JP7192735B2 - Numerical controller and control method for numerical controller - Google Patents

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Description

本発明は、数値制御装置、及び数値制御装置の制御方法に関する。 The present invention relates to a numerical controller and a control method for a numerical controller.

特許文献１に記載の工作機械は工具交換装置を備える。工作機械は主軸ヘッドをＡＴＣ位置に移動する。工具交換装置は、ＡＴＣ位置に移動した主軸ヘッドの主軸が保持する工具と工具マガジンに収納する工具とを入れ替え交換する。工具交換位置はＸＹＺ軸の各機械移動範囲の端部である原点の外側に設定する。指令位置からＡＴＣ位置迄の主軸ヘッドの移動経路は途中で原点を経由する。故にＸＹ平面において、主軸ヘッドの移動経路は、指令位置と原点を結ぶ直線経路と、原点とＡＴＣ位置を結ぶ直線経路とに分かれる。 The machine tool described in Patent Literature 1 includes a tool changer. The machine tool moves the spindle head to the ATC position. The tool changer replaces the tool held by the spindle of the spindle head moved to the ATC position with the tool stored in the tool magazine. The tool change position is set outside the origin, which is the end of each mechanical movement range of the XYZ axes. The moving path of the spindle head from the command position to the ATC position passes through the origin on the way. Therefore, on the XY plane, the movement path of the spindle head is divided into a straight path connecting the command position and the origin and a straight path connecting the origin and the ATC position.

特開２００６－１０６８４９号公報JP 2006-106849 A

主軸ヘッドの移動経路は原点を経由するので、数値制御装置は経路の終端である原点付近でインポジションチェックを実施する必要がある。インポジションチェックを実施すると、原点付近で主軸ヘッドの移動速度が落ちるので、工具交換時間が伸びるという問題点があった。 Since the movement path of the spindle head passes through the origin, the numerical controller needs to perform an in-position check near the origin, which is the end of the path. When the in-position check is performed, the moving speed of the spindle head slows down near the origin, so there is a problem that the tool change time is extended.

本発明の目的は、指令位置とＡＴＣ位置の間を短時間で移動できる数値制御装置、及び数値制御装置の制御方法を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a numerical controller capable of moving between a command position and an ATC position in a short time, and a method of controlling the numerical controller.

請求項１の数値制御装置は、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に移動可能であり、工具を着脱可能に装着する主軸を備える主軸ヘッドを、指令位置から、工具交換装置による工具交換を行うＡＴＣ位置まで移動する第一移動制御部と、前記第一移動制御部により前記主軸ヘッドが前記ＡＴＣ位置に移動した場合、工具交換装置による前記主軸の工具交換を行う工具交換部と、前記工具交換部による前記工具交換完了後、前記主軸ヘッドを前記ＡＴＣ位置から指令位置まで移動する第二移動制御部とを備えた数値制御装置において、前記第一移動制御部及び前記第二移動制御部は、前記Ｘ軸と前記Ｙ軸で規定するＸＹ平面において、前記指令位置と前記主軸ヘッドの移動範囲の原点を結ぶ直線経路を第一経路、前記原点と前記ＡＴＣ位置を結ぶ直線経路を第二経路としたとき、前記第一経路と前記第二経路を移動モードで繋いだ経路で、前記主軸ヘッドを移動する経路制御部を備え、前記第一経路と前記第二経路が直線補間で結んだ経路のとき、前記移動モードは、前記第一経路の移動における加減速の時定数及び前記第二経路の移動における加減速の時定数のうち長い方の前記時定数で、前記第一経路及び前記第二経路において前記主軸ヘッドの移動についての加減速時間を共通にするモードであることを特徴とする。主軸ヘッドを指令位置からＡＴＣ位置まで第一経路及び第二経路に沿って移動するとき、数値制御装置は、第一経路の終端でインポジションチェックが不要になる。故に数値制御装置は、より短い時間で指令位置からＡＴＣ位置まで移動できる。数値制御装置は、第一経路と第二経路を移動モードで繋ぐので、指令位置から原点よりも内回りで移動しつつＡＴＣ位置まで移動できる。主軸ヘッドは原点側に一旦移動するので、移動範囲内の他部材に干渉することなく、ＡＴＣ位置まで安全に移動できる。故に数値制御装置は、第一経路と第二経路が直線補間のとき、第一経路と第二経路を安全且つ滑らかに繋ぐことができる。ＡＴＣ位置から指令位置までの移動も上記と同様である。 According to the numerical controller of claim 1, the spindle head, which is movable in mutually orthogonal X, Y, and Z axial directions and has a spindle on which a tool is detachably mounted, can be changed from a command position by a tool changer. a first movement control unit for moving to an ATC position to be performed; a tool exchange unit for exchanging tools of the spindle by a tool changer when the spindle head is moved to the ATC position by the first movement control unit; and a second movement control section for moving the spindle head from the ATC position to a command position after the tool exchange is completed by the exchange section, wherein the first movement control section and the second movement control section are , on the XY plane defined by the X axis and the Y axis, a first path is a linear path connecting the command position and the origin of the movement range of the spindle head, and a second path is a linear path connecting the origin and the ATC position. a path connecting the first path and the second path in a movement mode, the path control unit for moving the spindle head is provided , and the first path and the second path are connected by linear interpolation , the movement mode is the longer of the acceleration/deceleration time constant in movement on the first path and the acceleration/deceleration time constant in movement on the second path, and the first path and the second The mode is characterized in that the acceleration/deceleration time for the movement of the spindle head is shared between the two paths . When moving the spindle head from the command position to the ATC position along the first and second paths, the numerical controller does not need an in-position check at the end of the first path. Therefore, the numerical controller can move from the command position to the ATC position in a shorter time. Since the numerical controller connects the first path and the second path in the movement mode, it is possible to move from the command position to the ATC position while moving inward from the origin. Since the spindle head once moves to the origin side, it can safely move to the ATC position without interfering with other members within the movement range. Therefore, the numerical controller can connect the first path and the second path safely and smoothly when the first path and the second path are linearly interpolated. Movement from the ATC position to the command position is similar to the above.

請求項２の数値制御装置は、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に移動可能であり、工具を着脱可能に装着する主軸を備える主軸ヘッドを、指令位置から、工具交換装置による工具交換を行うＡＴＣ位置まで移動する第一移動制御部と、前記第一移動制御部により前記主軸ヘッドが前記ＡＴＣ位置に移動した場合、工具交換装置による前記主軸の工具交換を行う工具交換部と、前記工具交換部による前記工具交換完了後、前記主軸ヘッドを前記ＡＴＣ位置から指令位置まで移動する第二移動制御部とを備えた数値制御装置において、前記第一移動制御部及び前記第二移動制御部は、前記Ｘ軸と前記Ｙ軸で規定するＸＹ平面において、前記指令位置と前記主軸ヘッドの移動範囲の原点を結ぶ直線経路を第一経路、前記原点と前記ＡＴＣ位置を結ぶ直線経路を第二経路としたとき、前記第一経路と前記第二経路を移動モードで繋いだ経路で、前記主軸ヘッドを移動する経路制御部を備え、前記第一経路と前記第二経路が非直線補間で結んだ経路のとき、前記第一経路の移動における加減速の時定数は、前記Ｘ軸方向の移動における加減速の第一時定数と、前記Ｙ軸方向の移動における加減速の第二時定数とを備え、前記第二経路の移動における加減速の時定数は、前記Ｘ軸方向の移動における加減速の第三時定数と、前記Ｙ軸方向の移動における加減速の第四時定数とを備え、前記移動モードは、前記Ｘ軸方向において、前記第一時定数と前記第三時定数のうち長い方の前記時定数、前記Ｙ軸方向において、前記第二時定数と前記第四時定数のうち長い方の前記時定数で、前記第一経路及び前記第二経路において前記主軸ヘッドの移動についての加減速時間を共通にするモードであることを特徴とする。故に数値制御装置は、第一経路と第二経路が非直線補間のとき、第一経路と第二経路を安全且つ滑らかに繋ぐことができる。 The numerical controller of claim 2 is capable of moving in X, Y, and Z directions perpendicular to each other. a first movement control unit for moving to an ATC position to be performed; a tool exchange unit for exchanging tools of the spindle by a tool changer when the spindle head is moved to the ATC position by the first movement control unit; and a second movement control section for moving the spindle head from the ATC position to a command position after the tool exchange is completed by the exchange section, wherein the first movement control section and the second movement control section are , on the XY plane defined by the X axis and the Y axis, a first path is a linear path connecting the command position and the origin of the movement range of the spindle head, and a second path is a linear path connecting the origin and the ATC position. , the path connecting the first path and the second path in a movement mode is provided with a path control unit for moving the spindle head, and the first path and the second path are connected by non-linear interpolation In the case of the path, the acceleration/deceleration time constant in the movement along the first path is a first acceleration/deceleration time constant in the movement in the X-axis direction and a second acceleration/deceleration time constant in the movement in the Y-axis direction. wherein the acceleration/deceleration time constant in the second path movement comprises a third acceleration/deceleration time constant in the X-axis direction movement and a fourth acceleration/deceleration time constant in the Y-axis direction movement, In the movement mode, the longer one of the first time constant and the third time constant in the X-axis direction, and the second time constant and the fourth time constant in the Y-axis direction. The mode is characterized in that the acceleration/deceleration time for the movement of the spindle head is shared in the first path and the second path with the longer time constant. Therefore, the numerical controller can safely and smoothly connect the first path and the second path when the first path and the second path are non-linearly interpolated.

