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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-04-17
(45)【発行日】2024-04-25
(54)【発明の名称】工作機械、工作機械の制御方法及び工作機械の制御プログラム
(51)【国際特許分類】
B23K 20/12 20060101AFI20240418BHJP
G05B 19/18 20060101ALI20240418BHJP
B23Q 17/00 20060101ALI20240418BHJP
【ＦＩ】
B23K20/12 Z
G05B19/18 W
B23K20/12 A
B23Q17/00 A
【請求項の数】
7
(21)【出願番号】P 2020166086
(22)【出願日】2020-09-30
(65)【公開番号】P2022057696
(43)【公開日】2022-04-11
【審査請求日】2023-05-15
(73)【特許権者】
【識別番号】000001960
【氏名又は名称】シチズン時計株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100099759
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 篤
(74)【代理人】
【識別番号】100123582
【弁理士】
【氏名又は名称】三橋 真二
(74)【代理人】
【識別番号】100114018
【弁理士】
【氏名又は名称】南山 知広
(74)【代理人】
【識別番号】100180806
【弁理士】
【氏名又は名称】三浦 剛
(74)【代理人】
【識別番号】100160716
【弁理士】
【氏名又は名称】遠藤 力
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 慎太郎
(72)【発明者】
【氏名】野口 賢次
【審査官】岩見 勤
(56)【参考文献】
【文献】特開平１０－１１８７７７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０３－１６９４８８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭５１－１２９８４２（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２３Ｋ ２０／１２
Ｇ０５Ｂ １９／１８
Ｂ２３Ｑ １７／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１主軸に回動可能に接続され、第１部材を把持可能な第１把持部と、第２部材を把持可能な第２把持部と、
前記第１主軸を制御して、前記第１部材と前記第２部材とを摩擦圧接接合する接合処理を実行する制御装置と、を有し、
前記制御装置は、前記接合処理の間に前記第１部材と第１把持部との間及び前記第２部材と第２把持部の間の少なくとも一方に発生する滑りに基づいて前記接合処理が正常であるか否かを判定し、前記接合処理が異常であると判定したときに、異常信号を出力する、ことを特徴とする工作機械。
【請求項2】
前記接合処理が正常であるか否かを判定する処理は、前記接合処理の間の前記第１把持部と前記第１部材との変位差に関するパラメータ、及び前記第２把持部と前記第２部材との変位差に関するパラメータの少なくとも一方から、前記接合処理の間に滑りが発生したか否かを判定する処理を含む、請求項１に記載の工作機械。
【請求項3】
前記接合処理が正常であるか否かを判定する処理は、前記接合処理の前後の前記第１主軸の移動量である主軸移動量を取得し、
前記接合処理の前後の前記第１部材の移動量である部材移動量を取得し、
前記主軸移動量及び前記部材移動量に基づいて、前記接合処理における第１部材の滑り量である第１滑り量を演算し、
前記第１滑り量に基づいて前記接合処理が正常であるか否かを判定する、
処理を含む、請求項２に記載の工作機械。
【請求項4】
前記接合処理が正常であるか否かを判定する処理は、前記第２把持部に把持された前記第２部材の端部と前記第２把持部との間の前記接合処理前の距離である処理前距離を取得し、
前記第２把持部に把持された前記第２部材の端部と前記第２把持部との間の前記接合処理後の距離である処理後距離を演算し、
前記処理前距離及び前記処理後距離に基づいて、前記接合処理における第２部材の滑り量である第２滑り量を演算し、
前記第２滑り量に基づいて前記接合処理が正常であるか否かを判定する、
処理を含む、請求項２又は３に記載の工作機械。
【請求項5】
前記第２把持部は、第２主軸に回動可能に接続され、前記処理後距離を演算する処理は、
前記接合処理後の前記第２把持部の位置である把持部位置を取得し、
前記第２部材を前記第２主軸から引き抜き、
前記第２主軸を前記第２主軸の軸方向と直交する方向に移動し、
前記第１主軸に近接する方向に前記第２主軸の軸方向に沿って前記第２主軸又は第１主軸を移動して、第２把持部を前記第２部材に接触させ、
