控制主軸和進給軸的同步運行的機床的控制裝置及方法與流程

本發明涉及一種控制主軸和進給軸的同步運行的機床的控制裝置。本發明還涉及一種控制主軸和進給軸的同步運行的機床的控制方法。

背景技術：

在通過主軸和進給軸的同步運行進行攻絲加工的機床中，提出各種用于提高加工精度、縮短循環時間的結構。例如日本專利第2629729號公報(jp2629729b)公開一種螺桿加工裝置，進給軸隨著主軸的旋轉而動作的同時進行攻絲加工，根據主軸的轉速以及旋轉加速度和螺桿螺距來運算針對進給軸的進給指令值，并且按照主軸的實際旋轉位置修正進給指令值，由此提高攻絲加工的精度。另外日本專利第3553741號公報(jp3553741b)公開一種數值控制裝置的主軸電動機加減速控制方法，為了攻絲加工而進行主軸和進給軸的同步控制，該數值控制裝置生成與主軸的輸出特性對應的加減速指令，通過該加減速指令控制主軸，由此提高主軸的響應性，作為結果能夠縮短循環時間。

技術實現要素：

在通過主軸和進給軸的同步運行進行攻絲加工的機床中，一般依據主軸具有的加速能力來決定循環時間。希望數值控制裝置能夠不進行為了生成與主軸的輸出特性對應的加減速指令所需要的參數設定和調整等要求高技術的預備作業，而是通過更簡單的結構進行最大限度發揮主軸的加速能力的控制，從而能夠縮短循環時間。另外，希望減輕在主軸的旋轉動作中由于加速度的變化引起的在主軸產生的機械結構上的沖擊以及降低由于加速度的變化引起的在主軸和進給軸之間產生的同步誤差。

本發明的一個方式為，一種控制主軸和進給軸的同步運行的機床的控制裝置，具備：數值控制部，其根據攻絲加工程序生成主軸指令以及進給軸指令；主軸控制部，其按照主軸指令來控制主軸的旋轉動作；旋轉檢測部，其檢測主軸的旋轉位置；以及進給軸控制部，其按照進給軸指令，根據旋轉位置來控制進給軸的進給動作，數值控制部具備主軸指令輸出部，其從攻絲加工程序取得從始動位置到目標位置期間的主軸的總旋轉量和最高轉速，并且將總旋轉量和最高轉速作為主軸指令發送給主軸控制部，主軸控制部具備：初始動作控制部，其通過將最高轉速設為目標值的速度控制使主軸以最大能力從始動位置加速旋轉；最大加速度檢測部，其在以最大能力的加速旋轉中根據旋轉位置來檢測主軸的最大加速度；剩余旋轉量檢測部，其根據總旋轉量和旋轉位置來檢測從當前位置到目標位置為止的主軸剩余旋轉量；當前速度檢測部，其根據旋轉位置檢測主軸的當前速度；減速動作控制部，其在以最大能力進行加速旋轉后，根據剩余旋轉量和當前速度，通過速度控制使主軸減速旋轉而達到預先決定的中間速度；定位動作控制部，其在主軸達到中間速度后，根據剩余旋轉量和當前速度，通過位置控制使主軸以與最大加速度對應的最大減速度減速旋轉而到達目標位置；以及轉矩指令限制部，其在從主軸達到中間速度的時間點到滿足預先決定的經過條件為止的期間，將從定位動作控制部指令主軸的位置控制的轉矩指令的變動幅度限制在預定的范圍內。

本發明的其他方式為，一種控制主軸和進給軸的同步運行的機床的控制方法，具備：控制裝置從攻絲加工程序取得從始動位置到目標位置期間的主軸的總旋轉量和最高轉速的步驟；通過將最高轉速設為目標值的速度控制使主軸以最大能力從始動位置加速旋轉的步驟；在以最大能力的加速旋轉中根據主軸的旋轉位置反饋值來檢測主軸的最大加速度的步驟；根據總旋轉量和旋轉位置反饋值來檢測從當前位置到目標位置為止的主軸剩余旋轉量的步驟；根據旋轉位置反饋值來檢測主軸的當前速度的步驟；在以最大能力進行加速旋轉后，通過速度控制使主軸減速旋轉而達到預先決定的中間速度的步驟；當主軸達到中間速度后，根據剩余旋轉量和當前速度，通過位置控制使主軸以與最大加速度對應的最大減速度減速旋轉而到達目標位置的步驟；在從主軸達到中間速度的時間點到滿足預先決定的經過條件為止的期間，將指令主軸的位置控制的轉矩指令的變動幅度限制在預定的范圍內的步驟。

根據一個方式的控制裝置，在使主軸進行從始動位置到目標位置為止的旋轉動作時，數值控制部將主軸的總旋轉量和最高旋轉速度作為主軸指令通知給主軸控制部，主軸控制部按照該主軸指令，將最高轉速作為目標以最大限度使用了容許電流的最大輸出來使主軸加速旋轉而執行旋轉動作，并且根據逐次檢測出的主軸的剩余旋轉量以及當前速度，一邊使主軸以最大減速度減速旋轉一邊繼續執行到目標位置為止的旋轉動作而使其到達目標位置，由于該結構，不需要對數值控制部進行用于生成與主軸的輸出特性對應的加減速指令的參數設定和調整等，而以更簡單的結構進行使主軸的加速能力最大限度發揮的加減速控制，從而能夠縮短攻絲加工的循環時間。并且，在主軸減速旋轉的期間、當前速度達到中間速度后的預定期間，主軸控制部將指令主軸的位置控制的轉矩指令的變動幅度限制在預定的范圍內，根據該結構能夠抑制主軸減速旋轉中的加速度的變化，因此能夠減輕由于加速度的變化引起的在主軸產生的機械結構上的沖擊，并且能夠降低由于加速度的變化引起的在主軸和進給軸之間產生的同步誤差。

根據其他方式的控制方法能夠達到與上述控制裝置的效果相同的效果。

附圖說明

通過說明與附圖關聯的以下實施方式，能夠更加明確本發明的目的、特征以及優點。在該附圖中：

圖1是表示機床控制裝置的第一實施方式的結構的功能框圖。

圖2是表示作為機床控制方法的第一實施方式的攻絲加工的切削動作控制方法的流程圖。

圖3是表示圖2的實施方式的位置控制程序的流程圖。

圖4是表示作為機床控制方法的第一實施方式的攻絲加工的返回動作控制方法的流程圖。

圖5是表示通過圖1～圖4的實施方式實現的主軸動作的一例的圖。

圖6是表示通過圖1～圖4的實施方式實現的主軸動作的其他例子的圖。

圖7a是表示通過圖1～圖4的實施方式執行的控制流程的框圖。

圖7b是表示圖7a的框圖中的速度處理程序塊的細節的圖。

圖8a是將圖5或圖6的主軸動作的一部分與相應的轉矩指令一起表示的圖，是轉矩指令限制前的圖。

圖8b是將圖5或圖6的主軸動作的一部分與相應的轉矩指令一起表示的圖，是轉矩指令限制后的圖。

圖9是表示通過圖1～圖4的實施方式實現的主軸動作的另一其他例子的圖。

圖10是表示通過圖1～圖4的實施方式實現的主軸動作的另一其他例子的圖。

圖11是表示作為機床控制方法的第二實施方式的攻絲加工的切削以及返回動作控制方法的流程圖。

圖12是表示通過圖1以及圖11的實施方式實現的主軸動作的一例的圖。

圖13是表示通過圖1以及圖11的實施方式實現的主軸動作的其他例子的圖。

圖14是表示通過圖1以及圖11的實施方式實現的主軸動作的另一其他例子的圖。

圖15是表示通過圖1以及圖11的實施方式實現的主軸動作的另一其他例子的圖。

具體實施方式

以下，參照附圖說明本發明的實施方式。在所有附圖中，對相應的結構要素賦予共通的參照標記。

圖1通過功能框圖表示第一實施方式的機床控制裝置10的結構。控制裝置10在通過主軸12和進給軸14的同步運行進行攻絲加工的機床(例如車床、鉆床、加工中心)中，關于進給軸14，考慮了通過攻絲加工程序p而指定的螺桿螺距，來控制進給軸14追隨主軸12的旋轉動作而動作的同步運行(所謂的主/從屬同步方式)。雖然未圖示，但是主軸12是在以加工所需要的速度使保持工件或工具的把持部旋轉運動的主軸電動機上設定的控制軸。雖然未圖示，但是進給軸14是在以加工所需要的速度使支承工件或工具的支承部進給運動的伺服電動機上設定的控制軸。例如在車床中，能夠通過進給軸14對通過主軸12進行旋轉的工件直線進給工具，或通過進給軸14對工具直線進給通過主軸12旋轉的工件。另外在鉆床中，能夠通過進給軸14對工件直線進給通過主軸12旋轉的工具，或通過進給軸14對通過主軸12旋轉的工具直線進給工件。無論哪種情況下，都能夠由在動作過程中加減速轉矩比較有富余的進給軸14追隨在動作過程中加減速轉矩比較沒有富余的主軸12而動作，由此能夠降低同步誤差，提高加工精度。另外，在本發明中，不特別限定機床的結構。

控制裝置10具備：數值控制部16，其根據攻絲加工程序p來生成主軸指令cs以及進給軸指令cf；主軸控制部18，其根據主軸指令cs來控制主軸12的旋轉動作；旋轉檢測部20，其檢測主軸12的旋轉位置；以及進給軸控制部22，其按照進給軸指令，根據由旋轉檢測部20檢測出的旋轉位置來控制進給軸14的進給動作。數值控制部16具備：程序解釋部24，其解釋攻絲加工程序p；主軸指令輸出部26，其按照程序解釋部24的解釋來生成主軸指令cs，并將主軸指令cs發送給主軸控制部18；以及進給軸指令輸出部28，其按照程序解釋部24的解釋來生成進給軸指令cf，并將進給軸指令cf發送給進給軸控制部22。數值控制部16能夠具有公知的cnc裝置的硬件結構。

主軸指令輸出部26在開始攻絲加工之前，根據程序解釋部24所解釋的攻絲加工程序p的指令值來取得從始動位置(旋轉位置)到目標位置(旋轉位置)期間的主軸12的總旋轉量s0和最高旋轉速度v0，將這些總旋轉量s0和最高轉速v0作為主軸指令cs發送給主軸控制部18。例如攻絲加工程序p包括將主軸12的最高轉速(在該例子中每一分鐘的最大轉速)v0設為3000rev/min來加工螺距1.25mm、螺紋深度30mm的內螺紋的指令時，從始動位置即加工開始位置到目標位置即目標螺紋深度期間的主軸12的總旋轉量s0為30÷1.25＝24(rev)，所以主軸指令輸出部26將v0＝3000(rev/min)和s0＝24(rev)通知給主軸控制部18。這樣主軸指令cs不包括用于使主軸12旋轉運動到目標位置(目標螺紋深度)的位置指令(移動指令)和加減速指令。

