特許 6088581 主軸と送り軸との同期運転を制御する工作機械の制御装置及び制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6088581

(24)【登録日】2017年2月10日

(45)【発行日】2017年3月1日

(54)【発明の名称】主軸と送り軸との同期運転を制御する工作機械の制御装置及び制御方法

(51)【国際特許分類】

   B23Q 15/00 20060101AFI20170220BHJP

   G05B 19/18 20060101ALI20170220BHJP

   G05B 19/416 20060101ALI20170220BHJP

【ＦＩ】

   B23Q15/00 J

   G05B19/18 C

   G05B19/416 W

【請求項の数】15

【全頁数】29

(21)【出願番号】特願2015-113917(P2015-113917)

(22)【出願日】2015年6月4日

(65)【公開番号】特開2017-1103(P2017-1103A)

(43)【公開日】2017年1月5日

【審査請求日】2016年5月17日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】390008235

【氏名又は名称】ファナック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100102819

【弁理士】

【氏名又は名称】島田 哲郎

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100112357

【弁理士】

【氏名又は名称】廣瀬 繁樹

(74)【代理人】

【識別番号】100157211

【弁理士】

【氏名又は名称】前島 一夫

(74)【代理人】

【識別番号】100159684

【弁理士】

【氏名又は名称】田原 正宏

(72)【発明者】

【氏名】森田 有紀

(72)【発明者】

【氏名】田嶋 大輔

(72)【発明者】

【氏名】置田 肇

【審査官】 中田 善邦

(56)【参考文献】

【文献】 特許第３５５３７４１（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開２００３−１８１７２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−０７６４４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１０−５１１９１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−２８９９２２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｑ１５／００−１５／２８，

Ｇ０５Ｂ１９／１８−１９／４１６，１９／４２−１９／４６，

Ｂ２３Ｂ１／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

主軸と送り軸との同期運転を制御する工作機械の制御装置であって、
タップ加工プログラムに基づき主軸指令及び送り軸指令を作成する数値制御部と、
前記主軸指令に従って前記主軸の回転動作を制御する主軸制御部と、
前記主軸の回転位置を検出する回転検出部と、
前記送り軸指令に従って、前記回転位置に基づき前記送り軸の送り動作を制御する送り軸制御部とを具備し、
前記数値制御部は、加工開始位置から目標ねじ深さに至る間の前記主軸の総回転量と最高回転速度とを前記タップ加工プログラムから取得して、該総回転量と該最高回転速度とを前記主軸指令として前記主軸制御部に送る主軸指令出力部を備え、
前記主軸制御部は、
前記最高回転速度を目標値とする速度制御により前記加工開始位置から前記主軸を、駆動源の許容電流を最大限に利用した最大能力で加速回転させる初期動作制御部と、
前記最大能力での加速回転中に前記回転位置に基づき前記主軸の最大加速度を検出する最大加速度検出部と、
前記総回転量と前記回転位置とに基づき、現在位置から前記目標ねじ深さに至るまでの前記主軸の残回転量を検出する残回転量検出部と、
前記回転位置に基づき前記主軸の現在速度を検出する現在速度検出部と、
前記最大能力での加速回転の後に、速度制御により前記主軸を減速回転させて予め定めた中間回転速度に到達させる減速動作制御部と、
前記主軸が前記中間回転速度に到達した後に、前記最大加速度と前記残回転量と前記現在速度とに基づき、位置制御により前記主軸を前記最大加速度に対応する最大減速度で減速回転させて前記目標ねじ深さに到達させる位置決め動作制御部とを備え、
前記減速動作制御部は、前記減速回転のための速度指令を、前記残回転量と前記現在速度とを用いて逐次更新し、前記主軸を前記中間回転速度に到達させたときの前記残回転量が、前記位置制御の下で前記目標ねじ深さに到達するまでの前記主軸の位置決め回転量と等しくなるように、逐次更新される該速度指令により前記主軸を減速回転させる、
制御装置。

【請求項2】

前記主軸指令出力部は、前記目標ねじ深さから戻り完了位置に至る間の前記主軸の総戻り回転量と最高戻り回転速度とを前記タップ加工プログラムから取得して、該総戻り回転量と該最高戻り回転速度とを前記主軸指令として前記主軸制御部に送り、
前記初期動作制御部は、前記最高戻り回転速度を目標値とする速度制御により、前記目標ねじ深さから、又は前記目標ねじ深さよりも予め定めた回転数だけ戻った初期戻り位置から、前記主軸を駆動源の許容電流を最大限に利用した最大能力で加速逆回転させ、
前記最大加速度検出部は、前記主軸が前記目標ねじ深さから加速逆回転する間の前記主軸の逆回転の最大加速度を検出又は取得し、
前記残回転量検出部は、前記総戻り回転量と前記回転位置とに基づき、現在位置から前記戻り完了位置に至るまでの前記主軸の残戻り回転量を検出し、
前記現在速度検出部は、前記回転位置に基づき前記主軸の逆回転の現在速度を検出し、
前記減速動作制御部は、前記最大能力での加速逆回転の後に、速度制御により前記主軸を減速逆回転させて予め定めた中間戻り回転速度に到達させ、
前記位置決め動作制御部は、前記主軸が前記中間戻り回転速度に到達した後に、前記逆回転の最大加速度と前記残戻り回転量と前記逆回転の現在速度とに基づき、位置制御により前記主軸を前記逆回転の最大加速度に対応する最大減速度で減速逆回転させるとともに前記戻り完了位置で停止させ、
前記減速動作制御部は、前記減速逆回転のための速度指令を、前記残戻り回転量と前記逆回転の現在速度とを用いて逐次更新し、前記主軸を前記中間戻り回転速度に到達させたときの前記残戻り回転量が、前記位置制御の下で前記戻り完了位置で停止するまでの前記主軸の位置決め戻り回転量と等しくなるように、逐次更新される該速度指令により前記主軸を減速逆回転させる、
請求項１に記載の制御装置。

【請求項3】

前記位置決め動作制御部は、前記主軸を前記目標ねじ深さで停止させ、
前記初期動作制御部は、前記目標ねじ深さから前記主軸を前記最大能力で加速逆回転させ、
前記最大加速度検出部は、前記最大能力での加速逆回転中に前記回転位置に基づき前記逆回転の最大加速度を検出する、
請求項２に記載の制御装置。

【請求項4】

前記位置決め動作制御部は、前記主軸を前記目標ねじ深さで停止させずに、前記目標ねじ深さへの到達後、位置制御により前記主軸を前記初期戻り位置まで、前記最大能力での減速回転における最大減速度と同じ逆回転の最大加速度で加速逆回転させ、
前記初期動作制御部は、前記初期戻り位置から前記主軸を前記最大能力で加速逆回転させ、
前記最大加速度検出部は、前記最大減速度を前記逆回転の最大加速度として取得する、
請求項２に記載の制御装置。

【請求項5】

前記数値制御部は、前記残回転量を監視して前記残回転量が第１の所定値以下になったときに、タップ加工が前記目標ねじ深さに達したと判断する、請求項２〜４のいずれか１項に記載の制御装置。

【請求項6】

前記数値制御部は、前記残戻り回転量を監視して前記残戻り回転量が第２の所定値以下になったときに、戻り動作が完了したと判断する、請求項２〜５のいずれか１項に記載の制御装置。

【請求項7】

前記送り軸の送り位置を検出する送り検出部をさらに具備し、
前記数値制御部は、前記加工開始位置から前記目標ねじ深さに至る間の前記送り軸の総送り量とねじピッチとを前記タップ加工プログラムから取得して、該総送り量と該ねじピッチとを前記送り軸指令として前記送り軸制御部に送る送り軸指令出力部を備え、
前記送り軸制御部は、
前記ねじピッチと前記回転位置とに基づき前記送り軸の送り動作を制御する送り動作制御部と、
前記総送り量と前記送り位置とに基づき、現在位置から前記目標ねじ深さに至るまでの前記送り軸の残送り量を検出する残送り量検出部とを備える、
請求項１〜６のいずれか１項に記載の制御装置。

【請求項8】

前記数値制御部は、前記残回転量に基づき前記主軸の現在位置を認識するとともに前記残送り量に基づき前記送り軸の現在位置を認識する位置認識部を備える、請求項７に記載の制御装置。

【請求項9】

前記数値制御部は、前記残回転量と前記残送り量と前記ねじピッチとに基づき、前記同期運転の同期誤差を計算する同期誤差計算部を備える、請求項７又は８に記載の制御装置。

【請求項10】

前記送り軸の送り位置を検出する送り検出部をさらに具備し、
前記数値制御部は、タップ加工が前記目標ねじ深さに達したと判断したときに、前記目標ねじ深さから前記戻り完了位置に至る間の前記送り軸の総戻り送り量とねじピッチとを前記タップ加工プログラムから取得して、該総戻り送り量と該ねじピッチとを前記送り軸指令として前記送り軸制御部に送る送り軸指令出力部を備え、
前記送り軸制御部は、
前記ねじピッチと前記回転位置とに基づき前記送り軸の戻り送り動作を制御する送り動作制御部と、
前記総戻り送り量と前記送り位置とに基づき、現在位置から前記戻り完了位置に至るまでの前記送り軸の残戻り送り量を検出する残送り量検出部とを備える、
請求項２〜６のいずれか１項に記載の制御装置。

【請求項11】

前記数値制御部は、前記残戻り回転量に基づき前記主軸の現在位置を認識するとともに前記残戻り送り量に基づき前記送り軸の現在位置を認識する位置認識部を備える、請求項１０に記載の制御装置。

【請求項12】

前記数値制御部は、前記残戻り回転量と前記残戻り送り量と前記ねじピッチとに基づき、前記同期運転の同期誤差を計算する同期誤差計算部を備える、請求項１０又は１１に記載の制御装置。

【請求項13】

主軸と送り軸との同期運転を制御する工作機械の制御装置であって、
タップ加工プログラムに基づき主軸指令及び送り軸指令を作成する数値制御部と、
前記主軸指令に従って前記主軸の回転動作を制御する主軸制御部と、
前記主軸の回転位置を検出する回転検出部と、
前記送り軸指令に従って、前記回転位置に基づき前記送り軸の送り動作を制御する送り軸制御部とを具備し、
前記数値制御部は、目標ねじ深さから戻り完了位置に至る間の前記主軸の総戻り回転量と最高戻り回転速度とを前記タップ加工プログラムから取得して、該総戻り回転量と該最高戻り回転速度とを前記主軸指令として前記主軸制御部に送る主軸指令出力部を備え、
前記主軸制御部は、
前記最高戻り回転速度を目標値とする速度制御により、前記目標ねじ深さから、又は前記目標ねじ深さよりも予め定めた回転数だけ戻った初期戻り位置から、前記主軸を駆動源の許容電流を最大限に利用した最大能力で加速逆回転させる初期動作制御部と、
前記主軸が前記目標ねじ深さから加速逆回転する間の前記主軸の逆回転の最大加速度を検出又は取得する最大加速度検出部と、
前記総戻り回転量と前記回転位置とに基づき、現在位置から前記戻り完了位置に至るまでの前記主軸の残戻り回転量を検出する残回転量検出部と、
前記回転位置に基づき前記主軸の逆回転の現在速度を検出する現在速度検出部と、
前記最大能力での加速逆回転の後に、速度制御により前記主軸を減速逆回転させて予め定めた中間戻り回転速度に到達させる減速動作制御部と、
前記主軸が前記中間戻り回転速度に到達した後に、前記逆回転の最大加速度と前記残戻り回転量と前記逆回転の現在速度とに基づき、位置制御により前記主軸を前記逆回転の最大加速度に対応する最大減速度で減速逆回転させるとともに前記戻り完了位置で停止させる位置決め動作制御部とを備え、
前記減速動作制御部は、前記減速逆回転のための速度指令を、前記残戻り回転量と前記逆回転の現在速度とを用いて逐次更新し、前記主軸を前記中間戻り回転速度に到達させたときの前記残戻り回転量が、前記位置制御の下で前記戻り完了位置で停止するまでの前記主軸の位置決め戻り回転量と等しくなるように、逐次更新される該速度指令により前記主軸を減速逆回転させる、
制御装置。

【請求項14】

主軸と送り軸との同期運転を制御する工作機械の制御方法であって、
制御装置が、
加工開始位置から目標ねじ深さに至る間の前記主軸の総回転量と最高回転速度とをタップ加工プログラムから取得するステップと、
前記最高回転速度を目標値とする速度制御により前記加工開始位置から前記主軸を、駆動源の許容電流を最大限に利用した最大能力で加速回転させるステップと、
前記最大能力での加速回転中に前記主軸の回転位置フィードバック値に基づき前記主軸の最大加速度を検出するステップと、
前記総回転量と前記回転位置フィードバック値とに基づき、現在位置から前記目標ねじ深さに至るまでの前記主軸の残回転量を検出するステップと、
前記回転位置フィードバック値に基づき前記主軸の現在速度を検出するステップと、
前記最大能力での加速回転の後に、速度制御により前記主軸を減速回転させて予め定めた中間回転速度に到達させるステップと、
前記主軸が前記中間回転速度に到達した後に、前記最大加速度と前記残回転量と前記現在速度とに基づき、位置制御により前記主軸を前記最大加速度に対応する最大減速度で減速回転させて前記目標ねじ深さに到達させるステップと、
を備え、
前記中間回転速度に到達させるステップは、前記減速回転のための速度指令を、前記残回転量と前記現在速度とを用いて逐次更新し、前記主軸を前記中間回転速度に到達させたときの前記残回転量が、前記位置制御の下で前記目標ねじ深さに到達するまでの前記主軸の位置決め回転量と等しくなるように、逐次更新される該速度指令により前記主軸を減速回転させるステップを含む、
制御方法。

