JP7091979B2 - Numerical control device and control method - Google Patents

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Description

本発明は数値制御装置と制御方法に関する。 The present invention relates to a numerical control device and a control method.

特許文献１の工作機械は主軸ヘッド、主軸、主軸モータ、ＡＴＣ装置を備え、工具交換動作を実行可能である。主軸ヘッドは立柱に設け、主軸を回転可能に支持する。主軸は装着穴、クランプ機構部、ドローバ等を備える。装着穴は主軸の先端部に設け、工具を着脱可能に装着する。クランプ機構部は装着穴の上方に設ける。ドローバは主軸の同軸上に挿入し、クランプ機構部に接続する。ドローバは直交する方向の両側に延出するピンを備える。主軸内のバネがドローバを上方に付勢することで、クランプ機構部は工具をクランプする。主軸ヘッドは内部に揺動腕部材を揺動可能に軸支する。揺動腕部材は一端部に二股状の押圧部を備える。揺動腕部材が所定方向に揺動すると、押圧部はドローバのピンに当接し下方に押圧する。クランプ機構部はクランプからアンクランプの状態になる。主軸モータはサーボモータであり主軸を回転駆動する。 The machine tool of Patent Document 1 includes a spindle head, a spindle, a spindle motor, and an ATC device, and can execute a tool change operation. The spindle head is provided on a vertical column to rotatably support the spindle. The main shaft is provided with a mounting hole, a clamp mechanism, a drawbar, and the like. A mounting hole is provided at the tip of the spindle, and the tool is detachably mounted. The clamp mechanism is provided above the mounting hole. The drawbar is inserted coaxially with the spindle and connected to the clamp mechanism. The drawbar has pins that extend on both sides in the orthogonal direction. The spring in the spindle urges the drawbar upward, and the clamp mechanism clamps the tool. The spindle head internally supports the swing arm member so that it can swing. The swing arm member is provided with a bifurcated pressing portion at one end. When the swing arm member swings in a predetermined direction, the pressing portion abuts on the pin of the drawbar and presses downward. The clamp mechanism is unclamped from the clamp. The spindle motor is a servo motor and drives the spindle to rotate.

ＡＴＣ装置は工具マガジンと工具交換アームを備える。工具マガジンは次に主軸に装着する次工具の工具ポットを工具交換部に移動する。工具交換アームは両端部に一対の把持部を備える。工具交換動作時、主軸モータはオン状態で、主軸ヘッドは工具マガジンに近接する工具交換位置に移動する。一対の把持部は旋回して主軸に装着する現工具と、工具交換部に位置する次工具を把持する。ＡＴＣ装置は揺動腕部材を押圧し、ドローバを押し下げるので、クランプ機構部はアンクランプの状態になる。工具交換アームが現工具と次工具を把持したまま下降するので、現工具と次工具は主軸と工具ポットから抜脱する。工具交換アームは、１８０°旋回して上昇することで、主軸に次工具が装着し、工具ポットに現工具が装着する。 The ATC device includes a tool magazine and a tool change arm. The tool magazine then moves the tool pot of the next tool to be mounted on the spindle to the tool changer. The tool change arm is provided with a pair of grips at both ends. During the tool change operation, the spindle motor is on and the spindle head moves to the tool change position close to the tool magazine. The pair of grips grip the current tool that is swiveled and mounted on the spindle and the next tool located in the tool changer. Since the ATC device presses the swing arm member and pushes down the drawbar, the clamp mechanism portion is in an unclamped state. Since the tool change arm descends while gripping the current tool and the next tool, the current tool and the next tool are pulled out from the spindle and the tool pot. The tool change arm turns 180 ° and rises so that the next tool is attached to the spindle and the current tool is attached to the tool pot.

特開２００６－９５６２７号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-95627

クランプ機構部がアンクランプする時、ドローバに直交するピンを二股状の押圧部が押し下げるが、ピンに対して押圧部が平行に当たらない場合がある。その場合、押圧部からピンに対して押圧力が均等に加わらないことから、回転方向に対して主軸に力が加わり、主軸の位置がずれることがある。主軸モータがオン状態（サーボオン状態）の時、主軸モータは位置ループ制御中となる。故に主軸モータは、主軸の位置ずれを補正するように主軸の位置を元に戻す。押圧部がピンを押し下げる間、主軸モータは主軸の位置ずれを繰り返し補正するので、主軸モータが発振するという問題点があった。該問題点を解決する為、工具交換動作中は主軸モータをオフする方法が有効であるが、工具交換アームが旋回して一対の把持部が工具に当接して把持するときの衝撃で、主軸モータの位置がずれるという問題点があった。 When the clamping mechanism portion is unclamped, the bifurcated pressing portion pushes down the pin orthogonal to the draw bar, but the pressing portion may not hit the pin in parallel. In that case, since the pressing force is not evenly applied to the pin from the pressing portion, a force is applied to the spindle in the rotation direction, and the position of the spindle may shift. When the spindle motor is on (servo on state), the spindle motor is in position loop control. Therefore, the spindle motor returns the position of the spindle to correct the misalignment of the spindle. While the pressing portion pushes down the pin, the spindle motor repeatedly corrects the misalignment of the spindle, so that there is a problem that the spindle motor oscillates. In order to solve the problem, it is effective to turn off the spindle motor during the tool change operation. There was a problem that the position of the motor was displaced.

本発明の目的は、工具交換動作時に主軸の回転位置の位置ずれを抑制し、且つサーボモータの発振を抑制できる数値制御装置と制御方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a numerical control device and a control method capable of suppressing a displacement of the rotational position of a spindle during a tool change operation and suppressing oscillation of a servomotor.

請求項１の数値制御装置は、工具を着脱可能に支持する主軸と、互いに直行する三軸方向に移動可能に設け、当該三軸方向のうち一軸方向に向けて前記主軸を回転可能に支持する主軸ヘッドと、前記主軸ヘッドに設け、前記主軸を駆動するサーボモータと、前記主軸に設け、前記主軸に装着する前記工具のクランプ及びアンクランプを行うクランプ機構部と、前記主軸ヘッドに設け、前記クランプ機構部を駆動する為の外力を受ける機構駆動部と、前記主軸ヘッドの移動範囲に近接して設け、前記主軸の工具交換動作を実行可能な工具交換装置とを備えた工作機械の動作を制御するものであり、前記機構駆動部は、前記一軸方向に延び、前記クランプ機構部と接続する棒状のドローバと、前記ドローバに設け、当該ドローバの直交する方向の両側に延出するピンと、前記ドローバを、前記一軸方向に平行な方向であって、前記クランプ機構部が前記工具をクランプする第一方向に付勢するバネと、前記主軸ヘッドに設け、一端に前記ピンを前記第一方向とは反対の第二方向に押圧可能な二股状の押圧部を有し、他端に前記外力を受ける可動部を有し、前記一端と前記他端の間を回動可能に軸支するレバー部材とを備え、前記可動部が前記外力を受けて、前記レバー部材が回動することにより、前記押圧部が前記ピンを押圧し、前記ドローバが前記バネの付勢力に抗して前記第二方向に移動することにより、前記クランプ機構部におけるクランプを解除してアンクランプするものであって、前記工具交換装置は、工具を収納可能な工具ポットを有し、次工具を収納する前記工具ポットを所定位置に移動する工具マガジンと、前記一軸方向に直交する方向に延びるアーム両端部に前記工具を把持可能な一対の把持部を設け、前記一軸方向に平行に延びる旋回軸を中心に、前記一対の把持部が前記主軸に装着した現工具と前記所定位置に位置する前記次工具との間を旋回可能で、且つ前記旋回軸が延びる方向において移動可能な工具交換アームと、前記工具交換アームを駆動する駆動部と、前記駆動部の駆動力の一部を前記外力に変換し、前記可動部に付与することにより、前記機構駆動部を駆動する外力付与部とを備え、前記駆動部を制御することによって、前記工具交換動作を実行するＡＴＣ制御部を備えた数値制御装置において、前記サーボモータのオンオフを制御するモータ制御部を備え、前記ＡＴＣ制御部は、前記サーボモータをオン状態で、前記駆動部を制御することにより、前記工具交換アームの旋回を開始すると共に、前記外力付与部によって前記可動部に前記外力を付与し、前記クランプ機構部をクランプからアンクランプに切替える動作を開始する旋回ステップと、前記旋回ステップ後に、前記一対の把持部が前記現工具と前記次工具を把持する把持ステップと、前記把持ステップ後に、前記クランプ機構部がクランプからアンクランプへの切替えを完了すると共に、前記一対の把持部が前記主軸及び前記工具ポットから離れる方向であって、前記一軸方向に平行な第三方向に前記工具交換アームを移動し、前記主軸及び前記工具ポットから前記現工具及び前記次工具を抜脱する工具抜脱ステップと、前記工具抜脱ステップ後に、前記工具交換アームを旋回し、前記現工具と前記次工具の夫々の位置を入れ替えると共に、前記第三方向とは反対の第四方向に前記工具交換アームを移動し、前記主軸及び前記工具ポットに前記次工具と前記現工具を装着する装着ステップとを含む前記工具交換動作を実行するものであり、前記モータ制御部は、前記把持ステップにて前記一対の把持部が前記現工具と前記次工具を把持したときから、前記工具抜脱ステップにて前記クランプ機構部がクランプからアンクランプへの切替えを完了するときまでの間に、前記サーボモータを前記オン状態からオフ状態に切り替えるオフ制御部を備え、前記モータ制御部の前記オフ制御部は、前記工具抜脱ステップにて前記クランプ機構部がクランプからアンクランプへの切替えを完了する直前で、前記サーボモータを前記オン状態から前記オフ状態に切り替えることを特徴とする。 The numerical control device according to claim 1 is provided with a spindle that detachably supports the tool and a spindle that is movable in a triaxial direction that is orthogonal to each other, and rotatably supports the spindle in one of the triaxial directions. A spindle head, a servomotor provided on the spindle head to drive the spindle, a clamp mechanism portion provided on the spindle for clamping and unclamping the tool mounted on the spindle, and a clamp mechanism portion provided on the spindle head and described above. The operation of a machine tool equipped with a mechanism drive unit that receives an external force for driving the clamp mechanism unit and a tool exchange device that is provided close to the movement range of the spindle head and is capable of performing a tool exchange operation of the spindle. The mechanism driving unit is controlled by a rod-shaped drawbar that extends in the uniaxial direction and is connected to the clamp mechanism unit, a pin provided on the drawbar and extending on both sides of the drawbar in an orthogonal direction, and the above. The drawbar is provided on the spindle head in a direction parallel to the uniaxial direction and the clamp mechanism portion urges the tool in the first direction, and the pin is provided at one end in the first direction. Has a bifurcated pressing portion that can be pressed in the opposite second direction, has a movable portion that receives the external force at the other end, and is a lever member that rotatably supports between the one end and the other end. When the movable portion receives the external force and the lever member rotates, the pressing portion presses the pin, and the drawbar resists the urging force of the spring in the second direction. By moving to, the clamp in the clamp mechanism portion is released and unclamped, and the tool changer has a tool pot capable of storing a tool, and the tool pot for storing the next tool is used. A tool magazine that moves to a predetermined position and a pair of grips that can grip the tool are provided at both ends of an arm that extends in a direction orthogonal to the uniaxial direction, and the pair is centered on a swivel axis that extends parallel to the uniaxial direction. A tool exchange arm and a tool exchange arm that can be swiveled between the current tool mounted on the spindle and the next tool located at the predetermined position and can be moved in the direction in which the swivel shaft extends. A driving unit to be driven and an external force applying unit for driving the mechanism driving unit by converting a part of the driving force of the driving unit into the external force and applying the external force to the movable unit are provided to control the driving unit. In a numerical control device including an ATC control unit that executes the tool change operation, the ATC control unit includes a motor control unit that controls on / off of the servo motor, and the ATC control unit is the sir. By controlling the drive unit while the bomber is on, the tool exchange arm starts to turn, and the external force is applied to the movable portion by the external force applying portion, so that the clamping mechanism portion is unclamped from the clamp. After the turning step, the pair of gripping portions grip the current tool and the next tool, and after the gripping step, the clamping mechanism portion moves from the clamp to the unclamp. The tool exchange arm is moved in a third direction parallel to the uniaxial direction in a direction away from the spindle and the tool pot, and the pair of grips is moved away from the spindle and the tool pot. After the tool extraction / removal step of removing the current tool and the next tool from the tool, and the tool removal / removal step, the tool exchange arm is swiveled to switch the positions of the current tool and the next tool, and the positions of the current tool and the next tool are exchanged. The tool exchange arm is moved in a fourth direction opposite to the three directions to execute the tool exchange operation including the mounting step of mounting the next tool and the current tool on the spindle and the tool pot. In the motor control unit, the clamp mechanism unit switches from clamping to unclamping in the tool removal step from the time when the pair of gripping units grips the current tool and the next tool in the gripping step. By the time the servo motor is switched from the on state to the off state, the off control unit of the motor control unit is provided with the clamp mechanism unit in the tool removal step. Immediately before the switching from the clamp to the unclamp is completed, the servo motor is switched from the on state to the off state .

工具交換アームの一対の把持部が現工具と次工具を把持する時、数値制御装置はサーボモータをオン状態にする。故に数値制御装置は一対の把持部が現工具と次工具に当接する時の衝撃で、主軸の位置ずれが発生するのを抑制できる。数値制御装置は一対の把持部が現工具と次工具を把持したときからクランプ機構部がクランプからアンクランプへの切替えを完了するときまでの間に、サーボモータをオン状態からオフ状態へと切り替える。故に数値制御装置は主軸の回転位置の位置ずれに起因するサーボモータの発振を抑制できる。故に数値制御装置は主軸の回転位置の位置ずれを抑制し、且つサーボモータの発振を抑制できる。 When the pair of grips on the tool change arm grip the current tool and the next tool, the numerical control device turns on the servomotor. Therefore, the numerical control device can suppress the displacement of the spindle due to the impact when the pair of grips abuts on the current tool and the next tool. The numerical control device switches the servomotor from the on state to the off state between the time when the pair of grips grips the current tool and the next tool and the time when the clamp mechanism completes the switching from the clamp to the unclamp. .. Therefore, the numerical control device can suppress the oscillation of the servomotor due to the misalignment of the rotational position of the spindle. Therefore, the numerical control device can suppress the positional deviation of the rotational position of the spindle and suppress the oscillation of the servomotor.

数値制御装置は、クランプ機構部がアンクランプを開始してからアンクランプが完了する直前までの期間、サーボモータのオン状態を維持する。故に数値制御装置は主軸の回転位置の位置ずれを抑制できる。数値制御装置はアンクランプへの切替えを完了する直前で、サーボモータをオン状態からオフ状態に切り替える。クランプ機構部がクランプへの切替えを完了する直前で、ピンの位置は安定しやすい。故に数値制御装置はオフ状態に切り替えた後、サーボモータの発振を抑制できる。数値制御装置は主軸の回転位置の位置ずれを確実に抑制し、且つ発振を抑制できる。 The numerical control device keeps the servomotor on for a period from the start of unclamping by the clamping mechanism to immediately before the completion of unclamping. Therefore, the numerical control device can suppress the positional deviation of the rotational position of the spindle. The numerical control device switches the servomotor from the on state to the off state just before the switching to the unclamp is completed. Immediately before the clamp mechanism completes the switching to the clamp, the position of the pin tends to be stable. Therefore, the numerical control device can suppress the oscillation of the servomotor after switching to the off state. The numerical control device can surely suppress the positional deviation of the rotational position of the spindle and suppress the oscillation.