主軸控制部18使用由旋轉檢測部20檢測出的主軸12的旋轉位置fbs(即反饋值)，通過一般的反饋控制來控制主軸12的旋轉動作。進給軸控制部22除了進給軸14的進給位置的反饋值，還使用主軸12的旋轉位置fbs通過反饋控制來控制追隨主軸12的動作的進給軸14的進給動作。另外，旋轉檢測部20能夠根據檢測主軸12或主軸電動機的動作位置的編碼器等位置檢測器(未圖示)的輸出來取得旋轉位置fbs。

主軸控制部18具備：初始動作控制部30，其通過將從主軸指令輸出部26發送的最高轉速v0設為目標值的速度控制使主軸1以2最大能力從始動位置加速旋轉；最大加速度檢測部32，其在以最大能力進行加速旋轉過程中根據旋轉位置fbs來檢測主軸12的最大加速度a0(單位例如為rev/min²)；剩余旋轉量檢測部34，其根據從主軸指令輸出部26發送來的總旋轉量s0和旋轉位置fbs來檢測從當前位置(旋轉位置)到目標位置為止的主軸12的剩余旋轉量sr；當前速度檢測部36，其根據旋轉位置fbs來檢測主軸12的當前速度vc；減速動作控制部38，其在以最大能力進行加速旋轉后，根據剩余旋轉量sr和當前速度vc，通過速度控制使主軸12減速旋轉而達到預先決定的中間速度vb；定位動作控制部40，其在主軸12達到中間速度vb后，根據剩余旋轉量sr和當前速度vc，通過位置控制使主軸12以與最大加速度a0對應的最大減速度減速旋轉而到達目標位置；以及轉矩指令限制部42，其在從主軸12達到中間速度vb的時間點到滿足預先決定的經過條件為止的期間，將從定位動作控制部40對主軸12指令的位置控制的轉矩指令的變動幅度限制在預定的范圍內。

關于中間速度vb，作為從始動到中間速度vb能夠以恒定轉矩加速(即恒定加速度)的轉速(例如主軸電動機的基底速度)而針對主軸12被預先設定，例如能夠在控制裝置10的存儲器(未圖示)中存儲為一個控制用參數。另外實用上，中間速度vb是主軸電動機的基底速度(當主軸電動機和主軸12之間存在減速比時為考慮了減速比的速度)以下即可。

控制裝置10中，主軸12在達到最高轉速v0或者到達剩余旋轉量sr為總旋轉量s0的1/2的位置的時間點，從加速旋轉轉到減速旋轉。主軸12在從加速旋轉的最高速度進行減速時，減速動作控制部38在達到中間速度vb的速度區域，根據剩余旋轉量檢測部34以及當前速度檢測部36逐次檢測出的剩余旋轉量sr以及當前速度vc對主軸12進行速度控制(后面詳細描述速度控制)。另外，定位動作控制部40在從中間速度vb到目標位置為止的速度區域，由于循環時間縮短，使主軸12以相當于最大加速度檢測部32檢測出的最大加速度a0的最大減速度來減速旋轉。因此定位動作控制部40監視由剩余旋轉量檢測部34以及當前速度檢測部36逐次檢測出的剩余旋轉量sr以及當前速度vc，計算使主軸12以最大減速度從當前速度vc(＝vb)減速時成為sr＝0(即到達目標位置)的位置，在主軸12到達該位置時開始位置控制(后面詳細描述位置控制)。

主軸控制部18所執行的控制方法在從減速動作控制部38的速度控制切換到定位動作控制部40的位置控制時，主軸12的加速度(減速度)在切換前后不必一致。如果在從速度控制切換到位置控制時主軸12的加速度發生變化，有可能出現由于加速度變化在主軸12上產生機械結構上的沖擊并在主軸12和進給軸14之間產生同步誤差的情況。因此在控制裝置10中，轉矩指令限制部42在達到中間速度vb后的預定期間(也稱為轉矩指令限制期間)，將從定位動作控制部40對主軸12進行指令的位置控制的轉矩指令的變動幅度限制在預定的范圍。如果在預定期間限制轉矩指令的變動幅度來使轉矩指令接近恒定的值，則與此呼應，該期間主軸12的加速度也接近恒定的值。其結果為，抑制從速度控制切換為位置控制之后的主軸12的加速度的變化，從而能夠減輕由于加速度的變化引起的在主軸12產生的機械結構上的沖擊，并且能夠降低由于加速度的變化引起的在主軸12和進給軸14之間產生的同步誤差。后面詳細描述轉矩指令限制部42所執行的轉矩指令限制方法。

控制裝置10在使用了機床的攻絲加工中，能夠控制用于通過工具將工件的底孔切削到目標螺紋深度為止的主軸12的旋轉動作(本申請中稱為切削動作)。另外控制裝置10在使用了機床的攻絲加工中，能夠控制在將工件的底孔切削加工到目標螺紋深度之后用于從工件拔出工具的主軸12的旋轉動作(本申請中稱為切削返回動作)。在切削動作的控制中，“始動位置”相當于攻絲加工的“加工開始位置”，“目標位置”相當于攻絲加工的“目標螺紋深度”。另外在返回動作的控制中，始動位置”相當于攻絲加工的“目標螺紋深度”，“目標位置”相當于攻絲加工的“返回結束位置”。

圖2～圖4表示控制裝置10所執行的機床控制方法的第一實施方式。另外圖5以及圖6表示通過圖2～圖4的控制方法實現的主軸12的動作的兩個不同的例子。該實施方式的控制方法能夠控制攻絲加工中的主軸12的切削動作(圖2)和返回動作(圖4)。另外，在以下的說明中，為了幫助理解，作為與切削動作的控制相關的用語，使用“總旋轉量”、“最高轉速”、“加速旋轉”、“剩余旋轉量”、“當前速度”、“減速旋轉”、“中間速度”、“減速度”以及“定位旋轉量”，另一方面，關于返回動作的控制，作為分別對應的實質同義的用語，使用“總返回旋轉量”、“最高返回轉速”、“加速逆旋轉”、“剩余返回旋轉量”、“逆旋轉的當前速度”、“減速逆旋轉”、“中間返回速度”、“逆旋轉的減速度”以及“定位返回旋轉量”。

首先，參照圖2和圖3的流程圖以及圖1，說明控制裝置10所執行的主軸12的切削動作控制方法。在步驟s1中，數值控制部16(主軸指令輸出部26)根據由程序解釋部24解釋的攻絲加工程序p的指令值取得從加工開始位置(始動位置)到目標螺紋深度(目標位置)期間的主軸12的總旋轉量s0和最高轉速v0，對主軸控制部18指令總旋轉量s0和最高轉速v0。在步驟s2，主軸控制部18(初始動作控制部30、最大加速度檢測部32、剩余旋轉量檢測部34)通過將最高轉速v0設為目標速度的速度控制，使主軸12從加工開始位置(速度零)以最大限度使用了驅動源的容許電流的最大能力加速旋轉來執行切削動作，檢測出其間的最大加速度a0，并且逐次檢測加速旋轉中的從當前位置的剩余旋轉量sr。每次檢測時，主軸控制部18將檢測出的剩余旋轉量sr通知給數值控制部16。

接著在步驟s3，主軸控制部18(當前速度檢測部36)在以最大能力的加速旋轉中逐次檢測出當前速度vc，每次檢測時，判斷當前速度vc是否達到最高轉速v0。當vc沒有達到v0時，在步驟s4，主軸控制部18(減速動作控制部38)判斷剩余旋轉量sr是否為總旋轉量s0的1/2以下。當sr為s0的1/2以下時，在步驟s5，主軸控制部18(減速動作控制部38)使主軸12減速旋轉到中間速度vb后繼續執行切削動作。當sr沒有到s0的1/2以下時，返回步驟s3。

這里，參照圖5，通過速度-時間曲線(時間軸上側的曲線)表示在當前速度vc達到最高轉速v0之前剩余旋轉量sr為總旋轉量s0的1/2時(步驟s3以及s4的判斷都為是的情況)的主軸12的切削動作的一例。在圖5的時間t1以及t2執行步驟s2中的主軸12的最大能力的加速旋轉，在時間t1(在加工開始位置的從始動達到中間速度vb的時間)的恒定加速度期間檢測出最大加速度a0。如果主軸12的轉速超過中間速度vb(在該例中主軸電動機的基底速度)，則根據主軸電動機的特性，主軸12的加速度從最大加速度a0逐漸減少。在剩余旋轉量sr成為總旋轉量s0的1/2(即從加工開始的旋轉量成為總旋轉量s0的1/2)的時間點a(步驟s4的判斷為是的時間點)，主軸12的動作從加速旋轉變為減速旋轉，在時間t3，執行步驟s5的主軸12的減速旋轉。在時間t1～t3，主軸控制部18對主軸12進行速度控制(通過虛線表示其間的速度指令)。

即使在時間t3(步驟s5)，主軸控制部18(剩余旋轉量檢測部34、當前速度檢測部36)逐次檢測主軸12的從當前位置的剩余旋轉量sr以及當前速度vc。然后，主軸控制部18(減速動作控制部38)在時間t3(步驟s5)，通過速度控制使主軸12從點a(最高速度)減速旋轉到中間速度vb。其間，使用剩余旋轉量sr和當前速度vc來逐次更新用于減速旋轉的速度指令cv(圖5用虛線表示速度指令cv)。具體地說，為了在主軸12達到預定的中間速度vb時主軸12的剩余旋轉量sr與在定位動作控制部40的位置控制下到達目標螺紋深度的主軸12的定位旋轉量spos相等，減速動作控制部38逐次更新速度指令cv，通過逐次更新的速度指令cv使主軸12減速旋轉。

這里，當定位動作控制部40使主軸12以在步驟s2檢測出的最大加速度a0(rev/s²)所對應的最大減速度a0(負的值)從當前速度vc(以下的說明中設為每一秒鐘的旋轉數(單位rev/s))進行減速時，通過以下的公式求出定位旋轉量spos作為與預測到sr＝0并且vc＝0(即到達目標螺紋深度)的時間點b(圖5)的位置對應且從sr＝0的點看到的剩余旋轉量sr(負的值)的絕對值。