【請求項15】

主軸と送り軸との同期運転を制御する工作機械の制御方法であって、
制御装置が、
目標ねじ深さから戻り完了位置に至る間の前記主軸の総戻り回転量と最高戻り回転速度とをタップ加工プログラムから取得するステップと、
前記最高戻り回転速度を目標値とする速度制御により、前記目標ねじ深さから、又は前記目標ねじ深さよりも予め定めた回転数だけ戻った初期戻り位置から、前記主軸を駆動源の許容電流を最大限に利用した最大能力で加速逆回転させるステップと、
前記主軸が前記目標ねじ深さから加速逆回転する間の逆回転の最大加速度を検出又は取得するステップと、
前記総戻り回転量と前記主軸の回転位置フィードバック値とに基づき、現在位置から前記戻り完了位置に至るまでの前記主軸の残戻り回転量を検出するステップと、
前記回転位置フィードバック値に基づき前記主軸の逆回転の現在速度を検出するステップと、
前記最大能力での加速逆回転の後に、速度制御により前記主軸を減速逆回転させて予め定めた中間戻り回転速度に到達させるステップと、
前記主軸が前記中間戻り回転速度に到達した後に、前記逆回転の最大加速度と前記残戻り回転量と前記逆回転の現在速度とに基づき、位置制御により前記主軸を前記逆回転の最大加速度に対応する最大減速度で減速逆回転させるとともに前記戻り完了位置で停止させるステップと、
を備え、
前記中間戻り回転速度に到達させるステップは、前記減速逆回転のための速度指令を、前記残戻り回転量と前記逆回転の現在速度とを用いて逐次更新し、前記主軸を前記中間戻り回転速度に到達させたときの前記残戻り回転量が、前記位置制御の下で前記戻り完了位置で停止するまでの前記主軸の位置決め戻り回転量と等しくなるように、逐次更新される該速度指令により前記主軸を減速逆回転させるステップを含む、
制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、主軸と送り軸との同期運転を制御する工作機械の制御装置に関する。本発明はまた、主軸と送り軸との同期運転を制御する工作機械の制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

主軸と送り軸との同期運転によりタップ加工を行う工作機械においては、加工精度を向上させたりサイクルタイムを短縮したりするための構成が種々提案されている。例えば特許文献１は、主軸の回転に送り軸が追従して動作しながらタップ加工を行うねじ加工装置であって、主軸の回転速度及び回転加速度とねじピッチとから送り軸に対する送り指令値を演算するとともに、主軸の実際の回転位置に従って送り指令値を補正することで、タップ加工の精度を向上させるようにしたねじ加工装置を開示する。また特許文献２は、タップ加工のために主軸と送り軸との同期制御を行う数値制御装置の主軸モータ加減速制御方法であって、数値制御装置が、主軸の出力特性に対応する加減速指令を作成して、この加減速指令により主軸を制御することで主軸の応答性を向上させ、結果としてサイクルタイムを短縮できるようにした主軸モータ加減速制御方法を開示する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第２６２９７２９号公報

【特許文献2】特許第３５５３７４１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

主軸と送り軸との同期運転によりタップ加工を行う工作機械では、一般に、主軸が有する加速能力に依存してサイクルタイムが決まる。数値制御装置が主軸の出力特性に対応する加減速指令を作成するために要するパラメータの設定や調整等の、高度な技術が要求される予備作業を行うことなく、より簡単な構成で、主軸の加速能力を最大限に発揮させる制御を行ってサイクルタイムを短縮できるようにすることが望まれている。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の一態様は、主軸と送り軸との同期運転を制御する工作機械の制御装置であって、タップ加工プログラムに基づき主軸指令及び送り軸指令を作成する数値制御部と、主軸指令に従って主軸の回転動作を制御する主軸制御部と、主軸の回転位置を検出する回転検出部と、送り軸指令に従って、回転位置に基づき送り軸の送り動作を制御する送り軸制御部とを具備し、数値制御部は、加工開始位置から目標ねじ深さに至る間の主軸の総回転量と最高回転速度とをタップ加工プログラムから取得して、総回転量と最高回転速度とを主軸指令として主軸制御部に送る主軸指令出力部を備え、主軸制御部は、最高回転速度を目標値とする速度制御により加工開始位置から主軸を、駆動源の許容電流を最大限に利用した最大能力で加速回転させる初期動作制御部と、最大能力での加速回転中に回転位置に基づき主軸の最大加速度を検出する最大加速度検出部と、総回転量と回転位置とに基づき、現在位置から目標ねじ深さに至るまでの主軸の残回転量を検出する残回転量検出部と、回転位置に基づき主軸の現在速度を検出する現在速度検出部と、最大能力での加速回転の後に、速度制御により主軸を減速回転させて予め定めた中間回転速度に到達させる減速動作制御部と、主軸が中間回転速度に到達した後に、最大加速度と残回転量と現在速度とに基づき、位置制御により主軸を最大加速度に対応する最大減速度で減速回転させて目標ねじ深さに到達させる位置決め動作制御部とを備え、減速動作制御部は、減速回転のための速度指令を、残回転量と現在速度とを用いて逐次更新し、主軸を中間回転速度に到達させたときの残回転量が、位置制御の下で目標ねじ深さに到達するまでの主軸の位置決め回転量と等しくなるように、逐次更新される速度指令により主軸を減速回転させる、制御装置である。

【0006】

本発明の他の態様は、主軸と送り軸との同期運転を制御する工作機械の制御装置であって、タップ加工プログラムに基づき主軸指令及び送り軸指令を作成する数値制御部と、主軸指令に従って主軸の回転動作を制御する主軸制御部と、主軸の回転位置を検出する回転検出部と、送り軸指令に従って、回転位置に基づき送り軸の送り動作を制御する送り軸制御部とを具備し、数値制御部は、目標ねじ深さから戻り完了位置に至る間の主軸の総戻り回転量と最高戻り回転速度とをタップ加工プログラムから取得して、総戻り回転量と最高戻り回転速度とを主軸指令として主軸制御部に送る主軸指令出力部を備え、主軸制御部は、最高戻り回転速度を目標値とする速度制御により、目標ねじ深さから、又は目標ねじ深さよりも予め定めた回転数だけ戻った初期戻り位置から、主軸を駆動源の許容電流を最大限に利用した最大能力で加速逆回転させる初期動作制御部と、主軸が目標ねじ深さから加速逆回転する間の主軸の逆回転の最大加速度を検出又は取得する最大加速度検出部と、総戻り回転量と回転位置とに基づき、現在位置から戻り完了位置に至るまでの主軸の残戻り回転量を検出する残回転量検出部と、回転位置に基づき主軸の逆回転の現在速度を検出する現在速度検出部と、最大能力での加速逆回転の後に、速度制御により主軸を減速逆回転させて予め定めた中間戻り回転速度に到達させる減速動作制御部と、主軸が中間戻り回転速度に到達した後に、逆回転の最大加速度と残戻り回転量と逆回転の現在速度とに基づき、位置制御により主軸を逆回転の最大加速度に対応する最大減速度で減速逆回転させるとともに戻り完了位置で停止させる位置決め動作制御部とを備え、減速動作制御部は、減速逆回転のための速度指令を、残戻り回転量と逆回転の現在速度とを用いて逐次更新し、主軸を中間戻り回転速度に到達させたときの残戻り回転量が、位置制御の下で戻り完了位置で停止するまでの主軸の位置決め戻り回転量と等しくなるように、逐次更新される速度指令により主軸を減速逆回転させる、制御装置である。

【0007】

本発明のさらに他の態様は、主軸と送り軸との同期運転を制御する工作機械の制御方法であって、制御装置が、加工開始位置から目標ねじ深さに至る間の主軸の総回転量と最高回転速度とをタップ加工プログラムから取得するステップと、最高回転速度を目標値とする速度制御により加工開始位置から主軸を、駆動源の許容電流を最大限に利用した最大能力で加速回転させるステップと、最大能力での加速回転中に主軸の回転位置フィードバック値に基づき主軸の最大加速度を検出するステップと、総回転量と回転位置フィードバック値とに基づき、現在位置から目標ねじ深さに至るまでの主軸の残回転量を検出するステップと、回転位置フィードバック値に基づき主軸の現在速度を検出するステップと、最大能力での加速回転の後に、速度制御により主軸を減速回転させて予め定めた中間回転速度に到達させるステップと、主軸が中間回転速度に到達した後に、最大加速度と残回転量と現在速度とに基づき、位置制御により主軸を最大加速度に対応する最大減速度で減速回転させて目標ねじ深さに到達させるステップと、を備え、中間回転速度に到達させるステップは、減速回転のための速度指令を、残回転量と現在速度とを用いて逐次更新し、主軸を中間回転速度に到達させたときの残回転量が、位置制御の下で目標ねじ深さに到達するまでの主軸の位置決め回転量と等しくなるように、逐次更新される速度指令により主軸を減速回転させるステップを含む、制御方法である。

【0008】

本発明のさらに他の態様は、主軸と送り軸との同期運転を制御する工作機械の制御方法であって、制御装置が、目標ねじ深さから戻り完了位置に至る間の主軸の総戻り回転量と最高戻り回転速度とをタップ加工プログラムから取得するステップと、最高戻り回転速度を目標値とする速度制御により、目標ねじ深さから、又は目標ねじ深さよりも予め定めた回転数だけ戻った初期戻り位置から、主軸を駆動源の許容電流を最大限に利用した最大能力で加速逆回転させるステップと、主軸が目標ねじ深さから加速逆回転する間の逆回転の最大加速度を検出又は取得するステップと、総戻り回転量と主軸の回転位置フィードバック値とに基づき、現在位置から戻り完了位置に至るまでの主軸の残戻り回転量を検出するステップと、回転位置フィードバック値に基づき主軸の逆回転の現在速度を検出するステップと、最大能力での加速逆回転の後に、速度制御により主軸を減速逆回転させて予め定めた中間戻り回転速度に到達させるステップと、主軸が中間戻り回転速度に到達した後に、逆回転の最大加速度と残戻り回転量と逆回転の現在速度とに基づき、位置制御により主軸を逆回転の最大加速度に対応する最大減速度で減速逆回転させるとともに戻り完了位置で停止させるステップと、を備え、中間戻り回転速度に到達させるステップは、減速逆回転のための速度指令を、残戻り回転量と逆回転の現在速度とを用いて逐次更新し、主軸を中間戻り回転速度に到達させたときの残戻り回転量が、位置制御の下で戻り完了位置で停止するまでの主軸の位置決め戻り回転量と等しくなるように、逐次更新される速度指令により主軸を減速逆回転させるステップを含む、制御方法である。

【発明の効果】

【0009】

一態様に係る制御装置によれば、主軸に加工開始位置から目標ねじ深さまでの切削動作を行わせる際に、数値制御部が主軸制御部に対して、主軸の総回転量と最高回転速度のみを主軸指令として通知し、主軸制御部がこの主軸指令に従い、最高回転速度を目標に許容電流を最大限に使用した最大出力で主軸を加速させて切削動作を実行するとともに、その間の最大加速度と主軸の残回転量及び現在速度とに基づき、主軸を最大減速度で減速させながら目標ねじ深さまでの切削動作を最短時間で継続実行して目標ねじ深さに到達させる構成としたから、数値制御部に対し主軸の出力特性に対応する加減速指令を作成するためのパラメータの設定や調整等を行う必要がなく、より簡単な構成で、主軸の加速能力を最大限に発揮させる加減速制御を行って、タップ加工のサイクルタイムを短縮することが可能になる。しかも、主軸の最大能力での加速回転の後に、主軸の残回転量と現在速度とに応じて、減速回転のための速度指令を逐次更新して主軸を減速回転させ、中間回転速度に達したときの残回転量が位置決め回転量と等しくなる速度制御を実行するようにしたから、主軸を最大能力で減速させる位置制御への、速度制御からの切り替えを、待ち時間を要することなく円滑に行うことができ、以て、タップ加工のサイクルタイムをさらに短縮することができるとともに、速度制御から位置制御への切替時における加速度の急激な変化により主軸に生じ得る機械構造上の衝撃を軽減できる。

【0010】

他の態様に係る制御装置によれば、主軸に目標ねじ深さから戻り完了位置までの戻り動作を行わせる際に、数値制御部が主軸制御部に対して、主軸の総戻り回転量と最高戻り回転速度のみを主軸指令として通知し、主軸制御部がこの主軸指令に従い、最高戻り回転速度を目標に許容電流を最大限に使用した最大出力で主軸を加速させて戻り動作を実行するとともに、その間の最大加速度と主軸の残戻り回転量及び現在速度とに基づき、主軸を最大減速度で減速させながら戻り完了位置までの戻り動作を最短時間で継続実行して戻り完了位置で停止させる構成としたから、数値制御部に対し主軸の出力特性に対応する加減速指令を作成するためのパラメータの設定や調整等を行う必要がなく、より簡単な構成で、主軸の加速能力を最大限に発揮させる加減速制御を行って、タップ加工のサイクルタイムを短縮することが可能になる。しかも、主軸の最大能力での加速逆回転の後に、主軸の残戻り回転量と現在速度とに応じて、減速逆回転のための速度指令を逐次更新して主軸を減速逆回転させ、中間戻り回転速度に達したときの残戻り回転量が位置決め戻り回転量と等しくなる速度制御を実行するようにしたから、主軸を最大能力で減速させる位置制御への、速度制御からの切り替えを、待ち時間を要することなく円滑に行うことができ、以て、タップ加工のサイクルタイムをさらに短縮することができるとともに、速度制御から位置制御への切替時における加速度の急激な変化により主軸に生じ得る機械構造上の衝撃を軽減できる。

