本發(fā)明涉及數(shù)控裝置和控制方法。

背景技術(shù)：

數(shù)控裝置對(duì)機(jī)床的動(dòng)作進(jìn)行控制。日本特許公開2014年161974號(hào)公報(bào)公開的機(jī)床具有主軸頭、主軸和工具更換裝置。主軸頭設(shè)成能沿固定在基座上的立柱升降，且將主軸支承成能旋轉(zhuǎn)。工具安裝在設(shè)于主軸頭端的安裝孔內(nèi)。設(shè)于主軸內(nèi)部的保持軸用彈簧力拉著保持安裝于安裝孔的工具。主軸頭下降至被切削件的加工區(qū)域。工具與主軸一起旋轉(zhuǎn)，從而對(duì)被切削件進(jìn)行開孔等加工。進(jìn)行加工時(shí)，工具朝接近被切削件的方向移動(dòng)，在切削之后，工具朝離開被切削件的方向移動(dòng)。工具的刀刃有時(shí)會(huì)卡在被切削件上。在刀刃卡在被切削件上的狀態(tài)下，若使工具朝離開被切削件的方向移動(dòng)，則會(huì)發(fā)生工具脫落。工具脫落是工具從主軸脫落的現(xiàn)象。工具折損檢測(cè)裝置使接觸件與工具接觸，通過檢測(cè)接觸件的旋轉(zhuǎn)角度對(duì)工具脫落進(jìn)行檢測(cè)。

工具折損檢測(cè)裝置設(shè)于機(jī)床的規(guī)定位置。數(shù)控裝置需要按每個(gè)加工將工具移動(dòng)至規(guī)定位置，因此，會(huì)出現(xiàn)被切削件的加工周期變長的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供能簡單地監(jiān)視工具脫落的數(shù)控裝置和控制方法。

技術(shù)方案1的數(shù)控裝置對(duì)機(jī)床進(jìn)行控制，所述機(jī)床具有：主軸頭，該主軸頭能接近或離開對(duì)被切削件進(jìn)行支承的臺(tái)；主軸，該主軸能旋轉(zhuǎn)地設(shè)于所述主軸頭；彈簧，該彈簧設(shè)于所述主軸；保持軸，該保持軸利用所述彈簧的力將工具保持件保持于所述主軸；馬達(dá)，該馬達(dá)使所述主軸頭向接近或離開所述臺(tái)的方向驅(qū)動(dòng)；編碼器，該編碼器與所述馬達(dá)連接，且對(duì)該馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)信息進(jìn)行檢測(cè)，所述數(shù)控裝置的特征在于，具有：第一獲取部，該第一獲取部在比所述機(jī)床的機(jī)床原點(diǎn)靠所述臺(tái)側(cè)的加工區(qū)域內(nèi)使所述主軸頭向所述機(jī)床原點(diǎn)側(cè)移動(dòng)時(shí)，每隔規(guī)定時(shí)間從所述編碼器獲取所述驅(qū)動(dòng)信息；判斷部，該判斷部根據(jù)所述第一獲取部每隔所述規(guī)定時(shí)間獲取的所述驅(qū)動(dòng)信息，對(duì)是否存在超過預(yù)先存儲(chǔ)的閾值的變化進(jìn)行判斷；以及輸出部，該輸出部在所述判斷部判斷為存在超過所述閾值的變化時(shí)，輸出異常信息。保持軸用彈簧力對(duì)工具保持件進(jìn)行保持。在被切削件的加工中，若在工具卡在被切削件上的狀態(tài)下主軸頭上升，對(duì)工具施加彈簧力以上的力，則有時(shí)工具保持件會(huì)從主軸脫落而發(fā)生工具脫落。發(fā)生工具脫落時(shí)，會(huì)對(duì)保持軸施加與正常時(shí)不同的力。因此，從對(duì)主軸頭進(jìn)行升降驅(qū)動(dòng)的馬達(dá)的編碼器獲取的信息會(huì)產(chǎn)生與正常時(shí)不同的變化。在加工區(qū)域內(nèi)主軸頭上升時(shí)，數(shù)控裝置從馬達(dá)的編碼器獲取信息。當(dāng)獲取的信息存在超過閾值的變化時(shí)，數(shù)控裝置視為發(fā)生工具脫落而輸出異常信息。因此，數(shù)控裝置不使用圖像識(shí)別裝置、工具折損檢測(cè)裝置等其他監(jiān)視裝置就能檢測(cè)出工具脫落。數(shù)控裝置能省去使用其他監(jiān)視裝置時(shí)所需的測(cè)定準(zhǔn)備等的時(shí)間。由于未使用其他監(jiān)視裝置，因此不會(huì)變得費(fèi)用高昂。數(shù)控裝置也不需要在每一次加工時(shí)重新進(jìn)行測(cè)定準(zhǔn)備，因此，在連續(xù)加工中也能簡單地始終監(jiān)視工具脫落。

技術(shù)方案3的數(shù)控裝置的特征在于，所述判斷部具有：第一計(jì)算部，該第一計(jì)算部根據(jù)所述第一獲取部每隔所述規(guī)定時(shí)間獲取的所述驅(qū)動(dòng)信息，計(jì)算第一差分信息，該第一差分信息是上次的驅(qū)動(dòng)信息與本次的驅(qū)動(dòng)信息的差分；以及第一判斷部，該第一判斷部對(duì)所述第一計(jì)算部計(jì)算出的所述第一差分信息是否存在超過所述閾值的變化進(jìn)行判斷，當(dāng)所述第一判斷部判斷為所述第一差分信息存在超過所述閾值的變化時(shí)，所述輸出部輸出所述異常信息。數(shù)控裝置從編碼器獲取馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)信息，通過對(duì)獲取的驅(qū)動(dòng)信息的時(shí)間差分的變化進(jìn)行監(jiān)視，能與馬達(dá)的速度無關(guān)地準(zhǔn)確判定工具脫落。

技術(shù)方案5的數(shù)控裝置的特征在于，具有第二獲取部，該第二獲取部獲取指令信息，該指令信息是分別與所述第一獲取部每隔所述規(guī)定時(shí)間獲取的所述驅(qū)動(dòng)信息相對(duì)應(yīng)的所述馬達(dá)的輸入信息，所述判斷部具有：第二計(jì)算部，該第二計(jì)算部計(jì)算第二差分信息，該第二差分信息是所述第一獲取部每隔所述規(guī)定時(shí)間獲取的所述驅(qū)動(dòng)信息與所述第二獲取部獲取的所述指令信息之間的差分的信息；以及第二判斷部，該第二判斷部對(duì)所述第二計(jì)算部計(jì)算出的所述第二差分信息中是否存在超過所述閾值的變化進(jìn)行判斷，當(dāng)所述第二判斷部判斷為所述第二差分信息存在超過所述閾值的變化時(shí)，所述輸出部輸出所述異常信息。數(shù)控裝置獲取馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)信息和指令信息。數(shù)控裝置通過對(duì)驅(qū)動(dòng)信息與指令信息的差分的變化進(jìn)行監(jiān)視，能與馬達(dá)的速度無關(guān)地準(zhǔn)確檢測(cè)出工具脫落。

