(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
昇降可能な主軸ヘッドと、この主軸ヘッドに回転可能に設けられた主軸と、この主軸に設けられ、クランプばねを備えて該クランプばねのばね力により工具ホルダを前記主軸にクランプするドローバーとを備えた工作機械を制御する数値制御装置において、
傾斜部及び平坦部を備えたアンクランプカムと、アンクランプローラとを有し、前記主軸ヘッドの上昇時に前記アンクランプの傾斜部及び平坦部が前記アンクランプローラと摺接して、前記ドローバーによるクランプ状態を前記クランプばねのばね力に抗して解除するアンクランプ操作部と、
前記アンクランプ操作部を動作させる駆動手段と、
前記主軸ヘッドを昇降させるアクチュエータであって前記駆動手段を兼用するＺ軸モータと、
前記Ｚ軸モータに流れる駆動電流を検出することで前記クランプばねのばね力を検出する検出手段と、
前記主軸ヘッドの上昇時において前記傾斜部が前記アンクランプローラに遭遇するときから前記平坦部まで移動するまでの間における前記駆動電流の最大値と、前記平坦部が前記アンクランプローラを移動するときの前記駆動電流の平均値とを取得し、前記最大値から前記平均値を差し引いた差分を求め、又、予め設定されたばね劣化判定用の基準値から前記平均値を差し引いた差分を求め、前者差分が後者差分より大きいか否かを比較する比較手段と、
前記比較手段により前記前者差分が前記後者差分以下であると判断されたときにばね劣化の趣旨を報知する報知手段とを設け、
前記アンクランプ操作部が動作される工具交換時においては、前記検出手段による検出動作を同時に行う場合と、検出動作は行わない場合とがあり、検出動作を行う時にのみ工具交換速度を遅くするようにしたことを特徴とする数値制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クランプばねを備えて該クランプばねのばね力により工具ホルダを前記主軸にクランプするドローバーを備え、前記クランプばねのばね力を検知するようにした工作機械の数値制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、工作機械の工具交換装置は、主軸に、軸方向に移動可能にドローバーを設けると共に、このドローバーをクランプ方向へ付勢するクランプばねを設け、該ドローバーを、前記クランプばねのばね力に抗して押し下げる操作部を設ける構成としたものがある。このものでは、該操作部によりドローバーを押し下げることにより、当該ドローバー下部のチャッキング部が拡開可能となり、チャッキングされていた工具ホルダが取り外される。そして、この押し下げ状態で交換すべき工具ホルダ上部を前記チャッキング部に挿入し、ドローバーをクランプばねのばね力（復元力）により上方へ移動付勢することにより、前記チャッキング部が工具ホルダ上部を挟持引き込むことにより、当該工具ホルダがチャッキング（クランプ）される。
【０００３】
この工具交換装置では、工具ホルダに対するクランプ力が低下すると、加工能力の低下や工具ホルダの落下が懸念される。このような観点から、クランプ力を測定する装置が供されている（例えば特許文献１）。このものでは、皿ばねからなるクランプばねのひずみ量を機械的に測定する構成としている。つまり、上記ひずみ量が大きいと、工具ホルダ上端がスイッチをオンさせる構成としている。
【特許文献１】特開２００３−３９２８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記特許文献１のものでは、クランプばねのひずみ量を測定するため、工具ホルダに対する挟持力（クランプ力）を正確に検出できるものではなく、挟持力判定の信頼性が低いという欠点があった。