JP5874479B2

JP5874479B2 - 工作機械

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Publication number: JP5874479B2
Application number: JP2012065116A
Authority: JP
Inventors: 宏行白▲崎▼
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 2012-03-22
Filing date: 2012-03-22
Publication date: 2016-03-02
Anticipated expiration: 2032-03-22
Also published as: JP2013193188A

Description

本発明は工作機械に関する。

工作機械は回転加工用の工具及び旋削加工用の工具を共通の主軸に選択的に装着し、ワークに回転加工及び旋削加工を選択的に施すことができる。特許文献１は上記工作機械を開示する。回転加工は例えばドリル加工及びタップ加工等を含む。ドリル加工及びタップ加工等は主軸が軸心線回りに回転する態様である。回転加工はワークの相対的な静止状態で行う。旋削加工は例えばフェイシング加工等を含む。フェイシング加工等はワークを主軸に対して相対的に旋回する態様である。旋削加工は主軸の回転停止状態で行う。主軸ヘッドは旋削加工用の工具の係合部が係合する被係合部を備える。作業者は主軸に旋削加工用の工具を装着する。被係合部は係合部と係合する。主軸は機械的に固定した状態となるので回転不能となる。

特許第４５４３７４６号公報

主軸は旋削加工用の工具を装着した状態では回転不能となる。故に工作機械は主軸に旋削加工用の工具を装着した状態で主軸を回転すると、主軸に過剰な負荷がかかる可能性があった。

本発明の目的は、主軸に旋削加工用の工具を装着した状態で主軸を回転するのを防止できる工作機械を提供することである。

本発明の請求項１に係る工作機械は、回転加工用の工具及び旋削加工用の工具を共通の主軸に選択的に装着し、ワークに回転加工及び旋削加工を選択的に施し、かつ工具交換機構による前記主軸の工具交換が可能な工作機械であって、前記主軸を回転可能に保持する主軸ヘッドと、前記主軸ヘッドに設け、旋削加工用の工具の係合部が係合することに基づいて旋削加工用の工具の回転を規制する被係合部と、前記主軸を駆動する駆動部と、電源切断時における前記主軸の状態について、前記主軸に前記回転加工用の工具を装着した第一状態、前記旋削加工用の工具を装着した第二状態、及び前記工具を装着しない第三状態のうち少なくとも何れかの状態を指定可能な主軸状態指定手段と、電源切断時に、前記工具交換機構によって、前記主軸を前記主軸状態指定手段が指定した前記主軸の状態に制御する主軸状態制御手段とを備える。

工作機械は電源切断時に主軸の状態を指定できる。故に工作機械は次回起動時における主軸の状態を予め決めることができる。主軸状態が例えば第一状態である場合、主軸に装着してある工具は回転加工用の工具である。故に工作機械は起動後に主軸を回転する主軸指令があった場合に主軸を回転しても故障する虞はない。主軸状態が第三状態の場合、主軸は工具を装着していない。故に工作機械は起動後に主軸指令があった場合に主軸を回転しても故障する虞はない。主軸状態が第二状態である場合、主軸に装着してある工具は旋削加工用の工具である。主軸は回転できない。故に工作機械は例えば起動後の回転指令に対して主軸を回転しない等の対策が可能である。本発明は主軸に旋削加工用の工具を装着した状態で主軸を回転するのを防止できる。

請求項２に係る発明の工作機械は、請求項１に記載の発明の構成に加え、前記第一状態、前記第二状態、及び前記第三状態のうち何れか一の状態をパラメータで設定可能な設定手段を備え、前記主軸状態指定手段は、前記設定手段が設定した前記一の状態を指定することを特徴とする。工作機械は第一状態、第二状態、及び第三状態のうち何れか一の状態をパラメータで設定可能である。故に作業者は例えば現場で使用する工具に応じて何れかの状態を自由に設定できる。

請求項３に係る発明の工作機械は、請求項２に記載の発明の構成に加え、前記主軸状態指定手段は、前記設定手段で設定した前記パラメータを記憶手段に記憶する記憶処理手段を備え、起動後に、前記主軸の回転を指示する主軸指令があるか否か判断する主軸指令判断手段と、前記主軸指令判断手段が前記主軸指令があると判断した場合、前記記憶手段に記憶した前記パラメータに基づき、前記主軸状態指定手段が前記第二状態を指定したか否か判断する第二状態判断手段と、前記第二状態判断手段が前記主軸状態指定手段が前記第二状態を指定したと判断した場合、前記主軸指令を無視する主軸駆動制御手段とを備える。工作機械は第二状態を指定した場合、主軸を回転できない。旋削加工用の工具は非回転工具だからである。工作機械は次回起動後の主軸指令を無視する。主軸に旋削加工用の工具を装着した状態で主軸を回転するのを防止できる。故に主軸に過剰な負荷がかかるのを防止できる。

工作機械１の斜視図。工作機械１の正面図。工作機械１の右側面図。工具ＴＢの斜視図。主軸８に工具ＴＢが装着した状態を示す斜視図。工作機械１の電気的構成を示すブロック図。ポットテーブル２４１の概念図。切断時パラメータテーブル２４２の概念図。主軸状態指定処理の流れ図。電源切断時処理の流れ図。起動時処理の流れ図。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。図１の左斜め下方、右斜め上方、右斜め下方、左斜め上方は、夫々、工作機械１の前方、後方、右方、左方である。工作機械１の左右方向、前後方向、上下方向を、夫々、工作機械１のＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向とする。図１に示す工作機械１は複合加工機である。複合加工機はワーク（被加工物）に回転加工及び旋削加工を選択的に施すことができる。

