特開 2023-133986 工作機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023133986

(43)【公開日】2023-09-27

(54)【発明の名称】工作機械

(51)【国際特許分類】

   B23Q 3/155 20060101AFI20230920BHJP

   B23Q 17/00 20060101ALI20230920BHJP

【ＦＩ】

B23Q3/155 F

B23Q17/00 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022039277

(22)【出願日】2022-03-14

(71)【出願人】

【識別番号】000001247

【氏名又は名称】株式会社ジェイテクト

(74)【代理人】

【識別番号】110000648

【氏名又は名称】弁理士法人あいち国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】尾関 徹

【テーマコード（参考）】

3C002

3C029

【Ｆターム（参考）】

3C002AA03

3C002BB05

3C002DD13

3C002DD14

3C002HH01

3C002KK04

3C002LL01

3C029EE05

(57)【要約】

【課題】工具の交換時に異音の発生が抑制された工作機械を提供する。
【解決手段】工作機械１は、回転軸を中心に回転する主軸６と、工具Ｔを収納する工具マガジン４０と、工具Ｔを保持して主軸６と工具マガジン４０との間で工具Ｔの交換を行う保持部４１と、主軸６をＺ軸方向に沿って移動させるＺ軸駆動装置３２と、Ｚ軸方向に沿って主軸６に加わる軸方向力を検知するセンサ６３と、主軸６、保持部４１およびＺ軸駆動装置３２に関する制御を行うとともに、センサ６３が検知した軸方向力を取得する制御装置６０と、を備える。制御装置６０は、Ｚ軸駆動装置３２によって主軸６をＺ軸方向について工具Ｔから離れさせる離脱処理を実行させるとともに、離脱処理においてセンサ６３から取得した軸方向力に基づいて、Ｚ軸駆動装置３２を停止させることにより、主軸６を停止させる停止処理を実行させる。
【選択図】図８

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転軸を中心に回転する主軸と、
前記主軸に交換可能に取り付けられる工具を収納する工具マガジンと、
前記工具を保持して、前記主軸と前記工具マガジンとの間で前記工具の交換を行う保持部と、
前記主軸と前記保持部とを、前記回転軸の軸方向に沿って相対的に移動させる第一駆動装置と、
前記軸方向に沿って前記主軸または前記保持部に加わる軸方向力を検知するセンサと、
前記主軸、前記保持部および前記第一駆動装置に関する制御を行うとともに、前記センサが検知した前記軸方向力を取得する制御装置と、を備え、
前記主軸と前記保持部とが、前記主軸に取り付けられた前記工具を交換可能な交換位置に配された状態で、前記保持部は前記主軸に取り付けられた前記工具を保持するように構成されており、
前記制御装置は、
前記第一駆動装置によって前記主軸と前記保持部とを前記回転軸の軸方向について相対的に離れさせる離脱処理を実行させるとともに、
前記離脱処理において前記センサから取得した前記軸方向力に基づいて、前記第一駆動装置を停止させることにより、前記主軸と前記保持部との相対的な移動を停止させる停止処理を実行させる、工作機械。

【請求項2】

前記制御装置は、前記離脱処理を実行させたときに、前記停止処理が実行された場合には、前記第一駆動装置によって前記主軸と前記保持部とを前記交換位置に移動させる戻り処理を実行させる、請求項１に記載の工作機械。

【請求項3】

前記制御装置は、前記戻り処理を実行させるとともに前記離脱処理を再度実行させる、リトライ処理を実行させる、請求項２に記載の工作機械。

【請求項4】

前記制御装置は、前記リトライ処理を所定の回数だけ繰り返させる、請求項３に記載の工作機械。

【請求項5】

前記主軸を前記軸方向と直交する直交方向に移動させる第二駆動装置をさらに備え、
前記第一駆動装置は、前記主軸を前記軸方向に沿って移動させ、
前記主軸は、
前記第一駆動装置によって、前記交換位置と、前記軸方向に沿って前記保持部から離れた位置である待機位置と、の間を移動可能に構成されているとともに、
前記第二駆動装置によって、前記交換位置と、前記直交方向に沿って前記保持部から離れた位置である離隔位置と、の間を移動可能に構成されており、
前記制御装置は、前記第二駆動装置に関する制御も行うように構成されており、
前記離脱処理は、前記制御装置が前記第一駆動装置によって前記主軸を前記回転軸の軸方向について前記保持部から離れさせるものであり、
前記リトライ処理は、
前記第一駆動装置によって前記主軸を前記交換位置に移動させる前記戻り処理、
前記戻り処理の後に、前記第二駆動装置によって前記主軸を前記交換位置から前記離隔位置まで移動させ、前記第二駆動装置によって前記主軸を前記離隔位置から前記交換位置まで移動させる直交方向移動処理、
前記直交方向移動処理の後に、再度実行させる前記離脱処理、を含む、
請求項３または４に記載の工作機械。

【請求項6】

前記制御装置は、前記離脱処理を実行させるときに、前記交換位置と前記待機位置との間の一部であって、且つ前記交換位置を含んで設けられた監視区間で、前記第一駆動装置に流される電流値を取得するように構成されており、
前記制御装置は、前記監視区間において、前記監視区間と異なる区間よりも遅い速度で前記主軸を移動させる、請求項５に記載の工作機械。

【請求項7】

前記主軸は、前記工具に対してロック状態またはアンロック状態可能に構成されるとともに、前記工具に対して前記ロック状態で前記工具をロックする主軸内ロック要素を備え、
前記主軸内ロック要素を駆動する主軸内ロック要素駆動装置を備え、
前記制御装置は、前記主軸内ロック要素駆動装置に関する制御も行うように構成されており、
前記離脱処理は、前記主軸内ロック要素駆動装置によって前記主軸内ロック要素を前記工具に対して前記アンロック状態とするとともに、前記アンロック状態の後に前記第一駆動装置によって前記主軸を前記回転軸の軸方向について前記保持部から離れさせるものであり、
前記直交方向移動処理は、前記戻り処理の後に、前記主軸内ロック要素駆動装置によって前記主軸内ロック要素を前記工具に対して前記ロック状態とするとともに、前記ロック状態の後に前記第二駆動装置によって前記主軸を前記交換位置から前記離隔位置まで移動させ、前記第二駆動装置によって前記主軸を前記離隔位置から前記交換位置まで移動させる、請求項５または６に記載の工作機械。

【請求項8】

前記リトライ処理に関する情報を記憶する記憶部をさらに有し、
前記制御装置は、前記リトライ処理が実行されたときに、少なくとも前記リトライ処理が実行されたことを前記記憶部に記憶させる、請求項３～７のいずれか１項に記載の工作機械。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、工作機械に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、工具が収納される工具マガジンを備えた工作機械として、特許文献１に記載の工作機械が知られている。この工作機械は、回転軸を中心に回転する主軸を備える。主軸は、工具が取り付けられるように構成されている。工具は、主軸と、工具マガジンとの間で交換可能とされている。