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、クランプ力を精度良く検出できて、常に工具ホルダを確実にクランプできるように保守点検できる数値制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明は、昇降可能な主軸ヘッドと、この主軸ヘッドに回転可能に設けられた主軸と、この主軸に設けられ、クランプばねを備えて該クランプばねのばね力により工具ホルダを前記主軸にクランプするドローバーとを備えた工作機械を制御する数値制御装置において、傾斜部及び平坦部を備えたアンクランプカムと、アンクランプローラとを有し、前記主軸ヘッドの上昇時に前記アンクランプの傾斜部及び平坦部が前記アンクランプローラと摺接して、前記ドローバーによるクランプ状態を前記クランプばねのばね力に抗して解除するアンクランプ操作部と、前記アンクランプ操作部を動作させる駆動手段と、前記主軸ヘッドを昇降させるアクチュエータであって前記駆動手段を兼用するＺ軸モータと、前記Ｚ軸モータに流れる駆動電流を検出することで前記クランプばねのばね力を検出する検出手段と、前記主軸ヘッドの上昇時において前記傾斜部が前記アンクランプローラに遭遇するときから前記平坦部まで移動するまでの間における前記駆動電流の最大値と、前記平坦部が前記アンクランプローラを移動するときの前記駆動電流の平均値とを取得し、前記最大値から前記平均値を差し引いた差分を求め、又、予め設定されたばね劣化判定用の基準値から前記平均値を差し引いた差分を求め、前者差分が後者差分より大きいか否かを比較する比較手段と、前記比較手段により前記前者差分が前記後者差分以下であると判断されたときにばね劣化の趣旨を報知する報知手段とを設け、前記アンクランプ操作部が動作される工具交換時においては、前記検出手段による検出動作を同時に行う場合と、検出動作は行わない場合とがあり、検出動作を行う時にのみ工具交換速度を遅くするようにしたことを特徴とする。
【０００７】
この請求項１の発明においては、クランプばねのばね力を検出するから、クランプ力を直接的に精度良く検出することができ、クランプ力を正常に判定でき、そしてこの判定結果を報知できて、常に工具ホルダを確実にクランプできるように保守点検できる。
【０００８】
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【００１３】
前記アンクランプ操作部が動作される工具交換時においては、前記検出手段による検出動作を同時に行う場合と、検出動作は行わない場合とがあり、検出動作を行う時にのみ工具交換速度を遅くするようにした。
【００１４】
工具交換速度が遅くなるから、ばね力の検出精度がさらに向上する。
【００１５】
【００１６】
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、クランプ力を構成簡単で且つ精度良く検出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施例につき図面を参照して説明する。図１ないし図３を参照して説明する。まず、図１は、本実施例に用いられる工作機械の概略構成を示す縦断側面図である。この図１に示すように、工作機械１は、基台（図示せず）に立設されたコラム２、コラム２の前面に水平に配設固定された箱形中空ケーシングからなるフレーム３、このフレーム３内に昇降可能に配設された主軸ヘッド４、前記フレーム３にマガジン支持台５を介して配設された回転割出し可能な工具マガジン６を備えて構成されている。
【００１９】
この構成の場合、前記コラム２にはガイドレール７が垂直に配設され、このガイドレール７に摺動こま８、８を介して主軸ヘッド４が上下（Ｚ軸）方向に昇降自在に設けられている。そして、コラム２には、回転自在なボールねじ９がガイドレール７に沿って平行に設けられており、このボールねじ９は主軸ヘッド４の背面に固定されたナット１０にねじ込み挿通されている。上記ボールねじ９は、コラム２の上部に配設されたＺ軸モータ１１により正逆回転駆動されるように構成されている。Ｚ軸モータ１１の駆動によりボールねじ９及びナット１０を介して、主軸ヘッド４が上記ガイドレール７に沿って上下方向に移動される構成となっている。従って、このＺ軸モータ１１は、例えばサーボモータから構成され、主軸ヘッド４を移動させるアクチュエータに相当する。
主軸ヘッド４の内部には、図２にも示すように、主軸１２が回転自在に垂直に配設されており、この主軸１２は、主軸ヘッド４の上部に配設された主軸モータ１３にカップリング１２ａを介して連結され、該主軸モータ１３により回転駆動されるように構成されている。
