JP7476745B2 - 数値制御装置、制御方法、及び記憶媒体 - Google Patents

Description

本発明は、数値制御装置、制御方法、及び記憶媒体に関する。

工作機械の主軸に工具を装着したか否かを判定可能な数値制御装置が公知である。特許文献１は、タレット式の工作機械の主軸に対して工具が装着したか否かを判定可能な数値制御装置を開示する。工作機械は、主軸、主軸ヘッド、Ｚ軸モータ、ドローバ、及びアンクランプ操作部を備える。主軸は主軸ヘッドに回転可能に設ける。Ｚ軸モータは、主軸ヘッドを上下方向に移動する。Ｚ軸モータが主軸ヘッドを下方に移動した時、ドローバはクランプばねの付勢力により、工具ホルダを主軸にクランプする。Ｚ軸モータが主軸ヘッドを上方に移動した時、ドローバはクランプばねの付勢力に抗し、工具ホルダのクランプ状態を解除する。Ｚ軸モータの駆動電流値は、主軸に対する工具ホルダの装着状態に応じて変動する。故に、数値制御装置は、Ｚ軸モータの駆動電流値と判定基準値とを比較することで、主軸に対する工具ホルダの装着状態を判断する。

特開２００９－１７８７９５号

Ｚ軸モータの駆動電流値の変動特性が、工作機械の個体差や経年変化等の要因でばらつく時がある。該時、上記方法では、主軸に対する工具ホルダの装着状態を精度良く判断できない。

本発明の目的は、工作機械の主軸に対する工具の装着状態を精度よく判定できる数値制御装置、制御方法、及び制御プログラムを記憶した記憶媒体を提供することである。

本発明の第一態様に係る数値制御装置は、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、前記主軸に対する前記工具の装着時に駆動する装着機構の駆動源であるモータのトルクを、時系列で取得する取得部と、前記取得部が取得する前記トルクを微分演算する微分演算部と、前記微分演算部が演算した微分値と、前記工具の装着時における前記装着機構の位置又は角度とを対応付けて記憶する第一記憶部と、前記第一記憶部が記憶する前記装着機構の位置又は角度の内前記微分値が最大を示す前記装着機構の位置又は角度をピーク位置又はピーク角度として決定する決定部と、前記決定部が決定する前記ピーク位置又は前記ピーク角度を前記工具毎に順次記憶する第二記憶部と、前記第二記憶部が記憶する前記ピーク位置又は前記ピーク角度に基づき統計処理する統計処理部と、前記統計処理部が統計処理した統計値に基づき前記工具を前記主軸に装着しているが正常な装着状態ではない不完全装着状態を判定する状態判定部とを備えることを特徴とする。

数値制御装置は、装着機構を駆動するモータのトルクの微分値と装着機構の位置又は角度とに基づき決定するピーク位置又はピーク角度を統計処理し、演算した統計値に基づき主軸に対する工具の装着状態を判定する。該時の判定結果はモータの駆動電流値を閾値と比較することによる判断結果と比べ、工作機械の個体差や経年変化による影響を受け難い。故に、数値制御装置は主軸に対する工具の装着状態を精度よく判定できる。

第一態様は、前記工具の使用回数を記憶する第三記憶部と、前記統計処理部が統計処理した前記統計値を記憶する第四記憶部とを備え、前記統計処理部は、前記第三記憶部に基づき前記使用回数が所定使用回数に達する毎に、前記統計値として前記ピーク位置又は前記ピーク角度の平均値を演算し、前記状態判定部は、前記第四記憶部に記憶した前記平均値の内最新の前記平均値に基づき前記不完全装着状態を判定してもよい。該数値制御装置において、工具の使用回数が所定使用回数に達する毎に演算する平均値に基づき主軸に対する工具の装着状態を判定する。該時の判定結果はモータの駆動電流値を閾値と比較することによる判断結果と比べ、経年変化による影響を更に受け難い。故に、数値制御装置は主軸に対する工具の装着状態を更に精度よく判定できる。

第一態様において、前記不完全装着状態は、前記主軸が前記工具との間に異物を介した状態で前記工具を装着した異物付着状態を含み、前記状態判定部は、前記第二記憶部が記憶する最新の前記ピーク位置又は前記ピーク角度と、前記第四記憶部が記憶する前記最新の平均値に基づく所定の異物付着閾値とに基づき、前記異物付着状態と判定してもよい。該数値制御装置において、装着状態が異物付着状態である時、今回装着動作時のピーク位置又はピーク角度が統計値である最新の平均値に対して大きく変動する。数値制御装置は今回装着時のピーク位置又はピーク角度と、異物付着閾値とに基づき異物付着状態であると判定する。故に、数値制御装置は主軸に対する工具の装着状態を更に精度よく判定できる。

第一態様において、前記統計処理部は、前記第三記憶部に基づき前記使用回数が所定使用回数に達する毎に、前記統計値として前記ピーク位置又は前記ピーク角度の標準偏差を更に演算し、前記数値制御装置は、前記第四記憶部に記憶した前記最新の平均値と、前記標準偏差の内最新の前記標準偏差とに基づき前記異物付着閾値を算出する異物付着閾値算出部を備えてもよい。該数値制御装置は最新の平均値と最新の標準偏差とに基づき異物付着閾値を算出する。故に、数値制御装置は異物付着状態を更に精度よく判定できる。

第一態様は、前記最新の平均値が、前記第四記憶部に記憶した前記平均値の内最大の前記平均値であるか否かを判定する最大判定部と、前記最大判定部が前記最大の平均値であると判定した場合、前記最新の平均値を特定平均値として記憶する第五記憶部とを備え、前記不完全装着状態は、前記工具に対する前記工具の装着を繰り返すことで劣化した前記工具を前記主軸が保持した工具劣化状態を含み、前記状態判定部は、前記第四記憶部が記憶する前記平均値の内前記最新の平均値と、前記第五記憶部が記憶する前記特定平均値に基づく所定の工具劣化閾値とに基づき、前記工具劣化状態と判定してもよい。該数値制御装置において、工具の装着を繰り返すことに応じて最新の平均値が特定平均値から徐々に変動することで装着状態が工具劣化状態に至る。数値制御装置は最新の平均値と、特定平均値に基づく工具劣化閾値とに基づき工具劣化状態であると判定する。故に、数値制御装置は主軸に対する工具の装着状態を更に精度よく判定できる。

第一態様において、前記統計処理部は、前記第三記憶部に基づき前記使用回数が所定使用回数に達する毎に、前記統計値として前記ピーク位置又は前記ピーク角度の標準偏差を更に演算し、前記第五記憶部は、前記特定平均値を演算した時に併せて演算した前記標準偏差を特定標準偏差として記憶し、前記数値制御装置は、前記第五記憶部が記憶する前記特定平均値と、前記特定標準偏差とに基づき前記工具劣化閾値を算出する工具劣化閾値算出部を備えてもよい。該数値制御装置は特定平均値と特定標準偏差から工具劣化閾値を算出する。故に、数値制御装置は工具劣化状態を更に精度よく判定できる。

第一態様において、前記統計処理部は、前記第二記憶部が記憶する前記ピーク位置又は前記ピーク角度の内最新の前記ピーク位置又は前記ピーク角度から順に所定演算数の前記ピーク位置又は前記ピーク角度に基づき統計処理してもよい。該数値制御装置において、統計処理するピーク位置又はピーク角度の数は所定演算数となる。故に、数値制御装置は主軸に対する工具の装着状態を効率よく判定できる。

第一態様は、前記工具の使用回数を記憶する第三記憶部と、前記工具を着脱可能に支持する支持部と、前記支持部を移動可能に保持する工具マガジンと、前記第三記憶部が記憶する前記使用回数に基づき前記支持部が支持する前記工具を付替えた否かを判定する付替判定部とを備え、前記主軸は、前記工具を保持する工具ホルダを介して前記工具を装着し、前記支持部が支持する前記工具を付替えたと前記付替判定部が判定した前記工具を前記主軸に対して装着する場合、前記第二記憶部は、前記工具毎に記憶する前記ピーク位置又は前記ピーク角度の内交換前の前記工具に係る前記ピーク位置又は前記ピーク角度を消去してもよい。該数値制御装置は支持部が支持する工具を他の工具に付替えた時、付替前の工具に係るピーク位置又はピーク角度を消去する。付替前の工具に係るピーク位置又はピーク角度に基づく統計値で工具の装着状態を判定しないので、数値制御装置は主軸に対する工具の装着状態を更に精度よく判定できる。

第一態様において、前記装着機構は、ばねの弾性力により前記主軸に対して前記工具を装着する装着部を駆動し、前記主軸に対する前記工具の装着と脱離を切替えるレバーを備えてもよい。該数値制御装置はタレット式及びアーム式の両方の工作機械について、主軸に対する工具の装着状態を精度よく判定できる。

第一態様において、前記装着機構は、前記モータの駆動で所定方向に往復移動可能であり、前記主軸を回転可能に支持する主軸ヘッドを備え、前記モータは、前記主軸ヘッドを前記所定方向に移動することで前記主軸に対して前記工具を装着し、前記第一記憶部は、前記主軸ヘッドの前記所定方向における位置を前記装着機構の位置として記憶してもよい。該数値制御装置はタレット式の工作機械について、主軸に対する工具の装着状態を精度よく判定できる。

第一態様において、前記装着機構は、前記モータの駆動で回転する回転軸と、前記回転軸の回転と同期して回転し、前記主軸に装着する前記工具を支持可能なアームとを備え、前記モータは、前記回転軸を回転することで、前記アームと共に回転する前記工具を前記主軸に対して装着し、前記第一記憶部は、前記回転軸の回転角度を前記装着機構の角度として記憶してもよい。該数値制御装置はアーム式の工作機械について、主軸に対する工具の装着状態を精度よく判定できる。

本発明の第二態様に係る制御方法は、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制御方法であって、前記主軸に対する前記工具の装着時に駆動する装着機構の駆動源であるモータのトルクを、時系列で取得する取得工程と、前記取得工程で取得した前記トルクを微分演算する微分演算工程と、前記微分演算工程で演算した微分値と、前記工具の装着時における前記装着機構の位置又は角度とを対応付けて第一記憶装置に記憶する第一記憶工程と、前記第一記憶工程で記憶した前記装着機構の位置又は角度の内前記微分値が最大を示す前記装着機構の位置又は角度をピーク位置又はピーク角度として決定する決定工程と、前記決定工程で決定した前記ピーク位置又は前記ピーク角度を前記工具毎に第二記憶装置に順次記憶する第二記憶工程と、前記第二記憶工程で記憶した前記ピーク位置又は前記ピーク角度に基づき統計処理する統計処理工程と、前記統計処理工程で統計処理した統計値に基づき前記被削材を加工できない状態で前記主軸に前記工具が装着した不完全装着状態と判定する状態判定工程とを備えたことを特徴とする。第二態様によれば、第一態様と同様の効果を奏することができる。

本発明の第三態様に係る記憶媒体は、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プログラムであって、前記主軸に対する前記工具の装着時に駆動する装着機構の駆動源であるモータのトルクを、時系列で取得する取得工程と、前記取得工程で取得した前記トルクを微分演算する微分演算工程と、前記微分演算工程で演算した微分値と、前記工具の装着時における前記装着機構の位置又は角度とを対応付けて第一記憶装置に記憶する第一記憶工程と、前記第一記憶工程で記憶した前記装着機構の位置又は角度の内前記微分値が最大を示す前記装着機構の位置又は角度をピーク位置又はピーク角度として決定する決定工程と、前記決定工程で決定した前記ピーク位置又は前記ピーク角度を前記工具毎に第二記憶装置に順次記憶する第二記憶工程と、前記第二記憶工程で記憶した前記ピーク位置又は前記ピーク角度に基づき統計処理する統計処理工程と、前記統計処理工程で統計処理した統計値に基づき前記被削材を加工できない状態で前記主軸に前記工具が装着した不完全装着状態と判定する状態判定工程とを、コンピュータに実行させる。第三態様によれば、第一態様と同様の効果を奏することができる。

