(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、始動位置から目標位置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始動位置から前記主軸を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位置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最大能力で減速回転させて予め定めた中間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速度に到達した後に、位置制御により前記主軸を減速回転させて前記目標位置に到達させる位置決め動作制御部と、
前記主軸を前記中間速度に到達させるためのモータ磁束量指令値から、前記中間速度における現実のモータ磁束量を予測する磁束量予測部と、
前記最大加速度と前記モータ磁束量指令値と前記モータ磁束量とに基づき、前記位置制御による減速回転中の減速度を決定する減速度決定部とを備え、
前記位置決め動作制御部は、前記残回転量と前記現在速度と前記減速度とに基づき前記位置制御を実行する、
制御装置。
【請求項２】
前記磁束量予測部は、前記主軸を回転動作させる主軸モータの動作中の磁束量を随時推定して、前記モータ磁束量指令値と、前記速度制御による前記減速回転の開始時の推定された該磁束量とから、前記中間速度における前記モータ磁束量を予測する、請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記始動位置はタップ加工の加工開始位置に相当し、前記目標位置はタップ加工の目標ねじ深さに相当する、請求項１又は２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記始動位置はタップ加工の目標ねじ深さに相当し、前記目標位置はタップ加工の戻り完了位置に相当する、請求項１又は２に記載の制御装置。
【請求項５】
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、
始動位置から目標位置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始動位置から前記主軸を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位置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最大能力で減速回転させて予め定めた中間速度に到達させるステップと、
前記主軸が前記中間速度に到達した後に、位置制御により前記主軸を減速回転させて前記目標位置に到達させるステップと、
前記主軸を前記中間速度に到達させるためのモータ磁束量指令値から、前記中間速度における現実のモータ磁束量を予測するステップと、
前記最大加速度と前記モータ磁束量指令値と前記モータ磁束量とに基づき、前記位置制御による減速回転中の減速度を決定するステップと、
を備え、
前記主軸を前記目標位置に到達させるステップは、前記残回転量と前記現在速度と前記減速度とに基づき前記位置制御を実行するステップを含む、
制御方法。
【請求項６】
前記モータ磁束量を予測するステップは、前記主軸を回転動作させる主軸モータの動作中の磁束量を随時推定するステップを含み、前記モータ磁束量指令値と、前記速度制御による前記減速回転の開始時の推定された該磁束量とから、前記中間速度における前記モータ磁束量を予測する、請求項５に記載の制御方法。
【請求項７】
前記始動位置はタップ加工の加工開始位置に相当し、前記目標位置はタップ加工の目標ねじ深さに相当する、請求項５又は６に記載の制御方法。
【請求項８】
前記始動位置はタップ加工の目標ねじ深さに相当し、前記目標位置はタップ加工の戻り完了位置に相当する、請求項５又は６に記載の制御方法。
【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とともに、主軸が目標位置に正確に到達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、始動位置から目標位置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始動位置から主軸を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、現在位置から目標位置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最大能力で減速回転させて予め定めた中間速度に到達させる減速動作制御部と、主軸が中間速度に到達した後に、位置制御により主軸を減速回転させて目標位置に到達させる位置決め動作制御部と、主軸を中間速度に到達させるためのモータ磁束量指令値から、中間速度における現実のモータ磁束量を予測する磁束量予測部と、最大加速度とモータ磁束量指令値とモータ磁束量とに基づき、位置制御による減速回転中の減速度を決定する減速度決定部とを備え、位置決め動作制御部は、残回転量と現在速度と減速度とに基づき位置制御を実行する、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方法であって、制御装置が、始動位置から目標位置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始動位置から主軸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、現在位置から目標位置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最大能力で減速回転させて予め定めた中間速度に到達させるステップと、主軸が中間速度に到達した後に、位置制御により主軸を減速回転させて目標位置に到達させるステップと、主軸を中間速度に到達させるためのモータ磁束量指令値から、中間速度における現実のモータ磁束量を予測するステップと、最大加速度とモータ磁束量指令値とモータ磁束量とに基づき、位置制御による減速回転中の減速度を決定するステップと、を備え、主軸を目標位置に到達させるステップは、残回転量と現在速度と減速度とに基づき位置制御を実行するステップを含む、制御方法である。
