JP7259645B2 - Numerical controller and control method - Google Patents

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Description

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

特許文献1は、主軸に設けた工具の交換が可能な工作機械を制御する数値制御装置を開示する。主軸は、ホルダ挟持部及びドローバを有する。ホルダ挟持部が工具ホルダを挟持し、主軸は工具を装着する。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。主軸ヘッドが原点から下方に移動する時、ホルダ挟持部はドローバにより駆動して工具ホルダを挟持し、主軸に工具を装着する。該過程で、Z軸モータのトルクは、ドローバを付勢するクランプバネの抗力により増大する。主軸に対する工具の装着が完了した時、クランプバネの抗力は作用しなくなる。該為、Z軸モータのトルクは無変化状態となる。ここで、工具ホルダとホルダ挟持部の間に切屑等が介在することで主軸に工具が正常に装着しない時、Z軸モータのトルクが無変化状態となる時期が変化する。故に、数値制御装置は、主軸に工具が正常に装着した時のZ軸モータのトルクと、実際のZ軸モータのトルクとの差分が所定閾値以上の時、主軸に対して工具が正常に装着しないと判定する。 Patent Literature 1 discloses a numerical control device that controls a machine tool that can replace tools provided on a spindle. The spindle has a holder clamp and a drawbar. A holder clamping portion clamps the tool holder, and the spindle mounts the tool. A spindle head that rotatably supports the spindle can be vertically moved by a Z-axis motor. When the spindle head moves downward from the origin, the holder clamping section is driven by the drawbar to clamp the tool holder and mount the tool on the spindle. In this process, the torque of the Z-axis motor increases due to the drag force of the clamp spring that urges the drawbar. When the mounting of the tool on the spindle is completed, the clamp spring resistance ceases to act. Therefore, the torque of the Z-axis motor remains unchanged. Here, when the tool is not normally attached to the spindle due to chips or the like interposed between the tool holder and the holder clamping portion, the timing at which the torque of the Z-axis motor remains unchanged changes. Therefore, when the difference between the torque of the Z-axis motor when the tool is normally attached to the spindle and the actual torque of the Z-axis motor is equal to or greater than a predetermined threshold value, the numerical control device can correctly attach the tool to the spindle. Decide not to.

特開2018-205891号公報JP 2018-205891 A

モータのトルクが、温度や湿度等に応じて変動する時がある。又、モータのトルクに機械的な振動に起因するノイズが重畳する時がある。該時、トルクの差分を閾値と比較する上記方法では、モータ駆動に応じた工作機械の動作が正常か否かを判定できない時がある。 Motor torque sometimes fluctuates depending on temperature, humidity, and the like. In addition, noise due to mechanical vibration may be superimposed on the torque of the motor. At this time, the above-described method of comparing the torque difference with the threshold value may not be able to determine whether or not the machine tool operates normally in response to the motor drive.

本発明の目的は、モータの駆動に応じた工作機械の状態を精度良く判定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。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a numerical controller and a control method capable of accurately determining the state of a machine tool according to the driving of a motor.

本発明の第一態様に係る数値制御装置は、モータを備え、主軸に装着した工具と作業台に固定した被削材を相対的に移動して前記被削材を加工する工作機械を制御する数値制御装置であって、前記モータのトルクを時系列で取得する取得部と、前記取得部により時系列で取得した前記トルクの値を、前記モータの駆動によって回転する駆動軸の回転角度で微分した微分値を算出し、算出した前記微分値の、前記工作機械の所定の状態を示す期間を含んだ所定期間と対応する前記駆動軸の回転角度区間における重心を更に算出する算出部と、前記所定期間のうち、前記算出部により算出した前記重心が示す前記回転角度に応じた時機である重心時機と前記回転角度区間内の所定の前記回転角度に応じた時機である所定時機に基づき、前記工作機械の状態を判定する判定部とを備え、前記重心をG、前記トルクをt、前記駆動軸の前記回転角度をθと表記した場合、G=Σθt/Σtの関係を満たすことを特徴とする。 A numerical control device according to a first aspect of the present invention is provided with a motor, and controls a machine tool that relatively moves a tool attached to a spindle and a work material fixed to a workbench to machine the work material. A numerical controller, comprising: an acquisition unit that acquires the torque of the motor in time series; and the torque value acquired in time series by the acquisition unit is differentiated by a rotation angle of a drive shaft that rotates when the motor is driven. a calculating unit that calculates the differential value obtained by calculating the differential value, and further calculates the center of gravity of the calculated differential value in a rotation angle section of the drive shaft corresponding to a predetermined period including a period that indicates a predetermined state of the machine tool; Based on a center-of-gravity timing corresponding to the rotation angle indicated by the center of gravity calculated by the calculating unit and a predetermined timing corresponding to the predetermined rotation angle within the rotation angle interval , the and a judging unit for judging the state of the machine tool, wherein the relationship G=Σθt/Σt is satisfied, where G is the center of gravity, t is the torque, and θ is the rotation angle of the drive shaft. do.

第一態様に係る数値制御装置が算出した重心が示す重心時機は、温度や湿度、瞬時的なノイズ等による影響を受け難い。故に、数値制御装置は、重心時機に基づき、工作機械の状態を精度良く判定できる。 The center-of-gravity timing indicated by the center-of-gravity calculated by the numerical control device according to the first aspect is less susceptible to temperature, humidity, instantaneous noise, and the like. Therefore, the numerical controller can accurately determine the state of the machine tool based on the center-of-gravity timing.

第一態様において、前記判定部は、前記所定期間内の所定の時機である所定時機と前記重心時機との関係に基づき、前記主軸に前記工具が装着しているか否か判定してもよい。該時、数値制御装置は、主軸に工具が装着しているか否かを、所定時機と重心時機との関係に基づいて精度良く判定できる。 In the first aspect, the determination unit may determine whether or not the tool is attached to the spindle based on a relationship between a predetermined timing within the predetermined period and the center-of-gravity timing. At this time, the numerical controller can accurately determine whether or not the tool is attached to the spindle based on the relationship between the predetermined timing and the center-of-gravity timing.

第一態様において、前記取得部は、前記主軸に装着する前記工具の交換時、前記主軸に装着した前記工具を脱離する時の前記モータの前記トルクを取得し、前記判定部は、前記所定時機と前記重心時機との関係に基づき、脱離前の前記主軸に前記工具が装着しているか否か判定してもよい。該時、数値制御装置は、工具交換時、脱離前の主軸に工具が装着しているか否かを判定できる。 In the first aspect, the acquisition unit acquires the torque of the motor when the tool attached to the spindle is replaced and when the tool attached to the spindle is detached, Whether or not the tool is attached to the spindle before detachment may be determined based on the relationship between the timing and the center-of-gravity timing. At this time, the numerical controller can determine whether or not the tool is attached to the main spindle before detachment at the time of tool replacement.

第一態様において、前記取得部は、前記主軸に装着する前記工具の交換時、前記主軸に新たな前記工具を装着する時の前記モータの前記トルクを取得し、前記判定部は、前記所定時機と前記重心時機との関係に基づき、装着後の前記主軸に前記工具が装着しているか否か判定してもよい。数値制御装置は、工具交換時、装着後の主軸に工具が装着しているか否かを判定できる。 In the first aspect, the acquisition unit acquires the torque of the motor when the tool attached to the spindle is replaced or when a new tool is attached to the spindle, and the determination unit receives the torque at the predetermined timing. and the center-of-gravity timing, it may be determined whether or not the tool is attached to the spindle after attachment. The numerical control device can determine whether or not the tool is mounted on the spindle after mounting when the tool is replaced.

第一態様において、前記所定時機は、前記回転角度区間の中心の前記回転角度に応じた時機であってもよい。該時、数値制御装置は、主軸に工具が装着しているか否かを容易に判定できる。 In the first aspect, the predetermined timing may be a timing according to the rotation angle of the center of the rotation angle section . At this time, the numerical controller can easily determine whether or not the tool is attached to the spindle.

第一態様において、前記主軸に設け、ばねの弾性力により前記主軸に対する前記工具の着脱が可能なドローバと、前記ドローバを駆動することで、前記工具が前記主軸に装着した装着状態と、前記工具が前記主軸に装着しない脱離状態を切り替えるレバーとを備え、前記モータは、前記レバーを駆動することで前記装着状態と前記脱離状態を切り替えてもよい。該時、レバーを駆動する時のモータのトルクは、装着状態と脱離状態とで相違する。故に、数値制御装置は、モータのトルクに応じて算出した重心時機に基づき、主軸に工具が装着しているか否かを判定できる。 In the first aspect, a drawbar is provided on the main shaft and the tool can be attached to and detached from the main shaft by the elastic force of a spring; by driving the drawbar, the tool is attached to the main shaft; may be provided with a lever for switching between a detached state in which the motor is not attached to the main shaft, and the motor may switch between the attached state and the detached state by driving the lever. At this time, the torque of the motor when driving the lever differs between the attached state and the detached state. Therefore, the numerical controller can determine whether or not the tool is attached to the spindle based on the center-of-gravity timing calculated according to the torque of the motor.

第一態様において、前記主軸に装着した前記工具を交換するアームを備え、前記アームは、前記主軸から脱離した前記工具と、新たに前記主軸に装着する前記工具との夫々を保持する二つの保持部を両端部に有し、前記モータは、前記レバーを駆動して前記装着状態と前記脱離状態を切り替え、且つ、前記アームを回転することで前記主軸の前記工具を交換してもよい。該時、数値制御装置は、所謂アーム式の工作機械において主軸に工具が装着しているか否かを判定できる。 In the first aspect, an arm for exchanging the tool attached to the spindle is provided, and the arm has two arms that hold the tool detached from the spindle and the tool newly attached to the spindle. Holding portions may be provided at both ends, and the motor may drive the lever to switch between the attached state and the detached state, and rotate the arm to replace the tool on the spindle. . At this time, the numerical control device can determine whether or not the tool is attached to the spindle in a so-called arm-type machine tool.

本発明の第二態様に係る制御方法は、モータを備え、主軸に装着した工具と作業台に固定した被削材を相対的に移動して前記被削材を加工する工作機械を制御する数値制御装置を制御する制御方法であって、前記モータのトルクを時系列で取得する取得工程と、前記取得工程により時系列で取得した前記トルクの値を、前記モータの駆動によって回転する駆動軸の回転角度で微分した微分値を算出し、算出した前記微分値の、前記工作機械の所定の状態を示す期間を含んだ所定期間と対応する前記駆動軸の回転角度区間における重心を更に算出する算出工程と、前記所定期間のうち、前記算出工程により算出した前記重心が示す前記回転角度に応じた時機である重心時機と前記回転角度区間内の所定の前記回転角度に応じた時機である所定時機に基づき、前記工作機械の状態を判定する判定工程とを備え、前記重心をG、前記トルクをt、前記駆動軸の前記回転角度をθと表記した場合、G=Σθt/Σtの関係を満たすことを特徴とする。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。 A control method according to a second aspect of the present invention provides a numerical value for controlling a machine tool that includes a motor and relatively moves a tool mounted on a spindle and a work material fixed to a workbench to machine the work material. A control method for controlling a control device, comprising: an acquisition step of acquiring the torque of the motor in time series; calculating a differential value differentiated by a rotation angle , and further calculating the center of gravity of the calculated differential value in a rotation angle section of the drive shaft corresponding to a predetermined period including a period indicating a predetermined state of the machine tool. a center-of-gravity timing that is a timing corresponding to the rotation angle indicated by the center of gravity calculated in the calculation step and a predetermined timing that is a timing corresponding to the predetermined rotation angle within the rotation angle section, in the predetermined period. satisfies the relationship G=Σθt/Σt, where the center of gravity is G, the torque is t, and the rotation angle of the drive shaft is θ. It is characterized by According to the second aspect, the same effects as those of the first aspect can be obtained.

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; 本体部401内における旋回軸43とATC駆動軸46周囲の断面図。FIG. 4 is a cross-sectional view around the turning shaft 43 and the ATC drive shaft 46 in the main body 401; 数値制御装置50と工作機械1の電気的構成を示すブロック図。2 is a block diagram showing electrical configurations of a numerical controller 50 and a machine tool 1; FIG. 工具交換処理の流れ図。Flowchart of tool change processing. 工具交換処理の説明図。Explanatory drawing of tool exchange processing. 工具交換動作のタイミング線図。Timing diagram of tool change operation. 揺動腕部材60の傾斜角度とドローバ70の位置との関係を示す図。FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the tilt angle of the swing arm member 60 and the position of the drawbar 70; ATCモータ45のトルク及び微分値を示すグラフ。4 is a graph showing the torque and differential value of the ATC motor 45; 主処理の流れ図。Flowchart of main processing. 第一異常検出処理の流れ図。4 is a flowchart of first abnormality detection processing; 第二異常検出処理の流れ図。4 is a flowchart of second abnormality detection processing; 変形例における主処理の流れ図。The flowchart of the main process in a modification. 変形例におけるマガジンモータ42のトルク及び微分値を示すグラフ。9 is a graph showing the torque and differential value of the magazine motor 42 in the modified example;

本発明の実施形態を説明する。以下説明は図中に矢印で示す左右、前後、上下を使用する。図1に示す工作機械1の左右方向、前後方向、上下方向は、夫々、工作機械1のX軸方向、Y軸方向、Z軸方向である。工作機械1は主軸7(図5参照)がZ軸方向に延びる縦型工作機械である。工作機械1は工具を装着した主軸7を回転する。被削材は回転台11に固定する。工作機械1は主軸ヘッド6をX、Y、Z軸方向に相対移動し、主軸7が回転することで、被削材を加工する。工作機械1の動作は数値制御装置50(図8参照)で制御する。 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 relatively moves the spindle head 6 in the X-, Y-, and Z-axis directions, and rotates the spindle 7 to machine the work material. The operation of the machine tool 1 is controlled by a numerical controller 50 (see FIG. 8).

