(57)【要約】【課題】サーボモータの出力トルクを有効利用しつつオーバヒートを抑制できる数値制御装置と制御方法を提供する。【解決手段】タップ動作時、ＣＰＵは主軸モータとＺ軸モータを同時駆動する。主軸モータの温度が注意閾値未満の場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、ＣＰＵはサーボモータの出力トルクを最大限利用する為、主軸モータとＺ軸モータの二段加減速制御を実行する（Ｓ９）。二段加減速制御では、サーボモータの出力トルクを最大限利用するので、連続運転を行うと主軸モータの温度は上昇する。主軸モータの温度が注意閾値以上の場合（Ｓ２：ＮＯ）、主軸モータに掛かる負荷を軽減する為、ＣＰＵは二段加減速制御から一段加減速制御に切替える（Ｓ１０）。一段加減速制御で利用できる出力トルクは、二段加減速制御に比べて小さい。故に数値制御装置はサーボモータの出力トルクを有効利用しつつオーバヒートを抑制できる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
サーボモータと、前記サーボモータで駆動する駆動軸とを備える機械の制御を行い、前記駆動軸の加速開始時に加速度を増加する加速度増加期間と、前記駆動軸の加速終了時に加速度を減少する加速度減少期間とを有する数値制御装置において、
前記サーボモータの温度を検出する温度検出手段が検出した温度が第一閾値未満か否か判断する温度判断手段と、
前記温度判断手段が前記温度は前記第一閾値未満と判断した場合、前記加速度増加期間における加速度変化の傾きを前記加速度減少期間における加速度の傾きよりも大きく設定すると共に、前記加速度減少期間内において前記駆動軸の加速度減少速度を一定の第一傾きの第一加速度減少速度に設定した後、前記第一傾きよりも大きな一定の第二傾きの第二加速度減少速度に切替える二段加減速制御を実行する第一制御手段と、
前記温度判断手段が前記温度は前記第一閾値以上と判断した場合、前記加速度増加期間における加速度変化の傾きと、前記加速度減少期間における加速度変化の傾きとを同一に設定する一段加減速制御を実行する第二制御手段と
を備えたこと
を特徴とする数値制御装置。
【請求項２】
前記温度判断手段が前記温度は前記第一閾値未満と判断した場合、前記サーボモータのトルクを検出するトルク検出手段が検出した前記トルクは第二閾値未満か否か判断するトルク判断手段を備え、
前記第一制御手段は、
前記トルク判断手段が前記トルクは前記第二閾値未満と判断した場合、前記二段加減速制御を実行する第三制御手段と、
前記トルク判断手段が前記トルクは前記第二閾値以上と判断した場合、前記一段加減速制御を実行する第四制御手段と
を備えたこと
を特徴とする請求項１に記載の数値制御装置。
【請求項３】
前記駆動軸は、タップ工具を装着して回転可能な前記機械の主軸であること
を特徴とする請求項１又は２に記載の数値制御装置。
【請求項４】
サーボモータと、前記サーボモータで駆動する駆動軸とを備える機械の制御を行い、前記駆動軸の加速開始時に加速度を増加する加速度増加期間と、前記駆動軸の加速終了時に加速度を減少する加速度減少期間とを有する数値制御装置の制御方法において、
前記サーボモータの温度を検出する温度検出手段が検出した温度が第一閾値以上か否か判断する温度判断工程と、
前記温度判断工程で前記温度は前記第一閾値未満と判断した場合、前記加速度増加期間における加速度変化の傾きを前記加速度減少期間における加速度の傾きよりも大きく設定すると共に、前記加速度減少期間内において前記駆動軸の加速度減少速度を一定の第一傾きの第一加速度減少速度に設定した後、前記第一傾きよりも大きな一定の第二傾きの第二加速度減少速度に切替える二段加減速制御を実行する第一制御工程と、
前記温度判断工程で前記温度は前記第一閾値以上と判断した場合、前記加速度増加期間における加速度変化の傾きと、前記加速度減少期間における加速度変化の傾きとを同一に設定する一段加減速制御を実行する第二制御工程と
を備えたこと
を特徴とする制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、数値制御装置と制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
数値制御装置はサーボモータと送り軸を備える。送り軸はサーボモータで駆動する。数値制御装置は送り軸の加速度増加期間と加速度減少期間を有する。加速度増加期間は送り軸の加速開始時に加速度を増加する期間である。加速度減少期間は送り軸の加速終了時に加速度を減少する期間である。特許文献１記載の数値制御方法は、サーボモータの出力トルクを最大限利用する為に、加速度増加期間における加速度変化の傾きを加速度減少期間における加速度変化の傾きよりも大きく設定すると共に、加速度減少期間内において送り軸の加速度減少速度を一定の第一傾きである第一加速度減少速度から、第一傾きよりも大きな一定の第二傾きである第二加速度減少速度に切替える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５２３３５９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１記載の方法は、サーボモータの出力トルクを最大限利用するので、連続運転を行うとオーバヒートが発生し易いという問題点があった。