請求項３の数値制御装置の制御方法は、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に移動可能であり、工具を着脱可能に装着する主軸を備える主軸ヘッドを、指令位置から、工具交換装置による工具交換を行うＡＴＣ位置まで移動する第一移動制御工程と、前記第一移動制御工程により前記主軸ヘッドが前記ＡＴＣ位置に移動した場合、工具交換装置による前記主軸の工具交換を行う工具交換工程と、前記工具交換工程による前記工具交換完了後、前記主軸ヘッドを前記ＡＴＣ位置から指令位置まで移動する第二移動制御工程とを備えた数値制御装置の制御方法において、前記第一移動制御工程及び前記第二移動制御工程は、前記Ｘ軸と前記Ｙ軸で規定するＸＹ平面において、前記指令位置と前記主軸ヘッドの移動範囲の原点を結ぶ直線経路を第一経路、前記原点と前記ＡＴＣ位置を結ぶ直線経路を第二経路としたとき、前記第一経路と前記第二経路を移動モードで繋いだ経路で、前記主軸ヘッドを移動する経路制御工程を備え、前記第一経路と前記第二経路が直線補間で結んだ経路のとき、前記移動モードは、前記第一経路の移動における加減速の時定数及び前記第二経路の移動における加減速の時定数のうち長い方の前記時定数で、前記第一経路及び前記第二経路において前記主軸ヘッドの移動についての加減速時間を共通にするモードであることを特徴とする。故に数値制御装置は請求項１に記載の効果を得ることができる。
請求項４の数値制御装置の制御方法は、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に移動可能であり、工具を着脱可能に装着する主軸を備える主軸ヘッドを、指令位置から、工具交換装置による工具交換を行うＡＴＣ位置まで移動する第一移動制御工程と、前記第一移動制御工程により前記主軸ヘッドが前記ＡＴＣ位置に移動した場合、工具交換装置による前記主軸の工具交換を行う工具交換工程と、前記工具交換工程による前記工具交換完了後、前記主軸ヘッドを前記ＡＴＣ位置から指令位置まで移動する第二移動制御工程とを備えた数値制御装置の制御方法において、前記第一移動制御工程及び前記第二移動制御工程は、前記Ｘ軸と前記Ｙ軸で規定するＸＹ平面において、前記指令位置と前記主軸ヘッドの移動範囲の原点を結ぶ直線経路を第一経路、前記原点と前記ＡＴＣ位置を結ぶ直線経路を第二経路としたとき、前記第一経路と前記第二経路を移動モードで繋いだ経路で、前記主軸ヘッドを移動する経路制御工程を備え、前記第一経路と前記第二経路が非直線補間で結んだ経路のとき、前記第一経路の移動における加減速の時定数は、前記Ｘ軸方向の移動における加減速の第一時定数と、前記Ｙ軸方向の移動における加減速の第二時定数とを備え、前記第二経路の移動における加減速の時定数は、前記Ｘ軸方向の移動における加減速の第三時定数と、前記Ｙ軸方向の移動における加減速の第四時定数とを備え、前記移動モードは、前記Ｘ軸方向において、前記第一時定数と前記第三時定数のうち長い方の前記時定数、前記Ｙ軸方向において、前記第二時定数と前記第四時定数のうち長い方の前記時定数で、前記第一経路及び前記第二経路において前記主軸ヘッドの移動についての加減速時間を共通にするモードであることを特徴とする。 According to the control method of the numerical controller of claim 3 , a spindle head which is movable in mutually orthogonal X, Y and Z axial directions and has a spindle on which a tool is detachably mounted is moved from a command position by a tool changer. a first movement control step of moving to an ATC position for tool exchange; and a tool exchange step of performing a tool exchange of the spindle by a tool changer when the spindle head is moved to the ATC position by the first movement control step. and a second movement control step of moving the spindle head from the ATC position to a command position after completion of the tool exchange in the tool exchange step, wherein the first movement control step and the In the second movement control step, on an XY plane defined by the X axis and the Y axis, a straight line path connecting the command position and the origin of the movement range of the spindle head is a first path, and the origin and the ATC position are connected. a path control step of moving the spindle head along a path connecting the first path and the second path in a movement mode when the straight path is a second path , wherein the first path and the second path are When the paths are connected by linear interpolation, the movement mode is the longer one of the acceleration/deceleration time constant in the movement of the first path and the acceleration/deceleration time constant in the movement of the second path, and The mode is characterized in that the acceleration/deceleration time for movement of the spindle head is shared between the first path and the second path . Therefore, the numerical controller can obtain the effect described in claim 1.
According to the control method of the numerical control device of claim 4, a spindle head which is movable in mutually orthogonal X, Y and Z axial directions and has a spindle on which a tool is detachably mounted is moved from a command position by a tool changer. a first movement control step of moving to an ATC position for tool exchange; and a tool exchange step of performing a tool exchange of the spindle by a tool changer when the spindle head is moved to the ATC position by the first movement control step. and a second movement control step of moving the spindle head from the ATC position to a command position after completion of the tool exchange in the tool exchange step, wherein the first movement control step and the In the second movement control step, on an XY plane defined by the X axis and the Y axis, a straight line path connecting the command position and the origin of the movement range of the spindle head is a first path, and the origin and the ATC position are connected. a path control step of moving the spindle head along a path connecting the first path and the second path in a movement mode when the straight path is a second path, wherein the first path and the second path are When the path is connected by non-linear interpolation, the acceleration/deceleration time constant in the movement of the first path is the first acceleration/deceleration time constant in the movement in the X-axis direction and the acceleration/deceleration time constant in the movement in the Y-axis direction. a second time constant, and the acceleration/deceleration time constant in the movement along the second path is a third time constant for acceleration/deceleration in the movement in the X-axis direction and a fourth time constant for acceleration/deceleration in the movement in the Y-axis direction. and a time constant, wherein the movement mode has a longer time constant of the first time constant and the third time constant in the X-axis direction, and the second time constant and the third time constant in the Y-axis direction. The mode is characterized in that the acceleration/deceleration time for the movement of the spindle head is shared between the first path and the second path using the longer one of the fourth time constants.

工作機械１の斜視図。2 is a perspective view of the machine tool 1; FIG. 工作機械１の平面図。2 is a plan view of the machine tool 1; FIG. 工作機械１の正面図。2 is a front view of the machine tool 1; FIG. 工作機械１の右側面図。2 is a right side view of the machine tool 1; FIG. 図３に示すＩ－Ｉ線矢視方向断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line II shown in FIG. 3; 図１に示すＷ領域内の部分拡大図。FIG. 2 is a partially enlarged view within the W region shown in FIG. 1; 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。2 is a block diagram showing electrical configurations of a numerical controller 50 and a machine tool 1; FIG. ＸＹ平面における指令位置Ｐ、原点Ｏ、ＡＴＣ位置Ｋ、経路Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を示す図。FIG. 4 is a diagram showing a command position P, an origin O, an ATC position K, and routes R1, R2, and R3 on the XY plane; 移動速度を二段の移動平均フィルタで処理した図。The figure which processed the moving speed by the two-step moving average filter. 直線補間の説明図。Explanatory drawing of linear interpolation. 経路Ｒ１とＲ２を移動モードで繋いだ経路Ｒ３を移動する時の移動速度の変化を示す図。FIG. 10 is a diagram showing changes in moving speed when moving along a route R3 connecting routes R1 and R2 in a moving mode; 非直線補間の説明図。Explanatory drawing of nonlinear interpolation. ＡＴＣ動作処理の流れ図。4 is a flowchart of ATC operation processing;

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は被削材と主軸ヘッド６がＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に相対移動して被削材を加工する。数値制御装置５０(図７参照）は工作機械１の動作を制御する。 Embodiments of the present invention will be described. In the following description, left and right, front and rear, and top and bottom indicated by arrows in the drawings are used. The horizontal direction, the front-rear direction, and the vertical direction of the machine tool 1 shown in FIG. 1 are the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction, respectively. The machine tool 1 is a vertical machine tool having a spindle 7 (see FIG. 5) extending in the Z-axis direction. A machine tool 1 rotates a spindle 7 on which a tool is mounted. The work material is fixed to the turntable 11 . The machine tool 1 machines the work material by relatively moving the work material and the spindle head 6 in the X-, Y-, and Z-axis directions. A numerical controller 50 (see FIG. 7) controls the operation of the machine tool 1 .

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、工具交換をＡＴＣと呼び、工具交換装置を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. FIG. The machine tool 1 includes a base portion 2, a vertical column 5, a spindle head 6, a spindle 7, a work table device 10, a tool changer 40 (hereinafter, the tool changer is called ATC, and the tool changer is called the ATC device 40). Prepare.

基台部２は上面後部側に台座部２０（図４参照）を備える。台座部２０は上面に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 has a pedestal portion 20 (see FIG. 4) on the rear side of the upper surface. The pedestal 20 has an X-axis movement mechanism 101 on its 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 movement mechanism 101 includes a pair of X-axis tracks (not shown), an X-axis ball screw (not shown), an X-axis motor 21, and the like. A pair of X-axis tracks extend in the X-axis direction and are provided on the upper surface of the base portion 20 . The X-axis ball screw extends in the X-axis direction and is provided between a pair of X-axis tracks. Carrier 12 moves along an X-axis trajectory. The carrier 12 has a nut (not shown) on the bottom, and the nut is screwed onto the 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 has a Y-axis movement mechanism (not shown) on its upper surface. The Y-axis movement mechanism supports the upright column 5 so as to be movable in the Y-axis direction. The Y-axis movement mechanism includes a pair of Y-axis tracks, a Y-axis ball screw, a Y-axis motor 24 (see FIG. 8), and the like. A Y-axis ball screw extends in the Y-axis direction and is provided between a pair of Y-axis tracks. The vertical column 5 moves along a pair of Y-axis tracks. The upright column 5 has a nut (not shown) at its bottom, and the nut is screwed onto the 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 is moved in the X-axis direction and the Y-axis direction by the X-axis movement mechanism 101, the carrier 12, the Y-axis movement 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 has a Z-axis movement mechanism 103 (see FIGS. 2, 3, and 5) on its front surface. A Z-axis moving mechanism 103 supports the spindle head 6 so as to be movable in the Z-axis direction. The Z-axis movement mechanism 103 includes a pair of Z-axis tracks 35, a Z-axis ball screw 36 (see FIG. 5), a Z-axis motor 19, and the like. The Z-axis track 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 tracks 35 . The spindle head 6 is movable along the Z-axis track 35 . The spindle head 6 has a nut 68 (see FIG. 5) on its rear surface, and the nut 68 is screwed onto the Z-axis ball screw 36 . The Z-axis motor 19 is supported on the upper front surface of the upright 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。主軸７下端部は所定位置に凸状のキー(図示略）を有する。キーは、工具ホルダに設けたキー溝(図示略）と係合可能である。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、後述する仕組みで、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 explained. As shown in FIG. 5, spindle head 6 rotatably supports spindle 7 therein. The main shaft 7 extends in the Z-axis direction. The spindle head 6 has a spindle motor 8 fixed thereon. The main shaft 7 and the drive shaft 81 of the main shaft motor 8 are connected by a coupler 25 . The drive shaft 81 extends downward. The spindle 7 has a mounting hole (not shown), a clamping mechanism (not shown), a draw bar 70, and the like. A mounting hole is provided at the lower end of the spindle 7 . The lower end of the main shaft 7 has a convex key (not shown) at a predetermined position. The key is engageable with a key groove (not shown) provided in the tool holder. The clamping mechanism is provided inside a shaft hole (not shown) passing through the center of the main shaft 7 and above the mounting hole. The draw bar 70 is coaxially inserted into the shaft hole of the main shaft 7 . The draw bar 70 is always biased upward by a spring. A tool holder for holding a tool is mounted in the mounting hole of the spindle 7 . When the tool holder is mounted in the mounting hole, the clamping mechanism clamps the tool holder by a mechanism to be described later. When the drawbar 70 pushes the clamping mechanism downward, the clamping mechanism unclamps 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 is provided with a swing arm member 60 on the inner side of the rear upper portion. The swinging arm member 60 is substantially L-shaped and swingable around a support shaft 61 . The support shaft 61 extends in the left-right direction inside the spindle head 6 and is fixed to both left and right side walls of the spindle head 6 . The swing arm member 60 has a vertical arm portion 63 and a lateral arm portion 62 . The vertical arm portion 63 extends obliquely upward from the support shaft 61 toward the vertical column 5 side. The lateral arm portion 62 extends substantially horizontally forward from the support shaft 61 . The pin 71 protrudes perpendicularly to the drawbar 70 . A distal end portion 62A of the lateral arm portion 62 is formed in a bifurcated shape, and is arranged so as to sandwich the drawbar 70 from both left and right sides. The tip portion 62A can be engaged with the pin 71 from above. When the rocking arm member 60 is viewed from the left side, a tension spring (not shown) always biases the rocking arm member 60 counterclockwise. Therefore, the swing arm member 60 always 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。 As shown in FIGS. 5 and 6, the spindle head 6 has a rod support portion 91 on the upper side thereof 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 has a contact portion 63A on the right side surface of the upper end portion (tip portion). The contact portion 63A contacts 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 of the push rod 92 is pushed forward, the swing arm member 60 swings clockwise about the support shaft 61 to push down the draw bar 70 against the spring force. The clamping mechanism releases the clamping of the tool holder (hereinafter referred to as unclamping). The tool holder can be removed from the mounting hole of the spindle 7.