<工作機械1の概要>
図1~図5を参照し、工作機械1の構造を説明する。工作機械1は基台部2、立柱5、主軸ヘッド6、主軸7、工作台装置10、工具交換装置40(以下、ATC装置40と呼ぶ)等を備える。
<Overview of machine tool 1>
The structure of the machine tool 1 will be described with reference to FIGS. 1 to 5. FIG. The machine tool 1 includes a base portion 2, a vertical column 5, a spindle head 6, a spindle 7, a workbench device 10, a tool changer 40 (hereinafter referred to as an ATC device 40), and the like.

基台部2は平面視略矩形状の鉄製部材であり、上面後部側に台座部20(図4参照)を備える。台座部20は略直方体状であり、上面にX軸移動機構101(図4参照)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(図8参照)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は一対のX軸軌道に沿って移動する。運搬体12は底部にナット(図示略)を備え、ナットはX軸ボールネジに螺合する。X軸モータ21はX軸ボールネジを回転し、運搬体12はナットと共にX軸方向に移動する。 The base portion 2 is an iron member having a substantially rectangular shape in plan view, and has a base portion 20 (see FIG. 4) on the rear side of the upper surface. The pedestal 20 has a substantially rectangular parallelepiped shape, and has an X-axis movement mechanism 101 (see FIG. 4) 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 (see FIG. 8), 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. Vehicle 12 moves along a pair of X-axis tracks. 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(図3参照)、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、一対のZ軸軌道35間に設ける。主軸ヘッド6は一対の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 (see FIG. 3), 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 provided between the pair of Z-axis tracks 35 . The spindle head 6 is movable along a pair of Z-axis tracks 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.

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。 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.

<主軸ヘッド6>
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、工具を保持する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の軸穴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装着(以下、クランプと称す。)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を脱離(以下、アンクランプと称す。)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。
<Spindle head 6>
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 includes 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 a tool holder that holds the tool. 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 drawbar 70 is coaxially inserted into the shaft hole of the main shaft 7 . The draw bar 70 is always biased upward by a spring. The tool holder is mounted in the mounting hole of the spindle 7. As shown in FIG. When the tool holder is mounted in the mounting hole, the clamping mechanism section mounts the tool holder (hereinafter referred to as a clamp) by a mechanism to be described later. When the draw bar 70 presses the clamping mechanism downward, the clamping mechanism detaches the tool holder (hereinafter referred to as unclamping). 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は先端部62Aの間に配置する。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 . The distal end portion 62A of the lateral arm portion 62 is bifurcated, and the drawbar 70 is arranged between the distal end portions 62A. 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(左側面視)に揺動し、引張バネの付勢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をアンクランプする。工具ホルダは主軸7の装着穴から脱離可能となる。 As shown in FIGS. 5 and 6, the spindle head 6 has a rod support portion 91 on the upper portion 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 (left side view) about the support shaft 61 to push down the draw bar 70 against the biasing force of the tension spring. A clamping mechanism unclamps the tool holder. The tool holder can be removed from the mounting hole of the spindle 7.

以下、クランプ機構部が工具ホルダをクランプした状態を、クランプ状態と称し、クランプ機構部が工具ホルダをアンクランプした状態を、アンクランプ状態と称す。クランプ機構部がアンクランプを完了したときの揺動腕部材60の縦腕部63の垂直方向に対する角度を、揺動腕部材60の傾斜角度と称し、0°とする。該時、クランプ機構部がクランプしたときの揺動腕部材60の傾斜角度は3.7°である。 Hereinafter, a state in which the clamping mechanism clamps the tool holder is referred to as a clamped state, and a state in which the clamping mechanism unclamps the tool holder is referred to as an unclamped state. The angle of the swing arm member 60 with respect to the vertical direction of the vertical arm portion 63 when the clamping mechanism completes unclamping is referred to as the inclination angle of the swing arm member 60, and is assumed to be 0°. At this time, the inclination angle of the swinging arm member 60 when the clamping mechanism clamps is 3.7°.

<ATC装置40>
図1,図4に示す如く、ATC装置40は支柱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、後述する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。
<ATC device 40>
As shown in FIGS. 1 and 4, the ATC device 40 is supported on the right side of the spindle head 6 by columns 31 and 32 . 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 described later. The ATC device 40 includes a main body 401, a tool magazine 41, and the like.

図1~図3に示す如く、本体部401は略直方体状金属製箱体であり、支柱31,32で支持する。図1~図7に示す如く、本体部401は、操作部材47、旋回軸43、工具交換アーム44、ATCモータ45、ATC駆動軸46(図7参照)、揺動レバー22、23(図7参照)等を備える。図1,図2,図4~図6に示す如く、操作部材47は本体部401内部に設け、Z軸方向に対して略平行に延びる棒状部材である。操作部材47の上端部は、本体部401上面に設けた開口部(図示略)から上方に突出する。操作部材47下端部は揺動軸49(図4参照)を中心に揺動可能に軸支する。揺動軸49は本体部401内部を左右方向に延び、本体部401の左右両側壁に固定する。故に操作部材47上端部は揺動軸49を中心に前後方向に移動可能である。操作部材47がZ軸方向に平行に延びる姿勢は基本姿勢である。操作部材47は上端部左側面に当接部48(図2参照)を備える。当接部48は左側方に突出する略円筒形状である。図6に示す如く、工具交換を行う為、主軸ヘッド6が所定の工具交換位置(図2,図3参照)に移動した時、プッシュロッド92後端部は、操作部材47の当接部48前方に位置する。 As shown in FIGS. 1 to 3, the main body 401 is a substantially rectangular parallelepiped metal box and supported by columns 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 driving shaft 46 (see FIG. 7), rocking levers 22 and 23 (see FIG. 7). See), etc. 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 substantially 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. As shown in FIG. 6, when the spindle head 6 is moved to a predetermined tool changing position (see FIGS. 2 and 3) for tool changing, the rear end of the push rod 92 contacts the contact portion 48 of the operating member 47. located forward.

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

スプライン副軸17は円筒状に形成し、スプライン15の外側に装着する。スプライン15はスプライン副軸17の内側を上下方向に移動可能である。軸受75,76は本体部401の上方に固定し、スプライン副軸17を回転可能に支持する。故に旋回軸43は本体部401に対して支持部材39を中心に回転する。スプライン副軸17は外周にフランジ部17Aを備える。フランジ部17Aは上下面に従動ローラ18A,18Bの軸を固定する。旋回軸43は軸方向中央部に円筒部34を同軸上に備える。円筒部34は外周面に円周溝34Aを有する。円筒部34を上下方向に移動すると、旋回軸43は支持部材39に沿って上下方向に移動する。 The spline subshaft 17 is cylindrically formed and mounted on the outside of the spline 15 . The spline 15 is vertically movable inside the spline subshaft 17 . The bearings 75 and 76 are fixed above the body portion 401 and rotatably support the spline subshaft 17 . Therefore, the swivel shaft 43 rotates around the support member 39 with respect to the main body portion 401 . The spline countershaft 17 has a flange portion 17A on its outer circumference. The flange portion 17A fixes the shafts of the driven rollers 18A and 18B on its upper and lower surfaces. The swivel shaft 43 is coaxially provided with a cylindrical portion 34 in the central portion in the axial direction. The cylindrical portion 34 has a circumferential groove 34A on its outer peripheral surface. When the cylindrical portion 34 is vertically moved, the swivel shaft 43 is vertically moved along the support member 39 .

本体部401内部の下部は外軸ギヤ431を備える。外軸ギヤ431は中央に開口を有し、該開口に旋回軸43を挿入する。旋回軸43は外軸ギヤ431に対して上下に移動可能である。旋回軸43が後述する上死点に移動した時、外軸ギヤ431は工具交換アーム44に嵌合し、外軸ギヤ431の回転に伴い工具交換アーム44は回転する。旋回軸43が上死点から下方に移動した時、外軸ギヤ431は工具交換アーム44から離れ、外軸ギヤ431が回転しても工具交換アーム44は回転しない。外軸ギヤ431は上端部の外周に歯部432を備える。本体部401内部の下部はセグメントギヤ66を回転可能に支持する。歯部432はセグメントギヤ66に噛合する。セグメントギヤ66は揺動子571を支持する。揺動子571は円柱部37下面に設けた平面溝カム33に従動する。 An outer shaft gear 431 is provided at the lower part inside the main body part 401 . The outer shaft gear 431 has an opening in the center, into which the turning shaft 43 is inserted. The swivel shaft 43 is vertically movable with respect to the outer shaft gear 431 . When the turning shaft 43 moves to a top dead center, which will be described later, the outer shaft gear 431 is engaged with the tool changing arm 44, and the tool changing arm 44 rotates as the outer shaft gear 431 rotates. When the turning shaft 43 moves downward from the top dead center, the outer shaft gear 431 is separated from the tool changing arm 44, and even if the outer shaft gear 431 rotates, the tool changing arm 44 does not rotate. The outer shaft gear 431 has teeth 432 on the outer circumference of the upper end. The lower part inside the main body part 401 rotatably supports the segment gear 66 . The tooth portion 432 meshes with the segment gear 66 . Segment gear 66 supports oscillator 571 . The oscillator 571 follows the planar grooved cam 33 provided on the lower surface of the cylindrical portion 37 .

工具交換アーム44は、旋回軸43下端部に直交し且つ水平方向に延びる。工具交換アーム44は旋回軸43の回転又は外軸ギヤ431の回転に応じて回転し、且つ、旋回軸43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44は両端部に把持部44A,44Bを備える。詳述しないが、把持部44A,44Bは、例えば平面視C状に形成し、且つ工具ホルダに形成した溝部(図示略)に嵌り工具ホルダを把持する。工具交換アーム44は、把持部44A,44Bが把持した工具ホルダを固定するロック機構(図示略)を備え、後述するATCモータ45の回転角度に応じて工具ホルダの固定及び固定の解除を行う。故に把持部44A,44Bは工具ホルダを着脱可能に把持する。 The tool changer arm 44 extends horizontally perpendicular to the lower end of the pivot shaft 43 . The tool exchange arm 44 rotates according to the rotation of the turning shaft 43 or the rotation of the outer shaft gear 431, and moves vertically between the top dead center and the bottom dead center according to the vertical movement of the turning shaft 43. . The tool change arm 44 has grips 44A and 44B at both ends. Although not described in detail, the gripping portions 44A and 44B are formed, for example, in a C shape in plan view, and fit into grooves (not shown) formed in the tool holder to grip the tool holder. The tool exchange arm 44 has a lock mechanism (not shown) that fixes the tool holders gripped by the gripping portions 44A and 44B, and fixes and unlocks the tool holders 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.

本体部401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27を固定する。箱450上部はATCモータ45を固定し、上壁に設けた開口からATCモータ45の出力軸451が下方に突出する。ATC駆動軸46は旋回軸43の後方且つ旋回軸43と平行に上下方向に延び、軸受27と後述する軸受28はATC駆動軸46を回転自在に支持する。軸受28は本体部401底壁に固定する。ATC駆動軸46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45の出力軸451と連結する。ATC駆動軸46は、軸方向中央部に円柱部37を同軸上に備える。円柱部37は外周面に溝カム371と溝カム372を備える。 The main body part 401 has a box 450 fixed on its upper surface at the approximate center in the front-rear direction. The box 450 has an open bottom wall and the bearing 27 is fixed around the opening. The ATC motor 45 is fixed to the upper part of the box 450, and the output shaft 451 of the ATC motor 45 protrudes downward from an opening provided in the upper wall. The ATC drive shaft 46 extends vertically behind the turning shaft 43 and in parallel with the turning shaft 43. A bearing 27 and a bearing 28, which will be described later, rotatably support the ATC drive shaft 46. As shown in FIG. The bearing 28 is fixed to the bottom wall of the body portion 401 . The upper end of the ATC drive shaft 46 is connected to the output shaft 451 of the ATC motor 45 via a coupling 45C inside the box 450 . The ATC drive shaft 46 is coaxially provided with a cylindrical portion 37 in the center portion in the axial direction. The cylindrical portion 37 has a grooved cam 371 and a grooved cam 372 on its outer peripheral surface.

