JP2011073069A - 数値制御装置、数値制御装置の制御プログラム、記憶媒体及び数値制御装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】タップ加工中に加工が中断されて再開するときに、ワークから工具を確実に抜くことができる数値制御装置、数値制御装置の制御プログラム、記憶媒体及び数値制御装置の制御方法を提供する。
【解決手段】タップ動作中にタップ戻し情報がバックアップＲＡＭに記憶される。停電時にタップ動作が中断し、電源復帰時には主軸９を逆回転させながら上昇させるタップ戻し動作が実行される。このタップ戻し動作の前に主軸９をワークに向けて移動させるＺ軸下降動作が実行される。これにより主軸と工具との間の隙間をなくすことができるので、タップ戻し動作を良好に行うことができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、数値制御装置、数値制御装置の制御プログラム、記憶媒体及び数値制御装置の制御方法に関する。

従来、数値制御によって制御される工作機械（数値制御装置）において、タップ加工中に停電又はエラー等で加工が中断して再開するときに、タップ工具をワークから抜くことができる所謂「タップ戻し機能」を備えたものがある。例えば、タップ加工時の主軸の回転数で主軸を逆回転させ、記憶されている送り速度とは逆方向の同一送り速度で工具を移動させ、ワークから工具を一定距離だけ引き抜いた後、早送りで特定位置へ復帰させるようにした数値制御方式が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特公平３−２５２９３号公報

工作機械は、停電時において、作業者の怪我等を防ぐために、工具を装着した主軸を上下に移動するＺ軸機構については、停止位置を維持するブレーキ装置を備えている。一方、主軸は、ブレーキ装置を備えていない。それ故、従来の工作機械は、Ｚ軸機構の移動が停止しても主軸の回転はすぐに停止しないことがある。これにより、タップ加工中に停電又は非常停止スイッチ等により該タップ加工が中断した場合、Ｚ軸機構は中断した位置を維持するが、主軸（工具）は、しばらく回転した状態となる。タップ工具は、往動時にその回転を継続すると、往動方向に進行する。前述により、タップ工具は、往動方向に進むが、タップ工具を装着した主軸は、移動することはない。それ故、図３に示すように、主軸とタップ工具との装着状態が不完全になることがある。アルミ等の特に軟らかい素材を加工している場合、前述したタップ工具の不完全な装着状態が発生し易く且つタップ工具がワークに食い付いてしまうことがあった。前述の場合、特許文献１に記載の数値制御方式では、タップ工具を無理に抜くことになり、タップ工具が折損したり、主軸からタップ工具が抜けるという問題があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、タップ加工中に加工が中断されて再開するときに、ワークから工具を確実に抜くことができる数値制御装置、数値制御装置の制御プログラム、記憶媒体及び数値制御装置の制御方法を提供することを目的とする。

本発明の第１態様にかかる数値制御装置は、タップ動作中に該動作が中断された際に、主軸を逆回転させてタップをワークから引き抜き、前記中断位置から所定位置まで復帰させる工具抜き動作を行う工作機械の数値制御を行う数値制御装置において、前記工具抜き動作を実行する前に、前記主軸を前記ワーク側に向けて所定距離移動させる軸方向移動制御手段を備えている。

第１態様にかかる数値制御装置は、工作機械を数値制御するものであり、タップ動作中に該動作が中断された際に、主軸を逆回転させてタップをワークから引き抜き、中断位置から所定位置まで復帰させる工具抜き動作を行わせることができる。ワークに工具が喰いついた状態において、工具抜き動作を実行する前に、軸方向移動制御手段が主軸をワーク側に向けて所定距離移動させるので、ワークに対して工具が押し付けられる。このとき、主軸と工具との間に発生した隙間がなくなるので、この状態から工具を引き抜くことで、工具が主軸から外れることがない。よって、その後の工具抜き動作を確実に行うことができる。また、ワークに工具が喰いついても、ワークに対して工具が押し付けられてから引き抜くので、ワークから工具を剥がすことができる。よって、ワークから工具を無理なく抜くことができる。

また、第１態様は、前記タップ動作を指示するタップ動作指令が生成された場合に、当該タップ動作指令に基づき、前記タップ動作中の前記主軸の回転数を取得する主軸回転数取得手段と、前記タップ動作中の前記主軸の回転数と前記所定距離とを対応付けて記憶する所定距離記憶手段と、前記所定距離記憶手段に記憶された複数の前記所定距離の中から、前記主軸回転数取得手段によって取得された前記回転数に対応する前記所定距離を特定する所定距離特定手段とを備え、前記軸方向移動制御手段は、前記工具抜き動作を実行する前に、前記主軸を、前記ワーク側に向けて前記所定距離特定手段によって取得された前記所定距離移動させてもよい。主軸回転数特定手段によって、タップ動作指令に基づき、タップ動作時の主軸の回転数が特定されると、その回転数に基づき、所定距離特定手段が、所定距離記憶手段に記憶されたその回転数に対応する所定距離を特定する。これにより、主軸の回転数に対応する所定距離が自動的に特定されるので、更に、ワークに傷を付けることを防ぐことができる。

本発明の第２態様に係る数値制御装置の制御プログラムは、タップ動作中に該動作が中断された際に、主軸を逆回転させてタップをワークから引き抜き、前記中断位置から所定位置まで復帰させる工具抜き動作を行う工作機械の数値制御を行う数値制御装置の制御プログラムにおいて、前記工具抜き動作を実行する前に、前記主軸を前記ワーク側に向けて所定距離移動させる軸方向移動制御ステップを備えている。

