JP2021056827A - 数値制御装置、及び数値制御装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】指令位置とＡＴＣ位置の間を短時間で移動できる数値制御装置、及び数値制御装置の制御方法を提供する。【解決手段】ＸＹ平面において、指令位置Ｐと原点Ｏを結ぶ直線経路は経路Ｒ１、原点ＯとＡＴＣ位置Ｋを結ぶ直線経路は経路Ｒ２である。原点Ｏは主軸ヘッドの移動範囲の原点である。ＡＴＣ位置Ｋは、ＡＴＣ装置による主軸の工具交換を行う主軸ヘッドの位置である。数値制御装置は、経路Ｒ１と経路Ｒ２を切削モードで繋いだ経路Ｒ３で主軸ヘッドを移動する。数値制御装置は、経路Ｒ１の終端（原点Ｏ）でのインポジションチェックが不要になる。故に数値制御装置は、より短い時間で指令位置ＰからＡＴＣ位置Ｋ迄移動できる。主軸ヘッドは、指令位置ＰとＡＴＣ位置Ｋの間を、原点Ｏ側を通過しながら移動するので、移動範囲内の他の障害物と衝突するのを防止できる。【選択図】図８

Description

本発明は、数値制御装置、及び数値制御装置の制御方法に関する。

特許文献１に記載の工作機械は工具交換装置を備える。工作機械は主軸ヘッドをＡＴＣ位置に移動する。工具交換装置は、ＡＴＣ位置に移動した主軸ヘッドの主軸が保持する工具と工具マガジンに収納する工具とを入れ替え交換する。工具交換位置はＸＹＺ軸の各機械移動範囲の端部である原点の外側に設定する。指令位置からＡＴＣ位置迄の主軸ヘッドの移動経路は途中で原点を経由する。故にＸＹ平面において、主軸ヘッドの移動経路は、指令位置と原点を結ぶ直線経路と、原点とＡＴＣ位置を結ぶ直線経路とに分かれる。

特開２００６−１０６８４９号公報

主軸ヘッドの移動経路は原点を経由するので、数値制御装置は経路の終端である原点付近でインポジションチェックを実施する必要がある。インポジションチェックを実施すると、原点付近で主軸ヘッドの移動速度が落ちるので、工具交換時間が伸びるという問題点があった。

本発明の目的は、指令位置とＡＴＣ位置の間を短時間で移動できる数値制御装置、及び数値制御装置の制御方法を提供することである。

請求項１の数値制御装置は、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に移動可能であり、工具を着脱可能に装着する主軸を備える主軸ヘッドを、指令位置から、工具交換装置による工具交換を行うＡＴＣ位置まで移動する第一移動制御部と、前記第一移動制御部により前記主軸ヘッドが前記ＡＴＣ位置に移動した場合、工具交換装置による前記主軸の工具交換を行う工具交換部と、前記工具交換部による前記工具交換完了後、前記主軸ヘッドを前記ＡＴＣ位置から指令位置まで移動する第二移動制御部とを備えた数値制御装置において、前記第一移動制御部及び前記第二移動制御部は、前記Ｘ軸と前記Ｙ軸で規定するＸＹ平面において、前記指令位置と前記主軸ヘッドの移動範囲の原点を結ぶ直線経路を第一経路、前記原点と前記ＡＴＣ位置を結ぶ直線経路を第二経路としたとき、前記第一経路と前記第二経路を切削モードで繋いだ経路で、前記主軸ヘッドを移動する経路制御部を備えたことを特徴とする。主軸ヘッドを指令位置からＡＴＣ位置まで第一経路及び第二経路に沿って移動するとき、数値制御装置は、第一経路の終端でインポジションチェックが不要になる。故に数値制御装置は、より短い時間で指令位置からＡＴＣ位置まで移動できる。数値制御装置は、第一経路と第二経路を切削モードで繋ぐので、指令位置から原点よりも内回りで移動しつつＡＴＣ位置まで移動できる。主軸ヘッドは原点側に一旦移動するので、移動範囲内の他部材に干渉することなく、ＡＴＣ位置まで安全に移動できる。ＡＴＣ位置から指令位置までの移動も上記と同様である。

請求項２の数値制御装置の前記経路制御部は、前記第一経路と前記第二経路を、前記切削モードで且つ互いに共通する時定数で繋いでもよい。故に数値制御装置は、第一経路と第二経路を滑らかに繋ぐことができる。

請求項３の数値制御装置の前記第一経路と前記第二経路は直線補間で結んだ経路であって、前記経路制御部は、前記第一経路の前記時定数及び前記第二経路の前記時定数のうち、長い方の前記時定数で、前記第一経路と前記第二経路を繋いでもよい。故に数値制御装置は、第一経路と第二経路が直線補間のとき、第一経路と第二経路を安全且つ滑らかに繋ぐことができる。

請求項４の数値制御装置の前記第一経路と前記第二経路は非直線補間で結んだ経路であって、前記第一経路の前記時定数は、前記Ｘ軸方向の第一時定数と前記Ｙ軸方向の第二時定数を備え、前記第二経路の前記時定数は、前記Ｘ軸方向の第三時定数と前記Ｙ軸方向の第四時定数を備え、前記経路制御部は、前記Ｘ軸方向において、前記第一時定数と前記第三時定数のうち長い方の前記時定数、前記Ｙ軸方向において、前記第二時定数と前記第四時定数のうち長い方の前記時定数で、前記第一経路と前記第二経路を繋いでもよい。故に数値制御装置は、第一経路と第二経路が非直線補間のとき、第一経路と第二経路を安全且つ滑らかに繋ぐことができる。

請求項５の数値制御装置の制御方法は、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に移動可能であり、工具を着脱可能に装着する主軸を備える主軸ヘッドを、指令位置から、工具交換装置による工具交換を行うＡＴＣ位置まで移動する第一移動制御工程と、前記第一移動制御工程により前記主軸ヘッドが前記ＡＴＣ位置に移動した場合、工具交換装置による前記主軸の工具交換を行う工具交換工程と、前記工具交換工程による前記工具交換完了後、前記主軸ヘッドを前記ＡＴＣ位置から指令位置まで移動する第二移動制御工程とを備えた数値制御装置の制御方法において、前記第一移動制御工程及び前記第二移動制御工程は、前記Ｘ軸と前記Ｙ軸で規定するＸＹ平面において、前記指令位置と前記主軸ヘッドの移動範囲の原点を結ぶ直線経路を第一経路、前記原点と前記ＡＴＣ位置を結ぶ直線経路を第二経路としたとき、前記第一経路と前記第二経路を切削モードで繋いだ経路で、前記主軸ヘッドを移動する経路制御工程を備えたことを特徴とする。故に数値制御装置は請求項１に記載の効果を得ることができる。