第２把持部を前記第２部材に接触させたときの第２把持部の位置である部材端部位置を取得し、
前記把持部位置及び前記部材端部位置に基づいて処理後距離を取得する、
処理を含む、請求項４に記載の工作機械。
【請求項6】
第１主軸に回動可能に接続され、第１部材を把持可能な第１把持部と、第２部材を把持可能な第２把持部と、
を有する工作機械の制御方法であって、
前記第１主軸を制御して、前記第１部材と前記第２部材とを摩擦圧接接合する接合処理を実行し、
前記接合処理の間に前記第１部材と前記第１把持部との間及び前記第２部材と前記第２把持部との間の少なくとも一方に発生する滑りに基づいて前記接合処理が正常であるか否かを判定し、
前記接合処理が異常であると判定したときに、異常信号を出力する、
ことを含む、ことを特徴とする工作機械の制御方法。
【請求項7】
第１主軸に回動可能に接続され、第１部材を把持可能な第１把持部と、第２部材を把持可能な第２把持部と、
を有する工作機械の制御プログラムであって、
前記第１主軸を制御して、前記第１部材と前記第２部材とを摩擦圧接接合する接合処理を実行し、
前記接合処理の間に前記第１部材と前記第１把持部との間及び前記第２部材と前記第２把持部との間の少なくとも一方に発生する滑りに基づいて前記接合処理が正常であるか否かを判定し、
前記接合処理が異常であると判定したときに、異常信号を出力する、
処理をコンピュータに実行させる、ことを特徴とする工作機械の制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、工作機械、工作機械の制御方法及び工作機械の制御プログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
長尺な円柱状の一対の部材を相対回転させながら接触させて摩擦熱を発生して、発生した摩擦熱によって一対の部材を接合する摩擦圧接接合機において、接合時の寄り代を測定し、測定した寄り代に基づいて接合の良否を判定する技術が知られている。
【0003】
例えば、特許文献１には、摩擦圧接接合機に搭載される側長器によって測定される把持装置の移動量を摩擦圧接接合に伴う一対の部材のトータルの寄り代として取得する方法が記載される。また、特許文献２には、主軸に取り付けられたリニアエンコーダにより、摩擦圧接機の固定基準点に対する主軸の位置と、摩擦圧接接合の間の主軸の位置との差として測定される寄り代が所定の設定値になるように主軸の推力を調整する技術が記載される。さらに、特許文献３には、主軸に取り付けられたリニアエンコーダにより、摩擦圧接機の固定基準点に対する主軸の位置と、摩擦圧接中の主軸の位置との差として測定される寄り代が所定の設定値になるように主軸の推力を調整する技術が記載される。特許文献１～３に記載される技術では、接合処理の間の部材の寄り代を測定することにより、接合処理の良否を判定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開平９－４７８８５号公報
【文献】特開平７－１８５８４３号公報
【文献】特開平３－３２４８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
一方、主軸のチャックの把持力が大きくない旋盤等の工作機械によって部材を摩擦圧接接合することが考案されている。しかしながら、チャックの把持力が大きくない旋盤等の工作機械によって部材を摩擦圧接接合するときに部材とチャックとの間で滑りが発生して、接合不良が発生すると共に接合される部材の滑りにより疵が発生することがある。
【0006】
本発明は、このような課題を解決するものであり、部材を摩擦圧接接合するときに部材と把持部との間で滑りが発生したか否かを検出可能な工作機械を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明に係る工作機械は、第１主軸に回動可能に接続され、第１部材を把持可能な第１把持部と、第２部材を把持可能な第２把持部と、第１主軸を制御して、第１部材と第２部材とを摩擦圧接接合する接合処理を実行する制御装置と、を有し、制御装置は、接合処理の間に第１部材と第１把持部との間及び第２部材と第２把持部との間の少なくとも一方に発生する滑りに基づいて接合処理が正常であるか否かを判定し、接合処理が異常であると判定したときに、異常信号を出力する。
【0008】
さらに、本発明に係る工作機械では、接合処理が正常であるか否かを判定する処理は、接合処理の間の第１把持部と第１部材との変位差に関するパラメータ、及び第２把持部と第２部材との変位差に関するパラメータの少なくとも一方から、接合処理の間に滑りが発生したか否かを判定する処理を含むことが好ましい。
【0009】
さらに、本発明に係る工作機械では、接合処理が正常であるか否かを判定する処理は、接合処理の前後の第１主軸の移動量である主軸移動量を取得し、接合処理の前後の第１部材の移動量である部材移動量を取得し、主軸移動量及び部材移動量に基づいて、接合処理における第１部材の滑り量である第１滑り量を演算し、第１滑り量に基づいて接合処理が正常であるか否かを判定する処理を含むことが好ましい。