技術(shù)方案7的數(shù)控裝置的特征在于，所述閾值包括第一閾值和第二閾值，所述數(shù)控裝置包括第三獲取部，所述第三獲取部獲取指令信息，該指令信息是分別與所述第一獲取部每隔所述規(guī)定時(shí)間獲取的所述驅(qū)動(dòng)信息相對(duì)應(yīng)的所述馬達(dá)的輸入信息，所述判斷部具有：第三計(jì)算部，該第三計(jì)算部根據(jù)所述第一獲取部每隔所述規(guī)定時(shí)間獲取的所述驅(qū)動(dòng)信息，計(jì)算第三差分信息，該第三差分信息是上次的驅(qū)動(dòng)信息與本次的驅(qū)動(dòng)信息的差分；第三判斷部，該第三判斷部對(duì)所述第三計(jì)算部計(jì)算出的所述第三差分信息中是否存在超過所述第一閾值的變化進(jìn)行判斷；第四計(jì)算部，該第四計(jì)算部計(jì)算第四差分信息，該第四差分信息是所述第一獲取部每隔所述規(guī)定時(shí)間獲取的所述驅(qū)動(dòng)信息與所述第三獲取部獲取的所述指令信息之間的差分的信息；以及第四判斷部，該第四判斷部對(duì)所述第四計(jì)算部計(jì)算出的所述第四差分信息中是否存在超過所述第二閾值的變化進(jìn)行判斷，當(dāng)所述第三判斷部判斷為所述第三差分信息存在超過所述第一閾值的變化時(shí)，或當(dāng)所述第四判斷部判斷為所述第四差分信息存在超過所述第二閾值的變化時(shí)，所述輸出部輸出所述異常信息。數(shù)控裝置針對(duì)每隔規(guī)定時(shí)間獲取的驅(qū)動(dòng)信息對(duì)本次的信息與上次的信息的差分的信息進(jìn)行監(jiān)視，且對(duì)每隔規(guī)定時(shí)間獲取的驅(qū)動(dòng)信息與該驅(qū)動(dòng)信息所對(duì)應(yīng)的指令信息的差分的信息進(jìn)行監(jiān)視，因此，能提高工具脫落判定的精度。

技術(shù)方案2、4、6、8的數(shù)控裝置的特征在于，所述異常信息包括使所述馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)停止的指令。異常信息包括停止馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)的命令，因此，加工會(huì)中斷。因此，數(shù)控裝置能可靠地通知操作者發(fā)生了不良加工這一情況。

技術(shù)方案9的數(shù)控裝置的特征在于，所述驅(qū)動(dòng)信息是所述馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩信息。當(dāng)工具脫落時(shí)，會(huì)對(duì)保持軸施加大的力，因此，對(duì)主軸頭進(jìn)行升降驅(qū)動(dòng)的馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩會(huì)產(chǎn)生大的變化。因此，數(shù)控裝置通過根據(jù)馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩信息判斷是否存在超過閾值的變化，能準(zhǔn)確且迅速地檢測(cè)出工具脫落。

技術(shù)方案10的控制方法是數(shù)控裝置的控制方法，所述數(shù)控裝置對(duì)機(jī)床進(jìn)行控制，所述機(jī)床具有：主軸頭，該主軸頭能接近或離開對(duì)被切削件進(jìn)行支承的臺(tái)；主軸，該主軸能旋轉(zhuǎn)地設(shè)于所述主軸頭；彈簧，該彈簧設(shè)于所述主軸；保持軸，該保持軸利用所述彈簧的力將工具保持件保持于所述主軸；馬達(dá)，該馬達(dá)使所述主軸頭向接近或離開所述臺(tái)的方向驅(qū)動(dòng)；以及編碼器，該編碼器與所述馬達(dá)連接，且對(duì)該馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)信息進(jìn)行檢測(cè)，所述控制方法的特征在于，具有：獲取工序，在該獲取工序中，在比所述機(jī)床的機(jī)床原點(diǎn)靠所述臺(tái)側(cè)的加工區(qū)域內(nèi)使所述主軸頭向所述機(jī)床原點(diǎn)側(cè)移動(dòng)時(shí)，每隔規(guī)定時(shí)間從所述編碼器獲取所述驅(qū)動(dòng)信息；判斷工序，在該判斷工序中，根據(jù)在所述獲取工序中每隔所述規(guī)定時(shí)間獲取的所述驅(qū)動(dòng)信息，對(duì)是否存在超過預(yù)先存儲(chǔ)的閾值的變化進(jìn)行判斷；以及輸出工序，在該輸出工序中，當(dāng)在所述判斷工序中判斷為存在超過所述閾值的變化時(shí)，輸出異常信息。數(shù)控裝置通過進(jìn)行上述工序，能獲得技術(shù)方案1所述的效果。

本發(fā)明也可將技術(shù)方案1至9中任一個(gè)所述的結(jié)構(gòu)中的一部分結(jié)構(gòu)任意組合。

附圖說明

圖1是機(jī)床1的立體圖。

圖2是主軸頭7周圍的縱剖圖。

圖3是主軸9內(nèi)部的縱剖圖。

圖4是加工區(qū)域和工具更換區(qū)域的說明圖。

圖5是表示機(jī)床1和數(shù)控裝置30的電氣結(jié)構(gòu)的框圖。

圖6是工具脫落判定處理(第一實(shí)施方式)的流程圖。

圖7是表示轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值(快速進(jìn)給倍率100％)的變化的圖表。

圖8是表示轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值(快速進(jìn)給倍率α)的變化的圖表。

圖9是表示轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值的時(shí)間差分(快速進(jìn)給倍率100％)的變化的圖表。

圖10是表示轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值的時(shí)間差分(快速進(jìn)給倍率α)的變化的圖表。

圖11是工具脫落判定處理(第二實(shí)施方式)的流程圖。

圖12是表示正常上升時(shí)的轉(zhuǎn)矩指令值和轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值的變化(快速進(jìn)給倍率100％)的圖表。

圖13是表示發(fā)生工具脫落時(shí)的轉(zhuǎn)矩指令值和轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值的變化(快速進(jìn)給倍率100％)的圖表。

圖14是表示正常上升時(shí)的轉(zhuǎn)矩指令值和轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值的變化(快速進(jìn)給倍率100％)的圖表。

圖15是表示發(fā)生工具脫落時(shí)的轉(zhuǎn)矩指令值和轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值的變化(快速進(jìn)給倍率α)的圖表。

圖16是表示正常上升時(shí)和發(fā)生工具脫落時(shí)的轉(zhuǎn)矩指令值和轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值的差分的變化(快速進(jìn)給倍率100％)的圖表。

圖17是表示正常上升時(shí)和發(fā)生工具脫落時(shí)的轉(zhuǎn)矩指令值和轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值的差分的變化(快速進(jìn)給倍率α)的圖表。

圖18是工具脫落判定處理(第三實(shí)施方式)的流程圖。

具體實(shí)施方式

對(duì)本發(fā)明的第一實(shí)施方式進(jìn)行說明。在以下說明中，使用圖中用箭頭表示的左右、前后、上下。機(jī)床1的左右方向、前后方向、上下方向分別是X軸方向、Y軸方向、Z軸方向。圖1所示的機(jī)床1是使安裝于主軸9的工具4旋轉(zhuǎn)并對(duì)保持于臺(tái)13上表面的被切削件(未圖示)實(shí)施切削加工的機(jī)床。數(shù)控裝置30(參照?qǐng)D5)對(duì)機(jī)床1的動(dòng)作進(jìn)行控制。

參照?qǐng)D1～圖3，對(duì)機(jī)床1的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。機(jī)床1具有基座2、立柱5、主軸頭7、主軸9、臺(tái)裝置10、工具更換裝置20、控制箱6、操作面板15(參照?qǐng)D5)等?；?呈大致立方體狀，且是金屬制的。立柱5固定于基座2的上部后方。

