(57)【要約】【課題】切削加工指令による切削送りの終了後早期に工具交換であるか否かを判定し、工具交換がある場合には主軸が加工開始高さ位置に達した時から主軸オリエント制御を開始することで、切削加工終了から工具交換開始までの所要時間を短縮可能な数値制御式工作機械及びその制御プログラムを提供する。【解決手段】数値制御式工作機械において、加工プログラムに基づいて、切削加工指令による切削送りの終了後、主軸ヘッド移動駆動手段によって主軸ヘッド７が加工開始高さ位置に復帰するまでに、次の指令が工具交換であるか否かを判定する工具交換判定手段と、工具交換判定手段が次の指令が工具交換であると判定した場合に、主軸ヘッド移動駆動手段によって主軸ヘッド７が加工開始高さ位置に達した時から、主軸駆動手段によって主軸９を所定の工具交換用回転方向停止位置に停止させる主軸オリエント制御を開始する主軸オリエント制御手段とを設けた。【選択図】  図４
2010069545.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具を有した主軸を回転駆動する主軸駆動手段と、送り軸を駆動する送り軸駆動手段と、加工プログラムに基づいて前記主軸駆動手段と前記送り軸駆動手段とを制御する制御手段とを備えた数値制御式工作機械において、
前記送り軸駆動手段は、前記主軸を回転可能に支持する主軸ヘッドを移動駆動する主軸ヘッド移動駆動手段を含み、
前記制御手段は、
前記加工プログラムに基づいて、切削加工指令による切削送りの終了後、前記主軸ヘッド移動駆動手段によって前記主軸ヘッドが加工開始高さ位置に復帰するまでに、次の指令が工具交換であるか否かを判定する工具交換判定手段と、
前記工具交換判定手段が次の指令が工具交換であると判定した場合に、前記主軸ヘッド移動駆動手段によって前記主軸ヘッドが加工開始高さ位置に達した時から、前記主軸駆動手段によって前記主軸を所定の工具交換用回転方向停止位置に停止させる主軸オリエント制御を開始する主軸オリエント制御手段とを備えた、
ことを特徴とする数値制御式工作機械。
【請求項２】
前記加工開始高さ位置は、切削加工指令に基づいて前記送り軸駆動手段によって前記送り軸を切削送り開始する位置であることを特徴とする請求項１に記載の数値制御式工作機械。
【請求項３】
工具を有した主軸を回転駆動する主軸駆動手段と、送り軸を駆動する送り軸駆動手段と、加工プログラムに基づいて前記送り軸駆動手段と前記主軸駆動手段とを制御する制御手段とを備えた数値制御式工作機械における前記制御手段のコンピュータに、
加工プログラムに基づいて、切削加工指令による切削送りの終了後、前記主軸ヘッド移動駆動手段によって前記主軸ヘッドが加工開始高さ位置に復帰するまでに、次の指令が工具交換であるか否かを判定する工具交換判定機能と、前記工具交換判定機能が次の指令が工具交換であると判定した場合に、前記主軸ヘッド移動駆動手段によって前記主軸ヘッドが加工開始高さ位置に達した時から、前記主軸駆動手段によって前記主軸を所定の工具交換用回転方向停止位置に停止させる主軸オリエント制御を開始する主軸オリエント制御機能とを実現させる制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、数値制御式工作機械及びその制御プログラムに関し、特に工具交換をする場合に、切削加工指令による切削送りの終了後から主軸退避動作中に主軸ヘッドが加工開始高さ位置に達した時から主軸オリエント制御を開始するようにした技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、数値制御式工作機械における主軸について、主として回転速度のみを制御し、回転角度（位相角）を制御していないため、主軸の回転を停止した時の主軸の回転角度位置はバラバラになる。しかし、自動工具交換を行う場合は、工具交換動作を行う前に主軸オリエント制御を実行し、工具交換が実行可能な回転角度位置に主軸を停止させる必要がある。
【０００３】
