ軸カム６６が接触するので、本実施形態は該接触時に発生する音と機械負荷を低減できる。

主軸ヘッド７はｔ４で加速を開始し、ｔ５でＡＴＣ速度ＶＨになる。主軸ヘッド７はｔ５からｔ６までＡＴＣ速度ＶＨで上昇する。主軸ヘッド７はｔ６で減速を開始し、ｔ７で停止しＡＴＣ原点に到達する。本実施形態はｔ２〜ｔ３区間の加減速度Ａｕ、ｔ４〜ｔ５区間の加減速度Ｂｕ、ｔ６〜ｔ７区間の加減速度Ｃｕを自由に設定できる。故に本実施形態は加減速度ＡｕとＢｕを、例えば加工領域内で設定する加減速度よりも小さくすることで、工具交換動作時に発生する機械負荷を低減できる。

ＡＴＣ領域内の下降行程時に設定可能なパラメータは、以下の通りである。
・早送り速度Ｖｍａｘ：早送り最高速度
・ＡＴＣ速度ＶＨ：ＡＴＣ領域内の最高速度
・低速速度ＶＬ：低速区間の速度
・下降時低速開始座標Ｚｄ１：低速区間のＺ座標上限値
・下降時低速終了座標Ｚｄ２：低速区間のＺ座標下限値
・加減速度Ｃｄ：速度０からＡＴＣ速度に加速するときの加速度
・加減速度Ｂｄ：ＡＴＣ速度から低速速度に減速するときの減速度
・加減速度Ａｄ：低速速度から早送り速度Ｖｍａｘに加速するときの加速度

図１３に示す如く、主軸ヘッド７はｔ１１でＡＴＣ原点から下降を開始し、ｔ１２でＡＴＣ速度ＶＨになる。主軸ヘッド７はｔ１２からｔ１３までＡＴＣ速度ＶＨで下降する。主軸ヘッド７はｔ１３で減速を開始し、ｔ１４で低速速度ＶＬになる。主軸ヘッド７はｔ１４からｔ１５まで低速速度ＶＬで下降する。ｔ１４〜ｔ１５は低速区間である。本実施形態は例えば主軸９のテーパ装着穴１８の端面に、工具ホルダ１７が接触する瞬間（Ｚ５１０）で低速となるように低速区間を設ける。低速区間は、下降時低速開始座標Ｚｄ１と下降時低速終了座標Ｚｄ２で設定する。低速区間内で主軸９のテーパ装着穴１８の端面に工具ホルダ１７が接触するので、本実施形態は該接触時に発生する音と機械負荷を低減できる。

主軸ヘッド７はｔ１５で加速を開始し、ｔ１６で早送り速度Ｖｍａｘになる。主軸ヘッド７は加工位置に向けて、ＡＴＣ領域を早送り速度Ｖｍａｘで下降する。本実施形態はｔ１１〜ｔ１２区間の加減速度Ｃｄ、ｔ１３〜ｔ１４区間の加減速度Ｂｄ、ｔ１５〜ｔ１６区間の加減速度Ａｄを自由に設定できる。故に本実施形態は加減速度ＢｄとＡｄを、例えば加工領域内で設定する加減速度よりも小さくすることで、工具交換動作時に発生する機械負荷を低減できる。

図１４，図１５を参照し、加工位置（Ｚ１００）からＡＴＣ原点（Ｚ６５０）までの上昇行程時における主軸ヘッド７の速度と加減速度の具体例を説明する。加工領域内からの上昇行程時に設定可能なパラメータと設定値の一例は、以下の通りである。加減速度Ｘは、加工領域内の移動開始時における加減速度である。
・早送り速度Ｖｍａｘ：５００００（ｍｍ／ｍｉｎ）
・ＡＴＣ速度ＶＨ：５００００（ｍｍ／ｍｉｎ）
・低速速度ＶＬ：３００００（ｍｍ／ｍｉｎ）
・上昇時低速開始座標Ｚｕ１：４９０（ｍｍ）
・上昇時低速終了座標Ｚｕ２：４９０（ｍｍ）
・加減速度Ａｕ：３．７０４（ｍ／ｓｅｃ^２）
・加減速度Ｂｕ：３．７０４（ｍ／ｓｅｃ^２）
・加減速度Ｃｕ：８．０００（ｍ／ｓｅｃ^２）
・加減速度Ｘ：１０．０００（ｍ／ｓｅｃ^２）
本実施例は、上昇時低速開始座標Ｚｕ１と上昇時低速終了座標Ｚｕ２を同一Ｚ座標に設定するので、低速区間はＺ４９０となる。

主軸ヘッド７はｔ２１で加工位置Ｚ１００から上昇を開始する。ｔ２１〜ｔ２２区間の加減速度Ｘは１０．０００（ｍ／ｓｅｃ^２）である。故にｔ２２で主軸ヘッド７の移動速度は、早送り速度Ｖｍａｘ＝５００００（ｍｍ／ｍｉｎ）になる。ｔ２２〜ｔ２３区間の加減速度は０である。故に主軸ヘッド７は５００００（ｍｍ／ｍｉｎ）で上昇し、加工領域からＡＴＣ領域内に入る。主軸ヘッド７はｔ２３でＺ４３０に到達し減速を開始する。Ｚ４３０は、ローラ９６がＤＰカム１１の傾斜部１１Ｂに入る位置である。ｔ２３〜ｔ２４区間の加減速度Ａｕは３．７０４（ｍ／ｓｅｃ^２）である。故にｔ２４で主軸ヘッド７の速度は、低速速度ＶＬ＝３００００（ｍｍ／ｍｉｎ）になる。主軸ヘッド７はｔ２４でＺ４９０に到達し、ローラ６７にＺ軸カム６６が接触する。主軸ヘッド７の速度が低速速度のときにローラ６７にＺ軸カム６６が接触するので、該接触時に発生する音と機械負荷を低減できる。

主軸ヘッド７はｔ２４で加速を開始する。ｔ２４〜ｔ２５区間の加減速度Ｂｕは３．７０４（ｍ／ｓｅｃ^２）である。故にｔ２５で主軸ヘッド７の速度は、ＡＴＣ速度ＶＨ＝５０００（ｍｍ／ｍｉｎ）になる。ｔ２５〜ｔ２６区間の加減速度は０である。故に主軸ヘッド７は５００００（ｍｍ／ｍｉｎ）で上昇する。主軸ヘッド７はｔ２６で減速を開始する。ｔ２６〜ｔ２７区間の加減速度Ｃｕは８．０００（ｍ／ｓｅｃ^２）である。故にｔ２７で主軸ヘッド７の速度は０になりＡＴＣ原点で停止する。