【００２０】
前記主軸１２は、中空に形成されていて、内部にドローバー１４が軸方向に移動可能に挿入されている。このドローバー１４はクランプばね１５により上方向へ付勢されている。このドローバー１４の先端部（下端部）には、複数の鋼球１６ａなどを備えてなるコレットチャック１６が形成されている。このコレクトチャック１６は、ドローバー１４がクランプばね１５のばね力に抗して下方向に移動されることにより、鋼球１６ａが主軸１２の下部摺動孔１２ｂから前記工具ホルダ装着孔１２ｃの上部に連続する空間部１２ｄに出て、工具ホルダ１７のプルスタッド１７ａに対するチャッキングを解除する。
【００２１】
逆にドローバー１４が、下方位置から上に移動されると、鋼球１６ａが空間部１２ｄから、径小な下部摺動孔１２ｂに入り、プルスタッド１７ａをチャッキングするようになっている。
前記ドローバー１４は、図１に示すアンクランプ操作部１８により押し下げられるようになっており、この押し下げ動作が解除されると前記クランプばね１５のばね力により前述のチャッキングすなわちクランプを行うようになっている。
【００２２】
前記アンクランプ操作部１８は、前記ドローバー１４によるクランプ状態を前記クランプばね１５のばね力に抗して解除するためのものであり、アンクランプピン１９と、アンクランプレバー２０と、アンクランプカム２１と、アンクランプローラ２２と、駆動手段としての前記Ｚ軸モータ１１とを有して構成されている。
前記アンクランプピン１９は、前記主軸１２の上部に、径方向に突出状態で固着されており、このアンクランプピン１９の両端部は、前記主軸１２の軸方向の長孔１２ｅ（これは対向状態に２つある）から外方へ突出している。
【００２３】
前記アンクランプレバー２０は、ほぼＬ字状の部材であり、主軸ヘッド４に支軸２３を介して揺動（回動）可能に配設されている。このアンクランプレバー２０の一端部である短い方の端部２０ａの先端部は平面的に見て二股状に形成されており、該先端部下面が、前記アンクランプピン１９と係合可能なように構成されている。アンクランプレバー２０の他端部である長い方の端部２０ｂの図１中の右側面には、例えば板カムから構成された前記アンクランプカム２１が固定されている。このアンクランプレバー２０は、ばね２３ａにより矢印Ａ方向へ付勢されている。
【００２４】
このアンクランプカム２１は、図４に示すように、カム面２１Ａとして、第１の傾斜部２１ａと、平坦部２１ｂと、第２の傾斜部２１ｃと第２の平坦部２１ｄとを有する。
前記アンクランプローラ２２は、前記Ｚ軸モータ１１のモータフレームに固定されており、前記アンクランプカム２１のカム面２１Ａと相対的に摺接可能であり、この摺接によりアンクランプレバー２０が反矢印Ａ方向へ回動し、アンクランプピン１９を下方へ押し下げる。このアンクランプピン１９が押し下げられると、ドローバー１４が軸方向（下方向）へ移動するから、前述したように、このコレクトチャック１６が、工具ホルダ１７のプルスタッド１７ａをチャッキングするようになっている。この工具ホルダ１７には工具４０が装着されている。
【００２５】
図５は、工作機械１における数値制御装置２４の電気的構成を示している。制御装置２５は、マイクロコンピュータを含んで構成されており、入出力インタフェース２６と、ＣＰＵ２８と、ＲＯＭ２９と、ＲＡＭ３０と、軸制御回路３１、３２、３３、３４、３５と、サーボアンプ１１ａ、１３ａ、３６ａ、３７ａ、微分器１１ｄ、１３ｄ、３６ｄ、３７ｄ及び電流検出器１１ｅ、１３ｅ、３６ｅ、３７ｅを備えている。サーボアンプ１１ａ、１３ａ、３６ａ、３７ａは、それぞれ、Ｚ軸モータ１１、主軸モータ１３、Ｘ軸モータ３６、Ｙ軸モータ３７に接続されている。軸制御回路３５は、マガジンモータ３８に接続されている。
【００２６】
前記Ｘ軸モータ３６、Ｙ軸モータ３７は、図示しない加工テーブルをＸ軸方向、Ｙ軸方向に移動させるためのものである。また、マガジンモータ３８は、前記工具マガジン６を回転移動させるためのものである。なお、前記Ｚ軸モータ１１、主軸モータ１３、Ｘ軸モータ３６、Ｙ軸モータ３７は、それぞれエンコーダ１１ｃ、１３ｃ、３６ｃ、３７ｃを備えている。