主軸頭7通過設(shè)于立柱5前表面的Z軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)沿Z軸方向升降，接近或離開臺(tái)13。Z軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)具有一對(duì)Z軸軌道(未圖示)、Z軸滾珠絲杠26(參照?qǐng)D2)、Z軸馬達(dá)51(參照?qǐng)D5)。Z軸軌道沿Z軸方向延伸，且沿Z軸方向引導(dǎo)主軸頭7。Z軸滾珠絲杠26配置于一對(duì)Z軸軌道之間。上側(cè)軸承部27和下側(cè)軸承部(未圖示)將Z軸滾珠絲杠26支承成能旋轉(zhuǎn)。主軸頭7在其背面具有螺母29。螺母29與Z軸滾珠絲杠26螺合。Z軸馬達(dá)51使Z軸滾珠絲杠26向正方向或反方向旋轉(zhuǎn)。因此，主軸頭7與螺母29一起沿Z軸方向移動(dòng)。主軸頭7在其上部具有主軸馬達(dá)52。主軸9能旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在主軸頭7內(nèi)部。主軸9在其下端部(頭端部)具有安裝孔9B。安裝孔9B位于主軸頭7下部。主軸9在安裝孔9B內(nèi)安裝工具保持件17，通過主軸馬達(dá)52的驅(qū)動(dòng)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。工具保持件17保持工具4。

臺(tái)裝置10具有Y軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)(未圖示)、Y軸臺(tái)12、X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)(未圖示)和臺(tái)13等。Y軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在基座2上表面的前側(cè)，具有一對(duì)Y軸軌道、Y軸滾珠絲杠和Y軸馬達(dá)54(參照?qǐng)D5)等。一對(duì)Y軸軌道和Y軸滾珠絲杠沿Y軸方向延伸。一對(duì)Y軸軌道沿Y軸方向引導(dǎo)Y軸臺(tái)12。Y軸臺(tái)12形成為大致長方體狀，在其底部的外表面具有螺母(未圖示)。該螺母與Y軸滾珠絲杠螺合。若Y軸馬達(dá)54使Y軸滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)，則Y軸臺(tái)12與螺母一起沿一對(duì)Y軸軌道移動(dòng)。因此，Y軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)將Y軸臺(tái)12支承成能沿Y軸方向移動(dòng)。

X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)于Y軸臺(tái)12上表面，具有一對(duì)X軸軌道(未圖示)、X軸滾珠絲杠(未圖示)和X軸馬達(dá)53(參照?qǐng)D5)等。X軸軌道和X軸滾珠絲杠沿X軸方向延伸。臺(tái)13形成為俯視呈矩形板狀，且設(shè)于Y軸臺(tái)12上表面。臺(tái)13在其底部具有螺母(未圖示)。該螺母與X軸滾珠絲杠螺合。若X軸馬達(dá)53使X軸滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)，則臺(tái)13與螺母一起沿一對(duì)X軸軌道移動(dòng)。因此，X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)將臺(tái)13支承成能沿X軸方向移動(dòng)。臺(tái)13通過Y軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)、Y軸臺(tái)12和X軸移動(dòng)機(jī)構(gòu)能在基座2上沿X軸方向和Y軸方向移動(dòng)。

工具更換裝置20在主軸頭7前側(cè)具有圓盤型的工具庫21。工具庫21在其外周放射狀地具有多個(gè)手柄臂90。手柄臂90保持工件保持件17。工具更換裝置20驅(qū)動(dòng)庫馬達(dá)55使工具庫21旋轉(zhuǎn)，使工具更換指令所指示的工具4定位于工具更換位置。工具更換指令由數(shù)控程序進(jìn)行指令。工具更換位置是工具庫21的最下部位置。工具更換裝置20在工具更換區(qū)域(參照?qǐng)D4)通過主軸頭7的升降動(dòng)作和手柄臂90的擺動(dòng)動(dòng)作對(duì)目前安裝于主軸9的工具4與位于工具更換位置的下一工具進(jìn)行更換。

控制箱6安裝于立柱5背面?zhèn)?，并收納數(shù)控裝置30(參照?qǐng)D5)。數(shù)控裝置30對(duì)Z軸馬達(dá)51、主軸馬達(dá)52、X軸馬達(dá)53和Y軸馬達(dá)54進(jìn)行控制，通過使保持在臺(tái)13上的被切削件和安裝于主軸9的工具4相對(duì)移動(dòng)對(duì)被切削件實(shí)施各種加工。所謂各種加工，是指例如使用鉆頭、絲錐等的開孔加工、使用端面銑刀等的側(cè)面加工等。

操作面板15設(shè)于將機(jī)床1覆蓋的罩(未圖示)的外壁。操作面板15具有輸入部24和顯示部25(參照?qǐng)D5)。輸入部24具有觸摸面板(未圖示)和各種按鈕(未圖示)等。觸摸面板設(shè)于顯示部25。觸摸面板和各種按鈕接受各種信息、操作指示等的輸入，并將各種輸入信息輸出至數(shù)控裝置30。顯示部25根據(jù)來自數(shù)控裝置30的指令對(duì)各種畫面、異常信息等進(jìn)行顯示。

參照?qǐng)D2、圖3，對(duì)主軸頭7和主軸9的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。主軸頭7在其前方下部的內(nèi)部將主軸9支承成能旋轉(zhuǎn)。主軸9沿上下方向延伸，并經(jīng)由聯(lián)軸器23與朝主軸馬達(dá)52的下方延伸的驅(qū)動(dòng)軸連接。因此，主軸9通過主軸馬達(dá)52的驅(qū)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)。如圖3所示，主軸9具有軸孔9A、安裝孔9B、空間9C、下部滑動(dòng)孔9D、保持軸81和彈簧82。軸孔9A穿過主軸9的中心。安裝孔9B設(shè)于主軸9的頭端部(下端部)。工具保持件17能裝拆地安裝于安裝孔9B。工具保持件17在其一端側(cè)保持工具4，在其另一端側(cè)具有安裝部17A和拉釘17B。安裝部17A呈圓錐狀。拉釘17B從安裝部17A頂部沿軸向突出。安裝部17A緊貼地安裝于主軸9的安裝孔9B。空間9C連續(xù)地設(shè)于安裝孔9B上部。下部滑動(dòng)孔9D連續(xù)地設(shè)置在軸孔9A的下端部和空間9C之間。

保持軸81插入軸孔9A內(nèi)，且設(shè)成能沿上下方向移動(dòng)。保持軸81具有銷支承部81A、軸部81B和把持部81C。銷支承部81A呈圓柱形狀，其位于保持軸81上端，并對(duì)銷58進(jìn)行支承。銷支承部81A的直徑比主軸9的軸孔9A的直徑稍小。軸部81B呈圓柱形狀，且從銷支承部81A向下方延伸。軸部81B的直徑比銷支承部81A的直徑小。把持部81C位于軸部81B下端，且具有多個(gè)鋼球(未圖示)。彈簧82插入軸孔9A內(nèi)，彈簧82的上端與銷支承部81A的下表面卡合。彈簧82以彈簧力Q1始終向上方對(duì)保持軸81施力。通過保持軸81抵抗彈簧力Q1向下方移動(dòng)，彈簧82收縮，把持部81C從下部滑動(dòng)孔9D向空間9C移動(dòng)，從而解除對(duì)工具保持件17的拉釘17B的保持。為了解除對(duì)拉釘17B的保持而將保持軸81壓下時(shí)所需的力Q2例如約3000N。若保持軸81從下方位置向上方移動(dòng)，則把持部81C從空間9C向下部滑動(dòng)孔9D移動(dòng)，使鋼球縮入內(nèi)側(cè)，從而對(duì)拉釘17B進(jìn)行保持。因此，保持軸81以利用彈簧82將工具保持件17向上拉的狀態(tài)對(duì)工具保持件17進(jìn)行保持。

