CN108073140A - 机床的控制装置及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种机床的控制装置及控制方法。控制装置对主轴与进给轴的同步运转进行控制。主轴控制部的定位动作控制部运算第一速度指令，该第一速度指令用于在主轴达到中间速度紧后以及到达目标位置紧前的加速度变化时间，使主轴通过小于最大减速度的变动减速度进行减速旋转，另一方面，在除了加速度变化时间的时间，使主轴以最大减速度进行减速旋转，并运算第二速度指令，该第二速度指令用于在主轴达到中间速度后，使主轴以小于最大减速度的恒定减速度进行减速旋转，在主轴从中间速度直至到达目标位置为止的期间，选择第一速度指令和第二速度指令中的低速的速度指令。

Description

机床的控制装置及控制方法
技术领域
本发明涉及一种控制主轴与进给轴的同步运转的机床的控制装置。本发明还涉及一种控制主轴与进给轴的同步运转的机床的控制方法。
背景技术
提出了各种在通过主轴与进给轴的同步运转进行攻丝加工的机床中，用于提高加工精度或缩短循环时间的结构。例如，在日本专利第2629729号公报(JP2629729B)中公开了一种螺纹加工装置，进给轴一边追随主轴的旋转而进行动作，一边进行攻丝加工，根据主轴的旋转速度、旋转加速度以及螺距来运算针对进给轴的进给指令值，并且按照主轴的实际的旋转位置补偿进给指令值，由此来提高攻丝加工的精度。另外，在日本专利第3553741号公报(JP3553741B)中公开了一种主轴电动机加减速控制方法，其是为了攻丝加工进行主轴与进给轴的同步控制的数值控制装置的主轴电动机加减速控制方法，由数值控制装置生成与主轴的输出特性相对应的加减速指令，通过该加减速指令控制主轴，从而提高主轴的响应性，结果能够缩短循环时间。
另外，在日本专利公开公报第2016-078223号(JP2016-078223A)公开了一种对主轴与进给轴的同步运转进行控制的机床的控制装置，数值控制部基于攻丝加工程序，作为主轴指令向主轴控制部赋予从加工开始位置至目标螺纹深度之间的主轴的总旋转量和最高旋转速度，主轴控制部按照主轴指令自动地使主轴以最大能力进行加减速旋转来进行攻丝加工。
在通过主轴与进给轴的同步运转进行攻丝加工的机床中，通常，依赖于主轴具有的加速能力来决定循环时间。在进行使主轴最大限度地发挥加速能力的控制来缩短循环时间的结构中，期望减轻在主轴的旋转动作中因加速度的变化可能在主轴产生的机械结构上的冲击以及减小因加速度的变化在主轴与进给轴之间有可能产生的同步误差。
发明内容
本公开的一实施方式是一种控制装置，其是对主轴与进给轴的同步运转进行控制的机床的控制装置，其具备：数值控制部，其基于攻丝加工程序生成主轴指令和进给轴指令；主轴控制部，其按照主轴指令控制主轴的旋转动作；旋转检测部，其检测主轴的旋转位置；以及进给轴控制部，其按照进给轴指令，基于旋转位置控制进给轴的进给动作，数值控制部具备主轴指令输出部，该主轴指令输出部从攻丝加工程序取得从启动位置直至目标位置的期间的主轴的总旋转量和最高旋转速度，并将该总旋转量和该最高旋转速度作为主轴指令发送给主轴控制部，主轴控制部具备：初始动作控制部，其通过以最高旋转速度为目标值的速度控制，从启动位置开始使主轴以最大限度地利用驱动源的容许电流的最大能力加速旋转；最大加速度检测部，其在以最大能力的加速旋转过程中，基于旋转位置检测主轴的最大加速度；剩余旋转量检测部，其基于总旋转量和旋转位置，检测从当前位置开始直至目标位置为止的主轴的剩余旋转量；当前速度检测部，其基于旋转位置检测主轴的当前速度；减速动作控制部，其在以最大能力的加速旋转后，基于剩余旋转量和当前速度，通过速度控制使主轴进行减速旋转来达到预先决定的中间速度；以及定位动作控制部，其在主轴达到中间速度后，基于最大加速度、剩余旋转量和当前速度，通过位置控制使主轴进行减速旋转来到达目标位置。减速动作控制部使用剩余旋转量和当前速度依次更新速度控制的速度指令，通过依次更新的该速度指令使主轴减速旋转，使得使主轴达到中间速度时的剩余旋转量等于在位置控制下到达目标位置为止的主轴的定位旋转量。定位动作控制部具有：第一速度指令运算部，其运算位置控制的第一速度指令，该第一速度指令用于在除了主轴达到中间速度紧后以及到达目标位置紧前的预定的加速度变化时间以外的时间，使主轴通过与最大加速度对应的最大减速度进行减速旋转，另一方面，在该加速度变化时间，使主轴通过小于该最大减速度且以预定比例变化的变动减速度进行减速旋转；第二速度指令运算部，其运算位置控制的第二速度指令，该第二速度指令用于在主轴达到中间速度后，使主轴通过小于最大减速度的恒定减速度进行减速旋转；以及速度指令选择部，其在主轴从中间速度开始到达目标位置为止的期间，选择第一速度指令和第二速度指令中的低速的速度指令。
本公开的另一实施方式是一种控制方法，其是对主轴与进给轴的同步运转进行控制的机床的控制方法，其具备控制装置执行的如下步骤：从攻丝加工程序取得从启动位置直至目标位置的期间的主轴的总旋转量和最高旋转速度的步骤；通过以最高旋转速度为目标值的速度控制，从启动位置开始使主轴以最大限度地利用驱动源的容许电流的最大能力加速旋转的步骤；在以最大能力的加速旋转过程中，基于主轴的旋转位置反馈值检测主轴的最大加速度的步骤；基于总旋转量和旋转位置反馈值，检测从当前位置开始直至目标位置为止的主轴的剩余旋转量的步骤；基于旋转位置反馈值检测主轴的当前速度的步骤；在以最大能力的加速旋转后，基于剩余旋转量和当前速度，通过速度控制使主轴进行减速旋转来达到预先决定的中间速度的步骤；以及在主轴达到中间速度后，基于最大加速度、剩余旋转量和当前速度，通过位置控制使主轴进行减速旋转来到达目标位置的步骤。达到中间速度的步骤包含使用剩余旋转量和当前速度依次更新速度控制的速度指令，通过依次更新的该速度指令使主轴减速旋转，使得使主轴达到中间速度时的剩余旋转量等于在位置控制下到达目标位置为止的主轴的定位旋转量的步骤。到达目标位置的步骤包含：运算位置控制的第一速度指令的步骤，该第一速度指令用于在除了主轴达到中间速度紧后以及到达目标位置紧前的预定的加速度变化时间以外的时间，使主轴通过与最大加速度对应的最大减速度进行减速旋转，另一方面，在该加速度变化时间，使主轴通过小于该最大减速度且以预定比例变化的变动减速度进行减速旋转；运算位置控制的第二速度指令的步骤，该第二速度指令用于在主轴达到中间速度后，使主轴以小于最大减速度的恒定减速度进行减速旋转；以及在主轴从中间速度开始到达目标位置为止的期间，选择第一速度指令和第二速度指令中的低速的速度指令的步骤。
根据一实施方式的控制装置，在使主轴进行从启动位置直至目标位置的旋转动作时，作为主轴指令数值控制部对主轴控制部仅通知主轴的总旋转量和最高旋转速度，主轴控制部按照该主轴指令，将最高旋转速度作为目标，使主轴通过最大限度地使用容许电流的最大输出加速旋转来执行旋转动作，并且基于在最大加速旋转中检测出的最大加速度和依次检测的主轴的剩余旋转量以及当前速度，一边使主轴以最佳减速度减速旋转，一边继续执行直至目标位置的旋转动作来使主轴到达目标位置，因而无需对数值控制部设定或调整用于生成与主轴的输出特性对应的加减速指令的参数，能够以更简单的结构进行最大限度地发挥主轴的加速能力的加减速控制，来缩短攻丝加工的循环时间。而且，在该控制装置中，在主轴减速旋转的期间，减速动作控制部通过依次更新的速度指令对主轴进行速度控制，来抑制从速度控制切换至位置控制的控制切换点紧前的减速度的变化，并且在从控制切换点至目标位置的位置控制的期间，定位动作控制部的速度指令选择部选择第一速度指令运算部运算出的第一速度指令和第二速度指令运算部运算出的第二速度指令中的低速的速度指令，由此抑制在控制切换点的控制切换时的减速度的变化以及在主轴在目标位置停止时的冲击。因此，根据控制装置，能够减轻在主轴的减速旋转过程中因加速度的变化有可能在主轴产生的机械结构上的冲击，并且能够减少因加速度的变化有可能在主轴与进给轴之间产生的同步误差。
