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(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】2024-11-08
(45)【発行日】2024-11-18
(54)【発明の名称】工作機械、複合加工機、および、ワーク加工方法
(51)【国際特許分類】
B23Q 17/09 20060101AFI20241111BHJP
B23Q 3/157 20060101ALI20241111BHJP
【ＦＩ】
B23Q17/09 H
B23Q3/157 T
【請求項の数】
15
(21)【出願番号】P 2023176471
(22)【出願日】2023-10-12
【審査請求日】2023-10-12
(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】100196003
【弁理士】
【氏名又は名称】石川 太郎
(72)【発明者】
【氏名】中村 真也
(72)【発明者】
【氏名】井上 貴夫
(72)【発明者】
【氏名】井関 晃
【審査官】野口 絢子
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１８－０８９７３８（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１８／０３４０３７（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０２２－１８７４４８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２０－０６９５６３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０４－１２２５４９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２３Ｑ ３／１５５
Ｂ２３Ｑ１７／００
Ｂ２３Ｑ１７／０９
Ｂ２３Ｑ１７／２４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
工具ホルダが取り付けられるスピンドルと、軸受を介して前記スピンドルを回転可能に支持するハウジングと、
前記スピンドルを第１軸まわりに回転させる回転駆動装置と、
前記スピンドルに対する前記工具ホルダの着脱を行う工具交換装置と、
前記スピンドルに取り付けられた状態の前記工具ホルダの外周面の変位を測定する複数のセンサと、
前記ハウジングの先端部に取り付けられる支持ブロックと
を具備し、
前記複数のセンサは、制御指令に基づいて動作する前記工具交換装置の移動経路から外れた位置であって、前記スピンドルに取り付けられた状態の前記工具ホルダの外周面に対向する位置に配置され、
前記複数のセンサは、前記支持ブロックによって支持され、
前記第１軸を含む面であって前記ハウジングを第１部分と第２部分とに仮想的に分割する面を第３面と定義するとき、前記支持ブロックは、前記ハウジングの先端面のうち前記第１部分の先端面の一部のみを覆う
工作機械。
【請求項2】
前記複数のセンサの各々は、前記工具ホルダのフランジの外周面の変位を測定する請求項１に記載の工作機械。
【請求項3】
前記工具交換装置は、前記工具ホルダを把持可能な第１把持部を有する請求項１に記載の工作機械。
【請求項4】
前記複数のセンサは、前記スピンドルに取り付けられた状態の前記工具ホルダにアプローチする前記第１把持部の移動経路から、前記第１軸に沿う方向において外れた位置に配置される請求項３に記載の工作機械。
【請求項5】
前記工具交換装置の前記第１把持部は、前記工具ホルダのフランジを把持可能であり、前記複数のセンサの各々は、前記工具ホルダの前記フランジの外周面の変位を測定する
請求項４に記載の工作機械。
【請求項6】
前記複数のセンサは、前記第１軸に沿う方向に見て、前記スピンドルに取り付けられた状態の前記工具ホルダにアプローチする前記第１把持部の移動経路とオーバーラップしない位置に配置される請求項３に記載の工作機械。
【請求項7】
前記工具交換装置は、第２工具ホルダを把持可能な第２把持部を有し、前記工具交換装置は、前記第１把持部および前記第２把持部を用いて、前記工具ホルダおよび前記第２工具ホルダを同時に把持可能である
請求項３乃至６のいずれか一項に記載の工作機械。
【請求項8】
前記スピンドルの後端部から前記スピンドルの先端部に向かう方向を第１方向と定義し、前記スピンドルの先端をとおり前記第１軸に垂直な面を第１面と定義し、前記第１面に平行且つ前記第１面よりも１２ｍｍだけ前記第１方向に位置する面を第２面と定義するとき、前記複数のセンサは、前記第１面と前記第２面との間に配置される請求項１乃至６のいずれか一項に記載の工作機械。
【請求項9】
前記複数のセンサは、第１センサと第２センサとを含み、前記第１軸に沿う方向に見て、前記第１センサと前記第１軸とを結ぶ第１線分と、前記第２センサと前記第１軸とを結ぶ第２線分との間のなす角度は、略９０度である
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の工作機械。
【請求項10】
ワークを支持するワーク支持装置と、前記スピンドルと前記ハウジングとを含む加工ヘッドを、前記ワーク支持装置に対して相対移動させる移動装置と、
前記複数のセンサから受け取る測定データに基づいて前記工具ホルダの外周面のラジアル変位の大きさを算出し、前記工具ホルダの外周面のラジアル変位の大きさに基づいて、前記回転駆動装置および前記移動装置のうちの少なくとも一方を制御する制御装置と
を更に具備する
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の工作機械。
【請求項11】
前記制御装置は、前記工具ホルダの外周面のラジアル変位の大きさが予め設定された閾値を超えることに応じて、前記工具ホルダに保持された工具の送り速度が低下され、且つ、前記工具による前記ワークの加工が中断されることなく継続されるように、前記移動装置を制御する請求項１０に記載の工作機械。
【請求項12】
前記制御装置は、前記工具ホルダの外周面のラジアル変位の大きさが予め設定された閾値を超えることに応じて、前記工具ホルダに保持された工具による前記ワークの加工を中断してアラートを発出する請求項１０に記載の工作機械。
【請求項13】
工具ホルダが取り付けられるスピンドルと、軸受を介して前記スピンドルを回転可能に支持するハウジングと、
前記スピンドルを第１軸まわりに回転させる回転駆動装置と、
前記スピンドルに対する前記工具ホルダの着脱を行う工具交換装置と、
前記スピンドルに取り付けられた状態の前記工具ホルダの外周面の変位を測定する複数のセンサと、
前記ハウジングの先端部に取り付けられる支持ブロックと
を具備し、
前記複数のセンサは、制御指令に基づいて動作する前記工具交換装置の移動経路から外れた位置であって、前記スピンドルに取り付けられた状態の前記工具ホルダの外周面に対向する位置に配置され、
前記複数のセンサは、前記支持ブロックによって支持され、
前記第１軸を含む面であって前記ハウジングを第１部分と第２部分とに仮想的に分割する面を第３面と定義するとき、前記支持ブロックは、前記ハウジングの先端面のうち前記第１部分の先端面の一部のみを覆い、
前記スピンドルには、切削工具を保持する切削工具用工具ホルダと、摩擦攪拌接合工具を保持する摩擦攪拌接合工具用工具ホルダとを選択的に取り付け可能であり、
前記工具交換装置は、前記スピンドルに取り付けられた前記切削工具用工具ホルダおよび前記摩擦攪拌接合工具用工具ホルダのうちの一方を、前記切削工具用工具ホルダおよび前記摩擦攪拌接合工具用工具ホルダのうちの他方に交換可能である
複合加工機。
【請求項14】
工具交換装置を用いて、ハウジングによって軸受を介して第１軸まわりに回転可能に支持されるスピンドルに工具ホルダを取り付ける工程と、前記工具ホルダに保持された回転状態の工具をワークに接触させることにより、前記工具によって前記ワークを加工する工程と、
前記工具交換装置を用いて、前記スピンドルから前記工具ホルダを取り外す工程と
を具備し、
前記第１軸を含む面であって前記ハウジングを第１部分と第２部分とに仮想的に分割する面を第３面と定義するとき、前記ハウジングの先端面のうち前記第１部分の先端面の一部のみが、前記ハウジングの先端部に取り付けられる支持ブロックによって覆われており、
前記工具によって前記ワークを加工する工程の実行中に、
前記工具交換装置の移動経路から外れた位置に配置され前記支持ブロックによって支持された複数のセンサが、前記スピンドルに取り付けられた状態の前記工具ホルダの外周面の変位を測定する工程と、
制御装置が、前記複数のセンサから受け取る測定データに基づいて、前記工具ホルダの外周面のラジアル変位の大きさを算出し、前記工具ホルダの外周面のラジアル変位の大きさに基づいて、前記軸受に作用するラジアル負荷を監視する工程と
が実行される
ワーク加工方法。
【請求項15】
前記工具交換装置を用いて、前記スピンドルに第２工具ホルダを取り付ける工程と、前記第２工具ホルダに保持された回転状態の第２工具を前記ワークに接触させることにより、前記第２工具によって前記ワークを加工する工程と、
前記第２工具によって前記ワークを加工する工程の実行中に、
前記複数のセンサが、前記スピンドルに取り付けられた状態の前記第２工具ホルダの外周面の変位を測定する工程と、
前記制御装置が、前記複数のセンサから受け取る測定データに基づいて、前記第２工具ホルダの外周面のラジアル変位の大きさを算出し、前記第２工具ホルダの外周面のラジアル変位の大きさに基づいて、前記軸受に作用するラジアル負荷を監視する工程と
が実行される
請求項１４に記載のワーク加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、工作機械、複合加工機、および、ワーク加工方法に関する。
【背景技術】
【0002】
工作機械の主軸のラジアル方向の変位を検出する技術が知られている。
【0003】
関連する技術として、特許文献１には、工作機械の主軸装置が開示されている。特許文献１に記載の工作機械の主軸装置では、主軸中心軸に直角な断面内でｘ軸上に、主軸端外周に対向して１個以上の変位検出器が配置され、主軸中心軸に直角な断面内でｙ軸上に、主軸端外周に対向して１個以上の変位検出器が配置される。また、特許文献１に記載の工作機械の主軸装置では、これらの変位検出器の出力に基づいて主軸端の直角断面内での変位量が求められ、当該変位量の絶対値と、あらかじめ設定した許容値との比較に基づいて、所要動作が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開平４－１２２５４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明の目的は、スピンドルの剛性の低下を抑制しつつ、工具ホルダの外周面の変位を測定可能な工作機械、複合加工機、および、ワーク加工方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0006】
いくつかの実施形態における工作機械は、工具ホルダが取り付けられるスピンドルと、軸受を介して前記スピンドルを回転可能に支持するハウジングと、前記スピンドルを第１軸まわりに回転させる回転駆動装置と、前記スピンドルに対する前記工具ホルダの着脱を行う工具交換装置と、前記スピンドルに取り付けられた状態の前記工具ホルダの外周面の変位を測定する複数のセンサと、を具備する。前記複数のセンサは、制御指令に基づいて動作する前記工具交換装置の移動経路から外れた位置であって、前記スピンドルに取り付けられた状態の前記工具ホルダの外周面に対向する位置に配置される。
【0007】
いくつかの実施形態における複合加工機は、工具ホルダが取り付けられるスピンドルと、軸受を介して前記スピンドルを回転可能に支持するハウジングと、前記スピンドルを第１軸まわりに回転させる回転駆動装置と、前記スピンドルに対する前記工具ホルダの着脱を行う工具交換装置と、前記スピンドルに取り付けられた状態の前記工具ホルダの外周面の変位を測定する複数のセンサと、を具備する。前記複数のセンサは、制御指令に基づいて動作する前記工具交換装置の移動経路から外れた位置であって、前記スピンドルに取り付けられた状態の前記工具ホルダの外周面に対向する位置に配置される。前記スピンドルには、切削工具を保持する切削工具用工具ホルダと、摩擦攪拌接合工具を保持する摩擦攪拌接合工具用工具ホルダとを選択的に取り付け可能である。前記工具交換装置は、前記スピンドルに取り付けられた前記切削工具用工具ホルダおよび前記摩擦攪拌接合工具用工具ホルダのうちの一方を、前記切削工具用工具ホルダおよび前記摩擦攪拌接合工具用工具ホルダのうちの他方に交換可能である。
【0008】