【0003】

特許文献２には、主軸と工具との取り付け構造が開示されている。主軸の先端部にはクランプ爪が設けられている。クランプ爪の外面には、後述するホルダと係合する係合面が形成されている。クランプ爪の先端部にはリングばねが配置されており、クランプ爪の先端部を縮径方向に向けて付勢している。クランプ爪の内部には、回転軸の軸方向に沿って移動可能なドローバー（ロックロッドとも称する）が配されている。ドローバーを軸方向の後方に移動させると、クランプ爪が拡径するように構成されている。

【0004】

工具は、クランプ爪と係合するホルダを有する。ホルダは、クランプ爪を収容可能な中空部を有する。中空部には、クランプ爪の係合面と係合する係止面が形成されている。クランプ爪の係合面と、ホルダの係止面とが、軸方向について係合する。この状態でドローバーが軸方向の後方に移動されることにより、主軸に設けられたテーパ孔と、ホルダに設けられたテーパ面とが強固に係合される。これにより、工具と主軸とが、軸方向について抜け止め状態で保持されるように構成されている。

【0005】

工具を主軸から取り外す場合には、ドローバーを軸方向の前方に移動させることにより、クランプ爪を縮径させる。これにより、クランプ爪の係合面と、ホルダの係止面との係合が解除される。これにより、主軸に設けられたテーパ孔と、ホルダに設けられたテーパ面との係合も解除されるため、ホルダと主軸との係合が解除される。その後、ホルダと主軸とが軸方向について相対的に離れるように、ホルダまたは主軸を移動させることにより、主軸から工具を取り外すことができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００１－２７７０６３号公報

【特許文献2】特開２００２－３５５７０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、上記の技術によると、ドローバーを軸方向の前方に移動させた場合であっても、ホルダと主軸との間の係合が完全に解除されないことが懸念される。この状態で、ホルダと主軸とを、軸方向について互いに離れるように移動させた場合、主軸に引きつられて、ホルダが主軸と同じ方向に移動してしまうおそれがある。その後、工具と主軸との間の係合が急激に解除されて、その反動でホルダが急激に移動し、この結果、異音が発生するおそれがあるという課題があった。

【0008】

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、工具の交換時に異音の発生が抑制された工作機械を提供しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の一態様は、
回転軸を中心に回転する主軸と、
前記主軸に交換可能に取り付けられる工具を収納する工具マガジンと、
前記工具を保持して、前記主軸と前記工具マガジンとの間で前記工具の交換を行う保持部と、
前記主軸と前記保持部とを、前記回転軸の軸方向に沿って相対的に移動させる第一駆動装置と、
前記軸方向に沿って前記主軸または前記保持部に加わる軸方向力を検知するセンサと、
前記主軸、前記保持部および前記第一駆動装置に関する制御を行うとともに、前記センサが検知した前記軸方向力を取得する制御装置と、を備え、
前記主軸と前記保持部とが、前記主軸に取り付けられた前記工具を交換可能な交換位置に配された状態で、前記保持部は前記主軸に取り付けられた前記工具を保持するように構成されており、
前記制御装置は、
前記第一駆動装置によって前記主軸と前記保持部とを前記回転軸の軸方向について相対的に離れさせる離脱処理を実行させるとともに、
前記離脱処理において前記センサから取得した前記軸方向力に基づいて、前記第一駆動装置を停止させることにより、前記主軸と前記保持部との相対的な移動を停止させる停止処理を実行させる、工作機械にある。

【発明の効果】

【0010】

主軸と工具とが何らかの原因によって予期しないで係合している場合に、第一駆動装置によって主軸と工具とが、主軸の回転軸の軸方向に沿って相対的に離れる方向に移動すると、主軸、または保持部に対して軸方向に沿う軸方向力が加わる。この軸方向力に基づいて、主軸と保持部とが軸方向に沿って相対的に離れる方向に移動することが停止される。これにより、主軸と工具との間の予期せぬ係合が急激に外れることが抑制されるので、異音の発生を抑制することができる。一方、軸方向力がしきい値よりも小さいときには、離脱処理が完了される。

【0011】

以上のごとく、上記態様によれば、工具の交換時に異音の発生を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】工作機械の側面図（Ｘ軸方向から見た図）である。

【図2】工作機械の正面図（Ｚ軸方向から見た図）である。

【図3】工作機械の一部拡大正面図である。

【図4】工作機械の機能ブロック図である。

【図5】主軸が交換位置に配された状態で、且つ主軸内ロック要素がロック状態にある場合における、工作機械の主軸内ロック要素を示す一部拡大側断面図である。

【図6】主軸が待機位置に配された状態で、且つ主軸内ロック要素がアンロック状態にある場合における、工作機械の主軸内ロック要素を示す一部拡大側断面図である。

【図7】主軸と工具とが意図しない係合状態にある場合における、主軸内ロック要素を示す一部拡大側断面図である。

【図8】工具交換工程を示すフローチャートである。

【図9】（ａ）は、工具が主軸から正常に離脱する場合の動作における主軸の動作経路を示し、（ｂ）は、工具が主軸から正常に離脱しない場合の動作における主軸の動作経路を示す。

【図10】離脱処理において、Ｚ軸駆動装置に流れる電流値を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

１－１．工作機械１の構成
工作機械１の構成について図１～図４を参照して説明する。図１に示すように、工作機械１は、少なくとも工具Ｔの中心軸（主軸の回転軸）が水平方向となる位置に位置決め可能なマシニングセンタを例にあげる。

【0014】

従って、本形態においては、工作機械１は、工具Ｔの中心軸が水平方向に一致するように構成される場合を例にあげる。つまり、本形態における工作機械１は、水平方向の直交する２軸のうち工具Ｔの中心軸に一致する方向をＺ軸方向とし、水平方向の直交する２軸の他方であってＺ軸方向に直交する方向をＸ軸方向とし、鉛直方向をＹ軸方向とする。

【0015】

なお、工作機械１は、以下に説明する構成の他に、工具Ｔの中心軸が水平方向に一致する姿勢に加えて、工具Ｔの中心軸が水平方向とは異なる方向となるように、工具Ｔの姿勢を変更可能な構成とすることも可能である。この場合、工作機械１は、例えば、工具Ｔを保持する主軸６（後述する）の姿勢を変更するための旋回機構を備え、工具Ｔの中心軸が、水平方向と垂直方向との間で変化するようにされる。

【0016】

本形態における工作機械１は、ベッド２、コラム３、主軸ヘッド４、ラム５、主軸６、テーブル７、全体カバー９を備える。ここで、本形態における工作機械１においては、工具Ｔを保持する主軸６が、ベッド２に対してＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向に移動し、工作物（図示せず）を保持するテーブル７がベッド２に対して鉛直軸線回り（Ｂ軸）に回転可能に支持されている構成を例にあげる。ただし、工作機械１は、少なくとも主軸６がＹ軸方向に移動する構成とし、主軸６およびテーブル７のいずれかがＸ軸方向およびＺ軸方向に移動する構成としても良い。