根据另一实施方式的控制方法，能够实现与上述控制装置的效果相同的效果。
附图说明
通过以下与附图相关的实施方式的说明，本发明的目的、特征及优点会变得更加明确。在该附图中，
图1是表示机床控制装置的一实施方式的结构的功能框图。
图2是表示作为机床控制方法的一实施方式的攻丝加工的切削动作控制方法的流程图。
图3是表示图2的实施方式的位置控制例程的流程图。
图4是表示作为机床控制方法的一实施方式的攻丝加工的返回动作控制方法的流程图。
图5表示在图1至图4的实施方式中实现的主轴的动作的一例。
图6表示在图1至图4的实施方式中实现的主轴的动作的另一例。
图7A表示在图1至图4的实施方式中执行的位置控制的两种速度指令。
图7B表示在图1至图4的实施方式中执行的位置控制的最终速度指令。
图8A是图5或图6的主轴动作的一部分的放大图，表示不进行速度指令选择的情况。
图8B是图5或图6的主轴动作的一部分的放大图，表示进行了速度指令选择的情况。
具体实施方式
下面参照附图对本公开的实施方式进行说明。在所有附图中，针对对应的构成要素使用共同的参照符号。
图1用功能块表示一实施方式的机床的控制装置10的结构。控制装置10是在通过主轴12与进给轴14的同步运转进行攻丝加工的机床(例如，车床、钻机、加工中心等)中，针对一边考虑由攻丝加工程序P指定的螺距一边使进给轴14追随主轴12的旋转动作而进行动作的同步运转(所谓的主从同步方式)进行控制。虽然未图示，但主轴12是在用于使抓持工件或工具的抓持部以加工所需要的速度进行旋转运动的主轴电动机中设定的控制轴。虽然未图示，但进给轴14是在用于使支撑工件或工具的支撑部以加工所需要的速度进行进给运动的伺服电动机中设定的控制轴。例如，在车床中，能够通过进给轴14对于通过主轴12旋转的工件直线进给工具，或通过进给轴14对工具直线进给通过主轴12旋转的工件。另外，在钻机中，能够通过进给轴14对工件直线进给通过主轴12旋转的工具，或通过进给轴14对通过主轴12旋转的工具直线进给工件。在任何一种情况下，都可通过使动作中的加减速转矩相对富余的进给轴14追随动作中的加减速转矩相对不富余的主轴12来进行动作，从而降低同步误差来提高加工精度。此外，在本公开中，对机床的结构没有特殊限定。
控制装置10具备：数值控制部16，其基于攻丝加工程序P生成主轴指令CS和进给轴指令CF；主轴控制部18，其按照主轴指令CS控制主轴12的旋转动作；旋转检测部20，其检测主轴12的旋转位置；以及进给轴控制部22，其按照进给轴指令CF，基于旋转检测部20检测出的旋转位置控制进给轴14的进给动作。数值控制部16具备：程序解释部24，其解释攻丝加工程序P；主轴指令输出部26，其按照程序解释部24的解释生成主轴指令CS，并将主轴指令CS发送至主轴控制部18；以及进给轴指令输出部28，其按照程序解释部24的解释生成进给轴指令CF，来将进给轴指令CF发送至进给轴控制部22。数值控制部16能够具有公知的CNC装置的硬件结构。
主轴指令输出部26在开始攻丝加工前，从程序解释部24已解释的攻丝加工程序P的指令值中获取从启动位置(旋转位置)开始直至目标位置(旋转位置)为止的期间的主轴12的总旋转量S0和最高旋转速度V0，将这些总旋转量S0和最高旋转速度V0作为主轴指令CS发送至主轴控制部18。例如，在攻丝加工程序P包含将主轴12的最高旋转速度(在该例中，为每分钟最大转速)V0设为3000rev/min，加工螺距为1.25mm，螺纹深度为30mm的内螺纹的指令的情况下，从作为启动位置的加工开始位置开始直至作为目标位置的目标螺纹深度为止的期间的主轴12的总旋转量S0为30÷1.25＝24(rev)，因此主轴指令输出部26将V0＝3000(rev/min)和S0＝24(rev)通知给主轴控制部18。如此，主轴指令CS不包含用于使主轴12旋转运动至目标位置(目标螺纹深度)的位置指令(移动指令)和加减速指令。
主轴控制部18使用旋转检测部20检测出的主轴12的旋转位置FBS(即反馈值)，通过通常的反馈控制控制主轴12的旋转动作。除了进给轴14的进给位置的反馈值以外，进给轴控制部22还使用主轴12的旋转位置FBS，通过反馈控制来控制追随主轴12的动作的进给轴14的进给动作。此外，旋转检测部20能够从检测主轴12或主轴电动机的动作位置的编码器等位置检测器(未图示)的输出中获取旋转位置FBS。
主轴控制部18具备：初始动作控制部30，其通过将从主轴指令输出部26发送的最高旋转速度V0作为目标值的速度控制，使主轴12从启动位置开始以最大限度地利用驱动源的容许电流的最大能力加速旋转；最大加速度检测部32，其在以最大能力的加速旋转过程中，基于旋转位置FBS检测主轴12的最大加速度A0(单位例如是rev/min2)；剩余旋转量检测部34，其基于从主轴指令输出部26发送的总旋转量S0和旋转位置FBS，检测从当前位置(旋转位置)到目标位置的主轴12的剩余旋转量Sr；当前速度检测部36，其基于旋转位置FBS检测主轴12的当前速度Vc；减速动作控制部38，其在以最大能力的加速旋转后，基于剩余旋转量Sr和当前速度Vc，通过速度控制使主轴12减速旋转来达到预先决定的中间速度Vb；以及定位动作控制部40，其在主轴12达到中间速度Vb后，基于最大加速度A0、剩余旋转量Sr和当前速度Vc，通过位置控制使主轴12减速旋转来到达目标位置。
关于中间速度Vb，作为从启动开始能够通过恒定转矩的加速(即恒定加速度)加速到中间速度Vb的旋转速度(例如，主轴电动机的基本速度)，预先对主轴12进行设定，例如，可以作为控制用参数之一存储在控制装置10的存储器(未图示)中。此外，在实际方面，中间速度Vb只要是主轴电动机的基本速度(在主轴电动机与主轴12之间存在减速比的情况下，为考虑了减速比的速度)以下即可。
主轴12在达到最高旋转速度V0或者到达剩余旋转量Sr成为总旋转量S0的1/2的位置的时间点，从初始动作控制部30的控制下的加速旋转转移至减速动作控制部38的控制下的减速旋转。减速动作控制部38在主轴12从加速旋转中的最高速度开始直至达到中间速度Vb为止的速度区域内，通过速度控制使主轴12以考虑了循环时间的缩短并且考虑了对主轴12的冲击或主轴12与进给轴14之间的同步误差的降低的最佳减速度进行减速旋转。另外，定位动作控制部40在主轴12从中间速度Vb开始直至到达目标位置为止的速度区域内，通过位置控制使主轴12以考虑了循环时间的缩短，并且考虑了对主轴12的冲击或主轴12与进给轴14之间的同步误差的减低的最佳减速度进行减速旋转。为此，定位动作控制部40监视剩余旋转量检测部34和当前速度检测部36依次检测出的剩余旋转量Sr和当前速度Vc，来计算在使主轴12从当前速度Vc(＝Vb)开始以最佳减速度进行减速时成为Sr＝0的(即到达目标位置)的位置(以下，称为控制切换点)，并在主轴12到达了控制切换点时开始进行位置控制。
