JP7024561B2 - 工作機械、コンピュータプログラム及び制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、ワークを加工する工作機械、コンピュータプログラム及び制御方法に関する。

従来、工作機械は、主軸に装着する工具を交換する場合、主軸の上昇又は下降速度を低くし、工具交換時における振動の発生を抑制していた。

特許第６０５１９３７号公報

近年、同一工場内に配置した一の工作機械から他の工作機械への振動の伝搬、及び騒音による環境悪化を防止すべく、更なる振動の抑制が求められている。工具交換時の振動の原因は、アンクランプレバーがアンクランプピンに当接する時に発生する時の衝撃によるものである。従って、従来の工作機械はアンクランプレバーがアンクランプピンに当接する付近で主軸ヘッドの移動速度を減速していた。

しかし、アンクランプレバーがアンクランプピンに当接する主軸ヘッドの位置は、主軸に工具を装着している時と、主軸に工具を装着していない時とで異なる。具体的には、主軸に工具を装着していない時の方が主軸に工具を装着している時よりも、主軸ヘッドが低い位置でアンクランプレバーがアンクランプピンに当接する。従来の工作機械は主軸の工具装着の有無に関係なく減速するため、必要以上に減速期間が長くなり、加工時間が長くなるという問題があった。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、必要以上に主軸の減速期間が長くなることを抑制できる工作機械及びコンピュータプログラムを提供することを目的とする。

本発明に係る工作機械は、工具を装着する主軸と、該主軸の往復移動を実行する移動機構と、該移動機構の駆動を制御する制御装置とを備える工作機械において、前記制御装置は、前記主軸が上昇する場合、前記主軸に工具を装着したか否かを判定する判定部と、該判定部にて前記主軸に工具を装着したと判定した場合、上下方向における第一位置にて減速を開始し、前記判定部にて前記主軸に工具を装着していないと判定した場合、前記第一位置よりも低い第二位置にて減速を開始する減速部とを有することを特徴とする。

本発明においては、工具を装着した主軸が上昇し、工具交換動作を実行した場合における大きな振動が発生する上下方向の区間は、工具を装着していない主軸が上昇し、工具交換動作を実行した場合における大きな振動が発生する上下方向の区間よりも高い位置にある。工具を装着した主軸が上昇する場合、第一位置にて減速を開始し、工具を装着していない主軸が上昇する場合、第一位置よりも低い第二位置にて減速を開始する。

本発明に係る工作機械は、前記制御装置は、前記減速部にて減速を開始した後に、前記主軸に工具を装着したか否かを判定する第二判定部と、該第二判定部にて工具を装着したと判定した場合、前記第一位置よりも高い第三位置にて加速を開始し、前記第二判定部にて工具を装着していないと判定した場合、前記第三位置よりも低い第四位置にて加速を開始する加速部とを有することを特徴とする。

本発明においては、工具を装着した主軸が上昇する場合、第三位置にて加速を開始し、工具を装着していない主軸が上昇する場合、第三位置よりも低い第四位置にて加速を開始する。工具の有無に応じて、主軸の加速開始位置を設定するので、主軸の高速区間が不要に短くなることを防止できる。

本発明に係る工作機械は、前記工具を把持する把持アームを複数有し、いずれかの前記把持アームを割り出し位置に配置する工具マガジンを備え、前記制御装置は、前記主軸が上昇後に下降する場合、前記割り出し位置に配置した前記把持アームが工具を把持しているか否かを判定する第三判定部と、該第三判定部にて前記把持アームが工具を把持していると判定した場合、上下方向における第五位置にて減速を開始し、所定速度まで減速を行う第二減速部と、前記第三判定部にて前記把持アームが工具を把持していないと判定した場合、前記所定速度よりも高い速度によって前記主軸の下降を実行する下降実行部とを有することを特徴とする。

本発明においては、主軸が下降し、割り出し位置に配置した把持アームが工具を把持し、工具交換動作を実行した場合における振動の大きさは、主軸が下降し、割り出し位置に配置した把持アームが工具を把持しておらず、工具交換動作を実行した場合における振動の大きさよりも大きい。把持アームが工具を把持していない場合、主軸の下降速度を、把持アームが工具を把持している場合よりも高くし、作業時間を短縮する。

本発明に係る工作機械の前記下降実行部は、前記第五位置よりも低い第六位置にて減速を開始することを特徴とする。

本発明においては、例えば、工具を装着しない場合、アンクランプレバーがアンクランプピンから離れる時に、バネ力でアンクランプピン、ドローバーが上方に移動し、アンクランプピンが長穴に衝突する。故に、減速し、衝突を抑制する。

本発明に係る工作機械は、前記第二減速部にて減速を開始した後に、前記主軸に工具を装着したか否かを判定する第四判定部と、該第四判定部にて工具を装着したと判定した場合、前記第五位置よりも低い第七位置にて加速を開始する第二加速部とを有することを特徴とする。