ｔ２３〜ｔ２５区間は、区間Ａを含む。ｔ２４〜ｔ２５区間は、区間Ｂを含む。本実施形態は、早送り速度から低速速度に減速するｔ２３〜ｔ２５区間に加減速度Ａｕを設定し、低速速度から早送り速度に加速するｔ２４〜ｔ２５区間に加減速度Ｂｕを設定する。加減速度Ａｕ、Ｂｕは、加減速度Ｘ、Ｃｕよりも小さい値であるので、少なくとも区間Ａ、Ｂにおいて加減速度を小さくできる。故に本実施形態は、上昇行程時に区間Ａ，Ｂで発生する機械負荷を低減できるので、機械寿命の低下を抑制できる。

図１６，図１７を参照し、ＡＴＣ原点（Ｚ６５０）から加工位置（Ｚ１００）までの下降行程時における主軸ヘッド７の速度と加減速度の具体例を説明する。ＡＴＣ領域内のＡＴＣ原点から加工領域内への下降行程時に設定可能なパラメータと設定値の一例は、以下の通りである。加減速度Ｘは、加工領域内の移動終了時における加減速度である。
・早送り速度Ｖｍａｘ：５００００（ｍｍ／ｍｉｎ）
・ＡＴＣ速度ＶＨ：５００００（ｍｍ／ｍｉｎ）
・低速速度ＶＬ：３００００（ｍｍ／ｍｉｎ）
・下降時低速開始座標Ｚｄ１：５１０（ｍｍ）
・下降時低速終了座標Ｚｄ２：５１０（ｍｍ）
・加減速度Ｃｄ：８．０００（ｍ／ｓｅｃ^２）
・加減速度Ｂｄ：３．７０４（ｍ／ｓｅｃ^２）
・加減速度Ａｄ：３．７０４（ｍ／ｓｅｃ^２）
・加減速度Ｘ：１０．０００（ｍ／ｓｅｃ^２）
本実施例は、下降時低速開始座標Ｚｄ１と下降時低速終了座標Ｚｄ２を同一Ｚ座標に設定するので、低速区間はＺ５１０となる。

主軸ヘッド７はｔ３１でＡＴＣ原点（Ｚ６５０）から下降を開始する。ｔ３１〜ｔ３２区間の加減速度Ｃｄは８．０００（ｍ／ｓｅｃ^２）である。故にｔ３２で主軸ヘッド７の速度は、ＡＴＣ速度ＶＨ＝５００００（ｍｍ／ｍｉｎ）になる。ｔ３２〜ｔ３３区間の加減速度は０である。故に主軸ヘッド７は５００００（ｍｍ／ｍｉｎ）で下降する。主軸ヘッド７はｔ３３でＺ５７０に到達し減速を開始する。ｔ３３〜ｔ３４区間の加減速度Ｂｄは３．７０４（ｍ／ｓｅｃ^２）である。故にｔ３４で主軸ヘッド７の速度は、低速速度ＶＬ＝３００００（ｍｍ／ｍｉｎ）になる。主軸ヘッド７はｔ３４でＺ５１０に到達し、主軸９のテーパ装着穴１８の端面に、工具ホルダ１７が衝突するので、該衝突時に発生する音と機械負荷を低減できる。

主軸ヘッド７はｔ３４で加速を開始する。ｔ３４〜ｔ３５区間の加減速度Ａｄは３．７０４（ｍ／ｓｅｃ^２）である。故にｔ３５で主軸ヘッド７の速度は、ＡＴＣ速度ＶＨ＝５０００（ｍｍ／ｍｉｎ）になる。ｔ３５〜ｔ３６区間の加減速度は０である。故に主軸ヘッド７は５００００（ｍｍ／ｍｉｎ）でＡＴＣ領域内から加工領域内を下降する。主軸ヘッド７はｔ３６で減速を開始する。ｔ３６〜ｔ３７区間の加減速度Ｘは１０．０００（ｍ／ｓｅｃ^２）である。故にｔ３７で主軸ヘッド７の速度は０になり加工位置（Ｚ１００）で停止する。

ｔ３３〜ｔ３４区間は、区間Ａの一部と区間Ｂの一部を含む。ｔ３４〜ｔ３５区間も、区間Ａの一部と区間Ｂの一部を含む。本実施形態は、ＡＴＣ速度から低速速度に減速するｔ３３〜ｔ３４区間に加減速度Ｂｄを設定し、低速速度から早送り速度に加速するｔ３４〜ｔ３５区間に加減速度Ａｄを設定する。加減速度Ｂｄ、Ａｄは、加減速度Ｃｄ、Ｘよりも小さい値であるので、区間Ａ、Ｂにおいて加減速度を小さくできる。区間ＡのうちＺ４５０〜Ｚ４３０区間はｔ３５〜ｔ３６区間内であるが、ｔ３５〜ｔ３６区間の加減速度は０である。故に本実施形態は、下降行程時においても区間Ａ，Ｂで発生する機械負荷を低減できるので、機械寿命の低下を抑制できる。

図１８，図１９を参照し、下降行程時における主軸ヘッド７の速度と加減速度の変形例を説明する。図１５，図１６に示す上記の具体例は、下降時低速開始座標Ｚｄ１と下降時低速終了座標Ｚｄ２を同一Ｚ座標に設定し、低速区間をＺ５１０に到達する瞬間とする。変形例は、下降時低速開始座標Ｚｄ１と下降時低速終了座標Ｚｄ２を、例えば以下の様に異なるＺ座標に設定してもよい。下降時低速開始座標Ｚｄ１、下降時低速終了座標Ｚｄ２、加減速度Ｂｄ以外のパラメータは上記具体例と同じである。
・下降時低速開始座標Ｚｄ１：５１０（ｍｍ）
・下降時低速終了座標Ｚｄ２：５３６（ｍｍ）
・加減速度Ｂｄ：８．０００（ｍ／ｓｅｃ^２）
本変形例は、下降時低速開始座標Ｚｄ１と下降時低速終了座標Ｚｄ２が異なるので、低速区間はＺ５３６〜Ｚ５１０となる。

主軸ヘッド７はｔ４１でＡＴＣ原点（Ｚ６５０）から下降を開始する。ｔ４１〜ｔ４２区間の加減速度Ｃｄは８．０００（ｍ／ｓｅｃ^２）である。故にｔ４２で主軸ヘッド７の速度は、ＡＴＣ速度ＶＨ＝５００００（ｍｍ／ｍｉｎ）になる。ｔ４２〜ｔ４３区間の加減速度は０である。故に主軸ヘッド７は５００００（ｍｍ／ｍｉｎ）で下降する。主軸ヘッド７はｔ４３で減速を開始する。

ｔ４３〜ｔ４４区間の加減速度Ｂｄは８．００００（ｍ／ｓｅｃ^２）である。本変形例では、低速区間をＺ５３６〜Ｚ５１０に設定するので、ＡＴＣ速度から低速速度に減速するときの加減速度Ｂｄは、ローラ６７がＺ軸カム６６の傾斜部６６Ａに接触していない区間となる。故に本変形例は加減速度Ｂｄを上記具体例の加減速度Ｂｄよりも大きい値に設定してもよい。加減速度Ｂｄを大きい値に設定することで、主軸ヘッド７の速度が低速速度に到達する時間を短くできるので、下降行程の時間を短縮でき、工具交換動作にかかる時間を短縮できる。ｔ４４で主軸ヘッド７の速度は、低速速度ＶＬ＝３００００（ｍｍ／ｍｉｎ）になる。主軸ヘッド７はｔ４４でＺ５３６に到達し、主軸９のテーパ装着穴１８の端面に、工具ホルダ１７が衝突するので、該衝突時に発生する音と機械負荷を低減できる。

