JP7176495B2 - 数値制御装置及び制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、数値制御装置及び制御方法に関する。

特許文献１に記載の数値制御装置が制御する工作機械は、ばねの力により工具ホルダを主軸にクランプする。主軸を回転可能に支持する主軸ヘッドは、Ｚ軸モータにより上下動可能である。テーブルに保持した被削材に工具が喰い付いた状態で主軸ヘッドが上方に移動した時、主軸から工具ホルダが外れる現象（以下、ホルダ抜けと称す）が発生する。工具ホルダを把持するドローバの上下方向の位置は工具ホルダを保持した時と保持していない時で異なる。特許文献１の数値制御装置はドローバの位置が異なることによってＺ軸モータのトルクの変化が異なることを利用してホルダ抜けを検出する。

特開２０１７－４９６４２号公報

工具ホルダと工具とを連結するボルトの緩み等が要因で、工具ホルダから工具が外れる（以下、工具抜けと称す）時がある。該時、工具ホルダは主軸に装着したままなので、ドローバの位置は正常時と変わらない。故に、数値制御装置は、Ｚ軸モータのトルクの変化に応じて工具抜けを検出できない。

本発明の目的は、工具抜けを精度良く検出できる数値制御装置及び制御方法を提供することである。

本発明の第一態様に係る数値制御装置は、工具と該工具を保持する工具ホルダを含む工具体を装着する主軸と、前記主軸に装着した前記工具体である第一工具体を前記主軸から脱離し、前記第一工具体と異なる前記工具体である第二工具体を前記主軸に装着することで前記工具体を交換する交換装置と、前記交換装置による前記工具体の交換時、前記第一工具体を少なくとも保持した状態で回転する回転機構と、前記回転機構を回転駆動するモータとを有する工作機械を制御する数値制御装置であって、前記工具体を少なくとも一つ保持した前記回転機構が前記モータにより回転した時のトルクである基準トルクを記憶する記憶部と、前記交換装置による前記工具体の交換時、前記交換装置が前記主軸から脱離した前記第一工具体を少なくとも保持した前記回転機構を回転駆動する前記モータのトルクである交換トルクを取得する取得部と、前記取得部により取得した前記交換トルクと、前記記憶部に記憶した前記基準トルクの関係に基づき、前記第一工具体の前記工具ホルダから前記工具が抜けたか否かを判定する判定部とを備えたことを特徴とする。

交換装置による工具体の交換時、回転機構を回転駆動するモータのトルク（交換トルク）は、回転機構が保持した第一工具体の工具ホルダから工具が抜けたか否かに応じて変化する。故に、数値制御装置は、主軸に装着した第一工具体の工具ホルダから工具が抜けたか否かを、工具交換時における交換トルクと基準トルクとの関係に基づいて精度良く判定できる。

第一態様において、前記記憶部は、前記回転機構が前記モータにより回転駆動した時の最大トルク及び最小トルクの差分を、前記基準トルクとして記憶し、前記取得部は、前記工具体の交換時に前記回転機構を回転駆動する前記モータの最大トルク及び最小トルクの差分を、前記交換トルクとして取得し、前記判定部は、前記交換トルクと前記基準トルクとの差分が所定閾値よりも大きい時、前記第一工具体の前記工具ホルダから前記工具が外れたと判定し、前記交換トルクと前記基準トルクとの差分が前記所定閾値以下の時、前記第一工具体から前記工具が外れていないと判定してもよい。該時、数値制御装置は、モータの加速時と減速時との両方のトルクの変化に基づき、第一工具体の工具ホルダから工具が抜けたかを判定できる。故に、数値制御装置は、第一工具体の工具ホルダから工具が抜けたかを更に精度良く判定できる。

第一態様において、前記交換装置は、前記工具体を把持する把持部を複数円形に配列したドラム状のマガジンを、前記モータにより回転駆動するタレット式であり、前記回転機構は前記マガジンであり、前記主軸から脱離した前記第一工具体を、複数の前記把持部のうち何れか一つにより把持し、且つ、複数の前記把持部のうち他の何れか一つに把持した前記第二工具体を前記主軸に装着してもよい。数値制御装置は、タレット式の交換装置を有する工作機械において、第一工具体の工具ホルダから工具が抜けたか否かを判定できる。

第一態様において、前記記憶部は、前記マガジンが前記モータにより回転駆動した時の前記基準トルクを、前記マガジンが把持する前記工具体の種別毎に複数記憶し、前記判定部は、前記記憶部に記憶した複数の前記基準トルクの内、前記交換装置により前記主軸から脱離した前記第一工具体の種別に対応する前記基準トルクと、前記取得部により取得した前記交換トルクとの関係に基づき、前記第一工具体の前記工具ホルダから前記工具が外れたか否か判定してもよい。数値制御装置は、工具体毎に形状や重量が相違することで基準トルクが相違する場合でも、第一工具体の工具ホルダから工具が抜けたか否かを精度良く判定できる。

第一態様において、前記交換装置は、夫々が前記工具体を保持する二つの保持部を両端部に有するアームを、前記モータにより回転駆動するアーム式であり、前記回転機構は前記アームであり、前記主軸から脱離した前記第一工具体を、二つの前記保持部のうち一方に保持し、且つ、前記主軸に装着する前記第二工具体を、二つの前記保持部のうち他方に保持してもよい。数値制御装置は、アーム式の交換装置を有する工作機械において、第一工具体の工具ホルダから工具が抜けたか否かを判定できる。

第一態様において、前記記憶部は、前記アームが前記モータにより回転駆動した時の前記基準トルクを、二つの前記保持部の夫々が保持する二つの前記工具体の組合せ毎に記憶し、前記判定部は、前記記憶部に記憶した複数の前記基準トルクの内、前記主軸から脱離した前記第一工具体と前記主軸に装着した前記第二工具体の組合せに対応する前記基準トルクと、前記取得部により取得した前記交換トルクとの関係に基づき、前記第一工具体の前記工具ホルダから前記工具が外れたか否か判定してもよい。数値制御装置は、工具体の組合せ毎に重量やバランス相違することで基準トルクが相違する場合でも、第一工具体の工具ホルダから工具が抜けたか否かを精度良く判定できる。

本発明の第二態様に係る制御方法は、工具と該工具を保持する工具ホルダを含む工具体を装着する主軸と、前記主軸に装着した前記工具体である第一工具体を前記主軸から脱離し、前記第一工具体と異なる前記工具体である第二工具体を前記主軸に装着することで前記工具体を交換する交換装置と、前記交換装置による前記工具体の交換時、前記第一工具体を少なくとも保持した状態で回転する回転機構と、前記回転機構を回転駆動するモータとを有する工作機械を制御するための制御方法であって、前記交換装置による前記工具体の交換時、前記交換装置が前記主軸から脱離した前記第一工具体を少なくとも保持した前記回転機構を回転駆動する前記モータのトルクである交換トルクを取得する取得工程と、前記取得工程により取得した前記交換トルクと、前記工具体を少なくとも一つ保持した前記回転機構が前記モータにより回転駆動した時のトルクである基準トルクを記憶する記憶部に記憶した前記基準トルクの関係に基づき、前記第一工具体の前記工具ホルダから前記工具が抜けたか否かを判定する判定工程とを備えたことを特徴とする。第二態様によれば、第一態様と同様の効果を奏することができる。

工作機械１Ａの斜視図。 主軸ヘッド７Ａ周囲の縦断面図。 主軸９Ａ内部の縦断面図。 工作機械１Ａと数値制御装置３０Ａの電気的構成を示すブロック図。 マガジンモータ５５Ａのトルクを示すグラフ。 テーブル３４１を示す図。 主処理の流れ図。 第一実施形態における取得処理の流れ図。 工作機械１Ｂの斜視図。 工作機械１Ｂの平面図。 工作機械１Ｂの正面図。 工作機械１Ｂの右側面図。 図１１に示すＩ－Ｉ線矢視方向断面図。 図９に示すＷ領域内の部分拡大図。 本体部４０１Ｂ内における旋回軸４３ＢとＡＴＣ駆動軸４６Ｂ周囲の断面図。 数値制御装置５０Ｂと工作機械１Ｂの電気的構成を示すブロック図。 工具交換処理の説明図。 工具交換動作のタイミング線図。 ＡＴＣモータ４５Ｂのトルクを示すグラフ。 テーブル５４１を示す図。 第二実施形態における取得処理の流れ図。

＜第一実施形態＞
本発明の第１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１Ａの左右方向、前後方向、上下方向は、夫々、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向である。工作機械１Ａは主軸９Ａに装着した工具体４０Ａ（図２参照）の工具４Ａを回転し、テーブル１３Ａ上面に保持した被削材に切削加工を施す機械である。数値制御装置３０Ａ（図４参照）は工作機械１Ａの動作を制御する。

＜工作機械１Ａの概要＞
図１、図２に示す如く、工作機械１Ａは、基台２Ａ、コラム５Ａ、主軸ヘッド７Ａ、主軸９Ａ、テーブル装置１０Ａ、工具交換装置２０Ａ、制御箱６Ａ、操作盤１５Ａ（図４参照）等を備える。基台２Ａは略直方体状の金属製土台である。コラム５Ａは基台２Ａ上部後方に固定する。

主軸ヘッド７Ａはコラム５Ａ前面に設けたＺ軸移動機構でＺ軸方向に昇降する。Ｚ軸移動機構はＺ軸モータ５１Ａ（図４参照）等を備える。Ｚ軸移動機構は、Ｚ軸モータ５１Ａの駆動に応じて主軸ヘッド７ＡをＺ軸方向に移動する。主軸ヘッド７Ａは上部に主軸モータ５２Ａを備える。主軸９Ａは主軸ヘッド７Ａの内部に回転可能に設ける。主軸９Ａは下端部（先端部）に装着穴９２Ａを有する。主軸９Ａは装着穴９２Ａに工具ホルダ１７Ａを装着し、主軸モータ５２Ａの駆動に応じて回転する。工具ホルダ１７Ａは工具４Ａを保持する。工具４Ａ及び工具ホルダ１７Ａは、工具体４０Ａを構成する。

テーブル装置１０Ａは、Ｙ軸移動機構（図示略）、Ｙ軸テーブル１２Ａ、テーブル１３Ａ、Ｘ軸移動機構等を備える。Ｙ軸移動機構は基台２Ａ上面に設け、Ｙ軸モータ５４Ａ（図４参照）等を備える。Ｙ軸移動機構は、Ｙ軸モータ５４Ａの駆動に応じてＹ軸テーブル１２ＡをＹ軸方向に移動する。Ｘ軸移動機構はＹ軸テーブル１２Ａ上面に設け、Ｘ軸モータ５３Ａ（図４参照）等を備える。Ｘ軸移動機構は、Ｘ軸モータ５３Ａの駆動に応じてテーブル１３ＡをＸ軸方向に移動可能に支持する。故にテーブル１３Ａは、Ｘ軸移動機構とＹ軸移動機構により、基台２Ａ上をＸ軸方向とＹ軸方向に移動可能である。

工具交換装置２０Ａは主軸ヘッド７Ａの前側に設け、工具マガジン２１Ａを備える。工具マガジン２１Ａは、円状に配列した複数のグリップアーム９０Ａを外周に備える。グリップアーム９０Ａは工具ホルダ１７Ａを把持する。工具交換装置２０Ａはマガジンモータ５５Ａ（図４参照）の駆動に応じて工具マガジン２１Ａを回転する。