公式：根據vc²＝2×|a0|×|sr|，可知

|sr|＝vc²/(2×|a0|)＝spos。

在該實施方式中，為了容易進行從點b到目標螺紋深度的位置控制的運算，以使主軸12以恒定的最大減速度a0從點b減速作為前提。因此在點b，主軸12的當前速度vc達到中間速度vb。即定位旋轉量spos能夠作為spos＝vb²/(2×|a0|)而求出。

當使主軸12達到中間速度vb時的剩余旋轉量sr與主軸12的定位旋轉量spos相等時，通過以下的公式表示時間t3的主軸12的剩余旋轉量(即當前位置)sr和當前速度vc(rev/s)以及當前減速度ac(rev/s²)之間的關系。

公式：根據vc²－vb²＝2×|ac|×(sr－spos)，可知

|ac|＝(vc²－vb²)/(2×(sr－spos))。

在時間t3(步驟s5)，主軸控制部18(減速動作控制部38)時刻監視主軸12的剩余旋轉量sr和當前速度vc，從當前速度vc(即之前的速度指令cv)減去速度指令更新周期tct1(sec)(即減速動作控制部38生成速度指令并通知主軸12的周期)與上述當前減速度ac相乘后得到的值，作為新的速度指令cv。通過以下公式表示速度指令cv。

cv＝vc－ac×tctl

根據該公式，減速動作控制部38以速度指令更新周期tct1來逐次更新速度指令cv。在主軸12從點a到點b的期間，根據逐次更新的速度指令cv，使減速度ac慢慢增加進行減速旋轉，在減速到中間速度vb的同時到達點b(圖5)。

再次參照圖2，在步驟s6，主軸控制部18(定位動作控制部40)判斷主軸12的剩余旋轉量sr的絕對值|sr|是否滿足|sr|＝vb²/(2×|a0|)(以下稱為等式1)(即主軸12的旋轉位置是否到達點b)。當滿足等式1時，在步驟s7，主軸控制部18(定位動作控制部40)生成用于使主軸12以最大減速度a0減速旋轉而到達sr＝0的點(即目標螺紋深度)的移動指令，通過該移動指令對主軸12進行位置控制。另外在步驟s7，主軸控制部18(轉矩指令限制部42)在定位動作控制部40開始位置控制時，在預定的轉矩指令限制期間，將位置控制的轉矩指令的變動幅度限制在預定的范圍。當沒有滿足等式1時，重復步驟s6的判斷直到滿足等式1為止。主軸12按照來自主軸控制部18(定位動作控制部40)的移動指令，以最大減速度a0從點b向目標螺紋深度減速旋轉來執行切削動作，在sr＝0的時間點到達目標螺紋深度而停止。這樣，在從點b到達目標螺紋深度為止的時間t4(圖3)，主軸控制部18對主軸12進行位置控制(通過虛線例示根據移動指令求出的恒定加速度狀的速度指令)。

這里的位置控制的轉矩指令，是指在主軸控制部18所執行的主軸12的反饋控制中，定位動作控制部40通過對生成的移動指令進行預定的運算處理而求出的指令。一般在反饋控制中，還公知有根據該轉矩指令求出電流指令，將該電流指令賦予主軸電動機。

在步驟s7的位置控制時，主軸控制部18(定位動作控制部40、轉矩指令限制部42)執行圖3所示的位置控制程序。首先在步驟q1～q3，轉矩指令限制部42從位置控制的開始時間點開始判斷是否滿足了預定的經過條件。在該實施方式中，經過條件包括從主軸12達到中間速度vb的時間點b(即從速度控制切換到位置控制的時間點)經過預定的時間t1(比t4更短的極少時間)、當前速度vc減速到預定的速度v1以下以及剩余旋轉量sr減少到預定的旋轉量s1以下。因此轉矩指令限制部42依次判斷是否從時間點b經過了預定的時間t1(步驟q1)、當前速度vc是否從時間點b開始減速到預定的速度v1以下(步驟q2)以及剩余旋轉量sr是否從時間點b開始減速到預定的旋轉量s1以下(步驟q3)。另外，步驟q1～q3的判斷順序能夠任意地更換。另外作為經過條件，能夠包括時間t1的經過、當前速度vc減速到速度v1以下以及剩余旋轉量sr減少到旋轉量s1以下中的至少一個條件(即執行步驟q1～q3的至少一個判斷)。這些各種經過條件例如由系統設計者根據經驗來設定并作為一個控制用參數而存儲在控制裝置10的存儲器(未圖示)中。

當不能滿足任何一個經過條件時(即步驟q1～q3的判斷結果都是否的情況)，轉矩指令限制部42在步驟q4，設定用于將位置控制的轉矩指令的變動幅度限制在預定范圍的限制值l。限制值l例如能夠設定為針對之前的轉矩指令ct的比例或加減值。另外，當圖示的程序是從速度控制切換為位置控制之后的最初處理時，之前的轉矩指令ct是速度控制中的最后轉矩指令，當是之后的處理時，之前的轉矩指令ct是位置控制的之前的轉矩指令。轉矩指令限制部42在由定位動作控制部40運算轉矩指令時，能夠進行對超過限制值l的轉矩指令的變動進行截取的所謂限幅處理。例如當以針對之前的轉矩指令ct的比例設定限制值l時，轉矩指令限制部42在由定位動作控制部40運算轉矩指令時，進行以下限幅處理，即針對轉矩指令容許[之前的轉矩指令ct×限制值l(％)]以下的變動，另一方面不容許超過[ct×l(％)]的變動，轉矩指令限制部42將轉矩指令的變動幅度限制在由限制值l規定的范圍內。

如果設定了限制值l，則定位動作控制部40在步驟q5根據逐次檢測出的剩余旋轉量sr來計算并求出移動指令，在步驟q6，根據移動指令來計算并求出速度指令，在步驟q7，根據速度指令來計算并求出轉矩指令。在步驟q7，針對定位動作限制部40求出的轉矩指令，轉矩指令限制部42在預定的轉矩指令限制期間如上述那樣適用限制值l來限制轉矩指令的變動幅度。在求出轉矩指令后，定位動作控制部40在步驟q8，根據逐次檢測出的剩余旋轉量sr，判斷主軸12是否到達目標位置(即目標螺紋深度)。當主軸12到達目標螺紋深度時，結束位置控制程序。當主軸12沒有到達目標螺紋深度時，返回步驟q1并重復位置控制程序。

如果在步驟q1～q3滿足了任意一個經過條件，則轉矩指令限制部42在步驟q9解除已經設定的限制值l。接著在步驟q5～q7，定位動作控制部40依次求出移動指令、速度指令以及轉矩指令。在步驟q7，解除限制值l，所以針對定位動作控制部40求出的轉矩指令不進行變動幅度的限制處理。在求出轉矩指令后，定位動作控制部40在步驟q8判斷主軸12是否到達目標位置(目標螺紋深度)。這樣，轉矩指令限制部42在到滿足時間t1的經過、當前速度vc減速到速度v1以下以及剩余旋轉量sr減少到旋轉量s1以下中的任意一個經過條件為止的期間，將從定位動作控制部40對主軸12指令的位置控制的轉矩指令的變動幅度限制在由限制值l規定的范圍。

圖7a通過框圖表示上述的位置控制程序的一個實施例。另外圖7b表示該框圖中的速度處理程序塊的細節。在圖7a所示的位置控制程序中，在位置處理模塊，根據移動指令和位置反饋(旋轉位置fbs)之間的偏差來求出速度指令，在速度處理模塊，根據速度指令和速度反饋之間的偏差來求出轉矩指令(或轉矩電流指令)，通過電流處理模塊，根據轉矩指令和電流反饋之間的偏差來求出電流指令，將該電流指令賦予主軸電動機m。在速度處理模塊中，如圖7b所示，將比例增益以及積分增益與速度偏差相乘并互相相加，之后，在預定的轉矩指令限制期間進行限幅處理并求出轉矩指令(或轉矩電流指令)。

圖8a以及圖8b是放大表示圖5的速度-時間曲線中的點b附近的圖，表示一個實施例的任意時間的速度-時間曲線(細線)和其間的主軸12的動作所對應的轉矩指令(粗線)。圖8a是不執行上述位置控制程序中的步驟q1～q4以及q9而在點b從速度控制切換為位置控制后使主軸12減速旋轉的情況的圖。對此，圖8b是執行上述位置控制程序(步驟q1～q9)并在點b從速度控制切換為位置控制后使主軸12減速旋轉的情況的圖。在圖8a所示的實施例中，速度控制中的主軸12的大致恒定的加速度(減速度)在點b從速度控制切換為位置控制之后大幅變化，主軸12的動作轉到恒速乃至加速旋轉，之后主軸12再次以大致恒定的加速度進行減速旋轉。與這種主軸12的動作對應的轉矩指令還是在點b之后大幅變動。另外在該實施例中，通過相對于相當于主軸電動機的最大輸出的轉矩(100％)的比例(％)來表示轉矩指令。

另一方面，在圖8b所示的實施例中，在點b從速度控制切換為位置控制之后的預定轉矩指令限制期間tl中，如上述那樣執行轉矩指令的變動幅度的限制處理(限幅處理)后的結果為，在轉矩指令限制期間tl的轉矩指令接近之前的速度控制的轉矩指令以及之后的位置控制的轉矩指令。在該實施例中，例如能夠將之前的轉矩指令ct的20％～30％設定為在限幅處理中使用的限制值l。主軸12根據這種大致恒定的轉矩指令，在點b的前后不使加速度實質地發生變化而平穩地進行減速旋轉。其結果，能夠減輕由于加速度的變化引起的在主軸12產生的機械結構上的沖擊，并且能夠降低由于加速度的變化引起的在主軸12和進給軸14之間產生的同步誤差。

再次參照圖2，在步驟s3主軸控制部18(當前速度檢測部36)判斷當前速度vc達到最高轉速v0時，在步驟s8，主軸控制部18將達到最高轉速v0時的主軸12從加工開始位置的旋轉量(即旋轉位置fbs)保存為加速時旋轉量sa。然后在步驟s9，主軸控制部18判斷剩余旋轉量sr是否為加速時旋轉量sa以下。當sr成為sa以下時，進入步驟s5，接著執行步驟s6以及步驟s7，進行到目標螺紋深度為止的切削動作。當sr沒有成為sa以下時，重復步驟s9的判斷直到sr成為sa以下。