工作機械１の斜視図。 工作機械１の平面図。 工作機械１の正面図。 工作機械１の右側面図。 図３に示すＩ−Ｉ線矢視方向断面図。 図１に示すＷ領域内の部分拡大図。 数値制御装置５０と工作機械１の電気的構成を示すブロック図。 ＸＹ平面における指令位置Ｐ、原点Ｏ、ＡＴＣ位置Ｋ、経路Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３を示す図。 移動速度を二段の移動平均フィルタで処理した図。 直線補間の説明図。 経路Ｒ１とＲ２を切削モードで繋いだ経路Ｒ３を移動する時の移動速度の変化を示す図。 非直線補間の説明図。 ＡＴＣ動作処理の流れ図。

本発明の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１の左右方向、前後方向、上下方向は、夫々、工作機械１のＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向である。工作機械１は主軸７（図５参照）がＺ軸方向に延びる縦型工作機械である。工作機械１は工具を装着した主軸７を回転する。被削材は回転台１１に固定する。工作機械１は被削材と主軸ヘッド６がＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に相対移動して被削材を加工する。数値制御装置５０(図７参照）は工作機械１の動作を制御する。

図１〜図４を参照し、工作機械１の構造を説明する。工作機械１は基台部２、立柱５、主軸ヘッド６、主軸７、工作台装置１０、工具交換装置４０（以下、工具交換をＡＴＣと呼び、工具交換装置をＡＴＣ装置４０と呼ぶ）等を備える。

基台部２は上面後部側に台座部２０（図４参照）を備える。台座部２０は上面にＸ軸移動機構１０１を備える。Ｘ軸移動機構１０１は運搬体１２（図１、図４参照）をＸ軸方向に移動可能に支持する。Ｘ軸移動機構１０１は一対のＸ軸軌道（図示略）、Ｘ軸ボールネジ（図示略）、Ｘ軸モータ２１等を備える。一対のＸ軸軌道はＸ軸方向に延び、台座部２０上面に設ける。Ｘ軸ボールネジはＸ軸方向に延び、一対のＸ軸軌道間に設ける。運搬体１２はＸ軸軌道に沿って移動する。運搬体１２は底部にナット（図示略）を備え、ナットはＸ軸ボールネジに螺合する。Ｘ軸モータ２１はＸ軸ボールネジを回転し、運搬体１２はナットと共にＸ軸方向に移動する。

運搬体１２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５をＹ軸方向に移動可能に支持する。Ｙ軸移動機構は一対のＹ軸軌道、Ｙ軸ボールネジ、Ｙ軸モータ２４（図８参照）等を備える。Ｙ軸ボールネジはＹ軸方向に延び、一対のＹ軸軌道間に設ける。立柱５は一対のＹ軸軌道に沿って移動する。立柱５は下部にナット（図示略）を備え、ナットはＹ軸ボールネジに螺合する。Ｙ軸モータ２４はＹ軸ボールネジを回転し、立柱５はナットと共にＹ軸方向に移動する。立柱５は運搬体１２を介してＸ軸方向に移動する。立柱５はＸ軸移動機構１０１、運搬体１２、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５は前面にＺ軸移動機構１０３（図２、図３、図５参照）を備える。Ｚ軸移動機構１０３は主軸ヘッド６をＺ軸方向に移動可能に支持する。Ｚ軸移動機構１０３は一対のＺ軸軌道３５、Ｚ軸ボールネジ３６（図５参照）、Ｚ軸モータ１９等を備える。Ｚ軸軌道３５はＺ軸方向に延びる。Ｚ軸ボールネジ３６はＺ軸方向に延び、Ｚ軸軌道３５間に配置する。主軸ヘッド６はＺ軸軌道３５に沿って移動可能である。主軸ヘッド６は背面にナット６８（図５参照）を備え、ナット６８はＺ軸ボールネジ３６に螺合する。Ｚ軸モータ１９は立柱５前面上部に支持する。Ｚ軸モータ１９はＺ軸ボールネジ３６を回転し、主軸ヘッド６はナット６８と共にＺ軸方向に移動する。

主軸ヘッド６の内部構造を説明する。図５に示す如く、主軸ヘッド６は内部に主軸７を回転可能に支持する。主軸７はＺ軸方向に延びる。主軸ヘッド６は上部に主軸モータ８を固定する。主軸７と主軸モータ８の駆動軸８１は連結器２５で連結する。駆動軸８１は下方に延びる。主軸７は装着穴(図示略）、クランプ機構部（図示略）、ドローバ７０等を備える。装着穴は主軸７下端部に設ける。主軸７下端部は所定位置に凸状のキー(図示略）を有する。キーは、工具ホルダに設けたキー溝(図示略）と係合可能である。クランプ機構部は主軸７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７０は主軸７の軸孔内に同軸上に挿入する。ドローバ７０はバネで上方に常時付勢する。工具を保持する工具ホルダは主軸７の装着穴に装着する。装着穴に工具ホルダを装着すると、後述する仕組みで、クランプ機構部は工具ホルダをクランプする。ドローバ７０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のクランプを解除する。本実施形態は説明の便宜上、「工具ホルダ」を「工具」と略して呼ぶ時がある。

主軸ヘッド６は後方上部内側に揺動腕部材６０を備える。揺動腕部材６０は略Ｌ字型で支軸６１を中心に揺動自在である。支軸６１は主軸ヘッド６内部を左右方向に延び、主軸ヘッド６の左右両側壁に固定する。揺動腕部材６０は縦腕部６３と横腕部６２を備える。縦腕部６３は支軸６１から立柱５側に対して斜め上方に延びる。横腕部６２は支軸６１から前方に略水平に延びる。ピン７１はドローバ７０に直交して突設する。横腕部６２の先端部６２Ａは二股状に形成し、ドローバ７０を左右両側から挟み込むように配置する。先端部６２Ａは、ピン７１に上方から係合可能である。揺動腕部材６０を左側方から見た時、引張バネ（図示略）は揺動腕部材６０を反時計回りに常時付勢する。故に揺動腕部材６０は横腕部６２によるピン７１の下方向への押圧を常時解除する。

図５、図６に示す如く、主軸ヘッド６は該上部且つＡＴＣ装置４０側にロッド支持部９１を備える。ロッド支持部９１はプッシュロッド９２を前後方向に移動可能に支持する。プッシュロッド９２は前後方向に延びる。揺動腕部材６０の縦腕部６３は上端部（先端部）右側面に当接部６３Ａを備える。当接部６３Ａはプッシュロッド９２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９２後端部は、ロッド支持部９１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９２後端部を前方に押圧すると、揺動腕部材６０は支軸６１を中心に時計回りに揺動し、バネ力に抗してドローバ７０を押し下げる。クランプ機構部は工具ホルダのクランプを解除(以下、アンクランプと呼ぶ）する。工具ホルダは主軸７の装着穴から取り外し可能となる。

図１、図２に示す如く、工作台装置１０は基台部２の台座部２０前方に設ける。工作台装置１０は上部に回転台１１を備える。回転台１１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。回転台１１は上面にパレットＰ１、Ｐ２を備える。被削材はパレットＰ１、Ｐ２の一方又は両方に冶具（図示略）等を用いて固定する。