【0010】
さらに、本発明に係る工作機械では、接合処理が正常であるか否かを判定する処理は、第２把持部に把持された第２部材の端部と第２把持部との間の接合処理前の距離である処理前距離を取得し、第２把持部に把持された第２部材の端部と第２把持部との間の接合処理後の距離である処理後距離を演算し、処理前距離及び処理後距離に基づいて、接合処理における第２部材の滑り量である第２滑り量を演算し、第２滑り量に基づいて接合処理が正常であるか否かを判定する処理を含むことが好ましい。
【0011】
さらに、本発明に係る工作機械では、第２把持部は、第２主軸に回動可能に接続され、処理後距離を演算する処理は、接合処理後の第２把持部の位置である把持部位置を取得し、第２部材を第２主軸から引き抜き、第２主軸を第２主軸の軸方向と直交する方向に移動し、第１主軸に近接する方向に第２主軸の軸方向に沿って第２主軸又は第１主軸を移動して、第２把持部を第２部材に接触させ、第２把持部を第２部材に接触させたときの第２把持部の位置である部材端部位置を取得し、把持部位置及び部材端部位置に基づいて処理後距離を取得する処理を含むことが好ましい。
【0012】
また、本発明に係る工作機械の制御方法は、第１主軸に回動可能に接続され、第１部材を把持可能な第１把持部と、第２部材を把持可能な第２把持部と、を有する工作機械の制御方法であって、第１主軸を制御して、第１部材と第２部材とを摩擦圧接接合する接合処理を実行し、接合処理の間に第１部材と第１把持部との間及び第２部材と第２把持部との間の少なくとも一方に発生する滑りに基づいて接合処理が正常であるか否かを判定し、接合処理が異常であると判定したときに、異常信号を出力することを含む。
【0013】
また、本発明に係る工作機械の制御プログラムは、第１主軸に回動可能に接続され、第１部材を把持可能な第１把持部と、第２部材を把持可能な第２把持部と、を有する工作機械の制御プログラムであって、第１主軸を制御して、第１部材と第２部材とを摩擦圧接接合する接合処理を実行し、接合処理の間に第１部材と第１把持部との間及び第２部材と第２把持部との間の少なくとも一方に発生する滑りに基づいて接合処理が正常であるか否かを判定し、接合処理が異常であると判定したときに、異常信号を出力する処理をコンピュータに実行させる。
【発明の効果】
【0014】
本発明に係る工作機械は、部材を摩擦圧接接合するときに、部材と把持部との間で滑りが発生したか否かを検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】実施形態に係る工作機械を有する工作機械システムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、図面を参照しつつ、本発明の様々な実施形態について説明する。ただし、本発明の技術的範囲は、それらの実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。
【0017】
【0018】
ワーク加工システム１００は、工作機械１と、ワーク供給装置とも称されるバーフィーダ１０１とを有する。工作機械１は、ベッド１０と、正面主軸１１と、背面主軸１２と、ガイドブッシュ装置１３と、刃物台１４とを有する。正面主軸１１は第１主軸とも称され、背面主軸１２は第２主軸とも称される。工作機械１は、正面主軸操作機構２０と、第１チャック操作機構２５と、背面主軸操作機構３０と、第２チャック操作機構３５と、刃物台操作機構４０と、ＮＣ装置５０とを更に有する。工作機械１は、一対の部材を摩擦圧接接合する接合処理を実行する間に一対の部材の少なくとも一方に発生する滑りに基づいて接合処理が正常であるか否かを判定し、接合処理が異常であると判定したときに、異常信号を出力する。
【0019】
ベッド１０は、正面主軸１１、背面主軸１２、ガイドブッシュ装置１３及び刃物台１４が搭載される。正面主軸１１は、長尺な円柱状の第１部材Ｗ１を把持可能な中空状の部材であり、レール１５によってＺ１方向に移動可能である。正面主軸１１は、第１把持部とも称される第１チャック１１０を有する。背面主軸１２は、第１部材Ｗ１と同径の長尺な円柱状の第２部材Ｗ２を把持可能な中空状の部材であり、レール１６及び１７によってＺ２方向及びＸ２方向に移動可能である。背面主軸１２は、第２把持部とも称される第２チャック１２０を有する。なお、第２部材Ｗ２の径は、第１部材Ｗ１の径と異なってもよい。
【0020】
ガイドブッシュ装置１３は、正面主軸１１に把持される第１部材Ｗ１が挿通され、第１部材Ｗ１を支持しながら案内する。刃物台１４は、正面主軸１１及び背面主軸１２のそれぞれに把持される第１部材Ｗ１及び第２部材Ｗ２を切削する複数の工具１４０を保持し、レール１８及び１９に沿ってＸ１方向及びＹ１方向に移動可能である。
【0021】