這里，參照圖6，通過速度-時間曲線(時間軸上側的曲線)表示在剩余旋轉量sr成為總旋轉量s0的1/2之前，當前速度vc達到最高轉速v0時(步驟s3的判斷為否的情況)的主軸12的切削動作的一例。如圖6所示，在時間t1以及t2執行步驟s2中的主軸12的最大能力的加速旋轉，在時間t1(從加工開始位置的始動達到中間速度vb為止的時間)的恒定加速度期間，檢測最大加速度a0。如果主軸12的轉速超過中間速度vb(在該例子中主軸電動機的基底速度)，則根據主軸電動機的特性，主軸12的加速度從最大加速度a0逐漸減小。主軸12的當前速度vc在剩余旋轉量sr成為總旋轉量s0的1/2之前達到最高轉速v0，之后主軸12在時間t5以恒定速度v0(加速度零)進行旋轉而繼續切削動作。在剩余旋轉量sr與加速時旋轉量sa相等的時間點a(步驟s9的判斷為是的時間點)，主軸12的動作從加速旋轉變為減速旋轉。接著，在時間t3(步驟s5)，執行逐漸增加上述的減速度ac的主軸12的減速旋轉(速度控制)，在時間t4(步驟s7)，根據圖3的位置控制程序來執行在最大減速度a0的主軸12的減速旋轉。然后，在sr＝0的時間點，主軸12到達目標螺紋深度而停止。在時間t1、t2、t3以及t4中，主軸12進行與圖5所示的動作同樣的動作。

即使在圖5以及圖6的任何一個動作例中，在主軸控制部18控制從主軸12的加工開始位置到目標螺紋深度為止的旋轉動作(切削動作)的期間，進給軸控制部22(圖1)使用主軸12的旋轉位置fbs反饋控制進給軸14使其追隨主軸12的動作來進行進給動作。數值控制部16在主軸控制部18執行步驟s1～步驟s9的處理的期間，監視從主軸控制部18通知的剩余旋轉量sr，并在剩余旋轉量sr成為第一預定值(接近零的極小值)以下時，判斷攻絲加工到達目標螺紋深度。

如上所述，控制裝置10在使主軸12進行從加工開始位置(始動位置)到目標螺紋深度(目標位置)的切削動作(旋轉動作)時，數值控制部16將主軸12的總旋轉量s0和最高轉速v0作為主軸指令cs通知給主軸控制部18，主軸控制部18根據該主軸指令cs將最高轉速v0作為目標，以最大限度使用了容許電流的最大輸出使主軸12進行加速旋轉來執行切削動作，并且根據逐次檢測出的主軸12的剩余旋轉量sr以及當前速度vc，使主軸12一邊以最大減速度a0減速旋轉一邊繼續執行到目標螺紋深度為止的切削動作而到達目標螺紋深度。因此根據控制裝置10，不需要對數值控制部16進行用于生成與主軸12的輸出特性對應的加減速指令的參數設定和調整等，能夠以更簡單的結構進行使主軸12的加速能力最大限度發揮的加減速控制，縮短攻絲加工的循環時間。

而且在控制裝置10中，具有以下結構，即在主軸12減速旋轉期間，在當前速度vc達到中間速度vb而速度控制切換為位置控制的點b之后的預定轉矩指令限制期間，主軸控制部18(轉矩指令限制部42)將對主軸12指令的位置控制的轉矩指令的變動幅度限制在預定的范圍。在達到中間速度vb后的預定期間，限制轉矩指令的變動幅度而使轉矩指令接近恒定的值，由此能夠使該期間的主軸12的加速度接近恒定的值。因此根據控制裝置10，抑制在主軸12的減速旋轉中從速度控制切換為位置控制之后的主軸12的加速度變化，因此能夠減輕由于加速度變化引起的在主軸12產生的機械結構上的沖擊，并且能夠降低由于加速度變化引起的在主軸12和進給軸14之間產生的同步誤差。

在圖1以及圖2所示的實施方式中，控制裝置10在主軸12進行上述返回動作時，能夠進行與從加工開始位置到目標螺紋深度為止的上述切削動作控制相同的控制。在圖5以及圖6中，除了上述主軸12的切削動作，還通過速度-時間曲線(時間軸下側的曲線)表示與相同切削動作對應的主軸12的返回動作的一例。以下，參照圖3～圖6以及圖1，說明控制裝置10所執行的主軸12的返回動作控制方法。此外，為了便于理解，根據需要，以下的說明中使用的參照標記是對在切削動作控制方法中使用的對應的參照符號附加了(′)后的標記。

首先，參照圖4的流程圖，數值控制部16(主軸指令輸出部26)在判斷出通過圖2的切削動作控制流程攻絲加工到達目標螺紋深度后，在步驟s10，根據程序解釋部24解釋的攻絲加工程序p的指令值取得從目標螺紋深度(始動位置)到返回結束位置(目標位置)期間的主軸12的總返回旋轉量s0’和最高返回轉速v0’，將這些總返回旋轉量s0’和最高返回轉速v0’作為主軸指令cs發送給主軸控制部18。返回動作的主軸指令cs也不包括用于使主軸12旋轉運動到返回結束位置的位置指令(移動指令)和加減速指令。另外，返回結束位置可以和加工開始位置相同，也可以不同于加工開始位置。當返回結束位置與加工開始位置相同時，雖然總返回旋轉量s0’變得與切削時的總旋轉量s0相等，但是最高返回轉速v0’不一定和切削時的最高轉速v0一致。另外，當總返回旋轉量s0’以及最高返回轉速v0’與切削時的總旋轉量s0以及最高轉速v0相同時，表示返回動作和切削動作實質相同的速度-時間曲線，但是當總返回旋轉量s0’以及最高返回轉速v0’與切削時的總旋轉量s0以及最高轉速v0不同時，不表示返回動作必須和切削動作相同的速度-時間曲線。

接著，在步驟s11，主軸控制部18(初始動作控制部30、最大加速度檢測部32、剩余旋轉量檢測部34)進行以下處理。初始動作控制部30通過將最高返回轉速v0’設為目標速度的速度控制，使主軸12以最大限度使用了驅動源的容許電流的最大能力從目標螺紋深度(速度零)進行加速逆旋轉而執行返回動作。在從目標螺紋深度以最大能力的加速逆旋轉過程中，最大加速度檢測部32根據旋轉位置fbs來檢測主軸12的逆旋轉的最大加速度a0’。剩余旋轉量檢測部34根據總返回旋轉量s0’和旋轉位置fbs，逐次檢測加速逆旋轉中主軸12從當前位置的剩余返回旋轉量sr’。在每次檢測時，檢測出的剩余返回旋轉量sr’由主軸控制部18通知給數值控制部16。

接著，在步驟s12，在以最大能力進行加速逆旋轉過程中，主軸控制部18(當前速度檢測部36)根據旋轉位置fbs來逐次檢測逆旋轉的當前速度vc’，每次檢測時，判斷當前速度vc’是否沒有達到最高返回轉速v0’。當vc’沒有達到v0’時，在步驟s13，主軸控制部18(減速動作控制部38)判斷剩余返回旋轉量sr’是否成為總返回旋轉量s0’的1/2以下。當sr’成為s0’的1/2以下時，在步驟s14，主軸控制部18(減速動作控制部38)使主軸12減速逆旋轉到中間返回速度vb’并繼續執行返回動作。當sr’沒有成為s0’的1/2以下時，返回步驟s12。

這里，參照圖5，通過速度-時間曲線(時間軸下側的曲線)表示在逆旋轉的當前速度vc’達到最高返回轉速v0’之前，剩余返回旋轉量sr’成為總返回旋轉量s0’的1/2以下時(步驟s12以及s13的判斷都為是的情況)的主軸12的返回動作的一例。在圖5的時間t6以及t7執行步驟s11中的主軸12的最大能力的加速逆旋轉，在時間t6(從目標螺紋深度的始動達到中間返回速度vb’為止的時間)的恒定加速度期間檢測逆旋轉的最大加速度a0’，如果主軸12的轉速超過中間返回速度vb’(在該例子中主軸電動機的基底速度)，則根據主軸電動機的特性，主軸12的加速度從最大加速度a0’逐漸減少。在剩余返回旋轉量sr’成為總返回旋轉量s0’的1/2(即從返回開始的旋轉量成為總返回旋轉量s0’的1/2)的時間點c(步驟s13的判斷為是的時間點)，主軸12的動作從加速逆旋轉變為減速逆旋轉，在時間t8，執行步驟s14中的主軸12的減速逆旋轉。在時間t6～t8，主軸控制部18對主軸12進行速度控制(用虛線例示這期間的速度指令)。

即使在時間t8(步驟s14)中，主軸控制部18(剩余旋轉量檢測部34、當前速度檢測部36)逐次檢測從主軸12的當前位置的剩余返回旋轉量sr’以及逆旋轉的當前速度vc’。然后主軸控制部18(減速動作控制部38)在時間t8(步驟s14)中，通過速度控制使主軸12從點c(逆旋轉的最高速度)減速旋轉到中間返回速度vb’，但是這期間，使用剩余返回旋轉量sr’以及逆旋轉的當前速度vc’來逐次更新用于減速逆旋轉的速度指令cv’(通過圖5的虛線表示速度指令cv’)。具體地說，減速動作控制部38為了使主軸12達到預定的中間返回速度vb’時的主軸12的剩余返回旋轉量sr’與在定位動作控制部40的位置控制下在返回結束位置停止為止的主軸12的定位返回旋轉量spos’相等，逐次更新速度指令cv’，并通過逐次更新后的速度指令cv’使主軸12減速逆旋轉。

這里，在定位動作控制部40使主軸12以在步驟s11檢測出的逆旋轉的最大加速度a0’(rev/s²)所對應的逆旋轉的最大減速度a0’(負的值)從逆旋轉的當前速度vc’(以下說明中作為每一秒鐘的旋轉數(單位是rev/s))減速時，定位返回旋轉量spos’與預測到sr’＝0并且vc’＝0(即到達返回結束位置)的時間點d(圖5)的位置對應，并與上述定位旋轉量spos同樣地通過以下公式來求出。

spos′＝vb′²/(2×|a0′|)。

另外，在該實施方式中，為了容易地運算從點d到返回結束位置之間的位置控制，以使主軸12以恒定的最大減速度a0’從點d減速為前提。因此假設在點d，主軸12的當前速度vc’達到中間返回速度vb’。

當使主軸12達到中間返回速度vb’時的剩余返回旋轉量sr’與主軸12的定位返回旋轉量spos’相等時，通過以下的公式表示時間t8的主軸12的剩余返回旋轉量(即當前位置)sr’和當前速度vc’(rev/s)以及當前減速度ac’(rev/s²)之間的關系。

