特許 7362975 複合加工装置、複合加工装置の制御方法、及び、制御方法を実行させるためのプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-10-06

(45)【発行日】2023-10-17

(54)【発明の名称】複合加工装置、複合加工装置の制御方法、及び、制御方法を実行させるためのプログラム

(51)【国際特許分類】

   B23P 23/04 20060101AFI20231010BHJP

   B23K 20/12 20060101ALI20231010BHJP

   B23Q 15/12 20060101ALI20231010BHJP

   B23Q 15/18 20060101ALI20231010BHJP

   B23Q 17/09 20060101ALI20231010BHJP

   G05B 19/18 20060101ALI20231010BHJP

   G05B 19/404 20060101ALI20231010BHJP

【ＦＩ】

B23P23/04

B23K20/12 340

B23Q15/12 Z

B23Q15/18

B23Q17/09 A

G05B19/18 T

G05B19/404 K

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2023545376

(86)(22)【出願日】2023-03-09

(86)【国際出願番号】 JP2023009006

【審査請求日】2023-07-26

(31)【優先権主張番号】PCT/JP2022/034766

(32)【優先日】2022-09-16

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000114787

【氏名又は名称】ヤマザキマザック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100142871

【弁理士】

【氏名又は名称】和田 哲昌

(74)【代理人】

【識別番号】100094743

【弁理士】

【氏名又は名称】森 昌康

(74)【代理人】

【識別番号】100175628

【弁理士】

【氏名又は名称】仁野 裕一

(72)【発明者】

【氏名】松原 英司

(72)【発明者】

【氏名】垣内 晋

(72)【発明者】

【氏名】南谷 正泰

(72)【発明者】

【氏名】加藤 拓実

(72)【発明者】

【氏名】木村 聖

【審査官】小川 真

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１７／１１５４０１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１６／０６７８７４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１２－１３９７４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－１３６３３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－９４２６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００８／００８３８１７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特許第７３０５９０３（ＪＰ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｐ ２３／０４

Ｂ２３Ｋ ２０／１２

Ｂ２３Ｑ １５／１２

Ｂ２３Ｑ １５／１８

Ｂ２３Ｑ １７／０９

Ｇ０５Ｂ １９／１８

Ｇ０５Ｂ １９／４０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

切削加工と摩擦攪拌接合とを実行するための複合加工装置の制御方法であって、
前記複合加工装置に取付可能な複数の工具のそれぞれが、前記切削加工用の工具と、前記摩擦攪拌接合用の工具とのいずれであるかを表す工具情報を前記複合加工装置のハードウェアプロセッサが前記複合加工装置の記憶手段から読み出し、
前記複数の工具のうち、前記複合加工装置によって実行される加工プログラムによって呼び出される実行工具を表す命令を前記ハードウェアプロセッサが前記加工ブログラムから読み取り、
前記工具情報及び前記命令に基づいて、前記実行工具が前記切削加工用の工具と前記摩擦攪拌接合用の工具のうちのいずれであるかを前記ハードウェアプロセッサが判定し、
前記実行工具が前記切削加工用の工具であると判定すると、前記ハードウェアプロセッサが前記切削加工において前記複合加工装置に設けられた温度センサから検出された温度に基づく前記実行工具の位置の補正を有効とし、
前記実行工具が前記摩擦攪拌接合用の工具であると判定すると、前記ハードウェアプロセッサが前記摩擦攪拌接合において前記実行工具を回転させるモータにかかる負荷を求め、前記負荷に基づく前記実行工具の位置の補正を有効とする、
ことを含む、制御方法。

【請求項2】

前記負荷に基づく前記実行工具の位置の補正を有効とすることは、前記温度に基づく前記実行工具の位置の補正を無効とすることを含む、請求項１に記載の制御方法。

【請求項3】

前記モータにかかる前記負荷を求めることは、前記モータの駆動電流または前記モータの駆動トルクを取得することを含む、
請求項１に記載の制御方法。

【請求項4】

前記負荷に基づく前記実行工具の位置の補正は、前記実行工具の回転軸方向の位置の補正である、
請求項１に記載の制御方法。

【請求項5】

前記温度に基づく前記実行工具の位置の補正を有効にすることは、前記温度センサから検出された前記温度に基づいて、前記温度センサから検出される温度が基準温度である場合の前記実行工具の刃先の位置からの位置ずれを推定して、前記切削加工において前記位置ずれに基づく前記実行工具の位置の補正を実行することを含む、
請求項１に記載の制御方法。

【請求項6】

前記温度に基づく前記実行工具の位置の補正を有効にすることは、前記加工プログラムの前記実行工具による加工を規定する部分において、前記負荷に基づく前記実行工具の位置の補正を指示する負荷調整コードが含まれていても、前記ハードウェアプロセッサが前記負荷調整コードを無視することを含む、
請求項５に記載の制御方法。

【請求項7】

前記温度に基づく前記実行工具の位置の補正を有効にすることは、前記加工プログラムの前記実行工具による加工を規定する部分において、前記負荷に基づく前記実行工具の位置の補正を指示する負荷調整コードが含まれていると、前記ハードウェアプロセッサがエラーメッセージを出力することを含む、請求項６に記載の制御方法。

【請求項8】

前記負荷に基づく前記実行工具の位置の補正を有効にすることは、前記加工プログラムの前記実行工具による加工を規定する部分において前記負荷に基づく前記実行工具の位置の補正を指示する負荷調整コードが含まれていると、前記負荷調整コードを実行することを含む、請求項１から７のいずれかに記載の制御方法。

【請求項9】

前記負荷に基づく前記実行工具の位置の補正を有効にすることは、前記加工プログラムの前記実行工具による加工を規定する部分において前記負荷調整コードが含まれていないと、前記負荷に基づく前記実行工具の位置の補正も前記温度に基づく前記実行工具の位置の補正も実行しないことを含む、請求項８に記載の制御方法。

【請求項10】

ユーザによって入力された前記工具情報を前記記憶手段に記憶することをさらに含む、請求項１から７のいずれかに記載の制御方法。

【請求項11】

前記負荷に基づく前記実行工具の位置の補正は、前記負荷が実質的に変わらないように、前記実行工具の位置をフィードバック補正することを含む、請求項１から７のいずれかに記載の制御方法。

【請求項12】

前記ハードウェアプロセッサによる実行時に、請求項１から７のいずれかに記載の制御方法の処理を前記ハードウェアプロセッサに実行させる指示を備えるプログラム。

【請求項13】

請求項１から７のいずれかに記載の制御方法の処理を実行する前記ハードウェアプロセッサと前記記憶手段とを備える数値制御装置と、
前記切削加工用の工具と前記摩擦攪拌接合用の工具との両方を取付け可能な主軸と、
前記主軸を回転させるように構成されるモータと、
前記モータを駆動する駆動信号を送るように構成されるドライバと、
前記温度センサと、
を備える、複合加工装置。

【請求項14】

前記切削加工用の工具と前記摩擦攪拌接合用の工具との両方を収納可能な工具マガジンと、
前記工具マガジンと前記主軸との間で工具を交換するように構成される工具交換装置と、
をさらに備える、請求項１３に記載の複合加工装置。

【請求項15】

ユーザによって前記工具情報を入力するためのインタフェースをさらに備える、
請求項１３に記載の複合加工装置。

【請求項16】

前記記憶手段は、メモリであって、
前記数値制御装置は、前記メモリに記憶された請求項１２に記載のプログラムをさらに含む、
請求項１３に記載の複合加工装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複合加工装置、複合加工装置の制御方法、及び、制御方法を実行させるためのプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

切削加工と摩擦攪拌接合とをともに実行可能な複合加工装置（Ｃｏｍｂｉｎｅｄ Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ Ａｐｐａｒａｔｕｓ）が知られている（例えば、特許文献１）。工具の制御は、切削加工に適した位置制御（例えば、特許文献２）と、摩擦攪拌接合工具の挿入深さを制御することによる主軸を回転させるモータ（主軸モータ）の負荷制御（例えば、特許文献３）の２つの方法があることが知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】国際公開第２０１７／１１５４０１号