工具交換する場合は、先ず、切削加工終了後に主軸をイニシャル点まで退避させる。次に、イニシャル点から工具交換位置（工具交換原点）へ退避させながら主軸オリエント制御を実行する。その後、退避動作が完了し、主軸オリエントが正しく設定されたら工具交換を開始する。このとき、イニシャル点から工具交換位置への退避距離が小さいような場合には、工具交換位置への早送り時間よりも主軸オリエント制御の所要時間が長くなるため、切削加工終了から工具交換までの所要時間が長くなってしまう。
【０００４】
特許文献１に示すように、数値制御における送り速度制御方法及び装置が提案されている。この送り速度制御技術では、加工時間短縮のため指令回転速度より低い所定の回転速度から加工を開始する。工具交換する際には、切削加工中に切削加工終了前から主軸回転速度を減速した状態で切削加工しながら主軸を上昇させ、工具交換位置へ退避するまでに主軸オリエント制御を完了させる。但し、この場合、主軸回転速度を減速させる分、主軸の送り速度も減速させる。
【特許文献１】特開平１１−２０２９２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、工作機械による縦向きのボルト穴やピン穴の切削加工においては、加工中のみならず主軸の退避動作中も所定の高さ位置（加工開始高さ位置）までは、主軸を指令回転速度で回転させる必要がある。これは、切削加工面の品質低下を防ぐ為である。そのため、特許文献１の技術では、加工中には主軸回転数に応じた送り速度で加工するが、工具交換前の退避動作に移行する際に加工完了前から主軸の主軸回転速度を減速させるため加工面の表面粗さが悪化し、品質が低下する虞がある。
【０００６】
本発明の目的は、切削加工指令による切削送りの終了後早期に工具交換であるか否かを判定し、工具交換の為の主軸オリエント制御の開始時期を早めて切削加工の終了から工具交換開始までの所要時間を短縮可能な数値制御式工作機械及びその制御プログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の数値制御式工作機械は、工具を有した主軸を回転駆動する主軸駆動手段と、送り軸を駆動する送り軸駆動手段と、加工プログラムに基づいて前記主軸駆動手段と前記送り軸駆動手段とを制御する制御手段とを備えた数値制御式工作機械において、前記送り軸駆動手段は、前記主軸を回転可能に支持する主軸ヘッドを移動駆動する主軸ヘッド移動駆動手段を含み、前記制御手段は、前記加工プログラムに基づいて、切削加工指令による切削送りの終了後、前記主軸ヘッド移動駆動手段によって前記主軸ヘッドが加工開始高さ位置に復帰するまでに、次の指令が工具交換であるか否かを判定する工具交換判定手段と、前記工具交換判定手段が次の指令が工具交換であると判定した場合に、前記主軸ヘッド移動駆動手段によって前記主軸ヘッドが加工開始高さ位置に達した時から、前記主軸駆動手段によって前記主軸を所定の工具交換用回転方向停止位置に停止させる主軸オリエント制御を開始する主軸オリエント制御手段とを備えたことを特徴としている。
【０００８】
切削加工指令による切削送り終了後、工具交換判定手段により、前記主軸ヘッド移動駆動手段によって前記主軸ヘッドが加工開始高さ位置に復帰するまでに、次の指令が工具交換であるか否かを判定する。工具交換判定手段が工具交換であると判定した場合に、前記主軸ヘッド移動駆動手段によって前記主軸が加工開始高さ位置に達した時から、主軸オリエント制御手段により、前記主軸駆動手段によって前記主軸を所定の工具交換用回転方向停止位置に停止させる主軸オリエント制御を開始する。
【０００９】
請求項２の数値制御式工作機械は、請求項１の発明において、前記加工開始高さ位置は、切削加工指令に基づいて前記送り軸駆動手段によって前記送り軸を切削送り開始する位置であることを特徴としている。
【００１０】