正面主軸操作機構２０は、正面主軸駆動装置２１と、正面主軸位置センサ２２とを有する。正面主軸駆動装置２１は、モータであり、ＮＣ装置５０から電流が供給されることに応じて回転することで正面主軸１１をレール１５に沿ってＺ１方向に移動する。また、正面主軸操作機構２０は、回転電流が供給されることに応じて、正面主軸１１を回転する。正面主軸位置センサ２２は、例えば光学式のエンコーダであり、正面主軸駆動装置２１の回転を検出して、検出した正面主軸駆動装置２１の回転を示す回転データをＮＣ装置５０に出力する。
【0022】
第１チャック操作機構２５は、第１シリンダ２６と、第１ピストン２７と、第１アーム２８とを有する。第１シリンダ２６は、油圧等の流体が内部に充填され、ＮＣ装置５０から電流が供給されることに応じて第１ピストン２７をＺ１方向に移動する。第１アーム２８は、一端が第１ピストン２７に接続され且つ他端が第１チャック１１０に正面主軸１１の筐体を支点として回転可能に接続される。第１チャック操作機構２５では、ＮＣ装置５０から電流が供給されることに応じて第１シリンダ２６内部の流体を制御して第１シリンダ２６をＺ１方向に移動することで第１アーム２８が回転動作する。第１チャック１１０の状態は、第１アーム２８の回転動作に応じて第１部材Ｗ１を把持する状態と第１部材Ｗ１を解放する状態との間で切り換えられる。
【0023】
背面主軸操作機構３０は、背面主軸駆動装置３１と、背面主軸位置センサ３２とを有する。背面主軸駆動装置３１は、正面主軸駆動装置２１と同様にモータであり、ＮＣ装置５０から電流が供給されることに応じて回転することで背面主軸１２をレール１６及び１７に沿ってＺ２方向及びＸ２方向に移動する。また、背面主軸操作機構３０は、回転電流が供給されることに応じて、背面主軸１２を回転する。背面主軸位置センサ３２は、正面主軸位置センサ２２と同様に光学式のエンコーダであり、背面主軸駆動装置３１の回転を検出して、検出した背面主軸駆動装置３１の回転を示す回転データをＮＣ装置５０に出力する。
【0024】
第２チャック操作機構３５は、第２シリンダ３６と、第２ピストン３７と、第２アーム３８とを有する。第２シリンダ３６は、油圧等の流体が内部に充填され、ＮＣ装置５０から電流が供給されることに応じて第２ピストン３７をＺ２方向に移動する。第２アーム３８は、一端が第２ピストン３７に接続され且つ他端が第２チャック１２０に回動可能に接続される。第２チャック操作機構３５では、ＮＣ装置５０の指示に応じて第２シリンダ３６内部の流体を制御して第２シリンダ３６をＺ２方向に移動することで第２アーム３８が回転動作する。第２チャック１２０の状態は、第２アーム３８の回転動作に応じて第２部材Ｗ２を把持する状態と第２部材Ｗ２を解放する状態との間で切り換えられる。
【0025】
刃物台操作機構４０は、不図示のモータを有し、ＮＣ装置５０から電流が供給されることに応じて刃物台１４をレール１８及び１９に沿ってＸ１方向及びＹ１方向に移動する。
【0026】
バーフィーダ１０１は、フィンガーチャック１１１と、押し矢１１２と、押し矢駆動装置１１３と、押し矢位置センサ１１４とを有する。フィンガーチャック１１１は、第１部材Ｗ１を保持する保持部である。押し矢１１２は、正面主軸１１の延伸方向であるＺ１方向に第１部材Ｗ１及びフィンガーチャック１１１を移動する。押し矢駆動装置１１３は、モータであり、ＮＣ装置５０から電流が供給されることに応じて回転することで押し矢１１２をＺ１方向に移動する。押し矢位置センサ１１４は、例えば光学式のエンコーダであり、押し矢駆動装置１１３の回転を検出して、検出した押し矢駆動装置１１３の回転を示す回転データをＮＣ装置５０に出力する。
【0027】
図３は、ＮＣ装置５０のブロック図である。
【0028】
ＮＣ装置５０は、通信部５１と、記憶部５２と、入力部５３と、出力部５４と、制御部５５とを有する。通信部５１は、正面主軸１１、背面主軸１２及び刃物台１４をレール１５～１９上を移動する動力を供給する正面主軸駆動装置２１、背面主軸駆動装置３１及び刃物台操作機構４０等に配線を介して接続される。通信部５１は、制御部５５の指示に基づいて、正面主軸１１及び背面主軸１２の回転操作、並びに正面主軸１１、背面主軸１２及び刃物台１４の移動操作のための電流を、正面主軸１１、背面主軸１２、正面主軸操作機構２０及び背面主軸操作機構３０等に供給する。通信部５１は、押し矢駆動装置１１３に配線を介して接続され、押し矢１１２を移動するための電力を押し矢駆動装置１１３に供給する。
【0029】
記憶部５２は、例えば、半導体記憶装置、磁気テープ装置、磁気ディスク装置、及び光ディスク装置のうちの少なくとも一つを備える。記憶部５２は、制御部５５での処理に用いられるオペレーティングシステムプログラム、ドライバプログラム、アプリケーションプログラム、データ等を記憶する。例えば、記憶部５２は、正面主軸１１に把持された第１部材Ｗ１と背面主軸１２に把持された第２部材Ｗ２とを摩擦圧接接合するときの制御処理を制御部５５に実行させる制御プログラム等を記憶する。制御プログラムは、例えばＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な可搬型記録媒体から、公知のセットアッププログラム等を用いて記憶部５２にインストールされてもよい。
【0030】