工作機械１Ａの斜視図。 主軸ヘッド７Ａ周囲の縦断面図。 主軸９Ａ内部の縦断面図。 工作機械１Ａと数値制御装置３０Ａの電気的構成を示すブロック図。 Ｚ軸モータ５１Ａのトルクと微分値を示すグラフ。 異物付着状態と判定時のピーク位置の変動を示すグラフ。 工具劣化状態と判定時のピーク位置の変動を示すグラフ。 主処理の流れ図。 図８に続く主処理の流れ図。 状態監視処理の流れ図。 工作機械１Ｂの斜視図。 工作機械１Ｂの正面図。 工作機械１Ｂの右側面図。 図１３に示すＩ－Ｉ線矢視方向断面図。 図１１に示すＷ領域内の部分拡大図。 本体部４０１Ｂ内における旋回軸４３ＢとＡＴＣ駆動軸４６Ｂ周囲の断面図。 数値制御装置５０Ｂと工作機械１Ｂの電気的構成を示すブロック図。 工具交換処理の説明図。 工具交換動作のタイミング線図。 ＡＴＣモータ４５Ｂのトルクと微分値を示すグラフ。 異物付着状態と判定時のピーク角度の変動を示すグラフ。 工具劣化状態と判定時のピーク角度の変動を示すグラフ。 主処理の流れ図。 状態監視処理の流れ図。

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

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

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

テーブル装置１０Ａはテーブル１３Ａ、Ｙ軸モータ５４Ａ（図４参照）、Ｘ軸モータ５３Ａ（図４参照）等を備える。テーブル１３ＡはＸ軸モータ５３ＡとＹ軸モータ５４Ａにより、基台２Ａ上をＸ軸方向とＹ軸方向に移動可能である。

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

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

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

＜主軸ヘッド７Ａと主軸９Ａの内部構造＞
図２、図３の如く、主軸ヘッド７Ａは前方下部の内側に主軸９Ａを回転可能に支持する。主軸９Ａは上下方向に回転軸を有する。主軸９Ａは主軸モータ５２Ａの駆動軸に連結し、主軸モータ５２Ａの駆動で回転する。図３の如く、主軸９Ａは軸穴９１Ａ、装着穴９２Ａ、空間９３Ａ、下部摺動穴９４Ａ、クランプ軸８１Ａ、ばね８２Ａを備える。軸穴９１Ａは主軸９Ａの中心を通る。装着穴９２Ａは主軸９Ａの先端部に設ける。工具ホルダ１７Ａは装着穴９２Ａに装着する。工具ホルダ１７Ａは一端側に工具４Ａを保持し、他端側にテーパ装着部１８０Ａとプルスタッド１８１Ａを備える。テーパ装着部１８０Ａは円錐状である。プルスタッド１８１Ａは円柱部１８２Ａと頂上部１８３Ａを備える。円柱部１８２Ａは円柱形状で、テーパ装着部１８０Ａの上端部から上方に延びる。頂上部１８３Ａは円柱部１８２Ａの上端部に設け、径方向の大きさが円柱部１８２Ａより大きい。テーパ装着部１８０Ａは主軸９Ａの装着穴９２Ａに密着して装着する。空間９３Ａは装着穴９２Ａ上部に連続して設ける。下部摺動穴９４Ａは軸穴９１Ａの下端部と空間９３Ａとの間に連続して設ける。

クランプ軸８１Ａは軸穴９１Ａ内に挿入し且つ上下方向に移動可能に設ける。クランプ軸８１Ａはピン支持部８１１Ａ、軸部８１２Ａ、ホルダ把持部８１３Ａを備える。ピン支持部８１１Ａは円柱形状でクランプ軸８１Ａの上端に位置し、後述するピン５８Ａを支持する。軸部８１２Ａは円柱形状でありピン支持部８１１Ａから下方に延びる。ホルダ把持部８１３Ａは軸部８１２Ａの下端に位置し、複数の鋼球（図示略）を有する。ばね８２Ａは軸穴９１Ａの中に挿入し、ばね８２Ａの上端はピン支持部８１１Ａと係合し、クランプ軸８１Ａをばね力で上方に常時付勢する。クランプ軸８１Ａがばね８２Ａの弾性力に抗して下方向に移動し、ばね８２Ａが縮むことで、ホルダ把持部８１３Ａは下部摺動穴９４Ａから空間９３Ａに出て、工具ホルダ１７Ａのプルスタッド１８１Ａの固定を解除する。クランプ軸８１Ａが下方移動した状態からばね８２Ａの弾性力により上に移動すると、ホルダ把持部８１３Ａは空間９３Ａから下部摺動穴９４Ａに移動し、プルスタッド１８１Ａの頂上部１８３Ａを保持して固定する。故にクランプ軸８１Ａは工具ホルダ１７Ａをばね８２Ａにより上方に引張り上げた状態で、工具体４０Ａを主軸９Ａに固定する。

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

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

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

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

主軸９Ａに工具体４０Ａを装着する時のクランプ軸８１Ａ、レバー６０Ａの動作を、装着動作と称す。装着動作時にＺ軸モータ５１Ａの回転で駆動する主軸ヘッド７Ａ、レバー６０Ａ等を、装着機構と称す。

＜電気的構成＞
図４を参照し、数値制御装置３０Ａと工作機械１Ａの電気的構成を説明する。数値制御装置３０ＡはＣＰＵ３１Ａ、ＲＯＭ３２Ａ、ＲＡＭ３３Ａ、記憶装置３４Ａ、入力インタフェイス３５１Ａ、出力インタフェイス３５２Ａ等を備える。ＣＰＵ３１Ａは数値制御装置３０Ａを統括制御する。ＲＯＭ３２Ａは各種プログラムを記憶する。ＲＡＭ３３Ａは処理実行中の各種データを記憶する。記憶装置３４Ａは不揮発性メモリであり、ＮＣプログラム等を記憶する。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。又、記憶装置３４Ａはグリップアーム９０Ａが把持する工具体４０Ａに取り付けられた工具４Ａの種類（ドリル、タップ等）、該工具体４０Ａの工具４Ａの使用回数、後述するピーク位置等を工具体４０Ａ毎に付された工具番号と対応付けて記憶する。工具４Ａの使用回数は工具交換装置２０Ａによる工具体４０Ａの交換動作時に１加算し、グリップアーム９０Ａが把持する工具体４０Ａを、別の工具体４０Ａに付替えた時に０とする。なお、同一のグリップアームに付替える工具体４０は、付替える前と同種の工具４Ａ及び同種の工具ホルダ１７Ａから構成されるものとする。

操作盤１５Ａの入力部２４Ａは入力インタフェイス３５１Ａに電気的に接続する。操作盤１５Ａの表示部２５Ａは出力インタフェイス３５２Ａに電気的に接続する。Ｚ軸モータ５１Ａ、主軸モータ５２Ａ、Ｘ軸モータ５３Ａ、Ｙ軸モータ５４Ａ、マガジンモータ５５Ａは出力インタフェイス３５２Ａに電気的に接続する。Ｚ軸モータ５１Ａ、主軸モータ５２Ａ、Ｘ軸モータ５３Ａ、Ｙ軸モータ５４Ａ、マガジンモータ５５Ａは、出力インタフェイス３５２Ａが出力するパルス信号に応じて回転するサーボモータである。Ｚ軸モータ５１Ａはエンコーダ５１１Ａを備える。主軸モータ５２Ａはエンコーダ５２１Ａを備える。Ｘ軸モータ５３Ａはエンコーダ５３１Ａを備える。Ｙ軸モータ５４Ａはエンコーダ５４１Ａを備える。マガジンモータ５５Ａはエンコーダ５５１Ａを備える。エンコーダ５１１Ａ、５２１Ａ、５３１Ａ、５４１Ａ、５５１Ａは主軸モータ５２Ａ、Ｘ軸モータ５３Ａ、Ｙ軸モータ５４Ａ、マガジンモータ５５Ａの回転角度を夫々検出する。エンコーダ５１１Ａ、５２１Ａ、５３１Ａ、５４１Ａ、５５１Ａは入力インタフェイス３５１Ａに電気的に接続する。

＜装着状態の判定方法＞
主軸９Ａに対する工具体４０Ａの装着状態として、未装着状態、完全装着状態、不完全装着状態を定義する。未装着状態は主軸９Ａに工具体４０Ａが装着していない状態を示す。完全装着状態は工具４Ａにより被削材を加工でき且つ切削精度に影響が出ない態様で主軸９Ａに工具体４０Ａが装着した状態を示す。不完全装着状態は装着状態のうち工具４Ａにより被削材を加工できない又は切削精度に影響が出る態様で主軸９Ａに工具体４０Ａが装着した状態を示す。工具体４０Ａが不完全装着状態で切削加工を実行した時、工作機械１Ａは切削精度が低下する可能性がある。

不完全装着状態の一例として、異物付着状態と工具劣化状態を示す。異物付着状態はテーパ装着部１８０Ａと装着穴９２Ａの間に異物が付着したまま工具体４０Ａを装着した状態である。異物付着状態において、装着動作時でのホルダ把持部８１３Ａがプルスタッド１８１Ａを引張り上げて固定する位置は、付着した異物により完全装着状態より上方になる。工具劣化状態は工具体４０Ａを繰り返し装着して頂上部１８３Ａの下部が上側に凹む等した状態である。異物付着状態において装着動作時でのホルダ把持部８１３Ａがプルスタッド１８１Ａを引張り上げて固定する位置は、頂上部１８３Ａの下部が上側に凹んだことにより完全装着状態より下方になる。

着脱動作を行う為に主軸ヘッド７ＡをＺ軸方向に移動する時、Ｚ軸モータ５１Ａのトルクの経時変化は装着状態に応じて変動する。該理由は主軸ヘッド７Ａの移動時にレバー６０Ａの板カム体６６Ａがカムフォロア６７Ａに接触または離れる時機が主軸９Ａに対する工具体４０Ａの装着状態に応じて変化する為である。

図５（Ａ）は装着動作時における主軸ヘッド７ＡのＺ軸方向の位置（横軸）とＺ軸モータ５１Ａのトルク（縦軸）との関係を示すグラフである。図５（Ａ）は工作機械１Ａの振動等による影響を除くため、工作機械１Ａの固有振動を除去可能なローパスフィルタによる処理を施してある。以降のグラフも同様である。横軸の基準０［ｍｍ］は、工具装着動作完了時の主軸ヘッド７ＡのＺ軸方向の位置に対応する。横軸の正方向は上方向に対応し、工具装着動作時に主軸ヘッド７Ａは上方から下方に移動する。

曲線Ｃ１１は装着動作後の装着状態が完全装着状態であることを示す。該時、装着動作により未装着状態から完全装着状態に切替わる。曲線Ｃ１２は装着動作後の装着状態が異物付着状態であることを示す。該時、装着動作により未装着状態から異物付着状態に切替わる。曲線Ｃ１３は装着動作後の装着状態が工具劣化状態であることを示す。該時、装着動作により未装着状態から工具劣化状態に切替わる。

図５（Ｂ）は装着動作時における主軸ヘッド７ＡのＺ軸方向の位置（横軸）とＺ軸モータ５１Ａのトルクの時間微分値（以下、微分値と称す）（縦軸）との関係を示すグラフである。曲線Ｃ２１は装着動作後の装着状態が完全装着状態である場合の微分値の変動を示す。曲線Ｃ２２は装着動作後の装着状態が異物付着状態である場合の微分値の変動を示す。曲線Ｃ２３は装着動作後の装着状態が工具劣化状態である場合の微分値の変動を示す。