図１〜図３を参照して、工作機械１の構造について説明する。工作機械１は、基台部２、Ｙ軸移動機構、運搬体１２、Ｘ軸移動機構、コラム５、Ｚ軸移動機構、主軸ヘッド７、主軸８、ワーク保持装置８０、自動工具交換装置（以下「ＡＴＣ」と呼ぶ）３０等を備える。

基台部２はＹ軸方向に長い矩形箱状の鉄製部材である。基台部２は下部四隅に脚３を夫々備える。基台部２は上面に台座部４、右側支持部１８、左側支持部１９を備える。台座部４は基台部２上面後部側に設けてある。台座部４は例えば略直方体状である。右側支持部１８及び左側支持部１９は台座部４よりも低い高さの台座である。右側支持部１８は基台部２上面右前側に配置する。左側支持部１９は基台部２上面左前側に配置する。右側支持部１８及び左側支持部１９はワーク保持装置８０を下方から支持する。

Ｙ軸移動機構は台座部４上面に設けてある。Ｙ軸移動機構は運搬体１２をＹ軸方向に移動する。Ｙ軸移動機構は一対のＹ軸レール６１，６２、Ｙ軸ボールネジ６３、Ｙ軸モータ５２（図４参照）等を備える。Ｙ軸レール６１，６２は台座部４上面の左右方向両端部に沿って設けてある。Ｙ軸ボールネジ６３はＹ軸レール６１，６２の間に設けてある。運搬体１２はＹ軸レール６１，６２に沿って移動可能である。運搬体１２は例えば所定厚を有する金属製板部材である。運搬体１２は下面にナット（図示略）を備える。ナットはＹ軸ボールネジ６３に螺合する。Ｙ軸モータ５２はＹ軸ボールネジ６３を回転する。運搬体１２はナットと共にＹ軸方向に移動する。

Ｘ軸移動機構は運搬体１２上面に設けてある。Ｘ軸移動機構はコラム５をＸ軸方向に移動する。Ｘ軸移動機構は一対のＸ軸レール７１，７２、X軸ボールネジ７３、Ｘ軸モータ５１（図４参照）等を備える。Ｘ軸レール７１，７２、Ｘ軸ボールネジ７３はＸ軸方向に延設する。Ｘ軸レール７１は運搬体１２上面後側、Ｘ軸レール７２は運搬体１２上面前側に配置する。Ｘ軸ボールネジ７３はＸ軸レール７１，７２の間に配置する。コラム５はＸ軸レール７１，７２に沿って移動可能である。コラム５は下面にナット（図示略）を備える。ナットはＸ軸ボールネジ７３に螺合する。Ｘ軸モータ５１はＸ軸ボールネジ７３を回転する。コラム５はナットと共にＸ軸方向に移動する。コラム５は運搬体１２を介してＹ軸方向に移動する。即ち、コラム５はＹ軸移動機構、Ｘ軸移動機構、運搬体１２によって、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に移動可能となる。

コラム５は右側面下部に保護カバー１６、左側面下部に保護カバー１７、背面下部にカバー１３を備える。保護カバー１６はコラム５右側面から右側方において露出するＸ軸移動機構を覆う。保護カバー１７はコラム５左側面から左側方において露出するＸ軸移動機構を覆う。保護カバー１６，１７はコラム５のＸ軸方向への移動に追従して移動する。カバー１３はコラム５の背面後方において露出するＹ軸移動機構を覆う。カバー１３はコラム５のＹ軸方向への移動に追従して伸縮する。保護カバー１６，１７、カバー１３はＸ軸移動機構及びＹ軸移動機構内に切粉及び切削液が侵入するのを防止する。

Ｚ軸移動機構はコラム５前面に設けてある。Ｚ軸移動機構は主軸ヘッド７をＺ軸方向に移動する。Ｚ軸移動機構は一対のＺ軸レール（図示略）、Ｚ軸ボールネジ（図示略）、Ｚ軸モータ５３（図６参照）等を備える。Ｚ軸レール、Ｚ軸ボールネジはＺ軸方向に延設する。Ｚ軸ボールネジは一対のＺ軸レールの間に配置する。主軸ヘッド７はＺ軸レールに沿って移動可能である。主軸ヘッド７は背面にナット（図示略）を備える。ナットはＺ軸ボールネジに螺合する。Ｚ軸モータ５３はＺ軸ボールネジを回転する。主軸ヘッド７はＺ軸方向に移動する。保護カバー２８は主軸ヘッド７上部後側に固定してある。保護カバー２８は主軸ヘッド７と共に上下動することでコラム５前面を覆う。コラム５は前面にＺ軸シャッター２７を備える。Ｚ軸シャッター２７は主軸ヘッド７の上下動に従い伸縮する。Ｚ軸シャッター２７はＺ軸移動機構内に切粉及び切削液が侵入するのを防止する。

主軸ヘッド７はＺ軸駆動機構によりコラム５前面に沿って昇降する。主軸８は主軸ヘッド７下部に設けてある。主軸８は工具装着部（図示略）を備える。工具装着部は例えばテーパ状の孔部である。工具装着部は工具ＴＡ，ＴＢを装着する。工具ＴＡは回転加工用の工具である。工具ＴＢは旋削加工用の工具である。以下、工具ＴＡ，ＴＢを総称する場合は工具Ｔと称する。主軸モータ５４は主軸ヘッド７上面前側に設けてある。主軸モータ５４は主軸８を回転する。ケーブルベア（登録商標）２９は主軸ヘッド７上部とコラム５上部との間に設けてある。