請求項２の数値制御装置の前記モータ制御部は、前記工具抜脱ステップにて前記クランプ機構部をクランプからアンクランプへの切替えを完了した後、前記サーボモータを前記オフ状態から前記オン状態に切り替えるオン制御部を備え、前記オン制御部は、前記装着ステップにて前記主軸及び前記工具ポットに前記次工具と前記現工具を夫々装着した後、前記サーボモータを前記オフ状態から前記オン状態に切り替えるとよい。数値制御装置は、サーボモータをオフ状態としてから、主軸及び工具ポットに次工具と現工具を夫々装着した後、サーボモータをオフ状態からオン状態に切り替える。故に数値制御装置はサーボモータのオフ状態の期間を維持できるので、消費電力を削減できる。数値制御装置は工具交換動作が完了するまでにサーボモータをオン状態とするので、工具交換動作後の工作機械の切削動作を遅滞なく行うことができる。
請求項３の数値制御装置は、工具を着脱可能に支持する主軸と、互いに直行する三軸方向に移動可能に設け、当該三軸方向のうち一軸方向に向けて前記主軸を回転可能に支持する主軸ヘッドと、前記主軸ヘッドに設け、前記主軸を駆動するサーボモータと、前記主軸に設け、前記主軸に装着する前記工具のクランプ及びアンクランプを行うクランプ機構部と、前記主軸ヘッドに設け、前記クランプ機構部を駆動する為の外力を受ける機構駆動部と、前記主軸ヘッドの移動範囲に近接して設け、前記主軸の工具交換動作を実行可能な工具交換装置とを備えた工作機械の動作を制御するものであり、前記機構駆動部は、前記一軸方向に延び、前記クランプ機構部と接続する棒状のドローバと、前記ドローバに設け、当該ドローバの直交する方向の両側に延出するピンと、前記ドローバを、前記一軸方向に平行な方向であって、前記クランプ機構部が前記工具をクランプする第一方向に付勢するバネと、前記主軸ヘッドに設け、一端に前記ピンを前記第一方向とは反対の第二方向に押圧可能な二股状の押圧部を有し、他端に前記外力を受ける可動部を有し、前記一端と前記他端の間を回動可能に軸支するレバー部材とを備え、前記可動部が前記外力を受けて、前記レバー部材が回動することにより、前記押圧部が前記ピンを押圧し、前記ドローバが前記バネの付勢力に抗して前記第二方向に移動することにより、前記クランプ機構部におけるクランプを解除してアンクランプするものであって、前記工具交換装置は、工具を収納可能な工具ポットを有し、次工具を収納する前記工具ポットを所定位置に移動する工具マガジンと、前記一軸方向に直交する方向に延びるアーム両端部に前記工具を把持可能な一対の把持部を設け、前記一軸方向に平行に延びる旋回軸を中心に、前記一対の把持部が前記主軸に装着した現工具と前記所定位置に位置する前記次工具との間を旋回可能で、且つ前記旋回軸が延びる方向において移動可能な工具交換アームと、前記工具交換アームを駆動する駆動部と、前記駆動部の駆動力の一部を前記外力に変換し、前記可動部に付与することにより、前記機構駆動部を駆動する外力付与部とを備え、前記駆動部を制御することによって、前記工具交換動作を実行するＡＴＣ制御部を備えた数値制御装置において、前記サーボモータのオンオフを制御するモータ制御部を備え、前記ＡＴＣ制御部は、前記サーボモータをオン状態で、前記駆動部を制御することにより、前記工具交換アームの旋回を開始すると共に、前記外力付与部によって前記可動部に前記外力を付与し、前記クランプ機構部をクランプからアンクランプに切替える動作を開始する旋回ステップと、前記旋回ステップ後に、前記一対の把持部が前記現工具と前記次工具を把持する把持ステップと、前記把持ステップ後に、前記クランプ機構部がクランプからアンクランプへの切替えを完了すると共に、前記一対の把持部が前記主軸及び前記工具ポットから離れる方向であって、前記一軸方向に平行な第三方向に前記工具交換アームを移動し、前記主軸及び前記工具ポットから前記現工具及び前記次工具を抜脱する工具抜脱ステップと、前記工具抜脱ステップ後に、前記工具交換アームを旋回し、前記現工具と前記次工具の夫々の位置を入れ替えると共に、前記第三方向とは反対の第四方向に前記工具交換アームを移動し、前記主軸及び前記工具ポットに前記次工具と前記現工具を装着する装着ステップとを含む前記工具交換動作を実行するものであり、前記モータ制御部は、前記把持ステップにて前記一対の把持部が前記現工具と前記次工具を把持したときから、前記工具抜脱ステップにて前記クランプ機構部がクランプからアンクランプへの切替えを完了するときまでの間に、前記サーボモータを前記オン状態からオフ状態に切り替えるオフ制御部を備え、前記モータ制御部は、前記工具抜脱ステップにて前記クランプ機構部をクランプからアンクランプへの切替えを完了した後、前記サーボモータを前記オフ状態から前記オン状態に切り替えるオン制御部を備え、前記オン制御部は、前記装着ステップにて前記主軸及び前記工具ポットに前記次工具と前記現工具を夫々装着した後、前記サーボモータを前記オフ状態から前記オン状態に切り替えることを特徴とする。
上記数値制御装置は、請求項１及び請求項２と同様の効果を得る。 The motor control unit of the numerical control device according to claim 2 changes the servomotor from the off state to the on state after completing the switching of the clamp mechanism unit from the clamp to the unclamp in the tool removal step. The on control unit is provided with an on control unit for switching, and the on control unit changes the servomotor from the off state to the on state after mounting the next tool and the current tool on the spindle and the tool pot respectively in the mounting step. You should switch. The numerical control device turns off the servomotor, mounts the next tool and the current tool on the spindle and the tool pot, respectively, and then switches the servomotor from the off state to the on state. Therefore, since the numerical control device can maintain the off period of the servomotor, the power consumption can be reduced. Since the numerical control device turns on the servomotor by the time the tool change operation is completed, the machine tool cutting operation after the tool change operation can be performed without delay.
The numerical control device according to claim 3 is provided with a spindle that detachably supports the tool and a spindle that is movable in a triaxial direction that is orthogonal to each other, and rotatably supports the spindle in one of the triaxial directions. A spindle head, a servomotor provided on the spindle head to drive the spindle, a clamp mechanism portion provided on the spindle for clamping and unclamping the tool mounted on the spindle, and a clamp mechanism portion provided on the spindle head and described above. The operation of a machine tool equipped with a mechanism drive unit that receives an external force for driving the clamp mechanism unit and a tool exchange device that is provided close to the movement range of the spindle head and is capable of performing a tool exchange operation of the spindle. The mechanism driving unit is controlled by a rod-shaped drawbar that extends in the uniaxial direction and is connected to the clamp mechanism unit, a pin provided on the drawbar and extending on both sides of the drawbar in an orthogonal direction, and the above. The drawbar is provided on the spindle head in a direction parallel to the uniaxial direction and the clamp mechanism portion urges the tool in the first direction, and the pin is provided at one end in the first direction. Has a bifurcated pressing portion that can be pressed in the opposite second direction, has a movable portion that receives the external force at the other end, and is a lever member that rotatably supports between the one end and the other end. When the movable portion receives the external force and the lever member rotates, the pressing portion presses the pin, and the drawbar resists the urging force of the spring in the second direction. By moving to, the clamp in the clamp mechanism portion is released and unclamped, and the tool changer has a tool pot capable of storing a tool, and the tool pot for storing the next tool is used. A tool magazine that moves to a predetermined position and a pair of grips that can grip the tool are provided at both ends of an arm that extends in a direction orthogonal to the uniaxial direction, and the pair is centered on a swivel axis that extends parallel to the uniaxial direction. A tool exchange arm and a tool exchange arm that can be swiveled between the current tool mounted on the spindle and the next tool located at the predetermined position and can be moved in the direction in which the swivel shaft extends. A driving unit to be driven and an external force applying unit for driving the mechanism driving unit by converting a part of the driving force of the driving unit into the external force and applying the external force to the movable unit are provided to control the driving unit. In a numerical control device including an ATC control unit that executes the tool change operation, the ATC control unit includes a motor control unit that controls on / off of the servo motor, and the ATC control unit is the sir. By controlling the drive unit while the bomber is on, the tool exchange arm starts to turn, and the external force is applied to the movable portion by the external force applying portion, so that the clamping mechanism portion is unclamped from the clamp. After the turning step, the pair of gripping portions grip the current tool and the next tool, and after the gripping step, the clamping mechanism portion moves from the clamp to the unclamp. The tool exchange arm is moved in a third direction parallel to the uniaxial direction in a direction away from the spindle and the tool pot, and the pair of grips is moved away from the spindle and the tool pot. After the tool extraction / removal step of removing the current tool and the next tool from the tool, and the tool removal / removal step, the tool exchange arm is swiveled to switch the positions of the current tool and the next tool, and the positions of the current tool and the next tool are exchanged. The tool exchange arm is moved in a fourth direction opposite to the three directions to execute the tool exchange operation including the mounting step of mounting the next tool and the current tool on the spindle and the tool pot. In the motor control unit, the clamp mechanism unit switches from clamping to unclamping in the tool removal step from the time when the pair of gripping units grips the current tool and the next tool in the gripping step. The servo motor is provided with an off control unit that switches the servo motor from the on state to the off state, and the motor control unit moves the clamp mechanism unit from the clamp to the unclamp in the tool removal step. The on-control unit is provided with an on-control unit for switching the servomotor from the off-state to the on-state after the switching of the above is completed. After mounting each tool, the servo motor is switched from the off state to the on state.
The numerical control device obtains the same effects as those of claims 1 and 2.

請求項４の数値制御装置の制御方法は、工具を着脱可能に支持する主軸と、互いに直行する三軸方向に移動可能に設け、当該三軸方向のうち一軸方向に向けて前記主軸を回転可能に支持する主軸ヘッドと、前記主軸ヘッドに設け、前記主軸を駆動するサーボモータと、前記主軸に設け、前記主軸に装着する前記工具のクランプ及びアンクランプを行うクランプ機構部と、前記主軸ヘッドに設け、前記クランプ機構部を駆動する為の外力を受ける機構駆動部と、前記主軸ヘッドの移動範囲に近接して設け、前記主軸の工具交換動作を実行可能な工具交換装置とを備えた工作機械の動作を制御するものであり、前記機構駆動部は、前記一軸方向に延び、前記クランプ機構部と接続する棒状のドローバと、前記ドローバに設け、当該ドローバの直交する方向の両側に延出するピンと、前記ドローバを、前記一軸方向に平行な方向であって、前記クランプ機構部が前記工具をクランプする第一方向に付勢するバネと、前記主軸ヘッドに設け、一端に前記ピンを前記第一方向とは反対の第二方向に押圧可能な二股状の押圧部を有し、他端に前記外力を受ける可動部を有し、前記一端と前記他端の間を回動可能に軸支するレバー部材とを備え、前記可動部が前記外力を受けて、前記レバー部材が回動することにより、前記押圧部が前記ピンを押圧し、前記ドローバが前記バネの付勢力に抗して前記第二方向に移動することにより、前記クランプ機構部におけるクランプを解除してアンクランプするものであって、前記工具交換装置は、工具を収納可能な工具ポットを有し、次工具を収納する前記工具ポットを所定位置に移動する工具マガジンと、前記一軸方向に直交する方向に延びるアーム両端部に前記工具を把持可能な一対の把持部を設け、前記一軸方向に平行に延びる旋回軸を中心に、前記一対の把持部が前記主軸に装着した現工具と前記所定位置に位置する前記次工具との間を旋回可能で、且つ前記旋回軸が延びる方向において移動可能な工具交換アームと、前記工具交換アームを駆動する駆動部と、前記駆動部の駆動力の一部を前記外力に変換し、前記可動部に付与することにより、前記機構駆動部を駆動する外力付与部とを備え、前記駆動部を制御することによって、前記工具交換動作を実行可能なＡＴＣ制御ステップを実行する数値制御装置の制御方法において、前記サーボモータのオンオフを制御するモータ制御ステップを備え、前記ＡＴＣ制御ステップは、前記サーボモータをオン状態で、前記駆動部を制御することにより、前記工具交換アームの旋回を開始すると共に、前記外力付与部によって前記可動部に前記外力を付与し、前記クランプ機構部をクランプからアンクランプに切替える動作を開始する旋回ステップと、前記旋回ステップ後に、前記一対の把持部が前記現工具と前記次工具を把持する把持ステップと、前記把持ステップ後に、前記クランプ機構部がクランプからアンクランプへの切替えを完了すると共に、前記一対の把持部が前記主軸及び前記工具ポットから離れる方向であって、前記一軸方向に平行な第三方向に前記工具交換アームを移動し、前記主軸及び前記工具ポットから前記現工具及び前記次工具を抜脱する工具抜脱ステップと、前記工具抜脱ステップ後に、前記工具交換アームを旋回し、前記現工具と前記次工具の夫々の位置を入れ替えると共に、前記第三方向とは反対の第四方向に前記工具交換アームを移動し、前記主軸及び前記工具ポットに前記次工具と前記現工具を装着する装着ステップとを含み、前記モータ制御ステップは、前記把持ステップにて前記一対の把持部が前記現工具と前記次工具を把持したときから、前記工具抜脱ステップにて前記クランプ機構部がクランプからアンクランプへの切替えを完了するときまでの間に、前記サーボモータを前記オン状態からオフ状態に切り替えるオフ制御ステップを備え、前記モータ制御ステップの前記オフ制御ステップは、前記工具抜脱ステップにて前記クランプ機構部がクランプからアンクランプへの切替えを完了する直前で、前記サーボモータを前記オン状態から前記オフ状態に切り替えることを特徴とする。数値制御装置の制御方法は上記ステップを実行することにより、請求項１に記載の数値制御装置と同じ効果を得ることができる。
請求項５の数値制御装置の制御方法は、工具を着脱可能に支持する主軸と、互いに直行する三軸方向に移動可能に設け、当該三軸方向のうち一軸方向に向けて前記主軸を回転可能に支持する主軸ヘッドと、前記主軸ヘッドに設け、前記主軸を駆動するサーボモータと、前記主軸に設け、前記主軸に装着する前記工具のクランプ及びアンクランプを行うクランプ機構部と、前記主軸ヘッドに設け、前記クランプ機構部を駆動する為の外力を受ける機構駆動部と、前記主軸ヘッドの移動範囲に近接して設け、前記主軸の工具交換動作を実行可能な工具交換装置とを備えた工作機械の動作を制御するものであり、前記機構駆動部は、前記一軸方向に延び、前記クランプ機構部と接続する棒状のドローバと、前記ドローバに設け、当該ドローバの直交する方向の両側に延出するピンと、前記ドローバを、前記一軸方向に平行な方向であって、前記クランプ機構部が前記工具をクランプする第一方向に付勢するバネと、前記主軸ヘッドに設け、一端に前記ピンを前記第一方向とは反対の第二方向に押圧可能な二股状の押圧部を有し、他端に前記外力を受ける可動部を有し、前記一端と前記他端の間を回動可能に軸支するレバー部材とを備え、前記可動部が前記外力を受けて、前記レバー部材が回動することにより、前記押圧部が前記ピンを押圧し、前記ドローバが前記バネの付勢力に抗して前記第二方向に移動することにより、前記クランプ機構部におけるクランプを解除してアンクランプするものであって、前記工具交換装置は、工具を収納可能な工具ポットを有し、次工具を収納する前記工具ポットを所定位置に移動する工具マガジンと、前記一軸方向に直交する方向に延びるアーム両端部に前記工具を把持可能な一対の把持部を設け、前記一軸方向に平行に延びる旋回軸を中心に、前記一対の把持部が前記主軸に装着した現工具と前記所定位置に位置する前記次工具との間を旋回可能で、且つ前記旋回軸が延びる方向において移動可能な工具交換アームと、前記工具交換アームを駆動する駆動部と、前記駆動部の駆動力の一部を前記外力に変換し、前記可動部に付与することにより、前記機構駆動部を駆動する外力付与部とを備え、前記駆動部を制御することによって、前記工具交換動作を実行可能なＡＴＣ制御ステップを実行する数値制御装置の制御方法において、前記サーボモータのオンオフを制御するモータ制御ステップを備え、前記ＡＴＣ制御ステップは、前記サーボモータをオン状態で、前記駆動部を制御することにより、前記工具交換アームの旋回を開始すると共に、前記外力付与部によって前記可動部に前記外力を付与し、前記クランプ機構部をクランプからアンクランプに切替える動作を開始する旋回ステップと、前記旋回ステップ後に、前記一対の把持部が前記現工具と前記次工具を把持する把持ステップと、前記把持ステップ後に、前記クランプ機構部がクランプからアンクランプへの切替えを完了すると共に、前記一対の把持部が前記主軸及び前記工具ポットから離れる方向であって、前記一軸方向に平行な第三方向に前記工具交換アームを移動し、前記主軸及び前記工具ポットから前記現工具及び前記次工具を抜脱する工具抜脱ステップと、前記工具抜脱ステップ後に、前記工具交換アームを旋回し、前記現工具と前記次工具の夫々の位置を入れ替えると共に、前記第三方向とは反対の第四方向に前記工具交換アームを移動し、前記主軸及び前記工具ポットに前記次工具と前記現工具を装着する装着ステップとを含み、前記モータ制御ステップは、前記把持ステップにて前記一対の把持部が前記現工具と前記次工具を把持したときから、前記工具抜脱ステップにて前記クランプ機構部がクランプからアンクランプへの切替えを完了するときまでの間に、前記サーボモータを前記オン状態からオフ状態に切り替えるオフ制御ステップを備え、前記モータ制御ステップは、前記工具抜脱ステップにて前記クランプ機構部をクランプからアンクランプへの切替えを完了した後、前記サーボモータを前記オフ状態から前記オン状態に切り替えるオン制御ステップを備え、
前記オン制御ステップは、前記装着ステップにて前記主軸及び前記工具ポットに前記次工具と前記現工具を夫々装着した後、前記サーボモータを前記オフ状態から前記オン状態に切り替えることを特徴とする。
請求項５の数値制御装置の制御方法は上記ステップを実行することにより、請求項３に記載の数値制御装置と同じ効果を得ることができる。 The control method of the numerical control device according to claim 4 is provided so that the spindle that supports the tool detachably and can be moved in the three axial directions perpendicular to each other, and the spindle can be rotated in one of the three axial directions. The spindle head supported by the spindle head, the servo motor provided on the spindle head to drive the spindle, the clamping mechanism portion provided on the spindle to clamp and unclamp the tool mounted on the spindle, and the spindle head. A machine tool provided with a mechanism drive unit that receives an external force to drive the clamp mechanism unit, and a tool exchange device that is provided close to the movement range of the spindle head and can execute a tool exchange operation of the spindle. The mechanism driving unit extends in the uniaxial direction, is provided on the rod-shaped drawbar connected to the clamp mechanism portion, and extends to both sides of the drawbar in the orthogonal direction. The pin and the drawbar are provided on the spindle head with a spring that is parallel to the uniaxial direction and the clamp mechanism portion urges the tool in the first direction, and the pin is provided at one end of the pin. It has a bifurcated pressing portion that can be pressed in a second direction opposite to one direction, and has a movable portion that receives the external force at the other end, and a shaft support that can rotate between the one end and the other end. The movable portion receives the external force to rotate the lever member, so that the pressing portion presses the pin and the drawbar resists the urging force of the spring. By moving in the second direction, the clamp in the clamp mechanism portion is released and unclamped, and the tool changer has a tool pot capable of storing a tool and stores the next tool. A tool magazine that moves the tool pot to a predetermined position and a pair of grips that can grip the tool are provided at both ends of the arm that extends in the direction orthogonal to the uniaxial direction, centering on the swivel axis that extends parallel to the uniaxial direction. A tool exchange arm that allows the pair of grips to swivel between the current tool mounted on the spindle and the next tool located at the predetermined position, and that can move in the direction in which the swivel shaft extends, and the tool. The drive unit for driving the exchange arm and the external force applying unit for driving the mechanism drive unit by converting a part of the driving force of the drive unit into the external force and applying the external force to the movable unit are provided. In the control method of the numerical control device that executes the ATC control step capable of executing the tool change operation by controlling the unit, the motor control step for controlling the on / off of the servo motor. The ATC control step starts turning of the tool exchange arm by controlling the drive unit with the servo motor turned on, and applies the external force to the movable portion by the external force applying unit. Then, after the swivel step for starting the operation of switching the clamp mechanism portion from the clamp to the unclamp, and after the swivel step, the gripping step in which the pair of gripping portions grip the current tool and the next tool, and after the gripping step. , The clamp mechanism portion completes the switching from the clamp to the unclamp, and the tool exchange is performed in the direction in which the pair of grip portions are separated from the main shaft and the tool pot and in a third direction parallel to the uniaxial direction. The tool removal step of moving the arm to remove the current tool and the next tool from the spindle and the tool pot, and after the tool removal step, the tool exchange arm is swiveled to rotate the current tool and the next tool. The positions of the tools are exchanged, the tool exchange arm is moved in the fourth direction opposite to the third direction, and the next tool and the current tool are mounted on the spindle and the tool pot. Including the motor control step, the clamp mechanism portion moves from the clamp to the unclamp in the tool removal step from the time when the pair of grip portions grips the current tool and the next tool in the grip step. By the time the switching is completed, the off control step for switching the servo motor from the on state to the off state is provided , and the off control step of the motor control step is the clamp mechanism unit in the tool removal step. Is characterized in that the servo motor is switched from the on state to the off state immediately before the switching from the clamp to the unclamp is completed . By executing the above steps, the control method of the numerical control device can obtain the same effect as that of the numerical control device according to claim 1.
The control method of the numerical control device according to claim 5 is provided so that the spindle that supports the tool detachably and can be moved in the three axial directions perpendicular to each other, and the spindle can be rotated in one of the three axial directions. The spindle head supported by the spindle head, the servo motor provided on the spindle head to drive the spindle, the clamping mechanism portion provided on the spindle to clamp and unclamp the tool mounted on the spindle, and the spindle head. A machine tool provided with a mechanism drive unit that receives an external force to drive the clamp mechanism unit, and a tool exchange device that is provided close to the movement range of the spindle head and can execute a tool exchange operation of the spindle. The mechanism driving unit extends in the uniaxial direction, is provided on the rod-shaped drawbar connected to the clamp mechanism portion, and extends to both sides of the drawbar in the orthogonal direction. The pin and the drawbar are provided on the spindle head with a spring that is parallel to the uniaxial direction and the clamp mechanism portion urges the tool in the first direction, and the pin is provided at one end of the pin. It has a bifurcated pressing portion that can be pressed in a second direction opposite to one direction, and has a movable portion that receives the external force at the other end, and a shaft support that can rotate between the one end and the other end. The movable portion receives the external force to rotate the lever member, so that the pressing portion presses the pin and the drawbar resists the urging force of the spring. By moving in the second direction, the clamp in the clamp mechanism portion is released and unclamped, and the tool changer has a tool pot capable of storing a tool and stores the next tool. A tool magazine that moves the tool pot to a predetermined position and a pair of grips that can grip the tool are provided at both ends of the arm that extends in the direction orthogonal to the uniaxial direction, centering on the swivel axis that extends parallel to the uniaxial direction. A tool exchange arm that allows the pair of grips to swivel between the current tool mounted on the spindle and the next tool located at the predetermined position, and that can move in the direction in which the swivel shaft extends, and the tool. The drive unit for driving the exchange arm and the external force applying unit for driving the mechanism drive unit by converting a part of the driving force of the drive unit into the external force and applying the external force to the movable unit are provided. In the control method of the numerical control device that executes the ATC control step capable of executing the tool change operation by controlling the unit, the motor control step for controlling the on / off of the servo motor. The ATC control step starts turning of the tool exchange arm by controlling the drive unit with the servo motor turned on, and applies the external force to the movable portion by the external force applying unit. Then, after the swivel step for starting the operation of switching the clamp mechanism portion from the clamp to the unclamp, and after the swivel step, the gripping step in which the pair of gripping portions grip the current tool and the next tool, and after the gripping step. , The clamp mechanism portion completes the switching from the clamp to the unclamp, and the tool exchange is performed in the direction in which the pair of grip portions are separated from the main shaft and the tool pot and in a third direction parallel to the uniaxial direction. The tool removal step of moving the arm to remove the current tool and the next tool from the spindle and the tool pot, and after the tool removal step, the tool exchange arm is swiveled to rotate the current tool and the next tool. The positions of the tools are exchanged, the tool exchange arm is moved in the fourth direction opposite to the third direction, and the next tool and the current tool are mounted on the spindle and the tool pot. Including the motor control step, the clamp mechanism portion moves from the clamp to the unclamp in the tool removal step from the time when the pair of grip portions grips the current tool and the next tool in the grip step. By the time the switching is completed, the servo motor is provided with an off control step for switching from the on state to the off state, and the motor control step unclamps the clamp mechanism portion from the clamp in the tool removal step. The on-control step for switching the servomotor from the off-state to the on-state after completing the switch to is provided.
The on control step is characterized in that the servomotor is switched from the off state to the on state after the next tool and the current tool are respectively mounted on the spindle and the tool pot in the mounting step.
The control method of the numerical control device according to claim 5 can obtain the same effect as the numerical control device according to claim 3 by executing the above steps.