いくつかの実施形態におけるワーク加工方法は、工具交換装置を用いて、ハウジングによって軸受を介して回転可能に支持されるスピンドルに工具ホルダを取り付ける工程と、前記工具ホルダに保持された回転状態の工具をワークに接触させることにより、前記工具によって前記ワークを加工する工程と、前記工具交換装置を用いて、前記スピンドルから前記工具ホルダを取り外す工程と、を具備する。前記工具によって前記ワークを加工する工程の実行中に、前記工具交換装置の移動経路から外れた位置に配置された複数のセンサが、前記スピンドルに取り付けられた状態の前記工具ホルダの外周面の変位を測定する工程と、制御装置が、前記複数のセンサから受け取る測定データに基づいて、前記工具ホルダの外周面のラジアル変位の大きさを算出し、前記工具ホルダの外周面のラジアル変位の大きさに基づいて、前記軸受に作用するラジアル負荷を監視する工程とが実行される。
【発明の効果】
【0009】
本発明により、スピンドルの剛性の低下を抑制しつつ、工具ホルダの外周面の変位を測定可能な工作機械、複合加工機、および、ワーク加工方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、図面を参照して、実施形態における工作機械１、複合加工機、および、ワーク加工方法について説明する。なお、以下の実施形態の説明において、同一の機能を有する部位、部材については同一の符号を付し、同一の符号が付された部位、部材についての繰り返しとなる説明は省略する。
【0012】
（方向の定義）
本明細書において、スピンドル２の後端部２１からスピンドル２の先端部２３に向かう方向を第１方向ＤＲ１と定義し、第１方向ＤＲ１とは反対の方向を第２方向ＤＲ２と定義する。
本明細書において、スピンドル２の後端部２１からスピンドル２の先端部２３に向かう方向を第１方向ＤＲ１と定義し、第１方向ＤＲ１とは反対の方向を第２方向ＤＲ２と定義する。
【0013】
（第１の実施形態）
図１乃至図２６を参照して、第１の実施形態における工作機械１Ａについて説明する。図１は、第１の実施形態における工作機械１Ａを模式的に示す概略正面図である。図２は、第１の実施形態における工作機械１Ａの一部分を示す概略正面図である。図３乃至図７は、第１の実施形態における工作機械１Ａを模式的に示す概略正面図である。図８乃至図１０は、第１の実施形態における工作機械１Ａの一部分を示す概略底面図である。図１１は、第１の実施形態における工作機械１Ａの一部分を示す概略断面図である。図１２は、第１の実施形態における工作機械１Ａの一部分を示す概略正面図である。図１３乃至図１５は、第１の実施形態における工作機械１Ａの一部分を示す概略底面図である。図１６および図１７は、第１の実施形態における工作機械１Ａの一部分を示す概略断面図である。図１８は、第１の実施形態における工作機械１Ａの一部分を示す概略底面図である。図１９は、工具ホルダ９の一例を示す概略正面図である。図２０は、工具ホルダ９の他の一例を示す概略正面図である。図２１は、ワーク加工工程を実行中の様子を模式的に示す概略正面図である。図２２は、第２のワーク加工工程を実行中の様子を模式的に示す概略正面図である。図２３は、第１の変位成分値、第２の変位成分値、および、ラジアル変位の大きさの経時変化の一例を示すグラフである。図２４は、「第１の変位成分値ＤＡ１－第１基準値Ｂ１」と、「第２の変位成分値ＤＡ２－第２基準値Ｂ２」と、「工具ホルダ９の外周面９０ｕのラジアル変位の大きさＶ１」との関係を模式的に示す図である。図２５および図２６は、ラジアル変位の大きさ、および、工具の送り速度の経時変化の一例を示すグラフである。なお、図１３において、第１把持部５１０の移動経路ＰＡ１を把握し易くするために、当該移動経路ＰＡ１にドットによるハッチングが付与されている。図１４において、工具交換アーム５０の移動経路ＰＡ２を把握し易くするために、当該移動経路ＰＡ２にドットによるハッチングが付与されている。図１８において、支持ブロック８０の形状を把握し易くするために、支持ブロック８０にはドットによるハッチングが付与されている。
図１乃至図２６を参照して、第１の実施形態における工作機械１Ａについて説明する。図１は、第１の実施形態における工作機械１Ａを模式的に示す概略正面図である。図２は、第１の実施形態における工作機械１Ａの一部分を示す概略正面図である。図３乃至図７は、第１の実施形態における工作機械１Ａを模式的に示す概略正面図である。図８乃至図１０は、第１の実施形態における工作機械１Ａの一部分を示す概略底面図である。図１１は、第１の実施形態における工作機械１Ａの一部分を示す概略断面図である。図１２は、第１の実施形態における工作機械１Ａの一部分を示す概略正面図である。図１３乃至図１５は、第１の実施形態における工作機械１Ａの一部分を示す概略底面図である。図１６および図１７は、第１の実施形態における工作機械１Ａの一部分を示す概略断面図である。図１８は、第１の実施形態における工作機械１Ａの一部分を示す概略底面図である。図１９は、工具ホルダ９の一例を示す概略正面図である。図２０は、工具ホルダ９の他の一例を示す概略正面図である。図２１は、ワーク加工工程を実行中の様子を模式的に示す概略正面図である。図２２は、第２のワーク加工工程を実行中の様子を模式的に示す概略正面図である。図２３は、第１の変位成分値、第２の変位成分値、および、ラジアル変位の大きさの経時変化の一例を示すグラフである。図２４は、「第１の変位成分値ＤＡ１－第１基準値Ｂ１」と、「第２の変位成分値ＤＡ２－第２基準値Ｂ２」と、「工具ホルダ９の外周面９０ｕのラジアル変位の大きさＶ１」との関係を模式的に示す図である。図２５および図２６は、ラジアル変位の大きさ、および、工具の送り速度の経時変化の一例を示すグラフである。なお、図１３において、第１把持部５１０の移動経路ＰＡ１を把握し易くするために、当該移動経路ＰＡ１にドットによるハッチングが付与されている。図１４において、工具交換アーム５０の移動経路ＰＡ２を把握し易くするために、当該移動経路ＰＡ２にドットによるハッチングが付与されている。図１８において、支持ブロック８０の形状を把握し易くするために、支持ブロック８０にはドットによるハッチングが付与されている。
【0014】
図１に例示されるように、第１の実施形態における工作機械１Ａは、加工ヘッド３（より具体的には、スピンドル２およびハウジング３０を含む加工ヘッド３）と、回転駆動装置４０と、工具交換装置５と、複数のセンサ６と、を備える。
【0015】
図２に例示されるように、スピンドル２には、工具ホルダ９が取り付けられる。より具体的には、スピンドル２の先端部２３に、工具ホルダ９が取り付けられる。図２に記載の例において、スピンドル２の大部分は、ハウジング３０の内側に配置されている。
【0016】
ハウジング３０は、軸受１１を介してスピンドル２を回転可能に支持する。図２に記載の例では、複数の軸受１１が、ハウジング３０とスピンドル２との間に配置されている。複数の軸受１１は、スピンドル２の先端部２３を回転可能に支持する前部軸受１１ａと、スピンドル２の後端部２１を回転可能に支持する後部軸受１１ｂとを含んでいてもよい。
【0017】
回転駆動装置４０は、スピンドル２を第１軸ＡＸ１まわりに回転させる。図２に記載の例では、回転駆動装置４０は、モータ４０ｍを含む。回転駆動装置４０（より具体的には、モータ４０ｍ）は、ステータ４１と、ロータ４３とを有していてもよい。この場合、ステータ４１に電流が供給されると、電磁気的作用によって、ロータ４３が第１軸ＡＸ１まわりを回転する。図２に記載の例において、ステータ４１はハウジング３０に固定され、ロータ４３はスピンドル２に固定されている。
【0018】
図２に記載の例では、回転駆動装置４０（より具体的には、モータ４０ｍ）は、ハウジング３０の内側に配置されている。代替的に、回転駆動装置４０は、ハウジング３０の外側に配置されていてもよい。例えば、ハウジング３０の外側に配置された回転駆動装置４０（より具体的には、モータ４０ｍ）が、歯車、あるいは、伝動ベルト等の動力伝達部材を介して、スピンドル２を回転させるように構成されてもよい。
【0019】
【0020】
図２に例示されるように、複数のセンサ６は、スピンドル２に取り付けられた状態の工具ホルダ９の外周面９０ｕの変位を測定する。図２に記載の例では、複数のセンサ６は、第１センサ６１と、第２センサ６２とを含む。付加的に、複数のセンサ６は、第３センサを含んでいてもよい。スピンドル２に取り付けられた状態の工具ホルダ９の外周面９０ｕの変位を測定するセンサ６の数は、２個であってもよいし、３個であってもよいし、４個以上であってもよい。
【0021】
図３乃至図７に例示されるように、複数のセンサ６は、制御指令に基づいて動作する工具交換装置５の移動経路から外れた位置に配置される。また、図８に例示されるように、複数のセンサ６は、スピンドル２に取り付けられた状態の工具ホルダ９の外周面９０ｕに対向する位置に配置される。
【0022】
スピンドル２の外周面の変位を測定する場合、ハウジングに対して、スピンドル２の先端部を第１方向ＤＲ１に大きく突出させる必要がある（必要であれば、特開平４－１２２５４９号公報における第１図および第２図を参照。）。この場合、スピンドル２の剛性が低下する。
【0023】
これに対し、第１の実施形態における工作機械１Ａでは、複数のセンサ６は、工具ホルダ９の外周面９０ｕの変位を測定する。この場合、ハウジング３０に対して、スピンドル２の先端部２３を第１方向ＤＲ１に大きく突出させる必要がないため、スピンドル２の剛性の低下が抑制される。換言すれば、第１の実施形態における工作機械１Ａは、スピンドルの剛性の低下を抑制しつつ、工具ホルダ９の外周面９０ｕの変位を測定することができる。
【0024】
第１の実施形態における工作機械１Ａにおいて、工具ホルダ９の外周面９０ｕの変位の多寡に基づいて、スピンドル２から軸受１１が受けるラジアル方向の負荷を監視することが可能である。この場合、オペレータは、スピンドル２から軸受１１が受けるラジアル方向の荷重を計算する必要がないため、オペレータの作業負担が低減される。
【0025】
なお、本明細書において、「ラジアル方向」とは、第１軸ＡＸ１に垂直な方向（すなわち、第１軸ＡＸ１に垂直な径方向）を意味するものとする。また、本明細書において、「ラジアル荷重」とは、ラジアル方向の荷重を意味し、「ラジアル変位」とは、ラジアル方向の変位を意味するものとする。
【0026】
（任意付加的な構成）
続いて、図１乃至図２６を参照して、第１の実施形態における工作機械１Ａ（あるいは、後述の第２の実施形態における工作機械１Ｂ）において採用可能な任意付加的な構成について説明する。以下の説明において、スピンドル２に取り付け可能な工具ホルダのことを「工具ホルダ９」と表現する。また、工具ホルダ９のうちの一つを「工具ホルダ９Ａ」と表現し、工具交換装置５によって工具ホルダ９Ａと交換される工具ホルダのことを「第２工具ホルダ９Ｂ」と表現する。
続いて、図１乃至図２６を参照して、第１の実施形態における工作機械１Ａ（あるいは、後述の第２の実施形態における工作機械１Ｂ）において採用可能な任意付加的な構成について説明する。以下の説明において、スピンドル２に取り付け可能な工具ホルダのことを「工具ホルダ９」と表現する。また、工具ホルダ９のうちの一つを「工具ホルダ９Ａ」と表現し、工具交換装置５によって工具ホルダ９Ａと交換される工具ホルダのことを「第２工具ホルダ９Ｂ」と表現する。
【0027】
（工具交換装置５）
図９に記載の例では、工具交換装置５は、工具ホルダ９Ａを把持可能な第１把持部５１０を有する。付加的に、工具交換装置５は、第２工具ホルダ９Ｂを把持可能な第２把持部５２０を有していてもよい。
図９に記載の例では、工具交換装置５は、工具ホルダ９Ａを把持可能な第１把持部５１０を有する。付加的に、工具交換装置５は、第２工具ホルダ９Ｂを把持可能な第２把持部５２０を有していてもよい。
【0028】
図９に記載の例では、第１把持部５１０は、第１固定部５１１ａと、第１固定部５１１ａに対して相対移動可能な第１可動部５１１ｂとを有する。第１可動部５１１ｂが退避位置から進出位置に移動することにより、第１固定部５１１ａと第１可動部５１１ｂとによって、工具ホルダ９Ａが把持される。
【0029】
図９に記載の例では、第２把持部５２０は、第２固定部５２１ａと、第２固定部５２１ａに対して相対移動可能な第２可動部５２１ｂとを有する。第２可動部５２１ｂが退避位置から進出位置に移動することにより、第２固定部５２１ａと第２可動部５２１ｂとによって、第２工具ホルダ９Ｂが把持される。
【0030】
図１０に記載の例において、工具交換装置５は、第１把持部５１０および第２把持部５２０を用いて、工具ホルダ９Ａおよび第２工具ホルダ９Ｂを同時に把持可能である。
【0031】
図３に記載の例では、工具交換装置５は、工具交換アーム５０と、工具交換アーム５０を回転させるアーム回転装置５４と、工具交換アーム５０を第２軸ＡＸ２に沿って直線的に移動させるアーム移動装置５６とを有する。
【0032】
工具交換アーム５０は、第２軸ＡＸ２まわりに回転可能である。図３に記載の例では、第２軸ＡＸ２は、第１軸ＡＸ１と平行である。
【0033】
図３および図４に例示されるように、アーム回転装置５４は、工具交換アーム５０を、第２軸ＡＸ２まわりに回転させる。図４および図５に例示されるように、アーム移動装置５６は、工具交換アーム５０を第２軸ＡＸ２に平行な方向に移動させる。
【0034】
