WO2024154229A1

WO2024154229A1 - 工作機械

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Publication number: WO2024154229A1
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Inventors: 真一田中
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Abstract

工作機械に取り付けるセンサの数を増加させることなく、主軸に対する工具の有無だけでなく、工具のミスクランプ状態を検出できるようにする。主軸にクランプさせる工具を交換可能な工作機械であって、付勢部材によって後方に付勢され、後方への移動によって主軸に対する工具のクランプを行い、前方への移動によって主軸に対する工具のアンクランプを行うドローバと、ドローバに接続され、ドローバの前後移動に連動する連動部品と、付勢部材に抗してドローバを前方に移動させるために連動部品を前方に向けて押し込むアームと、アーム及び部品のいずれかに固定され、アームと部品との間の距離に応じて出力がオン／オフで切り替わる近接センサと、近接センサのオン／オフ状態に基づいて、工具のクランプ状態を判定する判定部と、を備える。

Description

工作機械

　本開示は、工作機械に関する。

　従来、所定位置に配置した工具をクランプし、必要に応じてクランプした工具を解放して他の工具に交換する工作機械が知られている。工作機械は、主軸の内部に前後移動可能に設けられるドローバと、工具交換時にドローバを前方に向けて押し込むアームと、を備えている。ドローバは、主軸内でばねによって後方に付勢されている。ドローバは、アームによって前方に向けて押されると、ばねが伸長して工具をアンクランプし、アームの前方への押し込みが解除されると、ばねの付勢力によって後方に移動して工具をクランプするように構成されている。

特開２００９－１７８７９５号公報特開２０１８－１６７３７７号公報

　工具を自動交換する際、工具交換の失敗等によって、工作機械が工具の無い状態で加工動作を行うことを避けるため、ドローバの伸縮状態を監視し、工具が主軸にクランプされていることを検出することが行われる。ドローバの伸縮状態は、主軸に対して位置固定で設けられた一つのセンサによって間接的に検出される。

　しかしながら、一つのセンサでドローバの伸縮状態を監視する場合、工具の有無を検出することはできるものの、例えば、主軸と工具との間に夾雑物を噛み込んだ状態で工具をクランプしてしまうミスクランプ状態を検出することができない。この場合は、ミスクランプ状態を検出するためのセンサが別途必要となり、ドローバの伸縮状態を監視するために、工作機械に２以上のセンサを取り付けなくてはならない。

　したがって、工作機械に取り付けるセンサの数を増加させることなく、主軸に対する工具の有無だけでなく、工具のミスクランプ状態を検出できるようにすることが望まれている。

　本開示の工作機械は、主軸にクランプさせる工具を交換可能な工作機械であって、付勢部材によって後方に付勢され、後方への移動によって前記主軸に対する前記工具のクランプを行い、前方への移動によって前記主軸に対する前記工具のアンクランプを行うドローバと、前記ドローバに接続され、前記ドローバの前後移動に連動する連動部品と、前記付勢部材に抗して前記ドローバを前方に移動させるために前記連動部品を押し込むアームと、前記アーム及び前記連動部品のいずれかに固定され、前記アームと前記連動部品との間の距離に応じて出力がオン／オフで切り替わる近接センサと、前記近接センサのオン／オフ状態に基づいて、前記工具のクランプ状態を判定する判定部と、を備える工作機械に関する。

本実施形態の工作機械の部分側面図である。本実施形態の工作機械における工具のクランプ状態を示す部分断面図である。本実施形態の工作機械における工具のアンクランプ状態を示す部分断面図である。本実施形態の工作機械における連動部品を拡大して示す斜視図である。本実施形態の工作機械における連動部品を図４中のＡ方向から見た正面図である。本実施形態の工作機械の制御装置の構成を説明する機能ブロック図である。本実施形態の工作機械における工具無しの状態を説明する図である。本実施形態の工作機械における工具のクランプ状態を説明する図である。本実施形態の工作機械における工具のアンクランプ状態を説明する図である。本実施形態の工作機械において工具が正常に交換された場合の近接センサのオン／オフ状態を説明する図である。本実施形態の工作機械において工具が正常に交換されない場合の近接センサのオン／オフ状態を説明する図である。本実施形態の工作機械における判定処理を示すフローチャートである。

　以下、本開示の一実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図１において、工作機械１は、コラム２と、主軸ヘッド３と、主軸４と、ドローバ５と、エア注入部６と、アーム７と、自動工具交換装置８と、近接センサ９と、制御装置１０（図７参照）と、を有する。工作機械１は、例えばマシニングセンタである。

