JP2011086001A - 数値制御装置、制御プログラム及び記憶媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークへの加工中に加工が中断されて再開するときに、工具及びワークの損傷を防ぐことができる数値制御装置、制御プログラム及び記憶媒体を提供する。
【解決手段】数値制御装置では、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。バックアップＲＡＭにタップ戻し情報が記憶してある場合、ＣＰＵは、タップ戻し操作画面を表示し（Ｓ２０）、キーボードによってキー入力を受付する（Ｓ２１）。キー入力がタップ戻しモードの設定の場合（Ｓ２２：ＹＥＳ）、ＣＰＵは、軸移動キーの押下による主軸の移動指令、及びテーブルの移動指令を無効にする（Ｓ３０）。従って、数値制御装置は、ワークに対して工具が食いついた状態で工具又はワークを移動させることによりワーク及び工具が損傷するのを防ぐことができる。
【選択図】図１４

Description

本発明は、数値制御装置、制御プログラム及び記憶媒体に関し、詳細には、ワークへの加工中に加工が中断して再開するときに、工具の位置を引き上げて復帰させる機能を備えた数値制御装置、制御プログラム及び記憶媒体に関する。

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

特許文献１に記載の数値制御方式は、前述した「タップ戻し機能」を実行する際、作業者が手動データ入力装置から再開スタート信号を入力していた。手動データ入力装置は、ワークを保持しているテーブル又は工具を備えた主軸を所望の位置へ移動するために作業者が操作する移動キーを備えている。作業者が該移動キーを押している間、テーブル又は主軸は移動する。それ故、従来の数値制御方式は、「タップ戻し機能」を実行する際、作業者が誤って移動キーを押すことがあった。前述の場合、ワークにタップ工具が食いついた状態で、テーブルが移動し、タップ工具及びワークは損傷するという問題が発生する。

また、従来の数値制御方式は、ドリルによる「穴空け加工」の場合も、加工が中断して再開するときに、ドリルをワークから抜く操作を誤って移動キーを押すことがあった。それ故、タップ工具の場合と同様に、ワークにドリルが食いついた状態で、テーブルが移動し、ドリル及びワークは損傷するという問題が発生する。

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、ワークへの加工中に加工が中断されて再開するときに、工具及びワークの損傷を防ぐことができる数値制御装置、制御プログラム及び記憶媒体を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明の数値制御装置は、予め記憶手段に記憶した加工プログラム中の加工指令に基づいて主軸に装着された工具でワークに加工をしている間に、該加工が中断された際、前記工具又は前記ワークの移動を指示する移動指示手段が有効な手動運転モードで、前記工具を前記ワークから引き抜く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、前記加工の中断後、前記手動運転モードに変更するモード設定手段と、前記モード設定手段によって前記手動運転モードに変更した場合、前記移動指示手段による前記工具の回転軸と直交する方向への前記工具又は前記ワークの移動の指示を無効にする移動無効手段とを備えたことを特徴とする。

請求項２に係る発明の数値制御装置は、請求項１に記載の発明の構成に加え、前記加工指令が生成された場合に該加工指令に関する情報を記憶する加工指令記憶手段を更に備え、前記モード設定手段は、前記加工指令記憶手段によって前記加工指令に関する情報が記憶されている場合に、前記手動運転モードに変更することを特徴とする。

請求項３に係る発明の数値制御装置は、請求項１又は２に記載の発明の構成に加え、前記加工は、タップ動作であることを特徴とする。

請求項４に係る発明の数値制御装置の制御プログラムは、予め記憶手段に記憶した加工プログラム中の加工指令に基づいて主軸に装着された工具でワークに加工をしている間に、該加工が中断された際、前記工具又は前記ワークの移動を指示する移動指示手段が有効な手動運転モードで、前記工具を前記ワークから引き抜く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、前記加工の中断後、前記手動運転モードに変更するモード設定ステップと、前記モード設定ステップによって前記手動運転モードに変更した場合、前記移動指示手段による前記工具の回転軸と直交する方向への前記工具又は前記ワークの移動の指示を無効にする移動無効ステップとを備えたことを特徴とする。

請求項５に係る発明の記憶媒体は、請求項４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。

請求項１に係る発明の数値制御装置では、モード設定手段は、加工の中断後、手動運転モードに変更する。移動無効手段は、モード設定手段によって手動運転モードに変更した場合に、移動指示手段による工具の回転軸と直交する方向への工具又はワークの移動の指示を無効にすることができる。従って、数値制御装置は、加工中に動作が中断した場合に、ワークに工具が食いついた状態で、作業者が工具抜きの操作を誤って工具又はワークを工具の回転軸と直交する方向へ移動させるのを防止することができる。工具の回転軸と直交する方向への工具又はワークの移動を防止することができるので、数値制御装置は、工具及びワークが損傷するのを防止できる。