第２態様に係る数値制御装置の制御プログラムは、工作機械を数値制御するものであり、タップ動作中に該動作が中断された際に、主軸を逆回転させてタップをワークから引き抜き、中断位置から所定位置まで復帰させる工具抜き動作を行わせることができる。軸方向移動制御ステップにおいて、工具抜き動作を実行する前に、主軸をワーク側に向けて所定距離移動させるので、ワークに工具が喰いついた状態において、工具抜き動作を実行する前に、軸方向移動制御手段が主軸をワーク側に向けて所定距離移動させるので、ワークに対して工具が押し付けられる。このとき、主軸と工具との間に発生した隙間がなくなるので、この状態から工具を引き抜くことで、工具が主軸から外れることがない。よって、その後の工具抜き動作を確実に行うことができる。また、ワークに工具が喰いついても、ワークに対して工具が押し付けられてから引き抜くので、ワークから工具を剥がすことができる。よって、ワークから工具を無理なく抜くことができる。

本発明の第３態様に係る記憶媒体は、請求項３に記載の制御プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体である。

第３態様に係る記憶媒体は、請求項３に記載の制御プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体であるので、第２態様に記載の効果を得ることができる。

本発明の第４態様に係る数値制御装置の制御方法は、タップ動作中に該動作が中断された際に、主軸を逆回転させてタップをワークから引き抜き、前記中断位置から所定位置まで復帰させる工具抜き動作を行う工作機械の数値制御を行う数値制御装置の制御方法において、前記工具抜き動作を実行する前に、前記主軸を前記ワーク側に向けて所定距離移動させることを特徴とする。

第４態様に係る数値制御装置の制御方法は、タップ動作中に該動作が中断された際に、主軸を逆回転させてタップをワークから引き抜き、前記中断位置から所定位置まで復帰させる工具抜き動作を行う工作機械の数値制御を行う数値制御装置の制御方法において、前記工具抜き動作を実行する前に、前記主軸を前記ワーク側に向けて所定距離移動させることを特徴とする。工具抜き動作を実行する前に、主軸をワーク側に向けて所定距離移動させるので、ワークに工具が喰いついた状態において、工具抜き動作を実行する前に、軸方向移動制御手段が主軸をワーク側に向けて所定距離移動させるので、ワークに対して工具が押し付けられる。このとき、主軸と工具との間に発生した隙間がなくなるので、この状態から工具を引き抜くことで、工具が主軸から外れることがない。よって、その後の工具抜き動作を確実に行うことができる。また、ワークに工具が喰いついても、ワークに対して工具が押し付けられてから引き抜くので、ワークから工具を剥がすことができる。よって、ワークから工具を無理なく抜くことができる。

工作機械１の正面図である。 工作機械１の斜視図（スプラッシュカバー省略）である。 主軸９に装着された工具１３でワーク３０を加工する状態を示す図である。 加工プログラムの一例を示す図である。 タップ動作の説明図である。 タップ戻し動作の説明図である。 数値制御装置５０の電気的構成を示すブロック図である。 ＲＡＭ５３の概念図である。 バックアップＲＡＭ５５の概念図である。 フラッシュメモリ５７の概念図である。 戻し操作画面４０の図である。 戻し操作画面４０の図（タップ戻しモード中）である。 メインの制御処理のフローチャートである。 電源復帰処理のフローチャートである。 タップ戻し処理のフローチャートである。 タップ動作時の主軸回転数とＺ軸下降量との対応関係を示したグラフである。 移動禁止処理のフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態である数値制御装置５０について、図面を参照して説明する。図７に示す数値制御装置５０は、制御コマンドの配列からなる加工プログラム（ＮＣプログラム）を実行することによって、工作機械１のワークの加工動作を制御するものである。

はじめに、工作機械１の構造について、図１，図２を参照して簡単に説明する。工作機械１は、ワークと工具とを相対移動させることで、ワークに所望の切削加工を施すことができる機械である。図１に示すように、工作機械１は、鉄製のベース２と、該ベース２の上部に設けられた機械本体３（図２参照）とを備えている。ベース２の上部には、機械本体３の周囲を覆う箱状のスプラッシュカバー４が固定されている。

スプラッシュカバー４の正面には開口（図示外）が設けられ、その開口にはスライド式の一対の開閉扉５，６が設けられている。開口の右側には、工作機械１を操作するための操作パネル１０が設けられている。操作パネル１０の上部には、各種設定画面等が表示されるディスプレイ１１が設けられ、下部には、各種操作キーを備えたキーボード１２が設けられている。

機械本体３は、図２に示すように、ベース２の上部後方に立設したコラム２１と、該コラム２１の前面に沿って昇降可能に設けられた主軸ヘッド７と、該主軸ヘッド７の下部に回転可能に支持された主軸９と、主軸ヘッド７の右側に設けられ、主軸９に装着された工具を自動的に交換する工具交換装置２５と、該工具交換装置２５の右側に設けられ、複数の工具を格納する工具マガジン２６と、ベース２の上部に設置され、ＸＹ軸方向に移動可能に支持されたテーブル１５とを備えている。コラム２１の背面には制御ボックス２２が設けられている。制御ボックス２２の内側には、工作機械１の動作を制御する数値制御装置５０（図７参照）が収納されている。

主軸ヘッド７は、コラム２１の前面側に設けられたガイドレール（図示外）に沿って昇降自在に支持されている。コラム２１の前面には、上下方向に延びる送りネジ（図示外）が回転可能に支持され、その送りネジの上端部には、Ｚ軸モータ７３（図７参照）の駆動軸が連結されている。送りネジには、主軸ヘッド７がナット（図示外）を介して連結されている。Ｚ軸モータ７３の駆動によって送りネジが正逆方向に回転すると主軸ヘッド７が昇降する。主軸ヘッド７は、主軸９を回転自在に支持している。主軸９は、主軸ヘッド７の上部に設けられた主軸モータ８によって回転駆動される。主軸９は、その装着穴（図示外）に工具１３（図３参照）を装着する。