如圖2所示，主軸頭7在其后方上部具有柄60。柄60呈大致L字形，且以支軸61為中心擺動(dòng)。支軸61固定于主軸頭7內(nèi)。柄60具有縱向柄63和橫向柄62?？v向柄63從支軸61朝立柱5側(cè)向斜上方延伸，且在中間部65處向上方折彎后進(jìn)一步向上方延伸。橫向柄62從支軸61向立柱5前方大致水平地延伸。銷58與保持軸81正交。橫向柄62的前端部能從上方與銷58卡合?？v向柄63在其上端部的背面具有板凸輪體66。板凸輪體66在立柱5側(cè)具有凸輪面。凸輪從動(dòng)件67固定于上側(cè)軸承部27。板凸輪體66的凸輪面與凸輪從動(dòng)件67接觸、分離。凸輪從動(dòng)件67在板凸輪體66的凸輪面上滑動(dòng)。拉伸螺旋彈簧(未圖示)彈性地設(shè)置在縱向柄63與主軸頭7之間。從右側(cè)觀察柄60時(shí)，拉伸螺旋彈簧始終朝順時(shí)針方向?qū)Ρ?0施力。因此，柄60始終要解除橫向柄62對(duì)銷58向下方的按壓。

參照?qǐng)D2，對(duì)工具保持件17相對(duì)于主軸9的安裝孔9B的裝拆動(dòng)作進(jìn)行說明。在主軸9的安裝孔9B內(nèi)安裝著工具保持件17的安裝部17A的狀態(tài)下，主軸頭7上升。設(shè)于柄60的板凸輪體66與凸輪從動(dòng)件67接觸而滑動(dòng)。若凸輪從動(dòng)件67沿著板凸輪體66的凸輪形狀滑動(dòng)，則柄60從右側(cè)觀察時(shí)以支軸61為中心朝逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。橫向柄62從上方與銷58卡合，從而將保持軸81向下方按壓。保持軸81抵抗彈簧82的彈簧力Q1對(duì)把持部81C向下方施力。把持部81C解除對(duì)工具保持件17的拉釘17B的保持。工具保持件17能從主軸9的安裝孔9B取出。

在主軸9的安裝孔9B內(nèi)安裝工具保持件17時(shí)，在將工具保持件17的安裝部17A插入主軸9的安裝孔9B的狀態(tài)下，主軸頭7下降。若設(shè)于柄60的板凸輪體66在凸輪從動(dòng)件上滑動(dòng)，則柄60從右側(cè)觀察時(shí)以支軸61為中心朝順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。因此，橫向柄62遠(yuǎn)離銷58，解除對(duì)保持軸81向下方的按壓。保持軸81因彈簧82的彈力而向上移動(dòng)，因此，把持部81C將拉釘17B向上拉。因此，在主軸9的安裝孔9B內(nèi)安裝工具保持件17的安裝部17A的操作完成。

參照?qǐng)D4，對(duì)工具脫落檢測(cè)范圍進(jìn)行說明。工具脫落是工具保持件17的安裝部17A從主軸9的安裝孔9B脫落的現(xiàn)象。在本實(shí)施方式中，將Z軸的機(jī)床原點(diǎn)稱為Z軸原點(diǎn)。機(jī)床原點(diǎn)是X軸和Y軸的機(jī)床坐標(biāo)為0且Z軸的機(jī)床坐標(biāo)為能對(duì)被切削件進(jìn)行加工的上限位置的位置。比Z軸原點(diǎn)靠臺(tái)13(參照?qǐng)D1)側(cè)的區(qū)域是加工區(qū)域，相對(duì)于Z軸原點(diǎn)與加工區(qū)域相反的一側(cè)的區(qū)域是工具更換區(qū)域。加工區(qū)域是用于對(duì)被切削件進(jìn)行加工動(dòng)作的區(qū)域。工具更換區(qū)域是用于通過工具更換裝置20進(jìn)行工具更換的區(qū)域。在本實(shí)施方式中，將加工區(qū)域作為工具脫落檢測(cè)范圍。如后所述，數(shù)控裝置30在以工具脫落檢測(cè)范圍使主軸頭7沿Z軸方向上升(Z軸上升)時(shí)檢測(cè)工具脫落，且在檢測(cè)出工具脫落時(shí)輸出異常信息。

參照?qǐng)D5，對(duì)數(shù)控裝置30和機(jī)床1的電氣結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。數(shù)控裝置30和機(jī)床1具有CPU31、ROM32、RAM33、存儲(chǔ)裝置34、輸入輸出部35和驅(qū)動(dòng)電路51A～55A等。CPU31對(duì)數(shù)控裝置30進(jìn)行統(tǒng)籌控制。ROM32存儲(chǔ)包括主程序、工具脫落判定程序在內(nèi)的各種程序等。主程序執(zhí)行主處理。主處理逐行讀取數(shù)控程序以執(zhí)行各種動(dòng)作。數(shù)控程序由包括各種控制指令的多行構(gòu)成，該控制指令指示包括機(jī)床1的軸移動(dòng)、更換工具等在內(nèi)的各種動(dòng)作。工具脫落判定程序執(zhí)行工具脫落判定處理(參照?qǐng)D6)。RAM33對(duì)各種信息進(jìn)行臨時(shí)儲(chǔ)存。存儲(chǔ)裝置34是非易失性的，其對(duì)數(shù)控程序、后述的閾值等各種數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。除了操作者用操作面板15的輸入部24輸入的數(shù)控程序外，CPU31還能將通過外部輸入讀取的數(shù)控程序等存儲(chǔ)于存儲(chǔ)裝置34。

驅(qū)動(dòng)電路51A與Z軸馬達(dá)51及編碼器51B連接。驅(qū)動(dòng)電路52A與主軸馬達(dá)52及編碼器52B連接。驅(qū)動(dòng)電路53A與X軸馬達(dá)53及編碼器53B連接。驅(qū)動(dòng)電路54A與Y軸馬達(dá)54及編碼器54B連接。驅(qū)動(dòng)電路55A與庫馬達(dá)55及編碼器55B連接。Z軸馬達(dá)51、主軸馬達(dá)52、X軸馬達(dá)53、Y軸馬達(dá)54和庫馬達(dá)55全部都是伺服馬達(dá)。驅(qū)動(dòng)電路51A～55A從CPU31接收指令，并將驅(qū)動(dòng)電流輸出至對(duì)應(yīng)的各馬達(dá)51～55。驅(qū)動(dòng)電路51A～55A從編碼器51B～55B接收編碼器信息(本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)信息的一例)，進(jìn)行位置和速度的反饋控制。編碼器信息包括轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值、速度、位置、位置偏差等各種信息。CPU31能經(jīng)由輸入輸出部35讀取編碼器信息。輸入輸出部35與操作面板15的輸入部24及顯示部25連接。