図９に記載の例では、工具交換アーム５０は、第１アーム部５１と、第２アーム部５２とを有する。また、第１アーム部５１は、工具ホルダ９Ａを把持可能な第１把持部５１０を有し、第２アーム部５２は、第２工具ホルダ９Ｂを把持可能な第２把持部５２０を有する。図９に記載の例では、第１アーム部５１と第２アーム部５２との間のなす角度は１８０度である。代替的に、第１アーム部５１と第２アーム部５２との間のなす角度は１８０度以外の角度であってもよい。
【0035】
図３乃至図７に記載の例では、工具交換装置５は、制御指令に基づいて、工具交換アーム５０を用いてスピンドル２に対する工具ホルダ９Ａの着脱を行う。代替的に、工具交換装置５は、制御指令に基づいて、スピンドル２に対する工具ホルダ９Ａの着脱を行うロボットであってもよい。
【0036】
図３乃至図７に記載の例では、工具交換装置５は、スピンドル２に取り付けられた工具ホルダ９Ａと、ストッカ１４に配置された第２工具ホルダ９Ｂとを交換可能である。より具体的には、図３に例示されるように、工具交換装置５は、スピンドル２に取り付けられ第１の工具交換位置Ｐ１に位置する工具ホルダ９Ａと、ストッカ１４に配置され第２の工具交換位置Ｐ２に位置する第２工具ホルダ９Ｂとを交換可能である。
【0037】
（ストッカ１４）
図３に記載の例では、工作機械１Ａは、複数の工具ホルダ９を保管可能なストッカ１４を備える。ストッカ１４は、複数の工具ホルダ９をそれぞれ保持する複数のホルダ保持部材１４１と、複数のホルダ保持部材１４１を移動させる保持部材移動装置１４３とを有する。図３に例示されるように、ストッカ１４は、第２工具ホルダ９Ｂを第２の工具交換位置Ｐ２に移動させる取出装置１４５を有していてもよい。
図３に記載の例では、工作機械１Ａは、複数の工具ホルダ９を保管可能なストッカ１４を備える。ストッカ１４は、複数の工具ホルダ９をそれぞれ保持する複数のホルダ保持部材１４１と、複数のホルダ保持部材１４１を移動させる保持部材移動装置１４３とを有する。図３に例示されるように、ストッカ１４は、第２工具ホルダ９Ｂを第２の工具交換位置Ｐ２に移動させる取出装置１４５を有していてもよい。
【0038】
（スピンドル２）
図２に記載の例では、スピンドル２は、工具ホルダ９Ａの基端部９１が接触するテーパ面２３ｔを有する。また、スピンドル２は、工具ホルダ９Ａの基端部９１を第２方向ＤＲ２に牽引する牽引部材２４と、牽引部材２４の外側に配置される筒体２５とを有する。筒体２５は、牽引部材２４が第１軸ＡＸ１に沿う方向に移動可能なように、牽引部材２４を支持する。筒体２５の先端部の内周面は、上述のテーパ面２３ｔである。
図２に記載の例では、スピンドル２は、工具ホルダ９Ａの基端部９１が接触するテーパ面２３ｔを有する。また、スピンドル２は、工具ホルダ９Ａの基端部９１を第２方向ＤＲ２に牽引する牽引部材２４と、牽引部材２４の外側に配置される筒体２５とを有する。筒体２５は、牽引部材２４が第１軸ＡＸ１に沿う方向に移動可能なように、牽引部材２４を支持する。筒体２５の先端部の内周面は、上述のテーパ面２３ｔである。
【0039】
図１１に記載の例では、スピンドル２の先端面２３ｓは、ハウジング３０の先端面３３ｓよりも、僅かに第１方向ＤＲ１に突出している。換言すれば、スピンドル２の先端面２３ｓは、ハウジング３０の先端面３３ｓよりも僅かに第１方向ＤＲ１側に位置する。
【0040】
（センサ６）
図８に記載の例において、複数のセンサ６（より具体的には、第１センサ６１および第２センサ６２）の各々は、スピンドル２に取り付けられた状態の工具ホルダ９Ａの外周面９０ｕの変位を測定する。また、複数のセンサ６（より具体的には、第１センサ６１および第２センサ６２）の各々は、当該測定によって取得された測定データを、制御装置７（図８には図示されず。）に送信する。
図８に記載の例において、複数のセンサ６（より具体的には、第１センサ６１および第２センサ６２）の各々は、スピンドル２に取り付けられた状態の工具ホルダ９Ａの外周面９０ｕの変位を測定する。また、複数のセンサ６（より具体的には、第１センサ６１および第２センサ６２）の各々は、当該測定によって取得された測定データを、制御装置７（図８には図示されず。）に送信する。
【0041】
図１２に記載の例において、複数のセンサ６の各々は、ハウジング３０の外に配置されている。よって、万が一、センサ６が故障しても、センサ６の交換のためにハウジング３０を分解する必要がない。
【0042】
図１２に記載の例では、複数のセンサ６（より具体的には、第１センサ６１および第２センサ６２）は、スピンドル２に取り付けられた状態の工具ホルダ９Ａにアプローチする第１把持部５１０の移動経路から、第１軸ＡＸ１に沿う方向において外れた位置に配置されている。より具体的には、複数のセンサ６（より具体的には、第１センサ６１および第２センサ６２）は、スピンドル２に取り付けられた状態の工具ホルダ９Ａにアプローチする第１把持部５１０の移動経路よりも第２方向ＤＲ２に配置されている。よって、第１把持部５１０が工具ホルダ９Ａにアプローチする際に、第１把持部５１０が各センサ６と干渉することがない。
【0043】
図３および図４に記載の例では、第１把持部５１０が工具ホルダ９Ａに向かって移動することにより、第１把持部５１０が工具ホルダ９Ａにアプローチする。なお、本明細書において、「アプローチ」とは、工具ホルダ９Ａに対する相対的なアプローチを意味する。よって、第１把持部５１０が工具ホルダ９Ａにアプローチすることには、第１把持部５１０が工具ホルダ９Ａに向かって移動することと、工具ホルダ９Ａが第１把持部５１０に向かって移動することとの両方が包含される。
【0044】
また、本明細書において、「移動経路」とは、スピンドル２に対する相対的な移動経路を意味する。より具体的には、図３乃至図７に例示されるように、工具交換装置５が静止状態の加工ヘッド３に対して工具ホルダ９Ａの着脱を行う場合には、工具交換装置５の移動経路は、静止状態のスピンドル２に対する工具交換装置５の移動経路を意味する。他方、図３５および図３６に例示されるように、工具ホルダ９Ａの着脱に加工ヘッド３の移動が伴う場合には、工具交換装置５の移動経路は、スピンドル２に対する工具交換装置５の相対移動の経路を意味する。
【0045】
図１２に記載の例では、複数のセンサ６（より具体的には、第１センサ６１および第２センサ６２）は、スピンドル２に取り付けられた状態の工具ホルダ９Ａにアプローチする工具交換アーム５０全体の移動経路から、第１軸ＡＸ１に沿う方向において外れた位置に配置されている。より具体的には、複数のセンサ６（より具体的には、第１センサ６１および第２センサ６２）は、スピンドル２に取り付けられた状態の工具ホルダ９Ａにアプローチする工具交換アーム５０全体の移動経路よりも第２方向ＤＲ２に配置されている。よって、第１把持部５１０を含む工具交換アーム５０が工具ホルダ９Ａにアプローチする際に、工具交換アーム５０が各センサ６と干渉することがない。
【0046】
図１３に記載の例では、複数のセンサ６（より具体的には、第１センサ６１および第２センサ６２）は、第１軸ＡＸ１に沿う方向に見て、スピンドル２に取り付けられた状態の工具ホルダ９Ａにアプローチする第１把持部５１０の移動経路ＰＡ１とオーバーラップしない位置に配置されている。よって、第１把持部５１０が工具ホルダ９Ａにアプローチする際に、第１把持部５１０が各センサ６と干渉することがない。なお、図１３において、ドットによるハッチングが付与された部分が第１把持部５１０の移動経路ＰＡ１に対応する。図１３に記載の例では、第１把持部５１０の移動経路ＰＡ１は、円弧状の移動経路である。
【0047】
図１４に記載の例では、複数のセンサ６（より具体的には、第１センサ６１および第２センサ６２）は、第１軸ＡＸ１に沿う方向に見て、スピンドル２に取り付けられた状態の工具ホルダ９Ａにアプローチする工具交換アーム５０全体の移動経路ＰＡ２とオーバーラップしない位置に配置されている。よって、工具交換アーム５０が工具ホルダ９Ａにアプローチする際に、工具交換アーム５０が各センサ６と干渉することがない。なお、図１４において、ドットによるハッチングが付与された部分が工具交換アーム５０全体の移動経路ＰＡ２に対応する。図１４に記載の例では、工具交換アーム５０全体の移動経路ＰＡ２は、蝶形状を有する。
【0048】
代替的に、少なくとも１つのセンサ６が、第１軸ＡＸ１に沿う方向に見て、スピンドル２に取り付けられた状態の工具ホルダ９Ａにアプローチする第１把持部５１０（あるいは、工具交換アーム５０）の移動経路とオーバーラップする位置に配置されていてもよい。この場合でも、図１２に例示されるように、当該少なくとも１つのセンサ６と、当該移動経路とが、第１軸ＡＸ１に沿う方向において互いにずれていれば、当該少なくとも１つのセンサ６と第１把持部５１０（あるいは、工具交換アーム５０）とが互いに干渉することはない。
【0049】
図１５に記載の例において、複数のセンサ６の各々は、非接触センサである。より具体的には、複数のセンサ６の各々は、工具ホルダ９Ａに対して離間した位置から、スピンドル２に取り付けられた状態の工具ホルダ９Ａの外周面９０ｕの変位を測定する。複数のセンサ６の各々は、工具ホルダ９Ａの外周面９０ｕまでの距離を測る測距センサである。
【0050】
図１５に記載の例では、第１軸ＡＸ１に沿う方向に見て、第１センサ６１と第１軸ＡＸ１とを結ぶ第１線分ＬＮ１と、第２センサ６２と第１軸ＡＸ１とを結ぶ第２線分ＬＮ２との間のなす角度αは、略９０度（より具体的には、８０度以上１００度以下）である。
【0051】
角度αが略９０度である場合、第１センサ６１および第２センサ６２を用いて取得される測定データを用いて、工具ホルダ９Ａのラジアル変位をより正確に算出することができる。また、当該ラジアル変位の多寡に基づいて、スピンドル２から軸受１１が受けるラジアル荷重をより正確に監視することができる。
【0052】
図１６に例示されるように、第１センサ６１および第２センサ６２の各々は、支持ブロック８０に形成された空洞部８１に配置されてもよい。また、第１センサ６１および第２センサ６２の各々は、カバー８９によって覆われていてもよい。この場合、第１センサ６１および第２センサ６２の各々に、切粉、塵埃、クーラント液等の異物が付着することが防止される。カバー８９の材質はセンサの検出を阻害しないもの（例えば、セラミック、ステンレスなどの非磁性体金属）を用いる。
【0053】
図１７に例示されるように、スピンドル２の先端２ｅをとおり第１軸ＡＸ１に垂直な面を第１面ＰＬ１と定義する。また、第１面ＰＬ１に平行且つ第１面ＰＬ１よりも１２ｍｍだけ第１方向ＤＲ１に位置する面を第２面ＰＬ２と定義する。図１７に記載の例では、複数のセンサ６（より具体的には、第１センサ６１および第２センサ６２）は、第１面ＰＬ１と第２面ＰＬ２との間に配置されている。
【0054】
図１６に例示されるように、工具交換アーム５０が、第２面ＰＬ２よりも第１方向ＤＲ１側を移動するように構成される場合を想定する。この場合、工具交換アーム５０が、第１面ＰＬ１と第２面ＰＬ２との間に配置される複数のセンサ６と干渉することはない。
【0055】
図１７に記載の例では、第１センサ６１および第２センサ６２は、第１軸ＡＸ１に垂直な１つの面ＰＬ４上に配置されている。
【0056】
図２１または図２２に記載の例では、複数のセンサ６の各々は、制御装置７に、測定データＤＴを送信する。図２１または図２２に記載の例では、複数のセンサ６と制御装置７とを接続する信号線ＳＬの全体がハウジング３０の外に配置されている。この場合、ハウジング３０の内側に信号線ＳＬを配置する作業が不要である。なお、複数のセンサ６の各々から制御装置７に、無線で、測定データＤＴが送信される場合には、信号線ＳＬは省略される。
【0057】
（支持ブロック８０）
図１１に記載の例では、工作機械１Ａは、ハウジング３０の先端部３３に取り付けられる支持ブロック８０を備える。支持ブロック８０は、ボルト等の固定部材を介して、ハウジング３０の先端部３３に取り付けられる。支持ブロック８０は、１つの部品によって構成されていてもよいし、複数の部品のアセンブリによって構成されていてもよい。
図１１に記載の例では、工作機械１Ａは、ハウジング３０の先端部３３に取り付けられる支持ブロック８０を備える。支持ブロック８０は、ボルト等の固定部材を介して、ハウジング３０の先端部３３に取り付けられる。支持ブロック８０は、１つの部品によって構成されていてもよいし、複数の部品のアセンブリによって構成されていてもよい。
【0058】
支持ブロック８０は、複数のセンサ６（より具体的には、第１センサ６１および第２センサ６２）を支持する。この場合、支持ブロック８０をハウジング３０から取り外すことにより、支持ブロック８０に支持された複数のセンサ６を容易にメンテナンスすることができる。図１１に記載の例では、支持ブロック８０をハウジング３０から取り外した後でなければ、支持ブロック８０から複数のセンサ６を取り外すことができない。代替的に、ハウジング３０に取り付けられた状態の支持ブロック８０から、複数のセンサ６を取り外すことが可能なように構成されてもよい。
【0059】
図１１に記載の例では、１つの支持ブロック８０が、第１センサ６１および第２センサ６２の両方を支持する。代替的に、支持ブロック８０は、第１センサ６１を支持する第１ブロックと、第１ブロックとは別に設けられ第２センサ６２を支持する第２ブロックと、を含んでいてもよい。
【0060】