在考虑了缩短循环时间的情况下，减速动作控制部38能够通过以中间速度Vb为目标值(即指令值)的速度控制，使主轴12以最大限度地利用驱动源的容许电流的最大能力进行减速旋转。在以最大能力的减速旋转过程中，由于主轴电动机的特性，主轴12的减速度渐增，主轴12在到达控制切换点(即主轴控制部18所执行的控制方法从速度控制切换为位置控制的位置)之前达到中间速度Vb，之后以恒定的中间速度Vb旋转非常短的时间从而到达控制切换点。在该结构中，在控制切换点紧前减速度发生变化。与此相对，在本实施方式中，减速动作控制部38利用剩余旋转量Sr和当前速度Vc依次更新速度控制的速度指令Cv，通过使主轴12达到中间速度Vb时的剩余旋转量Sr与在定位动作控制部40的位置控制下到达目标深度为止的主轴12的定位旋转量Spos相等的方式，通过依次更新的速度指令Cv使主轴12进行减速旋转(将在下面更加详细地说明基于速度控制的减速旋转)。本实施方式通过减速动作控制部38的上述结构，抑制控制切换点紧前的减速度的变化。
另外，在考虑了缩短循环时间的情况下，定位动作控制部40能够通过与最大加速度检测部32检测出的最大加速度A0相对应的最大减速度A0(负值)使主轴12从控制切换点开始进行减速旋转来到达Sr＝0的点(即目标深度)。在该结构中，例如，如后所述，在主轴12到达目标螺纹深度(目标位置)后进行反转而开始返回动作时，有可能发生主轴的停止或反转导致的冲击。与此相对，在本实施方式中，定位动作控制部40具有运算位置控制的第一速度指令Cpv1的第一速度指令运算部42，该位置控制的第一速度指令Cpv1用于在除了主轴12达到中间速度Vb紧后以及到达目标位置紧前的预定的加速度变化时间t1以外的时间，使主轴12以最大减速度A0进行减速旋转，另一方面，用于在加速度变化时间t1，使主轴12通过小于最大减速度A0且以预定比例变化的变动减速度A1进行减速旋转。第一速度指令运算部42主要从第一速度指令Cpv1的运算的容易度(因此，削减处理时间或数据容量)的观点出发，生成不仅在主轴12到达目标位置紧前，还在主轴12达到中间速度Vb紧后设置加速度变化时间t1的用于达成所谓的钟形减速的第一速度指令Cpv1。
除了减速动作控制部38通过依次更新的速度指令Cv使主轴12进行减速旋转的上述结构以外，当还采用由定位动作控制部40的第一速度指令运算部42生成达成钟形减速的第一速度指令Cpv1的结构时，存在在从速度控制切换至位置控制的控制切换点，减速度发生变化的情况。因此，在本实施方式中，定位动作控制部40还具有：运算位置控制的第二速度指令Cpv2的第二速度指令运算部44，该位置控制的第二速度指令Cpv2用于在主轴12达到中间速度Vb后，使主轴12以小于最大减速度A0的恒定减速度Acons进行减速旋转；以及速度指令选择部46，其在主轴12从中间速度Vb到达目标位置为止的期间，选择第一速度指令Cpv1和第二速度指令Cpv2中的低速的速度指令(将在后面更加详细地说明基于位置控制的减速旋转)。本实施方式通过定位动作控制部40的上述结构，对于在控制切换点的减速度的变化以及主轴停止时或主轴动作反转时的冲击这两方面进行抑制。
控制装置10在采用机床的攻丝加工中，能够对于通过工具将工件的导向孔切削至目标螺纹深度的主轴12的旋转动作(在本申请中，称为切削动作)进行控制。另外，控制装置10在采用机床的攻丝加工中，能够对于在将工件的导向孔切削加工至目标螺纹深度后将工具从工件中拔出的主轴12的旋转动作(在本申请中，称为返回动作)进行控制。在切削动作的控制中，“启动位置”对应于攻丝加工的“加工开始位置”，“目标位置”对应于攻丝加工的“目标螺纹深度”。另外，在返回动作的控制中，“启动位置”对应于攻丝加工的“目标螺纹深度”，“目标位置”对应于攻丝加工的“返回完成位置”。
图2至图4表示了控制装置10所执行的机床控制方法的一实施方式。另外，图5和图6表示了通过图2至图4的控制方法实现的主轴12的动作的两个不同的例子。该实施方式的机床控制方法能够控制攻丝加工中的主轴12的切削动作(图2)以及返回动作(图4)这双方。此外，在下面的说明中，为便于理解，作为与切削动作的控制有关的术语，使用“总旋转量”、“最高旋转速度”、“加速旋转”、“剩余旋转量”、“当前速度”、“减速旋转”、“中间速度”、“减速度”以及“定位旋转量”，另一方面，关于返回动作的控制，作为分别对应的实质上意思相同的术语，使用“总返回旋转量”、“最高返回旋转速度”、“加速逆旋转”、“剩余返回旋转量”、“逆旋转的当前速度”、“减速逆旋转”、“中间返回速度”、“逆旋转的减速度”以及“定位返回旋转量”。
首先，将图1与图2、图3的流程图一同参照，对控制装置10执行的主轴12的切削动作控制方法进行说明。在步骤S1中，数值控制部16(主轴指令输出部26)从程序解释部24已解释的攻丝加工程序P的指令值获取从加工开始位置(启动位置)直至目标螺纹深度(目标位置)为止的期间的主轴12的总旋转量S0和最高旋转速度V0，来对主轴控制部18指令总旋转量S0和最高旋转速度V0。在步骤S2中，主轴控制部18(初始动作控制部30、最大加速度检测部32、剩余旋转量检测部34)通过以最高旋转速度V0为目标速度的速度控制，从加工开始位置(速度为零)开始使主轴12以最大限度地利用驱动源的容许电流的最大能力加速旋转来执行切削动作，检测该期间的最大加速度A0，并且依次检测从加速旋转中的当前位置开始的剩余旋转量Sr。在每次检测出时，主轴控制部18将检测出的剩余旋转量Sr通知给数值控制部16。
接下来，在步骤S3中，主轴控制部18(当前速度检测部36)在以最大能力的加速旋转过程中依次检测当前速度Vc，每当检测出时，判断当前速度Vc是否未达到最高旋转速度V0。在Vc未达到V0的情况下，在步骤S4中，主轴控制部18(减速动作控制部38)判断剩余旋转量Sr是否成为总旋转量S0的1/2以下。在Sr成为S0的1/2以下的情况下，在步骤S5中，主轴控制部18(减速动作控制部38)使主轴12减速旋转至中间速度Vb来继续执行切削动作。在Sr未成为S0的1/2以下的情况下，返回至步骤S3。
此处，参照图5，用速度-时间曲线(时间轴的上侧的曲线)表示了在当前速度Vc达到最高旋转速度V0之前剩余旋转量Sr成为总旋转量S0的1/2的情况下(在步骤S3和S4的判断均为“是”的情况下)的主轴12的切削动作的一例。在图5的时间T1和T2执行步骤S2中的主轴12的最大能力的加速旋转，并在时间T1(从加工开始位置的启动开始直至达到中间速度Vb为止的时间)的恒定加速度的期间检测最大加速度A0。当主轴12的旋转速度超过中间速度Vb(在该例中，为主轴电动机的基本速度)时，由于主轴电动机的特性，主轴12的加速度从最大加速度A0渐减。在剩余旋转量Sr成为总旋转量S0的1/2的(即从加工开始的旋转量成为总旋转量S0的1/2的)时间点A(步骤S4的判断成为“是”的时间点)，主轴12的动作从加速旋转变为减速旋转，且在时间T3，执行步骤S5中的主轴12的减速旋转。在时间T1～T3，主轴控制部18对主轴12进行速度控制(用虚线例示该期间的速度指令)。