本体部401は内部に揺動レバー22の一端部に設けた支持点221を揺動可能に支持する。揺動レバー22は長軸状に形成し、その中央部に設けた係合子222は溝カム372に係合する。揺動レバー22の他端部に設けた接触子223は、円筒部34に設けた円周溝34Aに係合する。故にATC駆動軸46が一回転すると、揺動レバー22は溝カム372に従動して揺動し、旋回軸43と工具交換アーム44は軸方向に一往復する。揺動レバー23は長軸状に形成し、長さ方向一端部は溝カム371に係合する。揺動レバー23の他端部は、操作部材47に回転可能に軸支する。故にATC駆動軸46が回転すると、揺動レバー23は回転する溝カム371に従動して揺動し、操作部材47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の装着穴から脱離可能となる。 The body portion 401 internally supports a support point 221 provided at one end of the swing lever 22 so as to be swingable. The rocking lever 22 is formed in the shape of a long shaft, and the engaging element 222 provided in the center thereof engages with the grooved cam 372 . A contact 223 provided at the other end of the swing lever 22 is engaged with a circumferential groove 34A provided in the cylindrical portion 34. As shown in FIG. Therefore, when the ATC drive shaft 46 rotates once, the swing lever 22 swings following the grooved cam 372, and the swing shaft 43 and the tool exchange arm 44 reciprocate once in the axial direction. The rocking lever 23 is formed in the shape of a long shaft, and one end in the length direction is engaged with the grooved cam 371 . The other end of the swing lever 23 is rotatably supported by the operating member 47 . Therefore, when the ATC drive shaft 46 rotates, the swing lever 23 swings following the rotating grooved cam 371, swinging the operation member 47 forward from the basic posture. As described above, when the operation 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 .

ATC駆動軸46は軸方向上部に円柱状のパラレルカム59を同軸上に備える。パラレルカム59は鍔状の板カム591,592を有する複合カムである。板カム591,592はスプライン副軸17の従動ローラ18A,18Bに夫々当接する。故にATC駆動軸46が回転し、板カム591,592と従動ローラ18A,18Bが当接するとき、スプライン副軸17、旋回軸43、工具交換アーム44は回転する。 The ATC drive shaft 46 is coaxially provided with a columnar parallel cam 59 on the upper part in the axial direction. The parallel cam 59 is a compound cam having flange-shaped plate cams 591 and 592 . The plate cams 591 and 592 abut on the driven rollers 18A and 18B of the spline subshaft 17, respectively. Therefore, when the ATC drive shaft 46 rotates and the plate cams 591, 592 abut against the driven rollers 18A, 18B, the spline auxiliary shaft 17, the swivel shaft 43, and the tool change arm 44 rotate.

図1,図4に示す如く、工具マガジン41は本体部401右側面に固定し、側面視Y軸方向に長い略楕円形状である。工具マガジン41は内側に略楕円形状の工具通路を有し、該工具通路内に沿って複数の工具ポット41Aを収納する。工具ポット41Aは工具ホルダを着脱可能に装着する。工具マガジン41は下部前側に工具交換部(図示略)を備える。工具交換部は下方へ開口する。工具交換部はシャッタ(図示略)を備える。シャッタは、シャッタシリンダ89(図8参照)を駆動源とし、該開口を開閉する。マガジンモータ42は工具マガジン41上部前側に固定する。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、次工具を装着する工具ポット41Aを工具交換部に搬送する。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、次工具は工具交換後に主軸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 drive source to open and close the opening. The magazine motor 42 is fixed to 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 convey the tool pot 41A to which the next tool is to be attached to the tool changer. 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 after tool replacement.

<電気的構成>
図8を参照し、数値制御装置50と工作機械1の電気的構成を説明する。数値制御装置50は、CPU51、ROM52、RAM53、記憶装置54、入力インタフェイス55、出力インタフェイス56等を備える。CPU51は数値制御装置50を統括制御する。ROM52は、各種プログラムを記憶する。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。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。
<Electrical configuration>
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. 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. The NC program consists of a plurality of blocks, each block containing at least one command such as a tool change command.

工作機械1は、入力部82、識別センサ58、エアシリンダ88、シャッタシリンダ89、表示部90等を更に備える。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。エアシリンダ88は、工具ポット41A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。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 machine tool 1 further includes an input section 82, an identification sensor 58, an air cylinder 88, a shutter cylinder 89, a display section 90, and the like. The air cylinder 88 , the shutter cylinder 89 and the 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 air cylinder 88 is a driving source of a pot elevating mechanism (not shown) that elevates the tool pot 41A between a vertical posture and a horizontal posture, which will be described later. When the tool pot 41A is in the vertical position, it is positioned leftward with respect to the spindle 7 when the spindle head 6 is in the tool change 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 is 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、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 , main shaft motor 8 , X-axis motor 21 , Y-axis motor 24 , magazine motor 42 , and ATC motor 45 are servo motors that rotate according to pulse signals output by 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 .

<工具交換処理>
図9~図12を参照し、工具交換処理を説明する。CPU51はNCプログラムを1ブロック毎に解釈し工具交換指令を生成すると、ROM52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、工具交換処理を実行する。図9に示す如く、CPU51は主軸ヘッド6を工具交換位置(図2、図3参照)に移動する(S111)。プッシュロッド92後端部は、操作部材47の当接部48前方に離間して位置する(図5参照)。該時のATC駆動軸46の回転角度を0°と称す。該時、工具交換アーム44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44A、44Bが、主軸7と工具交換部の中間に配置する位置である。
<Tool change processing>
The tool changing process will be described with reference to FIGS. 9 to 12. FIG. When the CPU 51 interprets the NC program block by block and generates a tool change command, the program stored in the ROM 52 is read out and executed to execute tool change processing. As shown in FIG. 9, the CPU 51 moves the spindle head 6 to the tool change position (see FIGS. 2 and 3) (S111). A rear end portion of the push rod 92 is positioned in front of the contact portion 48 of the operating member 47 with a space therebetween (see FIG. 5). The rotation angle of the ATC drive shaft 46 at this time is called 0°. At this time, the tool change arm 44 is positioned at the top dead center in the vertical direction and positioned at the standby position in the rotational direction. The standby position is a position where the gripping portions 44A and 44B are arranged between the spindle 7 and the tool changing portion.

CPU51はマガジンモータ42を駆動し、次工具202を工具交換部に搬送する(S113)。CPU51はシャッタを開く(S115)。図10(1)(2)に示す如く、CPU51は次工具202を装着する工具ポット41Aを水平状態から垂直下方に90°倒すことに依り、次工具202を工具交換部の開口から下降する(S117)。工具ポット41Aは垂直状態となる。CPU51はATCモータ45の駆動を開始する(S119)。 The CPU 51 drives the magazine motor 42 to convey the next tool 202 to the tool changing section (S113). The CPU 51 opens the shutter (S115). As shown in FIGS. 10(1) and 10(2), the CPU 51 lowers the next tool 202 from the opening of the tool changing section by tilting the tool pot 41A, in which the next tool 202 is mounted, by 90 degrees vertically downward from the horizontal state ( S117). The tool pot 41A is in a vertical state. The CPU 51 starts driving the ATC motor 45 (S119).

図11に示す如く、ATCモータ45は時機T0で駆動を開始し、図7に示すATC駆動軸46を正転する。平面溝カム33は正転し、揺動子571を介してセグメントギヤ66と外軸ギヤ431が回転する。旋回軸43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43の回転に依り、工具交換アーム44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44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。 As shown in FIG. 11, the ATC motor 45 starts driving at time T0, and the ATC drive shaft 46 shown in FIG. 7 rotates forward. The planar groove cam 33 rotates forward, and the segment gear 66 and the outer shaft gear 431 rotate via the oscillator 571 . The turning shaft 43 starts rotating in the first direction (counterclockwise in plan view) at time T1. The rotation of the pivot shaft 43 causes the tool changing arm 44 to rotate in the first direction from the standby position. Hereinafter, the angle when the tool exchange arm 44 rotates in the first direction from the standby position is referred to as a turning angle.

ATC駆動軸46の回転に伴い、揺動レバー23が揺動し、操作部材47は前方に揺動する。故に操作部材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。揺動腕部材60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し、クランプ機構部はクランプ状態からアンクランプ状態への動作を開始する。 As the ATC drive shaft 46 rotates, the swing lever 23 swings, and the operating member 47 swings forward. Therefore, 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 tilt angle of the swing arm member 60 changes from 3.7° to 0° (time T2). At this time, the lateral arm portion 62 engages the pin 71 from above and presses the draw bar 70 downward against the biasing force of the spring provided inside the main shaft 7 . The drawbar 70 urges the clamping mechanism downward, and the clamping mechanism begins to move from the clamped state to the unclamped state.

ATC駆動軸46の回転角度が60°に到達した時(時機T3)、工具交換アーム44の旋回角度は70°に到達する。図10(3)に示す如く、把持部44Aは主軸7に装着する現工具201を把持し、把持部44Bは工具交換部に位置する次工具202を把持する。図11に示す如く、時機T3~T6(図11参照)の間、図7に示すパラレルカム59の板カム591,592は従動ローラ18A,18Bから離れ、工具交換アーム44の旋回角度は70°で維持する。 When the rotation angle of the ATC drive shaft 46 reaches 60° (timing T3), the turning angle of the tool change arm 44 reaches 70°. As shown in FIG. 10(3), the gripping portion 44A grips the current tool 201 mounted on the spindle 7, and the gripping portion 44B grips the next tool 202 positioned in the tool changing portion. As shown in FIG. 11, between times T3 to T6 (see FIG. 11), the plate cams 591 and 592 of the parallel cam 59 shown in FIG. to maintain.

ATC駆動軸46の回転角度が80°に到達した時(時機T4)、クランプ機構部は略アンクランプ状態となり、図10(4)に示す如く、主軸7内部のクランプ機構部から現工具201が抜ける。工具交換アーム44は上死点から下死点に向けて下降を開始する。ATC駆動軸46の回転角度が90°位置に到達した時(時機T5)、揺動腕部材60の傾斜角度は0°となり、クランプ機構部はアンクランプ状態となる。該時、現工具201と次工具202は、主軸7と工具ポット41Aから下方に脱離する。 When the rotation angle of the ATC drive shaft 46 reaches 80° (timing T4), the clamping mechanism enters a substantially unclamped state, and as shown in FIG. Exit. The tool change arm 44 starts to descend from the top dead center toward the bottom dead center. When the rotation angle of the ATC drive shaft 46 reaches the 90° position (timing T5), the tilt angle of the swing arm member 60 becomes 0°, and the clamping mechanism enters the unclamped state. At this time, the current tool 201 and the next tool 202 are separated downward from the spindle 7 and the tool pot 41A.

時機T6で、図7に示すパラレルカム59の板カム591,592は従動ローラ18A,18Bに当接し、旋回軸43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44は下死点に向けて下降しながら回転する。ATC駆動軸46の回転角度が130°の時(時機T7)、工具交換アーム44は下死点に到達する。ATC駆動軸46は回転を継続する。ATC駆動軸46の回転角度が230°の時(時機T8)、工具交換アーム44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46の回転角度が260°の時(時機T9)、工具交換アーム44の旋回角度は250°となる。図10(5)に示す如く、現工具201と次工具202の夫々の位置は互いに入れ替わる。次工具202は主軸7の下方に配置し、現工具201は工具交換部の工具ポット41Aの下方に配置する。図7に示すパラレルカム59の板カム591,592は従動ローラ18A,18Bから離れ、工具交換アーム44の旋回角度は250°で維持する。工具交換アーム44は上死点に向けて上昇し続ける。該時、次工具202は主軸7の装着穴に挿入し、現工具201は工具ポット41Aに挿入する。 At time T6, the plate cams 591 and 592 of the parallel cam 59 shown in FIG. 7 come into contact with the driven rollers 18A and 18B, and the pivot shaft 43 starts rotating again in the first direction from the pivot angle of 70°. The tool change arm 44 rotates while descending toward the bottom dead center. When the rotation angle of the ATC drive shaft 46 is 130° (timing T7), the tool change arm 44 reaches the bottom dead center. ATC drive shaft 46 continues to rotate. When the rotation angle of the ATC drive shaft 46 is 230° (timing T8), the tool change arm 44 starts to rise while rotating from the bottom dead center toward the top dead center. When the rotation angle of the ATC drive shaft 46 is 260° (timing T9), the turning angle of the tool change arm 44 is 250°. As shown in FIG. 10(5), the positions of the current tool 201 and the next tool 202 are interchanged. The next tool 202 is arranged below the spindle 7, and the current tool 201 is arranged below the tool pot 41A of the tool changing section. The plate cams 591 and 592 of the parallel cam 59 shown in FIG. 7 are separated from the driven rollers 18A and 18B, and the turning angle of the tool change arm 44 is maintained at 250°. The tool change arm 44 continues to rise toward the top dead center. At this time, the next tool 202 is inserted into the mounting hole of the spindle 7, and the current tool 201 is inserted into the tool pot 41A.