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 has a turntable 11 on its upper part. The turntable 11 is a turntable motor (not shown), and is provided rotatably around a rotation axis parallel to the Z-axis direction. The turntable 11 has pallets P1 and P2 on its 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 struts 31 and 32. As shown in FIG. The struts 31 and 32 are provided on the right side of the upper surface of the base portion 2 . The struts 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 the tool mounted in the mounting hole of the spindle 7 with another tool designated 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（図示略）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。工具交換を行う為、主軸ヘッド６が後述する工具交換位置Ｋ(図２参照、以下、ＡＴＣ位置Ｋと呼ぶ)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 and supported by posts 31 and 32 . As shown in FIGS. 1 to 7, the main body 401 includes an operating member 47, a turning shaft 43, a tool changing arm 44, an ATC motor 45, an ATC drive shaft (not shown), and the like. As shown in FIGS. 1, 2, and 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. An upper end portion of the operation member 47 protrudes upward from an opening (not shown) provided on the upper surface of the main body portion 401 . A lower end portion of the operation member 47 is supported so as to be capable of swinging around a swing shaft 49 (see FIG. 4). The swing shaft 49 extends in the left-right direction inside the body portion 401 and is fixed to both left and right side walls of the body portion 401 . Therefore, the upper end portion of the operating member 47 can move in the front-rear direction around the pivot 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 has 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 that protrudes leftward. When the spindle head 6 moves to a later-described tool changing position K (see FIG. 2, hereinafter referred to as ATC position K) for tool changing, the rear end of the push rod 92 contacts the contact portion 48 of the operating member 47. located forward.

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、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る。旋回軸４３は上下方向に移動可能に支持する。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。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 swivel shaft 43 is formed in a cylindrical shape protruding downward from the lower portion of the main body portion 401, and is rotatably supported around the axis. The swivel shaft 43 extends parallel to the Z-axis direction. The pivot shaft 43 is supported so as to be vertically movable. The tool changer arm 44 extends horizontally perpendicular to the lower end of the pivot shaft 43 . The tool change arm 44 has a pair of grips 44A, 44B at both ends. The gripping portions 44A and 44B are formed, for example, in a hook shape that is C-shaped in plan view, and can be engaged with groove portions (not shown) formed in the tool holder. The tool exchange arm 44 has a lock mechanism (not shown) that fixes the tool holder engaged with the grips 44A and 44B, and fixes and unlocks the tool holder according to the rotation angle of the ATC motor 45, which will be described later. . Therefore, the gripping portions 44A and 44B detachably grip the tool holder.

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）。ＡＴＣモータ４５は、本体部４０１内部に設けたＡＴＣ駆動軸（図示略）を回転する。本体部４０１内部に設けた動力伝達機構（図示略）は、ＡＴＣ駆動軸の回転角度に応じて、旋回軸４３と工具交換アーム４４の上下動と回転を行う。動力伝達機構は更にＡＴＣ駆動軸の回転角度に応じて、操作部材４７を基本姿勢の状態から前方に揺動駆動する。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。動力伝達機構は、ＡＴＣ駆動軸の回転角度に応じて、旋回軸４３と工具交換アーム４４を回転する。 The ATC motor 45 is supported on the upper surface of the main body 401 at substantially the center in the front-rear direction (see FIGS. 1 and 2). The ATC motor 45 rotates an ATC drive shaft (not shown) provided inside the main body 401 . A power transmission mechanism (not shown) provided inside the main body 401 vertically moves and rotates the swivel shaft 43 and the tool exchange arm 44 in accordance with the rotation angle of the ATC drive shaft. The power transmission mechanism further swings the operation member 47 forward from the basic posture according to the rotation angle of the ATC drive shaft. When the operating member 47 pushes the rear end of the push rod 92 forward, the tool holder can be removed from the mounting hole of the spindle 7 . The power transmission mechanism rotates the swivel shaft 43 and the tool exchange arm 44 according to the rotation angle of the ATC drive shaft.

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、次工具を支持する工具ポット４１Ａを工具交換部に搬送して位置決めする。本実施形態にて、現工具は主軸７に現在装着する工具を意味し、次工具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 of the main body 401 and has a substantially elliptical shape elongated in the Y-axis direction when viewed from the side. The tool magazine 41 has a substantially elliptical tool passage inside, and stores a plurality of tool pots 41A along the inside of the tool passage. The tool pot 41A detachably mounts a tool holder. The tool magazine 41 has a tool changer (not shown) on the lower front side. The tool changer opens downward. The tool changer has a shutter (not shown). The shutter uses a shutter cylinder 89 (see FIG. 8) as a driving source to open and close the tool changing section. The magazine motor 42 is supported on the upper front side of the tool magazine 41 . A plurality of tool pots 41A are driven by a magazine motor 42 to move within the tool passage. The numerical controller 50 drives the magazine motor 42 to transport the tool pot 41A for supporting the next tool to the tool changing section and position it. In this embodiment, the current tool means the tool that is currently mounted on the spindle 7, and the next tool means the tool that will be mounted on the spindle 7 next after tool change.

図２、図３、図８を参照し、主軸ヘッド６の移動範囲、原点Ｏ、ＡＴＣ位置Ｋの夫々の位置関係を説明する。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、被削材加工時に主軸ヘッド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。 2, 3, and 8, the positional relationship between the movement range of the spindle head 6, the origin O, and the ATC position K will be described. The coordinate position of the spindle head 6 is the coordinate position of the center of the lower end of the spindle head 6 . The machine tool 1 sets respective movement ranges in the XYZ axes, which are movement axes of the spindle head 6 . The movement range is the range in which the spindle head 6 can move during machining of the work material. A region 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 workpiece fixed to the pallet (pallet P1 in FIG. 2) on the side of the spindle head 6 among the pallets P1 and P2 of the turntable 11 . Therefore, the X-axis movement range and the Y-axis movement range should be set so that the upper surface of the pallet P1 on the spindle head 6 side of the turntable 11 is positioned. The coordinate position of the right end of the X-axis movement range on the ATC device 40 side is X0, and the coordinate position of the left end on the opposite side is Xmax. The coordinate position of the rear end of the Y-axis movement range on the spindle head 6 side is Y0, and the coordinate position of the front end 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。ＸＹＺ軸の各移動範囲の原点Ｏ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し、原点Ｏ（ｘ、ｙ、ｚ）＝（０、０、０）である。 The Z-axis movement range should be set in consideration of the height of the workpiece and jig fixed on the turntable 11 . The upper end of the Z-axis movement range may be set at the position of the tool changer of the ATC device 40, for example. The lower end of the Z-axis movement range should be set above the upper surface of the turntable 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 turntable 11 side is Zmax. The origin O of each movement range of the XYZ axes is set to the end located on the ATC device 40 side among the ends of each movement range of the XYZ axes, and the origin O (x, y, z)=(0, 0, 0).

図２、図８に示すように、ＡＴＣ位置Ｋの座標位置について、Ｚ軸は原点Ｏに設定し、Ｘ軸とＹ軸は各軸移動範囲の外側で且つ原点Ｏ近傍に設定する。例えば、ＡＴＣ位置Ｋ（ｘ、ｙ、ｚ）＝（－０．１、－０．１、０）に設定する。なお、原点ＯとＡＴＣ位置Ｋの離間距離は極めて短いので、図２、図８では、原点ＯとＡＴＣ位置Ｋについて、夫々の位置が識別できる程度に離間して図示する。工具交換時、主軸ヘッド６がＡＴＣ位置Ｋに移動すると、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。工作機械１はＡＴＣモータ４５の駆動で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を前方に押し込むことができ、主軸７に装着する工具のクランプを解除できる。 As shown in FIGS. 2 and 8, regarding the coordinate position of the ATC position K, the Z axis is set at the origin O, and the X and Y axes are set outside the movement range of each axis and near the origin O. As shown in FIG. For example, the ATC position K (x, y, z) is set to (-0.1, -0.1, 0). Since the distance between the origin O and the ATC position K is extremely short, the origin O and the ATC position K are shown in FIGS. When the spindle head 6 moves to the ATC position K during tool replacement, the rear end of the push rod 92 is positioned in front of the contact portion 48 of the operating member 47 with a space therebetween. The machine tool 1 can push the push rod 92 forward by swinging the operating member 47 in the basic posture forward by driving the ATC motor 45 , and can release the clamp of the tool attached to the spindle 7 .

図７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、ＡＴＣ動作プログラム等の各種プログラムを記憶する。ＡＴＣ動作プログラムは、後述するＡＴＣ動作処理（図１３参照）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。 The electrical configuration of the numerical controller 50 and the machine tool 1 will be described with reference to FIG. The numerical controller 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 centrally controls the numerical control device 50 . The ROM 52 stores various programs such as an ATC operation program. The ATC operation program is a program for executing ATC operation processing (see FIG. 13), which will be 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と原点センサ８３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 further includes an input section 82 and an origin sensor 83 . A pot rise sensor 84 , a pot fall sensor 85 , a shutter open sensor 86 , a shutter close sensor 87 , an air cylinder 88 , a shutter cylinder 89 and an identification sensor 58 are provided in the ATC device 40 . The input section 82 and the display section 90 are provided on an operation panel (not shown). The input unit 82 receives various inputs. The display unit 90 displays various screens. The origin sensor 83 detects the respective origins of the main shaft 7 in the X-axis, Y-axis, and Z-axis directions. A pot rise sensor 84 detects the rise of the tool pot 41A located in the tool exchange section. The pot descent sensor 85 detects descent of the tool pot 41A positioned in the tool exchange section. A shutter open sensor 86 detects the open state of the shutter. A shutter closed 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 driving source of a pot elevating mechanism (not shown) that elevates the tool pot 41A at the tool exchange position. The shutter cylinder 89 is a drive source for a shutter opening/closing mechanism (not shown) that opens and closes the shutter. The input section 82 , the origin sensor 83 , the pot rise sensor 84 , the pot fall sensor 85 , the shutter open sensor 86 and the shutter close sensor 87 are electrically connected to the input interface 55 . The air cylinder 88 , shutter cylinder 89 and display section 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。 The Z-axis motor 19 , spindle motor 8 , X-axis motor 21 , Y-axis motor 24 , magazine motor 42 and ATC motor 45 are electrically connected to the output interface 56 . The Z-axis motor 19 has an encoder 19A. The encoder 19A detects the rotation angle of the Z-axis motor 19. FIG. The spindle motor 8 has an encoder 8A. The encoder 8A detects the rotation angle of the spindle motor 8. FIG. The X-axis motor 21 has an encoder 21A. Encoder 21A detects the rotation angle of X-axis motor 21 . The Y-axis motor 24 has an encoder 24A. The encoder 24A detects the rotation angle of the Y-axis motor 24. FIG. The magazine motor 42 has an encoder 42A. The encoder 42A detects the rotation angle of the magazine motor 42. FIG. The ATC motor 45 has an encoder 45A. The encoder 45A detects the rotation angle of the ATC motor 45. FIG. Encoders 19 A, 8 A, 21 A, 24 A, 42 A, 45 A are electrically connected to input interface 55 .

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 emitting element 58A and a light receiving element 58B. The pot identification plate 57 is attached to the tool pot 41A and moves together with the tool pot 41A. The pot identification plate 57 has a light transmitting portion (not shown) with 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 arranged to face each other across the pot identification plate 57 of the tool pot 41A transported to the tool changing section. The light emitting element 58A is electrically connected to the output interface 56. FIG. The light receiving element 58B is electrically connected to the input interface 55. FIG. The light emitted from the light projecting element 58A passes through the light transmitting portion of the pot identification plate 57 and enters 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 transported to the tool changing section of the tool magazine 41. FIG. When detecting that the tool pot 41A of the next tool has been conveyed, the CPU 51 stops driving the magazine motor 42 and positions the next tool in the tool changing section.