テーブル１５は、図２に示すように、ベース２の上部において、Ｘ軸方向（左右方向）及びＹ軸方向（前後方向）に移動可能に設けられている。テーブル１５の移動機構は、テーブル１５を支持する支持台１６と、支持台１６をＸ軸方向に移動させるＸ軸移動機構１７と、支持台１６をＹ軸方向に移動させるＹ軸移動機構１８とを備えている。Ｘ軸移動機構１７には、支持台１６をＸ軸方向にガイドするＸ軸送りガイド（図示外）が設けられている。Ｙ軸移動機構には、Ｙ軸送りガイド（図示外）が設けられている。支持台１６は、サーボモータからなるＸ軸モータ７１（図７参照）及びＹ軸モータ７２（図７参照）によって、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に移動制御される。

次に、工作機械１のタップ動作について説明する。タップとは、金属加工において、穴の内側にねじを刻むために用いられる工具である。タップである工具１３を主軸９に装着し、ワーク３０に先に形成された穴に回転しながら該穴に侵入することでねじが形成される。タップ動作を行う場合、例えば、図４に示す加工プログラムに基づき、ワーク３０に対してねじを形成する一連の工程が実行される。ねじを形成するためには、ドリルで穴を空ける「穴空け加工」と、穴の内側にねじを刻む「タップ加工」とが行われる。「Ｇ８１」はドリル指令、「Ｇ７４」はタップ指令である。まず、「Ｇ８１」のドリル指令によって穴空け加工が行われる。次いで、「Ｇ７４Ｘ−３０．Ｙ０．Ｚ−８．Ｒ２．Ｆ５０００ Ｓ５０００」の指令に基づき、以下のタップ加工が行われる。

図５に示すように、ステップ１で、ＸＹ座標位置（−３０．０）に位置決めされる。ステップ２で、Ｚ軸をタップ動作開始（２）位置に位置決めされる（Ｒ２．に基づく）。ステップ３で、下方向へのタップ動作が穴底まで実行される。ステップ４で、穴底から上方向へのタップ動作が実行される。タップ動作は、ピッチ＝１ｍｍのタップで、送り速度（Ｆ）＝５０００ｍｍ／ｍｉｎ、主軸回転数（Ｓ）＝５０００ＲＰＭで実行される。こうしてワーク３０にねじが形成される。尚、ピッチは、送り速度を主軸回転数で除算した値となる。

次に、工作機械１のタップ戻し動作について説明する。図６に示すように、ステップ３で、停電や非常停止操作等の何らかの理由でタップ動作が中断した場合、電源復帰時に加工を再開するときは、工具１３とワーク３０の破損を防止するため、「タップ戻し動作」を実行する。タップ戻し動作では、ステップ５で、主軸９を逆回転させながら工具１３をワーク３０から引き抜き、タップ開始位置まで移動させる。本実施形態では、タップ動作の中断位置からタップ開始位置まで連続で移動させるのではなく、所定量ずつ断続的に移動させる「インチング動作」を行うことができる。インチング動作によって、工具１３を断続的に回転させながら工具１３をワークから引き抜くことで、ワーク３０から工具１３を剥がすことができ、かつワーク３０及び工具１３の状態を確認しながらタップ戻し動作を実行できる。なお、インチング動作の詳細については後述する。

また、本実施形態では、図６に示すように、通常のタップ戻し動作や、最初のインチング動作の際に、主軸９をＺ軸方向に所定量下降させてから、タップ戻し動作を実行させる。これは、タップ戻し動作の際に主軸９が高回転であったり、軟らかい材質であるワーク３０に対して工具１３が喰いついてしまった場合に特に効果的である。このとき、主軸９と工具１３とに隙間が発生している可能性がある（図３参照）。該隙間が発生した状態で、従来のタップ戻し動作を行うと、工具１３が折損したり、主軸９から工具１３が外れて主軸９が損傷する。主軸９が下降することで、該隙間をなくすことができる。これにより、その後のタップ戻しを良好に行うことができる。Ｚ軸下降動作については後述する。

次に、タップ戻し情報について説明する。タップ戻し情報とは、タップ戻し動作を実行する際に必要な情報であって、例えば、タップ動作開始位置（ｘ，ｙ，ｚ）と、ねじピッチ（ｍｍ）と、主軸回転数（ＲＰＭ）と、ねじ種類（右ねじ／左ねじ）等を含むものである。タップ戻し情報は、タップ動作中に、加工プログラムに記載されたタップ指令に基づいて作成される。タップ戻し情報は、後述するバックアップＲＡＭ５５の各種記憶エリア５５２〜５５５（図９参照）に各々記憶される。タップ戻し動作を実行する際に、バックアップＲＡＭ５５に記憶されたタップ戻し情報が読み込まれ、そのタップ戻し情報に基づき、タップ戻し動作が実行される。

次に、タップ戻し動作に必要なパラメータについて説明する。上記したように、本実施形態では、現在位置からタップ開始位置まで連続で移動させる通常のタップ戻し動作に加え、所定量ずつ断続的に移動させる「インチング動作」でタップ戻し動作を行うことができる。インチング動作は、所定量ずつ主軸９の位置を戻すので、１回の戻し移動量を設定する必要がある。戻し移動量として、主軸９のＺ軸方向の上昇量、又は主軸９の戻し回転角度の何れかを設定できる。上昇量を設定した場合、タップ戻し情報のねじピッチから、１回の主軸９の戻し回転角度を算出できる。戻し回転角度を設定した場合、タップ戻し情報のねじピッチから、１回の主軸９の上昇量を算出できる。前述した上昇量又は回転角度は、後述するキーボード１２によって設定する。