ＡＴＣ装置４０の構造を説明する。図１、図４に示す如く、ＡＴＣ装置４０は一対の支柱３１、３２で主軸ヘッド６の右側方に支持する。支柱３１、３２は基台部２上面右側に設ける。支柱３１、３２は前後方向に互いに離間し、基台部２上面から上方に延びる。ＡＴＣ装置４０は数値制御装置５０からの制御信号を受け、主軸７の装着穴に装着する工具を、ＮＣプログラムで指定した他の工具と入れ替え交換する。ＡＴＣ装置４０は本体部４０１と工具マガジン４１等を備える。

図１〜図３に示す如く、本体部４０１は略直方体状金属製箱体であり、支柱３１、３２で支持する。図１〜図７に示す如く、本体部４０１は、操作部材４７、旋回軸４３、工具交換アーム４４、ＡＴＣモータ４５、ＡＴＣ駆動軸（図示略）等を備える。図１、図２、図４〜図６に示す如く、操作部材４７は本体部４０１内部に設け、Ｚ軸方向に対して平行に延びる棒状部材である。操作部材４７の上端部は、本体部４０１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４７下端部は揺動軸４９（図４参照）を中心に揺動可能に軸支する。揺動軸４９は本体部４０１内部を左右方向に延び、本体部４０１の左右両側壁に固定する。故に操作部材４７上端部は揺動軸４９を中心に前後方向に移動可能である。操作部材４７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４７は上端部左側面に当接部４８（図２参照）を備える。当接部４８は左側方に突出する略円筒形状である。工具交換を行う為、主軸ヘッド６が後述する工具交換位置Ｋ(図２参照、以下、ＡＴＣ位置Ｋと呼ぶ)に移動した時、プッシュロッド９２後端部は、操作部材４７の当接部４８前方に位置する。

旋回軸４３は本体部４０１下部から下方に突出する円筒状に形成し、軸線回りに回転可能に支持する。旋回軸４３はＺ軸方向に平行に延びる。旋回軸４３は上下方向に移動可能に支持する。工具交換アーム４４は、旋回軸４３下端部に直交し且つ水平方向に延びる。工具交換アーム４４は両端部に一対の把持部４４Ａ、４４Ｂを備える。把持部４４Ａ、４４Ｂは、例えば平面視Ｃ状であるフック状に形成し、工具ホルダに形成した溝部（図示略）に係合可能である。工具交換アーム４４は、把持部４４Ａ、４４Ｂに係合した工具ホルダを固定するロック機構（図示略）を備え、後述するＡＴＣモータ４５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４４Ａ、４４Ｂは工具ホルダを着脱可能に把持する。

ＡＴＣモータ４５は、本体部４０１上面における前後方向略中央部に支持する（図１、図２参照）。ＡＴＣモータ４５は、本体部４０１内部に設けたＡＴＣ駆動軸（図示略）を回転する。本体部４０１内部に設けた動力伝達機構（図示略）は、ＡＴＣ駆動軸の回転角度に応じて、旋回軸４３と工具交換アーム４４の上下動と回転を行う。動力伝達機構は更にＡＴＣ駆動軸の回転角度に応じて、操作部材４７を基本姿勢の状態から前方に揺動駆動する。操作部材４７がプッシュロッド９２後端部を前方に押圧すると、工具ホルダは主軸７の装着穴から取り外し可能となる。動力伝達機構は、ＡＴＣ駆動軸の回転角度に応じて、旋回軸４３と工具交換アーム４４を回転する。

図１、図４に示す如く、工具マガジン４１は本体部４０１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４１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４１Ａを収納する。工具ポット４１Ａは工具ホルダを着脱可能に装着する。工具マガジン４１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。工具交換部はシャッタ（図示略）を備える。シャッタは、シャッタシリンダ８９（図８参照）を駆動源とし、工具交換部を開閉駆動する。マガジンモータ４２は工具マガジン４１上部前側に支持する。複数の工具ポット４１Ａはマガジンモータ４２の駆動で工具通路内を移動する。数値制御装置５０はマガジンモータ４２を駆動し、次工具を支持する工具ポット４１Ａを工具交換部に搬送して位置決めする。本実施形態にて、現工具は主軸７に現在装着する工具を意味し、次工具は工具交換で次に主軸７に装着する工具を意味する。

図２、図３、図８を参照し、主軸ヘッド６の移動範囲、原点Ｏ、ＡＴＣ位置Ｋの夫々の位置関係を説明する。主軸ヘッド６の座標位置は主軸ヘッド６下端部の中心の座標位置とする。工作機械１は、主軸ヘッド６の移動軸であるＸＹＺ軸において、移動範囲を夫々設定する。移動範囲とは、被削材加工時に主軸ヘッド６が移動可能な範囲である。ＸＹＺ軸の各移動範囲によって囲まれた領域は、主軸ヘッド６の移動範囲である。Ｘ軸の移動範囲はＸ軸移動範囲、Ｙ軸の移動範囲はＹ軸移動範囲、Ｚ軸の移動範囲はＺ軸移動範囲である。

工作機械１は回転台１１のパレットＰ１、Ｐ２のうち、主軸ヘッド６側のパレット（図２ではパレットＰ１）に固定する被削材を加工する。故にＸ軸移動範囲とＹ軸移動範囲は、回転台１１の主軸ヘッド６側のパレットＰ１上面に位置するように設定するとよい。Ｘ軸移動範囲のＡＴＣ装置４０側である右端部の座標位置はＸ０、その反対側の左端部の座標位置はＸｍａｘである。Ｙ軸移動範囲の主軸ヘッド６側である後端部の座標位置はＹ０、その反対側である前端部の座標位置はＹｍａｘである。

Ｚ軸移動範囲は回転台１１上に固定する被削材や冶具の高さを考慮して設定するとよい。Ｚ軸移動範囲上端部は、例えばＡＴＣ装置４０の工具交換部の位置に設定するとよい。Ｚ軸移動範囲下端部は回転台１１上面の上方に設定するとよい。Ｚ軸移動範囲上端部の座標位置はＺ０、回転台１１側である下端部の座標位置はＺｍａｘである。ＸＹＺ軸の各移動範囲の原点Ｏは、ＸＹＺ軸の各移動範囲の端部のうちＡＴＣ装置４０側に位置する端部に設定し、原点Ｏ（ｘ、ｙ、ｚ）＝（０、０、０）である。

図２、図８に示すように、ＡＴＣ位置Ｋの座標位置について、Ｚ軸は原点Ｏに設定し、Ｘ軸とＹ軸は各軸移動範囲の外側で且つ原点Ｏ近傍に設定する。例えば、ＡＴＣ位置Ｋ（ｘ、ｙ、ｚ）＝（−０．１、−０．１、０）に設定する。なお、原点ＯとＡＴＣ位置Ｋの離間距離は極めて短いので、図２、図８では、原点ＯとＡＴＣ位置Ｋについて、夫々の位置が識別できる程度に離間して図示する。工具交換時、主軸ヘッド６がＡＴＣ位置Ｋに移動すると、プッシュロッド９２後端部は、操作部材４７の当接部４８前方に離間して位置する。工作機械１はＡＴＣモータ４５の駆動で基本姿勢の操作部材４７を前方に揺動することで、プッシュロッド９２を前方に押し込むことができ、主軸７に装着する工具のクランプを解除できる。

