JP7226301B2 - 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号公報

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着脱を行う為の着脱機構を駆動するモータのトルクを、時系列で取得する取得部と、前記着脱動作時に前記着脱機構が駆動する駆動範囲のうち、第一判定範囲、第二判定範囲、第三判定範囲を記憶する記憶装置と、前記記憶装置に記憶した前記第一判定範囲、前記第二判定範囲、前記第三判定範囲のうち、前記取得部により取得した前記トルクの変化量が最も大きい変化点を含む判定範囲を決定する第一決定部と、前記第一決定部により決定した前記判定範囲に基づき、前記主軸に対する前記工具の装着状態を判定する判定部であって、前記第一判定範囲を決定した時、前記主軸に前記工具が装着しない未装着状態と判定し、前記第二判定範囲を決定した時、前記被削材を加工できる状態で前記主軸に前記工具が装着した完全装着状態と判定し、前記第三判定範囲を決定した時、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判定部とを備えたことを特徴とする。

数値制御装置は、着脱機構を駆動するモータのトルクの変化点を含む判定範囲が、第一判定範囲、第二判定範囲、第三判定範囲の何れかに応じて、主軸に対する工具の装着状態を判定する。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。

第一態様において、前記第一決定部は、前記第一判定範囲、前記第二判定範囲、前記第三判定範囲のうち、各々の両端点の夫々で取得した前記トルクの差分が最も大きい前記判定範囲を決定してもよい。数値制御装置は、トルクの変化点を含む判断範囲が、三つの判断範囲の何れであるかを容易に決定できる。

第一態様において、前記第一決定部は、前記第一判定範囲、前記第二判定範囲、前記第三判定範囲のうち、各々で取得したトルクの最大値と、各々の開始点で取得したトルクとの差分が最も大きい前記判定範囲を決定してもよい。数値制御装置は、トルクの変化点を含む判断範囲が、三つの判断範囲の何れであるかを精度よく決定できる。

第一態様において前記第一決定部は、前記第一判定範囲、前記第二判定範囲、前記第三判定範囲のうち、各々で取得したトルクの微分値の最大値が最も大きい前記判定範囲を決定してもよい。数値制御装置は、トルクの変化点を含む判断範囲が、三つの判断範囲の何れであるかをより精度よく決定できる。

第一態様において、前記記憶装置は、前記着脱機構の駆動量であって、前記駆動範囲のうち基準点から前記第一判定範囲の開始点迄の前記駆動量を示す第一開始量、前記基準点から前記第一判定範囲の終了点迄の前記駆動量を示す第一終了量、前記基準点から前記第二判定範囲の開始点迄の前記駆動量を示す第二開始量、前記基準点から前記第二判定範囲の終了点迄の前記駆動量を示す第二終了量、前記基準点から前記第三判定範囲の開始点迄の前記駆動量を示す第三開始量、前記駆動範囲のうち前記基準点から前記第三判定範囲の終了点迄の前記駆動量を示す第三終了量を記憶し、前記基準点を決定する第二決定部と、前記第二決定部により決定した前記基準点と、前記記憶装置に記憶した前記駆動量に基づき、前記第一判定範囲、前記第二判定範囲、前記第三判定範囲を決定して前記記憶装置に記憶する記憶部とを備えてもよい。数値制御装置は、工作機械毎に適切な第一～第三判定範囲を決定して工具の装着状態を判定できる。故に、数値制御装置は、工作機械の個体差や経年変化に基づいて特性がばらついた時も、適切な判定範囲を決定して工具の装着状態を正確に判定できる。

第一態様において、前記第二決定部は、前記工具の着脱動作の過程で前記未装着状態と前記完全装着状態との間で前記装着状態を切替える時に前記取得部により取得した前記トルクの変化量が最大となる変化点を、前記基準点として決定してもよい。数値制御装置は、適切な基準点を決定して判定範囲を決定できる。

第一態様において、前記着脱動作の過程で前記未装着状態と前記完全装着状態との間で前記装着状態が切替わる時に前記取得部により取得した前記トルクの微分値の最大値の点を、前記基準点として決定してもよい。数値制御装置は、基準点を精度よく決定して判定範囲を決定できる。

第一態様において、前記第二決定部は、前記着脱動作の過程で前記未装着状態と前記完全装着状態との間で前記装着状態が切替わる時に前記取得部により取得した前記トルクと、前記未装着状態のまま前記着脱動作を行うときに前記取得部により取得した前記トルクの差分を算出し、前記差分が最大となる点を、前記基準点として決定してもよい。数値制御装置は、基準点をより精度よく決定して判定範囲を決定できる。

第一態様において、前記着脱動作は、前記工具を前記主軸から脱離する脱離動作と、前記工具を前記主軸に装着する装着動作とを含み、前記判定部は、前記脱離動作前、又は、前記装着動作後の前記装着状態を判定していてもよい。数値制御装置は、前回の切削動作時、及び、次の切削動作時における工具の装着状態を判定できる。

第一態様において、前記記憶装置は、前記工具を前記主軸から脱離する脱離動作と、前記工具を前記主軸に装着する装着動作とで夫々異なる前記判定範囲を記憶してもよい。数値制御装置は、脱離動作と装着動作とで判定範囲を別々に最適化できるので、工具の装着状態をより高精度に判定できる。

第一態様において、前記開始点は、前記判定範囲の両端点のうち前記工具を前記主軸から脱離する過程で先に経由する点、又は、前記判定範囲の両端点のうち前記工具を前記主軸に装着する過程で後に経由する点であってもよい。前記終了点は、前記判定範囲の両端点のうち前記工具を前記主軸から脱離する過程で後に経由する点、又は、前記判定範囲の両端点のうち前記工具を前記主軸に装着する過程で先に経由する点であってもよい。前記開始点は、前記判定範囲の両端点のうち前記工具を前記主軸から脱離する過程で先に経由する点、又は、前記判定範囲の両端点のうち前記工具を前記主軸に装着する過程で先に経由する点であってもよい。前記終了点は、前記判定範囲の両端点のうち前記工具を前記主軸から脱離する過程で後に経由する点、又は、前記判定範囲の両端点のうち前記工具を前記主軸に装着する過程で後に経由する点であってもよい。数値制御装置は、複数の異なる駆動方式で工具を交換する工作機械を制御しつつ、工作機械における工具の装着状態を判定できる。

第一態様において、前記着脱機構は、ばねの弾性力により前記主軸に対して前記工具を固定する固定部と、該固定部を駆動し、前記主軸に対する前記工具の固定状態を切替えるレバーで構成し、前記モータは、前記レバーを駆動してもよい。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。

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着脱を行う為の着脱機構を駆動するモータの、前記着脱機構による前記工具の着脱動作時におけるトルクを、時系列で取得する取得工程と、前記着脱動作時に前記着脱機構が駆動する駆動範囲のうち、第一判定範囲、第二判定範囲、第三判定範囲を記憶する記憶装置に記憶した前記第一判定範囲、前記第二判定範囲、前記第三判定範囲のうち、前記取得工程により取得した前記トルクの変化量が最も大きい変化点を含む判定範囲を決定する第一決定工程と、前記第一決定工程により決定した前記判定範囲に基づき、前記主軸に対する前記工具の装着状態を判定する判定工程であって、前記第一判定範囲を決定した時、前記主軸に前記工具が装着しない未装着状態と判定し、前記第二判定範囲を決定した時、前記被削材を加工できる状態で前記主軸に前記工具が装着した完全装着状態と判定し、前記第三判定範囲を決定した時、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着脱を行う為の着脱機構を駆動するモータの、前記着脱機構による前記工具の着脱動作時におけるトルクを、時系列で取得する取得工程と、前記着脱動作時に前記着脱機構が駆動する駆動範囲のうち、第一判定範囲、第二判定範囲、第三判定範囲を記憶する記憶装置に記憶した前記第一判定範囲、前記第二判定範囲、前記第三判定範囲のうち、前記取得工程により取得した前記トルクの変化量が最も大きい変化点を含む判定範囲を決定する第一決定工程と、前記第一決定工程により決定した前記判定範囲に基づき、前記主軸に対する前記工具の装着状態を判定する判定工程であって、前記第一判定範囲を決定した時、前記主軸に前記工具が装着しない未装着状態と判定し、前記第二判定範囲を決定した時、前記被削材を加工できる状態で前記主軸に前記工具が装着した完全装着状態と判定し、前記第三判定範囲を決定した時、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のトルクを示すグラフ。 設定処理の流れ図。 設定処理におけるトルクの時系列変化を示すグラフ。 主処理の流れ図。 脱離異常検出処理の流れ図。 脱離異常検出処理におけるトルクの時系列変化を示すグラフ。 装着異常検出処理の流れ図。 装着異常検出処理におけるトルクの時系列変化を示すグラフ。 工作機械１Ｂの斜視図。 工作機械１Ｂの平面図。 工作機械１Ｂの正面図。 工作機械１Ｂの右側面図。 図１５に示すＩ－Ｉ線矢視方向断面図。 図１３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のトルクを示すグラフ。 設定処理の流れ図。 設定処理におけるトルクの時系列変化を示すグラフ。 設定処理におけるトルクの時系列変化を示すグラフ。 主処理の流れ図。 脱離異常検出処理におけるトルクの時系列変化を示すグラフ。 装着異常検出処理におけるトルクの時系列変化を示すグラフ。

＜第一実施形態＞
本発明の第１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に示す如く、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、Ｙ軸移動機構（図示略）、Ｙ軸テーブル１２Ａ、テーブル１３Ａ、Ｘ軸移動機構等を備える。Ｙ軸移動機構は基台２Ａ上面に設け、Ｙ軸モータ５４Ａ（図４参照）等を備える。Ｙ軸移動機構は、Ｙ軸モータ５４Ａの駆動に応じてＹ軸テーブル１２ＡをＹ軸方向に移動する。Ｘ軸移動機構はＹ軸テーブル１２Ａ上面に設け、Ｘ軸モータ５３Ａ（図４参照）等を備える。Ｘ軸移動機構は、Ｘ軸モータ５３Ａの駆動に応じてテーブル１３ＡをＸ軸方向に移動可能に支持する。故にテーブル１３Ａは、Ｘ軸移動機構とＹ軸移動機構により、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の前側に設け、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（図４参照）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け付け、後述する数値制御装置３０Ａに入力情報を出力する。表示部２５Ａは後述する数値制御装置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に示す如く、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の下方に延びる駆動軸に継手２３Ａを介して連結する。故に主軸９Ａは主軸モータ５２Ａの駆動で回転する。図３に示す如く、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（下端部）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はテーパ装着部１８０Ａの頂上部から軸方向に突出する。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することにより、ばね８２Ａは縮み、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。一方、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、鋼球は内側に引き込まれ、プルスタッド１８１Ａを固定する。故にクランプ軸８１Ａは工具ホルダ１７Ａをばね８２Ａにより上方に引っ張り上げた状態で、工具体４０Ａを主軸９Ａに固定する。

図２に示す如く、主軸ヘッド７Ａは後方上部の内側にレバー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との間に弾力的に設ける。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に示す如く、主軸９Ａの装着穴９２Ａに、工具ホルダ１７Ａのテーパ装着部１８０Ａを装着した状態で、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に設けた板カム体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。又、工具マガジン２１Ａは、第一工具体を第一グリップアームにより把持し、且つ、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。主軸９Ａの装着穴９２Ａに、第二工具体の工具ホルダ１７Ａのテーパ装着部１８０Ａが挿入する。レバー６０Ａに設けた板カム体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を上方に引っ張り、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から工具体４０Ａを脱離する時のクランプ軸８１Ａ及びレバー６０Ａの動作を、脱離動作と称す。主軸９Ａに工具体４０Ａを装着する時のクランプ軸８１Ａ及びレバー６０Ａの動作を、装着動作と称す。クランプ軸８１Ａ及びレバー６０Ａの脱離動作と装着動作を、着脱動作と総称する。