上述した請求項１－２の発明は、任意に組み合わせることができる。例えば請求項１の全部又は一部を備えずに他の請求項２の構成を備えたものとしても良い。但し特に、請求項１の構成を備えて、請求項２の構成との組み合わせを備えると良い。請求項１、２の任意の構成要素を抽出し、組み合わせても良い。本出願人はこれらのような構成についても特許権を取得する意思を有する。 The inventions of claims 1-2 described above can be arbitrarily combined. For example, it may be possible to provide another configuration of claim 2 without providing all or part of claim 1. However, in particular, it is preferable to have the configuration of claim 1 and to have a combination with the configuration of claim 2 . Arbitrary components of claims 1 and 2 may be extracted and combined. The applicant intends to obtain a patent right for such a structure.

工作機械１の斜視図。A perspective view of the machine tool 1. 工作機械１の平面図。Top view of machine tool 1. 工作機械１の正面図。Front view of machine tool 1. 工作機械１の右側面図。Right side view of machine tool 1. 図３に示すＩ－Ｉ線矢視方向断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line I-I in the direction of arrow. 図１に示すＷ領域内の部分拡大図。The partially enlarged view in the W region shown in FIG. 本体部４０１内における旋回軸４３とＡＴＣ軸４６周囲の断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view around the swivel shaft 43 and the ATC shaft 46 in the main body 401. 数値制御装置５０と工作機械１の電気的構成を示すブロック図。The block diagram which shows the electric composition of a numerical control device 50 and a machine tool 1. 工具交換制御処理の流れ図。Flow chart of tool change control process. 工具交換動作の流れ図。Flow chart of tool change operation. 工具交換動作のタイミング線図。Timing diagram of tool change operation.

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。図１に示す工作機械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。工作機械１は主軸７（図５参照）がＺ軸方向に延びる縦型工作機械である。工作機械１は工具を装着した主軸７を回転する。被削材は回転台１１に固定する。工作機械１は主軸ヘッド６をＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に移動することで、被削材を加工する。工作機械１の動作は数値制御装置５０(図８参照）で制御する。 An embodiment of the present invention will be described. The following explanation uses left and right, front and back, and up and down indicated by arrows in the figure. The left-right direction, the front-back direction, and the up-down direction of the machine tool 1 shown in FIG. 1 are the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction of the machine machine 1, respectively. The machine tool 1 is a vertical machine tool in which the spindle 7 (see FIG. 5) extends in the Z-axis direction. The machine tool 1 rotates a spindle 7 equipped with a tool. The work material is fixed to the rotary table 11. The machine tool 1 processes the work material by moving the spindle head 6 in the X, Y, and Z axis directions. The operation of the machine tool 1 is controlled by the numerical control device 50 (see FIG. 8).

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は基台部２、立柱５、主軸ヘッド６、主軸７、工作台装置１０、工具交換装置４０（以下、ＡＴＣ装置４０と呼ぶ）等を備える。 The structure of the machine tool 1 will be described with reference to FIGS. 1 to 4. The machine tool 1 includes a base portion 2, a vertical column 5, a spindle head 6, a spindle 7, a workbench device 10, a tool changing device 40 (hereinafter referred to as an ATC device 40), and the like.

基台部２は平面視略矩形状の鉄製部材であり、上面後部側に台座部２０（図４参照）を備える。台座部２０は略直方体状であり、上面にＸ軸移動機構１０１を備える。Ｘ軸移動機構１０１は運搬体１２（図１，図４参照）をＸ軸方向に移動可能に支持する。Ｘ軸移動機構１０１は一対のＸ軸軌道（図示略）、Ｘ軸ボールネジ（図示略）、Ｘ軸モータ２１等を備える。一対のＸ軸軌道はＸ軸方向に延び、台座部２０上面に設ける。Ｘ軸ボールネジはＸ軸方向に延び、一対のＸ軸軌道間に設ける。運搬体１２はＸ軸軌道に沿って移動する。運搬体１２は底部にナット（図示略）を備え、ナットはＸ軸ボールネジに螺合する。Ｘ軸モータ２１はＸ軸ボールネジを回転し、運搬体１２はナットと共にＸ軸方向に移動する。 The base portion 2 is an iron member having a substantially rectangular shape in a plan view, and is provided with a pedestal portion 20 (see FIG. 4) on the rear side of the upper surface. The pedestal portion 20 has a substantially rectangular parallelepiped shape, and is provided with an X-axis moving mechanism 101 on the upper surface. The X-axis moving mechanism 101 supports the carrier 12 (see FIGS. 1 and 4) so as to be movable in the X-axis direction. The X-axis moving mechanism 101 includes a pair of X-axis trajectories (not shown), an X-axis ball screw (not shown), an X-axis motor 21, and the like. The pair of X-axis trajectories extend in the X-axis direction and are provided on the upper surface of the pedestal portion 20. The X-axis ball screw extends in the X-axis direction and is provided between the pair of X-axis trajectories. The carrier 12 moves along the X-axis orbit. The carrier 12 is provided with a nut (not shown) at the bottom, and the nut is screwed into an X-axis ball screw. The X-axis motor 21 rotates the X-axis ball screw, and the carrier 12 moves in the X-axis direction together with the nut.

運搬体１２は上面にＹ軸移動機構（図示略）を備える。Ｙ軸移動機構は立柱５をＹ軸方向に移動可能に支持する。Ｙ軸移動機構は一対のＹ軸軌道、Ｙ軸ボールネジ、Ｙ軸モータ２４（図８参照）等を備える。Ｙ軸ボールネジはＹ軸方向に延び、一対のＹ軸軌道間に設ける。立柱５は一対のＹ軸軌道に沿って移動する。立柱５は下部にナット（図示略）を備え、ナットはＹ軸ボールネジに螺合する。Ｙ軸モータ２４はＹ軸ボールネジを回転し、立柱５はナットと共にＹ軸方向に移動する。立柱５は運搬体１２を介してＸ軸方向に移動する。立柱５はＸ軸移動機構１０１、運搬体１２、Ｙ軸移動機構等に依りＸ軸方向とＹ軸方向に移動する。 The carrier 12 is provided with a Y-axis moving mechanism (not shown) on the upper surface. The Y-axis movement mechanism supports the vertical column 5 so as to be movable in the Y-axis direction. The Y-axis moving mechanism includes a pair of Y-axis trajectories, a Y-axis ball screw, a Y-axis motor 24 (see FIG. 8), and the like. The Y-axis ball screw extends in the Y-axis direction and is provided between the pair of Y-axis trajectories. The vertical columns 5 move along a pair of Y-axis trajectories. The vertical column 5 is provided with a nut (not shown) at the bottom, and the nut is screwed into a Y-axis ball screw. The Y-axis motor 24 rotates the Y-axis ball screw, and the vertical column 5 moves in the Y-axis direction together with the nut. The vertical column 5 moves in the X-axis direction via the carrier 12. The vertical column 5 moves in the X-axis direction and the Y-axis direction depending on the X-axis moving mechanism 101, the carrier 12, the Y-axis moving mechanism, and the like.

立柱５は前面にＺ軸移動機構１０３（図２，図３，図５参照）を備える。Ｚ軸移動機構１０３は主軸ヘッド６をＺ軸方向に移動可能に支持する。Ｚ軸移動機構１０３は一対のＺ軸軌道３５、Ｚ軸ボールネジ３６（図５参照）、Ｚ軸モータ１９等を備える。Ｚ軸軌道３５はＺ軸方向に延びる。Ｚ軸ボールネジ３６はＺ軸方向に延び、Ｚ軸軌道３５間に配置する。主軸ヘッド６はＺ軸軌道３５に沿って移動可能である。主軸ヘッド６は背面にナット６８（図５参照）を備え、ナット６８はＺ軸ボールネジ３６に螺合する。Ｚ軸モータ１９は立柱５前面上部に支持する。Ｚ軸モータ１９はＺ軸ボールネジ３６を回転し、主軸ヘッド６はナット６８と共にＺ軸方向に移動する。 The vertical column 5 is provided with a Z-axis moving mechanism 103 (see FIGS. 2, 3, and 5) on the front surface. The Z-axis moving mechanism 103 supports the spindle head 6 so as to be movable in the Z-axis direction. The Z-axis moving mechanism 103 includes a pair of Z-axis trajectories 35, a Z-axis ball screw 36 (see FIG. 5), a Z-axis motor 19, and the like. The Z-axis orbit 35 extends in the Z-axis direction. The Z-axis ball screw 36 extends in the Z-axis direction and is arranged between the Z-axis orbits 35. The spindle head 6 can move along the Z-axis trajectory 35. The spindle head 6 is provided with a nut 68 (see FIG. 5) on the back surface, and the nut 68 is screwed into the Z-axis ball screw 36. The Z-axis motor 19 is supported on the upper part of the front surface of the vertical column 5. The Z-axis motor 19 rotates the Z-axis ball screw 36, and the spindle head 6 moves in the Z-axis direction together with the nut 68.

主軸ヘッド６の内部構造を説明する。図５に示す如く、主軸ヘッド６は内部に主軸７を回転可能に支持する。主軸７はＺ軸方向に延びる。主軸ヘッド６は上部に主軸モータ８を固定する。主軸７と主軸モータ８の駆動軸８１は連結器２５で連結する。駆動軸８１は下方に延びる。主軸７は装着穴(図示略）、クランプ機構部（図示略）、ドローバ７０等を備える。装着穴は主軸７下端部に設ける。装着穴は主軸ヘッド６下部に位置し、装着穴周囲の所定位置に凸状のキー(図示略）を設ける。キーは、工具ホルダに設けたキー溝(図示略）に係合可能である。クランプ機構部は主軸７の中心を通る軸穴（図示略）内で且つ装着穴上方に設ける。ドローバ７０は主軸７の軸孔内に同軸上に挿入する。ドローバ７０はバネで上方に常時付勢する。工具を保持する工具ホルダは主軸７の装着穴に装着する。装着穴に工具ホルダを装着すると、クランプ機構部は工具ホルダをクランプする。ドローバ７０がクランプ機構部を下方に押圧すると、クランプ機構部は工具ホルダのクランプを解除する。本実施形態は説明の便宜上、「工具ホルダ」を「工具」と略して呼ぶ時がある。 The internal structure of the spindle head 6 will be described. As shown in FIG. 5, the spindle head 6 rotatably supports the spindle 7 inside. The spindle 7 extends in the Z-axis direction. The spindle head 6 fixes the spindle motor 8 to the upper part. The spindle 7 and the drive shaft 81 of the spindle motor 8 are connected by a coupler 25. The drive shaft 81 extends downward. The spindle 7 includes a mounting hole (not shown), a clamp mechanism (not shown), a drawbar 70, and the like. The mounting hole is provided at the lower end of the spindle 7. The mounting hole is located at the lower part of the spindle head 6, and a convex key (not shown) is provided at a predetermined position around the mounting hole. The key can be engaged with a keyway (not shown) provided in the tool holder. The clamp mechanism portion is provided in a shaft hole (not shown) passing through the center of the main shaft 7 and above the mounting hole. The drawbar 70 is coaxially inserted into the shaft hole of the spindle 7. The drawbar 70 is always urged upward by a spring. The tool holder for holding the tool is mounted in the mounting hole of the spindle 7. When the tool holder is mounted in the mounting hole, the clamp mechanism clamps the tool holder. When the drawbar 70 presses the clamp mechanism portion downward, the clamp mechanism portion releases the clamp of the tool holder. In this embodiment, for convenience of explanation, the "tool holder" may be abbreviated as "tool".

主軸ヘッド６は後方上部内側に揺動腕部材６０を備える。揺動腕部材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６内部を左右方向に延び、主軸ヘッド６の左右両側壁に固定する。揺動腕部材６０は縦腕部６３と横腕部６２を備える。縦腕部６３は支軸６１から立柱５側に対して斜め上方に延びる。横腕部６２は支軸６１から前方に略水平に延びる。ピン７１はドローバ７０に直交して突設し、且つ左右方向に延出する。横腕部６２の先端部６２Ａは二股状に形成し、ドローバ７０を左右両側から挟み込むように配置する。先端部６２Ａは、ピン７１に上方から係合可能である。揺動腕部材６０を左側方から見た時、引張バネ（図示略）は揺動腕部材６０を反時計回りに常時付勢する。故に揺動腕部材６０は横腕部６２によるピン７１の下方向への押圧を常時解除する。 The spindle head 6 includes a swing arm member 60 inside the upper rear portion. The swing arm member 60 is substantially L-shaped and can swing around the support shaft 61. The support shaft 61 extends in the left-right direction inside the main shaft head 6 and is fixed to the left and right side walls of the main shaft head 6. The swing arm member 60 includes a vertical arm portion 63 and a lateral arm portion 62. The vertical arm portion 63 extends diagonally upward from the support shaft 61 with respect to the vertical column 5 side. The lateral arm portion 62 extends substantially horizontally forward from the support shaft 61. The pin 71 projects at right angles to the drawbar 70 and extends in the left-right direction. The tip portion 62A of the lateral arm portion 62 is formed in a bifurcated shape, and the drawbar 70 is arranged so as to be sandwiched from both the left and right sides. The tip portion 62A can be engaged with the pin 71 from above. When the swing arm member 60 is viewed from the left side, the tension spring (not shown) constantly urges the swing arm member 60 counterclockwise. Therefore, the swing arm member 60 constantly releases the downward pressure of the pin 71 by the lateral arm portion 62.

図５，図６に示す如く、主軸ヘッド６は該上部且つＡＴＣ装置４０側にロッド支持部９１を備える。ロッド支持部９１はプッシュロッド９２を前後方向に移動可能に支持する。プッシュロッド９２は前後方向に延びる。揺動腕部材６０の縦腕部６３は上端部（先端部）右側面に当接部６３Ａを備える。当接部６３Ａはプッシュロッド９２前端部に当接し、引張バネで常時後方に付勢する。故にプッシュロッド９２後端部は、ロッド支持部９１から後方に向けて所定距離だけ常時突出する。プッシュロッド９２後端部を前方に押圧すると、揺動腕部材６０は支軸６１を中心に時計回りに揺動し、バネ力に抗してドローバ７０を押し下げる。クランプ機構部は工具ホルダのクランプを解除(以下、アンクランプと呼ぶ）する。工具ホルダは主軸７の装着穴から取り外し可能となる。例えば、クランプ機構部がアンクランプを完了したときの揺動腕部材６０の傾斜角度を０°としたとき、クランプ機構部がクランプしたときの揺動腕部材６０の傾斜角度は３．７°である。 As shown in FIGS. 5 and 6, the spindle head 6 includes a rod support portion 91 on the upper portion thereof and on the ATC device 40 side. The rod support portion 91 supports the push rod 92 so as to be movable in the front-rear direction. The push rod 92 extends in the front-rear direction. The vertical arm portion 63 of the swing arm member 60 includes a contact portion 63A on the right side surface of the upper end portion (tip portion). The contact portion 63A abuts on the front end portion of the push rod 92 and is always urged rearward by a tension spring. Therefore, the rear end portion of the push rod 92 always protrudes rearward from the rod support portion 91 by a predetermined distance. When the rear end portion of the push rod 92 is pressed forward, the swing arm member 60 swings clockwise around the support shaft 61 and pushes down the drawbar 70 against the spring force. The clamp mechanism releases the clamp of the tool holder (hereinafter referred to as unclamp). The tool holder can be removed from the mounting hole of the spindle 7. For example, when the tilt angle of the swing arm member 60 when the clamp mechanism portion completes unclamping is 0 °, the tilt angle of the swing arm member 60 when the clamp mechanism portion is clamped is 3.7 °. be.

図１，図２に示す如く、工作台装置１０は基台部２の台座部２０前方に設ける。工作台装置１０は上部に回転台１１を備える。回転台１１は回転台モータ（図示略）で、Ｚ軸方向に平行な回転軸線を中心に回転可能に設ける。回転台１１は上面にパレットＰ１，Ｐ２を備える。被削材はパレットＰ１，Ｐ２の一方又は両方に冶具（図示略）等を用いて固定する。 As shown in FIGS. 1 and 2, the workbench device 10 is provided in front of the pedestal portion 20 of the base portion 2. The workbench device 10 is provided with a rotary table 11 at the top. The rotary table 11 is a rotary table motor (not shown), and is provided so as to be rotatable around a rotary axis parallel to the Z-axis direction. The rotary table 11 is provided with pallets P1 and P2 on the upper surface. The work material is fixed to one or both of the pallets P1 and P2 using a jig (not shown) or the like.

ＡＴＣ装置４０の構造を説明する。図１，図４に示す如く、ＡＴＣ装置４０は一対の支柱３１，３２で主軸ヘッド６の右側方に支持する。支柱３１，３２は基台部２上面右側に設ける。支柱３１，３２は前後方向に互いに離間し、基台部２上面から上方に延びる。ＡＴＣ装置４０は数値制御装置５０からの制御信号を受け、主軸７の装着穴に装着する工具を、ＮＣプログラムで指定した他の工具と入れ替え交換する。ＡＴＣ装置４０は本体部４０１と工具マガジン４１等を備える。 The structure of the ATC device 40 will be described. As shown in FIGS. 1 and 4, the ATC device 40 is supported on the right side of the spindle head 6 by a pair of columns 31 and 32. The columns 31 and 32 are provided on the right side of the upper surface of the base portion 2. The columns 31 and 32 are separated from each other in the front-rear direction and extend upward from the upper surface of the base portion 2. The ATC device 40 receives a control signal from the numerical control device 50, and replaces and replaces the tool to be mounted in the mounting hole of the spindle 7 with another tool specified by the NC program. The ATC device 40 includes a main body 401, a tool magazine 41, and the like.

図１～図３に示す如く、本体部４０１は略直方体状金属製箱体であり、支柱３１，３２で支持する。図１～図７に示す如く、本体部４０１は、操作部材４７、旋回軸４３、工具交換アーム４４、ＡＴＣモータ４５、ＡＴＣ駆動軸４６（図７参照）、揺動レバー２２（図７参照）、揺動レバー２３（図７参照）等を備える。図１，図２，図４～図６に示す如く、操作部材４７は本体部４０１内部に設け、Ｚ軸方向に対して平行に延びる棒状部材である。操作部材４７の上端部は、本体部４０１上面に設けた開口部（図示略）から上方に突出する。操作部材４７下端部は揺動軸４９（図４参照）を中心に揺動可能に軸支する。揺動軸４９は本体部４０１内部を左右方向に延び、本体部４０１の左右両側壁に固定する。故に操作部材４７上端部は揺動軸４９を中心に前後方向に移動可能である。操作部材４７がＺ軸方向に平行に延びる姿勢は基本姿勢である。操作部材４７は上端部左側面に当接部４８（図２参照）を備える。当接部４８は左側方に突出する略円筒形状である。図６に示す如く、工具交換を行う為、主軸ヘッド６が工具交換位置Ｋ(図２，図３参照）に移動した時、プッシュロッド９２後端部は、操作部材４７の当接部４８前方に位置する。 As shown in FIGS. 1 to 3, the main body 401 is a substantially rectangular parallelepiped metal box body, and is supported by columns 31 and 32. As shown in FIGS. 1 to 7, the main body 401 includes an operating member 47, a swivel shaft 43, a tool change arm 44, an ATC motor 45, an ATC drive shaft 46 (see FIG. 7), and a swing lever 22 (see FIG. 7). , A rocking lever 23 (see FIG. 7) and the like. As shown in FIGS. 1, 2, 4 to 6, the operating member 47 is a rod-shaped member provided inside the main body 401 and extending parallel to the Z-axis direction. The upper end portion of the operating member 47 projects upward from an opening (not shown) provided on the upper surface of the main body portion 401. The lower end of the operating member 47 swingably supports the swing shaft 49 (see FIG. 4). The swing shaft 49 extends in the left-right direction inside the main body 401 and is fixed to the left and right side walls of the main body 401. Therefore, the upper end portion of the operating member 47 can move in the front-rear direction about the swing shaft 49. The posture in which the operating member 47 extends parallel to the Z-axis direction is the basic posture. The operation member 47 is provided with a contact portion 48 (see FIG. 2) on the left side surface of the upper end portion. The contact portion 48 has a substantially cylindrical shape protruding to the left. As shown in FIG. 6, when the spindle head 6 is moved to the tool change position K (see FIGS. 2 and 3) for tool change, the rear end portion of the push rod 92 is in front of the contact portion 48 of the operation member 47. Located in.