ｔ４４〜ｔ４５区間の加減速度は０である。故に主軸ヘッド７は３００００（ｍｍ／ｍｉｎ）で下降する。主軸ヘッド７はｔ４５で加速を開始する。ｔ４５〜ｔ４６区間の加減速度Ａｄは３．７０４（ｍ／ｓｅｃ^２）である。故にｔ４６で主軸ヘッド７の速度は、早送り速度Ｖｍａｘ＝５００００（ｍｍ／ｍｉｎ）になる。ｔ４６〜ｔ４７区間の加減速度は０である。故に主軸ヘッド７は５００００（ｍｍ／ｍｉｎ）でＡＴＣ領域内から加工領域内を下降する。主軸ヘッド７はｔ４７で減速を開始する。ｔ４７〜ｔ４８区間の加減速度Ｘは１０．０００（ｍ／ｓｅｃ^２）である。故にｔ４８で主軸ヘッド７の速度は０になり、目標位置である加工位置（Ｚ１００）で停止する。

ｔ４４〜ｔ４５区間は、区間Ａの一部と区間Ｂの一部を含む。ｔ４５〜ｔ４６区間も、区間Ａの一部と区間Ｂの一部を含む。ｔ４６〜ｔ４７区間は、区間Ａの一部を含む。本変形例は、低速速度となるｔ４４〜ｔ４５区間に加減速度０を設定し、低速速度から早送り速度に加速するｔ４５〜ｔ４６区間に加減速度Ａｄを設定する。早送り速度となるｔ４６〜ｔ４７区間に加減速度０を設定する。加減速度Ａｄは、加減速度Ｃｄ、Ｘよりも小さい値であるので、区間Ａ、Ｂにおいて加減速度を小さくできる。故に本変形例でも、下降行程時において区間Ａ，Ｂで発生する機械負荷を低減できるので、機械寿命の低下を抑制できる。

図２０を参照し、パラメータ設定処理を説明する。作業者が操作パネル２４の入力部２５で所定操作を実行すると、ＣＰＵ３１はＲＯＭ３２からパラメータ設定プログラムを読出し本処理を実行する。本処理は、後述する上昇行程制御処理と下降行程制御処理で使用する各種パラメータを予め設定する処理である。ＣＰＵ３１はパラメータの設定画面（図示略）を表示する（Ｓ１００）。作業者は設定画面を見ながら入力部２５で各種パラメータを入力する。ＣＰＵ３１は各種パラメータの入力を受け付け、早送り速度Ｖｍａｘと加減速度Ｘを設定する（Ｓ１０１）。ＣＰＵ３１はＡＴＣ速度ＶＨと低速速度ＶＬを設定する（Ｓ１０２）。ＣＰＵ３１は上昇時低速開始座標Ｚｕ１、上昇時低速終了座標Ｚｕ２、加減速度Ａｕ、Ｂｕ、Ｃｕを設定する（Ｓ１０３）。ＣＰＵ３１は、下降時低速開始座標Ｚｄ１、下降時低速終了座標Ｚｄ２、加減速度Ａｄ、Ｂｄ、Ｃｄを設定する（Ｓ１０４）。設定したパラメータは例えばＲＡＭ３３に記憶するとよい。

図２１，図２２を参照し、ＣＰＵ３１が実行する上昇行程制御処理を説明する。工具交換動作の上昇移動行程を実行する時、ＣＰＵ３１はＲＯＭ３２から上昇行程制御プログラムを読出し、本処理を実行する。上記パラメータ設定処理（図２０参照）で予め設定した上昇行程に関係するパラメータと設定値の一例は以下の通りである。
・早送り速度Ｖｍａｘ：５００００（ｍｍ／ｍｉｎ）
・ＡＴＣ速度ＶＨ：４５０００（ｍｍ／ｍｉｎ）
・低速速度ＶＬ：３００００（ｍｍ／ｍｉｎ）
・上昇時低速開始座標Ｚｕ１：５１０（ｍｍ）
・上昇時低速終了座標Ｚｕ２：５２０（ｍｍ）
・加減速度Ａｕ：５．０００（ｍ／ｓｅｃ^２）
・加減速度Ｂｕ：５．０００（ｍ／ｓｅｃ^２）
・加減速度Ｃｕ：８．０００（ｍ／ｓｅｃ^２）
・加減速度Ｘ：１０．０００（ｍ／ｓｅｃ^２）
低速区間はＺ５１０〜Ｚ５２０である（図２２参照）。

ＣＰＵ３１は減速開始座標ＺｕａとＺｕｃを計算する（Ｓ１）。減速開始座標Ｚｕａは、ｔ５３で早送り速度Ｖｍａｘから低速速度ＶＬに減速を開始する座標である。減速開始座標Ｚｕｃは、ｔ５７でＡＴＣ速度ＶＨから速度０に減速を開始する座標である。減速開始座標Ｚｕａは以下の数１、減速開始座標Ｚｕｃは以下の数２で計算するとよい。計算した減速開始座標ＺｕａとＺｕｃは例えばＲＡＭ３３に記憶するとよい。
ＺａｔｃはＡＴＣ原点のＺ座標（Ｚ６５０）である。Ｌａは、減速開始座標Ｚｕａから上昇時低速開始座標Ｚｕ１までの距離であり、図２２に示すグレー領域Ｌａの面積に相当する。Ｌｃは、減速開始座標ＺｕｃからＡＴＣ原点までの距離であり、グレー領域Ｌｃの面積に相当する。本実施例の計算による減速開始座標Ｚｕａは４６５．５５６（ｍｍ）、減速開始座標Ｚｕｃは６１４．８４３（ｍｍ）である。

ＣＰＵ３１はｔ５１で加工位置（Ｚ１００）から主軸ヘッド７の上昇を開始し、速度０から早送り速度Ｖｍａｘまで加減速度Ｘで加速する（Ｓ２）。加速後、ｔ５２で移動速度は早送り速度Ｖｍａｘに到達する。ｔ５２〜ｔ５３区間の加減速度は０である。故に主軸ヘッド７は早送り速度Ｖｍａｘで上昇し、加工領域からＡＴＣ領域内に入る。