＜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、各種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プログラムの他、各種データを記憶する。又、記憶装置３４Ａは、第一開始量Ｄ１１、第一終了量Ｅ１１、第三開始量Ｄ３１、及び第三終了量Ｅ３１（図７参照）を記憶する。

工作機械１Ａは、操作盤１５Ａを更に備える。操作盤１５Ａは入力部２４Ａと表示部２５Ａを有する。入力部２４Ａは各種入力を受け付ける。表示部２５Ａは各種画面を表示する。入力部２４Ａは、入力インタフェイス３５１Ａに電気的に接続する。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。エンコーダ５１１ＡはＺ軸モータ５１Ａの回転角度を検出する。主軸モータ５２Ａはエンコーダ５２１Ａを備える。エンコーダ５２１Ａは主軸モータ５２Ａの回転角度を検出する。Ｘ軸モータ５３Ａはエンコーダ５３１Ａを備える。エンコーダ５３１ＡはＸ軸モータ５３Ａの回転角度を検出する。Ｙ軸モータ５４Ａはエンコーダ５４１Ａを備える。エンコーダ５４１ＡはＹ軸モータ５４Ａの回転角度を検出する。マガジンモータ５５Ａはエンコーダ５５１Ａを備える。エンコーダ５５１Ａはマガジンモータ５５Ａの回転角度を検出する。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、及び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る態様で主軸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。不完全装着状態の一例として、主軸９Ａ下端のドライブキーが工具ホルダ１７Ａのキー溝１８４と係合せず、ドライブキーが工具ホルダ１７Ａに乗り上げ、テーパ装着部１８０Ａと装着穴９２Ａの間に隙間がある状態を示す。不完全装着状態の工具体４０Ａを用いて切削加工を実行した時、切削精度が低下する可能性がある。

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に接触する時機が、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は、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は、工作機械１の振動等による影響を除くため、工作機械１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とする。以降のグラフも同様である。横軸の基準０［ｍｍ］は、最下位にある主軸ヘッド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、負方向は下方向に対応する。最下位は、主軸ヘッド７ＡにおけるＺ軸方向の移動範囲を加工領域と工具交換領域に分けた時、工具交換領域の最下端に対応する。最下位は、加工領域の最上端と同一である。

図５（Ａ）は、脱離動作を行う為に主軸ヘッド７Ａを最下位から最上位迄移動した時のＺ軸モータ５１Ａのトルクの経時変化を示す。最上位は、工具交換領域の最上端に対応する。最上位は、工具マガジン２１が回転する時のＺ軸方向の位置である。曲線Ｃ１１は、脱離動作前の装着状態が未装着状態であることを示す。該時、脱離動作の前後で未装着状態を維持する。曲線Ｃ１２は、脱離動作前の装着状態が完全装着状態であることを示す。該時、脱離動作により完全装着状態から未装着状態に切替わる。曲線Ｃ１３は、脱離動作前の装着状態が不完全装着状態であることを示す。該時、脱離動作により不完全装着状態から未装着状態に切替わる。

図５（Ｂ）は、装着動作を行う為に主軸ヘッド７Ａを最上位から最下位迄移動した時のＺ軸モータ５１Ａのトルクの経時変化を示す。曲線Ｃ２１は、装着動作後の装着状態が未装着状態であることを示す。該時、装着動作の前後で未装着状態を維持する。曲線Ｃ２２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Ｃ２３は、装着動作後の装着状態が不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不完全装着状態に切替わる。

図５（Ａ）に示す脱離動作の過程でトルクが略０から上昇する時の主軸ヘッド７Ａの位置は、曲線Ｃ１１で略２５～３０ｍｍ、曲線Ｃ１２で略３０～４０ｍｍ、曲線Ｃ１３で略４０～５０ｍｍである。該位置でトルクが上昇する変化は、脱離動作に起因する。該後、トルクが下降して略０に戻る時機は、曲線Ｃ１１～Ｃ１３の何れも略４０～５５ｍｍである。図５（Ｂ）に示す装着動作の過程でトルクが略０から上昇する時の主軸ヘッド７Ａの位置は、曲線Ｃ２１～Ｃ２３の何れも略略４０～５５ｍｍである。該後、トルクが下降して略０に戻る時の主軸ヘッド７Ａの位置は、曲線Ｃ２１で略２５～３０ｍｍ、曲線Ｃ２２で略３０～４０ｍｍ、曲線Ｃ２３で略４０～５０ｍｍである。該位置でトルクが下降する変化は、装着動作に起因する。即ち、着脱操作に依りＺ軸モータ５１Ａのトルクの変化量の絶対値は大きくなる。以下、着脱動作に起因してトルクの変化量の絶対値が大きくなる時の主軸ヘッド７Ａの位置を、変化点と称す。

数値制御装置３０ＡのＣＰＵ３１Ａは、後述の設定処理（図６参照）により、主軸ヘッド７ＡのＺ軸方向の位置の範囲として、第一判定範囲、第二判定範囲、第三判定範囲（図７参照）を決定して記憶装置３４Ａに記憶する。第一判定範囲は、脱離動作前又は装着動作後の装着状態が未装着状態の時の変化点を含む範囲である。第二判定範囲は、脱離動作前又は装着動作後の装着状態が完全装着状態の時の変化点を含む範囲である。第三判定範囲は、脱離動作前又は装着動作後の装着状態が不完全装着状態の時の変化点を含む範囲である。

ＣＰＵ３１Ａは、着脱動作を行う為に駆動するＺ軸モータ５１Ａのトルクを、時系列で取得する。ＣＰＵ３１Ａは、第一判定範囲、第二判定範囲、第三判定範囲のうち、変化点を含む判定範囲を、取得したトルクに基づき決定する。ＣＰＵ３１Ａは、決定した判定範囲に基づいて、脱離動作前及び装着動作後の夫々の装着状態を判定する。

＜設定処理＞
図６を参照し、設定処理を説明する。数値制御装置３０ＡのＣＰＵ３１Ａは、工作機械１Ａの電源を投入した時、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、設定処理を開始する。設定処理の開始時、主軸ヘッド７Ａは最下位にある。

例えば、作業者は工具体４０Ａを取り付けた工具マガジン２１のマガジン位置を数値制御装置３０Ａに通知する為に入力部２４Ａを操作する。ＣＰＵ３１Ａは、入力部２４Ａに対する操作に基づき完全装着状態と判定した時（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、処理をＳ１０５に進める。

一方、入力部２４Ａに対する操作に基づき完全装着状態でないと判定した時（Ｓ１０１：ＮＯ）、処理をＳ１０３に進める。ＣＰＵ３１Ａは作業者が入力したマガジン位置に対応するグリップアームに対して着脱動作を実行し（Ｓ１０３）、処理をＳ１０５に進める。

ＣＰＵ３１Ａは、所定の上昇速度に応じて主軸ヘッド７Ａを上昇する為、Ｚ軸モータ５１Ａの回転速度を設定して回転開始する（Ｓ１０５）。設定処理において、Ｚ軸モータ５１の回転速度は振動等の影響を避けるため、後述の主処理と比較して十分低い速度とする。ＣＰＵ３１Ａは、Ｓ１０７、Ｓ１０９、Ｓ１１１の処理を所定周期で繰り返す。ＣＰＵ３１Ａは、エンコーダ５１１Ａから取得したＺ軸モータ５１Ａの回転角度に基づき、現時点での主軸ヘッド７ＡのＺ軸方向の位置（現在位置と称す）を算出する。ＣＰＵ３１Ａは、次の周期での主軸ヘッド７Ａの位置を目標位置として設定する（Ｓ１０７）。ＣＰＵ３１Ａは、現在位置と目標位置とに基づき、次の１周期で主軸ヘッド７Ａが目標位置に達するように、Ｚ軸モータ５１Ａの回転速度を更新する（Ｓ１０７）。ＣＰＵ３１Ａは、Ｚ軸モータ５１Ａのトルクを取得し、記憶装置３４Ａに記憶する（Ｓ１０９）。

ＣＰＵ３１Ａは、脱離動作が完了して主軸ヘッド７Ａが最上位に達したか判定する（Ｓ１１１）。ＣＰＵ３１Ａは、主軸ヘッド７Ａが最上位に達していないと判定した時（Ｓ１１１：ＮＯ）、処理をＳ１０７に戻す。ＣＰＵ３１Ａは、主軸ヘッド７Ａが最上位に達する迄、Ｓ１０７、Ｓ１０９の処理を所定周期で繰り返す。これによりＣＰＵ３１Ａは、脱離動作時におけるＺ軸モータ５１Ａのトルクを時系列で取得する。図７（Ａ）の曲線Ｃ３１は、記憶装置３４Ａに記憶したトルクの一例を時系列で示す。

図６に示すように、ＣＰＵ３１Ａは、主軸ヘッド７Ａが最上位に達したと判定した時（Ｓ１１１：ＹＥＳ）、Ｚ軸モータ５１Ａの回転を停止し、主軸ヘッド７Ａを移動停止する。該時、工具体４０Ａが主軸９Ａに完全装着状態で装着した状態から、工具体４０Ａが主軸９Ａ装着しない未装着状態に切替わる。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、工具交換位置の工具体４０Ａを変更する（Ｓ１１３）。

ＣＰＵ３１Ａは、所定の下降速度に応じて主軸ヘッド７Ａを下降する為、Ｚ軸モータ５１Ａの回転速度を設定して回転開始する（Ｓ１１５）。ＣＰＵ３１Ａは、Ｓ１１７、Ｓ１１９の処理を、所定周期で繰り返す。ＣＰＵ３１Ａは、エンコーダ５１１Ａから取得したＺ軸モータ５１Ａの回転角度に基づいて現在位置を算出し、目標位置を設定する（Ｓ１１７）。ＣＰＵ３１Ａは、現在位置と目標位置とに基づき、次の１周期で主軸ヘッド７Ａが目標位置に達するように、Ｚ軸モータ５１Ａの回転速度を更新する（Ｓ１１７）。

ＣＰＵ３１Ａは、装着動作が完了して主軸ヘッド７Ａが最下位に達したか判定する（Ｓ１１９）。ＣＰＵ３１Ａは、主軸ヘッド７Ａが最下位に達していないと判定した時（Ｓ１１９：ＮＯ）、処理をＳ１１７に戻す。ＣＰＵ３１Ａは、主軸ヘッド７Ａが最下位に達する迄、Ｓ１１７の処理を所定周期で繰り返す。ＣＰＵ３１Ａは、主軸ヘッド７Ａが最下位に達したと判定した時（Ｓ１１９：ＹＥＳ）、Ｚ軸モータ５１Ａの回転を停止し、主軸ヘッド７Ａを移動停止する。

ＣＰＵ３１Ａは、Ｓ１０９で記憶装置３４Ａに記憶した複数のトルクを読出し、微分値を算出する。ＣＰＵ３１Ａは、算出した微分値が最大となる点を、複数のトルクの変化量が大きい点（以下、基準点と称す。）として決定する（Ｓ１２１）。図７（Ｂ）の曲線Ｃ３２は、算出した微分値の一例を時系列で示す。ＣＰＵ３１Ａは微分値が最大となる点を、基準点Ｋ１１として決定する。