【文献】国際公開第２０１６／０６７８７４号

【文献】特開２００３－０８０３８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１は、摩擦攪拌接合工具と、切削工具とがともに取付け可能で、接合プログラムのときは、摩擦攪拌接合工具を呼び出して取付け、切削プログラムのときは、切削工具を呼び出して取り付ける工作機械を記載している。この工具の呼出は、加工プログラムに記述されたピン番号、もしくは、ピン記号に基づいて行われている。しかし、特許文献１に係る工作機械は、現在起動している加工プログラムが接合プログラムなのか切削プログラムなのか認識しているわけではない。あくまでも加工プログラムに動作された位置に工具を移動する動作をおこなっているに過ぎない。同様に、特許文献１に係る工作機械は、加工ヘッドに取り付けられた工具が摩擦攪拌接合工具であるか、切削工具であるかを識別しているわけではない。あくまでも加工プログラムに記述されたピン番号、もしくは、ピン記号と、加工ヘッドに取り付けられた工具のピン番号、もしくは、ピン記号を識別しているに過ぎない。このように、特許文献１は摩擦攪拌接合か切削加工かを識別する手段を有さないため、特許文献１に位置制御が記載された特許文献２や負荷制御が記載された特許文献３の文献を組み合わせたとしても、位置制御と負荷制御を自動で切り替えることができない。

【0005】

本願に開示される技術の目的は、工具の種類に応じて位置制御と負荷制御を自動で切り替えることが可能な複合加工装置、制御方法、及び、プログラムを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の第１態様に係る制御方法は、切削加工と摩擦攪拌接合とを実行するための複合加工装置の制御方法であって、複合加工装置に取付可能な複数の工具のそれぞれが、切削加工用の工具と、摩擦攪拌接合用の工具とのいずれであるかを表す工具情報を取得することを含む。当該制御方法は、複数の工具のうち、複合加工装置によって実行される加工プログラムによって呼び出される実行工具を表す命令を取得することを含む。当該制御方法は、工具情報及び命令に基づいて、実行工具が切削加工用の工具と摩擦攪拌接合用の工具のうちのいずれであるかを判定することを含む。当該制御方法は、実行工具が切削加工用の工具であると判定すると、切削加工において複合加工装置に設けられた温度センサから検出された温度に基づく実行工具の位置の補正を有効とすることを含む。当該制御方法は、実行工具が摩擦攪拌接合用の工具であると判定すると、摩擦攪拌接合において実行工具を回転させるモータにかかる負荷を求め、負荷に基づく実行工具の位置の補正を有効とすることを含む。

【0007】

本開示の第２態様によれば、第１態様による制御方法では、モータにかかる負荷を求めることは、モータの駆動電流またはモータの駆動トルクを取得することを含む。

【0008】

本開示の第３態様によれば、第１態様または第２態様による制御方法では、負荷に基づく実行工具の位置の補正は、実行工具の回転軸方向の位置の補正である。

【0009】

本開示の第４態様によれば、第１態様から第３態様のいずれかによる制御方法では、温度に基づく実行工具の位置の補正を有効にすることは、温度センサから検出された温度に基づいて、温度センサから検出される温度が基準温度である場合の実行工具の刃先の位置からの位置ずれを推定して、切削加工において位置ずれに基づく実行工具の位置の補正を実行することを含む。

【0010】

本開示の第５態様によれば、第１態様から第４態様のいずれかによる制御方法では、温度に基づく実行工具の位置の補正を有効にすることは、加工プログラムの実行工具による加工を規定する部分において、負荷に基づく実行工具の位置の補正を指示する負荷調整コードが含まれていても、負荷調整コードを無視することを含む。

【0011】

本開示の第６態様によれば、第５態様による制御方法では、温度に基づく実行工具の位置の補正を有効にすることは、加工プログラムの実行工具による加工を規定する部分において、負荷に基づく実行工具の位置の補正を指示する負荷調整コードが含まれていると、エラーメッセージを報知することを含む。

【0012】

本開示の第７態様によれば、第１態様から第６態様のいずれかによる制御方法では、負荷に基づく実行工具の位置の補正を有効にすることは、加工プログラムの実行工具による加工を規定する部分において負荷に基づく実行工具の位置の補正を指示する負荷調整コードが含まれていると、負荷調整コードを実行することを含む。

【0013】

本開示の第８態様によれば、第７態様による制御方法では、負荷に基づく実行工具の位置の補正を有効にすることは、加工プログラムの実行工具による加工を規定する部分において負荷調整コードが含まれていないと、負荷に基づく実行工具の位置の補正も温度に基づく実行工具の位置の補正も実行しないことを含む。

【0014】

本開示の第９態様によれば、第１態様から第８態様のいずれかによる制御方法は、ユーザによって入力された工具情報を記憶手段に記憶することをさらに含む。工具情報を取得することは、工具情報を記憶手段から読みだすことを含む。

【0015】

本開示の第１０態様によれば、第１態様から第９態様のいずれかによる制御方法では、負荷に基づく実行工具の位置の補正は、負荷が実質的に変わらないように、実行工具の位置をフィードバック補正することを含む。

【0016】

本開示の第１１態様に係るプログラムは、複合加工装置のハードウェアプロセッサによる実行時に、第１態様から第１０態様のいずれかによる制御方法の処理をハードウェアプロセッサに実行させる指示を備える。

【0017】

本開示の第１２態様に係る複合加工装置は、第１態様から第１０態様のいずれかによる制御方法の処理を実行する手段と、工具情報を記憶するように構成される記憶手段と、切削加工用の工具と摩擦攪拌接合用の工具との両方を取付け可能な主軸と、主軸を回転させるように構成されるモータと、モータを駆動する駆動信号を送るように構成されるドライバと、温度センサと、を備える。

【0018】

本開示の第１３態様によれば、第１２態様による複合加工装置は、切削加工用の工具と摩擦攪拌接合用の工具との両方を収納可能な工具マガジンと、工具マガジンと主軸との間で工具を交換するように構成される工具交換装置と、をさらに備える。

【0019】

本開示の第１４態様によれば、第１２態様または第１３態様による複合加工装置は、ユーザによって工具情報を入力するためのインタフェースをさらに備える。

【0020】

本開示の第１５態様によれば、第１２態様から第１４態様のいずれかによる複合加工装置では、記憶手段は、メモリである。第１態様から第１０態様のいずれかによる制御方法の処理を実行する手段は、メモリに記憶された第１１態様に係るプログラムと、プログラムを実行するハードウェアプロセッサとを含む。

【0021】

第１態様に係る制御方法と、第１態様による制御方法の処理をハードウェアプロセッサに実行させる第１１態様に係るプログラムと、第１態様による制御方法の処理を実行する手段を備える第１２態様に係る複合加工装置とでは、実行工具が切削加工用の工具であると判定すると、温度に基づく実行工具の位置の補正、すなわち位置制御を有効とし、実行工具が摩擦攪拌接合用の工具であると判定すると、負荷に基づく実行工具の位置の補正、すなわち負荷制御を有効とする。したがって、工具の種類に応じて位置制御と負荷制御を自動で切り替えることを可能とする。

【0022】

第２態様に係る制御方法と、第２態様による制御方法の処理をハードウェアプロセッサに実行させる第１１態様に係るプログラムと、第２態様による制御方法の処理を実行する手段を備える第１２態様に係る複合加工装置とでは、モータへの入力であるモータの駆動電流もしくは、駆動電流からモータの特性によって算出可能な駆動トルクを利用することによってリアルタイムにモータ負荷を算出することができる。なお、駆動トルクを使用する場合、モータ特性に依存しないため、モータの種類が異なる多様な工作機械に適用することが可能となる。

【0023】

第３態様に係る制御方法と、第３態様による制御方法の処理をハードウェアプロセッサに実行させる第１１態様に係るプログラムと、第３態様による制御方法の処理を実行する手段を備える第１２態様に係る複合加工装置とでは、回転軸方向の位置補正のため、刃先抵抗を効率よく減少させることができ、加工品質を向上させることができる。