公式：根據vc′²－vb′²＝2×|ac′|×(sr′－spos′)，可知

|ac′|＝(vc′²－vb′²)/(2×(sr′－spos′))。

在時間t8(步驟s14)，主軸控制部18(減速動作控制部38)時刻監視主軸12的剩余返回旋轉量sr’和逆旋轉的當前速度vc’，從當前速度vc’(即之前的速度指令cv’)減去速度指令更新周期tct1(sec)與上述當前減速度ac’相乘后得到的值，并作為新的速度指令cv’。通過以下公式表示速度指令cv’。

cv′＝vc′－ac′×tctl。

根據該公式，減速動作控制部38以速度指令更新周期tct1來逐次更新速度指令cv’。主軸12在從點c到點d之間，根據逐次更新的速度指令cv’，使減速度ac’一邊慢慢增加一邊減速逆旋轉，在減速到中間速度vb’的同時到達點d(圖5)。

再次參照圖4，在步驟s15，主軸控制部18(定位動作控制部40)判斷主軸12的剩余返回旋轉量sr’的絕對值|sr’|是否滿足|sr′|＝vb′2/(2×|a0′|)(以下稱為等式2)(即主軸12的旋轉位置是否到達點d)。當滿足等式2時，在步驟s16，主軸控制部18(定位動作控制部40)生成用于使主軸12以最大減速度a0’減速逆旋轉而在sr’＝0的點(即返回結束位置)停止的移動指令，通過該移動指令對主軸12進行位置控制。另外，在步驟s16，主軸控制部18(轉矩指令限制部42)在定位動作控制部40開始位置控制時，在預定的轉矩指令限制期間，將位置控制的轉矩指令的變動幅度限制在預定的范圍內。當沒有滿足等式2時，重復步驟s15的判斷直到滿足等式2為止。主軸12按照來自主軸控制部18(定位動作控制部40)的移動指令，以最大減速度a0’從點d向返回結束位置減速逆旋轉而執行返回動作，在sr’＝0的時間點到達返回結束位置而停止。這樣，在從點d到達返回結束位置為止的時間t9(圖5)，主軸控制部18對主軸12進行位置控制(通過虛線例示根據移動指令求出的恒定加速度狀的速度指令)。

在步驟s16的位置控制時，主軸控制部18(定位動作控制部40、轉矩指令限制部42)與上述步驟s7的位置控制同樣地執行圖3所示的位置控制程序。概要地說，在步驟q1～q3，轉矩指令限制部42判斷從主軸12達到中間返回速度vb’的時間點d(即從速度控制切換為位置控制的切換時間點)開始是否滿足了分別與上述切削動作的經過條件對應的返回動作的經過條件。當任何經過條件都沒有滿足時(即步驟q1～q3的判斷結果都是否的情況)，轉矩指令限制部42在步驟q4，設定用于將位置控制的轉矩指令的變動幅度限制在預定范圍的限制值l。接著定位動作控制部40在步驟q5，根據逐次檢測出的剩余返回旋轉量sr’來計算并求出移動指令，在步驟q6，根據移動指令來計算并求出速度指令，在步驟q7，根據速度指令來計算并求出轉矩指令。在步驟q7，針對定位動作限制部40求出的轉矩指令，轉矩指令限制部42在預定的轉矩指令限制期間如上述那樣適用限制值l來限制轉矩指令的變動幅度。接著定位動作控制部40在步驟q8，根據逐次檢測出的剩余返回旋轉量sr’，判斷主軸12是否到達目標位置(即返回結束位置)。當主軸12到達返回結束位置時，結束位置控制程序。當主軸12沒有到達返回結束位置時，返回步驟q1并重復位置控制程序。

如果在步驟q1～q3滿足任意一個經過條件，則轉矩指令限制部42在步驟q9解除已經設定的限制值l。之后，在步驟q5～q7，定位動作控制部40依次求出移動指令、速度指令以及轉矩指令。在步驟q8，判斷主軸12是否到達目標位置(返回結束位置)。在步驟q7，解除限制值l，所以針對定位動作控制部40求出的轉矩指令不進行變動幅度的限制處理。這樣，轉矩指令限制部42經過從主軸12達到中間返回速度vb’的時間點d到滿足時間t1的經過、逆旋轉的當前速度vc’減速到速度v1以下以及剩余返回旋轉量sr’減少到旋轉量s1以下中的任意一個經過條件為止的期間，將從定位動作控制部40對主軸12指令的位置控制的轉矩指令的變動幅度限制在通過限制值l規定的范圍。

再次參照圖4，則在步驟s12主軸控制部18(當前速度檢測部36)判斷逆旋轉的當前速度vc’達到最高返回轉速v0’時，在步驟s17，主軸控制部18將達到最高返回轉速v0’時主軸12從目標螺紋深度的旋轉量(即旋轉位置fbs)保存為返回動作的加速時旋轉量sa’。然后在步驟s18，主軸控制部18判斷剩余返回旋轉量sr’是否為加速時旋轉量sa’以下。當sr’成為sa’以下時，進入步驟s14，接著執行步驟s15以及步驟s16，進行到返回結束位置為止的返回動作。當sr’沒有成為sa’以下時，重復步驟s18的判斷直到sr’成為sa’以下為止。

這里如果參照圖6，則通過速度-時間曲線(時間軸下側的曲線)表示在剩余返回旋轉量sr’成為總返回旋轉量s0’的1/2之前逆旋轉的當前速度vc’達到最高返回轉速v0’時(步驟s12的判斷為否的情況)的主軸12的返回動作的一例。如圖6所示，在時間t6以及t7執行步驟s11中的主軸12的最大能力的加速逆旋轉，在時間t6(從目標螺紋深度的始動達到中間返回速度vb’為止的時間)的恒定加速度期間，檢測逆旋轉的最大加速度a0’。如果主軸12的轉速超過中間返回速度vb’(在該例子中主軸電動機的基底速度)，則根據主軸電動機的特性，主軸12的加速度從最大加速度a0’逐漸減小。主軸12的當前速度vc’在剩余返回旋轉量sr’成為總返回旋轉量s0’的1/2之前達到最高返回轉速v0’，之后主軸12在時間t10以恒定速度v0’(加速度零)進行逆旋轉而繼續返回動作。在剩余返回旋轉量sr’與加速時旋轉量sa’相等的時間點c(步驟s18的判斷為是的時間點)，主軸12的動作從加速逆旋轉變為減速逆旋轉。接著，在時間t8(步驟s14)，執行逐漸增加上述的減速度ac’的主軸12的減速逆旋轉(速度控制)，在時間t9(步驟s16)，根據圖3的位置控制程序來執行在最大減速度a0’的主軸12的減速逆旋轉。然后，在sr’＝0的時間點，主軸12到達返回結束位置并停止。在時間t6、t7、t8以及t9中，主軸12進行與圖5所示的動作同樣的動作。

即使在圖5以及圖6的任何一個動作例中，在主軸控制部18控制主軸12從目標螺紋深度到返回結束位置為止的逆旋轉動作(返回動作)的期間，進給軸控制部22(圖1)使用主軸12的旋轉位置fbs反饋控制進給軸14追隨主軸12的動作而進行逆進給動作。數值控制部16在主軸控制部18執行步驟s10～步驟s18的處理的期間，監視從主軸控制部18通知的剩余返回旋轉量sr’，并在剩余返回旋轉量sr’成為第二預定值(接近零的極小值)以下時，判斷返回動作結束并且工具從工件中被拔出。

如上所述，控制裝置10在使主軸12進行從目標螺紋深度(始動位置)到返回結束位置(目標位置)的返回動作(旋轉動作)時，數值控制部16將主軸12的總返回旋轉量s0’和最高返回轉速v0’作為主軸指令cs通知給主軸控制部18，主軸控制部18根據該主軸指令cs以最高返回轉速v0’為目標，以最大限度使用了容許電流的最大輸出使主軸12進行加速逆旋轉而執行返回動作，并且根據逐次檢測出的主軸12的剩余返回旋轉量sr’以及當前速度vc’，使主軸12一邊以最大減速度a0’減速旋轉一邊繼續執行到返回結束位置為止的返回動作而到達返回結束位置。因此根據控制裝置10，不需要對數值控制部16進行用于生成與主軸12的輸出特性對應的加減速指令的參數設定和調整等，能夠以更簡單的結構進行使主軸12的加速能力最大限度發揮的加減速控制，縮短攻絲加工的循環時間。

而且在控制裝置10中，具有以下結構，即在主軸12減速逆旋轉期間，在當前速度vc’達到中間返回速度vb’，速度控制切換為位置控制的點d之后的預定轉矩指令限制期間，主軸控制部18(轉矩指令限制部42)將對主軸12指令的位置控制的轉矩指令的變動幅度限制在預定的范圍。在達到中間返回速度vb’后的預定期間，限制轉矩指令的變動幅度并使轉矩指令接近恒定的值，由此能夠使該期間的主軸12的加速度接近恒定的值。因此根據控制裝置10，抑制在主軸12的減速逆旋轉中從速度控制切換為位置控制之后的主軸12的加速度變化，因此能夠減輕由于加速度變化引起的在主軸12產生的機械結構上的沖擊，并且能夠降低由于加速度變化引起的在主軸12和進給軸14之間產生的同步誤差。

上述的控制裝置10的結構能夠記述為控制主軸12和進給軸14之間的同步運行的機床的控制方法。該控制方法具備以下步驟：控制裝置10從攻絲加工程序p取得從始動位置到目標位置期間的主軸12的總旋轉量s0(總返回旋轉量s0’)和最高轉速v0(最高返回轉速v0’)的步驟；通過將最高轉速v0(最高返回轉速v0’)設為目標值的速度控制使主軸12以最大能力從始動位置加速旋轉(加速逆旋轉)的步驟；在以最大能力的加速旋轉(加速逆旋轉)中根據主軸12的旋轉位置反饋值fbs來檢測主軸12的最大加速度a0(逆旋轉的最大加速度a0’)的步驟；根據總旋轉量s0(總返回旋轉量s0’)和旋轉位置反饋值fbs來檢測從當前位置到目標位置為止的主軸12的剩余旋轉量sr(剩余返回旋轉量sr’)的步驟；根據旋轉位置反饋值fbs來檢測主軸12的當前速度vc(逆旋轉的當前速度vc’)的步驟；在以最大能力的加速旋轉(加速逆旋轉)后，通過速度控制使主軸12減速旋轉(減速逆旋轉)而達到預先決定的中間速度vb(中間返回速度vb’)的步驟；當主軸12達到中間速度vb(中間返回速度vb’)后，根據剩余旋轉量sr(剩余返回旋轉量sr’)和當前速度vc(逆旋轉的當前速度vc’)，通過位置控制使主軸12以與最大加速度a0(逆旋轉的最大加速度a0’)對應的最大減速度a0(逆旋轉的最大減速度a0’)減速旋轉(減速逆旋轉)而到達目標位置的步驟；在從主軸12達到中間速度vb(中間返回速度vb’)的時間點到滿足預先決定的經過條件為止的期間，將指令主軸12的位置控制的轉矩指令的變動幅度限制在預定的范圍內的步驟。