【０００５】
本発明の目的は、サーボモータの出力トルクを有効利用しつつオーバヒートを抑制できる数値制御装置と制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の数値制御装置は、サーボモータと、前記サーボモータで駆動する駆動軸とを備える機械の制御を行い、前記駆動軸の加速開始時に加速度を増加する加速度増加期間と、前記駆動軸の加速終了時に加速度を減少する加速度減少期間とを有する数値制御装置において、前記サーボモータの温度を検出する温度検出手段が検出した温度が第一閾値未満か否か判断する温度判断手段と、前記温度判断手段が前記温度は前記第一閾値未満と判断した場合、前記加速度増加期間における加速度変化の傾きを前記加速度減少期間における加速度の傾きよりも大きく設定すると共に、前記加速度減少期間内において前記駆動軸の加速度減少速度を一定の第一傾きの第一加速度減少速度に設定した後、前記第一傾きよりも大きな一定の第二傾きの第二加速度減少速度に切替える二段加減速制御を実行する第一制御手段と、前記温度判断手段が前記温度は前記第一閾値以上と判断した場合、前記加速度増加期間における加速度変化の傾きと、前記加速度減少期間における加速度変化の傾きとを同一に設定する一段加減速制御を実行する第二制御手段とを備えたことを特徴とする。サーボモータの温度が第一閾値未満の場合、第一制御手段は、加速度増加期間における加速度変化の傾きを加速度減少期間における加速度変化の傾きよりも大きく設定する。数値制御装置はサーボモータの低速回転数側の最大出力トルクを有効利用できる上、加速度減少期間内の駆動軸の加速度減少速度をサーボモータの最大出力トルク特性に接近できる。故に数値制御装置はサーボモータの高速回転数側の最大出力トルクを有効利用でき、駆動軸の位置決めに要する時間を短縮できる。第一制御手段は二段加減速制御を更に実行する。二段加減速制御は、加速度減少期間内にて第一加速度減少速度から第二加速度減少速度に設定する。第二加速度減少速度は、第一加速度減少速度よりも大きい。故に数値制御装置は加速度減少速度をサーボモータの最大出力トルク特性に確実に近似できるので、サーボモータの中高速回転数側の最大出力トルクを有効利用できる。サーボモータの温度が第一閾値以上の場合、サーボモータのオーバヒートを抑制する為、第二制御手段は一段加減速制御を実行する。一段加減速制御は、加速度増加期間にける加速度変化の傾きと、加速度減少期間における加速度変化の傾きとを同一に設定する。故に数値制御装置は駆動軸における制御特性をサーボモータの最大出力トルクで規定する領域内に設定できるので、サーボモータのオーバヒートを抑制できる。数値制御装置はサーボモータの温度が低い場合に高速回転数側の出力トルクを利用できるので、加工周期を短縮できる。数値制御装置はサーボモータの温度が高い場合、二段加減速制御から自動的に一段加減速制御に切替えてサーボモータのオーバヒートを抑制できるので、サーボモータを長時間運転できる。尚、「加速度」とは、例えば正方向に加速運動しているときは正の値、正方向と逆方向に加速運動しているときは負の値を示すものであり、加速及び減速の何れの場合にも示すことができる。
【０００７】
請求項２の数値制御装置は、前記温度判断手段が前記温度は前記第一閾値未満と判断した場合、前記サーボモータのトルクを検出するトルク検出手段が検出した前記トルクは第二閾値未満か否か判断するトルク判断手段を備え、前記第一制御手段は、前記トルク判断手段が前記トルクは前記第二閾値未満と判断した場合、前記二段加減速制御を実行する第三制御手段と、前記トルク判断手段が前記トルクは前記第二閾値以上と判断した場合、前記一段加減速制御を実行する第四制御手段とを備えてもよい。サーボモータの温度が第一閾値未満で、且つサーボモータのトルクが第二閾値未満の場合、数値制御装置は二段加減速制御を実行するので、高速回転数側の出力トルクを有効利用して加工周期を短縮できる。サーボモータの温度が第一閾値未満であっても、サーボモータのトルクが第二閾値以上の場合、サーボモータに掛かる負荷を軽減する為、数値制御装置は二段加減速制御ではなく一段加減速制御を実行する。故に数値制御装置はサーボモータの負荷を軽減できるので、サーボモータの負荷による故障を防止できる。
【０００８】