【発明の効果】
【０００７】
一態様に係る制御装置によれば、主軸に始動位置から目標位置までの回転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回転させて回転動作を実行するとともに、逐次検出する主軸の残回転量及び現在速度に基づき、主軸を最大又は適正な減速度で減速回転させながら目標位置までの回転動作を継続実行して目標位置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、主軸を最高速度から最大能力で減速回転させて中間速度に到達させるときの、中間速度における現実のモータ磁束量を予測するとともに、主軸を中間速度から目標位置まで位置制御により減速回転させる間の減速度を、予測したモータ磁束量を用いて決定するようにしたから、主軸が最高速度から中間速度に至ったときの主軸モータの現実のモータ磁束量がモータ磁束量指令値以下であったとしても、主軸は、中間速度から適正な減速度で減速回転して、目標位置に正確に到達することができる。
【０００８】
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】
【０００９】
【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の構成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。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。
【００１１】
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主軸モータ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。
【００１２】
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。
【００１３】
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、始動位置（回転位置）から目標位置（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、始動位置である加工開始位置から目標位置である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を目標位置（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。
【００１４】
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、主軸モータ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。
【００１５】
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始動位置から主軸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／ｍｉｎ２）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）から目標位置に至るまでの主軸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を最大能力で減速回転させて予め定めた中間速度Ｖｂに到達させる減速動作制御部３８と、主軸１２が中間速度Ｖｂに到達した後に、位置制御により主軸１２を減速回転させて目標位置に到達させる位置決め動作制御部４０と、主軸１２を中間速度Ｖｂに到達させるためのモータ磁束量指令値Φｍａｘから、中間速度Ｖｂにおける現実のモータ磁束量Φｖｂを予測する磁束量予測部４２と、最大加速度Ａ０とモータ磁束量指令値Φｍａｘとモータ磁束量Φｖｂとに基づき、位置制御による減速回転中の減速度（つまり負の加速度）Ａｄｅｃを決定する減速度決定部４４とを備える。位置決め動作制御部４０は、残回転量Ｓｒと現在速度Ｖｃと減速度Ａｄｅｃとに基づき位置制御を実行して、主軸１２を目標位置で停止させる。
【００１６】
中間速度Ｖｂは、始動から中間速度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（すなわち主軸モータの基底速度）として、主軸１２に予め設定されるものであって、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。したがって制御装置１０では、タップ加工プログラムＰに記述される最高回転速度Ｖ０は、主軸モータの基底速度である中間速度Ｖｂよりも高い速度であることを前提とする。主軸モータが誘導電動機である場合、基底速度を超える速度領域では主軸モータを動作させる電圧が不足するので、基底速度を超える速度で主軸モータを回転させる際には、一般に、主軸モータの磁束量を基底速度での最大値から、速度の増加に反比例するように徐々に減少させる制御（いわゆる界磁弱め制御）を行ない、それにより電圧を一定化して指令速度を達成するようにしている。制御装置１０においても、主軸１２が始動から最高回転速度Ｖ０を目標値として加速回転する間、初期動作制御部３０は、中間速度Ｖｂを超える速度領域では界磁弱め制御を行なう。