図５（Ｂ）おいて、一回の装着動作時における微分値が最大となる場合の主軸ヘッド７ＡのＺ軸方向の位置（以下、ピーク位置と称す）は、曲線Ｃ２３、曲線Ｃ２１、曲線Ｃ２２の順に大きくなる。装着状態の違いによるピーク位置の変動はホルダ把持部８１３Ａがプルスタッド１８１Ａを引張り上げて固定する位置に起因する。

数値制御装置３０ＡのＣＰＵ３１Ａは装着動作時にＺ軸モータ５１Ａのトルクを時系列で取得する。ＣＰＵ３１Ａは取得したＺ軸モータ５１Ａのトルクを時間微分して微分値を算出する。ＣＰＵ３１Ａは微分値とＺ軸モータ５１Ａの駆動で下降する主軸ヘッド７ＡのＺ軸方向の位置とを対応付けてＲＡＭ３３Ａに記憶する。ＣＰＵ３１ＡはＲＡＭ３３Ａが記憶する微分値の変動からピーク位置を決定する。ＣＰＵ３１Ａは装着動作を実行する度に、決定したピーク位置を工具体４０Ａ毎に記憶装置３４Ａに順次記憶する。

ＣＰＵ３１Ａは記憶装置３４Ａが記憶する工具４Ａの使用回数が所定回数（第一実施形態では、１００の倍数）に到達する度に該工具体４０Ａのピーク位置を統計処理して統計値を算出する。第一実施形態では、ＣＰＵ３１Ａは前回統計処理してから今回統計処理するまでに記憶装置３４Ａに記憶したピーク位置の平均値と標準偏差を統計処理する。以下、統計処理して算出した平均値、標準偏差を統計値と総称する。又、今回統計処理した平均値、標準偏差、統計値を、夫々最新平均値μ、最新標準偏差σという。ＣＰＵ３１Ａは統計処理した統計値を記憶装置３４Ａに記憶する。

ＣＰＵ３１Ａは最新平均値μが記憶装置３４Ａに記憶した平均値の内で最大であるか否かを判定する。ＣＰＵ３１Ａは最新平均値μが最大であると判定時、最新平均値μと最新標準偏差σを夫々特定平均値Μと特定標準偏差Σとして記憶装置３４Ａに記憶する。

図５（Ｂ）、図６の如く、装着状態が異物付着状態におけるピーク位置は完全装着状態のピーク位置より大きくなる。ＣＰＵ３１Ａは装着動作時のピーク位置が、最新平均値μと最新標準偏差σの３倍との和（μ＋３σ）より大きい場合、装着動作後の装着状態が異物付着状態であると判定する。以下、異物付着状態と判定する為の閾値（第一実施形態では、μ＋３σ）を、異物付着閾値という。即ち第一実施形態では、ＣＰＵ３１Ａは工具体４０Ａの装着動作を行う度に、装着状態が工具劣化状態であるか否かを判定する。

図５（Ｂ）、図７の如く、装着状態が工具劣化状態におけるピーク位置は完全装着状態のピーク位置より小さくなる。工具体４０Ａの装着を繰り返し行うことで頂上部１８３Ａの下部は徐々に上側に凹む。故に、ピーク位置は工具４Ａの使用回数の増加に応じて徐々に小さくなる。ＣＰＵ３１Ａは最新平均値μが、特定平均値Μから特定標準偏差Σを引いた差（Μ－Σ）より小さい場合、装着動作後の装着状態が工具劣化状態であると判定する。即ち第一実施形態では、ＣＰＵ３１Ａは最新平均値μを算出する時である工具４Ａの使用回数が１００の倍数に到達した時、装着状態が工具劣化状態であるか否かを判定する。以下、異物付着状態と判定する為の閾値（第一実施形態では、Μ－Σ）を、工具劣化閾値という。

＜主処理＞
図８～図１０を参照し、主処理を説明する。工作機械１Ａの電源を投入した時、ＣＰＵ３１ＡはＲＯＭ３２Ａに記憶したプログラムを読出して実行することにより、主処理を開始する。主処理の開始時、主軸ヘッド７Ａは最下位にある。

図８の如く、主処理が開始すると、ＣＰＵ３１Ａは工具交換指令を受信したか否かを判定する（Ｓ１）。主軸９Ａに装着する工具体４０Ａを交換する時、作業者は入力部２４Ａを操作する。入力部２４Ａは作業者の操作に応じてＣＰＵ３１Ａに工具交換指令を送信する。

作業者が工具体４０Ａを交換する為の操作を行わず、入力部２４Ａから工具交換指令を受信しない時（Ｓ１：ＮＯ）、ＣＰＵ３１Ａは回数変更指令を受信したか否かを判定する（Ｓ２）。グリップアーム９０Ａが把持する工具４Ａの使用回数を変更する時、作業者は入力部２４Ａを操作する。入力部２４Ａは作業者の操作に応じてＣＰＵ３１Ａに回数変更指令を送信する。作業者が工具４Ａの使用回数を変更する為の操作を行わず、入力部２４Ａから回数変更指令を受信しない時（Ｓ２：ＮＯ）、ＣＰＵ３１Ａは入力部２４Ａから受信した各種指令に応じた処理を実行し（Ｓ３）、処理をＳ１に戻す。

作業者が工具４Ａの使用回数を変更する為の操作を行い、入力部２４Ａから回数変更指令を受信した時（Ｓ２：ＹＥＳ）、回数変更処理を実行する（Ｓ４）。回数変更処理において、ＣＰＵ３１Ａは作業者の操作結果に応じて記憶装置３４Ａが記憶する工具４Ａの使用回数を変更する。ＣＰＵ３１Ａは変更後の使用回数が０であるか否かを判定する（Ｓ５）。変更後の使用回数が０でないと判定時（Ｓ５：ＮＯ）、ＣＰＵ３１Ａは処理をＳ１に戻す。変更後の使用回数が０であると判定時（Ｓ５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１Ａはグリップアーム９０Ａが把持する工具体４０Ａを別の工具体４０Ａに付替えたと判定し、ピーク消去処理を実行する（Ｓ６）。ピーク消去処理において、ＣＰＵ３１Ａは記憶装置３４Ａに記憶した工具体４０Ａに対応するピーク位置、統計値（最新平均値μ、最新標準偏差σ、特定平均値Μ、特定標準偏差Σ）を消去する。ＣＰＵ３１Ａは処理をＳ１に戻す。

作業者が工具体４０Ａを交換する為の操作を行い、入力部２４Ａから工具交換指令を受信した時（Ｓ１：ＹＥＳ）、図９の如く、ＣＰＵ３１Ａは主軸ヘッド７Ａが最上位に達するまで上昇処理を実行する（Ｓ１１）。上昇処理において、ＣＰＵ３１ＡはＺ軸モータ５１Ａを回転し、主軸ヘッド７Ａが上昇する。ＣＰＵ３１Ａは主軸ヘッド７Ａが最上位に達したか否かを判定する（Ｓ１２）。主軸ヘッド７Ａが最上位に達していないと判定時（Ｓ１２：ＮＯ）、ＣＰＵ３１Ａは処理をＳ１１に戻す。ＣＰＵ３１Ａは主軸ヘッド７Ａが最上位に達する迄、Ｓ１２の判定を所定周期で繰り返す。主軸ヘッド７Ａが最上位に達したか否かは、エンコーダ５１１Ａから取得したＺ軸モータ５１Ａの回転角度に基づく主軸ヘッド７ＡのＺ軸方向の位置で判断する。

主軸ヘッド７Ａが最上位に達したと判定時（Ｓ１２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１Ａはマガジン回転処理を実行する（Ｓ１４）。マガジン回転処理において、ＣＰＵ３１Ａはマガジンモータ５５Ａを駆動して工具マガジン２１Ａを回転し、工具体４０Ａ（第二工具体）を工具交換位置に位置決めする。

ＣＰＵ３１Ａは主軸ヘッド７Ａが最下位に達するまで下降処理を実行する（Ｓ１５）。下降処理において、ＣＰＵ３１ＡはＺ軸モータ５１Ａを回転する。下降処理におけるＺ軸モータ５１Ａの回転方向は上昇処理と逆方向である。故に主軸ヘッド７Ａは下降をする。ＣＰＵ３１ＡはＺ軸モータ５１Ａのトルクの取得を開始する（Ｓ１６）。以降、ＣＰＵ３１Ａは所定周期でＺ軸モータ５１Ａのトルクを取得する。

ＣＰＵ３１Ａは主軸ヘッド７Ａが最下位に達したか否かを判定する（Ｓ２１）。主軸ヘッド７Ａが最下位に達したか否かは、エンコーダ５１１Ａから取得したＺ軸モータ５１Ａの回転角度に基づく主軸ヘッド７ＡのＺ軸方向の位置で判断する。主軸ヘッド７Ａが最下位に達していないと判定時（Ｓ２１：ＮＯ）、ＣＰＵ３１Ａは新規でトルクを取得したか否かを判定する（Ｓ２２）。新規でトルクを取得していない時（Ｓ２２：ＮＯ）、ＣＰＵ３１Ａは処理をＳ２１に戻す。新規でトルクを取得した時（Ｓ２２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１Ａは微分演算処理を実行する（Ｓ２３）。微分演算処理において、ＣＰＵ３１Ａは取得したトルクを時間微分して微分値を算出する。ＣＰＵ３１Ａは微分値記憶処理を実行し（Ｓ２４）、処理をＳ２１に戻す。微分値記憶処理において、ＣＰＵ３１Ａは微分演算した微分値と、エンコーダ５１１Ａから取得したＺ軸モータ５１Ａの回転角度に基づく主軸ヘッド７ＡのＺ軸方向の位置とを対応付けてＲＡＭ３３Ａに記憶する。ＣＰＵ３１Ａは主軸ヘッド７Ａが最下位に達する迄、Ｓ２２からＳ２４の処理を所定周期で繰り返し、微分値の変動をＲＡＭ３３Ａに記憶する。

主軸ヘッド７Ａが最下位に達したと判定時（Ｓ２１：ＹＥＳ）、主軸９Ａは工具体４０Ａ（第二工具体）を装着している。ＣＰＵ３１ＡはＳ１６で開始したトルクの取得を停止する（Ｓ２６）。ＣＰＵ３１Ａは状態監視処理を実行し（Ｓ２７）、処理をＳ１（図８参照）に戻す。

図１０を参照し、主処理で実行する状態監視処理（Ｓ２７、図９参照）を説明する。状態監視処理が開始すると、ＣＰＵ３１Ａは回数更新処理を実行する（Ｓ３１）。回数変更処理において、ＣＰＵ３１Ａは工具交換指令に応じて装着した工具体４０Ａ（第二工具体）の使用回数に１加算して記憶装置３４Ａに記憶する。

ＣＰＵ３１Ａはピーク位置決定処理を実行する（Ｓ３２）。ピーク位置決定処理において、ＣＰＵ３１ＡはＲＡＭ３３Ａに記憶した微分値の変動からピーク位置を決定する。ＣＰＵ３１Ａはピーク位置記憶処理を実行する（Ｓ３３）。ピーク位置記憶処理において、ＣＰＵ３１Ａは決定したピーク位置と工具４Ａの使用回数とを対応付けて記憶装置３４Ａに記憶する。