図７に示す如く、旋回軸４３は本体部４０１下部から下方に突出する円筒状に形成し、本体部４０１は旋回軸４３を軸線回りに回転可能に支持する。旋回軸４３はＺ軸方向に平行に延び、上端部にスプライン１５とスプライン副軸１７を備える。スプライン１５は段付孔１６を備える。段付孔１６はスプライン１５の軸線に沿って所定深さを有する。支持部材３９は長軸状に形成し、本体部４０１上部に固定した上部機械フレーム３８の透孔３８Ａに挿通する。支持部材３９は段付孔１６の内径よりも小さい外径を有し、上部機械フレーム３８に固定する。支持部材３９は、段付孔１６の上段に配設したブッシュ（図示略）を介して段付孔１６に挿入する。 As shown in FIG. 7, the swivel shaft 43 is formed in a cylindrical shape protruding downward from the lower part of the main body portion 401, and the main body portion 401 rotatably supports the swivel shaft 43 around the axis. The swivel shaft 43 extends parallel to the Z-axis direction and includes a spline 15 and a spline sub-shaft 17 at the upper end thereof. The spline 15 includes a stepped hole 16. The stepped hole 16 has a predetermined depth along the axis of the spline 15. The support member 39 is formed in a long axis shape and is inserted into the through hole 38A of the upper machine frame 38 fixed to the upper part of the main body 401. The support member 39 has an outer diameter smaller than the inner diameter of the stepped hole 16 and is fixed to the upper mechanical frame 38. The support member 39 is inserted into the stepped hole 16 via a bush (not shown) arranged in the upper stage of the stepped hole 16.

スプライン副軸１７は円筒状に形成し、スプライン１５の外側に装着する。スプライン１５はスプライン副軸１７の内側を上下方向に移動可能である。スプライン副軸１７は、本体部４０１内部に固定する一対の軸受７５，７６を介して回転可能に支持する。故に旋回軸４３は本体部４０１に対して支持部材３９を中心に回転可能に支持する。スプライン副軸１７は外周にフランジ部１７Ａを備える。フランジ部１７Ａは上下面に従動ローラ１８Ａ，１８Ｂの軸を固定する。旋回軸４３は軸方向中央部に円筒部３４を同軸上に備える。円筒部３４は外周面に円周溝３４Ａを有する。円筒部３４を上下方向に移動すると、旋回軸４３は支持部材３９に沿って上下方向に移動する。 The spline sub-shaft 17 is formed in a cylindrical shape and is mounted on the outside of the spline 15. The spline 15 can move up and down inside the spline sub-axis 17. The spline sub-shaft 17 is rotatably supported via a pair of bearings 75, 76 fixed inside the main body 401. Therefore, the swivel shaft 43 rotatably supports the main body 401 with the support member 39 as the center. The spline sub-shaft 17 is provided with a flange portion 17A on the outer periphery. The flange portion 17A fixes the shafts of the driven rollers 18A and 18B on the upper and lower surfaces. The swivel shaft 43 is coaxially provided with a cylindrical portion 34 at the central portion in the axial direction. The cylindrical portion 34 has a circumferential groove 34A on the outer peripheral surface. When the cylindrical portion 34 is moved in the vertical direction, the swivel shaft 43 moves in the vertical direction along the support member 39.

旋回軸４３は下端部に外軸ギヤ４３１を備える。外軸ギヤ４３１に対して、工具交換アーム４４が嵌合することによって、外軸ギヤ４３１の回動に伴って工具交換アーム４４のみを旋回させることができる。外軸ギヤ４３１は上端部の外周に歯部４３２を備える。歯部４３２は、本体部４０１内部の下部に回転自在に支持したセグメントギヤ６６に噛合する。セグメントギヤ６６は揺動子５７１を支持する。揺動子５７１は円柱部３７下面に設けた平面溝カム３３に従動する。 The swivel shaft 43 is provided with an outer shaft gear 431 at the lower end thereof. By fitting the tool change arm 44 to the outer shaft gear 431, only the tool change arm 44 can be swiveled with the rotation of the outer shaft gear 431. The outer shaft gear 431 is provided with a tooth portion 432 on the outer periphery of the upper end portion. The tooth portion 432 meshes with the segment gear 66 rotatably supported in the lower portion inside the main body portion 401. The segment gear 66 supports the rocker 571. The rocker 571 is driven by a flat groove cam 33 provided on the lower surface of the cylindrical portion 37.

工具交換アーム４４は、旋回軸４３下端部に直交し且つ水平方向に延びる。工具交換アーム４４は両端部に一対の把持部４４Ａ，４４Ｂを備える。詳述しないが、把持部４４Ａ，４４Ｂは、例えば平面視Ｃ状であるフック状に形成し、工具ホルダに形成した溝部（図示略）に係合可能である。工具交換アーム４４は、把持部４４Ａ，４４Ｂに係合した工具ホルダを固定するロック機構（図示略）を備え、後述するＡＴＣモータ４５の回転角度に応じて工具ホルダの固定及び固定の解除を行う。故に把持部４４Ａ，４４Ｂは工具ホルダを着脱可能に把持する。 The tool change arm 44 extends orthogonally to the lower end of the swivel shaft 43 and in the horizontal direction. The tool change arm 44 is provided with a pair of grip portions 44A and 44B at both ends. Although not described in detail, the grip portions 44A and 44B are formed in a hook shape having a C shape in a plan view, and can be engaged with a groove portion (not shown) formed in the tool holder. The tool change arm 44 is provided with a lock mechanism (not shown) for fixing the tool holder engaged with the grip portions 44A and 44B, and fixes and releases the tool holder according to the rotation angle of the ATC motor 45 described later. .. Therefore, the grip portions 44A and 44B grip the tool holder in a detachable manner.

ＡＴＣモータ４５は、本体部４０１上面における前後方向略中央部に支持する（図１，図２参照）。図７に示す如く、ＡＴＣモータ４５の出力軸４５１は下方に突出する。ＡＴＣ駆動軸４６は旋回軸４３の後方且つ旋回軸４３と平行に上下方向に延び、本体部４０１内部に固定する軸受２７，２８で回転自在に軸支する。ＡＴＣ駆動軸４６の上端部は、ＡＴＣモータ４５の出力軸４５１と連結する。ＡＴＣ駆動軸４６は、軸方向中央部に円柱部３７を同軸上に備える。円柱部３７は外周面に溝カム３７１と溝カム３７２を備える。 The ATC motor 45 is supported at a substantially central portion in the front-rear direction on the upper surface of the main body portion 401 (see FIGS. 1 and 2). As shown in FIG. 7, the output shaft 451 of the ATC motor 45 projects downward. The ATC drive shaft 46 extends in the vertical direction behind the swivel shaft 43 and in parallel with the swivel shaft 43, and is rotatably supported by bearings 27 and 28 fixed inside the main body 401. The upper end of the ATC drive shaft 46 is connected to the output shaft 451 of the ATC motor 45. The ATC drive shaft 46 is coaxially provided with a cylindrical portion 37 at the central portion in the axial direction. The cylindrical portion 37 is provided with a groove cam 371 and a groove cam 372 on the outer peripheral surface.

揺動レバー２２は長軸状に形成し、長さ方向一端部に設けた支持点２２１を中心に揺動する。支持点２２１は本体部４０１内部に支持する。揺動レバー２２の中央部に設けた係合子２２２は溝カム３７２に係合する。揺動レバー２２の他端部に設けた接触子２２３は、旋回軸４３の円筒部３４に設けた円周溝３４Ａに係合する。故にＡＴＣ駆動軸４６が一回転すると、揺動レバー２２が回転する溝カム３７２に従動して揺動することに依り、旋回軸４３と工具交換アーム４４は軸方向に一往復する。揺動レバー２３は長軸状に形成し、長さ方向一端部は溝カム３７１に係合する。揺動レバー２３の他端部は、操作部材４７に回動可能に軸支する。故にＡＴＣ駆動軸４６が回転すると、揺動レバー２３は回転する溝カム３７１に従動して揺動することに依り、操作部材４７を基本姿勢の状態から前方に揺動駆動する。上記の通り、操作部材４７がプッシュロッド９２後端部を前方に押圧すると、工具ホルダは主軸７の装着穴から取り外し可能となる。 The swing lever 22 is formed in a long axis shape and swings around a support point 221 provided at one end in the length direction. The support point 221 is supported inside the main body 401. The engaging element 222 provided at the center of the swing lever 22 engages with the groove cam 372. The contact 223 provided at the other end of the swing lever 22 engages with the circumferential groove 34A provided in the cylindrical portion 34 of the swivel shaft 43. Therefore, when the ATC drive shaft 46 makes one rotation, the swing lever 22 swings in accordance with the rotating groove cam 372, so that the swing shaft 43 and the tool exchange arm 44 reciprocate once in the axial direction. The swing lever 23 is formed in a long axis shape, and one end in the length direction engages with the groove cam 371. The other end of the swing lever 23 is rotatably supported by the operating member 47. Therefore, when the ATC drive shaft 46 rotates, the swing lever 23 swings forward in accordance with the rotating groove cam 371 to swing the operating member 47 forward from the basic posture. As described above, when the operating member 47 presses the rear end portion of the push rod 92 forward, the tool holder can be removed from the mounting hole of the spindle 7.

ＡＴＣ駆動軸４６は軸方向上部に円柱状のパラレルカム５９を同軸上に備える。パラレルカム５９は鍔状の板カム５９１，５９２を有する複合カムである。板カム５９１，５９２は、旋回軸４３のスプライン副軸１７のフランジ部１７Ａに軸支した従動ローラ１８Ａ，１８Ｂに夫々当接する。故にＡＴＣ駆動軸４６が回転し、パラレルカム５９と一対の従動ローラ１８Ａ，１８Ｂが当接するとき、スプライン副軸１７、旋回軸４３、工具交換アーム４４は回転する。 The ATC drive shaft 46 is coaxially provided with a columnar parallel cam 59 at the upper part in the axial direction. The parallel cam 59 is a composite cam having a crossguard-shaped plate cams 591 and 592. The plate cams 591 and 592 abut on the driven rollers 18A and 18B pivotally supported by the flange portion 17A of the spline sub-shaft 17 of the swivel shaft 43, respectively. Therefore, when the ATC drive shaft 46 rotates and the parallel cam 59 and the pair of driven rollers 18A and 18B come into contact with each other, the spline sub-shaft 17, the swivel shaft 43, and the tool change arm 44 rotate.

図１，図４に示す如く、工具マガジン４１は本体部４０１右側面に固定し、側面視Ｙ軸方向に長い略楕円形状である。工具マガジン４１は内側に略楕円形状の工具通路を有し、該工具通路内に沿って複数の工具ポット４１Ａを収納する。工具ポット４１Ａは工具ホルダを着脱可能に装着する。工具マガジン４１は下部前側に工具交換部（図示略）を備える。工具交換部は下方へ開口する。工具交換部はシャッタ（図示略）を備える。シャッタは、シャッタシリンダ８９（図８参照）を駆動源とし、工具交換部を開閉駆動する。マガジンモータ４２は工具マガジン４１上部前側に支持する。複数の工具ポット４１Ａはマガジンモータ４２の駆動で工具通路内を移動する。数値制御装置５０はマガジンモータ４２を駆動し、次工具２０２を支持する工具ポット４１Ａを工具交換部に位置決めする。本実施形態にて、現工具２０１は主軸７に現在装着する工具を意味し、次工具２０２は工具交換で次に主軸７に装着する工具を意味する。 As shown in FIGS. 1 and 4, the tool magazine 41 is fixed to the right side surface of the main body portion 401 and has a substantially elliptical shape long in the Y-axis direction in the side view. The tool magazine 41 has a substantially elliptical tool passage inside, and a plurality of tool pots 41A are stored along the tool passage. The tool pot 41A is detachably mounted with a tool holder. The tool magazine 41 is provided with a tool changing portion (not shown) on the lower front side. The tool changer opens downward. The tool changing unit includes a shutter (not shown). The shutter uses the shutter cylinder 89 (see FIG. 8) as a drive source to open and close the tool changing unit. The magazine motor 42 is supported on the front side of the upper part of the tool magazine 41. The plurality of tool pots 41A move in the tool passage by driving the magazine motor 42. The numerical control device 50 drives the magazine motor 42 and positions the tool pot 41A that supports the next tool 202 at the tool change unit. In the present embodiment, the current tool 201 means a tool currently mounted on the spindle 7, and the next tool 202 means a tool to be mounted on the spindle 7 next by tool replacement.

図２，図３を参照し、主軸ヘッド６の工具交換位置Ｋと、ＸＹＺ軸夫々の移動範囲との位置関係を説明する。本実施形態の主軸ヘッド６の座標位置は主軸ヘッド６下端部の中心の座標位置とする。工作機械１は、主軸ヘッド６の移動軸であるＸＹＺ軸において、移動範囲を夫々設定する。移動範囲とは、主軸ヘッド６が移動可能な範囲である。ＸＹＺ軸の各移動範囲によって囲まれた領域は、主軸ヘッド６の移動範囲である。Ｘ軸の移動範囲はＸ軸移動範囲、Ｙ軸の移動範囲はＹ軸移動範囲、Ｚ軸の移動範囲はＺ軸移動範囲である。 With reference to FIGS. 2 and 3, the positional relationship between the tool change position K of the spindle head 6 and the movement range of each of the XYZ axes will be described. The coordinate position of the spindle head 6 of the present embodiment is the coordinate position of the center of the lower end portion of the spindle head 6. The machine tool 1 sets a movement range on the XYZ axes, which are the movement axes of the spindle head 6. The moving range is a range in which the spindle head 6 can move. The area surrounded by each movement range of the XYZ axes is the movement range of the spindle head 6. The X-axis movement range is the X-axis movement range, the Y-axis movement range is the Y-axis movement range, and the Z-axis movement range is the Z-axis movement range.

工作機械１は回転台１１のパレットＰ１，Ｐ２のうち、主軸ヘッド６側のパレット（図２ではパレットＰ１）に固定する被削材を加工する。故にＸ軸移動範囲とＹ軸移動範囲は、回転台１１の主軸ヘッド６側のパレットＰ１上面に位置するように設定するとよい。Ｘ軸移動範囲のＡＴＣ装置４０側である右端部の座標位置はＸ０、その反対側の左端部の座標位置はＸｍａｘである。Ｙ軸移動範囲の主軸ヘッド６側である後端部の座標位置はＹ０、その反対側である前端部の座標位置はＹｍａｘである。 The machine tool 1 processes a work material to be fixed to the pallet on the spindle head 6 side (pallet P1 in FIG. 2) among the pallets P1 and P2 of the rotary table 11. Therefore, the X-axis movement range and the Y-axis movement range may be set so as to be located on the upper surface of the pallet P1 on the spindle head 6 side of the rotary table 11. The coordinate position of the right end portion on the ATC device 40 side of the X-axis movement range is X0, and the coordinate position of the left end portion on the opposite side is Xmax. The coordinate position of the rear end portion on the main axis head 6 side of the Y-axis movement range is Y0, and the coordinate position of the front end portion on the opposite side is Ymax.

Ｚ軸移動範囲は回転台１１上に固定する被削材や冶具の高さを考慮して設定するとよい。Ｚ軸移動範囲上端部は、例えばＡＴＣ装置４０の工具交換部の位置に設定するとよい。Ｚ軸移動範囲下端部は回転台１１上面の上方に設定するとよい。Ｚ軸移動範囲上端部の座標位置はＺ０、回転台１１側である下端部の座標位置はＺｍａｘである。 The Z-axis movement range may be set in consideration of the height of the work material and the jig fixed on the rotary table 11. The upper end of the Z-axis movement range may be set, for example, at the position of the tool changing portion of the ATC device 40. The lower end of the Z-axis movement range may be set above the upper surface of the rotary table 11. The coordinate position of the upper end of the Z-axis movement range is Z0, and the coordinate position of the lower end on the rotary table 11 side is Zmax.

上記のようなＸＹＺ軸の各移動範囲を有する工作機械１において、工具交換位置Ｋの座標位置は、ＸＹＺ軸の各移動範囲の端部のうちＡＴＣ装置４０側に位置する端部に設定する。即ち工具交換位置Ｋ（ｘ、ｙ、ｚ）＝（Ｘ０、Ｙ０、Ｚ０）に設定する。工具交換時、主軸ヘッド６が工具交換位置Ｋに移動した状態では、プッシュロッド９２後端部は、操作部材４７の当接部４８前方に離間して位置する。故に操作部材４７とプッシュロッド９２は互いに最も近接した位置で干渉しない。故に主軸ヘッド６が移動範囲内の何れの位置に移動しても、操作部材４７とプッシュロッド９２は常に離れた位置にあるので互いに干渉しない。工作機械１は基本姿勢の操作部材４７を前方に揺動することで、プッシュロッド９２を押下でき、主軸７に装着する工具のクランプを解除できる。 In the machine tool 1 having each movement range of the XYZ axes as described above, the coordinate position of the tool change position K is set at the end of each movement range of the XYZ axes located on the ATC device 40 side. That is, the tool change position K (x, y, z) = (X0, Y0, Z0) is set. When the spindle head 6 is moved to the tool change position K at the time of tool change, the rear end portion of the push rod 92 is located at a distance in front of the contact portion 48 of the operation member 47. Therefore, the operating member 47 and the push rod 92 do not interfere with each other at the position closest to each other. Therefore, no matter where the spindle head 6 moves within the moving range, the operating member 47 and the push rod 92 are always at separate positions and do not interfere with each other. The machine tool 1 can push the push rod 92 by swinging the operation member 47 in the basic posture forward, and can release the clamp of the tool mounted on the spindle 7.

図８を参照し、数値制御装置５０と工作機械１の電気的構成を説明する。数値制御装置５０は、ＣＰＵ５１、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３、記憶装置５４、入力インタフェイス５５、出力インタフェイス５６等を備える。ＣＰＵ５１は数値制御装置５０を統括制御する。ＲＯＭ５２は、工具交換制御プログラム等の各種プログラムを記憶する。工具交換制御プログラムは、後述する工具交換制御処理（図９参照）を実行する為のプログラムである。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、ＮＣプログラムの他、各種データを記憶する。 With reference to FIG. 8, the electrical configuration of the numerical control device 50 and the machine tool 1 will be described. The numerical control device 50 includes a CPU 51, a ROM 52, a RAM 53, a storage device 54, an input interface 55, an output interface 56, and the like. The CPU 51 controls the numerical control device 50 in an integrated manner. The ROM 52 stores various programs such as a tool change control program. The tool change control program is a program for executing the tool change control process (see FIG. 9) described later. The RAM 53 stores various data during execution of various processes. The storage device 54 is a non-volatile memory and stores various data in addition to the NC program.

工作機械１は、入力部８２、原点センサ８３、ポット上昇センサ８４、ポット下降センサ８５、シャッタ開センサ８６、シャッタ閉センサ８７、エアシリンダ８８、シャッタシリンダ８９、表示部９０、識別センサ５８等を更に備える。ポット上昇センサ８４、ポット下降センサ８５、シャッタ開センサ８６、シャッタ閉センサ８７、エアシリンダ８８、シャッタシリンダ８９、識別センサ５８はＡＴＣ装置４０に設ける。入力部８２と表示部９０は操作パネル（図示略）に設ける。入力部８２は各種入力を受け付ける。表示部９０は各種画面を表示する。原点センサ８３は、主軸７のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の夫々の原点を夫々検出する。ポット上昇センサ８４は、工具交換部に位置する工具ポット４１Ａの上昇を検出する。ポット下降センサ８５は、工具交換部に位置する工具ポット４１Ａの下降を検出する。シャッタ開センサ８６は、シャッタの開状態を検出する。シャッタ閉センサ８７は、シャッタの閉状態を検出する。 The machine tool 1 includes an input unit 82, an origin sensor 83, a pot rising sensor 84, a pot lowering sensor 85, a shutter open sensor 86, a shutter closing sensor 87, an air cylinder 88, a shutter cylinder 89, a display unit 90, an identification sensor 58, and the like. Further prepare. The pot raising sensor 84, the pot lowering sensor 85, the shutter open sensor 86, the shutter closing sensor 87, the air cylinder 88, the shutter cylinder 89, and the identification sensor 58 are provided in the ATC device 40. The input unit 82 and the display unit 90 are provided on an operation panel (not shown). The input unit 82 accepts various inputs. The display unit 90 displays various screens. The origin sensor 83 detects the origins of the spindle 7 in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions, respectively. The pot rise sensor 84 detects the rise of the tool pot 41A located in the tool changing portion. The pot lowering sensor 85 detects the lowering of the tool pot 41A located at the tool changing portion. The shutter open sensor 86 detects the open state of the shutter. The shutter closing sensor 87 detects the closed state of the shutter.