制御箱６Ａはコラム５Ａの背面側に固定し、数値制御装置３０Ａ（図４参照）を格納する。数値制御装置３０Ａは、Ｚ軸モータ５１Ａ、主軸モータ５２Ａ、Ｘ軸モータ５３Ａ、Ｙ軸モータ５４Ａを夫々制御し、テーブル１３Ａ上に保持した被削材と主軸９Ａに装着した工具４Ａを相対移動することで各種加工を被削材に施す。各種加工とは、ドリル、タップ等を用いた穴空け加工、エンドミル、フライス等を用いた側面加工等である。

操作盤１５Ａ（図４参照）は、工作機械１Ａを覆うカバー（図示略）の外壁等に設ける。操作盤１５Ａは入力部２４Ａ（図４参照）と表示部２５Ａ（図４参照）を備える。入力部２４Ａは各種情報、操作指示等の入力を受け付け、後述する数値制御装置３０Ａに入力情報を出力する。表示部２５Ａは後述する数値制御装置３０Ａからの指令に基づき各種画面、異常情報等を表示する。

＜主軸ヘッド７Ａと主軸９Ａの内部構造＞
図２，図３に示す如く、主軸ヘッド７Ａは前方下部の内側に主軸９Ａを回転可能に支持する。主軸９Ａは上下方向に回転軸を有する。主軸９Ａは主軸モータ５２Ａの下方に延びる駆動軸に継手２３Ａを介して連結する。故に主軸９Ａは主軸モータ５２Ａの駆動で回転する。図３に示す如く、主軸９Ａは、軸穴９１Ａ、装着穴９２Ａ、空間９３Ａ、下部摺動穴９４Ａ、クランプ軸８１Ａ、ばね８２Ａを備える。軸穴９１Ａは主軸９Ａの中心を通る。装着穴９２Ａは主軸９Ａの先端部（下端部）に設ける。装着穴９２Ａには工具ホルダ１７Ａが装着する。工具ホルダ１７Ａは一端側に工具４Ａを保持し、他端側にテーパ装着部１８０Ａとプルスタッド１８１Ａを備える。テーパ装着部１８０Ａは円錐状である。プルスタッド１８１Ａはテーパ装着部１８０Ａの頂上部から軸方向に突出する。テーパ装着部１８０Ａは主軸９Ａの装着穴９２Ａに密着して装着する。空間９３Ａは装着穴９２Ａ上部に連続して設ける。下部摺動穴９４Ａは軸穴９１Ａの下端部と空間９３Ａとの間に連続して設ける。

クランプ軸８１Ａは軸穴９１Ａ内に挿入し且つ上下方向に移動可能に設ける。クランプ軸８１Ａはピン支持部８１１Ａ、軸部８１２Ａ、ホルダ把持部８１３Ａを備える。ピン支持部８１１Ａは円柱形状でクランプ軸８１Ａの上端に位置し、後述するピン５８Ａを支持する。軸部８１２Ａは円柱形状でありピン支持部８１１Ａから下方に延びる。ホルダ把持部８１３Ａは軸部の下端に位置し、複数の鋼球（図示略）を有する。ばね８２Ａは軸穴９１Ａの中に挿入し、ばね８２Ａの上端はピン支持部８１１Ａと係合し、クランプ軸８１Ａをばね力で上方に常時付勢する。クランプ軸８１Ａがばね８２Ａのばね力に抗して下方向に移動することにより、ばね８２Ａは縮み、ホルダ把持部８１３Ａは下部摺動穴９４Ａから空間９３Ａに出て、工具ホルダ１７Ａのプルスタッド１８１Ａのクランプを解除する。一方、クランプ軸８１Ａが下方移動した状態から上に移動すると、ホルダ把持部８１３Ａは、空間９３Ａから下部摺動穴９４Ａに移動し、鋼球は内側に引き込まれ、プルスタッド１８１Ａをクランプする。故にクランプ軸８１Ａは工具ホルダ１７Ａをばね８２Ａにより上方に引っ張り上げた状態で保持する。

図２に示す如く、主軸ヘッド７Ａは後方上部の内側にレバー６０Ａを備える。レバー６０Ａは略Ｌ字型であり支軸６１Ａを中心に揺動する。支軸６１Ａは主軸ヘッド７Ａ内に固定する。レバー６０Ａは縦方向レバー６３Ａと横方向レバー６２Ａを備える。縦方向レバー６３Ａは支軸６１Ａからコラム５Ａ側に対して斜め上方に延びて中間部６５Ａで上方に折曲して更に上方に延びる。横方向レバー６２Ａは支軸６１Ａからコラム５Ａ前方に略水平に延びる。横方向レバー６２Ａの先端部はクランプ軸８１Ａに直交して突設したピン５８Ａに上方から係合可能である。縦方向レバー６３Ａは上端部の背面に板カム体６６Ａを備える。板カム体６６Ａはコラム５Ａ側にカム面を備える。板カム体６６Ａのカム面は上側軸受部２７Ａに固定したカムフォロア６７Ａと接離可能である。カムフォロア６７Ａは板カム体６６Ａのカム面を摺動する。引張コイルバネ（図示略）は縦方向レバー６３Ａと主軸ヘッド７Ａとの間に弾力的に設ける。レバー６０Ａを右側面から見た場合、引張コイルバネはレバー６０Ａを時計回りに常時付勢する。故にレバー６０Ａは横方向レバー６２Ａによるピン５８Ａの下方向への押圧を常時解除する。

＜工具体４０Ａの着脱、交換動作＞
図２に示す如く、主軸９Ａの装着穴９２Ａに、工具ホルダ１７Ａのテーパ装着部１８０Ａを装着した状態で、Ｚ軸モータ５１Ａの回転により主軸ヘッド７Ａが上昇する。レバー６０Ａに設けた板カム体６６Ａはカムフォロア６７Ａに接触して摺動する。板カム体６６Ａのカム形状に沿ってカムフォロア６７Ａが摺動すると、レバー６０Ａは右側方から見た時に支軸６１Ａを中心に反時計回りに回転する。横方向レバー６２Ａはピン５８Ａに上方から係合してクランプ軸８１Ａを下方に押圧する。クランプ軸８１Ａはばね８２Ａのばね力に抗してホルダ把持部８１３Ａを下方に付勢する。ホルダ把持部８１３Ａは工具ホルダ１７Ａのプルスタッド１８１Ａのクランプを解除する。工具ホルダ１７Ａが主軸９Ａの装着穴９２Ａから外れることにより、工具体４０Ａは主軸９Ａから脱離する。主軸９Ａから脱離した工具体４０Ａを、第一工具体と称す。工具交換装置２０Ａの複数のグリップアーム９０Ａのうち、工具交換位置にある一のグリップアーム９０Ａ（以下、第一グリップアームと称す）は、主軸９Ａから脱離した第一工具体を把持する。工具交換位置は工具マガジン２１Ａの最下部位置である。

工具交換装置２０Ａは、マガジンモータ５５Ａにより工具マガジン２１Ａを回転し、ＮＣプログラムの工具交換指令が指示する工具４Ａを含む工具体４０Ａ（以下、第二工具体と称す）を、工具交換位置に位置決めする。該時、工具マガジン２１Ａは、主軸９Ａから脱離した工具体４０Ａである第一工具体が工具交換位置にある状態から、新たに主軸９Ａに装着する工具体４０Ａである第二工具体が工具交換位置にある状態まで回転する。又、工具マガジン２１Ａは、第一工具体を第一グリップアームにより把持し、且つ、第二工具体を他のグリップアーム９０Ａ（以下、第二グリップアームと称す）に把持した状態で回転する。

工具交換位置に第二工具体が配置した状態で、Ｚ軸モータ５１Ａの回転により主軸ヘッド７Ａが下降する。主軸９Ａの装着穴９２Ａに、第二工具体の工具ホルダ１７Ａのテーパ装着部１８０Ａが挿入する。レバー６０Ａに設けた板カム体６６Ａはカムフォロア６７Ａに摺動すると、レバー６０Ａは右側方から見た時に支軸６１Ａを中心に時計回りに回転する。故に横方向レバー６２Ａはピン５８Ａから離れ、クランプ軸８１Ａの下方への押圧を解除する。クランプ軸８１Ａはホルダ把持部８１３Ａの下方への付勢を解除し、ばね８２Ａのばね力で上方に移動するので、ホルダ把持部８１３Ａはプルスタッド１８１Ａを上方に引っ張る。工具交換装置２０Ａの第二グリップアームから、第二工具体が脱離する。主軸９Ａの装着穴９２Ａに対して工具ホルダ１７Ａのテーパ装着部１８０Ａの装着が完了し、主軸９Ａに対する第二工具体の装着が完了する。

＜電気的構成＞
図４を参照し、数値制御装置３０Ａと工作機械１Ａの電気的構成を説明する。数値制御装置３０Ａは、ＣＰＵ３１Ａ、ＲＯＭ３２Ａ、ＲＡＭ３３Ａ、記憶装置３４Ａ、入力インタフェイス３５１Ａ、出力インタフェイス３５２Ａ等を備える。ＣＰＵ３１Ａは数値制御装置３０Ａを統括制御する。ＲＯＭ３２Ａは、各種プログラムを記憶する。ＲＡＭ３３Ａは、各種処理実行中の各種データを記憶する。記憶装置３４Ａ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。

工作機械１Ａは、操作盤１５Ａを更に備える。操作盤１５Ａは入力部２４Ａと表示部２５Ａを有する。入力部２４Ａは各種入力を受け付ける。表示部２５Ａは各種画面を表示する。入力部２４Ａは、入力インタフェイス３５１Ａに電気的に接続する。表示部２５Ａは出力インタフェイス３５２Ａに電気的に接続する。

Ｚ軸モータ５１Ａ、主軸モータ５２Ａ、Ｘ軸モータ５３Ａ、Ｙ軸モータ５４Ａ、マガジンモータ５５Ａは、出力インタフェイス３５２Ａに電気的に接続する。Ｚ軸モータ５１Ａ、主軸モータ５２Ａ、Ｘ軸モータ５３Ａ、Ｙ軸モータ５４Ａ、マガジンモータ５５Ａは、出力インタフェイス３５２Ａが出力するパルス信号に応じて回転するサーボモータである。Ｚ軸モータ５１Ａはエンコーダ５１１Ａを備える。エンコーダ５１１ＡはＺ軸モータ５１Ａの回転角度を検出する。主軸モータ５２Ａはエンコーダ５２１Ａを備える。エンコーダ５２１Ａは主軸モータ５２Ａの回転角度を検出する。Ｘ軸モータ５３Ａはエンコーダ５３１Ａを備える。エンコーダ５３１ＡはＸ軸モータ５３Ａの回転角度を検出する。Ｙ軸モータ５４Ａはエンコーダ５４１Ａを備える。エンコーダ５４１ＡはＹ軸モータ５４Ａの回転角度を検出する。マガジンモータ５５Ａはエンコーダ５５１Ａを備える。エンコーダ５５１Ａはマガジンモータ５５Ａの回転角度を検出する。エンコーダ５１１Ａ、５２１Ａ、５３１Ａ、５４１Ａ、５５１Ａは、入力インタフェイス３５１Ａに電気的に接続する。