本発明においては、例えば、工具を装着している場合、工具ホルダが主軸テーパー穴に係合するので、ドローバーは途中で止まり、アンクランプピンは、長穴に衝突しない。故に加速し、作業時間を短縮する。

本発明に係る工作機械は、前記下降実行部は、前記所定速度よりも高い第二の所定速度まで前記主軸を減速するか、又は前記主軸の速度を前記所定速度よりも高い速度に維持することを特徴とする。

本発明においては、割り出し位置に配置した把持アームが工具を把持していない場合、把持アームが工具を把持している場合における所定速度よりも高い第二の所定速度まで主軸を減速するか、又は主軸の速度を所定速度よりも高い速度に維持する。作業時間の短縮を実現する。

本発明に係る工作機械は、振動を検出する振動検出器を備え、前記下降実行部は、前記振動検出器の検出結果に応じて、前記第二の所定速度まで前記主軸を減速するか、又は前記主軸の速度を前記所定速度よりも高い速度に維持するかを選択することを特徴とする。

本発明においては、振動検出器の検出結果に応じて、第二の所定速度まで主軸を減速するか、又は主軸の速度を所定速度よりも高い速度に維持するかを選択する。振動の大／小に応じて、主軸の速度を低／高にし、振動の抑制及び作業時間の短縮の両立を図る。

本発明に係るコンピュータプログラムは、工具を装着する主軸の往復移動を実行する移動機構を制御する制御装置で実行可能なコンピュータプログラムであって、前記主軸が上昇する場合、前記主軸に工具を装着したか否かを判定し、前記主軸に工具を装着したと判定した場合、上下方向における第一位置にて減速を開始し、前記主軸に工具を装着していないと判定した場合、前記第一位置よりも低い第二位置にて減速を開始する処理を実行させることを特徴とする。

本発明においては、工具を装着した主軸が上昇し、工具交換動作を実行した場合における大きな振動が発生する上下方向の区間は、工具を装着していない主軸が上昇し、工具交換動作を実行した場合における大きな振動が発生する上下方向の区間よりも高い位置にある。工具を装着した主軸が上昇する場合、第一位置にて減速を開始し、工具を装着していない主軸が上昇する場合、第一位置よりも低い第二位置にて減速を開始する。

本発明に係る制御方法は、工具を装着する主軸の上下移動を制御する制御方法であって、前記主軸が上昇する場合、前記主軸に工具を装着したか否かを判定し、前記主軸に工具を装着したと判定した場合、上下方向における第一位置にて減速を開始し、前記主軸に工具を装着していないと判定した場合、前記第一位置よりも低い第二位置にて減速を開始することを特徴とする。

本発明においては、工具を装着した主軸が上昇し、工具交換動作を実行した場合における大きな振動が発生する上下方向の区間は、工具を装着していない主軸が上昇し、工具交換動作を実行した場合における大きな振動が発生する上下方向の区間よりも高い位置にある。工具を装着した主軸が上昇する場合、第一位置にて減速を開始し、工具を装着していない主軸が上昇する場合、第一位置よりも低い第二位置にて減速を開始する。

本発明に係る工作機械、コンピュータプログラム及び制御方法にあっては、工具を装着した主軸が上昇し、工具交換動作を実行した場合における大きな振動が発生する上下方向の区間は、工具を装着していない主軸が上昇し、工具交換動作を実行した場合における大きな振動が発生する上下方向の区間よりも高い位置にある。工具を装着した主軸が上昇する場合、第一位置にて減速を開始し、工具を装着していない主軸が上昇する場合、第一位置よりも低い第二位置にて減速を開始する。工具の有無に応じて、主軸の低速区間を設定するので、主軸の高速区間が不要に短くなることを防止できる。

実施の形態１に係る工作機械を略示する斜視図である。 工具マガジン及び主軸ヘッドを示す右側面図である。 制御装置の構成を略示するブロック図である。 制御装置による主軸動作処理を説明するフローチャートである。 主軸が上昇する場合における主軸の上下位置及び上昇速度の関係を示すグラフである。 制御装置による主軸の下降処理を説明するフローチャートである。 主軸が下降する場合における主軸の上下位置及び下降速度の関係を示すグラフである。 制御装置による下降処理を説明するフローチャートである。 主軸が下降する場合における主軸の上下位置及び下降速度の関係を示すグラフである。 振動検出器及び制御装置を示すブロック図である。