除了輸入部24和顯示部25外，操作面板15還包括未圖示的快速進(jìn)給倍率開關(guān)、切削進(jìn)給倍率開關(guān)、主軸倍率開關(guān)等。快速進(jìn)給倍率開關(guān)是用于對(duì)主軸9的定位動(dòng)作設(shè)定倍率的開關(guān)。在本實(shí)施方式中，例如也可預(yù)先設(shè)定多個(gè)倍率的速度，使用者在這些速度之間進(jìn)行切換。切削進(jìn)給倍率開關(guān)是用于對(duì)切削進(jìn)給動(dòng)作設(shè)定倍率的開關(guān)。比率是0～200％。主軸倍率開關(guān)是用于對(duì)主軸旋轉(zhuǎn)設(shè)定倍率的開關(guān)。比率是50～200％。

參照?qǐng)D3，對(duì)發(fā)生工具脫落的原因與Z軸馬達(dá)51的轉(zhuǎn)矩的關(guān)系進(jìn)行說明。主軸頭7的Z軸上升力Z1起因于Z軸馬達(dá)51的轉(zhuǎn)矩。Z軸上升力Z1比主軸頭7的重力Z2大時(shí)，主軸頭7上升。在工具4對(duì)被切削件的開孔結(jié)束之后，有時(shí)工具4會(huì)牢牢地卡在被切削件上。在該狀態(tài)下，即便數(shù)控裝置30欲使主軸頭7上升，有時(shí)也不能從被切削件拔出工具4。若在工具4的位置被被切削件固定的狀態(tài)下主軸頭7上升，則工具保持件17會(huì)經(jīng)由保持部81C抵抗彈簧82的彈簧力Q1而將保持軸81向下拉。主軸頭7受到欲使彈簧82收縮的力Q2。主軸頭7受到力Q2和主軸頭7的重力Z2的力。在Z軸上升力Z1比主軸頭7的重力Z2與力Q2的和力大時(shí)，會(huì)發(fā)生工具脫落。在發(fā)生工具脫落時(shí)，Z軸馬達(dá)51的轉(zhuǎn)矩增大后上述力Q2突然消失，因此，轉(zhuǎn)矩變化劇烈。因此，數(shù)控裝置30執(zhí)行工具脫落判定處理(參照?qǐng)D6)，通過對(duì)Z軸馬達(dá)51的轉(zhuǎn)矩變化進(jìn)行監(jiān)視，能對(duì)加工區(qū)域內(nèi)的工具脫落進(jìn)行高精度檢測(cè)。

參照?qǐng)D6～圖10，對(duì)工具脫落判定處理進(jìn)行說明。在機(jī)床1啟動(dòng)并執(zhí)行數(shù)控程序時(shí)，CPU31從ROM32讀取工具脫落判定程序，按規(guī)定周期執(zhí)行本處理。CPU31判斷主軸頭7是否進(jìn)行Z軸上升(S1)。主軸頭7不進(jìn)行Z軸上升時(shí)(S1：否)，CPU31結(jié)束本處理。主軸頭7進(jìn)行Z軸上升時(shí)(S1：是)，CPU31判斷主軸頭7的Z軸坐標(biāo)是否為Z軸原點(diǎn)以下(S2)。Z軸坐標(biāo)為Z軸原點(diǎn)的上方時(shí)(S2：否)，如圖4所示，主軸頭7位于工具更換區(qū)域內(nèi)，處于工具脫落檢測(cè)范圍外，因此，CPU31結(jié)束本處理。在主處理中，若執(zhí)行的動(dòng)作是Z軸上升，則CPU31在RAM33中存儲(chǔ)Z軸上升。執(zhí)行的動(dòng)作是否是Z軸上升的判斷方法可根據(jù)是否在RAM33中存儲(chǔ)Z軸上升來實(shí)施。作為其他的判斷方法，也可以是CPU31將Z軸坐標(biāo)的值存儲(chǔ)于RAM33，并根據(jù)上次存儲(chǔ)的Z軸坐標(biāo)值和本次存儲(chǔ)的Z軸坐標(biāo)值來判斷是否是Z軸上升。

Z軸坐標(biāo)為Z軸原點(diǎn)以下時(shí)(S2：是)，主軸頭7位于工具脫落檢測(cè)范圍內(nèi)，因此，CPU31判斷主軸頭7的X軸和Y軸這各個(gè)驅(qū)動(dòng)軸是否在移動(dòng)(S3)。X軸和Y軸中的至少某一個(gè)移動(dòng)時(shí)(S3：否)，Z軸上升是包括X軸和Y軸的移動(dòng)，與工具脫落檢測(cè)條件不同，因此，CPU31結(jié)束本處理。若X軸和Y軸未一起移動(dòng)(S3：是)，則CPU31每隔規(guī)定時(shí)間(例如0.5msec)從編碼器51B獲取作為Z軸馬達(dá)51的編碼器信息的轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值(S4)。在主處理中，若執(zhí)行的動(dòng)作是X軸移動(dòng)、Y軸移動(dòng)，則CPU31在RAM33中存儲(chǔ)是X軸移動(dòng)、Y軸移動(dòng)這一信息。因此，S3的判斷處理是根據(jù)RAM33所存儲(chǔ)的信息來判斷的。

圖7所示的圖表表示在100％的快速進(jìn)給倍率下主軸頭7正常上升時(shí)和發(fā)生工具脫落時(shí)的轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值的變化。(a)表示正常上升時(shí)和發(fā)生工具脫落時(shí)這兩者的轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值的變化。(b)僅表示正常上升時(shí)的轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值的變化。100％的快速進(jìn)給倍率例如是56000mm/min。橫軸表示時(shí)間(msec)，縱軸表示轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值(×0.1％)。虛線表示主軸頭7正常上升時(shí)轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值的變化，實(shí)線表示發(fā)生工具脫落時(shí)轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值的變化。所謂正常上升，是指不發(fā)生工具脫落的情況。在使主軸頭7從被切削件的加工位置上升至規(guī)定位置的工序中，t1～t2是加速區(qū)，t2～t3是勻速區(qū)，t3～t4是減速區(qū)。因此，主軸頭7在加速區(qū)中一邊加速一邊上升，在勻速區(qū)中以最高速度上升，在減速區(qū)中一邊減速一邊停到規(guī)定位置。在正常上升時(shí)，例如，在加速區(qū)中，轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值在上升至約2800(×0.1％)后下降至約700(×0.1％)附近，在勻速區(qū)中，轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值維持約700(×0.1％)，在減速區(qū)中，轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值在下降至約-1500(×0.1％)之后上升至約500(×0.1％)附近，然后維持恒定值。

在發(fā)生工具脫落時(shí)，轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值的波形相對(duì)于正常上升時(shí)發(fā)生變化。在加速區(qū)中，在轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值的波形中的p1處，斜率發(fā)生變化，其對(duì)應(yīng)于在工具4的刀刃卡在被切削件上的狀態(tài)下主軸頭7上升的時(shí)刻。在轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值的波形中的p2處，斜率一點(diǎn)一點(diǎn)變化，其對(duì)應(yīng)于工具保持件17從主軸9的安裝孔9B脫落、Z軸馬達(dá)51的負(fù)荷因彈簧82的伸縮而變動(dòng)的時(shí)刻。因此，數(shù)控裝置30根據(jù)轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值的波形變化能檢測(cè)出發(fā)生工具脫落。判定波形變化是否是異常值的一般方法是設(shè)定閾值的方法。轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值伴隨主軸頭7的上升速度而發(fā)生變化，因此，設(shè)定閾值的方法較困難。