还在时间T3(步骤S5)，主轴控制部18(剩余旋转量检测部34、当前速度检测部36)依次检测从主轴12的当前位置开始的剩余旋转量Sr和当前速度Vc。并且，主轴控制部18(减速动作控制部38)在时间T3(步骤S5)，通过速度控制使主轴12从点A(最高速度)减速旋转至中间速度Vb，在此期间，使用剩余旋转量Sr和当前速度Vc依次更新用于减速旋转的速度指令Cv(在图5中用虚线表示速度指令Cv)。具体而言，减速动作控制部38通过使主轴12达到预定的中间速度Vb时的主轴12的剩余旋转量Sr与在定位动作控制部40的位置控制下直至到达目标螺纹深度为止的主轴12的定位旋转量Spos相等的方式，依次更新速度指令Cv，通过依次更新的速度指令Cv使主轴12减速旋转。
在此，定位旋转量Spos对应于点B(图5)的位置，该点B的位置是当定位动作控制部40使主轴12从当前速度Vc(在下面的说明中，设为每秒的旋转数(单位为rev/sec))开始，在考虑上述的加速度变化时间t1(sec)的同时，通过与步骤S2中检测出的最大加速度A0(rev/sec2)对应的最大减速度A0(负值)进行了减速时，预测成为Sr＝0且Vc＝0(即到达目标螺纹深度)的位置，将定位旋转量Spos作为从Sr＝0的点观察到的剩余旋转量Sr(负值)的绝对值，用下面的公式来表示。
|Sr|＝Vc2/(2×|A0|)+Vc×τ/2＝Spos
如上所述，在点B，以主轴12的当前速度Vc达到中间速度Vb为前提。因此，点B的位置|Sr|和定位旋转量Spos通过下面的式1求出。
|Sr|＝Vb2/(2×|A0|)+Vb×τ/2＝Spos···式1
此外，式1中的τ是表示加速度变化时间t1中的主轴12的减速度的变化的时间常数。加速度变化时间t1和时间常数τ例如能够由系统设计者通过经验法则设定，并作为控制用参数之一存储在控制装置10的存储器(未图示)中。
在使主轴12达到了中间速度Vb时的剩余旋转量Sr等于主轴12的定位旋转量Spos的情况下，时间T3中的主轴12的剩余旋转量(即当前位置)Sr、当前速度Vc(rev/sec)、当前减速度Ac(rev/sec2)之间的关系用下面的式子表示。
基于公式Vc2-Vb2＝2×|Ac|×(Sr-Spos)，
由此|Ac|＝(Vc2-Vb2)/(2×(Sr-Spos))
在时间T3(步骤S5)，主轴控制部18(减速动作控制部38)始终监视主轴12的剩余旋转量Sr和当前速度Vc，从当前速度Vc(即紧前的速度指令Cv)减去上述当前减速度Ac乘以速度指令更新周期Tctl(sec)(即减速动作控制部38生成速度指令并通知给主轴12的周期)得到的值，来作为新的速度指令Cv。速度指令Cv用下面的式2表示。
Cv＝Vc-Ac×Tctl···式2
按照式2，减速动作控制部38以速度指令更新周期Tctl依次更新速度指令Cv。主轴12在从点A直至点B的期间，按照依次更新的速度指令Cv，一边使减速度Ac逐渐增加一边进行减速旋转，在减速至中间速度Vb的同时到达点B(图5)。
再次参照图2，在步骤S6中，主轴控制部18(定位动作控制部40)判断主轴12的剩余旋转量Sr的绝对值|Sr|是否满足|Sr|＝Vb2/(2×|A0|)+Vb×τ/2(式1)(即主轴12的旋转位置是否已到达点B)。在满足式1的情况下，在步骤S7中，主轴控制部18(定位动作控制部40)生成用于使主轴12以最佳减速度进行减速旋转从而到达Sr＝0的点(即目标螺纹深度)的移动指令，通过该移动指令对主轴12进行位置控制。在不满足式1的情况下，重复步骤S6的判断直至满足式1为止。主轴12按照来自主轴控制部18(定位动作控制部40)的移动指令，从点B开始向目标螺纹深度以最佳的减速度进行减速旋转来执行切削动作，在成为Sr＝0的时间点到达目标螺纹深度从而停止。如此，在从点B开始直至到达目标螺纹深度为止的时间T4(图5)，主轴控制部18对主轴12进行位置控制(根据移动指令求出的速度指令用虚线例示)。
在步骤S7的位置控制时，主轴控制部18(定位动作控制部40)执行图3所示的位置控制例程。首先，在步骤Q1中，第一速度指令运算部42运算位置控制的第一速度指令Cpv1，该第一速度指令Cpv1用于在主轴12达到中间速度Vb紧后以及到达目标螺纹深度(即目标位置)紧前的预定的加速度变化时间t1中，使主轴12以上述的变动减速度A1减速旋转，另一方面，在除了加速度变化时间t1以外的时间，使主轴12以最大减速度A0减速旋转。另外，在步骤Q2中，第二速度指令运算部44运算位置控制的第二速度指令Cpv2，该第二速度指令Cpv2用于在主轴12达到中间速度Vb后，使主轴12以上述的恒定减速度Acons减速旋转。
此处，在图7A中，作为定位动作控制部40进行的位置控制之间的速度指令的一例，用曲线表示了第一速度指令Cpv1(一点划线)和第二速度指令Cpv2(两点划线)。如图所述，第一速度指令运算部42以主轴12的减速度在点B(中间速度Vb)处于零的状态为前提，运算第一速度指令Cpv1，该第一速度指令Cpv1用于使主轴12在点B紧后的加速度变化时间t1以随着时间的经过从零逐渐增加至最大减速度A0的变动减速度A1进行移动，在经过之后的以最大减速度A0的移动后，在目标螺纹深度紧前的加速度变化时间t1以随着时间的经过从最大减速度A0逐渐降低至零的变动减速度A1进行移动，在目标螺纹深度使主轴12停止。
加速度变化时间t1(时间常数τ)中的每单位时间的速度指令值ΔCpv1(n)用下面的式3表示。
ΔCpv1(n)＝Vb-n(n+1)/2×A0/τ···式3
第二速度指令运算部44运算第二速度指令Cpv2，该第二速度指令Cpv2用于在与通过第一速度指令Cpv1主轴12从点B到达目标螺纹深度的时间相同的时间，使主轴12从点B开始以恒定减速度Acons进行减速在目标螺纹深度停止。第二速度指令Cpv2用下面的式4表示。
Cpv2＝Vb-Acons×Tctl···式4
此外，如图所述，通过第二速度指令Cpv2实现的恒定减速度Acons能够是比在与第一速度指令Cpv1相同的时间使主轴12到达目标螺纹深度的恒定减速度小的值。当把在与第一速度指令Cpv1相同的时间使主轴12到达目标螺纹深度的恒定减速度标记为Acons(基础)时，通过第二速度指令Cpv2实现的恒定减速度Acons可以用下面的式5表示。
A0/2≤Acons≤Acons(基础)···式5
如此，能够将恒定减速度Acons的大小设为最大减速度A0的大小的一半以上，作为一例，可采用Acons＝A0/2。当恒定减速度Acons变得小于最大减速度A0的一半时，存在如后所述的对于在点B的加速度变化的抑制效果淡化的情况。此外，恒定减速度Acons例如可以由系统设计者在式5的范围内通过经验法则设定，并作为控制用参数之一存储在控制装置10的存储器(未图示)中。
再次参照图3，在步骤Q3中，速度指令选择部46在主轴12从中间速度Vb开始直至到达目标螺纹深度为止的期间，持续将第一速度指令Cpv1与第二速度指令Cpv2进行比较。在第一速度指令Cpv1为第二速度指令Cpv2以下的情况下，速度指令选择部46在步骤Q4中选择第一速度指令Cpv1，并在步骤Q5中根据第一速度指令Cpv1计算并求出转矩指令。当在步骤Q3的比较中第一速度指令Cpv1大于第二速度指令Cpv2的情况下，速度指令选择部46在步骤Q6中选择第二速度指令Cpv2，并在步骤Q5中根据第二速度指令Cpv2计算并求出转矩指令。定位动作控制部40对主轴12持续指令由速度指令选择部46求出的转矩指令。