【0024】

第４態様に係る制御方法と、第４態様による制御方法の処理をハードウェアプロセッサに実行させる第１１態様に係るプログラムと、第４態様による制御方法の処理を実行する手段を備える第１２態様に係る複合加工装置とでは、実行工具が切削加工用の工具であるとき、温度に基づく実行工具の刃先位置を実行するため、切削加工における加工品質を向上させることができる。

【0025】

第５態様に係る制御方法と、第５態様による制御方法の処理をハードウェアプロセッサに実行させる第１１態様に係るプログラムと、第５態様による制御方法の処理を実行する手段を備える第１２態様に係る複合加工装置とでは、実行工具が切削加工用の工具であるとき、負荷調整コードを無視するので、誤ってプログラムに負荷調整コードをいれても、本来切削加工で必要な位置制御を有効とすることができる。その結果、切削加工の加工品質を向上させることができる。

【0026】

第６態様に係る制御方法と、第６態様による制御方法の処理をハードウェアプロセッサに実行させる第１１態様に係るプログラムと、第６態様による制御方法の処理を実行する手段を備える第１２態様に係る複合加工装置とでは、実行工具が切削加工用の工具であるとき、誤ってプログラムに負荷調整コードをいれられていると、エラーメッセージを表示するため、ユーザは、無効なコードを入力してしまったことに気づくことができ、ユーザエクスペリエンスを向上させることができる。

【0027】

第７態様に係る制御方法と、第７態様による制御方法の処理をハードウェアプロセッサに実行させる第１１態様に係るプログラムと、第７態様による制御方法の処理を実行する手段を備える第１２態様に係る複合加工装置とでは、実行工具が摩擦攪拌接合用の工具であるとき、負荷調整コードによって負荷制御の実行を定めることができるので、ユーザは負荷制御を実行するか否かを自由に定めることができる。

【0028】

第８態様に係る制御方法と、第８態様による制御方法の処理をハードウェアプロセッサに実行させる第１１態様に係るプログラムと、第８態様による制御方法の処理を実行する手段を備える第１２態様に係る複合加工装置とでは、実行工具が摩擦攪拌接合用の工具であるとき、負荷調整コードが無い場合、位置制御も負荷制御もいずれも実行しないようにすることができるので、ユーザはプログラムのオリジナルコードを選択的に実行することができる。

【0029】

第９態様に係る制御方法と、第９態様による制御方法の処理をハードウェアプロセッサに実行させる第１１態様に係るプログラムと、第９態様による制御方法の処理を実行する手段を備える第１２態様に係る複合加工装置とでは、新規の工具が切削加工用の工具であるか、摩擦攪拌接合用の工具であるかを記憶手段にユーザが登録し、その記憶手段に登録された情報をもとに複合加工装置は、自動で切削加工用の工具か摩擦攪拌接合用の工具かを自動で判別することができる。

【0030】

第１０態様に係る制御方法と、第１０態様による制御方法の処理をハードウェアプロセッサに実行させる第１１態様に係るプログラムと、第１０態様による制御方法の処理を実行する手段を備える第１２態様に係る複合加工装置とでは、主軸モータに係る負荷を一定とするように負荷制御できるので、摩擦攪拌接合の加工品質を向上させることができる。

【0031】

第１３態様に係る複合加工装置では、切削加工用の工具と摩擦攪拌接合用の工具とを工具の種類を区別することなく収納できるため、工具マガジンの工具保管ポケットを有効に活用できる。さらに、切削加工用の工具と摩擦攪拌接合用の工具とを機械的に入れ替えることができるので、自動化できる製造プロセスを増加させることができる。

【0032】

第１４態様に係る複合加工装置では、ユーザが工具情報を複合加工装置から入力することができるので、工具情報の登録作業が容易となる。また、工具情報から切削加工用の工具か摩擦攪拌接合用の工具かを確認することできるため、複合加工装置の工具マガジンにどのような工具が取り付けられているかを確認する必要がなく、プログラムの作成や修正が容易となる。

【0033】

第１５態様に係る複合加工装置では、汎用的なアーキテクチャで第１態様～第１０態様に係る制御を実現することができるので、複合加工装置の製造コストを低減することができる。

【発明の効果】

【0034】

本願に開示される技術によれば、工具の種類に応じて位置制御と負荷制御を自動で切り替えることが可能な複合加工装置、制御方法、及び、プログラムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0035】

【図1】図１は、実施形態に係る複合加工装置の外観構成を示す図である。

【図2】図２は、実施形態に係る複合加工装置の電子回路の構成を示す図である。

【図3】図３は、図１に示した複合加工装置の加工ヘッドの概要を示す断面図である。

【図4】図４は、図１に示した複合加工装置の加工ヘッドの概要を示す断面図である。

【図5】図５は、工具マガジンと工具交換装置とを示す拡大斜視図である。

【図6】図６は、複合加工装置の制御方法、すなわち、制御プログラムの動作を示すフローチャートである。

【図7A】図７Ａは、切削加工用の工具の工具データの一例である。

【図7B】図７Ｂは、摩擦攪拌接合用の工具の工具データの一例である。

【図8】図８は、ステップＳ２の動作の詳細を表すフローチャートである。

【図9】図９は、ステップＳ３の動作の詳細を表すフローチャートである。

【図10】図１０は、ステップＳ４の動作の詳細を表すフローチャートである。

【図11】図１１は、ステップＳ５の動作の詳細を表すフローチャートである。

【図12A】図１２Ａは、切削加工の加工プログラムの一例である。

【図12B】図１２Ｂは、摩擦攪拌接合の加工プログラムの一例である。

【図13A】図１３Ａは、切削加工の加工プログラムの別の一例である。

【図13B】図１３Ｂは、摩擦攪拌接合の加工プログラムの別の一例である。

【発明を実施するための形態】

【0036】

以下、この発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。なお、図中において同じ符号は、対応するまたは実質的に同一の構成を示している。
＜実施形態＞
＜複合加工装置１の構成＞
図１は、実施形態に係る切削加工と摩擦攪拌接合とを実行するための複合加工装置１の外観構成を示す斜視図である。図２は、実施形態に係る複合加工装置１の電子回路の構成を示す図である。図１に示すように、複合加工装置１は、制御盤１０と、ワークＷ（図３、図４参照）を保持する加工テーブル１１と、ワークＷに対してＸＹＺ方向にそれぞれ移動可能な加工ヘッド１２と、工具マガジン１５と、工具交換装置１６とを備える。なお、図１には表示されていないが、複合加工装置１は、制御盤１０以外の上述の構成を覆うカバーをさらに備えてもよい。

【0037】

図２を参照すると、制御盤１０は、複合加工装置１の動作を制御する数値制御装置２と、当該数値制御装置２が実行する加工制御における加工条件等をユーザが入力するためのキー、ボタン、ダイヤル、タッチパネルなどの入力インタフェース１０ａと、ユーザに加工条件や各種センサによる検出結果等を表示する表示装置１０ｂと、を備える。数値制御装置２は、ハードウェアプロセッサ３と、メモリ４と、バス５と、入出力インタフェース６とを有している。メモリ４は、接合プログラムや切削プログラム等の加工プログラム７と、工具を制御するための制御プログラム８と、工具が切削加工用の工具と摩擦攪拌接合用の工具とのいずれであるかを表す工具情報を格納する工具データ９とを記憶する。メモリ４は、記憶手段と呼称してもよい。つまり、記憶手段は、工具情報を記憶するように構成される。ハードウェアプロセッサ３は、各種プログラムを実行する。以降の実施形態において、ハードウェアプロセッサ３を単にプロセッサ３と呼称してもよい。