（実施の形態１）
以下本発明を実施の形態１に係る工作機械を示す図面に基づいて説明する。以下の説明では図に示す上下前後左右を使用する。図１は、工作機械を略示する斜視図、図２は、工具マガジン及び主軸ヘッド４を示す右側面図である。工作機械は、前後に延びた矩形の基台１を備える。基台１の上面後部に立柱２が設けてある。立柱２の後面に制御装置３が設けてあり、立柱２の前面に、上下方向に移動するＺ軸移動機構（図示略）が設けてある。Ｚ軸移動機構は、上下方向を軸方向としたボールねじ機構と、Ｚ軸モータ３３（図３参照）を備える。ボールねじ機構のナットに主軸ヘッド４が設けてある。Ｚ軸モータ３３の回転によって、主軸ヘッド４は上下方向に移動する。

主軸ヘッド４は上下延びる主軸６を備える。主軸６の下端部に工具を装着する。主軸６は主軸テーパー穴を備える。工具は主軸テーパー穴に係合する工具ホルダと、該工具ホルダに保持した加工刃を備える。主軸ヘッド４の上端部には主軸６の回転を行う主軸モータ５が設けてある。立柱２の上下方向中途部に、二つの連結板８を介して工具マガジン７が設けてある。二つの連結板８は立柱２から前方に突出し、左右に並ぶ。二つの連結板８の前端部に工具マガジン７が固定してある。

工具マガジン７は、前方視円形のフレーム７ａと、マガジンモータ６０（図３参照）を備える。マガジンモータ６０の回転によって、フレーム７ａはフレーム７ａの中心回りに回転する。連結板８はフレーム７ａを回転可能に支持する。フレーム７ａの外周に沿って複数の把持アーム７ｂが並ぶ。把持アーム７ｂは工具９を把持する。工具マガジン７は主軸ヘッド４よりも前側に位置する。制御装置３は、工具マガジン７を回転して、工具を割り出し位置に割り出す。割り出し位置は、例えば工具マガジン７の最下位置である。制御装置３は主軸ヘッド４の下降を行い、主軸６に工具を装着する。また主軸ヘッド４の上昇を行い、工具９を主軸６から取り外し、把持アーム７ｂは工具９を把持する。

基台１の上面前部に前後方向に移動するＹ軸移動機構２０が設けてある。Ｙ軸移動機構２０は、前後方向を軸方向としたボールねじ機構（図示略）と、Ｙ軸モータ１３（図３参照）を備える。ボールねじ機構のナットに移動台２１が設けてある。Ｙ軸モータ１３の回転によって、移動台２１は前後方向に移動する。ボールねじ機構の上側をテレスコピックカバー２２が覆う。

移動台２１に左右方向に移動するＸ軸移動機構３０が設けてある。Ｘ軸移動機構３０は、左右方向を軸方向としたボールねじ機構（図示略）と、Ｘ軸モータ２３を備える。ボールねじ機構のナットに保持台３１が設けてある。保持台３１はワークを保持する。Ｘ軸モータ２３の回転によって、保持台３１は左右方向に移動する。ボールねじ機構の上側をテレスコピックカバー３２が覆う。

図３は制御装置３の構成を略示するブロック図である。制御装置３は、ＣＰＵ５１、記憶部５２、ＲＡＭ５３及び入出力インタフェース５４を備える。記憶部５２は書き換え可能なメモリであり、例えばＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等である。記憶部５２はワークを加工する加工プログラム、把持アーム７ｂと各把持アーム７ｂに把持した工具９の関係を示すテーブルを記憶する。工具交換する都度、ＣＰＵ５１はテーブルを更新する。制御装置３は記憶部５２に記憶した制御プログラムに基づいて、工作機械を制御する。制御プログラムは記憶媒体、例えばＣＤ－ＲＯＭ、ＨＤＤ（図示略）に記憶することができ、読取装置又はネットワークを介して、記憶媒体から記憶部５２に格納することができる。制御装置３は予め制御プログラムを格納したＲＯＭを備えてもよい。制御装置３はＣＰＵ５１に代えてロジック回路、例えばＦＰＧＡを備えてもよい。

作業者が操作部１０を操作した場合、操作部１０から入出力インタフェース５４に信号が入力する。操作部１０は例えばキーボード、ボタン、タッチパネル等である。入出力インタフェース５４は表示部１１に信号を出力する。表示部１１は文字、図形、記号等を表示する。表示部１１は例えば液晶表示パネルである。工具９の主軸６への装着／非装着を検出する装着検出器１２が主軸ヘッド４に設けてある。装着検出器１２から入出力インタフェース５４に信号が入力する。

制御装置３は、Ｘ軸モータ２３に対応したＸ軸制御回路５５、サーボアンプ５５ａ及び微分器２３ｂを備える。Ｘ軸モータ２３はエンコーダ２３ａを備える。Ｘ軸制御回路５５はＣＰＵ５１からの指令に基づいて、電流量を示す命令をサーボアンプ５５ａに出力する。サーボアンプ５５ａは前記命令を受け、Ｘ軸モータ２３に駆動電流を出力する。

