(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具を装着して被加工物をタップ加工するための複数の加工軸と、
前記複数の加工軸を同一方向に移動させるための送り軸と、
前記複数の加工軸および前記送り軸の位置を検出する位置検出手段と、
被加工物の加工中に前記複数の加工軸および前記送り軸が停止した場合、前記複数の加工軸および前記送り軸から一の軸を基準軸に決定する基準軸決定手段と、
決定された基準軸の位置に、前記複数の加工軸および前記送り軸の位置を合わせる位置合わせ手段と、
前記位置合わせ手段による位置合わせ後、前記複数の加工軸および前記送り軸をタップ加工時と反対方向に制御する制御手段と、
を有することを特徴とする多軸タップ加工装置。
【請求項２】
前記位置合わせ手段は、前記複数の加工軸および前記送り軸の停止時の位置に基づいて、最も遅れている軸を前記基準軸に決定することを特徴とする請求項１に記載の多軸タップ加工装置。
【請求項３】
前記位置合わせ手段は、前記複数の加工軸および前記送り軸の停止時の位置に基づいて、各軸をそれぞれ基準軸と仮定したときに、位置合わせのために各軸が移動する移動距離の総和を算出し、当該総和が最も小さくなるときに基準軸に仮定されている軸を基準軸に決定することを特徴とする請求項１に記載の多軸タップ加工装置。
【請求項４】
前記位置合わせ手段は、各軸が回転する際の負荷の情報に基づいて、回転する際の負荷が最も大きい軸を基準軸に決定することを特徴とする請求項１に記載の多軸タップ加工装置。
【請求項５】
前記位置合わせ手段は、回転する際の負荷が最も大きい軸が複数ある場合、負荷が最も大きい軸のうち、最も遅れている軸を基準軸に決定することを特徴とする請求項４に記載の多軸タップ加工装置。
【請求項６】
前記位置合わせ手段は、回転する際の負荷が最も大きい軸が複数ある場合、負荷が最も大きい軸のうち、各軸をそれぞれ基準軸と仮定したときに、位置合わせのために各軸が移動する移動距離の総和を算出し、当該総和が最も小さくなるときに基準軸に仮定されている軸を基準軸に決定することを特徴とする請求項４に記載の多軸タップ加工装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記複数の加工軸および前記送り軸のうち一の軸をマスタ軸とし、当該マスタ軸以外の軸をマスタ軸に追従して動作するスレーブ軸として、各軸を制御することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の多軸タップ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多軸タップ加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、タップ加工に用いられる数値制御工作機では、タップビットが装着されている加工軸と、これを送り出す送り軸を同期させて制御する方法が用いられている。１つの加工軸に対して、送り軸の送り速度、すなわち送り軸を駆動しているモータの回転速度を同期させることによって、非同期加工より加工速度を高速化することができる。
【０００３】
また、被加工物の同一面上に対して同じ方向からタッピングやドリル穴あけを行う場合、一度に複数の加工軸を駆動して加工を行うことで、生産効率の向上を図ることができる。たとえば、多軸ギアヘッドを用いた工作機械などを利用して、一度に多軸ヘッドの軸の数だけタッピングや穴あけ加工するものがある。このような複数の加工軸を有する工作機械では、各加工軸は、それぞれ独立したモータによって回転する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような多軸の工作機械では、以下のようなさまざまな問題点がある。
【０００５】
タップ加工中に電源の切断や、運転準備の中止があった場合、各加工軸がそれぞれ独立したモータによって回転しているために、各加工軸の独立した停止により同期ずれが発生してしまう。この状態で被加工物から工具を抜き出そうとしても、加工軸ごとに異なる量の同期ずれが発生しているため、加工軸を加工前の位置に戻すための動作、いわゆる戻し動作を行うことができない。また、加工軸を戻すことができたとしても、各加工軸、送り軸、工具を保持する工具ホルダ、および工具自体などが破損する可能性が高い。
【０００６】
さらに、タップ加工中に電源の切断や、運転準備の中止があった場合、停止した各加工軸を手動で回しながら送り軸も動かして工具を被加工物から抜くこともできるが、加工軸が多くなる程、多大な時間と労力がかかり、非常に非効率的である。また、手動で加工軸を回す作業は、作業者に危険を伴う。
【０００７】