【００２７】
軸制御回路３１〜３４は、ＣＰＵ２８からの移動指令量を受けて、電流指令値（トルク指令値）をサーボアンプ１１ａ、１３ａ、３６ａ、３７ａに出力する。サーボアンプ１１ａ、１３ａ、３６ａ、３７ａは、この指令を受けてモータ１１、１３、３６、３７に駆動電流を出力する。軸制御回路３１〜３４は、エンコーダ１１ｃ、１３ｃ、３６ｃ、３７ｃ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１１ｄ、１３ｄ、３６ｄ、３７ｄは、エンコーダ１１ｃ、１３ｃ、３６ｃ、３７ｃ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３１〜３４に速度フィードバック信号を出力する。
【００２８】
軸制御回路３１〜３４は、微分器１１ｄ、１３ｄ、３６ｄ、３７ｄ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１１ａ、１３ａ、３６ａ、３７ａからモータ１１、１３、３６、３７に出力される駆動電流は、電流検出器１１ｅ、１３ｅ、３６ｅ、３７ｅで検出される。電流検出器１１ｅ、１３ｅ、３６ｅ、３７ｅで検出された駆動電流は、軸制御回路３１〜３４にフィードバックされる。
【００２９】
軸制御回路３１〜３４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。一般的に、モータに流れる駆動電流とモータにかかる負荷トルクは概略一致するので、この実施形態ではこのモータ１１，１３、３６，３７に流れる駆動電流を検出する電流検出器１１ｅ、１３ｅ、３６ｅ、３７ｅによって、モータ１１、１３、３６、３７にかかる負荷トルクを検出することができる手段を構成する。軸制御回路３５は、ＣＰＵ２８からの移動指令量を受けて、マガジンモータ３８を駆動する。
【００３０】
制御装置２５には、報知手段としての表示器３９と、操作キー等を備えた操作入力部４１が接続されている。
さらに、制御装置２５は、前記クランプばね１５のばね力を検出する検出手段、及びこの検出手段によって検出されたばね力を予め設定された基準値と比較する比較手段として機能するものであり、この場合、アンクランプ操作部１８に作用するクランプばね１５のばね力を、前記Ｚ軸モータ１１にかかる負荷により検出するようになっている。
前記Ｚ軸モータ１１に外部から負荷が発生すると、速度変化が生じる。この速度変化は、位置フィードバック信号、速度フィードバック信号によって検出される。軸制御回路３１〜３４は、検出された速度変化を回復させるために、駆動電流を制御する。従って、制御装置２５は、フィードバック制御時にＺ軸モータ１１の負荷が大きくなるにつれてＺ軸モータ１１の駆動電流値も大きくするから、負荷に相関する駆動電流値でばね力を検出するものである。
【００３１】
具体的には、Ｚ軸モータ１１を所定方向へ回転駆動し、ボールねじ９を介して主軸ヘッド４を上昇させると図８に示すように、アンクランプカム２１の第１の傾斜部２１ａがアンクランプローラ２２に摺接する。さらに主軸ヘッドを上昇させると、アンクランプレバー２０は支軸２３を介して半時計回りに回転し、アンクランプレバー２０の一端部である短い方の端部２０ａはアンクランプピン１９と摺接し、クランプばね１５を押し下げる。その際、アンクランプレバー２０はクランプばね１５から力Ｆｃ（クランプばね１５の復元力）を受ける。この力Ｆｃにより、アンクランプレバー２０は支軸２３を支点として、時計回りに付勢し、アンクランプローラ２２を力Ｆｆで押す。その反作用の力として、アンプランプローラ２２はアンクランプレバー２０を力Ｆｂで押す。その力Ｆｂの垂直分力Ｆａが主軸ヘッド４を押し下げる力として作用し、Ｚ軸モータ１１の負荷が増大する。
【００３２】
また、アンクランプカム２１の第１の平坦部２１ｂにアンクランプローラ２２が摺接したとき、アンクランプカム２１は、アンクランプばね１５によってアンクランプローラ２２を力Ｆｄで押していることになる。アンクランプカム２１は、力Ｆｄの反作用の力Ｆｅを受ける。この場合、アンクランプカム２１は、アンクランプローラ２２を水平方向にのみ押していることになる。従って、反作用の力Ｆｅの垂直分力は、０となる。