ＣＰＵ３１ＡはＳ３２で決定したピーク位置が後述の統計値記憶処理（Ｓ４４）で記憶装置３４Ａに記憶する異物付着閾値（μ＋３σ）より大きいか否かを判定する（Ｓ３４）。決定したピーク位置が異物付着閾値より大きいと判定時（Ｓ３４：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１Ａは装着動作後の装着状態が異物付着状態であると判定し、異物付着状態報知処理を実行する（Ｓ３５）。異物付着状態報知処理において、ＣＰＵ３１Ａは表示部２５Ａにより装着動作後の装着状態が異物付着状態であることを報知する。ＣＰＵ３１Ａは処理を主処理（図９参照）に戻す。

決定したピーク位置が異物付着閾値より大きくないと判定時（Ｓ３４：ＮＯ）、ＣＰＵ３１ＡはＳ３１で更新した工具４Ａの使用回数が所定回数（１００の倍数）に達したか否かを判定する（Ｓ４１）。工具４Ａの使用回数が所定回数に達していないと判定時（Ｓ４１：ＮＯ）、ＣＰＵ３１Ａは処理を主処理に戻す。

工具４Ａの使用回数が所定回数に達したと判定時（Ｓ４１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１Ａは統計処理を実行する（Ｓ４２）。統計処理において、ＣＰＵ３１Ａは前回統計処理してから今回統計処理するまでに記憶装置３４Ａに記憶したピーク位置に基づき最新平均値μ、最新標準偏差σを算出する。ＣＰＵ３１Ａは最新平均値μ、最新標準偏差σに基づき異物付着閾値を算出する（Ｓ４３）。ＣＰＵ３１Ａは統計値記憶処理を実行する（Ｓ４４）。統計値記憶処理において、ＣＰＵ３１ＡはＳ４２、Ｓ４３で算出した最新平均値μ、最新標準偏差σ、異物付着閾値を記憶装置３４Ａに記憶する。

ＣＰＵ３１Ａは最新平均値μが特定平均値Μより大きいか否かを判定する（Ｓ４５）。最新平均値μが特定平均値Μより大きいと判定時（Ｓ４５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１Ａは最新平均値μが記憶装置３４Ａに記憶した平均値の内で最大であるとし、特定平均値Μの値を最新平均値μの値に、特定標準偏差Σの値を最新標準偏差σの値に夫々更新する。ＣＰＵ３１Ａは特定平均値Μ、特定標準偏差Σに基づき工具劣化閾値（Μ－Σ）を算出する（Ｓ４６）。ＣＰＵ３１Ａは特定統計値記憶処理を実行し（Ｓ４７）、処理を主処理に戻す。特定統計値記憶処理において、ＣＰＵ３１ＡはＳ４２、Ｓ４３で算出した特定平均値Μ、特定標準偏差Σ、工具劣化閾値を記憶装置３４Ａに記憶する。

最新平均値μが特定平均値Μより大きくないと判定時（Ｓ４５：ＮＯ）、ＣＰＵ３１Ａは最新平均値μが工具劣化閾値より小さいか否かを判定する（Ｓ４８）。最新平均値μが工具劣化閾値より小さいと判定時（Ｓ４８：ＹＥＳ）、ＣＰＵ３１Ａは装着動作後の装着状態が工具劣化状態であると判定し、工具劣化状態報知処理を実行して（Ｓ４９）、処理を主処理に戻す。工具劣化状態報知処理において、ＣＰＵ３１Ａは表示部２５Ａにより装着動作後の装着状態が工具劣化状態であることを報知する。最新平均値μが工具劣化閾値より小さくないと判定時（Ｓ４８：ＮＯ）、ＣＰＵ３１Ａは処理を主処理に戻す。

＜第一実施形態の作用、効果＞
数値制御装置３０Ａは装着機構（主軸ヘッド７Ａ、レバー６０Ａ等）の駆動源であるＺ軸モータ５１Ａのトルクを時系列で取得する（Ｓ１６）。数値制御装置３０Ａは取得したトルクを時間微分し、微分値を導出する（Ｓ２３）。数値制御装置３０Ａは微分値と主軸ヘッド７ＡのＺ軸方向の位置とを対応付けて微分値の変動をＲＡＭ３３Ａに記憶する（Ｓ２４）。数値制御装置３０Ａは微分値の変動からピーク位置を決定する（Ｓ３２）。数値制御装置３０Ａはピーク位置を工具体４０Ａ毎に記憶装置３４Ａに記憶する（Ｓ３３）。数値制御装置３０Ａはピーク位置を統計処理し、統計値（最新平均値μ、最新標準偏差σ等）を算出する（Ｓ４２）。数値制御装置３０Ａは算出した統計値に基づき装着動作後の装着状態が不完全装着状態（異物付着状態、工具劣化状態）であるか否かを判定する（Ｓ３４、Ｓ４８）。該時の判断結果はモータの駆動電流値を閾値と比較することによる判断結果と比べ、工作機械の個体差や経年変化による影響を受け難い。故に、数値制御装置３０Ａは主軸９Ａに対する工具体４０Ａの装着状態を、従来よりも精度よく判定できる。

数値制御装置３０Ａは工具４Ａの使用回数を記憶装置３４Ａに記憶する（Ｓ３１）。数値制御装置３０Ａは算出した統計値を記憶装置３４Ａに記憶する（Ｓ４４、Ｓ４７）。数値制御装置３０Ａは工具４Ａの使用回数が所定回数に達する毎に、最新平均値μを演算する（Ｓ４２）。数値制御装置３０Ａは記憶装置３４Ａに記憶した最新平均値μに基づき不完全装着状態であるかを判定する。該時の判定結果はモータの駆動電流値を閾値と比較することによる判断結果と比べ、経年変化による影響を更に受け難い。故に、数値制御装置３０Ａは主軸９Ａに対する工具体４０Ａの装着状態を更に精度よく判定できる。

不完全装着状態は異物付着状態を含む。数値制御装置３０Ａは今回の装着動作時に決定した最新のピーク位置と、最新平均値μに基づく異物付着閾値とに基づき装着動作後の装着状態が異物付着状態と判定する（Ｓ３４）。装着状態が異物付着状態である時、今回装着動作時のピーク位置が統計値である最新平均値μに対して大きく変動する。故に、数値制御装置３０Ａは主軸９Ａに対する工具体４０Ａの装着状態を更に精度よく判定できる。

数値制御装置３０Ａはピーク位置を統計処理し、最新平均値μと併せて最新標準偏差σを算出する。数値制御装置３０Ａは最新平均値μと最新標準偏差σとに基づき異物付着閾値（μ＋３σ）を算出する（Ｓ４３）。数値制御装置３０Ａは異物付着状態を更に精度よく判定できる。

不完全装着状態は工具劣化状態を含む。数値制御装置３０Ａは最新平均値μが記憶装置３４Ａに記憶した平均値の内で最大であるか否かを判定する（Ｓ４５）。最新平均値μが記憶装置３４Ａに記憶した平均値の内で最大であると判定時、数値制御装置３０Ａは最新平均値μを特定平均値Μとして記憶装置３４Ａに記憶する（Ｓ４７）。数値制御装置３０Ａは最新平均値μと、特定平均値Μに基づく工具劣化閾値とに基づき装着動作後の装着状態が工具劣化状態と判定する（Ｓ４８）。工具体４０Ａの装着動作を繰り返すことに応じて最新平均値μが特定平均値Μから徐々に変動することで装着状態が工具劣化状態に至る。故に、数値制御装置３０Ａは主軸９Ａに対する工具体４０Ａの装着状態を更に精度よく判定できる。

数値制御装置３０Ａはピーク位置を統計処理し、最新平均値μと併せて最新標準偏差σを算出する。最新平均値μが記憶装置３４Ａに記憶した平均値の内で最大であると判定時、数値制御装置３０Ａは最新標準偏差σを特定標準偏差Σとして記憶する（Ｓ４７）。数値制御装置３０Ａは特定平均値Μと特定標準偏差Σとに基づき工具劣化閾値（Μ－Σ）を算出する（Ｓ４６）。数値制御装置３０Ａは工具劣化状態を更に精度よく判定できる。

数値制御装置３０Ａは前回統計処理した後記憶装置３４Ａに記憶した所定数（１００個）のピーク位置を統計処理する。統計処理するピーク位置の数を限定するので、数値制御装置３０Ａは主軸９Ａに対する工具体４０Ａの装着状態を効率よく判定できる。

数値制御装置３０Ａは回数変更処理を行った結果、記憶装置３４Ａに記憶する工具４Ａの使用回数が０回であるか否かを判定する（Ｓ５）。工具４Ａの使用回数が０回と判定時、グリップアーム９０Ａが把持する工具体４０Ａを別の工具体４０Ａに付替えたとして、ＣＰＵ３１Ａは記憶装置３４Ａに記憶した工具体４０Ａに対応するピーク位置を消去する（Ｓ６）。数値制御装置３０Ａは付替前の工具体４０Ａに係るピーク位置と、付替後の工具体４０Ａに係るピーク位置を混ぜて統計処理を行わないので、主軸９Ａに対する工具体４０Ａの装着状態を更に精度よく判定できる。

工作機械１Ａは装着機構として、レバー６０Ａを備える。数値制御装置３０Ａは所謂タレット式の工作機械１Ａについて、装着状態を精度よく判定できる。

工作機械１Ａは装着機構として、主軸ヘッド７Ａを備える。数値制御装置３０ＡはＺ軸モータ５１Ａの回転で主軸ヘッド７ＡをＺ軸方向に移動して、主軸９Ａに対して工具体４０Ａを装着する。数値制御装置３０Ａは微分値と主軸ヘッド７ＡのＺ軸方向の位置とを対応付けてＲＡＭ３３Ａに記憶する（Ｓ２４）。数値制御装置３０Ａは所謂タレット式の工作機械１Ａについて、装着状態を精度よく判定できる。

＜第一実施形態の特記事項＞
数値制御装置３０Ａは工具体４０Ａの交換動作時の装着動作以外の時機でトルクを取得してもよい。数値制御装置３０Ａは取得したトルクを例えば主軸ヘッド７ＡのＺ軸方向の位置で微分してもよい。数値制御装置３０Ａがトルクを微分する階数は適宜変更してもよい。数値制御装置３０Ａは微分値の変動における極大値からピーク位置を決定してもよい。

数値制御装置３０Ａは装着動作後の装着状態が異物付着状態、工具劣化状態以外の不完全装着状態であるか否かを判定してもよい。数値制御装置３０Ａは主軸９Ａから工具体４０Ａを脱離する時に主軸９Ａに対する工具体４０Ａの装着状態を判定してもよい。

数値制御装置３０Ａは平均値、標準偏差以外の統計値を導出してもよい。例えば、数値制御装置３０Ａは所定数のピーク位置からピーク位置の中央値を導出し、今回装着動作時に決定したピーク位置がピーク位置の中央値を基準として所定の範囲内にあるか否かに基づき装着状態を判定してもよい。数値制御装置３０Ａは統計処理する工具４Ａの使用回数を適宜変更してもよい。数値制御装置３０Ａは工具４Ａの使用回数が所定回数に達した時に記憶装置３４Ａに記憶するピーク位置、統計値を適宜消去してもよい。数値制御装置３０Ａは工具４Ａの使用回数に代わり、工具４Ａの使用時間を記憶してもよい。数値制御装置３０Ａは標準偏差を用いずに、平均値と別途求めた所定の値を用いて異物付着閾値及び工具劣化閾値を求めても良い。

数値制御装置３０ＡはＺ軸モータ５１Ａのトルクの代わりに、外乱オブザーバが推定した推定外乱力を用いても良い。推定外乱力を用いることで、Ｚ軸モータ５１Ａの加減速の影響を受けずに、工具体４０Ａの着脱動作に必要なＺ軸モータ５１Ａのトルクを推定できる。