また、タップ加工中に電源の切断や、運転準備の中止があった場合、たとえば、特開平６−５９７１５号公報には、一本の加工軸（マスタ軸）に送り軸（スレーブ軸）を同期しながら戻し動作を行う方法が開示されている。しかし、この方法を複数の加工軸を有する多軸加工装置に適用しようとしても、複数の加工軸のうち一本の加工軸をマスタ軸とし、マスタ軸に同期するスレーブ軸として送り軸を同期させることしかできず、マスタ軸以外の加工軸は送り軸と同期がとれないため、各加工軸、送り軸、工具ホルダ、および工具自体などの破損につながってしまう。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、タップ加工中に電源の切断や、運転準備の中止があった場合に、工具が破損することなく、時間および労力を節約でき、作業者に危険を伴うことなく、複数の加工軸を有する工作機械について、戻し動作を行うことができる多軸タップ加工装置の提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、下記の手段によって達成される。
【００１０】
（１）本発明に係る多軸タップ加工装置は、工具を装着して被加工物をタップ加工するための複数の加工軸と、前記複数の加工軸を同一方向に移動させるための送り軸と、前記複数の加工軸および前記送り軸の位置を検出する位置検出手段と、被加工物の加工中に前記複数の加工軸および前記送り軸が停止した場合、前記複数の加工軸および前記送り軸から一の軸を基準軸に決定する基準軸決定手段と、決定された基準軸の位置に、前記複数の加工軸および前記送り軸の位置を合わせる位置合わせ手段と、前記位置合わせ手段による位置合わせ後、前記複数の加工軸および前記送り軸をタップ加工時と反対方向に制御する制御手段とを有することを特徴とする。
【００１１】
（２）前記位置合わせ手段は、前記複数の加工軸および前記送り軸の停止時の位置に基づいて、最も遅れている軸を前記基準軸に決定する。
【００１２】
（３）前記位置合わせ手段は、前記複数の加工軸および前記送り軸の停止時の位置に基づいて、各軸をそれぞれ基準軸と仮定したときに、位置合わせのために各軸が移動する移動距離の総和を算出し、当該総和が最も小さくなるときに基準軸に仮定されている軸を基準軸に決定する。
【００１３】
（４）前記位置合わせ手段は、各軸が回転する際の負荷の情報に基づいて、回転する際の負荷が最も大きい軸を基準軸に決定する。
【００１４】
（５）前記位置合わせ手段は、回転する際の負荷が最も大きい軸が複数ある場合、負荷が最も大きい軸のうち、最も遅れている軸を基準軸に決定する。
【００１５】
（６）前記位置合わせ手段は、回転する際の負荷が最も大きい軸が複数ある場合、負荷が最も大きい軸のうち、各軸をそれぞれ基準軸と仮定したときに、位置合わせのために各軸が移動する移動距離の総和を算出し、当該総和が最も小さくなるときに基準軸に仮定されている軸を基準軸に決定する。
【００１６】
（７）前記制御手段は、前記複数の加工軸および前記送り軸のうち一の軸をマスタ軸とし、当該マスタ軸以外の軸をマスタ軸に追従して動作するスレーブ軸として、各軸を制御する。
【００１７】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明は、決定された基準軸の位置に、基準軸以外の軸の位置を合わせてから、各軸を加工時と反対の方向に制御するので、多軸でタップ加工している最中に多軸タップ加工装置が停止し、各軸が停止した場合でも、その後に、各軸および工具が破損することなく、タップの戻し動作を実行することができる。
【００１８】
また、請求項１に記載の発明は、一旦各軸の位置を基準軸の位置に位置合わせするので、タップの戻し動作を短時間で、しかも高効率に実行できる。
【００１９】
さらに、請求項１に記載の発明は、各軸が停止した場合でも、手作業で各軸を加工前の状態に戻す必要がないので、作業者の安全性も確保することができる。
【００２０】
加えて、請求項１に記載の発明は、各軸の制御を変更するだけで設備を変更することなく安全なタップの戻し動作を実行できるので、コストの低減も図ることができる。
【００２１】
請求項２に記載の発明は、各軸の停止時に最も遅れている軸を基準軸に決定するので、タップ加工を行って進んだ軸を戻すだけで、基準軸に位置合わせすることができる。したがって、位置合わせするために移動する軸は、全て自身が行ったタップ加工の経路を戻るだけでよく、遅れている軸にタップ加工を行わせて位置合わせすることがないので、より安全にタップの戻し動作を実行できる。
【００２２】
請求項３に記載の発明は、基準軸への位置合わせのために各軸が移動する移動距離の総和が最も小さくなるように、基準軸を決定できる。
【００２３】
請求項４に記載の発明は、回転する際の負荷が最も大きい軸を基準軸に決定するので、位置合わせをするのにも最も負荷がかかる軸を移動させずに、他の軸の移動によって位置合わせを行うことができる。