図１〜図３を参照して、ワーク保持装置８０の構造について説明する。ワーク保持装置８０は、右側固定部８８、左側固定部８９、治具固定テーブル８１、Ｃ軸モータ５６、Ｃ軸８２、チルトモータ５７等を備える。右側固定部８８は右側支持部１８の上面に固定する。左側固定部８９は左側支持部１９の上面に固定する。

治具固定テーブル８１は、テーブル部８１Ａ、右連結部８１Ｂ、左連結部８１Ｃを備える。Ｃ軸モータ５６は治具固定テーブル８１の下面側に設けてある。Ｃ軸８２は治具固定テーブル８１の略中央に設けてある。Ｃ軸８２は円柱状である。Ｃ軸８２はＣ軸モータ５６の回転軸に連結する。治具（図示略）はＣ軸８２の上面に固定する。治具は例えば円柱状で且つＣ軸８２と同軸上に配置する。治具はワークを保持する。Ｃ軸８２の軸線方向はテーブル部８１Ａ表面に対して直交する。故に治具はＣ軸８２と共に回転可能である。

右連結部８１Ｂはテーブル部８１Ａから右上方向に延出し且つ右側固定部８８にＸ軸回りに回転可能に連結する。左連結部８１Ｃはテーブル部８１Ａから左上方向に延出し且つ左側固定部８９にＸ軸回りに回転可能に連結する。チルトモータ５７は右側固定部８８に固定してある。チルトモータ５７は治具固定テーブル８１をＸ軸回りに回転する。チルトモータ５７の回転軸は右連結部８１Ｂと連結する。

治具に固定したワークは、Ｃ軸モータ５６の駆動によりＣ軸８２の軸回りで回転する。治具に固定したワークは、チルトモータ５７による治具固定テーブル８１の回転に関わらず、Ｃ軸モータ５６の駆動によりテーブル部８１Ａに対して直角な軸回りで回転する。

図１〜図３を参照して、ＡＴＣ３０の構造について説明する。ＡＴＣ３０は、工具マガジン３１、マガジン支持部材３２、マガジンモータ５５、駆動ギヤ３５等を備える。マガジン支持部材３２は楕円状の金属製板部材である。マガジン支持部材３２は、主軸ヘッド７及びコラム５を内側に挿入した状態で、コラム５に取り付けてある。工具マガジン３１は前方から後方に従って上方に向かって傾斜している。

工具マガジン３１はマガジン支持部材３２の外周に沿って取り付けてある。工具マガジン３１はチェーン３４、複数のポット３７を備える。チェーン３４はマガジン支持部材３２の外周に沿って移動可能に取り付けてある。複数のポット３７はチェーン３４に夫々取り付けてある。本実施形態の工具マガジン３１は例えば２１本のポット３７を備える。ポット３７は工具Ｔを保持可能である。ポット３７は例えばアーム状に形成し且つ揺動可能に取り付けてある。

マガジンモータ５５はマガジン支持部材３２の上部に取り付けてある。マガジンモータ５５の駆動軸はマガジン支持部材３２の上面に直交する。マガジンモータ５５の駆動軸は正逆何れの方向にも回転可能である。駆動ギヤ３５はマガジンモータ５５の駆動軸に取り付けてある。駆動ギヤ３５はマガジンモータ５５の駆動軸と共に回転する。駆動ギヤ３５は工具マガジン３１のチェーン３４に噛合する。チェーン３４は駆動ギヤ３５の駆動によりマガジン支持部材３２の外周に沿って正逆何れかの方向に移動する。故にポット３７はチェーン３４と共にマガジン支持部材３２の外周に沿って移動する。工具マガジン３１の最下部に位置するポット３７の位置は、工具交換位置である。工具交換位置は主軸８に最も近接する位置である。ＡＴＣ３０は、工具交換位置にあるポット３７が保持する次工具を、主軸８に装着する現工具と交換する。

工作機械１による加工方法について説明する。工作機械１は回転加工と旋削加工が可能である。回転加工は固定したワークに回転する工具ＴＡを当てて移動する加工方法である。例えばドリル、タップ等の孔空け加工の際に用いる。回転加工は回転加工用の工具ＴＡを用いる。工具ＴＡは主軸８に装着した状態で回転可能である。旋削加工は回転するワークに工具ＴＢを当てて移動する加工方法である。例えばフェイシング加工等に用いる。旋削加工は旋削加工用の工具ＴＢを用いる。工具ＴＢは主軸８に装着した状態では回転不能となる。

図４の如く、工具ＴＢは、テーパシャンク１０１、プルスタッド１０２、フランジ１０３等を備える。テーパシャンク１０１は略円錐状である。テーパシャンク１０１は主軸８の工具装着部（図示略）に装着する。プルスタッド１０２はテーパシャンク１０１の頂上部に設けてある。プルスタッド１０２は工具装着部内に設けた把持部（図示略）が把持する部分である。フランジ１０３は工具ＴＢとテーパシャンク１０１との間に設けてある。フランジ１０３は工具ＴＢの径方向外側に延出する略円盤状である。