　コラム２は、ワークテーブル（図示せず）に対して略垂直方向に延びる工作機械１の支柱である。図２及び図３に示すように、コラム２は、内部に配置される並進軸２１を有する。並進軸２１は、コラム２の内部で上下方向に延びている。並進軸２１は、例えばボールねじからなる。並進軸２１は、コラム２の上端に設けられたサーボモータからなる並進軸モータ２０の駆動によって軸周りに回転する。

　主軸ヘッド３は、コラム２に上下方向に移動可能に支持される。主軸ヘッド３は、コラム２から、コラム２の延び方向に対して略直交する方向へ延びている。主軸ヘッド３においてコラム２から遠い先端部には、後述の主軸４が支持される。主軸ヘッド３においてコラム２に近い基端部は、コラム２の並進軸２１に接続されている。詳しくは、主軸ヘッド３の基端部は、図２及び図３に示すように、並進軸２１に螺合するナット部材２２に接続されている。並進軸モータ２０の駆動によって並進軸２１が回転すると、ナット部材２２は並進軸２１に沿って上下に移動する。これによって、ナット部材２２に接続される主軸ヘッド３は、コラム２に沿って上下に移動し、主軸４を上下に移動させる。

　主軸４は、主軸ヘッド３の先端部に上下方向に延びるように設けられる。主軸４は、上下方向に沿う中空部４１を有する略円筒状に形成されている。主軸４は、図２及び図３に示す主軸モータ４０の駆動によって、上下方向に延びる軸周りに回転可能に設けられる。これによって、工作機械１は、主軸４にクランプされた工具８０を回転させ、図示しないワークの加工を行う。ワークは、回転軸２００（図６参照）を有する回転台（図示せず）に取り付けられる。主軸４は、中空部４１が下方へ向かって拡径する円錐形状の工具収容部４２を下端部に有する。工具収容部４２は、工具８０の上端部の円錐部８２を収容する。主軸４は、中空部４１と工具収容部４２との間に、中空部４１の内径よりも大径に形成された空間部４３を有する。主軸４の中空部４１は内の上端部には、後述のドローバ５を支持する円筒状の支持部４４が設けられている。

　ドローバ５は、主軸４の中空部４１内に配置され、主軸４内において前後に移動可能に設けられる。ここで、ドローバ５における前後について次のように定義する。ドローバ５における「前」は、ドローバ５に対して工具８０が配置される側である。ドローバ５における「後」は、ドローバ５に対して工具８０が配置される側と反対側である。図示する実施形態では、ドローバ５の前、後は、図中の下、上に対応する。したがって、以下の説明において、ドローバ５の移動方向及び付勢方向について、「前」を「下」と表現し、「後」を「上」と表現する。ドローバ５は、図２に示すように、ドローバ本体５１と、工具把持部５２と、付勢部材５３と、を有する。

　ドローバ本体５１は、主軸４の中空部４１内に沿って上下方向に延びている。ドローバ本体５１は、主軸４の中空部４１内における工具収容部４２よりも上方に収容されている。ドローバ本体５１の外径は、主軸４の中空部４１の内径よりも小さい。そのため、主軸４の中空部４１の内面とドローバ本体５１の外面との間には空隙が形成されている。ドローバ本体５１の上端部は、主軸４の支持部４４内に上下に移動可能に挿入されている。ドローバ本体５１は、中心軸に沿って上下に延びるエア流路５１１を有する（図７Ａ，図７Ｂ，図７Ｃ参照）。

　工具把持部５２は、ドローバ本体５１の下端部に一体に設けられる。工具把持部５２は、ドローバ本体５１の外径よりも大径に形成される。工具把持部５２は、下方に開口して工具８０の上端に設けられるプルスタッド８１を収容するための凹部５２１を有する。凹部５２１の外周壁を構成する工具把持部５２の下端部の周面には、周方向に複数のボール５２２が配置されている。複数のボール５２２は、工具把持部５２に対して緩く取り付けられることによって、工具把持部５２の径方向に移動可能に設けられている。ドローバ本体５１のエア流路５１１の下端は、工具把持部５２の凹部５２１に連通している。

　付勢部材５３は、主軸４の中空部４１の内面とドローバ本体５１の外面との間の空隙に配置される。付勢部材５３は、例えば、コイルばねからなる。付勢部材５３は、ドローバ本体５１を、主軸４の支持部４４に対して上方に向けて常時付勢するように設けられる。