【0011】

さらに他の態様に係る制御方法によれば、上記した制御装置の効果と同等の効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】工作機械制御装置の一実施形態の構成を示す機能ブロック図である。

【図2】工作機械制御方法の一実施形態としてのタップ加工の切削動作制御方法を示すフローチャートである。

【図3】図２の実施形態における主軸の動作の一例を示す図である。

【図4】図２の実施形態における主軸の動作の他の例を示す図である。

【図5】工作機械制御方法の一実施形態としてのタップ加工の戻り動作制御方法を示すフローチャートである。

【図6】工作機械制御方法の他の実施形態としてのタップ加工の切削及び戻り動作制御方法を示すフローチャートである。

【図7】図６の実施形態における主軸の動作の一例を示す図である。

【図8】図６の実施形態における主軸の動作の他の例を示す図である。

【図9】図１の制御装置の変形例の構成を示す機能ブロック図である。

【図10】図１の制御装置の他の変形例の構成を示す機能ブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。全図面に渡り、対応する構成要素には共通の参照符号を付す。

【0014】

図１は、一実施形態による工作機械の制御装置１０の構成を機能ブロックで示す。制御装置１０は、主軸１２と送り軸１４との同期運転によりタップ加工を行う工作機械（例えば旋盤、ボール盤、マシニングセンタ等）において、送り軸１４が、タップ加工プログラムＰで指定されるねじピッチを考慮しながら、主軸１２の回転動作に追従するように動作する同期運転（いわゆるマスター・スレーブ同期方式）を制御するものである。図示しないが、主軸１２は、ワークや工具を把持する把持部を加工に必要な速度で回転運動させるサーボモータ等の駆動装置に設定される制御軸である。図示しないが、送り軸１４は、ワークや工具を支持する支持部を加工に必要な速度で送り運動させるサーボモータ等の駆動装置に設定される制御軸である。例えば旋盤では、主軸１２で回転するワークに対して工具を送り軸１４で直線送りしたり、主軸１２で回転するワークを工具に対して送り軸１４で直線送りしたりすることができる。またボール盤では、主軸１２で回転する工具をワークに対して送り軸１４で直線送りしたり、主軸１２で回転する工具に対してワークを送り軸１４で直線送りしたりすることができる。いずれの場合も、動作中の加減速トルクに比較的余裕の有る送り軸１４が、動作中の加減速トルクに比較的余裕の無い主軸１２に追従するように動作することで、同期誤差を低減して加工精度を向上させることができる。なお本発明において、工作機械の構成は特に限定されない。

【0015】

制御装置１０は、タップ加工プログラムＰに基づき主軸指令ＣＳ及び送り軸指令ＣＦを作成する数値制御部１６と、主軸指令ＣＳに従って主軸１２の回転動作を制御する主軸制御部１８と、主軸１２の回転位置を検出する回転検出部２０と、送り軸指令ＣＦに従って、回転検出部２０が検出した回転位置に基づき送り軸１４の送り動作を制御する送り軸制御部２２とを備える。数値制御部１６は、タップ加工プログラムＰを解釈するプログラム解釈部２４と、プログラム解釈部２４の解釈に従い主軸指令ＣＳを作成して、主軸制御部１８に主軸指令ＣＳを送る主軸指令出力部２６と、プログラム解釈部２４の解釈に従い送り軸指令ＣＦを作成して、送り軸制御部２２に送り軸指令ＣＦを送る送り軸指令出力部２８とを備える。数値制御部１６は、公知のＣＮＣ装置のハードウェア構成を有することができる。

【0016】

主軸指令出力部２６は、タップ加工の開始に先立ち、プログラム解釈部２４が解釈したタップ加工プログラムＰの指令値から、加工開始位置（回転位置）から目標ねじ深さ（回転位置）に至る間の主軸１２の総回転量Ｓ０と最高回転速度Ｖ０とを取得して、これら総回転量Ｓ０と最高回転速度Ｖ０とを主軸指令ＣＳとして主軸制御部１８に送る。例えばタップ加工プログラムＰが、主軸１２の最高回転速度（この例では１分間当りの最大回転数）Ｖ０を３０００ｒｅｖ／ｍｉｎとして、ねじピッチ１．２５ｍｍ、ねじ深さ３０ｍｍの雌ねじを加工する指令を含む場合、加工開始位置から目標ねじ深さに至る間の主軸１２の総回転量Ｓ０は、３０÷１．２５＝２４（ｒｅｖ）となるから、主軸指令出力部２６は、Ｖ０＝３０００（ｒｅｖ／ｍｉｎ）とＳ０＝２４（ｒｅｖ）とを主軸制御部１８に通知する。このように主軸指令ＣＳは、主軸１２を目標ねじ深さまで回転運動させるための位置指令や加減速指令を含まないものとなっている。

【0017】

主軸制御部１８は、回転検出部２０が検出した主軸１２の回転位置ＦＢＳ（すなわちフィードバック値）を用いて、一般的なフィードバック制御により主軸１２の回転動作を制御する。送り軸制御部２２は、送り軸１４の送り位置のフィードバック値に加えて、主軸１２の回転位置ＦＢＳを用いて、フィードバック制御により主軸１２の動作に追従する送り軸１４の送り動作を制御する。なお回転検出部２０は、主軸１２の駆動装置の動作位置を検出するエンコーダ等の位置検出器（図示せず）の出力から、回転位置ＦＢＳを取得することができる。

【0018】

主軸制御部１８は、主軸指令出力部２６から送られた最高回転速度Ｖ０を目標値とする速度制御により加工開始位置から主軸１２を最大能力で加速回転させる初期動作制御部３０と、最大能力での加速回転中に回転位置ＦＢＳに基づき主軸１２の最大加速度Ａ０（単位は例えばｒｅｖ／ｍｉｎ^２）を検出する最大加速度検出部３２と、主軸指令出力部２６から送られた総回転量Ｓ０と回転位置ＦＢＳとに基づき、現在位置（回転位置）から目標ねじ深さに至るまでの主軸１２の残回転量Ｓｒを検出する残回転量検出部３４と、回転位置ＦＢＳに基づき主軸１２の現在速度Ｖｃを検出する現在速度検出部３６と、最大能力での加速回転の後に、速度制御により主軸１２を減速回転させて予め定めた中間回転速度Ｖｉに到達させる減速動作制御部３８と、主軸１２が中間回転速度Ｖｉに到達した後に、最大加速度Ａ０と残回転量Ｓｒと現在速度Ｖｃとに基づき、位置制御により主軸１２を最大能力で減速回転させて目標ねじ深さに到達させる位置決め動作制御部４０とを備える。位置決め動作制御部４０は、主軸１２を目標ねじ深さで停止させるように構成できる。或いは、位置決め動作制御部４０は、主軸１２を目標ねじ深さで停止させないように構成できる。

【0019】

制御装置１０は、工作機械を用いたタップ加工において、ワークの下穴を工具で目標ねじ深さまで切削するための主軸１２の動作（本願で切削動作と称する）を制御することができる。また制御装置１０は、工作機械を用いたタップ加工において、ワークの下穴を目標ねじ深さまで切削加工した後に工具をワークから引き抜くための主軸１２の動作（本願で戻り動作と称する）を制御することができる。

【0020】

図２は、制御装置１０が実行する工作機械制御方法の一実施形態としての、タップ加工における主軸１２の切削動作制御方法を示す。以下、図２に示す切削動作制御フローの一例を図１と共に参照して、制御装置１０の構成の詳細を説明する。まずステップＳ１で、数値制御部１６（主軸指令出力部２６）は主軸制御部１８に、主軸１２の総回転量Ｓ０と最高回転速度Ｖ０とを指令する。ステップＳ２で、主軸制御部１８（初期動作制御部３０、最大加速度検出部３２、残回転量検出部３４）は、加工開始位置から、最高回転速度Ｖ０を目標速度として主軸１２を、駆動源の許容電流を最大限に利用した最大能力で加速回転させて切削動作を実行し、その間の最大加速度Ａ０を検出するとともに、現在位置からの残回転量Ｓｒを逐次検出する。検出した残回転量Ｓｒは、検出の都度、主軸制御部１８が数値制御部１６に通知する。

【0021】

次にステップＳ３で、主軸制御部１８（現在速度検出部３６）は、最大能力での加速回転中に現在速度Ｖｃを逐次検出し、検出の都度、現在速度Ｖｃが最高回転速度Ｖ０に到達していないか否かを判断する。ＶｃがＶ０に到達していない場合、ステップＳ４で、主軸制御部１８は、残回転量Ｓｒが総回転量Ｓ０の１／２以下になっているか否かを判断する。ＳｒがＳ０の１／２以下になっている場合、ステップＳ５で、主軸制御部１８（減速動作制御部３８）は、主軸１２を中間回転速度Ｖｉまで減速回転させて切削動作を継続実行する。ＳｒがＳ０の１／２以下になっていない場合はステップＳ３に戻る。

【0022】

ここで図３を参照すると、現在速度Ｖｃが最高回転速度Ｖ０に到達する前に残回転量Ｓｒが総回転量Ｓ０の１／２になった場合（ステップＳ３及びＳ４の判断がいずれもＹＥＳの場合）の、主軸１２の切削動作の一例が、速度−時間曲線（時間軸の上側の曲線）で示されている。図３において、Ｖｂは、始動から速度Ｖｂまでは一定トルクでの加速（つまり一定加速度）が可能な回転速度（例えば主軸モータの基底速度）として、主軸１２に予め設定されたものであって、例えば制御装置１０のメモリ（図示せず）に制御用パラメータの１つとして格納できるものである。なお実用上、速度Ｖｂは、主軸モータの基底速度（主軸モータと主軸１２との間に減速比が存在する場合は減速比を考慮した速度）以下であればよい。

【0023】

ステップＳ２における主軸１２の最大能力の加速回転は、図３の時間Ｔ１及びＴ２で実行され、時間Ｔ１（加工開始位置での始動から速度Ｖｂに達するまでの時間）の一定加速度の間に最大加速度Ａ０が検出される。主軸１２の回転速度がＶｂを超えると、主軸モータの特性により、主軸１２の加速度は最大加速度Ａ０から漸減する。残回転量Ｓｒが総回転量Ｓ０の１／２になった（つまり加工開始からの回転量が総回転量Ｓ０の１／２になった）時点Ａ（ステップＳ４の判断がＹＥＳとなった時点）で、主軸１２の動作は加速回転から減速回転に変わり、時間Ｔ３で、ステップＳ５における主軸１２の減速回転が実行される。

【0024】

時間Ｔ３（ステップＳ５）においても、主軸制御部１８（残回転量検出部３４、現在速度検出部３６）は、主軸１２の現在位置からの残回転量Ｓｒ及び現在速度Ｖｃを逐次検出する。そして主軸制御部１８（減速動作制御部３８）は、時間Ｔ３（ステップＳ５）において、速度制御により点Ａから主軸１２を中間回転速度Ｖｉまで減速回転させるが、この間、減速回転のための速度指令Ｃｖを、残回転量Ｓｒと現在速度Ｖｃとを用いて逐次更新する（速度指令Ｃｖを図３に破線で示す）。具体的には、減速動作制御部３８は、主軸１２を所定の中間回転速度Ｖｉに到達させたときの主軸１２の残回転量Ｓｒが、位置決め動作制御部４０による位置制御の下で目標ねじ深さに到達するまでの主軸１２の位置決め回転量Ｓｐｏｓと等しくなるように、速度指令Ｃｖを逐次更新して、逐次更新される速度指令Ｃｖにより主軸１２を減速回転させる。

【0025】

ここで、位置決め回転量Ｓｐｏｓは、位置決め動作制御部４０が主軸１２を、現在速度Ｖｃ（以下の説明では１秒間当りの回転数（単位はｒｅｖ／ｓ）とする）から、ステップＳ２で検出した最大加速度Ａ０（ｒｅｖ／ｓ^２）に対応する最大減速度Ａ０（負の値）で減速したときに、Ｓｒ＝０かつＶｃ＝０となる（つまり目標ねじ深さに到達する）ことが予測される時点Ｂ（図３）の位置に対応し、Ｓｒ＝０の点から見た残回転量Ｓｒ（負の値）の絶対値として、以下の式により求められる。
公式：Ｖｃ^２＝２×｜Ａ０｜×｜Ｓｒ｜から、
｜Ｓｒ｜＝Ｖｃ^２／（２×｜Ａ０｜）＝Ｓｐｏｓ

【0026】

この実施形態では、点Ｂから目標ねじ深さまでの位置制御の演算を容易にするべく、主軸１２を点Ｂから一定の最大減速度Ａ０で減速することを前提としている。したがって点Ｂでは、主軸１２の現在速度ＶｃはＶｂに達しているものとする。つまり位置決め回転量Ｓｐｏｓは、
Ｓｐｏｓ＝Ｖｂ^２／（２×｜Ａ０｜）
として求めることができる。そしてこの前提によれば、中間回転速度Ｖｉは、点Ｂでの主軸の現在速度Ｖｂとなる。

【0027】

上記前提の下で、主軸１２を中間回転速度Ｖｉ（＝Ｖｂ）に到達させたときの残回転量Ｓｒが主軸１２の位置決め回転量Ｓｐｏｓに等しいとした場合、時間Ｔ３における主軸１２の残回転量（つまり現在位置）Ｓｒと現在速度Ｖｃ（ｒｅｖ／ｓ）と現在減速度Ａｃ（ｒｅｖ／ｓ^２）との関係は、以下の式で表わされる。
公式：Ｖｃ^２−Ｖｂ^２＝２×｜Ａｃ｜×（Ｓｒ−Ｓｐｏｓ）から、
｜Ａｃ｜＝（Ｖｃ^２−Ｖｂ^２）／（２×（Ｓｒ−Ｓｐｏｓ））