また、記憶部５２は、制御処理で使用される種々のデータを記憶する。例えば、記憶部５２は、正面主軸位置センサ２２、背面主軸位置センサ３２及び押し矢位置センサ１１４から入力される回転データを記憶する。また、記憶部５２は、入力される回転データと、正面主軸１１、背面主軸１２及び押し矢１１２の移動量との関係を示す移動量変換テーブルを記憶する。また、記憶部５２は、接合処理前の正面主軸１１及び第１チャック１１０のＺ１方向の位置、並びに背面主軸１２及び第２チャック１２０のＺ２方向の位置のそれぞれを初期位置として記憶する。
【0031】
入力部５３は、データの入力が可能であればどのようなデバイスでもよく、例えば、タッチパネル、キーボード等である。オペレータは、入力部５３を用いて、文字、数字、記号等を入力することができる。入力部５３は、オペレータにより操作されると、その操作に対応する信号を生成する。そして、生成された信号は、オペレータの指示として、制御部５５に供給される。入力部５３は、工作機械の筐体の表面にオペレータによる操作が可能なように載置される不図示の操作盤に配置される。
【0032】
出力部５４は、映像や画像等の表示が可能であればどのようなデバイスでもよく、例えば、液晶ディスプレイ又は有機ＥＬ（Electro－Luminescence）ディスプレイ等である。出力部５４は、制御部５５から供給された映像データに応じた映像や、画像データに応じた画像等を表示する。また、出力部５４は、紙などの表示媒体に、映像、画像又は文字等を印刷する出力装置であってもよい。出力部５４は、入力部５３と共に、入力部５３が配置される不図示の操作盤に配置される。
【0033】
制御部５５は、一又は複数個のプロセッサ及びその周辺回路を有する。制御部５５は、工作機械１の全体的な動作を統括的に制御するものであり、例えば、ＣＰＵである。制御部５５は、記憶部５２に記憶されているプログラム（ドライバプログラム、オペレーティングシステムプログラム、アプリケーションプログラム等）に基づいて処理を実行する。また、制御部５５は、複数のプログラム（アプリケーションプログラム等）を並列に実行できる。
【0034】
制御部５５は、接合処理部５６と、滑り量演算部５７と、接合判定部５８と、異常信号出力部５９とを有する。これらの各部は、制御部５５が備えるプロセッサで実行されるプログラムにより実現される機能モジュールである。あるいは、これらの各部は、ファームウェアとして制御部５５に実装されてもよい。
【0035】
（実施形態に係る工作機械による制御処理）
図４は、工作機械１により実行される制御処理のフローチャートである。図５（ａ）はＳ１０１の処理を示す図であり、図５（ｂ）はＳ１０２の処理を示す図であり、図５（ｃ）はＳ１０３の処理を示す図であり、図５（ｄ）はＳ１０４の処理を示す図である。図４及び５（ａ）～５（ｄ）に示す制御処理は、予め記憶部５２に記憶されているプログラムに基づいて、主に制御部５５により工作機械１の各要素と協働して実行される。
図４は、工作機械１により実行される制御処理のフローチャートである。図５（ａ）はＳ１０１の処理を示す図であり、図５（ｂ）はＳ１０２の処理を示す図であり、図５（ｃ）はＳ１０３の処理を示す図であり、図５（ｄ）はＳ１０４の処理を示す図である。図４及び５（ａ）～５（ｄ）に示す制御処理は、予め記憶部５２に記憶されているプログラムに基づいて、主に制御部５５により工作機械１の各要素と協働して実行される。
【0036】
まず、接合処理部５６は、第１部材Ｗ１を正面主軸１１に配置すると共に、第２部材Ｗ２を背面主軸１２に配置する（Ｓ１０１）。接合処理部５６は、正面主軸１１の軸心及び軸方向と背面主軸１２の軸心及び軸方向とを一致させるように、正面主軸１１及び背面主軸１２を移動することを正面主軸操作機構２０及び背面主軸操作機構３０を移動する駆動装置に指示する。次いで、接合処理部５６は、第１部材Ｗ１を正面主軸１１に挿入し且つ第２部材Ｗ２を背面主軸１２に挿入することをバーフィーダ１０１等に指示する。
【0037】
次いで、接合処理部５６は、第１部材Ｗ１と第２部材Ｗ２との間の接合面に摩擦推力を印加する（Ｓ１０２）。接合処理部５６は、所定の摩擦回転数で第１部材Ｗ１を回転するように正面主軸操作機構２０に回転電流を供給する。正面主軸操作機構２０に回転電流が供給されることに応じて、第１部材Ｗ１は、摩擦回転数での回転を開始する。次いで、接合処理部５６は、第１部材Ｗ１を第２部材Ｗ２の方向に移動して、第１部材Ｗ１と第２部材Ｗ２との間の接合面に摩擦推力を印加する。接合処理部５６は、所定の第１移動距離を所定の第１移動速度で第１部材Ｗ１が移動するように正面主軸１１を移動する正面主軸操作機構２０に第１電流を供給する。そして、接合処理部５６は、第１部材Ｗ１と第２部材Ｗ２とが接触してから所定の摩擦時間が経過した後に、第１部材Ｗ１の回転を停止する。接合処理部５６は、正面主軸操作機構２０への回転電流の供給を停止する。正面主軸操作機構２０への回転電流の供給が停止することに応じて、第１部材Ｗ１は、回転を停止する。
【0038】