＜工具抜けの検出方法＞
図３に示す工具体４０Ａにおいて、工具ホルダ１７Ａに工具４Ａを留めるネジの緩み等が要因で、工具ホルダ１７Ａから工具４Ａが抜ける時がある。以下、該事象を工具抜けと称す。図３（Ａ）は、工具抜けが発生していない状態の工具体４０Ａを示す。図３（Ｂ）は、工具抜けが発生した状態の工具体４０Ａを示す。該時、数値制御装置３０Ａは、工具抜けを早期に検出して対応することが望ましい。第１実施形態において、数値制御装置３０Ａは、以下の方法で工具抜けを検出する。

切削時において主軸９Ａに装着した第一工具体の工具ホルダ１７Ａから工具４Ａが脱離した時を例示する。工具交換装置２０Ａによる工具交換時、工具マガジン２１Ａは、工具４Ａが脱離した第一工具体を主軸９Ａから脱離して第一グリップアームに把持する。次に工具マガジン２１Ａは、第二グリップアームに把持した第二工具体を工具交換位置まで移動する為に、第一工具体及び第二工具体を含む全ての工具体４０Ａを把持した状態で回転する。第一グリップアームは、第一工具体の工具ホルダ１７Ａのみ把持した状態である。該時、第一工具体において工具抜けが発生しない時に対して工具マガジン２１Ａの重量が変化する為、工具マガジン２１Ａを回転するマガジンモータ５５Ａのトルクも変化する。

図５は、工具交換装置２０Ａによる工具交換時において工具マガジン２１Ａを回転するマガジンモータ５５Ａのトルクの継時変化を示す。実線ｐ１１は、第一工具体において工具抜けが発生していない時のマガジンモータ５５Ａのトルクを示す。点線ｐ１２は、第一工具体において工具抜けが発生した時のマガジンモータ５５Ａのトルクを示す。回転角度は、第一工具体が工具交換位置にある状態（第一状態と称す）から、第一工具体を把持する第一グリップアームに隣接する他のグリップアームが把持する工具体が工具交換位置にある状態（第二状態と称す）まで回転した場合の回転角度に対応する。該時、回転角度θは、複数のグリップアーム９０Ａの総数をｎとした時、次の式にて示す。
θ＝３６０／ｎ［°］
マガジンモータ５５Ａは、回転開始直後（約７００ｍｓ）と回転終了直前（約１５００ｍｓ）との夫々で加減速度が大きくなる為、実線ｐ１１及び点線ｐ１２の該部分は急峻なピークを有する。

工具抜けが発生した時、第一工具体において工具４Ａが抜けて工具ホルダ１７Ａのみとなっていることから、マガジンモータ５５Ａ及び工具体４０Ａの総重量は工具４Ａの重量分軽くなる。故に、実線ｐ１１の最大値は、点線ｐ１２の最大値よりも大きく、且つ、実線ｐ１１の最小値は点線ｐ１２の最小値よりも小さくなる。又、実線ｐ１１の最大値（最大トルクと称す）と最小値（最小トルクと称す）の差分ｄ１１は、点線ｐ１２の最大トルクと最小トルクの差分ｄ１２よりも大きくなる。

故に、数値制御装置３０Ａは、第一工具体において工具抜けが生じない状態で工具マガジン２１Ａを回転した時のマガジンモータ５５Ａの最大トルク及び最小トルクの差分を、基準トルクとして、記憶装置３４Ａに予め記憶する。即ち、基準トルクは、工具交換位置にある工具体４０Ａにおいて工具抜けが発生していない状態で、工具マガジン２１Ａが第一状態から第二状態まで回転した時のトルクに対応する。基準トルクは、工具マガジン２１Ａが複数のグリップアーム９０Ａにより実際に把持する全ての工具体４０Ａの各々の種別毎に、複数記憶する。各工具体４０Ａの形状や重量が相違する時、工具マガジン２１Ａが第一状態から第二状態まで回転する時のマガジンモータ５５Ａのトルクも相違する為、複数の工具体４０Ａの各々の種別に対応する基準トルクも相違する。

図６は、記憶装置３４Ａに記憶した複数の基準トルクを含むテーブル３４１を示す。テーブル３４１では、第一工具体の種別ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４の各々に基準トルクが対応付けてある。ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４は、工具マガジン２１Ａが複数のグリップアーム９０Ａにより把持する全ての工具体４０Ａの種別を示す。

数値制御装置３０ＡのＣＰＵ３１Ａは、実際の工具交換時に工具マガジン２１Ａを第一状態から第二状態まで回転する時のマガジンモータ５５Ａのトルクを取得し、最大トルクと最小トルクとの差分を交換トルクとして算出する。ＣＰＵ３１Ａは、記憶装置３４Ａに記憶したテーブル３４１の複数の基準トルクのうち、工具交換装置２０Ａによる工具交換時に主軸９Ａから脱離した第一工具体に対応する基準トルクを抽出する。ＣＰＵ３１Ａは、抽出した基準トルクと交換トルクとの差分の絶対値を算出する。

ＣＰＵ３１Ａは、基準トルクと交換トルクとの差分の絶対値が所定閾値Ｔｈ１よりも大きい時、第一工具体に工具抜けが発生したと判定する。一方、ＣＰＵ３１Ａは、基準トルクと交換トルクとの差分の絶対値が所定閾値Ｔｈ１以下の時、第一工具体に工具抜けが発生していないと判定する。例えば図５に示す例において、ＣＰＵ３１Ａは、基準トルクに対応する差分ｄ１１と、交換トルクに対応する差分ｄ１２との差分の絶対値｜ｄ１１－ｄ１２｜を所定閾値Ｔｈ１と比較することにより、第一工具体に工具抜けが発生したか否かを判定する。尚、ＣＰＵ３１Ａは、基準トルクの所定割合を所定閾値Ｔｈ１として規定する。所定割合は、一例として１０％である。例えば、テーブル３４１（図６参照）において種別がｔ１である第一工具体に対応する基準トルクは１００である為、所定閾値Ｔｈ１は１０となる。

＜主処理＞
図７、図８を参照し、主処理を説明する。数値制御装置３０ＡのＣＰＵ３１Ａは、工作機械１Ａの電源を投入した時、ＲＯＭ３２Ａに記憶したプログラムを読み出して実行することにより、主処理を開始する。なお、ＮＣプログラムを実行する制御は、入力部２４の起動ボタンを押した時、不図示のプログラムによって行われる。

図７に示すように、ＣＰＵ３１Ａは、工具交換装置２０Ａによる工具交換中であるか判定する（Ｓ１１）。ＣＰＵ３１Ａは、工具交換中でないと判定した時（Ｓ１１：ＮＯ）、処理をＳ１１に戻す。ＣＰＵ３１Ａは、工具交換中であると判定した時（Ｓ１１：ＹＥＳ）、工具交換により主軸９Ａから脱離した第一工具体を特定する。ＣＰＵ３１Ａは、記憶装置３４Ａに記憶したテーブル３４１（図６参照）に、特定した第一工具体に対応する基準トルクがあるか判定する（Ｓ１３）。ＣＰＵ３１Ａは、特定した第一工具体に対応する基準トルクがテーブル３４１にない時（Ｓ１３：ＮＯ）、処理をＳ１１に戻す。ＣＰＵ３１Ａは、特定した第一工具体に対応する基準トルクがテーブル３４１にある時（Ｓ１３：ＹＥＳ）、取得処理（図８参照）を実行する（Ｓ１５）。

図８を参照し、取得処理を説明する。ＣＰＵ３１Ａは、ＲＡＭ３３Ａに記憶した変数である最大トルク及び最小トルクに０を設定して初期化する。ＣＰＵ３１Ａは、工具交換により主軸９Ａから脱離した第一工具体を第一グリップアームにより把持した状態で、工具マガジン２１Ａがマガジンモータ５５Ａにより第一状態から第二状態までの間で回転しているか判定する（Ｓ３１）。ＣＰＵ３１Ａはマガジンモータ５５Ａにパルス信号を出している間、工具マガジン２１Ａは回転していると判定する。ＣＰＵ３１Ａは、工具マガジン２１Ａが第一状態から第二状態までの間で回転していると判定した時（Ｓ３１：ＹＥＳ）、マガジンモータ５５Ａのトルクを取得する（Ｓ３３）。

尚、ＣＰＵ３１Ａは、マガジンモータ５５Ａに出力するパルス信号と、エンコーダ５５１Ａが検出したマガジンモータ５５Ａの回転角度とに基づき、マガジンモータ５５Ａのトルクを取得してもよい。又、ＣＰＵ３１Ａは、エンコーダ５５１Ａが検出したマガジンモータ５５Ａの回転角度に基づきフィードバック制御を行うことにより、マガジンモータ５５Ａに出力するパルス信号を調整してもよい。該時、ＣＰＵ３１Ａは、フィードバック制御により調整したパルス信号に基づき、マガジンモータ５５Ａのトルクを取得してもよい。

ＣＰＵ３１Ａは、Ｓ３３の処理により取得したトルクが、ＲＡＭ３３Ａに記憶した最大トルク以上であるか判定する（Ｓ３５）。ＣＰＵ３１Ａは、取得したトルクが最大トルク以上と判定した時（Ｓ３５：ＹＥＳ）、ＲＡＭ３３Ａに記憶した最大トルクを、Ｓ３３の処理により取得したトルクに変更し、最大トルクを更新する（Ｓ３７）。ＣＰＵ３１Ａは処理をＳ３９に進める。一方、ＣＰＵ３１Ａは、Ｓ３３の処理により取得したトルクが、ＲＡＭ３３Ａに記憶した最大トルクよりも小さいと判定した時（Ｓ３５：ＮＯ）、処理をＳ３９に進める。

ＣＰＵ３１Ａは、Ｓ３３の処理により取得したトルクが、ＲＡＭ３３Ａに記憶した最小トルク以下であるか判定する（Ｓ３９）。ＣＰＵ３１Ａは、取得したトルクが最小トルク以下と判定した時（Ｓ３９：ＹＥＳ）、ＲＡＭ３３Ａに記憶した最小トルクを、Ｓ３３の処理により取得したトルクに変更し、最小トルクを更新する（Ｓ４１）。ＣＰＵ３１Ａは処理をＳ３１に戻す。一方、ＣＰＵ３１Ａは、Ｓ３３の処理により取得したトルクが、ＲＡＭ３３Ａに記憶した最小トルクよりも大きいと判定した時（Ｓ３９：ＮＯ）、処理をＳ３１に戻す。ＣＰＵ３１Ａは、工具マガジン２１Ａの第一状態から第二状態までの間の回転が終了したと判定した時（Ｓ３１：ＮＯ）、処理をＳ４３に進める。

ＣＰＵ３１Ａは、ＲＡＭ３３Ａに記憶した最大トルクと最小トルクの差分を、交換トルクとして算出する（Ｓ４３）。ＣＰＵ３１Ａは取得処理を終了し、処理を主処理（図７参照）に戻す。