ATC駆動軸46の回転角度が270°に到達した時(時機T10)、図5に示す操作部材47は後方に揺動し始め、プッシュロッド92は後方に移動する。揺動腕部材60は引張バネの付勢力で支軸61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。クランプ機構はアンクランプ状態からクランプ状態への動作を開始する。 When the rotation angle of the ATC drive shaft 46 reaches 270° (timing T10), the operation member 47 shown in FIG. 5 begins to swing rearward, and the push rod 92 moves rearward. The oscillating arm member 60 starts to rotate counterclockwise in a right side view around the support shaft 61 by the biasing force of the tension spring, and the inclination angle changes from 0° to 3.7°. The clamping mechanism begins to move from the unclamped state to the clamped state.

ATC駆動軸46の回転角度が280°位置に到達した時(時機T11)、図10(6)に示す如く、工具交換アーム44は上死点に到達する。次工具202は主軸7の装着穴に装着し、現工具201は工具ポット41Aに装着する。工具ホルダのキー溝は主軸7下端のキーに係合し、次工具202は主軸7の装着穴に装着する。 When the rotation angle of the ATC drive shaft 46 reaches the 280° position (timing T11), the tool change arm 44 reaches the top dead center as shown in FIG. 10(6). The next tool 202 is mounted in the mounting hole of the spindle 7, and the current tool 201 is mounted in the tool pot 41A. The key groove of the tool holder is engaged with the key at the lower end of the spindle 7, and the next tool 202 is mounted in the mounting hole of the spindle 7. As shown in FIG.

ATC駆動軸46の回転角度が300°に到達した時(時機T12)、図7に示す揺動子571が平面溝カム33に沿って所定方向に揺動する。揺動子571に従動するセグメントギヤ66は回転し、該セグメントギヤ66に歯部432を介して噛合する外軸ギヤ431は回転する。外軸ギヤ431の回転に伴い、外軸ギヤ431と一体して工具交換アーム44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46の回転角度が330°に到達した時(時機T13)、揺動腕部材60の傾斜角度は3.7°に戻り、クランプ機構はクランプ状態となる。ATC駆動軸46の回転角度が350°に到達した時(時機T14)、図7に示す工具交換アーム44は、旋回角度が180°の状態で回転を停止する。 When the rotation angle of the ATC drive shaft 46 reaches 300° (timing T12), the oscillator 571 shown in FIG. The segment gear 66 driven by the oscillator 571 rotates, and the outer shaft gear 431 meshing with the segment gear 66 through the tooth portion 432 rotates. As the outer shaft gear 431 rotates, the tool exchange arm 44 reverses and rotates in the second direction (clockwise in plan view) integrally with the outer shaft gear 431 . When the rotation angle of the ATC drive shaft 46 reaches 330° (timing T13), the tilt angle of the swing arm member 60 returns to 3.7°, and the clamping mechanism enters the clamping state. When the rotation angle of the ATC drive shaft 46 reaches 350° (timing T14), the tool change arm 44 shown in FIG. 7 stops rotating with the turning angle of 180°.

図9に示す如く、CPU51はATC駆動軸46の回転角度が360°に到達したか否か判断する(S121)。ATC駆動軸46の回転角度が360°に到達する迄(S121:NO)、CPU51はS121に戻って待機する。ATC駆動軸46の回転角度が360°に到達した時(S121:YES)、CPU51はATCモータ45を停止する(S123)。図10(8)に示す如く、CPU51は工具マガジン41の工具交換部に位置する工具ポット41Aを垂直姿勢から水平姿勢に戻して上昇する(S125)。CPU51はシャッタを閉じ(S127)、工具交換処理は終了する。 As shown in FIG. 9, the CPU 51 determines whether the rotation angle of the ATC drive shaft 46 has reached 360 degrees (S121). Until the rotation angle of the ATC drive shaft 46 reaches 360° (S121: NO), the CPU 51 returns to S121 and waits. When the rotation angle of the ATC drive shaft 46 reaches 360° (S121: YES), the CPU 51 stops the ATC motor 45 (S123). As shown in FIG. 10(8), the CPU 51 moves the tool pot 41A located in the tool changing portion of the tool magazine 41 from the vertical position back to the horizontal position and lifts it up (S125). The CPU 51 closes the shutter (S127) and ends the tool changing process.

<クランプ機構部の状態特定>
上記の工具交換処理における工具の脱離前に主軸7が現工具201を装着していなかったり、主軸7に対する次工具202の装着に失敗する時がある。数値制御装置50のCPU51は、ATCモータ45のトルクに基づき、主軸7のクランプ機構部の状態(クランプ状態/アンクランプ状態)を以下の方法で検出する。これにより、CPU51は、工具交換処理における工具の脱離前に主軸7に工具が装着しているか否か、及び、工具交換処理における工具の装着後に主軸7に工具が装着しているか否かを適切に判定する。
<Specifying the state of the clamping mechanism>
There are times when the current tool 201 is not attached to the main spindle 7 before the tool is removed in the above tool changing process, or attachment of the next tool 202 to the main spindle 7 fails. Based on the torque of the ATC motor 45, the CPU 51 of the numerical controller 50 detects the state (clamped state/unclamped state) of the clamping mechanism of the spindle 7 by the following method. As a result, the CPU 51 determines whether or not the tool is attached to the spindle 7 before removing the tool in the tool changing process, and whether or not the tool is attached to the spindle 7 after attaching the tool in the tool changing process. judge appropriately.

図12に示す如く、主軸7のドローバ70に設けたピン71の上下方向の位置は、クランプ機構部がアンクランプ状態(図12(A)(C)参照)とクランプ状態(図12(B)(D)参照)とで相違する。ピン71は、クランプ機構部がアンクランプ状態の時の方が、クランプ状態の時よりも上方に位置する。故に、ピン71に係合する揺動腕部材60の傾斜角度は、クランプ機構部がアンクランプ状態の時の方がクランプ状態の時よりも大きくなる。該時、揺動腕部材60の当接部63Aの前後方向の位置は、クランプ機構部がアンクランプ状態の時の方がクランプ状態の時よりも後方に位置する。 As shown in FIG. 12, the vertical position of the pin 71 provided on the draw bar 70 of the spindle 7 is determined by the clamping mechanism in the unclamped state (see FIGS. 12A and 12C) and the clamped state (see FIG. 12B). (D) reference). The pin 71 is positioned higher when the clamping mechanism is in the unclamped state than in the clamped state. Therefore, the tilt angle of the swing arm member 60 engaging the pin 71 is larger when the clamping mechanism is in the unclamped state than when it is in the clamped state. At this time, the position of the contact portion 63A of the swing arm member 60 in the front-rear direction is positioned more rearward when the clamping mechanism is in the unclamped state than when it is in the clamped state.

主軸7から工具を脱離する時、ATCモータ45の駆動によりATC駆動軸46が回転することに応じ、操作部材47の当接部48(図5等参照)はプッシュロッド92を前方に押す(図12(A)(B)、矢印Y1)。以下、主軸7から工具を脱離する為に実行するATCモータ45の駆動制御を、脱離制御と称す。脱離制御時、プッシュロッド92の前端部が揺動腕部材60の当接部63Aに当接する時機は、揺動腕部材60の傾斜角度に応じて変動する。尚、ATCモータ45のトルク変動は、プッシュロッド92が揺動腕部材60に当接した時に大きくなる。故に、脱離制御時にATCモータ45のトルク変動が大きくなる時機は、クランプ機構部がアンクランプ状態の時とクランプ状態の時とで相違する。 When the tool is detached from the spindle 7, the ATC drive shaft 46 is rotated by driving the ATC motor 45, so that the contact portion 48 (see FIG. 5, etc.) of the operating member 47 pushes the push rod 92 forward ( 12 (A) and (B), arrow Y1). Hereinafter, drive control of the ATC motor 45 that is executed to detach the tool from the spindle 7 will be referred to as detachment control. During detachment control, the timing at which the front end of the push rod 92 contacts the contact portion 63A of the swing arm member 60 varies according to the tilt angle of the swing arm member 60. FIG. Torque fluctuation of the ATC motor 45 increases when the push rod 92 comes into contact with the swing arm member 60 . Therefore, the time when the torque fluctuation of the ATC motor 45 increases during detachment control differs between when the clamping mechanism is in the unclamped state and when it is in the clamped state.

同様に、主軸7に工具を装着する時、ATCモータ45の駆動によりATC駆動軸46が回転することに応じ、操作部材47の当接部48は後方に移動し、クランプ機構部がクランプ状態かアンプランプ状態かに依存する角度でプッシュロッド92が揺動腕部材60から離隔する(図12(C)(D)、矢印Y2)。以下、主軸7に工具を装着する為に実行するATCモータ45の駆動制御を、装着制御と称する。装着制御時、プッシュロッド92の前端部から揺動腕部材60の当接部63Aが離隔する時機は、揺動腕部材60の傾斜角度に応じて変動する。尚、ATCモータ45のトルク変動は、プッシュロッド92が揺動腕部材60から離隔した時に大きくなる。故に、装着制御時にATCモータ45のトルク変動が大きくなる時機は、クランプ機構部がクランプ状態の時とアンクランプ状態の時とで相違する。 Similarly, when a tool is mounted on the spindle 7, the ATC drive shaft 46 is rotated by driving the ATC motor 45, so that the contact portion 48 of the operating member 47 moves rearward, and the clamping mechanism is in the clamped state. The push rod 92 is separated from the swing arm member 60 at an angle that depends on the amp ramp state (FIGS. 12(C) and 12(D), arrow Y2). The drive control of the ATC motor 45 executed to mount the tool on the spindle 7 is hereinafter referred to as mounting control. During mounting control, the timing at which the contact portion 63A of the swing arm member 60 separates from the front end portion of the push rod 92 varies according to the tilt angle of the swing arm member 60. FIG. Torque fluctuation of the ATC motor 45 increases when the push rod 92 is separated from the swing arm member 60 . Therefore, the timing when the torque fluctuation of the ATC motor 45 increases during mounting control differs between when the clamping mechanism is in the clamped state and when it is in the unclamped state.

図13(A)は、ATC駆動軸46の回転角度とATCモータ45のトルクとの関係を示すグラフである。曲線p11は、脱離制御時にクランプ機構部がアンクランプ状態であり、且つ、装着制御時にクランプ機構部がアンクランプ状態である時のトルクを示す。曲線p12は、脱離制御時にクランプ機構部がアンクランプ状態であり、且つ、装着制御時にクランプ機構部がクランプ状態である時のトルクを示す。曲線p13は、脱離制御時にクランプ機構部がクランプ状態であり、且つ、装着制御時にクランプ機構部がアンクランプ状態である時のトルクを示す。曲線p14は、脱離制御時にクランプ機構部がクランプ状態であり、且つ、装着制御時にクランプ機構部がクランプ状態である時のトルクを示す。 13A is a graph showing the relationship between the rotation angle of the ATC drive shaft 46 and the torque of the ATC motor 45. FIG. A curve p11 represents the torque when the clamping mechanism is in the unclamped state during detachment control and the clamping mechanism is in the unclamped state during attachment control. A curve p12 indicates the torque when the clamping mechanism is in the unclamped state during detachment control and in the clamped state during attachment control. A curve p13 represents the torque when the clamping mechanism is in the clamped state during detachment control and in the unclamped state during mounting control. A curve p14 indicates the torque when the clamping mechanism is in the clamped state during detachment control and in the clamped state during mounting control.

図13(B)は、脱離制御時におけるATCモータ45のトルクを示す。脱離制御時にクランプ機構部がアンクランプ状態である場合の曲線p11、p12と、クランプ状態である場合の曲線p13、p14とで、傾きが大きくなる時機、言い換えれば、トルク変動が大きくなる時機が相違する。より具体的には、クランプ機構部がアンクランプ状態である場合(曲線p11、p12)にトルク変動が大きくなる時機は、クランプ機構部がクランプ状態である場合(曲線p13、p14)にトルク変動が大きくなる時機よりも、対応するATC駆動軸46の回転角度が小さくなる。該理由は、図12(A)(B)に示す如く、脱離制御時においてプッシュロッド92の前端部が揺動腕部材60の当接部63Aに当接する時機が、アンクランプ状態(図12(A))の時の方がクランプ状態(図12(B))の時よりも早い為である。尚、脱離制御時にクランプ機構部がアンクランプ状態である時(曲線p11、p12)、前回の工具交換処理における装着制御において主軸7に対する工具の装着に失敗したか、前回の工具交換処理における工具の装着に問題は無かったが、その後、被削材の加工中等に工具が脱落したことを示す。該時、CPU51は、工具交換処理における工具の脱離前に主軸7に工具が装着していないと判定する。 FIG. 13B shows the torque of the ATC motor 45 during desorption control. Between the curves p11 and p12 when the clamping mechanism is in the unclamped state and the curves p13 and p14 when the clamping mechanism is in the clamped state during detachment control, there are times when the slopes increase, in other words, when torque fluctuations increase. differ. More specifically, when the clamping mechanism is in the unclamped state (curves p11 and p12), the torque fluctuation increases when the clamping mechanism is in the clamped state (curves p13 and p14). The rotation angle of the corresponding ATC drive shaft 46 becomes smaller than when it becomes large. The reason for this is that, as shown in FIGS. 12A and 12B, when the front end of the push rod 92 comes into contact with the contact portion 63A of the swing arm member 60 during detachment control, the unclamped state (see FIG. 12) (A)) is earlier than the clamped state (FIG. 12(B)). When the clamping mechanism is in the unclamped state (curves p11 and p12) during detachment control, either the attachment of the tool to the spindle 7 failed in attachment control in the previous tool change process, or the tool There was no problem with the installation of the tool, but after that, the tool fell off during machining of the work material. At this time, the CPU 51 determines that the tool is not attached to the spindle 7 before the tool is removed in the tool changing process.