ＣＰＵ３１は主軸ヘッド７が減速開始座標Ｚｕａに到達したか否か判断する（Ｓ７）。主軸ヘッド７が減速開始座標Ｚｕａに到達するまでは（Ｓ７：ＮＯ）、ＣＰＵ３１はＳ７に戻り、早送り速度Ｖｍａｘで上昇し続ける。ｔ５３で主軸ヘッド７が減速開始座標Ｚｕａに到達した場合（Ｓ７：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は早送り速度Ｖｍａｘから低速速度ＶＬまで加減速度Ａｕで減速する（Ｓ８）。主軸ヘッド７が減速開始座標Ｚｕａに到達したか否かはエンコーダ５１Ｂの検出値に基づいて判断する。ＣＰＵ３１は主軸ヘッド７が上昇時低速開始座標Ｚｕ１に到達したか否かエンコーダ５１Ｂの検出値に基づいて判断する（Ｓ９）。主軸ヘッド７が上昇時低速開始座標Ｚｕ１に到達するまでは（Ｓ９：ＮＯ）、ＣＰＵ３１はＳ９に戻り減速し続ける。ｔ５４で主軸ヘッド７が上昇時低速開始座標Ｚｕ１に到達すると（Ｓ９：ＹＥＳ）、移動速度は低速速度ＶＬに到達する。故にＣＰＵ３１は主軸ヘッド７を低速速度ＶＬで上昇する（Ｓ１０）。低速区間であるＺ５１０〜Ｚ５２０では、ローラ６７がＺ軸カム６６のカム面に衝突するので、該衝突時に発生する音と機械負荷を低減できる。

ＣＰＵ３１は主軸ヘッド７が上昇時低速終了座標Ｚｕ２に到達したか否かエンコーダ５１Ｂの検出値に基づいて判断する（Ｓ１１）。主軸ヘッド７が上昇時低速終了座標Ｚｕ２に到達するまでは（Ｓ１１：ＮＯ）、ＣＰＵ３１はＳ１０に戻り、低速速度ＶＬで主軸ヘッド７を上昇し続ける。ｔ５５で主軸ヘッド７が上昇時低速終了座標Ｚｕ２に到達した場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は低速速度ＶＬからＡＴＣ速度ＶＨまで加減速度Ｂｕで加速する（Ｓ１２）。加速後、ｔ５６で移動速度はＡＴＣ速度ＶＨに到達する。ｔ５６〜ｔ５７区間の加減速度は０である。故に主軸ヘッド７はＡＴＣ速度ＶＨで上昇する。

ＣＰＵ３１は主軸ヘッド７が減速開始座標Ｚｕｃに到達したか否かエンコーダ５１Ｂの検出値に基づいて判断する（Ｓ１３）。主軸ヘッド７が減速開始座標Ｚｕｃに到達するまでは（Ｓ１３：ＮＯ）、Ｓ１３に戻り、ＡＴＣ速度ＶＨで上昇し続ける。ｔ５７で主軸ヘッド７が減速開始座標Ｚｕｃに到達した場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１はＡＴＣ速度ＶＨから速度０まで加減速度Ｃｕで減速する（Ｓ１４）。ｔ５８で、主軸ヘッド７はＡＴＣ原点（Ｚ６５０）に到達し、移動速度は０になる。工具交換動作の上昇行程は完了する。ＣＰＵ３１は本処理を終了する。

図２３，図２４を参照し、ＣＰＵ３１が実行する下降行程制御処理を説明する。工具交換動作の下降移動行程を実行する時、ＣＰＵ３１はＲＯＭ３２から下降行程制御プログラムを読出し、本処理を実行する。上記パラメータ設定処理（図２０参照）で予め設定した下降行程に関係するパラメータと設定値の一例は以下の通りである。
・早送り速度Ｖｍａｘ：５００００（ｍｍ／ｍｉｎ）
・ＡＴＣ速度ＶＨ：４５０００（ｍｍ／ｍｉｎ）
・低速速度ＶＬ：３００００（ｍｍ／ｍｉｎ）
・下降時低速開始座標Ｚｄ１：５２０（ｍｍ）
・下降時低速終了座標Ｚｄ２：５１０（ｍｍ）
・加減速度Ｃｄ：５．０００（ｍ／ｓｅｃ^２）
・加減速度Ｂｄ：５．０００（ｍ／ｓｅｃ^２）
・加減速度Ａｄ：８．０００（ｍ／ｓｅｃ^２）
・加減速度Ｘ：１０．０００（ｍ／ｓｅｃ^２）
低速区間はＺ５２０〜Ｚ５１０である（図２４参照）。

ＣＰＵ３１は減速開始座標ＺｄｂとＺｄｘを計算する（Ｓ２１）。減速開始座標Ｚｄｂは、ｔ６３でＡＴＣ速度ＶＨから低速速度ＶＬに減速を開始する座標である。減速開始座標Ｚｄｘは、ｔ６７で早送り速度Ｖｍａｘから速度０に減速を開始する座標である。減速開始座標Ｚｄｂは以下の数３、減速開始座標Ｚｄｘは以下の数４で計算するとよい。計算した減速開始座標ＺｄｂとＺｄｘは例えばＲＡＭ３３に記憶するとよい。

Ｚｐは目標位置である加工位置のＺ座標（Ｚ１００）である。Ｌｂは、減速開始座標Ｚｄｂから下降時低速開始座標Ｚｄ１までの距離であり、図２４に示すグレー領域Ｌｂの面積に相当する。Ｌｘは、減速開始座標Ｚｄｘから加工位置（Ｚ１００）までの距離であり、グレー領域Ｌｘの面積に相当する。本実施例の計算による減速開始座標Ｚｄｂは４６５．５５６（ｍｍ）、減速開始座標Ｚｄｘは６１４．８４３（ｍｍ）である。

ＣＰＵ３１はｔ６１でＡＴＣ原点（Ｚ６５０）から主軸ヘッド７の下降を開始し、速度０からＡＴＣ速度ＶＨまで加減速度Ｃｄで加速する（Ｓ２２）。加速後、ｔ６２で移動速度はＡＴＣ速度ＶＨに到達する。ｔ６２〜ｔ６３区間の加減速度は０である。故に主軸ヘッド７はＡＴＣ速度ＶＨで下降する。

ＣＰＵ３１は主軸ヘッド７が減速開始座標Ｚｄｂに到達したか否かエンコーダ５１Ｂの検出値に基づいて判断する（Ｓ２７）。主軸ヘッド７が減速開始座標Ｚｄｂに到達するまでは（Ｓ２７：ＮＯ）、ＣＰＵ３１はＳ２７に戻り、ＡＴＣ速度ＶＨで下降し続ける。ｔ６３で主軸ヘッド７が減速開始座標Ｚｄｂに到達した場合（Ｓ２７：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１はＡＴＣ速度ＶＨから低速速度ＶＬまで加減速度Ｂｄで減速する（Ｓ２８）。ＣＰＵ３１は主軸ヘッド７が下降時低速開始座標Ｚｄ１に到達したか否かエンコーダ５１Ｂの検出値に基づいて判断する（Ｓ２９）。主軸ヘッド７が下降時低速開始座標Ｚｄ１に到達するまでは（Ｓ２９：ＮＯ）、ＣＰＵ３１はＳ２９に戻り減速し続ける。ｔ６４で主軸ヘッド７が下降時低速開始座標Ｚｄ１に到達すると（Ｓ２９：ＹＥＳ）、移動速度は低速速度ＶＬになる。ＣＰＵ３１は主軸ヘッド７を低速速度ＶＬで下降する（Ｓ３０）。低速区間であるＺ５２０〜Ｚ５１０では、主軸９のテーパ装着穴１８の端面に工具ホルダ１７が接触するので、該接触時に発生する音と機械負荷を低減できる。