【００３３】
この検出手段の動作について図６ないし図９を参照して説明する。図６、図７は制御装置２５の制御内容を示したフローチャートであり、この図６、図７において、ステップＳ１ではＺ軸モータ１１を所定方向へ回転駆動し、ボールねじ９を介して主軸ヘッド４を上昇させる。図９の左側縦軸は、駆動電流値を示し、右側縦軸は、主軸ヘッド４の高さ位置を示している。横軸は、主軸ヘッド４の上昇開始からの時間経過を示している。図９の下側のグラフは、Ｚ軸モータ１１の時間経過に伴う駆動電流値の変化を示し、上側のグラフは、主軸ヘッド４の時間経過に伴う位置の変化を示している。
【００３４】
Ｚ軸モータ１１の所定方向の回転に基づいて、主軸ヘッド４が、図８矢印Ｕ方向へ上昇し、アンクランプカム２１も上昇する。
ステップＳ２では、アンクランプカム２１の第１の傾斜部２１ａがアンクランプローラ２２に遭遇する少し前の高さ位置（図９の第１の高さ位置Ｚａ）となった時点ｔａ（主軸ヘッド４が上昇開始してからｔａ秒経過した）から、アンクランプカム２１の第２の平坦部２１ｄにまで移行する高さ位置（図９の第２の高さ位置Ｚｂ）となった時点ｔｂ（主軸ヘッド４が上昇開始してからｔｂ秒経過）までの間において、駆動電流の最大値Ｔmaxを記憶する。
【００３５】
次のステップＳ３では、前記第２の高さ位置Ｚｂから、アンクランプカム２１の第２の平坦部２１ｄが図９の第３の高さ位置Ｚｃとなるまでの間で駆動電流値の平均値Ｔａを算出し、記憶する。
【００３６】
高さＺｂ，Ｚｃは、Ｚ軸モータ１１のエンコーダ１１ｃによって検出できる。
なお、この図９において、駆動電流値の最初の山Ｍ１は、アンクランプローラ２２がアンクランプカム２１の第１の傾斜部２１ａと摺接する時に現れ、次の山Ｍ２は第２の傾斜部２１ｃと摺接する時に現れる。
【００３７】
ステップＳ４では工具交換原点位置（図９の原点位置Ｚｄ）まで上昇完了させ、この後、図６のステップＳ５では、検出されたクランプばね１５の劣化の有無を判断処理する。この判断処理を、サブルーチンとして示す図７を参照して説明する。ステップＰ１では、検出した駆動電流の最大値Ｔmaxと平均値Ｔａとの差分（Ｔmax―Ta）を、予め設定された基準値Ｔｂ（ばね劣化判定用の基準値）と平均値Ｔａとの差分（Ｔｂ−Ｔａ）と比較する。そして、（Ｔmax―Ｔａ）が（Ｔｂ−Ｔａ）より大きいときには、クランプばね１５のばね力は正常である（劣化していない）と判定し、図６のステップＳ６に戻る。（Ｔmax―Ｔａ）が（Ｔｂ−Ｔａ）以下であると、ステップＰ３に移行して、ばね力が低下（ばね劣化）していると判定し、表示器３９に、ばね劣化の趣旨を表示（報知）する。この後、図６のステップＳ６に戻る。
【００３８】
このステップＳ６では、主軸ヘッド４を加工原点まで例えば早送りして下降させる。
上述したクランプばね１５のばね力検出動作は、工具交換指令の発生により前記アンクランプ操作部１８が動作される工具交換の毎回に行っても良いが、本実施例では、必要時期に応じて自動的に、あるいはユーザーによる適宜時期に実行されるようになっている。
【００３９】
すなわち、図１０に示すように、工具交換指令が発生したときに、ステップＱ１で、劣化判定フラグがオンになっているかを判定する。この劣化判定フラグは、工具交換回数が所定回数に達する都度自動的にオンするようにしても良いし、運転に先立ち、ユーザーが劣化判定フラグを入力してオン設定するようにしても良い。またはユーザーがパラメーターを入力して、そのパラメーターが示す回数ごとに劣化判定フラグをオンするようにしても良い。
【００４０】
このステップＱ１で劣化判定フラグがオンであるときには、ステップＱ２に移行して、工具交換速度を通常速度より低速度に設定し、ステップＱ３で、工具交換とばね力検出動作を実行する。また劣化判定フラグがオフであるときには、ステップＱ４に移行して、工具交換速度を通常速度に設定し、ステップＱ５で工具交換を実行する。
【００４１】
このように、前記アンクランプ操作部１８が動作される工具交換時においては、前記検出動作を同時に行う場合と、検出動作は行わない場合とがあり、本実施例においては、検出動作を行う時にのみ工具交換速度（つまり本実施例では、主軸ヘッド４の移動速度ひいてはＺ軸モータ１１の回転速度）を遅くするようにしている。