請求項３の数値制御装置の前記駆動軸は、タップ工具を装着して回転可能な前記機械の主軸であるとよい。一般的に加減速時における発熱は、主軸を送り出す送り軸よりも主軸の方が大きい。送り軸は駆動軸の一例である。タップ動作は、主軸の加速と減速を繰り返すので、加工数が多いと主軸を駆動するサーボモータの発熱は大きくなる。本発明はタップ工具を装着して回転する主軸の加減速を行うことができる数値制御装置において、請求項１又は２の構成を備えるので、タップ動作時に請求項１又は２に記載の効果を得ることができる。
【０００９】
請求項４の制御方法は、サーボモータと、前記サーボモータで駆動する駆動軸とを備える機械の制御を行い、前記駆動軸の加速開始時に加速度を増加する加速度増加期間と、前記駆動軸の加速終了時に加速度を減少する加速度減少期間とを有する数値制御装置の制御方法において、前記サーボモータの温度を検出する温度検出手段が検出した温度が第一閾値以上か否か判断する温度判断工程と、前記温度判断工程で前記温度は前記第一閾値未満と判断した場合、前記加速度増加期間における加速度変化の傾きを前記加速度減少期間における加速度の傾きよりも大きく設定すると共に、前記加速度減少期間内において前記駆動軸の加速度減少速度を一定の第一傾きの第一加速度減少速度に設定した後、前記第一傾きよりも大きな一定の第二傾きの第二加速度減少速度に切替える二段加減速制御を実行する第一制御工程と、前記温度判断工程で前記温度は前記第一閾値以上と判断した場合、前記加速度増加期間における加速度変化の傾きと、前記加速度減少期間における加速度変化の傾きとを同一に設定する一段加減速制御を実行する第二制御工程とを備えたことを特徴とする。数値制御装置は上記各工程を行うことで、請求項１に記載の効果を得ることができる。
【００１０】
上述した請求項１から３の発明は、任意に組み合わせることができる。例えば請求項１の全部または一部を備えずに他の請求項２又は３の少なくとも何れか１つの構成を備えたものとしても良い。但し特に、請求項１の構成を備えて、請求項２又は３の少なくとも何れか１つの構成と組み合わせを備えると良い。また、請求項１から３の任意の構成要素を抽出し、組み合わせても良い。本願出願人は、これらのような構成についても特許権を取得する意思を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】数値制御装置２０と工作機械１０の電気的構成を示すブロック図。
【図２】主軸モータの二段加減速制御における加速度変化を示す図表。
【図３】主軸モータの一段加減速制御における加速度変化を示す図表。
【図４】タップ加減速制御処理の流れ図。
【図５】主軸モータの温度と負荷トルクの夫々の注意閾値と警告閾値の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態を説明する。図１に示す数値制御装置２０は工作機械１０の軸移動を制御することで、テーブル（図示略）上面に保持した被削材（図示略）の切削加工を行う。工作機械１０の左右方向、前後方向、上下方向は、夫々Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向である。
【００１３】
図１を参照し、工作機械１０の構成を説明する。工作機械１０は、例えばテーブル上面に保持した被削材に対し、Ｚ軸方向に延びる主軸に装着した工具をＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向に移動して加工（例えばドリル加工、タップ加工、側面加工、旋削加工等）を行う立型工作機械である。工作機械１０は図示しない主軸機構、主軸移動機構、工具交換装置等を備える。主軸機構は主軸モータ１２を備え、工具を装着した主軸を回転する。主軸移動機構は、Ｚ軸モータ１１、Ｘ軸モータ１３、Ｙ軸モータ１４を更に備え、テーブル（図示略）上面に支持した被削材に対し相対的に主軸をＸＹＺの各軸方向に夫々移動する。工具交換装置はマガジンモータ１５を備え、複数の工具を収納する工具マガジン（図示略）を駆動し、主軸に装着した工具を他の工具と入れ替え交換する。Ｚ軸モータ１１、主軸モータ１２、Ｘ軸モータ１３、Ｙ軸モータ１４、マガジンモータ１５は、サーボモータである。
【００１４】
工作機械１０は操作盤１６を更に備える。操作盤１６は入力部１７と表示部１８を備える。入力部１７は各種入力、指示、設定等を行う為の機器である。表示部１８は各種画面を表示する機器である。操作盤１６は数値制御装置２０の入出力部２５に接続する。Ｚ軸モータ１１はエンコーダ１１Ａを備える。主軸モータ１２はエンコーダ１２Ａを備える。Ｘ軸モータ１３はエンコーダ１３Ａを備える。Ｙ軸モータ１４はエンコーダ１４Ａを備える。マガジンモータ１５はエンコーダ１５Ａを備える。エンコーダ１１Ａ〜１５Ａは数値制御装置２０の後述する駆動回路２６〜３０に各々接続する。工作機械１０は温度センサ４０を備える。温度センサ４０は主軸モータ１２に取り付け、主軸モータ１２の温度を常時計測する。
【００１５】