例えば、タップのピッチが１ｍｍで、戻し回転角度を９０度に設定した場合、１回の戻し動作として主軸９を０．２５ｍｍ（１ｍｍ／（９０度／３６０度））上昇させる。この場合、後述するＣＰＵ５１による制御処理では、０．２５ｍｍが単位動作当たりの目標位置として、ＲＡＭ５３の後述する戻し制御値記憶エリア５３２（図８参照）に記憶される。これとは逆に、タップのピッチが１ｍｍで、上昇量を０．２５ｍｍに設定した場合、１回の戻し動作として主軸９を９０度回転させる。この場合、後述するＣＰＵ５１による制御処理では、９０度が単位動作当たりの目標位置として、ＲＡＭ５３の後述する戻し制御値記憶エリア５３２（図８参照）に記憶される。尚、戻し回転角度を設定するキーボード１２は、本発明の「回転量設定手段」に相当する。

次に、数値制御装置５０の電気的構成について、図７を参照して説明する。数値制御装置５０は、ＣＰＵ５１、ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３、バックアップＲＡＭ５５及びフラッシュメモリ５７からなるマイクロコンピュータと、入力インタフェイス５４、入出力インタフェイス５９を備えている。バックアップＲＡＭ５５には、バックアップ電源５６が接続されている。入力インタフェイス５４には、操作パネル１０のキーボード１２と、主軸９に設けられ、主軸９のＺ軸における原点（以下、Ｚ軸原点という。）を検知するＺ軸原点センサ７７とが電気的に各々接続されている。キーボード１２は、軸移動キーを備えている。軸移動キーは、テーブル１５をＸ軸の＋方向、−方向に移動させるためのキー、テーブル１５をＹ軸の＋方向、−方向に移動させるためのキー、主軸ヘッド７をＺ軸の＋方向、−方向に移動させるためのキーである。

一方、入出力インタフェイス５９には、Ｘ軸モータ７１を駆動させるＸ軸駆動回路６１と、Ｙ軸モータ７２を駆動させるＹ軸駆動回路６２と、Ｚ軸モータ７３を駆動させるＺ軸駆動回路６３と、主軸モータ８を駆動させる主軸駆動回路６４と、操作パネル１０のディスプレイ１１を駆動させるためのディスプレイ駆動回路６５等が電気的に接続されている。Ｘ軸モータ７１、Ｙ軸モータ７２、Ｚ軸モータ７３、主軸モータ８には、それぞれモータの位置を検出するエンコーダを設けている。各エンコーダは、各軸駆動回路６１、６２、６３、６４に接続されている。各軸駆動回路６１、６２、６３、６４は、各モータ７１、７２、７３，８の回転位置を記憶するＲＡＭ５３及び１回転するごとに計数したカウンタ（図示外）を備えている。

次に、ＲＡＭ５３の各種記憶エリアについて、図８を参照して説明する。ＲＡＭ５３には、インチング動作を実行する前に主軸９を一旦下降させる移動量（以下、Ｚ軸下降量）を記憶するＺ軸下降量記憶エリア５３１と、タップ戻し情報に基づいて算出されたタップ戻し動作の各種制御値を記憶する戻し制御値記憶エリア５３２とが少なくとも記憶されている。

次に、バックアップＲＡＭ５５の各種記憶エリアについて、図９を参照して説明する。バックアップＲＡＭ５５には、戻し情報フラグを記憶するための戻し情報フラグ記憶エリア５５１と、タップ動作の開始位置が記憶されるタップ動作開始位置記憶エリア５５２と、タップのピッチが記憶されるねじピッチ記憶エリア５５３と、タップ動作時の主軸回転数が記憶される主軸回転数記憶エリア５５４と、タップが右ねじか左ねじかを記憶するためのねじ種類記憶エリア５５５とが少なくとも設けられている。

戻し情報フラグは、タップ戻し情報がバックアップＲＡＭ５５に登録されているか否かを記憶するものである。タップ戻し情報として、タップ動作開始位置、タップのピッチ、タップ動作時の主軸回転数、ねじの種類がバックアップＲＡＭ５５に記憶されている場合は、戻し情報フラグ記憶エリア５５１に「１」が記憶され、記憶されていない場合は「０」が記憶される。ねじ種類記憶エリア５５５には、右ねじか左ねじかのタップの種類が記憶される。バックアップＲＡＭ５５には、バックアップ電源５６が接続されているので、停電時に電源が供給されない場合でも、バックアップ電源５６から電源が供給されるので、バックアップＲＡＭ５５の記憶内容は保持される。

次に、フラッシュメモリ５７の各種記憶エリアについて、図１０を参照して説明する。フラッシュメモリ５７には、タップ戻し動作のパラメータを記憶するパラメータ記憶エリア５７１と、主軸９の現在位置を記憶する現在位置記憶エリア５７２と、インチング動作の最初で主軸９をＺ軸方向に下降させる下降量を判定するテーブルを記憶するＺ軸下降量判定テーブル記憶エリア５７３とが少なくとも設けられている。パラメータ記憶エリア５７１には、上述したように、タップ戻し動作において、主軸９のタップ戻し最高回転数と、インチング動作において、主軸９の戻し回転角度（又はＺ軸方向の上昇量）とが各々記憶される。

Ｚ軸下降量判定テーブル記憶エリア５７３に記憶されるテーブルには、主軸回転数と、主軸９を下降させる下降量とが対応付けられて記憶されている。タップ動作時の主軸回転数が高ければ高いほど、停電によるタップ動作中断時において、工具１３が惰性で回転しようとする力が強くなり、工具１３と主軸９との隙間が大きくなる。