ＡＴＣ動作の一例を説明する。図２、図９に示すように、ＣＰＵ５１は、主軸ヘッド６を指令位置から原点Ｏを経由し、ＡＴＣ位置Ｋに移動する。ＣＰＵ５１はマガジンモータ４２を駆動し、次工具を工具交換部に搬送して位置決めする。ＣＰＵ５１はシャッタを開き、次工具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、次工具を工具交換部の開口から下降する。工具ポット４１Ａは垂直状態となる。ＣＰＵ５１はＡＴＣモータ４５を駆動し、ＡＴＣ駆動軸を回転する。工具交換アーム４４は待機位置から旋回軸４３と一体して旋回し、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。揺動腕部材６０は引張バネの付勢力に抗して支軸６１を中心に右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。 An example of ATC operation will be described. As shown in FIGS. 2 and 9, the CPU 51 moves the spindle head 6 from the command position to the ATC position K via the origin O. FIG. The CPU 51 drives the magazine motor 42 to convey the next tool to the tool changing section and position it. The CPU 51 opens the shutter and tilts the tool pot 41A in which the next tool is to be mounted vertically downward by 90° from the horizontal position, thereby lowering the next tool from the opening of the tool changing section. The tool pot 41A is in a vertical state. The CPU 51 drives the ATC motor 45 to rotate the ATC drive shaft. The tool exchange arm 44 pivots together with the pivot shaft 43 from the standby position, and the operating member 47 swings forward. The contact portion 48 of the operating member 47 contacts the rear end portion of the push rod 92 and presses it 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. The swinging arm member 60 starts to rotate clockwise around the support shaft 61 against the biasing force of the tension spring. The lateral arm portion 62 engages the pin 71 from above and presses the draw bar 70 downward against the biasing force of a spring provided inside the main shaft 7 . The drawbar 70 urges the clamp mechanism downward.

把持部４４Ａは主軸７に装着する現工具を把持し、把持部４４Ｂは工具交換部に位置する次工具を把持する。クランプ機構部はクランプ状態からアンクランプ状態になる。主軸７内部のクランプ機構部から現工具が抜ける状態になる。工具交換アーム４４は上死点から下降を開始する。現工具と次工具は、主軸７と工具ポット４１Ａから下方に抜脱する。 The gripping portion 44A grips the current tool mounted on the spindle 7, and the gripping portion 44B grips the next tool positioned in the tool changer. The clamping mechanism changes from the clamped state to the unclamped state. The current tool is removed from the clamping mechanism inside the spindle 7 . The tool change arm 44 starts descending from the top dead center. The current tool and the next tool are withdrawn downward from the spindle 7 and the tool pot 41A.

工具交換アーム４４は下降しながら旋回する。工具交換アーム４４は下死点に到達し、引き続き旋回を継続する。旋回軸４３と工具交換アーム４４は下死点から上昇を開始する。工具交換アーム４４は旋回しながら上昇する。現工具と次工具の夫々の位置が互いに入れ替わる。工具交換アーム４４の旋回は停止する。次工具は主軸７の下方に配置し、現工具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、次工具は主軸７の装着穴に挿入し、現工具は工具ポット４１Ａに挿入する。工具交換アーム４４は上死点に到達する。次工具は主軸７の装着穴に装着し、現工具は工具ポット４１Ａに装着する。旋回軸４３と一体して工具交換アーム４４は逆転して旋回する。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と工具交換部の間に配置する。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。ＣＰＵ５１はシャッタを閉じ、ＡＴＣ動作を終了する。 The tool change arm 44 swings while descending. The tool change arm 44 reaches the bottom dead center and continues to turn. The swivel shaft 43 and tool change arm 44 start to rise from the bottom dead center. The tool change arm 44 rises while rotating. The respective positions of the current tool and the next tool are exchanged with each other. The pivoting of the tool change arm 44 stops. The next tool is placed below the spindle 7, and the current tool is placed below the tool pot 41A of the tool changer. The tool change arm 44 continues to rise, the next tool is inserted into the mounting hole of the spindle 7, and the current tool is inserted into the tool pot 41A. The tool change arm 44 reaches top dead center. The next tool is mounted in the mounting hole of the spindle 7, and the current tool is mounted in the tool pot 41A. The tool exchange arm 44 rotates in the opposite direction integrally with the rotating shaft 43 . The tool change arm 44 stops turning at the standby position. A pair of grippers 44A and 44B are arranged between the spindle 7 and the tool changer. The CPU 51 returns the tool pot 41A located in the tool changing portion of the tool magazine 41 from the vertical posture to the horizontal posture and lifts it up. The CPU 51 closes the shutter and terminates the ATC operation.

図８を参照し、ＡＴＣ動作時における主軸ヘッド６の移動経路を説明する。ＣＰＵ５１は原則、主軸ヘッド６を二つの経路に沿って移動する時、一番目の経路の終端位置でインポジションチェックを実行する。インポジションチェックは、主軸ヘッド６が終端位置に確実に移動したことをチェックする機能である。上記原則に基づくと、ＡＴＣ動作時、ＣＰＵ５１は、主軸ヘッド６を指令位置Ｐから原点Ｏを経由してＡＴＣ位置Ｋに移動し、ＡＴＣ装置４０によるＡＴＣを実行する。 The moving path of the spindle head 6 during the ATC operation will be described with reference to FIG. In principle, when the spindle head 6 is moved along two paths, the CPU 51 performs an in-position check at the end position of the first path. The in-position check is a function to check whether the spindle head 6 has definitely moved to the end position. Based on the above principle, during the ATC operation, the CPU 51 moves the spindle head 6 from the command position P to the ATC position K via the origin O, and executes the ATC by the ATC device 40 .

ＡＴＣ実行後、ＣＰＵ５１は主軸ヘッド６をＡＴＣ位置Ｋから原点Ｏを経由して指令位置Ｐに移動する。指令位置Ｐから原点Ｏまでの経路はＲ１、原点ＯからＡＴＣ位置Ｋまでの経路はＲ２である。仮に主軸ヘッド６が指令位置Ｐから原点を経由せずにＡＴＣ位置Ｋに向けて直線的に移動してしまうと、指令位置Ｐの位置によっては、移動範囲内に位置する他の障害物に主軸ヘッド６が接触する可能性がある。主軸ヘッド６が原点Ｏを経由することで、移動範囲内に位置する他の障害物に主軸ヘッド６が接触するのを防止できる。 After executing ATC, the CPU 51 moves the spindle head 6 from the ATC position K to the command position P via the origin O. The route from command position P to origin O is R1, and the route from origin O to ATC position K is R2. If the spindle head 6 moves linearly from the command position P toward the ATC position K without passing through the origin, depending on the position of the command position P, other obstacles within the movement range may interfere with the spindle. Head 6 may come into contact. By passing the spindle head 6 through the origin O, it is possible to prevent the spindle head 6 from coming into contact with other obstacles located within the movement range.

原点Ｏでインポジションチェックすると、主軸ヘッド６の移動速度は原点Ｏ付近で落ちるので、ＡＴＣ時間は長くなる。ＣＰＵ５１は、ＡＴＣ動作で経路Ｒ１とＲ２を移動する時、経路Ｒ１とＲ２を後述する移動モードで繋ぐことで、原点Ｏ側を通過しながら、インポジションチェックを実行せずに移動できる。経路Ｒ１とＲ２を移動モードで繋いだ経路はＲ３である。Ｒ３は、原点Ｏに対して内回りの経路である。 If an in-position check is performed at the origin O, the moving speed of the spindle head 6 drops near the origin O, so the ATC time becomes longer. When the CPU 51 moves along the routes R1 and R2 by ATC operation, the CPU 51 connects the routes R1 and R2 in a movement mode to be described later, thereby moving while passing the origin O side without executing an in-position check. A route connecting the routes R1 and R2 in the travel mode is R3. R3 is an inward path with respect to the origin O.

図９を参照し、主軸ヘッド６が経路を移動するときの加減速処理を説明する。ＣＰＵ５１は、ＮＣプログラムの補間指令に基づき、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の軸毎に、目標位置、移動距離、移動速度、移動時間等を夫々演算する。補間指令は、アドレスで指定した移動速度で軸を動かす時に使用する制御指令であり、例えば直線補間指令である。直線補間とは二点を直線で移動する方式である。ＣＰＵ５１は補間後加減速処理を行う。補間後加減速処理は、演算した軸毎の移動速度に、移動平均フィルタ（ＦＩＲフィルタ）を少なくとも二回以上通して速度変化を滑らかにする処理である。 Acceleration/deceleration processing when the spindle head 6 moves along the path will be described with reference to FIG. The CPU 51 calculates the target position, moving distance, moving speed, moving time, etc. for each of the X, Y, and Z axes based on the interpolation command of the NC program. An interpolation command is a control command used when moving an axis at a moving speed designated by an address, and is, for example, a linear interpolation command. Linear interpolation is a method of moving two points along a straight line. The CPU 51 performs post-interpolation acceleration/deceleration processing. The post-interpolation acceleration/deceleration processing is processing for smoothing the speed change by passing the calculated moving speed for each axis through a moving average filter (FIR filter) at least two times or more.

図９は、Ｘ軸方向においてｘ１からｘ２に移動する移動速度を、移動平均フィルタで二回処理した結果を示す。移動平均フィルタの加減速時定数（以下、時定数と呼ぶ）は、移動平均フィルタが平均を行うサンプル数に相当する。例えば、サンプル時間が１ｍｓｅｃで、移動平均フィルタの時定数が１０ｍｓｅｃの時、移動平均フィルタは今回の補間指令を含めて１０個前までの指令の平均を今回の出力とする。一段目の移動平均フィルタ（ＦＩＲ１）の時定数をｔ１、二段目の移動平均フィルタ（ＦＩＲ２）の時定数をｔ２とする。 FIG. 9 shows the result of processing the moving speed from x1 to x2 in the X - axis direction twice with a moving average filter. The acceleration/deceleration time constant (hereinafter referred to as time constant) of the moving average filter corresponds to the number of samples averaged by the moving average filter. For example, when the sample time is 1 msec and the time constant of the moving average filter is 10 msec, the moving average filter outputs the average of up to 10 previous commands including the current interpolation command. Let t 1 be the time constant of the first-stage moving average filter (FIR1), and t 2 be the time constant of the second-stage moving average filter (FIR2).

移動速度を二段の移動平均フィルタ（ＦＩＲ１、ＦＩＲ２）で処理した結果、加速度の変化は一定以下となるので、工具はｔ１＋ｔ２（以下ｔ３と呼ぶ）かけて緩やかに速度を上げて最高速度に達し、その後ｔ3をかけて緩やかに速度を落として停止する。故に数値制御装置５０は、各軸の移動速度を複数の移動平均フィルタで処理することで、移動速度の急激な変化を吸収できるので、工作機械１の振動と、動作に必要な最大トルクを抑制できる。 As a result of processing the moving speed with a two-stage moving average filter ( FIR1 , FIR2), the change in acceleration is below a certain level, so the tool slowly increases its speed over t1 + t2 ( hereinafter referred to as t3). After reaching the maximum speed , it gradually slows down over t3 and stops. Therefore, the numerical controller 50 processes the moving speed of each axis with a plurality of moving average filters, and can absorb sudden changes in the moving speed, thereby suppressing the vibration of the machine tool 1 and the maximum torque required for operation. can.