フランジ１０３は一対のキー溝１０５，１０６を備える。キー溝１０５，１０６は長方形状に形成してあるが形状は限定しない。キー溝１０５，１０６はフランジ１０３の中心を挟んで互いに対向する位置にある。キー溝１０５，１０６は旋削加工用の工具ＴＢに特有である。図５の如く、主軸ヘッド７は下端面に一対のキー９１，９２を備える。キー９１，９２は例えば凸状である。キー９１，９２の形状はキー溝１０５，１０６の形状に対応する。キー９１，９２は主軸８の工具装着部を挟んで互いに対向する位置関係である。

図５の如く、主軸８（図５では図示略）は工具ＴＢを装着した状態である。工具ＴＢのテーパシャンク１０１は主軸８の工具装着部に装着する。フランジ１０３は主軸ヘッド７の下端面に接触する。キー９１，９２はキー溝１０５，１０６に係合する。キー９１，９２はキー溝１０５，１０６の内面に係止する。工具ＴＢは主軸ヘッド７に対して機械的に固定した状態なので主軸８は回転不能となる。回転加工用の工具ＴＡは、工具ＴＢと同様に、テーパシャンク、プルスタッドを備えるがフランジは無い。故に工具ＴＡは主軸８の工具装着部に装着した場合、キー９１，９２と係合しないので、工具ＴＡは主軸８と共に回転可能である。

図１〜図３を参照して、工作機械１を用いた回転加工工程について説明する。作業者はＣ軸８２に治具を用いてワークを固定する。ＡＴＣ３０は主軸８に工具ＴＡを装着する。工具ＴＡは主軸ヘッド７に対して回転可能状態である。工作機械１は主軸モータ５４を駆動する。工具ＴＡは主軸８と共に回転する。工作機械１はＣ軸モータ５６を駆動しないので、Ｃ軸８２上の治具に固定したワークは回転しない。工作機械１はＸ軸モータ５１〜Ｚ軸モータ５３を駆動して主軸８の位置を移動し、且つ主軸８を回転させて治具に固定したワークに対して回転加工ができる。

図１〜図３を参照して、工作機械１を用いた旋削加工工程について説明する。作業者はＣ軸８２の上面に治具を用いてワークを固定する。ＡＴＣ３０は主軸８に工具ＴＢを装着する。工具ＴＢは主軸ヘッド７に対して回転不可能な状態である。工作機械１はＣ軸モータ５６を駆動する。Ｃ軸８２上の治具に固定したワークは回転する。工作機械１はＸ軸モータ５１〜Ｚ軸モータ５３を駆動して主軸８の位置を移動し、回転したワークに対して工具ＴＢによる旋削加工ができる。

工作機械１はチルトモータ５７によりＸ軸回りのワーク姿勢を調整可能である。故にワークの所望の部位を加工できる。なお工作機械１は主軸モータ５４及びＣ軸モータ５６を同時に回転してワークを加工してもよい。

図６を参照して、工作機械１の電気的構成について説明する。工作機械１は数値制御部２０を備える。数値制御部２０はＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３、フラッシュメモリ２４、入力部２５、入出力部２６等を備える。ＣＰＵ２１は工作機械１の動作を統括制御する。ＲＯＭ２２は各種プログラムを記憶する。ＲＡＭ２３は各種データを記憶する。フラッシュメモリ２４はＮＣプログラム、後述するポットテーブル２４１（図７参照）、後述する切断時パラメータテーブル２４２（図８参照）等を記憶する。ＮＣプログラムは複数のブロックで構成したものである。各ブロックは各種ＮＣコマンドを含む。ＮＣコマンドは制御指令である。

操作部３８、Ｚ軸原点センサ３９は入力部２５に接続する。操作部３８は例えば工作機械１を覆うカバー（図示略）に設けてある。操作部３８は例えば作業者が工作機械１の動作について各種入力及び設定を行う機器である。Ｚ軸原点センサ３９は主軸ヘッド７のＺ軸方向の原点を検出する。駆動回路４１〜４９は入出力部２６に接続する。

駆動回路４１はＸ軸モータ５１を駆動する。エンコーダ５１ＡはＸ軸モータ５１と入出力部２６に接続する。エンコーダ５１ＡはＸ軸モータ５１の回転量を検出し該検出信号を入出力部２６に入力する。駆動回路４２はＹ軸モータ５２を駆動する。エンコーダ５２ＡはＹ軸モータ５２と入出力部２６に接続する。エンコーダ５２ＡはＹ軸モータ５２の回転量を検出し該検出信号を入出力部２６に入力する。駆動回路４３はＺ軸モータ５３を駆動する。エンコーダ５３ＡはＺ軸モータ５３と入出力部２６に接続する。エンコーダ５３ＡはＺ軸モータ５３の回転量を検出し該検出信号を入出力部２６に入力する。

駆動回路４４は主軸モータ５４を駆動する。エンコーダ５４Ａは主軸モータ５４と入出力部２６に接続する。エンコーダ５４Ａは主軸モータ５４の回転量を検出し該検出信号を入出力部２６に入力する。駆動回路４６はマガジンモータ５５を駆動する。エンコーダ５５Ａはマガジンモータ５５と入出力部２６に接続する。エンコーダ５５Ａはマガジンモータ５５の回転量を検出し該検出信号を入出力部２６に入力する。駆動回路４６はＣ軸モータ５６を駆動する。エンコーダ５６ＡはＣ軸モータ５６と入出力部２６に接続する。エンコーダ５６ＡはＣ軸モータ５６の回転量を検出し該検出信号を入出力部２６に入力する。

