JP2017170598A - 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及び制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】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、簡単な構成で、サイクルタイムを短縮するとともに主軸の加速度の変化を抑制する。
【解決手段】主軸制御部１８は、最高回転速度Ｖ０を目標に始動位置から主軸１２を加速回転させる初期動作制御部３０と、加速中に主軸１２の最大加速度Ａ０を検出する最大加速度検出部３２と、主軸１２の残回転量Ｓｒを検出する残回転量検出部３４と、主軸１２の現在速度Ｖｃを検出する現在速度検出部３６と、加速回転後に主軸１２を減速させて中間速度Ｖｂに到達させる減速動作制御部３８と、中間速度到達後に主軸１２を減速させて目標位置に到達させる位置決め動作制御部４０と、中間速度到達時点から所定の経過条件が満たされるまでの期間に渡り、主軸１２に指令される位置制御のトルク指令の変動幅を所定の範囲に制限するトルク指令制限部４２とを備える。
【選択図】図１

Description

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。

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。

特許第２６２９７２９号公報 特許第３５５３７４１号公報

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ことが望まれている。また、主軸の回転動作中に、加速度の変化に起因して主軸に生じ得る機械構造上の衝撃を軽減すること、及び加速度の変化に起因して主軸と送り軸との間に生じ得る同期誤差を低減することが望まれている。

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、残回転量と現在速度とに基づき、速度制御により主軸を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、残回転量と現在速度とに基づき、位置制御により主軸を最大加速度に対応する最大減速度で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、主軸が中間速度に到達した時点から予め定めた経過条件が満たされるまでの期間に渡り、位置決め動作制御部から主軸に指令される位置制御のトルク指令の変動幅を所定の範囲に制限するトルク指令制限部と、を備える制御装置である。

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、残回転量と現在速度とに基づき、位置制御により主軸を最大加速度に対応する最大減速度で減速回転させて目標位置に到達させるステップと、主軸が中間速度に到達した時点から予め定めた経過条件が満たされるまでの期間に渡り、主軸に指令される位置制御のトルク指令の変動幅を所定の範囲に制限するステップと、を備える制御方法である。

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、主軸が減速回転する間、現在速度が中間速度に到達した後の所定の期間に渡って、主軸制御部が、主軸に指令する位置制御のトルク指令の変動幅を所定の範囲に制限する構成としたから、主軸の減速回転中の加速度の変化を抑制でき、以って、加速度の変化に起因して主軸に生じ得る機械構造上の衝撃を軽減できるとともに、加速度の変化に起因して主軸と送り軸との間に生じ得る同期誤差を低減できる。

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。

工作機械制御装置の第１実施形態の構成を示す機能ブロック図である。 工作機械制御方法の第１実施形態としてのタップ加工の切削動作制御方法を示すフローチャートである。 図２の実施形態における位置制御ルーチンを示すフローチャートである。 工作機械制御方法の第１実施形態としてのタップ加工の戻り動作制御方法を示すフローチャートである。 図１〜図４の実施形態で実現される主軸の動作の一例を示す図である。 図１〜図４の実施形態で実現される主軸の動作の他の例を示す図である。 図１〜図４の実施形態で実行される制御の流れを表すブロック線図である。 図７Ａのブロック線図における速度処理ブロックの詳細を示す図である。 図５又は図６の主軸の動作の一部分を対応するトルク指令と共に示す図で、トルク指令制限前の図である。 図５又は図６の主軸の動作の一部分を対応するトルク指令と共に示す図で、トルク指令制限後の図である。 図１〜図４の実施形態で実現される主軸の動作のさらに他の例を示す図である。 図１〜図４の実施形態で実現される主軸の動作のさらに他の例を示す図である。 工作機械制御方法の第２実施形態としてのタップ加工の切削及び戻り動作制御方法を示すフローチャートである。 図１及び図１１の実施形態で実現される主軸の動作の一例を示す図である。 図１及び図１１の実施形態で実現される主軸の動作の他の例を示す図である。 図１及び図１１の実施形態で実現される主軸の動作のさらに他の例を示す図である。 図１及び図１１の実施形態で実現される主軸の動作のさらに他の例を示す図である。

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。

図１は、第１の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。

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。

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（移動指令）や加減速指令を含まないものとなっている。

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１２又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。

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／ｍｉｎ^２）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、残回転量Ｓｒと現在速度Ｖｃとに基づき、速度制御により主軸１２を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、残回転量Ｓｒと現在速度Ｖｃとに基づき、位置制御により主軸１２を最大加速度Ａ０に対応する最大減速度で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が中間速度Ｖｂに到達した時点から予め定めた経過条件が満たされるまでの期間に渡り、位置決め動作制御部４０から主軸１２に指令される位置制御のトルク指令の変動幅を所定の範囲に制限するトルク指令制限部４２とを備える。

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（例えば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。なお実用上、中間速度Ｖｂは、主軸モータの基底速度（主軸モータと主軸１２との間に減速比が存在する場合は減速比を考慮した速度）以下であればよい。

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、残回転量検出部３４及び現在速度検出部３６が逐次検出する残回転量Ｓｒ及び現在速度Ｖｃに基づき、主軸１２を速度制御する（速度制御の詳細は後述する）。また、位置決め動作制御部４０は、中間速度Ｖｂから目標ねじ深さに至るまでの速度領域で、サイクルタイム短縮のため、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。そのために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が逐次検出する残回転量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（つまり目標ねじ深さに到達する）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（位置制御の詳細は後述する）。

主軸制御部１８が実行する制御手法が減速動作制御部３８による速度制御から位置決め動作制御部４０による位置制御に切り換わる際に、主軸１２の加速度（減速度）は切換えの直前と直後とで必ずしも一致しない。速度制御から位置制御への切換え時に主軸１２の加速度が変化すると、加速度変化に起因して、主軸１２に機械構造上の衝撃が発生したり主軸１２と送り軸１４との間に同期誤差が生じたりすることが懸念される。そこで制御装置１０では、トルク指令制限部４２が、中間速度Ｖｂ到達後の所定期間（トルク指令制限期間とも称する）に渡って、位置決め動作制御部４０から主軸１２に指令される位置制御のトルク指令の変動幅を所定の範囲に制限する。所定期間に渡りトルク指令の変動幅を制限してトルク指令を一定の値に近付けると、それに呼応して、当該期間の主軸１２の加速度も一定の値に近付くことになる。その結果、速度制御から位置制御に切り換わった直後の主軸１２の加速度の変化が抑制され、以って、加速度の変化に起因して主軸１２に生じ得る機械構造上の衝撃を軽減できるとともに、加速度の変化に起因して主軸１２と送り軸１４との間に生じ得る同期誤差を低減できる。トルク指令制限部４２が実行するトルク指令制限手法の詳細は後述する。

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。

図２〜図４は、制御装置１０が実行する工作機械制御方法の第１の実施形態を示す。また図５及び図６は、図２〜図４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（図２）と戻り動作（図４）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」、「減速度」及び「位置決め回転量」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」、「逆回転の減速度」及び「位置決め戻り回転量」を用いる。

まず、図２及び図３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。

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。

ここで図５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５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（この例では主軸モータの基底速度）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の減速回転が実行される。時間Ｔ１〜Ｔ３では、主軸制御部１８は主軸１２を速度制御する（この間の速度指令を破線で例示する）。

時間Ｔ３（ステップＳ５）においても、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。そして主軸制御部１８（減速動作制御部３８）は、時間Ｔ３（ステップＳ５）において、速度制御により点Ａ（最高速度）から主軸１２を中間速度Ｖｂまで減速回転させるが、この間、減速回転のための速度指令Ｃｖを、残回転量Ｓｒと現在速度Ｖｃとを用いて逐次更新する（速度指令Ｃｖを図５に破線で示す）。具体的には、減速動作制御部３８は、主軸１２を所定の中間速度Ｖｂに到達させたときの主軸１２の残回転量Ｓｒが、位置決め動作制御部４０による位置制御の下で目標ねじ深さに到達するまでの主軸１２の位置決め回転量Ｓｐｏｓと等しくなるように、速度指令Ｃｖを逐次更新して、逐次更新される速度指令Ｃｖにより主軸１２を減速回転させる。