図１１に記載の例では、支持ブロック８０のうち、ハウジング３０の先端面３３ｓ（換言すれば、ハウジング３０の第１方向ＤＲ１側の端面）よりも第１方向ＤＲ１側に配置される部分は、板状体８０ｐである。また、板状体８０ｐの板厚方向は、第１軸ＡＸ１と平行である。支持ブロック８０の一部が板状体８０ｐによって構成されていてもよいし、支持ブロック８０の全体が板状体８０ｐによって構成されていてもよい。
【0061】
支持ブロック８０のうち、ハウジング３０の先端面３３ｓよりも第１方向ＤＲ１側に配置される部分が板状体８０ｐである場合、先端面３３ｓからの支持ブロック８０の第１方向ＤＲ１への突出長さＬ１を小さくすることができる。
【0062】
図１１に記載の例では、ハウジング３０の先端面３３ｓからの支持ブロック８０（より具体的には、板状体８０ｐ）の第１方向ＤＲ１への突出長さＬ１は、１２ｍｍ以下である。突出長さＬ１が小さいことにより、工具交換装置５（より具体的には、工具交換アーム５０）が支持ブロック８０と干渉することが防止される。
【0063】
図１８に例示されるように、第１軸ＡＸ１を含む面であって、ハウジング３０を第１部分３０ａと第２部分３０ｂとに仮想的に分割する面を第３面ＰＬ３と定義する。第３面ＰＬ３は、第１面ＰＬ１（図１６を参照。）と垂直な面である。また、図１８において、第３面ＰＬ３は、ハウジング３０を２つの半体に仮想的に分割する。
【0064】
図１８に記載の例では、支持ブロック８０は、ハウジング３０の先端面３３ｓのうち、第１部分３０ａの先端面３３ａの一部のみを覆う。よって、ハウジング３０の第２部分３０ｂの先端面３３ｂには、支持ブロック８０が全く配置されていない。この場合、第２部分３０ｂの先端面３３ｂに面する領域を、第１把持部５１０の移動経路として好適に利用することができる（図１３を参照。）。
【0065】
図１３に記載の例では、第２部分３０ｂの先端面３３ｂには支持ブロック８０が配置されていないため、工具交換アーム５０に多少の撓みが生じても、工具交換アーム５０が支持ブロック８０に接触しない。また、工具交換アーム５０の厚さが、アーム先端から第２軸ＡＸ２に向かって厚くなるように設定されている場合でも、工具交換アーム５０のうちの相対的に厚い部分が、支持ブロック８０に接触しない。
【0066】
図１８に記載の例では、支持ブロック８０は、スピンドル２に取り付けられた工具ホルダ９Ａの外周面９０ｕ（より具体的には、後述のフランジ９５の外周面９５ｕ）に対向配置される円弧状の内側側面８６を有する。第１軸ＡＸ１に沿う方向に見て、円弧状の内側側面８６の中心角βの大きさは、例えば、９０度以上１８０度以下である。
【0067】
支持ブロック８０の内側側面８６とスピンドル２に取り付けられた工具ホルダ９Ａの外周面９０ｕとの間には微小隙間が形成される。内側側面８６と外周面９０ｕとの間の隙間が微小であることにより、当該隙間に、異物が進入することが防止または抑制される。図１７に記載の例では、支持ブロック８０の内側側面８６の少なくとも一部が、第１センサ６１を覆うカバー８９によって構成されている。
【0068】
複数のセンサ６を支持する支持ブロック８０は、新品の加工ヘッド３のハウジング３０に取り付けられてもよいし、既存の加工ヘッド３（換言すれば、ワークＷの加工のために既に使用された加工ヘッド３）のハウジング３０に取り付けられてもよい。
【0069】
（工具ホルダ９）
図１９または図２０に記載の例において、工具ホルダ９は、工具Ｔ（より具体的には、回転工具）を保持する。工具ホルダ９が保持する工具Ｔは、ドリル、タップ工具、フライス工具、ギヤスカイビング工具等の切削工具Ｔ１であってもよいし、摩擦攪拌接合工具Ｔ２であってもよい。図１９に記載の例では、工具ホルダ９は、切削工具Ｔ１を保持する切削工具用工具ホルダ９０ａである。他方、図２０に記載の例では、工具ホルダ９は、摩擦攪拌接合工具Ｔ２を保持する摩擦攪拌接合工具用工具ホルダ９０ｂである。
図１９または図２０に記載の例において、工具ホルダ９は、工具Ｔ（より具体的には、回転工具）を保持する。工具ホルダ９が保持する工具Ｔは、ドリル、タップ工具、フライス工具、ギヤスカイビング工具等の切削工具Ｔ１であってもよいし、摩擦攪拌接合工具Ｔ２であってもよい。図１９に記載の例では、工具ホルダ９は、切削工具Ｔ１を保持する切削工具用工具ホルダ９０ａである。他方、図２０に記載の例では、工具ホルダ９は、摩擦攪拌接合工具Ｔ２を保持する摩擦攪拌接合工具用工具ホルダ９０ｂである。
【0070】
【0071】
【0072】
【0073】
図１６に例示されるように、工具ホルダ９Ａがスピンドル２に取り付けられた状態において、フランジ９５の基端面９５ｓは、スピンドル２の先端面２３ｓと接触してもよい。図１６に記載の例において、フランジ９５の基端面９５ｓの外径Ｄ１は、スピンドル２の先端面２３ｓの外径Ｄ２よりも小さい。工具ホルダ９Ａがスピンドル２に取り付けられた状態において、フランジ９５の基端面９５ｓの全体が、スピンドル２の先端面２３ｓと接触するように構成されてもよい。
【0074】
フランジ９５は、工具交換装置５（より具体的には、工具交換装置５の第１把持部５１０、または、工具交換装置５の第２把持部５２０）によって把持される。図１９または図２０に記載の例では、フランジ９５は、工具交換装置５（より具体的には、工具交換装置５の第１把持部５１０、または、工具交換装置５の第２把持部５２０）によって把持可能な溝部９５ｖ（より具体的には、環状の溝部）を有する。図９および図１０に記載の例では、工具交換装置５の第１把持部５１０は、工具ホルダ９のフランジ９５（より具体的には、図１９または図２０に例示されるフランジ９５の溝部９５ｖ）を把持可能である。
【0075】
図１６に記載の例において、複数のセンサ６の各々は、工具ホルダ９Ａがスピンドル２に取り付けられた状態において、当該工具ホルダ９Ａのフランジ９５の外周面９５ｕに対向する位置に配置される。換言すれば、複数のセンサ６の各々は、工具ホルダ９Ａがスピンドル２に取り付けられた状態において、当該工具ホルダ９Ａのフランジ９５の外周面９５ｕの変位を測定可能である。
【0076】
更により具体的には、図１６に記載の例において、第１センサ６１および第２センサ６２の各々は、工具ホルダ９Ａがスピンドル２に取り付けられた状態において、当該工具ホルダ９Ａのフランジ９５の外周面９５ｕのうち、溝部９５ｖよりも第２方向ＤＲ２側に配置された部分の外周面に対向する位置に配置される。換言すれば、第１センサ６１および第２センサ６２の各々は、工具ホルダ９Ａがスピンドル２に取り付けられた状態において、当該工具ホルダ９Ａのフランジ９５の外周面９５ｕのうち、溝部９５ｖよりも第２方向ＤＲ２側に配置された部分の外周面の変位を測定可能である。
【0077】
図１９および図２０に記載の例において、切削工具用工具ホルダ９０ａの基端部９１の形状およびサイズは、摩擦攪拌接合工具用工具ホルダ９０ｂの基端部９１の形状およびサイズと同じである。よって、スピンドル２には、切削工具用工具ホルダ９０ａと摩擦攪拌接合工具用工具ホルダ９０ｂとを選択的に取り付け可能である。
【0078】
図１９および図２０に記載の例において、切削工具用工具ホルダ９０ａのフランジ９５の形状およびサイズは、摩擦攪拌接合工具用工具ホルダ９０ｂのフランジ９５の形状およびサイズと同じである。よって、工具交換装置５の第１把持部５１０は、切削工具用工具ホルダ９０ａのフランジ９５と、摩擦攪拌接合工具用工具ホルダ９０ｂのフランジ９５とを、選択的に把持可能である。
【0079】
第１の実施形態における工作機械１Ａにおいて、第１センサ６１および第２センサ６２の各々は、汎用の工具ホルダ９の外周面の変位を測定可能であることが好ましい。この場合、第１の実施形態における工作機械１Ａ用に、専用の工具ホルダを用意する必要がない。
【0080】
（加工ヘッド３、および、移動装置４５）
図２１に記載の例では、工作機械１Ａは、加工ヘッド３と、ワーク支持装置１６と、加工ヘッド３をワーク支持装置１６に対して相対移動させる移動装置４５と、を備える。
図２１に記載の例では、工作機械１Ａは、加工ヘッド３と、ワーク支持装置１６と、加工ヘッド３をワーク支持装置１６に対して相対移動させる移動装置４５と、を備える。
【0081】
加工ヘッド３は、工具ホルダ９Ａを支持する、より具体的には、加工ヘッド３は、工具ホルダ９Ａが取り付けられるスピンドル２と、軸受１１と、軸受１１を介してスピンドル２を回転可能に支持するハウジング３０とを含む。加工ヘッド３は回転駆動装置４０を含んでいてもよい。スピンドル２、軸受１１、ハウジング３０、回転駆動装置４０については説明済みであるため、これらの構成についての繰り返しとなる説明は省略する。
【0082】
ワーク支持装置１６は、ワークＷを支持する。図２１に記載の例では、ワーク支持装置１６は、ワークＷを支持する支持体１７（例えば、テーブル１７ｔ）を含む。
【0083】
図２１に記載の例では、移動装置４５は、加工ヘッド３を移動させる加工ヘッド移動装置４６を含む。加工ヘッド移動装置４６は、加工ヘッド３を３次元的に移動させることが可能な装置であってもよい。換言すれば、加工ヘッド移動装置４６は、加工ヘッド３を鉛直方向に平行な方向に移動させることができ、加工ヘッド３を水平面に平行なＸ軸方向に移動させることができ、加工ヘッド３を水平面に平行且つＸ軸に垂直なＹ軸方向に移動させることができてもよい。
【0084】
図２１に記載の例では、移動装置４５は、支持体１７を移動させる支持体移動装置４７（より具体的には、テーブル１７ｔを移動させるテーブル移動装置）を含む。支持体移動装置４７は、支持体１７を水平面に平行な方向に移動させることが可能な装置であってもよい。代替的に、あるいは、付加的に、支持体移動装置４７は、支持体１７を、鉛直方向に平行な軸まわりに回動させることが可能な装置であってもよい。代替的に、あるいは、付加的に、支持体移動装置４７は、支持体１７を、水平面に平行な軸まわりに傾動させることが可能な装置であってもよい。
【0085】
（複合加工機）
工作機械１Ａは、複数種類の加工を実行可能な複合加工機であってもよい。例えば、工作機械１Ａは、切削加工と摩擦攪拌接合との両方を実行可能な複合加工機であってもよい。
工作機械１Ａは、複数種類の加工を実行可能な複合加工機であってもよい。例えば、工作機械１Ａは、切削加工と摩擦攪拌接合との両方を実行可能な複合加工機であってもよい。
【0086】
図２１および図２２に記載の例では、スピンドル２には、切削工具Ｔ１を保持する切削工具用工具ホルダ９０ａ（図２１を参照。）と、摩擦攪拌接合工具Ｔ２を保持する摩擦攪拌接合工具用工具ホルダ９０ｂ（図２２を参照。）と、を選択的に取り付け可能である。また、図３乃至図７に記載の例では、工具交換装置５は、スピンドル２に取り付けられた切削工具用工具ホルダ９０ａおよび摩擦攪拌接合工具用工具ホルダ９０ｂのうちの一方を、切削工具用工具ホルダ９０ａおよび摩擦攪拌接合工具用工具ホルダ９０ｂのうちの他方に交換可能である。
【0087】
図２１に例示されるように、スピンドル２に切削工具用工具ホルダ９０ａが取り付けられているとき、複数のセンサ６の各々（より具体的には、第１センサ６１および第２センサ６２の各々）は、切削工具用工具ホルダ９０ａの外周面（より具体的には、切削工具用工具ホルダ９０ａのフランジ９５の外周面）に対向する位置に配置される。また、複数のセンサ６の各々（より具体的には、第１センサ６１および第２センサ６２の各々）は、スピンドル２に取り付けられた状態の切削工具用工具ホルダ９０ａの外周面（より具体的には、切削工具用工具ホルダ９０ａのフランジ９５の外周面）の変位を測定する。
【0088】
図２２に例示されるように、スピンドル２に摩擦攪拌接合工具用工具ホルダ９０ｂが取り付けられているとき、複数のセンサ６の各々（より具体的には、第１センサ６１および第２センサ６２の各々）は、摩擦攪拌接合工具用工具ホルダ９０ｂの外周面（より具体的には、摩擦攪拌接合工具用工具ホルダ９０ｂのフランジ９５の外周面）に対向する位置に配置される。また、複数のセンサ６の各々（より具体的には、第１センサ６１および第２センサ６２の各々）は、スピンドル２に取り付けられた状態の摩擦攪拌接合工具用工具ホルダ９０ｂの外周面（より具体的には、摩擦攪拌接合工具用工具ホルダ９０ｂのフランジ９５の外周面）の変位を測定する。
【0089】
（制御装置７）
図２１または図２２に記載の例では、工作機械１Ａは、制御装置７を備える。１つのコンピュータが制御装置７として機能してもよいし、複数のコンピュータが協働して制御装置７として機能してもよい。図２１または図２２に例示されるように、制御装置７は、ハードウェアプロセッサ７１（以下、単に、「プロセッサ７１」という。）と、メモリ７２と、通信回路７５と、入力装置７６と、ディスプレイ７７と、を備える。図２１または図２２に記載の例では、プロセッサ７１と、メモリ７２と、通信回路７５と、入力装置７６と、ディスプレイ７７とが、バス７８を介して互いに接続されている。図２１または図２２に記載の例では、ディスプレイ７７は、入力装置７６としても機能するタッチパネル付きディスプレイ７７２である。