駆動回路４７はチルトモータ５７を駆動する。エンコーダ５７Ａはチルトモータ５７と入出力部２６に接続する。エンコーダ５７Ａはチルトモータ５７の回転量を検出し該検出信号を入出力部２６に入力する。駆動回路４８はクランプ装置５８を駆動する。クランプ装置５８は治具固定テーブル８１の裏面側に設けてある。クランプ装置５８は治具の回転軸を固定保持する。駆動回路４９は表示部１１を駆動する。表示部１１は例えばスプラッシュカバー（図示略）に設けてある。表示部１１は工作機械１の設定画面、操作画面等の各種画面を表示する。

Ｘ軸モータ５１、Ｙ軸モータ５２、Ｚ軸モータ５３、主軸モータ５４、マガジンモータ５５、Ｃ軸モータ５６、チルトモータ５７は例えばサーボモータである。

図７を参照して、ポットテーブル２４１について説明する。ポットテーブル２４１はポット番号と工具番号を夫々対応付けて記憶する。上述の通り、工具マガジン３１は例えば２１本のポット３７を備える。工作機械１は各ポット３７にポット番号を割り付けてある。Ｐ１〜Ｐ２１はポット番号である。工具番号は各工具に割り付けた番号である。Ｐ１〜Ｐ１８に対応する各工具番号は、工具マガジン３１のＰ１〜Ｐ１８に実際に装着した工具の工具番号に対応する。Ｐ１〜Ｐ１８に装着する工具の順番は例えばＮＣプログラムの実行において使用する工具の順番に対応するとよい。Ｐ１９〜Ｐ２１の３本のポット３７は電源切断時に主軸８に装着する工具専用のポット（以下電源切断時専用ポットと呼ぶ）である。Ｐ１９に対応する工具は例えば工具ＴＡである。Ｐ２０に対応する工具は例えば工具ＴＢである。Ｐ２１は例えば空状態である。

図８を参照して、切断時パラメータテーブル２４２について説明する。切断時パラメータテーブル２４２は切断時パラメータとポット番号を夫々対応付けて記憶する。切断時パラメータは、主軸８の状態を第一状態、第二状態、第三状態の何れか一の状態に制御する為のパラメータである。第一状態は主軸８に工具ＴＡを装着した状態である。第二状態は主軸８に工具ＴＢを装着した状態である。第三状態は主軸８に工具を装着していない状態である。切断時パラメータ１は第一状態に制御する為のパラメータである。切断時パラメータ２は第二状態に制御する為のパラメータである。切断時パラメータ３は第三状態に制御する為のパラメータである。Ｐ１９は切断時パラメータ１に対応する。Ｐ１９は工具ＴＡを装着した状態である。Ｐ２０は切断時パラメータ２に対応する。Ｐ２０は工具ＴＢを装着した状態である。Ｐ２１は切断時パラメータ３に対応する。Ｐ２１は工具を装着していない状態である。

Ｐ１９〜Ｐ２１は電源切断時専用ポットである。Ｐ１９〜Ｐ２１は２１本のポット３７の順番の最後の３本である。故に本実施形態は電源切断時に装着する工具専用のポット３７を、他のポット３７と区分けができる。作業者は各ポット３７に対する工具の装着間違いを防止できる。電源切断時専用ポットは２１本のポット３７のうち最初の三本でもよく、バラバラに配置してもよい。電源切断時専用ポットは工具の装着間違いを防止する為、纏めて配置するのが好ましい。

なお本実施形態は、通常使用するポット３７と区別して電源切断時専用ポットを設け、電源切断時に電源切断時専用ポットに装着する工具ＴＡ等を主軸８に装着する。例えば通常加工時に使用するポット３７に工具ＴＡ等を装着し、電源切断時にそのポット３７に装着する工具ＴＡ等を主軸８に装着するようにしてもよい。工具ＴＡ等は通常使用する工具Ｔと同じであり、加工時において他の工具Ｔと同様に使用する。

図９を参照して、主軸状態指定処理について説明する。作業者は例えば操作部３８（図６参照）を操作し主軸状態指定モードに切り替える。作業者は主軸状態指定モードにおいて電源切断時に主軸８に装着する工具を指定する。ＣＰＵ２１は主軸状態指定モードへの切り替えにより、ＲＯＭ２２に記憶した主軸状態指定プログラムを読み出して本処理を実行する。

先ずＣＰＵ２１は表示部１１に指定画面（図示略）を表示する（Ｓ１）。指定画面は電源切断時の主軸８の状態について、第一状態、第二状態、第三状態の何れか一つを選択して指定する画面である。作業者は例えば現場で使用する工具、所有する工具の種類等に応じて指定する工具を自由に決めればよい。

作業者は例えば工具ＴＡを所有するのであれば、第一状態又は第三状態を指定するのがよい。作業者は工具マガジン３１に空きポットを設けないのであれば、第一状態に指定するのがよい。作業者は電源切断時の主軸状態を第一状態又は第三状態に指定することで、次回起動時において主軸８は主軸指令に基づき回転できる。故に工作機械１は工具ＴＢを装着した状態で回転するのを防止できる。作業者は例えば工具ＴＢを多く所有するのであれば、第二状態を指定してもよい。工作機械１は電源切断時の主軸状態を第二状態に指定することで、次回起動時において主軸８は主軸指令を無視する。故に工作機械１は加工動作をより早く進めることができる。