数値制御装置２０の電気的構成を説明する。数値制御装置２０は、ＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３、記憶装置２４、入出力部２５、駆動回路２６〜３０等を備える。ＣＰＵ２１は数値制御装置２０を統括制御する。ＲＯＭ２２は、タップ加減速制御プログラム等の各種プログラムを記憶する。タップ加減速制御プログラムは、後述するタップ加減速制御処理（図４参照）を実行する為のプログラムである。ＲＡＭ２３は各種処理実行中の各種データ、例えば後述する一段加減速フラグ等の各種フラグを記憶する。記憶装置２４は不揮発性メモリであり、例えば加工する為のＮＣプログラムの他、各種データを記憶する。入出力部２５は操作盤１６に接続する。駆動回路２６〜３０はサーボアンプである。駆動回路２６はＺ軸モータ１１とエンコーダ１１Ａに接続する。駆動回路２７は主軸モータ１２とエンコーダ１２Ａに接続する。駆動回路２８はＸ軸モータ１３とエンコーダ１３Ａに接続する。駆動回路２９はＹ軸モータ１４とエンコーダ１４Ａに接続する。駆動回路３０はマガジンモータ１５とエンコーダ１５Ａに接続する。以下説明は、Ｚ軸モータ１１、主軸モータ１２、Ｘ軸モータ１３、Ｙ軸モータ１４、マガジンモータ１５を総称する場合は、各モータ１１〜１５と呼ぶ。
【００１６】
ＣＰＵ２１は、被削材を加工する為のＮＣプログラムを読取り、送り軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸）、主軸、マガジン軸等の各駆動軸を目標位置に移動する為の制御指令を駆動回路２６〜３０に送信する。駆動回路２６〜３０は、ＣＰＵ２１から受信した制御指令（駆動信号）に応じて対応する各モータ１１〜１５に駆動電流（パルス）を夫々出力する。駆動回路２６〜３０はエンコーダ１１Ａ〜１５Ａからフィードバック信号（位置と速度の信号）を受け、各モータ１１〜１５の位置制御と速度制御を行う。駆動回路２６〜３０は例えばＦＰＧＡ回路でもよい。
【００１７】
タップ動作に適用する駆動軸の加減速制御の概要を説明する。タップ動作とは、工作機械１０の主軸にタップ工具を装着した状態で、主軸を正転して下降しながら切込み、穴底で逆転して上昇しながら戻すことで、ネジを作る動作である。前者工程はタップ加工、後者工程はタップ戻しである。タップ動作では、ＣＰＵ２１は主軸モータ１２を駆動しながらＺ軸モータ１１を駆動して主軸を昇降する。故にタップ動作時の駆動軸は主軸とＺ軸である。Ｚ軸は主軸を送り出す送り軸である。数値制御装置２０は、主軸モータ１２とＺ軸モータ１１の高速回転側の出力トルクを有効利用する為、タップ動作に二段加減速制御を原則適用する。
【００１８】
後述の如く、二段加減速制御はサーボモータの出力トルクを最大限利用する。例えばタップ動作を連続して行うタップサイクルの場合、Ｚ軸モータ１１と主軸モータ１２に大きな負荷が掛かる。主軸は被削材に接触する工具から負荷を直接受けるので、加減速時における発熱は、主軸を送り出す送り軸のサーボモータ（Ｚ軸モータ１１、Ｘ軸モータ１３、Ｙ軸モータ１４）よりも主軸モータ１２の方が大きい。特にタップ動作は、加速と減速を繰り返すので、加工数が多いと主軸モータ１２の発熱は大きくなる。サーボモータの温度が上昇すると、オーバヒートは発生し易くなる。数値制御装置２０は、主軸モータ１２のオーバヒートを抑制する為、主軸モータ１２の温度を常時監視する。主軸モータ１２の温度が後述する注意閾値未満の場合、数値制御装置２０は二段加減速制御でタップ動作を実行する。主軸モータ１２の温度が注意閾値以上の場合、数値制御装置２０は主軸モータ１２の負荷を軽減する為、一段加減速制御に切替えてタップ動作を実行する。
【００１９】
図２を参照し、タップ動作の二段加減速制御を説明する。ＣＰＵ２１は、例えばＮＣプログラムを解釈して生成したタップ指令に基づき、目標到達位置までの主軸モータ１２とＺ軸モータ１１の夫々の加速度パターンを決定する。ＣＰＵ２１は決定した加速度パターンと作業者の入力するパラメータに基づき加速度を計算する。ＣＰＵ２１は計算した加速度の指令より求めた位置指令を、主軸モータ１２の駆動回路２７と、Ｚ軸モータ１１の駆動回路２６に送信する。
【００２０】
図２は、タップ動作における主軸モータ１２の二段加減速制御の加速度パターンと速度パターンを示す図表である。タップ加工開始時の主軸モータ１２の動作は、加速開始当初の加速度増加期間Ｔ１、加速度一定の第一定加速度期間Ｔ２、加速終了に合わせて加速度を減少する第一加速度減少期間Ｔ３、加速終了前の第二加速度減少期間Ｔ４の４期間に区分する。
【００２１】
加速度増加期間Ｔ１では、目標加速度を作業者が入力した速度Ｖ２に基づき式（１）で演算したＡ１に設定すると共に、加速度増加速度ａ１（ａ１＝Ａ１／Ｔ１）を一定とする。速度Ｖ２は、第一定加速度期間Ｔ２後の回転速度である。加速度Ａ１と速度Ｖ２は、主軸モータ１２の最大出力トルク或いはその近傍トルクを使用するように設定する。
・Ａ１＝２×Ｖ２／（Ｔ１＋２×Ｔ２）・・・（１）
【００２２】