【0038】

図３及び図４は、図１に示した複合加工装置１の加工ヘッド１２の概要を示す断面図である。図３及び図４に示すように、加工ヘッド１２は、筐体をなす中空の主軸フレーム１２ａと、主軸フレーム１２ａに内包される主軸１２ｂと、を含む。加工ヘッド１２の主軸フレーム１２ａは、図２に示されるＸＹＺ駆動機構１３に取り付けられてＸＹＺの３軸方向に移動可能とされている。ＸＹＺ駆動機構１３は、好ましくは、ＸＹＺの各方向に移動させる複数のモータと、複数のモータのそれぞれに接続される、ボールねじや歯車などから構成される複数の回転＝並進変換機構とを含む。また、主軸１２ｂの一端は、例えばモータなどの回転駆動装置１４に接続されて回転軸ＡＸ１の周りに回転するように構成される。回転駆動装置１４は、主軸フレーム１２ａに固定されたステータ１４ｓと、主軸１２ｂに固定されたロータ１４ｒとを含む。好ましくは、回転駆動装置１４は、ＡＣ誘導モータであるが、ＡＣ同期モータであってもＤＣモータであってもよい。ＸＹＺ駆動機構１３は、上記複数のモータの回転を制御する駆動電流を送るためのＸＹＺ駆動ドライバ２２に接続され、回転駆動装置１４は、回転駆動装置１４に駆動電流を送るための回転駆動ドライバ２３に接続される。ＸＹＺ駆動ドライバ２２と回転駆動ドライバ２３とは、入出力インタフェース６を介して数値制御装置２に接続される。

【0039】

加工ヘッド１２の下端には、工具ホルダ１７が着脱自在に取り付けられる。図３は、実施形態による摩擦攪拌接合用の工具Ｔ１を示している。摩擦攪拌接合とは、工具Ｔ１の先端のプローブＴＴを回転させながら２つのワークＷ１、Ｗ２の間に挿入して、摩擦熱によりそれぞれの金属材料を軟化し攪拌することによって２つのワークＷ１、Ｗ２を接合させることを言う。図４は、実施形態による切削加工用の工具Ｔ２を示している。図３及び図４に示すように、工具Ｔ１、Ｔ２は、工具ホルダ１７に保持される。

【0040】

工具ホルダ１７はその上端にプルスタッド１８を有し、プルスタッド１８に接続される略円錐台形状のホルダフランジ１７Ｆを有している。ホルダフランジ１７Ｆは、主軸１２ｂの回転軸ＡＸ１に対する径方向に切り欠いた溝部１７Ｇを有している。一方、主軸１２ｂにはプルスタッド１８と嵌合可能なコレットチャック１９と、溝部１７Ｇと嵌合可能なキー部１２Ｋを有している。コレットチャック１９は、主軸１２ｂの回転軸ＡＸ１に沿う回転軸方向ＤＸに移動可能である。コレットチャック１９は、回転軸方向ＤＸのうち、プルスタッド１８から工具Ｔ１、Ｔ２に向かう第１方向ＤＲ１にシフトすると、回転軸ＡＸ１に対する径方向に開くように構成され、プルスタッド１８が着脱可能となる。コレットチャック１９は、回転軸方向ＤＸのうち、工具Ｔ１、Ｔ２からプルスタッド１８に向かう第２方向ＤＲ２にシフトすると、回転軸ＡＸ１に対する径方向に閉じるように構成され、プルスタッド１８と嵌合される。プルスタッド１８がコレットチャック１９に嵌合することによって工具ホルダ１７が主軸１４ｂに固定される。このとき、主軸１２ｂのキー部１２Ｋが工具ホルダ１７の溝部１７Ｇに嵌合するため、工具ホルダ１７の主軸１２ｂに対する回転が規制される。したがって、主軸１４ｂは、切削加工用の工具Ｔ２と摩擦攪拌接合用の工具Ｔ１との両方を取付け可能である。以降の実施形態において、主軸１４ｂに取り付けられた工具を実行工具ＴＥと呼ぶ。

【0041】

回転駆動ドライバ２３は、加工プログラム７によって設定されている目標主軸回転速度になるように回転駆動装置１４の駆動電流を制御するフィードバック制御を実行する。回転駆動装置１４がＡＣ誘導モータである場合、回転駆動装置１４がベクトル制御されていることを前提とすると、ｄ軸の指令電流と、ｑ軸の指令電流のうち、ｑ軸の指令電流をこの駆動電流として制御する。すなわち、回転駆動ドライバ２３は、回転駆動装置１４に取り付けられたエンコーダなどの回転速度検出センサ２４によって検出される回転速度が目標主軸回転速度よりも小さいとき、駆動電流を増やし、当該回転速度が目標主軸回転速度よりも大きいとき、駆動電流を減少させる。この駆動電流は、入出力インタフェース６を介して数値制御装置２に送られる。

【0042】

図３及び図４に示すように、主軸フレーム１２ａ及び主軸１２ｂは、熱電対などの温度センサ２１ａ、２１ｂを有している。温度センサ２１ａは有線によって電力が供給され、温度センサ２１ｂは図示しない電磁誘導カプラによって電力が供給される。温度センサ２１ａ、２１ｂは、検出された温度を表す値を無線通信によって数値制御装置２に送信することができる。温度センサ２１ａは無線に代えて有線で検出された温度を表す値を数値制御装置２に送信してもよい。図４に示すように、切削加工用の工具Ｔ２は、温度センサ２１ｃを有している。温度センサ２１ｃは、図示しない電磁誘導カプラによって電力が供給され、検出された温度を表す値を無線通信によって数値制御装置２に送信することができる。なお、温度センサ２１ａ～２１ｃのうちのいずれかが省略されてもよい。

【0043】

工具マガジン１５は、摩擦攪拌接合用の工具Ｔ１を保持する工具ホルダ１７と、切削加工用の工具Ｔ２を保持する工具ホルダ１７との両方を収納可能である。図５は、工具マガジン１５と工具交換装置１６とを示す拡大斜視図である。工具マガジン１５は、複数の工具ホルダ１７を保持する複数の保持部１５ａと、複数の保持部１５ａを周囲軌道に沿って移動させる保持部移動装置１５ｂと、を有する。工具マガジン１５は、工具マガジン１５に保管されている工具ホルダ１７を、工具交換装置１６がアクセス可能な待機位置ＰＨに移動させるホルダ取出装置１５ｃを有していてもよい。

【0044】

工具交換装置１６は、工具マガジン１５と主軸１２ｂとの間で工具を交換するように構成される。工具交換装置１６は、工具交換アーム１６ａと、工具交換アーム１６ａを回転させるアーム回転装置１６ｂと、工具交換アーム１６ａを直線的に移動させるアーム移動装置１６ｃとを有する。アーム回転装置１６ｂは、工具交換アーム１６ａを、追加回転軸ＡＸ２周りに回転させる。また、アーム移動装置１６ｃは、工具交換アーム１６ａを追加回転軸ＡＸ２に平行な方向に移動させる。工具交換装置１６は、交換前後の工具ホルダ１７を把持可能なマジックハンドに類似した構成の把持部１６ｄ、１６ｅを有する。

【0045】

＜制御プログラムの動作＞
つぎに、図２の制御プログラム８の動作、すなわち、複合加工装置１の制御の詳細について説明する。図６は、複合加工装置１の制御方法、すなわち、制御プログラム８の動作のフローチャートである。制御プログラム８は、複合加工装置１のハードウェアプロセッサ３による実行時に、図６及び図６に付随する図８～図１１に記載の制御方法の処理をハードウェアプロセッサ３に実行させる指示を備える。図６及び図６に付随する図８～図１１に記載の制御方法の処理を実行する手段は、メモリ４に記憶された制御プログラム８と、制御プログラム８を実行するハードウェアプロセッサ３とを含む。図６を参照すると、ステップＳ１において、当該制御方法において、制御プログラム８を実行するプロセッサ３は、複合加工装置１に取付可能な複数の工具のそれぞれが、切削加工用の工具Ｔ２と、摩擦攪拌接合用の工具Ｔ１とのいずれであるかを表す工具情報（工具データ９）を取得する。工具情報を取得することは工具情報をメモリ４（記憶手段）から読みだすことを含む。