【0017】

ベッド２は、工作機械１の設置面上に設置される。本形態においては、ベッド２は、例えば、長方形状の上面を有する。ただし、ベッド２の形状は、任意の形状とすることができる。ベッド２の上面には、Ｘ軸方向（図１の紙面垂直方向）に延在するＸ軸ガイド２１が設けられている。

【0018】

コラム３は、門型に形成されており、ベッド２の上面に支持される。本形態においては、コラム３は、ベッド２におけるＸ軸ガイド２１に支持されている。そして、コラム３は、ベッド２に対してＸ軸方向（水平方向）に移動可能に支持されている。図４に示すように、コラム３は、制御装置６０の指令に基づいて、ボールねじ装置やリニアモータなどのＸ軸駆動装置３０により直動駆動される。ただし、コラム３は、ベッド２に固定されるようにしても良い。また、コラム３は、図１に示すように、Ｚ軸方向（図１の左右方向）を法線とする面に、Ｙ軸方向に延在するＹ軸ガイド２２を備える。

【0019】

主軸ヘッド４は、コラム３におけるＹ軸ガイド２２に支持されている。そして、主軸ヘッド４は、コラム３に対してＹ軸方向（上下方向）に移動可能に支持されている。図４に示すように、主軸ヘッド４は、制御装置６０の指令に基づいて、ボールねじ装置やリニアモータなどのＹ軸駆動装置３１（第二駆動装置）により直動駆動される。また、主軸ヘッド４は、図１に示すように、Ｚ軸方向（図１の左右方向）に延在するＺ軸ガイド２３を備える。

【0020】

ラム５は、主軸ヘッド４におけるＺ軸ガイド２３に支持されている。そして、ラム５は、主軸ヘッド４に対してＺ軸方向（水平方向）に移動可能に支持されている。図４に示すように、ラム５は、制御装置６０の指令に基づいて、ボールねじ装置やリニアモータなどのＺ軸駆動装置３２（第一駆動装置）により直動駆動される。本形態では、Ｚ軸駆動装置３２としてサーボモータが用いられている。

【0021】

Ｚ軸駆動装置３２には、Ｚ軸駆動装置３２に流される電流を検知するセンサ６３が配置されている。図４に示すように、センサ６３は、検知した電流に基づく信号を制御装置６０に送信する。センサ６３は、Ｚ軸駆動装置３２に流される電流値の大きさに基づいて、主軸６の軸方向（Ｚ軸方向）に沿って主軸６に加わる軸方向力の大きさを検知する。ただし、センサ６３は工作機械１の任意の場所に取り付けることができる。

【0022】

主軸６は、ラム５に回転可能に設けられ、先端に、工具Ｔを保持する。主軸６は、工具Ｔを着脱可能である。従って、主軸６に装着される工具Ｔは、交換可能となる。工具Ｔは、例えば、エンドミル、ドリル、フライスカッタ、ギヤスカイビングカッタ、ホブカッタ、ボーリング工具などの回転工具である。図４に示すように、主軸６は、制御装置６０の指令に基づいて、主軸駆動装置３３により工具Ｔを回転駆動する。

【0023】

テーブル７は、工作物を支持する。テーブル７は、ベッド２に対して鉛直軸線回り（Ｂ軸）に回転可能に支持されている。図４に示すように、テーブルは、制御装置６０の指令に基づいて、モータなどのＢ軸駆動装置３４により回転駆動される。テーブル７は、工作物取付用治具（図示せず）を介して、工作物を固定しても良い。

【0024】

全体カバー９は、ベッド２に取り付けられており、工作機械１のベッド２上の要素を囲むカバーである。特に、全体カバー９は、加工領域を囲む。なお、工作機械１が、非加工領域および段取領域を備える場合には、全体カバー９は、加工領域に加えて、非加工領域および段取領域を囲むようにしても良い。

【0025】

さらに、工作機械１は、工具マガジン４０および保持部４１を備える。工具マガジン４０および保持部４１は、工作機械１の上部に設けられる。

【0026】

工具マガジン４０は、コラム３の上部に、Ｚ軸周りに回転可能に配置されている。図４に示すように、工具マガジン４０は、制御装置６０の指令に基づいて、ボールねじ装置やリニアモータなどの工具マガジン駆動装置３６により回転駆動される。図１に示すように、工具マガジン４０にはＺ方向から見て馬蹄形状に複数の保持部４１が配置されている。複数の保持部４１のそれぞれは、工具Ｔを保持している。

【0027】

詳細には図示しないが、複数の保持部４１のそれぞれには番号が付されている。また、詳細には図示しないが、複数の工具Ｔのそれぞれにも番号が付されている。各工具Ｔは、工具Ｔに付された番号と同じ番号が付された保持部４１に保持されるように構成されている。工具Ｔは、主軸６と連結されるためのホルダ５１を有する。上記の保持部４１は、工具のホルダ５１を保持するように構成されている。

【0028】

図３に示すように、保持部４１は、長尺な本体４１ａと、本体４１ａの一方の端部に拡開可能に取り付けられた可動部と、を有する。本体４１ａの一方の端部と可動部４１ｂとにより、保持部４１は、一方の端部が二股に分かれたフォーク状をなしている。保持部４１の他方の端部は工具マガジン４０に取り付けられている。可動部４１ｂは、図示しないばね部材によって本体４１ａに接近する方向に付勢されている。工具Ｔは、本体４１ａの一方の端部と、可動部４１ｂとの間に挟持されることにより、保持部４１に保持されるように構成されている。

【0029】

図３に示すように、主軸６が後述する交換位置ＣＰに配されたときに、主軸６に取り付けられた工具Ｔが、工具マガジン４０に保持された工具Ｔと交換されるようになっている。交換位置ＣＰは、工具マガジン４０に対して、馬蹄形状に多数の工具Ｔが配置された図中右下端の工具Ｔに近い位置であって、工作機械のＸ方向の中心Ｃから右方向に一定距離離れるとともに、さらに上方に一定距離離れた右斜め上方に偏心している。ただし、交換位置ＣＰは、特に限定されず、工作機械のＸ方向の中心から左方向に一定距離離れるとともに、さらに上方に一定距離離れた左斜め上方に偏心していてもよい。

【0030】

交換位置ＣＰに対して鉛直方向について下方の位置は、離隔位置ＤＰとされる。主軸６が離隔位置ＤＰに配された状態では、主軸６と保持部４１とはＹ軸方向について離れた状態になっている。

【0031】

工具マガジン４０がＺ軸方向を中心として回転することにより、取外対象の工具Ｔが、交換位置ＣＰに移動した主軸６のＺ軸方向に重なる位置に移動すると、取外対象の工具Ｔを保持する保持部４１は、二股に分かれた部分が下方に開口するように構成されている。

【0032】

２．工具Ｔに対する主軸６のロック構造
工具Ｔに対する主軸６のロック構造について、図４～図５を参照して説明する。主軸６は、主軸端体７０と、主軸内ロック要素７１を備える。主軸内ロック要素７１は、ドローバー７２、支持筒７３、スリーブ７４、フィンガー押さえ７５、ガイド軸体７６、フィンガー７７、ロックボール７８およびリングばね７９を含む。