図13(D)は、装着制御時におけるATCモータ45のトルクを示す。装着制御時にクランプ機構部がアンクランプ状態である場合の曲線p11、p13と、クランプ状態である場合の曲線p12、p14とで、トルク変動が大きくなる時機が相違する。より具体的には、クランプ機構部がアンクランプ状態である場合(曲線p11、p13)にトルク変動が大きくなる時機は、クランプ機構部がクランプ状態である場合(曲線p12、p14)にトルク変動が大きくなる時機よりも、対応するATC駆動軸46の回転角度が大きい。該理由は、図12(C)(D)に示す如く、装着制御時においてプッシュロッド92の前端部が揺動腕部材60の当接部63Aから離隔する時機が、アンクランプ状態(図12(C))の時の方がクランプ状態(図12(D))の時よりも遅い為である。尚、装着制御時にクランプ機構部がアンクランプ状態である時(曲線p12、p14)、今回の工具交換処理における装着制御において主軸7に対する工具の装着に失敗したことを示す。該時、CPU51は、工具交換処理における工具の装着後に主軸7に工具が装着していないと判定する。以下、脱離制御時にクランプ機構部がアンクランプ状態である時、及び、装着制御時にクランプ機構部がアンクランプ状態である時を総称し、工具の装着異常と称す。 FIG. 13D shows the torque of the ATC motor 45 during mounting control. The curves p11 and p13 when the clamping mechanism is in the unclamped state during mounting control and the curves p12 and p14 when the clamping mechanism is in the clamped state differ in timing at which torque fluctuations increase. More specifically, when the clamping mechanism is in the unclamped state (curves p11 and p13), the torque fluctuation increases when the clamping mechanism is in the clamped state (curves p12 and p14). The rotation angle of the corresponding ATC drive shaft 46 is larger than the time when it becomes large. This is because, as shown in FIGS. 12(C) and 12(D), when the front end of the push rod 92 separates from the contact portion 63A of the swing arm member 60 during mounting control, the unclamped state (see FIG. 12 ( C)) is slower than the clamped state (FIG. 12(D)). When the clamping mechanism is in the unclamped state (curves p12 and p14) during mounting control, it indicates that the mounting of the tool on the spindle 7 has failed in the mounting control in the current tool changing process. At this time, the CPU 51 determines that the tool is not attached to the spindle 7 after the tool has been attached in the tool replacement process. Hereinafter, the time when the clamping mechanism is in the unclamped state during detachment control and the time when the clamping mechanism is in the unclamped state during mounting control are collectively referred to as tool mounting abnormality.

数値制御装置50のCPU51は、ATCモータ45のトルク変動が大きくなる時機に応じたクランプ機構部の状態を、次の方法により特定する。CPU51は、脱離制御時においてトルク変動が大きくなる時機を特定する為に、ATC駆動軸46の回転角度が40°~75°の期間(以下、脱離期間と称す)におけるATCモータ45のトルクを取得し、微分値を算出する(図13(C)参照)。CPU51は、算出したトルクの微分値の重心を更に算出する。同様に、CPU51は、装着制御時においてトルク変動が大きくなる時機を特定する為に、ATC駆動軸46の回転角度が285°~320°の期間(以下、装着期間と称す)におけるATCモータ45のトルクを取得し、微分値を算出する(図13(E)参照)。CPU51は、算出したトルクの微分値の重心を更に算出する。算出した重心に対応するATC駆動軸46の回転角度に応じた時機は、ATCモータ45のトルク変動が大きくなる時機に対応する。 The CPU 51 of the numerical control device 50 identifies the state of the clamping mechanism according to the time when the torque fluctuation of the ATC motor 45 becomes large by the following method. The CPU 51 controls the torque of the ATC motor 45 during a period in which the rotation angle of the ATC drive shaft 46 is 40° to 75° (hereinafter referred to as a detachment period) in order to specify the time when the torque fluctuation becomes large during the detachment control. and calculate the differential value (see FIG. 13(C)). The CPU 51 further calculates the center of gravity of the calculated differential value of the torque. Similarly, the CPU 51 controls the rotation of the ATC motor 45 during a period in which the rotation angle of the ATC drive shaft 46 is between 285° and 320° (hereinafter referred to as the mounting period) in order to specify when torque fluctuations increase during mounting control. A torque is obtained and a differential value is calculated (see FIG. 13(E)). The CPU 51 further calculates the center of gravity of the calculated differential value of the torque. The timing corresponding to the rotation angle of the ATC drive shaft 46 corresponding to the calculated center of gravity corresponds to the timing at which the torque fluctuation of the ATC motor 45 increases.

上記で算出する重心は、次式の関係を満たす。尚、重心をG、トルクをt、ATC駆動軸46の回転角度をθと表記する。
G = Σθt/Σt
The center of gravity calculated above satisfies the relationship of the following equation. The center of gravity is denoted by G, the torque by t, and the rotation angle of the ATC drive shaft 46 by θ.
G = Σθt/Σt

図13(C)において、曲線p11~p14に基づき算出したトルクの微分値の重心に対応するATC駆動軸46の各々の回転角度を、重心G11~G14により示す。脱離期間の中心の回転角度により示す時機を、脱離所定時機C1と称す。該時、重心G11、G12に対応する回転角度は、何れも、脱離所定時機C1に対応する回転角度より小さい。即ち、脱離制御時にクランプ機構部がアンクランプ状態である場合、重心G11、G12が示す時機(以下、重心時機と称す)は、脱離所定時機C1より早くなる。一方、重心G13、G14に対応する回転角度は、何れも、脱離所定時機C1に対応する回転角度より大きい。即ち、脱離制御時にクランプ機構部がクランプ状態である場合、重心G13、G14の重心時機は、脱離所定時機C1より遅くなる。故に、CPU51は、重心G11~G14の重心時機と脱離所定時機C1との関係に基づいて、脱離制御時におけるクランプ機構部の状態を特定できる。更に、CPU51は、特定したクランプ機構部の状態がアンクランプ状態の時、前回の工具交換処理における装着制御において主軸7に対する工具の装着に失敗したか、前回の工具交換処理における工具の装着に問題は無かったが、その後、被削材の加工中等に工具が脱落したことを特定できる。 In FIG. 13C, the rotation angles of the ATC drive shaft 46 corresponding to the centers of gravity of the differential values of the torque calculated based on the curves p11 to p14 are indicated by the centers of gravity G11 to G14. The timing indicated by the rotation angle of the center of the desorption period is referred to as predetermined desorption timing C1. At this time, the rotation angles corresponding to the centers of gravity G11 and G12 are both smaller than the rotation angle corresponding to the detachment predetermined timing C1. That is, when the clamping mechanism is in the unclamped state during detachment control, the timing indicated by the centers of gravity G11 and G12 (hereinafter referred to as the center of gravity timing) is earlier than the predetermined detachment timing C1. On the other hand, the rotation angles corresponding to the centers of gravity G13 and G14 are both larger than the rotation angle corresponding to the detachment predetermined timing C1. That is, when the clamping mechanism is in the clamped state during detachment control, the center-of-gravity timings of the centers of gravity G13 and G14 are later than the predetermined detachment timing C1. Therefore, the CPU 51 can identify the state of the clamping mechanism during detachment control based on the relationship between the center-of-gravity timing of the centers of gravity G11 to G14 and the predetermined detachment timing C1. Furthermore, when the state of the identified clamping mechanism is in the unclamped state, the CPU 51 determines whether the mounting of the tool on the spindle 7 failed in the mounting control in the previous tool changing process, or there was a problem in the mounting of the tool in the previous tool changing process. However, after that, it can be identified that the tool fell off during machining of the work material or the like.

同様に、図13(E)において、曲線p11~p14に基づき算出したトルクの微分値の重心に対応するATC駆動軸46の各々の回転角度を、重心G21~G24により示す。装着期間の中心の回転角度により示す時機を、装着所定時機C2と称す。該時、重心G21、G23に対応する回転角度は、何れも、装着所定時機C2に対応する回転角度より大きい。即ち、装着制御時にクランプ機構部がアンクランプ状態である場合、重心G21、G23の重心時機は、装着所定時機C2より遅くなる。一方、重心G22、G24の重心時機に対応する回転角度は、何れも、装着所定時機C2に対応する回転角度より小さい。即ち、装着制御時にクランプ機構部がクランプ状態である場合、重心G22、G24の重心時機は、装着所定時機C2より早くなる。故に、CPU51は、重心G21~G24の重心時機と装着所定時機C2との関係に基づいて、装着制御時におけるクランプ機構部の状態を特定できる。更に、CPU51は、特定したクランプ機構部の状態がアンクランプ状態の時、今回の工具交換処理における装着制御において主軸7に工具が装着していないことを特定できる。 Similarly, in FIG. 13E, the respective rotation angles of the ATC drive shaft 46 corresponding to the centers of gravity of the differential values of the torque calculated based on the curves p11 to p14 are indicated by the centers of gravity G21 to G24. The timing indicated by the rotation angle of the center of the mounting period is referred to as predetermined mounting timing C2. At this time, the rotation angles corresponding to the centers of gravity G21 and G23 are both larger than the rotation angle corresponding to the predetermined mounting timing C2. That is, when the clamping mechanism is in the unclamped state during mounting control, the center-of-gravity timings of the centers of gravity G21 and G23 are later than the predetermined mounting timing C2. On the other hand, the rotation angles of the centers of gravity G22 and G24 corresponding to the center-of-gravity timing are both smaller than the rotation angles corresponding to the predetermined mounting timing C2. That is, when the clamping mechanism is in the clamped state during mounting control, the center-of-gravity timings of the centers of gravity G22 and G24 are earlier than the predetermined mounting timing C2. Therefore, the CPU 51 can specify the state of the clamping mechanism during mounting control based on the relationship between the center-of-gravity timing of the centers of gravity G21 to G24 and the predetermined mounting timing C2. Furthermore, when the specified state of the clamping mechanism is in the unclamped state, the CPU 51 can specify that the tool is not attached to the spindle 7 in the attachment control in the current tool replacement process.

<主処理>
図14~図16を参照し、数値制御装置50のCPU51が実行する主処理を説明する。CPU51は、工具交換処理(図9参照)のS119でATCモータ45の駆動を開始した時、工具交換処理と並列して主処理を実行する。図14に示す如く、CPU51は、正転するATC駆動軸46の回転角度に基づき、脱離制御を開始したか判定する(S11)。CPU51は、ATC駆動軸46の回転角度が脱離期間に対応する角度範囲40°~75°外の時、脱離制御を開始していないと判定する(S11:NO)。該時、CPU51は、処理をS17に進める。CPU51は、ATC駆動軸46の回転角度が脱離期間に対応する角度範囲40°~75°内の時、脱離制御を開始したと判定する(S11:YES)。該時、CPU51は、処理をS13に進める。
<Main processing>
Main processing executed by the CPU 51 of the numerical controller 50 will be described with reference to FIGS. 14 to 16. FIG. When starting to drive the ATC motor 45 in S119 of the tool change process (see FIG. 9), the CPU 51 executes the main process in parallel with the tool change process. As shown in FIG. 14, the CPU 51 determines whether or not the detachment control is started based on the rotation angle of the ATC drive shaft 46 which rotates forward (S11). When the rotation angle of the ATC drive shaft 46 is outside the angular range of 40° to 75° corresponding to the desorption period, the CPU 51 determines that desorption control has not started (S11: NO). At this time, the CPU 51 advances the process to S17. The CPU 51 determines that desorption control has started when the rotation angle of the ATC drive shaft 46 is within the angle range of 40° to 75° corresponding to the desorption period (S11: YES). At this time, the CPU 51 advances the process to S13.

CPU51は、脱離制御が終了したか判定する(S13)。CPU51は、ATC駆動軸46の回転角度が脱離期間に対応する角度範囲40°~75°内の時、脱離制御が終了していないと判定する(S13:NO)。該時、CPU51は、ATCモータ45に出力するパルス信号と、エンコーダ45Aが検出したATCモータ45の回転角度とに基づき、ATCモータ45のトルクを取得する(S15)。CPU51は、取得したトルクを記憶装置54に記憶する(S15)。CPU51は、処理をS17に進める。CPU51は、ATC駆動軸46の回転角度が脱離期間に対応する角度範囲40°~75°外となった時、脱離制御が終了したと判定する(S13:YES)。該時、CPU51は、処理をS17に進める。 The CPU 51 determines whether the desorption control has ended (S13). When the rotation angle of the ATC drive shaft 46 is within the angle range of 40° to 75° corresponding to the desorption period, the CPU 51 determines that desorption control has not ended (S13: NO). At this time, the CPU 51 acquires the torque of the ATC motor 45 based on the pulse signal output to the ATC motor 45 and the rotation angle of the ATC motor 45 detected by the encoder 45A (S15). The CPU 51 stores the acquired torque in the storage device 54 (S15). The CPU 51 advances the process to S17. When the rotation angle of the ATC drive shaft 46 is out of the angle range of 40° to 75° corresponding to the detachment period, the CPU 51 determines that detachment control has ended (S13: YES). At this time, the CPU 51 advances the process to S17.