圖8所示的圖表表示在α的快速進(jìn)給倍率下正常上升時(shí)和發(fā)生工具脫落時(shí)的轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值的變化。(a)表示正常上升時(shí)和發(fā)生工具脫落時(shí)這兩者的轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值的變化，(b)僅表示正常上升時(shí)的轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值的變化。正常上升時(shí)的轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值僅在加速區(qū)、減速區(qū)附近表示為虛線，其他部分表示為實(shí)線。α的快速進(jìn)給倍率例如是10000mm/min。在使主軸頭7從被切削件的加工位置上升至規(guī)定位置的工序中，t5～t6是加速區(qū)，t6～t7是勻速區(qū)，t7～t8是減速區(qū)。在α的快速進(jìn)給倍率下發(fā)生工具脫落時(shí)，轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值的波形也會(huì)相對(duì)于正常上升時(shí)發(fā)生變化。在加速區(qū)中，在轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值的波形中的p3處，斜率發(fā)生變化，其對(duì)應(yīng)于在工具4的刀刃卡在被切削件上的狀態(tài)下主軸頭7上升的時(shí)刻。在轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值的波形中的p4處，斜率一點(diǎn)一點(diǎn)變化，其對(duì)應(yīng)于工具保持件17從主軸9的安裝孔9B脫落、Z軸馬達(dá)51的負(fù)荷變動(dòng)的時(shí)刻。對(duì)比圖7和圖8的圖表的結(jié)果是，若主軸頭7的上升速度變化，則轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值也會(huì)變化。因此，針對(duì)轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值的變化設(shè)定閾值是困難的，因此，CPU31繼續(xù)執(zhí)行以下處理。

如圖6所示，CPU31計(jì)算轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值的時(shí)間差分(S5)。所謂時(shí)間差分，是指上次獲取的轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值與本次獲取的轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值的差分。CPU31每隔0.5msec獲取轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值，因此，計(jì)算與0.5msec相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值的差分。圖9所示的圖表表示在100％的快速進(jìn)給倍率下主軸頭7正常上升時(shí)和發(fā)生工具脫落時(shí)的轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值的時(shí)間差分的變化。橫軸表示時(shí)間(msec)，縱軸表示轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值(×0.1％)。(a)表示正常上升時(shí)和發(fā)生工具脫落時(shí)這兩者的轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值的差分的變化，(b)僅表示正常上升時(shí)的轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值的差分的變化。虛線表示主軸頭7正常上升時(shí)轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值的時(shí)間差分的變化，實(shí)線表示發(fā)生工具脫落時(shí)轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值的時(shí)間差分的變化。相對(duì)于正常上升時(shí)的時(shí)間差分的變化，發(fā)生工具脫落時(shí)的時(shí)間差分的變化會(huì)在1950～2000.0(msec)附近產(chǎn)生多個(gè)大的峰值。

圖10所示的圖表表示在α的快速進(jìn)給倍率下主軸頭7正常上升時(shí)和發(fā)生工具脫落時(shí)的轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值的時(shí)間差分的變化。(a)表示發(fā)生工具脫落時(shí)的轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值的時(shí)間差分的變化，(b)表示正常上升時(shí)的轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值的時(shí)間差分的變化。相對(duì)于正常上升時(shí)的時(shí)間差分的變化，發(fā)生工具脫落時(shí)的時(shí)間差分的變化會(huì)在1700～1900.0(msec)附近產(chǎn)生多個(gè)大的峰值。因此，轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值的時(shí)間差分的變化不依賴于主軸頭7的上升速度而具有相同傾向。因此，在本實(shí)施方式中，通過對(duì)轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值的時(shí)間差分的信息設(shè)置閾值，能判定工具脫落。如圖9、圖10所示，在本實(shí)施方式中，能對(duì)轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值的時(shí)間差分例如設(shè)置兩個(gè)閾值(100和-100)。所謂超過閾值，在閾值為100時(shí)是指轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值的時(shí)間差分比100大的情況。在閾值為-100時(shí)，是指轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值的時(shí)間差分比-100小的情況。

如圖6所示，CPU31對(duì)計(jì)算出的時(shí)間差分是否超過閾值進(jìn)行判斷(S6)。時(shí)間差分超過閾值時(shí)(S6：是)，發(fā)生工具脫落的可能性大，因此，CPU31輸出異常信息(S7)。若輸出異常信息，則CPU31停止主軸頭7的上升，使顯示部25進(jìn)行錯(cuò)誤顯示等。因此，數(shù)控裝置30能迅速通知操作者發(fā)生了工具脫落這一信息。操作者能迅速地應(yīng)對(duì)工具脫落。輸出異常信息后，CPU31結(jié)束本處理。

時(shí)間差分不超過閾值時(shí)(S6：否)，未發(fā)生工具脫落，因此，CPU31判斷主軸頭7的Z軸上升是否結(jié)束(S8)。Z軸上升未結(jié)束時(shí)(S8：否)，CPU31返回到S2，繼續(xù)獲取轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值，計(jì)算轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值的時(shí)間差分并監(jiān)視工具脫落(S4～S6)。Z軸上升結(jié)束時(shí)(S8：是)，CPU31結(jié)束本處理。

如上所述，第一實(shí)施方式的數(shù)控裝置30對(duì)機(jī)床1的動(dòng)作進(jìn)行控制。機(jī)床1具有主軸頭7、主軸9、保持軸81、彈簧82、Z軸馬達(dá)51和編碼器51B等。主軸頭7能接近或離開對(duì)被切削件進(jìn)行支承的臺(tái)13。主軸9能旋轉(zhuǎn)地設(shè)于主軸頭7。彈簧82設(shè)于主軸9內(nèi)部。保持軸81用彈簧82的力將工具保持件17保持于主軸9。Z軸馬達(dá)51將主軸頭7朝接近或離開臺(tái)13的方向驅(qū)動(dòng)。編碼器51B與Z軸馬達(dá)51連接，檢測(cè)該Z軸馬達(dá)51的編碼器信息。在比機(jī)床1的機(jī)床原點(diǎn)靠臺(tái)13側(cè)的加工區(qū)域內(nèi)，當(dāng)使主軸頭7向機(jī)床原點(diǎn)側(cè)移動(dòng)時(shí)，數(shù)控裝置30的CPU31每隔規(guī)定時(shí)間從編碼器51B獲取轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值。CPU31在根據(jù)每隔規(guī)定時(shí)間獲取的轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值判斷為存在轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值的時(shí)間差分超過預(yù)先存儲(chǔ)的閾值的變化時(shí)，判定為工具保持件17從主軸9脫落而發(fā)生工具脫落。當(dāng)存在超過閾值的變化時(shí)，CPU31停止主軸頭7的移動(dòng)，朝顯示部25輸出異常信息。

在加工區(qū)域內(nèi)使主軸頭7上升時(shí)，CPU31對(duì)從Z軸馬達(dá)51的編碼器51B獲取的驅(qū)動(dòng)信息的變化與閾值進(jìn)行比較，從而能始終對(duì)工具脫落進(jìn)行監(jiān)視。數(shù)控裝置30不需要工具折損檢測(cè)裝置等其他監(jiān)視裝置，因此，不需要測(cè)定準(zhǔn)備等的時(shí)間，從而不會(huì)變得費(fèi)用高昂。數(shù)控裝置30不需要為了檢測(cè)工具折損而移動(dòng)工具，因此，能縮短加工周期。

CPU31根據(jù)每隔規(guī)定時(shí)間獲取的轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值，計(jì)算上次的轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值與本次的轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值的時(shí)間差分，判斷計(jì)算出的時(shí)間差分是否超過閾值。CPU31判斷為時(shí)間差分存在超過閾值的變化時(shí)，判定為發(fā)生了工具脫落。數(shù)控裝置30通過對(duì)轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值的時(shí)間差分的變化進(jìn)行監(jiān)視，能迅速且準(zhǔn)確地判定工具脫落。