図８～図１２を参照し、移動モードを説明する。移動モードは、二つ以上の経路をＮＣプログラムで設定した移動速度で軸を移動するモードである。図８に示す経路Ｒ１とＲ２は直線補間である。 The movement modes will be described with reference to FIGS. 8 to 12. FIG. The movement mode is a mode in which the axes are moved along two or more paths at a movement speed set by the NC program. Paths R1 and R2 shown in FIG. 8 are linear interpolations.

図１０は、ＸＹ平面おいてＰ０からＰ１に向けて直線補間で移動する経路の移動距離Ｌを示す。移動距離Ｌは、Ｘ軸移動距離ＬｘとＹ軸移動距離Ｌｙを合成した距離である。Ｐ０からＰ１迄設定した移動速度で且つ直線で移動する為、Ｘ軸移動距離Ｌｘの移動時間とＹ軸移動距離Ｌｙの移動時間とが同一となるように、ＣＰＵ５１は、Ｘ軸移動距離Ｌｘを移動する際の移動速度と、Ｙ軸移動距離Ｌｙを移動する際の移動速度と、共通する時定数ｔを夫々計算する。 FIG. 10 shows the moving distance L of the path moving from P0 to P1 by linear interpolation on the XY plane. The movement distance L is a distance obtained by combining the X-axis movement distance Lx and the Y-axis movement distance Ly. The CPU 51 sets the X-axis movement distance Lx so that the movement time of the X-axis movement distance Lx and the movement time of the Y-axis movement distance Ly are the same because the movement speed is set from P0 to P1 and in a straight line. The moving speed when moving, the moving speed when moving the Y-axis moving distance Ly, and the common time constant t are calculated respectively.

計算方法の一例を説明する。先ずＣＰＵ５１はＸ軸とＹ軸の夫々において、移動距離（Ｌｘ、Ｌｙ）と移動速度を元に、加加速度が一定となるように時定数を計算する。ＣＰＵ５１はＸ軸とＹ軸の夫々において、移動距離（Ｌｘ、Ｌｙ）を移動速度で割ることにより、移動時間を計算する。ＣＰＵ５１は、計算したＸ軸とＹ軸の夫々の移動時間のうち、長い方の軸の移動速度を固定する。ＣＰＵ５１は、移動時間が短い方の軸の移動速度を、以下の式で計算される移動速度に設定する。
・移動時間が短い方の軸の移動速度＝（移動時間が長い方の軸の移動速度）×（移動時間が短い方の軸の移動距離／移動時間が長い方の軸の移動距離）
故に移動時間が短い方の軸において移動時間と移動速度が変わるので、ＣＰＵ５１は上記と同様に加加速度が一定となるように時定数を再計算する。再計算した時定数を共通の時定数ｔとする。ＣＰＵ５１は、主軸ヘッド６を、Ｘ軸移動距離ＬｘとＹ軸移動距離Ｌｙを共通する時定数ｔの加減速制御で移動する。故に主軸ヘッド６はＰ０からＰ１迄直線的に移動する。 An example of the calculation method will be described. First, the CPU 51 calculates time constants so that the jerk is constant based on the movement distance (Lx, Ly) and the movement speed on each of the X-axis and the Y-axis. The CPU 51 calculates the movement time by dividing the movement distance (Lx, Ly) by the movement speed on each of the X-axis and the Y-axis. The CPU 51 fixes the moving speed of the longer one of the calculated moving times of the X-axis and the Y-axis. The CPU 51 sets the moving speed of the axis with the shorter moving time to the moving speed calculated by the following formula.
・Movement speed of the axis with the shorter travel time = (Movement speed of the axis with the longer travel time) x (Movement distance of the axis with the shorter travel time/Movement distance of the axis with the longer travel time)
Therefore, since the movement time and the movement speed change in the axis with the shorter movement time, the CPU 51 recalculates the time constant so as to keep the jerk constant in the same manner as described above. Let the recalculated time constant be the common time constant t. The CPU 51 moves the spindle head 6 under acceleration/deceleration control with a time constant t common to the X-axis movement distance Lx and the Y-axis movement distance Ly. Therefore, the spindle head 6 moves linearly from P0 to P1.

図１１は、Ｘ軸方向において、経路Ｒ１を移動する際の移動速度（速度１）と経路Ｒ２を移動する際の移動速度（速度２）を、二段の移動平均フィルタ（ＦＩＲ１、２）で処理し、移動モードで繋いだときの速度変化を示した図である。速度１と２の最高速度は移動速度Ｖである。速度１と２の共通する時定数はｔ３である。速度１が最大速度から減速を開始する時、速度２は加速を開始する。速度１と速度２が重なる部分では、主軸ヘッド６は原点Ｏ付近を内回りに移動し、且つ速度Ｖを一定に維持する。経路Ｒ１とＲ２に対して内回りの経路はＲ３である（図８参照）。故にＣＰＵ５１は、経路Ｒ１と経路Ｒ２を移動モードで繋いだ経路Ｒ３を設定速度Ｖで主軸ヘッド６を移動できる。なお、Ｙ軸方向における移動速度の変化も、Ｘ軸方向における移動速度の変化と同じである。 FIG. 11 shows the moving speed (velocity 1) when moving along the route R1 and the moving speed (velocity 2) when moving along the route R2 in the X-axis direction using a two-stage moving average filter (FIR1, 2). It is the figure which showed the speed change when processing and connecting in movement mode. The maximum speed of speeds 1 and 2 is the movement speed V. The common time constant for speeds 1 and 2 is t3. When speed 1 starts decelerating from maximum speed, speed 2 starts accelerating. In the portion where velocity 1 and velocity 2 overlap, the spindle head 6 moves inwardly around the origin O and keeps the velocity V constant. The route R3 is the inner route with respect to the routes R1 and R2 (see FIG. 8). Therefore, the CPU 51 can move the spindle head 6 at the set speed V along the route R3 connecting the routes R1 and R2 in the movement mode. The change in the moving speed in the Y-axis direction is the same as the change in the moving speed in the X-axis direction.

図１２は、ＸＹ平面においてＰ０からＰ１に向けて非直線補間で移動する経路の移動距離Ｌを示す。例えば、Ｙ軸移動距離Ｌｙの移動がＸ軸移動距離Ｌｘの移動よりも先に完了する場合、Ｐ０からＰ１までの経路はＰ２において屈折する。Ｐ０からＰ１迄設定した移動速度で移動する為、ＣＰＵ５１は、Ｘ軸移動距離Ｌｘを移動する際の移動速度と、Ｙ軸移動距離Ｌｙを移動する際の移動速度と、各軸の時定数とを夫々計算する。Ｘ軸移動距離Ｌｘにおける加減速制御の時定数はｔｘである。Ｙ軸移動距離Ｌｙにおける加減速制御の時定数はｔｙである。 FIG. 12 shows the moving distance L of the path moving from P0 to P1 in the XY plane by non-linear interpolation. For example, if the movement of the Y-axis movement distance Ly is completed before the movement of the X-axis movement distance Lx, the path from P0 to P1 bends at P2. In order to move from P0 to P1 at the set moving speed, the CPU 51 calculates the moving speed when moving the X-axis moving distance Lx, the moving speed when moving the Y-axis moving distance Ly, and the time constant of each axis. are calculated respectively. The time constant of the acceleration/deceleration control for the X-axis movement distance Lx is tx. The time constant of the acceleration/deceleration control for the Y-axis movement distance Ly is ty.

非直線補間の二つの経路を移動モードで繋ぐ場合、各経路の加減速制御にはＸ軸とＹ軸の二つの時定数ｔｘとｔｙが存在する。上記の通りＣＰＵ５１は軸毎に二つの経路を跨いで移動する時の移動速度が一定となるように、各移動速度（速度１と２）の波形を重ね、ｔ3部分（図１１参照）を合成する必要がある。非直線補間では、軸が異なると時定数が変わるので、ＣＰＵ５１は、各経路のＸ軸とＹ軸の夫々において互いに共通する時定数ｔｘとｔｙを決定する必要がある。 When connecting two paths of non-linear interpolation in the movement mode, there are two time constants tx and ty for the X-axis and Y-axis in the acceleration/deceleration control of each path. As described above, the CPU 51 superimposes the waveforms of each movement speed (speeds 1 and 2) so that the movement speed when each axis moves across two paths is constant, and the t3 portion ( see FIG. 11) is need to be synthesized. In the non-linear interpolation, the time constant varies with different axes, so the CPU 51 needs to determine time constants tx and ty that are common to each of the X-axis and Y-axis of each path.

図１３を参照し、ＡＴＣ動作処理を説明する。ＮＣプログラムを解釈してＡＴＣ指令を受け付けた場合、ＣＰＵ５１はＲＯＭ５２からＡＴＣ動作プログラムを読み出し、本処理を実行する。ＡＴＣ指令の一例は「Ｇ１００＿Ｔ２＿Ｘ１０＿Ｙ１０＿Ｚ４００」である。図８に示すように、該指令は、現在の指令位置Ｐ（１０、１０、４００）から原点Ｏを経由してＡＴＣ位置Ｋに移動し、ＡＴＣ装置４０による工具Ｔ２へのＡＴＣ完了後、原点Ｏを経由して元の指令位置Ｐ（１０、１０、４００）へ移動する制御指令である。なお、ＡＴＣ指令の受付時、経路Ｒ１は今回移動する経路（以下、今回経路と呼ぶ）であり、経路Ｒ２は次回移動する経路（以下、次回経路と呼ぶ）である。 The ATC operation processing will be described with reference to FIG. When the NC program is interpreted and an ATC command is received, the CPU 51 reads out the ATC operation program from the ROM 52 and executes this processing. An example of an ATC command is "G100_T2_X10_Y10_Z400". As shown in FIG. 8, the command moves from the current command position P (10, 10, 400) to the ATC position K via the origin O, and after the ATC device 40 completes the ATC to the tool T2, the origin It is a control command to move to the original command position P (10, 10, 400) via O. When the ATC command is received, the route R1 is the current route (hereinafter referred to as the current route), and the route R2 is the next route (hereinafter referred to as the next route).

ＣＰＵ５１は指令位置Ｐと原点Ｏの各座標位置に基づき、今回経路である経路Ｒ１のＸ軸移動距離ＬｘとＹ軸移動距離Ｌｙを計算する（Ｓ１１）。ＣＰＵ５１は、原点ＯとＡＴＣ位置Ｋの各座標位置に基づき、次回経路である経路Ｒ２のＸ軸移動距離ＬｘとＹ軸移動距離Ｌｙを計算する（Ｓ１２）。ＣＰＵ５１は経路の移動は直線補間か判断する（Ｓ１３）。 The CPU 51 calculates the X-axis movement distance Lx and the Y-axis movement distance Ly of the route R1, which is the current route, based on the coordinate positions of the command position P and the origin O (S11). The CPU 51 calculates the X-axis movement distance Lx and the Y-axis movement distance Ly of the route R2, which is the next route, based on the coordinate positions of the origin O and the ATC position K (S12). The CPU 51 determines whether the movement of the route is linear interpolation (S13).