請求項３の制御プログラムは、工具を有した主軸を回転駆動する主軸駆動手段と、送り軸を駆動する送り軸駆動手段と、加工プログラムに基づいて前記送り軸駆動手段と前記主軸駆動手段とを制御する制御手段とを備えた数値制御式工作機械における前記制御手段のコンピュータに、加工プログラムに基づいて、切削加工指令による切削送りの終了後、前記主軸ヘッド移動駆動手段によって前記主軸ヘッドが加工開始高さ位置に復帰するまでに、次の指令が工具交換であるか否かを判定する工具交換判定機能と、前記工具交換判定機能が次の指令が工具交換であると判定した場合に、前記主軸ヘッド移動駆動手段によって前記主軸ヘッドが加工開始高さ位置に達した時から、前記主軸駆動手段によって前記主軸を所定の工具交換用回転方向停止位置に停止させる主軸オリエント制御を開始する主軸オリエント制御機能とを実現させることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の発明によれば、切削加工指令による切削送り終了後、工具交換判定手段により、前記主軸ヘッド移動駆動手段によって前記主軸ヘッドが加工開始高さ位置に復帰するまでに、次の指令が工具交換であるか否かを判定する。工具交換判定手段が工具交換であると判定した場合に、前記主軸ヘッド移動駆動手段によって前記主軸が加工開始高さ位置に達した時から、主軸オリエント制御手段により、前記主軸駆動手段によって前記主軸を所定の工具交換用回転方向停止位置に停止させる主軸オリエント制御を開始するので、切削加工後から工具交換前までの所要時間を短縮し、生産性を高めることができる。しかも、主軸が加工開始高さ位置に達した時から、主軸オリエント制御を開始するから、加工中及び加工開始高さ位置に達するまでは主軸の回転速度を指令速度に維持できるから、加工面の品質が低下することもない。
【００１２】
請求項２の発明によれば、加工開始高さ位置は、切削加工指令に基づいて前記送り軸駆動手段によって前記送り軸を切削送り開始する位置であるので、ワークの加工面の品質が低下することはない。
請求項３の発明によれば、基本的に請求項１と同様の効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態について実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１４】
最初に、工作機械１の構成について説明する。
図１に示すように、工作機械１は、ワークと工具とをＸＹＺ直交座標系における各軸方向へ独立に相対移動させることによって、ワークに所望の機械加工（例えば、「中ぐり」、「フライス削り」、「穴空け」、「切削」等）を施すことができる。工作機械１は、鋳鉄製のベース２と、ベース２の上部に設けられ、ワークの切削加工を行う機械本体３と、ベース２の上部に固定され、機械本体３とベース２の上部を覆う箱状のスプラッシュカバー（図示略）とを主体にして構成されている。
【００１５】
図１に示すように、ベース２はＹ軸方向に長い略直方体状の鋳造品である。ベース２の下部の四隅には高さ調節が可能な脚部２ａが夫々設けられ、これらの脚部２ａを工場等の床面に設置することで工作機械１が設置されている。
【００１６】
工作機械１は、前記スプラッシュカバーに操作パネル２４（図２参照）が設けられている。操作パネル２４は、キーボード、表示器２５（液晶ディスプレイ）（図２参照）を備えている。オペレータは、表示器２５の表示情報を確認しながらキーボードを操作することにより、ワーク加工を実行するための加工プログラムや、使用される工具の種類、工具情報、各種パラメータ等を各々設定できる。
【００１７】
次に、機械本体３について説明する。
図１に示すように、機械本体３は、コラム５と、主軸ヘッド７と、主軸９と、工具交換装置（ＡＴＣ）２０と、テーブル１０とを備えている。コラム５は、ベース２の後部上のコラム座部４の上面に固定され且つ鉛直上方に延びている。主軸ヘッド７は、コラム５の前面に沿って昇降可能に設けられている。主軸ヘッド７は、その内部に主軸９を回転可能に支持している。工具交換装置２０は、主軸ヘッド７の右側に設けられ、主軸９の先端に工具付きの工具ホルダ（図示略）を取り付けて交換する。テーブル１０は、ベース２の上部に設けられ、ワークを着脱可能に固定する。コラム５の背面側には、箱状の制御ボックス６が設けられている。この制御ボックス６の内側には、工作機械１の動作を制御する数値制御装置３０（図２参照）が設けられている。
【００１８】