移動無効手段は、移動指示手段による工具の回転軸と直交する方向への工具又はワークの移動の指示を無効にする。即ち、移動指示手段による指示によって工具又はワークは工具の回転軸の軸方向へ移動することができる。従って、作業者は、ワークと工具の状況に応じて工具又はワークを工具の回転軸の軸方向に移動することができる。

請求項２に係る発明の数値制御装置では、請求項１に記載の発明の効果に加え、加工指令記憶手段は、加工中の加工指令に関する情報を記憶する。モード設定手段は、加工指令記憶手段によって加工指令に関する情報が記憶されている場合に、手動運転モードに変更する。従って、数値制御装置は、加工指令記憶手段によって加工指令に関する情報が記憶されている場合に、移動指示手段による工具又はワークの移動の指示を無効にすることができる。

請求項３に係る発明の数値制御装置では、請求項１又は２に記載の発明に加え、ワークへの加工は、タップ動作である。従って、数値制御装置は、タップ動作中に動作が中断した場合に、ワークに工具が食いついた状態で、作業者がタップ戻しの操作を誤って工具又はワークを工具の回転軸と直交する方向へ移動させるのを防止することができる。

請求項４に係る発明の数値制御装置の制御プログラムでは、モード設定ステップは、手動運転モードに変更する。移動無効ステップは、モード設定手段によって手動運転モードに変更した場合に、移動指示手段による工具又はワークの移動の指示を無効にすることができる。従って、制御プログラムは、加工中に動作が中断した場合に、ワークに工具が食いついた状態で、工具又はワークの移動を防止することができる。工具又はワークの工具の回転軸と直交する方向への移動を防止することができるので、制御プログラムは、工具及びワークが損傷するのを防止できる。

請求項５に係る発明の記憶媒体は、請求項４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、請求項４に記載の効果を得ることができる。

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４を省略）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。

図１，図２を参照して、工作機械１の構造について簡単に説明する。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は、ベース２の上部に機械本体３の周囲を覆う箱状のスプラッシュカバー４を固定している。

スプラッシュカバー４は、正面に開口（図示外）を設けている。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、各種設定画面等を表示するディスプレイ１１が設けられている。操作パネル１０の下部には、各種操作キーを備えたキーボード１２が設けられている。図２に示すように、機械本体３は、コラム２１と、主軸ヘッド７と、主軸９と、工具交換装置２５と、工具マガジン２６と、テーブル１５とを備えている。コラム２１は、ベース２の上部後方に立設している。主軸ヘッド７は、コラム２１の前面に沿って昇降可能に設けてある。主軸９は、主軸ヘッド７の下部に回転可能に支持されている。工具交換装置２５は、主軸ヘッド７の右側に設けてあり、主軸９に装着された工具を自動的に交換する。工具マガジン２６は、工具交換装置２５の右側に設けてあり、複数の工具を格納する。テーブル１５は、ベース２の上部に設置してあり、ＸＹ軸方向に移動可能に支持されている。

コラム２１は、背面に制御ボックス２２を設けている。制御ボックス２２は、内側に工作機械１の動作を制御する数値制御装置５０（図７参照）を収納している。

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ている。送りネジは、上端部にＺ軸モータ７３（図７参照）の駆動軸を連結している。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。主軸ヘッド７は、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ことで昇降する。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の上部に設けた主軸モータ８によって回転駆動する。主軸９は、装着穴（図示外）に工具１３（図３参照）を装着する。

図２に示すように、テーブル１５は、ベース２の上部に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１８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のワークの加工動作の一例であるタップ動作について説明する。タップ動作は、タップである工具１３を主軸９に装着し、ワーク３０に先に形成した穴に回転しながら該穴に侵入してねじを形成する動作である。タップ動作を行う場合は、加工プログラム（図４参照）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、工具１３はＸＹ座標位置（−３０．０）に位置決めされる。ステップ２で、工具１３のＺ軸はタップ動作開始（２）位置に位置決めされる（指令「Ｒ２」に基づく動作）。ステップ３で、下方向へのタップ動作はタップ動作開始位置から穴底まで実行される。ステップ４で、上方向へのタップ動作は穴底からタップ動作開始位置まで実行される。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（工具抜き動作）を実行する。タップ戻し動作は、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、タップ動作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動作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。インチング動作は、主軸９を断続的に回転させながら工具１３をワーク３０から引き抜くことができる。従って、インチング動作は、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。インチング動作の詳細については後述する。