エアシリンダ８８は、工具交換位置の工具ポット４１Ａを昇降するポット昇降機構（図示略）の駆動源である。シャッタシリンダ８９は、シャッタを開閉するシャッタ開閉機構(図示略）の駆動源である。入力部８２、原点センサ８３、ポット上昇センサ８４、ポット下降センサ８５、シャッタ開センサ８６、シャッタ閉センサ８７は、入力インタフェイス５５に電気的に接続する。エアシリンダ８８、シャッタシリンダ８９、表示部９０は出力インタフェイス５６に電気的に接続する。 The air cylinder 88 is a drive source for a pot elevating mechanism (not shown) that elevates and elevates the tool pot 41A at the tool change position. The shutter cylinder 89 is a drive source for a shutter opening / closing mechanism (not shown) that opens / closes the shutter. The input unit 82, the origin sensor 83, the pot raising sensor 84, the pot lowering sensor 85, the shutter open sensor 86, and the shutter closing sensor 87 are electrically connected to the input interface 55. The air cylinder 88, the shutter cylinder 89, and the display unit 90 are electrically connected to the output interface 56.

Ｚ軸モータ１９、主軸モータ８、Ｘ軸モータ２１、Ｙ軸モータ２４、マガジンモータ４２、ＡＴＣモータ４５は、出力インタフェイス５６に電気的に接続する。Ｚ軸モータ１９はエンコーダ１９Ａを備える。エンコーダ１９ＡはＺ軸モータ１９の回転角度を検出する。主軸モータ８はエンコーダ８Ａを備える。エンコーダ８Ａは主軸モータ８の回転角度を検出する。Ｘ軸モータ２１はエンコーダ２１Ａを備える。エンコーダ２１ＡはＸ軸モータ２１の回転角度を検出する。Ｙ軸モータ２４はエンコーダ２４Ａを備える。エンコーダ２４ＡはＹ軸モータ２４の回転角度を検出する。マガジンモータ４２はエンコーダ４２Ａを備える。エンコーダ４２Ａはマガジンモータ４２の回転角度を検出する。ＡＴＣモータ４５はエンコーダ４５Ａを備える。エンコーダ４５ＡはＡＴＣモータ４５の回転角度を検出する。エンコーダ１９Ａ、８Ａ、２１Ａ、２４Ａ、４２Ａ、４５Ａは、入力インタフェイス５５に電気的に接続する。Ｚ軸モータ１９、主軸モータ８、Ｘ軸モータ２１、Ｙ軸モータ２４、マガジンモータ４２、ＡＴＣモータ４５はサーボモータである。 The Z-axis motor 19, the spindle motor 8, the X-axis motor 21, the Y-axis motor 24, the magazine motor 42, and the ATC motor 45 are electrically connected to the output interface 56. The Z-axis motor 19 includes an encoder 19A. The encoder 19A detects the rotation angle of the Z-axis motor 19. The spindle motor 8 includes an encoder 8A. The encoder 8A detects the rotation angle of the spindle motor 8. The X-axis motor 21 includes an encoder 21A. The encoder 21A detects the rotation angle of the X-axis motor 21. The Y-axis motor 24 includes an encoder 24A. The encoder 24A detects the rotation angle of the Y-axis motor 24. The magazine motor 42 includes an encoder 42A. The encoder 42A detects the rotation angle of the magazine motor 42. The ATC motor 45 includes an encoder 45A. The encoder 45A detects the rotation angle of the ATC motor 45. Encoders 19A, 8A, 21A, 24A, 42A, 45A are electrically connected to the input interface 55. The Z-axis motor 19, the spindle motor 8, the X-axis motor 21, the Y-axis motor 24, the magazine motor 42, and the ATC motor 45 are servo motors.

識別センサ５８は、ポット識別板５７、投光素子５８Ａ、受光素子５８Ｂを備える。ポット識別板５７は工具ポット４１Ａに取り付け、該工具ポット４１Ａと一体的に移動する。ポット識別板５７は、工具ポット４１Ａ毎に異なるパターンの光透過部（図示外）を備える。投光素子５８Ａと受光素子５８Ｂは工具交換部に設け、工具交換部に搬送した工具ポット４１Ａのポット識別板５７を挟んで対向して配置する。投光素子５８Ａは、出力インタフェイス５６に電気的に接続する。受光素子５８Ｂは入力インタフェイス５５に電気的に接続する。投光素子５８Ａから出射した光はポット識別板５７の光透過部を透過し、受光素子５８Ｂに入力する。ＣＰＵ５１は受光素子５８Ｂからの信号に基づき、工具マガジン４１の工具交換部に何れの工具ポット４１Ａが搬送したかを検出する。次工具２０２の工具ポット４１Ａが搬送したことを検出すると、ＣＰＵ５１はマガジンモータ４２の駆動を停止し、次工具２０２を工具交換部に位置決めする。 The identification sensor 58 includes a pot identification plate 57, a light projecting element 58A, and a light receiving element 58B. The pot identification plate 57 is attached to the tool pot 41A and moves integrally with the tool pot 41A. The pot identification plate 57 includes a light transmitting portion (not shown) having a different pattern for each tool pot 41A. The light emitting element 58A and the light receiving element 58B are provided in the tool changing section, and are arranged so as to face each other with the pot identification plate 57 of the tool pot 41A conveyed to the tool changing section. The light projecting element 58A is electrically connected to the output interface 56. The light receiving element 58B is electrically connected to the input interface 55. The light emitted from the light projecting element 58A passes through the light transmitting portion of the pot identification plate 57 and is input to the light receiving element 58B. Based on the signal from the light receiving element 58B, the CPU 51 detects which tool pot 41A has been conveyed to the tool changing portion of the tool magazine 41. When it is detected that the tool pot 41A of the next tool 202 has been conveyed, the CPU 51 stops driving the magazine motor 42 and positions the next tool 202 in the tool changing section.

図９～図１１を参照して工具交換動作について説明する。ＣＰＵ５１はＮＣプログラムを１ブロック毎に解釈し工具交換指令を生成すると、ＲＯＭ５２から工具交換制御プログラムを読出し、本処理を実行する。本処理開始時、主軸モータ８はサーボオン状態である。サーボオン状態は、位置ループ制御中である。 The tool change operation will be described with reference to FIGS. 9 to 11. When the CPU 51 interprets the NC program for each block and generates a tool change command, the CPU 51 reads the tool change control program from the ROM 52 and executes this process. At the start of this process, the spindle motor 8 is in the servo-on state. The servo-on state is during position loop control.

ＣＰＵ５１は通常モードが設定されているか否か判断する（Ｓ１）。通常モードとは、通常の工具交換動作を実行可能なモードである。工作機械１の状態が正常な場合は通常モード、正常でない場合はメンテナンスモードが設定される。例えば、工具交換動作が停電等により途中で停止した場合、工具交換アーム４４を待機位置に戻す必要があるので、工作機械１が正常でないとしてメンテナンスモードに設定する。設定がメンテナンスモードの場合（Ｓ１：ＮＯ）、ＣＰＵ５１はメンテナンス処理を開始し、例えば工具交換アーム４４を待機位置に戻す（Ｓ３３）。作業者は一対の把持部４４Ａ，４４Ｂから工具を取り外す等の作業を行うことができる。メンテナンス処理終了後、ＣＰＵ５１は本処理を終了する。 The CPU 51 determines whether or not the normal mode is set (S1). The normal mode is a mode in which a normal tool change operation can be performed. If the machine tool 1 is in a normal state, a normal mode is set, and if it is not normal, a maintenance mode is set. For example, when the tool change operation is stopped in the middle due to a power failure or the like, it is necessary to return the tool change arm 44 to the standby position, so that the machine tool 1 is set to the maintenance mode because it is not normal. When the setting is the maintenance mode (S1: NO), the CPU 51 starts the maintenance process and returns, for example, the tool change arm 44 to the standby position (S33). The operator can perform work such as removing the tool from the pair of grip portions 44A and 44B. After the maintenance process is completed, the CPU 51 ends this process.

設定が通常モードであると判断した場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、主軸７のオリエントを実行した後で、主軸ヘッド６を工具交換位置Ｋ（図２、図３参照）に移動する（Ｓ３）。ＣＰＵ５１はマガジンモータ４２を駆動し、次工具２０２を工具交換部に搬送して位置決めする（Ｓ５）。ＣＰＵ５１はシャッタを開く（Ｓ７）。図１０（１）と（２）に示す如く、ＣＰＵ５１は次工具２０２を装着する工具ポット４１Ａを水平状態から垂直下方に９０°倒すことに依り、次工具２０２を工具交換部の開口から下降する（Ｓ９）。工具ポット４１Ａは垂直状態となる。 When it is determined that the setting is the normal mode (S1: YES), the CPU 51 moves the spindle head 6 to the tool change position K (see FIGS. 2 and 3) after executing the orientation of the spindle 7 (S3). ). The CPU 51 drives the magazine motor 42, conveys the next tool 202 to the tool changing unit, and positions it (S5). The CPU 51 opens the shutter (S7). As shown in FIGS. 10 (1) and 10 (2), the CPU 51 lowers the next tool 202 from the opening of the tool changing portion by tilting the tool pot 41A to which the next tool 202 is mounted by 90 ° vertically downward from the horizontal state. (S9). The tool pot 41A is in the vertical state.

プッシュロッド９２後端部は、操作部材４７の当接部４８前方に離間して位置する（図５参照）。即ち、クランプ機構部はクランプした状態である。工具交換アーム４４は、一対の把持部４４Ａ，４４Ｂが、主軸７と工具交換部の中間位置に配置する待機位置である。一対の把持部４４Ａ，４４Ｂが待機位置の時、ＡＴＣ駆動軸４６は０°位置である。工具交換アーム４４は上死点に位置する。上死点は下死点の０ｍｍから１００ｍｍの高さ位置である（図１１（ａ）参照）。 The rear end portion of the push rod 92 is located at a distance in front of the contact portion 48 of the operating member 47 (see FIG. 5). That is, the clamp mechanism portion is in a clamped state. The tool change arm 44 is a standby position in which a pair of grip portions 44A and 44B are arranged at an intermediate position between the spindle 7 and the tool change portion. When the pair of grips 44A and 44B are in the standby position, the ATC drive shaft 46 is in the 0 ° position. The tool change arm 44 is located at top dead center. The top dead center is a height position from 0 mm to 100 mm of the bottom dead center (see FIG. 11 (a)).

ＣＰＵ５１はＴ０で、ＡＴＣモータ４５の駆動を開始して、ＡＴＣ駆動軸４６の回転を０°位置から開始する（Ｓ１１）。ＣＰＵ５１は、ＡＴＣモータ４５の回転位置をエンコーダ４５Ａにより監視することで、ＡＴＣ駆動軸４６の回転位置を監視する。ＡＴＣモータ４５の回転位置とＡＴＣ駆動軸４６の回転位置は対応する。故にＡＴＣ駆動軸４６の回転位置を監視することで、ＣＰＵ５１はクランプ機構部の状態と工具交換アーム４４の回転位置及び上下位置とを監視できる。 At T0, the CPU 51 starts driving the ATC motor 45 and starts the rotation of the ATC drive shaft 46 from the 0 ° position (S11). The CPU 51 monitors the rotational position of the ATC drive shaft 46 by monitoring the rotational position of the ATC motor 45 with the encoder 45A. The rotation position of the ATC motor 45 and the rotation position of the ATC drive shaft 46 correspond to each other. Therefore, by monitoring the rotational position of the ATC drive shaft 46, the CPU 51 can monitor the state of the clamp mechanism portion and the rotational position and the vertical position of the tool exchange arm 44.

ＡＴＣモータ４５の駆動に依り、ＡＴＣ駆動軸４６が回転すると、平面溝カム３３が正転し、揺動子５７１を介してセグメントギヤ６６と外軸ギヤ４３１が回転し、Ｔ１で、工具交換アーム４４は待機位置から平面視反時計回りに旋回する。 When the ATC drive shaft 46 rotates due to the drive of the ATC motor 45, the planar groove cam 33 rotates in the normal direction, the segment gear 66 and the outer shaft gear 431 rotate via the swinger 571, and the tool change arm at T1. 44 turns counterclockwise in a plan view from the standby position.

ＡＴＣ駆動軸４６の回転に伴い、揺動レバー２３が揺動することにより、操作部材４７は前方に揺動する。操作部材４７の当接部４８はプッシュロッド９２後端部に当接し前方に押圧する。プッシュロッド９２は前方に移動し、揺動腕部材６０の縦腕部６３の当接部６３Ａを前方に付勢する。Ｔ２で、ＡＴＣ駆動軸４６が３０°位置に到達すると、揺動腕部材６０は３．７°の傾斜角度から引張バネの付勢力に抗して支軸６１を中心に左側面視時計回りに回転を開始する。横腕部６２はピン７１に対して上方から係合し、主軸７内部に設けたバネの付勢力に抗してドローバ７０を下方に押圧する。ドローバ７０はクランプ機構部を下方に付勢する。クランプ機構部はクランプからアンクランプへの動作を開始する。該時、主軸モータ８はサーボオン状態である。故に、主軸７の回転位置の位置ずれが起きた場合も、主軸モータ８は主軸７の回転位置の位置ずれを補正できる。 As the ATC drive shaft 46 rotates, the swing lever 23 swings, so that the operating member 47 swings forward. The contact portion 48 of the operating member 47 abuts on the rear end portion of the push rod 92 and presses forward. The push rod 92 moves forward and urges the contact portion 63A of the vertical arm portion 63 of the swing arm member 60 forward. When the ATC drive shaft 46 reaches the 30 ° position at T2, the swing arm member 60 counterclockwise with respect to the support shaft 61 from an inclination angle of 3.7 ° against the urging force of the tension spring. Start spinning. The lateral arm portion 62 engages with the pin 71 from above, and presses the drawbar 70 downward against the urging force of the spring provided inside the main shaft 7. The drawbar 70 urges the clamp mechanism portion downward. The clamp mechanism starts the operation from the clamp to the unclamp. At this time, the spindle motor 8 is in the servo-on state. Therefore, even if the rotational position of the spindle 7 is displaced, the spindle motor 8 can correct the displacement of the rotational position of the spindle 7.

Ｔ３で、ＡＴＣ駆動軸４６は６０°位置に到達すると、工具交換アーム４４は図１０（３）に示す如く、把持部４４Ａが主軸７に装着する現工具２０１を把持し、把持部４４Ｂが工具交換部に位置する次工具２０２を把持する位置に到達する。主軸モータ８がサーボオン状態であるので、一対の把持部４４Ａ，４４Ｂと現工具２０１と次工具２０２が当接する時の衝撃で、主軸７の位置ずれが発生するのを抑制できる。Ｔ３～Ｔ６の間、パラレルカム５９の板カム５９１，５９２は一対の従動ローラ１８Ａ，１８Ｂから離れるので、工具交換アーム４４は現在の位置を保持する。 At T3, when the ATC drive shaft 46 reaches the 60 ° position, the tool change arm 44 grips the current tool 201 mounted on the spindle 7 by the grip portion 44A, and the grip portion 44B grips the tool, as shown in FIG. 10 (3). It reaches the position where the next tool 202 located in the exchange portion is gripped. Since the spindle motor 8 is in the servo-on state, it is possible to suppress the occurrence of misalignment of the spindle 7 due to the impact when the pair of grip portions 44A and 44B, the current tool 201, and the next tool 202 come into contact with each other. Between T3 and T6, the plate cams 591 and 592 of the parallel cam 59 are separated from the pair of driven rollers 18A and 18B, so that the tool change arm 44 holds the current position.

Ｔ４で、ＡＴＣ駆動軸４６が８０°位置に到達すると、主軸７内部のクランプ機構部から現工具２０１が抜ける状態になる。現工具２０１は主軸７の装着穴から取り外し可能となり、工具交換アーム４４は上死点から下降を開始する。工具交換アーム４４が更に下降すると、主軸７内部のクランプ機構部から現工具２０１が抜けた状態になる（図１０（４）参照）。 When the ATC drive shaft 46 reaches the 80 ° position at T4, the current tool 201 is pulled out from the clamp mechanism portion inside the spindle 7. The current tool 201 can be removed from the mounting hole of the spindle 7, and the tool exchange arm 44 starts descending from top dead center. When the tool change arm 44 is further lowered, the current tool 201 is pulled out from the clamp mechanism portion inside the spindle 7 (see FIG. 10 (4)).

ＡＴＣモータ４５によるＡＴＣ駆動軸４６の回転に伴い、ＣＰＵ５１は、ＡＴＣ駆動軸４６が８８°位置か否か判断する（Ｓ１３）。ＡＴＣ駆動軸４６の８８°位置は、クランプ機構部がアンクランプを完了するＴ５の直前の位置である。ＡＴＣ駆動軸４６が８８°位置でないと判断した場合（Ｓ１３：ＮＯ）、ＣＰＵ５１はＡＴＣ駆動軸４６を更に回転する。 With the rotation of the ATC drive shaft 46 by the ATC motor 45, the CPU 51 determines whether or not the ATC drive shaft 46 is in the 88 ° position (S13). The 88 ° position of the ATC drive shaft 46 is the position immediately before T5 where the clamping mechanism portion completes the unclamping. When it is determined that the ATC drive shaft 46 is not in the 88 ° position (S13: NO), the CPU 51 further rotates the ATC drive shaft 46.

ＡＴＣ駆動軸４６が８８°位置に到達すると（Ｓ１３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、主軸モータ８を、Ｃ１（図１１参照）でサーボオン状態からサーボオフ状態へ切り替える（Ｓ１５）。ＡＴＣ駆動軸４６が０°位置から８８°位置（Ｃ１）までのＡ区間（図１１参照）の間では、主軸モータ８はサーボオン状態である。故に、クランプ機構部のアンクランプ動作により主軸７の回転位置の位置ずれが起きた場合も、主軸モータ８は主軸７の回転位置の位置ずれを補正できる。 When the ATC drive shaft 46 reaches the 88 ° position (S13: YES), the CPU 51 switches the spindle motor 8 from the servo-on state to the servo-off state at C1 (see FIG. 11) (S15). During the section A (see FIG. 11) from the 0 ° position to the 88 ° position (C1) of the ATC drive shaft 46, the spindle motor 8 is in the servo-on state. Therefore, even if the rotational position of the spindle 7 is displaced due to the unclamping operation of the clamping mechanism, the spindle motor 8 can correct the displacement of the rotational position of the spindle 7.

Ｔ５で、ＡＴＣ駆動軸４６が９０°位置に到達すると、揺動腕部材６０は０°まで傾斜するので、クランプ機構部のアンクランプが完了する。ＡＴＣ駆動軸４６が８８°位置（Ｃ１）を経過した後、主軸モータ８はサーボオフ状態なので、主軸７の回転位置の位置ずれの補正を行わない。クランプ機構部がクランプへの切替えを完了する直前で、ピン７１の位置は安定しやすい。故に、工作機械１は、Ｓ１５の処理でサーボオフ状態に切り替えたときから、クランプ機構部がアンクランプを完了するまでの期間、主軸７の位置ずれに起因する主軸モータ８の発振を抑制できる。主軸モータ８がサーボオフ状態であるので、工作機械１は発振に起因する異音の発生を抑制できる。工具交換アーム４４は下降を継続する。現工具２０１と次工具２０２は主軸７と工具ポット４１Ａから抜脱する。 When the ATC drive shaft 46 reaches the 90 ° position at T5, the swing arm member 60 is tilted to 0 °, so that the unclamping of the clamp mechanism portion is completed. After the ATC drive shaft 46 has passed the 88 ° position (C1), the spindle motor 8 is in the servo-off state, so that the displacement of the rotational position of the spindle 7 is not corrected. Immediately before the clamp mechanism completes the switching to the clamp, the position of the pin 71 is likely to be stable. Therefore, the machine tool 1 can suppress the oscillation of the spindle motor 8 due to the misalignment of the spindle 7 from the time when the servo is switched to the servo-off state by the process of S15 until the clamping mechanism completes the unclamping. Since the spindle motor 8 is in the servo-off state, the machine tool 1 can suppress the generation of abnormal noise due to oscillation. The tool change arm 44 continues to descend. The current tool 201 and the secondary tool 202 are removed from the spindle 7 and the tool pot 41A.