【0046】

図７Ａは、切削加工用の工具Ｔ２の工具データ９の一例である。図７Ｂは、摩擦攪拌接合用の工具Ｔ１の工具データ９の一例である。なお、切削加工用の工具Ｔ２の工具データ９は、他の補正用のパラメータを含んでよい。図７Ａ及び図７Ｂを参照すると、ＴＮｏ．はＴコードに相当する。Ｔコードは、Ｔコードに応じて工具マガジン１５の複数の保持部１５ａのうちどの保持部１５ａに保持されている工具ホルダ１７であるかを示している。したがって、異なる複数の保持部１５ａには異なるＴコードが割り当てられる。Ｔコードは、工具名と呼径とサフィックスとの組み合わせに対応する。サフィックスは任意のアルファベットを割り当て可能である。したがって、複数の同じ工具に対してサフィックスを変えることによって異なるＴコードを割り当て可能である。

【0047】

各Ｔコードに対応する工具が摩擦攪拌接合用の工具Ｔ１であるか、切削加工用の工具Ｔ２であるかは、工具を表す命令の１つである工具名に基づいて判定することができる。摩擦攪拌接合用の工具Ｔ１の工具名は、ＦＳＷツールである。切削加工用の工具Ｔ２の工具名は、ＦＳＷツール以外の名称である。図７Ａ及び図７Ｂを参照すると、工具データ９は、Ｔコード、工具名、呼径、サフィックス以外に、工具長、工具径、プローブ径、ショルダ径（工具Ｔ１のうち、接合中に材料表面に接触する、プローブＴＴより大径の部分）などの他の工具の属性情報、長補正量、径補正量などの工具の摩耗等を考慮した補正パラメータを含んでもよい。ただし、工具データ９は、Ｔコード、工具名、呼径、サフィックス以外の情報を含まなくてもよい。各Ｔコードに対応する工具が摩擦攪拌接合用の工具Ｔ１であるか、切削加工用の工具Ｔ２であるかは、工具の命令の１つとして工具名がＦＳＷツールの場合をあげたが、図７Ａ及び図７Ｂの通り、切削加工用の工具と摩擦攪拌接合用の工具を比較すると、摩擦攪拌接合用の工具は、プローブ径、ショルダ径など摩擦攪拌接合用の工具固有の項目がある。このため、もし、加工プログラム７が工具固有の項目を含む場合、制御プログラム８を実行するプロセッサ３は、工具名によらず、摩擦攪拌接合用の工具固有の項目で、工具を表す命令として判定してもよい。

【0048】

つぎに、図６のステップＳ２において、当該制御方法において、制御プログラム８を実行するプロセッサ３は、加工プログラム７によって呼び出させる各加工プロセス（切削加工、摩擦攪拌接合などの、１つの工具によって連続的に行われる加工のそれぞれ）において使用される実行工具ＴＥを表す命令を取得する。その命令とは、具体的には、工具名を表す命令である。ステップＳ３において、当該制御方法において、制御プログラム８を実行するプロセッサ３は、工具情報及び当該命令に基づいて、実行工具ＴＥが摩擦攪拌接合用の工具Ｔ１と切削加工用の工具Ｔ２とのうちのいずれであるかを判定する。より具体的には、制御プログラム８を実行するプロセッサ３は、実行工具ＴＥの工具名がＦＳＷツールであるとき、実行工具ＴＥが攪拌接合用の工具Ｔ１であると判定する。制御プログラム８を実行するプロセッサ３は、実行工具ＴＥの工具名がＦＳＷツール以外の名称であるとき、実行工具ＴＥが切削加工用の工具Ｔ２であると判定する。

【0049】

当該制御方法において、制御プログラム８を実行するプロセッサ３は、ステップＳ３において実行工具ＴＥが摩擦攪拌接合用の工具Ｔ１であると判定すると、ステップＳ４において、回転駆動ドライバ２３から検出された回転駆動装置１４にかかる負荷に基づく実行工具ＴＥの位置の補正（負荷制御）を有効とする。この負荷制御とは、例えば、特許文献３にも示されるように、回転駆動装置１４にかかる負荷が工具Ｔ１の挿入深さ（ＸＹＺ駆動機構１３から取得可能）に対応する目標負荷に近づくように、制御プログラム８を実行するプロセッサ３が、工具Ｔ１の挿入位置（ＸＹＺ駆動機構１３に送る位置指令）を制御する。この負荷は、回転駆動装置１４の駆動電流値であってもよい。この駆動電流値とは、逐次の電流値の絶対値であってもよいが、予め定めた所定の時間間隔内において取得された電流値の２乗した値を足し合わせた値の平方根としてもよい。また、負荷は、回転駆動装置１４の最大駆動電流値に対する回転駆動ドライバ２３から出力される駆動電流値の比として表される負荷率であってもよい。さらに、負荷は、回転駆動装置１４の定格電流値に対する回転駆動ドライバ２３から出力される駆動電流値の比として表される負荷率であってもよい。あるいは、負荷は、回転駆動ドライバ２３から出力される駆動電流値から得られる回転駆動装置１４の駆動トルクであってもよい。回転駆動装置１４がＤＣモータであれば、駆動トルクはモータ電流に比例するため、モータ特性から定まるトルク定数をもとに算出することができる。また、回転駆動装置１４がＡＣ誘導モータ、またはＡＣ同期モータであっても、ベクトル制御されていると考えると、駆動トルクとトルク電流成分の指令電流であるｑ軸電流は比例関係と考えられるため、ＤＣモータと同様にｑ軸電流からモータの特性値を利用して算出できる。好ましくは、負荷に基づく実行工具ＴＥの位置の補正は、負荷が実質的に変わらないように、実行工具ＴＥの位置をフィードバック補正することを含む。なお、負荷に基づく実行工具ＴＥの位置の補正は、実行工具ＴＥの回転軸方向ＤＸの位置の補正である。

【0050】

当該制御方法において、制御プログラム８を実行するプロセッサ３は、ステップＳ３において実行工具ＴＥが切削加工用の工具Ｔ２であると判定すると、ステップＳ５において、切削加工において温度センサ２１ａ～２１ｃから検出された温度に基づく実行工具ＴＥの位置の補正（位置制御）を有効とする。この位置制御とは、例えば、国際公開第２０２１／０４４４９１号に示されるように、温度センサ２１ａ～２１ｃから検出された温度に基づいて、温度センサ２１ａ～２１ｃから検出される温度が基準温度である場合の実行工具ＴＥの刃先の位置からの位置ずれ（熱変位）を推定して、切削加工において位置ずれ（熱変位）に基づく実行工具ＴＥの位置の補正を実行する。この場合、国際公開第２０２１／０４４４９１号に示されるように、温度センサ２１ａ～２１ｃごとに基準温度からの温度ずれにあらかじめ定めた係数を乗じてそれらの和を求めることによって位置ずれを推定してもよく、各温度センサ２１ａ～２１ｃの基準温度からの温度ずれに対応する刃先ずれをテーブル等で記憶しておき、当該テーブルを参照して位置ずれを推定してもよい。なお、温度に基づく実行工具ＴＥの位置の補正は、実行工具ＴＥの回転軸方向ＤＸの位置の補正である。

【0051】

上述のステップＳ２、Ｓ４、及び、Ｓ５は、加工プログラム７のプログラムフォーマットに応じて異なる。以下、加工プログラム７のプログラムフォーマットに基づく特有の処理について説明する。

【0052】

図８は、ステップＳ２の動作の詳細を表すフローチャートである。図９は、ステップＳ３の動作の詳細を表すフローチャートである。図１０は、ステップＳ４の動作の詳細を表すフローチャートである。図１１は、ステップＳ５の動作の詳細を表すフローチャートである。図１２Ａは、切削加工の加工プログラム７の一例である。図１２Ｂは、摩擦攪拌接合の加工プログラム７の一例である。図１２Ａ及び図１２Ｂの加工プログラム７のプログラムフォーマットは、対話式フォーマットと呼ばれる。以下、対話式フォーマットにより記述された加工プログラム７を加工プログラム７Ａと呼称する。