次に、テーブル１０の移動機構について説明する。
図１、図２に示すように、テーブル１０は、サーボモータからなるＸ軸モータ５１及びＹ軸モータ５２により、Ｘ軸方向（機械本体３の左右方向）及びＹ軸方向（機械本体３の奥行き方向）に移動制御される。この移動機構は以下の構成からなる。テーブル１０の下側には直方体状の支持台１２が設けられている。その支持台１２の上面にはＸ軸方向に沿って延びる１対のＸ軸送りガイドが設けられ、１対のＸ軸送りガイド上にテーブル１０が移動可能に支持されている。
【００１９】
支持台１２は、ベース２の上部に設けられ、そのベース２の長手方向に沿って延びる１対のＹ軸送りガイド上に移動可能に支持されている。テーブル１０は、ベース２上に設けられたＹ軸モータ５２により前記Ｙ軸送りガイドに沿ってＹ軸方向に移動駆動される。テーブル１０は、支持台１２上に設けられたＸ軸モータ５１により前記Ｘ軸送りガイドに沿ってＸ軸方向に移動駆動される。
【００２０】
前記Ｘ軸送りガイドには、テレスコピック式に収縮するテレスコピックカバー１３，１４がテーブル１０の左右両側に設けられている。前記Ｙ軸送りガイドには、テレスコピックカバー１５とＹ軸後ろカバーとが、支持台１２の前後に夫々設けられている。前記Ｘ軸送りガイドと前記Ｙ軸送りガイドは、テレスコピックカバー１３，１４，１５とＹ軸後ろカバーによって常に覆われている。そのため、加工領域から飛散する切粉や、クーラント液の飛沫等が各軸送りガイド上に落下するのを防止できる。
【００２１】
次に、主軸ヘッド７の昇降機構について説明する。
図１に示すように、主軸ヘッド７は、コラム５の前面側で上下方向に延びるガイドレールに対してリニアガイドを介して昇降自在に支持されている。主軸ヘッド７は、コラム５の前面側の上下方向に延びる送りネジに対してナットで連結されている。その送りネジをＺ軸モータ５３（図２参照）によって正逆方向に回転駆動することで、主軸ヘッド７が上下方向に昇降駆動される。
【００２２】
次に、主軸９について説明する。
図１に示すように、主軸９は主軸ヘッド７の上部に設けられた主軸モータ５４により回転駆動される。主軸９の先端側部分には、先端に向かって拡径するホルダ取付穴（図示略）が設けられている。
【００２３】
図１に示すように、工具交換装置２０は、工具を支持する工具ホルダを複数格納する工具マガジン２１と、主軸９に取り付けられた工具ホルダと他の工具ホルダとを把持して搬送するための工具交換アーム２２等で構成されている。工具マガジン２１の内側には、工具ホルダを支持する複数の工具ポットと、それら工具ポットを工具マガジン２１内で搬送する搬送機構とが設けられている。
【００２４】
次に、この工作機械１の制御系について説明する。
図２に示すように、数値制御装置３０は、マイクロコンピュータを含んで構成されており、ＣＰＵ３１と、ＲＯＭ３２と、ＲＡＭ３３と、入出力インターフェース３４と、軸制御回路４１ａ〜４５ａと、サーボアンプ４１〜４４と、微分器５１ｂ〜５４ｂなどを備えている。サーボアンプ４１〜４４は、夫々Ｘ軸モータ５１、Ｙ軸モータ５２、Ｚ軸モータ５３、主軸モータ５４に接続されている。軸制御回路４５ａはマガジンモータ５５に接続されている。前記ＲＡＭ３３には、ユーザーが入力して登録した種々の加工プログラムが記憶され、また、前記ＲＯＭ３２には、加工プログラムを解読する数値制御の制御プログラムが予め格納されている。
【００２５】
Ｘ軸モータ５１、Ｙ軸モータ５２は、テーブル１０をＸ軸方向、Ｙ軸方向に移動させる為のものである。Ｚ軸モータ５３は、前記主軸ヘッド７をＺ軸方向に移動させる為のものである。マガジンモータ５５は工具マガジン２１を回転移動させる為のものである。主軸モータ５４は、主軸９を回転させる為のものである。尚、前記Ｘ軸モータ５１、Ｙ軸モータ５２、Ｚ軸モータ５３、主軸モータ５４は、夫々エンコーダ５１ａ〜５４ａを備えている。尚、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸が送り軸に相当する。
【００２６】