Ｔ６で、ＡＴＣ駆動軸４６が１１０°位置に到達すると、パラレルカム５９の板カム５９１，５９２は一対の従動ローラ１８Ａ，１８Ｂに当接するので、工具交換アーム４４は現在の位置から１８０°の位置に回転する。Ｔ６～Ｔ７の間、工具交換アーム４４は下降しながら回転する。Ｔ７で、ＡＴＣ駆動軸４６が１３０°位置に到達すると、工具交換アーム４４は下死点に到達し、引き続き回転を継続する。Ｔ８で、ＡＴＣ駆動軸４６が２３０°位置に到達すると、工具交換アーム４４と旋回軸４３は下死点から上昇を開始する。Ｔ８～Ｔ９の間、工具交換アーム４４は旋回しながら上昇する。 When the ATC drive shaft 46 reaches the 110 ° position at T6, the plate cams 591 and 592 of the parallel cam 59 abut on the pair of driven rollers 18A and 18B, so that the tool change arm 44 is positioned 180 ° from the current position. Rotate to. Between T6 and T7, the tool change arm 44 rotates while descending. When the ATC drive shaft 46 reaches the 130 ° position at T7, the tool change arm 44 reaches the bottom dead center and continues to rotate. When the ATC drive shaft 46 reaches the 230 ° position at T8, the tool change arm 44 and the swivel shaft 43 start to rise from the bottom dead center. Between T8 and T9, the tool change arm 44 rises while turning.

Ｔ９で、ＡＴＣ駆動軸４６が２６０°位置に到達すると、現工具２０１と次工具２０２の夫々の位置が互いに入れ替わる（図１０（５）参照）。Ｔ９～Ｔ１２の期間、パラレルカム５９の板カム５９１，５９２が一対の従動ローラ１８Ａ，１８Ｂから離れるので、工具交換アーム４４と旋回軸４３は、旋回角度２５０°を保持する。次工具２０２は主軸７の下方に配置し、現工具２０１は工具交換部の工具ポット４１Ａの下方に配置する。工具交換アーム４４は上昇し続ける。 When the ATC drive shaft 46 reaches the 260 ° position at T9, the positions of the current tool 201 and the next tool 202 are exchanged with each other (see FIG. 10 (5)). During the period from T9 to T12, the plate cams 591 and 592 of the parallel cam 59 are separated from the pair of driven rollers 18A and 18B, so that the tool change arm 44 and the swivel shaft 43 maintain a swivel angle of 250 °. The next tool 202 is arranged below the spindle 7, and the current tool 201 is arranged below the tool pot 41A of the tool changing portion. The tool change arm 44 continues to rise.

Ｔ１０で、ＡＴＣ駆動軸４６が２７０°位置に到達すると、主軸７内部のクランプ機構部は次工具２０２のクランプが可能な状態になる。具体的には、操作部材４７は後方に揺動し始めるので、プッシュロッド９２は後方に移動する。揺動腕部材６０は引張バネの付勢力で０°から支軸６１を中心に左側面視反時計回りに回転を開始する。図１０（６）に示す如く、Ｔ１１で、ＡＴＣ駆動軸４６が２８０°位置に到達すると、工具交換アーム４４は上死点に到達する。次工具２０２は主軸７の装着穴に装着し、現工具２０１は工具ポット４１Ａに装着する。 When the ATC drive shaft 46 reaches the 270 ° position at T10, the clamp mechanism portion inside the spindle 7 is in a state where the next tool 202 can be clamped. Specifically, since the operating member 47 starts to swing backward, the push rod 92 moves backward. The swing arm member 60 starts rotating counterclockwise from 0 ° around the support shaft 61 by the urging force of the tension spring. As shown in FIG. 10 (6), when the ATC drive shaft 46 reaches the 280 ° position at T11, the tool change arm 44 reaches the top dead center. The next tool 202 is mounted in the mounting hole of the spindle 7, and the current tool 201 is mounted in the tool pot 41A.

Ｔ１２で、ＡＴＣ駆動軸４６が３００°位置に到達すると、揺動子５７１が平面溝カム３３に沿って所定方向に揺動する。揺動子５７１に従動するセグメントギヤ６６は回動し、該セグメントギヤ６６に歯部４３２を介して噛合する外軸ギヤ４３１は回動する。外軸ギヤ４３１の回動に伴い、工具交換アーム４４は逆方向（平面視時計回り）に待機位置まで回転する（図１０（６）、（７）参照）。 When the ATC drive shaft 46 reaches the 300 ° position at T12, the rocker 571 swings in a predetermined direction along the planar groove cam 33. The segment gear 66 driven by the rocker 571 rotates, and the outer shaft gear 431 that meshes with the segment gear 66 via the tooth portion 432 rotates. With the rotation of the outer shaft gear 431, the tool change arm 44 rotates in the opposite direction (clockwise in a plan view) to the standby position (see FIGS. 10 (6) and 10 (7)).

Ｔ１３で、ＡＴＣ駆動軸４６の回転に伴い、ＡＴＣ駆動軸４６が３３０°位置に到達すると、揺動腕部材６０は３．７°の傾斜角度に戻り、クランプ機構部のクランプ動作は完了する。 At T13, when the ATC drive shaft 46 reaches the 330 ° position with the rotation of the ATC drive shaft 46, the swing arm member 60 returns to an inclination angle of 3.7 °, and the clamping operation of the clamp mechanism portion is completed.

ＡＴＣ駆動軸４６の回転に伴い、ＣＰＵ５１は、ＡＴＣ駆動軸４６の３５０°位置にあるか否か判断する（Ｓ１７）。ＡＴＣ駆動軸４６の３５０°位置は、工具交換アーム４４が旋回角度１８０°となる待機位置で旋回を停止する位置である。ＡＴＣ駆動軸４６が３５０°位置にないと判断した場合（Ｓ１７：ＮＯ）、ＣＰＵ５１は、ＡＴＣモータ４５を回転してＡＴＣ駆動軸４６を更に回転する。 As the ATC drive shaft 46 rotates, the CPU 51 determines whether or not it is at the 350 ° position of the ATC drive shaft 46 (S17). The 350 ° position of the ATC drive shaft 46 is a position where the tool change arm 44 stops turning at a standby position where the turning angle is 180 °. When it is determined that the ATC drive shaft 46 is not in the 350 ° position (S17: NO), the CPU 51 rotates the ATC motor 45 to further rotate the ATC drive shaft 46.

Ｔ１４で、ＡＴＣ駆動軸４６が３５０°位置に到達すると（Ｓ１７：ＹＥＳ）、工具交換アーム４４は、待機位置で旋回を停止する。一対の把持部４４Ａと４４Ｂは、主軸７と工具交換部の間の位置に配置する（図１０（７）参照）。ＣＰＵ５１は、次工具２０２の主軸７への装着が完了したと判断して、Ｃ２（図１１参照）で主軸モータ８をサーボオン状態に切り替える（Ｓ１９）。ＡＴＣ駆動軸４６が８８°位置（Ｃ１）でサーボオフ状態に切り替えてから３５０°位置（Ｃ２）までのＢ区間の間、サーボモータはサーボオフ状態である。故に数値制御装置５０はサーボオフ状態のＢ区間（図１１参照）の間、消費電力を削減できる。工具交換動作が完了する前にサーボモータをサーボオン状態にするので、数値制御装置５０は、工具交換動作後の工作機械１の切削加工動作を速やかに行うことができる。 At T14, when the ATC drive shaft 46 reaches the 350 ° position (S17: YES), the tool change arm 44 stops turning at the standby position. The pair of grip portions 44A and 44B are arranged at positions between the spindle 7 and the tool changing portion (see FIG. 10 (7)). The CPU 51 determines that the mounting of the next tool 202 on the spindle 7 is completed, and switches the spindle motor 8 to the servo-on state at C2 (see FIG. 11) (S19). The servomotor is in the servo-off state during the B section from the time when the ATC drive shaft 46 is switched to the servo-off state at the 88 ° position (C1) to the 350 ° position (C2). Therefore, the numerical control device 50 can reduce the power consumption during the B section (see FIG. 11) in the servo-off state. Since the servomotor is turned on before the tool change operation is completed, the numerical control device 50 can quickly perform the cutting operation of the machine tool 1 after the tool change operation.

ＣＰＵ５１は、ＡＴＣモータ４５を回転してＡＴＣ駆動軸４６を３６０°位置へ向けて回転する。ＣＰＵ５１はＡＴＣ駆動軸４６が３６０°位置に到達したか否か判断する（Ｓ２１）。ＡＴＣ駆動軸４６の３６０°位置は、Ｓ１１の処理でＡＴＣモータ４５が回転を開始する時のＡＴＣ駆動軸４６の０°位置と同じ位置である。ＣＰＵ５１は、ＡＴＣ駆動軸４６が３６０°位置に無いと判断した場合（Ｓ２１：ＮＯ）、ＡＴＣモータ４５を回転してＡＴＣ駆動軸４６を更に回転する。 The CPU 51 rotates the ATC motor 45 to rotate the ATC drive shaft 46 toward the 360 ° position. The CPU 51 determines whether or not the ATC drive shaft 46 has reached the 360 ° position (S21). The 360 ° position of the ATC drive shaft 46 is the same position as the 0 ° position of the ATC drive shaft 46 when the ATC motor 45 starts rotating in the process of S11. When the CPU 51 determines that the ATC drive shaft 46 is not at the 360 ° position (S21: NO), the CPU 51 rotates the ATC motor 45 to further rotate the ATC drive shaft 46.

ＡＴＣ駆動軸４６が３６０°位置に到達した場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１はＡＴＣモータ４５の駆動を停止する（Ｓ２３）。ＡＴＣ駆動軸４６が３５０°位置（Ｃ２）から工具交換動作が完了するまでのＣ区間（図１１参照）において主軸モータ８は、サーボオン状態を維持する。図１０（８）に示す如く、ＣＰＵ５１は工具マガジン４１の工具交換部に位置する工具ポット４１Ａを垂直姿勢から水平姿勢に戻して上昇する（Ｓ２５）。ＣＰＵ５１はシャッタを閉じる（Ｓ２７）。工具交換動作が終了するので、ＣＰＵ５１は本処理を終了する。 When the ATC drive shaft 46 reaches the 360 ° position (S21: YES), the CPU 51 stops driving the ATC motor 45 (S23). The spindle motor 8 maintains the servo-on state in the C section (see FIG. 11) from the 350 ° position (C2) of the ATC drive shaft 46 to the completion of the tool change operation. As shown in FIG. 10 (8), the CPU 51 returns the tool pot 41A located at the tool changing portion of the tool magazine 41 from the vertical posture to the horizontal posture and rises (S25). The CPU 51 closes the shutter (S27). Since the tool change operation is completed, the CPU 51 ends this process.

以上説明の如く、工作機械１の数値制御装置５０は、工具交換時、クランプ機構部がクランプからアンクランプへの切替えを完了する直前の位置であるＡＴＣ駆動軸４６の８８°位置で、主軸モータ８をサーボオン状態からサーボオフ状態に切り替える。数値制御装置５０は、クランプ機構部がアンクランプを開始してからアンクランプが完了する直前であるＡＴＣ駆動軸４６の８８°位置までの期間、主軸モータ８のサーボオン状態を維持する。故に数値制御装置５０は主軸７の回転位置の位置ずれを抑制できる。数値制御装置５０はアンクランプへの切替えを完了する直前で、主軸モータ８をサーボオン状態からサーボオフ状態に切り替える。クランプ機構部がクランプへの切替えを完了する直前で、ピン７１の位置は安定しやすい。故に数値制御装置５０はサーボオフ状態に切り替えた後、主軸モータ８の発振を抑制できる。数値制御装置５０は主軸７の回転位置の位置ずれを確実に抑制し、且つ発振を抑制できる。 As described above, the numerical control device 50 of the machine tool 1 is the spindle motor at the 88 ° position of the ATC drive shaft 46, which is the position immediately before the clamp mechanism unit completes the switching from the clamp to the unclamp at the time of tool change. 8 is switched from the servo-on state to the servo-off state. The numerical control device 50 maintains the servo-on state of the spindle motor 8 for a period from the start of unclamping to the 88 ° position of the ATC drive shaft 46 immediately before the completion of unclamping. Therefore, the numerical control device 50 can suppress the positional deviation of the rotational position of the spindle 7. The numerical control device 50 switches the spindle motor 8 from the servo-on state to the servo-off state immediately before the switching to the unclamp is completed. Immediately before the clamp mechanism completes the switching to the clamp, the position of the pin 71 is likely to be stable. Therefore, the numerical control device 50 can suppress the oscillation of the spindle motor 8 after switching to the servo off state. The numerical control device 50 can surely suppress the positional deviation of the rotational position of the spindle 7 and suppress the oscillation.

数値制御装置５０は、クランプ機構部をクランプからアンクランプへの切替えを完了した後、主軸モータ８をサーボオフ状態からサーボオン状態に切り替え、主軸７及び工具ポット４１Ａに次工具２０２と現工具２０１を夫々装着した後、主軸モータ８をサーボオフ状態からサーボオン状態に切り替える。数値制御装置５０は、主軸モータ８をサーボオフ状態としてから、主軸７及び工具ポット４１Ａに次工具２０２と現工具２０１を夫々装着した後、主軸モータ８をサーボオフ状態からサーボオン状態に切り替える。故に数値制御装置５０は主軸モータ８のサーボオフ状態の期間を維持できるので、消費電力を削減できる。数値制御装置５０は工具交換動作が完了するまでに主軸モータ８をサーボオン状態とするので、工具交換動作後の工作機械１の切削動作を遅滞なく行うことができる。 After completing the switching of the clamp mechanism from the clamp to the unclamp, the numerical control device 50 switches the spindle motor 8 from the servo-off state to the servo-on state, and puts the next tool 202 and the current tool 201 on the spindle 7 and the tool pot 41A, respectively. After mounting, the spindle motor 8 is switched from the servo-off state to the servo-on state. The numerical control device 50 sets the spindle motor 8 in the servo-off state, mounts the next tool 202 and the current tool 201 in the spindle 7 and the tool pot 41A, respectively, and then switches the spindle motor 8 from the servo-off state to the servo-on state. Therefore, since the numerical control device 50 can maintain the servo-off state of the spindle motor 8, the power consumption can be reduced. Since the numerical control device 50 puts the spindle motor 8 in the servo-on state by the time the tool change operation is completed, the cutting operation of the machine tool 1 after the tool change operation can be performed without delay.

本発明は上記変形例以外にも種々の変更が可能である。上記実施形態の工作機械１は、主軸７がＺ軸方向に延びる縦型工作機械であるが、本発明は主軸７が水平方向に延びる横型工作機械にも適用できる。工作機械１の数値制御装置５０は、ＡＴＣ駆動軸４６が８８°位置で主軸モータ８のサーボオン状態をサーボオフ状態へ切り替えたが、これ以外のタイミングで切り替えを行ってもよい。例えば、ＣＰＵ５１は、Ｔ３で、一対の把持部４４Ａ，４４Ｂが現工具２０１と次工具２０２を把持したときから、Ｔ５で、クランプ機構部がクランプからアンクランプへの切替えを完了するときまでの間に、主軸モータ８をサーボオン状態からサーボオフ状態に切り替えればよい。工具交換アーム４４の一対の把持部４４Ａ，４４Ｂが現工具２０１と次工具２０２を把持する時、数値制御装置５０は主軸モータ８をサーボオン状態にする。故に数値制御装置５０は、一対の把持部４４Ａ，４４Ｂが現工具２０１と次工具２０２に当接する時の衝撃で、主軸７の位置ずれが発生するのを抑制できる。数値制御装置５０は一対の把持部４４Ａ，４４Ｂが現工具２０１と次工具２０２を把持したときから、クランプ機構部がクランプからアンクランプへの切替えを完了するまでの間に、主軸モータ８をサーボオン状態からサーボオフ状態へと切り替える。故に数値制御装置５０は主軸７の回転位置の位置ずれに起因する主軸モータ８の発振を抑制できる。故に数値制御装置５０は主軸７の回転位置の位置ずれを抑制し、且つ主軸モータ８の発振を抑制できる。 The present invention can be modified in various ways other than the above modification. The machine tool 1 of the above embodiment is a vertical machine tool in which the spindle 7 extends in the Z-axis direction, but the present invention can also be applied to a horizontal machine tool in which the spindle 7 extends in the horizontal direction. The numerical control device 50 of the machine tool 1 switches the servo-on state of the spindle motor 8 to the servo-off state when the ATC drive shaft 46 is at the 88 ° position, but the switching may be performed at a timing other than this. For example, in the CPU 51, from the time when the pair of gripping portions 44A and 44B grip the current tool 201 and the next tool 202 at T3 to the time when the clamping mechanism portion completes the switching from the clamp to the unclamp at T5. In addition, the spindle motor 8 may be switched from the servo-on state to the servo-off state. When the pair of gripping portions 44A and 44B of the tool changing arm 44 grip the current tool 201 and the next tool 202, the numerical control device 50 puts the spindle motor 8 in the servo-on state. Therefore, the numerical control device 50 can suppress the displacement of the spindle 7 due to the impact when the pair of grip portions 44A and 44B abut on the current tool 201 and the next tool 202. The numerical control device 50 servo-on the spindle motor 8 from the time when the pair of gripping portions 44A and 44B grips the current tool 201 and the next tool 202 until the clamping mechanism portion completes the switching from the clamp to the unclamp. Switch from the state to the servo off state. Therefore, the numerical control device 50 can suppress the oscillation of the spindle motor 8 due to the positional deviation of the rotational position of the spindle 7. Therefore, the numerical control device 50 can suppress the positional deviation of the rotational position of the spindle 7 and suppress the oscillation of the spindle motor 8.

上記実施形態の工作機械１の数値制御装置５０は、ＡＴＣ駆動軸４６が３５０°位置を経過した時、主軸モータ８をサーボオフ状態からサーボオン状態に切り替えたが、サーボオン状態に切り替えるタイミングはこれに限らない。例えば、工作機械１は、クランプ機構部をクランプからアンクランプへの切替えを完了してからＡＴＣ駆動軸４６を所定角度回転した後、例えばＡＴＣ駆動軸４６が２８０°位置で工具交換アーム４４が上死点に到達した時に次工具２０２が主軸７に装着したとして主軸モータ８をサーボオフ状態からサーボオン状態に切り替えてもよい。数値制御装置５０は、クランプ機構部をクランプからアンクランプへの切替えを完了してからＡＴＣ駆動軸４６を所定角度回転した後、主軸モータ８をサーボオフ状態からサーボオン状態へ切り替える。数値制御装置５０は、ＡＴＣ駆動軸４６を所定角度回転した期間、主軸モータ８をサーボオフ状態で維持できるので、消費電力を削減できる。数値制御装置５０は工具交換動作が完了するまでに主軸モータ８をサーボオン状態とするので、工具交換動作後の工作機械１の切削動作を遅滞なく行うことができる。尚、主軸モータ８をサーボオン状態に切り替えるタイミングは、ＡＴＣ駆動軸４６が９１°位置～３５０°位置又は３５０位置～３６０°位置の期間の何れかでもよい。このような場合であっても、数値制御装置５０は、サーボオフ状態の期間は、消費電力を削減し、工具交換動作後の切削動作を遅滞なく行うことができる。 The numerical control device 50 of the machine tool 1 of the above embodiment switches the spindle motor 8 from the servo-off state to the servo-on state when the ATC drive shaft 46 has passed the 350 ° position, but the timing of switching to the servo-on state is limited to this. do not have. For example, in the machine tool 1, after the switching of the clamp mechanism portion from the clamp to the unclamp is completed and the ATC drive shaft 46 is rotated by a predetermined angle, for example, the tool change arm 44 is moved up at the ATC drive shaft 46 at the 280 ° position. When the dead point is reached, the spindle motor 8 may be switched from the servo-off state to the servo-on state, assuming that the next tool 202 is mounted on the spindle 7. The numerical control device 50 rotates the ATC drive shaft 46 by a predetermined angle after completing the switching of the clamp mechanism from the clamp to the unclamp, and then switches the spindle motor 8 from the servo-off state to the servo-on state. Since the numerical control device 50 can maintain the spindle motor 8 in the servo-off state for a period in which the ATC drive shaft 46 is rotated by a predetermined angle, power consumption can be reduced. Since the numerical control device 50 puts the spindle motor 8 in the servo-on state by the time the tool change operation is completed, the cutting operation of the machine tool 1 after the tool change operation can be performed without delay. The timing for switching the spindle motor 8 to the servo-on state may be any of the periods when the ATC drive shaft 46 is in the 91 ° position to 350 ° position or the 350 position to 360 ° position. Even in such a case, the numerical control device 50 can reduce the power consumption and perform the cutting operation after the tool change operation without delay during the servo-off state.