図７を参照し、数値制御装置５０と工作機械１の電気的構成を説明する。数値制御装置５０は、ＣＰＵ５１、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３、記憶装置５４、入力インタフェイス５５、出力インタフェイス５６等を備える。ＣＰＵ５１は数値制御装置５０を統括制御する。ＲＯＭ５２は、ＡＴＣ動作プログラム等の各種プログラムを記憶する。ＡＴＣ動作プログラムは、後述するＡＴＣ動作処理（図１３参照）を実行する為のプログラムである。ＲＡＭ５３は、各種処理実行中の各種データを記憶する。記憶装置５４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。

工作機械１は、入力部８２と原点センサ８３を更に備える。ポット上昇センサ８４、ポット下降センサ８５、シャッタ開センサ８６、シャッタ閉センサ８７、エアシリンダ８８、シャッタシリンダ８９、識別センサ５８はＡＴＣ装置４０に設ける。入力部８２と表示部９０は操作パネル（図示略）に設ける。入力部８２は各種入力を受け付ける。表示部９０は各種画面を表示する。原点センサ８３は、主軸７のＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の夫々の原点を夫々検出する。ポット上昇センサ８４は、工具交換部に位置する工具ポット４１Ａの上昇を検出する。ポット下降センサ８５は、工具交換部に位置する工具ポット４１Ａの下降を検出する。シャッタ開センサ８６は、シャッタの開状態を検出する。シャッタ閉センサ８７は、シャッタの閉状態を検出する。

エアシリンダ８８は、工具交換位置の工具ポット４１Ａを昇降するポット昇降機構（図示略）の駆動源である。シャッタシリンダ８９は、シャッタを開閉するシャッタ開閉機構(図示略）の駆動源である。入力部８２、原点センサ８３、ポット上昇センサ８４、ポット下降センサ８５、シャッタ開センサ８６、シャッタ閉センサ８７は、入力インタフェイス５５に電気的に接続する。エアシリンダ８８、シャッタシリンダ８９、表示部９０は出力インタフェイス５６に電気的に接続する。

Ｚ軸モータ１９、主軸モータ８、Ｘ軸モータ２１、Ｙ軸モータ２４、マガジンモータ４２、ＡＴＣモータ４５は、出力インタフェイス５６に電気的に接続する。Ｚ軸モータ１９はエンコーダ１９Ａを備える。エンコーダ１９ＡはＺ軸モータ１９の回転角度を検出する。主軸モータ８はエンコーダ８Ａを備える。エンコーダ８Ａは主軸モータ８の回転角度を検出する。Ｘ軸モータ２１はエンコーダ２１Ａを備える。エンコーダ２１ＡはＸ軸モータ２１の回転角度を検出する。Ｙ軸モータ２４はエンコーダ２４Ａを備える。エンコーダ２４ＡはＹ軸モータ２４の回転角度を検出する。マガジンモータ４２はエンコーダ４２Ａを備える。エンコーダ４２Ａはマガジンモータ４２の回転角度を検出する。ＡＴＣモータ４５はエンコーダ４５Ａを備える。エンコーダ４５ＡはＡＴＣモータ４５の回転角度を検出する。エンコーダ１９Ａ、８Ａ、２１Ａ、２４Ａ、４２Ａ、４５Ａは、入力インタフェイス５５に電気的に接続する。

識別センサ５８は、ポット識別板５７、投光素子５８Ａ、受光素子５８Ｂを備える。ポット識別板５７は工具ポット４１Ａに取り付け、該工具ポット４１Ａと一体的に移動する。ポット識別板５７は、工具ポット４１Ａ毎に異なるパターンの光透過部（図示外）を備える。投光素子５８Ａと受光素子５８Ｂは工具交換部に設け、工具交換部に搬送した工具ポット４１Ａのポット識別板５７を挟んで対向して配置する。投光素子５８Ａは、出力インタフェイス５６に電気的に接続する。受光素子５８Ｂは入力インタフェイス５５に電気的に接続する。投光素子５８Ａから出射した光はポット識別板５７の光透過部を透過し、受光素子５８Ｂに入力する。ＣＰＵ５１は受光素子５８Ｂからの信号に基づき、工具マガジン４１の工具交換部に何れの工具ポット４１Ａが搬送したかを検出する。次工具の工具ポット４１Ａが搬送したことを検出すると、ＣＰＵ５１はマガジンモータ４２の駆動を停止し、次工具を工具交換部に位置決めする。

ＡＴＣ動作の一例を説明する。図２、図９に示すように、ＣＰＵ５１は、主軸ヘッド６を指令位置から原点Ｏを経由し、ＡＴＣ位置Ｋに移動する。ＣＰＵ５１はマガジンモータ４２を駆動し、次工具を工具交換部に搬送して位置決めする。ＣＰＵ５１はシャッタを開き、次工具を装着する工具ポット４１Ａを水平状態から垂直下方に９０°倒すことに依り、次工具を工具交換部の開口から下降する。工具ポット４１Ａは垂直状態となる。ＣＰＵ５１はＡＴＣモータ４５を駆動し、ＡＴＣ駆動軸を回転する。工具交換アーム４４は待機位置から旋回軸４３と一体して旋回し、操作部材４７は前方に揺動する。操作部材４７の当接部４８はプッシュロッド９２後端部に当接し前方に押圧する。プッシュロッド９２は前方に移動し、揺動腕部材６０の縦腕部６３の当接部６３Ａを前方に付勢する。揺動腕部材６０は引張バネの付勢力に抗して支軸６１を中心に右側面視時計回りに回転を開始する。横腕部６２はピン７１に対して上方から係合し、主軸７内部に設けたバネの付勢力に抗してドローバ７０を下方に押圧する。ドローバ７０はクランプ機構部を下方に付勢する。

把持部４４Ａは主軸７に装着する現工具を把持し、把持部４４Ｂは工具交換部に位置する次工具を把持する。クランプ機構部はクランプ状態からアンクランプ状態になる。主軸７内部のクランプ機構部から現工具が抜ける状態になる。工具交換アーム４４は上死点から下降を開始する。現工具と次工具は、主軸７と工具ポット４１Ａから下方に抜脱する。