　エア注入部６は、ドローバ５の上端部に接続されている。エア注入部６は、金属製の円柱体からなり、ドローバ５と同軸状に配置されている。図７Ａ，図７Ｂ，図７Ｃに示すように、エア注入部６の内部には、エア注入流路６１が設けられている。エア注入流路６１の一端は、ドローバ本体５１のエア流路５１１の上端と連通している。エア注入部６は、図示しないエア供給源に接続され、エア供給源から供給されるエアを、エア注入流路６１を介してドローバ本体５１のエア流路５１１に供給する。ドローバ本体５１に供給されたエアは、工具把持部５２の凹部５２１内に噴出される。これによって、ドローバ本体５１の凹部５２１内及び工具８０の円錐部８２に付着した夾雑物の清掃を行う。

　エア注入部６は、ドローバ５による工具８０の交換時に、後述のアーム７によって押下操作される部品としても機能する。エア注入部６は、主軸４の上方に配置され、ドローバ本体５１の上端部に接続されている。したがって、エア注入部６は、ドローバ５の上下移動に連動する連動部品である。エア注入部６は、主軸４よりも大径に形成される。エア注入部６の上端面６２は、円環状の平坦面からなる。エア注入部６の上端面６２は、後述のアーム７によって押下操作される面である。

　アーム７は、アーム本体７１と、回動軸７２と、カムフォロア６３と、押下操作部７４と、を有する。

　アーム本体７１は、主軸ヘッド３の上部に、回動軸７２によって回動可能に支持される。回動軸７２は、コラム２の延び方向に直交する方向、且つ、主軸ヘッド３の延び方向に直交する方向に延びている。アーム本体７１は、回動軸７２から主軸ヘッド３に沿って主軸４に向けて延びる第１アーム部７１１と、回動軸７２から上方に向けて延びる第２アーム部７１２と、を有する略Ｌ字状に形成されている。アーム本体７１は、回動軸７２を中心に、図１～図３における時計周り及び反時計周りに回動可能である。

　カムフォロア７３は、アーム本体７１の第１アーム部７１１の先端に設けられる。カムフォロア７３は、例えば、円柱体によって構成される。カムフォロア７３は、回動軸７２と平行に配置される回動軸７３１に、回転可能に設けられる。

　押下操作部７４は、アーム本体７１の第２アーム部７１２の先端に設けられる。押下操作部７４は、図４及び図５に示すように、エア注入部６を径方向の両側から挟むように配置される一対の腕部７４１を有する。図５に示すように、一対の腕部７４１の対向する内面には、それぞれ円柱状の押下部材７４２が取り付けられている。押下部材７４２の中心軸は、互いに対向する方向に延び、エア注入部６の上端面６２から同一の高さに配置されている。押下部材７４２の外周面７４２ａは、エア注入部６の上端面６２に対面するように配置されている。ドローバ５が付勢部材５３の付勢力によって上方に移動しているアーム７の定位置において、図５に示すように、押下操作部７４の押下部材７４２は、エア注入部６の上端面６２に当接していない。このときの押下部材７４２は、エア注入部６の上端面６２の上方に、距離Ｄで離隔している。

　図１～図３に示すように、主軸ヘッド３よりも上方のコラム２の上端部には、カム２３が取り付けられている。カム２３は、コラム２から主軸４寄りに突出した位置に設けられる。カム２３は、コラム２の延び方向に沿って延びる板状の部材で構成される。カム２３は、下端部に、上方に向かうに従って主軸ヘッド３の先端側に傾斜する傾斜面２３１と、傾斜面２３１の上端から上下方向に直線状に延びる平面２３２と、を有する。傾斜面２３１及び平面２３２は、上下に連続してカム２３のカム面を構成する。アーム７のカムフォロア７３は、主軸ヘッド３の上下移動に伴って、カム２３上を摺動可能に配置されている。

　アーム７のカムフォロア７３がカム２３の傾斜面２３１に当接しているとき、図１及び図２に示すように、アーム７は反時計周りに回動し、押下操作部７４を最も上方に配置させる。アーム７のカムフォロア７３がカム２３の平面２３２に当接しているとき、図３に示すように、アーム７は時計周りに回動し、押下操作部７４を下方に配置させる。このアーム７の回動によって、押下操作部７４の押下部材７４２は、エア注入部６の上端面６２に対して接離する。