上記実施形態及び変形例の工作機械１の数値制御装置５０は、ＡＴＣモータ４５の回転角度をエンコーダ４５Ａが検出することで、ＡＴＣ駆動軸４６の回転角度を検出し、該回転角度からクランプ機構部及び工具交換アーム４４の動作状態を検出したがこれに限らない。例えば、ＡＴＣモータ４５が時間の経過と共に回転を続け、数値制御装置５０はＡＴＣモータ４５を回転した時間を検出することで、クランプ機構部及び工具交換アーム４４の動作の状態を検出してもよい。数値制御装置５０は主軸モータ８を駆動してからの経過時間をカウンタ等で検出することで、工具交換アーム４４及びクランプ機構部の状態を検出する。数値制御装置５０は、検出した工具交換アーム４４及びクランプ機構部の状態に基づき、上記実施形態及び変形例で説明したタイミングで、主軸モータ８をサーボオン状態とサーボオフ状態に切り替えればよい。このような場合においても、数値制御装置５０は、上記実施形態及び変形例と同様の効果を得ることができる。 The numerical control device 50 of the machine tool 1 of the above-described embodiment and modification detects the rotation angle of the ATC drive shaft 46 by detecting the rotation angle of the ATC motor 45 by the encoder 45A, and the clamp mechanism unit is detected from the rotation angle. And the operating state of the tool change arm 44 was detected, but the present invention is not limited to this. For example, the ATC motor 45 may continue to rotate with the passage of time, and the numerical control device 50 may detect the operating state of the clamp mechanism portion and the tool change arm 44 by detecting the time during which the ATC motor 45 has rotated. .. The numerical control device 50 detects the state of the tool change arm 44 and the clamp mechanism portion by detecting the elapsed time from driving the spindle motor 8 with a counter or the like. The numerical control device 50 may switch the spindle motor 8 between the servo-on state and the servo-off state at the timing described in the above-described embodiment and modification based on the detected state of the tool change arm 44 and the clamp mechanism portion. Even in such a case, the numerical control device 50 can obtain the same effects as those of the above-described embodiment and modification.

本実施形態はカム機構としてパラレルカム５９と円柱部３７の平面溝カム３３を用い、カム機構で工具交換アーム４４を待機位置から主軸７の現工具２０１と工具ポット４１Ａの次工具２０２を把持するまで回転し、該位置から１８０°回転した後、待機位置まで戻している。カム機構として、パラレルカム５９をなくし、円柱部３７の平面溝カム３３のみで前述の動作を行ってもよい。 In this embodiment, a parallel cam 59 and a planar groove cam 33 of a cylindrical portion 37 are used as a cam mechanism, and the tool change arm 44 is gripped by the cam mechanism from the standby position to the current tool 201 of the spindle 7 and the next tool 202 of the tool pot 41A. After rotating to 180 ° from that position, it is returned to the standby position. As the cam mechanism, the parallel cam 59 may be eliminated, and the above-mentioned operation may be performed only by the planar groove cam 33 of the cylindrical portion 37.

上記説明にて、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向は本発明の三軸方向の一例である。Ｚ軸方向は本発明の一軸方向の一例である。上方は本発明の第一方向、下方は本発明の第二方向の一例である。主軸モータ８は本発明のサーボモータの一例である。ドローバ７０、ピン７１、揺動腕部材６０は機構駆動部の一例である。ピン７１は本発明のピンの一例である。操作部材４７、プッシュロッド９２は本発明の外力付与部の一例である。ＡＴＣモータ４５は本発明の駆動部の一例である。揺動腕部材６０は本発明のレバー部材の一例である。揺動腕部材６０の縦腕部６３は本発明の可動部の一例である。揺動腕部材６０の横腕部６２は本発明の押圧部の一例である。数値制御装置５０は本発明のＡＴＣ制御部の一例である。工具マガジン４１の工具交換部は、本発明の所定位置の一例である。図９のＳ１５の処理を行うＣＰＵ５１は本発明のオフ制御部の一例である。Ｓ１９の処理を行うＣＰＵ５１は本発明のオン制御部の一例である。 In the above description, the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction are examples of the three-axis directions of the present invention. The Z-axis direction is an example of the uniaxial direction of the present invention. The upper part is an example of the first direction of the present invention, and the lower part is an example of the second direction of the present invention. The spindle motor 8 is an example of the servo motor of the present invention. The draw bar 70, the pin 71, and the swing arm member 60 are examples of the mechanism drive unit. The pin 71 is an example of the pin of the present invention. The operation member 47 and the push rod 92 are examples of the external force applying portion of the present invention. The ATC motor 45 is an example of the drive unit of the present invention. The swing arm member 60 is an example of the lever member of the present invention. The vertical arm portion 63 of the swing arm member 60 is an example of the movable portion of the present invention. The lateral arm portion 62 of the swing arm member 60 is an example of the pressing portion of the present invention. The numerical control device 50 is an example of the ATC control unit of the present invention. The tool changing portion of the tool magazine 41 is an example of a predetermined position of the present invention. The CPU 51 that performs the processing of S15 in FIG. 9 is an example of the off control unit of the present invention. The CPU 51 that performs the processing of S19 is an example of the on-control unit of the present invention.

１ 工作機械
６ 主軸ヘッド
７ 主軸
８ 主軸モータ
４０ ＡＴＣ装置
４１ 工具マガジン
４１Ａ 工具ポット
４５ ＡＴＣモータ
４７ 操作部材
５０ 数値制御装置
６０ 揺動腕部材
６２ 横腕部
６３ 縦腕部
７０ ドローバ
７１ ピン
９２ プッシュロッド
２０１ 現工具
２０２ 次工具 1 Machine tool 6 Spindle head 7 Spindle 8 Spindle motor 40 ATC device 41 Tool magazine 41A Tool pot 45 ATC motor 47 Operation member 50 Numerical control device 60 Swing arm member 62 Horizontal arm 63 Vertical arm 70 Drawer 71 Pin 92 Push rod 201 Current tool 202 Secondary tool

Claims (5)