根據上述控制方法，達到與上述控制裝置10的效果相同的效果。

在圖2～圖6所示的實施方式中，控制裝置10在主軸12進行最大能力的加速旋轉后，通過逐次更新的速度指令cv(cv’)使主軸12以逐漸增加的減速度ac(ac’)從點a(點c)開始減速旋轉(減速逆旋轉)，執行達到中間速度vb(中間返回速度vb’)時的剩余旋轉量sr(剩余返回旋轉量sr’)與定位旋轉量spos(定位返回旋轉量spos’)相等的速度控制。代替減速旋轉(減速逆旋轉)中這樣的速度控制，控制裝置10能夠執行將中間速度vb(中間返回速度vb’)作為目標值使主軸12從點a(點c)以最大能力減速旋轉(減速逆旋轉)的速度控制。圖9以及圖10表示通過使主軸12以最大能力從點a(點c)減速旋轉(減速逆旋轉)的控制方法而實現的主軸12的動作的兩個不同的例子。以下，參照圖9以及圖10和圖1來說明通過速度控制使主軸12進行最大減速的結構。

參照圖9，通過速度-時間曲線表示在當前速度vc達到最高轉速v0之前剩余旋轉量sr成為總旋轉量s0的1/2時的主軸12的切削動作的一例、逆旋轉的當前速度vc’達到最高返回轉速v0’之前剩余返回旋轉量sr’成為總返回旋轉量s0’的1/2時的主軸12的返回動作的一例。另外參照圖10，通過速度-時間曲線表示在剩余旋轉量sr成為總旋轉量s0的1/2之前當前速度vc達到最高轉速v0時的主軸12的切削動作的一例、剩余返回旋轉量sr’成為總返回旋轉量s0’的1/2之前逆旋轉的當前速度vc’達到最高返回轉速v0’時的主軸12的返回動作的一例。在圖9以及圖10所示的時間t1、t2、t4～t7、t9以及t10中的主軸12的動作分別與圖5以及圖6所示的時間t1、t2、t4～t7、t9以及t10中的主軸12的動作相同。

在圖9以及圖10所示的時間t3中，主軸控制部18(減速動作控制部38)通過將中間速度vb設為目標值的速度控制，使主軸12以最大限度使用了驅動源的容許電流的最大能力從點a減速旋轉。在以最大能力的減速旋轉中，根據主軸電動機的特性，主軸12的減速度逐漸增加。這里，主軸12的加速所需要的轉矩(以下加速轉矩)和減速所需要的轉矩(以下減速轉矩)彼此相等。一般，主軸12旋轉過程中產生機械結構上的負荷(阻力)，加速轉矩變得比減速轉矩大，所以當加速轉矩和減速轉矩相等時，如果通過相同的速度變化進行比較則最大能力下的加速時間變得比最大能力下的減速時間要長。因此主軸12在從點a減速后以比時間t2更短的時間達到中間速度vb，此時的位置|sr|為

|sr|＞vc²/(2×|a0|，

之后以恒定的中間速度vb旋轉極小時間，從而到達

|sr|＝vb²/(2×|a0|)

的點b(圖9、圖10)。

同樣，在圖9以及圖10所示的時間t8中，主軸控制部18(減速動作控制部38)通過將中間返回速度vb’設為目標值的速度控制，使主軸12以最大限度使用了驅動源的容許電流的最大能力從點c減速逆旋轉。在以最大能力的減速逆旋轉中，根據主軸電動機的特性，主軸12逆旋轉的減速度逐漸增加。與上述點b之前的動作相同，主軸12在從點c減速后以比時間t7更短的時間達到中間返回速度vb’，此時的位置|sr’|為

|sr’|＞vc’²/(2×|a0’|，

之后以恒定的中間返回速度vb’旋轉極小時間，從而到達

|sr|＝vb²/(2×|a0’|)

的點d(圖9、圖10)。

在如圖9以及圖10所示那樣使主軸12以最大能力從最高速度減速旋轉(減速逆旋轉)的結構中，在主軸12的減速旋轉(減速逆旋轉)中，在點b(點d)之前主軸12達到中間速度vb(中間返回速度vb’)的時間點以及速度控制切換為位置控制的點b(點d)，主軸12的加速度大幅變化。控制裝置10具有以下結構，即在主軸12通過這些加速度變化點時，主軸控制部18執行與在圖2～圖6的實施方式執行的位置控制程序相同的程序，將加速度變化點的轉矩指令的變動幅度限制在預定的范圍。

在主軸12通過點b(點d)時，與圖2～圖6的實施方式相同，轉矩指令限制部42在主軸12到達點b(點d)之后的預定期間，將從定位動作限制部40對主軸12指令的位置控制的轉矩指令的變動幅度限制在預定的范圍。這樣，抑制點b(點d)之后的主軸12的加速度變化。另一方面，在主軸12通過點b(點d)之前的中間速度vb(中間返回速度vb’)到達點時，轉矩指令限制部42在主軸12達到中間速度vb(中間返回速度vb’)之后的預定期間，將從減速動作控制部38對主軸12指令的速度控制的轉矩指令的變動幅度限制在預定的范圍。這樣，抑制中間速度vb(中間返回速度vb’)到達點之后的主軸12的加速度變化。

轉矩指令限制部42限制速度控制的轉矩指令的變動幅度的結構相當于在圖7a所示的框圖中，切換在位置處理模塊和速度處理模塊之間設置的切換部w并排除位置控制循環的結構。即使通過這樣的結構，與圖2～圖6的實施方式相同，能夠減輕由于加速度的變化引起的在主軸12產生的機械結構上的沖擊，并且能夠降低由于加速度的變化引起的在主軸12和進給軸14之間產生的同步誤差。

圖1所示的控制裝置10能夠執行與上述機床控制方法不同的機床控制方法。圖11表示作為控制裝置10能夠執行的機床控制方法的第二實施方式的攻絲加工中的主軸12的切削以及返回動作控制方法。另外圖12～圖15是分別與圖5、圖6、圖9以及圖10對應的圖，表示圖11的實施方式中的主軸12的切削以及返回動作的4個例子。以下，參照圖1～圖4，圖11～圖15，說明第二實施方式的機床控制方法(攻絲加工的切削以及返回動作控制方法)以及執行該方法的控制裝置10的結構。

概要地說，在圖11～圖15的第二實施方式中，控制裝置10在使主軸12從加工開始位置到達目標螺紋深度為止期間，執行與圖2所示的攻絲加工的切削動作控制方法相同的步驟，并控制主軸12的切削動作。另外，控制裝置10的主軸控制部18(定位動作控制部40)在使主軸12到達目標螺紋深度時，使主軸12不在目標螺紋深度停止(即不使加速度為零)，而使主軸12以與最大能力的減速旋轉中的最大減速度a0(負的值)相同的逆旋轉的最大加速度a0’(負的值)，以最大能力加速逆旋轉到從目標螺紋深度返回了預先決定的角速度的旋轉位置(以下為初始返回位置)。當使主軸12加速逆旋轉到初始返回位置后，控制裝置10執行與圖4所示的攻絲加工的返回動作控制方法相同的步驟，控制主軸12的返回動作。以下詳細描述該第二實施方式的結構，但是適當省略與圖2～圖4的流程圖的結構要素對應的結構要素的說明。

如圖11所示，控制裝置10首先在步驟u1，執行圖2所示的步驟s1～s6、s8、s9。即，數值控制部16(主軸指令輸出部26)對主軸控制部18指令主軸12的總旋轉量s0和最高轉速v0(步驟s1)。主軸控制部18(初始動作控制部30、最大加速度檢測部32、剩余旋轉量檢測部34)將最高轉速v0設為目標速度而使主軸12從加工開始位置以最大能力加速逆旋轉并執行切削動作，檢測出其間的最大加速度a0以及剩余旋轉量sr(步驟s2)。接著主軸控制部18(當前速度檢測部36)在以最大能力的加速旋轉中逐次檢測出當前速度vc，判斷當前速度vc是否達到最高轉速v0(步驟s3)。當vc沒有達到v0時，主軸控制部18(減速動作控制部38)判斷剩余旋轉量sr是否為總旋轉量s0的1/2以下(步驟s4)，當sr為s0的1/2以下時，主軸控制部18(減速動作控制部38)通過速度控制使主軸12減速旋轉到中間速度vb而繼續執行切削動作(步驟s5)。另一方面，當判斷為當前速度vc達到最高轉速v0(步驟s3)時，主軸控制部18(減速動作控制部38)將達到最高轉速v0時的主軸12從加工開始位置的旋轉量(即旋轉位置fbs)保存為加速時旋轉量sa(步驟s8)，并且判斷剩余旋轉量sr是否成為加速時旋轉量sa以下(步驟s9)。當sr為sa以下時，主軸控制部18(減速動作控制部38)通過速度控制使主軸12減速旋轉到中間速度vb并繼續執行切削動作(步驟s5)。接著主軸控制部18(定位動作控制部40)判斷主軸12的當前位置中的剩余旋轉量sr是否滿足|sr|＝vb²/(2×|a0|)(等式1)(步驟s6)。

這里參照圖12，在圖11的步驟u1中，通過速度-時間曲線(時間軸上側的曲線)表示在切削動作中當前速度vc達到最高轉速v0之前剩余旋轉量sr為總旋轉量s0的1/2時(圖2的步驟s3以及s4的判斷都為是的情況)的主軸12的切削動作的一例。圖12的速度-時間曲線中的時間t1、t2、t3以及t4的主軸12的動作與上述圖5的速度-時間曲線中的時間t1、t2、t3以及t4的主軸12的動作對應。即如圖12所示，在時間t1以及t2執行主軸12的最大能力的加速旋轉(速度控制)，在剩余旋轉量sr成為總旋轉量s0的1/2的時間點a(圖2的步驟s4的判斷為是的時間點)，主軸12的動作從加速旋轉變為減速旋轉，在時間t3，執行在逐漸增加的減速度ac的主軸12的減速旋轉(速度控制)，在時間t4，執行最大減速度a0的主軸12的減速旋轉(位置控制)。