【0033】

ドローバー７２は、主軸６のうち径方向の中心部に配置されている。ドローバー７２はＺ軸方向に長尺な棒状をなしている。ドローバー７２は主軸６内において、Ｚ軸方向に移動可能に配置されている。図４に示すように、ドローバー７２は、ボールねじ装置やリニアモータなどのドローバー駆動装置３５（主軸内ロック要素駆動装置）によって直動駆動される。

【0034】

図５に示すように、ドローバー７２の一方の端部はドローバー駆動装置３５に連結されている。ドローバー７２のうち、ドローバー駆動装置３５に連結された側の端部寄りの一には大径軸部７２ａが形成されている。ドローバー７２の他方の端部寄りの位置には大径軸部７２ａよりも径小な小径軸部７２ｂが形成されている。

【0035】

ドローバー７２の外側には、ドローバー７２の移動により移動される支持筒７３が配置されている。支持筒７３は、ドローバー７２の大径軸部７２ａの外側に装着される大径部７３ａと、ドローバー７２の小径軸部７２ｂの外側に装着される小径部７３ｂを有する。小径部７３ｂは、大径部７３ａよりも径小に形成されている。支持筒７３の大径部７３ａには、一対の貫通孔７３ｃが対向して形成されている。貫通孔７３ｃには、ロックボール７８が嵌合されている。小径部７３ｂの外面には、支持筒７３の径方向内方に凹んだ外周溝７３ｄが、支持筒７３の周方向に沿って形成されている。

【0036】

支持筒７３の外側にはスリーブ７４が配置されている。スリーブ７４のうちロックボール７８と対向する面には、スリーブ７４の外面から内面に接近するにしたがってドローバー７２の先端部に向かって傾斜する傾斜面７４ａが形成されている。この傾斜面７４ａ、支持筒７３に配置されるロックボール７８およびスリーブ７４により、ドローバー７２の引き込み力を増大して支持筒７３に伝達する増力機構が構成されている。

【0037】

支持筒７３からは、ドローバー７２の先端部が突出している。ドローバー７２の先端部には、ガイド軸体７６が装着されている。ガイド軸体７６はＺ軸方向に長尺な筒状をなしている。ガイド軸体７６の外周面には、Ｚ軸方向について中央位置付近に、ガイド軸体７６の径方向内方に凹んだ収納凹部７６ａが形成されている。ガイド軸体７６の端部のうちドローバー７２と接続された側と反対側の端部と、収納凹部７６ａとの間の部分は、後述するフィンガー７７の凹部７７ａと当接する当接軸部７６ｂとされる。

【0038】

ガイド軸体７６の外側には、Ｚ軸方向に長尺な複数のフィンガー７７が同心状に配置されている。フィンガー７７の一方の端部にはドローバー７２の径方向内方に突出する突出部７７ｂが形成されている。突出部７７ｂは、支持筒７３の外周溝７３ｄに揺動可能に係合されている。フィンガー７７の内面には、Ｚ軸方向の中央位置付近に、内方に突出する突起部７７ｃが形成されている。突起部７７ｃは、フィンガー７７の縮径時に、ガイド軸体７６の外周に形成された収納凹部７６ａに収容される。フィンガー７７の内面には、突出部７７ｂが設けられた端部と反対側の端部と、突起部７７ｃと、の間の領域に、凹部７７ａが形成されている。凹部７７ａは、フィンガー７７の縮径時に、ガイド軸体７６の当接軸部７６ｂに当接するように構成されている。

【0039】

フィンガー７７の先端部の外側には、ホルダ５１の中空テーパシャンク５１ａの内面に設けられた係止面５１ｃに係合される係合面７７ｄが形成されている。すなわち、ホルダ５１の中空テーパシャンク５１ａの内面には、係止面５１ｃが形成されている。各フィンガー７７の先端部の外面には、各フィンガー７７を縮径方向に向けて付勢するリングばね７９が配置されている。

【0040】

本形態では、主軸６の端面に主軸端体７０が着脱可能に固定されている。主軸端体７０には、テーパ孔７０ａがＺ軸方向に貫通されている。テーパ孔７０ａは、ホルダ５１の中空テーパシャンク５１ａの外周のテーパ面５１ｂに対応する形状とされている。主軸端体７０には、フィンガー押さえ７５を介してスリーブ７４が固定されている。

【0041】

フィンガー押さえ７５は筒状をなしている。フィンガー押さえ７５の一方の端部にはフランジ部７５ａが設けられており、このフランジ部７５ａが主軸端体７０の端部にボルト等の公知の手段（図示せず）により固定されている。フィンガー押さえ７５と、スリーブ７４とはピン部材等の公知の手段（図示せず）により連結されている。

【0042】

以上のように構成された主軸内ロック要素７１は、主軸６に主軸端体７０を介して固定される。主軸６と主軸端体７０とは、ボルト（図示せず）により固定されている。

【0043】

３．工作機械１に係るシステム構成
本形態の工作機械１に係るシステム構成について、図４を参照して説明する。本形態の工作機械は、制御装置６０、工具マガジン駆動装置３６、Ｘ軸駆動装置３０、Ｙ軸駆動装置３１、Ｚ軸駆動装置３２、主軸駆動装置３３、ドローバー駆動装置３５、Ｂ軸駆動装置３４、記憶部６１、表示装置６２およびセンサ６３を備える。

【0044】

制御装置６０は、Ｘ軸駆動装置３０、Ｙ軸駆動装置３１、Ｚ軸駆動装置３２、ドローバー駆動装置３５、主軸駆動装置３３およびＢ軸駆動装置３４を駆動する。制御装置６０は、Ｚ軸駆動装置３２に取り付けられたセンサ６３からＺ軸駆動装置３２に流される電流に基づく信号を受け取る。制御装置６０は、記憶部６１に、後述するリトライ処理に関するデータを記録させる。記憶部６１には、工作機械１を動作させるためのプログラムおよび種々の変数が記録されている。表示装置６２は、液晶ディスプレイ等の公知の構成を有しており、制御装置６０により種々の情報が表示される。

【0045】

記憶部６１が記録する変数には特に制限はなく、例えば、直前に実行された工具交換工程においてＺ軸駆動装置３２に流された電流値の最大値を記録する最大電流値変数、過去に実行されたすべての工具交換工程においてＺ軸駆動装置３２に流された電流値のうちで最大のものを記録する発生最大電流値変数、後述するリトライ処理について、当該工具交換工程においてリトライ処理が実行された回数をカウントするリトライカウント変数、直前に実行された１０回のリトライ処理において取外対象とされた工具Ｔの番号が記録されたリトライモニタ変数、Ｚ軸駆動装置３２に流される電流値が後述するしきい値を超えた累積回数が工具Ｔごとに記録されるしきい値累積変数等、任意の変数が記録される。