【００１７】
制御装置１０では、主軸１２は、最高回転速度Ｖ０に到達するか、或いは残回転量Ｓｒが総回転量Ｓ０の１／２となる位置に到達した時点で、加速回転から減速回転に移行する。主軸１２が加速回転による最高速度から減速するときには、減速動作制御部３８は、中間速度Ｖｂに至るまでの速度領域で、主軸モータの磁束量を、中間速度（基底速度）Ｖｂでの最大値を目標値として、速度の減少に反比例するように徐々に増加させる制御を行なう。ここで、主軸モータ（誘導電動機）の磁束量は励磁電流Ｉｄと相互インダクタンスＭとの積に比例するが、実際に生じる磁束量は、時定数τ（ｓｅｃ）を持つ一次遅れの応答特性を示す。主軸１２の始動時（励磁電流Ｉｄ＝０、磁束量Φ＝０）から一定の励磁電流Ｉｄを流し続けた場合のｔ（ｓｅｃ）時間後の現実の磁束量Φ（ｔ）は、時定数τ（ｓｅｃ）を用いて、以下の式１で表すことができる。
Φ（ｔ）＝Ｍ×Ｉｄ×（１−ｅｘｐ（−ｔ／τ））  ・・・式１
【００１８】
減速動作制御部３８が主軸モータの磁束量を徐々に増加させる制御を行なう間、現実の磁束量は、上記した一次遅れの応答特性を伴って増加することになる。なお時定数τは、主軸モータの特性値として主軸１２に予め設定されるものであって、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。
【００１９】
制御装置１０において、位置決め動作制御部４０が主軸１２を中間速度Ｖｂから減速回転させて目標位置に到達させる間は、サイクルタイム短縮の観点で、最大加速度検出部３２が検出した最大加速度Ａ０に相当する最大減速度で主軸１２を減速回転させることが考えられる。この場合、位置決め動作制御部４０は、残回転量検出部３４及び現在速度検出部３６により逐次検出されている残回転量Ｓｒ及び現在速度Ｖｃを監視して、主軸１２を現在速度Ｖｃ（＝Ｖｂ）から最大減速度で減速したときにＳｒ＝０となる（つまり目標位置に到達する）位置を算定し、主軸１２がこの位置に到達したときに位置制御を開始すればよい。しかし、主軸１２が最高速度から減速して中間速度Ｖｂに至ったときの、主軸モータの現実の磁束量は、上記した一次遅れの応答特性により、初期動作制御部３０が最大加速度Ａ０で主軸１２を中間速度Ｖｂに至らせたときの磁束量（最大値）よりも小さくなる傾向がある。主軸モータの現実の磁束量が最大値に達しない状態で、最大加速度Ａ０に相当する最大減速度での主軸１２の減速回転を開始すると、主軸１２は実際には最大減速度を生ずることができず、最大減速度での減速回転を想定して位置制御を開始した結果、主軸１２が目標位置を一時的に通り過ぎてしまう場合がある。
【００２０】
そこで制御装置１０では、主軸モータの磁束量の上記した一次遅れの応答特性を考慮して、減速動作制御部３８が主軸１２を最高速度から減速回転させて中間速度Ｖｂに到達させるときの、速度指令から得られる中間速度Ｖｂでのモータ磁束量指令値Φｍａｘ（すなわち磁束量Φの最大値）に基づき、磁束量予測部４２が、中間速度Ｖｂにおける現実のモータ磁束量Φｖｂ（Φｖｂ≦Φｍａｘ）を予測する。主軸１２が中間速度Ｖｂに到達した後は、位置決め動作制御部４０は、予測したモータ磁束量Φｖｂに基づき減速度決定部４４が決定した減速度Ａｄｅｃを用いて、主軸１２を現在速度Ｖｃ（＝Ｖｂ）から減速度Ａｄｅｃで減速したときにＳｒ＝０となる（つまり目標位置に到達する）位置を算定し、主軸１２がこの位置に到達したときに位置制御を開始する。この構成によれば、主軸１２が最高速度から減速して中間速度Ｖｂに至ったときの、主軸モータの現実のモータ磁束量Φｖｂが、モータ磁束量指令値Φｍａｘ以下であったとしても、主軸１２は、中間速度Ｖｂから適正な減速度Ａｄｅｃで減速回転して、目標位置に正確に到達することができる。モータ磁束量Φｖｂの予測手法及び減速度Ａｄｅｃの決定手法については、後にさらに詳述する。
【００２１】
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の回転動作（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の回転動作（本願で戻り動作と称する）を制御することができる。切削動作の制御では、「始動位置」はタップ加工の「加工開始位置」に相当し、「目標位置」はタップ加工の「目標ねじ深さ」に相当する。また戻り動作の制御では、「始動位置」はタップ加工の「目標ねじ深さ」に相当し、「目標位置」はタップ加工の「戻り完了位置」に相当する。
【００２２】
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を示す。また図３及び図４は、図２の制御方法によって実現される主軸１２の動作の二つの異なる例を示す。この実施形態による制御方法は、タップ加工における主軸１２の切削動作と戻り動作との双方を制御できるものである。なお以下の説明では、理解を助けるため、切削動作の制御に関する用語として「総回転量」、「最高回転速度」、「加速回転」、「残回転量」、「現在速度」、「減速回転」、「中間速度」及び「減速度」を用いる一方、戻り動作の制御に関してはそれぞれに対応する実質同義の用語として「総戻り回転量」、「最高戻り回転速度」、「加速逆回転」、「残戻り回転量」、「逆回転の現在速度」、「減速逆回転」、「中間戻り速度」及び「逆回転の減速度」を用いる。