ここで、位置決め回転量Ｓｐｏｓは、位置決め動作制御部４０が主軸１２を、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／ｓ）とする）から、ステップＳ２で検出した最大加速度Ａ０（ｒｅｖ／ｓ^２）に対応する最大減速度Ａ０（負の値）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５）の位置に対応し、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られる。
公式：Ｖｃ^２＝２×｜Ａ０｜×｜Ｓｒ｜から、
｜Ｓｒ｜＝Ｖｃ^２／（２×｜Ａ０｜）＝Ｓｐｏｓ

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から一定の最大減速度Ａ０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に達しているものとする。つまり位置決め回転量Ｓｐｏｓは、
Ｓｐｏｓ＝Ｖｂ^２／（２×｜Ａ０｜）
として求めることができる。

主軸１２を中間速度Ｖｂに到達させたときの残回転量Ｓｒが主軸１２の位置決め回転量Ｓｐｏｓに等しいとした場合、時間Ｔ３における主軸１２の残回転量（つまり現在位置）Ｓｒと現在速度Ｖｃ（ｒｅｖ／ｓ）と現在減速度Ａｃ（ｒｅｖ／ｓ^２）との関係は、以下の式で表わされる。
公式：Ｖｃ^２−Ｖｂ^２＝２×｜Ａｃ｜×（Ｓｒ−Ｓｐｏｓ）から、
｜Ａｃ｜＝（Ｖｃ^２−Ｖｂ^２）／（２×（Ｓｒ−Ｓｐｏｓ））

時間Ｔ３（ステップＳ５）において、主軸制御部１８（減速動作制御部３８）は、主軸１２の残回転量Ｓｒと現在速度Ｖｃとを常時監視して、上記した現在減速度Ａｃに速度指令更新周期Ｔｃｔｌ（ｓｅｃ）（つまり減速動作制御部３８が速度指令を作成して主軸１２に通知する周期）を乗じた値を現在速度Ｖｃ（つまり直前の速度指令Ｃｖ）から減算し、新たな速度指令Ｃｖとする。速度指令Ｃｖは以下の式で表わされる。
Ｃｖ＝Ｖｃ−Ａｃ×Ｔｃｔｌ
この式に従って、減速動作制御部３８は、速度指令Ｃｖを速度指令更新周期Ｔｃｔｌで逐次更新する。主軸１２は、点Ａから点Ｂに至る間、逐次更新される速度指令Ｃｖに従って、減速度Ａｃを徐々に増加させながら減速回転し、中間速度Ｖｂまで減速したと同時に点Ｂに到達する（図５）。

再び図２を参照すると、ステップＳ６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｜＝Ｖｂ^２／（２×｜Ａ０｜）（以下、等式１と称する）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。等式１を満たしている場合、ステップＳ７で、主軸制御部１８（位置決め動作制御部４０）は、主軸１２を最大減速度Ａ０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移動指令を作成し、この移動指令により主軸１２を位置制御する。またステップＳ７で、主軸制御部１８（トルク指令制限部４２）は、位置決め動作制御部４０が位置制御を開始するときに、所定のトルク制限期間に渡って、位置制御のトルク指令の変動幅を所定の範囲に制限する。等式１を満たしていない場合は、等式１が満たされるまでステップＳ６の判断を繰り返す。主軸１２は、主軸制御部１８（位置決め動作制御部４０）からの移動指令に従い、点Ｂから目標ねじ深さに向かって最大減速度Ａ０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（移動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）。

ここで位置制御のトルク指令とは、主軸制御部１８が実行する主軸１２のフィードバック制御において、位置決め動作制御部４０が、作成した移動指令に所定の演算処理を行うことで求めたものである。一般的なフィードバック制御では、さらにこのトルク指令から電流指令を求め、この電流指令を主軸モータに与えることが知られている。

ステップＳ７の位置制御に際し、主軸制御部１８（位置決め動作制御部４０、トルク指令制限部４２）は図３に示す位置制御ルーチンを実行する。まずステップＱ１〜Ｑ３で、トルク指令制限部４２は、位置制御の開始時点から所定の経過条件が満たされたか否かを判断する。この実施形態では、経過条件は、主軸１２が中間速度Ｖｂに到達した時点Ｂ（つまり速度制御から位置制御に切り換わる時点）から、予め定めた時間ｔ１（Ｔ４よりも短い極小時間）が経過すること、現在速度Ｖｃが予め定めた速度Ｖ１以下に減速すること、及び残回転量Ｓｒが予め定めた回転量Ｓ１以下に減少することを含んでいる。したがってトルク指令制限部４２は、時点Ｂから予め定めた時間ｔ１が経過したか否か（ステップＱ１）、時点Ｂから現在速度Ｖｃが予め定めた速度Ｖ１以下に減速したか否か（ステップＱ２）、及び時点Ｂから残回転量Ｓｒが予め定めた回転量Ｓ１以下に減少したか否か（ステップＱ３）を、順次判断する。なお、ステップＱ１〜Ｑ３の判断の順序は任意に入れ替えることができる。また経過条件として、時間ｔ１の経過、現在速度Ｖｃの速度Ｖ１以下への減速、及び残回転量Ｓｒの回転量Ｓ１以下への減少のうち、少なくとも１つの条件を含む（つまりステップＱ１〜Ｑ３の少なくとも１つの判断を実行する）構成とすることができる。これら種々の経過条件は、例えばシステム設計者が経験則により設定して制御装置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。

いずれの経過条件も満たされない場合（つまりステップＱ１〜Ｑ３の判断結果がいずれもＮＯの場合）、トルク指令制限部４２は、ステップＱ４で、位置制御のトルク指令の変動幅を所定範囲に制限するための制限値Ｌを設定する。制限値Ｌは例えば、直前のトルク指令Ｃｔに対する割合や加減値として設定できる。なお、図示のルーチンが、速度制御から位置制御に切り換わった直後の最初の処理である場合、直前のトルク指令Ｃｔは、速度制御における最後のトルク指令であり、その後の処理である場合は、直前のトルク指令Ｃｔは位置制御における直前のトルク指令である。トルク指令制限部４２は、位置決め動作制御部４０がトルク指令を演算する際に、制限値Ｌを超えるトルク指令の変動をカットする所謂クランプ処理を行うことができる。例えば制限値Ｌが直前のトルク指令Ｃｔに対する割合で設定される場合、トルク指令制限部４２は、位置決め動作制御部４０がトルク指令を演算する際に、トルク指令に対し〔直前のトルク指令Ｃｔ×制限値Ｌ（％）〕以下の変動を許容する一方で〔Ｃｔ×Ｌ（％）〕を超える変動を許容しないクランプ処理を行って、トルク指令の変動幅を制限値Ｌで規定される範囲に制限する。

制限値Ｌが設定されると、位置決め動作制御部４０は、ステップＱ５で、逐次検出される残回転量Ｓｒに基づき移動指令を計算して求め、ステップＱ６で、移動指令から速度指令を計算して求め、ステップＱ７で、速度指令からトルク指令を計算して求める。ステップＱ７では、位置決め動作制御部４０が求めたトルク指令に対し、トルク指令制限部４２が、所定のトルク制限期間に渡り前述したように制限値Ｌを適用してトルク指令の変動幅を制限する。トルク指令を求めた後は、位置決め動作制御部４０は、ステップＱ８で、逐次検出される残回転量Ｓｒに基づき、主軸１２が目標位置（つまり目標ねじ深さ）に到達したか否かを判断する。主軸１２が目標ねじ深さに到達した場合、位置制御ルーチンを終了する。主軸１２が目標ねじ深さに到達していない場合、ステップＱ１に戻って位置制御ルーチンを繰り返す。

ステップＱ１〜Ｑ３でいずれか１つの経過条件が満たされると、トルク指令制限部４２は、ステップＱ９で、既に設定されている制限値Ｌを解除する。次いでステップＱ５〜Ｑ７で、位置決め動作制御部４０は、移動指令、速度指令及びトルク指令を順次求める。ステップＱ７では、制限値Ｌが解除されているので、位置決め動作制御部４０が求めたトルク指令に対し変動幅の制限処理は行われない。トルク指令を求めた後は、位置決め動作制御部４０はステップＱ８で、主軸１２が目標位置（目標ねじ深さ）に到達したか否かを判断する。このようにして、トルク指令制限部４２は、時間ｔ１の経過、現在速度Ｖｃの速度Ｖ１以下への減速、及び残回転量Ｓｒの回転量Ｓ１以下への減少のうち、いずれか１つの経過条件が満たされるまでの期間に渡り、位置決め動作制御部４０から主軸１２に指令される位置制御のトルク指令の変動幅を、制限値Ｌで規定される範囲に制限する。