工具交換アーム４４は下降しながら旋回する。工具交換アーム４４は下死点に到達し、引き続き旋回を継続する。旋回軸４３と工具交換アーム４４は下死点から上昇を開始する。工具交換アーム４４は旋回しながら上昇する。現工具と次工具の夫々の位置が互いに入れ替わる。工具交換アーム４４の旋回は停止する。次工具は主軸７の下方に配置し、現工具は工具交換部の工具ポット４１Ａの下方に配置する。工具交換アーム４４は上昇し続け、次工具は主軸７の装着穴に挿入し、現工具は工具ポット４１Ａに挿入する。工具交換アーム４４は上死点に到達する。次工具は主軸７の装着穴に装着し、現工具は工具ポット４１Ａに装着する。旋回軸４３と一体して工具交換アーム４４は逆転して旋回する。工具交換アーム４４は待機位置で旋回を停止する。一対の把持部４４Ａと４４Ｂは、主軸７と工具交換部の間に配置する。ＣＰＵ５１は工具マガジン４１の工具交換部に位置する工具ポット４１Ａを垂直姿勢から水平姿勢に戻して上昇する。ＣＰＵ５１はシャッタを閉じ、ＡＴＣ動作を終了する。

図８を参照し、ＡＴＣ動作時における主軸ヘッド６の移動経路を説明する。ＣＰＵ５１は原則、主軸ヘッド６を二つの経路に沿って移動する時、一番目の経路の終端位置でインポジションチェックを実行する。インポジションチェックは、主軸ヘッド６が終端位置に確実に移動したことをチェックする機能である。上記原則に基づくと、ＡＴＣ動作時、ＣＰＵ５１は、主軸ヘッド６を指令位置Ｐから原点Ｏを経由してＡＴＣ位置Ｋに移動し、ＡＴＣ装置４０によるＡＴＣを実行する。

ＡＴＣ実行後、ＣＰＵ５１は主軸ヘッド６をＡＴＣ位置Ｋから原点Ｏを経由して指令位置Ｐに移動する。指令位置Ｐから原点Ｏまでの経路はＲ１、原点ＯからＡＴＣ位置Ｋまでの経路はＲ２である。仮に主軸ヘッド６が指令位置Ｐから原点を経由せずにＡＴＣ位置Ｋに向けて直線的に移動してしまうと、指令位置Ｐの位置によっては、移動範囲内に位置する他の障害物に主軸ヘッド６が接触する可能性がある。主軸ヘッド６が原点Ｏを経由することで、移動範囲内に位置する他の障害物に主軸ヘッド６が接触するのを防止できる。

原点Ｏでインポジションチェックすると、主軸ヘッド６の移動速度は原点Ｏ付近で落ちるので、ＡＴＣ時間は長くなる。ＣＰＵ５１は、ＡＴＣ動作で経路Ｒ１とＲ２を移動する時、経路Ｒ１とＲ２を後述する切削モードで繋ぐことで、原点Ｏ側を通過しながら、インポジションチェックを実行せずに移動できる。経路Ｒ１とＲ２を切削モードで繋いだ経路はＲ３である。Ｒ３は、原点Ｏに対して内回りの経路である。

図９を参照し、主軸ヘッド６が経路を移動するときの加減速処理を説明する。ＣＰＵ５１は、ＮＣプログラムの補間指令に基づき、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の軸毎に、目標位置、移動距離、移動速度、移動時間等を夫々演算する。補間指令は、アドレスで指定した移動速度で軸を動かす時に使用する制御指令であり、例えば直線補間指令である。直線補間とは二点を直線で移動する方式である。ＣＰＵ５１は補間後加減速処理を行う。補間後加減速処理は、演算した軸毎の移動速度に、移動平均フィルタ（ＦＩＲフィルタ）を少なくとも二回以上通して速度変化を滑らかにする処理である。

図９は、Ｘ軸方向においてｘ_１からｘ_２に移動する移動速度を、移動平均フィルタで二回処理した結果を示す。移動平均フィルタの加減速時定数（以下、時定数と呼ぶ）は、移動平均フィルタが平均を行うサンプル数に相当する。例えば、サンプル時間が１ｍｓｅｃで、移動平均フィルタの時定数が１０ｍｓｅｃの時、移動平均フィルタは今回の補間指令を含めて１０個前までの指令の平均を今回の出力とする。一段目の移動平均フィルタ（ＦＩＲ１）の時定数をｔ_１、二段目の移動平均フィルタ（ＦＩＲ２）の時定数をｔ_２とする。

移動速度を二段の移動平均フィルタ（ＦＩＲ１、ＦＩＲ２）で処理した結果、加速度の変化は一定以下となるので、工具はｔ_１＋ｔ_２（以下ｔ_３と呼ぶ）かけて緩やかに速度を上げて最高速度に達し、その後ｔ₃をかけて緩やかに速度を落として停止する。故に数値制御装置５０は、各軸の移動速度を複数の移動平均フィルタで処理することで、移動速度の急激な変化を吸収できるので、工作機械１の振動と、動作に必要な最大トルクを抑制できる。

図８〜図１２を参照し、切削モードを説明する。切削モードは、二つ以上の経路をＮＣプログラムで設定した移動速度で軸を移動するモードである。図８に示す経路Ｒ１とＲ２は直線補間である。

図１０は、ＸＹ平面おいてＰ０からＰ１に向けて直線補間で移動する経路の移動距離Ｌを示す。移動距離Ｌは、Ｘ軸移動距離ＬｘとＹ軸移動距離Ｌｙを合成した距離である。Ｐ０からＰ１迄設定した移動速度で且つ直線で移動する為、Ｘ軸移動距離Ｌｘの移動時間とＹ軸移動距離Ｌｙの移動時間とが同一となるように、ＣＰＵ５１は、Ｘ軸移動距離Ｌｘを移動する際の移動速度と、Ｙ軸移動距離Ｌｙを移動する際の移動速度と、共通する時定数ｔを夫々計算する。

計算方法の一例を説明する。先ずＣＰＵ５１はＸ軸とＹ軸の夫々において、移動距離（Ｌｘ、Ｌｙ）と移動速度を元に、加加速度が一定となるように時定数を計算する。ＣＰＵ５１はＸ軸とＹ軸の夫々において、移動距離（Ｌｘ、Ｌｙ）を移動速度で割ることにより、移動時間を計算する。ＣＰＵ５１は、計算したＸ軸とＹ軸の夫々の移動時間のうち、長い方の軸の移動速度を固定する。ＣＰＵ５１は、移動時間が短い方の軸の移動速度を、以下の式で計算される移動速度に設定する。
・移動時間が短い方の軸の移動速度＝（移動時間が長い方の軸の移動速度）×（移動時間が短い方の軸の移動距離／移動時間が長い方の軸の移動距離）
故に移動時間が短い方の軸において移動時間と移動速度が変わるので、ＣＰＵ５１は上記と同様に加加速度が一定となるように時定数を再計算する。再計算した時定数を共通の時定数ｔとする。ＣＰＵ５１は、主軸ヘッド６を、Ｘ軸移動距離ＬｘとＹ軸移動距離Ｌｙを共通する時定数ｔの加減速制御で移動する。故に主軸ヘッド６はＰ０からＰ１迄直線的に移動する。