軸制御回路４１ａ〜４４ａは、ＣＰＵ３１からの移動指令量を受けて、電流指令量（トルク指令値）をサーボアンプ４１〜４４に出力する。サーボアンプ４１〜４４は、この指令を受けてモータ５１〜５４に駆動電流を出力する。軸制御回路４１ａ〜４４ａは、エンコーダ５１ａ〜５４ａから位置フィードバック信号が入力されて、位置のフィードバック制御を行う。微分器５１ｂ〜５４ｂは、エンコーダ５１ａ〜５４ａから入力された位置フィードバック信号を微分して速度フィードバック信号に変換し、軸制御回路４１ａ〜４４ａに速度フィードバック信号を出力する。
【００２７】
軸制御回路４１ａ〜４４ａは、微分器５１ｂ〜５４ｂから速度フィードバック信号が入力されて、速度フィードバックの制御を行う。サーボアンプ４１〜４４からモータ５１〜５４に出力される駆動電流は、電流検出器４１ｂ〜４４ｂで検出される。電流検出器４１ｂ〜４４ｂで検出された駆動電流は、軸制御回路４１ａ〜４４ａにフィードバックされる。軸制御回路４１ａ〜４４ａは、フィードバックされた駆動電流によって、電流（トルク）制御を行う。
【００２８】
軸制御回路４５ａは、ＣＰＵ３１からの移動指令量を受けてマガジンモータ５５を駆動する。尚、数値制御装置３０には、操作キー等を備えた操作パネル２４と、表示器２５とが接続されている。尚、Ｘ軸モータ５１と、Ｙ軸モータ５２と、Ｚ軸モータ５３とが送り軸駆動手段に相当し、主軸モータ５４が主軸駆動手段に相当し、数値制御装置３０が制御手段に相当する。Ｚ軸モータ５３は、主軸ヘッド移動駆動手段にも相当する。
【００２９】
次に、この工作機械１のＺ軸に平行な複数の縦向きの穴(以下、縦穴という)を所定間隔おきにワークに形成する加工プログラムに適用する本願特有の主軸オリエント制御について説明する。最初に、この主軸オリエント制御の概要について、図３，図４に基づいて説明する。
【００３０】
図３は、先の工具交換後から次の工具交換までに複数の縦穴をワークに形成する加工プログラムによる主軸ヘッド７の早送り動作（Ｚ軸の早送り）と切削動作（穴加工）を示している。従来の複数の縦穴を切削加工する際には、主軸ヘッド７のＸ，Ｙ方向への相対的な位置決め、Ｒ点(加工開始高さ位置)への早送り、縦穴の切削送り、Ｚ軸上昇早送り、Ｚ軸の復帰位置への復帰後におけるＸ軸及び／又はＹ軸早送り、Ｚ軸下降早送り、穴の切削送りの順序で実行される。ここでは、最後の縦穴を切削加工し、主軸ヘッド７（Ｚ軸）が工具交換位置へ移動する際の早送り動作と切削動作について説明する。
切削送りとは、加工プログラムの切削指令で設定された速度で送り軸を駆動することを示し、早送りとは、予め設定された切削送りよりも速い速度で送り軸を駆動することを言う。
【００３１】
複数の縦穴を形成後、制御指令に基づき主軸回転速度を一定に維持しながらＸ軸モータ５１，Ｙ軸モータ５２により最後の加工箇所の上方のイニシャル点へＸ軸及び／又はＹ軸早送りを実行する。Ｚ軸モータ５３により主軸ヘッド７をイニシャル点からＲ点（加工開始高さ位置）にＺ軸下降早送りＡを実行する。制御指令に基づき主軸９を所定の指令回転速度でＲ点から穴底へ切削送りＢを実行し、縦穴の切削加工を行う。ここで、Ｒ点（加工開始高さ位置）は、切削加工指令に基づいて、Ｘ軸モータ５１、Ｙ軸モータ５２、Ｚ軸モータ５３を切削送り速度で切削送りを開始する位置である。
【００３２】
切削加工が終了したら、所定の主軸回転速度を維持したまま切削完了位置からイニシャル点へＺ軸上昇早送りＣを実行する。この早送りＣを実行中にＲ点（主軸オリエント開始点Ｅ）に達すると、主軸回転速度の減速を開始し、主軸９を工具交換用回転方向停止位置に停止させる為の主軸オリエント制御を開始する。その後、主軸ヘッド７がイニシャル点に復帰する。上記の主軸オリエント制御を継続しながらイニシャル点から工具交換位置へＺ軸上昇早送りＤが実行される。工具交換位置でZ軸方向位置決めを行うのと同時に、主軸オリエント制御が終了し主軸９の回転が停止し、主軸９が工具交換用回転方向停止位置に停止する。その状態で、工具交換位置で工具交換が行われる。
【００３３】