在以上說明中，Z軸馬達(dá)51是本發(fā)明的馬達(dá)的一例。彈簧82是本發(fā)明的彈簧的一例。編碼器信息是本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)信息的一例。執(zhí)行圖6中S4處理的CPU31是本發(fā)明的第一獲取部的一例。執(zhí)行S7處理的CPU31是本發(fā)明的輸出部的一例。執(zhí)行S5處理的CPU31是本發(fā)明的第一計(jì)算部的一例。執(zhí)行S6處理的CPU31是本發(fā)明的第一判斷部的一例。圖6的流程圖中CPU31所執(zhí)行的S4處理是獲取工序的一例。S6處理是本發(fā)明的判斷工序的一例。S7處理是本發(fā)明的輸出工序的一例。

閾值也可以對(duì)應(yīng)Z軸馬達(dá)51的旋轉(zhuǎn)速度設(shè)置多個(gè)。在這種情況下，CPU31能僅根據(jù)本次檢測(cè)出的轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值的編碼器信息判斷工具脫落。

參照?qǐng)D11～圖17，對(duì)本發(fā)明的第二實(shí)施方式進(jìn)行說明。第二實(shí)施方式是第一實(shí)施方式的變形例。在第二實(shí)施方式中，計(jì)算轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值與轉(zhuǎn)矩指令值的差分，當(dāng)該差分超過閾值時(shí)，視為發(fā)生了工具脫落而輸出異常信息。第二實(shí)施方式的數(shù)控裝置具有與第一實(shí)施方式相同的結(jié)構(gòu)，執(zhí)行圖11所示的工具脫落判定處理。第二實(shí)施方式的工具脫落判定處理在S4與S6之間具有S11和S12這各個(gè)處理。因此，在第二實(shí)施方式中，以不同的部分為中心進(jìn)行說明。

參照?qǐng)D11，對(duì)工具脫落判定處理進(jìn)行說明。在加工區(qū)域中主軸頭7進(jìn)行Z軸上升時(shí)(S1：是，S2：是，S3：是)，CPU31每隔規(guī)定時(shí)間(例如：0.5msec)從編碼器51B獲取轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值(S4)。每隔規(guī)定時(shí)間的轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值是Z軸馬達(dá)51的編碼器信息。CPU31獲取轉(zhuǎn)矩指令值(S11)。轉(zhuǎn)矩指令值對(duì)應(yīng)于在S4處理中獲取的轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值，是CPU31為了驅(qū)動(dòng)Z軸馬達(dá)51而輸入驅(qū)動(dòng)電路51A的指令信息。

圖12所示的圖表表示在100％的快速進(jìn)給倍率下主軸頭7正常上升時(shí)的轉(zhuǎn)矩指令和轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值的變化。橫軸表示時(shí)間(msec)，縱軸表示轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值(×0.1％)。(a)表示轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值的變化，(b)表示轉(zhuǎn)矩指令值的變化。虛線表示轉(zhuǎn)矩指令值的變化，實(shí)線表示轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值的變化。在使主軸頭7從被切削件的加工位置上升至規(guī)定位置的工序中，t9～t10是加速區(qū)，t10～t11是勻速區(qū)，t11～t12是減速區(qū)。在100％的快速進(jìn)給倍率下正常上升時(shí)，幾乎看不出轉(zhuǎn)矩指令值與轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值間的差異。

圖13所示的圖表表示在100％的快速進(jìn)給倍率下發(fā)生工具脫落時(shí)的轉(zhuǎn)矩指令值和轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值的變化。(a)表示轉(zhuǎn)矩指令值和轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值的變化，(b)表示轉(zhuǎn)矩指令值的變化。當(dāng)發(fā)生工具脫落時(shí)，根據(jù)在p5處轉(zhuǎn)矩指令值發(fā)生了巨大變化這一情況，能確認(rèn)轉(zhuǎn)矩指令值與轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值存在差異。因此，數(shù)控裝置30通過對(duì)比轉(zhuǎn)矩指令值和轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值的波形變化，有可能能夠檢測(cè)出工具脫落的發(fā)生。但是，與第一實(shí)施方式相同，在圖13所示的圖表中，很難判定波形變化是否為異常值。

圖14所示的圖表表示在α的快速進(jìn)給倍率下正常上升時(shí)的轉(zhuǎn)矩指令值和轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值的變化。(a)表示轉(zhuǎn)矩指令值和轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值的變化，(b)表示轉(zhuǎn)矩指令值的變化。橫軸表示時(shí)間(msec)，縱軸表示轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值(×0.1％)。在使主軸頭7從被切削件的加工位置上升至規(guī)定位置的工序中，t13～t14是加速區(qū)，t14～t15是勻速區(qū)，t15～t16是減速區(qū)。在α的快速進(jìn)給倍率下正常上升時(shí)，與100％的快速進(jìn)給倍率相同，幾乎看不出轉(zhuǎn)矩指令值與轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值間的差異。

圖15所示的圖表是表示在α的快速進(jìn)給倍率下發(fā)生工具脫落時(shí)的轉(zhuǎn)矩指令值和轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值的變化。當(dāng)在α的快速進(jìn)給倍率下發(fā)生工具脫落時(shí)，轉(zhuǎn)矩指令值在p6處也發(fā)生巨大變化，因此，能確認(rèn)轉(zhuǎn)矩指令值與轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值存在差異。對(duì)比圖13和圖15的圖表的結(jié)果是，若主軸頭7的上升速度變化，則轉(zhuǎn)矩指令值和轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值也會(huì)變化。因此，針對(duì)轉(zhuǎn)矩指令值和轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值的變化設(shè)定閾值是困難的，因此，CPU31繼續(xù)執(zhí)行以下處理。

如圖11所示，CPU31對(duì)每隔規(guī)定時(shí)間獲取的轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值與轉(zhuǎn)矩指令值的差分進(jìn)行計(jì)算(S12)。所謂差分，是指獲取的轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值與獲取的轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)矩指令值的差分。圖16所示的圖表表示在100％的快速進(jìn)給倍率下正常上升時(shí)和發(fā)生工具脫落時(shí)的轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值與轉(zhuǎn)矩指令值的差分的變化。(a)表示正常上升時(shí)和發(fā)生工具脫落時(shí)這兩者的差分的變化，(b)僅表示正常上升時(shí)的差分的變化。橫軸表示時(shí)間(msec)，縱軸表示轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值(×0.1％)。虛線表示正常上升時(shí)的差分的變化，實(shí)線表示發(fā)生工具脫落時(shí)的差分的變化。相對(duì)于正常上升時(shí)的差分的變化，發(fā)生工具脫落時(shí)的差分的變化會(huì)在2000.0(msec)附近產(chǎn)生大的峰值。