図７Ａは、上記した位置制御ルーチンの一実施例をブロック線図で示す。また図７Ｂは、同ブロック線図における速度処理ブロックの詳細を示す。図７Ａに示す位置制御ルーチンでは、位置処理ブロックで、移動指令と位置フィードバック（回転位置ＦＢＳ）との偏差から速度指令が求められ、速度処理ブロックで、速度指令と速度フィードバックとの偏差からトルク指令（又はトルク電流指令）が求められ、電流処理ブロックで、トルク指令と電流フィードバックとの偏差から電流指令が求められ、この電流指令が主軸モータＭに与えられる。速度処理ブロックでは、図７Ｂに示すように、速度偏差に比例ゲイン及び積分ゲインが積算されて互いに加算され、その後、所定のトルク制限期間に渡りクランプ処理が行われてトルク指令（又はトルク電流指令）が求められる。

図８Ａ及び図８Ｂは、図５の速度−時間曲線における点Ｂ付近を拡大して示す図で、一実施例による任意時間の速度−時間曲線（細線）とその間の主軸１２の動作に対応するトルク指令（太線）とを示す。図８Ａは、前述した位置制御ルーチンにおけるステップＱ１〜Ｑ４及びＱ９を実行することなく、点Ｂで速度制御から位置制御に切り換えて主軸１２を減速回転させた場合の図である。これに対し図８Ｂは、前述した位置制御ルーチン（ステップＱ１〜Ｑ９）を実行して、点Ｂで速度制御から位置制御に切り換えて主軸１２を減速回転させた場合の図である。図８Ａに示す実施例では、速度制御中の主軸１２の略一定の加速度（減速度）が、点Ｂで速度制御から位置制御に切り換わった直後に大きく変化して、主軸１２の動作が定速ないし加速回転に転じ、その後に再び略一定の加速度で主軸１２が減速回転している。このような主軸１２の動作に対応するトルク指令は、やはり点Ｂの直後に大きく変動している。なおこの実施形態では、トルク指令は、主軸モータの最大出力に相当するトルク（１００％）に対する割合（％）で表されている。

他方、図８Ｂに示す実施例では、点Ｂで速度制御から位置制御に切り換わった直後の所定のトルク制限期間ＴＬにおいて、前述したようにトルク指令の変動幅の制限処理（クランプ処理）を実行した結果、トルク制限期間ＴＬにおけるトルク指令が、その直前の速度制御のトルク指令及びその直後の位置制御のトルク指令に近付いている。この実施例では、クランプ処理で用いる制限値Ｌとして例えば、直前のトルク指令Ｃｔの２０〜３０％を設定できる。このような略一定のトルク指令に従って、主軸１２は、点Ｂの前後で加速度を実質的に変化させることなく、滑らかに減速回転している。その結果、加速度の変化に起因して主軸１２に生じ得る機械構造上の衝撃が軽減されるとともに、加速度の変化に起因して主軸１２と送り軸１４との間に生じ得る同期誤差が低減される。

再び図２を参照すると、ステップＳ３で主軸制御部１８（現在速度検出部３６）が、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Ｓ８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Ｓ９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及びステップＳ７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以下になるまでステップＳ９の判断を繰り返す。

ここで図６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６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（この例では主軸モータの基底速度）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Ｓ９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、前述した減速度Ａｃを漸増させながらの主軸１２の減速回転（速度制御）が実行され、時間Ｔ４（ステップＳ７）で、最大減速度Ａ０での主軸１２の減速回転が図３の位置制御ルーチンに従って実行される。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５に示す動作と同様に動作する。

図５及び図６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フィードバック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Ｓ９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。

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を最大減速度Ａ０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。

しかも制御装置１０では、主軸１２が減速回転する間、現在速度Ｖｃが中間速度Ｖｂに到達して速度制御が位置制御に切り換わった点Ｂの直後の所定のトルク制限期間に渡って、主軸制御部１８（トルク指令制限部４２）が、主軸１２に指令する位置制御のトルク指令の変動幅を所定の範囲に制限する構成を有している。中間速度Ｖｂ到達後の所定期間に渡りトルク指令の変動幅を制限してトルク指令を一定の値に近付けることで、当該期間の主軸１２の加速度を一定の値に近付けることができる。したがって制御装置１０によれば、主軸１２の減速回転中に速度制御から位置制御に切り換わった直後の主軸１２の加速度の変化が抑制され、以って、加速度の変化に起因して主軸１２に生じ得る機械構造上の衝撃を軽減できるとともに、加速度の変化に起因して主軸１２と送り軸１４との間に生じ得る同期誤差を低減できる。

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５及び図６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３〜図６を図１と共に参照して、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。

数値制御部１６（主軸指令出力部２６）は、図２の切削動作制御フローで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Ｓ１０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（移動指令）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。

次にステップＳ１１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。

次にステップＳ１２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Ｓ１３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Ｓ１４で、主軸制御部１８（減速動作制御部３８）は、主軸１２を中間戻り速度Ｖｂ′ま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Ｓ１２に戻る。

ここで図５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Ｓ１２及びＳ１３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Ｓ１１おける主軸１２の最大能力の加速逆回転は、図５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′（この例では主軸モータの基底速度）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Ｓ１３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Ｓ１４における主軸１２の減速逆回転が実行される。時間Ｔ６〜Ｔ８では、主軸制御部１８は主軸１２を速度制御する（この間の速度指令を破線で例示する）。

時間Ｔ８（ステップＳ１４）においても、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。そして主軸制御部１８（減速動作制御部３８）は、時間Ｔ８（ステップＳ１４）において、速度制御により点Ｃ（逆回転の最高速度）から主軸１２を中間戻り速度Ｖｂ′まで減速回転させるが、この間、減速逆回転のための速度指令Ｃｖ′を、残戻り回転量Ｓｒ′と逆回転の現在速度Ｖｃ′とを用いて逐次更新する（速度指令Ｃｖ′を図５に破線で示す）。具体的には、減速動作制御部３８は、主軸１２を所定の中間戻り速度Ｖｂ′に到達させたときの主軸１２の残戻り回転量Ｓｒ′が、位置決め動作制御部４０による位置制御の下で戻り完了位置で停止するまでの主軸１２の位置決め戻り回転量Ｓｐｏｓ′と等しくなるように、速度指令Ｃｖ′を逐次更新して、逐次更新される速度指令Ｃｖ′により主軸１２を減速逆回転させる。

ここで、位置決め戻り回転量Ｓｐｏｓ′は、位置決め動作制御部４０が主軸１２を、逆回転の現在速度Ｖｃ′（以下の説明では１秒間当りの回転数（単位はｒｅｖ／ｓ）とする）から、ステップＳ１１で検出した逆回転の最大加速度Ａ０′（ｒｅｖ／ｓ^２）に対応する逆回転の最大減速度Ａ０′（負の値）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５）の位置に対応し、前述した位置決め回転量Ｓｐｏｓと同様に以下の式により求められる。
Ｓｐｏｓ′＝Ｖｂ′^２／（２×｜Ａ０′｜）
なおこの実施形態では、点Ｄから戻り完了位置までの位置制御の演算を容易にするべく、主軸１２を点Ｄから一定の最大減速度Ａ０′で減速することを前提としている。したがって点Ｄでは、主軸１２の現在速度Ｖｃ′は中間戻り速度Ｖｂ′に達しているものとする。

主軸１２を中間戻り速度Ｖｂ′に到達させたときの残戻り回転量Ｓｒ′が主軸１２の位置決め戻り回転量Ｓｐｏｓ′に等しいとした場合、時間Ｔ８における主軸１２の残戻り回転量（つまり現在位置）Ｓｒ′と現在速度Ｖｃ′（ｒｅｖ／ｓ）と現在減速度Ａｃ′（ｒｅｖ／ｓ^２）との関係は、以下の式で表わされる。
公式：Ｖｃ′^２−Ｖｂ′^２＝２×｜Ａｃ′｜×（Ｓｒ′−Ｓｐｏｓ′）から、
｜Ａｃ′｜＝（Ｖｃ′^２−Ｖｂ′^２）／（２×（Ｓｒ′−Ｓｐｏｓ′））