図１１は、Ｘ軸方向において、経路Ｒ１を移動する際の移動速度（速度１）と経路Ｒ２を移動する際の移動速度（速度２）を、二段の移動平均フィルタ（ＦＩＲ１、２）で処理し、切削モードで繋いだときの速度変化を示した図である。速度１と２の最高速度は移動速度Ｖである。速度１と２の共通する時定数はｔ_３である。速度１が最大速度から減速を開始する時、速度２は加速を開始する。速度１と速度２が重なる部分では、主軸ヘッド６は原点Ｏ付近を内回りに移動し、且つ速度Ｖを一定に維持する。経路Ｒ１とＲ２に対して内回りの経路はＲ３である（図８参照）。故にＣＰＵ５１は、経路Ｒ１と経路Ｒ２を切削モードで繋いだ経路Ｒ３を設定速度Ｖで主軸ヘッド６を移動できる。なお、Ｙ軸方向における移動速度の変化も、Ｘ軸方向における移動速度の変化と同じである。

図１２は、ＸＹ平面においてＰ０からＰ１に向けて非直線補間で移動する経路の移動距離Ｌを示す。例えば、Ｙ軸移動距離Ｌｙの移動がＸ軸移動距離Ｌｘの移動よりも先に完了する場合、Ｐ０からＰ１までの経路はＰ２において屈折する。Ｐ０からＰ１迄設定した移動速度で移動する為、ＣＰＵ５１は、Ｘ軸移動距離Ｌｘを移動する際の移動速度と、Ｙ軸移動距離Ｌｙを移動する際の移動速度と、各軸の時定数とを夫々計算する。Ｘ軸移動距離Ｌｘにおける加減速制御の時定数はｔｘである。Ｙ軸移動距離Ｌｙにおける加減速制御の時定数はｔｙである。

非直線補間の二つの経路を切削モードで繋ぐ場合、各経路の加減速制御にはＸ軸とＹ軸の二つの時定数ｔｘとｔｙが存在する。上記の通りＣＰＵ５１は軸毎に二つの経路を跨いで移動する時の移動速度が一定となるように、各移動速度（速度１と２）の波形を重ね、ｔ₃部分（図１１参照）を合成する必要がある。非直線補間では、軸が異なると時定数が変わるので、ＣＰＵ５１は、各経路のＸ軸とＹ軸の夫々において互いに共通する時定数ｔｘとｔｙを決定する必要がある。

図１３を参照し、ＡＴＣ動作処理を説明する。ＮＣプログラムを解釈してＡＴＣ指令を受け付けた場合、ＣＰＵ５１はＲＯＭ５２からＡＴＣ動作プログラムを読み出し、本処理を実行する。ＡＴＣ指令の一例は「Ｇ１００＿Ｔ２＿Ｘ１０＿Ｙ１０＿Ｚ４００」である。図８に示すように、該指令は、現在の指令位置Ｐ（１０、１０、４００）から原点Ｏを経由してＡＴＣ位置Ｋに移動し、ＡＴＣ装置４０による工具Ｔ２へのＡＴＣ完了後、原点Ｏを経由して元の指令位置Ｐ（１０、１０、４００）へ移動する制御指令である。なお、ＡＴＣ指令の受付時、経路Ｒ１は今回移動する経路（以下、今回経路と呼ぶ）であり、経路Ｒ２は次回移動する経路（以下、次回経路と呼ぶ）である。

ＣＰＵ５１は指令位置Ｐと原点Ｏの各座標位置に基づき、今回経路である経路Ｒ１のＸ軸移動距離ＬｘとＹ軸移動距離Ｌｙを計算する（Ｓ１１）。ＣＰＵ５１は、原点ＯとＡＴＣ位置Ｋの各座標位置に基づき、次回経路である経路Ｒ２のＸ軸移動距離ＬｘとＹ軸移動距離Ｌｙを計算する（Ｓ１２）。ＣＰＵ５１は経路の移動は直線補間か判断する（Ｓ１３）。

＜経路Ｒ１とＲ２が直線補間の場合＞
直線補間と非直線補間の切替えは、使用者が操作パネルで設定する切替パラメータで行う。切替パラメータは記憶装置５４に記憶する。ＣＰＵ５１は切替パラメータを参照し、切替パラメータが直線補間であるとき（Ｓ１３：ＹＥＳ）、経路Ｒ１とＲ２は直線補間である。ＣＰＵ５１は今回経路Ｒ１のＸ軸移動距離ＬｘとＹ軸移動距離Ｌｙから、指令位置Ｐから原点Ｏまでの直線距離である今回の移動距離（以下、今回移動距離Ｌｃと呼ぶ）を計算する（Ｓ１５）。ＣＰＵ５１は次回経路Ｒ２のＸ軸移動距離ＬｘとＹ軸移動距離Ｌｙから、原点ＯからＡＴＣ位置Ｋまでの直線距離である次回の移動距離（以下、次回移動距離Ｌｎと呼ぶ）を計算する（Ｓ１６）。

ＣＰＵ５１は今回移動距離Ｌｃの時定数ｔｃを計算する（Ｓ１７）。上記の通り、時定数ｔｃはＸ軸とＹ軸で互いに共通である。ＣＰＵ５１は次回移動距離Ｌｎの時定数ｔｎを計算する（Ｓ１８）。時定数ｔｎもＸ軸とＹ軸で互いに共通である。ＣＰＵ５１は時定数ｔｃとｔｎのうち長い方の時定数を選択する（Ｓ１９）。

ＣＰＵ５１はＳ１９で選択した時定数で、今回経路Ｒ１のＸ軸移動距離ＬｘとＹ軸移動距離Ｌｙの夫々を同時に移動する（Ｓ２７）。主軸ヘッド６は、指令位置Ｐから加速して最高速度Ｖに達し、経路Ｒ１に沿って原点Ｏに向けて移動する。ＣＰＵ５１は次回経路Ｒ２を今回経路に設定する（Ｓ２８）。ＣＰＵ５１は経路Ｒ２のＸ軸移動距離ＬｘとＹ軸移動距離Ｌｙを計算する（Ｓ２９）。ＣＰＵ５１はＳ１２で計算した値を、経路Ｒ２のＸ軸移動距離ＬｘとＹ軸移動距離Ｌｙとしてもよい。ＣＰＵ５１は経路Ｒ２を次回経路から今回経路に変更したので、次回経路を削除する必要がある。故にＣＰＵ５１は、次回経路のＸ軸移動距離ＬｘとＹ軸移動距離Ｌｙを０に設定する（Ｓ３０）。

ＣＰＵ５１はＳ１９で選択した長い方の時定数で、今回経路Ｒ２のＸ軸移動距離ＬｘとＹ軸移動距離Ｌｙの夫々を同時に移動する（Ｓ３１）。ＣＰＵ５１は、経路Ｒ１の加減速制御で最高速度Ｖから減速を開始する時、経路Ｒ２の加減速制御で加速を開始する。主軸ヘッド６は経路Ｒ３に沿って原点Ｏ付近を内回りに移動し、且つ速度Ｖを一定に維持する。主軸ヘッド６はＡＴＣ位置Ｋに向けて移動し、減速しながらＡＴＣ位置Ｋで停止する。なお、Ｚ軸については、Ｘ軸とＹ軸の夫々の加減速制御に関係なく、指令位置ＰからＡＴＣ位置Ｋに向けて移動する。