　自動工具交換装置（ＡＴＣ）８は、複数の工具８０を保持する円盤状の装置である。自動工具交換装置８は、作業に応じて、主軸４に取り付けられる工具を所望の工具８０に交換できるように、工作機械１に回転可能に取り付けられる。但し、自動工具交換装置８は、工作機械１に必ずしも設けられていなくてもよい。工具８０は、上端部に、ドローバ５の工具把持部５２の凹部５２１内に収容されるプルスタッド８１と、プルスタッド８１の下方に設けられる円錐部８２と、を有する。円錐部８２は、主軸４の工具収容部４２の内面形状に合致する形状を有する。

　近接センサ９は、非接触で物体の接近を検知するセンサである。近接センサ９は、高周波磁界を発生するコイルを有し、磁界に検出物体が近づいたときに、検出物体に流れる誘導電流によるインピーダンスの変化を検知する。近接センサ９は、検出物体が近づくことによって検知されるインピーダンスの変化が所定の閾値に達した時に、オン／オフの信号を制御装置１０（図６参照）に出力する。

　本実施形態の近接センサ９は、アーム７の押下操作部７４に固定されている。詳しくは、図４及び図５に示すように、アーム７の押下操作部７４の一方の腕部７４１に、Ｌ型のブラケット７４３が取り付けられている。近接センサ９は、ブラケット７４３に取り付けられ、アーム７の押下操作部７４と共に上下移動する。近接センサ９は、ブラケット７４３に取り付けられてエア注入部６の上端面６２に対向するように、上端面６２の上方に配置される。近接センサ９の下面は、押下操作部７４の押下部材７４２の下端と同一の位置に配置され、エア注入部６の上端面６２の上方に離隔している。近接センサ９は、エア注入部６の上端面６２を検出物体として、エア注入部６の上端面６２が所定距離に近づいたかどうかを検出する。

　近接センサ９は、エア注入部６の上端面６２が所定距離に近づいたときにオン信号を出力するものであってもよいし、エア注入部６の上端面６２が所定距離に近づいたときにオフ信号を出力するものであってもよい。本実施形態では、近接センサ９は、エア注入部６の上端面６２に対して所定距離離れたときにオン信号を出力し、エア注入部６の上端面６２に対して所定距離近づいたときにオフ信号を出力する場合について説明する。本実施形態において、所定距離は、アーム７が定位置に配置されているときの近接センサ９とエア注入部６の上端面６２との距離Ｄに設定される。したがって、近接センサ９は、エア注入部６の上端面６２に対して距離Ｄを超えて離れたタイミングでオン状態となり、エア注入部６の上端面６２に対して距離Ｄ以下に近づいたタイミングでオフ状態となるように構成されている。

　図６は、制御装置１０の機能ブロック図を示す。制御装置１０は、制御部１０１と、判定部１０２と、取得部１０３と、記憶部１０４と、を有する。制御装置１０は、工作機械１に設けられてもよく、工作機械１の動作を制御する図示しない数値制御装置に設けられてもよい。

　制御部１０１は、制御装置１０が行う各種の処理を制御する。具体的には、制御部１０１は、工作機械１において工具８０のクランプ及びアンランプ動作を行うために、自動工具交換装置８、並進軸モータ２０及び主軸モータ４０の駆動を制御する。

　判定部１０２は、近接センサ９から送られるオン／オフ状態の切り替わりのタイミングの検出値を、記憶部１０４に予め設定されているオン／オフ状態の切り替わりのタイミングの正常値と比較する。判定部１０２は、その比較結果に基づいて、工具８０のクランプ異常及び近接センサ９の異常の有無を判定する。また、判定部１０２は、制御部１０１が自動工具交換装置８を制御するための信号を監視することによって、工具交換中であるかどうかを判断する。さらに、判定部１０２は、後述のアーム動作量を取得する手段１２によって取得されるアーム７の動作量から、アーム７の動作量が正常であるかどうかを判断する。