【0028】

時間Ｔ３（ステップＳ５）において、主軸制御部１８（減速動作制御部３８）は、主軸１２の残回転量Ｓｒと現在速度Ｖｃとを常時監視して、上記した現在減速度Ａｃに速度指令更新周期Ｔｃｔｌ（ｓｅｃ）（つまり減速動作制御部３８が速度指令を作成して主軸１２に通知する周期）を乗じた値を現在速度Ｖｃ（つまり直前の速度指令Ｃｖ）から減算し、新たな速度指令Ｃｖとする。速度指令Ｃｖは以下の式で表わされる。
Ｃｖ＝Ｖｃ−Ａｃ×Ｔｃｔｌ
この式に従って、減速動作制御部３８は、速度指令Ｃｖを速度指令更新周期Ｔｃｔｌで逐次更新する。主軸１２は、点Ａから点Ｂに至る間、逐次更新される速度指令Ｃｖに従って、減速度Ａｃを徐々に増加させながら減速回転し、中間回転速度Ｖｉ（＝Ｖｂ）まで減速したと同時に点Ｂに到達する（図３）。

【0029】

再び図２を参照すると、ステップＳ６で、主軸制御部１８（位置決め動作制御部４０）は、主軸１２の残回転量Ｓｒの絶対値｜Ｓｒ｜が、｜Ｓｒ｜＝Ｖｂ^２／（２×｜Ａ０｜）（以下、等式１と称する）を満たしているか否か（つまり主軸１２の回転位置が点Ｂに到達したか否か）を判断する。等式１を満たしている場合、ステップＳ７で、主軸制御部１８（位置決め動作制御部４０）は、主軸１２を最大減速度Ａ０で減速回転してＳｒ＝０の点（つまり目標ねじ深さ）に到達させるための指令（図３の動作例では、主軸１２を目標ねじ深さで停止させるための指令）を作成し、この指令により主軸１２を位置制御する。等式１を満たしていない場合は、等式１が満たされるまで判断を繰り返す。主軸１２は、主軸制御部１８（位置決め動作制御部４０）からの指令に従い、点Ｂから目標ねじ深さに向かって最大減速度Ａ０で減速回転して切削動作を実行し、Ｓｒ＝０になった時点で目標ねじ深さに到達する（図３の動作例では、目標ねじ深さで停止する）。このように、点Ｂから目標ねじ深さに到達するまでの時間Ｔ４（図３）では、主軸制御部１８は主軸１２を位置制御することになる（位置指令から求められた定加速度状の速度指令を破線で例示する）。

【0030】

ステップＳ３で、現在速度Ｖｃが最高回転速度Ｖ０に到達していると判断した場合、ステップＳ８で、主軸制御部１８は、最高回転速度Ｖ０に到達したときの主軸１２の、加工開始位置からの回転量（つまり回転位置ＦＢＳ）を、加速時回転量Ｓａとして保存する。そしてステップＳ９で、主軸制御部１８は、残回転量Ｓｒが加速時回転量Ｓａ以下になっているか否かを判断する。ＳｒがＳａ以下になっている場合、ステップＳ５に進み、次いでステップＳ６及びステップＳ７を実行して、目標ねじ深さまでの切削動作を行う。ＳｒがＳａ以下になっていない場合は、ＳｒがＳａ以下になるまで判断を繰り返す。

【0031】

ここで図４を参照すると、残回転量Ｓｒが総回転量Ｓ０の１／２になる前に現在速度Ｖｃが最高回転速度Ｖ０に到達した場合（ステップＳ３の判断がＮＯの場合）の、主軸１２の切削動作の一例が、速度−時間曲線（時間軸の上側の曲線）で示されている。図４に示すように、ステップＳ２における主軸１２の最大能力の加速回転が時間Ｔ１及びＴ２で実行され、時間Ｔ１（加工開始位置での始動から速度Ｖｂに達するまでの時間）の一定加速度の間に最大加速度Ａ０が検出される。主軸１２の回転速度がＶｂを超えると、主軸モータの特性により、主軸１２の加速度が最大加速度Ａ０から漸減する。主軸１２の現在速度Ｖｃは、残回転量Ｓｒが総回転量Ｓ０の１／２になる前に最高回転速度Ｖ０に到達し、その後、時間Ｔ５に渡り一定速度Ｖ０（加速度零）で主軸１２が回転して切削動作を継続する。残回転量Ｓｒが加速時回転量Ｓａに等しくなった時点Ａ（ステップＳ９の判断がＹＥＳとなった時点）で、主軸１２の動作は加速回転から減速回転に変わる。次いで、時間Ｔ３（ステップＳ５）で、前述した減速度Ａｃを漸増させながらの主軸１２の減速回転（速度制御）が実行され、時間Ｔ４（ステップＳ７）で、最大減速度Ａ０での主軸１２の減速回転（位置制御）が実行される。時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３及びＴ４では、主軸１２は図３に示す動作と同様に動作する。

【0032】

図３及び図４のいずれの動作例においても、主軸制御部１８が主軸１２の加工開始位置から目標ねじ深さまでの回転動作を制御する間、送り軸制御部２２（図１）は、主軸１２の回転位置ＦＢＳを用いて、送り軸１４を主軸１２の動作に追従するように制御して送り動作を行わせる。数値制御部１６は、主軸制御部１８がステップＳ１〜ステップＳ９の処理を実行する間、主軸制御部１８から通知される残回転量Ｓｒを監視して、残回転量Ｓｒが第１の所定値（零に近い極小値）以下になったときに、タップ加工が目標ねじ深さに達したと判断する。

【0033】

工作機械を用いたタップ加工においては、ワークの下穴を目標ねじ深さまで切削加工した後、工具をワークから引き抜くための主軸１２の戻り動作を実行する必要がある。上記実施形態において、位置決め動作制御部４０が主軸１２を目標ねじ深さで停止させるように構成される場合、制御装置１０は、この戻り動作に際し、加工開始位置から目標ねじ深さまでの上記した切削動作制御と同様の制御を行うことができる。図５は、制御装置１０が実行する工作機械制御方法の一実施形態としての、タップ加工における主軸１２の戻り動作制御方法を示す。また図３及び図４は、前述した主軸１２の切削動作に加えて、同切削動作に対応する主軸１２の戻り動作を、速度−時間曲線（時間軸の下側の曲線）で示している。以下、図３〜図５を図１と共に参照して、制御装置１０による戻り動作の制御フローの一例を説明する。

【0034】

数値制御部１６（主軸指令出力部２６）は、図２の処理フローでタップ加工が目標ねじ深さに達したと判断した後に、ステップＳ１０で、プログラム解釈部２４が解釈したタップ加工プログラムＰの指令値から、目標ねじ深さから戻り完了位置に至る間の主軸１２の総戻り回転量Ｓ０′と最高戻り回転速度Ｖ０′とを取得して、これら総戻り回転量Ｓ０′と最高戻り回転速度Ｖ０′とを主軸指令ＣＳとして主軸制御部１８に送る。戻り動作の主軸指令ＣＳも、主軸１２を戻り完了位置まで回転運動させるための位置指令や加減速指令を含まないものとなっている。なお戻り完了位置は、加工開始位置と同一であってもよいし、加工開始位置と異なっていてもよい。戻り完了位置が加工開始位置と同一の場合、総戻り回転量Ｓ０′は切削時の総回転量Ｓ０と等しくなるが、最高戻り回転速度Ｖ０′は切削時の最高回転速度Ｖ０に必ずしも一致しない。また、総戻り回転量Ｓ０′及び最高戻り回転速度Ｖ０′が切削時の総回転量Ｓ０及び最高回転速度Ｖ０と同一の場合、戻り動作は切削動作と実質的に同じ速度−時間曲線を示すが、総戻り回転量Ｓ０′及び最高戻り回転速度Ｖ０′が切削時の総回転量Ｓ０及び最高回転速度Ｖ０と異なる場合、戻り動作は切削動作と必ずしも同じ速度−時間曲線を示さない。

【0035】

ステップＳ１１で、主軸制御部１８（初期動作制御部３０、最大加速度検出部３２、残回転量検出部３４）は以下の処理を行う。初期動作制御部３０は、最高戻り回転速度Ｖ０′を目標値とする速度制御により、目標ねじ深さ（速度零）から主軸１２を、駆動源の許容電流を最大限に利用した最大能力で加速逆回転させて戻り動作を実行する。最大加速度検出部３２は、目標ねじ深さからの最大能力での加速逆回転中に回転位置ＦＢＳに基づき主軸１２の逆回転の最大加速度Ａ０′を検出する。残回転量検出部３４は、総戻り回転量Ｓ０′と回転位置ＦＢＳとに基づき、現在位置から戻り完了位置に至るまでの主軸１２の残戻り回転量Ｓｒ′を逐次検出する。検出した残戻り回転量Ｓｒ′は、検出の都度、主軸制御部１８が数値制御部１６に通知する。

【0036】

次にステップＳ１２で、主軸制御部１８（現在速度検出部３６）は、最大能力での加速逆回転中に回転位置ＦＢＳに基づき逆回転の現在速度Ｖｃ′を逐次検出し、検出の都度、現在速度Ｖｃ′が最高戻り回転速度Ｖ０′に到達していないか否かを判断する。Ｖｃ′がＶ０′に到達していない場合、ステップＳ１３で、主軸制御部１８は、残戻り回転量Ｓｒ′が総戻り回転量Ｓ０′の１／２以下になっているか否かを判断する。Ｓｒ′がＳ０′の１／２以下になっている場合、ステップＳ１４で、主軸制御部１８（減速動作制御部３８）は、最大能力での加速逆回転の後に、速度制御により主軸１２を減速逆回転させて戻り動作を継続実行し、中間戻り回転速度Ｖｉ′に到達させる。Ｓｒ′がＳ０′の１／２以下になっていない場合はステップＳ１２に戻る。

【0037】

ここで図３を参照すると、逆回転の現在速度Ｖｃ′が最高戻り回転速度Ｖ０′に到達する前に残戻り回転量Ｓｒ′が総戻り回転量Ｓ０′の１／２になった場合（ステップＳ１２及びＳ１３の判断がいずれもＹＥＳの場合）の、主軸１２の戻り動作の一例が、速度−時間曲線（時間軸の下側の曲線）で示されている。ステップＳ１１における主軸１２の最大能力の加速逆回転は、図３の時間Ｔ６及びＴ７で実行され、時間Ｔ６（目標ねじ深さでの始動から前述した速度Ｖｂ（但し逆回転）に達するまでの時間）の一定加速度の間に、逆回転の最大加速度Ａ０′が検出される。主軸１２の回転速度がＶｂを超えると、主軸モータの特性により、主軸１２の加速度は最大加速度Ａ０′から漸減する。残戻り回転量Ｓｒ′が総戻り回転量Ｓ０′の１／２になった（つまり戻り開始からの回転量が総戻り回転量Ｓ０′の１／２になった）時点Ｃ（ステップＳ１３の判断がＹＥＳとなった時点）で、主軸１２の動作は加速逆回転から減速逆回転に変わり、時間Ｔ８で、ステップＳ１４における主軸１２の減速逆回転が実行される。

【0038】

時間Ｔ８（ステップＳ１４）においても、主軸制御部１８（残回転量検出部３４、現在速度検出部３６）は、主軸１２の現在位置からの残戻り回転量Ｓｒ′及び逆回転の現在速度Ｖｃ′を逐次検出する。そして主軸制御部１８（減速動作制御部３８）は、時間Ｔ８（ステップＳ１４）において、速度制御により点Ｃから主軸１２を中間戻り回転速度Ｖｉ′まで減速逆回転させるが、この間、減速逆回転のための速度指令Ｃｖ′を、残戻り回転量Ｓｒ′と逆回転の現在速度Ｖｃ′とを用いて逐次更新する（速度指令Ｃｖ′を図３に破線で示す）。具体的には、減速動作制御部３８は、主軸１２を所定の中間戻り回転速度Ｖｉ′に到達させたときの主軸１２の残戻り回転量Ｓｒ′が、位置決め動作制御部４０による位置制御の下で戻り完了位置で停止するまでの主軸１２の位置決め戻り回転量Ｓｐｏｓ′と等しくなるように、速度指令Ｃｖ′を逐次更新して、逐次更新される速度指令Ｃｖ′により主軸１２を減速逆回転させる。

【0039】

ここで、位置決め回転量Ｓｐｏｓ′は、前述した位置決め回転量Ｓｐｏｓと同様に以下の式により求められる。
Ｓｐｏｓ′＝Ｖｂ^２／（２×｜Ａ０′｜）
なお、この実施形態では、点Ｄから戻り完了位置までの位置制御の演算を容易にするべく、主軸１２を点Ｄから一定の最大減速度Ａ０′（逆回転の最大加速度Ａ０′に対応（負の値））で減速することを前提としている。したがって点Ｄでは、主軸１２の現在速度Ｖｃ′はＶｂに達しているものとする（つまり中間戻り回転速度Ｖｉ′＝Ｖｂ）。

【0040】

上記前提の下で、主軸１２を中間戻り回転速度Ｖｉ′（＝Ｖｂ）に到達させたときの残戻り回転量Ｓｒ′が主軸１２の位置決め戻り回転量Ｓｐｏｓ′に等しいとした場合、時間Ｔ８における主軸１２の残戻り回転量（つまり現在位置）Ｓｒ′と現在速度Ｖｃ′（ｒｅｖ／ｓ）と現在減速度Ａｃ′（ｒｅｖ／ｓ^２）との関係は、以下の式で表わされる。
公式：Ｖｃ′^２−Ｖｂ^２＝２×｜Ａｃ′｜×（Ｓｒ′−Ｓｐｏｓ′）から、
｜Ａｃ′｜＝（Ｖｃ′^２−Ｖｂ^２）／（２×（Ｓｒ′−Ｓｐｏｓ′））