エンコーダ２３ａはＸ軸制御回路５５に位置フィードバック信号を出力する。Ｘ軸制御回路５５は位置フィードバック信号に基づいて、位置のフィードバック制御を実行する。

エンコーダ２３ａは微分器２３ｂに位置フィードバック信号を出力し、微分器２３ｂは位置フィードバック信号を速度フィードバック信号に変換して、Ｘ軸制御回路５５に出力する。Ｘ軸制御回路５５は、速度フィードバック信号に基づいて、速度のフィードバック制御を実行する。

サーボアンプ５５ａが出力した駆動電流の値を電流検出器５５ｂが検出する。電流検出器５５ｂは駆動電流の値をＸ軸制御回路５５にフィードバックする。Ｘ軸制御回路５５は駆動電流の値に基づいて、電流制御を実行する。

制御装置３はＹ軸モータ１３に対応したＹ軸制御回路５６、サーボアンプ５６ａ、微分器１３ｂ、電流検出器５６ｂを備え、Ｙ軸モータ１３はエンコーダ１３ａを備える。Ｙ軸制御回路５６、サーボアンプ５６ａ、微分器１３ｂ、Ｙ軸モータ１３、エンコーダ１３ａ、電流検出器５６ｂはＸ軸のものと同様であり、その説明を省略する。

制御装置３はＺ軸モータ３３に対応したＺ軸制御回路５７、サーボアンプ５７ａ、電流検出器５７ｂ、微分器３３ｂを備える。Ｚ軸モータ３３はエンコーダ３３ａを備える。Ｚ軸制御回路５７、サーボアンプ５７ａ、微分器３３ｂ、Ｚ軸モータ３３、エンコーダ３３ａ、電流検出器５７ｂはＸ軸のものと同様であり、その説明を省略する。

制御装置３はマガジンモータ６０に対応したマガジン制御回路５８、サーボアンプ５８ａ、電流検出器５８ｂ、微分器６０ｂを備える。マガジンモータ６０はエンコーダ６０ａを備える。マガジン制御回路５８、サーボアンプ５８ａ、微分器６０ｂ、マガジンモータ６０、エンコーダ６０ａ、電流検出器５８ｂはＸ軸のものと同様であり、その説明を省略する。

制御装置３は主軸モータ５に対応した主軸制御回路７９、サーボアンプ７９ａ、電流検出器７９ｂ、微分器８０ｂを備える。主軸モータ５はエンコーダ８０ａを備える。主軸制御回路７９、サーボアンプ７９ａ、微分器８０ｂ、主軸モータ５、エンコーダ８０ａ、電流検出器７９ｂはＸ軸のものと同様であり、その説明を省略する。

図４は、制御装置３による主軸動作処理を説明するフローチャート、図５は、主軸が上昇する場合における主軸６の上下位置及び上昇速度の関係を示すグラフである。図５において、横軸Ｚは上下位置を示し、縦軸Ｖは上昇速度を示し、破線は主軸６に工具９を装着した場合のグラフを示し、実線は主軸６に工具９を装着していない場合のグラフを示す。なお以下に示す第一速度Ｖ１、第二速度Ｖ２及び第三速度Ｖ３は大きさを示し、速度の向きは上昇又は下降によって示す。初期状態において、主軸６は工具マガジン７よりも下方に位置し、主軸６は工具９を装着するか、又は装着していない。工具９を装着してない主軸６が工具マガジン７よりも上方に位置し、工具９を把持する把持アーム７ｂを割り出し位置に配置し、主軸６が下降した場合、工具マガジン７よりも下方にて、主軸６は工具９を装着する。一方、工具９を装着してない主軸６が工具マガジン７よりも上方に位置し、工具９を把持しない把持アーム７ｂを割り出し位置に配置し、主軸６が下降した場合、工具マガジン７よりも下方にて、主軸６は工具９を装着しない。

ＣＰＵ５１は、工具交換指令を読み込んだ場合、Ｚ軸モータ３３に上昇信号を出力し、主軸６は第一速度Ｖ１にて上昇する（Ｓ１）。ＣＰＵ５１は、装着検出器１２から信号を取り込み、主軸６が工具９を装着しているか否か判定する（Ｓ２）。

主軸６が工具９を装着している場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、主軸６の下端部が第一位置Ｐ１に位置するか否か判定する（Ｓ３）。主軸６の下端部が第一位置Ｐ１に位置しない場合（Ｓ３：ＮＯ）、ＣＰＵ５１はＳ３に処理を戻す。

主軸６が工具９を装着していない場合（Ｓ２：ＮＯ）、主軸６の下端部が第二位置Ｐ２に位置するか否か判定する（Ｓ４）。第二位置Ｐ２は、第一位置Ｐ１よりも低い（図５参照）。主軸６の下端部が第二位置Ｐ２に位置しない場合（Ｓ４：ＮＯ）、ＣＰＵ５１はＳ４に処理を戻す。