ＣＰＵ３１Ａは、記憶装置３４Ａから第一開始量Ｄ１１、第一終了量Ｅ１１、第三開始量Ｄ３１、及び第三終了量Ｅ３１を読出して取得する（Ｓ１２３）。第一開始量Ｄ１１、第一終了量Ｅ１１、第三開始量Ｄ３１、第三終了量Ｅ３１は夫々、主軸ヘッド７Ａの移動量を示す。図７（Ｂ）に示すように、第一開始量Ｄ１１は、基準点Ｋ１１から第一判定範囲の開始点Ｐ１１までの移動量を示す。第一終了量Ｅ１１は、基準点Ｋ１１から第一判定範囲の終了点Ｑ１１までの移動量、及び、基準点Ｋ１１から第二判定範囲の開始点Ｐ２１までの移動量を示す。第三開始量Ｄ３１は、基準点Ｋ１１から第二判定範囲の終了点Ｑ２１までの移動量、及び、基準点Ｋ１１から第三判定範囲の開始点Ｐ３１までの移動量を示す。第三終了量Ｅ３１は、基準点Ｋ１１から第三判定範囲の終了点Ｑ３１までの移動量を示す。第一開始量Ｄ１１及び第一終了量Ｅ１１は負の値であり、第三開始量Ｄ３１及び第三終了量Ｅ３１は正の値である。

第一判定範囲は、開始点Ｐ１１と終了点Ｑ１１との間の位置の範囲である。第二判定範囲は、開始点Ｐ２１と終了点Ｑ２１との間の位置の範囲である。第三判定範囲は、開始点Ｐ３１と終了点Ｑ３１との間の位置の範囲である。開始点Ｐ１１、Ｐ２１、Ｐ３１は、各判定範囲の両端点のうち、脱離動作の過程で主軸ヘッド７Ａが先に経由する点、又は、装着動作の過程で主軸ヘッド７Ａが後で経由する点である。終了点Ｑ１１、Ｑ２１、Ｑ３１は、各判定範囲の両端点のうち、脱離動作の過程で主軸ヘッド７Ａが後で経由する点、又は、装着動作の過程で主軸ヘッド７Ａが先に経由する点である。

図６に示すように、ＣＰＵ３１Ａは、第一判定範囲、第二判定範囲、第三判定範囲を示す情報として、各々の開始点及び終了点を決定する（Ｓ１２５）。ＣＰＵ３１Ａは、決定した第一判定範囲、第二判定範囲、第三判定範囲を示す情報を記憶装置３４Ａに記憶する（Ｓ１２７）。ＣＰＵ３１Ａは、設定処理を終了する。

＜主処理＞
図８～図１２を参照し、主処理を説明する。数値制御装置３０ＡのＣＰＵ３１Ａは、ＮＣプログラムのうち工具体４０Ａを交換する工具交換指令の実行時、ＲＯＭ３２Ａに記憶したプログラムを読出して主処理を実行する。尚、主処理の開始時、主軸ヘッド７Ａは最下位にある。主処理開始時、工具体４０Ａは、未装着状態又は完全装着状態で主軸９Ａに装着されていることを前提とする。不完全装着状態を前提としない理由は、前回工具交換指令の終了時に不完全装着状態の時工作機械１Ａは動作を停止し、ＣＰＵ３１Ａは該状態で主処理を実行しない為である。一方、未装着状態を前提に含めるのは、前回工具交換指令の終了時に完全装着状態の時も、今回の工具交換指令迄の間に実施した加工中に工具体４０Ａが被削材に食い付く等により未装着状態となる場合があるためである。

ＣＰＵ３１Ａは、工具交換指令が指示する上昇速度に応じて主軸ヘッド７Ａを上昇する為、Ｚ軸モータ５１Ａの回転速度を設定して回転開始する（Ｓ１１）。ＣＰＵ３１Ａは、Ｓ１３、Ｓ１５、Ｓ１７の処理を、所定周期で繰り返す。ＣＰＵ３１Ａは、エンコーダ５１１Ａから取得したＺ軸モータ５１Ａの回転角度に基づき、主軸ヘッド７Ａの現在位置を算出する。ＣＰＵ３１Ａは、次の周期での主軸ヘッド７Ａの位置を目標位置として設定する（Ｓ１３）。ＣＰＵ３１Ａは、現在位置と目標位置とに基づき、次の１周期で主軸ヘッド７Ａが目標位置に達するように、Ｚ軸モータ５１Ａの回転速度を更新する（Ｓ１３）。ＣＰＵ３１Ａは、Ｚ軸モータ５１Ａのトルクを取得し、脱離トルクとして記憶装置３４Ａに記憶する（Ｓ１５）。

ＣＰＵ３１Ａは、脱離動作が完了して主軸ヘッド７Ａが最上位に達したか判定する（Ｓ１７）。ＣＰＵ３１Ａは、主軸ヘッド７Ａが最上位に達していないと判定した時（Ｓ１７：ＮＯ）、処理をＳ１３に戻す。ＣＰＵ３１Ａは、主軸ヘッド７Ａが最上位に達する迄、Ｓ１３、Ｓ１５の処理を所定周期で繰り返す。これによりＣＰＵ３１Ａは、脱離動作時におけるＺ軸モータ５１Ａの脱離トルクを時系列で取得する。ＣＰＵ３１Ａは、主軸ヘッド７Ａが最上位に達したと判定した時（Ｓ１７：ＹＥＳ）、Ｚ軸モータ５１Ａの回転を停止し、主軸ヘッド７Ａを移動停止する。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、工具交換指令が指示する工具体４０Ａを工具交換位置に位置決めする（Ｓ１９）。

ＣＰＵ３１Ａは、工具交換指令が指示する下降速度に応じて主軸ヘッド７Ａを下降する為、Ｚ軸モータ５１Ａの回転速度を設定して回転開始する（Ｓ２１）。ＣＰＵ３１Ａは、Ｓ２３、Ｓ２５、Ｓ２７の処理を、所定周期で繰り返す。ＣＰＵ３１Ａは、エンコーダ５１１Ａから取得したＺ軸モータ５１Ａの回転角度に基づいて現在位置を算出し、目標位置を設定する（Ｓ２３）。ＣＰＵ３１Ａは、現在位置と目標位置とに基づき、次の１周期で主軸ヘッド７Ａが目標位置に達するように、Ｚ軸モータ５１Ａの回転速度を更新する（Ｓ２３）。ＣＰＵ３１Ａは、Ｚ軸モータ５１Ａのトルクを取得し、装着トルクとして記憶装置３４Ａに記憶する（Ｓ２５）。

ＣＰＵ３１Ａは、装着動作が完了して主軸ヘッド７Ａが最下位に達したか判定する（Ｓ２７）。ＣＰＵ３１Ａは、主軸ヘッド７Ａが最下位に達していないと判定した時（Ｓ２７：ＮＯ）、処理をＳ２３に戻す。ＣＰＵ３１Ａは、主軸ヘッド７Ａが最下位に達する迄、Ｓ２３、Ｓ２５の処理を所定周期で繰り返す。これによりＣＰＵ３１Ａは、装着動作時におけるＺ軸モータ５１Ａの装着トルクを時系列で取得する。ＣＰＵ３１Ａは、主軸ヘッド７Ａが最下位に達したと判定した時（Ｓ２７：ＹＥＳ）、Ｚ軸モータ５１Ａの回転を停止し、主軸ヘッド７Ａを移動停止する。

ＣＰＵ３１Ａは、脱離異常検出処理（Ｓ２９）、及び、装着異常検出処理（Ｓ３１）を実行する。脱離異常検出処理と装着異常検出処理の終了後、ＣＰＵ３１Ａは主処理を終了する。

図９を参照し、脱離異常検出処理を説明する。ＣＰＵ３１Ａは、記憶装置３４Ａに記憶した情報に基づき、第一判定範囲及び第二判定範囲の夫々の開始点及び終了点を取得する（Ｓ５１）。ＣＰＵ３１Ａは、記憶装置３４Ａに記憶した複数の脱離トルクのうち、開始点Ｐ１１（図１０参照）における脱離トルク（開始トルクと称す）を取得する。ＣＰＵ３１Ａは、記憶装置３４Ａに記憶した複数の脱離トルクのうち、第一判定範囲で最大の脱離トルク（最大トルクと称す）を取得する。ＣＰＵ３１Ａは開始トルクと最大トルクとの差分を算出する（Ｓ５３）。以下、第一判定範囲に基づいて算出した差分を、第一差分トルクと称す。

ＣＰＵ３１Ａは、記憶装置３４Ａに記憶した複数の脱離トルクのうち、開始点Ｐ２１（図１０参照）における脱離トルクを開始トルクとして取得する。ＣＰＵ３１Ａは、記憶装置３４Ａに記憶した複数の脱離トルクのうち、第二判定範囲で最大の脱離トルクを最大トルクとして取得する。ＣＰＵ３１Ａは開始トルクと最大トルクとの差分を算出する（Ｓ５５）。以下、第二判定範囲に基づいて算出した差分を、第二差分トルクと称す。

ＣＰＵ３１Ａは、脱離トルクの変化量が大きい変化点を含む判定範囲が第一判定範囲と第二判定範囲との何れであるかを決定する為に、第一差分トルクが第二差分トルクよりも大きいか判定する（Ｓ５７）。例えば図１０（Ａ）の曲線Ｃ１１で示すように、脱離動作前の装着状態が未装着状態の時、変化点は第一判定範囲にある。該時、第一差分トルクΔＺ１は第二差分トルクΔＺ２よりも大きくなる。故に、図９に示すように、ＣＰＵ３１Ａは、第一差分トルクが第二差分トルクよりも大きいと判定した時（Ｓ５７：ＹＥＳ）、変化点を含む判定範囲として第一判定範囲を決定する（Ｓ５９）。該時、ＣＰＵ３１Ａは、脱離動作前の装着状態が未装着状態と判定し、脱離動作前の装着状態が未装着状態であることを通知する通知画面を表示部２５Ａに表示して報知する（Ｓ６１）。ＣＰＵ３１Ａは、工作機械１Ａの動作を停止し（Ｓ６３）、脱離異常検出処理を終了する。

一方、例えば図１０（Ｂ）の曲線Ｃ１２で示すように、脱離動作前の装着状態が完全装着状態の時、変化点は第二判定範囲にある。該時、第一差分トルクΔＺ１は第二差分トルクΔＺ２よりも小さくなる。故に、図９に示すように、ＣＰＵ３１Ａは、第一差分トルクが第二差分トルク以下と判定した時（Ｓ５７：ＮＯ）、変化点を含む判定範囲として第二判定範囲を決定する（Ｓ６５）。ＣＰＵ３１Ａは、脱離動作前の装着状態が完全装着状態と判定し（Ｓ６５）、脱離異常検出処理を終了する。

図１１を参照し、装着異常検出処理を説明する。ＣＰＵ３１Ａは、記憶装置３４Ａに記憶した第一判定範囲～第三判定範囲の夫々の開始点及び終了点を取得する（Ｓ７１）。ＣＰＵ３１Ａは、記憶装置３４Ａに記憶した複数の装着トルクのうち、開始点Ｐ１１（図１２参照）における装着トルクを開始トルクとして取得する。ＣＰＵ３１Ａは、記憶装置３４Ａに記憶した複数の装着トルクのうち、第一判定範囲で最大の装着トルクを最大トルクとして取得する。ＣＰＵ３１Ａは開始トルクと最大トルクとの差分を第一差分トルクΔＺ１（図１２参照）として算出する（Ｓ７３）。

ＣＰＵ３１Ａは、記憶装置３４Ａに記憶した複数の装着トルクのうち、開始点Ｐ２１（図１２参照）における装着トルクを開始トルクとして取得する。ＣＰＵ３１Ａは、記憶装置３４Ａに記憶した複数の装着トルクのうち、第二判定範囲で最大の装着トルクを最大トルクとして取得する。ＣＰＵ３１Ａは開始トルクと最大トルクとの差分を第二差分トルクΔＺ２（図１２参照）として算出する（Ｓ７５）。

ＣＰＵ３１Ａは、記憶装置３４Ａに記憶した複数の装着トルクのうち、開始点Ｐ３１（図１２参照）における装着トルクを開始トルクとして取得する。ＣＰＵ３１Ａは、記憶装置３４Ａに記憶した複数の装着トルクのうち、第三判定範囲で最大の装着トルクを最大トルクとして取得する。ＣＰＵ３１Ａは開始トルクと最大トルクとの差分を第三差分トルクΔＺ３（図１２参照）として算出する（Ｓ７７）。