第一定加速度期間Ｔ２では、加速度Ａ１を維持すると共に、Ｔ２経過後、主軸モータ１２の回転速度が、作業者が入力した速度Ｖ２になるように制御する。この第一定加速度期間Ｔ２では、主軸モータ１２の最大出力トルク或いはその近傍トルクに対応した加速度Ａ１を維持する為、最大出力トルクの有効利用及び回転時間の短縮化が図れる。
【００２３】
第一加速度減少期間Ｔ３では、目標加速度がＡ２となるよう制御すると共に、第一加速度減少速度ａ２（ａ２＝（Ａ２−Ａ１）／Ｔ３）を一定とする。目標加速度Ａ２は、作業者が入力した速度Ｖ１とＶ２に基づき式（２）を用いて演算する。
・Ａ２＝（２×（Ｖ１−Ｖ２）−Ａ１×Ｔ３）／（Ｔ３＋Ｔ４）・・・（２）
【００２４】
第二加速度減少期間Ｔ４では、第一加速度減少速度ａ２よりも減少速度の大きな第二加速度減少速度ａ３（ａ３＝−Ａ２／Ｔ４）にすると共に、第二加速度減少期間Ｔ４の終了時以降は、主軸モータ１２の回転速度は作業者が入力した速度Ｖ１に維持する。加速度増加期間Ｔ１における加速度変化の傾き（加速度増加速度ａ１）は、加速度減少期間Ｔ３，Ｔ４における加速度変化の傾き（加速度減少速度ａ２，ａ３）よりも大きく設定する。第一加速度減少速度ａ２は、一定の第一傾きの加速度減少速度であり、第二加速度減少速度ａ３は、第一傾きよりも大きな一定の第二傾きの加速度減少速度である。
【００２５】
一方、タップ加工終了時の主軸モータ１２の動作は、減速開始当初の第３加速度減少期間Ｔ５、減速終了に合わせて加速度を減少する第４加速度減少期間Ｔ６、加速度一定の第二定加速度期間Ｔ７、減速終了前の加速度増加期間Ｔ８の４期間に区分する。Ａ３、Ａ４は負の値であり、Ａ３＜Ａ４、Ｖ３＜Ｖ１とする。
【００２６】
第３加速度減少期間Ｔ５では、目標加速度を作業者が入力した回転速度Ｖ１とＶ３に基づき式（３）と式（４）で演算したＡ３，Ａ４に設定すると共に、加速度減少速度ａ４（ａ４＝Ａ４／Ｔ５）を一定とする。
・Ａ３＝−２×Ｖ３／（２×Ｔ７＋Ｔ８）                      ・・・（３）
・Ａ４＝（２×（Ｖ３−Ｖ１）−Ａ３×Ｔ６）／（Ｔ５＋Ｔ６）  ・・・（４）
【００２７】
第４加速度減少期間Ｔ６では、目標加速度をＡ３とすると共に、加速度減少速度ａ５（ａ５＝（Ａ３−Ａ４）／Ｔ６）を一定とする。第二定加速度期間Ｔ７では、加速度Ａ３を維持すると共に、主軸モータ１２の回転速度が、作業者が入力した目標速度Ｖ３になるように制御する。加速度増加期間Ｔ８では、加速度減少速度ａ６（ａ６＝Ａ３／Ｔ８）を一定とする。尚、タップ加工後に行うタップ戻しの加速度パターンと速度パターンは、タップ加工の加速度パターンと速度パターンの正負を逆にしたパターンとなるので、説明を省略する。
【００２８】
図３を参照し、タップ動作の一段加減速制御を説明する。図３は、タップ動作における主軸モータ１２の一段加減速制御の加速度パターンと速度パターンを示す図表である。タップ動作の一段加減速制御は、一般的な加減速制御と同じであるので簡単に説明する。タップ加工開始時の主軸モータ１２の動作は、加速開始当初の加速度増加期間Ｔ１１、加速度一定の第一定加速度期間Ｔ１２、加速終了に合わせて加速度を減少する加速度減少期間Ｔ１３の３期間に区分する。タップ加工終了時の主軸モータ１２の動作は、減速開始当初の加速度増加期間Ｔ１４、加速度一定の第二定加速度期間Ｔ１５、減速終了前の加速度減少期間Ｔ１６の３期間に区分する。加速度増加期間Ｔ１１における加速度増加速度の時定数と、加速度減少期間Ｔ１３における加速度減少速度の時定数と、加速度増加期間Ｔ１４における加速度増加速度の時定数と、加速度減少期間Ｔ１６における加速度減少速度の時定数とは同一に設定する。主軸モータ１２の加速度パターンは、主軸モータ１２の定格によって定まる最大出力トルク特性の領域内に設定する。一段加減速制御では二段加減速制御に比べて、主軸モータ１２の高速回転数側で利用できる出力トルクは小さい。故に一段加減速制御は二段加減速制御に比べて、主軸モータ１２の負荷を軽減できる。タップ加工後に行うタップ戻しの加速度パターンと速度パターンは、タップ加工の加速度パターンと速度パターンの正負を逆にしたパターンとなるので、説明を省略する。Ｚ軸モータ１１は主軸モータ１２と同期駆動するので、Ｚ軸モータ１１の加速度パターンは、主軸モータ１２の加速度パターンと同様である。
【００２９】
図４、図５を参照し、タップ加減速制御処理を説明する。ＮＣプログラムを解釈して生成した制御指令がタップ指令である度に、ＣＰＵ２１は記憶装置２４に記憶するタップ加減速制御プログラムを読出し、本処理を実行する。タップ指令とは、タップ動作の１サイクルを実行する制御指令である。
【００３０】