このような性質に基づき、例えば、図１６に示すグラフのように、タップ動作時の主軸回転数が所定値未満（例えば、５０ＲＰＭ未満）では、最初のインチング動作で行われるＺ軸下降動作を行わずに、所定値以上の場合には主軸回転数に応じたＺ軸下降動作を行わせるようにする。そして、タップ動作時の主軸回転数が所定値以上の場合では、主軸回転数に比例させてＺ軸下降量を大きくしているので、工具１３と主軸９との隙間の大きさに応じて、主軸９を下降することができ、工具１３の折損又は主軸９の損傷を防ぐことができる。

次に、タップ戻し操作画面４０について、図１１，図１２を参照して説明する。タップ動作中に停電が起きて加工が中断され、電源が復帰すると、操作パネル１０のディスプレイ１１に、図１１に示すタップ戻し操作画面４０が表示される。バックアップＲＡＭ５５に設けられた戻し情報フラグ記憶エリア５５１に「１」が記憶されている場合、バックアップＲＡＭ５５にタップ戻し情報が記憶されている。この場合、操作画面の下側に表示されたボタン表示欄４２の右側に、「タップ戻し有効にする」ボタンと、「タップ戻し情報クリア」ボタンとが各々表示される。

ディスプレイ１１の下側には、Ｆ０〜Ｆ７のファンクションキーが設けられている。Ｆ６キーの上に「タップ戻し情報クリア」ボタンが表示され、Ｆ７キーの上に「タップ戻し有効にする」ボタンが表示される。バックアップＲＡＭ５５に記憶されているタップ戻し情報を消去する場合はＦ６キーを押下する。タップ戻しモードを設定する場合はＦ７キーを押下する。尚、バックアップＲＡＭ５５に設けられた戻し情報フラグ記憶エリア５５１に「０」が記憶されている場合、「タップ戻し有効にする」ボタンと、「タップ戻し情報クリア」ボタンは、表示されることはない。

Ｆ７キーを押下してタップ戻しモードを設定した場合は、図１２に示すように、ボタン表示欄４２の上側に位置するメッセージ表示欄４１に、「タップ戻しを行ってください。（操作方法はヘルプを参照してください。」のメッセージが表示される。タップ戻し動作の準備が完了したことを報知する。その横には［ヘルプ］が表示される。メッセージ表示欄４１の右側の直上には、「タップ戻しモード中」のメッセージが表示され、現在タップ戻しモードが設定されていることを報知している。ボタン表示欄４２に表示されていた「タップ戻し有効にする」ボタンと、「タップ戻し情報クリア」ボタンとは何れも消えて、Ｆ７キーの上に、「タップ戻し無効にする」ボタンが表示される。タップ戻しモードを解除する場合にはＦ７キーを押下する。

タップ戻し操作画面４０に「タップ戻しモード中」が表示されている場合に、作業者が、キーボード１２に設けられた解除キー（図示外）と「Ｆ」キー（図示外）とを同時に押すと、現在位置からタップ動作開始位置まで主軸９を連続で戻す通常のタップ戻し動作が実行される。解除キーと「Ｈ」キー（図示外）とを同時に押すと、所定量ずつ断続的にタップ戻し動作を行うためのインチング動作が実行される。

次に、ＣＰＵ５１によるメインの制御処理について、図１３のフローチャートを参照して説明する。まず、作業者が操作パネル１０において、加工プログラムを選択すると、その加工プログラムが読み出され、１ブロック解釈される（Ｓ１１）。解釈された１ブロックがタップ指令「Ｇ７４」であるか否かが判断される（Ｓ１２）。タップ指令でなければ（Ｓ１２：ＮＯ）、その１ブロックで解釈された動作指令に基づき、指定の動作が実行される（Ｓ１４）。

一方、タップ指令であった場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、そのタップ指令に基づき、タップ戻し情報が作成され、バックアップＲＡＭ５５の各種記憶エリア５５２〜５５５（図９参照）に各値が各々記憶される（Ｓ１３）。このとき、バックアップＲＡＭ５５の戻し情報フラグ記憶エリア５５１に「１」が記憶される。タップ指令に基づき、ワーク３０に対してタップ動作が実行される（Ｓ１４）。タップ動作によって、ワーク３０に先に形成された穴にねじが形成される。正常にねじが形成された場合、バックアップＲＡＭ５５の戻し情報フラグ記憶エリア５５１に「０」が記憶される。

次ブロックに移行し、プログラムエンド「Ｍ３０」であるか否かが判断される（Ｓ１５）。プログラムエンドであれば（Ｓ１５：ＹＥＳ）、処理を終了する。プログラムエンドでなければ（Ｓ１５：ＮＯ）、Ｓ１１に戻って、引き続き次の１ブロックが解釈され、処理が繰り返される。

次に、ＣＰＵ５１による電源復帰処理について、図１４のフローチャートを参照して説明する。タップ動作中に停電が起きて加工が中断されると（戻し情報フラグ記憶エリア５５１に「１」が記憶されていると）、電源復帰時においてディスプレイ１１に図１１に示すタップ戻し操作画面４０が表示される。すると、操作パネル１０のキーボード１２において、キー入力の受け付けがなされる（Ｓ２１）。受付されたキー入力がタップ戻しモードの設定（図１１のＦ７キー）であるか否かが判断される（Ｓ２２）。タップ戻しモードの設定でなければ（Ｓ２２：ＮＯ）、各種キーに対応する処理が実行され（Ｓ２３）、処理が終了する。