ＣＰＵ３１Ａは、装着トルクの変化量が大きい変化点を含む判定範囲が第一判定範囲～第三判定範囲の何れであるかを決定する為に、第一差分トルク、第二差分トルク、及び第三差分トルクを比較する（Ｓ７９、Ｓ８７）。ＣＰＵ３１Ａは、第一差分トルクが第二差分トルク及び第三差分トルクよりも大きいか判定する（Ｓ７９）。例えば図１２（Ａ）の曲線Ｃ２１で示すように、装着動作後の装着状態が未装着状態の時、変化点は第一判定範囲にある。該時、第一差分トルクΔＺ１は第二差分トルクΔＺ２及び第三差分トルクΔＺ３よりも大きくなる。故に、図１１に示すように、ＣＰＵ３１Ａは、第一差分トルクが第二差分トルク及び第三差分トルクよりも大きいと判定した時（Ｓ７９：ＹＥＳ）、変化点を含む判定範囲として第一判定範囲を決定する（Ｓ８１）。該時、ＣＰＵ３１Ａは、装着動作後の装着状態が未装着状態と判定し、装着動作後の装着状態が未装着状態であることを通知する通知画面を表示部２５Ａに表示して報知する（Ｓ８３）。ＣＰＵ３１Ａは、工作機械１Ａの動作を停止し（Ｓ８５）、装着異常検出処理を終了する。

例えば図１２（Ｂ）の曲線Ｃ２３で示すように、装着動作後の装着状態が不完全装着状態の時、変化点は第三判定範囲にある。該時、第三差分トルクΔＺ３は第一差分トルクΔＺ１及び第二差分トルクΔＺ２よりも大きくなる。故に、図１１に示すように、ＣＰＵ３１Ａは、第三差分トルクが第二差分トルクよりも大きいと判定した時、第一差分トルクが第二差分トルク又は第三差分トルクより小さいことは自明であるから（Ｓ７９：ＮＯ、Ｓ８７：ＹＥＳ）、変化点を含む判定範囲として第三判定範囲を決定する（Ｓ８９）。該時、ＣＰＵ３１Ａは、装着動作後の装着状態が不完全装着状態と判定し、装着動作後の装着状態が不完全装着状態であることを通知する通知画面を表示部２５Ａに表示して報知する（Ｓ９１）。ＣＰＵ３１Ａは、工作機械１Ａの動作を停止し（Ｓ８５）、装着異常検出処理を終了する。

例えば図１２（Ｃ）の曲線Ｃ２２で示すように、装着動作後の装着状態が完全装着状態の時、変化点は第二判定範囲にある。該時、第二差分トルクΔＺ２は第一差分トルクΔＺ１及び第三差分トルクΔＺ３よりも大きくなる。故に、図１１に示すように、ＣＰＵ３１Ａは、第二差分トルクが第三差分トルクよりも大きいと判定した時（Ｓ８７：ＮＯ）、変化点を含む判定範囲として第二判定範囲を決定する（Ｓ９３）。ＣＰＵ３１Ａは、装着動作後の装着状態が完全装着状態と判定し（Ｓ９５）、装着異常検出処理を終了する。

＜第一実施形態の作用、効果＞
数値制御装置３０Ａは、工具体４０Ａの着脱動作を行う為に駆動するＺ軸モータ５１Ａのトルクの変化点を含む判定範囲が、第一判定範囲、第二判定範囲、第三判定範囲の何れかに応じて、主軸９Ａに対する工具体４０Ａの装着状態を判定する。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１Ａ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、第一判定範囲、第二判定範囲、第三判定範囲のうち、各々に含まれるトルクの最大値と、各々の開始点におけるトルクとの差分が最も大きい前記判定範囲を決定する。該時、数値制御装置５０Ｂは、トルクの変化点を含む判断範囲が、三つの判断範囲の何れであるかを容易に決定できる。

数値制御装置３０Ａは、設定処理により第一判定範囲、第二判定範囲、第三判定範囲を決定する。該時、数値制御装置３０Ａは、工作機械１Ａ毎に適切な第一判定範囲、第二判定範囲、第三判定範囲を決定し、装着状態を判定できる。故に、数値制御装置３０Ａは、工作機械１Ａの個体差や経年変化に基づいて特性がばらついた時も、適切な判定範囲を決定して装着状態を正確に判定できる。

数値制御装置３０Ａは、工具体４０Ａの脱離動作の過程で未装着状態と完全装着状態との間で装着状態を切替える時のトルクの変化量が大きい変化点を、基準点として決定する。より具体的には、数値制御装置３０Ａは、脱離動作の過程で未装着状態と完全装着状態との間で装着状態が切替わる時のトルクの微分値の最大値の点を、基準点として決定する。該時、数値制御装置３０Ａは、脱離動作に応じて装着状態が切替わる点を精度よく決定できるので、適切な判定範囲を決定できる。

数値制御装置３０Ａは、脱離動作前の装着状態と、装着動作後の装着状態とを判定する。該時、数値制御装置３０Ａは、工具体４０Ａの交換前における工具体４０Ａの装着状態を判定できるので、既に完了した切削加工について工具体４０Ａに依り適切に実行したか否かを、工具体４０Ａの装着状態により判定できる。又、数値制御装置３０Ａは、工具体４０Ａの交換後における工具体４０Ａの装着状態を判定できるので、これから実行する切削加工を適切に実行できるか否かを、工具体４０Ａの装着状態により事前に判定できる。

工作機械１Ａは、着脱動作を行う為の機構として、クランプ軸８１Ａ、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。

＜第一実施形態の特記事項＞
数値制御装置３０Ａは、設定処理において、装着動作時のトルクを取得してもよい。数値制御装置３０Ａは、取得したトルクから基準点を決定し、各判定範囲を決定してもよい。

数値制御装置３０Ａは、複数の脱離トルクの変化点と、第一判定範囲、第二判定範囲、第三判定範囲とを比較してもよい。該時、数値制御装置３０Ａは、脱離動作前の装着状態として、未装着状態と完全装着状態に加え、不完全装着状態を判定できる。

数値制御装置３０Ａは、取得した複数の装着トルクの微分値の最大値を算出してもよい。数値制御装置３０Ａは、第一判定範囲、第二判定範囲、第三判定範囲のうち、算出した微分値が最も大きい判定範囲を決定してもよい。該時、数値制御装置３０Ａは、トルクの変化点を含む判断範囲が、三つの判断範囲の何れであるかを精度よく決定できる。

数値制御装置３０Ａは、取得した複数の装着トルクの二階微分値の最大値を算出してもよい。数値制御装置３０Ａは、第一判定範囲、第二判定範囲、第三判定範囲のうち、算出した二階微分値が最も大きい判定範囲を決定してもよい。数値制御装置３０Ａは、取得した複数の装着トルクの各々において、値が０から上昇開始する点（上昇開始点と称す）を決定してもよい。数値制御装置３０Ａは、第一判定範囲、第二判定範囲、第三判定範囲のうち、決定した上昇開始点が最も大きい判定範囲を決定してもよい。

数値制御装置３０Ａは、記憶装置３４Ａに記憶した第一開始量Ｄ１１、第一終了量Ｅ１１、第三開始量Ｄ３１、第三終了量Ｅ３１を用いて判定範囲を決定した。該時、第一判定範囲の終了点と第二判定範囲の開始点、及び、第二判定範囲の終了点と第三判定範囲の開始点を同一とした。これに対し、記憶装置３４Ａは、第一開始量Ｄ１１、第一終了量Ｅ１１、第二開始量、第二終了量、第三開始量Ｄ３１、第三終了量Ｅ３１を記憶してもよい。数値制御装置３０Ａは、基準位置と、第二開始量及び第二終了量に基づいて第二判定範囲を決定してもよい。該時、該時、第一判定範囲の終了点と第二判定範囲の開始点、及び、第二判定範囲の終了点と第三判定範囲の開始点は夫々異なっていてもよい。

記憶装置３４Ａは、第一判定範囲、第二判定範囲、第三判定範囲を示す情報を初期情報として予め記憶してもよい。該時、数値制御装置３０Ａは設定処理を実行しなくてもよい。数値制御装置３０Ａは、予め記憶装置３４Ａに記憶した各判定範囲を読出すことにより、各判定範囲を決定してもよい。

数値制御装置３０Ａは、着脱動作の過程で未装着状態と未装着状態との間で脱離動作または装着動作を行う時に、取得したトルクの変化量が大きい変化点を、基準点として決定してもよい。

数値制御装置３０Ａは、脱離動作前と装着動作後との両方の装着状態を判定した。数値制御装置３０Ａは、脱離動作前及び装着動作後の何れか一方の装着状態を判定してもよい。又、数値制御装置３０Ａは、脱離動作後における装着状態、及び、装着動作前における装着動作を判定してもよい。

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のトルクを推定することが可能である。

レバー６０Ａ及びクランプ軸８１Ａは、本発明の「着脱機構」の一例である。Ｓ１５、Ｓ２５の処理を行うＣＰＵ３１Ａは、本発明の「取得部」の一例である。Ｓ５９、Ｓ６５、Ｓ８１、Ｓ８９、Ｓ９３の処理を行うＣＰＵ３１Ａは、本発明の「第一決定部」の一例である。Ｓ６１、Ｓ６７、Ｓ８３、Ｓ９１、Ｓ９５の処理を行うＣＰＵ３１Ａは、本発明の「判定部」の一例である。Ｓ１２１の処理を行うＣＰＵ３１Ａは、本発明の「第二決定部」の一例である。Ｓ１２７の処理を行うＣＰＵ３１Ａは、本発明の「記憶部」の一例である。クランプ軸８１Ａは、本発明の「固定部」の一例である。Ｓ１５、Ｓ２５の処理は、本発明の「取得工程」の一例である。Ｓ５９、Ｓ６５、Ｓ８１、Ｓ８９、Ｓ９３の処理は、本発明の「第一決定工程」の一例である。Ｓ６１、Ｓ６７、Ｓ８３、Ｓ９１、Ｓ９５の処理は、本発明の「判定工程」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１３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１７参照）に装着した工具体４０Ａ（図２等参照）の工具４Ａ（図２等参照）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２０参照）は工作機械１Ｂの動作を制御する。

＜工作機械１Ｂの概要＞
図１３～図１７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（図１６参照）を備える。台座部２０Ｂは略直方体状であり、上面にＸ軸移動機構１０１Ｂ（図１６参照）を備える。Ｘ軸移動機構１０１Ｂは運搬体１２Ｂ（図１３，図１６参照）をＸ軸方向に移動可能に支持する。Ｘ軸移動機構１０１Ｂは、Ｘ軸モータ２１Ｂ（図２０参照）等を備える。Ｘ軸移動機構１０１ＢはＸ軸モータ２１Ｂの駆動により、運搬体１２ＢをＸ軸方向に移動する。運搬体１２Ｂは立柱５ＢをＸ軸方向に移動する。運搬体１２Ｂ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５ＢをＹ軸方向に移動可能に支持する。Ｙ軸移動機構は、Ｙ軸モータ２４Ｂ（図２０参照）等を備える。Ｙ軸移動機構はＹ軸モータ２４Ｂの駆動により、立柱５ＢをＹ軸方向に移動する。故に、立柱５ＢはＸ軸移動機構１０１Ｂ、Ｙ軸移動機構等に依り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（図１４，図１５，図１７参照）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）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。被削材は回転台１１Ｂに固定する。

＜主軸ヘッド６Ｂ＞
図１７に示す如く、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１７，図１８に示す如く、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（先端部）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１３，図１６に示す如く、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）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）と入れ替え交換する。ＡＴＣ装置４０Ｂは本体部４０１Ｂと工具マガジン４１Ｂ等を備える。