在求出转矩指令后，定位动作控制部40在步骤Q7中，基于依次检测到的剩余旋转量Sr，判断主轴12是否到达了目标螺纹深度(目标位置)。在主轴12到达了目标螺纹深度的情况下，结束位置控制例程。在主轴12未到达目标螺纹深度的情况下，返回至步骤Q1来重复位置控制例程。
在此，在图7B中，作为定位动作控制部40进行的位置控制之间的速度指令的一例，用曲线表示经过由速度指令选择部46进行的选择(步骤Q3、Q4、Q6)后的速度指令Cpv。如图所示，在点B紧后的第一速度指令Cpv1大于第二速度指令Cpv2的期间T4-1(参照图7A)，选择第二速度指令Cpv2，主轴12从中间速度Vb以恒定减速度Acons减速旋转，来持续进行切削动作。在期间T4-1，不进行基于第一速度指令Cpv1的在点B紧后的加速度变化时间t1中的通过变动减速度A1的控制。结果，抑制在从速度控制切换至位置控制的点B的减速度的变化(参照图7B)。
因为基于第二速度指令Cpv2的恒定减速度Acons小于最大减速度A0，所以在以恒定减速度Acons的减速旋转过程中，第一速度指令Cpv1与第二速度指令Cpv2的大小关系反转。并且，在第一速度指令Cpv1成为第二速度指令Cpv2以下的期间T4-2(参照图7A)，选择第一速度指令Cpv1，主轴12以恒定减速度Acons以上的最大减速度A0进行减速旋转，之后，在目标螺纹深度紧前的加速度变化时间t1中以变动减速度A1进行减速旋转，来持续切削动作。在期间T4-2，进行基于第一速度指令Cpv1的在目标螺纹深度紧前的加速度变化时间t1中的通过变动减速度A1的控制，所以能够抑制主轴12在目标螺纹深度停止时或主轴12的动作从切削动作反转至返回动作时的冲击(参照图7B)。
图8A和图8B是将图5的速度-时间曲线中的点B附近放大表示的图，表示了一实施例的任意时间的速度-时间曲线(细线)和加速度-时间曲线(粗线)。图8A表示不执行上述的位置控制例程中的步骤Q2至Q4和Q6，从点B开始仅按照第一速度指令Cpv1使主轴12减速旋转的情况。与之相对，图8B表示执行上述的位置控制例程(步骤Q1至Q7)，从点B开始按照第一速度指令Cpv1和第二速度指令Cpv2中的低速的速度指令使主轴12减速旋转的情况。在图8A所示的实施例中，速度控制中的主轴12的大致恒定的加速度(减速度)以在点B从速度控制切换至位置控制紧后产生峰值的方式大幅变动。
另一方面，在图8B所示的实施例中，作为在点B之后如上所述执行了速度指令选择的结果，在点B紧后的期间T4-1，主轴12以恒定减速度Acons减速。因此，抑制主轴12在点B前后的加速度的变化。主轴12相对平滑地减速旋转。结果，减轻因加速度的变化而有可能在主轴12产生的机械结构上的冲击，并且减少因加速度的变化而有可能在主轴12与进给轴14之间产生的同步误差。
再次参照图2，在步骤S3中，在主轴控制部18(当前速度检测部36)判断为当前速度Vc达到了最高旋转速度V0的情况下，在步骤S8中，主轴控制部18将达到了最高旋转速度V0时的主轴12的从加工开始位置起的旋转量(即旋转位置FBS)作为加速时旋转量Sa进行保存。并且，在步骤S9中，主轴控制部18判断剩余旋转量Sr是否成为加速时旋转量Sa以下。在Sr成为Sa以下的情况下，进入步骤S5，接着执行步骤S6和步骤S7，直到目标螺纹深度为止进行切削动作。在Sr未成为Sa以下的情况下，重复步骤S9的判断，直至Sr成为Sa以下为止。
在此，参照图6，用速度-时间曲线(时间轴的上侧的曲线)表示了在剩余旋转量Sr成为总旋转量S0的1/2之前当前速度Vc达到了最高旋转速度V0时(步骤S3的判断为“否”时)的主轴12的切削动作的一例。如图6所示，在时间T1和T2执行步骤S2中的主轴12的最大能力的加速旋转，在时间T1(从加工开始位置的启动开始直至达到中间速度Vb为止的时间)的恒定加速度的期间检测最大加速度A0。当主轴12的旋转速度超过中间速度Vb(该例中，为主轴电动机的基本速度)时，由于主轴电动机的特性，主轴12的加速度从最大加速度A0渐减。主轴12的当前速度Vc在剩余旋转量Sr成为总旋转量S0的1/2之前达到最高旋转速度V0，之后，主轴12在时间T5以恒定速度V0(加速度为零)旋转来继续切削动作。在剩余旋转量Sr变得与加速时旋转量Sa相等的时间点A(步骤S9的判断成为“是”的时间点)，主轴12的动作从加速旋转变为减速旋转。接着，在时间T3(步骤S5)，如上所述一边使减速度Ac渐增一边执行主轴12的减速旋转(速度控制)，在时间T4(步骤S7)按照图3的位置控制例程执行最佳减速度的主轴12的减速旋转。并且，在Sr＝0的时间点，轴12到达目标螺纹深度而停止。在时间T1、T2、T3以及T4，主轴12与图5所示的动作同样地进行动作。
在图5和图6中的任一个动作例中，在主轴控制部18对于主轴12从加工开始位置至目标螺纹深度的旋转动作(切削动作)进行控制的期间，进给轴控制部22(图1)使用轴12的旋转位置FBS进行反馈控制来使进给轴14进行进给动作，使得进给轴14追随主轴12的动作。数值控制部16在主轴控制部18执行步骤S1至步骤S9的处理的期间，监视从主轴控制部18通知的剩余旋转量Sr，在剩余旋转量Sr成为第一预定值(近乎零的极小值)以下时，判断为攻丝加工到达目标螺纹深度。
如上所述，控制装置10构成为，在使主轴12进行从加工开始位置(启动位置)至目标螺纹深度(目标位置)的切削动作(旋转动作)时，数值控制部16仅将主轴12的总旋转量S0和最高旋转速度V0作为主轴指令CS对主轴控制部18进行通知，轴控制部18按照该主轴指令CS，以最高旋转速度V0为目标，使主轴12以最大限度地使用容许电流的最大输出进行加速旋转来执行切削动作，并且基于在最大加速旋转中检测出的最大加速度A0、依次检测出的主轴12的剩余旋转量Sr以及当前速度Vc，一边使主轴12以最佳的减速度减速旋转，一边继续执行直至目标螺纹深度的切削动作来使主轴12到达目标螺纹深度。因此，根据控制装置10，无需对数值控制部16设定或者调整用于生成与主轴12的输出特性相对应的加减速指令的参数，能够以更简单的结构进行最大限度地发挥主轴12的加速能力的加减速控制，从而缩短攻丝加工的循环时间。
而且，在控制装置10中，在主轴12减速旋转的期间，减速动作控制部38通过依次更新的速度指令Cv对主轴12进行速度控制，由此抑制从速度控制切换至位置控制的点B紧前的减速度的变化，并且在从点B直至目标螺纹深度的位置控制期间，定位动作控制部40的速度指令选择部46选择第一速度指令运算部42运算出的用于钟形减速的第一速度指令Cpv1和第二速度指令运算部44运算出的用于恒定减速的第二速度指令Cpv2中的低速的速度指令，由此抑制在点B的控制切换时的减速度的变化以及在目标螺纹深度的主轴停止时或主轴动作反转时的冲击这双方。因此，根据控制装置10，能够减轻在主轴12的减速旋转过程中因加速度的变化有可能在主轴12产生的机械结构上的冲击，并且能够减少因加速度的变化有可能在主轴12与进给轴14之间产生的同步误差。
图1所示的控制装置10在主轴12的上述返回动作时，能够进行与从加工开始位置至目标螺纹深度的上述切削动作控制相同的控制。图5和图6除了上述的主轴12的切削动作外，还用速度-时间曲线(时间轴的下侧的曲线)表示了与该切削动作对应的主轴12的返回动作的一例。下面一同参照图4的流程图和图1、图3、图5以及图6，对控制装置10执行的主轴12的返回动作控制方法进行说明。在以下的说明中使用的附图标记是为了帮助理解，根据需要针对在切削动作控制方法的说明中所使用的对应的附图标记附加“'”。