ＣＰＵ３１は主軸ヘッド７が下降時低速終了座標Ｚｄ２に到達したか否かエンコーダ５１Ｂの検出値に基づいて判断する（Ｓ３１）。主軸ヘッド７が下降時低速終了座標Ｚｄ２に到達するまでは（Ｓ３１：ＮＯ）、ＣＰＵ３１はＳ３０に戻り、低速速度ＶＬで主軸ヘッド７を下降し続ける。ｔ６５で主軸ヘッド７が下降時低速終了座標Ｚｄ２に到達した場合（Ｓ３１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は低速速度ＶＬから早送り速度Ｖｍａｘまで加減速度Ａｄで加速する（Ｓ３２）。加速後、ｔ６６で移動速度は早送り速度Ｖｍａｘに到達する。ｔ６６〜ｔ６７区間の加減速度は０である。故に主軸ヘッド７は早送り速度Ｖｍａｘで下降する。

ＣＰＵ３１は主軸ヘッド７が減速開始座標Ｚｄｘに到達したか否かエンコーダ５１Ｂの検出値に基づいて判断する（Ｓ３３）。主軸ヘッド７が減速開始座標Ｚｄｘに到達するまでは（Ｓ３３：ＮＯ）、Ｓ３３に戻り、早送り速度Ｖｍａｘで下降し続ける。ｔ６７で主軸ヘッド７が減速開始座標Ｚｄｘに到達した場合（Ｓ３３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１は早送り速度Ｖｍａｘから速度０まで加減速度Ｘで減速する（Ｓ３４）。ｔ６８で、主軸ヘッド７は目標位置である加工位置（Ｚ１００）に到達し、移動速度は０になる。工具交換動作の下降行程は完了する。ＣＰＵ３１は本処理を終了する。

以上説明にて、ホルダ挟持部１９は本発明の工具保持機構の一例である。ドローバ６９は本発明の押圧部材の一例である。レバー部材６０は本発明の操作部材の一例である。Ｚ軸カム６６は本発明のカムの一例である。ローラ６７は本発明の摺動部の一例である。ＣＰＵ３１は本発明の制御部の一例である。図２０のパラメータ設定処理を実行するＣＰＵ３１は本発明の設定部の一例である。

図２０のＳ１０３、Ｓ１０４の処理を実行するＣＰＵ３１は低速区間設定部の一例である。Ｓ１０３の処理で上昇時低速開始座標Ｚｕ１と上昇時低速終了座標Ｚｕ２を設定するＣＰＵ３１は、本発明の上昇時低速区間設定部の一例である。Ｓ１０３の処理で加減速度Ａｕを設定するＣＰＵ３１は、上昇時第一設定部の一例である。Ｓ１０３の処理で加減速度Ｂｕを設定するＣＰＵ３１は、本発明の上昇時第二設定部の一例である。Ｓ１０４の処理で下降時低速開始座標Ｚｄ１と下降時低速終了座標Ｚｄ２を設定するＣＰＵ３１は、本発明の下降時低速区間設定部の一例である。Ｓ１０４の処理で加減速度Ｂｄを設定するＣＰＵ３１は、本発明の下降時第一設定部の一例である。Ｓ１０４の処理で加減速度Ａｄを設定するＣＰＵ３１は、本発明の下降時第二設定部の一例である。

早送り速度ＶｍａｘとＡＴＣ速度ＶＨは、本発明の第一速度と第三速度の一例である。低速速度ＶＬは、本発明の第二速度の一例である。加減速度ＡｕとＢｄは、本発明の第一加減速度の一例である。加減速度ＢｕとＡｄは、本発明の第二加減速度の一例である。上昇行程時の加減速度Ｘ、下降行程時の加減速度Ｃｄは、本発明の移動開始時加減速度の一例である。上昇行程時の加減速度Ｃｕ、下降行程時の加減速度Ｘは、本発明の移動停止時加減速度の一例である。

以上説明の如く、本実施形態の数値制御装置３０は工作機械１の動作を制御する。工作機械１は、主軸ヘッド７、Ｚ軸移動機構２２、主軸９等を備える。主軸ヘッド７は加工領域とＡＴＣ領域の間で往復移動可能に設ける。主軸ヘッド７は主軸９を回転可能に支持する。Ｚ軸移動機構２２は主軸ヘッド７を往復移動可能に支持する。主軸９は工具４（工具ホルダ１７）を保持する。工作機械１は、主軸ヘッド７をＡＴＣ領域内で往復移動することで、主軸９に装着する現工具を次工具に交換する工具交換を行う。数値制御装置３０のＣＰＵ３１はＺ軸移動機構２２の動作を制御可能であり、ＡＴＣ領域内にて主軸ヘッド７が移動するときの加減速度（Ａｕ、Ｂｕ、Ｃｕ、Ｃｄ、Ｂｄ、Ａｄ）を変更可能に設定できる。故に数値制御装置３０はＡＴＣ領域内の主軸ヘッド７の移動で工作機械１にかかる負荷を軽減しつつ工具交換時間の短縮を図ることができる。

本実施形態のＣＰＵ３１は、ＡＴＣ領域内に低速区間を設定できる。低速区間とは、早送り速度Ｖｍａｘで移動を開始した主軸ヘッド７の移動速度を、ＡＴＣ領域内にて、早送り速度Ｖｍａｘよりも低速の低速速度ＶＬに切替える区間である。故に主軸ヘッド７が低速区間を移動する間にて、工具交換の為に部材同士が接触することで生じる衝撃を軽減できる。ＣＰＵ３１は低速区間の前で減速するときの加減速度Ａｕと、低速区間の後で加速するときの加減速度Ｂｕを設定可能である。数値制御装置３０は低速区間前後における加減速度を設定できるので、低速区間前後においても工具交換の為に部材間が接触することで生じる衝撃を軽減できる。