Ｆ７キーが押されて、タップ戻しモードの設定であった場合（Ｓ２２：ＹＥＳ）、ディスプレイ１１には、図１２に示すタップ戻し操作画面４０が表示され、続いて、主軸９（主軸ヘッド７）の軸移動又はテーブル１５の移動を指示する軸移動キー（図示外）が押下されたか否かが判断される（Ｓ２４）。軸移動キーが押下された場合（Ｓ２４：ＹＥＳ）、ワークに対して工具１３が喰いついた状態であれば、主軸９又はテーブル１５を移動させると主軸９やワークを損傷する虞がある。よって、軸移動キーの押下による軸移動指令、及びテーブル１５の移動指令が無効となり、主軸９の移動と、テーブル１５のＸＹ軸方向への移動とが何れも禁止され（Ｓ３０）、処理が終了する。

そして、タップ戻しモードが設定されている状態で（Ｓ２２：ＹＥＳ）、タップ戻しキー（図示外）が押下された場合（Ｓ２４：ＮＯ、Ｓ２５：ＹＥＳ）、即ち、解除キーと「Ｆ」キー、又は解除キーと「Ｈ」キーとが同時に押下された場合は、タップ戻し処理が実行される（Ｓ２８）。

タップ戻し処理について、図１５のフローチャートを参照して説明する。インチング動作の指示であるか否かが判断される（Ｓ４１）。解除キーと「Ｆ」キーとが同時に押下された場合（Ｓ４１：ＮＯ）、通常のタップ戻し動作であるので、タップ動作が中断して停止した主軸９の現在位置が、フラッシュメモリ５７の現在位置記憶エリア５７２（図１０参照）に記憶される（Ｓ４４）。

次いで、バックアップＲＡＭ５５の各種記憶エリア５５２〜５５５からタップ戻し情報が読み出される（Ｓ４５）。さらに、フラッシュメモリ５７のパラメータ記憶エリア５７１からタップ戻し動作に必要な各種パラメータが読み出される（Ｓ４６）。通常のタップ戻し動作の場合は、最大主軸回転数が読み出される。尚、最大主軸回転数は、予めフラッシュメモリ５７に記憶している。バックアップＲＡＭ５５の主軸回転数記憶エリア５５４に記憶された主軸回転数が最大主軸回転数を超えている場合は、最大主軸回転数が主軸回転数記憶エリア５５４に記憶される。

次いで、そのタップ戻しが最初のタップ戻しか否かが判断される（Ｓ４７）。最初のタップ戻しか否かは、ＲＡＭ５３（図７参照）に記憶したタップ戻しフラグで判断する。タップ戻しフラグが立っていなければ最初と判断される。通常のタップ戻し動作の場合は、タップ戻しフラグは立っておらず、最初のタップ戻しであるので（Ｓ４７：ＹＥＳ）、フラッシュメモリ５７のＺ軸下降量判定テーブル記憶エリア５７３に記憶されたテーブルが参照され、主軸９をワークに向けて移動させるＺ軸下降動作が実行される（Ｓ４８）。

このＺ軸下降動作は、主軸回転数記憶エリア５５４に記憶された主軸回転数が所定値（例えば、５０ＲＰＭ）以上の場合は、Ｚ軸下降量が設定される。主軸回転数が所定値未満の場合は、Ｚ軸下降量は設定されない。Ｚ軸下降量は、ＲＡＭ５３のＺ軸下降量記憶エリア５３１に記憶される。そして、Ｚ軸下降量記憶エリア５３１に記憶されたＺ軸下降量だけ、主軸９がＺ軸方向に下降する。

Ｚ軸下降動作は、主軸９が高回転数でタップ動作を行った場合に特に効果的である。この場合、主軸９と工具１３との間に隙間が発生している可能性がある（図３参照）。主軸９が下降することで、該隙間をなくすことができる。これにより、工具１３が主軸９から外れることがない。また、ワーク３０に工具１３が喰いついても、ワーク３０に対して工具１３が押し付けられてから引き抜くので、ワーク３０から工具１３を剥がすことができる。よって、ワーク３０から工具１３を無理なく抜くことができる。

次いで、タップ戻し情報と、フラッシュメモリ５７の現在位置記憶エリア５７２に記憶された現在位置（ｘ，ｙ，ｚ）と、Ｚ軸下降量記憶エリア５３１に記憶されたＺ軸下降量とに基づき、Ｚ軸方向に下降した地点からタップ度動作開始位置に主軸９を復帰させるために必要な主軸９のＺ軸方向の上昇量、主軸回転数、主軸回転方向が決定される。主軸回転方向は、工具１３が右ねじなら反時計回り、左ねじなら時計回りとなる。これらの値は、通常のタップ戻し動作の制御値として、ＲＡＭ５３の戻し制御値記憶エリア５３２に記憶される。戻し制御値記憶エリア５３２に記憶された制御値に基づいてタップ戻し指令が生成される（Ｓ４９）。

そして、生成されたタップ戻し指令に基づいて通常のタップ戻し動作が実行される（Ｓ５０）。この場合、Ｚ軸方向に下降した位置からタップ動作開始位置まで主軸９が回転しながら連続で上昇することによって、ワーク３０から工具１３が引き抜かれる。そして、図１４のＳ２９に移行する。

ところで、ワークがアルミニウムのように軟らかい材質の場合、停電によって主軸９が停止しても工具１３が惰性で回転しようとするので、ワーク３０に対して工具１３が喰いついてしまうことがある。この場合、通常のタップ戻し動作を行うと、ワーク３０から工具１３が剥がれず、主軸９から工具１３が外れ、工具１３の折損又は主軸９が損傷する虞がある。このような場合、作業者はインチング動作を選択する。