【0041】

時間Ｔ８（ステップＳ１４）において、主軸制御部１８（減速動作制御部３８）は、主軸１２の残戻り回転量Ｓｒ′と逆回転の現在速度Ｖｃ′とを常時監視して、上記した現在減速度Ａｃ′に速度指令更新周期Ｔｃｔｌ（ｓｅｃ）を乗じた値を現在速度Ｖｃ′（つまり直前の速度指令Ｃｖ′）から減算し、新たな速度指令Ｃｖ′とする。速度指令Ｃｖ′は以下の式で表わされる。
Ｃｖ′＝Ｖｃ′−Ａｃ′×Ｔｃｔｌ
この式に従って、減速動作制御部３８は、速度指令Ｃｖ′を速度指令更新周期Ｔｃｔｌで逐次更新する。主軸１２は、点Ｃから点Ｄに至る間、逐次更新される速度指令Ｃｖ′に従って、減速度Ａｃ′を徐々に増加させながら減速逆回転し、中間戻り回転速度Ｖｉ′（＝Ｖｂ）まで減速したと同時に点Ｄに到達する（図３）。

【0042】

再び図５を参照すると、ステップＳ１５で、主軸制御部１８（位置決め動作制御部４０）は、主軸１２の残戻り回転量Ｓｒ′の絶対値｜Ｓｒ′｜が、｜Ｓｒ′｜＝Ｖｂ^２／（２×｜Ａ０′｜）（以下、等式２と称する）を満たしているか否か（つまり主軸１２の回転位置が点Ｄに到達したか否か）を判断する。等式２を満たしている場合、ステップＳ１６で、主軸制御部１８（位置決め動作制御部４０）は、主軸１２を最大減速度Ａ０′で減速逆回転してＳｒ′＝０の点（つまり戻り完了位置）で停止させるための指令を作成し、この指令により主軸１２を位置制御する。等式２を満たしていない場合は、等式２が満たされるまで判断を繰り返す。主軸１２は、主軸制御部１８（位置決め動作制御部４０）からの指令に従い、点Ｄから戻り完了位置に向かって最大減速度Ａ０′で減速逆回転して戻り動作を実行し、Ｓｒ′＝０になった時点で戻り完了位置に到達して停止する。このように、点Ｄから戻り完了位置に到達するまでの時間Ｔ９（図３）では、主軸制御部１８は主軸１２を位置制御することになる（位置指令から求められた定加速度状の速度指令を破線で例示する）。

【0043】

ステップＳ１２で、現在速度Ｖｃ′が最高戻り回転速度Ｖ０′に到達していると判断した場合、ステップＳ１７で、主軸制御部１８は、最高戻り回転速度Ｖ０′に到達したときの主軸１２の、目標ねじ深さからの回転量（つまり回転位置ＦＢＳ）を、戻り動作の加速時回転量Ｓａ′として保存する。そしてステップＳ１８で、主軸制御部１８は、残戻り回転量Ｓｒ′が加速時回転量Ｓａ′以下になっているか否かを判断する。Ｓｒ′がＳａ′以下になっている場合、ステップＳ１４に進み、次いでステップＳ１５及びステップＳ１６を実行して、戻り完了位置までの戻り動作を行う。Ｓｒ′がＳａ′以下になっていない場合は、Ｓｒ′がＳａ′以下になるまで判断を繰り返す。

【0044】

ここで図４を参照すると、残戻り回転量Ｓｒ′が総戻り回転量Ｓ０′の１／２になる前に逆回転の現在速度Ｖｃ′が最高戻り回転速度Ｖ０′に到達した場合（ステップＳ１２の判断がＮＯの場合）の、主軸１２の戻り動作の一例が、速度−時間曲線（時間軸の下側の曲線）で示されている。図４に示すように、ステップＳ１１における主軸１２の最大能力の加速逆回転が時間Ｔ６及びＴ７で実行され、時間Ｔ６（目標ねじ深さでの始動から前述した速度Ｖｂ（但し逆回転）に達するまでの時間）の一定加速度の間に、逆回転の最大加速度Ａ０′が検出される。主軸１２の回転速度がＶｂを超えると、主軸モータの特性により、主軸１２の加速度が最大加速度Ａ０′から漸減する。主軸１２の現在速度Ｖｃ′は、残戻り回転量Ｓｒ′が総戻り回転量Ｓ０′の１／２になる前に最高戻り回転速度Ｖ０′に到達し、その後、時間Ｔ１０に渡り一定速度Ｖ０′（加速度零）で主軸１２が逆回転して戻り動作を継続する。残戻り回転量Ｓｒ′が加速時回転量Ｓａ′に等しくなった時点Ｃ（ステップＳ１８の判断がＹＥＳとなった時点）で、主軸１２の動作は加速逆回転から減速逆回転に変わる。次いで、時間Ｔ８（ステップＳ１４）で、前述した減速度Ａｃ′を漸増させながらの主軸１２の減速逆回転（速度制御）が実行され、時間Ｔ９（ステップＳ１６）で、最大減速度Ａ０′での主軸１２の減速逆回転（位置制御）が実行される。時間Ｔ６、Ｔ７、Ｔ８及びＴ９では、主軸１２は図３に示す動作と同様に動作する。

【0045】

図３及び図４のいずれの動作例においても、主軸制御部１８が主軸１２の目標ねじ深さから戻り完了位置までの逆回転動作を制御する間、送り軸制御部２２（図１）は、主軸１２の回転位置ＦＢＳを用いて、送り軸１４を主軸１２の動作に追従するように制御して逆送り動作を行わせる。数値制御部１６は、主軸制御部１８がステップＳ１０〜ステップＳ１８の処理を実行する間、主軸制御部１８から通知される残戻り回転量Ｓｒ′を監視して、残戻り回転量Ｓｒ′が第２の所定値（零に近い極小値）以下になったときに、戻り動作が完了して工具がワークから引き抜かれたと判断する。

【0046】

図１〜図５に示す実施形態による制御装置１０は、主軸１２に加工開始位置から目標ねじ深さまでの切削動作を行わせる際に、数値制御部１６が主軸制御部１８に対して、主軸１２の総回転量Ｓ０と最高回転速度Ｖ０のみを主軸指令ＣＳとして通知し、主軸制御部１８がこの主軸指令ＣＳに従い、最高回転速度Ｖ０を目標に許容電流を最大限に使用した最大出力で主軸１２を加速させて切削動作を実行するとともに、その間の最大加速度Ａ０と逐次検出する主軸１２の残回転量Ｓｒ及び現在速度Ｖｃとに基づき、主軸１２を最大減速度Ａ０で減速させながら目標ねじ深さまでの切削動作を最短時間で継続実行して目標ねじ深さに到達させるように構成されている。したがって制御装置１０によれば、数値制御部１６に対し主軸１２の出力特性に対応する加減速指令を作成するためのパラメータの設定や調整等を行う必要がなく、より簡単な構成で、主軸１２の加速能力を最大限に発揮させる加減速制御を行って、タップ加工のサイクルタイムを短縮することが可能になる。

【0047】

しかも制御装置１０は、主軸１２の最大能力での加速回転の後に、主軸１２の残回転量Ｓｒと現在速度Ｖｃとに応じて、減速回転のための速度指令Ｃｖを逐次更新し、漸増する減速度Ａｃで点Ａから主軸１２を減速回転させて、中間回転速度Ｖｉ（＝Ｖｂ）に達したときの残回転量Ｓｒが位置決め回転量Ｓｐｏｓと等しくなる速度制御を実行するようにしたから、点Ｂから主軸１２を最大減速度Ａ０で減速させる位置制御への、速度制御からの切り替えを、待ち時間を要することなく円滑に行うことができる。この待ち時間は、点Ａから速度Ｖｂを一定の目標値として主軸１２を最大能力で減速回転する場合に、その後の位置制御を正確に点Ｂから開始できるようにするべく、速度Ｖｂへの到達後に主軸１２を僅かに定速回転させる間に消費されるものである。したがって制御装置１０によれば、主軸１２の減速回転中の速度制御から位置制御への切り替えに待ち時間を要しないので、タップ加工のサイクルタイムをさらに短縮することができ、また、速度制御から位置制御への切替時における加速度の急激な変化を回避できるので、加速度の変化に起因して主軸１２に生じ得る機械構造上の衝撃を軽減できる。

【0048】

また、上記実施形態による制御装置１０は、主軸１２に目標ねじ深さから戻り完了位置までの戻り動作を行わせる際に、数値制御部１６が主軸制御部１８に対して、主軸１２の総戻り回転量Ｓ０′と最高戻り回転速度Ｖ０′のみを主軸指令ＣＳとして通知し、主軸制御部１８がこの主軸指令ＣＳに従い、最高戻り回転速度Ｖ０′を目標に許容電流を最大限に使用した最大出力で主軸１２を加速させて戻り動作を実行するとともに、その間の最大加速度Ａ０′と逐次検出する主軸１２の残戻り回転量Ｓｒ′及び現在速度Ｖｃ′とに基づき、主軸１２を最大減速度Ａ０′で減速させながら戻り完了位置までの戻り動作を最短時間で継続実行して戻り完了位置で停止させるように構成されている。したがって制御装置１０によれば、数値制御部１２に対し主軸１２の出力特性に対応する加減速指令を作成するためのパラメータの設定や調整等を行う必要がなく、より簡単な構成で、主軸１２の加速能力を最大限に発揮させる加減速制御を行って、タップ加工のサイクルタイムを短縮することが可能になる。

【0049】

しかも制御装置１０は、主軸１２の最大能力での加速逆回転の後に、主軸１２の残戻り回転量Ｓｒ′と現在速度Ｖｃ′とに応じて、減速逆回転のための速度指令Ｃｖ′を逐次更新し、漸増する減速度Ａｃ′で点Ｃから主軸１２を減速逆回転させて、中間戻り回転速度Ｖｉ′（＝Ｖｂ）に達したときの残戻り回転量Ｓｒ′が位置決め戻り回転量Ｓｐｏｓ′と等しくなる速度制御を実行するようにしたから、点Ｄから主軸１２を最大減速度Ａ０′で減速させる位置制御への、速度制御からの切り替えを、前述した待ち時間を要することなく円滑に行うことができる。したがって制御装置１０によれば、主軸１２の減速逆回転中の速度制御から位置制御への切り替えに待ち時間を要しないので、タップ加工のサイクルタイムをさらに短縮することができ、また、速度制御から位置制御への切替時における加速度の急激な変化を回避できるので、加速度の変化に起因して主軸１２に生じ得る機械構造上の衝撃を軽減できる。

【0050】

図１に示す制御装置１０は、上記した工作機械制御方法とは異なる工作機械制御方法を実行できる。図６は、制御装置１０が実行できる工作機械制御方法の他の実施形態としての、タップ加工における主軸１２の切削及び戻り動作制御方法を示す。また図７及び図８は、それぞれ図３及び図４に対応する図であって、図６の実施形態における主軸１２の切削及び戻り動作の２つの例を示す。以下、図１、図２、図５〜図８を参照して、他の実施形態による工作機械制御方法（タップ加工の切削及び戻り動作制御方法）、並びに当該方法を実行する制御装置１０の構成を説明する。

【0051】

概説すると、図６〜図８の実施形態において、制御装置１０は、主軸１２を加工開始位置（回転位置）から目標ねじ深さ（回転位置）に到達させるまでの間は、図２に示すタップ加工の切削動作制御方法と同様のステップを実行して、主軸１２の切削動作を制御する。そして制御装置１０の主軸制御部１８（位置決め動作制御部４０）は、主軸１２を目標ねじ深さに到達させたときに、主軸１２を目標ねじ深さで停止させることなく（つまり加速度を零にすることなく）、最大能力での減速回転における最大減速度Ａ０（負の値）と同じ逆回転の最大加速度Ａ０′（負の値）で、主軸１２を、目標ねじ深さよりも予め定めた回転数だけ戻った回転位置（以下、初期戻り位置）まで、最大能力で加速逆回転させるように構成される。主軸１２を初期戻り位置まで加速逆回転させた後は、制御装置１０は、図５に示すタップ加工の戻り動作制御方法と同様のステップを実行して、主軸１２の戻り動作を制御する。この実施形態の構成を以下に詳述するが、図２及び図５のフローチャートの構成要素に対応する構成要素の説明は適宜省略する。