図４に示す如く、ＣＰＵ２１は一段加減速フラグを０に初期化する（Ｓ１）一段加減速フラグは、例えばＲＡＭ２３に記憶し、上述の一段加減速制御を実行する場合は１、実行しない場合は０を記憶する。温度センサ４０は例えば工作機械１０起動時より主軸モータ１２の温度を監視する。ＣＰＵ２１は主軸モータ１２の温度は注意閾値未満か否か判断する（Ｓ２）。図５に示す如く、本実施形態は主軸モータ１２の温度を監視する為、監視温度として注意閾値と警告閾値を設定する。注意閾値は、例えば今すぐに加工を停止しなくてもよいが、このまま加工を継続すると主軸モータ１２の温度が更に上昇して不具合が発生する可能性が高い温度に設定するとよい。警告閾値は、速やかに加工を停止する必要がある温度に設定するとよく、例えば主軸モータ１２の定格に基づき決定するとよい。更に本実施形態は警告閾値を設定してから、警告閾値よりも低い注意閾値を設定するとよい。
【００３１】
主軸モータ１２の温度が注意閾値未満の場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、主軸モータ１２の温度は問題無いので、ＣＰＵ２１は主軸モータ１２の負荷トルクは注意閾値未満か否か判断する（Ｓ５）。主軸モータ１２の温度に問題が無くても、主軸モータ１２に過大なトルクが発生する場合がある。特にタップ動作の場合、工具を装着した主軸を回転しながら被削材に空けた穴にタップを施すので、送り軸であるＺ軸に比べて主軸モータ１２には比較的大きな負荷がかかる。故に本実施形態は主軸モータ１２の温度に加え、主軸モータ１２の負荷トルクも監視する。図５に示す如く、本実施形態は、主軸モータ１２の温度と同様に、監視トルクとして注意閾値と警告閾値を設定する。主軸モータ１２の負荷トルクは、例えば駆動回路２７が検出するとよい。注意閾値は、例えば今すぐに加工を停止しなくても問題無いが、このまま加工を継続すると主軸モータ１２に不具合が発生する可能性が高いトルク値に設定するとよい。警告閾値は、速やかに加工を停止する必要があるトルク値に設定するとよく、例えば主軸モータ１２の定格に基づき決定するとよい。
【００３２】
主軸モータ１２の負荷トルクが注意閾値未満の場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、主軸モータ１２の負荷トルクも問題無いので、ＣＰＵ２１はＲＡＭ２３に記憶する一段加減速フラグが１か否か判断する（Ｓ８）。一段加減速フラグが０の場合（Ｓ８：ＮＯ）、ＣＰＵ２１は二段加減速制御でタップ動作を実行する（Ｓ９）。上記の通り、二段加減速制御は、第一定加速度期間Ｔ２にて、主軸モータ１２の最大出力トルク或いはその近傍トルクに対応した加速度Ａ１を維持する為、一段加減速制御に比較して、最大出力トルクの有効利用及び回転時間の短縮化が図れる。タップ動作終了後、ＣＰＵ２１は本処理を終了する。
【００３３】
主軸モータ１２の温度が注意閾値以上の場合（Ｓ２：ＮＯ）、ＣＰＵ２１は主軸モータ１２の温度が警告閾値未満か否か判断する（Ｓ３）。主軸モータ１２の温度が警告閾値未満の場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、今すぐに加工を停止しなくてもよいが、二段加減速制御でタップ動作を行うと主軸モータ１２の温度が急速に上昇する可能性が高いので、ＣＰＵ２１は一段加減速フラグを１に設定する（Ｓ４）。ＣＰＵ２１はＳ５に処理を進め、主軸モータ１２のトルク負荷が注意閾値未満の場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、ＲＡＭ２３に記憶する一段加減速フラグは１であるので（Ｓ８：ＹＥＳ）、一段加減速制御でタップ動作を実行する（Ｓ１０）。上記の通り、一段加減速制御は二段加減速制御に比べて、主軸モータ１２の高速回転数側で利用できる出力トルクは小さい（図３の第一定加速度期間Ｔ１２参照）。故に一段加減速制御は、二段加減速制御に比べて、主軸モータ１２の負荷を軽減しつつタップ動作を行うことができる。タップ動作終了後、ＣＰＵ２１は本処理を終了する。
【００３４】
主軸モータ１２の温度が警告閾値以上の場合（Ｓ３：ＮＯ）、主軸モータ１２は過熱状態であるので、ＣＰＵ２１はアラームを出力して速やかに加工を停止し（Ｓ１２）、本処理を終了する。故にＣＰＵ２１は主軸モータ１２のオーバヒートを防止できる。
【００３５】
主軸モータ１２の温度が注意閾値未満でも（Ｓ２：ＹＥＳ）、特にタップ動作では、主軸モータ１２の負荷は大きいので、主軸モータ１２の負荷トルクが大きい場合がある。主軸モータ１２の負荷トルクが注意閾値以上の場合（Ｓ５：ＮＯ）、ＣＰＵ２１は主軸モータ１２の負荷トルクが警告閾値未満か否か判断する（Ｓ６）。警告閾値未満の場合（Ｓ６：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は一段加減速フラグを１に設定する（Ｓ７）。一段加減速フラグは１なので（Ｓ８：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は一段加減速制御でタップ動作を実行する（Ｓ１０）。上記の通り、一段加減速制御は二段加減速制御に比べて、主軸モータ１２の高速回転数側で利用できる出力トルクは小さい。故に一段加減速制御は、二段加減速制御に比べて、主軸モータ１２の負荷を軽減しつつタップ動作を行うことができる。タップ動作終了後、ＣＰＵ２１は本処理を終了する。