ＣＰＵ２１は第一状態を指定したか否か判断する（Ｓ２）。ＣＰＵ２１は第一状態を指定したと判断した場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、切断時パラメータを１に設定する（Ｓ５）。ＣＰＵ２１はパラメータ情報をフラッシュメモリ２４に記憶する（Ｓ８）。パラメータ情報は切断時パラメータの情報である。ＣＰＵ２１は第一状態を指定していないと判断した場合（Ｓ２：ＮＯ）、第二状態を指定したか否か判断する（Ｓ３）。ＣＰＵ２１は第二状態を指定したと判断した場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、切断時パラメータを２に設定する（Ｓ６）。ＣＰＵ２１はパラメータ情報をフラッシュメモリ２４に記憶する（Ｓ８）。ＣＰＵ２１は第二状態も指定していないと判断した場合（Ｓ３：ＮＯ）、第三状態を指定したか否か判断する（Ｓ４）。ＣＰＵ２１は第三状態を指定したと判断した場合（Ｓ４：ＹＥＳ）、切断時パラメータを３に設定する（Ｓ７）。ＣＰＵ２１はパラメータ情報をフラッシュメモリ２４に記憶する（Ｓ８）。

ＣＰＵ２１は第三状態も指定してないと判断した場合（Ｓ４：ＮＯ）、作業者が指定を完了するまで、Ｓ２〜Ｓ４の判断処理を繰り返す。ＣＰＵ２１は切断時パラメータの設定を完了し（Ｓ５〜Ｓ７）、パラメータ情報をフラッシュメモリ２４に記憶した後（Ｓ８）、本処理を終了する。

図１０を参照して、電源切断時処理について説明する。ＣＰＵ２１は、作業者による電源切断の操作により、ＲＯＭ２２に記憶した電源切断時プログラムを読み出して本処理を実行する。先ず、ＣＰＵ２１はフラッシュメモリ２４に記憶した切断時パラメータが１か否か判断する（Ｓ１１）。ＣＰＵ２１は切断時パラメータが１であると判断した場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、切断時パラメータテーブル２４２を参照する。切断時パラメータ１に対応するポット番号はＰ１９である。Ｐ１９に装着してある工具はポットテーブル２４１を参照すると工具ＴＡである。ＣＰＵ２１はＡＴＣ３０によってＰ１９に装着してある工具ＴＡへの工具交換を実行する（Ｓ１４）。ＣＰＵ２１は電源を切断し（Ｓ１９）、本処理を終了する。

ＣＰＵ２１は切断時パラメータが１でないと判断した場合（Ｓ１１：ＮＯ）、切断時パラメータは２か否か判断する（Ｓ１２）。ＣＰＵ２１は切断時パラメータが２であると判断した場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、切断時パラメータテーブル２４２を参照する。切断時パラメータ２に対応するポット番号はＰ２０である。Ｐ２０に装着してある工具はポットテーブル２４１を参照すると工具ＴＢである。ＣＰＵ２１はＡＴＣ２０によってＰ２０に装着してある工具ＴＢへの工具交換を実行する（Ｓ１５）。ＣＰＵ２１は電源を切断し（Ｓ１９）、本処理を終了する。

ＣＰＵ２１は切断時パラメータが２でもないと判断した場合（Ｓ１２：ＮＯ）、切断時パラメータは３か否か判断する（Ｓ１３）。ＣＰＵ２１は切断時パラメータが３であると判断した場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、切断時パラメータテーブル２４２を参照する。切断時パラメータ２に対応するポット番号はＰ２１である。Ｐ２１は工具を装着していない。ＣＰＵ２１はＡＴＣ２０によって主軸８に装着してある工具Ｔを外し（Ｓ１６）、主軸８から外した工具Tを工具マガジン３１のＰ２１に装着して収納する。ＣＰＵ２１は電源を切断し（Ｓ１９）、本処理を終了する。

ＣＰＵ２１は切断時パラメータが３でもないと判断した場合（Ｓ１３：ＮＯ）、作業者による主軸状態の指定を完了していないので、表示部１１等によって報知する（Ｓ１７）。作業者は主軸状態の指定が完了していないことに気づく。作業者は上述の主軸状態指定モードに切り替え、上述の設定を行う。ＣＰＵ２１は作業者による設定が完了したか否か判断する（Ｓ１８）。ＣＰＵ２１は作業者による設定が完了するまでは（Ｓ１８：ＮＯ）、Ｓ１８に戻って待機状態となる。ＣＰＵ２１は作業者による設定が完了したと判断した場合（Ｓ１８：ＹＥＳ）、Ｓ１１に戻り、設定した内容で、上記処理を実行する（Ｓ１１〜Ｓ１６）。ＣＰＵ２１は各処理を正常に完了した場合（Ｓ１４〜Ｓ１６）、工作機械１の電源を切断し（Ｓ１９）、本処理を終了する。

図１１を参照して、起動時処理について説明する。ＣＰＵ２１は起動時、ＲＯＭ２２に記憶した起動時プログラムを読み出して本処理を実行する。ＣＰＵ２１は主軸指令が有るか否か判断する（Ｓ２１）。ＣＰＵ２１は主軸指令が有るまで（Ｓ２１：ＮＯ）、Ｓ２１に戻って待機状態となる。