時間Ｔ８（ステップＳ１４）において、主軸制御部１８（減速動作制御部３８）は、主軸１２の残戻り回転量Ｓｒ′と逆回転の現在速度Ｖｃ′とを常時監視して、上記した現在減速度Ａｃ′に速度指令更新周期Ｔｃｔｌ（ｓｅｃ）を乗じた値を現在速度Ｖｃ′（つまり直前の速度指令Ｃｖ′）から減算し、新たな速度指令Ｃｖ′とする。速度指令Ｃｖ′は以下の式で表わされる。
Ｃｖ′＝Ｖｃ′−Ａｃ′×Ｔｃｔｌ
この式に従って、減速動作制御部３８は、速度指令Ｃｖ′を速度指令更新周期Ｔｃｔｌで逐次更新する。主軸１２は、点Ｃから点Ｄに至る間、逐次更新される速度指令Ｃｖ′に従って、減速度Ａｃ′を徐々に増加させながら減速逆回転し、中間戻り速度Ｖｂ′まで減速したと同時に点Ｄに到達する（図５）。

再び図４を参照すると、ステップＳ１５で、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′｜＝Ｖｂ′^２／（２×｜Ａ０′｜）（以下、等式２と称する）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。等式２を満たしている場合、ステップＳ１６で、主軸制御部１８（位置決め動作制御部４０）は、主軸１２を最大減速度Ａ０′で減速逆回転してＳｒ′＝０の点（つまり戻り完了位置）で停止させるための移動指令を作成し、この移動指令により主軸１２を位置制御する。またステップＳ１６で、主軸制御部１８（トルク指令制限部４２）は、位置決め動作制御部４０が位置制御を開始するときに、所定のトルク制限期間に渡って、位置制御のトルク指令の変動幅を所定の範囲に制限する。等式２を満たしていない場合は、等式２が満たされるまでステップＳ１５の判断を繰り返す。主軸１２は、主軸制御部１８（位置決め動作制御部４０）からの移動指令に従い、点Ｄから戻り完了位置に向かって最大減速度Ａ０′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５）では、主軸制御部１８は主軸１２を位置制御する（移動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）。

ステップＳ１６の位置制御に際し、主軸制御部１８（位置決め動作制御部４０、トルク指令制限部４２）は、前述したステップＳ７の位置制御と同様に、図３に示す位置制御ルーチンを実行する。概説すると、ステップＱ１〜Ｑ３で、トルク指令制限部４２は、主軸１２が中間戻り速度Ｖｂ′に到達した時点Ｄ（つまり速度制御から位置制御に切り換わる時点）から、前述した切削動作の経過条件にそれぞれ対応する戻り動作の経過条件が満たされたか否かを判断する。いずれの経過条件も満たされない場合（つまりステップＱ１〜Ｑ３の判断結果がいずれもＮＯの場合）、トルク指令制限部４２は、ステップＱ４で、位置制御のトルク指令の変動幅を所定範囲に制限するための制限値Ｌを設定する。次に位置決め動作制御部４０は、ステップＱ５で、逐次検出される残戻り回転量Ｓｒ′に基づき移動指令を計算して求め、ステップＱ６で、移動指令から速度指令を計算して求め、ステップＱ７で、速度指令からトルク指令を計算して求める。ステップＱ７では、位置決め動作制御部４０が求めたトルク指令に対し、トルク指令制限部４２が、所定のトルク制限期間に渡り前述したように制限値Ｌを適用してトルク指令の変動幅を制限する。次に位置決め動作制御部４０は、ステップＱ８で、逐次検出される残戻り回転量Ｓｒ′に基づき、主軸１２が目標位置（つまり戻り完了位置）に到達したか否かを判断する。主軸１２が戻り完了位置に到達した場合、位置制御ルーチンを終了する。主軸１２が戻り完了位置に到達していない場合、ステップＱ１に戻って位置制御ルーチンを繰り返す。

ステップＱ１〜Ｑ３でいずれか１つの経過条件が満たされると、トルク指令制限部４２は、ステップＱ９で、既に設定されている制限値Ｌを解除する。その後、位置決め動作制御部４０は、ステップＱ５〜Ｑ７で、移動指令、速度指令及びトルク指令を順次求め、ステップＱ８で、主軸１２が目標位置（戻り完了位置）に到達したか否かを判断する。ステップＱ７では、制限値Ｌが解除されているので、位置決め動作制御部４０が求めたトルク指令に対し変動幅の制限処理は行われない。このようにして、トルク指令制限部４２は、主軸１２が中間戻り速度Ｖｂ′に到達した時点Ｄから、時間ｔ１の経過、逆回転の現在速度Ｖｃ′の速度Ｖ１以下への減速、及び残戻り回転量Ｓｒ′の回転量Ｓ１以下への減少のうち、いずれか１つの経過条件が満たされるまでの期間に渡り、位置決め動作制御部４０から主軸１２に指令される位置制御のトルク指令の変動幅を、制限値Ｌで規定される範囲に制限する。

再び図４を参照すると、ステップＳ１２で主軸制御部１８（現在速度検出部３６）が、逆回転の現在速度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Ｓ１７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Ｓ１８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Ｓ１４に進み、次いでステップＳ１５及びステップＳ１６を実行して、戻り完了位置さ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′以下になるまでステップＳ１８の判断を繰り返す。

ここで図６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Ｓ１２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６に示すように、ステップＳ１１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′（この例では主軸モータの基底速度）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Ｓ１８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Ｓ１４）で、前述した減速度Ａｃを漸増させながらの主軸１２の減速逆回転（速度制御）が実行され、時間Ｔ９（ステップＳ１６）で、最大減速度Ａ０′での主軸１２の減速逆回転が図３の位置制御ルーチンに従って実行される。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５に示す動作と同様に動作する。

図５及び図６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フィードバック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Ｓ１０〜ステップＳ１８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。

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を加速逆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を最大減速度Ａ０′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。

しかも制御装置１０では、主軸１２が減速逆回転する間、現在速度Ｖｃ′が中間戻り速度Ｖｂ′に到達して速度制御が位置制御に切り換わった直後の所定のトルク制限期間に渡って、主軸制御部１８（トルク指令制限部４２）が、主軸１２に指令する位置制御のトルク指令の変動幅を所定の範囲に制限する構成を有している。中間戻り速度Ｖｂ′到達後の所定期間に渡りトルク指令の変動幅を制限してトルク指令を一定の値に近付けることで、当該期間の主軸１２の加速度を一定の値に近付けることができる。したがって制御装置１０によれば、主軸１２の減速逆回転中に速度制御から位置制御に切り換わった直後の主軸１２の加速度の変化が抑制され、以って、加速度の変化に起因して主軸１２に生じ得る機械構造上の衝撃を軽減できるとともに、加速度の変化に起因して主軸１２と送り軸１４との間に生じ得る同期誤差を低減できる。

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（総戻り回転量Ｓ０′）と最高回転速度Ｖ０（最高戻り回転速度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（最高戻り回転速度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（加速逆回転）させるステップと、最大能力での加速回転（加速逆回転）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（逆回転の最大加速度Ａ０′）を検出するステップと、総回転量Ｓ０（総戻り回転量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（残戻り回転量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（逆回転の現在速度Ｖｃ′）を検出するステップと、最大能力での加速回転（加速逆回転）の後に、速度制御により主軸１２を減速回転（減速逆回転）させて予め定めた中間速度Ｖｂ（中間戻り速度Ｖｂ′）に到達させるステップと、主軸１２が中間速度Ｖｂ（中間戻り速度Ｖｂ′）に到達した後に、残回転量Ｓｒ（残戻り回転量Ｓｒ′）と現在速度Ｖｃ（逆回転の現在速度Ｖｃ′）とに基づき、位置制御により主軸１２を最大加速度Ａ０（逆回転の最大加速度Ａ０′）に対応する最大減速度Ａ０（逆回転の最大減速度Ａ０′）で減速回転（減速逆回転）させて目標位置に到達させるステップと、主軸１２が中間速度Ｖｂ（中間戻り速度Ｖｂ′）に到達した時点から予め定めた経過条件が満たされるまでの期間に渡り、主軸１２に指令される位置制御のトルク指令の変動幅を所定の範囲に制限するステップと、を備えるものである。