【００２４】
請求項５に記載の発明は、負荷が最も大きい軸が複数ある場合、最も遅れている軸を基準軸に決定するので、位置合わせのために、負荷が最も大きい軸をさらにタップ加工させて進める必要がなく、タップ加工が進みタップの戻り動作では負荷が小さくなった軸のみを戻すことができる。
【００２５】
請求項６に記載の発明は、負荷が最も大きい軸が複数ある場合、それらの移動距離の総和が最も小さくなるように、基準軸を決定するので、負荷が大きい軸にかかる負荷を最小限に抑えることができる。
【００２６】
請求項７に記載の発明は、各軸の停止後、各軸を戻す際に、一の軸をマスタ軸、他の軸をスレーブ軸として、各軸を同期制御するので、各軸のタップの戻し動作実行時においても、各軸および工具が破損することを防止することができる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００２８】
まず、最初に、本願発明が適用される多軸工作機械について説明する。
【００２９】
図１は、本発明を適用する多軸工作機械の概略構成図である。
【００３０】
多軸工作機械１０は、複数の加工軸１１と、加工軸１１をそれぞれ独立に速度制御する加工軸アンプ１２と、複数の加工軸１１を一度に同一方向へ移動させるための送り軸１３と、この送り軸１３の速度制御を行う送り軸アンプ１４とからなる。加工軸アンプ１２と送り軸アンプ１４は、ともに加工軸１１と送り軸１３を同期制御するためのコントローラ１５に接続されている。なお、図１においては、複数の加工軸１１を、第１加工軸１１１、第２加工軸１１２〜第Ｎ加工軸１１Ｎとして示している。
【００３１】
加工軸１１は、いずれも独立に回転するモータによって回転し、このモータの回転数を検出するためのアブソリュートエンコーダ（不図示）が設けられている。このアブソリュートエンコーダは、多軸工作機械１０に供給されている電源が切断されても、再度電源が供給されてときに位置を確認することができる。加工軸１１は、ワーク１００の同一面を同じ方向にタッピング加工を行う。
【００３２】
加工軸アンプ１２は、コントローラ１５から与えられる指令値に基づいて、モータに電力を供給する。
【００３３】
送り軸１３は、加工軸１１を保持する可動台１６をワーク１００方向へ送り移動させるためのものであり、送り軸モータ１７と、このモータ１７によって回転するボールネジ１８とからなる。ボールネジ１８は、可動台１６底部分に刻まれたギア溝（不図示）と噛み合い、ボールネジ１８が回転することで可動台１６がワーク方向へ前進または後退する。送り軸モータ１７には、エンコーダ（不図示）が設けられており、このモータ１７の回転数が検出される。
【００３４】
送り軸アンプ１４は、コントローラ１５から与えられる指令値に基づいて、送り軸モータ１７に電力を供給する。
【００３５】
コントローラ１５は、加工軸アンプ１２および送り軸アンプ１４にそれぞれ指令値を出力する。コントローラ１５の具体的な内部構成は、図２に示される。
【００３６】
図２は、多軸工作機械１０の各軸を同期制御するコントローラ１５の機能を説明するためのブロック図である。
【００３７】
なお、以下の説明では、複数の加工軸１１１〜１１Ｎのうち第１加工軸１１１がマスタ軸であり、第２加工軸１１２〜第Ｎ加工軸１１Ｎおよび送り軸１３がマスタ軸に追従して動作するスレーブ軸であるとして説明する。また、図１に示す加工軸アンプ１２は、図２に示すように、第１アンプ１２１から第Ｎアンプ１２Ｎまで加工軸１１の本数分設けられており、それぞれに接続された第１モータ２０１〜第Ｎモータ２０Ｎの速度を制御する。第１モータ２０１〜第Ｎモータ２０Ｎは、それぞれ第１加工軸１１１〜第Ｎ加工軸１１Ｎを回転させる。
【００３８】
図２に示すように、コントローラ１５は、第１目標位置計算部２１と、第１速度計算部２２と、第２目標位置計算部２３２〜第Ｎ目標位置計算部２３Ｎと、第２速度計算部２４２〜第Ｎ速度計算部２４Ｎと、第２フィードフォワード部２５２〜第Ｎフィードフォワード部２５Ｎと、送り軸目標位置計算部２６と、送り軸速度計算部２７と、送り軸フィードフォワード部２８と、基準軸決定部２９とを含んで構成される。
【００３９】
第１目標位置計算部２１は、第１加工軸１１１の移動の目標位置の情報が図示しない入力装置から入力され、第１加工軸１１１の動作量、たとえば、第１加工軸１１１に取り付けられた加工ツールの１回転分の移動量（リード）に基づいて目標位置まで移動するのに必要な第１加工軸１１１の回転数を算出する。
【００４０】
第１速度計算部２２は、入力された動作量に基づいて、ワーク１００に対する第１加工軸１１１の単位時間当たりの移動量を求め、第１加工軸１１１の回転速度指令値を計算し、第１アンプ１２１に出力する。また、第１加工軸１１１の回転速度指令値は、第２フィードフォワード部２５２〜第Ｎフィードフォワード部２５Ｎにも出力される。