CPU51は、ATC駆動軸46の回転角度に基づき、装着制御を開始したか判定する(S17)。CPU51は、ATC駆動軸46の回転角度が装着期間に対応する角度範囲285°~320°外の時、装着制御を開始していないと判定する(S17:NO)。該時、CPU51は、処理をS23に進める。CPU51は、ATC駆動軸46の回転角度が装着期間に対応する角度範囲285°~320°内の時、装着制御を開始したと判定する(S17:YES)。該時、CPU51は、処理をS19に進める。 Based on the rotation angle of the ATC drive shaft 46, the CPU 51 determines whether mounting control has started (S17). When the rotation angle of the ATC drive shaft 46 is outside the angular range of 285° to 320° corresponding to the mounting period, the CPU 51 determines that mounting control has not started (S17: NO). At this time, the CPU 51 advances the process to S23. The CPU 51 determines that mounting control has started when the rotation angle of the ATC drive shaft 46 is within the angle range of 285° to 320° corresponding to the mounting period (S17: YES). At this time, the CPU 51 advances the process to S19.

CPU51は、装着制御が終了したか判定する(S19)。CPU51は、ATC駆動軸46の回転角度が脱離期間に対応する角度範囲285°~320°内の時、装着制御が終了していないと判定する(S19:NO)。該時、CPU51は、ATCモータ45に出力するパルス信号と、エンコーダ45Aが検出したATCモータ45の回転角度とに基づき、ATCモータ45のトルクを取得する(S21)。CPU51は、取得したトルクを記憶装置54に記憶する(S21)。CPU51は、処理をS23に進める。CPU51は、ATC駆動軸46の回転角度が装着期間に対応する角度範囲285°~320°外となった時、装着制御が終了したと判定する(S19:YES)。該時、CPU51は、処理をS23に進める。 The CPU 51 determines whether the mounting control has ended (S19). When the rotation angle of the ATC drive shaft 46 is within the angle range of 285° to 320° corresponding to the detachment period, the CPU 51 determines that the attachment control has not ended (S19: NO). At this time, the CPU 51 acquires the torque of the ATC motor 45 based on the pulse signal output to the ATC motor 45 and the rotation angle of the ATC motor 45 detected by the encoder 45A (S21). The CPU 51 stores the acquired torque in the storage device 54 (S21). The CPU 51 advances the process to S23. When the rotation angle of the ATC drive shaft 46 is out of the angle range of 285° to 320° corresponding to the mounting period, the CPU 51 determines that mounting control has ended (S19: YES). At this time, the CPU 51 advances the process to S23.

CPU51は、脱離制御及び装着制御が終了したか判定する(S23)。CPU51は、脱離制御及び装着制御の少なくとも一方が終了していないと判定した時(S23:NO)、処理をS11に戻す。CPU51は、脱離制御の実行時(S11:YES、S13:NO)、ATC駆動軸46の回転角度が脱離期間に対応する角度範囲40°~75°外となるまでの間、トルクを取得して記憶装置54に記憶する処理を周期的に繰り返す。これにより、CPU51は、脱離制御時におけるATCモータ45のトルクを時系列で取得する。CPU51は、装着制御の実行時(S17:YES、S19:NO)、ATC駆動軸46の回転角度が装着期間に対応する角度範囲285°~320°外となるまでの間、トルクを取得して記憶装置54に記憶する処理を周期的に繰り返す。これにより、CPU51は、装着制御時におけるATCモータ45のトルクを時系列で取得する。CPU51は、脱離制御及び装着制御が両方とも終了したと判定した時(S23:YES)、処理をS25に進める。 The CPU 51 determines whether the detachment control and the mounting control have ended (S23). When the CPU 51 determines that at least one of the detachment control and the attachment control has not ended (S23: NO), the process returns to S11. When the detachment control is executed (S11: YES, S13: NO), the CPU 51 acquires the torque until the rotation angle of the ATC drive shaft 46 is out of the angle range of 40° to 75° corresponding to the detachment period. The process of storing the data in the storage device 54 is periodically repeated. As a result, the CPU 51 acquires the torque of the ATC motor 45 during detachment control in time series. When the mounting control is executed (S17: YES, S19: NO), the CPU 51 acquires the torque until the rotation angle of the ATC drive shaft 46 is out of the angle range of 285° to 320° corresponding to the mounting period. The process of storing in the storage device 54 is repeated periodically. Thereby, the CPU 51 acquires the torque of the ATC motor 45 during the mounting control in time series. When the CPU 51 determines that both the detachment control and the attachment control have ended (S23: YES), the process proceeds to S25.

CPU51は、脱離制御前における装着異常を検出する為、第一異常検出処理(図15参照)を実行する(S25)。図15を参照し、第一異常検出処理を説明する。CPU51は、脱離期間におけるATCモータ45のトルクの時系列データを、記憶装置54から読み出す。CPU51は、読み出したトルクの時系列データを微分し、微分値を算出する(S41)。CPU51は、算出した微分値の重心を算出する(S41)。CPU51は、算出した重心の重心時機と脱離所定時機C1(図13(C)参照)とを比較する(S43)。CPU51は、重心時機が脱離所定時機C1よりも早い時(S43:YES)、脱離制御前のクランプ機構部がアンクランプ状態であると判定する(S45)。該時、CPU51は、工具交換処理における工具の脱離前に主軸7に工具が装着していないと判定する。より詳細には、CPU51は、前回の工具交換処理における装着制御において工具の装着異常が発生したか、前回の工具交換処理における工具の装着に問題は無かったが、その後、被削材の加工中等に工具が脱落したと判定する(S45)。一方、CPU51は、重心時機が脱離所定時機C1よりも遅い時(S43:NO)、脱離制御前のクランプ機構部がクランプ状態であると判定する(S47)。該時、CPU51は、工具交換処理における工具の脱離前に主軸7に工具が装着していたと判定する。CPU51は、第一異常検出処理を終了し、処理を主処理(図14参照)に戻す。 The CPU 51 executes the first abnormality detection process (see FIG. 15) in order to detect the mounting abnormality before the detachment control (S25). The first abnormality detection process will be described with reference to FIG. The CPU 51 reads time-series data of the torque of the ATC motor 45 during the detachment period from the storage device 54 . The CPU 51 differentiates the read time series data of torque to calculate a differential value (S41). The CPU 51 calculates the center of gravity of the calculated differential value (S41). The CPU 51 compares the calculated center-of-gravity timing with the detachment predetermined timing C1 (see FIG. 13C) (S43). When the center-of-gravity timing is earlier than the predetermined detachment timing C1 (S43: YES), the CPU 51 determines that the clamping mechanism prior to detachment control is in the unclamped state (S45). At this time, the CPU 51 determines that the tool is not attached to the spindle 7 before the tool is removed in the tool changing process. More specifically, the CPU 51 determines whether a tool mounting error occurred in the mounting control in the previous tool changing process, or whether there was no problem with the tool mounting in the previous tool changing process, but the work material is being machined after that. (S45). On the other hand, when the center-of-gravity timing is later than the predetermined detachment timing C1 (S43: NO), the CPU 51 determines that the clamping mechanism prior to detachment control is in the clamped state (S47). At this time, the CPU 51 determines that the tool was attached to the spindle 7 before the tool was detached in the tool changing process. The CPU 51 ends the first abnormality detection process and returns the process to the main process (see FIG. 14).

図14に示す如く、CPU51は、第一異常検出処理(S25)の実行後、装着制御後における装着異常を検出する為、第二異常検出処理(図16参照)を実行する(S27)。図16を参照し、第二異常検出処理を説明する。CPU51は、装着期間におけるATCモータ45のトルクの時系列データを、記憶装置54から読み出す。CPU51は、読み出したトルクの時系列データを微分し、微分値を算出する(S51)。CPU51は、算出した微分値の重心を算出する(S51)。CPU51は、算出した重心の重心時機と装着所定時機C2(図13(E)参照)とを比較する(S53)。CPU51は、重心時機が装着所定時機C2よりも遅い時(S53:YES)、装着制御後のクランプ機構部がアンクランプ状態であると判定する(S55)。該時、CPU51は、工具交換処理における工具の装着後に主軸7に工具が装着していないと判定する。より詳細には、CPU51は、今回の工具交換処理における装着制御において主軸7に対する工具の装着に失敗したと判定する(S55)。一方、CPU51は、重心時機が装着所定時機C2よりも早い時(S53:NO)、装着制御後のクランプ機構部がクランプ状態であると判定する(S57)。該時、CPU51は、工具交換処理における工具の装着後に主軸7に工具が装着していると判定する。CPU51は、第二異常検出処理を終了し、処理を主処理(図14参照)に戻す。 As shown in FIG. 14, after executing the first abnormality detection process (S25), the CPU 51 executes the second abnormality detection process (see FIG. 16) in order to detect mounting abnormality after mounting control (S27). The second abnormality detection process will be described with reference to FIG. The CPU 51 reads time-series data of the torque of the ATC motor 45 during the mounting period from the storage device 54 . The CPU 51 differentiates the read time series data of torque to calculate a differential value (S51). The CPU 51 calculates the center of gravity of the calculated differential value (S51). The CPU 51 compares the calculated center-of-gravity timing with the predetermined mounting timing C2 (see FIG. 13E) (S53). When the center-of-gravity timing is later than the predetermined mounting timing C2 (S53: YES), the CPU 51 determines that the clamping mechanism after mounting control is in the unclamped state (S55). At this time, the CPU 51 determines that the tool is not attached to the spindle 7 after the tool has been attached in the tool replacement process. More specifically, the CPU 51 determines that the attachment of the tool to the spindle 7 has failed in the attachment control in the current tool replacement process (S55). On the other hand, when the center-of-gravity timing is earlier than the predetermined mounting timing C2 (S53: NO), the CPU 51 determines that the clamping mechanism after mounting control is in the clamping state (S57). At this time, the CPU 51 determines that the tool is attached to the spindle 7 after the tool has been attached in the tool change process. The CPU 51 ends the second abnormality detection process and returns the process to the main process (see FIG. 14).

図14に示す如く、CPU51は、第一異常検出処理(S25)又は第二異常検出処理(S27)で装着異常が発生したと判定した(S45、S55)か判定する(S29)。CPU51は、装着異常が発生したと判定した時(S29:YES)、異常発生を報知する報知画面を表示部90に表示する(S31)。CPU51は、工作機械1の動作を停止する(S31)。CPU51は主処理を終了する。CPU51は、脱離異常及び装着異常の何れも発生していないと判定した時(S29:NO)、主処理を終了する。 As shown in FIG. 14, the CPU 51 determines whether or not it is determined in the first abnormality detection process (S25) or the second abnormality detection process (S27) that a mounting abnormality has occurred (S45, S55) (S29). When the CPU 51 determines that a mounting error has occurred (S29: YES), it displays a notification screen for reporting the occurrence of the error on the display unit 90 (S31). The CPU 51 stops the operation of the machine tool 1 (S31). The CPU 51 terminates the main processing. When the CPU 51 determines that neither the detachment abnormality nor the attachment abnormality has occurred (S29: NO), the main process is terminated.

<本実施形態の作用、効果>
数値制御装置50は、ATCモータ45のトルクの時系列データの微分値の重心を算出する(S41)。数値制御装置50は、重心時機に基づき、クランプ機構部の状態を判定する(S43)。尚、算出する重心時機は、トルクの差分値等と異なり、温度や湿度、機械的な振動に起因するノイズ等による影響を受け難い。故に、数値制御装置50は、重心時機に基づき、クランプ機構部の状態を精度良く判定できる。
<Actions and effects of the present embodiment>
The numerical controller 50 calculates the center of gravity of the differential value of the time series data of the torque of the ATC motor 45 (S41). The numerical controller 50 determines the state of the clamping mechanism based on the center-of-gravity timing (S43). Note that the calculated center-of-gravity timing is not easily affected by noise caused by temperature, humidity, and mechanical vibrations, unlike torque difference values and the like. Therefore, the numerical controller 50 can accurately determine the state of the clamping mechanism based on the center-of-gravity timing.