＜経路Ｒ１とＲ２が直線補間の場合＞
直線補間と非直線補間の切替えは、使用者が操作パネルで設定する切替パラメータで行う。切替パラメータは記憶装置５４に記憶する。ＣＰＵ５１は切替パラメータを参照し、切替パラメータが直線補間であるとき（Ｓ１３：ＹＥＳ）、経路Ｒ１とＲ２は直線補間である。ＣＰＵ５１は今回経路Ｒ１のＸ軸移動距離ＬｘとＹ軸移動距離Ｌｙから、指令位置Ｐから原点Ｏまでの直線距離である今回の移動距離（以下、今回移動距離Ｌｃと呼ぶ）を計算する（Ｓ１５）。ＣＰＵ５１は次回経路Ｒ２のＸ軸移動距離ＬｘとＹ軸移動距離Ｌｙから、原点ＯからＡＴＣ位置Ｋまでの直線距離である次回の移動距離（以下、次回移動距離Ｌｎと呼ぶ）を計算する（Ｓ１６）。 <When paths R1 and R2 are linear interpolation>
Switching between linear interpolation and non-linear interpolation is performed by a switching parameter set by the user on the operation panel. The switching parameters are stored in the storage device 54 . The CPU 51 refers to the switching parameter, and when the switching parameter is linear interpolation (S13: YES), paths R1 and R2 are linear interpolation. The CPU 51 calculates the current movement distance (hereinafter referred to as the current movement distance Lc), which is the linear distance from the command position P to the origin O, from the X-axis movement distance Lx and the Y-axis movement distance Ly of the current route R1 (S15). ). The CPU 51 calculates the next moving distance (hereinafter referred to as the next moving distance Ln), which is the linear distance from the origin O to the ATC position K, from the X-axis moving distance Lx and the Y-axis moving distance Ly of the next route R2 (S16). ).

ＣＰＵ５１は今回移動距離Ｌｃの時定数ｔｃを計算する（Ｓ１７）。上記の通り、時定数ｔｃはＸ軸とＹ軸で互いに共通である。ＣＰＵ５１は次回移動距離Ｌｎの時定数ｔｎを計算する（Ｓ１８）。時定数ｔｎもＸ軸とＹ軸で互いに共通である。ＣＰＵ５１は時定数ｔｃとｔｎのうち長い方の時定数を選択する（Ｓ１９）。 The CPU 51 calculates the time constant tc of the current movement distance Lc (S17). As described above, the time constant tc is common between the X-axis and the Y-axis. The CPU 51 calculates the time constant tn of the next moving distance Ln (S18). The time constant tn is also common between the X axis and the Y axis. The CPU 51 selects the longer one of the time constants tc and tn (S19).

ＣＰＵ５１はＳ１９で選択した時定数で、今回経路Ｒ１のＸ軸移動距離ＬｘとＹ軸移動距離Ｌｙの夫々を同時に移動する（Ｓ２７）。主軸ヘッド６は、指令位置Ｐから加速して最高速度Ｖに達し、経路Ｒ１に沿って原点Ｏに向けて移動する。ＣＰＵ５１は次回経路Ｒ２を今回経路に設定する（Ｓ２８）。ＣＰＵ５１は経路Ｒ２のＸ軸移動距離ＬｘとＹ軸移動距離Ｌｙを計算する（Ｓ２９）。ＣＰＵ５１はＳ１２で計算した値を、経路Ｒ２のＸ軸移動距離ＬｘとＹ軸移動距離Ｌｙとしてもよい。ＣＰＵ５１は経路Ｒ２を次回経路から今回経路に変更したので、次回経路を削除する必要がある。故にＣＰＵ５１は、次回経路のＸ軸移動距離ＬｘとＹ軸移動距離Ｌｙを０に設定する（Ｓ３０）。 The CPU 51 simultaneously moves the X-axis movement distance Lx and the Y-axis movement distance Ly of the current route R1 using the time constant selected in S19 (S27). The spindle head 6 accelerates from the command position P, reaches the maximum speed V, and moves toward the origin O along the route R1. The CPU 51 sets the next route R2 as the current route (S28). The CPU 51 calculates the X-axis movement distance Lx and the Y-axis movement distance Ly of the route R2 (S29). The CPU 51 may use the values calculated in S12 as the X-axis movement distance Lx and the Y-axis movement distance Ly of the route R2. Since the CPU 51 has changed the route R2 from the next route to the current route, it is necessary to delete the next route. Therefore, the CPU 51 sets the X-axis movement distance Lx and the Y-axis movement distance Ly of the next route to 0 (S30).

ＣＰＵ５１はＳ１９で選択した長い方の時定数で、今回経路Ｒ２のＸ軸移動距離ＬｘとＹ軸移動距離Ｌｙの夫々を同時に移動する（Ｓ３１）。ＣＰＵ５１は、経路Ｒ１の加減速制御で最高速度Ｖから減速を開始する時、経路Ｒ２の加減速制御で加速を開始する。主軸ヘッド６は経路Ｒ３に沿って原点Ｏ付近を内回りに移動し、且つ速度Ｖを一定に維持する。主軸ヘッド６はＡＴＣ位置Ｋに向けて移動し、減速しながらＡＴＣ位置Ｋで停止する。なお、Ｚ軸については、Ｘ軸とＹ軸の夫々の加減速制御に関係なく、指令位置ＰからＡＴＣ位置Ｋに向けて移動する。 Using the longer time constant selected in S19, the CPU 51 simultaneously moves the X-axis movement distance Lx and the Y-axis movement distance Ly of the current route R2 (S31). When starting deceleration from the maximum speed V in the acceleration/deceleration control of the route R1, the CPU 51 starts acceleration in the acceleration/deceleration control of the route R2. The spindle head 6 moves inwardly around the origin O along the path R3 and keeps the speed V constant. The spindle head 6 moves toward the ATC position K and stops at the ATC position K while decelerating. The Z-axis moves from the command position P toward the ATC position K regardless of the acceleration/deceleration control of the X-axis and the Y-axis.

ＣＰＵ５１はＡＴＣが完了したか判断する（Ｓ３２）。主軸ヘッド６は指令位置ＰからＡＴＣ位置Ｋに移動してＡＴＣを完了していないので（Ｓ３２：ＮＯ）、ＣＰＵ５１はＡＴＣ装置４０によるＡＴＣを実行する（Ｓ３３）。ＡＴＣ完了後、ＣＰＵ５１はＳ１１に戻り、ＡＴＣ位置Ｋから指令位置Ｐまでの経路Ｒ２とＲ１について、上記Ｓ１１～１３、Ｓ１５～Ｓ１９、Ｓ２７～Ｓ３１迄の処理を同様に実行する。故に主軸ヘッド６は、経路Ｒ３に沿って逆方向に且つ原点Ｏ付近を内回りに移動し、減速しながら指令位置Ｐで停止する。なお、Ｚ軸については、上記と同様に、Ｘ軸とＹ軸の夫々の加減速制御に関係なく、ＡＴＣ位置Ｋから指令位置Ｐに向けて移動する。ＡＴＣは既に完了しているので（Ｓ３２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は本処理を終了する。なお、移動速度は移動距離に応じて変化する為、必ず最高速度Ｖになるものではない。 The CPU 51 determines whether the ATC has been completed (S32). Since the spindle head 6 has not completed the ATC by moving from the command position P to the ATC position K (S32: NO), the CPU 51 executes the ATC by the ATC device 40 (S33). After the ATC is completed, the CPU 51 returns to S11, and similarly executes the processes of S11-13, S15-S19, and S27-S31 for the routes R2 and R1 from the ATC position K to the command position P. Therefore, the spindle head 6 moves in the opposite direction along the path R3 in the vicinity of the origin O, and stops at the command position P while decelerating. As for the Z-axis, it moves from the ATC position K toward the command position P, regardless of the acceleration/deceleration control of the X-axis and the Y-axis. Since the ATC has already been completed (S32: YES), the CPU 51 terminates this process. Note that the moving speed does not always reach the maximum speed V because it changes according to the moving distance.

＜経路Ｒ１とＲ２が非直線補間の場合＞
経路Ｒ１とＲ２が直線補間でない場合（Ｓ１３：ＮＯ）、ＣＰＵ５１はＸ軸とＹ軸で時定数を夫々設定する必要がある。ＣＰＵ５１は今回経路Ｒ１のＸ軸移動距離Ｌｘから、Ｘ軸の時定数ｔｘｃを計算する（Ｓ２１）。ＣＰＵ５１は次回経路Ｒ２のＸ軸移動距離Ｌｘから、Ｘ軸の時定数ｔｘｎを計算する（Ｓ２２）。ＣＰＵ５１は今回経路Ｒ１のＹ軸移動距離Ｌｙから、Ｙ軸の時定数ｔｙｃを計算する（Ｓ２３）。ＣＰＵ５１は次回経路Ｒ２のＹ軸移動距離Ｌｙから、Ｙ軸の時定数ｔｙｎを計算する（Ｓ２４）。ＣＰＵ５１は時定数ｔｘｃとｔｘｎのうち長い方を時定数ｔｘとし、時定数ｔｙｃとｔｙｎのうち長い方を時定数ｔｙとする（Ｓ２５）。 <Case where paths R1 and R2 are non-linear interpolation>
If the routes R1 and R2 are not linearly interpolated (S13: NO), the CPU 51 needs to set time constants for the X and Y axes, respectively. The CPU 51 calculates the X-axis time constant txc from the X-axis movement distance Lx of the current route R1 (S21). The CPU 51 calculates the X-axis time constant txn from the X-axis movement distance Lx of the next route R2 (S22). The CPU 51 calculates the Y-axis time constant tyc from the Y-axis movement distance Ly of the current route R1 (S23). The CPU 51 calculates the Y-axis time constant tyn from the Y-axis movement distance Ly of the next route R2 (S24). The CPU 51 sets the longer one of the time constants txc and txn as the time constant tx, and sets the longer one of the time constants tyc and tyn as the time constant ty (S25).

ＣＰＵ５１は時定数ｔｘで、今回経路Ｒ１のＸ軸移動距離Ｌｘを移動すると共に、時定数ｔｙで、今回経路Ｒ１のＹ軸移動距離Ｌｙを移動する（Ｓ２７）。主軸ヘッド６のＸ軸とＹ軸は夫々、指令位置Ｐから加速して最高速度Ｖに達し、原点Ｏに向けて移動する。ＣＰＵ５１は次回経路であるＲ２を今回経路に設定する（Ｓ２８）。ＣＰＵ５１は今回経路Ｒ２のＸ軸移動距離ＬｘとＹ軸移動距離Ｌｙを計算し（Ｓ２９）、次回経路のＸ軸移動距離ＬｘとＹ軸移動距離Ｌｙを０に設定する（Ｓ３０）。 The CPU 51 moves the X-axis movement distance Lx of the current route R1 with the time constant tx, and moves the Y-axis movement distance Ly of the current route R1 with the time constant ty (S27). The X-axis and Y-axis of the spindle head 6 respectively accelerate from the command position P, reach the maximum speed V, and move toward the origin O. The CPU 51 sets R2, which is the next route, as the current route (S28). The CPU 51 calculates the X-axis moving distance Lx and Y-axis moving distance Ly of the current route R2 (S29), and sets the X-axis moving distance Lx and Y-axis moving distance Ly of the next route to 0 (S30).