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。

図２〜図６に示す実施形態では、制御装置１０は、主軸１２の最大能力での加速回転の後に、逐次更新される速度指令Ｃｖ（Ｃｖ′）により主軸１２を漸増する減速度Ａｃ（Ａｃ′）で点Ａ（点Ｄ）から減速回転（減速逆回転）させて、中間速度Ｖｂ（中間戻り速度Ｖｂ′）に達したときの残回転量Ｓｒ（残戻り回転量Ｓｒ′）が位置決め回転量Ｓｐｏｓ（位置決め戻り回転量Ｓｐｏｓ′）と等しくなる速度制御を実行している。減速回転（減速逆回転）中のこのような速度制御に代えて、制御装置１０は、点Ａ（点Ｄ）から中間速度Ｖｂ（中間戻り速度Ｖｂ′）を目標値として主軸１２を最大能力で減速回転（減速逆回転）させる速度制御を実行することもできる。図９及び図１０は、点Ａ（点Ｄ）から主軸１２を最大能力で減速回転（減速逆回転）させる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。以下、図９及び図１０を図１と共に参照して、主軸１２を速度制御で最大減速させる構成を説明する。

図９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になった場合の、主軸１２の切削動作の一例、及び、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になった場合の、主軸１２の戻り動作の一例が、速度−時間曲線で示されている。また図１０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に到達した場合の、主軸１２の切削動作の一例、及び、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′に到達した場合の、主軸１２の戻り動作の一例が、速度−時間曲線で示されている。図９及び図１０に示す時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ４〜Ｔ７、Ｔ９及びＴ１０における主軸の動作は、それぞれ、図５及び図６に示す時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ４〜Ｔ７、Ｔ９及びＴ１０における主軸の動作と同様である。

図９及び図１０に示す時間Ｔ３では、主軸制御部１８（減速動作制御部３８）は、点Ａ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、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る。最大能力での減速回転中は、主軸モータの特性により、主軸１２の減速度が漸増する。ここで、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｜＞Ｖｃ^２／（２×｜Ａ０｜）
であって、その後に一定の中間速度Ｖｂで極小時間だけ回転することにより、
｜Ｓｒ｜＝Ｖｂ^２／（２×｜Ａ０｜）
の点Ｂに到達する（図９、図１０）。

同様に、図９及び図１０に示す時間Ｔ８では、主軸制御部１８（減速動作制御部３８）は、点Ｃ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、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る。最大能力での減速逆回転中は、主軸モータの特性により、主軸１２の逆回転の減速度が漸増する。前述した点Ｂ直前の動作と同様に、主軸１２は、点Ｃから減速した後に時間Ｔ７よりも短い時間で中間戻り速度Ｖｂ′に到達し、このときの位置｜Ｓｒ′｜は
｜Ｓｒ′｜＞Ｖｃ′^２／（２×｜Ａ０′｜）
であって、その後に一定の中間戻り速度Ｖｂ′で極小時間だけ回転することにより、
｜Ｓｒ′｜＝Ｖｂ′^２／（２×｜Ａ０′｜）
の点Ｄに到達する（図９、図１０）。

図９及び図１０に示すように主軸１２を最高速度から最大能力で減速回転（減速逆回転）させる構成においては、主軸１２の減速回転（減速逆回転）中に、点Ｂ（点Ｄ）の直前で主軸１２が中間速度Ｖｂ（中間戻り速度Ｖｂ′）に到達する時点、及び速度制御が位置制御に切り換わる点Ｂ（点Ｄ）で、主軸１２の加速度が大きく変化する。制御装置１０は、これらの加速度変化点を主軸１２が通過する際に、主軸制御部１８が、図２〜図６の実施形態で実行される位置制御ルーチンと同様のルーチンを実行して、加速度変化点におけるトルク指令の変動幅を所定の範囲に制限する構成を有することができる。

主軸１２が点Ｂ（点Ｄ）を通過する際には、図２〜図６の実施形態と同様に、トルク指令制限部４２は、主軸１２が点Ｂ（点Ｄ）に到達した直後の所定期間に渡って、位置決め動作制御部４０から主軸１２に指令される位置制御のトルク指令の変動幅を所定の範囲に制限する。これにより、点Ｂ（点Ｄ）の直後の主軸１２の加速度の変化が抑制される。他方、主軸１２が点Ｂ（点Ｄ）の直前の中間速度Ｖｂ（中間戻り速度Ｖｂ′）到達点を通過する際には、トルク指令制限部４２は、主軸１２が中間速度Ｖｂ（中間戻り速度Ｖｂ′）に到達した直後の所定期間に渡って、減速動作制御部３８から主軸１２に指令される速度制御のトルク指令の変動幅を所定の範囲に制限する。これにより、中間速度Ｖｂ（中間戻り速度Ｖｂ′）到達点の直後の主軸１２の加速度の変化が抑制される。

トルク指令制限部４２が速度制御のトルク指令の変動幅を制限する構成は、図７Ａに示すブロック線図において、位置処理ブロックと速度処理ブロックとの間に設けられる切換部Ｗを切り換えて位置制御ループを除外した構成に相当する。このような構成によっても、図２〜図６の実施形態と同様に、加速度の変化に起因して主軸１２に生じ得る機械構造上の衝撃を軽減できるとともに、加速度の変化に起因して主軸１２と送り軸１４との間に生じ得る同期誤差を低減できる。

図１に示す制御装置１０は、上記した工作機械制御方法とは異なる工作機械制御方法を実行できる。図１１は、制御装置１０が実行できる工作機械制御方法の第２の実施形態としての、タップ加工における主軸１２の切削及び戻り動作制御方法を示す。また図１２〜図１５は、それぞれ図５、図６、図９及び図１０に対応する図であって、図１１の実施形態における主軸１２の切削及び戻り動作の４つの例を示す。以下、図１〜図４、図１１〜図１５を参照して、第２の実施形態による工作機械制御方法（タップ加工の切削及び戻り動作制御方法）、並びに当該方法を実行する制御装置１０の構成を説明する。

概説すると、図１１〜図１５の第２実施形態において、制御装置１０は、主軸１２を加工開始位置から目標ねじ深さに到達させるまでの間は、図２に示すタップ加工の切削動作制御方法と同様のステップを実行して、主軸１２の切削動作を制御する。そして制御装置１０の主軸制御部１８（位置決め動作制御部４０）は、主軸１２を目標ねじ深さに到達させたときに、主軸１２を目標ねじ深さで停止させることなく（つまり加速度を零にすることなく）、最大能力での減速回転における最大減速度Ａ０（負の値）と同じ逆回転の最大加速度Ａ０′（負の値）で、主軸１２を、目標ねじ深さよりも予め定めた回転数だけ戻った回転位置（以下、初期戻り位置）まで、最大能力で加速逆回転させるように構成される。主軸１２を初期戻り位置まで加速逆回転させた後は、制御装置１０は、図４に示すタップ加工の戻り動作制御方法と同様のステップを実行して、主軸１２の戻り動作を制御する。この第２実施形態の構成を以下に詳述するが、図２〜図４のフローチャートの構成要素に対応する構成要素の説明は適宜省略する。

図１１に示すように、制御装置１０はまずステップＵ１で、図２に示すステップＳ１〜Ｓ６、Ｓ８、Ｓ９を実行する。すなわち、数値制御部１６（主軸指令出力部２６）は主軸制御部１８に、主軸１２の総回転量Ｓ０と最高回転速度Ｖ０とを指令する（ステップＳ１）。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、加工開始位置から、最高回転速度Ｖ０を目標速度として主軸１２を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及び残回転量Ｓｒを検出する（ステップＳ２）。次いで主軸制御部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、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（ステップＳ３）。ＶｃがＶ０に到達していない場合、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し（ステップＳ４）、ＳｒがＳ０の１／２以下になっている場合、主軸制御部１８（減速動作制御部３８）は、速度制御により主軸１２を中間速度Ｖｂまで減速回転させて切削動作を継続実行する（ステップＳ５）。他方、現在速度Ｖｃが最高回転速度Ｖ０に到達していると判断（ステップＳ３）した場合、主軸制御部１８（減速動作制御部３８）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として保存し（ステップＳ８）、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（ステップＳ９）。ＳｒがＳａ以下になっている場合、主軸制御部１８（減速動作制御部３８）は、速度制御により主軸１２を中間速度Ｖｂまで減速回転させて切削動作を継続実行する（ステップＳ５）。次いで主軸制御部１８（位置決め動作制御部４０）は、主軸１２の現在位置における残回転量Ｓｒが、｜Ｓｒ｜＝Ｖｂ^２／（２×｜Ａ０｜）（等式１）を満たしているか否かを判断する（ステップＳ６）。