【００２３】
まず、図２のフローチャートを図１と共に参照して、制御装置１０が実行する主軸１２の切削動作制御方法を説明する。ステップＳ１で、数値制御部１６（主軸指令出力部２６）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、加工開始位置（始動位置）から目標ねじ深さ（目標位置）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、主軸制御部１８に総回転量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、最高回転速度Ｖ０を目標速度とする速度制御により、加工開始位置（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、加速回転中の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。
【００２４】
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（減速動作制御部３８）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を中間速度Ｖｂまで、駆動源の許容電流を最大限に利用した最大能力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。
【００２５】
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。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中間速度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の回転速度が中間速度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の最大能力の減速回転が実行される。
【００２６】
時間Ｔ３（ステップＳ５）では、主軸制御部１８（減速動作制御部３８）は点Ａ（最高速度）から中間速度Ｖｂを目標値とする速度制御により主軸１２を減速回転させるが、この間、主軸モータの特性により、主軸１２の減速度は漸増する。最大能力での減速回転中も、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。このように、時間Ｔ１〜Ｔ３では、主軸制御部１８は主軸１２を速度制御する（階段状の速度指令を破線で例示する）。
【００２７】
再び図２を参照すると、ステップＳ６で、主軸制御部１８（磁束量予測部４２）は、減速動作制御部３８が主軸１２を点Ａ（図３）から減速回転させて中間速度Ｖｂに到達させるためのモータ磁束量指令値Φｍａｘに基づき、中間速度Ｖｂにおける現実のモータ磁束量Φｖｂを、以下の式２により予測する。
Φｖｂ＝Φａ＋（Φｍａｘ−Φａ）×（１−ｅｘｐ（−Ｔ２／τ））  ・・・式２
【００２８】
ここで、Φａは、主軸１２が点Ａに到達したとき（すなわち速度制御による減速回転の開始時）の主軸モータの現実の磁束量であって、前述した式１により推定されるものである。主軸制御部１８（磁束量予測部４２）は、主軸１２を回転動作させる主軸モータの動作中の磁束量Φを、式１に従い随時推定できるように構成でき、それによりΦａを取得することができる。或いは、実験等により予めΦａを求め、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つとして格納しておくこともできる。またＴ２は、図３の時間Ｔ２に相当する加速時間である。中間速度Ｖｂにおけるモータ磁束量Φｖｂを予測するためには、図３の時間Ｔ３に相当する減速時間が必要であるが、ステップＳ６の時点ではＴ３が未知のため、Ｔ３＝Ｔ２と想定して、式２ではＴ２を用いている。
【００２９】
さらにステップＳ６で、主軸制御部１８（減速度決定部４４）は、式２により予測したモータ磁束量Φｖｂと、主軸制御部１８（最大加速度検出部３２）が検出した最大加速度Ａ０と、モータ磁束量指令値Φｍａｘとに基づき、主軸制御部１８（位置決め動作制御部４０）が位置制御により主軸１２を減速回転させる間の適正な減速度Ａｄｅｃを、以下の式３により決定する。
Ａｄｅｃ＝Ａ０×Φｖｂ／Φｍａｘ  ・・・式３
【００３０】
なお主軸制御部１８は、ステップＳ５及びステップＳ６を同時並行処理できる。
【００３１】
次にステップＳ７で、主軸制御部１８（位置決め動作制御部４０）は、逐次検出されている残回転量Ｓｒと現在速度Ｖｃとを監視して、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／ｓｅｃ）とする）から、ステップＳ６で決定した減速度Ａｄｅｃ（ｒｅｖ／ｓｅｃ２）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）の位置を、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る。
公式：Ｖｃ２＝２×Ａｄｅｃ×｜Ｓｒ｜から、
｜Ｓｒ｜＝Ｖｃ２／（２×Ａｄｅｃ）
【００３２】