図２１または図２２に記載の例では、工作機械１Ａは、制御装置７を備える。１つのコンピュータが制御装置７として機能してもよいし、複数のコンピュータが協働して制御装置７として機能してもよい。図２１または図２２に例示されるように、制御装置７は、ハードウェアプロセッサ７１（以下、単に、「プロセッサ７１」という。）と、メモリ７２と、通信回路７５と、入力装置７６と、ディスプレイ７７と、を備える。図２１または図２２に記載の例では、プロセッサ７１と、メモリ７２と、通信回路７５と、入力装置７６と、ディスプレイ７７とが、バス７８を介して互いに接続されている。図２１または図２２に記載の例では、ディスプレイ７７は、入力装置７６としても機能するタッチパネル付きディスプレイ７７２である。
【0090】
メモリ７２は、制御装置７のプロセッサ７１によって読み取り可能な記憶媒体である。メモリ７２は、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の不揮発性または揮発性の半導体メモリであってもよいし、磁気ディスクであってもよいし、その他の形式のメモリであってもよい。メモリ７２は、データ、および、プログラムを記憶する。メモリ７２は、複数箇所に分散配置されていてもよい。図２１または図２２に記載の例では、メモリ７２は、後述の第１の変位成分値ＤＡ１の時系列データと、後述の第２の変位成分値ＤＡ２の時系列データと、工具ホルダ９の外周面９０ｕのラジアル変位の大きさＶ１の時系列データとを記憶する。また、図２１または図２２に記載の例では、メモリ７２は、後述の閾値ＴＨを記憶している。更に、図２１または図２２に記載の例では、メモリ７２は、加工プログラムＰＧを記憶している。
【0091】
入力装置７６は、タッチパネル付きディスプレイ７７２に限定されない。例えば、制御装置７は、ボタン、スイッチ、レバー、ポインティングデバイス、キーボード等の入力装置と、当該入力装置に入力されたデータ、あるいは、その他の情報を表示するディスプレイと、を備えていてもよい。
【0092】
図２１または図２２に記載の例において、制御装置７は、複数のセンサ６の各々から測定データＤＴを受け取る。また、制御装置７は、複数のセンサ６から受け取る測定データＤＴに基づいて、工具ホルダ９の外周面９０ｕのラジアル変位の大きさＶ１を算出する。なお、工具ホルダ９の外周面９０ｕのラジアル変位の大きさＶ１は、より具体的には、第１軸ＡＸ１に垂直かつ第１センサ６１および第２センサ６２をとおる面ＰＬ４（図１７を参照。）内における、工具ホルダ９の外周面９０ｕのラジアル変位の大きさである。
【0093】
スピンドル２に取り付けられた工具ホルダ９の外周面９０ｕのラジアル変位の大きさＶ１の算出の一例について説明する。
【0094】
制御装置７は、複数のセンサ６の各々から受け取る測定データＤＴを、フィルタ処理（例えば、高周波成分を除去する処理）および移動平均処理する。図２３の上段には、第１センサ６１によって測定された測定データをフィルタ処理および移動平均処理することにより得られる第１の変位成分値ＤＡ１の時間変化の一例が示されている。また、図２３の中段には、第２センサ６２によって測定された測定データをフィルタ処理および移動平均処理することにより得られる第２の変位成分値ＤＡ２の時間変化の一例が示されている。
【0095】
図２３に記載の例において、ワークの加工開始前（１８秒より前）、および、ワークの加工開始後（１８秒より後）において、スピンドル２は、３万回転／分の回転速度で第１軸ＡＸ１まわりに回転している。ワークの加工開始前の所定期間における第１センサ６１の測定データの出力値の平均（より具体的には、ワークの加工開始前の所定期間における第１の変位成分値ＤＡ１の平均）を第１基準値Ｂ１と定義する。また、ワークの加工開始前の所定期間における第２センサ６２の測定データの平均（より具体的には、ワークの加工開始前の所定期間における第２の変位成分値ＤＡ２の平均）を第２基準値Ｂ２と定義する。なお、所定期間は、例えば、スピンドル２の回転数が予め定められた回転数（例えば、３万回転／分）に達してから予め定められた第１時間を経過するタイミングから、スピンドル２の回転数が予め定められた回転数（例えば、３万回転／分）に達してから予め定められた第２時間を経過するタイミングまでの期間である。
【0096】
制御装置７は、ラジアル変位の大きさＶ１＝｛（第１の変位成分値ＤＡ１－第１基準値Ｂ１）２＋（第２の変位成分値ＤＡ２－第２基準値Ｂ２）２｝０．５の計算式に基づいて、ワークの加工開始後における、工具ホルダ９の外周面９０ｕのラジアル変位の大きさＶ１（図２３の下段のグラフを参照。）を算出することができる。
【0097】
図２４には、（第１の変位成分値ＤＡ１－第１基準値Ｂ１）と、（第２の変位成分値ＤＡ２－第２基準値Ｂ２）と、工具ホルダ９の外周面９０ｕのラジアル変位の大きさＶ１との関係が図示されている。なお、図２４において、矢印Ｒ１は、工具Ｔの回転方向（換言すれば、スピンドル２の回転方向）を示す。また、矢印Ｆ１は、工具Ｔの移動方向（換言すれば、工具Ｔによるワークの加工方向）を示す。
【0098】
なお、第１センサ６１と第１軸ＡＸ１とを結ぶ第１線分ＬＮ１と、第２センサ６２と第１軸ＡＸ１とを結ぶ第２線分ＬＮ２との間のなす角度α（図１５を参照。）が９０度以外の角度である場合には、ラジアル変位の大きさＶ１を算出するアルゴリズムは、図２３および図２４に示されるアルゴリズムとは異なるアルゴリズムになる。また、工作機械１Ａが、第１センサ６１および第２センサ６２に加えて他のセンサを有する場合には、当該他のセンサの測定データを利用することにより、上述のラジアル変位の大きさＶ１の算出精度を向上させることができる。
【0099】
制御装置７は、上述のラジアル変位の大きさＶ１に基づいて、回転駆動装置４０および移動装置４５のうちの少なくとも一方を制御する。当該制御の詳細については、後述される。
【0100】
図２１または図２２に記載の例において、制御装置７は、工作機械１Ａの制御対象機器（例えば、加工ヘッド３、工具交換装置５、ストッカ１４、ワーク支持装置１６、移動装置４５等）に、制御指令を送信する。より具体的には、制御装置７がメモリ７２に記憶された加工プログラムＰＧを実行することにより、制御装置７は制御指令を生成する。また、通信回路７５は、各制御対象機器に、制御装置７によって生成された制御指令を送信する。
【0101】
（第１加工モードＭ１）
図２１に記載の例では、制御装置７は、ワークＷを切削する第１加工モードＭ１を実行可能である。第１加工モードＭ１は、制御装置７が回転駆動装置４０に第１回転指令Ｕ１を送信することと、制御装置７が移動装置４５（例えば、加工ヘッド移動装置４６）に第１移動指令Ｑ１を送信することを含む。
図２１に記載の例では、制御装置７は、ワークＷを切削する第１加工モードＭ１を実行可能である。第１加工モードＭ１は、制御装置７が回転駆動装置４０に第１回転指令Ｕ１を送信することと、制御装置７が移動装置４５（例えば、加工ヘッド移動装置４６）に第１移動指令Ｑ１を送信することを含む。
【0102】
より具体的には、第１加工モードＭ１が実行される際に、制御装置７は、回転駆動装置４０に第１回転指令Ｕ１を送信する。制御装置７から第１回転指令Ｕ１を受け取る回転駆動装置４０は、工具ホルダ９（より具体的には、切削工具用工具ホルダ９０ａ）が取り付けられたスピンドル２を第１軸ＡＸ１まわりに回転させる。こうして、工具ホルダ９に保持された切削工具Ｔ１が回転する。
【0103】
また、第１加工モードＭ１が実行される際に、制御装置７は、移動装置４５（例えば、加工ヘッド移動装置４６）に第１移動指令Ｑ１を送信する。制御装置７から第１移動指令Ｑ１を受け取る移動装置４５（例えば、加工ヘッド移動装置４６）は、切削工具Ｔ１がワークＷに接触するよう、加工ヘッド３をワーク支持装置１６に対して相対移動させる。こうして、回転状態の切削工具Ｔ１がワークＷに接触し、ワークＷが切削工具Ｔ１によって切削される。
【0104】
（第２加工モードＭ２）
図２２に記載の例では、制御装置７は、ワークＷに摩擦攪拌接合を適用する第２加工モードＭ２を実行可能である。より具体的には、第２加工モードＭ２は、ワークＷと被接合部材Ｗ２（換言すれば、第２ワーク）とを摩擦攪拌によって接合するモードである。第２加工モードＭ２において、ワークＷと被接合部材Ｗ２とは、摩擦攪拌によって突き合わせ接合されてもよいし、摩擦攪拌によって重ね合わせ接合されてもよい。第２加工モードＭ２は、制御装置７が回転駆動装置４０に第２回転指令Ｕ２を送信することと、制御装置７が移動装置４５（例えば、加工ヘッド移動装置４６）に第２移動指令Ｑ２を送信することを含む。
図２２に記載の例では、制御装置７は、ワークＷに摩擦攪拌接合を適用する第２加工モードＭ２を実行可能である。より具体的には、第２加工モードＭ２は、ワークＷと被接合部材Ｗ２（換言すれば、第２ワーク）とを摩擦攪拌によって接合するモードである。第２加工モードＭ２において、ワークＷと被接合部材Ｗ２とは、摩擦攪拌によって突き合わせ接合されてもよいし、摩擦攪拌によって重ね合わせ接合されてもよい。第２加工モードＭ２は、制御装置７が回転駆動装置４０に第２回転指令Ｕ２を送信することと、制御装置７が移動装置４５（例えば、加工ヘッド移動装置４６）に第２移動指令Ｑ２を送信することを含む。
【0105】
より具体的には、第２加工モードＭ２が実行される際に、制御装置７は、回転駆動装置４０に第２回転指令Ｕ２を送信する。制御装置７から第２回転指令Ｕ２を受け取る回転駆動装置４０は、工具ホルダ９（より具体的には、摩擦攪拌接合工具用工具ホルダ９０ｂ）が取り付けられたスピンドル２を第１軸ＡＸ１まわりに回転させる。こうして、工具ホルダ９に保持された摩擦攪拌接合工具Ｔ２が回転する。
【0106】
また、第２加工モードＭ２が実行される際に、制御装置７は、移動装置４５（例えば、加工ヘッド移動装置４６）に第２移動指令Ｑ２を送信する。制御装置７から第２移動指令Ｑ２を受け取る移動装置４５（例えば、加工ヘッド移動装置４６）は、摩擦攪拌接合工具Ｔ２がワークＷおよび被接合部材Ｗ２に接触するよう、加工ヘッド３をワーク支持装置１６に対して相対移動させる。こうして、回転状態の摩擦攪拌接合工具Ｔ２がワークＷおよび被接合部材Ｗ２に接触し、ワークＷと被接合部材Ｗ２とが摩擦攪拌接合される。
【0107】
（工具交換モードＭ３）
図３乃至図７に記載の例では、制御装置７は、スピンドル２に取り付けられた工具ホルダ９Ａを第２工具ホルダ９Ｂに交換する工具交換モードＭ３を実行可能である。工具交換モードＭ３は、制御装置７が工具交換装置５に工具交換指令Ｃ１を送信することを含む。付加的に、工具交換モードＭ３は、制御装置７が移動装置４５に第３移動指令Ｑ３を送信すること、および／または、制御装置７がストッカ１４に取出指令Ｊ１を送信することを含んでいてもよい。
図３乃至図７に記載の例では、制御装置７は、スピンドル２に取り付けられた工具ホルダ９Ａを第２工具ホルダ９Ｂに交換する工具交換モードＭ３を実行可能である。工具交換モードＭ３は、制御装置７が工具交換装置５に工具交換指令Ｃ１を送信することを含む。付加的に、工具交換モードＭ３は、制御装置７が移動装置４５に第３移動指令Ｑ３を送信すること、および／または、制御装置７がストッカ１４に取出指令Ｊ１を送信することを含んでいてもよい。
【0108】
例えば、工具交換モードＭ３が実行される際に、制御装置７は、移動装置４５（より具体的には、加工ヘッド移動装置４６）に第３移動指令Ｑ３を送信する。制御装置７から第３移動指令Ｑ３を受け取る移動装置４５（より具体的には、加工ヘッド移動装置４６）は、工具ホルダ９Ａが第１の工具交換位置Ｐ１（図３を参照。）に位置するよう、工具ホルダ９Ａを支持する加工ヘッド３を移動させる。また、工具交換モードＭ３が実行される際に、制御装置７は、ストッカ１４に取出指令Ｊ１を送信する。制御装置７から取出指令Ｊ１を受け取るストッカ１４は、第２工具ホルダ９Ｂを第２の工具交換位置Ｐ２に移動させる。より具体的には、ストッカ１４は、保持部材移動装置１４３および取出装置１４５を用いて、第２工具ホルダ９Ｂを第２の工具交換位置Ｐ２に移動させる。
【0109】
工具交換モードＭ３が実行される際に、制御装置７は、工具交換装置５に工具交換指令Ｃ１を送信する。工具交換指令Ｃ１を受け取る工具交換装置５は、スピンドル２に取り付けられた工具ホルダ９Ａを、第２工具ホルダ９Ｂと交換する。例えば、工具交換装置５は、制御装置７から工具交換指令Ｃ１を受け取ると、工具交換アーム５０、アーム回転装置５４、および、アーム移動装置５６を用いて、スピンドル２に取り付けられた工具ホルダ９Ａを、第２の工具交換位置Ｐ２に位置する第２工具ホルダ９Ｂと交換する。
【0110】
図３乃至図７に記載の例では、工具交換モードＭ３が実行される際に、制御装置７から工具交換指令Ｃ１を受け取る工具交換装置５は、工具交換アーム５０が複数のセンサ６および支持ブロック８０のいずれとも干渉しない移動経路をとおるように、工具交換アーム５０を移動させる。
【0111】
図３および図４に記載の例では、工具交換アーム５０が工具ホルダ９Ａのフランジ９５にアプローチする際に、工具交換アーム５０は、スピンドル２の先端面から近い領域を横切る。図３および図４に記載の例では、スピンドル２の先端面から近い領域を横切る工具交換アーム５０と、複数のセンサ６および支持ブロック８０とが干渉しないよう、複数のセンサ６の配置およびサイズ、並びに、支持ブロック８０の配置およびサイズが工夫されている。例えば、図１１に例示されるように、ハウジング３０の先端面３３ｓからの支持ブロック８０の第１方向ＤＲ１への突出長さＬ１が小さな値に設定されている。また、工具交換モードＭ３が実行される際に工具交換アーム５０が通る移動経路よりも第２方向ＤＲ２側に、複数のセンサ６および支持ブロック８０が配置されている。