図７に示すように、ＣＰＵ３１Ａは、取得処理（Ｓ１５）の終了後、テーブル３４１（図参照）のうち、工具交換により主軸９Ａから脱離した第一工具体に対応する基準トルクを抽出する。ＣＰＵ３１Ａは、抽出した基準トルクと、取得処理によって算出した交換トルクとの差分の絶対値を算出する。ＣＰＵ３１Ａは、算出した差分の絶対値と、所定閾値Ｔｈ１の関係に応じ、第一工具体の工具４Ａによる切削後に第一工具体の工具ホルダ１７Ａから工具４Ａが外れる工具抜けが発生したか判定する（Ｓ１７）。ＣＰＵ３１Ａは、算出した差分の絶対値が所定閾値Ｔｈ１以下の時、第一工具体において工具抜けが発生していないと判定する（Ｓ１７：ＮＯ）。該時、ＣＰＵ３１Ａは処理をＳ１１に戻す。一方、ＣＰＵ３１Ａは、算出した差分の絶対値が所定閾値Ｔｈ１よりも大きい時、第一工具体において工具抜けが発生したと判定する（Ｓ１７：ＹＥＳ）。該時、ＣＰＵ３１Ａは、第一工具体において工具抜けが発生したことを報知する画面を表示部２５Ａに表示し、使用者に報知する（Ｓ１９）。ＣＰＵ３１Ａは主処理を終了する。

＜第一実施形態の作用、効果＞
工具交換装置２０Ａによる工具体４０Ａの交換時、工具マガジン２１Ａを回転するマガジンモータ５５Ａのトルクは、工具マガジン２１Ａが把持した第一工具体の工具ホルダ１７Ａから工具４Ａが抜けたか否かに応じて変化する（図５参照）。故に、数値制御装置３０Ａは、第一工具体において工具抜けが発生していない時のマガジンモータ５５Ａのトルクを、基準トルクとして記憶装置３４Ａに記憶する。数値制御装置３０Ａは、主軸９Ａに装着した第一工具体を交換する時のマガジンモータ５５Ａのトルクを、交換トルクとして取得する（Ｓ１５）。数値制御装置３０Ａは、第一工具体の工具ホルダ１７Ａから工具４Ａが抜けたか否かを、基準トルクと交換トルクとの関係に基づいて精度良く判定できる（Ｓ１７）。

数値制御装置３０Ａは、マガジンモータ５５Ａの最大トルクと最小トルクとの差分を、交換トルクとして算出する（Ｓ４３）。数値制御装置３０Ａは、算出した交換トルクと基準トルクとの関係に基づき、第一工具体において工具抜けが発生したか判定する（Ｓ１７）。該時、数値制御装置３０Ａは、マガジンモータ５５Ａの加速時（最大トルク）と減速時（最小トルク）との両方の変化に基づき、第一工具体の工具ホルダ１７Ａから工具４Ａが抜けたかを判定できる。故に、数値制御装置３０Ａは、工具抜けが発生したか否かを更に精度良く判定できる。

数値制御装置３０Ａは、タレット式の工具交換装置２０Ａを有する工作機械１Ａにおいて工具抜けが発生したか否かを、上記方法により判定できる。又、数値制御装置３０Ａは、工具マガジン２１Ａが複数のグリップアーム９０Ａにより把持する複数の工具体４０Ａの種別毎に基準トルクを複数記憶する。該時、数値制御装置３０Ａは、工具体４０Ａ毎に形状や重量が相違することで基準トルクが相違する場合でも、第一工具体の工具ホルダ１７Ａから工具４Ａが抜けたか否かを精度良く判定できる。

＜第一実施形態の特記事項＞
上記において、数値制御装置３０Ａは、工具マガジン２１Ａが実際に把持した全ての工具体４０Ａの種別の各々に基準トルクを対応付けたテーブル３４１を、記憶装置３４Ａに記憶した。数値制御装置３０Ａは、工具マガジン２１Ａに把持可能な全ての工具体４０Ａの種別の各々に基準トルクを対応付けたテーブル３４１を、記憶装置３４Ａに記憶してもよい。該時、テーブル３４１の工具体４０Ａの種別は、工具マガジン２１Ａが実際に把持した工具体４０Ａの種別よりも多くてもよい。

上記のテーブル３４１を用いる時、数値制御装置３０Ａは、工具マガジン２１Ａが実際に把持する工具体４０Ａを抽出し、抽出した工具体４０Ａに対応する基準トルクを、主処理の開始時点でテーブル３４１から選択してもよい。又は、数値制御装置３０Ａは、ＮＣプログラムを先読みし、工具交換指令により交換対象となる工具４Ａを備えた工具体を特定してもよい。数値制御装置３０Ａは、特定した工具体４０Ａに対応する基準トルクを、主処理の開始時点でテーブル３４１から選択してもよい。更に、テーブル３４１のうち交換対象となる工具４Ａを備えた工具体４０Ａは、使用者が入力部２４Ａを介して入力してもよい。数値制御装置３０Ａは、使用者が入力した工具体４０Ａに対応する基準トルクを、主処理の開始時点でテーブル３４１から選択してもよい。数値制御装置３０Ａは、Ｓ１７の処理で基準トルクと交換トルクとの差分の絶対値を算出する時、主処理の開始時点でテーブル３４１から選択した基準トルクの中から、主軸９Ａから脱離した第一工具体に対応する基準トルクを更に選択してもよい。

工具交換装置２０Ａは本発明の第一実施形態における「交換装置」の一例である。工具マガジン２１Ａは本発明の第一実施形態における「回転機構」の一例である。マガジンモータ５５Ａは本発明の第一実施形態における「モータ」の一例である。テーブル３４１を記憶する記憶装置３４Ａは本発明の第一実施形態における「記憶部」の一例である。Ｓ３３～Ｓ４３の処理を行うＣＰＵ３１Ａは本発明の第一実施形態における「取得部」の一例である。Ｓ１７の処理を行うＣＰＵ３１Ａは本発明の第一実施形態における「判定部」の一例である。

＜第二実施形態＞
本発明の第二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９に示す工作機械１Ｂの左右方向、前後方向、上下方向は、夫々、工作機械１ＢのＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向である。工作機械１Ｂは主軸７Ｂ（図１３参照）に装着した工具体４０Ａ（図２等参照）の工具４Ａ（図２等参照）を回転し、回転台１１Ｂに固定した被削材に切削加工を施す機械である。数値制御装置５０Ｂ（図１６参照）は工作機械１Ｂの動作を制御する。

＜工作機械１Ｂの概要＞
図９～図１３を参照し、工作機械１Ｂの構造を説明する。工作機械１Ｂは基台部２Ｂ、立柱５Ｂ、主軸ヘッド６Ｂ、主軸７Ｂ、工作台装置１０Ｂ、工具交換装置４０Ｂ（以下、ＡＴＣ装置４０Ｂと呼ぶ）等を備える。

基台部２Ｂ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２０Ｂ（図１２参照）を備える。台座部２０Ｂは略直方体状であり、上面にＸ軸移動機構１０１Ｂ（図１２参照）を備える。Ｘ軸移動機構１０１Ｂは運搬体１２Ｂ（図９，図１２参照）をＸ軸方向に移動可能に支持する。Ｘ軸移動機構１０１Ｂは、Ｘ軸モータ２１Ｂ（図１６参照）等を備える。Ｘ軸移動機構１０１ＢはＸ軸モータ２１Ｂの駆動により、運搬体１２ＢをＸ軸方向に移動する。運搬体１２Ｂは立柱５ＢをＸ軸方向に移動する。運搬体１２Ｂ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５ＢをＹ軸方向に移動可能に支持する。Ｙ軸移動機構は、Ｙ軸モータ２４Ｂ（図１６参照）等を備える。Ｙ軸移動機構はＹ軸モータ２４Ｂの駆動により、立柱５ＢをＹ軸方向に移動する。故に、立柱５ＢはＸ軸移動機構１０１Ｂ、Ｙ軸移動機構等に依りＸ軸方向とＹ軸方向に移動する。立柱５Ｂは前面にＺ軸移動機構１０３Ｂ（図１０，図１１，図１３参照）を備える。Ｚ軸移動機構１０３Ｂは主軸ヘッド６ＢをＺ軸方向に移動可能に支持する。工作台装置１０Ｂは基台部２Ｂの台座部２０Ｂ前方に設ける。工作台装置１０Ｂは上部に回転台１１Ｂを備える。回転台１１Ｂ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。被削材は回転台１１Ｂに固定する。

＜主軸ヘッド６Ｂ＞
図１３に示す如く、主軸ヘッド６Ｂは内部に主軸７Ｂを回転可能に支持する。主軸７ＢはＺ軸方向に延びる。主軸ヘッド６Ｂは上部に主軸モータ８Ｂを固定する。主軸モータ８Ｂの駆動軸は主軸７Ｂに連結する。主軸７Ｂは装着穴（図示略）、クランプ機構部（図示略）、ドローバ７０Ｂ等を備える。装着穴は主軸７Ｂ下端部に設ける。主軸７Ｂ下端部は所定位置に凸状のキー（図示略）を有する。キーは、工具４Ａを保持する工具ホルダ１７Ａと係合可能である。クランプ機構部は主軸７Ｂ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７０Ｂは主軸７Ｂの軸穴内に同軸上に挿入する。ドローバ７０Ｂはバネで上方に常時付勢する。工具体４０Ａの工具ホルダ１７Ａは、主軸７Ｂの装着穴に装着する。装着穴に工具ホルダ１７Ａを装着すると、後述する仕組みで、クランプ機構部は工具ホルダ１７Ａを装着する。ドローバ７０Ｂ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１７Ａを主軸７Ｂから脱離する。

主軸ヘッド６Ｂは後方上部内側に揺動腕部材６０Ｂを備える。揺動腕部材６０Ｂは略Ｌ字型で支軸６１Ｂを中心に揺動自在である。支軸６１Ｂは主軸ヘッド６Ｂ内部を左右方向に延び、主軸ヘッド６Ｂの左右両側壁に固定する。揺動腕部材６０Ｂは縦腕部６３Ｂと横腕部６２Ｂを備える。縦腕部６３Ｂは支軸６１Ｂから立柱５Ｂ側に対して斜め上方に延びる。横腕部６２Ｂは支軸６１Ｂから前方に略水平に延びる。ピン７１Ｂはドローバ７０Ｂに直交して突設する。横腕部６２Ｂの先端部６２１は二股状に形成し、ドローバ７０Ｂは先端部６２１の間に配置する。先端部６２１は、ピン７１Ｂに上方から係合可能である。揺動腕部材６０Ｂを左側方から見た時、引張バネ（図示略）は揺動腕部材６０Ｂを反時計回りに常時付勢する。故に揺動腕部材６０Ｂは横腕部６２Ｂによるピン７１Ｂの下方向への押圧を常時解除する。

図１３，図１４に示す如く、主軸ヘッド６Ｂは該上部且つＡＴＣ装置４０Ｂ側にロッド支持部９１Ｂを備える。ロッド支持部９１Ｂはプッシュロッド９２Ｂを前後方向に移動可能に支持する。プッシュロッド９２Ｂは前後方向に延びる。揺動腕部材６０Ｂの縦腕部６３Ｂは上端部（先端部）右側面に当接部６３１を備える。当接部６３１はプッシュロッド９２Ｂ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９２Ｂ後端部は、ロッド支持部９１Ｂ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９２Ｂ後端部を前方に押圧すると、揺動腕部材６０Ｂは支軸６１Ｂを中心に時計回り（左側面視）に揺動し、引張バネの付勢力に抗してドローバ７０Ｂを押し下げる。クランプ機構部は工具ホルダ１７Ａを脱離する。工具体４０Ａは主軸７Ｂの装着穴から脱離可能となる。