作業者によって、解除キーと「Ｈ」キーとが同時に押され、インチング動作が選択された場合（Ｓ４１：ＹＥＳ）、バックアップＲＡＭ５５の各種記憶エリア５５２〜５５５からタップ戻し情報が読み出される（Ｓ４２）。さらに、フラッシュメモリ５７のパラメータ記憶エリア５７１からインチング動作に必要な各種パラメータが読み出される（Ｓ４３）。まず、最大主軸回転数が読み出される。バックアップＲＡＭ５５の主軸回転数記憶エリア５５４に記憶された主軸回転数が最大主軸回転数を超えている場合は、最大主軸回転数が主軸回転数記憶エリア５５４に記憶される。次いで、インチング動作における１回の戻し移動量として設定された主軸９の戻し回転角度（又は、主軸９のＺ軸方向の上昇量）が読み出される。

次いで、タップ戻し情報と、パラメータとして設定された主軸９の戻し回転角度とに基づき、１回の戻し動作で上昇させる主軸９の移動量が算出される。例えば、タップのピッチが１ｍｍで、戻し回転角度を９０度に設定した場合、１回の戻し動作として主軸９を０．２５ｍｍ上昇させる。この０．２５ｍｍが１回のインチング動作における目標位置となる。そして、主軸９の戻し回転角度、目標位置、主軸回転数、主軸回転方向が、インチング動作の制御値として、ＲＡＭ５３の戻し制御値記憶エリア５３２（図８参照）に記憶される。

次いで、そのタップ戻しが最初のタップ戻しか否かが判断される（Ｓ４７）。タップ戻しフラグが立っていなければ、最初のタップ戻しであるので（Ｓ４７：ＹＥＳ）、フラッシュメモリ５７のＺ軸下降量判定テーブル記憶エリア５７３に記憶されたテーブルが参照され、上記と同様に、主軸９をワークに向けて移動させるＺ軸下降動作が実行される（Ｓ４８）。

そして、戻し制御値記憶エリア５３２に記憶された制御値に基づいてタップ戻し指令が生成され（Ｓ４９）、そのタップ戻し指令に基づいてインチング動作が実行される（Ｓ５０）。インチング動作では、タップ動作開始位置まで主軸９が一気に上昇せず、所定量だけ上昇するので、作業者は、工具１３とワーク３０との状況を確認できる。これで１回のインチング動作が終了し、図１４のＳ２９に移行する。なお、タップ戻しフラグが立っていれば、最初のインチング動作ではないので（Ｓ４７：ＮＯ）、Ｚ軸下降動作は実行せずに、戻し制御値記憶エリア５３２に記憶された制御値に基づいてタップ戻し指令が生成され（Ｓ４９）、そのタップ戻し指令に基づいてインチング動作が実行される（Ｓ５０）。そして、図１４のＳ２９に移行する。

次に、タップ動作開始位置に復帰したか否かが判断される（Ｓ２９）。ここでは、主軸９の現在位置が、バックアップＲＡＭ５５のタップ動作開始位置記憶エリア５５２に記憶されたタップ動作開始位置に到達したか否かが判断される。タップ動作開始位置まで復帰した場合（Ｓ２９：ＹＥＳ）、バックアップＲＡＭ５５に記憶されているタップ戻し情報とタップ戻しフラグとがクリアされ（Ｓ２７）、処理が終了する。

そして、インチング動作において、主軸９がタップ動作開始位置まで復帰していない場合は（Ｓ２９：ＮＯ）、処理が終了する。さらに、作業者は、解除キーと「Ｈ」キーとを再度押すことで、上記とキー入力処理（Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２４、Ｓ２５、Ｓ２８）、が実行され、同じタップ生成指令に基づき、インチング動作が実行される（Ｓ４１〜Ｓ４５）。これにより、断続的に主軸９をワーク３０から引き上げることができるので、作業者は、工具１３とワーク３０との状況を確認しながら、タップ戻し動作を行うことができる。なお、主軸９がタップ動作開始位置に復帰するまでは、タップ戻しフラグはクリアされないので、Ｚ軸下降動作は実行されずに、インチング動作が実行される。そして、主軸９がタップ動作開始位置に復帰した場合（Ｓ２９：ＹＥＳ）、バックアップＲＡＭ５５に記憶されているタップ戻し情報とタップ戻しフラグとがクリアされ（Ｓ２７）、処理が終了する。

なお、タップ戻しモード中に（Ｓ２２：ＹＥＳ）、タップ戻し無効にするキーであるＦ７（図１２参照）が押下された場合（Ｓ２４：ＮＯ、Ｓ２５：ＮＯ、Ｓ２６：ＹＥＳ）、図１１の画面に切り替わり（Ｓ２７）、処理が終了する。また、タップ戻しモード中に（Ｓ２２：ＹＥＳ）、軸移動キー、タップ戻しキー、キャンセルキーの何れも押されない場合は、処理が終了する。

以上説明において、図１３に示すＳ１３において、タップ指令に基づき、主軸回転を取得するＣＰＵ５１が本発明の「主軸回転数取得手段」に相当し、図１５に示すＳ４８の処理を実行するＣＰＵ５１が本発明の「軸方向移動制御手段」に相当し、図１０に示すフラッシュメモリ５７のＺ軸下降量判定テーブル記憶エリア５７３が本発明の「所定距離記憶手段」に相当する。