図６に示すように、本実施形態では、通常のタップ戻し動作、又は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。主軸９が高速回転である場合、又は軟らかい材質であるワーク３０に対してタップ加工をしているときにタップ加工を中断した場合、主軸９のＺ軸方向にはブレーキがかかるが、主軸９は慣性で若干回転してしまい、ワーク３０に工具１３が喰いついてしまうことがある。前記所定量下降は、いわゆるワークへのタップの喰いつきが発生してしまった場合に特に効果的である。タップの喰いつきが発生した場合、主軸９と工具１３とに隙間Ｈが発生している可能性がある（図３参照）。該隙間Ｈが発生した状態で、従来のタップ戻し動作を行った場合には、工具１３が折損したり、主軸９から工具１３が外れて、装着した工具１３を保持する主軸９内部の工具クランプ機構（図示外）が損傷したりする。主軸９が下降することで、隙間Ｈはなくなる。それ故、主軸９を下降した後は、タップ戻し動作を良好に行うことができる。主軸９の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る。読み込んだ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。戻し移動量は、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は、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は、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は０．２５ｍｍ（１ｍｍ／（９０度／３６０度））上昇する。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は９０度回転する。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。

図７を参照して、数値制御装置５０の電気的構成について説明する。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と、入出力インタフェイス５９とを備えている。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、コラム２１に設けられ、主軸９のＺ軸における原点を検知する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。尚、軸移動キーを備えるキーボード１２は、本発明の「移動指示手段」に相当する。

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と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（図示外）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ＲＡＭ（図示外）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。

図８を参照して、ＲＡＭ５３の各種記憶エリアについて説明する。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とを少なくとも設けてある。

図９を参照して、バックアップＲＡＭ５５の各種記憶エリアについて説明する。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とを少なくとも設けてある。

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、タップ戻し情報が記憶されていない場合は「０」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。それ故、停電によりタップ動作が中断しても、バックアップＲＡＭ５５の記憶内容は保持される。

図１０を参照して、フラッシュメモリ５７の各種記憶エリアについて説明する。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とを少なくとも設けてある。上述したように、パラメータ記憶エリア５７１には、タップ戻し動作における主軸９のタップ戻し最高回転数と、インチング動作における主軸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。

本実施形態では、このような性質に基づき、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）の場合、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。タップ動作時の主軸回転数が所定値以上の場合は、主軸回転数に比例させてＺ軸下降量を大きくする。従って、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。

図１１，図１２を参照して、タップ戻し操作画面４０について説明する。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の戻し情報フラグ記憶エリア５５１に「１」が記憶してある場合、バックアップＲＡＭ５５の各記憶エリア５５２〜５５５にタップ戻し情報が記憶されている。この場合、タップ戻し操作画面４０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。作業者が解除キーと「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。

図１３のフローチャートを参照して、ＣＰＵ５１によるメインの制御処理について説明する。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、ＣＰＵ５１はその加工プログラムを読み出し、１ブロック解釈する（Ｓ１１）。ＣＰＵ５１は、解釈した１ブロックがタップ指令「Ｇ７４」であるか否かを判断する（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、ＣＰＵ５１は指定の動作を実行する（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、ＣＰＵ５１はタップ戻し情報を作成し、バックアップＲＡＭ５５の各種記憶エリア５５２〜５５５（図９参照）に各値を各々記憶する（Ｓ１３）。このとき、ＣＰＵ５１はバックアップＲＡＭ５５の戻し情報フラグ記憶エリア５５１に「１」を記憶する。ＣＰＵ５１は、タップ指令に基づき、ワーク３０に対してタップ動作を実行する（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、ＣＰＵ５１はバックアップＲＡＭ５５の戻し情報フラグ記憶エリア５５１に「０」を記憶する。

次ブロックに移行し、ＣＰＵ５１はプログラムエンド「Ｍ３０」であるか否かを判断する（Ｓ１５）。プログラムエンドであれば（Ｓ１５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１は処理を終了する。プログラムエンドでなければ（Ｓ１５：ＮＯ）、Ｓ１１に戻って、ＣＰＵ５１は引き続き次の１ブロックを解釈し、Ｓ１１以降の処理を繰り返す。

図１４のフローチャートを参照して、ＣＰＵ５１による電源復帰処理について説明する。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）、ＣＰＵ５１は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を表示する（Ｓ２０）。図１１の画面は、手動運転モードであり、ＣＰＵ５１は、操作パネル１０のキーボード１２からキー入力（受付）がされるのを待機する（Ｓ２１）。ＣＰＵ５１は、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）であるか否かを判断する（Ｓ２２）。タップ戻しモードの設定でなければ（Ｓ２２：ＮＯ）、ＣＰＵ５１は各種キーに対応する処理を実行し（Ｓ２３）、処理を終了する。