【0046】

また、記憶部６１には、後述する監視区間速度と、通常速度が記録されている。監視区間速度は、後述する監視区間ＭＡ内において主軸６がＺ軸駆動装置３２によってＺ軸方向に移動される速度である。通常速度は、交換位置ＣＰと待機位置ＳＰ（後述）との間の領域のうち監視区間ＭＡと異なる区間（以下、通常区間ＮＡ）において主軸６がＺ軸駆動装置３２によってＺ軸方向に移動される速度である。監視区間速度は、通常速度よりも小さく設定されている。監視区間速度の値と、通常速度の値は必要に応じて適宜に設定される。

【0047】

４．工具Ｔの交換に関する動作
４－１．通常の動作
まず、工作機械１における工具Ｔの交換に関する通常の動作について、図３および図５～図６を参照して説明する。

【0048】

まず、図３に示すように、工具Ｔの交換に関する動作が開始される状態においては、主軸６は離隔位置ＤＰに配されている。主軸６には取外対象の工具Ｔが取り付けられている。次に、工具マガジン駆動装置３６によって工具マガジン４０が回転駆動される。これにより、工具マガジン４０に保持された保持部４１のうち、主軸６に取り付けられた工具Ｔに対応する保持部４１が、交換位置ＣＰに移動される。この状態で、保持部４１は下方に開口するように構成されている。

【0049】

次に、主軸６がＹ軸駆動装置３１によって上方に移動される。主軸６が交換位置ＣＰの近傍まで移動されると、主軸６に取り付けられていた工具Ｔは、下方から保持部４１の固定部および可動部４１ｂに当接する。すると、可動部４１ｂが工具Ｔに下方から押圧されることにより拡開する。主軸６が交換位置ＣＰまで移動されると、可動部４１ｂがばね部材の付勢力によって縮径する。これにより、保持部４１によって工具Ｔが保持される。

【0050】

図５に示すように、工具Ｔに対して主軸内ロック要素７１がロック状態となっている場合、フィンガー７７の外側に形成された係合面が、中空テーパシャンク５１ａの内面に形成された係止面に当接した状態になっている。これにより、ホルダ５１の中空テーパシャンク５１ａのテーパ面５１ｂが、主軸端体７０のテーパ孔７０ａに強固に嵌合されている。

【0051】

次に、ドローバー駆動装置３５により、ドローバー７２をＺ軸方向について、図５における左方（以下、押し込み方向という）に移動させる。すると、ドローバー７２の移動により、フィンガー７７が押し込み方向に移動される。すると、フィンガー７７の突起部７７ｃがガイド軸体７６の収納凹部７６ａ内に嵌入する。これにより、リングばね７９の付勢力によってフィンガー７７の先端部は縮径する。すると、フィンガー７７の外側に形成された係合面７７ｄと、中空テーパシャンク５１ａの係止面５１ｃとの係合が解除される。この結果、ホルダ５１の中空テーパシャンク５１ａのテーパ面５１ｂと、主軸端体７０のテーパ孔７０ａとの係合が解除される。

【0052】

Ｚ軸駆動装置３２によって主軸６がＺ軸方向について工具Ｔから離れる方向（図５の右方、以下、引き込み方向という）に移動される。上記したように、フィンガー７７の外側に形成された係合面７７ｄと、中空テーパシャンク５１ａの係止面５１ｃとの係合が解除されているので、保持部４１に保持された工具Ｔは移動せず、主軸６が相対的に工具Ｔから離れる方向に移動する。図６に示すように、主軸６は、工具Ｔのホルダ５１が、主軸端体７０のテーパ孔７０ａから完全に離脱した状態になるまで移動される。主軸端体７０のテーパ孔７０ａから工具Ｔのホルダ５１が完全に離脱した状態における主軸６の位置が待機位置ＳＰとされる。以上により、工具Ｔが主軸６から取り外される。

【0053】

続いて、制御装置６０は、工具マガジン４０を回転させて、交換による取付対象の工具Ｔを保持した保持部４１を交換位置ＣＰに移動させる。その後は、制御装置６０が上述した離脱動作と逆の動作を行うことで、主軸６に、取付対象の工具Ｔを取り付けることができる。

【0054】

４－２．工具Ｔが主軸６から正常に離脱しない場合の動作
次に、図７を参照して、工具Ｔが主軸６から正常に離脱しない場合の動作について説明する。

【0055】

図７に示すように、制御装置６０によってドローバー７２が押し込み方向に移動された場合であっても、工具Ｔと主軸６との間の係合状態が解除されない場合がある。工具Ｔと主軸６との間の係合状態が解除されない場合は特に限定されず、例えば、主軸端体７０のテーパ孔７０ａと工具Ｔのホルダ５１のテーパ面５１ｂとの間の係合が解除されない場合や、フィンガー７７の係合面と工具Ｔのホルダ５１の係止面との間の係合が解除されない場合が例示される。図７には、フィンガー７７の係合面７７ｄと工具Ｔのホルダ５１の係止面５１ｃとの間の係合が解除されない場合が例示される。

【0056】

制御装置６０の指令により、Ｚ軸駆動装置３２によって、主軸６はＺ方向について交換位置ＣＰから待機位置ＳＰへと移動される。しかし、工具Ｔと主軸６との間の係合が解除されていないので、主軸６の移動に伴って、工具Ｔも交換位置ＣＰから待機位置ＳＰの方向に移動される。

【0057】

工具Ｔのホルダ５１は保持部４１に保持されている。一方、保持部４１は工具マガジン４０に取り付けられている。このため、保持部４１は、工具マガジン４０に取り付けられた端部を中心としてＺ軸方向に揺動する。このため、図７に示すように、Ｘ軸方向から見て、保持部４１は、Ｙ軸に対して傾いた状態になり、場合によっては撓み変形するおそれがある。

【0058】

さらに主軸６が待機位置ＳＰへと移動されると、工具Ｔと主軸６との係合力よりも、主軸６に加わる軸方向力の方が大きくなることにより、工具Ｔと主軸６との係合が急激に解除される。すると、保持部４１が急激に復帰変形することにより、異音が発生したり、ホルダ５１、工具マガジン４０等に不具合が発生したりする可能性がある。

【0059】

５．工具交換工程
次に、本形態に係る制御装置６０による工具交換工程について図５および図７～図１０を参照して説明する。ただし、以下においては、工具交換工程のうち、取外対象の工具Ｔを主軸６から離脱させる動作のみを説明し、取付対象の工具Ｔを主軸６に取り付ける動作については説明を省略する。また、工具交換工程は以下の説明に限定されない。

【0060】

図９（ａ）は、工具Ｔが主軸６から正常に離脱する場合における主軸６の動作経路を示し、図９（ｂ）は、工具Ｔが主軸６から正常に離脱しない場合における主軸６の動作経路を示す。図１０において、実線で示されるグラフは、工具Ｔが主軸６から正常に離脱する場合においてＺ軸駆動装置３２に流される電流値を示し、破線で示されるグラフは、工具Ｔが主軸から正常に離脱しない場合においてＺ軸駆動装置３２に流される電流値を示す。