ＣＰＵ５１は、時定数ｔｘで、今回経路Ｒ２のＸ軸移動距離Ｌｘを移動すると共に、時定数ｔｙで、今回経路Ｒ２のＹ軸移動距離Ｌｙを移動する（Ｓ３１）。ＣＰＵ５１は、Ｘ軸とＹ軸の夫々において、経路Ｒ１の加減速制御で最高速度Ｖから減速を開始する時、経路Ｒ２の加減速制御で加速を開始する。主軸ヘッド６は原点Ｏ付近を内回りに移動し、且つ速度Ｖを一定に維持する。主軸ヘッド６のＸ軸とＹ軸は夫々、ＡＴＣ位置Ｋに向けて移動し、減速しながらＡＴＣ位置Ｋで停止する。なお、Ｚ軸については上記と同様に、Ｘ軸とＹ軸の夫々の加減速制御に関係なく、指令位置ＰからＡＴＣ位置Ｋに向けて移動する。 The CPU 51 moves the X-axis movement distance Lx of the current route R2 with the time constant tx, and moves the Y-axis movement distance Ly of the current route R2 with the time constant ty (S31). When starting deceleration from the maximum speed V by the acceleration/deceleration control of the route R1 on each of the X-axis and the Y-axis, the CPU 51 starts acceleration by the acceleration/deceleration control of the route R2. The spindle head 6 moves inwardly around the origin O and keeps the speed V constant. The X-axis and Y-axis of the spindle head 6 respectively move toward the ATC position K and stop at the ATC position K while decelerating. Note that the Z-axis moves from the command position P toward the ATC position K, regardless of the acceleration/deceleration control of the X-axis and the Y-axis, in the same manner as described above.

ＡＴＣ装置４０によるＡＴＣ完了後、ＣＰＵ５１はＳ１１に戻り、ＡＴＣ位置Ｋから指令位置Ｐまでの経路Ｒ２とＲ１について、上記Ｓ１１～１３、Ｓ２１～Ｓ２５、Ｓ２７～Ｓ３１迄の処理を実行する。故に主軸ヘッド６は、経路Ｒ１、Ｒ２に対して原点Ｏ付近を内回りに移動し、減速しながら指令位置Ｐで停止する。なお、Ｚ軸については上記と同様に、Ｘ軸とＹ軸の夫々の加減速制御に関係なく、ＡＴＣ位置Ｋから指令位置Ｐに向けて移動する。ＡＴＣは既に完了しているので（Ｓ３２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は本処理を終了する。 After the ATC device 40 completes the ATC, the CPU 51 returns to S11, and executes the processes of S11-13, S21-S25, and S27-S31 for the routes R2 and R1 from the ATC position K to the command position P. Therefore, the spindle head 6 moves in the vicinity of the origin O with respect to the paths R1 and R2, and stops at the command position P while decelerating. Note that the Z-axis moves from the ATC position K toward the command position P, regardless of the acceleration/deceleration control of the X-axis and the Y-axis, as described above. Since the ATC has already been completed (S32: YES), the CPU 51 terminates this process.

以上説明の如く、本実施形態の数値制御装置５０は、主軸ヘッド６を、指令位置Ｐから、ＡＴＣ装置４０によるＡＴＣを行うＡＴＣ位置Ｋまで移動する。主軸ヘッド６は、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に移動可能であり、工具を着脱可能に装着する主軸７を備える。主軸ヘッド６がＡＴＣ位置Ｋに移動した場合、ＡＴＣ装置４０による主軸７のＡＴＣを行う。ＡＴＣ装置４０によるＡＴＣ完了後、主軸ヘッド６をＡＴＣ位置Ｋから指令位置Ｐまで移動する。数値制御装置５０は、Ｘ軸とＹ軸で規定するＸＹ平面において、指令位置Ｐと主軸ヘッド６の移動範囲の原点Ｏを結ぶ直線経路を経路Ｒ１、原点ＯとＡＴＣ位置Ｋを結ぶ直線経路を経路Ｒ２としたとき、経路Ｒ１と経路Ｒ２を移動モードで繋いだ経路Ｒ３で、主軸ヘッド６を移動する。故に数値制御装置５０は、経路Ｒ１の終端（原点Ｏ）でインポジションチェックが不要になる。故に数値制御装置５０は、より短い時間で指令位置ＰからＡＴＣ位置Ｋ迄移動できる。数値制御装置５０は、経路Ｒ１とＲ２を移動モードで繋ぐので、指令位置Ｐから原点Ｏよりも内回りで移動しつつＡＴＣ位置Ｋ迄移動できる。主軸ヘッド６は原点Ｏ側に一旦移動するので、移動範囲内の他部材に干渉することなく、ＡＴＣ位置Ｋ迄安全に移動できる。ＡＴＣ位置Ｋから指令位置Ｐ迄の移動も上記と同様である。 As described above, the numerical controller 50 of this embodiment moves the spindle head 6 from the command position P to the ATC position K where the ATC device 40 performs ATC. The spindle head 6 is movable in X-, Y-, and Z-axis directions perpendicular to each other, and includes a spindle 7 on which a tool is detachably mounted. When the spindle head 6 moves to the ATC position K, ATC of the spindle 7 is performed by the ATC device 40 . After the ATC by the ATC device 40 is completed, the spindle head 6 is moved from the ATC position K to the command position P. In the XY plane defined by the X-axis and the Y-axis, the numerical controller 50 defines a straight path R1 connecting the command position P and the origin O of the movement range of the spindle head 6, and a straight path connecting the origin O and the ATC position K. Assuming a route R2, the spindle head 6 is moved along a route R3 that connects the routes R1 and R2 in the movement mode. Therefore, the numerical controller 50 does not need an in-position check at the end of the route R1 (origin O). Therefore, the numerical controller 50 can move from the command position P to the ATC position K in a shorter time. Since the numerical controller 50 connects the paths R1 and R2 in the movement mode, it is possible to move from the command position P to the ATC position K while moving inward from the origin O. Since the spindle head 6 once moves to the origin O side, it can safely move to the ATC position K without interfering with other members within the movement range. Movement from the ATC position K to the command position P is the same as above.

数値制御装置５０は、経路Ｒ１と経路Ｒ２を移動モードで且つ互いに共通する時定数で繋ぐので、経路Ｒ１と経路Ｒ２を滑らかに繋ぐことができる。 The numerical controller 50 connects the route R1 and the route R2 in the movement mode with a common time constant, so that the route R1 and the route R2 can be smoothly connected.

経路Ｒ１と経路Ｒ２が直線補間で結んだ経路であるとき、数値制御装置５０は、経路Ｒ１の時定数ｔｃ及び経路Ｒ２の時定数ｔｎのうち、長い方の時定数ｔで経路Ｒ１と経路Ｒ２を繋ぐ。故に数値制御装置５０は、直線補間である経路Ｒ１と経路Ｒ２を安全且つ滑らかに繋ぐことができる。 When the route R1 and the route R2 are connected by linear interpolation, the numerical controller 50 connects the route R1 and the route R2 with the longer time constant t of the time constant tc of the route R1 and the time constant tn of the route R2. connect. Therefore, the numerical controller 50 can safely and smoothly connect the route R1 and the route R2, which are linear interpolations.

経路Ｒ１と経路Ｒ２が非直線補間で結んだ経路であるとき、経路Ｒ１の時定数は、Ｘ軸方向の時定数ｔｘｃとＹ軸方向の時定数ｔｙｃを備え、経路Ｒ２の時定数は、Ｘ軸方向の時定数ｔｘｎとＹ軸方向の時定数ｔｙｎを備える。数値制御装置５０は、Ｘ軸方向において、時定数ｔｘｃと時定数ｔｘｎのうち長い方の時定数ｔｘ、Ｙ軸方向において、時定数ｔｙｃと時定数ｔｙｎのうち長い方の時定数ｔｙで、経路Ｒ１と経路Ｒ２を繋ぐ。故に数値制御装置５０は、非直線補間である経路Ｒ１と経路Ｒ２を安全且つ滑らかに繋ぐことができる。 When the route R1 and the route R2 are routes connected by non-linear interpolation, the time constant of the route R1 has a time constant txc in the X-axis direction and a time constant tyc in the Y-axis direction, and the time constant of the route R2 is X It has an axial time constant txn and a Y-axis time constant tyn. Numerical control device 50 uses the longer time constant tx of time constants txc and txn in the X-axis direction, and the longer time constant ty of time constants tyc and tyn in the Y-axis direction. Connect R1 and route R2. Therefore, the numerical controller 50 can safely and smoothly connect the route R1 and the route R2, which are non-linear interpolations.

上記説明にて、図１３のＳ１１～Ｓ３１の処理を実行するＣＰＵ５１は本発明の第一移動制御部、第二移動制御部、経路制御部の一例である。Ｓ３３の処理を実行するＣＰＵ５１は本発明の工具交換部の一例である。時定数ｔｘｃは本発明の第一時定数の一例、時定数ｔｙｃは本発明の第二時定数の一例、時定数ｔｘｎは本発明の第三時定数の一例、時定数ｔｙｎは本発明の第四時定数の一例である。 In the above description, the CPU 51 that executes the processes of S11 to S31 in FIG. 13 is an example of the first movement control section, the second movement control section, and the route control section of the present invention. CPU51 which performs the process of S33 is an example of the tool exchange part of this invention. The time constant txc is an example of the first time constant of the present invention, the time constant tyc is an example of the second time constant of the present invention, the time constant txn is an example of the third time constant of the present invention, and the time constant tyn is the first time constant of the present invention. This is an example of four time constants.

本発明は上記実施形態に限らず各種変形が可能である。工作機械１は縦型工作機械であるが、主軸が水平方向に延びる横型工作機械でもよい。主軸ヘッド６はＸ、Ｙ、Ｚ軸の三軸に移動するものであるが、被削材に対して主軸ヘッドを三軸に相対的に移動するものであればよく、例えば、主軸ヘッドをＺ軸方向に移動可能とし、被削材を固定する工作台をＸ軸とＹ軸の二軸に移動可能とするものであってもよい。 The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications are possible. Although the machine tool 1 is a vertical machine tool, it may be a horizontal machine tool having a horizontal spindle. The spindle head 6 moves along the three axes of X, Y, and Z. However, it is sufficient if the spindle head moves along the three axes relative to the work material. It may be possible to move in the axial direction and to move the workbench to which the work material is fixed in two axes of the X axis and the Y axis.

ＡＴＣ装置４０は、主軸ヘッド６をＡＴＣ位置Ｋに移動し、主軸７と工具マガジン４１の工具交換部との間で、旋回軸４３と工具交換アーム４４を旋回及び昇降することにより、主軸７のＡＴＣを行うものであるが、これ以外の方式でＡＴＣを行うものあってもよい。 The ATC device 40 moves the spindle head 6 to the ATC position K, rotates and raises and lowers the rotary shaft 43 and the tool exchange arm 44 between the spindle 7 and the tool exchange section of the tool magazine 41, thereby ATC is performed, but ATC may be performed by a method other than this.

上記実施形態のＡＴＣ動作処理では、指令位置ＰからＡＴＣ位置Ｋ迄移動し、ＡＴＣ完了後、ＡＴＣ位置Ｋから指令位置Ｐに戻る例を説明したが、ＡＴＣ完了後、ＡＴＣ位置Ｋから指令位置Ｐとは異なる別の位置に移動してもよい。 In the ATC operation process of the above-described embodiment, an example has been described in which movement is performed from the command position P to the ATC position K, and after the ATC is completed, the command position P is returned from the ATC position K to the command position P. may be moved to a different position.