主軸６の下端部が第一位置Ｐ１に位置する場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、又は主軸６の下端部が第二位置Ｐ２に位置する場合（Ｓ４：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１はＺ軸モータ３３の回転数を制御し、主軸６の上昇速度の減速を行い（Ｓ５）、主軸６の上昇速度が第二速度Ｖ２に至ったか否かを判定する（Ｓ６）。第二速度Ｖ２は第一速度Ｖ１よりも小さい。主軸６の上昇速度が第二速度Ｖ２に至っていない場合（Ｓ６：ＮＯ）、ＣＰＵ５１はＳ５に処理を戻す。

主軸６の上昇速度が第二速度Ｖ２に至った場合（Ｓ６：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１主軸６の上昇速度を維持し（Ｓ７、図５参照）、主軸６が工具９を装着しているか否か判定する（Ｓ８）。

主軸６が工具９を装着している場合（Ｓ８：ＹＥＳ）、主軸６の下端部が第三位置Ｐ３に位置するか否か判定する（Ｓ９）。主軸６の下端部が第三位置Ｐ３に位置しない場合（Ｓ９：ＮＯ）、ＣＰＵ５１はＳ９に処理を戻す。第三位置Ｐ３は第一位置Ｐ１よりも高い（図５参照）。

主軸６が工具９を装着していない場合（Ｓ８：ＮＯ）、主軸６の下端部が第四位置Ｐ４に位置するか否か判定する（Ｓ１０）。第四位置Ｐ４は、第三位置Ｐ３よりも低い（図５参照）。主軸６の下端部が第四位置Ｐ４に位置しない場合（Ｓ１０：ＮＯ）、ＣＰＵ５１はＳ１０に処理を戻す。

主軸６の下端部が第三位置Ｐ３に位置する場合（Ｓ９：ＹＥＳ）、又は主軸６の下端部が第四位置Ｐ４に位置する場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１はＺ軸モータ３３の回転数を制御し、主軸６の上昇速度を第一速度Ｖ１まで加速する（Ｓ１１）。

ＣＰＵ５１は主軸６が位置Ｐｓに至ったか否か判定する（Ｓ１２）。位置Ｐｓは第三位置Ｐ３よりも高い。主軸６が位置Ｐｓに至ってない場合（Ｓ１２：ＮＯ）、ＣＰＵ５１はＳ１２に処理を戻す。主軸６が位置Ｐｓに至った場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１はＺ軸モータ３３の回転数を制御し、主軸６の上昇速度を減速し（Ｓ１３）、停止する（Ｓ１４）。ＣＰＵ５１はマガジンモータ６０の回転数を制御して、工具マガジン７を回転し（Ｓ１５）、所定の把持アーム７ｂを割り出し位置に配する。ＣＰＵ５１は主軸６の下降処理を実行する（Ｓ１６）。

図６は、制御装置３による主軸６の下降処理を説明するフローチャート、図７は、主軸が下降する場合における主軸６の上下位置及び下降速度の関係を示すグラフである。図７において、横軸Ｚは上下位置を示し、縦軸Ｖは下降速度を示し、破線は、割り出し位置に配置した把持アーム７ｂが工具９を把持した状態のグラフを示し、実線は、割り出し位置に配置した把持アーム７ｂが工具９を把持していない状態のグラフを示す。ＣＰＵ５１は、所定の把持アーム７ｂを割り出し位置に配した後（Ｓ１５）、主軸６を第一速度Ｖ１にて下降する（Ｓ２１）。ＣＰＵ５１は、割り出し位置に配置した把持アーム７ｂが工具９を把持しているか否かを判定する（Ｓ２２）。

把持アーム７ｂが工具９を把持している場合（Ｓ２２：ＹＥＳ）、主軸６の下端部が第五位置Ｐ５に位置するか否か判定する（Ｓ２３）。主軸６の下端部が第五位置Ｐ５に位置しない場合（Ｓ２３：ＮＯ）、ＣＰＵ５１はＳ２３に処理を戻す。

主軸６の下端部が第五位置Ｐ５に位置する場合（Ｓ２３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１はＺ軸モータ３３の回転数を制御し、主軸６の下降速度の減速を行い（Ｓ２４）、主軸６の下降速度が第二速度Ｖ２に至ったか否かを判定する（Ｓ２５）。第二速度Ｖ２は第一速度Ｖ１よりも小さい（図７参照）。主軸６の下降速度が第二速度Ｖ２に至っていない場合（Ｓ２５：ＮＯ）、ＣＰＵ５１はＳ２４に処理を戻す。

把持アーム７ｂが工具９を把持していない場合（Ｓ２２：ＮＯ）、主軸６の下端部が第六位置Ｐ６に位置するか否か判定する（Ｓ２６）。第六位置Ｐ６は、第五位置Ｐ５よりも低い（図７参照）。主軸６の下端部が第六位置Ｐ６に位置しない場合（Ｓ２６：ＮＯ）、ＣＰＵ５１はＳ２６に処理を戻す。