【0061】

図８に示すように、工具交換工程が開始されると、制御装置６０は、記憶部６１に記録されたリトライカウント変数をクリアする（Ｓ１）。工具マガジン駆動装置３６により、工具マガジン４０が回転駆動されて、主軸６に取り付けられた取外対象の工具Ｔに対応する保持部４１が交換位置ＣＰに移動される（Ｓ２）。図８および図９（ａ）に示すように、Ｙ軸駆動装置３１より、主軸６が離隔位置ＤＰから交換位置ＣＰに移動される（Ｓ３）。

【0062】

ドローバー駆動装置３５により、ドローバー７２が押し込み方向に移動される（離脱処理Ｓ４）。通常の動作であれば、ドローバー７２の押し込み方向への移動に伴って、フィンガー７７とホルダ５１との係合が解除される。ただし、図７に示すように、フィンガー７７の係合面７７ｄとホルダ５１の係止面５１ｃとの係合が何らかの原因で解除されていない場合が起こり得る。

【0063】

続いて、図８に示すように、Ｚ軸駆動装置３２により、主軸６が交換位置ＣＰから待機位置ＳＰに向けて移動される（離脱処理Ｓ５）。交換位置ＣＰから待機位置ＳＰまでの区間は、交換位置ＣＰを含んで設けられた監視区間ＭＡと、待機位置ＳＰを含んで設けられた通常区間ＮＡとに区画されている。監視区間ＭＡにおける主軸６の移動速度は、監視区間速度に設定されており、通常区間ＮＡにおける主軸６の移動速度は、通常区間速度に設定されている。さらに、監視区間速度は、通常区間速度よりも遅い速度に設定されている。なお、交換位置ＣＰから待機位置ＳＰまでの間の領域において、監視区間ＭＡと通常区間ＮＡとをどのような割合に設定するかについては特に制限はなく、必要に応じて任意に設定できる。

【0064】

従って、まずは、図８および図９（ａ）に示すように、Ｚ軸駆動装置３２により、監視区間ＭＡにおいて主軸６が交換位置ＣＰから待機位置ＳＰに向けて移動される（Ｓ５）。このとき、制御装置６０は、主軸６を監視区間速度で移動させる。

【0065】

続いて、制御装置６０は、Ｚ軸駆動装置３２に配置されたセンサ６３から、Ｚ軸駆動装置３２に流される電流に関する信号を受け取る（Ｓ６）。制御装置６０は、受け取った信号に基づいてＺ軸駆動装置３２に流された電流値を検知する。センサ６３は、監視区間ＭＡにおいて、主軸駆動装置３３に流される電流を検知する。センサ６３は電流に関する信号を制御装置６０に送信する。つまり、制御装置６０は、主軸６が監視区間ＭＡ内を移動するときにＺ軸駆動装置３２に流される電流値を取得するように構成されている。

【0066】

続いて、制御装置６０は、Ｚ軸駆動装置３２に流された電流値が、記憶部６１にあらかじめ記憶されたしきい値よりも大きいか否かを判断する（Ｓ７）。図１０の実線にて示すように、工具Ｔが主軸６から正常に離脱する場合においてＺ軸駆動装置３２に流される電流値は、しきい値を超えない。

【0067】

Ｓ７において、制御装置６０は、Ｚ軸駆動装置３２に流された電流値がしきい値より小さいと判断した場合には（Ｓ７：Ｎ）、主軸６が監視区間ＭＡ内に位置しているか否かを判断し（Ｓ８）、主軸６が監視区間ＭＡ内に位置していると判断したときには（Ｓ８：Ｙ）、Ｓ５、Ｓ６およびＳ７を繰り返す。つまり、制御装置６０は、監視区間ＭＡにおいて、Ｚ軸駆動装置３２に流された電流値がしきい値よりも小さい間は、主軸６を監視区間速度にて移動させ続ける。

【0068】

Ｓ８において、制御装置６０は、主軸６が監視区間ＭＡ内に位置していないと判断したときには（Ｓ８：Ｎ）、図９（ａ）に示すように、主軸６は通常区間ＮＡに位置することになる。この場合、図８および図９（ａ）に示すように、制御装置６０は、通常区間ＮＡにおいて、Ｚ軸駆動装置３２により主軸６を通常速度で待機位置ＳＰに向かって移動させる（Ｓ９）。制御装置６０は、主軸６が待機位置ＳＰにまで移動したか否かを判断する（Ｓ１０）。制御装置６０が、主軸６が待機位置ＳＰにまで移動していないと判断したときには（Ｓ１０：Ｎ）、Ｓ９に戻る。制御装置６０は、主軸６が待機位置ＳＰにまで移動したと判断した時には（Ｓ１０：Ｙ）、主軸６を停止させる（Ｓ１１）。

【0069】

続いて、制御装置６０は、後処理を実行させる（Ｓ１２）。工具Ｔが主軸６から正常に離脱する場合の後処理において、制御装置６０は、記憶部６１に対して以下の処理を実行させる。

【0070】

制御装置６０は、記憶部６１から、発生最大電流値を読み込む。制御装置６０は、直前に実行された工具交換工程においてＺ軸駆動装置３２に流された最大電流値と、発生最大電流値とを比較する。直前に実行された工具交換工程における最大電流値が発生最大電流値よりも大きいときは、直前に実行された工具交換工程における最大電流値を発生最大電流値に代入する。制御装置６０は、記憶部６１に、工具交換工程においてＺ軸駆動装置３２に流された最大の電流値を、最大電流値変数に記憶させる。

【0071】

さらに、制御装置６０は、しきい値、および、記憶部６１が記録する変数を表示部に表示させる（Ｓ１３）。また、表示装置６２が表示する情報は上記のものに限定されない。以上により工具交換処理のうち取外対象の工具Ｔを主軸６から離脱させる動作が終了する。

【0072】

次に、図７に示すように、何らかの原因によりフィンガー７７の係合面７７ｄとホルダ５１の係止面５１ｃとの係合が何らかの原因で解除されていないとする。この場合、図８のＳ５にて、制御装置６０が、監視区間ＭＡにおいて主軸６を監視区間速度で移動させている最中に、保持部４１および工具Ｔは主軸６に伴って交換位置ＣＰから待機位置ＳＰに向かう方向に移動する。

【0073】

そのため、Ｚ軸駆動装置３２には負荷が加わるので、図１０の破線で示されるように、Ｚ軸駆動装置３２に流される電流値は、工具Ｔと主軸６との係合が正常に解除された場合に比べて大きくなる。

【0074】

図８および図９（ｂ）に示すように、制御装置６０は、監視区間ＭＡにおいて、Ｚ軸駆動装置３２に流された電流値がしきい値よりも大きいか否かを判断する（Ｓ７）。本形態では、しきい値は、工具Ｔと主軸６との係合が正常に解除された場合にＺ軸駆動装置３２に流される電流値よりも大きく、且つ、工具Ｔと主軸６との係合が解除されない場合にＺ軸駆動装置３２に流される電流値よりも小さな値が設定されている。ただし、しきい値の値は必要に応じて任意に設定できる。