ＣＰＵ２１は主軸指令が工具交換時のオリエント指令か否か判断する（Ｓ２２）。ＣＰＵ２１は主軸指令がオリエント指令であると判断した場合（Ｓ２２：ＹＥＳ）、工具交換は起動時最初の工具交換である。主軸モータ５４はインクリメントモータである。工作機械１は通常、主軸モータ５４の原点を検出する必要がある。工作機械１は主軸モータ５４の原点を検出しなければ主軸８の現在の位置を認識できない。

ＣＰＵ２１は切断時パラメータが１又は３であるか否か判断する（Ｓ２３）。ＣＰＵ２１は切断時パラメータが１であると判断した場合（Ｓ２３：ＹＥＳ）、主軸８は工具ＴＡを装着した第一状態である。故にＣＰＵ２１は主軸オリエントを実行する（Ｓ２４）。主軸オリエントは主軸８を原点位置に割り出す処理である。工具ＴＡは回転可能である。工作機械１は主軸オリエントを正常に実行できる。ＣＰＵ２１は切断時パラメータが３であると判断した場合（Ｓ２３：ＹＥＳ）、主軸８は工具Ｔを装着していない第三状態である。ＣＰＵ２１は主軸オリエントを実行する（Ｓ２４）。主軸８は回転可能である。工作機械１は主軸オリエントを正常に実行できる。

ＣＰＵ２１はＺ軸上昇を実行する（Ｓ２５）。Ｚ軸上昇は主軸ヘッド７を工具交換準備位置まで上昇する処理である。ＣＰＵ２１はＡＴＣ３０による工具交換を実行する（Ｓ２６）。主軸８はＳ２２で原点位置に割り出してある。故に工作機械１はＡＴＣ３０による工具交換の際に工具ＴＡを主軸８に対して正常に着脱できる。

ＣＰＵ２１はＺ軸下降を実行する（Ｓ２７）。Ｚ軸下降は主軸ヘッド７をＺ軸原点位置まで下降する処理である。ＣＰＵ２１は本処理を終了する。

ＣＰＵ２１は切断時パラメータが２であると判断した場合（Ｓ２３：ＮＯ）、主軸オリエントを実行せず、Ｚ軸上昇を実行する（Ｓ２５）。主軸８に工具ＴＢを装着した第二状態である場合、キー９１，９２はキー溝１０５，１０６に係合する。主軸ヘッド７に対する工具ＴＢの位置は決まる。主軸ヘッド７に対する位置が決まった工具ＴＢを装着する主軸８の位置は原点位置である。即ち主軸８は既に原点位置に割り出した状態（オリエント状態）である。故にＣＰＵ２１は主軸オリエントを実行しない。ＣＰＵ２１はＳ２６，Ｓ２７を上記同様に実行する。工作機械１は主軸オリエントを無視して次の処理に進むことができるので、動作を速く進めることができる。ＣＰＵ２１は本処理を終了する。

ＣＰＵ２１は主軸指令がオリエント指令ではなく、通常の主軸指令であると判断した場合（Ｓ２２：ＮＯ）、ＣＰＵ２１は切断時パラメータが１又は３であるか否か判断する（Ｓ２８）。通常の主軸指令はオリエント指令以外の主軸８を回転する指令である。ＣＰＵ２１は切断時パラメータが１又は３であると判断した場合（Ｓ２８：ＹＥＳ）、上記と同じ理由により、主軸指令を実行する（Ｓ２９）。ＣＰＵ２１は本処理を終了する。

ＣＰＵ２１は切断時パラメータが２であると判断した場合（Ｓ２８：ＮＯ）、回転しない工具ＴＢを主軸８に装着した第二状態で主軸指令を出力する状態は、例えばプログラムミスが原因である。工作機械１は工具ＴＢを装着した状態で主軸８を回転しようとすると、主軸８に過剰な負荷がかかり、故障の原因になる。ＣＰＵ２１は主軸指令を実行することなく、その旨を報知し（Ｓ３０）、本処理を終了する。報知は、例えば表示部１１に異常メッセージ等を表示する処理、音声で報知する処理、ランプ等を点灯又は点滅する処理等の何れでもよい。故に作業者は工作機械１の異常を早期に認識できるので速やかな対応が可能である。

以上説明において、図４に示すキー溝１０５，１０６は本発明の係合部の一例である。図５に示すキー９１，９２は本発明の被係合部の一例である。図６に示す主軸モータ５４は本発明の駆動部の一例である。図９に示すＳ２〜Ｓ７の処理を実行するＣＰＵ２１は本発明の主軸状態指定手段の一例である。図１０に示すＳ１１〜Ｓ１６の処理を実行するＣＰＵ２１は本発明の主軸状態制御手段の一例である。図６に示す操作部３８は本発明の設定手段の一例である。フラッシュメモリ２４は本発明の記憶手段の一例である。図９に示すＳ８の処理を実行するＣＰＵ２１は本発明の記憶処理手段の一例である。図１１に示すＳ２１，Ｓ２２の処理を実行するＣＰＵ２１は本発明の主軸指令判断手段の一例である。Ｓ２３，Ｓ２８の処理を実行するＣＰＵ２１は第二状態判断手段の一例である。（Ｓ２３：ＮＯ）、（Ｓ２８：ＮＯ）の処理を実行するＣＰＵ２１は本発明の主軸駆動制御手段の一例である。