主軸６の下端部が第六位置Ｐ６に位置する場合（Ｓ２６：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１はＺ軸モータ３３の回転数を制御し、主軸６の下降速度の減速を行い（Ｓ２７）、主軸６の下降速度が第三速度Ｖ３に至ったか否かを判定する（Ｓ２８）。第三速度Ｖ３は第一速度Ｖ１よりも小さく、第二速度Ｖ２よりも大きい（図７参照）。主軸６の下降速度が第三速度Ｖ３に至っていない場合（Ｓ２８：ＮＯ）、ＣＰＵ５１はＳ２７に処理を戻す。

主軸６の下降速度が第二速度Ｖ２又は第三速度Ｖ３に至った場合（Ｓ２５：ＹＥＳ、又はＳ２８：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、主軸６の下降速度を維持し（Ｓ２９）、把持アーム７ｂに工具９を装着したか否かを判定する（Ｓ３０）。

把持アーム７ｂに工具９を装着した場合（Ｓ３０：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、主軸６の下端部が第七位置Ｐ７に位置しているか否か判定する（Ｓ３１）。第七位置Ｐ７は第六位置Ｐ６よりも低い（図７参照）。主軸６の下端部が第七位置Ｐ７に位置していない場合（Ｓ３１：ＮＯ）、ＣＰＵ５１はステップＳ３１に処理を戻す。

把持アーム７ｂに工具９を装着していない場合（Ｓ３０：ＮＯ）、ＣＰＵ５１は、主軸６の下端部が第八位置Ｐ８に位置しているか否か判定する（Ｓ３２）。第八位置Ｐ８は第七位置Ｐ７よりも低い（図７参照）。主軸６の下端部が第八位置Ｐ８に位置していない場合（Ｓ３２：ＮＯ）、ＣＰＵ５１はステップＳ３２に処理を戻す。

主軸６の下端部が第七位置Ｐ７又は第八位置Ｐ８に位置している場合（Ｓ３１：ＹＥＳ、又はＳ３２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１はＺ軸モータ３３の回転数を制御して、主軸６の下降速度を第一速度Ｖ１まで加速し（Ｓ３３、図７参照）、主軸６の下端部がＺ軸原点に位置するか否か判定する（Ｓ３４）。Ｚ軸原点は第八位置Ｐ８よりも低い。主軸６の下端部がＺ軸原点に位置しない場合（Ｓ３４：ＮＯ）、ＣＰＵ５１はＳ３４に処理を戻す。主軸６の下端部がＺ軸原点に位置する場合（Ｓ３４：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は主軸６の目標位置への移動を実行し（Ｓ３５）、主軸動作処理に戻り（図４参照）、処理を終了する。

実施の形態１に係る工作機械にあっては、工具９を装着した主軸６が上昇し、工具交換動作を実行した場合における大きな振動が発生する上下方向の区間は、工具９を装着していない主軸６が上昇し、工具交換動作を実行した場合における大きな振動が発生する上下方向の区間よりも高い位置にある。工具９を装着した主軸６が上昇する場合、第一位置Ｐ１にて減速を開始し、工具９を装着していない主軸６が上昇する場合、第一位置Ｐ１よりも低い第二位置Ｐ２にて減速を開始する。工具９の有無に応じて、主軸６の低速区間を設定するので、主軸６の高速区間が不要に短くなることを防止できる。

また工具９を装着した主軸６が上昇する場合、第三位置Ｐ３にて加速を開始し、工具９を装着していない主軸６が上昇する場合、第三位置Ｐ３よりも低い第四位置Ｐ４にて加速を開始する。工具９の有無に応じて、主軸６の加速開始位置を設定するので、主軸６の高速区間が不要に短くなることを防止できる。

また主軸６が下降し、割り出し位置に配置した把持アーム７ｂが工具９を把持し、且つ工具交換動作を実行した場合における振動の大きさは、主軸６が下降し、割り出し位置に配置した把持アーム７ｂが工具を把持しておらず、且つ工具交換動作を実行した場合における振動の大きさよりも大きい。把持アーム７ｂが工具９を把持していない場合、主軸６の下降速度を、把持アーム７ｂが工具を把持している場合よりも高くし、作業時間を短縮する。

また割り出し位置に配置した把持アーム７ｂが工具を把持していない場合、把持アーム７ｂが工具を把持している場合における下降速度Ｖ２よりも高い下降速度Ｖ３まで主軸６を減速し、作業時間の短縮を実現する。

また工具を装着したと判定した場合、第五位置Ｐ５よりも低い第七位置Ｐ７にて加速を開始する。工具を装着している場合、工具ホルダが主軸テーパー穴に係合するので、ドローバーは途中で止まり、アンクランプピンは、長穴に衝突しない。故に加速し、作業時間を短縮する。