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から一定の減速度Ａｄｅｃ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は中間速度Ｖｂに達している。つまり点Ｂの位置｜Ｓｒ｜は、以下の式４により求めることができる。
｜Ｓｒ｜＝Ｖｂ２／（２×Ａｄｅｃ）  ・・・式４
【００３３】
また、この実施形態では、主軸１２の加速に必要なトルク（以下、加速トルク）と減速に必要なトルク（以下、減速トルク）とは互いに等しいものとする。一般に、主軸１２の回転中は機械構造上の負荷（抵抗）が発生し、加速トルクは減速トルクよりも大きくなるので、加速トルクと減速トルクとが等しい場合には、同じ速度変化で比較すると最大能力での加速時間が最大能力での減速時間よりも長くなる。したがって実際には、主軸１２は、点Ａから減速した後に時間Ｔ２よりも短い時間で中間速度Ｖｂに到達し、このときの位置｜Ｓｒ｜は
｜Ｓｒ｜＞Ｖｃ２／（２×Ａｄｅｃ）
であって、その後に中間速度Ｖｂで極少時間だけ回転することにより、
｜Ｓｒ｜＝Ｖｂ２／（２×Ａｄｅｃ）
の点Ｂに到達することになる（図３）。
【００３４】
そこで、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｜＝Ｖｂ２／（２×Ａｄｅｃ）（式４）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（ステップＳ７）。式４を満たしている場合、ステップＳ８で、主軸制御部１８（位置決め動作制御部４０）は、主軸１２を減速度Ａｄｅｃ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を作成し、この指令により主軸１２を位置制御する。式４を満たしていない場合は、式４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減速度Ａｄｅｃ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して停止する。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（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）。
【００３５】
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Ｓ９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Ｓ１０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〜ステップＳ８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。
【００３６】
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中間速度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の回転速度が中間速度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。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Ｓ１０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、主軸１２の最大能力の減速回転（速度制御）が実行され、時間Ｔ４（ステップＳ８）で、適正な減速度Ａｄｅｃでの主軸１２の減速回転（位置制御）が実行される。そしてＳｒ＝０になった時点で、主軸１２は目標ねじ深さに到達して停止する。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。
【００３７】
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（切削動作）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Ｓ１０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。
【００３８】
上記したように、制御装置１０は、主軸１２に加工開始位置（始動位置）から目標ねじ深さ（目標位置）までの切削動作（回転動作）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を加速回転させて切削動作を実行するとともに、逐次検出する主軸１２の残回転量Ｓｒ及び現在速度Ｖｃに基づき、主軸１２を最大又は適正な減速度で減速回転させながら目標ねじ深さまでの切削動作を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。
【００３９】
しかも制御装置１０では、主軸制御部１８は、主軸１２を最高速度から最大能力で減速回転させて中間速度Ｖｂに到達させるときの、中間速度Ｖｂにおける現実のモータ磁束量Φｖｂを予測するとともに、主軸１２を中間速度Ｖｂから目標ねじ深さまで位置制御により減速回転させる間の減速度Ａｄｅｃを、予測したモータ磁束量Φｖｂを用いて決定する構成を有している。したがって、主軸１２が最高速度から中間速度Ｖｂに至ったときの主軸モータの現実のモータ磁束量Φｖｂがモータ磁束量指令値Φｍａｘ以下であったとしても、主軸１２は、中間速度Ｖｂから適正な減速度Ａｄｅｃで減速回転して、目標ねじ深さに正確に到達することができる。
【００４０】