図１３～図１５に示す如く、本体部４０１Ｂは略直方体状金属製箱体であり、支柱３１Ｂ，３２Ｂで支持する。図１３～図１９に示す如く、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（図１９参照）、揺動レバー２２Ｂ、２３Ｂ（図１９参照）等を備える。図１３，図１４，図１６～図１８に示す如く、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の上端部は、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（図１６参照）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（図１４参照）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。図１８に示す如く、工具交換を行う為、主軸ヘッド６Ｂが図１４，図１５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、操作部材４７Ｂの当接部４８Ｂ前方に位置する。

図１９に示す如く、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の透孔３８１に挿通する。支持部材３９Ｂは段付孔１６Ｂの内径よりも小さい外径を有し、且つ上部機械フレーム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は旋回軸４３Ｂの回転又は外軸ギヤ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方向に移動する。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、後述するＡＴＣモータ４５Ｂ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４４１，４４２は工具体４０Ａを着脱可能に把持する。

本体部４０１Ｂ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の後方且つ旋回軸４３Ｂと平行に上下方向に延び、軸受２７Ｂと後述する軸受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４５Ｂの出力軸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が当接するとき、スプライン副軸１７Ｂ、旋回軸４３Ｂ、工具交換アーム４４Ｂは回転する。

図１３，図１６に示す如く、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。第二工具体は、ＡＴＣ装置４０Ｂによる工具交換後、第一工具体の代わりに主軸７Ｂに装着する工具体に対応する。

＜電気的構成＞
図２０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、各種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、第一開始量Ｄ１２、第二終了量Ｅ２２、第一終了量Ｅ１３、第二開始量Ｄ２３、第三開始量Ｄ３３（図２５参照）を記憶する。

工作機械１Ｂは、入力部８２Ｂ、表示部９０Ｂ等を更に備える。エアシリンダ８８ＢはＡＴＣ装置４０Ｂに設ける。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は各種入力を受け付ける。表示部９０Ｂは各種画面を表示する。エアシリンダ８８Ｂは、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。エンコーダ１９ＣはＺ軸モータ１９Ｂの回転角度を検出する。主軸モータ８Ｂはエンコーダ８Ｃを備える。エンコーダ８Ｃは主軸モータ８Ｂの回転角度を検出する。Ｘ軸モータ２１Ｂはエンコーダ２１Ｃを備える。エンコーダ２１ＣはＸ軸モータ２１Ｂの回転角度を検出する。Ｙ軸モータ２４Ｂはエンコーダ２４Ｃを備える。エンコーダ２４ＣはＹ軸モータ２４Ｂの回転角度を検出する。マガジンモータ４２Ｂはエンコーダ４２Ｃを備える。エンコーダ４２Ｃはマガジンモータ４２Ｂの回転角度を検出する。ＡＴＣモータ４５Ｂはエンコーダ４５Ａを備える。エンコーダ４５ＡはＡＴＣモータ４５Ｂの回転角度を検出する。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２１、図２２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１４、図１５参照）に移動する。プッシュロッド９２Ｂ後端部は、操作部材４７Ｂの当接部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２１（１）（２）に示す如く、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２２に示す如く、ＡＴＣモータ４５Ｂは時機Ｔ０で駆動を開始し、図１９に示す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の縦腕部６３Ｂ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°に到達した時（時機Ｔ３）、工具交換アーム４４Ｂの旋回角度は７０°に到達する。図２１（３）に示す如く、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２２に示す如く、時機Ｔ３～Ｔ６の間、図１９に示すパラレルカム５９Ｂの板カム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°に到達した時（時機Ｔ４）、図２１（４）に示す如く、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°位置に到達した時（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、図１９に示すパラレルカム５９Ｂの板カム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は下死点に到達する。ＡＴＣ駆動軸４６Ｂは回転を継続する。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２１（５）に示す如く、第一工具体２０１と第二工具体２０２の夫々の位置は互いに入れ替わる。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。図１９に示すパラレルカム５９Ｂの板カム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°に到達した時（時機Ｔ１０）、図１７に示す操作部材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°位置に到達した時（時機Ｔ１１）、図２１（６）に示す如く、工具交換アーム４４Ｂは上死点に到達する。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°に到達した時（時機Ｔ１２）、図１９に示す揺動子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、外軸ギヤ４３１と一体して工具交換アーム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°に到達した時（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）、図１９に示す工具交換アーム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２１（８）に示す如く、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から工具体４０Ａを脱離する時のＡＴＣ駆動軸４６Ｂ、揺動腕部材６０Ｂ、ドローバ７０Ｂ、及びクランプ機構部の動作を、脱離動作と称す。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、及び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、及び不完全装着状態の何れかである。不完全装着状態の一例として、主軸７Ｂ下端のドライブキーに対する工具ホルダ１７Ａのキー溝１８４の係合に失敗してドライブキーが工具ホルダ１７Ａに乗り上げた状態を示す。着脱動作を行う為にＡＴＣ駆動軸４６Ｂを回転する時、ＡＴＣモータ４５Ｂ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、ＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転に応じて揺動腕部材６０Ｂの先端部６２１がピン７１Ｂに接触する時機が、主軸７Ｂ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２３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２３（Ａ）は、脱離動作を行う為にＡＴＣ駆動軸４６Ｂを４０°から８５°迄回転した時のＡＴＣモータ４５Ｂのトルクの経時変化を示す。曲線Ｃ４１は、脱離動作前の装着状態が未装着状態であることを示す。曲線Ｃ４２は、脱離動作前の装着状態が完全装着状態であることを示す。曲線Ｃ４３は、脱離動作前の装着状態が不完全装着状態であることを示す。

図２３（Ｂ）は、装着動作を行う為にＡＴＣ駆動軸４６Ｂを２７５°から３２０°迄回転した時のＡＴＣモータ４５Ｂのトルクの経時変化を示す。曲線Ｃ５１は、装着動作後の装着状態が未装着状態であることを示す。曲線Ｃ５２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Ｃ５３は、装着動作後の装着状態が不完全装着状態であることを示す。

図２３（Ａ）に示す脱離動作の過程でトルクが上昇する時のＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転角度は、曲線Ｃ４１で略４５～５５°、曲線Ｃ４２で略５５～６５°、曲線Ｃ４３で略６５～７５°である。該回転角度でトルクが上昇する変化は、脱離動作に起因する。図２３（Ｂ）に示す装着動作の過程でトルクが上昇する時のＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転角度は、曲線Ｃ５１で略３０５～３１５°、曲線Ｃ５２で略２９５～３００°、曲線Ｃ５３で略２８５～２９０°である。該回転角度でトルクが上昇する変化は、装着動作に起因する。即ち、着脱動作に依りＡＴＣモータ４５Ｂのトルクの変化量は大きくなる。尚、着脱動作に応じてトルクの変化量が大きくなる時のＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転角度は、変化点に対応する。

数値制御装置５０ＢのＣＰＵ５１Ｂは、後述の設定処理（図２４参照）により、ＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転角度の位置の範囲として、第一脱離判定範囲、第二脱離判定範囲（図２５参照）、第一装着判定範囲、第二装着判定範囲、第三装着判定範囲、（図２６参照）を記憶装置５４Ｂに記憶する。第一実施形態と相違する点は、脱離動作と装着動作との夫々について、判定範囲を別々に設定した点である。

第一脱離判定範囲及び第二脱離判定範囲（図２５参照）は、脱離動作の過程におけるＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転角度の範囲を示す。第一脱離判定範囲は、脱離動作前の装着状態が未装着状態の時の変化点を含む。第二脱離判定範囲は、脱離動作前の装着状態が完全装着状態の時の変化点を含む。第一装着判定範囲、第二装着判定範囲、第三装着判定範囲（図２６参照）は、装着動作の過程におけるＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転角度の範囲を示す。第一脱離判定範囲は、装着動作後の装着状態が未装着状態の時の変化点を含む。第二装着判定範囲は、装着動作後の装着状態が完全装着状態の時の変化点を含む。第三装着判定範囲は、装着動作後の装着状態が不完全装着状態の時の変化点を含む。第一判定範囲、第二判定範囲は、脱離動作時と装着動作時で異なる。

ＣＰＵ５１Ｂは、着脱動作を行う為に駆動するＡＴＣモータ４５Ｂのトルクを、時系列で取得する。ＣＰＵ５１Ｂは、第一脱離判定範囲、第二脱離判定範囲のうち、脱離動作の過程で取得したトルクの変化点を含む判定範囲を決定する。ＣＰＵ５１Ｂは、第一装着判定範囲、第二装着判定範囲、第三装着判定範囲のうち、装着動作の過程で取得したトルクの変化点を含む判定範囲を決定する。ＣＰＵ５１Ｂは、決定した判定範囲に基づいて、脱離動作前及び装着動作後の夫々の装着状態を判定する。

＜設定処理＞
図２４を参照し、設定処理を説明する。数値制御装置５０ＢのＣＰＵ５１Ｂは、工作機械１Ｂの電源を投入した時、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、設定処理を開始する。この時点での装着状態は、未装着状態又は完全装着状態の何れかであることを前提とする。

例えば、作業者は工具体４０Ａの装着状態を確認する。作業者は、完全装着状態で工具体４０Ａが主軸７Ｂに装着していることを確認した時、完全装着状態を数値制御装置５０Ｂに通知する為に入力部８２Ｂを操作する。ＣＰＵ５１Ｂは、入力部８２Ｂに対する操作に基づき完全装着状態と判定した時（Ｓ１６１：ＹＥＳ）、工具体４０Ａを装着しない工具ポット４１１を工具交換位置に割り出し後、水平状態から垂直下方に９０°倒し、垂直状態とする（Ｓ１６３、図２１（１）（２）参照）。ＣＰＵ５１Ｂは処理をＳ１６７に進める。一方、ＣＰＵ５１Ｂは、入力部８２Ｂに対する操作に基づき未装着状態と判定した時（Ｓ１６１：ＮＯ）、工具体４０Ａを装着した工具ポット４１１を工具交換位置に割り出し後、水平状態から垂直下方に９０°倒し、垂直状態とする（Ｓ１６５、図２１（１）（２）参照）。ＣＰＵ５１Ｂは、処理をＳ１６７に進める。

ＣＰＵ５１Ｂは、所定の回転速度に応じてＡＴＣ駆動軸４６Ｂを回転する為、ＡＴＣモータ４５Ｂの回転速度を設定して回転開始する。ＣＰＵ５１Ｂは、Ｓ１６７、Ｓ１６９、Ｓ１７１の処理を所定周期で繰り返す。ＣＰＵ５１Ｂ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、現時点でのＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転角度（現在角度と称す）を算出する。ＣＰＵ５１Ｂは、次の周期でのＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転角度を目標角度として設定する（Ｓ１６７）。ＣＰＵ５１Ｂは、現在角度と目標角度とに基づき、次の１周期でＡＴＣ駆動軸４６Ｂが目標角度に達するように、ＡＴＣモータ４５Ｂの回転速度を更新する（Ｓ１６７）。

ＣＰＵ５１Ｂは、ＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転に応じた脱離動作が完了したか判定する（Ｓ１６９）。ＣＰＵ５１Ｂは、ＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転角度が１８０°となる迄の間、脱離動作が完了していないと判定し（Ｓ６９：ＮＯ）、処理をＳ１７１に進める。ＣＰＵ５１Ｂは、ＡＴＣモータ４５Ｂのトルクを脱離トルクとして取得して記憶装置５４Ｂに記憶する（Ｓ１７１）。ＣＰＵ５１Ｂは、処理をＳ１６７に戻す。ＣＰＵ５１Ｂは、ＡＴＣ駆動軸４６Ｂが１８０°になる迄、Ｓ１６７、Ｓ１６９、Ｓ１７１の処理を所定周期で繰り返す。これによりＣＰＵ５１Ｂは、脱離動作時におけるＡＴＣモータ４５Ｂの脱離トルクを時系列で取得する。