本実施形態の工作機械１は、コラム５、工具マガジン２１、ホルダ挟持部１９、ドローバ６９、レバー部材６０等を備える。コラム５はベース２の上部後方に設け、Ｚ軸移動機構２２で主軸ヘッド７をＺ軸方向に移動可能に支持する。工具マガジン２１は複数の工具を保持可能で且つコラム５に対して旋回可能に設ける。ホルダ挟持部１９は主軸９内部に設け、テーパ装着穴１８に装着した工具ホルダ１７を保持する。ドローバ６９は、主軸ヘッド７に設け、ホルダ挟持部１９を押圧することで主軸９に装着した工具ホルダ１７を開放する。レバー部材６０は主軸ヘッド７に設け、工具交換動作の上昇行程と下降行程にて、ドローバ６９を操作する。ＣＰＵ３１は上昇行程にて、少なくともコラム５に設けたローラ６７が、レバー部材６０に固定したＺ軸カム６６に接触する位置に低速区間を設定する。故に数値制御装置３０は、上昇行程時にローラ６７がＺ軸カム６６に接触する時に発生する音と機械負荷を低減できる。ＣＰＵ３１は下降行程において、少なくとも工具ホルダ１７が主軸９のテーパ装着穴１８に装着する位置に低速区間を設定する。故に数値制御装置３０は、下降行程時に工具ホルダ１７が主軸９のテーパ装着穴１８に装着する時に発生する音と機械負荷を低減できる。

更にＣＰＵ３１は、上昇行程に設定した低速区間の前で減速するときの加減速度Ａｕ、低速区間の後で加速するときの加減速度Ｂｕを設定可能である。ＣＰＵ３１は、下降行程に設定した低速区間の前で減速するときの加減速度Ｂｄ、低速区間の後で加速するときの加減速度Ａｄを設定可能である。数値制御装置３０は上昇行程と下降行程の夫々において、低速区間前後における加減速度を設定できるので、上昇行程と下降行程の夫々の速度パターンをより詳細に設定できる。

上記実施形態では、少なくとも、工具交換動作の上昇行程時に設定する加減速度Ａｕ、Ｂｕと、下降行程時に設定する加減速度Ｂｄ、Ａｄは、上昇行程における主軸ヘッド７の移動開始時に早送り速度Ｖｍａｘに加速するときの加減速度Ｘ、下降行程における主軸ヘッド７が減速して停止するときの加減速度Ｘよりも小さい値である。故に数値制御装置３０は工具交換動作において、工作機械１にかかる負荷を軽減できる。

本発明は上記実施形態に限らず各種変形が可能なことはいうまでもない。上記実施形態は、例えば上昇行程と下降行程の夫々に設定する低速区間について、ＡＴＣ領域内に全て含まれるように設定したが、ＡＴＣ領域の少なくとも一部を含むように設定すればよく、例えばＡＴＣ領域からはみ出して設定してもよい。

上記実施形態のＺ軸カム６６はレバー部材６０に固定し、Ｚ軸カム６６のカム面を摺動するローラ６７をコラム５側に支持するが、ローラ６７をレバー部材６０に支持し、Ｚ軸カム６６をコラム５側に固定してもよい。

上記実施形態の工具交換動作の上昇行程時に設定する加減速度Ａｕ、Ｂｕと、下降行程時に設定する加減速度Ｂｄ、Ａｄは、上昇行程における主軸ヘッド７の移動開始時に早送り速度Ｖｍａｘに加速するときの加減速度Ｘ、下降行程における主軸ヘッド７が減速して停止するときの加減速度Ｘよりも小さい値になるように設定したが、これに限らず自由に設定変更が可能である。

上記実施形態の駆動回路５１Ａ〜５５Ａは数値制御装置３０に設けているが、工作機械１に設けてもよい。

上記実施形態の工作機械１は、主軸９がＺ軸方向に延びる立型工作機械であるが、本発明は主軸が水平方向に延びる横型工作機械にも適用できる。

本実施形態はＣＰＵ３１の代わりに、マイクロコンピュータ、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuits）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等を、プロセッサとして用いてもよい。移動制御処理は、複数のプロセッサによって分散処理してもよい。プログラムを記憶するＲＯＭ３２と記憶装置３４は、例えばＨＤＤ及び又は記憶装置等の他の非一時的な記憶媒体で構成してもよい。非一時的な記憶媒体は、情報を記憶する期間に関わらず、情報を留めておくことが可能な記憶媒体であればよい。非一時的な記憶媒体は、一時的な記憶媒体（例えば伝送される信号）を含まなくてもよい。上昇行程制御プログラム、下降行程制御プログラム、ＮＣプログラム等の各種プログラムは、例えば、図示外のネットワークに接続されたサーバからダウンロードして（即ち、伝送信号として送信され）、フラッシュメモリ等の記憶装置等に記憶してもよい。この場合、プログラムは、サーバに備えられたＨＤＤなどの非一時的な記憶媒体に保存していればよい。

１ 工作機械
２ ベース
４ 工具
５ コラム
７ 主軸ヘッド
９ 主軸
１９ ホルダ挟持部
２１ 工具マガジン
２２ Ｚ軸移動機構
３０ 数値制御装置
３１ ＣＰＵ
６０ レバー部材
６６ Ｚ軸カム
６７ ローラ
６９ ドローバ
Ａｄ 加減速度
Ａｕ 加減速度
Ｂｄ 加減速度
Ｂｕ 加減速度
Ｃｄ 加減速度
ＶＨ ＡＴＣ速度
ＶＬ 低速速度
Ｖｍａｘ 早送り速度
Ｘ 加減速度

Claims (11)