【0053】

加工プログラム７Ａは、複合加工装置１を数値制御するためのプログラムコードによって記述されている。加工プログラム７Ａでは少なくとも以下の内容が定義される。
（１）共通ユニット：加工前のワークＷの材質及び形状
（２）基本座標ユニット：ワーク座標系と機械座標系の設定方法
（３）加工ユニット：最終加工形状のうちの各部位(part)の加工法や加工形状
共通ユニット、基本座標ユニット、加工ユニットは、それぞれ、ユニット番号（unit number）を有している。

【0054】

図１２Ａ及び図１２Ｂは、上記ユニットのうち、加工ユニットのみを示している。加工ユニットは、ユニット番号UNo.と、加工内容を特定する情報（ユニット名）と、工具Ｔ１、Ｔ２及び工具Ｔ１、Ｔ２の切削条件（cutting condition）を設定する工具シーケンスＴＳと、当該加工ユニット内で加工される加工形状を規定する形状シーケンスＳＳとを含む。工具シーケンスＴＳとは、当該加工ユニットで規定される部位の加工形状（例えば、１つの棒材、１つのネジ穴）を形成する上で必要となる一連の加工段階(machining stages)をいう。形状シーケンスＳＳとは、加工形状を決定するためのワーク座標での工具の刃先の開始点、終了点、開始点と終了点との間の接続関係（直線、円弧など）によって定義されたセグメント（segment）の集合をいう。

【0055】

図１２Ａ及び図１２Ｂの例では、加工ユニットが１つの工具シーケンスＴＳと１つの形状シーケンスＳＳとを有する例を示している。しかし、加工ユニットが複数の工具シーケンスを有してもよい。複雑な加工形状に対応するために、加工ユニットが複数の形状シーケンスを有してもよい。加工ユニットが複数の工具シーケンスと複数の形状シーケンスを有する場合、当該加工ユニットの実行においては、まず、工具シーケンスの並び順に１つ１つの工具シーケンスに対して次の工具シーケンスがプログラム上に出現するまでの全ての形状シーケンスに示された形状を生成できるように工具を動かすように実行される。各工具シーケンスは、シーケンス番号SNo.によって区別される。各形状シーケンスは、FIG項目に記載された番号によって区別される。

【0056】

工具シーケンスＴＳにおいて工具名がＦＳＷツールであると、図１２Ｂに示されるように、その工具シーケンスＴＳに対応する形状シーケンスＳＳ夫々は、負荷制御を行うか否かのコード（’負荷制御’）と、負荷を指定するコード（’負荷トルク’）を含む。図１２Ｂでは、負荷トルクの大きさ（単位Ｎ・ｍ）が’負荷トルク’の数値として表されている。この例では、負荷を指定するコードは負荷トルクである場合を示しているが、駆動電流値であってもよく、上述する負荷率であってもよい。負荷制御を行う場合、’負荷制御’の値は’する’であり、負荷制御を行わない場合、’負荷制御’の値は’しない’である。ここで、値’する’を含む’負荷制御’コードと’負荷トルク’コードとを総称して、負荷に基づく実行工具ＴＥの位置の補正を指示する負荷調整コードと呼ぶ。形状シーケンスＳＳの’負荷制御’コードの値が’しない’である場合、当該形状シーケンスＳＳは負荷調整コードを含まないと定める。

【0057】

図８、図１２Ａ、及び、図１２Ｂを参照すると、ステップＳ２では、図８のステップＳ２１においてプログラムフォーマットが対話式フォーマットである場合、ステップＳ２２において、当該制御方法において制御プログラム８を実行するプロセッサ３は、工具シーケンスＴＳの工具名を、実行工具ＴＥを表す命令として取得する。なお、ステップＳ２２では追加の処理として、当該制御方法において、加工プログラム７を実行するプロセッサ３は、工具シーケンスＴＳの工具名、呼径、サフィックスを取得し、工具データ９を参照して、取得した工具名、呼径、サフィックスの組み合わせに対応するＴコードを取得し、取得したＴコードに対応する保持部１５ａに保持された工具ホルダ１７を主軸１２ｂに取り付ける処理を行ってもよい。

【0058】

ステップＳ３では、図９のステップＳ３１においてプログラムフォーマットが対話式フォーマットである場合、ステップＳ３３において、当該制御方法において制御プログラム８を実行するプロセッサ３は、工具シーケンスＴＳの工具名がＦＳＷツールであるか否かを判定し、ＦＳＷツールである場合、次の工具シーケンスＴＳを実行するまで、実行工具ＴＥが摩擦攪拌接合用の工具Ｔ１であると判定する（ステップＳ３４）。対話式フォーマットによるプログラムコードは、上述するように、各形状シーケンスＳＳにおいて負荷制御に係るコードを含む。したがって、上述する負荷に基づく実行工具ＴＥの位置の補正（負荷制御）を有効にすることは、加工プログラム７の実行工具ＴＥによる加工を規定する部分（形状シーケンスＳＳ）において負荷に基づく実行工具ＴＥの位置の補正を指示する負荷調整コードが含まれていると、加工プログラム７の実行工具ＴＥによる摩擦攪拌接合において、回転駆動装置１４にかかる負荷に基づく実行工具ＴＥの位置の補正（負荷制御）を実行することを含む。具体的には、ステップＳ４では、図１０のステップＳ４１においてプログラムフォーマットが対話式フォーマットである場合、ステップＳ４２において当該制御方法において制御プログラム８を実行するプロセッサ３は、形状シーケンスＳＳに負荷調整コードを含むか否か判定する。形状シーケンスＳＳに負荷調整コードが含まれている場合（ステップＳ４２でＹｅｓ）、当該制御方法において制御プログラム８を実行するプロセッサ３は、次の形状シーケンスＳＳを実行するまで負荷制御を実行する（ステップＳ４３）。一方、形状シーケンスＳＳに負荷調整コードを含まれていない場合（ステップＳ４２でＮｏ）、ステップＳ４４において当該制御方法において制御プログラム８を実行するプロセッサ３は、加工プログラム７Ａの実行工具ＴＥによる加工を規定する部分（形状シーケンスＳＳ）において、負荷制御も位置制御も実行しない。

【0059】

ステップＳ３では、図９のステップＳ３１においてプログラムフォーマットが対話式フォーマットである場合、ステップＳ３３において、当該制御方法において制御プログラム８を実行するプロセッサ３は、工具シーケンスＴＳの工具名がＦＳＷツールでない場合、実行工具ＴＥが切削加工用の工具Ｔ２であると判定する（ステップＳ３５）。このとき、上述する温度に基づく実行工具ＴＥの位置の補正（位置制御）を有効にすることは、温度センサ２１ａ～２１ｃから検出された温度に基づいて、温度センサ２１ａ～２１ｃから検出される温度が基準温度である場合の実行工具ＴＥの刃先の位置からの位置ずれ（熱変位）を推定して、切削加工において位置ずれ（熱変位）に基づく実行工具ＴＥの位置の補正（位置制御）を実行することを含む。具体的には、ステップＳ５では、図１１のステップＳ５１においてプログラムフォーマットが対話式フォーマットである場合、ステップＳ５２において当該制御方法において制御プログラム８を実行するプロセッサ３は、工具シーケンスＴＳの工具名がＦＳＷツールでない場合、次の工具シーケンスＴＳを実行するまで位置制御を実行する。

【0060】

加工プログラム７は、図１２Ａ及び図１２Ｂの例に限られず、ＥＩＡ（Ｅｌｅｃｔｏｎｉｃ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）／ＩＳＯ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ）フォーマットに基づく加工プログラム７であってもよい。図１３Ａ及び図１３Ｂの加工プログラム７のプログラムフォーマットを加工プログラム７Ｂと呼ぶ。図１３Ａは、切削加工用の工具Ｔ２による加工プログラム７Ｂを示し、図１３Ｂは、摩擦攪拌接合用の工具Ｔ１による加工プログラム７Ｂを示している。図１３Ａ及び図１３Ｂの行番号４のコードを参照すると、ＥＩＡ／ＩＳＯフォーマットに基づく加工プログラム７Ｂは、Ｍ６コード直前に記載されたＴコードによって、摩擦攪拌接合用の工具Ｔ１と、切削加工用の工具Ｔ２とのいずれであるかを判別可能である。