例えば、ＣＰＵ５１ＢがＳ１６１で主軸７Ｂに工具体４０Ａが装着していないと判断した時（Ｓ１６１：ＮＯ）、脱離動作の過程で装着状態は未装着状態のまま維持する。図２５（Ａ）の曲線Ｃ６１は、脱離動作の過程で未装着状態のまま維持した時のトルクを時系列で示す。ＣＰＵ５１ＢがＳ１６１で主軸７Ｂに工具体４０Ａが装着していると判断した時（Ｓ１６１：ＹＥＳ）、脱離動作の過程で装着状態は完全装着状態から未装着状態に切替わる。図２５（Ａ）の曲線Ｃ６２は、脱離動作の過程で完全装着状態から未装着状態に切替わる時のトルクを時系列で示す。

図２４に示すように、ＣＰＵ５１Ｂは、ＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転角度が１８０°に達した時、脱離動作が完了したと判定し（Ｓ１６９：ＹＥＳ）、処理をＳ１８１に進める。尚、ＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転角度の増加に応じ、工具交換アーム４４Ｂは回転する。

ＣＰＵ５１Ｂは、Ｓ１８１、Ｓ１８３、Ｓ１８５の処理を、所定周期で繰り返す。ＣＰＵ５１Ｂは、エンコーダ５１１Ａから取得したＡＴＣモータ４５Ｂの回転角度に基づいて現在角度を算出し、目標角度を設定する（Ｓ１８１）。ＣＰＵ５１Ｂは、現在角度と目標角度とに基づき、次の１周期でＡＴＣ駆動軸４６Ｂが目標角度に達するように、ＡＴＣモータ４５Ｂの回転速度を更新する（Ｓ１８１）。

ＣＰＵ５１Ｂは、ＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転に応じた装着動作が完了したか判定する（Ｓ１８３）。ＣＰＵ５１Ｂは、ＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転角度が３６０°となる迄の間、装着動作が完了していないと判定し（Ｓ１８３：ＮＯ）、処理をＳ１８５に進める。ＣＰＵ５１Ｂは、ＡＴＣモータ４５Ｂのトルクを装着トルクとして取得して記憶装置５４Ｂに記憶する（Ｓ１８５）。ＣＰＵ５１Ｂは、処理をＳ１８１に戻す。ＣＰＵ５１Ｂは、ＡＴＣ駆動軸４６Ｂが３６０°になる迄、Ｓ１８１、Ｓ１８３、Ｓ１８５の処理を所定周期で繰り返す。これによりＣＰＵ５１Ｂは、装着動作時におけるＡＴＣモータ４５Ｂの装着トルクを時系列で取得する。

例えば、ＣＰＵ５１ＢがＳ１６１で主軸７Ｂに工具体４０Ａが装着していると判断した時（Ｓ１６１：ＹＥＳ）、装着動作の過程で装着状態は未装着状態のまま維持する。図２６（Ａ）の曲線Ｃ７１は、装着動作の過程で未装着状態のまま維持した時のトルクを時系列で示す。ＣＰＵ５１ＢがＳ１６１で主軸７Ｂに工具体４０Ａが装着していないと判断した時（Ｓ１６１：ＮＯ）、装着動作の過程で装着状態は未装着状態から装着状態に切替わる。図２６（Ａ）の曲線Ｃ７２は、装着動作の過程で未装着状態から完全装着状態に切替わる時のトルクを時系列で示す。

図２４に示すように、ＣＰＵ５１Ｂは、ＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転角度が３６０°に達した時、装着動作が完了したと判定し（Ｓ１８３：ＹＥＳ）、処理をＳ１８７に進める。ＣＰＵ５１Ｂは、Ｓ１６１～Ｓ１８５の処理を二回繰り返したか判定する（Ｓ１８７）。ＣＰＵ５１Ｂは、Ｓ１６１～Ｓ１８５の処理を二回繰り返していないと判定した時（Ｓ１８７：ＮＯ）、処理をＳ１６１に戻す。ＣＰＵ５１Ｂは、Ｓ１６１～Ｓ１８５の処理を繰り返す。

ＣＰＵ５１Ｂは一回目のＳ１６１で主軸７Ｂに工具体４０Ａが装着していると判断した時（Ｓ１６１：ＹＥＳ）、二回目のＳ１６１で主軸７Ｂに工具体４０Ａが装着していないと判定する（Ｓ１６１：ＮＯ）。ＣＰＵ５１Ｂは一回目のＳ１６１で主軸７Ｂに工具体４０Ａが装着していないと判断した時（Ｓ１６１：ＮＯ）、二回目のＳ１６１で主軸７Ｂに工具体４０Ａが装着していないと判定する（Ｓ１６１：ＹＥＳ）。故にＣＰＵ５１Ｂは、図２５（Ａ）の曲線Ｃ６１、Ｃ６２で示す両方の脱離トルクを取得して記憶装置５４Ｂに記憶し、且つ、図２６（Ａ）の曲線Ｃ７１、Ｃ７２で示す両方の装着トルクを取得して記憶装置５４Ｂに記憶する。

ＣＰＵ５１Ｂは、記憶装置５４Ｂに記憶した複数の脱離トルクを読出す。ＣＰＵ５１Ｂは、一回目の処理で取得した脱離トルクと、二回目の処理で取得した脱離トルクとの差分を算出する。ＣＰＵ５１Ｂは該処理により、脱離動作の過程で未装着状態と完全装着状態との間で装着状態が切替わる時に取得した脱離トルクと、未装着状態のまま脱離動作を行うときに取得した脱離トルクの差分を算出する。図２５（Ｂ）の曲線Ｃ６３は、算出した差分の一例を時系列で示す。このとき、図２５（Ｂ）に示す曲線Ｃ６３は、工作機械１の固有振動数に対して十分な長さのローパスフィルタにより処理を行い、振動等の影響を除去する。

同様にＣＰＵ５１Ｂは、記憶装置５４Ｂに記憶した複数の脱離トルクを読出す。ＣＰＵ５１Ｂは、一回目の処理で取得した装着トルクと、二回目の処理で取得した装着トルクとの差分を算出する。ＣＰＵ５１Ｂは該処理により、装着動作の過程で未装着状態と完全装着状態との間で装着状態が切替わる時に取得した装着トルクと、未装着状態のまま装着動作を行うときに取得した装着トルクの差分を算出する。図２６（Ｂ）の曲線Ｃ７３は、算出した差分の一例を時系列で示す。

図２４に示すように、ＣＰＵ５１Ｂは、算出した差分が最大となる点を、トルクの変化量が大きい基準点として決定する（Ｓ１８９）。脱離トルクに基づき決定した基準点を、脱離基準点と称す。装着トルクに基づき決定した基準点を、装着基準点と称す。

ＣＰＵ５１Ｂは、記憶装置５４Ｂから第一開始量Ｄ１２及び第二終了量Ｅ２２を読出して取得する。第一開始量Ｄ１２、第二終了量Ｅ２２は夫々、ＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転量を示す。図２５（Ｂ）に示すように、第一開始量Ｄ１２は、脱離基準点Ｋ２１から第一脱離判定範囲の開始点Ｐ１２までの回転量を示す。第二終了量Ｅ２２は、脱離基準点Ｋ２１から第二脱離判定範囲の終了点Ｑ２２までの回転量を示す。脱離基準点Ｋ２１は、第一脱離判定範囲の終了点Ｑ１２、及び、第二脱離判定範囲の開始点Ｐ２２を示す。第一開始量Ｄ１２は負の値であり、第二終了量Ｅ２２は正の値である。

第一脱離判定範囲は、開始点Ｐ１２と終了点Ｑ１２との間の位置の範囲である。第二判脱離定範囲は、開始点Ｐ２２と終了点Ｑ２２との間の位置の範囲である。開始点Ｐ１２、Ｐ２２は、各脱離判定範囲の両端点のうち、脱離動作の過程でＡＴＣ駆動軸４６Ｂが先に経由する回転角度に対応する点である。終了点Ｑ１２、Ｑ２２は、各脱離判定範囲の両端点のうち、脱離動作の過程でＡＴＣ駆動軸４６Ｂが後で経由する回転角度に対応する点である。

ＣＰＵ５１Ｂは、記憶装置５４Ｂから第一終了量Ｅ１３、第二開始量Ｄ２３、第三開始量Ｄ３３を読出して取得する。第一終了量Ｅ１３、第二開始量Ｄ２３、第三開始量Ｄ３３は夫々、ＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転量を示す。図２６（Ｂ）に示すように、第一終了量Ｅ１３は、装着基準点Ｋ３１から第一装着判定範囲の終了点Ｑ１３までの回転量を示す。第二開始量Ｄ２３は、装着基準点Ｋ３１から第二装着判定範囲の開始点Ｐ２３、及び、装着基準点Ｋ３１から第三装着判定範囲の終了点Ｑ３３までの回転量を示す。第三開始量Ｄ３３は、装着基準点Ｋ３１から第三装着判定範囲の開始点Ｐ３３までの回転量を示す。装着基準点Ｋ３１は、第一脱離判定範囲の開始点Ｐ１３、及び、第二脱離判定範囲の終了点Ｑ２３を示す。第一終了量Ｅ１３は正の値であり、第二開始量Ｄ２３、第三開始量Ｄ３３は負の値である。

第一装着判定範囲は、開始点Ｐ１３と終了点Ｑ１３との間の位置の範囲である。第二判装着定範囲は、開始点Ｐ２３と終了点Ｑ２３との間の位置の範囲である。第三判装着定範囲は、開始点Ｐ３３と終了点Ｑ３３との間の位置の範囲である。開始点Ｐ１３、Ｐ２３、Ｐ３３は、各装着判定範囲の両端点のうち、装着動作の過程でＡＴＣ駆動軸４６Ｂが先に経由する点である。終了点Ｑ１３、Ｑ２３、Ｑ３３は、各装着判定範囲の両端点のうち、装着動作の過程でＡＴＣ駆動軸４６Ｂが後で経由する点である。

図２４に示すように、ＣＰＵ５１Ｂは、第一脱離判定範囲、第二脱離判定範囲、第一装着判定範囲、第二装着判定範囲、第三装着判定範囲を示す情報として、各々の開始点及び終了点を決定する（Ｓ１９１）。ＣＰＵ５１Ｂは、決定した第一脱離判定範囲、第二脱離判定範囲、第一装着判定範囲、第二装着判定範囲、第三装着判定範囲を示す情報を記憶装置５４Ｂに記憶する（Ｓ１９３）。ＣＰＵ５１Ｂは、設定処理を終了する。

＜主処理＞
図２７～図２９を参照し、主処理を説明する。数値制御装置５０ＢのＣＰＵ５１Ｂは、ＮＣプログラムのうち工具体４０Ａを交換する工具交換指令の実行時、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。尚、主処理の開始時、ＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転角度は０°である。工具体４０Ａは、未装着状態又は完全装着状態で主軸７Ｂに装着することを前提とする。不完全装着状態を前提としない理由は、前回工具交換指令の終了時に不完全装着状態となった時に工作機械１Ｂは動作を停止し、ＣＰＵ５１Ｂは該状態で主処理を実行しない為である。

ＣＰＵ５１Ｂは、工具交換指令が指示する回転速度に応じてＡＴＣ駆動軸４６Ｂを回転する為、ＡＴＣモータ４５Ｂの回転速度を設定して回転開始する。ＣＰＵ５１Ｂは、Ｓ１３３～Ｓ１３９の処理を、所定周期で繰り返す。ＣＰＵ５１Ｂ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、現在角度を算出する。ＣＰＵ５１Ｂは、次の周期でのＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転角度を目標角度として設定する（Ｓ１３１）。ＣＰＵ５１Ｂは、現在角度と目標角度とに基づき、次の１周期でＡＴＣ駆動軸４６Ｂが目標角度に達するように、ＡＴＣモータ４５Ｂの回転速度を更新する（Ｓ１３１）。