ＣＰＵ３１Ａが主処理を実行する為の指令を含むプログラムはＣＰＵ３１Ａがプログラムを実行する迄に数値制御装置３０Ａの記憶機器に記憶すればよい。従って、プログラムの取得方法、取得経路及びプログラムを記憶する機器の各々は適宜変更してもよい。ＣＰＵ３１Ａが実行するプログラムはケーブル又は無線通信を介して他の装置から受信し、不揮発性メモリ等の記憶装置に記憶されてもよい。他の装置は、例えばＰＣ、ネットワーク網を介して数値制御装置３０Ａと接続するサーバを含む。

主処理の各ステップについて、ＣＰＵ３１Ａが実行する例に限定せず、他の電子機器（例えば、ＡＳＩＣ）が一部又は全部を実行してもよい。複数の電子機器（例えば、複数のＣＰＵ）が主処理の各ステップを分散処理してもよい。主処理の各ステップは適宜順序の変更、ステップの省略、及び追加してもよい。実施形態で挙げた各種数値は単なる例示であり、適宜変更できる。

工作機械１Ａの構成は適宜変更してもよい。例えば、工作機械１Ａはテーブル１３Ａを基台２Ａに固定して設け、主軸９Ａがテーブル１３Ａに対してＸ軸方向又はＹ軸方向に移動可能な構成でもよい。

第一実施形態において、Ｚ軸モータ５１Ａは本発明のモータの一例である。Ｓ１６を実行するＣＰＵ３１Ａは本発明の取得部の一例である。Ｓ２３を実行するＣＰＵ３１Ａは本発明の微分演算部の一例である。Ｓ２４を実行するＣＰＵ３１Ａは本発明の第一記憶部の一例である。Ｓ３２を実行するＣＰＵ３１Ａは本発明の決定部の一例である。Ｓ３３を実行するＣＰＵ３１Ａは本発明の第二記憶部の一例である。Ｓ４２を実行するＣＰＵ３１Ａは本発明の統計処理部の一例である。Ｓ３４、Ｓ４８を実行するＣＰＵ３１Ａは本発明の状態判定部の一例である。Ｓ３１を実行するＣＰＵ３１Ａは本発明の第三記憶部の一例である。Ｓ４４を実行するＣＰＵ３１Ａは本発明の第四記憶部の一例である。Ｓ４５を実行するＣＰＵ３１Ａは本発明の最大判定部の一例である。Ｓ４７を実行するＣＰＵ３１Ａは本発明の第五記憶部の一例である。グリップアーム９０Ａは本発明の支持部の一例である。Ｓ５を実行するＣＰＵ３１Ａは本発明の付替判定部の一例である。クランプ軸８１Ａは本発明の装着部の一例である。

＜第二実施形態＞
本発明の第二実施形態を説明する。以下説明は図中に矢印で示す左右、前後、上下を使用する。図１１に示す工作機械１Ｂの左右方向、前後方向、上下方向は、夫々、工作機械１ＢのＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向である。工作機械１Ｂは主軸７Ｂ（図１４参照）に装着した工具体４０Ａ（図２参照）の工具４Ａ（図２参照）を回転し、回転台１１Ｂに固定した被削材に切削加工を施す機械である。数値制御装置５０Ｂ（図１７参照）は工作機械１Ｂの動作を制御する。

＜工作機械１Ｂの概要＞
図１１～図１６を参照し、工作機械１Ｂの構造を説明する。工作機械１Ｂは基台部２Ｂ、立柱５Ｂ、主軸ヘッド６Ｂ、主軸７Ｂ、工作台装置１０Ｂ、工具交換装置４０Ｂ（以下、ＡＴＣ装置４０Ｂと呼ぶ）等を備える。

基台部２Ｂは平面視略矩形状の鉄製部材であり、上面後部側に台座部２０Ｂを備える。台座部２０ＢはＸ軸モータ２１Ｂ（図１７参照）、Ｙ軸モータ２４Ｂ（図１７参照）等を備える。台座部２０Ｂは立柱５ＢをＸ軸方向とＹ軸方向に移動可能に支持する。Ｘ軸モータ２１Ｂ、Ｙ軸モータ２４Ｂの駆動により、立柱５Ｂは基台部２Ｂに対してＸ軸方向とＹ軸方向に移動する。立柱５Ｂは前面にＺ軸移動機構１０３Ｂを備える。Ｚ軸移動機構１０３Ｂは主軸ヘッド６ＢをＺ軸方向に移動可能に支持する。工作台装置１０Ｂは基台部２Ｂの台座部２０Ｂ前方に設ける。工作台装置１０Ｂは上部に回転台１１Ｂを備える。回転台１１Ｂは回転台モータ（図示略）の駆動によりＺ軸方向に平行な回転軸線を中心に回転可能に設ける。被削材は回転台１１Ｂに固定する。

＜主軸ヘッド６Ｂ＞
図１４の如く、主軸ヘッド６Ｂは内部に主軸７Ｂを回転可能に支持する。主軸７ＢはＺ軸方向に延びる。主軸ヘッド６Ｂは上部に主軸モータ８Ｂを固定する。主軸モータ８Ｂの駆動軸は主軸７Ｂに連結する。主軸７Ｂは装着穴（図示略）、クランプ機構部（図示略）、ドローバ７０Ｂ等を備える。装着穴は主軸７Ｂ下端部に設ける。主軸７Ｂ下端部は所定位置に凸状のキー（図示略）を有する。キーは工具４Ａを保持する工具ホルダ１７Ａと係合可能である。クランプ機構部は主軸７Ｂの中心を通る軸穴（図示略）内で且つ装着穴上方に設ける。ドローバ７０Ｂは主軸７Ｂの軸穴内に同軸上に挿入する。ドローバ７０Ｂはバネ（図示略）で上方に常時付勢する。バネは弾性力により工具体４０Ａの工具ホルダ１７Ａを主軸７Ｂの装着穴に固定する。装着穴に工具ホルダ１７Ａを装着すると、クランプ機構部は工具ホルダ１７Ａを装着する。ドローバ７０Ｂがクランプ機構部を下方に押圧すると、クランプ機構部は工具ホルダ１７Ａを主軸７Ｂから脱離する。

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

図１４、図１５の如く、主軸ヘッド６Ｂは該上部且つＡＴＣ装置４０Ｂ側にロッド支持部９１Ｂを備える。ロッド支持部９１Ｂはプッシュロッド９２Ｂを前後方向に移動可能に支持する。プッシュロッド９２Ｂは前後方向に延びる。揺動腕部材６０Ｂの縦腕部６３Ｂは上端部右側面に当接部６３１を備える。当接部６３１はプッシュロッド９２Ｂ前端部に当接し、引張バネで常時後方に付勢する。故にプッシュロッド９２Ｂ後端部はロッド支持部９１Ｂから後方に向けて所定距離だけ常時突出する。プッシュロッド９２Ｂ後端部を前方に押圧すると、揺動腕部材６０Ｂは支軸６１Ｂを中心に時計回り（左側面視）に揺動し、引張バネの付勢力に抗してドローバ７０Ｂを押し下げる。クランプ機構部は工具ホルダ１７Ａを脱離する。工具体４０Ａは主軸７Ｂの装着穴から脱離可能となる。

＜ＡＴＣ装置４０Ｂ＞
ＡＴＣ装置４０Ｂは所謂アーム式の交換装置である。図１１の如く、ＡＴＣ装置４０Ｂは支柱３１Ｂ、３２Ｂで主軸ヘッド６Ｂの右側方に支持する。ＡＴＣ装置４０Ｂは数値制御装置５０Ｂからの制御信号を受け、主軸７Ｂの装着穴に装着する工具体４０Ａ（第一工具体２０１）を後述するＮＣプログラムで指定した他の工具体４０Ａ（第二工具体２０２）と入替え交換する。ＡＴＣ装置４０Ｂは本体部４０１Ｂと工具マガジン４１Ｂ等を備える。

図１１～図１６の如く、本体部４０１Ｂは略直方体状であり、支柱３１Ｂ、３２Ｂで支持する。本体部４０１Ｂは操作部材４７Ｂ、旋回軸４３Ｂ、工具交換アーム４４Ｂ、ＡＴＣモータ４５Ｂ、ＡＴＣ駆動軸４６Ｂ、揺動レバー２２Ｂ、２３Ｂ等を備える。操作部材４７Ｂは本体部４０１Ｂ内部に設け、Ｚ軸方向に対して略平行に延びる棒状部材である。操作部材４７Ｂ上端部は本体部４０１Ｂ上面に設けた開口部（図示略）から上方に突出する。操作部材４７Ｂ下端部は揺動軸４９Ｂを中心に揺動可能に軸支する。揺動軸４９Ｂは本体部４０１Ｂ内部を左右方向に延び、本体部４０１Ｂの左右両側壁に固定する。故に操作部材４７Ｂ上端部は揺動軸４９Ｂを中心に前後方向に移動可能である。操作部材４７ＢがＺ軸方向に平行に延びる姿勢は基本姿勢である。操作部材４７Ｂは上端部左側面に当接部４８Ｂを備える。当接部４８Ｂは左側方に突出する略円筒形状である。工具交換を行う為、主軸ヘッド６Ｂが図１２に示す位置（工具交換位置と称す）に移動した時、プッシュロッド９２Ｂ後端部は当接部４８Ｂ前方に位置する（図１５参照）。

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

スプライン副軸１７Ｂは円筒状に形成し、スプライン１５Ｂの外側に装着する。スプライン１５Ｂはスプライン副軸１７Ｂの内側を上下方向に移動可能である。軸受７５Ｂ、７６Ｂは本体部４０１Ｂの上方に固定し、スプライン副軸１７Ｂを回転可能に支持する。故に旋回軸４３Ｂは本体部４０１Ｂに対して支持部材３９Ｂを中心に回転する。スプライン副軸１７Ｂは外周にフランジ部１７１を備える。フランジ部１７１は上下面に従動ローラ１８２、１８３の軸を固定する。旋回軸４３Ｂは軸方向中央部に円筒部３４Ｂを同軸上に備える。円筒部３４Ｂは外周面に円周溝３４２を有する。円筒部３４Ｂを上下方向に移動すると、旋回軸４３Ｂは支持部材３９Ｂに沿って上下方向に移動する。

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

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

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

本体部４０１Ｂは内部に揺動レバー２２Ｂの一端部に設けた支持点２２１Ｂを揺動可能に支持する。揺動レバー２２Ｂは長軸状に形成し、その中央部に設けた係合子２２２Ｂは溝カム３７２Ｂに係合する。揺動レバー２２Ｂの他端部に設けた接触子２２３Ｂは、円筒部３４Ｂに設けた円周溝３４２に係合する。故にＡＴＣ駆動軸４６Ｂが一回転すると、揺動レバー２２Ｂは溝カム３７２Ｂに従動して揺動し、旋回軸４３Ｂと工具交換アーム４４Ｂは軸方向に一往復する。揺動レバー２３Ｂは長軸状に形成し、長さ方向一端部は溝カム３７１Ｂに係合する。揺動レバー２３Ｂの他端部は、操作部材４７Ｂに回転可能に軸支する。故にＡＴＣ駆動軸４６Ｂが回転すると、揺動レバー２３Ｂは溝カム３７１Ｂに従動して揺動することに依り、操作部材４７Ｂを基本姿勢の状態から前方に揺動する。上記の通り、操作部材４７Ｂがプッシュロッド９２Ｂ後端部を前方に押圧すると、工具ホルダ１７Ａは主軸７Ｂの装着穴から脱離可能となる。