以上説明したように、本実施形態の数値制御装置５０では、タップ動作中にタップ戻し情報がバックアップＲＡＭ５５に記憶される。停電時にタップ動作が中断し、電源復帰時には主軸９を逆回転させながら上昇させるタップ戻し動作が実行されるが、所定量ずつ断続的に移動させるインチング動作が行われる。最初のインチング動作の際には、主軸９をＺ軸方向に所定距離下降させる。これにより、ワークに対して工具が押し付けられる。このとき、主軸９と工具との間に発生した隙間がなくなるので、この状態から工具を引き抜くことで、工具が主軸９から外れることがない。よって、その後のタップ戻し動作を確実に行うことができる。また、ワークに工具が喰いついても、ワークに対して工具が押し付けられてから引き抜くので、ワークから工具を剥がすことができる。よって、ワークから工具を無理なく抜くことができる。また、タップ動作中の主軸９の回転数が所定値未満の場合は、Ｚ軸下降動作を行わずに、所定値以上の場合には主軸回転数に応じたＺ軸下降動作を行わせるようにする。タップ動作時の主軸回転数が所定値以上の場合では、主軸回転数に比例させてＺ軸下降量を大きくしているので、工具１３と主軸９との隙間の大きさに応じて、主軸９を下降することができ、工具１３の折損又は主軸９の損傷を防ぐことができる。

なお、本発明の数値制御装置、数値制御装置の制御プログラム、記憶媒体及び数値制御装置の制御方法は、上記実施形態に限らず、各種の変形が可能なことはいうまでもない。例えば、上記実施形態では、インチング動作のパラメータにおいて、戻し回転角度を設定し、１回の戻し動作における単位移動量を算出したが、主軸９の上昇量を設定し、１回の戻し動作における戻し回転角度を算出するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、最初のインチング動作におけるＺ軸下降量を、フラッシュメモリ５７に記憶されたＺ軸下降量判定テーブルを参照し、タップ動作時の主軸回転数に基づいて決定したが、タップ動作時の主軸回転数に関わらず、作業者がＺ軸下降量を予め設定できるようにしてもよい。

また、上記実施形態の工作機械１は、主軸９がＺ軸方向にのみ移動可能であって、テーブル１５をＸＹ軸方向に移動させることにより、主軸９とテーブル１５との相対の位置関係をＸＹＺ軸方向において制御するものであるが、テーブル１５の位置を固定し、主軸９がＸＹＺ軸方向に移動するタイプの工作機械にも本発明の適用が可能である。

また、上記実施形態の工作機械１は、縦型のマシニングセンタであるが、横型のマシニングセンタにも本発明の適用が可能である。

また、本発明の制御プログラムを記憶する記憶媒体としては、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の素子の他、種々の形態が考えられる。例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、フロッピー（登録商標）等でもよく、カードスロットへ挿入可能なプログラムカートリッジ等でもよく、インターネット上のファイルサーバであってもよい。

また、本実施形態では、図１４に示すＳ３０において、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の移動を禁止するようにしているが、操作パネル１０に設けたＺ軸移動キー（図示外）が押下された場合は、Ｚ軸の移動のみを許可するようにしてもよい。例えば、図１７に示す移動禁止処理のように、操作パネル１０に設けたＺ軸移動キー（図示外）が押下されたか否かを判断する（Ｓ３１０）。Ｚ軸移動キーが押下されない場合は（Ｓ３１０：ＮＯ）、Ｘ軸、Ｙ軸の移動を禁止し（Ｓ３３０）、Ｚ軸移動キーが押下された場合は（Ｓ３１０：ＹＥＳ）、Ｚ軸の移動のみ許可する（Ｓ３２０）。作業者は、ワークと工具の状況に応じて主軸９をＺ軸方向に移動できる。

１ 工作機械
９ 主軸
１０ 操作パネル
１１ ディスプレイ
１２ キーボード
１３ 工具
１５ テーブル
１６ 支持台
１７ Ｘ軸移動機構
１８ Ｙ軸移動機構
２２ 制御ボックス
３０ ワーク
５０ 数値制御装置
５１ ＣＰＵ
５２ ＲＯＭ
５３ ＲＡＭ
５５ バックアップＲＡＭ
５６ バックアップ電源
５７ フラッシュメモリ

Claims (5)

1. タップ動作中に該動作が中断された際に、主軸を逆回転させてタップをワークから引き抜き、前記中断位置から所定位置まで復帰させる工具抜き動作を行う工作機械の数値制御を行う数値制御装置において、
   前記工具抜き動作を実行する前に、前記主軸を前記ワーク側に向けて所定距離移動させる軸方向移動制御手段を備えたことを特徴とする数値制御装置。
2. 前記タップ動作を指示するタップ動作指令が生成された場合に、当該タップ動作指令に基づき、前記タップ動作中の前記主軸の回転数を取得する主軸回転数取得手段と、
   前記タップ動作中の前記主軸の回転数と前記所定距離とを対応付けて記憶する所定距離記憶手段と、
   前記所定距離記憶手段に記憶された複数の前記所定距離の中から、前記主軸回転数取得手段によって取得された前記回転数に対応する前記所定距離を特定する所定距離特定手段と
   を備え、
   前記軸方向移動制御手段は、
   前記工具抜き動作を実行する前に、前記主軸を、前記ワーク側に向けて前記所定距離特定手段によって取得された前記所定距離移動させることを特徴とする請求項１に記載の数値制御装置。
3. タップ動作中に該動作が中断された際に、主軸を逆回転させてタップをワークから引き抜き、前記中断位置から所定位置まで復帰させる工具抜き動作を行う工作機械の数値制御を行う数値制御装置の制御プログラムにおいて、
   前記工具抜き動作を実行する前に、前記主軸を前記ワーク側に向けて所定距離移動させる軸方向移動制御ステップを備えたことを特徴とする数値制御装置の制御プログラム。
4. 請求項３に記載の制御プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
5. タップ動作中に該動作が中断された際に、主軸を逆回転させてタップをワークから引き抜き、前記中断位置から所定位置まで復帰させる工具抜き動作を行う工作機械の数値制御を行う数値制御装置の制御方法において、
   前記工具抜き動作を実行する前に、前記主軸を前記ワーク側に向けて所定距離移動させることを特徴とする数値制御装置の制御方法。

Images