図４は、図３の送り動作Ａ〜Ｄに対応する主軸回転速度波形とＺ軸送り速度波形を示す線図である。尚、この線図において、主軸ヘッド７が下降する場合のＺ軸送り速度は負に、主軸ヘッド７が上昇する場合のＺ軸送り速度は正にしている。Ｚ軸下降早送りＡが実行されるタイミングはｔ０〜ｔ１間である。切削送りＢが実行されるタイミングｔ１〜ｔ２間は、主軸回転速度は一定に維持される。
【００３４】
Ｚ軸上昇早送りＣが実行されるタイミングｔ２〜ｔ３間において、主軸オリエント開始点Ｅに主軸ヘッド７が達するタイミングｔｅから主軸回転速度の減速動作を開始し、主軸オリエントを開始する。工具交換位置へのＺ軸上昇早送りＤのタイミングｔ３〜ｔ４間で、主軸回転速度を速度零まで減速し、主軸オリエント制御が終了し主軸９が停止する。このように、工具交換位置へのＺ軸上昇早送りＤが終了すると直ぐに工具交換が開始可能な状態になるので、主軸オリエント制御の終了を待つ待機時間を短縮することができる。つまり、主軸オリエント制御を開始するタイミングを早めることで、工具交換指令前の切削加工終了から工具交換開始までの所要時間を短縮することができる。しかも、工具交換指令前の切削加工終了からＲ点（加工開始高さ位置）まで移動する間は、主軸９が指令速度で回転するため、穴加工に悪影響を及ぼすことがなく、切削加工の品質を確保できる。
【００３５】
次に、数値制御装置３０のマイクロコンピュータに工具交換判定機能と主軸オリエント制御機能とを実現させる制御プログラムについて、図５、図６のフローチャートに基づいて説明する。尚、この制御プログラムはＲＯＭ３２に予め格納されており、ＲＡＭ３３にはこの制御を実行するのに必要な種々のワークメモリが設けられている。フローチャート中、符号Ｓｉ（ｉ＝１，２，・・・）は各ステップを示すものである。
【００３６】
この制御プログラムは、本実施例では、複数の縦穴をワークに所定間隔で切削加工する加工プログラムに適用するものである。加工プログラムは、動作を所定のプログラム言語による制御指令として動作順に記述したものである。加工プログラムとして、図３に示すような、Ｘ軸及び／又はＹ軸早送り，Ｚ軸下降早送りＡ，切削送りＢ，Ｚ軸上昇早送りＣ，工具交換位置へのＺ軸上昇早送りＤ等の動作を制御指令として記述したものである。
【００３７】
先ず、加工プログラムが開始すると、Ｓ１では、Z軸（主軸ヘッド７）を工具交換位置からイニシャル点（加工復帰高さ位置）への位置決めを実行し、Ｘ，Ｙ方向位置決めを実行する。Ｓ１の次のＳ２では、Ｒ点（加工開始高さ位置）への位置決めの為にＺ軸下降早送りＡを実行する。次のＳ３では、切削送りＢを実行し、縦穴の切削加工を実行する。
【００３８】
切削加工の終了後のＳ４では、主軸ヘッド７がイニシャル点に復帰するまでに、次の指令が工具交換指令であるか否かを判定する。Ｓ４の判定がＹｅｓのときには、Ｓ５に移行し、Ｎｏのときには、次の縦穴の切削加工の為にＳ１へリターンする。Ｓ５では、イニシャル点でＺ軸方向位置決めを実行する為にイニシャル点へのＺ軸上昇早送りＣを実行する。このＳ５のサブルーチンは図６のフローチャートに示されている。次のＳ６において、工具交換位置に位置決めする為にＺ軸上昇早送りＤを実行する。Ｓ７において、工具交換を実行する。
【００３９】
次に、Ｓ５のサブルーチンについて、図６に基づいて説明する。
Ｓ４の工具交換判定後、Ｚ軸上昇早送りＣを継続しながら（Ｓ１１）、エンコーダ５３ａと軸制御回路４３ａからの信号によりＣＰＵ３１が主軸ヘッド７のＺ軸方向の位置を検出する（Ｓ１２）。主軸ヘッド７がＲ点（加工開始高さ位置）以上の場合は、Ｓ１２の判定がＹｅｓとなりＳ１３に移行し、ＮｏのときはＳ１５に移行する。
【００４０】
Ｓ１３では、主軸９を所定の工具交換用回転方向停止位置に停止させる為の主軸オリエント制御の要否を判定する。主軸オリエント制御がまだ実行されていない場合は、Ｓ１３の判定がＹｅｓとなりＳ１４に移行し、既に主軸オリエントが開始している場合は、Ｓ１５に移行する。Ｓ１４では、制御指令に基づき主軸９の減速動作と共に、主軸オリエント制御が開始する。次のＳ１５では、前記と同様に主軸ヘッド７のＺ軸方向の位置を検出し、イニシャル点に到達している場合はＳ１５の判定はＹｅｓとなり、サブルーチンが終了しＳ６に移行する。Ｓ１５の判定がＮｏの場合は、イニシャル点への位置決めが完了するまで繰り返す為にＳ１１にリターンする。