数值控制部16(主轴指令输出部26)在通过图2的切削动作控制流程判断为攻丝加工到达目标螺纹深度后，在步骤S10中，从程序解释部24已解释的攻丝加工程序P的指令值中取得从目标螺纹深度(启动位置)直至返回完成位置(目标位置)的期间的主轴12的总返回旋转量S0’和最高返回旋转速度V0’，将这些总返回旋转量S0’和最高返回旋转速度V0’作为主轴指令CS发送至主轴控制部18。返回动作的主轴指令CS也不包含用于使主轴12旋转运动至返回完成位置的位置指令(移动指令)和加减速指令。此外，返回完成位置可以与加工开始位置相同，也可以与加工开始位置不同。在返回完成位置与加工开始位置相同的情况下，总返回旋转量S0’等于切削时的总旋转量S0，而最高返回旋转速度V0’不一定与切削时的最高旋转速度V0一致。另外，在总返回旋转量S0’和最高返回旋转速度V0’与切削时的总旋转量S0和最高旋转速度V0相同的情况下，返回动作呈现与切削动作实质上相同的速度-时间曲线，而在总返回旋转量S0’和最高返回旋转速度V0’与切削时的总旋转量S0和最高旋转速度V0不同的情况下，返回动作未必呈现与切削动作相同的速度-时间曲线。
接下来，在步骤S11中，主轴控制部18(初始动作控制部30、最大加速度检测部32、剩余旋转量检测部34)进行如下处理。初始动作控制部30通过以最高返回旋转速度V0’为目标速度的速度控制，从目标螺纹深度(速度为零)开始使主轴12以最大限度地利用驱动源的容许电流的最大能力加速逆旋转来执行返回动作。最大加速度检测部32在从目标螺纹深度开始的最大能力的加速逆旋转过程中，基于旋转位置FBS检测主轴12的逆旋转的最大加速度A0’。剩余旋转量检测部34基于总返回旋转量S0’和旋转位置FBS，依次检测加速逆旋转过程中的从当前位置开始的主轴12的剩余返回旋转量Sr’。在每次检测到时，主轴控制部18将检测到的剩余返回旋转量Sr’通知给数值控制部16。
接下来，在步骤S12中，主轴控制部18(当前速度检测部36)在最大能力的加速逆旋转过程中，基于旋转位置FBS依次检测逆旋转的当前速度Vc’，在每次检测到时，判断当前速度Vc’是否未到达最高返回旋转速度V0’。在Vc’未达到V0’的情况下，在步骤S13中，主轴控制部18(减速动作控制部38)判断剩余返回旋转量Sr’是否成为总返回旋转量S0’的1/2以下。在Sr’成为S0’的1/2以下的情况下，在步骤S14中，主轴控制部18(减速动作控制部38)使主轴12减速逆旋转至中间返回速度Vb’来继续执行返回动作。在Sr’未成为S0’的1/2以下的情况下，返回至步骤S12。
在此，参照图5，用速度-时间曲线(时间轴的下侧的曲线)表示了在逆旋转的当前速度Vc’达到最高返回旋转速度V0’之前，剩余返回旋转量Sr’成为总返回旋转量S0’的1/2的情况(步骤S12和S13的判断均为“是”的情况)下的主轴12的返回动作的一例。在图5的时间T6和T7执行步骤S11中的主轴12的最大能力的加速逆旋转，在时间T6(从目标螺纹深度的启动开始直至达到中间返回速度Vb’为止的时间)的恒定加速度的期间检测逆旋转的最大加速度A0’。当主轴12的旋转速度超过中间返回速度Vb’(在该例中，为主轴电动机的基本速度)时，由于主轴电动机的特性，主轴12的加速度从最大加速度A0’开始渐减。在剩余返回旋转量Sr’成为总返回旋转量S0’的1/2的(即，从返回开始起的旋转量成为总返回旋转量S0’的1/2的)时间点C(步骤S13的判断成为“是”的时间点)，主轴12的动作从加速逆旋转变为减速逆旋转，在时间T8，执行步骤S14中的主轴12的减速逆旋转。在时间T6～T8，主轴控制部18对主轴12进行速度控制(该期间的速度指令用虚线例示)。
在时间T8(步骤S14)，主轴控制部18(剩余旋转量检测部34、当前速度检测部36)依次检测从主轴12的当前位置开始的剩余返回旋转量Sr’和逆旋转的当前速度Vc’。并且，主轴控制部18(减速动作控制部38)在时间T8(步骤S14)，通过速度控制从点C(逆旋转的最高速度)起使主轴12减速旋转至中间返回速度Vb’，在此期间，利用剩余返回旋转量Sr’和逆旋转的当前速度Vc’依次更新用于减速逆旋转的速度指令Cv’(速度指令Cv’在图5中用虚线表示)。具体而言，减速动作控制部38依次更新速度指令Cv’，使得使主轴12达到预定的中间返回速度Vb’时的主轴12的剩余返回旋转量Sr’与在定位动作控制部40的位置控制下直至在返回完成位置停止为止的主轴12的定位返回旋转量Spos’相等，通过依次更新的速度指令Cv’使主轴12进行减速逆旋转。
此处，定位返回旋转量Spos’对应于点D(图5)的位置，该点D的位置是当定位动作控制部40使主轴12从逆旋转的当前速度Vc’(在下面的说明中，设为每秒的旋转数(单位为rev/sec))开始，在考虑上述的加速度变化时间t1(sec)的同时，通过与步骤S11中检测出的逆旋转的最大加速度A0’(rev/sec2)对应的逆旋转的最大减速度A0’(负值)进行减速时，预测成为Sr’＝0且Vc’＝0的(即，到达返回完成位置)位置，与上述的定位旋转量Spos相同地通过下面的式6求出。
Spos'＝Vb'2/(2×|A0'|)+Vb'×τ/2＝|Sr'|···式6
在使主轴12到达中间返回速度Vb’时的剩余返回旋转量Sr’等于主轴12的定位返回旋转量Spos’的情况下，时间T8中的主轴12的剩余返回旋转量(即当前位置)Sr’、当前速度Vc’(rev/sec)、当前减速度Ac’(rev/sec 2)之间的关系用下面的式子表示。
基于公式Vc'2-Vb'2＝2×|Ac'|×(Sr'-Spos')，
由此|Ac'|＝(Vc'2-Vb'2)/(2×(Sr'-Spos'))
在时间T8(步骤S14)，主轴控制部18(减速动作控制部38)始终监视轴12的剩余返回旋转量Sr’和逆旋转的当前速度Vc’，从当前速度Vc’(即，紧前的速度指令Cv’)中减去上述的当前减速度Ac’乘以速度指令更新周期Tctl(sec)得到的值，作为新的速度指令Cv’。速度指令Cv’用下面的式7表示。
Cv'＝Vc'-Ac'×Tctl···式7
按照式7，减速动作控制部38以速度指令更新周期Tctl依次更新速度指令Cv’。主轴12在从点C直至点D的期间，按照依次更新的速度指令Cv’，一边使减速度Ac’逐渐增加一边减速逆旋转，并在减速至中间返回速度Vb’的同时到达点D(图5)。
再次参照图4，在步骤S15中，主轴控制部18(定位动作控制部40)判断主轴12的剩余返回旋转量Sr’的绝对值|Sr’|是否满足|Sr'|＝Vb'2/(2×|A0'|)+Vb'×τ/2(式6)(即，主轴12的旋转位置是否到达点D)。在满足式6的情况下，在步骤S16中，主轴控制部18(定位动作控制部40)生成用于使主轴12以最佳减速度减速逆旋转来在Sr’＝0的点(即，返回完成位置)停止的移动指令，并通过该移动指令对主轴12进行位置控制。在不满足式6的情况下，重复步骤S15的判断直至满足式6为止。主轴12按照来自主轴控制部18(定位动作控制部40)的移动指令，从点D起向返回完成位置以最佳减速度减速逆旋转来执行返回动作，并在成为Sr’＝0的时间点到达返回完成位置而停止。如此，在从点D直至到达返回完成位置为止的时间T9(图5)，主轴控制部18对主轴12进行位置控制(根据移动指令求出的速度指令用虚线例示)。