ここで図１２を参照すると、図１１のステップＵ１において、切削動作中に現在速度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（図２のステップ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。図１２の速度−時間曲線における時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３及びＴ４の主軸１２の動作は、前述した図５の速度−時間曲線における時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３及びＴ４の主軸１２の動作に対応する。すなわち図１２に示すように、時間Ｔ１及びＴ２で、主軸１２の最大能力の加速回転（速度制御）が実行され、残回転量Ｓｒが総回転量Ｓ０の１／２になった時点Ａ（図２のステップ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、漸増する減速度Ａｃでの主軸１２の減速回転（速度制御）が実行され、時間Ｔ４で、最大減速度Ａ０での主軸１２の減速回転（位置制御）が実行される。

制御装置１０がステップＵ１（図２のステップＳ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ４→Ｓ５→Ｓ６）を実行することにより、主軸１２は、図１２に示す時間Ｔ１、Ｔ２及びＴ３において、上記したように図５に示す時間Ｔ１、Ｔ２及びＴ３の動作と同様に動作する。主軸制御部１８（位置決め動作制御部４０）は、ステップＵ１（図２のステップＳ６）で、主軸１２の残回転量Ｓｒが前述した等式１を満たしている（つまり主軸１２の回転位置が点Ｂに到達した）と判断したときに、図２のステップＳ７に代えて、図１１のステップＵ２で、主軸１２を最大減速度Ａ０で減速回転してＳｒ＝０の点（つまり目標ねじ深さ）に到達させた後も引き続き最大減速度Ａ０と同じ逆回転の最大加速度Ａ０′（つまりＡ０＝Ａ０′）で主軸１２を初期戻り位置（図１２の点Ｅ）まで加速逆回転させるための移動指令を作成し、この移動指令により主軸１２を位置制御する。さらにステップＵ２で、主軸制御部１８（トルク指令制限部４２）は、位置決め動作制御部４０が位置制御を開始するときに、所定のトルク制限期間に渡って、位置制御のトルク指令の変動幅を所定の範囲に制限する。

ステップＵ２の位置制御に際し、主軸制御部１８（位置決め動作制御部４０、トルク指令制限部４２）は、前述した図３に示す位置制御ルーチンを実行する。この実施形態では、ステップＵ２における位置制御ルーチンのステップＱ１〜Ｑ７、Ｑ９は、図２のステップＳ７における位置制御ルーチンのステップＱ１〜Ｑ７、Ｑ９に対応する。ステップＱ７では、位置決め動作制御部４０が求めたトルク指令に対し、トルク指令制限部４２が、所定のトルク制限期間に渡り前述したように制限値Ｌを適用してトルク指令の変動幅を制限する。トルク指令を求めた後、この実施形態では、位置決め動作制御部４０は、ステップＱ８で、逐次検出される残回転量Ｓｒに基づき、主軸１２が目標位置（つまり初期戻り位置）に到達したか否かを判断する。主軸１２が初期戻り位置に到達した場合、位置制御ルーチンを終了する。主軸１２が初期戻り位置に到達していない場合、ステップＱ１に戻って位置制御ルーチンを繰り返す。このようにして、トルク指令制限部４２は、主軸１２が中間速度Ｖｂに到達した時点Ｂから、時間ｔ１の経過、現在速度Ｖｃの速度Ｖ１以下への減速、及び残回転量Ｓｒの回転量Ｓ１以下への減少のうち、いずれか１つの経過条件が満たされるまでの期間に渡り、位置決め動作制御部４０から主軸１２に指令される位置制御のトルク指令の変動幅を、制限値Ｌで規定される範囲に制限する。

再び図１２を参照すると、主軸１２は、主軸制御部１８（位置決め動作制御部４０）からの移動指令に従い、点Ｂから目標ねじ深さに向かって最大減速度Ａ０で減速回転しながら切削動作を遂行し、Ｓｒ＝０になった時点で目標ねじ深さに到達する（時間Ｔ４）。目標ねじ深さに到達した瞬間、主軸１２の現在速度Ｖｃは零になるが、さらに主軸１２は、主軸制御部１８（位置決め動作制御部４０）からの移動指令に従い、最大減速度Ａ０を維持して逆回転の最大加速度Ａ０′を生じ、現在速度Ｖｃ（負の値）を徐々に増加させる加速逆回転により、時間Ｔ６に渡って、目標ねじ深さから初期戻り位置（点Ｅ）に向かう戻り動作を遂行する。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及び目標ねじ深さから点Ｅに到達するまでの時間Ｔ６において、主軸制御部１８は主軸１２を位置制御し（ステップＵ２）、主軸１２を一定の加速度（すなわち最大減速度Ａ０及び逆回転の最大加速度Ａ０′）で連続的に動作させる（移動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）。なお主軸１２は、目標ねじ深さで現在速度Ｖｃが零になるが、これは瞬時的なものであって、目標ねじ深さで停止するものではない。

主軸１２の初期戻り位置（点Ｅ）は任意に設定できる。例えば図１２に示すように、切削動作中に最大減速度Ａ０での減速回転（位置制御）を開始した点Ｂと同様に、主軸１２の逆回転の現在速度Ｖｃ′が中間戻り速度Ｖｂ′に達する位置を、点Ｅとすることができる。この場合の点Ｅは、目標ねじ深さから｜Ｓｒ｜＝Ｖｂ^２／（２×｜Ａ０｜）に相当する回転量だけ逆回転した位置となる。時間Ｔ６における主軸１２の位置制御による戻り動作自体は、図５に示す時間Ｔ６における主軸１２の速度制御による戻り動作に類似するが、制御の特性として、速度制御による最大能力の加速回転時の最大加速度Ａ０（時間Ｔ１）に比べて、位置制御による最大能力の減速回転時の最大減速度Ａ０（時間Ｔ４）は若干低く抑えられ、その結果、時間Ｔ６における逆回転の最大加速度Ａ０′も、時間Ｔ１の最大加速度Ａ０より若干低くなる傾向がある。

図１３を参照すると、図１１のステップＵ１において、切削動作中に残回転量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（図２のステップ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１３の速度−時間曲線における時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ５、Ｔ３及びＴ４の主軸１２の動作は、前述した図６の速度−時間曲線における時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ５、Ｔ３及びＴ４の主軸１２の動作に対応する。すなわち図１３に示すように、時間Ｔ１及びＴ２で、主軸１２の最大能力の加速回転（速度制御）が実行されて、主軸１２の現在速度Ｖｃが最高回転速度Ｖ０に到達し、その後、時間Ｔ５に渡り一定速度Ｖ０で主軸１２が回転して切削動作を継続し、残回転量Ｓｒが加速時回転量Ｓａに等しくなった時点Ａ（図２のステップＳ９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、主軸１２の減速回転（速度制御）が実行され、時間Ｔ４で、最大減速度Ａ０での主軸１２の減速回転（位置制御）が実行される。