以上説明したように、本実施形態の工作機械１は、回転加工用の工具ＴＡ及び旋削加工用の工具ＴＢを共通の主軸８に選択的に装着可能である。工作機械１はワークに回転加工及び旋削加工を選択的に施すことができる。主軸ヘッド７は下端面に一対のキー９１，９２を備える。工具ＴＢは一対のキー溝１０５，１０６を備える。主軸８は工具ＴＢを装着する。キー９１，９２はキー溝１０５，１０６に係合する。キー９１，９２は工具ＴＢの回転を規制する。工作機械１は数値制御部２０を備える。数値制御部２０はＣＰＵ２１を備える。ＣＰＵ２１は電源切断時における主軸８の状態について、第一状態、第二状態、第三状態のうち少なくとも何れかの状態を指定可能である。第一状態は主軸８に回転加工用の工具ＴＡを装着した状態である。第二状態は主軸８に旋削加工用の工具ＴＢを装着した状態である。第三状態は主軸８に工具を装着しない状態である。ＣＰＵ２１は電源切断時にＡＴＣ３０によって主軸８を予め指定した主軸８の状態に制御できる。

主軸状態が例えば第一状態である場合、主軸８は工具ＴＡを装着している。故に工作機械１は起動後に主軸８を回転する主軸指令があった場合に主軸８を回転しても故障する虞はない。主軸状態が第三状態の場合、主軸８は工具を装着していない。故に工作機械１は起動後に主軸指令があった場合に主軸８を回転しても故障する虞はない。主軸状態が第二状態である場合、主軸８は工具ＴＢを装着している。主軸８は回転できない。故に工作機械１は例えば起動後の主軸指令に対して主軸を回転しない等の対策が可能である。故に工作機械１は起動時に主軸８に旋削加工用の工具ＴＢを装着した状態で主軸８を回転するのを防止できる。

本実施形態では特に、作業者は操作部３８によって第一状態、第二状態、及び第三状態のうち何れか一の状態をパラメータで設定できる。ＣＰＵ２１は操作部３８で設定した一の状態を電源切断時の主軸８の状態として指定する。故に工作機械１は第一状態、第二状態、及び第三状態のうち何れか一の状態をパラメータで設定可能である。作業者は例えば現場で使用する工具に応じて何れかの状態を自由に設定できる。

本実施形態では特に、ＣＰＵ２１は操作部３８で設定した切断時パラメータをフラッシュメモリ２４に記憶する。ＣＰＵ２１は起動後に主軸指令があるか否か判断する。主軸指令は工具交換時のオリエント指令を含む。ＣＰＵ２１は主軸指令があると判断した場合、フラッシュメモリ２４に記憶した切断時パラメータに基づき、第二状態を指定したと判断した場合、主軸指令を無視する。工作機械１は主軸８に旋削加工用の工具ＴＢを装着した状態で主軸８を回転するのを防止できる。故に工作機械１は主軸８に過剰な負荷がかかるのを防止できる。

なお上記第一実施形態は様々な変形が可能である。上記実施形態の工作機械１は、コラム５がＸ軸及びＹ軸方向に移動可能なものであるが、これに限定しない。

また上記実施形態は、第一状態、第二状態、第三状態のうち少なくとも一の状態を指定可能なものであるが、本発明は例えば電源切断時において第一状態、第二状態、又は第三状態のみに制御できるものでもよい。特に第一状態又は第三状態に制御するものは、次回起動時は主軸指令に従って従来通り実行すればよいので制御は簡単である。また前記三つの状態のうち何れか二つの状態から一の状態を指定可能としてもよい。

１工作機械
７主軸ヘッド
８主軸
２０数値制御部
２１ＣＰＵ
２４フラッシュメモリ
５４主軸モータ
９１，９２キー
１０５，１０６キー溝
ＴＡ回転加工用の工具
ＴＢ旋削加工用の工具

Claims

回転加工用の工具及び旋削加工用の工具を共通の主軸に選択的に装着し、ワークに回転加工及び旋削加工を選択的に施し、かつ工具交換機構による前記主軸の工具交換が可能な工作機械であって、
前記主軸を回転可能に保持する主軸ヘッドと、
前記主軸ヘッドに設け、旋削加工用の工具の係合部が係合することに基づいて旋削加工用の工具の回転を規制する被係合部と、
前記主軸を駆動する駆動部と、
電源切断時における前記主軸の状態について、前記主軸に前記回転加工用の工具を装着した第一状態、前記旋削加工用の工具を装着した第二状態、及び前記工具を装着しない第三状態のうち少なくとも何れかの状態を指定可能な主軸状態指定手段と、
電源切断時に、前記工具交換機構によって、前記主軸を前記主軸状態指定手段が指定した前記主軸の状態に制御する主軸状態制御手段と
を備えたことを特徴とする工作機械。
前記第一状態、前記第二状態、及び前記第三状態のうち何れか一の状態をパラメータで設定可能な設定手段を備え、
前記主軸状態指定手段は、前記設定手段が設定した前記一の状態を指定することを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
前記主軸状態指定手段は、
前記設定手段で設定した前記パラメータを記憶手段に記憶する記憶処理手段を備え、
起動後に、前記主軸の回転を指示する主軸指令があるか否か判断する主軸指令判断手段と、
前記主軸指令判断手段が前記主軸指令があると判断した場合、前記記憶手段に記憶した前記パラメータに基づき、前記主軸状態指定手段が前記第二状態を指定したか否か判断する第二状態判断手段と、
前記第二状態判断手段が前記主軸状態指定手段が前記第二状態を指定したと判断した場合、前記主軸指令を無視する主軸駆動制御手段と
を備えたことを特徴とする請求項２に記載の工作機械。