ＣＰＵ５１Ｂは、ＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転角度が０°～１８０°の範囲か判定する（Ｓ１３３）。ＣＰＵ５１Ｂは、ＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転角度が０°～１８０°の範囲と判定した時（Ｓ１３３：ＹＥＳ）、ＡＴＣモータ４５Ｂのトルクを脱離トルクとして取得して記憶装置５４Ｂに記憶する（Ｓ１３５）。ＣＰＵ５１Ｂは、処理をＳ１４１に進める。ＣＰＵ５１Ｂは、ＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転角度が０°～１８０°の範囲でないと判定した時（Ｓ１３３：ＮＯ）、ＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転角度は１８０°～３６０°の範囲であるので、ＡＴＣモータ４５Ｂのトルクを装着トルクとして取得して記憶装置５４Ｂに記憶する（Ｓ１３９）。ＣＰＵ５１Ｂは、処理をＳ１４１に進める。

ＣＰＵ５１Ｂは、ＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転角度が３６０°に達したか判定する（Ｓ１４１）。ＣＰＵ５１Ｂは、ＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転角度が３６０°に達していないと判定した時（Ｓ１４１：ＮＯ）、処理をＳ１３１に戻す。ＣＰＵ５１Ｂは、ＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転角度が３６０°に達する迄、Ｓ１３１～Ｓ１３９の処理を所定周期で繰り返す。これによりＣＰＵ５１Ｂは、脱離動作時におけるＡＴＣモータ４５Ｂの脱離トルク、及び、装着動作時におけるＡＴＣモータ４５Ｂの装着トルクの夫々を、時系列で取得する。ＣＰＵ５１Ｂは、ＡＴＣ駆動軸４６Ｂの回転角度が３６０°に達したと判定した時（Ｓ１４１：ＹＥＳ）、処理をＳ１４３に進める。

ＣＰＵ５１Ｂは、脱離異常検出処理（Ｓ１４３）及び装着異常検出処理（Ｓ１４５）を実行する。脱離異常検出処理と装着異常検出処理の終了後、ＣＰＵ５１Ｂは主処理を終了する。脱離異常検出処理及び装着異常検出処理は、各々で別の判定範囲が参照される他は、第一実施形態のＳ２９、Ｓ３１（図８参照）で実行する処理（図９、図１１参照）と同一である。

図９に示すように、脱離異常検出処理において、ＣＰＵ５１Ｂは、記憶装置５４Ｂに記憶した情報に基づき、第一脱離判定範囲及び第二脱離判定範囲の夫々の開始点及び終了点を取得する（Ｓ５１）。ＣＰＵ５１Ｂは、記憶装置５４Ｂに記憶した複数の脱離トルクのうち、第一脱離判定範囲の開始点Ｐ１２（図２８参照）における脱離トルクを開始トルクとして取得する。ＣＰＵ５１Ｂは、記憶装置５４Ｂに記憶した複数の脱離トルクのうち、第一脱離判定範囲の終了点Ｑ１２（図２８参照）における脱離トルクを、終了トルクとして取得する。ＣＰＵ５１Ｂは開始トルクと終了トルクとの差分を、第一差分トルクとして算出する（Ｓ５３）。

ＣＰＵ５１Ｂは、記憶装置５４Ｂに記憶した複数の脱離トルクのうち、第二脱離判定範囲の開始点Ｐ２２（図２８参照）における脱離トルクを開始トルクとして取得する。ＣＰＵ５１Ｂは、記憶装置５４Ｂに記憶した複数の脱離トルクのうち、第二脱離判定範囲の終了点Ｑ２２（図２８参照）における脱離トルクを終了トルクとして取得する。ＣＰＵ５１Ｂは開始トルクと終了トルクとの差分を、第二差分トルクとして算出する（Ｓ５５）。

ＣＰＵ５１Ｂは、脱離トルクの変化量が大きい変化点を含む判定範囲が第一脱離判定範囲と第二脱離判定範囲との何れであるかを決定する為に、第一差分トルクが第二差分トルクよりも大きいか判定する（Ｓ５７）。例えば図２８（Ａ）の曲線Ｃ４１で示すように、脱離動作前の装着状態が未装着状態の時、変化点は第一脱離判定範囲にある。該時、第一差分トルクΔＺ１は第二差分トルクΔＺ２よりも大きくなる。故に、図９に示すように、ＣＰＵ５１Ｂは、第一差分トルクが第二差分トルクよりも大きいと判定した時（Ｓ５７：ＹＥＳ）、変化点を含む判定範囲として第一脱離判定範囲を決定する（Ｓ５９）。該時、ＣＰＵ５１Ｂは、脱離動作前の装着状態が未装着状態と判定し、未装着状態を通知する通知画面を表示部９０Ｂに表示して報知する（Ｓ６１）。ＣＰＵ５１Ｂは、工作機械１Ａの動作を停止し（Ｓ６３）、脱離異常検出処理を終了する。

一方、例えば図２８（Ｂ）の曲線Ｃ４２で示すように、脱離動作前の装着状態が完全装着状態の時、変化点は第二脱離判定範囲にある。該時、第一差分トルクΔＺ１は第二差分トルクΔＺ２よりも小さくなる。故に、図９に示すように、ＣＰＵ５１Ｂは、第一差分トルクが第二差分トルク以下と判定した時（Ｓ５７：ＮＯ）、変化点を含む判定範囲として第二脱離判定範囲を決定する（Ｓ６５）。ＣＰＵ５１Ｂは、脱離動作前の装着状態が完全装着状態と判定し（Ｓ６７）、脱離異常検出処理を終了する。

図１１に示すように、装着異常検出処理において、ＣＰＵ５１Ｂは、記憶装置５４Ｂに記憶した第一装着判定範囲～第三装着判定範囲の夫々の開始点及び終了点を取得する（Ｓ７１）。ＣＰＵ５１Ｂは、記憶装置５４Ｂに記憶した複数の装着トルクのうち、開始点Ｐ１３（図２９参照）における装着トルクを、第一装着判定範囲の開始トルクとして取得する。ＣＰＵ５１Ｂは、記憶装置５４Ｂに記憶した複数の装着トルクのうち、終了点Ｑ１３（図２９参照）における装着トルクを、第一装着判定範囲の終了トルクとして取得する。ＣＰＵ５１Ｂは開始トルクと終了トルクとの差分を第一差分トルクΔＺ１（図２９参照）として算出する（Ｓ７３）。

ＣＰＵ５１Ｂは、記憶装置５４Ｂに記憶した複数の装着トルクのうち、開始点Ｐ２３（図２９参照）における装着トルクを、第二装着判定範囲の開始トルクとして取得する。ＣＰＵ５１Ｂは、記憶装置５４Ｂに記憶した複数の装着トルクのうち、終了点Ｑ２３（図２９参照）における装着トルクを、第二装着判定範囲の終了トルクとして取得する。ＣＰＵ５１Ｂは開始トルクと終了トルクとの差分を第二差分トルクΔＺ２（図２９参照）として算出する（Ｓ７３）。

ＣＰＵ５１Ｂは、記憶装置５４Ｂに記憶した複数の装着トルクのうち、開始点Ｐ３３（図２９参照）における装着トルクを、第三装着判定範囲の開始トルクとして取得する。ＣＰＵ５１Ｂは、記憶装置５４Ｂに記憶した複数の装着トルクのうち、終了点Ｑ３３（図２９参照）における装着トルクを、第三装着判定範囲の終了トルクとして取得する。ＣＰＵ５１Ｂは開始トルクと終了トルクとの差分を第三差分トルクΔＺ３（図２９参照）として算出する（Ｓ７３）。

ＣＰＵ５１Ｂは、装着トルクの変化量が大きい変化点を含む判定範囲が第一装着判定範囲～第三装着判定範囲の何れであるかを決定する為に、第一差分トルク、第二差分トルク、及び第三差分トルクを比較する（Ｓ７９、Ｓ８７）。ＣＰＵ５１Ｂは、第一差分トルクが第二差分トルク及び第三差分トルクよりも大きいか判定する（Ｓ７９）。例えば図２９（Ａ）の曲線Ｃ５１で示すように、装着動作後の装着状態が未装着状態の時、変化点は第一装着判定範囲にある。該時、第一差分トルクΔＺ１は第二差分トルクΔＺ２及び第三差分トルクΔＺ３よりも大きくなる。故に、図１１に示すように、ＣＰＵ５１Ｂは、第一差分トルクが第二差分トルク及び第三差分トルクよりも大きいと判定した時（Ｓ７９：ＹＥＳ）、変化点を含む判定範囲として第一装着判定範囲を決定する（Ｓ８１）。該時、ＣＰＵ５１Ｂは、装着動作後の装着状態が未装着状態と判定し、装着動作後の装着状態が未装着状態であることを通知する通知画面を表示部９０Ｂに表示して報知する（Ｓ８３）。ＣＰＵ５１Ｂは、工作機械１Ａの動作を停止し（Ｓ８５）、装着異常検出処理を終了する。

例えば図２９（Ｂ）の曲線Ｃ５３で示すように、装着動作後の装着状態が不完全装着状態の時、変化点は第三装着判定範囲にある。該時、第三差分トルクΔＺ３は第一差分トルクΔＺ１及び第二差分トルクΔＺ２よりも大きくなる。故に、図１１に示すように、ＣＰＵ５１Ｂは、第三差分トルクが第一差分トルク及び第二差分トルクよりも大きいと判定した時（Ｓ７９：ＮＯ、Ｓ８７：ＹＥＳ）、変化点を含む判定範囲として第三装着判定範囲を決定する（Ｓ８９）。該時、ＣＰＵ５１Ｂは、装着動作後の装着状態が不完全装着状態と判定し、装着動作後の装着状態が不完全装着状態であることを通知する通知画面を表示部９０Ｂに表示して報知する（Ｓ９１）。ＣＰＵ５１Ｂは、工作機械１Ａの動作を停止し（Ｓ８５）、装着異常検出処理を終了する。

例えば図２９（Ｃ）の曲線Ｃ５２で示すように、装着動作後の装着状態が完全装着状態の時、変化点は第二装着判定範囲にある。該時、第二差分トルクΔＺ２は第一差分トルクΔＺ１及び第三差分トルクΔＺ３よりも大きくなる。故に、図１１に示すように、ＣＰＵ５１Ｂは、第二差分トルクが第一差分トルク及び第三差分トルクよりも大きいと判定した時（Ｓ８７：ＮＯ）、変化点を含む判定範囲として第二装着判定範囲を決定する（Ｓ９３）。ＣＰＵ５１Ｂは、装着動作後の装着状態が完全装着状態と判定し（Ｓ９５）、装着異常検出処理を終了する。

＜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、工具体４０Ａの着脱動作を行う為に駆動するＡＴＣモータ４５Ｂのトルクの変化点を含む判定範囲が、第一脱離判定範囲、第二脱離判定範囲、第一装着判定範囲、第二装着判定範囲、第三装着判定範囲の何れかに応じて、主軸７Ｂに対する工具体４０Ａの装着状態を判定する。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の装着状態を精度よく判定できる。

数値制御装置５０Ｂは、第一装着判定範囲、第二装着判定範囲、第三装着判定範囲のうち、各々の開始点と終了点の夫々のトルクの差分が最も大きい判定範囲を決定する。該時、数値制御装置５０Ｂは、トルクの変化点を含む判断範囲が、三つの判断範囲の何れであるかを容易に決定できる。

数値制御装置５０Ｂは、設定処理により第一脱離判定範囲、第二脱離判定範囲、第一装着判定処理、第二装着判定処理、第三装着判定範囲を決定する。該時、数値制御装置５０Ｂは、工作機械１Ｂ毎に適切な判定範囲を決定し、主軸７Ｂに対する工具体４０Ａの装着状態を判定できる。故に、数値制御装置５０Ｂは、工作機械１Ｂの個体差や経年変化に基づいて特性がばらついた時も、適切な判定範囲を決定して工具体４０Ａの装着状態を正確に判定できる。