　取得部１０３は、近接センサ９からのオン／オフ信号を取得し、判定部１０２に出力する。

　記憶部１０４には、クランプ異常を判定するための近接センサ９のオン／オフ状態の切り替わりのタイミングの正常値が記憶されている。

　図６において、表示部１１は、例えば、液晶表示装置によって構成される。表示部１１は、制御装置１０に接続され、制御装置１０から送られる各種のデータを画面表示する。

　図６において、アーム動作量を取得する手段１２は、例えば、アーム７の回動軸７２に設けられたエンコーダによって構成される。アーム動作量を取得する手段１２は、アーム７の動作量を取得することによって、工具８０のクランプ及びアンクランプのためにアーム７が定位置から正常に回動を開始したこと及びアーム７が定位置に正常に復帰したことを検出する。アーム７の動作量が正常であるかどうかは、エンコーダによって検出されるアーム７の回動量を、記憶部１０４に予め設定される回動量の正常値と比較することによって判断することができる。例えば、アーム７の回動量が正常値に対して所定の閾値以内に収まっている場合、判定部１０２は、アーム７の動作量は正常であると判定する。アーム動作量を取得する手段１２は、検出結果を取得部１０３に出力する。

　制御装置１０の主要部は、プロセッサによって構成される。プロセッサからなる制御装置１０は、記憶部１０４として機能するメモリに、プロセッサが実行する制御プログラムや、制御装置１０により処理されるデータを不揮発に記憶する。メモリは、磁気的記憶装置、フラッシュＲＯＭ（Read Only Memory）等の半導体記憶素子、あるいはその他の種類の不揮発性記憶装置により構成される。メモリは、プロセッサのワークエリアを構成するＲＡＭ（Random Access Memory）を含んでもよい。制御装置１０の制御部１０１、判定部１０２、取得部１０３の各機能は、プロセッサにおいて、例えばメモリに格納された所定のソフトウェア（プログラム、アプリケーション）を実行することで実現される。

　次に、工具８０のクランプ時及びアンクランプ時のドローバ５及びエア注入部６の位置と、近接センサ９のオン／オフ状態について、図７Ａ～図７Ｃを参照して説明する。

　図７Ａは、主軸４に工具８０が取り付けられていない状態を示している。このときのアーム７は、定位置に配置される。すなわち、アーム７は、押下操作部７４の押下部材７４２を最も上方に配置させている。ドローバ５は、付勢部材５３の上方への付勢力によって最も上方に移動している。ドローバ５に連動するエア注入部６の上端面６２は、位置Ｐ０に配置されている。この位置Ｐ０は、近接センサ９のオン／オフ状態が切り替わる所定距離である距離Ｄに等しい。そのため、近接センサ９はオフ状態である。

　図７Ｂは、主軸４に工具８０が正常にクランプされた状態を示している。ドローバ５は、付勢部材５３の付勢力によって上方に移動し、工具把持部５２の凹部５２１内に収容した工具８０のプルスタッド８１を、複数のボール５２２によって把持し、工具８０をクランプしている。工具８０の円錐部８２が主軸４の工具収容部４２の内周面に当接することによって、ドローバ５の上方への移動が規制されている。エア注入部６の上端面６２は、位置Ｐ０よりも下方の位置Ｐ１に配置される。そのため、アーム７が定位置に復帰しているとき、近接センサ９はオン状態である。換言すれば、アーム７が定位置にあるときに近接センサ９がオン状態であることは、工具８０が主軸４にクランプされていることを示している。

　図７Ｃは、工具８０の脱着中の状態を示している。アーム７の押下操作部７４の押下部材７４２が、エア注入部６の上端面６２を押し下げることで、ドローバ５は、付勢部材５３の付勢力に抗して、最も下方に移動する。これによって、工具把持部５２に設けられた複数のボール５２２は、主軸４の空間部４３に配置される。複数のボール５２２は、工具把持部５２の径方向の外側に移動し、工具８０はアンクランプ状態となる。エア注入部６の上端面６２は、位置Ｐ１よりも下方の位置Ｐ２に配置されるため、アーム７が定位置に復帰しているとき、近接センサ９は、オン状態である。

　このように工具８０のクランプ及びアンクランプが行われる際の近接センサ９のオン／オフ状態について、図８及び図９を参照してさらに説明する。図８及び図９において、破線は、近接センサ９がオン状態の領域を示し、実線は、近接センサ９がオフ状態の領域を示す。

　まず、図８を参照して、工具８０が正常にクランプされる場合について説明する。工具８０が取り付けられていない状態（図７Ａに示す状態）では、アーム７は定位置に配置される（タイミングＴ０）。このとき、エア注入部６の上端面６２は、位置Ｐ０に配置される。したがって、近接センサ９は、オン状態であり、制御装置１０にオン信号を出力している。