【００４１】
なお、第１モータ２０１には、アブソリュートエンコーダが設けられており、第１モータ２０１の回転数の情報が第１アンプ１２１を介して第１速度計算部２２にフィードバックされる。第１速度計算部２２は、フィードバックされた回転数に基づいて回転速度を計算し、速度指令値と比較して、計算された回転速度が速度指令値となるようにフィードバック制御を行う。また、アブソリュートエンコーダは、多軸工作機械１０に供給される電源が切断されても、その構造により回転数を確認し位置を検出することができる。
【００４２】
また、第１モータ２０１の回転数の情報は、第１速度計算部２２に出力されるだけではなく、第２目標位置計算部２３２〜第Ｎ目標位置計算部２３Ｎにも出力される。
【００４３】
第２目標位置計算部２３２〜第Ｎ目標位置計算部２３Ｎは、予め第１加工軸１１１に取り付けられた加工ツールのリードの情報を記憶しており、このリードの情報およびエンコーダから入力された第１モータ２０１の回転数の情報に基づき、第１加工軸１１１の移動量を算出する。
【００４４】
第１加工軸１１１の移動量と、第２加工軸１１２〜第Ｎ加工軸１１Ｎの移動量とが一致すれば、全加工軸１１は同期をとれていることになる。したがって、第２目標位置計算部２３２〜第Ｎ目標位置計算部２３Ｎは、算出した第１加工軸１１１の移動量と同じだけ、第２加工軸１１２〜第Ｎ加工軸１１Ｎが移動するための目標となる理論的位置、すなわち、第１加工軸１１１の移動量分、第２加工軸１１２〜第Ｎ加工軸１１Ｎが移動した位置を算出する。
【００４５】
第２速度計算部２４２〜第Ｎ速度計算部２４Ｎは、それぞれ第２目標位置計算部２３２〜第Ｎ目標位置計算部２３Ｎで算出された理論的位置に基づいて、第２加工軸１１２〜第Ｎ加工軸１１Ｎの回転速度指令値を計算し、第２アンプ１２２〜第Ｎアンプ１２Ｎに出力する。
【００４６】
第２フィードフォワード部２５２〜第Ｎフィードフォワード部２５Ｎは、第１速度計算部２２から出力された現在の第１モータ２０１の回転速度指令値を、第２速度計算部２４２〜第Ｎ速度計算部２４Ｎから出力された第２加工軸１１２〜第Ｎ加工軸１１Ｎの回転速度指令値に加える。
【００４７】
したがって、第２目標位置計算部２３２〜第Ｎ目標位置計算部２３Ｎおよび第２速度計算部２４２〜第Ｎ速度計算部２４Ｎでそれぞれ演算を行っている間に生じる第１モータ２０１との同期誤差を、第２フィードフォワード部２５２〜第Ｎフィードフォワード部２５Ｎからの出力値によって補正することができる。
【００４８】
結果として、第２アンプ１２２〜第Ｎアンプ１２Ｎには、第２フィードフォワード部２５２〜第Ｎフィードフォワード部２５Ｎの出力によって、補正された回転速度指令値が入力され、第２モータ２０２〜第Ｎモータ２０Ｎは、第１モータ２０１に同期することができる。
【００４９】
なお、第２モータ２０２〜第Ｎモータ２０Ｎには、アブソリュートエンコーダが設けられており、第２モータ２０２〜第Ｎモータ２０Ｎの回転数の情報がそれぞれ第２アンプ１２２〜第Ｎアンプ１２Ｎを介して第２速度計算部２４２〜第Ｎ速度計算部２４Ｎにフィードバックされる。第２速度計算部２４２〜第Ｎ速度計算部２４Ｎは、フィードバックされた回転数に基づいて回転速度を計算し、速度指令値と比較して、計算された回転速度が速度指令値となるようにフィードバック制御を行う。また、アブソリュートエンコーダは、多軸工作機械１０に供給される電源が切断されても、その構造により回転数を確認し位置を検出することができる。
【００５０】
送り軸目標位置計算部２６は、第２目標位置計算部２３２〜第Ｎ目標位置計算部２３Ｎと同様に、予め第１加工軸１１１に取り付けられた加工ツールのリードの情報を記憶しており、このリードの情報およびエンコーダから入力された第１モータ２０１の回転数の情報に基づき、第１加工軸１１１の移動量を算出する。そして、送り軸１３が第１加工軸１１１と同期をとるために、第１加工軸１１１の移動量分移動した位置を、送り軸１３の移動の目標となる理論的位置とする。
【００５１】
送り軸速度計算部２７は、送り軸目標位置計算部２６で算出された理論的位置に基づいて、送り軸１３の回転速度指令値を計算し、送り軸アンプ１４に出力する。
【００５２】
送り軸フィードフォワード部２８は、第１速度計算部２２から出力された現在の第１モータ２０１の回転速度指令値を、送り軸速度計算部２７から出力された送り軸モータ１７の回転速度指令値に加える。
【００５３】
したがって、第１モータ２０１から出力された第１モータ２０１の回転数に基づいて送り軸目標位置計算部２６および送り軸速度計算部２７でそれぞれ演算を行っている間に生じる第１モータ２０１との同期誤差を、送り軸フィードフォワード部２８からの出力値によって補正することができる。
【００５４】