このような本実施例によれば、クランプばね１５のばね力を検出するから、クランプ力を直接的に精度良く検出することができ、クランプ力を正常に判定でき、そしてこの判定結果を報知できて、常に工具ホルダ１７を確実にクランプできるように保守点検できる。
【００４２】
また、本実施例によれば、ドローバー１４によるクランプ状態を前記クランプばね１５のばね力に抗して解除するためのアンクランプ操作部１８を備え、このアンクランプ操作部１８に作用する前記クランプばね１５のばね力を検出するようにしたから、クランプばね１５のばね力をアンクランプ操作部１８を利用して検出できて、検出のための特別な機構などを設けずに済み、構成の簡素化に寄与できる。
【００４３】
また、本実施例によれば、前記アンクランプ操作部１８を動作させる駆動手段にかかる負荷を前記クランプばね１５のばね力として検出するようにしたから、クランプばね１５のばね力を簡単に検出することが可能となる。
【００４４】
また、本実施例によれば、前記駆動手段を、前記主軸ヘッド４を移動させるアクチュエータであるＺ軸モータ１１で構成したたから、既存のアクチュエータを利用してクランプばねのばね力を検出できて、構成の簡素化に寄与できる。
【００４５】
また、本実施例においては、前記アンクランプ操作部１８が動作される工具交換時においては、前記検出動作を同時に行う場合と、検出動作は行わない場合とがあるが、本実施例においては、検出動作を行う時にのみ工具交換速度（つまり本実施例では、主軸ヘッド４の移動速度ひいてはＺ軸モータ１１の回転速度）を遅くするようにしたから、通常の工具交換速度の場合とは違って、Ｚ軸モータ１１にかかる負荷を良好に検出でき、ばね力の検出精度がさらに向上する。
【００４６】
本発明は、上記した実施例に限定されず、次のように変更して実施しても良い。
前記実施例では、前記主軸ヘッド４を移動させるアクチュエータであるＺ軸モータ１１が、前記アンクランプ操作部１８を動作させる駆動手段を兼用する構成としたが、前記主軸ヘッドを移動させるアクチュエータと、前記アンクランプ操作部を動作させる駆動手段とを別々に備え、前記検出手段を、前記駆動手段が前記アンクランプ操作部を動作させたときに当該駆動手段にかかる負荷により前記クランプばねのばね力を検出する構成としても良い。このようにすると、アンクランプ操作部を直接動作させる駆動手段にかかる負荷によりクランプばねのばね力を直接的に検出するから、アンクランプ操作部の駆動手段を利用してクランプばねのばね力を検出でき、構成の簡素化に寄与できると共に、検出精度も良くなる。
【００４７】
また、アンクランプ操作部１８に作用するクランプばね１５のばね力の検出手段として、モータのトルク、又は電流指令値（トルク指令値）を検出するようにしても良い。
また、クランプばねのばね力がＺ軸モータ１１に及ぼす力を外乱と見なし、クランプばね１５のばね力の検出手段として外乱負荷トルクを推定した結果の電流値をばね力として検出しても良い。この外乱負荷トルクの推定方法を以下に説明する。
【００４８】
図１１は外乱負荷トルクを求める概略ブロック図である。図１１は加速度の比較によって外乱負荷トルクを推定する場合のブロック図を示しており、Ｚ軸モータ１１についてのみ示している。更に、図５の軸制御回路以降に相当するブロックのみを抜き出したものである。
エンコーダ１１ｃからの出力を微分器１１ｄは、微分して速度を微分器１１ｅに出力する。微分器１１ｅは、微分器１１ｄが出力した速度を微分して加速度を演算ブロック１１ｇへ出力する。
【００４９】
演算ブロック１１ｆは、軸制御回路３１から出力された電流指令値をパラメータα（モータのトルク定数ＫｔをＺ軸モータのイナーシャＪで除した値）で積算して、演算ブロック１１ｇに出力する。
演算ブロック１１ｈは、演算ブロック１１ｇにおいて演算された結果を前述したパラメータαで除算し、その結果を軸制御回路３１に出力する。演算ブロック１１ｈで演算された値が、外乱負荷トルクの推定値を電流値で表したものとなる。この電流値を駆動電流値の代わりに用いてばね力を検出する。