＜ＡＴＣ装置４０Ｂ＞
ＡＴＣ装置４０Ｂは所謂アーム式の交換装置である。図９，図１２に示す如く、ＡＴＣ装置４０Ｂは支柱３１Ｂ，３２Ｂで主軸ヘッド６Ｂの右側方に支持する。ＡＴＣ装置４０Ｂは数値制御装置５０Ｂからの制御信号を受け、主軸７Ｂの装着穴に装着する工具体４０Ａ（第一工具体）を、後述するＮＣプログラムで指定した他の工具体４０Ａ（第二工具体）と入れ替え交換する。ＡＴＣ装置４０Ｂは本体部４０１Ｂと工具マガジン４１Ｂ等を備える。

図９～図１１に示す如く、本体部４０１Ｂは略直方体状金属製箱体であり、支柱３１Ｂ，３２Ｂで支持する。図９～図１５に示す如く、本体部４０１Ｂは、操作部材４７Ｂ、旋回軸４３Ｂ、工具交換アーム４４Ｂ、ＡＴＣモータ４５Ｂ、ＡＴＣ駆動軸４６Ｂ（図１５参照）、揺動レバー２２Ｂ、２３Ｂ（図１５参照）等を備える。図９，図１０，図１２～図１４に示す如く、操作部材４７Ｂは本体部４０１Ｂ内部に設け、Ｚ軸方向に対して略平行に延びる棒状部材である。操作部材４７Ｂの上端部は、本体部４０１Ｂ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４７Ｂ下端部は揺動軸４９Ｂ（図１２参照）を中心に揺動可能に軸支する。揺動軸４９Ｂは本体部４０１Ｂ内部を左右方向に延び、本体部４０１Ｂの左右両側壁に固定する。故に操作部材４７Ｂ上端部は揺動軸４９Ｂを中心に前後方向に移動可能である。操作部材４７Ｂ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４７Ｂは上端部左側面に当接部４８Ｂ（図１０参照）を備える。当接部４８Ｂは左側方に突出する略円筒形状である。図１４に示す如く、工具交換を行う為、主軸ヘッド６Ｂが図１０，図１１に示す位置（工具交換位置と称す）に移動した時、プッシュロッド９２Ｂ後端部は、操作部材４７Ｂの当接部４８Ｂ前方に位置する。

図１５に示す如く、旋回軸４３Ｂは本体部４０１Ｂ下部から下方に突出する円筒状に形成し、本体部４０１Ｂは旋回軸４３Ｂを軸線回りに回転可能に支持する。旋回軸４３ＢはＺ軸方向に平行に延び且つ、上端部にスプライン１５Ｂとスプライン副軸１７Ｂを備える。スプライン１５Ｂは段付孔１６Ｂを備える。段付孔１６Ｂはスプライン１５Ｂの軸線に沿って所定深さを有する。支持部材３９Ｂは長軸状に形成し、本体部４０１Ｂ上部に固定した上部機械フレーム３８Ｂの透孔３８１に挿通する。支持部材３９Ｂは段付孔１６Ｂの内径よりも小さい外径を有し、且つ上部機械フレーム３８Ｂに固定する。支持部材３９Ｂは、段付孔１６Ｂの上段に配設したブッシュ（図示略）を介して段付孔１６Ｂに挿入する。

スプライン副軸１７Ｂは円筒状に形成し、スプライン１５Ｂの外側に装着する。スプライン１５Ｂはスプライン副軸１７Ｂの内側を上下方向に移動可能である。軸受７５Ｂ、８６Ｂは本体部４０１Ｂの上方に固定し、スプライン副軸１７Ｂを回転可能に支持する。故に旋回軸４３Ｂは本体部４０１Ｂに対して支持部材３９Ｂを中心に回転する。スプライン副軸１７Ｂは外周にフランジ部１７１を備える。フランジ部１７１は上下面に従動ローラ１８２，１８３の軸を固定する。旋回軸４３Ｂは軸方向中央部に円筒部３４Ｂを同軸上に備える。円筒部３４Ｂは外周面に円周溝３４２を有する。円筒部３４Ｂを上下方向に移動すると、旋回軸４３Ｂは支持部材３９Ｂに沿って上下方向に移動する。

本体部４０１Ｂ内部の下部は外軸ギヤ４３１Ｂを備える。外軸ギヤ４３１Ｂは中央に開口を有し、該開口に旋回軸４３Ｂを挿入する。旋回軸４３Ｂは外軸ギヤ４３１Ｂに対して上下に移動可能である。旋回軸４３Ｂが後述する上死点に移動した時、外軸ギヤ４３１Ｂは工具交換アーム４４Ｂに嵌合し、外軸ギヤ４３１Ｂの回転に伴い工具交換アーム４４Ｂは回転する。旋回軸４３Ｂが上死点から下方に移動した時、外軸ギヤ４３１Ｂは工具交換アーム４４Ｂから離れ、外軸ギヤ４３１Ｂが回転しても工具交換アーム４４Ｂは回転しない。外軸ギヤ４３１Ｂは上端部の外周に歯部４３２Ｂを備える。本体部４０１Ｂ内部の下部はセグメントギヤ６６Ｂを回転可能に支持する。歯部４３２Ｂは、セグメントギヤ６６Ｂに噛合する。セグメントギヤ６６Ｂは揺動子５７１Ｂを支持する。揺動子５７１Ｂは円柱部３７Ｂ下面に設けた平面溝カム３３Ｂに従動する。

工具交換アーム４４Ｂは、旋回軸４３Ｂ下端部に直交し且つ水平方向に延びる。工具交換アーム４４Ｂは旋回軸４３Ｂの回転又は外軸ギヤ４３１Ｂの回転に応じて回転し、且つ、旋回軸４３Ｂの上下動に応じて上死点から下死点までの間を上下方向に移動する。工具交換アーム４４Ｂは両端部に把持部４４１，４４２を備える。詳述しないが、把持部４４１，４４２は、例えば平面視Ｃ状に形成し、且つ工具体４０Ａの工具ホルダ１７Ａに嵌り工具ホルダ１７Ａを把持する。工具交換アーム４４Ｂは、把持部４４１，４４２が把持した工具ホルダ１７Ａを固定するロック機構（図示略）を備え、後述するＡＴＣモータ４５Ｂ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４４１，４４２は工具体４０Ａを着脱可能に把持する。

本体部４０１Ｂはその上面における前後方向略中央部に箱４５０を固定する。箱４５０は底壁が開口し、該開口周囲に軸受２７Ｂを固定する。箱４５０上部はＡＴＣモータ４５Ｂを固定し、上壁に設けた開口からＡＴＣモータ４５Ｂの出力軸４５１Ｂが下方に突出する。ＡＴＣ駆動軸４６Ｂは旋回軸４３Ｂの後方且つ旋回軸４３Ｂと平行に上下方向に延び、軸受２７Ｂと後述する軸受２８ＢはＡＴＣ駆動軸４６を回転自在に支持する。軸受２８Ｂは本体部４０１Ｂ底壁に固定する。ＡＴＣ駆動軸４６Ｂの上端部は、箱４５０内部でカップリング４５Ｃを介してＡＴＣモータ４５Ｂの出力軸４５１Ｂと連結する。ＡＴＣ駆動軸４６Ｂは、軸方向中央部に円柱部３７Ｂを同軸上に備える。円柱部３７Ｂは外周面に溝カム３７１Ｂと溝カム３７２Ｂを備える。

本体部４０１Ｂは内部に揺動レバー２２Ｂの一端部に設けた支持点２２１Ｂを揺動可能に支持する。揺動レバー２２Ｂは長軸状に形成し、その中央部に設けた係合子２２２Ｂは溝カム３７２Ｂに係合する。揺動レバー２２Ｂの他端部に設けた接触子２２３Ｂは、円筒部３４Ｂに設けた円周溝３４２に係合する。故にＡＴＣ駆動軸４６Ｂが一回転すると、揺動レバー２２Ｂは溝カム３７２Ｂに従動して揺動し、旋回軸４３Ｂと工具交換アーム４４Ｂは軸方向に一往復する。揺動レバー２３Ｂは長軸状に形成し、長さ方向一端部は溝カム３７１Ｂに係合する。揺動レバー２３Ｂの他端部は、操作部材４７Ｂに回転可能に軸支する。故にＡＴＣ駆動軸４６Ｂが回転すると、揺動レバー２３Ｂは回転する溝カム３７１Ｂに従動して揺動することに依り、操作部材４７Ｂを基本姿勢の状態から前方に揺動する。上記の通り、操作部材４７Ｂがプッシュロッド９２Ｂ後端部を前方に押圧すると、工具ホルダは主軸７Ｂの装着穴から脱離可能となる。

ＡＴＣ駆動軸４６Ｂは軸方向上部に円柱状のパラレルカム５９Ｂを同軸上に備える。パラレルカム５９Ｂは鍔状の板カム５９１Ｂ，５９２Ｂを有する複合カムである。板カム５９１Ｂ，５９２Ｂはスプライン副軸１７Ｂの従動ローラ１８２，１８３に夫々当接する。故にＡＴＣ駆動軸４６Ｂが回転し、板カム５９１Ｂ，５９２Ｂと従動ローラ１８２，１８３が当接するとき、スプライン副軸１７Ｂ、旋回軸４３Ｂ、工具交換アーム４４Ｂは回転する。

図９，図１２に示す如く、工具マガジン４１Ｂは本体部４０１Ｂ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４１Ｂ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４１１を収納する。工具ポット４１１は工具ホルダ１７Ａを着脱可能に装着する。工具マガジン４１Ｂ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。マガジンモータ４２Ｂは工具マガジン４１Ｂ上部前側に固定する。複数の工具ポット４１１はマガジンモータ４２Ｂの駆動で工具通路内を移動する。数値制御装置５０Ｂはマガジンモータ４２Ｂを駆動し、第二工具体を装着する工具ポット４１１を工具交換部に搬送する。本実施形態にて、第一工具体は、主軸７Ｂに現在装着し且つＡＴＣ装置４０Ｂによる工具交換時に主軸７Ｂから脱離する工具体に対応する。第二工具体は、ＡＴＣ装置４０Ｂによる工具交換後、第一工具体の代わりに主軸７Ｂに装着する工具体に対応する。

＜電気的構成＞
図１６を参照し、数値制御装置５０Ｂと工作機械１Ｂの電気的構成を説明する。数値制御装置５０Ｂは、ＣＰＵ５１Ｂ、ＲＯＭ５２Ｂ、ＲＡＭ５３Ｂ、記憶装置５４Ｂ、入力インタフェイス５５Ｂ、出力インタフェイス５６Ｂ等を備える。ＣＰＵ５１Ｂは数値制御装置５０Ｂを統括制御する。ＲＯＭ５２Ｂは、各種プログラムを記憶する。ＲＡＭ５３Ｂは、各種処理実行中の各種データを記憶する。記憶装置５４Ｂ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。ＮＣプログラムは複数のブロックで構成し、各ブロックは工具交換指令等の少なくとも一つの指令を含む。