　その後、工具８０をクランプするために、アーム７の押下操作部７４が下方に移動すると、押下部材７４２は、エア注入部６の上端面６２を、図７Ｃに示すように、位置Ｐ２に配置されるまで押し下げる。押し下げ動作時、近接センサ９は、エア注入部６の上端面６２に距離Ｄ以下に近づいたタイミングＴ１でオフ状態に切り替わる。

　自動工具交換装置８から工具８０がドローバ５に受け渡され、工具８０が正常にクランプされると、エア注入部６の上端面６２は、図７Ｂに示すように、位置Ｐ１に配置される。この位置Ｐ１は位置Ｐ０よりも下方の位置である。そのため、アーム７が定位置に向けて回動する過程で、近接センサ９は、エア注入部６の上端面６２から距離Ｄを超えて離れたタイミングＴ２で再びオン状態に切り替わる。

　このように、ドローバ５によって主軸４に工具８０が正常にクランプされる場合は、近接センサ９がオン状態からオフ状態に切り替わるタイミングＴ１から再びオン状態に切り替わるタイミングＴ２まで、時間Ｔ１－Ｔ２を要する。

　これに対し、工具８０のクランプ時、例えば、工具８０の円錐部８２と工具収容部４２との間に夾雑物が噛み込まれると、工具８０は正常にクランプされないハーフクランプ状態となる。この場合では、アーム７が定位置に復帰してドローバ５が付勢部材５３の付勢力によって上方に移動しても、エア注入部６の上端面６２は、図７Ｂに示す正常にクランプする位置Ｐ１まで復帰しない。夾雑物の噛み込みによってドローバ５の上方への移動が阻害されるため、エア注入部６の上端面６２は、位置Ｐ１よりも下方に配置される。その結果、アーム７が定位置へ復帰する過程で、近接センサ９は、エア注入部６の上端面６２から早期に距離Ｄを超えて離れる。そのため、図９に示すように、近接センサ９がオン状態からオフ状態に切り替わるタイミングＴ１から再びオン状態に切り替わるタイミングＴ３までに要する時間Ｔ１－Ｔ３は、図８に示す正常時の時間Ｔ１－Ｔ２に比べて短くなる。

　工具８０が正常にクランプされる場合のタイミングである上記時間Ｔ１－Ｔ２は、制御装置１０の記憶部１０４に正常値として記憶されている。判定部１０２は、工具交換動作時に、近接センサ９から出力されるオン／オフ信号の切り替わりのタイミングを検出し、記憶部１０４に正常値として記憶される上記時間Ｔ１－Ｔ２と比較する。判定部１０２は、比較の結果、検出値が正常値に対して、予め決められた所定の閾値を超えて小さいと判断した場合に、ミスクランプによる工具８０のクランプ異常が発生したと判定する。

　また、工具交換動作時、アーム７の押下操作部７４がエア注入部６の上端面６２を押し下げることによって、近接センサ９は、上端面６２に近づいて必ずオフ状態となる。したがって、工具交換動作中に近接センサ９がオフ状態に移行しない場合は、近接センサ９に障等の異常が発生していると判断することができる。判定部１０２は、工具交換動作中に近接センサ９がオフ状態に移行したかどうかを判断することによって、近接センサ９の異常の発生の有無を判定する。

　次に、図１０のフローチャートを参照して、制御装置１０における具体的なクランプ異常の有無及び近接センサ９の移動の有無の判定処理の一実施形態について説明する。

　まず、工作機械１の稼働開始後、制御装置１０の判定部１０２は、制御部１０１が自動工具交換装置８を制御している状態であるかどうかを判断する（ステップＳＴ１）。これによって、判定部１０２は、工作機械１が工具交換中であるかどうかを判定する（ステップＳＴ２）。

　ステップＳＴ２において、判定部１０２が、工作機械１は工具交換中ではないと判定した場合（ステップＳＴ２：ＮＯ）、判定部１０２は、取得部１０３が取得した近接センサ９の信号から、主軸４の工具８０の有無を判断する（ステップＳＴ３）。すなわち、主軸４が工具８０をクランプしている場合、図７Ｂに示すように、エア注入部６の上端面６２は位置Ｐ１に配置されるため、近接センサ９はオン状態である。判定部１０２は、取得部１０３から取得される近接センサ９の状態から、主軸４に工具８０がクランプされているかどうかを判断する（ステップＳＴ４）。ステップＳＴ４において、判定部１０２が、主軸４に工具８０がクランプされていると判定した場合（ステップＳＴ４：ＹＥＳ）、判定部１０２は、工作機械１の加工作業は実行可能であると判断し、制御部１０１にその旨の信号を出力し、判定処理を終了する。