工具を着脱可能に支持する主軸と、
互いに直行する三軸方向に移動可能に設け、当該三軸方向のうち一軸方向に向けて前記主軸を回転可能に支持する主軸ヘッドと、
前記主軸ヘッドに設け、前記主軸を駆動するサーボモータと、
前記主軸に設け、前記主軸に装着する前記工具のクランプ及びアンクランプを行うクランプ機構部と、
前記主軸ヘッドに設け、前記クランプ機構部を駆動する為の外力を受ける機構駆動部と、
前記主軸ヘッドの移動範囲に近接して設け、前記主軸の工具交換動作を実行可能な工具交換装置と
を備えた工作機械の動作を制御するものであり、
前記機構駆動部は、
前記一軸方向に延び、前記クランプ機構部と接続する棒状のドローバと、
前記ドローバに設け、当該ドローバの直交する方向の両側に延出するピンと、
前記ドローバを、前記一軸方向に平行な方向であって、前記クランプ機構部が前記工具をクランプする第一方向に付勢するバネと、
前記主軸ヘッドに設け、一端に前記ピンを前記第一方向とは反対の第二方向に押圧可能な二股状の押圧部を有し、他端に前記外力を受ける可動部を有し、前記一端と前記他端の間を回動可能に軸支するレバー部材と
を備え、
前記可動部が前記外力を受けて、前記レバー部材が回動することにより、前記押圧部が前記ピンを押圧し、前記ドローバが前記バネの付勢力に抗して前記第二方向に移動することにより、前記クランプ機構部におけるクランプを解除してアンクランプするものであって、
前記工具交換装置は、
工具を収納可能な工具ポットを有し、次工具を収納する前記工具ポットを所定位置に移動する工具マガジンと、
前記一軸方向に直交する方向に延びるアーム両端部に前記工具を把持可能な一対の把持部を設け、前記一軸方向に平行に延びる旋回軸を中心に、前記一対の把持部が前記主軸に装着した現工具と前記所定位置に位置する前記次工具との間を旋回可能で、且つ前記旋回軸が延びる方向において移動可能な工具交換アームと、
前記工具交換アームを駆動する駆動部と、
前記駆動部の駆動力の一部を前記外力に変換し、前記可動部に付与することにより、前記機構駆動部を駆動する外力付与部と
を備え、
前記駆動部を制御することによって、前記工具交換動作を実行するＡＴＣ制御部を備えた数値制御装置において、
前記サーボモータのオンオフを制御するモータ制御部を備え、
前記ＡＴＣ制御部は、
前記サーボモータをオン状態で、前記駆動部を制御することにより、前記工具交換アームの旋回を開始すると共に、前記外力付与部によって前記可動部に前記外力を付与し、前記クランプ機構部をクランプからアンクランプに切替える動作を開始する旋回ステップと、
前記旋回ステップ後に、前記一対の把持部が前記現工具と前記次工具を把持する把持ステップと、
前記把持ステップ後に、前記クランプ機構部がクランプからアンクランプへの切替えを完了すると共に、前記一対の把持部が前記主軸及び前記工具ポットから離れる方向であって、前記一軸方向に平行な第三方向に前記工具交換アームを移動し、前記主軸及び前記工具ポットから前記現工具及び前記次工具を抜脱する工具抜脱ステップと、
前記工具抜脱ステップ後に、前記工具交換アームを旋回し、前記現工具と前記次工具の夫々の位置を入れ替えると共に、前記第三方向とは反対の第四方向に前記工具交換アームを移動し、前記主軸及び前記工具ポットに前記次工具と前記現工具を装着する装着ステップと
を含む前記工具交換動作を実行するものであり、
前記モータ制御部は、
前記把持ステップにて前記一対の把持部が前記現工具と前記次工具を把持したときから、前記工具抜脱ステップにて前記クランプ機構部がクランプからアンクランプへの切替えを完了するときまでの間に、前記サーボモータを前記オン状態からオフ状態に切り替えるオフ制御部を備え、
前記モータ制御部の前記オフ制御部は、前記工具抜脱ステップにて前記クランプ機構部がクランプからアンクランプへの切替えを完了する直前で、前記サーボモータを前記オン状態から前記オフ状態に切り替えること
を特徴とする数値制御装置。 A spindle that supports the tool detachably and
A spindle head that is movably provided in three axial directions perpendicular to each other and rotatably supports the spindle in one of the three axial directions.
A servomotor provided on the spindle head to drive the spindle, and
A clamp mechanism portion provided on the spindle and for clamping and unclamping the tool mounted on the spindle.
A mechanism drive unit provided on the spindle head and receiving an external force for driving the clamp mechanism unit, and a mechanism drive unit.
It controls the operation of a machine tool provided close to the moving range of the spindle head and equipped with a tool changing device capable of performing a tool changing operation of the spindle.
The mechanism drive unit is
A rod-shaped drawbar that extends in the uniaxial direction and is connected to the clamp mechanism portion,
Pins provided on the drawbar and extending on both sides in the orthogonal direction of the drawbar, and
A spring that urges the drawbar in a direction parallel to the uniaxial direction and in which the clamp mechanism portion clamps the tool in the first direction.
The spindle head is provided, and one end thereof has a bifurcated pressing portion capable of pressing the pin in a second direction opposite to the first direction, and the other end has a movable portion that receives the external force. A lever member that rotatably supports between the other end and the other end is provided.
When the movable portion receives the external force and the lever member rotates, the pressing portion presses the pin, and the drawbar moves in the second direction against the urging force of the spring. Therefore, the clamp in the clamp mechanism portion is released and unclamped.
The tool changer is
A tool magazine that has a tool pot that can store tools and moves the tool pot that stores the next tool to a predetermined position.
A pair of grips capable of gripping the tool are provided at both ends of an arm extending in a direction orthogonal to the uniaxial direction, and the pair of grips are mounted on the spindle around a swivel shaft extending parallel to the uniaxial direction. A tool change arm that can swivel between the current tool and the next tool located at the predetermined position and can move in the direction in which the swivel shaft extends.
The drive unit that drives the tool change arm and
A part of the driving force of the driving unit is converted into the external force and applied to the movable portion to provide an external force applying unit for driving the mechanism driving unit.
In a numerical control device including an ATC control unit that executes the tool change operation by controlling the drive unit.
A motor control unit for controlling the on / off of the servo motor is provided.
The ATC control unit
By controlling the drive unit with the servomotor turned on, the tool exchange arm starts to turn, and the external force is applied to the movable portion by the external force applying portion, and the clamp mechanism portion is clamped from the clamp. A turning step that starts the operation to switch to unclamp, and
After the turning step, the gripping step in which the pair of gripping portions grips the current tool and the next tool,
After the gripping step, the clamp mechanism portion completes the switching from the clamp to the unclamp, and the pair of gripping portions are in a direction away from the spindle and the tool pot, and are in a third direction parallel to the uniaxial direction. A tool removal step of moving the tool exchange arm to remove the current tool and the next tool from the spindle and the tool pot.
After the tool removal step, the tool change arm is swiveled to switch the positions of the current tool and the next tool, and the tool change arm is moved in the fourth direction opposite to the third direction. The tool exchange operation including the mounting step of mounting the next tool and the current tool on the spindle and the tool pot is executed.
The motor control unit
From the time when the pair of grips grips the current tool and the next tool in the grip step to the time when the clamp mechanism unit completes the switching from the clamp to the unclamp in the tool removal step. Also provided with an off control unit that switches the servomotor from the on state to the off state.
The off control unit of the motor control unit switches the servomotor from the on state to the off state immediately before the clamp mechanism unit completes the switching from the clamp to the unclamp in the tool removal step.
Numerical control device featuring. 前記モータ制御部は、前記工具抜脱ステップにて前記クランプ機構部をクランプからアンクランプへの切替えを完了した後、前記サーボモータを前記オフ状態から前記オン状態に切り替えるオン制御部を備え、
前記オン制御部は、前記装着ステップにて前記主軸及び前記工具ポットに前記次工具と前記現工具を夫々装着した後、前記サーボモータを前記オフ状態から前記オン状態に切り替えること
を特徴とする請求項１に記載の数値制御装置。 The motor control unit includes an on control unit that switches the servomotor from the off state to the on state after completing the switching of the clamp mechanism unit from the clamp to the unclamp in the tool removal step.
The on control unit is characterized in that, after mounting the next tool and the current tool on the spindle and the tool pot in the mounting step, the servomotor is switched from the off state to the on state. Item 1. The numerical control device according to Item 1. 工具を着脱可能に支持する主軸と、
互いに直行する三軸方向に移動可能に設け、当該三軸方向のうち一軸方向に向けて前記主軸を回転可能に支持する主軸ヘッドと、
前記主軸ヘッドに設け、前記主軸を駆動するサーボモータと、
前記主軸に設け、前記主軸に装着する前記工具のクランプ及びアンクランプを行うクランプ機構部と、
前記主軸ヘッドに設け、前記クランプ機構部を駆動する為の外力を受ける機構駆動部と、
前記主軸ヘッドの移動範囲に近接して設け、前記主軸の工具交換動作を実行可能な工具交換装置と
を備えた工作機械の動作を制御するものであり、
前記機構駆動部は、
前記一軸方向に延び、前記クランプ機構部と接続する棒状のドローバと、
前記ドローバに設け、当該ドローバの直交する方向の両側に延出するピンと、
前記ドローバを、前記一軸方向に平行な方向であって、前記クランプ機構部が前記工具をクランプする第一方向に付勢するバネと、
前記主軸ヘッドに設け、一端に前記ピンを前記第一方向とは反対の第二方向に押圧可能な二股状の押圧部を有し、他端に前記外力を受ける可動部を有し、前記一端と前記他端の間を回動可能に軸支するレバー部材と
を備え、
前記可動部が前記外力を受けて、前記レバー部材が回動することにより、前記押圧部が前記ピンを押圧し、前記ドローバが前記バネの付勢力に抗して前記第二方向に移動することにより、前記クランプ機構部におけるクランプを解除してアンクランプするものであって、
前記工具交換装置は、
工具を収納可能な工具ポットを有し、次工具を収納する前記工具ポットを所定位置に移動する工具マガジンと、
前記一軸方向に直交する方向に延びるアーム両端部に前記工具を把持可能な一対の把持部を設け、前記一軸方向に平行に延びる旋回軸を中心に、前記一対の把持部が前記主軸に装着した現工具と前記所定位置に位置する前記次工具との間を旋回可能で、且つ前記旋回軸が延びる方向において移動可能な工具交換アームと、
前記工具交換アームを駆動する駆動部と、
前記駆動部の駆動力の一部を前記外力に変換し、前記可動部に付与することにより、前記機構駆動部を駆動する外力付与部と
を備え、
前記駆動部を制御することによって、前記工具交換動作を実行するＡＴＣ制御部を備えた数値制御装置において、
前記サーボモータのオンオフを制御するモータ制御部を備え、
前記ＡＴＣ制御部は、
前記サーボモータをオン状態で、前記駆動部を制御することにより、前記工具交換アームの旋回を開始すると共に、前記外力付与部によって前記可動部に前記外力を付与し、前記クランプ機構部をクランプからアンクランプに切替える動作を開始する旋回ステップと、
前記旋回ステップ後に、前記一対の把持部が前記現工具と前記次工具を把持する把持ステップと、
前記把持ステップ後に、前記クランプ機構部がクランプからアンクランプへの切替えを完了すると共に、前記一対の把持部が前記主軸及び前記工具ポットから離れる方向であって、前記一軸方向に平行な第三方向に前記工具交換アームを移動し、前記主軸及び前記工具ポットから前記現工具及び前記次工具を抜脱する工具抜脱ステップと、
前記工具抜脱ステップ後に、前記工具交換アームを旋回し、前記現工具と前記次工具の夫々の位置を入れ替えると共に、前記第三方向とは反対の第四方向に前記工具交換アームを移動し、前記主軸及び前記工具ポットに前記次工具と前記現工具を装着する装着ステップと
を含む前記工具交換動作を実行するものであり、
前記モータ制御部は、
前記把持ステップにて前記一対の把持部が前記現工具と前記次工具を把持したときから、前記工具抜脱ステップにて前記クランプ機構部がクランプからアンクランプへの切替えを完了するときまでの間に、前記サーボモータを前記オン状態からオフ状態に切り替えるオフ制御部を備え、
前記モータ制御部は、前記工具抜脱ステップにて前記クランプ機構部をクランプからアンクランプへの切替えを完了した後、前記サーボモータを前記オフ状態から前記オン状態に切り替えるオン制御部を備え、
前記オン制御部は、前記装着ステップにて前記主軸及び前記工具ポットに前記次工具と前記現工具を夫々装着した後、前記サーボモータを前記オフ状態から前記オン状態に切り替えること
を特徴とする数値制御装置。 A spindle that supports the tool detachably and
A spindle head that is movably provided in three axial directions perpendicular to each other and rotatably supports the spindle in one of the three axial directions.
A servomotor provided on the spindle head to drive the spindle, and
A clamp mechanism portion provided on the spindle and for clamping and unclamping the tool mounted on the spindle.
A mechanism drive unit provided on the spindle head and receiving an external force for driving the clamp mechanism unit, and a mechanism drive unit.
It controls the operation of a machine tool provided close to the moving range of the spindle head and equipped with a tool changing device capable of performing a tool changing operation of the spindle.
The mechanism drive unit is
A rod-shaped drawbar that extends in the uniaxial direction and is connected to the clamp mechanism portion,
Pins provided on the drawbar and extending on both sides in the orthogonal direction of the drawbar, and
A spring that urges the drawbar in a direction parallel to the uniaxial direction and in which the clamp mechanism portion clamps the tool in the first direction.
The spindle head is provided, and one end thereof has a bifurcated pressing portion capable of pressing the pin in a second direction opposite to the first direction, and the other end has a movable portion that receives the external force. A lever member that rotatably supports between the other end and the other end is provided.
When the movable portion receives the external force and the lever member rotates, the pressing portion presses the pin, and the drawbar moves in the second direction against the urging force of the spring. Therefore, the clamp in the clamp mechanism portion is released and unclamped.
The tool changer is
A tool magazine that has a tool pot that can store tools and moves the tool pot that stores the next tool to a predetermined position.
A pair of grips capable of gripping the tool are provided at both ends of an arm extending in a direction orthogonal to the uniaxial direction, and the pair of grips are mounted on the spindle around a swivel shaft extending parallel to the uniaxial direction. A tool change arm that can swivel between the current tool and the next tool located at the predetermined position and can move in the direction in which the swivel shaft extends.
The drive unit that drives the tool change arm and
A part of the driving force of the driving unit is converted into the external force and applied to the movable portion to provide an external force applying unit for driving the mechanism driving unit.
In a numerical control device including an ATC control unit that executes the tool change operation by controlling the drive unit.
A motor control unit for controlling the on / off of the servo motor is provided.
The ATC control unit
By controlling the drive unit with the servomotor turned on, the tool exchange arm starts to turn, and the external force is applied to the movable portion by the external force applying portion, and the clamp mechanism portion is clamped from the clamp. A turning step that starts the operation to switch to unclamp, and
After the turning step, the gripping step in which the pair of gripping portions grips the current tool and the next tool,
After the gripping step, the clamp mechanism portion completes the switching from the clamp to the unclamp, and the pair of gripping portions are in a direction away from the spindle and the tool pot, and are in a third direction parallel to the uniaxial direction. A tool removal step of moving the tool exchange arm to remove the current tool and the next tool from the spindle and the tool pot.
After the tool removal step, the tool change arm is swiveled to switch the positions of the current tool and the next tool, and the tool change arm is moved in the fourth direction opposite to the third direction. The tool exchange operation including the mounting step of mounting the next tool and the current tool on the spindle and the tool pot is executed.
The motor control unit
From the time when the pair of grips grips the current tool and the next tool in the grip step to the time when the clamp mechanism unit completes the switching from the clamp to the unclamp in the tool removal step. Also provided with an off control unit that switches the servomotor from the on state to the off state.
The motor control unit includes an on control unit that switches the servomotor from the off state to the on state after completing the switching of the clamp mechanism unit from the clamp to the unclamp in the tool removal step.
The on control unit switches the servomotor from the off state to the on state after mounting the next tool and the current tool on the spindle and the tool pot, respectively, in the mounting step.
Numerical control device featuring. 工具を着脱可能に支持する主軸と、
互いに直行する三軸方向に移動可能に設け、当該三軸方向のうち一軸方向に向けて前記主軸を回転可能に支持する主軸ヘッドと、
前記主軸ヘッドに設け、前記主軸を駆動するサーボモータと、
前記主軸に設け、前記主軸に装着する前記工具のクランプ及びアンクランプを行うクランプ機構部と、
前記主軸ヘッドに設け、前記クランプ機構部を駆動する為の外力を受ける機構駆動部と、
前記主軸ヘッドの移動範囲に近接して設け、前記主軸の工具交換動作を実行可能な工具交換装置と
を備えた工作機械の動作を制御するものであり、
前記機構駆動部は、
前記一軸方向に延び、前記クランプ機構部と接続する棒状のドローバと、
前記ドローバに設け、当該ドローバの直交する方向の両側に延出するピンと、
前記ドローバを、前記一軸方向に平行な方向であって、前記クランプ機構部が前記工具をクランプする第一方向に付勢するバネと、
前記主軸ヘッドに設け、一端に前記ピンを前記第一方向とは反対の第二方向に押圧可能な二股状の押圧部を有し、他端に前記外力を受ける可動部を有し、前記一端と前記他端の間を回動可能に軸支するレバー部材と
を備え、
前記可動部が前記外力を受けて、前記レバー部材が回動することにより、前記押圧部が前記ピンを押圧し、前記ドローバが前記バネの付勢力に抗して前記第二方向に移動することにより、前記クランプ機構部におけるクランプを解除してアンクランプするものであって、
前記工具交換装置は、
工具を収納可能な工具ポットを有し、次工具を収納する前記工具ポットを所定位置に移動する工具マガジンと、
前記一軸方向に直交する方向に延びるアーム両端部に前記工具を把持可能な一対の把持部を設け、前記一軸方向に平行に延びる旋回軸を中心に、前記一対の把持部が前記主軸に装着した現工具と前記所定位置に位置する前記次工具との間を旋回可能で、且つ前記旋回軸が延びる方向において移動可能な工具交換アームと、
前記工具交換アームを駆動する駆動部と、
前記駆動部の駆動力の一部を前記外力に変換し、前記可動部に付与することにより、前記機構駆動部を駆動する外力付与部と
を備え、
前記駆動部を制御することによって、前記工具交換動作を実行可能なＡＴＣ制御ステップを実行する数値制御装置の制御方法において、
前記サーボモータのオンオフを制御するモータ制御ステップを備え、
前記ＡＴＣ制御ステップは、
前記サーボモータをオン状態で、前記駆動部を制御することにより、前記工具交換アームの旋回を開始すると共に、前記外力付与部によって前記可動部に前記外力を付与し、前記クランプ機構部をクランプからアンクランプに切替える動作を開始する旋回ステップと、
前記旋回ステップ後に、前記一対の把持部が前記現工具と前記次工具を把持する把持ステップと、
前記把持ステップ後に、前記クランプ機構部がクランプからアンクランプへの切替えを完了すると共に、前記一対の把持部が前記主軸及び前記工具ポットから離れる方向であって、前記一軸方向に平行な第三方向に前記工具交換アームを移動し、前記主軸及び前記工具ポットから前記現工具及び前記次工具を抜脱する工具抜脱ステップと、
前記工具抜脱ステップ後に、前記工具交換アームを旋回し、前記現工具と前記次工具の夫々の位置を入れ替えると共に、前記第三方向とは反対の第四方向に前記工具交換アームを移動し、前記主軸及び前記工具ポットに前記次工具と前記現工具を装着する装着ステップと
を含み、
前記モータ制御ステップは、
前記把持ステップにて前記一対の把持部が前記現工具と前記次工具を把持したときから、前記工具抜脱ステップにて前記クランプ機構部がクランプからアンクランプへの切替えを完了するときまでの間に、前記サーボモータを前記オン状態からオフ状態に切り替えるオフ制御ステップを備え、
前記モータ制御ステップの前記オフ制御ステップは、前記工具抜脱ステップにて前記クランプ機構部がクランプからアンクランプへの切替えを完了する直前で、前記サーボモータを前記オン状態から前記オフ状態に切り替えること
を特徴とする制御方法。 A spindle that supports the tool detachably and
A spindle head that is movably provided in three axial directions perpendicular to each other and rotatably supports the spindle in one of the three axial directions.
A servomotor provided on the spindle head to drive the spindle, and
A clamp mechanism portion provided on the spindle and for clamping and unclamping the tool mounted on the spindle.
A mechanism drive unit provided on the spindle head and receiving an external force for driving the clamp mechanism unit, and a mechanism drive unit.
It controls the operation of a machine tool provided close to the moving range of the spindle head and equipped with a tool changing device capable of performing a tool changing operation of the spindle.
The mechanism drive unit is
A rod-shaped drawbar that extends in the uniaxial direction and is connected to the clamp mechanism portion,
Pins provided on the drawbar and extending on both sides in the orthogonal direction of the drawbar, and
A spring that urges the drawbar in a direction parallel to the uniaxial direction and in which the clamp mechanism portion clamps the tool in the first direction.
The spindle head is provided, and one end thereof has a bifurcated pressing portion capable of pressing the pin in a second direction opposite to the first direction, and the other end has a movable portion that receives the external force. A lever member that rotatably supports between the other end and the other end is provided.
When the movable portion receives the external force and the lever member rotates, the pressing portion presses the pin, and the drawbar moves in the second direction against the urging force of the spring. Therefore, the clamp in the clamp mechanism portion is released and unclamped.
The tool changer is
A tool magazine that has a tool pot that can store tools and moves the tool pot that stores the next tool to a predetermined position.
A pair of grips capable of gripping the tool are provided at both ends of an arm extending in a direction orthogonal to the uniaxial direction, and the pair of grips are mounted on the spindle around a swivel shaft extending parallel to the uniaxial direction. A tool change arm that can swivel between the current tool and the next tool located at the predetermined position and can move in the direction in which the swivel shaft extends.
The drive unit that drives the tool change arm and
A part of the driving force of the driving unit is converted into the external force and applied to the movable portion to provide an external force applying unit for driving the mechanism driving unit.
In a control method of a numerical control device that executes an ATC control step capable of executing the tool change operation by controlling the drive unit.
A motor control step for controlling the on / off of the servomotor is provided.
The ATC control step is
By controlling the drive unit with the servomotor turned on, the tool exchange arm starts to turn, and the external force is applied to the movable portion by the external force applying portion, and the clamp mechanism portion is clamped from the clamp. A turning step that starts the operation to switch to unclamp, and
After the turning step, the gripping step in which the pair of gripping portions grips the current tool and the next tool,
After the gripping step, the clamp mechanism portion completes the switching from the clamp to the unclamp, and the pair of gripping portions are in a direction away from the spindle and the tool pot, and are in a third direction parallel to the uniaxial direction. A tool removal step of moving the tool exchange arm to remove the current tool and the next tool from the spindle and the tool pot.
After the tool removal step, the tool change arm is swiveled to switch the positions of the current tool and the next tool, and the tool change arm is moved in the fourth direction opposite to the third direction. The spindle and the tool pot include the next tool and a mounting step for mounting the current tool.
The motor control step is
From the time when the pair of grips grips the current tool and the next tool in the grip step to the time when the clamp mechanism unit completes the switching from the clamp to the unclamp in the tool removal step. In addition, an off control step for switching the servomotor from the on state to the off state is provided .
In the off control step of the motor control step, the servomotor is switched from the on state to the off state immediately before the clamp mechanism unit completes the switching from the clamp to the unclamp in the tool removal step.
A control method characterized by. 工具を着脱可能に支持する主軸と、
互いに直行する三軸方向に移動可能に設け、当該三軸方向のうち一軸方向に向けて前記主軸を回転可能に支持する主軸ヘッドと、
前記主軸ヘッドに設け、前記主軸を駆動するサーボモータと、
前記主軸に設け、前記主軸に装着する前記工具のクランプ及びアンクランプを行うクランプ機構部と、
前記主軸ヘッドに設け、前記クランプ機構部を駆動する為の外力を受ける機構駆動部と、
前記主軸ヘッドの移動範囲に近接して設け、前記主軸の工具交換動作を実行可能な工具交換装置と
を備えた工作機械の動作を制御するものであり、
前記機構駆動部は、
前記一軸方向に延び、前記クランプ機構部と接続する棒状のドローバと、
前記ドローバに設け、当該ドローバの直交する方向の両側に延出するピンと、
前記ドローバを、前記一軸方向に平行な方向であって、前記クランプ機構部が前記工具をクランプする第一方向に付勢するバネと、
前記主軸ヘッドに設け、一端に前記ピンを前記第一方向とは反対の第二方向に押圧可能な二股状の押圧部を有し、他端に前記外力を受ける可動部を有し、前記一端と前記他端の間を回動可能に軸支するレバー部材と
を備え、
前記可動部が前記外力を受けて、前記レバー部材が回動することにより、前記押圧部が前記ピンを押圧し、前記ドローバが前記バネの付勢力に抗して前記第二方向に移動することにより、前記クランプ機構部におけるクランプを解除してアンクランプするものであって、
前記工具交換装置は、
工具を収納可能な工具ポットを有し、次工具を収納する前記工具ポットを所定位置に移動する工具マガジンと、
前記一軸方向に直交する方向に延びるアーム両端部に前記工具を把持可能な一対の把持部を設け、前記一軸方向に平行に延びる旋回軸を中心に、前記一対の把持部が前記主軸に装着した現工具と前記所定位置に位置する前記次工具との間を旋回可能で、且つ前記旋回軸が延びる方向において移動可能な工具交換アームと、
前記工具交換アームを駆動する駆動部と、
前記駆動部の駆動力の一部を前記外力に変換し、前記可動部に付与することにより、前記機構駆動部を駆動する外力付与部と
を備え、
前記駆動部を制御することによって、前記工具交換動作を実行可能なＡＴＣ制御ステップを実行する数値制御装置の制御方法において、
前記サーボモータのオンオフを制御するモータ制御ステップを備え、
前記ＡＴＣ制御ステップは、
前記サーボモータをオン状態で、前記駆動部を制御することにより、前記工具交換アームの旋回を開始すると共に、前記外力付与部によって前記可動部に前記外力を付与し、前記クランプ機構部をクランプからアンクランプに切替える動作を開始する旋回ステップと、
前記旋回ステップ後に、前記一対の把持部が前記現工具と前記次工具を把持する把持ステップと、
前記把持ステップ後に、前記クランプ機構部がクランプからアンクランプへの切替えを完了すると共に、前記一対の把持部が前記主軸及び前記工具ポットから離れる方向であって、前記一軸方向に平行な第三方向に前記工具交換アームを移動し、前記主軸及び前記工具ポットから前記現工具及び前記次工具を抜脱する工具抜脱ステップと、
前記工具抜脱ステップ後に、前記工具交換アームを旋回し、前記現工具と前記次工具の夫々の位置を入れ替えると共に、前記第三方向とは反対の第四方向に前記工具交換アームを移動し、前記主軸及び前記工具ポットに前記次工具と前記現工具を装着する装着ステップと
を含み、
前記モータ制御ステップは、
前記把持ステップにて前記一対の把持部が前記現工具と前記次工具を把持したときから、前記工具抜脱ステップにて前記クランプ機構部がクランプからアンクランプへの切替えを完了するときまでの間に、前記サーボモータを前記オン状態からオフ状態に切り替えるオフ制御ステップを備え、
前記モータ制御ステップは、前記工具抜脱ステップにて前記クランプ機構部をクランプからアンクランプへの切替えを完了した後、前記サーボモータを前記オフ状態から前記オン状態に切り替えるオン制御ステップを備え、
前記オン制御ステップは、前記装着ステップにて前記主軸及び前記工具ポットに前記次工具と前記現工具を夫々装着した後、前記サーボモータを前記オフ状態から前記オン状態に切り替えること
を特徴とする制御方法。 A spindle that supports the tool detachably and
A spindle head that is movably provided in three axial directions perpendicular to each other and rotatably supports the spindle in one of the three axial directions.
A servomotor provided on the spindle head to drive the spindle, and
A clamp mechanism portion provided on the spindle and for clamping and unclamping the tool mounted on the spindle.
A mechanism drive unit provided on the spindle head and receiving an external force for driving the clamp mechanism unit, and a mechanism drive unit.
It controls the operation of a machine tool provided close to the moving range of the spindle head and equipped with a tool changing device capable of performing a tool changing operation of the spindle.
The mechanism drive unit is
A rod-shaped drawbar that extends in the uniaxial direction and is connected to the clamp mechanism portion,
Pins provided on the drawbar and extending on both sides in the orthogonal direction of the drawbar, and
A spring that urges the drawbar in a direction parallel to the uniaxial direction and in which the clamp mechanism portion clamps the tool in the first direction.
The spindle head is provided, and one end thereof has a bifurcated pressing portion capable of pressing the pin in a second direction opposite to the first direction, and the other end has a movable portion that receives the external force. A lever member that rotatably supports between the other end and the other end is provided.
When the movable portion receives the external force and the lever member rotates, the pressing portion presses the pin, and the drawbar moves in the second direction against the urging force of the spring. Therefore, the clamp in the clamp mechanism portion is released and unclamped.
The tool changer is
A tool magazine that has a tool pot that can store tools and moves the tool pot that stores the next tool to a predetermined position.
A pair of grips capable of gripping the tool are provided at both ends of an arm extending in a direction orthogonal to the uniaxial direction, and the pair of grips are mounted on the spindle around a swivel shaft extending parallel to the uniaxial direction. A tool change arm that can swivel between the current tool and the next tool located at the predetermined position and can move in the direction in which the swivel shaft extends.
The drive unit that drives the tool change arm and
A part of the driving force of the driving unit is converted into the external force and applied to the movable portion to provide an external force applying unit for driving the mechanism driving unit.
In a control method of a numerical control device that executes an ATC control step capable of executing the tool change operation by controlling the drive unit.
A motor control step for controlling the on / off of the servomotor is provided.
The ATC control step is
By controlling the drive unit with the servomotor turned on, the tool exchange arm starts to turn, and the external force is applied to the movable portion by the external force applying portion, and the clamp mechanism portion is clamped from the clamp. A turning step that starts the operation to switch to unclamp, and
After the turning step, the gripping step in which the pair of gripping portions grips the current tool and the next tool,
After the gripping step, the clamp mechanism portion completes the switching from the clamp to the unclamp, and the pair of gripping portions are in a direction away from the spindle and the tool pot, and are in a third direction parallel to the uniaxial direction. A tool removal step of moving the tool exchange arm to remove the current tool and the next tool from the spindle and the tool pot.
After the tool removal step, the tool change arm is swiveled to switch the positions of the current tool and the next tool, and the tool change arm is moved in the fourth direction opposite to the third direction. The spindle and the tool pot include the next tool and a mounting step for mounting the current tool.
The motor control step is
From the time when the pair of grips grips the current tool and the next tool in the grip step to the time when the clamp mechanism unit completes the switching from the clamp to the unclamp in the tool removal step. In addition, an off control step for switching the servomotor from the on state to the off state is provided.
The motor control step includes an on control step for switching the servomotor from the off state to the on state after the switching of the clamp mechanism portion from the clamp to the unclamp is completed in the tool removal step.
In the on control step, after the next tool and the current tool are mounted on the spindle and the tool pot in the mounting step, the servomotor is switched from the off state to the on state.
A control method characterized by.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115070482B (en) * 2022-07-23 2023-09-05 超同步股份有限公司 Servo tool magazine control method and system and electronic equipment

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000084712A (en) 1998-09-10 2000-03-28 Toyoda Mach Works Ltd Machine tool equipped with two tool spindle heads
JP2006095627A (en) 2004-09-29 2006-04-13 Brother Ind Ltd Machine tool and method of exchanging tool of machine tool
JP2006106849A (en) 2004-09-30 2006-04-20 Brother Ind Ltd Machine tool
JP2007160444A (en) 2005-12-12 2007-06-28 Nippei Toyama Corp Machining center
JP2018106350A (en) 2016-12-26 2018-07-05 ブラザー工業株式会社 Numerical control unit and control method

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4426763A (en) * 1981-08-28 1984-01-24 Aerotech, Incorporated Tool changer
JPS5980172A (en) * 1982-10-26 1984-05-09 Fanuc Ltd Control system for main shaft motor
JPS63123646A (en) * 1986-11-12 1988-05-27 Brother Ind Ltd Tool replacing device
JPH0822488B2 (en) * 1989-09-04 1996-03-06 ブラザー工業株式会社 Machine Tools

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000084712A (en) 1998-09-10 2000-03-28 Toyoda Mach Works Ltd Machine tool equipped with two tool spindle heads
JP2006095627A (en) 2004-09-29 2006-04-13 Brother Ind Ltd Machine tool and method of exchanging tool of machine tool
JP2006106849A (en) 2004-09-30 2006-04-20 Brother Ind Ltd Machine tool
JP2007160444A (en) 2005-12-12 2007-06-28 Nippei Toyama Corp Machining center
JP2018106350A (en) 2016-12-26 2018-07-05 ブラザー工業株式会社 Numerical control unit and control method

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