【0112】
【0113】
監視モードＭ４が実行される際に、制御装置７は、複数のセンサ６から受け取る測定データＤＴに基づいて、工具ホルダ９（例えば、工具ホルダ９Ａ、または、第２工具ホルダ９Ｂ）の外周面９０ｕのラジアル変位の大きさＶ１を算出する。制御装置７が、工具ホルダ９の外周面９０ｕのラジアル変位の大きさＶ１を算出するアルゴリズムについては説明済みであるため、当該ラジアル変位の大きさＶ１の算出についての繰り返しとなる説明は省略する。
【0114】
工具ホルダ９の外周面９０ｕのラジアル変位の大きさＶ１は、微小である（工具ホルダ９の外周面９０ｕのラジアル変位の大きさＶ１は、例えば、１００μｍ以下である。）。この場合、軸受１１（例えば、前部軸受１１ａ）がスピンドル２から受けるラジアル荷重は、工具ホルダ９の外周面９０ｕのラジアル変位の大きさＶ１の関数（より具体的には、線形関数）となる。よって、工具ホルダ９の外周面９０ｕのラジアル変位の大きさＶ１を監視することにより、軸受１１に作用するラジアル負荷を監視することができる。
【0115】
監視モードＭ４が実行される際に、制御装置７は、工具ホルダ９（例えば、工具ホルダ９Ａ、または、第２工具ホルダ９Ｂ）の外周面９０ｕのラジアル変位の大きさＶ１を、予め設定された閾値ＴＨと比較してもよい。図２１または図２２に記載の例において、閾値ＴＨは、メモリ７２に記憶されている。
【0116】
監視モードＭ４が実行される際に、制御装置７は、工具ホルダ９（例えば、工具ホルダ９Ａ、または、第２工具ホルダ９Ｂ）の外周面９０ｕのラジアル変位の大きさＶ１が、予め設定された閾値ＴＨを超えることに応じて、スピンドル２から軸受１１が受けるラジアル荷重が過剰であると判定してもよい。また、制御装置７は、工具ホルダ９（例えば、工具ホルダ９Ａ、または、第２工具ホルダ９Ｂ）の外周面９０ｕのラジアル変位の大きさＶ１が、予め設定された閾値ＴＨ以下である場合に、スピンドル２から軸受１１が受けるラジアル荷重が許容範囲内であると判定してもよい。
【0117】
図２５に記載の例では、制御装置７は、工具ホルダ９（例えば、工具ホルダ９Ａ、または、第２工具ホルダ９Ｂ）の外周面９０ｕのラジアル変位の大きさＶ１が、予め設定された閾値ＴＨを超えることに応じて、工具ホルダ９（例えば、工具ホルダ９Ａ、または、第２工具ホルダ９Ｂ）に保持された工具Ｔの送り速度が低下され、且つ、当該工具ＴによるワークＷの加工が中断されることなく継続されるように、移動装置４５（より具体的には、加工ヘッド移動装置４６）を制御する。なお、工具Ｔの送り速度は、より具体的には、ワークの加工方向（図２４における矢印Ｆ１を参照。）における工具Ｔの移動速度を意味する。
【0118】
工具ホルダ９に保持された工具Ｔの送り速度が低下されることにより、工具ホルダ９の外周面９０ｕのラジアル変位の大きさＶ１が、予め設定された閾値ＴＨよりも小さくなる。また、当該工具ＴによるワークＷの加工が完了するまで、当該工具ＴによるワークＷの加工が継続されることにより、ワークＷが不良品となることが防止または抑制される。
【0119】
付加的に、制御装置７は、工具Ｔの送り速度の低下に合わせて、他の加工パラメータ（例えば、スピンドル２の回転速度）を自動調整してもよい。また、図２５に記載の例において、制御装置７は、工具Ｔの送り速度を低下させるとともに、アラートを発出してもよい。
【0120】
代替的に、図２６に例示されるように、制御装置７は、工具ホルダ９（例えば、工具ホルダ９Ａ、または、第２工具ホルダ９Ｂ）の外周面９０ｕのラジアル変位の大きさＶ１が、予め設定された閾値ＴＨを超えることに応じて、工具ＴによるワークＷの加工を中断してアラートを発出してもよい。なお、アラートの発出は、ディスプレイ７７に警告メッセージを表示することにより行われてもよいし、警告音を発することにより行われてもよい。
【0121】
上述の監視モードＭ４は、上述の第１加工モードＭ１の実行中に継続的に実行されることが好ましい。例えば、上述の第１加工モードＭ１の実行中に、制御装置７は、工具ホルダ９（より具体的には、切削工具用工具ホルダ９０ａ）の外周面９０ｕのラジアル変位の大きさＶ１を常時監視する。また、上述の第１加工モードＭ１の実行中に、工具ホルダ９（より具体的には、切削工具用工具ホルダ９０ａ）の外周面９０ｕのラジアル変位の大きさＶ１が予め設定された閾値ＴＨを超えることに応じて、制御装置７は、工具ホルダ９に保持された切削工具Ｔ１の送り速度が低下され、且つ、当該切削工具Ｔ１によるワークＷの加工が中断されることなく継続されるように（図２５を参照。）、移動装置４５（より具体的には、加工ヘッド移動装置４６）を制御する。代替的に、上述の第１加工モードＭ１の実行中に、工具ホルダ９（より具体的には、切削工具用工具ホルダ９０ａ）の外周面９０ｕのラジアル変位の大きさＶ１が予め設定された閾値ＴＨを超えることに応じて、制御装置７は、切削工具Ｔ１によるワークＷの切削加工を中断してアラートを発出してもよい（図２６を参照。）。
【0122】
上述の監視モードＭ４は、上述の第２加工モードＭ２の実行中に継続的に実行されることが好ましい。例えば、上述の第２加工モードＭ２の実行中に、制御装置７は、工具ホルダ９（より具体的には、摩擦攪拌接合工具用工具ホルダ９０ｂ）の外周面９０ｕのラジアル変位の大きさＶ１を常時監視する。また、上述の第２加工モードＭ２の実行中に、工具ホルダ９（より具体的には、摩擦攪拌接合工具用工具ホルダ９０ｂ）の外周面９０ｕのラジアル変位の大きさＶ１が予め設定された閾値ＴＨを超えることに応じて、制御装置７は、工具ホルダ９に保持された摩擦攪拌接合工具Ｔ２の送り速度が低下され、且つ、当該摩擦攪拌接合工具Ｔ２によるワークＷの加工が中断されることなく継続されるように（図２５を参照。）、移動装置４５（より具体的には、加工ヘッド移動装置４６）を制御する。代替的に、上述の第２加工モードＭ２の実行中に、工具ホルダ９（より具体的には、摩擦攪拌接合工具用工具ホルダ９０ｂ）の外周面９０ｕのラジアル変位の大きさＶ１が予め設定された閾値ＴＨを超えることに応じて、制御装置７は、摩擦攪拌接合工具Ｔ２によるワークＷの接合加工を中断してアラートを発出してもよい（図２６を参照。）。
【0123】
（第２の実施形態）
図２７乃至図３６を参照して、第２の実施形態における工作機械１Ｂについて説明する。図２７は、第２の実施形態における工作機械１Ｂを模式的に示す概略正面図である。図２８は、第２の実施形態における工作機械１Ｂの一部分を模式的に示す概略底面図である。図２９乃至図３１は、第２の実施形態における工作機械１Ｂを模式的に示す概略正面図である。図３２は、第２の実施形態における工作機械１Ｂの一部分を模式的に示す概略正面図である。図３３および図３４は、第２の実施形態における工作機械１Ｂの一部分を模式的に示す概略底面図である。図３５および図３６は、第２の実施形態の変形例における工作機械１Ｂを模式的に示す概略正面図である。なお、図３２および図３３において、第１把持部５１０の移動経路ＰＡ１を把握し易くするために、当該移動経路ＰＡ１にドットによるハッチングが付与されている。
図２７乃至図３６を参照して、第２の実施形態における工作機械１Ｂについて説明する。図２７は、第２の実施形態における工作機械１Ｂを模式的に示す概略正面図である。図２８は、第２の実施形態における工作機械１Ｂの一部分を模式的に示す概略底面図である。図２９乃至図３１は、第２の実施形態における工作機械１Ｂを模式的に示す概略正面図である。図３２は、第２の実施形態における工作機械１Ｂの一部分を模式的に示す概略正面図である。図３３および図３４は、第２の実施形態における工作機械１Ｂの一部分を模式的に示す概略底面図である。図３５および図３６は、第２の実施形態の変形例における工作機械１Ｂを模式的に示す概略正面図である。なお、図３２および図３３において、第１把持部５１０の移動経路ＰＡ１を把握し易くするために、当該移動経路ＰＡ１にドットによるハッチングが付与されている。
【0124】
第２の実施形態における工作機械１Ｂは、工具交換装置５がストッカ１４としても機能する点において、第１の実施形態における工作機械１Ａとは異なる。その他の点では、第２の実施形態における工作機械１Ｂは、第１の実施形態における工作機械１Ａと同様である。
【0125】
第２の実施形態では、第１の実施形態と異なる点を中心に説明する。他方、第２の実施形態では、第１の実施形態で説明済みの事項についての繰り返しとなる説明は省略する。したがって、第２の実施形態において、明示的に説明をしなかったとしても、第１の実施形態において説明済みの事項を第２の実施形態に適用できることは言うまでもない。逆に、第２の実施形態で説明される全ての事項は、第１の実施形態に適用可能である。
【0126】
図２７に例示されるように、第２の実施形態における工作機械１Ｂは、（１）工具ホルダ９が取り付けられるスピンドル２と、（２）軸受１１を介してスピンドル２を回転可能に支持するハウジング３０と、（３）スピンドル２を第１軸ＡＸ１まわりに回転させる回転駆動装置４０と、（４）スピンドル２に対する工具ホルダ９の着脱を行う工具交換装置５と、（５）スピンドル２に取り付けられた状態の工具ホルダ９の外周面（より具体的には、工具ホルダ９のフランジ９５の外周面）の変位を測定する複数のセンサ６と、を具備する。
【0127】
図２７に記載の例において、複数のセンサ６は、制御指令に基づいて動作する工具交換装置５の移動経路から外れた位置であって、スピンドル２に取り付けられた状態の工具ホルダ９の外周面（より具体的には、工具ホルダ９のフランジ９５の外周面）に対向する位置に配置される。
【0128】
よって、第２の実施形態における工作機械１Ｂは、第１の実施形態における工作機械１Ａと同様の効果を奏する。
【0129】
スピンドル２、ハウジング３０、回転駆動装置４０、複数のセンサ６については、第１の実施形態において説明済みであるため、これらの構成についての繰り返しとなる説明は省略する。
【0130】
【0131】
（工具交換装置５）
図２８に記載の例では、工具交換装置５は、複数の工具ホルダ９を保管するストッカ１４として機能する。より具体的には、複数の工具ホルダ９は、複数の把持部にそれぞれ把持された状態で工具交換装置５に保管される。
図２８に記載の例では、工具交換装置５は、複数の工具ホルダ９を保管するストッカ１４として機能する。より具体的には、複数の工具ホルダ９は、複数の把持部にそれぞれ把持された状態で工具交換装置５に保管される。
【0132】
図２８に例示されるように、工具交換装置５は、工具ホルダ９Ａを把持可能な第１把持部５１０を有する。また、工具交換装置５は、第２工具ホルダ９Ｂを把持可能な第２把持部５２０を有する。図２８に記載の例において、工具交換装置５は、第１把持部５１０および第２把持部５２０を用いて、工具ホルダ９Ａおよび第２工具ホルダ９Ｂを同時に把持可能である。図２８に記載の例において、第１把持部５１０は、工具ホルダ９Ａのフランジ９５（より具体的には、図１９または図２０に例示されるフランジ９５の溝部９５ｖ）を把持可能である。また、図２８に記載の例において、第２把持部５２０は、第２工具ホルダ９Ｂのフランジ９５（より具体的には、図１９または図２０に例示されるフランジ９５の溝部９５ｖ）を把持している。
【0133】
図２９および図３０に記載の例では、工具交換装置５は、第１把持部５１０および第２把持部５２０を含む複数の把持部を第２軸ＡＸ２に沿って直線的に移動させる第１移動装置５７ａを有する。図２９および図３０に記載の例では、第２軸ＡＸ２は、第１軸ＡＸ１と平行である。
【0134】
図３０に記載の例では、工具交換装置５は、第１把持部５１０および第２把持部５２０を含む複数の把持部を第２軸ＡＸ２に垂直な面に沿って移動させる第２移動装置５７ｂを有する。より具体的には、第２移動装置５７ｂは、第１把持部５１０および第２把持部５２０を含む複数の把持部を、第２軸ＡＸ２まわりに旋回させる（矢印Ｒ１を参照。）。
【0135】
図２７に記載の例では、工具交換装置５は、第１把持部５１０および第２把持部５２０を含む複数の把持部を第２軸ＡＸ２に垂直な第３方向ＤＲ３に移動させる第３移動装置５７ｃを有する。
【0136】
図２７、図２９乃至図３１に記載の例では、工具交換装置５は、制御指令に基づいて、スピンドル２に対する工具ホルダ９Ａの着脱を行う。図２７、図２９乃至図３１に記載の例では、工具交換装置５は、スピンドル２に取り付けられた工具ホルダ９Ａと、工具交換装置５に配置された第２工具ホルダ９Ｂとを交換可能である。
【0137】
（センサ６）
図３２に記載の例では、複数のセンサ６（より具体的には、第１センサ６１および第２センサ６２）は、スピンドル２に取り付けられた状態の工具ホルダ９Ａにアプローチする第１把持部５１０の移動経路ＰＡ１から、第１軸ＡＸ１に沿う方向において外れた位置に配置されている。より具体的には、複数のセンサ６（より具体的には、第１センサ６１および第２センサ６２）は、スピンドル２に取り付けられた状態の工具ホルダ９Ａにアプローチする第１把持部５１０の移動経路ＰＡ１よりも第２方向ＤＲ２に配置されている。よって、第１把持部５１０が工具ホルダ９Ａにアプローチする際に、第１把持部５１０が各センサ６と干渉することがない。