控制裝置10執行步驟u1(圖2的步驟s1→s2→s3→s4→s5→s6)，從而主軸12在圖12所示的時間t1、t2以及t3中，如上所述那樣進行與圖5所示的時間t1、t2以及t3的動作相同的動作。主軸控制部18(定位動作控制部40)在步驟u1(圖2的步驟s6)中判斷主軸12的剩余旋轉量sr滿足上述等式1(即主軸12的旋轉位置到達點b)時，代替圖2的步驟s7，在圖11的步驟u2，生成用于使主軸12以最大減速度a0減速旋轉而在到達sr＝0的點(即目標螺紋深度)后也使主軸12繼續以與最大減速度a0相同的逆旋轉的最大加速度a0’(即a0＝a0’)加速逆旋轉到初始返回位置(圖12的點e)的移動指令，并通過該移動指令對主軸12進行位置控制。進一步在步驟u2，主軸控制部18(轉矩指令限制部42)在定位動作控制部40開始位置控制時，在預定的轉矩指令限制期間，將位置控制的轉矩指令的變動幅度限制在預定的范圍。

在步驟u2的位置控制時，主軸控制部18(定位動作限制部40、轉矩指令限制部42)執行上述圖3所示的位置控制程序。在該實施方式中，步驟u2的位置控制程序的步驟q1～q7、q9與圖2的步驟s7中的位置控制程序的步驟q1～q7、q9對應。在步驟q7，轉矩指令限制部42針對定位動作控制部40求出的指令在預定的轉矩指令限制期間如上述那樣適用限制值l來限制轉矩指令的變動幅度。在求出轉矩指令后，在該實施方式中，定位動作控制部40在步驟q8，根據逐次檢測出的剩余旋轉量sr判斷主軸12是否到達了目標位置(即初始返回位置)。當主軸12到達初始返回位置時，結束位置控制程序。當主軸12沒有到達初始返回位置時，返回步驟q1并重復位置控制程序。這樣，轉矩指令限制部42在從主軸12達到中間速度vb后的時間點b到滿足時間t1的經過、當前速度vc減速到速度v1以下以及剩余旋轉量sr減少到旋轉量s1以下中的任意一個經過條件為止的期間，將從定位動作控制部40對主軸12指令的位置控制的轉矩指令的變動幅度限制在通過限制值l規定的范圍。

再次參照圖12，主軸12按照來自主軸控制部18(定位動作控制部40)的移動指令，一邊以最大減速度a0從點b向目標螺紋深度減速旋轉一邊執行切削動作，在sr＝0的時間點到達目標螺紋深度(時間t4)。在到達目標螺紋深度瞬間，主軸12的當前速度vc為零，但是進一步主軸12按照來自主軸控制部18(定位動作控制部40)的移動指令維持最大減速度a0并產生逆旋轉的最大加速度a0’，通過使當前速度vc(負的值)慢慢增加的加速逆旋轉，在時間t6，執行從目標螺紋深度向初始返回位置(點e)的返回動作。這樣，在從點b到達目標螺紋深度為止的時間t4以及從目標螺紋深度到達點e為止的時間t6，主軸控制部18對主軸12進行位置控制(步驟u2)，使主軸12以恒定的加速度(即最大減速度a0以及逆旋轉的最大加速度a0’)連續動作(用虛線例示根據移動指令求出的恒定加速度狀的速度指令)。另外主軸12在目標螺紋深度當前速度vc為零，但這是瞬間的情況，不會在目標螺紋深度停止。

能夠任意地設定主軸12的初始返回位置(點e)。例如如圖12所示，與在切削動作中開始以最大減速度a0減速旋轉(位置控制)的點b相同，能夠將主軸12的逆旋轉的當前速度vc’達到中間返回速度vb’的位置設為點e。此時的點e為主軸12從目標螺紋深度逆旋轉了相當于|sr|＝vb²/(2×|a0|)的旋轉量的位置。在時間t6的主軸12的通過位置控制進行的返回動作自身與圖5所示的時間t6的主軸12的通過速度控制進行的返回動作類似，但是作為控制的特性，與通過速度控制的最大能力的加速旋轉時的最大加速度a0(時間t1)相比，通過位置控制的最大能力的減速旋轉時的最大減速度a0(時間t4)被抑制得較低，其結果為，時間t6的逆旋轉的最大加速度a0’也有變得比時間t1的最大加速度a0低若干的傾向。

參照圖13，在圖11的步驟u1中，通過速度-時間曲線(時間軸上側的曲線)表示在切削動作中剩余旋轉量sr為總旋轉量s0的1/2之前當前速度vc達到最高轉速v0時(圖2的步驟s3的判斷為否的情況)的主軸12的切削動作的一例。圖13的速度-時間曲線中的時間t1、t2、t5、t3以及t4的主軸12的動作與上述圖6的速度-時間曲線中的時間t1、t2、t5、t3以及t4的主軸12的動作對應。即如圖13所示，在時間t1以及t2執行主軸12的最大能力的加速旋轉(速度控制)，主軸12的當前速度vc達到最高轉速v0，之后主軸12在時間t5以恒定速度v0旋轉而繼續切削動作，在剩余旋轉量sr與加速時旋轉量sa相等的時間點a(圖2的步驟s9的判斷為是的時間點)，主軸12的動作從加速旋轉變為減速旋轉，在時間t3，執行以逐漸增加的減速度ac的主軸12的減速旋轉(速度控制)，在時間t4，執行以最大減速度a0的主軸12的減速旋轉(位置控制)。

控制裝置10執行步驟u1(圖2的步驟s1→s2→s3→s8→s9→s5→s6)，從而主軸12在圖13所示的時間t1、t2、t5以及t3中，如上述那樣進行與圖6所示的時間t1、t2、t5以及t3的動作相同的動作。主軸控制部18(定位動作控制部40)在步驟u1(圖2的步驟s6)中判斷主軸12的剩余旋轉量sr滿足上述等式1(即主軸12的旋轉位置到達點b)時，代替圖2的步驟s7，在圖11的步驟u2，生成用于使主軸12以最大減速度a0減速旋轉并在到達sr＝0的點(即目標螺紋深度)后也繼續以與最大減速度a0相同的逆旋轉的最大加速度a0’(即a0＝a0’)使主軸12加速逆旋轉到初始返回位置(圖13的點e)的移動指令，并通過該移動指令對主軸12進行位置控制。進一步在步驟u2，如上述那樣主軸控制部18(轉矩指令限制部42)在定位動作控制部40開始位置控制時，在預定的轉矩指令限制期間，將位置控制的轉矩指令的變動幅度限制在預定的范圍。

在圖12以及圖13的任何一個動作例中，在主軸控制部18控制主軸12從加工開始位置到目標螺紋深度為止的旋轉動的作期間，進給軸控制部22使用主軸12的旋轉位置fbs控制進給軸14追隨主軸12的動作來進行進給動作。數值控制部16在主軸控制部18執行上述的步驟u1以及步驟u2的處理期間，監視從主軸控制部18通知的剩余旋轉量sr，當剩余旋轉量sr成為第一預定值(接近零的極小值)以下時，判斷攻絲加工到達目標螺紋深度。然后數值控制部16(主軸指令輸出部26)在判斷攻絲加工到達目標螺紋深度之后，與步驟u2并行，在步驟u3(圖11)，根據程序解釋部24進行解釋的攻絲加工程序p的指令值來取得從目標螺紋深度到返回結束位置期間的主軸12的總返回旋轉量s0’和最高返回轉速v0’，并將這些總返回旋轉量s0’和最高返回轉速v0’作為主軸指令cs發送給主軸控制部18。

在主軸12到達初始返回位置(點e)后，在步驟u4(圖11)，主軸控制部18(初始動作控制部30)將最高返回轉速v0’作為目標速度使主軸12以最大限度使用了驅動源的容許電流的最大能力從初始返回位置(點e)向返回結束位置進行加速逆旋轉來執行返回動作。另外，主軸控制部18(剩余旋轉量檢測部34)根據總返回旋轉量s0’和旋轉位置fbs，逐次檢測從當前位置到返回結束位置為止的主軸12的剩余返回旋轉量sr’。在每次檢測時，檢測出的剩余返回旋轉量sr’由主軸控制部18通知給數值控制部16。在該實施方式中，最大加速度檢測部32不檢測時間t6的主軸12的逆旋轉的最大加速度，而取得以時間t4的最大能力的減速旋轉中的最大減速度a0(相當于時間t1的最大加速度a0)作為主軸12從目標螺紋深度進行加速逆旋轉期間的逆旋轉的最大加速度a0’。

接著，控制裝置10在步驟u5(圖11)執行圖4所示的步驟s12～s18。即，在以最大能力進行加速逆旋轉中，主軸控制部18(當前速度檢測部36)根據旋轉位置fbs逐次檢測逆旋轉的當前速度vc’，判斷當前速度vc’是否未達到最高返回轉速v0’(步驟s12)。當vc’沒有達到v0’時，主軸控制部18判斷剩余返回旋轉量sr’是否為總返回旋轉量s0’的1/2以下(步驟s13)，當sr’為s0’的1/2以下時，主軸控制部18使主軸12減速逆旋轉到中間返回速度vb’并繼續執行返回動作(步驟s14)。另一方面，在判斷當前速度vc’達到最高返回轉速v0’(步驟s12)時，主軸控制部18將達到最高返回轉速v0’時主軸12從目標螺紋深度的旋轉量(即旋轉位置fbs)保存為返回動作的加速時旋轉量sa’(步驟s17)，判斷剩余返回旋轉量sr’是否為加速時旋轉量sa’以下(步驟s18)。當sr’為sa’以下時，主軸控制部18使主軸12減速逆旋轉到中間返回速度vb’而繼續執行返回動作(步驟s14)。之后，主軸控制部18(定位動作控制部40)判斷主軸12的當前位置的剩余返回旋轉量sr’是否滿足|sr′|＝vb′²/(2×|a0′|)(等式2)(步驟s15)，當滿足等式2時，生成用于使主軸12以最大減速度a0’(與時間t6的逆旋轉的最大加速度a0’對應的值)減速逆旋轉并在sr’＝0的點(即返回結束位置)停止的移動指令，通過該移動指令來對主軸12進行位置控制(步驟s16)。另外，在這期間，主軸控制部18(轉矩指令限制部42)在定位動作控制部40開始位置控制時，在預定的轉矩指令限制期間，將位置控制的轉矩指令的變動幅度限制在預定的范圍(步驟s16)。主軸12按照來自主軸控制部18(定位動作控制部40)的移動指令，以最大減速度a0’向返回結束位置減速逆旋轉而執行返回動作，在sr’＝0的時間點到達返回結束位置而停止。