　ステップＳＴ４において、判定部１０２が、主軸４に工具８０がクランプされていないと判定した場合（ステップＳＴ４：ＮＯ）、判定部１０２は、制御部１０１に工具無しの信号を出力する。これによって、制御部１０１は、主軸４、並進軸２１、回転軸２００を停止制御する（ステップＳＴ５）。その後、制御部１０１は、表示部１１に工具無しの情報を警告表示する（ステップＳＴ６）。

　上記ステップＳＴ２において、判定部１０２が、工作機械１は工具交換中であると判定した場合（ステップＳＴ２：ＹＥＳ）、取得部１０３から近接センサ９のオン／オフ信号を取得する（ステップＳＴ７）。工具交換中は、近接センサ９は必ずエア注入部６の上端面６２に近づき、オフ信号を出力する。そのため、判定部１０２は、工具交換中に、取得部１０３から取得される近接センサ９の信号を監視し、近接センサ９のオフ信号があったかどうかを判断する（ステップＳＴ８）。

　ステップＳＴ８において、判定部１０２は、近接センサ９のオフ信号があると判定した場合（ステップＳＴ８：ＹＥＳ）、判定部１０２は、取得部１０３がアーム動作量を取得する手段１２から取得したアーム７の動作量と、近接センサ９のオン／オフ状態の切り替わりタイミングと、を監視し、これらが正常であるかどうかを判断する（ステップＳＴ９）。すなわち、判定部１０２は、アーム動作量を取得する手段１２から取得したアーム７の動作量が、記憶部１０４に設定される正常値の範囲に収まっているかどうか、及び近接センサ９のオン／オフ状態の切り替わりのタイミングの時間の検出値が、記憶部１０４に設定される正常値の範囲に収まっているかどうか、を判断する（ステップＳＴ１０）。

　ステップＳＴ１０において、判定部１０２は、アーム７の動作量及び近接センサ９の切り替わりタイミングがいずれも正常であると判定した場合（ステップＳＴ１０：ＹＥＳ）、判定部１０２は、工具８０は正常に交換され、工作機械１の加工作業は実行可能であると判断し、制御部１０１にその旨の信号を出力し、判定処理を終了する。

　工具交換中に、例えば、主軸４の工具収容部４２と工具８０の円錐部８２との間に夾雑物が噛み込まれることによって、工具８０が正常にクランプされない場合、あるいはアーム７のカムフォロア７３がカム２３に対して正常に摺動しないことによって、アーム７の動作量が正常ではない場合、ステップＳＴ１０において、判定部１０２は、アーム７の動作量及び近接センサ９の切り替わりタイミングの少なくともいずれかが正常ではないと判定する（ステップＳＴ１０：ＮＯ）。これによって、判定部１０２は、工具８０は正常にクランプされていないと判定し、制御部１０１にその旨の信号を出力する。

　制御部１０１は、判定部１０２から工具８０が正常にクランプされていない旨の信号を受け取ると、工具交換動作完了後に、主軸４、並進軸２１、回転軸２００を停止する（ステップＳＴ１１）。その後、制御部１０１は、表示部１１に工具８０が正常にクランプされていない旨の情報を警告表示する（ステップＳＴ１２）。

　上記ステップＳＴ８において、判定部１０２は、近接センサ９のオフ信号がないと判定した場合（ステップＳＴ８：ＮＯ）、近接センサ９は、工具交換中にエア注入部６の上端面６２に所定距離未満で近づかなかったと判断する。そのため、判定部１０２は、制御部１０１に、近接センサ９に故障等によって異常が発生している旨の信号を出力する。これによって、制御部１０１は、表示部１１に、近接センサ９の異常を警告表示する。

　以上の実施形態では、近接センサ９は、アーム７の押下操作部７４に固定され、エア注入部６の上端面６２との距離に応じてオン／オフ状態を切り替えるように構成されるが、近接センサ９は、エア注入部６に固定され、アーム７の押下操作部７４との距離に応じてオン／オフ状態を切り替えるように構成されてもよい。

　工作機械１は、アーム７に固定された１つの近接センサ９によって、主軸４の工具８０の有無と、工具８０のミスクランプ状態と、を検出することができる。したがって、工作機械１に取り付けるセンサの数を増加させることなく、主軸４に対する工具８０の有無だけでなく、工具８０のミスクランプ状態を検出することができる。