【0052】

図６に示すように、制御装置１０はまずステップＵ１で、図２に示すステップＳ１〜Ｓ６、Ｓ８、Ｓ９を実行する。すなわち、数値制御部１６（主軸指令出力部２６）は主軸制御部１８に、主軸１２の総回転量Ｓ０と最高回転速度Ｖ０とを指令する（ステップＳ１）。主軸制御部１８（初期動作制御部３０、最大加速度検出部３２、残回転量検出部３４）は、加工開始位置から、最高回転速度Ｖ０を目標速度として主軸１２を最大能力で加速回転させて切削動作を実行し、その間の最大加速度Ａ０及び残回転量Ｓｒを検出する（ステップＳ２）。次いで主軸制御部１８（現在速度検出部３６）は、最大能力での加速回転中に現在速度Ｖｃを逐次検出し、現在速度Ｖｃが最高回転速度Ｖ０に到達していないか否かを判断する（ステップＳ３）。ＶｃがＶ０に到達していない場合、主軸制御部１８は、残回転量Ｓｒが総回転量Ｓ０の１／２以下になっているか否かを判断し（ステップＳ４）、ＳｒがＳ０の１／２以下になっている場合、主軸制御部１８（減速動作制御部３８）は、主軸１２を中間回転速度Ｖｉ（＝Ｖｂ）まで減速回転させて切削動作を継続実行する（ステップＳ５）。他方、現在速度Ｖｃが最高回転速度Ｖ０に到達していると判断（ステップＳ３）した場合、主軸制御部１８は、最高回転速度Ｖ０に到達したときの主軸１２の、加工開始位置からの回転量（つまり回転位置ＦＢＳ）を、加速時回転量Ｓａとして保存し（ステップＳ８）、残回転量Ｓｒが加速時回転量Ｓａ以下になっているか否かを判断する（ステップＳ９）。ＳｒがＳａ以下になっている場合、主軸制御部１８（減速動作制御部３８）は、主軸１２を中間回転速度Ｖｉ（＝Ｖｂ）まで減速回転させて切削動作を継続実行する（ステップＳ５）。次いで主軸制御部１８（位置決め動作制御部４０）は、主軸１２の現在位置における残回転量Ｓｒが、｜Ｓｒ｜＝Ｖｂ^２／（２×｜Ａ０｜）（等式１）を満たしているか否かを判断する（ステップＳ６）。

【0053】

ここで図７を参照すると、図６のステップＵ１において、切削動作中に現在速度Ｖｃが最高回転速度Ｖ０に到達する前に残回転量Ｓｒが総回転量Ｓ０の１／２になった場合（図２のステップＳ３及びＳ４の判断がいずれもＹＥＳの場合）の、主軸１２の切削動作の一例が、速度−時間曲線（時間軸の上側の曲線）で示されている。図７の速度−時間曲線における時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３及びＴ４の主軸１２の動作は、前述した図３の速度−時間曲線における時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３及びＴ４の主軸１２の動作に対応する。すなわち図７に示すように、時間Ｔ１及びＴ２で、主軸１２の最大能力の加速回転（速度制御）が実行され、残回転量Ｓｒが総回転量Ｓ０の１／２になった時点Ａ（ステップＳ４の判断がＹＥＳとなった時点）で、主軸１２の動作は加速回転から減速回転に変わり、時間Ｔ３で、漸増する減速度Ａｃでの主軸１２の減速回転（速度制御）が実行され、時間Ｔ４で、最大減速度Ａ０での主軸１２の減速回転（位置制御）が実行される。

【0054】

制御装置１０がステップＵ１（図２のステップＳ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ４→Ｓ５→Ｓ６）を実行することにより、主軸１２は、図７に示す時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３及びＴ４において、上記したように図３に示す時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３及びＴ４の動作と同様に動作する。但し主軸制御部１８（位置決め動作制御部４０）は、図２のステップＳ６で、主軸１２の残回転量Ｓｒが前述した等式１を満たしている（つまり主軸１２の回転位置が点Ｂに到達した）と判断したときに、図６のステップＵ２で、主軸１２を最大減速度Ａ０で減速回転してＳｒ＝０の点（つまり目標ねじ深さ）に到達させた後も引き続き最大減速度Ａ０と同じ逆回転の最大加速度Ａ０′（つまりＡ０＝Ａ０′）で主軸１２を初期戻り位置（図７の点Ｅ）まで加速逆回転させるための指令を作成し、この指令により主軸１２を位置制御する。

【0055】

図７に示すように、主軸１２は、主軸制御部１８（位置決め動作制御部４０）からの指令に従い、点Ｂから目標ねじ深さに向かって最大減速度Ａ０で減速回転しながら切削動作を遂行し、Ｓｒ＝０になった時点で目標ねじ深さに到達する（時間Ｔ４）。目標ねじ深さに到達した瞬間、主軸１２の現在速度Ｖｃは零になるが、さらに主軸１２は、主軸制御部１８（位置決め動作制御部４０）からの指令に従い、最大減速度Ａ０を維持して逆回転の最大加速度Ａ０′を生じ、現在速度Ｖｃ（負の値）を徐々に増加させる加速逆回転により、時間Ｔ６に渡って、目標ねじ深さから点Ｅに向かう戻り動作を遂行する。このように、点Ｂから目標ねじ深さに到達するまでの時間Ｔ４及び目標ねじ深さから点Ｅに到達するまでの時間Ｔ６において、主軸制御部１８は主軸１２を位置制御し（ステップＵ２）、主軸１２を一定の加速度（すなわち最大減速度Ａ０及び逆回転の最大加速度Ａ０′）で連続的に動作させる（位置指令から求められた定加速度状の速度指令を破線で例示する）。なお主軸１２は、目標ねじ深さで現在速度Ｖｃが零になるが、これは瞬時的なものであって、目標ねじ深さで停止するものではない。

【0056】

主軸１２の初期戻り位置（点Ｅ）は任意に設定できる。例えば図７に示すように、切削動作中に最大減速度Ａ０での減速回転（位置制御）を開始した点Ｂと同様に、主軸１２の逆回転の現在速度Ｖｃ′が所定速度Ｖｂに達する位置を、点Ｅとすることができる。この場合の点Ｅは、目標ねじ深さから｜Ｓｒ｜＝Ｖｂ^２／（２×｜Ａ０｜）に相当する回転量だけ逆回転した位置となる。時間Ｔ６における主軸１２の位置制御による戻り動作自体は、図３に示す時間Ｔ６における主軸１２の速度制御による戻り動作に類似するが、制御の特性として、速度制御による最大能力の加速回転時の最大加速度Ａ０（時間Ｔ１）に比べて、位置制御による最大能力の減速回転時の最大減速度Ａ０（時間Ｔ４）は若干低く抑えられ、その結果、時間Ｔ６における逆回転の最大加速度Ａ０′も、時間Ｔ１の最大加速度Ａ０より若干低くなる傾向がある。

【0057】

他方、図８を参照すると、図６のステップＵ１において、切削動作中に残回転量Ｓｒが総回転量Ｓ０の１／２になる前に現在速度Ｖｃが最高回転速度Ｖ０に到達した場合（図２のステップＳ３の判断がＮＯの場合）の、主軸１２の切削動作の一例が、速度−時間曲線（時間軸の上側の曲線）で示されている。図８の速度−時間曲線における時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ５、Ｔ３及びＴ４の主軸１２の動作は、前述した図４の速度−時間曲線における時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ５、Ｔ３及びＴ４の主軸１２の動作に対応する。すなわち図８に示すように、時間Ｔ１及びＴ２で、主軸１２の最大能力の加速回転（速度制御）が実行されて、主軸１２の現在速度Ｖｃが最高回転速度Ｖ０に到達し、その後、時間Ｔ５に渡り一定速度Ｖ０で主軸１２が回転して切削動作を継続し、残回転量Ｓｒが加速時回転量Ｓａに等しくなった時点Ａ（ステップＳ９の判断がＹＥＳとなった時点）で、主軸１２の動作は加速回転から減速回転に変わり、時間Ｔ３で、漸増する減速度Ａｃでの主軸１２の減速回転（速度制御）が実行され、時間Ｔ４で、最大減速度Ａ０での主軸１２の減速回転（位置制御）が実行される。

【0058】

制御装置１０がステップＵ１（図２のステップＳ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ８→Ｓ９→Ｓ５→Ｓ６）を実行することにより、主軸１２は、図８に示す時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ５、Ｔ３及びＴ４において、上記したように図４に示す時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ５、Ｔ３及びＴ４の動作と同様に動作する。但し主軸制御部１８（位置決め動作制御部４０）は、図２のステップＳ６で、主軸１２の残回転量Ｓｒが前述した等式１を満たしている（つまり主軸１２の回転位置が点Ｂに到達した）と判断したときに、図６のステップＵ２で、主軸１２を最大減速度Ａ０で減速回転してＳｒ＝０の点（つまり目標ねじ深さ）に到達させた後も引き続き最大減速度Ａ０と同じ逆回転の最大加速度Ａ０′（つまりＡ０＝Ａ０′）で主軸１２を初期戻り位置（図８の点Ｅ）まで加速逆回転させるための指令を作成し、この指令により主軸１２を位置制御する。

【0059】

図８に示すように、主軸１２は、主軸制御部１８（位置決め動作制御部４０）からの指令に従い、点Ｂから目標ねじ深さに向かって最大減速度Ａ０で減速回転しながら切削動作を遂行し、Ｓｒ＝０になった時点で目標ねじ深さに到達する（時間Ｔ４）。目標ねじ深さに到達した瞬間、主軸１２の現在速度Ｖｃは零になるが、さらに主軸１２は、主軸制御部１８（位置決め動作制御部４０）からの指令に従い、最大減速度Ａ０を維持して逆回転の最大加速度Ａ０′を生じ、現在速度Ｖｃ（負の値）を徐々に増加させる加速逆回転により、時間Ｔ６に渡って、目標ねじ深さから点Ｅに向かう戻り動作を遂行する。このように、点Ｂから目標ねじ深さに到達するまでの時間Ｔ４及び目標ねじ深さから点Ｅに到達するまでの時間Ｔ６において、主軸制御部１８は主軸１２を位置制御し（ステップＵ２）、主軸１２を一定の加速度（すなわち最大減速度Ａ０及び逆回転の最大加速度Ａ０′）で連続的に動作させる（位置指令から求められた定加速度状の速度指令を破線で例示する）。このように、図８に示す時間Ｔ４及びＴ６における主軸１２の動作は、図７に示す時間Ｔ４及びＴ６における主軸１２の動作に対応する。

【0060】

図７及び図８のいずれの動作例においても、主軸制御部１８が主軸１２の加工開始位置から目標ねじ深さまでの回転動作を制御する間、送り軸制御部２２は、主軸１２の回転位置ＦＢＳを用いて、送り軸１４を主軸１２の動作に追従するように制御して送り動作を行わせる。数値制御部１６は、主軸制御部１８が上記したステップＵ１及びステップＵ２の処理を実行する間、主軸制御部１８から通知される残回転量Ｓｒを監視して、残回転量Ｓｒが第１の所定値（零に近い極小値）以下になったときに、タップ加工が目標ねじ深さに達したと判断する。そして数値制御部１６（主軸指令出力部２６）は、タップ加工が目標ねじ深さに達したと判断した後に、ステップＵ２と並行して、ステップＵ３（図６）で、プログラム解釈部２４が解釈したタップ加工プログラムＰの指令値から、目標ねじ深さから戻り完了位置に至る間の主軸１２の総戻り回転量Ｓ０′と最高戻り回転速度Ｖ０′とを取得して、これら総戻り回転量Ｓ０′と最高戻り回転速度Ｖ０′とを主軸指令ＣＳとして主軸制御部１８に送る。

【0061】

主軸１２が初期戻り位置（点Ｅ）に到達した後、ステップＵ４（図６）で、主軸制御部１８（初期動作制御部３０）は、最高戻り回転速度Ｖ０′を目標速度として初期戻り位置（点Ｅ）から戻り完了位置に向かって主軸１２を、駆動源の許容電流を最大限に利用した最大能力で加速逆回転させて戻り動作を実行する。また主軸制御部１８（残回転量検出部３４）は、総戻り回転量Ｓ０′と回転位置ＦＢＳとに基づき、現在位置から戻り完了位置に至るまでの主軸１２の残戻り回転量Ｓｒ′を逐次検出する。検出した残戻り回転量Ｓｒ′は、検出の都度、主軸制御部１８が数値制御部１６に通知する。この実施形態では、最大加速度検出部３２は、時間Ｔ６の主軸１２の逆回転の最大加速度を検出せず、時間Ｔ４の最大能力での減速回転における最大減速度Ａ０（時間Ｔ１における最大加速度Ａ０に相当）を、主軸１２が目標ねじ深さから加速逆回転する間の逆回転の最大加速度Ａ０′として取得する。

【0062】

次に制御装置１０は、ステップＵ５（図６）で、図５に示すステップＳ１２〜Ｓ１８を実行する。すなわち、主軸制御部１８（現在速度検出部３６）は、最大能力での加速逆回転中に回転位置ＦＢＳに基づき逆回転の現在速度Ｖｃ′を逐次検出し、現在速度Ｖｃ′が最高戻り回転速度Ｖ０′に到達していないか否かを判断する（ステップＳ１２）。Ｖｃ′がＶ０′に到達していない場合、主軸制御部１８は、残戻り回転量Ｓｒ′が総戻り回転量Ｓ０′の１／２以下になっているか否かを判断し（ステップＳ１３）、Ｓｒ′がＳ０′の１／２以下になっている場合、主軸制御部１８（減速動作制御部３８）は、主軸１２を中間戻り回転速度Ｖｉ′（＝Ｖｂ）まで減速逆回転させて戻り動作を継続実行する（ステップＳ１４）。他方、現在速度Ｖｃ′が最高戻り回転速度Ｖ０′に到達していると判断（ステップＳ１２）した場合、主軸制御部１８は、最高戻り回転速度Ｖ０′に到達したときの主軸１２の、目標ねじ深さからの回転量（つまり回転位置ＦＢＳ）を、戻り動作の加速時回転量Ｓａ′として保存し（ステップＳ１７）、残戻り回転量Ｓｒ′が加速時回転量Ｓａ′以下になっているか否かを判断する（ステップＳ１８）。Ｓｒ′がＳａ′以下になっている場合、主軸制御部１８（減速動作制御部３８）は、主軸１２を中間戻り回転速度Ｖｉ′（＝Ｖｂ）まで減速逆回転させて戻り動作を継続実行する（ステップＳ１４）。その後、主軸制御部１８（位置決め動作制御部４０）は、主軸１２の現在位置における残戻り回転量Ｓｒ′が、｜Ｓｒ′｜＝Ｖｂ^２／（２×｜Ａ０′｜）（等式２）を満たしているか否かを判断し（ステップＳ１５）、等式２を満たしている場合、主軸１２を最大減速度Ａ０′（時間Ｔ６における逆回転の最大加速度Ａ０′に対応する値）で減速逆回転してＳｒ′＝０の点（つまり戻り完了位置）で停止させるための指令を作成し、この指令により主軸１２を位置制御する（ステップＳ１６）。主軸１２は、主軸制御部１８（位置決め動作制御部４０）からの指令に従い、戻り完了位置に向かって最大減速度Ａ０′で減速逆回転して戻り動作を実行し、Ｓｒ′＝０になった時点で停止する。