1. 被削材の加工を行う加工領域と工具交換を行うＡＴＣ領域との間で往復移動可能に設けた主軸ヘッドと、前記主軸ヘッドを往復移動可能に支持する移動機構と、前記主軸ヘッドが回転可能に支持し、工具を保持する主軸と、基台に設け、前記移動機構で前記主軸ヘッドを昇降可能に支持するコラムと、複数の工具を保持可能で且つ前記コラムに対して旋回可能に設けた工具マガジンと、前記主軸に装着した前記工具を保持する工具保持機構と、前記主軸に設け、前記工具保持機構を押圧することにより前記主軸に装着した前記工具を開放する押圧部材と、前記主軸ヘッドに設け、前記主軸ヘッドを前記工具マガジンが旋回する位置であるＡＴＣ原点に向けて上昇する上昇行程と、前記主軸ヘッドを前記ＡＴＣ原点から下降する下降行程において、前記押圧部材を操作する操作部材とを備え、前記主軸ヘッドを前記ＡＴＣ領域内で往復移動することにより前記主軸に装着する現工具を次工具に交換する工具交換が可能な工作機械を制御するものであって、前記移動機構の動作を制御する制御部を備えた数値制御装置において、
   前記制御部は、
   前記ＡＴＣ領域内において、前記主軸ヘッドが移動するときの加減速度を変更可能に設定する設定部と、
   第一速度で移動を開始した前記主軸ヘッドの移動速度を、前記ＡＴＣ領域内において、前記第一速度よりも低速の第二速度に切替える区間である低速区間を設定する低速区間設定部と
   を備え、
   前記設定部は、
   前記低速区間の前で前記第一速度から前記第二速度に減速するときの第一加減速度を設定する第一設定部と、
   前記低速区間の後で前記第二速度から前記第二速度よりも高速である第三速度に加速するときの第二加減速度を設定する第二設定部と
   を備え、
   前記低速区間設定部は、
   前記上昇行程において、少なくとも前記操作部材を作動させる為のカムと、前記カムのカム面に摺動する摺動部とが互いに離間した状態から接触する位置に前記低速区間を設定する上昇時低速区間設定部と、
   前記下降行程において、少なくとも前記工具が前記主軸に装着する位置に前記低速区間を設定する下降時低速区間設定部と
   を備え、
   前記第一設定部は、
   前記上昇行程における前記第一加減速度を設定する上昇時第一設定部と、
   前記下降行程における前記第一加減速度を設定する下降時第一設定部と
   を備え、
   前記第二設定部は、
   前記上昇行程における前記第二加減速度を設定する上昇時第二設定部と、
   前記下降行程における前記第二加減速度を設定する下降時第二設定部と
   を備え、
   少なくとも、前記上昇時第一設定部が設定する前記第一加減速度、前記上昇時第二設定部が設定する前記第二加減速度、及び前記下降時第二設定部が設定する前記第二加減速度は、前記主軸ヘッドの移動開始時に前記第一速度に加速するときの移動開始時加減速度、及び前記主軸ヘッドが前記第三速度から減速して停止するときの移動停止時加減速度よりも小さい値であること
   を特徴とする数値制御装置。
2. 被削材の加工を行う加工領域と工具交換を行うＡＴＣ領域との間で往復移動可能に設けた主軸ヘッドと、前記主軸ヘッドを往復移動可能に支持する移動機構と、前記主軸ヘッドが回転可能に支持し、工具を保持する主軸とを備え、前記主軸ヘッドを前記ＡＴＣ領域内で往復移動することにより前記主軸に装着する現工具を次工具に交換する工具交換が可能な工作機械を制御するものであって、前記移動機構の動作を制御する制御部を備えた数値制御装置において、
   前記制御部は、
   前記ＡＴＣ領域内において、前記主軸ヘッドが移動するときの加減速度を変更可能に設定する設定部と、
   第一速度で移動を開始した前記主軸ヘッドの移動速度を、前記ＡＴＣ領域内において、前記第一速度よりも低速の第二速度に切替える区間である低速区間を設定する低速区間設定部と
   を備え、
   前記設定部は、
   前記主軸ヘッドを上昇する上昇行程における前記低速区間の前で前記第一速度から前記第二速度に減速するときの第一加減速度を設定する上昇時第一設定部と、
   前記上昇行程における前記低速区間の後で前記第二速度から前記第二速度よりも高速である第三速度に加速するときの第二加減速度を設定する上昇時第二設定部と
   を備え、
   前記上昇行程において、前記第一加減速度、及び前記第二加減速度は、前記主軸ヘッドが前記第三速度から減速して停止するときの移動停止時加減速度よりも小さい値であること
   を特徴とする数値制御装置。
3. 前記工作機械は、前記主軸ヘッドの昇降により、前記主軸ヘッドと一体して昇降する当接面と接離可能な当接部を備え、
   前記低速区間設定部は、前記当接面に前記当接部が当接する位置に前記低速区間を設定すること
   を特徴とする請求項２に記載の数値制御装置。
4. 前記設定部は、
   前記主軸ヘッドを下降する下降行程における前記第一加減速度を設定する下降時第一設定部と、
   前記下降行程における前記第二加減速度を設定する下降時第二設定部と
   を備え、
   前記下降行程において、前記第一加減速度、及び前記第二加減速度は、前記主軸ヘッドの移動開始時に前記第一速度に加速するときの移動開始時加減速度よりも小さい値であること
   を特徴とする請求項２又は３に記載の数値制御装置。
5. 前記工作機械は、
   基台に設け、前記移動機構で前記主軸ヘッドを昇降可能に支持するコラムと、
   複数の工具を保持可能で且つ前記コラムに対して旋回可能に設けた工具マガジンと、
   前記主軸に装着した前記工具を保持する工具保持機構と、
   前記主軸に設け、前記工具保持機構を押圧することにより前記主軸に装着した前記工具を開放する押圧部材と、
   前記主軸ヘッドに設け、前記主軸ヘッドを前記工具マガジンが旋回する位置であるＡＴＣ原点に向けて上昇する前記上昇行程と、前記主軸ヘッドを前記ＡＴＣ原点から下降する下降行程において、前記押圧部材を操作する操作部材と
   を備えるものであって、
   前記当接面は、前記操作部材を作動させる為のカムのカム面であって、
   前記当接部は、前記カムのカム面に摺動可能な摺動部であって、
   前記低速区間設定部は、前記上昇行程において、少なくとも前記カムと前記摺動部とが互いに離間した位置から接触する位置に前記低速区間を設定する上昇時低速区間設定部を備えたこと
   を特徴とする請求項３に記載の数値制御装置。
6. 被削材の加工を行う加工領域と工具交換を行うＡＴＣ領域との間で往復移動可能に設けた主軸ヘッドと、前記主軸ヘッドを往復移動可能に支持する移動機構と、前記主軸ヘッドが回転可能に支持し、工具を保持する主軸とを備え、前記主軸ヘッドを前記ＡＴＣ領域内で往復移動することにより前記主軸に装着する現工具を次工具に交換する工具交換が可能な工作機械を制御するものであって、前記移動機構の動作を制御する制御部を備えた数値制御装置において、
   前記制御部は、
   前記ＡＴＣ領域内において、前記主軸ヘッドが移動するときの加減速度を変更可能に設定する設定部と、
   第一速度で移動を開始した前記主軸ヘッドの移動速度を、前記ＡＴＣ領域内において、前記第一速度よりも低速の第二速度に切替える区間である低速区間を設定する低速区間設定部と
   を備え、
   前記設定部は、
   前記主軸ヘッドを下降する下降行程における前記低速区間の前で前記第一速度から前記第二速度に減速するときの第一加減速度を設定する下降時第一設定部と、
   前記下降行程における前記低速区間の後で前記第二速度から前記第二速度よりも高速である第三速度に加速するときの第二加減速度を設定する下降時第二設定部と
   を備え、