６ 主軸ヘッド
７ 主軸
４０ 工具交換装置
５０ 数値制御装置
５１ ＣＰＵ
Ｏ 原点
Ｐ 指令位置
Ｋ 工具交換位置（ＡＴＣ位置）
Ｒ１ 経路
Ｒ２ 経路
ｔ 時定数 6 spindle head 7 spindle 40 tool changer 50 numerical controller 51 CPU
O Origin P Command position K Tool change position (ATC position)
R1 path R2 path t time constant

Claims (4)

互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に移動可能であり、工具を着脱可能に装着する主軸を備える主軸ヘッドを、指令位置から、工具交換装置による工具交換を行うＡＴＣ位置まで移動する第一移動制御部と、
前記第一移動制御部により前記主軸ヘッドが前記ＡＴＣ位置に移動した場合、工具交換装置による前記主軸の工具交換を行う工具交換部と、
前記工具交換部による前記工具交換完了後、前記主軸ヘッドを前記ＡＴＣ位置から指令位置まで移動する第二移動制御部と
を備えた数値制御装置において、
前記第一移動制御部及び前記第二移動制御部は、
前記Ｘ軸と前記Ｙ軸で規定するＸＹ平面において、前記指令位置と前記主軸ヘッドの移動範囲の原点を結ぶ直線経路を第一経路、前記原点と前記ＡＴＣ位置を結ぶ直線経路を第二経路としたとき、前記第一経路と前記第二経路を移動モードで繋いだ経路で、前記主軸ヘッドを移動する経路制御部を備え、
前記第一経路と前記第二経路が直線補間で結んだ経路のとき、前記移動モードは、前記第一経路の移動における加減速の時定数及び前記第二経路の移動における加減速の時定数のうち長い方の前記時定数で、前記第一経路及び前記第二経路において前記主軸ヘッドの移動についての加減速時間を共通にするモードであること
を特徴とする数値制御装置。 A first movement that moves a spindle head, which is movable in X, Y, and Z directions perpendicular to each other and has a spindle on which a tool is detachably mounted, from a command position to an ATC position where tools are exchanged by a tool changer. a control unit;
a tool changer for changing a tool of the spindle by a tool changer when the spindle head is moved to the ATC position by the first movement control part;
A numerical control device comprising: a second movement control section for moving the spindle head from the ATC position to a command position after the tool exchange is completed by the tool exchange section,
The first movement control unit and the second movement control unit are
In the XY plane defined by the X-axis and the Y-axis, the linear path connecting the command position and the origin of the movement range of the spindle head is called the first path, and the linear path connecting the origin and the ATC position is called the second path. a path control unit configured to move the spindle head along a path connecting the first path and the second path in a movement mode ,
When the first path and the second path are paths connected by linear interpolation, the movement mode is determined by the acceleration/deceleration time constant in movement on the first path and the acceleration/deceleration time constant in movement on the second path. A numerical controller characterized in that it is a mode in which the acceleration/deceleration time for movement of the spindle head is common in the first path and the second path with the longer time constant . 互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に移動可能であり、工具を着脱可能に装着する主軸を備える主軸ヘッドを、指令位置から、工具交換装置による工具交換を行うＡＴＣ位置まで移動する第一移動制御部と、
前記第一移動制御部により前記主軸ヘッドが前記ＡＴＣ位置に移動した場合、工具交換装置による前記主軸の工具交換を行う工具交換部と、
前記工具交換部による前記工具交換完了後、前記主軸ヘッドを前記ＡＴＣ位置から指令位置まで移動する第二移動制御部と
を備えた数値制御装置において、
前記第一移動制御部及び前記第二移動制御部は、
前記Ｘ軸と前記Ｙ軸で規定するＸＹ平面において、前記指令位置と前記主軸ヘッドの移動範囲の原点を結ぶ直線経路を第一経路、前記原点と前記ＡＴＣ位置を結ぶ直線経路を第二経路としたとき、前記第一経路と前記第二経路を移動モードで繋いだ経路で、前記主軸ヘッドを移動する経路制御部を備え、
前記第一経路と前記第二経路が非直線補間で結んだ経路のとき、
前記第一経路の移動における加減速の時定数は、前記Ｘ軸方向の移動における加減速の第一時定数と、前記Ｙ軸方向の移動における加減速の第二時定数とを備え、
前記第二経路の移動における加減速の時定数は、前記Ｘ軸方向の移動における加減速の第三時定数と、前記Ｙ軸方向の移動における加減速の第四時定数とを備え、
前記移動モードは、前記Ｘ軸方向において、前記第一時定数と前記第三時定数のうち長い方の前記時定数、前記Ｙ軸方向において、前記第二時定数と前記第四時定数のうち長い方の前記時定数で、前記第一経路及び前記第二経路において前記主軸ヘッドの移動についての加減速時間を共通にするモードであること
を特徴とする数値制御装置。 A first movement that moves a spindle head, which is movable in X, Y, and Z directions perpendicular to each other and has a spindle on which a tool is detachably mounted, from a command position to an ATC position where tools are exchanged by a tool changer. a control unit;
a tool changer for changing a tool of the spindle by a tool changer when the spindle head is moved to the ATC position by the first movement control part;
A numerical control device comprising: a second movement control section for moving the spindle head from the ATC position to a command position after the tool exchange is completed by the tool exchange section,
The first movement control unit and the second movement control unit are
In the XY plane defined by the X-axis and the Y-axis, the linear path connecting the command position and the origin of the movement range of the spindle head is called the first path, and the linear path connecting the origin and the ATC position is called the second path. a path control unit configured to move the spindle head along a path connecting the first path and the second path in a movement mode ,
When the first path and the second path are paths connected by non-linear interpolation,
The acceleration/deceleration time constant in the movement along the first path includes a first acceleration/deceleration time constant in the X-axis direction movement and a second acceleration/deceleration time constant in the Y-axis direction movement,
The acceleration/deceleration time constant in the second path movement comprises a third acceleration/deceleration time constant in the X-axis direction movement and a fourth acceleration/deceleration time constant in the Y-axis direction movement,
In the movement mode, the longer one of the first time constant and the third time constant in the X-axis direction, and the second time constant and the fourth time constant in the Y-axis direction. A numerical controller characterized in that it is a mode in which the acceleration/deceleration time for movement of the spindle head is common in the first path and the second path with the longer time constant . 互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に移動可能であり、工具を着脱可能に装着する主軸を備える主軸ヘッドを、指令位置から、工具交換装置による工具交換を行うＡＴＣ位置まで移動する第一移動制御工程と、
前記第一移動制御工程により前記主軸ヘッドが前記ＡＴＣ位置に移動した場合、工具交換装置による前記主軸の工具交換を行う工具交換工程と、
前記工具交換工程による前記工具交換完了後、前記主軸ヘッドを前記ＡＴＣ位置から指令位置まで移動する第二移動制御工程と
を備えた数値制御装置の制御方法において、
前記第一移動制御工程及び前記第二移動制御工程は、
前記Ｘ軸と前記Ｙ軸で規定するＸＹ平面において、前記指令位置と前記主軸ヘッドの移動範囲の原点を結ぶ直線経路を第一経路、前記原点と前記ＡＴＣ位置を結ぶ直線経路を第二経路としたとき、前記第一経路と前記第二経路を移動モードで繋いだ経路で、前記主軸ヘッドを移動する経路制御工程を備え、
前記第一経路と前記第二経路が直線補間で結んだ経路のとき、前記移動モードは、前記第一経路の移動における加減速の時定数及び前記第二経路の移動における加減速の時定数のうち長い方の前記時定数で、前記第一経路及び前記第二経路において前記主軸ヘッドの移動についての加減速時間を共通にするモードであること
を特徴とする数値制御装置の制御方法。 A first movement that moves a spindle head, which is movable in X, Y, and Z directions perpendicular to each other and has a spindle on which a tool is detachably mounted, from a command position to an ATC position where tools are exchanged by a tool changer. a control process;
a tool changing step of changing the tool of the spindle by a tool changing device when the spindle head is moved to the ATC position by the first movement control step;
A control method for a numerical controller, comprising: a second movement control step of moving the spindle head from the ATC position to a command position after completion of the tool replacement in the tool replacement step,
The first movement control step and the second movement control step are
In the XY plane defined by the X-axis and the Y-axis, the linear path connecting the command position and the origin of the movement range of the spindle head is called the first path, and the linear path connecting the origin and the ATC position is called the second path. a path control step of moving the spindle head along a path connecting the first path and the second path in a movement mode when
When the first path and the second path are paths connected by linear interpolation, the movement mode is determined by the acceleration/deceleration time constant in movement on the first path and the acceleration/deceleration time constant in movement on the second path. A control method for a numerical control device, wherein the mode is a mode in which the acceleration/deceleration time for movement of the spindle head is common in the first path and the second path with the longer time constant . 互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に移動可能であり、工具を着脱可能に装着する主軸を備える主軸ヘッドを、指令位置から、工具交換装置による工具交換を行うＡＴＣ位置まで移動する第一移動制御工程と、
前記第一移動制御工程により前記主軸ヘッドが前記ＡＴＣ位置に移動した場合、工具交換装置による前記主軸の工具交換を行う工具交換工程と、
前記工具交換工程による前記工具交換完了後、前記主軸ヘッドを前記ＡＴＣ位置から指令位置まで移動する第二移動制御工程と
を備えた数値制御装置の制御方法において、
前記第一移動制御工程及び前記第二移動制御工程は、
前記Ｘ軸と前記Ｙ軸で規定するＸＹ平面において、前記指令位置と前記主軸ヘッドの移動範囲の原点を結ぶ直線経路を第一経路、前記原点と前記ＡＴＣ位置を結ぶ直線経路を第二経路としたとき、前記第一経路と前記第二経路を移動モードで繋いだ経路で、前記主軸ヘッドを移動する経路制御工程を備え、
前記第一経路と前記第二経路が非直線補間で結んだ経路のとき、
前記第一経路の移動における加減速の時定数は、前記Ｘ軸方向の移動における加減速の第一時定数と、前記Ｙ軸方向の移動における加減速の第二時定数とを備え、
前記第二経路の移動における加減速の時定数は、前記Ｘ軸方向の移動における加減速の第三時定数と、前記Ｙ軸方向の移動における加減速の第四時定数とを備え、
前記移動モードは、前記Ｘ軸方向において、前記第一時定数と前記第三時定数のうち長い方の前記時定数、前記Ｙ軸方向において、前記第二時定数と前記第四時定数のうち長い方の前記時定数で、前記第一経路及び前記第二経路において前記主軸ヘッドの移動についての加減速時間を共通にするモードであること
を特徴とする数値制御装置の制御方法。 A first movement that moves a spindle head, which is movable in X, Y, and Z directions perpendicular to each other and has a spindle on which a tool is detachably mounted, from a command position to an ATC position where tools are exchanged by a tool changer. a control process;
a tool changing step of changing the tool of the spindle by a tool changing device when the spindle head is moved to the ATC position by the first movement control step;
A control method for a numerical controller, comprising: a second movement control step of moving the spindle head from the ATC position to a command position after completion of the tool replacement in the tool replacement step,
The first movement control step and the second movement control step are
In the XY plane defined by the X-axis and the Y-axis, the linear path connecting the command position and the origin of the movement range of the spindle head is called the first path, and the linear path connecting the origin and the ATC position is called the second path. a path control step of moving the spindle head along a path connecting the first path and the second path in a movement mode when
When the first path and the second path are paths connected by non-linear interpolation,
The acceleration/deceleration time constant for movement along the first path includes a first acceleration/deceleration time constant for movement in the X-axis direction and a second acceleration/deceleration time constant for movement in the Y-axis direction,
The acceleration/deceleration time constant in the movement along the second path includes a third acceleration/deceleration time constant in the X-axis direction movement and a fourth acceleration/deceleration time constant in the Y-axis direction movement,
In the movement mode, the longer one of the first time constant and the third time constant in the X-axis direction, and the second time constant and the fourth time constant in the Y-axis direction. A control method for a numerical controller , wherein the mode is a mode in which the acceleration/deceleration time for movement of the spindle head is common in the first path and the second path with the longer time constant .
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