数値制御装置５０Ｂは、工具体４０Ａの着脱動作の過程で未装着状態と完全装着状態との間で装着状態を切替える時に取得したトルクの変化量が大きい変化点を、基準点として決定する。より具体的には、数値制御装置５０Ｂは、着脱動作の過程で未装着状態と完全装着状態との間で装着状態が切替わる時に取得したトルクと、未装着状態のまま着脱動作を行うときに取得したトルクの差分を算出する。数値制御装置５０Ｂは、算出した差分が最大となる点を、基準点として決定する。該時、数値制御装置５０Ｂは、着脱動作に応じて装着状態が切替わる点を精度よく決定できるので、適切な判定範囲を決定できる。

数値制御装置５０Ｂは、第一脱離判定範囲、第二脱離判定範囲、第一装着判定範囲、第二装着判定範囲、第三装着判定範囲を夫々決定する。つまり、数値制御装置５０Ｂは、脱離動作と装着動作とで夫々異なる判定範囲を決定する。該時、数値制御装置５０Ｂは、脱離動作と装着動作とで判定範囲を別々に最適化できる。故に、数値制御装置５０Ｂは、工具体４０Ａの装着状態をより高精度に判定できる。

工作機械１Ｂは、着脱動作を行う為の機構として、ドローバ７０Ｂ、揺動腕部材６０Ｂを備える。数値制御装置５０Ｂは、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、記憶装置５４Ｂに記憶した第一終了量Ｅ１３、第二開始量Ｄ２３、第三開始量Ｄ３３を用いて判定範囲を決定した。該時、該時、第一装着判定範囲の開始点と第二装着判定範囲の終了点、及び、第二装着判定範囲の開始点と第三装着判定範囲の終了点を同一とした。又、第一装着判定範囲の開始点と第二装着判定範囲の終了点を、装着基準点と同一とした。これに対し、記憶装置５４Ｂは、第一開始量、第一終了量Ｅ１３、第二開始量Ｄ２３、第二終了量、第三開始量Ｄ３３、第三終了量を記憶してもよい。数値制御装置５０Ｂは、装着基準点と、第一開始量及び第一終了量Ｅ１３とに基づいて第一装着判定範囲を決定してもよい。数値制御装置５０Ｂは、装着基準点と、第二開始量Ｄ２３及び第二終了量とに基づいて、第二装着判定範囲を決定してもよい。数値制御装置５０Ｂは、装着基準点と、第三開始量Ｄ３３及び第三終了量とに基づいて、第三装着判定範囲を決定してもよい。

数値制御装置５０Ｂは、ＡＴＣモータ４５Ｂの回転角度を、揺動腕部材６０Ｂの先端部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、第一判定範囲～第三判定範囲は、算出した先端部６２１の位置に応じて決定してもよい。数値制御装置５０Ｂは、決定した第一判定範囲～第三判定範囲のうち何れの判定範囲が、トルクの変化点を含むか決定することにより、装着状態を判定してもよい。

ドローバ７０Ｂ及び揺動腕部材６０Ｂは、本発明の「着脱機構」の一例である。Ｓ１３５、Ｓ１３９の処理を行うＣＰＵ５１Ｂは、本発明の「取得部」の一例である。Ｓ１９１の処理を行うＣＰＵ５１Ｂは、本発明の「第二決定部」の一例である。Ｓ１９３の処理を行うＣＰＵ５１Ｂは、本発明の「記憶部」の一例である。ドローバ７０Ｂは、本発明の「固定部」の一例である。揺動腕部材６０Ｂは、本発明のレバーの一例である。Ｓ１３５、Ｓ１３９の処理を行うＣＰＵ５１Ｂは、本発明の「取得工程」の一例である。

１Ａ、１Ｂ ：工作機械
９Ａ、７Ｂ ：主軸
３１Ａ、５１Ｂ ：ＣＰＵ
４０Ａ ：工具体
４５Ｂ ：ＡＴＣモータ
４６Ｂ ：ＡＴＣ駆動軸
５０Ｂ ：数値制御装置
５１Ａ ：Ｚ軸モータ
３４Ａ、５４Ｂ ：記憶装置
６０Ａ ：レバー
６０Ｂ ：揺動腕部材
７０Ｂ ：ドローバ
８１Ａ ：クランプ軸
２５Ａ、９０Ｂ ：表示部
１８１Ａ ：プルスタッド

Claims (17)

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着脱を行う為の着脱機構を駆動するモータのトルクを、時系列で取得する取得部と、
   前記工具の着脱動作時に前記着脱機構が駆動する駆動範囲のうち、第一判定範囲、第二判定範囲、第三判定範囲を記憶する記憶装置と、
   前記記憶装置に記憶した前記第一判定範囲、前記第二判定範囲、前記第三判定範囲のうち、前記取得部により取得した前記トルクの変化量が最も大きい変化点を含む判定範囲を決定する第一決定部と、
   前記第一決定部により決定した前記判定範囲に基づき、前記主軸に対する前記工具の装着状態を判定する判定部であって、
   前記第一判定範囲を決定した時、前記主軸に前記工具が装着しない未装着状態と判定し、
   前記第二判定範囲を決定した時、前記被削材を加工できる状態で前記主軸に前記工具が装着した完全装着状態と判定し、
   前記第三判定範囲を決定した時、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判定部と
   を備えたことを特徴とする数値制御装置。
2. 前記第一決定部は、
   前記第一判定範囲、前記第二判定範囲、前記第三判定範囲のうち、各々の開始点と終了点の夫々で取得した前記トルクの差分が最も大きい前記判定範囲を決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. 前記第一決定部は、
   前記第一判定範囲、前記第二判定範囲、前記第三判定範囲のうち、各々で取得したトルクの最大値と、各々の開始点で取得したトルクとの差分が最も大きい前記判定範囲を決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。
4. 前記第一決定部は、
   前記第一判定範囲、前記第二判定範囲、前記第三判定範囲のうち、各々で取得したトルクの微分値の最大値が最も大きい前記判定範囲を決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。
5. 前記記憶装置は、
   前記着脱機構の駆動量であって、
   前記駆動範囲のうち基準点から前記第一判定範囲の開始点迄の前記駆動量を示す第一開始量、前記基準点から前記第一判定範囲の終了点迄の前記駆動量を示す第一終了量、前記基準点から前記第二判定範囲の開始点迄の前記駆動量を示す第二開始量、前記基準点から前記第二判定範囲の終了点迄の前記駆動量を示す第二終了量、前記基準点から前記第三判定範囲の開始点迄の前記駆動量を示す第三開始量、前記駆動範囲のうち前記基準点から前記第三判定範囲の終了点迄の前記駆動量を示す第三終了量を記憶し、
   前記基準点を決定する第二決定部と、
   前記第二決定部により決定した前記基準点と、前記記憶装置に記憶した前記駆動量に基づき、前記第一判定範囲、前記第二判定範囲、前記第三判定範囲を決定して前記記憶装置に記憶する記憶部と
   を備えたことを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の数値制御装置。
6. 前記第二決定部は、
   前記着脱動作の過程で前記未装着状態と前記完全装着状態との間で前記装着状態が切り替わる時に前記取得部により取得した前記トルクの変化量が最大となる変化点を、前記基準点として決定することを特徴とする請求項５に記載の数値制御装置。
7. 前記第二決定部は、
   前記着脱動作の過程で前記未装着状態と前記完全装着状態との間で前記装着状態が切替わる時に前記取得部により取得した前記トルクの微分値の最大値の点を、前記基準点として決定することを特徴とする請求項６に記載の数値制御装置。
8. 前記第二決定部は、
   前記着脱動作の過程で前記未装着状態と前記完全装着状態との間で前記装着状態が切替わる時に前記取得部により取得した前記トルクと、前記未装着状態のまま前記着脱動作を行うときに前記取得部により取得した前記トルクの差分を算出し、前記差分が最大となる点を、前記基準点として決定することを特徴とする請求項６に記載の数値制御装置。
9. 前記着脱動作は、
   前記工具を前記主軸から脱離する脱離動作と、前記工具を前記主軸に装着する装着動作とを含み、
   前記判定部は、
   前記脱離動作前、又は、前記装着動作後の前記装着状態を判定することを特徴とする、請求項１から８の何れかに記載の数値制御装置。
10. 前記記憶装置は、
    前記工具を前記主軸から脱離する脱離動作と、前記工具を前記主軸に装着する装着動作とで夫々異なる前記判定範囲を記憶することを特徴とする請求項１から９の何れかに記載の数値制御装置。
11. 前記開始点は、前記判定範囲の両端点のうち前記工具を前記主軸から脱離する過程で先に経由する点、又は、前記判定範囲の両端点のうち前記工具を前記主軸に装着する過程で後に経由する点であることを特徴とする請求項２、３、５～８の何れかに記載の数値制御装置。
12. 前記終了点は、前記判定範囲の両端点のうち前記工具を前記主軸から脱離する過程で後に経由する点、又は、前記判定範囲の両端点のうち前記工具を前記主軸に装着する過程で先に経由する点であることを特徴とする請求項２、５～８の何れかに記載の数値制御装置。
13. 前記開始点は、前記判定範囲の両端点のうち前記工具を前記主軸から脱離する過程で先に経由する点、又は、前記判定範囲の両端点のうち前記工具を前記主軸に装着する過程で先に経由する点であることを特徴とする請求項２、３、５～８の何れかに記載の数値制御装置。
14. 前記終了点は、前記判定範囲の両端点のうち前記工具を前記主軸から脱離する過程で後に経由する点、又は、前記判定範囲の両端点のうち前記工具を前記主軸に装着する過程で後に経由する点であることを特徴とする請求項２、５～８の何れかに記載の数値制御装置。
15. 前記着脱機構は、
    ばねの弾性力により前記主軸に対して前記工具を固定する固定部と、
    該固定部を駆動し、前記主軸に対する前記工具の固定状態を切替えるレバーで構成し、
    前記モータは、前記レバーを駆動することを特徴とする請求項１から１４の何れかに記載の数値制御装置。
16. 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着脱を行う為の着脱機構を駆動するモータのトルクを、時系列で取得する取得工程と、
    着脱動作時に前記着脱機構が駆動する駆動範囲のうち、第一判定範囲、第二判定範囲、第三判定範囲を記憶する記憶装置に記憶した前記第一判定範囲、前記第二判定範囲、前記第三判定範囲のうち、前記取得工程により取得した前記トルクの変化量が最も大きい変化点を含む判定範囲を決定する第一決定工程と、
    前記第一決定工程により決定した前記判定範囲に基づき、前記主軸に対する前記工具の装着状態を判定する判定工程であって、
    前記第一判定範囲を決定した時、前記主軸に前記工具が装着しない未装着状態と判定し、
    前記第二判定範囲を決定した時、前記被削材を加工できる状態で前記主軸に前記工具が装着した完全装着状態と判定し、
    前記第三判定範囲を決定した時、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判定工程と
    を備えたことを特徴とする制御方法。
17. 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着脱を行う為の着脱機構を駆動するモータのトルクを、時系列で取得する取得工程と、
    着脱動作時に前記着脱機構が駆動する駆動範囲のうち、第一判定範囲、第二判定範囲、第三判定範囲を記憶する記憶装置に記憶した前記第一判定範囲、前記第二判定範囲、前記第三判定範囲のうち、前記取得工程により取得した前記トルクの変化量が最も大きい変化点を含む判定範囲を決定する第一決定工程と、
    前記第一決定工程により決定した前記判定範囲に基づき、前記主軸に対する前記工具の装着状態を判定する判定工程であって、
    前記第一判定範囲を決定した時、前記主軸に前記工具が装着しない未装着状態と判定し、
    前記第二判定範囲を決定した時、前記被削材を加工できる状態で前記主軸に前記工具が装着した完全装着状態と判定し、
    前記第三判定範囲を決定した時、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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