【0061】

具体的には、ステップＳ２では、図８のステップＳ２１においてプログラムフォーマットがＥＩＡ／ＩＳＯフォーマットである場合、ステップＳ２３において当該制御方法において制御プログラム８を実行するプロセッサ３は、加工プログラム７ＢからＴコードを、実行工具ＴＥを表す命令として取得する。ステップＳ３では、図９のステップＳ３１においてプログラムフォーマットがＥＩＡ／ＩＳＯフォーマットである場合、ステップＳ３２において当該制御方法において制御プログラム８を実行するプロセッサ３は工具情報（工具データ９）を参照し、Ｔコードに対応する工具名を取得する。

【0062】

図１３Ａの例では、加工プログラム７Ｂから読み込まれたＴコードがＴ１０であって、工具データ９を参照すると、ＴコードがＴ１０である実行工具ＴＥの工具名はフェイスミルであるので、実行工具ＴＥが切削加工用の工具Ｔ２であると判定する。つまり、図９のステップＳ３３において、当該制御方法において制御プログラム８を実行するプロセッサ３は、工具シーケンスＴＳの工具名がＦＳＷツールでない場合、実行工具ＴＥが切削加工用の工具Ｔ２であると判定する（ステップＳ３５）。図１３Ｂの例では、加工プログラム７Ｂから読み込まれたＴコードがＴ１１であって、工具データ９を参照すると、ＴコードがＴ１１である実行工具ＴＥの工具名はＦＳＷツールであるので、実行工具ＴＥが切削加工用の工具Ｔ２であると判定する。つまり、図９のステップＳ３３において、当該制御方法において制御プログラム８を実行するハードウェアプロセッサ３は、工具シーケンスＴＳの工具名がＦＳＷツールであるか否かを判定し、ＦＳＷツールである場合、次の工具シーケンスＴＳを実行するまで、実行工具ＴＥが摩擦攪拌接合用の工具Ｔ１であると判定する（ステップＳ３４）。

【0063】

ＥＩＡ／ＩＳＯフォーマットによるプログラミングでは、位置制御に係る特別なコードをプログラムコードに含むことは要求されないが、負荷制御に係る特別なコードをプログラムコードに含むことは要求される。図１３Ｂを参照すると、摩擦攪拌接合用の工具Ｔ１による加工プログラム７Ｂは、Ｍ６コードによって摩擦攪拌接合用の工具Ｔ１に入れ替える指令の後、負荷を指定するＢ１１８．コード（図１３Ｂの行番号６のコード）を含む。このコードは、Ｂの後目標となる負荷トルク（単位Ｎ・ｍ）が表されている。そして、摩擦攪拌接合用の工具Ｔ１による加工プログラム７Ｂは、座標指定のコードの後、負荷制御を実行するＭ８００コード（図１３Ｂの行番号１３のコード）を含む。摩擦攪拌接合用の工具Ｔ１による加工プログラム７Ｂは、摩擦攪拌接合用の工具Ｔ２の移動のコードの後、負荷制御を解除するＭ８０１コード（図１３Ｂの行番号１７のコード）を含む。ここで、Ｂ１１８．コードとＭ８００コードとを総称して、負荷に基づく実行工具ＴＥの位置の補正を指示する負荷調整コードと呼ぶ。

【0064】

ＥＩＡ／ＩＳＯフォーマットによるプログラムコードは、Ｔコードに対応する工具名がＦＳＷツールでなければ、上述する位置制御がデフォルトで実行される。ただし、Ｔコードに対応する工具名がＦＳＷツールでなく、ＥＩＡ／ＩＳＯフォーマットによるプログラムコードが負荷調整コードを含んでいれば、複合加工装置１は、例えば、「プログラムには無効なＭ８００コード（または、Ｂ１１８．コード、Ｍ８０１コード）が含まれていますが、無視しました」などのエラーメッセージを表示して負荷調整コードを無視し、位置制御を実行する。また、Ｔコードに対応する工具名がＦＳＷツールである場合、ＥＩＡ／ＩＳＯフォーマットによるプログラムコードが負荷調整コードを含んでいれば、そのコードに従って負荷制御を実行する。Ｔコードに対応する工具名がＦＳＷツールであってＥＩＡ／ＩＳＯフォーマットによるプログラムコードが負荷調整コードを含んでいない場合、複合加工装置１は、位置制御と負荷制御とのいずれも実行しない。

【0065】

したがって、図１３Ａに示される加工プログラム７Ｂが温度センサ２１ａ～２１ｃから検出された温度に基づく実行工具ＴＥの位置の補正に関するコードを何ら含んでいないことは、制御プログラム８を実行するプロセッサ３が位置制御を実行しないことを意味しない。実行工具ＴＥが切削加工用の工具Ｔ２であるときの、温度に基づく実行工具ＴＥの位置の補正（位置制御）を有効にすることは、温度センサ２１ａ～２１ｃから検出された温度に基づいて、温度センサ２１ａ～２１ｃから検出される温度が基準温度である場合の実行工具ＴＥの刃先の位置からの位置ずれ（熱変位）を推定して、切削加工において位置ずれ（熱変位）に基づく実行工具ＴＥの位置の補正（位置制御）を実行することを含む。具体的には、ステップＳ５では、図１１のステップＳ５１においてプログラムフォーマットがＥＩＡ／ＩＳＯフォーマットであって加工プログラム７によって呼び出させる加工プロセスのコードが負荷調整コードを含んでいない場合（ステップＳ５３でＮｏ）、ステップＳ５２において当該制御方法において制御プログラム８を実行するプロセッサ３は、加工プログラム７Ｂの実行工具ＴＥによる加工を規定する部分において、位置制御を実行する。つまり、当該制御方法において制御プログラム８を実行するプロセッサ３は、Ｍ６コードによって工具が他の工具に入れ替わるかＭ３０コードによって加工プログラム７Ｂが終了するまで位置制御を実行する。

【0066】

一方、例えば、図１３ＢのコードにおいてＴコードがＴ１１ではなくてＴ１０であった場合のように、ステップＳ５に係る図１１のステップＳ５１においてプログラムフォーマットがＥＩＡ／ＩＳＯフォーマットであって加工プログラム７によって呼び出させる加工プロセスのコードが負荷調整コードを含む場合（ステップＳ５３でＹｅｓ）、ステップＳ５４において当該制御方法において制御プログラム８を実行するプロセッサ３は、加工プログラム７Ｂの実行工具ＴＥによる加工を規定する部分において、負荷に基づく実行工具ＴＥの位置の補正を指示する負荷調整コードが含まれていても、負荷調整コードを無視する。つまり、温度に基づく実行工具ＴＥの位置の補正（位置制御）を有効にすることは、加工プログラム７Ｂの実行工具ＴＥによる加工を規定する部分において、負荷に基づく実行工具ＴＥの位置の補正を指示する負荷調整コードが含まれていても、負荷調整コードを無視することを含む。その後、ステップＳ５５において当該制御方法において制御プログラム８を実行するプロセッサ３は、表示装置１０ｂにエラーメッセージを表示させる。つまり、温度に基づく実行工具ＴＥの位置の補正（位置制御）を有効にすることは、加工プログラム７Ｂの実行工具ＴＥによる加工を規定する部分において、負荷に基づく実行工具ＴＥの位置の補正を指示する負荷調整コードが含まれていると、エラーメッセージを報知することを含む。ステップＳ５５の処理が終了すると、当該制御方法において制御プログラム８を実行するプロセッサ３は、ステップＳ５２を実行する。