結果として、送り軸アンプ１４には、送り軸フィードフォワード部２８の出力によって、補正された回転速度指令値が入力され、送り軸モータ１７は、第１モータ２０１に同期することができる。
【００５５】
基準軸決定部２９は、なんらかの理由で、多軸工作機械１０に供給される電源が切断したり、停止したり、また、多軸工作機械１０の運転準備が停止した場合に、第１加工軸１１１〜第Ｎ加工軸１１Ｎおよび送り軸１３の中から基準軸を決定する。基準軸とは、多軸工作機械１０が停止した後、復旧する際に、ワークを途中までタップ加工してワークに切り込んでいる工具を引き抜くために、各軸を加工前の位置に戻す（退避させる）、戻し動作のための基準となる軸である。
【００５６】
多軸工作機械１０が不意に停止した場合は、制御として停止した場合と異なり、各軸１１１〜１１Ｎ、１３間に同期誤差が生じてしまう。同期誤差が生じたままで、各軸１１１〜１１Ｎ、１３をそれぞれ戻したのでは、各軸１１１〜１１Ｎ、１３、工具ホルダ、および工具自体などを破損してしまう虞がある。したがって、本願発明を適用した多軸工作機械１０は、戻し動作の最初の工程として、基準軸を決定し、この基準軸の位置に他の軸の位置を合わせて、全軸の位置を一致させてから、各軸をそれぞれ加工前の位置に戻す。
【００５７】
以下、本発明の特徴である多軸工作機械１０による戻し動作について説明する。
【００５８】
図３は、多軸工作機械１０による戻し動作の手順を示すフローチャートである。
【００５９】
多軸工作機械１０が戻し動作を実行する前提として、多軸工作機械１０は、なんらかの理由で設備の電源が切断され、または、運転準備が切断されて、各軸が停止し、その後、設備の運転を復旧するために、運転準備が要求されている。
【００６０】
運転準備が要求されると、多軸工作機械１０の基準軸決定部２９は、第１加工軸１１１〜第Ｎ加工軸１１Ｎおよび送り軸１３の中から基準軸を決定する（ステップＳ３０１）。
【００６１】
各軸１１１〜１１Ｎ、１３の位置は、各軸の回転数として、電源が切断されてもアブソリュートエンコーダによって確認できるので、基準軸決定部２９は、決定した基準軸の位置を他の軸の目標位置計算部２１、２３２〜２３Ｎ、２６に出力し、基準軸以外の他の軸を基準軸の位置に合わせて移動させる（ステップＳ３０２）。
【００６２】
そして、基準軸決定部２９は、各軸１１１〜１１Ｎ、１３が取り付けられた各モータ２０１〜２０Ｎ、１７の回転数のフィードバックから各軸１１１〜１１Ｎ、１３の位置を監視し、全ての軸が基準軸の位置に移動したかどうかを判断する（ステップ３０３）。
【００６３】
全ての軸が基準軸の位置に移動しない場合（ステップＳ３０３：ＮＯ）、基準軸決定部２９は、ステップＳ３０２の処理に戻り、再度、基準軸の位置を目標位置計算部２１、２３２〜２３Ｎ、２６に出力する。全ての軸が基準軸の位置に移動した場合（ステップＳ３０３：ＹＥＳ）、基準軸決定部２９は、第１加工軸１１１〜第Ｎ加工軸１１Ｎのうちのいずれかをマスタ軸とし、送り軸１３を含んだ他の軸をスレーブ軸として、マスタ軸を戻すための位置をマスタ軸の目標位置計算部に出力し、スレーブ軸をマスタ軸に同期させて、各軸をタップ加工時と反対方向に戻す（ステップＳ３０４）。
【００６４】
そして、基準軸決定部２９は、戻し動作が完了したかどうかを判断する（ステップＳ３０５）。戻し動作が完了していない場合（ステップＳ３０５：ＮＯ）、基準軸決定部２９は、ステップＳ３０４の処理に戻る。戻し動作が完了した場合（ステップＳ３０５：ＹＥＳ）、基準軸決定部２９は、戻し動作を終了する。
【００６５】
なお、上記の説明では、ステップＳ３０４において、第１加工軸１１１〜第Ｎ加工軸１１Ｎのうちのいずれかをマスタ軸としていたが、このマスタ軸としては、タップ加工時にマスタ軸に決められていた加工軸をそのまま戻し動作時のマスタ軸にしてもよい。また、送り軸１３を戻し動作時のマスタ軸としてもよい。
【００６６】
以上のように、本発明を適用した多軸工作機械１０は、なんらかの理由で設備の電源が切断され、または、運転準備が切断されて、各軸が停止した場合でも、戻し動作の際に、まず、決定された基準軸の位置に基準軸以外の軸の位置を合わせてから、各軸を戻すので、各軸１１１〜１１Ｎ、１３、工具、および工具ホルダが破損することなく、タップの戻し動作を実行することができる。
【００６７】
また、多軸工作機械１０は、一旦各軸１１１〜１１Ｎ、１３の位置を基準軸の位置に位置合わせするので、タップの戻し動作を短時間で、しかも高効率に実行できる。
【００６８】
さらに、多軸工作機械１０は、各軸１１１〜１１Ｎ、１３が停止した場合でも、手作業で各軸を加工前の状態に戻す必要がないので、作業者の安全性も確保することができる。
【００６９】
加えて、多軸工作機械１０は、各軸１１１〜１１Ｎ、１３の制御を変更するだけで設備を変更することなく安全なタップの戻し動作を実行できるので、コストの低減も図ることができる。
【００７０】