工作機械１Ｂは、入力部８２Ｂ、表示部９０Ｂ等を更に備える。エアシリンダ８８ＢはＡＴＣ装置４０Ｂに設ける。入力部８２Ｂと表示部９０Ｂは操作パネル（図示略）に設ける。入力部８２Ｂは各種入力を受け付ける。表示部９０Ｂは各種画面を表示する。エアシリンダ８８Ｂは、工具ポット４１１を後述の垂直姿勢と水平姿勢との間で昇降するポット昇降機構（図示略）の駆動源である。工具ポット４１Ａは垂直姿勢の時、主軸ヘッド６が工具交換位置にある時の主軸７に対して左方に位置する。入力部８２Ｂは、入力インタフェイス５５Ｂに電気的に接続する。エアシリンダ８８Ｂ、表示部９０Ｂは出力インタフェイス５６Ｂに電気的に接続する。

Ｚ軸モータ１９Ｂ、主軸モータ８Ｂ、Ｘ軸モータ２１Ｂ、Ｙ軸モータ２４Ｂ、マガジンモータ４２Ｂ、ＡＴＣモータ４５Ｂは、出力インタフェイス５６Ｂに電気的に接続する。Ｚ軸モータ１９Ｂ、主軸モータ８Ｂ、Ｘ軸モータ２１Ｂ、Ｙ軸モータ２４Ｂ、マガジンモータ４２Ｂ、ＡＴＣモータ４５Ｂは、出力インタフェイス５６Ｂが出力するパルス信号に応じて回転するサーボモータである。Ｚ軸モータ１９Ｂはエンコーダ１９Ｃを備える。エンコーダ１９ＣはＺ軸モータ１９Ｂの回転角度を検出する。主軸モータ８Ｂはエンコーダ８Ｃを備える。エンコーダ８Ｃは主軸モータ８Ｂの回転角度を検出する。Ｘ軸モータ２１Ｂはエンコーダ２１Ｃを備える。エンコーダ２１ＣはＸ軸モータ２１Ｂの回転角度を検出する。Ｙ軸モータ２４Ｂはエンコーダ２４Ｃを備える。エンコーダ２４ＣはＹ軸モータ２４Ｂの回転角度を検出する。マガジンモータ４２Ｂはエンコーダ４２Ｃを備える。エンコーダ４２Ｃはマガジンモータ４２Ｂの回転角度を検出する。ＡＴＣモータ４５Ｂはエンコーダ４５Ａを備える。エンコーダ４５ＡはＡＴＣモータ４５Ｂの回転角度を検出する。エンコーダ１９Ｃ、８Ｃ、２１Ｃ、２４Ｃ、４２Ｃ、４５Ｄは、入力インタフェイス５５Ｂに電気的に接続する。

＜工具体４０Ａの着脱、工具交換動作＞
図１７、図１８を参照し、工具交換動作を説明する。ＣＰＵ５１Ｂは主軸ヘッド６Ｂを工具交換位置（図１０、図１１参照）に移動する。プッシュロッド９２Ｂ後端部は、操作部材４７Ｂの当接部４８Ｂ前方に離間して位置する。該時のＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転角度を０°と称す。工具交換アーム４４Ｂは上下方向において上死点に位置し、回転方向において待機位置に位置する。待機位置は、把持部４４１、４４２が、主軸７Ｂと工具交換部の中間に配置する位置である。図１７（１）（２）に示す如く、ＣＰＵ５１Ｂは第二工具体２０２を装着する工具ポット４１１を水平状態から垂直下方に９０°倒すことに依り、第二工具体２０２を工具交換部の開口から下降する。工具ポット４１１は垂直状態となる。ＣＰＵ５１ＢはＡＴＣモータ４５Ｂの駆動を開始する。

図１８に示す如く、ＡＴＣモータ４５Ｂは時機Ｔ０で駆動を開始し、図１５に示すＡＴＣ駆動軸４６Ｂを正転する。平面溝カム３３Ｂは正転し、揺動子５７１Ｂを介してセグメントギヤ６６Ｂと外軸ギヤ４３１Ｂが回転する。旋回軸４３Ｂは、時機Ｔ１で第一方向（平面視反時計回り）に回転を開始する。旋回軸４３Ｂの回転に依り、工具交換アーム４４Ｂは待機位置から第一方向に回転する。以下、工具交換アーム４４Ｂが待機位置から第一方向に回転した時の角度を、旋回角度と称す。

ＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転に伴い、揺動レバー２３Ｂが揺動し、操作部材４７Ｂは前方に揺動する。故に操作部材４７Ｂの当接部４８Ｂはプッシュロッド９２Ｂ後端部に当接し前方に押圧する。プッシュロッド９２Ｂは前方に移動し、揺動腕部材６０Ｂの縦腕部６３Ｂの当接部６３１を前方に付勢する。揺動腕部材６０Ｂは引張バネの付勢力に抗して支軸６１Ｂを中心に右側面視時計回りに回転を開始する。揺動腕部材６０Ｂの傾斜角度は３．７°から０°に向けて変化する（時機Ｔ２）。該時、横腕部６２Ｂはピン７１Ｂに対して上方から係合し、主軸７Ｂ内部に設けたバネの付勢力に抗してドローバ７０Ｂを下方に押圧する。ドローバ７０Ｂはクランプ機構部を下方に付勢する。

ＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転角度が６０°に到達した時（時機Ｔ３）、工具交換アーム４４Ｂの旋回角度は７０°に到達する。図１７（３）に示す如く、把持部４４１は主軸７Ｂに装着する第一工具体２０１を把持し、把持部４４２は工具交換部に位置する第二工具体２０２を把持する。図１８に示す如く、時機Ｔ３～Ｔ６の間、図１５に示すパラレルカム５９Ｂの板カム５９１Ｂ，５９２Ｂは従動ローラ１８Ａ，１８Ｂから離れ、工具交換アーム４４Ｂの旋回角度は７０°で維持する。

ＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転角度が８０°に到達した時（時機Ｔ４）、図１７（４）に示す如く、主軸７Ｂ内部のクランプ機構部から第一工具体２０１が抜ける。工具交換アーム４４Ｂは上死点から下死点に向けて下降を開始する。ＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転角度が９０°位置に到達した時（時機Ｔ５）、揺動腕部材６０Ｂの傾斜角度は０°となり、第一工具体２０１と第二工具体２０２は、主軸７Ｂと工具ポット４１１から下方に脱離する。

時機Ｔ６で、図１５に示すパラレルカム５９Ｂの板カム５９１Ｂ，５９２Ｂは従動ローラ１８Ａ，１８Ｂに当接し、旋回軸４３Ｂは旋回角度７０°から再び第一方向に回転を開始する。工具交換アーム４４Ｂは第一工具体２０１及び第二工具体２０２を把持した状態で、下死点に向けて下降しながら回転する。ＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転角度が１３０°の時（時機Ｔ７）、工具交換アーム４４Ｂは下死点に到達する。ＡＴＣ駆動軸４６Ｂは回転を継続する。ＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転角度が２３０°の時（時機Ｔ８）、工具交換アーム４４Ｂは下死点から上死点に向けて、回転しながら上昇を開始する。ＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転角度が２６０°の時（時機Ｔ９）、工具交換アーム４４Ｂの旋回角度は２５０°となる。図１７（５）に示す如く、第一工具体２０１と第二工具体２０２の夫々の位置は互いに入れ替わる。第二工具体２０２は主軸７Ｂの下方に配置し、第一工具体２０１は工具交換部の工具ポット４１１の下方に配置する。図１５に示すパラレルカム５９Ｂの板カム５９１Ｂ，５９２Ｂは従動ローラ１８Ａ，１８Ｂから離れ、工具交換アーム４４Ｂの旋回角度は２５０°で維持する。工具交換アーム４４Ｂは上死点に向けて上昇し続ける。該時、第二工具体２０２は主軸７Ｂの装着穴に挿入し、第一工具体２０１は工具ポット４１１に挿入する。

ＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転角度が２７０°に到達した時（時機Ｔ１０）、図１３に示す操作部材４７Ｂは後方に揺動し始め、プッシュロッド９２Ｂは後方に移動する。揺動腕部材６０Ｂは引張バネの付勢力で支軸６１Ｂを中心に右側面視反時計回りに回転を開始し、傾斜角度は０°から３．７°に向けて変化する。

ＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転角度が２８０°位置に到達した時（時機Ｔ１１）、図１７（６）に示す如く、工具交換アーム４４Ｂは上死点に到達する。第二工具体２０２は主軸７Ｂの装着穴に装着し、第一工具体２０１は工具ポット４１１に装着する。工具ホルダ１７Ａは主軸７Ｂ下端のキーに係合し、第二工具体２０２は主軸７Ｂの装着穴に装着する。

ＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転角度が３００°に到達した時（時機Ｔ１２）、図１５に示す揺動子５７１Ｂが平面溝カム３３Ｂに沿って所定方向に揺動する。揺動子５７１Ｂに従動するセグメントギヤ６６Ｂは回転し、該セグメントギヤ６６Ｂに歯部４３２Ｂを介して噛合する外軸ギヤ４３１Ｂは回転する。外軸ギヤ４３１Ｂの回転に伴い、外軸ギヤ４３１と一体して工具交換アーム４４Ｂは逆転して第二方向（平面視時計回り）に回転する。ＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転角度が３３０°に到達した時（時機Ｔ１３）、揺動腕部材６０Ｂの傾斜角度は３．７°に戻る。ＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転角度が３５０°に到達した時（時機Ｔ１４）、図１５に示す工具交換アーム４４Ｂは、旋回角度が１８０°の状態で回転を停止する。ＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転角度が３６０°に到達した時、ＣＰＵ５１ＢはＡＴＣモータ４５Ｂを停止する。図１７（８）に示す如く、ＣＰＵ５１Ｂは工具マガジン４１Ｂの工具交換部に位置する工具ポット４１１を垂直姿勢から水平姿勢に戻して上昇する。以上により、工具交換動作は完了する。

＜工具抜けの検出方法＞
第２実施形態において、数値制御装置５０Ｂは、第一工具体２０１における工具抜けを以下の方法で検出する。主軸７Ｂに装着した第一工具体２０１の工具ホルダ１７Ａから工具４Ａが脱離した時を例示する。ＡＴＣ装置４０Ｂによる工具交換時、工具交換アーム４４Ｂは、工具４Ａが脱離した第一工具体２０１を主軸９Ａから脱離して把持部４４１により把持し、且つ、第二工具体２０２を把持部４４２により把持する（図１７（４））。工具交換アーム４４Ｂは、第一工具体２０１と第二工具体２０２とを入れ替える為、工具交換アーム４４Ｂを回転する（図１７（５））。把持部４４１は、第一工具体２０１の工具ホルダ１７Ａのみ把持した状態である。該時、第一工具体２０１において工具抜けが発生しない時に対して工具交換アーム４４Ｂの重量が変化する為、工具交換アーム４４Ｂを回転するＡＴＣモータ４５Ｂのトルクも変化する。

図１９は、ＡＴＣ装置４０Ｂによる工具交換時におけるＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転角度と、工具交換アーム４４Ｂを回転するＡＴＣモータ４５Ｂのトルクとの関係を示す。実線ｐ２１は、第一工具体２０１において工具抜けが生じていない時のＡＴＣモータ４５Ｂのトルクを示す。点線ｐ２２は、第一工具体２０１において工具抜けが生じた時のＡＴＣモータ４５Ｂのトルクを示す。把持部４４１に第一工具体が把持され、且つ、把持部４４２に第二工具体が把持された状態で工具交換アーム４４Ｂが回転する場合（回転角度１１０°（時機Ｔ６、図１８参照）～２６０°（時機Ｔ９、図１８参照））において、ＡＴＣモータ４５Ｂの回転開始直後と回転終了直前との夫々で加減速度が大きくなる為、実線ｐ２１及び点線ｐ２２の該部分は急峻なピークを有する。以下、ＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転角度の区間１１０°～２６０°のうち、工具交換アーム４４Ｂが安定的に回転する回転角度の区間（例えば、１２５°～２４０°）を、対象区間Ｒと称す。