這里，參照圖12，在圖11的步驟u5中，通過速度-時間曲線(時間軸下側的曲線)表示在逆旋轉的當前速度vc’達到最高返回轉速v0’之前剩余返回旋轉量sr’為總返回旋轉量s0’的1/2時(圖4的步驟s12以及s13的判斷都為是的情況)的主軸12的返回動作的一例。圖12的速度-時間曲線中的時間t7、t8以及t9的主軸12的動作與上述圖5的速度-時間曲線中的時間t7、t8以及t9的主軸12的動作對應。在圖12的動作例中，主軸12在時間t6從目標螺紋深度到達初始返回位置(點e)，之后逆旋轉的當前速度vc’超過中間返回速度vb’(負的值)，所以在以最大能力進行加速逆旋轉過程中，根據主軸電動機的特性，主軸12的逆旋轉加速度從最大加速度a0’逐漸減少(時間t7)。在剩余返回旋轉量sr’成為總返回旋轉量s0’的1/2的時間點c(圖4的步驟s13的判斷為是的時間點)，主軸12的動作從加速逆旋轉變為減速逆旋轉，在時間t8，執行以逐漸增加的減速度ac’的主軸12的減速逆旋轉(速度控制)，在時間t9，執行以最大減速度a0’的主軸12的減速逆旋轉(位置控制)。

在步驟u5的時間t9的位置控制時，主軸控制部18(定位動作限制部40、轉矩指令限制部42)執行上述圖3所示的位置控制程序。在該實施方式中，步驟u5的位置控制程序的步驟q1～q7、q9與圖4的步驟s16中的位置控制程序的步驟q1～q7、q9對應。在步驟q7，轉矩指令限制部42針對定位動作控制部40求出的指令在預定的轉矩指令限制期間如上述那樣適用限制值l來限制轉矩指令的變動幅度。在求出轉矩指令后，在該實施方式中，定位動作控制部40在步驟q8，根據逐次檢測出的剩余返回旋轉量sr’判斷主軸12是否到達了目標位置(即返回結束位置)。當主軸12到達返回結束位置時，位置控制程序結束。當主軸12未到達返回結束位置時，返回步驟q1并重復位置控制程序。這樣，轉矩指令限制部42在從主軸12達到中間返回速度vb’的時間點d到滿足時間t1的經過、逆旋轉的當前速度vc’減速到速度v1以下以及剩余返回旋轉量sr’減少到旋轉量s1以下中的任意一個經過條件為止的期間，將從定位動作控制部40對主軸12指令的位置控制的轉矩指令的變動幅度限制在通過限制值l規定的范圍。

另一方面，參照圖13，在圖11的步驟u5中，通過速度-時間曲線(時間軸下側的曲線)表示在剩余返回旋轉量sr’為總返回旋轉量s0’的1/2之前逆旋轉的當前速度vc’達到最高返回轉速v0’時(圖4的步驟s12的判斷為否的情況)的主軸12的返回動作的一例。圖13的速度-時間曲線中的時間t7、t10、t8以及t9的主軸12的動作與上述圖6的速度-時間曲線中的時間t7、t10、t8以及t9的主軸12的動作對應。在圖13的動作例中，在主軸12到達初始返回位置(點e)后的時間t7，執行與圖12的動作例相同的逐漸減少的加速度(≤a0’)的主軸12的最大能力的加速逆旋轉，主軸12的逆旋轉的當前速度vc’達到最高返回轉速v0’。之后，主軸12在時間t10以恒定速度v0’逆旋轉而繼續返回動作。在剩余返回旋轉量sr’與加速時旋轉量sa’相等的時間點c(圖4的步驟s18的判斷為是的時間點)，主軸12的動作從加速逆旋轉變為減速逆旋轉，在時間t8，執行以逐漸增加的減速度ac’的主軸12的減速逆旋轉(速度控制)，在時間t9，執行以最大減速度a0’的主軸12的減速逆旋轉(位置控制)。進一步，在時間t9，如上述那樣主軸控制部18(轉矩指令限制部42)在定位動作控制部40開始位置控制時，在預定的轉矩指令限制期間，將位置控制的轉矩指令的變動幅度限制在預定的范圍。

即使在圖12以及圖13的任意的動作例中，在主軸控制部18控制主軸12從目標螺紋深度到返回結束位置為止的逆旋轉動作的期間，進給軸控制部22使用主軸12的旋轉位置fbs控制進給軸14追隨主軸12的動作來進行逆進給動作。數值控制部16在主軸控制部18執行上述步驟u3～步驟u5的處理的期間，監視從主軸控制部18通知的剩余返回旋轉量sr’，并在剩余返回旋轉量sr’成為第二預定值(接近零的極小值)以下時，判斷返回動作結束并且工具從工件中被拔出。

圖14以及圖15與上述圖9以及圖10所示的動作例相同，表示通過使主軸12以最大能力從點a(點c)減速旋轉(減速逆旋轉)的控制方法而實現的主軸12的動作的兩個不同的例子。圖14以及圖15所示的時間t1、t2、t4～t7、t9以及t10的主軸的動作分別與圖12以及圖13所示的時間t1、t2、t4～t7、t9以及t10的主軸的動作相同。在圖14以及圖15所示的時間t3，主軸12在從點a減速后以比時間t2更短的時間達到中間速度vb，之后以恒定的中間速度vb旋轉極小時間，從而到達點b。同樣，在圖14以及圖15所示的時間t8，主軸12在從點c減速后以比時間t7更短的時間達到中間返回速度vb’，之后以恒定的中間返回速度vb’旋轉極小時間，從而到達點d。

在主軸12通過點b(點d)時，與圖12以及圖13的動作例相同，轉矩指令限制部42在主軸12到達點b(點d)之后的預定期間，將從定位動作限制部40對主軸12指令的位置控制的轉矩指令的變動幅度限制在預定的范圍。另一方面，在主軸12通過點b(點d)之前的中間速度vb(中間返回速度vb’)到達點時，轉矩指令限制部42在主軸12達到中間速度vb(中間返回速度vb’)之后的預定期間，將從減速動作控制部38對主軸12指令的速度控制的轉矩指令的變動幅度限制在預定的范圍。

圖11～圖15所示的實施方式的控制裝置10在使主軸12進行從加工開始位置到目標螺紋深度為止的切削動作時，數值控制部16將主軸12的總旋轉量s0和最高轉速v0作為主軸指令cs通知給主軸控制部18，主軸控制部18根據該主軸指令cs使主軸12以將最高轉速v0作為目標最大限度使用了容許電流的最大輸出來進行加速并執行切削動作，并且根據逐次檢測出的主軸12的剩余旋轉量sr以及當前速度vc，使主軸12一邊以最大減速度a0減速旋轉一邊繼續執行到目標螺紋深度為止的切削動作并到達目標螺紋深度。因此根據控制裝置10，與參照圖1～圖10而說明的實施方式的控制裝置10同樣，不需要對數值控制部16進行用于生成與主軸12的輸出特性對應的加減速指令的參數設定和調整等，而能夠以更簡單的結構進行使主軸12的加速能力最大限度發揮的加減速控制，縮短攻絲加工的循環時間。

而且圖11～圖15所示的控制裝置10具有以下結構，即在主軸12減速旋轉期間，在當前速度vc達到中間速度vb，速度控制切換為位置控制的點b之后的預定轉矩指令限制期間，主軸控制部18(轉矩指令限制部42)將對主軸12指令的位置控制的轉矩指令的變動幅度限制在預定的范圍內。在達到中間速度vb后的預定期間，限制轉矩指令的變動幅度而使轉矩指令接近恒定的值，由此能夠使該期間的主軸12的加速度接近恒定的值。因此根據控制裝置10，抑制在主軸12減速旋轉中從速度控制切換為位置控制之后的主軸12的加速度變化，因此能夠減輕由于加速度變化引起的在主軸12產生的機械結構上的沖擊，并且能夠降低由于加速度變化引起的在主軸12和進給軸14之間產生的同步誤差。在圖14以及圖15所示的動作例中，進一步也抑制在速度控制切換為位置控制的點b之前主軸12達到中間速度vb的時間點的主軸12的加速度的變化。

進一步，圖11～圖15所示的實施方式的控制裝置10在使主軸12進行從目標螺紋深度到返回結束位置為止的返回動作時，在切削動作結束時使主軸12不在目標螺紋深度停止(即，使加速度不為零)，而使主軸12以與最大減速度a0(負的值)相同的逆旋轉的最大加速度a0’(負的值)通過位置控制加速逆旋轉到預定的初始返回位置。通過該結構，在使主軸12的動作從切削動作切換為返回動作時的加速度沒有變化，所以能夠防患于未然地避免由于加速度變化引起的在主軸12產生的機械結構上的沖擊和由于加速度變化引起的在主軸12和進給軸14之間產生的同步誤差的增加。

另外，圖11～圖15所示的實施方式的控制裝置10在使主軸12通過位置控制加速逆旋轉到初始返回位置后，數值控制部16根據對主軸控制部18通知的主軸12的總返回旋轉量s0’和最高返回轉速v0’的主軸指令cs，使主軸12以最大輸出加速而執行返回動作，并且使主軸12一邊以與動作反轉時的逆旋轉的最大加速度a0’對應的最大減速度a0’進行減速一邊以最短時間繼續執行到返回結束位置為止的返回動作并在返回結束位置停止。因此根據控制裝置10，不需要對數值控制部12進行用于生成與主軸12的輸出特性對應的加減速指令的參數設定和調整等，能夠以更簡單的結構進行使主軸12的加速能力最大限度發揮的加減速控制，縮短攻絲加工的循環時間。

而且圖11～圖15所示的控制裝置10具有以下結構，即在主軸12減速逆旋轉期間，在當前速度vc’達到中間返回速度vb’而速度控制切換為位置控制的點d之后的預定轉矩指令限制期間，主軸控制部18(轉矩指令限制部42)將對主軸12指令的位置控制的轉矩指令的變動幅度限制在預定的范圍。在達到中間返回速度vb’后的預定期間，限制轉矩指令的變動幅度并使轉矩指令接近恒定的值，由此能夠使該期間的主軸12的加速度接近恒定的值。因此，根據控制裝置10，抑制在主軸12減速逆旋轉過程中從速度控制切換為位置控制之后的主軸12的加速度變化，因此能夠減輕由于加速度變化引起的在主軸12產生的機械結構上的沖擊，并且能夠降低由于加速度變化引起的在主軸12和進給軸14之間產生的同步誤差。在圖14以及圖15所示的動作例中，進一步也抑制在速度控制切換為位置控制的點d之前主軸12達到中間返回速度vb’的時間點的主軸12的加速度的變化。

以上，說明了本發明的實施方式，但是本領域技術人員能夠理解能夠在不脫離專利請求公開的范圍內進行各種修正和變更。