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

工具マガジン４１Ｂは本体部４０１Ｂ右側面に固定し、側面視Ｙ軸方向に長い略楕円形状である。工具マガジン４１Ｂは内側に略楕円形状の工具通路を有し、該工具通路内に沿って複数の工具ポット４１１を収納する。工具ポット４１１は工具ホルダ１７Ａを着脱可能に装着する。工具マガジン４１Ｂは下部前側に工具交換部（図示略）を備える。工具交換部は下方へ開口する。マガジンモータ４２Ｂは工具マガジン４１Ｂ上部前側に固定する。複数の工具ポット４１１はマガジンモータ４２Ｂの駆動で工具通路内を移動する。数値制御装置５０Ｂはマガジンモータ４２Ｂを駆動し、第二工具体２０２（図１８参照）を装着する工具ポット４１１を工具交換部に搬送する。本実施形態にて、第一工具体２０１（図１８参照）は主軸７Ｂに現在装着し且つＡＴＣ装置４０Ｂによる工具交換時に主軸７Ｂから脱離する工具体に対応する。第二工具体２０２はＡＴＣ装置４０Ｂによる工具交換後、第一工具体２０１の代わりに主軸７Ｂに装着する工具体に対応する。

＜電気的構成＞
図１７を参照し、数値制御装置５０Ｂと工作機械１Ｂの電気的構成を説明する。数値制御装置５０ＢはＣＰＵ５１Ｂ、ＲＯＭ５２Ｂ、ＲＡＭ５３Ｂ、記憶装置５４Ｂ、入力インタフェイス５５Ｂ、出力インタフェイス５６Ｂ等を備える。ＣＰＵ５１Ｂは数値制御装置５０Ｂを統括制御する。ＲＯＭ５２Ｂは各種プログラムを記憶する。ＲＡＭ５３Ｂは処理実行中の各種データを記憶する。記憶装置５４Ｂは不揮発性メモリであり、ＮＣプログラムの他、各種データを記憶する。ＮＣプログラムは複数のブロックで構成し、各ブロックは工具交換指令等の少なくとも一つの指令を含む。又、記憶装置５４Ｂは工具ポット４１１が装着する工具体４０Ａの種類（ドリル、タップ等）、該工具体４０Ａの工具４Ａの使用回数、後述するピーク角度等を工具体４０Ａ毎に付された工具番号と対応付けて記憶する。工具４Ａの使用回数はＡＴＣ装置４０Ｂによる工具体４０Ａの交換動作時に１加算し、工具体４０Ａを別の工具体４０Ａに付替えた時に０とする。なお、同一のグリップアーム９０Ａに付替える工具体４０Ａは、付替える前と同種の工具４Ａ及び同種の工具ホルダ１７Ａから構成されるものとする。

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

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

＜工具体４０Ａの着脱、工具交換動作＞
図１８、図１９を参照し、工具交換動作を説明する。ＣＰＵ５１Ｂは主軸ヘッド６Ｂを工具交換位置（図１２参照）に移動する。プッシュロッド９２Ｂ後端部は当接部４８Ｂ前方に離間して位置する。該時のＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転角度を０°と称す。工具交換アーム４４Ｂは上下方向において上死点に位置し、回転方向において待機位置に位置する。待機位置は把持部４４１、４４２が主軸７Ｂと工具交換部の中間に配置する位置である。図１８（１）（２）の如く、ＣＰＵ５１Ｂは第二工具体２０２を装着する工具ポット４１１を水平状態から垂直下方に９０°倒すことに依り、第二工具体２０２を工具交換部の開口から下降する。工具ポット４１１は垂直状態となる。ＣＰＵ５１ＢはＡＴＣモータ４５Ｂの駆動を開始する。

図１９の如く、ＡＴＣモータ４５Ｂは時機Ｔ０で駆動を開始し、ＡＴＣ駆動軸４６Ｂを正転する。平面溝カム３３Ｂは正転し、揺動子５７１Ｂを介してセグメントギヤ６６Ｂと外軸ギヤ４３１Ｂが回転する。旋回軸４３Ｂは時機Ｔ１で第一方向（平面視反時計回り）に回転を開始する。旋回軸４３Ｂの回転に依り、工具交換アーム４４Ｂは待機位置から第一方向に回転する。以下、工具交換アーム４４Ｂが待機位置から第一方向に回転した時の角度を、旋回角度と称す。

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

ＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転角度が６０°に達した時（時機Ｔ３）、工具交換アーム４４Ｂの旋回角度は７０°に達する。図１８（３）の如く、把持部４４１は主軸７Ｂに装着する第一工具体２０１を把持し、把持部４４２は工具交換部に位置する第二工具体２０２を把持する。図１９の如く、時機Ｔ３～Ｔ６の間、板カム５９１Ｂ、５９２Ｂは従動ローラ１８Ａ、１８Ｂから離れ、工具交換アーム４４Ｂの旋回角度は７０°で維持する。

ＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転角度が８０°に達した時（時機Ｔ４）、図１８（４）の如く、主軸７Ｂ内部のクランプ機構部から第一工具体２０１が抜ける。工具交換アーム４４Ｂは上死点から下死点に向けて下降を開始する。ＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転角度が９０°位置に達した時（時機Ｔ５）、揺動腕部材６０Ｂの傾斜角度は０°となり、第一工具体２０１と第二工具体２０２は主軸７Ｂと工具ポット４１１から下方に脱離する。

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

ＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転角度が２７０°に達した時（時機Ｔ１０）、操作部材４７Ｂは後方に揺動し始め、プッシュロッド９２Ｂは後方に移動する。揺動腕部材６０Ｂは引張バネの付勢力で支軸６１Ｂを中心に右側面視反時計回りに回転を開始し、傾斜角度は０°から３．７°に向けて変化する。ＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転角度が２８０°位置に達した時（時機Ｔ１１）、図１８（６）の如く、工具交換アーム４４Ｂは上死点に達する。第二工具体２０２は主軸７Ｂの装着穴に装着し、第一工具体２０１は工具ポット４１１に装着する。工具ホルダ１７Ａは主軸７Ｂ下端のキーに係合し、第二工具体２０２は主軸７Ｂの装着穴に装着する。

ＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転角度が３００°に達した時（時機Ｔ１２）、揺動子５７１Ｂが平面溝カム３３Ｂに沿って所定方向に揺動する。揺動子５７１Ｂに従動するセグメントギヤ６６Ｂは回転し、該セグメントギヤ６６Ｂに歯部４３２Ｂを介して噛合する外軸ギヤ４３１Ｂは回転する。外軸ギヤ４３１Ｂの回転に伴い、工具交換アーム４４Ｂは逆転して第二方向（平面視時計回り）に回転する。ＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転角度が３３０°に達した時（時機Ｔ１３）、揺動腕部材６０Ｂの傾斜角度は３．７°に戻る。ＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転角度が３５０°に到達した時（時機Ｔ１４）、工具交換アーム４４Ｂは旋回角度が１８０°の状態で回転を停止する。ＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転角度が３６０°に到達した時、ＣＰＵ５１ＢはＡＴＣモータ４５Ｂを停止する。図１８（８）の如く、ＣＰＵ５１Ｂは工具マガジン４１Ｂの工具交換部に位置する工具ポット４１１を垂直姿勢から水平姿勢に戻して上昇する。以上により、工具交換動作は完了する。主軸７Ｂに工具体４０Ａを装着する時のＡＴＣ駆動軸４６Ｂ、揺動腕部材６０Ｂ、ドローバ７０Ｂ、クランプ機構部の動作を、装着動作と称す。

＜装着状態の判定方法＞
主軸７Ｂに対する工具体４０Ａの装着状態は、第一実施形態と同様、未装着状態、完全装着状態、不完全装着状態（異物付着状態、工具劣化状態）の何れかである。図２０（Ａ）は、ＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転角度（横軸）とＡＴＣモータ４５Ｂのトルク（縦軸）との関係を示すグラフである。

図２０（Ｂ）は装着動作時にＡＴＣ駆動軸４６Ｂを２８０°から３２０°迄回転した時のＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転角度（横軸）とＡＴＣモータ４５Ｂのトルク（縦軸）との関係を示す。曲線Ｃ３１は装着動作後の装着状態が完全装着状態であることを示す。曲線Ｃ３２は装着動作後の装着状態が異物付着状態であることを示す。曲線Ｃ３３は装着動作後の装着状態が工具劣化状態であることを示す。

図２０（Ｃ）は装着動作時にＡＴＣ駆動軸４６Ｂを２８０°から３２０°迄回転した時のＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転角度（横軸）とＡＴＣモータ４５Ｂのトルクの時間微分値（縦軸）との関係を示す。曲線Ｃ４１は装着動作後の装着状態が完全装着状態である場合の微分値の変動を示す。曲線Ｃ４２は装着動作後の装着状態が異物付着状態である場合の微分値の変動を示す。曲線Ｃ４３は装着動作後の装着状態が工具劣化状態である場合の微分値の変動を示す。一回の装着動作時における微分値が最大となる場合のＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転角度（以下、ピーク角度と称す）は、曲線Ｃ４２、曲線Ｃ４１、曲線Ｃ４３の順に大きくなる。装着状態の違いによるピーク角度の変動は装着動作に起因する。

第一実施形態と同様に、数値制御装置５０ＢのＣＰＵ５１Ｂは装着動作時にＡＴＣモータ４５Ｂのトルクを時系列で取得する。ＣＰＵ５１ＢはＡＴＣモータ４５Ｂのトルクを時間微分して微分値を算出する。ＣＰＵ５１Ｂは微分値とＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転角度とを対応付けてＲＡＭ５３Ｂに記憶する。ＣＰＵ５１ＢはＲＡＭ５３Ｂに記憶した微分値の変動から装着動作時に微分値が最大を示すピーク角度を決定する。ＣＰＵ５１Ｂは装着動作を実行する度に、決定したピーク角度を工具体４０Ａ毎に記憶装置５４Ｂに順次記憶する。

ＣＰＵ５１Ｂは記憶装置５４Ｂに記憶する工具４Ａの使用回数が所定回数（第二実施形態では、１００の倍数）に到達する度に該工具体４０Ａのピーク角度を統計処理して統計値を算出する。第一実施形態と同様に、ＣＰＵ５１Ｂは前回統計処理してから今回統計処理するまでに記憶装置５４Ｂに記憶したピーク角度に基づき統計値（最新平均値ν、最新標準偏差τ）を算出する。ＣＰＵ５１Ｂは統計処理した統計値を記憶装置５４Ｂに記憶する。ＣＰＵ５１Ｂは最新平均値νが記憶装置５４Ｂに記憶した平均値の内で最大であるか否かを判定する。ＣＰＵ５１Ｂは最新平均値νが最大であると判定時、最新平均値νと最新標準偏差τを夫々特定平均値Νと特定標準偏差Τとして記憶装置５４Ｂに記憶する。

図２０（Ｃ）、図２１の如く、装着状態が異物付着状態におけるピーク角度は完全装着状態のピーク角度より小さくなる。ＣＰＵ５１Ｂは装着動作時のピーク角度が、異物付着閾値（第二実施形態では、最新平均値νから最新標準偏差τの３倍を引いた差）より小さい場合、装着動作後の装着状態が異物付着状態であると判定する。即ち、ＣＰＵ５１Ｂは工具体４０Ａの装着動作を行う度に、装着状態が工具劣化状態であるか否かを判定する。

図２０（Ｃ）、図２２の如く、装着状態が工具劣化状態におけるピーク角度は完全装着状態のピーク角度より大きくなる。ピーク角度は工具４Ａの使用回数の増加に応じて徐々に大きくなる。ＣＰＵ５１Ｂは最新平均値νが、工具劣化閾値（第二実施形態では、特定平均値Νと特定標準偏差Τの和）より大きい場合、装着動作後の装着状態が工具劣化状態であると判定する。即ち、ＣＰＵ５１Ｂは工具４Ａの使用回数が１００の倍数に到達した時、装着状態が劣化状態であるか否かを判定する。