次に、上記フローチャートのステップＳ３０１における基準軸の決定について具体的に説明する。基準軸を決定するのには、５つの手法があるので、以下、順に説明する。
【００７１】
（第１の基準軸決定手法）
図４は、第１の基準軸決定手法を説明するための図であり、（Ａ）は、基準軸の位置に他の軸を位置合わせする前の状態を示す図、（Ｂ）は、基準軸の位置に他の軸を位置合わせした後の状態を示す図である。
【００７２】
第１の基準軸決定手法では、設備の電源が切断され、または、運転準備が切断されて、各軸が停止した場合、通常のタップ加工時の各軸の進行方向、すなわち加工軸の切り込み方向に向かって最も遅れている軸を基準軸に決定する。たとえば、各軸が図４（Ａ）に示すような状態で停止した場合、一番遅れている軸は、第３加工軸なので、第３加工軸が基準軸に決定される。
【００７３】
第３加工軸が基準軸に決定されると、第３加工軸の位置に、第１加工軸〜第５加工軸の位置を合わせる。この手法では、最も遅れている加工軸が基準軸に決定されているので、後退させる方向、すなわち戻し方向に他の進んでいる加工軸を移動させて、全加工軸の位置合わせを行う。
【００７４】
このように、全加工軸の位置合わせを行うと、図４（Ｂ）に示すようになる。全加工軸の位置合わせが終わった後、多軸工作機械１０は、各加工軸のうち一つをマスタ軸とし、他の加工軸および送り軸をスレーブ軸として、このマスタ軸を後退方向に移動させることによって、マスタ軸に同期させて他のスレーブ軸も後退方向に移動させる。したがって、各加工軸、工具、および工具ホルダなどが破損することなく、各加工軸に取り付けられた工具を加工ワークから抜き去ることができる。
【００７５】
以上のように、第１の基準軸決定手法では、各軸の停止時に最も遅れている軸を基準軸に決定するので、タップ加工を行って進んだ軸を戻すだけで、基準軸に位置合わせすることができる。したがって、位置合わせするために移動する軸は、全て自身が行ったタップ加工の経路を戻るだけでよく、遅れている軸にタップ加工を行わせて位置合わせすることがないので、より安全にタップの戻し動作を実行できる。
【００７６】
（第２の基準軸決定手法）
図５は、第２の基準軸決定手法を説明するための図であり、（Ａ）は、基準軸の位置に他の軸を位置合わせする前の状態を示す図、（Ｂ）は、基準軸の位置に他の軸を位置合わせした後の状態を示す図である。
【００７７】
第２の基準軸決定手法では、設備の電源が切断され、または、運転準備が切断されて、各軸が停止した場合、基準軸への位置合わせのために各軸が移動する移動距離の総和が最も小さくなるように基準軸を決定する。たとえば、各軸が図５（Ａ）に示すような状態で停止した場合、基準軸の決定方法は以下の通りである。
【００７８】
まず、第１加工軸が基準軸であると仮定して、各加工軸を第１加工軸と同じ位置に位置合わせした場合の第１加工軸〜第５加工軸の移動距離の総和を求める。図４（Ａ）に示すように、第１加工軸の位置に位置合わせするには、第１加工軸の位置はそのままで、第２加工軸は距離「１」だけ後退方向に、第３加工軸は距離「２」だけ前進方向に、第４加工軸は距離「４」だけ後退方向に、第５加工軸は距離「２」だけ後退方向に移動する必要がある。したがって、第１加工軸を基準軸としたときの、第１加工軸〜第５加工軸の移動距離の総和は、０＋１＋２＋４＋２＝９となる。
【００７９】
同様に、第２加工軸〜第５加工軸も、それぞれ基準軸としたときの、全加工軸の移動距離の総和を算出する。図４（Ａ）に示す例では、第２加工軸、第３加工軸、第４加工軸および第５加工軸を基準軸としたときの位置合わせのための全加工軸の移動距離の総和は、順に、距離「８」、距離「１５」、距離「１５」、距離「９」となる。したがって、第２加工軸を基準軸としたときの、他の加工軸、すなわち、第１加工軸、第３加工軸〜第５加工軸の移動距離の総和が最も小さいので、第２加工軸が基準軸に決定される。
【００８０】
なお、上記説明では、説明の便宜上各加工軸の移動距離を距離「ｎ」（ｎは任意の整数）で表して説明したが、この距離とは加工軸の回転角度に伴う工具の切り込み量あるいは戻し量である。また、各軸の停止時に生じる各軸間の位置の誤差、すなわち同期誤差は、数μから数十μである。
【００８１】
第２加工軸が基準軸に決定されると、多軸工作機械１０は、実際に、第２加工軸の位置に、第１加工軸〜第５加工軸の位置を合わせる。
【００８２】
このように、全加工軸の位置合わせを行うと、図５（Ｂ）に示すようになる。全加工軸の位置合わせが終わった後、多軸工作機械１０は、各加工軸のうち一つをマスタ軸とし、他の加工軸および送り軸をスレーブ軸として、このマスタ軸を後退方向に移動させることによって、マスタ軸に同期させて他のスレーブ軸も後退方向に移動させる。したがって、各加工軸、工具、および工具ホルダなどが破損することなく、各加工軸に取り付けられた工具を加工ワークから抜き去ることができる。