【0067】

また、ステップＳ４に係る回転駆動装置１４にかかる負荷に基づく実行工具ＴＥの位置の補正（負荷制御）を有効とすることは、ステップＳ４１においてプログラムフォーマットがＥＩＡ／ＩＳＯフォーマットであるときに、加工プログラム７Ｂの実行工具ＴＥによる加工を規定する部分において、負荷調整コードが含まれていると（ステップＳ４５でＹｅｓ）負荷調整コードを実行する（ステップＳ４３）ことを含む。具体的には、当該制御方法において制御プログラム８を実行するプロセッサ３は、Ｍ８００コードが呼び出されてからＭ８０１コードが呼び出されるまで負荷調整コードに基づく負荷制御を実行する。

【0068】

一方、例えば、図１３ＡのコードにおいてＴコードがＴ１０ではなくてＴ１１であった場合のように、ステップＳ４に係る図９のステップＳ４１においてプログラムフォーマットがＥＩＡ／ＩＳＯフォーマットであって加工プログラム７によって呼び出させる加工プロセスのコード（加工プログラム７Ｂの実行工具ＴＥによる加工を規定する部分）において負荷調整コードを含まれていない場合（ステップＳ４５でＮｏ）、ステップＳ４４において当該制御方法において制御プログラム８を実行するプロセッサ３は、加工プログラム７Ｂの実行工具ＴＥによる加工を規定する部分において、負荷制御も位置制御も実行しない。つまり、負荷に基づく実行工具ＴＥの位置の補正（負荷制御）を有効にすることは、加工プログラム７Ｂの実行工具ＴＥによる加工を規定する部分において負荷調整コードが含まれていないと、回転駆動装置１４にかかる負荷に基づく実行工具ＴＥの位置の補正（負荷制御）も温度に基づく実行工具ＴＥの位置の補正（位置制御）も実行しないことを含む。このとき、当該制御方法において制御プログラム８を実行するプロセッサ３は、実行工具ＴＥを移動させるコード（図１３Ａ、図１３Ｂの行番号１４のコード）のみに基づいて実行工具ＴＥを移動させる。

【0069】

制御プログラム８は、工具データ９に登録された工具情報を編集する機能も有している。具体的には、当該制御方法において制御プログラム８を実行するプロセッサ３は、図７Ａ及び図７Ｂの一行目に示された項目に対応するテキスト、アイコンなどのインジケータと、図７Ａ及び図７Ｂの二行目に示された内容に対応するテキストボックス、リストボックスなどの入力フォームとを表示装置１０ｂに表示する処理を実行する。当該制御方法において制御プログラム８を実行するプロセッサ３は、入力フォームにおいてユーザが入力インタフェース１０ａを介して入力した情報を、メモリ４に記憶する処理を実行させる。つまり、当該制御方法において制御プログラム８を実行するプロセッサ３は、ユーザによって入力された工具情報を記憶手段に記憶する処理を実行させる。なお、入力インタフェース１０ａと表示装置１０ｂとは、ユーザによって前記工具情報を入力するためのインタフェースである。
＜本実施形態における複合加工装置の制御方法の特徴及び効果＞
本実施形態にかかる複合加工装置１及びその制御方法は、実行工具ＴＥが切削加工用の工具Ｔ２であると判定すると、切削加工において複合加工装置１または切削加工用の工具Ｔ２に設けられた温度センサ２１ａ～２１ｃから検出された温度に基づく実行工具ＴＥの位置の補正を有効とすることを含む。本実施形態にかかる複合加工装置１及びその制御方法は、実行工具ＴＥが摩擦攪拌接合用の工具Ｔ１であると判定すると、摩擦攪拌接合において回転駆動装置１４にかかる負荷に基づく実行工具ＴＥの位置の補正を有効とすることを含む。したがって、工具の種類に応じて位置制御と負荷制御を自動で切り替えることを可能とする。
＜変形例＞
上述する実施形態のステップＳ４では、回転駆動ドライバ２３に指令電流として送られる駆動電流によって回転駆動装置１４にかかる負荷を算出する場合を例に挙げて説明したが、回転駆動ドライバ２３から回転駆動装置１４に送られる駆動電流を用いて回転駆動装置１４にかかる負荷を算出してもよい。ＤＣモータにかかるトルクは、上述するトルク特性からＤＣモータに直接かかる駆動電流値から算出可能である。また、ＡＣ誘導モータ、またはＡＣ同期モータにかかるトルクは、ベクトル制御されている場合、それぞれのモータに直接かかる３相の電流値から二相変換した上でｑ軸電流を算出し、予め数値制御装置２内に記憶させた回転数とトルクの関係からトルク換算係数を算出し、ｑ軸電流を乗算することによって算出可能である。ただし、ＡＣモータの種類によってトルク換算係数は異なるものを記憶させておく必要がある。

【0070】

上述の実施形態では、複合加工装置１が対話式フォーマットとＥＩＡ／ＩＳＯフォーマットとの両方のプログラムフォーマットに対応する例を示しているが、いずれか一方のみのプログラムフォーマットのみに対応するものであってもよい。その場合、図８～１０において、ステップＳ２１、Ｓ４１、Ｓ５１が省略され、複合加工装置１が対応しないプログラムフォーマットの処理が省略されてもよい。

【0071】

上述の実施形態では、複合加工装置１が立形マシニングセンターである例を示しているが、複合加工装置１が横形マシニングセンター、旋盤、付加製造装置を含む複合加工装置においても、切削加工と摩擦攪拌接合とをともに可能であれば、本実施形態の内容は適用可能である。

【0072】

上述の数値制御装置２の制御プログラム８のロジックの一部または全ての機能が専用のプロセッサや集積回路によって実現されてもよい。上述の制御プログラム８は、数値制御装置２に内蔵されたメモリ４にとどまらず、フロッピーディスク、光ディスク、ＣＤ－ＲＯＭおよび磁気ディスク等のディスク、ＳＤカード、ＵＳＢメモリ、外付けハードディスクなど数値制御装置２から取り外し可能で、数値制御装置２に読み取り可能な記憶媒体に記録されたものであってもよい。

【0073】

本願においては、「備える」およびその派生語は、構成要素の存在を説明する非制限用語であり、記載されていない他の構成要素の存在を排除しない。これは、「有する」、「含む」およびそれらの派生語にも適用される。

【0074】

「～部材」、「～部」、「～要素」、「～体」、および「～構造」という文言は、単一の部分や複数の部分といった複数の意味を有し得る。

【0075】

「第１」や「第２」などの序数は、単に構成を識別するための用語であって、他の意味（例えば特定の順序など）は有していない。例えば、「第１要素」があるからといって「第２要素」が存在することを暗に意味するわけではなく、また「第２要素」があるからといって「第１要素」が存在することを暗に意味するわけではない。

【0076】

程度を表す「実質的に」、「約」、および「およそ」などの文言は、実施形態に特段の説明がない限りにおいて、最終結果が大きく変わらないような合理的なずれ量を意味し得る。本願に記載される全ての数値は、「実質的に」、「約」、および「およそ」などの文言を含むように解釈され得る。

【0077】

本願において「Ａ及びＢの少なくとも一方」という文言は、Ａだけ、Ｂだけ、及びＡとＢの両方を含むように解釈されるべきである。

【0078】

上記の開示内容から考えて、本発明の種々の変更や修正が可能であることは明らかである。したがって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、本願の具体的な開示内容とは別の方法で本発明が実施されてもよい。

【要約】

切削加工と摩擦攪拌接合とを実行するための複合加工装置の制御方法は、複合加工装置に取付可能な複数の工具のそれぞれが切削加工用の工具と摩擦攪拌接合用の工具とのいずれであるかを表す工具情報を取得し、複数の工具のうち、複合加工装置によって実行される加工プログラムによって呼び出される実行工具を表す命令を取得し、工具情報及び命令に基づいて実行工具が切削加工用の工具であると判定すると、切削加工において複合加工装置に設けられた温度センサから検出された温度に基づく実行工具の位置の補正を有効とし、工具情報及び命令に基づいて実行工具が摩擦攪拌接合用の工具であると判定すると、摩擦攪拌接合において実行工具を回転させるモータにかかる負荷を求め、負荷に基づく実行工具の位置の補正を有効とする、ことを含む。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12A】

【図12B】

【図13A】

【図13B】