＜主処理＞
図８、図２３、図２４を参照し、主処理を説明する。工作機械１Ｂの電源を投入した時、ＣＰＵ５１ＢはＲＯＭ５２Ｂに記憶したプログラムを読出して実行することにより、主処理を開始する。該時での装着状態は未装着状態又は完全装着状態の何れかであり、ＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転角度が０°であることを前提とする。以下説明では、第一実施形態の主処理と同様の処理は説明を省略し、第一実施形態と異なる処理について説明する。工具交換指令に応じて工具交換動作を行う迄の処理は第一実施形態の主処理と同様であるので、図８を参照し説明する。

図８の如く、主処理が開始すると、ＣＰＵ５１Ｂは工具交換指令を受信したか否かを判定する（Ｓ１）。主軸７Ｂに装着する工具体４０Ａを交換する時、作業者は入力部８２Ｂを操作する。入力部８２Ｂは作業者の操作に応じてＣＰＵ５１Ｂに工具交換指令を送信する。

作業者が工具体４０Ａを交換する為の操作を行わず、入力部８２Ｂから工具交換指令を受信しない時（Ｓ１：ＮＯ）、ＣＰＵ５１Ｂは回数変更指令を受信したか否かを判定する（Ｓ２）。グリップアーム９０Ａが把持する工具４Ａの使用回数を変更する時、作業者は入力部８２Ｂを操作する。入力部８２Ｂは作業者の操作に応じてＣＰＵ５１Ｂに回数変更指令を送信する。作業者が工具４Ａの使用回数を変更する為の操作を行わず、入力部８２Ｂから回数変更指令を受信しない時（Ｓ２：ＮＯ）、ＣＰＵ５１Ｂは入力部８２Ｂから受信した各種指令に応じた処理を実行し（Ｓ３）、処理をＳ１に戻す。

作業者が工具４Ａの使用回数を変更する為の操作を行い、入力部８２Ｂから回数変更指令を受信した時（Ｓ２：ＹＥＳ）、回数変更処理を実行する（Ｓ４）。回数変更処理において、ＣＰＵ５１Ｂは記憶装置５４Ｂが記憶する工具４Ａの使用回数を変更する。ＣＰＵ５１Ｂは変更後の使用回数が０であるか否かを判定する（Ｓ５）。変更後の使用回数が０でないと判定時（Ｓ５：ＮＯ）、ＣＰＵ５１Ｂは処理をＳ１に戻す。変更後の使用回数が０であると判定時（Ｓ５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１Ｂは工具ポット４１１が装着する工具体４０Ａを別の工具体４０Ａに付替えたと判定し、ピーク消去処理を実行する（Ｓ６）。ピーク消去処理において、ＣＰＵ５１Ｂは記憶装置５４Ｂに記憶した工具体４０Ａに対応するピーク位置、統計値（最新平均値ν、最新標準偏差τ、特定平均値Ν、特定標準偏差Τ）を消去する。ＣＰＵ５１Ｂは処理をＳ１に戻す。

作業者が工具体４０Ａを交換する為の操作を行い、入力部８２Ｂから工具交換指令を受信した時（Ｓ１：ＹＥＳ）、図２３の如く、ＣＰＵ５１ＢはＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転角度が３６０°に達するまでＡＴＣモータ４５Ｂの回転する（Ｓ１１１）。ＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転角度が３６０°に達したか否かは、エンコーダ４５Ｄから取得したＡＴＣモータ４５Ｂの回転角度に基づき判断する。ＣＰＵ５１ＢはＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転角度が２３０°（時機Ｔ８）に達したか否かを判定する（Ｓ１１２）。該時機は装着動作時に工具交換アーム４４Ｂが上昇を開始する時機である。ＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転角度が２３０°に達していないと判定時（Ｓ１１２：ＮＯ）、ＣＰＵ５１Ｂは処理をＳ１１２に戻す。ＣＰＵ５１ＢはＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転角度が２３０°に達する迄、Ｓ１１２の判定を所定周期で繰り返す。ＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転角度が２３０°に達したと判定時（Ｓ１１２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１ＢはＡＴＣモータ４５Ｂのトルクの取得を開始する（Ｓ１６）。以降、ＣＰＵ５１Ｂは所定周期でＡＴＣモータ４５Ｂのトルクを取得する。

ＣＰＵ５１ＢはＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転角度が３６０°に達したか否かを判定する（Ｓ１２１）。ＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転角度が３６０°に達していないと判定時（Ｓ２１：ＮＯ）、ＣＰＵ５１Ｂは新規でトルクを取得したか否かを判定する（Ｓ２２）。新規でトルクを取得していない時（Ｓ２２：ＮＯ）、ＣＰＵ５１Ｂは処理をＳ１２１に戻す。新規でトルクを取得した時（Ｓ２２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１Ｂは微分演算処理を実行する（Ｓ２３）。ＣＰＵ５１Ｂは微分値記憶処理を実行し（Ｓ１２４）、処理をＳ１２１に戻す。第二実施形態の微分値記憶処理において、ＣＰＵ５１Ｂは微分演算した微分値と、エンコーダ４５Ｄから取得したＡＴＣモータ４５Ｂの回転角度に基づくＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転角度とを対応付けてＲＡＭ５３Ｂに記憶する。ＣＰＵ５１ＢはＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転角度が３６０°に達する迄、Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ１２４の処理を所定周期で繰り返す。

ＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転角度が３６０°に達したと判定時（Ｓ１２１：ＹＥＳ）、主軸７Ｂは工具体４０Ａ（第二工具体２０２）を装着している。ＣＰＵ５１ＢはＳ１６で開始したトルクの取得を停止する（Ｓ２６）。ＣＰＵ５１Ｂは状態監視処理を実行し（Ｓ１２７）、処理をＳ１（図８参照）に戻す。

図２４を参照し、主処理で実行する状態監視処理（Ｓ１２７、図２３参照）を説明する。状態監視処理が開始すると、ＣＰＵ５１Ｂは回数更新処理を実行する（Ｓ３１）。回数変更処理において、ＣＰＵ５１Ｂは工具交換指令に応じて装着した工具体４０Ａ（第二工具体２０２）の使用回数に１加算して記憶装置５４Ｂに記憶する。

ＣＰＵ５１Ｂはピーク角度決定処理を実行する（Ｓ１３２）。ピーク角度決定処理において、ＣＰＵ５１ＢはＲＡＭ５３Ｂに記憶した微分値の変動からピーク角度を決定する。ＣＰＵ５１Ｂはピーク角度記憶処理を実行する（Ｓ１３３）。ピーク角度記憶処理において、ＣＰＵ５１Ｂはピーク角度と工具４Ａの使用回数とを対応付けて記憶装置５４Ｂに記憶する。

ＣＰＵ５１Ｂは決定したピーク角度が後述の統計値記憶処理（Ｓ４４）で記憶装置５４Ｂに記憶する異物付着閾値（ν－３τ）より小さいか否かを判定する（Ｓ１３４）。決定したピーク角度が異物付着閾値より小さいと判定時（Ｓ１３４：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１Ｂは装着動作後の装着状態が異物付着状態であると判定し、異物付着状態報知処理を実行する（Ｓ３５）。異物付着状態報知処理において、ＣＰＵ５１Ｂは表示部９０Ｂにより装着動作後の装着状態が異物付着状態であることを報知する。ＣＰＵ５１Ｂは処理を主処理（図２３参照）に戻す。

決定したピーク位置が異物付着閾値より小さくないと判定時（Ｓ１３４：ＮＯ）、ＣＰＵ５１ＢはＳ３１で更新した工具４Ａの使用回数が所定回数（１００の倍数）に達したか否かを判定する（Ｓ４１）。工具４Ａの使用回数が所定回数に達していないと判定時（Ｓ４１：ＮＯ）、ＣＰＵ５１Ｂは処理を主処理に戻す。

工具４Ａの使用回数が所定回数に達したと判定時（Ｓ４１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１Ｂは統計処理を実行する（Ｓ４２）。統計処理において、ＣＰＵ５１Ｂは前回統計処理してから今回統計処理するまでに記憶装置５４Ｂに記憶したピーク角度に基づき最新平均値ν、最新標準偏差τを算出する。ＣＰＵ５１Ｂは最新平均値ν、最新標準偏差τに基づき異物付着閾値を算出する（Ｓ４３）。ＣＰＵ５１Ｂは統計値記憶処理を実行し、最新平均値ν、最新標準偏差τ、異物付着閾値を記憶装置５４Ｂに記憶する。

ＣＰＵ５１Ｂは最新平均値νが特定平均値Νより大きいか否かを判定する（Ｓ１４５）。最新平均値νが特定平均値Νより大きいと判定時（Ｓ１４５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１Ｂは最新平均値νが記憶装置５４Ｂに記憶した平均値の内で最大であるとし、特定平均値Νの値を最新平均値νの値に、特定標準偏差Τの値を最新標準偏差τの値に夫々更新する。ＣＰＵ５１Ｂは特定平均値Ν、特定標準偏差Τに基づき工具劣化閾値（Ν＋Τ）を算出する（Ｓ４６）。ＣＰＵ５１Ｂは特定統計値記憶処理を実行し、特定平均値Ν、特定標準偏差Τ、工具劣化閾値を記憶装置５４Ｂに記憶し、処理をＳ１４８に移行する。

最新平均値νが特定平均値Νより大きくないと判定時（Ｓ１４５：ＮＯ）、ＣＰＵ５１Ｂは最新平均値νが工具劣化閾値より大きいか否かを判定する（Ｓ１４８）。最新平均値νが工具劣化閾値より大きいと判定時（Ｓ４８：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１Ｂは装着動作後の装着状態が工具劣化状態であると判定し、工具劣化状態報知処理を実行して（Ｓ４９）、処理を主処理に戻す。工具劣化状態報知処理において、ＣＰＵ５１Ｂは表示部９０Ｂにより装着動作後の装着状態が工具劣化状態であることを報知する。最新平均値νが工具劣化閾値より大きくないと判定時（Ｓ１４８：ＮＯ）、ＣＰＵ５１Ｂは処理を主処理に戻す。

＜第二実施形態の作用、効果＞
以下説明では、第二実施形態における作用、効果のうち、第一実施形態における作用、効果と共通する部分については、記載を省略する。しかし、第一実施形態における作用、効果について、適宜、第二実施形態に適用可能である。

数値制御装置５０Ｂは装着機構（ＡＴＣ駆動軸４６Ｂ、揺動腕部材６０Ｂ等）の駆動源であるＡＴＣモータ４５Ｂのトルクを時系列で取得する（Ｓ１６）。数値制御装置５０Ｂは取得したトルクを時間微分し、微分値を導出する（Ｓ２３）。数値制御装置５０Ｂは微分値とＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転角度とを対応付けて微分値の変動をＲＡＭ５３Ｂに記憶する（Ｓ１２４）。数値制御装置５０Ｂは微分値の変動からピーク角度を決定する（Ｓ１３２）。数値制御装置５０Ｂはピーク角度を工具体４０Ａ毎に記憶装置５４Ｂに記憶する（Ｓ１３３）。数値制御装置５０Ｂはピーク角度を統計処理し、統計値（最新平均値ν、最新標準偏差τ等）を算出する（Ｓ４２）。数値制御装置５０Ｂは算出した統計値に基づき装着動作後の装着状態が不完全装着状態（異物付着状態、工具劣化状態）であるか否かを判定する（Ｓ１３４、Ｓ１４８）。該時の判断結果はモータの駆動電流値を閾値と比較することによる判断結果と比べ、工作機械の個体差や経年変化による影響を受け難い。故に、数値制御装置５０Ｂは主軸７Ｂに対する工具体４０Ａの装着状態を、従来よりも精度よく判定できる。