次いで、接合処理部５６は、第１部材Ｗ１と第２部材Ｗ２との間の接合面にアップセット推力を印加する（Ｓ１０３）。接合処理部５６は、第１部材Ｗ１を第２部材Ｗ２の方向に更に移動する。第１部材Ｗ１を移動することにより、第１部材Ｗ１は、第１部材Ｗ１と第２部材Ｗ２との間の接合面に、Ｓ１０２で示す処理で印加される摩擦推力も大きいアップセット推力を印加する。接合処理部５６は、所定の第２移動距離を所定の第２移動速度で第１部材Ｗ１が移動するように正面主軸１１を移動する正面主軸操作機構２０に第２電流を供給する。接合処理部５６は、所定のアップセット時間に亘ってアップセット推力が接合面に印加した後、正面主軸１１及び背面主軸１２を移動する駆動装置への電流供給を停止し、接合面へのアップセット推力の印加を停止する。なお、アップセット推力は、摩擦推力と同一でもよく、摩擦推力よりも小さくてもよい。また、接合処理部５６はアプセット推力の印加パラメータとして、移動距離と速度を用いたが、実施形態に係る工作機械では、アプセット推力の印加パラメータは移動距離と速度に限定されず、例えば移動距離と圧力で制御してもよい。
【0039】
次いで、接合処理部５６は、接合面の周囲に形成されたバリを除去する（Ｓ１０４）。接合処理部５６は、刃物台操作機構４０に電流を供給して、刃物台１４に保持された切削工具によって接合面の周囲に形成されたバリを除去する。
【0040】
次いで、滑り量演算部５７は、摩擦圧接処理における第１部材Ｗ１の滑り量である第１滑り量Ｓ１を演算する（Ｓ１０５）。第１滑り量Ｓ１は、接合処理の間の正面主軸１１の移動量と第１部材Ｗ１のＺ１方向の移動量との差である。
【0041】
図６は、Ｓ１０５の処理のより詳細な処理を示すフローチャートである。
【0042】
まず、滑り量演算部５７は、正面主軸１１のＺ１方向の移動量である主軸移動量Ｌ１を取得する（Ｓ２０１）。主軸移動量Ｌ１は、図５（ａ）に示す接合処理前の正面主軸１１の位置Ｐ１と、図５（ｄ）に示す接合処理後の正面主軸１１の位置Ｐ２との間の距離（Ｐ２－Ｐ１）である。滑り量演算部５７は、記憶部５２に記憶される移動量変換テーブルを参照して、正面主軸位置センサ２２から入力される回転データに対応する移動量を、主軸移動量Ｌ１として取得する。
【0043】
次いで、滑り量演算部５７は、第１部材Ｗ１のＺ１方向の移動量である部材移動量Ｌ２を取得する（Ｓ２０２）。部材移動量Ｌ２は、図５（ａ）に示す接合処理前のフィンガーチャック１１１の位置Ｐ３と、図５（ｄ）に示す接合処理後のフィンガーチャック１１１の位置Ｐ４との間の距離（Ｐ４－Ｐ３）である。滑り量演算部５７は、記憶部５２に記憶される移動量変換テーブルを参照して、押し矢位置センサ１１４から入力される回転データに対応する移動量を、部材移動量Ｌ２として取得する。
【0044】
次いで、滑り量演算部５７は、Ｓ２０１の処理で取得された主軸移動量Ｌ１及びＳ２０２の処理で取得された部材移動量Ｌ２に基づいて、接合処理における第１部材Ｗ１の滑り量である第１滑り量Ｓ１を演算する（Ｓ２０３）。滑り量演算部５７は、主軸移動量Ｌ１から部材移動量Ｌ２を減算して第１滑り量Ｓ１を（Ｌ１－Ｌ２）として演算する。
【0045】
次いで、滑り量演算部５７は、摩擦圧接処理における第２部材Ｗ２の滑り量である第２滑り量Ｓ２を演算する（Ｓ１０６）。第２滑り量Ｓ２は、接合処理の間の背面主軸１２の移動量と第２部材Ｗ２のＺ２方向の移動量との差である。
【0046】
図７（ａ）はＳ１０６の処理のより詳細な処理を示すフローチャートであり、図７（ｂ）はＳ３０２の処理のより詳細な処理を示すフローチャートである。図８（ａ）はＳ４０１の処理を示す図であり、図８（ｂ）はＳ４０２の処理を示す図であり、図８（ｃ）はＳ４０３の処理を示す図であり、図８（ｄ）はＳ４０４の処理を示す図である。
【0047】
まず、滑り量演算部５７は、背面主軸１２の第２チャック１２０に把持された第２部材Ｗ２の接合面の反対側の端部と第２チャック１２０の先端との間の接合処理前の距離である処理前距離Ｄ１を取得する（Ｓ３０１）。処理前距離Ｄ１は、図５（ａ）に示す接合処理前の第２部材Ｗ２の背面主軸１２に挿入された部分の長さに相当する。
【0048】
次いで、滑り量演算部５７は、背面主軸１２の第２チャック１２０に把持された第２部材Ｗ２の接合面の反対側の端部と第２チャック１２０の先端との間の接合処理後の距離である処理後距離Ｄ２を演算する（Ｓ３０２）。
【0049】
処理後距離を演算するために、滑り量演算部５７は、まず、接合処理後の第２チャック１２０のＺ２方向の位置をチャック位置Ｐｃとして取得する（Ｓ４０１）。滑り量演算部５７は、記憶部５２に記憶される移動量変換テーブルを参照して、背面主軸位置センサ３２から入力される回転データに対応する移動量に、第２チャック１２０の初期位置を加算した値をチャック位置Ｐｃとして取得する。
【0050】
次いで、滑り量演算部５７は、正面主軸１１から離隔する方向にＺ２方向又はＺ１方向に沿って背面主軸１２又は正面主軸１１を移動して、第２部材Ｗ２を背面主軸１２から引き抜く（Ｓ４０２）。滑り量演算部５７は、第２チャック操作機構３５に電流を流して第２チャック１２０を解放状態にした後に、背面主軸操作機構３０に電流を流して正面主軸１１から離隔する方向に背面主軸１２又は正面主軸１１を移動することにより、第２部材Ｗ２を背面主軸１２から引き抜く。