【００３６】
主軸モータ１２の温度が注意閾値未満でも（Ｓ２：ＹＥＳ）、主軸モータ１２の負荷トルクが警告閾値以上の場合（Ｓ５：ＮＯ、Ｓ６：ＮＯ）、主軸モータ１２に過度なトルクが発生しているので、ＣＰＵ２１はアラームを出力して速やかに加工を停止し（Ｓ１２）、本処理を終了する。故にＣＰＵ２１は過度なトルク負荷による主軸モータ１２の故障を防止できる。
【００３７】
例えば、主軸モータ１２の温度が注意閾値以上警告閾値未満の範囲内であった結果、一段加減速制御でタップ動作を連続して行い、その後、主軸モータ１２の温度が注意閾値未満に低下した場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、主軸モータの負荷トルクが注意閾値未満であれば（Ｓ５：ＹＥＳ）、一段加減速フラグは０であるので（Ｓ８：ＮＯ）、ＣＰＵ２１は一段加減速制御から二段加減速制御に切替えてタップ動作を行うことができる（Ｓ９）。故に数値制御装置２０は主軸モータ１２の温度に基づき、二段加減速制御と一段下加減速制御に相互に切替えることができる。
【００３８】
上記の通り、ＣＰＵ２１は、主軸モータ１２の負荷状態を、主軸モータ１２の温度と負荷トルクの二段階で監視する。図５に示す如く、ＣＰＵ２１は、第一判定として、主軸モータ１２の温度が二つの閾値で区分する三つの温度範囲のうち何れに属するかを判定する。主軸モータ１２の温度が注意閾値以上で且つ警告閾値未満の範囲内の場合、ＣＰＵ２１は一段加減速制御に決定する。主軸モータ１２の温度が警告閾値以上の場合、ＣＰＵ２１は加工を速やかに停止する。主軸モータ１２の温度が注意閾値未満の場合、第二判定として、主軸モータ１２の負荷トルクが二つの閾値で区分する三つのトルク範囲のうち何れに属するかを判定する。主軸モータ１２の負荷トルクが注意閾値以上で且つ警告閾値未満の範囲内の場合、ＣＰＵ２１は一段加減速制御に決定する。主軸モータ１２の負荷トルクが警告閾値以上の場合、ＣＰＵ２１は加工を速やかに停止する。主軸モータ１２の負荷トルクが注意閾値未満の場合、ＣＰＵ２１は二段加減速制御に決定する。
【００３９】
主軸モータ１２の温度は、主軸モータ１２が連続運転することに応じて積み重ねで上昇するので、ＣＰＵ２１は主軸モータ１２の連続運転に伴う温度変化を検出できる。これに対し、負荷トルクは主軸モータ１２の負荷に応じて瞬時に変化するので、主軸モータ１２の瞬時的な負荷を検出できるが、負荷トルクだけでは主軸モータ１２の連続運転に伴って蓄積する負荷を検出できない。故にＣＰＵ２１は主軸モータ１２の温度判定を第一判定とし、主軸モータ１２の温度が注意閾値未満であった時のみ、主軸モータ１２に過度なトルクが発生していないかを確認する為、ＣＰＵ２１は第二判定として主軸モータ１２の負荷トルクを判定する。故にＣＰＵ２１は主軸モータ１２の負荷状態を精度良く検出できる。
【００４０】
以上説明の如く、本実施形態の数値制御装置２０は工作機械１０の動作を制御する。工作機械１０は各種モータ１１〜１５と、該各種モータ１１〜１５で駆動する駆動軸を備える。各種モータ１１〜１５はサーボモータである。数値制御装置２０のＣＰＵ２１は、駆動軸の加速度制御において、加速度増加期間と加速度減少期間を有する。加速度増加期間は駆動軸の加速開始時に加速度を増加する期間である。加速度減少期間は、駆動軸の加速終了時に加速度を二段階で減少する期間である。温度センサ４０は主軸モータ１２の温度を検出する。タップ動作時、ＣＰＵ２１は主軸モータ１２の温度が注意閾値未満か否か判断する。タップ動作時、ＣＰＵ２１は主軸モータ１２とＺ軸モータ１１を同時駆動する。主軸モータ１２の温度が注意閾値未満の場合、ＣＰＵ２１は主軸モータ１２とＺ軸モータ１１の加減速制御について二段加減速制御を実行する。
【００４１】
二段加減速制御は、加速度増加期間Ｔ１における加速度変化の傾きを加速度減少期間Ｔ３，Ｔ４における加速度の傾きよりも大きく設定すると共に、第一加速度減少期間Ｔ３において主軸モータ１２の加速度減少速度を一定の第一傾きの第一加速度減少速度ａ２に設定した後、第二加速度減少期間Ｔ４において第一傾きよりも大きな一定の第二傾きの第二加速度減少速度ａ３に切替える制御である。主軸モータ１２の温度が注意閾値以上の場合、ＣＰＵ２１は主軸モータ１２とＺ軸モータ１１の加減速制御について一段加減速制御を実行する。一段加減速制御は、加速度増加期間における加速度変化の傾きと、加速度減少期間における加速度変化の傾きとを同一に設定する制御である。
【００４２】
故に数値制御装置２０は主軸モータ１２の温度が低い場合に高速回転数側の出力トルクを利用できるので、加工周期を短縮できる。数値制御装置２０は主軸モータ１２の温度が高い場合、自動的に一段加減速制御に切替えて主軸モータ１２とＺ軸モータ１１のオーバヒートを抑制できるので、主軸モータ１２とＺ軸モータ１１を長時間運転できる。