圖17所示的圖表表示在α的快速進(jìn)給倍率下正常上升時(shí)和發(fā)生工具脫落時(shí)的轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值和轉(zhuǎn)矩指令值的差分的變化。(a)表示正常上升時(shí)和發(fā)生工具脫落時(shí)這兩者的差分的變化，(b)僅表示正常上升時(shí)的差分的變化。相對(duì)于正常上升時(shí)的差分的變化，發(fā)生工具脫落時(shí)的差分的變化在1800.0(msec)附近會(huì)產(chǎn)生大的峰值。因此，轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值和轉(zhuǎn)矩指令值的差分的變化不依賴于主軸頭7的上升速度而具有相同傾向。因此，在第二實(shí)施方式中，對(duì)于轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值和轉(zhuǎn)矩指令值的差分的信息，能設(shè)置閾值，因此，能判定工具脫落。如圖16、圖17所示，在第二實(shí)施方式中，能對(duì)轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值與轉(zhuǎn)矩指令值的差分例如設(shè)置兩個(gè)閾值(500和-500)。因此，與第一實(shí)施方式相同，第二實(shí)施方式能始終對(duì)工具脫落進(jìn)行監(jiān)視。

在以上說明中，執(zhí)行圖11的S11處理的CPU31是本發(fā)明第二獲取部的一例。執(zhí)行S12處理的CPU31是本發(fā)明的第二計(jì)算部的一例。執(zhí)行S6處理的CPU31是本發(fā)明的第二判斷部的一例。

參照?qǐng)D18，對(duì)本發(fā)明的第三實(shí)施方式進(jìn)行說明。第三實(shí)施方式是對(duì)第一實(shí)施方式和第二實(shí)施方式進(jìn)行組合的例子。在第三實(shí)施方式中，當(dāng)轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值的時(shí)間差分以及轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值與轉(zhuǎn)矩指令值的差分中的任一個(gè)超過閾值時(shí)，視為發(fā)生了工具脫落而輸出異常信息。第三實(shí)施方式的數(shù)控裝置具有與第一實(shí)施方式相同的結(jié)構(gòu)，執(zhí)行圖18所示的工具脫落判定處理。在第三實(shí)施方式的工具脫落判定處理中，在S4處理之后具有對(duì)第一實(shí)施方式和第二實(shí)施方式進(jìn)行組合的S21～S25處理。因此，在第三實(shí)施方式中，以S21～S25處理為中心進(jìn)行說明。

如圖18所示，在加工區(qū)域中主軸頭7進(jìn)行Z軸上升時(shí)(S1：是，S2：是，S3：是)，CPU31每隔規(guī)定時(shí)間(例如：0.5msec)從編碼器51B獲取作為Z軸馬達(dá)51的編碼器信息的轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值(S4)。CPU31獲取轉(zhuǎn)矩指令值(S21)。CPU31計(jì)算在S4中獲取的轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值的時(shí)間差分(本發(fā)明的第三差分信息的一例)(S22)，判斷該時(shí)間差分是否超過閾值(S23)。時(shí)間差分超過閾值時(shí)(S23：是)，CPU31輸出異常信息(S7)。

時(shí)間差分不超過閾值時(shí)(S23：否)，CPU31計(jì)算轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值與轉(zhuǎn)矩指令值的差分(本發(fā)明的第四差分信息的一例)(S24)，判斷計(jì)算出的差分是否超過閾值(S25)。計(jì)算出的差分超過閾值時(shí)(S25：是)，CPU31輸出異常信息(S7)。計(jì)算出的差分未超過閾值時(shí)(S25：否)，CPU31反復(fù)進(jìn)行處理，直至Z軸上升結(jié)束(S8)。因此，在第三實(shí)施方式中，通過對(duì)轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值的時(shí)間差分以及轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值與轉(zhuǎn)矩指令值的差分這兩者進(jìn)行監(jiān)視，與第一實(shí)施方式、第二實(shí)施方式相比，能提高工具脫落的檢測(cè)精度。

在以上說明中，執(zhí)行圖18的S21處理的CPU31是本發(fā)明的第三獲取部的一例。執(zhí)行S22處理的CPU31是本發(fā)明的第三計(jì)算部的一例。執(zhí)行S23處理的CPU31是本發(fā)明的第三判斷部的一例。執(zhí)行S24處理的CPU31是本發(fā)明的第四計(jì)算部的一例。執(zhí)行S25處理的CPU31是本發(fā)明的第四判斷部的一例。

本發(fā)明不限于上述第一實(shí)施方式～第三實(shí)施方式，可以進(jìn)行各種變形。在上述實(shí)施方式的機(jī)床1中，主軸9能沿Z軸方向移動(dòng)，臺(tái)13能沿X軸和Y軸方向這兩個(gè)軸移動(dòng)。相對(duì)于臺(tái)13在X軸、Y軸、Z軸方向上相對(duì)移動(dòng)的主軸9的移動(dòng)機(jī)構(gòu)的構(gòu)造不限于上述實(shí)施方式。例如，在主軸能沿X軸、Y軸、Z軸方向這三個(gè)軸移動(dòng)并將臺(tái)固定的機(jī)床中也能應(yīng)用本發(fā)明。上述實(shí)施方式的機(jī)床1是主軸9的軸線方朝向鉛垂方向的立式機(jī)床，但也可以是主軸9的軸線方向朝向水平方向的臥式機(jī)床。臥式機(jī)床只要從使主軸朝接近或離開臺(tái)的方向驅(qū)動(dòng)的馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)信息中獲取轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值即可。

在上述第一實(shí)施方式、第三實(shí)施方式中，計(jì)算轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值的時(shí)間差分并與閾值進(jìn)行比較來檢測(cè)工具脫落，但是，也可計(jì)算Z軸馬達(dá)51的速度、位置、位置偏離等的時(shí)間差分并與閾值進(jìn)行比較來檢測(cè)工具脫落。Z軸馬達(dá)51的速度、位置、位置偏離可從編碼器51B所反饋的驅(qū)動(dòng)信息中獲取。在上述第二實(shí)施方式中，針對(duì)轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值計(jì)算與指令值之間的差分并與閾值進(jìn)行比較來檢測(cè)工具脫落，但是，也可針對(duì)Z軸馬達(dá)51的速度、位置計(jì)算相同時(shí)刻的與指令值之間的差分并與閾值進(jìn)行比較來檢測(cè)工具脫落。

在上述實(shí)施方式的工具脫落判定處理(圖6、圖11、圖18)中，當(dāng)檢測(cè)出工具脫落時(shí)，CPU31通過輸出異常信息(S7)，使主軸頭7的上升停止，并使顯示部25進(jìn)行錯(cuò)誤顯示等。例如，除了顯示部25的顯示之外，也可將發(fā)光、聲音等組合來通知錯(cuò)誤，還可用發(fā)光和聲音中的任一個(gè)來通知錯(cuò)誤。CPU31也可將輸出異常信息的時(shí)間信息存儲(chǔ)于存儲(chǔ)裝置34。例如，在操作者離開機(jī)床1進(jìn)行操作時(shí)發(fā)生工具脫落而使機(jī)床1的動(dòng)作停止時(shí)，操作者通過對(duì)存儲(chǔ)裝置34所存儲(chǔ)的時(shí)間信息進(jìn)行確認(rèn)就能確認(rèn)發(fā)生工具脫落的時(shí)間

在第三實(shí)施方式的工具脫落判定處理(參照?qǐng)D18)中，獲取編碼器信息和轉(zhuǎn)矩指令值的順序(S4和S21)也可以相反。CPU31也可在對(duì)轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值與轉(zhuǎn)矩指令值的差分進(jìn)行計(jì)算而判定工具脫落之后，計(jì)算轉(zhuǎn)矩監(jiān)視值的時(shí)間差分來判定工具脫落。

雖然上述實(shí)施方式的驅(qū)動(dòng)電路51A～55A設(shè)于數(shù)控裝置30，但也可將驅(qū)動(dòng)電路51A～55A設(shè)于機(jī)床1。