【0051】
次いで、滑り量演算部５７は、第２チャック１２０の先端が第２部材Ｗ２の接合面の反対の端部に対向するように、背面主軸１２を背面主軸１２の軸方向すなわちＺ２方向と直交するＸ２方向に移動する（Ｓ４０３）。滑り量演算部５７は、背面主軸操作機構３０に電流を流してＸ２方向に背面主軸１２を移動する。
【0052】
次いで、滑り量演算部５７は、正面主軸１１に近接する方向にＺ２方向又はZ1方向に沿って背面主軸１２又は正面主軸１１を移動して、第２チャック１２０の先端を第２部材Ｗ２の接合面の反対の端部に接触させる（Ｓ４０４）。滑り量演算部５７は、背面主軸操作機構３０に電流を流して、第２チャック１２０の先端が第２部材Ｗ２の接合面の反対の端部に接触するように、Ｚ２方向又はZ1方向に背面主軸１２又は正面主軸を移動する。
【0053】
次いで、滑り量演算部５７は、第２チャック１２０の先端を第２部材Ｗ２の接合面の反対の端部に接触させたときの第２チャック１２０の位置を部材端部位置Ｐｍとして取得する（Ｓ４０５）。滑り量演算部５７は、記憶部５２に記憶される移動量変換テーブルを参照して、第２チャック１２０が第２部材Ｗ２の端部に接触するように配置された背面主軸１２の移動量に、第２チャック１２０の初期位置を加算した値を部材端部位置Ｐｍとして取得する。
【0054】
そして、滑り量演算部５７は、Ｓ４０１で示す処理で取得したチャック位置Ｐｃ及びＳ４０５で示す処理で取得した部材端部位置Ｐｍに基づいて処理後距離Ｄ２を取得する（Ｓ４０６）。滑り量演算部５７は、チャック位置ＰｃのＺ２方向の座標から部材端部位置ＰｍのＺ２方向の座標を減算した値を処理後距離Ｄ２として取得する。
【0055】
Ｓ３０２で示す処理が終了すると、滑り量演算部５７は、Ｓ３０２で示す処理で演算された処理後距離Ｄ２及びＳ３０１で示す処理で演算された処理前距離Ｄ１に基づいて、第２滑り量として演算する（Ｓ３０３）。滑り量演算部５７は、処理後距離Ｄ２から処理前距離Ｄ１を減算して第２滑り量を演算する。
【0056】
接合判定部５８は、Ｓ１０５の処理で演算された第１滑り量Ｓ１及びＳ１０６の処理で演算された第２滑り量Ｓ２に基づいて、接合処理が正常であるか否かを判定する（Ｓ１０７）。接合判定部５８は、第１滑り量Ｓ１及び第２滑り量Ｓ２の双方がゼロであるときに、接合処理が正常であると判定する（Ｓ１０７－ＹＥＳ）。また、接合判定部５８は、第１滑り量Ｓ１及び第２滑り量Ｓ２の少なくとも一方がゼロではないときに、接合処理が異常であると判定する（Ｓ１０７－ＮＯ）。
【0057】
接合判定部５８によって接合処理が異常であると判定される（Ｓ１０７－ＮＯ）と、異常信号出力部５９は、接合処理が異常であることを示す異常信号を出力する（Ｓ１０８）。次いで、接合処理部５６は、第１部材Ｗ１と第２部材Ｗ２とを接合して形成された接合部材を引き抜く（Ｓ１０９）。接合処理部５６は、第１チャック操作機構２５及び第２チャック操作機構３５に電流を流して正面主軸１１の第１チャック１１０及び背面主軸１２の第２チャック１２０を開く。次いで、接合処理部５６は、押し矢駆動装置１１３に電流を流して、正面主軸１１から離隔する方向にＺ２方向に沿って押し矢１１２を移動して接合部材を引き抜く。バーフィーダ１０１が接合部材を引き抜くと、処理は終了する。
【0058】
接合判定部５８によって接合処理が正常であると判定する（Ｓ１０７－ＹＥＳ）と、接合処理部５６は、第１部材Ｗ１と第２部材Ｗ２とを接合して形成された接合部材を引き抜き（Ｓ１０９）、処理は終了する。
【0059】
（実施形態に係る工作機械の作用効果）
工作機械１は、第１部材Ｗ１及び第２部材Ｗ２の何れか一方の接合処理の間に滑りが発生したときに接合処理が異常であると判定する。工作機械１は、接合処理の間に発生する滑りに基づいて接合不良の有無を判定することで、摩擦推力及びアップセット推力又は寄り代？の少なくとも一方が不十分であることにより発生する接合不良を有する接合部材を不良品として選別することができる。
工作機械１は、第１部材Ｗ１及び第２部材Ｗ２の何れか一方の接合処理の間に滑りが発生したときに接合処理が異常であると判定する。工作機械１は、接合処理の間に発生する滑りに基づいて接合不良の有無を判定することで、摩擦推力及びアップセット推力又は寄り代？の少なくとも一方が不十分であることにより発生する接合不良を有する接合部材を不良品として選別することができる。
【0060】
また、工作機械１は、接合処理の間の第１チャック１１０と第１部材Ｗ１との移動量の差、及び第２チャック１２０と第２部材Ｗ２との移動量の差から第１滑り量Ｓ１及び第２滑り量Ｓ２を演算するので、第１滑り量Ｓ１及び第２滑り量Ｓ２を高精度で演算できる。
【0061】
また、工作機械１は、本来旋盤等の工作機械に搭載されていない主軸及び部材の位置を検出する位置センサ等の装置を新たに工作機械に搭載することなく、摩擦圧接接合において部材と把持部との間で滑りが発生したか否かを検出することができる。
【0062】
（実施形態に係る工作機械の変形例）