【００５０】
また、アンクランプ操作部１８の適宜箇所（例えばアンクランプレバー２０の端部２０ｂとアンクランプカム２１との接合部など）に歪センサなどを配設し、この歪センサによりクランプばね１５のばね力を検出するようにしても良い。
また、アンクランプカム２１のカム面２１Ａは、１つの傾斜部のみで形成しても良い。また、上記アンクランプカム２１は、固定側（Ｚ軸モータやコラム２側）に設け、アンクランプローラ２２をアンクランプレバー２０側に設ける構成としても良い。また、報知手段としては、ブザーや音声出力装置でも良い。
【００５１】
更に、本実施例では、アンクランプ操作部に作用するクランプばねのばね力を検出する検出手段として、アンクランプ操作部に作用する垂直分力をＺ軸モータの駆動電流で検出するように構成しているが、アンクランプ操作部に作用する水平分力を他のモータの駆動電流で検出するように構成してもよい。
【００５２】
この場合、例えば、コラム２を図１の左右方向に移動可能に構成し、コラムを左右方向に移動させるモータ（図５に示すＸ軸モータ３６、Ｙ軸モータ３７）を備え、前記水平分力をＸ軸モータ３６またはＹ軸モータ３７の駆動電流で検出することによってクランプばねのばね力を検出する。これは、前記水平分力によってコラム２が移動しようとするが、コラム２を現在の停止位置に維持させるために、制御装置がＸ軸モータ３６またはＹ軸モータ３７に駆動電流を出力するためである。このＸ軸モータ３６またはＹ軸モータ３７がコラム駆動手段に相当する。
【００５３】
本発明は、主軸ヘッド４が上昇するときに、駆動電流を検出しているが、主軸ヘッド４が下降するときに駆動電流（図９のＭ３部分など）を検出するようにしてもよい。
本発明は、最大駆動電流、基準値を駆動電流の平均値との差分を用いてクランプばね１５の劣化を判断しているが、単に最大駆動電流と基準値との比較で判断してもよい。
【００５４】
また、本発明は、最大駆動電流の値を比較対象にしているが、例えば、主軸ヘッド４の上昇開始から所定時間経過後の、駆動電流の値を記憶するように構成し、その駆動電流の値と基準値と比較するようにしてもよい。このとき、基準値も最大駆動電流の値と比較するときよりも小さい値にしてもよい。更に、比較対象の駆動電流の値として、主軸ヘッド４が所定の位置に到達したときの値を記憶するように構成してもよい。
また、上記駆動電流値は工作機械個々に特有の値を示す（例えば図９のＭ１´、Ｍ２´）から、基準値などはそれに応じて設定すれば良い。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の一実施例を示す工作機械の縦断側面図
【図２】工具ホルダ装着状態での主軸及びクランプばね部分の縦断側面図
【図３】工具ホルダがない状態での主軸及びクランプばね部分の縦断側面図
【図４】アンクランプカム及びアンクランプローラ部分の側面図
【図５】電気的構成を示すブロック図
【図６】制御内容を示すフローチャート
【図７】ばね劣化判断処理のフローチャート
【図８】ばね力作用の様子を示す図
【図９】駆動電流値の変化などを示す図
【図１０】工具交換速度の低速度設定を説明するためのフローチャート
【図１１】外乱負荷トルクを推定するブロック図
【符号の説明】
【００５６】
図面中、１は工作機械、４は主軸ヘッド、１１はＺ軸モータ（アクチュエータ、駆動手段）、１２は主軸、１３は主軸モータ、１４はドローバー、１５はクランプばね、１６はコレットチャック、１６ａは鋼球、１７は工具ホルダ、１７ａはプルスタッド、１８はアンクランプ操作部、１９はアンクランプピン、２０はアンクランプレバー、２１はアンクランプカム、２２はアンクランプローラ、２４は数値制御装置、２５は制御装置（検出手段、比較手段）、３１は軸制御回路、３９は表示器（報知手段）を示す。
【図１】
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【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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