また工具を装着したと判定していないと判定した場合、第五位置よりも低い第六位置にて減速を開始する。工具を装着しない場合、アンクランプレバーがアンクランプピンから離れる時に、バネ力でアンクランプピン、ドローバーが上方に移動し、アンクランプピンが長穴に衝突する。故に、減速し、衝突を抑制する。

（実施の形態２）
以下本発明を実施の形態２に係る工作機械を示す図面に基づいて説明する。実施の形態２にあっては、下降処理が実施の形態１とは異なる。図８は、制御装置３による下降処理を説明するフローチャート、図９は、主軸が下降する場合における主軸６の上下位置及び下降速度の関係を示すグラフである。図９において、破線は、割り出し位置に配置した把持アーム７ｂが工具９を把持した状態のグラフを示し、実線は、割り出し位置に配置した把持アーム７ｂが工具９を把持していない状態のグラフを示す。

ＣＰＵ５１は、所定の把持アーム７ｂを割り出し位置に配した後（Ｓ１５）、主軸６を第一速度Ｖ１にて下降する（Ｓ４１）。ＣＰＵ５１は、割り出し位置に配置した把持アーム７ｂが工具９を把持しているか否かを判定する（Ｓ４２）。

把持アーム７ｂが工具９を把持している場合（Ｓ４２：ＹＥＳ）、主軸６の下端部が第五位置Ｐ５に位置するか否か判定する（Ｓ４３）。主軸６の下端部が第五位置Ｐ５に位置しない場合（Ｓ４３：ＮＯ）、ＣＰＵ５１はＳ４３に処理を戻す。

主軸６の下端部が第五位置Ｐ５に位置する場合（Ｓ４３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１はＺ軸モータ３３の回転数を制御し、主軸６の下降速度の減速を行い（Ｓ４４）、主軸６の下降速度が第二速度Ｖ２に至ったか否かを判定する（Ｓ４５）。第二速度Ｖ２は第一速度Ｖ１よりも小さい（図９参照）。主軸６の下降速度が第二速度Ｖ２に至っていない場合（Ｓ４５：ＮＯ）、ＣＰＵ５１はＳ４４に処理を戻す。

主軸６の下降速度が第二速度Ｖ２に至った場合（Ｓ４５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、主軸６の下降速度を維持し（Ｓ４６）、ＣＰＵ５１は、主軸６の下端部が第七位置Ｐ７に位置しているか否か判定する（Ｓ４７）。第七位置Ｐ７は第五位置Ｐ５よりも低い（図９参照）。主軸６の下端部が第七位置Ｐ７に位置していない場合（Ｓ４７：ＮＯ）、ＣＰＵ５１はステップＳ４６に処理を戻す。

把持アーム７ｂが工具９を把持していない場合（Ｓ４２：ＮＯ）、又は主軸６の下端部が第七位置Ｐ７に位置している場合（Ｓ４７：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は、主軸６を第一速度Ｖ１にて下降する（Ｓ４８）。把持アーム７ｂが工具９を把持していない場合（Ｓ４２：ＮＯ）、減速することなく、主軸６は下降する。

ＣＰＵ５１は、主軸６の下端部がＺ軸原点に位置するか否か判定する（Ｓ４９）。Ｚ軸原点は第七位置Ｐ７よりも低い。主軸６の下端部がＺ軸原点に位置しない場合（Ｓ４９：ＮＯ）、ＣＰＵ５１はＳ４９に処理を戻す。主軸６の下端部がＺ軸原点に位置する場合（Ｓ４９：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は主軸６の目標位置への移動を実行し（Ｓ５０）、主軸動作処理に戻り（図４参照）、処理を終了する。

実施の形態２に係る工作機械にあっては、割り出し位置に配置した把持アーム７ｂが工具を把持していない場合（Ｓ４２：ＮＯ）、主軸６の速度を第二速度Ｖ２よりも高い第一速度Ｖ１に維持し、作業時間の短縮を実現する。

（実施の形態３）
以下本発明を実施の形態３に係る工作機械を示す図面に基づいて説明する。図１０は、振動検出器１５及び制御装置３を示すブロック図である。工作機械は、振動検出器１５を備える。主軸動作処理の実行中に、振動検出器１５は工作機械の振動を検出し、制御装置３に検出結果を出力する。

振動検出器１５にて検出した振動の大きさが、予め記憶部５２に記憶した閾値よりも大きい場合、制御装置３は、例えば次の主軸動作処理を実行する場合に、実施の形態１の下降処理（図６参照）を実行する。振動検出器１５にて検出した振動の大きさが、予め記憶部５２に記憶した閾値よりも小さい場合、制御装置３は、例えば次の主軸動作処理を実行する場合に、実施の形態２の下降処理（図８参照）を実行する。