【００８３】
以上のように、第２の基準軸決定手法では、基準軸の位置に他の加工軸が位置合わせするための移動距離の総和が最も小さくなるように、基準軸を決定するので、移動距離が短いので短時間で各軸の位置合わせができ、結果として、戻し動作を迅速に実行することができる。
【００８４】
（第３の基準軸決定手法）
図６は、第３の基準軸決定手法を説明するための図であり、（Ａ）は、基準軸の位置に他の軸を位置合わせする前の状態を示す図、（Ｂ）は、基準軸の位置に他の軸を位置合わせした後の状態を示す図である。
【００８５】
第３の基準軸決定手法では、設備の電源が切断され、または、運転準備が切断されて、各軸が停止した場合、回転する際の負荷が最も大きい加工軸を基準軸に決定する。たとえば、各軸が図６（Ａ）に示すような状態で停止した場合、基準軸の決定方法は以下の通りである。
【００８６】
多軸工作機械１０の基準軸決定部２９は、予め各加工軸の回転する際の負荷の情報を記憶している。ここで、各軸の負荷の情報は、ユーザによって入力されていてもよいし、または、加工の条件に基づいて基準軸決定部２９が演算して求めてもよい。加工の条件としては、たとえば、工具の径、工具の磨耗具合、ワークの材質などがある。
【００８７】
図６では、第３加工軸が回転の際の負荷が最も大きい軸であると記憶されているとする。そして、基準軸決定部２９は、第３加工軸を基準軸に決定する。
【００８８】
第３加工軸が基準軸に決定されると、多軸工作機械１０は、第３加工軸の位置に、第１加工軸〜第５加工軸の位置を合わせる。
【００８９】
このように、全加工軸の位置合わせを行うと、図６（Ｂ）に示すようになる。全加工軸の位置合わせが終わった後、多軸工作機械１０は、各加工軸のうち一つをマスタ軸とし、他の加工軸および送り軸をスレーブ軸として、このマスタ軸を後退方向に移動させることによって、マスタ軸に同期させて他のスレーブ軸も後退方向に移動させる。したがって、各加工軸、工具、および工具ホルダなどが破損することなく、各加工軸に取り付けられた工具を加工ワークから抜き去ることができる。
【００９０】
以上のように、第３の基準軸決定手法では、回転する際の負荷が最も大きい軸を基準軸に決定するので、位置合わせをするのにも最も負荷がかかる軸を移動させずに、他の軸の移動によって位置合わせを行うことができる。
【００９１】
（第４の基準軸決定手法）
図７は、第４の基準軸決定手法を説明するための図であり、（Ａ）は、基準軸の位置に他の軸を位置合わせする前の状態を示す図、（Ｂ）は、基準軸の位置に他の軸を位置合わせした後の状態を示す図である。
【００９２】
第４の基準軸決定手法では、設備の電源が切断され、または、運転準備が切断されて、各軸が停止した場合、回転する際の負荷が最も大きい加工軸の中から、最も遅れている軸を基準軸に決定する。たとえば、各軸が図７（Ａ）に示すような状態で停止した場合、基準軸の決定方法は以下の通りである。
【００９３】
多軸工作機械１０の基準軸決定部２９は、第３の基準軸決定手法と同様に、予め各加工軸の回転する際の負荷の情報を記憶している。図７に示す例では、第３加工軸〜第５加工軸の負荷が最も大きいものとする。
【００９４】
まず、基準軸決定部２９は、負荷が最も大きい第３加工軸〜第５加工軸を選び出す。そして、基準軸決定部２９は、第３加工軸〜第５加工軸のうち最も遅れている加工軸、すなわち、工具が加工ワークに最も切り込んでいない第４加工軸を基準軸に決定する。なお、最も負荷が大きい加工軸が１本の場合、基準軸決定部２９は、第３の基準軸決定手法と同様に、負荷が最も大きい加工軸を基準軸に決定する。
【００９５】
第４加工軸が基準軸に決定されると、多軸工作機械１０は、第４加工軸の位置に、第１加工軸〜第５加工軸の位置を合わせる。
【００９６】
このように、全加工軸の位置合わせを行うと、図７（Ｂ）に示すようになる。全加工軸の位置合わせが終わった後、多軸工作機械１０は、各加工軸のうち一つをマスタ軸とし、他の加工軸および送り軸をスレーブ軸として、このマスタ軸を後退方向に移動させることによって、マスタ軸に同期させて他のスレーブ軸も後退方向に移動させる。したがって、各加工軸、工具、および工具ホルダなどが破損することなく、各加工軸に取り付けられた工具を加工ワークから抜き去ることができる。
【００９７】
以上のように、第４の基準軸決定手法では、負荷が最も大きい軸が複数ある場合、最も遅れている軸を基準軸に決定するので、位置合わせのために、負荷が最も大きい軸をさらにタップ加工させて進める必要がなく、タップ加工が進み戻り方向の移動では負荷が小さくなった軸のみを戻すことができる。
【００９８】
（第５の基準軸決定手法）
図８は、第５の基準軸決定手法を説明するための図であり、（Ａ）は、基準軸の位置に他の軸を位置合わせする前の状態を示す図、（Ｂ）は、基準軸の位置に他の軸を位置合わせした後の状態を示す図である。