在步骤S16的位置控制时，主轴控制部18(定位动作控制部40)与上述步骤S7的位置控制相同地，执行图3所示的位置控制例程。概括而言，在步骤Q1和Q2中，第一速度指令运算部42运算第一速度指令Cpv1，第二速度指令运算部44运算第二速度指令Cpv2。接下来，定位动作控制部40在步骤Q3至Q6中，由速度指令选择部46对第一速度指令Cpv1和第二速度指令Cpv2进行比较，选择其中某一个低速的速度指令，并根据选择的第一速度指令Cpv1或第二速度指令Cpv2计算并求出转矩指令。接下来，定位动作控制部40在步骤Q7中基于依次检测的剩余返回旋转量Sr’，判断主轴12是否到达了目标位置(即返回完成位置)。在主轴12到达了返回完成位置的情况下，结束位置控制例程。在主轴12未到达返回完成位置的情况下，返回至步骤Q1来重复位置控制例程。通过执行该位置控制例程，与参照图7A和图7B说明的切削动作中的效果相同地，在返回动作中，同样地抑制从速度控制切换至位置控制的点D的减速度的变化，并且抑制主轴12在返回完成位置停止时的冲击。
再次参照图4，在步骤S12中主轴控制部18(当前速度检测部36)判断为逆旋转的当前速度Vc’达到最高返回旋转速度V0’的情况下，在步骤S17中，主轴控制部18将达到了最高返回旋转速度V0’时的主轴12从目标螺纹深度开始的旋转量(即旋转位置FBS)作为返回动作的加速时旋转量Sa’进行保存。并且，在步骤S18中，主轴控制部18判断剩余返回旋转量Sr’是否成为加速时旋转量Sa’以下。在Sr’成为Sa’以下的情况下，进入步骤S14，接着执行步骤S15和步骤S16，来进行直至返回完成位置的返回动作。在Sr’未成为Sa’以下的情况下，重复步骤S18的判断直至Sr’成为Sa’以下为止。
此处，参照图6，用速度-时间曲线(时间轴的下侧的曲线)表示了在剩余返回旋转量Sr’成为总返回旋转量S0’的1/2之前，逆旋转的当前速度Vc’达到最高返回旋转速度V0’的情况下(在步骤S12的判断为“否”的情况下)的主轴12的返回动作的一例。如图6所示，在时间T6和T7执行步骤S11中的主轴12的最大能力的加速逆旋转，在时间T6(从目标螺纹深度的启动开始直至达到中间返回速度Vb’为止的时间)的恒定加速度的期间，检测逆旋转的最大加速度A0’。当主轴12的旋转速度超过中间返回速度Vb’(该例中，为主轴电动机的基本速度)时，由于主轴电动机的特性使然，主轴12的加速度从最大加速度A0’渐减。主轴12的当前速度Vc’在剩余返回旋转量Sr’成为总返回旋转量S0’的1/2之前达到最高返回旋转速度V0’，之后，主轴12在时间T10以恒定速度V0’(加速度为零)逆旋转来继续返回动作。在剩余返回旋转量Sr’变得等于加速时旋转量Sa’的时间点C(在步骤S18的判断成为“是”的时间点)，主轴12的动作由加速逆旋转变为减速逆旋转。接着，在时间T8(步骤S14)，如上所述，一边使减速度Ac’渐增一边进行主轴12的减速逆旋转(速度控制)，在时间T9(步骤S16)，按照图3的位置控制例程执行最佳减速度的主轴12的减速逆旋转。并且，在成为Sr’＝0的时间点，主轴12到达返回完成位置，并停止。在时间T6、T7、T8以及T9，主轴12与图5所示的动作相同地进行动作。
在图5和图6中的任一动作例中，在主轴控制部18针对主轴12从目标螺纹深度至返回完成位置的逆旋转动作(返回动作)进行控制的期间，进给轴控制部22(图1)使用主轴12的旋转位置FBS进行反馈控制来使进给轴14进行逆进给动作，使得进给轴14追随主轴12的动作。数值控制部16在主轴控制部18执行步骤S10至步骤S18的处理的期间，监视从主轴控制部18通知的剩余返回旋转量Sr’，在剩余返回旋转量Sr’成为第二预定值(近乎零的极小值)以下时，判断为返回动作完成从工件中拔出了工具。
如上述，控制装置10构成为，在使主轴12进行从目标螺纹深度(启动位置)至返回完成位置(目标位置)的返回动作(旋转动作)时，数值控制部16仅将主轴12的总返回旋转量S0’和最高返回旋转速度V0’作为主轴指令CS对主轴控制部18进行通知，主轴控制部18按照该主轴指令CS，将最高返回旋转速度V0’作为目标使主轴12以最大限度地使用容许电流的最大输出加速逆旋转来执行返回动作，并且基于在最大加速旋转中检测出的最大加速度A0’、依次检测的主轴12的剩余返回旋转量Sr’以及当前速度Vc’，一边使主轴12以最佳减速度减速旋转，一边继续执行直至返回完成位置的返回动作来使主轴12到达返回完成位置。因此，根据控制装置10，无需对数值控制部12设定或调整用于生成与主轴12的输出特性对应的加减速指令的参数，能够以更简单的结构进行最大限度地发挥主轴12的加速能力的加减速控制，来缩短攻丝加工的循环时间。
而且，在控制装置10中，在主轴12进行减速逆旋转的期间，减速动作控制部38通过依次更新的速度指令Cv’对主轴12进行速度控制，来抑制从速度控制切换至位置控制的点D紧前的减速度的变化，并且在从点D至返回完成位置的位置控制的期间，定位动作控制部40的速度指令选择部46选择第一速度指令运算部42运算出的用于钟形减速的第一速度指令Cpv1和第二速度指令运算部44运算出的用于恒定减速的第二速度指令Cpv2中的低速的速度指令，由此抑制在点D的控制切换时的减速度的变化以及主轴在返回完成位置停止时的冲击这双方。因此，根据控制装置10，可以减轻在主轴12的减速逆旋转过程中因加速度的变化有可能在主轴12产生的机械结构上的冲击，并且减少因加速度的变化有可能在主轴12与进给轴14之间产生的同步误差。
上述的控制装置10的结构可以记载为对主轴12与进给轴14的同步运转进行控制的机床的控制方法。一种控制方法，具备：控制装置10所执行的以下步骤，即：从攻丝加工程序P取得从启动位置直至目标位置的期间的主轴12的总旋转量S0(总返回旋转量S0’)和最高旋转速度V0(最高返回旋转速度V0’)的步骤；通过以最高旋转速度V0(最高返回旋转速度V0’)为目标值的速度控制，从启动位置开始使主轴12以最大限度地利用驱动源的容许电流的最大能力加速旋转(加速逆旋转)的步骤；在以最大能力的加速旋转(加速逆旋转)过程中，基于主轴12的旋转位置反馈值FBS检测主轴12的最大加速度A0(逆旋转的最大加速度A0’)的步骤；基于总旋转量S0(总返回旋转量S0’)和旋转位置反馈值FBS，检测从当前位置直至到达目标位置为止的主轴12的剩余旋转量Sr(剩余返回旋转量Sr’)的步骤；基于旋转位置反馈值FBS检测主轴12的当前速度Vc(逆旋转的当前速度Vc’)的步骤；在最大能力的加速旋转(加速逆旋转)后，基于剩余旋转量Sr(剩余返回旋转量Sr’)和当前速度Vc(逆旋转的当前速度Vc’)，通过速度控制使主轴12减速旋转(减速逆旋转)来达到预先决定的中间速度Vb(中间返回速度Vb’)的步骤；以及在主轴12达到中间速度Vb(中间返回速度Vb’)后，基于最大加速度A0(逆旋转的最大加速度A0’)、剩余旋转量Sr(剩余返回旋转量Sr’)和当前速度Vc(逆旋转的当前速度Vc’)，通过位置控制使主轴12减速旋转(减速逆旋转)来到达目标位置的步骤，使主轴12达到中间速度的步骤包含使用剩余旋转量Sr(剩余返回旋转量Sr’)和当前速度Vc(逆旋转的当前速度Vc’)依次更新速度控制的速度指令Cv(速度指令Cv’)，通过依次更新的速