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）、ＣＰＵ５１は、ディスプレイ１１に、図１２に示すタップ戻し操作画面４０を表示する。続いて、ＣＰＵ５１は、主軸９（主軸ヘッド７）の移動又はテーブル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を判断する（Ｓ２４）。軸移動キーが押下された場合（Ｓ２４：ＹＥＳ）、ワーク３０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及びワーク３０は損傷する場合がある。従って、ＣＰＵ５１は、軸移動キーの押下による主軸９の移動指令、及びテーブル１５の移動指令を無効にし、主軸９の移動と、テーブル１５のＸＹ軸方向への移動とを何れも禁止して（Ｓ３０）、処理を終了する。

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、ＣＰＵ５１はタップ戻し処理を実行する（Ｓ２８）。

図１５のフローチャートを参照して、タップ戻し処理について説明する。ＣＰＵ５１は、押下されたキーがインチング動作の指示であるか否かを判断する（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、ＣＰＵ５１はタップ動作が中断して停止した主軸９の現在位置を、フラッシュメモリ５７の現在位置記憶エリア５７２（図１０参照）に記憶する（Ｓ４４）。

次いで、ＣＰＵ５１は、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を読み出す（Ｓ４５）。さらに、ＣＰＵ５１は、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を読み出す（Ｓ４６）。通常のタップ戻し動作の場合は、ＣＰＵ５１は、最大主軸回転数を読み出す。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、ＣＰＵ５１は最大主軸回転数を主軸回転数記憶エリア５５４に記憶する。

次いで、ＣＰＵ５１は、最初のタップ戻しか否かを判断する（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い場合、ＣＰＵ５１は最初のタップ戻しであると判断する。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）、ＣＰＵ５１はフラッシュメモリ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を参照し、主軸９をワーク３０に向けて移動させるＺ軸下降動作を実行する（Ｓ４８）。このとき、ＣＰＵ５１は、タップ戻しフラグを立てる。

図１６に示すグラフのように、Ｚ軸下降動作では、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、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Ｈ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Ｈをなくすことができる。それ故、タップ戻しのために主軸９を回転したときに工具１３が主軸９から外れることがない。また、Ｚ軸下降量は、主軸回転数記憶エリア５５４に記憶された主軸回転数に基づいて設定される。従って、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、ＣＰＵ５１はＺ軸方向に下降した地点からタップ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、主軸回転方向を決定する。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。ＣＰＵ５１は、これらの値を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に記憶する。ＣＰＵ５１は、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を生成する（Ｓ４９）。

そして、ＣＰＵ５１は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を実行する（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、ＣＰＵ５１は処理を図１４のＳ２９に移行する。

ところで、ワーク３０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が喰いついたまま、主軸９から工具１３が外れて、工具１３が折損したり、主軸９内部の工具クランプ機構（図示外）が損傷したりする場合がある。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）、ＣＰＵ５１はバックアップＲＡＭ５５の各種記憶エリア５５２〜５５５からタップ戻し情報を読み出す（Ｓ４２）。さらに、ＣＰＵ５１はフラッシュメモリ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を読み出す（Ｓ４３）。まず、ＣＰＵ５１は最大主軸回転数を読み出す。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、ＣＰＵ５１は、最大主軸回転数を主軸回転数記憶エリア５５４に記憶する。次いで、ＣＰＵ５１は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）を読み出す。

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、ＣＰＵ５１は、１回の戻し動作で上昇させる主軸９の移動量を算出する。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は０．２５ｍｍ上昇する。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、ＣＰＵ５１は、主軸９の戻し回転角度、目標位置、主軸回転数、主軸回転方向を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）に記憶する。

次いで、ＣＰＵ５１は、最初のタップ戻しか否かを判断する（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）、ＣＰＵ５１はフラッシュメモリ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を参照し、上記と同様に、主軸９をワーク３０に向けて移動させるＺ軸下降動作を実行する（Ｓ４８）。

そして、ＣＰＵ５１は、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を生成する（Ｓ４９）。ＣＰＵ５１は、タップ戻し指令に基づいてインチング動作を実行する（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、ＣＰＵ５１は図１４のＳ２９に処理を移行する。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軸下降動作は実行しない。ＣＰＵ５１は、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を生成する（Ｓ４９）。ＣＰＵ５１は、タップ戻し指令に基づいてインチング動作を実行する（Ｓ５０）。そして、ＣＰＵ５１は図１４のＳ２９に処理を移行する。