第一工具体２０１において工具抜けが発生した時、ＡＴＣモータ４５Ｂは、工具４Ａが抜けて工具ホルダ１７Ａのみとなった第一工具体２０１と第二工具体２０２とが把持された工具交換アーム４４Ｂを回転する。該時、実線ｐ２１の対象区間Ｒにおける最大値は、点線ｐ２２の対象区間Ｒにおける最大値よりも大きく、且つ、実線ｐ２１の対象区間Ｒにおける最小値は点線ｐ１２の対象区間Ｒにおける最小値よりも小さくなる。又、実線ｐ２１の対象区間Ｒにおける最大値である最大トルクと最小値である最小トルクの差分ｄ２１は、点線ｐ２２の対象区間Ｒにおける最大トルクと最小トルクの差分ｄ２２よりも大きくなる。

故に、数値制御装置３０Ａは、工具抜けが発生していない第一工具体２０１と第二工具体０２とを把持した工具交換アーム４４Ｂを回転した時のＡＴＣモータ４５Ｂの最大トルク及び最小トルクの差分を、基準トルクとして、記憶装置５４Ｂに予め記憶する。基準トルクは、工具交換アーム４４Ｂが把持部４４１、４４２により把持する第一工具体２０１及び第二工具体２０２の夫々の種別の組合せ毎に、複数記憶する。

図２０は、記憶装置５４Ｂに記憶した複数の基準トルクを含むテーブル５４１を示す。テーブル５４１では、第一工具体２０１の種別ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４と、第二工具体２０２の種別ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４との全ての組合せの各々に基準トルクが対応付けてある。ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４は、工具マガジン４１Ｂの複数の工具ポット４１１に実際に装着した全ての工具体４０Ａの種別を示す。

数値制御装置５０ＢのＣＰＵ５１Ｂは、実際の工具交換時に工具交換アーム４４Ｂを回転する時のＡＴＣモータ４５Ｂのトルクを取得し、最大トルクと最小トルクとの差分を交換トルクとして算出する。ＣＰＵ５１Ｂは、記憶装置５４Ｂに記憶したテーブル５４１の複数の基準トルクのうち、ＡＴＣ装置４０Ｂによる工具交換時に主軸７Ｂから脱離した第一工具体２０１と、主軸７Ｂに新たに装着する第二工具体２０２との夫々の種別の組合せに対応する基準トルクを抽出する。ＣＰＵ５１Ｂは、抽出した基準トルクと交換トルクとの差分の絶対値を算出する。

ＣＰＵ５１Ｂは、基準トルクと交換トルクとの差分の絶対値が所定閾値Ｔｈ２よりも大きい時、第一工具体２０１に工具抜けが発生したと判定する。一方、ＣＰＵ５１Ｂは、基準トルクと交換トルクとの差分の絶対値が所定閾値Ｔｈ２以下の時、第一工具体２０１に工具抜けが発生していないと判定する。例えば図２０に示す例において、ＣＰＵ５１Ｂは、基準トルクに対応する差分ｄ２１と、交換トルクに対応する差分ｄ２２との差分の絶対値｜ｄ２１－ｄ２２｜を所定閾値Ｔｈ２と比較することにより、第一工具体２０１に工具抜けが発生したか否かを判定する。尚、ＣＰＵ５１は、第一実施形態の場合と同様、基準トルクの所定割合（１０％）を所定閾値Ｔｈ２として規定する。

＜主処理＞
第二実施形態においてＣＰＵ５１Ｂが実行する主処理は、後述の取得処理（図２１参照）のみ第一実施形態と相違し、その他の処理は第一実施形態と同様である。以下では、第一実施形態とで共通する処理の説明は簡略化する。

図７に示すように、ＣＰＵ５１Ｂは、ＡＴＣ装置４０Ｂによる工具交換中であると判定した時（Ｓ１１：ＹＥＳ）、工具交換により主軸７Ｂから脱離した第一工具体２０１と、主軸７Ｂに新たに装着する第二工具体２０２とを特定する。ＣＰＵ５１Ｂは、記憶装置５４Ｂに記憶したテーブル５４１（図２０参照）に、特定した第一工具体２０１及び第二工具体２０２の夫々の組合せに対応する基準トルクがあるか判定する（Ｓ１３）。ＣＰＵ５１Ｂは、特定した第一工具体２０１及び第二工具体２０２の夫々の組合せに対応する基準トルクがテーブル５４１にある時（Ｓ１３：ＹＥＳ）、取得処理（図２１参照）を実行する（Ｓ１５）。

図２１を参照し、取得処理を説明する。ＣＰＵ５１Ｂは、ＲＡＭ５３Ｂに記憶した変数である最大トルク及び最小トルクに０を設定して初期化する。ＣＰＵ５１Ｂは、ＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転角度が対象区間Ｒ（図１９参照）の範囲内で工具交換アーム４４ＢがＡＴＣモータ４５Ｂにより回転しているか判定する（Ｓ５１）。ＣＰＵ５１Ｂは、ＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転角度が対象区間Ｒ（図１９参照）の範囲内で工具交換アーム４４Ｂが回転していると判定した時（Ｓ５１：ＹＥＳ）、工具交換アーム４４Ｂは、把持部４４１、４４２により第一工具体２０１及び第二工具体２０２を把持した状態で、ＡＴＣモータ４５Ｂにより回転していることになる。該時、ＣＰＵ５１ＢはＡＴＣモータ４５Ｂのトルクを取得する（Ｓ５３）。

尚、ＣＰＵ５１Ｂは、ＡＴＣモータ４５Ｂに出力するパルス信号と、エンコーダ４５Ｄが検出したＡＴＣモータ４５Ｂの回転角度とに基づき、ＡＴＣモータ４５Ｂのトルクを取得してもよい。又、ＣＰＵ５１Ｂは、エンコーダ４５Ｄが検出したＡＴＣモータ４５Ｂの回転角度に基づきフィードバック制御を行うことにより、ＡＴＣモータ４５Ｂに出力するパルス信号を調整してもよい。該時、ＣＰＵ５１Ｂは、フィードバック制御により調整したパルス信号に基づき、ＡＴＣモータ４５Ｂのトルクを取得してもよい。

ＣＰＵ５１Ｂは、Ｓ５３の処理により取得したトルクが、ＲＡＭ５３Ｂに記憶した最大トルク以上であるか判定する（Ｓ５５）。ＣＰＵ５１Ｂは、取得したトルクが最大トルク以上と判定した時（Ｓ５５：ＹＥＳ）、ＲＡＭ５３Ｂに記憶した最大トルクを、Ｓ５３の処理により取得したトルクに変更し、最大トルクを更新する（Ｓ５７）。ＣＰＵ５１Ｂは処理をＳ５９に進める。ＣＰＵ５１Ｂは、Ｓ５３の処理により取得したトルクが、ＲＡＭ５３Ｂに記憶した最大トルクよりも小さいと判定した時（Ｓ５５：ＮＯ）、処理をＳ５９に進める。

ＣＰＵ５１Ｂは、Ｓ５３の処理により取得したトルクが、ＲＡＭ５３Ｂに記憶した最小トルク以下であるか判定する（Ｓ５９）。ＣＰＵ５１Ｂは、取得したトルクが最小トルク以下と判定した時（Ｓ５９：ＹＥＳ）、ＲＡＭ５３Ｂに記憶した最小トルクを、Ｓ５３の処理により取得したトルクに変更し、最小トルクを更新する（Ｓ６１）。ＣＰＵ５１Ｂは処理をＳ５１に戻す。ＣＰＵ５１Ｂは、Ｓ５３の処理により取得したトルクが、ＲＡＭ５３Ｂに記憶した最小トルクよりも大きいと判定した時（Ｓ５９：ＮＯ）、処理をＳ５１に戻す。ＣＰＵ５１Ｂは、ＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転角度が対象区間Ｒ（図１９参照）の範囲外になったと判定した時（Ｓ５１：ＮＯ）、処理をＳ６３に進める。

ＣＰＵ５１Ｂは、ＲＡＭ５３Ｂに記憶した最大トルクと最小トルクの差分を、交換トルクとして算出する（Ｓ６３）。ＣＰＵ５１Ｂは取得処理を終了し、処理を主処理（図７参照）に戻す。

図７に示すように、ＣＰＵ５１Ｂは、取得処理（Ｓ１５）の終了後、テーブル５４１のうち、工具交換により主軸７Ｂから脱離した第一工具体２０１、及び、主軸７Ｂに新たに装着した第二工具体２０２の夫々の種別の組合せに対応する基準トルクを抽出する。ＣＰＵ５１Ｂは、抽出した基準トルクと、取得処理によって算出した交換トルクとの差分の絶対値を算出する。ＣＰＵ５１Ｂは、算出した差分の絶対値と、所定閾値Ｔｈ２の関係に応じ、第一工具体２０１の工具４Ａによる切削後に第一工具体２０１の工具ホルダ１７Ａから工具４Ａが外れる工具抜けが発生したか判定する（Ｓ１７）。ＣＰＵ５１Ｂは、算出した差分の絶対値が所定閾値Ｔｈ２以下の時、第一工具体２０１において工具抜けが発生していないと判定する（Ｓ１７：ＮＯ）。該時、ＣＰＵ５１Ｂは処理をＳ１１に戻す。一方、ＣＰＵ５１Ｂは、算出した差分の絶対値が所定閾値Ｔｈ２よりも大きい時、第一工具体２０１において工具抜けが発生したと判定する（Ｓ１７：ＹＥＳ）。該時、ＣＰＵ５１Ｂは、工具交換時に工具抜けが発生したことを報知する画面を表示部２５Ａに表示し、使用者に報知する（Ｓ１９）。ＣＰＵ５１Ｂは主処理を終了する。

＜第二実施形態の作用、効果＞
ＡＴＣ装置４０Ｂによる工具体４０Ａの交換時、工具交換アーム４４Ｂを回転するＡＴＣモータ４５Ｂのトルクは、工具交換アーム４４Ｂが把持した第一工具体２０１の工具ホルダ１７Ａから工具４Ａが抜けたか否かに応じて変化する（図１９参照）。故に、数値制御装置５０Ｂは、第一工具体２０１において工具抜けが発生していない時のＡＴＣモータ４５Ｂのトルクを、基準トルクとして記憶装置５４Ｂに記憶する。数値制御装置５０Ｂは、主軸７Ｂに装着した第一工具体２０１を第二工具体２０３に交換する時のＡＴＣモータ４５Ｂのトルクを、交換トルクとして取得する（Ｓ１５）。数値制御装置５０Ｂは、第一工具体２０１の工具ホルダ１７Ａから工具４Ａが抜けたか否かを、基準トルクと交換トルクとの関係に基づいて精度良く判定できる（Ｓ１７）。