【0063】

ここで図７を参照すると、図６のステップＵ５において、逆回転の現在速度Ｖｃ′が最高戻り回転速度Ｖ０′に到達する前に残戻り回転量Ｓｒ′が総戻り回転量Ｓ０′の１／２になった場合（図５のステップＳ１２及びＳ１３の判断がいずれもＹＥＳの場合）の、主軸１２の戻り動作の一例が、速度−時間曲線（時間軸の下側の曲線）で示されている。図７の速度−時間曲線における時間Ｔ７、Ｔ８及びＴ９の主軸１２の動作は、前述した図３の速度−時間曲線における時間Ｔ７、Ｔ８及びＴ９の主軸１２の動作に対応する。図７の動作例では、主軸１２は、時間Ｔ６で目標ねじ深さから初期戻り位置（点Ｅ）に到達した後に、逆回転の現在速度Ｖｃ′がＶｂ（負の値）を超えるので、最大能力での加速逆回転において、主軸モータの特性により、主軸１２の逆回転の加速度がＡ０′から漸減する（時間Ｔ７）。残戻り回転量Ｓｒ′が総戻り回転量Ｓ０′の１／２になった時点Ｃ（図５のステップＳ１３の判断がＹＥＳとなった時点）で、主軸１２の動作は加速逆回転から減速逆回転に変わり、時間Ｔ８で、漸増する減速度Ａｃ′での主軸１２の減速逆回転（速度制御）が実行され、時間Ｔ９で、最大減速度Ａ０′での主軸１２の減速逆回転（位置制御）が実行される。

【0064】

他方、図８を参照すると、図６のステップＵ５において、残戻り回転量Ｓｒ′が総戻り回転量Ｓ０′の１／２になる前に逆回転の現在速度Ｖｃ′が最高戻り回転速度Ｖ０′に到達した場合（図５のステップＳ１２の判断がＮＯの場合）の、主軸１２の戻り動作の一例が、速度−時間曲線（時間軸の下側の曲線）で示されている。図８の速度−時間曲線における時間Ｔ７、Ｔ１０、Ｔ８及びＴ９の主軸１２の動作は、前述した図４の速度−時間曲線における時間Ｔ７、Ｔ１０、Ｔ８及びＴ９の主軸１２の動作に対応する。図８の動作例では、主軸１２が初期戻り位置（点Ｅ）に到達した後の時間Ｔ７で、図７の動作例と同様の漸減する加速度Ａ０′による主軸１２の最大能力の加速逆回転が実行され、主軸１２の現在速度Ｖｃ′が最高戻り回転速度Ｖ０′に到達する。その後、時間Ｔ１０に渡り一定速度Ｖ０′で主軸１２が逆回転して戻り動作を継続する。残戻り回転量Ｓｒ′が加速時回転量Ｓａ′に等しくなった時点Ｃ（図５のステップＳ１８の判断がＹＥＳとなった時点）で、主軸１２の動作は加速逆回転から減速逆回転に変わり、時間Ｔ８で、漸増する減速度Ａｃ′での主軸１２の減速逆回転（速度制御）が実行され、時間Ｔ９で、最大減速度Ａ０′での主軸１２の減速逆回転（位置制御）が実行される。

【0065】

図７及び図８のいずれの動作例においても、主軸制御部１８が主軸１２の目標ねじ深さから戻り完了位置までの逆回転動作を制御する間、送り軸制御部２２は、主軸１２の回転位置ＦＢＳを用いて、送り軸１４を主軸１２の動作に追従するように制御して逆送り動作を行わせる。数値制御部１６は、主軸制御部１８が上記したステップＵ３〜ステップＵ５の処理を実行する間、主軸制御部１８から通知される残戻り回転量Ｓｒ′を監視して、残戻り回転量Ｓｒ′が第２の所定値（零に近い極小値）以下になったときに、戻り動作が完了して工具がワークから引き抜かれたと判断する。

【0066】

図６〜図８に示す実施形態による制御装置１０は、図１〜図５の実施形態による制御装置１０と同様に、主軸１２に加工開始位置から目標ねじ深さまでの切削動作を行わせる際に、数値制御部１６が主軸制御部１８に対して、主軸１２の総回転量Ｓ０と最高回転速度Ｖ０のみを主軸指令ＣＳとして通知し、主軸制御部１８がこの主軸指令ＣＳに従い、最高回転速度Ｖ０を目標に許容電流を最大限に使用した最大出力で主軸１２を加速させて切削動作を実行するとともに、その間の最大加速度Ａ０と逐次検出する主軸１２の残回転量Ｓｒ及び現在速度Ｖｃとに基づき、主軸１２を最大減速度Ａ０で減速させながら目標ねじ深さまでの切削動作を最短時間で継続実行して目標ねじ深さに到達させるように構成されている。したがって制御装置１０によれば、数値制御部１６に対し主軸１２の出力特性に対応する加減速指令を作成するためのパラメータの設定や調整等を行う必要がなく、より簡単な構成で、主軸１２の加速能力を最大限に発揮させる加減速制御を行って、タップ加工のサイクルタイムを短縮することが可能になる。

【0067】

しかも制御装置１０は、主軸１２の最大能力での加速回転の後に、主軸１２の残回転量Ｓｒと現在速度Ｖｃとに応じて、減速回転のための速度指令Ｃｖを逐次更新し、漸増する減速度Ａｃで点Ａから主軸１２を減速回転させて、中間回転速度Ｖｉ（＝Ｖｂ）に達したときの残回転量Ｓｒが位置決め回転量Ｓｐｏｓと等しくなる速度制御を実行するようにしたから、点Ｂから主軸１２を最大減速度Ａ０で減速させる位置制御への、速度制御からの切り替えを、前述した待ち時間を要することなく円滑に行うことができる。したがって制御装置１０によれば、主軸１２の減速回転中の速度制御から位置制御への切り替えに待ち時間を要しないので、タップ加工のサイクルタイムをさらに短縮することができ、また、速度制御から位置制御への切替時における加速度の急激な変化を回避できるので、加速度の変化に起因して主軸１２に生じ得る機械構造上の衝撃を軽減できる。

【0068】

さらに、図６〜図８に示す実施形態による制御装置１０は、主軸１２に目標ねじ深さから戻り完了位置までの戻り動作を行わせる際に、切削動作の終了時に主軸１２を目標ねじ深さで停止させることなく（つまり加速度を零にすることなく）、最大減速度Ａ０（負の値）と同じ逆回転の最大加速度Ａ０′（負の値）で、主軸１２を所定の初期戻り位置まで位置制御で加速逆回転させるように構成されている。この構成により、主軸１２の動作を切削動作から戻り動作に切り替えるときの加速度の変化が無くなるので、加速度の変化に起因して主軸１２に生じ得る機械構造上の衝撃や、加速度の変化に起因して主軸１２と送り軸１４との間に生じ得る同期誤差の増加を、未然に回避することができる。

【0069】

図６〜図８に示す実施形態による制御装置１０では、主軸１２を初期戻り位置まで位置制御で加速逆回転させた後は、数値制御部１６が主軸制御部１８に対して通知した主軸１２の総戻り回転量Ｓ０′と最高戻り回転速度Ｖ０′のみの主軸指令ＣＳに従い、主軸１２を最大出力で加速させて戻り動作を実行するとともに、動作反転時の逆回転の最大加速度Ａ０′に対応する最大減速度Ａ０′で主軸１２を減速させながら戻り完了位置までの戻り動作を最短時間で継続実行して戻り完了位置で停止させるように構成されている。したがって制御装置１０によれば、数値制御部１２に対し主軸１２の出力特性に対応する加減速指令を作成するためのパラメータの設定や調整等を行う必要がなく、より簡単な構成で、主軸１２の加速能力を最大限に発揮させる加減速制御を行って、タップ加工のサイクルタイムを短縮することが可能になる。

【0070】

ところで、工作機械を用いたタップ加工においては、制御装置がタップ加工の間に主軸の回転位置や送り軸の送り位置を継続して認識することが望ましい。図９は、主軸及び送り軸の位置認識機能を付加した変形例による制御装置５０の構成を機能ブロックで示す。制御装置５０は、位置認識機能を付加した点以外は、図１の制御装置１０と同様の構成を有する。対応する構成要素には共通する参照符号を付して、その詳細な説明を省略する。

【0071】

制御装置５０は、タップ加工プログラムＰに基づき主軸指令ＣＳ及び送り軸指令ＣＦを作成する数値制御部１６と、主軸指令ＣＳに従って主軸１２の回転動作を制御する主軸制御部１８と、主軸１２の回転位置を検出する回転検出部２０と、送り軸指令ＣＦに従って、回転検出部２０が検出した回転位置に基づき送り軸１４の送り動作を制御する送り軸制御部２２と、送り軸１４の送り位置を検出する送り検出部５２とを備える。数値制御部１６の送り軸指令出力部２８は、タップ加工の開始に先立ち、プログラム解釈部２４が解釈したタップ加工プログラムＰの指令値から、目標ねじ深さに相当する送り軸１４の総送り量Ｄ０（ｍｍ）とねじピッチＰ（ｍｍ／ｒｅｖ）とを取得して、これら総送り量Ｄ０とねじピッチＰとを送り軸指令ＣＦとして送り軸制御部２２に送る。このように送り軸指令ＣＦは、送り軸１４を目標ねじ深さまで送り運動させるための位置指令や加減速指令を含まないものとなっている。

【0072】

送り軸制御部２２は、回転検出部２０が検出した主軸１２の回転位置ＦＢＳと、ねじピッチＰと、送り検出部５２が検出した送り軸１４の送り位置ＦＢＦ（すなわちフィードバック値）とに基づき、送り軸１４の送り動作を制御する送り動作制御部５４と、総送り量Ｄ０と送り位置ＦＢＦとに基づき、現在位置から目標ねじ深さに至るまでの送り軸１４の残送り量Ｄｒを検出する残送り量検出部５６とを備える。なお送り検出部５２は、送り軸１４の駆動装置の動作位置を検出するエンコーダ等の位置検出器（図示せず）の出力から、送り位置ＦＢＦを取得することができる。

【0073】

主軸制御部１８の残回転量検出部３４は、主軸１２を加工開始位置から目標ねじ深さまで切削動作させる間、主軸１２の現在位置からの残回転量Ｓｒを逐次検出し、検出の都度、残回転量Ｓｒを数値制御部１６に通知する。送り軸制御部２２の残送り量検出部５６は、送り軸１４を加工開始位置から目標ねじ深さまで送り動作させる間、送り軸１４の現在位置からの残送り量Ｄｒを逐次検出し、検出の都度、残送り量Ｄｒを数値制御部１６に通知する。さらに送り軸制御部２２は、加工開始時の送り軸１４の初期位置Ｄｉ（送り位置ＦＢＦ）を数値制御部１６に通知する。

【0074】

数値制御部１６は、残回転量Ｓｒに基づき主軸１２の現在位置を認識するとともに残送り量Ｄｒに基づき送り軸１４の現在位置を認識する位置認識部５８を備える。位置認識部５８は、タップ加工プログラムＰから取得した主軸１２の総回転量Ｓ０と、主軸制御部１８から通知された主軸１２の残回転量Ｓｒとを用いて、主軸１２の現在位置を（Ｓ０−Ｓｒ）として認識する。また位置認識部５８は、タップ加工プログラムＰから取得した送り軸１４の総送り量Ｄ０と、送り軸制御部２２から通知された送り軸１４の残送り量Ｄｒ及び初期位置Ｄｉとを用いて、送り軸１４の現在位置を（Ｄ０−Ｄｒ＋Ｄｉ）として認識する。

【0075】

上記構成を有する制御装置５０では、数値制御部１６が生成する主軸指令ＣＳに主軸１２の位置指令や加減速指令が含まれず、また数値制御部１６が生成する送り軸指令ＣＦに送り軸１４の位置指令や加減速指令が含まれない構成であっても、数値制御部１６の位置認識部５８は、主軸１２及び送り軸１４の現在位置を認識することができる。したがって制御装置５０によれば、フィードバック制御を実行する主軸制御部１８及び送り軸制御部２２の上位コントローラである数値制御部１６が、主軸１２及び送り軸１４の動作状態を、タップ加工の実行中に常に把握ないし管理でき、以て、タップ加工制御の信頼性を向上させることができる。

【0076】

制御装置５０においては、タップ加工の戻り動作を制御する間も同様に、数値制御部１６の位置認識部５８が、主軸１２及び送り軸１４の現在位置を認識することができる。この場合、前述したように数値制御部１６が、タップ加工が目標ねじ深さに達したと判断したときに、送り軸指令出力部２８は、プログラム解釈部２４が解釈したタップ加工プログラムＰの指令値から、目標ねじ深さに相当する送り軸１４の総戻り送り量Ｄ０′（ｍｍ）とねじピッチＰ（ｍｍ／ｒｅｖ）とを取得して、これら総戻り送り量Ｄ０′とねじピッチＰとを送り軸指令ＣＦとして送り軸制御部２２に送る。通常、総戻り送り量Ｄ０′は総送り量Ｄ０に一致する。