制御装置１０がステップＵ１（図２のステップＳ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ８→Ｓ９→Ｓ５→Ｓ６）を実行することにより、主軸１２は、図１３に示す時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ５及びＴ３において、上記したように図６に示す時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ５及びＴ３の動作と同様に動作する。主軸制御部１８（位置決め動作制御部４０）は、ステップＵ１（図２のステップＳ６）で、主軸１２の残回転量Ｓｒが前述した等式１を満たしている（つまり主軸１２の回転位置が点Ｂに到達した）と判断したときに、図２のステップＳ７に代えて、図１１のステップＵ２で、主軸１２を最大減速度Ａ０で減速回転してＳｒ＝０の点（つまり目標ねじ深さ）に到達させた後も引き続き最大減速度Ａ０と同じ逆回転の最大加速度Ａ０′（つまりＡ０＝Ａ０′）で主軸１２を初期戻り位置（図１３の点Ｅ）まで加速逆回転させるための移動指令を作成し、この移動指令により主軸１２を位置制御する。さらにステップＵ２で、前述したように主軸制御部１８（トルク指令制限部４２）は、位置決め動作制御部４０が位置制御を開始するときに、所定のトルク制限期間に渡って、位置制御のトルク指令の変動幅を所定の範囲に制限する。

図１２及び図１３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を制御する間、送り軸制御部２２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が上記したステップＵ１及びステップＵ２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。そして数値制御部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Ｕ２と並行して、ステップＵ３（図１１）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、目標ねじ深さから戻り完了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。

主軸１２が初期戻り位置（点Ｅ）に到達した後、ステップＵ４（図１１）で、主軸制御部１８（初期動作制御部３０）は、最高戻り回転速度Ｖ０′を目標速度として初期戻り位置（点Ｅ）から戻り完了位置に向かって主軸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。また主軸制御部１８（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、現在位置から戻り完了位置に至るまでの主軸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。この実施形態では、最大加速度検出部３２は、時間Ｔ６の主軸１２の逆回転の最大加速度を検出せず、時間Ｔ４の最大能力での減速回転における最大減速度Ａ０（時間Ｔ１における最大加速度Ａ０に相当）を、主軸１２が目標ねじ深さから加速逆回転する間の逆回転の最大加速度Ａ０′として取得する。

次に制御装置１０は、ステップＵ５（図１１）で、図４に示すステップＳ１２〜Ｓ１８を実行する。すなわち、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、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（ステップＳ１２）。Ｖｃ′がＶ０′に到達していない場合、主軸制御部１８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し（ステップＳ１３）、Ｓｒ′がＳ０′の１／２以下になっている場合、主軸制御部１８は、主軸１２を中間戻り速度Ｖｂ′まで減速逆回転させて戻り動作を継続実行する（ステップＳ１４）。他方、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（ステップＳ１２）した場合、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′として保存し（ステップＳ１７）、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（ステップＳ１８）。Ｓｒ′がＳａ′以下になっている場合、主軸制御部１８は、主軸１２を中間戻り速度Ｖｂ′まで減速逆回転させて戻り動作を継続実行する（ステップＳ１４）。その後、主軸制御部１８（位置決め動作制御部４０）は、主軸１２の現在位置における残戻り回転量Ｓｒ′が、｜Ｓｒ′｜＝Ｖｂ′^２／（２×｜Ａ０′｜）（等式２）を満たしているか否かを判断し（ステップＳ１５）、等式２を満たしている場合、主軸１２を最大減速度Ａ０′（時間Ｔ６における逆回転の最大加速度Ａ０′に対応する値）で減速逆回転してＳｒ′＝０の点（つまり戻り完了位置）で停止させるための移動指令を作成し、この移動指令により主軸１２を位置制御する（ステップＳ１６）。またこの間、主軸制御部１８（トルク指令制限部４２）は、位置決め動作制御部４０が位置制御を開始するときに、所定のトルク制限期間に渡って、位置制御のトルク指令の変動幅を所定の範囲に制限する（ステップＳ１６）。主軸１２は、主軸制御部１８（位置決め動作制御部４０）からの移動指令に従い、戻り完了位置に向かって最大減速度Ａ０′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。

ここで図１２を参照すると、図１１のステップＵ５において、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（図４のステップＳ１２及びＳ１３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。図１２の速度−時間曲線における時間Ｔ７、Ｔ８及びＴ９の主軸１２の動作は、前述した図５の速度−時間曲線における時間Ｔ７、Ｔ８及びＴ９の主軸１２の動作に対応する。図１２の動作例では、主軸１２は、時間Ｔ６で目標ねじ深さから初期戻り位置（点Ｅ）に到達した後に、逆回転の現在速度Ｖｃ′が中間戻り速度Ｖｂ′（負の値）を超えるので、最大能力での加速逆回転において、主軸モータの特性により、主軸１２の逆回転の加速度が最大加速度Ａ０′から漸減する（時間Ｔ７）。残戻り回転量Ｓｒ′が総戻り回転量Ｓ０′の１／２になった時点Ｃ（図４のステップＳ１３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、漸増する減速度Ａｃ′での主軸１２の減速逆回転（速度制御）が実行され、時間Ｔ９で、最大減速度Ａ０′での主軸１２の減速逆回転（位置制御）が実行される。

ステップＵ５における時間Ｔ９の位置制御に際し、主軸制御部１８（位置決め動作制御部４０、トルク指令制限部４２）は、前述した図３に示す位置制御ルーチンを実行する。この実施形態では、ステップＵ５における位置制御ルーチンのステップＱ１〜Ｑ７、Ｑ９は、図４のステップＳ１６における位置制御ルーチンのステップＱ１〜Ｑ７、Ｑ９に対応する。ステップＱ７では、位置決め動作制御部４０が求めたトルク指令に対し、トルク指令制限部４２が、所定のトルク制限期間に渡り前述したように制限値Ｌを適用してトルク指令の変動幅を制限する。トルク指令を求めた後、この実施形態では、位置決め動作制御部４０は、ステップＱ８で、逐次検出される残戻り回転量Ｓｒ′に基づき、主軸１２が目標位置（つまり戻り完了位置）に到達したか否かを判断する。主軸１２が戻り完了位置に到達した場合、位置制御ルーチンを終了する。主軸１２が戻り完了位置に到達していない場合、ステップＱ１に戻って位置制御ルーチンを繰り返す。このようにして、トルク指令制限部４２は、主軸１２が中間戻り速度Ｖｂ′に到達した時点Ｄから、時間ｔ１の経過、逆回転の現在速度Ｖｃ′の速度Ｖ１以下への減速、及び残戻り回転量Ｓｒ′の回転量Ｓ１以下への減少のうち、いずれか１つの経過条件が満たされるまでの期間に渡り、位置決め動作制御部４０から主軸１２に指令される位置制御のトルク指令の変動幅を、制限値Ｌで規定される範囲に制限する。

他方、図１３を参照すると、図１１のステップＵ５において、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（図４のステップＳ１２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１３の速度−時間曲線における時間Ｔ７、Ｔ１０、Ｔ８及びＴ９の主軸１２の動作は、前述した図６の速度−時間曲線における時間Ｔ７、Ｔ１０、Ｔ８及びＴ９の主軸１２の動作に対応する。図１３の動作例では、主軸１２が初期戻り位置（点Ｅ）に到達した後の時間Ｔ７で、図１２の動作例と同様の漸減する加速度（≦Ａ０′）による主軸１２の最大能力の加速逆回転が実行され、主軸１２の逆回転の現在速度Ｖｃ′が最高戻り回転速度Ｖ０′に到達する。その後、時間Ｔ１０に渡り一定速度Ｖ０′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（図４のステップＳ１８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、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で、最大減速度Ａ０′での主軸１２の減速逆回転（位置制御）が実行される。さらに時間Ｔ９で、前述したように主軸制御部１８（トルク指令制限部４２）は、位置決め動作制御部４０が位置制御を開始するときに、所定のトルク制限期間に渡って、位置制御のトルク指令の変動幅を所定の範囲に制限する。

図１２及び図１３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を制御する間、送り軸制御部２２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が上記したステップＵ３〜ステップＵ５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。

図１４及び図１５は、前述した図９及び図１０に示す動作例と同様に、点Ａ（点Ｄ）から主軸１２を最大能力で減速回転（減速逆回転）させる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。図１４及び図１５に示す時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ４〜Ｔ７、Ｔ９及びＴ１０における主軸の動作は、それぞれ、図１２及び図１３に示す時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ４〜Ｔ７、Ｔ９及びＴ１０における主軸の動作と同様である。図１４及び図１５に示す時間Ｔ３では、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、その後に一定の中間速度Ｖｂで極小時間だけ回転することにより点Ｂに到達する。同様に、図１４及び図１５に示す時間Ｔ８では、主軸１２は、点Ｃから減速した後に時間Ｔ７よりも短い時間で中間戻り速度Ｖｂ′に到達し、その後に一定の中間戻り速度Ｖｂ′で極小時間だけ回転することにより点Ｄに到達する。