図３２に記載の例では、複数のセンサ６（より具体的には、第１センサ６１および第２センサ６２）は、スピンドル２に取り付けられた状態の工具ホルダ９Ａにアプローチする第１把持部５１０の移動経路ＰＡ１から、第１軸ＡＸ１に沿う方向において外れた位置に配置されている。より具体的には、複数のセンサ６（より具体的には、第１センサ６１および第２センサ６２）は、スピンドル２に取り付けられた状態の工具ホルダ９Ａにアプローチする第１把持部５１０の移動経路ＰＡ１よりも第２方向ＤＲ２に配置されている。よって、第１把持部５１０が工具ホルダ９Ａにアプローチする際に、第１把持部５１０が各センサ６と干渉することがない。
【0138】
図３２に記載の例では、複数のセンサ６（より具体的には、第１センサ６１および第２センサ６２）は、第１面ＰＬ１と第２面ＰＬ２との間に配置されている。なお、第１面ＰＬ１は、スピンドル２の先端２ｅをとおり第１軸ＡＸ１に垂直な面であり、第２面ＰＬ２は、第１面ＰＬ１に平行且つ第１面ＰＬ１よりも１２ｍｍだけ第１方向ＤＲ１に位置する面である。
【0139】
【0140】
図３３に例示されるように、第２センサ６２は、第１軸ＡＸ１に沿う方向に見て、スピンドル２に取り付けられた状態の工具ホルダ９Ａにアプローチする第１把持部５１０の移動経路ＰＡ１とオーバーラップする位置に配置されていてもよい。この場合でも、図３２に例示されるように、当該第２センサ６２と、当該移動経路ＰＡ１とが、第１軸ＡＸ１に沿う方向において互いにずれていれば、当該第２センサ６２と第１把持部５１０とが互いに干渉することはない。
【0141】
図３４に記載の例では、第１軸ＡＸ１に沿う方向に見て、第１センサ６１と第１軸ＡＸ１とを結ぶ第１線分と、第２センサ６２と第１軸ＡＸ１とを結ぶ第２線分との間のなす角度αは、略９０度（より具体的には、８０度以上１００度以下）である。
【0142】
（支持ブロック８０）
図３２に記載の例では、工作機械１Ｂは、ハウジング３０の先端部３３に取り付けられる支持ブロック８０を備える。支持ブロック８０は、複数のセンサ６（より具体的には、第１センサ６１および第２センサ６２）を支持する。
図３２に記載の例では、工作機械１Ｂは、ハウジング３０の先端部３３に取り付けられる支持ブロック８０を備える。支持ブロック８０は、複数のセンサ６（より具体的には、第１センサ６１および第２センサ６２）を支持する。
【0143】
図３２に記載の例では、支持ブロック８０のうち、ハウジング３０の先端面３３ｓよりも第１方向ＤＲ１側に配置される部分は、板状体８０ｐである。図３２に記載の例では、ハウジング３０の先端面３３ｓからの支持ブロック８０（より具体的には、板状体８０ｐ）の第１方向ＤＲ１への突出長さＬ１は、１２ｍｍ以下である。図３２に例示されるように、支持ブロック８０は、ハウジング３０の側面３０ｃに接する部分８０ｃを有していてもよい。
【0144】
図３４に例示されるように、第１軸ＡＸ１を含む面であって、ハウジング３０を第１部分３０ａと第２部分３０ｂとに仮想的に分割する面を第３面ＰＬ３と定義する。図３４に記載の例では、支持ブロック８０は、ハウジング３０の先端面３３ｓのうち、第１部分３０ａの先端面３３ａの一部のみを覆う。
【0145】
図３４に記載の例では、支持ブロック８０は、スピンドル２に取り付けられた工具ホルダ９Ａの外周面９０ｕ（より具体的には、工具ホルダ９Ａのフランジの外周面９５ｕ）に対向配置される円弧状の内側側面８６を有する。第１軸ＡＸ１に沿う方向に見て、円弧状の内側側面８６の中心角βの大きさは、例えば、９０度以上１８０度以下である。
【0146】
（制御装置７）
図２７に記載の例では、工作機械１Ｂは、制御装置７を備える。また、制御装置７は、第１加工モードＭ１および／または第２加工モードＭ２と、工具交換モードＭ３と、監視モードＭ４と、を実行可能である。制御装置７、第１加工モードＭ１、第２加工モードＭ２、工具交換モードＭ３、監視モードＭ４については、第１の実施形態において説明済みであるため、制御装置７、および、制御装置７によって実行されるこれらのモードについての繰り返しとなる説明は省略する。
図２７に記載の例では、工作機械１Ｂは、制御装置７を備える。また、制御装置７は、第１加工モードＭ１および／または第２加工モードＭ２と、工具交換モードＭ３と、監視モードＭ４と、を実行可能である。制御装置７、第１加工モードＭ１、第２加工モードＭ２、工具交換モードＭ３、監視モードＭ４については、第１の実施形態において説明済みであるため、制御装置７、および、制御装置７によって実行されるこれらのモードについての繰り返しとなる説明は省略する。
【0147】
【0148】
代替的に、図３５および図３６に例示されるように、工具交換装置５がスピンドル２に対して工具ホルダ９Ａの着脱を行う際に、加工ヘッド３が移動してもよい。図３５および図３６に記載の例では、工具交換時に、工具交換装置５および移動装置４５は、制御指令に基づいて動作する。
【0149】
図３５に記載の例において、制御装置７から制御指令を受け取る工具交換装置５は、工具ホルダ９Ａを受け取る第１把持部５１０を第１の工具交換位置Ｐ１に移動させる。第１把持部５１０を第１の工具交換位置Ｐ１に移動させることは、第２移動装置５７ｂが、第１把持部５１０を、第２軸ＡＸ２まわりに旋回させることを含んでいてもよい（矢印Ｒ１を参照。）。代替的に、あるいは、付加的に、第１把持部５１０を第１の工具交換位置Ｐ１に移動させることは、第３移動装置５７ｃが、第１把持部５１０を、第２軸ＡＸ２に垂直な第３方向ＤＲ３に移動させることを含んでいてもよい。
【0150】
図３５に記載の例において、制御装置７から制御指令を受け取る移動装置４５（より具体的には、加工ヘッド移動装置４６）は、スピンドル２に取り付けられた工具ホルダ９Ａが第１の工具交換位置Ｐ１に移動するよう、工具ホルダ９Ａを支持する加工ヘッド３を工具交換装置５に向けて移動させる（矢印ＤＲ４を参照。）。
【0151】
図３６に記載の例において、工具交換装置５は、スピンドル２に取り付けられ第１の工具交換位置Ｐ１に位置する工具ホルダ９Ａと、工具交換装置５に配置される第２工具ホルダ９Ｂとを交換する。より具体的には、工具交換装置５は、第１移動装置５７ａ、および、第２移動装置５７ｂを用いて、スピンドル２に取り付けられた工具ホルダ９Ａを第２工具ホルダ９Ｂと交換する。
【0152】
【0153】
第３の実施形態におけるワーク加工方法は、工作機械１を用いて行われる。第３の実施形態におけるワーク加工方法は、第１の実施形態における工作機械１Ａを用いて行われてもよいし、第２の実施形態における工作機械１Ｂを用いて行われてもよいし、その他の工作機械を用いて行われてもよい。
【0154】
第１ステップＳＴ１において、スピンドル２に工具ホルダ９Ａが取り付けられる。第１ステップＳＴ１は、取付工程である。取付工程（第１ステップＳＴ１）では、工具交換装置５を用いて、ハウジング３０によって軸受１１を介して回転可能に支持されるスピンドル２に工具ホルダ９Ａが取り付けられる。図１には、取付工程（第１ステップＳＴ１）が実行された後の状態が示されている。
【0155】
第２ステップＳＴ２において、ワークＷが加工される。第２ステップＳＴ２は、ワーク加工工程である。図２１には、ワーク加工工程を実行中の状態が示されている。ワーク加工工程（第２ステップＳＴ２）では、工具ホルダ９Ａに保持された回転状態の工具Ｔ（例えば、切削工具Ｔ１）をワークＷに接触させることにより、工具ＴによってワークＷが加工される。
【0156】
図２１に記載の例では、ワーク加工工程（第２ステップＳＴ２）は、（１）回転駆動装置４０を用いて、スピンドル２を第１軸ＡＸ１まわりに回転させることと、（２）移動装置４５（より具体的には、加工ヘッド移動装置４６）を用いて、スピンドル２に取り付けられ工具Ｔ（例えば、切削工具Ｔ１）を保持する工具ホルダ９Ａを加工経路に沿う方向（より具体的には、第１軸ＡＸ１に垂直な方向）に移動させることと、を含む。図２４における矢印Ｆ１は、加工経路に沿う方向の一例を示す。工具ホルダ９Ａが加工経路に沿う方向に移動する際に、工具Ｔ（例えば、切削工具Ｔ１）はワークＷからラジアル荷重を受け、工具ホルダ９Ａには曲げ荷重が作用し、軸受１１はスピンドル２からラジアル荷重を受ける。
【0157】
図２１に記載の例では、ワーク加工工程の実行中に、スピンドル２に取り付けられた状態の工具ホルダ９Ａの外周面（より具体的には、工具ホルダ９Ａのフランジの外周面）の変位が測定される（測定工程）。当該測定工程は、工具交換装置５の移動経路から外れた位置に配置された複数のセンサ６（より具体的には、第１センサ６１および第２センサ６２を含む複数のセンサ６）によって行われる。第１センサ６１によって取得された測定データ、および、第２センサ６２によって取得された測定データは、制御装置７に送信される。
【0158】
図２１に記載の例では、ワーク加工工程の実行中に、制御装置７は、複数のセンサ６（より具体的には、第１センサ６１および第２センサ６２を含む複数のセンサ６）から受け取る測定データＤＴに基づいて、工具ホルダ９Ａの外周面のラジアル変位の大きさＶ１（より具体的には、工具ホルダ９Ａのフランジ９５の外周面のラジアル変位の大きさＶ１）を算出する。制御装置７が、工具ホルダ９Ａの外周面のラジアル変位の大きさＶ１を算出するアルゴリズムについては説明済みであるため、当該ラジアル変位の大きさＶ１の算出についての繰り返しとなる説明は省略する。
【0159】
図２１に記載の例では、ワーク加工工程の実行中に、制御装置７は、当該ラジアル変位の大きさＶ１に基づいて、軸受１１に作用するラジアル負荷を監視する（監視工程）。監視工程の実行中に、制御装置７は、工具ホルダ９Ａの外周面のラジアル変位の大きさＶ１が、予め設定された閾値ＴＨを超えることに応じて、スピンドル２から軸受１１が受けるラジアル荷重が過剰であると判定してもよい。また、監視工程の実行中に、制御装置７は、工具ホルダ９Ａの外周面のラジアル変位の大きさＶ１が、予め設定された閾値ＴＨ以下である場合に、スピンドル２から軸受１１が受けるラジアル荷重が許容範囲内であると判定してもよい。
【0160】
監視工程の実行中に、制御装置７は、工具ホルダ９Ａの外周面のラジアル変位の大きさＶ１が閾値ＴＨを超えることに応じて、工具ＴがワークＷから受ける力が減少するように加工パラメータを変更してもよい。また、変更された加工パラメータを用いて、工具ＴによるワークＷの加工が継続されてもよい。より具体的には、図２５に例示されるように、監視工程の実行中に、制御装置７は、工具ホルダ９Ａの外周面のラジアル変位の大きさＶ１が、予め設定された閾値ＴＨを超えることに応じて、工具ホルダ９Ａに保持された工具Ｔの送り速度が低下され、且つ、当該工具ＴによるワークＷの加工が中断されることなく継続されるように、移動装置４５（より具体的には、加工ヘッド移動装置４６）を制御してもよい。
【0161】
代替的に、図２６に例示されるように、監視工程の実行中に、制御装置７は、工具ホルダ９Ａの外周面のラジアル変位の大きさＶ１が、予め設定された閾値ＴＨを超えることに応じて、工具ＴによるワークＷの加工を中断してアラートを発出してもよい。
【0162】
第３ステップＳＴ３において、スピンドル２から工具ホルダ９Ａが取り外される。第３ステップＳＴ３は、取外工程である。取外工程（第３ステップＳＴ３）では、工具交換装置５を用いて、スピンドル２から工具ホルダ９Ａが取り外される。図５、図３０には、取外工程（第３ステップＳＴ３）が実行された後の状態が示されている。
【0163】
第４ステップＳＴ４において、スピンドル２に第２工具ホルダ９Ｂが取り付けられる。第４ステップＳＴ４は、第２取付工程である。第２取付工程（第４ステップＳＴ４）では、工具交換装置５を用いて、スピンドル２に第２工具ホルダ９Ｂが取り付けられる。図６、図３１には、取付工程（第１ステップＳＴ１）が実行される直前の状態が示されている。
【0164】
取外工程（第３ステップＳＴ３）および第２取付工程（第４ステップＳＴ４）は、工具交換装置５を用いて、スピンドル２に取り付けられた工具ホルダ９Ａを第２工具ホルダ９Ｂに交換する工具交換工程の一部を構成していてもよい。
【0165】
図３乃至図７に記載の例では、工具交換工程は、工具交換装置５が、スピンドル２に取り付けられた工具ホルダ９Ａを、ストッカ１４に配置された第２工具ホルダ９Ｂに交換することを含む。より具体的には、工具交換工程は、（１）工具交換装置５の第１把持部５１０がスピンドル２に取り付けられた工具ホルダ９Ａ（より具体的には、工具ホルダ９Ａのフランジ９５）を把持し、工具交換装置５の第２把持部５２０が第２工具ホルダ９Ｂ（より具体的には、第２工具ホルダ９Ｂのフランジ９５）を把持することと（図４を参照。）、（２）スピンドル２から工具ホルダ９Ａが取り外されるよう、工具交換装置５が、工具ホルダ９Ａを把持する第１把持部５１０および第２工具ホルダ９Ｂを把持する第２把持部５２０を、第１方向ＤＲ１に移動させることと（取外工程：図５を参照。）、（３）工具交換装置５が、工具ホルダ９Ａを把持する第１把持部５１０および第２工具ホルダ９Ｂを把持する第２把持部５２０を、第２軸ＡＸ２まわりに旋回させることと（図５および図６を参照。）、（４）スピンドル２に第２工具ホルダ９Ｂが取り付けられるよう、工具交換装置５が、工具ホルダ９Ａを把持する第１把持部５１０および第２工具ホルダ９Ｂを把持する第２把持部５２０を、第２方向ＤＲ２に移動させることと（第２取付工程：図６および図７を参照。）、を含む。