【0077】

送り軸制御部２２の送り動作制御部５４は、主軸１２の戻り動作の回転位置ＦＢＳと、ねじピッチＰと、送り軸１４の戻り動作の送り位置ＦＢＦとに基づき、送り軸１４の戻り送り動作を制御する。送り軸制御部２２の残送り量検出部５６は、総戻り送り量Ｄ０′と送り位置ＦＢＦとに基づき、現在位置から戻り完了位置に至るまでの送り軸１４の残戻り送り量Ｄｒ′を検出する。主軸制御部１８の残回転量検出部３４は、主軸１２を目標ねじ深さから戻り完了位置まで戻り動作させる間、主軸１２の現在位置からの残戻り回転量Ｓｒ′を逐次検出し、検出の都度、残戻り回転量Ｓｒ′を数値制御部１６に通知する。送り軸制御部２２の残送り量検出部５６は、送り軸１４を目標ねじ深さから戻り完了位置まで戻り送り動作させる間、送り軸１４の現在位置からの残戻り送り量Ｄｒ′を逐次検出し、検出の都度、残戻り送り量Ｄｒ′を数値制御部１６に通知する。さらに送り軸制御部２２は、戻り動作開始時の送り軸１４の初期位置Ｄｉ′（送り位置ＦＢＦ）を数値制御部１６に通知する。数値制御部１６の位置認識部５８は、主軸１２の総戻り回転量Ｓ０′と残戻り回転量Ｓｒ′とを用いて主軸１２の現在位置（Ｓ０′−Ｓｒ′）を認識するとともに、送り軸１４の総戻り送り量Ｄ０′と残戻り送り量Ｄｒ′と初期位置Ｄｉ′とを用いて送り軸１４の現在位置（Ｄ０′−Ｄｒ′＋Ｄｉ′）を認識する。

【0078】

工作機械を用いたタップ加工においては、制御装置がタップ加工の間に主軸と送り軸との同期誤差を継続して認識することが望ましい。図１０は、主軸と送り軸との同期誤差認識機能を付加した変形例による制御装置６０の構成を機能ブロックで示す。制御装置６０は、同期誤差認識機能を付加した点以外は、図１の制御装置１０と同様の構成を有する。対応する構成要素には共通する参照符号を付して、その詳細な説明を省略する。

【0079】

制御装置６０は、タップ加工プログラムＰに基づき主軸指令ＣＳ及び送り軸指令ＣＦを作成する数値制御部１６と、主軸指令ＣＳに従って主軸１２の回転動作を制御する主軸制御部１８と、主軸１２の回転位置を検出する回転検出部２０と、送り軸指令ＣＦに従って、回転検出部２０が検出した回転位置に基づき送り軸１４の送り動作を制御する送り軸制御部２２と、送り軸１４の送り位置を検出する送り検出部５２とを備える。数値制御部１６の送り軸指令出力部２８は、タップ加工の開始に先立ち、プログラム解釈部２４が解釈したタップ加工プログラムＰの指令値から、目標ねじ深さに相当する送り軸１４の総送り量Ｄ０（ｍｍ）とねじピッチＰ（ｍｍ／ｒｅｖ）とを取得して、これら総送り量Ｄ０とねじピッチＰとを送り軸指令ＣＦとして送り軸制御部２２に送る。このように送り軸指令ＣＦは、送り軸１４を目標ねじ深さまで送り運動させるための位置指令や加減速指令を含まないものとなっている。

【0080】

送り軸制御部２２は、回転検出部２０が検出した主軸１２の回転位置ＦＢＳと、ねじピッチＰと、送り検出部５２が検出した送り軸１４の送り位置ＦＢＦ（すなわちフィードバック値）とに基づき、送り軸１４の送り動作を制御する送り動作制御部５４と、総送り量Ｄ０と送り位置ＦＢＦとに基づき、現在位置から目標ねじ深さに至るまでの送り軸１４の残送り量Ｄｒを検出する残送り量検出部５６とを備える。主軸制御部１８の残回転量検出部３４は、主軸１２を加工開始位置から目標ねじ深さまで切削動作させる間、主軸１２の現在位置からの残回転量Ｓｒを逐次検出し、検出の都度、残回転量Ｓｒを数値制御部１６に通知する。送り軸制御部２２の残送り量検出部５６は、送り軸１４を加工開始位置から目標ねじ深さまで送り動作させる間、送り軸１４の現在位置からの残送り量Ｄｒを逐次検出し、検出の都度、残送り量Ｄｒを数値制御部１６に通知する。

【0081】

数値制御部１６は、残回転量Ｓｒと残送り量ＤｒとねじピッチＰとに基づき、主軸１２と送り軸１４との同期運転の同期誤差を計算する同期誤差計算部６２を備える。同期誤差計算部６２は、主軸制御部１８から通知された主軸１２の残回転量Ｓｒ（ｒｅｖ）と、送り軸制御部２２から通知された送り軸１４の残送り量Ｄｒ（ｍｍ）と、ねじピッチＰ（ｍｍ／ｒｅｖ）とを用いて、主軸１２と送り軸１４との同期誤差Ｅを下記の式により計算する。
同期誤差Ｅを主軸１２の回転量に換算して計算する場合：
Ｅ（ｒｅｖ）＝Ｓｒ−Ｄｒ／Ｐ
同期誤差Ｅを送り軸１４の送り量に換算して計算する場合：
Ｅ（ｍｍ）＝Ｓｒ×Ｐ−Ｄｒ

【0082】

上記構成を有する制御装置６０では、数値制御部１６が主軸１２及び送り軸１４のフィードバック制御を行わない構成であっても、数値制御部１６の同期誤差計算部６２は、主軸１２と送り軸１４との同期誤差Ｅを求めることができる。したがって制御装置６０によれば、フィードバック制御を実行する主軸制御部１８及び送り軸制御部２２の上位コントローラである数値制御部１６が、主軸１２と送り軸１４との同期誤差Ｅを、タップ加工の実行中に常に把握ないし管理でき、以て、タップ加工制御の信頼性を向上させることができる。

【0083】

制御装置６０の数値制御部１６は、同期誤差計算部６２が求めた同期誤差Ｅを表示装置６４に表示させる表示制御部６６を備えることができる。この構成によれば、工作機械がタップ加工を実行している最中に、オペレータが同期誤差Ｅを逐次確認でき、以て、同期誤差Ｅに応じた対策を迅速に遂行することが可能になる。

【0084】

制御装置６０においては、タップ加工の戻り動作を制御する間も同様に、数値制御部１６の同期誤差計算部６２が、主軸１２と送り軸１４との同期誤差Ｅを計算することができる。この場合、前述したように数値制御部１６が、タップ加工が目標ねじ深さに達したと判断したときに、送り軸指令出力部２８は、プログラム解釈部２４が解釈したタップ加工プログラムＰの指令値から、目標ねじ深さに相当する送り軸１４の総戻り送り量Ｄ０′（ｍｍ）とねじピッチＰ（ｍｍ／ｒｅｖ）とを取得して、これら総戻り送り量Ｄ０′とねじピッチＰとを送り軸指令ＣＦとして送り軸制御部２２に送る。通常、総戻り送り量Ｄ０′は総送り量Ｄ０に一致する。

【0085】

送り軸制御部２２の送り動作制御部５４は、主軸１２の戻り動作の回転位置ＦＢＳと、ねじピッチＰと、送り軸１４の戻り動作の送り位置ＦＢＦとに基づき、送り軸１４の戻り送り動作を制御する。送り軸制御部２２の残送り量検出部５６は、総戻り送り量Ｄ０′と送り位置ＦＢＦとに基づき、現在位置から戻り完了位置に至るまでの送り軸１４の残戻り送り量Ｄｒ′を検出する。主軸制御部１８の残回転量検出部３４は、主軸１２を目標ねじ深さから戻り完了位置まで戻り動作させる間、主軸１２の現在位置からの残戻り回転量Ｓｒ′を逐次検出し、検出の都度、残戻り回転量Ｓｒ′を数値制御部１６に通知する。送り軸制御部２２の残送り量検出部５６は、送り軸１４を目標ねじ深さから戻り完了位置まで戻り送り動作させる間、送り軸１４の現在位置からの残戻り送り量Ｄｒ′を逐次検出し、検出の都度、残戻り送り量Ｄｒ′を数値制御部１６に通知する。数値制御部１６の同期誤差計算部６２は、主軸１２の残戻り回転量Ｓｒ′と送り軸１４の残戻り送り量Ｄｒ′とねじピッチＰとを用いて、主軸１２と送り軸１４との同期誤差Ｅ（Ｅ＝Ｓｒ′−Ｄｒ′／Ｐ又はＥ＝Ｓｒ′×Ｐ−Ｄｒ′）を計算する。

【0086】

上記した制御装置１０、５０、６０の構成は、主軸１２と送り軸１４との同期運転を制御する工作機械の制御方法として記述できる。この制御方法は、制御装置１０、５０、６０が、加工開始位置から目標ねじ深さに至る間の主軸１２の総回転量Ｓ０と最高回転速度Ｖ０とをタップ加工プログラムＰから取得するステップと、最高回転速度Ｖ０を目標値とする速度制御により加工開始位置から主軸１２を最大能力で加速回転させるステップと、最大能力での加速回転中に主軸１２の回転位置フィードバック値ＦＢＳに基づき主軸１２の最大加速度Ａ０を検出するステップと、総回転量Ｓ０と回転位置フィードバック値ＦＢＳとに基づき、現在位置から目標ねじ深さに至るまでの主軸１２の残回転量Ｓｒを検出するステップと、回転位置フィードバック値ＦＢＳに基づき主軸１２の現在速度Ｖｃを検出するステップと、最大能力での加速回転の後に、速度制御により主軸１２を減速回転させて予め定めた中間回転速度Ｖｉに到達させるステップと、主軸１２が中間回転速度Ｖｉに到達した後に、最大加速度Ａ０と残回転量Ｓｒと現在速度Ｖｃとに基づき、位置制御により主軸１２を最大能力で減速回転させて目標ねじ深さに到達させるステップとを備え、主軸１２を中間回転速度Ｖｉに到達させるステップは、減速回転のための速度指令Ｃｖを、残回転量Ｓｒと現在速度Ｖｃとを用いて逐次更新し、主軸１２を中間回転速度Ｖｉに到達させたときの残回転量Ｓｒが、位置制御の下で目標ねじ深さに到達するまでの主軸１２の位置決め回転量Ｓｐｏｓと等しくなるように、逐次更新される速度指令Ｃｖにより主軸１２を減速回転させるステップを含むものである。このとき、主軸１２を目標ねじ深さで停止させるように構成できる。或いは、主軸１２を目標ねじ深さで停止させないように構成できる。

【0087】

また上記制御方法は、制御装置１０、５０、６０が、目標ねじ深さから戻り完了位置に至る間の主軸１２の総戻り回転量Ｓ０′と最高戻り回転速度Ｖ０′とをタップ加工プログラムＰから取得するステップと、最高戻り回転速度Ｖ０′を目標値とする速度制御により、目標ねじ深さから、又は目標ねじ深さよりも予め定めた回転数だけ戻った初期戻り位置から、主軸１２を最大能力で加速逆回転させるステップと、主軸１２が目標ねじ深さから加速逆回転する間の逆回転の最大加速度Ａ０′を検出又は取得するステップと、総戻り回転量Ｓ０′と主軸１２の回転位置フィードバック値ＦＢＳとに基づき、現在位置から戻り完了位置に至るまでの主軸１２の残戻り回転量Ｓｒ′を検出するステップと、回転位置フィードバック値ＦＢＳに基づき主軸１２の逆回転の現在速度Ｖｃ′を検出するステップと、最大能力での加速逆回転の後に、速度制御により主軸１２を減速逆回転させて予め定めた中間戻り回転速度Ｖｉ′に到達させるステップと、主軸１２が中間戻り回転速度Ｖｉ′に到達した後に、逆回転の最大加速度Ａ０′と残戻り回転量Ｓｒ′と逆回転の現在速度Ｖｃ′とに基づき、位置制御により主軸１２を最大能力で減速逆回転させるとともに戻り完了位置で停止させるステップとを備え、主軸１２を中間戻り回転速度Ｖｉ′に到達させるステップは、減速逆回転のための速度指令Ｃｖ′を、残戻り回転量Ｓｒ′と逆回転の現在速度Ｖｃ′とを用いて逐次更新し、主軸１２を中間戻り回転速度Ｖｉ′に到達させたときの残戻り回転量Ｓｒ′が、位置制御の下で戻り完了位置で停止するまでの主軸１２の位置決め戻り回転量Ｓｐｏｓ′と等しくなるように、逐次更新される速度指令Ｃｖ′により主軸１２を減速逆回転させるステップを含むものである。

【0088】

これら制御方法によれば、前述した制御装置１０、５０、６０の効果と同等の効果が奏される。

【符号の説明】

【0089】

１０、５０、６０ 制御装置
１２ 主軸
１４ 送り軸
１６ 数値制御部
１８ 主軸制御部
２０ 回転検出部
２２ 送り軸制御部
２６ 主軸指令出力部
２８ 送り軸指令出力部
３０ 初期動作制御部
３２ 最大加速度検出部
３４ 残回転量検出部
３６ 現在速度検出部
３８ 減速動作制御部
４０ 位置決め動作制御部
５２ 送り検出部
５４ 送り動作制御部
５６ 残送り量検出部
５８ 位置認識部
６２ 同期誤差計算部
６６ 表示制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】