数値制御装置５０Ｂは、ＡＴＣモータ４５Ｂの対象区間Ｒにおける最大トルクと最小トルクとの差分を、交換トルクとして算出する（Ｓ６３）。数値制御装置５０Ｂは、算出した交換トルクと基準トルクとの関係に基づき、工具交換時に工具抜けが発生したか判定する（Ｓ１７）。該時、数値制御装置５０Ｂは、ＡＴＣモータ４５Ｂの回転が安定している対象区間Ｒでのトルクの変化に基づき、第一工具体２０１の工具ホルダ１７Ａから工具４Ａが抜けたかを判定できる。故に、数値制御装置５０Ｂは、工具抜けが発生したか否かを更に精度良く判定できる。

数値制御装置５０Ｂは、アーム式のＡＴＣ装置４０Ｂを有する工作機械１Ｂにおいて工具抜けが発生したか否かを判定できる。又、数値制御装置５０Ｂは、工具交換アーム４４Ｂの把持部４４１、４４２により把持する第一工具体及び第二工具体の組合せ毎に基準トルクを複数記憶する。該時、数値制御装置５０Ｂは、工具交換アーム４４Ｂが把持する第一工具体２０１及び第二工具体２０２の組合せ毎に重量やバランス相違することで基準トルクが相違する場合でも、第一工具体２０１の工具ホルダ１７Ａから工具４Ａが抜けたか否かを精度良く判定できる。

＜第二実施形態の特記事項＞
上記において、数値制御装置５０Ｂは、工具マガジン４１Ｂが実際に把持した全ての工具体４０Ａの種別の複数の組合せの各々に基準トルクを対応付けたテーブル５４１を、記憶装置５４Ｂに記憶した。数値制御装置５０Ｂは、工具マガジン４１Ｂに把持可能な全ての工具体４０Ａの種別の複数の組合せの各々に基準トルクを対応付けたテーブル５４１を、記憶装置５４Ｂに記憶してもよい。該時、テーブル５４１の工具体４０Ａの種別は、工具マガジン４１Ｂが実際に把持した工具体４０Ａの種別よりも多くてもよい。

上記のテーブル５４１を用いる時、数値制御装置５０Ｂは、工具マガジン４１Ｂが実際に把持する工具体４０Ａを抽出してもよい。更に数値制御装置５０Ｂは、抽出した工具体４０Ａのうち２つ（第一工具体２０１及び第二工具体０２０）の種別の組み合わせを全て特定し、特定した全ての組合せに対応する基準トルクを、主処理の開始時点でテーブル５４１から選択してもよい。又は、数値制御装置５０Ｂは、ＮＣプログラムを先読みし、工具交換時における第一工具体２０１及び第二工具体２０２の夫々の種別の組合せを特定してもよい。更に、テーブル５４１のうち交換対象となる第一工具体２０１と第二工具体２０２との組合せは、使用者が入力部２４Ａを介して入力してもよい。数値制御装置３０Ａは、使用者が入力した組合せに対応する基準トルクを、主処理の開始時点でテーブル５４１から選択してもよい。数値制御装置５０Ｂは、Ｓ１７の処理で基準トルクと交換トルクとの差分の絶対値を算出する時、主処理の開始時点でテーブル５４１から選択した基準トルクの中から、主軸７Ｂから脱離した第一工具体２０１、及び、主軸７Ｂに装着する第二工具体２０２の組合せに対応する基準トルクを更に選択してもよい。

ＡＴＣ装置４０Ｂは本発明の第二実施形態における「交換装置」の一例である。工具交換アーム４４Ｂは本発明の第二実施形態における「回転機構」の一例である。ＡＴＣモータ４５Ｂは本発明の第二実施形態における「モータ」の一例である。テーブル５４１を記憶する記憶装置５４Ｂは本発明の第二実施形態における「記憶部」の一例である。Ｓ５３～Ｓ６３の処理を行うＣＰＵ５１Ｂは本発明の第二実施形態における「取得部」の一例である。Ｓ１７の処理を行うＣＰＵ５１Ｂは本発明の第二実施形態における「判定部」の一例である。

＜変形例＞
本発明は第一実施形態及び第二実施形態に限らない。工具交換時に交換トルクを取得するモータは、第一実施形態におけるマガジンモータ５５Ａ、及び、第二実施形態におけるＡＴＣモータ４５Ｂに限らない。数値制御装置３０Ａ、５０Ｂは、工具交換時に工具体４０Ａを保持した状態で回転する回転機構を駆動する他のモータのトルクを、交換トルクとして取得してもよい。例えば数値制御装置５０Ｂは、工具交換時におけるマガジンモータ４２Ｂのトルクを交換トルクとして取得し、基準トルクとの関係に基づいて工具抜けが発生したか否かを判定してもよい。

以下では、第一実施形態を例に挙げて変形例を説明するが、同様の変形例を第二実施形態も適用可能であることは言うまでもない。基準トルクと交換トルクとの関係に基づいて工具抜けが発生したか否かを判定する方法は、上記方法に限らない。例えば数値制御装置３０Ａは、基準トルクとして最大トルクのみを記憶装置３４Ａに記憶してもよい。数値制御装置３０Ａは、マガジンモータ５５Ａのトルクの最大値を交換トルクとして取得し、基準トルクと比較することで、工具抜けが発生したか否かを判定してもよい。同様に、数値制御装置３０Ａは、基準トルクとして最小トルクのみを記憶装置３４Ａに記憶してもよい。数値制御装置３０Ａは、マガジンモータ５５Ａのトルクの最小値を交換トルクとして取得し、基準トルクと比較することで、工具抜けが発生したか否かを判定してもよい。所定閾値Ｔｈ１は、基準トルクの所定割合に限らず、ＲＯＭ３２Ａに予め記憶した設定値でもよい。

数値制御装置３０Ａは、基準トルクと交換トルクとの夫々において、最大トルクとなる時の時間、及び、最小トルクとなる時間を比較してもよい。該時、数値制御装置３０Ａは、時間差が所定閾値よりも大きい時、工具抜けが発生していると判定してもよい。

１Ａ、１Ｂ ：工作機械
４Ａ ：工具
７Ｂ、９Ａ ：主軸
１１Ｂ ：回転台
１７Ａ ：工具ホルダ
２０Ａ、４０Ｂ ：工具交換装置
２１Ａ、４１Ｂ ：工具マガジン
３１Ａ、５１Ｂ ：ＣＰＵ
３４Ａ、５４Ｂ ：記憶装置
４０Ａ ：工具体
４２Ｂ、５５Ａ ：マガジンモータ
４５Ｂ ：ＡＴＣモータ
３０Ｂ、５０Ｂ ：数値制御装置
２０１ ：第一工具体
２０２ ：第二工具体
３４１、５４１ ：テーブル
４４１、４４２ ：把持部

Claims (7)

1. 工具と該工具を保持する工具ホルダを含む工具体を装着する主軸と、
   前記主軸に装着した前記工具体である第一工具体を前記主軸から脱離し、前記第一工具体と異なる前記工具体である第二工具体を前記主軸に装着することで前記工具体を交換する交換装置と、
   前記交換装置による前記工具体の交換時、前記第一工具体を少なくとも保持した状態で回転する回転機構と、
   前記回転機構を回転駆動するモータと
   を有する工作機械を制御する数値制御装置であって、
   前記工具体を少なくとも一つ保持した前記回転機構が前記モータにより回転した時のトルクである基準トルクを記憶する記憶部と、
   前記交換装置による前記工具体の交換時、前記交換装置が前記主軸から脱離した前記第一工具体を少なくとも保持した前記回転機構を回転駆動する前記モータのトルクである交換トルクを取得する取得部と、
   前記取得部により取得した前記交換トルクと、前記記憶部に記憶した前記基準トルクの関係に基づき、前記第一工具体の前記工具ホルダから前記工具が抜けたか否かを判定する判定部と
   を備えたことを特徴とする数値制御装置。
2. 前記記憶部は、
   前記回転機構が前記モータにより回転駆動した時の最大トルク及び最小トルクの差分を、前記基準トルクとして記憶し、
   前記取得部は、
   前記工具体の交換時に前記回転機構を回転駆動する前記モータの最大トルク及び最小トルクの差分を、前記交換トルクとして取得し、
   前記判定部は、
   前記交換トルクと前記基準トルクとの差分が所定閾値よりも大きい時、前記第一工具体の前記工具ホルダから前記工具が外れたと判定し、
   前記交換トルクと前記基準トルクとの差分が前記所定閾値以下の時、前記第一工具体から前記工具が外れていないと判定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の数値制御装置。
3. 前記交換装置は、
   前記工具体を把持する把持部を複数円形に配列したドラム状のマガジンを、前記モータにより回転駆動するタレット式であり、前記回転機構は前記マガジンであり、
   前記主軸から脱離した前記第一工具体を、複数の前記把持部のうち何れか一つにより把持し、且つ、複数の前記把持部のうち他の何れか一つに把持した前記第二工具体を前記主軸に装着することを特徴とする請求項１又は２に記載の数値制御装置。
4. 前記記憶部は、
   前記マガジンが前記モータにより回転駆動した時の前記基準トルクを、前記マガジンが把持する前記工具体の種別毎に複数記憶し、
   前記判定部は、
   前記記憶部に記憶した複数の前記基準トルクの内、前記交換装置により前記主軸から脱離した前記第一工具体の種別に対応する前記基準トルクと、前記取得部により取得した前記交換トルクとの関係に基づき、前記第一工具体の前記工具ホルダから前記工具が外れたか否か判定することを特徴とする請求項３に記載の数値制御装置。
5. 前記交換装置は、
   夫々が前記工具体を保持する二つの保持部を両端部に有するアームを、前記モータにより回転駆動するアーム式であり、前記回転機構は前記アームであり、
   前記主軸から脱離した前記第一工具体を、二つの前記保持部のうち一方に保持し、且つ、前記主軸に装着する前記第二工具体を、二つの前記保持部のうち他方に保持することを特徴とする請求項１又は２に記載の数値制御装置。
6. 前記記憶部は、
   前記アームが前記モータにより回転駆動した時の前記基準トルクを、二つの前記保持部の夫々が保持する二つの前記工具体の組合せ毎に記憶し、
   前記判定部は、
   前記記憶部に記憶した複数の前記基準トルクの内、前記主軸から脱離した前記第一工具体と前記主軸に装着した前記第二工具体の組合せに対応する前記基準トルクと、前記取得部により取得した前記交換トルクとの関係に基づき、前記第一工具体の前記工具ホルダから前記工具が外れたか否か判定することを特徴とする請求項５に記載の数値制御装置。
7. 工具と該工具を保持する工具ホルダを含む工具体を装着する主軸と、
   前記主軸に装着した前記工具体である第一工具体を前記主軸から脱離し、前記第一工具体と異なる前記工具体である第二工具体を前記主軸に装着することで前記工具体を交換する交換装置と、
   前記交換装置による前記工具体の交換時、前記第一工具体を少なくとも保持した状態で回転する回転機構と、
   前記回転機構を回転駆動するモータと
   を有する工作機械を制御するための制御方法であって、
   前記交換装置による前記工具体の交換時、前記交換装置が前記主軸から脱離した前記第一工具体を少なくとも保持した前記回転機構を回転駆動する前記モータのトルクである交換トルクを取得する取得工程と、
   前記取得工程により取得した前記交換トルクと、前記工具体を少なくとも一つ保持した前記回転機構が前記モータにより回転駆動した時のトルクである基準トルクを記憶する記憶部に記憶した前記基準トルクの関係に基づき、前記第一工具体の前記工具ホルダから前記工具が抜けたか否かを判定する判定工程と
   を備えたことを特徴とする制御方法。

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