図１及び図２に示す実施形態において、制御装置１０は、主軸１２の前述した戻り動作に際し、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３及び図４は、上記した主軸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１〜図４を参照して、制御装置１０が実行する主軸１２の戻り動作制御方法を説明する。
【００４１】
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Ｓ１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（始動位置）から戻り完了位置（目標位置）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である。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。
【００４２】
次にステップ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を目標速度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、加速逆回転中の現在位置からの主軸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。
【００４３】
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Ｓ４で、主軸制御部１８（減速動作制御部３８）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Ｓ５で、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Ｖｄまで、駆動源の許容電流を最大限に利用した最大能力で減速逆回転させて戻り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。
【００４４】
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Ｓ３及びＳ４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Ｓ２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中間戻り速度Ｖｂ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の回転速度が中間戻り速度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Ｓ４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Ｓ５における主軸１２の最大能力の減速逆回転が実行される。
【００４５】
時間Ｔ８（ステップＳ５）では、主軸制御部１８（減速動作制御部３８）は点Ｃ（最高速度）から中間戻り速度Ｖｂを目標値とする速度制御により主軸１２を減速逆回転させるが、この間、主軸モータの特性により、主軸１２の逆回転の減速度は漸増する。最大能力での減速逆回転中も、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。このように、時間Ｔ６〜Ｔ８では、主軸制御部１８は主軸１２を速度制御する（階段状の速度指令を破線で例示する）。
【００４６】
再び図２を参照すると、ステップＳ６で、主軸制御部１８（磁束量予測部４２）は、減速動作制御部３８が主軸１２を点Ｃ（図３）から減速逆回転させて中間戻り速度Ｖｂに到達させるためのモータ磁束量指令値Φｍａｘに基づき、中間戻り速度Ｖｂにおける現実のモータ磁束量Φｖｂを、前述した式２により予測する。さらにステップＳ６で、主軸制御部１８（減速度決定部４４）は、式２により予測したモータ磁束量Φｖｂと、主軸制御部１８（最大加速度検出部３２）が検出した逆回転の最大加速度Ａ０と、モータ磁束量指令値Φｍａｘとに基づき、主軸制御部１８（位置決め動作制御部４０）が位置制御により主軸１２を減速逆回転させる間の適正な逆回転の減速度Ａｄｅｃを、前述した式３により決定する。
【００４７】
次にステップＳ７で、主軸制御部１８（位置決め動作制御部４０）は、逐次検出されている残戻り回転量Ｓｒと逆回転の現在速度Ｖｃとを監視して、逆回転の現在速度Ｖｃ（ｒｅｖ／ｓｅｃ）から、ステップＳ６で決定した逆回転の減速度Ａｄｅｃ（ｒｅｖ／ｓｅｃ２）で減速したときに、Ｓｒ＝０かつＶｃ＝０となる（つまり戻り完了位置に到達する）ことが予測される時点Ｄ（図３）の位置を、Ｓｒ＝０の点から見た残回転量Ｓｒ（負の値）の絶対値として、前述した式４により求める。そして主軸制御部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｜＝Ｖｂ２／（２×Ａｄｅｃ）（式４）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。式４を満たしている場合、ステップＳ８で、主軸制御部１８（位置決め動作制御部４０）は、主軸１２を減速度Ａｄｅｃで減速逆回転してＳｒ＝０の点（つまり戻り完了位置）に到達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。式４を満たしていない場合は、式４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減速度Ａｄｅｃ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（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）。