工作機械１Ｂは装着機構としてＡＴＣ駆動軸４６Ｂ、工具交換アーム４４Ｂを備える。数値制御装置５０ＢはＡＴＣモータ４５Ｂの回転でＡＴＣ駆動軸４６Ｂを回転し、工具交換アーム４４ＢとＡＴＣ駆動軸４６Ｂと同期して回転することで、主軸７Ｂに対して工具体４０Ａを装着する。数値制御装置５０Ｂは微分値とＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転角度とを対応付けてＲＡＭ５３Ｂに記憶する（Ｓ２４）。数値制御装置５０Ｂは所謂アーム式の工作機械１Ｂについて、装着状態を精度よく判定できる。

＜第二実施形態の特記事項＞
第一実施形態の特記事項について、第二実施形態に適宜適用できる。数値制御装置５０ＢはＡＴＣモータ４５Ｂの回転角度を、先端部６２１のＺ軸方向の位置に変換して算出してもよい。数値制御装置５０ＢはＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転角度に代わり、算出した先端部６２１の位置を微分値と対応付けてＲＡＭ５３Ｂに記憶してもよい。

第二実施形態において、ＡＴＣ駆動軸４６Ｂは本発明のモータの一例である。Ｓ１６を実行するＣＰＵ５１Ｂは本発明の取得部の一例である。Ｓ２３を実行するＣＰＵ５１Ｂは本発明の微分演算部の一例である。Ｓ１２４を実行するＣＰＵ５１Ｂは本発明の第一記憶部の一例である。Ｓ１３２を実行するＣＰＵ５１Ｂは本発明の決定部の一例である。Ｓ１３３を実行するＣＰＵ５１Ｂは本発明の第二記憶部の一例である。Ｓ４２を実行するＣＰＵ５１Ｂは本発明の統計処理部の一例である。Ｓ１３４、Ｓ１４８を実行するＣＰＵ５１Ｂは本発明の状態判定部の一例である。Ｓ３１を実行するＣＰＵ５１Ｂは本発明の第三記憶部の一例である。Ｓ４４を実行するＣＰＵ５１Ｂは本発明の第四記憶部の一例である。Ｓ１４５を実行するＣＰＵ５１Ｂは本発明の最大判定部の一例である。Ｓ４７を実行するＣＰＵ５１Ｂは本発明の第五記憶部の一例である。工具ポット４１１は本発明の支持部の一例である。Ｓ５を実行するＣＰＵ５１Ｂは本発明の付替判定部の一例である。ドローバ７０Ｂは本発明の装着部の一例である。

１Ａ、１Ｂ 工作機械
４Ａ 工具
７Ａ 主軸ヘッド
９Ａ、７Ｂ 主軸
１７Ａ 工具ホルダ
３０Ａ、５０Ｂ 数値制御装置
３１Ａ、５１Ｂ ＣＰＵ
３３Ａ、５３Ｂ ＲＡＭ
３４Ａ、５４Ｂ 記憶装置
４０Ａ 工具体
４５Ｂ ＡＴＣモータ
４６Ｂ ＡＴＣ駆動軸
５１Ａ Ｚ軸モータ
６０Ａ レバー
６０Ｂ 揺動腕部材
７０Ｂ ドローバ
８１Ａ クランプ軸
９０ グリップアーム
１８１Ａ プルスタッド
４１１ 工具ポット

Claims (13)

1. 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、
   前記主軸に対する前記工具の装着時に駆動する装着機構の駆動源であるモータのトルクを、時系列で取得する取得部と、
   前記取得部が取得する前記トルクを微分演算する微分演算部と、
   前記微分演算部が演算した微分値と、前記工具の装着時における前記装着機構の位置又は角度とを対応付けて記憶する第一記憶部と、
   前記第一記憶部が記憶する前記装着機構の位置又は角度の内前記微分値が最大を示す前記装着機構の位置又は角度をピーク位置又はピーク角度として決定する決定部と、
   前記決定部が決定する前記ピーク位置又は前記ピーク角度を前記工具毎に順次記憶する第二記憶部と、
   前記第二記憶部が記憶する前記ピーク位置又は前記ピーク角度に基づき統計処理する統計処理部と、
   前記統計処理部が統計処理した統計値に基づき前記工具を前記主軸に装着しているが正常な装着状態ではない不完全装着状態を判定する状態判定部と
   を備えることを特徴とする数値制御装置。
2. 前記工具の使用回数を記憶する第三記憶部と、
   前記統計処理部が統計処理した前記統計値を記憶する第四記憶部とを備え、
   前記統計処理部は、前記第三記憶部に基づき前記使用回数が所定使用回数に達する毎に、前記統計値として前記ピーク位置又は前記ピーク角度の平均値を演算し、
   前記状態判定部は、前記第四記憶部に記憶した前記平均値の内最新の前記平均値に基づき前記不完全装着状態を判定すること
   を特徴とする請求項１に記載の数値制御装置。
3. 前記不完全装着状態は、前記主軸が前記工具との間に異物を介した状態で前記工具を装着した異物付着状態を含み、
   前記状態判定部は、前記第二記憶部が記憶する最新の前記ピーク位置又は前記ピーク角度と、前記第四記憶部が記憶する前記最新の平均値に基づく所定の異物付着閾値とに基づき、前記異物付着状態と判定すること
   を特徴とする請求項２に記載の数値制御装置。
4. 前記統計処理部は、前記第三記憶部に基づき前記使用回数が所定使用回数に達する毎に、前記統計値として前記ピーク位置又は前記ピーク角度の標準偏差を更に演算し、
   前記数値制御装置は、前記第四記憶部に記憶した前記最新の平均値と、前記標準偏差の内最新の前記標準偏差とに基づき前記異物付着閾値を算出する異物付着閾値算出部を備えること
   を特徴とする請求項３に記載の数値制御装置。
5. 前記最新の平均値が、前記第四記憶部に記憶した前記平均値の内最大の前記平均値であるか否かを判定する最大判定部と、
   前記最大判定部が前記最大の平均値であると判定した場合、前記最新の平均値を特定平均値として記憶する第五記憶部とを備え、
   前記不完全装着状態は、前記工具に対する前記工具の装着を繰り返すことで劣化した前記工具を前記主軸が保持した工具劣化状態を含み、
   前記状態判定部は、前記第四記憶部が記憶する前記平均値の内前記最新の平均値と、前記第五記憶部が記憶する前記特定平均値に基づく所定の工具劣化閾値とに基づき、前記工具劣化状態と判定すること
   を特徴とする請求項２～４の何れかに記載の数値制御装置。
6. 前記統計処理部は、前記第三記憶部に基づき前記使用回数が所定使用回数に達する毎に、前記統計値として前記ピーク位置又は前記ピーク角度の標準偏差を更に演算し、
   前記第五記憶部は、前記特定平均値を演算した時に併せて演算した前記標準偏差を特定標準偏差として記憶し、
   前記数値制御装置は、前記第五記憶部が記憶する前記特定平均値と、前記特定標準偏差とに基づき前記工具劣化閾値を算出する工具劣化閾値算出部を備えること
   を特徴とする請求項５に記載の数値制御装置。
7. 前記統計処理部は、前記第二記憶部が記憶する前記ピーク位置又は前記ピーク角度の内最新の前記ピーク位置又は前記ピーク角度から順に所定演算数の前記ピーク位置又は前記ピーク角度に基づき統計処理することを特徴とする請求項１～６の何れかに記載の数値制御装置。
8. 前記工具の使用回数を記憶する第三記憶部と、
   前記工具を着脱可能に支持する支持部と、前記支持部を移動可能に保持する工具マガジンと、
   前記第三記憶部が記憶する前記使用回数に基づき前記支持部が支持する前記工具を付替えた否かを判定する付替判定部とを備え、
   前記主軸は、前記工具を保持する工具ホルダを介して前記工具を装着し、
   前記支持部が支持する前記工具を付替えたと前記付替判定部が判定した前記工具を前記主軸に対して装着する場合、前記第二記憶部は、前記工具毎に記憶する前記ピーク位置又は前記ピーク角度の内交換前の前記工具に係る前記ピーク位置又は前記ピーク角度を消去すること
   を特徴とする請求項１～７の何れかに記載の数値制御装置。
9. 前記装着機構は、ばねの弾性力により前記主軸に対して前記工具を装着する装着部を駆動し、前記主軸に対する前記工具の装着と脱離を切替えるレバーを備えることを特徴とする請求項１～８の何れかに記載の数値制御装置。
10. 前記装着機構は、前記モータの駆動で所定方向に往復移動可能であり、前記主軸を回転可能に支持する主軸ヘッドを備え、
    前記モータは、前記主軸ヘッドを前記所定方向に移動することで前記主軸に対して前記工具を装着し、
    前記第一記憶部は、前記主軸ヘッドの前記所定方向における位置を前記装着機構の位置として記憶すること
    を特徴とする請求項１～９の何れかに記載の数値制御装置。
11. 前記装着機構は、
    前記モータの駆動で回転する回転軸と、
    前記回転軸の回転と同期して回転し、前記主軸に装着する前記工具を支持可能なアームとを備え、
    前記モータは、前記回転軸を回転することで、前記アームと共に回転する前記工具を前記主軸に対して装着し、
    前記第一記憶部は、前記回転軸の回転角度を前記装着機構の角度として記憶すること
    を特徴とする請求項１～９の何れかに記載の数値制御装置。
12. 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制御方法であって、
    前記主軸に対する前記工具の装着時に駆動する装着機構の駆動源であるモータのトルクを、時系列で取得する取得工程と、
    前記取得工程で取得した前記トルクを微分演算する微分演算工程と、
    前記微分演算工程で演算した微分値と、前記工具の装着時における前記装着機構の位置又は角度とを対応付けて第一記憶装置に記憶する第一記憶工程と、
    前記第一記憶工程で記憶した前記装着機構の位置又は角度の内前記微分値が最大を示す前記装着機構の位置又は角度をピーク位置又はピーク角度として決定する決定工程と、
    前記決定工程で決定した前記ピーク位置又は前記ピーク角度を前記工具毎に第二記憶装置に順次記憶する第二記憶工程と、
    前記第二記憶工程で記憶した前記ピーク位置又は前記ピーク角度に基づき統計処理する統計処理工程と、
    前記統計処理工程で統計処理した統計値に基づき前記被削材を加工できない状態で前記主軸に前記工具が装着した不完全装着状態と判定する状態判定工程と
    を備えたことを特徴とする制御方法。
13. 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プログラムであって、
    前記主軸に対する前記工具の装着時に駆動する装着機構の駆動源であるモータのトルクを、時系列で取得する取得工程と、
    前記取得工程で取得した前記トルクを微分演算する微分演算工程と、
    前記微分演算工程で演算した微分値と、前記工具の装着時における前記装着機構の位置又は角度とを対応付けて第一記憶装置に記憶する第一記憶工程と、
    前記第一記憶工程で記憶した前記装着機構の位置又は角度の内前記微分値が最大を示す前記装着機構の位置又は角度をピーク位置又はピーク角度として決定する決定工程と、
    前記決定工程で決定した前記ピーク位置又は前記ピーク角度を前記工具毎に第二記憶装置に順次記憶する第二記憶工程と、
    前記第二記憶工程で記憶した前記ピーク位置又は前記ピーク角度に基づき統計処理する統計処理工程と、
    前記統計処理工程で統計処理した統計値に基づき前記被削材を加工できない状態で前記主軸に前記工具が装着した不完全装着状態と判定する状態判定工程と
    を、コンピュータに実行させるための制御プログラムを記憶した記憶媒体。

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