【0075】

制御装置６０が、Ｚ軸駆動装置３２に流された電流値がしきい値よりも大きいと判断したときには（Ｓ７：Ｙ）、制御装置６０は主軸６を停止させる（停止処理Ｓ１４）。制御装置６０は、記憶部６１に記録されたリトライカウント変数を１増加させる（Ｓ１５）。図８および図９（ｂ）に示すように、制御装置６０は、Ｚ軸駆動装置３２により、主軸６を交換位置ＣＰに向けて移動させる（戻り処理、リトライ処理Ｓ１６）。制御装置６０は、主軸６が交換位置ＣＰに移動したと判断したときには、主軸６を停止させる。

【0076】

続いて、図８および図９（ｂ）に示すように、制御装置６０は、ドローバー駆動装置３５により、ドローバー７２が引き込み方向に移動される（リトライ処理Ｓ１７）。すると、フィンガー７７の突起部７７ｃがガイド軸体７６の外面に乗り上げる。これにより、フィンガー７７の先端部が拡開し、フィンガー７７の係合面７７ｄと、ホルダ５１の係止面５１ｃとが係止して、フィンガー７７が工具Ｔに対してロック状態とされる。この結果、主軸端体７０のテーパ孔７０ａとホルダ５１のテーパ面５１ｂとが係止する。これにより、主軸６と工具Ｔとが連結される（図５参照）。

【0077】

続いて、Ｙ軸駆動装置３１により、主軸６が交換位置ＣＰから離隔位置ＤＰに移動される（直交方向移動処理、リトライ処理Ｓ１８）。すると、保持部４１の可動部４１ｂが拡開することにより、保持部４１と工具Ｔとの係合状態が解除される。制御装置６０は、主軸６が離隔位置ＤＰに移動したと判断したときには、主軸６を停止させる。制御装置６０は、記憶部６１に記録されたリトライカウント変数が３か否かを判断する（Ｓ１９）。つまり、制御装置６０は、リトライ処理が３回繰り返されたか否かを判断する。

【0078】

制御装置６０が、記憶部６１に記録されたリトライカウント変数が３でないと判断したとき（Ｓ１９：Ｎ）、制御装置６０は、Ｙ軸駆動装置３１により、主軸６を交換位置ＣＰに移動させる（Ｓ２０）。制御装置６０は、主軸６が交換位置ＣＰに移動したと判断したときには、主軸６を停止させる。つまり、制御装置６０は、リトライ処理が実行されたのが１回または２回であった場合には、主軸６を交換位置ＣＰに移動させるように構成されている。

【0079】

主軸６が交換位置ＣＰに移動する直前の状態においては、保持部４１の可動部４１ｂが工具Ｔと当接することによって拡開する。その後、主軸６が交換位置ＣＰに移動すると、保持部４１の可動部４１ｂが縮径することにより、保持部４１が工具Ｔを保持する。続いて、制御装置６０は、上記した図８のＳ４、Ｓ５およびＳ６をリトライ処理として実行する。

【0080】

再び、図８のＳ７において、制御装置６０は、Ｚ軸駆動装置３２に流された電流値がしきい値よりも大きいと判断したときには（Ｓ７：Ｙ）、リトライカウント変数が３に到達するまでの間、Ｓ１４～Ｓ２０をリトライ処理として実行する。

【0081】

一方、Ｓ１９において、制御装置６０は、リトライカウント変数が３であると判断したとき（Ｓ１９：Ｎ）、後処理を実行させる（Ｓ１２）。ただし、後処理が実行されるか否かを判断するための基準値は３に限定されず、２、４またはそれ以上であってもよく、必要に応じて任意に設定可能である。

【0082】

工具Ｔが主軸６から正常に離脱しない場合の後処理において、制御装置６０は、記憶部６１に対して以下の処理を実行させる。制御装置６０は、記憶部６１から、発生最大電流値を読み込む。制御装置６０は、直前に実行された工具交換工程においてＺ軸駆動装置３２に流された最大電流値と、発生最大電流値とを比較する。直前に実行された工具交換工程における最大電流値が発生最大電流値よりも大きいときは、直前に実行された工具交換工程における最大電流値を発生最大電流値に代入する。制御装置６０は、記憶部６１に記録されたデータに基づいて、直前の１０回のリトライ処理においてリトライ処理が実行された工具Ｔの番号を、１０個の値を記憶可能なリトライモニタ変数に記憶させる。制御装置６０は、記憶部６１に記録されたデータに基づいて、工具Ｔごとに、Ｚ軸駆動装置３２に流された電流値がしきい値を超えた回数を累積し、しきい値累積変数に記録させる。制御装置６０は、記憶部６１に、工具交換工程においてＺ軸駆動装置３２に流された最大の電流値を、最大電流値変数に記憶させる。

【0083】

制御装置６０は、上記したＳ１３を実行させる。以上により工具交換処理のうち取外対象の工具Ｔを主軸６から離脱させる動作が終了する。

【0084】

６．効果
本形態の工作機械１においては、制御装置６０は、Ｚ軸駆動装置３２によって主軸６と保持部４１とを回転軸の軸方向について相対的に離れさせる離脱処理を実行させるとともに、離脱処理においてセンサ６３から取得した軸方向力に基づいて、Ｚ軸駆動装置３２を停止させることにより、主軸６と保持部４１との相対的な移動を停止させる停止処理を実行させる。

【0085】

主軸６と工具Ｔとが何らかの原因によって予期しないで係合している場合に、Ｚ軸駆動装置３２によって主軸６と工具Ｔとが、主軸６の回転軸の軸方向に沿って相対的に離れる方向に移動すると、主軸６、または保持部４１に対して軸方向に沿う軸方向力が加わる。この軸方向力に基づいて、主軸６と保持部４１とが軸方向に沿って相対的に離れる方向に移動することが停止される。これにより、主軸６と工具Ｔとの間の予期せぬ係合が急激に外れることが抑制されるので、異音の発生を抑制することができる。一方、軸方向力がしきい値よりも小さいときには、離脱処理が完了される。

【0086】

また、本形態においては、制御装置６０は、離脱処理を実行させたときに、停止処理が実行された場合には、Ｚ軸駆動装置３２によって主軸６と保持部４１とを交換位置ＣＰに移動させる戻り処理を実行させる。

【0087】

主軸６、または保持部４１に加わる軸方向力は、主軸６と工具Ｔとが係合した状態で軸方向について離れる方向に相対的に移動することにより発生する。そこで、主軸６と保持部４１とを交換位置ＣＰに移動させることにより、主軸６、または保持部４１に軸方向力が加わらないようにすることができる。これにより、主軸６、または保持部４１に、軸方向力に基づく不具合が生じることを抑制することができる。