工作機械１は、第１チャック１１０と第１部材Ｗ１との移動量の差、及び第２チャック１２０と第２部材Ｗ２との移動量の差の双方から演算された第１滑り量Ｓ１及び第２滑り量Ｓ２の双方に基づいて接合処理が正常であるか否かを判定する。しかしながら、実施形態に係る工作機械は、第１滑り量Ｓ１及び第２滑り量Ｓ２の何れか一方に基づいて接合処理が正常であるか否かを判定してもよい。
工作機械１は、第１チャック１１０と第１部材Ｗ１との移動量の差、及び第２チャック１２０と第２部材Ｗ２との移動量の差の双方から演算された第１滑り量Ｓ１及び第２滑り量Ｓ２の双方に基づいて接合処理が正常であるか否かを判定する。しかしながら、実施形態に係る工作機械は、第１滑り量Ｓ１及び第２滑り量Ｓ２の何れか一方に基づいて接合処理が正常であるか否かを判定してもよい。
【0063】
また、工作機械１は、第１チャック１１０と第１部材Ｗ１との移動量の差（変位差）、及び第２チャック１２０と第２部材Ｗ２との移動量の差（変位差）から第１滑り量Ｓ１及び第２滑り量Ｓ２を演算する。しかしながら、実施形態に係る工作機械は、第１チャック１１０と第１部材Ｗ１との変位差、及び第２チャック１２０と第２部材Ｗ２との変位差に関連する移動量以外のパラメータから接合処理の間に滑りが発生したか否かを判定してもよい。
【0064】
例えば、実施形態に係る工作機械は、第１チャック１１０と第１部材Ｗ１との速度の差、及び第２チャック１２０と第２部材Ｗ２との速度の差から接合処理の間に滑りが発生したか否かを判定してもよい。また、第１チャック１１０と第１部材Ｗ１との加速度の差、及び第２チャック１２０と第２部材Ｗ２との加速度の差から接合処理の間に滑りが発生したか否かを判定してもよい。
【0065】
実施形態に係る工作機械は、チャックと部材との速度又は加速度の差が所定の判定しきい値よりも大きくなったときに、接合処理の間に滑りが発生したと判定することができる。実施形態に係る工作機械は、チャックと部材との速度又は加速度の差に基づいて滑りの有無を判定して接合不良を検知することで、接合処理中に接合不良を検知することができる。実施形態に係る工作機械は、接合処理中に接合処理の異常を検出し、接合不良が発生する可能性が高い接合処理を早急に中止することができる。
【0066】
また、工作機械１は、押し矢位置センサ１１４を使用して部材移動量Ｌ２を取得するが、実施形態に係る工作機械は、他の手段を使用して部材移動量Ｌ２を取得してもよい。例えば、実施形態に係る工作機械は、レーザ位置センサ及び接触式位置センサ等の位置センサを使用して部材移動量Ｌ２を取得してもよい。
【0067】
また、工作機械１では、処理前距離Ｄ１は記憶部５２に記憶されるが、実施形態に係る工作機械は、処理後距離Ｄ２と同様に第２部材Ｗ２と第２チャック１２０とを接触させて取得されるパラメータを使用して処理前距離Ｄ１を演算してもよい。
【0068】
また、工作機械１は、第２チャック１２０の先端を使用して処理後距離Ｄ２を演算するが、実施形態に係る工作機械は、第２チャック１２０の先端以外の平滑面を基準面工具１４０処理後距離Ｄ２を演算してもよい。例えば、実施形態に係る工作機械は、突っ切りバイト等の工具１４０の平滑面を基準面として使用して処理後距離Ｄ２を演算してもよい。
【0069】
また、工作機械１は、第１滑り量Ｓ１及び第２滑り量Ｓ２の少なくとも一方がゼロではないときに、接合処理が異常であると判定する。しかしながら、実施形態に係る工作機械は、第１滑り量Ｓ１及び第２滑り量Ｓ２の少なくとも一方が所定のしきい値よりも大きいときに、接合処理が異常であると判定してもよい。
【0070】
また、工作機械１は、接合処理の処理全体に亘る滑り量である第１滑り量Ｓ１及び第２滑り量Ｓ２に基づいて接合処理の異常の有無を判定する。しかしながら、実施形態に係る工作機械は、アップセット推力が押下する間に発生する滑り量に基づいて接合処理の異常の有無を判定してもよい。
【0071】
また、工作機械１は、ガイドブッシュ装置１３を有するが、実施形態に係る工作機械は、ガイドブッシュ装置を有さなくてもよい。
【0072】
また、工作機械１は、摩擦推力を印加するときに第１部材Ｗ１を回転するが、実施形態に係る工作機械は、摩擦推力を印加するときに第２部材Ｗ２を回転してもよく、第１部材Ｗ１及び第２部材Ｗ２の双方を回転してもよい。また、工作機械１は、摩擦推力及びアップセット推力を印加するときに第１部材Ｗ１を移動するが、実施形態に係る工作機械は、摩擦推力及びアップセット推力を印加するときに第２部材Ｗ２を移動してもよく、第１部材Ｗ１及び第２部材Ｗ２の双方を移動してもよい。
【0073】
また、工作機械１では、第２部材Ｗ２は、背面主軸１２に把持されるが、実施形態に係る工作機械は、背面主軸１２を有することなく、クランプ等の第２部材Ｗ２を固定可能な装置を有していればよい。
【符号の説明】
【0074】
１ 工作機械
１１ 正面主軸
１２ 背面主軸
５０ ＮＣ装置（制御装置）
１１ 正面主軸
１２ 背面主軸
５０ ＮＣ装置（制御装置）
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】