【0166】
第５ステップＳＴ５において、ワークＷが加工される。第５ステップＳＴ５は、第２のワーク加工工程である。図２２には、第２のワーク加工工程を実行中の状態が示されている。第２のワーク加工工程（第５ステップＳＴ５）では、第２工具ホルダ９Ｂに保持された回転状態の第２工具（例えば、摩擦攪拌接合工具Ｔ２）をワークＷに接触させることにより、第２工具によってワークＷが加工される。
【0167】
図２２に記載の例では、第２のワーク加工工程（第５ステップＳＴ５）は、（１）回転駆動装置４０を用いて、スピンドル２を第１軸ＡＸ１まわりに回転させることと、（２）移動装置４５（より具体的には、加工ヘッド移動装置４６）を用いて、スピンドル２に取り付けられ第２工具（例えば、摩擦攪拌接合工具Ｔ２）を保持する第２工具ホルダ９Ｂを加工経路に沿う方向（より具体的には、第１軸ＡＸ１に垂直な方向）に移動させることと、を含む。スピンドル２に取り付けられた第２工具ホルダ９Ｂが加工経路に沿う方向に移動する際に、第２工具（例えば、摩擦攪拌接合工具Ｔ２）はワークＷからラジアル荷重を受け、第２工具ホルダ９Ｂには曲げ荷重が作用し、軸受１１はスピンドル２からラジアル荷重を受ける。
【0168】
図２２に記載の例では、第２のワーク加工工程の実行中に、スピンドル２に取り付けられた状態の第２工具ホルダ９Ｂの外周面（より具体的には、第２工具ホルダ９Ｂのフランジ９５の外周面）の変位が測定される（第２測定工程）。当該第２測定工程は、工具交換装置５の移動経路から外れた位置に配置された複数のセンサ６（より具体的には、第１センサ６１および第２センサ６２を含む複数のセンサ６）によって行われる。第１センサ６１によって取得された測定データ、および、第２センサ６２によって取得された測定データは、制御装置７に送信される。
【0169】
図２２に記載の例では、第２のワーク加工工程の実行中に、制御装置７は、複数のセンサ６（より具体的には、第１センサ６１および第２センサ６２を含む複数のセンサ６）から受け取る測定データＤＴに基づいて、第２工具ホルダ９Ｂの外周面のラジアル変位の大きさＶ１（より具体的には、第２工具ホルダ９Ｂのフランジ９５の外周面のラジアル変位の大きさＶ１）を算出する。
【0170】
図２２に記載の例では、第２のワーク加工工程の実行中に、制御装置７は、当該ラジアル変位の大きさＶ１に基づいて、軸受１１に作用するラジアル負荷を監視する（第２監視工程）。第２監視工程の実行中に、制御装置７は、第２工具ホルダ９Ｂの外周面のラジアル変位の大きさＶ１が、予め設定された閾値ＴＨを超えることに応じて、スピンドル２から軸受１１が受けるラジアル荷重が過剰であると判定してもよい。また、第２監視工程の実行中に、制御装置７は、第２工具ホルダ９Ｂの外周面のラジアル変位の大きさＶ１が、予め設定された閾値ＴＨ以下である場合に、スピンドル２から軸受１１が受けるラジアル荷重が許容範囲内であると判定してもよい。
【0171】
第２監視工程の実行中に、制御装置７は、第２工具ホルダ９Ｂの外周面のラジアル変位の大きさＶ１が閾値ＴＨを超えることに応じて、第２工具がワークＷから受ける力が減少するように加工パラメータを変更してもよい。また、変更された加工パラメータを用いて、第２工具によるワークＷの加工が継続されてもよい。より具体的には、第２監視工程の実行中に、制御装置７は、第２工具ホルダ９Ｂの外周面のラジアル変位の大きさＶ１が、予め設定された閾値ＴＨを超えることに応じて、第２工具ホルダ９Ｂに保持された第２工具の送り速度が低下され、且つ、当該第２工具によるワークＷの加工が中断されることなく継続されるように、移動装置４５（より具体的には、加工ヘッド移動装置４６）を制御してもよい。
【0172】
代替的に、第２監視工程の実行中に、制御装置７は、第２工具ホルダ９Ｂの外周面のラジアル変位の大きさＶ１が、予め設定された閾値ＴＨを超えることに応じて、第２工具によるワークＷの加工を中断してアラートを発出してもよい。
【0173】
図２１および図２２に記載の例において、第２工具ホルダ９Ｂに保持される第２工具は、工具ホルダ９Ａに保持される工具とは異なる工具である。図２１に記載の例では、工具ホルダ９Ａが切削工具用工具ホルダ９０ａであり、工具ホルダ９Ａに保持される工具が切削工具Ｔ１であり、第２工具ホルダ９Ｂが摩擦攪拌接合工具用工具ホルダ９０ｂであり、第２工具ホルダ９Ｂに保持される第２工具が摩擦攪拌接合工具Ｔ２である。代替的に、工具ホルダ９Ａが摩擦攪拌接合工具用工具ホルダ９０ｂであり、工具ホルダ９Ａに保持される工具が摩擦攪拌接合工具Ｔ２であり、第２工具ホルダ９Ｂが切削工具用工具ホルダ９０ａであり、第２工具ホルダ９Ｂに保持される第２工具が切削工具Ｔ１であってもよい。
【0174】
第３の実施形態におけるワーク加工方法において、第４ステップＳＴ４および第５ステップＳＴ５は省略されてもよい。
【0175】
本発明は上記各実施形態または各変形例に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、各実施形態または各変形例は適宜変形又は変更され得ることは明らかである。また、各実施形態または各変形例で用いられる種々の技術は、技術的矛盾が生じない限り、他の実施形態または他の変形例にも適用可能である。さらに、各実施形態または各変形例における任意付加的な構成は、適宜省略可能である。
【0176】
例えば、図１、図２７には、立型マシニングセンタタイプの工作機械が図示されている。代替的に、実施形態における工作機械１は、横型マシニングセンタタイプの工作機械であってもよい。更に代替的に、図３８に例示されるように、実施形態における工作機械１は、旋盤タイプの工作機械であってもよいし、その他のタイプの工作機械であってもよい。
【符号の説明】
【0177】
１、１Ａ、１Ｂ：工作機械
２ ：スピンドル
２ｅ ：スピンドルの先端
３ ：加工ヘッド
５ ：工具交換装置
６ ：センサ
７ ：制御装置
９、９Ａ ：工具ホルダ
９Ｂ ：第２工具ホルダ
１１ ：軸受
１１ａ ：前部軸受
１１ｂ ：後部軸受
１４ ：ストッカ
１６ ：ワーク支持装置
１７ ：支持体
１７ｔ ：テーブル
２１ ：スピンドルの後端部
２３ ：スピンドルの先端部
２３ｓ ：スピンドルの先端面
２３ｔ ：テーパ面
２４ ：牽引部材
２５ ：筒体
３０ ：ハウジング
３０ａ ：ハウジングの第１部分
３０ｂ ：ハウジングの第２部分
３０ｃ ：ハウジングの側面
３３ ：ハウジングの先端部
３３ａ ：第１部分の先端面
３３ｂ ：第２部分の先端面
３３ｓ ：ハウジングの先端面
４０ ：回転駆動装置
４０ｍ ：モータ
４１ ：ステータ
４３ ：ロータ
４５ ：移動装置
４６ ：加工ヘッド移動装置
４７ ：支持体移動装置
５０ ：工具交換アーム
５１ ：第１アーム部
５２ ：第２アーム部
５４ ：アーム回転装置
５６ ：アーム移動装置
５７ａ ：第１移動装置
５７ｂ ：第２移動装置
５７ｃ ：第３移動装置
６１ ：第１センサ
６２ ：第２センサ
７１ ：ハードウェアプロセッサ
７２ ：メモリ
７５ ：通信回路
７６ ：入力装置
７７ ：ディスプレイ
７８ ：バス
８０ ：支持ブロック
８０ｃ ：ハウジングの側面に接する部分
８０ｐ ：板状体
８１ ：空洞部
８６ ：内側側面
８９ ：カバー
９０ａ ：切削工具用工具ホルダ
９０ｂ ：摩擦攪拌接合工具用工具ホルダ
９０ｕ ：外周面
９１ ：基端部
９１ｔ ：テーパ面
９３ ：先端部
９５ ：フランジ
９５ｓ ：フランジの基端面
９５ｕ ：フランジの外周面
９５ｖ ：溝部
１４１ ：ホルダ保持部材
１４３ ：保持部材移動装置
１４５ ：取出装置
５１０ ：第１把持部
５１１ａ ：第１固定部
５１１ｂ ：第１可動部
５２０ ：第２把持部
５２１ａ ：第２固定部
５２１ｂ ：第２可動部
７７２ ：タッチパネル付きディスプレイ
ＡＸ１ ：第１軸
ＡＸ２ ：第２軸
Ｂ１ ：第１基準値
Ｂ２ ：第２基準値
Ｃ１ ：工具交換指令
ＤＡ１ ：第１の変位成分値
ＤＡ２ ：第２の変位成分値
ＤＴ ：測定データ
Ｊ１ ：取出指令
Ｍ１ ：第１加工モード
Ｍ２ ：第２加工モード
Ｍ３ ：工具交換モード
Ｍ４ ：監視モード
Ｐ１ ：第１の工具交換位置
Ｐ２ ：第２の工具交換位置
ＰＡ１ ：第１把持部の移動経路
ＰＡ２ ：工具交換アームの移動経路
ＰＧ ：加工プログラム
Ｑ１ ：第１移動指令
Ｑ２ ：第２移動指令
Ｑ３ ：第３移動指令
ＳＨ ：シャフト
ＳＬ ：信号線
Ｔ ：工具
Ｔ１ ：切削工具
Ｔ２ ：摩擦攪拌接合工具
Ｕ１ ：第１回転指令
Ｕ２ ：第２回転指令
Ｗ ：ワーク
Ｗ２ ：被接合部材
２ ：スピンドル
２ｅ ：スピンドルの先端
３ ：加工ヘッド
５ ：工具交換装置
６ ：センサ
７ ：制御装置
９、９Ａ ：工具ホルダ
９Ｂ ：第２工具ホルダ
１１ ：軸受
１１ａ ：前部軸受
１１ｂ ：後部軸受
１４ ：ストッカ
１６ ：ワーク支持装置
１７ ：支持体
１７ｔ ：テーブル
２１ ：スピンドルの後端部
２３ ：スピンドルの先端部
２３ｓ ：スピンドルの先端面
２３ｔ ：テーパ面
２４ ：牽引部材
２５ ：筒体
３０ ：ハウジング
３０ａ ：ハウジングの第１部分
３０ｂ ：ハウジングの第２部分
３０ｃ ：ハウジングの側面
３３ ：ハウジングの先端部
３３ａ ：第１部分の先端面
３３ｂ ：第２部分の先端面
３３ｓ ：ハウジングの先端面
４０ ：回転駆動装置
４０ｍ ：モータ
４１ ：ステータ
４３ ：ロータ
４５ ：移動装置
４６ ：加工ヘッド移動装置
４７ ：支持体移動装置
５０ ：工具交換アーム
５１ ：第１アーム部
５２ ：第２アーム部
５４ ：アーム回転装置
５６ ：アーム移動装置
５７ａ ：第１移動装置
５７ｂ ：第２移動装置
５７ｃ ：第３移動装置
６１ ：第１センサ
６２ ：第２センサ
７１ ：ハードウェアプロセッサ
７２ ：メモリ
７５ ：通信回路
７６ ：入力装置
７７ ：ディスプレイ
７８ ：バス
８０ ：支持ブロック
８０ｃ ：ハウジングの側面に接する部分
８０ｐ ：板状体
８１ ：空洞部
８６ ：内側側面
８９ ：カバー
９０ａ ：切削工具用工具ホルダ
９０ｂ ：摩擦攪拌接合工具用工具ホルダ
９０ｕ ：外周面
９１ ：基端部
９１ｔ ：テーパ面
９３ ：先端部
９５ ：フランジ
９５ｓ ：フランジの基端面
９５ｕ ：フランジの外周面
９５ｖ ：溝部
１４１ ：ホルダ保持部材
１４３ ：保持部材移動装置
１４５ ：取出装置
５１０ ：第１把持部
５１１ａ ：第１固定部
５１１ｂ ：第１可動部
５２０ ：第２把持部
５２１ａ ：第２固定部
５２１ｂ ：第２可動部
７７２ ：タッチパネル付きディスプレイ
ＡＸ１ ：第１軸
ＡＸ２ ：第２軸
Ｂ１ ：第１基準値
Ｂ２ ：第２基準値
Ｃ１ ：工具交換指令
ＤＡ１ ：第１の変位成分値
ＤＡ２ ：第２の変位成分値
ＤＴ ：測定データ
Ｊ１ ：取出指令
Ｍ１ ：第１加工モード
Ｍ２ ：第２加工モード
Ｍ３ ：工具交換モード
Ｍ４ ：監視モード
Ｐ１ ：第１の工具交換位置
Ｐ２ ：第２の工具交換位置
ＰＡ１ ：第１把持部の移動経路
ＰＡ２ ：工具交換アームの移動経路
ＰＧ ：加工プログラム
Ｑ１ ：第１移動指令
Ｑ２ ：第２移動指令
Ｑ３ ：第３移動指令
ＳＨ ：シャフト
ＳＬ ：信号線
Ｔ ：工具
Ｔ１ ：切削工具
Ｔ２ ：摩擦攪拌接合工具
Ｕ１ ：第１回転指令
Ｕ２ ：第２回転指令
Ｗ ：ワーク
Ｗ２ ：被接合部材
【要約】
【課題】スピンドルの剛性の低下を抑制しつつ、工具ホルダの外周面の変位を測定可能な工作機械、複合加工機、および、ワーク加工方法を提供する。
【解決手段】工作機械は、工具ホルダが取り付けられるスピンドルと、軸受を介してスピンドルを回転可能に支持するハウジングと、スピンドルを第１軸まわりに回転させる回転駆動装置と、スピンドルに対する工具ホルダの着脱を行う工具交換装置と、スピンドルに取り付けられた状態の工具ホルダの外周面の変位を測定する複数のセンサと、を具備する。複数のセンサは、制御指令に基づいて動作する工具交換装置の移動経路から外れた位置であって、スピンドルに取り付けられた状態の工具ホルダの外周面に対向する位置に配置される。
【選択図】図１
【解決手段】工作機械は、工具ホルダが取り付けられるスピンドルと、軸受を介してスピンドルを回転可能に支持するハウジングと、スピンドルを第１軸まわりに回転させる回転駆動装置と、スピンドルに対する工具ホルダの着脱を行う工具交換装置と、スピンドルに取り付けられた状態の工具ホルダの外周面の変位を測定する複数のセンサと、を具備する。複数のセンサは、制御指令に基づいて動作する工具交換装置の移動経路から外れた位置であって、スピンドルに取り付けられた状態の工具ホルダの外周面に対向する位置に配置される。
【選択図】図１
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】
【図38】