【００４１】
前記図５，図６のフローチャートが本願の「制御プログラム」に相当し、図５のフローチャート中のＳ４を実行する数値制御装置３０が「工具交換判定手段」に相当し、図６のフローチャート中のＳ１１〜Ｓ１５を実行する数値制御装置３０が、「主軸オリエント制御手段」に相当する。
【００４２】
次に、図７に示す加工プログラムの１例について説明するが、図７で示す加工プログラムは全体を構成する一部である。１行目の「Ｇ０  Ｚ１００．０」は、Ｘ，Ｙ，Ｚの座標値を（０，０，１００．０）の座標値（Ｒ点）に位置決め移動せよとの指令である（ただし、１行目の直前までの指令でＸ，Ｙは（０，０）の座標値に位置しているものとする）。尚、Ｘ，Ｙは、テーブル１０の位置を示している。Ｚは、主軸ヘッド７の位置を示している。２行目の「Ｇ１  Ｚ８０．０  Ｆ１０００」は、Ｘ，Ｙ，Ｚの座標値を（０，０，８０）の座標値（穴底）に送り速度１０００ｍｍ／ｍｉｎで移動せよとの指令である。３行目の「Ｇ０  Ｚ１２０．０」は、Ｘ，Ｙ，Ｚの座標値を（０，０，１２０．０）の座標値（イニシャル点）に位置決め移動せよとの指令である。４行目の「Ｍ６  Ｔ１」は工具番号１に工具交換せよとの指令である。
【００４３】
次に、この数値制御式工作機械及びこの制御プログラムの作用及び効果について説明する。
各切削加工指令の切削送りの終了後、主軸ヘッド７がＲ点（加工開始高さ位置）に復帰するまでに、次の指令が工具交換指令であるか否かを工具交換判定手段によって判定する。そして、次の指令が工具交換であると判定した場合に、主軸ヘッド７がＲ点に達した時から、主軸オリエント制御手段により主軸９を所定の工具交換用回転方向停止位置に停止させる主軸オリエント制御を開始する。そのため、主軸オリエント制御の開始タイミングを早めることにより、切削加工完了から工具交換開始までの所要時間を短縮することができる。しかも、主軸ヘッド７がＲ点（加工開始高さ位置）に達するまでは、主軸９を指令された回転速度で回転させるから、穴加工の品質を確保することができる。
【００４４】
図５，図６のフローチャートは、加工プログラムではなく数値制御の制御プログラムに組み込んで、種々の加工プログラムに共通に適用可能であるため、汎用性と実用性に優れる。即ち、前記実施例は、複数の縦穴を加工後に工具交換を行う場合を例にして説明したが、穴加工に限らず、種々の切削加工後に工具交換を行うような切削加工にも本発明を同様に適用可能である。
【００４５】
次に、前記実施例を部分的に変更した変更例について説明する。
１］前記実施例は、縦型の数値制御式工作機械を例にして説明したが、本発明は横型の数値制御式工作機械にも同様に適用可能である。この場合、主軸ヘッド７をＸ軸方向又はＹ軸方向へ復帰移動させつつ主軸オリエント制御を行う場合もある。
２］本発明は、主軸を搭載したコラムが移動する形式の工作機械にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施例に係る数値制御式工作機械の全体斜視図である。
【図２】前記工作機械の制御系のブロック図である。
【図３】Ｚ軸と平行な穴を切削加工する際の切削動作と早送り動作の説明図である。
【図４】図３の場合の主軸回転速度とＺ軸送り速度のタイムチャートである。
【図５】主軸オリエント制御の制御プログラムのフローチャートである。
【図６】図５のＳ５のサブルーチンのフローチャートである。
【図７】加工プログラムの１例の一部を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４７】
１     工作機械
７     主軸ヘッド
９     主軸
３０   数値制御装置
５１   Ｘ軸モータ
５２   Ｙ軸モータ
５３   Ｚ軸モータ
５４   主軸モータ
【図１】
2010069545.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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