次に、ＣＰＵ５１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を判断する（Ｓ２９）。タップ動作開始位置まで復帰した場合（Ｓ２９：ＹＥＳ）、ＣＰＵ５１はバックアップ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をクリアし（Ｓ２７）、処理を終了する。

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）、ＣＰＵ５１は処理を終了する。さらに、作業者が解除キーと「Ｈ」キーとを再度押すことで、ＣＰＵ５１は上記キー入力処理（Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２４、Ｓ２５、Ｓ２８）を実行し、同じタップ生成指令に基づき、インチング動作を実行する（Ｓ４１〜Ｓ４６）。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）、ＣＰＵ５１はバックアップ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をクリアし（Ｓ２７）、処理を終了する。

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）、ＣＰＵ５１は図１１の画面に切り替え（Ｓ２７）、処理を終了する。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、ＣＰＵ５１は処理を終了する。

以上説明において、図９に示すバックアップＲＡＭ５５は、本発明の「加工指令記憶手段」に相当する。図１４に示すＳ２０の処理を実行するＣＰＵ５１は、本発明の「モード設定手段」に相当する。図１４に示すＳ３０の処理を実行するＣＰＵ５１は、「移動無効手段」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、電源復帰時にタップ戻し情報がバックアップＲＡＭ５５に記憶してある場合には主軸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。タップ戻し動作を実行する際には、主軸９が装着した工具１３の移動、又はテーブル１５のＸＹ方向への移動を指示する軸移動キー（キーボード１２）の押下による移動指令が無効となる。それ故、数値制御装置５０は、作業者がタップ戻し動作の操作を誤って軸移動キー（キーボード１２）を押下しても工具１３又はテーブル１５が移動することはない。従って、数値制御装置５０は、主軸９又はテーブル１５の移動によって工具１３及びワーク３０が損傷するのを防ぐことができる。

なお、本発明の数値制御装置、制御プログラム及び記憶媒体は、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、最初のインチング動作を実行するときに、主軸９を一旦下降させてから上昇させたが、通常のタップ戻し動作が選択された場合でも、Ｚ軸下降動作を行わせるようにしてもよい。また、主軸９の下降動作は、省略してもよい。

また、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、上記実施形態では、主軸９にタップである工具１３を装着した場合に、タップ戻し動作において軸移動キーの押下による主軸９の移動指令、及びテーブル１５の移動指令を無効にしたが、「穴空け加工」を行うドリルである工具を主軸９に装着した場合に、軸移動キーの押下による主軸９の移動指令、及びテーブル１５の移動指令を無効にす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、主軸９の移動、及びテーブル１５の主軸９の回転軸と直交するＸＹ軸方向への移動を禁止するようにしている。操作パネル１０に設けた、主軸９を移動するＺ軸移動キー（図示外）が押下された場合は、主軸９のＺ軸方向へ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）、ＸＹ軸方向へのテーブル１５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）、主軸９のＺ軸方向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. 予め記憶手段に記憶した加工プログラム中の加工指令に基づいて主軸に装着された工具でワークに加工をしている間に、該加工が中断された際、前記工具又は前記ワークの移動を指示する移動指示手段が有効な手動運転モードで、前記工具を前記ワークから引き抜く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、
   前記加工の中断後、前記手動運転モードに変更するモード設定手段と、
   前記モード設定手段によって前記手動運転モードに変更した場合、前記移動指示手段による前記工具の回転軸と直交する方向への前記工具又は前記ワークの移動の指示を無効にする移動無効手段と
   を備えたことを特徴とする数値制御装置。
2. 前記加工指令が生成された場合に該加工指令に関する情報を記憶する加工指令記憶手段を更に備え、
   前記モード設定手段は、前記加工指令記憶手段によって前記加工指令に関する情報が記憶されている場合に、前記手動運転モードに変更することを特徴とする請求項１に記載の数値制御装置。
3. 前記加工は、タップ動作であることを特徴とする請求項１又は２に記載の数値制御装置。
4. 予め記憶手段に記憶した加工プログラム中の加工指令に基づいて主軸に装着された工具でワークに加工をしている間に、該加工が中断された際、前記工具又は前記ワークの移動を指示する移動指示手段が有効な手動運転モードで、前記工具を前記ワークから引き抜く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、
   前記加工の中断後、前記手動運転モードに変更するモード設定ステップと、
   前記モード設定ステップによって前記手動運転モードに変更した場合、前記移動指示手段による前記工具の回転軸と直交する方向への前記工具又は前記ワークの移動の指示を無効にする移動無効ステップと
   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。
5. 請求項４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。