【００４８】
ステップＳ３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Ｓ９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Ｓ１０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Ｓ５に進み、次いでステップＳ６〜ステップＳ８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。
【００４９】
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Ｓ３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Ｓ２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中間戻り速度Ｖｂ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の回転速度が中間戻り速度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Ｓ１０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Ｓ５）で、主軸１２の最大能力の減速逆回転（速度制御）が実行され、時間Ｔ９（ステップＳ８）で、適正な減速度Ａｄｅｃでの主軸１２の減速逆回転（位置制御）が実行される。そしてＳｒ＝０になった時点で、主軸１２は戻り完了位置に到達して停止する。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。
【００５０】
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（戻り動作）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Ｓ１〜ステップＳ１０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。
【００５１】
上記したように、制御装置１０は、主軸１２に目標ねじ深さ（始動位置）から戻り完了位置（目標位置）までの戻り動作（回転動作）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を加速回転させて戻り動作を実行するとともに、逐次検出する主軸１２の残戻り回転量Ｓｒ及び現在速度Ｖｃに基づき、主軸１２を最大又は適正な減速度で減速回転させながら戻り完了位置までの戻り動作を継続実行して戻り完了位置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。
【００５２】
しかも制御装置１０では、主軸制御部１８は、主軸１２を最高戻り速度から最大能力で減速回転させて中間戻り速度Ｖｂに到達させるときの、中間戻り速度Ｖｂにおける現実のモータ磁束量Φｖｂを予測するとともに、主軸１２を中間戻り速度Ｖｂから戻り完了位置まで位置制御により減速逆回転させる間の逆回転の減速度Ａｄｅｃを、予測したモータ磁束量Φｖｂを用いて決定する構成を有している。したがって、主軸１２が最高戻り速度から中間戻り速度Ｖｂに至ったときの主軸モータの現実のモータ磁束量Φｖｂがモータ磁束量指令値Φｍａｘ以下であったとしても、主軸１２は、中間戻り速度Ｖｂから適正な減速度Ａｄｅｃで減速逆回転して、戻り完了位置に正確に到達することができる。
【００５３】
上記した制御装置１０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が、始動位置から目標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始動位置から主軸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、現在位置から目標位置に至るまでの主軸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を最大能力で減速回転させて予め定めた中間速度Ｖｂに到達させるステップと、主軸１２が中間速度Ｖｂに到達した後に、位置制御により主軸１２を減速回転させて目標位置に到達させるステップと、主軸１２を中間速度Ｖｂに到達させるためのモータ磁束量指令値Φｍａｘから、中間速度Ｖｂにおける現実のモータ磁束量Φｖｂを予測するステップと、最大加速度Ａ０とモータ磁束量指令値Φｍａｘとモータ磁束量Φｖｂとに基づき、位置制御による減速回転中の減速度Ａｄｅｃを決定するステップとを備え、主軸１２を目標位置に到達させるステップは、残回転量Ｓｒと現在速度Ｖｃと減速度Ａｄｅｃとに基づき位置制御を実行するステップを含むものである。
【００５４】
上記制御方法によれば、前述した制御装置１０の効果と同等の効果が奏される。
【符号の説明】
【００５５】
１０    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
４２    磁束量予測部
４４    減速度決定部
【図１】
0006301977.tif 000002
【図２】
0006301977.tif 000003
【図３】
0006301977.tif 000004
【図４】
0006301977.tif 000005