主軸１２が点Ｂ（点Ｄ）を通過する際には、図１２及び図１３の動作例と同様に、トルク指令制限部４２は、主軸１２が点Ｂ（点Ｄ）に到達した直後の所定期間に渡って、位置決め動作制御部４０から主軸１２に指令される位置制御のトルク指令の変動幅を所定の範囲に制限する。他方、主軸１２が点Ｂ（点Ｄ）の直前の中間速度Ｖｂ（中間戻り速度Ｖｂ′）到達点を通過する際には、トルク指令制限部４２は、主軸１２が中間速度Ｖｂ（中間戻り速度Ｖｂ′）に到達した直後の所定期間に渡って、減速動作制御部３８から主軸１２に指令される速度制御のトルク指令の変動幅を所定の範囲に制限する。

図１１〜図１５に示す実施形態による制御装置１０は、主軸１２に加工開始位置から目標ねじ深さまでの切削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とに基づき、主軸１２を最大減速度Ａ０で減速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、図１〜図１０を参照して説明した実施形態による制御装置１０と同様に、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。

しかも、図１１〜図１５に示す制御装置１０では、主軸１２が減速回転する間、現在速度Ｖｃが中間速度Ｖｂに到達して速度制御が位置制御に切り換わった点Ｂの直後の所定のトルク制限期間に渡って、主軸制御部１８（トルク指令制限部４２）が、主軸１２に指令する位置制御のトルク指令の変動幅を所定の範囲に制限する構成を有している。中間速度Ｖｂ到達後の所定期間に渡りトルク指令の変動幅を制限してトルク指令を一定の値に近付けることで、当該期間の主軸１２の加速度を一定の値に近付けることができる。したがって制御装置１０によれば、主軸１２の減速回転中に速度制御から位置制御に切り換わった直後の主軸１２の加速度の変化が抑制され、以って、加速度の変化に起因して主軸１２に生じ得る機械構造上の衝撃を軽減できるとともに、加速度の変化に起因して主軸１２と送り軸１４との間に生じ得る同期誤差を低減できる。図１４及び図１５に示す動作例ではさらに、速度制御が位置制御に切り換わる点Ｂの直前で主軸１２が中間速度Ｖｂに到達する時点における、主軸１２の加速度の変化も抑制される。

さらに、図１１〜図１５に示す実施形態による制御装置１０は、主軸１２に目標ねじ深さから戻り完了位置までの戻り動作を行わせる際に、切削動作の終了時に主軸１２を目標ねじ深さで停止させることなく（つまり加速度を零にすることなく）、最大減速度Ａ０（負の値）と同じ逆回転の最大加速度Ａ０′（負の値）で、主軸１２を所定の初期戻り位置まで位置制御で加速逆回転させるように構成されている。この構成により、主軸１２の動作を切削動作から戻り動作に切り替えるときの加速度の変化が無くなるので、加速度の変化に起因して主軸１２に生じ得る機械構造上の衝撃や、加速度の変化に起因して主軸１２と送り軸１４との間に生じ得る同期誤差の増加を、未然に回避することができる。

また、図１１〜図１５に示す実施形態による制御装置１０では、主軸１２を初期戻り位置まで位置制御で加速逆回転させた後は、数値制御部１６が主軸制御部１８に対して通知した主軸１２の総戻り回転量Ｓ０′と最高戻り回転速度Ｖ０′のみの主軸指令ＣＳに従い、主軸１２を最大出力で加速させて戻り動作を実行するとともに、動作反転時の逆回転の最大加速度Ａ０′に対応する最大減速度Ａ０′で主軸１２を減速させながら戻り完了位置までの戻り動作を最短時間で継続実行して戻り完了位置で停止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。

しかも、図１１〜図１５に示す制御装置１０では、主軸１２が減速逆回転する間、現在速度Ｖｃ′が中間戻り速度Ｖｂ′に到達して速度制御が位置制御に切り換わった直後の所定のトルク制限期間に渡って、主軸制御部１８（トルク指令制限部４２）が、主軸１２に指令する位置制御のトルク指令の変動幅を所定の範囲に制限する構成を有している。中間戻り速度Ｖｂ′到達後の所定期間に渡りトルク指令の変動幅を制限してトルク指令を一定の値に近付けることで、当該期間の主軸１２の加速度を一定の値に近付けることができる。したがって制御装置１０によれば、主軸１２の減速逆回転中に速度制御から位置制御に切り換わった直後の主軸１２の加速度の変化が抑制され、以って、加速度の変化に起因して主軸１２に生じ得る機械構造上の衝撃を軽減できるとともに、加速度の変化に起因して主軸１２と送り軸１４との間に生じ得る同期誤差を低減できる。図１４及び図１５に示す動作例ではさらに、速度制御が位置制御に切り換わる点Ｄの直前で主軸１２が中間戻り速度Ｖｂ′に到達する時点における、主軸１２の加速度の変化も抑制される。

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 トルク指令制限部

Claims (13)

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、前記残回転量と前記現在速度とに基づき、速度制御により前記主軸を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、前記残回転量と前記現在速度とに基づき、位置制御により前記主軸を前記最大加速度に対応する最大減速度で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、
   前記主軸が前記中間速度に到達した時点から予め定めた経過条件が満たされるまでの期間に渡り、前記位置決め動作制御部から前記主軸に指令される前記位置制御のトルク指令の変動幅を所定の範囲に制限するトルク指令制限部と、
   を備える制御装置。
2. 前記減速動作制御部は、前記減速回転のための速度指令を、前記残回転量と前記現在速度とを用いて逐次更新し、前記主軸を前記中間速度に到達させたときの前記残回転量が、前記位置制御の下で前記目標位置に到達するまでの前記主軸の位置決め回転量と等しくなるように、逐次更新される該速度指令により前記主軸を減速回転させる、請求項１に記載の制御装置。
3. 前記トルク指令制限部は、前記期間に渡りさらに、前記減速動作制御部から前記主軸に指令される前記速度制御のトルク指令の変動幅を所定の範囲に制限する、請求項１に記載の制御装置。
4. 前記経過条件は、予め定めた時間が経過すること、前記現在速度が予め定めた速度以下に減速すること、及び前記残回転量が予め定めた回転量以下に減少することのうち、少なくとも１つを含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の制御装置。
5. 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１〜４のいずれか１項に記載の制御装置。
6. 前記位置決め動作制御部は、前記主軸を前記目標ねじ深さで停止させる、請求項５に記載の制御装置。
7. 前記位置決め動作制御部は、前記主軸を前記目標ねじ深さで停止させずに、前記目標ねじ深さへの到達後、位置制御により前記主軸を、前記目標ねじ深さよりも予め定めた回転数だけ戻った初期戻り位置まで、前記最大減速度と同じ逆回転の最大加速度で加速逆回転させる、請求項５に記載の制御装置。
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１〜４のいずれか１項に記載の制御装置。
9. 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、前記残回転量と前記現在速度とに基づき、位置制御により前記主軸を前記最大加速度に対応する最大減速度で減速回転させて前記目標位置に到達させるステップと、
   前記主軸が前記中間速度に到達した時点から予め定めた経過条件が満たされるまでの期間に渡り、前記主軸に指令される前記位置制御のトルク指令の変動幅を所定の範囲に制限するステップと、
   を備える制御方法。
10. 前記中間速度に到達させるステップは、前記減速回転のための速度指令を、前記残回転量と前記現在速度とを用いて逐次更新し、前記主軸を前記中間速度に到達させたときの前記残回転量が、前記位置制御の下で前記目標位置に到達するまでの前記主軸の位置決め回転量と等しくなるように、逐次更新される該速度指令により前記主軸を減速回転させるステップを含む、請求項９に記載の制御方法。
11. 前記経過条件は、予め定めた時間が経過すること、前記現在速度が予め定めた速度以下に減速すること、及び前記残回転量が予め定めた回転量以下に減少することのうち、少なくとも１つを含む、請求項９又は１０に記載の制御方法。
12. 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９〜１１のいずれか１項に記載の制御方法。
13. 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９〜１１のいずれか１項に記載の制御方法。

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