【００４３】
上記実施形態では特に、主軸モータ１２の駆動回路２７は、主軸モータ１２の負荷トルクを検出する。ＣＰＵ２１は温度センサ４０が検出した温度が注意閾値未満と判断した場合、駆動回路２７が検出した負荷トルクが、負荷トルクの注意閾値以上か否か判断する。主軸モータ１２の負荷トルクが注意閾値未満の場合、ＣＰＵ２１は二段加減速制御を実行する。主軸モータ１２の負荷トルクが注意閾値以上の場合、主軸モータ１２に掛かる負荷を軽減する為、ＣＰＵ２１は一段加減速制御を実行する。故に数値制御装置２０は主軸モータ１２とＺ軸モータ１１に掛かる負荷を軽減できるので、主軸モータ１２とＺ軸モータ１１を長時間運転できる。
【００４４】
上記説明にて、工作機械１０は本発明の機械の一例である。温度センサ４０は本発明の温度検出手段の一例である。図４のＳ２の処理を実行するＣＰＵ２１は本発明の温度判断手段の一例である。第一加速度減少速度ａ２は本発明の第一加速度減少速度の一例である。第二加速度減少速度ａ３は本発明の第二加速度減少速度の一例である。Ｓ２：ＹＥＳ、Ｓ９の処理を実行するＣＰＵ２１は本発明の第一制御手段の一例である。Ｓ２：ＮＯ、Ｓ４、Ｓ８：ＹＥＳ、Ｓ１０の処理を実行するＣＰＵ２１は本発明の第二制御手段の一例である。温度の注意閾値は本発明の第一閾値の一例である。負荷トルクの注意閾値は本発明の第二閾値の一例である。Ｓ５の処理を実行するＣＰＵ２１は本発明のトルク判断手段の一例である。Ｓ５：ＹＥＳ、Ｓ９の処理を実行するＣＰＵ２１は本発明の第三制御手段の一例である。Ｓ５：ＮＯ、Ｓ７、Ｓ８：ＹＥＳ、Ｓ１０の処理を実行するＣＰＵ２１は本発明の第四制御手段の一例である。Ｓ２の処理は本発明の温度判断工程の一例である。Ｓ１、Ｓ２：ＹＥＳ、Ｓ８：ＮＯ、Ｓ９の各処理は本発明の第一制御工程の一例である。Ｓ２：ＮＯ、Ｓ４、Ｓ８：ＹＥＳ、Ｓ１０の各処理は本発明の第二制御工程の一例である。
【００４５】
本発明は上記実施形態に限らず各種変形が可能なことはいうまでもない。上記実施形態は、主軸モータ１２の温度を監視し、タップ動作時、主軸モータ１２の温度が注意閾値以上になった場合、二段加減速制御から一段加減速制御に切替える。数値制御装置２０は、タップ動作以外の動作においても、主軸モータ１２の温度に基づき、送り軸の加減速について二段加減速制御と一段加減速制御を相互に切替えてもよい。
【００４６】
数値制御装置２０は例えば主軸を送り出す送り軸のサーボモータ（Ｚ軸モータ１１、Ｘ軸モータ１３、Ｙ軸モータ１４）の温度を監視してもよい。数値制御装置２０は送り軸のサーボモータの温度に基づき、送り軸の加減速について二段加減速制御と一段加減速制御を相互に切替えてもよい。
【００４７】
上記実施形態は、主軸モータ１２の温度を判定する第一判定を行い、主軸モータ１２の温度が注意閾値未満であったときに、主軸モータ１２の負荷トルクを判定する第二判定を行うが、第二判定は省略してもよい。即ち、主軸モータ１２の温度が注意閾値未満の場合、ＣＰＵ２１は二段加減速制御を行うようにしてもよい。
【００４８】
上記実施形態の駆動回路２６〜３０は数値制御装置２０に設けているが、工作機械１に設けてもよい。
【００４９】
上記実施形態の工作機械１０は、主軸がＺ軸方向に延びる立型工作機械であるが、本発明は主軸が水平方向に延びる横型工作機械にも適用できる。
【００５０】
本実施形態はＣＰＵ２１の代わりに、マイクロコンピュータ、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuits）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等を、プロセッサとして用いてもよい。移動制御処理は、複数のプロセッサによって分散処理してもよい。プログラムを記憶するＲＯＭ２２及び記憶装置２４は、例えばＨＤＤ及び又は記憶装置等の他の非一時的な記憶媒体で構成してもよい。非一時的な記憶媒体は、情報を記憶する期間に関わらず、情報を留めておくことが可能な記憶媒体であればよい。非一時的な記憶媒体は、一時的な記憶媒体（例えば、伝送される信号）を含まなくてもよい。タップ加減速制御プログラムは、例えば、図示外のネットワークに接続されたサーバからダウンロードして（即ち、伝送信号として送信され）、フラッシュメモリ等の記憶装置等に記憶してもよい。この場合、プログラムは、サーバに備えられたＨＤＤなどの非一時的な記憶媒体に保存していればよい。
【符号の説明】
【００５１】
１０      工作機械
１１      Ｚ軸モータ
１２      主軸モータ
２０      数値制御装置
２１      ＣＰＵ
２７      駆動回路
４０      温度センサ
【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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