度指令Cv(速度指令Cv’)使主轴12减速旋转(减速逆旋转)，使得使主轴12达到中间速度Vb(中间返回速度Vb’)时的剩余旋转量Sr(剩余返回旋转量Sr’)与在位置控制下直至到达目标位置为止的主轴12的定位旋转量Spos(定位返回旋转量Spos’)相等的步骤，使主轴12到达目标位置的步骤包含：运算位置控制的第一速度指令Cpv1的步骤，该第一速度指令Cpv1用于在除了主轴12达到中间速度Vb(中间返回速度Vb’)紧后以及到达目标位置紧前的预定的加速度变化时间t1以外的时间，使主轴12通过与最大加速度A0(逆旋转的最大加速度A0’)相对应的最大减速度A0(逆旋转的最大减速度A0’)减速旋转(减速逆旋转)，另一方面在加速度变化时间t1，使主轴12通过小于最大减速度A0(逆旋转的最大减速度A0’)且以预定比例变化的变动减速度A1减速旋转(减速逆旋转)；运算位置控制的第二速度指令Cpv2的步骤，该第二速度指令Cpv2用于在主轴12达到中间速度Vb(中间返回速度Vb’)后，使主轴12通过小于最大减速度A0(逆旋转的最大减速度A0’)的恒定减速度Acons减速旋转(减速逆旋转)；以及在主轴12从中间速度Vb(中间返回速度Vb’)直至到达目标位置为止的期间，选择第一速度指令Cpv1和第二速度指令Cpv2中的低速的速度指令的步骤。
通过上述控制方法，能够起到与上述的控制装置10的效果相同的效果。
以上对本发明的实施方式进行了说明，但是本领域的技术人员可以理解在不脱离权利要求保护范围的前提下可以实施各种修改和变更。

Claims (8)

1.一种控制装置，其是对主轴与进给轴的同步运转进行控制的机床的控制装置，其特征在于，具备：
数值控制部，其基于攻丝加工程序生成主轴指令和进给轴指令；
主轴控制部，其按照所述主轴指令控制所述主轴的旋转动作；
旋转检测部，其检测所述主轴的旋转位置；以及
进给轴控制部，其按照所述进给轴指令，基于所述旋转位置控制所述进给轴的进给动作，
所述数值控制部具备主轴指令输出部，
该主轴指令输出部从所述攻丝加工程序取得从启动位置直至目标位置的期间的所述主轴的总旋转量和最高旋转速度，并将该总旋转量和该最高旋转速度作为所述主轴指令发送给所述主轴控制部，
所述主轴控制部具备：
初始动作控制部，其通过以所述最高旋转速度为目标值的速度控制，从所述启动位置开始使所述主轴以最大限度地利用驱动源的容许电流的最大能力加速旋转；
最大加速度检测部，其在以所述最大能力的加速旋转过程中，基于所述旋转位置检测所述主轴的最大加速度；
剩余旋转量检测部，其基于所述总旋转量和所述旋转位置，检测从当前位置开始直至所述目标位置为止的所述主轴的剩余旋转量；
当前速度检测部，其基于所述旋转位置检测所述主轴的当前速度；
减速动作控制部，其在以所述最大能力的加速旋转后，基于所述剩余旋转量和所述当前速度，通过速度控制使所述主轴进行减速旋转来达到预先决定的中间速度；以及
定位动作控制部，其在所述主轴达到所述中间速度后，基于所述最大加速度、所述剩余旋转量和所述当前速度，通过位置控制使所述主轴进行减速旋转来到达所述目标位置，
所述减速动作控制部使用所述剩余旋转量和所述当前速度依次更新所述速度控制的速度指令，通过依次更新的该速度指令使所述主轴减速旋转，使得使所述主轴达到所述中间速度时的所述剩余旋转量等于在所述位置控制下到达所述目标位置为止的所述主轴的定位旋转量，
所述定位动作控制部具有：
第一速度指令运算部，其运算所述位置控制的第一速度指令，该第一速度指令用于在除了所述主轴达到所述中间速度紧后以及到达所述目标位置紧前的预定的加速度变化时间以外的时间，使所述主轴通过与所述最大加速度对应的最大减速度进行减速旋转，另一方面，在该加速度变化时间，使所述主轴通过小于该最大减速度且以预定比例变化的变动减速度进行减速旋转；
第二速度指令运算部，其运算所述位置控制的第二速度指令，该第二速度指令用于在所述主轴达到所述中间速度后，使所述主轴通过小于所述最大减速度的恒定减速度进行减速旋转；以及
速度指令选择部，其在所述主轴从所述中间速度开始到达所述目标位置为止的期间，选择所述第一速度指令和所述第二速度指令中的低速的速度指令。
2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，
所述恒定减速度的大小为所述最大减速度的大小的一半以上。
3.根据权利要求1或2所述的控制装置，其特征在于，
所述启动位置相当于攻丝加工的加工开始位置，所述目标位置相当于攻丝加工的目标螺纹深度。
4.根据权利要求1或2所述的控制装置，其特征在于，
所述启动位置相当于攻丝加工的目标螺纹深度，所述目标位置相当于攻丝加工的返回完成位置。
5.一种控制方法，其是对主轴与进给轴的同步运转进行控制的机床的控制方法，其特征在于，
具备控制装置执行的如下步骤：
从攻丝加工程序取得从启动位置直至目标位置的期间的所述主轴的总旋转量和最高旋转速度的步骤；
通过以所述最高旋转速度为目标值的速度控制，从所述启动位置开始使所述主轴以最大限度地利用驱动源的容许电流的最大能力加速旋转的步骤；
在以所述最大能力的加速旋转过程中，基于所述主轴的旋转位置反馈值检测所述主轴的最大加速度的步骤；
基于所述总旋转量和所述旋转位置反馈值，检测从当前位置开始直至所述目标位置为止的所述主轴的剩余旋转量的步骤；
基于所述旋转位置反馈值检测所述主轴的当前速度的步骤；
在以所述最大能力的加速旋转后，基于所述剩余旋转量和所述当前速度，通过速度控制使所述主轴进行减速旋转来达到预先决定的中间速度的步骤；以及
在所述主轴达到所述中间速度后，基于所述最大加速度、所述剩余旋转量和所述当前速度，通过位置控制使所述主轴进行减速旋转来到达所述目标位置的步骤，
达到所述中间速度的步骤包含使用所述剩余旋转量和所述当前速度依次更新所述速度控制的速度指令，通过依次更新的该速度指令使所述主轴减速旋转，使得使所述主轴达到所述中间速度时的所述剩余旋转量等于在所述位置控制下到达所述目标位置为止的所述主轴的定位旋转量的步骤，
到达所述目标位置的步骤包含：
运算所述位置控制的第一速度指令的步骤，该第一速度指令用于在除了所述主轴达到所述中间速度紧后以及到达所述目标位置紧前的预定的加速度变化时间以外的时间，使所述主轴通过与所述最大加速度对应的最大减速度进行减速旋转，另一方面，在该加速度变化时间，使所述主轴通过小于该最大减速度且以预定比例变化的变动减速度进行减速旋转；
运算所述位置控制的第二速度指令的步骤，该第二速度指令用于在所述主轴达到所述中间速度后，使所述主轴以小于所述最大减速度的恒定减速度进行减速旋转；以及
在所述主轴从所述中间速度开始到达所述目标位置为止的期间，选择所述第一速度指令和所述第二速度指令中的低速的速度指令的步骤。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，
所述恒定减速度的大小为所述最大减速度的大小的一半以上。
7.根据权利要求5或6所述的控制方法，其特征在于，
所述启动位置相当于攻丝加工的加工开始位置，所述目标位置相当于攻丝加工的目标螺纹深度。
8.根据权利要求5或6所述的控制方法，其特征在于，
所述启动位置相当于攻丝加工的目标螺纹深度，所述目标位置相当于攻丝加工的返回完成位置。
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