数値制御装置50は、脱離期間における重心時機と脱離所定時機C1との関係、及び、装着期間における重心時機と装着所定時機C2との関係に基づき、クランプ機構部がクランプ状態であるか又はアンクランプ状態であるかを判定する(S43、S53)。該時、数値制御装置50は、主軸7に工具が装着しているか否かを、重心時機と所定時機(脱離所定時機C1又は装着所定時機C2)との関係に基づいて精度良く判定できる。 The numerical controller 50 determines whether the clamping mechanism is in a clamped state or not, based on the relationship between the center-of-gravity timing and the predetermined detachment timing C1 during the detachment period and the relationship between the center-of-gravity timing and the predetermined mounting timing C2 during the mounting period. It is determined whether it is in an unclamped state (S43, S53). At this time, the numerical controller 50 can accurately determine whether or not the tool is attached to the spindle 7 based on the relationship between the center of gravity timing and the predetermined timing (detachment predetermined timing C1 or mounting predetermined timing C2).

数値制御装置50は、脱離制御時において脱離期間におけるATCモータ45のトルクに基づいて重心時機を算出し、脱離所定時機C1と比較する。該時、数値制御装置50は、工具交換処理時、脱離制御前のクランプ機構部がクランプ状態であるか又はアンクランプ状態であるかを判定できる。故に、数値制御装置50は、工具交換処理における工具の脱離制御の前に、主軸7に工具が装着しているか脱離しているかを判定できる。 The numerical controller 50 calculates the center-of-gravity timing based on the torque of the ATC motor 45 during the desorption period during the desorption control, and compares it with the predetermined desorption timing C1. At this time, the numerical controller 50 can determine whether the clamping mechanism before the detachment control is in the clamped state or in the unclamped state during the tool changing process. Therefore, the numerical control device 50 can determine whether a tool is attached to or detached from the spindle 7 before the detachment control of the tool in the tool changing process.

数値制御装置50は、装着制御時において装着期間におけるATCモータ45のトルクに基づいて重心時機を算出し、装着所定時機C2と比較する。該時、数値制御装置50は、工具交換処理時、装着制御後のクランプ機構部がクランプ状態であるか又はアンクランプ状態であるかを判定できる。故に、数値制御装置50は、工具交換処理における工具の装着制御の後、主軸7に工具が装着しているか脱離しているかを判定できる。 During mounting control, the numerical controller 50 calculates the center-of-gravity timing based on the torque of the ATC motor 45 during the mounting period, and compares it with the predetermined mounting timing C2. At this time, the numerical control device 50 can determine whether the clamping mechanism after mounting control is in the clamped state or the unclamped state during the tool changing process. Therefore, the numerical controller 50 can determine whether the tool is attached to or detached from the spindle 7 after the tool attachment control in the tool change process.

数値制御装置50は、脱離期間の中心の時期を脱離所定時機C1として重心時機と比較し(S43)、且つ、装着期間の中心の時期を装着所定時機C2として重心時機と比較する(S53)。該時、数値制御装置50は、主軸7に工具が装着しているか否かを容易に判定できる。 The numerical controller 50 compares the center timing of the detachment period as the predetermined detachment timing C1 with the center-of-gravity timing (S43), and compares the center timing of the mounting period with the center-of-gravity timing as the predetermined mounting timing C2 (S53). ). At this time, the numerical controller 50 can easily determine whether or not the tool is attached to the spindle 7 .

工作機械1において、揺動腕部材60の傾斜角度は、クランプ機構部がクランプ状態の時とアンクランプ状態の時とで相違する。該時、揺動腕部材60を駆動する時のATCモータ45のトルクも、クランプ状態とアンクランプ状態とで相違する。故に、数値制御装置50は、ATCモータ45のトルクに応じて算出した重心時機に基づき、主軸7に工具が装着しているか否かを判定できる。又、数値制御装置50は、所謂アーム式の工作機械1において主軸7に工具が装着しているか否かを判定できる。 In the machine tool 1, the tilt angle of the swing arm member 60 differs between when the clamping mechanism is in the clamped state and in the unclamped state. At this time, the torque of the ATC motor 45 when driving the swing arm member 60 also differs between the clamped state and the unclamped state. Therefore, the numerical controller 50 can determine whether or not the tool is attached to the spindle 7 based on the center-of-gravity timing calculated according to the torque of the ATC motor 45 . Further, the numerical controller 50 can determine whether or not a tool is attached to the spindle 7 in the so-called arm type machine tool 1 .

<変形例>
本発明は上記実施形態に限定されず、種々の変更が可能である。上記処理は、アーム式の工作機械1におけるクランプ機構部の状態を特定する場合に限らない。例えば、工具を複数円形に把持したドラム状のマガジンをモータにより回転駆動する、所謂タレット式の工作機械1に適用してもよい。
<Modification>
The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications are possible. The above processing is not limited to specifying the state of the clamping mechanism in the arm-type machine tool 1 . For example, it may be applied to a so-called turret type machine tool 1 in which a drum-shaped magazine holding a plurality of circular tools is rotationally driven by a motor.

数値制御装置50が特定可能な工作機械1の状態は、主軸7のクランプ機構部の状態(クランプ状態又はアンクランプ状態)に限らない。例えば数値制御装置50は、工作機械1の各種モータ(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)に接続するギヤのバックラッシュの程度を、工作機械1の状態として特定してもよい。図17、図18を参照し、変形例を説明する。変形例では、工具マガジン41の複数の工具ポット41Aとマガジンモータ42との間に介在するギヤ群のバックラッシュの程度を、工作機械1の状態として判定する。 The state of the machine tool 1 that can be specified by the numerical controller 50 is not limited to the state of the clamping mechanism of the spindle 7 (clamped state or unclamped state). For example, the numerical controller 50 determines the degree of backlash of gears connected to various motors (Z-axis motor 19, spindle motor 8, X-axis motor 21, Y-axis motor 24, magazine motor 42, ATC motor 45) of the machine tool 1. may be specified as the state of the machine tool 1 . A modification will be described with reference to FIGS. 17 and 18. FIG. In the modified example, the degree of backlash of the gear group interposed between the plurality of tool pots 41A of the tool magazine 41 and the magazine motor 42 is determined as the state of the machine tool 1. FIG.

図17(A)に示す如く、マガジンモータ42の回転軸(マガジン軸と称す)が回転角度A0の時、回転を開始した場合を例示する。該時、ギヤ群の夫々の間の隙間(バックラッシュ)に相当する分マガジンモータ42が回転した後、ギヤ群は互いに接触し、工具マガジン41の複数の工具ポット41Aは回転を開始する。図17(A)において、ギヤ群は、マガジン軸が回転角度A1~A2の時に互いに接触する。故に、マガジンモータ42のマガジン軸が回転角度A0で回転開始してから、回転角度A1~A2でギヤ群が互いに接触する迄の間、マガジンモータ42は回転しても複数の工具ポット41Aは回転しない。 As shown in FIG. 17A, a case is illustrated in which rotation is started when the rotary shaft (called magazine shaft) of the magazine motor 42 has a rotation angle of A0. At this time, after the magazine motor 42 rotates by the amount corresponding to the gap (backlash) between the gear groups, the gear groups come into contact with each other, and the plurality of tool pots 41A of the tool magazine 41 start rotating. In FIG. 17A, the gear groups come into contact with each other when the magazine shaft rotates at angles A1 to A2. Therefore, from when the magazine shaft of the magazine motor 42 starts rotating at the rotation angle A0 until the gear groups come into contact with each other at the rotation angles A1 to A2, even if the magazine motor 42 rotates, the plurality of tool pots 41A rotate. do not.

このため数値制御装置50のCPU51は、マガジンモータ42を制御して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時、ギヤ群のバックラッシュの程度に基づき、マガジンモータ42の回転量を補正する必要がある。より詳細には、CPU51は、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のに必要なマガジンモータ42の回転量(目標回転量と称す)に、ギヤ群が互いに接触して複数の工具ポット41Aが回転開始する迄の回転量(補正値と称す)を加算して補正する必要がある。 Therefore, when the CPU 51 of the numerical controller 50 controls the magazine motor 42 to transport the tool pot 41A for supporting the next tool to the tool changer and position it, the magazine motor 42 is controlled based on the degree of backlash of the gear group. It is necessary to correct the amount of rotation of More specifically, the CPU 51 controls the amount of rotation of the magazine motor 42 (referred to as the target amount of rotation) required to transport and position the tool pot 41A that supports the next tool to the tool changer. Then, it is necessary to correct by adding the amount of rotation (referred to as a correction value) until the plurality of tool pots 41A start rotating.

ここで、マガジンモータ42のトルクは、ギヤ群が互いに接触することにより上昇し(回転角度A1~A2)、その後、一定レベルで推移する(回転角度A2~A4)。故に、CPU51は、マガジンモータ42のマガジン軸が回転角度A0で回転を開始してから、回転角度A2よりも十分大きい回転角度A3迄の間のマガジンモータ42のトルクを取得する。図17(B)に示す如く、CPU51は、取得したトルクの微分値を算出する。CPU51は、算出したトルクの微分値の重心G31を更に算出する。CPU51は、回転角度A0から、重心G31に対応する回転角度Ag迄の間の回転量Cを、補正値として算出する。CPU51は、特定した補正値を目標回転量に加算することにより、目標回転量を補正する。 Here, the torque of the magazine motor 42 increases (rotational angles A1 to A2) as the gear groups come into contact with each other, and then changes at a constant level (rotational angles A2 to A4). Therefore, the CPU 51 acquires the torque of the magazine motor 42 from when the magazine shaft of the magazine motor 42 starts rotating at the rotation angle A0 until the rotation angle A3, which is sufficiently larger than the rotation angle A2. As shown in FIG. 17B, the CPU 51 calculates the differential value of the acquired torque. The CPU 51 further calculates the center of gravity G31 of the calculated differential value of the torque. The CPU 51 calculates the amount of rotation C between the rotation angle A0 and the rotation angle Ag corresponding to the center of gravity G31 as a correction value. The CPU 51 corrects the target rotation amount by adding the specified correction value to the target rotation amount.

図18を参照し、変形例における主処理を説明する。CPU51は、S113(図9参照)において次工具202を工具交換部に搬送する時、ROM52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、主処理を実行する。CPU51は、記憶装置54に記憶した補正値を読み出す(S71)。尚、CPU51は主処理を最初に実行する時、補正値は記憶装置54に記憶していない為、ROM52に記憶した初期設定値を補正値として読み出す。CPU51は、次工具202を工具交換部に搬送する為に必要なマガジンモータ42の回転量である目標回転量に、読み出した補正値を加算し、目標回転量を補正する(S71)。 The main processing in the modified example will be described with reference to FIG. When the next tool 202 is transported to the tool changing section in S113 (see FIG. 9), the CPU 51 reads out and executes the program stored in the ROM 52 to execute main processing. The CPU 51 reads the correction values stored in the storage device 54 (S71). When the CPU 51 first executes the main process, the correction values are not stored in the storage device 54, so the initial set values stored in the ROM 52 are read out as correction values. The CPU 51 adds the read correction value to the target amount of rotation, which is the amount of rotation of the magazine motor 42 required to convey the next tool 202 to the tool changing section, to correct the target amount of rotation (S71).

CPU51は、マガジンモータ42の回転を開始する。開始時点におけるマガジン軸の回転角度はA0である(図17参照)。以下、この回転角度を開始角度と称す。CPU51は、マガジンモータ42のマガジン軸の現時点での回転角度(現在角度と称す)が、回転角度A3(図17参照、以下、検出角度と称す)より小さいか判定する(S75)。CPU51は、現在角度が検出角度よりも小さいと判定した時(S75:YES)、マガジンモータ42に出力するパルス信号と、エンコーダ42Aが検出したマガジンモータ42の回転角度とに基づき、マガジンモータ42のトルクを取得する(S77)。CPU51は、取得したトルクを記憶装置54に記憶する(S77)。CPU51は、処理をS79に進める。 The CPU 51 starts rotating the magazine motor 42 . The rotation angle of the magazine shaft at the start is A0 (see FIG. 17). This rotation angle is hereinafter referred to as the starting angle. The CPU 51 determines whether the current rotation angle of the magazine shaft of the magazine motor 42 (referred to as the current angle) is smaller than the rotation angle A3 (see FIG. 17, hereinafter referred to as the detected angle) (S75). When the CPU 51 determines that the current angle is smaller than the detected angle (S75: YES), the CPU 51 rotates the magazine motor 42 based on the pulse signal output to the magazine motor 42 and the rotation angle of the magazine motor 42 detected by the encoder 42A. Torque is acquired (S77). The CPU 51 stores the acquired torque in the storage device 54 (S77). The CPU 51 advances the process to S79.