ＣＰＵ５１はＡＴＣが完了したか判断する（Ｓ３２）。主軸ヘッド６は指令位置ＰからＡＴＣ位置Ｋに移動してＡＴＣを完了していないので（Ｓ３２：ＮＯ）、ＣＰＵ５１はＡＴＣ装置４０によるＡＴＣを実行する（Ｓ３３）。ＡＴＣ完了後、ＣＰＵ５１はＳ１１に戻り、ＡＴＣ位置Ｋから指令位置Ｐまでの経路Ｒ２とＲ１について、上記Ｓ１１〜１３、Ｓ１５〜Ｓ１９、Ｓ２７〜Ｓ３１迄の処理を同様に実行する。故に主軸ヘッド６は、経路Ｒ３に沿って逆方向に且つ原点Ｏ付近を内回りに移動し、減速しながら指令位置Ｐで停止する。なお、Ｚ軸については、上記と同様に、Ｘ軸とＹ軸の夫々の加減速制御に関係なく、ＡＴＣ位置Ｋから指令位置Ｐに向けて移動する。ＡＴＣは既に完了しているので（Ｓ３２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は本処理を終了する。なお、移動速度は移動距離に応じて変化する為、必ず最高速度Ｖになるものではない。

＜経路Ｒ１とＲ２が非直線補間の場合＞
経路Ｒ１とＲ２が直線補間でない場合（Ｓ１３：ＮＯ）、ＣＰＵ５１はＸ軸とＹ軸で時定数を夫々設定する必要がある。ＣＰＵ５１は今回経路Ｒ１のＸ軸移動距離Ｌｘから、Ｘ軸の時定数ｔｘｃを計算する（Ｓ２１）。ＣＰＵ５１は次回経路Ｒ２のＸ軸移動距離Ｌｘから、Ｘ軸の時定数ｔｘｎを計算する（Ｓ２２）。ＣＰＵ５１は今回経路Ｒ１のＹ軸移動距離Ｌｙから、Ｙ軸の時定数ｔｙｃを計算する（Ｓ２３）。ＣＰＵ５１は次回経路Ｒ２のＹ軸移動距離Ｌｙから、Ｙ軸の時定数ｔｙｎを計算する（Ｓ２４）。ＣＰＵ５１は時定数ｔｘｃとｔｘｎのうち長い方を時定数ｔｘとし、時定数ｔｙｃとｔｙｎのうち長い方を時定数ｔｙとする（Ｓ２５）。

ＣＰＵ５１は時定数ｔｘで、今回経路Ｒ１のＸ軸移動距離Ｌｘを移動すると共に、時定数ｔｙで、今回経路Ｒ１のＹ軸移動距離Ｌｙを移動する（Ｓ２７）。主軸ヘッド６のＸ軸とＹ軸は夫々、指令位置Ｐから加速して最高速度Ｖに達し、原点Ｏに向けて移動する。ＣＰＵ５１は次回経路であるＲ２を今回経路に設定する（Ｓ２８）。ＣＰＵ５１は今回経路Ｒ２のＸ軸移動距離ＬｘとＹ軸移動距離Ｌｙを計算し（Ｓ２９）、次回経路のＸ軸移動距離ＬｘとＹ軸移動距離Ｌｙを０に設定する（Ｓ３０）。

ＣＰＵ５１は、時定数ｔｘで、今回経路Ｒ２のＸ軸移動距離Ｌｘを移動すると共に、時定数ｔｙで、今回経路Ｒ２のＹ軸移動距離Ｌｙを移動する（Ｓ３１）。ＣＰＵ５１は、Ｘ軸とＹ軸の夫々において、経路Ｒ１の加減速制御で最高速度Ｖから減速を開始する時、経路Ｒ２の加減速制御で加速を開始する。主軸ヘッド６は原点Ｏ付近を内回りに移動し、且つ速度Ｖを一定に維持する。主軸ヘッド６のＸ軸とＹ軸は夫々、ＡＴＣ位置Ｋに向けて移動し、減速しながらＡＴＣ位置Ｋで停止する。なお、Ｚ軸については上記と同様に、Ｘ軸とＹ軸の夫々の加減速制御に関係なく、指令位置ＰからＡＴＣ位置Ｋに向けて移動する。

ＡＴＣ装置４０によるＡＴＣ完了後、ＣＰＵ５１はＳ１１に戻り、ＡＴＣ位置Ｋから指令位置Ｐまでの経路Ｒ２とＲ１について、上記Ｓ１１〜１３、Ｓ２１〜Ｓ２５、Ｓ２７〜Ｓ３１迄の処理を実行する。故に主軸ヘッド６は、経路Ｒ１、Ｒ２に対して原点Ｏ付近を内回りに移動し、減速しながら指令位置Ｐで停止する。なお、Ｚ軸については上記と同様に、Ｘ軸とＹ軸の夫々の加減速制御に関係なく、ＡＴＣ位置Ｋから指令位置Ｐに向けて移動する。ＡＴＣは既に完了しているので（Ｓ３２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は本処理を終了する。

以上説明の如く、本実施形態の数値制御装置５０は、主軸ヘッド６を、指令位置Ｐから、ＡＴＣ装置４０によるＡＴＣを行うＡＴＣ位置Ｋまで移動する。主軸ヘッド６は、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に移動可能であり、工具を着脱可能に装着する主軸７を備える。主軸ヘッド６がＡＴＣ位置Ｋに移動した場合、ＡＴＣ装置４０による主軸７のＡＴＣを行う。ＡＴＣ装置４０によるＡＴＣ完了後、主軸ヘッド６をＡＴＣ位置Ｋから指令位置Ｐまで移動する。数値制御装置５０は、Ｘ軸とＹ軸で規定するＸＹ平面において、指令位置Ｐと主軸ヘッド６の移動範囲の原点Ｏを結ぶ直線経路を経路Ｒ１、原点ＯとＡＴＣ位置Ｋを結ぶ直線経路を経路Ｒ２としたとき、経路Ｒ１と経路Ｒ２を切削モードで繋いだ経路Ｒ３で、主軸ヘッド６を移動する。故に数値制御装置５０は、経路Ｒ１の終端（原点Ｏ）でインポジションチェックが不要になる。故に数値制御装置５０は、より短い時間で指令位置ＰからＡＴＣ位置Ｋ迄移動できる。数値制御装置５０は、経路Ｒ１とＲ２を切削モードで繋ぐので、指令位置Ｐから原点Ｏよりも内回りで移動しつつＡＴＣ位置Ｋ迄移動できる。主軸ヘッド６は原点Ｏ側に一旦移動するので、移動範囲内の他部材に干渉することなく、ＡＴＣ位置Ｋ迄安全に移動できる。ＡＴＣ位置Ｋから指令位置Ｐ迄の移動も上記と同様である。