実施の形態３に係る工作機械にあっては、振動検出器１５の検出結果に応じて、第二速度Ｖ２まで主軸６を減速するか、又は主軸６の速度を第二速度Ｖ２よりも高い第一速度Ｖ１に維持するかを選択する。振動の大／小に応じて、主軸６の下降速度を低／高にし、振動の抑制及び作業時間の短縮の両立を図る。主軸６が工具９を装着しているか否か、把持アーム７ｂが工具９を把持しているか否かは、予め記憶部５２に把持アーム７ｂ毎にどの工具が装着されているかを記憶し、工具交換が実行される毎に記憶部５２に記憶した把持アーム７ｂの記憶部を記憶していれば、ＣＰＵ５１は現在の状態を把握できるので、装着検出器１２を必要としない。

３ 制御装置
６ 主軸
７ 工具マガジン
７ｂ 把持アーム
９ 工具
１５ 振動検出器

Claims (8)

1. 工具を装着する主軸と、該主軸の往復移動を実行する移動機構と、該移動機構の駆動を制御する制御装置とを備える工作機械において、
   前記制御装置は、
   前記主軸が上昇する場合、前記主軸に工具を装着したか否かを判定する判定部と、
   該判定部にて前記主軸に工具を装着したと判定した場合、上下方向における第一位置にて減速を開始し、前記判定部にて前記主軸に工具を装着していないと判定した場合、前記第一位置よりも低い第二位置にて減速を開始する減速部と、
   前記減速部にて減速を開始した後に、前記主軸に工具を装着したか否かを判定する第二判定部と、
   該第二判定部にて工具を装着したと判定した場合、前記第一位置よりも高い第三位置にて加速を開始し、前記第二判定部にて工具を装着していないと判定した場合、前記第三位置よりも低い第四位置にて加速を開始する加速部と
   を有することを特徴とする工作機械。
2. 前記工具を把持する把持アームを複数有し、いずれかの前記把持アームを割り出し位置に配置する工具マガジンを備え、
   前記制御装置は、
   前記主軸が上昇後に下降する場合、前記割り出し位置に配置した前記把持アームが工具を把持しているか否かを判定する第三判定部と、
   該第三判定部にて前記把持アームが工具を把持していると判定した場合、上下方向における第五位置にて減速を開始し、所定速度まで減速を行う第二減速部と、
   前記第三判定部にて前記把持アームが工具を把持していないと判定した場合、前記所定速度よりも高い速度によって前記主軸の下降を実行する下降実行部と
   を有することを特徴とする請求項１に記載の工作機械。
3. 前記下降実行部は、前記第五位置よりも低い第六位置にて減速を開始すること
   を特徴とする請求項２に記載の工作機械。
4. 前記第二減速部にて減速を開始した後に、前記主軸に工具を装着したか否かを判定する第四判定部と、
   該第四判定部にて工具を装着したと判定した場合、前記第五位置よりも低い第七位置にて加速を開始する第二加速部と
   を有することを特徴とする請求項２に記載の工作機械。
5. 前記下降実行部は、前記所定速度よりも高い第二の所定速度まで前記主軸を減速するか、又は前記主軸の速度を前記所定速度よりも高い速度に維持すること
   を特徴とする請求項２に記載の工作機械。
6. 振動を検出する振動検出器を備え、
   前記下降実行部は、前記振動検出器の検出結果に応じて、前記第二の所定速度まで前記主軸を減速するか、又は前記主軸の速度を前記所定速度よりも高い速度に維持するかを選択すること
   を特徴とする請求項５に記載の工作機械。
7. 工具を装着する主軸の往復移動を実行する移動機構を制御する制御装置で実行可能なコンピュータプログラムであって、
   前記主軸が上昇する場合、前記主軸に工具を装着したか否かを判定し、
   前記主軸に工具を装着したと判定した場合、上下方向における第一位置にて減速を開始し、前記主軸に工具を装着していないと判定した場合、前記第一位置よりも低い第二位置にて減速を開始し、
   減速を開始した後に、前記主軸に工具を装着したか否かを判定し、
   工具を装着したと判定した場合、前記第一位置よりも高い第三位置にて加速を開始し、工具を装着していないと判定した場合、前記第三位置よりも低い第四位置にて加速を開始する
   処理を実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
8. 工具を装着する主軸の往復移動を制御する制御方法であって、
   前記主軸が上昇する場合、前記主軸に工具を装着したか否かを判定し、
   前記主軸に工具を装着したと判定した場合、上下方向における第一位置にて減速を開始し、前記主軸に工具を装着していないと判定した場合、前記第一位置よりも低い第二位置にて減速を開始し、
   減速を開始した後に、前記主軸に工具を装着したか否かを判定し、
   工具を装着したと判定した場合、前記第一位置よりも高い第三位置にて加速を開始し、工具を装着していないと判定した場合、前記第三位置よりも低い第四位置にて加速を開始する
   ことを特徴とする制御方法。

Images