【0088】

本形態においては、制御装置６０は、戻り処理を実行させるとともに離脱処理を再度実行させる、リトライ処理を実行させる。

【0089】

主軸６と保持部４１とが交換位置ＣＰに戻るまでに発生する振動等により、主軸６と工具Ｔとの間の係合が偶然に解除される場合がある。主軸６と工具Ｔとの係合が解除されていた場合には、離脱処理を再度実行させることにより、離脱処理を完了することができる。

【0090】

本形態においては、制御装置６０は、リトライ処理を所定の回数だけ繰り返させる。

【0091】

工具Ｔと保持部４１との係合が解除されない状態でリトライ処理が繰り返された場合、主軸６、または保持部４１に軸方向力が繰り返し加わり続けることで何らかの不具合が生じる可能性がある。リトライ処理が繰り返される回数を所定の回数に制限することにより、主軸６、または保持部４１に不具合が生じることを抑制できる。

【0092】

本形態の工作機械１は、主軸６を軸方向と直交する直交方向に移動させるＹ軸駆動装置３１をさらに備える。主軸６は、Ｚ軸駆動装置３２によって、交換位置ＣＰと、Ｚ軸方向に沿って保持部４１から離れた位置である待機位置ＳＰと、の間を移動可能に構成されているとともに、Ｙ軸駆動装置３１によって、交換位置ＣＰと、直交方向に沿って保持部４１から離れた位置である離隔位置ＤＰと、の間を移動可能に構成されている。制御装置６０は、Ｙ軸駆動装置３１に関する制御も行うように構成されており、離脱処理は、制御装置６０がＺ軸駆動装置３２によって主軸６を回転軸の軸方向について保持部４１から離れさせるものであり、リトライ処理は、Ｚ軸駆動装置３２によって主軸６を交換位置ＣＰに移動させる戻り処理、戻り処理の後に、Ｙ軸駆動装置３１によって主軸６を交換位置ＣＰから離隔位置ＤＰまで移動させ、Ｙ軸駆動装置３１によって主軸６を離隔位置ＤＰから交換位置ＣＰまで移動させる直交方向移動処理、直交方向移動処理の後に、再度実行させる離脱処理、を含む。

【0093】

リトライ処理において、主軸６が、交換位置ＣＰと、離隔位置ＤＰとの間を移動することにより、主軸６と保持部４１に対して振動等が加わる。これにより、主軸６と工具Ｔとの間の係合が偶然に解除されることが期待される。

【0094】

本形態においては、制御装置６０は、離脱処理を実行させるときに、交換位置ＣＰと待機位置ＳＰとの間の一部であって、且つ交換位置ＣＰを含んで設けられた監視区間ＭＡで、Ｚ軸駆動装置３２に流される電流値を取得するように構成されており、制御装置６０は、監視区間ＭＡにおいて、監視区間ＭＡと異なる区間よりも遅い監視区間速度で主軸６を移動させる。

【0095】

監視区間ＭＡにおいて、監視区間ＭＡと異なる区間よりも主軸６を比較的に遅く移動させることにより、主軸６と工具Ｔとが係合していることを早期に発見できる。これにより、主軸６と工具Ｔとの係合が解除される前に主軸６を停止させることができる。この結果、異音の発生を抑制するとともに、工作機械１の安全性を高めることができる。

【0096】

また、監視区間ＭＡと異なる区間では主軸６を比較的に速く移動させることにより、工具交換の作業時間を短縮することができる。

【0097】

本形態の工作機械１に係る主軸６は、工具Ｔに対してロック状態またはアンロック状態可能に構成されるとともに、工具Ｔに対してロック状態で工具Ｔをロックする主軸内ロック要素７１と、主軸内ロック要素７１を駆動するドローバー駆動装置３５を備える。制御装置６０は、ドローバー駆動装置３５に関する制御も行うように構成されている。離脱処理は、ドローバー駆動装置３５によって主軸内ロック要素７１を工具Ｔに対してアンロック状態とするとともに、アンロック状態の後にＺ軸駆動装置３２によって主軸６を回転軸の軸方向について保持部４１から離れさせるものであり、直交方向移動処理は、戻り処理の後に、ドローバー駆動装置３５によって主軸内ロック要素７１を工具Ｔに対してロック状態とするとともに、ロック状態の後にＹ軸駆動装置３１によって主軸６を交換位置ＣＰから離隔位置ＤＰまで移動させ、Ｙ軸駆動装置３１によって主軸６を離隔位置ＤＰから交換位置ＣＰまで移動させる。

【0098】

直交方向移動処理時に主軸内ロック要素７１を工具Ｔに対してロック状態とすることにより、主軸６が交換位置ＣＰから離隔位置ＤＰまで移動する際に、工具Ｔが主軸６から外れてしまうことを抑制することができる。また、直交方向移動処理時に、主軸内ロック要素７１を主軸内ロック要素駆動装置によって駆動することにより発生した振動等により、主軸内ロック要素７１が工具Ｔに対してアンロック状態にされたときに、工具Ｔと主軸６との係合が外れやすくなることが期待される。

【0099】

本形態の工作機械１は、リトライ処理に関する情報を記憶する記憶部６１をさらに有する。制御装置６０は、リトライ処理が実行されたときに、少なくともリトライ処理が実行されたことを記憶部６１に記憶させる。

【0100】

リトライ処理が実行されたときに、離脱処理においてＺ軸駆動装置３２に流される電流値がしきい値よりも小さいために離脱処理が完了されると、主軸６は停止されない。この場合、工作機械１は停止されないので、外見上、リトライ処理が実行されたか否かが明確に分からない場合がある。本実施形態においては、少なくともリトライ処理が実行されたことが記憶部６１に記憶されるので、リトライ処理が実行された事実を確認することができる。

【0101】

本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に適用することが可能である。

【0102】

本形態においては、工具マガジン４０に複数の保持部４１が取り付けられ、この保持部４１に工具Ｔが保持される態様としたが、これに限られず、工具マガジン４０に複数の工具Ｔが保持され、Ｓ字状をなす交換アームによって、工具マガジン４０に保持された取付工具Ｔと、主軸６に取り付けられた取外対象の工具Ｔとが交換される形態に適用されてもよい。この場合、交換アームの一端が、主軸６に保持された工具Ｔを保持し、他端が、工具マガジン４０に保持された工具Ｔを保持する。そして、交換アームが旋回することにより、主軸６と工具マガジン４０との間で工具Ｔが交換される。

【0103】

本形態においては、ＨＳＫシャンクが採用されているが、シャンクの種類は特に限定されず、例えば、ＢＴシャンク、ＫＭシャンク等、任意のシャンクを採用することができる。

【0104】

本形態においては、センサ６３は、Ｙ軸駆動装置３１に流される電流値を検知する構成としたが、これに限られず、センサ６３は、例えば、カメラ、光電素子等の光学装置であってもよく、ホルダ５１が主軸６に伴って待機位置ＳＰに移動する際のホルダ５１又は保持部４１の位置情報を取得する構成としてもよい。

【符号の説明】

【0105】

１ 工作機械
６ 主軸
３２ Ｚ軸駆動装置
４０ 工具マガジン
４１ 保持部
６０ 制御装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】