【００９９】
第５の基準軸決定手法では、設備の電源が切断され、または、運転準備が切断されて、各軸が停止した場合、回転する際の負荷が最も大きい加工軸の移動距離の総和が最も小さくなるように、基準軸を決定する。たとえば、各軸が図８（Ａ）に示すような状態で停止した場合、基準軸の決定方法は以下の通りである。
【０１００】
多軸工作機械１０の基準軸決定部２９は、第３の基準軸決定手法と同様に、予め各加工軸の回転する際の負荷の情報を記憶している。図８に示す例では、第３加工軸〜第５加工軸の負荷が最も大きいものとする。
【０１０１】
まず、基準軸決定部２９は、負荷が最も大きい第３加工軸〜第５加工軸を選び出す。そして、基準軸決定部２９は、第３加工軸〜第５加工軸のそれぞれを基準軸としたときの、第３加工軸〜第５加工軸の移動距離の総和を算出する。図８（Ａ）に示す例では、第３加工軸を基準軸と仮定して位置合わせをしたときの第３加工軸〜第５加工軸の移動距離の総和は、０＋３＋４＝７となる。同様に、第４加工軸、第５加工軸を基準軸と仮定して位置合わせをしたときの第３加工軸〜第５加工軸の移動距離の総和は、順に、距離「４」、距離「５」となる。したがって、第４加工軸を基準軸としたときの、第３加工軸〜第５加工軸の移動距離の総和が最も小さいので、第４加工軸が基準軸に決定される。
【０１０２】
第４加工軸が基準軸に決定されると、多軸工作機械１０は、第４加工軸の位置に、第１加工軸〜第５加工軸の位置を合わせる。
【０１０３】
このように、全加工軸の位置合わせを行うと、図８（Ｂ）に示すようになる。全加工軸の位置合わせが終わった後、多軸工作機械１０は、各加工軸のうち一つをマスタ軸とし、他の加工軸および送り軸をスレーブ軸として、このマスタ軸を後退方向に移動させることによって、マスタ軸に同期させて他のスレーブ軸も後退方向に移動させる。したがって、各加工軸、工具、および工具ホルダなどが破損することなく、各加工軸に取り付けられた工具を加工ワークから抜き去ることができる。
【０１０４】
以上のように、第５の基準軸決定手法では、負荷が最も大きい軸が複数ある場合、位置合わせのためのそれらの移動距離の総和が最も小さくなるように、基準軸を決定するので、負荷が大きい軸にかかる負荷を最小限に抑えることができる。
【０１０５】
上述した第１の基準軸決定手法〜第５の基準軸決定手法では、加工軸だけから基準軸を決定していたが、これに限られず、送り軸を基準軸に決定してもよい。この場合、送り軸の位置や、送り軸の回転時の負荷も、上述の加工軸と同様に考慮し、基準軸を決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明を適用する多軸工作機械の概略構成図である。
【図２】  多軸工作機械の各軸を同期制御するコントローラの機能を説明するためのブロック図である。
【図３】  多軸工作機械による戻し動作の手順を示すフローチャートである。
【図４】  第１の基準軸決定手法を説明するための図であり、（Ａ）は、基準軸の位置に他の軸を位置合わせする前の状態を示す図、（Ｂ）は、基準軸の位置に他の軸を位置合わせした後の状態を示す図である。
【図５】  第２の基準軸決定手法を説明するための図であり、（Ａ）は、基準軸の位置に他の軸を位置合わせする前の状態を示す図、（Ｂ）は、基準軸の位置に他の軸を位置合わせした後の状態を示す図である。
【図６】  第３の基準軸決定手法を説明するための図であり、（Ａ）は、基準軸の位置に他の軸を位置合わせする前の状態を示す図、（Ｂ）は、基準軸の位置に他の軸を位置合わせした後の状態を示す図である。
【図７】  第４の基準軸決定手法を説明するための図であり、（Ａ）は、基準軸の位置に他の軸を位置合わせする前の状態を示す図、（Ｂ）は、基準軸の位置に他の軸を位置合わせした後の状態を示す図である。
【図８】  第５の基準軸決定手法を説明するための図であり、（Ａ）は、基準軸の位置に他の軸を位置合わせする前の状態を示す図、（Ｂ）は、基準軸の位置に他の軸を位置合わせした後の状態を示す図である。
【符号の説明】
１０…多軸工作機械、
１１〜１１Ｎ…第１加工軸〜第Ｎ加工軸、
１２、１２１〜１２Ｎ…加工軸アンプ、
１３…送り軸、
１４…送り軸アンプ、
１５…コントローラ、
１７…送り軸モータ、
２０１〜２０Ｎ…第１モータ〜第Ｎモータ、
２１…第１目標位置計算部、
２２…第１速度計算部、
２３２〜２３Ｎ…第２目標位置計算部〜第Ｎ目標位置計算部、
２４２〜２４Ｎ…速度計算部、
２６…送り軸目標位置計算部、
２７…送り軸速度計算部、
２９…基準軸決定部。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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