CPU51は、マガジンモータ42の現在角度が、目標回転量に対応する回転角度A4(図17参照、以下、終了角度と称す)より小さいか判定する(S79)。CPU51は、現在角度が終了角度よりも小さいと判定した時(S79:YES)、処理をS75に戻す。CPU51は、現在角度が検出角度以上となる迄の間、トルクを取得して記憶装置54に記憶する処理を周期的に繰り返す。これにより、CPU51は、マガジンモータ42のトルクを時系列で取得する。一方、CPU51は、現在角度が検出角度以上と判定した時(S75:NO)、処理をS79に進める。CPU51は、マガジンモータ42の現在角度が終了角度以上と判定した(S79:NO)、工具交換部への次工具202の搬送は終了している為、処理をS81に戻す。 The CPU 51 determines whether the current angle of the magazine motor 42 is smaller than the rotation angle A4 (see FIG. 17, hereinafter referred to as the end angle) corresponding to the target rotation amount (S79). When the CPU 51 determines that the current angle is smaller than the end angle (S79: YES), the process returns to S75. The CPU 51 periodically repeats the process of acquiring the torque and storing it in the storage device 54 until the current angle becomes equal to or greater than the detected angle. Thereby, the CPU 51 acquires the torque of the magazine motor 42 in time series. On the other hand, when the CPU 51 determines that the current angle is greater than or equal to the detected angle (S75: NO), the process proceeds to S79. The CPU 51 determines that the current angle of the magazine motor 42 is greater than or equal to the end angle (S79: NO), and since the transfer of the next tool 202 to the tool exchange section has been completed, the process returns to S81.

CPU51は、マガジンモータ42のトルクの時系列データを、記憶装置54から読み出す。CPU51は、読み出したトルクの時系列データを微分し、微分値を算出する(S81)。CPU51は、算出した微分値の重心G31(図17参照)を算出する(S81)。CPU51は、算出した重心G31に対応する回転角度Ag(図17参照)と開始角度(回転角度A0)との間の差分に対応する回転量C(図17参照)を、補正値として算出する。CPU51は、算出した補正値を記憶装置54に記憶する(S83)。CPU51は、主処理を終了する。CPU51は、主処理を次回以降に実行する時、S83で記憶装置54に記憶した補正値により、目標回転量を補正する(S71)。 The CPU 51 reads the time-series data of the torque of the magazine motor 42 from the storage device 54 . The CPU 51 differentiates the read time series data of torque to calculate a differential value (S81). The CPU 51 calculates the center of gravity G31 (see FIG. 17) of the calculated differential value (S81). The CPU 51 calculates, as a correction value, a rotation amount C (see FIG. 17) corresponding to the difference between the rotation angle Ag (see FIG. 17) corresponding to the calculated center of gravity G31 and the start angle (rotation angle A0). The CPU 51 stores the calculated correction value in the storage device 54 (S83). The CPU 51 terminates the main process. The CPU 51 corrects the target rotation amount using the correction value stored in the storage device 54 in S83 when executing the main process from the next time onwards (S71).

該時、数値制御装置50は、工具マガジン41の複数の工具ポット41Aとマガジンモータ42との間に介在するギヤ群のバックラッシュの程度を適切に判定し、目標回転量を精度良く補正できる。 At this time, the numerical control device 50 can appropriately determine the degree of backlash of the gear group interposed between the tool pots 41A of the tool magazine 41 and the magazine motor 42, and accurately correct the target rotation amount.

<その他の変形例>
数値制御装置50は、脱離所定時機C1及び装着所定時機C2と重心時機との差分の程度に基づき、工作機械1の状態を更に詳細に判定してもよい。更に数値制御装置50は、判定対象となる工作機械1の状態毎に、異なる所定期間及び所定時機を適用してもよい。数値制御装置50は、第一異常検出処理(図15参照)及び第二異常検出処理(図16参照)の何れか一方のみ実行し、他方を実行しなくてもよい。脱離所定時機C1は脱離期間の中心でなくてもよい。装着所定時機C2は装着期間の中心でなくてもよい。
<Other Modifications>
The numerical controller 50 may determine the state of the machine tool 1 in more detail based on the degree of difference between the prescribed detachment timing C1 and the prescribed mounting timing C2 and the center of gravity timing. Furthermore, the numerical control device 50 may apply different predetermined periods and predetermined timings for each state of the machine tool 1 to be determined. The numerical controller 50 may execute either the first abnormality detection process (see FIG. 15) or the second abnormality detection process (see FIG. 16) without executing the other. The predetermined desorption timing C1 may not be the center of the desorption period. The predetermined mounting timing C2 may not be the center of the mounting period.

<その他>
ATCモータ45は本発明の「モータ」の一例である。回転台11は本発明の「作業台」の一例である。揺動腕部材60は本発明の「レバー」の一例である。把持部44A、44Bは本発明の「保持部」の一例である。S15、S21、S71の処理を行うCPU51は本発明の「取得部」の一例である。S41、S51の処理を行うCPU51は本発明の「算出部」の一例である。脱離期間及び装着期間は本発明の「所定期間」の一例である。S43、S53,S77の処理を行うCPU51は本発明の「判定部」の一例である。S15、S21、S71の処理は本発明の「取得工程」の一例である。S41、S51の処理は本発明の「算出工程」の一例である。S43、S53,S77の処理は本発明の「判定工程」の一例である。
<Others>
The ATC motor 45 is an example of the "motor" of the present invention. The turntable 11 is an example of the "workbench" of the present invention. The swing arm member 60 is an example of the "lever" of the present invention. The gripping portions 44A and 44B are examples of the "holding portion" of the present invention. The CPU 51 that performs S15, S21, and S71 is an example of the "acquisition unit" of the present invention. CPU51 which processes S41 and S51 is an example of the "calculation part" of the present invention. The detachment period and the attachment period are examples of the "predetermined period" of the present invention. The CPU 51 that performs the processes of S43, S53, and S77 is an example of the "determining section" of the present invention. The processing of S15, S21, and S71 is an example of the "acquisition step" of the present invention. The processing of S41 and S51 is an example of the "calculation step" of the present invention. The processing of S43, S53, and S77 is an example of the "determining step" of the present invention.

1 :工作機械
7 :主軸
11 :回転台
40 :工具交換装置
41 :工具マガジン
44 :工具交換アーム
45 :ATCモータ
50 :数値制御装置
51 :CPU
60 :揺動腕部材
70 :ドローバ
C1 :脱離所定時機
C2 :装着所定時機
Reference Signs List 1: machine tool 7: spindle 11: turntable 40: tool changer 41: tool magazine 44: tool changer arm 45: ATC motor 50: numerical controller 51: CPU
60: Swing arm member 70: Drawbar C1: Detachment predetermined timing C2: Mounting predetermined timing

Claims (8)

モータを備え、主軸に装着した工具と作業台に固定した被削材を相対的に移動して前記被削材を加工する工作機械を制御する数値制御装置であって、
前記モータのトルクを時系列で取得する取得部と、
前記取得部により時系列で取得した前記トルクの値を、前記モータの駆動によって回転する駆動軸の回転角度で微分した微分値を算出し、算出した前記微分値の、前記工作機械の所定の状態を示す期間を含んだ所定期間と対応する前記駆動軸の回転角度区間における重心を更に算出する算出部と、
前記所定期間のうち、前記算出部により算出した前記重心が示す前記回転角度に応じた時機である重心時機と前記回転角度区間内の所定の前記回転角度に応じた時機である所定時機に基づき、前記工作機械の状態を判定する判定部と
を備え
前記重心をG、前記トルクをt、前記駆動軸の前記回転角度をθと表記した場合、G=Σθt/Σtの関係を満たすことを特徴とする数値制御装置。
A numerical control device for controlling a machine tool having a motor and for relatively moving a tool mounted on a spindle and a work material fixed to a workbench to machine the work material,
an acquisition unit that acquires the torque of the motor in time series;
calculating a differential value obtained by differentiating the torque value acquired in time series by the acquiring unit with respect to the rotation angle of the drive shaft rotated by the drive of the motor ; a calculation unit that further calculates the center of gravity in the rotation angle section of the drive shaft corresponding to the predetermined period including the period indicating
Based on a center-of-gravity timing corresponding to the rotation angle indicated by the center of gravity calculated by the calculating unit and a predetermined timing corresponding to the predetermined rotation angle within the rotation angle interval , A determination unit that determines the state of the machine tool ,
A numerical controller, wherein G=Σθt/Σt, where G is the center of gravity, t is the torque, and θ is the rotation angle of the drive shaft.
前記判定部は、
前記所定時機と前記重心時機との関係に基づき、前記主軸に前記工具が装着しているか否か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。
The determination unit is
2. A numerical controller according to claim 1, wherein whether or not said tool is attached to said spindle is determined based on the relationship between said predetermined timing and said center-of-gravity timing.
前記取得部は、
前記主軸に装着する前記工具の交換時、前記主軸に装着した前記工具を脱離する時の前記モータの前記トルクを取得し、
前記判定部は、
前記所定時機と前記重心時機との関係に基づき、脱離前の前記主軸に前記工具が装着しているか否か判定することを特徴とする請求項2に記載の数値制御装置。
The acquisition unit
Acquiring the torque of the motor when replacing the tool attached to the spindle and when detaching the tool attached to the spindle;
The determination unit is
3. A numerical controller according to claim 2, wherein whether or not the tool is attached to the spindle before detachment is determined based on the relationship between the predetermined timing and the center-of-gravity timing.
前記取得部は、
前記主軸に装着する前記工具の交換時、前記主軸に新たな前記工具を装着する時の前記モータの前記トルクを取得し、
前記判定部は、
前記所定時機と前記重心時機との関係に基づき、装着後の前記主軸に前記工具が装着しているか否か判定することを特徴とする請求項2又は3に記載の数値制御装置。
The acquisition unit
obtaining the torque of the motor when replacing the tool mounted on the spindle and when mounting the new tool on the spindle;
The determination unit is
4. A numerical controller according to claim 2, wherein whether or not the tool is attached to the spindle after attachment is determined based on the relationship between the predetermined timing and the center-of-gravity timing.
前記所定時機は、前記回転角度区間の中心の前記回転角度に応じた時機であることを特徴とする請求項2から4の何れかに記載の数値制御装置。 5. A numerical controller according to claim 2, wherein said predetermined timing is a timing according to said rotation angle of the center of said rotation angle section . 前記主軸に設け、ばねの弾性力により前記主軸に対する前記工具の着脱が可能なドローバと、
前記ドローバを駆動することで、前記工具が前記主軸に装着した装着状態と、前記工具が前記主軸に装着しない脱離状態を切り替えるレバーと
を備え、
前記モータは、前記レバーを駆動することで前記装着状態と前記脱離状態を切り替えることを特徴とする請求項2から5の何れかに記載の数値制御装置。
a drawbar provided on the main shaft and capable of attaching and detaching the tool to and from the main shaft by the elastic force of a spring;
a lever for switching between an attached state in which the tool is attached to the spindle and a disengaged state in which the tool is not attached to the spindle by driving the drawbar;
6. The numerical controller according to claim 2, wherein the motor switches between the mounted state and the detached state by driving the lever.
前記主軸に装着した前記工具を交換するアームを備え、
前記アームは、
前記主軸から脱離した前記工具と、新たに前記主軸に装着する前記工具との夫々を保持する二つの保持部を両端部に有し、
前記モータは、
前記レバーを駆動して前記装着状態と前記脱離状態を切り替え、且つ、前記アームを回転することで前記主軸の前記工具を交換することを特徴とする請求項6に記載の数値制御装置。
An arm for exchanging the tool attached to the spindle,
The arm is
having two holding portions at both ends for holding the tool detached from the spindle and the tool to be newly attached to the spindle,
The motor is
7. The numerical controller according to claim 6, wherein the lever is driven to switch between the mounted state and the detached state, and the arm is rotated to replace the tool on the spindle.
モータを備え、主軸に装着した工具と作業台に固定した被削材を相対的に移動して前記被削材を加工する工作機械を制御する数値制御装置を制御する制御方法であって、
前記モータのトルクを時系列で取得する取得工程と、
前記取得工程により時系列で取得した前記トルクの値を、前記モータの駆動によって回転する駆動軸の回転角度で微分した微分値を算出し、算出した前記微分値の、前記工作機械の所定の状態を示す期間を含んだ所定期間と対応する前記駆動軸の回転角度区間における重心を更に算出する算出工程と、
前記所定期間のうち、前記算出工程により算出した前記重心が示す前記回転角度に応じた時機である重心時機と前記回転角度区間内の所定の前記回転角度に応じた時機である所定時機に基づき、前記工作機械の状態を判定する判定工程と
を備え
前記重心をG、前記トルクをt、前記駆動軸の前記回転角度をθと表記した場合、G=Σθt/Σtの関係を満たすことを特徴とする制御方法。
A control method for controlling a numerical control device that controls a machine tool that is equipped with a motor and that relatively moves a tool mounted on a spindle and a work material fixed to a workbench to machine the work material,
an acquiring step of acquiring the torque of the motor in time series;
A differential value is calculated by differentiating the torque value obtained in time series by the obtaining step with respect to the rotation angle of the drive shaft rotated by the drive of the motor, and the calculated differential value is used in a predetermined state of the machine tool. a calculating step of further calculating the center of gravity in the rotation angle section of the drive shaft corresponding to the predetermined period including the period indicating
Based on the center-of-gravity timing, which is the timing corresponding to the rotation angle indicated by the center of gravity calculated in the calculation step, and the predetermined timing, which is the timing corresponding to the predetermined rotation angle within the rotation angle interval, within the predetermined period, a determination step of determining the state of the machine tool ;
A control method characterized by satisfying a relationship of G=Σθt/Σt, where G is the center of gravity, t is the torque, and θ is the rotation angle of the drive shaft.
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