数値制御装置５０は、経路Ｒ１と経路Ｒ２を切削モードで且つ互いに共通する時定数で繋ぐので、経路Ｒ１と経路Ｒ２を滑らかに繋ぐことができる。

経路Ｒ１と経路Ｒ２が直線補間で結んだ経路であるとき、数値制御装置５０は、経路Ｒ１の時定数ｔｃ及び経路Ｒ２の時定数ｔｎのうち、長い方の時定数ｔで経路Ｒ１と経路Ｒ２を繋ぐ。故に数値制御装置５０は、直線補間である経路Ｒ１と経路Ｒ２を安全且つ滑らかに繋ぐことができる。

経路Ｒ１と経路Ｒ２が非直線補間で結んだ経路であるとき、経路Ｒ１の時定数は、Ｘ軸方向の時定数ｔｘｃとＹ軸方向の時定数ｔｙｃを備え、経路Ｒ２の時定数は、Ｘ軸方向の時定数ｔｘｎとＹ軸方向の時定数ｔｙｎを備える。数値制御装置５０は、Ｘ軸方向において、時定数ｔｘｃと時定数ｔｘｎのうち長い方の時定数ｔｘ、Ｙ軸方向において、時定数ｔｙｃと時定数ｔｙｎのうち長い方の時定数ｔｙで、経路Ｒ１と経路Ｒ２を繋ぐ。故に数値制御装置５０は、非直線補間である経路Ｒ１と経路Ｒ２を安全且つ滑らかに繋ぐことができる。

上記説明にて、図１３のＳ１１〜Ｓ３１の処理を実行するＣＰＵ５１は本発明の第一移動制御部、第二移動制御部、経路制御部の一例である。Ｓ３３の処理を実行するＣＰＵ５１は本発明の工具交換部の一例である。時定数ｔｘｃは本発明の第一時定数の一例、時定数ｔｙｃは本発明の第二時定数の一例、時定数ｔｘｎは本発明の第三時定数の一例、時定数ｔｙｎは本発明の第四時定数の一例である。

本発明は上記実施形態に限らず各種変形が可能である。工作機械１は縦型工作機械であるが、主軸が水平方向に延びる横型工作機械でもよい。主軸ヘッド６はＸ、Ｙ、Ｚ軸の三軸に移動するものであるが、被削材に対して主軸ヘッドを三軸に相対的に移動するものであればよく、例えば、主軸ヘッドをＺ軸方向に移動可能とし、被削材を固定する工作台をＸ軸とＹ軸の二軸に移動可能とするものであってもよい。

ＡＴＣ装置４０は、主軸ヘッド６をＡＴＣ位置Ｋに移動し、主軸７と工具マガジン４１の工具交換部との間で、旋回軸４３と工具交換アーム４４を旋回及び昇降することにより、主軸７のＡＴＣを行うものであるが、これ以外の方式でＡＴＣを行うものあってもよい。

上記実施形態のＡＴＣ動作処理では、指令位置ＰからＡＴＣ位置Ｋ迄移動し、ＡＴＣ完了後、ＡＴＣ位置Ｋから指令位置Ｐに戻る例を説明したが、ＡＴＣ完了後、ＡＴＣ位置Ｋから指令位置Ｐとは異なる別の位置に移動してもよい。

６ 主軸ヘッド
７ 主軸
４０ 工具交換装置
５０ 数値制御装置
５１ ＣＰＵ
Ｏ 原点
Ｐ 指令位置
Ｋ 工具交換位置（ＡＴＣ位置）
Ｒ１ 経路
Ｒ２ 経路
ｔ 時定数

Claims (5)

1. 互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に移動可能であり、工具を着脱可能に装着する主軸を備える主軸ヘッドを、指令位置から、工具交換装置による工具交換を行うＡＴＣ位置まで移動する第一移動制御部と、
   前記第一移動制御部により前記主軸ヘッドが前記ＡＴＣ位置に移動した場合、工具交換装置による前記主軸の工具交換を行う工具交換部と、
   前記工具交換部による前記工具交換完了後、前記主軸ヘッドを前記ＡＴＣ位置から指令位置まで移動する第二移動制御部と
   を備えた数値制御装置において、
   前記第一移動制御部及び前記第二移動制御部は、
   前記Ｘ軸と前記Ｙ軸で規定するＸＹ平面において、前記指令位置と前記主軸ヘッドの移動範囲の原点を結ぶ直線経路を第一経路、前記原点と前記ＡＴＣ位置を結ぶ直線経路を第二経路としたとき、前記第一経路と前記第二経路を切削モードで繋いだ経路で、前記主軸ヘッドを移動する経路制御部を備えたこと
   を特徴とする数値制御装置。
2. 前記経路制御部は、
   前記第一経路と前記第二経路を、前記切削モードで且つ互いに共通する時定数で繋ぐこと
   を特徴とする請求項１に記載の数値制御装置。
3. 前記第一経路と前記第二経路は直線補間で結んだ経路であって、
   前記経路制御部は、
   前記第一経路の前記時定数及び前記第二経路の前記時定数のうち、長い方の前記時定数で、前記第一経路と前記第二経路を繋ぐこと
   を特徴とする請求項２に記載の数値制御装置。
4. 前記第一経路と前記第二経路は非直線補間で結んだ経路であって、
   前記第一経路の前記時定数は、前記Ｘ軸方向の第一時定数と前記Ｙ軸方向の第二時定数を備え、
   前記第二経路の前記時定数は、前記Ｘ軸方向の第三時定数と前記Ｙ軸方向の第四時定数を備え、
   前記経路制御部は、
   前記Ｘ軸方向において、前記第一時定数と前記第三時定数のうち長い方の前記時定数、前記Ｙ軸方向において、前記第二時定数と前記第四時定数のうち長い方の前記時定数で、前記第一経路と前記第二経路を繋ぐこと
   を特徴とする請求項２に記載の数値制御装置。
5. 互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に移動可能であり、工具を着脱可能に装着する主軸を備える主軸ヘッドを、指令位置から、工具交換装置による工具交換を行うＡＴＣ位置まで移動する第一移動制御工程と、
   前記第一移動制御工程により前記主軸ヘッドが前記ＡＴＣ位置に移動した場合、工具交換装置による前記主軸の工具交換を行う工具交換工程と、
   前記工具交換工程による前記工具交換完了後、前記主軸ヘッドを前記ＡＴＣ位置から指令位置まで移動する第二移動制御工程と
   を備えた数値制御装置の制御方法において、
   前記第一移動制御工程及び前記第二移動制御工程は、
   前記Ｘ軸と前記Ｙ軸で規定するＸＹ平面において、前記指令位置と前記主軸ヘッドの移動範囲の原点を結ぶ直線経路を第一経路、前記原点と前記ＡＴＣ位置を結ぶ直線経路を第二経路としたとき、前記第一経路と前記第二経路を切削モードで繋いだ経路で、前記主軸ヘッドを移動する経路制御工程を備えたこと
   を特徴とする数値制御装置の制御方法。

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