   前記下降行程において、前記第一加減速度、及び前記第二加減速度は、前記主軸ヘッドの移動開始時に前記第一速度に加速するときの移動開始時加減速度よりも小さい値であること
   を特徴とする数値制御装置。
7. 前記工作機械は、前記主軸ヘッドの昇降により、前記主軸ヘッドと一体して昇降する当接面と接離可能な当接部を備え、
   前記低速区間設定部は、前記当接面に前記当接部が当接する位置に前記低速区間を設定すること
   を特徴とする請求項６に記載の数値制御装置。
8. 前記工作機械は、
   基台に設け、前記移動機構で前記主軸ヘッドを昇降可能に支持するコラムと、
   複数の工具を保持可能で且つ前記コラムに対して旋回可能に設けた工具マガジンと、
   前記主軸に装着した前記工具を保持する工具保持機構と、
   前記主軸に設け、前記工具保持機構を押圧することにより前記主軸に装着した前記工具を開放する押圧部材と、
   前記主軸ヘッドに設け、前記主軸ヘッドを前記工具マガジンが旋回する位置であるＡＴＣ原点に向けて上昇する上昇行程と、前記主軸ヘッドを前記ＡＴＣ原点から下降する前記下降行程において、前記押圧部材を操作する操作部材と
   を備えるものであって、
   前記当接面は、前記主軸に前記工具が装着するときに前記工具が当接する前記主軸の端面であって、
   前記当接部は、前記工具マガジンが保持する前記工具であって、
   前記低速区間設定部は、前記下降行程において、少なくとも前記工具が前記主軸に装着し前記端面に当接する位置に前記低速区間を設置する下降時低速区間設定部を備えたこと
   を特徴とする請求項７に記載の数値制御装置。
9. 被削材の加工を行う加工領域と工具交換を行うＡＴＣ領域との間で往復移動可能に設けた主軸ヘッドと、前記主軸ヘッドを往復移動可能に支持する移動機構と、前記主軸ヘッドが回転可能に支持し、工具を保持する主軸と、基台に設け、前記移動機構で前記主軸ヘッドを昇降可能に支持するコラムと、複数の工具を保持可能で且つ前記コラムに対して旋回可能に設けた工具マガジンと、前記主軸に装着した前記工具を保持する工具保持機構と、前記主軸に設け、前記工具保持機構を押圧することにより前記主軸に装着した前記工具を開放する押圧部材と、前記主軸ヘッドに設け、前記主軸ヘッドを前記工具マガジンが旋回する位置であるＡＴＣ原点に向けて上昇する上昇行程と、前記主軸ヘッドを前記ＡＴＣ原点から下降する下降行程において、前記押圧部材を操作する操作部材とを備え、前記主軸ヘッドを前記ＡＴＣ領域内で往復移動することにより前記主軸に装着する現工具を次工具に交換する工具交換が可能な工作機械を制御するものであって、前記移動機構の動作を制御する制御工程を備えた数値制御装置の制御方法において、
   前記制御工程は、
   前記ＡＴＣ領域内において、前記主軸ヘッドが移動するときの加減速度を変更可能に設定する設定工程と、
   第一速度で移動を開始した前記主軸ヘッドの移動速度を、前記ＡＴＣ領域内において、前記第一速度よりも低速の第二速度に切替える区間である低速区間を設定する低速区間設定工程と
   を備え、
   前記設定工程は、
   前記低速区間の前で前記第一速度から前記第二速度に減速するときの第一加減速度を設定する第一設定工程と、
   前記低速区間の後で前記第二速度から前記第二速度よりも高速である第三速度に加速するときの第二加減速度を設定する第二設定工程と
   を備え、
   前記低速区間設定工程は、
   前記上昇行程において、少なくとも前記操作部材を作動させる為のカムと、前記カムのカム面に摺動する摺動部とが互いに離間した状態から接触する位置に前記低速区間を設定する上昇時低速区間設定工程と、
   前記下降行程において、少なくとも前記工具が前記主軸に装着する位置に前記低速区間を設定する下降時低速区間設定工程と
   を備え、
   前記第一設定工程は、
   前記上昇行程における前記第一加減速度を設定する上昇時第一設定工程と、
   前記下降行程における前記第一加減速度を設定する下降時第一設定工程と
   を備え、
   前記第二設定工程は、
   前記上昇行程における前記第二加減速度を設定する上昇時第二設定工程と、
   前記下降行程における前記第二加減速度を設定する下降時第二設定工程と
   を備え、
   少なくとも、前記上昇時第一設定工程で設定する前記第一加減速度、前記上昇時第二設定工程で設定する前記第二加減速度、及び前記下降時第二設定工程で設定する前記第二加減速度は、前記主軸ヘッドの移動開始時に前記第一速度に加速するときの移動開始時加減速度、及び前記主軸ヘッドが前記第三速度から減速して停止するときの移動停止時加減速度よりも小さい値であること
   を特徴とする制御方法。
10. 被削材の加工を行う加工領域と工具交換を行うＡＴＣ領域との間で往復移動可能に設けた主軸ヘッドと、前記主軸ヘッドを往復移動可能に支持する移動機構と、前記主軸ヘッドが回転可能に支持し、工具を保持する主軸とを備え、前記主軸ヘッドを前記ＡＴＣ領域内で往復移動することにより前記主軸に装着する現工具を次工具に交換する工具交換が可能な工作機械を制御するものであって、前記移動機構の動作を制御する制御工程を備えた数値制御装置の制御方法において、
    前記制御工程は、
    前記ＡＴＣ領域内において、前記主軸ヘッドが移動するときの加減速度を変更可能に設定する設定工程と、
    第一速度で移動を開始した前記主軸ヘッドの移動速度を、前記ＡＴＣ領域内において、前記第一速度よりも低速の第二速度に切替える区間である低速区間を設定する低速区間設定工程と
    を備え、
    前記設定工程は、
    前記主軸ヘッドを上昇する上昇行程における前記低速区間の前で前記第一速度から前記第二速度に減速するときの第一加減速度を設定する上昇時第一設定工程と、
    前記上昇行程における前記低速区間の後で前記第二速度から前記第二速度よりも高速である第三速度に加速するときの第二加減速度を設定する上昇時第二設定工程と
    を備え、
    前記上昇行程において、前記第一加減速度、及び前記第二加減速度は、前記主軸ヘッドが前記第三速度から減速して停止するときの移動停止時加減速度よりも小さい値であること
    を特徴とする制御方法。
11. 被削材の加工を行う加工領域と工具交換を行うＡＴＣ領域との間で往復移動可能に設けた主軸ヘッドと、前記主軸ヘッドを往復移動可能に支持する移動機構と、前記主軸ヘッドが回転可能に支持し、工具を保持する主軸とを備え、前記主軸ヘッドを前記ＡＴＣ領域内で往復移動することにより前記主軸に装着する現工具を次工具に交換する工具交換が可能な工作機械を制御するものであって、前記移動機構の動作を制御する制御工程を備えた数値制御装置の制御方法において、
    前記制御工程は、
    前記ＡＴＣ領域内において、前記主軸ヘッドが移動するときの加減速度を変更可能に設定する設定工程と、
    第一速度で移動を開始した前記主軸ヘッドの移動速度を、前記ＡＴＣ領域内において、前記第一速度よりも低速の第二速度に切替える区間である低速区間を設定する低速区間設定工程と
    を備え、
    前記設定工程は、
    前記主軸ヘッドを下降する下降行程における前記低速区間の前で前記第一速度から前記第二速度に減速するときの第一加減速度を設定する下降時第一設定工程と、
    前記下降行程における前記低速区間の後で前記第二速度から前記第二速度よりも高速である第三速度に加速するときの第二加減速度を設定する下降時第二設定工程と
    を備え、
    前記下降行程において、前記第一加減速度、及び前記第二加減速度は、前記主軸ヘッドの移動開始時に前記第一速度に加速するときの移動開始時加減速度よりも小さい値であること
    を特徴とする制御方法。