　工作機械１の判定部１０２は、近接センサ９のオン／オフ状態の切り替わりのタイミングの検出値を正常値と比較するだけで、工具８０のクランプ異常の有無を判断する。センサの検出値に基づいて複雑な演算処理を行う必要はない。そのため、クランプ異常の判定処理のための回路構成が簡素化される。

　工作機械１の判定部１０２は、工具交換中の近接センサ９のオン／オフ状態に基づいて、近接センサ９の異常の有無を判定するため、近接センサ９の異常判定のための構成を別途設ける必要がない。そのため、近接センサ９の異常判定処理のための回路構成が簡素化される。

　上記実施形態および変形例に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
　工作機械（１）は、主軸（４）にクランプさせる工具（８０）を自動で交換可能な工作機械（１）であって、付勢部材（５３）によって上方に付勢され、上方への移動によって主軸（４）に対する工具（８０）のクランプを行い、下方への移動によって主軸（４）に対する工具（８０）のアンクランプを行うドローバ（５）、ドローバ（５）に接続され、ドローバ（５）の上下移動に連動する部品である連動部品（６）と、付勢部材（５３）に抗してドローバ（５）を下方に移動させるために連動部品（６）を押し下げるアーム（７）と、アーム（７）及び連動部品（６）のいずれかに固定され、アーム（７）と連動部品（６）との間の距離に応じて出力がオン／オフで切り替わる近接センサ（９）と、近接センサ（９）のオン／オフ状態に基づいて、工具（８０）のクランプ状態を判定する判定部（１０２）と、を備える。

（付記２）
　付記１の工作機械１において、工具交換動作時の近接センサ（９）のオン／オフ状態の切り替わりのタイミングの正常値を記憶する記憶部（１０４）を備え、判定部（１０２）は、近接センサ（９）のオン／オフ状態の切り替わりのタイミングの検出値と、記憶部（１０４）に記憶された正常値と、の比較結果に基づいて、工具（８０）のクランプ異常の有無を判定する。

（付記３）
　付記１又は付記２に記載の工作機械１において、判定部（１０２）は、工具交換中の近接センサ（９）のオン／オフ状態に基づいて、近接センサ（９）の異常の有無を判定する。

　以上、本開示について詳述したが、本開示は上述した個々の実施形態に限定されるものではない。これらの実施形態は、本開示の要旨を逸脱しない範囲で、または、特許請求の範囲に記載された内容とその均等物から導き出される本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の追加、置き換え、変更、部分的削除等が可能である。また、これらの実施形態は、組み合わせて実施することもできる。例えば、上述した実施形態において、各動作の順序や各処理の順序は、一例として示したものであり、これらに限定されるものではない。また、上述した実施形態の説明に数値または数式が用いられている場合も同様である。

　１　工作機械
　４　主軸
　５　ドローバ
　６　エア注入部（連動部品）
　７　アーム
　９　近接センサ
　８０　工具
　５３　付勢部材
　１０２　判定部
　１０４　記憶部

Claims

　主軸にクランプさせる工具を交換可能な工作機械であって、
　付勢部材によって後方に付勢され、後方への移動によって前記主軸に対する前記工具のクランプを行い、前方への移動によって前記主軸に対する前記工具のアンクランプを行うドローバと、
　前記ドローバに接続され、前記ドローバの前後移動に連動する連動部品と、
　前記付勢部材に抗して前記ドローバを前方に移動させるために前記連動部品を前方に向けて押し込むアームと、
　前記アーム及び前記連動部品のいずれかに固定され、前記アームと前記連動部品との間の距離に応じて出力がオン／オフで切り替わる近接センサと、
　前記近接センサのオン／オフ状態に基づいて、前記工具のクランプ状態を判定する判定部と、
を備える工作機械。
　前記工具交換動作時の前記近接センサのオン／オフ状態の切り替わりのタイミングの正常値を記憶する記憶部を備え、
　前記判定部は、前記近接センサのオン／オフ状態の切り替わりのタイミングの検出値と、前記記憶部に記憶された前記正常値と、の比較結果に基づいて、前記工具のクランプ異常の有無を判定する、請求項１に記載の工作機械。
　前記判定部は、前記工具交換中の前記近接センサのオン／オフ状態に基づいて、前記近接センサの異常の有無を判定する、請求項１又は２に記載の工作機械。